JP2001085478A - プローブ方法及びプローブシステム - Google Patents

プローブ方法及びプローブシステム

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JP2001085478A JP26110699A JP26110699A JP2001085478A JP 2001085478 A JP2001085478 A JP 2001085478A JP 26110699 A JP26110699 A JP 26110699A JP 26110699 A JP26110699 A JP 26110699A JP 2001085478 A JP2001085478 A JP 2001085478A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 図９に示すようにウエハチャック１７をＸ、
Ｙ及びＺ方向へ移動させるＸ軸、Ｙ軸モータ３１、３２
及びこれらとは動作特性が異なるＺ軸モータ３３が使用
されているため、各モータ３１、３２を同時に駆動さ
せ、同時に停止させることは不可能である。そこで、本
出願人は特開平９−２０２４７６号公報において図１
０、図１１に示すように各モータ３１、３２、３３を複
数段階に分けて駆動させてプローブ２４Ａを略補正軌道
に従って移動させる方法を提案したが、この方法ではス
ループットが低下する。 【解決手段】 本発明のプローブ方法は、メインチャッ
クをオーバドライブさせる際に、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸モ
ータ３１、３２、３３を一括制御する単一の仮想コント
ローラ３４をソフト的に設定し、単一の仮想コントロー
ラ３４により各モータ３１、３２、３３を同一プロトコ
ルを用いて補間制御すると共に各モータ３１、３２、３
３によるプローブ３４Ａの移動軌跡を監視することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プローブ方法及び
プローブシステムに関し、更に詳しくはスループットを
高めることができるプローブ方法及びプローブシステム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】プローブ装置１０は、例えば図６に示す
ように、カセットＣ内に収納されたウエハＷを１枚ずつ
取り出して搬送するローダ室１１と、このローダ室１１
に隣接しローダ室１１から搬送されたウエハＷを検査す
るプローバ室１２と、このプローバ室１２及びローダ室
１１を制御するコントローラ１３と、このコントローラ
１３を操作する操作パネルを兼ねる表示装置１４とを備
えている。
【０００３】上記ローダ室１１にはウエハＷの搬送機構
としてピンセット１５が回転軸を介して立設され、この
ピンセット１５が水平方向で進退動すると共に正逆回転
することによりカセットＣ内のウエハＷを１枚ずつ取り
出してプローバ室１２へ搬送する。また、ピンセット１
５の近傍にはウエハＷのプリアライメントを行うサブチ
ャック１６が配設され、このサブチャック１６がピンセ
ット１５からウエハＷを受け取った後、θ方向に正逆回
転し、その間にウエハＷのオリエンテーションフラット
（以下、単に「オリフラ」と称す。）を光学的に検出
し、オリフラを基準にしてウエハＷをプリアライメント
する。
【０００４】上記ローダ室１１に隣接するプローバ室１
２にはウエハＷを載置するメインチャック１７が配設さ
れ、このメインチャック１７はＸ、Ｙステージ１８、１
９を介してＸ、Ｙ方向に移動すると共に内蔵の駆動機構
を介してＺ、θ方向に移動するようになっている。ま
た、プローバ室１２内にはアライメント手段２０が配設
され、このアライメント手段２０を介してウエハＷのア
ライメントを行う。このアライメント手段２０はウエハ
Ｗを撮像するＣＣＤカメラ等からなる第１撮像手段２１
を有するアライメントブリッジ２２と、このアライメン
トブリッジ２２のＹ方向への往復移動を案内する一対の
ガイドレール２３、２３と、メインチャック１７に付設
されたＣＣＤカメラ等からなる第２撮像手段（図示せ
ず）とを備えている。また、プローバ室１２の上面には
図示しないプローブカードが配設され、このプローブカ
ードの上面には図示しないテストヘッドが接続リング
（図示せず）を介して電気的に接続されている。そし
て、テスタからのテスト信号をテストヘッド及び接続リ
ングを介してプローブカードにおいて受信し、プローブ
と接触したウエハＷについて電気的特性検査を行う。
【０００５】ウエハＷの検査を行う場合には、まず、ロ
ーダ室１１内でピンセット１５が駆動してカセットＣ内
から１枚のウエハＷを取り出し、ピンセット１５を介し
てウエハＷをプローバ室１２へ搬送する間にサブチャッ
ク１６においてウエハＷのプリアライメントを行い、そ
の後、ピンセット１５からプローバ室１２内のメインチ
ャック１７へウエハＷを引き渡す。その後、アライメン
トブリッジ２２がプローブセンタへ移動すると共に、ア
ライメントブリッジ２２の第１撮像手段２１の下方へ移
動し、第１撮像手段２１とメインチャック１７側の第２
撮像手段とが協働してメインチャック１７上のウエハＷ
のアライメントを行う。その後、メインチャック１７が
Ｘ、Ｙ方向に移動してウエハＷをインデックス送りする
と共にメインチャック１７がＺ方向に上昇し、ウエハＷ
とプローブとが接触した後、メインチャック１７がオー
バドライブしてウエハＷの各ＩＣチップとプローブとが
電気的に接触し、各ＩＣチップについて電気的特性検査
を行う。
【０００６】ウエハサイズが例えば２００ｍｍまでのウ
エハＷの場合には、図７の（ａ）で示すようにメインチ
ャック１７のオーバドライブにより、載置されたウエハ
Ｗが一点鎖線で示す位置から実線で示す位置まで上昇し
ても、ウエハＷは同図の実線で示すように殆ど傾くこと
なく水平状態のままＺ方向に上昇する。この際、プロー
ブカード２４のプローブ２４Ａは同図（ａ）の一点鎖線
で示す位置から実線で示す位置まで弾力的に持ち上げら
れ針先が太い線の始点Ｓから終点Ｅまで移動する。この
状態を平面的に観ると、針先の始点Ｓから終点Ｅに至る
移動距離は同図（ｂ）の斜線の矢印で示すようにＩＣチ
ップの電極パッドＰ内にあり、プローブ２４Ａと電極パ
ッドＰが電気的に接触し、ＩＣチップの検査を行う。
【０００７】ところで、ウエハサイズが例えば３００ｍ
ｍの時代になると、ウエハサイズが大きくなるばかりで
なく、ＩＣチップが超微細化して電極パッド間のピッチ
が狭くなる。これに伴ってプローブカードが多ピン化し
てピン数が例えば約２０００ピンにも達すると、オーバ
ドライブ時に全プローブ２４Ａからメインチャック１７
に働く荷重が例えば１０数Ｋｇ〜２０Ｋｇにもなるた
め、ウエハＷが図８（ａ）の一点鎖線で示す位置からオ
ーバドライブしてプローブ２４Ａと電気的に接触する
と、この時の偏荷重でメインチャック１７の回転軸（図
示せず）が撓み、ウエハＷが同図の実線で示すように例
えば２０〜３０μｍ程度傾いて本来の上昇位置よりも外
側へ偏倚する。この時、プローブ２４Ａは、その針先が
同図（ａ）の一点鎖線で示す位置から実線で示す位置ま
で弾力的に持ち上げられて図７に示す場合よりも長い針
跡を図８（ａ）の太い線で示すように残す。この時の針
先の始点Ｓは図７で示す場合と同じ位置でも終点Ｅが図
８の（ｂ）に斜線の矢印で示すように電極パッドＰから
はみ出した位置に達し、検査時には針先が電極パッドＰ
から外れる虞があり、ひいてはプローブ２４Ａから電極
パッドＰにテスト信号を送れず、検査の信頼性を損なう
虞がある。
【０００８】そこで、本出願人は特開平９−２０２４７
６号公報においてオーバドライブ時に偏荷重を受けても
プローブが確実にウエハの電極パッドと接触し信頼性の
高い検査を行うことができるプローブ方法及びプローブ
装置を提案した。このプローブ方法では、オーバドライ
ブ時の荷重によりウエハチャックが傾斜する時には、ウ
エハチャックの情報、ウエハの情報及びプローブカード
の情報に基づいてオーバドライブ時の載置台のＸ、Ｙ及
びＺ方向の移動補正量を求め、これらの移動補正量に基
づいてＸ、Ｙ及びＺ方向への移動量を補正して載置台を
オーバードライブさせるようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示すようにウエハチャック１７をＸ、Ｙ方向へ移動させ
る駆動機構にはサーボモータ３１、３２が使用され、Ｚ
方向へ移動させる駆動機構にはサーボモータ３１、３２
とは動作特性が異なるステッピングモータ３３が使用さ
れているため、サーボモータ３１、３２とステッピング
モータ３３を同時に駆動させ、同時に停止させることは
実質的に不可能で、各モータ３１、３２、３３はばらば
らに駆動し、停止する。尚、以下の説明では、サーボモ
ータ３１、３２及びステッピングモータ３３をそれぞれ
Ｘ軸モータ３１、Ｙ軸モータ３２及びＺ軸モータ３３と
称す。そこで、本出願人は上述したプローブ方法におい
ては、ホストコンピュータ４０からの指令により作動す
るドライバー３１Ａ、３２Ａ及びステッピングドライバ
ー３３Ａからの信号に基づいてＸ軸モータ３１、Ｙ軸モ
ータ３２とＺ軸モータ３３がそれぞれの交互に駆動して
斜め上方へ移動し、しかも各モータは交互に複数段階に
分けて駆動することで図１０、図１１に示すようにプロ
ーブ２４Ａが略補正軌道に従って電極パッドＰ上をジグ
ザクに移動して目標位置（終点Ｅ）に達する。しかし、
この方法ではプローブ２４Ａと電極パッドとを確実に接
触させることができるが、各モータを複数回に渡って駆
動、停止を繰り返し、ジグザク移動するため、スループ
ットが低下するという課題があった。
【００１０】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、動作特性が相違する駆動機構が混在してい
ても各駆動機構を分割して駆動させる必要がなく、スル
ープットを高めることができるプローブ方法及びプロー
ブシステムを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のプローブ方法は、Ｘ軸及びＹ軸ぞれぞれの駆動機構と
これらの駆動機構と動作特性を異にするＺ軸の駆動機構
とを用いて載置台をＸ、Ｙ及びＺ方向へ移動させ、上記
載置台上に載置された被検査体とプローブカードのプロ
ーブとを接触させた後、上記載置台をオーバドライブさ
せて上記被検査体の電気的特性検査を行うプローブ方法
において、上記各駆動機構を一括制御する単一の仮想コ
ントローラをソフト的に設定し、単一の仮想コントロー
ラにより上記各駆動機構を同一プロトコルを用いて補間
制御すると共に上記各駆動機構による上記プローブの移
動軌跡を監視することを特徴とするものである。
【００１２】また、本発明の請求項２に記載のプローブ
方法は、請求項１に記載の発明において、上記オーバド
ライブの目標位置の三次元アドレスを上記仮想コントロ
ーラに設定することを特徴とするものである。
【００１３】また、本発明の請求項３に記載のプローブ
方法は、請求項１または請求項２に記載の発明におい
て、上記載置台のＸ、Ｙ及びＺ方向の速度を上記仮想コ
ントローラに設定することを特徴とすることを特徴とす
るものである。
【００１４】また、本発明の請求項４に記載のプローブ
システムは、被検査体を載置する載置台と、この載置台
をＸ方向及びＹ方向へぞれぞれ移動させる駆動機構と、
これらの駆動機構と動作特性を異にし且つ上記載置台を
Ｚ軸へ移動させる駆動機構と、載置台上に配置されたプ
ローブカードとを備え、上記各駆動機構を介して上記載
置台をＸ、Ｙ及びＺ方向へ移動させ、上記被検査体と上
記プローブカードのプローブとを接触させた後、上記載
置台をオーバドライブさせて上記被検査体の電気的特性
検査を行うプローブ装置において、上記プローブ装置の
各駆動機構とホストコンピュータと接続するネットワー
ク回線と、上記各駆動機構を同一プロトコルに従って一
括制御するためにソフト的に設定された仮想コントロー
ラとを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図５に示す実施形態
に基づいて従来と同一または相当部分には同一符号を附
して本発明を説明する。本実施形態のプローブ方法は図
１に示すプローブシステム１００を用いて実施する。こ
のプローブシステム１００は、同図に示すように、プロ
ーブ装置１０と、プローブ装置１０に各種の指令信号を
授受するホストコンピュータ４０と、これら両者１０、
４０を互いに接続するネットワーク回線（フィールドバ
ス）５０と、プローブ装置１０のＸ軸モータ３１、Ｙ軸
モータ３２及びＺ軸モータ３３を同一プロトコルに従っ
て一括制御するためにソフト的に設定された単一の仮想
コントローラ３４とを備え、単一の仮想コントローラ３
４によってＸ軸モータ３１、Ｙ軸モータ３２及びＺ軸モ
ータ３３を一括制御するようになっている。
【００１６】そして、仮想コントローラ３４（実際には
各モータのドライバー３１Ａ、３２Ａ、３３Ａ）はホス
トコンピュータ４０から受信した指令信号に基づいて各
モータ３１、３２、３３を補間制御するようにしてあ
る。即ち、メインチャックのオーバードライブ時に、仮
想コントローラ３４は、ホストコンピュータ４０からウ
エハの電極パッド上のプローブに関する始点及び終点
（目標位置）の位置情報（三次元アドレス）及び各モー
タ３１、３２、３３に関する速度情報を受信すると、図
２に示すようにプローブがウエハの電極パッド上の始点
及び終点（目標位置）間にある時にもこれらの位置情報
及び速度情報に基づいて常にプローブのウエハ上での現
在位置を把握、監視し、結果的にプローブが始点から終
点（目標位置）まで最短距離（後述する理想軌道）を通
って移動する。
【００１７】上記各モータ３１、３２、３３はそれぞれ
独自のドライバー３１Ａ、３２Ａ、３３Ａ（図９参照）
を具備しているものの、仮想コントローラ３４が設定さ
れているため、これらのドライバー３１Ａ、３２Ａ、３
３Ａはホストコンピュータ４０から単一の仮想コントロ
ーラ３４があたかも指令信号を受信したかのように振る
舞って各モータ３１、３２、３３を駆動させてメインチ
ャックを移動させ、ひいてはプローブが電極パッド上の
始点から終点（目標位置）まで最短距離を通って移動す
る。従って、ホストコンピュータ４０から仮想コントロ
ーラ３４に対してオーバドライブのウエハ上の始点Ｓと
終点Ｅの三次元アドレスを与え、更に、各モータ３１、
３２、３３の速度情報を与えれば、これらの情報に基づ
いてメインチャックが移動しプローブが電極パッドＰ上
の始点Ｓから終点Ｅまで最短距離を通って移動し（図３
参照）、電極パッドＰと確実に接触する。
【００１８】従って、各モータ３１、３２、３３の動作
特性によりプローブの現在位置が所定の理想軌道から外
れれば、そのずれ量を自動的且つ瞬時に補正する。この
補正は極めて短時間で実行されるため、仮想コントロー
ラ３４と各モータのアンプ部３１Ｂ、３２Ｂ、３３Ｂ間
が高速応答可能なバス５１によって接続されている。そ
の結果、プローブは図２に示すようにウエハＷ上の始点
Ｓから終点Ｅまで最短距離を移動し、短時間でオーバド
ライブを終了する。この際、ウエハの電極パッドＰには
プローブの移動軌跡が図３に示す直線状の針跡Ｔとして
残る。
【００１９】ところで、プローブからウエハに偏荷重が
かかるとメインチャックが傾斜し、図８に示したように
プローブが電極パッドＰから外れることがある。そのた
め、本実施形態の前提として本出願人が提案したプロー
ブ方法によってプローブの位置補正を行う。即ち、検査
時にメインチャックがＺ方向に上昇すると、ウエハＷは
図４の一点鎖線位置でプローブ２４Ａと接触し、一点鎖
線位置から実線位置までオーバドライブする。この時、
ウエハＷ上でプローブ２４Ａから掛かる偏荷重が発生
し、この偏荷重によりメインチャック１７の回転軸が傾
いてウエハＷが本来の上昇位置よりも外側へ偏倚して傾
斜し、プローブ２４Ａの針先の始点Ｓが同図の矢印Ａで
示す方向へ移動しようとする。
【００２０】この際、コントローラ１３（図６参照）に
おいてメインチャック１７のＸ、Ｙ及びＺ方向への移動
補正量を求め、図４に示すようにこの移動補正量に基づ
いてメインチャック１７を介してウエハＷを同図の矢印
Ａ方向への移動量に見合った量だけ同図の矢印Ｂ方向へ
移動させて移動方向を矯正するため、あたかもウエハＷ
が水平を保持したまま上昇するかのようにプローブ２４
Ａの針先が同図の矢印Ｃで示すように垂直上方に持ち上
げられる。この結果、針先は図５の（ａ）で太い線で示
すようにウエハＷが水平に持ち上げられた場合（図７参
照）と殆ど変わらない軌道を描いて移動し、同図の
（ｂ）で示すように針先の終点Ｅが電極パッドＰ内に留
まり、検査時にプローブ２４Ａが電極パッドＰと確実に
接触し、チップの検査を確実に行うことができる。
【００２１】上記メインチャック１７の移動量を補正す
る際に、Ｘ、Ｙステージ１８、１９間の重量の違いやプ
ローブ２４Ａとの接触毎の移動距離の違い、更にＸ、Ｙ
方向とＺ方向の移動分解能の違い等があるため、メイン
チャック１７をＸ、Ｙ及びＺ方向へ同時に始動させ、あ
るいは同時に停止させることができず、Ｘ、Ｙ及びＺ方
向の移動開始に時間的な遅れが生じ、メインチャック１
７を補正後の理想軌道に従って正確に移動させることが
できない。そして、各方向での移動時の時間的なずれが
大きいほどメインチャック１７の理想軌道からのずれも
大きく、メインチャック１７の正確な動作を実現できな
くなる。しかしながら、本実施形態では各モータ３１、
３２、３３があたかも単一の仮想コントローラ３４の制
御下で単一制御され、各モータがあたかも同期駆動して
いるかの如くに見え、プローブは補正後の理想軌道に倣
って移動する。
【００２２】以上説明したように本実施形態によれば、
Ｘ軸モータ３１、Ｙ軸モータ３２及びＺ軸モータ３３を
一括制御する単一の仮想コントローラ３４をソフト的に
設定し、単一の仮想コントローラ３４により各モータ３
１、３２、３３を同一プロトコルを用いて一回の指令信
号で補間制御すると共に各モータ３１、３２、３３によ
るプローブの移動軌跡を監視するようにしたため、プロ
ーブは電極パッドＰ上を理想軌道に補正しながら始点Ｓ
から終点Ｅまで移動することができ、検査のスループッ
トを高めることができる。
【００２３】また、本実施形態によれば、ホストコンピ
ュータ４０から仮想コントローラ３４へプローブの始点
Ｓ、終点Ｅの三次元アドレス及び各モータ３１、３２、
３３の速度情報を与えるだけで、電極パッドＰ上でプロ
ーブを理想軌道（偏荷重による補正軌道）に則って移動
することができる。
【００２４】尚、本発明は上記実施形態に何等制限され
るものではない。要は、Ｘ軸モータ３１、Ｙ軸モータ３
２及びＺ軸モータ３３の各ドライバーに代えて単一の仮
想コントローラ３４の制御下に各モータ３１、３２、３
３を駆動するようにしたものであれば、本発明に包含さ
れる。
【００２５】
【発明の効果】本発明の請求項１〜請求項４に記載の発
明によれば、動作特性が相違する駆動機構が混在してい
ても各駆動機構を分割して駆動させる必要がなく、スル
ープットを高めることができるプローブ方法及びプロー
ブシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプローブ方法に用いられるプローブ装
置を示すブロック図である。
【図２】本発明のプローブ方法におけるオーバドライブ
時の時間とＺ方向移動量の関係を説明するためのグラフ
である。
【図３】本発明のプローブ方法によって電極パッド上に
形成された針跡を示す平面図である。
【図４】オーバドライブ時のメインチャックの補正量を
説明する説明図である。
【図５】（ａ）はメインチャックの移動量を補正した後
のメインチャックとプローブ針との関係を部分的に拡大
して示す概念図、（ｂ）は電極パッドと針跡との関係を
示す説明図である。
【図６】プローブ装置の一部を破断して示す斜視図であ
る。
【図７】（ａ）は多ピン化前のプローブカードを用いて
従来のプローブ方法によりメインチャックをオーバドラ
イブした時のメインチャックとプローブとの関係を部分
的に拡大して示す概念図、（ｂ）は（ａ）の状態におけ
る電極パッドと針跡との関係を示す説明図である。
【図８】（ａ）は多ピン化したプローブカードを用いて
従来のプローブ方法によりメインチャックをオーバドラ
イブした時のメインチャックとプローブとの関係を部分
的に拡大して示す概念図、（ｂ）は（ａ）の状態におけ
る電極パッドと針跡との関係を示す説明図である。
【図９】メインチャックの各モータとホストコンピュー
タとの関係を示す概念図である。
【図１０】従来のプローブ方法におけるオーバドライブ
時の時間とＺ方向移動量の関係を説明するためのグラフ
である。
【図１１】従来のプローブ方法によって電極パッド上に
形成された針跡を示す平面図である。
【符号の説明】
１０ プローブ装置 ２４ プローブカード ２４Ａ プローブ ３１ Ｘ軸モータ（駆動機構） ３１Ａ サーボドライバー ３２Ａ サーボドライバー ３３Ａ ステッピングドライバー ３２ Ｙ軸モータ（駆動機構） ３３ Ｚ軸モータ（動作特性を異にする駆動機構） ３４ 仮想コントローラ ４０ ホストコンピュータ ５０ ネットワーク回線 １００ プローブシステム Ｗ ウエハ（被検査体）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G011 AA17 AC06 AC14 AE03 2G032 AA00 AF04 AL03 4M106 AA02 BA01 BA14 DD06 DD10 DJ02 DJ03 DJ04 DJ05

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｘ軸及びＹ軸ぞれぞれの駆動機構とこれ
    らの駆動機構と動作特性を異にするＺ軸の駆動機構とを
    用いて載置台をＸ、Ｙ及びＺ方向へ移動させ、上記載置
    台上に載置された被検査体とプローブカードのプローブ
    とを接触させた後、上記載置台をオーバドライブさせて
    上記被検査体の電気的特性検査を行うプローブ方法にお
    いて、上記各駆動機構を一括制御する単一の仮想コント
    ローラをソフト的に設定し、単一の仮想コントローラに
    より上記各駆動機構を同一プロトコルを用いて補間制御
    すると共に上記各駆動機構による上記プローブの移動軌
    跡を監視することを特徴とするプローブ方法。
  2. 【請求項２】 上記オーバドライブの目標位置の三次元
    アドレスを上記仮想コントローラに設定することを特徴
    とする請求項１に記載のプローブ方法。
  3. 【請求項３】 上記載置台のＸ、Ｙ及びＺ方向の速度を
    上記仮想コントローラに設定することを特徴とすること
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローブ
    方法。
  4. 【請求項４】 被検査体を載置する載置台と、この載置
    台をＸ方向及びＹ方向へぞれぞれ移動させる駆動機構
    と、これらの駆動機構と動作特性を異にし且つ上記載置
    台をＺ軸へ移動させる駆動機構と、載置台上に配置され
    たプローブカードとを備え、上記各駆動機構を介して上
    記載置台をＸ、Ｙ及びＺ方向へ移動させ、上記被検査体
    と上記プローブカードのプローブとを接触させた後、上
    記載置台をオーバドライブさせて上記被検査体の電気的
    特性検査を行うプローブ装置において、上記プローブ装
    置の各駆動機構とホストコンピュータと接続するネット
    ワーク回線と、上記各駆動機構を同一プロトコルに従っ
    て一括制御するためにソフト的に設定された仮想コント
    ローラとを備えたことを特徴とするプローブシステム。
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