JPH0621166A - ウエハプローバ - Google Patents

ウエハプローバ

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JPH0621166A
JPH0621166A JP19913692A JP19913692A JPH0621166A JP H0621166 A JPH0621166 A JP H0621166A JP 19913692 A JP19913692 A JP 19913692A JP 19913692 A JP19913692 A JP 19913692A JP H0621166 A JPH0621166 A JP H0621166A
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JP
Japan
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wafer
prober
probe card
stage
chuck top
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JP19913692A
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English (en)
Inventor
Makoto Kawai
河合  誠
Masao Yamawaki
正雄 山脇
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プローブカードとウエハの平行度のずれをチ
ャックトップ側で調整し、均一な針圧を得る。またプロ
ーブカードの傾きを非接触で検出できるようにする。 【構成】 チャックトップ内に圧電素子43を挿入し、
チャックトップ上段のステージ42を傾けられるように
する。またプローブカードを装着したDUTボードを圧
電素子で傾けられるようにする。また、プローブカード
にレーザ光を照射する等してプローブカードの傾きを非
接触で検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体試験装置にお
けるウエハプローバに関し、特に、ウエハを搭載し、搬
送するウエハプローバのチャックトップ等の改良を図っ
たものに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8に従来のウエハプローバのチャック
トップ周辺の断面を示す。図において、1はプローブ針
を保持するプローブカード、2はその中央にプローブカ
ード1を搭載するとともに、ボード本体に図示しない試
験回路を搭載したDUT(Device Under Test )ボー
ド、3は被試験素子であるウエハ、4はウエハ3を搭載
し、プローブカード1下へ移動させ、これに接触させる
チャックトップである。
【0003】次にその動作について説明する。ウエハ3
を搭載したチャックトップ4はプローブカード1の真下
まで移動し、そのまま鉛直方向に上昇することでウエハ
3とプローブカード1を接触させる。その後、DUTボ
ード2から所定の電気信号を印加することで、ウエハ3
中の被試験素子の試験を行う。チャックトップ4は水平
移動,垂直移動、鉛直方向移動および回転移動が可能で
ある。
【0004】ところで、プローブカード1とDUTボー
ド2はソケットによる差し込みやポゴピンによる接触に
よって取り付けられるのが一般的で、取り付け方によっ
ては図8(b) のように数10μm程度、プローブカード
1が傾くことがある。また、DUTボード2のプローバ
への取り付けも同様で、プローブカード1は正常に取付
けられていても、図8(c) のようにDUTボード2自体
が傾くことでプローブカード1の針先ラインが傾くこと
もあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のウエハプローバ
は以上のように構成されているので、プローブカードが
ウエハ面に対して傾きを持つことが多く、チャックトッ
プを鉛直方向に上昇させて、プローブカードとウエハを
接触させると、針圧が不均一になり、接触不良が生じた
り、また部分的に針圧が強くなり、被試験素子の電極を
傷めることがあった。
【0006】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、針圧をできるかぎり均一に与
えることができるウエハプローバを提供することを目的
とする。また、ウエハに対するプローブカードの傾きを
非接触で検出できるウエハプローバを提供することも目
的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係るウエハプ
ローバは、ウエハを搭載し搬送するためのチャックトッ
プのウエハ搭載面を、その本来の位置より傾きを生じさ
せる手段を有するものとしたものである。
【0008】また、この発明に係るウエハプローバは、
ウエハと接触しその試験を行なうウエハプローバを支持
するボードに、当該ボードを、チャックトップのウエハ
搭載面に対して傾きを生じさせる手段を備えたものであ
る。
【0009】さらに、この発明に係るウエハプローバ
は、ウエハに対するプローブカードの傾きをレーザ光あ
るいは容量検出素子により非接触で検出できるようにし
たものである。
【0010】
【作用】この発明におけるウエハプローバのチャックト
ップは、そのウエハ搭載面を、その本来の位置より傾か
せる傾斜付与手段を設けたので、プローブカードやDU
Tボードの傾きに応じてチャックトップのウエハ搭載面
を傾けることにより、プローブ針の針圧が均一になり、
ウエハとの接触が良好となる。
【0011】また、この発明におけるウエハプローバ
は、ウエハと接触しその試験を行なうための、ウエハプ
ローバを支持するボードに、チャックトップに対して傾
きを発生できるようにしたので、プローブカードやDU
Tボードの傾きに応じて該ボードを傾けることにより、
プローブ針の針圧が均一になり、ウエハとの接触が良好
となる。
【0012】さらに、この発明におけるウエハプローバ
は、レーザ光や容量検出素子を用いてプローブカードの
傾きを検出するようにしたので、ウエハに対するプロー
ブカードの傾きを非接触で検出でき、被試験素子の電極
を傷めることがなくなる。
【0013】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1はこの発明の一実施例によるウエハプローバ
のチャックトップ4の部分を示す図であり、図1(a) ,
図1(b) は圧電素子への電圧印加前と印加後の状態を示
す。図において、チャックトップ4はベース41とステ
ージ42とからなり、ベース41は従来と同様に、水
平,垂直移動、鉛直方向上下移動、そして回転移動を行
う。また、ステージ42はその上面にウエハを搭載する
ものである。43はベース41とステージ42との間に
挿入され、それに印加された電圧値によってその大きさ
が変化する圧電素子である。
【0014】次に動作について説明する。被試験素子を
含んだウエハ3はチャックトップ4のステージ42上に
搭載され、ベース41ごとチャックトップ4をプローブ
カード1の真下へ搬送させる(図2(a))。その後、ウエ
ハ3とプローブカード1が部分的に接触するまでベース
41ごとチャックトップ4を上昇させる(図2(b))。こ
の状態で、プローブカード1のプローバとウエハ3とが
全体的に接触するようにするため、各圧電素子43に独
立に電圧を調節しながら印加し、該各圧電素子43の大
きさを独立に制御、即ち図示の場合左側の圧電素子43
を大きくすることにより、ステージ42に傾きを発生さ
せる(図2(c))。このステージ42を傾ける方向および
その傾き量は、従来より行なわれているところの、チャ
ックトップをウエハプローバに接触させるための接触チ
ャックプログラムや針跡の大きさチェック等で手動また
は自動で認識,設定が可能である。
【0015】このような手法により最適針圧への設定を
完了した後、プローバは従来認識していた水平位置,垂
直位置、鉛直高さ量に加え、直交する2方向における傾
き量をパラメータデータとして保持する。2枚目以降の
ウエハについてはファインアライメント後、上記パラメ
ータに従い、ベース41,ステージ42を制御すること
により最適な針圧を再現することができる。
【0016】なお、上記実施例ではチャックトップのウ
エハ載置面に傾きを発生させるために圧電素子を用いた
が、図3に示すような3点以上の支持方式にすることも
できる。この図3において、41はベース、42はステ
ージ、そして44はステージを3点で支持する支持機構
としての支える支持ピンである。
【0017】この実施例においては、ステージ42を傾
けるのに、支持ピン44の高さを個々に機械的に調整す
ることで可能である。
【0018】さらに、これまで述べた実施例では、ステ
ージの傾きを変えて針当たりの位置を調整するものであ
ったが、DUTボード自体の傾きを変えて針の水平を出
すことも可能である。図4はこのようにして針の水平出
しを行なう、本発明の他の実施例を示したものである。
図において、51はDUTボード2の固定金具、52は
固定金具51と螺合することによりDUTボード2をネ
ジ止め固定する固定用ネジ、53はプローブカード1,
DUTボード2等を保持するプローバ本体、54は印加
電圧に応じて伸縮する圧電素子である。
【0019】この実施例においても、プローブカードの
傾きを検出しそれに合わせて圧電素子の制御電圧を調整
することによって、DUTボードごと全体の傾きを補正
することができ、これによって前述と同様の効果が得ら
れる。
【0020】また、図5は図4の実施例で述べたのと同
様に、上下方向に可動するアクチュエータを用いてDU
Tボードごと傾きを変える、本発明のさらに他の実施例
を示したものである。図において、61はDUTボード
の保持具を支える支持ピン、62はプローブカード1,
DUTボード2等を保持するプローバ本体、63はその
上下動を外部信号によって制御するアクチュエータであ
る。
【0021】この実施例においても、これまでの実施例
と同様に、予め検出された傾きをアクチュエータ63で
DUTボードの傾きを補正することにより、均一な針当
たりを実現することができる。なお、そのアクチュエー
タとしては回転するネジにより上下動を実現するもの等
が考えられる。
【0022】なお、以上の各実施例では、前述のような
接触チェックプログラムあるいは針跡の大きさ等でプロ
ーブカードの傾きを検出していたが、非接触で傾きを精
度良く検出する技術も必要となってくる。
【0023】図6はこのように、非接触でプローブカー
ドの傾きを検出する、本発明の他の実施例を示すもので
ある。図6(a) はプローブカードの上面を示すもので、
図において、71はプローブカードの針、72はプロー
ブカードの金属等の反射面である。図6(b) はプローバ
でプローブカードの傾きを検出する本発明の他の実施例
を示したものである。図において、72はプローブカー
ドの上面に設けられた反射面、73はステージ4の一部
に取付けられ、プローブカードの傾きを検出する検出光
を発振するレーザダイオード、74は同じくステージ4
の一部に取付けられ、ステージからプローブカードまで
の高さhを検出するための、半導体ポジションセンサ等
の位置検出器である。
【0024】次にその検出動作について説明する。即
ち、ステージを移動させるとともに、レーザをプローブ
カードの反射面72に照射しながら、プローブカードの
周囲に沿って3点以上の高さhを測定する。距離の測定
はポジションセンサに入射したレーザ光の応答をマイコ
ン等で計算することにより容易に算出できる。
【0025】また、図7は図6の実施例と同様に、プロ
ーバでプローブカードの傾きを検出する、本発明のさら
に他の実施例を示したものである。この実施例では、図
7(a) に示すように、プローブカードの周辺に、金属製
あるいは誘電体の平面81を設けるとともに、図7(b)
に示すように、ステージ4の一部に容量の変化を検出す
る容量検出器82を設けている。
【0026】次にその検出動作について説明する。即
ち、ステージを動かしながら、少なくとも3点以上で容
量検出器82を用いてプローブカードの傾きを検出す
る。その際、その容量変化が各点で同様でなければ、プ
ローブカードに傾きがあると判明する。この技術はプロ
ーバでウエハのそり、あるいはステージの傾きを検出す
るのに用いられている技術である。
【0027】なお、この図では、プローブカードの円周
に沿って、容量検出用の帯81を設けているが、従来の
金属配線のあるプローブカードでも円周に沿って容量を
測定し、適当なフィルタリングを行うことにより傾きを
検出することもできる。プローブカードの傾きにはうね
りはほとんどなく、補正の実現性から考えても、ある一
方向の傾きが検出できれば良いためである。
【0028】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、チャ
ックトップに、ウエハに対し傾きを付与できるようにし
たので、針圧をより均一に与えることができ、接触不良
や部分的に針圧が強くなることで、被試験素子の電極を
傷めることがなくなる効果がある。
【0029】また、この発明によれば、ウエハと接触し
その試験を行なうための、ウエハプローバを支持するボ
ードに、当該ボードをチャックトップのウエハ搭載面に
対して傾きを付与できるようにしたので、針圧をより均
一に与えることができ、接触不良や部分的に針圧が強く
なることで、被試験素子の電極を傷めることがなくなる
効果がある。
【0030】さらに、この発明によれば、非接触により
プローブカードの傾きを検出できるようにしたので、電
極を傷めることなくその傾きを検出できるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるチャックトップの断
面図である。
【図2】この発明の一実施例によるチャックトップの動
作を示す断面図である。
【図3】この発明の他の実施例によるチャックトップの
斜視図及び断面図である。
【図4】この発明の他の実施例におけるDUTボード近
傍の断面図である。
【図5】この発明の他の実施例におけるDUTボード近
傍の断面図である。
【図6】この発明の他の実施例によるプローブカードの
傾きを測定する動作を示す図である。
【図7】この発明の他の実施例によるプローブカードの
傾きを測定する動作を示す図である。
【図8】従来のチャックトップの周辺を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 プローブカード 2 DUTボード 3 ウエハ 4 チャックトップ 41 ベース 42 ステージ 43 圧電素子 44 支持ピン 54 圧電素子 63 垂直方向に上下するアクチュエータ 73 レーザダイオード 74 ポジションセンサ 82 容量検出器

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエハを搭載し搬送するためのステージ
    (以下、チャックトップと称す)を有するウエハプロー
    バにおいて、 上記チャックトップは、そのウエハ搭載面をその本来の
    位置より傾かせる傾斜付与手段を有することを特徴とす
    るウエハプローバ。
  2. 【請求項2】 上記チャックトップは上下に分割された
    ベースとステージとからなり、上記傾斜付与手段が上記
    ベースとステージ間に挿入された圧電素子からなること
    を特徴とする請求項1記載のウエハプローバ。
  3. 【請求項3】 上記チャックトップが上下に2分割され
    たベースとステージからなり、上記傾斜付与手段がステ
    ージを上記ベース上に3点以上で支持する支持機構から
    なることを特徴とする請求項1記載のウエハプローバ。
  4. 【請求項4】 ウエハを搭載し搬送するためのステージ
    (以下、チャックトップと称す)を有するウエハプロー
    バにおいて、 ウエハと接触しその試験を行なうウエハプローバを支持
    するボードに、当該ボードを上記チャックトップのウエ
    ハ搭載面に対して傾かせる傾斜付与手段を備えたことを
    特徴とするウエハプローバ。
  5. 【請求項5】 上記傾斜付与手段は、上記ボードの両側
    に設けられ、該ボードの左右の各端部を圧電素子を介し
    て押圧してウエハプローバに対し押圧保持せしめる押圧
    保持機構であることを特徴とする請求項4記載のウエハ
    プローバ。
  6. 【請求項6】 上記傾斜付与手段は、上記ボードの両側
    に設けられ、上下方向に可動,制御できるアクチュエー
    タからなり、ボードを2点以上で支持し該ボードの左右
    の各端部をウエハプローバに対して押圧せしめる支持機
    構であることを特徴とする請求項4記載のウエハプロー
    バ。
  7. 【請求項7】 ウエハを搭載し搬送するためのステージ
    (以下、チャックトップと称す)を有するウエハプロー
    バにおいて、 ウエハとの電気的接触用の針を持つプローブカードの傾
    きを、レーザ光を用いて測定することを特徴とするウエ
    ハプローバ。
  8. 【請求項8】 ウエハを搭載し搬送するためのステージ
    (以下、チャックトップと称す)を有するウエハプロー
    バにおいて、 ウエハとの電気的接触用の針を持つプローブカードの傾
    斜を、容量計を用いて測定することを特徴とするウエハ
    プローバ。
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