JP2000068338A - ウエハプローバおよびウエハの位置決め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プローブ先端の形状やその光沢の程度によっ
て、光学的測定では正確な位置を認識することが難し
く、そのため、イニシャルウエハを用いてオペレータに
よる補正作業が必要となり、完全な位置合わせの自動化
は困難であった。 【解決手段】 半導体装置の電気的特性を測定するテス
タに接続されたものでウエハ３１に形成された半導体装
置の電極３２に接触されるプローブ２１と、ウエハ３１
を載置してウエハ３１を昇降させるステージ装置４３と
を備えたウエハプローバ１１において、プローブ２１に
電気的に接続されるものでこのプローブ２１を電極３２
に接触させて電極間の容量を測定する容量測定部５１
と、容量測定部５１による容量測定の可否に基づいて電
極３２とプローブ２１との接触の可否を判断し、その接
触の可否によりウエハ３１の昇降量をステージ装置４３
に指示する制御部６１とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハプローバお
よびウエハの位置決め方法に関し、詳しくは半導体装置
の測定用電極間の容量を測定することによりプローブに
対するウエハの正確な位置を決めて電気的特性の試験を
行うウエハプローバおよび半導体装置の測定用電極間の
容量を測定することによりプローブとウエハとの距離を
求めてプローブに対するウエハの位置を決めるウエハの
位置決め方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を図５を用いて説明する。図
５においてプローブに対するステージの高さ調節は以下
のように行う。

【０００３】図５の（１）に示すように、光源１２１か
ら射出された光Ｌを、プローブカード（図示省略）に固
定されたプローブ１１２の例えばプローブ１１２Ａに照
射する。そしてプローブ１１２Ａによって反射された反
射光ＲをＣＣＤカメラ１２２で捕らえ画像データとして
認識する。

【０００４】そして、制御部１３１により、上記画像デ
ータを用いてプローブ１１２の先端位置とウエハ１０１
の表面との距離を算出し、その距離データを基にステー
ジ駆動の指令をステージ駆動部１４１に送ってステージ
駆動部１４１を駆動させ、ステージ１４２を上昇させ
る。その結果、図５の（２）に示すように、プローブ１
１２とウエハ１０１とが自動的に接近される。

【０００５】上記従来の技術は、プローブ１１２とウエ
ハ１０１上に形成された電極である測定パッド１０２と
を位置合わせする作業を自動化するための技術であり、
自動化することで処理能力の向上や、目視不可能なパッ
ドレイアウトであっても位置合わせが可能になるという
利点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、プローブ先端の形状やその光沢の度合い
によって、正確な位置を認識することが困難であった。
また、プローブの先端位置を認識することができたとし
ても、その精度は不十分であり、イニシャルウエハでオ
ペレータによる補正作業を行うことが必要となってい
た。その結果、完全な位置合わせの自動化は困難であっ
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたウエハプローバおよびウエハの位
置決め方法である。

【０００８】本発明のウエハプローバは、半導体装置の
電気的特性を測定するテスタに接続されたものでウエハ
に形成された半導体装置の電極に接触されるプローブ
と、ウエハが載置されるものでウエハを昇降させること
が可能なステージ装置とを備えたものにおいて、プロー
ブに電気的に接続されるものでそのプローブを電極に接
触させて電極間の容量をプローブを介して測定する容量
測定部と、その容量測定部による容量測定の可否に基づ
いて電極とプローブとの接触の可否を判断し、その接触
の可否によりウエハの昇降量をステージ装置に指示する
制御部とを備えたものである。

【０００９】上記ウエハプローバでは、プローブとそれ
を接続する容量測定部とを備えていることから、この容
量測定部に接続されているプローブを半導体装置の電極
に接触させることで電極間の容量を測定することが可能
になる。また容量測定部による容量測定の可否に基づい
て電極とプローブとの接触の可否を判断して、ウエハの
昇降量をステージ装置に指示する制御部を備えているこ
とから、電極とプローブとが接触していない場合には電
極間の容量測定が不可能であるので、電極とプローブと
の距離を例えば段階的に短縮して、その都度、電極間の
容量測定の可否を判断することで、電極とプローブとの
最適な接触位置（高さ方向の位置）が求まる。一方、電
極とプローブとが接触している場合には、電極間の容量
測定が可能となっているので、接触しすぎていないか否
かを、電極とプローブとの距離を例えば段階的に離し
て、その都度、電極間の容量測定の可否を判断すること
で、電極とプローブとの最適な接触位置（高さ方向の位
置）が求まる。また容量測定の可否によって、ウエハの
昇降量をステージ装置に指示できることから、上記電極
とプローブとの距離を増減させることが可能になる。

【００１０】本発明のウエハの位置決め方法は、テスタ
に電気的に接続されたプローブをウエハに形成された半
導体装置の電極に接触させて前記半導体装置の電気的特
性を試験するウエハプローバにおけるウエハの高さ位置
を決定するウエハの位置決め方法である。

【００１１】すなわち、第１の容量測定工程で半導体装
置の電極間の容量をプローブを介して測定する。そして
第１の測定判断工程で第１の容量測定工程における電極
間の容量測定の可否を判断する。その第１の測定判断工
程の結果、容量測定が可能な場合には、ウエハ降下工程
でウエハを所定量だけ降下させてから、第２の容量測定
工程で半導体装置の電極間の容量をプローブを介して測
定する。次いで第２の容量測定工程における電極間の容
量測定の可否を判断する第２の測定判断工程を行う。

【００１２】上記第２の測定判断工程の結果、容量測定
が可能な場合には、ウエハ降下・測定指示工程でウエハ
を所定量だけ降下させて再び第２の容量測定工程以降を
行うことを指示する。他方、第２の測定判断工程の結
果、容量測定が不可能な場合には、ウエハ上昇・終了指
示工程でウエハを所定量だけ上昇させて位置合わせの終
了を指示する。

【００１３】一方前記第１の測定判断工程の結果、容量
測定が不可能な場合には、ウエハ上昇工程でウエハを所
定量だけ上昇させる。その後、ウエハ上昇量の判断工程
でウエハの上昇量が規定量以下かを判断する。そしてウ
エハ上昇量の判断工程の結果、ウエハの上昇量が規定量
以下の場合には、第３の容量測定工程で半導体装置の電
極間の容量をプローブを介して測定する。その後第３の
容量測定工程における電極間の容量測定の可否を判断す
る第３の測定判断工程を行う。

【００１４】上記第３の測定判断工程の結果、容量測定
が可能な場合には、ウエハの位置合わせの終了を指示す
る。他方、第３の測定判断工程の結果、容量測定が不可
能な場合には、ウエハを所定量だけ上昇させてウエハ上
昇量の判断工程へ進む指示をウエハ上昇・測定指示工程
により行う。またウエハ上昇量の判断工程の結果、ウエ
ハの上昇量が規定量を超える場合には、エラーとして演
算を停止する停止工程を行う。

【００１５】上記ウエハの位置決め方法では、第１の，
第２の，第３の測定判断工程では、容量測定の可否を判
断することで、プローブが電極に接触しているか否かを
判断している。すなわち、容量測定が可能であれば、プ
ローブが電極に接触していることになり、容量測定が不
可能であれば、プローブが電極に接触していないことに
なる。これによって、プローブが電極に接触しているか
否かを判断し、ウエハの高さ位置を知ることになる。

【００１６】第１の測定判断工程で、容量測定が可能で
あれば、プローブが電極に接触していることになるが、
そのときのウエハの高さ位置が最適であるか否かは判ら
ない。そこで、ウエハ降下工程によりウエハを所定量だ
け降下させて、再度容量測定を行い、第２の測定判断工
程で容量測定の可否を判断し、容量測定が可能であれ
ば、再度ウエハを所定量だけ降下させるウエハ降下・測
定指示工程を行った後、上記第２の容量測定工程以降を
再び繰り返す。このようにして、ウエハの高さの最適な
位置を探すことが可能になる。そして、このループでは
やがてプローブが電極より離れて第２の容量測定工程で
容量測定が不可能となる。そこで第２の測定判断工程で
容量測定が不可能になった時点でウエハ上昇・終了指示
工程を行うことによって、電極からはなれたプローブを
再び電極に接触させる。このようにして、ウエハの高さ
の最適な位置を求めている。

【００１７】他方、第１の測定判断工程で、容量測定が
不可能であれば、プローブが電極に接触していないこと
になる。そこでウエハ上昇工程でウエハを所定量だけ上
昇させる。その際、ウエハの上昇量が規定量を超えた場
合には、このフローを停止する。一方ウエハの上昇量が
規定量以内であれば、第３の容量測定工程で再度容量測
定を行い、第３の測定判断工程で容量測定の可否を判断
する。

【００１８】この第３の測定判断工程で容量測定が可能
であれば、プローブが電極に接触したと判断し、このウ
エハの高さが最適な位置と判断する。一方、この第３の
測定判断工程で容量測定が不可能であれば、再度ウエハ
を所定量だけ上昇させるウエハ上昇・測定指示工程を行
った後、上記ウエハ上昇量の判断工程以降を再び繰り返
す。このようにして、ウエハの高さの最適な位置を探す
ことが可能になる。そして、このループではやがてプロ
ーブが電極に接触して第３の容量測定工程での容量測定
が可能となる。そして前記したように、第３の測定判断
工程で容量測定が可能になった時点で、プローブを初め
て電極に接触する。この接触した位置がウエハの高さの
最適な位置となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明のウエハプローバに係わる
実施の形態の一例を、図１の概略構成図によって説明す
る。

【００２０】図１に示すように、本発明のウエハプロー
バ１１には、電気的特性を試験する半導体装置（図示省
略）が形成されたウエハ３１を載置するステージ４１
と、そのステージ４１をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に駆動す
るステージ駆動部４２とからなるステージ装置４３が備
えられている。

【００２１】上記ステージ４１の上方には、ウエハ３１
に形成された半導体装置の電気的特性を測定するテスタ
（図示省略）に接続されたもので半導体装置の電極３２
に接触される複数のプローブ２１が備えられている。上
記各プローブ２１は、通常、プローブカード（図示省
略）に形成されている。

【００２２】さらに、各プローブ２１に電気的に接続さ
れるもので各プローブ２１を電極３２に接触させて電極
間の容量を測定する容量測定部５１が備えられている。
この容量測定部５１には、この容量測定部５１による容
量測定の可否に基づいて電極３２とプローブ２１との接
触の可否を判断し、その接触の可否によりウエハ３１の
昇降量を上記ステージ装置４３のステージ駆動部４２に
指示する制御部６１が備えられている。

【００２３】また、ステージ４１の側方には、プローブ
２１を照らすための光源７１と、光源の光に照らされた
プローブを撮影するＣＣＤ撮像素子７２が備えられてい
る。このＣＣＤ撮像素子７２は上記制御部６１に接続さ
れ、ＣＣＤ撮像素子７２で得られたプローブ２１の画像
情報が上記制御部６１に送られるようになっている。そ
して、制御部６１で画像処理されて、プローブ２１の高
さを検出し、ウエハ３１の昇降量を指示する。このよう
に、上記制御部６１は、電極３２とプローブ２１との接
触の可否によりウエハ３１の昇降量を上記ステージ装置
４３のステージ駆動部４２に指示するとともに、プロー
ブ２１の画像情報を画像処理してその処理結果に基づ
き、ウエハ３１の昇降量を上記ステージ装置４３のステ
ージ駆動部４２に指示するものでもある。

【００２４】次に上記ウエハプローバ１１の動作を前記
図１を用いて以下に説明する。

【００２５】プローブ２１に対する電極３２の上面、す
なわちウエハ３１の高さ調節は、ステージ４１を昇降す
ることにより行う。

【００２６】まず、光源７１でプローブカードに固定さ
れたプローブ２１を照射することによって生じる反射光
をＣＣＤ撮像素子７２で捕らえ画像データとして制御部
６１に認識させる。

【００２７】次いで、制御部６１により、この画像デー
タを用いてプローブ２１の先端位置とウエハ３１の電極
３２の表面との距離を算出する。

【００２８】そして制御部６１より、この距離データを
基にステージ４１をステージ駆動部４２を昇降させる指
示を出し、ステージ駆動部４２を駆動させてステージ４
１を昇降させ、プローブ２１とウエハ３１とを最適な位
置に自動的に位置合わせさせる。

【００２９】その後、ウエハ３１に形成された半導体装
置の電極（測定パッド）間に一定量以上の容量が存在す
ることを利用して、例えば、電極３２Ａ，３２Ｂ間の容
量をプローブ２１（２１Ａ，２１Ｂ）を介して容量測定
部５１で計測しながら、プローブ２１の先端と電極（測
定パッド）３２の表面とが正確に接触する位置にステー
ジ４１の高さを調整する。その調整方法は、後に記載す
るウエハの位置決め方法により説明する。

【００３０】このとき、容量測定を行うプローブ２１の
組み合わせを複数にすれば、プローブ２１に変形などに
よるプローブ２１の先端の高さばらつきも加味したより
正確な位置合わせが行える。

【００３１】上記実施の形態で説明したウエハプローバ
１１では、従来のウエハプローバに対して容量測定部５
１を付加し、電極間の容量測定の可否によりウエハ３１
の高さを調整するので、多様なプローブ形状、光沢度に
対してもプローブ２１の正確な位置検出が実現される。
したがって、プローブ２１と電極３２との位置合わせ精
度が向上されるとともに、プローブ２１を電極３２に接
触させる作業を完全に自動化することが可能になる。

【００３２】次に、本発明のウエハの位置決め方法に係
わる実施の形態の一例を、図２のフローチャートによっ
て説明する。

【００３３】図２に示すように、本発明のウエハの位置
決め方法は、テスタに電気的に接続されたプローブをウ
エハに形成された半導体装置の電極に接触させて半導体
装置の電気的特性を試験するウエハプローバにおけるウ
エハの高さ位置を決定するウエハの位置決め方法であ
る。

【００３４】すなわち、「第１の容量測定工程」Ｓ１に
より、半導体装置の電極間の容量をプローブを介して測
定する。そして「第１の測定判断工程」Ｓ２を行って、
上記「第１の容量測定工程」Ｓ１における電極間の容量
測定の可否を判断する。ここでの測定可能とは、プロー
ブを介して半導体装置の電極間の容量を測定することで
容量値が求まることをいい、測定不可能とは、例えば、
電極とプローブとが接触していないで容量測定が出来な
い場合、および測定装置の最大レンジを超えてエラーが
でた場合である。

【００３５】上記「第１の測定判断工程」Ｓ２を行った
結果、容量測定が可能、すなわち「Ｙｅｓ」の場合に
は、「ウエハ降下工程」Ｓ３により、ウエハを所定量だ
け降下させる。続いて「第２の容量測定工程」Ｓ４によ
り、半導体装置の電極間の容量をプローブを介して測定
する。次いで「第２の測定判断工程」Ｓ５を行って、
「第２の容量測定工程」Ｓ４における電極間の容量測定
の可否を判断する。

【００３６】上記「第２の測定判断工程」Ｓ５を行った
結果、容量測定が可能、すなわち「Ｙｅｓ」の場合に
は、「ウエハ降下・測定指示工程」Ｓ６により、ウエハ
を所定量だけ降下させて再び「第２の容量測定工程」Ｓ
４以降の工程を行うことを指示する。他方、上記「第２
の測定判断工程」Ｓ５を行った結果、容量測定が不可
能、すなわち「Ｎｏ」の場合には、「ウエハ上昇・終了
指示工程」Ｓ７により、ウエハを所定量だけ上昇させて
位置合わせの終了を指示する。

【００３７】一方、上記「第１の測定判断工程」Ｓ２を
行った結果、容量測定が不可能、すなわち「Ｎｏ」の場
合には、「ウエハ上昇工程」Ｓ８により、ウエハを所定
量だけ上昇させる。その後、「ウエハ上昇量Ｒの判断工
程」Ｓ９を行って、ウエハの上昇量が規定量以下かを判
断する。そして「ウエハ上昇量Ｒの判断工程」Ｓ９を行
った結果、ウエハの上昇量Ｒが規定量Ｒｃ以下の場合、
すなわちＲ≦Ｒｃの場合には、「第３の容量測定工程」
Ｓ１０により、半導体装置の電極間の容量をプローブを
介して測定する。その後「第３の測定判断工程」Ｓ１１
を行って、「第３の容量測定工程」Ｓ１０における電極
間の容量測定の可否の判断を行う。

【００３８】上記「第３の測定判断工程」Ｓ１１を行っ
た結果、容量測定が可能、すなわち「Ｙｅｓ」の場合に
は、位置合わせの終了を指示する「終了指示」Ｓ１２を
行う。他方、上記「第３の測定判断工程」Ｓ１１を行っ
た結果、容量測定が不可能、すなわち「Ｎｏ」の場合に
は、「ウエハ上昇・測定指示工程」Ｓ１３により、ウエ
ハを所定量だけ上昇させて上記「ウエハ上昇量Ｒの判断
工程」Ｓ９へ進む指示を行う。また上記「ウエハ上昇量
Ｒの判断工程」Ｓ９を行った結果、ウエハの上昇量Ｒが
規定量Ｒｃを超える場合、すなわちＲ＞Ｒｃの場合に
は、エラーとして演算を停止する「停止工程」Ｓ１４を
行う。

【００３９】上記ウエハの位置決め方法では、「第１の
測定判断工程」Ｓ２、「第２の測定判断工程」Ｓ５、
「第３の測定判断工程」Ｓ１１では、容量測定の可否を
判断することで、プローブが電極に接触しているか否か
を判断している。すなわち、容量測定が可能であれば、
プローブが電極に接触していることになり、容量測定が
不可能であれば、プローブが電極に接触していないこと
になる。これによって、プローブが電極に接触している
か否かを判断し、ウエハの高さ位置を知ることになる。

【００４０】上記「第１の測定判断工程」Ｓ２を行った
結果、容量測定が可能であれば、プローブが電極に接触
していることになるが、そのときのウエハの高さ位置が
最適であるか否かは判らない。そこで、「ウエハ降下工
程」Ｓ３によりウエハを所定量だけ降下させて、再度容
量測定を行う。続いて「第２の測定判断工程」Ｓ５で容
量測定の可否を判断し、容量測定が可能であれば、再度
ウエハを所定量だけ降下させる「ウエハ降下・測定指示
工程」Ｓ６を行った後、「第２の容量測定工程」Ｓ４以
降の工程を再び繰り返す。このようにして、ウエハの高
さの最適な位置を探すことが可能になる。

【００４１】そして、上記ループではやがてプローブが
電極より離れて「第２の容量測定工程」Ｓ４での容量測
定が不可能となる。そこで「第２の測定判断工程」Ｓ４
により、容量測定が不可能になった時点で「ウエハ上昇
・終了指示工程」Ｓ７を行うことによって、電極から離
れたプローブを再び電極に接触させる。このようにし
て、ウエハの高さの最適な位置を求めている。

【００４２】他方、「第１の測定判断工程」Ｓ２を行っ
た結果、容量測定が不可能であれば、プローブが電極に
接触していないことになる。そこで「ウエハ上昇工程」
Ｓ８を行って、ウエハを所定量だけ上昇させる。その
際、ウエハの上昇量が規定量を超えた場合には、「停止
工程」Ｓ１４によりこのフローを停止する。一方、ウエ
ハの上昇量が規定量以内であれば、「第３の容量測定工
程」Ｓ１０により、再度容量測定を行う。続いて「第３
の測定判断工程」Ｓ１１を行って、容量測定の可否を判
断する。

【００４３】この「第３の測定判断工程」Ｓ１１を行っ
た結果、容量測定が可能、すなわち「Ｙｅｓ」であれ
ば、プローブが電極に接触したと判断し、このウエハの
高さが最適な位置と判断する。一方、この「第３の測定
判断工程」Ｓ１１を行った結果、容量測定が不可能、す
なわち「Ｎｏ」であれば、「ウエハ上昇・測定指示工
程」Ｓ１３により、再度ウエハを所定量だけ上昇させ
て、上記「ウエハ上昇量Ｒの判断工程」Ｓ９以降の工程
を再び繰り返す。このようにして、ウエハの高さの最適
な位置を探すことが可能になる。そして、このループで
はやがてプローブが電極に接触して「第３の容量測定工
程」Ｓ９での容量測定が可能となる。そして前記したよ
うに、「第３の測定判断工程」Ｓ１１を行った結果、容
量測定が可能になった時点で、プローブを初めて電極に
接触する。この接触した位置がウエハの高さの最適な位
置となる。

【００４４】上記図２によって説明したウエハの位置決
め方法では、「第１，第２，第３の測定判断工程」Ｓ
２，Ｓ５，Ｓ１１で、容量測定の可否を判断することに
より、プローブが電極に接触しているか否かを判断して
いる。すなわち、容量測定が可能であれば、プローブが
電極に接触していることになり、容量測定が不可能であ
れば、プローブが電極に接触していないことになる。こ
れによって、プローブが電極に接触しているか否かを判
断し、ウエハの高さ位置を知ることになる。

【００４５】また上記「第１の測定判断工程」Ｓ２で、
容量測定が可能であれば、プローブが電極に接触してい
ることになるが、そのときのウエハの高さ位置が最適で
あるか否かは判らない。そこで、「ウエハ降下工程」Ｓ
３によりウエハを所定量（例えば５μｍ）だけ降下させ
て、再度容量測定を行う。続いて「第２の測定判断工
程」Ｓ５で、容量測定の可否を判断し、容量測定が可能
であれば、再度ウエハを所定量（例えば５μｍ）だけ降
下させる「ウエハ降下・測定指示工程」Ｓ６を行う。そ
の後上記「第２の容量測定工程」Ｓ４以降の工程を再び
繰り返す。このようにして、ウエハの高さの最適な位置
を探すことが可能になる。

【００４６】そして、このループではやがてプローブが
電極より離れて「第２の容量測定工程」Ｓ４で容量測定
が不可能となる。そこで「第２の測定判断工程」Ｓ５で
容量測定が不可能になった時点で、「ウエハ上昇・終了
指示工程」Ｓ７を行うことから、一旦電極から離れたプ
ローブが再び電極に接触される。すなわち、ウエハの位
置をプローブと電極とが接触しはじめた位置に戻すこと
になる。このようにして、ウエハの高さの最適な位置が
求まる。

【００４７】他方、「第１の測定判断工程」Ｓ２で、容
量測定が不可能であれば、プローブが電極に接触してい
ないことになる。そこで「ウエハ上昇工程」Ｓ８で、ウ
エハを所定量（例えば５μｍ）だけ上昇させる。その
際、ウエハの上昇量が規定量（例えば１００μｍ）を超
えた場合には、このフローを停止する。この規定量に適
宜設定することが可能である。一方ウエハの上昇量が規
定量以内であれば、「第３の容量測定工程」Ｓ１０で、
再度容量測定を行い、「第３の測定判断工程」Ｓ１１
で、容量測定の可否を判断することになる。

【００４８】この「第３の測定判断工程」Ｓ１１で、容
量測定が可能であれば、プローブが電極に接触したと判
断し、このウエハの高さが最適な位置と判断する。一
方、この「第３の測定判断工程」Ｓ１１で、容量測定が
不可能であれば、再度ウエハを所定量（例えば５μｍ）
だけ上昇させる「ウエハ上昇・測定指示工程」Ｓ１３を
行った後、「ウエハ上昇量Ｒの判断工程」Ｓ９以降の工
程を再び繰り返す。このようにして、ウエハの高さの最
適な位置を探すことが可能になる。そして、このループ
ではやがてプローブが電極に接触して「第３の容量測定
工程」Ｓ１０での容量測定が可能となる。そして前記し
たように、「第３の測定判断工程」Ｓ１１で、容量測定
が可能になった時点で、プローブを初めて電極に接触す
る。この接触した位置がウエハの高さの最適な位置とな
る。

【００４９】以上、説明したように、このウエハ位置決
め方法によれば、プローブが電極に接触する最適な位置
を求めることが可能になるので、プローブを電極に押し
つける圧力をより正確にかつ一定に加えることができ
る。よって、測定の信頼性の向上を図ることができる。

【００５０】次に、本発明のウエハの位置決め方法に係
わる別の実施の形態を、図３のフローチャートおよび図
４の概略構成図によって説明する。

【００５１】図３および図４に示すように、本発明のウ
エハ３１の位置（高さ方向の位置）決め方法は、テスタ
に電気的に接続された複数のプローブ２１Ａ，２１Ｂ，
２１Ｃ，２１Ｄをウエハ３１に形成された半導体装置の
電極３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄに接触させて半導
体装置の電気的特性を試験するウエハプローバにおける
ウエハの高さ位置を決定するウエハの位置決め方法であ
る。

【００５２】すなわち、「第１の容量測定工程」Ｓ１に
より、半導体装置の各電極３２Ａ〜３２Ｄ間の各容量を
各プローブ２１Ａ〜２１Ｄを介して測定する。ここで
は、一例として、「Ａ−Ｂ間容量の測定」Ｓ１−１によ
り電極３２Ａ−電極３２Ｂ間の容量を測定し、「Ｂ−Ｃ
間容量の測定」Ｓ１−２により電極３２Ｂ−電極３２Ｃ
間の容量を測定し、「Ｃ−Ｄ間容量の測定」Ｓ１−３に
より電極３２Ｃ−電極３２Ｄ間の容量を測定し、「Ｄ−
Ａ間容量の測定」Ｓ１−４により電極３２Ｄ−電極３２
Ａ間の容量を測定する。

【００５３】そして「第１の測定判断工程」Ｓ２を行っ
て、上記「第１の容量測定工程」Ｓ１における電極３２
Ａ〜３２Ｄ間の容量測定の可否を判断する。ここでの測
定可能とは、プローブ２１Ａ〜２１Ｄを介してウエハ３
１に形成された半導体装置の電極３２Ａ〜３２Ｄ間の容
量を測定して、容量値が求まることをいい、測定不可能
とは、例えば、電極とプローブとが接触していないため
に容量測定が出来ない場合および測定装置の最大レンジ
を超えてエラーがでた場合である。

【００５４】上記「第１の測定判断工程」Ｓ２を行った
結果、図４の（１）に示すように、容量測定が各電極３
２Ａ〜３２Ｄ間で可能、すなわち「Ｙｅｓ」の場合に
は、「ウエハ降下工程」Ｓ３により、ウエハを所定量だ
け降下させる。続いて「第２の容量測定工程」Ｓ４によ
り、半導体装置の電極３２Ａ〜３２Ｄ間の容量をプロー
ブ２１Ａ〜２１Ｄを介して測定する。ここでは、一例と
して、「Ａ−Ｂ間容量の測定」Ｓ４−１により電極３２
Ａ−電極３２Ｂ間の容量をプローブ２１Ａ，２１Ｂによ
り測定し、「Ｂ−Ｃ間容量の測定」Ｓ４−２により電極
３２Ｂ−電極３２Ｃ間の容量をプローブ２１Ｂ，２１Ｃ
により測定し、「Ｃ−Ｄ間容量の測定」Ｓ４−３により
電極３２Ｃ−電極３２Ｄ間の容量をプローブ２１Ｃ，２
１Ｄにより測定し、「Ｄ−Ａ間容量の測定」Ｓ４−４に
より電極３２Ｄ−電極３２Ａ間の容量をプローブ２１
Ｄ，２１Ａにより測定する。すなわち、前記「第１の容
量測定工程」Ｓ１と同様の測定を行う。

【００５５】次いで「第２の測定判断工程」Ｓ５を行っ
て、「第２の容量測定工程」Ｓ４における電極３２Ａ〜
３２Ｄ間の容量測定の可否を判断する。

【００５６】上記「第２の測定判断工程」Ｓ５を行った
結果、容量測定が各電極３２Ａ〜３２Ｄ間で可能、すな
わち「Ｙｅｓ」の場合には、すなわち図４の（１）に示
すような状態の場合には、「ウエハ降下・測定指示工
程」Ｓ６により、ウエハを所定量だけ降下させて再び
「第２の容量測定工程」Ｓ４以降の工程を行うことを指
示する。他方、上記「第２の測定判断工程」Ｓ５を行っ
た結果、容量測定が少なくとも一部の電極間で不可能、
すなわち「Ｎｏ」の場合、例えば、図４の（２）に示す
ように、プローブ２１Ｂと電極３２Ｂとが接触していな
くて、他のプローブ２１Ａ，２１Ｃ，２１Ｄと電極３２
Ａ，３２Ｃ，３２Ｄとが接触している場合には、「ウエ
ハ上昇・終了指示工程」Ｓ７により、ウエハを所定量だ
け上昇させて位置合わせの終了を指示する。

【００５７】一方、上記「第１の測定判断工程」Ｓ２を
行った結果、容量測定が少なくとも一部で不可能、すな
わち「Ｎｏ」の場合、例えば、図４の（２）に示すよう
に、プローブ２１Ｂと電極３２Ｂとが接触していなく
て、他のプローブ２１Ａと電極３２Ａ、プローブ２１Ｃ
と電極３２Ｃ、プローブ２１Ｄと電極３２Ｄとが接触し
ている場合には、「ウエハ上昇工程」Ｓ８により、ウエ
ハを所定量だけ上昇させる。その後、「ウエハ上昇量Ｒ
の判断工程」Ｓ９を行って、ウエハの上昇量が規定量以
下かを判断する。

【００５８】そして「ウエハ上昇量Ｒの判断工程」Ｓ９
を行った結果、ウエハの上昇量Ｒが規定量Ｒｃ以下の場
合、すなわちＲ≦Ｒｃの場合には、「第３の容量測定工
程」Ｓ１０により、半導体装置の電極間の容量をプロー
ブを介して測定する。ここでは、例えば、「Ａ−Ｂ間容
量の測定」Ｓ１０−１により電極３２Ａ−電極３２Ｂ間
の容量を測定し、「Ｂ−Ｃ間容量の測定」Ｓ１０−２に
より電極３２Ｂ−電極３２Ｃ間の容量を測定し、「Ｃ−
Ｄ間容量の測定」Ｓ１０−３により電極３２Ｃ−電極３
２Ｄ間の容量を測定し、「Ｄ−Ａ間容量の測定」Ｓ１０
−４により電極３２Ｄ−電極３２Ａ間の容量を測定す
る。すなわち、前記「第１の容量測定工程」Ｓ１と同様
の測定を行う。

【００５９】その後「第３の測定判断工程」Ｓ１１を行
って、「第３の容量測定工程」Ｓ１０における電極間の
容量測定の可否の判断を行う。

【００６０】上記「第３の測定判断工程」Ｓ１１を行っ
た結果、容量測定が各電極間で可能、すなわち「Ｙｅ
ｓ」の場合、すなわち、図４の（１）に示すように、各
プローブ２１Ａ〜２１Ｄと各電極３２Ａ〜３２Ｄが接触
している場合には、位置合わせの終了を指示する「終了
指示」Ｓ１２を行う。他方、上記「第３の測定判断工
程」Ｓ１１を行った結果、容量測定が少なくとも一部で
不可能、すなわち「Ｎｏ」の場合、例えば、図４の
（２）に示すように、プローブ２１Ｂと電極３２Ｂとが
接触していなくて、他のプローブ２１Ａ，２１Ｃ，２１
Ｄと電極３２Ａ，３２Ｃ，３２Ｄとが接触している場合
には、「ウエハ上昇・測定指示工程」Ｓ１３により、ウ
エハを所定量だけ上昇させて上記「ウエハ上昇量Ｒの判
断工程」Ｓ９へ進む指示を行う。また上記「ウエハ上昇
量Ｒの判断工程」Ｓ９を行った結果、ウエハの上昇量Ｒ
が規定量Ｒｃを超える場合、すなわちＲ＞Ｒｃの場合に
は、エラーとしてこのフローチャートによる演算を停止
する「停止工程」Ｓ１４を行う。

【００６１】上記図３および図４により説明したウエハ
の位置決め方法では、前記図２によって説明したフロー
チャートと同様なる作用効果が得られるとともに、プロ
ーブ２１Ａ〜２１Ｄと電極３２Ａ〜３２Ｄとの距離にば
らつきがあっても、各プローブ２１Ａ〜２１Ｄが各電極
３２Ａ〜３２Ｄとが接触するように、ウエハ３１の高さ
位置を決定することが可能になる。

【００６２】

【発明の効果】以上、説明したように本発明のウエハプ
ローバによれば、プローブを介して電極間の容量を測定
する容量測定部を備えているので、プローブと電極との
接触を、容量測定の可否により検出することができる。
加えて容量測定の可否に基づいてウエハの高さを制御す
る指令を出す制御部を備えているので、容量測定の可否
によりウエハの高さ位置を調整することが可能になる。
そのため、位置合わせ精度の飛躍的な向上が図れる。よ
って、オペレータによる位置合わせの補正作業を廃止し
て、プローブの位置合わせ作業の完全な自動化が実現で
きる。

【００６３】本発明のウエハの位置決め方法によれば、
電極間の容量測定の可否によってプローブと電極との接
触状態を判断して、プローブと電極との接触が最適とな
るウエハ位置を自動的に求めることができるので、プロ
ーブの位置合わせ作業の完全な自動化が実現できる。加
えて、プローブを電極に押しつける圧力を、より正確に
かつ一定に加えることができるので、測定の信頼性の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウエハプローバに係わる実施の形態の
一例を示す概略構成図である。

【図２】本発明のウエハの位置決め方法に係わる実施の
形態の一例を示すフローチャートである。

【図３】本発明のウエハの位置決め方法に係わる別の実
施の形態を示すフローチャートである。

【図４】図３に示した別の実施の形態を説明する概略構
成図である。

【図５】従来の技術に係わるウエハプローバの説明図で
ある。

【符号の説明】

１１…ウエハプローバ、２１…プローブ、３１…ウエ
ハ、３２…電極、４３…ステージ装置、５１…容量測定
部、６１…制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G011 AA15 AC09 AC14 AE03 2G032 AA00 AF02 AF04 AL03 AL04 4M106 AA01 AA02 AA07 AA20 AB12 AC07 AD07 BA01 BA14 CA11 CA50 DB04 DB07 DD05 DD06 DD10 DD23 DJ05 DJ07 DJ11 DJ18 DJ20 5F031 CA02 JA04 KA07 MA33

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体装置の電気的特性を測定するテス
   タに接続されたものでウエハに形成された半導体装置の
   電極に接触されるプローブと、 前記ウエハが載置されるもので前記ウエハを昇降させる
   ことが可能なステージ装置とを備えたウエハプローバに
   おいて、 前記プローブに電気的に接続されるもので、前記プロー
   ブを前記電極に接触させて電極間の容量を前記プローブ
   を介して測定する容量測定部と、 前記容量測定部による容量測定の可否に基づいて前記電
   極と前記プローブとの接触の可否を判断し、その接触の
   可否により前記ウエハの昇降量を前記ステージ装置に指
   示する制御部とを備えたことを特徴とするウエハプロー
   バ。
2. 【請求項２】 テスタに電気的に接続されたプローブを
   ウエハに形成された半導体装置の電極に接触させて前記
   半導体装置の電気的特性を試験するウエハプローバにお
   ける前記ウエハの高さ位置を決定するウエハの位置決め
   方法であって、 前記半導体装置の電極間の容量を前記プローブを介して
   測定する第１の容量測定工程と、 前記第１の容量測定工程における前記電極間の容量測定
   の可否を判断する第１の測定判断工程と、 前記第１の測定判断工程の結果、前記容量測定が可能な
   場合には、前記ウエハを所定量だけ降下させるウエハ降
   下工程と、 前記ウエハ降下工程後、前記半導体装置の電極間の容量
   を前記プローブを介して測定する第２の容量測定工程
   と、 前記第２の容量測定工程における前記電極間の容量測定
   の可否を判断する第２の測定判断工程と、 前記第２の測定判断工程の結果、前記容量測定が可能な
   場合には、前記ウエハを所定量だけ降下させて再び前記
   第２の容量測定工程以降を行うことを指示するウエハ降
   下・測定指示工程と、 前記第２の測定判断工程の結果、前記容量測定が不可能
   な場合には、前記ウエハを所定量だけ上昇させて位置合
   わせの終了を指示するウエハ上昇・終了指示工程と、 前記第１の測定判断工程の結果、前記容量測定が不可能
   な場合には、前記ウエハを所定量だけ上昇させるウエハ
   上昇工程と、 前記ウエハ上昇工程後、前記ウエハの上昇量が規定量以
   下かを判断するウエハ上昇量の判断工程と、 前記ウエハ上昇量の判断工程の結果、前記ウエハの上昇
   量が規定量以下の場合には、前記半導体装置の電極間の
   容量を前記プローブを介して測定する第３の容量測定工
   程と、 前記第３の容量測定工程における前記電極間の容量測定
   の可否を判断する第３の測定判断工程と、 前記第３の測定判断工程の結果、容量測定が可能な場合
   には、位置合わせの終了を指示する終了指示工程と、 前記第３の測定判断工程の結果、容量測定が不可能な場
   合には、前記ウエハを所定量だけ上昇させて前記ウエハ
   上昇量の判断工程へ進む指示を行うウエハ上昇・測定指
   示工程と、 前記ウエハ上昇量の判断工程の結果、前記ウエハの上昇
   量が規定量を超える場合には、エラーとして演算を停止
   する停止工程とを備えたことを特徴とするウエハの位置
   決め方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載のウエハの位置決め方法に
   おいて、 前記第１の容量測定工程では前記半導体装置の複数の電
   極間の容量を前記プローブを介して測定し、 前記第１の測定判断工程では前記第１の容量測定工程に
   おける前記各電極間の容量測定の可否を判断し、 前記第１の測定判断工程の結果、前記容量測定が各電極
   間で可能な場合には、前記ウエハ降下工程を行った後、
   前記第２の容量測定工程で前記半導体装置の複数の電極
   間の容量を前記プローブを介して測定し、次に前記第２
   の測定判断工程で前記第２の容量測定工程における前記
   各電極間の容量測定の可否を判断し、 前記第２の測定判断工程の結果、前記容量測定が各電極
   間で可能な場合には、前記ウエハ降下・測定指示工程以
   降を行い、 前記第２の測定判断工程の結果、前記容量測定が少なく
   とも一部で不可能な場合には、前記ウエハ上昇・終了指
   示工程を行い、 前記第１の測定判断工程の結果、前記容量測定が少なく
   とも一部で不可能な場合には、前記ウエハ上昇工程を行
   った後、前記ウエハ上昇量の判断工程以降を行い、 その際、前記第３の容量測定工程では、前記半導体装置
   の複数の電極間の容量を前記プローブを介して測定
   し、、 前記第３の測定判断工程では、前記各電極間の容量測定
   の可否を判断して、 前記第３の測定判断工程の結果、容量測定が各電極間で
   可能な場合には、前記終了指示工程を行い、 前記第３の測定判断工程の結果、容量測定が少なくとも
   一部で不可能な場合には、前記ウエハ上昇・測定指示工
   程を行うことを特徴とするウエハの位置決め方法。