JPH022648A - ウェハプローバ装置 - 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） 本発明は、ウェハ表面に作製しである素子の微小な測定
用端子（パッド）と測定装置に接続した微細なプローブ
との位置合わせを行い、電気的にコンタクトさせるため
にＬＳＩ等半導体装置のテストシステムで用いられてい
るウェハプローバ装置に関するものである。

（従来の技術） この種の装置においては、ウェハ表面の素子のパッド配
置に応じてプローブカードを交換する。

一般にプローブカードの品種毎にプローブの長さが異な
るので、第７図に示すように、プローブカード１のプロ
ーブ２とウェハ４の表面のパッド３とを最適な圧力でコ
ンタクトさせるためのウェハステージ５のＺ軸方向の位
置Ｚ０もまたプローブカードの品種毎に異なる。よって
プローブカードを交換する度にＺｏの設定を行わなけれ
ばならない。

（発明が解決しようとする課題） 従来の装置においては、Ｚｏの設定はプローブとパッド
のコンタクト状態を顕微鏡視野で観察しながらマニエア
ル操作で行っていた。そのため、最適なコンタクト圧力
を再現するためには時間がかかり、またこの操作中不用
意にウェハステージを動かしてプローブとウェハを破損
する頻度が高かった。

本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもので
、その目的は、ブローフ゛カードをプローブの長さの異
なるものと交換しても容易にプローブとパッドの最適な
コンタクト圧力を再現でき、コンタクト圧力設定中ウェ
ハやプローブを破損するおそれのない操作性のよいウェ
ハプローバ装置を提供することにある。

（！１８を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明はウェハステージと
、前記ウェハステージを移動させるウェハステージ駆動
部と、前記ウェハステージに装着され、かつプローブを
検出するためのセンサと、前記ウェハステージ駆動部を
制御するウェハステージ制御部と、前記センサよりの信
号を処理し、前記ウェハステージ制御部にフィードバッ
クする帰還部とを備えることを特徴とするウエハプロー
バ装置を発明の要旨とするものである。

（作用） 本発明は、プローブ先端の位置をセンサを用いて検出し
、プローブ先端を基準にして、プローブとパッドの最適
なコンタクト圧力を得るためにウェハステージのｚ軸方
向の位置の設定を自動的に行うものである。

（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。なお、実施例は
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で
、種々の変更あるいは改良を行いうろことは言うまでも
ない。

第１図は本発明の詳細な説明する図であって、図におい
て１はプローブカード、２はプローブ、３は素子のパッ
ド、４はウェハ、５はウェハステージ、６はウェハステ
ージのｘ、ｙ、ｚ軸方向の移動及びＺ軸のまわりの回転
を行うためにモータ等で構成したウェハステージ駆動部
、７はコンピュータ等で構成し制御用プログラムを蓄積
していてプログラムに従ってウェハステージ駆動部６を
自動的に制御するウェハステージ制御部、８は一定距離
（検出距離と呼び２゜で表すことにする）以内に被検出
物が接近すると信号を発生する、たとえば発振最近接ス
イッチ、超音波距離センサ等で構成しウェハステージに
装着したプローブ２を検出するためのセンサ、８°はセ
ンサ８の検出面、９はセンサの出力に増幅・波形整形等
の処理を行ってウェハステージ制御部７ヘフイードバツ
クするための帰還部である。センサ８は検出距離が、セ
ンサの検出面８°とウェハ４の表面との間のｚ軸方向の
距離より大きい特性を有するものを用いる。

これを動作するには、ウェハステージ制御部７に蓄積し
であるプログラムに従いウェハステージ駆動部６を制御
し、センサ８がプローブ２の真下を通過するようなｘｙ
面内の定まった経路に沿ってウェハステージ５を移動さ
せる。

第２図はこの経路を説明する図で、ウェハステージ５は
始点１０から終点１１に向ってプローブカードの２等分
線１２上を移動するようにする。プローブカードｌの装
着位置は固定であるからプローブカードの２等分線１２
の位置は常に一定である。またプローブカード１におけ
るプローブ２を取付ける領域は、通常のプローブカード
の２等分線１２上にあるので、経路を用いればｘｙ面内
でプローブ２のある位置をさがす動作は必要ではない。

さて、ウェハステージ５がその経路を移動中もしプロー
ブ２がセンサ８の検出距離以内に接近することがあれば
センサ８は信号を出力するから、その信号を帰還部９を
介してウェハステージ制御部７に入力する。この信号を
受信したウェハステージ制御部７はウェハステージ駆動
部６を制御してウェハステージ５を即座に停止させ、そ
の後ウェハステージ５を始点に戻してセンサ８とプロー
ブ２とのｚ軸方向の距離が大きくなるようにウェハステ
ージ５をｚ軸方向に一定量移動させる。

また、ウェハステージ５がその経路を移動中、もしプロ
ーブ２がセンサ８の検出距離以内に接近しなかった場合
にはウェハステージを終点まで移動させる。その後ウェ
ハステージを始点に戻してセンサ８とプローブ２とのｚ
軸方向の距離が小さくなるようにウェハステージ５をｚ
軸方向に一定量移動させる。つまり本装置はウェハステ
ージ５をｘｙ面内の定まった経路に沿って移動させたと
き、プローブ２がセンサ８の検出距離以内に接近するこ
とがあればウェハステージ５とプローブ２のＺ軸方向の
距離を大きくし、検出距離以内に接近することがなけれ
ばウェハステージ５とプローブ２のＺ軸方向の距離を小
さくするような調節を自動的に行うように構成しである
。

本発明における制御の詳細を第３図に示す、この制御は
バイナリサーチすなわちある範囲に収束させるべき値が
あるとき、変化させる量を１／２倍ずつ小さくしてゆき
、収束させるものである。すなわち （＋）　　ウェハステージがセンサの検出距離以内にあ
る場合 ６０　　ウェハステージがセンサの検出距離よりはなれ
ている の２つのケースに分け、（ｉ）の場合はバイナリサーチ
を用いている。これを示すと、第４図のようである。

このような構造になっているので、始点におけるウェハ
ステージ５とプローブ２のＺ軸方向の距離の１１節の設
定値によく知られたバイナリサーチ法による値を適用し
てウェハステージ５を始点から終点まで繰返し移動させ
れば、該５図に示すようにセンサ８とプローブ２の先端
とのＺ軸方向の距離がちょうどセンサ８の検出距離にな
るようにすることができる。このときプローブ２の先端
とウェハ４の表面とのＺ軸方向の距離Ｕ、は一定となる
から、あらかじめセンサの検出面８°とウェハステージ
５のウェハを載せる面とのＺ軸方向の距離ｍとウェハ４
の厚さｔをウェハステージ制御部７に入力しておけばＵ
、の値を求めることができる。従って、プローブ２とパ
ッド３の最適なコンタクト圧力を得るためには、まずウ
ェハステージ５をＺ軸のプローブに近づく向きにｕ０移
動してプローブ２の先端とパッド３をコンタクトさせた
後、オーバドライブ量としてさらに一定距離つエバステ
ージ５を同じ向きに移動させればよい、このときパッド
３は薄いので厚さを無視してよい。

なお、プローブ２の先端を直接検出する代りに、第６図
に示すようにプローブ２の先端とのＺ軸方向の距Ｍａが
わかっている適当な材質で作製したターゲット１３をプ
ローブカードのプローブ近傍に取付けてこれを検出する
ようにしてもよい。

叙上のように、本発明は従来の技術と比較してプローブ
とパッドの最適なコンタクト圧力の設定が容易に再現性
よく行える、常にプローブの先端を監視していてウェハ
表面とプローブ先端との距離が小さくなるとウェハステ
ージを停止するので不用意にウェハとプローブが接触し
て双方を破損するようなことはない、また以上の操作は
自動的に行われるので装置の操作性が向上した、等の改
善があった。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によればパッドとプローブ
の最適なコンタクト圧力を容易に再現性よく設定でき、
プローブとウェハの不用意な接触による事故も防止でき
る。さらに、以上の操作を自動化したことにより装置の
操作性が向上した。

よって、半導体装置のテストシステムに用いれば信転度
の高い測定を効率よく行うことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のウェハプローバ装置の実施例、第２図
は本発明のウェハステージの移動経路を説明するための
図、第３図は制御フローチャート、第４図は説明図、第
５図は本発明の実施例でプローブの先端がちょうどセン
サの検出距離にあるときの位置関係を説明するための図
、第６図は本発明の実施例でセンサ用ターゲットを用い
た場合、ターゲットの表面がちょうどセンサの検出距離
にあるときの位置関係を説明するための図、第７図はウ
エハプローバ装置についてプローブとパッドをコンタク
トさせたときの位置関係を説明するための図を示す。 １・・・プローブカード ２・・・プローブ ３・・・素子のパッド ４・・・ウェハ ５・・・ウェハステージ ６・・・ウェハステージ駆動部 ７・・・ウェハステージ制御部 ８・・・センサ センサの検出面 帰還部 始点 終点 プローブカードの２等分線 ターゲット センサの検出距離 ウェハの厚さ センサの検出面とウェハステージのウェハを載せる面と
のＺ軸方向の距離 プローブ先端がちょうどセンサの検出距離に位置すると
きのプローブ先端とウェハ表面とのＺ軸方向の距離 プローブ先端とターゲット表面とのＺ軸方向の距離 特許 出願人　　日本電信電話株式会社 、１″ｒ、Ｉ・ ｉ−ｍ−♀ ウェハステージ １滞１袢 Ｚ４　！２　Ｚ３　。 ｚ３噌ΣＺ２゜ ２２−百ｚ１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ウェハステージと、前記ウェハステージを移動させるウ
   ェハステージ駆動部と、前記ウェハステージに装着され
   、かつプローブを検出するためのセンサと、前記ウェハ
   ステージ駆動部を制御するウェハステージ制御部と、前
   記センサよりの信号を処理し、前記ウェハステージ制御
   部にフィードバックする帰還部とを備えることを特徴と
   するウェハプローバ装置。