JPH0680711B2 - ウエハプローバ - Google Patents

ウエハプローバ

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JPH0680711B2
JPH0680711B2 JP63054564A JP5456488A JPH0680711B2 JP H0680711 B2 JPH0680711 B2 JP H0680711B2 JP 63054564 A JP63054564 A JP 63054564A JP 5456488 A JP5456488 A JP 5456488A JP H0680711 B2 JPH0680711 B2 JP H0680711B2
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JP
Japan
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wafer
chip
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chuck
height
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芳人 丸茂
孝 知久
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Tokyo Electron Ltd
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Tokyo Electron Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は半導体ウエハのプローブテストを行なうため
のウエハプローバに関し、半導体ウエハを精度よく測定
するのに適したウエハプローバを提供するものである。
【従来の技術】
半導体装置の製造工程においては、ウエハ上にウエハチ
ップが完成すると、プローブテストと呼ばれ電極パッド
にプローブ針を接触させてウエハチップの電気的特性検
査が行なわれる。 このような検査においては、プローブ位置において、プ
ローブ針が一定の針圧でウエハチップの電極パッドに接
触しているか否かが検査精度に大きく影響するものであ
った。 従来、このプローブ針がウエハの電極パッド上へ接触す
る場合の針圧は、ウエハの厚さやウエハ表面の傾きによ
って影響されるため、プローブ針に対してウエハチャッ
クのZ軸方向の移動量を制御することにより調整されて
いた。
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、本発明者等は針圧への影響因子として、
ウエハの厚さの不均一やウエハ表面の傾き、針圧を受け
た場合のウエハチャックのたわみ量等が非常に大きい影
響力を持っていることを発見した。 近年のウエハの高密度化に伴い、第9図に示すように、
プローブ針21がプローブカード22に垂直に設置されるよ
うになった。このような場合には、わずかな針圧の違い
によりプローブ針21に過度の負荷がかかって変形し、負
荷が除かれたのちもその変形が残ってしまい、プローブ
針21が使用できなくなってしまう。 この発明の目的は、かかる従来の問題点に対処してなさ
れたもので、ウエハの高さや変形に関係なく、適正な針
圧で高精度にウエハを検査できるウエハプローバを提供
することである。
【問題点を解決するための手段】
すなわちこの発明のウエハプローバは、ウエハをウエハ
チャックによって移動可能に保持するとともに、ハイト
センサでウエハ上の1チップごとにその特定点の高さを
検出し、プローブ位置においてウエハチャックを各チッ
プに応じてZ軸方向に移動量を調整することにより、ウ
エハとプローブ針との間隔を常に一定に保持しつつ、ウ
エハ上の各チップを検査することを特徴とするものであ
る。
【実施例】
以下、この発明の一実施例を図面を用いて説明する。第
1図ないし第4図はこの発明のウエハプローバの一実施
例を示し、第1図はその概略平面図、第2図は側面図、
第3図はダミーウエハの用法を示す概略平面図、第4図
はウエハチャックの駆動方向を示す斜視図である。 プローブ位置に設置したプローブカード等からなるプロ
ーブ手段1と、ウエハ12の相対的移動により各チップ13
ごとに検査される。例えばウエハ12が上下、X軸−Y軸
方向に移動することにより検査される。上記上下移動に
おいて、あらかじめ定められた位置に設けられたハイト
センサ2の位置を、ウエハチャック11に吸着されたウエ
ハ12が通過することにより、ウエハ12内の全チップ13に
ついて、その高さがハイトセンサ2により検知される。
すなわち、第2図に示すようにウエハ12の端縁がハイト
センサ2を縦横に横切った際の2点X1,X2およびY1,Y2
の中心、 から垂線を延ばし、その交点をウエハ12の中心Oとして
以後の基準とする。そして上記中心Oを起点として、う
ず巻き状ないし蛇行状に移動させ、ウエハ12上の各チッ
プ13をハイトセンサ2によって検知する。この検知結果
はメモリに記憶させておく。 4は、マイクロスコープと撮像カメラ3からの出力によ
るTVモニタで、ウエハ12のチップ13に設けた電極パッド
にプローブ位置においてプローブ針21をコンタクトさ
せ、その針跡の位置やサイズを確認するために使用され
る。すなわち第4図に示すように、ウエハ12を吸着した
ウエハチャック11をX軸,Y軸,Z軸方向およびθ方向に駆
動させ、確認した針跡によってウエハ12の姿勢を制御す
るのである。 なお、上記ハイトセンサ2によって各チップ13の高さを
検知する前に、このTVモニタ4でウエハ12を観察してチ
ップ13内のどの位置を検知するかを決定する。 その後ウエハ12をハイトセンサ2の視野位置まで移動さ
せ、上記手順でウエハ12の中心Oを決定して、各チップ
13ごとにその高さを検知する。得られた各チップ13ごと
の高さのデータは、メモリに記憶しておく。 次にウエハ12はプローブ位置まで移送され、各チップ13
ごとに電気的に測定される。その際ウエハチャック11
は、第5図のように各チップ13ごとにプローブ針21に接
触させるように動作するが、各チップ13ごとの高さに応
じてZ軸方向に移動量を調整する。この調整は、ウエハ
チャック11の駆動系を、メモリに記憶された各チップ13
ごとの高さのデータに応じて制御することにより行なわ
れる。なおウエハ12のX軸ないしY軸方向の傾きは、VT
モニタ4の位置で修正されているので、プローブ位置に
おいては調整する必要がない。 この実施例においては、検査すべきウエハ12をプローブ
位置に移送してウエハ12上の各チップ13を電気的に測定
するのに際し、次の準備工程を経るようにしたものであ
る。 すなわち、先ずウエハチャック11のチャックトップの各
部位についてのたわみ量を、プローブ針21による針圧と
の関係において測定する。測定に際しては第6図に示す
ように、プローブ位置のヘッドプレート33に支持され
た、上下方向に進退自在のマグネスケール34を使用す
る。すなわち、ウエハチャック11のチャックトップ31に
ウエイト32を載せ、この状態でウエハチャック11をZ軸
方向に上昇させてマグネスケール34の先端に当接され
る。そしてウエハチャック11のチャックトップ31の各部
位についてそのたわみ量を検出する。 上記たわみ量は、通常ウエハチャックの支柱部分との関
係からウエハチャックの中心においては少なく、周辺部
分において大きくなる。しかしながら、ウエハチャック
11の材質等の要素もあってかなりのバラツキを有するも
のである。 このようにして測定したウエハチャック11のチャックト
ップ31のたわみ量は、メモリに記憶させておき、のちの
プローブ工程においてウエハチャック11のZ軸方向の駆
動を制御するのに使用する。このようにして針圧の狙い
を低減することにより、より一層高精度にウエハを検査
することができる。 なお同時に、下記に示すような手段で、ウエハチャック
11のZ軸方向の移動の際の停止位置のズレを検出したと
ころ、移動速度によって第8図のAに示すような振動が
生じていることが判明した。 ズレの検出には第7図に示すように、プローブ位置のヘ
ッドプレート33に支持されたオシロスコープ35を使用す
る。すなわち、ウエハチャック11のチャックトップ31に
ウエイト32を載せ、この状態でウエハチャック11をZ軸
方向に上昇させてオシロスコープ35でその位置を検出す
る。そしてチャックトップ31の各部位についてその振動
量を検出する。 このようにして測定したウエハチャック11の振動はその
Z軸方向の速度に大きく影響されるため、本発明者等は
種々検討した結果、ウエハチャック11のZ軸方向の駆動
を2段階制御することによって解消できることを見いだ
した。このようにして振動量を低減することにより、よ
り一層高精度にウエハを検査することができる。 次にこの発明のウエハプローバの動作について説明す
る。 通常のロード、アンロード手段でダミーウエハ14をプロ
ーブ位置に移送する。次いでダミーウエハ14上の任意の
位置に、プローブ針21で針跡からなるマーク15を付して
TVモニタ4の位置まで回送する。そして、このダミーウ
エハ14上のマーク15をTVモニタ4で確認するとともに、
プローブ位置との間の距離Lを検出する。得られたデー
タはRAM等のメモリに記憶させておく。 次に、検査すべきウエハ12をプローブ位置に移送して、
ウエハ12のチップ13に設けた電極パッドにプローブ位置
においてプローブ針21をコンタクトさせる。プローブ針
21の針跡等のマーク23を付された検査すべきウエハ12
は、TVモニタ4によって上記マーク23の位置やサイズが
確認される。それと同時に、ウエハ12を吸着したウエハ
チャック11をX軸,Y軸,Z軸方向およびθ方向に駆動さ
せ、確認した針跡等のマーク23によってウエハ12の姿勢
を制御する。その後、ウエハ12はプローブ位置に送ら
れ、各チップ13ごとに通常のテストを受ける。 上記各工程において、ウエハチャック11のたわみ量に応
じた制御がZ軸方向について行なわれる。また、第8図
のBに示すように、ウエハチャック11をZ軸方向に駆動
する際には、上昇過程の大半は高速で移動させ、停止位
置に近ずいた時点で低速にするという2段階で動作させ
る。このようにすれば、上記振動を解消して非常に制度
よく、しかも速度を落とさずにテスト等を行なうことが
できる。 なお、チップ13内のどの位置の高さをハイトセンサ2に
よって測定するかは、マイクロスコープと撮像カメラ3
からの出力によるTVモニタ4内の映像を、TVモニタ4内
中心に位置する十字マーク5に合わせることにより指示
する。十字マーク5の下に位置する点が、X,Y方向へど
れだけ移動すればハイトセンサ2の真下にくるかが判れ
ば、TVモニタ4に指示したチップ13内の点を正確にハイ
トセンサ2の下へ移動することが可能となる。 この移動量は、例えば以下の方法を取ることにより実行
可能となる。まず、上記ウエハチャック11がハイトセン
サ2の真下を縦および横に横切った際の2点、X1,X2
よびY1,Y2の中心、 から垂線を延ばした、交点 は、ウエハチャック11の中心Oであり、ハイトセンサ2
の真下にウエハチャック11が移動する座標となる。 次に、TVモニタ4の十字マーク5の真下をウエハチャッ
ク11が縦および横に横切った際の2点をX3,X4および
Y3,Y4とし、 を求めればこの点は、ウエハチャック中心がTVモニタ4
の十字マーク5の下に移動する点となる。上記 の2点間の差がハイトセンサ2とTVモニタ4の十字マー
ク5との間の距離すなわち移動量となる。 したがって、上記ハイトセンサ2によって各チップ13の
高さを検知する前に、このTVモニタ4でウエハ12を観察
してチップ13内のどの位置を検知するかを決定する。 その後ウエハ12をハイトセンサ2の位置まで移動させ、
上記手順でウエハ12の中心Oを決定して、各チップ13ご
とにその高さを検知する。 チップ13のX方向およびY方向の大きさは、あらかじめ
キーボード等を用いて入力することにより、プローバ内
部に記憶されている。したがって、ハイトセンサ2の真
下にTVモニタ4にて指示した特定点が移動した後は、あ
らかじめ記憶されたチップ13の大きさ分だけ移動するこ
とにより、ウエハ12上の各チップ13上の特定点の高さ測
定が可能となる。得られた各チップ13ごとの高さのデー
タは、メモリに記憶しておく。 次にウエハ12はプローブ位置まで移送され、上述のよう
に各チップ13ごとに電気的に測定される。なおこのプロ
ーブ工程において、プローブ位置、ハイトセンサ2およ
びTVモニタ4の間の距離L1,L2を、ウエハ12の中心O等
を基準にして計測しておき、そのデータに応じてウエハ
チャック11の移動量を制御するようにすれば、プローブ
工程全体を自動的に行なわせることができる。 上記実施例では、ウエハに形成される全チップについて
の高さを検知し、この検知信号により各チップの針圧を
あらかじめ定めた針圧に補正する例について説明した
が、ウエハを複数のブロックに分割し、ブロック単位で
針圧調整してもよい。ブロックは例えば中心部、周辺部
の5分割などである。さらにあらかじめ定められた位置
のチップやダミーチップのみ高さ検知してもよい。
【発明の効果】
この発明のウエハプローバは、各ウエハの高さを検出し
ておき、この検出値に応じてプローブ針と電極パッドと
の相対的移動量を補正することにより、常にあらかじめ
定めた針圧で検査でき、高精度な測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のウエハプローバの一実施例を示す概
略平面図、第2図はその側面図、第3図はダミーウエハ
の用法を示す概略平面図、第4図はウエハチャックの駆
動方向を示す斜視図、第5図はプローブ工程におけるウ
エハのZ軸方向の動作を示す概略側面図、第6図はウエ
ハチャックのたわみ量を検出する手段を示す概略側面
図、第7図はウエハチャックの停止位置のズレを検出す
る手段を示す概略側面図、第8図はウエハチャックの停
止時の振動を示すグラフ、第9図は従来の場合のプロー
ブ針が変形したところを示す概略側面図、第10図は針圧
を受けた場合のウエハチャックのたわみを示す概略側面
図である。 1…プローブ手段、2…ハイトセンサ 3…マイクロスコープと撮像カメラ 4…モニタ、11…ウエハチャック 12…ウエハ、13…チップ 14…ダミーウエハ、15…マーク 21…プローブ針、22…プローブカード 23…マーク、31…チャックトップ 32…ウエイト、33…ヘッドプレート 34…マグネスケール、35…オシロスコープ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ウエハをウエハチャックによって移動可能
    に保持するとともに、ハイトセンサでウエハ上の1チッ
    プごとにその特定点の高さを検出し、プローブ位置にお
    いてウエハチャックを各チップに応じてZ軸方向に移動
    量を調整することにより、ウエハとプローブ針との間隔
    を常に一定に保持しつつ、ウエハ上の各チップを検査す
    ることを特徴とするウエハプローバ。
JP63054564A 1988-03-08 1988-03-08 ウエハプローバ Expired - Fee Related JPH0680711B2 (ja)

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