JPH0661317A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウエハのＩＣチップの検査を行うにあ
たって検査時間を短かくし、装置の小型化を図ること。 【構成】 プローブカード５に、ウエハＷ上の全部のＩ
Ｃチップの電極パッドに対応して配列されかつ一括して
接触するように接触手段としての導電性突起５２を設け
ると共に、ウエハ保持台２を夫々回転、昇降させる回転
機構３及び昇降機構３１と、Ｘ、Ｙ方向に微動させる微
動機構４１、４２とを設ける。プローブカード５とウエ
ハ保持台２との間に進退自在にアライメント用の保持部
材６を設け、この中にハーフミラーＭ１などの光学系部
材を配置して導電性突起５２と電極パッドとの画像を取
り込み、これを観察しながら回転機構３及び微動機構４
１、４２によりウエハＷのＸ、Ｙ、θ方向の位置合わせ
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プローブ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
半導体ウエハ内にＩＣチップが完成した後、各チップに
分断されてパッケージングされるが、パッケージングさ
れる前に不良チップを排除するためにプローブ装置によ
り半導体ウエハの各チップに対してプローブテストと呼
ばれる電気的測定が行われる。

【０００３】このプローブ装置は、従来図４に示すよう
にＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動可能な駆動機構１の上にウ
エハ保持台１１を設置すると共にウエハ保持台１１の上
方側に、半導体ウエハＷ内の１個のＩＣチップの電極パ
ッド配列に対応して配列されたプローブ針１２を備えた
プローブカード１３を配置して構成されている。

【０００４】そしてプロービングにおける一連のプロセ
スについて述べると、先ずウエハ保持台１１を図１中右
側に寄った位置に置いてウエハ収納部１４からウエハを
図示しない搬送手段により当該ウエハ保持台１１上に移
載し、次いでウエハ保持台１１を例えばプローブカード
１３の下方側に移動させてここでプローブ針１２をウエ
ハＷ表面に接触させて針跡を残し、その後図４中左端部
側へ移動させて図示しないＴＶカメラなどでウエハＷ上
の針跡を観察しながらウエハ保持台１１に対するウエハ
Ｗの基準位置からのＸ、Ｙ、θ方向のずれ分を求め、し
かる後ウエハ保持台１１をプローブカード１３の下方側
に移動させる。

【０００５】ウエハ保持台１１は、上記のウエハＷの基
準位置からのずれ分にもとづいて、ウエハＷが基準位置
に設定されるように停止する。このようにしてＩＣチツ
プの電極パッドとプローブ針１２との位置合わせが行わ
れた後プローブ針１２と電極パッドとを接触させて、プ
ローブ針１２とポゴピン１５などを含むインサートリン
グ１６を介して電極パッドをテストヘッド１７に電気的
に接続し、高周波による電気的測定を行ってＩＣチップ
の良否を判定するようにしている。そして図５に示すよ
うにウエハＷ上には多数の例えば数百個のＩＣチップ１
０がＸ、Ｙ方向に配列されているため、ウエハ保持台１
１をＸ、Ｙ方向にステップ移動させて順次ＩＣチップ１
０を測定している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の装
置では、ウエハＷ上の全てのＩＣチップ１０を測定する
ために駆動機構（インデックス機構）１によりＩＣチッ
プ１０の配列に対応してウエハ保持台１１をＸ、Ｙ方向
に移動させており、しかもＸ、Ｙ方向の夫々について極
めて高い停止位置精度が要求されることから駆動機構１
は機構的に複雑でかつ大型であり、しかも高価なものに
なっていた。

【０００７】更にＩＣチップの数に相当する回数だけウ
エハ保持台１１をステップ移動させなければならず、し
かもウエハ保持台１１は重量が可成り大きいため停止し
たときに振動が残り、この振動が停止するまでの次のＩ
Ｃチップの測定を待たなければならない。従って、半導
体ウエハＷ内に例えば数百個もの多数のＩＣチップが形
成されている場合には、あるＩＣチップを測定した後次
のＩＣチップの測定を開始するまでに要する時間の合計
がきわめて長くなり、１枚の半導体ウエハの電気的測定
に要する時間が長大で、スループットが低いという問題
があった。特にＩＣチップ１個あたりに要する時間が短
い場合には、ステップ移動に要する時間はスループット
に対する影響が大きい。

【０００８】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、その目的は、装置を小型化でき、また高
スループットが得られるプローブ装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、被検
査体保持台上の被検査体に複数配列された被検査チップ
の電極パッドに、プローブカードに配列された接触手段
を接触させて、テスタにより電気的測定を行うプローブ
装置において、全部の被検査チップの電極パッドに夫々
対応し、各電極パッドに一括して接触される接触手段を
プローブカードに設け、前記被検査体保持台を接触手段
に対して相対的に昇降させるための昇降機構と、前記接
触手段に対する被検査体の平面方向の位置を調整するた
めに被検査体を相対的に移動させる位置調整機構と、を
設けてなることを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明は、被検査体保持台上の被
検査体にＸ、Ｙ方向に配列された複数の被検査チップの
電極パッドに、プローブカードに配列された接触手段を
接触させて、テスタにより電気的測定を行うプローブ装
置において、Ｘ、Ｙ方向のうちの一方向に並ぶ一列の全
部の被検査チップの電極パッドに夫々対応し、各電極パ
ッドに一括して接触される接触手段をプローブカードに
設け、前記被検査チップの各列に接触手段を順次接触さ
せるために被検査体保持台を接触手段に対してＸ、Ｙ方
向のうちの他方向に相対的に移動させる移動機構と、前
記被検査体保持台を接触手段に対して相対的に昇降させ
るための昇降機構と、前記接触手段に対して被検査体の
平面方向の相対位置を調整するために、被検査体保持台
を相対的に移動させる位置調整機構と、を設けてなるこ
とを特徴とする。

【００１１】請求項３の発明は、被検査体保持台及び接
触手段間に進退自在に設けられ、被検査体の電極パッド
の画像と接触手段の画像とを伝送するための光学系部材
と、この光学系部材により伝送された画像を表示する位
置合わせ用の画像表示手段とを設けてなることを特徴と
する。

【００１２】

【作用】請求項１の発明では、被検査体保持台上に被検
査体を保持した後例えば請求項３の発明のように被検査
体と接触手段との間に光学系部材を進入させ、画像表示
手段により被検査体の電極パッドと接触手段との位置関
係を把握してこれらの位置が合うように位置調整機構に
よりＸ、Ｙ、θ（回転）方向に被検査体保持台を移動さ
せる。次いで昇降機構により被検査体保持台を上昇させ
て被検査体の電極パッドと接触手段とを一括して接触さ
せ、テスタにより電気的測定を行う。従って被検査体を
順次ステップ移動させなくてよいのでスループットが向
上する。

【００１３】また請求項２の発明では、被検査体上にＸ
方向（Ｙ方向）に並ぶ被検査部チップに一括して接触手
段が接触するので、被検査体をＹ方向（Ｘ方向）のみに
ステップ移動させればよく、従ってＹ方向（Ｘ方向）移
動用の駆動機構（インデックス機構）を設ければよいの
で、装置構成も簡単で高スループット化を図れる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の実施例の要部の概観斜視図、
図２は同実施例の全体構成を示す縦断側面図である。こ
の実施例ではプローブ装置本体の外装部をなす筐体２０
内には、被検査体保持台例えばウエハ保持台２が設置さ
れており、前記ウエハ保持台２は鉛直軸のまわりに回転
させる、図示しないモータなどを備えた回転機構３に支
持されると共に、前記回転機構３の下方側には、当該回
転機構３を昇降させる（即ちウエハ保持台２を昇降させ
る）例えば図示しない昇降軸や駆動源を備えた昇降機構
３１が設けられている。

【００１５】前記昇降機構３１の下方側には、ウエハ保
持台２をＸ、Ｙ方向に夫々ＩＣチップ数個分だけ微動さ
せるように例えばＸ方向微動機構４１及びＹ方向微動機
構４２が設けられている。これら微動機構４１、４２
は、例えばボールネジやピエゾ素子を利用した機構を用
いることができる。この実施例では、Ｘ方向微動機構４
１及びＹ方向微動機構４２並びに前記回転機構３によ
り、ウエハＷの平面方向の位置を調整するための位置調
整機構が構成される。

【００１６】前記ウエハ保持台２の上方側には、プロー
ブカード５が設けられており、このプローブカード５
は、インサートリング５１を介して筐体２０に取り付け
られている。前記プローブカード５には、被検査体であ
るウエハＷに配列された全部の被検査チップ例えばＩＣ
チップの電極パッドに夫々対応して配列され、前記電極
パッドに一括して接触される接触手段例えば導電性突起
５２が設けられており、この導電性突起５２は、高さの
ばらつきを吸収できるように弾性材よりなる面状体５３
の表面に配列されている。

【００１７】前記プローブカード５の裏面側（上面側）
には、テストヘッド５４側の信号線に夫々接続される、
常時突出方向に付勢されているいわゆるポゴピン５５が
設けられており、このポゴピン５５と導電性突起５２と
の間には、スイッチ部５６が介装されている。例えばテ
ストヘッド５４側の信号線としてＩＣチップ１個の電極
パッドに相当する分だけ設けられている場合には、スイ
ッチ部５６は前記信号線のグループを、各ＩＣチップの
電極パッドに対応する導電性突起５１のグループに切り
替え接続するように、例えばリレーマトックス回路によ
り構成される。テストヘッド５４側の信号線は例えばＩ
Ｃチップ２個以上の電極パッドに相当する分だけ設けて
もよいし、ウエハの全部のＩＣチップの電極パッドに相
当する分だけ設けてもよく、後者の場合にはスイッチ部
５６は不要になる。

【００１８】そして前記ウエハ保持台２とプローブカー
ド５との間の間隙には、図１、図２に示すように中央部
の上下両面に夫々開口部６１、６２を備えた筒状のアラ
イメント用の保持部材６が進退自在に設けられ、この保
持部材６は、筐体２０の上面内部側に架設された２本の
ガイドレール２１、２１に両端が案内されて、導電性突
起５２の下方側とウエハ保持台２の昇降領域から外れた
筐体２０の隅部との間で移動できるように構成されてい
る。

【００１９】この保持部材６の側端部には、当該保持部
材６にて長さ方向に光軸が形成されるように、例えば低
倍率表示と高倍率表示との切り替えが可能な位置合わせ
用の画像表示手段としてのＴＶカメラ６３が取り付けら
れると共に、保持部材６の中央部には、開口部６１から
取り込まれた導電性突起５２の画像を反射してＴＶカメ
ラ６３内に伝送させるようにハーフミラーＭ１が設けら
れている。

【００２０】更に前記保持部材６内には、ハーフミラー
Ｍ１に対してＴＶカメラ６３とは反対位置でありかつＴ
Ｖカメラ６３内の光軸上にて、全反射ミラーＭ２が配置
されており、この全反射ミラーＭ２は、ウエハ保持台２
上のウエハＷの表面の画像が開口部６２を通ってハーフ
ミラーＭ１にて全反射ミラーＭ２側に反射した後、当該
画像をハーフミラーＭ１に向けて全反射する役割を持つ
ものである。この例ではハーフミラーＭ１及び全反射ミ
ラーＭ２により光学系部材が構成される。

【００２１】またハーフミラーＭ１は、ウエハＷ上に並
ぶＩＣチップの各列の一端側から他端側までの領域に対
応する領域内を水平に移動できるようにハーフミラーＭ
１の移動手段６４が配設されている。なおウエハ保持台
２と図示しないウエハキャリアとの間でウエハＷの受け
渡しを行うための例えばアームを備えた搬送手段Ａ（図
１参照）が配置されている。この搬送手段Ａとしてはベ
ルト機構など種々のものを用いることができる。

【００２２】次に上述実施例の作用について述べる。先
ず図示しないキャリアから被検査体である半導体ウエハ
Ｗを、例えば図示しないオリフラ（オリエンテーション
フラッド）合わせ用のアライメント台を介して搬送機構
Ａによりウエハ保持台２上に載置する。このウエハＷ上
には、例えば３２個の電極パッドを備えた８ｍｍ×１２
ｍｍの被検査チップであるＩＣチップが数百個形成され
ている。次いでアライメント用の保持部材６をプローブ
カード５とウエハＷとの間に位置させて、ＴＶカメラ６
３により導電性突起５２とウエハＷ表面の画像とを観察
しながらＸ方向微動機構４１、Ｙ方向微動機構及び回転
機構３により、導電性突起５２に対するウエハＷ上のＩ
Ｃチップ群のＸ、Ｙ、θ方向の位置合わせを行う。

【００２３】前記画像の観察については、導電性突起５
１の画像がハーフミラーＭ１で反射されてＴＶカメラ６
３に取り込まれると共に、ウエハＷ表面の画像がハーフ
ミラーＭ１→全反射ミラーＭ２→ハーフミラーＭ１の経
路でＴＶカメラ６３内に取り込まれることによって行わ
れる。この場合ハーフミラーＭ１をミラー移動機構６４
によりＸ方向に移動させ、また保持部材６をＹ方向に移
動させることによりウエハＷのＩＣの配列領域のいずれ
の個所についても観察することができる。

【００２４】こうして位置合わせが終った後、アライメ
ント用の保持部材６をプローブカード５の下方位置から
退避させ、続いてウエハ保持台２を昇降機構３１により
上昇されてウエハＷ上の全部の電極パッドを導電性突起
５２に夫々一括して接触させ、その後例えばスイッチ部
５６により先述のように導電性突起５１とテストヘッド
５４側の信号路との接続を切り替えながら図示しないテ
スタにより電気的測定を行ってＩＣチップの良否を判定
する。このようにして検査が終了したウエハＷは、搬送
機構Ａにより図示しないキャリアに戻される。

【００２５】なお検査により得られたデータは、オンラ
インによりあるいはフロッピーディスクを介してマーキ
ング専用機のホストコンピュータのメモリ内に格納さ
れ、検査後のウエハＷはマーキング専用機によりホスト
コンピュータ内のデータにもとずいてマーキングがなさ
れる。

【００２６】以上において、接触手段としては導電性突
起５１に限らず、プローブ針を用いてもよい。また回転
機構３を利用してウエハ保持台２上でウエハＷのオリフ
ラ合わせを行ってもよい。

【００２７】上述の実施例では、接触手段を一括してウ
エハＷ上の全部のＩＣチップの電極パッドに接触させて
いるため、ＩＣチップを測定する度毎にウエハ保持台を
ステップ移動させなくて済み、従ってウエハＷ１枚あた
りに要する検査時間が短くなるので高スループット化を
図ることができる。またウエハ保持台をステップ移動さ
せるためには、ウエハＷのサイズに応じた長さ分だけ
Ｘ、Ｙ方向に夫々駆動機構（インデックス機構）が必要
であるが、上述実施例の場合Ｘ、Ｙ方向に対しては、位
置調整のための微動機構があればよいので装置の小型化
を図ることができる。

【００２８】次に図３を参照しながら本発明の他の実施
例について述べると、この実施例では、プローブカード
７に、ウエハＷ上にＸ、Ｙ方向に配列された被検査チッ
プ例えばＩＣチップ７０のうち例えばＹ方向に並ぶ１列
のＩＣチップ（斜線部分）の全部の電極パッドに対応し
て配列されかつ一括して接触されるように接触手段例え
ばプローブ針７１が設けられている。なおＹ方向に並ぶ
１列のＩＣチップとは、Ｙ方向に並ぶ各列の最長の列を
指すものである。またプローブカード７は、先述の実施
例と同様に、図３では図示しないがインサートリングを
介して筐体に取り付けられており、テストヘッド側の信
号線とプローブ針とは夫々対応して接続されるか、ある
いは信号線の数がプローブ針よりも少ない場合にはスイ
ッチ部を介して接続される。

【００２９】そしてウエハ保持台２の下方側には、先の
実施例と同様に回転機構３、昇降機構３１及びＹ方向微
動機構４１が設けられているが、Ｙ方向微動機構４１の
下方側には、ウエハ保持台２をウエハＷの受け渡し領域
Ｓ１と位置合わせ領域Ｓ２との間でＸ方向に移動させる
ようにモータ８１やボールネジ８２などからなる移動機
構８が配設されている。

【００３０】図３の実施例では、ウエハ保持台２を受け
渡し領域Ｓ１に位置させてここでウエハ保持台２上に図
示しない搬送機構によりウエハＷが載置され、またウエ
ハＷの位置合わせは、ウエハ保持台２を位置合わせ領域
Ｓ２に位置させて、例えば図示しないＴＶカメラなどに
よりウエハＷの表面を観察しながら行われる。

【００３１】電気的測定については、ウエハＷのＹ方向
に並ぶ一列のＩＣチップ７０の全部の電極パッドに対し
てプローブ針７１を一括して接触させるように行われ、
移動機構８によりウエハ保持台２をステップ移動させて
各列のＩＣチップ７０を順次測定する。

【００３２】このような実施例によれば、一列のＩＣチ
ップに一括してプローブ針７１が接触するので一方向
（例えばＸ方向）にのみウエハ保持台をステップ移動さ
せればよいので１個づつＩＣチップを測定する場合に比
べてウエハ保持台２の移動に要する時間（インデックス
に要する時間）が短かく、スループットの向上を図るこ
とができる。

【００３３】またウエハ保持台２を他方向（例えばＹ方
向）にステップ移動させる移動機構が不要なので装置構
成が簡単であり、しかもＹ方向の移動機構を設ける場合
にはウエハ保持台のＸ方向の移動領域全域に亘って、Ｙ
方向の移動路の長さに相当する幅を必要とするのに対
し、この実施例ではＹ方向のステップ移動のための移動
路が不要であるから装置の小型化を図ることができる。
なお接触手段としては、プローブ針７１の代りに先の実
施例のように導電性突起を用いることもできる。

【００３４】ここで図３の実施例で、先の実施例と同様
にプローブカード７の下方側でウエハＷの受け渡しや位
置合わせを行うようにしてもよく、この場合にはＸ方向
の移動領域はウエハＷのステップ移動に必要な長さ分だ
けで済む。

【００３５】また本発明では、プローブカードの下方側
でウエハＷの位置合わせを行うためには、必ずしも進退
自在なアライメント用の保持部材６などの機構を必要と
するものではなく、ウエハＷの表面を斜め方向から観察
するなど他の手段を講じることができる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、被検査体上の
全部の被検査チップの電極パッドに接触手段を一括して
接触させているため、被検査体をステップ移動させなく
て済むから検査に要する時間が短かく、高いスループッ
トを得ることができ、また装置の小型化を図ることがで
きる。

【００３７】請求項２の発明によれば、被検査体上にＸ
方向（Ｙ方向）に一列に並ぶ被検査チップ（実施例では
ＩＣチップに相当する）の全部の電極パッドに接触手段
を一括して接触させているため、被検査体保持台をＹ方
向（Ｘ方向）にのみステップ移動させればよいので、検
査時間が短かく、高いスループットを得ることができ、
また装置の小型化を図るこどできる。

【００３８】請求項３の発明によれば、被検査体保持台
と接触手段との間に進退自在に光学系部材を設けてこれ
により接触手段と電極パッドとの画像を同時に取り込ん
でいるため、相互の位置関係を正確に把握でき、精度の
高い位置合わせを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の要部の概観を示す斜視図であ
る。

【図２】上記実施例の全体構成を示す縦断側面図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例の要部の概観を示す斜視図
である。

【図４】従来のプローブ装置を示す縦断側面図である。

【図５】半導体ウエハのＩＣチップの配列を示す平面図
である。

【符号の説明】

２ ウエハ保持台 ３ 回転機構 ３１ 昇降機構 ４１ Ｙ方向微動機構 ４２ Ｘ方向微動機構 ５、７ プローブカード ５２ 導電性突起 ６ アライメント用保持部材 ６３ ＴＶカメラ ７１ プローブ針

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査体保持台上の被検査体に複数配列
   された被検査チップの電極パッドに、プローブカードに
   配列された接触手段を接触させて、テスタにより電気的
   測定を行うプローブ装置において、 全部の被検査チップの電極パッドに夫々対応し、各電極
   パッドに一括して接触される接触手段をプローブカード
   に設け、 前記被検査体保持台を接触手段に対して相対的に昇降さ
   せるための昇降機構と、 前記接触手段に対する被検査体の平面方向の位置を調整
   するために被検査体を相対的に移動させる位置調整機構
   と、 を設けてなることを特徴とするプローブ装置。
2. 【請求項２】 被検査体保持台上の被検査体にＸ、Ｙ方
   向に配列された複数の被検査チップの電極パッドに、プ
   ローブカードに配列された接触手段を接触させて、テス
   タにより電気的測定を行うプローブ装置において、 Ｘ、Ｙ方向のうちの一方向に並ぶ一列の全部の被検査チ
   ップの電極パッドに夫々対応し、各電極パッドに一括し
   て接触される接触手段をプローブカードに設け、 前記被検査チップの各列に接触手段を順次接触させるた
   めに被検査体保持台を接触手段に対してＸ、Ｙ方向のう
   ちの他方向に相対的に移動させる移動機構と、 前記被検査体保持台を接触手段に対して相対的に昇降さ
   せるための昇降機構と、 前記接触手段に対して被検査体の平面方向の相対位置を
   調整するために、被検査体保持台を相対的に移動させる
   位置調整機構と、 を設けてなることを特徴とするプローブ装置。
3. 【請求項３】 被検査体保持台及び接触手段間に進退自
   在に設けられ、被検査体の電極パッドの画像と接触手段
   の画像とを伝送するための光学系部材と、 この光学系部材により伝送された画像を表示する位置合
   わせ用の画像表示手段とを設けてなることを特徴とする
   請求項１または請求項２記載のプローブ装置。