JPH0671036B2 - ウエハプロ−バのウエハ自動位置合わせ方法 - Google Patents

ウエハプロ−バのウエハ自動位置合わせ方法

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JPH0671036B2
JPH0671036B2 JP61193967A JP19396786A JPH0671036B2 JP H0671036 B2 JPH0671036 B2 JP H0671036B2 JP 61193967 A JP61193967 A JP 61193967A JP 19396786 A JP19396786 A JP 19396786A JP H0671036 B2 JPH0671036 B2 JP H0671036B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ウエハ内のチップを測定するウエハプローバ
に関し、特にプローブカードの針合わせ操作を自動化し
たウエハプローバに関するものである。
(従来の技術) 最近の半導体製造工程は、生産性の向上、歩留まりの向
上及び品質の向上の要求からウエハプローバ等の自動化
が進められている。
殊に、半導体チップの高集積化に伴い、ウエハプローバ
は、完全無人化が要求されると共に少量多品種ウエハの
測定に対応できるものであることが必要となっている。
本件出願人は、被測定物であるウエハの品種変更に応じ
てプローブカードの自動交換を可能としたプローバを提
案している。
特願昭61-10738号は、プローブカードと保護板を組合わ
せたプローブカード部材を品種変更に対応して自動交換
するものである。
また、特願昭61-106824号は、プローブカード等を組み
込んだリングインサートを品種変更に対応して自動交換
するものである。
(発明が解決しようとする問題点) 上記したプローバは、何れもプローブカードの自動交換
を可能としたものであるが、プローブカードの針合わせ
操作も自動化したものでなければ、システムの無人化を
図ることはできない。
そこで、本発明者は、プローブカードの自動交換と共
に、品種変更に応じてプローブカードの針合わせ操作の
自動化をも可能としたウエハプローバを提供することを
目的として開発したものである。
(問題点を解決するための手段) 上記した目的を達成するため、第1の手段は、被測定物
であるウエハを測定する測定部とアライメント部とウエ
ハを搬送するためのロード・アンロード機構を配設した
ウエハプローバにおいて、被測定物用ウエハの位置合わ
せをするためのダミーウエハをロードしてチャック上に
載置し、このダミーウエハの中心位置をアライメント部
でハイトセンサ等の検出機構で検出した後に測定部まで
移動させ、この測定部の位置でダミーウエハをZアップ
機構を介してプローブカードの尖端に接触させて針跡を
付した後に、アライメント部まで再移動させ、当該位置
で、基本データと当該針跡のデータとをCPUにより比較
制御してX-Y軸補正とプローブカードのθ補正を行なっ
た後に、当該ダミーウエハを再度カードの下まで移動し
て針跡を付すことによりプローブカードの針のX-Yの位
置と平行度を確認する。ここに、プローブカードの針の
XYθ方向の自動針合わせが完了したことになる。この場
合ダミーウエハは針跡が明確に検出可能なやわらかい材
質(例えばアルミニウム製)を使用するものとする。
第2の手段は、第1の手段にてXYθ方向の補正を行い、
XYθ方向の自動針合わせを行った後において、Z軸を駆
動してチャック上の被測定ウエハを上昇させる。このと
き、ウエハプローバからテスタに対してテストスタート
を送り、コンタクトチエックプログラムをスタートさせ
ることにより、プローブカードの針先がボンディングパ
ッドに接触する時のZ方向の位置を検出し、更に、その
位置より決められた量だけZを上昇させることにより、
適切なZ移動量を制御する方法である。
第3の手段は、アライメント部に接続されているウエハ
プローバのCPU部に磁気デイスク等のファイルエリアを
セットし、品種に対応して、各針先間の位置データと、
基準の針先の位置データと針跡検出に必要なパラメータ
データを一括ファイルすることにより品種変更時及びプ
ローブカード交換時に対応した品種指定を受けて上記の
ファイルデータを引き出して上記した手段1と手段2に
より自動的に針合わせを行う方法である。
(実施例) 次に本発明におけるプローブカードの針合わせ操作の自
動化を可能としたウエハプローバの一実施例を第1図乃
至第6図に基いて説明する。
第1図は本発明を説明するための平面説明図、第2図は
メインステージのXY平面上の座標図、第3図はメインコ
ントローラ内のファイルチャート、第4図(イ)(ロ)
(ハ)は本発明のうちのZ軸制御を説明するためのチャ
ックの側面図、第5図は針合わせ操作の自動化を説明し
たフローチャート、第6図は品種変更、ロット変更時の
無人化を説明したフローチャートである。
1はウエハプローバのメインステージであり、2はウエ
ハプローバのローダ部、3はアライメントブリッジ、4
はローダステージとメインステージ間のウエハハンドリ
ング部である。
ローダ部2には、ウエハカセットをセットできる構造に
成っており、未測定ウエハ10を格納したセンダカセット
8と測定済ウエハ10を格納するレシーバカセット9が設
置されている。ウエハ10はルート16の経路にてハンドリ
ング部4を介してメインステージ1のチャックトップ7
の上に移載される。測定終了したウエハ10はルート17の
経路にてハンドリング部4を介してレシーバカセット9
に格納される。
また、ローダ部2にダミーウエハ12を格納したダミーウ
エハ用カセット11が設置されており、ルート19を通して
メインステージ間を通過する。メインステージ1には、
プローブカード6を設置するためのヘッドプレート5が
配置されており、ヘッドプレート5及びプローブカード
6の保持機構は、プローブカード6の自動交換の仕様に
従い大きく変わるようになっている(特願昭61-10738
号、特願昭61-106824号参照)。
メインステージ1はウエハを載せるチャックトップ7を
XY及びZ方向に駆動するステージが配置されている。ま
た、ステージ内にθアライメントを行うアライメントブ
リッジ3が設置されており、そのうちの光学的ビーム照
射ユニット3a、カメラユニット3bを利用して、プローブ
カードの針跡を検出する。更に、静電容量型センサ3cに
よりウエハ面のレベルを検出する。
アライメントデータ(光学位置データ)を処理するアラ
イメントコントローラ14とローダステージを制御するロ
ーダコントロール15とメインステージを制御するメイン
コントローラ13が配置され、このうちメインコントロー
ラ13が他のコントローラ14、15からのデータを処理す
る。13aはファイルユニットを示している。
第2図はメインステージの主要ポイントの座標を示す図
であり、同図において点Aは、針跡を検出するビーム位
置を示し、座標をXA、YAとする。点Bは標準即ち最初に
該当品種のウエハが投入されたときの、その品種に対応
するプローブカードの標準位置を示し、プローブカード
の針のうちの左上の針B1の位置とする。この座標をXB1
・YB1とする。XB1・YB1は、点Aに対するインクリメン
タル座標とする。針B1に対するB2、B3・・Bnのインクリ
メンタルXY座標をXB2・YB2、・・・XBn・YBnとする。
また、品種変更時に、該当カードを設置したときのプロ
ーブカードの位置を点Cとし、この場合の針はB1に対応
するC1とし、座標をXc、Ycとする。θアライメントはデ
バイスパターン上の特徴点を検出して実行されるため、
θアライメント後カード下に移行したとしても一般的に
はデバイス上のパッドとカード針先は一致しない。最初
に該当品種が投入された時のθアライメント後にカード
下に移行したチップのパッドの位置をDとする。DはB1
に対応する修正座標とし、XD・YDとする。
第3図はメインコントローラのファイルチャートであ
り、フロッピディスクユニットを使用する。各データは
ウエハ品種名をディレクトリとしてファイルされてお
り、使用する品種数に適用可能とする。このうち、品種
パラメータとθアライメント用データは従来のウエハプ
ローバにおいても使用されている。次のカード位置B1、
カードの各針先位置B1、B2・・・Bn、θアライメント後
の修正データ、及び針跡検出用パラメータは本発明にお
いて新たに追加されたファイルデータである。これらの
データは、第2図の座標図に対応するものであり、次に
示す針合わせの自動化に使用する。
先ず、新しい品種のウエハがセットされた時、その品種
に対応するプローブカード6がセットされる。セットさ
れる手段は、特願昭61-10738号又は特願昭61-106824号
により、自動的にセットされる。新規品種のため品種パ
ラメータをセットし、ウエハ10をルート19を経由してメ
インチャック7の上に移載させ、アライメント後、第2
図における点Dに移動する。オペレータはマニュアル操
作によりカードの針の位置点B1に修正し、点Dの座標X
D、YDをファルユニット13aに記憶する。再び、ウエハ10
をビーム位置3aに移行し、モニタ14aに描写し、ビーム
位置3aに該当するクロス点にウエハのパッド中心を合わ
せることにより、カードの位置座標XB1・YB1を認識し、
ファイルユニット13aに記憶する。次に、モニタ14aの画
面を見ながら、各パッドB2、B3・・・Bnをクロス点に移
動させ、各パッドの位置座標XB2・YB2、XB3・YB3・・・
XBn・YBnを認識し、ファイルユニット13aに記憶する。
次に、ウエハ10をルート16を経由してセンダカセットに
格納する。
次に、ダミーウエハ12をカセット11からメインチャック
7にロードし、プローブカード6の下に移動させ、メイ
ンステージのZ軸を駆動制御して針跡をつける。このと
き、ダミーウエハは針跡容易な構造とするための表面処
理を施し、柔らかい材質例えばアルミニューム製とす
る。
また、針跡を付ける場合のZ軸制御はZ上昇と同時にテ
スタを起動させ、第4図に示す針先接触時にコンタクト
したことを確認し、更に決められたオーバドライブ量だ
け上昇して停止する。この場合のZ駆動スピード、回
数、オーバドライブ量は針跡チエック用パラメータとし
てファイルユニット13aにファイルされている。ダミー
ウエハの上に針跡を付した後XB1・YB1のデータに従い、
ビーム位置3aに移行させて針跡を検出し、データを確認
すると共にずれていれば補正量としてXcYcを記憶する。
更に、XB2・YB2、XB3・YB3・・・XBn・YBnのデータをも
とにして、針跡のθズレを検出し、ずれている場合に
は、カードを自動的に回転し、補正する。上記のように
θ補正した場合には再度針跡を付け、θズレがなくなる
まで繰り返し最終的なXcYcを記憶する。
上記のとおりダミーウエハ12による針跡チェックをおこ
ない、正確なθ補正を実行して、XcYcを記憶した後、ダ
ミーウエハはもとのカセット11に格納する。次に本番の
ウエハ10をルート16を経由してメインチャック7にロー
ドし、θアライメント後プローブカード位置XcYcのデー
タと修正データXcYcに基づき正確にウエハ上のパッドを
プローブカードの針の下に移行させることが出来る。こ
の時ウエハ10に対するZ軸の制御も第4図に基づきテス
タ側のコンタクトチエックプログラムと連携して接触時
を自動検知し、決められたオーバドライブ量針先がくい
込んだ位置で停止する。
新品種のウエハが投入されるときには上記の操作によ
り、品種に対応したデータXD、YD、XB1、YB1、XB2、YB
2、XBn、YBn、XC、YCをファイルユニット13aにファイル
し、以後既にファイルされている品種が投入された時に
は、先づダミーウエハ12をルート19を経由してメインチ
ャック7の上にロードし、上記のとおり針跡を付して、
プローブカード位置XB1、YB1のデータに基づき針跡チェ
ックをおこない、カード針先位置XB1・YB1・XB2・YB2・
・・XBn・YBnのデータに基づきθズレを認識し、プロー
ブカードのθ補正をおこなう。ここで、最終的にプロー
ブカードの位置ズレXC・YCを認識し、以後本番ウエハ10
をルート16を経由して、メインチャック7上にロードし
て、カード位置データXC.YCと修正データXD・YDに基づ
き、ウエハ10のパットに正確にプローブカードの針先を
自動的に接触させることが出来る。以後ウエハテストを
おこない、その品種に対しては全く無人化対応にて自動
的にプローブ作動を実行することが可能である。
本発明において、特に、ダミーウエハを使用し、正確に
カードの針先の位置を検出することが可能であり、しか
も、θ、X、Y方向の自動修正を実施することにより、
更に、カードの自動交換(特願昭61-10738号又は特願昭
61-106824号)と連動させることにより、多品種対応の
無人化システムを構築することが可能である。
(発明の効果) 以上のことから明らかのように、本発明によると、ウエ
ハの品種変更に対応して、自動的に針合わせ操作が可能
であり、かつ、プローブカードを有したリングインサー
トの交換無人化を効率的に図ることができるため、ウエ
ハプローバにおける生産性の向上、歩留まりの向上並び
に品質の向上に寄与することが大であり、極めて使用価
値の高いプローバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を説明するための平面説明図、第2図は
メインステージのXY平面上の座標図、第3図はメインコ
ントローラ内のファイルチャート、第4図(イ)(ロ)
(ハ)は本発明のうちのZ軸制御を説明するためのチャ
ックの側面図、第5図は針合わせ操作の自動化を説明し
たフローチャート、第6図は品種変更、ロット変更時の
無人化を説明したフローチャートである。 1はウエハプローバのメインステージ 2はウエハプローバのローダ部 3はアライメントブリッジ部 3aは針跡検出のビーム位置 3bは針跡検出のカメラユニット 3cはハイトセンサ 4はウエハハンドリング部 5はヘッドプレート 6はプローブカード 7はチャクトップ 8はセンダカセット 9はレシーバカセット 10は測定ウエハ 11はダミーウエハ用カセット 12はダミーウエハ 13はメインコントローラ 13aはファイルユニット 14はアライメントコントローラ 15はローダコントローラ 16は未測定ウエハの経路 17は測定済ウエハの経路 18はダミーウエハの経路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被測定物であるウエハを測定する測定部と
    アライメント部とウエハを搬送するためのロード・アン
    ロード機構を配設したウエハプローバにおいて、被測定
    物用ウエハの位置合わせをするためのダミーウエハをロ
    ードしてチャック上に載置し、このダミーウエハの中心
    位置をアライメント部でハイトセンサ等の検出機構で検
    出した後に測定部まで移動させ、この測定部の位置で、
    テスタのコンタクトチェックプログラムをスタートさ
    せ、適切な位置になるようにZステージ軸を駆動させる
    ことにより、ダミーウエハをプローブカードの尖端に接
    触させて針跡を付した後に、アライメント部まで再移動
    させて、針跡の位置を検出し、当該位置で基本データと
    当該針跡のデータとをCPUにより比較制御してX-Y軸補正
    とプローブカードのθ補正を行なった後に、当該ダミー
    ウエハを再度測定部まで移動して針跡を付し、再度アラ
    イメント部において、針跡を検出することにより、プロ
    ーブカードの針先の位置と、ステージ駆動軸との平行度
    を確認し、次いで、被測定ウエハをチャック上にロード
    して、アライメント部にてθ合わせを行い、記憶されて
    いるプローブカードの針先位置のデータに従い、ウエハ
    上のパッドをプローブカードの針先に自動的に接触させ
    てプローブを行うようにしたことを特徴とするウエハプ
    ローバのウエハ自動位置合わせ方法。
  2. 【請求項2】プローブカードの針先位置データは、ウエ
    ハプローバのファイルエリアに品種名に対応してファイ
    ルし、品種変更時及びプローブカード交換時に対応した
    品種指定に従い、プローブカードの針先位置データを引
    き出して、プローブカードの針先位置と針先の平行度を
    検出することにより針合わせの自動化を多品種に対応さ
    せるようにした特許請求の範囲第1項記載のウエハプロ
    ーバのウエハ自動位置合わせ方法。
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