JP2588715B2 - プローブ装置の探針先端位置検出方法 - Google Patents

プローブ装置の探針先端位置検出方法

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JP2588715B2
JP2588715B2 JP62146718A JP14671887A JP2588715B2 JP 2588715 B2 JP2588715 B2 JP 2588715B2 JP 62146718 A JP62146718 A JP 62146718A JP 14671887 A JP14671887 A JP 14671887A JP 2588715 B2 JP2588715 B2 JP 2588715B2
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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、半導体ウエハに形成された半導体デバイス
等の電気特性の測定を行うプローブ装置の探針先端位置
を検出する方法に関する。
(従来の技術) 一般に、プローブ装置では、多数の探針を植設された
プローブカードを用い、これらの探針を半導体ウエハに
形成された半導体デバイスの電極パッドに接触させて電
気的な試験測定を行う。
電極パッド上には、通常酸化膜が形成されており、探
針と電極パッドの電気的な導通を得るためには、酸化膜
を削り取る必要がある。このため、一般にプローブカー
ドの探針は、斜め下方へ向けて配置されており、電極パ
ッドと探針の先端とが接触状態となってからさらに半導
体ウエハを上昇させることにより、探針の先端を電極パ
ッド上で横方向へスライドさせて電極パッド上の酸化膜
を削り取る。
しかしながら、電極パッドは、通常一辺が100μm程
度の大きさであり、かつ、高密度に配置されている。ま
た、プローブカードの探針の先端の位置には上下方向の
ばら付きがある。したがって、あらかじめ探針の先端の
位置を確認しておき、半導体ウエハを適切な位置に上昇
させて電極パッドと探針とを接触させないと、探針の先
端が電極パッド上からずれを生じる等の問題が発生す
る。なお、このような探針の先端位置の上下方向のばら
付きは、通常25μm以下程度とされている。
従来このような探針の先端の位置を検出する方法とし
ては、所定距離ずつ載置台を上昇させ、この時に電極パ
ッド上に形成される針跡を顕微鏡を用いて目視するとい
う方法が用いられている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記説明の従来のプローブ装置の探針
先端位置検出方法では、多数の電極パッドに形成された
針跡を一つ一つ目視により確認するため、作業に時間を
要し、生産性が悪化するという問題がある。
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもの
で、探針先端の位置を短時間で容易に検出することがで
き、従来に較べて大幅に生産性の向上を図ることのでき
るプローブ装置の探針先端位置検出方法を提供しようと
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) すなわち本発明は、複数の探針を被測定物に接触させ
て前記被測定物の電気特性を測定するプローブ装置の探
針先端位置を検出するにあたり、 それぞれの前記探針と前記被測定物との電気的導通の
有無を測定する第1の工程と、 全ての前記探針について、前記被測定物との電気的導
通が有るか否かを判定する第2の工程と、 前記第2の工程において、全ての前記探針について、
前記被測定物との電気的導通が有ると判定された場合
に、この時の前記被測定物の高さを出力する第3の工程
と、 前記第2の工程において、全ての前記探針について
は、前記被測定物との電気的導通が無いと判定された場
合に、前記被測定物の高さが予め設定されている最高高
さ以内か否かを判定する第4の工程と、 前記第4の工程において、前記被測定物の高さが前記
最高高さ以内であると判定された場合に、前記被測定物
を前記探針方向へ所定距離ステップ状に移動させた後、
前記第1の工程へ戻り順次各工程を実行させる第5の工
程と、 前記第4の工程において、前記被測定物の高さが前記
最高高さ以内にないと判定された場合に、エラー表示を
行って探針先端位置の検出を中断する第6の工程と を具備したことを特徴とする。
また、第2の発明は、複数の探針を被測定物に設けら
れた電極パッド同士が電気的に短絡された電極パッドに
接触させて電気特性を測定するプローブ装置の探針先端
位置を検出するにあたり、 それぞれの前記探針と前記被測定物との電気的導通の
有無を測定する第1の工程と、 全ての前記探針について、前記被測定物との電気的導
通が有るか否かを判定する第2の工程と、 前記第2の工程において、全ての前記探針について、
前記被測定物との電気的導通が有ると判定された場合
に、この時の前記被測定物の高さを出力する第3の工程
と、 前記第2の工程において、全ての前記探針について
は、前記被測定物との電気的導通が無いと判定された場
合に、前記被測定物の高さが予め設定されている最高高
さ以内か否かを判定する第4の工程と、 前記第4の工程において、前記被測定物の高さが前記
最高高さ以内であると判定された場合に、前記被測定物
を前記探針方向へ所定距離ステップ状に移動させた後、
前記第1の工程へ戻り順次各工程を実行させる第5の工
程と、 前記第4の工程において、前記被測定物の高さが前記
最高高さ以内にないと判定された場合に、エラー表示を
行って探針先端位置の検出を中断する第6の工程と を具備したことを特徴とする。
また、第3の発明は、複数の探針をアルミニウム板に
接触させてプローブ装置の前記探針先端位置を検出する
にあたり、 それぞれの前記探針と前記アルミニウム板との電気的
導通の有無を測定する第1の工程と、 全ての前記探針について、前記アルミニウム板との電
気的導通が有るか否かを判定する第2の工程と、 前記第2の工程において、全ての前記探針について、
前記アルミニウム板との電気的導通が有ると判定された
場合に、この時の前記アルミニウム板の高さを出力する
第3の工程と、 前記第2の工程において、全ての前記探針について
は、前記アルミニウム板との電気的導通が無いと判定さ
れた場合に、前記アルミニウム板の高さが予め設定され
ている最高高さ以内か否かを判定する第4の工程と、 前記第4の工程において、前記アルミニウム板の高さ
が前記最高高さ以内であると判定された場合に、前記ア
ルミニウム板を前記探針方向へ所定距離ステップ状に移
動させた後、前記第1の工程へ戻り順次各工程を実行さ
せる第5の工程と、 前記第4の工程において、前記アルミニウム板の高さ
が前記最高高さ以内にないと判定された場合に、エラー
表示を行って探針先端位置の検出を中断する第6の工程
と を具備したことを特徴とする。
(作 用) 本発明のプローブ装置の探針先端位置検出方法では、
被測定物を探針方向へ所定距離ずつステップ状に移動さ
せ、この移動毎にそれぞれの探針と被測定物との電気的
導通の有無を測定し探針の先端位置を検出する。
また、被測定物の高さが予め設定されている最高高さ
以内か否かを判定し、被測定物の高さが最高高さ以内で
あると判定された場合にのみ、被測定物を探針方向へ所
定距離ステップ状に移動させ、被測定物の高さが最高高
さ以内にないと判定された場合には、エラー表示を行っ
て探針先端位置の検出を中断するので、例えば、複数の
探針のうちの一本が欠けていた場合等、何かのトラブル
で電気的導通を得られない探針があったような場合にお
いては、予め設定されている最高高さ以上に被測定物が
上昇されるようなことがなく、これによって、プローブ
カードや他の構造物等が損傷を受けることを未然に防止
することができる。
したがって、探針先端の位置を短時間で容易に、かつ
安全に検出することができ、従来に較べて大幅に生産性
の向上を図ることができる。
(実施例) 以下本発明のプローブ装置の探針先端位置検出方法を
図面を参照して一実施例について説明する。
半導体ウエハ等の被測定物1を真空チャック等により
保持する載置台2は、駆動装置2aにより上下に移動可能
に構成されており、図示しない駆動装置により左右に移
動可能に構成されている。また、載置台2の上方には、
プローブカード3が配置されている。
プローブカード3は、例えば樹脂等からなる基板3a
と、この基板3aのほぼ中央部に形成された円形の透孔3b
の周囲から中央方向へ斜め下方へ向けて配置された多数
の探針3cとを備えており、探針3cは、基板3aに形成され
た図示しない導体パターン等により、基板3a端部に配置
されたリード電極3dにそれぞれ接続されている。
また、駆動装置2aは制御部4に接続されており、この
制御部4は、テスタ5に接続されている。そして、プロ
ーブカード3の全ての探針3cは、リード電極3dを介して
テスタ5に接続されている。
上記構成のプローブ装置で半導体デバイスを形成され
た半導体ウエハの測定を行う場合、測定を開始する前に
次のようにして探針3cの先端位置を検出する。
まず、例えば被測定物1として各電極パッドが電気的
に短絡された半導体ウエハ、あるいはアルミニウム板の
導体からなる平滑な板等を載置台2上に配置する。
次に、例えばマニュアル操作により載置台2を上昇さ
せ、被測定物1と探針3cとが近接した状態となるようZ
軸レベルを調節する。
この後、例えば第2図(A)および第2図(B)のフ
ローチャートに示すように、制御部4およびテスタ5に
より次のような制御および測定を行う。
すなわち、まず制御部4内のデータ格納領域およびピ
ンカウントA、Bをクリヤし(a)、テスタ5が測定可
能状態であるか確認する(b)。
そして、テスタ5が測定可能状態である場合は、スタ
ート信号を送出し、テスタ5による探針3cの導通測定を
開始する(c)。
テスタ5による探針3cの導通測定が終了すると
(d)、導通測定を行った探針3cが最後の探針3cである
か、すなわちn本の探針3cの測定を行う場合、そのn番
目の探針3cであるかを判定する(e)。
導通測定が終了した探針3cが最後の探針3cでない場合
は、次にその探針3cの導通の有無を判定し(f)、導通
が有る場合は載置台2の高さデータが格納済みであるか
判定し(g)、高さデータが未格納の場合はこの高さデ
ータを格納して(h)、ピンカウントAをプラス1とす
る(i)。また、探針3cの導通が無い場合および高さデ
ータが格納済みである場合は、そのままピンカウントA
をプラス1とする(i)。
上記測定を所定回数繰り返し、(e)において最後の
探針3cであると判定された場合は、上記(f)〜(i)
におけるステップと同様にして、導通の有無の判定
(j)、高さデータが格納済みであるかの判定(k)、
高さデータの格納(l)、ピンカウントAプラス1
(m)の各ステップを行う。
そして、ピンカウントAをプラス1とした後、その測
定が1回目であるかを判定し(n)、測定が1回目であ
る場合は、ピンカウントAのカウント数をピンカウント
Bとして格納し(o)、この後、ピンカウントAとピン
カウントBとが等しいか否かを判定する(p)。また、
測定が1回目以降の場合は、ピンカウントAをそのまま
ピンカウントBと比較する(p)。これらのステップ
は、1回目の測定におけるピンカウント数をピンカウン
トBとして格納しておき、この後の測定におけるピンカ
ウントAと比較することによって所定本数の探針3cの測
定が正しく行われているか否かをチェックするためのス
テップである。したがって、ピンカウントAとピンカウ
ントBとが異なる場合は、エラー表示を行い(q)、測
定を終了する(r)。
一方、ピンカウントAとピンカウントBとが等しい場
合は、全ての探針3cに導通が有るか否かを判定し
(s)、導通のない探針3cがある場合は、その時の載置
台2の高さがあらかじめ設定された最高高さ以内である
か確認し(t)、さらに載置台2の高さが設定範囲以内
であるか確認し(u)、これらの条件を満たす場合は、
載置台2を例えば5μm等の所定距離上昇させ(v)、
ピンカウントAをクリヤして(w)、上記(b)からの
ステップを繰り返して行う。
一方、全ての探針3cに導通が有る場合は、印字を行い
(x)、測定を終了する(r)。
また、載置台2の高さがあらかじめ設定された最高高
さとなった場合、および載置台2の高さが設定高さとな
った場合は、それぞれエラー表示を行い(y)(z)、
印字を行って(x)、測定を終了する(r)。
すなわち、上記説明のこの実施例では、制御部4によ
り駆動装置2aを制御して、所定距離例えば5μm程度ず
つ載置台2を上昇させる。そして、載置台2を一回上昇
させる毎に、テスタ5により被測定物1と探針3cとの電
気的導通の有無を測定して、探針3cの先端位置を検出す
る。したがって、例えば探針3cの先端位置の上下方向の
ばら付きが通常の範囲である25μm以下程度とされてい
れば、数回の測定を行うだけで探針3c先端の位置を自動
的に短時間で容易に、かつ安全に検出することができ、
従来に較べて大幅に生産性の向上を図ることができる。
[発明の効果] 上述のように、本発明のプローブ装置の探針先端位置
検出方法では、探針先端の位置を短時間で容易に検出す
ることができ、従来に較べて大幅に生産性の向上を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例方法を説明するためのプロー
ブ装置の構成図、第2図(A)および第2図(B)はプ
ローブ装置の動作を示すフローチャートである。 1……被測定物、2……載置台、2a……駆動装置、3…
…プローブカード、3c……探針、4……制御部、5……
テスタ。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の探針を被測定物に接触させて前記被
    測定物の電気特性を測定するプローブ装置の探針先端位
    置を検出するにあたり、 それぞれの前記探針と前記被測定物との電気的導通の有
    無を測定する第1の工程と、 全ての前記探針について、前記被測定物との電気的導通
    が有るか否かを判定する第2の工程と、 前記第2の工程において、全ての前記探針について、前
    記被測定物との電気的導通が有ると判定された場合に、
    この時の前記被測定物の高さを出力する第3の工程と、 前記第2の工程において、全ての前記探針については、
    前記被測定物との電気的導通が無いと判定された場合
    に、前記被測定物の高さが予め設定されている最高高さ
    以内か否かを判定する第4の工程と、 前記第4の工程において、前記被測定物の高さが前記最
    高高さ以内であると判定された場合に、前記被測定物を
    前記探針方向へ所定距離ステップ状に移動させた後、前
    記第1の工程へ戻り順次各工程を実行させる第5の工程
    と、 前記第4の工程において、前記被測定物の高さが前記最
    高高さ以内にないと判定された場合に、エラー表示を行
    って探針先端位置の検出を中断する第6の工程と を具備したことを特徴とするプローブ装置の探針先端位
    置検出方法。
  2. 【請求項2】複数の探針を被測定物に設けられた電極パ
    ッド同士が電気的に短絡された電極パッドに接触させて
    電気特性を測定するプローブ装置の探針先端位置を検出
    するにあたり、 それぞれの前記探針と前記被測定物との電気的導通の有
    無を測定する第1の工程と、 全ての前記探針について、前記被測定物との電気的導通
    が有るか否かを判定する第2の工程と、 前記第2の工程において、全ての前記探針について、前
    記被測定物との電気的導通が有ると判定された場合に、
    この時の前記被測定物の高さを出力する第3の工程と、 前記第2の工程において、全ての前記探針については、
    前記被測定物との電気的導通が無いと判定された場合
    に、前記被測定物の高さが予め設定されている最高高さ
    以内か否かを判定する第4の工程と、 前記第4の工程において、前記被測定物の高さが前記最
    高高さ以内であると判定された場合に、前記被測定物を
    前記探針方向へ所定距離ステップ状に移動させた後、前
    記第1の工程へ戻り順次各工程を実行させる第5の工程
    と、 前記第4の工程において、前記被測定物の高さが前記最
    高高さ以内にないと判定された場合に、エラー表示を行
    って探針先端位置の検出を中断する第6の工程と を具備したことを特徴とするプローブ装置の探針先端位
    置検出方法。
  3. 【請求項3】複数の探針をアルミニウム板に接触させて
    プローブ装置の前記探針先端位置を検出するにあたり、 それぞれの前記探針と前記アルミニウム板との電気的導
    通の有無を測定する第1の工程と、 全ての前記探針について、前記アルミニウム板との電気
    的導通が有るか否かを判定する第2の工程と、 前記第2の工程において、全ての前記探針について、前
    記アルミニウム板との電気的導通が有ると判定された場
    合に、この時の前記アルミニウム板の高さを出力する第
    3の工程と、 前記第2の工程において、全ての前記探針については、
    前記アルミニウム板との電気的導通が無いと判定された
    場合に、前記アルミニウム板の高さが予め設定されてい
    る最高高さ以内か否かを判定する第4の工程と、 前記第4の工程において、前記アルミニウム板の高さが
    前記最高高さ以内であると判定された場合に、前記アル
    ミニウム板を前記探針方向へ所定距離ステップ状に移動
    させた後、前記第1の工程へ戻り順次各工程を実行させ
    る第5の工程と、 前記第4の工程において、前記アルミニウム板の高さが
    前記最高高さ以内にないと判定された場合に、エラー表
    示を行って探針先端位置の検出を中断する第6の工程と を具備したことを特徴とするプローブ装置の探針先端位
    置検出方法。
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