JP5088167B2 - プローブ装置、プロービング方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、プローブを被検査体の電極パッドに電気的に接触させて当該被検査体の電気的特性を測定する技術に関する。

半導体ウエハ（以下ウエハという）に対してプローブテストを行うためのプローブ装置は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動自在かつＺ軸周りに（θ方向に）回転自在なウエハチャック上にウエハを載せ、ウエハチャックの上方に設けられているプローブカードのプローブ例えばプローブ針とウエハのＩＣチップの電極パッドとが接触するようにウエハチャックの位置を制御するように構成されている。

そして、プローブ針とウエハ上のＩＣチップの電極パッドとを正確に接触させるために、プローブ装置内のカメラによりウエハの表面を撮像すると共に、例えばウエハチャック側に設けられたカメラによりプローブ針を撮像し、各撮像時のウエハチャックの位置に基づいて、電極パッドがプローブ針に接触するウエハチャックの位置を求めるいわゆるファインアライメントが行われる。
また、プローブ針をウェハに接触させる手法として、プローブカードにウェハの全ての電極パッドに対応するプローブ針を持たせ、プローブ針と電極パッドとを一括して接触させる手法が知られており、この手法によれば、ウェハ上の一部の電極パッドを順次プローブ針に接触させる場合に比べてスループットを高めることができる。

上記のようなアライメントを行うために、ウエハチャックの移動領域を確保する必要があるが、ウエハが大口径化するにつれてその移動領域も広くなり、プローブ装置の大型化を免れない。また、スループットを高める要請から、複数のキャリアを搬入できるようにローダ部を構成したり、複数の検査部（プローブ装置本体）に対してローダ部を共通化するなどの工夫が行われている（特許文献１）が、高スループットを追及するとそれに伴って装置の占有面積が大きくなるというトレードオフの関係も浮上してくる。また、装置の占有面積が大きくなるだけでなく、装置が重くなる。更に、各検査部毎にＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動自在なテーブルを用意し、このテーブルにウェハチャックをθ回転させるための回転機構を設ける必要があるため、装置のコストも高くなってしまう。

特公平６−６６３６５号公報：第１図

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は複数のプローブ装置本体（検査部）を備えたプローブ装置において、装置の小型化、製造コストの低廉化に寄与することができるプローブ装置、プロービング方法及びこの方法を実施するプログラムを記憶した記憶媒体を提供することにある。

本発明のプローブ装置は、
多数の被検査チップが配列された基板を基板載置台上に載置して、プローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを一括して接触させて被検査チップの検査を一括して行うプローブ装置において、
複数の基板が収納されたキャリアを載置するためのロードポートと、
前記基板載置台を着脱自在に保持し、前記基板上の被検査チップの電極パッドを前記プローブカードのプローブに接触させる上位置と前記基板載置台の受け渡しを行うための下位置との間で前記基板載置台を昇降させる保持部と、を有する複数のプローブ装置本体と、
前記ロードポートのキャリアと前記プローブ装置本体との間で基板の受け渡しを行うためのローダ部と、
前記プローブ装置本体と前記ローダ部とに対して制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記ローダ部は、前記キャリアとの間において前記基板の受け渡しを行うための基板搬送機構と、前記複数のプローブ装置本体の各保持部に対して共通に設けられ、各保持部との間で前記基板載置台の受け渡しを行うための載置台搬送機構と、この載置台搬送機構に組み合わせて設けられ、前記基板載置台を鉛直軸回りに回転させる回転機構及びこの回転機構をＸ方向、Ｙ方向に移動させるＸＹ移動機構と、前記回転機構により回転する部位に設けられ、前記プローブカードのプローブを撮像する第１の撮像手段と、前記載置台搬送機構上の基板載置台に保持された基板の被検査チップの電極パッドを撮像するための第２の撮像手段と、を備え、
前記制御部は、プローブ装置本体毎に前記第１の撮像手段及び第２の撮像手段の各撮像結果に基づいて、被検査チップとプローブとを接触させることができるように前記回転機構及び前記ＸＹ移動機構を介して前記載置台搬送機構上の基板載置台の位置を調整し、位置調整された当該基板載置台を前記載置台搬送機構から対応するプローブ装置本体の保持部に受け渡すと共に前記基板載置台上の基板の電極パッドをプローブに接触させるように制御信号を出力するものであり、
前記基板載置台を前記載置台搬送機構から対応するプローブ装置本体の保持部に受け渡すと共に基板載置台上の基板の電極パッドをプローブに接触させる動作は、以下の（１）及び（２）のいずれかの動作であることを特徴とする。
（１）前記載置台搬送機構は、前記ＸＹ移動機構を昇降させるための昇降機構を備え、前記載置台搬送機構により基板載置台上の基板の電極パッドを対応するプローブ装置本体のプローブに接触させ、この状態のまま当該基板載置台を載置台搬送機構から保持部に受け渡す動作
（２）前記載置台搬送機構により基板載置台上の基板の電極パッドが対応するプローブ装置本体のプローブの下方に位置するように当該基板載置台を搬送し、次いでこの状態のまま前記載置台搬送機構に形成された開口部を介して下方側から前記保持部により前記基板載置台を突き上げる動作

前記載置台搬送機構は、基板載置台を搬送するための搬送機構本体を備え、
前記ＸＹ移動機構は、この搬送機構本体に設けられていることが好ましい。
前記プローブ装置本体は横並びに複数台設けられ、
前記ローダ部は前記プローブ装置本体の並びに平行に移動自在に構成されていることが好ましい。
前記プローブ装置は、前記基板搬送機構と前記載置台搬送機構との間で基板を受け渡すための受け渡し手段を備えていることが好ましい。
前記受け渡し手段は、基板を突き上げるための昇降ピンを備え、
前記基板載置台は、前記昇降ピンが貫通する貫通孔を備え、
前記基板は、前記基板載置台を貫通する昇降ピンにより突き上げられた状態を介して前記基板搬送機構と前記載置台搬送機構との間で受け渡しが行われることが好ましい。

本発明のプロービング方法は、
多数の被検査チップが配列された基板を基板載置台上に載置してプローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを一括して接触させて被検査チップの検査を一括して行うプロービング方法において、
複数の基板が収納されたキャリアから基板搬送機構により基板を取り出す工程と、
次いで基板載置台を鉛直軸回りに回転させる回転機構及びこの回転機構をＸ方向、Ｙ方向に移動させるＸＹ移動機構を備えた載置台搬送機構を用い、前記基板搬送機構により、前記回転機構により回転する部位に保持された前記基板載置台上に基板を受け渡す工程と、
前記回転機構により回転する部位に設けられた第１の撮像手段により、複数のプローブ装置本体から選択されたプローブ装置本体のプローブカードのプローブを撮像する工程と、
プローブ装置本体の外に設けられた第２の撮像手段により、前記載置台搬送機構上の基板載置台に保持された基板の被検査チップの電極パッドを撮像する工程と、
プローブ装置本体毎に前記第１の撮像手段及び第２の撮像手段の各撮像結果に基づいて、被検査チップとプローブとを接触させることができるように前記回転機構及びＸＹ移動機構を介して前記載置台搬送機構上の基板載置台の位置を調整する工程と、
位置調整された基板載置台を載置台搬送機構から対応するプローブ装置本体の保持部に受け渡すと共に基板載置台上の基板の電極パッドをプローブに接触させる工程と、を含み、
前記基板載置台を載置台搬送機構から対応するプローブ装置本体の保持部に受け渡すと共に基板載置台上の基板の電極パッドをプローブに接触させる工程は、以下の（１）及び（２）のいずれかの動作であることを特徴とする。
（１）前記載置台搬送機構により基板載置台上の基板の電極パッドを対応するプローブ装置本体のプローブに接触させ、この状態のまま当該基板載置台を載置台搬送機構から保持部に受け渡す動作
（２）前記載置台搬送機構により基板載置台上の基板の電極パッドが対応するプローブ装置本体のプローブの下方に位置するように当該基板載置台を搬送し、次いでこの状態のまま前記載置台搬送機構に形成された開口部を介して下方側から前記保持部により前記基板載置台を突き上げる動作

前記基板載置台の位置を調整する工程は、前記載置台搬送機構の搬送機構本体に設けられた前記ＸＹ移動機構により行われることが好ましい。
前記プローブ装置本体は横並びに複数台設けられ、
前記複数のプローブ装置本体から選択されたプローブ装置本体に対して載置台の受け渡しを行うときには、当該プローブ装置本体と前記載置台搬送機構との間において載置台の受け渡しができるように、当該載置台搬送機構を前記プローブ装置本体の並びに平行に移動させる工程を行うことが好ましい。
前記基板載置台上に基板を受け渡す工程は、前記基板搬送機構と前記載置台搬送機構との間で基板を受け渡すための受け渡し手段において行うことが好ましい。

前記受け渡し手段は、基板を突き上げるための昇降ピンを備え、
前記基板載置台は、前記昇降ピンが貫通する貫通孔を備え、
前記基板載置台上に基板を受け渡す工程は、前記基板載置台を貫通する昇降ピンにより突き上げられた状態を介して前記基板搬送機構と前記載置台搬送機構との間で前記基板の受け渡しを行う工程であることが好ましい。

本発明の記憶媒体は、
コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上記のプロービング方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。

本発明によれば、多数の被検査チップが配列された基板を基板載置台上に載置して、プローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを一括して接触させて被検査チップの検査を一括して行うプローブ装置本体が複数台設けられたプローブ装置において、複数の基板が収納されたキャリアとプローブ装置との間において基板の受け渡しを行うローダ部に、基板上の被検査チップの並びを撮像する第１の撮像手段、プローブ針を撮像する第２の撮像手段及び基板の位置を調整する回転機構とＸＹ移動機構とを設けて、このローダ部において基板の位置調整であるファインアライメントを行うようにしている。そのため、夫々のプローブ装置本体におけるファインアライメント作業を当該ローダ部で共通化して行うことができるので、プローブ装置本体内に基板の移動領域を確保する必要がなくなり、従ってプローブ装置を小型化することができ、またプローブ装置本体内に上記の回転機構やＸＹ移動機構等を設ける必要がなくなることからコストの低廉化を図ることができる。特に、プローブ装置本体の配列台数が多くなるほど、このような装置の小型化、コストの低廉化の効果が大きくなる。

本発明のプローブ装置について、図１〜図６を参照して説明する。このプローブ装置の筐体２０内には、手前側に多数の被検査チップが配列された基板であるウエハＷの受け渡しを行うためのローダ部１が設けられており、その奥側にウエハＷに対してプロービングを行うプローブ装置本体２（２Ａ〜２Ｄ）が横方向（Ｘ方向）に複数台例えば４台設置されている。ローダ部１の手前側における筐体２０の外側面には、複数枚のウエハＷが収納された搬送容器であるキャリアＣを載置するためのロードポートである載置台２１が横方向（Ｘ方向）に複数箇所例えば４カ所に設けられている。この載置台２１は、キャリアＣの受け渡し口が筐体２０に押しつけられると、筐体２０に設けられた図示しないシャッターとキャリアＣの蓋とが取り外されるように、図示しない駆動機構によりキャリアＣを進退させることができるように構成されている。尚、図５は、ローダ部１とプローブ装置本体２及びキャリアＣとの位置関係を概略的に示した図である。

ローダ部１の下側には、既述の載置台２１の並び及びプローブ装置本体２の並びに平行となるように、横方向に伸びる２本の平行なレール２２が設置されており、このレール２２上には、当該レール２２に沿って移動する基台２３が設けられている。この基台２３上の手前側には、キャリアＣとの間においてウェハＷの受け渡しを行うための基板搬送機構である第１のローダー機構３０が設けられている。この第１のローダー機構３０は、先端部が二叉に分かれた形状のアーム３０ａと、このアーム３０ａを進退自在に保持している搬送機体３１と、この搬送機体３１を昇降及び鉛直軸回りに回転させるための駆動部３１ａと、を備えている。

第１のローダー機構３０の奥側における基台２３上には、ウェハＷの向きの調整や中心位置の修正を行うためのプリアライメントユニット３２が設けられている。このプリアライメントユニット３２は、ウェハＷを鉛直軸回りに回転させる回転載置台３３と、この回転載置台３３上に載置されたウェハＷの周縁部を含む領域を上下に挟むように設けられた発受光部３４と、を備えており、ウェハＷを回転させながらこのウェハＷの周縁部を含む領域に光を照射することで、このウェハＷの周縁部の軌跡を検知できるように構成されている。

また、基台２３上における上記のプリアライメントユニット３２の側方位置には、既述の第１のローダー機構３０との間及びプローブ装置本体２との間でウェハＷの受け渡しを行うための載置台搬送機構である第２のローダー機構３５が設けられている。この第２のローダー機構３５は、先端部が二叉に分かれた形状の搬送機構本体をなすアーム３５ａと、このアーム３５ａを進退自在に保持している搬送機体３６と、この搬送機体３６を昇降及び鉛直軸回りに回転させるための昇降機構である駆動部３６ａと、を備えている。

この第２のローダー機構３５のアーム３５ａ上には、図６にも示すように、アーム３５ａの開口部と同じ方向が矩形に開口するコの字状のＸ−Ｙ−θステージ４０が設けられており、このＸ−Ｙ−θステージ４０は、当該Ｘ−Ｙ−θステージ４０の下側の例えば４隅に位置するように設けられた可動部４１によりアーム３５ａ上に固定されている。この可動部４１は、Ｘ方向に伸びるレール４２、Ｙ方向に伸びるレール４３及び鉛直軸回りに回転する回転軸４４が下側からこの順番で積層されており、図示しないモータによりレール４２、４３を介してＸ方向及びＹ方向に夫々の回転軸４４を移動させることができるように構成されている。また、図示しないローラーリングなどを介して回転軸４４がＸ−Ｙ−θステージ４０に回動自在に接続されており、従って４つの回転軸４４が同じ方向に水平移動することでその方向にＸ−Ｙ−θステージ４０が水平移動し、また対角線上の回転軸４４、４４の組が同じ方向にかつ２つの組が互いに直交方向に水平移動することで、Ｘ−Ｙ−θステージ４０が鉛直軸回りに回転することができるように構成されている。上記のレール４２、４３は特許請求の範囲におけるＸＹ移動機構に相当し、また回転軸４４は回転機構に相当する。このＸ−Ｙ−θステージ４０の開口側の先端部には、視野が上向きの第１の撮像手段である下カメラ４５が設けられている。尚、このＸ−Ｙ−θステージ４０の開口側の先端側には、図示しない駆動機構により水平方向に移動自在なハーフミラーや上下面に金属膜などのマーカーが蒸着された薄板が焦点合わせ手段２５として設けられている。

また、このＸ−Ｙ−θステージ４０には、表面に複数の吸引孔４６が形成されており、この吸引孔４６には、図示しない吸引路を介してアーム３５ａの下方側に設けられた図示しない吸引手段に接続されている。また、基板載置台であるチャックトップ５５には、このチャックトップ５５内を上下に貫通するように、上記の吸引孔４６に連通する多数の吸引孔５６が形成されており、これらの吸引孔４６、５６を介してチャックトップ５５（Ｘ−Ｙ−θステージ４０）にウェハＷを吸着保持できるように構成されている。このチャックトップ５５には、後述の昇降手段である昇降ピン４９によりチャックトップ５５上のウェハＷを昇降させるための貫通孔５７が例えば３カ所に形成されている。尚、この吸引孔４６、５６については記載が煩雑になるのを避けるため、図６以外では図示を省略している。

この第２のローダー機構３５の上方位置には、横方向（Ｘ方向）に長く伸びるアライメントブリッジ３７が設けられており、このアライメントブリッジ３７の下面には、視野が下向きの第２の撮像手段である上カメラ３８が設けられている。このアライメントブリッジ３７は、既述の基台２３の移動と共に横方向（Ｘ方向）に移動するように、図示しない保持手段を介して当該基台２３に保持されている。

既述の図１に示すように、この第２のローダー機構３５とプリアライメントユニット３２との間における基台２３上には、第１のローダー機構３０と第２のローダー機構３５との間でウェハＷの受け渡しを行うための受け渡し手段４７が設けられている。この受け渡し手段４７は、既述のアーム３５ａの開口部及びＸ−Ｙ−θステージ４０の開口部内に入り込む幅寸法となるように構成された例えば円筒形状の支持部４８と、この支持部４８の上面から突没する例えば３本のピンからなる昇降ピン４９と、を備えている。尚、図２〜４の側面図については、第２のローダー機構３５、受け渡し手段４７及びプリアライメントユニット３２の重なりを避けるために、受け渡し手段４７とプリアライメントユニット３２とを横方向にずらし、また３枚に分けて示している。

次に、プローブ装置本体２について説明する。尚、この例においては、既述のようにプローブ装置本体２が４台（２Ａ〜２Ｄ）設けられているが、全て同じ構成となっているため、代表してプローブ装置本体２として説明する。また、プローブ装置本体２Ａ〜２Ｄ同士は夫々仕切り壁などによって区画され、またプローブ装置本体２Ａ〜２Ｄとローダ部１との間も仕切り壁などによって区画されているが、ここでは図示を省略している。

このプローブ装置本体２内の下方側には、ウェハＷを載置する基板載置台であるチャックトップ５５を吸引保持するための保持部６０が設けられている。この保持部６０は、既述のアーム３５ａの開口部及びＸ−Ｙ−θステージ４０の開口部内に入り込む幅寸法となるように構成された例えば円筒形状の昇降部６１と、この昇降部６１の下方側に接続され、当該昇降部６１を昇降させるための例えばモーターなどが格納された駆動部６２と、から構成されている。

また、チャックトップ５５上に載置されるウェハＷに対向するように、プローブ装置本体２の天壁部には、プローブカード６３が設けられており、このプローブカード６３は、当該天壁部にヘッドプレート６４を介して着脱自在に固定されている。このプローブカード６３の下面には、ウェハＷの表面に形成された例えば被検査チップ上の電極パッドを一括して検査できるように、この電極パッドの配列に対応するように多数のプローブ針６５が全面に亘って形成されており、プローブカード６３の上面には、このプローブ針６５に電気的に接続された図示しない電極が形成されている。このプローブカード６３の上方には、ポゴリング６６を介してテストヘッド６７が設けられており、このテストヘッド６７からポゴリング６６、プローブカード６３及びプローブ針６５を介して所定のテスト用の電気信号がウェハＷの電極パッドに伝達されるように構成されている。また、このテストヘッド６７は、プローブ装置本体２の上方位置に設けられたヒンジ７１により当該テストヘッド６７の片側を軸として回動自在に構成されており、例えばプローブ装置本体２の奥側からプローブカード６３を交換するときなどには、テストヘッド６７が上位置に回転するように構成されている。

図１〜図４では図示を省略しているが、図５に示すように、プローブ装置の側面には、例えばチャックトップ５５の温度を調整するためのチラー７２が例えば奥側と手前側とに１基ずつ接続されており、このチラー７２と例えば既述の保持部６０との間に設けられた図示しない温調流体循環路を介して、チラー７２から通流する温調流体とチャックトップ５５との間において熱交換できるように構成されている。また、このチラー７２の反対側のプローブ装置の側面には、奥側には電源７０が設けられ、手前側にはＸ方向及びＹ方向に移動自在なプローバステージ７３が設けられている。このプローバステージ７３は、ウェハをアライメントするためのものである。尚、図５中７４は、作業者が例えば検査用のレシピを入力するためのモニターである。

また、プローブ装置には、例えばコンピュータからなる制御部５が設けられており、この制御部５は、プログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えている。このプログラムは、キャリアＣを載置台２１に載置した後、ウェハＷに対して検査を行い、その後ウェハＷをキャリアＣに戻してキャリアＣを搬出するまでの一連の各部の動作を制御するようにステップ群が組まれている。このプログラム（処理パラメータの入力操作や表示に関するプログラムも含む）は、記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、ハードディスクなどの記憶部６に格納されて制御部５にインストールされる。

次に、上記プローブ装置の作用について、以下に説明する。この時プローブ装置本体２内にはウェハＷが搬入されておらず、各プローブ装置本体２内にチャックトップ５５が保持されていて、これからキャリアＣがプローブ装置本体２に搬送されて来るものとする。先ず、予め図７（ａ）に示すように、キャリアＣを載置する載置台２１と第１のローダー機構３０との間でウェハＷの受け渡しを行う位置に基台２３を移動させる。次いで、図７（ｂ）に示すように、上カメラ３８と下カメラ４５との水平方向の位置が合うように、第２のローダー機構３５を移動させる。そして、図８（ａ）に示すように、既述の焦点合わせ手段２５を上カメラ３８と下カメラ４５との間に介在させると共に、上カメラ３８と下カメラ４５との焦点が合うように、第２のローダー機構３５の高さ位置を調整し、例えばこの時の第２のローダー機構３５の高さ位置を初期位置として記憶する。このように上カメラ３８及び下カメラ４５の互いの焦点を合わせた位置を基準とすることにより、いわば一つのカメラでプローブカード６３のプローブ針６５とウェハＷ上のＩＣチップの電極パッドとを撮像することになる。

次いで、図９（ａ）に示すように、プローブ装置本体２の昇降部６１を上昇させると共に、図７（ｃ）及び図９（ｂ）に示すように、第２のローダー機構３５をプローブ装置本体２内に進入させ、アーム３５ａをチャックトップ５５の下方に移動させる。そして、昇降部６１を下位置に下降させて、Ｘ−Ｙ−θステージ４０上にチャックトップ５５を載置して（図９（ｃ））、チャックトップ５５を吸着保持する。そして、第２のローダー機構３５及びＸ−Ｙ−θステージ４０を駆動して、下カメラ４５によりプローブカード６３に設けられたアライメントマークを撮像する（図８（ｂ））。アライメントマークは、例えばプローブカード６３のプローブ針６５群の外側においてアーム３５ａの進退方向に沿って２個配置されており、アーム３５ａの停止位置は、下カメラ４５にてアライメントマークが視野に入るように、各アライメントマーク毎に決められている。

そして、アーム３５ａを伸び出して第２のローダー機構３５側から見て奥側のアライメントマークを撮像し、次いでアーム３５ａを少し手前側に引いて手前側のアライメントマークを撮像する。この撮像において下カメラ４５の撮像領域内の例えば十字マークの中心にアライメントマークの中心が位置するように、アーム３５ａ上のＸ−Ｙ−θステージ４０を介して下カメラ４５の位置が微調整され、このときのＸ−Ｙ−θステージ４０のＸ方向、Ｙ方向の位置、即ちＸ−Ｙ−θステージ４０におけるＸ方向駆動モータ及びＹ方向駆動モータに係る各エンコーダのパルス数に応じた駆動系座標位置を制御部５内の記憶部に記憶する。また、このときのアーム３５ａの座標、即ちアーム３５ａを進退させるモータに係るエンコーダのパルス数を前記記憶部に記憶する。このように２個のアライメントマークを撮像することで、制御部５はプローブカード６３の中心位置とプローブ針６５の配列方向とを把握できることになるが、アライメントマークの数は２個以上であれば適宜設計するようにしても良い。更に下カメラ４５により特定のプローブ針６５を撮像し、即ち視野内の十字マークに当該プローブ針６５の中心が合うように焦点を合わせ、このときの第２のローダー機構３５の高さ位置（駆動部３６ａに係るエンコーダのパルス数）を前記記憶部に記憶する。

次いで、例えばクリーンルーム内の自動搬送車（ＡＧＶ）により、載置台２１にキャリアＣを載置する。そして、キャリアＣが筐体２０側に押しつけられ、キャリアＣの蓋と筐体２０の図示しないシャッターとが取り外される。次いで、キャリアＣ内から第１のローダー機構３０によりウェハＷを取り出し（図１０（ａ））、ウェハＷをプリアライメントユニット３２の回転載置台３３に載置する（図１０（ｂ））。このプリアライメントユニット３２において、ウェハＷを回転（３６０度）させると共に、ウェハＷの周縁部を含む領域に上側から光を照射し、この周縁部に遮られずに下側に通過した光を受光することにより、ウェハＷの周縁部に形成された切り欠き部の位置を取得し、またウェハＷの中心位置を求める（図１０（ｃ））。次いで、ウェハＷが所定の向きとなるように回転載置台３３を回転させ、またウェハＷの中心位置が所定の位置となるように、第１のローダー機構３０の水平方向の位置を調整してウェハＷを受け取る（図１０（ｄ））。このようにウェハＷの向き及び中心の位置が概ね合わせ込まれるので、以後は第２のローダー機構３５のＸ−Ｙ−θステージ４０によりウェハＷの向き及び中心の位置が微調整されることとなる。

次に、図１１（ａ）、図１２（ａ）に示すように、受け渡し手段４７の支持部４８がアーム３５ａ内に収まるように第２のローダー機構３５を移動させ、またこの第２のローダー機構３５上のチャックトップ５５の上方にウェハＷが対向するように、第１のローダー機構３０を移動させる。そして、昇降ピン４９を上昇させてウェハＷを受け取り、第１のローダー機構３０を後退させて（図１２（ｂ））昇降ピン４９を下降させることによって、ウェハＷをチャックトップ５５上に吸着保持する（図１２（ｃ））。

そして、図１１（ｂ）及び図１３に示すように、既述のプローブ針６５の撮像を行っているときと同じ向きとなるように第２のローダー機構３５を回転させ、アーム３５ａをアライメントブリッジ３７の下方側に進退させると共にＸ−Ｙ−θステージ４０をＹ方向に移動させることにより、ウェハＷ上の特定点（領域）例えばウェハＷの最外周部においてウェハＷの中心を挟んで直径方向に対向する２点を上カメラ３８により撮像する。この特定点は、例えば特定のＩＣチップの角部や電極パッド、あるいはアライメントマーク等が相当する。この撮像時の第２のローダー機構３５のアーム３５ａのＸ方向の位置、Ｚ方向の位置及びＸ−Ｙ−θステージ４０のＸ方向の位置、Ｙ方向の位置の各々を各モータのエンコーダのパルス数として制御部５の記憶部内に記憶する。そして、互いに焦点合わせを行った下カメラ４５によるプローブ針６５の撮像結果と上カメラ３８によるウェハＷ表面の撮像結果とに基づいて、ウェハＷ上のＩＣチップの電極パッドを一括してプローブ針６５に接触させるための駆動系の位置が求まる。詳しく言えば第２のローダー機構３５のアーム３５ａをプローブ装置本体２内の所定位置（測定位置）に進入させた後、例えば第２のローダー機構３５を上昇させてウェハＷをプローブ針６５に接触させようとする場合、上記の接触を行うためのＸ−Ｙ−θステージ４０のＸ、Ｙ、θ方向の各位置とアーム３５ａの高さ位置とが求まり、こうしてファインアライメントが行われたことになる。

その後、図１１（ｃ）、図１４（ａ）に示すように、第２のローダー機構３５をプローブ装置本体２内の前記測定位置に進入させ、Ｘ−Ｙ−θステージ４０のＸ、Ｙ、θ方向の各位置を既述の接触時の位置となるように調整する。そして、ウェハＷ上の電極パッドにプローブ針６５が接触する位置となるまで第２のローダー機構３５を上昇させ（図１４（ｂ））、更に所定量だけ上昇させていわゆるオーバードライブをかける。次いで、昇降部６１がチャックトップ５５に接触する上位置となるまで当該昇降部６１を上昇させて、チャックトップ５５の荷重を第２のローダー機構３５から昇降部６１が受け取る（図１５（ａ））。その後第２のローダー機構３５の吸着保持を解除すると共に、第２のローダー機構３５を下降させ、更にプローブ装置本体２の外まで後退させる（図１５（ｂ）、図１１（ｄ））。この時、ウェハＷはチャックトップ５５に吸着保持されていないが、既述のようにウェハＷ上の電極パッドにプローブ針６５が押し込まれているので、位置ずれせずに昇降部６１に保持されることとなる。

その後、テストヘッド６７、ポゴリング６６、プローブカード６３及びプローブ針６５を介してウェハＷの電極パッドに所定の検査用の電気信号を供給して、被検査チップの検査を行う。そして、次のウェハＷの検査を行うときには、図１６に示すように、基台２３を右方向に移動させる。そして、上カメラ３８と下カメラ４５との焦点合わせを行い、第２のローダー機構３５を次のプローブ装置本体２Ｂに進入させ、第２のローダー機構３５によるチャックトップ５５の受け取り、プローブ針６５の撮像及び第２のローダー機構３５の座標位置調整を行う。次いで、第２のローダー機構３５を後退させて基台２３を左に移動させ、次のウェハＷをローダ部１に搬入して、既述のようにウェハＷのプリアライメント、ウェハＷの受け渡し、ウェハＷの撮像及びＸ−Ｙ−θステージ４０による位置の調整を行った後、基台２３を再度右方向に移動させて当該ウェハＷの検査を行う。

その後、同様に順次後続のウェハＷに対して検査を行い、検査が終了したウェハＷは上記の経路と逆の経路でキャリアＣに戻されることとなる。尚、プローブカード６３を交換するときには、既述のテストヘッド６７を上昇させ、また図１７（ａ）に示すように、プローブ装置本体２の奥側からヘッドプレート６４と共にプローブカード６３の搬出入が行われる。また、ウェハＷのアライメントを行うときには、図１７（ｂ）に示すように、基台２３がプローバステージ７３に近接するように、当該基台２３を右側に移動させて行う。

上述の実施の形態によれば、多数の被検査チップが配列されたウェハＷをチャックトップ５５上に保持して、プローブカード６３のプローブ針６５に被検査チップの電極パッドを接触させて被検査チップの検査を行うプローブ装置本体２が複数台設けられたプローブ装置においてキャリアＣとプローブ装置本体２との間においてウェハＷの受け渡しを行うローダ部１に、ウェハＷの被検査チップの並びを撮像する上カメラ３８、プローブ針６５を撮像する下カメラ４５及びウェハＷの位置を調整するためのＸ−Ｙ−θステージ４０と第２のローダー機構３５とを設けて、このローダ部１においてウェハＷのファインアライメントを行うようにしている。そのため、夫々のプローブ装置本体２（２Ａ〜２Ｄ）における上記のファインアライメント作業を当該ローダ部１で共通化して行うことができるので、プローブ装置本体２内にウェハＷの移動領域を確保する必要がなくなり、従ってプローブ装置を小型化することができる。また、各プローブ装置本体２内にＸ−Ｙ−θステージ４０を設けなくても済むので、製造コストの低廉化に寄与することができ、このような小型化、コストの低廉化の効果は、特にプローブ装置本体２の配列台数が多くなるほど大きくなる。

上記の第２のローダー機構３５から昇降部６１にウェハＷを受け渡す動作は、上述のようにウェハＷをプローブ針６５に接触させた状態で行うことで位置ずれを確実に防止できるので好ましいが、第２のローダー機構３５上のウェハＷを昇降部６１が突き上げることによって行うようにしても良い。この時、ウエハＷは、昇降部６１によってチャックトップ５５と共に突き上げられる。

そして、上述の例では、第２のローダー機構３５のアーム３５ａの進退方向にプローブカード６３のアライメントマークを並べ、またウェハＷ上にアライメント用の特定点を並べ、第２のローダー機構３５を進退させてこれらのポイントを撮像するようにしているが、Ｘ−Ｙ−θステージ４０の先端部の左右に２個の下カメラ４５を並べると共に、プローブカード６３のアライメントマークを前記２個の下カメラ４５の離間間隔に対応して形成し、Ｘ−Ｙ−θステージ４０をＹ方向に移動させると共に左右の下カメラ４５で夫々アライメントマークを撮像するようにしても良い。更にまた、ウェハＷ上の２個の特定点の距離に対応するようにアライメントブリッジ３７に２個の上カメラ３８を左右に配置し、Ｘ−Ｙ−θステージ４０をＹ方向に移動させると共にこの左右の上カメラ３８で特定点を撮像するようにしても良い。また、上カメラ３８にてウェハＷ上のアライメントマークを撮像する時には、Ｘ−Ｙ−θステージ４０をＹ方向に移動させるようにしたが、アライメントブリッジ３７をＹ方向に移動させるようにしても良い。この場合には、上カメラ３８によりウェハＷ上の特定点を撮像するときには、第２のローダー機構３５の位置及びＸ−Ｙ−θステージ４０の位置と共に、このアライメントブリッジ３７のモータに係るエンコーダのパルス数により当該アライメントブリッジ３７の位置が制御部５の記憶部に記憶される。

尚、上記の例としては、プローブ装置本体２を４台設けるようにしたが、複数台例えば２台以上設けるようにしても良い。また、複数のプローブ装置本体２を水平方向に並べたが、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように高さ方向に複数のプローブ装置本体２を積層するようにしても良い。この場合には、プローブ装置本体２の積層台数に応じて、第１のローダー機構３０、第２のローダー機構３５、プリアライメントユニット３２、受け渡し手段４７及びアライメントブリッジ３７を備えたローダ部１を夫々のプローブ装置本体２の高さ位置に設けるようにしても良いし、この図１８に示すように、１基のローダ部１により複数例えば２層分のプローブ装置本体２との間においてウェハＷの受け渡しを行うようにしても良い。尚、図中９０は、プローブカード６３の交換を行うための搬送機である。

また、上記の例においては、プローブ装置本体２を横方向に並べて、このプローブ装置本体２の並びに平行に基台２３を移動させるようにしたが、基台２３の周囲を囲むように複数のプローブ装置本体２を設置するようにしても良い。この場合には、基台２３を水平方向に移動させずに回転させるようにしても良い。

本発明のプローブ装置の一例の全体を示す斜視図である。 上記のプローブ装置の一例を示す縦断面図である。 上記のプローブ装置の一例を示す縦断面図である。 上記のプローブ装置の一例を示す縦断面図である。 上記のプローブ装置の一例を示す平面図である。 上記のプローブ装置における第２のローダー機構の一例を示す分解斜視図である。 上記のプローブ装置において基板の検査を行うときの工程の流れの一例を示す概略図である。 上記のプローブ装置において基板の検査を行うときの工程の流れの一例を示す概略図である。 上記のプローブ装置において基板の検査を行うときの工程の流れの一例を示す概略図である。 上記のプローブ装置において基板の検査を行うときの工程の流れの一例を示す概略図である。 上記のプローブ装置において基板の検査を行うときの工程の流れの一例を示す概略図である。 上記のプローブ装置において基板の検査を行うときの工程の流れの一例を示す概略図である。 上記のプローブ装置において基板の検査を行うときの工程の流れの一例を示す概略図である。 上記のプローブ装置において基板の検査を行うときの工程の流れの一例を示す概略図である。 上記のプローブ装置において基板の検査を行うときの工程の流れの一例を示す概略図である。 上記のプローブ装置において基板の検査を行うときの工程の流れの一例を示す概略図である。 上記のプローブ装置において基板の検査を行うときの工程の流れの一例を示す概略図である。 上記のプローブ装置の他の例を示す概略図である。

符号の説明

１ ローダ部
２ プローブ装置本体
２３ 基台
３０ 第１のローダー機構
３５ 第２のローダー機構
３５ａ アーム
４０ Ｘ−Ｙ−θステージ
４１ 可動部
４２ レール
４３ レール
４４ 回転軸
４７ 受け渡し手段
５５ チャックトップ
６０ 保持部
６５ プローブ針

Claims (13)

1. 多数の被検査チップが配列された基板を基板載置台上に載置して、プローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを一括して接触させて被検査チップの検査を一括して行うプローブ装置において、
   複数の基板が収納されたキャリアを載置するためのロードポートと、
   前記基板載置台を着脱自在に保持し、前記基板上の被検査チップの電極パッドを前記プローブカードのプローブに接触させる上位置と前記基板載置台の受け渡しを行うための下位置との間で前記基板載置台を昇降させる保持部と、を有する複数のプローブ装置本体と、
   前記ロードポートのキャリアと前記プローブ装置本体との間で基板の受け渡しを行うためのローダ部と、
   前記プローブ装置本体と前記ローダ部とに対して制御信号を出力する制御部と、を備え、
   前記ローダ部は、前記キャリアとの間において前記基板の受け渡しを行うための基板搬送機構と、前記複数のプローブ装置本体の各保持部に対して共通に設けられ、各保持部との間で前記基板載置台の受け渡しを行うための載置台搬送機構と、この載置台搬送機構に組み合わせて設けられ、前記基板載置台を鉛直軸回りに回転させる回転機構及びこの回転機構をＸ方向、Ｙ方向に移動させるＸＹ移動機構と、前記回転機構により回転する部位に設けられ、前記プローブカードのプローブを撮像する第１の撮像手段と、前記載置台搬送機構上の基板載置台に保持された基板の被検査チップの電極パッドを撮像するための第２の撮像手段と、を備え、
   前記制御部は、プローブ装置本体毎に前記第１の撮像手段及び第２の撮像手段の各撮像結果に基づいて、被検査チップとプローブとを接触させることができるように前記回転機構及び前記ＸＹ移動機構を介して前記載置台搬送機構上の基板載置台の位置を調整し、位置調整された当該基板載置台を前記載置台搬送機構から対応するプローブ装置本体の保持部に受け渡すと共に前記基板載置台上の基板の電極パッドをプローブに接触させるように制御信号を出力するものであり、
   前記載置台搬送機構は、前記ＸＹ移動機構を昇降させるための昇降機構を備え、
   前記基板載置台を前記載置台搬送機構から対応するプローブ装置本体の保持部に受け渡すと共に基板載置台上の基板の電極パッドをプローブに接触させる動作は、前記載置台搬送機構により基板載置台上の基板の電極パッドを対応するプローブ装置本体のプローブに接触させ、この状態のまま当該基板載置台を載置台搬送機構から保持部に受け渡す動作であることを特徴とするプローブ装置。
2. 前記載置台搬送機構は、基板載置台を搬送するための搬送機構本体を備え、
   前記ＸＹ移動機構は、この搬送機構本体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
3. 前記プローブ装置本体は横並びに複数台設けられ、
   前記ローダ部は前記プローブ装置本体の並びに平行に移動自在に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプローブ装置。
4. 前記基板搬送機構と前記載置台搬送機構との間で基板を受け渡すための受け渡し手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載のプローブ装置。
5. 前記受け渡し手段は、基板を突き上げるための昇降ピンを備え、
   前記基板載置台は、前記昇降ピンが貫通する貫通孔を備え、
   前記基板は、前記基板載置台を貫通する昇降ピンにより突き上げられた状態を介して前記基板搬送機構と前記載置台搬送機構との間で受け渡しが行われることを特徴とする請求項４に記載のプローブ装置。
6. 多数の被検査チップが配列された基板を基板載置台上に載置して、プローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを一括して接触させて被検査チップの検査を一括して行うプローブ装置において、
   複数の基板が収納されたキャリアを載置するためのロードポートと、
   前記基板載置台を着脱自在に保持し、前記基板上の被検査チップの電極パッドを前記プローブカードのプローブに接触させる上位置と前記基板載置台の受け渡しを行うための下位置との間で前記基板載置台を昇降させる保持部と、を有する複数のプローブ装置本体と、
   前記ロードポートのキャリアと前記プローブ装置本体との間で基板の受け渡しを行うためのローダ部と、
   前記プローブ装置本体と前記ローダ部とに対して制御信号を出力する制御部と、を備え、
   前記ローダ部は、前記キャリアとの間において前記基板の受け渡しを行うための基板搬送機構と、前記複数のプローブ装置本体の各保持部に対して共通に設けられ、各保持部との間で前記基板載置台の受け渡しを行うための載置台搬送機構と、この載置台搬送機構に組み合わせて設けられ、前記基板載置台を鉛直軸回りに回転させる回転機構及びこの回転機構をＸ方向、Ｙ方向に移動させるＸＹ移動機構と、前記回転機構により回転する部位に設けられ、前記プローブカードのプローブを撮像する第１の撮像手段と、前記載置台搬送機構上の基板載置台に保持された基板の被検査チップの電極パッドを撮像するための第２の撮像手段と、を備え、
   前記制御部は、プローブ装置本体毎に前記第１の撮像手段及び第２の撮像手段の各撮像結果に基づいて、被検査チップとプローブとを接触させることができるように前記回転機構及び前記ＸＹ移動機構を介して前記載置台搬送機構上の基板載置台の位置を調整し、位置調整された当該基板載置台を前記載置台搬送機構から対応するプローブ装置本体の保持部に受け渡すと共に前記基板載置台上の基板の電極パッドをプローブに接触させるように制御信号を出力するものであり、
   前記基板載置台を前記載置台搬送機構から対応するプローブ装置本体の保持部に受け渡すと共に基板載置台上の基板の電極パッドをプローブに接触させる動作は、前記載置台搬送機構により基板載置台上の基板の電極パッドが対応するプローブ装置本体のプローブの下方に位置するように当該基板載置台を搬送し、次いでこの状態のまま前記載置台搬送機構に形成された開口部を介して下方側から前記保持部により前記基板載置台を突き上げる動作であることを特徴とするプローブ装置。
7. 多数の被検査チップが配列された基板を基板載置台上に載置してプローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを一括して接触させて被検査チップの検査を一括して行うプロービング方法において、
   複数の基板が収納されたキャリアから基板搬送機構により基板を取り出す工程と、
   次いで基板載置台を鉛直軸回りに回転させる回転機構及びこの回転機構をＸ方向、Ｙ方向に移動させるＸＹ移動機構を備えた載置台搬送機構を用い、前記基板搬送機構により、前記回転機構により回転する部位に保持された前記基板載置台上に基板を受け渡す工程と、
   前記回転機構により回転する部位に設けられた第１の撮像手段により、複数のプローブ装置本体から選択されたプローブ装置本体のプローブカードのプローブを撮像する工程と、
   プローブ装置本体の外に設けられた第２の撮像手段により、前記載置台搬送機構上の基板載置台に保持された基板の被検査チップの電極パッドを撮像する工程と、
   プローブ装置本体毎に前記第１の撮像手段及び第２の撮像手段の各撮像結果に基づいて、被検査チップとプローブとを接触させることができるように前記回転機構及びＸＹ移動機構を介して前記載置台搬送機構上の基板載置台の位置を調整する工程と、
   位置調整された基板載置台を載置台搬送機構から対応するプローブ装置本体の保持部に受け渡すと共に基板載置台上の基板の電極パッドをプローブに接触させる工程と、を含み、
   前記基板載置台を載置台搬送機構から対応するプローブ装置本体の保持部に受け渡すと共に基板載置台上の基板の電極パッドをプローブに接触させる工程は、前記載置台搬送機構により基板載置台上の基板の電極パッドを対応するプローブ装置本体のプローブに接触させ、この状態のまま当該基板載置台を載置台搬送機構から保持部に受け渡す動作であることを特徴とするプロービング方法。
8. 前記基板載置台の位置を調整する工程は、前記載置台搬送機構の搬送機構本体に設けられた前記ＸＹ移動機構により行われることを特徴とする請求項７に記載のプロービング方法。
9. 前記プローブ装置本体は横並びに複数台設けられ、
   前記複数のプローブ装置本体から選択されたプローブ装置本体に対して載置台の受け渡しを行うときには、当該プローブ装置本体と前記載置台搬送機構との間において載置台の受け渡しができるように、当該載置台搬送機構を前記プローブ装置本体の並びに平行に移動させる工程を行うことを特徴とする請求項７または８に記載のプロービング方法。
10. 前記基板載置台上に基板を受け渡す工程は、前記基板搬送機構と前記載置台搬送機構との間で基板を受け渡すための受け渡し手段において行うことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一つに記載のプロービング方法。
11. 前記受け渡し手段は、基板を突き上げるための昇降ピンを備え、
    前記基板載置台は、前記昇降ピンが貫通する貫通孔を備え、
    前記基板載置台上に基板を受け渡す工程は、前記基板載置台を貫通する昇降ピンにより突き上げられた状態を介して前記基板搬送機構と前記載置台搬送機構との間で前記基板の受け渡しを行う工程であることを特徴とする請求項１０に記載のプロービング方法。
12. 多数の被検査チップが配列された基板を基板載置台上に載置してプローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを一括して接触させて被検査チップの検査を一括して行うプロービング方法において、
    複数の基板が収納されたキャリアから基板搬送機構により基板を取り出す工程と、
    次いで基板載置台を鉛直軸回りに回転させる回転機構及びこの回転機構をＸ方向、Ｙ方向に移動させるＸＹ移動機構を備えた載置台搬送機構を用い、前記基板搬送機構により、前記回転機構により回転する部位に保持された前記基板載置台上に基板を受け渡す工程と、
    前記回転機構により回転する部位に設けられた第１の撮像手段により、複数のプローブ装置本体から選択されたプローブ装置本体のプローブカードのプローブを撮像する工程と、
    プローブ装置本体の外に設けられた第２の撮像手段により、前記載置台搬送機構上の基板載置台に保持された基板の被検査チップの電極パッドを撮像する工程と、
    プローブ装置本体毎に前記第１の撮像手段及び第２の撮像手段の各撮像結果に基づいて、被検査チップとプローブとを接触させることができるように前記回転機構及びＸＹ移動機構を介して前記載置台搬送機構上の基板載置台の位置を調整する工程と、
    位置調整された基板載置台を載置台搬送機構から対応するプローブ装置本体の保持部に受け渡すと共に基板載置台上の基板の電極パッドをプローブに接触させる工程と、を含み、
    前記基板載置台を載置台搬送機構から対応するプローブ装置本体の保持部に受け渡すと共に基板載置台上の基板の電極パッドをプローブに接触させる工程は、前記載置台搬送機構により基板載置台上の基板の電極パッドが対応するプローブ装置本体のプローブの下方に位置するように当該基板載置台を搬送し、次いでこの状態のまま前記載置台搬送機構に形成された開口部を介して下方側から前記保持部により前記基板載置台を突き上げる動作であることを特徴とするプロービング方法。
13. コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項７ないし１２のいずれか一つに記載のプロービング方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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