JPH0465851A - 検査装置 - 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、検査装置に関する。

【従来の技術】

トランジスタや集積回路（ＩＣ）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、例えば半導体ウェーハ上にパタ
ーン形成により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プローバ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。 すなわち、プローバによるウェー／％の測定は、互いに
直交するｘ、ｙ、ｚ方向（Ｚ方向は垂直方向）の各方向
に移動可能でさらに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ー
ハを載置し、このつ工−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ーハ上に形成された半導
体チップの電極パッド列にプローブカードのプローブ針
列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ため、上記ウェーハの測定を
行う際には、予め上記半導体チップ表面に形成されてい
る電極パッド列と上記プローブ針列との精密な位置合わ
せを行う必要がある。 この位置合わせは、従来一般に、オペレータが行い、プ
ローブ針列とウェーハ上の半導体チップの電極パッド列
とのＸ及びＹ方向の位置ずれを調整すると共に、Ｚ方向
（高さ方向）を調整して、プローブ針と半導体チップの
電極パッドが接触する高さ位置を調整する。高さ位置の
調整は、電極パッドとプローブ針との接触抵抗をできる
だけ少なくして正確な測定をするために重要である。こ
の位置合わせの結果の情報は記憶され、その後のウェー
ハはその記憶情報に基づいて自動測定される。 従来、このオペレータによる位置合わせは、次ぎのよう
にして行われていた。 すなわち、先ず、同一品種のウェーハの最初のウェーハ
を載置台に載せ、いわゆるファインアライメントした後
に、載置台を測定位置に移動し、オペレータはマイクロ
スコープを見なから載置台を２方向に移動し、プローブ
針とウェーハ上の所定の半導体チップの電極パッドとを
接触させ、電極パッドに針跡をつける。次にＺ方向に載
置台を下げて、上記針跡を見ながら、Ｘ方向及びＹ方向
の位置ずれを調整する。また、前記針跡を見て適切な高
さ位置をオペレータは勘により決定し、その高さ位置で
プローブ針と電極パッドとを接触させるようにＺ方向に
載置台を上昇させ、再度針跡をつける。高さ方向が変わ
ると、水平方向の位置ずれ量も変わるのが通常である。 このため、その針跡によりＸ方向及びＹ方向のずれの調
整が再度なされる。 以上のようにして、従来は、高さ方向の調整とＸ−Ｙ水
平方向の調整とを同時に行うようにしている。

【発明が解決しようとする課題】

ところで、上記の位置合わせにおいて、実際の製品とな
るウェーハの半導体チップにはできるだけ傷を付けない
ようにすることが望ましい。 ところが、前述のように、従来の位置合わせ方法では、
高さ方向の位置合わせと水平方向の位置合わせを同時行
うようにしているため、電極パッドに複数回、針跡がつ
けられる欠点があった。 この発明は、この点にかんがみ、被測定体に、できるだ
け針跡を付けることなく、位置合わせを行えるようにし
た検査装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

この発明は、被測定体に測定用探針を接触させて電気的
特性の測定を行う際に、前記測定用探針と前記被測定体
との位置合わせを行う装置において、 予め前記被測定体と前記測定用探針との接触高さ位置を
検出して、その位置を表示し、この接触高さ位置表示を
参照して、前記被測定体と測定用探針との水平方向の位
置合わせを行うようにしたことを特徴とする。

【作用】

予め被測定体と測定用探針との接触高さ位置が設定され
、それが表示されているので、オペレータは、この高さ
位置表示を見ながら被測定体に前記接触高さ位置で測定
用探針を接触させて針跡を付け、その針跡に基づいて水
平方向の位置合わせを行う。高さ方向か正しく合ってい
るので、位置合わせはこれて終了となり、１回の針跡で
位置合わせが可能となる。 ま−た、測定用探針と被測定体との接触高さ位置が分か
っているので、接触高さ位置の近傍であって、両者が非
接触であるが、はぼ接触とみなせる２ような高さ位置に
おいて、水平方向の位置調整を行うことも可能であるの
で、被測定体に傷を付けずに位置合わせすることも可能
になる。

【実施例】

以下、この発明による検査装置を、ウェーハプローバに
適用した場合の一実施例を、図を参照しながら説明する
。 第１図に示すように、ウェーハブローバの測定位置に設
けられるヘッドプレート１には、インサートリング２が
設けられており、このインサートリング２には、プロー
ブ針４を備えるプローブカード３が取り付けられている
。 そして、被測定体１０が載置される載置台１１は、昇降
機構１２によりＺ方向（高さ方向）に昇降移動すると共
に、Ｘ−Ｙステージ１３により水平方向において、互い
に直交するＸ方向及びＹ方向に移動可能に構成されてい
る。被測定体１０は、載置台１１上に、例えば真空吸着
されて固定されている。 この例の場合、昇降機構１２は、例えばボールネジ１４
と、このボールネジ１４を回転駆動するパルスモータ１
５とから構成されている。そして、ＣＰＵを備える制御
装置１６からのモータ駆動ノくルスが、パルスモータコ
ントローラ１７を介してパルスモータ１５に供給され、
載置台１１が垂直方向に移動する。また、Ｘ−Ｙステー
ジ１３は、図示しないが、同様にＸ方向用ボールネジ及
びＹ方向用ボールネジ、Ｘ方向用パルスモータ及びＹ方
向用パルスモータを有しており、制御装置１６からのＸ
方向移動用パルス及びＹ方向移動用パルスがパルスモー
タコントローラ１８を介して各ノくルスモータに供給さ
れ、これによりＸ方向及びＹ方向に載置台１１が移動す
るように構成されている。 また、制御装置１６には、操作部１９からの操作出力が
供給されており、オペレータが操作パネル１９において
操作することにより、載置台１１をＺ方向、Ｘ方向、Ｙ
方向にマニュアル移動させることができるように構成さ
れている。 そして、制御装置１６においては、載置台１１のＺ方向
、Ｘ方向、Ｙ方向の移動についての基準位置（ホームポ
ジション）から、各方向用パルスモータに供給するパル
ス数（基準位置から離れる方向に移動させるパルスは正
、逆に基準位置側に戻る方向に移動させるパルスは負と
する）を計数し、このパルス数を距離換算することによ
り載置台１１の基準位置に対する各方向の現在位置を検
出する。 また、制御装置１６には、表示装置２０が接続されてお
り、そのデイスプレィ（図示せず）には載置台１１の現
在高さ位置や水平方向位置、その他の情報が表示される
。 また、メモリ２１が設けられ、これには、後述のように
して検出されたプローブ針４と被測定体１０との接触高
さ位置情報やＸ及びＹ方向の位置ずれ情報等の位置合わ
せ情報が記憶される。 以下に、この第１図の装置を用いて、この発明の位置合
わせ方法について、第２図のフローチャートを参照しな
がら説明する。 先ず、オペレータは、例えばマニュアル操作によってダ
ミーウェーハを載置台１１上に載置して、このダミーウ
ェーハを載置台１１に真空吸着により固定する（ステッ
プ１０１）。このダミーウェーハは、表面にアルミニウ
ムが蒸着されたウェーハである。 次に、載置台１１を水平方向に移動して、ダミーウェー
ハを測定位置であるプローブカードの下方に持ち来たす
（ステップ１０２）。そして、ダミーウェーハをプロー
ブカード３のプローブ針４と接触させるＸ、Ｙ方向の位
置を指定して調整する（ステップ１０３）。 次に、オペレータは、操作部１９で載置台１１をＺ方向
に上昇させる操作を行う（ステップ１０４）。このとき
、制御装置１６からは、その操作量に応じたパルス数が
パルスモータコントローラ１７を介してパルスモータ１
５に供給され、そのパルス数に応じて、例えば１パルス
当たり５廓づつ載置台は上昇する。 そして、例えばエツジセンサ等（図示せず）によりプロ
ーブ針４がダミーウェーハに接触する高さ位置が自動的
に検出され、その検出出力を受けて制御装置１６は、載
置台１１をその高さ位置で停止させる（ステップ１０５
）。プローブ針とダミーウェーハとの接触は、両者の接
触により電気的接続が成されることを利用して検出する
方法やその他の接触検出方法か使用できる。また、ダミ
ーウェーハには何回も傷を付けても何等差し支えないの
で、オペレータがダミーウェーハ＼の針跡を見て、適切
な接触高さ位置を検出するようにすることもできる。 このときの載置台１１の現在高さ位置は、前述したよう
にして制御装置１６のＣＰＵにおいて、Ｚ方向用パルス
モータ１５への供給パルスから、そのパルス数を距離換
算することにより自動的に求められ、順次、その高さ位
置か表示装置２０のデイスプレィに表示され、前述のよ
うに接触高さ位置になると、その高さ位置情報がメモリ
２１に記憶される（ステップ１０６）。 次に、載置台１１か降下され、水平方向に所定位置まで
移動されて、ダミーウェーハがアンロードされる（ステ
ップ１０７）。 次に、実際の測定ウェーハを載置台１１に載せ（ステッ
プ１０８）、アライメント位置においてファインアライ
メント、即ち正確なウエーノ１の中心位置合わせやＸ、
Ｙ方向の位置合わせを行う（ステップ１０９）。 そして、表示装置２０のデイスプレィには、この測定ウ
ェーハの接触高さ位置が表示される。この表示された測
定ウェーハについての接触高さ位置は、前記ダミーウェ
ーハとプローブ針４との接触高さ位置そのものではなく
、ダミーウェーハと実際の測定ウェーハとの厚みの違い
を考慮した値である（ステップ１１０）。 そして、載置台１１を水平方向に移動して、測定ウェー
ハの予め定められた中心位置の半導体チップがｍ１定位
置であるプローブカード３の下に来るようにする（ステ
ップ１１１）。 次に、載置台１１を前記接触高さ位置よりも例えば５０
０，１ｆｆｌ１手前まで高速で上昇させ、−旦停止する
（ステップ１１２）。すると、表示装置２０のデイスプ
レィには、通常のセットアツプ時の画面が表示される（
ステップ１１３）。このとき、表示画面には、載置台１
１の現在高さ位置と、前記接触高さ位置とが表示されて
いる。 そこで、オペレータは、接触高さ位置表示と、現在高さ
位置表示とを見ながら通常と同様のセットアツプ操作を
行う。すなわち、例えば、載置台１１を適切な接触高さ
位置まで上昇させて、１度、測定ウェーハに針跡をつけ
（ステップ１１４）、その後、載置台１１を下げ、マイ
クロスコープにより、その針跡からＸ、Ｙ方向の位置ず
れ調整し、その位置ずれ量をメモリ２１に記憶する（ス
テップ１１５）。ＩＴＶカメラによりパターン認識技術
で自動的に行ってもよい。このとき、高さ方向の接触位
置は予め分かっているので、その高さ位置で付けた針跡
から求めたＸ、Ｙ方向の位置ずれは正しくなっており、
位置合わせは１回の針跡を付けるたけて行うことができ
る。 なお、以上の例では、針跡を予め求めた接触高さ位置で
測定ウェーハにつけ、その針跡からＸ。 Ｙ方向の位置合わせを行うようにしたが、接触高さ位置
が分かっているので、接触高さ位置近傍で、接触はして
いないが、はぼ接触とみなせるような高さ位置で、Ｘ、
Ｙ方向の位置ずれ調整を行うようにしても良い。この場
合には、測定ウェーハには針跡を付けずに位置合わせを
行うことができる。 なお、被測定体は、半導体ウェーハに限られるものでは
なく、例えばＬＣＤ基板のプローブ用位置合わせに適用
してもよい。

【発明の効果】

以上説明したように、この発明によれば、被測定体には
１回たけ測定用探針の針跡を付けるたけで、あるいは被
測定体には針跡をつけること無く、Ｘ、Ｙ方向の位置合
わせを行うことができる。したがって、被測定体には殆
と傷を付けずに位置合わせを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による検査装置の一例を示す図、第
２図はこの発明の一実施例を説明するためのフローチャ
ートである。 ３；プローブカード ４；プローブ針 １１；載置台 １２；昇降機構 １３、Ｘ−Ｙステージ １６；制御装置 １９：操作部 ２０；表示装置 代理人　弁理士　佐　藤　正　美 杉ＵＬ装置ｎブロック図 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定体に測定用探針を接触させて電気的特性の測定を
   行う際に、前記測定用探針と前記被測定体との位置合わ
   せを行う装置において、 予め前記被測定体と前記測定用探針との接触高さ位置を
   検出して、その位置を表示し、 この接触高さ位置表示を参照して、前記被測定体と測定
   用探針との水平方向の位置合わせを行うようにしたこと
   を特徴とする検査装置。