JPH08335613A - Wafer inspecting apparatus - Google Patents
Wafer inspecting apparatusInfo
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- JPH08335613A JPH08335613A JP14279795A JP14279795A JPH08335613A JP H08335613 A JPH08335613 A JP H08335613A JP 14279795 A JP14279795 A JP 14279795A JP 14279795 A JP14279795 A JP 14279795A JP H08335613 A JPH08335613 A JP H08335613A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェーハ製造にお
ける検査工程に使用されるウェーハ検査装置に係り、特
にバンプ状のパッド（電極）を有するウェーハに対して
検査針をバンプパッドに適切にコンタクトさせるバンプ
パッド用針高さ合わせの機能を備えたウェーハ検査装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer inspection apparatus used in an inspection process in semiconductor wafer manufacturing, and more particularly to a wafer having a bump-shaped pad (electrode), in which an inspection needle appropriately contacts the bump pad. The present invention relates to a wafer inspection device having a bump pad needle height adjusting function.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体ウェーハの表面には同一の電気素
子回路が多数形成され、この電気素子回路を各チップと
して切断する前に、各電気素子回路の形成品質を検査す
るために、ウェーハプローバと称されるウェーハ検査装
置によってその良・不良を判定している。この種の検査
装置は一般に、ウェーハの各チップの電極と対応するプ
ローブ針を有しテスタに接続されたプローブカードとウ
ェーハの各チップとを順次対応させて各チップの電極
（ボンディングパッド）にプローブ針を接触させるよう
に構成されている。そしてプローブ針とチップの電極と
の位置合わせ（アライメント）を行う方法として、プロ
ーブ針群を下方からＣＣＤカメラで撮影して針位置を検
出するとともにウェーハの位置及びウェーハ上のチップ
パターンをウェーハ認識装置で認識し、画像処理等によ
ってウェーハ上の特定チップのボンデイングパッドとプ
ローブ針とを位置合わせる方法が知られている（特開昭
６０─２１３０４０号（特公平６─８７１７号）公報参
照）。2. Description of the Related Art A large number of identical electric element circuits are formed on the surface of a semiconductor wafer. Before cutting the electric element circuits into chips, a wafer prober is used to inspect the formation quality of each electric element circuit. The good or bad of the wafer is judged by a so-called wafer inspection device. This type of inspection apparatus generally has a probe card having a probe needle corresponding to an electrode of each chip of the wafer and a probe card connected to a tester and each chip of the wafer are sequentially made to correspond to each other to probe the electrode (bonding pad) of each chip. It is configured to contact the needle. Then, as a method for aligning the probe needle with the chip electrode, the probe needle group is photographed from below by a CCD camera to detect the needle position, and the wafer position and the chip pattern on the wafer are recognized by a wafer recognition device. It is known that the bonding pad of a specific chip on the wafer is aligned with the probe needle by image processing or the like (see Japanese Patent Laid-Open No. 60-213040 (Japanese Patent Publication No. 6-8717)).
【０００３】また、前記ボンディングパッドは、かつて
はウェーハ上にパターニングされた被膜により形成され
るものが主流で、パッド自体に厚さはなく、ウェーハの
厚さがそのままプローブ針の接触面の高さとなってい
た。従って、図４（ａ）に示すようにＣＣＤカメラ７０
でプローブ針７２の高さを測定するとともに、容量検出
センサ７４でウェーハ７６の厚みを測定して、それら測
定結果にもとづいて、Ｚ方向（ウェーハの厚さ方向）の
駆動制御を行い、プローブ針７２とパッドとを接触させ
るようにしていた。The bonding pad, which was once formed by a coating film patterned on the wafer, was the mainstream. The pad itself has no thickness, and the thickness of the wafer is the same as the height of the contact surface of the probe needle. Was becoming. Therefore, as shown in FIG.
The height of the probe needle 72 is measured with the probe needle 72, the thickness of the wafer 76 is measured with the capacitance detection sensor 74, and drive control is performed in the Z direction (wafer thickness direction) based on the measurement results. 72 was brought into contact with the pad.
【０００４】ところが最近、ボンディングパッドがウェ
ーハの表面上に数十μｍ程度の大きさの略部分球のコブ
状のバンプパッドとして形成されるようになり、従来の
容量検出センサ７４ではバンプパッド７８の高さを検出
できず、従来の方法では図４（ｂ）に示すようにバンプ
パッド７８の高さ分だけプローブ針が余計にくい込んで
しまうようになった。Recently, however, a bonding pad has come to be formed on the surface of a wafer as a bump pad having a bump shape of a substantially partial sphere having a size of about several tens of μm. Since the height cannot be detected, it is difficult for the conventional method to insert the probe needle by the height of the bump pad 78 as shown in FIG. 4B.
【０００５】このような過度のくい込みを防ぐには、バ
ンプパッドの高さを予め調査して、そのバンプ高さデー
タ（例えば、バンプ高さの設計値）を得ておき、容量検
出センサから得られるウェーハの厚みデータに基づい
て、ステージのＺ方向の駆動量をそのバンプ高さデータ
分だけ減算するように制御したり、或いは熟練したオペ
レータが顕微鏡を見ながら目視によりプローブ針７２を
バンプパッド７８にコンタクトさせる作業を行う必要が
ある。その他、プローブ針７２がバンプパッド７８に接
触して検査が良好に行われたときに、検査測定が完了し
たことを示す信号をテスター側から出力するように構成
し、ステージをＺ方向に微少上昇させながら検査測定を
行い、テスターから前記検査測定完了信号が出力された
ことを検出した時点を検出してプローブ針とバンプのコ
ンタクト位置を検出する方法も考えられる。In order to prevent such an excessive bite, the height of the bump pad is investigated in advance and the bump height data (for example, the design value of the bump height) is obtained and obtained from the capacitance detection sensor. Based on the wafer thickness data, the drive amount in the Z direction of the stage is controlled to be subtracted by the bump height data, or a trained operator visually checks the probe needle 72 and bump pad 78 while looking at the microscope. Need to be contacted. In addition, when the probe needle 72 comes into contact with the bump pad 78 and the inspection is favorably performed, a signal indicating that the inspection measurement is completed is output from the tester side, and the stage is slightly moved up in the Z direction. A method is also conceivable in which the inspection measurement is performed while performing the measurement, and the contact position between the probe needle and the bump is detected by detecting the time when the tester outputs the inspection measurement completion signal.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように予め予想されるバンプ高さデータによってＺ方向
のステージを制御する方法は、実際のバンプ高さがその
プリセットデータから外れている場合には、適正なコン
タクトが得られないという問題がある。また、オペレー
タによる作業は、オペレータの感覚的な作業のためバラ
ツキが大きいという問題がある。However, the conventional method for controlling the stage in the Z direction by the previously predicted bump height data is used when the actual bump height deviates from the preset data. However, there is a problem that proper contact cannot be obtained. Further, there is a problem that the work performed by the operator varies greatly due to the sensuous work of the operator.
【０００７】しかも、上記の方法はいずれも、現実のバ
ンプ高さに依らず、所定のコンタクト操作が実行される
為に、誤操作によりウェーハ、プローブ針にダメージを
与える危険性もあるという問題がある。一方、テスター
側からの測定可能検出信号に基づいてコンタクト位置を
検出する方法は、一度必ずパッドにプローブ針跡を付け
なければならず、測定対象のチップについて検査結果が
不良の場合は、正確な高さも求めることができないと言
う問題がある。In addition, all of the above methods have a problem that a predetermined contact operation is executed irrespective of the actual bump height, so that there is a risk of damaging the wafer and the probe needle by an erroneous operation. . On the other hand, in the method of detecting the contact position based on the measurable detection signal from the tester side, the probe needle trace must always be attached to the pad once, and if the inspection result of the chip to be measured is defective, the accurate There is a problem that the height cannot be obtained.
【０００８】このようなことから、バンプパッドをもつ
ウェーハについて、バンプパッドとプローブ針を容易に
かつ適切にコンタクトさせるような新たな技術が望まれ
ている。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、ウェーハ検査測定前に検査対象ウェーハにプローブ
針跡を付けずに、ウェーハに形成されたバンプパッドに
対するプローブ針の高さ合わせを自動的かつ高精度に行
うことができるウェーハ検査装置を提供することを目的
とする。Under these circumstances, a new technique for easily and properly contacting the bump pad with the probe needle is desired for the wafer having the bump pad. The present invention has been made in view of such circumstances, without attaching a probe needle trace to the wafer to be inspected before the wafer inspection and measurement, and automatically adjusts the height of the probe needle with respect to the bump pad formed on the wafer. It is an object of the present invention to provide a wafer inspection device that can perform high precision.
【０００９】[0009]
【課題を解決する為の手段】本発明は前記目的を達成す
るために、被検査ウェーハの電極に対応するプローブ針
と、被検査ウェーハの厚さ方向をＺ方向とすると前記プ
ローブ針と前記被検査ウェーハとのＺ方向の相対的な移
動により前記プローブ針を前記被検査ウェーハの電極に
接触／退避可能とする移動機構とを有し、半導体ウェー
ハに形成された各チップの電気的特性を検査するウェー
ハ検査装置において、前記プローブ針が電極から退避状
態にあるときの該プローブ針のＺ方向の高さを検出する
針高さ検出手段と、検査対象のウェーハ表面に形成され
たバンプ電極の上端面のＺ方向の高さを検出する電極高
さ検出手段と、前記針高さ検出手段で検出したプローブ
針の高さ、前記電極高さ検出手段で検出したバンプ電極
の上端面の高さとに基づいて、前記プローブ針の先端が
前記バンプ電極に接触するように前記移動機構を制御す
る制御手段と、を備えたことを特徴としている。In order to achieve the above object, the present invention provides a probe needle corresponding to an electrode of a wafer to be inspected, and the probe needle and the object to be inspected when the thickness direction of the wafer to be inspected is the Z direction. A moving mechanism capable of bringing the probe needle into contact with and retracting from the electrode of the wafer to be inspected by relative movement in the Z direction with respect to the inspection wafer, and inspecting the electrical characteristics of each chip formed on the semiconductor wafer. In the wafer inspection apparatus, the needle height detecting means for detecting the height of the probe needle in the Z direction when the probe needle is retracted from the electrode, and the bump electrode formed on the wafer surface to be inspected Electrode height detecting means for detecting the height of the end face in the Z direction, the height of the probe needle detected by the needle height detecting means, and the height of the upper end surface of the bump electrode detected by the electrode height detecting means. Based on the tip of the probe needle is characterized in that and a control unit which controls the moving mechanism so as to be in contact with the bump electrode.
【００１０】[0010]
【作用】本発明によれば、プローブ針の高さを針高さ検
出手段で検出する一方、ウェーハ表面に形成されたコブ
状のパッド（バンプ電極）の上端面を電極高さ検出手段
で検出して、それぞれの検出結果を制御手段に通知す
る。そして制御手段は、これらの情報に基づいて、前記
プローブ針の先端が前記バンプ電極に適切に接触するよ
うに移動機構を制御している。これにより、バンプパッ
ドを持つウェーハの検査において、ウェーハの検査前に
ウェーハに針跡をつけることなく、バンプパッドに対す
る針の高さ合わせを自動的かつ高精度で行うことができ
る。According to the present invention, the height of the probe needle is detected by the needle height detecting means, while the upper end surface of the bump-shaped pad (bump electrode) formed on the wafer surface is detected by the electrode height detecting means. Then, the respective detection results are notified to the control means. Then, the control means controls the moving mechanism based on these pieces of information so that the tip of the probe needle appropriately contacts the bump electrode. As a result, in the inspection of the wafer having the bump pads, the height of the needle with respect to the bump pad can be automatically and accurately adjusted without making needle marks on the wafer before the inspection of the wafer.
【００１１】[0011]
【実施例】以下添付図面に従って本発明に係るウェーハ
検査装置の好ましい実施例について詳説する。図１は本
発明に係るウェーハ検査装置の実施例の構成を示す概略
構成図である。同図に示すように本実施例のウェーハ検
査装置は、主として、ステージ１１、ステージ駆動用モ
ータ１２、プローブ針１６が設けられたプローブカード
１８、テスタ２０、アライメント光学装置２２、プロー
ブ針を撮像するＣＣＤカメラ２４、レーザ測長器２８、
及び制御部３０等から構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a wafer inspection apparatus according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the configuration of an embodiment of a wafer inspection apparatus according to the present invention. As shown in the figure, the wafer inspection apparatus of this embodiment mainly images the stage 11, the stage drive motor 12, the probe card 18 provided with the probe needle 16, the tester 20, the alignment optical device 22, and the probe needle. CCD camera 24, laser length measuring device 28,
And a control unit 30 and the like.
【００１２】前記ステージ１１の上面には、ウェーハ３
２を固着保持する手段 (不図示) が設けられている一
方、該ステージ１１は制御部３０によって制御されるス
テージ駆動用モータ１２によって、Ｘ，Ｙ，Ｚ，方向及
びＺ軸を中心とするθ回転方向に自在に移動可能に構成
され、これにより、ステージ１１上面に固着保持される
被検査ウェーハ３２を３次元的に移動可能である。The wafer 3 is placed on the upper surface of the stage 11.
While a means (not shown) for fixing and holding 2 is provided, the stage 11 is controlled by the stage drive motor 12 controlled by the control unit 30 so that the stage 11 has θ, Y, Z, directions, and θ about the Z axis. The wafer 32 to be inspected, which is fixedly held on the upper surface of the stage 11, can be moved three-dimensionally by being freely movable in the rotation direction.
【００１３】尚、検査対象となるウェーハ３２は、ウェ
ーハ表面上に略部分球のコブ（バンプ）状の電極（バン
プパッド）３４が形成されているもので、図では説明の
便宜上一つのバンプのみしか示していないが、実際は、
一枚のウェーハ上に数百、数千という多数のバンプパッ
ドが形成されている。前記プローブカード１８には、ウ
ェーハ３２の各チップの電極に対応するプローブ針１６
が設けられている。そして、該プローブカード１８はテ
スタ２０に接続されており、プローブ針１６をウェーハ
３２の電極３４に接触（コンタクト）させることにより
各チップの電気的特性を検査することができる。The wafer 32 to be inspected has a bump (bump) electrode 34 (bump pad) 34 having a substantially partial sphere formed on the surface of the wafer. Only one bump is shown in the figure for convenience of description. Although it only shows,
A large number of bump pads of hundreds or thousands are formed on one wafer. The probe card 18 has a probe needle 16 corresponding to an electrode of each chip of the wafer 32.
Is provided. The probe card 18 is connected to the tester 20, and the electrical characteristics of each chip can be inspected by bringing the probe needle 16 into contact with the electrode 34 of the wafer 32.
【００１４】一方、前記ステージ１１のＺ方向ステージ
には、支持部材３６が固着されており、該支持部材３６
によってＣＣＤカメラ２４が支持されている。このＣＣ
Ｄカメラ２４によって、プローブ針１６を下方から撮像
して針の先端の位置を検出する一方、ステージ１１をＺ
方向に移動して前記ＣＣＤカメラ２４を上下に動かし、
その合焦状態を見ながらプローブ針１６の先端の高さを
測定する。そして、その結果を制御部３０に通知するよ
うにしている。On the other hand, a support member 36 is fixed to the Z-direction stage of the stage 11, and the support member 36 is provided.
A CCD camera 24 is supported by. This CC
An image of the probe needle 16 is picked up from below by the D camera 24 to detect the position of the tip of the probe, while the stage 11 is moved to Z direction.
Direction to move the CCD camera 24 up and down,
The height of the tip of the probe needle 16 is measured while observing the focused state. Then, the result is notified to the control unit 30.
【００１５】前記アライメント光学装置２２は、ＣＣＤ
カメラ等の撮像手段を含み、ウェーハ３２上のチップパ
ターンを認識して制御部３０に通知する。制御部３０で
は、前記アライメント光学装置２２で得られた情報と前
記ＣＣＤカメラ２４で得られたプローブ針１６の先端の
位置情報とを基に、公知の画像処理技術を用いて、プロ
ーブ針１６先端とウェーハ３２のパッドの二次元的な
（ＸＹ面内の）位置整合を自動で行う。The alignment optical device 22 is a CCD
An image pickup unit such as a camera is included, and the chip pattern on the wafer 32 is recognized and notified to the control unit 30. The control unit 30 uses a known image processing technique based on the information obtained by the alignment optical device 22 and the positional information of the tip of the probe needle 16 obtained by the CCD camera 24, and the tip of the probe needle 16 is known. And the pad of the wafer 32 is automatically two-dimensionally aligned (in the XY plane).
【００１６】更に、本実施例では、ウェーハ３２上に形
成されたバンプパッド３４の高さを測定するためのレー
ザ測長器２８を設けたことを特徴としている。このレー
ザ測長器２８は、バンプパッド３４の高さの他、ウェー
ハ３２の外径及び厚さを測定するのに用いられる。ここ
で、レーザ測長器の一例について図２を参照しながら説
明する。Further, the present embodiment is characterized in that a laser length measuring device 28 for measuring the height of the bump pad 34 formed on the wafer 32 is provided. The laser length-measuring device 28 is used to measure the outer diameter and the thickness of the wafer 32 as well as the height of the bump pad 34. Here, an example of the laser length measuring device will be described with reference to FIG.
【００１７】同図に示すレーザ測長器は、光ファイバ式
のレーザ測長器であって、主として、半導体レーザ４
２、コリメータレンズ４４、対物レンズ４６、光ファイ
バカプラ４８、光ファイバ５０、５１、５２、５４、光
コネクタ５５Ａ、５５Ｂ、フォトダイオード５６、変調
回路６１、温度制御回路６２、信号処理回路６３、及び
検出プローブ６４等から構成されている。The laser length-measuring device shown in FIG. 1 is an optical fiber type laser length-measuring device, and mainly comprises a semiconductor laser 4
2, collimator lens 44, objective lens 46, optical fiber coupler 48, optical fibers 50, 51, 52, 54, optical connectors 55A, 55B, photodiode 56, modulation circuit 61, temperature control circuit 62, signal processing circuit 63, and The detection probe 64 and the like are included.
【００１８】半導体レーザ４２は、入力する変調回路６
１からの変調電流によって発振周波数と発光強度が変調
される。また、半導体レーザ４２には加熱及び／又は冷
却素子４５Ａと温度センサ４５Ｂとが設けられており、
温度制御回路６２は温度センサ４５Ｂによって検出され
る温度が一定値になるように加熱及び／又は冷却素子４
５Ａを制御する。これにより、半導体レーザ４２の温度
変化による波長変化を抑え、測定精度を上げている。The semiconductor laser 42 is input to the modulation circuit 6
The modulation frequency from 1 modulates the oscillation frequency and the emission intensity. Further, the semiconductor laser 42 is provided with a heating and / or cooling element 45A and a temperature sensor 45B,
The temperature control circuit 62 controls the heating and / or cooling element 4 so that the temperature detected by the temperature sensor 45B becomes a constant value.
Control 5A. Thereby, the wavelength change due to the temperature change of the semiconductor laser 42 is suppressed and the measurement accuracy is improved.
【００１９】前記半導体レーザ４２から出力される変調
されたレーザ光は、コリメータレンズ４４及び対物レン
ズ４７を介して光ファイバ５０の先端に集光される。ま
た、光ファイバ５０、５１の後端は、光ファイバカプラ
４８によって、光ファイバ５２の後端と光学的に接続さ
れている。従って、光ファイバ５０を通過した光は光フ
ァイバカプラ４８を介して光ファイバ５１に導かれ、光
コネクタ５５Ａ、５５Ｂを介して光ファイバ５４に導か
れる。The modulated laser light output from the semiconductor laser 42 is focused on the tip of the optical fiber 50 via the collimator lens 44 and the objective lens 47. The rear ends of the optical fibers 50 and 51 are optically connected to the rear ends of the optical fibers 52 by the optical fiber coupler 48. Therefore, the light that has passed through the optical fiber 50 is guided to the optical fiber 51 via the optical fiber coupler 48 and to the optical fiber 54 via the optical connectors 55A and 55B.
【００２０】光ファイバ５４の先端には、検出プローブ
６４が取り付けられており、該検出プローブ６４内には
図示しないロッドレンズが配設されている。前記ロッド
レンズは光の一部を出射端面で反射させるとともに残り
は透過させ、略平行光又は集光して測定面Ｗを照射す
る。即ち、前記ロッドレンズの出射端面は光軸に対して
垂直な平面であり、出射端面で反射された反射光は再び
ロッドレンズ自身で収束してほぼ光ファイバ５４に戻
る。A detection probe 64 is attached to the tip of the optical fiber 54, and a rod lens (not shown) is arranged in the detection probe 64. The rod lens reflects a part of the light on the emission end face and allows the rest to pass therethrough, and irradiates the measurement surface W with the substantially parallel light or the condensed light. That is, the emission end face of the rod lens is a plane perpendicular to the optical axis, and the reflected light reflected by the emission end face is converged again by the rod lens itself and returns to the optical fiber 54.
【００２１】また検出プローブ６４が検出した光は逆の
経路を辿って光ファイバ５１に戻り、その光の一部は光
ファイバ５２に導かれる。また、前記ロッドレンズの出
射端面の反射は、該ロッドレンズと空気との屈折率の違
いによるものであって、ロッドレンズの入射光のうち、
例えば約４％の光量の光が反射され、残りの約９６％の
光量の光が測定面Ｗを照射する。したがって、測定面Ｗ
がやや粗面であっても、また測定面Ｗが検出プローブ６
４の光軸と厳密に垂直でなくても、測定面Ｗを照射する
光の数パーセントの光量の光が検出プローブ６４に集光
されれば、十分な強度の干渉信号が得られ、変位測定が
可能である。The light detected by the detection probe 64 returns to the optical fiber 51 following the reverse path, and part of the light is guided to the optical fiber 52. Further, the reflection at the exit end face of the rod lens is due to the difference in refractive index between the rod lens and air, and
For example, about 4% of the amount of light is reflected, and the remaining about 96% of the amount of light illuminates the measurement surface W. Therefore, the measurement surface W
Although the measurement surface W is slightly rough,
Even if it is not strictly perpendicular to the optical axis of 4, if a light amount of a few percent of the light that illuminates the measurement surface W is focused on the detection probe 64, an interference signal of sufficient intensity can be obtained and displacement measurement can be performed. Is possible.
【００２２】さて、検出プローブ６４の端面反射光（参
照光）と、検出プローブ６４から出射され測定面Ｗで反
射されて再び検出プローブ６４に入射した測定面反射光
（物体光）との間には、検出プローブ６４の出射端面と
前記測定面Ｗとの距離Ｄに対応した時間遅れがあり、両
者の周波数は異なる。そのため、参照光と物体光とで、
ヘテロダイン干渉が生じる。Now, between the end surface reflected light (reference light) of the detection probe 64 and the measurement surface reflected light (object light) which is emitted from the detection probe 64, reflected by the measurement surface W, and made incident on the detection probe 64 again. Has a time delay corresponding to the distance D between the emission end surface of the detection probe 64 and the measurement surface W, and the frequencies of both are different. Therefore, with reference light and object light,
Heterodyne interference occurs.
【００２３】この干渉信号は光ファイバ５４、５１、光
ファイバカプラ４８、及び光ファイバ５２を介して導か
れ、光ファイバ５２の先端に設置されたホトダイオード
５６により検出される。このホトダイオード５６によっ
て検出された信号の周波数と位相は、検出プローブ６４
の出射端面と前記測定面Ｗとの距離Ｄに比例する。この
信号をもとに測定面Ｗの位置 (Ｚ方向の高さ) を検出す
る原理は、ヘテロダイン干渉式によるもので、本願明細
書では詳しく説明しないが、特願平４─２１１４３０号
明細書に記載されている。This interference signal is guided through the optical fibers 54, 51, the optical fiber coupler 48, and the optical fiber 52, and is detected by the photodiode 56 installed at the tip of the optical fiber 52. The frequency and phase of the signal detected by the photodiode 56 are detected by the detection probe 64.
It is proportional to the distance D between the emission end face of and the measurement surface W. The principle of detecting the position (height in the Z direction) of the measurement surface W based on this signal is based on the heterodyne interference method, which will not be described in detail in the present specification, but is described in Japanese Patent Application No. 4-211430. Has been described.
【００２４】図１に戻って、上述したようなレーザ測長
器は、光があたっている点までの距離を高精度に測定で
きるので、ウェーハ上に形成されたバンプパッドを上記
測定面Ｗとして該バンプパッドの高さを測定できると同
時に、ウェーハ３２を直径方向に動かしながら連続的に
測定することによって、ステージ面とウェーハ面との測
定差からウェーハ３２の外径及び厚さも測定することが
できる。Returning to FIG. 1, since the laser length measuring device as described above can measure the distance to the point illuminated by light with high accuracy, the bump pad formed on the wafer is used as the measuring surface W. The height of the bump pad can be measured, and at the same time, the outer diameter and the thickness of the wafer 32 can be measured from the measurement difference between the stage surface and the wafer surface by continuously measuring the wafer 32 while moving the wafer 32 in the diameter direction. it can.
【００２５】前記レーザ測長器２８は、制御部３０に接
続されており、制御部３０は、レーザ測長器２８で測定
したバンプパッド３４の高さと、前記ＣＣＤカメラ２４
で検出したプローブ針１６の高さとに基づいて、ステー
ジ１１のＺ方向の移動を制御し、プローブ針１６とバン
プパッド３４とを適正にコンタクトさせるようにしてい
る。The laser length measuring device 28 is connected to a control unit 30, which controls the height of the bump pads 34 measured by the laser length measuring device 28 and the CCD camera 24.
The movement of the stage 11 in the Z direction is controlled on the basis of the height of the probe needle 16 detected in 1. so that the probe needle 16 and the bump pad 34 can be properly brought into contact with each other.
【００２６】尚、本実施例ではバンプパッドの高さを測
定する手段は、現実の適用性に優れた上述のようなレー
ザ測長器として説明するが、バンプパッドの高さを測定
する手段はこれに限らず、公知の非接触式測長器、非接
触表面形状測定装置、又はバンプ高さ測定装置など種々
の手段で行うことも可能である。次に、前記の如く構成
されたウェーハ検査装置の作用について説明する。In the present embodiment, the means for measuring the height of the bump pad will be described as a laser length measuring device as described above, which has excellent practical applicability, but the means for measuring the height of the bump pad is Not limited to this, it is also possible to perform it by various means such as a known non-contact type length measuring device, non-contact surface shape measuring device, or bump height measuring device. Next, the operation of the wafer inspection device configured as described above will be described.
【００２７】検査対象となるウェーハ３２をステージ１
１上面に固着し、ステージ駆動用モータ１２を介して、
ステージ１１をアライメント光学装置２２の下方に移動
する。そしてアライメント光学装置２２によってウェー
ハ上のチップパターンが撮像され、そのデータが制御部
３０に通知される。次いで、プローブ針１６と前記ＣＣ
Ｄカメラ２４とが対峙する位置にステージ１１を移動
し、前記ＣＣＤカメラ２４でプローブ針１６を撮像し、
針の位置を検出するとともに、前記ＣＣＤカメラ２４を
Ｚ方向に移動させて針先端の高さを検出する。そして、
その結果は制御部３０に通知される。The wafer 32 to be inspected is moved to the stage 1
1 is fixed to the upper surface, and via the stage drive motor 12,
The stage 11 is moved below the alignment optical device 22. Then, the alignment optical device 22 images the chip pattern on the wafer, and the data is notified to the control unit 30. Then, the probe needle 16 and the CC
The stage 11 is moved to a position facing the D camera 24, the probe needle 16 is imaged by the CCD camera 24,
While detecting the position of the needle, the CCD camera 24 is moved in the Z direction to detect the height of the needle tip. And
The result is notified to the control unit 30.
【００２８】尚、針先端の高さ検出は、検査時に毎回行
う必要は必ずしもない。例えば、検査終了後に、プロー
ブ針１６が予め定めた所定の位置に退避するように構成
されていれば、プローブ針の高さは、プローブカード交
換時に一度検出するだけでもよい。また、数回の検査を
行った後、確認的に針の高さを検出することも考えられ
る。It should be noted that the height detection of the needle tip does not necessarily have to be carried out at each inspection. For example, if the probe needle 16 is configured to retract to a predetermined position after the inspection is completed, the height of the probe needle may be detected only once when the probe card is replaced. It is also conceivable to detect the height of the needle for confirmation after performing several inspections.
【００２９】続いて、レーザ測長器２８でウェーハ３２
の外径及び厚さを測定する。通常、ウェーハ外径及び厚
さはウェーハ設計値が予め知られているので、それを基
準データとして、その基準データからのバラツキ( プラ
ス・マイナス) を検出するようにする。一方、バンプパ
ッド３４は、一枚のウェーハ上に数百、数千個と形成さ
れており、通常その高さはバンプパッド設計値の所定公
差内にはいっていることが、先行する検査工程で確かめ
られているものである。従って、全てのバンプについて
その高さを実測する必要はなく、チップ内の一つのバン
プについて実測すれば足りる。レーザ測長器２８でバン
プバッドの在る所を測定すると、ウェーハ自体の厚みを
含んだバンプパッド３４の上端面の高さ位置を知ること
ができる（図３（ａ）参照）。Then, the wafer 32 is measured by the laser length measuring device 28.
Measure the outer diameter and thickness of. Usually, since the wafer design value is known in advance for the wafer outer diameter and the thickness, the variation (plus / minus) from the reference data is detected by using it as the reference data. On the other hand, the bump pads 34 are formed in the number of hundreds or thousands on one wafer, and the height is usually within the predetermined tolerance of the bump pad design value. It has been confirmed. Therefore, it is not necessary to measure the heights of all the bumps, and it is sufficient to measure one bump in the chip. When the location of the bump pad is measured by the laser length measuring device 28, the height position of the upper end surface of the bump pad 34 including the thickness of the wafer itself can be known (see FIG. 3A).
【００３０】制御部３０は、前記ＣＣＤカメラ２４で検
出した針先端の高さデータと、レーザ測長器２８で検出
したバンプパッド上端面の高さデータを基にして、図３
（ｂ）に示すようにプローブ針１６をバンプパッド３４
に適切にコンタクトさせるようにステージ１１のＺ方向
の移動量を制御する。これにより、バンプパッド３４に
対するプローブ針１６の高さ合わせを自動的かつ高精度
に行うことができる。また、バンプパッドの高さを測定
する為に設けたレーザ測長器２８は、バンプパッド３４
の高さのみならず、ウェーハ３２の外径及び板厚も測定
することができるので、従来、ウェーハの外径及び板厚
を測定する手段として用いられていた容量検出センサは
不要となる。Based on the height data of the tip of the needle detected by the CCD camera 24 and the height data of the upper end face of the bump pad detected by the laser length measuring device 28, the control unit 30 is operated as shown in FIG.
As shown in (b), the probe needle 16 is attached to the bump pad 34.
The amount of movement of the stage 11 in the Z direction is controlled so as to make appropriate contact with. Accordingly, the height of the probe needle 16 with respect to the bump pad 34 can be automatically and accurately adjusted. Further, the laser length measuring device 28 provided for measuring the height of the bump pad is provided with the bump pad 34.
Since it is possible to measure not only the height of the wafer 32 but also the outer diameter and the plate thickness of the wafer 32, the capacitance detection sensor conventionally used as a means for measuring the outer diameter and the plate thickness of the wafer becomes unnecessary.
【００３１】更に、チップの電気的特性の検査終了後
に、パンプパッドに付けられた針跡の形状や深さを前記
レーザ測長器２８で測定検査する工程を追加することも
でき、検査の確実性を高めることができる。Further, after the inspection of the electrical characteristics of the chip is completed, it is possible to add a step of measuring and inspecting the shape and depth of the needle marks attached to the pump pad by the laser length measuring device 28, which ensures the inspection. You can improve your sex.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るウェ
ーハ検査装置によれば、針位置検出手段で検出したプロ
ーブ針の高さと、電極高さ検出手段で検出したバンプ電
極の上端面の高さとに基づいて、制御手段により移動機
構を制御し、前記プローブ針の先端が前記バンプ電極に
適切に接触するようにしたので、バンプパッドを持つウ
ェーハの検査において、ウェーハの検査前にウェーハや
針にダメージを与えることがなく、バンプパッドに対す
る針の高さ合わせを自動的かつ高精度で行うことができ
る。As described above, according to the wafer inspection apparatus of the present invention, the height of the probe needle detected by the needle position detecting means and the height of the upper end surface of the bump electrode detected by the electrode height detecting means. Based on the above, the moving mechanism is controlled by the control means so that the tip of the probe needle comes into proper contact with the bump electrode. The height of the needle with respect to the bump pad can be automatically and accurately adjusted without damaging the.
【００３３】また、検査前にバンプ設計値などの事前の
データ入力をする必要がなくなり、操作性が向上する。
更に、従来オペレータの感覚に頼っていた高さ合わせを
自動的に行うことができるようにしたので、検査の信頼
度を高めることができる。Further, it is not necessary to input data such as bump design values in advance before the inspection, and the operability is improved.
Further, since it is possible to automatically perform the height adjustment which has conventionally relied on the sense of the operator, the reliability of the inspection can be improved.
【図１】本発明に係るウェーハ検査装置の実施例の構成
を示す概略構成図FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an embodiment of a wafer inspection apparatus according to the present invention.
【図２】レーザ測長器の一例を示す概略構成図FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a laser length measuring device.
【図３】本実施例のプローブ針の高さ合わせを説明する
ための図FIG. 3 is a diagram for explaining the height adjustment of the probe needle of the present embodiment.
【図４】従来のウェーハ検査装置によるプローブ針の高
さ合わせを説明するための図FIG. 4 is a diagram for explaining the probe needle height alignment by a conventional wafer inspection apparatus.
１１…ステージ １２…ステージ駆動用モータ １６、７２…プローブ針 ２４、７０…ＣＣＤカメラ ２８…レーザ測長器 ３０…制御部 ３２、７６…ウェーハ ３４、７８…バンプパッド（電極） ４２…半導体レーザ ５０、５１、５２、５４…光ファイバ ６４…検出プローブ 11 ... Stage 12 ... Stage drive motor 16, 72 ... Probe needle 24, 70 ... CCD camera 28 ... Laser length measuring device 30 ... Control part 32, 76 ... Wafer 34, 78 ... Bump pad (electrode) 42 ... Semiconductor laser 50 , 51, 52, 54 ... Optical fiber 64 ... Detection probe
Claims (2)
ブ針と、被検査ウェーハの厚さ方向をＺ方向とすると前
記プローブ針と前記被検査ウェーハとのＺ方向の相対的
な移動により前記プローブ針を前記被検査ウェーハの電
極に接触／退避可能とする移動機構とを有し、半導体ウ
ェーハに形成された各チップの電気的特性を検査するウ
ェーハ検査装置において、 前記プローブ針が電極から退避状態にあるときの該プロ
ーブ針のＺ方向の高さを検出する針高さ検出手段と、 検査対象のウェーハ表面に形成されたバンプ電極の上端
面のＺ方向の高さを検出する電極高さ検出手段と、 前記針高さ検出手段で検出したプローブ針の高さ、前記
電極高さ検出手段で検出したバンプ電極の上端面の高さ
とに基づいて、前記プローブ針の先端が前記バンプ電極
に接触するように前記移動機構を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とするウェーハ検査装置。1. A probe needle corresponding to an electrode of a wafer to be inspected, and the probe needle due to relative movement of the probe needle and the wafer to be inspected in the Z direction when the thickness direction of the wafer to be inspected is the Z direction. In a wafer inspection device for inspecting the electrical characteristics of each chip formed on a semiconductor wafer, wherein the probe needle is retracted from the electrode. Needle height detecting means for detecting the height of the probe needle in the Z direction at a given time, and electrode height detecting means for detecting the height in the Z direction of the upper end surface of the bump electrode formed on the surface of the wafer to be inspected And the height of the probe needle detected by the needle height detection means, and the height of the upper end surface of the bump electrode detected by the electrode height detection means, the tip of the probe needle is A wafer inspection apparatus, comprising: a control unit that controls the moving mechanism so as to come into contact with a pole.
長器で構成されたことを特徴とする請求項１記載のウェ
ーハ検査装置。2. The wafer inspection apparatus according to claim 1, wherein the electrode height position detecting means is composed of a laser length measuring device.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP07142797A JP3129935B2 (en) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | Wafer inspection equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07142797A JP3129935B2 (en) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | Wafer inspection equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08335613A true JPH08335613A (en) | 1996-12-17 |
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ID=15323852
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|---|---|---|---|
| JP07142797A Expired - Fee Related JP3129935B2 (en) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | Wafer inspection equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3129935B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100451384B1 (en) * | 2002-06-15 | 2004-10-06 | (주)티에스이 | Socket Testing Machine and Method |
| WO2004114392A1 (en) * | 2003-06-20 | 2004-12-29 | Tokyo Electron Limited | Method and equipment for inspecting electric characteristics of specimen |
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-
1995
- 1995-06-09 JP JP07142797A patent/JP3129935B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US7262618B2 (en) | 2003-06-20 | 2007-08-28 | Tokyo Electron Limited | Inspection method and inspection apparatus for inspecting electrical characteristics of inspection object |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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