JPH0284749A - プローブ装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、プローブ装置に関するものである。

（従来の技術） 半導体ウェハ（以下、ウェハと略記する）を測定する装
置としてプローブ装置がある。

上記プローブ装置はウェハに形成された多数のチップ毎
に順次進歩させて、ウェハテスタと電気的に接続したプ
ローブ針と称するプローブ端子電極を接触させて測定す
るものである。

上記測定において、ウェハのチップの電極パッドにプロ
ーブ針を適正位置に接触させるブロービング工程がある
。

このブロービング工程の前工程として、チップの電極パ
ッド領域内にプローブ針の先端が含まれるように位置合
わせしたのちに、上記電極パッドに接触させてプロービ
ングしている。

上記位置合わせは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に駆動可能な
ポジショナ（別名、マニュプレータ）が、ウェハ面上方
に設けられたリングインサート（別名、ポジシ１す固定
台）の上面に設けて行われている。

上記ポジショナを用いてウェハを測定するプローブ装置
の公知側特開昭５７−９３５４１号及び特公昭６１−１
４６５９号公報に記載された技術が開示されている。

（発明が解決しようとする課題） 上記プローブ装置は、第６図に示すように、ウェハ■が
載置された載置面■と間隔を設けて平行に設けられたリ
ングインサート■にポジショナを磁力を用いて支持して
、プローブ針に）をウェハに接触してブロービングする
構成になっている。

即ち、上記ポジショナ■に支持された支持棒等０を介し
て、プローブ針（へ）の先端部（４ａ）がウェハ０面に
斜交するように配置された状態にある。

この状態で、上記プローブ針（イ）の先端部（４ａ）に
ウェハωを接触させた後、さらにオーバドライブと称す
る一定加圧状態でチップを測定するように構成されてい
る。

この時に、上記ウェハ■に接触しているプローブ針に）
に、さらにオーバドライブの針圧を加圧すると、このプ
ローブ針に）を支持しているポジショナ■が上記加圧力
によって移動しないことが適正な測定を実施するもので
ある。

しかしながら、上記ポジショナ■とこのポジショナ■を
取付けるリングインサート■の取付は機構は、上記リン
グインサート■の上面には、上記ポジショナ■の取付支
持面■が磁力吸引して面密着する如く、磁性体（へ）を
ビス等で固着している。

この磁性体（へ）の磁性面■と、上記ポジショナ■の取
付支持面■とが着脱自在に完全密着させることは、製作
上困難である。たとえ製作したとしても時経変化等によ
り、ソリ等が発生して、上記双方の接触面、例えば上記
取付支持面■と上記リングインサート■側に固定した磁
性体（へ）の磁性面■）の凹凸が生じガタが発生する。

また上記接触面の間にゴミ等が付着して、凹凸状態にな
り、同様にガタが生じることが判った。

上記磁性面■に上記ポジショナ■の取付面■を支持した
時に、生じるガタによって、ウェハ■の電極チップ面に
対するプローブ針（イ）の加圧力が、設定値圧力にさせ
ることが困難である。従って、接触抵抗の異なった測定
をすることになり、測定が不能になるという問題があっ
た。

本発明の目的とするところは、上記問題点にっいて鑑み
なされたもので、プローブ端子電極を支持している移動
機の移動を防止したプローブ装置を提供することにある
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、プローブ端子電極を試料体電極に接触させて
、電気的特性を測定する装置において、上記プローブ端
子電極をＸＹ力方向移動させるＸＹ移動機構の取付は支
持面を三点支持に構成したことを特徴としている。

（作用効果） 本発明のプローブ装置によれば、所望の位置に移動制す
る移動機構の取付は支持面を、対接面と三点支持で接触
するようにしたので、上記従来のように面密着支持する
ことがなくなり、上記取付支持面と、上記対接面との間
に、ソリ等が生じても、上記三点で支持して接触するの
で、ガタを生されることが無く支持可能に改善すること
ができた。

即ち、上記移動機構に支持されているプローブ端子電極
の先端が試料体電極に接触して測定する際に、上記プロ
ーブ端子電極に試料体を接触させた後、さらに、試料体
に加圧されても、設定加圧値で測定することができる。

従って、試料体の電気的特性を適正な設定加圧値で測定
でき、正確な測定を実施することが可能になる。

（第１実施例） 以下、本発明プローブ装置を半導体ウェハ製造工程に於
ける測定装置に適用した一実施例について図面を参照し
て説明する。

上記説明において、従来部品と同一部品は同符号を用い
て説明する。

上記測定装置は、ウェハに形成されたウェハチップを１
チツプ毎に順次歩進させて、電気的特性を検査する装置
１例えばウエハプローバがある。

このウエハプローバは、ウェハに形成されたチップの電
極パッドに、ウェハテスタと電気的に接続したプローブ
針を接触させて測定するものである。

先ず、上記ウエハブローバの構成を第５図を参照して説
明する。

上記ウエハプローバ（１０）は、ローダ部（１１）内に
配置されたウェハカセット（１２）からウェハ■を取り
出し、プリアライメントしたのちに測定部（１３）側の
載置体（１４）の載置面■に回転アーム（１５）を介し
て載置される。

ここで、上記載置体（１４）は、平面方向、例えばＸ軸
、Ｙ軸方向、また、昇降方向、例えばＺ軸方向及び周方
向、例えばθ方向に制御駆動可能になっている。

上記載置面■に載置されたウェハ■が、測定中心部（１
６）に移動される。

上記測定中心部（１６）の上方には、上記載置面■と平
行にヘッドプレート（１７）が設けられている。

さらに、上方にスコープ（１６ａ）がプローブ針（へ）
と電極パッドとの位置を目視観察するように設けられて
いる。

上記ヘッドプレート（１７）の中空部（１７ａ）にリン
グインサート■が内接されている。

上記リングインサート■の表面には、第３図に示すよう
に、磁性体、例えばＬ　２０＋ｍａ　Ｘ　Ｗ１５ｍｍ　
Ｘｔ４ｍ鉄部材にニッケルメッキ処理された磁性体（ハ
）がネジ等によって固着されている。

上記磁性体■の磁性面■には、プローブ電極、例えば先
端がタングステン材で構成されたプローブ針に）を支持
して、Ｘ−Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させる移動機構、
例えばポジショナ■の取付支持面■が支持するようにな
っている。

上記ポジショナ■は上記リングインサート■側の磁性面
の）に磁力によって吸着する本体（１８）と、この本体
（１８）の側部から、載置面■上のウェハ■側に伸びる
支持棒０及びこの支持棒０に着脱自在に連結した長さ調
整用の調整棒（６ａ）と、この調整棒（６ａ）の先端に
取り付けられるプローブ針に）とから構成されている。

上記プローブ針（イ）の先端部（４ａ）は、載置面■に
仮固定されたウェハ■のチップ（１ａ）の電極パッド（
１ｂ）に対応させる。

ここで、上記プローブ針（へ）の先端部（４ａ）が上記
電極パッド（１ｂ）に対応させるには、先ず、プローブ
針に）より上方に配置されたスコープ（第４図１６８）
を介して、　目視ａｍして、ボジシ１す■のＺ軸移動ツ
マミ（２０）を回転させて、上記電極パッド（１ｂ）面
に近接する。この電極パッド（１ｂ）面に近接したプロ
ーブ針に）の先端（４ａ）をポジショナ■のＸ軸移動ツ
マミ（２１）及びＸ軸移動ツマミ（２２）を回転させて
位置合わせするようになっている。

上記プローブ針に）の固定端（２３）側には、ウェハテ
スタ（２４）と電気的に接続した信号線が設けられてい
る。

このようなウエハブローバ（１０）において、上記プロ
ーブ針に）を支持しているポジショナ■の取付面■が磁
性面■に支持する際、ガタが生じないように支持した状
態で、上記プローブ針に）の先端部（４ａ）をウェハ■
のチップ（１ａ）の電極パッド（１ｂ）に適正に接触す
るようにしなければならない。

本実施例の特徴的構成は、第１図で示すように、ポジシ
ョナ■の取付面■から突出した三ケ所の接触面（２５ａ
、　２５ｂ、　２５ｃ）が磁性面■に接触して、磁力に
よって、支持されるように構成したことである。

上記三ケ所の接触面（２５ａ、　２５ｂ、　２５ｃ）は
、第２図で示すように、上記ポジショナ■の取付支持面
■の対向辺に沿って、長四角立方磁性体例えば鉄片（２
６）が双方に固着されている。

上記双方に設けた鉄片（２６）間に永久磁石（２７）を
二枚並列および二列形状にして磁界が磁性体■に係合し
て、吸引する如く配置されている。

上記鉄片（２６）を双方に固着した接触面（２５）に、
磁性面■と吸着する三ケ所に分けられた接触面（２５ａ
、　２５ｂ、　２５ｃ）が設けられている。

上記接触面（２５ａ、　２５ｂ、　２５ｃ）は、上述し
た双方のうち、一方の鉄片（２６ａ）の長手方向の両端
の接触面（２５ａ、　２５ｃ）に二ケ所設け、他方の鉄
片（２６ｂ）の中心に接触面（２５ｂ）が−ケ所設けら
れた構成になっている。

上記三ケ所の接触面（２５ａ、　２５ｂ、　２５ｃ）は
、同一面に構成されている。

次に作用について説明する。

ローダ部（１１）のウェハカセット（１２）から取出さ
れたウェハωは、載置面■に載置され、測定中心部（１
６）に載置体（１４）を介してウェハωが移動して停止
する。

上記載置体（１４）を上昇させて、載置面■上のウェハ
■のチップ（１ａ）の電極パッド（１ｂ）に、プローブ
針に）の先端部（４ａ）を対応するようにＸ軸方向及び
Ｙ軸方向に、各駆動のツマミを回転させて、位置合わせ
する。

上記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に位置合わせした後、ウェハ
■面に対するプローブ針（へ）の先端部（４ａ）高さが
、所定高さに調整するためにＺ軸駆動ツマミ（２０）を
回転させる。

上記所定高さに設定されたウェハωは、設定量の昇降値
で上昇して、上記プローブ針（至）の先端部（４ａ）に
上記電極パッド（１ｂ）が接触する。

上記接触された上記電極パッド（１ｂ）にオーバドライ
ブ量（電極パッド（ｌｂ）に加圧する一定圧カ量）をか
けるため、さらに設定微量上昇させて測定する。

本実施例の特徴的作用は、上記電極パッド（１ｂ）にプ
ローブ針に）の先端部（４ａ）が接触して、さらに、オ
ーバドライブ量上昇させる際、上記プローブ針に）を支
持固定しているポジショナ■が、リングインサート■の
磁性体■の磁性面■に三点支持によって磁力吸着固定し
ているので、上記ポジショナ■が揺動移動することなく
、測定することが可能となる。

上記実施例において、この磁性体（へ）にポジショナ■
が三ケ所の接触面（２５ａ、　２５ｂ、　２５ｃ）で、
磁力吸引して着脱自在に固定したもので説明したが、上
記ポジショナ■のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動される移
動片（５ａ）は、第１図に示すように、非金属、例えば
プラスチックで構成したので支持棒０及び調整棒（６ａ
）が金属の場合、上記移動片（５ａ）によって、プロー
ブ装置からフローティングさせることができ、従来のよ
うに絶縁紙を上記支持棒０と移動片（５ａ）との間に入
れる必要がなくなり作業能率の向上につながる。

（第２実施例） プローブ装置に用いているポジショナの実施例であり、
このポジショナを除けばすべて第１実施例と同様なので
、上記ポジショナの構成について説明する。

上記ポジショナは第４図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）を参照
して説明する。

上記ポジショナ（２８）は、第４図（ａ）　（ｂ）に示
すように、プローブ装置のリングインサート（２９）上
に設けられた本体（３０）と、この本体（３０）側から
の手動操作回動により、図示しないウェハ面に対して。

昇降可能な移動片（３２）とから構成されている。ここ
で、上記移動片（３２）には支持棒（３１ａ）がネジ等
で固定され、この支持棒（３１）には、図示しないウェ
ハの電極パッドと接触されるプローブ針（３１ａ）がウ
ェハに向けて設けられている。

上記本体（３０）には、プローブ針（３１ａ）が図示し
ないウェハ面上を平行に移動されるように２軸移動部、
例えばｘｙＹ軸方向摺動機構が形成されている。

さらに、上記摺動機構のＹ軸移動体（３３）には昇降す
る方向、例えばプローブ針（３１ａ）がウェハ面と遠ざ
かる方向、また近接する方向に摺動駆動される移動片（
３２）が設けられている。

この移動片（３１）は、上記Ｙ軸移動体（３３）の摺動
面（３４）と、摺動駆動するように設けられている。

さらに、この摺動面（３４）の近傍には、上記移動片（
３２）を上下動させるＺ軸ネジ（３５）が昇降方向と同
方向に設けられている。

上記Ｚ軸ネジ（３５）の頂端には、回動操作のＺ軸移動
ツマミ（３６）が設けられでいる。このＺ軸移動ツマミ
（３６）を回動することにより、上記移動片（３２）が
上下方向に昇降移動するように螺合結合されている。

即ち、上記移動片（３２）にモールドされたナツト（３
２ａ）が上記Ｚ軸ネジ（３５）に螺合結合されて、上記
移動片（３２）を上下動する構成になっている。このよ
うなポジショナ（２８）において、上記摺動面（３４）
の調整の無いものが望まれている。

本実施例の特徴的構成は、上記移動片（３２）をプラス
チック製の移動片（３２）を用いて、調整作業を行わな
いでも摺動可能にしたことにある。

上記ポジショナ（２８）は、第４図（Ｃ）を参照して説
明する。

上記ポジショナ（２８）のＹ軸移動体（３３）の摺動面
（３４）よりＺ軸ネジ（３５）を設けた位置の距離りと
。

上記移動片（３２）の摺動面（３７）より２軸ネジ穴を
設けた位置の距離Ｑとの比較がＬ＞Ｑとなるように構成
されている。

また、上記移動片（３２）のネジ穴を形成したナツトに
は金属、例えば真鍮、またはステンレス製材にネジ溝が
螺刻されたナツト（３２ａ）をモールドしている。

さらに、上記移動片（３２）の摺動面（３７）に亘って
、潤滑油（３ａ）が塗布されている。この潤滑油（３ａ
）は。

摺動面（３７）の気泡部に侵入して平滑する作用がある
。

次に１作用について説明する。

ローダ部から検査部にウェハを搬送する作用は、第１実
施例と同様なので省略する。そして、プローブ装置のリ
ングインサート（２９）に設けたポジショナ（２８）の
作用について説明する。

上記ポジショナ（２８）を組立てる時に１本体（３０）
に装置されるＺ軸ネジ（３５）を移動片（３２）側に螺
刻されたネジ穴に挿入するように突き進む。この突き進
んだＺ軸ネジ（３５）は、本体（３０）側の装着穴を通
過させたのちに、上記移動片（３２）側のネジ穴を通過
させている。

さらに、本体（３０）側の軸受けに装置している。

この時に、移動片（３２）が弾力性のあるプラスチック
、例えばデルリン（商品名）で設けられているので、微
量の伸びが上記Ｚ軸ネジ（３５）の挿入によって強制的
に張ることになる。

よって、上記Ｚ軸ネジ（３５）は、移動片（３５）のネ
ジ穴を引き寄せるように作用して、ネジ部のバックラッ
シュを片側、例えば図では摺動面（３４）側の右側に寄
って軸着する作用がある。

上記実施例では、ポジショナ（２８）の摺動方向をウェ
ハ面に対して近接、離間する方向に昇降するように説明
したが、これに限定されるものではなく、ウェハ面に対
して平行方向に移動する摺動機構に用いてもよい。

上記実施例について、プローブ針（３１ａ）をＹ軸方向
に移動させることについて説明をしなかったが、この移
動時にＹ軸移動ツマミ（４０）を上記本体（３０）を中
・６にして左右に各個づつ設け、両側で２個設けている
。この２個のＹ軸移動ツマミ（４０）を設けることによ
りオペレータが面手で均等力で回動させることができる
。

上記実施例の効果は、ポジショナ（２８）の本体（３０
）に対して、移動片（３２）の摺動面（３７）がデルリ
ン（商品名）を用いられているので、製作時に生じる極
めて微細な大きめの異容誤差であっても、金属側にデル
リン（商品名）が馴染んで摺動嵌合されてしまう。

さらに、この摺動嵌合された摺動面（３４，３７）に潤
滑油（３ａ）が塗布されるので、スムーズに摺動可能に
なる。

従って、従来のように、アリ溝に対して摺動部のコマを
、ネジで調整することが無くなりメンテナンスが容易に
なる。

また、上記摺動面（３４，３７）が金属とデルリン（商
品名）を密着するように配置されているので、従来の金
属と金属との密着によるリンキングより生ずるアンバラ
ンス摺動が無くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明プローブ装置の実施例を説明するための
ポジショナ取付機構斜傾説明図、第２図は第１図の三ケ
所接触面を説明するための構造斜傾説明図、第３図は第
１図のポジシＪすの駆動を説明するための測定部斜傾説
明図、第４図（ａ）は第１図のポジショナの他の実施例
を説明するためのポジショナ機構斜傾説明図、第４図（
ｂ）は第４図（ａ）の摺動を説明するための部分拡大説
明図、第４図（ｃ）は第４図（ａ）の摺動工程の原理を
説明するための原理説明図、第Ｓ図は第１図のプローブ
装置をウエハプローバに用いた一実施例の主要部乙 を説明するための説明図、第キ図は従来のプローブ装置
を説明するための説明図である。 １・・・ウェハ、　　　　　２・・・載置面、３．２９
・・・リングインサート、 ４．３１ａ・・・プローブ針、４ａ・・・先端部、５．
２８・・・ポジショナ、　６，３１・・・支持棒、６ａ
・・・調整棒、　　　　　７・・・取付支持面。 ８・・・磁性体、　　　　　９・・・磁性面、１０・・
・ウエハプローバ、１３・・・測定部、１４・・・載置
台、１６・・・測定中心部、１８、３０・・・本体、　
　　　２０，３６・・・Ｚ軸移動ツマミ、３２・・・移
動片、　　　　　３３・・・Ｙ軸移動体、３４・・・摺
動面（金属側）、３５・・・２軸ネジ、３７・・・摺動
Ｗ（デルリン側）、 ３８・・・バックラッシュ、３９・・・潤滑油、４０・
・・Ｙ軸移動ツマミ。 特許出願人　東京エレクトロン株式会社第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プローブ端子電極を試料体電極に接触させて、電
   気的特性を測定する装置において、 上記プローブ端子電極をＸＹ方向に移動させるＸＹ移動
   機構の取付支持面を三点支持に構成したことを特徴とす
   るプローブ装置。
2. （２）特許請求範囲第（１）項記載のプローブ装置にお
   いて、上記ＸＹ移動機構の摺動面に取着して移動するプ
   ローブ端子を有した移動片の少なくとも取着面がプラス
   チック部材で構成したプローブ装置。