TWI394955B - Contact load measuring device and inspection device - Google Patents

Description

接觸負荷測定裝置及檢查裝置

本發明是關於一種接觸負荷測定裝置及檢查裝置，具體而言，是關於一種可直接測定進行被檢查體的電性特性檢查之際的被檢查體與探針之接觸負荷的申請專利範圍及接觸負荷測定裝置。

此種檢查裝置是具備：搬運被檢查體(例如晶圓)的裝載機室，及與裝載機室之間進行晶圓的交接，而且進行晶圓的電性特性檢查的探測器室。探測器室是具備：載置晶圓而且朝水平方向及上下方向移動的載置台，及朝上下方向昇降載置台的昇降機構，及配置於載置台上方的探針卡，及進行的探針卡的探針與晶圓的對位的對準機構。

在探測器室欲進行晶圓的檢查時，則在載置台水平方向地移動的期間，經由對準機構進行對位載置台上的晶圓與探針卡的探針。之後，載置台經由昇降機構進行上昇，晶圓與探針相接觸之後，載置台僅上昇所定的超速傳動量，電性地接觸晶圓與探針而進行晶圓的電性特性檢查。

這時候，超速傳動載置台而晶圓與探針是以所定接觸負荷進行接觸，而得到晶圓與探針間的電性導通，惟以該時的接觸負荷會在探針卡產生彎曲，或在載置台產生下陷，即使以一定超速傳動量進行昇降載置台(晶圓)，晶圓與探針並未被限定以所期望的接觸負荷進行接觸。

如此，把握接觸負荷的技術被提案記載於專利文獻1、2。在專利文獻1提案一種有關於探針卡特性裝置及探針裝置的技術。該探針卡特性裝置是上昇可昇降的載置台，將探針卡接觸於其上面的被檢查體而進行檢查上述被檢查體的電性特性之際的測定探針卡的特性的裝置，具備：檢測在上述載置台上來自上述探針卡的負荷的負荷感測器，及檢測隨著上述載置台上的上昇的上述探針卡的絕對變位量的變位感測器。利用該構成，可測定探針卡的絕對變位量，並可正確地把握載置台的超速傳動量與負荷的關係。

又，在專利文獻2提案一種關於探針裝置的技術。該探針裝置是設置經由超速傳動時藉由從探針作用於載置台的接觸負荷所產生的載置台的下陷量來監視所定的接觸負荷的接觸負荷監視裝置；接觸負荷監視裝置是至少具備一台將載置台下側面的基準面的距離的變位量測定作為下陷量的變位量的變位感測器。利用該構成，經由檢查時的載置台的下陷量來監視接觸負荷，可經常地確保一定的接觸負荷，並可進行高可靠性的檢查，而且感測器不會變形而可瞬時地修正負荷。

一方面，在專利文獻3提案一種電子零件裝設裝置。該電子零件裝設裝置是具備：須吸附保持電子零件的吸附頭機構，及將該吸附頭機構朝電子零件裝設位置的印刷基板進行昇降移動的頭昇降機構，及在吸附頭機構下方的待機位置與電子零件裝設位置之間進行昇降移動印刷基板的基板昇降機構的電子零件裝設裝置中，在基板昇降機構配 備支持印刷基板的基板支持針腳，及設於該基板支持針腳，測定在裝設電子零件時基板支持針腳所受的推壓力的力量感測器；依據該力量感測器的檢測信號來控制頭昇降機構的動作，而以所定推壓力將電子零件壓接於印刷基板上者。利用該構成，經由力量感測可正確地控制作用於電子零件的推壓力。

專利文獻1：日本特開2003-050271號公報

專利文獻2：日本特開2003-168707號公報

專利文獻3：日本特許第3128354號公報

然而，在專利文獻1、2所述的技術的情形，都使用測力傳感器等負荷感測器或變位感測器而測定接觸負荷或載置台的上下方向的變位量，依據此些測定值所算出的接觸負荷及與超速傳動量的關係來算出接觸負荷，因此，在接觸負荷的作用時發生載置台的歪斜或下陷或測力傳感器等的負荷變形，此些成為載置台的變位量的誤差要因而無法把握正確的接觸負荷，又，有無法直接測定接觸負荷的課題。又，若在檢查裝置的載置台等導入高剛性的系統，則變位量與剛性是在相反關係，無法減小檢測負荷時的分解能，而有無法精度優異地檢測接觸負荷的課題。

一方面，在專利文獻3作為檢測推壓力的手段，作為力量感測器例如使用應變計或壓電感測器，惟力量感測器是在以複數部位支持印刷基板的各支持針腳設置複數，而 必須相加施加於複數力量感測器的推壓力來算出吸附頭機構的推壓力，又，藉由力量感測器所檢測的力量，是僅檢測將電子零件裝設於印刷基板的程度的力量，而並未考量印刷基板或昇降印刷基板的基板昇降機構等的變形或下陷量等的剛構造系統。

本發明是為了解決上述課題而創作者，其目的是在於提供一種導入高剛性的系統，而藉由接觸負荷使得負荷感測器不會產生影響到檢查程度的變形，可直接且高精度地測定的接觸負荷測定裝置及檢查裝置。

本發明的申請專利範圍第1項所述的接觸負荷測定裝置，是對於被支撐於可昇降的載置台上的被檢查體接觸探針而進行上述被檢查體的電性特性檢查之際，測定上述被檢查體與上述探針之間的接觸負荷的裝置，其特徵為：具備檢測出上述接觸負荷作為負荷感測器的壓縮型壓電元件。

又，本發明的申請專利範圍第2項所述的接觸負荷測定裝置，是在申請專利範圍第1項所述的發明中，上述負荷感測器是將上述接觸負荷檢測出作為振動波形。

又，本發明的申請專利範圍第3項所述的檢查裝置，是進行被檢查體的電性特性檢查的檢查裝置，其特徵為：具備：支撐上述被檢查體的載置台，及昇降該載置台的昇降機構，及驅動該昇降機構的驅動裝置，及接觸於藉由以該驅動裝置所驅動的上述昇降機構所上昇的上述載置台上的被檢查體的探針，及作為檢測出上述被檢查體與上述探 針之間的接觸負荷的負荷感測器的壓縮型壓電元件。

又，本發明的申請專利範圍第4項所述的檢查裝置，是在申請專利範圍第3項所述的發明中，上述負荷感測器是將接觸負荷檢測出作為振動波形。

又，本發明的申請專利範圍第5項所述的檢查裝置，是在申請專利範圍第4項所述的發明中，又具備對於上述振動波形發生具有反相位波形的電性訊號的反相訊號的反相發生器，上述驅動裝置是構成依據藉由上述反相發生器所發生的反相訊號來驅動上述昇降機構。

又，本發明的申請專利範圍第6項所述的檢查裝置，是在申請專利範圍第3項至申請專利範圍第5項之任一項所述的發明中，上述負荷感測器是被預加載。

又，本發明的申請專利範圍第1項至申請專利範圍第6項所述的發明，可提供一種構築高剛性的系統，而藉由接觸負荷使得負荷感測器不會產生影響到檢查程度的變形，可直接且高精度地測定的接觸負荷測定裝置及檢查裝置。

以下，依據表示於第1圖至第3圖的實施形態來說明本發明，又，各圖中，第1圖是概念地表示適用本發明的接觸負荷測定裝置的檢查裝置的一實施形態的側視圖；第2圖是擴大表示使用於圖示於第1圖的檢查裝置的接觸負荷測定裝置的主要部分的斷面圖；第3圖是表示藉由圖示於第2圖的檢查裝置的接觸負荷測定裝置所得到的接觸負荷 的圖表；第3(a)圖是表示該整體的圖表；第3(b)圖是擴大表示第3(a)圖的○所圍繞的部分的圖表；第4圖是表示本發明的檢查裝置的其他實施形態的相當於第1圖的側視圖。

如第1圖所示地，本實施形態的檢查裝置10是具備：配置於探測器室內且可昇降載置被檢查體(如晶圓)W的載置台11，及昇降該載置台11的昇降機構12，及配置於載置台11上方的探針卡13；構築作為高剛性系統，構成在控制裝置(未圖示)的控制下，電性地接觸探針卡13的探針13A與晶圓W來進行晶圓W的電性特性檢查。

載置台11是設置在如XY平台(未圖示)上。XY平台是朝X、Y方向移動的平台，在控制裝置的控制下朝X、Y方向移動的期間，經由對準機構(未圖示)進行對位載置台11上的晶圓W與探針卡13的探針13A。載置台11是經由昇降機構12進行上昇，以所定超速傳動量而使用所定負荷(針壓)接觸晶圓W與探針13A來進行晶圓W的電性特性檢查。

如第1圖所示地，昇降機構12是具有：被安裝於載置台11下面的筒體12A，及經由連結構件12B被連結於筒體12A的下部中央的驅動軸(球形螺絲)12C，及旋轉自如地軸支球形螺絲的軸承體12D，及具有形成比筒體12A還大徑的支持體12E；球形螺絲12C配置成一致於載置台11的軸心。載置台11是構成經由支持體12E被固定在XY平台(未圖示)，而在XY平台上經由球形螺絲12C進行昇降。又， 在筒體12A與支持體12E之間，介設昇降引導機構12F，而成為筒體12A經由昇降引導機構12F在支持體12E內進行昇降。

又，如第1圖及第2圖所示地，本實施形態的檢查裝置10，是具備本實施形態的接觸負荷測定裝置20。

如第1圖所示地，本實施形態的接觸負荷測定裝置20是具備：介設於軸承體12D與支持體12E之間的高剛性負荷感測器21，及被連接於負荷感測器21且放大負載感測器21的檢測信號的放大器22，及依據來自放大器22的檢測信號來形成反相信號的反相形成手段23，及依據來自反相形成手段23的信號來驅動球形螺絲12C的驅動手段24，及顯示負荷感測器21的檢測結果的顯示(未圖示)。如第1圖所示地，負荷感測器21是設在上昇載置台11的昇降機構12的軸承體12D與支持該軸承體12D的支持體12E之間，構成將接觸負荷檢測作為振動。負荷感測器21是具有高剛性，即使受到大接觸負荷也幾乎不會變形，不會發生載置台11的下陷，而不會成為測定誤差的主要原因。又，作為顯示裝置，使用檢查裝置10的顯示裝置。

因此，在檢查裝置10中，經由昇降機構12使得載置台11上昇，載置台11上的晶圓W與探針13A相接觸，藉由載置台11的超速傳動使晶圓W與探針13A的接觸負荷作用於載置台11，則該接觸負荷經由軸承體12D被直接傳動。

如第2圖所示地，負荷感測器21是包括壓縮型壓電元件(例如水晶元件)介裝於上板(在本實施形態中為軸承 體)21A與下板21B(在本實施形態中為支持體)之間，藉由預加載用螺栓21C以所定壓力進行鎖定。如此地藉由預加載，可排除低負荷時的直線性不好的領域，而使用直線性優異的領域而高精度的測定。該負荷感測器21是發生依據接觸負荷而比例於加速度的電荷，並將該電荷藉由放大器(例如電荷放大器)22轉換成電壓信號而送訊作為檢測信號。

又，負荷感測器21是如上所述地藉由施加預加載的壓縮型壓電元件所構成之故，因而不但可檢測推壓力也可檢測拉力。因此在檢查晶圓W時，超速傳動載置台11而與時間經過之同時，如第3(a)圖所示地增加接觸負荷，則接觸負荷朝上下地極微地振動，藉由負荷感測器21如第3(b)圖擴大所示地可檢測該振動波形。

又，負荷感測器21是如作為壓縮型壓電元件包括水晶元件，則對於接觸負荷的直線性優異而沒有磁滯，可得到分解能優異的檢測負荷。又，該負荷感測器21是構造簡單而安裝性優異，而且小型又高剛性之故，因而可格外地抑制載置台11的下陷量所致的影響。

放大器22是在負荷感測器21中，檢測依據適應於接觸負荷的加速度所發生的電荷，而轉換成電壓者，如上所述地藉由電荷放大器所構成。又，反相形成手段23是如上所述地如藉由反相放大器所構成，而依據來自放大器22的信號來形成反相信號。驅動手段24是具有驅動電路及馬達；依據來自反相形成手段23的反相信號使得驅動電路來驅動 馬達，將與接觸負荷的振動相反的振動給予載置台11，並衰減載置台11的振動，使載置台11在短時間內靜止並穩定化，甚至於可提高檢測的生產率。

以下，說明其動作。在檢查裝置10的探測器室的載置台11中接受晶圓W，則載置台11經由XY平台而在移動期間藉由對準機構來進行晶圓W與探針卡13的探針13A的對準。經對準之後，載置台11經由XY平台進行移動，而使晶圓W到達探針卡13的正下方。在該狀態下載置台11經由昇降機構12進行上昇。

如第1圖所示地，藉由載置台11的上昇，晶圓W與探針13A會接觸，之後，載置台11經由昇降機構12進行超速傳動，則在晶圓W與探針13A之間產生接觸負荷，使得該接觸負荷經由筒體12A、連結構件12B、球形螺絲12C及軸承體12D直接作用於負荷感測器21。負荷感測器21是將超速傳動所造成的接觸負荷如第3(a)圖所示地依次檢測，並將結果顯示在顯示裝置。接觸負荷變大，當載置台11接近於所定超速傳動量，則載置台11經由球形螺絲12C會上昇，因此如第3(b)圖所示地稍振動。負荷感測器21是檢測該稍振動，如第3(b)圖所示地檢測作為振動波形。

載置台11進行超速傳動之間，在負荷感測器21所檢測的信號，是經由反相形成手段23逆轉來自放大器22的檢測信號波形而送訊至驅動手段24。驅動手段24是經由該驅動電路來反驅動馬達、衰減載置台11的振動，並早期地靜止載置台11。在該狀態下，實施晶圓W的電性特性檢查。

如上所述地依照本實施形態，以所定接觸負荷電性地接觸被載置於可昇降的載置台11上的晶圓W與探針13A而進行晶圓W的電性特性檢查的檢查裝置10，在上昇載置台11的昇降機構12與支持該昇降機構12的支持體12E之間，設置經由載置台11將接觸負荷檢測作為振動的高剛性負荷感測器21之故，因而可構築高剛性的系統，藉由接觸負荷使得負荷感測器不會產生影響到檢查程度的變形，可直接且高精度地測定接觸負荷。

又，依照本實施形態，設置形成載置台11的振動所造成的振動波形的反相位的反相形成手段23，作成衰減載置台11的振動之故，因而在短時間內使載置台11靜止並可作成穩定化，而可提高檢查的生產率。又，依照本實施形態，使用來自負荷感測器21的信號而作成直接控制驅動手段24之故，因而可迅速地控制昇降機構12，而在短時間內使載置台11靜止而可作成穩定化。又，依照本實施形態，負荷感測器21是被預加載之故，因而可排除低負荷時的直線性不好的領域，而使用直線性優異的領域可實施高精度的測定。

第4圖是表示本發明的其他實施形態的檢查裝置的構成圖。在本實施形態中也在與上述實施形態相同或相當部分給予相同符號來說明本發明。如第4圖所示地，本實施形態的檢查裝置10的情形，將來自負荷感測器21的檢測信號一旦送訊至控制手段14，經由控制手段14來控制驅動手段24之處與上述實施形態不相同，而其他是依據上述實施 形態所構成。

本實施形態的控制手段14是例如包括反相形成手段23，藉由該反相形成手段23形成適應於來自放大電路22的電壓信號的反相位置電壓信號，而藉由將該反相位置電壓信號送訊至驅動手段24的驅動電路作成衰減載置台11的振動。

在本實施形態中，將來自負荷感測器21的信號一旦送訊至控制手段14，經由控制手段14來控制驅動手段24之故，因而與依據負荷感測器21的信號直接控制驅動手段的上述實施形態相比較，較難實施迅速控制。其他之處在本實施形態中，也可期待與上述實施形態同樣的作用。

又，本發明是並不被限定於上述實施形態者。例如作為負荷感測器，在上述各實施形態中說明作為壓電元件使用水晶元件者，惟其他的壓電元件，例如可使用鈦酸鋯酸鉛或鋯酸鉛等前公知的陶瓷所成的壓電元件。又，在上述實施形態中，作為被檢查體列列舉晶圓W加以說明，惟液晶基板等的被檢查體也可適用本發明。

本發明是例如最適用於進行晶圓等被檢查體的檢查的檢查裝置及使用於該檢查裝置的接觸負荷測定裝置。

10‧‧‧檢查裝置

11‧‧‧載置台

12‧‧‧昇降機構

13‧‧‧探針卡

13A‧‧‧探針

20‧‧‧接觸負荷測定裝置

21‧‧‧負荷感測器

23‧‧‧反相形成手段

W‧‧‧晶圓(被檢查體)

第1圖是概念地表示適用本發明的接觸負荷測定裝置的檢查裝置的一實施形態的側視圖。

第2圖是擴大表示使用於圖示於第1圖的檢查裝置的接 觸負荷測定裝置的主要部分的斷面圖。

第3圖是表示藉由圖示於第2圖的檢查裝置的接觸負荷測定裝置所得到的接觸負荷的圖表；第3(a)圖是表示該整體的圖表；第3(b)圖是擴大表示以第3(a)圖的○所圍繞的部分的圖表。

第4圖是表示本發明的檢查裝置的其他實施形態的相當於第1圖的側視圖。

21‧‧‧負荷感測器

21A‧‧‧上板

21B‧‧‧下板

21C‧‧‧預加載用螺栓

Claims (2)

1. 一種檢查裝置，是進行被檢查體的電性特性檢查的檢查裝置，其特徵為：具備：支撐上述被檢查體的載置台，及昇降該載置台的昇降機構，及驅動該昇降機構的驅動裝置，及接觸於藉由以該驅動裝置所驅動的上述昇降機構所上昇的上述載置台上的被檢查體的探針，及作為檢測出上述被檢查體與上述探針之間的接觸負荷的負荷感測的壓縮型壓電元件，上述負荷感測器是將接觸負荷檢測出作為振動波形，又具備對於上述振動波形發生具有反相位波形的電性訊號的反相訊號的反相發生器，上述驅動裝置是構成依據藉由上述反相發生器所發生的反相訊號來驅動上述昇降機構。
2. 如申請專利範圍第1項所述的檢查裝置，其中，上述負荷感測器是被預加載。