JPH01227449A - ウエハプローバ - 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】

この発明は半導体ウェハのプローブテストを行なうため
のウエハブローバに関し、半導体ウェハを精度よく測定
するのに適したウェハブローバを提供するものである。

【従来の技術】

半導体装置の製造工程においては、ウェハ上にウェハチ
ップが完成すると、プローブテストと呼ばれ電極パッド
にプローブ針を接触させてウェハチップの電気的特性検
査が行なわれる。 このような検査においては、プローブ位置において、プ
ローブ針が一定の針圧でウェハチップの電極パッドに接
触しているか否かが検査精度に大きく影響するものであ
った。 従来、このプローブ針がウェハの電極バッド上へ接触す
る場合の針圧は、ウェハの厚さやウェハ表面の傾きによ
って影響されるため、プローブ針に対してウェハチャッ
クの２軸方向の移動量を制御することにより調整されて
いた。

【発明が解決しようとする問題点１ しかしながら、本発明者等は針圧への影響因子として、
ウェハの厚さの不均一やウェハ表面の傾き、針圧を受け
た場合のウェハチャックのたわみ量等が非常に大きい影
響力を持っていることを発見した。 近年のウェハの高密度化に伴い、第９図に示すように、
プローブ針２１がプローブカード２２に垂直に設置され
るようになった。このような場合には、わずかな針圧の
違いによりプローブ針２１に過度の負荷がかかって変形
し、負荷が除かれたのちもその変形が残ってしまい、プ
ローブ針２１が使用できなくなってしまう。 この発明の目的は、かかる従来の問題点に対処してなさ
れたもので、ウェハの高さや変形に関係なく、適正な針
圧で高精度にウェハを検査できるウエハブローバを提供
することである。 【問題点を解決するための手段】 すなわちこの発明のウエハブローバは、ウェハなウェハ
チャックによって移動可能に保持するとともに、ハイド
センサでウェハ上の１チップごとにその特定点の高さを
検出し、プローブ位置においてウェハチャックを各チッ
プに応じてＹ軸方向に移動量を調整することにより、ウ
ェハとプローブ針との間隔を常に一定に保持しつつ、ウ
ェハ上、　の各チップを検査することを特徴とするもの
である。

【実施例】

以下、この発明の一実施例を図面を用いて説明する。第
１図ないし第４図はこの発明のウエハブローバの一実施
例を示し、第１図はその概略平面　図、第２図は側面図
、第３図はダミーウェハの用法を示す概略平面図、第４
図はウェハチャックの駆動方向を示す斜視図である。 プローブ位置に設置したプローブカード等からなるプロ
ーブ手段１と、ウェハ１２の相対的移動により各チップ
１３ごとに検査される０例えばウェハ１２が上下、Ｘ軸
−Ｙ軸方向に移動することにより検査される。上記上下
移動において、あらかじめ定められた位置に設けられた
ハイドセンサ２の位置を、ウェハチャック１１に吸着さ
れたウェハ１２が通過することにより、ウェハ１２内の
全チップ１３について、その高さがハイドセンサ２によ
り検知される。すなわち、第２図に示すようにウェハ１
２の端縁がハイドセンサ２を縦横に横切った際の２点Ｘ
＋　、ＸｓおよびＹｒ、Ｙｚのその交点をウェハ１２の
中心０として以後の基準とする。そして上記中心Ｏを起
点として、うす巻き状ないし蛇行状に移動させ、ウェハ
１２上の各チップ１３をハイドセンサ２によって検知す
る。 この検知結果はメモリに記憶させておく。 ４は、マイクロスコープζ撮像カメラ３からの出力によ
るＴＶモニタで、ウェハ１２のチップ１３に設けた電極
パッドにプローブ位置においてプローブ針２１をコンタ
クトさせ、その針跡の位置やサイズを確認するために使
用される。すなわち第４図に示すように、ウェハ１２を
吸着したウェハチャック１１をＸ軸、Ｙ軸、Ｙ軸方向お
よびθ方向に駆動させ、確認した針跡によってウェハ１
２の姿勢を制御するのである。 なお、上記ハイドセンサ２によって各チップ１３の高さ
を検知する前に、このＴＶモニタ４でウェハ１２を観察
してチップ１３内のどの位置を検知するかを決定する。 その後ウェハ１２をへイトセンサ２の視野位置まで、移
動させ、上記手順でウェハ１２の中心０を決定して、各
チップ１３ごとにその高さを検知する。得られた各チッ
プ１３ごとの高さのデータは、メモリに記憶しておく。 次にウェハ１２はプローブ位置まで移送され、各チップ
１３ごとに電気的に測定される。その際ウェハチャック
１１は、第５図のように各チップ１３ごとにプローブ針
２１に接触させるように動作するが、各チップ１３ごと
の高さに応じてＹ軸方向に移動量を調整する。この調整
は、ウェハチャック１１の駆動系を、メモリに記憶され
た各チップ１３ごとの高さのデータに応じて制御するこ
とにより行なわれる。なおウェハ１２のＸ軸ないしＹ軸
方向の傾きは、ＴＶモニタ４の位置で修正されているの
で、プローブ位置においては調整す　　　　□る必要が
ない。 この実施例においては、検査すべきウェハ１２をプロー
ブ位置に移送してウェハ１２上の各チップ１３を電気的
に測定するのに際し、次の準備工程を経るようにしたも
のである。 すなわち、先ずウェハチャック１１のチャックトップの
各部位にグいてのたわみ量を、ブローブ針２１による針
圧との関係において測定する。測定に際しては第６図に
示すように、プローブ位置のヘッドプレート３３に支持
された、上下方向に進退自在のマグネスケール３４を使
用する。すなわち、ウェハチャック１１のチャックトッ
プ３１にウェイト３２を載せ、この状態でウェハチャッ
ク１１をＺ軸方向に上昇させてマグネスケール３４の先
端に当接させる。そしてウェハチャック１１のチャック
トップ３１の各部位についてそのたわみ量を検出する。 上記たわみ量は、通常ウェハチャックの支柱部分との関
係からウェハチャックの中心においては少なく、周辺部
分において大きくなる。しかしながら、ウェハチャック
１１の材質等の要素もあってかなりのバラツキを有する
ものである。 このようにして測定したウェハチャック１１のチャック
トップ３１のたわみ量は、メモリに記憶させておき、の
ちのプローブ工程においてウェハチャック１１の２軸方
向の駆動を制御するのに使用する。このようにして針圧
の狂いを低減することにより、より一層高精度にウェハ
な検査することができる。 なお同時に、下記に示すような手段で、ウェハチャック
１１のＺ軸方向の移動の際の停止位置のズレを検出した
ところ、移動速度によって第８図のＡに示すような振動
が生じていることが判明した。 ズレの検出には第７図に示すように、プローブ位置のヘ
ッドプレート３３に支持されたオシロスコープ３５を使
用する。すなわち、ウェハチャック１１のチャックトッ
プ３１にウェイト３２を載せ、この状態でウェハチャッ
ク１１をＺ軸方向に上昇させてオシロスコープ３５でそ
の位置を検出する。そしてチャックトップ３１の各部位
についてその振動量を検出する。 このようにして測定したウェハチャック１１の振動はそ
のＺ軸方向の速度に大きく影響されるため、本発明者等
は種々検討した結果、ウェハチャック１１のＺ軸方向の
駆動を２段階制御することによって解消できることを見
いだした。このようにして振動量を低減することにより
、より一層高精度にウェハを検査することができる。 次にこの発明のウエハプローバの動作について説明する
。 通常のロード、アンロード手段でダミーウェハ１４をプ
ローブ位置に移送する０次いでダミーウェハ１４上の任
意の位置に、プローブ針２１で針跡かうなるマーク１５
を付してＴＶモニタ４の位置まで回送する。そして、こ
のダミーウェハ１４上のマーク１５をＴＶモニタ４で確
認するとともに、プローブ位置との間の距離りを検出す
る。得られたデータはＲＡＭ等のメモリに記憶させてお
く。 次に、検査すべきウェハ１２をプローブ位置に移送して
、ウェハ１２のチップ１３に設けた電極パッドにプロー
ブ位置においてプローブ針２１をコンタクトさせる。プ
ローブ針２１の針跡等のマーク２３を付された検査すべ
きウェハ１２は、ＴＶモニタ４によって上記マーク２３
の位置やサイズが確認される。それと同時に、ウェハ１
２を吸着したウェハチャック１１をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方
向およびθ方向に駆動させ、確認した針跡等のマーク２
３によってウェハ１２の姿勢を制御する。 その後、ウェハ１２はプローブ位置に送られ、各チップ
１３ごとに通常のテストを受ける。 上記各工程において、ウェハチャック１１のたわみ量に
応じた制御がＺ軸方向について行なわれる。また、第８
図のＢに示すように、ウェハチャック１１をＺ軸方向に
駆動する際には、上昇過程の大半は高速で移動させ、停
止位置に近すいた時点で低速にするという２段階で動作
させる。このようにすれば、上記振動を解消して非常に
制度よく、しかも速度を落とさずにテスト等を行なうこ
とができる。 なお、チップ１３内のどの位置の高さをへイトセンサ２
によって測定するかは、マイクロスコープと撮像カメラ
３からの出力によるＴＶモニタ４内の映像を、ＴＶモニ
タ４内中心に位置する十字マーク５に合わせることによ
り指示する。十字マーク５の下に位置する点が、Ｘ、Ｙ
方向へどれだけ移動すればハイドセンサ２の真下にくる
かが判れば、Ｔ　Ｖモニタ４に指示したチップ１３内の
点を正確にハイドセンサ２の下へ移動することが可能と
なる。 この移動量は、例えば以下の方法を取ることにより実行
可能となる。まず、上記ウェハチャック１１がへイトセ
ンサ２の真下を縦および横に横切ツタ際の２点、Ｘ＋、
ＸａおよびＹ　Ｉｎ　Ｙ　ａ　ノ中心、ｌの中心０であ
り、ハイドセンサ２の真下にウェハチャック１１が移動
する座標となる。 次に、ＴＶモニタ４の十字マーク５の真下をウェハチャ
ック１１が縦および横に横切った際の２り中心がＴＶモ
ニタ４の十字マーク５の下に移動センサ２とＴＶモニタ
４の十字マーク５との間の距離すなわち移動量となる。 したがって、上記ハイドセンサ２によって各チップ１３
の高さを検知する前に、このＴＶモニタ４でウェハ１２
を観察してチップ１３内のどの位置を検知するかを決定
する。 その後ウェハ１２をへイトセンサ２の位置まで移動させ
、上記手順でウェハ１２の中心０を決定して、各チップ
１３ごとにその高さを検知する。 チップ１３のＸ方向およびＹ方向の大きさは、あらかじ
めキーボード等を用いて人力することにより、ブローバ
内部に記憶されている。したがって、へイトセンサ２の
真下にＴＶモニタ４にて指示した特定点が移動した後は
、あらかじめ記憶されたチップ１３の大きさ分だけ移動
することにより、ウェハ１２上の各チップ１３上の特定
点の高さ測定が可能となる。得られた各チップ１３ごと
の高さのデータは、メモリに記憶しておく。 次にウェハ１２はプローブ位置まで移送され、上述のよ
うに各チップ１３ごとに電気的に測定される。なおこの
プローブ工程において、プローブ位置、ハイドセンサ２
およびＴＶモニタ４の間の距離ＬＬ、Ｌｉを、ウェハ１
２の中心０等を基準にして計測しておき、そのデータに
応じてウェハチャック１１の移動量を制御するようにす
れば、プローブ工程全体を自動的に行なわせることがで
きる。 上記実施例では、ウェハに形成される全チップについて
の高さを検知し、この検知信号により各チップの針圧を
あらかじめ定めた針圧に補正する例について説明したが
、ウェハを複数のブロックに分割し、ブロック単位で針
圧調整してもよい。 ブロックは例えば中心部、周辺部の５分割などである。 さらにあらかじめ定められた位置のチップやダミーチッ
プのみ高さ検知してもよい。

【発明の効果】

この発明のウエハブローバは、各ウェハの高さを検出し
ておき、この検出値に応じてプローブ針と電極パッドと
の相対的移動量を補正することにより、常にあらかじめ
定めた針圧で検査でき、高精度な測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のウエハブローバの一実施例を示す概
略平面図、第２図はその側面図、第３図はダミーウェハ
の用法を示す概略平面図、第４図はウェハチャックの駆
動方向を示す斜視図、第５図はプローブ工程におけるウ
ェハのＺ軸方向の動作を示す概略側面図、第６図はウェ
ハチャックのたわみ員を検出する手段を示す概略側面図
、第７図はウェハチャックの停止位置のズレな検出する
手段を示す概略側面図、第８図はウェハチャックの停止
時の振動を示すグラフ、第９図は従来の場合のプローブ
針が変形したところを示す概略側面図、第１０図は針圧
を受けた場合のウェハチャックのたわみを示す概略側面
図である。 １・・・プローブ手段　　　２・・・へイトセンサ３・
・・マイクロスコープと撮像カメラ４・・・そニタ　　
　　　　１１・・・ウェハチャック１２・・・ウェハ　
　　　　１３・・・チップ１４・・・ダミーウェハ　　
１５・・・マーク２１・・・プローブ針　　　２２・・
・ブローブヵード２３・・・マーク　　　　　３１・・
・チャックトップ３２・・・ウェイト　　　　３３・・
・ヘッドプレート３４・・・マグネスケール　３５・・
・オシロスコープ特許出願人　　東京エレクトロン株式
会社、−−Ａ、ノ 第　　１　　図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ウェハをウェハチャックによって移動可能に保持す
   るとともに、ハイトセンサでウェハ上の１チップごとに
   その特定点の高さを検出し、プローブ位置においてウェ
   ハチャックを各チップに応じてＺ軸方向に移動量を調整
   することにより、ウェハとプローブ針との間隔を常に一
   定に保持しつつ、ウェハ上の各チップを検査することを
   特徴とするウェハプローバ。