JP4878919B2 - Prober and probing method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウエハなどの基板上に形成された半導体チップ(ダイ)、MEMSなどの複数の電子デバイスの電気的な検査を行うために電子デバイスの電極をテスタに接続するプローバ及びプロービング方法に関する。以下、半導体ウエハ上に形成された電子デバイス(半導体チップ)を検査する場合を例として説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板上に形成されたMEMSやガラス基板上に形成された液晶パネル上の電子デバイスなどの電気的な検査を行うプローバ及びプロービング方法にも適用可能である。 The present invention relates to a prober and a probing method for connecting an electrode of an electronic device to a tester in order to perform electrical inspection of a plurality of electronic devices such as a semiconductor chip (die) formed on a substrate such as a semiconductor wafer and MEMS. . Hereinafter, a case where an electronic device (semiconductor chip) formed on a semiconductor wafer is inspected will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the MEMS or glass substrate formed on the substrate is not limited thereto. The present invention can also be applied to a prober and a probing method for performing electrical inspection of an electronic device or the like on the formed liquid crystal panel.
半導体製造工程では、薄い円板状の半導体ウエハに各種の処理を施して、電子デバイスをそれぞれ有する複数のチップ(ダイ)を形成する。各チップは電気的特性が検査され、その後ダイサーで切り離なされた後、リードフレームなどに固定されて組み立てられる。上記の電気的特性の検査は、プローバとテスタを利用して行われる。プローバは、ウエハをステージに固定し、各チップの電極パッドにプローブを接触させる。テスタは、プローブに接続される端子から、電源および各種の試験信号を供給し、チップの電極に出力される信号をテスタで解析して正常に動作するかを確認する。 In the semiconductor manufacturing process, various processes are performed on a thin disk-shaped semiconductor wafer to form a plurality of chips (dies) each having an electronic device. Each chip is inspected for electrical characteristics, then separated by a dicer, and then fixed to a lead frame and assembled. The inspection of the electrical characteristics is performed using a prober and a tester. The prober fixes the wafer to the stage and brings the probe into contact with the electrode pad of each chip. The tester supplies power and various test signals from the terminals connected to the probe, and analyzes the signals output to the electrodes of the chip with the tester to check whether it operates normally.
電子デバイスは広い用途に使用されており、広い温度範囲で使用される。そのため、電子デバイスの検査を行う場合、例えば、室温(常温)、200°Cのような高温、及び−55°Cのような低温で、検査する必要があり、プローバにはこのような環境での検査が行えることが要求される。そこで、プローバにおいてウエハを保持するステージのウエハ載置面の下に、例えば、ヒータ機構、チラー機構、ヒートポンプ機構などのステージの表面の温度を変えるウエハ温度調整機構を設けて、ステージの上に保持されたウエハを加熱又は冷却することが行われる。 Electronic devices are used in a wide range of applications and are used in a wide temperature range. Therefore, when inspecting an electronic device, it is necessary to inspect at room temperature (room temperature), a high temperature such as 200 ° C., and a low temperature such as −55 ° C. It is required that the inspection can be performed. Therefore, a wafer temperature adjustment mechanism that changes the temperature of the surface of the stage, such as a heater mechanism, a chiller mechanism, or a heat pump mechanism, is provided below the wafer mounting surface of the stage that holds the wafer in the prober, and is held on the stage. The heated wafer is heated or cooled.
図1は、ウエハ温度調整機構を有するプローバを備えるウエハテストシステムの概略構成を示す図である。図示のように、プローバ10は、基台11と、その上に設けられた移動ベース12と、Y軸移動部13と、X軸移動部14と、Z軸移動部15と、Z軸移動台16と、θ回転部17と、ステージ18と、プローブの位置を検出する針位置合わせカメラ19と、支柱20及び21と、ヘッドステージ22と、図示していない支柱に設けられたウエハアライメントカメラ23と、ヘッドステージ22に設けられたカードホルダ24と、カードホルダ24に取り付けられるプローブカード25と、ステージ移動制御部27と、を有する。プローブカード25には、カンチレバーやスプリングピンなどのプローブ26が設けられる。移動ベース12と、Y軸移動部13と、X軸移動部14と、Z軸移動部15と、Z軸移動台16と、θ回転部17は、ステージ18を3軸方向及びZ軸の回りに回転する移動・回転機構を構成し、ステージ移動制御部27により制御される。移動・回転機構については広く知られているので、ここでは説明を省略する。プローブカード25は、検査するデバイスの電極配置に応じて配置されたプローブ26を有し、検査するデバイスに応じて交換される。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a wafer test system including a prober having a wafer temperature adjusting mechanism. As shown, the
ステージ18内には、ステージ18の高温又は低温にするためのヒータ・冷却液路28が設けられている。温度制御部29は、ヒータ・冷却液路28のヒータに供給する電力及び冷却液路に循環させる冷却液の温度を制御する。これにより、ステージ18を高温から低温の間の所望の温度にすることができ、それに応じてステージ18に保持されたウエハWを所望の温度にして検査を行うことができる。なお、温度制御部29は、ステージ18の表面の近くに設けられた図示していない温度センサの検出した温度に基づいて制御を行う。
In the
テスタ30は、テスタ本体31と、テスタ本体31に設けられたコンタクトリング32とを有する。プローブカード25には各プローブに接続される端子が設けられており、コンタクトリング32はこの端子に接触するように配置されたスプリングプローブを有する。テスタ本体31は、図示していない支持機構により、プローバ10に対して保持される。
The
検査を行う場合には、針位置合わせカメラ19がプローブ26の下に位置するように、Z軸移動台16を移動させ、針位置合わせカメラ19でプローブ26の先端位置を検出する。このプローブ26の先端位置の検出は、プローブカードを交換した時にはかならず行う必要があり、プローブカードを交換しない時でも所定個数のチップを測定するごとに適宜行われる。次に、ステージ18に検査するウエハWを保持した状態で、ウエハWがウエハアライメントカメラ23の下に位置するように、Z軸移動台16を移動させ、ウエハW上の電子デバイスの電極パッドの位置を検出する。1チップのすべての電極パッドの位置を検出する必要はなく、いくつかの電極パッドの位置を検出すればよい。また、ウエハW上のすべてのチップの電極パッドを検出する必要はなく、いくつかのチップの電極パッドの位置が検出される。針位置合せカメラ19とウエハアライメントカメラ23の相対位置は、針位置合せカメラ19でプローブ26の先端位置を検出し、そのプローブを電極に接触させた針跡をウエハアライメントカメラ23で検出するなどして、あらかじめ測定される。
When the inspection is performed, the Z-axis moving table 16 is moved so that the
図2は、電極パッドをプローブ26に接触させる動作を説明するための図である。プローブ26の位置及びウエハWの位置を検出した後、チップの電極パッドの配列方向がプローブ26の配列方向に一致するように、θ回転部17によりステージ18を回転する。そして、ウエハWの検査するチップの電極パッドがプローブ26の下に位置するように移動した後、ステージ18を上昇させて、電極パッドをプローブ26に接触させる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of bringing the electrode pad into contact with the
プローブ26は、バネ特性を有し、プローブの先端位置より接触点を上昇させることにより、電極に所定の接触圧で接触する。ウエハWとプローブ26の先端の配列面との傾き及びプローブ26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26が確実に接触するように、プローブ26の先端位置よる高い位置まで電極パッド、すなわちウエハWの表面を上昇させている。これをオーバードライブと称し、検出したプローブ26の先端位置からウエハWの表面を更に上昇させる移動量をオーバードライブ量と称する。従って、すべてのプローブが所定の接触圧でウエハの電極に接触していれば、ステージ18全体には、1本のプローブの接触圧にプローブ本数を乗じた接触圧力がかかる。近年は、スループットの向上のため、複数のダイを同時に検査するマルチプロービング処理が行われており、プローブの本数が数千本にもなる場合があり、そのような場合には、プローブカード25及びステージ18には全体として非常に大きな接触圧がかかる。
The
プローブの先端位置のバラツキは所定の範囲内になるように設定されており、針位置合わせカメラ19で確認され、先端位置が所定の範囲外のプローブが存在する場合にはプローブカードは補修される。このようにプローブの先端位置が所定の範囲内にあるので、上記のように、電子デバイスの電極をプローブに接触させる時に、接触位置から更にオーバードライブ量だけウエハを上昇させることで、各プローブの電極との接触圧が所定の範囲内になると考えられてきた。
The variation of the probe tip position is set to be within a predetermined range, which is confirmed by the
しかし、電子デバイスの微細化及び高集積化に応じて、電極部分も小さくなっており、高精度のアライメント精度及び高精度の移動制御が求められている。更に、電極部分の膜厚も薄くなる傾向にあり、接触圧の許容範囲も小さくなっている。特に、高温又は低温での検査を行う場合には、各部の温度が変化して移動機構の移動量などに誤差を生じるという問題を生じている。 However, with the miniaturization and high integration of electronic devices, the electrode portions are also becoming smaller, and high-precision alignment accuracy and high-precision movement control are required. Furthermore, the film thickness of the electrode portion tends to be thin, and the allowable range of contact pressure is also small. In particular, when an inspection is performed at a high temperature or a low temperature, there is a problem that the temperature of each part changes and an error occurs in the moving amount of the moving mechanism.
そこで、特許文献1は、ステージ18に近接して設けた針位置合わせカメラ19がプローブ26の下を通過する時にプローブ26の画像を捕らえてプローブの位置を検出して、プローブ26の位置変化を検出して補正することを記載している。
Therefore,
特許文献2は、プローブカードの温度及びプローブカードの接触圧の少なくとも一方を検出して、検出した値に基づいてステージの位置を補正することを記載している。圧力の検出は圧力センサを使用して行う。 Patent Document 2 describes that at least one of the temperature of the probe card and the contact pressure of the probe card is detected, and the position of the stage is corrected based on the detected value. The pressure is detected using a pressure sensor.
特許文献3は、ステージの荷重を測定する圧力センサを設け、プローブとウエハとの接触により発生する荷重を測定して、オーバードライブ量を制御すること、言い換えればプローブ全体の電極に対する接触圧を一定にすることを記載している。 Patent Document 3 provides a pressure sensor that measures the load on the stage, measures the load generated by the contact between the probe and the wafer, and controls the amount of overdrive. In other words, the contact pressure to the electrodes of the entire probe is constant. It is described that.
更に、特許文献4は、ステージの位置を検出するリニアエンコーダを設けて、オーバードライブ量と実際の変位量の差からプローブのウエハとの接触による沈み量を演算して接触圧を演算することを記載している。 Further, Patent Document 4 provides a linear encoder that detects the position of the stage, and calculates the contact pressure by calculating the amount of sinking due to contact of the probe with the wafer from the difference between the overdrive amount and the actual displacement amount. It is described.
上記のように、プローブと電子デバイスの電極との接触は、アライメント動作により検出されたプローブと電極の相対位置に基づいて行われる。しかし、ウエハWを高温又は低温にして検査を行うためにステージ18をすると、ウエハアライメントカメラ23の取り付け部分やステージの移動機構なども温度が変化して伸縮するため、相対位置や移動位置に誤差が発生し、アライメント動作により決定した値に基づいて移動すると電極をプローブに正しく接触させることができないという問題が発生している。
As described above, the contact between the probe and the electrode of the electronic device is performed based on the relative position between the probe and the electrode detected by the alignment operation. However, if the
このような問題を解決するため、検査を行う温度条件が安定するまで待機し、安定した状態でアライメント動作を行うことが考えられるが、温度条件が安定するまで待機する必要があり、スループットが低下するという問題が発生する。 In order to solve such problems, it is possible to wait until the temperature condition to be inspected is stable and perform the alignment operation in a stable state, but it is necessary to wait until the temperature condition is stable, and the throughput is reduced. Problem occurs.
また、プローバにおいて、テスト用ウエハを使用し、温度条件ごとに、プローブと電極との間の相対距離の測定時間に対する変化の関係を求め、その結果に基づいてアライメント動作を行う時間間隔を決定し、決定した時間間隔に応じて再アライメント動作を行っていたが、プローバの装置稼働率が必要以上に低下するためスループットが悪化し、更に再アライメントのための煩雑な作業が増加するという問題があった。 The prober also uses a test wafer, finds the relationship of changes in the relative distance between the probe and the electrode for each temperature condition, and determines the time interval for performing the alignment operation based on the result. However, although the realignment operation was performed according to the determined time interval, the prober's device operation rate decreased more than necessary, resulting in a deterioration in throughput and a further increase in complicated work for realignment. It was.
上記のように、引用文献2−4は、プローブと電極の接触圧を検出して所定の範囲内になるように制御することを記載しているが、再アライメント動作については何ら記載していない。温度変化による影響は、プローブと電極との接触圧の変化、すなわちステージの載置面に垂直な方向(Z軸方向)だけでなく、他の方向の位置誤差に影響し、プローブの先端が電極の所定部分に接触しないという問題を生じるが、引用文献2−4は、このような問題については何ら記載していない。 As described above, the cited documents 2-4 describe that the contact pressure between the probe and the electrode is detected and controlled so as to be within a predetermined range, but no realignment operation is described. . The effect of temperature change affects not only the change in contact pressure between the probe and electrode, that is, the position error in the direction perpendicular to the stage mounting surface (Z-axis direction) but also in other directions. However, the cited documents 2-4 do not describe such a problem at all.
本発明は、温度変化などにより再アライメントが必要になったことを適切に判定して、スループットを低下させることなく常に適切なプローブと電極の接触状態が維持できるプローバ及びプロービング方法の実現を目的とする。 An object of the present invention is to realize a prober and a probing method capable of appropriately determining that realignment is necessary due to a temperature change or the like, and always maintaining an appropriate probe-electrode contact state without reducing throughput. To do.
上記目的を実現するため、本発明のプローバ及びプロービング方法は、ステージにかかる荷重を測定して、測定した荷重が所定範囲を超えている時に再アライメント動作を起動する。 In order to achieve the above object, the prober and the probing method of the present invention measure the load applied to the stage and activate the realignment operation when the measured load exceeds a predetermined range.
すなわち、本発明のプローバは、基板上の電子デバイスをテスタで検査をするために、前記テスタの各端子を前記電子デバイスの電極に接続するプローバであって、前記電子デバイスの電極に接触して前記電極を前記テスタの端子に接続するプローブを有するプローブカードと、基板を保持するステージと、前記ステージを移動する移動機構と、前記移動機構を制御する移動制御部と、前記プローブカードの前記プローブの位置を検出すると共に、前記ステージに保持された前記基板の前記電子デバイスの電極の位置を検出するアライメント動作を行い、前記電子デバイスの電極と前記プローブの相対位置を検出するアライメント機構と、を備え、前記移動制御部は、前記アライメント機構の検出した前記相対位置に基づいて、検査する前記電子デバイスの電極を前記プローブに接触させるように前記移動機構を制御するプローバにおいて、前記ステージにかかる荷重を測定するステージ荷重測定手段と、測定した荷重が所定範囲外である時には、前記アライメント機構によるアライメント動作を起動する再アライメント起動手段と、を備えることを特徴とする。 That is, the prober of the present invention is a prober for connecting each terminal of the tester to the electrode of the electronic device in order to inspect the electronic device on the substrate with a tester, and is in contact with the electrode of the electronic device. A probe card having a probe for connecting the electrode to a terminal of the tester, a stage for holding a substrate, a moving mechanism for moving the stage, a movement control unit for controlling the moving mechanism, and the probe of the probe card An alignment mechanism that detects the relative position between the electrode of the electronic device and the probe by performing an alignment operation of detecting the position of the electrode of the electronic device on the substrate held on the stage. The movement control unit inspects based on the relative position detected by the alignment mechanism In a prober that controls the moving mechanism so that the electrode of the child device is in contact with the probe, a stage load measuring unit that measures a load applied to the stage, and when the measured load is outside a predetermined range, the alignment mechanism Realignment starting means for starting the alignment operation.
また、本発明のプロービング方法は、基板上の電子デバイスをテスタで検査をするために、プローバのプローブカードに設けられ、前記テスタの各端子に接続されるプローブを、ステージに保持された前記基板上の電子デバイスの電極に接触させるプロービング方法であって、前記プローブカードの前記プローブの位置を検出すると共に、前記ステージに保持された前記ウエハの前記電子デバイスの電極の位置を検出するアライメント動作を行い、前記電子デバイスの電極と前記プローブの相対位置を検出し、検出した前記相対位置に基づいて、検査する前記電子デバイスの電極を前記プローブに接触させるように移動させるプロービング方法において、前記ステージにかかる荷重を測定し、測定した荷重が所定範囲外である時には、前記アライメント機構によるアライメント動作を再起動する、ことを特徴とする。 Further, in the probing method of the present invention, in order to inspect an electronic device on a substrate with a tester, the substrate is provided on a probe card of a prober and probes connected to the terminals of the tester are held on the stage. A probing method for contacting an electrode of an upper electronic device, comprising: an alignment operation for detecting the position of the probe of the probe card and detecting the position of the electrode of the electronic device on the wafer held on the stage In the probing method, the relative position between the electrode of the electronic device and the probe is detected, and the electrode of the electronic device to be inspected is moved so as to contact the probe based on the detected relative position. When such a load is measured and the measured load is outside the predetermined range, Restart the alignment operation by Imento mechanism, characterized in that.
図3は、本発明のプローバ及びプロービング方法の基本構成を示すフローチャートである。図3に示すように、本発明によれば、ステップ101でアライメント動作を行い、ステップ102でアライメント動作の結果に基づいてプローブと電極を接触させる動作を行う。以上の動作は、従来の一般的なプローバにおけるプロービング動作と同じである。前述の特許文献2−4に記載された構成によれば、さらにステップ103でステージ荷重を測定する動作を行い、ステップ104で測定した荷重が所定範囲内であるかの判定を行う。範囲内であれば、ステップ103に戻り、検査動作を開始し、検査の間ステップ103と104を繰り返す。そして、特許文献2−4に記載された構成によれば、範囲外である時には、範囲内になるように移動機構によりステージをZ軸方向に移動するフィードバック制御を行う。
FIG. 3 is a flowchart showing the basic configuration of the prober and probing method of the present invention. As shown in FIG. 3, according to the present invention, an alignment operation is performed in
これに対して、本発明では、ステップ104で測定した荷重が所定範囲外であると判定された時には、ステップ101に戻り再度アライメント動作を起動する。測定した荷重が所定範囲外になるということは、温度変化などにより再アライメント動作の必要な大きな変位が生じたと考えられるので、そのような場合にはアライメント動作を起動する。
On the other hand, in the present invention, when it is determined that the load measured in
測定する荷重の方向は、いろいろな方向が考えられるが、少なくともステージの載置面に垂直なZ軸方向については測定することが望ましい。プローブが基板上の電極に接触することにより生じる接触圧は主としてZ軸方向に生じるが、プローブの形状やプローブが接触する基板上の位置によってはZ軸方向以外の荷重を発生するので、Z軸方向に限らず他の方向、例えばZ軸方向に垂直なX方向及びY方向、Z軸の回りの回転(θ回転)荷重などを測定することが考えられる。ただし、Z軸方向以外の荷重の発生がZ軸方向に比べて小さい時には、Z軸方向の荷重のみを測定してもよい。 Various directions can be considered for the load to be measured, but it is desirable to measure at least the Z-axis direction perpendicular to the stage mounting surface. The contact pressure generated when the probe contacts the electrode on the substrate is mainly generated in the Z-axis direction. However, depending on the shape of the probe and the position on the substrate that the probe contacts, a load other than the Z-axis direction is generated. It is conceivable to measure not only the direction but also other directions, for example, the X and Y directions perpendicular to the Z-axis direction, and rotational (θ rotation) loads around the Z-axis. However, when the generation of a load other than in the Z-axis direction is smaller than that in the Z-axis direction, only the load in the Z-axis direction may be measured.
Z軸方向の荷重については、例えば、特許文献3に記載されたステージの支持部分に圧力センサを設けることにより測定できる。 The load in the Z-axis direction can be measured, for example, by providing a pressure sensor at the stage support portion described in Patent Document 3.
リニアモータ、直流サーボモータ又は交流サーボモータなどを移動機構の駆動モータとして使用した場合、エンコーダやスケールの値などに基づいて位置を維持する制御を行った場合、モータ軸にかかる荷重はモータ電流に比例しており、測定したモータ電流から荷重を演算することが可能である。モータ電流の測定は簡単な回路で行うことが可能であり、この構成を使用すれば、低コストでZ軸以外のX軸、Y軸、θ回転軸についての荷重を測定できる。 When a linear motor, DC servo motor, or AC servo motor is used as the drive motor for the moving mechanism, when control is performed to maintain the position based on the encoder and scale values, the load applied to the motor shaft It is proportional, and the load can be calculated from the measured motor current. The motor current can be measured with a simple circuit. If this configuration is used, the load on the X axis, the Y axis, and the θ rotation axis other than the Z axis can be measured at a low cost.
荷重の測定は、電極をプローブに接触させる時に行うと共に、検査動作を行っている状態でも行う。検査を行っている途中で荷重が所定範囲を超えたことが検出された時には、電極にプローブに接触させた電子デバイスの検査が終了した時に、再アライメント動作を起動する。再アライメント動作の起動は、自動的に行っても、オペレータに測定した荷重が所定範囲外であることを報知して、オペレータの指示に応じて行ってもよい。 The load is measured when the electrode is brought into contact with the probe and also in a state where an inspection operation is being performed. When it is detected that the load exceeds a predetermined range during the inspection, the realignment operation is activated when the inspection of the electronic device brought into contact with the probe is completed. The realignment operation may be activated automatically or may be performed in accordance with an instruction from the operator by notifying the operator that the measured load is outside the predetermined range.
本発明によれば、荷重の変化を監視して、再アライメントが必要になったことを荷重の変化で適切に判定して再アライメント動作を起動するので、スループットを低下させることなくプローブと電極の接触状態を常に適切な状態に維持できる。 According to the present invention, since the load change is monitored, it is appropriately determined that the realignment is necessary based on the load change, and the realignment operation is started. The contact state can always be maintained in an appropriate state.
本発明の実施例のプローバは、図1に示したウエハテストシステムで使用される。 The prober according to the embodiment of the present invention is used in the wafer test system shown in FIG.
図4は、実施例のプローバのステージ18及びその移動機構に関係する部分の構成を示す図である。図3に示すように、カードホルダ(図示せず)に保持されたプローブカード25にはプローブ26が、ステージ18に保持されたウエハWに対向するように設けられている。図1に示すように、ステージ18にはヒータ・冷却液路28が設けられているが図示は省略している。ステージ18は、θ回転部17に支持され、Z軸の回りに回転可能である。θ回転部17及び針位置合わせカメラ19は、Z軸移動台16に支持され、Z軸移動部15によりZ軸方向(上下方向)に移動可能である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a portion related to the
Z軸移動部15では、X軸移動台47に設けられた摺動ベース42に対してZ軸方向に摺動可能に支持された摺動部材41に取り付けられている。摺動部材41の底板43には、ボールネジのナット部44が取り付けられている。ボールネジ45は、Z軸移動台16の軸受(図示せず)と、X軸移動台47の軸受46に支持され、X軸移動台47に設けられたZ軸モータ48により回転される。ボールネジ45が回転すると、その回転方向に応じてZ軸移動台16がZ軸方向に移動する。
The Z-
X軸移動部14では、Y移動台58上に、2つの側板50と、摺動ベース51が設けられている。X軸移動台47の下に設けた摺動部材52は、摺動ベース51に対してX軸方向に摺動可能に支持されており、X軸移動台47はX軸方向に移動可能である。2つの側板50の軸受(一方のみ図示)56にはボールネジ55が支持されており、側板50に設けられたX軸モータ57により回転される。X軸移動台47の下には、支持板53が設けられ、支持板53にはボールネジ55のナット部54が取り付けられている。ボールネジ55が回転すると、その回転方向に応じてX軸移動台47がX軸方向に移動する。
In the
更に、Z軸モータ48を駆動するZ軸モータ駆動部61と、X軸モータ57を駆動するX軸モータ駆動部64と、が設けられている。
Furthermore, a Z-axis
ここでは、Z軸移動機構とX軸移動機構のみを示したが、Y軸移動部13にも同様の機構が設けられており、θ回転部17にはモータによりZ軸の回りにステージ18を回転する機構が設けられており、それぞれの駆動モータを駆動する駆動部が設けられている。以上の構成は、従来例と同じである。
Here, only the Z-axis moving mechanism and the X-axis moving mechanism are shown, but the Y-
本実施例では、駆動モータ48及び57は、リニアモータである。リニアモータは、モータの荷重と電流値、すなわちトルクと電流値が対応するため、電流値を測定することにより、モータの荷重が測定できる。このようにトルクと電流値が対応するモータ、例えば直流サーボモータや交流サーボモータをリニアモータの代わりに使用することもできる。従って、トルクと電流値が対応しないステッピングモータは使用できない。
In this embodiment, the
各駆動モータにはエンコーダが設けられ、回転量が制御できるようになっている。更に、X軸、Y軸及びZ軸については、それぞれリニアスケールが設けられ、リニアスケールの値を読み取って位置制御ができるようになっている。なお、θ回転軸についても回転量を検出するスケールを設けて回転量が制御できるようになっている。 Each drive motor is provided with an encoder so that the amount of rotation can be controlled. Further, a linear scale is provided for each of the X axis, the Y axis, and the Z axis, and the position can be controlled by reading the value of the linear scale. Note that the rotation amount of the θ rotation axis can be controlled by providing a scale for detecting the rotation amount.
本実施例では、Z軸、X軸、Y軸及びθ回転軸のそれぞれの駆動モータの電流を測定し、測定値から荷重を演算する演算部を設けている。図4に示すように、Z軸モータ駆動部61におけるZ軸モータ48の駆動信号の電流を測定するZ軸電流測定部62と、測定した電流から荷重を演算する電流−荷重演算部63と、X軸モータ駆動部64におけるX軸モータ57の駆動信号の電流を測定するX軸電流測定部65と、測定した電流から荷重を演算する電流−荷重演算部66と、が設けられている。電流−荷重演算部63及び66で演算されたZ軸及びX軸の荷重データは制御部70に送られる。制御部70は、プローバ全体の制御を行い、図1のステージ移動制御部27を有し、コンピュータにより実現される。また、表示部71が設けられ、制御部70からオペレータに対する表示が行える。なお、ここでは、Z軸とX軸の荷重を演算する部分についてのみ図示したが、Y軸及びθ回転軸についても電流測定部と電流−荷重演算部が設けられている。
In this embodiment, there is provided a calculation unit that measures the currents of the drive motors of the Z axis, the X axis, the Y axis, and the θ rotation axis, and calculates a load from the measured values. As shown in FIG. 4, a Z-axis current measurement unit 62 that measures the current of the drive signal of the Z-
図5は、実施例のプローバにおいて、ウエハの検査する半導体チップの電極をプローブに接触させ、各軸の荷重を測定して必要に応じて再アライメント動作を起動する制御部70の制御動作を示すフローチャートである。
FIG. 5 shows a control operation of the
ステップ201では、アライメント動作を行って、検査する半導体チップの電極とプローブ26との相対位置を検出する。
In step 201, an alignment operation is performed to detect the relative position between the electrode of the semiconductor chip to be inspected and the
ステップ202では、アライメント動作の結果に基づいて、X軸、Y軸及びθ回転移動機構を制御して、電極がプローブの下に位置するようにステージを移動する。移動量の制御は、エンコーダ及びリニアスケールなどを利用して行われる。
In
ステップ203では、X軸、Y軸及びθ回転の駆動モータを保持モードに切り換える。保持モードでは、移動した位置を維持する動作が行われ、リニアスケールなどを監視して、移動した位置、すなわちスケールの値が変化しないように制御が行われる。
In
ステップ204では、Z軸の駆動モータを制御して、所定のオーバードライブ量になるようにステージを移動する。
In
ステップ205では、Z軸の駆動モータを保持モードに切り換える。上記のように、所定のオーバードライブ量になるようにステージをZ軸方向に移動しており、プローブが電極に接触して撓んでいるので、接触圧が生じており、Z軸方向の位置を維持するにはある程度のトルクを発生する必要があり、Z軸モータに電流を流す必要がある。
In
ステップ206では、Z軸の駆動モータの電流値を測定する。
In
ステップ207では、測定した電流値からZ軸の荷重を演算する。ここで演算されたZ軸の荷重はプローブの電極との接触圧に対応する。
In
ステップ208では、演算した荷重があらかじめ設定された所定の範囲内であるかを判定する。
In
もし、範囲外であればステップ218に進み、範囲内であればステップ209に進む。 If it is out of the range, the process proceeds to step 218, and if it is within the range, the process proceeds to step 209.
ステップ209では、X軸の駆動モータの電流値を測定する。
In
ステップ210では、測定した電流値からX軸の荷重を演算する。
In
ステップ211では、演算したX軸方向の荷重があらかじめ設定された所定の範囲内であるかを判定する。
In
もし、範囲外であればステップ218に進み、範囲内であればステップ212に進む。 If it is out of the range, the process proceeds to step 218, and if it is within the range, the process proceeds to step 212.
ステップ212では、Y軸の駆動モータの電流値を測定する。
In
ステップ213では、測定した電流値からY軸の荷重を演算する。
In
ステップ214では、演算したY軸方向の荷重があらかじめ設定された所定の範囲内であるかを判定する。
In
もし、範囲外であればステップ218に進み、範囲内であればステップ215に進む。 If it is out of the range, the process proceeds to step 218, and if it is within the range, the process proceeds to step 215.
ステップ215では、θ回転軸の駆動モータの電流値を測定する。
In
ステップ216では、測定した電流値からθ回転軸の荷重を演算する。
In
ステップ217では、演算したθ回転軸方向の荷重があらかじめ設定された所定の範囲内であるかを判定する。
In
もし、範囲外であればステップ218に進み、範囲内であればステップ206に戻る。ステップ206に戻った場合は、各軸の荷重がすべて正常であるということであり、検査を開始する。そして、検査の間ステップ206から217を繰り返し、荷重が所定範囲を超えないかを監視する。 If it is out of the range, the process proceeds to step 218, and if it is within the range, the process returns to step 206. When the process returns to step 206, it means that all the loads on the respective axes are normal, and the inspection is started. Then, steps 206 to 217 are repeated during the inspection to monitor whether the load exceeds a predetermined range.
ステップ218では、荷重が所定範囲を超えたこと、所定範囲を超えた軸などに関する情報を表示すると共に、オペレータに直ちに再アライメント動作を行う場合には指示を行うように表示し、ステップ219に進む。
In
ステップ219では、検査中であるかを判定する。ここでは、たとえ荷重が所定範囲を超えても検査を中断して直ちに再アライメント動作を行うことはせず、検査が終了した後再アライメント動作を行う。そこで、検査中でなければ、ステップ201に戻って再度アライメント動作を行い、検査中であれば、ステップ218に戻って警告を表示する。なお、ステップ218に戻るのではなく、ステップ206に戻るようにしてもよい。これにより、荷重の更なる変化を監視することができる。
In
以上、本発明の実施例を説明した、各種の変形例が可能であるのはいうまでもない。例えば、実施例では、Z軸、X軸、Y軸及びθ回転軸について荷重を測定して範囲内であるか監視したが、プローブの形状などから、Z軸に比べて他の軸の荷重の変化が無視できるほど小さく、位置誤差などへの影響も小さい場合には、Z軸についてのみ荷重を測定して監視するようにしてもよい。 As described above, it goes without saying that various modifications of the embodiments of the present invention are possible. For example, in the embodiment, the loads on the Z-axis, X-axis, Y-axis, and θ-rotation axis are measured and monitored to see whether they are within the range. When the change is small enough to be ignored and the influence on the position error is small, the load may be measured and monitored only for the Z axis.
また、実施例では、駆動モータの電流値を測定して荷重を演算したが、他の方法で荷重を測定することも可能である。例えば、特許文献3に記載されたように、ステージを支持する部分に設けた圧力センサでZ軸方向の荷重を測定することも可能である。ただし、圧力センサは、電流測定回路に比べて高価であり、ステージの剛性を維持しながら圧力センサを設けるのは難しく、設置機構が複雑である。 In the embodiment, the load value is calculated by measuring the current value of the drive motor. However, the load can be measured by other methods. For example, as described in Patent Document 3, it is possible to measure the load in the Z-axis direction with a pressure sensor provided in a portion that supports the stage. However, the pressure sensor is more expensive than the current measurement circuit, and it is difficult to provide the pressure sensor while maintaining the rigidity of the stage, and the installation mechanism is complicated.
更に、実施例では、検査中に荷重が所定範囲を超えてもプローブが電極に接触している電子デバイスの検査が終了するまで待って再アライメント動作を行うかオペレータの指示があった時に再アライメント動作を行ったが、例えば、荷重が所定範囲を超えると直ちに再アライメント動作を行ったり、検査中のウエハのすべての電子デバイスの検査が終了してから再アライメント動作を行うようにしてもよい。 Further, in the embodiment, even if the load exceeds a predetermined range during the inspection, it waits until the inspection of the electronic device in which the probe is in contact with the electrode is completed, and the realignment operation is performed when the operator gives an instruction. For example, the realignment operation may be performed immediately after the load exceeds a predetermined range, or the realignment operation may be performed after the inspection of all the electronic devices on the wafer being inspected is completed.
本発明は、プローバであればどのようなプローバにも適用可能である。 The present invention is applicable to any prober as long as it is a prober.
13 Y軸移動部
14 X軸移動部
15 Z軸移動部
16 Z軸移動台
17 θ回転部
18 ステージ
19 針位置合わせカメラ
23 ウエハアライメントカメラ
25 プローブカード
26 プローブ
27 ステージ移動制御部
48 Z軸モータ
57 X軸モータ
61 Z軸モータ駆動部
62 Z軸電流測定部
63、66 電流−荷重演算部
64 X軸モータ駆動部
65 X軸電流測定部
70 制御部
W ウエハ
13 Y-
Claims (12)
前記電子デバイスの電極に接触して前記電極を前記テスタの端子に接続するプローブを有するプローブカードと、
基板を保持するステージと、
前記ステージを移動する移動機構と、
前記移動機構を制御する移動制御部と、
前記プローブカードの前記プローブの位置を検出すると共に、前記ステージに保持された前記基板の前記電子デバイスの電極の位置を検出するアライメント動作を行い、前記電子デバイスの電極と前記プローブの相対位置を検出するアライメント機構と、を備え、
前記移動制御部は、前記アライメント機構の検出した前記相対位置に基づいて、検査する前記電子デバイスの電極を前記プローブに接触させるように前記移動機構を制御するプローバにおいて、
前記ステージにかかる荷重を測定するステージ荷重測定手段と、
測定した荷重が所定範囲外である時には、前記アライメント機構によるアライメント動作を起動する再アライメント起動手段と、を備えることを特徴とするプローバ。 A prober for connecting each terminal of the tester to an electrode of the electronic device in order to inspect the electronic device on the substrate with a tester,
A probe card having a probe that contacts an electrode of the electronic device and connects the electrode to a terminal of the tester;
A stage for holding a substrate;
A moving mechanism for moving the stage;
A movement control unit for controlling the movement mechanism;
The position of the probe on the probe card is detected, and an alignment operation for detecting the position of the electrode of the electronic device on the substrate held on the stage is performed to detect the relative position of the electrode of the electronic device and the probe An alignment mechanism
The movement control unit is a prober that controls the movement mechanism to bring the electrode of the electronic device to be inspected into contact with the probe based on the relative position detected by the alignment mechanism.
Stage load measuring means for measuring the load applied to the stage;
A prober, comprising: a re-alignment starting unit that starts an alignment operation by the alignment mechanism when the measured load is outside a predetermined range.
移動機構の少なくとも1つの移動軸の駆動モータの電流値を測定するモータ電流測定部と、
前記移動制御部が、前記少なくとも1つの移動軸の移動位置を維持するように制御した時の前記モータ電流測定部の測定した電流値から、前記移動機構の前記少なくとも1つの移動軸にかかる荷重を演算する電流−荷重演算部と、を備える請求項1に記載のプローバ。 The stage load measuring means includes
A motor current measuring unit for measuring a current value of a driving motor of at least one moving shaft of the moving mechanism;
The load applied to the at least one moving shaft of the moving mechanism is determined from the current value measured by the motor current measuring unit when the movement control unit controls the moving position of the at least one moving shaft to be maintained. The prober according to claim 1, further comprising: a current-load calculation unit that performs calculation.
前記ステージを支持する部分に設けた圧力センサであり、前記ステージの基板載置面に垂直な方向の荷重を測定する請求項1に記載のプローバ。 The stage load measuring means includes
The prober according to claim 1, wherein the prober is a pressure sensor provided at a portion that supports the stage, and measures a load in a direction perpendicular to a substrate placement surface of the stage.
前記プローブカードの前記プローブの位置を検出すると共に、前記ステージに保持された前記基板の前記電子デバイスの電極の位置を検出するアライメント動作を行い、前記電子デバイスの電極と前記プローブの相対位置を検出し、
検出した前記相対位置に基づいて、検査する前記電子デバイスの電極を前記プローブに接触させるように移動させるプロービング方法において、
前記ステージにかかる荷重を測定し、
測定した荷重が所定範囲外である時には、前記アライメント機構によるアライメント動作を再起動する、ことを特徴とするプローバ。 In order to inspect an electronic device on a substrate with a tester, a probe provided on a probe card of a prober and connected to each terminal of the tester is brought into contact with an electrode of the electronic device on the substrate held on the stage. A probing method,
The position of the probe on the probe card is detected, and an alignment operation for detecting the position of the electrode of the electronic device on the substrate held on the stage is performed to detect the relative position of the electrode of the electronic device and the probe And
In the probing method of moving the electrode of the electronic device to be inspected so as to contact the probe based on the detected relative position,
Measure the load on the stage,
A prober, wherein when the measured load is outside a predetermined range, the alignment operation by the alignment mechanism is restarted.
前記ステージを移動させる移動機構の少なくとも1つの移動軸の駆動モータを移動位置を維持するように制御した時の前記駆動モータの電流値を測定し、
測定した電流値から、前記移動機構の前記少なくとも1つの移動軸にかかる荷重を演算することにより得られる請求項7に記載のプロービング方法。 The load is
Measuring the current value of the drive motor when the drive motor of at least one moving shaft of the moving mechanism for moving the stage is controlled to maintain the moving position;
The probing method according to claim 7, wherein the probing method is obtained by calculating a load applied to the at least one moving axis of the moving mechanism from the measured current value.
前記ステージを支持する部分に設けた圧力センサにより測定される前記ステージの基板載置面に垂直な方向の荷重である請求項7に記載のプロービング方法。 The load is
The probing method according to claim 7, wherein the probing method is a load in a direction perpendicular to a substrate mounting surface of the stage, which is measured by a pressure sensor provided in a portion supporting the stage.
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