JPH01162177A - プロービング方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、プローブ針によって被測定素子の電気的特性
を検査するプロービング方法に関する。

（従来の技術） プローブ装置、例えば半導体ウェハのプローブ装置は、
ウェハ上の多数の素子の電気的特性を測定するなめに、
前記素子の電極パッドにプローブ針を接触させ、このプ
ローブ針をテスタに接続することで、測定を実行するよ
うになっている。

通常、前記ウェハは、真空チャック等により載置台上に
支持され、前記載置台をＸ、Ｙ軸方向及びＺ軸の周方向
であるθ方向に移動制御することで、前記素子の電極パ
ッドとプローブ針との位置合わせを行うようになってお
り、また、ウェハを搭載して前記載置台を上昇すること
で、前記プローブ針と電極パッドとを接触させるように
なっている。

また、プローブ針及びテスターを用いての電気的特性の
測定結果に基づき、不良素子にはスクラッチマーカ方式
又はインカ一方式等によって、マーキングを実行するよ
うに構成されている。

ここで、上述した電極パッドとプローブ針の位置合わせ
は、測定誤差の極めて少ない測定を実行する上で重要で
あり、かつ、これを精度良く実行するために自動化が強
く要望されていた。

そこで、この種の位置合わせを作業者の目視観察に頼ら
ず自動化する提案がおなわれている（特開昭５８−１６
９９２２　、特開昭５９−５６４１　、特開昭６０−２
４０２９特開昭６０−２４０３０．特開昭６１−１５３
４０．特公昭６２−１６０１８）。

また、本出願人も、上記位置合わせの自動化のための提
案を行っている（特願昭６０−６９５５４．特願昭６２
−１０６０２７　）。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来の提案は、いずれもプローブ針の針跡に基
づいて載置台のアライメントのみを行い、プローブ針と
電極パッドとの位置合わせのみを行うものであった。

ところで、上述した位置合わせの他に、プローブ針の接
触圧の調整も重要であり、接触圧が大きすぎるとプロー
ブ針の寿命を縮め、あるいはウェハ、プローブ針の破損
等を招くという問題がある。

一方、前記接触圧が小さすぎると、通常、前記ウェハ上
には酸化膜が形成されているので、この酸化膜をプロー
ブ針によって突き破ることが出来ず、電気的に接触不良
となって確実な測定を実行できないという問題がある。

従来、上記接触圧の調整は載置台のＺ方向の停止位置の
修正、すなわち、ウェハとプローブ針との接触後のオー
バードライブ量の修正を手動にて行っていたので、作業
者の負担が大きく、上述した位置合わせと同様に自動化
が切望されていた。

また、前述したように、測定結果に基づき不良チップに
対してはマーキンを実行しているが、このマーキングの
位置、大きさの設定も手動であるので、同様に自動化が
要望されていた。

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来の
問題点を解決し、プローブ針の接触圧の調整を自動化す
ることができ、さらには、不良測定素子に対するマーキ
ングの大きさ１位置の自動修正にも適用可能なプロービ
ング方法を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、被測定素子の電極パッドにプローブ針を接触
させて検査するプロービング方法において、 上記プローブ針の接触圧を、プローブ針の針跡から検出
して制御する構成としている。

元画上のアライメント位置を修正し、大きさが異なる場
合には、載置台の前記Ｚ軸方向のオーバードライブ量を
修正する構成としている。

（作用） 本発明方法は、基板にプローブ針を接触させた場合の接
触圧をプローブ針の針跡から検出して制御している点に
特徴がある。

例えば、被測定素子の電極パッドとプローブ針との相対
位置関係及び載置台のオーバドライブ量が、ｘ、ｙ、ｚ
軸方向及びθ方向で適正な位置に設定された場合の、前
記針跡の位置及び大きさを予め記憶しておき、この適性
値である跡情報と前記認識手段によって認識された針跡
の位置及び大きさ情報とを比較することで、アライメン
ト位置の修正情報と、オーバードライブ量の修正情報と
を得ることができる。

ところで、前記プローブ針と基板との位置修正は、プロ
ーブ針と電極パッドとの２次元面上での位置修正で可能
であり、Ｘ、Ｙ軸方向、θ方向での位置修正を実行すれ
ば良い。

一方、プローブ針の針跡の大きさは、接触圧の大きさを
反映している。すなわち、接触圧が大きければ針跡も大
きく、接触圧が小さければ針跡も小さくなる。本発明方
法では上記事実に着目し、針跡情報からプローブ針の接
触圧を調整するようにしている。例えば、この接触圧の
調整は、載置台のＺ方向の停止位置、すなわち、プロー
ブ針と基板との接触後のオーバードライブ量によって決
定され、前記針跡の大きさに基づく修正情報によってＺ
方向の停止位置を修正することで、適正な接触圧を得る
ことができる。また、電気的に０Ｎ１０ＦＦするＺ方向
の高さを求め、その情報と併用することで一段と信頼性
の高い接触圧が得られる。

上述したように、本発明方法ではプローブ針の針跡から
その接触圧を調整するものであるが、この跡情報をマー
キングの跡情報に置き換えれば、マーキング位置、大き
さの自動修正に応用することができる。

マーキングの位置調整も載置台の２次元面上の位置修正
で実行でき、マーキングの大きさは、スクラッチマーカ
一方式、インカ一方式共に載置台の２方向の位置調整で
実行できるので、プローブ針との位置合わせと制御動作
は全く同様であり、認識手段でマーキング跡を認識し、
適正なマーキング跡情報と比較し、その後はこの修正情
報に基づき載置台等の位置制御を行うことで、プローブ
針の位置合わせと併せて、マーキングの位置、大きさ修
正を自動的に実行することができる。

尚、このような修正動作は、被測定基板の測定中に実行
しても良いし、この測定前に、跡情報確認用のダミー基
板によって予め載置台等の位置を修正するようにしても
良い。

（実施例） 以下、本発明方法を半導体ウェハのプロービング方法に
適用した実施例について、図面を参照して具体的に説明
する。

この実施例は、被測定素子のパッド面積に対する針跡の
位置、大きさより、アライメント位置及び載置台のオー
バードライブ量を修正制御するものである。

まず、プローブ装置について説明すると、ウェハ１は載
置台２上に支持され、この載置台２は、載置台面上の直
交座標軸をＸ、Ｙ軸とし、上下方向をＹ軸、このＹ軸の
周方向をθ方向とした場合に、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向及びθ
方向に移動自在となっている。

また、前記載置台２は、モータ１０により回転駆動され
るボルト軸１１に沿って移動自在なスライド部１２に支
持され、第１図の実線で示す読み取り位置と、第１図の
鎖線で示す測定位置とに亘って移動自在となっている。

前記測定位置には、プローブ針３がプローブカード４に
取り付けられ、かつ、プローブカード４のリングインサ
ート５がサポートリング６の内式に配設されている。

そして、前記リングインサート５とサポートリング６と
は回転自在となっていて、前記リングインサート５の外
周部に設けた取手５ａを周回動機ｗｊ２０と連動させて
いる。

前記測定位置の上方には、視覚認識機構例えばＩＴＶな
どで構成されるテレビカメラ３１が設けられ、前記ウェ
ハ１のチップの電極パッドに付加された針跡を撮像する
ようになっている。このテレビカメラ３１からのテレビ
信号は、針跡判別器３２に入力され、ここで所定のスレ
シホールドレベルと比較されて針跡の有無が判別され、
この針跡情報はＣＰＵ３３を介してＲＡＭ３４の各番地
に記憶されるようになっている。尚、前記テレビカメラ
３１．針跡判別器３２．ＣＰＵ３３及びＲＡＭ３４は、
本発明の認識手段３０を構成する一例である。

さらに、前記認識手段３０での認識結果に基づいて、前
記ウェハ１のパッド電極とプローブ針３との相対位置関
係及び載置台２のオーバードライブ量を修正制御する制
御手段３５が設けられている。この制御手段３５は、前
記ＣＰＵ３３と、各稚演算情報を記憶しているＲＯＭ３
６とから構成されている。そして、前記ＲＯＭ３６に記
憶された情報に基づいて、ＣＰＵ３３で駆動量が演算さ
れ、前述したＸ、Ｙ、Ｚ軸方向及びθ方向の駆動の制御
を司どるようになっている。

次に、作用について説明する。

まず、プローブ針３を交換した場合の初期のアライメン
トについて説明する。針跡確認用の初期チップが形成さ
れた例えばアルミ蒸着基板を載置した載置台２を、プロ
ーブ針３が接触するまで２方向に上昇させ、その後に降
下させる。プローブ針跡を付加した初期チップは、載置
台２と共に一定の距離りをモータ１０の駆動により移動
され、測定位置に設定される。

そして、前記測定位置で、テレビカメラ３１によって、
初期チップの位置と初期チップに付加した針跡との関係
を撮像する。

すなわち、初期チップに対する針跡の位置の認識は、前
記針跡判別器３２の出力を各番地毎に記憶したＲＡＭ３
４に対するアクセスによって実行できる。

すなわち、第２図に示すように、ＲＡＭ３４上の電極パ
ッド４０ａ、４０ｂの領域内には、針跡４１ａ、４１ｂ
が記憶されている（尚、通常、この種の針跡は楕円形状
であるが、説明の便宜上矩形状に模式化している）。

まず、針跡の認識について第２図に示す行と列とを用い
て説明すると、第１行目より矢印４２に示すようにスキ
ャンして最終行までサーチする。

そして、針跡が存在するｎ行目に「１」を確認し、その
行番号を記憶した後、同様にして「１」が存在する行番
地をサーチする。

これと同じく列側もスキャンすることで、針跡が存在す
る列番地をサーチする。

このように、２値化された画像データにより、針跡が存
在する領域を確認することができる。

そして、前記「１」が存在する番地より針跡４１ａ、４
１ｂの外形を認識することができる。そして、この外形
より、第３図に示す針跡中心Ｒ１。

Ｒ２を計算によって求めることができる。この針跡中心
Ｒ１、Ｒ２が求まれば、既知である電極パッド４０ａ、
４０ｂの中心Ｑ、Ｐ位置（前記ＲＯＭ３６に記憶されて
いる）に対する前記針跡中心Ｒ１，Ｒ２のズレ量をＸ、
Ｙ軸方向毎に計算することができ、この計算によって、
載置台２のＸ、　Ｙ方向のアライメント修正量を求める
ことができる。

次に、回動量を算出する。

ここで、第３図に示す前記チップの内の２箇所のパッド
４０ａ、４０ｂにおいて、前記パッドの中心間距離ＯＰ
及びチップの形状は前記ＲＯＭ３６への設定値となって
いる。そして、前記針跡中心Ｒ１、Ｒ２を通る直線は、
前記パッドの中心間距離を表す直線ＯＰと交差する。そ
こで、第３図に示すように、前記２直線の交点をＱとし
、Ｒ１とＲ２とのＸ成分の距離及びＹ成分の距離は認識
手段３０により認識可能であるので、前記針跡中心Ｒ１
、Ｒ２間の距離を計算することが可能である。よって、
この２直線の傾きαを計算することができ、プローブ針
３が固定されているリングインサート５を周回動機構２
０の駆動により回動することで、θ方向でα度だけアラ
イメント補正を行うことにより、回動方向の補正を実行
することができる。尚、この補正は載置台２をθ方向で
回動して補正するようにしても良い。

以上のように、Ｘ、Ｙ方向及びθ方向で電極パッドとプ
ローブ針３との相対位置関係を自動的に実行することが
できる。

次に、本発明の特徴である前記針跡に基づく接触圧の修
正について説明する。

この接触圧は、針跡４０ａ、４０ｂの大きさに反映して
いる。そこで、針跡が存在する「１」の立つ番地の全領
域の面積を計算することで、前記針跡の大きさを認識す
ることができる。

そして、予め前記ＲＯＭ３６に記憶されている所定の大
きさ情報と比較することで、基準の大きさよりどの程度
大きいか小さいかを認識することができる。

そして、前記接触圧の修正は、載置台２のＺ方向の停止
位置を変化することで実行できる。すなわち、前記プロ
ーブ針３の接触圧は、プローブ針３０がチップに接触後
の載置台２のオーバードライブ量で決定されるので、針
跡が基準よりも大きければオーバドライブ量を小さくし
、針跡が基準よりも小さければオーバードライブ量を大
きくするように修正すれば良い。また、電気的に０Ｎ１
０ＦＦする２方向の高さを求め、その情報と併用するこ
とで一段と信頼性の高い接触圧が得られる。

以上により、位置合わせ及びプローブ針の接触圧の自動
修正を実行することができる。

尚、このような修正動作は、針跡確認用基板を載置して
実行する他、実際に半導体ウェハ１を載置台２上に載置
してプローブ検査を実行する場合に行うようにすること
もできる。この場合、各チップの電気的特性検査の終了
する度に上記修正を実行するのが煩雑である。

そこで、この種のプローブ装置では、針跡不良を検出す
るインスベクション機能を有するので、例えばこのイン
スペクション機能によって針跡不良と判断された場合（
例えば５チツプ連続して不良チップと判断された場合）
にのみ上述した修正動作を実行するようにしても良い。

このようにすれば、プローブ検査実行中にアライメント
補正及び接触圧の調整を有効に実行することが可能とな
る。

また、前述したＸ、Ｙ軸方向θ方向の位置修正に関して
は、本出願人が先に提案した特願昭６２−１０６０２７
に開示された手法を採用することもできる。

次に、上述したプロービング方法における位置合わせ及
び接触圧の修正と同様な手順により、マーキングの位置
調整及びマーキングの大きさ調整に適用した実施例方法
について説明する。

不良素子へのマーキングは、例えば第４図に示すスクラ
ッチマーカにより実行している。このスクラッチマーカ
は、ホルダー５０の一端にソレノイド５１を、その他端
にスリーブガイド５２を支持して構成されている。前記
ソレノイド５１は、通電によってピストン５３を挿脱自
在に支持するものである。一方、前記スリーブガイド５
２には、スクラッチ針５４が支持座れ、前記ソレノイド
５１に通電された際の前記ピストン５３の移動により、
前記スクラッチ針５４がスリーブガイド５２よりさらに
突出して、チップに接触することでマーキングを実行す
るように構成されている。

ここで、上記マーキングの場合にも、前述したプローブ
針３と同様に、その位置合わせが必要であり、例えば第
５図（ａ）に示すように、隣のチップにまでマーキング
されてしまう事態を防止する必要がある。また、このマ
ーキングはプローブ検査後にテレビカメラ等によって読
み取られてチップの良否の判定に供するものであり、チ
ップの大きさに応じてそのマーキングの大きさをも変え
る必要がある。すなわち、第５図（ｂ）のようにチップ
面積に対して過大に大きなマーキングは不要であり、か
といって、第５図（Ｃ）に示すようにチップ面積に対し
て余りにも小さいマーキングでは後のパターン認識にお
いて見落とされるという問題がある。

そこで、上記マーキングを実行したチップを前述した測
定位置に移動させ、テレビカメラ３１等によってマーキ
ング跡を認識し、その位置及び接触圧を同様に修正する
ようにすれば、従来手動にて実行されていた調整作業を
自動化することが出来、作業者の負担を大幅に軽減する
ことができる。

また、この種のマーキングはインカ一方式と呼ばれる方
法でも実行されることがあり、このインカ一方式とはソ
レノイドへの通電によるピストンの移動により、インク
壷内のインクを吐出するものであり、その位置合わせは
スクラッチ方式と同様であり、また、マーキングの大き
さの修正も、インク吐出端からチップまでの距離、すな
わち載置台２のＺ方向の移動位置によって修正可能であ
る。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればプローブ針の接触
圧を自動的に修正することができ、作業者の負担を大幅
に軽減し、かつ正確な調整を実行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を半導体ウェハのプローブ装置に適用し
た実施例を説明するための概略説明図、第２図、第３図
は針跡のＸ、Ｙ軸方向及びθ方向の位置ズレを検出する
動作を説明するための概略説明図、 第４図はマーキング手段の一例であるスクラッチマーカ
の概略説明図、 第５図はマーキングの位置ズレ及び大きさの相違を説明
するための概略説明図である。 １・・・被測定基板、 ２・・・載置台、３・・・プローブ針、３０・・・認識
手段、 ３３．３６・・・比較手段、制御手段。 代理人　弁理士　井　上　　−（他１名）第２図 第３図 第４図 第５図 （０）　　　　　　　　　　（ｂ） （Ｃ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定素子の電極パッドにプローブ針を接触させ
   て検査するプロービング方法において、上記プローブ針
   の接触圧を、プローブ針の針跡から検出して制御するこ
   とを特徴とするプロービング方法。
2. （２）前記プローブ針の針跡をＩＴＶカメラによって認
   識し、 適性な針跡情報としての大きさ及び位置情報と、前記Ｉ
   ＴＶカメラによって認識された針跡情報との比較結果に
   基づき、 適性値に対して位置が異なる場合には、Ｘ、Ｙ軸方向、
   θ方向の制御による２次元面上のアライメント位置を修
   正制御し、 大きさが異なる場合には、載置台の前記Ｚ軸方向の修正
   制御又はオーバードライブ量を修正制御することにより
   プローブ針の調整圧を調整するものである特許請求の範
   囲第１項記載のプロービング方法。
3. （３）検出結果に基づき、不良素子に対してマーキング
   を行うものであって、 跡情報として、適正なマーキング跡情報である大きさ及
   び位置情報を予め記憶し、 ＩＴＶカメラによって認識されたマーキングの跡情報と
   前記記憶情報との比較結果に基づき、マーキングの位置
   、大きさ修正を併せて実行するものである特許請求の範
   囲第１項記載のプロービング方法。
4. （４）被測定素子に対する跡情報の大きさ又は位置の不
   良が複数素子に亘って連続して生じた場合に、前記修正
   制御を実行するものである特許請求の範囲第１項乃至第
   ３項のいずれか１項記載のプロービング方法。
5. （５）跡情報確認用基板を載置台上に支持し、アライメ
   ント位置修正及びＺ軸の制御又はオーバードライブ量の
   修正を、被測定基板の測定前に予め実行するものである
   特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項記載の
   プロービング方法。