JP2575072B2 - ウエハプローブ方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハのプロー
ブテストを行うためのウエハプローブ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
ウエハ内にＩＣチップが完成した後、アセンブリ工程の
前に不良チップを排除するために、ウエハプローバによ
ってウエハ内の各チップに対してプローブテストと呼ば
れる電気的測定検査が行われる。

【０００３】前記ウエハプローバは、ウエハ載置ステー
ジの上方側に位置するプローブ針を備えたプローブカー
ドや、このプローブカードの上方側に当該プローブカー
ドに対してポゴピンなどにより電気的に接続されたテス
タヘッドなどにより構成され、例えばウエハ載置ステー
ジを上昇させてウエハ内のチップの電極パッドとプロ、
例えばウエハ載置ステージを上昇させてウエハ内のチッ
プの電極パッドとプローブ針とを接触させて電気的測定
検査を行い、これによってチップの良否を判定するもの
である。

【０００４】ところでこのような検査はＩＣチップの種
類が異なる毎にその種類に応じたプローブカードに交換
する必要があるが、プロービングセンタ（ウエハの測定
位置）においては、上方側にテストヘッドが、また下方
側にウエハ載置ステージが夫々位置していて、プローブ
カードの交換作業のための空間が狭いので自動交換が困
難であり、このため従来は通常手動で行うことが多かっ
た。

【０００５】また一方において作業効率を高めるために
自動化の工夫も進められており、例えば特開昭６２−１
６９３４１号公報には、ウエハチャックをプローブカー
ドの交換のために共用し、ウエハチャックを載置ステー
ジによりＸ−Ｙ方向に移動させて、プロービングセンタ
のプローブカードを収納具内の別のプローブカードと交
換する技術が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うにプローブカードを手動で交換する場合には、テスト
ヘッドとウエハ載置ステージに挟まれた狭い空間で交換
作業を行わなければならないので作業が煩わしいし、そ
の上作業効率が悪いという欠点がある。

【０００７】また特開昭６２−１６９３４１号公報に記
載された方法では、収納具から保護板を取り出してプロ
ービングセンタまで運び、この保護板にプローブカード
を重着して収納具まで移送するようにしているため、一
回の交換作業にウエハ載置ステージを２往復させなけれ
ばならないし、更にウエハの交換とプローブカードの交
換とを並行して行うことができないので作業効率が悪
く、その上プロービングセンタにてプローブカードを着
脱するためのバキューム機構が必要となるので構造も複
雑である。

【０００８】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、その目的は、プローブカードの交換作業を
行うにあたって作業が容易で自動化に対応しやすいウエ
ハプローブ方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、テストヘッド
の下方側に設けられたプローブカードによりウエハに対
して電気的測定を行うウエハプローブ方法において、複
数のプローブカードを収納したストッカからプローブカ
ードを取り出して、測定位置から横方向に延びるように
設けられた保持案内機構まで移載する工程と、次いでプ
ローブカードを前記保持案内機構を介して測定位置まで
移動させる工程と、しかる後ウエハ載置ステージ上のウ
エハを前記プローブカードのプローブ針に接触させその
針跡をカメラで撮像して予め定めた位置に対するずれ分
を求める工程と、その後この位置ずれ分を相殺するよう
にウエハ及びプローブカードを相対的に移動させる工程
と、次にウエハをプローブカードのプローブ針に接触さ
せて電気的測定を行う工程と、を有してなることを特徴
とする。

【００１０】

【作用】あるウエハに対してプローブテストが終了し、
次いで別の種類のチップについて検査を行う場合、プロ
ービングセンタに位置しているカードチャックを保持案
内機構によりプローブカードの着脱位置まで移動する。
次にカードチャックからプローブカードを取り外してス
トッカに収納し、しかる後別のプローブカードをストッ
カから取り出してプローブカードに保持させ、前記保持
案内機構によりカードチャックをプロービングセンタま
で移動する。その後プローブカードとウエハとを接触さ
せ、ウエハ上の針跡に基づいて相対的な位置合わせを行
う。

【００１１】

【実施例】以下図面を参照しながら本発明の実施例を説
明する。図１は本発明の実施例に用いるプローブ装置の
全体を示す斜視図、図２はカード取付台にプローブカー
ドが保持された状態を示す縦断側面図、図３はプローブ
カードの平面図である。１はプローブカード取付部とし
てのプローブカード取付台であって、ウエハチャック２
の上方側に設置されており、プローブカード取付台１の
プロービングセンタには、後述するプローブカードのプ
ローブ針とウエハ内の電極パッドとの位置関係を例えば
ＴＶカメラで調べるための覗き窓１１が形成されてい
る。また前記ウエハチャック２は、Ｘ軸−Ｙ軸ないしθ
軸方向に移動可能なウエハ載置ステージ２１上に設けら
れている。

【００１２】前記プローブカード取付台１の下面には、
後述するカードチャックの保持案内機構をなす、互に対
向する一対のＬ字型のスライドガイド３ａ、３ｂがプロ
ービングセンタからプローブカードの着脱位置例えばプ
ローブカード取付台１の端部まで横方向に伸びるように
設けられている。

【００１３】前記スライドガイド３ａ、３ｂには、一対
の逆Ｌ字型のスライド部４１ａ、４１ｂを介してカード
チャック４が保持されており、前記スライド部４１ａ、
４１ｂは、カードチャック４の上面にて互に対向する一
対の組が横方向に２組設けられている。

【００１４】前記カードチャック４は、円形状に形成さ
れると共に、側部より突出したレバー４２を備え、更に
中央部には、内周面に段部４３（図１では示していな
い）を有する開口部４４が形成されている。

【００１５】前記カードチャック４の開口部４４には、
下面にプローブ針５１を備えたプローブカード５が交換
用リング６を介して着脱自在に保持されており、交換用
リング６は、内面側及び外面側が、夫々プローブカード
５の外周面の段部と開口部４４の段部４３とに係合され
る形状となっている。

【００１６】また交換用リング６の外周面及び開口部４
４の内周面には、夫々互に係合する位置決め用のピン６
１及び凹部４５が形成されると共に、交換用リング６の
内周面及びプローブカード５の外周面にも夫々位置決め
用の互に係合する凹部、凸部（図示せず）が形成されて
おり、これら凹部、凸部を互に係合させ、かつ前記ピン
６１及び凹部４５を互に係合させることによって、カー
ドチャック４に対するプローブカード５の回転方向（鉛
直軸まわりの向き）の位置決めが自動的に行われる。

【００１７】一方前記プローブカード取付台４のレバー
４２には、プローブカード５がプロービングセンタに位
置したときに当該プローブカード５をその中心軸（中心
の鉛直軸）のまわりに回動させて位置決めするための位
置決め機構７が組み合わせて設けられている。この位置
決め機構７は、例えば図４に示すように、ハウジング７
１内に設けられた長尺の歯車７２と、この長尺の歯車７
２に歯合して当該歯車７２の長さ方向に移動する大径の
歯車７３と、この歯車７３に一端が取り付けられると共
に、外周にスクリューネジ部７４が形成されていてハウ
ジング７１に螺合されながら長さ方向にスライドするス
ライド軸７５と、前記長尺の歯車７２を駆動するように
伝達機構７６を介してハウジング７１に付設されたステ
ッピングモータＭとを有してなる。

【００１８】また前記スライド軸７５の他端はハウジン
グ７１より突出しており、レバー４２を進退させてカー
ドチャック４を回動させるように構成される。具体的に
は、例えばレバー４２に奥が広がっている溝を形成する
と共に、スライド軸７５の先端部を前記溝に適合する形
状に形成し、スライド軸７５の先端部が前記溝内に回動
可能でかつ抜脱しないように係合させ、更にプローブカ
ード４がプロービングセンタに位置したときに位置決め
機構７が例えば床面に対して固定された状態となるよう
にプロービングセンタに固定機構を設置し、スライド軸
７５の延び出しまたは縮退に応じてレバー４２を進退さ
せるようにすればよい。

【００１９】また前記プローブカード取付台１の端部
（プローブカードの着脱位置）の近傍には、プローブカ
ードを複数枚収納するために複数段の収納台８１を備え
たストッカ８が設置されており、更にカードチャック４
に保持されているプローブカード５を取り外してストッ
カ８内のプローブカード５と交換するための移載機構９
が配設されている。この移載機構９は、支柱９１に沿っ
て図示しない昇降機構により昇降する昇降台９２と、こ
の昇降台９２に取付けられ、プローブカード５の上面を
吸着保持しかつ旋回する機能を持ったロボットハンド９
３とからなる。

【００２０】次に上述の装置を用いた本発明方法の実施
例について説明する。あるウエハに対してプローブテス
トが終了した後、続いて別の種類のチップについて検査
を行う場合、先ずカードチャック４をプロービングセン
タからスライドガイド３ａ、３ｂに沿ってプローブカー
ド取付台１の端部まで移動すると共に、昇降台９２を図
示しない昇降機構により所定の高さ位置まで上昇させ、
かつロボットハンド９３の先端部をカードチャック４の
上方に位置させておき、次いでロボットハンド９３を前
記昇降機構により降下させて、カードチャック４に保持
されているプローブカード５を交換用リング６と共にそ
の上面側からロボットハンド９３に吸着保持する。その
後ロボットハンド９３を上昇させてプローブカード５及
び交換用リング６をカードチャック４の開口部４４から
取り外し、ストッカ８側に旋回させて所定の収納台８１
内にプローブカード５及び交換用リング６を載置した
後、吸着保持作用を解除する。

【００２１】しかる後ロボットハンド９３により、別の
収納台８１に収納されている所定のプローブカード５を
交換用リング６と共にその上面側から吸着保持し、旋
回、昇降動作によりプローブカード５及び交換用リング
６をカードチャック４の開口部４４に、ピン６１が凹部
４５内に係合して位置決めされた状態で嵌入して収納し
た後カードチャック４をスライドガイド３ａ、３ｂに沿
ってプロービングセンタまで移動する。

【００２２】このようにしてプローブカード５を交換し
た後、プローブカード５の図示しない端子部とテストヘ
ッドＴの図示しない電気的接続部を接続し、その後例え
ば図５に示す手順にしたがいプローブカード５のプロー
ブ針５１とウエハＷとの位置合わせを行う。即ちウエハ
Ｗをアライメントした後ウエハ載置ステージ２１のウエ
ハチャック２に保持し、次いでウエハ載置ステージ２１
を予め記憶されたＸ量、Ｙ量（Ｘ、Ｙ方向の移動量）だ
け移動させた後、プローブ針５１及びウエハＷを相対的
に移動させてウエハＷにプローブ針５１を接触させ、そ
の針跡をＴＶカメラで捉えて予め定めた位置に対するず
れ分を計算し、このずれ分を相殺するようにプローブカ
ード５及びウエハＷを相対的に移動、例えば前記位置決
め機構７によりカードチャック４のレバー４２を進退さ
せてプローブカード５を例えば１〜２度程度の角度だけ
回転させ、同様にウエハＷとプローブ針５１とを接触さ
せてその針跡に対してＴＶカメラにより位置ずれを解消
したことを確認した後、プローブテスト、即ちプローブ
針５１とウエハＷのチップの電極パッドとを接触させて
所定の電気的特性検査を行う。

【００２３】以上において本発明では、プローブカード
取付台１の下面に溝を形成し、この溝内に係合する係合
部をカードチャック４に取り付けてカードチャック４を
保持案内するなど、保持案内機構としては種々の方式を
採用することができ、またカードチャック４によりプロ
ーブカード５を保持する構造についても、カードチャッ
ク４の開口部４４内に交換用リング６を介してプローブ
カード５を嵌合させるものに限定されるものでないし、
更にはまたプローブカード取付台１の形状構造について
も周囲のスペースやテストヘッドの構造などに対応した
ものとすることができる。

【００２４】

【発明の効果】 以上のように本発明によれば、保持案内
機構を用いてプローブカードをプロービングセンタから
横方向に着脱位置まで移動し、着脱位置にて当該プロー
ブカードを交換するようにしているため、プローブカー
ドを横方向に引き出すだけでプローブカードを交換でき
るので交換作業が容易になり、またテストヘッドとウエ
ハ載置ステージとの間に挟まれた狭い空間でプローブカ
ードの交換を行う場合に比べて、必要な機構、構造が簡
単になり、自動化することができ、作業が容易になる。
そしてウエハとプローブカードのプローブ針と接触さ
せ、その針跡に基づいて位置合わせを行っているので正
確な接触を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の全体構成を示す斜視図であ
る。

【図２】プローブカード取付台にプローブカードが保持
された状態を示す縦断側面図である。

【図３】プローブカードを示す平面図である。

【図４】位置決め機構を示す断面図である。

【図５】ウエハとプローブカードとの位置決めのフロー
を示すフロー図である。

【符号の説明】

１ プローブカード取付台 ２ ウエハチャック ３ａ、３ｂ 保持案内機構 ４ カードチャック ４１ａ、４１ｂ スライド部 ５ プローブカード ６ 交換用リング ７ 位置決め機構 ８ ストッカ ９ 移載機構

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テストヘッドの下方側に設けられたプロ
   ーブカードによりウエハに対して電気的測定を行うウエ
   ハプローブ方法において、 複数のプローブカードを収納したストッカからプローブ
   カードを取り出して、測定位置から横方向に延びるよう
   に設けられた保持案内機構まで移載する工程と、 次いでプローブカードを前記保持案内機構を介して測定
   位置まで移動させる工程と、 しかる後ウエハ載置ステージ上のウエハを前記プローブ
   カードのプローブ針に接触させその針跡をカメラで撮像
   して予め定めた位置に対するずれ分を求める工程と、 その後この位置ずれ分を相殺するようにウエハ及びプロ
   ーブカードを相対的に移動させる工程と、 次にウエハをプローブカードのプローブ針に接触させて
   電気的測定を行う工程と、 を有してなることを特徴とするウエハプローブ方法。