JPS63271948A - プロ−ビング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、プロービング方法に関する。

（従来の技術） トランジスタや集積回路（ｒｃ）等の半導体装置の製造
工程における検査の１つとしてプローブ検査がある。こ
のプローブ検査は、ウェハ上へパターン形成により完成
された半導体チップをウエハプローバのプローブ針を用
いて測定器等からなる検査回路と電気的に接続し、動作
や電気的特性を検査するものである。

上記の動作や電気的特性を検査する際、第１０図に示す
ように半導体ウェハω上に形成したチップ上のプローブ
針■先端が電気的に接触するパッドにプローブカード■
のプローブ針０を正確に接触させるために、予め上記パ
ッドとプローブ針■の位置を合わせる針合わせを行なう
、この時、上記プローブ針■を確実に上記パッドに接触
させるため、この接触部分を拡大してみるための拡大機
構例えばマイクロスコープに）がテストヘッド０の挿入
穴に設けられ、これによりオペレータが目視してマニュ
アル調整を行なう。

（発明が解決しようとする問題点） 最近の半導体デバイスの高集積化、多機能化。

高速化に伴い、ウエハプローバにおいてもテストスピー
ドの高速化が求められている。

したがって、従来のプローブカードとテスタを長いケー
ブルで接続し測定する方法では、測定周波数の関係で正
常な測定ができないデバイスもある。

このようなデバイスに対しては、ドライバ・コンパレー
タなどアナログ回路部をピンエレクトロニクスポードと
呼ばれる基板に組み込み、その基板を半導体チップの各
電極ごとに設置したテストヘッドをプローブカードのす
ぐ上に設置して測定する高周波タイプのウェハブローバ
が対応しているが、従来のこのタイプのテストヘッドに
は、ウェハ上のチップの電極パッドにプローブ針を高精
度に針合わせするためのマイクロスコープの挿入穴を必
要としていたため、ピンエレクトロニクスポードからプ
ローブ針までの距離が長くなり、容量、インピーダンス
が高くなり、高周波のｉｌｌす定に問題が残っていた。

また、プローブ針と電極パッドとの針合せをオペレータ
がマニュアル調整するためスループットの低下や、完全
自動化を行なえないという問題があった。

本発明は上記点に対処してなされたもので、高周波の測
定向上を可能とし、更に完全自動化を行ない、スループ
ットの向上を可能としたプロービング方法を提供しよう
とするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 被測定体の測定端子にプローブ針を接触させて測定する
に際し、予め上記プローブ針の針跡を認識する手段と、
この手段により認識した位置を記憶する手段と、上記識
認位置及び針跡内容から被測定体上の測定端子及びプロ
ーブ針の位置合わせする手段とを備えたことを特徴とす
る。

（作　用） 予めプローブ針の針跡を認識し、認識した位置を記憶す
ることにより、被測定体の測定端子にプローブ針を接触
させて測定するに際し、上記認識位置及び針跡内容から
被測定体上の測定端子及びプローブ針の位置合わせを自
動的に行なうことが可能となる。

また、上記自動的に位置合わせができるため。

マニュアルで位置合わせする際に使用していたマイクロ
スコープ等の目視装置を必要とせず、これにより上記マ
イクロスコープ等の目視装置を使用する際、挿入してい
たテストヘッドの挿入穴を設ける必要がなく、ピンエレ
クトロニクスポードとプローブ針の距離を短かくするこ
とができるため、高周波による測定が可能となる。

（実施例） 以下、本発明方法を半導体装置の製造工程における検査
工程に適用した実施例につき図面を参照して説明する。

第１図において、Ｘ−Ｙ方向に移動自在である測定ステ
ージ０が、被測定体基板例えば半導体ウェハ■を載置可
能に設けられている。この測定ステージ（６つの上方に
、上記半導体ウェハωを測定可能に複数のプローブ針■
を備えたプローブカード０が対向配置されている。この
プローブカード（９）は、ピンエレクトロニクスポード
（１０）を内蔵したテストヘッド（１１）に保持され、
且つピンエレクトロニクスポード（１０）にプローブカ
ード■）のプローブ針（８）が導通している。

上記測定ステージ■上に載置する半導体ウェハ■は、正
確に測定する為に予めアライメントを行なう、このアラ
イメントを行なう為のアライメントブリッジ（１２）が
、測定部と離れた位置に設けられ、ＩＴＶカメラ（１３
）を内蔵している。このようにしてプローブ装置が構成
されている。

次に上述したプローブ装置によるプロービング方法を説
明する。

半導体ウェハ上へパターン形成により完成された半導体
チップの良否を測定する際、第２図に示す如く、半導体
チップ（１４）上の測定端子であるパッド（１５）にプ
ローブ針（８）を接触させる為に正確な位置合わせを行
なわなければならない。

このプローブ針（８）とパッド（１５）の位置合わせを
行なう際、上記測定ステージ０上に被針跡付加基板例え
ばアルミ蒸着ウェハ（図示せず）を載置し保持例えば吸
着保持する。この蒸着ウェハを載置した測定ステージ０
を測定部であるプローブカード（９）直下へ移動する。

そして、この測定ステージ０を測定位置に来るように垂
直に持ち上げる。この際、プローブ針（８）により上記
アルミ蒸着ウェハ上にプローブ針（８）を電極パッドへ
の接触圧と同一圧力で針跡を付加する。

この針跡が付加されたアルミ蒸着ウェハをアライメント
部であるアライメントブリッジ（１２）直下へ上記測定
ステージ０を移動させることにより設定する。この上記
アライメントブリッジ（１２）に内蔵したＩＴＶカメラ
（１３）により、上記アルミ蒸着ウェハに付加した針跡
を位置認識する。この時、認識した針跡までの上記プロ
ーブカード０から移動した距離を測定し、これを記憶す
る。

上記説明した操作を半導体ウェハの測定以前に予め行な
い、上記プローブカード■がらＩＴＶカメラ（１３）ま
での距離を記憶しておく。

次に、測定ステージ０上に位置決めされた被測定基板例
えば半導体ウェハ■を載置し、保持例えば吸着保持する
。そして、この半導体ウェハ■を載置した測定ステージ
■をＩＴＶカメラ（１３）を備えたアライメントブリッ
ジ（Ｉ２）直下まで移動し、上記ＩＴＶカメラ（１３）
により上記半導体ウェハ■のアライメントを行なう。

上記アライメント後、上記半導体ウェハ■を載置してい
る測定ステージ０を予め記憶しておいた距離を、アライ
メント部であるアライメントブリッジ（１２）直下から
測定部であるプローブカード■）直下まで移動する。こ
の移動のみで、プローブカード０に備えられたプローブ
針（ハ）と、上記測定ステージ■に載置した半導体ウェ
ハ■に形成された半導体チップ上のパッドとの位置が合
わされている為、従来行なっていた目視手段例えばマイ
クロスコープ等でオペレータが目視しながらマニュアル
調整する針合わせ工程を必要とせず、この針合わせ工程
を自動で行なうことができる。上記針合わせ工程のフロ
ーチャートを第３図に示す。

次に、上述した針合わせ工程を更に詳しく説明する。

まず、測定ステージ０上に被針跡付加基板例えばアルミ
蒸着ウェハを載置し、これをプローブカード（９）直下
へ移動する。そして、測定ステージ０を上昇さすで上記
アルミ蒸着ウェハ表面にプローブ針（８）を接触させ更
に測定ステージ（０を例えば６０〜１００μｍ程度上昇
させてオーバードライブをかける。これにより上記アル
ミ蒸着ウェハに針跡を付加する。この針跡を付加したア
ルミ蒸着ウェハをＩＴＶカメラ（１３）の視界内に移動
し、　このＩＴＶカメラ（１３）により上記針跡付近を
写す、この針跡からプローブカード００角を確認し、ず
れ角を補正する為に上記プローブカード０を回転補正す
る。この操作をプローブカード００角が合うまで繰り返
す。このプローブカード■）θ角が合った時点で、上記
ＩＴＶカメラ（１３）で針跡位置を確認する。そして、
上記アルミ蒸着ウェハを搬出し、実際に測定する被測定
基板例えば半導体ウェハ■を測定ステージ０上に載置し
、アライメント部でアライメントをする。そして、予め
位置合わせしておいたプローブカード■のプローブ針（
ハ）に対応させ、ＩＴＶカメラ（１３）により上記半導
体ウェハ■上のパッド（１５）位置を指定する。そして
プローブ針（８）を上記パッド（１５）に接触させ、測
定を開始する。以上の処理を第４図に示す。

次に、他の実施例を第５図のフローチャートに従って説
明する。

まず、第１図に示すプローブ装置において初めて測定す
る品種の半導体ウェハであるか調べ（１６）　。

初めてである場合、測定ステージ（０上に被針跡付加基
板例えばアルミ蒸着ウェハを測定ステージ０上に載置し
く１７）、ハイドセンサーでウェハ径、ウェハ中心、ウ
ェハの厚みを計り、プローブカード０直下へ移動する。

そして上記測定ステージ０を上昇させ、プローブ針■が
ウェハに接触した場合の他、エツジセンサーがＯＮした
場合、ニードルセンサーがＯＮシた場合、及びテスター
にテスト開始命令を送りながら上昇し、全てのプローブ
針（８）がコンタクトした時点をテスターに判定させ、
その時点で信号をプローブ装置へ送出しそれを受けた場
合に上記測定ステージ■の上昇を停止する。

次に上記測定ステージ０を例えば６０〜１００μｓ程度
上昇させオーバドライブをかける。これにより上記アル
ミ蒸着ウェハに針跡を付加する（１８）、この針跡を付
加したアルミ蒸着ウェハをＩＴＶカメラ（１３）の視界
内に移動し、このＩＴＶカメラ（１３）により上記針跡
付近を写す。これを第６図に示す、上記ＩＴＶカメラ（
１３）ニより写した針跡を（Ａ）、　（Ｂ）。

（Ｃ）、　（Ｄ）とし、測定ステージ０を移動させてＩ
ＴＶカメラ（１３）のセンターを示すクロス（１９）と
針跡（Ａ）を合わせ、その位置を測定ステージ（０の絶
対座標（α□、β１）として記憶させる。これと同様に
針跡（Ｃ）も行ない、　その位置を測定ステージ０の絶
対座標（Ｃ２，β２）として記憶させる（２０）。同時
に針跡付近の画像データを採取し記憶する（２１）、そ
して上記アルミ蒸着ウェハを搬出する（２２）、次に、
実際に測定する半導体ウェハ■を測定ステージ０上に載
置しく２３）、アライメント部でアライメントをする。

この時、アライメント終了時にＩＴＶカメラ（１３）の
センターを示すクロス（１９）のある測定ステージ０の
絶対位置を（工□、Ｖ□）として記憶する（２４）、そ
して測定ステージ０をプローブカード０）直下に移動し
く２５）、上昇させる（２６）。そして測定ステージ■
を針跡（Ａ）とパッドが合う状態に移動させ、この時の
測定ステージ０の絶対位置を（ｘｚｖ　ｙａ）として記
憶する（２７）。次ニＩＴＶｊ’ｊメラ（１３）の視界
内に上記測定ステージ（０を移動させ、第７図に示す如
＜　ＩＴＶカメラ（１３）のセンターを示すクロス（１
９）をパッド（Ａ′）に合わせてこの時の測定ステージ
０の絶対位置を（工ａｙ　？３）として記憶する。これ
と同様にパッド（Ｃ′）も行ない、その絶対位置（工＊
ｔＶ４）として記憶する（２８）。同時にパッド（Ａ’
　）（Ｃ’　）の画像データを採取し記憶する（２９）
、そして上記測定ステージ０をプローブカード■直下に
移動し、プローブカード０をθ方向に回転させて（３０
）、パッド（Ａ′）とこれと対応したプローブ針（ハ）
を合わせる。この時の測定ステージ■の絶対位置を（工
５ｐｙｓ）として記憶する（３１）。

上記プローブカード０をθ方向に回転させる角度は、ア
ライメント終了後のθずれのないチップ（１４）に対し
てプローブカードのθずれ量と等しく、これを第８図に
示す、この図において、Ｘ、、　Ｘ、。

Ｙ□ｔ　Ｙ２の距離は、 Ｘｓ”　Ｉ　αｘ　　Ｏｌｚ　Ｉ　ｔ　　　Ｌ＝　Ｉ　
工３　　）Ｃ４１Ｙ１＝１β、−βｚｌｙ　　　Ｙ２＝
ｌ’ｉｈ　　ｙ４１となり、プローブカードのθずれ量
は、θ＝０１−０２ で求めることができる。

次に、プローブカード０のセンターの座標を求めておく
、第９図に示すように Ｑｌ　＝　Ｊ　（ｘｚ−工ｓ）２＋　（Ｖｚ　　？ｓ）
”Ｑ、＝ｃｏｓθ３ＸＱｉ となり、センターの座標を（ａ、ｂ）とすると・・・■ ・・・■ となり、上記■、■式よりセンターの座標（ａｔｂ）を
求めることができる。

上記プローブカード■のセンターの座標を求めた後、測
定ステージ（０を例えば６０〜ＬｏｏｔＩＭ程度上昇さ
せオーバドライブをかけて、プローブ針（８）とパッド
（１４）をコンタクトさせる。この時、針跡の画像デー
タを記憶する（３２）、そして、測定を開始する（３３
）。

上述した半導体ウェハの品種が交換され、他の品種半導
体ウェハを測定する際も同様に上述した工程を繰り返す
。また、再び同じ品種の半導体ウェハを測定する場合、
まず測定する半導体ウェハの品種に対応したプローブカ
ードをセットしく３４）。

被針跡付加基板例えばアルミ蒸着ウェハを測定ステージ
０上に載置する（３５）。そして上記測定ステージ０を
上昇させ、　エツジセンサーがＯＮＬ、た場合の他、ニ
ードルセンサーがＯＮＬ、た場合、及びテスターにテス
ト開始命令を送りながら上昇し、全てのプローブ針（ハ
）がコンタクトした時点をテスターに判定させ、その時
点で信号をプローブ装置へ送出しそれを受けた場合に上
記測定ステージ０の上昇を停止する。次に上記測定ステ
ージ０を例えば６０〜１００．程度上昇させオーバドラ
イブをがける。これにより上記アルミ蒸着ウェハに針跡
を付加する（３６）。この針跡を付加したアルミ蒸着ウ
ェハをＩＴＶカメラ（１３）の視界内に移動しく３７）
、このＩＴＶカメラ（１３）により上記針跡付加基板付
近を写す、そして画像データを採取し、これを（２１）
で採取した画像データと比較しながら（Ａ）と（Ｃ）の
針跡を捜す、　この時、（Ａ）を（α３．β１）、（Ｃ
）を（α４．β４）として記憶する（３８）、　　また
、センターから（Ａ）のクロス位置までの移動量を（Ｐ
、Ｑ）とする（３９）、そして、上記アルミ蒸着ウェハ
を搬出する（４０）。

次に、被測定基板例えば半導体ウェハ■を測定ステージ
■上に載置し、アライメントを行なう。

この時（工ａｙｙ３）に（Ａ′）のパッド、（工、、ソ
４）に（Ｃ′）のパッドが設定された状態になっている
。

そしてそれぞれの画像データを採取し、（２９）で採取
した画像データと比較し補正する（４１）、これでプロ
ーブカード■のθを合わせることができる。

つまり、 α、＝α３＋Ｐ、　　　　　　β、＝β、＋Ｑα２＝α
、＋Ｐ、　　　　　β２＝β、＋Ｑとなり、同様の計算
で烏の時のプローブカードθの角度δは、 となり、この角度分プローブカード■を回転させる（４
２）。　この時、（３８）における（Ａ）の針の座標は
。

（α３＋Ｐ、β、＋Ｑ）であり、センターの座標（ａ、
ｂ）は変わらないので、■、■の式で）：２＝α、＋Ｐ
、　　　　ソ２＝β、＋Ｑを代入し、（工５ｙＶｓ）を
求める。その時の値を（工ｓ’＋Ｖｓ’）とする。（工
ｉｔ？３）にあるパッド（Ａ′）を（工ｓ’ｙ７ｓ’）
の位置になるように測定ステージ０を移動する（４３）
と、プローブ針０の針先はパッドに正確に接触する。そ
して上記測定ステージ０を例えば６０〜１００ＩＵ程度
上昇させ、オーバドライブをかける。このオーバドライ
ブにより針跡を付加し、（３２）の画像データと比較し
て針跡の位置がずれている場合は、その差を出し測定ス
テージ■を移動させる（４４）、そして上記半導体ウェ
ハ■の測定を開始する。

以上説明した操作を繰り返すことにより、プローブカー
ド０の交換が必要とされない限り、自動で針合わせを行
ない、半導体ウェハの測定が可能となる。

上記の実施例では、被針跡付加基板としてアルミ蒸着ウ
ェハを使用して説明したが、針跡を付加できる基板であ
れば上記アルミ蒸着ウェハに限定するりのではない、ま
た、被測定基板として半導体ウェハにより説明したがこ
れに限定されず、液晶基板等でも同様な効果を得ること
ができる。

以上述べたようにこの実施例によれば、予め被針跡付加
基板にプローブ針により針跡を付加し、これをＩＴＶカ
メラ視界内へ移動してこの移動距離を記憶しておくこと
により、被測定基板に形成された被測定体の良否を測定
する際、被測定基板を上記記憶している距離の移動のみ
により被測定体上のパッドとプローブカードの針との位
置を合ゎせることか可能となる。

また、これにより自動的に被測定体上のパッドとプロー
ブカード０の針との位置を合わせることができるため、
マニュアルで位置合わせする際に使用するマイクロスコ
ープ等の目視装置を必要とせず、これにより上記マイク
ロスコープ等の目視装置を使用する際挿入していたテス
トヘッドの挿入穴を設ける必要がなく、ピンエレクトロ
ニクスポードとプローブ針の距離を短かくすることがで
きるため、高周波による測定が可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、予めプローブ針の
針跡を認識し、認識した位置を記憶することにより、被
測定体の測定端子にプローブ針を接触させて測定するに
際し、上記認識位置及び針跡内容から被測定体上の測定
端子及びプローブ針の位置合わせを自動的に行なうこと
が可能となる。

また、上記自動的に位置合わせができるため、マニュア
ルで位置合わせする際に使用していたマイクロスコープ
等の目視装置を必要とせず、これにより上記マイクロス
コープ等の目視装置を使用する際挿入していたテストヘ
ッドの挿入穴を設ける必要がなく、ピンエレクトロニク
スポードとプローブ針の距離を短かくすることができる
ため、高周波による測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を説明するためのプロー
ビング装置の構成図、第２図はプローブ針とパッドの接
触状態の図、第３図、第４図、第５図は本発明方法の実
施例を説明するためのフローチャート、第６図は針跡を
示す図、第７図はパッドとＩＴＶカメラのクロスの一致
を示す図、第８図はプローブカードのθずれを示す図、
第９図はプローブカードのセンターを求める為の図、第
１０図は従来のプロービング方法を説明する為のプロー
ビング装置の構成図を示すものである。 ７・・・半導体ウェハ、　　　８・・・プローブ針、９
・・・プローブカード、　　１３・・・ＩＴＶカメラ、
１４・・・半導体チップ、１５・・・パッド。 特許出願人　　東京エレクトロン株式会社第１図 第２図 第３図 第４図 図面の浄− 執５図　（代の２９　　１面の浄出 第６図　　　　第７図 第８図 第９図 第１０図 ム ｉ＝呼＝〒「１ 手続補正書　く方式） ％式％ １、事件の表示 特願昭６２７．□１０６０２７号 ２、発明の名称 プロービング方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　〒１６３東京都新宿区西新宿１丁目２６番２号図
面の内、第５図を別紙のとおり補正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定体の測定端子にプローブ針を接触させて測
   定するに際し、予め上記プローブ針の針跡を認識する手
   段と、この手段により認識した位置を記憶する手段と、
   上記認識位置及び針跡内容から被測定体上の測定端子及
   びプローブ針の位置合わせする手段とを備えたことを特
   徴とするプロービング方法。
2. （２）プローブ針の針跡を認識する手段は、被針跡付加
   基板にプローブ針を付加する手段と、針跡が付加された
   被針跡付加基板をＩＶＴカメラで撮像し、認識する手段
   を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   プロービング方法。
3. （３）被針跡付加基板は、アルミ蒸着ウェハである特許
   請求の範囲第２項記載のプロービング方法。