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JP2004022871A - Manipulator type probe equipment and method for positioning probes pin thereof - Google Patents

Manipulator type probe equipment and method for positioning probes pin thereof Download PDF

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JP2004022871A
JP2004022871A JP2002176914A JP2002176914A JP2004022871A JP 2004022871 A JP2004022871 A JP 2004022871A JP 2002176914 A JP2002176914 A JP 2002176914A JP 2002176914 A JP2002176914 A JP 2002176914A JP 2004022871 A JP2004022871 A JP 2004022871A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
manipulator
probe
probe pin
semiconductor element
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002176914A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoneichiro Nakamura
中村 米一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Original Assignee
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd, Kansai Nippon Electric Co Ltd filed Critical Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2002176914A priority Critical patent/JP2004022871A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide manipulator type probe equipment by which a probe pin is precisely and simply positioned without damaging a semiconductor element when inspecting the electrical characteristic of various kinds of semiconductor elements of different sizes by using the manipulator-type probe equipment having an advantage of not requiring replacement of the probe pin. <P>SOLUTION: In addition to constitution of a tester 2, a ring plate 3, a manipulator 4, the probe 5 and a wafer stage 6; the manipulator-type probe equipment 1 newly comprises an adjusting plate 7 for adjusting the position of the probe pin, a first image fetching means 8 for fetching the image of the probe pin 5, a second image fetching means 9 for fetching the image of the semiconductor element 13, an image processor 10 for mixing the two images, and an image monitor 11 for displaying the mixed image. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の電極パッドにプローブピンを接触させて電気的特性を検査するプローブ装置において、サイズの異なる種々の半導体素子を検査する際に、半導体素子を損傷させることなく、容易にプローブピンの位置調整ができるマニピュレータ型プローブ装置およびそのプローブピンの位置調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、例えばウェーハの表面に形成された半導体素子の電気的特性を検査する場合には、半導体素子の電極パッドにプローブ装置のプローブピンを接触させ、テスト信号を入出力して、半導体素子の良否を判定する検査が行われる。このプローブ装置としては、プローブカード型とマニピュレータ型がある。
【0003】
図4は、プローブカード型プローブ装置41の要部平面図及びX−X断面図である。図4に示すように、プローブカード型プローブ装置41は、テスタ42、プローブカード43、プローブピン44、ウェーハステージ45で構成される。
【0004】
テスタ42は、ウェーハ46に形成された半導体素子47からの信号を解析し、良否判定をするために、プローブピン44に信号線48を通して接続されている。プローブカード43は、半田49等の固定手段により、プローブピン44を固定するものである。プローブピン44は、半導体素子47の電極パッド50に押圧して信号の入出力を行うものであり、半導体素子47の電極パッド50に合わせて配置されている。ウェーハステージ45は、ウェーハ46を真空吸着して保持するものであり、駆動部51によりX、Y、θ方向に移動可能な構成になっている。検査方法は、テスタ42が、予めプログラムされている入力信号波形を、プローブピン44を介して半導体素子47の電極パッド50の入力端子から入力し、出力端子から出力される信号波形をテスタ42が読み取り、良否を判定するものである。
【0005】
一方、図5は、マニピュレータ型プローブ装置61の要部平面図及びY−Y断面図である。図5に示すように、マニピュレータ型プローブ装置61は、テスタ62、リングプレート63、マニピュレータ64、プローブピン65、ウェーハステージ66で構成される。
【0006】
上述したプローブカード型プローブ装置41との違いは、個々のプローブピン65にマニピュレータ64と呼ばれる3軸移動手段を取付けたものである。このマニピュレータ64により、プローブピン65が半導体素子68の電極パッド69の略中央部に位置するように調整を行う。リングプレート63は、鉄系板材で構成され、マグネットが吸着できるようになっており、上部にはマグネットを内蔵したマニピュレータ64が取付けられている。また、マニピュレータ64はリングプレート63の点線で示す円形部63aに円状に並べられており、マニピュレータ64のX軸、Y軸、Z軸はそれぞれ、X、Y、Z軸用パルスモータ64a、64b、64cにより駆動され、プローブピン65が自動的に所望の半導体素子68の電極パッド69に立体的に移動できるようになっている。その他の構成は、上述したプローブカード型プローブ装置41と同様である。
【0007】
検査方法は、先ず、プローブピン65をマニピュレータ64に取付け、マニピュレータ64をリングプレート63に装着する。次に、検査する半導体素子68を、駆動部70によりプローブピン65の下方まで移動させる。次に、マニピュレータ64のX、Y方向の調整を行って、プローブピン65が半導体素子68の各電極パッド69に接するように設定する。次に、Z方向の調整を行い、プローブピン65を100μm程度下降させてオーバードライブをかける。その後は、上述したプローブカード型プローブ装置41と同様に、予めプログラムされている入力信号波形を、テスタ62から信号線71、プローブピン65を介して、半導体素子68の電極パッド69の入力端子から入力し、出力端子から出力される信号波形をテスタ62が読み取り、良否を判定するものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術には、以下のような問題があった。近年の半導体集積回路の高集積化に伴い、1チップ当りの素子数が増大するとともに、信号を入出力するための電極パッドの数も増大する傾向にある。
【0009】
このような、多種多様の半導体素子を、同一のプローブ装置で検査しようとする場合、図4に示すプローブカード型プローブ装置41では、測定する半導体素子47のサイズが変わる毎に、それに合わせてプローブカード43を交換する必要がある。そのため、高価なプローブカード43を製品の数だけ揃えなければならず、多大なコストがかかると同時に、プローブカード43の交換に要する作業工数も膨大であり、効率が悪い。
【0010】
一方、図5に示すマニピュレータ型プローブ装置61では、製品のサイズに合せて、測定前にプローブピン65の位置調整を行なうので、測定する半導体素子68のサイズが変わっても、プローブカードの交換が不要であり、コスト的に安くなる利点がある。しかし、プローブピン65の位置調整作業は、作業者がプローブピン65と電極パッド69の上部に顕微鏡をセットし、その顕微鏡によりプローブピン65と電極パッド69を観察して行っている。このとき、実際の半導体素子68を使用して位置調整を行うので、タングステン等の金属製材料からなるプローブピン65が半導体素子68を傷付け、不良品としてしまうおそれがある。また、作業自体も顕微鏡を覗きながら行なうので、調整に時間がかかり、作業者への負担が大きくなって作業効率も悪い。
【0011】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、その目的は、プローブカードの交換が不要という利点を有するマニピュレータ型プローブ装置を用いて、サイズの異なる種々の半導体素子の電気的特性を検査する際に、半導体素子を傷付けることなく、プローブピンの位置調整を精度良く、かつ簡便に行なうことができるマニピュレータ型プローブ装置を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明の請求項1記載のマニピュレータ型プローブ装置は、ウェーハに配列された半導体素子の電気的特性を検査するマニピュレータ型プローブ装置において、プローブピンの位置調整を行なう調整用プレートと、前記調整用プレート上の前記プローブピンの画像を取込む第1画像取込手段と、検査する半導体素子の画像を取込む第2画像取込手段と、前記第1画像と前記第2画像を、同一画面上に合成して表示する画像合成手段を備えたことを特徴とする。この構成により、合成された画像を見ながらプローブピンの位置調整を行うことができ、実際の半導体素子に接触させる必要がないので、半導体素子を損傷させることがない。
【0013】
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載のマニピュレータ型プローブ装置であって、前記第1画像取込手段と前記第2画像取込手段が、光学顕微鏡とCCDカメラからなることを特徴とする。この構成により、光学顕微鏡で任意に画像を拡大できるとともに、その拡大画像をCCDカメラで画像信号に変換できるので、拡大画像の処理が容易になる。
【0014】
また、請求項3記載の発明は、請求項1記載のマニピュレータ型プローブ装置であって、前記画像合成手段が、画像処理装置からなることを特徴とする。この構成により、CCDカメラから出力される前記第1画像と前記第2画像のアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換し、信号処理により合成して同一画像モニタ上に表示できるので、画像処理の精度が上がるとともに、作業効率も向上する。
【0015】
また、請求項4記載の発明は、請求項1記載のマニピュレータ型プローブ装置であって、前記画像合成手段が拡大投影機からなることを特徴とする。この構成により、CCDカメラで取り込んだアナログ信号をそのまま、拡大投影でき、画像処理装置を使用しなくて済むので、装置が安価になる。
【0016】
また、請求項5記載の発明は、請求項1記載のマニピュレータ型プローブ装置であって、前記調整用プレートが、金属材料からなることを特徴とする。この構成により、プローブピンの位置調整後に通電チェックを行うことにより、調整用プレートとプローブピンが正常に接触しているかどうかを容易に確認できる。
【0017】
また、請求項6記載の発明は、マニピュレータ型プローブ装置のプローブピンの位置調整方法であって、前記プローブピンを調整用プレート上に移動させ、前記調整用プレート上の前記プローブピンの画像と、検査する半導体素子の画像を合成し、その合成画像を見ながら、マニピュレータにより前記プローブピンの位置調整を行ない、前記プローブピンの位置調整後に、前記プローブピンに電流を流して金属性の前記調整用プレートを通して正常に電流が流れるかどうかの通電チェックを行うことを特徴とする。この方法により、合成された画像を見ながらプローブピンの位置調整を行うことができ、実際の半導体素子に接触させる必要がないので、半導体素子を損傷させることがない。また、作業効率も向上し、プローブピンの位置調整時間が大幅に短縮できる。また、通電チェックにより、プローブピンの位置調整が正常に行われたかどうかを容易に確認できる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のマニピュレータ型プローブ装置の第1の実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明のマニピュレータプローブ装置1の概略構成を示すブロック図である。
本発明のマニピュレータプローブ装置1は、テスタ2、リングプレート3、マニピュレータ4、プローブピン5、ウェーハステージ6の構成に加え、新たに調整用プレート7、第1画像取込手段8、第2画像取込手段9、画像処理装置10、画像モニタ11を有している。
【0019】
調整用プレート7は、ウェーハ12上に形成された半導体素子13の電気的特性を検査する前に、半導体素子13の電極パッド14の配置に合わせて、プローブピン5の位置を調整するためのものであり、金属材料からなり交換可能である。
【0020】
第1画像取込手段8は、光学顕微鏡8a、CCDカメラ8bから構成され、調整用プレート7上のプローブピン5の画像を取込むためのものである。光学顕微鏡8aは、その先端に対物レンズが取付けられ、この対物レンズを通してプローブピン5を拡大する。CCDカメラ8bは、光学顕微鏡8aによるプローブピン5の観察像を受光して画像信号に変換する。
【0021】
第2画像取込手段9は、光学顕微鏡9a、CCDカメラ9bから構成され、検査対象である半導体素子13の画像を取込むためのものである。光学顕微鏡9aは半導体素子13を拡大し、CCDカメラ9bはその画像を画像信号に変換する。
【0022】
画像処理装置10は、両者のCCDカメラ8b、9bから出力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換し、画像の拡大又は縮小処理等を行った後、両者の画像の同期を取り、デジタル画像を合成して出力するものである。
【0023】
画像モニタ11は、CRTや液晶からなり、画像処理装置10にて処理して得られた処理画像を表示するものである。
【0024】
その他の構成であるテスタ2、リングプレート3、マニピュレータ4、プローブピン5、ウェーハステージ6は、図5に示した従来のマニピュレータ型プローブ装置61と同様の働きをする。
【0025】
次に、本発明のマニピュレータ型プローブ装置1におけるプローブピン5の位置調整方法について説明する。図2は、画像処理装置10による画像の合成を説明する図である。
【0026】
先ず、図1に示すように、検査する半導体素子13の形成されたウェーハ12をウェーハステージ6に真空吸着して固定する。次に、ウェーハステージ6に併設した調整用プレート7を、駆動部15により、プローブピン5の下方まで移動させる。次に、第1画像取込手段8を、他の駆動部(図示せず)によりプローブピン5の上方に移動し、光学顕微鏡8aの対物レンズを調整して、プローブピン5の拡大画像(図2(a))を得る。次に、第2画像取込手段9を、他の駆動部(図示せず)により測定対象の半導体素子13の上方に移動し、光学顕微鏡9aの対物レンズを調整して、半導体素子13の拡大画像(図2(b))を得る。
【0027】
プローブピン5と半導体素子13は、それぞれ光学顕微鏡8a、9aにより、同倍率に拡大され、1視野が1素子分となる検査画像として、CCDカメラ8b、9bで画像信号に変換され、その画像信号は画像処理装置10に供給される。
【0028】
画像処理装置10は、両者のCCDカメラ8b、9bから出力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換し、拡大又は縮小等を行なう。さらに、両者の画像の同期を取り、デジタル画像を重ね合わせ、同一の画像モニタ11上に合成画像(図2(c))として出力する。
【0029】
以上の工程によってリアルタイムで表示される画像モニタ11上の合成画像を見ながら、作業者が、プローブピン5の先端が半導体素子13の電極パッド14の略中央部に位置するように、マニュピュレータ4のX、Y、Z軸用パルスモータ4a、4b、4cにより、プローブピン5の位置調整を行なう。プローブピン5の位置調整後に、プローブピン5に電流を流して、金属性の調整用プレート7を通して正常に電流が流れるかどうかの通電チェックを行う。これにより、プローブピン5と調整用プレート7が正常に接触しているかどうかが確認できる。
【0030】
その後、位置調整の完了したプローブピン5を、検査対象である実際の半導体素子13の電極パッド14の位置まで移動した後、従来どおり、テスタ2により信号線16、プローブピン5を介して、半導体素子13の電気的特性を検査する。
【0031】
以上のように、本発明のマニピュレータプローブ装置1は、サイズの異なる半導体素子13の電気特性を検査する前に行うプローブピン5の位置調整を、実際の半導体素子13上で行うのではなく、新たに設けた調整用プレート7上で行うようにしたので、半導体素子13を破損させることがない。また、画像モニタ11で合成画像を見ながら調整できるので、調整作業が格段に早くなる。
【0032】
次に、本発明のマニピュレータ型プローブ装置の第2の実施の形態について、図面を参照して説明する。図3は、本発明のマニピュレータ型プローブ装置21の概略構成を示すブロック図である。第2の実施の形態の特徴は、2つのCCDカメラの出力側に拡大投影機を設け、CCDカメラのアナログ画像を拡大投影機により、投影部に重ねて投射させるようにしたことである。画像処理装置を使用しないので、装置が安価になる。
【0033】
本発明のマニピュレータ型プローブ装置21は、テスタ22、リングプレート23、マニピュレータ24、プローブピン25、ウェーハステージ26、調整用プレート27、第1画像取込手段28、第2画像取込手段29、第1拡大投影機30、第2拡大投影機31、投影部32から構成される。
【0034】
調整用プレート27は、ウェーハ33上に形成された半導体素子34の電気的特性を測定する前に、半導体素子34の電極パッド35の配置に合わせて、プローブピン25の位置を調整するためのものであり、第1の実施の形態と同様の働きを有する。また、金属材料からなり交換可能である。
【0035】
第1画像取込手段28は、光学顕微鏡28aとCCDカメラ28bから構成され、第2画像取込手段29は、光学顕微鏡29aとCCDカメラ29bから構成される。
【0036】
第1拡大投影機30は、第1画像取込手段28により出力された画像を拡大投影するものであり、第2拡大投影機31は、第2画像取込手段29により出力された画像を拡大投影するものである。両者の画像は、投影部32にて、合成された画像として表示される。
【0037】
以上の工程によってリアルタイムで表示される投影部32上の合成画像を見ながら、作業者が、プローブピン25の先端が半導体素子34の電極パッド35の略中央部に位置するように、マニュピュレータ24のX、Y、Z軸用パルスモータ24a、24b、24cによりプローブピン25の位置調整を行なう。位置調整後は、プローブピン25に電流を流して、金属性の調整用プレート27を通して正常に電流が流れるかどうかの通電チェックを行うことにより、プローブピン25と調整用プレート27が正常に接触しているかどうかの確認を行う。その後、プローブピン25を、検査対象である実際の半導体素子34の電極パッド35の位置まで移動し、従来どおり、半導体素子34の電気的特性を検査する。
【0038】
以上のように、本発明のマニピュレータプローブ装置21は、サイズの異なる半導体素子34の電気特性を検査する前に行うプローブピン25の位置調整を、実際の半導体素子34上で行うのではなく、新たに設けた調整用プレート27上で行うようにしたので、半導体素子を破損させることがない。また、CCDカメラ28b、29bのアナログ画像を投影部32に直接拡大投影できるので、合成画像がより見やすくなるとともに、装置が安価になる。なお、上述した投影部32は、スクリーン表面にビーズ状のガラスを吹き付けたビーズスクリーン、スクリーン表面にガラス粉や貝殻粉を塗料に混ぜて塗布したホワイトマットスクリーン、プラスチックボードにアルミ薄膜を蒸着したアルミスクリーンなどが使用できる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマニピュレータ型プローブ装置は、プローブピンの位置調整をする際に、プローブピンの画像と検査対象の半導体素子の画像を別々に取り込み、両者を合成して画像モニタに表示し、作業者が画像モニタを見ながらプローブピンの位置調整できるようにした。これにより、実際の半導体素子を使用してプローブピンの位置調整する必要がなくなり、誤って半導体素子を破損させることがない。また、本発明のマニピュレータ型プローブ装置におけるプローブピンの位置調整方法によれば、合成された拡大画像を見ながら位置調整ができるので、視認性が良くなって作業効率も向上する。また、プローブピンの位置調整後に通電チェックを行うことにより、位置調整が正常に行われたかどうかも容易に確認できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマニピュレータ型プローブ装置の第1の実施の形態を示すブロック図
【図2】画像処理装置による画像の合成を説明する図
【図3】本発明のマニピュレータ型プローブ装置の第2の実施の形態を示すブロック図
【図4】従来のプローブカード型プローブ装置の要部平面図及びX−X断面図
【図5】従来のマニピュレータ型プローブ装置の要部平面図及びY−Y断面図
【符号の説明】
1 マニピュレータ型プローブ装置
2 テスタ
3 リングプレート
4 マニピュレータ
4a X軸用パルスモータ
4b Y軸用パルスモータ
4c Z軸用パルスモータ
5 プローブピン
6 ウェーハステージ
7 調整用プレート
8 第1画像取込手段
8a 光学顕微鏡
8b CCDカメラ
9 第2画像取込手段
9a 光学顕微鏡
9b CCDカメラ
10画像合成装置
11 画像モニタ
12 ウェーハ
13 半導体素子
14 電極パッド
15 駆動部
16 信号線
21 マニピュレータ型プローブ装置
22 テスタ
23 リングプレート
24 マニピュレータ
24a X軸用パルスモータ
24b Y軸用パルスモータ
24c Z軸用パルスモータ
25 プローブピン
26 ウェーハステージ
27 調整用プレート
28 第1画像取込手段
28a 光学顕微鏡
28b CCDカメラ
29 第2画像取込手段
29a 光学顕微鏡
29b CCDカメラ
30 第1拡大投影機
31 第2拡大投影機
32 投影部
33 ウェーハ
34 半導体素子
35 電極パッド
36 駆動部
37 信号線
41 プローブカード型プローブ装置
42 テスタ
43 プローブカード
44 プローブピン
45 ウェーハステージ
46 ウェーハ
47 半導体素子
48 信号線
49 半田
50 電極パッド
51 駆動部
61 マニピュレータ型プローブ装置
62 テスタ
63 リングプレート
64 マニピュレータ
64a X軸用パルスモータ
64b Y軸用パルスモータ
64c Z軸用パルスモータ
65 プローブピン
66 ウェーハステージ
67 ウェーハ
68 半導体素子
69 電極パッド
70 駆動部
71 信号線
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a probe device for inspecting electrical characteristics by bringing a probe pin into contact with an electrode pad of a semiconductor element. When inspecting various semiconductor elements having different sizes, the probe can be easily probed without damaging the semiconductor element. The present invention relates to a manipulator-type probe device capable of adjusting the position of a pin and a method of adjusting the position of the probe pin.
[0002]
[Prior art]
In general, for example, when inspecting electrical characteristics of a semiconductor element formed on the surface of a wafer, a probe pin of a probe device is brought into contact with an electrode pad of the semiconductor element, and a test signal is input / output to determine whether the semiconductor element is good or bad. Is determined. This probe device includes a probe card type and a manipulator type.
[0003]
FIG. 4 is a plan view of a main part of the probe card type probe device 41 and a cross-sectional view along XX. As shown in FIG. 4, the probe card type probe device 41 includes a tester 42, a probe card 43, a probe pin 44, and a wafer stage 45.
[0004]
The tester 42 is connected to a probe pin 44 through a signal line 48 in order to analyze a signal from a semiconductor element 47 formed on a wafer 46 and make a quality judgment. The probe card 43 fixes the probe pins 44 by fixing means such as solder 49. The probe pins 44 are used to input and output signals by pressing against the electrode pads 50 of the semiconductor element 47, and are arranged in accordance with the electrode pads 50 of the semiconductor element 47. The wafer stage 45 holds the wafer 46 by vacuum suction and is configured to be movable in the X, Y, and θ directions by the drive unit 51. In the inspection method, the tester 42 inputs a pre-programmed input signal waveform from the input terminal of the electrode pad 50 of the semiconductor element 47 via the probe pin 44, and the tester 42 outputs a signal waveform output from the output terminal. It is for reading and determining pass / fail.
[0005]
On the other hand, FIG. 5 is a plan view and a YY cross-sectional view of a main part of the manipulator-type probe device 61. As shown in FIG. 5, the manipulator type probe device 61 includes a tester 62, a ring plate 63, a manipulator 64, a probe pin 65, and a wafer stage 66.
[0006]
The difference from the probe card type probe device 41 described above is that a three-axis moving means called a manipulator 64 is attached to each probe pin 65. The manipulator 64 performs adjustment so that the probe pin 65 is positioned substantially at the center of the electrode pad 69 of the semiconductor element 68. The ring plate 63 is made of an iron-based plate material and is configured to be able to attract a magnet, and a manipulator 64 having a built-in magnet is attached to an upper portion thereof. The manipulators 64 are arranged in a circle on a circular portion 63a indicated by a dotted line of the ring plate 63, and the X, Y, and Z axes of the manipulator 64 are pulse motors 64a, 64b for X, Y, and Z axes, respectively. , 64c so that the probe pin 65 can automatically move three-dimensionally to the electrode pad 69 of the desired semiconductor element 68. Other configurations are the same as those of the probe card type probe device 41 described above.
[0007]
In the inspection method, first, the probe pin 65 is attached to the manipulator 64, and the manipulator 64 is attached to the ring plate 63. Next, the semiconductor element 68 to be inspected is moved to below the probe pin 65 by the drive unit 70. Next, the manipulator 64 is adjusted in the X and Y directions to set the probe pins 65 so as to be in contact with the respective electrode pads 69 of the semiconductor element 68. Next, adjustment in the Z direction is performed, and the probe pin 65 is lowered by about 100 μm to apply overdrive. Thereafter, similarly to the probe card type probe device 41 described above, a pre-programmed input signal waveform is transmitted from the tester 62 to the input terminal of the electrode pad 69 of the semiconductor element 68 via the signal line 71 and the probe pin 65. The tester 62 reads a signal waveform inputted and outputted from an output terminal, and judges pass / fail.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the prior art has the following problems. With the recent increase in the degree of integration of semiconductor integrated circuits, the number of elements per chip has increased, and the number of electrode pads for inputting and outputting signals has also tended to increase.
[0009]
When such a variety of semiconductor elements are to be inspected by the same probe device, the probe card type probe device 41 shown in FIG. The card 43 needs to be replaced. Therefore, expensive probe cards 43 must be prepared by the number of products, resulting in a large cost, and a large number of man-hours required for replacing the probe cards 43, which is inefficient.
[0010]
On the other hand, in the manipulator type probe device 61 shown in FIG. 5, since the position of the probe pin 65 is adjusted before the measurement according to the size of the product, even if the size of the semiconductor element 68 to be measured changes, the probe card needs to be replaced. It is unnecessary and has the advantage of being cheaper in cost. However, the operator adjusts the position of the probe pins 65 by setting a microscope on the probe pins 65 and the electrode pads 69 and observing the probe pins 65 and the electrode pads 69 with the microscope. At this time, since the position adjustment is performed using the actual semiconductor element 68, the probe pins 65 made of a metal material such as tungsten may damage the semiconductor element 68 and cause a defective product. In addition, since the operation itself is performed while looking through the microscope, it takes a long time to make adjustments, and the burden on the operator increases, resulting in poor operation efficiency.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a manipulator-type probe device having an advantage that probe cards do not need to be replaced. The present invention provides a manipulator-type probe device that can accurately and easily adjust the position of a probe pin without damaging a semiconductor element when inspecting a semiconductor device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a manipulator-type probe device according to claim 1 of the present invention is a manipulator-type probe device for inspecting electrical characteristics of semiconductor elements arranged on a wafer, and adjusts the position of a probe pin. Plate, first image capturing means for capturing an image of the probe pins on the adjustment plate, second image capturing means for capturing an image of the semiconductor device to be inspected, and the first image and the second image capturing means. An image synthesizing means for synthesizing and displaying two images on the same screen is provided. With this configuration, the position of the probe pin can be adjusted while viewing the synthesized image, and there is no need to make contact with the actual semiconductor element, so that the semiconductor element is not damaged.
[0013]
The invention according to claim 2 is the manipulator-type probe device according to claim 1, wherein the first image capturing unit and the second image capturing unit include an optical microscope and a CCD camera. And With this configuration, the image can be arbitrarily enlarged by the optical microscope, and the enlarged image can be converted into an image signal by the CCD camera, thereby facilitating the processing of the enlarged image.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the manipulator-type probe device according to the first aspect, wherein the image synthesizing means includes an image processing device. With this configuration, an analog image signal of the first image and the second image output from the CCD camera can be converted into a digital image signal, synthesized by signal processing, and displayed on the same image monitor. And work efficiency is improved.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the manipulator-type probe device according to the first aspect, wherein the image synthesizing means comprises a magnifying projector. With this configuration, the analog signal captured by the CCD camera can be enlarged and projected as it is, and it is not necessary to use an image processing device.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the manipulator-type probe device according to the first aspect, wherein the adjustment plate is made of a metal material. With this configuration, it is possible to easily check whether or not the adjustment plate and the probe pins are normally in contact with each other by performing the energization check after the position adjustment of the probe pins.
[0017]
The invention according to claim 6 is a method for adjusting the position of a probe pin of a manipulator-type probe device, wherein the probe pin is moved on an adjustment plate, and an image of the probe pin on the adjustment plate is provided. The image of the semiconductor element to be inspected is synthesized, the position of the probe pin is adjusted by a manipulator while viewing the synthesized image, and after the position of the probe pin is adjusted, a current is applied to the probe pin to adjust the metallic property. It is characterized in that an energization check is performed to determine whether or not current flows normally through the plate. According to this method, the position of the probe pin can be adjusted while viewing the synthesized image, and there is no need to make contact with the actual semiconductor element, so that the semiconductor element is not damaged. In addition, work efficiency is improved, and the time for adjusting the position of the probe pin can be significantly reduced. In addition, it is possible to easily confirm whether or not the position adjustment of the probe pin has been normally performed by the energization check.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of a manipulator-type probe device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a manipulator probe device 1 of the present invention.
The manipulator probe apparatus 1 according to the present invention includes a tester 2, a ring plate 3, a manipulator 4, a probe pin 5, and a wafer stage 6, as well as a new adjustment plate 7, a first image capturing unit 8, and a second image capturing unit. And an image processing device 10 and an image monitor 11.
[0019]
The adjustment plate 7 adjusts the position of the probe pin 5 in accordance with the arrangement of the electrode pads 14 of the semiconductor element 13 before inspecting the electrical characteristics of the semiconductor element 13 formed on the wafer 12. And made of a metal material and can be replaced.
[0020]
The first image capturing means 8 includes an optical microscope 8a and a CCD camera 8b, and captures an image of the probe pins 5 on the adjustment plate 7. In the optical microscope 8a, an objective lens is attached to the tip, and the probe pin 5 is enlarged through the objective lens. The CCD camera 8b receives an image of the probe pin 5 observed by the optical microscope 8a and converts the image into an image signal.
[0021]
The second image capturing means 9 includes an optical microscope 9a and a CCD camera 9b, and captures an image of the semiconductor element 13 to be inspected. The optical microscope 9a enlarges the semiconductor element 13, and the CCD camera 9b converts the image into an image signal.
[0022]
The image processing device 10 converts the analog image signals output from the CCD cameras 8b and 9b into digital image signals, performs image enlargement or reduction processing, and synchronizes the images with each other. Are synthesized and output.
[0023]
The image monitor 11 is made of a CRT or a liquid crystal, and displays a processed image obtained by processing by the image processing device 10.
[0024]
The tester 2, ring plate 3, manipulator 4, probe pins 5, and wafer stage 6, which are other components, have the same functions as those of the conventional manipulator-type probe device 61 shown in FIG.
[0025]
Next, a method for adjusting the position of the probe pin 5 in the manipulator-type probe device 1 of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating the synthesis of images by the image processing apparatus 10.
[0026]
First, as shown in FIG. 1, the wafer 12 on which the semiconductor element 13 to be inspected is formed is fixed to the wafer stage 6 by vacuum suction. Next, the adjustment plate 7 attached to the wafer stage 6 is moved to below the probe pins 5 by the drive unit 15. Next, the first image capturing means 8 is moved above the probe pins 5 by another driving unit (not shown), and the objective lens of the optical microscope 8a is adjusted to obtain an enlarged image of the probe pins 5 (FIG. 2 (a)) is obtained. Next, the second image capturing unit 9 is moved above the semiconductor element 13 to be measured by another driving unit (not shown), and the objective lens of the optical microscope 9a is adjusted to enlarge the semiconductor element 13. An image (FIG. 2B) is obtained.
[0027]
The probe pin 5 and the semiconductor element 13 are enlarged to the same magnification by the optical microscopes 8a and 9a, respectively, and converted into image signals by CCD cameras 8b and 9b as inspection images in which one field of view corresponds to one element. Is supplied to the image processing apparatus 10.
[0028]
The image processing device 10 converts analog image signals output from both CCD cameras 8b and 9b into digital image signals and performs enlargement or reduction. Further, the two images are synchronized, the digital images are superimposed, and the combined images are output on the same image monitor 11 as a composite image (FIG. 2C).
[0029]
The operator operates the manipulator 4 so that the tip of the probe pin 5 is positioned substantially at the center of the electrode pad 14 of the semiconductor element 13 while watching the synthesized image on the image monitor 11 displayed in real time by the above steps. The position of the probe pin 5 is adjusted by the X, Y and Z axis pulse motors 4a, 4b and 4c. After the position of the probe pin 5 is adjusted, a current is supplied to the probe pin 5 to check whether the current flows normally through the metal adjustment plate 7. Thereby, it can be confirmed whether the probe pin 5 and the adjustment plate 7 are normally in contact with each other.
[0030]
Thereafter, the probe pin 5 whose position has been adjusted is moved to the position of the electrode pad 14 of the actual semiconductor element 13 to be inspected, and then the semiconductor is connected to the semiconductor via the signal line 16 and the probe pin 5 by the tester 2 as before. The electrical characteristics of the element 13 are inspected.
[0031]
As described above, in the manipulator probe device 1 of the present invention, the position adjustment of the probe pin 5 performed before inspecting the electrical characteristics of the semiconductor elements 13 having different sizes is performed not on the actual semiconductor element 13 but on a new one. Since the adjustment is performed on the adjustment plate 7 provided in the above, the semiconductor element 13 is not damaged. In addition, since the adjustment can be performed while viewing the composite image on the image monitor 11, the adjustment work becomes much faster.
[0032]
Next, a second embodiment of the manipulator-type probe device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the manipulator-type probe device 21 of the present invention. A feature of the second embodiment is that an enlargement projector is provided on the output side of the two CCD cameras, and the analog images of the CCD cameras are projected onto the projection unit by the enlargement projector. Since the image processing apparatus is not used, the apparatus is inexpensive.
[0033]
The manipulator type probe device 21 of the present invention comprises a tester 22, a ring plate 23, a manipulator 24, a probe pin 25, a wafer stage 26, an adjustment plate 27, a first image capturing means 28, a second image capturing means 29, It is composed of a first enlargement projector 30, a second enlargement projector 31, and a projection unit 32.
[0034]
The adjustment plate 27 is for adjusting the position of the probe pin 25 in accordance with the arrangement of the electrode pads 35 of the semiconductor element 34 before measuring the electrical characteristics of the semiconductor element 34 formed on the wafer 33. And has a function similar to that of the first embodiment. It is made of a metal material and can be replaced.
[0035]
The first image capturing unit 28 includes an optical microscope 28a and a CCD camera 28b, and the second image capturing unit 29 includes an optical microscope 29a and a CCD camera 29b.
[0036]
The first magnifying projector 30 enlarges and projects the image output by the first image capturing means 28, and the second magnifying projector 31 enlarges the image output by the second image capturing means 29. It is to project. Both images are displayed as a combined image by the projection unit 32.
[0037]
The operator operates the manipulator 24 so that the tip of the probe pin 25 is positioned substantially at the center of the electrode pad 35 of the semiconductor element 34 while watching the synthesized image on the projection unit 32 displayed in real time by the above steps. The position of the probe pin 25 is adjusted by the X, Y and Z axis pulse motors 24a, 24b and 24c. After the position adjustment, a current is supplied to the probe pin 25 to check whether or not the current flows normally through the metallic adjustment plate 27, so that the probe pin 25 and the adjustment plate 27 come into normal contact. Check if it is. Thereafter, the probe pins 25 are moved to the positions of the electrode pads 35 of the actual semiconductor element 34 to be inspected, and the electrical characteristics of the semiconductor element 34 are inspected as in the related art.
[0038]
As described above, in the manipulator probe device 21 of the present invention, the position adjustment of the probe pins 25 performed before inspecting the electrical characteristics of the semiconductor elements 34 having different sizes is performed not on the actual semiconductor elements 34 but on a new position. Since the adjustment is performed on the adjustment plate 27 provided in the above, the semiconductor element is not damaged. In addition, since the analog images of the CCD cameras 28b and 29b can be directly enlarged and projected on the projection unit 32, the synthesized image can be more easily viewed and the apparatus can be inexpensive. The projection unit 32 includes a bead screen in which bead-like glass is sprayed on the screen surface, a white mat screen in which glass powder or shell powder is mixed with paint on the screen surface, and an aluminum film in which an aluminum thin film is deposited on a plastic board. A screen can be used.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, the manipulator-type probe device of the present invention separately captures the image of the probe pin and the image of the semiconductor element to be inspected when adjusting the position of the probe pin, and combines the two to form an image monitor. The display allows the operator to adjust the position of the probe pins while looking at the image monitor. This eliminates the need to adjust the position of the probe pins using an actual semiconductor element, and prevents the semiconductor element from being erroneously damaged. Further, according to the method for adjusting the position of the probe pin in the manipulator-type probe device of the present invention, the position can be adjusted while looking at the synthesized enlarged image, so that visibility is improved and work efficiency is improved. In addition, by checking the energization after the position adjustment of the probe pins, it can be easily confirmed whether the position adjustment has been normally performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a manipulator-type probe device according to the present invention; FIG. 2 is a diagram illustrating image synthesis by an image processing device; FIG. FIG. 4 is a plan view of a main part of a conventional probe card type probe apparatus and a sectional view taken along line XX of FIG. 2. FIG. 5 is a plan view of a main part of a conventional manipulator type probe apparatus and YY. Cross-sectional view [Explanation of reference numerals]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Manipulator type probe apparatus 2 Tester 3 Ring plate 4 Manipulator 4a X-axis pulse motor 4b Y-axis pulse motor 4c Z-axis pulse motor 5 Probe pin 6 Wafer stage 7 Adjustment plate 8 First image capturing means 8a Optical microscope 8b CCD camera 9 Second image capturing means 9a Optical microscope 9b CCD camera 10 Image synthesizer 11 Image monitor 12 Wafer 13 Semiconductor device 14 Electrode pad 15 Driver 16 Signal line 21 Manipulator type probe device 22 Tester 23 Ring plate 24 Manipulator 24a X-axis pulse motor 24b Y-axis pulse motor 24c Z-axis pulse motor 25 Probe pin 26 Wafer stage 27 Adjustment plate 28 First image capturing means 28a Optical microscope 28b CCD camera 29 Second image capturing Means 29a Optical microscope 29b CCD camera 30 First magnifying projector 31 Second magnifying projector 32 Projecting unit 33 Wafer 34 Semiconductor element 35 Electrode pad 36 Driving unit 37 Signal line 41 Probe card type probe device 42 Tester 43 Probe card 44 Probe pin 45 Wafer stage 46 Wafer 47 Semiconductor element 48 Signal line 49 Solder 50 Electrode pad 51 Drive unit 61 Manipulator type probe device 62 Tester 63 Ring plate 64 Manipulator 64a X-axis pulse motor 64b Y-axis pulse motor 64c Z-axis pulse motor 65 Probe pin 66 Wafer stage 67 Wafer 68 Semiconductor element 69 Electrode pad 70 Drive unit 71 Signal line

Claims (6)

ウェーハに配列された半導体素子の電気的特性を検査するマニピュレータ型プローブ装置において、プローブピンの位置調整を行なう調整用プレートと、前記調整用プレート上の前記プローブピンの画像を取込む第1画像取込手段と、検査する半導体素子の画像を取込む第2画像取込手段と、前記第1画像と前記第2画像を、同一画面上に合成して表示する画像合成手段を備えたことを特徴とするマニピュレータ型プローブ装置。In a manipulator-type probe device for inspecting electrical characteristics of semiconductor elements arranged on a wafer, an adjustment plate for adjusting a position of a probe pin, and a first image capture for capturing an image of the probe pin on the adjustment plate Capturing means, a second image capturing means for capturing an image of the semiconductor device to be inspected, and an image combining means for combining and displaying the first image and the second image on the same screen. Manipulator type probe device. 前記第1画像取込手段及び前記第2画像取込手段が、光学顕微鏡とCCDカメラからなることを特徴とする請求項1に記載のマニピュレータ型プローブ装置。The manipulator-type probe device according to claim 1, wherein the first image capturing unit and the second image capturing unit include an optical microscope and a CCD camera. 前記画像合成手段が、画像処理装置からなることを特徴とする請求項1に記載のマニピュレータ型プローブ装置。The manipulator-type probe device according to claim 1, wherein the image synthesizing means comprises an image processing device. 前記画像合成手段が拡大投影機からなることを特徴とする請求項1に記載のマニピュレータ型プローブ装置。The manipulator-type probe device according to claim 1, wherein the image synthesizing means comprises a magnifying projector. 前記調整用プレートが、金属材料からなることを特徴とする請求項1に記載のマニピュレータ型プローブ装置。The manipulator-type probe device according to claim 1, wherein the adjustment plate is made of a metal material. マニピュレータ型プローブ装置のプローブピンの位置調整方法において、前記プローブピンを調整用プレート上に移動させ、前記調整用プレート上の前記プローブピンの画像と、検査する半導体素子の画像を合成し、その合成画像を見ながら、マニピュレータにより前記プローブピンの位置調整を行ない、前記プローブピンの位置調整後に、前記プローブピンに電流を流して金属性の前記調整用プレートを通して正常に電流が流れるかどうかの通電チェックを行うことを特徴とするプローブピンの位置調整方法。In the method of adjusting the position of a probe pin of a manipulator-type probe device, the probe pin is moved onto an adjustment plate, and an image of the probe pin on the adjustment plate and an image of a semiconductor element to be inspected are synthesized, and the synthesis is performed. While observing the image, the position of the probe pin is adjusted by a manipulator, and after the position of the probe pin is adjusted, a current is applied to the probe pin to check whether the current flows normally through the metallic adjustment plate. A method of adjusting the position of the probe pin.
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