JP2009099936A - プローブ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】互いに向き合うように2個のキャリアを夫々載置するための第1及び第2のロードポート11、12と、これらロードポート11、12の中間位置に回転中心を有するウエハ搬送機構3と、これらロードポート11、12の並びに沿って配置されかつ互いに対称な第1及び第2の検査部21A、21Bと、を設け、そして前記キャリアと検査部21A(または21B)のウエハチャック4A(または4B)との間でウエハ搬送機構3によりウエハの受け渡しを直接行うように構成する。またウエハ搬送機構3に3枚のアームを持たせ、キャリアから2枚づつウエハを取り出すようにする。
【選択図】図2
Description
多数の被検査チップが配列された基板を水平方向及び鉛直方向に移動可能な基板載置台に載せ、プローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを接触させて被検査チップの検査を行うプローブ装置において、
基板を搬入するためのローダ部と、このローダ部に隣接して設けられ、前記基板の被検査チップの検査を行うためのプローブ装置本体と、を備え、
前記ローダ部は、複数の基板が収納されたキャリアが外部から搬入され、基板の受け渡し口が互いに離れて向き合うように2個の前記キャリアを各々載置するための第1のロードポート及び第2のロードポートと、これら第1のロードポート及び第2のロードポートの中間位置に回転中心を有し、鉛直軸回りに回転自在、進退自在及び昇降自在な基板搬送機構と、を備え、
前記プローブ装置本体は、前記回転中心を通りかつ第1のロードポート及び第2のロードポートを結ぶラインと直交する水平ラインの両側に配置され、かつ第1のロードポート及び第2のロードポートの並びに沿って配列される第1の検査部及び第2の検査部からなり、
これら検査部の各々は、基板載置台と、プローブカードと、前記基板載置台及びプローブカードの間の高さ位置にて水平方向に移動可能に設けられ、基板表面を撮像するための視野が下向きな基板撮像用の撮像手段を含む撮像ユニットと、を備え、
前記基板搬送機構は、前記第1のロードポート及び第2のロードポートに夫々載置されたキャリアと前記基板載置台との間で基板の受け渡しを直接行うように構成され、
前記第1の検査部及び第2の検査部は、基板撮像時における撮像ユニットの位置、基板受け渡し時における基板載置台の位置及びプローブカードの位置が前記水平ラインを介して対称であることを特徴とする。
基板受け渡し時における基板載置台の位置が前記基板撮像時における撮像ユニットの位置及びプローブカードよりも前記水平ライン側に寄っていることが好ましい。
前記プローブ撮像用の撮像手段は、プローブカードの広い領域を撮像する低倍率カメラと、プローブカードの狭い領域を撮像するための、前記低倍率カメラよりも倍率の高い複数の高倍率カメラと、を含んでいても良い。
前記プローブ撮像用の撮像手段は、プローブカードの広い領域を撮像する低倍率カメラと、プローブカードの狭い領域を撮像するための、前記低倍率カメラよりも倍率の高い高倍率カメラと、を各々含む第1の撮像ユニット及び第2の撮像ユニットを備え、
これら第1の撮像ユニット及び第2の撮像ユニットは、基板載置台の基板載置領域を挟んで対向していても良い。
前記基板撮像用の撮像手段により基板を撮像するときにおける前記基板載置台の移動領域の中心位置は、前記プローブ撮像用の撮像手段により前記プローブを撮像するときにおける前記基板載置台の移動領域の中心位置と揃っているかまたはその中心位置の近傍領域に位置していても良い。
また基板搬送機構の一のアームに前記2個のキャリアのうちの一方のキャリアから取り出された基板が載っているときに、その基板が検査部に搬入される前に他方のキャリアの基板が他のアームにより取り出される機能を選択する手段を備えている構成としてもよい。
上記プローブ装置を2台用い、一方のプローブ装置のプローブ装置本体と他方のプローブ装置のプローブ装置本体とが隣接するようにかつ2台のプローブ装置が互いに鏡面対称となるように構成しても良い。
本発明の第1の実施の形態であるプローブ装置は、図1から図3に示すように、多数の被検査チップが配列された基板であるウエハWの受け渡しを行うためのローダ部1と、ウエハWに対してプロービングを行うプローブ装置本体2と、を備えている。先ず、ローダ部1及びプローブ装置本体2の全体のレイアウトについて簡単に説明しておく。
ローダ部1は、複数枚のウエハWが収納された搬送容器である第1のキャリアC1及び第2のキャリアC2が夫々搬入される第1のロードポート11及び第2のロードポート12と、これらロードポート11、12の間に配置された搬送室10と、を備えている。第1のロードポート11及び第2のロードポート12には、Y方向に互いに離間して配置され、第1のキャリアC1及び第2のキャリアC2の受け渡し口(前面の開口部)が互いに対向するように、これらキャリアC1、C2を夫々載置するための第1の載置台13及び第2の載置台14が設けられている。また前記搬送室10には、基板保持部材であるアーム30によりウエハWの搬送を行うウエハ搬送機構(基板搬送機構)3が設けられている。
第1の検査部21Aは、基板載置台であるウエハチャック4Aと、このウエハチャック4Aの上方領域をY方向(ロードポート11、12を結ぶ方向)に移動するカメラを備えた撮像ユニットであるアライメントブリッジ5Aと、筐体22の天井部をなすヘッドプレート201に設けられたプローブカード6Aと、を備えている。第2の検査部21Bについても同様に構成され、ウエハチャック4B、アライメントブリッジ5B及びプローブカード6Bを備えている。
第1のキャリアC1とウエハ搬送機構3との間におけるウエハWの受け渡しは、第1のキャリアC1の開口部をシャッターS側に相対向させ、既述の開閉機構20bによりシャッターSと第1のキャリアC1の受け渡し口とを一体的に開放し、搬送室10と第1のキャリアC1内とを連通させて、ウエハ搬送機構3を第1のキャリアC1に対して進退させることにより行われる。
従ってこのウエハチャック4Aは、X、Y、Z、θ方向に移動できることになる。Xステージ25、Yステージ24及びZ移動部26は、駆動部をなし、ウエハ搬送機構3との間においてウエハWの受け渡しを行うための受け渡し位置と、後述するように、ウエハW表面の撮像位置と、プローブカード6Aのプローブ針29にコンタクトするコンタクト位置(検査位置)と、の間でウエハチャック4Aを駆動できるように構成されている。
このガイドレール47に沿って、図8に示すように、撮像ユニットであるアライメントブリッジ5Aが後述の標準位置及び撮像位置の間においてY方向に移動自在に設けられている。
既述のように、マイクロカメラ41がウエハチャック4Aの側面(Y軸方向手前側)に設けられており、このマイクロカメラ41によりプローブ針29を撮像する時には、図9の中段にも示すように、ウエハチャック4AのY軸方向における移動ストロークD2(ウエハチャック4Aの中心位置O1の移動範囲)がプローブカード6Aの中心位置O2からY軸方向の奥側にずれている。一方、図9の上段に示すように、コンタクト時(ウエハWとプローブ針29とを接触させる時)におけるウエハチャック4Aの移動ストロークD1は、例えばプローブカード6Aの下面にウエハWとプローブ針29とを一括して接触させるために、多数のプローブ針29が形成されているので、非常に短い距離となっている。
そのために、アライメントブリッジ5Aの撮像位置をプローブカード6Aの中心位置O2と合わせると、マイクロカメラ45によりウエハWの表面を撮像するときのウエハチャック4Aの移動ストロークD3が前述の移動ストロークD1の右側に飛び出してしまう。
次に、上述した第1の実施の形態の応用例を、図20〜図23に示しておく。
この実施の形態は、図24に示すように、検査部21の向きを90度変えて、アライメントブリッジ5A、5Bの移動方向が既述の移動方向に対して直角となるようにプローブ装置本体2をローダ部1に接続した構成であり、それ以外の構成は第1の実施の形態と同様である。従って、この場合においても、第1の検査部21A及び第2の検査部21Bは、前記水平ラインHLに対して対象に構成されている。また、このプローブ装置では、既述の図13に示すスイング方式によりプローブカード6Aの交換を行うようにしており、この場合既述のようにプローブカード6Aの交換部材90とアライメントブリッジ5Aとが干渉するため、プローブカード6Aの交換時には、例えば図25に示すように、アライメントブリッジ5Aをローダ部1側に寄せた退避位置に退避させるようにしている。200はプローブカード6Aの交換エリアである。尚、図26に示すように、このような構成のプローブ装置においても、既述の図20と同様に、プローブ装置本体2をローダ部1の両側(X軸方向)に並べるようにしても良い。この場合においても、同様にアーム20の枚数を5枚に増やしても良い。
具体的には搬送口22aは、ローダ室1側にてその周囲が樹脂製のシール体123により囲まれており、シャッター120は、昇降軸122を介して昇降機構121により搬送口22aを開閉するように構成されている。このような例においては、ウエハWを搬送する以外は搬送口22aをシール体123を介して閉じるようにすれば、検査部21A、21B同士の間あるいは検査部21A、21Bとローダ室1との間における雰囲気(環境)の相互の影響を小さく抑えることができる。このため、検査部21A、21B内において、例えば一方の検査部21A(21B)においてウエハWの検査を行っている時に、他方の検査部21B(21A)においてメンテナンス例えばプローブカード6の交換を行う場合でも、検査を行っている雰囲気がメンテナンスを行っている雰囲気の影響を受けない。また、検査部21A、21B内のそれぞれの温度や湿度などの環境を変える場合であっても、その環境を維持し、また相互の環境の影響を抑えた状態でウエハWの検査を行うことができる。
以上の例では、既述の図7に示すように、ウエハチャック4Aにマイクロカメラ41とマクロカメラ42とをそれぞれ一台ずつ設けたが、例えば図28に示すように、マイクロカメラ41とマクロカメラ42との組を両側(X軸方向)に挟むように、更にマイクロカメラ70を複数台例えば2台設置するようにしても良い。これらマイクロカメラ70は、前記マイクロカメラ41と同様に、プローブ針29の針先を確認するためのものである。
このような構成においては、プローブ針29を撮像する時にウエハチャック4AがX軸方向に移動する領域を狭くすることができ、その結果プローブ装置本体2の大きさを小さくすることができる。図29及び図30は、各々マイクロカメラ41を1個設けた場合と、図28のように3個設けた場合と、において、プローブカード6A(6B)のX方向の両端のプローブ針29、29を撮像するときのウエハチャック4A(4B)の中心の移動ストロークD10、D20を示している。後者の場合の移動ストロークD20は、前者の場合の移動ストロークD10よりも大幅に短くなっていることが分かる。尚、図28では、ターゲット44や進退機構43の図示を省略している。
また左から3欄目、4欄目及び5欄目は夫々UpperArm(上段アーム31)、MiddleArm(中段アーム32)及びLowerArm(下段アーム33)の状態を示しており、これらの欄において「Waf.1」はWaf.1を保持している状態、Carrierは、保持しているウエハをキャリアC1(C2)内に受け渡したことを示している。
次いでWaf.1については検査が行われると共にWaf.2についてはアライメントが行われるが、このとき3枚のアーム31〜33は空になっているので、キャリアC1に次のWaf.3及びWaf.4を取りにいく。この結果上段アーム31にはWaf.4が、中段アーム32にはWaf.3が保持されることになる。そしてWaf.2について検査が開始され、その後、先に検査が開始されたWaf.1の検査が終了する。このとき下段アーム33は空の状態であるから、この下段アーム33によりステージ1にWaf.1を取りに行き、当該ステージ1に対して中段アーム32上のWaf.3を受け渡す。
即ち、一のロットに対応するキャリアC1内のウエハが順次取り出されて、最後の未検査ウエハが例えば中段アーム32により取り出されたとすると、この中段アーム32に前記未検査ウエハが載っている状態で次のロットに対応するキャリアC2内の先頭未検査ウエハが例えば上段アーム31により取り出される。便宜的な説明をすると、図33におけるWaf.9がキャリアC1内の最後のウエハだとすると、Waf.10がキャリアC2内の先頭未検査ウエハに相当する場合ということができる。
つまりウエハ搬送機構3の一のアームに前のロット(例えばキャリアC1)のウエハが載っているときに、そのウエハが検査部に搬入される前に次のロット(例えばキャリアC2)のウエハが他のアームにより取り出されるという運用が行われる。このような運用を行えば、互いに異なるロットを連続処理するときに高いスループットが得られる。
なおこの連続ロット機能が設定されていないときには、ウエハ搬送機構3のアーム上に前のロット(キャリア)のウエハが検査部に搬入された後、次のロット(キャリア)のウエハが取り出されることになる。
更に本発明では、2つの検査部21A、21Bに対して共通のテスタを用い、2つのウエハチャック4A、4Bにウエハを載せて、前記テスタにより同時に検査を行うようにしてもよい。この場合には例えばプローブ装置本体2とは別に共通のテスタを設置し、プローブカード6A、6Bの各々とテスタとをケーブルで接続する構成が採用される。
ここで図2、図3及び図5などに記載したアライメントブリッジ5A、5Bに搭載した第2の撮像手段について好ましい例を説明する。先の例では図18などに示すように高倍率カメラであるマイクロカメラ45が3個設けられているが、以下の例では2個のマイクロカメラを設けている。アライメントブリッジ5A、5Bは、同じ構成であることから一方のアライメントブリッジ5Aについて述べる。以下の説明では、便宜上、X方向(図2参照)を左右方向ということとする。
図43に示すようにE2、E3は、予め定めた距離だけ離れており、ウエハWをY方向に移動させることによりこのE2、E3間の線分をY方向に移動させて当該線分とウエハWの周縁とが交わった点がE1、E4である。この例では、図44(a)、(b)に示すようにマクロカメラ401、402により順次ウエハWの図44中の下半分の左右を撮像し、E2、E3の位置を求める。次いでウエハWをY方向に移動させて図45(a)、(b)に示すようにマクロカメラ401、402により順次ウエハWの図45中の上半分の左右を撮像し、E1、E4の位置を求める。
2 プローブ装置本体
3 ウエハ搬送機構
4A、4B ウエハチャック
5A、5B アライメントブリッジ
6A、6B プローブカード
10 搬送室
11 第1のロードポート
12 第2のロードポート
21A、21B 検査部
29 プローブ針
30 アーム
31 上段アーム
32 中段アーム
33 下段アーム
36 チャック部
37、38 光センサ
41 マイクロカメラ
45 マイクロカメラ
Claims (17)
- 多数の被検査チップが配列された基板を水平方向及び鉛直方向に移動可能な基板載置台に載せ、プローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを接触させて被検査チップの検査を行うプローブ装置において、
基板を搬入するためのローダ部と、このローダ部に隣接して設けられ、前記基板の被検査チップの検査を行うためのプローブ装置本体と、を備え、
前記ローダ部は、複数の基板が収納されたキャリアが外部から搬入され、基板の受け渡し口が互いに離れて向き合うように2個の前記キャリアを各々載置するための第1のロードポート及び第2のロードポートと、これら第1のロードポート及び第2のロードポートの中間位置に回転中心を有し、鉛直軸回りに回転自在、進退自在及び昇降自在な基板搬送機構と、を備え、
前記プローブ装置本体は、前記回転中心を通りかつ第1のロードポート及び第2のロードポートを結ぶラインと直交する水平ラインの両側に配置され、かつ第1のロードポート及び第2のロードポートの並びに沿って配列される第1の検査部及び第2の検査部からなり、
これら検査部の各々は、基板載置台と、プローブカードと、前記基板載置台及びプローブカードの間の高さ位置にて水平方向に移動可能に設けられ、基板表面を撮像するための視野が下向きな基板撮像用の撮像手段を含む撮像ユニットと、を備え、
前記基板搬送機構は、前記第1のロードポート及び第2のロードポートに夫々載置されたキャリアと前記基板載置台との間で基板の受け渡しを直接行うように構成され、
前記第1の検査部及び第2の検査部は、基板撮像時における撮像ユニットの位置、基板受け渡し時における基板載置台の位置及びプローブカードの位置が前記水平ラインを介して対称であることを特徴とするプローブ装置。 - 前記基板撮像時における撮像ユニットの位置とプローブカードとが前記第1のロードポート及び第2のロードポートの並びに沿って配列され、
基板受け渡し時における基板載置台の位置が前記基板撮像時における撮像ユニットの位置及びプローブカードよりも前記水平ライン側に寄っていることを特徴とする請求項1に記載のプローブ装置。 - 前記基板撮像時における撮像ユニットの位置とプローブカードとが前記第1のロードポート及び第2のロードポートの並びと直交して配列され、
基板受け渡し時における基板載置台の位置が前記基板撮像時における撮像ユニットの位置及びプローブカードよりも前記水平ライン側に寄っていることを特徴とする請求項1に記載のプローブ装置。 - 前記基板搬送機構は、各々互いに独立して進退可能な3枚の基板保持部材を備え、前記キャリアから検査前の基板を2枚受け取り、これら2枚の基板を前記第1の検査部の基板載置台及び第2の検査部の基板載置台の一方及び他方に順次受け渡すことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載のプローブ装置。
- 前記基板搬送機構は、前記キャリアから受け取った検査前の基板を保持して回転させる昇降自在な回転ステージと、この回転ステージにて回転される基板の周縁を検出する検出部と、を備え、前記回転ステージは、前記検出部による検出結果に基づいて基板の向きを予め設定した向きに合わせるように回転することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載のプローブ装置。
- 前記基板撮像用の撮像手段は、基板表面の広い領域を撮像する低倍率カメラと、基板表面の狭い領域を撮像するための、前記低倍率カメラよりも倍率の高い複数の高倍率カメラと、を含むことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一つに記載のプローブ装置。
- 前記高倍率カメラは、3個以上配列されていることを特徴とする請求項6に記載のプローブ装置。
- 前記高倍率カメラは、2個配列されていることを特徴とする請求項6に記載のプローブ装置。
- 前記低倍率カメラは2個配列されていることを特徴とする請求項8に記載のプローブ装置。
- 前記2個の低倍率カメラは、前記2個の高倍率カメラから等距離にある点を結んだ直線に対して対称になるように配置されていることを特徴とする請求項9に記載のプローブ装置。
- 前記基板の全ての被検査チップの電極パッドを前記プローブカードのプローブに一括して接触させるかまたは4分割して前記プローブに順次接触させるように構成されていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一つに記載のプローブ装置。
- 前記基板載置台は、前記プローブを撮像するための視野が上向きのプローブ撮像用の撮像手段を備え、
前記プローブ撮像用の撮像手段は、プローブカードの広い領域を撮像する低倍率カメラと、プローブカードの狭い領域を撮像するための、前記低倍率カメラよりも倍率の高い複数の高倍率カメラと、を含むことを特徴とする請求項1ないし11のいずれか一つに記載のプローブ装置。 - 前記基板載置台は、前記プローブを撮像するための視野が上向きのプローブ撮像用の撮像手段を備え、
前記プローブ撮像用の撮像手段は、プローブカードの広い領域を撮像する低倍率カメラと、プローブカードの狭い領域を撮像するための、前記低倍率カメラよりも倍率の高い高倍率カメラと、を各々含む第1の撮像ユニット及び第2の撮像ユニットを備え、
これら第1の撮像ユニット及び第2の撮像ユニットは、基板載置台の基板載置領域を挟んで対向していることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか一つに記載のプローブ装置。 - 前記基板載置台は、前記プローブを撮像するための視野が上向きのプローブ撮像用の撮像手段を備え、
前記基板撮像用の撮像手段により基板を撮像するときにおける前記基板載置台の移動領域の中心位置は、前記プローブ撮像用の撮像手段により前記プローブを撮像するときにおける前記基板載置台の移動領域の中心位置と揃っているかまたはその中心位置の近傍領域に位置していることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか一つに記載のプローブ装置。 - 基板搬送機構の一のアームに前記2個のキャリアのうちの一方のキャリアから取り出された基板が載っているときに、その基板が検査部に搬入される前に他方のキャリアの基板が他のアームにより取り出される機能を選択する手段を備えていることを特徴とする請求項4記載のプローブ装置。
- 前記ローダ部における前記プローブ装置本体と反対側には、当該プローブ装置本体と同じ構成で且つ前記基板搬送機構の回転中心に対して対称に配置されたプローブ装置本体が接続されていることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか一つに記載のプローブ装置。
- 請求項1記載のプローブ装置を2台用い、一方のプローブ装置のプローブ装置本体と他方のプローブ装置のプローブ装置本体とが隣接するようにかつ2台のプローブ装置が互いに鏡面対称となるように構成されていることを特徴とするプローブ装置。
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