JP7474407B2 - Prober and probe inspection method - Google Patents

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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 a probe inspection method for inspecting the electrical characteristics of multiple semiconductor devices (chips) formed on a semiconductor wafer, and in particular to a multi-stage prober and a probe inspection method equipped with multiple measurement units.

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。 The semiconductor manufacturing process involves many steps, and various inspections are performed at each manufacturing step to ensure quality and improve yield. For example, when multiple semiconductor device chips are formed on a semiconductor wafer, wafer-level inspection is performed in which the electrode pads of the semiconductor device of each chip are connected to a test head, power and test signals are supplied from the test head, and the signals output by the semiconductor device are measured by the test head to electrically inspect whether they are 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 using a dicer. Of the cut chips, only those that are confirmed to be functioning properly are packaged in the next assembly process; malfunctioning chips are removed from the assembly process. The packaged final products then undergo shipping inspection.

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 testing is performed using a prober that contacts the electrode pads of each chip on the wafer with a probe. The probes are electrically connected to the terminals of the test head, and power and test signals are supplied from the test head to each chip via the probes, while the output signals from each chip are detected by the test head to measure whether they are operating normally.

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 more miniaturized (integrated) in order to reduce manufacturing costs, and the number of chips formed on a single wafer is becoming very large. As a result, the time required to inspect a single wafer using a prober is also increasing, and there is a demand for improving throughput. In order to improve throughput, multi-probing is being used, in which multiple probes are provided to enable simultaneous inspection of multiple chips. In recent years, the number of chips inspected simultaneously has been increasing, and attempts are being made to inspect all chips on a wafer simultaneously. As a result, the allowable error in aligning the contact between the electrode pads and the probes is decreasing, and there is a demand for improving 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. However, increasing the number of probers causes the problem that the installation area for the probers in the production line also increases. Furthermore, increasing the number of probers increases the equipment costs accordingly. For this reason, there is a demand to increase throughput while suppressing increases in installation area and equipment 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 equipped with multiple measurement units. In this prober, an alignment device that aligns the wafer and probe card relative to each other is configured to be able to move between each measurement unit. This allows the alignment device to be shared by each measurement unit, saving space and reducing 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。 The prober described in Patent Document 1 employs a vacuum suction method for holding the wafer chuck against the probe card. 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 pulled toward the probe card, whereby a contact operation is performed in which the electrode pads of each chip on the wafer come into contact with each probe on the probe card.

特開2016-032110号公報JP 2016-032110 A

ところで、特許文献1に記載されたプローバでは、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。 In the prober described in Patent Document 1, before decompression of the internal space formed between the wafer chuck and the probe card begins, the lifting mechanism of the alignment device raises the wafer chuck toward the probe card, and each probe of the probe card is brought into contact with the electrode pad of each chip on the wafer at a predetermined pressure.

しかしながら、アライメント装置の昇降機構によってプローブカードの各プローブをウエハの各チップの電極パッドに接触させる際、いわゆるオーバードライブの程度によっては、内部空間を減圧したときに必要以上の接触圧がかかってしまい、ウエハにダメージを与えてしまう場合がある。 However, when the lifting mechanism of the alignment device brings each probe of the probe card into contact with the electrode pads of each chip on the wafer, depending on the degree of so-called overdrive, more contact pressure than necessary may be applied when the internal space is depressurized, which may result in damage to the wafer.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウエハにダメージを与えることなく、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 was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a prober and a probe inspection method that can achieve good contact between the electrode pads on the wafer and the probes without damaging the wafer.

上記目的を達成するために、以下の発明を提供する。 To achieve the above objective, 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、機械的昇降手段による昇降動作を制御する昇降制御手段であって、プローブがウエハの電極パッドに接触するコンタクト位置までウエハチャックを移動させる昇降制御手段と、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、コンタクト位置からプローブがウエハの電極パッドにオーバードライブの状態で接触するオーバードライブ位置までウエハチャックを移動させる吸引制御手段と、を備える。 The prober according to the first aspect of the present invention comprises a wafer chuck for holding a wafer, a probe card having a plurality of probes on a surface facing the wafer chuck, an annular seal member forming an internal space between the wafer chuck and the probe card, a mechanical lifting means having a wafer chuck fixing part for removably fixing the wafer chuck and for lifting and lowering the wafer chuck fixed to the wafer chuck fixing part, a suction means for adsorbing and holding the wafer chuck to the probe card side by reducing the pressure in the internal space, a lifting control means for controlling the lifting operation by the mechanical lifting means, the lifting control means for moving the wafer chuck to a contact position where the probes contact the electrode pads of the wafer, and a suction control means for controlling the suction operation by the suction means, the suction control means for moving the wafer chuck from the contact position to an overdrive position where the probes contact the electrode pads of the wafer in an overdrive 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、吸引制御手段は、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。 In the prober according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the suction control means starts the suction operation by the suction means before the internal space becomes sealed.

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 or 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 lifting 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工程であって、プローブがウエハの電極パッドに接触するコンタクト位置までウエハチャックを移動させるウエハチャック移動工程と、吸引手段により内部空間を減圧する工程であって、コンタクト位置からプローブがウエハの電極パッドにオーバードライブの状態で接触するオーバードライブ位置までウエハチャックを移動させる吸引工程と、を備える。 The probe inspection method according to the fourth aspect of the present invention is a probe inspection method in a prober including a wafer chuck for holding a wafer, a probe card having a plurality of probes on a surface facing the wafer chuck, an annular seal member forming an internal space between the wafer chuck and the probe card, a mechanical lifting means having a wafer chuck fixing part for removably fixing the wafer chuck and for raising and lowering the wafer chuck fixed to the wafer chuck fixing part, and a suction means for adsorbing and holding the wafer chuck to the probe card side by reducing the pressure of the internal space, the method including a step of moving the wafer chuck toward the probe card by the mechanical lifting means, a wafer chuck moving step of moving the wafer chuck to a contact position where the probes contact the electrode pads of the wafer, and a step of reducing the pressure of the internal space by the suction means, a suction step of moving the wafer chuck from the contact position to an overdrive position where the probes contact the electrode pads of the wafer in an overdrive state.

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、吸引工程は、内部空間が密閉状態となる前に開始される。 The probe inspection method according to the fifth aspect of the present invention is the fourth aspect, in which the suction process is started before the internal space becomes sealed.

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、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。 The probe inspection method according to the sixth aspect of the present invention is the fourth or fifth aspect, in which the suction step sets the amount of suction by the suction means based on the moving speed of the wafer chuck by the mechanical lifting means.

本発明によれば、ウエハにダメージを与えることなく、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。 The present invention makes it possible to achieve good contact between the electrode pads on the wafer and the probes without damaging the wafer.

本実施形態のプローバの全体構成を示した外観図FIG. 1 is an external view showing the overall configuration of a prober according to an embodiment of the present invention; 本実施形態のプローバの全体構成を示した平面図FIG. 2 is a plan view showing the overall configuration of the prober according to the present 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FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a measurement unit in the prober of the present 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FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of a measurement section in the measurement unit shown in FIG. 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FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of a control device of the prober according to the present 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1 is a flowchart showing a contact operation in the prober of the present 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FIG. 2 is a diagram for explaining a contact operation in the prober of the present 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FIG. 2 is a diagram for explaining a contact operation in the prober of the present 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FIG. 1 is a timing chart showing an example of a contact operation in the prober of the present embodiment. 本実施形態のプローバにおけるコンタクト動作の他の例を示したタイミングチャート図FIG. 11 is a timing chart showing another example of the contact operation in the prober of the present embodiment. 本実施形態のプローバにおけるコンタクト動作の他の例を示したタイミングチャート図FIG. 11 is a timing chart showing another example of the contact operation in the prober of the present 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。 A preferred embodiment of the present invention will now be described 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。 Figures 1 and 2 are an external view and a plan view showing the overall configuration of the 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 Figures 1 and 2, the prober 10 of this embodiment includes a loader section 14 that supplies and retrieves a wafer W (see Figure 4) to be inspected, and a measurement unit 12 arranged adjacent to the loader section 14. The measurement unit 12 has multiple measurement sections 16, and when a 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 on the wafer W (wafer-level inspection). The wafer W inspected by each measurement section 16 is then retrieved by the loader section 14. The prober 10 also includes an operation panel 22, a control device 60 (see Figure 5), which will be described later, and the like.

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 has 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 is equipped with 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). The transport unit 24 also has a transport arm 26 that is configured to be freely extended and retracted back and forth by the transport unit drive mechanism. An adsorption pad (not shown) is provided on the upper surface of the transport arm 26, and the transport arm 26 holds the wafer W by vacuum adsorbing the back surface of the wafer W with this adsorption pad. As a result, the wafer W in the wafer cassette 20 is taken out by the transport arm 26 of the transport unit 24 and transported to each measurement section 16 of the measurement unit 12 while being held on its upper surface. In addition, the inspected wafer W is returned to the wafer cassette 20 from each measurement section 16 by 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における測定部16の構成を示した概略図である。 Figure 3 is a schematic diagram showing the configuration of the measurement unit 12 in the prober 10 of this embodiment. Figure 4 is a schematic diagram showing the configuration of the measurement section 16 in the measurement unit shown in Figure 3.

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 stacked structure (multi-tier structure) in which multiple measurement sections 16 are stacked in multiple tiers, and each measurement section 16 is arranged two-dimensionally along the X and Z directions. In this embodiment, as an example, four measurement sections 16 are stacked in the X direction in three tiers 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 is equipped with a housing (not shown) having a lattice shape in which multiple frames are combined in a lattice shape. This housing is formed by combining multiple frames extending in the X direction, Y direction, and Z direction in a lattice shape, and components of the measurement section 16 are arranged in each space formed by these frames.

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 measurement unit 16 has the same configuration, and includes a head stage 30, a probe card 32, and a wafer chuck 34, as shown in FIG. 4. Each measurement unit 16 is also provided with a test head (not shown). The test head is supported above the head stage 30 by a test head holder (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 part of the housing, and a probe card 32 is removably attached and fixed to the head stage 30. The probe card 32 attached and fixed to the head stage 30 is arranged to face the wafer holding surface 34a of the wafer chuck 34. 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 number of probes 36, such as cantilevers or spring pins, arranged to correspond to the position of the electrode pads of each chip on 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, while the output signal from each chip is detected by the test head to measure whether it is operating normally. Note that the connection configuration between the probe card 32 and the test head is not an essential part of the present invention, so a detailed description 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 contacts the electrode pad with a predetermined contact pressure by raising the contact point from the tip position of the probe 36. When the probe 36 contacts the electrode pad in an overdrive state during electrical testing, the tip of the probe 36 sinks into the surface of the electrode pad and forms a needle mark on the surface of the electrode pad. Note that overdrive refers to a state in which the electrode pad, i.e., the surface of the wafer W, is raised by a distance α to a position higher than the tip position of the probe 36 so that the electrode pad and the probe 36 are in reliable contact, taking into account the inclination of the wafer W and the arrangement surface of the tip of the probe 36, and the variation in the tip position of the probe 36. The amount of movement by which the surface of the wafer W is further raised from the tip position (contact position) of the probe 36, i.e., the above distance α, is referred to as the 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 fixes the wafer W by vacuum suction. The wafer chuck 34 has a wafer holding surface 34a on which the 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 the suction path connecting the suction device 44 and the suction path 42. The wafer suction solenoid valve 46 is controlled by a wafer suction solenoid valve control unit 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。 Outside the wafer holding surface 34a of the wafer chuck 34, an elastic ring-shaped seal member (chuck seal rubber) 48 is provided so as to surround the wafer W held on the wafer holding surface 34a. When the wafer chuck 34 is moved (raised) toward the probe card 32 by the Z-axis movement/rotation unit 72 described below, the ring-shaped seal member 48 comes into contact with the underside of the head stage 30, forming an internal space S (see FIG. 7) surrounded by the wafer chuck 34, the probe card 32, and the ring-shaped seal member 48. The ring-shaped seal member 48 is an example of an 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 of 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 electro-pneumatic regulator 54 is provided in the suction path connecting the suction device 44 and the suction path 52. The vacuum electro-pneumatic regulator 54 is a control valve that adjusts the internal pressure (degree of vacuum) of the internal space S. The vacuum electro-pneumatic regulator 54 is controlled by the suction control unit 114 (see FIG. 5) described later. The suction device 44 and the vacuum electro-pneumatic regulator 54 are examples of the 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。 Inside the wafer chuck 34, a heating/cooling mechanism (not shown) is provided as a heating/cooling source so that the electrical characteristics of the wafer W to be inspected can be inspected at a high temperature (e.g., up to 150°C) or at a low temperature (e.g., down to -40°C). Any suitable known heater/cooler can be used as the heating/cooling mechanism, and various types are possible, such as a double-layer structure with a heating layer of a surface heater and a cooling layer with a cooling fluid passage, or a single-layer heating/cooling device with a cooling tube wrapped around a heater embedded in a thermal conductor. Also, instead of electrical heating, a device that circulates a thermal fluid or 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 supported and fixed in a removable manner by the alignment device 70, which will be described later. The alignment device 70 moves the wafer chuck 34 in the X, Y, Z, and θ directions to perform relative alignment between the wafer W held by the wafer chuck 34 and the probe card 32.

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 is equipped with a Z-axis moving/rotating unit 72 that detachably supports and fixes the wafer chuck 34 and moves the wafer chuck 34 in the Z-axis direction while rotating it in the θ direction around the Z-axis, an X-axis moving stage 74 that supports the Z-axis moving/rotating unit 72 and moves it in the X-axis direction, and a Y-axis moving stage 76 that supports the X-axis moving stage 74 and moves it 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 stage 74, and the Y-axis moving stage 76 are each configured to move or rotate the wafer chuck 34 in a predetermined direction by a mechanical driving mechanism including at least a motor. The mechanical driving mechanism is, for example, a ball screw driving mechanism that combines a servo motor and a ball screw. The mechanical driving mechanism is not limited to a ball screw driving mechanism, and may be configured as a linear motor driving mechanism or a belt driving mechanism. The Z-axis moving/rotating unit 72, the X-axis moving stage 74, and the Y-axis moving stage 76 are configured so that the moving distance, moving direction, moving speed, and acceleration of the wafer chuck 34 can be changed by the respective control units described later. In this embodiment, the specific configuration is as follows.

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 the mechanical lifting means of the present invention, and includes a Z-axis drive motor 122 (e.g., a stepping motor, a servo motor, a linear motor, etc.) (see FIG. 5) for moving the wafer chuck 34 in the Z-axis direction, and a Z-axis encoder (e.g., a rotary encoder or a linear scale, etc.) (not shown) for detecting the movement 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 the desired movement speed or acceleration. In addition, the Z-axis encoder outputs an encoder signal according to 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 movement/rotation unit 72 also includes a rotary drive motor 124 (e.g., a stepping motor, servo motor, linear motor, etc.) (see FIG. 5) for rotating the wafer chuck 34 in the θ direction, and a rotary encoder (e.g., a rotary encoder, etc.) (not shown) for detecting the rotation angle of the wafer chuck 34 in the θ direction. The rotary drive motor 124 is controlled based on a motor control signal from a θ rotation control unit 108 (see FIG. 5) described later, and drives the wafer chuck 34 to move to a target position at a desired rotational speed or acceleration. The rotary encoder also outputs an encoder signal in response to 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 stage 74 is equipped with an X-axis drive motor 118 (e.g., 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 X-axis encoder (e.g., a rotary encoder or a linear scale, etc.) (not shown) for detecting the movement distance of the wafer chuck 34 in the X-axis 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 the target position at the desired movement speed or acceleration. In addition, the X-axis encoder outputs an encoder signal according to 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 stage 76 is equipped with a Y-axis drive motor 120 (e.g., 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 a Y-axis encoder (e.g., a rotary encoder or a linear scale, etc.) (not shown) for detecting the movement distance of the wafer chuck 34 in the Y-axis direction. The Y-axis drive motor 120 is controlled based on a motor control signal from the Y-axis movement control unit 104 (see FIG. 5), which will be described later, and drives the wafer chuck 34 to move to the target position at the desired movement speed or acceleration. In addition, the Y-axis encoder outputs an encoder signal in response to 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 for each stage (see FIG. 3), and is configured to be movable between the multiple measurement units 16 arranged on each stage by an alignment device drive mechanism (not shown). That is, the alignment device 70 is shared between the multiple measurement units 16 (four in this example) arranged on the same stage, and moves between the multiple measurement units 16 arranged on the same stage. The alignment device 70 that has moved to each measurement unit 16 is fixed in 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 to perform relative alignment between the wafer W held on the wafer chuck 34 and the probe card 32. Although not shown, the alignment device 70 is equipped with a needle position detection camera and a wafer alignment camera to detect the relative positional relationship between the electrode pads of each chip of the wafer W held on the wafer chuck 34 and the probe 36. The alignment device drive mechanism is also composed of mechanical drive mechanisms such as a ball screw drive mechanism, a linear motor drive mechanism, and 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。 The wafer chuck support surface 72a of the Z-axis moving/rotating part 72 constituting the upper surface of the alignment device 70 is provided with an elastic ring-shaped seal member (Z-axis seal rubber) 78 formed in a ring shape along the outer periphery. In addition, a suction port 80 is provided inside the ring-shaped seal member 78 of the wafer chuck support surface 72a. The suction port 80 is connected to the suction device 44 through a suction path 82 formed inside the wafer chuck 34. In the suction path connecting the suction device 44 and the suction path 82, a chuck fixing solenoid valve 84 and a throttle valve 86 are provided in this order from the suction device 44 side. The chuck fixing solenoid valve 84 is controlled by a chuck fixing solenoid valve control unit 112 (see FIG. 5) described later. The wafer chuck support surface 72a of the Z-axis moving/rotating part 72 is an example of the wafer chuck fixing part of the present invention. In addition, 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。 Positioning pins 88 are 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 to the alignment device 70 is always constant. 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 underside of the wafer chuck 34 at positions corresponding to each of the positioning pins 88. When the wafer chuck 34 is fixed by vacuum suction, the corresponding positioning pins 88 are engaged in the V-grooves of each V-block 90 to restrict the horizontal movement of the wafer chuck 34 (X-direction and Y-direction), thereby positioning the alignment device 70 and the wafer chuck 34 relative to each other.

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 is capable of fixing the wafer chuck 34, and for example, the wafer chuck 34 may be fixed by mechanical means, etc.

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。 Figure 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 stores data necessary for the operation and processing of each part of the prober 10. The control device 60 is realized by 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), and an input/output interface. In the control device 60, various programs such as a control program stored in the ROM are expanded into the RAM, and the programs expanded into the RAM are executed by the CPU, thereby realizing the functions of each part in the control device 60 shown in FIG. 5, 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 unit 100, an X-axis movement control unit 102, a Y-axis movement control unit 104, a Z-axis movement control unit 106, a θ rotation control unit 108, a wafer suction solenoid valve control unit 110, a chuck fixing solenoid valve control unit 112, and a suction control unit 114.

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 unit 100 provides overall control over each component of the prober 10. Specifically, the overall control unit 100 controls the operation (contact operation) of bringing the electrode pads of each chip on the wafer W to be inspected into contact with each probe 36 on the probe card 32. In addition to the contact operation, the overall control unit 100 also controls the movement of the alignment device 70 between each measurement unit 16, and controls the operation of wafer-level inspection using the test head. Note that controls other than the contact operation are not characteristic of the present invention, so 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、本発明の昇降制御手段の一例であり、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 controls the drive of the X-axis drive motor 118 provided on the X-axis moving stage 74 to move the X-axis moving stage 74 in the X-axis direction, thereby moving the wafer chuck 34 in the X-axis direction. The Y-axis movement control unit 104 controls the drive of the Y-axis drive motor 120 provided on the Y-axis moving stage 76 to move the Y-axis moving stage 76 in the Y-axis direction, thereby moving the wafer chuck 34 in the Y-axis direction. The Z-axis movement control unit 106 is an example of the elevation control means of the present invention, and controls the drive of the Z-axis drive motor 122 provided on the Z-axis moving/rotating unit 72 to elevate the Z-axis moving/rotating unit 72, thereby moving the wafer chuck 34 in the Z-axis direction. The θ rotation control unit 108 controls the drive of the rotation drive motor 124 provided on the Z-axis moving/rotating unit 72 to rotate the Z-axis moving/rotating unit 72 in the θ direction, thereby rotating the wafer chuck 34 in the θ direction.

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 the ON/OFF (open/close) of the wafer suction solenoid valve 46 to adjust the suction pressure by the suction port 40 and selectively switch between fixing and not fixing the wafer W to the wafer chuck 34.

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 selectively switches between fixing and not fixing the wafer chuck 34 to the Z-axis movement/rotation unit 72.

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 controls the operation of the vacuum electropneumatic regulator 54 to continuously adjust the internal pressure (degree of vacuum) of the internal space S. The suction control unit 114 is an example of the 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, the contact operation (one example of a probe inspection method) in the prober 10 of this embodiment will be described with reference to Figures 6 to 9. This operation is performed under the control of the overall control unit 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。また、図9における「チャック吸着圧力」とは、吸引制御部114が真空電空レギュレータ54の動作を制御する際に吸引口50に付与される吸引圧(負圧)の絶対値を示している。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。 Figure 6 is a flow chart showing the contact operation in the prober 10 of this embodiment. Figures 7 and 8 are diagrams for explaining the contact operation in the prober 10 of this embodiment. Figure 9 is a timing chart showing an example of the contact operation in the prober 10 of this embodiment. Note that "chuck height" in Figure 9 indicates the height position of the wafer chuck 34 (specifically, the position of the wafer holding surface 34a in the Z-axis direction). Also, "chuck suction pressure" in Figure 9 indicates the absolute value of the suction pressure (negative pressure) applied to the suction port 50 when the suction control unit 114 controls the operation of the vacuum electropneumatic regulator 54. Also, "Z-axis height" in Figure 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).

(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-action)
The pre-contact action will now be described.

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 measurement section 16 where the inspection will be performed, and then the wafer chuck 34 is transferred 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 essential part of the present invention, so 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。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 process)
After the wafer chuck 34 is delivered to the alignment device 70, as indicated by reference numeral 500A in Fig. 7, the chuck fixing solenoid valve control unit 112 turns on the chuck fixing solenoid valve 84 (open state) to attract and fix the wafer chuck 34 to the wafer chuck support surface 72a (see Fig. 4) of the Z-axis moving and rotating unit 72. At this time, the positioning pin 88 of the Z-axis moving and rotating unit 72 is engaged with the V-groove of the V-block 90 of the wafer chuck 34, thereby performing relative positioning between the alignment device 70 and 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。 After that, when the wafer W is supplied (loaded) to the wafer chuck 34 supported and fixed by the alignment device 70, the wafer suction solenoid valve control unit 110 turns the wafer suction solenoid valve 46 ON (open state) and suction-fixes the wafer W to the wafer holding surface 34a (see FIG. 4).

(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, under the control of the overall control unit 100, the X-axis movement control unit 102, the Y-axis movement control unit 104, and theta rotation control unit 108 control the X-axis drive motor 118, the Y-axis drive motor 120, and the rotation drive motor 124 based on the results of imaging by the needle position detection camera and the wafer alignment camera, to perform relative alignment between the wafer W held on the wafer chuck 34 and the probe card 32.

(ステップS14: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T1)。これにより、チャック吸着圧力(吸引口50に付与される負圧)は圧力値0から設定圧力値P1に向かって徐々に上昇する。なお、設定圧力値P1となるタイミングは少なくとも後述のウエハチャック固定解除工程が開始されるタイミング(図9の時間T3)よりも前または同時であることが好ましい。これにより、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)へのウエハチャック34の受け渡し動作を安定して行うことができる。
(Step S14: Suction process)
Next, the suction control unit 114 controls the operation of the vacuum electropneumatic regulator 54 to start suction through the suction port 50 (time T1 in FIG. 9). As a result, the chuck suction pressure (negative pressure applied to the suction port 50) gradually increases from pressure value 0 toward the set pressure value P1. Note that it is preferable that the timing at which the set pressure value P1 is reached is at least before or simultaneously with the timing at which the wafer chuck release process described below starts (time T3 in FIG. 9). This allows the wafer chuck 34 to be stably transferred from the alignment device 70 (Z-axis moving/rotating unit 72) to the head stage 30 (probe card 32 side).

ここで、上述した設定圧力値P1は、プローブカード32とウエハチャック34との間に内部空間S(密閉空間)が形成された状態において、後述のウエハチャック固定解除工程が行われた場合に、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H2)までウエハチャック34が上昇する値に設定される。吸引制御部114は、その設定圧力値P1(負圧)の圧力(負圧)が吸引口50に付与されるように真空電空レギュレータ54の動作を制御する。 The above-mentioned set pressure value P1 is set to a value at which the wafer chuck 34 rises to the appropriate overdrive amount (appropriate OD position H2) of the probe card 32 when the wafer chuck release process described below is performed in a state in which an internal space S (sealed space) is formed between the probe card 32 and the wafer chuck 34. The suction control unit 114 controls the operation of the vacuum electro-pneumatic regulator 54 so that the pressure (negative pressure) of the set pressure value P1 (negative pressure) is applied to the suction port 50.

なお、設定圧力値P1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、設定圧力値P1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内部空間Sに付与されるべき負圧が求められる。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設定圧力値P1を設定することが必要である。 The set pressure value P1 may be empirically or experimentally obtained, or may be obtained from a design value. For example, the set pressure value P1 can be determined from the reaction force (the reaction force when the probe 36 is crushed) received from the probe 36 when the wafer chuck 34 is raised to the appropriate overdrive amount of the probe card 32, and the total number of probes 36 provided on the probe card 32. If the total needle pressure of the probe card 32 (the sum of the pressures received from the probes 36) is known, the negative pressure to be applied to the internal space S can be obtained by dividing it by the area of the surface (adsorption surface) surrounded by the ring-shaped seal member 48. However, it is necessary to set the set pressure value P1 taking into account the weight of the wafer chuck 34 and the reaction force caused by crushing the ring-shaped seal member 48.

(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T2~T3)。具体的には、ウエハチャック34を所定の高さ位置(待機位置)H0からプローブ36の先端位置(コンタクト位置)H1まで移動させる。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。
(Step S16: Z-axis raising step)
7, the Z-axis movement control unit 106 controls the Z-axis drive motor 122 to raise the Z-axis moving/rotating unit 72, thereby moving the wafer chuck 34 toward the probe card 32 (times T2 to T3 in FIG. 9). Specifically, the wafer chuck 34 is moved from a predetermined height position (standby position) H0 to the tip position (contact position) H1 of the probe 36. The Z-axis raising step is an example of a wafer chuck moving step of the present invention.

Z軸上昇工程が行われるとき、ウエハチャック34の上昇に伴って、ウエハチャック34がコンタクト位置H1に到達する前にリング状シール部材48がヘッドステージ30に接触する。このとき、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。 When the Z-axis lifting process is performed, as the wafer chuck 34 lifts, the ring-shaped seal member 48 comes into contact with the head stage 30 before the wafer chuck 34 reaches the contact position H1. At this time, the internal space S formed between the wafer chuck 34 and the probe card 32 is sealed off from the outside.

ここで、本実施形態では、Z軸上昇工程において、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、Z軸上昇工程よりも先に開始された吸引工程が行われているので、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。 In this embodiment, when the wafer chuck 34 is moved toward the probe card 32 in the Z-axis lifting step, the suction step is started before the Z-axis lifting step, so that the wafer chuck 34 is not affected by the reaction force caused by the compression of the internal space S even after the ring-shaped seal member 48 comes into contact with the head stage 30 and the internal space S is sealed. This makes it possible to prevent abnormal contact between the probe card 32 and the wafer W, and to stably move the wafer chuck 34 toward the probe card 32 at a sufficient moving speed to remove the oxide film on the electrode pads.

また、本実施形態では、Z軸上昇工程が行われる際、吸引制御部114は、真空電空レギュレータ54の動作の制御として、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ことが好ましい。 In addition, in this embodiment, when the Z-axis rising process is performed, the suction control unit 114 preferably controls the operation of the vacuum electro-pneumatic regulator 54 by controlling the amount of suction based on the movement speed (rising speed) of the wafer chuck 34 during the Z-axis rising process.

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 sealing member 48 is A [ mm2 ] and the moving speed of the wafer chuck 34 is Vz [mm/s], the volume (capacity) V [mm3/s] that decreases per unit time of the internal space S formed between the wafer chuck 34 and the probe card 32 as the wafer chuck 34 moves after the ring-shaped sealing member 48 comes into contact with the head stage 30 is expressed by the following equation, so control is performed so that the suction amount is at least equal to or greater 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 · V z
As a result, when the wafer chuck 34 is moved toward the probe card 32, even after the ring-shaped sealing member 48 comes into contact with the head stage 30, the gas equivalent to the decrease in volume (capacity) of the internal space S caused by the movement of the wafer chuck 34 is sucked in, so that no reaction force is generated due to compression of the internal space S.

なお、吸引工程は、Z軸上昇工程において少なくとも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(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、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、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。 The suction process may be started at least before the ring-shaped seal member 48 comes into contact with the head stage 30 during the Z-axis raising process and the internal space S becomes sealed (see reference numeral 500B in FIG. 7). For example, the suction process may be started between the wafer chuck fixing process and the alignment process, or may be started prior to the wafer chuck fixing process. The suction process may also be started simultaneously with the wafer chuck fixing process or the alignment process.

(ステップS18:ウエハチャック高さ判断工程)
次に、Z軸移動制御部106は、ウエハチャック34の高さ位置がコンタクト位置H1に到達したか否かを判断する。この判断はウエハチャック34の高さ位置がコンタクト位置H1に到達するまで繰り返し行われ、ウエハチャック34の高さ位置がコンタクト位置H1に到達した場合には次のステップS20に進む。
(Step S18: Wafer chuck height determination process)
Next, the Z-axis movement control unit 106 judges whether or not the height position of the wafer chuck 34 has reached the contact position H1. This judgment is repeated until the height position of the wafer chuck 34 reaches the contact position H1, and when the height position of the wafer chuck 34 has reached the contact position H1, the process proceeds to the next step S20.

ウエハチャック34の高さ位置の検出方法としては、Z軸移動・回転部72に設けられるZ軸エンコーダの検出結果に基づいてウエハチャック34の高さ位置を検出する方法が好ましく用いられる。また、この方法に限らず、例えば、ウエハチャック34又はヘッドステージ30に設けた距離センサにより、ウエハチャック34とプローブカード32との間の距離(相対距離)を検出し、その検出結果からウエハチャック34の高さ位置を求めてもよい。 A preferred method for detecting the height position of the wafer chuck 34 is to detect the height position of the wafer chuck 34 based on the detection results of a Z-axis encoder provided on the Z-axis movement/rotation unit 72. In addition, this method is not limited to the above, and for example, a distance sensor provided on the wafer chuck 34 or the head stage 30 may be used to detect the distance (relative distance) between the wafer chuck 34 and the probe card 32, and the height position of the wafer chuck 34 may be obtained from the detection results.

(ステップS20:停止工程)
上述したウエハチャック高さ判断工程(ステップS18)において、ウエハチャック34の高さ位置がコンタクト位置H1に到達したと判断された場合、Z軸移動制御部106は、Z軸移動・回転部72の上昇を停止する。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量が0(ゼロ)の状態でウエハWの各チップの電極パッドに接触した状態となる。
(Step S20: Stopping process)
In the above-described wafer chuck height determination step (step S18), when it is determined that the height position of the wafer chuck 34 has reached the contact position H1, the Z-axis movement control unit 106 stops raising the Z-axis movement/rotation unit 72. As a result, each probe 36 of the probe card 32 comes into contact with the electrode pad of each chip on the wafer W with an overdrive amount of 0 (zero).

(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T3)。
(Step S22: Wafer chuck release process)
Next, as shown by the symbol 500E in FIG. 8, the chuck fixing solenoid valve control unit 112 turns the chuck fixing solenoid valve 84 OFF (closed state) and releases the fixation of the wafer chuck 34 by the suction port 80 (see FIG. 4) of the Z-axis movement/rotation unit 72 (time T3 in FIG. 9).

このとき、チャック吸着圧力(真空電空レギュレータ54により吸引口50に付与される圧力)は設定圧力値P1となっているので、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H2まで移動する(図9のT3~T4)。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 chuck suction pressure (pressure applied to the suction port 50 by the vacuum electropneumatic regulator 54) is at the set pressure value P1, so when the wafer chuck 34 is released from the Z-axis movement/rotation unit 72, the wafer chuck 34 is released from the Z-axis movement/rotation unit 72 and drawn toward the probe card 32 to the correct OD position H2 (T3-T4 in FIG. 9). This ensures that the electrode pads of each chip on the wafer W to be inspected and each probe 36 on the probe card 32 come into contact with each other at a predetermined contact pressure, without being affected by the inclination of the wafer W relative to the arrangement surface of the tips of the probes 36 or the variation in the tip positions of the probes 36.

このように本実施形態では、内部空間Sに負圧が付与されている状態でウエハチャック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 while negative pressure is applied to the internal space S, so that at the moment of switching between these processes, the wafer chuck 34 is never in a state where it is not fixed to either side (a free state), and the wafer chuck 34 can be transferred 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。 In addition, in this embodiment, the suction path connecting the suction path 82 of the Z-axis moving/rotating part 72 and the chuck fixing solenoid valve 84 is provided with a throttle valve 86, so that even if the wafer chuck 34 is released from the fixed position after the internal space S is depressurized, the negative pressure on the lower side (the Z-axis moving/rotating part 72 side) of the wafer chuck 34 is not suddenly lost. Therefore, when the wafer chuck 34 is pulled from both the upper and lower sides (i.e., both sides of the Z-axis moving/rotating part 72 and the probe card 32), the constraint from the lower side (i.e., the fixing force due to suction from the Z-axis moving/rotating part 72) is not suddenly lost, so that abnormal vibrations and abnormal contacts caused by the sudden movement of the wafer chuck 34 can be reduced. Therefore, the wafer chuck 34 can be prevented from suddenly detaching from the Z-axis moving/rotating part 72 when the wafer chuck fixing release process is performed, so that the transfer operation of the wafer chuck 34 can be performed more stably.

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。 In this embodiment, as an example, a configuration in which 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 solenoid valve 84 is shown, but it is sufficient that the throttle valve 86 is provided in the path connecting the suction port 80 of the Z-axis moving/rotating unit 72 and the suction device 44, and for example, the throttle valve 86 may be provided in the suction path 82 of the Z-axis moving/rotating unit 72.

(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T5~T6)。
(Step S24: Z-axis lowering process)
Next, as indicated by reference symbol 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 T5 to T6 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。 When the wafer chuck 34 is transferred from the alignment device 70 (Z-axis movement/rotation unit 72) to the head stage 30 (probe card 32 side) in this manner, each probe 36 of the probe card 32 comes into contact with the electrode pads of each chip on the wafer W with uniform contact pressure, and the wafer-level inspection is ready to begin. After that, power and test signals are supplied from the test head to each chip on the wafer W via each probe 36, and electrical operation inspection is performed by detecting the signals output from each chip.

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。 After the wafer chuck 34 is transferred from the alignment device 70 (Z-axis movement/rotation unit 72) to the head stage 30 (probe card 32 side), the alignment device 70 moves to another measurement unit 16, where the contact operation is performed in the same procedure, and wafer-level inspection is performed sequentially.

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

本実施形態によれば、ウエハチャック34をコンタクト位置H1まで移動させる動作はZ軸移動・回転部72によって行われ、それ以降のオーバードライブは内部空間Sの減圧による真空吸着によって行われる。これにより、Z軸移動・回転部72によるコンタクト動作は電極パッド上の酸化膜を除去する程度に抑えられるので、ウエハWにダメージを与えることなく、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 this embodiment, the operation of moving the wafer chuck 34 to the contact position H1 is performed by the Z-axis movement/rotation unit 72, and the overdrive thereafter is performed by vacuum suction due to the reduced pressure in the internal space S. As a result, the contact operation by the Z-axis movement/rotation unit 72 is limited to the extent of removing the oxide film on the electrode pads, so good contact can be achieved between the electrode pads on the wafer and the probes without damaging the wafer W.

また、本実施形態によれば、Z軸上昇工程が行われる前(正確には、少なくとも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が密閉状態となる前)に吸引工程が開始されるため、Z軸上昇工程において、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、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。 In addition, according to this embodiment, the suction process is started before the Z-axis lifting process is performed (more precisely, at least before the ring-shaped seal member 48 comes into contact with the head stage 30 and the internal space S is sealed), so that when the wafer chuck 34 is moved toward the probe card 32 in the Z-axis lifting process, it is not affected by the reaction force due to the compression of the internal space S even after the ring-shaped seal member 48 comes into contact with the head stage 30 and the internal space S is sealed. Therefore, since no excessive reaction force (a reaction force that tries to return the wafer chuck 34 to its original position) is generated in the wafer chuck 34, abnormal contact between the probe card 32 and the wafer W can be prevented, and defects such as damage to the probe card 32 and the wafer W can be prevented. In addition, it is possible to stably, efficiently, and accurately move the wafer chuck 34 toward the probe card 32 at a moving 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 in the wafer chuck 34.

なお、本実施形態では、好ましい態様の一例として、Z軸上昇工程が行われる前に吸引工程が開始される態様を示したが、必ずしもこの態様に限られるものではなく、例えば、図10に示すように、Z軸上昇工程と同時(またはそれよりも後)に吸引工程が開始されてもよい。また、図11に示すように、Z軸上昇工程が完了したタイミング(すなわち、ウエハチャック固定解除工程が行われるタイミング)と同時(またはそれよりも後)に吸引工程が開始されてもよい。 In this embodiment, as an example of a preferred embodiment, the suction process is started before the Z-axis raising process is performed. However, this is not necessarily limited to this embodiment. For example, as shown in FIG. 10, the suction process may be started simultaneously with (or after) the Z-axis raising process. Also, as shown in FIG. 11, the suction process may be started simultaneously with (or after) the timing at which the Z-axis raising process is completed (i.e., the timing at which the wafer chuck release process is performed).

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。 In addition, in this embodiment, there is no need to provide a shutter means on the wafer chuck 34, so the wafer chuck 34 does not have any components of the shutter means that act as heat dissipation elements, and the effect on the temperature distribution of the wafer chuck 34 can be eliminated. In addition, the elimination of the effect on the temperature distribution of the wafer chuck 34 improves the flatness of the wafer holding surface 34a of the wafer chuck 34. This allows the parallelism between the wafer W and the probe card 32 to be improved, making it possible to perform wafer-level inspection with high accuracy. In addition, the number of parts mounted on the wafer chuck 34 can be reduced, making it easier to balance the weight of the wafer chuck 34. As a result, it becomes possible to stably perform contact operations using the vacuum suction method without disrupting the weight balance of the wafer chuck 34.

なお、本実施形態では、好ましい態様の一例として、ウエハチャック34にシャッタ手段を設けない態様を示したが、必ずしもこの態様に限られるものではなく、ウエハチャック34にシャッタ手段が設けられていてもよい。ウエハチャック34に設けたシャッタ手段については、上述の特許文献1に記載されているので、ここでは説明を省略する。 In this embodiment, as an example of a preferred embodiment, a mode in which the wafer chuck 34 is not provided with a shutter means is shown, but this is not necessarily limited to this mode, and the wafer chuck 34 may be provided with a shutter means. The shutter means provided on the wafer chuck 34 is described in the above-mentioned Patent Document 1, so a description thereof will be omitted here.

また、本実施形態では、ウエハチャック固定解除工程が行われる前に内部空間Sに負圧が付与されている状態となっているので、ウエハチャック固定解除工程において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とき、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, a negative pressure is applied to the internal space S before the wafer chuck release process is performed. Therefore, when the wafer chuck 34 is released from the suction port 80 (see FIG. 4) of the Z-axis moving/rotating unit 72 in the wafer chuck release process, the unstable state (free state) in which the wafer chuck 34 is not fixed to either side at the moment of switching between these processes is eliminated, and the wafer chuck 34 can be transferred stably.

なお、本実施形態では、好ましい態様の一例として、ウエハチャック固定解除工程が行われる前にチャック吸着圧力が設定圧力値P1になっている態様を示したが、必ずしもこの態様に限られるものではなく、例えば、図10や図11に示すように、ウエハチャック固定解除工程が行われた後にチャック吸着圧力が設定圧力値P1になるようにしてもよい。 In this embodiment, as an example of a preferred embodiment, the chuck suction pressure is set to the set pressure value P1 before the wafer chuck release process is performed. However, this is not necessarily limited to this embodiment. For example, as shown in FIG. 10 and FIG. 11, the chuck suction pressure may be set to the set pressure value P1 after the wafer chuck release process is performed.

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をコンタクト位置とそれよりも下方の位置との間で上下(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 this embodiment, the Z-axis moving/rotating unit 72 may move the wafer chuck 34 up and down (in the Z direction) between the contact position and a position below the contact position to bring the electrode pads on the wafer W into contact with the probes 36 multiple times. The Z-axis moving/rotating unit 72 in this embodiment is configured with a mechanical drive mechanism including at least a motor (Z-axis drive motor 122), so that the moving distance and moving speed of the wafer chuck 34 can be adjusted with high precision. In addition, the Z-axis moving/rotating unit 72 can move the wafer chuck 34 at a moving speed that is sufficiently faster than the case where the wafer chuck 34 is moved toward the probe card 32 by reducing the pressure of the internal space S. Therefore, when the electrode pads on the wafer W are brought into contact with the probes 36, the oxide film (insulator) on the electrode pads can be removed by the contact of the probes 36, and good contact can be achieved between the electrode pads on the wafer W and the probes 36 without damaging the wafer W.

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。 In addition, in this embodiment, a throttle valve 86 that limits the flow rate of gas is provided in the path connected to the suction port 80 of the Z-axis moving/rotating unit 72. This makes it possible to prevent the wafer chuck 34 from suddenly detaching from the Z-axis moving/rotating unit 72 when the chuck fixing solenoid valve 84 is turned OFF (when open to the atmosphere), making it 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。 The prober and probe inspection method according to the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above examples, and various improvements and modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

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 10... prober, 12... measurement unit, 14... loader section, 16... measurement section, 18... load port, 20... wafer cassette, 22... operation panel, 24... transport unit, 26... transport 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... solenoid valve for wafer suction, 48... ring-shaped seal member, 50... suction port, 54... vacuum electro-pneumatic regulator, 56... communication path, 60... control device, 70... alignment device, 72... Z-axis movement/rotation section, 72a... wafer chuck support surface, 74... X-axis movement stage, 76 ...Y-axis moving stage, 78...ring-shaped seal member, 78...ring-shaped seal member, 80...suction port, 82...suction path, 84...electromagnetic valve for fixing chuck, 86...throttle valve, 88...positioning pin, 90...V-block, 92...Z-axis moving mechanism, 94...θ rotation mechanism, 100...overall control unit, 102...X-axis moving control unit, 104...Y-axis moving control unit, 106...Z-axis moving control unit, 108...θ rotation control unit, 110...electromagnetic valve for suction of wafer, 112...electromagnetic valve for fixing chuck, 114...suction control unit, 118...X-axis driving motor, 120...Y-axis driving motor, 122...Z-axis driving motor, 124...rotation driving motor, W...wafer, S...internal space

Claims (4)

ウエハを保持するウエハチャックと、
前記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、
前記ウエハチャックを昇降させる機械的昇降手段と、
前記ウエハチャックと前記プローブカードとの間の内部空間を減圧することにより前記ウエハチャックを前記プローブカード側に吸着保持する吸引手段と、
前記機械的昇降手段による昇降動作を制御する昇降制御手段であって、前記プローブが前記ウエハの電極パッドに接触するコンタクト位置まで前記ウエハチャックを移動させる昇降制御手段と、
前記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、前記コンタクト位置から前記プローブが前記ウエハの電極パッドにオーバードライブの状態で接触するオーバードライブ位置まで前記ウエハチャックを移動させる吸引制御手段と、
を備え、
前記オーバードライブとなる範囲での前記ウエハチャックの移動を、前記機械的昇降手段ではなく、前記吸引手段による前記内部空間の減圧によって行い、
前記吸引制御手段は、前記内部空間が密閉状態となる前に前記吸引手段による吸引動作を開始させ
前記吸引手段による吸引動作を開始後に、前記機械的昇降手段により前記ウエハチャックを上昇させ前記内部空間を密閉状態にする、
プローバ。
a wafer chuck for holding the wafer;
a probe card having a plurality of probes on a surface facing the wafer chuck;
a mechanical lifting means for lifting and lowering the wafer chuck;
a suction means for suction-holding the wafer chuck to the probe card side by reducing the pressure in an internal space between the wafer chuck and the probe card;
a lift control means for controlling a lift operation by the mechanical lift means, the lift control means moving the wafer chuck to a contact position where the probes come into contact with the electrode pads of the wafer;
a suction control means for controlling a suction operation by the suction means, the suction control means moving the wafer chuck from the contact position to an overdrive position where the probe contacts the electrode pad of the wafer in an overdrive state;
Equipped with
the movement of the wafer chuck within the overdrive range is performed by reducing the pressure in the internal space by the suction means, not by the mechanical lifting means;
The suction control means starts a suction operation by the suction means before the internal space is sealed ,
after starting the suction operation by the suction means, the mechanical lifting means raises the wafer chuck to seal the internal space;
Prover.
前記吸引制御手段は、前記機械的昇降手段による前記ウエハチャックの移動速度に基づいて前記吸引手段による吸引量を設定する、
請求項1に記載のプローバ。
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 lifting means.
2. The prober of claim 1.
ウエハを保持するウエハチャックと、
前記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、
前記ウエハチャックを昇降させる機械的昇降手段と、
前記ウエハチャックと前記プローブカードとの間の内部空間を減圧することにより前記ウエハチャックを前記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、
前記機械的昇降手段により前記ウエハチャックを前記プローブカードに向かって移動させる工程であって、前記プローブが前記ウエハの電極パッドに接触するコンタクト位置まで前記ウエハチャックを移動させるウエハチャック移動工程と、
前記吸引手段により前記内部空間を減圧する工程であって、前記コンタクト位置から前記プローブが前記ウエハの電極パッドにオーバードライブの状態で接触するオーバードライブ位置まで前記ウエハチャックを移動させる吸引工程と、
を備え、
前記オーバードライブとなる範囲での前記ウエハチャックの移動を、前記機械的昇降手段ではなく、前記吸引手段による前記内部空間の減圧によって行い、
前記吸引手段による吸引動作は、前記内部空間が密閉状態となる前に開始され
前記吸引手段による吸引動作を開始後に、前記機械的昇降手段により前記ウエハチャックを上昇させ前記内部空間を密閉状態にする、
プローブ検査方法。
a wafer chuck for holding the wafer;
a probe card having a plurality of probes on a surface facing the wafer chuck;
a mechanical lifting means for lifting and lowering the wafer chuck;
a suction means for suction-holding the wafer chuck to the probe card side by reducing the pressure in an internal space between the wafer chuck and the probe card;
A probe inspection method in a prober comprising:
a wafer chuck moving step of moving the wafer chuck toward the probe card by the mechanical lifting means to a contact position where the probes contact the electrode pads of the wafer;
a step of reducing the pressure of the internal space by the suction means, the suction step being for moving the wafer chuck from the contact position to an overdrive position where the probes contact the electrode pads of the wafer in an overdrive state;
Equipped with
the movement of the wafer chuck within the overdrive range is performed by reducing the pressure in the internal space by the suction means, not by the mechanical lifting means;
The suction operation by the suction means is started before the internal space is sealed ,
after starting the suction operation by the suction means, the mechanical lifting means raises the wafer chuck to seal the internal space;
Probe testing method.
前記吸引工程は、前記機械的昇降手段による前記ウエハチャックの移動速度に基づいて前記吸引手段による吸引量を設定する、
請求項3に記載のプローブ検査方法。
the suction step sets a suction amount by the suction means based on a moving speed of the wafer chuck by the mechanical lifting means;
The probe inspection method according to claim 3 .
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