JP6308639B1 - Probing station - Google Patents

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Abstract

【課題】一括コンタクトするための、簡易な構成のプロービングステーションを提供する。【解決手段】半導体ウエハが搭載面上に搭載されるウエハステージと、プローブカードと、平面微小移動機構と、光学系ユニットとを備えて構成される。プローブカードは、ウエハステージと略同じ大きさで、半導体ウエハに形成された全てのチップの電極にコンタクト可能な電極を有する。平面微小移動機構は、ウエハステージの搭載面を、当該搭載面を含む平面内で、半導体ウエハをウエハステージに搭載する際の平面位置ずれの精度分だけ移動させる。光学系ユニットは、ウエハステージの位置決めの際に、プローブカードとウエハステージの間に配置され、半導体ウエハの電極とプローブカードの電極をそれぞれ撮像する。【選択図】図１A probing station having a simple configuration for batch contact is provided. A semiconductor wafer includes a wafer stage on which a semiconductor wafer is mounted, a probe card, a planar micro-movement mechanism, and an optical system unit. The probe card is approximately the same size as the wafer stage, and has electrodes that can contact electrodes of all chips formed on the semiconductor wafer. The plane micro-movement mechanism moves the mounting surface of the wafer stage within the plane including the mounting surface by the accuracy of the plane position shift when mounting the semiconductor wafer on the wafer stage. The optical system unit is disposed between the probe card and the wafer stage when the wafer stage is positioned, and images the semiconductor wafer electrode and the probe card electrode, respectively. [Selection] Figure 1

Description

この発明は、プロービングステーションに関する。   The present invention relates to a probing station.

近年、大量のデータを保存、整理、活用することが様々な場面で求められ、その主要な記憶媒体として半導体メモリが利用されている。半導体メモリは、微細パターンを描画、露光した半導体チップ上に形成され、電気的特性試験を経て、パッケージに封入される。半導体チップは、１枚の半導体ウエハに多数形成される。電気的特性試験では、半導体チップが有する電極に、プローブカードが有する電極をコンタクトさせる、プロービングステーションが用いられる（例えば、特許文献１又は２参照）。   In recent years, it has been required in various situations to store, organize and utilize a large amount of data, and a semiconductor memory is used as a main storage medium. A semiconductor memory is formed on a semiconductor chip on which a fine pattern is drawn and exposed, and is encapsulated in a package after an electrical characteristic test. Many semiconductor chips are formed on a single semiconductor wafer. In the electrical characteristic test, a probing station is used in which an electrode of a probe card is brought into contact with an electrode of a semiconductor chip (see, for example, Patent Document 1 or 2).

半導体メモリの単価を下げるには、半導体チップに形成される配線パターンを微細化する、あるいは、半導体ウエハの径を大きくすることで、一枚の半導体ウエハから取り出すことができる半導体チップの数を多くすることが有効である。また、複数の半導体チップの測定を同時に行うことにより電気的特性試験の時間を短くし、この結果として、同じ時間に取り出すことができる半導体チップの数を多くすることも有効である。   In order to reduce the unit price of semiconductor memory, the number of semiconductor chips that can be taken out from one semiconductor wafer is increased by miniaturizing the wiring pattern formed on the semiconductor chip or increasing the diameter of the semiconductor wafer. It is effective to do. It is also effective to shorten the electrical characteristic test time by simultaneously measuring a plurality of semiconductor chips, and as a result, to increase the number of semiconductor chips that can be taken out at the same time.

このような状況に鑑みて、各半導体メーカは、近年、半導体ウエハの大口径化と、半導体チップの複数同時測定化を行ってきた。こういった複数同時測定の最も効率的な手法として半導体ウエハ全面の半導体チップにプローブカードの電極を接触させる一括コンタクトがある。   In view of such a situation, each semiconductor manufacturer has recently increased the diameter of a semiconductor wafer and simultaneously measured a plurality of semiconductor chips. One of the most efficient methods for such simultaneous measurement is batch contact in which the electrode of the probe card is brought into contact with the semiconductor chip on the entire surface of the semiconductor wafer.

ちなみに従来のプロービングステーションを用いて、半導体ウエハに形成される全ての半導体チップに一括コンタクトをする際は、プローブカードと半導体ウエハの位置合わせを行うアライメントの後に、一度だけプローブカードを所定の位置に、いわゆるステップ移動する。   By the way, when using the conventional probing station to contact all the semiconductor chips formed on the semiconductor wafer at a time, the probe card is placed once in a predetermined position after the alignment for aligning the probe card and the semiconductor wafer. , So-called step movement.

ここで、従来のプロービングステーションは、複数の半導体チップの同時測定を行うにあたり、半導体ウエハに複数形成された半導体チップのチップサイズの整数倍の距離を移動しながら、複数回に分けて電気的特性の測定を行うことを前提として開発されている。このため、従来のプロービングステーションでは、１チップ単位の測定が基本である都合上、ステップ移動する機構的なストロークを保持している。例えば、１２インチウエハ対応機ではＸＹ軸とも最低で３００ｍｍのストロークが必要である。しかもこのストローク全域において高精度でなければならない。   Here, the conventional probing station divides the electrical characteristics into multiple times while moving a distance that is an integral multiple of the chip size of the semiconductor chips formed on the semiconductor wafer when simultaneously measuring multiple semiconductor chips. It has been developed on the premise of measuring. For this reason, the conventional probing station maintains a mechanical stroke that moves step by step because measurement is basically performed in units of one chip. For example, a 12-inch wafer compatible machine requires a minimum stroke of 300 mm for both the XY axes. Moreover, it must be highly accurate throughout this stroke.

特開２００６−３３９１９６号公報JP 2006-339196 A 特開２００７−０９５７５３号公報JP 2007-095753 A

しかしながら、半導体ウエハの大口径化に伴って、チップサイズの整数倍の距離を移動する機構と、複数の半導体チップの同時測定を行うにあたって求められる精度及び剛性は、近年飛躍的に高度になっている。従来のプロービングステーションでは、プローブカードが半導体ウエハの中心位置からずれて、すなわちオフセットして、コンタクトすることで生じる垂直方向の偏荷重によるモーメントに対応するため、特別な構成を持ったＺ軸か、非常に剛性の高いガイド機構を用いる必要がある。   However, with the increase in the diameter of semiconductor wafers, the mechanism that moves a distance that is an integral multiple of the chip size and the accuracy and rigidity required for simultaneous measurement of a plurality of semiconductor chips have increased dramatically in recent years. Yes. In the conventional probing station, the probe card is offset from the center position of the semiconductor wafer, that is, offset, to cope with the moment due to the vertical offset load caused by contact, the Z-axis with a special configuration, It is necessary to use a very rigid guide mechanism.

このため、プロービングステーションの設計及び製造は困難さを増してきている。   For this reason, the design and manufacture of probing stations has become more difficult.

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、半導体ウエハに形成された全てのチップの電極に、一括コンタクトするための、簡易な構成のプロービングステーションを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a probing station having a simple configuration for collectively contacting electrodes of all chips formed on a semiconductor wafer. There is to do.

上述した目的を達成するために、この発明の、半導体ウエハの電気的特性を測定するプロービングステーションは、半導体ウエハが搭載面上に搭載されるウエハステージと、プローブカードと、平面微小移動機構と、光学系ユニットとを備えて構成される。   In order to achieve the above-described object, a probing station for measuring electrical characteristics of a semiconductor wafer according to the present invention includes a wafer stage on which a semiconductor wafer is mounted on a mounting surface, a probe card, a planar micro-movement mechanism, And an optical system unit.

プローブカードは、ウエハステージと略同じ大きさで、半導体ウエハに形成された全てのチップの電極にコンタクト可能な電極を有する。平面微小移動機構は、ウエハステージの搭載面を、当該搭載面を含む平面内で、半導体ウエハをウエハステージに搭載する際の平面位置ずれの精度分だけ移動させる。光学系ユニットは、ウエハステージの位置決めの際に、プローブカードとウエハステージの間に配置され、半導体ウエハの電極とプローブカードの電極をそれぞれ撮像する。   The probe card is approximately the same size as the wafer stage, and has electrodes that can contact electrodes of all chips formed on the semiconductor wafer. The plane micro-movement mechanism moves the mounting surface of the wafer stage within the plane including the mounting surface by the accuracy of the plane position shift when mounting the semiconductor wafer on the wafer stage. The optical system unit is disposed between the probe card and the wafer stage when the wafer stage is positioned, and images the semiconductor wafer electrode and the probe card electrode, respectively.

この発明のプロービングステーションによれば、ウエハステージと略同じ大きさで、半導体ウエハに形成された全てのチップの電極にコンタクト可能な電極を有するプローブカードを備え、半導体ウエハに形成された全てのチップの電極に、一括コンタクトすることを目的にしている。このため、プローブカードとウエハステージの位置合わせを行うアライメントの後に”ステップ移動”すること無しに半導体ウエハの電極とプローブカードの電極とのコンタクトができる。   According to the probing station of the present invention, all the chips formed on the semiconductor wafer are provided with a probe card having electrodes that are substantially the same size as the wafer stage and capable of contacting the electrodes of all the chips formed on the semiconductor wafer. The purpose is to make contact with the electrodes at once. For this reason, it is possible to contact the electrode of the semiconductor wafer and the electrode of the probe card without performing “step movement” after the alignment for aligning the probe card and the wafer stage.

このことにより、平面微小移動機構は、半導体ウエハをウエハステージに搭載する際に発生しうるずれを平面内で位置合わせするに必要十分な量だけ移動させればよく、従来のプロービングステーションで“ステップ移動”のために必要とされるストロークを必要としない。   As a result, the plane micro-movement mechanism has only to move the amount of displacement that may occur when the semiconductor wafer is mounted on the wafer stage by a necessary and sufficient amount to align within the plane. Does not require the stroke required for “movement”.

また、この発明のプロービングステーションでは、プローブカードと半導体ウエハが必ず決められた位置でのみコンタクトするためＺ軸に不要なモーメントが生じない。従って、垂直荷重に対する適切な設計と製造とが容易である。   In the probing station of the present invention, since the probe card and the semiconductor wafer are contacted only at a predetermined position, an unnecessary moment does not occur on the Z axis. Therefore, it is easy to properly design and manufacture for a vertical load.

この発明のプロービングステーションを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the probing station of this invention.

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。なお、構成要素の一部の図示及び説明を省略することもある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the shape, size, and arrangement relationship of each component are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood. Note that illustration and description of some of the components may be omitted.

また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。   In the following, a preferred configuration example of the present invention will be described, but it is merely a preferred example. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, and many changes or modifications that can achieve the effects of the present invention can be made without departing from the scope of the configuration of the present invention.

図１を参照して、この発明のプロービングステーションを説明する。図１は、この発明のプロービングステーションを説明するための図である。図１（Ａ）は、プロービングステーションを側面から見た模式図であり、図１（Ｂ）は、プロービングステーションが備える平面微小移動機構の一構成例を説明するための図であって、上面から見た模式図である。   The probing station of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram for explaining a probing station of the present invention. FIG. 1A is a schematic view of the probing station as viewed from the side, and FIG. 1B is a diagram for explaining a configuration example of the planar micro-movement mechanism provided in the probing station. It is the seen schematic diagram.

この発明のプロービングステーションは、例えば、テストヘッド１０、パフォーマンスボード２０、プローブカード３０、ウエハステージ６０、圧力センサ８０、Ｚ軸移動機構９０、平面微小移動機構７０、及び、光学ユニット４０を備えて構成される。   The probing station of the present invention includes, for example, a test head 10, a performance board 20, a probe card 30, a wafer stage 60, a pressure sensor 80, a Z-axis moving mechanism 90, a planar fine moving mechanism 70, and an optical unit 40. Is done.

テストヘッド１０は、電気的特性試験を行う際に、外部からの指示に応答して、試験信号を半導体ウエハ５０に送り、半導体ウエハ５０が出力する応答信号に対する評価を行う。   When performing an electrical characteristic test, the test head 10 sends a test signal to the semiconductor wafer 50 in response to an instruction from the outside, and evaluates the response signal output from the semiconductor wafer 50.

パフォーマンスボード２０は、テストヘッド１０とプローブカード３０の間に設けられる。テストヘッド１０とプローブカード３０の間での信号伝送は、パフォーマンスボード２０を経て行われる。   The performance board 20 is provided between the test head 10 and the probe card 30. Signal transmission between the test head 10 and the probe card 30 is performed via the performance board 20.

プローブカード３０は、半導体ウエハ５０に形成された全ての半導体チップが有する電極にコンタクト可能な電極（又は、プローブピン、プローブ針）を有する。このため、プローブカード３０は、少なくとも、半導体ウエハ５０と略同じ大きさの口径を有する。プローブカード３０に設けられる電極の数は、２０，０００以上になることもある。   The probe card 30 has electrodes (or probe pins, probe needles) that can contact electrodes of all semiconductor chips formed on the semiconductor wafer 50. For this reason, the probe card 30 has at least a diameter substantially the same as that of the semiconductor wafer 50. The number of electrodes provided on the probe card 30 may be 20,000 or more.

ウエハステージ６０は、その搭載面上に半導体ウエハ５０が搭載される。このため、ウエハステージ６０の口径は、半導体ウエハ５０の口径よりやや大きい。ここでは、ウエハステージ６０の搭載面を含む平面をＸＹ平面とし、これに直交する軸をＺ軸として説明する。   The wafer stage 60 has the semiconductor wafer 50 mounted on its mounting surface. For this reason, the diameter of the wafer stage 60 is slightly larger than the diameter of the semiconductor wafer 50. Here, a plane including the mounting surface of the wafer stage 60 will be described as an XY plane, and an axis orthogonal to the plane will be described as a Z axis.

光学ユニット４０は、ウエハステージ６０のＸＹ平面内での微小移動、すなわち、位置決めの際に、プローブカード３０とウエハステージ６０の間に配置される。この光学ユニット４０は、上下視野光学顕微鏡を利用しており、半導体ウエハ５０が有する電極とこれに対応するプローブカード３０が有する電極を同時に撮像できる上下視野光学系を備えて構成される。一例として、光学ユニット４０は、カメラ等の撮像手段４２とプリズム４４を用いて構成できる。   The optical unit 40 is disposed between the probe card 30 and the wafer stage 60 when the wafer stage 60 is finely moved in the XY plane, that is, positioned. The optical unit 40 uses a vertical field optical microscope and includes a vertical field optical system capable of simultaneously imaging the electrodes of the semiconductor wafer 50 and the electrodes of the probe card 30 corresponding thereto. As an example, the optical unit 40 can be configured using an imaging means 42 such as a camera and a prism 44.

従来のプロービングステーションでは、プローブカードと半導体ウエハの位置決めをする撮像手段として、上方を見るプローブカードアライメント用光学系と、下方を見るウエハアライメント用光学系をそれぞれ用意し、光学系間の位置補正を行うパラメータを用いて位置決めを行っている。   In the conventional probing station, the probe card alignment optical system looking upward and the wafer alignment optical system looking downward are prepared as imaging means for positioning the probe card and the semiconductor wafer, respectively, and the position correction between the optical systems is performed. Positioning is performed using the parameters to be performed.

従来のプロービングステーションでは、プローブカードアライメント用光学系はウエハステージとともに移動させる必要がある。従って、ウエハアライメント用光学系との相互位置関係を確認するためには両光学系の光軸が一致する位置も移動範囲の中に通常含めなければならない。このために従来のプロービングステーションはウエハ口径に対応するストロークよりも大きなストロークで移動できなければならない。   In the conventional probing station, the optical system for probe card alignment needs to be moved together with the wafer stage. Therefore, in order to confirm the mutual positional relationship with the wafer alignment optical system, a position where the optical axes of both optical systems coincide with each other must usually be included in the movement range. For this reason, the conventional probing station must be able to move with a stroke larger than the stroke corresponding to the wafer diameter.

これに対し、上下視野光学系を備えた光学ユニット４０を用いて位置決めを行うと、複数の光学系間の位置補正が不要となり、容易にＸＹ平面内の位置決めをすることができる。さらに、従来のプロービングステーションで必要であった移動ストロークの拡張も不要となる。   On the other hand, when positioning is performed using the optical unit 40 including the vertical visual field optical system, position correction between the plurality of optical systems is not required, and positioning in the XY plane can be easily performed. Furthermore, it is not necessary to extend the movement stroke that is necessary in the conventional probing station.

ＸＹ平面内の位置決めは、光学ユニット４０で撮像した結果に基づいて、平面微小移動機構７０が、ウエハステージ６０をＸＹ平面内で微小移動させることにより行われる。   Positioning in the XY plane is performed by causing the plane minute movement mechanism 70 to slightly move the wafer stage 60 in the XY plane based on the result of imaging by the optical unit 40.

平面微小移動機構７０は、例えば、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２の４つの駆動軸を持つ４軸ステージによって達成される。Ｘ１駆動軸７４ａとＸ２駆動軸７４ｂを、同じ方向に移動させれば、ウエハステージ６０は、Ｘ軸に沿って移動する。すなわち、Ｘ１駆動軸７４ａとＸ２駆動軸７４ｂとで、ウエハステージ６０をＸ軸に沿って移動させるＸ駆動軸として機能する。   The planar minute movement mechanism 70 is achieved by, for example, a four-axis stage having four drive axes of X1, X2, Y1, and Y2. If the X1 drive shaft 74a and the X2 drive shaft 74b are moved in the same direction, the wafer stage 60 moves along the X axis. That is, the X1 drive shaft 74a and the X2 drive shaft 74b function as an X drive shaft that moves the wafer stage 60 along the X axis.

同様に、Ｙ１駆動軸７６ａとＹ２駆動軸７６ｂを、同じ方向に移動させれば、ウエハステージ６０は、Ｙ軸に沿って移動する。すなわち、Ｙ１駆動軸７６ａとＹ２駆動軸７６ｂとで、ウエハステージ６０をＹ軸に沿って移動させるＹ駆動軸として機能する。   Similarly, if the Y1 drive shaft 76a and the Y2 drive shaft 76b are moved in the same direction, the wafer stage 60 moves along the Y axis. That is, the Y1 drive shaft 76a and the Y2 drive shaft 76b function as a Y drive shaft that moves the wafer stage 60 along the Y axis.

Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２の４つの駆動軸の移動量を適宜設定すれば、回転方向に移動する。すなわち、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２の４つの駆動軸がθ駆動軸として機能する。   If the movement amounts of the four drive shafts X1, X2, Y1, and Y2 are set as appropriate, they move in the rotational direction. That is, the four drive shafts X1, X2, Y1, and Y2 function as the θ drive shaft.

なお、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２の４つの駆動軸の移動量、すなわち、４軸ステージでの移動量は、半導体ウエハ５０をウエハステージ６０に搭載する際のロボット等の搬送による位置ずれを補正できる数ｍｍ程度で十分である。このように、平面微小移動機構７０は、ＸＹθの駆動を一平面で行うなど、全体を薄い厚みで構成でき、それにより剛性を確保しやすいステージを用いて構成するのが良い。   Note that the movement amounts of the four drive axes X1, X2, Y1, and Y2, that is, the movement amount on the four-axis stage, are corrected for misalignment due to conveyance of a robot or the like when the semiconductor wafer 50 is mounted on the wafer stage 60. A few millimeters is sufficient. As described above, the plane micro-movement mechanism 70 is preferably configured using a stage that can be configured with a thin thickness as a whole, such as driving XYθ on a single plane, thereby ensuring rigidity.

従来のプロービングステーションでは、半導体ウエハ全域をコンタクトするための移動量にアライメント光学系のための移動量を加え、その全域において数μｍ程度の位置決め精度が要求される。これに対し、この発明のプロービングステーションでは、要求される移動量が、半導体ウエハをステージに載置するロボット等の搬送精度程度（数ｍｍ程度）で十分となり、より簡易な構成にすることができる。加えて、この発明のプロービングステーションでの平面微小移動機構７０の移動量は、対象の半導体ウエハの大きさに依存しない。   In the conventional probing station, the movement amount for the alignment optical system is added to the movement amount for contacting the entire area of the semiconductor wafer, and positioning accuracy of about several μm is required in the entire area. On the other hand, in the probing station of the present invention, the required movement amount is sufficient for the transfer accuracy (about several mm) of a robot or the like for placing the semiconductor wafer on the stage, and a simpler configuration can be achieved. . In addition, the amount of movement of the planar fine moving mechanism 70 in the probing station of the present invention does not depend on the size of the target semiconductor wafer.

なお、ここでは、平面微小移動機構７０が４つの駆動軸を有する４軸ステージで構成される例を説明したが、これに限定されない。ロボット等の搬送精度程度の移動量と、数μｍ程度の位置決め精度を有する好適な機構を用いればよい。４軸ステージに換えて、Ｘ軸、Ｙ軸及びθ軸を駆動軸とするステージや、Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸を駆動軸とするステージを用いてもよい。   Here, an example in which the planar minute movement mechanism 70 is configured by a four-axis stage having four drive axes has been described, but the present invention is not limited to this. What is necessary is just to use the suitable mechanism which has the movement amount about the conveyance precision, such as a robot, and the positioning accuracy about several micrometers. Instead of the 4-axis stage, a stage using the X, Y, and θ axes as drive axes, or a stage using the U, V, and W axes as drive axes may be used.

Ｚ軸移動機構９０は、ウエハステージ６０を、搭載面に直交する方向、すなわち、Ｚ軸方向に移動させる。Ｚ軸移動機構９０は、例えば、駆動用のモータと、モータの動作により上下するネジを備えて構成することができる。   The Z-axis moving mechanism 90 moves the wafer stage 60 in a direction orthogonal to the mounting surface, that is, in the Z-axis direction. The Z-axis moving mechanism 90 can be configured with, for example, a driving motor and a screw that moves up and down by the operation of the motor.

Ｚ軸移動機構９０は、プローブカード３０とウエハステージ６０のＸＹ平面内の位置決めが完了した状態で、ウエハステージ６０を移動させ、プローブカード３０と半導体ウエハ５０をコンタクトさせる。Ｚ軸移動機構９０の軸の駆動部には、ロードセルなどの圧力センサ８０が取り付けられている。例えば、半導体ウエハ５０全体が２０，０００個の電極を備えていて、１電極当たり１０ｇの接触圧でコンタクトする場合、Ｚ軸移動機構９０の駆動軸に印加される荷重、すなわち、半導体ウエハ５０全体でのコンタクト圧は、約２０００Ｎとなる。従って、圧力センサ８０がこのコンタクト圧を測定した結果、コンタクト圧が、所定の値（ここでは、約２０００Ｎ）になれば、プローブカード３０の電極と半導体ウエハ５０の電極が十分にコンタクトしていると考えられる。   The Z-axis moving mechanism 90 moves the wafer stage 60 in a state where the positioning of the probe card 30 and the wafer stage 60 in the XY plane is completed, and contacts the probe card 30 and the semiconductor wafer 50. A pressure sensor 80 such as a load cell is attached to the shaft drive unit of the Z-axis moving mechanism 90. For example, when the entire semiconductor wafer 50 has 20,000 electrodes and contacts with a contact pressure of 10 g per electrode, the load applied to the drive shaft of the Z-axis moving mechanism 90, that is, the entire semiconductor wafer 50 The contact pressure at is about 2000N. Accordingly, as a result of the pressure sensor 80 measuring the contact pressure, if the contact pressure reaches a predetermined value (here, about 2000 N), the electrode of the probe card 30 and the electrode of the semiconductor wafer 50 are in sufficient contact. it is conceivable that.

なお、アライメントが終了した後プロービングに入る前に、光学ユニット４０は、ウエハステージがＺ軸に沿って上昇しても干渉しない位置まで退避させる。   Note that the optical unit 40 is retracted to a position where it does not interfere even if the wafer stage rises along the Z-axis before the probing is started after the alignment is completed.

（他の構成例）
現行のプロービングステーションでは、ウエハステージのＸＹ平面内の移動量が大きいため、上述の構成例と同様に、テストヘッドを上側に配置し、プローブカードが下向きに配置される。 (Other configuration examples)
In the current probing station, since the movement amount of the wafer stage in the XY plane is large, the test head is arranged on the upper side and the probe card is arranged downward as in the above configuration example.

しかし、テストヘッドは、縦、横、高さがそれぞれ１ｍ程度の大きな寸法となり、重さは１ｔ近いこともある。プローブカードの交換や、テストヘッドユニットの保守の際は、テストヘッドを反転して床面側に移動する必要があるため、テストヘッドを反転する機構が必要となり、装置の設置面積や設置重量とも大きくなっている。   However, the test head has large dimensions of about 1 m in length, width, and height, and the weight may be close to 1 t. When replacing the probe card or maintaining the test head unit, it is necessary to reverse the test head and move it to the floor. It is getting bigger.

これに対し、上述の構成例では、ウエハステージ６０のＸＹ平面内の移動量が小さい。その結果、ウエハステージ６０、平面微小移動機構７０及びＺ軸移動機構９０を、構造的に小型にすることができ、その結果、重量も数１００ｋｇとテストヘッド１０よりも軽くなる。   In contrast, in the above configuration example, the movement amount of the wafer stage 60 in the XY plane is small. As a result, the wafer stage 60, the planar fine movement mechanism 70, and the Z-axis movement mechanism 90 can be structurally reduced in size, and as a result, the weight is also several hundred kg and lighter than the test head 10.

従って、プロービングステーションが、床面側から順に、Ｚ軸移動機構９０、圧力センサ８０、平面微小移動機構７０、ウエハステージ６０、プローブカード３０、パフォーマンスボード２０及びテストヘッド１０を備える構成だけでなく、上下反転した状態にすることができる。すなわち、テストヘッド１０を床面側に設置することができる。この場合、プロービングステーションは、床面側から順に、テストヘッド１０、パフォーマンスボード２０、プローブカード３０、ウエハステージ６０、平面微小移動機構７０、圧力センサ８０及びＺ軸移動機構９０を備えて構成される。このとき、プローブカード３０は、電極が上側になるように上向きに配置され、測定の際には、ウエハステージ６０を下向きに移動させて、半導体ウエハ５０をプローブカード３０に上側から接触させる。   Accordingly, the probing station includes not only the configuration including the Z-axis moving mechanism 90, the pressure sensor 80, the planar minute moving mechanism 70, the wafer stage 60, the probe card 30, the performance board 20, and the test head 10 in order from the floor surface side. It can be in an inverted state. That is, the test head 10 can be installed on the floor surface side. In this case, the probing station includes a test head 10, a performance board 20, a probe card 30, a wafer stage 60, a planar fine movement mechanism 70, a pressure sensor 80, and a Z-axis movement mechanism 90 in order from the floor surface side. . At this time, the probe card 30 is arranged upward so that the electrode is on the upper side, and at the time of measurement, the wafer stage 60 is moved downward to bring the semiconductor wafer 50 into contact with the probe card 30 from the upper side.

この構成によれば、テストヘッド１０を反転させる大きな機構が不要となり、簡素な構造にできる。   According to this configuration, a large mechanism for inverting the test head 10 is not required, and a simple structure can be achieved.

１０ テストヘッド
２０ パフォーマンスボード
３０ プローブカード
４０ 光学ユニット
４２ 撮像手段
４４ プリズム
５０ 半導体ウエハ
６０ ウエハステージ
７０ 平面微小移動機構（アライメントステージ）
８０ 圧力センサ
９０ Ｚ軸移動機構 10 Test head
20 Performance board
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 Probe card 40 Optical unit 42 Imaging means 44 Prism 50 Semiconductor wafer 60 Wafer stage 70 Planar micro movement mechanism (alignment stage)
80 Pressure sensor 90 Z-axis movement mechanism

Claims (3)

半導体ウエハの電気的特性を測定するプロービングステーションであって、
半導体ウエハが搭載面上に搭載されるウエハステージと、
前記ウエハステージと略同じ大きさで、前記半導体ウエハに形成された全てのチップの電極にコンタクト可能な電極を有するプローブカードと、
前記ウエハステージの位置決めの際に、前記プローブカードと前記ウエハステージの間に配置され、前記半導体ウエハの電極と前記プローブカードの電極をそれぞれ撮像するための光学系ユニットと
を備え、
前記ウエハステージの平面移動機構として、前記搭載面を、当該搭載面を含む平面内で、最大でも前記半導体ウエハを前記ウエハステージに搭載する際の平面位置ずれの精度分だけ移動させる平面微小移動機構のみを備え、
前記平面微小移動機構は、ＸＹθの駆動を一平面で行う、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２の４つの駆動軸を持つ４軸ステージ、Ｘ軸、Ｙ軸及びθ軸を駆動軸とするＸＹθステージ、又は、Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸を駆動軸とするＵＶＷステージで構成され、
前記光学系ユニットは、１組の撮像手段とプリズムで構成される上下視野光学系を備えて構成される
ことを特徴とするプロービングステーション。 A probing station for measuring electrical characteristics of a semiconductor wafer,
A wafer stage on which a semiconductor wafer is mounted on a mounting surface;
A probe card having substantially the same size as the wafer stage and having electrodes that can contact electrodes of all chips formed on the semiconductor wafer ;
During positioning of the pre-Symbol wafer stage, the disposed between the probe card and the wafer stage, and an optical unit for imaging the electrodes of the electrode and the probe card of the semiconductor wafer, respectively,
As the plane moving mechanism of the wafer stage, a plane micro-moving mechanism that moves the mounting surface within the plane including the mounting surface by the accuracy of the plane position shift when mounting the semiconductor wafer on the wafer stage at the maximum. With only
The plane micro-movement mechanism is a four-axis stage having four driving axes X1, X2, Y1, and Y2 that drives XYθ in one plane, an XYθ stage having X-axis, Y-axis, and θ-axis as driving axes, Or, it is composed of a UVW stage with U-axis, V-axis and W-axis as drive axes,
The optical unit includes a pair of image pickup means and is configured with a composed vertical viewing optical system by a prism probing station, wherein Rukoto. さらに、
前記ウエハステージを、前記搭載面に直交する方向に移動させるＺ軸移動機構と、
前記Ｚ軸移動機構に取り付けられた、前記半導体ウエハと前記プローブカードのコンタクト圧を測定する圧力センサと
を備えることを特徴とする請求項１に記載のプロービングステーション。 further,
A Z-axis moving mechanism for moving the wafer stage in a direction perpendicular to the mounting surface;
2. The probing station according to claim 1, further comprising a pressure sensor attached to the Z-axis moving mechanism and configured to measure a contact pressure between the semiconductor wafer and the probe card. 前記プローブカードが上向きに配置され、
前記ウエハステージを下向きに移動させて、前記半導体ウエハを前記プローブカードに接触させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプロービングステーション。 The probe card is arranged upward;
3. The probing station according to claim 1, wherein the wafer stage is moved downward to bring the semiconductor wafer into contact with the probe card.
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