JPH01184933A - 検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、検査技術に関し、特に、半導体装置の製造に
おいて実施されるウェハテストに適用して有効な技術に
関する。

〔従来の技術〕

たとえば、半導体装置の製造におけるウェハ処理工程で
実施されるウェハテストについては、株式会社工業調査
会、昭和５８年１１月１５日発行、「電子材料Ｊ　１９
８３年１１月号別冊、Ｐ１９５〜Ｐ１９８に記載されて
いる。

その概要は、所定のプロセスを経て半導体ウェハ上の複
数の矩形領域に個別に形成された複数の半導体素子を個
々に分離する工程に先立って、個々の半導体素子に形成
された外部接続電極などに探針を接触させ、この探針を
介して個々の半導体装置と外部のテスタとの電気的な導
通をとることより、所定の動作信号などを印加して動作
特性の可否などを判別するものである。

ところで、個々の半導体素子の高集積化・高密度化など
に伴い、外部接続電極の数は増大する傾向にあり、半導
体素子の全面にわたって半田バンブなどの複数の外部接
続電極が密に配設されるようになりつつある。

このため、従来のように片持ち梁状に支持される屈曲し
た探針の弾性によって当該探針を個々の外部接続電極に
押圧する方式では探針同志が接触するなどして検査が不
可能となりつつあり、これに代えて、剛性の高いプロー
ブカードに剣山状に植設された探針を接触させることが
考えられる。

すなわち、昇降自在な試料台などに半導体ウェハを載置
するとともに、この半導体ウェハに前記プローブカード
の探針を対向させて固定し、探針と半導体ウェハの半田
バンブとが接触する高さまで半導体ウェハが載置された
試料台を上昇させて停止させ、この状態でウェハテスト
を行うものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このように、昇降台を所定の高さに停止させ
た状態で半導体ウェハに探針を接触させる方式では、当
該昇降台や駆動系の慣性などによって、所定の停止位置
から行き過ぎて戻る、いわゆるオーバーシュートを生じ
、試料台が所定の停止位置に戻った際に、オーバーシュ
ートによる最接近位置で塑性変形した半田バンブと探針
との間に隙間を生じることとなり、検査中などにおける
接触、不良発生の一因となっていることを本発明者は見
出した。

また、試験中における外力や振動の影響によっても半田
バンブは塑性変形しやすく、同様の接触不良などが発生
するものである。

そこで、本発明の目的は、検査中における被検査物と探
針との接触を安定に維持することが可能な検査技術を提
供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、試料台に載置された被検査物に対して、支持
基板に突設された探針を対向させ、探針を被検査物に接
触させることによって所定の検査を行う検査方法であっ
て、検査の実行中に、被検査物と前記探針とを相対的に
接近させる方向に被検査物および該探針の少なくとも一
方を微動させるようにしたものである。

また、本発明は、板状の被検査物を変位自在に支持する
試料台と、試料台に載置された被検査物に対向して配設
された支持基板に突設される複数の探針とからなり、支
持基板に対して試料台を相対的に変位させることにより
、被検査物と探針とを接触させて所定の検査を行う検査
装置であって、支持基板と試料台“とを相対的に接近・
離間させる第１の駆動手段と、検査の実行中に、被検査
物と探針とを相対的に接近させる方向に被検査物および
探針の少なくと”も一方を微動させる第２の駆動手段と
を設けたものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、たとえば、探針に対して被検査
物を接触させる際の第１の駆動手段による試料台のオー
バーシュートや外部からの振動などに起因する被検査物
の塑性変形などによって生じる探針と被検査物との間の
不安定な隙間が、試験中に、探針と被検査物とを相対的
に接近させる方向に作用する第２の駆動手段による微動
動作によって確実に角り消されるので、検査中における
被検査物と探針との接触を安定に維持することができる
。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例である検査装置の要部を示
す説明図である。

本実施例においては、検査装置が半導体装置の製造にお
けるウェハプローバとして構成されている。

すなわち、はぼ水平に設けられた試料台１の上には、半
導体ウェハ２（被検査物）が着脱自在に載置されている
。

この半導体ウェハ２の図示しない複数の矩形領域の各々
には、所定のプロセスを経ることによって図示しない半
導体素子が形成されており、この半導体素子つ各々の表
面には、内部の図示しない半導体集積回路などに接続さ
れ、外部接続電極などとして機能する複数の半田バンプ
２ａがそれぞれ突設されている。

試料台１の上方には、当該試料台１に平行に対向する姿
勢で筐体３に固定された信号線巾拡大多層基板４　（支
持基板）が設けられている。

この信号線巾拡大多層基板４には、半導体ウェハ２に形
成された個々の半導体素子に設けられる複数の半田バン
プ２ａの各々に一致するように所定のピッチで配列され
た複数の探針４ａが垂直下向きに突設されている。

各々の探針４ａは、信号線巾拡大多層基板４に接続され
るケーブル５を介して、半導体ウェハ２に形成された複
数の図示しない半導体素子の動作試験信号などを発生す
るテスタ６に接続されている。

試料台ｌの下面には、回動変位を当該試料台ｌの上下動
に変換する送りねじ７が垂直な姿勢で接続されており、
この送りねじ７の一部には伝達部８が設けられている。

この伝達部８には、たとえばステッピングモータなどか
らなる第１の駆動手段９の出力軸９ａが接続されており
、第１の駆動手段９を適宜作動させることにより、伝達
部８．送りねじ７などを介して試料台１が上下動される
ものである。

この場合、送りねじ７には、減速伝達部１０が設けられ
ており、この減速伝達部１０には、第２の駆動手段１１
の出力軸１１ａが接続されている。

そして、第２の駆動手段１１を作動させることにより、
たとえば、試料台１を探針４ａに接近させる方向に、毎
分数μｍ程度の速度で微動させる操作が可能にされてい
る。

試料台１および当該試料台１を駆動する送りねじ７．伝
達部８．第１の駆動手段９．減速伝達部１０、第２の駆
動手段１１などは、筐体３に支持され水平面内において
移動自在なＸ−Ｙステージ１２の上に搭載されている。

そして、ｘ−ｙステージ１２の水平面内における移動動
作と、送りねじ７による上下動などを組み合わせること
により、試料台１の水平右よび垂直方向における位置決
め動作が行われるものである。

また、試料台１には、図示しない回動機構が設けられて
おり、水平面内における試料台１の回動変位が可能にさ
れている。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、試料台１の上には、半導体ウニ／Ｘ２が当該半導
体ウェハ２に形成された複数の半導体素子の半田バンプ
２ａが上側になるように所定の姿勢で載置される。

次に、Ｘ−Ｙステージ１２を適宜移動させることにより
、半導体ウェハ２に形成された図示しない複数の半導体
素子のうちの目的の半導体素子が信号線巾拡大多層基板
４の探針４ａの直下に位置決めされるとともに、試料台
１を適宜回動させることにより、複数の半田バンプ２ａ
の配列方向と探針４ａの配列方向の平行度などを調整す
る。

その後、第１の駆動手段９を作動させ、試料台１を所定
の高さまで上昇させることによって、信号線巾拡大多層
基板４の複数の探針４ａの各々の先端を、試料台１に載
置された半導体ウェハ２の複数の半田バンプ２ａの各々
に接触させる。

さらに、第２の駆動手段１１を作動させ、試料台１を、
たとえば毎分１μｍ程度の速度で上昇させながら、すな
わち、半田バンプ２ａを探針４ａに徐々に押圧し゛なが
ら、ケーブル５および複数の探針４ａなどを介して、半
導体ウェハ２に形成された図示しない半導体素子とテス
タ６との間で動作電力や動作試験信号などの授受を行い
、当該半導体素子の動作特性の可否などを判別する。

なお、第２の駆動手段による送り速度の設定は、ウェハ
テストの所要時間中に継続される変位によって半田バン
プ２ａが損傷されない程度に設定されるものである。

上記の一連の操作が半導体ウェハ２に形成された複数の
半導体素子の各々について実施され、すべての半導体素
子について動作特性の可否などが判別される。

そして、不可と判定された半導体素子は、たとえば、後
のグイシング工程後の対土工程などにおいて排除される
。

ここで、従来のように、複数の探針４ａと半導体ウェハ
２の半田バンプ２ａとが接触する位置において試料台１
を停止させ、その状態で試験を行う場合には、試料台ｌ
および送りねじ７．伝達部８、第１の駆動手段９などに
おける慣性などによる当該試料台１のオーバーシュート
や、外部からの振動などによって半田バンプ２ａが過度
に塑性変形する場合がある。

このため、探針４ａの先端部と半田バンプ２ａに形成さ
れた窪み部との間などに間隙が生じることとなり、試験
中などにおいて、探針４ａに対する半田バンプ２ａの接
触不良が発生し、安定な動作試験を行うことができない
などの問題を生じるものである。

ところが、本実施例においては、第２の駆動手段１１を
作動させることにより、試験中に試料台１を信号線巾拡
大多層基板４に接近する方向に微動させ、試料台１に載
置された半導体ウェハ２の半田バンプ２ａを探針４ａに
対して常時押圧しているので、試験中における半田バン
プ２ａと探針４ａとの安定な接触状態を確保することが
できる。

これにより、試験中などにおいて、半導体ウェハ２に形
成された図示しない複数の半導体素子の半田バンプ２ａ
と探針４ａとの電気的な接続を倍実に維持することが可
能となり、安定な試験結果を得ることができる。

このように本実施例においては以下の効果を得ることが
できる。

（１）、複数の探針４ａが突設された信号線巾拡大多層
基板４に対向して設けられ、半導体ウェハ２が載置され
る試料台１に、当該試料台１を駆動することによって、
半導体ウェハ２に設けられた半田バンプ２ａを探針４ａ
に接触させる第１の駆動手段９と、信号線巾拡大多層基
板４に半導体ウェハ２を接近させる方向に試料台１を微
動させる第２の駆動手段１１とを備え、試験中に第２の
駆動手段１１を作動させることによって、半田バンプ２
ａが探針４ａに常時押圧されるようにしたので、試験中
などにおいて、半導体ウェハ２に形成された図示しない
複数の半導体素子の半田バンプ２ａと探針４ａとの電気
的な接続を確実に維持することができる。

（２）、前記（１）、　（２）の結果、探針４ａと半田
バンプ２ａとの接触不良などに起因する試験結果のばら
つきなどが低減され、安定な試験結果を得ることができ
る。

（３）、前記（１）の結果、半導体装置の製造における
ウェハテスト工程での生産性を向上させることができる
。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、試料台を微動させる第２の駆動手段としては
、ステッピングモータなどの機械的なものに限らず、プ
ローブカードまたは試料台の側に設けられた電気−歪変
換素子によって試料台の微動動作が行われるようにして
もよいことは言うまでもない。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置の製造に
おけるウェハテスト技術に適用した場合について説明し
たが、被検査物に対する探針の接触によって所定の試験
を行う試験技術に広く適用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、試料台に載置された被検査物に対して、支持
基板に突設された探針を対向させ、該探針を前記被検査
物に接触させることによって所定の検査を行う検査方法
であって、前記検査の実行中に、前記被検査物と前記探
針とを相対的に接近させる方向に該被検査物および該探
針の少なくとも一方を微動させるので、たとえば、探針
に対して被検査物を接触させる際の第１の駆動手段によ
る試料台のオーバーシュートや外部からつ振動などに起
因する被検査物の塑性変形などによって生じる探針と被
検査物との間の不安定な隙間が、試験中に、探針と被検
査物とを相対的に接近させる方向に作用する第２の駆動
手段による微動動作によって確実に解消され、検査中に
おける被検査物と探針との接触を安定に維持することが
できる。

また本発明は、板状の被検査物を変位自在に支持する試
料台と、該試料台に載置された前記被検査物に対向して
配設された支持基板に突設される複数の探針とからなり
、前記支持基板に対して前記試料台を相対的に変位させ
ることにより、前記被検査物と前記探針とを接触させて
所定の検査を行う検査装置であって、前記支持基板と前
記試料台とを相対的に接近・離間させる第１の駆動手段
と、前記検査の実行中に、前記被検査物と前記探針とを
ｔ目射的に接近させる方向に該被検査物および該探針の
少なくとも一方を微動させる第２の駆動手段とを備えて
いるので、たとえば、探針に対して被検査物を接触させ
る際の第１の駆動手段による試料台のオーバーシュート
や外部からの振動などに起因する被検査物の塑性変形な
どによって生じる探針と被検査物との間の不安定な隙間
が、試験中に、探針と被検査物とを相対的に接近させる
方向に作用する第２の駆動手段による微動動作によって
確実に解消され、検査中における被検査物と探針との接
触を安定に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である検査装置の要部を示す
説明図である。 １・・・試料台、２・・・半導体ウェハ（被検査物）、
２ａ・・・、半田バンプ、３・・・筐体、４・・・信号
線巾拡大多層基板（支持基板）、４ａ・・・探針、５・
・・ケーブル、６・・・テスタ、７・・・送りねじ、８
・・・伝達部、９・・・第１の駆動手段、９ａ・・・出
力軸、１０・・・減速伝達部、１１・・・第２の駆動手
段、１１ａ・・・出力軸、１２・・・Ｘ−Ｙステージ。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料台に載置された被検査物に対して、支持基板に
   突設された探針を対向させ、該探針を前記被検査物に接
   触させることによって所定の検査を行う検査方法であっ
   て、前記検査の実行中に、前記被検査物と前記探針とを
   相対的に接近させる方向に該被検査物および該探針の少
   なくとも一方を微動させることを特徴とする検査方法。 ２、前記被検査物が半導体ウェハであり、前記検査がウ
   ェハテストであることを特徴とする請求項１記載の検査
   方法。 ３、板状の被検査物を変位自在に支持する試料台と、該
   試料台に載置された前記被検査物に対向して配設された
   支持基板に突設される複数の探針とからなり、前記支持
   基板に対して前記試料台を相対的に変位させることによ
   り、前記被検査物と前記探針とを接触させて所定の検査
   を行う検査装置であって、前記支持基板と前記試料台と
   を相対的に接近・離間させる第１の駆動手段と、前記検
   査の実行中に、前記被検査物と前記探針とを相対的に接
   近させる方向に該被検査物および該探針の少なくとも一
   方を微動させる第２の駆動手段とを備えたことを特徴と
   する検査装置。 ４、前記被検査物が半導体ウェハであり、前記検査がウ
   ェハテストであることを特徴とする請求項３記載の検査
   装置。