JP2023160951A - Prober control device and prober control method - Google Patents

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秀明 長島
Hideaki Nagashima
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Abstract

To provide a probe control device and a probe control method capable of ensuring good contact between an electrode pad on a wafer and a probe without providing shutter means on a wafer chuck.SOLUTION: A prober control device controls a suction operation that reduces the pressure in a space between a wafer chuck 34 and a probe card 32 using a suction device 44, and a moving operation in which the wafer chuck 34 and the probe card 32 are brought relatively close to each other by means other than the suction device 44. The prober control device includes a control unit that, after starting the suction operation, brings the wafer chuck 34 and the probe card 32 relatively close together by the moving operation to seal the space.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体装置(チップ)の電気的特性の検査を行うプローバ及びプローブ検査方法において、特に、複数の測定部を備えたマルチステージ式のプローバ及びプローブ検査方法に関する。 The present invention relates to a prober and probe testing method for testing the electrical characteristics of a plurality of semiconductor devices (chips) formed on a semiconductor wafer, and particularly to a multi-stage prober and probe testing method equipped with a plurality of measuring sections. Regarding the method.

半導体製造工程は、多数の工程を有し、品質保証及び歩留まりの向上のために、各種の製造工程で各種の検査が行われる。例えば、半導体ウエハ上に半導体装置の複数のチップが形成された段階で、各チップの半導体装置の電極パッドをテストヘッドに接続し、テストヘッドから電源及びテスト信号を供給し、半導体装置の出力する信号をテストヘッドで測定して、正常に動作するかを電気的に検査するウエハレベル検査が行われている。 A semiconductor manufacturing process includes a large number of steps, and various inspections are performed in various manufacturing steps to ensure quality and improve yield. For example, at the stage where multiple chips of a semiconductor device are formed on a semiconductor wafer, the electrode pads of the semiconductor device of each chip are connected to a test head, and power and test signals are supplied from the test head to output the semiconductor device. Wafer level testing is performed in which signals are measured with a test head to electrically test whether the device is operating normally.

ウエハレベル検査の後、ウエハはフレームに貼り付けられ、ダイサで個別のチップに切断される。切断された各チップは、正常に動作することが確認されたチップのみが次の組み立て工程でパッケージ化され、動作不良のチップは組み立て工程から除かれる。更に、パッケージ化された最終製品は、出荷検査が行われる。 After wafer-level inspection, the wafer is attached to a frame and cut into individual chips with a dicer. Of the cut chips, only those that are confirmed to work properly are packaged in the next assembly process, and malfunctioning chips are removed from the assembly process. Furthermore, the packaged final product is inspected before shipping.

ウエハレベル検査は、ウエハ上の各チップの電極パッドにプローブを接触させるプローバを使用して行われる。プローブはテストヘッドの端子に電気的に接続され、テストヘッドからプローブを介して各チップに電源及びテスト信号が供給されると共に各チップからの出力信号をテストヘッドで検出して正常に動作するかを測定する。 Wafer level inspection is performed using a prober that contacts the electrode pads of each chip on the wafer. The probe is electrically connected to the terminal of the test head, and power and test signals are supplied from the test head to each chip via the probe, and the output signal from each chip is detected by the test head to check whether it is operating normally. Measure.

半導体製造工程においては、製造コストの低減のために、ウエハの大型化や一層の微細化(集積化)が進められており、1枚のウエハ上に形成されるチップの個数が非常に大きくなっている。それに伴って、プローバでの1枚のウエハの検査に要する時間も長くなっており、スループットの向上が求められている。そこで、スループットの向上を図るため、多数のプローブを設けて複数個のチップを同時に検査できるようにするマルチプロービングが行われている。近年、同時に検査するチップ数は益々増加し、ウエハ上のすべてのチップを同時に検査する試みも行われている。そのため、電極パッドとプローブを接触させる位置合わせの許容誤差が小さくなっており、プローバにおける移動の位置精度を高めることが求められている。 In the semiconductor manufacturing process, wafers are becoming larger and smaller (integration) in order to reduce manufacturing costs, and the number of chips formed on a single wafer has become extremely large. ing. Along with this, the time required to inspect one wafer with a prober is also increasing, and there is a demand for improved throughput. Therefore, in order to improve throughput, multi-probing is being carried out in which a large number of probes are provided so that a plurality of chips can be tested simultaneously. In recent years, the number of chips to be tested simultaneously has been increasing, and attempts have been made to test all chips on a wafer at the same time. Therefore, the tolerance for positioning the electrode pad and the probe into contact is becoming smaller, and there is a need to improve the positional accuracy of the movement of the prober.

一方、スループットを増加するもっとも簡単な方法として、プローバの台数を増加させることが考えられるが、プローバの台数を増加させると、製造ラインにおけるプローバの設置面積も増加するという問題を生じる。また、プローバの台数を増加させると、その分装置コストも増加することになる。そのため、設置面積の増加や装置コストの増加を抑えてスループットを増加させることが求められている。 On the other hand, the easiest way to increase throughput is to increase the number of probers, but increasing the number of probers causes the problem that the installation area of the probers on the production line also increases. Furthermore, if the number of probers is increased, the cost of the device will also increase accordingly. Therefore, there is a need to increase throughput while suppressing increases in installation area and device costs.

このような背景のもと、例えば特許文献1には、複数の測定部を備えたマルチステージ式のプローバが提案されている。このプローバでは、ウエハとプローブカードとの相対的な位置合わせを行うアライメント装置が各測定部間を相互に移動できるように構成されている。これにより、各測定部でアライメント装置を共有することができ、省スペース化やコストダウンを図ることができる。 Against this background, for example, Patent Document 1 proposes a multi-stage prober that includes a plurality of measuring sections. This prober is configured such that an alignment device that performs relative alignment between the wafer and the probe card can be moved between the measurement sections. As a result, the alignment device can be shared by each measuring section, and it is possible to save space and reduce costs.

また、特許文献1に記載されたプローバでは、ウエハチャックをプローブカード側に保持する真空吸着方式が採用されている。この真空吸着方式では、ウエハチャックとプローブカードとの間に形成された内部空間(密閉空間)を減圧手段により減圧して、ウエハチャックをプローブカード側に引き寄せることにより、プローブカードの各プローブにウエハの各チップの電極パッドを接触させるコンタクト動作が行われる。 Further, the prober described in Patent Document 1 employs a vacuum suction method in which the wafer chuck is held on the probe card side. In this vacuum suction method, the internal space (sealed space) formed between the wafer chuck and the probe card is depressurized by a decompression means, and the wafer chuck is drawn toward the probe card, thereby attaching the wafer to each probe of the probe card. A contact operation is performed to bring the electrode pads of each chip into contact with each other.

特開2016-032110号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-032110

ところで、特許文献1に記載されたプローバでは、ウエハの各チップの電極パッドに形成された酸化膜を除去するために、ウエハチャックとプローブカードとの間に形成された内部空間の減圧が開始される前に、アライメント装置の昇降機構によってウエハチャックをプローブカードに向かって上昇させて、プローブカードの各プローブを所定圧でウエハの各チップの電極パッドに接触させることが行われている。 By the way, in the prober described in Patent Document 1, in order to remove the oxide film formed on the electrode pads of each chip of the wafer, depressurization of the internal space formed between the wafer chuck and the probe card is started. Before alignment, the wafer chuck is raised toward the probe card by the lifting mechanism of the alignment device, and each probe of the probe card is brought into contact with the electrode pad of each chip of the wafer with a predetermined pressure.

しかしながら、アライメント装置の昇降機構によりウエハチャックを上昇させる際、プローブカードとウエハチャックとの間に形成された内部空間が外部空間と連通しない非連通状態(密閉状態)となっている場合、ウエハチャックの上昇に伴って内部空間内の空気が瞬間的に圧縮されて強い反力が発生し、この反力によってプローブカードとウエハとが意図しない形で接触する可能性がある。この場合、プローブカードとウエハとの異常接触により、プローブカードやウエハが破損してしまう不具合が生じる恐れがある。また、内部空間の圧縮による反力がアライメント装置の昇降機構への負荷になり、プローブカードに対するウエハチャックの移動速度に影響を与えてしまい、電極パッド上の酸化膜を十分に除去できないおそれがある。 However, when the wafer chuck is raised by the lift mechanism of the alignment device, if the internal space formed between the probe card and the wafer chuck is in a non-communicating state (sealed state) where it does not communicate with the external space, the wafer chuck As the temperature rises, the air in the internal space is instantaneously compressed and a strong reaction force is generated, which may cause the probe card and the wafer to come into contact with each other in an unintended manner. In this case, abnormal contact between the probe card and the wafer may cause damage to the probe card or the wafer. In addition, the reaction force due to the compression of the internal space places a load on the lifting mechanism of the alignment device, which affects the moving speed of the wafer chuck relative to the probe card, and there is a risk that the oxide film on the electrode pad cannot be removed sufficiently. .

かかる問題に対し、特許文献1に記載されたプローバでは、内部空間と外部空間との間を連通する連通路を選択的に開閉可能なシャッタ手段をウエハチャックに設けた構成が採用されている。この構成によれば、アライメント装置の昇降機構によりウエハチャックを上昇させる場合には、シャッタ手段により連通路を開くことにより、内部空間が外部空間と連通した連通状態(非密閉状態)となるので、プローブカードとウエハとの異常接触により、プローブカードやウエハが破損してしまう不具合を防止することが可能となる。また、コンタクト動作時に、上述した反力の影響を受けることなくウエハチャックを所望の移動速度で上昇させることができるので、電極パッド上の酸化膜を除去するために十分な移動速度を得ることが可能となる。 To address this problem, the prober described in Patent Document 1 employs a configuration in which a wafer chuck is provided with a shutter means that can selectively open and close a communication path that communicates between an internal space and an external space. According to this configuration, when the wafer chuck is raised by the lifting mechanism of the alignment device, the communication path is opened by the shutter means, so that the internal space is in a communicating state (non-sealed state) with the external space. This makes it possible to prevent damage to the probe card and wafer due to abnormal contact between the probe card and the wafer. Additionally, during contact operation, the wafer chuck can be raised at a desired speed without being affected by the reaction force described above, so it is possible to obtain a movement speed sufficient to remove the oxide film on the electrode pad. It becomes possible.

しかしながら、特許文献1に記載されたプローバでは、ウエハチャックに設けたシャッタ手段によって、ウエハチャックの上昇に伴う内部空間の圧縮によって生じる反力の影響を防止することができるものの、以下のような問題がある。 However, in the prober described in Patent Document 1, although the shutter means provided on the wafer chuck can prevent the influence of the reaction force caused by the compression of the internal space as the wafer chuck rises, it has the following problems. There is.

すなわち、ウエハチャックにシャッタ手段の構成部品を取り付けることでそこが放熱要素となり、ウエハチャックの温度分布に影響を与える問題がある。特に高温または低温などの通常とは異なる環境で検査が行われる場合、ウエハチャックは加熱または冷却された状態で検査が行われるが、その場合、ウエハチャックの温度分布に与える影響は大きなものとなる。また、ウエハチャックの温度分布に与える影響によって、ウエハチャックの載置面(ウエハ保持面)の平面度が変化することがあり、プローブカードの各プローブとウエハの各チップの電極パッドとの接触圧が不均一となり、ウエハレベル検査の測定精度を低下させる要因となる。 That is, when the component of the shutter means is attached to the wafer chuck, it becomes a heat dissipation element, which poses a problem of affecting the temperature distribution of the wafer chuck. In particular, when inspection is performed in an unusual environment such as high or low temperatures, the wafer chuck is inspected in a heated or cooled state, and in that case, the influence on the temperature distribution of the wafer chuck is significant. . In addition, the flatness of the mounting surface (wafer holding surface) of the wafer chuck may change due to the influence on the temperature distribution of the wafer chuck, and the contact pressure between each probe of the probe card and the electrode pad of each chip of the wafer may change. becomes non-uniform, which becomes a factor that reduces the measurement accuracy of wafer level inspection.

また、ウエハチャックにシャッタ手段を設けた構成の場合には、シャッタ手段の構成部品によってウエハチャックの重量バランスが崩れる要因となる。そのため、アライメント装置からプローブカード側にウエハチャックの受け渡し動作が不安定となり、ウエハ上の電極パッドとプローブとの間で良好なコンタクトを実現することができないおそれがある。 Furthermore, in the case of a structure in which the wafer chuck is provided with a shutter means, the components of the shutter means become a factor that causes the weight balance of the wafer chuck to be lost. Therefore, the transfer operation of the wafer chuck from the alignment device to the probe card side becomes unstable, and there is a possibility that good contact cannot be achieved between the electrode pads on the wafer and the probes.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウエハチャックにシャッタ手段を設けることなく、ウエハ上の電極パッドとプローブとの間で良好なコンタクトを実現することができるプローバ及びプローブ検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a prober and probe inspection that can realize good contact between an electrode pad on a wafer and a probe without providing a shutter means on the wafer chuck. The purpose is to provide a method.

上記目的を達成するために、以下の発明を提供する。 In order to achieve the above object, the following invention is provided.

本発明の第1態様に係るプローバは、ウエハを保持するウエハチャックと、ウエハチャックに対向する面に複数のプローブを有するプローブカードと、ウエハチャックとプローブカードとの間に内部空間を形成する環状のシール部材と、ウエハチャックを着脱自在に固定するウエハチャック固定部を有し、ウエハチャック固定部に固定されたウエハチャックを昇降させる機械的昇降手段と、内部空間を減圧することによりウエハチャックをプローブカード側に吸着保持する吸引手段と、吸引手段による吸引動作を制御する吸引制御手段であって、内部空間が密閉状態となる前に吸引手段による吸引動作を開始させる吸引制御手段と、を備える。 A prober according to a first aspect of the present invention includes a wafer chuck that holds a wafer, a probe card having a plurality of probes on a surface facing the wafer chuck, and an annular prober that forms an internal space between the wafer chuck and the probe card. It has a sealing member, a wafer chuck fixing part that removably fixes the wafer chuck, a mechanical elevating means for raising and lowering the wafer chuck fixed to the wafer chuck fixing part, and a wafer chuck fixing part that lifts and lowers the wafer chuck by reducing the pressure in the internal space. The probe card includes a suction means that is suctioned and held on the probe card side, and a suction control means that controls the suction operation by the suction means and starts the suction operation by the suction means before the internal space is in a sealed state. .

本発明の第2態様に係るプローバは、第1態様において、機械的昇降手段は、プローブをウエハの電極パッドにオーバードライブの状態で接触させるように、ウエハチャックをプローブカードに向かって移動させる。 In the prober according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the mechanical lifting means moves the wafer chuck toward the probe card so as to bring the probe into contact with the electrode pad of the wafer in an overdrive state.

本発明の第3態様に係るプローバは、第1態様又は第2態様において、吸引制御手段は、機械的昇降手段によるウエハチャックの移動速度に基づいて吸引手段による吸引量を設定する。 In the prober according to the third aspect of the present invention, in the first aspect or the second aspect, the suction control means sets the amount of suction by the suction means based on the moving speed of the wafer chuck by the mechanical elevating means.

本発明の第4態様に係るプローブ検査方法は、ウエハを保持するウエハチャックと、ウエハチャックに対向する面に複数のプローブを有するプローブカードと、ウエハチャックとプローブカードとの間に内部空間を形成する環状のシール部材と、ウエハチャックを着脱自在に固定するウエハチャック固定部を有し、ウエハチャック固定部に固定されたウエハチャックを昇降させる機械的昇降手段と、内部空間を減圧することによりウエハチャックをプローブカード側に吸着保持する吸引手段と、を備えるプローバにおけるプローブ検査方法であって、機械的昇降手段によりウエハチャックをプローブカードに向かって移動させるウエハチャック移動工程と、内部空間が密閉状態となる前に吸引手段による吸引動作を開始させるプレ吸引工程と、ウエハチャック移動工程が行われた後、吸引手段により内部空間を減圧することによりウエハチャックをプローブカード側に吸着保持するメイン吸引工程と、を備える。 A probe inspection method according to a fourth aspect of the present invention includes a wafer chuck that holds a wafer, a probe card having a plurality of probes on a surface facing the wafer chuck, and an internal space formed between the wafer chuck and the probe card. It has a ring-shaped sealing member that removably fixes the wafer chuck, a mechanical elevating means for raising and lowering the wafer chuck fixed to the wafer chuck fixing part, and a wafer chuck fixing part that lifts and lowers the wafer chuck by reducing the pressure in the internal space. A method for inspecting a probe in a prober, comprising: a suction means for suctioning and holding the chuck on the probe card side; a wafer chuck moving step for moving the wafer chuck toward the probe card by a mechanical lifting means; and a state in which the internal space is sealed. A pre-suction step in which the suction operation by the suction means is started before the wafer chuck is moved, and a main suction step in which the wafer chuck is suctioned and held on the probe card side by reducing the pressure in the internal space by the suction means after the wafer chuck movement step is performed. and.

本発明の第5態様に係るプローブ検査方法は、第4態様において、ウエハチャック移動工程は、プローブをウエハの電極パッドにオーバードライブの状態で接触させるように、機械的昇降手段によりウエハチャックをプローブカードに向かって移動させる。 In the probe inspection method according to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the wafer chuck moving step moves the wafer chuck to the probe by mechanical lifting means so as to bring the probe into contact with the electrode pad of the wafer in an overdrive state. Move towards the card.

本発明の第6態様に係るプローブ検査方法は、第4態様又は第5態様において、プレ吸引工程は、機械的昇降手段によるウエハチャックの移動速度に基づいて吸引手段による吸引量を設定する。 In the probe inspection method according to the sixth aspect of the present invention, in the fourth aspect or the fifth aspect, in the pre-suction step, the amount of suction by the suction means is set based on the moving speed of the wafer chuck by the mechanical elevating means.

本発明によれば、内部空間が密閉状態となる前に吸引手段による吸引動作を開始させるので、ウエハチャックにシャッタ手段を設けることなく、ウエハ上の電極パッドとプローブとの間で良好なコンタクトを実現することができる。 According to the present invention, since the suction operation by the suction means is started before the internal space is sealed, good contact can be made between the electrode pad on the wafer and the probe without providing a shutter means on the wafer chuck. It can be realized.

本実施形態のプローバの全体構成を示した外観図External view showing the overall configuration of the prober of this embodiment 本実施形態のプローバの全体構成を示した平面図A plan view showing the overall configuration of the prober of this embodiment 本実施形態のプローバにおける測定ユニットの構成を示した概略図Schematic diagram showing the configuration of the measurement unit in the prober of this embodiment 図3に示した測定ユニットにおける測定部の構成を示した概略図Schematic diagram showing the configuration of the measurement section in the measurement unit shown in Figure 3 本実施形態のプローバの制御装置の構成を示した機能ブロック図Functional block diagram showing the configuration of the prober control device of this embodiment 本実施形態のプローバにおけるコンタクト動作を示したフローチャートFlowchart showing contact operation in the prober of this embodiment 本実施形態のプローバにおけるコンタクト動作を説明するための図Diagram for explaining contact operation in the prober of this embodiment 本実施形態のプローバにおけるコンタクト動作を説明するための図Diagram for explaining contact operation in the prober of this embodiment 本実施形態のプローバにおけるコンタクト動作の一例を示したタイミングチャート図Timing chart diagram showing an example of contact operation in the prober of this embodiment

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1及び図2は、本実施形態のプローバ10の全体構成を示した外観図と平面図である。 1 and 2 are an external view and a plan view showing the overall configuration of a prober 10 of this embodiment.

図1及び図2に示すように、本実施形態のプローバ10は、検査するウエハW(図4参照)を供給及び回収するローダ部14と、ローダ部14に隣接して配置された測定ユニット12とを備えている。測定ユニット12は、複数の測定部16を有しており、ローダ部14から各測定部16にウエハWが供給されると、各測定部16でそれぞれウエハWの各チップの電気的特性の検査(ウエハレベル検査)が行われる。そして、各測定部16で検査されたウエハWはローダ部14により回収される。なお、プローバ10は、操作パネル22、後述する制御装置60(図5参照)等も備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the prober 10 of this embodiment includes a loader section 14 that supplies and collects a wafer W to be inspected (see FIG. 4), and a measurement unit 12 disposed adjacent to the loader section 14. It is equipped with The measurement unit 12 has a plurality of measurement sections 16, and when the wafer W is supplied from the loader section 14 to each measurement section 16, each measurement section 16 inspects the electrical characteristics of each chip of the wafer W. (wafer level inspection) is performed. Then, the wafer W inspected by each measuring section 16 is recovered by the loader section 14. Note that the prober 10 also includes an operation panel 22, a control device 60 (see FIG. 5), etc., which will be described later.

ローダ部14は、ウエハカセット20が載置されるロードポート18と、測定ユニット12の各測定部16とウエハカセット20との間でウエハWを搬送する搬送ユニット24とを有する。搬送ユニット24は、図示しない搬送ユニット駆動機構を備えており、X、Z方向に移動可能に構成されるとともに、θ方向(Z方向周り)に回転可能に構成されている。また、搬送ユニット24は、上記搬送ユニット駆動機構により前後に伸縮自在に構成された搬送アーム26を備えている。搬送アーム26の上面部には図示しない吸着パッドが設けられており、搬送アーム26は、この吸着パッドでウエハWの裏面を真空吸着してウエハWを保持する。これにより、ウエハカセット20内のウエハWは、搬送ユニット24の搬送アーム26によって取り出され、その上面に保持された状態で測定ユニット12の各測定部16に搬送される。また、検査の終了した検査済みのウエハWは逆の経路で各測定部16からウエハカセット20に戻される。 The loader section 14 includes a load port 18 on which the wafer cassette 20 is placed, and a transport unit 24 that transports the wafer W between each measurement section 16 of the measurement unit 12 and the wafer cassette 20. The transport unit 24 includes a transport unit drive mechanism (not shown), and is configured to be movable in the X and Z directions and rotatable in the θ direction (around the Z direction). Further, the transport unit 24 includes a transport arm 26 that is configured to be extendable and retractable back and forth by the transport unit drive mechanism. A suction pad (not shown) is provided on the upper surface of the transfer arm 26, and the transfer arm 26 holds the wafer W by vacuum suctioning the back surface of the wafer W with the suction pad. As a result, the wafer W in the wafer cassette 20 is taken out by the transfer arm 26 of the transfer unit 24 and transferred to each measurement section 16 of the measurement unit 12 while being held on its upper surface. In addition, the inspected wafers W that have been inspected are returned from each measuring section 16 to the wafer cassette 20 through the reverse route.

図3は、本実施形態のプローバ10における測定ユニット12の構成を示した概略図である。図4は、図3に示した測定ユニット12における測定部16の構成を示した概略図である。 FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the measurement unit 12 in the prober 10 of this embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the measuring section 16 in the measuring unit 12 shown in FIG. 3. As shown in FIG.

図3に示すように、測定ユニット12は、複数の測定部16が多段状に積層された積層構造(多段構造)を有しており、各測定部16はX方向及びZ方向に沿って2次元的に配列されている。本実施形態では、一例として、X方向に4つの測定部16がZ方向に3段積み重ねられている。 As shown in FIG. 3, the measurement unit 12 has a laminated structure (multi-tiered structure) in which a plurality of measurement units 16 are stacked in multiple stages, and each measurement unit 16 has two positions along the X direction and the Z direction. arranged dimensionally. In this embodiment, as an example, four measuring units 16 are stacked in the X direction in three stages in the Z direction.

測定ユニット12は、複数のフレームを格子状に組み合わせた格子形状を有する筐体(不図示)を備えている。この筐体は、X方向、Y方向、Z方向にそれぞれ延びる複数のフレームを格子状に組み合わせて形成されたものであり、これらのフレームにより形成された各空間部にそれぞれ測定部16の構成要素が配置される。 The measurement unit 12 includes a casing (not shown) having a lattice shape in which a plurality of frames are combined in a lattice shape. This housing is formed by combining a plurality of frames extending in the X direction, Y direction, and Z direction in a lattice shape, and the components of the measurement unit 16 are placed in each space formed by these frames. is placed.

各測定部16は、いずれも同一の構成を有しており、図4に示すように、ヘッドステージ30と、プローブカード32と、ウエハチャック34とを備えている。また、各測定部16には、それぞれ、図示しないテストヘッドが設けられている。なお、テストヘッドは、図示しないテストヘッド保持部によりヘッドステージ30の上方に支持されている。 Each measuring section 16 has the same configuration, and includes a head stage 30, a probe card 32, and a wafer chuck 34, as shown in FIG. Further, each measuring section 16 is provided with a test head (not shown). Note that the test head is supported above the head stage 30 by a test head holding section (not shown).

ヘッドステージ30は、筐体の一部を構成するフレーム部材(不図示)に支持されており、プローブカード32が着脱自在に装着固定される。ヘッドステージ30に装着固定されたプローブカード32は、ウエハチャック34のウエハ保持面34aと対向するように設けられる。なお、プローブカード32は、検査するウエハW(デバイス)に応じて交換される。 The head stage 30 is supported by a frame member (not shown) that constitutes a part of the casing, and a probe card 32 is detachably attached thereto. The probe card 32 mounted and fixed on the head stage 30 is provided so as to face the wafer holding surface 34a of the wafer chuck 34. Note that the probe card 32 is replaced depending on the wafer W (device) to be inspected.

プローブカード32には、検査するウエハWの各チップの電極パッドの位置に対応して配置された、カンチレバーやスプリングピン等の複数のプローブ36が設けられている。各プローブ36は、図示しないテストヘッドの端子に電気的に接続され、テストヘッドから各プローブ36を介して各チップに電源及びテスト信号が供給されると共に各チップからの出力信号をテストヘッドで検出して正常に動作するかを測定する。なお、プローブカード32とテストヘッドとの接続構成については、本発明の要部ではないため、詳細な説明を省略する。 The probe card 32 is provided with a plurality of probes 36, such as cantilevers and spring pins, arranged corresponding to the positions of electrode pads of each chip of the wafer W to be inspected. Each probe 36 is electrically connected to a terminal of a test head (not shown), and power and test signals are supplied from the test head to each chip via each probe 36, and the output signal from each chip is detected by the test head. and measure whether it is working properly. Note that the connection configuration between the probe card 32 and the test head is not a main part of the present invention, and therefore a detailed explanation will be omitted.

プローブ36は、バネ特性を有し、プローブ36の先端位置より接触点を上昇させることにより、電極パッドに所定の接触圧で接触する。また、プローブ36は、電気的検査を行うときに、電極パッドがオーバードライブの状態で接触されると、プローブ36の先端が電極パッドの表面にのめり込み、その電極パッドの表面にそれぞれ針跡を形成するようになっている。なお、オーバードライブとは、ウエハWとプローブ36の先端の配列面との傾き、及び、プローブ36の先端位置のばらつきなどを考慮して、電極パッドとプローブ36が確実に接触するように、プローブ36の先端位置より高い位置まで電極パッド、すなわちウエハWの表面を距離αだけ上昇させた状態をいう。また、プローブ36の先端位置(コンタクト位置)からウエハWの表面を更に上昇させる移動量、すなわち上記距離αをオーバードライブ量と称する。 The probe 36 has spring characteristics, and by raising the contact point above the tip of the probe 36, it contacts the electrode pad with a predetermined contact pressure. Further, when the probe 36 is contacted with the electrode pad in an overdrive state when performing an electrical test, the tip of the probe 36 sinks into the surface of the electrode pad, forming needle marks on the surface of the electrode pad. It is supposed to be done. Note that overdrive means that the probes are adjusted so that the electrode pads and the probes 36 are in reliable contact, taking into consideration the inclination between the wafer W and the arrangement surface of the tips of the probes 36 and the variations in the positions of the tips of the probes 36. This refers to a state in which the electrode pad, that is, the surface of the wafer W is raised by a distance α to a position higher than the tip of the electrode pad 36. Further, the amount of movement to further raise the surface of the wafer W from the tip position (contact position) of the probe 36, ie, the distance α, is referred to as an overdrive amount.

ウエハチャック34は、ウエハWを真空吸着して固定する。ウエハチャック34は、検査するウエハWが載置されるウエハ保持面34aを有しており、ウエハ保持面34aには複数の吸引口40が設けられている(図4では1つのみ図示)。吸引口40は、ウエハチャック34の内部に形成された吸引路42を介して真空ポンプなどの吸引装置(真空源)44に接続されている。吸引装置44と吸引路42との間を接続する吸引経路にはウエハ吸着用電磁弁46が設けられている。なお、ウエハ吸着用電磁弁46はウエハ吸着用電磁弁制御部110(図5参照)により制御される。 The wafer chuck 34 vacuum-chucks and fixes the wafer W. The wafer chuck 34 has a wafer holding surface 34a on which a wafer W to be inspected is placed, and the wafer holding surface 34a is provided with a plurality of suction ports 40 (only one is shown in FIG. 4). The suction port 40 is connected to a suction device (vacuum source) 44 such as a vacuum pump via a suction path 42 formed inside the wafer chuck 34 . A wafer suction solenoid valve 46 is provided in a suction path that connects the suction device 44 and the suction path 42 . The wafer suction solenoid valve 46 is controlled by a wafer suction solenoid valve control section 110 (see FIG. 5).

ウエハチャック34のウエハ保持面34aよりも外側には、ウエハ保持面34aに保持されたウエハWを取り囲むように形成された弾性を有するリング状シール部材(チャックシールゴム)48が設けられている。後述するZ軸移動・回転部72によりウエハチャック34をプローブカード32に向かって移動(上昇)させたときに、リング状シール部材48がヘッドステージ30の下面に接触することで、ウエハチャック34、プローブカード32、及びリング状シール部材48により囲まれた内部空間S(図7参照)が形成される。なお、リング状シール部材48は本発明の環状のシール部材の一例である。 An elastic ring-shaped seal member (chuck seal rubber) 48 is provided outside the wafer holding surface 34a of the wafer chuck 34 and is formed to surround the wafer W held by the wafer holding surface 34a. When the wafer chuck 34 is moved (raised) toward the probe card 32 by the Z-axis moving/rotating unit 72 (described later), the ring-shaped sealing member 48 comes into contact with the lower surface of the head stage 30, so that the wafer chuck 34, An internal space S (see FIG. 7) surrounded by the probe card 32 and the ring-shaped seal member 48 is formed. Note that the ring-shaped seal member 48 is an example of the annular seal member of the present invention.

ヘッドステージ30には、プローブカード32とウエハチャック34との間に形成された内部空間Sを減圧するための吸引口50が設けられている。吸引口50は、ヘッドステージ30の内部に形成された吸引路52を介して吸引装置44に接続されている。吸引装置44と吸引路52との間を接続する吸引経路には真空電空レギュレータ54が設けられている。真空電空レギュレータ54は内部空間Sの内部圧力(真空度)を調節する制御弁である。なお、真空電空レギュレータ54は後述する吸引制御部114(図5参照)により制御される。吸引装置44及び真空電空レギュレータ54は本発明の吸引手段の一例である。 The head stage 30 is provided with a suction port 50 for reducing the pressure in the internal space S formed between the probe card 32 and the wafer chuck 34. The suction port 50 is connected to the suction device 44 via a suction path 52 formed inside the head stage 30. A vacuum electropneumatic regulator 54 is provided in the suction path connecting the suction device 44 and the suction path 52. The vacuum electropneumatic regulator 54 is a control valve that adjusts the internal pressure (degree of vacuum) of the internal space S. Note that the vacuum electropneumatic regulator 54 is controlled by a suction control section 114 (see FIG. 5), which will be described later. The suction device 44 and the vacuum electropneumatic regulator 54 are examples of suction means of the present invention.

ウエハチャック34の内部には、検査するウエハWを高温状態(例えば、最高で150℃)、又は低温状態(例えば最低で-40℃)で電気的特性の検査が行えるように、加熱/冷却源としての加熱冷却機構(不図示)が設けられている。加熱冷却機構としては、公知の適宜の加熱器/冷却器が採用できるものであり、例えば、面ヒータの加熱層と冷却流体の通路を設けた冷却層との二重層構造にしたものや、熱伝導体内に加熱ヒータを巻き付けた冷却管を埋設した一層構造の加熱/冷却装置など、様々のものが考えられる。また、電気加熱ではなく、熱流体を循環させるものでもよく、またペルチエ素子を使用してもよい。 A heating/cooling source is provided inside the wafer chuck 34 so that the electrical characteristics of the wafer W to be inspected can be inspected at a high temperature (for example, a maximum of 150 degrees Celsius) or a low temperature condition (for example, a minimum of -40 degrees Celsius). A heating and cooling mechanism (not shown) is provided. As the heating/cooling mechanism, any suitable known heater/cooler can be adopted. Various types of heating/cooling devices are possible, such as a single-layer heating/cooling device in which a cooling tube with a heater wrapped around it is embedded in a conductor. Further, instead of electrical heating, a method that circulates a thermal fluid may be used, and a Peltier element may be used.

ウエハチャック34は、後述するアライメント装置70に着脱自在に支持固定される。アライメント装置70は、ウエハチャック34をX、Y、Z、θ方向に移動することで、ウエハチャック34に保持されたウエハWとプローブカード32との相対的な位置合わせを行う。 The wafer chuck 34 is detachably supported and fixed to an alignment device 70, which will be described later. The alignment device 70 performs relative alignment between the wafer W held by the wafer chuck 34 and the probe card 32 by moving the wafer chuck 34 in the X, Y, Z, and θ directions.

アライメント装置70は、ウエハチャック34を着脱自在に支持固定してウエハチャック34をZ軸方向に移動すると共にZ軸を回転中心としてθ方向に回転するZ軸移動・回転部72と、Z軸移動・回転部72を支持してX軸方向に移動するX軸移動台74と、X軸移動台74を支持してY軸方向に移動するY軸移動台76とを備えている。 The alignment device 70 includes a Z-axis moving/rotating unit 72 that removably supports and fixes the wafer chuck 34, moves the wafer chuck 34 in the Z-axis direction, and rotates in the θ direction about the Z-axis; - Equipped with an X-axis moving table 74 that supports the rotating part 72 and moves in the X-axis direction, and a Y-axis moving table 76 that supports the X-axis moving table 74 and moves in the Y-axis direction.

Z軸移動・回転部72、X軸移動台74、及びY軸移動台76は、それぞれ、少なくともモータを含む機械的な駆動機構によりウエハチャック34を所定の方向に移動自在もしくは回転自在に構成される。機械的な駆動機構としては、例えば、サーボモータとボールネジとを組み合わせたボールネジ駆動機構により構成される。また、ボールネジ駆動機構に限らず、リニアモータ駆動機構やベルト駆動機構等で構成されていてもよい。なお、Z軸移動・回転部72、X軸移動台74、及びY軸移動台76は、後述する各制御部によりウエハチャック34の移動距離、移動方向、移動速度、加速度を変更可能に構成されている。本実施形態では、具体的には次のような構成を有する。 The Z-axis moving/rotating unit 72, the X-axis moving table 74, and the Y-axis moving table 76 are each configured to be able to move or rotate the wafer chuck 34 in a predetermined direction by a mechanical drive mechanism including at least a motor. Ru. The mechanical drive mechanism is, for example, a ball screw drive mechanism that combines a servo motor and a ball screw. Further, the present invention is not limited to the ball screw drive mechanism, and may be configured by a linear motor drive mechanism, a belt drive mechanism, or the like. Note that the Z-axis moving/rotating unit 72, the X-axis moving table 74, and the Y-axis moving table 76 are configured so that the moving distance, moving direction, moving speed, and acceleration of the wafer chuck 34 can be changed by each control unit described later. ing. Specifically, this embodiment has the following configuration.

Z軸移動・回転部72は、本発明の機械的昇降手段の一例であり、ウエハチャック34をZ軸方向に移動させるためのZ軸駆動モータ122(例えば、ステッピングモータ、サーボモータ、リニアモータ等)(図5参照)と、ウエハチャック34のZ軸方向への移動距離を検出するためのZ軸エンコーダ(例えば、ロータリーエンコーダやリニアスケール等)(不図示)とを備えている。Z軸駆動モータ122は、後述するZ軸移動制御部106(図5参照)からのモータ制御信号に基づき制御され、ウエハチャック34を所望の移動速度または加速度で目標位置に移動させるように駆動する。また、Z軸エンコーダは、ウエハチャック34の移動に応じてエンコーダ信号を出力する。 The Z-axis moving/rotating unit 72 is an example of a mechanical lifting means of the present invention, and includes a Z-axis drive motor 122 (for example, a stepping motor, a servo motor, a linear motor, etc.) for moving the wafer chuck 34 in the Z-axis direction. ) (see FIG. 5), and a Z-axis encoder (for example, a rotary encoder, a linear scale, etc.) (not shown) for detecting the moving distance of the wafer chuck 34 in the Z-axis direction. The Z-axis drive motor 122 is controlled based on a motor control signal from the Z-axis movement control unit 106 (see FIG. 5), which will be described later, and drives the wafer chuck 34 to move to the target position at a desired movement speed or acceleration. . Further, the Z-axis encoder outputs an encoder signal in accordance with the movement of the wafer chuck 34.

また、Z軸移動・回転部72は、ウエハチャック34をθ方向に回転させるための回転駆動モータ124(例えば、ステッピングモータ、サーボモータ、リニアモータ等)(図5参照)と、ウエハチャック34のθ方向への回転角度を検出するための回転エンコーダ(例えば、ロータリーエンコーダ等)(不図示)とを備えている。回転駆動モータ124は、後述するθ回転制御部108(図5参照)からのモータ制御信号に基づき制御され、ウエハチャック34を所望の回転速度または加速度で目標位置に移動させるように駆動する。また、回転エンコーダは、ウエハチャック34の回転に応じてエンコーダ信号を出力する。 The Z-axis moving/rotating unit 72 also includes a rotation drive motor 124 (for example, a stepping motor, a servo motor, a linear motor, etc.) (see FIG. 5) for rotating the wafer chuck 34 in the θ direction, and It includes a rotary encoder (for example, a rotary encoder, etc.) (not shown) for detecting the rotation angle in the θ direction. The rotation drive motor 124 is controlled based on a motor control signal from the θ rotation control unit 108 (see FIG. 5), which will be described later, and drives the wafer chuck 34 to move to a target position at a desired rotation speed or acceleration. Further, the rotary encoder outputs an encoder signal in accordance with the rotation of the wafer chuck 34.

X軸移動台74は、ウエハチャック34をX軸方向に移動させるためのX軸駆動モータ118(例えば、ステッピングモータ、サーボモータ、リニアモータ等)(図5参照)と、ウエハチャック34のX軸方向への移動距離を検出するためのX軸エンコーダ(例えば、ロータリーエンコーダやリニアスケール等)(不図示)とを備えている。X軸駆動モータ118は、後述するX軸移動制御部102(図5参照)からのモータ制御信号に基づき制御され、ウエハチャック34を所望の移動速度または加速度で目標位置に移動させるように駆動する。また、X軸エンコーダは、ウエハチャック34の移動に応じてエンコーダ信号を出力する。 The X-axis moving table 74 includes an X-axis drive motor 118 (for example, a stepping motor, a servo motor, a linear motor, etc.) (see FIG. 5) for moving the wafer chuck 34 in the X-axis direction, and an It includes an X-axis encoder (for example, a rotary encoder, a linear scale, etc.) (not shown) for detecting the moving distance in the direction. The X-axis drive motor 118 is controlled based on a motor control signal from the X-axis movement control unit 102 (see FIG. 5), which will be described later, and drives the wafer chuck 34 to move to a target position at a desired speed or acceleration. . Further, the X-axis encoder outputs an encoder signal in accordance with the movement of the wafer chuck 34.

Y軸移動台76は、ウエハチャック34をY軸方向に移動させるためのY軸駆動モータ120(例えば、ステッピングモータ、サーボモータ、リニアモータ等)(図5参照)と、ウエハチャック34のY軸方向への移動距離を検出するためのY軸エンコーダ(例えば、ロータリーエンコーダやリニアスケール等)(不図示)とを備えている。Y軸駆動モータ120は、後述するY軸移動制御部104(図5参照)からのモータ制御信号に基づき制御され、ウエハチャック34を所望の移動速度または加速度で目標位置に移動させるように駆動する。また、Y軸エンコーダは、ウエハチャック34の移動に応じてエンコーダ信号を出力する。 The Y-axis moving table 76 includes a Y-axis drive motor 120 (for example, a stepping motor, a servo motor, a linear motor, etc.) (see FIG. 5) for moving the wafer chuck 34 in the Y-axis direction, and It includes a Y-axis encoder (for example, a rotary encoder, a linear scale, etc.) (not shown) for detecting the moving distance in the direction. The Y-axis drive motor 120 is controlled based on a motor control signal from a Y-axis movement control unit 104 (see FIG. 5), which will be described later, and drives the wafer chuck 34 to move to a target position at a desired speed or acceleration. . Further, the Y-axis encoder outputs an encoder signal in accordance with the movement of the wafer chuck 34.

アライメント装置70は、それぞれの段毎に設けられており(図3参照)、図示しないアライメント装置駆動機構によって、各段に配置された複数の測定部16間で相互に移動可能に構成されている。すなわち、アライメント装置70は、同一の段に配置される複数(本例では4つ)の測定部16間で共有されており、同一の段に配置された複数の測定部16間を相互に移動する。各測定部16に移動したアライメント装置70は図示しない位置決め固定装置により所定位置に位置決めされた状態で固定され、ウエハチャック34をX、Y、Z、θ方向に移動させて、ウエハチャック34に保持されたウエハWとプローブカード32との相対的な位置合わせを行う。なお、図示は省略したが、アライメント装置70は、ウエハチャック34に保持されたウエハWの各チップの電極パッドとプローブ36との相対的な位置関係を検出するために、針位置検出カメラと、ウエハアライメントカメラとを備えている。また、アライメント装置駆動機構としては、ボールネジ駆動機構、リニアモータ駆動機構、ベルト駆動機構等の機械的な駆動機構により構成される。 The alignment device 70 is provided in each stage (see FIG. 3), and is configured to be movable between the plurality of measuring units 16 arranged in each stage by an alignment device drive mechanism (not shown). . That is, the alignment device 70 is shared between a plurality of (four in this example) measurement units 16 arranged on the same stage, and is mutually movable between the plurality of measurement units 16 arranged on the same stage. do. The alignment device 70 that has been moved to each measurement section 16 is fixed at a predetermined position by a positioning and fixing device (not shown), and the wafer chuck 34 is moved in the X, Y, Z, and θ directions and held on the wafer chuck 34. Then, the wafer W and the probe card 32 are aligned relative to each other. Although not shown in the drawings, the alignment device 70 includes a needle position detection camera and a needle position detection camera in order to detect the relative positional relationship between the electrode pads of each chip of the wafer W held by the wafer chuck 34 and the probe 36. Equipped with a wafer alignment camera. Further, the alignment device drive mechanism is constituted by a mechanical drive mechanism such as a ball screw drive mechanism, a linear motor drive mechanism, or a belt drive mechanism.

アライメント装置70の上面を構成するZ軸移動・回転部72のウエハチャック支持面72aには、外周に沿って環状に形成された弾性を有するリング状シール部材(Z軸シールゴム)78が設けられる。また、ウエハチャック支持面72aのリング状シール部材78の内側には吸引口80が設けられている。吸引口80は、ウエハチャック34の内部に形成された吸引路82を介して吸引装置44に接続されている。吸引装置44と吸引路82との間を接続する吸引経路には、吸引装置44側から順に、チャック固定用電磁弁84、と、絞り弁86とが設けられている。なお、チャック固定用電磁弁84は後述するチャック固定用電磁弁制御部112(図5参照)により制御される。Z軸移動・回転部72のウエハチャック支持面72aは本発明のウエハチャック固定部の一例である。また、ウエハチャック支持面72aに設けられた吸引口80はウエハチャック固定部の構成要素の一例である。 An elastic ring-shaped seal member (Z-axis seal rubber) 78 is provided on the wafer chuck support surface 72a of the Z-axis moving/rotating section 72, which constitutes the upper surface of the alignment device 70, and is annularly formed along the outer periphery. Further, a suction port 80 is provided inside the ring-shaped seal member 78 on the wafer chuck support surface 72a. The suction port 80 is connected to the suction device 44 via a suction path 82 formed inside the wafer chuck 34 . A chuck fixing electromagnetic valve 84 and a throttle valve 86 are provided in the suction path connecting the suction device 44 and the suction path 82 in this order from the suction device 44 side. The chuck fixing solenoid valve 84 is controlled by a chuck fixing solenoid valve control section 112 (see FIG. 5), which will be described later. The wafer chuck support surface 72a of the Z-axis moving/rotating section 72 is an example of the wafer chuck fixing section of the present invention. Further, the suction port 80 provided on the wafer chuck support surface 72a is an example of a component of the wafer chuck fixing part.

Z軸移動・回転部72のウエハチャック支持面72aのリング状シール部材78の外側には、アライメント装置70に対するウエハチャック34の相対的な位置関係が常に一定となるように位置決めピン88が設けられている。この位置決めピン88は、ウエハチャック34の中心軸を中心とする周方向に沿って等間隔に3箇所に設けられている(図4においては2つのみを図示)。ウエハチャック34の下面には各位置決めピン88にそれぞれ対応する位置に位置決め部材であるVブロック90が設けられている。ウエハチャック34を真空吸着により吸着して固定する際には、各Vブロック90のV溝内にそれぞれ対応する位置決めピン88を係合させることで、ウエハチャック34の水平方向(X方向及びY方向)の動きを拘束して、アライメント装置70とウエハチャック34との相対的な位置決めが行われる。 A positioning pin 88 is provided on the outside of the ring-shaped seal member 78 on the wafer chuck support surface 72a of the Z-axis moving/rotating unit 72 so that the relative positional relationship of the wafer chuck 34 with respect to the alignment device 70 is always constant. ing. The positioning pins 88 are provided at three locations at equal intervals along the circumferential direction centered on the central axis of the wafer chuck 34 (only two are shown in FIG. 4). V blocks 90, which are positioning members, are provided on the lower surface of the wafer chuck 34 at positions corresponding to the positioning pins 88, respectively. When holding and fixing the wafer chuck 34 by vacuum suction, by engaging the corresponding positioning pins 88 in the V grooves of each V block 90, the wafer chuck 34 can be fixed in the horizontal direction (X direction and Y direction). ), relative positioning of the alignment device 70 and the wafer chuck 34 is performed.

なお、本実施形態では、アライメント装置70は、ウエハチャック34を真空吸着して固定するが、ウエハチャック34を固定できるものであれば、真空吸着以外の固定手段でもよく、例えば機械的手段等で固定するようにしてもよい。 In this embodiment, the alignment device 70 fixes the wafer chuck 34 by vacuum suction, but any fixing means other than vacuum suction may be used as long as it can fix the wafer chuck 34, such as mechanical means. It may be fixed.

図5は、本実施形態のプローバ10の制御装置60の構成を示した機能ブロック図である。 FIG. 5 is a functional block diagram showing the configuration of the control device 60 of the prober 10 of this embodiment.

制御装置60は、プローバ10の各部の動作や加工に必要なデータの記憶等を行う。制御装置60は、例えばパーソナルコンピュータやマイクロコンピュータなどの汎用のコンピュータによって実現されるものである。 The control device 60 operates each part of the prober 10 and stores data necessary for processing. The control device 60 is realized by, for example, a general-purpose computer such as a personal computer or a microcomputer.

制御装置60は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及び入出力インターフェース等を備えている。制御装置60では、ROMに記憶されている制御プログラム等の各種プログラムがRAMに展開され、RAMに展開されたプログラムがCPUによって実行されることにより、図5に示した制御装置60内の各部の機能が実現され、入出力インターフェースを介して各種の演算処理や制御処理が実行される。 The control device 60 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input/output interface, and the like. In the control device 60, various programs such as a control program stored in the ROM are expanded to the RAM, and the programs expanded to the RAM are executed by the CPU, thereby controlling each part in the control device 60 shown in FIG. Functions are realized, and various calculation processes and control processes are executed via the input/output interface.

図5に示すように、制御装置60は、全体制御部100、X軸移動制御部102、Y軸移動制御部104、Z軸移動制御部106、θ回転制御部108、ウエハ吸着用電磁弁制御部110、チャック固定用電磁弁制御部112、及び吸引制御部114等を備えている。 As shown in FIG. 5, the control device 60 includes an overall control section 100, an X-axis movement control section 102, a Y-axis movement control section 104, a Z-axis movement control section 106, a θ rotation control section 108, and a wafer adsorption electromagnetic valve control section. 110, a chuck fixing electromagnetic valve control section 112, a suction control section 114, and the like.

全体制御部100は、プローバ10を構成する各部を統括的に制御する。具体的には、全体制御部100は、検査するウエハWの各チップの電極パッドとプローブカード32の各プローブ36とを接触させる動作(コンタクト動作)の制御を行う。また、全体制御部100は、コンタクト動作の他に、各測定部16の間でアライメント装置70を相互に移動させる移動制御や、テストヘッドによるウエハレベル検査の動作の制御などを行う。なお、コンタクト動作以外の制御については、本発明の特徴的部分ではないため、詳細な説明を省略する。 The overall control section 100 centrally controls each section constituting the prober 10. Specifically, the overall control unit 100 controls the operation (contact operation) of bringing the electrode pads of each chip of the wafer W to be inspected into contact with each probe 36 of the probe card 32. In addition to the contact operation, the overall control section 100 also performs movement control for mutually moving the alignment device 70 between the measurement sections 16, and control of the operation of wafer level inspection by the test head. Note that controls other than the contact operation are not a characteristic part of the present invention, and therefore detailed explanations will be omitted.

X軸移動制御部102は、X軸移動台74に設けられるX軸駆動モータ118の駆動を制御することでX軸移動台74をX軸方向に移動させることにより、ウエハチャック34をX軸方向に移動させる。Y軸移動制御部104は、Y軸移動台76に設けられるY軸駆動モータ120の駆動を制御することでY軸移動台76をY軸方向に移動させることにより、ウエハチャック34をY軸方向に移動させる。Z軸移動制御部106は、Z軸移動・回転部72に設けられるZ軸駆動モータ122の駆動を制御することでZ軸移動・回転部72を昇降させることにより、ウエハチャック34をZ軸方向に移動させる。θ回転制御部108は、Z軸移動・回転部72に設けられる回転駆動モータ124の駆動を制御することでZ軸移動・回転部72をθ方向に回転させることにより、ウエハチャック34をθ方向に回転させる。 The X-axis movement control unit 102 moves the wafer chuck 34 in the X-axis direction by controlling the drive of the X-axis drive motor 118 provided on the X-axis movement table 74 to move the X-axis movement table 74 in the X-axis direction. move it to The Y-axis movement control unit 104 moves the wafer chuck 34 in the Y-axis direction by controlling the drive of the Y-axis drive motor 120 provided on the Y-axis movement table 76 to move the Y-axis movement table 76 in the Y-axis direction. move it to The Z-axis movement control unit 106 moves the wafer chuck 34 in the Z-axis direction by raising and lowering the Z-axis movement/rotation unit 72 by controlling the drive of a Z-axis drive motor 122 provided in the Z-axis movement/rotation unit 72. move it to The θ rotation control unit 108 rotates the Z-axis movement/rotation unit 72 in the θ direction by controlling the drive of the rotation drive motor 124 provided in the Z-axis movement/rotation unit 72, thereby moving the wafer chuck 34 in the θ direction. Rotate it.

ウエハ吸着用電磁弁制御部110は、ウエハ吸着用電磁弁46のON/OFF(開/閉)を制御することで、吸引口40による吸引圧を調整し、ウエハチャック34に対するウエハWの固定/非固定を選択的に切り替える。 The wafer suction solenoid valve control unit 110 controls ON/OFF (open/close) of the wafer suction solenoid valve 46 to adjust the suction pressure by the suction port 40 and fix/fix the wafer W to the wafer chuck 34. Selectively switch non-fixed.

チャック固定用電磁弁制御部112は、チャック固定用電磁弁84のON/OFF(開/閉)を制御することで、吸引口80による吸引圧を調整し、Z軸移動・回転部72に対するウエハチャック34の固定/非固定を選択的に切り替える。 The chuck fixing solenoid valve control unit 112 controls the ON/OFF (open/close) of the chuck fixing solenoid valve 84 to adjust the suction pressure by the suction port 80 and to adjust the suction pressure of the wafer to the Z-axis moving/rotating unit 72. The chuck 34 is selectively fixed/non-fixed.

吸引制御部114は、真空電空レギュレータ54の動作を制御することで、内部空間Sの内部圧力(真空度)を無段階に調節する。なお、吸引制御部114は本発明の吸引制御手段の一例である。 The suction control unit 114 steplessly adjusts the internal pressure (degree of vacuum) of the internal space S by controlling the operation of the vacuum electropneumatic regulator 54 . Note that the suction control section 114 is an example of suction control means of the present invention.

次に、本実施形態のプローバ10におけるコンタクト動作(プローブ検査方法の一例)について、図6~図9を参照して説明する。なお、この動作は全体制御部100による制御の下で行われる。 Next, a contact operation (an example of a probe testing method) in the prober 10 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 9. Note that this operation is performed under the control of the overall control section 100.

図6は、本実施形態のプローバ10におけるコンタクト動作を示したフローチャートである。図7及び図8は、本実施形態のプローバ10におけるコンタクト動作を説明するための図である。図9は、本実施形態のプローバ10におけるコンタクト動作の一例を示したタイミングチャート図である。なお、図9に示すタイミングチャートの時間幅は図面を簡略化するために表現したものであり、実際の時間とは異なっている。また、図9における「Z軸高さ」とは、Z軸移動・回転部72の高さ位置(具体的には、ウエハチャック支持面72aのZ軸方向の位置)を示している。また、図9における「チャック高さ」とは、ウエハチャック34の高さ位置(具体的には、ウエハ保持面34aのZ軸方向の位置)を示している。 FIG. 6 is a flowchart showing the contact operation in the prober 10 of this embodiment. 7 and 8 are diagrams for explaining the contact operation in the prober 10 of this embodiment. FIG. 9 is a timing chart showing an example of the contact operation in the prober 10 of this embodiment. Note that the time width of the timing chart shown in FIG. 9 is expressed to simplify the drawing, and is different from the actual time. Further, "Z-axis height" in FIG. 9 indicates the height position of the Z-axis moving/rotating unit 72 (specifically, the position of the wafer chuck support surface 72a in the Z-axis direction). Moreover, "chuck height" in FIG. 9 indicates the height position of the wafer chuck 34 (specifically, the position of the wafer holding surface 34a in the Z-axis direction).

(事前動作)
コンタクト動作の事前動作について説明する。
(pre-operation)
The preliminary operation of the contact operation will be explained.

まず、コンタクト動作の事前動作として、これから検査を行う測定部16にアライメント装置70を移動させた後、不図示の位置決め固定装置により位置決め固定した状態で、アライメント装置70にウエハチャック34が受け渡される。なお、コンタクト動作の開始前におけるウエハチャック34の受け渡し動作については、本発明の要部ではないため、詳細な説明を省略する。 First, as a preliminary operation for the contact operation, the alignment device 70 is moved to the measuring section 16 that will be inspected from now on, and then the wafer chuck 34 is delivered to the alignment device 70 while being positioned and fixed by a positioning and fixing device (not shown). . Note that the transfer operation of the wafer chuck 34 before the start of the contact operation is not an important part of the present invention, and therefore a detailed explanation will be omitted.

(ステップS10:ウエハチャック固定工程)
アライメント装置70にウエハチャック34が受け渡された後、図7の符号500Aに示すように、チャック固定用電磁弁制御部112は、チャック固定用電磁弁84をON(開状態)とし、Z軸移動・回転部72のウエハチャック支持面72a(図4参照)にウエハチャック34を吸着して固定する(図9の時間T1)。このとき、Z軸移動・回転部72の位置決めピン88をウエハチャック34のVブロック90のV溝内に係合させることで、アライメント装置70とウエハチャック34との相対的な位置決めが行われる。
(Step S10: Wafer chuck fixing step)
After the wafer chuck 34 is transferred to the alignment device 70, as shown by reference numeral 500A in FIG. The wafer chuck 34 is attracted and fixed to the wafer chuck support surface 72a (see FIG. 4) of the moving/rotating unit 72 (time T1 in FIG. 9). At this time, relative positioning of the alignment device 70 and the wafer chuck 34 is performed by engaging the positioning pin 88 of the Z-axis moving/rotating unit 72 into the V groove of the V block 90 of the wafer chuck 34.

その後、アライメント装置70に支持固定されたウエハチャック34にウエハWが供給(ロード)されると、ウエハ吸着用電磁弁制御部110は、ウエハ吸着用電磁弁46をON(開状態)とし、ウエハ保持面34a(図4参照)にウエハWを吸着固定する(図9の時間T2)。 Thereafter, when the wafer W is supplied (loaded) to the wafer chuck 34 supported and fixed on the alignment device 70, the wafer suction solenoid valve control section 110 turns on (opened) the wafer suction solenoid valve 46, and the wafer The wafer W is suctioned and fixed to the holding surface 34a (see FIG. 4) (time T2 in FIG. 9).

(ステップS12:アライメント工程)
次に、X軸移動制御部102、Y軸移動制御部104、及びθ回転制御部108は、全体制御部100による制御の下、針位置検出カメラ及びウエハアライメントカメラにより撮像された結果に基づき、X軸駆動モータ118、Y軸駆動モータ120、回転駆動モータ124を制御して、ウエハチャック34に保持されたウエハWとプローブカード32との相対的な位置合わせを行う。
(Step S12: Alignment process)
Next, the X-axis movement control section 102, Y-axis movement control section 104, and θ rotation control section 108, under the control of the overall control section 100, perform The X-axis drive motor 118, the Y-axis drive motor 120, and the rotation drive motor 124 are controlled to perform relative alignment between the wafer W held by the wafer chuck 34 and the probe card 32.

(ステップS14:プレ吸引工程)
次に、吸引制御部114は、真空電空レギュレータ54の動作を制御して、吸引口50を介して吸引を開始する(図9の時間T3)。
(Step S14: Pre-suction step)
Next, the suction control unit 114 controls the operation of the vacuum electropneumatic regulator 54 to start suction through the suction port 50 (time T3 in FIG. 9).

ここで、本実施形態では、吸引制御部114は、真空電空レギュレータ54の動作を制御する際、後述するZ軸上昇工程におけるウエハチャック34の移動速度(上昇速度)に基づいて吸引量を制御する。 Here, in the present embodiment, when controlling the operation of the vacuum electropneumatic regulator 54, the suction control unit 114 controls the suction amount based on the moving speed (ascent speed) of the wafer chuck 34 in the Z-axis ascending step, which will be described later. do.

具体的には、リング状シール部材48によって囲まれる面(吸着面)の面積をA[mm2]とし、ウエハチャック34の移動速度をV[mm/s]としたとき、リング状シール部材48がヘッドステージ30に接触した状態となった後に、ウエハチャック34の移動に伴ってウエハチャック34とプローブカード32との間に形成された内部空間Sが単位時間当たりに減少する体積(容積)V[mm3/s]は次式で表されるので、吸引量が少なくとも体積V以上となるように制御を行う。 Specifically, when the area of the surface (adsorption surface) surrounded by the ring-shaped seal member 48 is A [mm 2 ] and the moving speed of the wafer chuck 34 is V z [mm/s], the ring-shaped seal member 48 48 comes into contact with the head stage 30, the volume (volume) in which the internal space S formed between the wafer chuck 34 and the probe card 32 decreases per unit time as the wafer chuck 34 moves Since V [mm 3 /s] is expressed by the following formula, control is performed so that the suction amount is at least equal to or larger than the volume V.

V=A・V
これにより、ウエハチャック34をプローブカード32に向かって移動させたとき、リング状シール部材48がヘッドステージ30に接触した状態となった後においても、ウエハチャック34の移動に伴う内部空間Sの体積(容積)の減少分の気体が吸引されるので、内部空間Sの圧縮による反力が生じることがない。
V=A・Vz
As a result, when the wafer chuck 34 is moved toward the probe card 32, even after the ring-shaped seal member 48 comes into contact with the head stage 30, the volume of the internal space S due to the movement of the wafer chuck 34 is reduced. Since the gas corresponding to the decrease in volume is suctioned, a reaction force due to compression of the internal space S is not generated.

なお、プレ吸引工程は、少なくとも、後述するZ軸上昇工程においてリング状シール部材48がヘッドステージ30に接触した状態(図7の符号500B参照)になる前に開始されていればよい。例えば、プレ吸引工程は、ウエハチャック固定工程とアライメント工程との間に開始されてもよいし、ウエハチャック固定工程よりも先に開始されていてもよい。また、プレ吸引工程は、ウエハチャック固定工程又はアライメント工程と同時に開始されてもよい。 Note that the pre-suction step may be started at least before the ring-shaped seal member 48 comes into contact with the head stage 30 (see reference numeral 500B in FIG. 7) in the Z-axis ascending step, which will be described later. For example, the pre-suction process may be started between the wafer chuck fixing process and the alignment process, or may be started before the wafer chuck fixing process. Further, the pre-suction process may be started simultaneously with the wafer chuck fixing process or the alignment process.

(ステップS16:Z軸上昇工程)
次に、図7の符号500B及び500Cに示すように、Z軸移動制御部106は、Z軸駆動モータ122を制御して、Z軸移動・回転部72を上昇させることにより、ウエハチャック34をプローブカード32に向かって移動させる(図9の時間T4~T6)。
(Step S16: Z-axis ascending process)
Next, as shown at 500B and 500C in FIG. 7, the Z-axis movement control unit 106 controls the Z-axis drive motor 122 to raise the Z-axis movement/rotation unit 72, thereby moving the wafer chuck 34. It is moved toward the probe card 32 (times T4 to T6 in FIG. 9).

具体的には、Z軸移動制御部106は、ウエハチャック34が所定の高さ位置(待機位置)H0からリング状シール部材48がヘッドステージ30に接触する高さ位置H1まで移動するようにウエハチャック34を上昇させ(図7の符号500B参照)、さらに、少なくともプローブ36の先端位置(コンタクト位置)よりも高い位置H2までウエハチャック34を上昇させる(図7の符号500C参照)。これにより、プローブカード32の各プローブ36はオーバードライブの状態でウエハWの各チップの電極パッドに接触する。 Specifically, the Z-axis movement control unit 106 moves the wafer so that the wafer chuck 34 moves from a predetermined height position (standby position) H0 to a height position H1 where the ring-shaped seal member 48 contacts the head stage 30. The chuck 34 is raised (see reference numeral 500B in FIG. 7), and further raised to a position H2 higher than at least the tip position (contact position) of the probe 36 (see reference numeral 500C in FIG. 7). As a result, each probe 36 of the probe card 32 contacts the electrode pad of each chip of the wafer W in an overdrive state.

ここで、本実施形態では、上述したようにウエハチャック34をプローブカード32に向かって移動させたとき、リング状シール部材48がヘッドステージ30に接触すると、ウエハチャック34とプローブカード32との間に形成された内部空間Sは外部から遮断された密閉状態となる。 Here, in this embodiment, when the wafer chuck 34 is moved toward the probe card 32 as described above, when the ring-shaped seal member 48 comes into contact with the head stage 30, there is a gap between the wafer chuck 34 and the probe card 32. The internal space S formed in is in an airtight state where it is cut off from the outside.

このとき、本実施形態では、Z軸上昇工程においてリング状シール部材48がヘッドステージ30に接触した状態(図7の符号500B参照)になる前にプレ吸引工程が開始されているので、リング状シール部材48がヘッドステージ30に接触して内部空間Sが密閉状態となった後でも内部空間Sの圧縮による反力の影響を受けることがない。そのため、プローブカード32とウエハWとの異常接触を防ぐことができるとともに、電極パッド上の酸化膜を除去するために十分な移動速度でウエハチャック34を安定してプローブカード32に向かって移動させることが可能となる。 At this time, in this embodiment, the pre-suction process is started before the ring-shaped seal member 48 comes into contact with the head stage 30 in the Z-axis ascending process (see reference numeral 500B in FIG. 7). Even after the sealing member 48 comes into contact with the head stage 30 and the internal space S becomes hermetically sealed, it is not affected by the reaction force due to the compression of the internal space S. Therefore, abnormal contact between the probe card 32 and the wafer W can be prevented, and the wafer chuck 34 can be stably moved toward the probe card 32 at a movement speed sufficient to remove the oxide film on the electrode pads. becomes possible.

Z軸上昇工程において、Z軸移動・回転部72によりウエハチャック34を上昇させる高さとしては、プローブ36の先端位置(コンタクト位置)からプローブカード32の適正オーバードライブ量(適正OD位置)に対して30~70%(より好ましくは40~60%)の高さ位置であることが好ましい。なお、Z軸上昇工程は本発明のウエハチャック移動工程の一例である。 In the Z-axis raising process, the height at which the wafer chuck 34 is raised by the Z-axis moving/rotating unit 72 is determined from the tip position (contact position) of the probe 36 to the appropriate overdrive amount (appropriate OD position) of the probe card 32. The height position is preferably 30 to 70% (more preferably 40 to 60%). Note that the Z-axis raising process is an example of the wafer chuck moving process of the present invention.

(ステップS18:メイン吸引工程)
次に、図8の符号500Dに示すように、吸引制御部114は、真空電空レギュレータ54の動作を制御して、プレ吸引工程に引き続いて吸引口50からの吸引を継続して行うことにより、内部空間Sの減圧を継続的に行う(図9の時間T7)。このとき、吸引制御部114は、Z軸移動・回転部72の吸引口80(図4参照)によるウエハチャック34の固定が解除された場合にプローブカード32の適正オーバードライブ量(適正OD位置H3)までウエハチャック34が上昇するような設定圧力(目標圧力)を設定し、その設定圧力となるように内部空間Sの内部圧力を調整する。内部空間Sの設定圧力は経験的または実験的に求めてもよいし、設計値から求めてもよい。例えば、設定圧力を決めるためには、プローブカード32の適正オーバードライブ量までウエハチャック34が上昇したときにプローブ36から受ける反力(プローブ36が潰されたときの反力)と、プローブカード32に設けられているプローブ36の総本数とから求めることができる。プローブカード32の総針圧(プローブ36から受ける圧力の合計)が分かれば、リング状シール部材48によって囲まれる面(吸着面)の面積で除算することによって必要な負圧が内部空間Sの設定圧力として求められる。但し、ウエハチャック34の重量とリング状シール部材48とを潰すことによる反力分を加味して内部空間Sの設定圧力を設定することが必要である。
(Step S18: Main suction process)
Next, as shown by reference numeral 500D in FIG. 8, the suction control unit 114 controls the operation of the vacuum electropneumatic regulator 54 to continuously perform suction from the suction port 50 following the pre-suction step. , the pressure in the internal space S is continuously reduced (time T7 in FIG. 9). At this time, the suction control unit 114 controls the probe card 32 by an appropriate overdrive amount (appropriate OD position H3) when the wafer chuck 34 is released from the suction port 80 (see FIG. ), and the internal pressure of the internal space S is adjusted to reach the set pressure. The set pressure of the internal space S may be determined empirically or experimentally, or may be determined from a designed value. For example, in order to determine the set pressure, the reaction force received from the probe 36 when the wafer chuck 34 rises to the appropriate overdrive amount of the probe card 32 (reaction force when the probe 36 is crushed), and the reaction force applied to the probe card 32 It can be determined from the total number of probes 36 provided in the. Once the total stylus pressure of the probe card 32 (the total pressure received from the probes 36) is known, the necessary negative pressure can be determined by dividing it by the area of the surface surrounded by the ring-shaped seal member 48 (adsorption surface). Required as pressure. However, it is necessary to set the set pressure of the internal space S by taking into account the weight of the wafer chuck 34 and the reaction force caused by crushing the ring-shaped seal member 48.

なお、本実施形態では、プレ吸引工程とメイン吸引工程とが連続的に行われる場合を示したが、これに限らず、メイン吸引工程が開始される前にプレ吸引工程を一旦終了してから、メイン吸引工程を開始するようにしてもよい。 In this embodiment, the pre-suction process and the main suction process are performed continuously, but the present invention is not limited to this, and the pre-suction process is once completed before the main suction process is started. , the main suction process may be started.

(ステップS20:判断工程)
次に、吸引制御部114は、内部空間Sの内部圧力(圧力値P1)が真空電空レギュレータ54による設定圧力(圧力値P2)に到達したか否かを判断する。この判断は内部圧力(圧力値P1)が設定圧力(圧力値P2)に到達するまで繰り返し行われ、設定圧力(圧力値P2)に到達した場合には次のステップS22に進む。これにより、内部空間Sの内部圧力が設定圧力で安定したところで、後述するウエハチャック固定解除工程(ステップS22)が行われる。なお、内部空間Sの内部圧力は、例えばウエハチャック34又はヘッドステージ30に設けた圧力センサにより内部空間Sの内部圧力を直接検出してもよいし、真空電空レギュレータ54に内蔵又は接続された圧力センサにより検出してもよい。
(Step S20: Judgment step)
Next, the suction control unit 114 determines whether the internal pressure (pressure value P1) of the internal space S has reached the set pressure (pressure value P2) set by the vacuum electropneumatic regulator 54. This determination is repeated until the internal pressure (pressure value P1) reaches the set pressure (pressure value P2), and when the set pressure (pressure value P2) is reached, the process advances to the next step S22. As a result, when the internal pressure of the internal space S stabilizes at the set pressure, a wafer chuck release process (step S22), which will be described later, is performed. Note that the internal pressure of the internal space S may be detected directly, for example, by a pressure sensor provided on the wafer chuck 34 or the head stage 30, or may be detected by a pressure sensor built in or connected to the vacuum electropneumatic regulator 54. It may also be detected by a pressure sensor.

(ステップS22:ウエハチャック固定解除工程)
次に、図8の符号500Eに示すように、チャック固定用電磁弁制御部112は、チャック固定用電磁弁84をOFF(閉状態)とし、Z軸移動・回転部72の吸引口80(図4参照)によるウエハチャック34の固定を解除する(図9の時間T8)。
(Step S22: Wafer chuck fixing release process)
Next, as shown by reference numeral 500E in FIG. 4)) is released from the wafer chuck 34 (time T8 in FIG. 9).

このとき、真空電空レギュレータ54により内部空間Sの内部圧力は設定圧力に調節されているので、Z軸移動・回転部72によるウエハチャック34の固定が解除されると、ウエハチャック34はZ軸移動・回転部72から離脱して、プローブカード32側に引き寄せられ、適正OD位置H3まで移動する(図9のT8~T9)。これにより、ウエハWとプローブ36の先端の配列面との傾き、及び、プローブ36の先端位置のばらつきなどに影響されることなく、検査するウエハWの各チップの電極パッドとプローブカード32の各プローブ36とが所定の接触圧で確実に接触する。 At this time, the internal pressure of the internal space S is adjusted to the set pressure by the vacuum electro-pneumatic regulator 54, so when the wafer chuck 34 is released from being fixed by the Z-axis moving/rotating unit 72, the wafer chuck 34 moves along the Z-axis. It detaches from the moving/rotating unit 72, is drawn toward the probe card 32, and moves to the appropriate OD position H3 (T8 to T9 in FIG. 9). As a result, the electrode pads of each chip of the wafer W to be inspected and the electrode pads of the probe card 32 are not affected by the inclination between the wafer W and the arrangement plane of the tips of the probes 36 and the variations in the tip positions of the probes 36. The probe 36 is securely contacted with a predetermined contact pressure.

このように本実施形態では、内部空間Sの減圧が開始された後にウエハチャック34の固定が解除されるので、これらの工程の切り替えの瞬間にウエハチャック34がどちら側にも固定されていない状態(フリーな状態)がなくなり、ウエハチャック34の受け渡し動作を安定して行うことができる。 In this manner, in this embodiment, the wafer chuck 34 is released from being fixed after the depressurization of the internal space S is started, so that the wafer chuck 34 is not fixed to either side at the moment of switching between these steps. (free state) is eliminated, and the transfer operation of the wafer chuck 34 can be performed stably.

また、本実施形態では、Z軸移動・回転部72の吸引路82とチャック固定用電磁弁84との間を接続する吸引経路には絞り弁86が設けられているため、内部空間Sの減圧が開始された後にウエハチャック34の固定が解除されても、ウエハチャック34の下側(Z軸移動・回転部72側)の負圧が急に失われないようになっている。そのため、ウエハチャック34が上下両側(すなわち、Z軸移動・回転部72とプローブカード32との両側)から引っ張られている状態で急に下側からの拘束(すなわち、Z軸移動・回転部72からの吸着による固定力)がなくなることがないので、ウエハチャック34の急激な移動に伴う異常振動や異常接触を低減できる。したがって、ウエハチャック固定解除工程が行われたときにウエハチャック34がZ軸移動・回転部72から急激に離脱するのを抑制することができるので、ウエハチャック34の受け渡し動作をより安定して行うことが可能となる。 Further, in this embodiment, since a throttle valve 86 is provided in the suction path connecting the suction path 82 of the Z-axis moving/rotating unit 72 and the chuck fixing electromagnetic valve 84, the pressure in the internal space S can be reduced. Even if the fixation of the wafer chuck 34 is released after the start of the process, the negative pressure on the lower side of the wafer chuck 34 (on the side of the Z-axis moving/rotating unit 72) is not suddenly lost. Therefore, while the wafer chuck 34 is being pulled from both the upper and lower sides (i.e., both sides of the Z-axis moving/rotating unit 72 and the probe card 32), it is suddenly restrained from below (i.e., the Z-axis moving/rotating unit 72 Since the fixing force caused by adsorption from the wafer chuck 34 does not disappear, abnormal vibrations and abnormal contact caused by rapid movement of the wafer chuck 34 can be reduced. Therefore, when the wafer chuck unfixing step is performed, it is possible to prevent the wafer chuck 34 from suddenly separating from the Z-axis moving/rotating section 72, so that the transfer operation of the wafer chuck 34 can be performed more stably. becomes possible.

なお、本実施形態では、一例として、Z軸移動・回転部72の吸引路82とチャック固定用電磁弁84との間を接続する吸引経路に絞り弁86を設けた構成を示したが、Z軸移動・回転部72の吸引口80と吸引装置44との間を接続する経路に絞り弁86が設けられていればよく、例えば、Z軸移動・回転部72の吸引路82に絞り弁86が設けられていてもよい。 Note that in this embodiment, as an example, a configuration is shown in which the throttle valve 86 is provided in the suction path that connects the suction path 82 of the Z-axis moving/rotating section 72 and the chuck fixing electromagnetic valve 84. It is sufficient that a throttle valve 86 is provided in the path connecting the suction port 80 of the axial movement/rotation section 72 and the suction device 44. For example, a throttle valve 86 may be provided in the suction path 82 of the Z-axis movement/rotation section 72. may be provided.

(ステップS24:Z軸下降工程)
次に、図8の符号500Fに示すように、Z軸移動制御部106は、Z軸駆動モータ122を制御して、Z軸移動・回転部72を所定の高さ位置(待機位置)まで下降させる(図9の時間T10~T11)。
(Step S24: Z-axis descending process)
Next, as shown at 500F in FIG. 8, the Z-axis movement control unit 106 controls the Z-axis drive motor 122 to lower the Z-axis movement/rotation unit 72 to a predetermined height position (standby position). (times T10 to T11 in FIG. 9).

以上のようにして、ウエハチャック34がアライメント装置70(Z軸移動・回転部72)からヘッドステージ30(プローブカード32側)に受け渡されると、プローブカード32の各プローブ36は均一な接触圧でウエハWの各チップの電極パッドに接触した状態となり、ウエハレベル検査を開始可能な状態となる。その後、テストヘッドから各プローブ36を介してウエハWの各チップに電源及びテスト信号が供給され、各チップから出力される信号を検出して電気的な動作検査が行われる。 As described above, when the wafer chuck 34 is transferred from the alignment device 70 (Z-axis moving/rotating unit 72) to the head stage 30 (probe card 32 side), each probe 36 of the probe card 32 is applied with uniform contact pressure. At this point, the electrode pads of each chip of the wafer W are brought into contact with each other, and a wafer level inspection can be started. Thereafter, power and test signals are supplied from the test head to each chip of the wafer W via each probe 36, and signals output from each chip are detected to perform an electrical operation test.

なお、ウエハチャック34がアライメント装置70(Z軸移動・回転部72)からヘッドステージ30(プローブカード32側)に受け渡された後、アライメント装置70は他の測定部16に移動し、その測定部16において同様の手順でコンタクト動作が行われ、ウエハレベル検査が順次行われる。 Note that after the wafer chuck 34 is transferred from the alignment device 70 (Z-axis moving/rotating section 72) to the head stage 30 (probe card 32 side), the alignment device 70 moves to another measurement section 16 and performs the measurement. In the section 16, a contact operation is performed in a similar manner, and wafer level inspection is sequentially performed.

次に、本実施形態の効果について説明する。 Next, the effects of this embodiment will be explained.

本実施形態によれば、Z軸上昇工程においてリング状シール部材48がヘッドステージ30に接触した状態(図7の符号500B参照)になる前にプレ吸引工程が開始される。そのため、ウエハチャック34をプローブカード32に向かって移動させるとき、リング状シール部材48がヘッドステージ30に接触して内部空間Sが密閉状態となっても、内部空間Sの圧縮による反力の影響を受けることがない。そのため、ウエハチャック34に無理な反力(ウエハチャック34を元に戻そうとする反力)が生じることがないので、プローブカード32とウエハWとの異常接触を防ぐことができ、プローブカード32やウエハWが破損してしまう不具合を防止するができる。また、電極パッド上の酸化膜を除去するために十分な移動速度でウエハチャック34を安定かつ効率的に精度よくプローブカード32に向かって移動させることが可能となる。したがって、ウエハチャック34にシャッタ手段を設けることなく、ウエハW上の電極パッドとプローブ36との間で良好なコンタクトを実現することができる。 According to this embodiment, the pre-suction process is started before the ring-shaped seal member 48 comes into contact with the head stage 30 (see reference numeral 500B in FIG. 7) in the Z-axis ascending process. Therefore, when the wafer chuck 34 is moved toward the probe card 32, even if the ring-shaped seal member 48 contacts the head stage 30 and the internal space S becomes hermetically sealed, the influence of the reaction force due to the compression of the internal space S I never receive it. Therefore, an unreasonable reaction force (a reaction force that tries to return the wafer chuck 34 to its original position) is not generated on the wafer chuck 34, so abnormal contact between the probe card 32 and the wafer W can be prevented, and the probe card 32 It is possible to prevent problems such as damage to the wafer W or damage to the wafer W. Further, it becomes possible to move the wafer chuck 34 stably, efficiently, and precisely toward the probe card 32 at a movement speed sufficient to remove the oxide film on the electrode pad. Therefore, good contact can be achieved between the electrode pads on the wafer W and the probes 36 without providing a shutter means on the wafer chuck 34.

また、本実施形態では、ウエハチャック34にシャッタ手段を設ける必要がないので、ウエハチャック34には放熱要素となるシャッタ手段の構成部品が設けられることがなく、ウエハチャック34の温度分布に与える影響をなくすことができる。また、ウエハチャック34の温度分布に与える影響がなくなることによって、ウエハチャック34のウエハ保持面34aの平面度が向上する。これにより、ウエハWとプローブカード32との平行度をより高くでき、ウエハレベル検査を高精度に行うことが可能となる。また、ウエハチャック34に搭載する部品を少なくすることができるので、ウエハチャック34の重量バランスをとりやすくなる。その結果、ウエハチャック34の重量バランスを崩すことなく、真空吸着方式によるコンタクト動作を安定して行うことが可能となる。 Furthermore, in this embodiment, since it is not necessary to provide the wafer chuck 34 with a shutter means, the wafer chuck 34 is not provided with a component of the shutter means that serves as a heat dissipation element, and this does not affect the temperature distribution of the wafer chuck 34. can be eliminated. Moreover, since there is no influence on the temperature distribution of the wafer chuck 34, the flatness of the wafer holding surface 34a of the wafer chuck 34 is improved. Thereby, the degree of parallelism between the wafer W and the probe card 32 can be further increased, and wafer level inspection can be performed with high precision. Furthermore, since the number of parts mounted on the wafer chuck 34 can be reduced, it becomes easier to balance the weight of the wafer chuck 34. As a result, it becomes possible to stably perform the contact operation using the vacuum suction method without disturbing the weight balance of the wafer chuck 34.

また、本実施形態では、Z軸移動・回転部72によりウエハチャック34を上下(Z方向)に移動させることによって、ウエハW上の電極パッドとプローブ36とをオーバードライブの状態で複数回接触させる動作を行うようにしてもよい。本実施形態におけるZ軸移動・回転部72は、少なくともモータ(Z軸駆動モータ122)を含む機械的駆動機構により構成されるため、ウエハチャック34の移動距離や移動速度等を精度よく調整することが可能である。また、Z軸移動・回転部72は、内部空間Sの減圧によりウエハチャック34をプローブカード32に向かって移動させる場合に比べて十分に速い移動速度でウエハチャック34を移動させることができる。したがって、ウエハW上の電極パッドとプローブ36とを接触させる際に、電極パッド上の酸化膜(絶縁体)をプローブ36の接触によって除去することが可能となり、ウエハWにダメージを与えない状態で、ウエハW上の電極パッドとプローブ36との間で良好なコンタクトを実現することができる。 In addition, in this embodiment, by moving the wafer chuck 34 up and down (in the Z direction) by the Z-axis moving/rotating unit 72, the electrode pads on the wafer W and the probes 36 are brought into contact multiple times in an overdrive state. It may also be configured to perform an action. Since the Z-axis moving/rotating unit 72 in this embodiment is constituted by a mechanical drive mechanism including at least a motor (Z-axis drive motor 122), it is possible to accurately adjust the moving distance, moving speed, etc. of the wafer chuck 34. is possible. Furthermore, the Z-axis moving/rotating unit 72 can move the wafer chuck 34 at a sufficiently faster movement speed than when moving the wafer chuck 34 toward the probe card 32 by reducing the pressure in the internal space S. Therefore, when bringing the electrode pad on the wafer W into contact with the probe 36, the oxide film (insulator) on the electrode pad can be removed by the contact of the probe 36, without damaging the wafer W. , good contact can be achieved between the electrode pads on the wafer W and the probes 36.

また、本実施形態では、メイン吸引工程(内部空間Sの減圧)を開始するタイミング(第1タイミング;図9の時間T7)よりも遅いタイミング(第2タイミング;図9の時間T8)でZ軸移動・回転部72の吸引口80(図4参照)によるウエハチャック34の固定が解除されるので、これらの工程の切り替えの瞬間にウエハチャック34がどちら側にも固定されていない不安定な状態(フリーな状態)がなくなり、ウエハチャック34の受け渡し動作を安定して行うことができる。 In addition, in this embodiment, the Z-axis is moved at a later timing (second timing; time T8 in FIG. 9) than the timing (first timing; time T7 in FIG. 9) at which the main suction process (depressurization of the internal space S) is started. Since the fixation of the wafer chuck 34 by the suction port 80 (see FIG. 4) of the moving/rotating unit 72 is released, an unstable state in which the wafer chuck 34 is not fixed to either side occurs at the moment of switching between these processes. (free state) is eliminated, and the transfer operation of the wafer chuck 34 can be performed stably.

また、本実施形態では、Z軸移動・回転部72の吸引口80に接続される経路には気体の流量を制限する絞り弁86が設けられているので、チャック固定用電磁弁84をOFFした場合(大気開放時)にウエハチャック34がZ軸移動・回転部72から急激に離脱するのを抑制することができ、ウエハチャック34の受け渡し動作をより安定して行うことが可能となる。 Furthermore, in this embodiment, since a throttle valve 86 for restricting the flow rate of gas is provided in the path connected to the suction port 80 of the Z-axis moving/rotating unit 72, the solenoid valve 84 for fixing the chuck is turned off. (when exposed to the atmosphere), it is possible to prevent the wafer chuck 34 from suddenly separating from the Z-axis moving/rotating unit 72, and it is possible to perform the transfer operation of the wafer chuck 34 more stably.

以上、本発明に係るプローバ及びプローブ検査方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。 Although the prober and probe testing method according to the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above examples, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. Of course it's good.

10…プローバ、12…測定ユニット、14…ローダ部、16…測定部、18…ロードポート、20…ウエハカセット、22…操作パネル、24…搬送ユニット、26…搬送アーム、30…ヘッドステージ、32…プローブカード、34…ウエハチャック、34a…ウエハ保持面、36…プローブ、40…吸引口、42…吸引路、44…吸引装置、46…ウエハ吸着用電磁弁、48…リング状シール部材、50…吸引口、54…真空電空レギュレータ、56…連通路、60…制御装置、70…アライメント装置、72…Z軸移動・回転部、72a…ウエハチャック支持面、74…X軸移動台、76…Y軸移動台、78…リング状シール部材、78…リング状シール部材、80…吸引口、82…吸引路、84…チャック固定用電磁弁、86…絞り弁、88…位置決めピン、90…Vブロック、92…Z軸移動機構、94…θ回転機構、100…全体制御部、102…X軸移動制御部、104…Y軸移動制御部、106…Z軸移動制御部、108…θ回転制御部、110…ウエハ吸着用電磁弁制御部、112…チャック固定用電磁弁制御部、114…吸引制御部、118…X軸駆動モータ、120…Y軸駆動モータ、122…Z軸駆動モータ、124…回転駆動モータ、W…ウエハ、S…内部空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Prober, 12... Measurement unit, 14... Loader section, 16... Measurement section, 18... Load port, 20... Wafer cassette, 22... Operation panel, 24... Transfer unit, 26... Transfer arm, 30... Head stage, 32 ...probe card, 34...wafer chuck, 34a...wafer holding surface, 36...probe, 40...suction port, 42...suction path, 44...suction device, 46...wafer suction solenoid valve, 48...ring-shaped sealing member, 50 ...Suction port, 54...Vacuum electropneumatic regulator, 56...Communication path, 60...Control device, 70...Alignment device, 72...Z-axis moving/rotating unit, 72a...Wafer chuck support surface, 74...X-axis moving table, 76 ...Y-axis moving table, 78...ring-shaped seal member, 78...ring-shaped seal member, 80...suction port, 82...suction path, 84...electromagnetic valve for fixing the chuck, 86...throttle valve, 88...positioning pin, 90... V block, 92...Z-axis movement mechanism, 94...θ rotation mechanism, 100...Overall control section, 102...X-axis movement control section, 104...Y-axis movement control section, 106...Z-axis movement control section, 108...θ rotation Control unit, 110... Wafer suction solenoid valve control unit, 112... Chuck fixing electromagnetic valve control unit, 114... Suction control unit, 118... X-axis drive motor, 120... Y-axis drive motor, 122... Z-axis drive motor, 124...Rotary drive motor, W...Wafer, S...Internal space

Claims (2)

ウエハチャックとプローブカードとの間の空間を吸引手段により減圧する吸引動作と、前記吸引手段とは異なる他の手段により前記ウエハチャックと前記プローブカードとを相対的に近づける移動動作と、を制御するプローバ用制御装置であって、
前記吸引動作を開始した後に、前記移動動作により前記ウエハチャックと前記プローブカードとを相対的に近づけて前記空間を密閉状態とする制御部を備える、
プローバ用制御装置。
A suction operation in which a space between the wafer chuck and the probe card is depressurized by a suction means, and a movement operation in which the wafer chuck and the probe card are brought relatively close to each other by means other than the suction means are controlled. A control device for a prober,
a control unit that, after starting the suction operation, causes the wafer chuck and the probe card to come relatively close to each other through the movement operation to seal the space;
Control device for prober.
ウエハチャックとプローブカードとの間の空間を吸引手段により減圧する吸引動作と、前記吸引手段とは異なる他の手段により前記ウエハチャックと前記プローブカードとを相対的に近づける移動動作と、を制御するプローバ用制御方法であって、
前記吸引動作を開始した後に、前記移動動作により前記ウエハチャックと前記プローブカードとを相対的に近づけて前記空間を密閉状態とする、
プローバ用制御方法。
A suction operation in which a space between the wafer chuck and the probe card is depressurized by a suction means, and a movement operation in which the wafer chuck and the probe card are brought relatively close to each other by means other than the suction means are controlled. A control method for a prober, comprising:
After starting the suction operation, the moving operation brings the wafer chuck and the probe card relatively close to each other to seal the space;
Control method for prober.
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