JPH043107B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体、セラミツク等のウエハを検
査、測定、加工等するに際し、位置決めされたウ
エハ内チツプが如何なる種別であるか自動的に確
認し得るようにしたウエハ内チツプの自動種別確
認装置に関するものである。

集積回路製造において、各種処理工程を終えた
半導体ウエハの性能検査を行なう為にチツプの移
動と試験を繰り返すウエハプローバが多く使われ
ている。

このウエハの最終チツプ工程を担うウエハプロ
ービング工程において、ウエハの大口径化と共に
その取り扱いの確実化、省力化（自動化）のため
にウエハの自動ロード／アンロード化が進められ
ている。

この構成においては、例えば25枚のウエハを収
納できるカセツトからウエハが順次１枚ずつベル
トコンベアによりプリアライメントステージに移
送される。そして、例えばベルヌイチヤクを使つ
てプロービングマシンのウエハチヤツクテーブル
（測定台）上に置かれる。一方、測定が終了した
ウエハは、上記ウエハチヤツクテーブルからアン
ロード位置に搬送され、ベルトコンベアにより収
納カセツトに収められる。また、プロービングマ
シンでは、ITV等のイメージセンサからの撮像
信号をデジタルパタン信号に変換し、これをパタ
ン認識することによつて、チツプ或いはサブチツ
プを画成する区分線（スクライブライン）を検出
するというアライニング及びチツプに対する針合
せを自動的に行なう。

しかしながら、例えば研究試作用のウエハに見
られるように異なる種類のチツプが形成されたウ
エハに対しては、それぞれのチツプの種類を判別
することが、上記の全自動ウエハプローバではで
きないという欠点がある。従つて、例えば第１図
に示すように点線で示された異なる９種類のチツ
プIC（サブチツプ）が実線で示すようにチツプ群
毎に配列された場合、チツプ種別の管理に対して
はＸ、Ｙ軸方向にそれぞれ３サブチツプ分ずつ飛
び飛びに測定する等の特別な考慮を必要とする
が、そのようなことが困難であるという欠点があ
つた。

また、本発明者等は、ウエハ上の位置が特定さ
れている特定チツプ及びこの特定チツプに対する
相対位置が定められている（アドレスが管理され
ている）複数チツプを１枚のウエハ上に形成し、
アドレスが管理されている複数個のチツプについ
て各種の測定を行ない、その測定結果によりウエ
ハ全体の評価を行なう方法を考えているが、上記
従来の全自動ウエハプローバでは単にウエハチツ
プの針合せだけを目的とするものであつたため、
チツプ種別対応での多様な測定、試験項目をそれ
ぞれ能率良く実施してウエハ全体を上記方法で評
価することが困難であつた。

本発明はこのような従来の欠点を改善したもの
であり、その目的は、所定の処理位置に位置決め
されたウエハ内のチツプが如何なる種別のチツプ
であるかを自動的に確認し得るようにすることに
ある。

本発明は、上記目的を達成するために以下のよ
うな構成をとる。すなわち、プロービングマシン
部内に、探針によるチツプ検査部とチツプ種別判
定用読み取り部が併置され、チツプ検査部の位置
で、ウエハチヤツクテーブルを動かして、探針と
チツプの電極を合わせた後、この状態で固定され
たウエハの位置（特定位置）から、チツプ種別判
定用読み取り部までの移動量M1を検出し、さら
に、前記チツプ種別判定用読み取り部で表出させ
た読み取り領域枠をチツプ名用特定パタンに位置
合せした移動量M2を検出する機構と、検出され
た移動量M1、M2を記憶し、読み取り領域枠内の
チツプ名用特定パタンを記憶し、チツプ名用特定
パタンの種別判別資料を記憶させてある記憶装置
と、これらの記憶された内容を呼び出す機構と、
前記チツプ名用特定パタンと前記チツプ名用特定
パタンの種別判別資料とを比較するパタン種別認
識手段とを備えたことを特徴とする。

以下実施例について詳細に説明する。

第２図は本発明を実施する自動ウエハプローバ
の一構成例を示す概略平面図である。この構成例
における自動ウエハプローバ１は、プロービング
マシン部１ａとウエハ移送部１ｂとから成る。こ
のプロービングマシン部１ａは、ウエハチヤツク
テーブル５（搬送器）を水平面内（X.Y方向）で
移動させられ、且つθ方向の水平面内で回転させ
られる。これにより、尖端が測定電極に対応して
配列されている探針に対しウエハの相対位置を任
意に変えることができる。

一方、第２図に図示してあるウエハチヤツクテ
ーブル５の位置に探針によるチツプ検査部があ
り、測定時には、ウエハチヤツクテーブル５が押
し上げられた状態で探針とチツプの電極（ボンデ
イングパツト）とが所要の接触圧をもつて電気的
に接続される。更にチツプ種別判定用読み取り部
として、アライニングを含む自動位置合せ並びに
チツプの種別判定のために、ウエハ表面を拡大し
て撮影する読み取り装置例えば撮像装置ITVが
設けられている。そして、撮像装置ITVからの
撮像信号を受けて、上記拡大した画像を表示する
デイスプレイ装置（図示せず）が設けられてい
る。

また、プロービングマシン部１ａには、トラン
スフアアーム（図示せず）が取り付けられてい
る。このトランスフアアームは、ロードステージ
３に移送されたウエハを、ロードポジシヨン５ａ
に移動されたウエハチヤツクテーブル５上に搬送
する。一方、測定が終了したウエハは、ウエハチ
ヤツクテーブル５がアンロードポジシヨン５ｂに
移動した後、アンロード位置４に搬送される。

ウエハ移送部１ｂは、上述したウエハの自動ロ
ード／アンロード機構を備えたプロービングマシ
ン部１ａに対し、ウエハが収納されているカセツ
トを設置する４個のエレベータ機構（サドル）２
ａ，２ｂ並びにプリアライメントステージとして
も機能するロード位置３及びアンロード位置４の
それぞれに連なるベルトコンベア６ａ，６ｂ，７
ａ及び７ｂで構成されている。

これらの各機能を有する全自動ウエハプローバ
の各動作は、第３図に示すような構成の制御シス
テムの制御プログラムに従つて行なわれる。

マイクロプロセツサCPUは、次のような各制
御プログラムに従つて、信号バスラインBUSを
介して接続された各制御ユニツトを制御する。パ
ネルユニツトPANLはマイクロプロセツサCPU
の起動、停止を行なうと共に、各制御プログラム
において必要なプリセツト情報を入力ないし指示
し、また必要なプリセツト情報の入力ないし指示
及び必要な表示を行なう。またステージ制御ユニ
ツトSTGCに対するマニユアル制御のための制御
信号を入力するためにも用いられる。

ローダ部制御ユニツトRODCは前記エレベータ
機構、ベルトコンベア及びプリアライメントを制
御し、またトランスフアアーム及びウエハチヤツ
クテーブル５の制御を受け持つ。

ステージ制御ユニツトSTGCは、パルス信号
（１個のパルスが所定の移動量と高精度に対応し
ている）を受けて、パルスモータを駆動するもの
であり、Ｘ、Ｙ、Ｚステージ制御及びθステージ
制御が、各動作モードに応じて行なわれる。

上記ロードポジシヨン５ａにおいて、ウエハの
搬送が行なわれた後、ウエハチヤツクテーブル５
は一定量移動させられ、撮像装置ITV直下の撮
像ポジシヨン５ｃで停止する。

撮像装置ITVからの撮像信号は、Ａ／Ｄ変換
器ADCでデジタル化され、記憶装置MEMに書き
込まれる。この時、撮像装置ITVで映し出され
るウエハ部分は特に限定しないが１mm×１mm程度
である。

次いで、この制御システムは、ウエハチヤツク
テーブル５をステージ制御ユニツトSTGCを介し
てＸ或いはＹ方向に移動させてスクライブライン
を検出し、更に回転させてスクライブラインの向
きをＸ軸方向に平行となるように調整する。これ
が終ると以後はθ方向の回転は行なわず、探針直
下にチツプが正しく位置するように上記ウエハチ
ヤツクテーブル５はＸ、Ｙ方向に移動させられ
る。こうしてウエハチヤツクテーブル５の移動量
が公知の移動量検出手段により検出され、パネル
ユニツトPANLからの指示によつて記憶装置
MEMに書き込まれる。以上によつてウエハの位
置決めが完了する。、第２枚目以降のウエハは第
１枚目のウエハについて実施された位置決めに必
要なウエハチヤツクテーブル５の移動量に関する
記憶情報に導かれて自動的に位置決めされる。そ
して、位置決めが終ると、ウエハ上の所望チツプ
と検査装置TSTとが探針を介して電気的に接続
されて各種の測定、検査が行なわれる。なお以上
のような位置決め動作の詳細は、例えば特開昭58
−86739号公報等に記載されているが、他の位置
決め方法を採用しても良いことは勿論のことであ
る。

探針の直下に位置しているチツプの種別（チツ
プ名）を読み取る手順は次のようにして行なわれ
る。

(A) 位置決めを終了した後、最初のウエハに対し
手動動作により以下の手順に従つて、探針直下
から空間的に固定されている撮像装置ITVの
読み取り領域内にチツプ名用特定パタンを収め
ることができる位置までウエハチヤツクテーブ
ル５等を移動させ、このウエハチヤツクテーブ
ル５の移動量（ステージの移動量）等を検出し
て記憶させる。

(1) まず、ジヨイスステイツクを手動操作して
例えば第４図に示すような探針直下にあるチ
ツプ名用特定パタンNKを含むチツプICMが
撮像装置ITVの視野（デイスプレイ画面）
内に収まるようにウエハチヤツクテーブル５
を移動させる。チツプ名用特定パタンNK
は、操作者がデイスプレイ画面上で見分ける
ことができる程度の適当な大きさ、例えば30
×30ドツト位の大きさとパタン的な特徴を持
つている。このチツプ名用特定パタンNKの
実施例は後で詳述する。

(2) チツプ名用特定パタンNKを含むチツプ
ICMを撮像装置ITVの視野内に収めると、
探針直下から現在の位置までのウエハチヤツ
クテーブル５の移動量M1を検出して記憶装
置MEMに記憶させる。

(3) 次にパネルユニツトPANLの押釦を操作
して、画面上のチツプ名用特定パタンNKと
同一または多少大き目の枠（読み取り領域）
をデイスプレイ画面上の特定位置に表示させ
る。

(4) 次に、チツプ名用特定パタンNKがその中
に納まるようにその枠を移動させる。そし
て、その移動量M2を記憶装置MEMに書き
込む。

(5) 以上の操作を終了すると上記手順(2)におけ
る記憶された移動量M1に基づき該チツプ
ICMは再び探針直下に移動される。

なお、ここまで述べた操作は１枚目のウエ
ハについて位置決めを終了した直後に引き続
いて実施しておくだけで良い。これ以後ウエ
ハの測定評価の実施に入る。

(B) 次に探針直下にあるチツプの種別を読み取る
手順を述べる。

(6) 操作者からの命令によりチツプ名読み取り
指令が測定システムの上位計算機から出力さ
れると、本装置は上記手順(2)の移動量M1を
記憶装置MEMから読み出して、その分だけ
ステージ制御ユニツトSTGCを介してウエハ
チヤツクテーブル５を撮像装置ITV直下に
自動的に移動させる。

(7) 次に枠（読み取り領域）を表出させた後、
再び記憶装置MEMから上記手順(4)の移動量
M2を読み取り、その分だけ枠を移動させて
チツプ名用特定パタンNKをその枠内にとら
える。

(8) 次に、この枠内のパタンは撮像装置ITV
により撮像信号化されたあとＡ／Ｄ変換器
ADCを介して記憶装置MEMに明暗の２値化
されたチツプ名情報として書き込まれる。

(9) 次に、この枠内の所定の場所に対応する場
所の明暗の組合せによりチツプ種別の認識を
行なう。これは予め記憶させておいたチツプ
名用特定パタンの種別判別資料と前述したチ
ツプ名情報としてチツプ名用特定パタンとを
比較するパタン種別認識手段によつて行われ
る。

(10) 最後に再びウエハは元の位置に戻される。

第５図は、チツプ種別を表示する特定パタ
ンの実施例を示す線図である。同図Ａは櫛形
パタン、同図Ｂは点列形パタンを示し、点線
が上記小枠によつて仕切られた撮像領域を示
している。斜線を施した部分は明度の高い撮
像信号を発生させる部分である。このパタン
は分割線１００によつて２つの領域イ，ロに
分けられている。領域イはチツプ種別認識用
信号を構成する部分、ロは上記小枠に対する
合せマーク部分である。即ち、ロの部分はチ
ツプ種別読み取り領域を指定するものであ
る。同図Ｂの点列形パタンではロの部分が両
端に設けられているが、どちらか一方のみで
あつても良い。領域イは本実施例では更に５
分割されて明暗の組合せが作れるようになつ
ている。第５図ではこれらの各分割領域にそ
れぞれＢ１〜Ｂ５の符号を付してある。

第６図はこれらの各分割領域の組合せ、即
ち明暗の組合せによる26種のチツプ名用特定
パタンの構成を示す線図である。この図によ
れば、第５図のパタンはチツプ種別Ｖを示し
ている。

なお、操作者がチツプ種の判別を命令した
際に、上記手順(7)の枠の移動量M2のみでは
パタンをその枠内にとりこめぬ場合には、第
５図のパタンのロ部分が枠内にくるように
（読み取り領域内にチツプ名用特定パタンが
含まれるように）枠若しくはウエハの位置を
調整する。このためには、ロ部分の撮像信号
がすべて明になる方向に枠を動かせば良い。
この際、枠位置調整量に或閾値を設けておく
ことは極めて有効である。例えばその閾値と
して探針がパツド部分から外れてしまう量を
用いることができる。

以上は、画面上のチツプ名用特定パタンNKと
同一又は多少大き目の枠を表出させて行なうチツ
プ種別の自動確認装置を説明してきたが、この際
用いた枠はチツプ種別を認識すべく適宜に設定さ
れるべき認識領域であつて、その領域の形状は任
意のものであつて良い。また上記手順(9)で述べた
チツプ種別の認識に必要な明暗の読み取り部分は
第５図のイ部分内の各分割領域Ｂ１〜Ｂ５なる定
義域内の各領域についてそれぞれ必要な明暗情報
を読み取れば足りる。従つて、チツプ種別の認識
に必要な情報を得るための認識領域は、例えば上
記枠の幅を極端に小さくして（最小の場合は読み
取り用走査線１本）、それを上記各定義域を貫通
するように設定することもできる。

チツプ名用特定パタンとしてはアルフアベツト
のような文字或いは製品名を示す記号等を用いて
定義することも容易にできる。更にチツプに特有
な回路や素子のパタンの一部を定義して用いるこ
とも容易にできる。これらの場合には上で説明し
たような単に明暗の組合せ情報の読み取りではな
く２次元的な広がりをもつたパタン認識を行なう
必要がある。従つてそのチツプ名用特定パタンを
予めチツプ種別判別資料として記憶させておき、
この記憶したパタンと現在認識したパタンとの一
致をとつてチツプ種別を認識すれば良い。

更に、上述した移動量設定手順において、処理
位置にあるチツプに設けた特定パタンが撮像装置
の読み取り領域に含まれるようにテーブル５を手
動で移動させた際の移動量を記憶させ、枠の移動
を省略する構成とすることも可能である。また、
当初位置決めされたウエハ設置場所から、その場
所にあつたチツプについて設けたチツプ名用特定
パタンの一部若しくは全部を読み取る装置のある
場所までの相対位置関係が予め明らかであるとき
は、その値を移動量設定手段によりメモリに記憶
すれば足りる。

以上説明したように、本発明は、最初のウエハ
についてのみ手動操作により探針直下に位置する
チツプのチツプ名用特定パタンを撮像装置ITV
の視野内におけるパタン認識領域に移す移動量を
記憶させておけば、それ以降の任意の時点に探針
直下にあるチツプ名を確認できるのであるから、
例えば研究、開発段階のウエハ若しくは異なつた
ICを含む完成ウエハのように異種の素子や回路
をもつたチツプから構成されているウエハであつ
ても、能率良くウエハ評価を行なうことができ
る。即ち、予め各チツプ種について定められた試
験項目にしたがつて必要な試験プログラム名を登
録しておけば、チツプ種の確認によつてこれらプ
ログラムを順序良くスケジユールして各種の測定
を自動的に実施できる利点がある。

また、チツプ種別を各チツプに固有のものとし
て設置すれば、チツプそのものの指定機能をもつ
ものとして利用することができる。このことは後
程ウエハがチツプに分割された場合でも、該チツ
プがどの位置にあつたチツプかを判別することも
可能となり、特性評価値との対応をとるのにも有
効である。

また、測定には探針が正しくパツドに接触して
いることが必要であるが、例えば外部からの雑音
によつてプローバが誤動作し１チツプ分ずれた場
合とか、針がパツドから外れてしまつた場合にも
対処することができる。このことは、何枚ものウ
エハを人手を介さずに自動的にプロービングする
際には試験を中断して無効データをとらずに済ま
せたり、素子の電気的破壊を防いだりすることが
可能となるなど特段の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は研究用ウエハの一例を示すチツプパタ
ン図、第２図は本発明を実施する自動ウエハプロ
ーバの構成例を示す平面図、第３図は第２図示自
動ウエハプローバの制御システムの一実施例を示
すブロツク図、第４図はプローバ動作を説明する
ためのチツプパタン図、第５図はチツプ名用特定
パタンの一例を示す線図、第６図は第５図に示す
チツプ名用特定パタンのパタン形状の違いによる
分類を説明する線図である。 １は自動ウエハプローバ、１ａはプロービング
マシン部、１ｂはウエハ移送部、２ａ，２ｂはエ
レベータ機構、３はロード位置、４はアンロード
位置、５はウエハチヤツクテーブル、５ａはロー
ドポジシヨン、５ｂはアンロードポジシヨン、５
ｃは撮影ポジシヨン、６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂは
ベルトコンベア、ITVは撮像装置、CPUはマイ
クロプロセツサ、PANLはパネルユニツト、
STGCはステージ制御ユニツト、RODCはローダ
部制御ユニツト、MEMは記憶装置、ADCはＡ／
Ｄ変換器、Ｉ／Ｏは入出力インターフエイス、
TSTは検査装置、PCはプローブカード、１００
はパタンの役割を説明するための分割線、イはパ
タン種別定義領域、ロはパタン種別認識用小枠の
位置合せ用領域である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 探針によるチツプ検査部とチツプ種別判定用
   読み取り部が、プロービングマシン部内に併置さ
   れ、 前記探針によるチツプ検査部で、ウエハチヤツ
   クテーブルにより、探針とチツプの電極を合わせ
   て固定されたウエハ上の特定位置から、前記チツ
   プ種別判定用読み取り部までの移動量M1を検出
   し、前記チツプ種別判定用読み取り部で表出させ
   た読み取り領域枠をチツプ名用特定パタンに位置
   合せした移動量M2を検出する移動量検出機構と、 検出された前記移動量M1、M2を記憶し、前記
   読み取り領域枠内の前記チツプ名用特定パタンを
   記憶し、前記チツプ名用特定パタンの種別判別資
   料を記憶させてある記憶装置と、 前記移動量M1、M2を前記記憶装置から呼び出
   す移動量設定機構と、 前記チツプ名用特定パタンと前記チツプ名用特
   定パタンの種別判別資料とを比較するパタン種別
   認識手段 とを備えたことを特徴とするウエハ内チツプの自
   動種別確認機構を有する検査装置。