JPS6386445A - ウエハプロ−バのｚ軸オ−バドライブ量制御装置および方法 - 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】 ［発明の属する分野］ ・　本発明は、ウエハプローバのＺ軸オーバドライブ量
制御装置および方法に関し、具体的にはウェハブローパ
におけるボンディングバットとプローブ針の接触後の押
し付け量いわゆるオーバドライブ量をプローブ針の荷重
を用いて自動制御する装置および方法に関する。

［従来技術の説明］ ウエハプローバにおいて、ブロービング動作時は、Ｚス
テージをアップさせ（以下、Ｚアップという）プローブ
カードのプローブ針とウェハのボンディングバットが確
実に接触するようにしている。この場合、プローブ針と
ボンディングバットが最初に接触した後さらに一定値Ｚ
アップを行ない、プローブ針をボンディングバットに押
し付ける必要がある。この押し付け量をオーバドライブ
量と言い、適正なオーバドライブ量で押し付けた時の２
ステージの位置を予め測定して装置に入力しておき、ブ
ロービングテスト時に常にその位置を再現させる必要が
ある。

従来、適正なオーバドライブがなされた位置の測定は、
オペレータが、プローブカードに取付けられたプロファ
イラまたはエツジセンサと呼ばれる接触検知針を用いる
か、または目視によりウェハとプローブ針の最初の接触
を検知しその時の２ステージの高さを測定して装置に入
力しその後−定のオーバドライブ量（１００μ程度）Ｚ
ステージをアップさせる方法がとられていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、目視で接触を確認することは非常に難し
く、個人差が出てしまい不正確であった。また、プロフ
ァイラを用いての接触検知にもばらつきがあった。さら
に、プローブ針の高さのばらつきやプローブカードの取
りつけの傾ぎ等により、プロファイラの検出したＺ位置
からさらに一定のオーバドライブ量の２アツプをしても
全プローブ針に適正な接触が得られず、かえって規定以
上の荷重をかけてボンディングバットをつきゃぶったり
、アルミ配線下のシリコン酸化膜にクラックを発生させ
る等の事故を発生することがあった。

また、従来オーバドライブをかけた状態で確実に接触し
ているかを確認するためには、実際のテスト時プローブ
針に電流を流す以外に手段が無い等の欠点があフた。

本発明は、上述の従来形における欠点を除去するととも
に、プローブ針の押し付け荷重に着目してＺステージの
オーバドライブ量に対するプローブ針の押し付け荷重を
自動測定することにより、既知の適正押し付け荷重が測
定される２ステージの位置を測定し、最適なプローブ針
とウェハのボンディングバットの接触を可能とすること
を目的とする。

［問題点を解決するための手段および作用］上記の目的
を達成するため、本発明の装置および方法は、ウエハプ
ローバにおいてプローブカードのプローブ針とウェハの
ボンディングバットとを確実に接触するための押し付け
量（オーバドラ。

イブ量）を管理することにおいて、プローブ針の押し付
け荷重を測定することにより、Ｚ軸方向の適正位置を求
めオーバドライブ量を制御することを特徴とする。

これにより、プローブ針とウェハのボンディングバット
とが常に最適な押し付け荷重で確実に接触されることと
なる。

［実施例の説明］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るウエハプローバのＺ
軸オーバドライブ量制御装置の側面図を示す、また、第
２図は、上記実施例の装置の制御系を表わすブロック図
を示す。

第１図において、１はＹステージであり、モータにより
Ｙ軸方向に移動可能でこのステージ上に各ユニットが取
り付けられており不図示のＸステージ上に取り付けられ
ている。２はＹステージ１を支えるガイドであり、この
ガイドに沿ってＹステージ１が移動する。３はθＺステ
ージであり、θＺ駆劾機構を持ち上部のユニットなθＺ
移動させる。なお、Ｚ軸方向は紙面の上下方向、θ方向
はＺ軸回り回転方向である。４はウェハチャック・であ
り、本実施例における主要機構である付番６〜９のプロ
ーブ針荷重測定機構が取り付けられている。５はウェハ
である。６はプローブ針荷重を検出する例えばロードセ
ルのごときＺ軸上方向からの荷重センサである。７は荷
重センサのケーブルであり、不図示の荷重センサ信号出
力回路（第２図の付番１５）に接続される。８は荷重セ
ンサコントローラ上部に固定されたステージであり、針
荷重を荷重センサ６に伝える。また、バキューム穴を持
ち上に乗せられた接触板を吸着固定できる。９はステー
ジ８上に乗せられ取換え可能な接触板であり、アルミコ
ーティングされウェハチップ上のボンディングバットと
同等の物理的性質を持つ、正しくステージ８に乗せられ
た接触板９の上面はウェハチャック４の上面と平行であ
る。

１０はプローブカード下面より突出したプローブ針であ
り不図示のテスターと接続されている。１１はプローブ
カードであり、下面にプローブ針ｌＯが多数取付けられ
ている。　１２はプローブカードが差し込まれるガイド
であり、このガイド１２に沿ってカードを抜き差し交換
する。１３はカードホルダーおよびヘッドプレートであ
り、プローブカード１１を支えて上下駆動または回転し
プローブカード１１の位置の微細な調整が可能である。

１４は静電容量型等の近接センサであり、被検出物まで
の微小な距離を検出する。

第２図において、１５は荷重センサ６の信号を電気的に
変換増幅する荷重センサ信号出力回路である。１６はＡ
／Ｄ変換器であり、出力回路１５よりのアナログ信号を
Ａ／Ｄ変換する。１７は針荷重によりＺ軸駆動を制御す
るＣＰＵであり、針荷重や被検出物の距離を人力し、Ｚ
軸駆動モータの駆動信号を出力する。１８はＺ軸パルス
モータコントローラで、ＣＰ　Ｕ　１７からの駆動指令
によりモータ駆動パルスを出力する。１９はＺ軸パルス
モータ駆動用のモータドライバである。２０はＺ軸駆動
用パルスモータで、第１図のθＺステージ３の機構部に
取り付けられている。２１はＺ軸の駆動位置を検出する
エンコーダである。２２は近接センサ１４の出力を増幅
する近接センサ信号出力回路であり、被測定・物までの
距離をアナログ信号として出力する。２３は出力回路２
２よりのアナログ信号をデジタル信号に変換しＣＰ　Ｕ
　１７に出力するＡ／Ｄ変換器である。

上記構成において、本実施例の装置の作用の説明をする
。

まず、ブロービングテストを始める前に第１図において
、ステージ８上に接触板９を乗せる。この接触板９は、
ウェハ５上のボンディングバットと同じ物理的性質を持
ち交換可能であり、バキュームによりステージ８に吸着
固定される。プローブカード１１は予めガイド１２に沿
って配設されており、ウェハチャック４上に、ウェハ５
も吸着固定されているものとする。

以上の状態から、自動で適正オーバドライブ量を測定す
る方法を説明する。

まず、荷重測定機構６〜９は、Ｙステージ１と不図示の
Ｘステージにより移動し、プローブ針ｌＯの下の所定の
位置に停止する０次に、荷重測定機構６〜９はθＺステ
ージ３の２アツプ機構によりゆフくりと２アツプする。

ある程度Ｚアップすると接触板９とプローブ針ｌＯが接
触する。この時、荷重センサ６は押し付け荷重を検出す
る。この検出信号は荷重センサ信号出力回路１５により
電圧信号として出力され、ざらにＡ／Ｄ変換器１Ｂによ
りデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信
号はＣＰ　Ｕ　１７に人力し、ＣＰ　Ｕ　１７はプロー
ブ針１０が接触板９に接触したことを検知する。

この後さらに２アツプをして行くと、そのアップ量に応
じた押付け荷重が荷重センサ６により検出され、出力回
路１５およびＡ／Ｄ変換器１６を介してＣＰ　Ｕ　１７
に人力する。

ＣＰ　Ｕ　１７はＺ軸パルスモータコントローラ１８に
指令を出力し、モータドライバ１９を介してＺ軸モータ
２０によるＺアップ動作を制御することが可能である。

また、エンコーダ２１の値を入力し、Ｚステージの上下
位置を知ることができる。

ＣＰ　ｔＪ　１７は２アツプを行ないながら、常にＺア
ップ量と押し付け荷重を監視し、適正押し付け荷重が得
られた時の２アツプ位置を適正オーバドラ、イブ位置Ｚ
　０ＶＥＲとして記憶する。ここで、適正押し付け荷重
とはプローブカードに固有の値で、通常予め定められて
いるプローブ針１ピンあたりのボンディングバットへの
押し付け荷重の値（通常３ｇ程度）に、プローブ針の本
数をかけた値である。ＣＰ　Ｕ　１７は、プローブカー
ドの種類を入力されることにより、予めそのプローブカ
ードの適正押し付け荷重を算出している。

以上で適正オーバドライブ位置が求められたが、通常荷
重測定機構６〜９の上面すなわちプローブ針が接触する
接触板９の上面はウェハ５を乗せたウェハチャック４の
上面と高さが違うために、その高さを予め測定しておく
必要がある。以下にその方法を示す。

Ｙステージ１は近接センサ１４の下に荷重測定機構６〜
９を８動させる０次に、先述の適正荷重が得られたオー
バドライブ位置と同じ高さになるようＺステージをアッ
プする。この時、近接センサ１４はセンサヘッドとアル
ミ接触板９との間隔を測定し出力する。

この測定値は、さらに近接センサ信号出力回路２１によ
りアナログ信号として出力される。この信号はＡ／Ｄ変
換器２２によりデジタル信号に変換され、ＣＰ　Ｕ　１
７はこの値をＺｌ　として記憶する０次に、ステージは
近接センサ１４の下にウェハ５が来るように８動する。

この時のＺステージの高さは、オーバドライブ位置と同
じ高さに保たれている。

近接センサ１４は、前述のようにセンサヘッドとウェハ
５の上面間の間隔を測定する。ＣＰＵ１７はこの測定値
を２２として記憶する。この高さ測定は荷重測定前に行
なっても良い。

通常ウエハプローバではテスト前に近接センサ１４によ
ってウェハ５の表面の凹凸を測定しブロービング動作時
は、その測定値により各チップの２アツプ量を加減して
いる。その値をｚ＋ｃｙとする。

本実施例では、前述したオーバドライブ位置Ｚ　０ＶＥ
１１、各ステージの高さＺｌ　＋　２２　、およびウェ
ハ５の表面の凹凸等による補正量ｚｘｙから、以下の式
より各チップでのＺステージオーバドライ、ブ位置２□
を求める。

Ｚｕｐ＝Ｚｏｖｚ＊＋　（Ｚ２−Ｚｌ　）　＋Ｚｘｙ以
上のｚｕｐの値で２ステージアツプを行なうことにより
各チップにおいて適正な押し付け荷重が実現され、確実
な接触を得ることができる。

以上の動作は、プローブカードが設定された後、プログ
ラムにより自動的に行われる。

他の実施例として、第３図に示すようにウェハチャック
４の下部に荷重検出機構を取り付けることも可能である
。

この場合、予めオーバドライブ量を測定する必要が無く
、チップテスト動作時はウェハチャック４を２アツプさ
せながら、荷重検出センサ６によりリアルタイムで荷重
を測定できる。ＣＰＵ１７はＺアップしながら荷重セン
サ６の出力をモニタし荷重センサ６が適正荷重を検出し
た時２アツプを停止し、チップのテストのスタートすれ
ば良い。

また、近接センサ１４により、予め、ウニへの凹凸を測
定する必要が無く、近接センサ１４が不要となることと
、シーケンスが簡単となりスルーブツトが向上する利点
がある。

前記実施例において、プローブカードは、それが水平に
正しくセットされていれば、例えば１０゜μｍ程度のオ
ーバドライブをかけたとき適正荷重値が検出されるよう
に作られている。従って、もし最初の針の接触を検出し
てから　１００μｍ以上Ｚア以上しても適正荷重が得ら
れない場合には、プローブカードの異常、違う種類のカ
ードがセツティングされている、またはカードが傾いて
セツティングされ一部の針しか接触していない等の不具
合が推定され、荷重測定機構をプローブカードのエラー
検出機構として利用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、（１）従来人手
によって行われていたオーバドライブ量の設定を自動化
できる。

（２）オーバドライブ時の接触状態がモニタできるため
プローブ針荷重の制御が可能となり、接触不良によるブ
ロービングエラーを除去でき、テストの信顆性を向上さ
せることができる。

（３）　また各チップ毎にリアルタイムで測定した場合
、ブロービングシーケンスが簡単になり、スルーブツト
が向上する。

等の効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の一実施例であり荷重検出機構をチャ
ック外部に取り付けたＹステージ上部の側面図、 第２図は、上記実施例の制御系を表わすブロック図、 第３図は、荷重検出機構をチャック下部に取り付けたＹ
ステージ上部の側面図である。 ３：ウェハチャックの０２駆動部、 ４：ウェハチャック、 ５：ウェハ、 ６：ロードセルポテンション等の荷重センサ、１４：静
電容量センサ等の近接センサ。 特許出願人　　　キャノン株式会社 代理人　弁理士　　　伊　東　辰　雄 代理人　弁理士　　　伊　東　哲　也 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウエハプローバに配設されたプローブカードのプロ
   ーブ針と所定の物体とを互いに接触させて押し付けた際
   の押し付け荷重を測定する手段と、その測定結果に基づ
   き適正押し付け加重におけるＺ軸方向のウェハの適正位
   置を判別する手段と、ウェハを上記適正位置に設定する
   手段とを備えることを特徴とするウエハプローバのＺ軸
   オーバドライブ量制御装置。 ２、前記所定の物体が、ウェハと一体的に移動する接触
   板または検査すべきウェハそのものである特許請求の範
   囲第１項記載のウエハプローバのＺ軸オーバドライブ量
   制御装置。 ３、ウエハプローバに配設されたプローブカードのプロ
   ーブ針と所定の物体とを互いに接触させて押し付けた際
   の押し付け荷重を測定し、その測定結果に基づき適正押
   し付け加重におけるＺ軸方向のウェハの適正位置を判別
   し、プローブ針とウェハのボンディングパットを確実に
   接触するためウェハを上記適正位置に設定することを特
   徴とするウエハプローバのＺ軸オーバドライブ量制御方
   法。 ４、前記所定の物体が、ウェハと一体的に移動する接触
   板または検査すべきウェハそのものである特許請求の範
   囲第１項記載のウエハプローバのＺ軸オーバドライブ量
   制御方法。