JP4551120B2

JP4551120B2 - Prober equipment

Info

Publication number: JP4551120B2
Application number: JP2004151503A
Authority: JP
Inventors: 茂樹林
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2024-05-21
Also published as: JP2005333045A

Description

本発明は、ウェハに形成された半導体回路の電気的特性を測定するプローバ装置に関する。 The present invention relates to a prober apparatus for measuring electrical characteristics of a semiconductor circuit formed on a wafer.

近年、半導体素子の高集積化に伴い、ウェハに形成された半導体回路の電気的特性を測定するプローバ装置は、プローブの針数の増加や並列測定個数の増加による針立て面積の増大、ＩＣのパットピッチの狭ピッチ化に伴い針径が細くなり、針先と半導体回路とのコンタクト圧の許容範囲が狭まる傾向があり、プローブ針先位置の高精度な制御が要求されてきている。 In recent years, along with the high integration of semiconductor elements, a prober apparatus for measuring the electrical characteristics of a semiconductor circuit formed on a wafer has increased the number of probe needles and the number of parallel measuring points, As the pad pitch becomes narrower, the needle diameter becomes smaller and the allowable range of contact pressure between the needle tip and the semiconductor circuit tends to be narrowed, and high-precision control of the probe needle tip position has been required.

特許文献１には、半導体基板を搭載するステージの温度状態に応じて、ステージの位置を自動的に調節し、プローブの針圧を一定に保持することを可能にしたプローバ装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a prober device that automatically adjusts the position of the stage according to the temperature state of the stage on which the semiconductor substrate is mounted, and can keep the probe needle pressure constant. .

上記文献と同様な構成を有する従来のプローバ装置の一例を図９に示す。従来のプローバ装置１は、被測定半導体回路（不図示）が形成されたウェハ３をその上面５ａに載置するチャック５と、チャック５をＸ軸およびＹ軸方向に移動するチャックＸＹ軸駆動部７と、チャック５をＺ軸方向に移動するチャックＺ軸駆動部９と、チャックＸＹ軸駆動部７およびチャックＺ軸駆動部９を制御するチャック位置制御部２１と、を備えている。チャック５は、その内部にチャック５を加熱するヒータ（不図示）と、チャック５を冷却する冷却ユニット（不図示）と、チャック５の温度を測定する温度センサ（不図示）と、を含む。 FIG. 9 shows an example of a conventional prober device having the same configuration as the above document. A conventional prober apparatus 1 includes a chuck 5 for placing a wafer 3 on which a semiconductor circuit to be measured (not shown) is formed on an upper surface 5a thereof, and a chuck XY axis driving unit that moves the chuck 5 in the X axis and Y axis directions. 7, a chuck Z-axis drive unit 9 that moves the chuck 5 in the Z-axis direction, and a chuck position control unit 21 that controls the chuck XY-axis drive unit 7 and the chuck Z-axis drive unit 9. The chuck 5 includes a heater (not shown) that heats the chuck 5, a cooling unit (not shown) that cools the chuck 5, and a temperature sensor (not shown) that measures the temperature of the chuck 5.

従来のプローバ装置１は、ウェハ３の上面３ａと対面して設けられ、ウェハ３の上面３ａに形成された半導体回路の電気的特性を測定するとき使用するプローブカード１１を含む。プローブカード１１は、半導体回路と接触する針先１３ａを有するプローブ針１３が設けられた一面１１ａを有し、固定フレーム１５によって固定される。 The conventional prober apparatus 1 includes a probe card 11 that is provided to face the upper surface 3 a of the wafer 3 and is used when measuring the electrical characteristics of the semiconductor circuit formed on the upper surface 3 a of the wafer 3. The probe card 11 has one surface 11 a provided with a probe needle 13 having a needle tip 13 a that contacts a semiconductor circuit, and is fixed by a fixed frame 15.

さらに、従来のプローバ装置１は、プローブ針１３の針先１３ａの位置を検出する位置センサ２３と、位置センサ２３で検出された位置データに基づいて、プローブ針１３の針先１３ａの測定開始位置に対する位置を計測する位置計測部２５と、チャック５を設定温度に制御する温度制御部２７と、チャック５の設定温度と、位置計測部２５で計測された移動位置とを対応づけて記憶するデータ保存部２９と、ＣＰＵ３１と、を含む。 Furthermore, the conventional prober device 1 includes a position sensor 23 that detects the position of the needle tip 13a of the probe needle 13 and a measurement start position of the needle tip 13a of the probe needle 13 based on the position data detected by the position sensor 23. The position measurement unit 25 that measures the position of the chuck 5, the temperature control unit 27 that controls the chuck 5 to the set temperature, the data that stores the set temperature of the chuck 5 and the movement position measured by the position measurement unit 25 in association with each other. A storage unit 29 and a CPU 31 are included.

ところで、従来のプローバ装置１において、ウェハ３の半導体回路の電気的特性の測定を高温または低温状態で行う場合、ウェハ３からの熱伝導や放射熱によりプローブカード１１のゆがみやプローブカード１１のプローブ針１３の膨張や収縮が発生する。たとえば、図１０に示すように、チャック５の温度が高温時、プローブ針１３の針先１３ａからウェハ３の上面までの距離は、測定開始時（図中、破線で示す。）の距離ａから距離ｂになり、プローブ針１３の針先１３ａは距離ｃだけＺ軸方向下方に移動する。図１１は、このプローブ針１３の針先１３ａの測定開始時の位置を基準とした針先１３ａの位置ｄの経時変化を示す図である。測定開始時の位置からプローブ針１３の針先１３ａの位置ｄは、Ｚ軸方向下方に移動し、一定時間経過に、その変動幅は所定の範囲内に収束し、安定する。その後、プローブ針１３の針先１３ａをウェハ３から離すと、プローブ針１３の針先１３ａの位置ｄは、Ｚ軸方向上方に移動する。 By the way, in the conventional prober apparatus 1, when the electrical characteristics of the semiconductor circuit of the wafer 3 are measured at a high temperature or low temperature, the probe card 11 is distorted by the heat conduction or radiant heat from the wafer 3 or the probe of the probe card 11. The needle 13 expands and contracts. For example, as shown in FIG. 10, when the temperature of the chuck 5 is high, the distance from the tip 13a of the probe needle 13 to the upper surface of the wafer 3 is from the distance a at the start of measurement (indicated by a broken line in the figure). At a distance b, the probe tip 13a of the probe needle 13 moves downward in the Z-axis direction by a distance c. FIG. 11 is a diagram showing a change with time of the position d of the needle tip 13a with reference to the position of the probe tip 13 at the start of measurement of the needle tip 13a. The position d of the probe tip 13a of the probe needle 13 is moved downward in the Z-axis direction from the position at the start of measurement, and the fluctuation range converges within a predetermined range and stabilizes after a certain period of time. Thereafter, when the needle tip 13a of the probe needle 13 is separated from the wafer 3, the position d of the needle tip 13a of the probe needle 13 moves upward in the Z-axis direction.

図９の従来のプローバ装置１では、被測定半導体回路が形成されたウェハ３を搭載したチャック５の温度変化に応じて、チャック５の位置を自動的に調節するように構成されている。従来のプローバ装置１は、予めチャック５の温度毎にプローブ針１３の針先１３ａの位置を測定し、データ保存部２９に保存する。半導体回路の電気的特性を測定する際、チャック５の温度を測定し、チャック５の温度に応じてデータ保存部２９からプローブ針１３の針先１３ａの位置を取得し、プローブ針１３の針先１３ａの位置からチャック５の移動位置を算出する。算出された移動位置に基づいて、チャック位置制御部２１が、チャックＹ軸駆動部９を制御し、チャック５を移動位置に移動させる。 The conventional prober apparatus 1 of FIG. 9 is configured to automatically adjust the position of the chuck 5 in accordance with the temperature change of the chuck 5 on which the wafer 3 on which the semiconductor circuit to be measured is formed is mounted. The conventional prober device 1 measures the position of the probe tip 13 a of the probe needle 13 in advance for each temperature of the chuck 5 and stores it in the data storage unit 29. When measuring the electrical characteristics of the semiconductor circuit, the temperature of the chuck 5 is measured, the position of the probe tip 13a of the probe needle 13 is obtained from the data storage unit 29 according to the temperature of the chuck 5, and the probe tip of the probe needle 13 is acquired. The movement position of the chuck 5 is calculated from the position 13a. Based on the calculated movement position, the chuck position control unit 21 controls the chuck Y-axis drive unit 9 to move the chuck 5 to the movement position.

このようにして、従来のプローバ装置１は、チャック５の温度に応じてチャック５の位置を制御することができる。
特開平１−２７０２４３号公報 In this way, the conventional prober device 1 can control the position of the chuck 5 according to the temperature of the chuck 5.
JP-A-1-270243

しかしながら、上記文献記載の従来技術は、以下の点で改善の余地を有していた。 However, the prior art described in the above literature has room for improvement in the following points.

従来のプローバ装置１では、ウェハ交換時やアラームで測定を停止した場合の対処法がなされていない場合に以下に示す問題が生じていた。たとえば、高温で半導体回路の電気的特性測定最中に、ウェハ交換時やアラームで測定を停止した場合に、プローブ針１３とウェハ３が非接触状態となると、プローブカード１１とプローブ針１３の温度が低下し、プローブ１３の針先１３ａの位置が常温時の位置に戻っていく。従来のプローバ装置１では、測定再開時にプローブ針１３の針先１３ａの位置の補正を行わないので、プローブ針１３の針先１３ａとウェハ３とのコンタクト圧が低くなり、接触不良により測定が正確に行われない可能性があった。 The conventional prober apparatus 1 has the following problems when a countermeasure is not taken when a wafer is exchanged or measurement is stopped by an alarm. For example, if the probe needle 13 and the wafer 3 are not in contact with each other when the measurement is stopped at the time of wafer replacement or an alarm during measurement of electrical characteristics of a semiconductor circuit at a high temperature, the temperature of the probe card 11 and the probe needle 13 is changed. Decreases, and the position of the probe tip 13a of the probe 13 returns to the normal temperature position. In the conventional prober device 1, the position of the probe tip 13 a of the probe needle 13 is not corrected when the measurement is resumed. Therefore, the contact pressure between the probe tip 13 a of the probe needle 13 and the wafer 3 is lowered, and the measurement is accurate due to poor contact. There was a possibility not to be done.

また、従来のプローバ装置１において、ウェハ交換時やアラームで測定を停止した場合の対処法として、測定再開時にプローブ針１３の針先１３ａの位置の補正を行う方法が考えられる。たとえば、測定再開時に高温または低温状態で一定時間の待機時間を設け、プローブ針１３の針先１３ａの位置が安定するまで待ち、針先１３ａの位置を計測してからチャック５を移動させ、針先１３ａとウェハ３とのコンタクト圧を調節することができる。しかしこの場合、待機時間が必要となりプローバ装置１の稼働率の低下を招く原因となってしまうといった問題点があった。 Further, in the conventional prober apparatus 1, as a countermeasure method when the wafer is exchanged or measurement is stopped by an alarm, a method of correcting the position of the probe tip 13a of the probe needle 13 when the measurement is resumed can be considered. For example, when the measurement is resumed, a waiting time of a certain time is provided in a high or low temperature state, waits until the position of the needle tip 13a of the probe needle 13 is stabilized, the position of the needle tip 13a is measured, the chuck 5 is moved, and the needle The contact pressure between the tip 13a and the wafer 3 can be adjusted. However, in this case, there is a problem that a waiting time is required, which causes a decrease in the operation rate of the prober device 1.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プローブと半導体回路とを最適なコンタクト圧状態に保ちつつ被測定半導体回路の電気的特性が測定可能なプローバ装置を提供することにある。また本発明の別な目的は、プローバ装置の信頼性を向上させることにある。また本発明の別な目的は、プローバ装置の稼働率を向上させることにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a prober device capable of measuring the electrical characteristics of a semiconductor circuit to be measured while keeping the probe and the semiconductor circuit in an optimum contact pressure state. It is to provide. Another object of the present invention is to improve the reliability of the prober apparatus. Another object of the present invention is to improve the operation rate of the prober apparatus.

本発明によれば、半導体回路が形成された一面を有するウェハをその上面に載置するステージと、
前記半導体回路と接触する針先を有し、前記半導体回路の電気的特性を測定するプローブと、
前記プローブの前記針先の測定開始位置からの移動距離を計測する距離計測部と、
前記ステージまたは前記プローブの位置を制御する位置制御部と、
時間を計測する計時部と、
前記距離計測部で計測された前記移動距離を所定の時間間隔毎に計測する変化量計測部と、
第１および第２の位置変動テーブルを記憶する記憶部と、
前記ウェハを所定の設定温度に制御する温度制御部と、
前記移動距離の変動幅が所定の値未満になったか否かを判定する判定部と、
前記プローブの前記針先を前記半導体回路に接触させ、前記時間間隔毎の前記移動距離を前記第１の位置変動テーブルに記録する第１の記録部と、
前記変動幅が所定の値未満となったと判定されたとき、前記プローブの前記針先を前記半導体回路から離し、前記時間間隔毎の前記移動距離を前記第２の位置変動テーブルに記録する第２の記録部と、
前記第１または第２の位置変動テーブルを参照し、前記移動距離を取得し、前記ステージおよび前記プローブの移動位置を算出する算出部と、
前記計時部の時間を補正する補正部と、
前記プローブの前記針先および前記半導体回路が接触または非接触のいずれであるかを示す接触状態を検出し、前記接触状態が非接触であると検出したとき、前記計時部が計時した非接触時間が所定の時間内であるか否かを判定する検出部と、
を備え、
前記半導体回路の前記電気的特性を測定する時に、以下の処理（ａ）〜（ｆ）を行い、
（ａ）前記検出部は、前記非接触時間が所定の時間内であると判定された場合は、前記接触状態は接触であると判別するとともに、前記半導体回路の前記電気的特性を測定中と判定し、一方、前記非接触時間が前記所定の時間を超えたと判定された場合は、前記接触状態は非接触であると判別するとともに、前記半導体回路の前記電気的特性を非測定中と判定し、
（ｂ）前記検出部により前記半導体回路の前記電気的特性を測定中と判定されたとき、前記計時部は、前記プローブの前記針先を前記半導体回路に接触させてからの第１の経過時間を計時し、前記算出部は、前記第１の経過時間に応じて、前記時間間隔毎に前記記憶部の前記第１の位置変動テーブルを参照して得られた前記移動距離から前記移動位置を算出し、前記位置制御部は、前記移動位置に基づいて、前記ステージまたは前記プローブの前記位置を前記時間間隔毎に制御し、
（ｃ）前記半導体回路の測定が中断されて前記検出部により前記半導体回路の前記電気的特性を非測定中と判定されたとき、前記計時部は、前記プローブの前記針先を前記半導体回路から離してから再度接触させるまでの第２の経過時間を計時し、
（ｄ）前記半導体回路の測定中断後に測定を再開する時に前記検出部により前記半導体回路の前記電気的特性を測定中と判定されたとき、前記算出部は、前記第２の経過時間に応じて、前記記憶部の前記第２の位置変動テーブルを参照して得られた前記移動距離から前記移動位置を算出し、前記位置制御部は、前記移動位置に基づいて、前記ステージまたは前記プローブの前記位置を制御し、
（ｅ）前記半導体回路の測定再開後、前記補正部は、前記移動距離から前記第１の位置変動テーブルを参照して取得した経過時間に前記計時部の前記第１の経過時間を補正し、
（ｆ）前記算出部は、補正された前記第１の経過時間に応じて、前記時間間隔毎に前記記憶部の前記第１の位置変動テーブルを参照して得られた前記移動距離から前記移動位置を算出し、前記位置制御部は、前記移動位置に基づいて、前記ステージまたは前記プローブの前記位置を前記時間間隔毎に制御し、
さらに、
前記記憶部は、複数の設定温度毎の複数の前記第１の位置変動テーブル、および、複数の設定温度毎の複数の前記第２の位置変動テーブルを記憶し、
前記算出部は、前記設定温度に応じて、該当する前記第１または第２の位置変動テーブルを使用することを特徴とするプローバ装置が提供される。 According to the present invention, a stage for placing a wafer having one surface on which a semiconductor circuit is formed on its upper surface;
A probe having a needle tip in contact with the semiconductor circuit and measuring electrical characteristics of the semiconductor circuit;
A distance measuring unit that measures a moving distance from the measurement start position of the probe tip of the probe;
A position controller for controlling the position of the stage or the probe;
A timekeeping unit for measuring time;
A variation measuring unit that measures the moving distance measured by the distance measuring unit at predetermined time intervals;
A storage unit for storing the first and second position variation tables;
A temperature controller for controlling the wafer to a predetermined set temperature;
A determination unit for determining whether or not the fluctuation range of the movement distance is less than a predetermined value;
A first recording unit for bringing the probe tip of the probe into contact with the semiconductor circuit and recording the moving distance for each time interval in the first position variation table;
When it is determined that the fluctuation range is less than a predetermined value, the probe tip of the probe is separated from the semiconductor circuit, and the moving distance for each time interval is recorded in the second position fluctuation table. Recording section of
A calculation unit that refers to the first or second position variation table, obtains the movement distance, and calculates a movement position of the stage and the probe;
A correction unit for correcting the time of the time measuring unit;
The contact state indicating whether the probe tip of the probe and the semiconductor circuit are in contact or non-contact is detected, and when the contact state is detected as non-contact, the non-contact time measured by the timing unit A detection unit that determines whether or not is within a predetermined time;
With
When measuring the electrical characteristics of the semiconductor circuit, the following processes (a) to (f) are performed:
(A) When it is determined that the non-contact time is within a predetermined time, the detection unit determines that the contact state is contact and is measuring the electrical characteristics of the semiconductor circuit. On the other hand, if it is determined that the non-contact time exceeds the predetermined time, it is determined that the contact state is non-contact, and the electrical characteristics of the semiconductor circuit are determined to be not being measured. And
(B) When the detection unit determines that the electrical characteristic of the semiconductor circuit is being measured, the time measuring unit performs a first elapsed time since the probe tip of the probe is brought into contact with the semiconductor circuit. The calculation unit counts the movement position from the movement distance obtained by referring to the first position variation table of the storage unit at each time interval according to the first elapsed time. And the position control unit controls the position of the stage or the probe for each time interval based on the moving position,
(C) When measurement of the semiconductor circuit is interrupted and the detection unit determines that the electrical characteristic of the semiconductor circuit is not being measured, the time measuring unit removes the probe tip of the probe from the semiconductor circuit. Time the second elapsed time from release to contact again,
(D) When the detection unit determines that the electrical characteristic of the semiconductor circuit is being measured when the measurement is resumed after the measurement interruption of the semiconductor circuit, the calculation unit determines whether the measurement is in progress according to the second elapsed time. The movement position is calculated from the movement distance obtained by referring to the second position variation table of the storage unit, and the position control unit is configured to calculate the position of the stage or the probe based on the movement position. Control the position ,
(E) After restarting the measurement of the semiconductor circuit, the correction unit corrects the first elapsed time of the time measuring unit to an elapsed time acquired by referring to the first position variation table from the moving distance,
(F) The calculation unit moves the movement from the movement distance obtained by referring to the first position variation table of the storage unit for each time interval according to the corrected first elapsed time. The position is calculated, and the position control unit controls the position of the stage or the probe for each time interval based on the moving position,
further,
The storage unit stores a plurality of the first position variation tables for a plurality of set temperatures, and a plurality of the second position variation tables for a plurality of set temperatures,
A prober device is provided in which the calculation unit uses the corresponding first or second position variation table according to the set temperature .

この発明によれば、プローバがウェハ上の半導体回路とプローブの針先の接触状態（接触して計測中、または非接触で計測中断中）と、所定の時間間隔毎のプローブの針先の測定開始位置に対する移動距離を位置変動テーブルに記録することができ、位置変動テーブルを参照して得られた移動距離からステージとプローブの移動位置をリアルタイムに算出して制御することができるので、プローブと半導体回路とを最適なコンタクト圧状態に保ちつつ被測定半導体回路の電気的特性が測定可能となる。これにより、プローバ装置における接触不良などによる誤測定などを防ぐことができ、半導体回路の品質も向上し、プローバ装置の信頼性も向上する。 According to this invention, the prober contacts the semiconductor circuit on the wafer and the probe tip of the probe (contacting and measuring, or non-contacting and stopping the measurement), and measuring the probe tip of the probe at predetermined time intervals. The movement distance with respect to the start position can be recorded in the position fluctuation table, and the movement position of the stage and the probe can be calculated and controlled in real time from the movement distance obtained by referring to the position fluctuation table. It is possible to measure the electrical characteristics of the semiconductor circuit to be measured while keeping the semiconductor circuit in an optimum contact pressure state. Thereby, it is possible to prevent erroneous measurement due to poor contact in the prober device, improve the quality of the semiconductor circuit, and improve the reliability of the prober device.

また、ウェハの温度に応じてプローブの位置を制御する場合に比べて、測定中断後に測定を再開するときの待機時間が削減されるので、プローバ装置の稼働率が向上する。
ここで、第１の位置変動テーブルは、プローブの針先が半導体回路と接触したとき、すなわち測定時の針先位置の経時変化が記録され、第２の位置変動テーブルは、プローブの針先が半導体回路から離れたとき、すなわち測定中断時の針先位置の経時変化が記録される。
この構成によれば、半導体回路とプローブの針先との接触状態毎に位置変動テーブルを設けたので、測定再開時でも、迅速にプローブの針先の移動距離を取得できるので、プローバ装置の稼働率が向上する。 Further, since the waiting time when the measurement is resumed after the measurement is interrupted is reduced as compared with the case where the position of the probe is controlled according to the wafer temperature, the operation rate of the prober apparatus is improved.
Here, the first position variation table records changes with time of the probe tip position when the probe tip contacts the semiconductor circuit, that is, the measurement, and the second position variation table records the probe tip. The change with time of the needle tip position when the distance from the semiconductor circuit, that is, when the measurement is interrupted is recorded.
According to this configuration, since the position variation table is provided for each contact state between the semiconductor circuit and the probe tip, the probe needle tip travel distance can be obtained quickly even when measurement is resumed. The rate is improved.

上記プローバ装置において、前記ウェハを所定の設定温度に制御する温度制御部を備え、前記記憶部は、複数の設定温度毎の複数の前記第１の位置変動テーブル、および、複数の設定温度毎の複数の前記第２の位置変動テーブルを記憶し、前記算出部は、前記設定温度に応じて、該当する前記第１または第２の位置変動テーブルを使用することができる。 The prober apparatus includes a temperature control unit that controls the wafer to a predetermined set temperature, and the storage unit includes a plurality of the first position variation tables for a plurality of set temperatures, and a plurality of set temperatures. A plurality of the second position variation tables are stored, and the calculation unit can use the corresponding first or second position variation table according to the set temperature.

この構成によれば、設定温度毎に位置変動テーブルを設けることができ、様々な半導体基板の電気的特性の測定に対応可能となり、利便性が増す。 According to this configuration, it is possible to provide a position variation table for each set temperature, and it is possible to cope with measurement of electrical characteristics of various semiconductor substrates, and convenience is increased.

さらに、この構成によれば、半導体回路とプローブの針先との接触状態毎に位置変動テーブルを設けたので、測定再開時でも、迅速にプローブの針先の移動距離を取得でき、その後の移動距離もリアルタイムに取得することができるので、プローバ装置の稼働率が向上する。 Furthermore, according to this configuration, since the position variation table is provided for each contact state between the semiconductor circuit and the probe tip, even when the measurement is resumed, the distance of movement of the probe tip can be obtained quickly, and the subsequent movement Since the distance can also be acquired in real time, the operation rate of the prober device is improved.

また、この構成によれば、ウェハ上に設けられた複数の半導体回路間をプローブが移動する間は、温度変化によるプローブの針先の位置の変動は少ないので、測定中と判断し、第１の位置変動テーブルに従って位置を制御することができる。
上記プローバ装置において、前記距離計測部は、前記プローバの前記針先の位置を検知する位置センサを有することができ、前記距離計測部は、前記位置センサで検知された位置に基づいて、前記移動距離を計測することができる。
また、上記プローバ装置において、前記位置センサは、カメラまたはレーザセンサを含むことができる。 In addition, according to this configuration, while the probe moves between the plurality of semiconductor circuits provided on the wafer, the change in the position of the probe tip due to the temperature change is small. The position can be controlled according to the position variation table.
In the prober device, the distance measuring unit may include a position sensor that detects a position of the probe tip of the prober, and the distance measuring unit moves based on a position detected by the position sensor. Distance can be measured.
In the prober device, the position sensor may include a camera or a laser sensor.

本発明によれば、プローブと半導体回路とを最適なコンタクト圧状態に保ちつつ被測定半導体回路の電気的特性が測定可能なプローバ装置が提供される。 According to the present invention, there is provided a prober device capable of measuring the electrical characteristics of a semiconductor circuit to be measured while keeping the probe and the semiconductor circuit in an optimum contact pressure state.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
（第一の実施の形態） Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
(First embodiment)

図１は、本発明の実施の形態に係るプローバ装置を模式的に示す構成図である。プローバ装置５０は、半導体回路（不図示）が形成されたウェハ５３をその上面５５ａに載置するチャック５５と、チャック５５をＸ軸およびＹ軸方向に移動するチャックＸＹ軸駆動部５７と、チャック５５をＺ軸方向に移動するチャックＺ軸駆動部５９と、チャックＸＹ軸駆動部５７およびチャックＺ軸駆動部５９を制御するチャック位置制御部７１と、を備えている。 FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a prober apparatus according to an embodiment of the present invention. The prober device 50 includes a chuck 55 for placing a wafer 53 on which a semiconductor circuit (not shown) is formed on an upper surface 55a thereof, a chuck XY-axis drive unit 57 for moving the chuck 55 in the X-axis and Y-axis directions, and a chuck A chuck Z-axis drive unit 59 that moves 55 in the Z-axis direction, and a chuck position control unit 71 that controls the chuck XY-axis drive unit 57 and the chuck Z-axis drive unit 59 are provided.

チャック５５は、その内部にチャック５５を加熱するヒータ（不図示）と、チャック５５を冷却する冷却ユニット（不図示）と、チャック５５の温度を測定する温度センサ（不図示）と、を含む。 The chuck 55 includes a heater (not shown) that heats the chuck 55, a cooling unit (not shown) that cools the chuck 55, and a temperature sensor (not shown) that measures the temperature of the chuck 55.

チャックＸＹ軸駆動部５７およびチャックＺ軸駆動部５９は、図示されない駆動モータなどによりチャック５５を駆動する。チャック位置制御部７１は、チャックＸＹ軸駆動部５７およびチャックＺ軸駆動部５９の駆動モータの回転を制御することにより、チャック５５の位置を制御する。 The chuck XY axis drive unit 57 and the chuck Z axis drive unit 59 drive the chuck 55 by a drive motor (not shown). The chuck position control unit 71 controls the position of the chuck 55 by controlling the rotation of the drive motors of the chuck XY axis drive unit 57 and the chuck Z axis drive unit 59.

ウェハ５３の上面５３ａに形成された複数の半導体回路の電気的特性の測定は各半導体回路毎に行われる。そのため、チャック位置制御部７１はチャックＸＹ軸駆動部５７を制御して、各半導体回路と、プローブ針６３の針先６３ａと、が適切な位置で対面させるようＸＹ軸方向にチャック５５を移動させる。また、半導体回路の電気的特性を測定する際、チャック位置制御部７１はチャックＺ軸駆動部５９を制御して、半導体回路とプローブ針６３の針先６３ａが最適なコンタクト圧で接触し、電気的に接続されるようにチャック５５のＺ軸方向に移動させる。 Measurement of electrical characteristics of a plurality of semiconductor circuits formed on the upper surface 53a of the wafer 53 is performed for each semiconductor circuit. Therefore, the chuck position control unit 71 controls the chuck XY axis driving unit 57 to move the chuck 55 in the XY axis direction so that each semiconductor circuit and the needle tip 63a of the probe needle 63 face each other at an appropriate position. . Further, when measuring the electrical characteristics of the semiconductor circuit, the chuck position control unit 71 controls the chuck Z-axis drive unit 59 so that the semiconductor circuit and the needle tip 63a of the probe needle 63 come into contact with each other at an optimum contact pressure. The chuck 55 is moved in the Z-axis direction so as to be connected.

プローバ装置５０は、ウェハ５３の上面５３ａと対面して設けられ、ウェハ５３の上面５３ａに形成された半導体回路の電気的特性を測定するとき使用するプローブカード６１を含む。プローブカード６１は、半導体回路と接触する針先６３ａを有するプローブ針６３が設けられた一面６１ａを有する。さらに、プローバ装置５０は、プローブカード６１を固定する固定フレーム６５と、プローブカード６１を介して半導体回路の電気的特性を測定する電気的特性測定部６７と、を含む。 The prober device 50 is provided so as to face the upper surface 53 a of the wafer 53, and includes a probe card 61 that is used when measuring electrical characteristics of a semiconductor circuit formed on the upper surface 53 a of the wafer 53. The probe card 61 has one surface 61a on which a probe needle 63 having a needle tip 63a that contacts the semiconductor circuit is provided. Further, the prober device 50 includes a fixed frame 65 that fixes the probe card 61 and an electrical characteristic measuring unit 67 that measures electrical characteristics of the semiconductor circuit via the probe card 61.

さらに、プローバ装置５０は、温度制御部７３と、タイマ部７５と、変動データ保存部７７と、算出部７９と、を含む。 Further, the prober device 50 includes a temperature control unit 73, a timer unit 75, a fluctuation data storage unit 77, and a calculation unit 79.

温度制御部７３は、温度センサ（不図示）を含み、温度センサでチャック５５の温度を測定するとともに、チャック５５を所定の設定温度に制御する。温度制御部７３は、チャック５５の温度を上げる場合は、チャック５５をヒータで加熱するようヒータを制御し、チャック５５の温度を下げる場合は、チャック５５を冷却ユニットで冷却するように冷却ユニットを制御する。 The temperature control unit 73 includes a temperature sensor (not shown), measures the temperature of the chuck 55 with the temperature sensor, and controls the chuck 55 to a predetermined set temperature. When the temperature of the chuck 55 is increased, the temperature control unit 73 controls the heater so that the chuck 55 is heated by the heater. When the temperature of the chuck 55 is decreased, the temperature control unit 73 controls the cooling unit so that the chuck 55 is cooled by the cooling unit. Control.

タイマ部７５は、時間を計時する。タイマ部７５は、半導体回路の電気的特性を測定する際、測定開始から所定の時間間隔を計測し、算出部７９に通知する。変動データ保存部７７は、プローブ針６３の針先６３ａの測定開始位置に対する移動距離を所定の時間間隔毎に記録した位置変動テーブル８１を保存する。位置変動テーブル８１の詳細については後述する。 The timer unit 75 measures time. When measuring the electrical characteristics of the semiconductor circuit, the timer unit 75 measures a predetermined time interval from the start of measurement and notifies the calculation unit 79 of it. The fluctuation data storage unit 77 stores a position fluctuation table 81 in which the movement distance of the probe needle 63 with respect to the measurement start position of the needle tip 63a is recorded at predetermined time intervals. Details of the position variation table 81 will be described later.

算出部７９は、タイマ部７５から通知された所定の時間間隔毎に、位置変動テーブル８１を参照し、プローブ針６３の針先６３ａの移動距離を取得し、取得した移動距離に基づいて、プローブ針６３の針先６３ａと半導体回路が最適なコンタクト圧で接触するように、チャック５５のＺ軸方向の移動位置を算出する。算出部７９で算出された移動位置は、チャック位置制御部７１に通知される。チャック位置制御部７１は、チャックＺ軸駆動部５９を制御してチャック５５をＺ軸方向の移動位置に移動させる。 The calculation unit 79 refers to the position variation table 81 at every predetermined time interval notified from the timer unit 75, acquires the movement distance of the probe tip 63a of the probe needle 63, and determines the probe based on the acquired movement distance. The movement position of the chuck 55 in the Z-axis direction is calculated so that the needle tip 63a of the needle 63 and the semiconductor circuit come into contact with each other with an optimum contact pressure. The movement position calculated by the calculation unit 79 is notified to the chuck position control unit 71. The chuck position control unit 71 controls the chuck Z-axis drive unit 59 to move the chuck 55 to the movement position in the Z-axis direction.

本実施の形態において、プローバ装置５０は、予め図２に示すような測定動作パターンで測定を行うものとし、プローブ針６３の針先６３ａの測定開始位置に対する移動距離を示す位置ｄの経時変化を測定動作パターンとして定めて位置変動テーブルに記憶する。すなわち、時間Ｔ０で測定が開始された後、時間Ｔ１に１つ目のウェハ５３の測定が終了し、時間Ｔ２に２つ目のウェハ５３の測定が再開する。さらに、時間Ｔ３で２つ目のウェハ５３の測定が終了し、時間Ｔ４に３つ目のウェハ５３の測定が再開する。測定動作パターンとして時間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、およびＴ４は予め定められているものとする。 In the present embodiment, the prober device 50 performs measurement in advance with a measurement operation pattern as shown in FIG. 2, and changes the position d indicating the movement distance of the probe needle 63 with respect to the measurement start position of the probe tip 63 over time. A measurement operation pattern is determined and stored in the position variation table. That is, after measurement is started at time T0, measurement of the first wafer 53 is completed at time T1, and measurement of the second wafer 53 is resumed at time T2. Further, measurement of the second wafer 53 is completed at time T3, and measurement of the third wafer 53 is resumed at time T4. It is assumed that times T0, T1, T2, T3, and T4 are predetermined as measurement operation patterns.

図２の例では、プローバ装置５０は高温下にて半導体回路の電気的特性の測定を行う。時間Ｔ０に測定開始後、プローブ針６３の針先６３ａがウェハ５３の半導体回路に接触すると、ウェハ５３の温度により針先６３ａの位置ｄが測定開始位置に対してＺ軸方向下方に向かって移動する。一定時間経過後、位置ｄの変動幅は所定の範囲内に入り安定する。 In the example of FIG. 2, the prober device 50 measures the electrical characteristics of the semiconductor circuit at a high temperature. After the measurement starts at time T0, when the probe tip 63a of the probe needle 63 contacts the semiconductor circuit of the wafer 53, the temperature d of the probe tip 63a moves downward in the Z-axis direction with respect to the measurement start position due to the temperature of the wafer 53. To do. After a certain period of time, the fluctuation range of the position d falls within a predetermined range and becomes stable.

その後、別のウェハ５３の半導体回路の電気的特性の測定を行うために、ウェハ５３の交換が行われる。時間Ｔ１に、ウェハ５３の交換のためにプローブ針６３がウェハ５３から離されると、プローブ針６３の針先６３ａの温度が低下するため、針先６３ａの位置ｄは、測定開始位置に対してＺ軸方向上方に向かって移動する。 Thereafter, the wafer 53 is replaced in order to measure the electrical characteristics of the semiconductor circuit of another wafer 53. When the probe needle 63 is moved away from the wafer 53 to replace the wafer 53 at time T1, the temperature of the needle tip 63a of the probe needle 63 decreases, so that the position d of the needle tip 63a is set to the measurement start position. Move upward in the Z-axis direction.

再び、時間Ｔ２に、測定を開始するためにプローブ針６３の針先６３ａをウェハ５３の半導体回路に接触させると、ウェハ５３の温度により針先６３ａの位置ｄが測定開始位置に対してＺ軸方向下方に向かって移動する。一定時間経過後、位置の変化幅は所定の範囲内に入り安定する。 Again, at time T2, when the probe tip 63a of the probe needle 63 is brought into contact with the semiconductor circuit of the wafer 53 in order to start measurement, the position d of the needle tip 63a is changed from the measurement start position to the Z axis by the temperature of the wafer 53. Move downward in the direction. After a certain period of time, the position change width falls within a predetermined range and becomes stable.

図３に、この位置変動テーブル８１の一例を示す。位置変動テーブル８１には、所定の時間間隔毎にプローブ針６３の針先６３ａの位置が対応付けて記憶される。 FIG. 3 shows an example of the position variation table 81. The position variation table 81 stores the position of the needle tip 63a of the probe needle 63 in association with each other at predetermined time intervals.

図４は、本実施の形態のプローバ装置５０の動作を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the prober device 50 of the present embodiment.

はじめに、ウェハ５３がチャック５５に載置され、プローブ針６３の針先６３ａがウェハ５３の半導体回路に接触し、測定が開始されると、タイマ部７５は、経過時間の計測を開始する（Ｓ１１）。つづいて、タイマ部７５で計測された所定の時間間隔毎に算出部７９は位置変動テーブル８１を参照し、プローブ針６３の針先６３ａの位置ｄを取得する（Ｓ１３）。つづいて、算出部７９は、取得した位置ｄに基づいて、プローブ針６３の針先６３ａと半導体回路が最適なコンタクト圧で接触するように、チャック５５のＺ軸方向の移動位置を算出する（Ｓ１５）。 First, when the wafer 53 is placed on the chuck 55 and the tip 63a of the probe needle 63 contacts the semiconductor circuit of the wafer 53 and measurement is started, the timer unit 75 starts measuring elapsed time (S11). ). Subsequently, the calculation unit 79 refers to the position variation table 81 at every predetermined time interval measured by the timer unit 75 and acquires the position d of the probe tip 63a of the probe needle 63 (S13). Subsequently, the calculation unit 79 calculates the movement position of the chuck 55 in the Z-axis direction based on the acquired position d so that the needle tip 63a of the probe needle 63 and the semiconductor circuit are in contact with each other at an optimal contact pressure ( S15).

つづいて、チャック位置制御部７１は、チャックＺ軸駆動部５９を制御し、チャック５５をＺ軸方向の移動位置に移動させ、プローブ針６３の針先６３ａと半導体回路とを最適なコンタクト圧で接触させる（Ｓ１７）。つづいて、電気的特性測定部６７が、半導体回路の電気的特性を測定する（Ｓ１９）。つづいて、半導体回路の電気的特性の測定を終了する場合（Ｓ２１のＹＥＳ）、そのまま本処理を終了する。一方、測定を続行する場合（Ｓ２１のＮＯ）、ステップＳ１３に戻る。 Subsequently, the chuck position control unit 71 controls the chuck Z-axis drive unit 59 to move the chuck 55 to the movement position in the Z-axis direction, so that the needle tip 63a of the probe needle 63 and the semiconductor circuit are connected at an optimum contact pressure. Contact (S17). Subsequently, the electrical characteristic measuring unit 67 measures the electrical characteristics of the semiconductor circuit (S19). Subsequently, when the measurement of the electrical characteristics of the semiconductor circuit is to be ended (YES in S21), this process is ended as it is. On the other hand, when the measurement is continued (NO in S21), the process returns to step S13.

以上説明したように、本実施の形態のプローバ装置５０によれば、予め決められた測定動作パターンを定めた位置変動テーブル８１に基づいて、プローブ針６３の針先６３ａの移動距離を示す位置ｄを取得して、チャック５５のＺ軸方向の位置をリアルタイムに制御することができる。これにより、プローブと半導体回路とを最適なコンタクト圧状態に保ちつつ被測定半導体回路の電気的特性が測定可能となる。 As described above, according to the prober device 50 of the present embodiment, the position d indicating the movement distance of the probe tip 63a of the probe needle 63 based on the position variation table 81 that defines a predetermined measurement operation pattern. And the position of the chuck 55 in the Z-axis direction can be controlled in real time. As a result, the electrical characteristics of the semiconductor circuit to be measured can be measured while maintaining the probe and the semiconductor circuit at the optimum contact pressure state.

このようにして、本実施の形態のプローバ装置５０によれば、プローブ針６３と半導体回路との接触不良などによる誤測定などを防ぐことができ、半導体回路の品質も向上し、プローバ装置５０の信頼性も向上する。また、本実施の形態のプローバ装置５０によれば、ウェハの温度に応じてプローブの位置を制御する場合に比べて、測定中断後に測定を再開するときの待機時間が削減されるので、プローバ装置５０の稼働率が向上する。
（第二の実施の形態） As described above, according to the prober device 50 of the present embodiment, it is possible to prevent erroneous measurement due to poor contact between the probe needle 63 and the semiconductor circuit, and the quality of the semiconductor circuit is improved. Reliability is also improved. In addition, according to the prober device 50 of the present embodiment, the waiting time for restarting the measurement after the measurement interruption is reduced as compared with the case of controlling the position of the probe according to the temperature of the wafer. The utilization rate of 50 is improved.
(Second embodiment)

図５は、本発明の実施の形態に係るプローバ装置を模式的に示す構成図である。本実施の形態のプローバ装置９０は、上記実施の形態とは、位置変動テーブルをプローブの針先位置を実測して記録する構成を有する点で相違している。 FIG. 5 is a configuration diagram schematically showing a prober apparatus according to an embodiment of the present invention. The prober device 90 of this embodiment is different from the above embodiment in that it has a configuration in which a position variation table is recorded by actually measuring the probe tip position.

プローバ装置９０は、図１のプローバ装置５０の変動データ保存部７７および算出部７９の替わりに変動データ保存部１０１および算出部１０５をそれぞれ備えている。さらにプローバ装置９０は、位置センサ９１と、位置計測部９３と、検出部９５と、変化量判定部９７と、記録部１０３と、補正部１０７と、を備えている。 The prober device 90 includes a variation data storage unit 101 and a calculation unit 105 instead of the variation data storage unit 77 and the calculation unit 79 of the prober device 50 of FIG. The prober device 90 further includes a position sensor 91, a position measurement unit 93, a detection unit 95, a change amount determination unit 97, a recording unit 103, and a correction unit 107.

位置センサ９１は、プローブ針６３の針先６３ａの位置を検知する。位置センサ９１は、たとえば、カメラやレーザセンサである。 The position sensor 91 detects the position of the probe tip 63 a of the probe needle 63. The position sensor 91 is, for example, a camera or a laser sensor.

位置計測部９３は、位置センサ９１で検知された位置データに基づいて、所定の時間間隔毎にプローブ針６３の針先６３ａの測定開始位置に対する移動距離を示す位置ｄを計測する。 Based on the position data detected by the position sensor 91, the position measurement unit 93 measures a position d indicating the movement distance of the probe needle 63 with respect to the measurement start position of the probe needle 63 at predetermined time intervals.

検出部９５は、プローブ針６３の針先６３ａと半導体回路とが接触しているか否かを検出する。具体的には、位置計測部９３が位置センサ９１で検知したプローブ針６３の針先６３ａの位置データに基づいて、プローブ針６３の針先６３ａと半導体回路とが接触しているか否かを検出する。あるいは、電気的特性測定部６７がプローブ針６３の針先６３ａと半導体回路とが電気的に接続されているか否かを判別することで検出することもできる。 The detection unit 95 detects whether the needle tip 63a of the probe needle 63 is in contact with the semiconductor circuit. Specifically, based on the position data of the needle tip 63a of the probe needle 63 detected by the position sensor 91 by the position measuring unit 93, it is detected whether or not the needle tip 63a of the probe needle 63 is in contact with the semiconductor circuit. To do. Alternatively, the electrical characteristic measuring unit 67 can also detect by determining whether or not the needle tip 63a of the probe needle 63 and the semiconductor circuit are electrically connected.

変化量判定部９７は、位置計測部９３で測定された位置ｄに基づいて、所定の時間間隔での位置ｄの変動幅が所定値を超えているか否かを判定する。 Based on the position d measured by the position measurement unit 93, the change amount determination unit 97 determines whether or not the fluctuation range of the position d at a predetermined time interval exceeds a predetermined value.

変動データ保存部１０１は、第１の位置変動テーブル１１１および第２の位置変動テーブル１１２を含む。記録部１０３は、第１の位置変動テーブル１１１および第２の位置変動テーブル１１２に位置計測部９３で測定された結果を記録する。詳細には、記録部１０３は、第１の位置変動テーブル１１１に、設定温度に制御されたチャック５５上に載置されたウェハ５３の半導体回路とプローブ針６３の針先６３ａとが接触した時点から位置計測部９３によって所定の時間間隔で測定されたプローブ針６３の針先６３ａの位置ｄを記録する。さらに記録部１０３は、第２の位置変動テーブル１１２に、測定中のプローブ針６３の針先６３ａがウェハ５３から離れた時点から位置計測部９３によって測定された所定の時間間隔でプローブ針６３の針先６３ａの位置ｄを記録する。ここで、本実施の形態において、チャック５５の設定温度は、高温設定とする。 The fluctuation data storage unit 101 includes a first position fluctuation table 111 and a second position fluctuation table 112. The recording unit 103 records the results measured by the position measuring unit 93 in the first position variation table 111 and the second position variation table 112. Specifically, the recording unit 103 contacts the first position variation table 111 when the semiconductor circuit of the wafer 53 placed on the chuck 55 controlled to the set temperature and the probe tip 63a of the probe needle 63 contact each other. The position d of the probe tip 63a of the probe needle 63 measured by the position measuring unit 93 at a predetermined time interval is recorded. Further, the recording unit 103 stores the probe needle 63 in the second position variation table 112 at a predetermined time interval measured by the position measuring unit 93 from the time when the needle tip 63a of the probe needle 63 being measured is separated from the wafer 53. Record the position d of the needle tip 63a. Here, in the present embodiment, the set temperature of the chuck 55 is set to a high temperature setting.

なお、本実施の形態において、タイマ部７５は、プローブ針６３の針先６３ａを半導体回路に接触させてから第１の経過時間を計時するとともに、プローブ針６３の針先６３ａを半導体回路から離して再度接触させるまでの第２の経過時間を計時する。 In the present embodiment, the timer unit 75 measures the first elapsed time after bringing the needle tip 63a of the probe needle 63 into contact with the semiconductor circuit, and separates the needle tip 63a of the probe needle 63 from the semiconductor circuit. The second elapsed time until contact is made again.

算出部１０５は、半導体回路の電気的特性の測定中は、第１の経過時間に応じて、所定の時間間隔毎に、変動データ保存部１０１の第１の位置変動テーブル１１１を参照し、プローブ針６３の針先６３ａの位置ｄを取得し、プローブ針６３の針先６３ａと半導体回路が最適なコンタクト圧で接触するように、チャック５５のＺ軸方向の移動位置を算出する。また、算出部１０５は、半導体回路の電気的特性の測定を中断した後、測定を再開する場合は、第２の経過時間に応じて、変動データ保存部１０１の第２の位置変動テーブル１１２を参照し、プローブ針６３の針先６３ａの位置ｄを取得する。取得した位置ｄに基づいて、測定再開時にプローブ針６３の針先６３ａと半導体回路が最適なコンタクト圧で接触するように、チャック５５のＺ軸方向の移動位置を算出する。 During the measurement of the electrical characteristics of the semiconductor circuit, the calculation unit 105 refers to the first position variation table 111 of the variation data storage unit 101 at predetermined time intervals according to the first elapsed time, and The position d of the needle tip 63a of the needle 63 is acquired, and the movement position of the chuck 55 in the Z-axis direction is calculated so that the needle tip 63a of the probe needle 63 and the semiconductor circuit come into contact with each other with an optimum contact pressure. In addition, when the measurement unit restarts the measurement after stopping the measurement of the electrical characteristics of the semiconductor circuit, the calculation unit 105 stores the second position variation table 112 of the variation data storage unit 101 according to the second elapsed time. The position d of the needle tip 63a of the probe needle 63 is obtained by referring to the above. Based on the acquired position d, the movement position of the chuck 55 in the Z-axis direction is calculated so that the needle tip 63a of the probe needle 63 and the semiconductor circuit come into contact with each other at the optimum contact pressure when the measurement is resumed.

補正部１０７は、半導体回路の電気的特性の測定を中断した後、測定を再開したとき、タイマ部７５の第１の経過時間を補正する。補正部１０７は、測定再開時に第２の位置変動テーブル１１２から取得したプローブ針６３の針先６３ａの位置ｄに基づいて、第１の位置変動テーブル１１１を参照し、該当する測定再開時間を取得し、タイマ部７５が計時している第１の経過時間を補正する。 The correction unit 107 corrects the first elapsed time of the timer unit 75 when the measurement is resumed after interrupting the measurement of the electrical characteristics of the semiconductor circuit. The correction unit 107 refers to the first position variation table 111 based on the position d of the probe tip 63a of the probe needle 63 acquired from the second position variation table 112 when the measurement is resumed, and acquires the corresponding measurement resume time. Then, the first elapsed time measured by the timer unit 75 is corrected.

図６は、本実施の形態のプローバ装置９０の位置変動テーブルの記録時の動作を示すフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart showing an operation at the time of recording of the position variation table of the prober apparatus 90 of the present embodiment.

はじめに、温度制御部７３で常温に温度制御されたチャック５５の上にウェハ５３を載置し、チャック位置制御部７１が、チャックＺ軸駆動部５９を制御して、プローブ針６３の針先６３ａをウェハ５３の半導体回路に接触させる。そして、位置計測部９３が位置センサ９１を介してプローブ針６３の針先６３ａの位置を計測する（Ｓ３１）。ここで計測された位置が、測定開始時のプローブ針６３の針先６３ａの開始位置となり、その後の温度変化によるプローブ針６３の針先６３ａの位置の変化は、この開始位置からの移動距離で示されることとなる。ここで、チャック位置制御部７１は、チャックＺ軸駆動部５９を制御して、一旦プローブ針６３の針先６３ａをウェハ５３から離す。 First, the wafer 53 is placed on the chuck 55 whose temperature is controlled to normal temperature by the temperature control unit 73, and the chuck position control unit 71 controls the chuck Z-axis drive unit 59 to control the needle tip 63 a of the probe needle 63. Is brought into contact with the semiconductor circuit of the wafer 53. Then, the position measuring unit 93 measures the position of the needle tip 63a of the probe needle 63 via the position sensor 91 (S31). The position measured here becomes the start position of the probe tip 63a of the probe needle 63 at the start of measurement, and the change in the position of the probe tip 63a of the probe needle 63 due to the temperature change thereafter is the movement distance from this start position. Will be shown. Here, the chuck position control unit 71 controls the chuck Z-axis drive unit 59 to once separate the needle tip 63 a of the probe needle 63 from the wafer 53.

つづいて、温度制御部７３がチャック５５の温度を制御する（Ｓ３３）。ここでは、高温下にて測定を行うので、チャック５５は内部のヒータにより加熱され、チャック５５上のウェハ５３も加温される。つづいて、温度制御部７３が、チャック５５の温度が設定温度か否か判定し（Ｓ３５）、設定温度でない場合（Ｓ３５のＮＯ）、ステップＳ３３に戻る。チャック５５の温度が設定温度である場合（Ｓ３５のＹＥＳ）、再び、チャック位置制御部７１は、チャックＺ軸駆動部５９を制御して、プローブ針６３の針先６３ａをウェハ５３の半導体回路に接触させる（Ｓ３７）。なお、ステップＳ３５の温度判定は、所定の温度変動幅の範囲内であるか否かで判定するものとする。つづいて、タイマ部７５によって計測された時間間隔毎に、位置計測部９３は、プローブ針６３の針先６３ａの位置を計測する（Ｓ３９）。つづいて、変化量判定部９７が、測定された位置の変動幅が所定値を超えているか否かを判定する（Ｓ４１）。 Subsequently, the temperature control unit 73 controls the temperature of the chuck 55 (S33). Here, since measurement is performed at a high temperature, the chuck 55 is heated by an internal heater, and the wafer 53 on the chuck 55 is also heated. Subsequently, the temperature control unit 73 determines whether or not the temperature of the chuck 55 is the set temperature (S35). If the temperature is not the set temperature (NO in S35), the process returns to step S33. When the temperature of the chuck 55 is the set temperature (YES in S35), the chuck position control unit 71 again controls the chuck Z-axis drive unit 59 so that the probe tip 63a of the probe needle 63 becomes a semiconductor circuit of the wafer 53. Contact (S37). In addition, the temperature determination of step S35 shall be determined by whether it is in the range of a predetermined temperature fluctuation range. Subsequently, for each time interval measured by the timer unit 75, the position measuring unit 93 measures the position of the probe tip 63a of the probe needle 63 (S39). Subsequently, the change amount determination unit 97 determines whether or not the measured fluctuation range of the position exceeds a predetermined value (S41).

位置の変動幅が所定値を超えている場合（Ｓ４１のＹＥＳ）、記録部１０３は、測定された位置を第１の位置変動テーブル１１１に記録し、変動データ保存部１０１に保存する（Ｓ４３）。つづいて、チャック位置制御部７１は、チャックＺ軸駆動部５９を制御して、プローブ針６３の針先６３ａがウェハ５３の半導体回路と最適なコンタクト圧で接触するように、位置が変動した分だけチャック５５をＺ軸方向に移動させる（Ｓ４５）。その後、ステップＳ３９に戻る。以後、位置の変動幅が所定値を下回るまで、ステップＳ４１からステップＳ４５の動作が繰り返される。これにより、測定開始時からプローブ針６３の針先６３ａの位置の経時変化が第１の位置変動テーブル１１１に記録される。 When the position variation width exceeds the predetermined value (YES in S41), the recording unit 103 records the measured position in the first position variation table 111 and stores it in the variation data storage unit 101 (S43). . Subsequently, the chuck position control unit 71 controls the chuck Z-axis driving unit 59 so that the position of the probe needle 63 is changed so that the needle tip 63a of the probe needle 63 contacts the semiconductor circuit of the wafer 53 with an optimum contact pressure. Only the chuck 55 is moved in the Z-axis direction (S45). Thereafter, the process returns to step S39. Thereafter, the operations from step S41 to step S45 are repeated until the fluctuation range of the position falls below a predetermined value. Thereby, the change with time of the position of the probe tip 63 a of the probe needle 63 from the start of measurement is recorded in the first position variation table 111.

一方、位置の変動幅が所定値を下回った場合（Ｓ４１のＮＯ）、すなわち、プローブ針６３の針先６３ａの位置が安定した場合、チャック位置制御部７１は、チャックＺ軸駆動部５９を制御して、プローブ針６３の針先６３ａをウェハ５３の半導体回路から離す（Ｓ４７）。つづいて、タイマ部７５によって計測された時間間隔毎に、位置計測部９３は、プローブ針６３の針先６３ａの位置を計測する（Ｓ４９）。計測された位置を記録部１０３は、第２の位置変動テーブル１１２に記録し、変動データ保存部１０１に保存する（Ｓ５１）。つづいて、チャック位置制御部７１は、チャックＺ軸駆動部５９を制御して、プローブ針６３の針先６３ａがウェハ５３の半導体回路と最適なコンタクト圧で接触するように、位置が変動した分だけチャック５５をＺ軸方向に移動させる（Ｓ５３）。 On the other hand, when the fluctuation range of the position is less than the predetermined value (NO in S41), that is, when the position of the probe tip 63a of the probe needle 63 is stabilized, the chuck position control unit 71 controls the chuck Z-axis drive unit 59. Then, the probe tip 63a of the probe needle 63 is separated from the semiconductor circuit of the wafer 53 (S47). Subsequently, for each time interval measured by the timer unit 75, the position measuring unit 93 measures the position of the needle tip 63a of the probe needle 63 (S49). The recording unit 103 records the measured position in the second position variation table 112 and stores it in the variation data storage unit 101 (S51). Subsequently, the chuck position control unit 71 controls the chuck Z-axis driving unit 59 to change the position so that the needle tip 63a of the probe needle 63 contacts the semiconductor circuit of the wafer 53 with the optimum contact pressure. Only the chuck 55 is moved in the Z-axis direction (S53).

つづいて、変化量判定部９７が、測定された位置の変動幅が所定値を超えているか否かを判定する（Ｓ５５）。位置の変動幅が所定値を超えている場合（Ｓ５５のＹＥＳ）、ステップＳ４９に戻る。以後、位置の変動幅が所定値を下回るまで、ステップＳ４９からステップＳ５３の動作が繰り返される。これにより、半導体回路の電気的特性の測定後にウェハ５３からプローブ針６３の針先６３ａが離れたときの、プローブ針６３の針先６３ａの位置の経時変化が、第２の位置変動テーブル１１２に記録される。一方、位置の変動幅が所定値を下回っている場合（Ｓ５５のＮＯ）、すなわち、プローブ針６３の針先６３ａの位置が安定した場合、本処理を終了する。 Subsequently, the change amount determination unit 97 determines whether or not the measured fluctuation range of the position exceeds a predetermined value (S55). If the fluctuation range of the position exceeds the predetermined value (YES in S55), the process returns to step S49. Thereafter, the operations from step S49 to step S53 are repeated until the fluctuation range of the position falls below a predetermined value. As a result, the time-dependent change in the position of the probe tip 63a of the probe needle 63 when the probe tip 63a of the probe needle 63 moves away from the wafer 53 after the measurement of the electrical characteristics of the semiconductor circuit is stored in the second position variation table 112. To be recorded. On the other hand, when the position fluctuation width is less than the predetermined value (NO in S55), that is, when the position of the needle tip 63a of the probe needle 63 is stabilized, this processing is terminated.

以上のようにして、第１の位置変動テーブル１１１および第２の位置変動テーブル１１２が得られる。第１の位置変動テーブル１１１には、測定開始後のプローブ針６３の針先６３ａの位置の経時変化が記録され、第２の位置変動テーブル１１２には、測定後、プローブ針６３の針先６３ａがウェハ５３から離れたときの位置の経時変化が記録される。 As described above, the first position variation table 111 and the second position variation table 112 are obtained. The first position variation table 111 records changes over time in the position of the probe tip 63a of the probe needle 63 after the start of measurement, and the second position variation table 112 records the needle tip 63a of the probe needle 63 after measurement. Is recorded with time as the position of the wafer 53 moves away from the wafer 53.

図７は、本実施の形態のプローバ装置９０の半導体回路の電気的特性の測定時の動作を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing the operation at the time of measuring the electrical characteristics of the semiconductor circuit of the prober device 90 of the present embodiment.

はじめに、検出部９５が、半導体回路の電気的特性が測定中か否かを判定する（Ｓ６１）。ここで、検出部９５は、位置センサ９１を介して位置計測部９３が計測したプローブ針６３の針先６３ａの位置に基づいてプローブ針６３の針先６３ａが半導体回路と接触しているか否かを判定する。または、電気的特性測定部６７により、プローブ針６３の針先６３ａを介して半導体回路との電気的接続を検知して、その結果に基づいて、検出部９５が、接触しているか否かを判定してもよい。接触していると判定された場合は、検出部９５は、測定中と判定する。一方、非接触と判定された場合、非接触時間が計測され、所定の時間間隔以上接触していない非接触時間が継続したか否かを判定する。非接触時間が所定の時間間隔以上であった場合、検出部９５は、非測定中であると判定する。非接触時間が所定の時間間隔以内である場合、検出部９５は、測定中であると判定する。 First, the detection unit 95 determines whether or not the electrical characteristics of the semiconductor circuit are being measured (S61). Here, the detection unit 95 determines whether the probe tip 63a of the probe needle 63 is in contact with the semiconductor circuit based on the position of the probe tip 63a of the probe needle 63 measured by the position measurement unit 93 via the position sensor 91. Determine. Alternatively, the electrical characteristic measurement unit 67 detects electrical connection with the semiconductor circuit via the probe tip 63a of the probe needle 63, and based on the result, determines whether the detection unit 95 is in contact. You may judge. When it is determined that they are in contact, the detection unit 95 determines that measurement is being performed. On the other hand, when it is determined as non-contact, the non-contact time is measured, and it is determined whether or not the non-contact time during which no contact has occurred for a predetermined time interval or more has continued. When the non-contact time is equal to or longer than the predetermined time interval, the detection unit 95 determines that the measurement is not being performed. When the non-contact time is within a predetermined time interval, the detection unit 95 determines that measurement is being performed.

このような判定を行う理由を以下に示す。１枚のウェハ５３に複数形成された半導体回路の電気的特性を測定する場合、各半導体回路間をプローブ針６３の針先６３ａを移動させる必要がある。針先６３ａを移動させる間、一旦半導体回路からプローブ針６３の針先６３ａが離れるが、その非接触時間が所定の時間間隔以内である場合は、非接触によるプローブ針６３の針先６３ａの位置の変化は少なく、半導体回路とプローブ針６３の針先６３ａのコンタクト圧に影響を及ぼさないと考えられる。したがって、非接触によるプローブ針６３の針先６３ａの位置の変化が、半導体回路とプローブ針６３の針先６３ａのコンタクト圧に影響を及ぼさない時間間隔を設定し、非接触時間の判定を行う。 The reason for making such a determination is shown below. When measuring the electrical characteristics of a plurality of semiconductor circuits formed on one wafer 53, it is necessary to move the needle tip 63a of the probe needle 63 between the semiconductor circuits. While the needle tip 63a is moved, the needle tip 63a of the probe needle 63 is once separated from the semiconductor circuit. When the non-contact time is within a predetermined time interval, the position of the needle tip 63a of the probe needle 63 by non-contact is determined. It is considered that there is little change in and that the contact pressure between the semiconductor circuit and the probe tip 63a of the probe needle 63 is not affected. Accordingly, a non-contact time is determined by setting a time interval in which a change in the position of the probe tip 63a of the probe needle 63 due to non-contact does not affect the contact pressure between the semiconductor circuit and the probe tip 63a of the probe needle 63.

つづいて、タイマ部７５は、第１の経過時間を計測し（Ｓ６３）、所定の時間間隔毎に、算出部１０５に通知する。算出部１０５は、タイマ部７５からの通知に呼応して、変動データ保存部１０１の第１の位置変動テーブル１１１を参照し、プローブ針６３の針先６３ａの位置ｄを取得する（Ｓ６５）。つづいて、算出部１０５は、プローブ針６３の針先６３ａと半導体回路が最適なコンタクト圧で接触するように、チャック５５のＺ軸方向の移動位置を算出する（Ｓ６７）。 Subsequently, the timer unit 75 measures the first elapsed time (S63), and notifies the calculation unit 105 at every predetermined time interval. In response to the notification from the timer unit 75, the calculation unit 105 refers to the first position variation table 111 of the variation data storage unit 101 and acquires the position d of the probe tip 63a of the probe needle 63 (S65). Subsequently, the calculating unit 105 calculates the movement position of the chuck 55 in the Z-axis direction so that the needle tip 63a of the probe needle 63 and the semiconductor circuit come into contact with each other at an optimal contact pressure (S67).

つづいて、チャック位置制御部７１は、チャックＺ軸駆動部５９を制御し、チャック５５をＺ軸方向の移動位置に移動させ、プローブ針６３の針先６３ａと半導体回路が最適なコンタクト圧で接触させる（Ｓ６９）。つづいて、電気的特性測定部６７は、半導体回路の電気的特性を測定する（Ｓ７１）。半導体回路の電気的特性の測定を終了する場合（Ｓ７３のＹＥＳ）、そのまま本処理を終了する。測定を続行する場合（Ｓ７３のＮＯ）、ステップＳ６１に戻る。 Subsequently, the chuck position control unit 71 controls the chuck Z-axis drive unit 59 to move the chuck 55 to the movement position in the Z-axis direction, so that the needle tip 63a of the probe needle 63 and the semiconductor circuit come into contact with each other at an optimal contact pressure. (S69). Subsequently, the electrical characteristic measuring unit 67 measures the electrical characteristics of the semiconductor circuit (S71). When the measurement of the electrical characteristics of the semiconductor circuit is finished (YES in S73), this process is finished as it is. When the measurement is continued (NO in S73), the process returns to step S61.

一方、ステップＳ６１で、非測定中と判定された場合（Ｓ６１のＮＯ）、タイマ部７５は、第２の経過時間の計時を開始する（Ｓ７５）。つづいて、検出部９５が、測定が開始されたか否かを判定する（Ｓ７７）。ここで、プローブ針６３の針先６３ａが半導体回路と接触しているか否かを位置センサ９１により検知されたプローブ針６３の針先６３ａの位置によって位置計測部９３が計測する。接触している場合は、測定が開始されたと判定される。この測定開始の判定は、電気的特性測定部６７により、プローブ針６３の針先６３ａと半導体回路の電気的接続の検知によることもできる。 On the other hand, if it is determined in step S61 that no measurement is being performed (NO in S61), the timer unit 75 starts measuring the second elapsed time (S75). Subsequently, the detection unit 95 determines whether or not measurement is started (S77). Here, the position measuring unit 93 measures whether or not the probe tip 63a of the probe needle 63 is in contact with the semiconductor circuit based on the position of the probe tip 63a of the probe needle 63 detected by the position sensor 91. If it is in contact, it is determined that measurement has started. The determination of the start of measurement can also be made by detecting the electrical connection between the probe tip 63a of the probe needle 63 and the semiconductor circuit by the electrical characteristic measuring unit 67.

測定が開始と判定された場合（Ｓ７７のＹＥＳ）、算出部１０５は、タイマ部７５で計時された第２の経過時間に基づいて、変動データ保存部１０１の第２の位置変動テーブル１１２を参照し、第２の経過時間に対応するプローブ針６３の針先６３ａの位置ｄを取得する（Ｓ７９）。つづいて、算出部１０５は、位置ｄに基づいて、チャック５５の移動位置を算出する（Ｓ８１）。つづいて、チャック位置制御部７１は、チャックＺ軸駆動部５９を制御し、チャック５５をＺ軸方向の移動位置に移動させ、プローブ針６３の針先６３ａと半導体回路が最適なコンタクト圧で接触させる（Ｓ８３）。つづいて、補正部１０７は、タイマ部７５の時間を補正する（Ｓ８５）。ステップＳ７９で取得したプローブ針６３の針先６３ａの位置ｄに基づいて、第１の位置変動テーブル１１１を参照し、該当する測定再開時間を取得し、タイマ部７５が計時している第１の経過時間を補正する。つづいて、ステップＳ７１に進み、電気的特性測定部６７が、半導体回路の電気的特性を測定する。 When it is determined that the measurement is started (YES in S77), the calculation unit 105 refers to the second position variation table 112 of the variation data storage unit 101 based on the second elapsed time measured by the timer unit 75. Then, the position d of the probe tip 63a of the probe needle 63 corresponding to the second elapsed time is acquired (S79). Subsequently, the calculation unit 105 calculates the movement position of the chuck 55 based on the position d (S81). Subsequently, the chuck position control unit 71 controls the chuck Z-axis drive unit 59 to move the chuck 55 to the movement position in the Z-axis direction, so that the needle tip 63a of the probe needle 63 and the semiconductor circuit come into contact with each other at an optimal contact pressure. (S83). Subsequently, the correction unit 107 corrects the time of the timer unit 75 (S85). Based on the position d of the probe tip 63a of the probe needle 63 acquired in step S79, the first position variation table 111 is referred to, the corresponding measurement resumption time is acquired, and the first time measured by the timer unit 75 is measured. Correct the elapsed time. In step S71, the electrical characteristic measurement unit 67 measures the electrical characteristics of the semiconductor circuit.

一方、測定が開始されないと判定された場合（Ｓ７７のＮＯ）、ステップＳ７５に戻る。 On the other hand, when it is determined that the measurement is not started (NO in S77), the process returns to step S75.

以上のように構成された本実施の形態のプローバ装置９０において、図８に示されるような工程で半導体回路の電気的特性の測定が行われる場合について説明する。以下の説明において、図５および図７も用いる。 In the prober device 90 of the present embodiment configured as described above, the case where the measurement of the electrical characteristics of the semiconductor circuit is performed in the process as shown in FIG. 8 will be described. In the following description, FIG. 5 and FIG. 7 are also used.

時間Ｔ０に測定が開始されると、プローブ針６３の針先６３ａがウェハ５３の半導体回路に接触すると、ウェハ５３の温度により針先６３ａの位置ｄが測定開始位置に対してＺ軸方向下方に向かって移動し始める。この位置ｄの変動幅は変動データ保存部１０１の第１の位置変動テーブル１１１に記録されている。したがって、プローバ装置９０は、タイマ部７５により計時される所定の時間間隔毎に、算出部１０５が第１の位置変動テーブル１１１を参照し、第１の経過時間に対応するプローブ針６３の針先６３ａの位置ｄを取得する。さらに算出部１０５は、位置ｄに基づいて、チャック５５の移動位置を算出する。チャック位置制御部７１は、チャックＺ軸駆動部５９を制御し、チャック５５をＺ軸方向の移動位置に移動させ、プローブ針６３の針先６３ａと半導体回路とを最適なコンタクト圧で接触させる。その状態で、電気的特性測定部６７が、半導体回路の電気的特性を測定する。このようにして、プローバ装置９０は、測定開始時に変動するプローブ針６３の針先６３ａの位置を第１の位置変動テーブル１１１により取得し、チャック５５のＺ軸方向の位置をリアルタイムに制御することができるので、プローブと半導体回路とを最適なコンタクト圧状態に保ちつつ被測定半導体回路の電気的特性が測定可能となる。 When the measurement is started at time T0, when the probe tip 63a of the probe needle 63 comes into contact with the semiconductor circuit of the wafer 53, the position d of the probe tip 63a is lowered below the measurement start position in the Z-axis direction due to the temperature of the wafer 53. Start moving towards. The fluctuation range of the position d is recorded in the first position fluctuation table 111 of the fluctuation data storage unit 101. Therefore, in the prober device 90, at every predetermined time interval timed by the timer unit 75, the calculation unit 105 refers to the first position variation table 111, and the probe tip of the probe needle 63 corresponding to the first elapsed time. The position d of 63a is acquired. Further, the calculation unit 105 calculates the movement position of the chuck 55 based on the position d. The chuck position control unit 71 controls the chuck Z-axis drive unit 59 to move the chuck 55 to the movement position in the Z-axis direction so that the needle tip 63a of the probe needle 63 and the semiconductor circuit are brought into contact with each other with an optimal contact pressure. In this state, the electrical characteristic measuring unit 67 measures the electrical characteristics of the semiconductor circuit. In this way, the prober device 90 acquires the position of the probe tip 63a of the probe needle 63 that fluctuates at the start of measurement from the first position variation table 111, and controls the position of the chuck 55 in the Z-axis direction in real time. Therefore, it is possible to measure the electrical characteristics of the semiconductor circuit to be measured while keeping the probe and the semiconductor circuit in an optimal contact pressure state.

その後、時間Ｔ１において、１つ目のウェハ５３の測定が終了し、ウェハ５３の交換が行われるとする。時間Ｔ１で、ウェハ５３の交換のためにプローブ針６３がウェハ５３から離されると、プローブ針６３の針先６３ａの温度が低下するため、プローブ針６３の針先６３ａの位置ｄは、測定開始位置に対してＺ軸方向上方に向かって移動する。この位置ｄの変化は変動データ保存部１０１の第２の位置変動テーブル１１２に記憶されている。 Thereafter, at time T1, the measurement of the first wafer 53 is completed, and the wafer 53 is replaced. When the probe needle 63 is moved away from the wafer 53 for replacement of the wafer 53 at time T1, the temperature of the probe tip 63a of the probe needle 63 decreases, so that the position d of the probe tip 63a of the probe needle 63 starts measurement. Move upward in the Z-axis direction relative to the position. The change of the position d is stored in the second position variation table 112 of the variation data storage unit 101.

プローバ装置９０は、タイマ部７５により、この時間Ｔ１から時間Ｔ２までの非測定時間を第２の経過時間として計時する。時間Ｔ２において、半導体回路の電気的特性の測定が開始されたとき、算出部１０５は、第２の位置変動テーブル１１２を参照し、第２の経過時間に対応するプローブ針６３の針先６３ａの位置Ｄ２を取得する。算出部１０５は、取得した位置Ｄ２に基づいて、チャック５５の移動位置を算出する。チャック位置制御部７１は、チャックＺ軸駆動部５９を制御し、チャック５５をＺ軸方向の移動位置に移動させ、プローブ針６３の針先６３ａと半導体回路とを最適なコンタクト圧で接触させる。その状態で、電気的特性測定部６７が、半導体回路の電気的特性を測定する。 The prober device 90 uses the timer unit 75 to measure the non-measurement time from the time T1 to the time T2 as the second elapsed time. When the measurement of the electrical characteristics of the semiconductor circuit is started at time T2, the calculation unit 105 refers to the second position variation table 112 and determines the needle tip 63a of the probe needle 63 corresponding to the second elapsed time. The position D2 is acquired. The calculation unit 105 calculates the movement position of the chuck 55 based on the acquired position D2. The chuck position control unit 71 controls the chuck Z-axis drive unit 59 to move the chuck 55 to the movement position in the Z-axis direction so that the needle tip 63a of the probe needle 63 and the semiconductor circuit are brought into contact with each other with an optimal contact pressure. In this state, the electrical characteristic measuring unit 67 measures the electrical characteristics of the semiconductor circuit.

その後、補正部１０７は、測定を再開したときのプローブ針６３の針先６３ａの位置Ｄ２に基づいて、第１の位置変動テーブル１１１を参照し、該当する測定再開時間を取得し、タイマ部７５が計時している第１の経過時間を補正する。補正された第１の経過時間に基づいて、算出部１０５は、第１の位置変動テーブル１１１を参照して、所定の時間間隔毎に、プローブ針６３の針先６３ａの位置ｄを取得し、同様の処理を繰り返す。 Thereafter, the correction unit 107 refers to the first position variation table 111 based on the position D2 of the probe tip 63a of the probe needle 63 when the measurement is resumed, acquires the corresponding measurement resumption time, and the timer unit 75. The first elapsed time being counted by is corrected. Based on the corrected first elapsed time, the calculation unit 105 refers to the first position variation table 111, acquires the position d of the probe tip 63a of the probe needle 63 at predetermined time intervals, and Similar processing is repeated.

このようにして、プローバ装置９０は、ウェハ交換などにより測定を中断した後の測定再開時に、プローブ針６３の針先６３ａの位置を第２の位置変動テーブル１１２により取得し、チャック５５のＺ軸方向の位置を制御することができるので、プローブと半導体回路とを最適なコンタクト圧状態に保ちつつ被測定半導体回路の電気的特性の測定を再開することができる。 In this manner, the prober device 90 acquires the position of the probe tip 63a of the probe needle 63 by the second position variation table 112 when the measurement is resumed after the measurement is interrupted by wafer exchange or the like, and the Z axis of the chuck 55 Since the position in the direction can be controlled, the measurement of the electrical characteristics of the semiconductor circuit to be measured can be resumed while keeping the probe and the semiconductor circuit in an optimum contact pressure state.

さらに、時間Ｔ３において、不具合などにより一時的に半導体回路の電気的特性の測定を中断した場合も、プローバ装置９０は、タイマ部７５により、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの非測定時間を第２の経過時間として計時する。時間Ｔ４において、半導体回路の電気的特性の測定が開始されたとき、算出部１０５は、第２の位置変動テーブル１１２を参照し、第２の経過時間に対応するプローブ針６３の針先６３ａの位置Ｄ４を取得する。上記と同様にしてチャック５５のＺ軸方向の位置を制御することができるので、プローブと半導体回路とを最適なコンタクト圧状態に保ちつつ被測定半導体回路の電気的特性の測定を再開することができる。 Furthermore, when the measurement of the electrical characteristics of the semiconductor circuit is temporarily interrupted at time T3 due to a malfunction or the like, the prober device 90 causes the timer unit 75 to set the non-measurement time from time T3 to time T4 to the second time. Time is measured as elapsed time. When the measurement of the electrical characteristics of the semiconductor circuit is started at time T4, the calculation unit 105 refers to the second position variation table 112 and determines the needle tip 63a of the probe needle 63 corresponding to the second elapsed time. The position D4 is acquired. Since the position of the chuck 55 in the Z-axis direction can be controlled in the same manner as described above, the measurement of the electrical characteristics of the semiconductor circuit to be measured can be resumed while maintaining the probe and the semiconductor circuit at the optimum contact pressure state. it can.

また、ウェハの温度に応じてプローブの位置を制御する場合に比べて、測定中断後に測定を再開するときの待機時間が削減されるので、プローバ装置の稼働率が向上する。 Further, since the waiting time when the measurement is resumed after the measurement is interrupted is reduced as compared with the case where the position of the probe is controlled according to the wafer temperature, the operation rate of the prober apparatus is improved.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

たとえば、上記実施の形態では、プローブ針６３を固定し、チャック５５を垂直方向に移動する構成としたが、これに限定されるものではない。チャック５５の垂直方向位置は固定し、プローブ針６３を垂直方向に移動する構成とすることもできる。あるいは、チャック５５とプローブ針６３の双方を移動可能としてもよい。すなわち、プローバ装置は、チャック５５とプローブ針６３の相対位置を制御する位置制御部を含むことができる。 For example, in the above embodiment, the probe needle 63 is fixed and the chuck 55 is moved in the vertical direction. However, the present invention is not limited to this. The vertical position of the chuck 55 may be fixed, and the probe needle 63 may be moved in the vertical direction. Alternatively, both the chuck 55 and the probe needle 63 may be movable. That is, the prober device can include a position control unit that controls the relative position of the chuck 55 and the probe needle 63.

また、上記実施の形態では、チャック５５の設定温度は高温設定とし、予め決められた設定温度についてのみ位置変動テーブルを記憶していたが、これに限定されない。たとえば、プローバ装置において、変動データ保存部は、複数の設定温度毎の複数の位置変動テーブルを記憶してもよい。算出部は、実際に測定時の設定温度に応じて、該当する位置変動テーブルを選択して使用することができる。 In the above embodiment, the set temperature of the chuck 55 is set to a high temperature setting, and the position variation table is stored only for the preset set temperature. However, the present invention is not limited to this. For example, in the prober device, the fluctuation data storage unit may store a plurality of position fluctuation tables for a plurality of set temperatures. The calculation unit can select and use the corresponding position variation table in accordance with the set temperature at the time of actual measurement.

本発明の実施の形態に係るプローバ装置を模式的に示した構成図である。It is the block diagram which showed typically the prober apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図１のプローバ装置の測定動作パターンを示す図である。It is a figure which shows the measurement operation | movement pattern of the prober apparatus of FIG. 図１のプローバ装置の位置変動テーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the position variation table of the prober apparatus of FIG. 図１のプローバ装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the prober apparatus of FIG. 本発明の実施の形態に係るプローバ装置を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the prober apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図５のプローバ装置の位置変動テーブルの記録時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of recording of the position variation table of the prober apparatus of FIG. 図５のプローバ装置の半導体回路の電気的特性の測定時の動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing an operation at the time of measuring electrical characteristics of a semiconductor circuit of the prober apparatus of FIG. 5. 図５のプローバ装置を用いて測定を行う場合のプローブ針の針先の位置の変動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the fluctuation | variation of the position of the probe tip of a probe needle in the case of measuring using the prober apparatus of FIG. 従来のプローバ装置を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows the conventional prober apparatus typically. プローバ装置の高温測定時のプローブ針の針先の位置の変動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the fluctuation | variation of the position of the probe tip of the probe needle at the time of high temperature measurement of a prober apparatus. プローバ装置の高温測定時のプローブ針の針先の変動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the fluctuation | variation of the probe tip of the probe needle at the time of the high temperature measurement of a prober apparatus.

Explanation of symbols

５０プローバ装置
５３ウェハ
５５チャック
５７チャックＸＹ軸駆動部
５９チャックＺ軸駆動部
６１プローブカード
６３プローブ針
６５固定フレーム
６７電気的特性測定部
７１チャック位置制御部
７３温度制御部
７５タイマ部
７７変動データ保存部
７９算出部
８１位置変動テーブル
９０プローバ装置
９１位置センサ
９３位置計測部
９５検出部
９７変化量判定部
１０１変動データ保存部
１０３記録部
１０５算出部
１０７補正部
１１１第１の位置変動テーブル
１１２第２の位置変動テーブル
50 Prober Device 53 Wafer 55 Chuck 57 Chuck XY Axis Drive Unit 59 Chuck Z Axis Drive Unit 61 Probe Card 63 Probe Needle 65 Fixed Frame 67 Electrical Characteristic Measurement Unit 71 Chuck Position Control Unit 73 Temperature Control Unit 75 Timer Unit 77 Fluctuation Data Storage Unit 79 calculation unit 81 position variation table 90 prober device 91 position sensor 93 position measurement unit 95 detection unit 97 change amount determination unit 101 variation data storage unit 103 recording unit 105 calculation unit 107 correction unit 111 first position variation table 112 second Position variation table

Claims

A stage for placing a wafer having one surface on which a semiconductor circuit is formed on the upper surface;
A probe having a needle tip in contact with the semiconductor circuit and measuring electrical characteristics of the semiconductor circuit;
A distance measuring unit that measures a moving distance from the measurement start position of the probe tip of the probe;
A position controller for controlling the position of the stage or the probe;
A timekeeping unit for measuring time;
A variation measuring unit that measures the moving distance measured by the distance measuring unit at predetermined time intervals;
A storage unit for storing the first and second position variation tables;
A temperature controller for controlling the wafer to a predetermined set temperature;
A determination unit for determining whether or not the fluctuation range of the movement distance is less than a predetermined value;
A first recording unit for bringing the probe tip of the probe into contact with the semiconductor circuit and recording the moving distance for each time interval in the first position variation table;
When it is determined that the fluctuation range is less than a predetermined value, the probe tip of the probe is separated from the semiconductor circuit, and the moving distance for each time interval is recorded in the second position fluctuation table. Recording section of
A calculation unit that refers to the first or second position variation table, obtains the movement distance, and calculates a movement position of the stage and the probe;
A correction unit for correcting the time of the time measuring unit;
The contact state indicating whether the probe tip of the probe and the semiconductor circuit are in contact or non-contact is detected, and when the contact state is detected as non-contact, the non-contact time measured by the timing unit A detection unit that determines whether or not is within a predetermined time;
With
When measuring the electrical characteristics of the semiconductor circuit, the following processes (a) to (f) are performed:
(A) When it is determined that the non-contact time is within a predetermined time, the detection unit determines that the contact state is contact and is measuring the electrical characteristics of the semiconductor circuit. On the other hand, if it is determined that the non-contact time exceeds the predetermined time, it is determined that the contact state is non-contact, and the electrical characteristics of the semiconductor circuit are determined to be not being measured. And
(B) When the detection unit determines that the electrical characteristic of the semiconductor circuit is being measured, the time measuring unit performs a first elapsed time since the probe tip of the probe is brought into contact with the semiconductor circuit. The calculation unit counts the movement position from the movement distance obtained by referring to the first position variation table of the storage unit at each time interval according to the first elapsed time. And the position control unit controls the position of the stage or the probe for each time interval based on the moving position,
(C) When measurement of the semiconductor circuit is interrupted and the detection unit determines that the electrical characteristic of the semiconductor circuit is not being measured, the time measuring unit removes the probe tip of the probe from the semiconductor circuit. Time the second elapsed time from release to contact again,
(D) When the measurement unit determines that the electrical characteristics of the semiconductor circuit are being measured when the measurement is resumed after the measurement of the semiconductor circuit is interrupted, the calculation unit determines whether the measurement is being performed according to the second elapsed time. The movement position is calculated from the movement distance obtained by referring to the second position variation table of the storage unit, and the position control unit is configured to calculate the position of the stage or the probe based on the movement position. Control the position ,
(E) After restarting the measurement of the semiconductor circuit, the correction unit corrects the first elapsed time of the time measuring unit to an elapsed time acquired by referring to the first position variation table from the moving distance,
(F) The calculation unit moves the movement from the movement distance obtained by referring to the first position variation table of the storage unit for each time interval according to the corrected first elapsed time. The position is calculated, and the position control unit controls the position of the stage or the probe for each time interval based on the moving position,
further,
The storage unit stores a plurality of the first position variation tables for a plurality of set temperatures, and a plurality of the second position variation tables for a plurality of set temperatures,
The calculation unit uses the corresponding first or second position variation table in accordance with the set temperature .

In the prober according to claim 1,
The distance measuring unit includes a position sensor that detects a position of the probe tip of the prober;
The distance measuring unit is a prober device that measures the moving distance based on a position detected by the position sensor.

The prober device according to claim 2 ,
The position sensor is a prober device including a camera or a laser sensor.