半導体装置の検査装置および検査方法
【課題】プローブ針のクリーニングにおいて針先の磨耗や形状を変化させることなく、針先に付着した異物を除去する。
【解決手段】ウェハに製造された半導体装置の電気特性検査に用いられるプローブカード中でも低荷重設計されたプローブ針のクリーニングにおいて、平坦な金属板の表面に等間隔の溝を形成したクリーニングユニット４に、プローブ針３の針先を押し当て、クリーニングユニット４表面上で滑らせることにより、針先へのダメージを小さくすることが可能になり、プローブ針３の針先形状の変化を防ぎながら、針先に付着した異物を除去することが可能になる。
【解決手段】ウェハに製造された半導体装置の電気特性検査に用いられるプローブカード中でも低荷重設計されたプローブ針のクリーニングにおいて、平坦な金属板の表面に等間隔の溝を形成したクリーニングユニット４に、プローブ針３の針先を押し当て、クリーニングユニット４表面上で滑らせることにより、針先へのダメージを小さくすることが可能になり、プローブ針３の針先形状の変化を防ぎながら、針先に付着した異物を除去することが可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハに製造された半導体装置の電気特性試験であるウェハ検査における検査装置および検査方法に関するものであり、特に、半導体装置の電極パッドと測定器を接続するための治具であるプローブカードのクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に半導体製品を製造する際、ウェハ検査と呼ばれる電気特性検査が行われる。これはウェハに半導体装置が正常に製造されているかを判定する検査である。この検査対象となる半導体装置と検査を行う測定器とは、何らかの電気的接続、あるいはこれに代わる手段・方法を通して、電気回路を構成する必要がある。
【０００３】
この電気的接続を得るために、測定器と繋がった導電性の触針を半導体装置上の電極パッドに出し、この触針を電極パッドと接触させることで測定器と半導体装置の電気的接続を得る。この導電性を有する触針はプローブ針、プローブピン等と呼ばれ（以下プローブ針と称する）、タングステンなどの材料でできている。また最近ではベリリウムカッパーなどの従来のものと比べると材質が柔らかく接続時の押し当て量の小さい、低荷重設計されたプローブ針がある。
【０００４】
ところで、これらのプローブ針は運用するにつれ、パッド表面のパーティクルや電極パッド材質がアルミニウムの場合は表面の絶縁層である酸化アルミニウムの削りカスなどの異物がプローブ針先端に付着し、これが電気的接続の妨げとなり、安定した電気特性検査が行えなくなってしまうことがある。このため針先をクリーニングシートやセラミック板などに押し当て、針先の異物除去を行う。またこの時プローブ針先端の研磨も同時に行っている。これは使用していくうちに酸化してしまった針先の表面を研磨し、新たな面を出すことで、安定した電気的接続が得られるようにするためである。
【０００５】
しかしながら低荷重設計されたプローブ針は、材質が従来のものより柔らかいため、上記のクリーニング方法によって異物の除去を行うと、プローブ針表面に削れが生じたり針先周辺部が欠けるなどの針先形状の変形を起こし、結果としてプローブカードの寿命が短くなってしまう。そこで、針先への応力を抑えることで変形させること無く、針先に付着した異物を除去する方法が提案されている。
【０００６】
図３は従来のクリーニング方法を示す構成図であり、材質がシリコンで鋸状の隆起した表面をもつプローブ洗浄装置１に異物２が針先端に付着したプローブ針３を押し当てることで異物２を砕き、プローブ洗浄装置１の表面に落とす。また落ちることなく針先に残った異物２も圧力を有するガスを吹き付けることで除去することができる。このように、異物２を砕くことで除去するため、従来の押し当てながら擦り取る方法に比べ針先への応力を小さくすることができる。
【特許文献１】特開２００４−１２４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記の方法のように、異物を押しつぶすにはプローブ洗浄装置を強く押し当てる必要がある上、プローブ洗浄装置１表面の形状が鋸状のため、プローブ針と接触している部分の応力が大きく、針先へのダメージと削れが懸念される。またこの方法ではプローバ装置内に異物が散開してしまう可能性が高い。以上のような問題をもつため、低針圧設計されたプローブ針において使用可能な、より針先へのダメージが小さいクリーニング方法が望まれている。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題に対して鑑みなされたものであり、プローブ針にダメージを与えることなく針先に付着した異物を除去することを実現した半導体装置の検査方法および検査装置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】
前記目的を達成するため、本発明は、半導体装置のウェハ検査を行う検査装置において、半導体装置の電極パッドに電気的に接続するプローブ針と、このプローブ針の材質より柔らかい金属を材質としたクリーニングユニットと、前記プローブ針の先端部を前記クリーニングユニットの表面に押し当てかつ滑らせるように移動させる手段とを有し、前記クリーニングユニットの表面を平坦とし、この平坦面に等ピッチの深さ５〜２０μｍの範囲で、適切には約１０μｍの溝を形成したことを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記溝を直線状かつ格子状に配置したことを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記溝における平坦な部分を千鳥格子状に配置したことを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記検査装置を使用した半導体装置の検査方法において、前記クリーニングユニットを前記プローブ針へ押し当てる際、前記プローブ針を前記クリーニングユニット表面と接触しない針先から２０μｍの位置で一旦停止させ、それからゆっくりと高さ方向に２０μｍ針先へ押し当てる動作を、１シーケンスのクリーニングとすることを特徴とする。
【００１３】
このような構成により、半導体装置のウェハ検査で使用するプローブカードのプローブ針のクリーニングにおいて、プローブ針先端とクリーニングユニットの接触面が平坦なため、針先へのダメージを小さくすることができ、よってクリーニング時に針先が変形することが防げ、針先形状の変形をすることなく針先に付着した異物を除去することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低荷重設計されたプローブカードのクリーニングにおいて、プローブ針先の形状を変形させること無く、針先に付着した異物を除去することができ、プローブカードの長寿命化が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態における検査装置のプローブ針をクリーニングする装置を示す構成図であり、４はクリーニングユニットを示す。なお、図３に示す従来技術における部材と同一の部材、あるいは同一機能の部材については同一の符号を付すことにより、詳細な説明は省略した。
【００１７】
クリーニングユニット４は、比較的硬い材料であるが、クロムやチタンなどの低針圧設計されたプローブ針材質よりは柔らかい金属板の平坦な表面を、エッチングなどの方法によって幅５〜１０μｍ、深さ５〜２０μｍの範囲で、適切には約１０μｍの異物が入り込む大きさの溝を、１０〜２０μｍピッチの直線でかつ格子状に形成したものである。なお、溝のピッチの大きさは、針先の大きさに応じて適宜設定する。
【００１８】
プローブ針３をクリーニングする際にはこのクリーニングユニット４に、針先に異物２が付着したプローブ針３を押し当てる。このとき押し当てる量は、針先とクリーニングユニット４表面がちょうど接触する位置を基準位置として、２０μｍ程度でよい。これはプローブ針３の製造ばらつきが１０μｍ程度存在するため、そのばらつきを吸収し、かつプローブ針３をクリーニングユニット４表面に滑らせる動作を行うために１０μｍ必要となるからである。このプローブ針３がクリーニングユニット４の表面を滑る動作を行うことによって、図２で示すように、クリーニングユニット４の溝に異物２が嵌り込み、除去される。そのためプローバ装置内に除去した異物２が散開することがなく、ウェハへの異物２付着といった汚染を防ぐことができる。またプローブ針３の先端とクリーニングユニット４表面の多くは面で接しているため、押し当てる際プローブ針３にかかる応力も小さく、ダメージを最小限に抑えることができる。なお、クリーニングユニット４の溝と平坦な部分は千鳥格子状に配置されていてもよい。
【００１９】
さらに従来のクリーニングシートが使用領域を使い切ると新しいシートに交換しなければならないことに比べ、本発明のクリーニングユニット４はクリーニング使用領域を使い切った後、クリーニングユニット４の溝に挟まった異物２を薬液による溶解や、ブラシ、もしくは圧縮エアー吹き付けによって除去することで、繰り返し使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、ウェハ検査で使用する低荷重設計されたプローブカードのプローブ針先端に付着した異物の除去に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態における検査装置のプローブ針をクリーニングする装置を示す構成図
【図２】図１の断面図
【図３】従来例におけるプローブ洗浄装置を示す構成図
【符号の説明】
【００２２】
１ プローブ洗浄装置
２ プローブ針
３ 異物
４ クリーニングユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハに製造された半導体装置の電気特性試験であるウェハ検査における検査装置および検査方法に関するものであり、特に、半導体装置の電極パッドと測定器を接続するための治具であるプローブカードのクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に半導体製品を製造する際、ウェハ検査と呼ばれる電気特性検査が行われる。これはウェハに半導体装置が正常に製造されているかを判定する検査である。この検査対象となる半導体装置と検査を行う測定器とは、何らかの電気的接続、あるいはこれに代わる手段・方法を通して、電気回路を構成する必要がある。
【０００３】
この電気的接続を得るために、測定器と繋がった導電性の触針を半導体装置上の電極パッドに出し、この触針を電極パッドと接触させることで測定器と半導体装置の電気的接続を得る。この導電性を有する触針はプローブ針、プローブピン等と呼ばれ（以下プローブ針と称する）、タングステンなどの材料でできている。また最近ではベリリウムカッパーなどの従来のものと比べると材質が柔らかく接続時の押し当て量の小さい、低荷重設計されたプローブ針がある。
【０００４】
ところで、これらのプローブ針は運用するにつれ、パッド表面のパーティクルや電極パッド材質がアルミニウムの場合は表面の絶縁層である酸化アルミニウムの削りカスなどの異物がプローブ針先端に付着し、これが電気的接続の妨げとなり、安定した電気特性検査が行えなくなってしまうことがある。このため針先をクリーニングシートやセラミック板などに押し当て、針先の異物除去を行う。またこの時プローブ針先端の研磨も同時に行っている。これは使用していくうちに酸化してしまった針先の表面を研磨し、新たな面を出すことで、安定した電気的接続が得られるようにするためである。
【０００５】
しかしながら低荷重設計されたプローブ針は、材質が従来のものより柔らかいため、上記のクリーニング方法によって異物の除去を行うと、プローブ針表面に削れが生じたり針先周辺部が欠けるなどの針先形状の変形を起こし、結果としてプローブカードの寿命が短くなってしまう。そこで、針先への応力を抑えることで変形させること無く、針先に付着した異物を除去する方法が提案されている。
【０００６】
図３は従来のクリーニング方法を示す構成図であり、材質がシリコンで鋸状の隆起した表面をもつプローブ洗浄装置１に異物２が針先端に付着したプローブ針３を押し当てることで異物２を砕き、プローブ洗浄装置１の表面に落とす。また落ちることなく針先に残った異物２も圧力を有するガスを吹き付けることで除去することができる。このように、異物２を砕くことで除去するため、従来の押し当てながら擦り取る方法に比べ針先への応力を小さくすることができる。
【特許文献１】特開２００４−１２４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記の方法のように、異物を押しつぶすにはプローブ洗浄装置を強く押し当てる必要がある上、プローブ洗浄装置１表面の形状が鋸状のため、プローブ針と接触している部分の応力が大きく、針先へのダメージと削れが懸念される。またこの方法ではプローバ装置内に異物が散開してしまう可能性が高い。以上のような問題をもつため、低針圧設計されたプローブ針において使用可能な、より針先へのダメージが小さいクリーニング方法が望まれている。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題に対して鑑みなされたものであり、プローブ針にダメージを与えることなく針先に付着した異物を除去することを実現した半導体装置の検査方法および検査装置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】
前記目的を達成するため、本発明は、半導体装置のウェハ検査を行う検査装置において、半導体装置の電極パッドに電気的に接続するプローブ針と、このプローブ針の材質より柔らかい金属を材質としたクリーニングユニットと、前記プローブ針の先端部を前記クリーニングユニットの表面に押し当てかつ滑らせるように移動させる手段とを有し、前記クリーニングユニットの表面を平坦とし、この平坦面に等ピッチの深さ５〜２０μｍの範囲で、適切には約１０μｍの溝を形成したことを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記溝を直線状かつ格子状に配置したことを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記溝における平坦な部分を千鳥格子状に配置したことを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記検査装置を使用した半導体装置の検査方法において、前記クリーニングユニットを前記プローブ針へ押し当てる際、前記プローブ針を前記クリーニングユニット表面と接触しない針先から２０μｍの位置で一旦停止させ、それからゆっくりと高さ方向に２０μｍ針先へ押し当てる動作を、１シーケンスのクリーニングとすることを特徴とする。
【００１３】
このような構成により、半導体装置のウェハ検査で使用するプローブカードのプローブ針のクリーニングにおいて、プローブ針先端とクリーニングユニットの接触面が平坦なため、針先へのダメージを小さくすることができ、よってクリーニング時に針先が変形することが防げ、針先形状の変形をすることなく針先に付着した異物を除去することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低荷重設計されたプローブカードのクリーニングにおいて、プローブ針先の形状を変形させること無く、針先に付着した異物を除去することができ、プローブカードの長寿命化が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態における検査装置のプローブ針をクリーニングする装置を示す構成図であり、４はクリーニングユニットを示す。なお、図３に示す従来技術における部材と同一の部材、あるいは同一機能の部材については同一の符号を付すことにより、詳細な説明は省略した。
【００１７】
クリーニングユニット４は、比較的硬い材料であるが、クロムやチタンなどの低針圧設計されたプローブ針材質よりは柔らかい金属板の平坦な表面を、エッチングなどの方法によって幅５〜１０μｍ、深さ５〜２０μｍの範囲で、適切には約１０μｍの異物が入り込む大きさの溝を、１０〜２０μｍピッチの直線でかつ格子状に形成したものである。なお、溝のピッチの大きさは、針先の大きさに応じて適宜設定する。
【００１８】
プローブ針３をクリーニングする際にはこのクリーニングユニット４に、針先に異物２が付着したプローブ針３を押し当てる。このとき押し当てる量は、針先とクリーニングユニット４表面がちょうど接触する位置を基準位置として、２０μｍ程度でよい。これはプローブ針３の製造ばらつきが１０μｍ程度存在するため、そのばらつきを吸収し、かつプローブ針３をクリーニングユニット４表面に滑らせる動作を行うために１０μｍ必要となるからである。このプローブ針３がクリーニングユニット４の表面を滑る動作を行うことによって、図２で示すように、クリーニングユニット４の溝に異物２が嵌り込み、除去される。そのためプローバ装置内に除去した異物２が散開することがなく、ウェハへの異物２付着といった汚染を防ぐことができる。またプローブ針３の先端とクリーニングユニット４表面の多くは面で接しているため、押し当てる際プローブ針３にかかる応力も小さく、ダメージを最小限に抑えることができる。なお、クリーニングユニット４の溝と平坦な部分は千鳥格子状に配置されていてもよい。
【００１９】
さらに従来のクリーニングシートが使用領域を使い切ると新しいシートに交換しなければならないことに比べ、本発明のクリーニングユニット４はクリーニング使用領域を使い切った後、クリーニングユニット４の溝に挟まった異物２を薬液による溶解や、ブラシ、もしくは圧縮エアー吹き付けによって除去することで、繰り返し使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、ウェハ検査で使用する低荷重設計されたプローブカードのプローブ針先端に付着した異物の除去に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態における検査装置のプローブ針をクリーニングする装置を示す構成図
【図２】図１の断面図
【図３】従来例におけるプローブ洗浄装置を示す構成図
【符号の説明】
【００２２】
１ プローブ洗浄装置
２ プローブ針
３ 異物
４ クリーニングユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置のウェハ検査を行う検査装置において、半導体装置の電極パッドに電気的に接続するプローブ針と、このプローブ針の材質より柔らかい金属を材質としたクリーニングユニットと、前記プローブ針の先端部を前記クリーニングユニットの表面に押し当てかつ滑らせるように移動させる手段とを有し、前記クリーニングユニットの表面を平坦とし、この平坦面に等ピッチの溝を形成して、前記クリーニングユニットの表面を複数面に分割したことを特徴とする半導体装置の検査装置。
【請求項２】
前記溝を直線状かつ格子状に配置したことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の検査装置。
【請求項３】
前記溝における平坦な部分を千鳥格子状に配置したことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の検査装置。
【請求項４】
前記溝の深さを５〜２０μｍとしたことを特徴とする請求項１，２または３記載の半導体装置の検査装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の検査装置を使用した半導体装置の検査方法において、前記クリーニングユニットを前記プローブ針へ押し当てる際、前記プローブ針を前記クリーニングユニット表面と接触しない針先から２０μｍの位置で一旦停止させ、それからゆっくりと高さ方向に２０μｍ針先へ押し当てる動作を、１シーケンスのクリーニングとすることを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項１】
半導体装置のウェハ検査を行う検査装置において、半導体装置の電極パッドに電気的に接続するプローブ針と、このプローブ針の材質より柔らかい金属を材質としたクリーニングユニットと、前記プローブ針の先端部を前記クリーニングユニットの表面に押し当てかつ滑らせるように移動させる手段とを有し、前記クリーニングユニットの表面を平坦とし、この平坦面に等ピッチの溝を形成して、前記クリーニングユニットの表面を複数面に分割したことを特徴とする半導体装置の検査装置。
【請求項２】
前記溝を直線状かつ格子状に配置したことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の検査装置。
【請求項３】
前記溝における平坦な部分を千鳥格子状に配置したことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の検査装置。
【請求項４】
前記溝の深さを５〜２０μｍとしたことを特徴とする請求項１，２または３記載の半導体装置の検査装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の検査装置を使用した半導体装置の検査方法において、前記クリーニングユニットを前記プローブ針へ押し当てる際、前記プローブ針を前記クリーニングユニット表面と接触しない針先から２０μｍの位置で一旦停止させ、それからゆっくりと高さ方向に２０μｍ針先へ押し当てる動作を、１シーケンスのクリーニングとすることを特徴とする半導体装置の検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１８６１３３（Ｐ２００６−１８６１３３Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７８７７３（Ｐ２００４−３７８７７３）
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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