JPH0536768A - Probe apparatus - Google Patents

Probe apparatus

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JPH0536768A
JPH0536768A JP3216068A JP21606891A JPH0536768A JP H0536768 A JPH0536768 A JP H0536768A JP 3216068 A JP3216068 A JP 3216068A JP 21606891 A JP21606891 A JP 21606891A JP H0536768 A JPH0536768 A JP H0536768A
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chuck
height
camera
inspected
chip
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Ryuichi Takefuchi
隆一 竹淵
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Tokyo Electron Yamanashi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent a drop, in the accuracy of a needle alignment operation, which is caused due to an irregularity in the mounting state of a body to be inspected by a method wherein a target which is used to align a first optical position detection means with a second optical position detection means is installed in the peripheral part of a chuck. CONSTITUTION:The following are fixed to an alignment bridge 11: a fixed camera 13 used to detect the position of a chip formed on a semiconductor wafer, and an electrostatic-capacity type sensor 14 used to detect the height of the surface or the like of the wafer. An ascending and descending mechanism 24 is fixed to the side face of a Y-stage 21b, and the ascending and descending mechanism 24 holds a moving camera 23 which can be raised and lowered freely in the up-and-down direction. A small piece 25 on which a target 25a has been formed is installed on the side face of a chuck. Thereby, the positional relationship caused by an irregularity in the mounting state of the wafer can be corrected, and the accuracy of an automatic needle alignment operation can be enhanced. When the alignment operation not only in the horizontal plane but also in the height direction is executed and the camera is focused, the reliability of an inspection can be enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハの検査な
どに利用されるプローブ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a probe device used for inspection of semiconductor wafers.

【0002】[0002]

【従来の技術】被検査体、例えば半導体ウェハの表面に
は一定間隔で規則的に配列された複数のチップが形成さ
れ、各チップ内の所定の箇所にはこのチップ内の各種の
信号線に連なる複数のパッドが形成される。チップ内の
各パッドに検査装置の対応のプローブ針を接触させた状
態でこのチップの電気的特性の検査が行われ、不良チッ
プに対してはマーキングなどによる識別が行われる。通
常、この種の検査装置には検査の自動化を図るためにプ
ローブ装置が組合わせられる。
2. Description of the Related Art A plurality of chips, which are regularly arranged at regular intervals, are formed on the surface of an object to be inspected, for example, a semiconductor wafer, and various signal lines in the chips are provided at predetermined places in each chip. A plurality of continuous pads are formed. The electrical characteristics of the chip are inspected while the corresponding probe needles of the inspection device are in contact with each pad in the chip, and the defective chip is identified by marking or the like. Usually, a probe device is combined with this type of inspection device in order to automate the inspection.

【0003】このプローブ装置の最新のものは、検査対
象の半導体ウェハを保持しかつ垂直方向に昇降可能なチ
ャックと、このチャックを保持しかつ水平面内に移動可
能なステージと、このチャックに保持中の半導体ウェハ
の表面に配列された任意のチップの位置を検出するため
にアライメントブリッジ側に固定された固定カメラと、
ステージに昇降可能に保持され半導体ウェハの表面に形
成されたチップ内の所定箇所に接触せしめられるプロー
ブ針の位置を検出する移動カメラとを備えている。
The latest version of this probe device is a chuck that holds a semiconductor wafer to be inspected and that can move up and down in the vertical direction, a stage that holds this chuck and that can move in a horizontal plane, and a chuck that holds this chuck. A fixed camera fixed on the alignment bridge side to detect the position of any chip arranged on the surface of the semiconductor wafer of
And a moving camera for detecting the position of a probe needle that is held on the stage so as to be able to move up and down and is brought into contact with a predetermined position in a chip formed on the surface of the semiconductor wafer.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の自動針合わ
せ装置は、固定カメラで検出されるチップとプローブ針
を検出する移動カメラとの位置関係(距離)が一定であ
ることが前提となっている。しかしながら、高温又は低
温状態で検査を行う場合の熱膨張や熱収縮に伴うウェハ
やチャックの伸縮、あるいは、チャック上へのウェハの
載置状態のバラツキなどに起因して上記位置関係が微妙
に変動し、これに伴い針合わせの精度が低下するという
問題がある。
The above-mentioned conventional automatic needle alignment device is premised on that the positional relationship (distance) between the tip detected by the fixed camera and the moving camera detecting the probe needle is constant. There is. However, the above positional relationship may slightly change due to expansion and contraction of the wafer or chuck due to thermal expansion or contraction when inspecting at high temperature or low temperature, or variation in the mounting state of the wafer on the chuck. However, there is a problem in that the accuracy of needle matching is reduced accordingly.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の自動針合わせ装
置は、ステージ上のチャックに保持中の半導体ウェハな
どの被検査体の表面に配列された任意のチップの水平面
内の位置及び高さを光学的に検出する第1の光学的位置
検出手段と、ステージに保持されかつ被検査体の表面に
形成されたチップ内の所定箇所に接触せしめられるプロ
ーブ針の水平面内の位置及び高さを検出する第2の光学
的位置検出手段と、チャックの周辺部に設けられ上記第
1,第2の光学的位置検出手段相互の位置合わせ及び焦
点合わせに使用されるターゲットとを備えている。本発
明の作用については、以下の実施例と共に詳細に説明す
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The automatic needle alignment apparatus of the present invention has a position and height in the horizontal plane of an arbitrary chip arranged on the surface of an object to be inspected such as a semiconductor wafer held by a chuck on a stage. A first optical position detecting means for optically detecting the position of the probe needle held on the stage and brought into contact with a predetermined position in the chip formed on the surface of the object to be inspected in the horizontal plane. It is provided with a second optical position detecting means for detecting, and a target which is provided in the peripheral portion of the chuck and is used for alignment and focusing between the first and second optical position detecting means. The operation of the present invention will be described in detail with the following examples.

【0006】[0006]

【実施例】図1は本発明の一実施例の自動針合わせ装置
の構成を示す斜視図であり、11はアライメントブリッ
ジ、12はプローブカード、13は固定カメラ、14は
静電容量型センサ、21はステージ、22はチャック、
23は移動カメラ、24は移動カメラの昇降機構であ
る。すなわち、この実施例では、被検査体として半導体
ウェハが、第1の光学的位置検出手段として固定カメラ
13が、第2の光学的位置検出手段として移動カメラ2
3がそれぞれ例示されている。また、X,Y,Zは、説
明の便宜上、図中に設定した直交座標系である。なお、
この種の自動針合わせ装置にはステージやチャックの駆
動機構、あるいは、この駆動機構やカメラやプローバな
どを制御すると共にこれらから取り込んだデータを処理
するプロセッサなどの慣用的な部分が含まれるが、これ
らの慣用的な部分の構成は周知であることから、煩雑化
を避けるため図示は省略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a perspective view showing the structure of an automatic needle alignment device according to an embodiment of the present invention, 11 is an alignment bridge, 12 is a probe card, 13 is a fixed camera, 14 is a capacitance type sensor, 21 is a stage, 22 is a chuck,
Reference numeral 23 is a moving camera, and 24 is an elevating mechanism for the moving camera. That is, in this embodiment, the semiconductor wafer is the object to be inspected, the fixed camera 13 is the first optical position detecting means, and the moving camera 2 is the second optical position detecting means.
3 are illustrated respectively. Further, X, Y, and Z are orthogonal coordinate systems set in the drawing for convenience of explanation. In addition,
This kind of automatic needle alignment device includes a conventional mechanism such as a drive mechanism for a stage or a chuck, or a processor for controlling the drive mechanism, a camera, a prober, etc. and processing data fetched from them. Since the structure of these conventional parts is well known, illustration thereof is omitted to avoid complication.

【0007】アライメントブリッジ11とプローブカー
ド12とはいずれも検査装置のプローバに固定されてい
る。アライメントブリッジ11には、半導体ウェハ上に
形成されているチップの位置を検出するための固定カメ
ラ13と、ウェハ表面などの高さを検出するための静電
容量型センサ14が固定されている。プローブカード1
2の中央部分には開口が形成されており、この開口の周
縁部から斜め下方に多数のプローブ針が突出されてい
る。
Both the alignment bridge 11 and the probe card 12 are fixed to the prober of the inspection apparatus. A fixed camera 13 for detecting the position of a chip formed on a semiconductor wafer and a capacitance type sensor 14 for detecting the height of the wafer surface are fixed to the alignment bridge 11. Probe card 1
An opening is formed in the central portion of 2, and a large number of probe needles are projected obliquely downward from the peripheral portion of the opening.

【0008】ステージ21は、X方向に延在される2本
のレールに沿ってX方向に移動可能なXステージ21a
と、このXステージ21a上をY方向に延在される2本
のレールに沿ってY方向に移動可能なYステージ21b
とから構成されている。このX,Yステージ21a,2
1bは、パルスモータなどを含む慣用の駆動機構によっ
て水平面内をX方向とY方向とに自在に移動せしめられ
る。Yステージ21b上に搭載されたチャック22は、
慣用の昇降機構によって上下方向(Z方向)に自在に昇
降せしめられると共に、その中心を通りZ軸に平行な中
心線の周りに慣用の回転機構によって自在に回転せしめ
られる。
The stage 21 is an X stage 21a which is movable in the X direction along two rails extending in the X direction.
And a Y stage 21b movable on the X stage 21a in the Y direction along two rails extending in the Y direction.
It consists of and. This X, Y stage 21a, 2
1b can be freely moved in the X and Y directions within a horizontal plane by a conventional drive mechanism including a pulse motor and the like. The chuck 22 mounted on the Y stage 21b is
It is freely raised and lowered in the vertical direction (Z direction) by a conventional lifting mechanism, and is freely rotated by a conventional rotating mechanism around a center line passing through the center and parallel to the Z axis.

【0009】Yステージ21bの側面には昇降機構24
が固定されており、この昇降機構24には上下方向に昇
降自在な移動カメラ23が保持されている。この移動カ
メラ23は、高倍率部と低倍率部とから構成されてい
る。チャック22の側面には、その径方向に水平に突出
する小片25が固定されている。この小片25は、図2
の拡大斜視図に示すように、短冊状の透明なガラス片2
5bと、このガラス片25bの表面に導電性薄膜、例え
ばITO薄膜あるいはクロムを用いて描かれた十字マー
クの中心によって定義されるターゲット25aと、この
十字状の薄膜の周辺を覆う導電性透明金属、例えばIT
Oの薄膜25cとから構成されている。ターゲット25
aが形成された小片25は、チャック22の回転により
移動カメラ23の高倍率部の光軸上に移動しかつここか
ら退避できるようになっている。
A lifting mechanism 24 is provided on the side surface of the Y stage 21b.
Is fixed, and a moving camera 23 that can move up and down is held in the lifting mechanism 24. The moving camera 23 is composed of a high magnification section and a low magnification section. A small piece 25 that horizontally projects in the radial direction is fixed to the side surface of the chuck 22. This small piece 25 is shown in FIG.
As shown in the enlarged perspective view of FIG.
5b, a target 25a defined by the center of a cross mark drawn by using a conductive thin film such as an ITO thin film or chrome on the surface of the glass piece 25b, and a conductive transparent metal that covers the periphery of the cross thin film. , For example IT
It is composed of an O thin film 25c. Target 25
The small piece 25 on which a is formed can be moved on the optical axis of the high-magnification portion of the moving camera 23 by the rotation of the chuck 22 and can be retracted therefrom.

【0010】チャック22はステージ21の駆動機構に
よってウェハカセットの近傍などの特定の箇所に搬送さ
れ、ここでチャック22上に載置された検査対象の半導
体ウェハが真空吸引機構などによってチャック22上に
保持される。図3に示すように、この被検査半導体ウェ
ハWを載置したチャック22は、ステージ21の駆動機
構によってアライメントブリッジ11の固定カメラ13
の下方に搬送される。ここで、チャック22の回転によ
り、ターゲット25aが移動カメラ23の高倍率部23
aの視野の中心付近に位置決めされ、チャックの回転角
(θ0)が保存される。
The chuck 22 is conveyed to a specific place such as near the wafer cassette by the driving mechanism of the stage 21, and the semiconductor wafer to be inspected placed on the chuck 22 is placed on the chuck 22 by a vacuum suction mechanism or the like. Retained. As shown in FIG. 3, the chuck 22 on which the semiconductor wafer W to be inspected is mounted is fixed on the fixed camera 13 of the alignment bridge 11 by the drive mechanism of the stage 21.
Be transported below. Here, the target 25 a is moved by the rotation of the chuck 22 so that the high magnification portion 23 of the moving camera 23 is moved.
Positioned near the center of the field of view of a, the chuck rotation angle (θ0) is stored.

【0011】次に、図3に示すように、ターゲット25
aが固定カメラ13の視野の中心に位置するように
(X,Y)面内におけるステージ21の位置決めが行わ
れる。この位置決めに際しては、ターゲット25aの映
像の鮮明度を極大にする状態にまでチャック22の高さ
が調整されることにより、ターゲット25aが固定カメ
ラ13の焦点に位置決めされる。続いて、ターゲット2
5aの映像の鮮明度を極大にする状態にまで移動カメラ
23の高さが昇降機構24によって調整されることによ
り、ターゲット25aが移動カメラ13のレンズの焦点
に位置決めされる。この位置決めが終了した状態では、
固定カメラ13と移動カメラ23の視野の中心と焦点と
がターゲット25aを介在させながら一致せしめられ
る。この状態において、駆動機構によるステージ21や
チャック22の(X,Y,Z)座標系内の座標位置(X
0,Y0,Z0)と、昇降機構24による昇降系内の移
動カメラ23の高さ(h0)がプロセッサに読取られ、
保持される。
Next, as shown in FIG.
The stage 21 is positioned in the (X, Y) plane so that a is located at the center of the visual field of the fixed camera 13. In this positioning, the height of the chuck 22 is adjusted so that the sharpness of the image of the target 25a is maximized, so that the target 25a is positioned at the focal point of the fixed camera 13. Then, target 2
The height of the moving camera 23 is adjusted by the elevating mechanism 24 so that the sharpness of the image of 5a is maximized, so that the target 25a is positioned at the focal point of the lens of the moving camera 13. With this positioning completed,
The centers and the focal points of the fields of view of the fixed camera 13 and the moving camera 23 are matched with each other with the target 25a interposed. In this state, the coordinate positions (X, Y, Z) in the (X, Y, Z) coordinate system of the stage 21 and the chuck 22 by the drive mechanism are set.
0, Y0, Z0) and the height (h0) of the moving camera 23 in the lifting system by the lifting mechanism 24 are read by the processor,
Retained.

【0012】上記固定カメラ13と移動カメラ23との
位置合わせが終了すると、図4に示すように、ステージ
22の(X,Y)方向への移動が行われ、この被検査ウ
ェハWにおいて最初に検査されるチップCの映像が固定
カメラ13によって取り込まれる。この取り込まれたチ
ップCの映像の特定部分が固定カメラ13の視野の中心
付近に位置するように(X,Y)面内におけるステージ
21の位置決めが行われる。これと並行して、チップC
の特定部分の映像の鮮明度を極大にする状態にまでチャ
ック22の高さが調整されることにより、この特定部分
が固定カメラ13の焦点に位置決めされる。この位置決
めが終了した状態において、駆動機構によるステージ2
1やチャック22の原点からの移動量(X1,Y1,Z
1)がプロセッサに読取られる。プロセッサでは、Dx
=lX1−X0l,Dy=lY1−Y0l,Dz=lZ
1−Z0lが算定されて保存される。図3と図4とを対
比して参照すれば明らかなように、上記(Dx,Dy,
Dz)のそれぞれはターゲット25aとチップCの特定
部分間の距離の(X,Y,Z)成分に他ならない。
When the alignment of the fixed camera 13 and the movable camera 23 is completed, the stage 22 is moved in the (X, Y) direction as shown in FIG. An image of the chip C to be inspected is captured by the fixed camera 13. The stage 21 is positioned in the (X, Y) plane such that a specific portion of the captured image of the chip C is located near the center of the visual field of the fixed camera 13. In parallel with this, chip C
By adjusting the height of the chuck 22 to a state in which the sharpness of the image of the specific portion of 10 is maximized, the specific portion is positioned at the focus of the fixed camera 13. With this positioning completed, the stage 2 by the drive mechanism
1 or the amount of movement of the chuck 22 from the origin (X1, Y1, Z
1) is read by the processor. On the processor, Dx
= LX1-X01, Dy = lY1-Y01, Dz = lZ
1-Z01 is calculated and saved. As can be seen by comparing FIGS. 3 and 4 with each other, as described above, (Dx, Dy,
Each of Dz) is nothing but the (X, Y, Z) component of the distance between the target 25a and the specific portion of the chip C.

【0013】次に、図5に示すように、チャック22が
回転されてターゲット25aが移動カメラ23の視野外
に退避されたのち、チャック22がステージ21の駆動
機構によってプローブカード12の下方に搬送され、プ
ローブカード12の映像が移動カメラ23によって取り
込まれる。この取り込まれたプローブカード12の映像
に含まれる特定のプローブ針の先端部分の映像が移動カ
メラ23の視野のほぼ中心に位置するように(X,Y)
面内におけるステージ21の位置決めが行われる。この
位置決めに際しては、まず、移動カメラ23の低倍率部
23bによる概略の位置決めが行われ、続いて高倍率部
23aによる高精度の位置決めが行われる。この(X,
Y)面内の位置決めと並行して、特定のプローブ針の先
端部分の映像の鮮明度を極大にする状態にまで昇降機構
24によって移動カメラ23の高さが調整され、この特
定のプローブ針の先端部分が移動カメラ13の焦点に位
置決めされる。
Next, as shown in FIG. 5, after the chuck 22 is rotated and the target 25a is retracted out of the field of view of the moving camera 23, the chuck 22 is conveyed below the probe card 12 by the drive mechanism of the stage 21. Then, the image of the probe card 12 is captured by the moving camera 23. The image of the tip portion of the specific probe needle included in the captured image of the probe card 12 is positioned at the approximate center of the visual field of the moving camera 23 (X, Y).
Positioning of the stage 21 in the plane is performed. At the time of this positioning, first, rough positioning is performed by the low-magnification section 23b of the moving camera 23, and then highly accurate positioning is performed by the high-magnification section 23a. This (X,
Y) In parallel with the in-plane positioning, the height of the moving camera 23 is adjusted by the elevating mechanism 24 to a state where the sharpness of the image of the tip portion of the specific probe needle is maximized. The tip portion is positioned at the focal point of the moving camera 13.

【0014】この位置決めが終了すると、チャック25
の回転角がθ0に戻される。この位置決めが終了した状
態において、駆動機構によるステージ21の原点からの
移動量(X2,Y2)と、昇降機構24による移動カメ
ラ23の高さ(h2)とがプロセッサに読取られ、(h
2−h0)−Dzが算定される。ここで、(h2−h
0)は移動カメラ23によって検出されたターゲット2
5aから特定のプローブ針の先端部分までの高さであ
り、Dzは前述のようにターゲット25aからウェハ表
面のチップCまでの高さである。次に、現在の座標位置
(X2,Y2,Z2から(Dx,Dy,(h2−h0)
−Dz+δZ)、ただしδZ>0、だけステージ21の
(X,Y)方向への送りとチャック22のZ方向への送
りが行われる。この水平、垂直方向への送りが終了する
と、チップCの特定部分(この例では特定のパッド)が
プローブカード12の特定のプローブ針の先端部分にδ
Z(>0)に起因する適当な接触圧を保ちながら接触す
る。これと同時に、チップC内の他のパッドもプローブ
カード12の対応のプローブ針の先端部分に適当な接触
圧で接触して自動針合わせが完成し、引き続き検査装置
による電気特性の検査が開始される。
When this positioning is completed, the chuck 25
The rotation angle of is returned to θ0. With this positioning completed, the amount of movement (X2, Y2) of the stage 21 from the origin by the drive mechanism and the height (h2) of the moving camera 23 by the elevating mechanism 24 are read by the processor, and (h
2-h0) -Dz is calculated. Where (h2-h
0) is the target 2 detected by the moving camera 23.
5a to the tip portion of a specific probe needle, and Dz is the height from the target 25a to the chip C on the wafer surface as described above. Next, from the current coordinate position (X2, Y2, Z2 to (Dx, Dy, (h2-h0)
Only −Dz + δZ), where δZ> 0, the stage 21 is fed in the (X, Y) direction and the chuck 22 is fed in the Z direction. When the feeding in the horizontal and vertical directions is completed, the specific portion of the chip C (specific pad in this example) is δ on the tip portion of the specific probe needle of the probe card 12.
Contact while maintaining an appropriate contact pressure due to Z (> 0). At the same time, the other pads in the chip C are also brought into contact with the tip portions of the corresponding probe needles of the probe card 12 with an appropriate contact pressure to complete automatic needle alignment, and subsequently the inspection of the electrical characteristics by the inspection device is started. It

【0015】このようにして、最初のチップCに対する
自動針合わせと電気的特性の検査とが終了すると、ステ
ージ21の水平方向への移動量がチップ間隔に等しい値
だけが増減されながらチャック22が接触高さとこれよ
りも所定値低い接触解除高さの間を昇降せしめられるこ
とにより、検査対象の全てのチップに対して電気特性の
検査過程を介在させながら順次自動針合わせが反復され
る。
When the automatic needle alignment and the inspection of the electrical characteristics for the first chip C are completed in this way, the chuck 22 moves while the horizontal movement amount of the stage 21 is increased or decreased by a value equal to the chip interval. By raising and lowering between the contact height and the contact release height that is lower than the contact height by a predetermined value, automatic needle alignment is sequentially repeated for all chips to be inspected while interposing an inspection process of electrical characteristics.

【0016】このようにして、最初の半導体ウェハの全
チップついて検査が終了すると、チャック22がウェハ
カセットの近傍などに搬送され、ここで次の検査対象の
新たな半導体ウェハが保持される。この新たな半導体ウ
ェハに対する自動針合わせに際しては、ターゲット25
aとチップCの特定部分間の距離(Dx,Dy,Dz)
が最初のウェハの自動針合わせの際に既に検出されてい
るので、針合わせの精度を問題にしなければ、図3に示
した固定カメラ13の視野と移動カメラ23の視野との
位置合わせを省略し、直ちに、図4に示したチップCの
位置決めを開始することもできる。同様に、3番目以降
の新たなウェハについても図3のカメラの視野の位置合
わせの過程を省略することもできる。
In this way, when the inspection of all the chips of the first semiconductor wafer is completed, the chuck 22 is conveyed to the vicinity of the wafer cassette or the like, and the new semiconductor wafer to be inspected next is held therein. At the time of automatic needle alignment with this new semiconductor wafer, the target 25
Distance between a and a specific part of the chip C (Dx, Dy, Dz)
Has already been detected during the first automatic needle alignment of the wafer, the alignment between the fixed camera 13 field of view and the movable camera 23 field of view shown in FIG. Then, the positioning of the chip C shown in FIG. 4 can be started immediately. Similarly, for the third and subsequent new wafers, the process of aligning the field of view of the camera in FIG. 3 can be omitted.

【0017】しかしながら、高温又は低温状態での検査
を行う場合の熱膨張や熱収縮に伴う半導体ウェハやチャ
ックの伸縮、あるいはチャック上へのウェハの載置状態
のバラツキなどに起因して上記距離(Dx,Dy,D
z)が変動すると、針合わせの精度が低下する。従っ
て、本発明のプローブ装置では、最善の策としては全て
の被検査ウェハについて、次善の策としては何枚おきか
の被検査ウェハについて、図3に示すカメラの視野間の
位置合わせが行われ、ターゲット25aとチップCとの
距離(Dx,Dy,Dz)が検出され、最新の値に更新
される。
However, due to the expansion and contraction of the semiconductor wafer and the chuck due to the thermal expansion and contraction when the inspection is performed in the high temperature or the low temperature, or the variation in the mounting state of the wafer on the chuck, the distance ( Dx, Dy, D
If z) fluctuates, the accuracy of needle matching decreases. Therefore, in the probe device of the present invention, the best measure is to perform all the wafers to be inspected, and the second best method is to perform the alignment between the fields of view of the cameras shown in FIG. The distance (Dx, Dy, Dz) between the target 25a and the chip C is detected and updated to the latest value.

【0018】本発明の他の実施例によれば、導電性透明
薄膜で囲まれたターゲット25aの高さが静電容量型セ
ンサ14によって高精度で検出され、固定カメラ13に
よって検出されたターゲットの高さとチップ表面の高さ
とが上記静電容量型センサ14で検出された値に基づき
較正される。以後、この較正済みの値を使用して固定カ
メラ13によるターゲット25aとチップの高さとが検
出される。このようにすれば、固定カメラ13と移動カ
メラ23のみによってチップやターゲットの高さを高精
度で検出できる。この結果、各ウェハに対し水平面内の
位置検出はカメラ13,23により、高さの検出は静電
容量型センサ14により行う場合よりも自動針合わせの
時間が短縮される。これは、水平面内の位置合わせにお
いてもその精度を保つうえで焦点合わせが必要になるた
め、固定カメラ13による高さの検出には実質的に時間
を費やさないからである。
According to another embodiment of the present invention, the height of the target 25a surrounded by the conductive transparent thin film is detected with high accuracy by the capacitance type sensor 14, and the height of the target 25a is detected by the fixed camera 13. The height and the height of the chip surface are calibrated based on the value detected by the capacitance type sensor 14. Thereafter, the calibrated value is used to detect the target 25a and the chip height by the fixed camera 13. With this configuration, the heights of the chip and the target can be detected with high accuracy only by the fixed camera 13 and the moving camera 23. As a result, the time for automatic needle alignment is shortened as compared with the case where the position detection in the horizontal plane for each wafer is performed by the cameras 13 and 23 and the height detection is performed by the capacitance type sensor 14. This is because focusing is required to maintain the accuracy even in the position adjustment in the horizontal plane, and thus the fixed camera 13 does not substantially spend time for detecting the height.

【0019】以上、チップ内の特定の部分やプローブカ
ードの特定のプローブ針の先端部分を固定カメラや移動
カメラの視野の中心に収めることにより位置決めを行う
構成を例示した。しかしながら、このような位置決めを
被検査体の表面に形成した特徴的なキーパターンを利用
するパターンマッチングによって行う構成とすることも
できる。
In the above, the configuration has been exemplified in which the specific portion in the chip or the tip portion of the specific probe needle of the probe card is placed in the center of the visual field of the fixed camera or the moving camera to perform the positioning. However, such a positioning may be performed by pattern matching using a characteristic key pattern formed on the surface of the inspection object.

【0020】また、固定カメラ13を使用して最初に検
査しようとするチップの位置(X1,Y1,Z1)を検
出する構成を例示した。しかしながら、このような実際
のチップに代えて、位置検出に適した特定パターンを含
むダミーチップをウェハ上の特定の箇所に作成すると共
に固定カメラ13を使用してこのダミーチップの位置を
検出し、この検出結果とウェハ上の所定の位置関係とか
ら最初の検査対象のチップの位置(X1,Y1,Z1)
を算定する構成としてもよい。
The fixed camera 13 is used to detect the position (X1, Y1, Z1) of the chip to be inspected first. However, instead of such an actual chip, a dummy chip including a specific pattern suitable for position detection is created at a specific location on the wafer, and the fixed camera 13 is used to detect the position of the dummy chip. The position (X1, Y1, Z1) of the first chip to be inspected from the detection result and the predetermined positional relationship on the wafer.
May be calculated.

【0021】さらに、チャックを昇降させながら固定カ
メラ13でチップ表面の高さとターゲットの高さとを検
出する構成を例示したが、固定カメラ13のレンズ系の
ズーム機構を利用することによりチップ表面の高さとタ
ーゲットの高さとを検出する構成としてもよい。同様
に、移動カメラ23についても昇降機構24を設ける代
わりに、レンズ系のズーム機構を利用してターゲット2
5aやプローブ針の先端部分に焦点合わせを行う構成と
することもできる。
Further, the structure in which the height of the chip surface and the height of the target are detected by the fixed camera 13 while raising and lowering the chuck has been illustrated, but by using the zoom mechanism of the lens system of the fixed camera 13, the height of the chip surface can be increased. And the height of the target may be detected. Similarly, as for the moving camera 23, instead of providing the elevating mechanism 24, a zoom mechanism of a lens system is used to make the target 2
It is also possible to adopt a configuration in which focusing is performed on 5a or the tip portion of the probe needle.

【0022】また、被検査体として半導体ウェハを例示
したが、液晶基板など他の適宜な被検査体にも本発明の
プローブ装置を適用できる。
Although the semiconductor wafer has been exemplified as the object to be inspected, the probe device of the present invention can be applied to other suitable objects to be inspected such as a liquid crystal substrate.

【0023】〔発明の効果】以上詳細に説明したよう
に、本発明のプローブ装置は、チップの位置及び高さを
検出するための固定カメラと、プローブ針の位置及び高
さを検出するための移動カメラの位置合わせと焦点合わ
せとをチャックに設けたターゲットを利用して行う構成
であるから、高温又は低温状態で検査を行う場合の熱膨
張に伴うウェハやチャックの伸縮、あるいは、チャック
上へのウェハの載置状態のバラツキなどに起因する位置
関係の変動の補正が可能となり、自動針合わせの精度が
大幅に向上するという効果が奏される。
As described in detail above, the probe device of the present invention has a fixed camera for detecting the position and height of the tip and a fixed camera for detecting the position and height of the probe needle. Since the moving camera is aligned and focused using the target provided on the chuck, the wafer or chuck expands or contracts due to thermal expansion when inspecting at high temperature or low temperature, or onto the chuck. It is possible to correct variations in the positional relationship due to variations in the mounting state of the wafer, and the accuracy of automatic needle alignment is greatly improved.

【0023】また、本発明のプローブ装置によれば、水
平面内だけでなく高さ方向の位置合わせも行うと共にこ
の高さ方向の位置合わせ精度をターゲットを利用したカ
メラの焦点合わせによって高める構成であるから、チッ
プ内のパッドとプローブ針との接触圧が一定になり、検
査の信頼性が向上するという利点がある。
Further, according to the probe apparatus of the present invention, not only the positioning in the horizontal plane but also the positioning in the height direction is performed, and the positioning accuracy in the height direction is enhanced by the focusing of the camera using the target. Therefore, there is an advantage that the contact pressure between the pad in the chip and the probe needle becomes constant and the reliability of the inspection is improved.

【0024】さらに、本発明の他の実施例のプローブ装
置によれば、ターゲットを導電性とすることにより静電
容量型センサによる高さの検出を可能とし、これによっ
てカメラによる高さの検出値を較正しているので、水平
方向と高さ方向の位置合わせをカメラのみによって高精
度で行うことが可能となり、針合わせの時間が短縮され
るという効果がある。
Further, according to the probe device of another embodiment of the present invention, by making the target conductive, it is possible to detect the height by the capacitance type sensor, whereby the height detection value by the camera is detected. Since it is calibrated, it is possible to perform the alignment in the horizontal direction and the height direction with high accuracy only by the camera, and there is an effect that the time for needle alignment is shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のプローブ装置のうち説明に
必要な部分のみの構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of only a portion of the probe device according to an embodiment of the present invention that is necessary for explanation.

【図2】図1の小片25上に形成されたターゲット25
aの構造の一例を示す斜視図である。
FIG. 2 is a target 25 formed on the small piece 25 of FIG.
It is a perspective view which shows an example of the structure of a.

【図3】固定カメラ13と移動カメラ23の視野の位置
合わせを説明するための斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view for explaining alignment of visual fields of a fixed camera 13 and a moving camera 23.

【図4】固定カメラ13を用いた被検査ウェハ上のチッ
プ位置の検出を説明するための斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view for explaining detection of a chip position on a wafer to be inspected using a fixed camera 13.

【図5】移動カメラ23によるプローブカード12のプ
ローブ針の位置検出を説明するための斜視図である。
5 is a perspective view for explaining the detection of the position of the probe needle of the probe card 12 by the moving camera 23. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 アライメントブリッジ 12 プローブカード 13 固定カメラ(第1の光学的位置検出手段) 14 静電容量型センサ 21 ステージ 22 チャック 23 移動カメラ(第2の光学的位置検出手段) 24 移動カメラの昇降機構 25 表面にターゲット25aが形成された小片 W 被検査半導体ウェハ C 被検査半導体ウェハ上に配列されたチップ 11 alignment bridge 12 probe cards 13 Fixed camera (first optical position detecting means) 14 Capacitive sensor 21 stages 22 chuck 23 Moving camera (second optical position detecting means) 24 Moving camera lifting mechanism 25 Small piece with target 25a formed on the surface W Inspected semiconductor wafer C Chips arranged on the semiconductor wafer to be inspected

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数のチップが設けられた被検査体を表面
に保持しかつこの表面に垂直な方向に昇降可能なチャッ
クと、 このチャックを保持しかつこのチャックの表面と平行な
平面内に移動可能なステージと、 前記チャックに保持中の被検査体の表面に配列された任
意のチップの前記平面内の位置及び高さを光学的に検出
する第1の光学的位置検出手段と、 前記ステージに保持されかつ前記被検査体の表面に形成
されたチップ内の所定箇所に接触せしめられるプローブ
針の前記平面内の位置及び高さを検出する第2の光学的
位置検出手段と、 前記チャックに設けられ前記第1,第2の光学的位置検
出手段相互の位置合わせ及び焦点合わせに使用されるタ
ーゲットとを備えたことを特徴とするプローブ装置。
1. A chuck which holds an object to be inspected provided with a plurality of chips on a surface and can be raised and lowered in a direction perpendicular to the surface, and a plane which holds the chuck and is parallel to the surface of the chuck. A movable stage; first optical position detecting means for optically detecting the position and height in the plane of an arbitrary chip arranged on the surface of the object to be inspected held by the chuck; Second optical position detecting means for detecting the position and height in the plane of the probe needle held on the stage and brought into contact with a predetermined position in the chip formed on the surface of the object to be inspected; And a target used for aligning and focusing the first and second optical position detecting means with each other.
【請求項2】複数のチップが設けられた被検査体を表面
に保持しかつこの表面と垂直な方向に昇降可能なチャッ
クと、 このチャックを保持しかつこのチャックの表面と平行な
平面内に移動可能なステージと、 前記チャックに保持中の被検査体の表面に配列された任
意のチップの前記平面内の位置及び高さを光学的に検出
する第1の光学的位置検出手段と、 前記ステージに保持されかつ前記被検査体の表面に形成
されたチップ内の所定箇所に接触せしめられるプローブ
針の前記平面内の位置及び高さを検出する第2の光学的
位置検出手段と、 前記チャックの周辺部に設けられ前記第1,第2の光学
的位置検出手段相互の位置合わせ及び焦点合わせに使用
される導電性のターゲットと、 前記第1の光学的位置検出手段で検出されたチップの高
さを前記第1の光学的位置検出手段の焦点合わせに際し
検出された導電性のターゲットの高さに対して較正する
ためにこれらの高さを検出する静電容量型センサとを備
えたことを特徴とするプローブ装置。
2. A chuck which holds an object to be inspected provided with a plurality of chips on a surface and can be raised and lowered in a direction perpendicular to the surface, and a plane which holds the chuck and is parallel to the surface of the chuck. A movable stage; first optical position detecting means for optically detecting the position and height in the plane of an arbitrary chip arranged on the surface of the object to be inspected held by the chuck; Second optical position detecting means for detecting the position and height in the plane of the probe needle held on the stage and brought into contact with a predetermined position in the chip formed on the surface of the object to be inspected; A conductive target which is provided on the peripheral portion of the first optical position detecting means and is used for alignment and focusing of the first and second optical position detecting means, and a chip detected by the first optical position detecting means. High To detect the heights of the conductive targets detected during focusing of the first optical position detecting means. And the probe device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007027302A (en) * 2005-07-14 2007-02-01 Denso Corp Inspection apparatus and positioning method thereby
JP2011517094A (en) * 2008-04-02 2011-05-26 ズース マイクロテク,アイエヌシー. Apparatus and method for semiconductor wafer alignment
JP2020194895A (en) * 2019-05-28 2020-12-03 澁谷工業株式会社 Bonding device

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