JPH021141A

JPH021141A - プローブ装置

Info

Publication number: JPH021141A
Application number: JP1042654A
Authority: JP
Inventors: Wataru Karasawa; 唐沢　渉
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1988-03-01
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1990-01-05

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）本発明はプローブ装置に関する。

（従来の技術）半導体ウェハに形成されたチップの電気的回路を検査す
るものとして半導体ウェハ検査装置がある。この半導体
ウェハ検査装置において、半導体ウェハ（以降ウェハと
いう）の電極パッドにプローブ端子電極を押圧してチッ
プの電気的特性を検査するものはプローブ装置として知
られている。

例えば、特開昭５６−１３０９３６．　　特開昭５８−
２１８３８公報に記載されている。

上記プローブ装置においては、ウェハが収納されている
カセットからウェハを検査部まで搬送し、検査部に設け
たプローブカードのプローブ針を接触させている。

特に、上述したプローブ装置において、一種類の品種を
数百枚連結して検査しているものが一般的である。また
、他品種のウェハを検査する場合は、プローブカードを
手動で交換した後に、ウェハを検査している。

（発明が解決しようとする課題）しかじから、ＩＣ製品の種類が増加するにつれて、ＩＣ
製品の生産量が減少してきており、これに伴って半導体
ウェハ製造においても、小量多品種形にプローブ装置が
要望されてきている。

従来のプローブ装置ではウェハの品種が交換するたびに
、上記ウェハに対応したプローブカードを選択して人為
的に交換して検査しなければならないという欠点があっ
た。また、少量多品種のウェハを検査する場合にプロー
ブカードを交換する必要がある。このプローブカードの
交換を人為的に頼っているので無人稼働を実施すること
ができないという欠点があった。

本発明の目的とするところは、上述した従来の欠点に鑑
みてなされたもので、プローブカードを自動的に交換し
、無人稼働可能なプローブ装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は支持面に半導体ウェハを設け、電気的特性を検
査するプローブ装置において、上記半導体ウェハに設け
られた品種表示を認識手段で認識し、この品種表示から
の情報に基づいてプローブカードを交換する交換手段を
構成したことを特徴としている。

（作　用）上記のように構成したので、プローブ装置の検査部に到
達した半導体ウェハの品種表示を抽出して、プローブカ
ードの種類を決定することができる。

そして、上記決定されたプローブカードを検査中心に配
置する如く駆動制御して、検査可能にすることができる
。

例えば、ローダ部から受は渡されたウェハ面から、この
ウェハの品種を読み取り、このウェハに合ったプローブ
カードを決定し、このプローブカードをプローブカード
カセットから搬送して、上記ウェハの上部に固定される
如く設けられる。そして、上記ウェハが上下動して、上
記プローブカードのプローブ針と接触して検査すること
ができる。

尚、上記ウェハの品種の基づいて、プローブカード（１
３）が交換されれば上記ウェハの品種が異った場合でも
１人為的にプローブカードを交換する必要が無く、少量
多品種のウェハでも終夜無人検査が可能となる。

（実施例）以下、本発明プローブ装置をウエハプローバに適用した
一実施例について１図面を参照して具体的に説明する。

この実施例は、ウニへの品種別に対応するプローブカー
ドを自動的に選択して、上記ウェハ品種の対応したプロ
ーブカードで自動検査するものである。

先ず１本実施例ウエハプローバの構成について、説明す
る。

上記ウエハプローバ■は、第９図に示すように大別して
ローダ部■、検査部■とから構成されている。

上記ローダ部■は、例えば５インチの外形のつ”エバを
収納したカセットからウェハを取出し、これをプリアラ
イメントした後に上記検査部■に受は渡し、また、検査
の終了したウェハを上記カセット内に戻し搬送するもの
である。

尚、このローダ部■の上方部には、この装置を稼働する
ための情報を操作入力するキーボード（イ）が配置され
ている。

上記検査部■は、ローダ部■を介して搬送されてきたウ
ェハをチャック上に吸着して固定し、Ｘ軸・Ｙ軸方向及
びθ周回転方向に上記チャックを駆動制御して上記ウェ
ハをアライメントする。このアライメントしたウェハに
形成されたチップの電極にプローブカードのプローブ針
を接触させることにより外部テスタ（図示せず）と導通
させることができる。そして導通されたウェハは外部テ
スタによりチップの電気的特性を検査するものである。

尚、この検査部■の上側に顕微鏡■が回動自在に配置さ
れ、予備的にプローブ針の接触状態を観察するのに設け
られている。

この検査部■について、第８図を参照してさらに説明す
ると、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸及びθ回転方向にチャックを駆
動させるチャック駆動部０と、ウェハを一方向に位置合
わせするアライメント手段■とから構成されている。こ
れらはＣＰＵ■の制御手段によってコントロールされ得
る。

さらに、上記ウエハプローバ■におけるウェハ（１ａ）
の流れは、ローダ部■の側部に検査部■を配置し、さら
にこの検査部■の右端部にはウェハ受け渡しポジション
０が設定されている。そして、ローダ部■から受は渡さ
れたウェハ（１ａ）を矢印Ａで示すように検査中心位置
（１０）まで搬送したのち、上記ウェハにプローブ針跡
を付加し、矢印Ｂで示すように針跡を認識する認識手段
のテレビカメラ（１２）の下側に搬送される。ここで、
テレビカメラ（１２）下側はアライメント中心位置（１
５）でもある。

そして、第７図で示すように針跡を認識されたのちにプ
ローブカード（１３）のθ回転方向及びチャック（１４
）のＸ軸・Ｙ軸を算出値で補正して、再びウェハ（１ａ
）を支持したチャック（１４）が検査中心位置（１０）
まで搬送される。そして上記ウェハ（１ａ）のブロービ
ングが順次実施されることになる。

以上がウエハプローバωのウェハ（１ａ）の流れの概略
である。

上記アライメント手段■について、第７図を参照してさ
らに説明する。ウェハ（１ａ）がアライメント位置（１
５）まで到達した状態を第７図の実線で示す針跡で読み
取る読み取り位置と、第７図の二点鎖線で示す検査中心
位置（１０）とにわたって移動自在となっている。ここ
での移動はモータ（１７）により回転駆動されるポール
スクリュ軸（１７ａ）に沿って移動自在なナツト部（３
０）に支持されている。そして、モータ（１７）を駆動
することにより移動される構成の移動手段になっている
。

上記検査中心位置（１０）にはプローブ針（１６）がプ
ローブカード（１３）に取り付けられ、かつ、プローブ
カード（１３）・のリングインサート（１８）がサポー
トリング（１９）の内側に内股されている。

そして、上記リングインサート（１８）とサポートリン
グ（１９）とは回転自在になっている。上記リングイン
サート（１８）の外周部に設けた回動子（２０）を周回
転機構（２１）と連動している。そして、ＣＰＵ（８）
によって上記回転が制御されている。例えば針跡認識手
段（２４）で基準値と認識値の相異を算出して、算出値
で上記周回転機構（２１）を駆動させることができる。

また、同様にしてチャック駆動部０に補正値に対応した
駆動系でＸ軸方向、及びＹ軸方向に補正されることがで
きる。

上記検査中心位置（１０）の上方には、視覚認識機構例
えばＩＴＶなどで構成されているテレビカメラ（１２）
が設けられ、上記ウェハ（１ａ）のチップの電極パッド
に付加された針跡を撮像するようになっている。このテ
レビカメラ（１２）からのテレビ信号は、針跡判別器（
２２）に入力され、ここで所定のスレシホールドレベル
と比較されて針跡の有無が判別され、この針跡情報はＣ
ＰＵｅを介してＲＡＭ（２３）の各番地に記憶されるよ
うになっている。尚、上記テレビカメラ（１２）、針跡
判別器（２２）、ＣＰＵ■及びＲＡ　Ｍ　（２３）は、
本発明の針跡認識手段（２４）を構成する一例である。

本実流側つエハプローバ■の特徴的な構成を第１図を用
いて説明すると、ローダ部■から受は渡されたウェハ（
１ａ）の品種を認識して、このウェハ（１ａ）に適合し
て予め準備しであるプローブカード（１３）で自動的検
査されるように配置された交換手段（２５）を設けたこ
とにある。

上記交換手段（２５）は、ウェハ（ｌａ）の認識パター
ンから品種情報を抽出して、さらに品種の種類を認識す
る表示認識部（２６）と、この認識された品種に対応し
たプローブカード（１３）を検査中心位置（１０）まで
搬送して挿着しサポートリング（１９）を挿入する駆動
制御する制御部（２７）と、プローブカード（１３）を
物理的に移動させるプローブカード交換機構（２８）と
から構成されている。

すなわち、ウェハ（１ａ）の品種表示を読取る情報抽出
位置（３１）と検査中心位置（１０）との間は、ウェハ
（１ａ）のアライメント位置（第７図中１５）と検査中
心位置（１０）との間と同様に、チャック１４の支持軸
に固定されたナツト（３０）と、これと螺合し、水平に
伸びたボールスクリュー軸（１７ａ）と、このボールス
クリュー軸（１７ａ）を回転させるモータ（１７）によ
り構成される移動手段により、チャック（１４）が移動
自在となり、チャック（１４）上のウェハ（１ａ）の位
置も移動自在となっている。

上記情報抽出位置（３１）の上方には、認識手段の例え
ばＩＴＶなどで構成されているテレビカメラ（１２）が
設けられ、上記ウェハ（１ａ）面に品種の情報を記号化
して表示したものであるカルラコード（１ｃ）を撮像す
るようになっている。このテレビカメラ（３２）からの
テレビ信号は、品種判別器（３３）に入力され、ここで
所定のスレシホールドレベルと比較されて品種の種別が
判別される。このカルラコード情報はＣＰ　Ｕ　（３４
）を介してＲＡ　Ｍ　（３５）の各番地に記憶されるよ
うになっている。尚、上記テレビカメラ（３２）、品種
判別器（３３）、ＣＰ　Ｕ　（３４）及びＲＡ　Ｍ　（
３５）は本発明の表示認識部（２６）を構成する一例で
ある。

さらに、上記表示認識部（２６）での品種判別結果に基
づいて、上記ウェハ（１ａ）面の品種表示から得られた
情報に適用したプローブカード（１３）を選択して搬送
制御する制御部（２７）が設けられている。

そして、上記制御部（２７）でプローブカード交換機構
（２８）が制御されている。このプローブカード交換機
構（２８）は上記表示認識部（２６）で得た情報に基づ
いてプローブカードカセット（３７）からプローブカー
ド（１３）を取出し検査中心位置（１０）のヘッドプレ
ート（３８）のサポートリング（１９）に搬送挿着され
る機構である。

上記プローブカード交換機構（２８）について第２図及
び第３図を参照してさらに説明すると、ＣＰＵ　（３４
）に予め記憶された複数の他品種プローブカード（１３
ａ、　１３ｂ・・・）を段部に着脱自在に載置している
プローブカードカセット（３７）と、このプローブカー
ドカセット（３７）から検査中心位［（１０）まで搬送
させる搬送部材（３９）とから構成されている。

上記プローブカードカセット（３７）には、収納された
プローブカード（１３）を検査中心位置（１０）に搬送
する際に、上記プローブカード（１３）を取出す取出口
（４１）が、検査中心方向に向かうようにして設けられ
ている。

また、上記取出口（４１）と反対側のカセット部には、
上記搬送部材（３９）のアーム（４２）が進入して、プ
ローブカード（１３）を取出口側より取出し、検査中心
位置（１０）まで搬送するのを可能とするように開口が
形成されている。

上記搬送部材（３９）は、プローブカード（１３）をプ
ローブカードカセット（３７）から検査中心位置（１０
）までチャック（１４）面と平行に移動するように構成
されたアーム（４２）と、このアーム（４２）の先端に
移動可能に設けられ搬送するプローブカード（１３）の
リングインサート（１８）の中空部を把持する把持部材
（２９）と、上記アームを上下動させて２把持部材（２
９）を別のプローブカード（１３）位置に移動させる上
下動部材（４３）とから構成されている。

この上下動部材（４３）は、アーム（４２）に固定され
たナツト（５３）と、このナツトと螺合し垂直に延びた
ボールスクリュー軸（５２）と、このボールスクリュー
軸を回転させるモータ（５１）と、ボールスクリュー軸
（５２）が回転された時に、アーム（４２）の回転を阻
止する回転阻止部材とにより構成されている。

この阻止部材は、この例では、２対の垂直案内枠と、ア
ームに形成され案内棒が貫通された垂直孔とにより構成
されている。

この結果プローブカードカセット（３７）からプローブ
カード（１３）を取出す搬送部材（３９）のアーム（４
２）はチャック（１４）面と平行に進退自在となる。

第２図に示すように、この進退自在のアーム（４２）の
把持部材（２９）がリングインサート（１８）の中空部
を把持して、プローブカードカセット（３７）から検査
中心位！（１０）まで伸長駆動するようになっている。

上記アーム（４２）には第４図に示すようにアーム（４
２）の先端中実軸部分を構成する把持部材（２９）が進
退自在になるようにピニオン（４４）とラック（４５）
が設けられている。また、このピニオン（４４）を回転
させることにより、アーム（４２）が把持部材（２９）
をプローブカードカセット（第３図中３７）から。

検査中心位置（１０）まで駆動させるように構成されて
いる。この駆動制御はＣＰ　Ｕ　（３４）によって実行
されている。

上記把持部材（２９）は移動可能に設けられ一辺がリン
グインサート（１８）の中空部を内側から外側に向けて
把持力を出力して把持する構成になっている。

上記押圧ブロック（４６）の−辺は中空部の内側円周に
沿うように設けられ、かつ、この辺には摩擦部材である
ゴム部材が辺周にわたって固着されている。

上記抑圧ブロック（４６）はエアのシリンダ（４７）に
より第４図の矢印方向に駆動するようになっている。こ
こで押圧ブロック（４６）の落下を防止するには一部下
側から上側に向けて持ち上げるような物理的部材を設け
ても良い。また抑圧ブロック（４６）が拡がる方向及び
縮む方向に移動する際のガイド棒（４８）が設けられて
いる。

次に作用について説明する。

ローダ部■でカセットより一枚のウェハ（１ａ）を取出
しこれを、プリアライメントした後に検査部■のチャッ
ク（１４）に受は渡す。また、検査部■では、上記ウェ
ハ（ｌａ）を表示認識部（２６）のテレビカメラ（３２
）の下方まで搬送する。そして、第１図で示すように、
固定されたテレビカメラ（３２）の上方よりウェハ（１
ａ）に品種表示であるＩ　Ｄ　（４９）例えばカルラコ
ード（１ｂ）を撮像する。

即ち、上記ウェハ（１ａ）面・の品種表示のカルラコー
ド（１ｂ）に表示された表示の認識は、品種判別器（３
３）の出力を各番地毎に記録したＲ　Ａ　Ｍ　（３５）
に対するアクセスによって実行できる。即ち、第５図に
示すように、スキャンしてカルラコード（１ｃ）の夫々
の数字の並びにより、ウェハ（１ａ）の品種が確認でき
ることとなる。この情報に基づいてＣＰＵ（３４）の指
令で第３図に示すように、駆動モータ（５１）が回転さ
れ、アーム（４２）は所望の種類のプローブカード（１
３）に対向するように上下動される。

つぎに、第４図に示すようにビニオン（４４）が駆動し
て把持部材（２９）でプローブカードカセット（３７）
内に対応したプローブカード（１３）を把持して、検査
中心位置（１０）まで伸長することにより、プローブカ
ード（１３）を取出す。そして、上記伸長した状態でア
ーム（４２）が上記駆動モータ（５１）の駆動によって
下降して、検査中心位置（１０）に配置したヘッドプレ
ート（３８）のサポートリング（１９）にプローブカー
ド（１３）を挿着する。さらに、ウェハ（１ａ）に針跡
を付加して、その針跡からプローブカード（１３）の補
正量を検出して、プローブカード（１３）を自動補正し
て、ウェハ（１ａ）の電極パッドにプローブ針（１６）
を接触して、検査することができる。

この検査の結果を不良とされたチップを識別するために
、カルラコード（１ｃ）にマーキングすることとなる。

マーキングの方法は、例えばこれらの数字に全くマーキ
ングされていない場合はＯを表わし、１の部分のみにマ
ーキングされていれば１．１と２の部分のみにマーキン
グされていれば３、すべての部分にマーキングされてい
れば１５を表わす等の方法がある。

そして、上述のようなカルラコード（ｌｃ）のマーキン
グが終了すると、ウェハローディング機構により、ウェ
ハ（１ａ）はウェハａ置台からアンロードされ、ウェハ
カセット内に収容される。一方ＣＰＵ　（１７）内には
、識別用の番号とともに、ウェハ（１ａ）内の不良品チ
ップの位置を示すデータ（マツプ）が記憶され、このマ
ツプは、例えばフロッピーディスク等の記録媒体を介し
て、あるいはホストコンピュータ等を介してリダンダン
シー工程あるいは良品選別工程等へ送られる。そして、
これらの工程では、例えば光学的な読取り装置等により
、カルラコード（１ｂ）からその半導体ウェハ（１ａ）
の識別番号を読取り、上記マツプとの付合わせを行ない
、このマツプに従って処理を行なう。

以上の様にすれば、ウェハ（１ａ）の品種に対応したプ
ローブカード（１３）を選択して検査中心位置（１０）
のサポートリング（１９）に挿着する動作が自動的に実
行されるので、人為的な操作を必要とせず、終夜稼動が
可能になる。またウェハの検査枚数が少量多品種に亘る
検査において、プローブカード（１３）の交換作業が増
加し′ても、自動的にプローブカード（１３）の交換を
実行するので、人為的にプローブカード（１３）の交換
を行なう場合の様に個人差による補正誤差が生じない。

さらに、検査枚数を限定して検査することができる。例
えば、同品種を２０枚、他品種を３０枚と限定した情報
を操作入力すれば、最初の２０枚の内−枚のみを品種判
別し、残りの１９枚は品種判別せず連続的に検査し、次
に二回目の３０枚のうち一枚のみを品種判別し、残りの
２９枚は品種判別をすることなく検査し、時間を短縮さ
せることもできる。

またリダンダンシー工程あるいはダイシング工程後にチ
ップの良品性別をする場合においても、このカルラコー
ド（１ｂ）はチップの１つに相当する部分に形成されて
いるため、カルラコード（１ｂ）及びその上のマークが
細分されることがない。よってプローブ装置による電気
的な検査によって得られた不良品半導体チップの位置を
示すデータ（マツプ）と各ウェハ（ｌａ）に配設された
チップとの付合わせを行なうことができる。このため、
個々の不良品チップにマーキングを施すことなく、リダ
ンダンシー工程あるいはダイシング工程後の良品選別等
の後工程を実施することができる。また、例えばインカ
ーによってマーキングを行なっても、インクが飛散する
可能性のある部位は、カルラコード（ｌｂ）の周囲のみ
に限られるので１個々の不良品チップにインキングを行
なう場合に比べて、インク飛散による不良品の発生を抑
制する効果もある。

なお、上記実施例では、認識用パターンとしてカルラコ
ード（ｌｂ）を用いた例について説明したが、本発明は
係る実施例に限定されるものではなく、カルラコード（
１ｂ）以外のものを認識用パターンとして使用してもよ
いことはもちろんである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体ウェハの品種に対応したプロー
ブカードによって自動的に適正なものに交換され、半導
体ウェハに対応したプローブガードで検査することがで
き１作業者の交換の負担を大幅に軽減し、かつ、少量多
品種の検査を実行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明プローブ装置を一実施例のウエハプロー
バに適用した交換手段を説明するブロック図、第２図及
び第３図は第１図で用いたプローブカード交換機構の搬
送部材が、プローブカードカセットから検査中心位置ま
での搬送を説明する上面図、側面図、第４図は第１図の
搬送部材に設けたアームと把持部材を説明するための説
明図、第５図及び第６図は第１図での表示認識部が認識
するウェハ面のカルラコートを説明するカルラコート説
明図、第７図は第１図のウエハプローバに用いているア
ライメント手段を説明する説明図。第８図は第１図のウエハプローバの系統を説明するため
の説明図、第９図は第１図のウエハプローバの外観を説
明するための外観説明図である。１・・・ウエハプローバ　　１ａ・・・ウェハ２・・・
ローダ部　　　　　３・・・検査部６・・・チャック駆
動部　　７・・・アライメント手段８・・・ＣＰＵｔｑ　３４　、ＣＰＵ　、　９−受は渡しポジション１
０・・・検査中心位置１１・・・認識手段（アライメント用）１２．３２・・
・テレビカメラ１３−・・プローブカード（１３ａ、１３ｂ）１４・・
・チャック　　　　　１５・・・アライメント位置１６
・・・プローブ針　　　　１８・・・リングインサート
１９・・・サポートリング　　２２・・・針跡判別器２
３・・・ＲＡ　Ｍ　　　　　　　２４・・・針跡判別手
段２５・・、・交換手段（プローブカード用）２６・・
・表示認識部２７・・・制御部（プローブカード用）２８・・・プロ
ーブカード交換機構２９・・・把持部材　　　　　３０・・・ナツト３１・
・・情報抽出位置（アライメント位置と同じ）３３・・
・品種判別器　　　　３５・・・ＲＡＭ３７・・・プロ
ーブカードカセット３８・・・ヘッドプレート３９・・・搬送部材４２・・
・アーム特許出願人　東京エレクトロン株式会社第図？巨又１史手段第図第図第図第図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】支持面に半導体ウェハを設け、電気的特性を検査するプ
ローブ装置において、上記半導体ウェハに設けられた品種表示を認識手段で認
識し、この品種表示からの情報に基づいてプローブカー
ドを交換する交換手段を構成したことを特徴とするプロ
ーブ装置。