JPH10209231A - プローブ装置及びプローブ装置による検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検査体の電気的特性を検査するプロ−ブ装
置において、検査によってプロ−ブ針に付着する異物の
検出手段と、必要に応じて適宜前記異物を除去するクリ
−ニング手段とを備え、検査時の接触不良を防止すると
共にプロ−ブ針の寿命を延長することを目的とする。 【解決手段】 被検査体120 を載置する載置台40に近接
する位置にコントロ−ルユニット250 を設け、前記コン
トロ−ルユニット250 により、プロ−ブ針10とプレ−ト
60との接触抵抗値を基に前記プロ−ブ針10のクリ−ニン
グの可否を判断するとともに、複数のプロ−ブ針から成
るプロ−ブカ−ドの取替えの可否を判断するプログラム
を記録した記録媒体を前記コントロ−ルユニット250 に
備え、適切な時期にプロ−ブ針のクリ−ニングを実施で
きるようにして、クリ−ニング回数を最小限に押さえる
ことができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロ−ブ装置及び
プロ−ブ装置による検査方法に関し、特に、被検査体の
電気的特性を検査するプロ−ブ針の接触抵抗測定機構と
クリ−ニング機構を具備したプロ−ブ装置及びプロ−ブ
装置による検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のプロ−ブ装置としては、水
平、垂直及び水平回転可能な載置台上に載置される半導
体ウエハ等の被検査体の電極パッドにプロ−ブ針を接触
させて電気的特性を検査するプロ−ブ装置が知られてい
る。このプロ−ブ装置は、一般に、プロ−ブカ−ドに傾
斜状に植設された多数のプロ−ブ針を半導体ウエハの電
極パッドに接触させて電気的特性を検査するものであ
る。

【０００３】ところで、近年の半導体デバイスでは、微
細化に伴い電極パッドの配列が複雑化及び多数化する傾
向にあり、前記傾斜状プロ−ブカ−ドを使用したプロ−
ブ装置による検査では各電極パッドに正確に接触するこ
とが困難になる。そこで、垂直状プロ−ブ針を配置した
プロ−ブカ−ドにより、配列が複雑化及び多数化した電
極パッドに均一にプロ−ブ針を圧接した状態で検査でき
る技術が開発されている。

【０００４】しかしながら、この種のプロ−ブ針は半導
体ウエハ上の電極パッドに接触させるため、検査中にパ
ッドの材質であるアルミニウム、タングステン等の異物
が付着するため被検査体の検査に支障をきたすだけでな
くプロ−ブカ−ド自体の寿命を短くするという問題が生
じてくる。

【０００５】そのため、特開平4-177849号公報に見られ
るウエハステ−ジに研磨材を取り付けた一体型タイプの
装置や、特開平4-364746号公報に見られるウエハステ−
ジの近傍にクリ−ニング材を取り付けたタイプのプロ−
ブ装置を用いてプロ−ブ針のクリ−ニングを行ってい
る。

【０００６】前記従来のプロ−ブ装置は、プロ−ブ針に
付着したアルミニウムやシリコンの異物を装置内に取り
付けたクリ−ニング材を接触させて取り除いている。取
り除く頻度としては、任意のウエハ毎やチップ毎で設定
し、クリ−ニングを行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のプロ−ブ装置では、クリ−ニング時期の設定がアル
ミニウムやシリコン等の異物の付着よりも遅い場合、従
来に見られる測定不良を引き起こしていた。

【０００８】また、反対に、異物の付着よりも早すぎる
場合、プロ−ブ針がクリ−ニング材と接触する回数が増
加し、プロ−ブカ−ド自体の寿命が短くなるという問題
がある。

【０００９】本発明は前述の問題点にかんがみ、前記従
来技術の問題点を解消して、プロ−ブカ−ドの寿命を飛
躍的に延長させることができるプロ−ブ装置を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のプロ−ブ装置
は、プロ−ブ針を被検査体の電極パッドに接触させて前
記被検査体の電気的特性を検査するプロ−ブ装置に、前
記被検査体を載置する載置台（ウエハステ−ジ）に近接
する位置にコントロ−ルユニットを新に設け、前記コン
トロ−ルユニットに前記プロ−ブ針の接触抵抗測定用プ
レ−トと前記プロ−ブ針の研磨用クリ−ニング材を備え
るとともに、前記プロ−ブ針と前記プレ−トとの接触抵
抗値を基に前記プロ−ブ針のクリ−ニングの可否、並び
に前記プロ−ブ針の磨耗の程度を評価して寿命を判断す
るプログラムを記録した記録媒体を備えたプロ−ブ装置
を用いる。

【００１１】また、本発明のプロ−ブ装置による検査方
法は、プロ−ブ装置による検査方法において、前記プロ
−ブ装置内にコントロ−ルユニットを設け、前記コント
ロ−ルユニットにより、プロ−ブ針と接触抵抗測定用プ
レ−トとの接触抵抗値を基に、前記プロ−ブ針のクリ−
ニングの可否、及び前記プロ−ブ針の磨耗の程度を評価
して寿命を判断して、前記プロ−ブ針のメンテナンスを
自動的に行うことを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】

【００１３】

【実施例】以下に、本発明の実施例を、図面を参照しな
がら説明する。図１は、本発明の一実施例に係わる測定
系ユニットの半導体ウエハ測定系コントロ−ルユニット
とプロ−ブ装置の要部構成を示す概略図である。図６は
従来の測定系ユニットを構成する半導体ウエハ測定系コ
ントロ−ルユニットとプロ−ブ装置を示す。図２は本発
明の一実施例に係わるプロ−ブ装置の要部概略図を示
す。

【００１４】図３はプレ−ト及びクリ−ニング材の取付
け状態の分解斜視図、図４はプレ−ト及びクリ−ニング
材の取付け状態を示す断面図である。本発明の一実施例
に係わるプロ−ブ装置は、図６に示す従来の測定系ユニ
ットに新たに接触抵抗測定及びクリ−ニング用のコント
ロ−ルユニット250 を取り付けた構成である。前記コン
トロ−ルユニット250 による制御フロ−の概略を図１に
従って説明する。

【００１５】複数のプロ−ブ針が取り付けられているプ
ロ−ブカ−ドの各ピンの接触抵抗を測定し、前記測定値
が指定の値( スペック値) の範囲外になるとクリ−ニン
グを行う。クリ−ニングを行った後、再びプロ−ブ針と
プレ−トとの接触抵抗を測定する。接触抵抗値がスペッ
ク値の範囲外であれば再度クリ−ニングを行って接触抵
抗値を計測する。指定した複数回、クリ−ニングを行っ
ても接触抵抗値がスペック値の範囲に納まらなければプ
ロ−ブカ−ドの取替えを行う。前記制御フロ−に従って
プロ−ブ針のクリ−ニングと交換を適宜実施する。

【００１６】本実施形態のプロ−ブ装置の構成は、図２
に示すように、複数のプロ−ブ針10をプロ−ブ針固定ブ
ロック20を介して取り付けたプロ−ブカ−ド30と、前記
プロ−ブカ−ド30の下方においてX 、Y 及びZ 方向に移
動可能に配置した載置台40と、前記載置台40の側辺に取
り付けられたクリ−ニング材50及びプレ−ト60とプロ−
ブ針10の接触抵抗を測定し可否判定をする前記コントロ
−ルユニット250(図示せず) を備えている。

【００１７】載置台40は、Y 方向に沿って配置されるY
方向レ−ル70上に搭載されるY ステ−ジ80と、X 方向に
沿って配置されるX 方向レ−ル90上に搭載されるX ステ
−ジ100 と、このX ステ−ジ100 上にZ 方向に上下動で
き、任意の角度θ回転が可能なチャック110 で構成され
ている。このチャック110 は上面にある吸引方法により
被検査体である半導体ウエハ120 を吸引保持できる。

【００１８】クリ−ニング材50は、セラミック、ナイロ
ン製繊維、ポリエステル製繊維等のような、研磨時に針
先をなるべく傷めない様な材質であれば何でも良い。プ
レ−ト60は、導電性の材質であればよいが、好ましくは
抵抗値の低い金を用いた方が良い。本実施例では金プレ
−トを用いる。プレ−ト60のサイズや形状は図２に示し
た以外にどのようなサイズ、形状でも良い。また、針先
を複数回接触させるため、固定式よりも定期的に交換で
きる着脱式を採用している。

【００１９】クリ−ニング材50とプレ−ト60は図２、図
３及び図４に示すようにX ステ−ジ100 に近接して取り
付けられており、クリ−ニング材50とプレ−ト60は電気
的に絶縁され、プレ−ト60はグランドに接続されてい
る。具体的には、プレ−ト60はキャップ状基部130 の上
面に載置されて止めネジ140 で固定される押さえ枠150
によって押さえられた状態で固定されている。

【００２０】また、載置台40に取り付けられた保持部材
160(図２) 上に昇降可能なように設置された昇降板170
(図４）があり、昇降板170 上に固定されたばねガイド1
80(図３、４）の外周にはガイド基部190(図３、４）が
上方への抜け出しを防止した状態で設置されている。こ
のガイド基部190 外周面の適宜箇所には図４に示すよう
に系合凹部190aが設けられており、この系合凹部190aに
キャップ状基部130 の側壁に装着されたスプリングプラ
ンジャ−200 のボ−ル200aがスプリング200bに押圧され
ながら着脱可能にスナップ系合されている。

【００２１】この際、キャップ状基部130 とばねガイド
180 との間には常時、前記キャップ状基部130 及び前記
クリ−ニング材50を上方へ押圧する圧縮ばね210 を介在
し、前記キャップ状基部130 の下面と昇降板170 の上面
との間に設けられた隙間 Lにより、前記クリ−ニング材
50を前記プロ−ブ針10及び前記プロ−ブ針固定ブロック
20に押し当てた際の圧力を緩衝し得るようになってお
り、前記クリ−ニング材50と前記プロ−ブ針10との適正
な接触を確保するための誤差を吸収し得るようになって
いる。

【００２２】この時、接触抵抗を測定するための前記プ
レ−ト60と前記プロ−ブ針10のオ−バ−ドライブ量は、
30〜50μm になるように設定する。尚この場合、前記キ
ャップ状基部130 の下面とばねガイド180 の上端面との
間は少なくとも隙間 L以上の間隔を設ける必要がある。
また、昇降板170 の下面に昇降手段であるエア−シリン
ダ230 のプランジャ230aが固定されて前記キャップ状基
部130 及びクリ−ニング材50、プレ−ト60は通常時には
前記載置台40の上面より低い位置に待機している。

【００２３】前記のように取り付けられるクリ−ニング
材50及びプレ−ト60は載置台40の昇降動作により昇降す
る他に前記エア−シリンダ23の動作によっても昇降可能
である。更に、クリ−ニング材50及びプレ−ト60はキャ
ップ状基部130 をガイド基部190 から取り外すことによ
り交換できる。

【００２４】次に、本実施形態のプロ−ブ装置において
クリ−ニング材50及びプレ−ト60を使用する場合の動作
を説明する。図２に示すように、半導体ウエハ120 を吸
引保持した載置台40をX 、Y 及びZ方向に移動させるこ
とにより、半導体ウエハ120 の電極パッドにプロ−ブ針
10を接触させて電気的特性が検査されるが、この検査工
程を複数回行うと、プロ−ブ針10にアルミニウム等の異
物が付着し、適正な検査ができなくなる。そこで、検査
工程を複数回、例えば、半導体ウエハ１枚検査毎の複数
回の検査を行った後、載置台40を移動させてプレ−ト60
をプロ−ブ針10の下方対向位置に配置してプレ−ト60と
プロ−ブ針10とを接触させる。

【００２５】この時、前記コントロ−ルユニット250 か
らプロ−ブ針10の各ピンに電圧を印加し、抵抗値を測定
する。この動作を半導体ウエハ１枚検査毎に行い、前記
コントロ−ルユニット250 で設定したプロ−ブ針10の各
ピンの接触抵抗値がスペック外になるまで続ける。この
接触抵抗値がスペック外になった場合、前記載置台40を
移動させてクリ−ニング材50をプロ−ブ針10の下方対向
位置に配置し、その昇降により、プロ−ブ針10のクリ−
ニングによる針先研磨を行う。尚、図５に１０本のプロ
−ブ針10とプレ−ト60との接触抵抗値を示してある。測
定した接触抵抗値がスペック外( この場合ピン６番）で
あると針先研磨を行う。

【００２６】クリ−ニング後、前記載置台40を移動し、
プレ−ト60とプロ−ブ針10を接触させて接触抵抗値を測
定する。この接触抵抗値がスペックを満たすまで繰り返
す。複数回繰り返しても接触抵抗値がスペック外である
ならば、プロ−ブカ−ド30の交換( 寿命) となる。前記
の処理を実施後、接触抵抗値がスペック内に戻った場
合、プロ−ブ針10と半導体ウエハ120 の電極パッドに接
触させて電気的特性を検査することができる。

【００２７】また、前記コントロ−ルユニット250 によ
って、印加電圧( または電流) 、接触抵抗値のスペッ
ク、プレ−ト60とプロ−ブ針10の接触時期( 例えばウエ
ハ１枚、ウエハ１０枚毎に測定等) 、クリ−ニング後の
繰り返し回数は無論自由に設定できる。また、接触抵抗
値を測定するプレ−ト60とプロ−ブ針10の接触場所は複
数回測定した後、前記載置台40を若干移動して、プレ−
ト60とプロ−ブ針10の対向面をずらすことができる。

【００２８】これは、同位置で複数回接触した場合にプ
レ−トが荒れて正確な接触抵抗値を得ることができなく
なることを防止するためである。このずらす距離や回数
等も当然自由に設定できる。同様に、前記クリ−ニング
材50も複数回クリ−ニングした後、クリ−ニング位置を
変えることもできる。これは、前記クリ−ニング材50で
研磨したアルミニウム等の異物が再付着することを防止
するためである。

【００２９】前記のような接触抵抗測定工程とクリ−ニ
ング工程を予め記録媒体に記憶させたプログラムに基づ
いて複数回数検査した後、プロ−ブ針の抵抗測定に基づ
いて必要に応じて清掃を行う。そして、指定回数清掃を
しても計測した接触抵抗値が指定したスペック値の範囲
外であれば寿命と判断してプロ−ブ針の交換を実施する
ように設定しているので、プロ−ブ装置のプロ−ブ針10
のメンテナンスを自動的に行うことができると共に、プ
ロ−ブ針の交換時期を正確に判断することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプロ−ブ
装置は、導電性プレ−トにプロ−ブ針を接触して測定し
た抵抗値に基づいて適切な時期にプロ−ブ針のクリ−ニ
ングを実施するのでクリ−ニング回数を最小限に押さえ
ることができるためプロ−ブカ−ドの寿命を最大限に延
ばすことができると共にプロ−ブカ−ドの寿命を簡単に
判断できる。

【００３１】また、本発明は、クリ−ニング時期をプロ
−ブ針の接触抵抗値により判断しているので、被検査体
の電気的特性を確実にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の測定系ユニットの要部を示
す構成図である。

【図２】本発明の一実施例のプロ−ブ装置の要部を示す
構成図である。

【図３】本発明の一実施例のプロ−ブ装置のプレ−ト及
びクリ−ニング材の取付け状態の分解斜視図である。

【図４】本発明の一実施例のプロ−ブ装置のプレ−ト及
びクリ−ニング材の取付け状態を示す断面図である。

【図５】本発明のプロ−ブ装置のプロ−ブ針とプレ−ト
との接触抵抗値による針先研磨の一実施例を示す図であ
る。

【図６】従来例の測定系ユニットの要部を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

10 プロ−ブ針 20 プロ−ブ針固定ブロック 30 プロ−ブカ−ド 40 載置台 50 クリ−ニング材 60 プロ−ブ針接触用プレ−ト 70 Y レ−ル 80 Y ステ−ジ 90 X レ−ル 100 X ステ−ジ 110 チャック 120 半導体ウエハ 130 キャップ状基部 140 止めネジ 150 押さえ枠 160 保持部材 170 昇降板 180 ばねガイド 190 ガイド基部 200 スプリングプランジャ 210 圧縮ばね 230 エア−シリンダ 250 コントロ−ルユニット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロ−ブ針を被検査体の電極パッドに接
   触させて前記被検査体の電気的特性を検査するプロ−ブ
   装置において、 前記被検査体を載置する載置台に近接する位置にコント
   ロ−ルユニットを設けるとともに、前記コントロ−ルユ
   ニットに前記プロ−ブ針の接触抵抗測定用プレ−トと前
   記プロ−ブ針の研磨用クリ−ニング材とを設け、前記プ
   ロ−ブ針と前記プレ−トとの接触抵抗値を基に前記プロ
   −ブ針のクリ−ニングの可否、及び前記プロ−ブ針の磨
   耗の程度を評価して寿命を判断するプログラムを記録し
   た記録媒体を前記コントロ−ルユニットが備えているこ
   とを特徴とするプロ−ブ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のプロ−ブ装置におい
   て、 前記プロ−ブ針の接触抵抗測定用の前記プレ−トは着脱
   式で導電性の金プレ−トを用いることを特徴とするプロ
   −ブ装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のプロ−ブ装置におい
   て、 予め設定した接触抵抗測定及びクリ−ニング回数に応じ
   て、前記被検査体を載置する載置台を移動して、前記プ
   ロ−ブ針と、前記プレ−ト及び前記クリ−ニング材との
   接触位置を変えて前記測定及びクリ−ニングを実施する
   ことを特徴とするプロ−ブ装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のプロ−ブ装置におい
   て、 前記記録媒体は、前記プレ−トと前記プロ−ブ針の接触
   抵抗を測定する時期、印加電圧、測定した前記接触抵抗
   値の評価のためのスペック値、前記プロ−ブ針の寿命判
   断のためのクリ−ニングの繰り返し回数、前記プロ−ブ
   針と前記プレ−ト及び前記クリ−ニング材との接触位置
   の変更距離、及び同じ接触位置での許容回数を設定する
   プログラムが記録されていることを特徴とするプロ−ブ
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のプロ−ブ装置におい
   て、 前記記録媒体は、接触抵抗測定工程とクリ−ニング工程
   とを行うようにするプログラムが予め記憶されていて、
   指定した回数、前記被検査体の電気的特性を検査した
   後、前記プログラムに基づいて前記プロ−ブ針の抵抗測
   定と清掃及び寿命判断を行い、前記プロ−ブ針のメンテ
   ナンスを自動的に可能にしたことを特徴とするプロ−ブ
   装置。
6. 【請求項６】 プロ−ブ装置による検査方法において、 前記プロ−ブ装置内にコントロ−ルユニットを設け、前
   記コントロ−ルユニットにより、プロ−ブ針と接触抵抗
   測定用プレ−トとの接触抵抗値を基に、前記プロ−ブ針
   のクリ−ニングの可否、及び前記プロ−ブ針の磨耗の程
   度を評価して寿命を判断して、前記プロ−ブ針のメンテ
   ナンスを自動的に行うことを特徴とするプロ−ブ装置に
   よる検査方法。