JPH0515203B2

JPH0515203B2 -

Info

Publication number: JPH0515203B2
Application number: JP60219029A
Authority: JP
Inventors: Dei Taanaa Maikeru; Rotsuchi Jatsukusu
Original assignee: General Signal Corp
Current assignee: SPX Technologies Inc
Priority date: 1984-10-09
Filing date: 1985-10-01
Publication date: 1993-03-01
Also published as: US4607525A; CA1229427A; JPS61112912A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はマイクロエレクトロニツク回路に、特
定的にはマイクロエレクトロニツク回路を探査し
試験するための方法及び装置に係るものである。

マイクロエレクトロニツク回路の使用は過去数
十年の一般的な経済的インフレーシヨンの期間の
間に極めて増加して来ている。マイクロエレクト
ロニツク回路はシリコンの単一層上に収容されて
いるトランジスタ及び多分ダイオード、抵抗及び
コンデンサ、並びにそれらを相互に接続している
電気コネクタを含む完全なエレクトロニツク回路
である。数百のマイクロエレクトロニツク回路即
ちダイをシリコンの単一ウエーハ上に製造するこ
とができる。

製造コストを引下げるために、先行技術ではど
のダイが欠陥であるのかを決定するべくダイを試
験していた。欠陥ダイにはペイントで打印してマ
ークを付けるので、爾後にこれらのダイの処理を
続行しないことが分るようになつている。先行技
術は、エレクトロニツク試験を遂行するためにリ
ング或はプローブカード近くに位置ぎめされる複
数のプローブを用いている。リング或はプローブ
カードは、プローブが個々のダイの入力及び出力
パツド上に位置するように、降下させる。正確な
電気試験を行わせるために、プローブはパツドと
良好な電気接触しなければならない。ウエーハは
平坦でないことがあり、ウエーハの表面ジオメト
リには局部的な変動があるかも知れないので、プ
ローブが１つのダイから次のダイにステツプする
とプローブがダイの試験パツドに同じ圧力を加え
ず電気接触が貧弱となつて誤つた試験データが得
られることがある。先行技術ではこの問題を解決
するために、上記プローブと共に別のプローブを
用いる試みがなされている。この付加プローブは
その側部に小さいスイツチ或は接点を有してい
て、ウエーハがＺ方向に動かされるとプローブ上
の接点は遂行すべき電気試験のためにウエーハが
正しい高さに達した瞬間を決定するようになつて
いる。この先行技術の欠点の１つは、付加プロー
ブの接点が汚染及び酸化を極めて受けやすく、そ
のため全プローブシステムの信頼性を制限してし
まうことである。先行技術の別の欠点は、接点型
のプローブがデリケートで容易に破損することで
ある。先行技術の別の欠点は、欠陥ダイにペイン
トの打印を付ける際に、屡々欠陥でないダイを破
損させてしまうことである。先行技術の更に別の
欠点は、不完全な或は部分的なダイがウエーハの
縁附近にあると、それを知ることが困難なことで
ある。このような場合、一部の電気プローブがダ
イを試験している間他のプローブはダイの縁から
はみ出すので、明らかに欠陥のあるダイに時間の
かかる電気試験が遂行されることになる。

本発明は、ウエーハ上のダイを試験する高さを
決定し、不完全なダイに対して時間を消費する電
気試験が遂行されることがないようにウエーハの
縁を決定するのに用いられる改善された探査シス
テムを提供することによつて、先行技術の諸欠点
を解消する。本発明の別の長所は、試験用センサ
をダイからダイへ自動的にステツプ可能ならしめ
るように、ウエーハの中心及びダイのテストポイ
ントを決定するのに前記探査システムがコンピユ
ータと共に使用できることである。これは、ダイ
の試験パツドの位置がコンピユータによつて計算
されるから可能なのである。本発明の別の長所
は、コンピユータがそのメモリの中に欠陥ダイの
位置を記憶でき、また欠陥ダイをウエーハ切断後
に自動的に除去できるため、欠陥ダイをペイント
の打印でマークする必要がないことである。コン
ピユータは、多くのウエーハの各ダイに関する試
験情報を記録することもできる。この試験情報を
解析すればウエーハは異つてもある特定位置にお
いて多くの欠陥ダイが生じていることを決定する
ことができる。もしウエーハの特定位置に多くの
欠陥ダイが作られるようであれば、先行製造段階
を点検し特定のウエーハ位置においてダイを不合
格ならしめるのは何かを決定することが望まし
い。本発明の装置は、ダイとプローブとの間の空
気圧の差を検知するプローブを用いて、ウエーハ
を保持するチヤツクの高さを調整することによつ
て以上のことを達成する。

本発明の目的は、ウエーハ上のダイを試験する
ための新らしく且つ改善されたシステム及び装置
を提供することである。

本発明の別の目的は、ウエーハの幾何学的プロ
フイルを決定し、それによつてエレクトロニツク
センサが１つのダイの試験パツドから別のダイの
試験パツドへ自動的に移動できるようにした新ら
しく且つ改善されたシステムを提供することであ
る。

本発明の更に別の目的は、自動的にダイを試験
し、それらの試験性能を記録する新らしく且つ改
善されたシステムを提供することである。

以下に添附図面を参照して本発明の実施例を説
明するが、この説明から本発明の他の目的及び長
所がより一層明白になるであろう。

添附図面において参照番号１１はプローブであ
り、プローブ１１の一方の端から空気流１２が吹
き出ている。プローブ１１の他方の端は圧力セン
サ即ちトランスジユーサ１３に結合されている。
圧力センサ１３の出力はコンパレータ１４の２つ
の入力の一方に結合されている。コンパレータ１
４の他方の入力は、プローブ１１の特定の高さを
表わす特定電圧に調整されている較正入力であ
る。コンパレータ１４は２つの出力、即ち高出力
及び低出力を有している。高出力は排他的ORゲ
ート１５の２つの入力の一方と、ANDゲート１
６の２つの入力の一方とに接続されている。コン
パレータ１４の低出力は排他的ORゲート１５の
２つの入力の他方と、ANDゲート１７の２つの
入力の一方とに接続されている。排他的ORゲー
ト１５の出力はANDゲート１６の第２の入力と、
ANDゲート１７の第２の入力とに接続されてい
る。ANDゲート１６の出力はコンピユータ１８
の第１の入力に接続され、一方ANDゲート１７
の出力はコンピユータ１８の第２の入力に接続さ
れている。コンピユータ１８は２つの出力、即ち
Ｚトライブ１９の入力に接続されている第１の出
力と、Ｘ、Ｙ位置ドライバ２０の入力に接続され
ている第２の出力とを有している。Ｚドライブ１
９の出力はチヤツク２１の入力の一方に、また
Ｘ、Ｙドライバ２０の出力はチヤツク２１の入力
の他方に接続されている。複数のダイ（図示せ
ず）を有するウエーハ２２はチヤツク２１上に載
つている。ウエーハ２２は通常は円形であり、本
発明の目的上、ウエーハ２２が円形に成形されて
いるものとする。複数のセンサ２５はウエーハ２
２を構成しているダイに対して電気試験を遂行す
る。センサ２５はプローブ１１に取付けられてお
り、試験結果をコンピユータ１８に送るテスタ
（図示せず）に接続されている。本発明の装置は、
空気流１２をウエーハ２２を構成しているダイに
向かわせるプローブ１１を設けることによつて、
ウエーハ２２に対する前記センサ２５の位置を決
定する。空気流１２はウエーハ２２附近に乱流を
有しており、これはプローブ１１に向つて反射し
て来る。この空気流１２は差圧を作り出す。この
差圧は空気流１２の圧力とプローブ１１から空気
が吹出されない時のウエーハ２２の表面の周囲大
気圧との差である。この差圧は電気試験用センサ
２５の高さを決定するのに用いられる。圧力セン
サ１３はこの差圧を表わす電気出力信号即ち出力
電圧を発生する。

このシステムを較正する際には、参照電圧をコ
ンパレータ１４の較正入力に印加する。この電圧
はプローブ１１とウエーハ２２との間に隙間ゲー
ジ（図示せず）を配置することによつて決定され
る。もし試験用センサ２５が試験するダイのパツ
ドに近過ぎるか、或は離れ過ぎると、試験用セン
サ２５は正しい感度を持たなくなつて誤つた試験
結果を生ずることになる。参照電圧はウエーハ２
２の高さと隙間ゲージの高さの和を表わしてい
る。コンパレータ１４は零位検知デバイスとし
て、即ちウエーハ２２が基準高さより高いか或は
低いかを検知するデバイスとして用いられてい
る。もしもウエーハ２２が基準高さよりも高い
と、コンパレータ１４は高電圧出力ラインに出力
を発生する。この出力は基準高さから、その上方
にあるウエーハ２２の表面までの距離を表わして
いる。ウエーハ２２が基準高さよりも低い場合に
は、コンパレータはその低電圧ラインに出力を発
生する。この出力は基準高さから、その下方にあ
るウエーハ２２の表面までの距離を表わしてい
る。もしウエーハ２２が基準高さにあると（電気
試験の遂行のための正しい高さにあると）、コン
パレータ１４への入力電圧と参照電圧とが等しく
なり、コンパレータ１４は出力を発生しない。

ウエーハ２２が基準高さよりも高いことをプロ
ーブ１１が指示すると、コンパレータ１４はその
高電圧ライン上のパルスをANDゲート１６の入
力の１つと、排他的ORゲート１５の入力の１つ
とに供給する。これによつてイネーブルされたゲ
ート１５はゲート１６をイネーブルさせる。ゲー
ト１６は、ウエーハ２２の高さが高過ぎることを
コンピユータ１８に通告する。コンピユータ１８
はＺドライブ１９に指示してチヤツク２１及びウ
エーハ２２の高さを下げさせる。ウエーハ２２が
基準高さよりも低いことをプローブ１１が指示す
ると、コンパレータ１４はその低電圧ライン上の
パルスをANDゲート１７の入力の１つと、排他
的ORゲート１５の入力の１つとに供給する。こ
れによつてイネーブルされたゲート１５はゲート
１７をイネーブルする。ゲート１７は、ウエーハ
２２の高さが低過ぎることをコンパレータ１８に
通告する。コンパレータ１８はＺドライブ１９に
指示してチヤツク２１及びウエーハ２２の高さを
上げさせる。以上のプロセスは、零位が得られて
ウエーハ２２が基準高さに到達するまで続けられ
る。

上述の回路をＸ，Ｙ位置ドライバ２０と共に用
いることによつてウエーハ２２の表面のプロフイ
ルを決定することができる。ウエーハ２２の表面
のプロフイルを求めることによつてウエーハ２２
の輪郭を知ることができ、電気試験センサ２５は
ウエーハ２２上の個々のダイの正しい高さと試験
パツドの位置まで自動的に駆動されるようにな
る。こうしてウエーハ２２上のダイの自動試験と
ウエーハ２２の縁の決定とが可能となる。従つて
個々のダイ上の試験パツドの高さ及び位置は測定
する必要はなく、不完全なダイに対して試験を遂
行することもなくなる。これらの動作を遂行させ
るためにコンピユータ１８内に記憶させるプログ
ラムは次のようになつている。

以上のようにプローブ１１がウエーハ２２上の
幾つかの点において高さを測定することによつて
ウエーハ２２のプロフイルが決定されるので、コ
ンピユータ１８はウエーハ２２の表面近似を行う
ことができる。

典型的には、本発明の操作者がウエーハ２２の
公称中心点（X₁，Y₁）をプローブ１１の下に置
くことによつてプロフイルが求められる。ウエー
ハ２２の実中心は、プローブ１１がウエーハ２２
の縁からはみ出すまでドライバ２０がチヤツク２
１及びウエーハ２２をＸ及びＹ方向に移動させる
ことによつて決定される。この移動中、センサ１
３が常に高い読みを発生するように高さ測定はオ
ーバドライブされている。従つて、センサ１３及
びコンパレータ１４によつて低い読みが得られる
場合は、プローブ１１がウエーハ２２の縁の上に
あることになる。プローブ１１がウエーハ２２の
縁からはみ出ると、コンピユータ１８はプローブ
１１が縁からはみ出る直前にドライバ２０によつ
て検出されたＸ，Ｙ位置を記憶する。説明の目的
のためにこの縁の点をX₂，Y₂と呼ぶ。次に、ド
ライバ２０を付勢して、プローブ１１がウエーハ
２２上の線分X₁，Y₁；X₂，Y₂に沿つて逆行する
ようにチヤツク２１を駆動し、更に前記の点X₁，
Y₁を通過してプローブ１１がウエーハ２２の別
の縁を検知するまで移動させる。ウエーハ２２の
この別の縁を点X₃，Y₃と呼ぶ。線分X₂，Y₂；
X₃，Y₃の二等分点からX₂，Y₂；X₃，Y₃に直角
な線X₄，Y₄；X₅，Y₅を引くと、この直角な線が
ウエーハ２２の直径となる。コンピユータ１８は
線分X₄，Y₄；X₅，Y₅の中点を決定し、これがウ
エーハ２２の中心点X₆，Y₆である。コンピユー
タ１８は、一旦ウエーハ２２の中心を決定してし
まうと、ウエーハ２２上の各ダイ上の全ての試験
バツドの位置及び不完全なダイの位置を計算する
ことが可能となる。その理由は、ダイのサイズは
コンピユータに知られており、特定の型のウエー
ハに対して独特だからである。ウエーハ２２の表
面を完全に作図し、ウエーハ２２の表面の近似値
を決定するために、プローブ１１はウエーハ２２
の各象限の３つ或は４つの点の高さを測定する。
各象限内の３つ或は４つの被測定点は１つの面を
限定する。コンピユータ１８は、どの面内におい
てもプローブ１１によつて測定される高さＺがＸ
及びＹの関数であることを知ることになる。コン
ピユータ１８は測定されたＸ，Ｙ及びＺの読みを
記憶し、Ｘ及びＹの関数としてＺ表面プロフイル
を計算する（象限内ではウエーハ２２が平らであ
るものとする）。それから、電気センサ２５がダ
イのパツドの試験を行うが、その場合には、コン
ピユータ１８はドライバ２０を付勢してチヤツク
２１をダイの試験パツドまで移動させ、それから
Ｚドライブ１９を付勢してチヤツク２１を該試験
遂行に適切な高さまで移動させるよ移動させる。
従つて、本発明の装置は、各ダイの試験パツドの
位置及び高さを個々に検知することなく、ウエー
ハ２２上のダイからダイへ自動的にステツプでき
るのである。

コンピユータ１８はウエーハ２２上の各ダイの
Ｘ，Ｙ位置を知つているので、任意の時点にどの
ダイが試験中であるのかも分つている。従つて、
各ダイの試験結果はコンピユータ１８のメモリ内
に記憶させることができるので、特定の試験に不
合格となつたダイの試験結果と他のウエーハの同
一位置のダイとを比較してウエーハ製造プロセス
に何か不都合なことがないかを点検することがで
きる。最早ペイントの打印によつて欠陥ダイをマ
ークする必要はなく、また打印によつて他のダイ
を破損する恐れもない。コンピユータ１８はどの
ダイが欠陥であるのかを知つているからこれらの
ダイのマツプをダイ取付機（図示せず）に送つて
切断プロセス中に合格したダイを拾い上げさせる
ことができる。

以上にダイを試験するのに用いることが可能な
新らしく且つ改善されたウエーハ高さ測定システ
ムを説明した。この説明から、当業者ならば本発
明の思想から逸脱することなく本発明の原理を別
のやり方で用い得ることが理解されたであろう。
従つて、本発明は特許請求の範囲のみによつて限
定されることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の装置のブロツクダイアグラ
ムである。１１…プローブ、１２…空気流、１３…圧力セ
ンサ、１４…コンパレータ、１５…排他的ORゲ
ート、１６，１７…ANDゲート、１８…コンピ
ユータ、１９…Ｚドライブ、２０…Ｘ，Ｙドライ
バ、２１…チヤツク、２２…ウエーハ、２５…電
気試験センサ。

Claims

【特許請求の範囲】１ (イ) 複数のダイを上面に有するウエーハを保
持するチヤツク、 (ロ) ウエーハの選択された点に垂直に空気流を噴
出端から噴出するプローブ、 (ハ) このプローブに接続され、前記の選択された
点とプローブの噴出端との間の空気圧と周囲の
大気圧との差を感知する圧力センサ、 (ニ) この圧力センサに接続され、空気圧の差とし
てプローブが検出したプローブの噴出端とウエ
ーハの上面との距離からウエーハの上面に対す
るプローブの噴出端の高さが所定の高さより高
いか、低いかを基準値を参照して決めるコンパ
レータ、 (ホ) チヤツク及び又はプローブに接続され、その
垂直及び又は水平位置を相対的に変えるドライ
ブ手段、そして (ニ) 前記のコンパレータとドライブ手段とに接続
され、前記の選択された各点に対するプローブ
の噴出端の高さが前記の所定の高さとなるよう
に前記のドライブ手段にチヤツク及び又はプロ
ーブを動かすよう指令し、この指令によるチヤ
ツク及び又はプローブの相対的な変位を記憶す
るコンピユータを備えたことを特徴とする高さ測定装置。