JPS60213040A - ウエ−ハプロ−バ装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体ウェーハ加工工程において、グローブ
検査工程に使用されるウエーハグローバ装置に関するも
のである。

〔発明の背景〕

一般にプローブ検査工程では、半導体ＩＣテスターと連
動してウェーハ上に形成されたチップのブロービングを
順次笑行する自動ウエーハプローバ装置が使用されてい
る。

第１図に、従来用いられているこの種のウエーハプロー
バ装置の構成例を示す。図において、グローブ検査され
るウェーハＩＵ、Ｘ、Ｙ、Ｚおよび回転方向に移動する
ＸＹｚθテーブル２に真空固着される。ＸＹｚθテーブ
ル２け、モーター、ねじ送りなどにより直線および回転
方向に駆動される。モータアンプ部３は、これらＸＹｚ
θに電力を与え、位置検出部４はＸＹｚθテーブル２に
取付りられたＸＹＺおよび回転位置検出センサからのテ
ーブル位置情報を受ける。ＸＹＺθテーブル制御ユニッ
ト５社、演算制御部６０指令を受け位置検出部４の検出
出力に応じてモータアンプ部３を制御（７テーブル２の
速度制御および位置決め制御を行なう。

プローバ装置ベース７にはウェーハ１の粗位置を検出す
るウェーハ位置検出器８が取付けられ、ウェーハ１の外
周およびオリフラ位置を演算検出するためウェーッ・位
置検出インターフェース部９に電気接続さ７している。

また、ベース７にはウェーハ１上のチップパターンを認
識するウェーッＳｇ識装＠ｉｏが設置され、ウェーッ・
認識制御部１１に接続されている。ウェーッ・認識制御
部１１は、演算制御部６とインターフェースをとってウ
ェーハ１上のチップパターンを演算認識させ、高精度の
位置検出を行なう。

次に、後述するティーチイン作業が完了し、プローブ針
群１２の位置が演算制御部６に既に記憶されている場合
の通常作業について、上記グローバ装置におけるブロー
ビング作業を説明する。

ウェーハＩＶｉＸＹＺθテーブル２に対し±２ｍｍ程度
のばらつきで、また回転方向線不定の状態で自動供給さ
れる。したがって、プローバ基準点からのウェーハ１の
位ｆＩｔは不明でめる。そこで、次の手順により位置検
出を行なう。

すなわち、プローバ基準点に対するＸＹｚθテーブル２
０位置鉱位置横位置検出部４力情報により既知でるるた
め、演算制御部６はテーブル制御ユニット５に指令を出
してウェーハ位置検出器８下の特定位置へテーブル２を
送る。次にその位置でテーブル２ｔ−回転させ、ウェー
ハ１をウェーハ位置検出器８下で回転させる。この場合
検出器８はウェーハ１外部が振れても十分な検出範囲を
持っている。

回転中に、ウェーハ位置検出インターフェース部９全通
して演算制御部６蝶ウエーハ１の中心位置およびオリフ
ラの位置全演算検出する。次いでそのめた位置全基準と
してさらに高精度の位置決めを行なうために次の作業を
行なう。

すなわち、ウェーハ１の中心位置および回転方向がウェ
ーハ位置検出器８０レベルの精度で既知となったため、
次にＸＹｚθテーブル２を移動させウェーハ上のろる特
定のチップパターン部分音ウェーハＵ識装ｆｉ［１０下
の検出領域に入れることができる。演算制御部６は、ウ
ェーハ認識制御部１１と父信しチップパターンからチッ
プの位置を高精度に演算認識する。このようなチップパ
ターンを予めウェーハ内の離れた位置に２個以上選定し
ておき、２個所以上の位置情報から、演算制御部６にお
いて最終的にウェーハ位置を所定の精度で検知する。

以上の作業でウェーハ１の位置がプローバ基準点に対し
高精度で既知になる。プローブ針群１２の位置は演算制
御部６において既知でるるため、ＸＹｚθテーブル制御
ユニット５に指令を出してプローブ針群１２１にウェー
ハ１上のチップ内にあるポンディングパッドに正確に位
置決め接触させることができる。また、ウェーッ′−１
上の各チップ間のＸ方向ピッチ、Ｙ方向ピッチの情報は
予め記憶されているので、ウェーハ１上の多数のチップ
を順次プロービングすることができる。

しかし、プローブカード１３の交換また線取外し調整を
行なった場合には、一般にプローブ針群の位置が移動し
、演算制御部６に記憶されているプローブ針群１２の位
置情報が無効となる。この場合、新たにグローバ装置ペ
ース７に装着されたグローブカード１３についてプロー
ブ針群１２の位置を検出する必要がある。そこで次にこ
の位置の検出および演算制御部６へのその位置情報のテ
ィーチイン作業が必ず必要になる。次にこの作業につい
て説明する。

まず、ろるウェーハをＸＹｚθテーブル２に自動供給す
る。次にこのウェー７１について、上述したウェーハ位
置検出作業を冥施させ、プローバ基準位置に対するウェ
ーハ位置を既知とする。ここで、手動操作によりＸＹＺ
θステック１４を操作し、ＸＹｚθテーブル２を移動さ
せ、ウェーハ１全の特定チップのポンディングパッドを
プローブ針群１２に位置合せ接触させる。この位置合せ
作業にｈ顕微鏡１５ケ使用し、目視により感応作業でポ
ンチインクパッドとプローブ針との相対位置の判定ヶし
、両者の目合せ一致を図る。この間、演算制御部６Ｆｉ
ＸＹＺθスデツク１４にＸＹｚθテーブル２か追従′ｆ
るように、ＸＹＺθテーブル制御ユニット５に指令を出
しており、目合せ一致がとれたところでＸＹＺθデープ
ル２の位置情報を位置検出部４〃）ら取り出し、ＸＹｚ
θテーブル制御ユニット５を通じて演算制御部６にティ
ーチインさせる。

このように位置の既知なウェーッ蔦にグローブ針を目合
せし、その時のＸＹＺ＆テーブル２の位置情報を記憶す
ることによジ新たに装着されたプローブ針群の位置がプ
ローバ基準位置に対して既知となｐ演算制御部６に記憶
される。なお、これらの作業は演算制御部６に予めスト
アされた制御プログラム６ａ　Ｋ＊行によＶ笑施される
。

以上説明したように、従来のウェーッ＼プローバ装置に
２いては、グローブカード全取外す毎に、プローブ針群
の位置検出作業およびその位置情報の演算制御部へのテ
ィーチイン作業が必要となる。

この作業は、顕微鏡下の目視作業でｈｖ、熟＃！を要す
るとともに時間を要する。また、感応作業のためティー
チインされる位置情報も正確さを欠き、ブロービングミ
スの低減は困難でめる。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その
目的は、プローブ針群の位置検出およびその位置情報の
演算制御部へのティーチイン作業を正確かつ自動的に行
なうことが可能なウェー・〜プローブ針群を提供するこ
とにめる。

〔発明の概要〕

このような目的を達成するために、本発明は、対物受像
口とプローブ針群とをＸＹＺ方向に相対スキャン運動さ
せるＸＹｚスキャン機構部と、各受像口からの光学画像
を光学処理し電気信号に変換する光学撮像部と、上記電
気信号を画像処理してグローブ針像、つまり針寸法およ
び位置を認識するパターン認識処理部とを設け、その認
識結果情報から演算制御部においてプローブ針群の寸法
けらつきおよび平均位置を認識演算するようにしたもの
である。以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明する
。

〔発明の実施例〕

第２図は本発明の一実施例を示す構成図である。

本実施例は、対物受像口１５ａ　をＸＹＺθチーグル２
のＸＹＺ可動部に取り付けたサポート１６により支持し
ＸＹｚスキャン運動させることを特徴トする。ＸＹＺθ
テーブル２は、従来通りモータアンプ部３によ０ＸＹＺ
お↓び回転方向に駆動される。すなわちＸＹＺθテーブ
ル２Ｖｉ、ウェーハ１全ＸＹＺおよび回転方向に移動さ
せるとともに対物受像口１５ａをＸＹＺ方向に移動させ
る機能を兼ねている。

一方、受像口１５ａ　から入ったプローブ針群１２の儂
ハ、ファイバースコープ１７で送られ光学撮像部１８に
おいてこの像の倍率を調整し、内蔵した撮像素子により
光学−電気変換する。また光源１９はファイバーガイド
２０により照明光を伝送し光学撮像部１８内のハーフミ
ラ−およびファイバースコープ１７全介して対物受像口
１５ａ　Ｊ：　９プロ一ブ針群１２の照明を行ない、光
学画像のコントラストを調整する。

テレビ信号発生部２１ｆ′ｉ、光学撮像部１８内の撮像
素子を駆動し、またビデオ信号を発生させてパターン認
識処理部２２にこれを伝送する。パターン認識処理部２
２は、ビデオ信号をデジタル化し、メモリに記憶させ、
記憶された画像情報を・・−ド的に実時間で処理する方
式または内蔵した演算回路のソフト処理による方式など
によりプローブ針群１２の位置およびばらつき程夏を認
識する。

演算制御部６はこのパターン認識処理部２２とインター
フェースし、認識に必要な情報を与えるとともに認識結
果情報を受け取り、最終的にブロービング１２の位置お
よびばらつきなどを演ｎＶＣよりめ決定する。

本実施例によれば、通常のブロービング作業は従来通り
行なえるとともに、グローブカード１３を交換したとき
などのプローブ針群１２の位置検出作業すなわち、ティ
ーチイン作業を自動で行なうことができる。次に、この
作業について説明する。

グローバ装置ベースｆｆ新たに着装されたプローブカー
ド１３は、グローピング作業ができる程の位ｉ１精琥は
持たないがＸＹ方向においでｆ１ｍｍ以内には入ってい
る。しｆＣがって、ＸＹＺθテーブルを予め決めておい
た位置に移動させたとき、対物受像口１５ａ　はプロー
ブ針群１２の像を捕えることができる。第３図において
円Ａで示した範囲がこのときの対物受像口１５ａ　の視
野とする。

位置検出￥ｔ１度′ｆｃ３μｍとした場合グローブ針１
２ａを３本程度視野に入れるようにする。

次に、ＸＹｚθテーブル２ｔＺ方向にスキャンしながら
パターン認識処理部２２を制御し、対物受１８１０１５
ａのフォーカスを自動調整する。演算制御部６において
、このときの位置検出センサの２方向の位置情報を位置
検出部４よジ読めば、Ａ視野でのプローブ針群の高さ、
すなわち２位置が既知となる。さらにＡ視野の画像をパ
ターン認識処理部２２における別のハードおよびソフト
処理することによりグローブ針１２ａの先端位置および
先端ピッチを認識し検知する。演算制御部６においてこ
の情報を記憶することにより、Ａ視野のプローブ針１２
ａの位置および先端のばらつきが既知となる。

次いでＸＹＺθテーブル２を駆動し対物受像口１５ａ　
全Ｂの視野までスキャンさせる。Ｂ視野でも上述したと
同様のパターン認識処理を行ない、Ｂ視野でのプローブ
針の位置および先端のばらつきが既知となる。さらに、
例えばＣ，Ｄ視野について、あるいはさらに多くの視野
について同様に認識し、そこでのグローブ針の位置およ
び先端のばらつきが既知となる。

演算制御部１、これらの視野の位置データを総合し、演
算してプローブ針群１２のＸＹｚ平均位置および回転を
知り、位置検出作業が終了すると同時にティーチイン作
業も終了したこととなる。

なお、グローブ針の位置検出精度、光学撮像部１８内の
Ｉ偉素子の分解能およびグローブカード１３の大きさを
考慮し、受像ロ１５ａＴｈ適宜スキャン運動させてプロ
ーブ針群１２の必要位置検出精度を得る。

以上の作業は、演算制御部６０制御プログラム６ａに追
加した位置検出作業制御プログラム部６ｂの実行として
自動的に行な５゜ 次に、第４図は本発明の他の実施例を示す構成図でろる
。本実施例は、第１対物受像口２４および第２対物受像
口２５の２台の受像口を備え、それぞれ第１光学系ＸＹ
ｚスキヤン機構部２６と第２光学系ＸＹＺスキヤン機構
部２Ｔに支柱２８゜２９により保持嘔れプローブ針群１
２をスキャンする構造をとっていることｔ−特徴とする
。

第１制御ユニツト３０および第２制御ユニツト３１は、
それぞれ第１光学系ＸＹＺスキヤン機構部２６および第
２光学系ｘＹｚスキヤン機構部２Ｔの位置決め作業をコ
ントロールし、また現在位置を情報として保持し検出し
ていくことができる。

これら各制御ユニット３０．３１も、演算制御部６０指
令により制御される。

第１対物受像口２４お↓び第２対物受像口２５から入る
光学像は、第１フアイバースコープ３２、第２フアイバ
ースコープ３３で光学転送され、それぞれ第１光学撮像
部３４、第２光学撮像部３５により、像の倍率をｇｔｅ
された土で内蔵された撮像素子により電気信号に変換さ
れる。また、第１光源３６および第２光源３７は第２図
の例と同様に光学画像を得るための照明を行ない、さら
に画像のコントラストを調整する。第１テレビ信号発生
部３８および第２テレビ信号発生部３９もまた第２図の
例と同様に撮像素子全駆動させ、またビデオ信号を発生
させパターン［を処理部４０に伝送する。パターン認識
処理部４０は、第１テレビ信号発生部３Ｂおよび第２テ
レビ信号発生部３９０２チャンネルに指合金出１７、ま
た伝送された２チヤンネルのビデオ信号を処理する。

本実施例では、ＸＹｚθテーブル２ｆ′ｆ、モータア７
１部３、位置検出部４によりコントロールされ、またＸ
ＹＺθテーブル制御ユニット５１に介して演算制御部６
に接続される。ウェーッ・位置検出器も、ウェーハ位置
検出インターフェース部９を介して演算制御部６に接続
されるが、第２Ｎのウェーッ）ｇＰＱ装Ｂｉｏおよびウ
ェーッ・認識制御部１１のようなプローブ針止１２から
離れた位置でチツプノくターンを高精度で認識するとい
う方式社とらず、プローブ釦＃１２直下でチップパター
ン像をと９、パターン認識処理１１ｉ４ＬＩで高精度の
認識、位置決め勿行なう方式全とることに／Ｉ？徴とす
る。次に本実施例におりるこｒしらのブロービング作業
を説明する。

グローブカード１３の父換または取外し調整作業全実施
した場合、本実施例においても、プローブ針群の位置と
通常のブロービング作業の前に予め検出しておいた方が
ブロービング作業時間全短縮するために有利でめるので
、まずこのティーチイン作業について説明する。

ブローバ装置ベース７にセットされたプローブカード１
３のベース７に対する取付精度は、低くはるってもめる
範囲内に入るため、第１元学系ＸＹＺスキャン機構部２
６により第１対物受像口２４を予め決定された特定位置
に移動させたとき例えば第３図の視野Ａの像が第１対物
受像口２４で得ることができる。さらに同様の作業に↓
ジ第２対物受像ロ２５に視野Ｃの像を得ることができる
。

次いで第２図の例と同様に第１対物受像口２４でプロー
ブ針１２ａ先端のフォーカス自動合せおよび視野Ａ〃・
ら視野Ｂまでのスキャン動作をさせ、また第２対物受像
口２５でもプローブ針先端のフォーカス自動合せおよび
視野Ｃ２）＝らＤへのスキャン動作を行なわせることな
どにより、グローブ針の位置および寸法ばらつきが演算
制御部６においてめられる。これにより、プローブ針群
１２の位置および寸法ばらつきが既知とカリ、ティーチ
イン作業が終る。

次に、グローピング作業について説明する。投入された
ウェーッ・１は、ＸＹＺθテーブル２に固着され、従来
装置と同様にウェーッ・位置検出器８にニジウェー・・
１の中心位置およびオリフラ付備。

が検出される。これにより、ウェーッ１の粗い位置情報
が既知となる。

次いでＸＹＺθテーブル２を特定の位１！１まで駆動位
置決めさせると、第１対物受像口２４および第２対物受
像口２５によｐそれぞれ第５図に示した視野Ｅおよび視
野Ｆを捕えることができる。先に述べたプローブ針の位
ｇｌ認識と同様にウェー７１１上のチップ４１のパター
ン像を処理し、チップのＸＹＺ位置寸法および回転角を
演算にＪ、請求める。これによりウェー・・の位置が高
精度で既知となる。ここでウェーッ・の位置情報と先に
めたグローブ針の位置情報とから両者のずれ量を算出し
、そのずれｉをなくす方向で、プローブ針群１２にウェ
ーハ１上のチップ内にるるポンプイングツ（ラド４２に
第６図に示したように正確に位置決め接触させることが
できる。

本実施例ではさらに次のような閉ループによる位置決め
作業によジ、さらに傷頼性の高いブロービング作業が行
なえる。すなわち、対物受像口がプローブ針群１２とポ
ンディングパッド４２が位置決め接触されたときのプロ
ーブ針群、チップパターンの画像の同時取込みのできる
配置であるため、高精度で相対位置ずれ量をｇ識できる
とともに、このずれ量を次のピッチ移動後のチップにお
けるＸＹｚθテーブル２の位置決めにフィードバックし
、ここでもグローブ針、チップパターンの同時画像を得
て順々に次のチップへとずれ量をフィードバック修正し
て行く閉ループ位置決め作業が可能となる。これらの作
業は、演算制御部６０制御プログラム６ｃの実行として
行なう。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、対物受像口とプ
ローブ針群とをＸＹＺ方向に相対スキャン運動させるＸ
Ｙｚスキャ／機構部と、各受像口からの光学画像を電気
信号に変換する光学撮像部と、上記電気信号を画像処理
してプローブ針寸法を認識するパターン認識処理部とを
設けたことにより、プローブ針群の位置検出および当該
位置情報のティーチイン作業を手動で行なう必要がなく
なり、顕微鏡下の目視作業も不要となる。このため、作
業のスピードアップが図れるとともに、ブロービングミ
スも減少させることができる。特に対物受像口をプロー
ブ針群とチップパターンとの重なった光学画像が得られ
る配置とし、閉ループ方式をとることにより、ブロービ
ング作業の信頼就をさらに向上させることが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図社従来のウエーハプローバ装置の一例を示す構成
図、第２図は本発明の一実施例を示す構成図、第３図は
対物受像口の視野を説明するための平面図、兜４図は本
発明の他の実施例を示す構成図、第５図は対物受像口の
視野を説明するための平面図、第６図はブロービング完
了状態を示す平面図でろる。 １・・・・つｘ−ハ、２・・・・ＸＹＺθテーブル、６
・・・・演算制御部、６ａ　・・・・制御プログラム、
６ｂ　・・・・位置検出作業制御プログラム、６ｃ　−
争・―演算制御プログラム、１５ａ。 ２４．２５−・・一対物受像口、１８，３４．３５・・
・・光学撮像部、２２．４０・・・・パターン認識処理
部、２６．２７・争・・光学系ＸＹＺスキャン機構部、
３４．３５・・・・光学撮像部、４０・・・・パターン
認識処理部。 代理人　弁理士　高　橋　明　夫 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｉ、ｘｙｚθテーブル上の被ブロービングウェーハにプ
   ローブ針群を接触させてブロービングラ行なうウエーハ
   プローバ装置において、少なくとも１個の対物受像口を
   備え当該受像口とプローブ針群とをＸＹｚ方向に相対ス
   キャン運動させるＸＹＺスキャン機構部と、上記各受像
   口からの光学面１１Ｉを光学処理し電気信号に変換する
   光学撮像部と、上記電気信号全画像処理しプローブ針像
   を認識するパターン認識処理部と、上記ＸＹＺスキャン
   機構部およびパターン認識処理部を駆動制御するととも
   にパターン認識処理部による認識結果情報からプローブ
   針群の寸法ばらつきおよび平均位置を認識演算する演算
   制御部とを設けたことを特徴とするウェー２、プローバ
   装置。 ２、対物受像口をプローブ針群と被ブロービングウェー
   ハ上のチップパターンとの重なった光学画像が得られる
   配置とし、対物受像口、光学撮像部、パターン認識処理
   部および演算制御部によジ上記グローブ針群およびチッ
   プパターンの光学画像の位置関係情報１ｘｙｚθテーブ
   ルの駆動出力にフィードバックする閉ループを構成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のウェーッ
   ・プローバ装置。