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公開番号2025146270
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024046949
出願日2024-03-22
発明の名称診断装置及び診断方法並びに針跡検査装置
出願人株式会社東京精密
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01L 21/66 20060101AFI20250926BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】検査装置の状態を客観的に把握でき、異常要因を容易に特定できる診断装置及び診断方法並びに針跡検査装置を提供する。
【解決手段】診断装置(診断処理部116)は、ウェーハに形成された各チップの電極パッドにプローブカードのプローブ針を接触させて電気的特性を検査する検査装置の状態を診断する装置であって、検査が行われた後の電極パッドの表面の三次元形状データを取得する形状データ取得部120と、三次元形状データに基づき、電極パッドに形成されたプローブ針跡の位置を示す針跡位置データを検出する検出処理部と、針跡位置データに基づき、検査装置に異常があるか否かを診断するための診断情報を生成する診断処理部と、診断情報を出力する診断情報出力部と、を備える。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
検査装置の状態を診断する診断装置であって、
前記検査装置は、プローブ針を有するプローブカードと、ウェーハを載置し移動可能なステージと、を有し、前記ウェーハに形成された各チップの電極パッドに前記プローブ針を接触させて電気的特性を検査する装置であり、
前記診断装置は、
前記検査が行われた後の前記電極パッドの表面の三次元形状データを取得する形状データ取得部と、
前記三次元形状データに基づき、前記電極パッドに形成されたプローブ針跡の位置を示す針跡位置データを検出する検出処理部と、
前記針跡位置データに基づき、前記検査装置に異常があるか否かを診断するための診断情報を生成する診断処理部と、
前記診断情報を出力する診断情報出力部と、
を備える、診断装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記診断情報は、前記ウェーハの面内の少なくとも一部の領域の各位置と、前記各位置に対応する前記プローブ針跡の状態を表す針跡情報と、を関連付けたマップ情報である、
請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
前記診断情報は、前記プローブカードと前記ステージとの相対的な傾きを示す傾き情報を含む、
請求項１に記載の診断装置。
【請求項４】
前記診断処理部は、前記各電極パッドに形成される前記プローブ針跡の下端の高さ位置に対する近似平面を求め、前記近似平面の法線ベクトルの向きに基づいて前記プローブカードと前記ステージとの相対的な傾きを検出する、
請求項３に記載の診断装置。
【請求項５】
前記診断情報は、前記ステージの真直度を示す真直度情報を含む、
請求項１に記載の診断装置。
【請求項６】
前記診断情報は、前記ステージの回転偏差を示す回転偏差情報を含む、
請求項１に記載の診断装置。
【請求項７】
前記診断情報出力部は、前記診断情報に基づき、前記検査を停止させるための通知又は指示を前記検査装置に対して送信する機能を備える、
請求項１から６のいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項８】
検査装置の状態を診断する診断方法であって、
前記検査装置は、プローブ針を有するプローブカードと、ウェーハを載置し移動可能なステージと、を有し、前記ウェーハに形成された各チップの電極パッドに前記プローブ針を接触させて電気的特性を検査する装置であり、
前記診断方法は、
前記検査が行われた後の前記電極パッドの表面の三次元形状データを取得する形状データ取得ステップと、
前記三次元形状データに基づき、前記電極パッドに形成されたプローブ針跡の位置を示す針跡位置データを検出する検出処理ステップと、
前記針跡位置データに基づき、前記検査装置に異常があるか否かを診断するための診断情報を生成する診断処理ステップと、
前記診断情報を出力する診断情報出力ステップと、
を含む、診断方法。
【請求項９】
ウェーハに形成された各チップの電極パッドに形成されたプローブ針跡を検査する針跡検査装置であって、
前記電極パッドの表面の三次元形状データを取得する形状データ取得部と、
前記三次元形状データに基づき、前記プローブ針跡の位置を示す針跡位置データを検出する検出処理部と、
前記針跡位置データに基づき、前記プローブ針跡に異常があるか否かを診断するための診断情報を生成する診断処理部と、
前記診断情報を出力する診断情報出力部と、
を備える、針跡検査装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置の状態を診断する診断装置及び診断方法並びに針跡検査装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程は、多数の工程を有し、品質保証及び歩留まりの向上のために、各種の製造工程で各種の検査が行われる。例えば、半導体ウェーハ（以下、「ウェーハ」という。）に複数の半導体チップ（以下、「チップ」という。）が形成された段階で、ウェーハレベル検査が行われる。
【０００３】
ウェーハレベル検査は、プローブカードに形成された多数の針状のプローブ（以下、「プローブ針」という。）を各チップの電極パッドにコンタクト（接触）させる検査装置（プローバ装置）を使用して行われる。プローブ針はテストヘッドの端子に電気的に接続されており、テストヘッドからプローブ針を介して各チップに電源及びテスト信号を供給するとともに、各チップからの出力信号をテストヘッドで検出して正常に動作するかを測定する。
【０００４】
このようなウェーハレベル検査が行われた後、プローブ針が電極パッドに正常にコンタクトしたか否かを判定することを目的として、電極パッド上に形成された針跡をカメラによって撮像し、その撮像した画像から電極パッドの針跡を検出する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、ウェーハレベル検査においては、電極パッドの表面の酸化膜のみをプローブ針で削り取って、プローブ針を電極パッドにコンタクトさせて導通させるのが理想的である。そのために、ウェーハレベル検査を行う前段階として、複数のプローブの先端をカメラ（プローブ位置検出カメラ）で検出し、各プローブの先端の高さを検出することにより、プローブカードの傾きを検出する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００９－２８９８１８号公報
特開２００７－７１８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、プローブ針が電極パッドに正常にコンタクトしたか否かを判定するために電極パッドの針跡を検出する技術にすぎず、検査装置においてプローブカードに傾きが生じていても、その傾きに伴うコンタクト不良を検出することはできない。
【０００８】
また、ウェーハレベル検査においてプローブ針と電極パッドとの間でコンタクト不良を引き起こす要因としては、プローブカードに傾きが生じている場合だけでなく、ウェーハを載置するステージ（ウェーハチャック）側に原因があることがある。そのため、特許文献２に開示された技術では、プローブカードの傾きを検出することができるものの、ステージに傾きが生じていた場合にはその傾きに起因するコンタクト不良を検出することはできない。
【０００９】
また、検査装置は、モータや摩擦などによる熱が内部にこもり、ガイドなどが変形し、ステージにおける移動軸の真直度が悪化したり、ピッチング又はヨーイングなどが悪化したりする。そのため、一般的に検査装置には、熱による悪影響を避けるために、空気の吸気口がついていたり、そこにはファンが付いていたりするが、周囲の温度環境により冷却が十分に行われなかったり、ゴミが外から取り込まれ、ガイドに挟まれたりすると、ステージの真直度やピッチング、ヨーイング、又はローリングが悪化する場合がある。この状態で、ウェーハレベル検査を実施し続けると、不良チップを作り続けてしまう問題がある。
【００１０】
また、プローブカードは、例えば約１０００本のプローブ針を有することもあり、コンタクト時に１本あたりの数ｇ（グラム）の荷重であっても、全体では数ｋｇ（キログラム）となる。そのため、ステージには、コンタクトに伴う偏荷重が発生するため、プローブカードに対してステージが傾いてしまう場合があり、コンタクト不良が生じる要因となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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