JPS635542A - 半導体ウエハプロ−バ - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体ウエハプローバに関するもので、例
えば、全自動半導体ウェハブローバに利用して有効な技
術に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体集積回路装置は、それが半導体ウェハに完成され
た段階で、所望の電気的特性ないし回路機能を備えてい
るか否かを検査する。このブロービング工程においては
、細い線条の針で構成されたプローブを半導体チップの
ポンディングパッドに押し当ててテスターと半導体チッ
プとの電気的接続を行う。上記プローブとポンディング
パッドとの間で接触不良があると、半導体チップが良品
であって不良品として判定されてしまう。この接触不良
の原因として、プローブのセツティング不良によるもの
よりも、プローブの尖端に付着する酸化アルミニュウム
粉末、ゴミあるいは飛び敗ったマーキングインクによる
ものの方が圧倒的に多いことが判明した。

そこで、プローブの尖端をセラミック等により構成され
た研磨台にプローブの尖端を押し付けて上記尖端に付着
した上記粉末、ゴミ等を取り除く装置を設けたウェハプ
ローバが、特公昭５７−５９６６８号公報によって公知
である。このウェハプローバにあっては、ウェハチャッ
クトップの周辺に設けられた研磨台の凸凹を有する表面
にプローブの尖端を押し当てた状態でウェハチャックト
ップを移動させる等によって上記粉末、ゴミ等を除去す
る。しかしながら、上記絶縁物である酸化アルミニュウ
ム粉末やゴミ等は極めて微細であるので、上記方法によ
って完全にこれらを除去することが難しいし、それに比
較的長時間を費やしてしまう。

また、プローブの針圧の設定は、ボンディングバンドに
、実際に針を押し当てて、ポンディングパッドの表面に
付いた針跡を顕微鏡によって観測している。この方法で
は、作業者の主観によって判定が行われるため、その信
頼性が悪いことの他計圧設定に比較的長時間を費やすこ
とになってしまう。なお、固定プローブボードにエツジ
センサーを設けて、フローブの接触状を検出することも
可能であるが、エツジセンサーは信頼性が悪いことの他
、半導体素子や配線の微細化に伴い、上記入クライブラ
インそのものの幅も小さく形成されろ半導体ウェハが多
くなっており、このような半導体ウェハでは上記エツジ
センサーを利用することができない。

この発明の目的は、簡単な構成によって、プローブの洗
浄機能及び針圧設定機能を付加した半導体ウエハプロー
バを提供することにある。

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。

〔問題点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、下記の通りである。

すなわち、ストレン・ゲージに電気信号の供給によって
振動子として作動させてプローブの研磨を行うとともに
、圧力センサーとして作動させることによりプローブの
針圧測定を行うようにするものである。

〔作　用〕

上記した手段によれば、ストレン・ゲージの電気／圧力
の相互変換作用を利用して、フローブの洗浄及び針圧測
定が可能になる。

〔実施例〕

第１図は、この発明に係る半導体ウェハプローハの一実
施例を示す要部概略断面図である。

同図において、１はウェハチャックトップ（測定載置台
）である。このウェハチャックトップ１の上面は、第２
図に示すように、被測定物である半導体ウェハ（図示せ
ず）を吸引固定する複数の吸気溝１ａと各４１ａの底面
に吸気孔（図示せず）が設けられる。このウェハチャッ
クトップ１は、Ｘ、ＹステージによりＸ、Ｙ方向（第２
図では上下、左右）に移動制御させられ、θ方向に回転
制御させられる。すなわち、半導体ウェハは、それが吸
引固定された状態で、まず上記θ方向の回転制御により
、半導体ウェハのＸ／Ｙ軸と、Ｘ。

ＹステージのＸ／Ｙ軸とが一敗させられる（アライニン
グ）。この後、測定すべき最初の半導体チップの電極と
、固定フローブボード４のプローブ５の尖端との位置合
わせ（針合わせ）を行う。以下、１個の半導体チップの
測定毎にＸ又は／及びＹ方向に、半導体チップの間隔（
ピッチ）分ずつ移動させることによって、各半導体チッ
プの針合わせが自動的に行われる。

ウェハチャックトップ１は、パルスモータを用いてＺ方
向（アップ／ダウン）に移動する。すなわち、上記針合
わせの後に、ウェハチャックトップは、押し上げられる
ことにより半導体チップのボンディングバンドを固定プ
ローブの尖端に押し付けることにより電気的な接続を行
う。その試験が終了すると、ウェハチャックトップ１は
一旦下げられ、次の半導体チップへの針合わせのための
移動動作を行う。

上記固定プローブボード４は、プローブボード・ホルダ
ーに装填される。プローブボード・ホルダーは、特に制
限されないが、Ｌ字形の支持面を持つボード取付台６と
押え治具７とにより構成される。すなわち、ボード取付
台６のＬ字の部分で固定プローブボード４の下面側と側
面を支え、その表面側から押え治具７により押し付けて
ネジ８によってボード取付台６に固着するものである。

固定プローブボード４は、中心部に開口が設けられたプ
リント基板からなり、その下面側の開口部に複数のプロ
ーブ５が円錐放射状態に固定されている。

この実施例においては、プローブ５の尖端の付着物を除
去、及び針圧の設定のために、特に制限されないが、上
記Ｘ、ＹテーブルからＬ字形の取り付はアーム３が設け
られる。このアーム３の上部には、第２図に示すように
ストシン・ゲージ２が設けられる。なお、上記ストシン
・ゲージ２の振動がテーブルを介してウェハチャックト
ップ１に伝わるのを防止するため、上記アーム３には防
振板が設けられる（図示せず）。

上記ストシン・ゲージ２は、第３図に示すように、特に
制限されないが、セラミック基板２ａに抵抗材料２ｂが
、所定のパターンにより接着されてなる。上記抵抗材料
２ｂは、例えば、銅−ニッケル合金からなる。この抵抗
材料２ｂの両端の電掻は、切り換えスイッチＳ１と８２
を介して、プリフジ回路ＢＣと、発振回路ＰＣとに切り
換えて接続される。例えば、スイッチＳ１と８２により
ストシン・ゲージをブリッジ回路ＢＣに接続した場合に
は、ストシン・ゲージ２は、圧力センサーとして作動し
、ブリフジ回路ＢＣからプローブの接触圧力に応じた電
気信号Ｖｓが出力される。また、スイッチＳ１と３２に
よって、発振回路ＰＣ側に切り換えられると、ストシン
・ゲージ２は、振動子として作動する。このように、ス
トシン・ゲージ２は、針圧の測定を行う必要から、その
表面からの圧力に対して高い感度を持った電気信号を形
成するように、上記抵抗材料のパターンが選ばれる。

以上構成のストシン・ゲージウエハプローバにおいては
、その半導体ウェハの測定開始にあたって、上記のよう
なスイッチ３１．３２の切り換えによって、ストシン・
ゲージを圧力センサーとして作動させる。すなわち、固
定プローブボードが装填されると、上記ストシン・ゲー
ジ２にそのプローブを押し当てて、その圧力を直接的に
測定するものである。これによって、簡単にフロープの
針圧の設定が行える。このような針圧の設定によって、
極薄いアルミニュウム層からなるボンディングパッドを
付抜けてしまうという破損や、大きな傷を付けてしまう
ことによるボンディング不良の原因を除くことができる
。また、接触圧の不足による電気的接続不良の発生を防
止することができる。

また、半導体チップの測定中において、連続して複数回
にわたって半導体チップに不良が生じた場合、予めプロ
グラムされたＸ、Ｙステージの動作制御によって、固定
プローブの位置に上記ストシン・ゲージ２を移動させて
、スイッチＳ１と８２の切り換えによって、ストシン・
ゲージ２を超音波振動させる電気信号を発振回路ＰＧか
ら供給して、その振動状態のストシン・ゲージ２の表面
にプローブを押し当てて洗浄を行う。あるいは、その試
験開始前と、−定の試験数毎に上記同様な動作によって
プローブの洗浄を行うものである。

上記超音波振動に応じてプローブの尖端は、セラミック
板の振動やその表面の凸凹で擦られるので、微細な酸化
アルミニュウム粉末やゴミを高速に確実に除去すること
ができる。

上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 （１）ストシン・ゲージに選択的に電気信号を供給する
ことによって振動子として作動させ、その超音波振動に
よってプローブ尖端を洗浄するものであるので、高速に
かつ確実な洗浄を行うことができるという効果が得られ
る。

（２）上記（１）により、プローブによる半導体チップ
への接触不良を大幅に低減できる。これによって、良品
を不良品とする誤判定を大幅に低減できるから、半導体
チップの歩留りの向上を図ることができるという効果が
得られ名。

（３）上記（１）により、プローブの接触機能を自動回
復を高速に行えることができる。これによって、自動ウ
ェハプローバの効率的なブロービングを実現できるとい
う効果が得られる。

（４）ストシン・ゲージを圧力センサーとして作動させ
ることによって、プローブの針圧を正確にモニターする
ことができる。これによって、プローブの針圧の設定を
正確にしかも短時間に行うとこができるという効果が得
られる。

（５）上記（４）により、接触不良や半導体チップを破
損うさせたり、あるいはボンディング不良を防止するこ
とができるという効果が得られる。

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、この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
能であることはいうまでもない０例えば、ストシン・ゲ
ージの表面に凹凸を持つ薄い研磨板（圧力感度を損なわ
ない程度の機械強度を持つもの）を設けるものであって
もよい。

この場合には、研磨機能の向上とプローブの尖端の接触
によって抵抗材料が傷つけられることによる特性の変動
を防止することができる。また、ストシン・ゲージは、
ウェハプローバにおける上記Ｘ、Ｙテーブルに取り付け
るものの他、可動アームに取り付けて、プローブの洗浄
を行うときにそのアームを伸ばして前記同様に洗浄を行
うものであってもよい、この場合、ウェハチャックトッ
プ゛は、例えばコースアライメントステージ付近に退避
させられる。

この発明は、半導体ウエハプローバに広く利用できるも
のである。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明の効果を簡単に説明すれば
下記の通りである。すなわち、ストシン・ゲージに選択
的に電気信号を供給することによって振動子として作動
させることにより高速にかつ確実な洗浄を行うことがで
きるともに、ストシン・ゲージを圧力センサーとして作
動させることによって、プローブの針圧を正確にモニタ
ーすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る半導体ウェハの一実施例を示
す要部概略断面図、 第２図は、そのウェハチャックトップとストシン・ゲー
ジの上面図、 第３図は、ストシン・ゲージとそれが接続される電気回
路の一実施例の示すブロック図である。 １・・ウェハチャックトップ、１ａ・・溝、２・・スト
シン・ゲージ、２ａ・・セラミック基板、２ｂ・・抵抗
材料パターン、３・・アーム、４・・固定プローブボー
ド、５・・プローブ、６・・ボード取付台、７・・押え
治具、８・・ネジＢＣ・・ブリッジ回路、ＰＧ・・発振
回路、Ｓｌ、Ｓ２・・切り換えスイッチ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体ウェハの測定載置台とほゞ同一の水平面に取
   り付けられるストレン・ゲージと、このストレン・ゲー
   ジに対して、それを振動させる駆動信号を供給し、又は
   上記ストレン・ゲージからの電気信号を受ける切り換え
   スイッチ手段とを含むことを特徴とする半導体ウェハフ
   ローバ。 ２、上記ストレン・ゲージは、セラミック板とその表面
   に形成される抵抗材料からなるものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の半導体ウェハプローバ
   。 ３、上記ストレン・ゲージは、上記測定載置台に対して
   取り付けられるものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１又は第２項記載の半導体ウェハプローバ。