JPH0837211A - 半導体装置の検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】プローブ針の位置合わせの精度向上及び作業効
率の向上を図ること、及びプローブカードの寿命の検知
方法を提供すること。 【構成】ウエハステージ７にプローブ針６ａを下方から
撮像する撮像手段、すなわちカメラ１４と、プローブテ
ストを行うべきウエハの電極パッドのウエハステージ上
での位置とを予め記憶しておき、カメラ１４が撮像した
プローブ針６ａの画像情報と同時に表示可能な画像処理
機構１５、及び画像処理機構１５において検出されたプ
ローブ針６ａと電極パッドとの位置ずれの数値情報を入
力することによりウエハステージを移動させて位置を補
正するセットアップ制御機構とを設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置製造分野に
関するものであり、特に半導体装置のテスティング技術
に利用して有効なものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の電気的特性を、半導体ウエ
ハに回路形成された段階でテスティングする際には、所
謂プローバが用いられている。プローバは、半導体ウエ
ハに形成された個々の半導体チップに設けられた外部接
続用電極（電極パッド）と針状又はバンプ状のプローブ
用電極とをコンタクトさせ、テスタと連動して半導体チ
ップを自動的にテストするための設備である。

【０００３】プローバの機構は、ローダ部、アライメン
ト部、プロービング部、制御部に大別される。ウエハ供
給用ローダにセットされた半導体ウエハは、ウエハ搬送
ベルト等によってアライメント部ヘ搬送され、位置決め
される。その後プロービング部ヘ移動し、個々の半導体
チップの電極パッドにプローブ用電極、例えばプローブ
針をコンタクトさせ、プローバと連動しているテスタに
よってその電気的特性を測定する。従来、プローブ針を
コンタクトする際のセットアップは、図６に示すよう
に、実際にプロービングを行うウエハと同じチップパタ
ーン２５及びパッドパターン２６が描かれたアルミニウ
ム製のダミーウエハ２４に針跡２７を付け、作業者が目
視にて確認し、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ方向のずれをウエハス
テージを動かすことにより補正している。

【０００４】また、プローブカードの寿命の検知につい
ては、作業者によって摩耗量を予測して、プローブカー
ドの交換を行うという状況となっている。

【０００５】尚、プローバに関しては、例えば特開昭６
１−１３１５４１号公報等に記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】半導体装置の多機能化
に伴って年々微細化が進み、多ピン化、電極パッドの小
面積化してくると、ウエハテスト用のプローブカード内
のプローブ針数も増加の一途にある。ところが上記の方
法では、ダミーウエハを用いて間接的にプローブ針の位
置を確認するため、位置合わせの精度向上を図ることが
困難になりつつあり、作業効率の点でもその向上が難し
くなっている。さらに、プローブカードの寿命の検知に
ついても、上記の方法では、作業者の予測が一定しない
ため、最悪の場合、検査時の歩留異常により初めてプロ
ーブカードの寿命が発覚するという問題がある。

【０００７】そこで本発明の目的は、プローブ針の位置
合わせの精度向上及び作業効率の向上を図ることにあ
る。

【０００８】本発明の他の目的は、プローブカードの寿
命の検知方法を提供することにある。 本発明の前記並
びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び
添付図面から明らかになるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
のとおりである。すなわち、半導体装置の電気的特性を
計測するテスタと、半導体ウエハを載置し、Ｘ方向及び
Ｙ方向及びＺ方向及びθ方向に移動可能なウエハステー
ジと、前記テスタに接続され、前記半導体ウエハに形成
された個々の半導体チップの電極パッドへ接触させて、
前記テスタと前記半導体チップとの電気的導通を図るた
めのプローブ用電極を有するプローブカードとを備えた
半導体装置の検査装置であって、前記ウエハステージに
設けられ前記プローブ用電極を下方から撮像する撮像手
段と、該撮像手段が撮像した前記プローブ用電極の画像
情報と予め記憶された電気的測定を行うべきウエハの電
極パッドの前記ウエハステージ上での位置とを同時に表
示可能な画像処理手段とを設けるものである。

【００１０】

【作用】上記手段によると、撮像手段及び画像処理手段
によって、プローブ用電極の画像情報と予め記憶された
電気的測定を行うべきウエハの電極パッドのウエハステ
ージ上での位置とを同時に表示可能なので、プローブ用
電極と電極パッドとの位置ずれ量を画像により直接確認
しながら補正できる。従って、プローブ電極の位置合わ
せの精度向上及び作業効率の向上を図ることができる。
また、プローブ電極の位置合わせ毎にプローブ電極の摩
耗量を画像により直接確認できるため、プローブカード
の寿命の検知を容易に行うことができる。更に、針先に
付着した異物を画像により容易に発見できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図２を用
いて説明する。

【００１２】図１に、本発明のプローバ１の概略を、ま
た、図２にプロービング部２の拡大図を示す。プローバ
１は、ローダ部３、アライメント部４、プロービング部
２、制御部（図示せず）に大別される。ローダ部３で
は、ウエハ供給用ローダ１０からプロービング部２への
ウエハ５の搬送と、プローブテストを終了したウエハ５
のウエハ収納用ローダ１１への収納を行う。アライメン
ト部４では、ウエハ５のオリエンテーションフラツトの
検出と方向を決めるプリアライメントと、より位置精度
の高いプロービングを行うためにウエハ５の平行合わせ
を行うファインアライメントを行う。プロービング部２
では、ウエハ５内の個々の半導体チップをテストするた
めに、ウエハのＺ／Ｙ軸方向の移動と、半導体チップ内
の電極パッドとプローブ用電極との接触を全チップに対
し自動的に行う。プロービング部２は、主にウエハステ
ージ７、テスタ測定系１３からなり、テスタ測定系１３
には、測定する半導体チップの電極パッドに対応してプ
ローブ用電極、例えばタングステン鋼からなるプローブ
針６ａが立てられたプローブカード６がセットされる。

【００１３】本発明では、ウエハステージ７にプローブ
針６ａを下方から撮像する撮像手段、すなわちカメラ１
４と、プローブテストを行うべきウエハの電極パッドの
ウエハステージ上での位置とを予め記憶しておき、カメ
ラ１４が撮像したプローブ針６ａの画像情報と同時に表
示可能な画像処理機構１５、及び画像処理機構１５にお
いて検出されたプローブ針６ａと電極パッドとの位置ず
れの数値情報を入力することによりウエハステージを移
動させて位置を補正するセットアップ制御機構とを設け
ている。カメラ１４は、ウエハステージ７の表面に設け
た小窓を介して内部に設けており、ウエハステージ７の
外部に設けた画像処理機構１５に接続している。画像処
理機構１５は、カメラ１４が撮像する画像情報を表示す
る機能、プローブテストを行うべきウエハの電極パッド
のウエハステージ７上での位置とを予め記憶しておく機
能、プローブ針６ａの画像情報と電極パッドの位置、及
びそれらの位置ずれの数値情報とを同時に表示する機能
とを有している。また、画像処理機構１５には、ウエハ
ステージ７の移動を制御するウエハステージ制御機構１
６を連動させている。すなわち、画像処理機構１５から
ウエハステージ制御機構１６に、プローブ針６ａと電極
パッドとの各方向成分ごとの位置ずれ量を入力すること
により、ウエハステージ制御機構１６はウエハステージ
７を各方向成分ごとの位置ずれ量を移動させる。この方
法によりセットアップの自動化を図ることができる。

【００１４】本発明ではまた、プローブ針６ａに摩耗す
ることにより寿命を検知することが可能なセンサ、すな
わち摩耗検知用溝６ｂを設けている。図４に示すよう
に、摩耗検知用溝６ｂは、プローブ針６ａの先端部に設
けられ（（ａ））、プローブ針６ａが摩耗した際
（（ｂ））、その摩耗面に溝断面が現われるように形成
されている（（ｃ）摩耗面から見た断面図）。この摩耗
検知用溝６ｂを設けたことにより、プローブ針６ａの摩
耗度を、カメラ１４及び画像処理機構１５によってセッ
トアップごとに確認することができる。

【００１５】次に、本発明のプローバ１を用いたセット
アップ方法について説明する。まず、画像処理機構１５
に、プローブテストを行うべきウエハのウエハステージ
７上での位置合わせするチップのサイズ及び電極パッド
の位置情報を入力し記憶させる。次にカメラ１４によっ
てプローブ針６ａの先端部を撮像し、図３に示すよう
に、チップの輪郭及び電極パッド１９の位置と共に画像
データを画像処理機構１５のモニター画面に表示する。
この際、電極パッド１９の位置とプローブ針６ａの位置
とにずれがある場合は、モニターの画面上で電極パッド
１９の位置を補正する。それに連動してウエハステージ
７が移動しセットアップが完了する。セットアップを自
動で行う場合は、例えば予め位置合わせ用の電極パッド
及びプローブ針を任意に２つずつ設定しておき、それぞ
れの位置ずれ量を座標上で検知し、位置ずれ量を０にす
るようにウエハステージ制御機構１６を作動させる。こ
れにより、セットアップの自動化を図ることができる。

【００１６】以下、本発明の作用効果について説明す
る。

【００１７】（１）ウエハステージに設けられプローブ
用電極を下方から撮像する撮像手段と、撮像手段が撮像
したプローブ用電極の画像情報と予め記憶された電気的
測定を行うべきウエハの電極パッドのウエハステージ上
での位置とを同時に表示可能な画像処理手段とを設けた
ことにより、撮像手段及び画像処理手段によって、プロ
ーブ用電極の画像情報と予め記憶された電気的測定を行
うべきウエハの電極パッドのウエハステージ上での位置
とを同時に表示可能なので、プローブ用電極と電極パッ
ドとの位置ずれ量を画像により直接確認しながら補正で
きる。従って、プローブ電極の位置合わせの精度向上及
び作業効率の向上を図ることができる。また、プローブ
電極の位置合わせ毎にプローブ電極の摩耗量を画像によ
り直接確認できるため、プローブカードの寿命の検知を
容易に行うことができる。更に針先に付着した異物を画
像により容易に発見することができる。

【００１８】（２）画像処理手段を、プローブ用電極の
画像情報を取り込み、予め記憶された電気的測定を行う
べきウエハの電極パッドのウエハステージ上での位置と
プローブ用電極との任意の２点間の位置ずれ量を数値に
て表示可能としたことにより、数値補正により位置ずれ
を補正することができるので、プローブ電極の位置合わ
せの精度を尚一層向上させることができる。

【００１９】（３）画像処理手段には、位置ずれ量を入
力することによりウエハステージを移動させて位置を補
正するセットアップ制御手段が接続されていることによ
り、セットアップの自動化を図ることができる。

【００２０】（４）プローブ電極に、摩耗することによ
り寿命を検知することが可能なセンサを設けたことによ
り、プローブカードの寿命を容易に検知することができ
る。

【００２１】以上、本発明者によって、なされた発明を
実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

【００２２】例えば、上記実施例では、カメラでプロー
ブ針を直接撮像していたが、図５（ａ）に示すように、
ミラー２２を用いて、あるいは（ｂ）に示すようにプリ
ズム２３を用いて、別角度から撮像してもよい。また、
プローブ針を接触させることにより、接触した点を電気
的に記憶するパッドを、ウエハステージ上に設けてもよ
い。この場合、パッド表面をマトリクス状に形成された
感知手段、例えば、多数個配列させたスイッチで構成す
ると実現できる。

【００２３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００２４】すなわち、ウエハステージに設けられプロ
ーブ用電極を下方から撮像する撮像手段と、撮像手段が
撮像した前記プローブ用電極の画像情報と予め記憶され
た電気的測定を行うべきウエハの電極パッドのウエハス
テージ上での位置とを同時に表示可能な画像処理手段と
を設けたことにより、撮像手段及び画像処理手段によっ
て、プローブ用電極の画像情報と予め記憶された電気的
測定を行うべきウエハの電極パッドのウエハステージ上
での位置とを同時に表示可能なので、プローブ用電極と
電極パッドとの位置ずれ量を画像により直接確認しなが
ら補正できる。従って、プローブ電極の位置合わせの精
度向上及び作業効率の向上を図ることができる。また、
プローブ電極の位置合わせ毎にプローブ電極の摩耗量を
画像により直接確認できるため、プローブカードの寿命
の検知を容易に行うことができる。更に針先に付着した
異物を画像により容易に発見することができるものであ
る。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるプローバ１の概略を示
す図である。

【図２】本発明の一実施例であるプローバ１に有するプ
ロービング部２の拡大図を示す図である。

【図３】本発明の一実施例であるセットアップ方法にお
けるプローブ針の画像データと電極パッドとの位置関係
を示したモニター画面の状態を示す図である。

【図４】（ａ）は、本発明のプローブ針の先端部を示す
図である。（ｂ）は、（ａ）のプローブ針の先端部が摩
耗した状態を示す図である。（ｃ）は、摩耗した状態を
下方から見た図である。

【図５】（ａ）は、本発明のプロービング部にミラーを
用いたウエハステージを示す図である。（ｂ）は、本発
明のプロービング部にプリズムを用いたウエハステージ
を示す図である。

【図６】従来のプローブセットアップの方法を示す図で
ある。

【符号の説明】

１……プローバ，２……プロービング部，３……ローダ
部，４……アライメント部，５……ウエハ，６……プロ
ーブカード，６ａ……プローブ針，７……ウエハステー
ジ，８……アライメント光学系，９……テスタ，１０…
…ウエハ供給用ローダ，１１……ウエハ収納用ローダ，
１２……ウエハ搬送ベルト，１３……テスタ測定系，１
４……カメラ，１５……画像処理機構，１６……ウエハ
ステージ制御機構，１７……ウエハステージ作動機構，
１８……小窓，１９……電極パッド位置，２０……角度
ずれ表示，２１……位置ずれ表示，２２……ミラー，２
３……プリズム，２４……ダミーウエハ，２５……チッ
プパターン，２６……パッドパターン，２７……針跡

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体装置の電気的特性を計測するテスタ
   と、半導体ウエハを載置し、Ｘ方向及びＹ方向及びＺ方
   向及びθ方向に移動可能なウエハステージと、前記テス
   タに接続され、前記半導体ウエハに形成された個々の半
   導体チップの電極パッドへ接触させて、前記テスタと前
   記半導体チップとの電気的導通を図るためのプローブ用
   電極を有するプローブカードとを備えた半導体装置の検
   査装置であって、前記ウエハステージに設けられ前記プ
   ローブ用電極を下方から撮像する撮像手段と、該撮像手
   段が撮像した前記プローブ用電極の画像情報と予め記憶
   された電気的測定を行うべきウエハの電極パッドの前記
   ウエハステージ上での位置とを同時に表示可能な画像処
   理手段とを設けたことを特徴とする半導体装置の検査装
   置。
2. 【請求項２】前記画像処理手段は、前記プローブ用電極
   の画像情報を取り込み、予め記憶された電気的測定を行
   うべきウエハの電極パッドの前記ウエハステージ上での
   位置と前記プローブ用電極との任意の２点間の位置ずれ
   量を数値にて表示可能であることを特徴とする請求項１
   記載の半導体装置の検査装置。
3. 【請求項３】前記画像処理手段には、位置ずれ量を入力
   することにより前記ウエハステージを移動させて位置を
   補正するセットアップ制御手段が接続されていることを
   特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の検査装
   置。
4. 【請求項４】前記プローブ電極には、摩耗することによ
   り寿命を検知することが可能なセンサを設けたことを特
   徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体
   装置の検査装置。