JP3424011B2

JP3424011B2 - プローブ方法及びプローブ装置

Info

Publication number: JP3424011B2
Application number: JP33490897A
Authority: JP
Inventors: 茂昭高橋; 幸彦深澤
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1997-11-19
Publication date: 2003-07-07
Anticipated expiration: 2017-11-19
Also published as: JPH11150164A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プローブ方法及び
プローブ装置に関し、更に詳しくは被処理体の高温検査
を行う時に、プローブカードのプローブ端子と被検査体
の電極とが終始適正な針圧で確実に接触し、信頼性の高
い検査を行うことができるプローブ方法及びプローブ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプローブ装置１０は、例えば図７
に示すように、カセットＣ内に収納されたウエハＷを搬
送するローダ室１１と、このローダ室１１から搬送され
たウエハＷを検査するプローバ室１２と、このプローバ
室１２及びローダ室１１を制御するメインコントローラ
１３と、このメインコントローラ１３を操作する操作パ
ネルを兼ねる表示装置１４とを備えて構成されている。

【０００３】上記ローダ室１１は、図７に示すように、
ウエハ搬送機構１５及びサブチャック１６を備え、ウエ
ハ搬送機構１５でウエハＷをプローバ室１２へ搬送する
間にサブチャック１６を介してオリエンテーションフラ
ットを基準にしたウエハＷのプリアライメントを行うよ
うにしてある。更に、ローダ室１１にはバーコードリー
ダやＯＣＲ等からなるウエハ認識機構（図示せず）が配
設され、このウエハ認識機構によってウエハＷの一部に
表示されたバーコードや文字情報を読み取ってウエハＷ
のロット等を認識するようにしてある。

【０００４】上記プローバ室１２は、図７に示すよう
に、Ｘ、Ｙ移動機構１８及び昇降機構（図示せず）等を
介してＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動可能で且つ温度調節
可能なメインチャック２０と、このメインチャック２０
上に載置されたウエハＷを正確にアライメントするアラ
イメント機構２１と、このアライメント機構２１により
アライメントされたメインチャック２０上のウエハＷの
電気的検査を行うためのプローブ端子（以下、単に「プ
ローブピン」と称す。）２２Ａを有するプローブカード
２２（図８参照）とを備えている。アライメント機構２
１は、例えば画像認識機構として配設された上下のＣＣ
Ｄカメラ２１Ａ（図６では上方のＣＣＤカメラのみを図
示し、下方のＣＣＤカメラ２１Ｄは図８に示すように例
えばメインチャック２０に付帯している）と、上方のＣ
ＣＤカメラ２１Ａが下向きに配設されたアライメントブ
リッジ２１Ｂと、このアライメントブリッジ２１Ｂをプ
ローバ室１２の最奥部とプローブセンタ間でＹ方向に往
復案内する一対のガイドレール２１Ｃとを備えている。
そして、プローブカード２２はプローバ室１２の上面に
対して開閉可能なヘッドプレートの中央の開口部にイン
サートリングを介して固定されている。また、プローバ
室１２にはテストヘッド（図示せず）が移動可能に配設
され、プローバ室１２上に移動したテストヘッドを介し
てプローブカード２２とテスタ（図示せず）間を電気的
に接続し、テスタからの所定の信号をプローブカード２
２を介してメインチャック２０上のウエハＷにおいて授
受し、ウエハＷに形成された複数のチップの電気的検査
をテスタによって順次行うようにしている。

【０００５】従って、ウエハＷの検査を行う場合には、
まず、ローダ室１１内でウエハ搬送機構１５が駆動して
カセットＣから一枚のウエハＷを取り出し、ウエハ搬送
機構１５を介してウエハＷを搬送する間にサブチャック
１６によってウエハＷのプリアライメントを行う。これ
と並行してアライメント機構２１及びメインチャック２
０を介して図８の（ａ）に示すように複数のプローブピ
ン２２Ａのアライメントを行った後、図８の（ｂ）に示
すようにアライメントブリッジ２１Ｂがプローブセンタ
へ移動すると共にメインチャック２０がＸ、Ｙ、Ｚ方向
に移動し、メインチャック２０に付設された進退動可能
なターゲット２１Ｅ及び上下のＣＣＤカメラ２１Ａ、２
１Ｄを用いてプローバ室１２内の基準位置を求める。そ
の後、ウエハ搬送機構１５を介してローダ１１室からプ
ローバ室１２内のメインチャック２０へウエハＷを引き
渡した後、図８の（ｃ）に示すようにメインチャック２
０がＸ、Ｙ及びθ方向に移動し、ＣＣＤカメラ２１Ａを
用いてウエハＷのアライメントを行った後、メインチャ
ック２０が移動して最初に検査すべきチップ（イニシャ
ルチップ）がプローブカード２２の真下へ移動し、メイ
ンチャック２０がその位置からＺ方向へ上昇しプローブ
ピン２２Ａとチップの電極パッドが接触した後、更にメ
インチャック２０がオーバドライブしてウエハＷの電気
的特性検査を行う。

【０００６】ところで、例えば１８０℃の高温下でウエ
ハの電気的特性検査を行う場合にはメインチャック２０
上で内部の加熱機構を介してウエハＷを検査温度まで加
熱した後、ウエハＷの高温検査を行うようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高温検
査を行う場合には、プローブカード２２がメインチャッ
ク２０からの放射熱により徐々に加熱され、高温検査を
行っている最中にプローブカード２２が時間の経過に連
れて熱膨張し、この熱膨張によりプローブピン２２Ａの
ピン先が基準位置（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）から徐々に変位
し、例えば図９に示すようにプローブピン２２Ａのピン
先が数時間に渡ってＺ方向に上昇するなどし、次のチッ
プの検査を行う時にプローブピン２２Ａとこれらに対応
する電極パッドとが正常に接触できず、検査の信頼性を
低下させるという課題があった。特に、今後、ウエハサ
イズが例えば３００ｍｍの時代になると共に配線構造が
超微細化して電極パッド間のピッチが狭くなり、しかも
複数個（例えば３２個）のチップを同時に検査すること
が多くなると、これに伴ってプローブカードも大型化す
ると共に多ピン化するため、上述の熱的影響が益々顕著
になり、検査の信頼性を益々低下させるという課題があ
った。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、高温検査を行っている間にプローブカード
が熱膨張しても常に被検査体とプローブピンとが変位を
起こすことなく常に安定した針圧で正確に接触し、信頼
性の高い高温検査を行うことができるプローブ方法及び
プローブ装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のプローブ方法は、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動可能な
載置台を所定の検査温度まで加熱した後、その載置台上
に被検査体を載置し、上記被検査体に形成された複数の
半導体素子それぞれの電極とプローブカードのプローブ
端子とを接触させて各半導体素子の電気的特性検査を順
次行うプローブ方法において、上記プローブカードの熱
膨張により変位した上記プローブ端子と上記電極とを接
触させるためにこれら両者の接触位置を補正する工程を
有し、この補正工程は、最初の半導体素子の検査を行う
前に、熱膨張する上記プローブ端子の接触位置を補正す
るために上記プローブ端子のアライメントを実行するか
否かを判断する工程と、このアライメントを実行すると
判断した時にそのアライメントを実行する工程と、二番
目以降の上記各半導体素子の検査を行う度毎にそれぞれ
の検査前に、上記プローブカードが熱的に安定したか否
かの判断基準となるアライメント終了条件に基づいて上
記プローブ端子のアライメントを終了するか否かを判断
する工程と、このアライメントを実行すると判断した時
にそのアライメントを実行する工程とを有し、予め、上
記アライメント終了条件として、前回検査のプローブ端
子の針先位置から現在の針先位置までの変位量の許容
値、半導体素子の検査に必要な最少検査時間及びこれら
両者を連続して同時に満たすべきアライメント回数をそ
れぞれ設定しておくことを特徴とするものである。

【００１０】

【００１１】また、本発明の請求項２に記載のプローブ
方法は、請求項１に記載の発明において、前回検査のプ
ローブ端子の針先位置から現在の針先位置までの変位量
と上記許容値の大きさを比較する工程と、上記変位量が
上記許容値より大きい時には上記プローブ端子及び被検
査体のアライメントをそれぞれ行う工程とを有すること
を特徴とするものである。

【００１２】また、本発明の請求項３に記載のプローブ
方法は、請求項１に記載の発明において、前回検査のチ
ップの検査時間と上記最少検査時間を比較する工程と、
上記検査時間が上記最少検査時間より長い時にはアライ
メント回数を加算する工程とを有することを特徴とする
ものである。

【００１３】また、本発明の請求項４に記載のプローブ
装置は、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動可能で且つ所定の
検査温度まで加熱可能な載置台と、この載置台上に載置
された被検査体に形成された各半導体素子と接触するプ
ローブ端子を有するプローブカードと、上記載置台の移
動量を制御する制御装置とを備え、上記制御装置の制御
下で上記載置台を介して上記被検査体を検査温度まで加
熱すると共に上記載置台を移動させて上記各半導体素子
の電気的特性検査を順次行うプローブ装置において、最
初の半導体素子の検査開始前に、熱膨張する上記プロー
ブカードのプローブ端子の接触位置を補正するために上
記プローブ端子のアライメントを実行するか否かを設定
するカードコンタクト補正設定手段と、二番目以降の上
記各半導体素子の検査を行う度毎にそれぞれの検査前
に、上記プローブカードが熱的に安定したか否かの判断
基準となるアライメント終了条件を設定するアライメン
ト終了条件設定手段と、これらの設定手段による設定内
容を記憶するアライメント条件記憶手段と、このアライ
メント条件記憶手段の記憶内容に基づいて少なくとも上
記プローブ端子のアライメントを実行して上記プローブ
端子と上記電極との接触位置を補正するカードコンタク
ト補正処理手段とを有し、上記アライメント終了条件記
憶手段に、上記アライメント終了条件として、前回検査
のプローブ端子の針先位置から現在の針先位置までの変
位量の許容量、半導体素子の検査に必要な最少検査時間
及びこれら両者を連続して同時に満たすべきアライメン
ト回数を、設定することを特徴とするものである。

【００１４】また、本発明の請求項５に記載のプローブ
装置は、請求項４に記載の発明において、上記カードコ
ンタクト補正処理手段は、二番目以降の上記各半導体素
子の検査をそれぞれ行う前に、上記被検査体の現在位置
をチェックすると共にこのチェック内容に即して上記被
検査体のアライメントを行うウエハアライメント実行処
理手段を有することを特徴とするものである。

【００１５】

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図６に示す実施形態
に基づいて従来と同一または相当部分には同一符号を附
して本発明の特徴部分を中心に説明する。本実施形態の
プローブ装置１０は、図１に示すように、機械構造的に
は従来のプローブ装置に準じて構成されている。そし
て、ローダ室には従来と同様にウエハ認識機構１７が配
設され、このウエハ認識機構１７によってウエハＷのロ
ット等を認識するようにしてる。プローバ室内にはメイ
ンチャック２０が配設され、このメインチャック２０は
メインコントローラ１３の制御下でＸＹ移動機構１８及
び昇降機構１９を介してＸ、Ｙ及びＺ方向に移動するよ
うになっている。また、プローバ室にはアライメント機
構を構成する上下のＣＣＤカメラ２１Ａ、２１Ｄからな
る画像認識機構が配設され、この画像認識機構２１Ａ、
２１ＤによってウエハＷの表面及びプローブピン２２Ａ
のピン先をそれぞれ画像認識し、ウエハＷの電極パッド
とこれに対応するプローブピン２２Ａをそれぞれアライ
メントするようにしてある。更に、上記メインチャック
２０には温度制御コントローラ２０Ａが付帯し、温度制
御コントローラ２０Ａを介してメインチャック２０を加
熱または冷却して所定の検査温度に調整するようにして
ある。尚、図１ではプローブカード２２をインサートリ
ングに装着した状態で示してある。

【００１７】ところで、上記プローブ装置１０を用いて
高温検査を行う場合には、高温検査の最中にプローブカ
ード２２はメインチャック２０からの放射熱により熱膨
張してプローブピン２２Ａのピン先が基準位置から変位
し、プローブピン２２ＡとウエハＷとがコンタクトがで
きなくなる虞がある。そのため、本実施形態のプローブ
装置１０は、プローブカード２２が熱膨張した時に、ウ
エハＷ内でのプローブカード２２のコンタクト位置を補
正する機能を有し、高温検査の最中にプローブカード２
２が熱膨張してプローブピン２２Ａのピン先が基準位置
から変位してもプローブピン２２ＡとウエハＷとが正確
且つ確実にコンタクトするようにしてある。この補正機
能はウエハ内カードコンタクト補正プログラム（以下、
単に「補正プログラム」と称す。）を介して実行され
る。

【００１８】次に、ウエハ内のカードコンタクト補正に
ついて説明する。上記メインコントローラ１３は、図２
に示すように、中央処理装置（ＣＰＵ）１３１及び記憶
装置１３２を備えている。そして、補正プログラムは記
憶装置１３２の補正プログラム部１３２Ａに格納されて
いる。この補正プログラムは、ＣＰＵ１３１を介して起
動し、画像処理コントローラ１４Ａを介して図３に示す
操作画面１４１を表示装置（図７参照）に表示すると共
に、後述するように操作画面１４１を用いてコンタクト
補正に伴う種々の設定を行えるようにしてある。このプ
ログラムが起動すると、図２に示すようにＣＰＵ１３１
がカードコンタクト補正処理部１３１Ａとして機能し、
このカードコンタクト補正処理部１３１Ａの下でウエハ
アライメント処理部１３１Ｂが機能し、高温検査の最中
に熱膨張するプローブカード２２のプローブピン２２Ａ
と各チップとが確実に接触するようにコンタクト位置の
補正を行うようにしてある。

【００１９】つまり、カードコンタクト補正工程は、最
初のチップ（イニシャルチップ）の検査開始前に加熱に
より熱膨張するプローブピン２２Ａのアライメント（プ
ローブアライメント）を予め登録された例えば１本の基
準プローブピン２２Ｂを用いて行う工程と、二番目以降
の上記各チップの検査を行う度毎にそれぞれの検査前
に、上記基準プローブピン２２Ｂを用いてプローブアラ
イメントを行う工程がある。そして、前者のアライメン
ト処理は１本の基準プローブピン２２Ｂを用いてイニシ
ャルチップの検査前に一回だけ行われ、後者のアライメ
ント処理は二番目以降の各チップの検査を行う度毎に、
それぞれの検査前に、プローブカード２２が熱的に安定
するまで繰り返し行われる。また、後者のアライメント
処理を行うか否かはカードコンタクト補正処理部１３１
Ａにおいて判断され、この判断は後述するアライメント
終了条件を基準にして行われる。更に、後者のアライメ
ント処理ではプローブアライメントの後、状況に応じて
ウエハアライメント処理部１３１Ｂが機能してウエハＷ
のアライメントを行うようにしてある。

【００２０】ところで、上記カードコンタクト補正処理
の処理内容は図３に示すように項目別に操作画面１４１
に表示されるようになっている。その処理項目として
は、例えば「ウエハ内カードコンタクト補正」、「トー
タルアライメント」、「トータルアライメントチェッ
ク」及び「測定中断時の再アライメント」がある。そし
て、「ウエハ内カードコンタクト補正」、「トータルア
ライメント」及び「測定中断時の再アライメント」には
それぞれ「実行」キー１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃ及
び「未実行」キー１４１Ｄ、１４１Ｅ、１４１Ｆがカー
ドコンタクト補正設定手段として付帯表示され、各キー
のタッチ操作によって各処理項目を実行するか否かを設
定するようにしてある。また、「トータルアライメント
チェック」の処理項目には「５点」キー１４１Ｇ、「１
点」キー１４１Ｈ及び「未実行」キー１４１Ｉがカード
コンタクト補正設定手段として表示されている。そし
て、「５点」キーを操作した場合にはトータルアライメ
ント時にメインチャック２０がＸ、Ｙ方向に移動する間
にプローブセンタに位置する画像認識機構の上ＣＣＤカ
メラ２１Ａを用いてウエハＷ内で予め登録された５点を
画像認識してアライメントチェックするようにしてあ
り、「１点」キーを操作した場合にはトータルアライメ
ント時にウエハＷ内で予め登録された１点を画像認識し
てアライメントチェックするようにしてある。従って、
トータルアライメントとはプローブアライメント後に実
行されるウエハＷのアライメント処理を云う。尚、図２
ではカードコンタクト補正設定手段はウエハ内カードコ
ンタクト補正の「実行」キー１４１Ａ及び「未実行」キ
ー１４１Ｄで他を代表して示してある。そして、これら
の設定条件は図２に示すように記憶装置１３２のアライ
メント条件記憶部１３２Ｂに格納するようにしてある。

【００２１】また、上記操作画面１４１を用いてアライ
メント終了条件を設定するようにしてある。このアライ
メント終了条件は、プローブピン２２Ａのピン先位置が
安定したか否かの判断基準になるものであり、これらの
アライメント終了条件を満たすか否かはカードコンタク
ト補正処理部１３１Ａで判断するようにしてある。本実
施形態ではアライメント終了条件として、図３に示すよ
うに、前回の検査前のプローブピン２２Ａのピン先位置
から現在のピン先位置までの変位量の許容値、チップの
検査に必要な最少検査時間及びこれら両者を連続して同
時に満たすべきアライメント回数を例えばキーボードを
アライメント終了条件設定手段１４１Ｊとして用いて設
定し、これらの設定値を図２に示すように記憶装置１３
２のアライメント終了条件記憶部１３２Ｃに格納するよ
うにしてある。変位量の許容値及び最少検査時間変位量の許容値は、ウエハの品種に応じて使用者がＸ、
Ｙ、及びＺ方向をそれぞれ個別に自由に設定できるよう
にしてあり、例えばＸの許容値は３μｍ、Ｙ方向の許容
値は３μｍ、Ｚ方向の許容値は５μｍと設定する。熱膨
張によるピン２２Ａのピン先の変位量はプローブカード
２２が検査温度に達するまで各チップの検査を繰り返す
間に漸増するが、プローブカード２２が検査温度に接近
するに連れて時間に対する変位量が漸減し、最終的には
変位しなくなる。従って、各チップの検査時間の長短に
よりプローブピン２２Ａのピン先の変位量が大きく影響
されるため、仮に前回の検査前のピン先位置から現在の
ピン先位置までの変位量が許容値内であってもその検査
時間が短ければ、変位量が許容値内にあるからといって
プローブカード２２が熱的に安定したと速断することは
できない。そこで、上記最少検査時間を設定し、前回の
チップ検査時間が最少検査時間より短ければ、仮に上記
変位量が許容値内であっても、次回の検査前にプローブ
ピン２２Ａのアライメントを行い、このアライメント回
数を後述のように加算するようにしている。最少検査時
間として例えば１２０秒と設定する。アライメント回数アライメント回数は、前二者のアライメント終了条件を
連続して同時に満たすべき回数で、この回数を満たさな
ければ次回の検査中にプローブピン２２Ａのプローブピ
ン先が変位を起こす虞がある。

【００２２】そして、チップ検査を行っている間にの
アライメント終了条件が満たされると、プローブカード
２２は熱的に安定した状態に近く、次回の検査で各プロ
ーブピン２２Ａが対応する各チップの電極パッドと接触
して所定の検査を確実に行える状態になっていることを
示し、アライメント回数がその都度加算され、この回数
が設定値に達した場合にはその後はアライメントを行わ
なくても各チップを正確に検査できる状態になってい
る。また、のアライメント終了条件のいずれかが満た
されていない時には、仮にその前にの条件が満たされ
ていてもこの時点ではプローブカード２２は熱的に不安
定な状態にあり、その都度アライメント回数をクリア
し、その回数をゼロにするようにしてある。

【００２３】また、上記操作画面１４１には「前画面」
キー及び「中止」キーが表示され、「前画面」キーを操
作すれば前画面に戻り、「中止」キーを操作すれば補正
プログラムの実行を中止するようにしてある。

【００２４】次に、上記プローブ装置１０を用いた本発
明のプローブ方法の一実施形態について図１〜図６を参
照しながら説明する。本発明のプローブ方法を実施する
場合には、図３に示す操作画面１４１の「ウエハ内カー
ドコンタクト補正」キー（図示せず）をタッチ操作する
と、その処理項目が同図に示すように操作画面１４１に
表示される。この操作画面１４１でコンタクト補正に必
要な種々の条件を設定する。例えば、操作画面１４１で
「ウエハ内カードコンタクト補正」項目の「実行」キー
１４１Ａ、「トータルアライメント」項目の「実行」キ
ー１４１Ｂ、「トータルアライメントチェック」項目の
「５点」キー１４１Ｇ及び「測定中断時の再アライメン
ト」項目の「実行」キー１４１Ｃをそれぞれタッチ操作
すると、ＣＰＵ１３１ではカードコンタクト補正処理部
１３１Ａがそれぞれの項目を自動的に実行するとして判
断する。また、操作画面１４１上で４つのアライメント
終了条件の各数値をキーボード等で入力すると、このア
ライメント終了条件を基準にして二番目以降のチップ検
査を行う度毎に、それぞれの検査前にその後のプローブ
アライメントを行うか否かをカードコンタクト補正処理
部１３１Ａにおいて判断する。

【００２５】上述のように種々の条件を設定した後プロ
ーブ装置１０が駆動して測定を開始すると、メインチャ
ック２０は既に例えば１８０℃の検査温度に達してい
る。この中、ＣＰＵ１３１が作動し図４に示すようにＰ
ＴＰＡ(Pad To Pad Alignment)を実行するか否かを判断
し（Ｓ１）、ＰＴＰＡを実行すると判断した場合には従
来と同様の手順で下ＣＣＤカメラ２１Ｄによって複数本
の登録プローブピン（基準プローブピン２２Ｂ以外のア
ライメントの対象となるプローブピン）２２Ａを画像認
識してプローブアライメントを行う（Ｓ２）。次いで、
ローダ室内のウエハ搬送機構１５を介してウエハＷをメ
インチャック２０上に載置した後（Ｓ３）、アライメン
ト機構２１（上方のＣＣＤカメラ２１Ａ）及びメインチ
ャック２０を介してウエハＷのアライメントを行う（Ｓ
４）。そして、メインチャック２０が駆動してイニシャ
ルチップがプローブカード２２の真下まで移動する（Ｓ
５）。ここまでの動作は従来の検査用プログラムに従っ
て行われる。

【００２６】この間にもプローブカード２２はメインチ
ャック２０の熱的影響を受けて徐々に熱膨張し、その後
プローブピン２２Ａのピン先位置が変位しウエハＷとの
適正なコンタクトが難しくなる。ところが、本実施形態
では予め操作画面１４１を用いて「ウエハ内カードコン
タクト補正」を実行するように設定してあるため、カー
ドコンタクト補正処理部１３１Ａが自動的に起動しプロ
ーブアライメントを実行すると判断し（Ｓ６）、例えば
１本の基準プローブピン２２Ｂを用いて下ＣＣＤカメラ
２１Ｄによりプローブアライメントを行って現在の登録
プローブピン２２Ａのピン先位置を画像認識した後（Ｓ
７）、メインチャック２０をＺ方向に上昇させ、プロー
ブピン２２Ａとイニシャルチップの電極パッドを接触さ
せ、更にメインチャック２０にオーバードライブを掛け
てイニシャルチップの検査を行う（Ｓ８）。

【００２７】また、ステップＳ１においてＰＴＰＡを実
行しないと判断した場合には、登録プローブピン２２Ａ
とは別にアライメント条件記憶部１３２Ｂに予め登録さ
れた１本の基準プローブピン２２Ｂを用いてアライメン
トを行い（Ｓ９）、ステップＳ３へ移行する。また、操
作画面１４１を用いて「ウエハ内カードコンタクト補
正」を実行しない旨の設定を行った場合にはステップＳ
６からステップＳ８へ直接移行し、プローブアライメン
トを行うことなくイニシャルチップの検査を行う。

【００２８】イニシャルチップの検査を行った後、図５
に示す毎チップアライメント終了条件（前述したアライ
メント終了条件）を判断するステップＳ１１へ移行し、
ステップＳ１１において二番目のチップの検査を行う前
に、カードコンタクト補正処理部１３１Ａにおいて予め
設定された３つのアライメント終了条件を満たしている
か否かを判断し、その条件を満たしていないと判断した
場合にはカードコンタクト補正処理部１３１Ａからの指
令信号に基づいてＸＹ移動機構１８及び昇降機構１９を
介してメインチャック２０が移動し、基準プローブピン
２２Ｂのアライメントを行う（Ｓ１２）。次いで、カー
ドコンタクト補正処理部１３１Ａにおいてイニシャルチ
ップの検査前の基準プローブピン２２Ｂの変位量が許容
値内にあるか否かを判断し（Ｓ１３）、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向
のいずれか一つでも許容値を超えている場合にはアライ
メント終了条件のカウント数をゼロクリアした後（Ｓ１
４）、１本の基準プローブピン２２Ｂを用いてプローブ
アラメントを行い、現在のピン先位置を画像認識し、そ
の位置へコンタクト位置を補正する（Ｓ１５）。

【００２９】更に、本実施形態ではトータルアライメン
ト及びトータルアライメントチェックをそれぞれ実行す
る旨を既に設定してあるため、ウエハアライメント実行
処理部１３１Ｂにおいて、トータルアライメントを実行
する旨の判断を自動的に行った後（Ｓ１６）、トータル
アライメントチェックを実行する旨の判断を自動的に行
う（Ｓ１７）。更に、５点でトータルアライメントチェ
ックを行う旨設定してあるため、ウエハアライメント実
行処理部１３１Ｂにおいてその旨の判断を自動的に行っ
た後（Ｓ１８）、ウエハアライメント実行処理部１３１
Ｂからの信号に基づいてアライメントブリッジ２１Ｂが
プローブセンタまで移動した後、メインチャック２０が
予め設定された５点が上ＣＣＤカメラ２１Ａの真下まで
順次移動し、ウエハＷ内の５点の現在位置を画像認識に
よりチェックした後（Ｓ１９）、ウエハアライメントを
行ってウエハＷのＸ、Ｙ、Ｚの各位置を補正し（Ｓ２
０）、メインチャック２０がＸＹ移動機構１８及び昇降
機構１９を介して移動し、プローブピン２２Ａと二番目
のチップの電極パッドが正確且つ確実にコンタクトして
そのチップの検査を確実に行う（Ｓ２１）。

【００３０】ところが、ステップＳ１３においてカード
コンタクト補正処理部１３１Ａでイニシャルチップの検
査前の基準プローブピン２２Ａのピン先位置から現在の
ピン先位置までの変位量が許容値内であると判断した時
にはステップＳ２２へ移行する。そして、ステップＳ２
２においてカードコンタクト補正処理部１３１Ａでイニ
シャルチップの実検査時間と最少検査時間とを比較し、
実検査時間が最少検査時間を超えていると判断した時に
はアライメント終了条件の連続カウントを１回加算した
後（Ｓ２３）、このカウント数と予め設定されたアライ
メント回数とを比較し（Ｓ２４）、カウント数がアライ
メント回数の設定値に達していなければ、次のアライメ
ントを実行することを前提にステップ２１へ移行して二
番目のチップの検査を行う。ステップＳ２４において連
続カウント数がアライメント回数の設定値に達しておれ
ば、次回以降のチップ検査では毎チッププローブアライ
メント処理を行わないことを前提にステップ２１へ移行
して二番目のチップの検査を行う。しかし、通常、この
段階ではステップＳ２５へ移行することはない。

【００３１】また、ステップ２２においてイニシャルチ
ップの検査時間が最少検査時間に達していない場合には
アライメント終了条件のカウント数をゼロクリアした後
（Ｓ２６）、ステップ２１へ移行して二番目のチップの
検査を行う。従って、次回のチップ検査前にアライメン
ト回数を最初からカウントする。

【００３２】二番目のチップ検査を終了すると、ステッ
プＳ１１へ戻り、ステップＳ１１から上述の各ステップ
を繰り返す。そして、検査したチップ数が増えて検査に
よる累積時間が長くなって来ると、プローブカード２２
がウエハＷの検査温度に徐々に近づき、検査毎に基準プ
ローブピン２２Ｂの変位量が漸減して来る。そのため、
ステップＳ１３からステップＳ２２へ移行するようにな
り、検査時間のみを判断するようになり、最終的にはア
ライメント回数を連続的にカウントするようになり、ス
テップＳ２５へ移行し、その後はアライメントを行わな
くても本来の検査を正確且つ確実に行えるようになる。

【００３３】図６は検査開始後から基準プローブピン２
２Ｂのピン先位置が熱的に安定するまでの、基準プロー
ブピン２２Ｂのピン先のＺ位置、Ｚ位置の変位、検査時
間及び回数の記録を取ったものである。但し、この場合
には、プローブアライメント終了条件のうち、基準プロ
ーブピン２２Ｂのピン先のＺ方向の許容値を５μｍ、最
少検査時間を１２０秒、アライメント回数を２回に設定
してある。同図によれば、３番目及び６番目のチップ検
査の場合には、前回の検査前のピン先位置から現在のピ
ン先位置までのＺ方向の変位量がいずれも５μｍ未満で
あるが、検査時間が１２０秒未満のため、図５のステッ
プＳ２２からステップＳ２６へ移行し、アライメント回
数をクリアするため、次回以降のチップ検査でもアライ
メントを実行しなくてはならない。また、８番目のチッ
プ検査の場合には、前回の検査前のピン先位置と現在の
ピン先位置とのＺ方向の変位量がいずれも５μｍ未満
で、しかも検査時間が１２０秒以上であるため、図５の
ステップＳ２２からステップＳ２３へ移行し、このステ
ップでもアライメント回数の連続加算も２回になるた
め、ステップＳ２４を経由してステップＳ２５へ移行
し、次回以降のチップ検査ではアライメントを実行する
ことなくチップ検査を行うことができる。

【００３４】また、高温検査の最中に何等かの原因で検
査が中断し、検査を再開する場合には、操作画面１４１
の「測定中断時の再アライメント」項目の「実行」キー
１４１Ｃを操作してあるため、図４、図５のフローチャ
ートに従って検査を再開する。

【００３５】以上説明したように本実施形態によれば、
プローブカードの熱膨張により変位したプローブピン２
２Ａと各チップの電極とを接触させるためにこれら両者
のコンタクト位置を補正する際に、最初のチップの検査
を行う前に、熱膨張する基準プローブピン２２Ｂのコン
タクト位置を補正するために基準プローブピン２２Ｂの
アライメントを実行するか否かを判断した後、このアラ
イメントを実行すると判断した時にはそのアライメント
を実行し、次いで、二番目以降の各チップの検査を行う
度毎にそれぞれの検査前に、アライメント終了条件に基
づいて基準プローブピン２２Ｂのアライメントを終了す
るか否かを判断し、このアライメントを実行すると判断
した時にそのアライメントを実行するようにしたため、
高温検査を行っている間にプローブカード２２が熱膨張
しても常にウエハＷと基準プローブピン２２Ｂとが位置
ずれを起こすことなく常に安定した針圧で正確に接触
し、信頼性の高い高温検査を行うことができる。

【００３６】尚、本発明は上記実施形態に何等制限され
るものではなく、アライメント終了条件等はプローブカ
ードの種類に応じてその都度設定することができる。要
は、高温検査の最中にプローブカードが加熱され、プロ
ーブ端子のピン先位置が変位する場合であれば、本発明
を適用することができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の請求項１〜請求項５に記載の発
明によれば、高温検査を行っている間にプローブカード
が熱膨張してもアライメント終了条件に基づいて常に被
検査体とプローブピンとが位置ずれを起こすことなく常
に安定した針圧で正確に接触し、信頼性の高い高温検査
を行うことができるプローブ方法及びプローブ装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプローブ装置の構成を示すブロック図
である。

【図２】図１に示すプローブ装置の要部を示す機能ブロ
ック図である。

【図３】本発明のプローブ方法を実施する際に図１に示
すプローブ装置の表示装置に表示される操作画面であ
る。

【図４】本発明のプローブ方法を実施する際のイニシャ
ルチップ検査を行うまでのフローチャートである。

【図５】本発明のプローブ方法を実施する際の二番目以
降のチップ検査を行うまでのフローチャートである。

【図６】本発明のプローブ方法を実施した時のチップの
検査回数とＺ方向のピン先位置、Ｚ方向の変位量及び各
チップ検査の検査時間プとの関係を示すグラフである。

【図７】従来のプローブ装置の一例の一部を破断して示
す斜視図である。

【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はいずれもプローブ装
置を用いたアライメント方法の一例を示す説明図であ
る。

【図９】ウエハの高温検査を行う時の検査経過時間とプ
ローブピンのピン先のＺ方向の変位量との関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１０プローブ装置１２プローバ室１３メインコントローラ２０メインチャック（載置台）２２プローブカード２２Ａプローブピン（プローブ端子）２２Ｂ基準プローブピン１３１ＣＰＵ（中央処理装置）１３１Ａカードコンタクト補正処理部１３１Ｂウエハアライメント実行処理部１３２記憶装置１３２Ａ補正プログラム記憶部１３２Ｂアライメント条件記憶部１３２Ｃアライメント終了条件記憶部１４１Ａアライメント実行設定手段１４１Ｊアライメント終了条件設定手段Ｗウエハ（被検査体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/66 G01R 1/06 G01R 31/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動可能な載置
台を所定の検査温度まで加熱した後、その載置台上に被
検査体を載置し、上記被検査体に形成された複数の半導
体素子それぞれの電極とプローブカードのプローブ端子
とを接触させて各半導体素子の電気的特性検査を順次行
うプローブ方法において、上記プローブカードの熱膨張
により変位した上記プローブ端子と上記電極とを接触さ
せるためにこれら両者の接触位置を補正する工程を有
し、この補正工程は、最初の半導体素子の検査を行う前
に、熱膨張する上記プローブ端子の接触位置を補正する
ために上記プローブ端子のアライメントを実行するか否
かを判断する工程と、このアライメントを実行すると判
断した時にそのアライメントを実行する工程と、二番目
以降の上記各半導体素子の検査を行う度毎にそれぞれの
検査前に、上記プローブカードが熱的に安定したか否か
の判断基準となるアライメント終了条件に基づいて上記
プローブ端子のアライメントを終了するか否かを判断す
る工程と、このアライメントを実行すると判断した時に
そのアライメントを実行する工程とを有し、予め、上記
アライメント終了条件として、前回検査のプローブ端子
の針先位置から現在の針先位置までの変位量の許容値、
半導体素子の検査に必要な最少検査時間及びこれら両者
を連続して同時に満たすべきアライメント回数をそれぞ
れ設定しておくことを特徴とするプローブ方法。
【請求項２】前回検査のプローブ端子の針先位置から
現在の針先位置までの変位量と上記許容値の大きさを比
較する工程と、上記変位量が上記許容値より大きい時に
は上記プローブ端子及び被検査体のアライメントをそれ
ぞれ行う工程とを有することを特徴とする請求項１に記
載のプローブ方法。
【請求項３】前回検査のチップの検査時間と上記最少
検査時間を比較する工程と、上記検査時間が上記最少検
査時間より長い時にはアライメント回数を加算する工程
とを有することを特徴とする請求項１に記載のプローブ
方法。
【請求項４】Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動可能で且つ
所定の検査温度まで加熱可能な載置台と、この載置台上
に載置された被検査体に形成された各半導体素子と接触
するプローブ端子を有するプローブカードと、上記載置
台の移動量を制御する制御装置とを備え、上記制御装置
の制御下で上記載置台を介して上記被検査体を検査温度
まで加熱すると共に上記載置台を移動させて上記各半導
体素子の電気的特性検査を順次行うプローブ装置におい
て、最初の半導体素子の検査開始前に、熱膨張する上記
プローブカードのプローブ端子の接触位置を補正するた
めに上記プローブ端子のアライメントを実行するか否か
を設定するカードコンタクト補正設定手段と、二番目以
降の上記各半導体素子の検査を行う度毎にそれぞれの検
査前に、上記プローブカードが熱的に安定したか否かの
判断基準となるアライメント終了条件を設定するアライ
メント終了条件設定手段と、これらの設定手段による設
定内容を記憶するアライメント条件記憶手段と、このア
ライメント条件記憶手段の記憶内容に基づいて少なくと
も上記プローブ端子のアライメントを実行して上記プロ
ーブ端子と上記電極との接触位置を補正するカードコン
タクト補正処理手段とを有し、上記アライメント終了条
件記憶手段に、上記アライメント終了条件として、前回
検査のプローブ端子の針先位置から現在の針先位置まで
の変位量の許容量、半導体素子の検査に必要な最少検査
時間及びこれら両者を連続して同時に満たすべきアライ
メント回数を、設定することを特徴とするプローブ装
置。
【請求項５】上記カードコンタクト補正処理手段は、
二番目以降の上記各半導体素子の検査をそれぞれ行う前
に、上記被検査体の現在位置をチェックすると共にこの
チェック内容に即して上記被検査体のアライメントを行
うウエハアライメント実行処理手段を有することを特徴
とする請求項４に記載のプローブ装置。