JP2001068516A - ウェーハプロービング装置及びこれを用いたウェーハ検査用ニードル校正方法 - Google Patents

ウェーハプロービング装置及びこれを用いたウェーハ検査用ニードル校正方法

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JP2001068516A JP2000222090A JP2000222090A JP2001068516A JP 2001068516 A JP2001068516 A JP 2001068516A JP 2000222090 A JP2000222090 A JP 2000222090A JP 2000222090 A JP2000222090 A JP 2000222090A JP 2001068516 A JP2001068516 A JP 2001068516A
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    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2886—Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks
    • G01R31/2887—Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks involving moving the probe head or the IC under test; docking stations

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多数本のウェーハ検査用ニードルに個別的に
接触でき、ウェーハ検査用ニードルに印加される信号を
正確に校正できるウェーハプロービング装置及びこれを
用いたウェーハ検査用ニードル校正方法を提供するこ
と。 【解決手段】 多数本のニードルが設けられたプローブ
カードが装着されるウェーハプロービング装置におい
て、支持部と、この支持部上に装着されたウェーハチャ
ックと、多数本のニードル中の一つと接触し、信号線と
前記多数本のニードルの位置を決定する位置手段を具備
するニードルチャックと、前記多数本のニードルの位置
に従って前記支持部を水平に移動させる手段と、前記支
持部に結合され、前記ニードルチャックを垂直に移動さ
せる移動手段とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はウェーハを検査する
ウェーハプロービング装置に係り、特にウェーハ検査用
ニードルが装着されたウェーハプロービング装置及びこ
れを用いたウェーハ検査用ニードル校正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ウェーハには多数個の集積回路チップが
形成される。集積回路チップの特性を測定するためには
集積回路チップをテスト装置に電気的に連結させるべき
である。集積回路チップは非常に小さいためにテスト装
置を直接連結できない。それで、多数本のニードルが設
けられたプローブカードをテスト装置に連結した後、前
記ニードルを集積回路チップのパッドに接触させて集積
回路チップの特性を測定する。この際、テスト装置と多
数本のニードルは多数本の信号線を通じて連結される。
多数本の信号線は基本的に信号伝達特性が全て同一であ
るべきだが、実質的には違う場合が多い。なぜなら、信
号線の製作過程で信号線の特性が違って形成される場合
があるからである。集積回路チップに用いられる信号は
非常に鋭敏なため、信号線の特性が異なればテスト装置
から出力される信号がニードルに到達する時間が信号線
ごとに異なる。そのようになれば、集積回路チップの特
性を正確に測定できない。そのため、集積回路チップの
特性を正確に測定するためには、信号線の特性を正確に
測定してテスト装置からニードルに印加される信号をそ
れに合せて調整すればよい。これを信号を校正するとい
う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、現在はウェ
ーハプロービング装置に備わるウェーハチャックにウェ
ーハを載せた状態でニードルを全て集積回路チップのパ
ッドに接触させる方法しかない。そのため、テスト装置
で各ニードルに到達する信号の波形を正確に校正できな
い。
【０００４】従って、本発明は、ウェーハ検査用ニード
ルに一つずつ接触できるウェーハプロービング装置を提
供することを目的とする。さらに、本発明は、ウェーハ
検査用ニードルに印加される信号を正確に校正するウェ
ーハ検査用ニードル校正方法を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１のウェーハ
プロービング装置は、多数本のニードルが設けられたプ
ローブカードが装着されるウェーハプロービング装置に
おいて、支持部と、この支持部上に装着されたウェーハ
チャックと、多数本のニードル中の一つと接触し、信号
線と前記多数本のニードルの位置を決定する位置手段を
具備するニードルチャックと、前記多数本のニードルの
位置に従って前記支持部を水平に移動させる手段と、前
記支持部に結合され、前記ニードルチャックを垂直に移
動させる移動手段とを具備することを特徴とする。
【０００６】上記装置において、望ましくは、前記信号
線の直径は前記ニードル間の距離より小さい。また、前
記ニードルチャックは前記信号線をシールドするシール
ド線をさらに具備する。また、前記移動手段は、ニード
ルチャック支持部と、このニードルチャック支持部を垂
直に移動させるレールと、このレールを回すモータと、
このモータを制御するニードルチャックコントローラと
を具備する。また、前記モータはステップモータであ
る。また、前記ニードルチャックは前記ウェーハチャッ
クより低い所に位置する。また、前記シールド線は接地
される。また、前記位置手段は前記支持部上に装着され
る。
【０００７】本発明の第２のウェーハプロービング装置
は、ウェーハをテストするための多数本のニードルが設
けられたプローブカードが装着されるウェーハプロービ
ング装置において、前記ウェーハが置かれるウェーハチ
ャックと、このウェーハチャックを固定させ、ウェーハ
チャックを水平及び垂直に移動させる手段を含むウェー
ハチャック支持部と、このウェーハチャック支持部上に
設けられ前記多数本のニードル中の一つに接触するニー
ドルチャックと、前記ウェーハチャック支持部上に設け
られ前記多数本のニードルの位置を決定する位置手段
と、この位置手段から前記ニードルの位置を示すデータ
を受け、そのデータに従って前記ニードルチャック及び
前記ウェーハチャックの移動を制御するコントローラと
を具備し、前記ニードルチャックは、導電性を有する信
号線と、この信号線を取り囲むシールド線とを具備する
ことを特徴とする。
【０００８】上記第２の装置において、望ましくは、前
記ニードルチャックの高さは前記ウェーハチャックの高
さより低い。また、前記シールド線は接地される。
【０００９】本発明のウェーハ検査用ニードル校正方法
は、ウェーハを検査するための多数本のニードルが設け
られたプローブカード、導電性を有し前記多数本のニー
ドル中の一つに接触するニードルチャック、このニード
ルチャックを垂直及び水平に移動させる手段、前記プロ
ーブカードに電気的に連結され所定信号を発生する信号
発生器及び、前記ニードルチャックに電気的に連結され
信号の波形とタイミングを測定する計測器を具備して前
記ニードルに印加される信号を校正する方法において、
(a) 前記多数本のニードルの位置を決定した後、前記多
数本のニードル中の一つを選択してその選択したニード
ルに接触するために前記ニードルチャックを移動させる
段階と、(b) 前記信号発生器から出力される所定信号を
前記プローブカードを通じて前記選択されたニードルに
印加する段階と、(c) 前記ニードルチャックを通じて前
記選択されたニードルに到達する信号のタイミングを測
定する段階と、(d) 前記(a)、(b)及び(c)段階を反復実
行した後、前記測定に従って前記ニードルに到達する信
号のタイミングを校正する段階とを含むことを特徴とす
る。
【００１０】上記方法において、望ましくは、前記(a)
段階の前記ニードルの位置は、カメラを用いて決定され
る。また、前記(c)段階の前記測定は、前記信号の波形
を測定することを含む。
【００１１】以上の本発明によってウェーハ検査用ニー
ドルに印加される信号を正確に校正できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明の望ましい実施の形態を説明する。各図面に示した
同じ参照符号は同じ部材を示す。図１は、本発明の望ま
しい実施形態に係るウェーハプロービング装置の側断面
を概略的に示す図面である。図１を参照すれば、本発明
の第１実施形態に係るウェーハプロービング装置１０１
は、本体１０５、プローブカード１１１、ウェーハチャ
ック１２１、ウェーハチャック支持部１３１、サブチャ
ック１４１及びカメラ１５１を具備する。
【００１３】ウェーハチャック１２１上にウェーハ１８
１が置かれる。ウェーハ１８１には多数個の集積回路チ
ップが形成されている。ウェーハチャック１２１はウェ
ーハチャック支持部１３１上に設けられる。図２（Ａ）
及び図２（Ｂ）にウェーハチャック支持部１３１を制御
する装置が示されている。図２を参照すれば、ウェーハ
チャック支持部１３１はX軸レール２１１、２１２上に
設けられ、X軸レール２１１、２１２によりX軸方向に移
動する。X軸レール２１１はネジ式で形成されている。X
軸レール２１１、２１２はレール支持台２２１、２２２
により水平に固定される。レール支持台２２２にはステ
ップモータ２３１が設けられていてX軸レール２１１を
回す。X軸レール２１１が回転するにつれてウェーハチ
ャック支持部１３１がX軸方向に移動する。レール支持
台２２１、２２２はY軸レール２４１、２４２に設けら
れY軸レール２４１、２４２によりY軸方向に移動する。
Y軸レール２４１の一端にステップモータ２５１が設け
られている。ステップモータ２５１はY軸レール２４１
を回し、Y軸レール２４１が回転するにつれてレール支
持台２２１、２２２がY軸方向に移動する。ステップモ
ータ２３１、２５１にはコントローラ２６１が連結され
ていて、コントローラ２６１によりステップモータ２３
１、２５１が駆動する。コントローラ２６１、レール支
持台２２１、２２２は主支持部２７１上に設けられる。
主支持部２７１はモータ(図示せず)により上下に移動で
きる。ウェーハチャック支持部１３１とレール支持台２
２１、２２２の移動方向は、ウェーハプロービング装置
(図１の１０１)の構造及び特性に従って互いに変わる場
合もある。
【００１４】プローブカード１１１はウェーハチャック
１２１の上部に位置する。プローブカード１１１には多
数本のニードル１６１が設けられる。多数本のニードル
１６１はウェーハテスト時に集積回路チップのパッドに
接触する。カメラ１５１はウェーハチャック支持部１３
１上に設けられ、プローブカード１１１に設けられたニ
ードル１６１を撮影してコントローラ２６１に伝送す
る。コントローラ２６１は前記撮影された映像データを
分析してニードル１６１の位置を把握して、ウェーハ１
８１またはサブチャック１４１を正確に前記ニードル１
６１に接触させる。位置手段としてのカメラ１５１はウ
ェーハチャック支持部１３１上に設けられる。従って、
カメラ１５１はウェーハチャック１２１と共に上下左右
に移動する。
【００１５】サブチャック１４１はニードルチャック１
７１及び移動手段１７３、１７５、１７７、１７９を具
備する。ニードルチャック１７１は図３に詳細に示され
ている。ニードルチャック１７１は、信号線３１１と、
この信号線３１１を取り囲むシールド線３２１よりな
る。シールド線３２１は接地される。信号線３１１はニ
ードル１６１と接触する部分であって一端の一部が露出
されている。その理由は、信号線３１１を細くすること
によって、信号線３１１がニードル１６１に接触する
時、隣接したニードルに信号線３１１が接触することを
防止するためである。信号線３１１の直径L１はニード
ル１６１間の距離より小さく、集積回路チップのパッド
の一辺の長さと類似する。集積回路チップのパッドの４
辺の長さは一般的に同一である。従って、テストされる
集積回路チップのパッドが小さくなれば信号線３１１の
直径も小さくなる。ニードルチャック１７１の高さはウ
ェーハチャック１２１の高さより低い。そうしてこそウ
ェーハテスト時にニードルチャック１７１はプローブカ
ード１１１により傷つかなくなる。
【００１６】移動手段１７３、１７５、１７７、１７９
としては、具体的には、ニードルチャック支持部１７
３、垂直レール１７５、ニードルチャックコントローラ
１７７及びモータ１７９を具備する。ニードルチャック
１７１はニードルチャック支持部１７３に設けられ、動
かないように固定される。ニードルチャック支持部１７
３は垂直レール１７５に連結され、垂直レール１７５が
回転するにつれて上下に移動する。垂直レール１７５に
はモータ１７９、例えばステップモータが付属していて
垂直レール１７５を回す。モータ１７９はニードルチャ
ックコントローラ１７７により制御される。ニードルチ
ャックコントローラ１７７はコントローラ(図２の２６
１)に含まれる場合もある。
【００１７】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に、各々ウェー
ハ１８１とニードルチャック１７１がニードル１６１に
接触した状態が示されている。図４（Ａ）と図４（Ｂ）
に示したように、ウェーハチャック１２１上に置かれた
ウェーハ１８１をテストしようとする場合には、ウェー
ハチャック支持部１３１を水平に移動させてウェーハチ
ャック１２１をプローブカード１１１と上下に一致させ
た後、ウェーハチャック支持部１３１を上に上げて選択
された集積回路チップのパッドをニードル１６１に接触
させる。ニードルチャック１７１をニードル１６１に接
触させようとする場合には、ウェーハチャック支持部１
３１を水平に移動させてニードルチャック１７１をプロ
ーブカード１１１と上下に一致させた後、ニードルチャ
ック支持部１７３を上に上げて信号線３１１を選択され
たニードル１６１に接触させる。信号線３１１は一回に
一つのニードル１６１と接触する。
【００１８】集積回路チップをテストするためにテスト
装置(図６の６１１)からニードル１６１に信号を印加す
る時、前記信号がニードル１６１に到達する時間は同一
であるべきだ。ところが、図５に示したように、信号A
０〜A３がニードル１６１に到達する時間が違う場合が
ある。すると、テスト装置(図６の６１１)は集積回路チ
ップの特性を正確にテストできない。集積回路チップの
特性を正確にテストするために信号A０〜A３がニードル
１６１に到達する時間を同一に合せるべきだ。この際、
テスト装置(図６の６１１)から出力されてニードル１６
１に一番遅く到達する信号A１を基準として他の信号A
０、A２、A３を少しずつ延ばすことによって、全ての信
号A０〜A３がニードル１６１に同じ時間に到達するよう
に校正する。
【００１９】ニードル１６１に印加される信号を校正す
るためには、図６に示したようにテスト装置６１１とウ
ェーハプロービング装置１０１を電気的に連結する。テ
スト装置６１１は信号発生器６２１と計測器６３１とを
具備する。信号発生器６２１はプローブカード１１１に
電気的に連結され、計測器６３１はニードルチャック１
７１に電気的に連結される。ニードル１６１に印加され
る信号を校正するためには、先ずニードルチャック１７
１を上に上げてニードルチャック１７１を一つのニード
ル１６１に接触させる。この状態で信号発生器６２１は
信号を発生してプローブカード１１１を通じて前記一つ
のニードル１６１に印加する。この際、計測器６３１
は、ニードルチャック１７１を通じて信号を受信し、受
信した信号が信号発生器６２１から出力されて計測器６
３１に到達するのにかかる時間を測定する。これと同じ
方式で、プローブカード１１１に設けられた全てのニー
ドル１６１に信号を印加しこの信号が計測器６３１に到
達する時間を測定する。テスト装置６１１は、前記信号
がニードル１６１を通じて計測器６３１に到達する時間
を全て比較して、その中で一番遅い信号を基準として他
の信号を校正する。
【００２０】図７は、本発明の第２実施形態に係るウェ
ーハプロ−ビング装置の側断面を概略的に示す図面であ
る。図７を参照すれば、ニードルチャック１７１がウェ
ーハチャック支持部１３１上に設けられる。ニードルチ
ャック１７１をニードル１６１に接触させるためには、
ウェーハチャック支持部１３１と主支持部(図２（Ｂ）
の２７１)を水平及び上下に移動させる。こうすること
によって図１に示した移動手段１７３、１７５、１７
７、１７９が要らなくなる。その他動作は図１に説明し
た通りである。
【００２１】図８は、本発明の望ましい実施形態に係る
ウェーハ検査用ニードル校正方法を示すフローチャート
である。図８を参照して図１に示したウェーハ検査用ニ
ードルに到達する信号の校正方法を説明する。ニードル
チャック接触段階８１１で先ず、カメラ１５１を用いて
多数本のニードル１６１の位置を把握する。次いで多数
本のニードル１６１中の一つを選択しウェーハチャック
支持部１３１とニードルチャック１７１を移して前記選
択されたニードルに信号線３１１を接触させる。信号印
加段階８２１で、信号発生器６２１は所定信号を出力し
てプローブカード１１１に伝達する。すると前記所定信
号は、プローブカード１１１の内部回路を通じて前記選
択されたニードルに伝えられる。
【００２２】信号測定段階８３１で、計測器６３１を用
いて前記選択されたニードルに接触した信号線３１１を
通して伝送される信号のタイミングを測定する。信号校
正段階８４１で、ニードルチャック１７１を側方に移し
て他のニードルに接触させた後、この他のニードルに信
号を印加してこれを測定する。このような方法で全ての
ニードル１６１に信号を印加し、印加した信号を計測器
６３１で測定してこれらを比較分析した後、一番遅い信
号に合せて他の信号を校正する。必要な場合、ニードル
１６１に印加される信号の電圧及び電流も測定して調整
できる。このように校正が完了した状態でウェーハの集
積回路チップをテストすれば集積回路チップの特性を正
確にテストできる。
【００２３】以上で最適の実施の形態が開示された。こ
こで特定の用語が使われたが、これは単に本発明を説明
するために使われたものであって、意味限定や特許請求
の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使わ
れたものではない。したがって本技術分野の通常の知識
を有する者であればこれより多様な変形及び均等な他の
実施の形態が可能であることを理解するはずである。従
って、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の
技術的思想により決まるべきである。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ニードル
チャックをウェーハプローブカードに設けられたニード
ルに一つずつ接触させてニードルに印加される信号を校
正できる。これにより各ニードルから出力される信号の
波形、各ニードルの校正状態、各ニードルに流れる電流
及び電圧などを検査できて、集積回路チップの特性を正
確に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るウェーハプロービ
ング装置の側断面を概略的に示す図。
【図２】図１に示したウェーハチャック支持部及びウェ
ーハチャック支持部を制御する装置の平面及び側面を概
略的に示す図。
【図３】図１に示したニードルチャックを拡大して示す
図。
【図４】図１に示したニードルに各々ウェーハチャック
上に置かれたウェーハとニードルチャックが接触した状
態を示す図。
【図５】ニードルに印加される信号を示す図。
【図６】信号がニードルに到達する時間を測定する方法
を説明するために示した図。
【図７】本発明の第２実施形態に係るウェーハプロービ
ング装置の側断面を概略的に示す図。
【図８】本発明の望ましい実施形態に係るウェーハ検査
用ニードル校正方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０１ ウェーハプロービング装置 １０５ 本体 １１１ プローブカード １２１ ウェーハチャック １３１ ウェーハチャック支持部 １４１ サブチャック １５１ カメラ １６１ ニードル １７１ ニードルチャック １７３、１７５、１７７、１７９ 移動手段 １８１ ウェーハ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多数本のニードルが設けられたプローブ
    カードが装着されるウェーハプロービング装置におい
    て、 支持部と、 この支持部上に装着されたウェーハチャックと、 多数本のニードル中の一つと接触し、信号線と前記多数
    本のニードルの位置を決定する位置手段を具備するニー
    ドルチャックと、 前記多数本のニードルの位置に従って前記支持部を水平
    に移動させる手段と、 前記支持部に結合され、前記ニードルチャックを垂直に
    移動させる移動手段とを具備することを特徴とするウェ
    ーハプロービング装置。
  2. 【請求項２】 前記信号線の直径は前記ニードル間の距
    離より小さいことを特徴とする請求項１に記載のウェー
    ハプロービング装置。
  3. 【請求項３】 前記ニードルチャックは前記信号線をシ
    ールドするシールド線をさらに具備することを特徴とす
    る請求項１に記載のウェーハプロービング装置。
  4. 【請求項４】 前記移動手段は、 ニードルチャック支持部と、 このニードルチャック支持部を垂直に移動させるレール
    と、 このレールを回すモータと、 このモータを制御するニードルチャックコントローラと
    を具備することを特徴とする請求項１に記載のウェーハ
    プロービング装置。
  5. 【請求項５】 前記モータはステップモータであること
    を特徴とする請求項４に記載のウェーハプロービング装
    置。
  6. 【請求項６】 前記ニードルチャックは前記ウェーハチ
    ャックより低い所に位置することを特徴とする請求項１
    に記載のウェーハプロービング装置。
  7. 【請求項７】 前記シールド線は接地されることを特徴
    とする請求項３に記載のウェーハプロービング装置。
  8. 【請求項８】 前記位置手段は前記支持部上に装着され
    ることを特徴とする請求項１に記載のウェーハプロービ
    ング装置。
  9. 【請求項９】 ウェーハをテストするための多数本のニ
    ードルが設けられたプローブカードが装着されるウェー
    ハプロービング装置において、 前記ウェーハが置かれるウェーハチャックと、 このウェーハチャックを固定させ、ウェーハチャックを
    水平及び垂直に移動させる手段を含むウェーハチャック
    支持部と、 このウェーハチャック支持部上に設けられ前記多数本の
    ニードル中の一つに接触するニードルチャックと、 前記ウェーハチャック支持部上に設けられ前記多数本の
    ニードルの位置を決定する位置手段と、 この位置手段から前記ニードルの位置を示すデータを受
    け、そのデータに従って前記ニードルチャック及び前記
    ウェーハチャックの移動を制御するコントローラとを具
    備し、 前記ニードルチャックは、 導電性を有する信号線と、 この信号線を取り囲むシールド線とを具備することを特
    徴とするウェーハプロービング装置。
  10. 【請求項１０】 前記ニードルチャックの高さは前記ウ
    ェーハチャックの高さより低いことを特徴とする請求項
    ９に記載のウェーハプロービング装置。
  11. 【請求項１１】 前記シールド線は接地されることを特
    徴とする請求項９に記載のウェーハプロービング装置。
  12. 【請求項１２】 ウェーハを検査するための多数本のニ
    ードルが設けられたプローブカード、導電性を有し前記
    多数本のニードル中の一つに接触するニードルチャッ
    ク、このニードルチャックを垂直及び水平に移動させる
    手段、前記プローブカードに電気的に連結され所定信号
    を発生する信号発生器及び、前記ニードルチャックに電
    気的に連結され信号の波形とタイミングを測定する計測
    器を具備して前記ニードルに印加される信号を校正する
    方法において、 (a) 前記多数本のニードルの位置を決定した後、前記多
    数本のニードル中の一つを選択してその選択したニード
    ルに接触するために前記ニードルチャックを移動させる
    段階と、 (b) 前記信号発生器から出力される所定信号を前記プロ
    ーブカードを通じて前記選択されたニードルに印加する
    段階と、 (c) 前記ニードルチャックを通じて前記選択されたニー
    ドルに到達する信号のタイミングを測定する段階と、 (d) 前記(a)、(b)及び(c)段階を反復実行した後、前記
    測定に従って前記ニードルに到達する信号のタイミング
    を校正する段階とを含むことを特徴とするウェーハ検査
    用ニードル校正方法。
  13. 【請求項１３】 前記(a)段階の前記ニードルの位置
    は、カメラを用いて決定されることを特徴とする請求項
    １２に記載のウェーハ検査用ニードル校正方法。
  14. 【請求項１４】 前記(c)段階の前記測定は、前記信号
    の波形を測定することを含むことを特徴とする請求項１
    ２に記載のウェーハ検査用ニードル校正方法。
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