KR100724169B1

KR100724169B1 - 탑재대 구동 장치 및 프로브 방법

Info

Publication number: KR100724169B1
Application number: KR1020047019856A
Authority: KR
Inventors: 요시오카하루히코
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2003-08-04
Publication date: 2007-05-31
Also published as: DE60309892D1; JP4300003B2; TWI302010B; US7106082B2; EP1538452B1; US20050127898A1; EP1538452A1; JP2004071909A; ATE346311T1; WO2004015434A1; EP1538452A4; CN1662821A; TW200406865A; KR20050004293A; CN100397091C; DE60309892T2

Abstract

본 발명의 탑재대의 탑재대 구동 장치는 웨이퍼를 탑재하는 탑재대(1)를 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동 기구(17)와, 탑재대를 상하 방향으로 이동시키는 승강 구동 기구(14)를 구비한다. 승강 구동 기구는, 수평 구동 기구(17)를 지지하고, 또한 수평 구동 기구를 승강시키는 제 1 승강 기구(18)와, 수평 구동 기구(17)상에서 탑재대를 지지하고, 탑재대를 압전 소자(19b)에 의해, 미소 거리 승강시키는 제 2 승강 기구(19)를 갖는다.

Description

탑재대 구동 장치 및 프로브 방법{PLACING TABLE DRIVE DEVICE AND PROBE METHOD}

본 발명은 탑재대의 탑재대 구동 장치 및 프로브 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 피검사체를 고속으로 검사할 수 있는 탑재대의 탑재대 구동 장치 및 프로브 방법에 관한 것이다.

반도체 장치의 제조 공정에서, 웨이퍼상에 형성된 디바이스의 전기적 특성이 검사된다. 예컨대, 이 검사에는, 도 7에 도시하는 바와 같은 탑재대의 탑재대 구동 장치를 구비한 프로브 장치를 사용할 수 있다. 프로브 장치의 프로버실내에는, 웨이퍼(W)를 탑재하는 승강 기구를 내장하는 탑재대(1)와, 이 탑재대(1)를 지지하며, 또한 X 방향으로 이동 가능한 X 스테이지(2)와, 이 X 스테이지(2)를 지지하고, 또한 Y 방향으로 이동 가능한 Y 스테이지(3)가 배치된다. 웨이퍼(W)의 전기적 특성을 검사할 때에는, X 스테이지(2) 및 Y 스테이지(3)가 X, Y 방향으로 이동함으로써, 회전 탑재대(1)는 X, Y 방향으로 이동되고, 또한 회전 기구(1a)에 의해 탑재대는 θ 방향으로 회전되어서, 웨이퍼와 프로브 카드 사이의 위치 맞춤이 실행된다. 그 다음, 탑재대(1)가 승강 기구에 의해 Z 방향으로 승강함으로써, 웨이퍼(W)에 프로빙 카드(도시하지 않음)의 프로브가 접촉한 상태에서, 웨이퍼(W)의 전기적 특성이 검사된다.

X 스테이지(2)는 볼 나사(2a)의 정역 회전에 의해 Y 스테이지(3)상에 배치된 한쌍의 가이드 레일(2b)을 따라 X 방향으로 왕복 이동한다. Y 스테이지(3)는 볼 나사(3a)의 정역 회전에 의해 스탠드(4)에 배치된 한쌍의 가이드 레일(3b)을 따라서 Y 방향으로 왕복 이동한다. 탑재대(1)의 승강 기구는 예컨대 볼 나사, 모터 및 승강 가이드를 구비할 수 있다. 볼 나사가 모터에 의해 정역 회전하면, 탑재대(1)는 승강 가이드를 따라 승강한다. 참조부호(3c)는 모터, 참조부호(3d)는 회전량 검출기이다.

프로브 장치는 프로빙 카드(probing card)의 프로브와 웨이퍼(W)의 전극 패드의 위치를 맞춤(얼라인먼트)하기 위한 얼라인먼트 기구(5)를 구비하고 있다. 이 얼라인먼트 기구(5)는 얼라인먼트 이동 기구(5c)에 장착된 상측 카메라(5b)[웨이퍼(W)를 촬상함]와, 탑재대(1)에 설치된 하측 카메라(5a)(프로브를 촬상함)를 구비한다. 얼라인먼트 이동 기구(5c)는 한쌍의 가이드 레일(도시하지 않음)을 따라서 프로버실의 최내부로부터 중앙의 센터(화살표 Y 방향)로 이동한다. 얼라인먼트 이동 기구(5c)는 웨이퍼(W)의 전극 패드와 프로브의 얼라인먼트를 실행한다.

디바이스는 해마다 고집적화되어 오고 있다. 한번에 검사하는 디바이스수(동일 측정수)가 증가하고 있다. 프로브로부터 웨이퍼(W)에 인가되는 콘택트 하중이 현저히 증가하고 있다. 이에 수반하여, 탑재대(1)의 고강성화가 필요하게 되 고, 탑재대(1)가 대중량화하고 있다. 검사의 처리 효율을 향상하기 위해서, X, Y스테이지(2, 3) 및 승강 기구의 고속화가 요구된다. 웨이퍼(W)의 대구경화 등에 의해, 장치가 대형화, 대중량화하고 있다.

종래의 프로브 장치는 탑재대(1)가 X, Y 스테이지(2, 3)상에 배치되어 있다. 이 때문에, 콘택트 하중이 증가함으로써, 탑재대(1)는 고강성화 및 대중량화한다. 대중량화한 탑재대(1)가 배치되는 X, Y 스테이지(2, 3)의 고속화와, 탑재대(1)의 승강 기구의 고속화도 어려워진다. 이 때문에, 검사의 고속화가 어려워진다. 탑재대(1)의 승강 기구의 볼 나사의 강성이나, 모터 토크의 한계 등에 의해, 탑재대(1)를 승강하는 속도를 고속화하는 것에도 한계가 있다.

발명의 요약

본원 발명의 제 1 실시예에 따라, 피검사용 기판을, 그 탑재면상에 탑재하는 탑재대를 수평 방향 및 상하 방향으로 이동하도록 구성된 탑재대 구동 장치가 제공된다. 이 탑재대 구동 장치는, 상기 탑재대를 지지하고, 또한 상기 탑재대를 상하 방향으로 승강시키도록 구성된 제 2 승강 기구와; 상기 제 2 승강 기구를 지지하고, 또한 상기 제 2 승강 기구를 수평면상에 있는 X 및 Y 방향으로 이동하도록 구성된 제 1 수평 구동 기구와; 상기 제 1 수평 구동 기구를 지지하고, 또한 상기 제 1 수평 구동 기구를 상하 방향으로 승강시키도록 구성된 제 1 승강 기구를 구비한다.

상기 탑재대 구동 장치는 하기 (a) 내지 (h)중 어느 하나를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 하기 (a) 내지 (h)중 어느 복수개를 조합하여 구비하는 것이 바람직하다.

(a) 상기 제 2 승강 기구는 복수의 직선 방향 구동 부재를 갖고, 상기 복수의 직선 방향 구동 부재는 상기 탑재대를 복수 개소에서 지지하는 동시에, 상기 탑재대를 상하 방향으로 승강시키도록 구성된다.

(b) 상기 직선 방향 구동 부재는 압전 효과 부재 및 볼 나사 중 하나를 구비한다.

(c) 상기 제 2 승강 기구는 수평 방향의 구동력을 발생하는 적어도 하나의 제 2 수평 방향 구동 기구와, 상기 제 2 수평 방향 구동 기구의 수평 방향 구동력을 상하 방향의 구동력으로 변환하는 적어도 하나의 방향 변환 장치를 갖는다.

(d) 상기 방향 변환 장치는, 상기 제 1 수평 구동 기구상에 이동 가능하게 배치되고, 상기 제 2 수평 방향 구동 기구의 수평 방향 구동력에 의해 수평 방향으로 진퇴되는 제 1 쐐기 부재와, 상기 탑재대의 하부에 고정된 제 2 쐐기 부재를 구비하며, 여기서, 상기 제 1 쐐기 부재는 상기 제 2 쐐기 부재에 대향 배치되고, 상기 제 2 수평 방향 구동 기구의 수평 방향 구동력에 의해 상기 제 1 쐐기 부재가 수평 방향에 있어서 진퇴함으로써, 상기 제 2 쐐기 부재가 이동하고, 상기 제 2 쐐기 부재의 이동에 의해, 상기 탑재대는 상하 방향으로 승강된다.

(e) 상기 방향 변환 장치는, 선회 부재로서, 압전 소자의 수평 방향 구동력에 의해 선회되고, 상기 선회 부재의 선단부는 상기 탑재대의 하부에 접촉하고, 상기 선회 부재가 선회함으로써, 상기 선단부는 상기 탑재대를 상하 방향으로 승강 하는, 상기 선회 부재와, 상기 선회 부재를 선회 가능하게 지지하는 지지 부재를 구비한다.

(f) 상기 제 1 승강 기구는 상기 제 1 수평 구동 기구를 지지하고 상하 방향으로 이동 가능한 지지체와, 상기 지지체의 상하 방향의 이동을 가이드하는 가이드 부재와, 이 가이드 부재를 따라서 상기 지지체를 승강시키도록 구성된 볼 나사와 모터를 갖는 적어도 하나의 제 1 승강 수단을 구비한다.

(g) 상기 제 1 승강 기구는, 상기 제 1 수평 구동 기구를 상하 방향으로 승강시키는 역할에 부가하여, 상기 탑재대의 상기 탑재면을 상기 탑재대의 상측에 배치된 프로빙 카드와 평행하게 되도록, 상기 탑재대의 경사 각도를 조정하는 역할도 한다.

(h) 상기 제 1 승강 기구는 복수의 제 1 승강 수단을 구비하며, 각 제 1 승강 수단은 상기 제 1 수평 구동 기구를 회전 지지 기구를 거쳐서 지지하는 동시에, 상기 제 1 수평 구동 기구를 상하 방향으로 승강시키도록 구성된다.

본원 발명의 제 2 실시예에 따라서, 테스터 및 탑재대를 구비한 프로브 장치를 이용하여, 피검사용 기판상의 피검사체의 전기적 특성을 검사하는 프로브 방법이 제공된다. 상기 프로브 방법은,

(a1) 상기 탑재대의 탑재면상에 상기 피검사용 기판을 탑재하는 단계와,

(a2) 상기 피검사용 기판상에 형성된 피검사체의 위치와, 상기 탑재대의 상측에 배치된 프로빙 카드의 복수의 프로브 중의 소정의 프로브의 위치를 검출하는 단계와,

(a3) 상기 탑재대를 X, Y, Z 방향으로 이동시켜서, 상기 탑재대상의 상기 피검사용 기판상의 피검사체와, 상기 탑재대의 상부에 배치된 상기 프로빙 카드의 상기 프로브를 위치 맞춤하는 단계와,

(a4) 제 1 승강 기구에 의해, 상기 탑재대를 상기 프로빙 카드를 향해서 상승시키고, 이 상승에 의해, 상기 탑재대상의 상기 피검사체는 상기 프로빙 카드의 상기 복수의 프로브에는 접촉하지 않는 단계와,

(a5) 제 2 승강 기구에 의해, 상기 탑재대를 상기 프로브를 향해서 과잉 구동하는 단계와,

(a6) 상기 테스터에 의해, 상기 피검사체의 전기적 특성을 검사하는 단계와,

(a7) 검사 종료 후, 상기 제 2 승강 기구에 의해 상기 탑재대는 하강되고, 상기 피검사체는 상기 프로브와 분리되는 단계와,

(a8) 수평 구동 기구에 의해, 상기 탑재대를 인덱스 이송하고, 이 인덱스 이송에 의해, 다음 피검사체를 상기 프로빙 카드의 상기 프로브 바로 아래의 위치로 이동하는 단계와,

(a9) 상기 (a5) 내지 (a8)을 반복함으로써, 피검사용 기판상의 소정의 피검사체의 전기적 특성을 검사하는 단계를 구비한다.

이 프로브 방법은 상기 단계 (a2)의 위치 검출후에, 또한 하기 단계 (a2')를 실시하는 것이 바람직하다.

(a2') 상기 제 1 승강 기구에 의해, 상기 탑재대의 상기 탑재면을 상기 탑재대의 상측에 배치된 상기 프로빙 카드의 상기 프로브 중의 소정의 프로브 선단 위치와 평행하도록, 상기 탑재대의 경사 각도를 조정한다.

도 1은 본 발명의 프로브 장치의 일 실시예의 프로버실측을 모식적으로 도시한 단면도,

도 2는 도 1에 도시하는 탑재대의 탑재대 구동 장치의 제 2 승강 기구를 확대하여 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 탑재대 구동 장치의 다른 실시 형태를 도시한 단면도,

도 4a는 도 1에 도시한 제 2 승강 기구의 승강 속도와 시간의 관계 및 웨이퍼와 프로브의 접촉 상태와 시간의 관계를 도시한 그래프,

도 4b는 종래의 승강 기구의 승강 속도와 시간의 관계 및 웨이퍼와 프로브의 접촉 상태와 시간의 관계를 도시한 그래프,

도 5는 본 발명의 탑재대 구동 장치의 다른 실시예를 모식적으로 도시한 단면도,

도 6은 본 발명의 탑재대 구동 장치의 또 다른 실시예를 모식적으로 도시한 단면도,

도 7은 종래의 프로브 장치에 적용된 탑재대의 탑재대 구동 장치의 일례를 도시한 사시도,

도 8은 제 1 승강 부재가 제 1 수평 구동 기구를 회전 지지 기구를 거쳐서 지지하도록 구성된, 제 1 승강 기구의 단면을 도시한 도면,

도 9는 볼 조인트 기구의 예를 도시한 단면도.

본 발명은 상기 과제중 적어도 하나를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은, 이하의 명세서에 기재되고, 그 일부는 상기 개시로부터 자명해지거나, 또는 본 발명의 실행에 의해 얻어질 것이다. 본 발명의 상기 목적 및 이점은, 여기에 특히 지적되는 수단과 조합에 의해 실현되고 얻어진다.

발명의 실시예

본원 발명은 웨이퍼 형상의 피검사용 기판상에 형성된 피검사체(집적 회로)의 전기적 특성을 검사하는 프로브 장치에 적절히 사용될 수 있다. 그러나, 본원 발명은, 이 프로브 장치에 있어서의 탑재대에 한정하지 않고, 일반 물품, 특히 피검사체를 탑재하는 탑재대를 수평 방향 및 상하 방향으로 이동시키기 위한 탑재대 구동 장치이다. 그러나, 이하에 있어서는, 그 설명의 편의상, 본원 발명이 피검사용 기판(웨이퍼)상에 형성된 피검사체(집적 회로)의 전기적 특성을 검사하기 위한 프로브 장치의 탑재대를 수평 방향, 상하 방향 등으로 이동시키는 용도로 적용된 탑재대 구동 장치에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 6에 도시된 실시예에 기초하여 본 발명을 설명한다. 본 실시예의 프로브 장치(10)는, 이하에 설명하는 점 이외에는 종래의 프로브 장치에 준하여 구성될 수 있다.

본 실시예의 프로브 장치(10)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 탑재하는 탑재대(1)와, 이 탑재대(1)를 지지하고 탑재대를 수평 방향으로 이동시키는 제 1 수평 구동 기구(17)와, 탑재대를 상하 방향으로 승강시키기 위한 승강 기구(14)와 얼라인먼트 기구(5a, 5b)를 구비할 수 있다.

또한, 탑재대(1)를 회전시키기 위한 회전 기구(1a)를 구비할 수 있다. 승강 기구(14)는 제 1 승강 기구(18)와 제 2 승강 기구(19)를 구비할 수 있다.

제 1 수평 구동 기구(17)는 Y 방향으로 이동하는 Y 테이블(13)과, 상기 Y 테이블상에 배치된 X 방향으로 이동하는 X 테이블(12)을 가질 수 있다.

제어 장치(11)의 제어하에서 프로버실(15)내에 있어서, 제 1 수평 구동 기구(17)는 탑재대(1)를 X 및 Y 방향으로 이동할 수 있다.

제 1 승강 기구(18)는 탑재대(1)를 Z 방향으로 상승시킴으로써, 탑재대(1)상의 웨이퍼(W)는 그 상측에 배치된 프로빙 카드(16)의 프로브(16a)와 전기적으로 접촉한다. 이 상태에서, 테스터(7)는 웨이퍼(W)상의 집적 회로의 전기적 특성을 검사한다.

X 테이블(12)은, 도 1에 도시한 바와 같이, Y 테이블(13)상에 배치된 한쌍의 X 방향 가이드 레일(12a)을 따라 왕복 이동할 수 있다. Y 테이블(13)은 지지판(18a)상에 배치된 한쌍의 Y 방향 가이드 레일(13a)을 따라 왕복 이동할 수 있다. X, Y 테이블(12, 13)은, 종래와 마찬가지로 볼 나사(2a, 3a)(도 7 참조)를 거쳐서, 모터(AC 서보 모터 등)(2d, 3d)(도 7 참조)에 연결된다. 모터가 볼 나사를 회전하면 X 테이블 및 Y 테이블은 X, Y 방향으로 이동한다. 따라서 X, Y 테이블(12, 13)은 탑재대(1)를 수평면내에서 X, Y 방향으로 이동시킨다. 이하에서는, 필요에 따라 양쪽 테이블(12, 13)을 포함하여 제 1 수평 구동 기구(17)라고 칭한다.

또한, 제 1 수평 구동 기구(17)는 탑재대(1)를 수평 방향으로 이동시키는 기구이면, 어느 기구라도 무방하다. 예컨대, 리니어 구동 원리에 기인하는 기구이어도 무방하다.

본 실시예에서는, 승강 기구는 도 1에 도시한 바와 같이, 제 1 승강 기구(18), 제 2 승강 기구(19)로 2분할되어 있다. 이 결과, 제 2 승강 기구(19)가 경량화되는 동시에, 제 1 수평 구동 기구(17)의 고속화를 실현할 수 있다. 제 1 승강 기구(18)는 그 지지판(18a)에 의해 제 1 수평 구동 기구(17) 및 탑재대(1)를 지지하는 동시에, 이것들을 일체적으로 승강시킨다. 제 2 승강 기구(19)는 제 1 수평 구동 기구(17)상에 배치될 수 있다. 제 2 승강 기구(19)는 탑재대(1)를 승강한다.

제 1 승강 기구(18)는 얼라인먼트시 혹은 탑재대(1)를 프로빙 카드에 접근시킬 때 등에, 탑재대(1)를 긴 거리(예컨대, 20mm 내지 50㎜)에 걸쳐 승강시킬 수 있다. 제 2 승강 기구(19)는 얼라인먼트후에 피검사체(P)의 전극 패드에, 프로빙 카드(16)의 프로브(16a)를 접촉시킬 때 혹은 양자를 분리시킬 때 등에 탑재대(1)를 미소 거리(예컨대, 수 100㎛)만큼 승강시킬 수 있다.

또한, 제 1 승강 기구(18)는 탑재대(1)의 탑재면(1b)을 프로빙 카드(16)와 평행하게 되도록, 탑재대(1)의 경사를 제어할 수도 있다.

제 1 승강 기구(18)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 탑재대(1)는 제 1 수평 구동 기구(17)에 의해 지지되고, 제 1 수평 구동 기구(17)는 제 1 승강 기구(18)의 지지판(18a)상에 배치된다. 이 지지판(18a)은 그 4개의 코너에 장착된 너트 부재 (18b)와, 이러한 너트 부재(18b)와 각각 나사 결합하는 볼 나사(18c)와, 이러한 볼 나사(18c)에 연결된 모터(예컨대, AC 서보 모터 등)(18d)와, 지지판(18a)을 Z 방향으로 안내하는 가이드 레일(18e)을 가질 수 있다.

각 볼 나사(18c)는 지지판(18a)을 4점에서 지지하는 동시에, 승강시킬 수 있다. 탑재대(1)에 프로브(16a)로부터 큰 콘택트 하중이 작용해도, 지지판(18a)이 경사질 우려가 적다. 탑재대(1)도 경사질 우려가 적다.

도 8 및 도 9를 참조하여, 제 1 승강 기구(18)가 탑재대(1)의 탑재면(1b)을 프로빙 카드(16)와 평행하게 되도록, 탑재대(1)의 경사를 제어할 경우에 적절한 지지 기구가 설명된다. 도 8에 있어서, 제 1 승강 수단(18')은 회전 지지 기구(예컨대, 볼 조인트)(18j)를 거쳐서 지지판(18a)을 지지할 수 있다. 도 8에 있어서, 점선으로 도시되는 지지판(18a)은 경사져 있다. 이 경사져 있는 상태에 있어서도, 지지판(18a)은 회전 지지 기구(18j)를 거쳐서, 상하 방향으로 승강하는 제 1 승강 수단(18')에 의해 원활하게 지지될 수 있다.

도 9는 회전 지지 기구(18j)의 예로서, 볼 조인트(18j)가 도시되어 있다. 볼 조인트(18j)는 고정부(18k), 그 내측의 구형상 구멍(18p), 볼 베어링(18m), 지지 기둥(18n), 및 지지 기둥(18n)의 머리부에 설치된 구형체(18ℓ)를 구비할 수 있다.

볼 조인트(18j)는 고정부(18k)에 의해 지지판(18a)의 하부에 고정될 수 있다. 도 8에 있어서, 점선으로 도시한 바와 같이, 지지판(18a)이 경사져 있는 경우에도, 구형체(18ℓ)가 볼 베어링을 거쳐서, 구형상 구멍(18p)내에서 자유롭게 회전 가능하다. 경사진 지지판(18a)은 이 구형체(18ℓ)의 회전에 의해 제 1 승강 수단(18')의 지지 기둥(18n)에 의해 무리없이 원활하게 지지될 수 있다.

그리고, 도 8에 있어서, 복수의 제 1 승강 수단(18')의 지지 높이를 조절함으로써, 점선으로 도시된 경사진 지지판(18a)을 수평 위치로 수정할 수 있다.

상기 지지판(18a) 대신에, 도 3에 도시한 바와 같이, 중앙에 개구부를 갖는 지지판(18f)을 사용할 수도 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 고정밀도화를 위해, 어느 가이드 레일(18e)의 상측에 설치한 스케일(18g)과, 이 스케일(18g)의 눈금을 검출하는 검출기(18h)에 의해, 탑재대(1)의 승강량을 측정할 수도 있다.

제 2 승강 기구(19)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 등간격으로 배치한 복수(예컨대, 3개 혹은 4개)의 압전 효과를 보이는 직선 방향 구동 부재(예컨대, 압전 효과 소자, 압전 소자)(19b)를 가질 수 있다. 직선 방향 구동 부재(19b)는 지지체(19a)를 거쳐서 탑재대(1)를 지지한다. 압전 소자(19b)에 인가하는 전압값을 제어하여 그 신축량을 조정함으로써, 탑재대(1)는 도 2의 화살표로 나타낸 방향으로 미소 거리(예컨대, 200mm 내지 500㎛) 승강될 수 있다. X 테이블(12)에는 탑재대(1)의 승강 거리를 검출하는 승강 검출기(19c)가 설치될 수 있다. 승강 검출기(19c)는 레이저 변위 센서나 정전 용량형 센서 등이 채용될 수 있다. 승강 검출기(19c)의 검출값에 기초하여, 탑재대(1)의 승강 거리를 제어할 수 있다. 직선 방향 구동 부재(19b)로서, 모터 및 볼 나사를 사용한 기구도 채용될 수 있다. 압전 소자(19b)를 사용한 직선 방향 구동 부재(19b)는 모터 및 볼 나사를 이용한 기구보다도 큰 구동력을 발생시킬 수 있다. 각 압전 소자(19b)로의 인가 전압을 제어함으로써, 압전 소자의 미소한 신축량을 고속도 또한 고정밀도로 제어할 수 있다. 각각의 압전 소자(19b)를 제어할 수 있기 때문에, 탑재대(1)의 주연부에 콘택트 하중이 편중되어 작용한 경우, 압전 소자(19b)를 개별적으로 제어함으로써, 탑재대(1)를 수평으로 유지할 수 있다.

압전 소자(19b)의 체적당 출력이 큰 특성에 의해, 고강성화를 실현할 수 있다. 탑재대(1)를 경량화할 수 있다. 제 1 수평 구동 기구(17)에 의해, 탑재대(1)의 수평 이동을 고속화할 수 있다.

도 1 내지 도 4b를 참조하면서, 본 실시예의 프로브 장치(10)의 동작에 대하여 설명한다.

(a) 로더실(6)로부터 프로버실(15)내의 탑재대(1)상에 웨이퍼(W)를 탑재한다.

(b) 얼라인먼트 기구(5a, 5b, 11, 17)의 하측 카메라(5a)와, 상측 카메라(5b)를 사용하여, 프로빙 카드(16)의 복수의 프로브(16)중 소정의 프로브의 선단부를 촬영함으로써, 동일 선단부의 위치를 측정한다.

마찬가지로, 상측 카메라(5b)를 사용하여, 탑재대(1)상의 피검사체(P)를 촬영하여, 피검사체의 위치를 측정한다.

(c) 상기 (b)에서 측정한 프로브 선단부(16a)의 위치와, 탑재대(1)상의 피검사체(P)의 위치에 기초하여, 제 1 수평 구동 기구(17)에 의해 탑재대(1)를 X, Y, θ 방향으로 이동시킴으로써, 웨이퍼(W)상에 형성된 피검사체(P)와, 프로빙 카드(16)의 프로브(16a)의 선단부와의 얼라인먼트를 실행한다.

이 때, 제 1 수평 구동 기구(17)의 X, Y 테이블(12, 13)이 지지판(18a)상에서 X, Y 방향으로 고속 이동한다. 그리고, 제 1 승강 기구(18)의 모터(18d)가 고속 구동하고, 웨이퍼(W)와 프로빙 카드(16)의 프로브(16a)를 신속하게 얼라인먼트할 수 있다.

(d) 상기 제 1 승강 기구에 의해, 탑재대를 프로빙 카드를 향하여 상승시킨다. 이 상승에 의해, 상기 탑재대상의 상기 피검사체는 상기 프로빙 카드의 복수의 프로브에는 접촉하지 않는다.

(e) 제 2 승강 기구(19)에 의해, 상기 탑재대를 프로브를 향해서 과잉 구동한다.

(f) 테스터(7)에 의해, 피검사체의 전기적 특성을 검사한다.

(g) 검사 종료 후, 제 2 승강 기구(19)에 의해 탑재대는 하강되어, 피검사체(P)는 프로브와 분리된다.

(h) 제 1 수평 구동 기구(17)에 의해, 탑재대를 인덱스 이송한다. 이 인덱스 이송에 의해, 다음 피검사체를 프로빙 카드의 프로브의 바로 아래 위치로 이동한다.

이 인덱스 이송시에는, 제 2 승강 기구(19)의 압전 소자(19b)의 신축에 의해, 탑재대(1)상의 웨이퍼(W)를 미소 거리만큼 하강시킨다. 이 결과, 웨이퍼(W)와 프로브(16a) 사이의 미소 거리만큼 격리하고, 인덱스 이송을 실시할 수 있다.

(i) 상기 (e) 내지 (h)를 반복함으로써, 피검사용 기판상의 소정의 피검사체의 전기적 특성을 검사한다. 즉, 제 2 승강 기구(19)가 탑재대(1)를 승강시켜서, 웨이퍼(W)를 프로브(16a)에 전기적으로 접촉시키고, 웨이퍼(W)의 전기적 특성을 검사한다.

이상의 (a) 내지 (i)를 실시하는 방법에 있어서, 또한 상기 (b)에 계속하여, 하기 (b')를 실시하는 것이 바람직하다.

(b') 양쪽 측정 결과에 기초하여, 탑재대의 탑재면과 프로빙 카드가 평행한지 아닌지, 평행하지 않을 경우 그 정도를 파악한다.

제 1 승강 기구(18)에 의해, 상기 탑재대의 상기 탑재면을 상기 탑재대의 상측에 배치된 프로빙 카드(16)의 복수의 프로브(16a)중 소정의 프로브의 선단부 위치와 평행하게 되도록, 상기 탑재대의 경사 각도를 조정한다.

도 4a 및 도 4b는 제 2 승강 기구(19)의 압전 소자(19b)를 사용한 경우의 탑재대(1)상의 웨이퍼(W)의 승강 속도와, 종래의 볼 나사를 사용한 경우의 탑재대의 승강 속도를 비교한 그래프이다. 동일 도면에 있어서, 참조부호[(1)]는 탑재대의 승강 속도, 참조부호[(2)]는 탑재대(웨이퍼)의 상승 거리를 도시한다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 압전 소자(19b)를 사용한 경우에는, 응답이 빠르고 감속 시간을 단시간으로 설정할 수 있다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 전극 패드와 프로브(16a)의 최초로 접촉한 시점(동일 도면의 A점) 이후에서도, 탑재대(1)를 상승시켜 과잉 구동함으로써, 전극 패드 표면의 산화막을 관통하여 프로브(16a)를 전극 패드에 고속으로 접촉시킬 수 있다. 그 후(동일 도면의 A'점), 단시간에 압전 소자(19b)를 감속함으로써, 프로브 검사의 고속화를 실현할 수 있다.

이에 대하여, 도 4b에 도시한 바와 같이, 종래 케이스에서는, 모터의 감속에 시간이 필요하여 응답이 느리다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 전극 패드에 프로브(16a)가 접촉한 시점(동일 도면의 B점)보다도 이전에, 승강 속도의 피크를 설정하고, 모터의 감속 과정에서 양자를 접촉시키는 것이 필요하다. 이 때문에, 프로브 검사를 고속화하는 것이 어렵다.

이상, 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 프로브 장치(10)의 탑재대 구동 장치(9)는, 웨이퍼(W)를 탑재하는 탑재대(1)와, 탑재대(1)를 수평 방향으로 이동시키는 제 1 수평 구동 기구(17)와, 탑재대(1)를 상하 방향으로 이동시키는 승강 기구(14)를 구비한다. 승강 기구(14)는 제 1 승강 기구(18)와 제 2 승강 기구(19)를 가질 수 있다.

제 1 승강 기구(18)는 제 1 수평 구동 기구(17)를 지지하고, 또한 제 1 수평 구동 기구(17)를 상승시킨다. 제 2 승강 기구(19)는 제 1 수평 구동 기구(17)상에 탑재되고, 탑재대(1)를 지지하며, 탑재대(1)를 미소 거리 승강시킨다. 이 결과, 프로빙 카드(16)가 다양화하고, 콘택트 하중이 증가해도 프로빙을 위한 제 2 승강 기구(19)를 대중량화할 필요가 없다. 제 1 수평 구동 기구(17)를 고속 구동할 수 있다. 탑재대(1)를 고속으로 구동 제어하여 검사의 고속화를 실현할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 제 1 승강 기구(18)의 지지판(18a)은 그 4개의 코너에서 승강 가능하게 지지될 수 있다. 이 때문에, 탑재대(1)상의 웨이퍼(W)에 대하여, 프로브(16a)로부터 편하중이 작용해도, 지지판(18a)이 경사지지 않는다.

탑재대(1) 자체도 강성이 높은 압전 소자(19b)를 채용하는 경우, 복수 개소(예, 3개소, 4개소)에서 지지될 수 있다. 탑재대(1)는 프로브(16a)로부터의 편하중에 의해 경사질 우려가 적다. 가령 경사지는 사태가 생겨도, 각 압전 소자(19b)의 승강량을 개별적으로 제어함으로써, 경사를 미연에 방지할 수 있다.

제 2 승강 기구(19)는 등간격으로 배치된 복수(예, 3개소, 4개소)의 압전 소자(19b)로 탑재대(1)를 지지할 수 있다. 이러한 압전 소자(19b)의 신축량을 제어함으로써, 탑재대(1)를 미소 거리로 고속 구동할 수 있다. 이 결과, 검사를 더욱 고속화할 수 있는 동시에, 탑재대(1) 자체의 고강성화를 실현할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예의 제 2 승강 기구(19)를 모식적으로 도시하고 있다. 본 실시예의 탑재대 구동 장치(9)는 제 2 승강 기구 이외는 상기 실시예에 준하여 구성될 수 있다. 본 실시예의 제 2 승강 기구(19)는 탑재대(1)의 외주연부 하측에, 예컨대 둘레 방향으로 등간격을 두고서 3개소에 수평으로 배치된 제 2 수평 방향 구동 기구(30)[예컨대, 압전 효과를 보이는 압전 소자(31)를 갖는 기구]와, 이러한 압전 소자(31)의 신축을 상하 방향의 이동으로 변환하는 방향 변환 수단(32)을 갖는다. 각 압전 소자(31)의 신축량을 제어하여 탑재대(1)를 소정 거리 승강시킬 수 있다.

본 실시예의 방향 변환 수단(32)은, 탑재대(1)의 하면에 직경 방향 외측으로부터 내측을 향해 하강 경사시켜서 설치된 제 1 경사면(31b)을 갖는 진퇴 이동 가능한 제 1 쐐기 부재(31a)와, 제 1 경사면(31b)에 볼 베어링(32c)을 거쳐서 대면 배치된 제 2 쐐기 부재(32a)를 갖고 있다. 제 2 쐐기 부재(32a)는 제 2 경사면(32b)을 갖고 있다.

압전 소자(31)의 일단부에는 제 1 쐐기 부재(31a)가 연결된다. 압전 소자 (31)의 타단부는 X 테이블(12)상에 배치된 고정부(33)에 고정될 수 있다. 고정부(33)에는, 탑재대(1)의 승강 거리를 검출하는 승강 검출기(34)(예컨대, 레이저 변위 센서나 정전 용량형 센서 등)가 설치될 수 있다. 승강 검출기(34)의 검출값에 기초하여, 탑재대(1)의 승강 거리를 제어할 수 있다.

탑재대(1)를 미소 거리만큼 승강시킬 때에는, 승강 검출기(34)의 검출값에 기초하여, 제어 장치(11)의 제어하에서, 3개소의 압전 소자(31)를 동일 도면의 화살표(X)로 나타낸 방향으로 신축함으로써, 제 1 쐐기 부재(31a)를 직경 방향으로 진퇴시킨다. 이러한 쇄기 부재(31a)의 제 1 경사면(31b), 제 2 경사면(32b), 볼 베어링(32c)을 거쳐서, 탑재대(1)는 동일 도면의 화살표(Z)로 나타낸 바와 같이 승강시켜질 수 있다. 본 실시예에 있어서도, 상기 실시예에 준한 작용 효과를 기대할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예의 제 2 승강 기구를 모식적으로 도시한 도면이다. 본 실시예의 프로브 장치는, 제 2 승강 기구 이외는 상기 각 실시예에 준하여 구성될 수 있다.

본 실시예의 제 2 승강 기구(40)는 탑재대(1)의 하측의 중앙부로부터 수평으로 방사상으로 배치된 압전 효과를 이루는 압전 소자(41)(예컨대, 3개소)와, 이러한 압전 소자(41)의 신축력을 상하 방향의 이동으로 변환하는 방향 변환 수단(42)(예, 3개소)을 가질 수 있다. 각 압전 소자(41)의 신축량을 제어함으로써, 탑재대(1)를 소정거리 승강시킬 수 있다. 탑재대(1)의 하면 중앙부에는 스페이서를 거쳐서 판 스프링(11b)이 설치될 수 있다. X 테이블(12)의 중심에 세워진 지주(12a)는 판 스프링(11b)에 접촉하고 있다.

본 실시예의 방향 변환 수단(42)은, 탑재대(1)의 하면 주연부에 볼 베어링(42a)을 거쳐서, 그 선단(42e)이 접촉하는 L자 형상의 선회 부재(42b)와, 이 선회 부재(42b)를 선회 가능하게 축 지지하는 지지 부재(42c)를 가질 수 있다. L자 형상의 선회 부재(42b)의 타단부는 볼 베어링(42d)을 거쳐서 압전 소자(41)의 일단부의 결합부(41a)와 결합하고 있다. 선회 부재(42b)는 압전 소자(41)의 수평 방향의 신축을 상하 방향의 이동으로 변환하는 역할을 갖는 동시에, 압전 소자(41)의 신축량을 증폭하는 역할을 가질 수도 있다. 따라서, 탑재대(1)는 압전 소자(41)의 신축량보다도 큰 승강량으로 승강할 수 있다.

선회 부재(42b)의 외측에는, 탑재대(1)의 승강 거리를 검출하는 승강 검출기(43)(예컨대, 레이저 변위 센서나 정전 용량형 센서 등)가 설치될 수 있다. 승강 검출기(43)가 검출한 각 부위의 승강 거리에 기초하여, 탑재대(1)의 승강 거리를 제어할 수 있다. 이 검출값에 기초하여, 압전 소자(41)의 신축량을 제어하고, 탑재대(1)를 수평으로 제어할 수도 있다.

승강 검출기(43)의 보다 외측에는, 탑재대(1)와 X 테이블(12)을 신축 가능하게 연결하는 스프링(44)을 배치할 수 있다. 이러한 스프링(44)은 상승한 탑재대(1)를 신속하게 원래 상태로 복귀시킬 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 각 실시예와 동일한 작용 효과를 기대할 수 있다. 압전 소자(41)의 신축량보다도 큰 양으로 탑재대(1)를 승강시킬 수 있다.

본 발명은 상기 각 실시예에 하등 제한되는 것이 아니다. 예컨대, 방향 변환 수단은 제 2 수평 방향 구동 기구에 대응하여 배치되면 된다. 따라서, 방향 변환 수단은, 반드시 탑재대의 둘레 방향으로 등간격을 두고 설치될 필요는 없고, 또한 그 개수는 3개로 제한되는 것은 아니다.

각 실시예에 있어서, 변형 게이지 부착 압전 소자를 사용함으로써 승강 검출기를 생략할 수 있다. 3개소의 제 2 경사면(32b)은 일체적으로 형성된 부재에 쐐기 부재의 통로로서 설치할 수도 있다. 피검사체는 웨이퍼에 제한되는 것이 아니고, 피검사체로는 LCD 기판 혹은 IC 칩이어도 무방하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 프로빙 카드가 다양화하는 동시에, 콘택트 하중이 증가해도, 탑재대를 고속으로 구동 제어하여 검사의 고속화를 실현할 수 있는 탑재대 구동 장치 및 프로브 방법을 제공할 수 있다.

다른 특징 및 변경은 상기 기술 분야의 당업자에게는 착상되는 바이다. 그 때문에, 본 발명은 보다 넓은 관점에 있는 것으로, 특정의 상세한 및 여기에 개시된 대표적인 실시예에 한정되는 것은 아니다.

따라서, 첨부된 청구의 범위에 정의된 넓은 발명 개념 및 그 균등물의 해석과 범위에 있어서, 거기에서 벗어나지 않고, 각종 변경을 실행할 수 있다.

Claims

피검사용 기판(W)을, 그 탑재면(1b)상에 탑재하는 탑재대(1)를 수평 방향 및 상하 방향으로 이동하도록 구성된 탑재대 구동 장치(9)에 있어서,

상기 탑재대를 지지하고, 또한 상기 탑재대를 상하 방향으로 승강시키도록 구성된 제 2 승강 기구(19)와,

상기 제 2 승강 기구를 지지하고, 또한 상기 제 2 승강 기구를 수평면상에 있는 X 및 Y 방향으로 이동하도록 구성된 제 1 수평 구동 기구(17)와,

상기 제 1 수평 구동 기구를 지지하고, 또한 상기 제 1 수평 구동 기구를 상하 방향으로 승강시키도록 구성된 제 1 승강 기구(18)를 포함하는

탑재대 구동 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 승강 기구는 복수의 직선 방향 구동 부재(19b)를 갖고, 상기 복수의 직선 방향 구동 부재는 상기 탑재대를 복수 개소에 있어서 지지하는 동시에, 상기 탑재대를 상하 방향으로 승강시키도록 구성된

탑재대 구동 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 직선 방향 구동 부재는 압전 효과 부재 및 볼 나사중 하나를 구비하고 있는

탑재대 구동 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 승강 기구는 수평 방향의 구동력을 발생하는 적어도 하나의 제 2 수평 방향 구동 기구(30)와, 상기 제 2 수평 방향 구동 기구의 수평 방향 구동력을 상하 방향의 구동력으로 변환하는 적어도 하나의 방향 변환 장치(32)를 갖는

탑재대 구동 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 방향 변환 장치는, 상기 제 1 수평 구동 기구상에 이동 가능하게 배치되고, 상기 제 2 수평 방향 구동 기구의 수평 방향 구동력에 의해 수평 방향으로 진퇴되는 제 1 쐐기 부재(31a)와,

상기 탑재대의 하부에 고정된 제 2 쐐기 부재(32a)를 구비하며,

상기 제 1 쐐기 부재는 상기 제 2 쐐기 부재에 대향 배치되고, 상기 제 2 수평 방향 구동 기구의 수평 방향 구동력에 의해 상기 제 1 쐐기 부재가 수평 방향에 있어서 진퇴함으로써, 상기 제 2 쐐기 부재가 이동하고, 상기 제 2 쐐기 부재의 이동에 의해, 상기 탑재대는 상하 방향으로 승강되는

탑재대 구동 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 방향 변환 장치는, 선회 부재(42b)로서, 압전 소자(41)의 수평 방향 구동력에 의해 선회되고, 상기 선회 부재의 선단부(42e)는 상기 탑재대의 하부에 접촉하고, 상기 선회 부재가 선회함으로써, 상기 선단부는 상기 탑재대를 상하 방향으로 승강하는, 상기 선회 부재(42b)와,

상기 선회 부재(42b)를 선회 가능하게 지지하는 지지 부재(42c)를 구비하는

탑재대 구동 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 승강 기구(18)는, 상기 제 1 수평 구동 기구(17)를 지지하고 상하 방향으로 이동 가능한 지지체(18a)와, 상기 지지체의 상하 방향의 이동을 가이드하는 가이드 부재(18e)와, 상기 가이드 부재를 따라서 상기 지지체를 승강시키도록 구성된 볼 나사(18c)와 모터(18d)를 갖는 적어도 하나의 제 1 승강 수단(18')을 구비하는

탑재대 구동 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 승강 기구(18)는, 상기 제 1 수평 구동 기구를 상하 방향으로 승강시키는 역할에 부가하여, 상기 탑재대의 상기 탑재면(1b)을 상기 탑재대의 상측에 배치된 프로빙 카드(16)와 평행하게 되도록, 상기 탑재대의 경사 각도를 조정하는 역할도 담당하는

탑재대 구동 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 승강 기구(18)는 복수의 제 1 승강 수단[18'(18b, 18d, 18c)]을 구비하며, 각 제 1 승강 수단은 상기 제 1 수평 구동 기구를 회전 지지 기구(18j)를 거쳐서 지지하는 동시에, 상기 제 1 수평 구동 기구를 상하 방향으로 승강시키도록 구성된

탑재대 구동 장치.
테스터(7) 및 탑재대(1)를 구비한 프로브 장치를 이용하여, 피검사용 기판(W)상의 피검사체(P)의 전기적 특성을 검사하는 프로브 방법에 있어서,

(a1) 상기 탑재대(1)의 탑재면(1b)상에 상기 피검사용 기판을 탑재하는 단계와,

(a2) 상기 피검사용 기판상에 형성된 피검사체의 위치와, 상기 탑재대의 상측에 배치된 프로빙 카드(16)의 복수의 프로브(16a)중 소정의 프로브의 위치를 검출하는 단계와,

(a3) 상기 탑재대를 X, Y, Z 방향으로 이동시켜서, 상기 탑재대상의 상기 피검사용 기판상의 피검사체와, 상기 탑재대의 상부에 배치된 상기 프로빙 카드의 상기 프로브를 위치 맞춤하는 단계와,

(a4) 제 1 승강 기구(18)에 의해, 상기 탑재대를 상기 프로빙 카드를 향해서 상승시키고, 이 상승에 의해, 상기 탑재대상의 상기 피검사체는 상기 프로빙 카드의 상기 복수의 프로브에는 접촉하지 않는 단계와,

(a5) 제 2 승강 기구(19)에 의해, 상기 탑재대를 상기 프로브를 향해서 과잉 구동하는 단계와,

(a6) 상기 테스터(7)에 의해 상기 피검사체의 전기적 특성을 검사하는 단계와,

(a7) 검사 종료 후, 상기 제 2 승강 기구에 의해 상기 탑재대는 하강되고, 상기 피검사체는 상기 프로브와 분리되는 단계와,

(a8) 수평 구동 기구에 의해, 상기 탑재대를 인덱스 이송하고, 이 인덱스 이송에 의해, 다음의 피검사체를 상기 프로빙 카드의 상기 프로브의 바로 아래 위치로 이동하는 단계와,

(a9) 상기 단계 (a5) 내지 (a8)을 반복함으로써, 피검사용 기판상의 소정의 피검사체의 전기적 특성을 검사하는 단계를 포함하는

프로브 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 단계 (a2)의 위치 검출 후에,

(a2') 상기 제 1 승강 기구에 의해, 상기 탑재대의 상기 탑재면을 상기 탑재대의 상측에 배치된 상기 프로빙 카드(16)의 상기 프로브(16a)중 소정의 프로브의 선단부 위치와 평행하게 되도록, 상기 탑재대의 경사 각도를 조정하는 단계를 더 실시하는

프로브 방법.