JP2897465B2 - ウェーハプローバ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はウェーハプローバに関
し、特にプローブ針の自動的位置決め手段を備えるウェ
ーハプローバに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のウェーハプローバは、図４に示す
ように、プローブカード１に固定されたプローブ針１１
の先端と、ステージ２に載置された被試験ウェーハであ
るウェーハ８上の電極パッド８１との位置を合わせるた
めに、作業者がライト６により照明された顕微鏡９の図
５に示すような画像を観察しながら次のように位置調整
を行なっていた。

【０００３】まず、ステージ２を上昇させてプローブ針
１１と電極パッド８１を接触させる。このとき、全ての
プローブ針１１の先端がそれぞれ電極パッド８１の中央
と一致しているかどうかを確認し、そうでないときに
は、ステージ２を下降してこれを前後左右に移動し、所
定の一致状態が得られるまで繰返し位置調整を行なって
いた。このときの位置調整時のステージ２の移動量を補
正値として記録しておき、次の被試験ウェーハの試験時
には、この補正値を利用することにより一々作業者が位
置調整を実施しなくても済むようにはなっている。

【０００４】また、従来のウェーハプローバの別の例で
は、上記のように電極パッド８１にプローブ針１１を一
度接触させ、ステージごと別の位置に設置されたテレビ
ジョンカメラ（図示を省略）の下の視野内に移動する。
このとき、顕微鏡９の視野の中心とテレビジョンカメラ
の視野の中心とを一致するように、すなわち、両光学系
の光軸の位置関係を保持するようにステージの移動位置
を調整する。テレビジョンカメラで撮像した映像を表示
するモニタの画面上で、電極パッド８１にプローブ針１
１が接触したことによる傷、すなわち、プローブ針接触
痕と、予め入力しておいたプローブ針１１の先端の設定
位置の座標を示すマーカとを合致させるように、前述の
直接観察の場合と同様の要領で位置調整を行なう。この
ようにして、顕微鏡９の視野内のプローブ針接触痕の位
置と、テレビジョンカメラの視野内のプローブ針接触痕
の位置とを整合させることができるというものであっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のウェー
ハプローバは、プローブ針と電極パッドとの位置調整を
プローブ針接触痕の顕微鏡による直接観察あるいはテレ
ビジョンモニタによる表示映像観察により作業者が手動
で行なっていたため、作業者の技量による位置調整精度
の変動が大きいという欠点があった。また、プローブ針
と電極パッドとの接触によるストレスにより、プローブ
針の磨耗や曲変形あるいは電極パッドの破損等が発生す
るという欠点があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のウェーハプロー
バは、半導体ウエーハ上に形成された半導体チップの電
極パッドに接触するプローブ針を有するプローブカード
を備え前記プローブ針を介して前記半導体チップの電気
的特性を試験するウェーハプローバにおいて、前記半導
体ウエーハを載置固定する第一のステージと、前記第一
のステージと同一直交座標系上を移動しかつ上下移動が
可能な第二のステージと、前記第二のステージに設置さ
れた撮像装置と、前記第二のステージに設置され前記プ
ローブカードの前記プローブ針の像である第一の像を前
記撮像装置の光軸方向に反射する第一の鏡面と前記第一
のステージ上の前記半導体チップの像である第二の像を
前記撮像装置の光軸方向に反射する第二の鏡面とを有す
る反射鏡装置と、前記撮像装置の出力映像信号を処理し
前記第一および第二の像の出力映像上のそれぞれの位置
座標である第一および第二の位置座標を算出し前記第一
および第二の位置座標の差を前記第一のステージの前記
直交座標系上の移動量に変換する画像処理装置とを備え
て構成されている。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【０００８】図１は本発明のウェーハプローバの一実施
例を示すブロック図である。

【０００９】本実施例のウェーハプローバは、図１に示
すように、プローブ針１１を有するプローブカード１
と、被試験ウェーハを載置固定するステージ２と、ステ
ージ２と同一直交座標系上を移動しかつ上下移動が可能
なステージ３と、ステージ３上に設置したカメラ４と、
反射鏡部５と、ステージ３に設置されカメラ４の光軸方
向を照明するライト６と、電子回路部７と、電極パッド
８１を有する被試験ウェーハであるウェーハ８とを備え
て構成されている。

【００１０】反射鏡部５は、ステージ３上に設置され、
プローブ針１１の像をカメラ４の光軸方向に反射する鏡
面５１と、ステージ２上のウェーハの半導体チップの像
をカメラ４の光軸方向に反射する鏡面５２とを有してい
る。

【００１１】図２は、電子回路部７の構成の一例を示す
ブロック図である。

【００１２】電子回路部７は、図２に示すように、画像
処理部７１と、ステージ２，３をそれぞれ駆動するステ
ージ駆動部７２，７３と、制御部７４とを備えて構成さ
れている。

【００１３】次に、本実施例の動作について説明する。

【００１４】まず、ステージ２はウェーハ８を載置固定
後、電子回路部７の制御部７４の指令にもとずくステー
ジ駆動部７２の駆動によりプローブカード１の下に移動
させられる。次に、ステージ３は制御部７４の指令にも
とずくステージ駆動部７３の駆動により、図１に示すよ
うに、反射鏡部５がプローブ針１１とウェーハ８の電極
パッド８１との丁度中間に位置するように移動する。こ
のとき、カメラ４の光軸ａｂに対し、プローブ針１１の
先端と、電極パッド８１とが対称の位置関係をなすよう
に、すなわち、光軸ａｂからの距離が等しくなるように
上下位置を調整する。このときのステージ３の図１に示
す基準面Ｒに対する停止位置Ｈ３は、予め次式の関係を
満たすように設定する。

【００１５】Ｈ３＝｛（Ｈ１−ｔ１−ｔ２）＋（Ｈ２＋
ｔ３＋ｔ４）｝／２ ここで、Ｈ１，Ｈ２はそれぞれ基準面Ｒからのプローブ
カード１の上面およびステージ２の上面までの距離、ｔ
１はプローブカード１の厚さ、ｔ２はプローブカード１
の下面からプローブ針１１の先端までの距離、ｔ３はウ
ェーハ８の厚さ、ｔ４は電極パッドの厚さを示す。

【００１６】以上の位置において、ライト６により照明
されカメラ４にて撮像された反射鏡部５の映像の一例を
図３に示す。中心線ｃｄの上側の映像は反射鏡部５の鏡
面５１によるプローブ針１１の像であり、中心線ｃｄの
下側の映像は鏡面５２による電極パッド８１の像であ
る。両方の鏡面５１，５２の被写体は、前述のように、
カメラ４の光軸ａｂより当距離にあるので、当然、倍率
は等しく下側の映像を中心線ｃｄで上に折返すと、従来
例の図５に示した顕微鏡９の視野の像と同様になる。

【００１７】本実施例では、映像中のプローブ針１１の
先端の座標ｌ，ｍ，ｎをカメラ４からの出力映像信号を
処理する電子回路部７の画像処理部７１により算出す
る。次に、下側の映像を中心線ｃｄで上に折返し、電極
パッド８１の中心と算出したプローブ針１１の先端の座
標ｌ，ｍ，ｎとが一致するかどうかを点検する。もし、
一致していなければ、位置誤差の距離情報を制御部７４
に送り、ステージ駆動部７２に指令を出力してステージ
２を位置誤差が０となるように移動する。以上の処理に
よりプローブ針１１の先端と、電極パッド８１の中心と
の位置調整が非接触で自動的に行なうことができる。次
に、このときの移動量を補正値として制御部７４に記憶
する。次の被試験ウェーハの試験時には、この補正値を
利用して位置調整を行なう。

【００１８】以上の方法で位置調整を行なうには、カメ
ラ４や反射鏡部５等を設置しているステージ３とプロー
ブカード１との相対位置を試験開始前に予め確定してお
く必要がある。その方法の一例として、以下のように行
なう。プローブカード１を設置するヘッドプレートの下
面に、ステージ３の直交する駆動座標軸、たたえば、
Ｘ，Ｙ軸に対応するマーカを付し、それらのマーカと画
像処理部７１にて予め設定した基準線とを映像上でそれ
ぞれの軸で一致させることにより両者の相対位置を確定
することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のウェーハ
プローバは、半導体ウエーハを載置固定するステージと
同一直交座標系上を移動しかつ上下移動が可能なステー
ジに設置された撮像装置と、プローブ針の像と半導体チ
ップの像とをそれぞれ撮像装置の光軸方向に反射する２
つの鏡面を有する反射鏡装置と、撮像装置の出力映像信
号を処理しプローブ針および半導体チップの像の出力映
像上のそれぞれの位置座標を算出し両者の差をステージ
の直交座標系上の移動量に変換する画像処理装置とを備
えることにより、プローブ針と電極パッドとの位置調整
を画像信号処理により行なうため、作業者の技量に無関
係に高精度な位置調整を効率的に行なうことができると
いう効果がある。また、非接触の位置調整方法であるた
め、プローブ針の磨耗や曲変形あるいは電極パッドの破
損等を防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウェーハプローバの一実施例の一部を
ブロックで示す構成概念図である。

【図２】本実施例のウェーハプローバの電子回路部の一
例を示すブロック図である。

【図３】本実施例のカメラで撮像した反射鏡部の映像の
一例を示す図である。

【図４】従来のウェーハプローバの一例を示す構成概念
図である。

【図５】従来のウェーハプローバにおける顕微鏡で直接
観察する画像の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ プローブカード ２，３ ステージ ４ カメラ ５ 反射鏡部 ６ ライト ７ 電子回路部 ８ ウェーハ ９ 顕微鏡 １１ プローブ針 ５１，５２ 鏡面 ７１ 画像処理部 ７２，７３ ステージ駆動部 ７４ 制御部 ８１ 電極パッド

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエーハ上に形成された半導体チ
   ップの電極パッドに接触するプローブ針を有するプロー
   ブカードを備え前記プローブ針を介して前記半導体チッ
   プの電気的特性を試験するウェーハプローバにおいて、 前記半導体ウエーハを載置固定する第一のステージと、 前記第一のステージと同一直交座標系上を移動しかつ上
   下移動が可能な第二のステージと、 前記第二のステージに設置された撮像装置と、 前記第二のステージに設置され前記プローブカードの前
   記プローブ針の像である第一の像を前記撮像装置の光軸
   方向に反射する第一の鏡面と前記第一のステージ上の前
   記半導体チップの像である第二の像を前記撮像装置の光
   軸方向に反射する第二の鏡面とを有する反射鏡装置と、 前記撮像装置の出力映像信号を処理し前記第一および第
   二の像の出力映像上のそれぞれの位置座標である第一お
   よび第二の位置座標を算出し前記第一および第二の位置
   座標の差を前記第一のステージの前記直交座標系上の移
   動量に変換する画像処理装置とを備えることを特徴とす
   るウェーハプローバ。