JPH0265150A - Automatic alignment method for probe card - Google Patents
Automatic alignment method for probe cardInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
ウェーハ状態でのチップと該チップの測定に用いるプロ
ーブカードとの自動位置合せの方法に関し、
該プローブカードの位置合せを高精度かつ高速にかつ自
動的に達成することを目的とし、半導体ウェーへのチッ
プ上の各パッドに対応するプローブ針を有するプローブ
カード上における中心を通る１つの延長線に沿って、該
プローブカードの中心から等距離の各点にそれぞれ第１
および第２の目印を設け、該第１および第２の目印を順
次、咳つヱーハを載置したステージ側に設けられた探知
手段によりサーチして該チップと該プローブカードとの
位置合せを自動的に行うように構成される。[Detailed Description of the Invention] [Summary] A method for automatically aligning a chip in a wafer state and a probe card used for measuring the chip, which automatically aligns the probe card with high precision and at high speed. At each point equidistant from the center of the probe card along one extension line passing through the center on the probe card with probe needles corresponding to each pad on the chip to the semiconductor wafer, each first
and a second mark are provided, and the first and second marks are sequentially searched by a detection means provided on the stage side on which the cough device is placed, and the positioning of the chip and the probe card is automatically performed. The system is configured to perform the following tasks.
本発明はウェーハ状態での半導体デバイス（すなわちウ
ェーハ状態でのチップ）と、３亥チップの測定に用いる
プローブカードとの自動位置合せの方法に関する。The present invention relates to a method for automatically aligning a semiconductor device in a wafer state (that is, a chip in a wafer state) and a probe card used for measurement of three-dimensional chips.
従来よりこの種のチップの測定に際しては、該チップの
各ポンディングパッドに対応するプローブ針を有するプ
ローブカードを用い、各ポンディングパッドとそれらに
対応するプローブ針とが最適な位置で電気的・機械的に
良好な状態で接触することが要求される。そしてこのた
めには該プローブカードと被測定チップとの相対位置を
高精度に合せる必要がある。特に最近ではＶＬＳＩの多
様化に伴いプローブカードも多様化が要求されるように
なり、このため各品種毎に該相対位置を高精度に合せる
必要がある。Conventionally, when measuring this type of chip, a probe card having probe needles corresponding to each of the bonding pads of the chip is used, and each bonding pad and its corresponding probe needle are electrically connected at optimal positions. Good mechanical contact is required. For this purpose, it is necessary to align the relative positions of the probe card and the chip to be measured with high precision. Particularly recently, with the diversification of VLSIs, there has been a demand for diversification of probe cards, and for this reason, it is necessary to match the relative positions with high precision for each type.
ところで、従来より該プローブ針を有するプローブカー
ドは、プローバ筐体に対しその水平面内における所定の
角度範囲内で回転可能とされたブローブリングに取付け
られており、これにより該プローブカードの回転位置（
所謂カードθ）が調整可能とされる。By the way, conventionally, a probe card having probe needles has been attached to a prober ring that is rotatable within a predetermined angular range in a horizontal plane with respect to the prober housing, so that the rotational position of the probe card (
The so-called card θ) is adjustable.
一方、ウェーハはステージ上に載置され例えばバキュー
ムにより吸着固定される。該ステージの位置はＸ、Ｙ、
およびＺ方向の移動、およびその水平面内での回転によ
り調整される。なお該ウェーハ上の所定のチップから隣
接のチップへの移動は、該ステージのＸ、Ｙ方向へのチ
ップサイズ分の移動（該ウェーハ上に設けられたスクラ
イブラインに沿っての）によって行われ、またプローブ
針と各ポンディングパッドとのコンタクトは該ステージ
のＺ方向の移動によって行われる。更に該ウェーハの平
行合せ（該ウェーハ上に設けられたスクライブラインと
該ステージのＸ、Ｙ移動方向との平行合せ）は、上記ス
テージの回転によって行われる。また該ウェーハ上の被
測定チップに対する該プローブカードの平行合せ（位置
合せ）は、上記プローブカード側（すなわちブローブリ
ング）の回転（すなわちカードθの調整）によって行わ
れ、これによって各パッドに対するプローブ針の位置が
調整される。この場合、該プローブカードの位置合せ（
平行合せ）を行うにあたっては、測定作業者が目視によ
り例えば顕微鏡を用いて上記各パッドを見ながら、各ポ
ンディングパッドの中心にそれと対応するプローブ針の
中心を、手動で（あるいはモータなどを利用して）合せ
ていた。On the other hand, the wafer is placed on a stage and fixed by suction using, for example, a vacuum. The position of the stage is X, Y,
and by movement in the Z direction and rotation in the horizontal plane. Note that the movement from a predetermined chip on the wafer to an adjacent chip is performed by moving the stage in the X and Y directions by the size of the chip (along the scribe line provided on the wafer), Further, contact between the probe needle and each bonding pad is performed by moving the stage in the Z direction. Further, the parallel alignment of the wafer (parallel alignment between the scribe line provided on the wafer and the X and Y moving directions of the stage) is performed by rotating the stage. Parallel alignment (alignment) of the probe card with respect to the chip to be measured on the wafer is performed by rotating the probe card side (i.e., blobbling) (i.e., adjusting the card θ), and thereby the probe needles are aligned with each pad. The position of is adjusted. In this case, the alignment of the probe card (
To perform parallel alignment, the measurement operator visually inspects each of the above pads using a microscope, and manually (or using a motor, etc.) aligns the center of the corresponding probe needle with the center of each bonding pad. ).
しかしながらかかるプローブカードの位置合せ方法では
、チップの多パッド化によって目視範囲が広くなり、個
々のポンディングパッド中心の視認性が悪化し、適確な
目視作業が非常に困難となる。However, in such a probe card alignment method, the visual range becomes wider due to the multi-pad number of the chip, and the visibility of the center of each bonding pad deteriorates, making it extremely difficult to perform appropriate visual inspection.
したがって上記従来技術によるプローブカードの位置合
せ方法では、その位置合せに時間がかかったり、位置合
せ精度が悪かったりし、その位置合せが不十分なために
コンタクト不良を起すなどの問題点を生じていた。Therefore, with the probe card alignment method according to the above-mentioned conventional technology, alignment takes time, alignment accuracy is poor, and insufficient alignment causes problems such as contact failure. Ta.
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、
該プローブカードの位置合せを短時間でかつ精度よくし
かも自動的に達成しうるようにしたちのである。The present invention was made to solve such problems,
This allows the probe card to be aligned in a short time, with high precision, and automatically.
上記課題を解決するために本発明においては、半導体ウ
ェーハのチップ上の各パッドに対応するプローブ針を有
するプローブカード上における中心を通る１つの延長線
に沿って、該プローブカードの中心から等距離の各点に
それぞれ第１および第２の目印を設け、該第１および第
２の目印を順次、該ウェーハを載置したステージ側に設
けられた探知手段（例えばＣＣＤカメラ）によりサーチ
して、該チップと該プローブカードとの位置合せを自動
的に行うように構成される。In order to solve the above problems, in the present invention, along one extended line passing through the center on a probe card having probe needles corresponding to each pad on a chip of a semiconductor wafer, at an equal distance from the center of the probe card, A first and second mark is provided at each point, and the first and second marks are sequentially searched by a detection means (for example, a CCD camera) provided on the stage on which the wafer is placed. The chip is configured to automatically align with the probe card.
上記構成によれば、該第１および第２の目印を順次、該
ステージ側に設けられた探知手段によりサーチし、その
際の該ステージのＸ、Ｙ方向における移動距離をもとに
して、該チップに対する該プローブカードの角度ずれを
算出し、該算出デー夕にもとづいて該プローブカードの
高精度な位置合せ（平行合せ）を短時間で自動的に達成
することができる。According to the above configuration, the first and second marks are sequentially searched by the detection means provided on the stage side, and based on the moving distance of the stage in the X and Y directions at that time, the first and second marks are searched for. The angular deviation of the probe card with respect to the chip is calculated, and based on the calculated data, highly accurate positioning (parallel alignment) of the probe card can be automatically achieved in a short time.
第１図は、本発明に用いられるプローブカードの構成と
該プローブカードの位置合せの原理を説明する図であっ
て、該プローブカード１０には被測定チップの各ポンデ
ィングパッドに接触する多数のプローブ針１４が配置さ
れている。FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a probe card used in the present invention and the principle of alignment of the probe card. A probe needle 14 is arranged.
更に本発明に用いられるプローブカードには、その中心
を通る１つの延長線（例えばＹ方向の軸）上において、
その中心から等距離の点（第１図の実施例では該プロー
ブカードのＹ軸上の各周辺部）にそれぞれ、例えばアル
ミニウムなどにより形成された所定の反射能を有する第
１および第２の目印１１および１２が設けられる。また
第１図の実施例では更に、該プローブカードの中心を通
り、上記延長線と直交する他の延長線（例えばＸ方向の
軸）上の所定位置（第１図の実施例では該プローブカー
ド′のＸ軸上の一方の周辺部）に、上記と同様の反射能
を有する第３の目印１３が設けられる。Furthermore, the probe card used in the present invention has the following features on one extended line passing through its center (e.g. axis in the Y direction):
First and second marks each having a predetermined reflectivity and made of aluminum or the like are formed at points equidistant from the center (in the embodiment shown in FIG. 1, each peripheral part on the Y axis of the probe card). 11 and 12 are provided. Furthermore, in the embodiment of FIG. 1, the probe card A third mark 13 having the same reflective ability as above is provided at one peripheral portion on the X-axis of '.
３１および３２はその上部にウェーハ２を載置固定した
ステージであって、そのうち該ステージの下部３２はＸ
軸方向およびＹ軸方向に移動可能であり、一方、該ステ
ージの上部３１はＸ軸方向に移動可能であり、かつその
水平面内において回転可能とされている。３３は該ステ
ージ３２上に設けられたＣＣＤカメラであり、８亥ＣＣ
Ｄカメラ３３により上記各目印１１．．１２、および１
３を順次サーチし、その際の該ステージのＸ、Ｙ方向の
各移動距離から該ウェーハ上の被測定チップに対する該
プローブカードの角度ずれを算出し、該算出データにも
とづいて該プローブカードを回転させて（所謂カードθ
を調整して）、該被測定チップに対する該プローブカー
ドの平行合せが行われる。31 and 32 are stages on which the wafer 2 is placed and fixed, and the lower part 32 of the stage is
It is movable in the axial direction and the Y-axis direction, while the upper part 31 of the stage is movable in the X-axis direction and rotatable within its horizontal plane. 33 is a CCD camera provided on the stage 32;
Each of the above landmarks 11. ．． 12, and 1
3 sequentially, calculate the angular deviation of the probe card with respect to the chip to be measured on the wafer from the moving distance of the stage in the X and Y directions at that time, and rotate the probe card based on the calculated data. Let (so-called card θ
), the probe card is aligned in parallel with the chip to be measured.
第２図は、第１図に示されるプローブカードの位置合せ
を行う装置の全体構成を例示する図であって、第１図に
示される部分と同等の部分には共通の符号が付されてい
る。該第２図中、１５は該プローブカード１０を固定し
たブローブリングであって、該ブローブリング１５はプ
ローバ筺体１９に対しベアリング１８を介して水平面内
における所定の角度範囲に亘ってモータ５２により回転
しうるように（すなわちカードθを調整しうるように）
取付けられている。１６はパフォーマンスポードであり
、該パフォーマンスポード１６上にテスタヘッド１７が
挿着されることにより、該テスタヘッド１７と該プロー
ブカード１０ （すなわち各プローブ針）とが電気的に
内部的に接続される。FIG. 2 is a diagram illustrating the overall configuration of a device for aligning the probe card shown in FIG. 1, in which parts equivalent to those shown in FIG. There is. In FIG. 2, reference numeral 15 denotes a blob ring to which the probe card 10 is fixed, and the blob ring 15 is rotated by a motor 52 over a predetermined angular range in a horizontal plane with respect to the prober housing 19 via a bearing 18. (i.e., so that card θ can be adjusted)
installed. 16 is a performance port, and by inserting a tester head 17 onto the performance port 16, the tester head 17 and the probe card 10 (that is, each probe needle) are electrically connected internally. .
一方、上記ステージ下部３２はＸ軸シール３４およびＹ
軸シール３５に沿ってＸ方向およびＹ方向に駆動可能で
あり、ステージ３２側に設けられたモータとＣＰＵ ４
との間で位置指令の授受が行われ、これにより該ステー
ジの駆動制御が行われる。On the other hand, the lower stage 32 is connected to the X-axis seal 34 and the Y-axis seal 34.
The motor and CPU 4 can be driven in the X direction and the Y direction along the shaft seal 35, and are provided on the stage 32 side.
A position command is exchanged between the stage and the stage, thereby controlling the drive of the stage.
また該ステージ上部３工はＺ方向に移動可能であってこ
れによりプローブ針と各ポンディングパッドとの接触状
態が制御されるとともに、その水平面内での回転により
咳ウェーハの平行合せ（酸ウェーハ上に設けられたスク
ライブラインと該ステージのＸ、Ｙ移動方向との平行合
せ）が行われる。In addition, the upper part of the stage is movable in the Z direction, which controls the contact state between the probe needle and each of the bonding pads, and also allows the parallel alignment of the wafer (on the acid wafer) by rotating it in the horizontal plane. Parallel alignment between the scribe line provided in the stage and the X and Y movement directions of the stage is performed.
更に本発明では、該ステージ３２をＸ、Ｙ両方向に所定
の手順にしたがって順次移動させて該ＣＣＤカメラ３３
により上記プローブカード上の目印１１ 、１２、およ
び１３を順次探知し、その際の該ステージのＸ、Ｙ両方
向の移動量にもとづいて酸ウェーハ上の被測定チップに
対する該プローブカードの角度ずれを該ｃｐｕ４におい
て算出し、該算出データにもとづいてモータコントロー
ルユニット５１を介して上記モータ５２の回転角を制御
して上記カードθの調整を行う。すなわち従来、上記カ
ードθの調整（すなわちモータ５２の回転）を作業者が
目視によって行っていたのに対し、本発明では上記ＣＣ
Ｄカメラによる該各目印の探知結果にもとづいて該ＣＰ
Ｕ ４において算出される算出データをもとにして、上
記カードθの調整を高精度でかつ自動的に制御するよう
にしたものである。Furthermore, in the present invention, the CCD camera 33 is moved by sequentially moving the stage 32 in both the X and Y directions according to a predetermined procedure.
The marks 11, 12, and 13 on the probe card are sequentially detected, and the angular deviation of the probe card with respect to the chip to be measured on the acid wafer is estimated based on the amount of movement of the stage in both the X and Y directions. It is calculated by the CPU 4, and based on the calculated data, the rotation angle of the motor 52 is controlled via the motor control unit 51 to adjust the card θ. That is, whereas conventionally, the adjustment of the card θ (that is, the rotation of the motor 52) was performed by an operator visually, in the present invention, the adjustment of the card θ (that is, the rotation of the motor 52)
Based on the detection results of each landmark by the D camera,
Based on the calculation data calculated in U4, the adjustment of the card θ is controlled automatically and with high precision.
第３図は、上記第２図の装置を用いてプローブカードの
位置合せを実行する手順をフローチャートで例示する図
であって、この場合、上記ウェーハの平行合せ（すなわ
ちウェーハ上のスクライプラインとステージのｘ、Ｙ移
動方向との平行合せ）は既に行われているものとする。FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure for aligning a probe card using the apparatus shown in FIG. It is assumed that parallel alignment with the x and y movement directions has already been performed.
次いで先ずステップ１において該ステージを移動させて
１亥ＣＣＤカメラによってＳ亥ブローフ゛カード上の目
印１１を探す。次にステップ２で該ステージをＹ軸方向
のみに移動させ、該プローブカード上の目印１２を探す
。そしてステップ３において上記移動により該目印１２
を探知しえたか否かを判断する。このとき該目印１２が
探知できれば＼
該被測定チップに対する該プローブカードのθずれはな
いのであるが、通常は該θずれが存在するため該ステッ
プ３における判断結果は通常ノウとなる。Next, in step 1, the stage is moved and the mark 11 on the S profile card is searched for using the CCD camera. Next, in step 2, the stage is moved only in the Y-axis direction to search for the mark 12 on the probe card. Then, in step 3, the mark 12 is
Determine whether or not it was detected. At this time, if the mark 12 can be detected, there is no θ deviation of the probe card with respect to the chip to be measured, but since the θ deviation usually exists, the judgment result in step 3 is usually NO.
この場合はステップ４に進み、該ステージをＸ軸方向に
移動させて上記目印１２を探す。そしてステップ５にお
いて、該目印１２を探知した位置での該ステージの上記
Ｘ方向の移動ｆｆ１（ｙとする）および上記Ｘ方向の移
動量をもとにして、上記被測定チップに対するプローブ
カードの角度ずれ（カードθのずれ）を上記ＣＰＵで算
出し、該算出データにもとづいて該カードθの調整すな
わち該プローブカードの平行合せを行う。In this case, the process proceeds to step 4, in which the stage is moved in the X-axis direction and the mark 12 is searched for. Then, in step 5, the angle of the probe card with respect to the chip to be measured is determined based on the movement ff1 (referred to as y) of the stage in the X direction and the amount of movement in the X direction at the position where the mark 12 is detected. The deviation (deviation of the card θ) is calculated by the CPU, and based on the calculated data, the card θ is adjusted, that is, the probe card is aligned in parallel.
これにより該被測定チップに対する該プローブカードの
平行合せは一応完了したことになり（したがってステッ
プ３の判断結果がイエスとなり）、以後は、該ステージ
をＸ方向に上記移動量の半分（すなわち ）だけ戻
すことにより該被測定チップの中心と該プローブカード
の中心とが合うようになる。This means that the parallel alignment of the probe card with respect to the chip under test has been completed (therefore, the judgment result in step 3 is YES), and from now on, the stage will be moved in the X direction by half of the above amount (i.e. ). By returning it, the center of the chip to be measured and the center of the probe card are aligned.
しかしながら上記第３図に例示される手順においては、
更にステップ６に示されるように、上記Ｘ方向への
だけのステージ移動（戻し動作）を行った後、更にＸ
方向に該ステージを移動させ（その移動量をＸとする）
、上記目印１３を探し、ステップ７において該目印１３
を探知しえたか否かを判断する。この場合もし該目印１
３が探知できれば（すなわちイエスであれば）、ステッ
プ９で該ステージをＸ方向に上記Ｘだけ戻すことにより
上記位置合せは終了する（ステップ１０）。しかし上記
Ｘ方向の移動のみによって上記目印１３が探知できなけ
れば（すなわちステップ７でノウであれば）、ステップ
８に進み、該目印１３を探知できる位置まで該ステージ
をＸ方向に動かして該プローブ針とそれに対応するボン
ディングパソドとの中心合せを微調整し、その後ステッ
プ９において上述したように該ステージをＸ方向に上記
Ｘだけ戻すことにより上記位置合せが終了する（ステッ
プ１０）。However, in the procedure illustrated in FIG. 3 above,
Furthermore, as shown in step 6, in the above-mentioned X direction
After moving the stage (returning motion) by
Move the stage in the direction (the amount of movement is X)
, searches for the landmark 13, and in step 7 searches for the landmark 13.
Determine whether or not it was detected. In this case, if the landmark 1
If 3 can be detected (that is, if YES), the stage is moved back in the X direction by the amount of X in step 9, thereby completing the positioning (step 10). However, if the mark 13 cannot be detected by moving only in the X direction (that is, if step 7 is NO), the process proceeds to step 8, where the stage is moved in the X direction to a position where the mark 13 can be detected, and the probe The centering of the needle and the corresponding bonding pad is finely adjusted, and then the stage is returned in the X direction by the amount of X as described above in step 9, thereby completing the positioning (step 10).
本発明によれば、プローブカード上に設けられた各目印
をステージ側に設けられた探知手段により順次探知する
ことにより、被測定チップに対するプローブカードの平
行合せを短時間でかつ高精度にしかも自動的に達成する
ことができる。According to the present invention, by sequentially detecting each mark provided on the probe card by a detection means provided on the stage side, parallel alignment of the probe card to the chip to be measured can be performed in a short time, with high precision, and automatically. can be achieved.
第１図は、本発明に用いられるプローブカードの構成と
該プローブカードの位置合せの原理を説明する図、
第２図は、第１図に示されるプローブカードの位置合せ
を行う装置の全体構成を例示する図、第３図は、第２図
の装置を用いてプローブカードの位置合せを実行する手
順をフローチャートで例示する図である。
（符号の説明）
１０・・・プローブカード、
１１ 、１２ 、１３・・・アルミニウムなどの目印、
１４・・・プローブ針、 １５・・・ブローブリン
グ、１７・・・テスタヘッド、 ２・・・ウェーハ、
３１ 、３２・・・ステージ、 ３３・・・ＣＣＤ
カメラ、４・・・ＣＰＵ。
５１・・・モータコントロールユニット、５２・・・モ
ータ。
第１図
２・・・ウェーハ
１０・・・プローブカード・
３１３２・・・ステーゾ
３３・・・カメラ
第１図に示されるプローブカードの位置合せを行う装置
の全体構成を例示する図ＰＵ
ブローブリング
・テスタヘッド
Ｘ軸シール
Ｙ軸レールFIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a probe card used in the present invention and the principle of alignment of the probe card. FIG. 2 is an overall configuration of the apparatus for aligning the probe card shown in FIG. 1. FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure for aligning a probe card using the apparatus shown in FIG. 2. (Explanation of symbols) 10...Probe card, 11, 12, 13... Marks such as aluminum,
14... Probe needle, 15... Blobling, 17... Tester head, 2... Wafer,
31, 32...Stage, 33...CCD
Camera, 4...CPU. 51...Motor control unit, 52...Motor. FIG. 1 2: Wafer 10: Probe card 3132: Stezo 33: Camera A diagram illustrating the overall configuration of an apparatus for aligning the probe card shown in FIG. Tester head X-axis seal Y-axis rail
Claims (1)
ローブ針を有するプローブカード上における中心を通る
１つの延長線に沿って、該プローブカードの中心から等
距離の各点にそれぞれ第１および第２の目印を設け、該
第１および第２の目印を順次、該ウェーハを載置したス
テージ側に設けられた探知手段によりサーチして該チッ
プと該プローブカードとの位置合せを自動的に行うよう
にしたことを特徴とするプローブカードの自動位置合せ
方法。 ２、該プローブカード上における中心を通りかつ該１つ
の延長線と直交する他の延長線上に第３の目印を設け、
該第１および第２の目印をサーチした後、更に該第３の
目印をサーチするようにした、請求項１記載の自動位置
合せ方法。[Claims] 1. At each point equidistant from the center of the probe card along one extended line passing through the center on the probe card having probe needles corresponding to each pad on the chip of the semiconductor wafer. First and second marks are provided respectively, and the first and second marks are sequentially searched by a detection means provided on the stage side on which the wafer is placed to align the chip and the probe card. A method for automatically aligning a probe card, characterized in that: 2. Providing a third mark on another extended line passing through the center of the probe card and perpendicular to the one extended line;
2. The automatic alignment method according to claim 1, further comprising searching for the third mark after searching for the first and second marks.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP63213646A JPH0265150A (en) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | Automatic alignment method for probe card |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP63213646A JPH0265150A (en) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | Automatic alignment method for probe card |
Publications (1)
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|---|---|
| JPH0265150A true JPH0265150A (en) | 1990-03-05 |
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Family Applications (1)
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| JP63213646A Pending JPH0265150A (en) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | Automatic alignment method for probe card |
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