JPH02224260A

JPH02224260A - 位置合わせ方法

Info

Publication number: JPH02224260A
Application number: JP1283930A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Yokota; 横田　敬一; Riyuuichi Takebuchi; 竹渕　隆一
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1988-11-02
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1990-09-06

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、位置合わせ方法に関する。

（従来の技術）トランジスタや集積回路（Ｉ　Ｃ）等の半導体製造工程
における測定の１つとしてプローブ測定がある。このプ
ローブ測定は、被測定体例えば、半導体ウェハ上にパタ
ーン形成技術によりマトリックス状に完成された半導体
チップと、測定器等からなる測定回路とをブローμの探
針即ちプローブ針を用いて、電気的に接続し、半導体チ
ップの電気的特性の測定を行うものである。

即ち、ブローμによるウェハの測定は、互いに直交する
Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各方向に移動可能で更にＸ方向及びＹ
方向を含む平面内における回転方向（θ方向）に回転可
能な載置台上にウェハを載置し、このウェハと対向する
上方にプローブ針を設けたプローブカードを取り付け、
載置台をインデックス移動させることによりウェハ上に
形成された各半導体チップにプローブカードのプローブ
針を順次接続させて測定を行う。

ところでプローブカードの取り付は位置精度は悪く、そ
のままではプローブ針と半導体チップの電極パッドとの
正確な接触は困難である為、上記ウェハの測定を行う際
には、予め上記各半導体チップ表面に形成されている多
数の電極パッド列と対応する上記プローブ針列の位置合
わせを行う必要がある。

従来、この電極パッドとプローブ針の位置合わ１せは、
プローブカードを回転させてθ方向の補正を行うと共に
、載置台をＸ、Ｙ方向に移動して行っていた。

しかし、プローブカードを回転させることは、プローブ
カードの回転機構を特別に設ける必要があり、装置を大
型化してしまうとともにメジャリングラインが複雑化す
る為に正確な測定結果が得られないという問題があった
。その為、プローブカードの回転機構は設けずに、θ方
向の補正を載置台の回転により行う技術が注目されてい
る。このような技術は、例えば、特開昭６０−５９７４
６号に開示されている。

ところで、上記特開昭６０−５９７４６号に開示の技術
は、載置台上にウェハを載置し、定置されたプローブカ
ードの探針の配列方向（探針の座標系）をＸ、Ｙ方向と
し、これを基準としてウェハを回転させて、このウェハ
上に形成されている半導体チップの電極の配列方向（電
極座標系）をプローブカードの探針の座標系と平行にし
、次いで半導体チップを探針の座標系上で移動させるこ
とにより、プローブカードの探針は半導体チップ電極の
位置とを合わせる方法である。

従って、同一種類のウェハであって、載置台に対し、常
に同一位置にウェハが載置されるのであれば、最初のウ
ェハについての載置台の回転角及びＸ、Ｙ方向の移動距
離を求め、これを記憶しておくことにより、２枚目以降
のウェハは、これら記憶された回転角、ｘ、ｙ方向の移
動距離だけ移動することにより、自動的にプローブカー
ドの探針と、ウェハ上の半導体チップの電極パッドとの
位置合わせを行うことができる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、実際的には、載置台に載置されるウェハ
の位置は、各ウェハ毎に異なり、回転中心位置がずれる
為に各ウェハ毎にプローブカードとの位置合わせの為の
移動距離が異なってしまっており、この為、上記のよう
な自動位置合ゎせを行うことはできず、実質上、各ウェ
ハ毎に位置合わせを行う必要があり、プローブ測定のス
ルーブツトが低いという問題がある。

また、上記の位置合わせ方法の場合、プローブカードの
探針の座標系に半導体チップの電極座標系を方向合わせ
した後、ウェハ全面のチップを順次プローブする必要が
あるが、その精度は数−の高精度を保持する必要がある
為、プローブする方向を単にプローブカードの方向に一
致させるだけでは全く不十分である。即ち、ウェハ上の
１つの半導体チップに対してプローブカードの位置合ゎ
せをしただけでは、その半導体チップについては方向が
合っていても、ウェハのチップ全体についてのチップ形
成方向とは微妙に狂っている場合がある。そこで、従来
、実際にはウェハ毎にウェハ全面のチップをサーチして
手動にてウェハのθ補正を行い、概略針金わせを確認し
た後、プローブを開始する必要があり、その操作性上の
スループットは大幅に低下する。

従って本発明が目的とするところは、装置を大型化する
ことなく被測定素子の電極に測定用探針を正確にかつ自
動的に位置合わせすることが可能な位置合わせ方法を提
供することである。

〔発明の構成〕（課題を解決するための手段）本発明は載置台に載置された被測定体上に格子状に配列
されている被測定素子の電極に測定用探針を接触させ、
被測定素子を測定する装置において、上記被測定素子の
配列方向を上記載置台の移動方向（ＸＹ）に合わせる手
段と、その時の角度を基準として、被測定体を回転させ
ることにより、プローブカードの探針の方向に被測定素
子の電極の配列方向を合わせる手段と、被測定体上のパ
ターンを検知することにより、自動的に被測定素子の配
列方向を精密に決定する手段と、上記座標系に適合する
予め記憶された基準パターンを検知することにより、上
記被測定素子の電極と探針とを自動的に位置合わせする
手段を備えたことを特徴とする。

さらに上記位置合わせ方法において、探針の針跡をダミ
ーウェハ上に付け、カメラによりその針跡を検出するこ
とにより、探針の方向と設定位置を認識する手段を付加
することにより、測定用素子の電極に探針の位置合わせ
を完全自動化することを特徴とする。

（作用）測定すべき被測定体例えばウェハを載置台上にのせ、該
当するプローブカードを設定した時、先ず、ウェハ上の
パターンを検出することにより、上記載置台の座標系ｘ
ｌ、Ｙ０にウェハ上のチップ配列方向を合わせるために
載置台を回転制御する。

次に、プローブカードの設定方向をチエツクして載置台
をθ回転させて、プローブ針の配列方向にチップの電極
配置方向を一致させることによりプローブカードの座標
系ＸユＹ工にウェハ上の被測定素子例えばチップ配列方
向を合わせる。

次にウェハ上の周辺のチップパターンを検出することに
より、ウェハ上のチップ配列方向を認識し、プローブ時
のプローブ座標系Ｘ、Ｙ、を正確に設定する。即ち、Ｘ
、Ｙ□軸に沿ってプローブすれば、ウェハ上の全チップ
に対して正確に針合わせが行なわれることが保証される
。

次に記憶されているウェハ上の基準パターンを検出し、
その検出位置から針合わせ位置までの補正座標値を予め
記憶させていることにより、プローブ軸Ｘ、Ｙ、軸に沿
ってその補正座標データ分ウェハを移動させて、自動針
合わせが完了する。

以後、プローブ軸Ｘ、Ｙ２軸に沿ってウェハ上のチップ
の電極にプローブ針を接触させながら、順次測定を実行
し、更にその針合わせは正確に設定出来る。

上記において、プローブカードの設定方向のチエツクは
載置台上部のマイクロスコープ等による目視により、プ
ローブカードの針とチップの電極とを合わせる方法の他
、別に設定しであるアルミのベアウェハであるダミーウ
ェハを載置台上にのせ、針跡を付加して、その針跡を検
出する手段によりプロニブカードの設定方向及びその位
置を自動認識する方法を採用すれば、プローブカードを
設定時に完全自動化が実現出来る。

（実施例）第１図及び第２図において、プローブ装置本体１にはメ
インステージ３が設けられる。このメインステージ３に
は、ウェハ１１の測定用載置台４が取り付けられる。メ
インステージ３は水平面内において互いに直交するＸ方
向及びＹ方向の移動可能で、載置台４を一体的にＸ、Ｙ
方向に移動させる。また、載置台４は、Ｘ、Ｙ方向に直
交するＺ方向、即ち上下方向に昇降駆動させるように構
成されるとともに、載置台４は２方向の回転軸を回転中
心として回転可能に駆動するように構成されている。

プローブ装置本体１において１図中＋印で示す位置は、
テスト位置５であり、このテスト位置５には、第２図に
示すように測定用探針６を有するプローブカード７が設
置される。

この例の場合、プローブカード７はリングインサート８
に組み込まれた状態で、後述するプローブカード交換器
によって自動交換ができるようにされている（プローブ
カード自動交換機については特開昭６２−１６９３４１
号、特開昭６２−２６３６４７号参照）プローブカード
は、絶縁体の例えば合成樹脂の基板にプリント配線が施
され、各配線の一端が探針６に接続されて構成されたも
ので、各配線の他端は測定用テスタ（ＨＦタイプのプロ
ーバであればプローブピンのテスト位置５の上方にテス
トヘッドが設けられる）に、例えばプローブピン等を介
して電気的に接続される。そして、このプローブカード
７は、リングインサート８に取り付けられ、このリング
インサート８がプローブ装置本体１の上面のヘッドプレ
ートに着脱自在に取り付けられるものである。

このプローブカード７及びリングインサート８の中央に
は開口が設けられており、この開口を介して下方のウェ
ハ１１及び探針６が組視可能なように、開口の上方には
顕微鏡（あるいはテレビカメラ）５０が設けられている
。

また、アライメントユニット２には、第２図に示すよう
にアライメント用の画像認識装置としてのカメラ９が設
けられている。アライメントの為に、載置台４は、この
カメラ９の下方にまで移動されるものである。

また、ＩＯはオートローダ、２０はプローブカード交換
機である。

オートローダ１０には、被測定体としての半導体ウェハ
１１を各葉毎に所定の間隔を開けて板厚方向に複数枚、
例えば２５枚収納可能なウェハカセット１２がカセット
載置台１６上に載置されて設けられている。ローダステ
ージ１３はウェハピンセットとウェハテーブルを持ち、
ウェハピンセットによりカセット内のウェハ１１をピッ
クアップし、ウェハテーブルに設置する。またローダス
テージ１３は図示しないＹ方向駆動機構とＺ方向昇降機
構とにより駆動可能とするウェハハンドリングアーム１
４と連携する。アーム１４はローダステージ１３上のウ
ェハを測定用載置台４に搬送し、また載置台４上のウェ
ハをローダステージ１３のウェハテーブル上に搬送する
。

また、オートローダ１０には、プローブカード７の探針
に接触させたとき、その針跡が残るようにされたダミー
ウェハ１５が、カセット１２に複数枚収納されている。

カード交換機２０には、プローブカード７をリングイン
サート８に装置したものが収納棚２１に、複数個収納さ
れている。プローブカード７は消耗品であり数日で交換
の必要を生じる。この為、同種のプローブカードが複数
個、収納棚に収められ、順次交換される。

また、例えば被測定対象がロジック用ＬＳＩなどの場合
には、多品種少量の為、１日に数回のプローブカードの
交換を必要とする。この場合には測定するＬＳＩの種類
に応じた複数個のプローブカードを収納棚２１に収納し
、交換機コントローラ３４に記憶しておくものとする。

そして、例えば同品種の予め定められた枚数のウェハの
測定が終了して、別の品種のウェハの測定に変わる毎に
、それに先だってプローブカード交換機２０によってブ
ローブカードアッシイ７，８をその品種に対応したもの
に交換するようにするものである。

そして、オートローダ１０は、ローダコントローラ３２
により駆動制御され、アライメントユニット２はアライ
メントコントローラ３３により駆動制御され、カード交
換機２０は交換機コントローラ３４により駆動制御され
ている。

また、本体コントローラ３１によりプローブ装置本体１
のメインステージ３、従って載置台の移動及び回転が駆
動制御される。また、この本体コントローラ３１は、プ
ローブ装置全体をコントロールするもので、ローダコン
トローラ３２、アライメントコントローラ３３．交換機
コントローラ３４を制御するべく、これらとの間でデー
タや制御情報の授受を行うようにされている。これらコ
ントローラ３１〜３４には例えばコンピュータが搭載さ
れている。

そして、この本体コントローラ３１には、データ記憶用
のファイルユニット４０が接続されており、品種に対す
るパラメータ、針合わせ用の基準画像パターンデータ、
補正データ及びプローブする為の位置補正データ等を記
憶する。

以上のように構成したプローブ装置に、この発明方法を
適用した場合の位置合わせ方法及びプローブ動作を、第
１０Ａ図、第１０Ｂ図及び第１１図に示されるフローチ
ャート中の符号を引用しながら以下に説明する。

以下の動作はコントローラ３１〜３４によって、そのプ
ログラムに従って行われる。

［新品種に対する設定］第１０Ａ図に示されるように、ウェハの新品種が投入さ
れたときには、先ず、この品種に対応する新品種のブロ
ーブカードアツシイ７，８が、ブローブカード交換機２
０によってテスト位Ｗ１５に設置される（ステップＳ１
）。

次に１本体コントローラ３１の指令により、オートロー
ダ１０では、ローダコントローラ３２によってダミーウ
ェハ１５をカセット１２から取り出し、載置台４に載台
する。その後、メインステージ３は。

載置台４をテスト位置５に移行する。そして、載置台４
をＺ方向に上昇させて、プローブカード７の探針６をダ
ミーウェハ１５の表面に接触させ、ダミーウェハ１５の
表面に針跡を付加する（ステップ８２）。

次に、メインステージ３は、載置台４上のダミーウェハ
１５をアライメントユニット２のカメラ９の下方に移行
する。アライメントユニット２では、ダミーウェハ１５
上の針跡を検出する（ステップＳ３）ことにより、プロ
ーブカード７の針先位置（プローブカード位置に相当）
及び第３図に示すように、メインステージ３のＸ、Ｙ移
動方向を基準にして座標系（ｘ　ｏ　、ｙ　ｏ　）に対
するプローブカード７の設定角度θ１を認識する（ステ
ップＳ４）。

二の設定角度θｌは、次のようにして求めることができ
る。

即ち、針跡が第４図でｎ１ｔ　ｎａ、・・・ｎｒのよう
にダミーウェハ１５に付いたとする。これら針跡ｎｔ＊
　ｎａ、・・・ｎｒはカメラ９により検出され、座標系
（ＸＯ，Ｙ、）でのＸ座標の値ｘ、、ｘ、、”’Ｘｒが
得られる。そこで次式を用いて、角度θ１が計ここで、
ｆ（ｘ）は針跡ｎ１から針跡ｎｒまでの位置を順次直線
で結んだときの折れ線グラフとする。

こうして求められた設定角度θ１の情報は、ファイルユ
ニット４０に記憶される（ステップＳ４）。

また、針跡ｎｉｌ　ｎ２＃・・・ｎｒの座標（Ｘ□、ｙ
ｌ）。

（Ｘａ＋　ｙｌ）・・・（Ｘｒｔ　ｙｒ）からその平均
の座標Ｘｐｃ、　Ｙｐｃを求める。

ェ、。＝・・＋・・＋”’ｘ、　　　　　　・・・　■
Ｙｐｃ＝’・＋Ｖｚ＋”’ｙｒ　　　　　　・・・　■
この座ｍ　（Ｘｐｃ＊　Ｙｐｃ）をプローブカードの位
置座標としてファイルユニット４０に記憶する（ステッ
プＳ４）。

以上が終了したら、カセット１２にダミーウェハ１５を
アンロードする。

次に、ウェハカセット１２内に収納されている該当品種
のウェハ１１をローダステージ１３のウェハピンセット
により取り出し、このウェハ１１をローダステージ１３
にて、このウェハ１１に形成されているオリエンテーシ
ョン・フラットを基準にプリアライメントを行う。この
プリアライメント後のウェハ１１をハンドリングアーム
１４により載置台４上に載置する。このとき、載置台４
上に載置されたウェハ１１は、プリアライメントされて
いることにより、はぼ位置合わせはされているが、ウェ
ハ１１の表面に形成されている半導体チップの電極部は
極小である為、更に正確にアライメントの必要がある。

この為、ウェハ１１を載置した載置台４を、アライメン
ト用カメラ９の下方へ移行する。そして、ウェハ１１の
表面をカメラ９に結像する。この画像データから第５図
に示すように、ウェハ１１に形成されている気導体チッ
プの完全チップ即ちウェハ１１の周辺部の牛久はチップ
を除いたチップのうち、−例に並ぶ任意の複数のチップ
、例えばウェハ１１の周辺のチップ５１．５２について
の画像パターンを検出する。そして、とのウェハ１１上
の画像パターンデータに基づいて載置台４の移動方向Ｘ
、、　Ｙ。

と上記ウェハ１１の表面に形成されている半導体チップ
の配列方向のずれを検出し、このずれをなくす方向に載
置台５を回転させ、載置台４の座標（Ｘ、、　ＹＯ）に
ウェハ１工のチップの配列方向を自動的に合わせる（ス
テップＳ５）。

またこの処理においてウェハ１１は新品種であるから、
このときカメラ９にて検出したパターンデータを基準画
像データＡ０とし、　これを基準データとしてファイル
ユニット４０に記憶する。これと同時に、ウェハ１１に
形成されている半導体チップの完全チップのみを選択し
、この配置をウェハマツプ化して記憶する（ステップＳ
６）。

次に、ウェハ１１．をプローブカード７の設定角度θ１
だけ補正回転させる（ステップ８７）。更に、アライメ
ントユニット２によりウェハ１１上の前記周辺チップ５
１．５２の画像パターンを検出し、回転補正量が正しく
θ１になるように制御する（ステップＳ８）。補正回転
角θ１は、第６図に示すように、チップ５１及び５２間
の座標系（ＸａＹａ）上での距離ＤＸ、Ｄｙから。

として求められ、この補正回転量θ１が正しくθ１にな
るように制御されるものである。

これにより、半導体ウェハ１１の半導体チップの配列方
向、即ちプローブカード７の探針６に対して半導体チッ
プ位置を順次移動させるプローブ方向を正確に検出し、
認識する。

次に記憶した基準画像データ八〇を、プローブカード７
の設定角度θ１だけ回転した状態の画像データを、デー
タ演算処理により形成し、その回転画像データをＡ、１
として記憶保存する（ステップＳ９）、そして、この回
転画像データＡｆｉを参照して、アライメントユニット
２においてメインステージｘ、、　ｙ、方向に移動させ
、カメラ９にて撮影している画像から、この回転画像デ
ータＡθ１に一致する画像パターンをサーチする。そし
て、それを見つけ出したら、その位置をウェハ１１につ
いての基準位置とする（ステップ５ＩＯ）。

ここでウェハ１１が新品種であるかを判定しくステップ
Ｓ　１１）、　この答えがＹＥＳであることを確認する
。この確認後、上記基準位置が前記プローブカード７の
位置（Ｘｐｃ＊　Ｙｐｃ）に一致するように、テスト位
置５にウェハを移行し、オペレータコールを行う（ステ
ップ５１２）。

一般に、この状態では、ウェハ１１のチップの配列方向
とプローブカードの探針の配列方向とは互いに平行にな
っていても、ウェハ上の電極パッドの位置を認識してい
ない為、針合わせは完成されていない。

そこで、オペレータは、顕微鏡５０を用いて、半導体チ
ップの電極パッドがプローブカードの針先に合致するよ
うにメインステージ３により載置台４を、Ｘｏ、Ｙｏ力
方向移動させ（ステップ５１３）、その移動補正量Ｃｘ
θ１＊ｃｙｅ１をファイルユニット４０に記憶する（ス
テップ５１４）。

更に、この移動補正量Ｃｘθ１．　ｃｙ、工から０１＝
Ｏの時の基準補正量ＣＸａ　ｐ　Ｃｙｏを計算し、ファ
イルユニット４０に記憶する（ステップ５１４）。

この場合、移動補正量Ｃｘθ、、　Ｃｙθ１と、基準補
正量Ｃｘ、、Ｃｙ、との関係は次のようになる。

即ち、第７図はθ１＝０のときのプローブカード７の位
置と、オペレータにより移動補正前のウェハ上の半導体
チップとのずれを説明する為の図、第８図は、θ１〉０
のときのそれを示すものである。

両図において、Ｐａ０　；θ１＝Ｏのときウェハ位置Ｐａθ１；θ１≠０のときのウェハ位置Ｐ　ｃ、　　；
θ１＝Ｏのときのカード位置Ｐｃ６１；θ１≠０のとき
のカード位置である。図から明らかように。

また１、／Ｅ暦ン］−コ序”＝ＪＥＴ訂丁〒〒劉邦７　　　出
■である。

以上のようにして、プローブカード７の探針６と半導体
チップの電極パッドとの位置合わせを終了した後には、
メインステージ３の移動座標系（Ｘ、、　Ｙ（１）に対
して、前記角度θ１の角度をもったプローブ方向に、順
次プローブを実行する（ステップ５１５）。

この場合において、初期においてウェハ１１を回転する
前に記憶されている完全チップのウェハマツプデータを
使用して、第９図に示すようにウェハ上の完全チップＡ
、Ｂ、Ｃを順にプローブすることになる。この場合、チ
ップからチップへの移動誤差をなくす為に、センタチッ
プＰの座標を基準として、測定するチップＡ、Ｂ、Ｃ・
・・の座標を計算した上で座４１！ｌ　（ＸＯ，Ｙ、）
での移動量を計算することが重要である（ステップ５１
５）。

プローブ軸（Ｘ２．　ｙｚ）上の座標をメインステージ
３、即ち載置台４の移動座標軸（ｘｏ＝ｙｏ）上の座標
に変換する場合は下式（へ）、■により求めることがで
きる。

ｚ、＝ｌ、ｃＱｓｏ＋ｙ２ｓｉｎθ　　　　　　　　・
・・　０’ｉｏ＝　ｙ２ｃ０８θ＋ｙ、ｓｉｎθ　　　
　　　　　・・・　０）第９図において、チップＡ−＋
Ｂ、チップＢ−）Ｃへ移行する場合には、各チップの座
標値の差を各移動量とする。

→　□　□ ＡＢ＝Ｂ（ｘｂ、ｙｂ）　−Ａ（ｘＢｌ　ｙａ）−（１
０）→　□　□ ＢＣ＝Ｃ（ｘｃ、ｙｃ）−Ａ（ｘｂ＊　ｙｂ）−（１１
）上記（１０）、　（１１）式はｘ、、　ｙ、軸の座標
値で計算されたものとする。

かくして、ウェハ１１上の完全チップ全てについて正確
に針合わせをしながら、プローブ動作を実行することが
できる。

プローブ終了後は、処理済みのウェハ１１をカセット１
２内に格納しくステップＳ　１７）　、このウエノ１が
最終であったかを判定する（ステップ８１８）、ステッ
プＳ１ｇにおけるここでの判定は一般的にＮｏであるか
ら、この答えに従って次に処理をすべきウェハ１１をカ
セットから引出しくステップ５１９）、下記の繰返し処
理に進む、またもしステップ８１８における判定がＹＥ
Ｓであれば１作業は終了する。

［繰返し同品種に対する処理］以上のようにして、ある品種について最初の１枚のウェ
ハについての位置合わせを行ない、測定をした後、２枚
目以降のウェハについては、全自動で測定を行うことが
できる。

この場合、ファイルユニット４０には、前に説明したと
うり基準画像データＡ０、基準補正値Ｃｘ、。

Ｃｙｏが記憶されている。また、プローブカード７の交
換設定が行われていなければ、プローブカード７の設定
角度θ１１回転画像データＡθ１、補正値Ｃｘ６エ、Ｃ
ｙａｔも記憶されている。

この処理において、先ず、ウェハ１１を載置台４に載置
し、前述と同様に、アライメントユニット２において、
チップ５１．５２の画像パターンを検出し、それに基づ
いて、チップ配列方向をメインステージ３の移動方向Ｘ
、、　Ｙ、に合わせる（ステップ５５）６次にステップ
Ｓ６は不要である為スキップし、載置台４を、θ１だけ
回転し、更に前記画像パターンを用いて微調整する（ス
テップＳ７゜Ｓ８）、その後ステップＳ９は不要である
為スキップし、既に記憶されている回転画像データＡ　
ｇ　１を用いて、前述と同様にしてウェハ１１について
の基準位置を検出する（ステップ５ＩＯ）、・ここでウ
ェハ１１が新品種であるかを検討しくステップ５１１）
、　この答えがＮｏであることを確認する。この確認後
、上記基準位置をテスト位置５のプローブカード位置（
Ｘｐｃｓ　Ｙｐｃ）に移行する（ステップＳ　２０）、
そして、記憶されている補正量Ｃｘ６．、　Ｃ１０，だ
け載置台を移動することにより、プローブカード７の探
針と半導体チップの電極パッドとの位置合わせを自動的
に行うことができる（ステップ８２１）。

尚、同品種のウェハの測定中に、プローブカード設定変
更、或いはプローブカードの消耗等により交換を行った
場合は、下記の如く、移動補正量ＣＸｅｈ＊　Ｃｙｅ工
自動的に招請して処理を進める（ステップＳ　２１）。

そして、位置合わせ後、前記と同様にしてプローブ方向
ＣＸ２．　Ｙ、）とメインステージ３の移動方向（ＸＯ
，ｙｏ）との角度差θ１を補正しながらプローブを実行
する（ステップ５１５−１９）。

［プローブカードの設定変更及び交換１次に、上述のス
テップＳ２１、即ち、同品種のウェハの測定中にプロー
ブカードの設定変更或いは交換を行う場合の詳細を第１
１図に沿って説明する。

この場合、プローブカードの設定（ステップ８１′）後
、ダミーウェハ１５を載置台４上に載せ、プローブカー
ド７の下方に移行して、載置台１４を上昇させることに
より、ダミーウェハ１５上に針跡を付加する（ステップ
８２’）。

そして、アライメントユニット２にダミーウェハを移送
し、カメラ９でその針跡を検出する（ステップ８３′）
ことにより、前述したようにプローブカード７の位置（
Ｘｐｃ’　＋　Ｙｐｃ’　）と、設定角度θ２を認識し
、ファイルユニット４０の角度θ１を０２に書き換える
（ステップＳ４’）。

次に測定すべきウェハ１１を載置台４に載置し、前述と
同様に、アライメントユニット２において、チップ５１
．５２の画像パターンを検出し、それに基づいて、チッ
プ配列方向をメインステージ３の移動方向ｘ、、　ｙ、
に合わせる（ステップＳ５’）。

そして、載置台４を上記の角度０２だけ回転しくステッ
プＳ７’）、また、画像パターンデータを用いて、正し
くθ２だけ回転するように調整する（ステップｓｓ’）
。

更に、基準画像データ八〇と、基準補正量Ｃλ。。

Ｃｙａを、各々θ２だけ回転した回転画像データＡ６２
及び移動補正量ＣＸ＄ｚ　、　Ｃｙ６２を作成する（ス
テップＳ９’　、Ｓ１４’　）。

次にカメラ９においてウェハ１１上の画像パターンをサ
ーチして９回転画像データＡ６１との一致パターンを検
出し、ウェハの半導体チップについての基準位置Ｐａ６
．を決定する（ステップｓｔｏ’　）。

その後、この位置をテスト位置のプローブカード位置（
Ｘｐｃｗ　Ｙｐｃ（に移行する（ステップＳ１２’）。

そして移動補正量Ｃｘ６．、　Ｃ７０，の移動を行って
、自動的にプローブカード７の探針と半導体チップの電
極パッドとの位置合わせを行う（ステップＳ１３′）、
そして、前述と同様にして、ウェハ全面のチップについ
てプローブを行う。

以後、この交換設定したプローブカードについては、画
像データＡθ２．補正量ＣＸ４ｚ　ｔ　ＣＹＯ２を求め
て、全自動位置合わせが前記と同様に行われる。

以上のように、同品種のウェハについては、過去に位置
合わせ設定時に得られた基準画像データＡ０と、基準補
正量ＣｘｏｅＣＹｏが記憶されていれば、ダミーウェハ
を用いてプローブカード７の設定角度θ、を検出認識す
ることにより、画像データＡ　６１−１移動補正量ＣＸ
Ｂ　、　Ｃｙθ１が得られるので、自動的にプローブを
実行することができる。

従って、上記の例のようにプローブカード自動交換機を
実装し、ダミーウェハを準備し、更に上記のようにコン
トロール処理することにより、無人にても、全自動でプ
ローブ工程を実行することができる。

［多品種の場合］また、多品種少量のＬＳＩテストの場合においては、各
品種について予め基準画像データと基準補正値を求めて
おき、これをファイルユニットに記憶しておく。このよ
うにしておけば、例えばウェハ上の品種を表示するウェ
ハＩＤを検出する機構を付け、ウェハ毎にその品種を認
識する手段を設ければ、記憶されたデータを用いて、前
述と同様にして、プローブカードの自動交換、自動位置
合わせができ、全自動プローブができる。

以上本発明の詳細は、添付の図面に示される望ましい実
施例に従って説明されてきたが、これら実施例に対して
は、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更、改良
が可能となることは明白である。

例えば、上記実施例では、プローブカード７はインサー
トリング８に保持されていたが、テストヘッドに直接取
り付けられたプローブカードのθ方向の回転ずれに対し
ても同様に、この発明は適用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、プローブカード設
定時にプローブカードの方向を調整するための支持機構
例えばリングインサートの回転機構を設定する必要もな
く、探針が設けられているプローブカードの方向に被測
定素子の電極の配列方向を載置台の回転により一致させ
ることが出来るため、リングインサート周辺の機構が簡
単になると共にメジャリングラインの短縮化に有効とな
るため、テストサイクルのスピードが向上する。

また、被測定体毎に針合わせ操作をする必要もなく、自
動的に針合わせが実行されるため、省力化に有益である
と共にスループットが大幅に向上する。

また、被測定体上の周辺パターンを検知し、被測定素子
の配列方向を自動認識することにより、正確且つ信頼性
のある探針の接触を得て、次のプローブ動作の正確性が
保証される。

また、従来の装置を大きなハード上の改造をすることな
く、プローブカードのθ合わせが自動化される。更には
品種変更時（プローブカード交換時）の自動化に対して
、装置側の対応が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明方法の実施例を説明するためのウェハ
プローバの全体システムの概要を示す図、第２図は、第
１図プローブ装置の一例を前面から見た断面図、第３図
は、第１図装置による位置合わせ方法を説明するための
プローブカードの設置方向のずれ状態を説明するための
図、第４図は、第１図装置によるプローブカードの設置
方向を検出する為の計算方法の概念を示す図、第５図は
、第１図装置によるウェハチップの配列方向を載置台の
座標軸に合わせた状態説明図、第６図は第５図のウェハ
をθ、回転させた状態を示す説明図、第７図は第１図装
置によるチップの電極パッドと探針との針合わせを行う
際のウェハがθ□＝Ｏの時の説明図、第８図は第７図の
ウェハがθ、度回転した状態説明図、第９図は、プロー
ブ部方向及びインデックス移動を説明する為の図、第１
０図は、新品種のウェハ及び同品種のウェハを繰返し処
理を説明するためのフローチャート、第１１図は、プロ
ーブカードの交換を説明するためのフローチャートであ
る。図において、１・・・プローブ装置本体、４・・・ウェハ測定用載置台、　６・・・探針、７・・
・プローブカード、　　８・・・リングインサート、１
１・・・ウェハ、　　　　　　　　１６・・・載置台。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）載置台に載置された被測定体上に格子状に配列さ
れている被測定素子の電極に測定用探針を接触させ、被
測定素子を測定する装置において、上記被測定素子の配
列方向を上記載置台の移動方向（ＸＹ）に合わせる手段
と、その時の角度を基準として、被測定体を回転させる
ことにより、プローブカードの探針の方向に被測定素子
の電極の配列方向を合わせる手段と、被測定体上のパタ
ーンを検知することにより、自動的に被測定素子の配列
方向を精密に決定する手段と、上記座標系に適合する予
め記憶された基準パターンを検知することにより、上記
被測定素子の電極と探針とを自動的に位置合わせする手
段を備えたことを特徴とする位置合わせ方法。
（２）請求項１記載の位置合わせ方法において、探針の
針跡をダミーウェハ上に付け、カメラによりその針跡を
検出することにより、探針の方向と設定位置を認識する
手段を付加することにより、測定用素子の電極に探針の
位置合わせを完全自動化することを特徴とする位置合わ
せ方法。