KR100788063B1 - 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법 및 검사용프로그램 기억 매체와 검사장치 - Google Patents

프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법 및 검사용프로그램 기억 매체와 검사장치 Download PDF

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Abstract

종래에는 프로브 카드와 웨이퍼 스테이지와의 평행도를 조정하는 기술에 대해서 각종 제안되고 있지만, 모두 프로브 카드와 웨이퍼 스테이지와의 평행도를 조정하는 구체적인 방법에 대해서 명확하지 않다. 본 발명에 있어서의 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)과의 평행도를 조정하는 공정은 프로브센터를 원점으로 하는 X-Y 좌표의 제 1∼제 4 상한내의 임의의 4개소에서 제 1∼제 4 프로브핀(11A)을 선택하는 공정과, 제 1∼제 4 프로브핀(1A)의 선단을 검출하고, 각각의 좌표값(X, Y, Z)을 구하는 공정과, 제 1∼제 4 프로브핀의 침선단의 좌표값(X, Y, Z)에 의거해서 X-Z 평면 및 Y-Z 평면상에서의 프로브 카드(11A)의 웨이퍼척(15)에 대한 기울기를 계산하는 공정과, 상기 계산 결과에 의거해서 프로브 카드(11)의 X-Z 평면상 및 Y-Z 평면상에서의 기울기를 각각 조정하는 공정을 구비하고 있다.

Description

프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법 및 검사용 프로그램 기억 매체와 검사장치{METHOD FOR CONTROLLING PARALLELISM BETWEEN PROBE CARD AND MOUNTING TABLE, STORAGE MEDIUM STORING INSPECTION PROGRAM, AND INSPECTION APPARATUS}
도 1은 본 발명의 검사 장치의 1실시형태의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 검사 장치의 프로브 카드 조정기구를 나타내는 평면도이다.
도 3a, 3b는 각각 도 2에 나타내는 프로브 카드 조정기구를 나타내는 도면으로서, 도 3a는 그 단면도, 도 3b는 그 평면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 검사 장치의 주요부구성을 나타내는 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법의 1실시형태를 나타내는 공정도이다.
도 6a, 6b는 각각 본 발명의 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법의 1실시형태의 설명도로서, 도 6a는 프로브핀의 선단의 X-Y 좌표에서의 배치도, 도 6b는 4개의 프로브핀의 침선단끼리의 결선과 X-Z 평면 및 Y-Z 평면과의 교점을 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법의 다른 실시형태를 설명하는 도 6b에 상당하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법의 또 다른 실시형태를 설명하는 도 6a에 상당하는 도면이다.
도 9는 종래의 검사 장치의 주요부를 나타내는 정면도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10…검사 장치 11…프로브 카드
13…삽입링 14…헤드 플레이트
15…웨이퍼척(탑재대) 16…프로브 카드 조정기구
21…제어 장치 161…제 1 지지기구
162…제 2 지지기구 162A…쐐기부재
(특허문헌 1) 일본국 특허공개공보 평성06-021166호
(특허문헌 2) 일본국 특허공개공보 평성11-251379호
(특허문헌 3) 일본국 특허공개공보 평성07-231018호
(특허문헌 4) 일본국 특허공개공보 평성08-162509호
본 발명은 프로브 카드와 웨이퍼 등의 피검사체를 전기적으로 접촉시켜서 피검사체의 전기적 특성 검사를 실행할 때에, 프로브 카드와 탑재대와의 평행도를 조정하는 방법 및 이 방법을 실행하기 위한 검사용 프로그램 기억 매체와 검사 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프로브 카드와 피검사체 사이의 평행도를 자동적으로 조정할 수 있는 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법 및 검사용 프로그램 기억 매체와 검사 장치에 관한 것이다.
종래의 이러한 종류의 프로브 장치는 피검사체(예를 들면, 웨이퍼)를 반송하는 로더실과, 로더실에 인접하고 또한 로더실로부터 수취한 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 실행하는 프로버실을 구비하고 있다. 프로버실은 예를 들면 도 9에 나타내는 바와 같이, 피검사체(웨이퍼) W를 탑재하고 또한 X, Y, Z 방향으로 이동 가능한 탑재대(웨이퍼척)(1)와, 웨이퍼척(1)의 위쪽에 배치된 프로브핀(2A)을 갖는 프로브 카드(2)와, 프로브 카드(2)를, 카드 홀더(3)를 거쳐서 착탈 가능하게 유지하는 카드 클램프 기구(4)와, 카드 클램프 기구(4)를 거쳐서 프로브 카드(2)를 지지하는 삽입링(5)과, 삽입링(5)을 지지하는 헤드 플레이트(6)와, 프로브 카드(2)와 테스트헤드 T측의 접속링 R을 전기적으로 접속하는 도킹기구(7)와, 도킹기구(7)를 거쳐서 접속된 테스트헤드 T를 헤드 플레이트(6)상에서 고정시키는 테스트헤드 클램프기구(8)를 구비하고 있다. 테스트헤드 T는 프로브 장치의 측쪽에 장비된 힌지기구 H를 거쳐서 선회하도록 되어 있다.
그런데, 근래, 프로브 카드(2)의 개발이 진행되어, 프로브 카드(2)와 웨이퍼 W의 일괄접촉방식의 검사 장치로의 요구가 강하게 되어 오고 있다. 일괄접촉방식에서는 프로브 카드(2)와 웨이퍼 W의 평행도가 문제로 되며, 이들 양자간의 평행도가 나쁘면 프로브 카드의 전체 프로브핀(2A)과 웨이퍼 W가 과부족없이 균일한 침압(針壓)으로 접촉되지 않아 검사의 신뢰성을 손상할 우려가 있고, 경우에 따라서는 프로브 카드(2)나 웨이퍼 W 등을 손상시킬 우려가 있다.
그래서, 예를 들면 특허문헌 1∼4에 있어서 프로브 카드와 웨이퍼의 평행도를 조정하는 기술이 각종 제안되어 있다.
특허문헌 1의 기술에서는 척상부(chuck top)내에 압전 소자를 삽입하고, 척상부 상단의 스테이지를 기울어지도록 하고, 또 프로브 카드를 장착한 DUT(Device Under Test) 보드를 압전소자 혹은 액츄에이터(회전하는 나사 등)로 기울어지도록 한다. 또한, 프로브 카드에 레이저광을 조사하는 등해서 프로브 카드의 기울기를 비접촉으로 검출하도록 하고 있다. 레이저를 사용하는 경우에는 레이저를 프로브 카드의 주연부에 조사해서 프로브 카드의 주위 3점 이상의 높이를 측정하여 프로브 카드의 기울기를 검출하고 있다.
특허문헌 2의 기술에서는 웨이퍼 스테이지를 X방향 및 Y방향으로 이동시키는 X-Y방향 구동 수단과, 웨이퍼 스테이지를 Z방향으로 이동시키는 Z방향 구동 수단이 마련되고, X-Y방향 구동 수단의 X방향 구동부와 Z방향 구동 수단의 사이에 기울기 조절부가 개재되어 마련되어 있다. 그리고, 이 기울기 조절부에 의해서 웨이퍼 스테이지의 수평면에 대한 기울기를 조정하도록 하고 있다. 웨이퍼 스테이지의 기울기를 조정할 때, 자동초점식 카메라를 사용해서 4모서리의 프로브침의 침선단 높이 를 측정하고, 이 측정점끼리의 침선단 높이의 차에 의거해서 프로브 카드의 웨이퍼 스테이지에 대한 기울기를 산출하고 있다.
특허문헌 3의 기술에서는 프로브 카드의 복수개소의 프로브침의 침선단 높이를 검출하기 위한 접촉식 변위센서 및 그 전압변화 검출 회로와, 이 검출 결과로부터 프로브침군의 침선단 높이의 기울기 정도 및 기울기 방향을 연산해서 수정 지시를 내는 제어계와, 삽입링을 3개소에서 지지하고 수정 지시에 따라서 소요 개소의 지지높이를 조정하는 것에 의해 프로브침군의 침선단 높이의 기울기를 수정하는 기울기 수정기구를 구비하고, 복수개소(예를 들면, 전후좌우 4개소)의 프로브침의 침선단 높이를 검출하고, 제어계에 미리 프로그램을 짜넣은 계산 소프트에 따라 프로브침군의 침선단 높이의 기울기 정도 및 기울기 방향을 계산하고 있다. 또한, 프로브침의 기울기에 부가해서, 웨이퍼의 기울기도 계측하여 양쪽의 데이터에 따라 기울기를 수정할 수도 있다. 또한, 특허문헌 4에도 특허문헌 3과 유사한 기술, 즉 웨이퍼 척의 기울기를 조정하는 기술이 기재되어 있다.
그러나, 특허문헌 1∼4에는 프로브 카드와 웨이퍼 스테이지의 평행도를 조정하는 기술에 대해서 각종 제안되어 있지만, 모두 프로브 카드의 침선단 높이나 프로브 카드의 높이를 복수개소에서 측정하고, 이 측정 결과에 의거해서 프로브 카드의 기울기를 구한 후, 프로브 카드 혹은 웨이퍼 스테이지의 기울기를 상대방의 기울기에 맞추고, 이들 양자의 평행도를 조정하도록 하고 있지만, 어느 기술에서도 프로브 카드와 웨이퍼 스테이지의 평행도를 조정하는 구체적인 방법에 대해서는 명백하지 않으며, 종래 방법에 의해서는 평행도의 조정에 숙련을 요하거나 혹은 많은 시간을 요하는 경우가 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 프로브 카드의 복수개소의 프로브핀의 침선단 높이를 측정하는 것만으로 프로브 카드와 탑재대와의 평행도를 간단하고 또한 신속하게 조정할 수 있는 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법 및 검사용 프로그램 기억 매체와 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 청구항 1에 따른 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정방법은, 복수의 프로브핀을 갖는 프로브 카드와 탑재대상의 피검사체를 전기적으로 접촉시켜서 상기 피검사체의 전기적 특성검사를 실행할 때에, 상기 프로브 카드와 상기 탑재대와의 평행도를 조정하는 방법에 있어서, 프로브센터를 원점으로 하는 X-Y 좌표상의 서로 이격된 임의의 복수개소에 해당하는 상기 프로브핀을 각각 선택하는 제 1 공정과, 상기 복수개소의 프로브핀의 선단을 각각 검출하고, 각각의 위치좌표(X, Y, Z)를 구하는 제 2 공정과, 상기 복수의 프로브핀중의 인접하는 가장 가까운 프로브핀의 선단끼리를 연결하는 결선상에서 소정의 점을 각각 선택하고, 이들 점을 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)로서 각각 계산하는 제 3 공정과, 상기 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)에 의거해서 상기 프로브 카드와 상기 탑재대와의 평행도를 조정하는 제 4 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 청구항 2에 따른 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정방법은, 청구항 1의 발명에 있어서, 상기 제 4 공정은, 상기 복수개소의 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)에 의거해서 상기 프로브 카드의 상기 탑재대에 대한 기울기를 계산하는 공정과, 상기 계산 결과에 의거해서 상기 프로브 카드와 상기 탑재대와의 평행도를 조정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 청구항 3에 따른 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정방법은, 청구항 1의 발명에 있어서, 상기 제 1 공정에서는 상기 X-Y 좌표의 제 1∼제 4 상한의 각 상한에 있어서 상기 프로브핀을 각각 선택하고, 상기 제 2 공정에서는 상기 제 1∼제 4 상한에 있어서 선택된 상기 각 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)를 각각 구하고, 상기 제 3 공정에서는 상기 각 프로브핀의 선단의 결선과 상기 X-Y 좌표의 X-Z 평면 및 Y-Z 평면상에서의 2개 교점을 상기 소정의 점으로서 각각 선택하고, 이들 점을 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)로서 각각 계산하고, 상기 제 4 공정에서는 상기 X-Z 평면상 및 상기 Y-Z 평면상 각각에 있어서 상기 가상 프로브핀의 선단의 Z좌표값을 일치시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 청구항 4에 따른 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정방법은, 청구항 3의 발명에 있어서, 상기 제 3 공정과 제 4 공정 사이에, 상기 X-Z 평면상 및 상기 Y-Z 평면상 각각에 있어서 상기 가상 프로브핀의 선단의 Z좌표값의 차를 계산하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 청구항 5에 따른 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정방법은, 청구항 1의 발명에 있어서, 상기 제 3 공정에서는 상기 복수의 결선의 중간점을 상기 소정의 점으로서 각각 선택하고, 이들 중간점을 상기 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)로서 각각 계산하고, 상기 제 4 공정에서는 상기 각 가상 프로브핀의 선단을 포함하는 가상 평면을 나타내는 X좌표, Y좌표 및 Z좌표간의 관계식을 구하고, 상기 관계식을 이용해서 상기 가상면과 상기 탑재대와의 평행도를 조정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 청구항 6에 따른 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정방법은, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항의 발명에 있어서, 상기 제 1 공정에서는 상기 복수개소에서 복수개씩의 프로브핀을 선택하고, 상기 제 2 공정과 제 3 공정 사이에, 상기 복수의 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)의 평균위치좌표를 구하고 상기 평균위치좌표를 상기 제 3 공정에서 상기 결선을 구하는데 사용될 상기 프로브핀의 선단의 위치좌표로서 설정하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 청구항 7에 따른 검사용 프로그램 기억 매체는, 복수의 프로브핀을 갖는 프로브 카드와 탑재대상의 피검사체를 전기적으로 접촉시켜서 상기 피검사체의 전기적 특성검사를 실행할 때에, 상기 프로브 카드와 상기 탑재대와의 평행도를 조정하도록 컴퓨터를 구동시키는 프로그램을 기억한 기억 매체에 있어서, 상기 프로그램은, 프로브센터를 원점으로 하는 X-Y 좌표상의 서로 이격된 임의의 복수 개소에 해당하는 상기 프로브핀을 각각 선택하는 제 1 공정과, 상기 복수개소 의 프로브핀의 선단을 각각 검출하고, 각각의 위치좌표(X, Y, Z)를 구하는 제 2 공정과, 상기 복수의 프로브핀중의 인접하는 가장 가까운 프로브핀의 선단끼리를 연결하는 결선상에서 소정의 점을 각각 선택하고, 이들 점을 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)로서 각각 계산하는 제 3 공정과, 상기 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)에 의거해서 상기 프로브 카드와 상기 탑재대와의 평행도를 조정하는 제 4 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 청구항 8에 따른 검사용 프로그램 기억 매체는, 청구항 7의 발명에 있어서, 상기 제 4 공정은, 상기 복수개소의 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)에 의거해서 상기 프로브 카드의 상기 탑재대에 대한 기울기를 계산하는 공정과, 상기 계산 결과에 의거해서 상기 프로브 카드와 상기 탑재대와의 평행도를 조정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 청구항 9에 따른 검사용 프로그램 기억 매체는, 청구항 7의 발명에 있어서, 상기 제 1 공정에서는 상기 X-Y 좌표의 제 1∼제 4 상한의 각 상한에 있어서 상기 프로브핀을 각각 선택하고, 상기 제 2 공정에서는 상기 제 1∼제 4 상한에 있어서 선택된 상기 각 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)를 각각 구하고, 상기 제 3 공정에서는 상기 각 프로브핀의 선단의 결선과 상기 X-Y 좌표의 X-Z 평면 및 Y-Z 평면상에서의 2개 교점을 상기 소정의 점으로서 각각 선택하고, 이들 점을 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)로서 각각 계산하고, 상기 제 4 공정에서는 상기 X-Z 평면상 및 상기 Y-Z 평면상 각각에 있어서 상기 가상 프로브핀의 선단의 Z좌표값을 일치시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 청구항 10에 따른 검사용 프로그램 기억 매체는, 청구항 9의 발명에 있어서, 상기 프로그램은, 상기 제 3 공정과 제 4 공정 사이에, 상기 X-Z 평면상 및 상기 Y-Z 평면상 각각에 있어서 상기 가상 프로브핀의 선단의 Z좌표값의 차를 계산하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 청구항 11에 따른 검사용 프로그램 기억 매체는, 청구항 7의 발명에 있어서, 상기 제 3 공정에서는 상기 복수의 결선의 중간점을 상기 소정의 점으로서 각각 선택하고, 이들 중간점을 상기 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)로서 각각 계산하고, 상기 제 4 공정에서는 상기 각 가상 프로브핀의 선단을 포함하는 가상 평면을 나타내는 X좌표, Y좌표 및 Z좌표간의 관계식을 구하고, 상기 관계식을 이용해서 상기 가상면과 상기 탑재대와의 평행도를 조정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 청구항 12에 따른 검사용 프로그램 기억 매체는, 청구항 7 내지 11 중 어느 한 항의 발명에 있어서, 상기 제 1 공정에서는 상기 복수개소에서 복수개씩의 프로브핀을 선택하고, 상기 프로그램은, 상기 제 2 공정과 제 3 공정 사이에, 상기 복수의 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)의 평균위치좌표를 구하고 상기 평균위치좌표를 상기 제 3 공정에서 상기 결선을 구하는데 사용될 상기 프로브핀의 선단의 위치좌표로서 설정하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 청구항 13에 따른 검사장치는, 복수의 프로브핀을 갖는 프로브 카드를 지지하는 삽입링과, 상기 삽입링을 지지하는 헤드 플레이트와, 상기 삽입링과 상기 헤드 플레이트의 사이에 개재하고, 상기 프로브 카드와 그 아래쪽에 배치된 탑재대와의 평행도를 조정하는 프로브 카드 조정기구와, 상기 프로브핀의 선단의 위치를 검출하는 검출 수단과, 상기 검출 수단의 검출 결과에 의거해서 상기 프로브 카드 조정기구를 구동 제어하는 검사용 프로그램을 기억하는 제어 장치를 구비한 검사 장치에 있어서, 상기 프로브 카드 조정기구는, 상기 삽입링의 일부를 지지하는 제 1 지지기구와, 상기 제 1 지지기구로부터 각각 서로 둘레 방향으로 이격해서 배치되어 상기 삽입링의 다른 부위를 지지하는 복수의 제 2 지지기구를 구비하고, 상기 제 2 지지기구는, 상기 헤드 플레이트상에 있고 상기 삽입링을 승강시키는 쐐기부재를 갖고, 또한 상기 제어 장치는 상기 검사용 프로그램에 의거해서 상기 프로브 카드 조정기구를 구동시켜서 청구항 1 내지 청구항 5중의 어느 한 항에 기재된 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법을 실행하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 청구항 14에 따른 검사장치는, 청구항 13의 발명에 있어서,상기 제 1 지지기구는 프로브센터를 원점으로 하는 X-Y-Z 좌표의 Y-Z 평면상에 배치되고, 상기 각 제 2 지지기구는 상기 X-Y-Z 좌표의 Y-Z 평면을 기준면으로 해서 좌우 대칭으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
(실시예)
이하, 도 1∼도 8에 나타내는 실시형태에 의거해서 본 발명을 설명한다. 또한, 도 1은 본 발명의 검사 장치의 일 실시형태의 주요부를 나타내는 단면도, 도 2 는 도 1에 나타내는 검사 장치의 프로브 카드 조정기구를 나타내는 평면도, 도 3a, 3b는 각각 도 2에 나타내는 프로브 카드 조정기구를 도시한 도면으로서, 도 3a는 그 단면도, 도 3b는 그 평면도, 도 4는 도 1에 나타내는 검사 장치의 주요부 구성을 나타내는 블럭도, 도 5는 본 발명의 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법의 1실시형태를 나타내는 공정도, 도 6a, 6b는 각각 본 발명의 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법의 일 실시형태의 설명도로서, 도 6a는 프로브핀의 선단의 X-Y 좌표에서의 배치도, 도 6b는 4개의 프로브핀의 침선단 끼리의 결선과 X-Z 평면 및 Y-Z 평면과의 교점을 나타내는 개념도, 도 7은 본 발명의 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법의 다른 실시형태를 설명하는 도 6b에 상당하는 도면, 도 8은 본 발명의 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법의 또 다른 실시형태를 설명하는 도 6a에 상당하는 도면이다.
(제 1 실시형태)
우선, 본 실시형태에 이용되는 검사 장치에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 검사 장치(10)는 예를 들면 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 프로브핀(11A)을 갖는 프로브 카드(11)와, 프로브 카드(11)를, 카드 홀더(11B)를 거쳐서 고정시키는 카드 클램프기구(12)와, 카드 클램프기구(12)를 하면에서 지지하는 삽입링(13)과, 삽입링(13)을 지지하는 헤드 플레이트(14)와, 삽입링(13)과 헤드 플레이트(14)의 사이에 개재하고, 프로브 카드(11)와 그 아래쪽에 배치된 탑재대(웨이퍼척)(15)와의 평행도를 조정하는 프로브 카드 조정기구(16)를 구비하고, 후술하는 본 발명의 검사용 프로그램 기억 매체가 내장된 제어 장치(도 4 참조)의 제어하에서 구동하여, 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)과의 평행도를 자동적으로 조정하도록 구성되어 있다. 또한, 헤드 플레이트(14)는 지지체(17)를 거쳐서 수평으로 지지되어 있다.
상기 프로브 카드(11)의 하면에는 복수의 프로브핀(11A)이 형성되고, 이들 프로브핀(11A)은 웨이퍼 W의 대략 전체면에 형성된 다수의 디바이스와 일괄 접촉하도록 되어 있다. 웨이퍼척(15)은 웨이퍼 W를 탑재하여 수평 방향(X, Y방향) 및 상하 방향(Z방향)으로 이동하도록 구성되어 있다. 이 웨이퍼척(15)에는 프로브핀(11A)의 침선단을 광학적으로 검출하는 침선단 높이 검출수단(예를 들면, CCD 카메라)(15A)이 부설되고, 웨이퍼척(15)은 프로브 카드(11)의 아래쪽에서 X, Y방향으로 이동하는 동안에 CCD 카메라(15A)에 의해서 프로브핀(11A)의 침선단 높이를 복수개소에서 검출하고, 그 위치에 있는 웨이퍼척(15)의 위치좌표를 제어 장치의 기억부에 저장하도록 하고 있다. 웨이퍼척(15)의 위치는 프로브 카드(11)의 중심의 바로 아래에 위치하는 프로브센터를 원점으로 하는 X-Y-Z 좌표의 위치좌표(X, Y, Z)로 나타내어진다. 프로브 카드 조정기구(16)는 CCD 카메라(15A)에 의해서 검출된 프로브핀(11A)의 침선단 높이에 의거해서 제어 장치의 제어하에서 구동하여, 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)의 상면(탑재면)과의 평행도를 조정하도록 구성되어 있다.
상기 검사 장치(10)의 장치본체의 상부 측쪽(도 1에서는 왼쪽)에는 힌지기구(18)가 마련되고, 테스트헤드(50)는 힌지기구(18)를 거쳐서 헤드 플레이트(14)상으로 선회하도록 되어 있다. 또한, 삽입링(13)의 상면에는 도킹기구(19)가 마련되 고, 테스트헤드(50)는 도킹기구(19)를 거쳐서 프로브 카드(11)와 도킹하여 전기적으로 접속된다.
상기 삽입링(13)은 헤드 플레이트(14)의 대략 중앙에 형성된 개구부의 둘레면을 따라 형성된 단부에 의해서 지지되어 있다. 그리고, 삽입링(13)과 헤드 플레이트(14) 사이에 개재하는 프로브 카드 조정기구(16)는 헤드 플레이트(14)의 단부에 배치되고, 이 단부에 있어서 삽입링(13)을 헤드 플레이트(14)에 대해 승강시켜 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)의 상면(웨이퍼 W)과의 평행도를 조정한다.
상기 테스트헤드(50)의 하면에는 마더보드(51) 및 접속링(52)이 이 순서로 전기적으로 접속되어 있다. 테스트헤드(50)와 마더보드(51) 사이에는 플로팅기구(53)가 개재하고, 이들 양자(50, 51)간의 간극을 수 ㎜의 범위로 미세조정할 수 있도록 되어 있다. 도킹기구(19)는 삽입링(13)의 상면에 부착된 제 1 부재(19A)와, 마더보드(51)의 하면에 접속링(52)의 외측에 배치해서 부착된 제 2 부재(19B)를 갖고, 제1, 제2부재(19A, 19B)가 기계적으로 결합하는 것에 의해서, 상술한 바와 같이 프로브 카드(11)와 테스트 헤드(50)를 전기적으로 접속시킨다. 또한, 힌지기구(18)의 반대측에는 헤드 플레이트(14)상에 부착된 테스트헤드 클램프기구(20)가 배치되며, 테스트헤드 클램프기구(20)에 의해서 테스트헤드(50)를 검사 장치(10)상에서 고정시키도록 하고 있다.
그리고, 본 실시형태의 검사 장치(10)의 경우에는 테스트헤드(50)와 프로브 카드(11)가 도킹기구(19)를 거쳐서 전기적으로 접속된 상태에서, 제어 장치의 제어하에서 프로브 카드의 조정기구(16)에 의해서 프로브 카드(11)와 웨이퍼 W와의 평 행도를 조정할 수 있도록 하고 있다.
그래서, 상기 프로브 카드 조정기구(16)에 대해서 설명한다. 프로브 카드 조정기구(16)는 예를 들면 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 삽입링(13)과 헤드 플레이트(14) 사이에 개재하며, 프로브 카드(11)와 그 아래쪽에 배치된 웨이퍼 척(15)과의 평행도를 조정하도록 구성되어 있다. 이 프로브 카드 조정기구(16)는 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 프로브센터를 원점으로 하는 X-Y-Z 좌표의 Y-Z 평면상에 배치되어 삽입링(13)의 일부를 지지하는 제 1 지지기구(161)와, 제 1 지지기구(161)로부터 각각 서로 둘레 방향으로 이간되고 또한 X-Y-Z 좌표의 Y-Z 평면을 기준으로 해서 좌우 대칭으로 배치되어 삽입링(13)을 다른 2개소에서 지지하는 2개의 제 2 지지기구(162)를 구비하고 있다. 제 1 지지기구(161)는 일정한 높이에서 삽입링(13)을 지지한다. 2개의 제 2 지지기구(162)는 각각 헤드 플레이트(14)상에 있고 개별적으로 삽입링(13)을 승강시키는 쐐기부재(162A)를 갖고 있다. 제 1 지지기구(161)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 삽입링(13)을 일점으로 지지하는 구체(球體)(161A)를 가지며, 삽입링(13)의 기준높이로 설정되어 있다. 프로브 카드의 조정기구(16)는 제 2 지지기구(162)에 특징이 있기 때문에, 이하에서는 제 2 지지기구(162)에 대해 도 3a, 3b를 참조하면서 상세하게 기술한다.
상기 제 2 지지기구(162)는 도 3a, 3b에 나타내는 바와 같이, 헤드 플레이트(14)상에 있으며 삽입링(13)을 승강시킨다, 평면형상이 직사각형상의 쐐기부재(162A)와, 쐐기부재(162A)를 삽입링(13)과 헤드 플레이트(14)의 사이에서 평면 방향으로 이동시키는 구동 기구(162B)를 갖고 있다. 쐐기부재(162A)는 구동 기 구(162B)를 거쳐서 삽입링(13)의 직경 방향(도 3a에서는 좌우 방향)에서 이동하도록 구성되어 있다. 구동 기구(162B)는 웨이퍼척(15)에 부설된 CCD 카메라(15A)의 검출값(복수개소에서 검출된 프로브핀(11A) 선단높이)에 의거해서 구동한다.
상기 쐐기부재(162A)는 도 3a에 나타내는 바와 같이, 하면이 헤드 플레이트(14)와 접촉하고, 상면이 삽입링(13)의 외측(우측)으로부터 내측(좌측)을 향해서 하강하는 경사면으로서 형성되어 있다. 도 3a에 나타내는 바와 같이, 쐐기부재(162A)의 경사면에는 승강체(162C)가 배치되고, 승강체(162C)의 하면에는 쐐기부재(162A)의 경사면과 역방향으로 경사진 경사면이 형성되어 있다. 따라서, 쐐기부재(162A)가 구동 기구(162B)를 거쳐서 도 3a에 화살표 A로 나타내는 바와 같이 좌우로 이동하면, 승강체(162C)가 동일 도면에 화살표 B로 나타내는 바와 같이 승강하도록 되어 있다.
승강체(162C)는 도 3a, 3b에 나타내는 바와 같이, 하면에 경사면을 갖고 또한 상면에 원형상의 오목부를 갖는 본체(162D)와, 본체(162D)의 오목부의 중심에 축부가 매립된 구체(162E)와, 구체(162E)에 볼베어링 등의 슬라이딩부재(162F)를 거쳐서 장착된 구면축받이(162G)를 갖고, 구면축받이(162G)의 상면이 삽입링(13)의 하면에 접촉하는 접촉면으로 되어 있다. 따라서, 승강체(162C)는 쐐기부재(162A)를 거쳐서 승강하여 삽입링(13)을 승강시킴과 동시에, 구면축받이(162G)가 삽입링(13)에 접촉하면서 삽입링(13)의 경사 방향을 따라 구체(162E)를 중심으로 동일 도면에 화살표 C로 나타내는 바와 같이 회전운동해서 경사지도록 구성되어 있다. 또한, 쐐기부재(162A)의 기단부(도 3a, 3b의 우측)에는 평면형상이 'ㄷ' 형상인 프 레임체(162H)가 쐐기부재(162A)의 기단면과 기단면에 계속되는 양 측면의 일부를 싸고 부착되고, 쐐기부재(162A)는 프레임체(162H)를 거쳐서 구동 기구(162B)에 연결되어 있다.
상기 구동 기구(162B)는 모터(162I)와, 모터(162I)에 부착된 볼나사(162J)를 갖고, 볼나사(162J)가 쐐기부재(162A)의 프레임체(162H)에 형성된 나사 구멍과 나사결합되어 있다. 모터(162I)가 구동하면 볼나사(162J)와 나사결합된 프레임체(162H)를 거쳐서 쐐기부재(162A)가 좌우로 이동하도록 되어 있다. 또한, 쐐기부재(162A)의 양옆, 즉 삽입링(13)의 둘레 방향에서 이격된 양옆에는 한쌍의 가이드홈(162K)이 형성되고, 이들 가이드홈(162K)에 프레임체(162H)의 서로 대향하는 2변이 이동 가능하게 삽입되며, 프레임체(162H)가 이들 가이드홈(162K)을 따라서 직진하도록 되어 있다. 가이드홈(162K)은 서로 병설된 한쌍의 크로스 롤러 가이드(162L) 사이에 형성되며, 쐐기부재(162A)는 예를 들면 기준위치에서 ±12㎜ 전후의 범위에서 가이드홈(162K)을 따라서 원활하고 또한 고정밀도로 좌우로 왕복 이동하도록 되어 있다.
또한, 상기 승강체(162C)의 본체(162D)는 좌단면의 폭방향 중앙에 레일(162M)이 상하 방향을 향해서 부착되고, 이 레일(162M)이 헤드 플레이트(14)의 내주면측에 세워 마련된 승강 가이드부재(162N)의 도브테일 그루브에 걸어맞춰져 있다. 따라서, 쐐기부재(162A)가 좌우로 이동하면, 승강체(162C)는 쐐기부재(162A)가 ±12㎜ 전후의 범위에서 왕복 이동하는 동안에 쐐기부재(162A)의 경사면상에서 승강 가이드부재(162N)를 따라 예를 들면 ±0.6㎜ 전후의 범위에서 승강 하도록 되어 있다.
상기 프로브 카드(11)의 평행도를 조정하는 경우에는 제 1 지지기구(161)로 지지된 삽입링(13)의 높이를 기준으로 해서, 2개의 제 2 지지기구(162)가 검사용 프로그램의 제어하에서 CCD 카메라(15A)의 검출값에 의거해서 구동하여 삽입링(13)을 각각의 위치에서 승강시켜서 프로브 카드(11)의 웨이퍼척(15)의 상면에 대한 평행도를 조정한다. 예를 들면, 도 2에 있어서, 좌우의 제 2 지지기구(162, 162)가 상하 방향으로 동일량만큼 프로브 카드(11)를 이동시키면, X-Z 평면내에 있어서의 프로브 카드(11)의 X축 방향의 각도를 거의 바꾸지 않고 Y-Z 평면내에 있어서의 프로브 카드(11)의 Y축 방향의 각도를 바꿀 수 있다. 또한, 좌우의 제 2 지지기구(162, 162)가 상하 방향 역방향으로 프로브 카드(11)를 이동시키면, X-Z 평면내에 있어서의 프로브 카드(11)의 X축 방향의 각도를 바꿀 수 있다. 이 때, 프로브 카드(11), 카드 클램프 기구(12), 삽입링(13), 접속링(52) 및 마더보드(51)가 플로팅기구(53)를 거쳐서 일체적으로 움직인다. 즉, 프로브 카드(11) 등의 움직임은 플로팅기구(53)에 의해서 흡수되게 된다.
상기 검사 장치(10)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 컴퓨터를 주체로 하는 제어 장치(21)가 구동해서, 웨이퍼척(15) 및 프로브 카드 조정기구(16)를 제어하도록 구성되어 있다. 이 제어 장치(21)는 중앙 연산 처리 장치(21A), X-Y 구동 제어 회로(21B), Z구동 제어 회로(21C), 프로브 카드 조정 회로(21D) 및 기억 장치(21E)를 구비하고, 기억 장치(21E)에는 본 발명의 검사용 프로그램이 저장되어 있다. 따라서, 제어 장치(21)는 중앙 연산 처리 장치(21A)에서 기억 장치(21E)로부터 검사용 프로그램을 판독하여, 중앙 연산 처리 장치(21A)의 지령에 의거해서 X-Y 구동 제어 회로(21B), Z구동 제어 회로(21C) 및 프로브 카드 조정 회로(21D)를 작동시킨다. X-Y 구동 제어 회로(21B)는 X-Y 구동 기구(15B)에 접속되고, X-Y 구동 기구(15B)를 거쳐서 웨이퍼척(15)을 X-Y 방향(수평 방향)으로 이동시킨다. Z구동 제어 회로(21C)는 Z구동 기구(15C)에 접속되고, Z구동 기구(15C)를 거쳐서 웨이퍼척(15)을 Z방향(상하 방향)으로 이동시킨다. 또한, 프로브 카드 조정 회로(21D)는 프로브 카드 조정기구(16)에 접속되고, 프로브 카드 조정기구(16)를 거쳐서 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)의 상면(웨이퍼 W의 탑재면)과의 평행도를 조정한다.
다음에, 도 1∼도 6b를 참조하면서 검사 장치(10)를 이용한 본 발명의 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법의 실시양태에 대해서 설명한다.
우선, 검사 장치(10)를 구동하면, 제어 장치(21)가 검사용 프로그램에 따라서 작동하고, 이하에 나타내는 바와 같이 각 기기를 구동 제어한다. 즉, 프로브 카드(11)를 검사 장치(10)내에 반입하고, 카드 클램프 기구(12)에 의해서 프로브 카드(11)의 카드홀더(11B)를 쥐고, 삽입링(13)의 하면측에 프로브 카드(11)를 고정시킨다. 이어서, 테스트헤드(50)가 힌지기구(18)를 거쳐서 선회하고, 헤드 플레이트(14)에 평행하게 되면 도킹기구(19)가 구동해서 테스트헤드(50)가 프로브 카드(11)에 연결되어, 프로브 카드(11)와 테스트헤드(50)가 전기적으로 접속됨과 동시에, 테스트헤드 클램프기구(20)에 의해 테스트헤드(50)가 헤드 플레이트(14)의 상면에서 고정된다.
프로브 카드(11)와 테스트헤드(50)가 전기적으로 접속된 시점에서, 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)의 상면, 즉 웨이퍼 W의 상면과의 평행도는 미(未)조정이다. 그래서, 제어 장치(21)는 검사용 프로그램에 따라서 프로브 카드 조정 회로(21D)를 거쳐서 프로브 카드 조정기구(16)를 구동 제어하여 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)의 평행도를 조정한다. 즉, 도 5에 나타내는 바와 같이 프로브센터 C를 원점으로 하는 도 6a에 나타내는 X-Y 좌표의 제 1∼제 4 상한(象限)에 각각 위치하는 프로브 카드(11)의 프로브핀(11A)을 제 1∼제 4 프로브핀 P1∼P4로서 1개씩 선택한다(스텝 S1).
계속해서, 웨이퍼척(15)이 프로브센터 C로부터 제 1∼제 4 프로브핀 P1∼P4를 향해서 X, Y방향으로 이동한 후, 이들 프로브핀 P1∼P4의 바로 아래에서 웨이퍼척(15)이 Z방향으로 이동하여 CCD 카메라(15A)로 제 1∼제 4 프로브핀 P1∼P4를 각각 검출하고, 프로브센터 C로부터 제 1∼제 4 프로브핀 P1∼P4까지의 X, Y방향 및 Z방향의 이동량을 제어 장치(21)의 중앙 연산 처리 장치(21A)에서 계산하여 제 1∼제 4 프로브핀 P1∼P4의 위치좌표(X, Y, Z)로서 구하고(스텝 S2), 각각의 위치좌표(X, Y, Z)를 기억 장치(21E)에서 기억한다. 그리고, 이들 위치좌표(X, Y, Z)에 의거해서, 도 6b에 나타내는 바와 같이 X-Y-Z 좌표의 3차원의 가상공간상에서 제 1∼제 4 프로브핀(11A)의 침선단 높이를 제 1∼제 4 프로브핀 P1∼P4로서 나타낸다. 제 1∼제 4 프로브핀 P1∼P4의 Z좌표값이 각각 동일하면, 동일 침선단 높이이며, 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)의 상면은 평행하게 되어 있기 때문에 프로브 카드(11)의 평행도를 조정하는 일 없이, 웨이퍼 W의 검사로 이행한다. 또한, 도 6b에 있어서의 프로브핀 P1∼P4는 프로브핀의 길이를 나타내는 것이 아니라, 프로브 센터 C를 원점으로 하는 X-Y 평면으로부터의 침선단 높이를 나타내고 있다. 이것은 후술하는 도 7에 있어서도 동일하다.
그러나, 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)의 상면이 평행하지 않은 경우가 많다. 이 경우에는 스텝 S2에서 스텝 S3으로 이행하고, 도 6b에 나타내는 X-Y-Z 좌표의 가상공간상에서 제 1, 제 2 프로브핀 P1, P2의 침선단간의 결선과 Y-Z 평면과의 교점 A의 위치좌표(X, Y, Z)를 중앙 연산 처리 장치(21A)에 있어서 구한다. 마찬가지로 해서, 제 2, 제 3 프로브핀 P2, P 3의 침선단간의 결선과 X-Z 평면과의 교점 B의 위치좌표(X, Y, Z)를 구한 후(스텝 S4), 제 3, 제 4 프로브핀 P3, P4간의 결선과 Y-Z 평면과의 교점 C의 위치좌표(X, Y, Z)를 구하고(스텝 S5), 마지막에 제 4, 제 1 프로브핀 P4, P1간의 결선과 X-Z 평면과의 교점 D의 위치좌표(X, Y, Z)를 구한다 (스텝 S6). 교점 A∼D는 가상 프로브핀의 침선단 높이로서 생각할 수 있다.
계속해서, Y-Z 평면상에 있어서의 교점 A의 Z좌표값과 교점 C의 Z좌표값의 차를 각각 구한 후(스텝 S7), X-Z 평면상에 있어서의 교점 B의 Z좌표값과 교점 D의 Z좌표값의 차를 각각 구한 후(스텝 S8), Y-Z 평면상에서 교점 A와 교점 C의 Z 좌표값의 차에 의거해서 교점 A와 교점 C의 어느 하나를 이동시켜 교점 A, C중 어느 하나, 예를 들면 교점 A에 Z좌표값을 일치시키고(스텝 S9), 교점 A, C의 결선을 전후 방향(Y축)에 대해 평행하게 한다. 마찬가지로 해서, X-Z 평면상에서 교점 B와 교점 D의 Z좌표값의 차에 의거해서 교점 B를 교점 D의 Z 좌표값을 일치시키고(스텝 S10), 교점 B, D의 결선을 좌우 방향(X축)으로 평행으로 한다. 계속해서, CCD 카 메라(15A)로 4개의 프로브핀 P1∼P4의 침선단 높이를 확인하고, 침선단 높이가 소정의 허용범위내에 들어가 있지 않으면, 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15) 사이의 평행도가 충분하지 않다고 판단하고, 동일한 프로브핀 P1∼P4의 침선단높이를 CCD 카메라(15A)로 검출하여, 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)과의 평행도가 나올 때까지 스텝 S2∼스텝 S10의 공정을 반복한다.
중앙 연산 처리 장치(21A)가 상술한 바와 같이 해서 전후좌우의 Z이동량을 가상공간상에서 구하면, 이 Z이동량을 나타내는 제어 신호를 프로브 카드 조정 회로(21D)로 송신한다. 프로브 카드 조정 회로(21D)는 프로브 카드 조정기구(16)로 전후좌우의 Z이동량을 나타내는 제어 신호를 송신한다. 프로브 카드 조정기구(16)는 이 제어 신호에 의거해서, 2개의 제 2 지지기구(162) 각각의 모터(162I)를 구동시키고, 각각의 프레임체(162H)를 거쳐서 쐐기부재(162A)를 직진시킨다.
예를 들면, 제 2 지지기구(162)가 삽입링(13)을 상승시키는 제어 신호를 수신한 경우에는 볼나사(162J)가 회전하면 프레임체(162H)가 가이드홈(162K)에 따라서 좌측으로 직진하고, 쐐기부재(162A)가 프레임체(162H)를 거쳐서 기준위치로부터 좌측으로 직진한다. 쐐기부재(162A)가 좌측으로 직진하면, 그 경사면에 따라서 승강체(162C)가 수평으로 유지하면서 가이드부재(162N)에 따라서 수직 위쪽으로 상승하여 삽입링(13)을 들어 올린다. 이 때, 삽입링(13)은 제 1 지지기구(161)를 기준으로 상승하여 경사지지만, 승강체(162C)의 회전축받이(162G)가 구체(162E)를 거쳐서 삽입링(13)의 경사 방향을 따라 경사지고, 상기 회전축받이(162G)의 접촉면과 삽입링(13)과의 접촉을 유지하면서 삽입링(13)을 소정량만큼 원활하게 상승시킨다. 승강체(162C)의 상승에 의해서 하중이 변화해도, 상승후의 삽입링(13)으로부터의 하중은 회전축받이(162G)의 접촉면에서 받고 있기 때문에, 조정정밀도는 안정하여 변화하지 않고, 검사하는 동안 그 정밀도를 유지할 수 있다.
또한, 제 2 지지기구(162)가 삽입링(13)을 하강시키는 제어 신호를 수신한 경우에는 구동 기구(162B)가 구동해서 상술한 경우와는 역방향, 즉 쐐기부재(162A)를 우측으로 직진시키고, 삽입링(13)을 하강시킨다. 2개의 제 2 지지기구(162)가 CCD 카메라(15A)와 협동해서 동일 방향 또는 역방향으로 승강하는 것에 의해서, 삽입링(13)과 웨이퍼척(15)과의 평행도를 조정하고, 이들 양자를 평행하게 한다.
프로브 카드의 조정기구(16)에 의해서 프로브 카드(11)의 평행도를 조정한 후, 재차 웨이퍼척(15)이 구동해서 CCD 카메라(15A)에 의해서 프로브 카드(11)의 프로브핀(11A)의 선단높이를 검출하고, 복수의 프로브핀(11A)간에서 고저차가 없는 것을 확인한다. 만약, 고저차가 있는 경우에는 상술한 일련의 동작을 반복해서 프로브 카드(11)의 평행도를 조정한다. 프로브 카드(11)의 평행도를 조정한 후, 웨이퍼 W의 검사를 개시한다. 검사시에는 웨이퍼 W와 프로브 카드(11)는 평행하게 되어 있기 때문에, 모든 프로브핀(11A)은 웨이퍼 W 전면에서 대략 균일한 침압으로 일괄접촉하여, 신뢰성이 높은 검사를 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 따르면, 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)과의 평행도를 조정하는 공정에서는 제어 장치(21)가 검사용 프로그램에 의거해서 구동하고, 프로브센터 C를 원점으로 하는 X-Y 좌표내에서 제 1∼제 4 프로브핀 P1∼P4을 선택하는 공정과, CCD 카메라(15A)로 제 1∼제 4 프로브핀 P1∼P4 각각의 침선단을 검출하고, 각각의 위치좌표(X, Y, Z)를 중앙 연산 처리 장치(21A)에서 구하는 공정과, 제 1, 제 2 프로브핀 P1, P2의 침선단을 연결하는 제 1 결선과 Y-Z 평면과의 교점 A의 위치좌표(X, Y, Z), 제 2, 제 3 프로브핀 P2, P3의 침선단을 연결하는 제 2 결선과 X-Z 평면과의 교점 B의 위치좌표(X, Y, Z), 제 3, 제 4 프로브핀 P3, P4의 침선단을 연결하는 제 3 결선과 Y-Z 평면과의 교점 C의 위치좌표(X, Y, Z), 및 제 4, 제 1 프로브핀 P4, P1의 침선단을 연결하는 제 4 결선과 X-Z 평면과의 교점 D의 위치좌표(X, Y, Z)를 각각 가상 프로브핀의 침선단 높이로서 구하는 공정과, Y-Z 평면의 2개의 교점 A, C의 Z좌표값을 일치시키는 공정과, X-Z 평면의 2개의 교점 B, D의 Z좌표값을 일치시키는 공정을 실행하기 때문에, 프로브 카드(11)의 제 1∼제 4 프로브핀 P1, P4의 침선단 높이를 측정하는 것만으로 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)과의 평행도를 자동적으로 간단하고 또한 신속하게 조정할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 프로브 카드(11)를 지지하는 삽입링(13)과, 삽입링(13)을 지지하는 헤드 플레이트(14)와, 삽입링(13)과 헤드 플레이트(14)의 사이에 개재하고, 프로브 카드(11)와 그 아래쪽에 배치된 웨이퍼척(15)상의 웨이퍼 W와의 평행도를 조정하는 프로브 카드 조정기구(16)와, 프로브핀(11A)을 검출하는 CCD 카메라(15A)와, CCD 카메라(15A)의 검출 결과에 의거해서 프로브 카드 조정기구(16)를 구동 제어하는 검사용 프로그램을 기억하는 제어 장치(21)를 구비하고, 프로브 카드 조정기구(16)는 프로브센터를 원점으로 하는 X-Y-Z 좌표의 Y-Z 평면상에 배치되어 삽입링(13)의 일부를 지지하는 제 1 지지기구(161)와, 제 1 지지기 구(161)로부터 각각 서로 둘레 방향으로 이간하고 또한 X-Y-Z 좌표의 Y-Z 평면을 기준으로 해서 좌우 대칭으로 배치되어 삽입링(13)의 다른 부위를 지지하는 2개의 제 2 지지기구(162)를 구비하고, 제 2 지지기구(162)는 헤드 플레이트(14)상에 있고 삽입링(13)을 승강시키는 쐐기부재(162A)를 갖기 때문에, 본 실시형태의 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법을 확실하게 실행할 수 있다.
(제 2 실시형태)
제 1 실시형태의 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법에서는 제 1∼제 4 프로브핀 P1∼P4 각각의 침선단을 연결하는 제 1∼제 4 결선과 Y-Z 평면 및 X-Z 평면과의 교점 A, B, C, D의 Z좌표값을 각각 일치시켜서 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)과의 평행도를 조정하는 방법에 대해서 설명했지만, 도 7에 나타내는 바와 같이 프로브센터 C를 원점으로 하는 X-Y 좌표에 있어서 서로 이격된 임의의 4개의 프로브핀 P1∼P4를 선택하고, 각 프로브핀 P1∼P4의 침선단의 결선의 중간점 A′, B′, C′, D′의 위치좌표(X, Y, Z)를 구하고, 이들 위치좌표(X, Y, Z)에 의거해서 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)과의 평행도를 조정할 수 있다. 이 경우에도 상기 검사 장치(10)를 이용할 수 있다.
이 실시형태의 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법은 제 1∼제 4 프로브핀 P1∼P4 각각의 침선단을 검출하고, 각각의 위치좌표(X, Y, Z)를 구하는 공정과, 제 1∼제 4 프로브핀 P1∼P4 각각의 침선단을 연결하는 제 1∼제 4 결선으로 형성되는 4변 각각의 중간점 A′, B′, C′, D′의 위치좌표(X, Y, Z)를 각각 구하는 공정과, 4개의 중간점 A′, B′, C′, D′를 포함하는 가상 평면을 나타내는 X 좌표, Y좌표 및 Z좌표간의 관계식을 구하는 공정과, 이 관계식을 이용해서 가상면을 웨이퍼척(15)에 대해 평행하게 설정하는 공정을 구비하고 있다. 이 경우, 4개의 중간점 A′, B′, C′, D′는 반드시 1개의 평면에 포함되는 것은 아니기 때문에, 복수의 관계식을 설정하여, 각각의 가상면과 웨이퍼척(15)과의 평행도를 조정하고, 그 때마다 동일수순을 반복해서 프로브 카드 조정기구(16)를 구동시키고, 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)과의 평행도를 확인한다. 본 실시형태에 있어서도 제 1 실시형태에 준한 작용 효과를 기할 수 있다.
(제 3 실시형태)
제 1 실시형태에서는 X-Y 좌표의 제 1∼제 4 상한 각각에서 제 1∼제 4 프로브핀 P1∼P4를 1개씩 선택하였지만, 본 실시형태에서는 도 8에 나타내는 바와 같이 각 상한내에서 복수(본 실시형태에서는 4개씩) 프로브핀을 각각 선택하고, 각 상한내에서 4개의 프로브핀의 침선단의 위치좌표(X, Y, Z)의 평균위치좌표(XA, YA, ZA)를 구하고, 평균값을 갖는 프로브핀을, 제 1 실시형태에 있어서의 제 1∼제 4 프로브핀 P1∼P4의 대체로서 이용하는 것 이외는 제 1 실시형태와 마찬가지의 처리를 실행한다. 평균값을 나타내는 프로브핀을 본 실시형태에서는 가상 프로브핀으로 정의한다.
즉, 도 8에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에서는 프로브센터 C를 원점으로 하는 X-Y 좌표의 제 1∼제 4 상한에 있어서 프로브핀(11A)을 4개씩 선택한다. 제 1 상한에서는 프로브핀 P11∼P14를 선택하고, 각각의 침선단의 위치좌표(X, Y, Z) 의 평균위치좌표(X1A, Y1A, Z1A)를 구하고, 제 1 가상 프로브핀 P1A를 설정한다. 마찬가지로, 제 2∼제 4 상한 각각에서도 프로브핀 P21∼P24, P31∼P34 및 P41∼P44를 선택하고, 각각의 제 2∼제 4 가상 프로브핀 P2A∼P4A를 설정한다. 4개의 가상 프로브핀 P1A∼P4A의 침선단은 평균위치좌표(X1A, Y1A, Z1A)∼(X4A, Y4A, Z4A)를 갖기 때문에, 이들의 가상 프로브핀 P1A∼P4A는 제 1 실시형태에 있어서의 프로브핀 P1∼P4에 상당하고, 후는 제 1 실시형태와 동일한 수순으로 프로브 카드(11)와 웨이퍼척(15)의 평행도를 조정할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따르면, 제 1 실시형태보다 많은 프로브핀(11A)을 이용해서 평행도를 조정하기 때문에, 제 1 실시형태보다도 고정밀도로 평행도를 조정할 수 있다. 이와 같이 사용하는 프로브핀(11A)의 수가 많을수록 평행도의 조정 정밀도를 높일 수 있다.
상기 각 실시형태에서는 프로브센터 C를 원점으로 하는 X-Y 좌표의 제 1∼제 4 상한의 각 상한으로부터 프로브핀을 선택한 경우에 대해서 설명했지만, 각 상한으로부터 선택된 프로브핀이 아니어도 좋다. 요컨대 프로브센터를 원점으로 하는 X-Y 좌표상의 서로 이격된 임의의 복수개소로부터 프로브핀을 각각 선택하고, 이들 복수개소의 프로브핀의 선단을 각각 검출하여, 각각의 위치좌표(X, Y, Z)를 구한 후, 이들 복수의 프로브핀 중의 인접하는 가장 가까운 프로브핀의 선단끼리를 연결하는 결선상에서 소정의 점을 각각 선택하고, 이들 점을 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)로서 각각 계산하고, 또 이들 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)에 의거해서 프로브 카드의 웨이퍼척에 대한 기울기를 계산하고, 이 계 산 결과에 의거해서 프로브 카드와 웨이퍼척과의 평행도를 조정하는 방법이면, 소정의 점이 결선과 Y-Z 평면 및 X-Z 평면 각각과의 교점이나, 결선의 중간점이 아니어도 좋다. 즉, 또, 상기 각 실시형태에서는 피검사체로서 웨이퍼 W를 이용하는 경우에 대해서 설명했지만, 피검사체는 LCD용 유리 기판 등의 다른 피검사체에 대해서도 적용할 수 있다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명은 검사 장치에 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 프로브 카드의 복수개소의 프로브핀의 침선단 높이를 측정하는 것만으로 프로브 카드와 탑재대와의 평행도를 간단하고 또한 신속하게 조정할 수 있는 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법 및 이 평행도 조정 방법을 기억한 검사용 프로그램 기억 매체와 검사 장치를 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 복수의 프로브핀을 갖는 프로브 카드와 탑재대상의 피검사체를 전기적으로 접촉시켜서 상기 피검사체의 전기적 특성검사를 실행할 때에, 상기 프로브 카드와 상기 탑재대와의 평행도를 조정하는 방법에 있어서,
    프로브센터를 원점으로 하는 X-Y 좌표상의 서로 이격된 임의의 복수개소에 해당하는 상기 프로브핀을 각각 선택하는 제 1 공정과,
    상기 복수개소의 프로브핀의 선단을 각각 검출하고, 각각의 위치좌표(X, Y, Z)를 구하는 제 2 공정과,
    상기 복수의 프로브핀중의 인접하는 가장 가까운 프로브핀의 선단끼리를 연결하는 결선상에서 소정의 점을 각각 선택하고, 이들 점을 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)로서 각각 계산하는 제 3 공정과,
    상기 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)에 의거해서 상기 프로브 카드와 상기 탑재대와의 평행도를 조정하는 제 4 공정을 구비한 것을 특징으로 하는
    프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 4 공정은, 상기 복수개소의 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)에 의거해서 상기 프로브 카드의 상기 탑재대에 대한 기울기를 계산하는 공정과,
    상기 계산 결과에 의거해서 상기 프로브 카드와 상기 탑재대와의 평행도를 조정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는
    프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 공정에서는 상기 X-Y 좌표의 제 1∼제 4 상한의 각 상한에 있어서 상기 프로브핀을 각각 선택하고,
    상기 제 2 공정에서는 상기 제 1∼제 4 상한에 있어서 선택된 상기 각 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)를 각각 구하고,
    상기 제 3 공정에서는 상기 각 프로브핀의 선단의 결선과 상기 X-Y 좌표의 X-Z 평면 및 Y-Z 평면상에서의 2개 교점을 상기 소정의 점으로서 각각 선택하고, 이들 점을 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)로서 각각 계산하고,
    상기 제 4 공정에서는 상기 X-Z 평면상 및 상기 Y-Z 평면상 각각에 있어서 상기 가상 프로브핀의 선단의 Z좌표값을 일치시키는 것을 특징으로 하는
    프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 3 공정과 제 4 공정 사이에, 상기 X-Z 평면상 및 상기 Y-Z 평면상 각각에 있어서 상기 가상 프로브핀의 선단의 Z좌표값의 차를 계산하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 공정에서는 상기 복수의 결선의 중간점을 상기 소정의 점으로서 각각 선택하고, 이들 중간점을 상기 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)로서 각각 계산하고,
    상기 제 4 공정에서는 상기 각 가상 프로브핀의 선단을 포함하는 가상 평면을 나타내는 X좌표, Y좌표 및 Z좌표간의 관계식을 구하고, 상기 관계식을 이용해서 상기 가상면과 상기 탑재대와의 평행도를 조정하는 것을 특징으로 하는
    프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 공정에서는 상기 복수개소에서 복수개씩의 프로브핀을 선택하고,
    상기 제 2 공정과 제 3 공정 사이에, 상기 복수의 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)의 평균위치좌표를 구하고 상기 평균위치좌표를 상기 제 3 공정에서 상기 결선을 구하는데 사용될 상기 프로브핀의 선단의 위치좌표로서 설정하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
    프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법.
  7. 복수의 프로브핀을 갖는 프로브 카드와 탑재대상의 피검사체를 전기적으로 접촉시켜서 상기 피검사체의 전기적 특성검사를 실행할 때에, 상기 프로브 카드와 상기 탑재대와의 평행도를 조정하도록 컴퓨터를 구동시키는 프로그램을 기억한 기억 매체에 있어서,
    상기 프로그램은,
    프로브센터를 원점으로 하는 X-Y 좌표상의 서로 이격된 임의의 복수 개소에 해당하는 상기 프로브핀을 각각 선택하는 제 1 공정과,
    상기 복수개소의 프로브핀의 선단을 각각 검출하고, 각각의 위치좌표(X, Y, Z)를 구하는 제 2 공정과,
    상기 복수의 프로브핀중의 인접하는 가장 가까운 프로브핀의 선단끼리를 연결하는 결선상에서 소정의 점을 각각 선택하고, 이들 점을 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)로서 각각 계산하는 제 3 공정과,
    상기 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)에 의거해서 상기 프로브 카드와 상기 탑재대와의 평행도를 조정하는 제 4 공정을 구비한 것을 특징으로 하는
    검사용 프로그램 기억 매체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 4 공정은, 상기 복수개소의 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)에 의거해서 상기 프로브 카드의 상기 탑재대에 대한 기울기를 계산하는 공정과,
    상기 계산 결과에 의거해서 상기 프로브 카드와 상기 탑재대와의 평행도를 조정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는
    검사용 프로그램 기억 매체.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 공정에서는 상기 X-Y 좌표의 제 1∼제 4 상한의 각 상한에 있어서 상기 프로브핀을 각각 선택하고,
    상기 제 2 공정에서는 상기 제 1∼제 4 상한에 있어서 선택된 상기 각 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)를 각각 구하고,
    상기 제 3 공정에서는 상기 각 프로브핀의 선단의 결선과 상기 X-Y 좌표의 X-Z 평면 및 Y-Z 평면상에서의 2개 교점을 상기 소정의 점으로서 각각 선택하고, 이들 점을 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)로서 각각 계산하고,
    상기 제 4 공정에서는 상기 X-Z 평면상 및 상기 Y-Z 평면상 각각에 있어서 상기 가상 프로브핀의 선단의 Z좌표값을 일치시키는 것을 특징으로 하는
    검사용 프로그램 기억 매체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로그램은, 상기 제 3 공정과 제 4 공정 사이에, 상기 X-Z 평면상 및 상기 Y-Z 평면상 각각에 있어서 상기 가상 프로브핀의 선단의 Z좌표값의 차를 계산하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    검사용 프로그램 기억 매체.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 3 공정에서는 상기 복수의 결선의 중간점을 상기 소정의 점으로서 각각 선택하고, 이들 중간점을 상기 가상 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)로서 각각 계산하고,
    상기 제 4 공정에서는 상기 각 가상 프로브핀의 선단을 포함하는 가상 평면을 나타내는 X좌표, Y좌표 및 Z좌표간의 관계식을 구하고, 상기 관계식을 이용해서 상기 가상면과 상기 탑재대와의 평행도를 조정하는 것을 특징으로 하는
    검사용 프로그램 기억 매체.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 공정에서는 상기 복수개소에서 복수개씩의 프로브핀을 선택하고,
    상기 프로그램은, 상기 제 2 공정과 제 3 공정 사이에, 상기 복수의 프로브핀의 선단의 위치좌표(X, Y, Z)의 평균위치좌표를 구하고 상기 평균위치좌표를 상기 제 3 공정에서 상기 결선을 구하는데 사용될 상기 프로브핀의 선단의 위치좌표로서 설정하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
    검사용 프로그램 기억 매체.
  13. 복수의 프로브핀을 갖는 프로브 카드를 지지하는 삽입링과,
    상기 삽입링을 지지하는 헤드 플레이트와,
    상기 삽입링과 상기 헤드 플레이트의 사이에 개재하고, 상기 프로브 카드와 그 아래쪽에 배치된 탑재대와의 평행도를 조정하는 프로브 카드 조정기구와,
    상기 프로브핀의 선단의 위치를 검출하는 검출 수단과,
    상기 검출 수단의 검출 결과에 의거해서 상기 프로브 카드 조정기구를 구동 제어하는 검사용 프로그램을 기억하는 제어 장치를 구비한 검사 장치에 있어서,
    상기 프로브 카드 조정기구는,
    상기 삽입링의 일부를 지지하는 제 1 지지기구와,
    상기 제 1 지지기구로부터 각각 서로 둘레 방향으로 이격해서 배치되어 상기 삽입링의 다른 부위를 지지하는 복수의 제 2 지지기구를 구비하고,
    상기 제 2 지지기구는, 상기 헤드 플레이트상에 있고 상기 삽입링을 승강시키는 쐐기부재를 갖고, 또한
    상기 제어 장치는 상기 검사용 프로그램에 의거해서 상기 프로브 카드 조정기구를 구동시켜서 청구항 1 내지 청구항 5 중의 어느 한 항에 기재된 프로브 카드와 탑재대와의 평행도 조정 방법을 실행하는 것을 특징으로 하는
    검사 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 지지기구는 프로브센터를 원점으로 하는 X-Y-Z 좌표의 Y-Z 평면상에 배치되고, 상기 각 제 2 지지기구는 상기 X-Y-Z 좌표의 Y-Z 평면을 기준면으로 해서 좌우 대칭으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    검사 장치.
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