JPH01243535A - ウエハプローバ装置 - 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、半導体ウェハ加工工程において、プローブ
検査工程に使用されるウェハプローパ装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

第３図は１例えば特開昭６０−２１３０４０号公報に示
された従来のウエハプローバ装置を一部ブロック図で示
す断面図である。第３図において、（１）はプローブ検
査されるウェハ、（２）はモータ、送りネジなど（図示
せず）によりｘ、ｙ、ｚおよび回転方向に駆動されるＸ
ＹＺθテーブルであって、この上に上述したウェハ（１
）が真空固着される。（３）はｘＹｚθテーブル（２）
を駆動するモータ用のモータアンプ、（４）はＸＹＺ７
Ｊテーブル（２）Ｋ取付けられたｘｙｚおよび回転位置
検出センサ（図示せず）からのテーブル位置情報を受け
る位置検出部、（５）は位置検出部（４）の検出出力に
応じてモータアンプ（３）を制御するＸＹＺθテーブル
制御ユニット、（６）はこのＸＹＺθテーブル制御ユニ
ット（５）へ指令を発する演算制御部である。

（７）はグローバ装置ベースであり、　＜８）　、　（
９）はこのブローバ装置ベース（７）にそれぞれ取付け
られ、ウェハ（１）の粗位置を検出するウェハ位置検出
器、および、ウェハ（１）上のチップパターンを認識す
るウェハ認識装置である。（１０）はウェハ位置検出器
（髪からの情報によりウェハ（１）の外周およびオリエ
ンテーションフラット（以下オリフラと略す。）位置を
検出するため演算制御部（６）とのインターフェースを
とるウェハ位置検出インターフェイス部。

（１１）はウェハ認識装置（９）からの情報を演算認識
するため演算制御！ｆｆｉ　（６）とのインターフェー
スをとるウェハ認識制御部である。

（１２）はプローブ針群であり、プローブカード（１３
）によりプローパ装置ペース（７）に位置決め固定され
ている。

（１４）はｘＹｚθテーブル（２）上に固定され、プロ
ーブ針群（１２）の像を撮らえる対物受像口、（１５）
はこの対物受像口（１４）に連結されたファイバースコ
ープ、（１６）は対物受像口（１４）から入り、ファイ
バースコープ（１５）によって送られる、プローブ針群
（１２）の儂を所定倍率に調整し、内蔵した撮像素子（
図示せず）により光学−電気変換する光学撮像部、（＋
７）は照明装置であって。

ファイバースコープ（＋８）、光学撮像部（１６）、フ
ァイバースコープ（１５）および対物受像口（１４）を
通してプローブ針群（１２）を照明する。

（１９）は光学撮像部（１６）内の撮像素子を駆動し、
またビデオ信号を発生するビデオ信号発生部。

（２０）はこのビデオ信号発生部（１９）からのビデオ
信号をデジタル化し、メモリ（図示せず）に記憶させ、
記憶された画像情報を処理し、プローブ針群（１２）の
位置情報を認識するパターン認識処理部である。

第４図はプローブ針群（１２）を示す平面図であり、（
２１ａ　）　＋　（２１ｂ　）　−（２１ｃ　）　、（
２１ｄ　）はそれぞれ光学撮像１％　（１６）により捕
えられる視野をあられす。

従来のウエハプローバ装置は上述したように構成されて
おり、ウェハ（１）の種類に対応したプローブカード（
１３）をプローバ装置ベース（７）に装着した後に、ま
ずプローブ針群（１２）の針先の位置情報を認識し、そ
の情報によりウェハ（りのブロービングを行う。

プローブカード（１３）はブローバ装置ベース（７）に
ＸＹ方向±１　ｍｍ　の精度で装着される。対物受像口
（１４）は視野を２　ｍｍ程度にとり、予め決められた
位置にＸＹＺθテーブル（２）により移動してやればプ
ローブ針群（１２）の像を捕えることができる。

まず視野（２１ａ）の位置において、ｘｙｚθテーブル
（２）を２方向にスキャンしながらパターン認識処理部
（２０）を制御し、対物受像口（１４）のフォーカスを
自動調整する。演算制御部（６）において、このときの
２方向の位置検出センサからの位置情報を位置検出部（
４）より読めば、視野（２１ａ）の位置でのプローブ針
群（１２）の高さ、すなわち２位置が既知となる。さら
に視野（２１ａ）の画像をパターン認識処理部（２０）
において画像処理することによりプローブ針群（１２）
の先端位置および先端ピッチを認識かつ検知し、その情
報を演算制御部（６）に記憶する。

次いでＸＹＺθテーブル（２）を駆動し、対物受像口（
１４）を視野（２１ｂ）、（Ｈｃ）、（２１ｄ）等の位
置に移動させ、視野（２１ａ）と同じ動作をさせ、それ
ぞれの位置でのプローブ針群（１２）の先端および先端
のばらつきが既知となる。

演算処理部（６）は、視野（２１ａ）、（２１ｂ）、（
２１Ｃ）、（２１ｄ）等におけるプローブ針群（１２）
の先端位置データを総合し、演算してプローブ針群（１
２）のＸＹＺ平均位置および回転を知り、位置検出作業
が終了する。

プローブ針群（１２）の位置検出作業が終了した後、グ
ローブ作業が開始される。

ウェハ（りはＸＹＺθテーブル（２）上に自動供給され
るが、ウェハ（１）のプローバ基準点に対する位置およ
びウェハ（１）のオリフラ方向は未知であるため。

検出する必要がある。演算制御部（６）はｘｙｚθテー
ブル制御ユニット（５）に指令を出してウェハ位置検出
器（８）の特定位置にｘＹｚθテーブル（２）を送る。

次にその位置でＸＹＺθテーブル（２）を回転させ、ウ
ェハ（りをウェハ位置検出器（８）の下方で回転させる
。

ウェハ位置検出器（８）には、ウェハ（りの中心とＸＹ
Ｚθテーブル（２）の回転中心のずれによりウェハ（１
）の外周が撮れても十分な検出ができるよう、検出範囲
をもたせる。

回転中に、ウェハ位置検出インターフェース部（１０）
を通して演算検出部（６）はウェハ（１）の中心位置お
よびオリフラの位置を演算検出する。次いでその求めた
位置を基準としてさらに高精度の位置決めを次の作業で
行う。

ウェハ（１）の中心位置およびオリフラの方向の情報に
基いてＸＹＺ＃テーブル（２）を駆動し、ウェハ認識装
置（９）の下の検出領域にウェハ（１）上の特定のチッ
プを位置させる。ウェハ認識制御部（１１）はウニ／Ｎ
ｌ）上のチップパターンをウェハ認識装置（９）からの
検出情報より認識し、演算制御１！１（Ｓ（６）はチッ
プの位置を高精度に演算認識する。このようなチップパ
ターンを予めウェハ（り内の離れた位置に２個以上選定
しておき、その２個所以上の情報から演算制御部（６）
はウェハ（り自身の位置を所定の精度で検知する。

ここでウェハ（りの位置情報と先に述べた段取作業にお
いて得たプローブ針群（１２）の位置情報とから、両者
のずれを算出し、そのずれ量を失くす方向でプローブ針
群（１２）をウェハ（１）上のチップ内にあるポンディ
ングパッド（図示せず）と位置決め接触することができ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のウエハプローバ装置では、プローブ針群を撮像す
る光学系にファイバースコープが含まれているため、画
像にひずみが生じ、プローブ針群の正確な位置情報が得
られないという問題点があった。

この発明は、上述したような問題点を解決するためにな
されたもので、プローブ針群の撮像光学系上の画像のひ
ずみを少なくするとともに、グローブ針群撮像装置とウ
ェハ認識装置を共用できるウエハプローバ装置を得るこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るウエハプローパ装置は、プローブ針群の
上方に設置され、光路を切換えて前記プローブ針群およ
びウェハのチップパターンを撮像する光学手段と、この
光学手段に対抗して設けられ、その光学画像を光学処理
して電気信号に変換する光学撮像部とを設けたものであ
る。

〔作　用〕

この発明においては、光学撮像部をプローブ針群の上方
に設置したことＫより、プローブ針群とウニへのチップ
パターンを１台の光学撮像部で撮像でき、また光学撮像
部のＸＹ方向の駆動がないため、ファイバースコープが
不要であり１画像のひずみを少なくすることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を一部ブロック図で示す構
成図であり、そして第２図は第１図に示した実施例の要
部を詳細に示す側断面図である。

これら両図において、符号（υ〜（７）　ｅ　（１２）
、（１３）。

（１６）〜（２０）で示すものは第３図の従来装置に示
したものと同じである。（２２）は光学撮像部・（１６
）と共にプローパ装置ペース（７）に取り付けられる光
学装置、（２２ａ）、（２２ｂ）はそれぞれ光学装置（
２２）に設けられた窓、（２３）は光学装置（２２）内
Ｋかつ窓（２２ａ）の近（に設けられた全反射平面ミラ
ー。

（２４）はこの全反射平面ミラー（２３）と対面して光
学装置（２２）内にかつ窓（２２ｂ）の近くに設けられ
たハーフミラ−、（２５）は光学装置（２２）の外部に
設けられ、窓（２２ａ）と（２２ｂ）を交互に遮るアク
チュエータ（図示せず）を有するシャッター。

（２６）はハーフミラ−（２４）　、全反射平面ミラー
（２３）および窓（２２ａ）を通過する光の光路、　（
２７）はハーフミラ−（２４）および窓（２２ｂ）　ｉ
ｋ通過する光の光路、　（２８）は光学装置（２２）を
回転駆動するモータ、　（２９）はこのモータ（２８）
用のモータアンプ、　Ｂｏ）はモータ（２１３）　Ｋ取
９付けられた回転角検出七ンサ（図示せず）からの回転
角情報を受けとる回転角検出部、　　（５１）はこの回
転角□検出部（３０）の検出出力に応じてモータアンプ
（２９）を制御する光学装置制御ユニツ）、（５２）は
シャッター（２５）を駆動するシャッターアンプである
。

・この発明のウエハプローバ装置は上述したように構成
されており、ウェハ（１）の種類に対応したグローブカ
ード（１３）はブローバ装置ベース（７）　ＫＸＹ方向
士＋　ｍｍ　の精度で装着される。シャッター　（２５
）を駆動することにより窓（２２ａ）を開き。

光学撮像部（１６）が光路（２６）の像を撮像できるよ
うにする。モータ（２８）は光学装置（２２）を回転さ
せ、視野が２ｍ程度に設定された光学撮像部（１６）が
第４図に示した視野（２１ａ）の像を撮像する。このと
きの視野（２１ａ）の画像をパターン認識処理部（２０
）において画像処理することによりプローブ針群（１２
）の先端位置および先端ピッチを認識かつ検知し、その
情報を演算制御ｇ（６）に記憶する。次いでモータ（２
８）を駆動して光学装置（２２）を回転させ、光学撮像
部（１６）の視野が視野（２１ｂ）、（２１ｃ）、（２
２ｄ）の位置に移動させ、視野（２１ａ）と同じ動作を
させ、それぞれの位置でのプローブ針群（１２）の先端
位置および先端のばらつきが既知となる。

演算処理部（６）は、視野（２１ａ）、（２１ｂ）、（
２１Ｃ）、（２１ｄ）等におけるプローブ針群（１２）
の先端位置データを総合し、演算してプローブ針群（１
２）のＸＹ平均位置および回転を知り１位置検出作業が
終了する。

プローブ針群（１２）の位置検出作業が終了した後、プ
ローブ作業が開始される。

ウェハ（りはＸＹｚθテーブル（２）上に自動供給され
るが、ウェハ（１）のプローバ基準点に対する位ｔおよ
びウェハ（１）のオリフラ方向は未知であるため、検出
する必要がある。演算制御部（６）はＸＹＺθテーブル
制御ユニット（５）に指令を出してプローブ針群（１２
）の下方にＸＹｚθテーブル（２）を送る。次いでシャ
ッター（２５）を駆動して光学装置（２２）の窓（２２
ｂ）を開き、光路（２７）を通して光学撮像部（１６）
がウェハ（１）の像を撮像する。次にｘＹＺθテーブル
（２）をＸ方向およびＹ方向にスキャン駆動し。

光学撮像部（１６）がウェハ（１）の外周部の像を撮像
し、パターン認識処理部（２ｏ）で認識かつ検知した際
のＸＹＺθテーブル（２）のＸＹ位置情報を演算制御１
％　（６）に送り、ウェハ（１）の中心位置およびオリ
フラ位置を演算検出する。次いでその求めた位置を基準
としてさらに高精度の位置決めを次の作業で行う。

ウェハ（１）の中心位置およびオリフラ方向の情報に基
づきＸＹＺθテーブル（２）を駆動し、光学撮像部（１
６）が光路（２７）を通して撮像する視野内にウェハ（
り上の特定のチップを位置させる。パターン認識処理部
（２０）は光学撮像部（１６）からのチップパターン情
報を処理し、演算制御部（６）　を家チップの位置を高
精度に認識する。このようなチップパターンを予めウェ
ハ（１）内の離れた位置に２個以上選定しておき、その
２個以上の情報から演算制御部（６）はウェハ（１）自
身の位置を所定の精度で検知する。

ここでウェハ（１）の位置情報と、先に述べた段取作業
において得たプローブ作業（１２）の位置情報とから１
両者のずれを検出し、そのずれ量を失くす方向でプロー
ブ針群（１２）をウェハ（りのチップ内にあるポンディ
ングパッド（図示せず）と位置決め接触することができ
る。

なお、上述した実施例では全反射平面ミラー（２３）は
固定されているように見えるが、回転中心からの距離を
調整できるようにすれば、プローブ針群（１２）の配列
の距離が異なる場合でも対応できる。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、この発明は、プローブ針群の上
方に設置され、光路を切換えて前記プローブ針群および
ウニ八面上を撮像する光学手段と、この光学手段に対抗
して設けられ、その光学画像を光学処理して電気信号に
変換する光学撮像部と、前記電気信号を画像処理して前
記プローブ針群の像および前記ウェハ上のチップパター
ンを認識するパターン認識処理部と、このパターン認識
処理部による認識結果情報から前記プローブ針群の寸法
のばらつきおよび平均位置、並びに前記ウェハ上のチッ
プパターンを演算認識する演算制御部とを備えているの
で、ファイバースコープが不要になって画像のひずみが
少な（なるのみならず、装置を小型で安価なものにでき
る効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を一部ブロック図で示す構
成図、第２図は第１図に示した実施例の要部を詳細に示
す側断面間、第５図は従来のウエハプローパ装置を一部
ブロック図で示す構成図。 第４図は光学撮像部の視野を示す平面図である。 （１）はウェハ、（２）はＸＹＺθテーブル、（６）は
演算制御部、（１２）はプローブ針群、　（１６）は光
学撮像部、　　（２０）はパターン認識処理部、　　（
２２）は光学装置、　　（２５）はシャッター、　　（
２６）、（２７）ばば光路である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＸＹＺθテーブル上の被プロービングウェハにプ
   ローブ針群を接触させてプロービングを行うウエハプロ
   ーバ装置において、前記プローブ針群の上方に設置され
   、光路を切換えて前記プローブ針群およびウェハ面上を
   撮像する光学手段と、この光学手段に対抗して設けられ
   、その光学画像を光学処理して電気信号に変換する光学
   撮像部と、前記電気信号を画像処理して前記プローブ針
   群の像および前記ウェハ上のチップパターンを認識する
   パターン認識処理部と、このパターン認識処理部による
   認識結果情報から前記プローブ針群の寸法のばらつきお
   よび平均位置、並びに前記ウェハ上のチップパターンを
   演算認識する演算制御部とを備えたことを特徴とするウ
   エハプローバ装置。