CN110770885B - 探针装置和针迹转印方法 - Google Patents

Abstract

一个实施方式的探针装置使载置于载置台的被检查体与探针电接触来检查所述被检查体的电气特性，该探针装置具有：支承台，其在上表面具有供所述探针的针迹转印的针迹转印构件；固定支承部，其以从所述载置台的侧方延伸的方式形成，从所述支承台的下部固定支承所述支承台；以及可动支承部，其配设于所述支承台的下方，上下运动以能够与所述支承台接触，来可动地支承所述支承台。

Description

探针装置和针迹转印方法

技术领域

本发明涉及一种探针装置和针迹转印方法。

背景技术

以往，已知一种使载置于载置台的被检查体与探针电接触来检查被检查体的电气特性的探针装置(例如，参照专利文献1)，在专利文献1的探针装置中，使探针与安装在被载置台悬臂支承的支承台之上的针迹转印构件接触，来使探针的针尖位置转印到探针轨迹转印构件，之后通过照相机对进行转印所得到的探针的针迹的位置坐标和被检查体的基准电极极板的位置坐标进行检测，基于这些位置坐标来进行探针与被检查体的电极极板的位置对准。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4156968号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在上述的探针装置中，在使探针与针迹转印构件接触时针迹转印构件承受大的载荷，因此支承针迹转印构件的支承台有时向下方倾斜。当支承台向下方倾斜时，探针的针迹的转印精度下降，如转印到针迹转印构件的针迹的形状不均匀或针迹的位置发生偏移等。其结果是，探针与电极极板的位置对准精度下降。

因此，鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够提高探针的针迹的转印精度的探针装置。

用于解决问题的方案

为了达成上述目的，本发明的一个方式所涉及的探针装置使载置于载置台的被检查体与探针电接触来检查所述被检查体的电气特性，该探针装置具有：支承台，其在上表面具有供所述探针的针迹转印的针迹转印构件；固定支承部，其以从所述载置台的侧方延伸的方式形成，从所述支承台的下部固定支承所述支承台；以及可动支承部，其配设于所述支承台的下方，上下运动以能够与所述支承台接触，来可动地支承所述支承台。

发明的效果

根据公开的探针装置，能够提高探针的针迹的转印精度。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的探针装置的概要图

图2是示出图1的探针装置的主要部分的概要截面图

图3A是用于说明本发明的实施方式所涉及的针迹转印方法的一例的图

图3B是用于说明本发明的实施方式所涉及的针迹转印方法的一例的图

图3C是用于说明本发明的实施方式所涉及的针迹转印方法的一例的图

图3D是用于说明本发明的实施方式所涉及的针迹转印方法的一例的图图4是使用了图1的探针装置时的效果的说明图(1)

图5A是使用了图1的探针装置时的效果的说明图(2)

图5B是使用了图1的探针装置时的效果的说明图(2)

具体实施方式

以下，参照附图来说明用于实施本发明的方式。此外，在本说明书和附图中，对实质上相同的结构，通过标注相同的标记来省略重复的说明。

〔探针装置〕

对本发明的实施方式所涉及的探针装置进行说明。图1是本发明的实施方式所涉及的探针装置的概要图。图2是示出图1的探针装置的主要部分的概要截面图。

如图1所示，探针装置1具有：加载室10，其用于搬送作为被检查体的半导体晶圆W；以及探针室20，其与加载室10相邻地配置，用于进行半导体晶圆W的电气特性的检查。探针装置1在控制装置的控制下从加载室10向探针室20搬送半导体晶圆W，在探针室20中检查半导体晶圆W的电气特性。

在加载室10中设置有盒收纳部11、晶圆搬送机构(未图示)以及预对准机构(未图示)。晶圆搬送机构在盒收纳部11的盒C、预对准机构以及探针室20之间搬送半导体晶圆W。预对准机构以半导体晶圆W的定向平面、切口等为基准，进行半导体晶圆W的位置对准(预对准)。

如图2所示，在探针室20中设置有载置台21、升降机构22、XY工作台23、探针卡24、对准机构25、固定支承部26、支承台27以及可动支承部28。在探针室20中，在控制装置30的控制下驱动对准机构25来进行载置台21上的半导体晶圆W的电极极板与探针卡24的多个探针24a的位置对准(对准)。之后，使多个探针24a与对应的电极极板电接触来进行半导体晶圆W的电气特性的检查。

在载置台21的上表面载置半导体晶圆W。载置台21例如包括真空卡盘、静电卡盘。载置台21以能够借助升降机构22来相对于XY工作台23进行升降的方式设置于XY工作台23之上。

升降机构22具有轴部22a和引导部22b。通过驱动机构(未图示)使轴部22a旋转，由此载置台21沿着引导部22b相对于XY工作台23进行升降。另外，在载置台21内配设有旋转驱动机构(未图示)，也能够使载置台21旋转。

XY工作台23安装于探针室20的底部。XY工作台23具有第一基部23a和第二基部23b。第一基部23a安装于探针室20的底部，使载置台21沿作为第一水平方向的Y方向移动。第二基部23b设置于第一基部23a之上，使载置台21沿与Y方向正交的作为第二水平方向的X方向移动。根据该结构，能够使载置台21沿两个轴向(X方向和Y方向)移动。

探针卡24配置于载置台21的上方。在探针卡24的靠载置台21侧形成有多个探针24a。探针卡24以可装卸的方式安装于顶板24b。探针卡24经由测试头T而与测试器(未图示)连接。在探针装置1中，经由测试头T和探针卡24的多个探针24a将来自测试器的检查用信号施加到半导体晶圆W，由此进行半导体晶圆W的电气特性的检查。

对准机构25具有第一摄像单元25a、第二摄像单元25b以及对准桥(alignmentbridge)25c。第一摄像单元25a朝下安装在对准桥25c的中央，拍摄半导体晶圆W和针迹转印构件27d。第二摄像单元25b朝上安装在载置台21的侧方，从探针卡24的探针24a的下方拍摄该探针24a。第一摄像单元25a和第二摄像单元25b例如是CCD照相机。对准桥25c构成为能够在支承第一摄像单元25a的状态下沿水平方向(例如Y方向)移动。由此，第一摄像单元25a能够在控制装置30的控制下借助对准桥25c来在待机位置与探针卡24的中心的正下方(以下称为“探针中央”。)之间移动。位于探针中央的第一摄像单元25a在进行对准时，在载置台21沿XY方向移动的期间，从载置台21上的半导体晶圆W的电极极板的上方拍摄该电极极板，进行图像处理后将摄像图像显示于显示装置40。第二摄像单元25b在进行对准时，在载置台21沿XY方向移动的期间，从探针卡24的规定的探针24a的下方的拍摄该探针24a，进行图像处理后将摄像图像显示于显示装置40。另外，第一摄像单元25a拍摄后述的针迹转印构件27d，进行图像处理后将摄像图像显示于显示装置40。

固定支承部26从载置台21的侧方朝向外侧延伸，在固定支承部26的前端安装有支承台27。固定支承部26既可以与载置台21相独立地构成，也可以与载置台21一体地构成。

支承台27安装于固定支承部26的前端从而被固定支承。换言之，支承台27被固定支承部26从下方悬臂支承。由此，支承台27能够与载置台21一起沿上下方向(Z方向)、水平方向(XY方向)以及旋转方向移动。支承台27具有固定部27a、可动部27b、升降机构27c以及针迹转印构件27d。固定部27a的下表面的一部分安装于固定支承部26的前端。可动部27b以能够借助缸等升降机构27c来相对于固定部27a进行升降的方式安装于固定部27a之上。针迹转印构件27d安装于可动部27b的上表面。针迹转印构件27d是通过接触探针24a的针尖来供针迹转印的构件。作为针迹转印构件27d的材料，只要由具有能够留下探针24a的针迹的硬度且针迹不易消失的材料形成即可，例如能够使用聚酰亚胺(PI)、聚烯烃(PO)、聚氯乙烯(PVC)等的合成树脂。

根据所述的结构，可动部27b进行升降，由此针迹转印构件27d的上表面能够在比载置台21的上表面低的位置与比载置于载置台21上的半导体晶圆W的上表面高的位置之间进行升降。例如，在向针迹转印构件27d转印探针24a的针迹的情况下，可动部27b上升以使针迹转印构件27d的上表面处于与载置台21上的半导体晶圆W的上表面相同的高度位置处、或者处于比载置台21上的半导体晶圆W的上表面稍微靠上方的位置处。由此，能够在与使探针24a接触半导体晶圆W的电极时的高度位置大致相同的高度位置处向针迹转印构件27d转印探针24a的针迹。另外，在例如通过XY工作台23使载置台21沿水平方向移动的情况下，可动部27b下降以使针迹转印构件27d的上表面的高度位置成为比载置台21的上表面低的位置。由此，能够防止在载置台21移动时针迹转印构件27d与探针24a、对准机构25等接触。

可动支承部28配设于支承台27的下方，上下运动以能够与支承台27接触，来可动地支承支承台27。可动支承部28具有致动器28a、第三基部28b、第一锁定机构28c、第二锁定机构28d以及第四基部28e。致动器28a例如是通过滚珠在丝杠281a与螺母282a之间滚动来使螺母282a升降的滚珠丝杠。丝杠281a的一端(下端)固定于第三基部28b的上表面。第三基部28b是从第二基部23b朝向外侧延伸的。第三基部28b既可以与第二基部23b相独立地构成，也可以与第二基部23b一体地构成。第一锁定机构28c设置于螺母282a上。第一锁定机构28c随着螺母282a的升降而升降，通过与支承台27的固定部27a的下表面接触来从支承台27的下方支承该支承台27。由此，即使在由于使多个探针24a的针尖与针迹转印构件27d接触而使针迹转印构件27d承受了大的载荷的情况下，也能够抑制支承台27向下方倾斜。因此，多个探针24a的针尖垂直地与针迹转印构件27d接触，因此能够防止转印到针迹转印构件27d的针迹的形状不均匀或针迹的位置发生偏移。其结果，能够抑制探针24a的针迹的转印精度下降，从而探针24a与半导体晶圆W的电极极板之间的位置对准精度提高。另外，第一锁定机构28c优选为以下的锁定机构：具有弹性地与固定部27a的下表面接触的弹簧等接触部，在接触部接触到固定部27a的下表面时进行固定(锁定)。由此，能够使第一锁定机构28c以与固定部27a的下表面之间不留间隙地与固定部27a的下表面可靠地接触的状态对支承台27进行支承。作为这种锁定机构，能够使用接触部通过空气等进行动作的气锁式的锁定机构，例如能够使用考世美(コスメック)公司制造的支撑缸(work support)。第二锁定机构28d安装于第三基部28b的下表面，当第三基部28b的固定有丝杠281a的部分有向下方倾斜的趋势时，第二锁定机构28d与第四基部28e的上表面接触来防止第三基部28b向下方倾斜。第二锁定机构28d优选为以下的锁定机构：具有弹性地与第四基部28e的上表面接触的接触部，在接触部接触到第四基部28e的上表面时进行固定(锁定)。由此，能够使第二锁定机构28d以与第四基部28e的上表面之间不留间隙地与第四基部28e的上表面可靠地接触的状态支承第三基部28b。作为第二锁定机构28d，能够使用与第一锁定机构28c相同的机构。第四基部28e以从第一基部23a的侧方朝向外侧延伸的方式设置。第四基部28e既可以与第一基部23a相独立地构成，也可以与第一基部23a一体地构成。

〔针迹转印方法〕

对使用了前述的探针装置1的针迹转印方法进行说明。图3A～图3D是用于说明本发明的实施方式所涉及的针迹转印方法的一例的图。

首先，如图3A所示，通过XY工作台23使载置台21沿水平方向移动，以使支承台27(针迹转印构件27d)位于探针卡24的正下方。

接着，如图3B所示，通过升降机构22使载置台21上升，以使探针卡24的探针24a的针尖与针迹转印构件27d的上表面的间隔成为规定的间隔(例如500μm)。另外，通过致动器28a使第一锁定机构28c上升，以使第一锁定机构28c的接触部的上端与固定部27a的下表面的间隔成为规定的间隔(例如3mm)。此外，既可以使载置台21与第一锁定机构28c同时上升，也可以在使其中的一方上升后使另一方上升。

接着，如图3C所示，通过使第一锁定机构28c的接触部上升来使接触部的上端与固定部27a的下表面接触从而进行锁定。另外，优选的是，在第一锁定机构28c进行锁定之后将载置台21固定了的状态下，通过致动器28a使第一锁定机构28c上升规定距离(例如10μm)。

接着，如图3D所示，通过升降机构22和致动器28a使载置台21与第一锁定机构28c同步地上升，由此使探针24a与针迹转印构件27d接触。由此，能够将探针24a的针迹转印到针迹转印构件27d。此时，在本发明的实施方式中，具有针迹转印构件27d的支承台27的下表面被可动支承部28支承，因此能够抑制支承台27向下方倾斜。因此，能够使多个探针24a的针尖垂直地与针迹转印构件27d接触，因此能够防止转印到针迹转印构件27d的针迹的形状不均匀或针迹的位置发生偏移。其结果，能够抑制探针24a的针迹的转印精度下降，从而探针24a与半导体晶圆W的电极极板之间的位置对准精度提高。

〔效果〕

对使用了前述的探针装置1时的效果进行说明。

首先，在前述的探针装置1中，在利用可动支承部28对支承台27进行支承的状态下和未利用可动支承部28对支承台27进行支承的状态下测定了从上方向下方对针迹转印构件27d施加50kg的载荷时的针迹转印构件27d的在水平方向(Y方向)上的移动距离。

图4是使用了图1的探针装置时的效果的说明图。图4示出了在利用可动支承部28对支承台27进行支承的状态下和未利用可动支承部28对支承台27进行支承的状态下对针迹转印构件27d施加50kg的载荷时的载置着针迹转印构件27d的可动部27b的在Y方向上的移动距离。

如图4所示，在利用可动支承部28对支承台27进行支承的状态下，可动部27b的在Y方向上的移动量为12μm。与此相对地，在未利用可动支承部28对支承台27进行支承的状态下，可动部27b的在Y方向上的移动量为53.3μm。即，能够确认出，通过利用可动支承部28对支承台27进行支承，能够抑制可动部27b的在水平方向上的移动量，进而能够抑制针迹转印构件27d的在水平方向上的移动量。

接着，对在前述的探针装置1中利用可动支承部28对支承台27进行支承的状态下和未利用可动支承部28对支承台27进行支承的状态下向针迹转印构件27d转印了多个探针24a的针迹时的被转印到针迹转印构件27d的针迹的位置进行了评价。

图5A和图5B是使用了图1的探针装置时的效果的说明图。图5A和图5B分别示出在利用可动支承部28对支承台27进行支承的状态下和未利用可动支承部28对支承台27进行支承的状态下向针迹转印构件27d转印多个探针24a的针迹时的被转印到针迹转印构件27d的针迹的位置。在图5A和图5B中，横轴和纵轴分别示出了以支承台27在X方向和Y方向上均未向下方倾斜状态下的针迹的位置为原点的相对位置。

如图5A所示，可知在利用可动支承部28对支承台27进行支承的状态下被转印到针迹转印构件27d的针迹的位置相对于支承台27未向下方倾斜的水平状态下的针迹的位置而言几乎不发生位移。在本实施例中，多个探针24a的针迹中的在Y方向上位移最大的针迹的位移量为3.4μm。另外，多个探针24a的针迹的Y方向上的位移量的平均值为-1.0μm、标准偏差(σ)为1.8μm。

与此相对地，如图5B所示，可知在未利用可动支承部28对支承台27进行支承的状态下被转印到针迹转印构件27d的针迹的位置相对于支承台27未向下方倾斜的水平状态下的针迹的位置而言在Y方向上大幅地移位。在本实施例中，多个探针24a的针迹中的在Y方向上位移最大的针迹的位移量为20.9μm。另外，多个探针24a的针迹的Y方向上的位移量的平均值为8.8μm，标准偏差(σ)为6.4μm。

根据以上，在本发明的实施方式所涉及的探针装置1中，能够提高探针24a的针迹的转印精度，从而探针24a与半导体晶圆W的电极极板之间的位置对准精度提高。

以上，说明了用于实施本发明的方式，但是上述内容不用于限定发明的内容，在本发明的范围内能够进行各种变形和改进。

本国际申请主张基于2017年6月23日申请的日本专利申请第2017-123644号的优先权，将该申请的所有内容并入到本国际申请。

附图标记说明

1：探针装置；10：加载室；20：探针室；21：载置台；22：升降机构；22a：轴部；22b：引导部；23：XY工作台；23a：第一基部；23b：第二基部；24：探针卡；24a：探针；24b：顶板；25：对准机构；25a：第一摄像单元；25b：第二摄像单元；25c：对准桥；26：固定支承部；27：支承台；27a：固定部；27b：可动部；27c：升降机构；27d：针迹转印构件；28：可动支承部；28a：致动器；28b：第三基部；28c：第一锁定机构；28d：第二锁定机构；28e：第四基部；281a：轴；282a：螺母。

Claims (8)

1.一种探针装置，使载置于载置台的被检查体与探针电接触来检查所述被检查体的电气特性，该探针装置具有：

支承台，其在上表面具有供所述探针的针迹转印的针迹转印构件；

固定支承部，其以从所述载置台的侧方延伸的方式形成，从所述支承台的下方固定支承所述支承台；以及

可动支承部，其配设于所述支承台的下方，上下运动以能够与所述支承台接触，来可动地支承所述支承台。

2.根据权利要求1所述的探针装置，其特征在于，

所述可动支承部具有：第一锁定机构，其能够与所述支承台的下表面接触；以及致动器，其使所述第一锁定机构上下运动。

3.根据权利要求2所述的探针装置，其特征在于，

所述第一锁定机构是气锁式的锁定机构。

4.根据权利要求2所述的探针装置，其特征在于，具有：

第一基部，其使所述载置台沿第一水平方向移动；以及

第二基部，其设置于所述第一基部之上，使所述载置台沿与所述第一水平方向正交的第二水平方向移动，

所述致动器的一端固定于所述第二基部。

5.根据权利要求4所述的探针装置，其特征在于，

具有使所述载置台相对于所述第二基部进行升降的升降机构，

在向所述针迹转印构件转印所述探针的针迹时，所述升降机构与所述致动器同步地使所述载置台和所述可动支承部上升。

6.一种针迹转印方法，用于在使载置于载置台的被检查体与探针电接触来检查所述被检查体的电气特性的探针装置中向针迹转印构件转印所述探针的针迹，以进行所述探针与所述被检查体的电极的位置对准，该针迹转印方法包括以下工序：

使从支承台的下方起上下运动的可动支承部与所述支承台的下表面接触，该支承台被以从所述载置台的侧方延伸的方式形成的固定支承部固定支承，在该支承台的上表面具有所述针迹转印构件；以及

通过使所述载置台与所述可动支承部同步上升，来使所述探针与所述针迹转印构件接触。

7.根据权利要求6所述的针迹转印方法，其特征在于，还包括以下工序：

在使所述可动支承部与所述支承台的下表面接触之前，使所述载置台上升，以使所述探针与所述针迹转印构件的上表面的间隔成为规定的间隔。

8.根据权利要求6所述的针迹转印方法，其特征在于，还包括以下工序：

在使所述可动支承部与所述支承台的下表面接触之后，在将所述载置台固定了的状态下，使所述可动支承部上升规定距离。

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