JP2011100883A - Probe device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プローブカードのプローブを半導体ウエハ(以下ウエハという。)等の被検査基板の被検査チップの電極パッドに接触させて、被検査チップの電気的測定を行うプローブ装置に関する。 The present invention relates to a probe apparatus that performs electrical measurement of a chip to be inspected by bringing a probe of a probe card into contact with an electrode pad of a chip to be inspected on a substrate to be inspected such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer).
従来、プローブ装置では、プローブカードのプローブ針等のプローブを半導体チップの電極パッドに接触させて電気的特性を調べるプローブテストを行っている。このプローブ装置は、プローブカード及び載置台を有するプローブ検査室と、ウエハキャリア(FOUP)が収容されるロードポートとプローブ検査室間でウエハを搬送する基板搬送機構が設けられたローダ室とを備えている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a probe apparatus, a probe test for examining electrical characteristics by bringing a probe such as a probe needle of a probe card into contact with an electrode pad of a semiconductor chip. The probe apparatus includes a probe inspection chamber having a probe card and a mounting table, a load port in which a wafer carrier (FOUP) is accommodated, and a loader chamber provided with a substrate transfer mechanism for transferring a wafer between the probe inspection chambers. ing.
そして、ロードポート内に搬入されたウエハキャリアから基板搬送機構がウエハを取り出し、搬送室内のプリアライメント機構、あるいは基板搬送機構に設けられたプリアライメント機構により、プリアライメントを行った後、当該ウエハをプローブ検査室内の載置台に搬送している。 Then, the substrate transfer mechanism takes out the wafer from the wafer carrier carried into the load port, and after pre-alignment is performed by the pre-alignment mechanism in the transfer chamber or the pre-alignment mechanism provided in the substrate transfer mechanism, the wafer is removed. It is transported to a mounting table in the probe inspection room.
基板搬送機構としては、例えば2枚の基板支持部材であるアーム体を備えたものが用いられ、プローブ検査室でウエハプローブテストが行われている間に、一方のアーム体で次に検査を行うウエハを取り出してプリアライメントを行い、プローブ検査室内のウエハの検査が終了すると、他方のアーム体で検査済みのウエハを受け取り、一方のアーム体に支持されている未検査のウエハを載置台に受け渡す。 As the substrate transport mechanism, for example, a mechanism including an arm body that is two substrate support members is used, and the next inspection is performed with one arm body while the wafer probe test is performed in the probe inspection chamber. When the wafer is taken out and pre-aligned, and the inspection of the wafer in the probe inspection chamber is completed, the inspected wafer is received by the other arm body, and the uninspected wafer supported by the one arm body is received by the mounting table. hand over.
ところで、基板搬送機構のアーム上に保持されたウエハは、プローブ検査室の正面に設けられた搬入出口を通してプローブ検査室内にある載置台に搬送される。その際、基板搬送機構は、各プローブ検査室の正面位置に設ける必要がある。 By the way, the wafer held on the arm of the substrate transfer mechanism is transferred to a mounting table in the probe inspection chamber through a loading / unloading port provided in front of the probe inspection chamber. In that case, it is necessary to provide a board | substrate conveyance mechanism in the front position of each probe test room.
また、ひとつの基板搬送機構と複数のプローブ検査室を備えたプローブ装置が知られている(例えば、特許文献1。)。このようなプローブ装置では、直線上に配設された複数のプローブ検査室の前方に設けられたレール上を基板搬送機構が左右に移動するようになっている。図9に示すように、各プローブ検査室21へウエハを搬送する際は、各プローブ検査室21の基板搬入出口23の正面位置まで基板搬送機構3を移動させる必要があった。なお、図9において、35,36は、基板搬送機構3においてウエハを支持するための第1、第2アーム体である。
Further, a probe apparatus including one substrate transport mechanism and a plurality of probe inspection chambers is known (for example, Patent Document 1). In such a probe device, the substrate transport mechanism moves left and right on rails provided in front of a plurality of probe inspection chambers arranged on a straight line. As shown in FIG. 9, when transferring a wafer to each
上記のプローブ装置では、さらにフットプリントを減少させてクリーンルーム内の占有面積を減少させることが求められている。また、プローブ検査室内の雰囲気を清浄に維持して清浄雰囲気で被検査基板の検査を行えるようにすることも求められている。 In the above probe apparatus, it is required to further reduce the footprint to reduce the occupied area in the clean room. There is also a need to maintain a clean atmosphere in the probe inspection chamber so that the substrate to be inspected can be inspected in a clean atmosphere.
本発明は、このような事情に対処してなされたものであり、その目的は、フットプリントの削減を図ることのできるプローブ装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、プローブ検査室内の雰囲気を清浄に維持することができるプローブ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a probe apparatus capable of reducing the footprint. Another object of the present invention is to provide a probe apparatus capable of maintaining a clean atmosphere in the probe inspection chamber.
本発明に係るプローブ装置は、載置台が設けられたプローブ検査室と、収納容器から取出した被検査基板を前記プローブ検査室内の載置台上へ搬送する搬送機構を有するローダ室とを備え、前記載置台に載置された被検査基板上の電極パッドと、プローブカードのプローブとを接触させて、前記被検査基板の被検査チップの電気的特性を測定するプローブ装置において、前記プローブ検査室の筺体の側壁に、前面から側面側に回り込んで開口する、屈曲又は湾曲した形状の搬入出口を設けたことを特徴とする。 A probe apparatus according to the present invention includes a probe inspection chamber provided with a mounting table, and a loader chamber having a transport mechanism for transporting a substrate to be inspected taken out from a storage container onto the mounting table in the probe inspection chamber. In a probe apparatus for measuring electrical characteristics of a chip to be inspected on the substrate to be inspected by bringing an electrode pad on the substrate to be inspected placed on a mounting table into contact with a probe of a probe card, A carry-in / out port having a bent or curved shape is provided on the side wall of the housing so as to open from the front surface to the side surface.
本発明のプローブ装置では、ウエハをプローブ検査室の斜め前方から内部へ搬入または搬出することが可能となり、フットプリントが最小となるように装置全体を構成することができる。また、屈曲した開口部を開閉するシャッタ部材を設けることにより、各プローブ検査室内を密閉して外気から遮蔽することで、パーティクルの侵入を防止したり、内部の断熱効果を得ることができる。 In the probe apparatus of the present invention, it becomes possible to carry in or out the wafer from an oblique front of the probe inspection chamber, and the entire apparatus can be configured so that the footprint is minimized. In addition, by providing a shutter member that opens and closes the bent opening, each probe inspection chamber is sealed and shielded from the outside air, thereby preventing intrusion of particles and obtaining an internal heat insulating effect.
以下、本発明の一実施形態のプローブ装置について、図1ないし図7を参照しながら説明する。図1に示すように、プローブ装置は、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室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、ローダ室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説明する。
Hereinafter, a probe apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the probe apparatus includes a
ローダ室1は、複数收のウエハWが収納された密閉型搬送容器であるFOUP20が搬入され、互いにY方向(図示左右方向)に離間して対向配置された第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。
The
ロードポート11,12は、各々ケーシング13,14を備え、ロードポート11,12の図示X方向に設けられた搬入口15,16から、FOUP20が、ケーシング13,14内に搬入されるようになっている。搬入されたFOUP20は、ロードポート11,12に設けられている図示しない蓋体開閉手段により、蓋体が外されてロードポート11,12内の側壁に蓋体が保持されるようになっており、蓋体を外されたFOUP20は回転され、開口部が搬送室10側に向けられる。
Each of the
ローダ室1には、図2に示すようにプローブ装置を制御する制御部5が設けられている。制御部5は、例えばコンピュータからなり、メモリ、CPUからなるデータ処理部を具備しており、この制御部5には、プローブテストプログラム50等の制御プログラムがインプットされている。プローブテストプログラム50には、FOUP20がロードポート11,12に搬入され、FOUP20からウエハWがプローブ装置本体2に搬入されてプローブテストが行われ、その後ウエハWがFOUP20に戻されてFOUP20が搬出されるまでのウエハWの搬送スケジュールや、一連の各部の動作を制御するためのステップ群が組まれている。さらに、処理パラメータの入力操作や表示に関するプログラムも含めて、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、MO(光磁気ディスク)、ハードディスクなどの記憶媒体に格納されて制御部5にインストールされている。
The
プローブ装置本体2は、ローダ室1と図示X軸方向に並ぶように当該ローダ室1に隣接して配置され、Y軸方向に複数台(例えば4台)並ぶプローブ検査室21を備えている。なお、各プローブ検査室21の上方には、図示しない検査用のテストヘッドが装着されるようになっている。
The probe device main body 2 includes a
プローブ検査室21は、図3に示すように筐体22を備えており、筐体22の内部にステージユニット24と上側撮像部9とが設けられている。ステージユニット24は、X、Y、Z(上下)軸方向に移動自在、即ち水平面上で縦横に移動自在かつ高さ方向に移動自在であって、更に上部が鉛直軸回りに回転する。このステージユニット24の上部に、ウエハWを載置するための載置台であり、真空吸着機能を有するウエハチャック4が設けられている。そして、ステージユニット24の側部には、プローブカード6を撮像するためのマイクロカメラ等を備えた下側撮像部8が設けられている(図2参照)。
As shown in FIG. 3, the
図3に示すように、上側撮像部9は、ウエハチャック4に載置されているウエハWを撮像するためのマイクロカメラ等を備えている。ウエハチャック4及び上側撮像部9の移動領域の上方には、筐体22の天井部を構成するヘッドプレート25が設けられ、プローブカード6は、このヘッドプレート25に装着保持されている。
As shown in FIG. 3, the
プローブカード6の上面側には、図示しないテストヘッドが取り付けられ、プローブカード6とテストヘッドは、図示しないポゴピンユニットを介して電気的に接続されている。またプローブカード6の下面側には、上面側の電極群に夫々電気的に接続されたプローブ針7が、ウエハWの電極パッドの配列に対応して、例えばプローブカード6の全面に設けられている。 A test head (not shown) is attached to the upper surface side of the probe card 6, and the probe card 6 and the test head are electrically connected via a pogo pin unit (not shown). Also, on the lower surface side of the probe card 6, probe needles 7 electrically connected to the electrode groups on the upper surface side are provided on the entire surface of the probe card 6, for example, corresponding to the arrangement of the electrode pads of the wafer W. Yes.
搬送室10には、図3に示すように、ウエハWを搬送する基板搬送機構3が設けられている。基板搬送機構3は、鉛直軸回りに回転自在、昇降自在及び図示Y方向に移動自在な搬送基台30上に設けられ、進退可能な第1アーム体35と第2アーム体36との2枚のアーム体を備えている。図3には、Y方向に伸びるレール19に沿って移動する基台移動部33と、基台移動部33に対して昇降する基台昇降部32と、基台昇降部32に設けられた回転部31が示されている。
As shown in FIG. 3, the
図4に示すように、第1アーム体35と第2アーム体36には、先端側にU字状の切り欠き部55,56が形成されている。そして、搬送基台30の上面におけるアーム体の左右両端には一対のガイドレール37が平行に設けられており、第1アーム体35と第2アーム体36とは、夫々アームガイド38,39を介して、これらガイドレール37に沿って前後に移動する。
As shown in FIG. 4, the
また、搬送基台30には、第1アーム体35、若しくは第2アーム体36に載置されているウエハWに対してプリアライメントするためのプリアライメント機構40が設けられている。このプリアライメント機構40は、図4に示すように、チャック部41、センサブリッジ42、受光センサ43、光通過部44を備えており、第1アーム体35、第2アーム体36の下方には図示しない発光部が設けられている。
The
チャック部41は、ウエハWを回転させる回転ステージであり、チャック部41の回転中心は、搬送基台30上を後退した第1アーム体35、第2アーム体36上のウエハWの中心に対応する位置に設定されている。このチャック部41は、図示Z軸方向に昇降する昇降部を備えており、プリアライメントを行わない待機状態にあるときは、下降して第1アーム体35、第2アーム体36の進退に干渉しない位置で停止する。そしてプリアライメントを行うときは、上昇して第1アーム体35若しくは第2アーム体36上からウエハWを僅かに持ち上げて回転できるように構成されている。
The
搬送基台30の上面には、第1アーム体35、第2アーム体36に支持されているウエハWと干渉しないセンサブリッジ42が設けられており、このセンサブリッジ42には、図示しない発光部から照射されてウエハWを通過した光を受け取る受光センサ43が搭載されている。そして第1アーム体35、第2アーム体36には、図示X軸方向に伸びる光透過部44が形成されており、発光部からの光が透過部44を通って、チャック部41により第1アーム体35若しくは第2アーム体36から持ち上げられているウエハWの周縁部(端部)を含む領域に、下方から照射される。
A
次に、本実施形態に係るウエハ搬入出口の構成について説明する。図5に示すように、ウエハチャック4は、ウエハWの受け渡しを行うための受け渡し位置と、ウエハW表面の撮像位置と、プローブカード6のプローブ針7にウエハWをコンタクトさせる検査位置との間で自在に移動できるようにX,Yステージ上に設けられている。X,Yステージ及びウエハチャック4を収容する筐体22を構成する側壁のうち、搬送室10側(前面側)の側壁22aの、隣接するプローブ検査室21と接する領域には、面取り形状の角部27が形成されている。すなわち、この角部27は、前面側の側壁22aと、隣接するプローブ検査室21との間の側壁とを接続する角の部分を面取りするように形成されている。そして、筐体22の側壁には、筐体22の前面の側壁22aから角部27に渡って、前面から側面側に回り込むように開口し、屈曲した形状の搬入出口23が形成されている。この搬入出口23を介して搬送室10の内部と筐体22の内部とが接続されている。
Next, the configuration of the wafer loading / unloading port according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 5, the
図6に示すように、屈曲した形状の搬入出口23には、搬入出口23と同様に屈曲した形状とされたシャッタ部材17が設けられている。このシャッタ部材17は、シリンダ18により昇降されて、搬入出口23の開閉が行われる。シャッタ部材17により、ウエハWの搬入出時以外は、搬入出口23が塞がれてプローブ検査室21の内部が密閉状態に維持される。ウエハWを筐体22内のウエハチャック4上へ搬送する際には、シリンダ18が作動しシャッタ部材17が降下して搬入出口23が開放される。
As shown in FIG. 6, the bent loading / unloading
次に、このプローブ装置で行われるプローブテストの一連の流れについて説明する。まず、基板搬送機構3により、ウエハWをロードポート11,12に載置されているFOUP20から搬出して、既に詳述したように基板搬送機構3に組み合わせて設けられたプリアライメント機構40によりプリアライメントを行った後、シャッタ部材17が降下して搬入出口23が開放され、搬入出口23を介して、プローブ検査室21のウエハチャック4上にウエハWを搬送する。
Next, a series of probe tests performed in this probe apparatus will be described. First, the
ここで、ウエハWの搬入が完了した後に、シャッタ部材17を閉じることにより、プローブ検査室21の内部を気密状態にすることができる。これにより、ウエハ搬送時の熱や露点の悪化を軽減することができる。
Here, after the loading of the wafer W is completed, the inside of the
図7(a)に示すように、ウエハWの搬入出口23を隣接するプローブ検査室21間で近接形成することにより、2つのプローブ検査室21に対する基板搬送機構3のウエハローディング位置を両ステージの略中央の1箇所にすることができる。
As shown in FIG. 7A, the loading / unloading
更に、図7(b)に示すように、筐体側壁(遮蔽板)を介して隣接する2つのプローブ検査室21の角部27を、互いに向かい合う面取り形状に形成することにより、一箇所に固定した基板搬送機構3からウエハWをより容易に搬入出することが可能となる。すなわち、中央のローディング位置から両プローブ検査室21のウエハチャック4へウエハWを搬送する際に、前面の搬入出口では、図7(a)に示すように、搬入出口の幅を充分に確保する必要があり、また、アームのストロークも充分に確保する必要がある。そこで、図7(b)に示す形状にすることにより、最短のアームストロークで、搬送アームと搬入出口23との干渉を避けて、ウエハWを両プローブ検査室21へ搬送することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 7B, the
このように、一箇所から2つのウエハチャック4へウエハWを搬送することにより、基板搬送機構3の移動距離を小さくできて、スループットが改善されると共に、基板搬送機構3のサイズを小さくすることもできる。
Thus, by transferring the wafer W from one place to the two
上記動作を繰り返すことにより、全部のプローブ検査室21にウエハWを搬送し、各プローブ検査室21でプローブテストが行われる。その間、基板搬送機構3は、第1アーム体35で次に検査を行うウエハWを搬出してプリアライメントを行い、搬送室10内で待機する。
By repeating the above operation, the wafer W is transferred to all the
ウエハWが搬入された第1のプローブ検査室21では、下側撮像部8でプローブカード6を撮像すると共に、上側撮像部9でウエハチャック4上のウエハWを撮像して、プローブ針7の先端位置とウエハWの表面の図示しない電極パッドの位置の撮像データを取得し、その撮像データを基にプローブ針7と電極パッドとを接触させるコンタクト座標を求めてそのコンタクト座標にウエハWを移動させる。
In the first
そして、プローブ針7と電極パッドとをコンタクトさせてプローブテストが終了すると、ウエハチャック4が搬入出口23の近傍に移動する。このとき基板搬送機構3の第2アーム体36には、ウエハWが乗っていないので、第2アーム体36で検査済みのウエハWを受け取ると共に、第1アーム体35に支持されている未検査のウエハWをウエハチャック4に受け渡す。その後基板搬送機構3は検査済みのウエハWをFOUP20に戻すと共に、FOUP20にまだ未検査のウエハWが収納されている場合には、次に検査対象となるウエハWを搬出する。
Then, when the probe test is completed by contacting the probe needle 7 and the electrode pad, the
この一連の工程は、他の第2〜第4のプローブ検査室21でも同様に行われる。以上の工程を経て本実施形態のプローブ装置では、4台のプローブ検査室21に1つの基板搬送機構3で順次ウエハWを搬送してプローブテストを行う。上述したプローブテストは、プローブテストプログラム50に基づいて制御部5が各ユニットを制御することにより行われている。なお、本実施形態では、プローブ検査室21は4台設けられているが、偶数台であれば何台でもよい。
This series of steps is similarly performed in the other second to fourth
次に第8図を参照しながら、第2の実施形態について説明する。この実施形態に係るプローブ装置は、FOUP20を収容する収容部と基板搬送機構3を備えたローダ室1と、1つのプローブ検査室21とから構成されている。プローブ検査室21の筐体22の前面角部27には、第1の実施形態と同様の屈曲形成された搬入出口23が設けられている。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The probe apparatus according to this embodiment is composed of a
プローブ検査室21の斜め前方に設けられた基板搬送機構3は、横方向には移動せず、θ回転と第1アーム体35、第2アーム体36の伸縮により、FOUP20から取出したウエハWを、搬入出口23を通してプローブ検査室21の内部に搬送または搬出するように構成されている。その他の構成については、第1の実施形態と同じであり、説明は省略する。
The
このように屈曲した形状の搬入出口23をプローブ検査室21に設けることにより、プローブ検査室21と基板搬送機構3とFOUP20の収容部とを自由に配置することが可能となり、装置全体のフットプリントを最小にすることが可能となる。
Providing the
なお、上述した第1及び第2の実施形態において、プローブ検査室21の搬入出口23は屈曲形状としたが湾曲形状でもよい。また、シャッタ部材17の開閉駆動機構にはシリンダ18を用いているが、モーターや他の駆動機構を用いてもよい。さらに、シャッタ部材17により密閉されたプローブ検査室21内にドライエアーを充満させるようにして、内部の結露を防止するように構成してもよい。
In the first and second embodiments described above, the loading / unloading
1……ローダ室、2……プローブ装置本体、3……基板搬送機構、4……ウエハチャック(載置台)、10……搬送室、20……FOUP(収納容器)、21……プローブ検査室、22……筺体、22a……側壁、23……搬入出口、24……ステージユニット、27……角部、35……第1アーム体、36……第2アーム体。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
収納容器から取出した被検査基板を前記プローブ検査室内の載置台上へ搬送する搬送機構を有するローダ室とを備え、
前記載置台に載置された被検査基板上の電極パッドと、プローブカードのプローブとを接触させて、前記被検査基板の被検査チップの電気的特性を測定するプローブ装置において、
前記プローブ検査室の筺体の側壁に、前面から側面側に回り込んで開口する、屈曲又は湾曲した形状の搬入出口を設けたことを特徴とするプローブ装置。 A probe inspection room provided with a mounting table;
A loader chamber having a transport mechanism for transporting a substrate to be inspected taken out of a storage container onto a mounting table in the probe inspection chamber;
In the probe apparatus for measuring the electrical characteristics of the inspection chip of the inspection substrate by bringing the electrode pad on the inspection substrate placed on the mounting table into contact with the probe of the probe card,
A probe apparatus characterized in that a loading / unloading port having a bent or curved shape is provided on a side wall of a housing of the probe examination room so as to open from a front surface to a side surface.
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