JP5595640B2 - プローブカードを位置決めするための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、１つのプローブカードを、試験されるべき基板の表面に対して、前記基板の表面に対して垂直な方向に位置決めするための方法に関する。この場合、前記プローブカードが、複数のニードルチップ付きの複数のプローブニードルを有し、複数の前記ニードルチップの第１位置が、複数の前記ニードルチップと前記基板の表面との間を隔てるように接近している分離位置として測定されて記憶され、複数の前記ニードルチップの第２位置が、前記基板の表面に接触している接触位置として測定されて記憶され、複数の前記ニードルチップの画像が、前記基板の表面に対してほぼ平行である少なくとも１つの水平な画像表示方向に沿って記録されて表示される。

また、本発明は、複数のプローブニードルを有する１つのプローブカードを位置決めする装置に関する。この場合、これらのプローブニードルは、複数のニードルチップを有し且つこれらのニードルチップが所定の位置に配向されるように前記プローブカード上に配置されていて、前記装置が、基板ホルダーと、この基板ホルダーを前記プローブカードに対して調整するための設定装置と、記録装置とを有し、この記録装置の記録軸線が、前記プローブニードルに向けられていて且つ前記基板の表面に対してほぼ平行であり、前記設定装置が、駆動装置を有し、この駆動装置が、接触位置及び分離位置を記憶するメモリーを有する。

電気的に能動な部品、例えば半導体構成品を有する基板は、いわゆる接触パッド有する。当該接触パッドは、プローブニードルを用いて外部から接触させるために使用される。それ故に、信号が、外部からこれら半導体構成品に対して印加され得、これら信号に対する当該半導体構成品の応答が検査され得る。すなわち、これら基板を試験することが可能である。いわゆるプローバが、当該試験のために設けられている。

複数のプローバの複数のプローブニードルが、複数のプローブホルダー又は複数のプローブカードに固定されている。複数のプローブホルダーが使用されるときに、複数の接触パッドによって想定されるパターンに応じて、これらのプローブニードルの複数のニードルチップが、これらの接触パッドに対向するように、これらのプローブホルダーが、プローブホルダープレート上で位置決めされる。

複数のプローブカードが使用されるときに、複数の接触パッドによって想定されるパターンに応じて、これらのプローブニードルの複数のニードルチップが、これらの接触パッドに同様に対向するように、これらのプローブニードルが、これらのプローブカードに固定されている。

複数のプローブニードルが、複数の接触パッドに接触するときに、これらのプローブニードルを観察するため、ドイツ特許出願公開第１０３２９７９２号明細書（特許文献１）は、観察軸がウエハの自由面と１つ又は複数の保持装置との間の隙間に挿入されるような当該観察軸を有する観察装置を記す。

これら観察装置は、これらのプローブニードルを正確に観察するために使用され得る。したがって、例えば、発生したオーバードライブの範囲が正確に測定され得、１つの範囲が決定されたときに、Ｚ方向の移動が調節され得る。

この場合、ウエハの自由表面に対してほぼ水平に且つ平行に挿入されることが、観察軸にとって好ましい。その結果、半導体構成品又はその他の構成要素の保持装置が、プローブニードルの視界を妨げない。

複数のプローブニードルの複数のニードルチップと試験される基板の表面との間の相対距離が調節され得る。したがって、当該相対距離は、この相対距離を調節する調節装置、例えば半導体表面に対して垂直方向に移動する基板締付け装置によって決まる。その一方で、これらのニードルチップの絶対高さ、すなわちこれらのニードルチップとプローブホルダー、例えばプローブホルダープレートの設置位置との間の距離は、このプローブホルダーの当該設置又は幾何学的構成によって決まる。

通常は、複数の基板が、１つの基板ユニット、例えば１つの半導体ウエハ内で試験される。複数のチップが、複数の基板としてこの半導体ウエハ上に配列されている。この場合、複数のニードルチップが、これらの基板の接触パッド上方で停止するように、１つのチップが、側面方向にこれらのニードルチップに対して位置決めされる。これらのニードルチップに対してこれらのチップを移動させるために、これらのニードルチップとその基板の表面との間の距離を調節して、これらのニードルチップが、その基板の表面にひっかき傷を付けることを回避することが必要であるので、このときは、まだ接触が実施されていない。その次の位置で初めて、これらのニードルチップが、当該接触パッドに僅かにひっかき傷を付ける程度に、これらのニードルチップとその基板との間の距離が減少する。すなわち、これらのニードルチップが、この接触パッド上で側面方向に僅かに移動する。

次いで、その次の基板が、試験後に近づけられる。この場合、これらのニードルチップとその基板の表面との間の距離が再び調節され、その次の試験位置に到達するように当該側面方向の移動が実施され、接触が再び実施される。

特に自動試験中にその速度を上げるため、二つの垂直位置、すなわち「分離位置」と呼ばれる第１垂直位置と「接触位置」と呼ばれる第２垂直位置とが記憶され、位置決め中に読み出され、調節装置を使用して調節される。

複数のプローブニードルの絶対高さの正確な情報がないので、これら２つの記憶された位置は、プローブカードが取り替えられた後の実際の状態にもはや一致しない。当該プローブカードに取り替えられた後の、その記憶された位置で、作業が継続されるならば、このことは、誤った接触を引き起こし、当該複数のニードルチップが、位置の変更時に基板の表面を研磨しうるか又は当該基板若しくは基板ユニットを過度に接触押圧し、ひいては当該基板若しくは基板ユニットを破損させうる。
ドイツ特許出願公開第１０３２９７９２号明細書

本発明の課題は、プローブカードが取り替えられた後に、分離位置及び接触位置が、このプローブカードに簡単に合わせられて誤った操作回避することを保証することにある。

この課題は、請求項１〜７に記載の方法及び請求項８に記載の装置よって解決される。すなわち、本発明は以下の、
１つのプローブカードを、試験されるべき基板の表面に対して、前記基板の表面に対して垂直な方向に位置決めするための方法であって、前記プローブカードが、複数のニードルチップ付きの複数のプローブニードルを有し、複数の前記ニードルチップと前記基板の表面との間が接近する程度に距離をあけるように、これらのニードルチップの第１位置が、分離位置として測定されて記憶され、複数の前記ニードルチップが前記基板の表面に接触した後に、これらのニードルチップの第２位置が、接触位置として測定されて記憶され、複数の前記ニードルチップの画像が、前記基板の表面に対してほぼ平行である少なくとも１つの水平な画像表示方向に沿って記録されて表示される当該方法において、複数の前記ニードルチップを画像表示するときに、当該記憶された前記接触位置を示すプローブ水平線が画像表示され、当該画像表示された前記接触位置が、前記プローブカードに適する複数の前記ニードルチップの高さに一致するまで、つまり前記接触位置の適切な高さに一致するまで、当該画像表示された前記接触位置が変更され、この設定された接触位置が、新しい接触位置として記憶されることによって解決され（請求項１）、
さらに、前記分離位置の高さが、記憶された前記接触位置から計算されて記憶されることを特徴とする請求項１に記載の方法によって解決され（請求項２）、
さらに、複数の前記ニードルチップを画像表示するときに、記憶された前記分離位置が画像表示され、当該画像表示された前記分離位置が、前記プローブカードに適する分離位置に一致するまで、当該画像表示された前記分離位置が変更され、この設定された分離位置が、新しい分離位置として記憶されることを特徴とする請求項１に記載の方法によって解決され（請求項３）、
さらに、前記プローブカードの、このプローブカードのプローブカードホルダーからの取り出しが決定されたときに、当該取り出しが検出され、記憶された前記接触位置が画像表示されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法によって解決され（請求項４）、
さらに、複数の前記ニードルチップの位置が、これらのニードルチップの画像から電子的に測定されて記憶されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法によって解決され（請求項５）、
さらに、前記接触位置は、複数の前記ニードルチップの記憶された位置から計算されて記憶されることを特徴とする請求項５の記載の方法によって解決され（請求項６）、
さらに、前記分離位置は、複数の前記ニードルチップの記憶された位置から又は算出された前記接触位置から計算されて記憶されることを特徴とする請求項５又は６の記載の方法によって解決され（請求項７）、
さらに、複数のプローブニードルを有する１つのプローブカードを位置決めする装置であって、これらのプローブニードルは、複数のニードルチップを有し且つこれらのニードルチップが所定の位置に配向されるように前記プローブカード上に配置されていて、前記装置が、基板ホルダーと、この基板ホルダーを前記プローブカードに対して調整するための設定装置と、記録装置とを有し、この記録装置の記録軸線が、前記プローブニードルに向けられていて且つ前記基板の表面に対してほぼ平行であり、前記設定装置が、駆動装置を有し、この駆動装置が、接触位置及び分離位置を記憶するメモリーを有する当該装置において、複数の前記ニードルチップと記憶された前記接触位置を示すプローブ水平線とを画像表示する表示装置が、前記メモリーと前記記録装置とに接続されていて且つ前記接触位置を変更する入力手段を有することによって解決される（請求項８）。

以下で、本発明を１つの実施の形態を用いてさらに詳しく説明する。

図１中に示されたように、（詳しく図示されていない）記録装置が、表示装置２上に複数のプローブニードル１を示す。この場合、これらのニードルチップ３は同時に画像表示されている。いわゆるプローブ水平線４も、この表示装置２上に画像表示される。このプローブ水平線４は、計算によって生成される。このプローブ水平線４は、これらのニードルチップ３の絶縁高さを示し、同様に詳しく図示されていないメモリー内に記憶される。

図２は、新しいプローブカードが設置された後に起きた状態を示す。当該新しく設置されたこのプローブカードの場合、製造技術に起因して、これらのニードルチップ３は、図１中に示されたプローブカードの場合より低い。すなわち、当該記憶されたプローブ水平線４は、これらのニードルチップ３の上にある。このプローブ水平線４は、図１中のプローブ水平線４に等しい。

このとき、プローブ水平線４は、計算によって接触位置と分離位置との双方を計算するために使用される。接触位置では、ニードルチップ３が、基板の接触パッドと接触している。分離位置では、プローブニードル１つまりニードルチップ３が、基板の表面から離れている。調節装置が、基板ホルダーに対応するように調節される。仮に、接触位置が、当該ニードルチップ３の実際の高さにもはや一致しないならば、このことは、著しい損傷を引き起こし得り、基板を破損させ得る。

図３中に示されたように、（詳しく図示されていない）入力手段が、ニードルチップ３に対する任意の希望位置にプローブ水平線４の位置を調節するために使用され得る。言うまでもなく、図４中に示されたように、プローブ水平線４をこれらのニードルチップ３の高さに再調整することが好ましい。新しく挿入されたプローブカードに対応する接触位置も、この位置にある当該プローブ水平線４の調節から計算される。

プローブカードが取り替えられたときは、したがって位置決めのために記憶されていて且つ使用される値を補正するため、これらのニードルチップ３の実際の位置に対する記憶されたプローブ水平線４の比が提供されることが特に好ましい。

図５〜７中に示されたような装置が、本発明の方法で使用される。

図５によれば、プローブカードホルダー６内に配列されているプローブカード５が、摺動ピース７を使用して固定されている。

当該プローブカードホルダーに固定接続されているセンサーピース８が、そのすぐ近くにある摺動ピース７上に配列されている。

圧力ラインが、当該センサーピース８内に配置されている。この圧力ラインは、（詳しく図示されていない）真空又は圧縮空気源に接続されていて且つ開口部１０内に開口している。図６中に示されたように、摺動ピース７が固定されるときに、この開口部１０が閉鎖される。

プローブカード５が取り出されようとするときは、このプローブカード５が取り出され、新しいプローブカードが挿入され得るように、摺動ピース８を移動させることが必要である。したがって、開口部１０が強制的に解放される。したがって、この開口部が、圧力ライン内に圧力差を発生させる。プローブカード５が取り替えられるときに、当該圧力差が測定されて検出され得る。この場合、前記プローブカードの、このプローブカードのプローブカードホルダーからの取り出しが決定されたときに、当該取り出しが検出され、記憶された前記接触位置が画像表示される。

また、当該取り替えの検出が、特に図１〜４中に示された表示と記憶された接触位置の関連した補正とを実行させるために使用され得る。

表示装置２上の複数のプローブニードル１を示す。 新しいプローブカードが設置された後に起きた状態を示す。 再調整前の状態を示す。 プローブ水平線４をニードルチップ３の高さに再調整することを示す。 プローブカードホルダー６内に配列されているプローブカード５が、摺動ピース７を使用して固定されている装置を示す。 摺動ピース７が固定されるときに、開口部１０が閉鎖される摺動ピースが固定される装置を示す。 図６の一部の拡大図である。

１ プローブニードル
２ 表示装置
３ ニードルチップ
４ プローブ水平線
５ プローブカード
６ プローブカードホルダー
７ 摺動ピース
８ センサーピース
９ 圧力ライン
１０ 開口部

Claims (8)

1. １つのプローブカードを、試験されるべき基板の表面に対して、前記基板の表面に対して垂直な方向に位置決めするための方法であって、
   前記プローブカードが、複数のニードルチップ付きの複数のプローブニードルを有し、 複数の前記ニードルチップと前記基板の表面との間が接近する程度に距離をあけるように、これらのニードルチップの第１位置が、分離位置として測定されて記憶され、
   複数の前記ニードルチップが前記基板の表面に接触した後に、これらのニードルチップの第２位置が、接触位置として測定されて記憶され、
   複数の前記ニードルチップの画像が、前記基板の表面に対してほぼ平行である少なくとも１つの水平な画像表示方向に沿って記録されて表示される当該方法において、
   複数の前記ニードルチップを画像表示するときに、当該記憶された前記接触位置を示すプローブ水平線が画像表示され、
   当該画像表示された前記接触位置が、前記プローブカードに適する複数の前記ニードルチップの高さに一致するまで、つまり前記接触位置の適切な高さに一致するまで、当該画像表示された前記接触位置が変更され、
   この設定された接触位置が、新しい接触位置として記憶されることを特徴とする方法。
2. 前記分離位置の高さが、記憶された前記接触位置から計算されて記憶されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 複数の前記ニードルチップを画像表示するときに、記憶された前記分離位置が画像表示され、
   当該画像表示された前記分離位置が、前記プローブカードに適する分離位置に一致するまで、当該画像表示された前記分離位置が変更され、
   この設定された分離位置が、新しい分離位置として記憶されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記プローブカードの、このプローブカードのプローブカードホルダーからの取り出しが決定されたときに、当該取り出しが検出され、記憶された前記接触位置が画像表示されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 複数の前記ニードルチップの位置が、これらのニードルチップの画像から電子的に測定されて記憶されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記接触位置は、複数の前記ニードルチップの記憶された位置から計算されて記憶されることを特徴とする請求項５の記載の方法。
7. 前記分離位置は、複数の前記ニードルチップの記憶された位置から又は算出された前記接触位置から計算されて記憶されることを特徴とする請求項５又は６の記載の方法。
8. 複数のプローブニードルを有する１つのプローブカードを位置決めする装置であって、これらのプローブニードルは、複数のニードルチップを有し且つこれらのニードルチップが所定の位置に配向されるように前記プローブカード上に配置されていて、
   前記装置が、基板ホルダーと、この基板ホルダーを前記プローブカードに対して調整するための設定装置と、記録装置とを有し、
   この記録装置の記録軸線が、前記プローブニードルに向けられていて且つ前記基板の表面に対してほぼ平行であり、
   前記設定装置が、駆動装置を有し、この駆動装置が、接触位置及び分離位置を記憶するメモリーを有する当該装置において、
   複数の前記ニードルチップと記憶された前記接触位置を示すプローブ水平線とを画像表示する表示装置が、前記メモリーと前記記録装置とに接続されていて且つ前記接触位置を変更する入力手段を有することを特徴とする装置。

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