JPS6231825B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体ウエハの試験方法に係り、
特に半導体ウエハと電気特性試験用探針（以下プ
ローブと称す）の接合方法に関するものである。

第１図および第２図は半導体ウエハを試験する
従来の半導体試験装置の概略図であり、図におい
て１は固定ステージ、２は固定ステージ１上に取
り付けられた第１ガイドレール、３はこの第１ガ
イドレール２上をＸ軸方向（第１図において左右
方向）に案内される第１可動ステージ、４はこの
第１可動ステージ３上に取り付けられた第２ガイ
ドレール、５は第２ガイドレール４上をＹ軸方向
に案内される第２可動ステージ、６はこの第２可
動ステージ５上に設けられ回転角度調整が出来、
かつ第２可動ステージ５と共にＸ―Ｙ方向に自在
に案内されるチヤツクトツプ、７はこのチヤツク
トツプ６上に載置固定され、試験される半導体ウ
エハ、７ａは半導体ウエハ７上に多数形成された
半導体素子、７ｂは半導体素子７ａ上に複数形成
された電極パツド、８は中心部に開口部８ａを有
し前記固定ステージ１上の対向位置に設けられた
テストヘツド、９はこのテストヘツド８の下面に
取り付けられ、テストヘツド８の開口部８ａと同
心円の開口部９ａを有するアダプターカード、１
０はこのアダプターカード９の開口部に回転可能
な状態にセツトされたドーナツ盤状絶縁基板から
成るプローブカード、１１はこのプローブカード
１０の絶縁基板上に一端が植設され他端が中央の
開口部１０ａにおいて前記電極パツド７ｂのパタ
ーンに対応した配置となるように装着された複数
のプローブ、１２は前記プローブカード１０の回
転角度を調整するための角度調整用つまみ、１３
は前記プローブ１１の先端部と電極パツド７ｂを
同時に観察するために前記テストヘツド８の開口
部の上部に設けられた顕微鏡、１４は前記チヤツ
クトツプ６上に載置回定された半導体ウエハ７の
載置方向とチヤツクトツプ６の移動位置を記憶お
よび制御する制御部である。

この様に構成された半導体試験装置において、
電極パツド７ｂとプローブ１１の接合方法は次の
様に行なわれる。

まず、チヤツクトツプ６上に載置された特性試
験を行なうべき１枚目の半導体ウエハ７は、制御
部１４の制御のもとにチヤツクトツプ６に固定さ
れあらかじめ定められた方向に載置角度の修正が
行なわれた後、載置位置から第１および第２のガ
イドレール２，４に案内されてプローブカード１
０の真下の調整位置に移動する。次に顕微鏡１３
により、プローブ１１と半導体ウエハ７上に形成
されたもののいずれか１つの半導体素子７ａの電
極パツド７ｂを観察して姿勢調整を行なう。この
姿勢調整はチヤツクトツプ６を第１および第２の
ガイドレール２，４上をＸ―Ｙ方向に移動させ、
プローブ１１の各々の先端の真下に電極パツド７
ｂが各々対向する様にする。次に定められた方向
にセツトされた電極パツド７ｂに対しプローブ１
１の角度ずれがある場合には、角度調整用つまみ
１２によつてプローブカード１０を回転させ、プ
ローブ１１の角度を電極パツド７ｂに合わせる。
この時、プローブカード１０の角度調整によつて
生じたプローブ１１と電極パツド７ｂのＸ―Ｙ方
向のずれは、再度チヤツクトツプ６を調整して電
極パツド７ｂをプローブ１１に対向させる様に位
置合せを行なう。このチヤツクトツプ６のＸ―Ｙ
方向への調整とプローブカード１０の角度調整
は、各電極パツド７ｂと各プローブ１１が一対一
に対向するまで繰り返す。この様にして半導体ウ
エハ７上に多数形成された半導体素子７ａの１つ
に関する電極パツド７ｂとプローブ１１との姿勢
調整、つまり対向位置合せが完了した後、チヤツ
クトツプ６を上昇させ、プローブ１１と電極パツ
ド７ｂとを接合させ、所望の特性試験を行なうも
のである。この様にして、半導体ウエハ７の１つ
の半導体素子７ａの特性試験終了後同様にしてこ
の半導体ウエハ７上の半導体素子７ａ群のＸ―Ｙ
方向の配列位置をもつて記憶させた制御部１４の
制御のもとに個々の半導体素子７ａの電極パツド
７ｂとプローブ１１との位置合せは順番に行なわ
れ、その都度チヤツクトツプ６が上方に動き接合
も自動的に行なわれるものである。

また、前記対向位置合せ完了時のチヤツクトツ
プ６のＸ―Ｙ位置を制御部１４に記憶させておく
ことにより、同じロツトの２枚目以後の半導体ウ
エハ７に関しても、チヤツクトツプ６上に載置し
て制御部１４を作動させるだけで自動的に電極パ
ツド７ｂとプローブ１１との対向位置合せと接合
が行なわれるものである。

しかるに、この装置にあつては顕微鏡１３を介
してプローブ１１とその下に見える電極パツド７
ｂを同時に観察しながら位置合せを行つているも
のであるので、最近とみに高集積度化される半導
体素子７ａに関しては不都合が生じてきた。例え
ば100個以上の電極パツド７ｂを有する半導体素
子７ａの出現により、プローブ１１としてはそれ
に相応する100本以上のものが必要となり、前記
従来方法による顕微鏡１３を用いた観察ではこれ
ら多数のプローブ１１に視野を防げられてその下
にある電極パツド７ｂを観察することが出来ず。
従つて電極パツド７ｂとプローブ１１との対向位
置合せが出来ない欠点があつた。

この発明は上記欠点に鑑み成されたもので、半
導体ウエハとプローブを互いにずれた調整位置に
置き、この半導体ウエハに形成された半導体素子
の「主面を第１のTVカメラで撮影するととも
に、プローブの先端側からその接触部を第２の
TVカメラで撮影し、」この各々の像を同一画面上
に重ねて表示しながら、半導体素子の電極パツド
の像とプローブの接合面の像を合致させる相対的
な姿勢調整をして、多数の電極パツドを有する半
導体素子の電極パツドとプローブとの位置合せを
容易ならしめることを目的とするものである。

以下にこの発明の一実施例を、第３図および第
４図に示す半導体試験装置の概略図に基づいて説
明すると、図において１５はテストヘツド８の側
面に取り付けられ、半導体ウエハ７上に形成され
た半導体素子７ａの電極パツド７ｂを調整位置に
おいて撮影するためのチツプ撮影用テレビカメ
ラ、１６はプローブ１１真下の位置に形成された
固定ステージ１の開口部１ａの下部に取り付けら
れ、この開口部１ａを介してプローブ１１が半導
体素子７ａの電極パツド７ｂに接合する部分、つ
まり先端部分のみを鮮明に撮影するプローブ撮影
用テレビカメラ、１７はこのプローブ撮影用テレ
ビカメラ１６の接眼レンズ、１８はこの接眼レン
ズ１７に描かれたモニタ用クロスラインであり、
第１ガイドレール２および第２ガイドレール４と
平行関係にあり、半導体素子７ａおよびプローブ
１１が平行関係に保たれているのを見る指標とな
るものである。１９は前記チツプ撮影用テレビカ
メラ１５とプローブ撮影用テレビカメラ１６の
各々で映された電極パツド７ｂとプローブ１１の
像を同一画面上に重ねて表示するモニタテレビで
ある。

次にこの様に構成された半導体試験装置におい
て、半導体ウエハ７の電極パツド７ｂとプローブ
１１との接合は次の様に行なわれる。

まず、従来例と同じくチヤツクトツプ６上に載
置された特性試験を行なうべき１枚目の半導体ウ
エハ７は、制御部１４の制御のもとにチヤツクト
ツプ６に固定され、あらかじめ定められた方向に
載置角度の調整が行なわれた後、載置位置からプ
ローブカード１０の真下に移動する。次にチヤツ
クトツプ６をチツプ撮影用テレビカメラ１５真下
の調整位置に移動させ、この位置においてチツプ
撮影用テレビカメラ１５で撮影された半導体素子
７ａの像と、プローブ撮影用テレビカメラ１６で
撮影されたプローブ１１の接触部側の像が重ねて
映し出されたモニタテレビ１９を観察して相対的
な姿勢調整を行なう。この時、半導体素子７ａと
プローブ１１はそれぞれに焦点が合わされて撮影
されるので、モニタテレビ１９には鮮明な像が映
るものである、プローブ１１においては位置合せ
に必要となる半導体素子７ａの電極パツド７ｂと
の接合面のみがモニタテレビ１９に映されるので
相対的な姿勢調整には都合の良いものである。こ
の姿勢調整はチヤツクトツプ６を第１および第２
ガイドレール２，４上をＸ―Ｙ方向に移動させ、
電極パツド７ｂの像がプローブ１１の像に重なり
合うように位置調整を行なう。次に定められた方
向にセツトされた電極パツド７ｂに関する像に対
しプローブ１１の像の角度ずれがある場合には、
角度調整用つまみ１２によつてプローブカード１
０を回転させプローブ１１の像の角度を電極パツ
ド７ｂの像に合わせる。プローブカード１０の角
度調整によつて生じたプローブ１１の像と電極パ
ツド７ｂの像のＸ―Ｙ方向のずれは、再度チヤツ
クトツプ６を調整して電極パツド７ｂの像をプロ
ーブ１１の像に重ね合わせる様に位置合せを行な
う。このチヤツクトツプ６のＸ―Ｙ方向への調整
とプローブカード１０の角度調整は、各電極パツ
ド７ｂの像と各プローブ１１の像が第４図に示す
ように一対一に重なり合うまで繰り返す。この様
にしてチツプ撮影用テレビカメラ１５で撮影され
た電極パツド７ｂの像とプローブ撮影用テレビカ
メラ１６で撮影されたプローブ１１の像を一対一
に重なり合せた時の両者の実離隔距離は、チツプ
撮影用テレビカメラ１５とプローブ撮影用テレビ
カメラ１６との離隔距離と同じである。従つてプ
ローブ１１の像と電極パツド７ｂの像を合致させ
た時のチヤツクトツプ６の位置を基点とし、プロ
ーブ撮影用テレビカメラ１６の方向へ上記離隔距
離分チヤツクトツプ６を平行移動すると、電極パ
ツド７ｂはプローブ１１と一対一に対向する位置
に置かれる。チヤツクトツプ６を上昇させて、プ
ローブ１１と電極パツド７ｂとを接合させた後、
半導体素子７ａの特性試験を行なうものである。
これらモニタテレビ１９の映像による相対的な姿
勢調整完了時のチヤツクトツプ６の位置、および
チツプ撮影用テレビカメラ１５とプローブ撮影用
テレビカメラ１６間の距離の記憶とチヤツクトツ
プ６の移動制御はすべて制御部１４によつて行な
われる。従つて半導体ウエハ７上に多数形成され
た半導体素子７ａの１つに関する電極パツド７ｂ
の像とプローブ１１の像とを合致させる相対的な
位置合せが完了した後、この半導体ウエハ７上の
半導体素子７ａ群のＸ―Ｙ方向の配列位置と、上
記相対位置と対向位置の距離とを記憶させた制御
部１４の制御のもとに個々の半導体素子７ａの電
極パツド７ｂとプローブ１１との対向位置合せは
順番に行なわれ、その都度チヤツクトツプ６が上
方に動き接合も自動的に行なうことができるの
で、半導体ウエハ７に形成された全ての半導体素
子７ａの試験を自動的に行なえるものである。ま
た、前記相対的な姿勢調整完了時のチヤツクトツ
プ６の位置を記憶した制御部１４の制御のもと
に、同じロツトの２枚目以後の半導体ウエハ７に
関してもチヤツクトツプ６上に載置して制御部１
４を作動させるだけで自動的に電極パツド７ｂと
プローブ１１との対向位置合せと接合が行なわれ
るものである。

なお、上記実施例において、電極パツド７ｂと
プローブ１１との相対的な姿勢調整の前にプロー
ブ撮影用テレビカメラ１６で映されたプローブ１
１の像をモニタ用クロスライン１８の像と角度を
合わせることにより、もともとこのモニタ用クロ
スライン１８と平行となるように載置角度の修正
が行なわれた半導体ウエハ７上の半導体素子７ａ
との平行関係が最初に設定されることとなり、電
極パツド７ｂの像とプローブ１１の像の重ね合せ
はチヤツクトツプ６のＸ―Ｙ方向移動のみの簡単
な操作で済むものである。また上記実施例ではプ
ローブ１１の接触部側と対向した位置に直接プロ
ーブ撮影用テレビカメラ１６が設けられた半導体
試験装置を用いたが、上記対向位置に反射鏡を設
け、この反射鏡に映つたプローブ１１の像を間接
的に撮影するプローブ撮影用テレビカメラ１６が
設けられた半導体試験装置でも同様の効果が得ら
れるものである。

この発明は、以上述べた様に半導体ウエハとプ
ローブを互いにずれた調整位置に置き、この調整
位置において半導体ウエハ上に形成された電極パ
ツドとプローブの接触部側をそれぞれ別々に撮影
し、この各々の像を同一画面上に重ねて表示し
て、電極パツドとプローブの像を一致させる相対
的な姿勢調整を行なつた後に、半導体ウエハとプ
ローブを対向位置に置き、電極パツドとプローブ
とを接合させる方法をとつたので、対向した位置
で姿勢調整を行なうことが不可能となる多数の電
極パツドを有した半導体ウエハと、これに対応し
た多数の探針との姿勢調整が簡単に行なえるとい
う効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体試験装置の概略図、第２
図は第１図における顕微鏡観察図、第３図はこの
発明の一実施例に用いられる半導体試験装置の概
略図、第４図は第３図のテレビモニタ映像図であ
る。 図において、７は半導体ウエハ、７ｂは電極パ
ツド、１０はプローブカード、１１はプローブ、
１５はチツプ撮影用テレビカメラ、１６はプロー
ブ撮影用テレビカメラ、１９はモニタテレビであ
る。なお、各図中同一符号は同一、又は相当部分
を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一主面に多数の電極を有する半導体ウエハ
   と、上記電極に対応する複数の探針を有する測定
   具とを接合する方法において、 上記半導体ウエハと測定具とを対向位置から互
   いにずれた調整位置に位置せしめ、 該各調整位置にて、上記半導体ウエハの電極を
   第１のテレビカメラで撮影するとともに、上記各
   探針の先端側からその接触部を第２のテレビカメ
   ラで撮影し、 上記各映像を共通の画面上に重ねて表示しなが
   ら上記半導体ウエハと測定具の相対的な姿勢調整
   を行うことを特徴とする半導体ウエハの試験方
   法。