JP3662179B2

JP3662179B2 - ウェーハプロービング装置

Info

Publication number: JP3662179B2
Application number: JP2000222090A
Authority: JP
Inventors: ▲セオク▼ 浩朴; ▲キ▼ 相姜; 世章呉
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2020-07-24
Also published as: KR20010010698A; US6445172B1; JP2001068516A; KR100301060B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウェーハを検査するウェーハプロービング装置に係り、特にウェーハ検査用ニードルが装着されたウェーハプロービング装置及びこれを用いたウェーハ検査用ニードル校正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウェーハには多数個の集積回路チップが形成される。集積回路チップの特性を測定するためには集積回路チップをテスト装置に電気的に連結させるべきである。集積回路チップは非常に小さいためにテスト装置を直接連結できない。それで、多数本のニードルが設けられたプローブカードをテスト装置に連結した後、前記ニードルを集積回路チップのパッドに接触させて集積回路チップの特性を測定する。この際、テスト装置と多数本のニードルは多数本の信号線を通じて連結される。多数本の信号線は基本的に信号伝達特性が全て同一であるべきだが、実質的には違う場合が多い。なぜなら、信号線の製作過程で信号線の特性が違って形成される場合があるからである。集積回路チップに用いられる信号は非常に鋭敏なため、信号線の特性が異なればテスト装置から出力される信号がニードルに到達する時間が信号線ごとに異なる。そのようになれば、集積回路チップの特性を正確に測定できない。そのため、集積回路チップの特性を正確に測定するためには、信号線の特性を正確に測定してテスト装置からニードルに印加される信号をそれに合せて調整すればよい。これを信号を校正するという。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、現在はウェーハプロービング装置に備わるウェーハチャックにウェーハを載せた状態でニードルを全て集積回路チップのパッドに接触させる方法しかない。そのため、テスト装置で各ニードルに到達する信号の波形を正確に校正できない。
【０００４】
従って、本発明は、ウェーハ検査用ニードルに一つずつ接触できるウェーハプロービング装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、ウェーハ検査用ニードルに印加される信号を正確に校正するウェーハ検査用ニードル校正方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のウェーハプロービング装置は、多数本のニードルが設けられたプローブカードが装着されるウェーハプロービング装置において、支持部と、この支持部上に装着されたウェーハチャックと、多数本のニードル中の一つと接触し、信号線と前記多数本のニードルの位置を決定する位置手段を具備するニードルチャックと、前記多数本のニードルの位置に従って前記支持部を水平に移動させる手段と、前記支持部に結合され、前記ニードルチャックを垂直に移動させる移動手段とを具備することを特徴とする。
【０００６】
上記装置において、望ましくは、前記信号線の直径は前記ニードル間の距離より小さい。
また、前記ニードルチャックは前記信号線をシールドするシールド線をさらに具備する。
また、前記移動手段は、ニードルチャック支持部と、このニードルチャック支持部を垂直に移動させるレールと、このレールを回すモータと、このモータを制御するニードルチャックコントローラとを具備する。
また、前記モータはステップモータである。
また、前記ニードルチャックは前記ウェーハチャックより低い所に位置する。
また、前記シールド線は接地される。
また、前記位置手段は前記支持部上に装着される。
【０００７】
本発明の第２のウェーハプロービング装置は、ウェーハをテストするための多数本のニードルが設けられたプローブカードが装着されるウェーハプロービング装置において、前記ウェーハが置かれるウェーハチャックと、このウェーハチャックを固定させ、ウェーハチャックを水平及び垂直に移動させる手段を含むウェーハチャック支持部と、このウェーハチャック支持部上に設けられ前記多数本のニードル中の一つに接触するニードルチャックと、前記ウェーハチャック支持部上に設けられ前記多数本のニードルの位置を決定する位置手段と、この位置手段から前記ニードルの位置を示すデータを受け、そのデータに従って前記ニードルチャック及び前記ウェーハチャックの移動を制御するコントローラとを具備し、前記ニードルチャックは、導電性を有する信号線と、この信号線を取り囲むシールド線とを具備することを特徴とする。
【０００８】
上記第２の装置において、望ましくは、前記ニードルチャックの高さは前記ウェーハチャックの高さより低い。
また、前記シールド線は接地される。
【０００９】
本発明のウェーハ検査用ニードル校正方法は、ウェーハを検査するための多数本のニードルが設けられたプローブカード、導電性を有し前記多数本のニードル中の一つに接触するニードルチャック、このニードルチャックを垂直及び水平に移動させる手段、前記プローブカードに電気的に連結され所定信号を発生する信号発生器及び、前記ニードルチャックに電気的に連結され信号の波形とタイミングを測定する計測器を具備して前記ニードルに印加される信号を校正する方法において、(a) 前記多数本のニードルの位置を決定した後、前記多数本のニードル中の一つを選択してその選択したニードルに接触するために前記ニードルチャックを移動させる段階と、(b) 前記信号発生器から出力される所定信号を前記プローブカードを通じて前記選択されたニードルに印加する段階と、(c) 前記ニードルチャックを通じて前記選択されたニードルに到達する信号のタイミングを測定する段階と、(d) 前記(a)、(b)及び(c)段階を反復実行した後、前記測定に従って前記ニードルに到達する信号のタイミングを校正する段階とを含むことを特徴とする。
【００１０】
上記方法において、望ましくは、前記(a)段階の前記ニードルの位置は、カメラを用いて決定される。
また、前記(c)段階の前記測定は、前記信号の波形を測定することを含む。
【００１１】
以上の本発明によってウェーハ検査用ニードルに印加される信号を正確に校正できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施の形態を説明する。各図面に示した同じ参照符号は同じ部材を示す。
図１は、本発明の望ましい実施形態に係るウェーハプロービング装置の側断面を概略的に示す図面である。図１を参照すれば、本発明の第１実施形態に係るウェーハプロービング装置１０１は、本体１０５、プローブカード１１１、ウェーハチャック１２１、ウェーハチャック支持部１３１、サブチャック１４１及びカメラ１５１を具備する。
【００１３】
ウェーハチャック１２１上にウェーハ１８１が置かれる。ウェーハ１８１には多数個の集積回路チップが形成されている。ウェーハチャック１２１はウェーハチャック支持部１３１上に設けられる。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）にウェーハチャック支持部１３１を制御する装置が示されている。図２を参照すれば、ウェーハチャック支持部１３１はX軸レール２１１、２１２上に設けられ、X軸レール２１１、２１２によりX軸方向に移動する。X軸レール２１１はネジ式で形成されている。X軸レール２１１、２１２はレール支持台２２１、２２２により水平に固定される。レール支持台２２２にはステップモータ２３１が設けられていてX軸レール２１１を回す。X軸レール２１１が回転するにつれてウェーハチャック支持部１３１がX軸方向に移動する。レール支持台２２１、２２２はY軸レール２４１、２４２に設けられY軸レール２４１、２４２によりY軸方向に移動する。Y軸レール２４１の一端にステップモータ２５１が設けられている。ステップモータ２５１はY軸レール２４１を回し、Y軸レール２４１が回転するにつれてレール支持台２２１、２２２がY軸方向に移動する。ステップモータ２３１、２５１にはコントローラ２６１が連結されていて、コントローラ２６１によりステップモータ２３１、２５１が駆動する。コントローラ２６１、レール支持台２２１、２２２は主支持部２７１上に設けられる。主支持部２７１はモータ(図示せず)により上下に移動できる。ウェーハチャック支持部１３１とレール支持台２２１、２２２の移動方向は、ウェーハプロービング装置(図１の１０１)の構造及び特性に従って互いに変わる場合もある。
【００１４】
プローブカード１１１はウェーハチャック１２１の上部に位置する。プローブカード１１１には多数本のニードル１６１が設けられる。多数本のニードル１６１はウェーハテスト時に集積回路チップのパッドに接触する。カメラ１５１はウェーハチャック支持部１３１上に設けられ、プローブカード１１１に設けられたニードル１６１を撮影してコントローラ２６１に伝送する。コントローラ２６１は前記撮影された映像データを分析してニードル１６１の位置を把握して、ウェーハ１８１またはサブチャック１４１を正確に前記ニードル１６１に接触させる。位置手段としてのカメラ１５１はウェーハチャック支持部１３１上に設けられる。従って、カメラ１５１はウェーハチャック１２１と共に上下左右に移動する。
【００１５】
サブチャック１４１はニードルチャック１７１及び移動手段１７３、１７５、１７７、１７９を具備する。ニードルチャック１７１は図３に詳細に示されている。ニードルチャック１７１は、信号線３１１と、この信号線３１１を取り囲むシールド線３２１よりなる。シールド線３２１は接地される。信号線３１１はニードル１６１と接触する部分であって一端の一部が露出されている。その理由は、信号線３１１を細くすることによって、信号線３１１がニードル１６１に接触する時、隣接したニードルに信号線３１１が接触することを防止するためである。信号線３１１の直径L１はニードル１６１間の距離より小さく、集積回路チップのパッドの一辺の長さと類似する。集積回路チップのパッドの４辺の長さは一般的に同一である。従って、テストされる集積回路チップのパッドが小さくなれば信号線３１１の直径も小さくなる。ニードルチャック１７１の高さはウェーハチャック１２１の高さより低い。そうしてこそウェーハテスト時にニードルチャック１７１はプローブカード１１１により傷つかなくなる。
【００１６】
移動手段１７３、１７５、１７７、１７９としては、具体的には、ニードルチャック支持部１７３、垂直レール１７５、ニードルチャックコントローラ１７７及びモータ１７９を具備する。ニードルチャック１７１はニードルチャック支持部１７３に設けられ、動かないように固定される。ニードルチャック支持部１７３は垂直レール１７５に連結され、垂直レール１７５が回転するにつれて上下に移動する。垂直レール１７５にはモータ１７９、例えばステップモータが付属していて垂直レール１７５を回す。モータ１７９はニードルチャックコントローラ１７７により制御される。ニードルチャックコントローラ１７７はコントローラ(図２の２６１)に含まれる場合もある。
【００１７】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に、各々ウェーハ１８１とニードルチャック１７１がニードル１６１に接触した状態が示されている。図４（Ａ）と図４（Ｂ）に示したように、ウェーハチャック１２１上に置かれたウェーハ１８１をテストしようとする場合には、ウェーハチャック支持部１３１を水平に移動させてウェーハチャック１２１をプローブカード１１１と上下に一致させた後、ウェーハチャック支持部１３１を上に上げて選択された集積回路チップのパッドをニードル１６１に接触させる。ニードルチャック１７１をニードル１６１に接触させようとする場合には、ウェーハチャック支持部１３１を水平に移動させてニードルチャック１７１をプローブカード１１１と上下に一致させた後、ニードルチャック支持部１７３を上に上げて信号線３１１を選択されたニードル１６１に接触させる。信号線３１１は一回に一つのニードル１６１と接触する。
【００１８】
集積回路チップをテストするためにテスト装置(図６の６１１)からニードル１６１に信号を印加する時、前記信号がニードル１６１に到達する時間は同一であるべきだ。ところが、図５に示したように、信号A０〜A３がニードル１６１に到達する時間が違う場合がある。すると、テスト装置(図６の６１１)は集積回路チップの特性を正確にテストできない。集積回路チップの特性を正確にテストするために信号A０〜A３がニードル１６１に到達する時間を同一に合せるべきだ。この際、テスト装置(図６の６１１)から出力されてニードル１６１に一番遅く到達する信号A１を基準として他の信号A０、A２、A３を少しずつ延ばすことによって、全ての信号A０〜A３がニードル１６１に同じ時間に到達するように校正する。
【００１９】
ニードル１６１に印加される信号を校正するためには、図６に示したようにテスト装置６１１とウェーハプロービング装置１０１を電気的に連結する。テスト装置６１１は信号発生器６２１と計測器６３１とを具備する。信号発生器６２１はプローブカード１１１に電気的に連結され、計測器６３１はニードルチャック１７１に電気的に連結される。ニードル１６１に印加される信号を校正するためには、先ずニードルチャック１７１を上に上げてニードルチャック１７１を一つのニードル１６１に接触させる。この状態で信号発生器６２１は信号を発生してプローブカード１１１を通じて前記一つのニードル１６１に印加する。この際、計測器６３１は、ニードルチャック１７１を通じて信号を受信し、受信した信号が信号発生器６２１から出力されて計測器６３１に到達するのにかかる時間を測定する。これと同じ方式で、プローブカード１１１に設けられた全てのニードル１６１に信号を印加しこの信号が計測器６３１に到達する時間を測定する。テスト装置６１１は、前記信号がニードル１６１を通じて計測器６３１に到達する時間を全て比較して、その中で一番遅い信号を基準として他の信号を校正する。
【００２０】
図７は、本発明の第２実施形態に係るウェーハプロ−ビング装置の側断面を概略的に示す図面である。図７を参照すれば、ニードルチャック１７１がウェーハチャック支持部１３１上に設けられる。ニードルチャック１７１をニードル１６１に接触させるためには、ウェーハチャック支持部１３１と主支持部(図２（Ｂ）の２７１)を水平及び上下に移動させる。こうすることによって図１に示した移動手段１７３、１７５、１７７、１７９が要らなくなる。その他動作は図１に説明した通りである。
【００２１】
図８は、本発明の望ましい実施形態に係るウェーハ検査用ニードル校正方法を示すフローチャートである。図８を参照して図１に示したウェーハ検査用ニードルに到達する信号の校正方法を説明する。ニードルチャック接触段階８１１で先ず、カメラ１５１を用いて多数本のニードル１６１の位置を把握する。次いで多数本のニードル１６１中の一つを選択しウェーハチャック支持部１３１とニードルチャック１７１を移して前記選択されたニードルに信号線３１１を接触させる。信号印加段階８２１で、信号発生器６２１は所定信号を出力してプローブカード１１１に伝達する。すると前記所定信号は、プローブカード１１１の内部回路を通じて前記選択されたニードルに伝えられる。
【００２２】
信号測定段階８３１で、計測器６３１を用いて前記選択されたニードルに接触した信号線３１１を通して伝送される信号のタイミングを測定する。信号校正段階８４１で、ニードルチャック１７１を側方に移して他のニードルに接触させた後、この他のニードルに信号を印加してこれを測定する。このような方法で全てのニードル１６１に信号を印加し、印加した信号を計測器６３１で測定してこれらを比較分析した後、一番遅い信号に合せて他の信号を校正する。必要な場合、ニードル１６１に印加される信号の電圧及び電流も測定して調整できる。
このように校正が完了した状態でウェーハの集積回路チップをテストすれば集積回路チップの特性を正確にテストできる。
【００２３】
以上で最適の実施の形態が開示された。ここで特定の用語が使われたが、これは単に本発明を説明するために使われたものであって、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって本技術分野の通常の知識を有する者であればこれより多様な変形及び均等な他の実施の形態が可能であることを理解するはずである。従って、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想により決まるべきである。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ニードルチャックをウェーハプローブカードに設けられたニードルに一つずつ接触させてニードルに印加される信号を校正できる。これにより各ニードルから出力される信号の波形、各ニードルの校正状態、各ニードルに流れる電流及び電圧などを検査できて、集積回路チップの特性を正確に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るウェーハプロービング装置の側断面を概略的に示す図。
【図２】図１に示したウェーハチャック支持部及びウェーハチャック支持部を制御する装置の平面及び側面を概略的に示す図。
【図３】図１に示したニードルチャックを拡大して示す図。
【図４】図１に示したニードルに各々ウェーハチャック上に置かれたウェーハとニードルチャックが接触した状態を示す図。
【図５】ニードルに印加される信号を示す図。
【図６】信号がニードルに到達する時間を測定する方法を説明するために示した図。
【図７】本発明の第２実施形態に係るウェーハプロービング装置の側断面を概略的に示す図。
【図８】本発明の望ましい実施形態に係るウェーハ検査用ニードル校正方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０１ウェーハプロービング装置
１０５本体
１１１プローブカード
１２１ウェーハチャック
１３１ウェーハチャック支持部
１４１サブチャック
１５１カメラ
１６１ニードル
１７１ニードルチャック
１７３、１７５、１７７、１７９移動手段
１８１ウェーハ

Claims

多数本のニードルが設けられたプローブカードが装着されるウェーハプロービング装置において、
支持部と、
この支持部上に装着されたウェーハチャックと、
導電性を有し、多数本のニードル中の一つと接触する軸状のニードル接触部と、
前記多数本のニードルの位置を把握する位置把握手段と、
前記多数本のニードルの位置に従って前記支持部を水平に移動させる手段と、
前記支持部に結合され、前記ニードル接触部を垂直に移動させて前記ニードル接触部を前記１つのニードルに対して接触させる又は離す移動手段とを具備することを特徴とするウェーハプロービング装置。
前記ニードル接触部は、前記ニードルと接触する部分として信号線を有し、この信号線の直径は前記ニードル間の距離より小さいことを特徴とする請求項１に記載のウェーハプロービング装置。
前記ニードル接触部は前記信号線をシールドするシールド線をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載のウェーハプロービング装置。
前記移動手段は、
ニードル接触部の支持部と、
このニードル接触部の支持部を垂直に移動させるレールと、
このレールを回すモータと、
このモータを制御するニードル接触部コントローラと
を具備することを特徴とする請求項１に記載のウェーハプロービング装置。
前記モータはステップモータであることを特徴とする請求項４に記載のウェーハプロービング装置。
前記ニードル接触部は前記ウェーハチャックより低い所に位置することを特徴とする請求項１に記載のウェーハプロービング装置。
前記シールド線は接地されることを特徴とする請求項３に記載のウェーハプロービング装置。
前記位置把握手段は前記支持部上に装着されることを特徴とする請求項１に記載のウェーハプロービング装置。