JP3328148B2 - プロービング方法およびプローバ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ上に形成さ
れた複数の半導体チップの電気的特性を測定するため
に、ウエハをステージに載置して、テスタに接続される
触針を各半導体チップの電極パッドに順次接触させるプ
ロービング方法及びプローバに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップの製造では、ウエハ上に形
成された多数のチップが正常に動作するか検査すること
が行われる。これは、正常に動作しない不良チップは後
の組み立て工程から除くことによる生産性の向上と共
に、製造工程が正常であるかの検査結果を速やかにフィ
ードバックできるようにするために行われる。ウエハ上
に形成された半導体チップを検査する時には、プローバ
と呼ばれる装置にウエハをセットし、触針（ニードル）
をチップの電極パッドに接触させた上で、ＩＣテスタか
ら所定のニードルに電気信号を印加し、他のニードルに
出力された電気信号を検出する。また、このようにして
検査されたウエハは、ダイシング装置で切り離された
後、組み立てられる。

【０００３】図１は、ウエハ上に形成された半導体チッ
プを示す図である。図１に示すように、ウエハ１００に
は複数の半導体チップ１１０が格子状に形成される。各
半導体チップ１１０には、電極パッド１２０が形成され
ており、組み立て時にはこの電極パッド１２０とリード
フレームの端子がボンディングワイヤで接続される。半
導体チップの電気的な特性検査は、この電極パッド１２
０にニードルを接触させて行われる。

【０００４】図２は、一般的なウエハ検査装置の従来例
の概略構成を示す図である。図２において、参照番号１
はプローバを、２は載置されたウエハを保持するステー
ジを、３はプローブカードを、４はプローブカード３に
設けられたニードルを、５はプローブカード３を保持す
る部材を、６はテスタを、７は、テスタ７の回転軸を示
す。ステージ２は、移動機構により３次元方向に移動可
能であると共に、ウエハを吸着する機構が設けられてい
る。ニードル４は検査する半導体チップの電極パッドに
合わせて作られており、プローブカード３は検査する半
導体チップの電極パッドの配列が異なる毎に交換され
る。プローブカード３の上面にはニードル４に接続され
る電極が設けられており、検査時にはテスタ６が回転軸
７の回りを回転してプローブカードの電極に接触し、テ
スタ６の端子とニードル４が接続される。この状態で、
テスタ６から所定の信号を印加して半導体チップからの
出力信号を検出し、それが正常であるかを検査する。な
お、検査するウエハ１００は、ウエハカセットに複数枚
収容されて供給され、図示していない搬送アームでステ
ージ２に載置され、検査終了後再びウエハカセットに戻
されて回収される。また、ステージ２に載置されたウエ
ハ１００は、図示していない画像システムにより半導体
チップの電極とニードル４の位置関係が精密に位置決め
される。ここでは、このような機構は発明に直接関係し
ないので省略してある。

【０００５】検査を行う場合には、検査する半導体チッ
プの電極がニードル４の真下に位置するようにステージ
を移動した上で、ステージを上昇させて半導体チップの
電極とニードル４を接触させる。検査が終了するとステ
ージを下降させた上で、次に検査する半導体チップにつ
いて同様の動作を行う。１枚のウエハには多数の半導体
チップが形成されており、これらすべてについて上記の
動作を繰り返すため、１枚のウエハの検査に長い時間が
かかる。

【０００６】近年、生産性の向上のため、検査のスルー
プットの向上が要求されており、そのための方策とし
て、複数の半導体チップを同時に検査するマルチプロー
ビングと呼ばれる方法が取られている。図３はこのマル
チプロービングを説明する図で、ニードル４を４ａと４
ｂの２組設け、隣接する２個の半導体チップ１１０ａと
１１０ｂの電極パッドに同時に接触する。図では２個の
半導体チップを同時に検査するように示してあるが、よ
り多数の半導体チップが同時に検査される場合もある。
そのため、ニードルの本数は非常に大きくなっており、
また配列されたニードルの端から端までの長さも長くな
っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図４は、ニードル４の
電極パッド１２０への接触状態を示す図である。図４の
（１）に示すように、ニードル４の先端は曲げられてお
り、この先端部が電極パッド１２０に接触する。ニード
ル４は細い金属製で弾性があり、ステージに載置された
ウエハ１００を押し当てることによりある程度の接触圧
で接触するようにしている。従って、ニードルの本数が
増加すると、ステージ２に大きな力がかかることにな
る。この力がステージ２の中心付近にかかる場合には問
題ないが、ステージ２の周辺部にかかると、ステージ２
がたわんで、ステージの上面、すなわちウエハ面とニー
ドル４が平行でなくなり、角度Ｏをなす。

【０００８】そのため、図４の（２）に示すように、す
べてのニードルが均一の接触圧で接触しなくなるという
問題が生じる。図ではニードル４に対してウエハ１００
が大きく傾いており、図の右側では接触しているが、左
側では接触しておらず、これでは測定は行えない。図示
のように大きく傾かない場合でも、ある程度傾けば左右
のニードルの接触圧に差が生じる。すべてのニードルが
所定の接触圧の範囲内であればよいが、大きすぎる場合
には、電極パッドを損傷するといった問題が生じ、小さ
い場合には接触抵抗が大きくなり、正常な検査が行えな
いという問題が生じる。なお、この問題は、ニードルの
接触によるステージのたわみのためだけでなく、ニード
ル、すなわちプローブカードとステージの平行度が不十
分な場合にも生じる。この問題は、ニードルの本数が大
きくなって、両端のニードル間の距離が大きくなるとよ
り顕著になる。

【０００９】ステージ２は、３軸方向の移動に加えて、
上面を回転するための回転機構も有している。そのた
め、ニードルとの接触圧がステージ２の上面の周辺部に
かかった場合には、ひずみは複雑な形で現れるが、模式
的には、図４の（３）に示すように、中心線の下方の回
転中心Ｏを中心として回転し、その回転量はモーメント
によって決定されると考えられる。このような回転が生
じると、図４の（３）に示すように、ニードルがステー
ジ上面のＡの位置で接触するように移動した上で、ステ
ージを上昇させた場合、この回転によりステージ上面の
Ａの位置はＡ’の位置に変化してしまい、接触位置は図
示の分だけずれることになる。このようなずれがある
と、ニードルが電極パッドの外で半導体チップに接触
し、半導体チップを損傷するといった問題が生じる。

【００１０】更に、従来例においては、測定しようとす
る半導体チップがニードルの下に位置するように相対移
動させてからウエハを所定位置まで上昇させてニードル
を半導体チップの電極パッドに接触させているだけで、
ニードルの接触圧については特に制御していなかった。
ニードルには弾性があるので、これでも接触圧は所望の
範囲であった。しかし、上記のようなたわみが生じる場
合には、ウエハをニードルに対して所定位置まで上昇さ
せても、実際の接触圧は接触位置により変化し、接触圧
が所望の範囲に入るとは限らない。

【００１１】上記のような問題を防止するため、ステー
ジの剛性を高めることや、ニードルおよびプローブカー
ドの精度の向上などの対策がとられている。しかし、ニ
ードル数が益々増加しているため全体の接触圧が大きく
なっている上、ウエハの大口径化が進められているた
め、このような対策だけでは十分といえなくなってい
る。

【００１２】本発明は、このような問題点を解決するた
めのもので、ニードルが常に所定の位置に所定の接触圧
で接触するプロービング方法及びプローバを実現するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】図５は、本発明の本発明
の第１の態様のプロービング方法およびプローバの基本
構成を示す図である。参照番号２０はステージのベー
ス、２１はＸステージ、２２はＹステージ、２３はＺス
テージであり、これらでステージ２が構成される。ステ
ージ２はステージ駆動手段５４で移動される。１００は
ウエハである。

【００１４】本発明の第１の態様のプロービング方法お
よびプローバは、上記の目的を実現するため、ニードル
の接触位置によるステージのたわみ量とこれにより生じ
る接触位置のずれを算出し、半導体ウエハのニードルに
対する相対位置をこのずれ分だけ補正する。すなわち、
本発明の第１の態様のプロービング方法は、複数の半導
体チップが配列されたウエハ１００をステージ２に載置
し、触針４を各半導体チップの電極パッドに順次接触さ
せるプロービング方法であって、触針４を接触させる半
導体チップを指示するチップ指示情報に基づいて、ステ
ージ２上での触針４のウエハ１０）への接触位置を算出
する工程と、触針４を接触位置でウエハ１００に接触さ
せた時のステージ２の傾き変化の予測量を算出し、傾き
変化の予測量により生じる接触位置の変化を補正するた
めの補正量を算出する工程と、補正量に基づいて、ステ
ージ２を触針４に対して相対移動させる工程とを備える
ことを特徴とする。

【００１５】また、本発明の第１の態様のプローバは、
複数の半導体チップ１１０が配列されたウエハ１００を
ステージ２に載置し、触針４を各半導体チップ１１０の
電極パッドに順次接触させるプローバであって、触針４
を接触させる半導体チップ１１０を指示するチップ指示
情報に基づいて、ステージ２上での触針４のウエハ１０
０への接触位置を算出する接触位置算出手段５１と、触
針４を接触位置でウエハ１００に接触させた時のステー
ジ２の傾き変化の予測量を算出し、傾き変化の予測量に
より生じる接触位置の変化を補正するための補正量を算
出する補正量算出手段５２と、触針４がチップ指示情報
で指示された半導体チップ１１０の電極パッド１２０に
接触するように、ステージ２を触針４に対して相対移動
するように制御すると共に、ステージ２を触針４に対し
て補正量分相対移動するように制御する移動制御手段５
３とを備えることを特徴とする。

【００１６】上記の補正により、ずれがなくなる。しか
し、第１の態様では、ニードルとウエハの傾きは調整さ
れないので、たわみの分だけ傾くことになる。ずれは、
測定しようとする半導体チップをニードルの下に相対移
動してウエハを所定位置まで上昇させる時に、ニードル
がウエハの表面に接触した後から徐々に生じる。そのた
め、ずれの補正はこの途中で行うことが望ましい。ま
た、ずれはニードルがウエハの表面に接触した後から徐
々に生じるので、補正は接触圧の変化に応じて徐々に行
うことが望ましい。実際には、接触圧に応じて段階的に
補正量を算出し、接触圧を検出するセンサを設けて、そ
の検出した接触圧に応じて段階的に補正を行う。

【００１７】本発明の第２の態様のプロービング方法お
よびプローバは、上記目的を実現するため、ステージの
傾きを調整できるようにし、ニードルの接触位置による
ステージの傾き変化の予測量から補正量を算出し、ステ
ージの傾きをこの補正量分補正する。ステージは、ニー
ドルとの接触圧により生じる傾き変化を打ち消すように
傾きが補正されるので、ニードルとウエハは平行に保持
され、接触位置のずれや両端のニードルでの接触圧の差
は生じない。

【００１８】傾きの変化は、測定しようとする半導体チ
ップをニードルの下に相対移動してウエハを所定位置ま
で上昇させる時に、ニードルがウエハの表面に接触した
後から徐々に生じる。そのため、傾き変化の補正はこの
途中で行うことが望ましい。実際には、接触圧に応じて
段階的に補正量を算出し、接触圧を検出するセンサを設
けて、その検出した接触圧に応じて段階的に補正を行
う。

【００１９】更に、本発明の第３の態様のプロービング
方法およびプローバは、上記目的を実現するため、ステ
ージの傾きを調整できるようにし、ステージのニードル
に対する相対的傾きを検出できるようにし、ステージが
ニードルに対して平行になるように、ステージの傾きを
調整する。このようなステージの傾き調整を、ニードル
がウエハの表面に接触してから所定の接触圧になるまで
の間も行えば、ステージはニードルに対して常に平行に
保たれるので、接触位置のずれや両端のニードルでの接
触圧の差は生じない。なお、第３の態様の構成であれ
ば、プローブカードがステージに対して傾いていても平
行になるように調整できる。

【００２０】更に、本発明の第４の態様のプロービング
方法およびプローバは、上記目的を実現するため、接触
圧を検出するセンサを設けて、接触圧を制御する。これ
により、常に一定の接触圧になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図６は、本発明の第１実施例のス
テージの構成を示す図である。一般に、垂直な方向に移
動軸をＺ軸というので、ここでも垂直方向の移動軸をＺ
軸、それに垂直な水平面内ので垂直な２方向の移動軸を
Ｘ軸とＹ軸として説明する。図では、Ｚ軸移動機構と回
転機構のみを示しており、Ｘ軸移動機構とＹ軸移動機構
については図示を省略してある。図６の構造は、圧力セ
ンサの部分以外は従来から使用されており、ここでは関
連する部分を簡単に説明する。

【００２２】図示のように、ベース２０上をＸステージ
２１が移動し、Ｘステージ２１上にはＹ軸移動機構が設
けられており、Ｙステージ２２が移動するようになって
おり、Ｙステージ２２の上に回転機構とＺ軸移動機構が
設けられている。回転機構は、回転ベース２３４に回転
部材２３３がベアリングを介して保持され、回転部材２
３３はＺ軸の回りに回転できるようになっている。な
お、回転部材２３３を回転させる回転駆動機構が設けら
れているが、図示は省略してある。回転部材２３３には
Ｚ移動部材２３１がベアリングを介して保持され、Ｚ軸
方向に移動可能になっている。Ｚ移動部材２３１は、モ
ータ２３２によりねじを回転させることにより、Ｚ軸方
向に移動できるようになっている。Ｚ移動部材２３１に
はＺステージ２３が嵌め合わされており、その間に圧力
センサ２３５が設けられている。圧力センサ２３５とし
ては、例えば、圧電素子が使用される。ニードルがＺス
テージ２３に接触すると圧力センサ２３５の検出する圧
力が変化し、その変化分が接触圧である。従って、ニー
ドルが接触していない時の圧力センサ２３５の検出する
圧力を基準として、それからの変化で接触圧を検出す
る。

【００２３】図７は、第１実施例のステージの移動制御
部のハードウエア構成と駆動部の構成を示す図である。
図示のように、コンピュータ６１は、圧力センサ２３の
出力を読み取ると共に、Ｘ、Ｙ、Ｚ移動機構及び回転機
構の駆動源であるＸ、Ｙ、Ｚ及び回転モータ６６、６
７、６８、６９を駆動するＸ、Ｙ、Ｚおよび回転ドライ
バ６２、６３、６４、６５に駆動信号を出力する。コン
ピュータ６１は、補正値テーブル７０を有している。

【００２４】図８は、第１実施例のステージの移動制御
部の機能ブロック図である。図示のように、ステージの
移動制御部は、接触位置算出手段５１と、補正値テーブ
ル５５と、第１及び第２補正レジスタ５６と５７と、圧
力レベル判定手段５８と、コントローラ５９とを有して
いる。接触位置算出手段５１は、プローバ全体の制御部
又はテスタから指示される移動量信号に基づいて、ニー
ドルが接触しようとしているウエハ上の位置が、ステー
ジの中心に対してどのような位置であるかを算出する。
図４の（３）で説明したように、接触圧によるステージ
の傾き量はステージの回転中心に対するモーメントで決
定されるので、接触圧が一定であるとすると、ニードル
の接触位置のＺ軸からの距離でステージの傾き量が算出
できる。この傾きにより接触位置のずれが生じるが、こ
のずれのＸ軸方向とＹ軸方向の成分をそれぞれ補正すれ
ばよいと考えられる。従って、このように計算で補正量
を算出することも可能であるが、移動機構と回転機構が
何段にも組み合わされているため、回転中心を正確に算
出するのが難しい上、実際の装置の精度等が影響するた
め、補正量を正確に算出するのは難しい。そこで、本実
施例では、あらかじめステージの複数の位置にニードル
を接触させた時の傾きと接触位置のずれを測定してお
き、ずれ量を打ち消す補正値を接触位置に対応させて補
正値テーブル５５に記憶してある。しかも、この測定で
は、圧力が第１と第２の接触圧になる時のずれを測定
し、その時の補正値を第１および第２の補正値として記
憶している。接触位置算出手段５１から出力された接触
位置に応じて補正値テーブル５５から２つの補正値が出
力されるので、それを第１及び第２補正レジスタ５６と
５７に記憶する。圧力レベル判定手段５８は、検出した
接触圧が上記の測定における２つの所定の接触圧になっ
たかを判定する。コントローラ５９は、移動量信号に基
づいて各ドライバに信号を出力すると共に、第１及び第
２補正レジスタ５６と５７、及び圧力レベル判定手段５
８の判定結果に基づいて、補正を行うように制御する。

【００２５】図９は、第１実施例のステージの移動制御
部の補正処理を示すフローチャートである。ステップ８
０１では、指示された移動量から接触位置を算出する。
ステップ８０２では、補正値テーブル５５から接触位置
に対応する補正値を読み取り、第１及び第２補正値レジ
スタ５６と５７に記憶する。ステップ８０３では、Ｘ方
向とＹ方向に指示された移動量だけステージを移動す
る。これにより、測定する半導体チップの電極パッドが
対応するニードルの下に移動することになる。ステップ
８０４で、ステージをＺ方向に移動、すなわち、上昇さ
せる。ステップ８０５では、圧力が上記の第１の接触圧
になったかを判定する。この判定は、圧力レベル判定手
段５８の出力が変化したかで示される。圧力が第１の接
触圧になるまでは、そのままＺ方向の移動を続ける。圧
力が第１の接触圧になった時には、ステップ８０６でＸ
方向とＹ方向に第１補正レジスタ５６に記憶された補正
値分移動する。更にステップ８０７では、圧力が第２の
接触圧になったかを判定する。圧力が第２の接触圧にな
った時には、ステップ８０８でＸ方向とＹ方向に第２補
正レジスタ５７に記憶された補正値分移動する。そし
て、ステップ８０９で、圧力が第３の接触圧（これは一
定である。）になったかを判定し、圧力が第３の接触圧
になった時には、ステップ８１０でＺ方向の移動を停止
する。これにより、測定が行える状態になる。この時の
接触圧は一定の値であり、常に安定した接触状態にな
る。

【００２６】図１０は、本発明の第２実施例のステージ
の構成を示す図である。図６に示した第１実施例のステ
ージと異なるのは、回転ベース２３４の傾きを変化させ
るための圧電素子２３７と２３８が設けられている点で
ある。なお、この圧電素子２３７と２３８は紙面内での
傾きを変化させるためのもので、図示していないが、紙
面に垂直な面内の傾きを変化させるため、更に２個の圧
電素子が設けられている。

【００２７】図１１は、第２実施例のステージの移動制
御部の機能ブロック図である。図示のように、図８に示
した第１実施例の移動制御部に類似した構成であるが、
補正テーブル８５に記憶されている補正値が、ニードル
を接触させた時のステージの傾きの変化を補正する補正
値である点が異なる。この場合も、あらかじめステージ
の複数の位置にニードルを接触させた時の傾きとそれを
補正する補正値を測定して記憶しておく。しかも、圧力
が第１と第２の接触圧である時の第１と第２の補正値を
記憶しておく。傾き制御手段８９は、圧力レベル判定手
段８８が、圧力が第１と第２の接触圧になったことを示
した時に、それぞれ第１と第２の補正値を圧電素子ドラ
イバ９０に出力する。これにより、圧電素子２３７と２
３８、及び図示していないもう一方の方向の圧電素子が
伸縮し、Ｚステージ２３の傾きが補正される。

【００２８】第２実施例の構成を使用すれば、Ｚステー
ジ２３の上面が傾いている時にも補正することが可能で
ある。図１２は、圧電素子２３７と２３８が伸縮してＺ
ステージ２３の上面が水平になるように調整した場合の
様子を示す図である。図１３は、第２実施例における傾
きの補正動作を示す図である。図示のように、補正値が
傾きの補正値である点を除けば、図９に示した第１実施
例の動作と同じである。ステップ８３２では傾きの補正
値が読み取られ、ステップ８３６と８３８ではＺステー
ジ２３の傾きが変化される。

【００２９】図１４は、本発明の第３実施例のステージ
の構成を示す図である。図１２に示した第２実施例のス
テージと異なるのは、傾きの調整機構に、圧電素子の替
わりにモータ２４３が使用されている点とプローブカー
ド４が取り付けられる部材５との傾きが検出できるよう
になっている点である。回転部材２３４は回転軸２４６
を中心として回転できるようになっており、回転部材２
３４のつばの部分２４５が、モータ２４３で回転されて
変位するウォームギア２４４に指示されているので、モ
ータ２４３の回転に伴って回転部材２３４の傾き、すな
わちＺステージ２３の傾きが変化する。なお、これと同
じ傾き調整記憶が紙面に垂直な平面内での傾き調整のた
めに設けられている。

【００３０】Ｚステージ２３の上面の端には、部材５の
表面とのすきまを検出するすきまセンサ２４１と２４２
が設けられている。なお、すきまセンサ２４１と２４２
は、Ｚステージ２３の上面のＸ軸方向又はＹ軸方向のい
ずれかの方向の端に設けられており、更に２個のすきま
センサがもう一方の軸方向に設けられている。すきまセ
ンサ２４１と２４２の検出したすきまの差を検出するこ
とにより、部材５のＺステージ２４２に対する相対的な
傾きが検出できる。なお、部材５には、すきまを検出す
るための基準となる部分を設ける。ニードル４およびプ
ローブカード３が部材５に対して正確に所定の傾き、例
えば、ニードル４およびプローブカード３は部材５の面
に対して正確に平行であれば、すきまセンサ２４１と２
４２の検出するすきまの値が所定の値（差がゼロ）にな
るように傾きの調整機構を調整すれば、ニードル４およ
びプローブカード３はＺステージ２４２に対して平行に
なる。もし、ニードル４はプローブカード３に対して正
確に平行であるが、プローブカード３は部材５の面に対
して正確に平行であるとは限らない時には、一旦プロー
ブカード３のステージ２３に対する傾きを測定し、その
上で部材２３のステージ２３に対する傾きを測定し、そ
の差を基準値として、すきまセンサ２４１と２４２の検
出するすきまの値がこの基準値になるように調整すれ
ば、ニードル４はステージ２３に対して平行になる。こ
の場合、プローブカード３にすきまを検出するための基
準となる部分を設ける。

【００３１】また、ニードル４を接触させることによる
ニードルのステージ２３に対する傾きの変化のみ検出す
るのであれば、ニードル４を接触させる前のすきまセン
サ２４１と２４２の検出するすきまの値を基準値とし、
この基準値との差を算出すれば接触圧による傾きが検出
できる。従って、この基準値になるように傾き調整機構
を調整すれば、ニードル４を接触させる前の相対的な傾
きが維持できる。

【００３２】図１５は、第３実施例のステージの傾き制
御部の補正処理を示すフローチャートである。ステップ
８５１では、すきまセンサの検出値からニードル４がＺ
ステージ２３に対して平行であるかを判定し、平行でな
ければステップ８５２で平行になるように補正する。平
行になるように調整した上で、ステップ８５３で、Ｘ方
向とＹ方向に指示された移動量だけステージを移動し、
その上でステップ８５４で、ステージをＺ方向に移動す
る。この途中で、接触圧により相対的な傾きが変化する
ので、ステップ８５５で平行であるか判定し、平行でな
ければステップ８５６で平行になるように補正する。平
行になったら、ステップ８５７で圧力が前記の第３の所
定値以上になったか判定し、圧力が第３の所定値以上に
なるまで、ステップ８５５から８５７を繰り返す。圧力
が第３の所定値以上になったらステップ８５８で、Ｚ軸
方向の移動を停止する。これで、測定ができる状態にな
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の態
様によれば、ニードルの接触圧によるステージの傾きに
より生じる接触位置のずれを補正するので、ずれがなく
なる。また、本発明の第２の態様によれば、ニードルの
接触圧によるステージの傾きを相殺するように傾きを調
整するので、ニードルとウエハは平行に保持され、接触
位置のずれやニードルでの接触圧の差は生じない。更
に、本発明の第３の態様によれば、ステージのニードル
に対する相対的傾きを検出し、ステージがニードルに対
して平行になるように、ステージの傾きを調整するの
で、ニードルとウエハは平行に保持され、接触位置のず
れやニードルでの接触圧の差は生じない。更に、本発明
の第４の態様によれば、接触圧が検出され一定となるよ
うに制御されるので、安定した接触が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体ウエハ上の半導体チップの配列と、半導
体チップの電極パッドを示す図である。

【図２】従来のプローバの基本的な構成を示す図であ
る。

【図３】マルチプロービングにおける触針（ニードル）
の配置例を示す図である。

【図４】ニードルのウエハへの接触状況と、傾いた場合
の問題点を説明する図である。

【図５】本発明のプローバの基本構成を示す図である。

【図６】本発明の第１実施例のステージの構成を示す図
である。

【図７】本発明の第１実施例の移動制御手段のハードウ
エア構成と駆動部の構成を示す図である。

【図８】本発明の第１実施例の移動制御手段のブロック
構成図である。

【図９】本発明の第１実施例の移動制御手段における動
作を示すフローチャートである。

【図１０】本発明の第２実施例のステージの構成を示す
図である。

【図１１】本発明の第２実施例の移動制御手段のブロッ
ク構成図である。

【図１２】本発明の第２実施例のステージで傾きを調整
した時の状態を示す図ある。

【図１３】本発明の第２実施例の移動制御手段における
動作を示すフローチャートである。

【図１４】本発明の第３実施例のステージの構成を示す
図である。

【図１５】本発明の第３実施例の移動制御手段における
動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…プローバ ２…ステージ ３…プローブカード ４…触針（ニードル） ５…プローブカード取付け部材 ６…テスタ ２３…Ｚステージ ５１…接触位置算出手段 ５２…補正量算出手段 ５３…移動制御手段 ５４…ステージ駆動手段 ２３５…圧力センサ ２３７、２３８…圧電素子 ２４１、２４２…すきまセンサ

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体チップ（１１０）が配列さ
   れたウエハ（１００）をステージ（２）に載置し、触針
   （４）を各半導体チップ（１１０）の電極パッド（１２
   ０）に順次接触させるプロービング方法であって、 前記触針（４）を接触させる半導体チップ（１１０）を
   指示するチップ指示情報に基づいて、前記ステージ
   （２）上での前記触針（４）の前記ウエハ（１００）へ
   の接触位置を算出する工程と、 前記触針（４）を前記接触位置で前記ウエハ（１００）
   に接触させた時の前記ステージ（２）の傾き変化の予測
   量を算出し、該傾き変化の予測量により生じる前記接触
   位置の変化を補正するための補正量を算出する工程と、 前記補正量に基づいて、前記ステージ（２）を前記触針
   （４）に対して相対移動させる工程とを備えることを特
   徴とするプロービング方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のプロービング方法であ
   って、 前記ステージ（２）を前記触針（４）に対して相対移動
   させる前記工程は、 前記触針（４）が前記電極パッド（１２０）に対してＺ
   軸方向の上方に位置するように移動する工程と、 前記触針（４）が前記電極パッド（１２０）に接触する
   ように、前記ステージ（２）を前記触針（４）に対して
   前記Ｚ軸方向に相対移動させる工程と、 該Ｚ軸方向に相対移動させる工程の途中で、前記ステー
   ジ（２）を前記触針（４）に対して前記補正量分相対移
   動させる工程とを備えるプロービング方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のプロービング方法であ
   って、 前記ステージ（２）を前記触針（４）に対して前記補正
   量分相対移動させる前記工程の前に、前記ステージ
   （２）に印加される圧力の変化を検出する工程を備え、
   該圧力が第１の所定値になった時に、前記ステージ
   （２）を前記触針（４）に対して前記補正量分相対移動
   させる前記工程を行うプロービング方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のプロービング方法であ
   って、 前記ステージ（２）を前記触針（４）に対して前記補正
   量分相対移動させる前記工程の後に、前記ステージ
   （２）に印加される圧力の変化を検出する工程を備え、
   該圧力が第２の所定値になった時に、前記ステージ
   （２）を前記触針（４）に対して前記Ｚ軸方向に相対移
   動させる前記工程を終了するプロービング方法。
5. 【請求項５】 複数の半導体チップ（１１０）が配列さ
   れたウエハ（１００）をステージ（２）に載置し、触針
   （４）を各半導体チップ（１１０）の電極パッド（１２
   ０）に順次接触させるプロービング方法であって、 前記触針（４）を接触させる半導体チップ（１１０）を
   指示するチップ指示情報に基づいて、前記ステージ
   （２）上での前記触針（４）の前記ウエハ（１００）へ
   の接触位置を算出する工程と、 前記触針（４）を前記接触位置で前記ウエハ（１００）
   に接触させた時の前記ステージ（２）の傾き変化の予測
   量を算出し、該傾き変化の予測量を補正するための補正
   量を算出する工程と、 前記補正量に基づいて、前記ステージ（２）の前記触針
   （４）に対する相対角度を変化させる工程とを備えるこ
   とを特徴とするプロービング方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のプロービング方法であ
   って、 前記補正量を算出する工程の後に、 前記触針（４）が前記電極パッド（１２０）に対してＺ
   軸方向の上方に位置するように移動する工程と、 前記触針（４）が前記電極パッド（１２０）に接触する
   ように、前記ステージ（２）を前記触針（４）に対して
   前記Ｚ軸方向に相対移動させる工程とを備え、 該Ｚ軸方向に相対移動させる工程の途中で、前記ステー
   ジ（２）の前記触針（４）に対する相対角度を変化させ
   る前記工程を行うプロービング方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のプロービング方法であ
   って、 前記ステージ（２）の前記触針（４）に対する相対角度
   を変化させる前記工程の前に、前記ステージ（２）に印
   加される圧力の変化を検出する工程を備え、該圧力が第
   １の所定値になった時に、前記ステージ（２）の前記触
   針（４）に対する相対角度を変化させる前記工程を行う
   プロービング方法。
8. 【請求項８】 請求項６又は７に記載のプロービング方
   法であって、 前記ステージ（２）を前記触針（４）に対して前記Ｚ軸
   方向に相対移動させる前記工程の途中に、前記ステージ
   （２）に印加される圧力の変化を検出する工程を備え、
   該圧力が第２の所定値になった時に、前記ステージ
   （２）を前記触針（４）に対して前記Ｚ軸方向に相対移
   動させる前記工程を終了するプロービング方法。
9. 【請求項９】 複数の半導体チップ（１１０）が配列さ
   れたウエハ（１００）をステージ（２）に載置し、触針
   （４）を各半導体チップ（１１０）の電極パッド（１２
   ０）に順次接触させるプロービング方法であって、 前記ステージ（２）の前記触針（４）に対する相対的傾
   きを検出する工程と、 前記ステージ（２）が前記触針（４）に対して平行にな
   るように、前記ステージ（２）の前記触針（４）に対す
   る相対角度を変化させる工程と、前記触針（４）が前記電極パッド（１２０）に対してＺ
   軸方向の上方に位置するように移動する工程と、 前記触針（４）が前記電極パッド（１２０）に接触する
   ように、前記ステージ（２）を前記触針（４）に対して
   前記Ｚ軸方向に相対移動させる工程と、 前記Ｚ軸方向に相対移動させる工程の途中で、前記ステ
   ージ（２）の前記触針（４）に対する相対的傾きの変化
   を検出し、前記ステージ（２）が前記触針（４）に対し
   て平行になるように、前記ステージ（２）の前記触針
   （４）に対する相対角度を更に変化させる工程とを 備え
   ることを特徴とするプロービング方法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載のプロービング方法で
    あって、 前記ステージ（２）を前記触針（４）に対して前記Ｚ軸
    方向に相対移動させる前記工程の途中に、前記ステージ
    （２）に印加される圧力の変化を検出する工程を備え、
    該圧力が所定値になった時に、前記ステージ（２）を前
    記触針（４）に対して前記Ｚ軸方向に相対移動させる前
    記工程を終了するプロービング方法。
11. 【請求項１１】 複数の半導体チップ（１１０）が配列
    されたウエハ（１００）をステージ（２）に載置し、触
    針（４）を各半導体チップ（１１０）の電極パッド（１
    ２０）に順次接触させるプロービング方法であって、 前記触針（４）が前記電極パッド（１２０）に対してＺ
    軸方向の上方に位置するように移動する工程と、 前記触針（４）が前記電極パッド（１２０）に接触する
    ように、前記ステージ（２）を前記触針（４）に対して
    前記Ｚ軸方向に相対移動させる工程と、 該Ｚ軸方向に相対移動させる工程の途中に、前記ステー
    ジ（２）に印加される圧力の変化を検出する工程とを備
    え、 前記圧力が所定値になった時に、前記ステージ（２）を
    前記触針（４）に対して前記Ｚ軸方向に相対移動させる
    前記工程を終了するプロービング方法。
12. 【請求項１２】 複数の半導体チップ（１１０）が配列
    されたウエハ（１００）をステージ（２）に載置し、触
    針（４）を各半導体チップ（１１０）の電極パッド（１
    ２０）に順次接触させるプローバであって、 前記触針（４）を接触させる半導体チップ（１１０）を
    指示するチップ指示情報に基づいて、前記ステージ
    （２）上での前記触針（４）の前記ウエハ（１００）へ
    の接触位置を算出する接触位置算出手段（５１）と、 前記触針（４）を前記接触位置で前記ウエハ（１００）
    に接触させた時の前記ステージ（２）の傾き変化の予測
    量を算出し、該傾き変化の予測量により生じる前記接触
    位置の変化を補正するための補正量を算出する補正量算
    出手段（５２）と、 前記触針（４）が前記チップ指示情報で指示された前記
    半導体チップ（１１０）の前記電極パッド（１２０）に
    接触するように、前記ステージ（２）を前記触針（４）
    に対して相対移動するように制御すると共に、前記ステ
    ージ（２）を前記触針（４）に対して前記補正量分相対
    移動するように制御する移動制御手段（５３）とを備え
    ることを特徴とするプローバ。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載のプローバであっ
    て、 前記移動制御手段（５３）は、前記触針（４）が前記電
    極パッド（１２０）に対してＺ軸方向の上方に位置する
    ように移動させた後、前記触針（４）が前記電極パッド
    （１２０）に接触するように、前記ステージ（２）を前
    記触針（４）に対して前記Ｚ軸方向に相対移動させ、Ｚ
    軸方向に相対移動させる途中で、前記ステージ（２）を
    前記触針（４）に対して前記補正量分相対移動させるよ
    うに制御するプローバ。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載のプローバであっ
    て、 前記ステージ（２）に印加される圧力の変化を検出する
    センサ（２３５）を備え、 前記移動制御手段（５３）は、前記ステージ（２）を前
    記触針（４）に対して前記Ｚ軸方向に相対移動させる
    間、前記センサ（２３５）の出力を読み取り、前記圧力
    が第１の所定値になった時に、前記ステージ（２）を前
    記触針（４）に対して前記補正量分相対移動させるよう
    に制御するプローバ。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載のプローバであっ
    て、 前記移動制御手段（５３）は、前記ステージ（２）を前
    記触針（４）に対して前記補正量分相対移動させるよう
    に制御した後、前記圧力が第２の所定値になった時に、
    前記ステージ（２）の前記触針（４）に対する前記Ｚ軸
    方向の相対移動を停止するように制御するプローバ。
16. 【請求項１６】 複数の半導体チップ（１１０）が配列
    されたウエハ（１００）をステージ（２）に載置し、触
    針（４）を各半導体チップ（１１０）の電極パッド（１
    ２０）に順次接触させるプローバであって、 前記ステージ（２）の前記触針（４）に対する相対移動
    を制御する移動制御手段（６０）と、 前記ステージ（２）の前記触針（４）に対する傾きを調
    整する傾き調整手段（２３７、２３８）と、 前記触針（４）を接触させる半導体チップ（１１０）を
    指示するチップ指示情報に基づいて、前記ステージ
    （２）上での前記触針（４）の前記ウエハ（１００）へ
    の接触位置を算出する接触位置算出手段（６１）と、 前記触針（４）を前記接触位置で前記ウエハ（１００）
    に接触させた時の前記ステージ（２）の傾き変化の予測
    量を算出し、該傾き変化の予測量を補正するための補正
    量を算出する補正量算出手段（６５）と、 前記補正量に基づいて、前記傾き調整手段（２３７、２
    ３８）を変化させる傾き制御手段（６９）とを備えるこ
    とを特徴とするプローバ。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載のプローバであっ
    て、 前記移動制御手段（６０）は、前記触針（４）が前記電
    極パッド（１２０）に対してＺ軸方向の上方に位置する
    ように移動し、前記触針（４）が前記電極パッド（１２
    ０）に接触するように移動させ、 前記傾き制御手段（６９）は、前記ステージ（２）が前
    記触針（４）に対して前記Ｚ軸方向に相対移動する途中
    で、前記ステージ（２）の前記触針（４）に対する相対
    角度を変化させるプローバ。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載のプローバであっ
    て、 前記ステージ（２）に印加される圧力の変化を検出する
    センサ（２３５）を備え、 前記傾き制御手段は、前記ステージ（２）が前記触針
    （４）に対して前記Ｚ軸方向に相対移動している間、前
    記センサ（２３５）の出力を読み取り、前記圧力が第１
    の所定値になった時に、前記補正量に基づいて、前記傾
    き調整手段（２３７、２３８）を変化させるプローバ。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載のプローバであっ
    て、 前記移動制御手段（６０）は、前記ステージ（２）を前
    記触針（４）に対して前記Ｚ軸方向に相対移動させるよ
    うに制御する途中で前記センサ（２３５）の検出した前
    記圧力が第２の所定値になった時に、前記ステージ
    （２）の前記触針（４）に対する前記Ｚ軸方向の相対移
    動を停止するプローバ。
20. 【請求項２０】 複数の半導体チップ（１１０）が配列
    されたウエハ（１００）を触針（４）に対して相対移動
    可能なステージ（２）に載置し、前記触針（４）を各半
    導体チップ（１１０）の電極パッド（１２０）に順次接
    触させるプローバであって、 前記ステージ（２）の前記触針（４）に対する傾きを検
    出する傾き検出手段（２４１、２４２）と、 前記ステージ（２）の前記触針（４）に対する傾きを変
    化させる傾き調整手段（２３７、２３８）と、 前記傾き調整手段（２３７、２３８）を制御する傾き制
    御手段（６９）と、 前記ステージ（２）の前記触針（４）に対する相対移動
    を制御する移動制御手段（６１）と を備え、 前記傾き制御手段（６９）は、前記傾き検出手段（２４
    １、２４２）の検出結果に基づいて、前記ステージ
    （２）が前記触針（４）に対して平行になるように制御
    し、 前記移動制御手段（６１）は、前記触針（４）が前記電
    極パッド（１２０）に対してＺ軸方向の上方に位置する
    ように移動し、前記触針（４）が前記電極パッ ド（１２
    ０）に接触するように移動させ、 前記傾き検出手段（２４１、２４２）は、前記ステージ
    （２）が前記触針（４）に対して前記Ｚ軸方向に相対移
    動する途中で、前記ステージ（２）の前記触針（４）に
    対する傾きの変化を検出し、 前記傾き制御手段（６９）は、前記ステージ（２）が前
    記触針（４）に対して前記Ｚ軸方向に相対移動する途中
    で、前記ステージ（２）の前記触針（４）に平行になる
    ように更に制御する ことを特徴とするプローバ。
21. 【請求項２１】 請求項２０に記載のプローバであっ
    て、 前記ステージ（２）に印加される圧力の変化を検出する
    センサ（２３５）を備え、 前記移動制御手段（６０）は、前記ステージ（２）を前
    記触針（４）に対して前記Ｚ軸方向に相対移動させるよ
    うに制御する途中で前記センサ（２３５）の検出した前
    記圧力が所定値になった時に、前記ステージ（２）の前
    記触針（４）に対する前記Ｚ軸方向の相対移動を停止す
    るプローバ。
22. 【請求項２２】 複数の半導体チップ（１１０）が配列
    されたウエハ（１００）をステージ（２）に載置し、触
    針（４）を各半導体チップ（１１０）の電極パッド（１
    ２０）に順次接触させるプローバであって、 前記ステージ（２）の前記触針（４）に対する相対移動
    を制御する移動制御手段（６０）と、 前記ステージ（２）に印加される圧力の変化を検出する
    センサ（２３５）とを備え、 前記移動制御手段（６０）は、 前記触針（４）が前記電極パッド（１２０）に対してＺ
    軸方向の上方に位置するように移動した後、前記触針
    （４）が前記電極パッド（１２０）に接触するように、
    前記ステージ（２）を前記触針（４）に対して前記Ｚ軸
    方向に相対移動させ、前記センサ（２３５）の検出した
    前記圧力が所定値になった時に、前記ステージ（２）の
    前記触針（４）に対する前記Ｚ軸方向の相対移動を停止
    させるように制御することを特徴とするプローバ。