JP2566261B2

JP2566261B2 - ウエハプローバ

Info

Publication number: JP2566261B2
Application number: JP62303821A
Authority: JP
Inventors: 芳人丸茂; 一彦輿水
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1987-12-01
Filing date: 1987-12-01
Publication date: 1996-12-25
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JPH01145828A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、ウエハプローバに関するものである。

（従来の技術）半導体ウエハを強制加温した状態で半導体ウエハ上の
チップにおける電気的特性を検査するものとしては、特
開昭56−108241号公報に記載され周知である。

ところが、強制加温により熱膨張した半導体（以下ウ
エハという）に形成したチップの電極パッドと、この電
極パッドと対応したプローブ針との位置がずれるという
問題点があった。

そこで、上記の問題点の対策として載置台の材質、ウ
エハの材質、ウエハの厚等の熱膨張に関する実験データ
の基に近似値のパターンを構成し、このパターンをパラ
メータ化し、このパラメータデータを条件別に複数個設
け、デップスイッチと称する切替スイッチの選別によっ
て検査を行っていた。

あるいは、キーボードの入力操作により一定条件に設
定したのち、品種によりパラメータを選択切替して検査
を行っていた。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、近似値に沿ったデータに基づいて作成
されたパラメータデータであつても、正確な値ではな
く、近似値であり、数千個のチップを順次移動させるに
従って、累積移動誤差が生じ、最終的にはプローブ針の
位置と順次移動送りされるチップの電極とが移動誤差に
よりずれてしまうという問題点があった。

また、ウエハの品種により、ディプスイッチの切替，
ウエハの厚さによって、再びデップスイッチの切替等に
よる切替え作業があるので作業能率が低下する問題点が
あった。

本発明は上述した問題点により対処してなされたもの
で、ウエハが強制加温されたウエハであっても繰返しパ
ターンを有したウエハの移動を正確に行うことができる
検査装置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明の１つは繰返しパターンチップを形成した半導
体ウエハをチップ巾で間欠的に移動させて、チップの電
気的特性を検査する検査装置において、上記半導体ウエハに形成したチップの整数倍離れたチ
ップ間距離を検出するように配置された検出手段と、この検出されたチップ間距離のデータに基づいて単位
チップ当りの距離を算出する算出手段と、この算出した距離のデータによって移動量を可変制御す
る移動制御手段とを設けたことを特徴としている。

また、もう１つの本発明は、繰返しパターンチップを
形成したウエハをチップ巾で間欠的に移動させて、チッ
プの電気的特性を検査するウエハプローバにおいて、強制加熱により熱膨張した上記ウエハに形成されたチ
ップの整数倍離れたチップ間距離をカメラにより撮像し
て検出する検出手段と、この検出されたチップ間距離のデータに基づいて、平
均的単位チップ間距離を算出する算出手段と、この算出した距離のデータによって上記ウエハの移動
量を制御する移動制御手段とを設けたことを特徴として
いる。

（作用）上記のように構成したので、本発明では、単位チップ
当りの移動距離の源となるチップ間距離を半導体ウエハ
の上側に設けた検出手段で検出し、この検出したチップ間距離のデータに基づいて、単位
チップ当りの距離を算出手段で算出し、この算出したデータに基づいて半導体ウエハを移動制
御手段で移動制御することができ、強制温度化された被
検査体であつても適正な移動距離で移動させることがで
きる。

（実施例）以下、本発明ウエハプローバの一実施例を図面を参照
して説明する。

先ず、本実施例装置の構成について説明すると、第１
図に示すようにウエハ（１）が載置台（２）に載置さ
れ、このウエハ（１）から空間を有して対面するように
検出手段（３）例えば検出手段の一部であるTVカメラの
撮像部（3a）が設けられ、この撮像部（3a）からのデー
タ映像信号を演算し、チップ巾を算出する算出手段
（４）が設けられている。

算出したチップ巾で載置台（２）を電気的に制御する
移動制御手段（５）例えばステージ（5a）が設けられて
いる。

上記検出手段（３）が撮像して映像信号を抽出する撮
像部（3a）と、この映像信号をＡ−Ｄ変換するA/Dコン
バータ（3b）と、Ａ−Ｄ変換された映像信号を取込む映
像メモリ（3c）と、から構成されている。

上記TVカメラの撮像部（3a）はコントローラ（６）に
よって制御されている。例えばCPU（6a）から撮像指令
信号に応じてウエハに形成した繰返しパターンチップと
対面した撮像部で撮像を行い、撮像した映像信号をA/D
コンバータ（3b）でＡ−Ｄ変換した後、映像メモリ（3
c）に取込むように構成されている。

この時A/Dコンバータ（3b）と映像メモリ（3c）とは
同期制御回路（3d）で同期を合わせていることは言うま
でもない。

ここで、ウエハ（１）上の二点のチップの撮像データ
を抽出する前に、この二点間を決める。例えば、ウエハ
（１）の中心ＰかＳに設定移動距離P₁、例えば、左方向
に二整数倍間距離移動させた点を撮像部中心点Ｑとす
る。同様に、右方向に四整数倍間距離移動させた点を撮
像部中心点Q₁とする。

上記TVカメラの撮像部（3a）によってＱの位置のチッ
プ情報を抽出した撮像データである映像信号はＡ−Ｄ変
換により一画素子の明るさが、例えばＯ−255デジタル
量に変換された後、一画面内の画素の位置に対応した映
像メモリ（3c）内にデジタル量として記憶される。

そして、映像メモリ（3c）内に取込んだデータを正規
化、二値化、微分処理、及び輪郭抽出等を処理し、その
結果得られた特徴データをメモリ（6b）内に記憶され
る。

次に、ウエハ（１）を載置した載置台（２）を一画面
分をＹ方向に移動し、映像信号の映像メモリ（3c）への
記憶及び特徴データの収納を繰返す。

上記映像信号より、特徴データの抽出を最初に撮像し
た位置を中心に一画面分の間隔を隔て複数回行い、特徴
データが他の点（他の位置）に比較し容易に識別可能な
如く異っている点、データ処理が容易な点、または各画
素間の明るさに大きく差異がある等の条件を満す点を探
し、第２図に示すようにこれを特異点（７）とすること
ができる。このようにして検出手段（３）は撮像部（3
a）からの映像信号を介してウエハ上の基点チップ
（８）及び位置決用チップ（９）の特異点（7a）を抽出
するようになっている。

以上で特異点（7,7a）の抽出についての作用を説明し
た。この特異点（7,7a）を抽出する技術を利用して、ウ
エハ（１）上の整数倍離れたチップ間距離例えば上記Ｑ
点からQ₁点までの設定移動距離P₂まで移動させて、さら
に延び距離Δｔを検出する作用について説明する。

この原理は、ウエハ（１）上に空間を有して対面して
撮像部（3a）の下側を載置台（２）が移動するので、載
置台（２）上のウエハ（１）表面が撮像されるのであ
る。

すなわち、後述するコントローラ（６）のキーボード
（10）からチップ巾Ａと、基点チップ（８）位置と、位
置決用チップ（９）位置を操作入力しているので、上記
CPU（6a）は走査入力されたプログラムに従ってウエハ
（１）を載置した載置台（２）が所定の基点チップ
（８）位置まで移動するように移動指令信号を駆動回路
（11）に伝達する。

この移動指令信号に基づいて、Ｘ方向駆動部（5b）等
を駆動させて載置台（２）上のウエハ（１）の基点チッ
プ（８）位置を撮像部（3a）の下側に移動する。

そして、上記基点チップ（８）上の特異点（７）を抽
出する。

この特異点（７）の抽出は上記に述べたのでここでは
省略する。

ここでは、基点チップ（第２図中８）上の特異点
（７）の位置はこの基点チップ（第２図中８）の中心に
のみ存在するわけではなく、この基点チップ領域内に存
在するものであるが、説明を簡単にするために、上記基
点チップの中心に特異点（７）が存在しているものとし
て説明する。

第１図において、上記基点チップ（第２図中８）の特
異点（第２図中７）位置をCPU（6a）のメモリ（6b）に
記憶した後、このCPU（6a）の移動指令信号に基づき載
置台（２）を位置決用チップ（第２図中９）位置まで移
動させるためにＸ方向,Y方向駆動部（5b,5c）を駆動す
る。

そして、上記位置決用チップ（第２図中９）上の特異
点（第２図中7a）を上記説明した検出手段（３）で抽出
させる。

上記位置決用チップ（第２図中９）の特異点（第２図
中7a）位置をメモリ（6b）に記憶する。つぎに、第２図
で示すように、上記基点チップ（８）の特異点（７）位
置及び上記位置決用チップ（９）の特異点（7a）位置を
上記メモリ（6a）から取出し、上記基点チップ（８）上
の特異点（７）と、上記位置決用チップ（９）上の特異
点（7a）の距離（これを検出チップ間距離）（15）と設
定移動距離（14）と比較する。

そして、キーボード（10）から操作入力した設定移動
距離（14）に対する延び距離を含んだ検出チップ間距離
（15）を検出することができる。このように検出手段
（３）によってウエハ（１）上の整数倍のチップ間の距
離が検出される。

ここで、ウエハ（１）上の整数倍のチップ巾は多けれ
ば多い程、平均的チップ巾を求めることができる。

上記算出手段（４）は上記検出手段（３）でウエハ
（１）上の整数倍のチップ間距離を実際的に検出したも
のであり、この検出チップ間距離（整数倍のチップ巾）
（15）を整数倍のチップ巾で割ることにより単位チップ
当りのチップ巾が算出することができるように構成され
ている。

上記算出手段（４）は勿論コントローラ（６）の演算
部を使用しても良い。

上記移動制御手段（５）例えばステージ（5a）が設け
られている。

このステージ（5a）はコントローラ（６）によって制
御されており、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及びθ方向に移動可能
に設けられている。

すなわち、第３図で示すようにＸ方向駆動部（5b）ボ
ールスクリュと螺合したナットにガイドレールを介して
Ｘ軸方向に移動する一軸形のＸステージが設けられ、上
記ボールスクリュと連結したパルスモータの駆動によつ
てＸ軸方向に移動する構成になっている。

Ｙ方向駆動部（5c）は上記と同様で移動方向のみがＹ
方向である構成になつている。

Ｚ方向（昇降方向）駆動部（5e）は垂直に立設したボ
ールスクリュと螺合したナット側に載置台（２）を回転
しないように固定し、上記ボールスクリュをパルスモー
タの駆動によって昇降するような構成になっている。

θ方向（周方向）の駆動部（5e）は載置台（２）を周
回転可能にパルスモータが組込まれた構成になってい
る。

さらに、上記の４種類の駆動部は積重ねて固定して設
けられている。

この各駆動部の制御は上記CPU（6a）からの移動指令
信号を受信して、各駆動回路が作動するようになってい
る。これらの駆動回路（11）によつて所望の移動量を移
動可能になっている。

上記CPU（6a）は本実施例装置のコントローラ（６）
として機能している。

また、上記CPU（6a）に各種のデータを操作入力する
ためのキーボード（10）が設けられている。

そして、このキーボード（10）からウエハ巾、基点チ
ップ（８）の設定、位置決用チップ（９）の設定に基づ
くプログラムによりステージ（5a）の移動を制御するよ
うに構成されている。

次に動作について説明する。

強制温度状態で繰返しパターンチップを形成したウエ
ハのチップ巾で間欠的に移動させて各チップの電極にプ
ローブ針を接触させてチップを検査するものである。

ここで間欠的に移動させるチップ巾を求めるために、
先ず、上記キーボード（10）より数値データを操作入力
する。このデータはウエハ（１）のサイズ、チップ（8
a）のサイズ、基点チップ（８）の設定位置，位置決用
チップ（９）の設定位置であっても良い。

このデータは上記CPU（6a）のメモリ（6b）に入力
し、移動する移動量はチップ巾を同じであるために、チ
ップ巾を得るために、先ず、ウエハの基点チップの撮像
部の下側に移動させる。

すなわち、移動制御手段（５）のステージ（5a）に移
動指令信号を送信する。

上記ステージ（5a）はＸ方向・Ｙ方向駆動部（5b,5
c）によって載置台（２）を移動させ、ウエハ（１）の
基点チップ（８）が撮像部（3a）の下側に到達する。

撮像部（3a）の下側に基端チップ（８）が存在してい
るので撮像指令信号を受信した撮像部（3a）は撮像デー
タである映像信号をＡ−Ｄ変換したのち映像メモリ（3
c）に取込む、つぎに撮像部（3a）の下側に位置決用チ
ップが配置しているので位置決用チップ（９）の撮像デ
ータである映像信号をＡ−Ｄ変換したのち、映像メモリ
（3c）に取込む。

つぎに、上記の両映像信号を比較して、延び距離Δｔ
を含んだ検出チップ間距離を検出する。

さらに、この検出チップ間距離（15）を算出手段
（４）で単位チップ当りの距離に割ることにより算出す
ることができる。

この算出した距離をCPU（６）のメモリ（6b）に記憶
する。このCPU（６）は上記単位チップ当りの距離で載
置台（２）が移動するように、載置台（２）を制御し
て、ウエハ（１）上の各チップを検査することができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、被検査体に形成された繰返しパター
ンチップの距離を求めて、この距離をピッチとして被検
査体を移動しているので、如何なる温度の被検査体であ
っても正確に移動して、検査することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例装置を説明するためのブ
ロック図、第２図は第１図のウエハ上の整数倍チップ間
距離を検出することを説明する説明図、第３図は第１図
の移動制御手段を説明するための説明図。１……ウエハ、２……載置台３……検出手段、４……算出手段５……移動制御手段、６……コントローラ 14……設定移動距離、15……検出チップ間距離

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】繰返しパターンチップを形成した半導体ウ
エハをチップ巾で間欠的に移動させて、チップの電気的
特性を検査するウエハプローバにおいて、上記半導体ウエハに形成したチップの整数倍離れたチッ
プ間距離を検出するように配置された検出手段と、この検出されたチップ間距離のデータに基づいて、単位
チップ当りの距離を算出する算出手段と、この算出した距離のデータによって移動量を可変制御す
る移動制御手段とを設けたことを特徴とするウエハプロ
ーバ。
【請求項２】繰返しパターンチップを形成したウエハを
チップ巾で間欠的に移動させて、チップの電気的特性を
検査するウエハプローバにおいて、強制加熱により熱膨張した上記ウエハに形成されたチッ
プの整数倍離れたチップ間距離をカメラにより撮像して
検出する検出手段と、この検出されたチップ間距離のデータに基づいて、平均
的単位チップ間距離を算出する算出手段と、この算出した距離のデータによって上記ウエハの移動量
を制御する移動制御手段とを設けたことを特徴とするウ
エハプローバ。
【請求項３】上記検出手段には、上記カメラによりウエ
ハに形成されたチップの撮像を、データ映像信号として
演算し、上記平均的単位チップ間距離を算出する算出手
段が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
２項のウエハプローバ。