JP2013191741A

JP2013191741A - プローブ装置及びプローブ装置のプローブカード装着方法

Info

Publication number: JP2013191741A
Application number: JP2012057236A
Authority: JP
Inventors: Shuji Akiyama; 収司秋山; Hiroshi Amamiya; 浩雨宮
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2013-09-26
Also published as: TW201348709A; CN103308734A; KR20130105397A; KR101374529B1

Abstract

【課題】プローブカードを搬送して装着する際に、確実に受け渡しを行うことができ、プローブカードの破損等の発生を抑制することのできるプローブ装置及びプローブ装置のプローブカード装着方法を提供する。
【解決手段】カードクランプ機構１３と、ウエハチャック１０と、下面に位置合せ用マークが配設されたトレー２１と、トレー２１を支持可能とされたトレー支持機構１４と、カメラ１５と、トレー２１をトレー支持機構１４との受け渡し位置に搬入するための移動機構１７と、移動機構１７によって受け渡し位置に配置されたトレー２１の位置合せ用マークをカメラ１５によって撮像してその位置を検出し、位置合せ用マークの位置が所定の範囲内にある場合は、移動機構１７からトレー支持機構１４へのプローブカード２０の受け渡しを行い、所定の範囲外にある場合は、プローブカード２０の受け渡しを中止する制御手段と、を具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、プローブ装置及びプローブ装置のプローブカード装着方法に関する。

半導体デバイスの製造工程では、半導体ウエハ上に形成された半導体デバイスの電気的な検査を行うためのプローブ装置が用いられている。このようなプローバ装置では、半導体ウエハ上の電極パッドに接触される多数のプローブが配設されたプローブカードを用いている。

そして、このプローブカードのプローブを介してテスタから被測定半導体デバイスに検査信号を供給し、被測定半導体デバイスからの信号を測定することによって被測定半導体デバイスの電気的な検査を行うようになっている。また、プローブカードを交換することによって、異なる種類の被測定半導体デバイスに対応するようになっている。

また、上記のプローブカードを搬送用のトレーに載せ、このトレー及びトレーに載置されたプローブカードを半導体ウエハを載置して移動させるためのウエハチャックの駆動機構を利用して搬送し、カードクランプ機構に装着するよう構成されたプローブ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−２４０３９号公報

上記のとおり、従来からウエハチャックの駆動機構を利用して搬送用のトレーに載せたプローブカードを搬送し、プローブカードをカードクランプ機構に装着することが行われている。この場合、トレー及びプローブカードをスライド機構等を具備したアーム等に載せてプローブ装置（筺体）内の所定の受け渡し位置に配置し、このトレー及びプローブカードをウエハチャックの周囲に配設されたトレー支持機構によって受け取るという受け渡しが必要となる。従来、このような受け渡しの位置については、機構部の調整にて精度を保証する方法が採られている。しかし、例えば、調整不良、部品不良、経時変化等で調整済みの位置がずれる場合があり、その状態でプローブカードの受け渡しを行うと、受け渡しが正常に行われず、高価なプローブカードの破損等が発生する可能性があるという問題がある。

本発明は、上記従来の事情に対処してなされたものであり、プローブカードを搬送して装着する際に、確実に受け渡しを行うことができ、プローブカードの破損等の発生を抑制することのできるプローブ装置及びプローブ装置のプローブカード装着方法を提供することを目的とする。

本発明のプローブ装置の一態様は、多数のプローブを有するプローブカードを、着脱自在に固定するカードクランプ機構と、半導体ウエハを載置可能とされ、駆動機構を駆動することによって前記カードクランプ機構に固定された前記プローブカードの前記プローブに、前記半導体ウエハに形成された電極を接触させるウエハチャックと、上面に前記プローブカードが載置され、下面に位置合せ用マークが配設されたトレーと、前記ウエハチャックの周囲に配設され、前記駆動機構によって移動可能とされ、前記トレーを支持するためのトレー支持機構と、前記位置合せ用マークを撮像可能とされたカメラと、前記トレーを、前記トレー支持機構との受け渡し位置に搬入するための移動機構と、前記移動機構によって前記受け渡し位置に配置された前記トレーの前記位置合せ用マークを前記カメラによって撮像して当該位置合せ用マークの位置を検出し、前記位置合せ用マークの位置が所定の範囲内にある場合は、前記移動機構から前記トレー支持機構への前記トレーの受け渡しを行い、前記位置合せ用マークの位置が所定の範囲外にある場合は、前記移動機構から前記トレー支持機構への前記トレーの受け渡しを中止する制御手段と、を具備したことを特徴とする。

本発明のプローブ装置のプローブカード装着方法の一態様は、多数のプローブを有するプローブカードを、着脱自在に固定するカードクランプ機構と、半導体ウエハを載置可能とされ、駆動機構を駆動することによって前記カードクランプ機構に固定された前記プローブカードの前記プローブに、前記半導体ウエハに形成された電極を接触させるウエハチャックと、上面に前記プローブカードが載置され、下面に位置合せ用マークが配設されたトレーと、前記ウエハチャックの周囲に配設され、前記駆動機構によって移動可能とされ、前記トレーを支持するためのトレー支持機構と、前記位置合せ用マークを撮像可能とされたカメラと、前記トレーを、前記トレー支持機構との受け渡し位置に搬入するための移動機構と、を具備したプローブ装置のプローブカード装着方法であって、前記移動機構によって前記受け渡し位置に配置された前記トレーの前記位置合せ用マークを前記カメラによって撮像して当該位置合せ用マークの位置を検出し、検出した前記位置合せ用マークの位置が、所定の範囲内にある場合は、前記移動機構から前記トレー支持機構への前記トレーの受け渡しを行い、前記位置合せ用マークの位置が所定の範囲外にある場合は、前記移動機構から前記トレー支持機構への前記トレーの受け渡しを中止することを特徴とする。

本発明によれば、プローブカードを搬送して装着する際に、確実に受け渡しを行うことができ、プローブカードの破損等の発生を抑制することのできるプローブ装置及びプローブ装置のプローブカード装着方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るプローブ装置の構成を模式的に示す図。本発明の一実施形態に係るプローブ装置のプローブカード装着方法を説明するための図。本発明の一実施形態に係るプローブ装置のプローブカード装着方法を説明するための図。本発明の一実施形態に係るプローブ装置のプローブカード装着方法を説明するための図。本発明の一実施形態に係るプローブ装置のプローブカード装着方法を説明するための図。本発明の一実施形態に係るプローブ装置のプローブカード装着方法を説明するための図。本発明の一実施形態に係るプローブ装置のプローブカード装着方法を説明するための図。本発明の一実施形態に係るプローブ装置のプローブカード装着方法を説明するための図。本発明の一実施形態に係るプローブ装置のプローブカード装着方法のフローチャート。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

まず、図１を参照して、半導体ウエハに形成された半導体デバイスの検査を行うプローブ装置の構成について説明する。図１に示すように、プローブ装置１は、筺体２を具備しており、この筺体２内には、半導体ウエハＷを載置するためのウエハチャック１０が配設されている。このウエハチャック１０は、駆動機構１１を具備しており、ｘ、ｙ、ｚ、及びθ方向に移動可能とされている。

ウエハチャック１０の上方に位置する筺体２には、円形の開口部が設けられており、この円形の開口部の周縁部に沿ってインサートリング１２が配設されている。このインサートリング１２には、カードクランプ機構１３が設けられており、このカードクランプ機構１３によって、プローブカード２０が、着脱自在に保持されている。

プローブカード２０は、配線基板及びこの配線基板と電気的に接続された複数のプローブ（図示せず。）等から構成されており、プローブカード２０のプローブは、半導体ウエハＷ上に形成された半導体デバイスの電極に対応して配設されている。

ウエハチャック１０の周囲には、プローブカード２０を載置して搬送するためのトレー２１を支持するためのトレー支持機構１４が配設されており、後述するようにこのトレー支持機構１４上に、プローブカード２０が載置されたトレー２１を支持し、ウエハチャック１０の駆動機構１１を駆動することによって、プローブカード２０及びトレー２１を搬送できるようになっている。

また、ウエハチャック１０の側方には、上方に向けて配置され、上部の画像を撮像可能とされたカメラ１５が配設されている。このカメラ１５は、例えばＣＣＤカメラ等からなり、従来からプローブカードのプローブ等を撮像してプローブとの位置合わせを行うことを主目的として配設されている。本実施形態では、後述するように、このカメラ１５を、プローブカード２０の装着工程において使用する。

筺体２の一方の側壁部、本実施形態ではフロント側（図１中右側）の側壁部には、筺体２の外部からプローブカード２０を筺体２内に搬入及び搬出するための搬入搬出口２ａが配設されている。また、この搬入搬出口２ａの下方には、ＳＡＣＣ（Semi Automatic Probe Card Changer）を構成するためのアーム１６が配設されている。このアーム１６は、図中矢印で示すように、筺体２の壁面部分に配設された支軸の回りに上下方向に回動自在とされている。図１には、このアーム１６を上側に回動させて（跳ね上げて）固定した状態を示している。

アーム１６の上には、図１中に矢印で示すように、水平方向に移動可能とされたスライド機構１７が配設されている。このスライド機構１７は、先端側（図１中左側）が二股のフォーク状とされ、この先端側のフォーク状の部分に、トレー２１を支持できるようになっている。なお、トレー２１は、その上面にプローブカード２０を載置可能とされており、プローブカード２０を搬送する際には、このトレー２１上にプローブカード２０を載置して搬送する。

そして、スライド機構１７によって、プローブカード２０が載置されたトレー２１を、搬入搬出口２ａから筺体２内の受け渡し位置まで搬入し、この受け渡し位置においてウエハチャック１０の駆動機構１１を駆動することによって、プローブカード２０が載置されたトレー２１をトレー支持機構１４上に受け渡すようになっている。

また、図１中点線で示すように、プローブカード２０の上方には、検査用の信号を送るとともに、半導体デバイスからの信号を検出して半導体デバイスの状態を検査するためのテスタに接続されたテストヘッド３０が配設される。

上記構成のプローブ装置１は、ＣＰＵ等を備えた制御部４０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部４０は、操作部４１と、記憶部４２とを具備している。

操作部４１は、工程管理者がプローブ装置１を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プローブ装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。

記憶部４２には、プローブ装置１で実行される各種動作（例えば、後述するプローブカードの装着）を制御部４０の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や検査条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、操作部４１からの指示等にて任意のレシピを記憶部４２から呼び出して制御部４０に実行させることで、制御部４０の制御下で、プローブ装置１での各種動作が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記録媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

以上のように構成されたプローブ装置１を用いて、半導体ウエハＷに形成された半導体デバイスの電気的な検査を行う際には、半導体ウエハＷをウエハチャック１０上に載置し、ウエハチャック１０によって半導体ウエハＷを上昇させる。そして、半導体ウエハＷの各電極を、プローブカード２０の対応するプローブに接触させることによって、電気的な導通を得、テストヘッド３０に接続されたテスタによって半導体デバイスの電気的特性の良否が検査される。

次に、図２〜９を参照して、本発明の一実施形態に係るプローブ装置のプローブカード装着方法について説明する。

図２に示すように、トレー２１の下面側の所定位置には、予め位置合せ用マーク２２を配設しておく。なお、図２には、位置合せ用マーク２２を１つのみ図示してあるが、本実施形態では、図２の紙面に垂直な方向に所定距離（本実施形態では１００ｍｍ）離れて合計２つの位置合せ用マーク２２が配設されている。位置合せ用マーク２２の形状は、カメラ１５によって撮像することにより、その位置を認識できるものであれば。どのようなものであってもよい。

そして、スライド機構１７によってトレー２１及びトレー２１上に載置されたプローブカード２０を、図１に示した搬入搬出口２ａから筺体２内の所定の受け渡し位置に配置する。これとともに、受け渡し位置の下方にウエハチャック１０を移動させ、カメラ１５によって位置合せ用マーク２２を撮像して位置合せ用マーク２２の位置を認識する（図９に示すステップ１０１）。この位置合せ用マーク２２の位置を認識は、撮像信号に基づいて図１に示した制御部４０にて行われる。

次に、認識された位置合せ用マーク２２の位置に基づいて、制御部４０では、位置合せ用マーク２２の位置が、スライド機構１７とトレー支持機構１４との間でトレー２１の受け渡しを行うことのできる受け渡し可能な位置の範囲内にあるか否かを判定する（図９に示すステップ１０２）。

上記の判定の結果、受け渡し可能な位置の範囲外である場合は、トレー２１及びトレー２１上に載置されたプローブカード２０の受け渡しを中止して処理を終了する（図９に示すステップ１１０）。なお、プローブカード２０の受け渡しを中止する前に、駆動機構によって位置の微調整を行い、位置合せ用マークの位置が所定の範囲内にあるか否かを確認するようにしてもよい。この場合、位置の微調整は、例えば、横（図２において紙面に垂直な方向）が±１．６ｍｍの範囲、縦（図２において紙面に沿った左右方向）が±１．２ｍｍの範囲で行うことが好ましい。

一方、受け渡し可能な位置の範囲内である場合は、認識された位置合せ用マーク２２の位置に基づいて、ウエハチャック１０の駆動機構１１を駆動し、ウエハチャック１０及びトレー支持機構１４を水平方向に移動させて適正な受け渡し位置に位置させる（図９に示すステップ１０３）。

次に、図３に示すように、ウエハチャック１０の駆動機構１１を駆動し、ウエハチャック１０及びトレー支持機構１４を上昇させ、トレー支持機構１４の上に、トレー２１及びプローブカード２０を受け渡す（図９に示すステップ１０４）。

次に、図４に示すように、ウエハチャック１０の駆動機構１１を駆動することによって、ウエハチャック１０及びトレー支持機構１４を水平方向に移動させ、プローブカード２０の中心を、プローブ装置１のプロービィングセンター位置に合わせる（図９に示すステップ１０５）。

次に、図５に示すように、ウエハチャック１０の駆動機構１１を駆動することによって、ウエハチャック１０及びトレー支持機構１４を上昇させ、カードクランプ機構１３（図１参照。）によるクランプ位置にプローブカード２０を位置させる（図９に示すステップ１０６）。

次に、クランプ位置に配置されプローブカード２０をカードクランプ機構１３（図１参照。）によってクランプした後、図６に示すように、ウエハチャック１０の駆動機構１１を駆動することによって、ウエハチャック１０及びトレー支持機構１４を下降させ、トレー２１を下降させる（図９に示すステップ１０７）。

次に、図７に示すように、ウエハチャック１０の駆動機構１１を駆動することによって、ウエハチャック１０及びトレー支持機構１４を水平方向に移動させ、トレー２１を前述したスライド機構１７との受け渡し位置に位置させる（図９に示すステップ１０８）。

次に、図８に示すように、ウエハチャック１０の駆動機構１１を駆動することによって、ウエハチャック１０及びトレー支持機構１４を下降させ、トレー２１をトレー支持機構１４からスライド機構１７に受け渡し（図９に示すステップ１０９）、処理を終了する（図９に示すステップ１１０）。

上記の工程によって、プローブ装置１に対するプローブカード２０の装着が終了する。このプローブカード２０の装着の際に、本実施形態では、上述したとおり、トレー２１に予め配設した位置合せ用マーク２２を、カメラ２２によって撮像してスライド機構１７に支持されたトレー２１の位置を認識し、トレー２１の位置が、トレー支持機構１４への受け渡し可能な範囲外にある場合は、トレー支持機構１４への受け渡しを中止する。

したがって、例えば、調整不良、部品不良、経時変化等で調整済みの受け渡し位置がずれ、受け渡し不可能な場合は、スライド機構１７からトレー支持機構１４へのトレー２１及びプローブカード２０の受け渡しが行われることはない。これによって、高価なプローブカードの破損等が発生する可能性を低減することができる。

また、スライド機構１７に支持されたトレー２１の位置が、トレー支持機構１４への受け渡し可能な範囲内にある場合は、認識されたトレー２１の位置に基づいて、トレー支持機構１４を適正な受け渡し位置に移動させ、トレー２１及びプローブカード２０のトレー支持機構１４への受け渡しを行う。したがって、確実にトレー２１及びプローブカード２０の受け渡しを行うことができる。

以上本発明を実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは勿論である。

１……プローブ装置、２……筺体、２ａ……搬入搬出口、１０……ウエハチャック、１１……駆動機構、１２……インサートリング、１３……カードクランプ機構、１４……トレー支持機構、１５……カメラ、１６……アーム、１７……スライド機構、２０……プローブカード、２１……トレー、２２……位置合せ用マーク、３０……テストヘッド、４０……制御部、４１……操作部、４２……記憶部。

Claims

多数のプローブを有するプローブカードを、着脱自在に固定するカードクランプ機構と、
半導体ウエハを載置可能とされ、駆動機構を駆動することによって前記カードクランプ機構に固定された前記プローブカードの前記プローブに、前記半導体ウエハに形成された電極を接触させるウエハチャックと、
上面に前記プローブカードが載置され、下面に位置合せ用マークが配設されたトレーと、
前記ウエハチャックの周囲に配設され、前記駆動機構によって移動可能とされ、前記トレーを支持するためのトレー支持機構と、
前記位置合せ用マークを撮像可能とされたカメラと、
前記トレーを、前記トレー支持機構との受け渡し位置に搬入するための移動機構と、
前記移動機構によって前記受け渡し位置に配置された前記トレーの前記位置合せ用マークを前記カメラによって撮像して当該位置合せ用マークの位置を検出し、前記位置合せ用マークの位置が所定の範囲内にある場合は、前記移動機構から前記トレー支持機構への前記トレーの受け渡しを行い、前記位置合せ用マークの位置が所定の範囲外にある場合は、前記移動機構から前記トレー支持機構への前記トレーの受け渡しを中止する制御手段と、
を具備したことを特徴とするプローブ装置。
請求項１記載のプローブ装置であって、
前記制御手段は、前記移動機構から前記トレー支持機構への前記トレーの受け渡しを中止する前に、前記駆動機構によって位置の微調整を行い、前記位置合せ用マークの位置が所定の範囲内にあるか否かを確認する
ことを特徴とするプローブ装置。
請求項２記載のプローブ装置であって、
前記位置の微調整は、横が±１．６ｍｍの範囲、縦が±１．２ｍｍの範囲で行う
ことを特徴とするプローブ装置。
請求項１〜３いずれか１項記載のプローブ装置であって、
前記制御手段は、前記位置合せ用マークの位置が所定の範囲内にある場合は、前記位置合せ用マークの位置検出結果に基づいて、前記トレー支持機構を、適正な受け渡し位置に移動させた後、上昇させて前記移動機構から前記トレー支持機構への前記プローブカードの受け渡しを行う
ことを特徴とするプローブ装置。
多数のプローブを有するプローブカードを、着脱自在に固定するカードクランプ機構と、
半導体ウエハを載置可能とされ、駆動機構を駆動することによって前記カードクランプ機構に固定された前記プローブカードの前記プローブに、前記半導体ウエハに形成された電極を接触させるウエハチャックと、
上面に前記プローブカードが載置され、下面に位置合せ用マークが配設されたトレーと、
前記ウエハチャックの周囲に配設され、前記駆動機構によって移動可能とされ、前記トレーを支持するためのトレー支持機構と、
前記位置合せ用マークを撮像可能とされたカメラと、
前記トレーを、前記トレー支持機構との受け渡し位置に搬入するための移動機構と、
を具備したプローブ装置のプローブカード装着方法であって、
前記移動機構によって前記受け渡し位置に配置された前記トレーの前記位置合せ用マークを前記カメラによって撮像して当該位置合せ用マークの位置を検出し、
検出した前記位置合せ用マークの位置が、所定の範囲内にある場合は、前記移動機構から前記トレー支持機構への前記トレーの受け渡しを行い、
前記位置合せ用マークの位置が所定の範囲外にある場合は、前記移動機構から前記トレー支持機構への前記トレーの受け渡しを中止する
ことを特徴とするプローブ装置のプローブカード装着方法。
請求項５記載のプローブ装置のプローブカード装着方法であって、
前記移動機構から前記トレー支持機構への前記トレーの受け渡しを中止する前に、前記駆動機構によって位置の微調整を行い、前記位置合せ用マークの位置が所定の範囲内にあるか否かを確認する
ことを特徴とするプローブ装置のプローブカード装着方法。
請求項６記載のプローブ装置のプローブカード装着方法であって、
前記位置の微調整は、横が±１．６ｍｍの範囲、縦が±１．２ｍｍの範囲で行う
ことを特徴とするプローブ装置のプローブカード装着方法。
請求項５〜７いずれか１項記載のプローブ装置のプローブカード装着方法であって、
前記位置合せ用マークの位置が所定の範囲内にある場合は、前記位置合せ用マークの位置検出結果に基づいて、前記トレー支持機構を、適正な受け渡し位置に移動させた後、上昇させて前記移動機構から前記トレー支持機構への前記プローブカードの受け渡しを行う
ことを特徴とするプローブ装置のプローブカード装着方法。