JPH03106049A - 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、被検査体に検査用探針を接触させて電気的検
査を行うプローブ装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、半導体ウエハの検査において、ウエハ上に形威
された半導体素子（以下チップと称する）の電極パッド
に検査用探針を接触させチップの電気的特性を検査する
ウエハブローバは周知である。

上記ウエハプローバはウエハ上に形威されたチップの電
極パッドの配置と同じ配置をもった検査用探針であるプ
ローブ針群を持ち、該プローブ針をウエハに同時に接触
させて（以下オンウエハと称する。）チップの電気的特
性を検査するが、上記プローブ針はプローブカードに保
持されており、検査をするチップの種類によっては電極
パッドの配置が異なるので、各々のチップの種類に対応
してプローブカードを交換して検査をおこなっている。

被検査チップとプローブ針のオンウエハは例えばプロフ
ァイラーと呼ばれるオンウエハ検知用針により検知され
、上記プロファイラーはプローブ針と同様にウエハ表面
に接触するように設置されており、ウエハと該プロファ
イラーの接触による該プロファイラーの移動を機械的に
検知することによって、マイクロスイッチ等を動作させ
、テスタ部へオンウエハ信号を送出し、テスタ部よりプ
ローブ針へテスト信号を印加する。

（発明が解決しようとする課題） 近年のチップの集積化に伴い、チップの電極の数も増加
し、チップの外周域及び配線パターン内域に電極を配置
したものもあり、このようなチップに対して従来からの
特公昭５８−３４９３５に示されるような先端屈曲型の
プローブ針の接触方法ではチップ表面上において接触先
端部の密度が高くなり、製造上から限界があった。

そこで、チップの電極パッドの上方空間だけを専占する
垂直プローブ針が、特公昭５７−５１７３３、実開昭５
８−１４８９３５　、特開昭５８４７３８４１　、特開
昭６３−２０２９２９などで提案されている。

これら垂直プローブ針はウエハとの接触に際し、チップ
の電極パッド表面の酸化被膜を破るためにウエハに対し
て適正な押圧がかけられウエハとの接触がおこなわれる
。更にこれらの接触を検知する手段として実公昭５９−
８３５６　、特開昭５６−１３３８４２、実開昭６２−
１３４２４４　、特開昭５４−１１２１７４　、に示さ
れるような接触を検知するためのプロファイラー及び同
様な機能をブロープ針に具備させた装置がある。しかし
、上記に示される方法は機械式の接触検知であるために
プローブ針の密度が高く、かつチップの面積が小さくな
ると限界があるばかりではなく、摺動による異物の発生
などが有り、特に垂直プローブ針には実用しがたい。

本発明は上記点に鑑みなされたもので、ウエハとの接触
検知をプローブ針の配列密度に関係なく行うプローブ装
置を提供することにある。

［発明の構或］ （課題を解決するための手段） この発明は被検査体に探針を接触させ電気的検査を行う
プローブ装置において、弾力性をつ探針の応力による形
状変化を光学的に検知して、被検査体と上記探針との接
触を検知することを特徴とするプローブ装置を得るもの
である。

（作用効果） 本発明によれば被検査体と探針との接触を光学的に検知
するので被検査体及び探針に非接触検知となり、被検査
体表面に必要以外の損傷を与えずに、かつ被検査体の検
査面上方に位置検査手段を設けなくても良いので、異物
の発生をおさえられるだけではなく装置を簡素化するこ
とができる。

（実施例） 以下に本発明プローブ装置をウェハブローバに適用した
一実施例を図を用いて説明する。

上記プローブ装置はウエハ上に形威された多数の各々の
チップにおけるいくつかの電極パッド、又は総ての電極
パッドにそれぞれプローブ針を電気的に接触させ、プロ
ーブを通じてテスタ（図示せず）からのテスト信号をチ
ップに供給し、チップからの信号により、チップの電気
的特性を検査する装置であり、当業者において周知であ
るので概略だけ述べる。

上記プローブ装置の全体構或を大別すると第１図に示す
ように被検査ウエハを搬送及び検査済ウエハを収納する
ローダアンローダ部（１）と載置されたウエハ（５）を
プローブ針（４）に対し適正な位置に合わせ、全チップ
を順次間欠的に移動させる機能を有する載置部（３）と
、ウェハ（５）の各チップにプローブ針（４）を接触さ
せ検査するテストヘッド部（２）とから構威されている
。

このテストヘッド部（２）は第２図に示すようにプロー
ブ針（４）を保持固定するプローブ基板（１１）と、ウ
エハに対し垂直方向に設けられた弾力性及び導電性の有
るプローブ針（４）と、該ブロープ針（４）が貫通する
ガイド穴（８）を有するガイドブレ−　｝　（９）と、
プローブ針近傍に標準の合わされた光学弐投受光センサ
（６）及びセンサアンブ（１５）により構威される。

上記ガイドプレート（９）は該ガイドプレートのガイド
穴（８）から適正な距離を隔てた４隅に設けられた支柱
（１０）によりプローブ基板（１１）に支えられている
。

本実施例装置のプローブ針（４）はタングステン等の芯
材料に絶縁コーティングされたもので、線径約１０ａｍ
が望ましい。被検査チップに形威された電極パッドパタ
ーンに対応して配列された例えば直線状のプローブ針で
各々数１０μｍ間隔に設けられている。

半導体ウエハとプローブ針（４）との接触を検知するた
めの光学弐投受光センサ（６）はプローブ針（４）列と
同一線上方向に配設され、該方向に向けて投光部（１４
）と受光部（１２）が一体に内蔵されており、投光部（
１４）の発光口にはレンズが内蔵されているので投光光
束領域をもち、該領域に光反射物体、例えばプローブ針
（４）の先端が被検査体である電極バットに当接し、オ
ーバードライブがかかることにより湾曲した時の湾曲部
、が存在するとこの反射光を受光部〈１２〉が予め設定
された検知感度にもとすいて検知し、センサアンブ（１
５）により電気信号に変換し、投光領域内の物体の存在
を電気信号に変換するセンサである。上記センサ本体は
センサ取り付け板（１３）により上下左右前後回転方向
に取け位置を微調整することができ、第４図に示すよう
な投光軸方向前方に検知領域（１７〉がつくられる。こ
の検知領域はプローブ針垂下部のほぼ中心部（１６）に
位置するように該センサ（６）の取り付け及び受感度が
調整されている。本実施例装置においては、プローブ針
（４）と検知領域との距離は約２０μｍないし５０μｍ
程度に設定してある。

次に作用について説明する。ロードアン口ード部（１）
より搬送された被検査ウェハは載置部（３）にてファイ
ンアライメント後、各チップの検査を実行する。即ちウ
ェハ上昇ステージ（７）にょりウエハを上方へ予め定め
られた高さに押し上げられ、第３図に示すように、プロ
ーブ針（４）はウェハ（５）の電極バッドに接触する。

更にウエハ上の電極パッド表面の酸化被膜をプローブ針
（４）により破るため上昇ステージ（７）を微量上昇さ
せる（以下、本動作をオーバードライブと称する。）．
オーバードライブがかかると第５図、第６図に示すよう
に、プローブ針（４）はウエハの各チップに形威された
電極パッドと電気的に接触し、この接触を確認した後、
テスタ（図示せず）からテスト信号を供給し、ウェハ上
のチップの特性を測定し、検査することが可能となる。

上記テストにおいて、検査開始のタイよングはチップの
電極パッドとプローブ針（４）が電気的に接触したとき
即ちオーバードライブ時であり、この時プローブ針（４
）はプローブ基板（１１）に固定されているので、第５
図、第６図に示されるように湾曲する。その湾曲する方
向はさまざまではあるが、ガイドブレート（９）のガイ
ド穴（８）の貫通軸をチップに対して外周方向に微量傾
けると、プローブ針にかかる初期押圧の方向がガイド穴
〈８）にそった方向に働くので、プローブ針列は総て外
側に湾曲しやすくなる。この湾曲による中心軸からのず
れの量はオーバードライブ量に比例するが、通常１００
μｍ前後程度に選択するので、オーバードライブ時には
プローブ針群の内少なくとも１本はセンサ検知領域（１
７）にはいる。

センサ検知領域（１７）内に存在するプローブ針（４）
の中心部（１６）は光学弐投受光センサ（６）の投光を
反射し、その反射光はセンサ受光部（１２）に受光とし
て検知され、更にセンサアンプ（１５〉により電気信号
に変換されて、ブロープ針の湾曲即ちオンウエハの検知
としてテスタ部（図示せず）に送られ、テスタ部（図示
せず）よりプローブ針（４）に対してテスト信号が印加
される。

ウエハは検査が終了すると、上記ローダアンローダ部（
１）に搬入され次の未検査のウエハが載置部に搬送され
以下順次所定のウエハの検査をおこなっていく。

以上のように本実施例によれば、チップとプローブ針の
オンウエハをチップ及びプローブ針に非接触で検知でき
る効果がある。又本実施例で用いたセンサは投受光部の
一体型の反射式センサを用いたが、投光部、受光部がそ
れぞれ独立した透過式センサを用いても同様な効果を得
ることは言うまでもない。

更に、距離測定用センサーを用いプローブ針等の湾曲に
よる距離移動を検知しても同様な効果を得ることができ
る。

更に本実施例はウエハのプローブ装置として実施したが
、同様に他の基板物、例えばセラミック基板、液晶基板
等のプローブ装置として、同様に実施することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するための概略説
明図、第２図は第１図のプローブ針付近の拡大図、第３
図はプローブ針とウェハの接触状態の説明図、 第４図は第３図の左方上面図、 第５ 図はプローブ針湾曲の説明図、 第６図は第５図の 左方上面図である。 図において、 ４ ・プロープ針、 ５ ・半導体ウエハ、 ６ ・投受光センサ、 ９ ・ガイ ドプレート、 １ ７ ・検知領域。 第 １ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検査体に探針を接触させ電気的検査を行うプローブ装
   置において、弾力性をもつ探針の応力による形状変化を
   光学的に検知して、被検査体と上記探針との接触を検知
   することを特徴とするプローブ装置。