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技術 プローバ及びプローブ針の接触方法

出願人 株式会社東京精密
発明者 秦哲郎吉用智宏内田悟史大竹俊輔吉田徹夫深野英志小林由樹
出願日 2017年1月20日 (4年1ヶ月経過) 出願番号 2017-008528
公開日 2018年7月26日 (2年7ヶ月経過) 公開番号 2018-117096
状態 未査定
技術分野 半導体等の試験・測定 個々の半導体装置の試験 測定用導線・探針 電子回路の試験
主要キーワード 振動ステップ 取付パターン 振動継続 クリーニング板 上下ステー Y座標 カンチレバー式 位置検出後
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年7月26日)のものです。
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図面 (18)

課題

プローブ針の形状に関係なく、プローブ針を半導体チップ電極パッドに安定して電気的に接触させることができるプローバ及びプローブ針の接触方法を提供する。

解決手段

プローバ10は、プローブ針の形状を取得する針形状取得部45と、針形状取得部45が取得したプローブ針の形状に基づき、半導体ウェハに対してプローブ針を相対的に振動させる振動方向を決定する振動方向決定部46と、プローブ針と半導体ウェハとを相対移動させて、電極パッドにプローブ針を接触させる相対移動部44と、電極パッドにプローブ針を接触させる場合に、振動方向決定部が決定した振動方向に従って、半導体ウェハに対してプローブ針を相対的に振動させる振動部46とを備える。

概要

背景

半導体ウェハの表面には、同一の電気素子回路を有する複数の半導体チップが形成されている。各半導体チップは、ダイサーで個々に切断される前に、ウェハテストシステムにより電気的特性検査される。このウェハテストシステムは、プローバテスタとを備える(特許文献1参照)。

プローバは、半導体ウェハをウェハチャック上に固定した状態で、プローブ針を有するプローブカードとウェハチャックとを相対移動させることにより、半導体チップの電極パッドにプローブ針を電気的に接触(コンタクト)させる。テスタは、プローブ針に接続された端子を介して、半導体チップの電極パッドに各種の試験信号を供給すると共に、半導体チップの電極パッドから出力される信号を受信及び解析して半導体チップが正常に動作するか否かをテストする。

このようにプローバでは、プローブ針を半導体チップの電極パッドに電気的に接触させるが、電極パッドの表面は酸化膜等で覆われている。このため、プローブ針と電極パッドとを単に接触させたとしても、酸化膜等の影響により双方が電気的に接触せず、テスト結果が不良と誤判定されるおそれがある。

そこで、特許文献2には、プローブ針を半導体チップの電極パッドに接触させる際に、プローブ針及び半導体ウェハのいずれかを所定方向縦横方向)に振動させることで、電極パッド上の酸化膜等をプローブ針により削って除去することが開示されている。これにより、プローブ針と電極パッドとを電気的に接触させることができる。

概要

プローブ針の形状に関係なく、プローブ針を半導体チップの電極パッドに安定して電気的に接触させることができるプローバ及びプローブ針の接触方法を提供する。プローバ10は、プローブ針の形状を取得する針形状取得部45と、針形状取得部45が取得したプローブ針の形状に基づき、半導体ウェハに対してプローブ針を相対的に振動させる振動方向を決定する振動方向決定部46と、プローブ針と半導体ウェハとを相対移動させて、電極パッドにプローブ針を接触させる相対移動部44と、電極パッドにプローブ針を接触させる場合に、振動方向決定部が決定した振動方向に従って、半導体ウェハに対してプローブ針を相対的に振動させる振動部46とを備える。

目的

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、プローブ針の形状に関係なく、プローブ針を半導体チップの電極パッドに安定して電気的に接触させることができるプローバ及びプローブ針の接触方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

半導体ウェハに形成された半導体チップ電極パッドプローブ針を接触させるプローバにおいて、前記プローブ針の形状を取得する針形状取得部と、前記針形状取得部が取得した前記プローブ針の形状に基づき、前記半導体ウェハに対して前記プローブ針を相対的に振動させる振動方向を決定する振動方向決定部と、前記プローブ針と前記半導体ウェハとを相対移動させて、前記電極パッドに前記プローブ針を接触させる相対移動部と、前記電極パッドに前記プローブ針を接触させる場合に、前記振動方向決定部が決定した前記振動方向に従って、前記半導体ウェハに対して前記プローブ針を相対的に振動させる振動部と、を備えるプローバ。

請求項2

前記プローブ針を撮像する撮像部を備え、前記針形状取得部は、前記撮像部により撮像された前記プローブ針の撮像画像に基づき、前記プローブ針の形状を取得する請求項1に記載のプローバ。

請求項3

前記プローブ針の形状を示す情報を入力する情報入力部を備え、前記針形状取得部は、前記情報入力部に入力された前記情報に基づき、前記プローブ針の形状を取得する請求項1に記載のプローバ。

請求項4

前記プローブ針の形状と、前記プローブ針の形状に対応した前記振動方向との対応関係が予め生成されており、前記振動方向決定部は、前記針形状取得部が取得した前記プローブ針の形状に基づき、前記対応関係を参照して、前記振動方向を決定する請求項1から3のいずれか1項に記載のプローバ。

請求項5

前記半導体ウェハを保持するウェハチャックを備え、前記振動部は、前記振動方向決定部が決定した前記振動方向に従って前記ウェハチャックを振動させる請求項1から4のいずれか1項に記載のプローバ。

請求項6

前記プローブ針を有するプローブカードと、前記プローブカードを保持するプローブカード保持部と、を備え、前記振動部は、前記振動方向決定部が決定した前記振動方向に従って前記プローブカード保持部を振動させる請求項1から5のいずれか1項に記載のプローバ。

請求項7

前記半導体ウェハを保持するウェハチャックを備え、前記相対移動部は、前記ウェハチャックを移動させて前記電極パッドに前記プローブ針を接触させるウェハチャック移動部であり、前記振動部は、前記振動方向決定部が決定した前記振動方向に従って前記ウェハチャック移動部を振動させる請求項1から6のいずれか1項に記載のプローバ。

請求項8

前記振動部は、前記ウェハチャック移動部を制御して、前記振動方向決定部が決定した前記振動方向に従って前記ウェハチャックを往復移動させることにより、前記振動方向に従って前記ウェハチャックを振動させる移動制御部を備える請求項7に記載のプローバ。

請求項9

前記プローブ針をクリーニングするためのクリーニング板であって且つ前記相対移動部により前記プローブ針に対して相対移動可能に保持されたクリーニング板と、前記相対移動部は、前記プローブ針のクリーニングを行う場合に、前記プローブ針と前記クリーニング板とを相対移動させて、前記クリーニング板に前記プローブ針を接触させ、前記振動部は、前記相対移動部により前記クリーニング板に前記プローブ針を接触させる場合に、前記振動方向決定部が決定した前記振動方向に従って、前記クリーニング板に対して前記プローブ針を相対的に振動させる請求項6から8のいずれか1項に記載のプローバ。

請求項10

半導体ウェハに形成された半導体チップの電極パッドにプローブ針を接触させるプローブ針の接触方法において、前記プローブ針の形状を取得する針形状取得ステップと、前記針形状取得ステップで取得した前記プローブ針の形状に基づき、前記半導体ウェハに対して前記プローブ針を相対的に振動させる振動方向を決定する振動方向決定ステップと、前記プローブ針と前記半導体ウェハとを相対移動させて、前記電極パッドに前記プローブ針を接触させる相対移動ステップと、前記相対移動ステップで前記電極パッドに前記プローブ針を接触させる場合に、前記振動方向決定ステップで決定した前記振動方向に従って、前記半導体ウェハに対して前記プローブ針を相対的に振動させる振動ステップと、を有するプローブ針の接触方法。

技術分野

0001

本発明は、半導体ウェハに形成された半導体チップ電気的特性検査に用いられるプローバ及びプローブ針接触方法に関する。

背景技術

0002

半導体ウェハの表面には、同一の電気素子回路を有する複数の半導体チップが形成されている。各半導体チップは、ダイサーで個々に切断される前に、ウェハテストシステムにより電気的特性が検査される。このウェハテストシステムは、プローバとテスタとを備える(特許文献1参照)。

0003

プローバは、半導体ウェハをウェハチャック上に固定した状態で、プローブ針を有するプローブカードとウェハチャックとを相対移動させることにより、半導体チップの電極パッドにプローブ針を電気的に接触(コンタクト)させる。テスタは、プローブ針に接続された端子を介して、半導体チップの電極パッドに各種の試験信号を供給すると共に、半導体チップの電極パッドから出力される信号を受信及び解析して半導体チップが正常に動作するか否かをテストする。

0004

このようにプローバでは、プローブ針を半導体チップの電極パッドに電気的に接触させるが、電極パッドの表面は酸化膜等で覆われている。このため、プローブ針と電極パッドとを単に接触させたとしても、酸化膜等の影響により双方が電気的に接触せず、テスト結果が不良と誤判定されるおそれがある。

0005

そこで、特許文献2には、プローブ針を半導体チップの電極パッドに接触させる際に、プローブ針及び半導体ウェハのいずれかを所定方向縦横方向)に振動させることで、電極パッド上の酸化膜等をプローブ針により削って除去することが開示されている。これにより、プローブ針と電極パッドとを電気的に接触させることができる。

先行技術

0006

特開2004−079733公報
特開平11−074322公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、プローブ針には多種多様な形状が存在する。このため、上記特許文献2に記載のように、プローブ針の形状に関係なくプローブ針及び半導体ウェハのいずれかを常に同方向(縦横方向)に振動させた場合、プローブ針の形状によっては電極パッド上の酸化膜等が除去されず、テスト結果が不良になったり或いは再テストが必要になったりするおそれがある。また、プローブ針の形状によっては、スティックスリップが発生して電極パッド上での針跡が大きくなり、半導体チップが不良品になるおそれがある。さらに、プローブ針の形状によっては、プローブ針に負荷がかかり、プローブ針が劣化又は破損するそれがある。

0008

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、プローブ針の形状に関係なく、プローブ針を半導体チップの電極パッドに安定して電気的に接触させることができるプローバ及びプローブ針の接触方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明の目的を達成するためのプローバは、半導体ウェハに形成された半導体チップの電極パッドにプローブ針を接触させるプローバにおいて、プローブ針の形状を取得する針形状取得部と、針形状取得部が取得したプローブ針の形状に基づき、半導体ウェハに対してプローブ針を相対的に振動させる振動方向を決定する振動方向決定部と、プローブ針と半導体ウェハとを相対移動させて、電極パッドにプローブ針を接触させる相対移動部と、電極パッドにプローブ針を接触させる場合に、振動方向決定部が決定した振動方向に従って、半導体ウェハに対してプローブ針を相対的に振動させる振動部と、を備える。

0010

このプローバによれば、半導体ウェハに対してプローブ針をその形状に対応した振動方向で相対的に振動させるので、電極パッドの表面の酸化膜の確実な除去と、スティックスリップの発生防止と、プローブ針の劣化又は破損の防止(長寿命化)とが実現される。

0011

本発明の他の態様に係るプローバにおいて、プローブ針を撮像する撮像部を備え、針形状取得部は、撮像部により撮像されたプローブ針の撮像画像に基づき、プローブ針の形状を取得する。これにより、プローブ針の形状を自動で取得することができる。

0012

本発明の他の態様に係るプローバにおいて、プローブ針の形状を示す情報を入力する情報入力部を備え、針形状取得部は、情報入力部に入力された情報に基づき、プローブ針の形状を取得する。これにより、プローブ針の形状を手動で取得することができる。

0013

本発明の他の態様に係るプローバにおいて、プローブ針の形状と、プローブ針の形状に対応した振動方向との対応関係が予め生成されており、振動方向決定部は、針形状取得部が取得したプローブ針の形状に基づき、対応関係を参照して、振動方向を決定する。これにより、プローブ針の形状に対応した振動方向を簡単に決定することができる。

0014

本発明の他の態様に係るプローバにおいて、半導体ウェハを保持するウェハチャックを備え、振動部は、振動方向決定部が決定した振動方向に従ってウェハチャックを振動させる。これにより、半導体ウェハに対してプローブ針を相対的に振動させることができる。

0015

本発明の他の態様に係るプローバにおいて、プローブ針を有するプローブカードと、プローブカードを保持するプローブカード保持部と、を備え、振動部は、振動方向決定部が決定した振動方向に従ってプローブカード保持部を振動させる。これにより、半導体ウェハに対してプローブ針を相対的に振動させることができる。

0016

本発明の他の態様に係るプローバにおいて、半導体ウェハを保持するウェハチャックを備え、相対移動部は、ウェハチャックを移動させて電極パッドにプローブ針を接触させるウェハチャック移動部であり、振動部は、振動方向決定部が決定した振動方向に従ってウェハチャック移動部を振動させる。これにより、半導体ウェハに対してプローブ針を相対的に振動させることができる。

0017

本発明の他の態様に係るプローバにおいて、振動部は、ウェハチャック移動部を制御して、振動方向決定部が決定した振動方向に従ってウェハチャックを往復移動させることにより、振動方向に従ってウェハチャックを振動させる移動制御部を備える。これにより、半導体ウェハに対してプローブ針を相対的に振動させることができる。

0018

本発明の他の態様に係るプローバにおいて、プローブ針をクリーニングするためのクリーニング板であって且つ相対移動部によりプローブ針に対して相対移動可能に保持されたクリーニング板と、相対移動部は、プローブ針のクリーニングを行う場合に、プローブ針とクリーニング板とを相対移動させて、クリーニング板にプローブ針を接触させ、振動部は、相対移動部によりクリーニング板にプローブ針を接触させる場合に、振動方向決定部が決定した振動方向に従って、クリーニング板に対してプローブ針を相対的に振動させる。これにより、プローブ針に付着したゴミを効率よく除去することができるので、クリーニング時間を短縮することができる。また、プローブ針にかかる負荷を低減して、プローブ針の劣化又は破損を防止することができる。

0019

本発明の目的を達成するためのプローブ針の接触方法は、半導体ウェハに形成された半導体チップの電極パッドにプローブ針を接触させるプローブ針の接触方法において、プローブ針の形状を取得する針形状取得ステップと、針形状取得ステップで取得したプローブ針の形状に基づき、半導体ウェハに対してプローブ針を相対的に振動させる振動方向を決定する振動方向決定ステップと、プローブ針と半導体ウェハとを相対移動させて、電極パッドにプローブ針を接触させる相対移動ステップと、相対移動ステップで電極パッドにプローブ針を接触させる場合に、振動方向決定ステップで決定した振動方向に従って、半導体ウェハに対してプローブ針を相対的に振動させる振動ステップと、を有する。

発明の効果

0020

本発明のプローバ及びプローブ針の接触方法は、プローブ針の形状に関係なく、プローブ針を半導体チップの電極パッドに安定して電気的に接触させることができる。

図面の簡単な説明

0021

半導体ウェハに形成された複数の半導体チップの電気的特性の検査するウェハテストシステムに用いられるプローバの概略図である。
支柱ヘッドステージカードホルダ、及びプローブカードの外観斜視図である。
プローブカードに配置されるプローブ針の一例を説明するための説明図である。
プローバの特にヘッドステージの斜視図である。
プローバから支柱及びヘッドステージを取り外した状態の斜視図である。
図5中のウェハチャックの上面図及び側面図である。
プローバの制御部の機能を示す機能ブロック図である。
振動方向決定情報の一例を示した説明図である。
垂直針型のプローブ針を電極パッドに接触させる場合の振動制御部の制御を説明するための説明図である。
カンチレバー型のプローブ針を電極パッドに接触させる場合の振動制御部の制御を説明するための説明図である。
クラウン型のプローブ針を電極パッドに接触させる場合の振動制御部の制御を説明するための説明図である。
第1の取付パターンが選択された場合のクリーニング処理を説明するための説明図である。
第2の取付パターンが選択された場合のクリーニング処理を説明するための説明図である。
半導体ウェハの半導体チップの電極パッドにプローバのプローブ針を接触させる際の処理の流れを示すフローチャートである。
第2実施形態のプローバの概略構成を示すブロック図である。
ステージをY軸方向に微小往復動させる場合、及びXステージをX軸方向に微小に往復動させる場合をそれぞれ説明するための説明図である。
ZθステージをZ軸方向に微小に往復動(昇降)させる場合を説明するための説明図である。

実施例

0022

[プローバの構成]
図1は、半導体ウェハWに形成された複数の半導体チップ9(図3参照)の電気的特性を検査するウェハテストシステムに用いられるプローバ10の概略図である。図1に示すように、プローバ10は、ベース12と、Yステージ13と、Y移動部14と、Xステージ15と、X移動部16と、Zθステージ17と、Zθ移動部18と、ウェハチャック20と、支柱23(図2参照)と、ヘッドステージ24(図2参照)と、カードホルダ25と、プローブカード26と、ウェハ位置合わせカメラ29と、上下ステージ30と、針位置合わせカメラ31と、クリーニング板32と、を備える。

0023

ベース12は、脚部材図4参照)上に保持され、略平板状である。このベース12のZ軸方向上面(以下、単に上面という)には、Y移動部14を介して略平板状のYステージ13がY軸方向に移動自在に支持されている。

0024

Y移動部14は、例えば、ベース12の上面に設けられ且つY軸に平行なガイドレールと、Yステージ13のZ軸方向下面(以下、単に下面という)に設けられ且つガイドレールに係合するスライダと、Yステージ13をY軸方向に移動させるモータ等の駆動機構と、を備える。このY移動部14は、ベース12上でYステージ13をY軸方向に移動させる。

0025

Yステージ13の上面には、X移動部16を介して略平板状のXステージ15がX軸方向に移動自在に支持されている。

0026

X移動部16は、例えば、Yステージ13の上面に設けられ且つX軸に平行なガイドレールと、Xステージ15の下面に設けられ且つガイドレールに係合するスライダと、Xステージ15をX軸方向に移動させるモータ等の駆動機構と、を備える。このX移動部16は、Yステージ13上でXステージ15をX軸方向に移動させる。

0027

Xステージ15の上面には、Zθステージ17及び上下ステージ30が設けられている。Zθステージ17にはZθ移動部18が設けられている。また、Zθステージ17の上面には、Zθ移動部18を介してウェハチャック20が保持されている。

0028

Zθ移動部18は、例えば、Zθステージ17の上面をZ軸方向(上下方向)に移動自在な昇降機構と、且つこの上面をZ軸の軸周りに回転させる回転機構とを有する。このため、Zθ移動部18は、Zθステージ17の上面に保持されているウェハチャック20をZ軸方向に移動させると共に、Z軸周りに回転させる。

0029

ウェハチャック20の上面には、真空吸着等の各種保持方法により半導体ウェハWが保持される。また、ウェハチャック20には、その上面に保持している半導体ウェハWの温度調整を行うための不図示の温度調整部が設けられている。

0030

ウェハチャック20は、既述のYステージ13とY移動部14とXステージ15とX移動部16とZθステージ17とZθ移動部18とを介して、XYZ軸方向に移動自在に支持されていると共に、Z軸の軸周りに回転自在に支持されている。これにより、ウェハチャック20に保持されている半導体ウェハWと、後述のプローブ針35とを相対移動させることができる。すなわち、Yステージ13とY移動部14とXステージ15とX移動部16とZθステージ17とZθ移動部18とは、本発明のウェハチャック移動部及び相対移動部として機能する。

0031

なお、ウェハチャック20を相対移動自在に支持する各部の構成は、図1に示した構成に限定されるものではなく、プローバ10で採用されている任意の構成を用いることができる。

0032

図2は、支柱23、ヘッドステージ24、カードホルダ25、及びプローブカード26の外観斜視図である。なお、図2中では後述の各加振器37,38,39の図示は省略している。図1及び図2に示すように、支柱23は、Yステージ13、Xステージ15、及びZθステージ17(以下、単に各ステージ13,15,17という)等を挟み込むようにベース12のX軸方向両側部に立設されている(図4参照)。そして、支柱23は、各ステージ13,15,17等の上方位置において、ヘッドステージ24を支持(4点支持)する。

0033

略環状のヘッドステージ24の略中央部には、プローブカード26を保持する略環状のカードホルダ25が設けられている。このヘッドステージ24はカードホルダ25の外周を保持し、且つカードホルダ25はプローブカード26の外周を保持する。すなわち、ヘッドステージ24は、カードホルダ25を介してプローブカード26を保持する。このため、ヘッドステージ24は、カードホルダ25と共に本発明のプローブカード保持部として機能する。

0034

カードホルダ25にはプローブカード26の外周を保持する保持穴25aが形成され、この保持穴25aにプローブカード26が保持される。プローブカード26は、検査する半導体チップ9(図3参照)の電極パッド9a(図3参照)の配置に応じて配置されたプローブ針35を有している。これらカードホルダ25及びプローブカード26は、検査する半導体チップ9の種類に応じて交換される。

0035

図3は、プローブカード26に配置されるプローブ針35の一例を説明するための説明図である。例えば図3中の符号3Aに示すプローブ針35は、Z軸下方に延びた垂直針である。また、図3中の符号3Bに示すプローブ針35は、略X軸方向又は略Y軸方向に延びた本体部35aの先端から略Z軸下方に延びた針部35bを有する所謂カンチレバー式の針である。さらに、図3中の符号3Cに示すプローブ針35は、Z軸下方に延びた柄の先端が複数に分かれている所謂クラウン型の針である。なお、プローブ針35としては図3に示した以外の形状を有するものを使用してもよい。そして、既述の通り、検査する半導体チップ9の電極パッド9aの配置に応じて、最適なプローブ針35を有するプローブカード26がカードホルダ25に装着される。

0036

図1に戻って、プローブカード26には、プローブ針35に電気的に接続された不図示の接続端子が設けられており、この接続端子には不図示のテスタが接続される。テスタは、プローブカード26の接続端子、及びプローブ針35を介して、半導体チップ9の電極パッド9aに各種の試験信号を供給すると共に、半導体チップ9の電極パッド9aから出力される信号を受信及び解析して半導体チップ9が正常に動作するか否かをテストする。なお、テスタの構成及びテスト方法は公知技術であるので詳細な説明は省略する。

0037

ウェハ位置合わせカメラ29は、ベース12上に設けられた不図示の支柱によって、プローブカード26の側方位置で、且つウェハチャック20よりもZ軸方向上方側に保持されている。このウェハ位置合わせカメラ29は、ウェハチャック20に保持されている半導体ウェハWの半導体チップ9を撮像する。このウェハ位置合わせカメラ29にて撮像された撮像画像48(図7参照)に基づき、検査対象の半導体チップ9の電極パッド9aの位置を検出することができる。

0038

上下ステージ30には、ヘッドステージ24等に略対向する位置に針位置合わせカメラ31及びクリーニング板32が設けられている。また、この上下ステージ30は、Z軸方向(上下方向)に移動自在な昇降機構(不図示)を有しており、針位置合わせカメラ31及びクリーニング板32のZ軸方向位置を調整することができる。なお、針位置合わせカメラ31及びクリーニング板32は、本発明の相対移動部を構成するYステージ13、Y移動部14、Xステージ15、及びX移動部16と、上下ステージ30とにより、プローブ針35に対してXYZ軸方向に相対移動可能に保持されている。これにより、針位置合わせカメラ31及びクリーニング板32と、プローブ針35とを相対移動させることができる。

0039

針位置合わせカメラ31は、プローブカード26のプローブ針35を撮像する。この針位置合わせカメラ31にて撮像されたプローブ針35の撮像画像49(図7参照)に基づき、プローブ針35の位置を検出することができる。具体的には、プローブ針35の先端位置のXY座標は針位置合わせカメラ31の位置座標から検出され、プローブ針35の先端位置のZ座標は針位置合わせカメラ31の焦点位置から検出される。

0040

また、針位置合わせカメラ31により撮像された撮像画像49(図7参照)に基づき、図3に示したようなプローブ針35の形状を検出(取得)することができる。このため、針位置合わせカメラ31は本発明の撮像部に相当する。

0041

クリーニング板32は、プローブ針35の先端に付着した削りカス或いは異物等のゴミds図12参照)を除去する。具体的には、プローブ針35とクリーニング板32とを接触させた状態で、両者を相対的に移動、振動、及び揺動等することで、プローブ針35の先端に付着したゴミdsがクリーニング板32により除去され、プローブ針35がクリーニング処理される。

0042

上記構成のプローバ10で半導体ウェハWの半導体チップ9の検査を行う場合、針位置合わせカメラ31がプローブ針35の下方に位置するように、各ステージ13,15,17を移動させた後、針位置合わせカメラ31でプローブ針35を撮像する。この針位置合わせカメラ31の撮像画像49(図7参照)に基づき、既述の通りプローブ針35の先端位置を検出することができる。なお、プローブ針35の先端位置の検出は、プローブカード26を交換した場合には必ず行う必要があり、プローブカード26を交換しない場合でも所定個数の半導体チップ9を検査する毎に適宜行われる。

0043

次いで、ウェハチャック20に検査する半導体ウェハWを保持させた状態で、半導体ウェハWがウェハ位置合わせカメラ29の下方に位置するように、各ステージ13,15,17を移動させた後、ウェハ位置合わせカメラ29で半導体ウェハWの半導体チップ9を撮像する。このウェハ位置合わせカメラ29の撮像画像48(図7参照)に基づき、検査対象の半導体チップ9の電極パッド9aの位置を検出することができる。なお、1つの半導体チップ9の全ての電極パッド9aの位置を検出する必要はなく、幾つかの電極パッド9aの位置を検出すればよい。また、半導体ウェハW上のすべての半導体チップ9の電極パッド9aを検出する必要はなく、幾つかの半導体チップ9の電極パッド9aの位置を検出すればよい。

0044

そして、プローブ針35の位置及び半導体ウェハWの位置の検出が完了した後、半導体チップ9の電極パッド9aの配列方向がプローブ針35の配列方向に一致するように、Zθ移動部18によりウェハチャック20をZ軸周りに回転する。次いで、検査対象の半導体チップ9の電極パッド9aがプローブ針35の下に位置するように、Yステージ13及びXステージ15を移動させた後、Zθステージ17によりウェハチャック20を上昇させて、電極パッド9aをプローブ針35に接触(コンタクト)させる。なお、測定効率スループット)の向上のため、複数の半導体チップ9の検査を同時に行うマルチプロービング処理を行ってもよい。この場合には、複数の半導体チップ9の電極パッド9aにそれぞれプローブ針35が同時に接触する。

0045

この際に、電極パッド9aの表面は酸化膜Q(図9参照)等で覆われている。このため、電極パッド9aとプローブ針35とを確実に電気的に接触させるためには、プローブ針35で電極パッド9aの表面の酸化膜Qを削り取る必要がある。この場合に、電極パッド9a(半導体ウェハW)とプローブ針35との少なくともいずれかを振動させる必要があるものの、既述の通り半導体チップ9の電極パッド9aの配置等に応じて使用されるプローブ針35の種類(形状)は異なる。このため、振動方向とプローブ針35の形状との関係で、酸化膜Qが除去されなかったり、スティックスリップにより半導体チップ9が不良品になったり、プローブ針35が劣化又は破損したりするおそれがある。

0046

そこで、本実施形態では、針位置合わせカメラ31により撮像されたプローブ針35の撮像画像49(図7参照)からプローブ針35の形状を取得し、このプローブ針35の形状に対応した振動方向で半導体ウェハWとプローブ針35との少なくともいずれかを振動させる。このため、プローバ10には、半導体ウェハWに対してプローブ針35を相対的にXYZ軸の各方向にそれぞれ振動させるX加振器37、Y加振器38、及びZ加振器39(図4から図6参照)が設けられている。なお、半導体ウェハWに対してプローブ針35を相対的に振動とは、半導体ウェハWとプローブ針35との少なくともいずれかを振動させることである。

0047

<加振器の取付パターン>
図4は、プローバ10の特にヘッドステージ24の斜視図である。図5は、プローバ10から支柱23及びヘッドステージ24を取り外した状態の斜視図である。図6は、図5中のウェハチャック20の上面図及び側面図である。

0048

図4から図6に示すように、X加振器37、Y加振器38、及びZ加振器39は、本発明の振動部に相当するものであり、例えば油圧型、動電型、及び圧電型等の振動(微振動)を発生可能な公知の各種タイプの振動発生器が用いられる。そして、本実施形態では、プローバ10へのX加振器37、Y加振器38、及びZ加振器39(以下、単に各加振器37〜39と略す)の取付パターンとして、例えば以下の3つの取付パターンを選択することができる。

0049

図4に示すように、第1の取付パターンでは、各加振器37〜39をヘッドステージ24に取り付ける。例えば、X加振器37をヘッドステージ24のX軸方向の側面に取り付け、Y加振器38をヘッドステージ24のY軸方向の側面に取り付け、Z加振器39をヘッドステージ24のZ軸方向の上面(下面でも可)に取り付ける。

0050

この場合、X加振器37を振動させることでヘッドステージ24、カードホルダ25、及びプローブカード26を介して、プローブ針35がX軸方向に振動される。また同様に、Y加振器38を振動させることでプローブ針35がY軸方向に振動され、Z加振器39を振動させることでプローブ針35がZ軸方向に振動される。これにより、各加振器37〜39の振動を個別に制御することで、半導体ウェハWに対するプローブ針35のXYZ軸の各方向の振動を個別に制御することができる。

0051

図5に示すように、第2の取付パターンでは、各加振器37〜39をそれぞれ各ステージ13,15,17の少なくともいずれかに取り付ける。例えば、X加振器37を、各ステージ13,15,17の少なくともいずれかのX軸方向の側面の空きスペースに取り付ける。また、Y加振器38を、各ステージ13,15,17の少なくともいずれかのX軸方向の側面の空きスペースに取り付ける。さらに、Z加振器39を、各ステージ13,15,17の少なくともいずれかのZ軸方向の上面又は下面の空きスペースに取り付ける。

0052

例えば各加振器37〜39をYステージ13に取り付けた場合、X加振器37を振動させることで、Yステージ13、Xステージ15、Zθステージ17、及びウェハチャック20を介して、半導体ウェハWがX軸方向に振動される。また同様に、Y加振器38を振動させることで半導体ウェハWがY軸方向に振動され、Z加振器39を振動させることで半導体ウェハWがZ軸方向に振動される。これにより、各加振器37〜39の振動を個別に制御することで、半導体ウェハWのXYZ軸の各方向の振動、すなわち半導体ウェハWに対するプローブ針35のXYZ軸の各方向の相対的な振動を個別に制御することができる。

0053

図6に示すように、第3の取付パターンでは、各加振器37〜39をウェハチャック20に取り付ける。例えば、X加振器37をウェハチャック20のX軸方向の側面に取り付け、Y加振器38をウェハチャック20のY軸方向の側面に取り付け、Z加振器39をウェハチャック20のZ軸方向の下面(上面でも可)に取り付ける。

0054

この場合、X加振器37を振動させることで、ウェハチャック20を介して半導体ウェハWがX軸方向に振動される。また同様に、Y加振器38を振動させることで半導体ウェハWがY軸方向に振動され、Z加振器39を振動させることで半導体ウェハWがZ軸方向に振動される。これにより、第2の取付パターンと同様に各加振器37〜39の振動を個別に制御することで、半導体ウェハWに対するプローブ針35のXYZ軸の各方向の相対的な振動を個別に制御することができる。

0055

<各取付パターンのメリット
ここで、第1の取付パターンでは、ウェハチャック20とは完全に独立しているヘッドステージ24に各加振器37〜39が取り付けられるので、他の取付パターンと比較して、ウェハチャック20の温度分布に影響を与えないという利点がある。また、詳しくは後述するが、プローブ針35の方を振動させることができるため、既述のクリーニング板32によるクリーニング処理時にプローブ針35を振動させることでクリーニング処理を効率的(最適)に行うことができる。

0056

第2の取付パターンの中で各加振器37〜39をYステージ13及びXステージ15の少なくともいずれかに取り付けた場合には、振動源と半導体ウェハWとの間に距離が十分に確保されるため、ウェハチャック20に保持されている半導体ウェハWを、第3の取付パターン等と比較して均一に振動させることができる。このため、プローブ針35の数が多い場合に有利である。また、重量のあるヘッドステージ24を振動させる第1の取付パターンと比較して、各加振器37〜39のサイズの小型化(低コスト化)、高応答性高周波振動、及び省エネ化が実現される。

0057

さらに、上下ステージ30を介してクリーニング板32を振動させることができる。このため、詳しくは後述するが、クリーニング板32によるクリーニング処理時にクリーニング板32を振動させることでクリーニング処理を効率的(最適)に行うことができる。

0058

第3の取付パターンの場合、及び第2の取付パターンの中で各加振器37〜39をZθステージ17に取り付けた場合は、他と比較して、半導体ウェハWとの間の距離が短く、且つ軽量物(ウェハチャック20)を振動させればよい。このため、他と比較して、各加振器37〜39のサイズの小型化(低コスト化)、高応答性、高周波振動、及び省エネ化が最も効果的に実現される。

0059

<制御部の機能>
これら各加振器37〜39の駆動、及び各ステージ13,15,17の移動は、プローバ10の各部の動作を統括的に制御する制御部41(図7参照)によって制御される。

0060

図7は、プローバ10の制御部41の機能を示す機能ブロック図である。なお、図7では、各加振器37〜39の制御に係る構成、及び各ステージ13,15,17の制御に係る構成のみを図示し、他の制御に係る構成については公知技術であるため図示を省略している。

0061

図7に示すように、制御部41は、例えばパーソナルコンピュータ等の各種演算処理装置内に設けられており、例えばCPU(Central Processing Unit)及びFPGA(field-programmable gate array)等を含む各種の演算部と処理部とメモリ等により構成されている。この制御部41には、各種の通信インタフェース(不図示)を介して、既述のウェハ位置合わせカメラ29及び針位置合わせカメラ31の他に、プローバ10の各種操作を行う操作部42(本発明の情報入力部に相当)が接続されている。

0062

制御部41は、電極パッド9aにプローブ針35を接触(コンタクト)させる場合において、メモリ等から読み出した不図示の制御プログラムを実行することで、移動制御部44、針形状取得部45、及び振動制御部46として機能する。

0063

移動制御部44は、Y移動部14、X移動部16、及びZθ移動部18を駆動制御することにより、各ステージ13,15,17の移動を制御する。具体的に、移動制御部44は、ウェハ位置合わせカメラ29から入力された半導体チップ9の撮像画像48に基づき、ウェハチャック20に保持されている半導体ウェハWの半導体チップ9の電極パッド9aの位置を検出する。また、移動制御部44は、針位置合わせカメラ31から入力されたプローブ針35の撮像画像49に基づき、プローブ針35の位置を検出する。そして、移動制御部44は、電極パッド9a及びプローブ針35の双方の位置検出結果に基づき、各移動部14,16,18を駆動制御することで、プローブ針35に対してウェハチャック20(半導体ウェハW)を相対移動させ、電極パッド9aをプローブ針35に接触させる。

0064

なお、図示は省略するが、移動制御部44は、既述の上下ステージ30の昇降を制御する。従って、移動制御部44は、プローブ針35のクリーニング処理を実行する場合、各ステージ13,15,17の移動と、上下ステージ30の昇降とをそれぞれ制御することで、プローブ針35に対してクリーニング板32を相対移動させ、クリーニング板32をプローブ針35に接触させる。

0065

針形状取得部45は、不図示の通信インタフェース等を介して、針位置合わせカメラ31及び操作部42に接続している。この針形状取得部45は、針位置合わせカメラ31から既述の撮像画像49が入力された場合、この撮像画像49を例えばテンプレートマッチング法等の公知の手法を用いて解析して、プローブ針35の形状を取得する。また、針形状取得部45は、操作部42においてプローブ針35の形状(種類)を示す情報である針形状情報50が入力された場合、操作部42からの針形状情報50に基づきプローブ針35の形状を取得する。そして、針形状取得部45は、取得したプローブ針35の形状を示す形状情報を、振動制御部46へ出力する。

0066

なお、本明細書でいうプローブ針35の形状には、例えばプローブ針35が既述の図3の符号3Bに示したカンチレバー式の針である場合、本体部35aの向き及び姿勢(例えばX軸方向に平行又はY軸方向に平行)も含まれる。すなわち、同じカンチレバー式のプローブ針35であってもその本体部35aの向きが異なる場合には、「形状」が異なるものとして扱われる(図8参照)。

0067

振動制御部46は、各加振器37〜39の駆動(振動)を個別に制御する。この際に本実施形態では、半導体ウェハWに対してプローブ針35を、プローブ針35の形状に対応した振動方向(以下、単に振動方向という)に相対的に振動させる。このため、振動制御部46は、針形状取得部45から入力されたプローブ針35の形状情報に基づき、予め生成された振動方向決定情報47(本発明の対応関係に相当)を参照して振動方向を決定する。このため、振動制御部46は本発明の振動方向決定部として機能する。

0068

図8は、プローブ針35として既述の図3に示した垂直針、カンチレバー式の針、及びクラウン型の針を用いる場合の振動方向決定情報47の一例を示した説明図である。

0069

図8中の「垂直方向」は、Z軸方向に平行(略平行を含む)な方向を示すものであり、垂直針型及びクラウン型のプローブ針35の形状に対応している。また、図中の「LR方向」及び「FB方向」は、カンチレバー式のプローブ針35の本体部35a(図3参照)の形状(向き及び姿勢)を示すものであり、カンチレバー式のプローブ針35の形状に対応している。具体的に、「LR方向」とは図中の「(L)」及び「(R)」に示すように本体部35aがX軸方向に平行(略平行を含む)な形状であることを示す。また、「FB方向」とは図中の「(F)」及び「(B)」に示すように本体部35aがY軸方向に平行(略平行を含む)な形状であることを示す。

0070

ここで、カンチレバー式のプローブ針35を用いる場合には、「LR方向」単体での使用、「FB方向」単体での使用、及び「LR方向」及び「FB方向」を組み合わせての使用が想定される。このため、図8では、プローブ針35の形状に対応する「LR方向」、「FB方向」、及び「垂直方向」をマトリクス形式で表している。すなわち、図中の「LR方向」−「LR方向」の組み合わせは「LR方向」のカンチレバー式のプローブ針35の単体使用を示し、図中の「FB方向」−「FB方向」の組み合わせは「FB方向」のカンチレバー式のプローブ針35の単体使用を示す。また、図中の「LR方向」−「FB方向」の組み合わせは「LR方向」及び「FB方向」のカンチレバー式のプローブ針35の組み合わせ使用を示す。

0071

図中の「垂直方向」−「垂直方向」の組み合わせは、垂直針型又はクラウン型のプローブ針35の使用を示す。

0072

図8に示すように、振動方向決定情報47には、プローブ針35の形状、すなわち「LR方向」−「LR方向」、「FB方向」−「FB方向」、「LR方向」−「FB方向」,及び「垂直方向」−「垂直方向」の個々の組み合わせ毎に、最適なプローブ針35の振動方向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向)が設定されている。

0073

具体的には、「LR方向」のカンチレバー式のプローブ針35の単体使用の場合、振動方向はX軸方向に設定され、「FB方向」のカンチレバー式のプローブ針35の単体使用の場合、振動方向はY軸方向に設定される。また、「LR方向」及び「FB方向」のカンチレバー式のプローブ針35の組み合わせ使用の場合、振動方向はZ軸方向に設定される。さらに、垂直針型又はクラウン型のプローブ針35の単体使用の場合、振動方向はZ軸方向に設定される。

0074

このように振動方向決定情報47には、プローブ針35の形状と、プローブ針35の形状に対応した振動方向とが対応付けられている。このため、振動制御部46は、針形状取得部45から入力されたプローブ針35の形状情報に基づき、振動方向決定情報47を参照することで、プローブ針35の形状に対応した振動方向を決定することができる。

0075

図7に戻って、振動制御部46は、半導体チップ9の電極パッド9aにプローブ針35を接触させる場合に、各加振器37〜39の中で、振動方向決定情報47に基づき決定した振動方向に対応するものを駆動(振動)させる。これにより、半導体ウェハWに対してプローブ針35がその形状に対応した振動方向で相対的に振動され、プローブ針35によって電極パッド9a上の酸化膜Q(図9参照)が削り取られる。

0076

<垂直針型のプローブ針の接触>
図9は、垂直針型のプローブ針35を電極パッド9aに接触させる場合の振動制御部46の制御を説明するための説明図である。なお、図9では、各加振器37〜39が、既述の図5に示した第2の取付パターン、又は既述の図6に示した第3の取付パターンで取り付けられているものとする(後述の図10及び図11の例も同様)。

0077

最初に図9のステップT1に示すように、プローブ針35の位置及び半導体ウェハWの位置の検出が実行された後、プローブ針35に対するウェハチャック20(電極パッド9a)のZ軸周りの回転調整及びXY軸方向の位置調整が実行される。なお、振動制御部46は、振動方向決定情報47を参照して、垂直針型のプローブ針35に対応する振動方向をZ軸方向に決定している。

0078

次いで、ステップT2に示すように、移動制御部44は、電極パッド9aがプローブ針35に接触する位置までZθステージ17を上昇させる。この際に、振動制御部46は、先に決定した振動方向(Z軸方向)に基づき、Z加振器39を振動させる。これにより、ウェハチャック20(半導体チップ9の電極パッド9a)がZ軸方向に振動しながら、プローブ針35に向けて上昇して、電極パッド9aの表面の酸化膜Qがプローブ針35に接触する。

0079

ステップT3に示すように、振動制御部46は、プローブ針35が酸化膜Qに接触した後もZ加振器39の振動を継続する。これにより、電極パッド9aに対するプローブ針35の相対的なZ軸方向の振動によって、酸化膜Qの一部(プローブ針35との接触部分)がプローブ針35によって削り取られる。

0080

そして、ステップT4に示すように、所定時間経過後、振動制御部46はZ加振器39の振動を停止する。次いで、移動制御部44は、Zθステージ17を僅かに上昇(微小オーバードライブ)させる。これにより、プローブ針35と電極パッド9aとが確実に電気的に接触する。

0081

<カンチレバー型のプローブ針の接触>
図10は、カンチレバー型のプローブ針35(LR方向)を電極パッド9aに接触させる場合の振動制御部46の制御を説明するための説明図である。図10のステップT1は既述の図9のステップT1と同じであり、プローブ針35に対するウェハチャック20のZ軸周りの回転調整及びXY軸方向の位置調整が実行される。なお、振動制御部46は、振動方向決定情報47を参照して、カンチレバー型のプローブ針35に対応する振動方向をここではX軸方向に決定している。

0082

次いで、ステップT2に示すように、移動制御部44は、電極パッド9aがプローブ針35に接触する位置までZθステージ17を上昇させる。この際に、振動制御部46は、先に決定した振動方向(X軸方向)に基づき、X加振器37を振動させる。これにより、ウェハチャック20(半導体チップ9の電極パッド9a)がX軸方向に振動しながら、プローブ針35に向けて上昇して、電極パッド9aの表面の酸化膜Qがプローブ針35に接触する。

0083

ステップT3に示すように、振動制御部46は、プローブ針35が酸化膜Qに接触した後もX加振器37の振動を継続する。これにより、電極パッド9aに対するプローブ針35の相対的なX軸方向の振動によって、酸化膜Qの一部がプローブ針35によって削り取られる。

0084

なお、ステップT4では、既述の図9に示した例と同様に、所定時間経過後のX加振器37の振動停止と、Zθステージ17のZ軸方向の微小オーバードライブとが実行され、プローブ針35と電極パッド9aとが確実に電気的に接触する。

0085

<クラウン型のプローブ針の接触>
図11は、クラウン型のプローブ針35を電極パッド9aに接触させる場合の振動制御部46の制御を説明するための説明図である。図11のステップT1は既述の図9のステップT1と同じであり、プローブ針35に対するウェハチャック20のZ軸周りの回転調整及びXY軸方向の位置調整が実行される。なお、振動制御部46は、振動方向決定情報47を参照して、クラウン型のプローブ針35に対応する振動方向をZ軸方向に決定している。

0086

以下、図9に示した垂直針型のプローブ針35を使用する場合と同様に、Zθステージ17の上昇及びZ加振器39の振動(ステップT2)と、Z加振器39の振動継続と(ステップT3)と、Z加振器39の振動停止及びZθステージ17のZ軸方向の微小オーバードライブ(ステップT4)と、が実行される。これにより、プローブ針35と電極パッド9aとが確実に電気的に接触する。

0087

<クリーニング処理>
図7に戻って、振動制御部46は、プローブ針35のクリーニング処理の際に、各加振器37〜39が図4に示した第1の取付パターンで取り付けられている場合、或いは図5に示した第2の取付パターンで取り付けられている場合、クリーニング板32に対してプローブ針35をその形状に対応した振動方向で相対的に振動させる。

0088

(第1の取付パターンが選択された場合のクリーニング処理)
図12は、第1の取付パターンが選択された場合のクリーニング処理を説明するための説明図である。ここではカンチレバー式のプローブ針35(LR方向)を用いる場合を例に挙げて説明を行う(図13の例も同様)。

0089

最初に図12のステップU1に示すように、プローブ針35に対するクリーニング板32のXY軸方向の位置調整が実行される。また、この位置調整の前に必要に応じてプローブ針35の位置検出を行ってもよい。なお、振動制御部46は、振動方向決定情報47を参照して、カンチレバー型のプローブ針35に対応する振動方向をX軸方向に決定している。

0090

次いで、ステップU2に示すように、移動制御部44は、クリーニング板32がプローブ針35に接触する位置まで上下ステージ30を上昇させる。この際に、振動制御部46は、先に決定した振動方向(X軸方向)に基づき、X加振器37を振動させる。これにより、ヘッドステージ24等を介してプローブ針35がX軸方向に振動している状態で、クリーニング板32がプローブ針35に向けて上昇してプローブ針35に接触する。そして、振動制御部46は、プローブ針35がクリーニング板32に接触した後もX加振器37の振動を継続する。これにより、プローブ針35に付着したゴミdsがクリーニング板32により除去される。

0091

そして、ステップU3に示すように、所定時間経過後、振動制御部46はX加振器37の振動を停止する。次いで、移動制御部44は、上下ステージ30を下降させる。これにより、プローブ針35のクリーニング処理が完了する。

0092

(第2の取付パターンが選択された場合のクリーニング処理)
図13は、第2の取付パターンが選択された場合のクリーニング処理を説明するための説明図である。図13のステップU1は既述の図12のステップU1と同じであり、プローブ針35に対するクリーニング板32のXY軸方向の位置調整が実行される。

0093

次いで、ステップU2に示すように、移動制御部44は、クリーニング板32がプローブ針35に接触する位置まで上下ステージ30を上昇させると共に、振動制御部46は、先に決定した振動方向(X軸方向)に基づきX加振器37を振動させる。これにより、上下ステージ30等を介してクリーニング板32がX軸方向に振動される。すなわち、クリーニング板32に対してプローブ針35がX軸方向に相対的に振動する。これにより、既述の図12のステップU2と同様に、プローブ針35に付着したゴミdsがクリーニング板32により除去される。

0094

そして、ステップU3において、X加振器37の振動停止と、上下ステージ30の下降とが実行される。これにより、プローブ針35のクリーニング処理が完了する。

0095

[第1実施形態のプローバの作用]
次に、図14を用いて上記構成のプローバ10の作用(本発明のプローブ針の接触方法)について説明を行う。なお、図14は、半導体ウェハWの半導体チップ9の電極パッド9aにプローバ10のプローブ針35を接触させる際の処理の流れを示すフローチャートである。

0096

ウェハチャック20上の所定位置に半導体ウェハWを保持させた後、ユーザが操作部42にて検査開始操作を行う。この検査開始操作を受けて、移動制御部44は、各移動部14,16,18を駆動制御して、各ステージ13,15,17を移動させることにより、針位置合わせカメラ31がプローブ針35の下方に位置するようにウェハチャック20の移動を行う(ステップS1)。

0097

この移動が完了すると、針位置合わせカメラ31によるプローブ針35の撮像が実行されて、針位置合わせカメラ31から移動制御部44及び針形状取得部45の双方へプローブ針35の撮像画像49が出力される(ステップS2)。これにより、移動制御部44は、プローブ針35の撮像画像49に基づき、プローブ針35の位置を検出する(ステップS3)。

0098

また、針形状取得部45は、プローブ針35の撮像画像49に基づき、プローブ針35の形状を取得する(ステップS3、本発明の針形状取得ステップに相当)。なお、ユーザが操作部42に針形状情報50を入力した場合、針形状取得部45は、操作部42からの針形状情報50に基づきプローブ針35の形状を取得する。そして、針形状取得部45は、取得したプローブ針35の形状情報を、振動制御部46へ出力する。

0099

針形状取得部45からプローブ針35の形状情報の入力を受けた振動制御部46は、振動方向決定情報47を参照して(ステップS4)、プローブ針35の形状に対応する振動方向を決定する(ステップS5、本発明の振動方向決定ステップに相当)。

0100

一方、プローブ針35の位置検出後、移動制御部44は、各移動部14,16,18を駆動制御して、各ステージ13,15,17を移動させることにより、半導体ウェハWがウェハ位置合わせカメラ29の下方に位置するようにウェハチャック20の移動を行う(ステップS6)。

0101

この移動が完了すると、ウェハ位置合わせカメラ29による半導体ウェハWの半導体チップ9の撮像が実行されて、ウェハ位置合わせカメラ29から移動制御部44へ半導体チップ9の撮像画像48が出力される(ステップS7)。これにより、移動制御部44は、半導体チップ9の撮像画像48に基づき、検査対象の半導体チップ9の電極パッド9aの位置を検出する(ステップS8)。

0102

次いで、移動制御部44は、各移動部14,16,18を駆動制御して各ステージ13,15,17を移動させることで、既述の図9から図11のステップT1,T2に示したように、プローブ針35に対してウェハチャック20(半導体ウェハW)を相対移動させ、電極パッド9aの表面(酸化膜Q)をプローブ針35に接触させる(ステップS9、本発明の相対移動ステップに相当)。

0103

この際に振動制御部46は、既述の図9から図11のステップT2,T3に示したように、各加振器37〜39の中で先に決定した振動方向に対応するものを駆動(振動)させる(ステップS10、本発明の振動ステップに相当)。これにより、半導体ウェハWに対してプローブ針35がその形状に対応した振動方向で相対的に振動され、プローブ針35によって電極パッド9aの表面上の酸化膜Qが削り取られる。その結果、既述の図9から図11のステップT4に示したように、プローブ針35と電極パッド9aとを確実に電気的に接触(コンタクト)させることができる(ステップS11)。

0104

そして、不図示のテスタにより半導体チップ9の検査が実行される。

0105

[本実施形態の効果]
以上のように本実施形態のプローバ10では、半導体チップ9の電極パッド9aにプローブ針35を接触させる場合に、半導体ウェハWに対してプローブ針35をその形状に対応した振動方向で相対的に振動させている。これにより、電極パッド9aの表面の酸化膜Qの確実な除去と、スティックスリップの発生防止と、プローブ針35の劣化又は破損の防止(プローブカード26の長寿命化)とが実現される。その結果、プローブ針35の形状に関係なく、プローブ針35を半導体チップ9の電極パッド9aに安定して電気的に接触させることができる。

0106

また、既述の図12及び図13に示したように、各加振器37〜39が図4に示した第1の取付パターンで取り付けられている場合、或いは図5に示した第2の取付パターンで取り付けられている場合において、クリーニング処理を行う際には、クリーニング板32に対してプローブ針35をその形状に対応した振動方向で相対的に振動させることができる。その結果、プローブ針35に付着したゴミdsを効率よく除去することができるので、クリーニング時間を短縮することができる。また、プローブ針35にかかる負荷を低減して、プローブ針35の劣化又は破損を防止することができるので、プローブ針35(プローブカード26)の寿命延ばすことができる。

0107

[第1実施形態の加振器の取付パターンの変形例]
<変形例1>
上記第1実施形態では、各加振器37〜39の取付パターンとして既述の図4から図6に示した第1の取付パターン、第2の取付パターン、及び第3の取付パターンについて説明したが、これら各取付パターンを適宜(任意の2つ又は全て)組み合わせてもよい。さらに図5に示した第2の取付パターンでは、各ステージ13,15,17の中の複数に各加振器37〜39をそれぞれ取り付けてもよい。これにより、例えばウェハチャック20とヘッドステージ24とをそれぞれ異なる周波数で振動(ウェハチャック20をヘッドステージ24よりも高い周波数で振動)させることができる。その結果、半導体ウェハWに対してプローブ針35を相対的に振動させる際に、異なる周波数を組み合わせて振動させることができるので、酸化膜Qの除去をより効率良く行うことができる。

0108

また、半導体ウェハWに対してプローブ針35を相対的に振動させる際に、異なる周波数の振動を順次に行うことができる。これにより、例えば最初は高い周波数でプローブ針35を相対的に振動させてプローブ針35を酸化膜Qに食い込ませた後、低い周波数でプローブ針35を相対的に振動させて酸化膜Qを削り取ることができる。プローブ針35を高い周波数で継続的に振動させるとプローブ針35が熱で摩耗したり、電極パッド9aが損傷したりするおそれがあるが、プローブ針35の振動の周波数を途中で低くすることにより、プローブ針35及び電極パッド9aの損傷を低減することができる。なお、上記第1実施形態においても、半導体ウェハWに対してプローブ針35を相対的に振動させる際に、振動制御部46が各加振器37〜39の振動数を制御することで、異なる周波数の振動を順次に行ってもよい。

0109

(変形例2)
上記第1実施形態では、各加振器37〜39の取付パターンとして既述の図4から図6に示した第1の取付パターン、第2の取付パターン、及び第3の取付パターンについて説明したが、各加振器37〜39の取付パターンは特に限定されるものではなく、例えば各加振器37〜39をベース12に取り付けてもよい。

0110

[第2実施形態のプローバ]
図15は、第2実施形態のプローバ10Aの概略構成を示すブロック図である。上記第1実施形態のプローバ10では、各加振器37〜39を用いて半導体ウェハWに対してプローブ針35を相対的に振動させている。これに対して、第2実施形態では、各加振器37〜39を設けることなく、半導体ウェハWに対してプローブ針35を相対的に振動させる。

0111

なお、第2実施形態のプローバ10Aは、各加振器37〜39が設けられていない点を除けば、上記第1実施形態のプローバ10と基本的に同じ構成である。このため、上記第1実施形態と機能又は構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。

0112

図15に示すように、第2実施形態の制御部41の振動制御部46は、第1実施形態と同様に振動方向決定情報47を参照して振動方向を決定した後、この振動方向の決定結果を移動制御部44へ出力する。そして、移動制御部44は、本発明のウェハチャック移動部を構成する各移動部14,16,18を駆動制御して、各ステージ13,15,17の中で上述の振動方向に対応するものを微小に往復移動させる。このため、第2実施形態では、移動制御部44が本発明の振動部として機能する。

0113

図16は、Yステージ13をY軸方向に微小に往復動させる場合、及びXステージ15をX軸方向に微小に往復動させる場合をそれぞれ説明するための説明図である。また、図17は、Zθステージ17をZ軸方向に微小に往復動(昇降)させる場合を説明するための説明図である。

0114

図15から図17に示すように、移動制御部44は、振動制御部46が決定した振動方向がX軸方向であった場合、X移動部16を駆動してXステージ15をX軸方向に微小に往復動(図16中の矢印VX参照)させる。これにより、Xステージ15及びZθステージ17を介してウェハチャック20に保持されている半導体ウェハWがX軸方向に振動される。すなわち、半導体ウェハWに対してプローブ針35がX軸方向に相対移動される。

0115

また、移動制御部44は、振動制御部46が決定した振動方向がY軸方向であった場合、Y移動部14を駆動してYステージ13をY軸方向に微小に往復動(図16中の矢印VY参照)させる。これにより、Yステージ13、Xステージ15、及びZθステージ17を介してウェハチャック20に保持されている半導体ウェハWがY軸方向に振動される。すなわち、半導体ウェハWに対してプローブ針35がY軸方向に相対移動される。

0116

さらに、移動制御部44は、振動制御部46が決定した振動方向がZ軸方向であった場合、Zθ移動部18を駆動してZθステージ17をZ軸方向に微小に往復動(図17中の矢印VZ参照)させる。これにより、Zθステージ17を介してウェハチャック20に保持されている半導体ウェハWがZ軸方向に振動される。すなわち、半導体ウェハWに対してプローブ針35がZ軸方向に相対移動される。

0117

このように第2実施形態のプローバ10Aでは、移動制御部44により各移動部14,16,18をそれぞれ個別に駆動制御して、各ステージ13,15,17をそれぞれ個別に微小に往復動させることで、半導体ウェハWに対してプローブ針35をXYZ軸の任意の方向に相対的に振動させることができる。その結果、第1実施形態と同様に半導体ウェハWに対してプローブ針35をその形状に対応した振動方向で相対的に振動させることができるので、上記第1実施形態と同様の効果が得られる。また、第2実施形態のプローバ10Aでは、各加振器37〜39を設ける必要がないので、低コスト化及び省スペース化が図れる。

0118

[その他]
半導体ウェハWとプローブ針35と相対移動させる相対移動部の構成は、上記各実施形態で示した構成に限定されるものではなく、公知の各種構成を採用することができる。

0119

上記各実施形態の針形状取得部45は、針位置合わせカメラ31から入力されるプローブ針35の撮像画像49又は操作部42から入力される針形状情報50に基づき、プローブ針35の形状を取得しているが、本発明はこれらの方向に限定されるものではない。例えば、プローブカード26にプローブ針35の形状情報を記憶したタグ又は各種コード等を設けておき、針形状取得部45がリーダ等を用いてタグ等からプローブ針35の形状情報を取得するなど、プローブ針35の形状(種類)を取得可能な公知の方法を用いることができる。

0120

上記各実施形態では、振動制御部46(制御部41)内に振動方向決定情報47が格納されているが、振動方向決定情報47はインターネット上の外部サーバ等に格納されていてもよい。この場合、振動制御部46は、外部サーバ等にアクセスして振動方向決定情報47を参照することで、振動方向の決定を行う。

0121

9…半導体チップ,9a…電極パッド,10,10A…プローバ,13…Yステージ,14…Y移動部,15…Xステージ,16…X移動部,17…Zθステージ,18…Zθ移動部,20…ウェハチャック,24…ヘッドステージ,26…プローブカード,31…針位置合わせカメラ,32…クリーニング板,35…プローブ針,37…X加振器,38…Y加振器,39…Z加振器,41…制御部,42…操作部,44…移動制御部,45…針形状取得部,46…振動制御部,47…振動方向決定情報,48,49…撮像画像,50…針形状情報

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