JPH01161174A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はウェハに形成されたＩＣチップの電気的特性
を測定するためのプローブ装置に関する。

［従来の技術］ 一般にプローブ装置は第８図に示すようにブロービング
エリア１００内でウェハ１０を搭載した載置台３０をＸ
Ｙステージの水平座標−Ｌでｘｙ力方向移動しながら第
７図に示すようなウェハ１０に形成されたチップ２０の
パッド２０ａに測定針であるプローブ針を接触させてチ
ップの電気的特性を測定するものであり、この測定に先
立って搬送部］０１より搬送されたウェハ］はアライメ
ントステージ１０２においてチップ配列と水平座標のＸ
、Ｙ軸とが合致するように調整される。

一方、プローブ針は通常予めプローブカードに高精度に
配設固定されており、このプローブカードをプローブ装
置のヘッドプレー１−の所定位置に取付けるようになっ
ているが、この場合、取付精度には自ずと限界があるた
め、測定時にはすでにアライメント終了後のウェハをプ
ローブ針のところへ移動した後、最初のウェハについて
ティーチング操作、すなわぢチップ２０のパッド２０ａ
とプローブ針を確実に接触させるように更に位置合わせ
することが必要である。この位置合わせは、従来プロー
ブ装置に装備されたマイクロスコープを用いてオペレー
タの目視によって行ない、手動でウェハ側、すなわち載
置台をＸＹ調整すると共にプローブカード側をｏＷＡｍ
し、プローブ針の先端とチップ２０のパラＦ　２０　ａ
とを合致させていた（特願昭６２−１３６７０６号）。

［発明か解決しようとする問題点］ ところで、このようなオペレータの目視によるプローブ
針とバッドとの位置決めは、」−５μ程度の誤差しか許
されないため、操作に熟練を要し、操作者の負担が非常
に大きかった。また、従来のプローブ装置はこのような
オペレータの作業を必要とするため、クリーンルーム内
の完全な無人化を達成することができなかった。

本発明はこのような従来の問題点を解決し、プローブ針
とウェハとの位置合わせを自動化したフルオートプロー
ブ装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成する本発明のプローブ装置は、水平座標
上を移動する載置台」−に設けた被測定体と測定部とを
相対的に移動させ前記被測定体の電極に前記測定部を接
触させ測定するプローブ装置において、前記測定針と前
記被測定体との位置ズレ量を自動的に認識し、この位置
ズレ量を補正して前記測定針と前記被測定体の電極とを
自動的に位置合わせすることを特徴とする特に測定針の
座標上の位置を検知するための検知手段を備え、該検知
手段からの検知信号に基き前記載置台を駆動し前記測定
針と前記被測定体の電極とを自動的に位置合わせするこ
とを特徴とする。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

プローブ装置は第１図及び第２図に示されるように被ａ
ｌｌｌ定休であるウェハのチップと測定針であるプロー
ブ釧とを接触させて電気的性能を測定する測定部」、ウ
ェハを収納部より取り出し測定部１に搬送する搬送部２
、データの入力等を行うための操作部３及び操作部３か
らの入力データやこれら測定部１、搬送部２からの各種
信号に基き測定部」−及び搬送部２を駆動制御する制御
部４から成る。

測定部１はウェハ１０を載置した載置台５を水平方向（
ＸＸ方向）の座標に基づき移動するＸＹステージ１１、
載置台５上のウェハ１０のチップ配列方向とＸＹステー
ジ１１の座標とを整合させるためのアライメントステー
ジ１２及びヘッドプレーＩ−６に設けられたプローブカ
ード部１３を備えている。

載置台５はＸＹステージ１１によってＸＸ方向に駆動さ
れると共に垂直方向（Ｘ方向）及び回転方向（Ｏ方向）
の駆動機構を備え、載置したつ工ハ１０を２方向及びＯ
方向に位置調整できるように駆動する。

ＸＹステージ１１は、第３図に示すようにＸレールｌｌ
ａとＹレール１１１〕を備えると共にＸ方向とＸ方向の
各々の駆動機構１４．１５を備え、例えばＸレールｌｌ
ａに搭載された載置台５をＸ方向の駆動機構１４によっ
てＸレールｌｌａに沿ってＸ方向に移動させると共に、
Ｘ方向の１駆動機構１５によってＹレールｌｌｂに沿っ
てＸレール’Ｌｌａを移動させることにより、載置台５
をＸＹステージ１１の座標上の任意の位置に移動するこ
とができる。駆動機構１４．１５としては例えばステッ
ピングモータが用いられ、この場合載置台５を１５μ程
度の誤差範囲で移動することができる。

アライメン１−ステージ］２は本実施例においては測定
部１の前方に位置し、例えば光学的にウェハのチップ配
列を検知する光学系を備え、チップ配列を検知してチッ
プ配列がＸＹステージ１］−の座標のＸＹ軸と整合する
ように載置台を微調整する。アライメント方法は光学的
方法のみならず画像認識法でもよく、その場合、光学系
の代わりにカメラが設置されている。

プローブカード部１３はテスターと被測定体（ウェハの
チップ）とを電気的に接続させるもので、本体に対し開
閉自在なヘッドプレート６の略中夫に設けられたインサ
ートリング１３１−とインサートリング１３１に取り付
けられるプローブカード１３２から成り、プローブカー
ド１３２には所定の精度の測定針であるプローブ針７が
複数配設されている（第６図）。

更にこのプローブ針７に先端とチップ２０のパッド２０
ａとを正確に且つ自動的に位置合わせするものとして、
ウェハの移動する座標におけるプローブ針７（先端）の
位置を検知する手段を備える。このような検知手段は本
実施において載置台５に着脱可能に設けられるカメラ８
から成る。すなわち、第４図に示すように載置台５には
このカメラ８を取付けるための取付部５１が形成されて
いる。カメラ８は取付部５１に固定するための取付台８
１に固定され、非測定時にはＸＹステージ］］から外れ
た位置、例えば測定部１の搬送部２とは反対側の側面に
近い待機位置（第２図）にあり、測定時にはジャバラア
ーム９等の搬送手段によって載置台５の取付部５１に取
付けられる。取付部５１とカメラ８の取付台８１とは例
えば取付部５１を鉄などの磁性体、取付台８１を電磁石
とすることにより着脱自在であり、取付時の垂直方向（
Ｘ方向）の精度は取付部５１の面５１ａと取付台８１の
面８１ａとによって高精度に保たれる。

水平方向（ｘｙＸ方向の精度については次に述べる認識
手段によって調整するものとする。

カメラ８の載置台５への取付位置の水平方向の誤差を認
識する認識手段−アライメントマーク１６はＸＹステー
ジ１１の座標における固定位置にあってカメラ８によっ
て捕えられる位置に設けられる。本実施例においてアラ
イメントマーク１Ｇはアライメントステージ１２の１〜
ツブプレートの背面に設けられる。

アライメントークテージ１２のトッププレー１〜は本体
に対し開閉されることなく固定されており、その背面の
一点はＸＹステージの座標の原点０゜Ｐに対し設計」−
決定される固定距離とすることができるので好ましい。

このように座標の原点Ｏ９Ｐに対し固定距離にあるアラ
イメントマーク］６にカメラ８を合致させることにより
、カメラ８の取付誤差を認識することができる。この認
識方法については以下に詳述する。

以」−のような構成におりるプローブ釦７とチップのパ
ッドとの自動位置合わせについて説明する。

本発明において位置合わせは、］）載置台５に取付けた
カメラ８の位置認識、〕■）当該認識後のカメラ８によ
るプローブ針７の位置検知、ｉｊｉ　）プローブ釦７と
チップのパラＩ〜との位置合わせの３ステツプから成り
、前提として載置台５にはウェハ１ｏが載置台５とのセ
ンター合わせ及びアライメン１−を終了した状態で載置
されているものとする。

ｉ）載置台５に取付けたカメラ８の位置認識カメラ取付
後の載置台５の中心Ｙ〕、に対するカメラ８の中心ｐＨ
の位置は、はぼ載置台５の半径とカメラ８の半径で決ま
る所定位置（Ｘ方向にａ、Ｘ方向にｂ、ここでａ、ｂは
定数）にある（第５図）。つまり、載置台５の移動する
ＸＹステージ１１の座標において載置台５の中心■）５
の座標が（ｘ、ｙ）であるとすると、カメラ８の中心Ｉ
〕６は（ｘ＋ａ、ｘ＋ｂ）である。しかし、カメラの取
付精度によって（△Ｘ、△ｙ）の誤差が生じ、現実には
（ｘ＋ａ＋△ｘ、ｙ十り＋△ｙ）となっている。そこで
、カメラ取付移載置台５を移動し、原点Ｏ０Ｐに対し固
定位置（Ａ、Ｂ）にあるアライメントマーク１６の中心
Ｍ、Ｐ、とカメラ８の中心Ｐ８がぼぼ一致するようにす
る。すなわち、載置台５を（Ａ−ａ、Ｂ−ｂ）の位置に
移動する。

この時、△Ｘ＝Ｏ１△ｙ＝ｏであればマーク】６の中心
Ｍ、Ｉ）、とカメラ８の中心Ｐ８は完全に合致するわけ
であるが、現実にはずれ（△Ｘ＝Ｏ１△ｙ＝ｏ）がある
ので、これをカメラ８によって検知する。すなわち、例
えば予めパターン認識されていたアライラン１ヘマーク
１６とカメラ８の検知したマークとのずれを制御部４に
よって認識し、デジタル化し△Ｘ及び△ｙを記憶する。

これによリ、カメラ８の載置台５に対する正確な位置が
認識される。１１）プローブ針の位置検知以上のような
載置台５に対する取付位置が認識されたカメラ８をプロ
ーブ部１３に移動し、プローブ針７を下からカメラ８で
捕え、釦の先端にピントを合わせる。ピント合わせは一
番黒いと認識した面積が最も少なくなる高さをピントが
合ったとする。この時の載置台５の座標（ｘ’　、ｙ’
　）からプローブ針７の先端の座標上−の位置−すなわ
ち、カメラ８の中＋１．）（ｘ’＋ａ＋△ｘ、ｙ’　十
ｂ＋△ｙ）を検知する。このようなプローブ針７の位置
検知は少なくともプローブカードに配設される複数のプ
ローブ針７のうちの端部の二つについて行う。例えば第
６図に示すプローブカー１−の左側に配設されたプロー
ブ針７’、７”についてその先端の位置Ｐ１（Ｘｌ、Ｙ
ｘ）　、Ｐ２　（Ｘ２、ｙ２）を検知し、ｙｓ、　””
　Ｙ　ｚとなるようにプローブカードを回転し、プロー
ブ針７の配列とＸＹ軸と整合する。この時のプローブ針
の先端の位置は検知信号として制御部４に入力され記憶
される。

ｎｉ）プローブ針とチップパッドとの位置合わせ以上の
ようにプローブ針の０方向の位置合わせ及び座標上の位
置を検知した後、すてに載置台５とのセンター出し及び
アライメントステージ】２におけるＸＹ軸とスゲラグラ
インとの整合を終了し、載置台上に位置決めされたウェ
ハをプローブカード部１３に移動し、更にそのウェハ七
の測定すべきチップ２０のパッド２０ａが１ｉ）におい
て予め記憶されたプローブ針先端座標と合致するように
載置台５を微調整する。しがる後に載置台５をＺ方向に
上昇させてプローブ針７とパッド２゜ａを接触させる。

［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように、本発明においては
測定針であるプローブ針の座標上の位置を検知するよう
にしたので、測定針とその座標−１−を移動する被測定
体とを自動的に位置合わせすることができ、これまでの
プローブ装置が目視に頼らざるを得なかった部分を完全
自動化することが可能となった。これにより、クリーン
ルーｔ１の無大化が達成でき、無塵化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプローブ装置の一実施例を示す図、第
２図は第１図のプローブ装置の測定部の平面図、第３図
は同プローブ装置の部分斜視図、第４図は同プローブ装
置の検知手段の一実施例の斜視図、第５図及び第６図は
それぞれ自動位置合わせ方法を説明するための図、第７
図はウェハを示す図、第８図は従来のプローブ装置を示
す図である。 ］・・・・・・測定部 ２・・・・・・搬送部 ３・・・・・・操作部 ４・・・・・・制御部 ５・・・・・・載置台 ７・・・・・・プローブ針（測定！１ｌＩ）８・・・・
・・カメラ（検知手段） １０・・・・ウェハ １１・・・・ＸＹステージ ］３・・・・プローブカード部 １６・・・・アライメントマーク（認識手段）２０・・
・・チップ ２０ａ・・・・・バット（電極） 代理人　弁理士　　守　谷　−雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水平座標上を移動する載置台上に設けた被測定体と
   測定針とを相対的に移動させ前記被測定体の電極に前記
   測定針を接触させ測定するプローブ装置において、前記
   測定針と前記被測定体との位置ズレ量を自動的に認識し
   、この位置ズレ量を補正して前記測定針と前記被測定体
   の電極とを自動的に位置合わせすることを特徴とするプ
   ローブ装置。 ２、測定針の座標上の位置を検知するための検知手段を
   備え、該検知手段からの検知信号に基き前記載置台を駆
   動し前記測定針と前記被測定体の電極とを自動的に位置
   合わせすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のプローブ装置。 ３、前記検知手段は前記載置台に着脱可能であり且つ前
   記検知手段の前記載置台への装着位置の誤差を検出する
   ための認識手段を備えたことを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載のプローブ装置。