KR101033046B1

KR101033046B1 - 검사장치 및 검사방법

Info

Publication number: KR101033046B1
Application number: KR1020080083758A
Authority: KR
Inventors: 야스히토 야마모토; 이사무 이노마타
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2011-05-06
Also published as: TWI431289B; US8081007B2; JP2009058448A; US20110309849A1; JP4999615B2; TW200921121A; US20090058446A1; US8536891B2; CN101377536B; KR20090023184A; CN101377536A

Abstract

본 발명은 고온 검사시나 저온 검사시에 프로브 카드의 프리 히트 시간을 없애 검사시간을 단축할 수 있는 검사장치 및 검사방법을 제공한다.

본 발명의 검사장치(10)는, 온도 조절 가능한 탑재대(11)를 승강시키는 승강 구동 기구(12)와, 승강 구동 기구(12)를 제어하는 제어부와, 복수의 프로브(13A)를 가지는 프로브 카드(13)를 구비하고, 승강 구동 기구(12)는, 탑재대(11)에 연결된 볼나사(14)와, 볼나사(14)를 구동시켜서 탑재대(11)를 승강시키는 서보 모터(15)를 가지고, 제어부는, 서보 모터(15)를 위치 제어하는 위치 제어부(161)와, 프로브 카드(13)가 온도 변화에 의해 팽창, 수축할 때에 서보 모터(15)를 토크 제어하는 토크 제어부(162)와, 위치 제어부(161)와 토크 제어부(162)를 전환하는 전환부(163)를 가지는 서보 드라이버(16)로서 구성되어 있다.

Description

검사장치 및 검사방법{INSPECTION APPARATUS AND INSPECTION METHOD}

본 발명은, 검사장치 및 검사방법에 관한 것으로 보다 상세하게는, 검사 시간을 단축할 수 있는 검사장치 및 검사방법에 관한 것이다.

종래의 검사장치는, 예컨대, 피검사체(예컨대, 웨이퍼)를 탑재하고 또한 웨이퍼의 온도를 조절하는 온도 조절 기구를 내장하는 탑재대와, 탑재대를 상하 방향으로 이동시키는 승강 구동 기구와, 이들 양자를 X, Y방향으로 이동시키는 XY테이블과, 탑재대의 상방에 배치된 프로브 카드와, 프로브 카드의 복수의 프로브와 탑재대 상의 피검사체의 복수의 전극 패드를 정확하게 위치 정렬하는 얼라이먼트 기구를 구비하고, 탑재대 상의 웨이퍼를 온도 조절 기구에 의해 소정의 온도로 조정하고, 얼라이먼트 기구를 거쳐서 웨이퍼에 형성된 소정의 디바이스와 프로브 카드의 복수의 프로브를 전기적으로 접촉시킨 후, 소정의 오버드라이브량을 가하여 소정의 콘택트 하중에서 디바이스의 전기적 특성 검사를 실행하도록 구성되어 있다.

그리하여, 검사장치는, 웨이퍼를 예컨대 100℃이상의 고온으로 가열하여 고온 검사를 실행하는 경우나, 피검사체를 예컨대 -수10℃로 냉각하여 저온 검사하는 경우가 있다. 고온 검사나 저온 검사를 실행할 경우에는, 탑재대에 내장된 온도 조절 기구를 이용하여, 피검사체를 소정의 검사온도까지 가열하여, 혹은 냉각하여, 승강 구동 기구에 의해 탑재대를 위치 제어하면서 디바이스와 프로브를 소정의 콘택트 하중으로 접촉시켜서 각각의 검사를 실행한다. 승강 구동 기구는, 예컨대 탑재대에 연결된 볼나사와, 이 볼나사를 회전 구동시키는 스테핑 모터를 가지고, 스테핑 모터에 의해 볼나사의 회전량을 제어하고, 또한 탑재대의 승강 위치를 고정밀도로 제어하고 있다.

예컨대 웨이퍼의 고온 검사를 실행할 경우에는, 탑재대에 내장된 온도 조절 기구를 이용하여 탑재대 상의 웨이퍼를 예컨대 100℃이상으로 가열하는 한편, 얼라이먼트 기구를 거쳐서 탑재대 상의 웨이퍼와 프로브 카드의 프로브의 얼라이먼트를 실행하고, 웨이퍼와 프로브를 소정의 콘택트 하중으로 접촉시켜서 웨이퍼의 전기적 특성을 100℃의 고온하에서 검사를 실행한다.

그러나, 검사의 초기단계에는, 웨이퍼는 온도 조절 기구에 의해 100℃이상의 고온까지 가열되어 있지만, 프로브 카드는 가열되어 있지 않기 때문에, 웨이퍼와 프로브 카드의 사이에는 큰 온도차가 있다. 그 때문에, 웨이퍼의 처음의 디바이스를 검사할 때에 웨이퍼에 소정의 오버드라이브를 가하여 처음의 디바이스와 프로브를 접촉시키면, 그 동안에 프로브 카드가 웨이퍼측으로부터의 방열에 의해 가열되어 서서히 열팽창하고, 디바이스와 프로브는 미리 설정된 본래의 콘택트 하중 이상의 콘택트 하중으로 접촉되어, 디바이스 혹은 프로브를 손상시킬 우려가 있다.

그래서, 고온 검사를 실행할 경우에는, 프로브 카드를 프리 히트하여 프로브 카드를 완전히 열팽창시킨 후, 고온 검사를 실행하도록 하고 있다. 그러나, 프로브 카드가 대형화되고 있는 것과 더불어, 프리 히트에는 예컨대 20∼30분의 장시간이 필요해지고 있다. 예컨대 특허문헌 1의 기술에서는, 소정의 온도로 가열된 웨이퍼와 프로브를 직접 접촉시켜, 웨이퍼의 가까이에서 프로브 카드를 프리 히트하여 프리 히트 시간을 단축하는 기술이 제안되고 있다.

(특허문헌 1) 일본특허공개공보 제 2007-088203 호

그러나, 특허문헌 1의 기술에 있어서도, 여전히 실제의 검사시간과는 별도로 프리 히트 시간은 필요하여, 총 검사시간의 단축에는 한계가 있었다. 또한, 피검사체의 인덱스 이송에 의해 웨이퍼가 프로브 카드로부터 떨어지면, 프로브가 냉각되어, 프로브의 침처 높이가 변화되기 때문에, 인덱스 이송시마다 콘택트 하중이 변화되지만, 이러한 경우에는 콘택트 하중을 조절할 수 없다. 또한, 웨이퍼의 저온 검사를 실행할 경우에는, 반대로 프로브 카드를 웨이퍼의 온도 가까이까지 냉각할 필요가 있었다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 고온 검사시나 저온 검사시에 프로브 카드를 사전에 가열 또는 냉각하는 일 없이 검사를 실행하는 할 수 있음과 동시에 검사시간을 단축 할 수 있고, 또한, 프로브 카드나 피검사체의 손상을 확실히 방지하여 신뢰성이 높은 검사를 실행할 수 있는 검사장치 및 검사방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 청구항 1에 기재된 검사장치는, 온도 조절 기구를 내장하는 이동 가능한 탑재대와, 상기 탑재대를 승강시키는 승강 구동 기구와, 상기 승강 구동 기구를 제어하는 제어부와, 상기 탑재대의 상방에 배치된 복수의 프로브를 가지는 프로브 카드를 구비하고, 상기 탑재대 상에 탑재된 피검사체를 상기 온도 조절 기구에 의해 소정의 온도까지 가열 또는 냉각하고, 상기 승강 구동 기구를 거쳐서 상기피검사체에 복수 형성된 디바이스와 상기 프로브 카드의 복수의 프로브를 소정의 콘택트 하중으로 접촉시켜서 상기 디바이스의 전기적 특성 검사를 실행하는 검사장치에 있어서, 상기 승강 구동 기구는, 상기 탑재대에 연결된 승강축과, 상기 승강축을 구동시켜서 상기 탑재대를 승강시키는 서보 모터를 가지고, 상기 제어부는, 상기 서보 모터를 위치 제어하는 위치 제어부와, 상기 프로브 카드가 온도변화에 의해 팽창, 수축할 때에 상기 서보 모터를 토크 제어하는 토크 제어부와, 상기 위 치 제어부와 상기 토크 제어부를 전환하는 전환부를 가지는 서보 드라이버로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 청구항 2에 기재된 검사장치는, 청구항 1에 기재된 발명에 있어서, 상기 서보 드라이버는, 상기 검사장치를 감시하는 상위 컴퓨터에 접속되어 있고, 상기 상위 컴퓨터는, 상기 위치 제어부에 위치 지령 신호를 송신하는 위치 지령부와, 상기 토크 제어부에 토크 지령 신호를 송신하는 토크 지령부와, 상기 서보 모터의 토크에 기하여 상기 전환부에 전환 지령 신호를 송신하는 전환 지령부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 청구항 3에 기재된 검사장치는, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 발명에 있어서, 상기 서보 드라이버는, 상기 디바이스의 전기적 특성 검사를 실행할 때마다, 그 때의 콘택트 하중을 토크 값으로서 기억하는 기억부를 가지는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 청구항 4에 기재된 검사장치는, 청구항 3에 기재된 발명에 있어서, 상기 기억부는, 상기 소정의 콘택트 하중의 상한값 및 하한값을 기억하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 청구항 5에 기재된 검사장치는, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 토크 제어부는, 상기 가열 또는 냉각에 의해 열팽창 또는 열수축하는 상기 프로브 카드에 맞추어 상기 디바이스와 상기 프로브의 콘택트 하중을 상기 소정의 콘택트 하중이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 청구항 6에 기재된 검사장치는, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 토크 제어부는, 상기 디바이스와 상기 프로브의 콘택트 하중이 상기 상한값과 상기 하한값의 범위를 일탈했을 때에, 상기 서보 모터를 정지시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 청구항 7에 기재된 검사방법은, 온도 조절 기구를 내장하는 이동 가능한 탑재대와, 상기 탑재대를 승강시키는 승강 구동 기구와, 상기 승강 구동 기구를 제어하는 제어부와, 상기 탑재대의 상방에 배치된 복수의 프로브를 가지는 프로브 카드를 구비하고, 상기 승강 구동 기구는, 상기 탑재대에 연결된 승강축과, 상기 승강축을 구동시켜 상기 탑재대를 승강시키는 서보 모터를 가지는 검사장치를 이용하여 상기 피검사체에 복수 형성된 디바이스의 전기적 특성 검사를 실행하는 검사방법에 있어서, 상기 탑재대에 탑재된 상기 피검사체를 소정의 온도까지 가열 또는 냉각하는 제 1 공정과, 상기 피검사체와 상기 프로브가 접촉할 때까지 상기 서보 모터를 위치 제어하는 제 2 공정과, 상기 피검사체와 상기 프로브가 접촉한 후에는 상기 서보 모터를 토크 제어로 하는 제 3 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 청구항 8에 기재된 검사방법은, 청구항 7에 기재된 발명에 있어서, 상기 디바이스의 전기적 특성 검사를 실행할 때마다, 그 때의 콘택트 하중을 나타내는 토크값을 기억하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 청구항 9에 기재된 검사방법은, 청구항 7 또는 청구항 8에 기재된 발명에 있어서, 상기 제 3 공정에서는 상기 가열 또는 냉각에 의해 변형하 는 상기 프로브 카드에 맞추어 상기 디바이스와 상기 프로브의 콘택트 하중을 소정의 콘택트 하중이 되도록 제어 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 청구항 10에 기재된 검사방법은, 청구항 7 또는 청구항 8에 기재된 발명에 있어서, 상기 제 3 공정에서는, 상기 디바이스와 상기 프로브의 콘택트 하중을 상한값과 하한값의 범위내로 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 청구항 11에 기재된 검사방법은, 청구항 7 또는 청구항 8에 기재된 발명에 있어서, 상기 제 3 공정에서는, 상기 디바이스와 상기 프로브의 콘택트 하중이 상한값과 하한값의 범위를 일탈했을 때에, 상기 서보 모터를 정지시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면， 고온 검사시나 저온 검사시에 프로브 카드를 사전에 가열 또는 냉각하는 일 없이 검사를 실행할 수 있음과 동시에 검사시간을 단축할 수 있고, 또한, 프로브 카드나 피검사체의 손상을 확실히 방지하여 신뢰성이 높은 검사를 실행할 수 있는 검사장치 및 검사방법을 제공할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 3b에 도시하는 실시 형태에 기하여 본 발명을 설명한다. 또한， 각 도면 중, 도 1은 본 발명의 검사장치의 일 실시 형태의 요부를 도시하는 구성도, 도 2는 도 1에 나타내는 검사장치를 이용하는 본 발명의 검사방법을 도시 하는 플로우차트, 도 3a 및 도 3b는 각각 도 2가 나타내는 검사방법을 설명하기 위한 설명도이다.

우선, 본 실시형태의 검사장치에 대해서 도 1을 참조하면서 설명한다.

본 실시형태의 검사장치(10)는, 예컨대 도 1에 도시하는 바와 같이 온도 조절 기구를 내장하고 또한 피검사체(예컨대, 웨이퍼)(W)를 탑재하는 탑재대(11)와, 탑재대(11)를 승강시키는 승강 구동 기구(12)와, 탑재대(11) 및 승강 구동 기구(12)가 배치된 XY테이블(도시하지 않음)과, 탑재대(11)의 상방에 배치된 복수의 프로브(13A)를 가지는 프로브 카드(13)와, 탑재대(11) 상의 웨이퍼(W)와 프로브 카드(13)의 프로브(13A)의 얼라이먼트를 실행하는 얼라이먼트 기구(도시하지 않음)를 구비하고, 예컨대 고온 검사시에 승강 구동 기구(12)가 프로브 카드(13)의 열팽창에 대응하여 탑재대(11)의 현재위치를 변화시켜 항상 미리 설정된 소정의 콘택트 하중을 유지하고, 안정된 검사를 실행할 수 있도록 구성되어 있다.

웨이퍼(W)의 고온 검사를 실행할 경우에는, 탑재대(11) 상의 웨이퍼(W)를 온도 조절 기구에 의해 예컨대 100℃이상의 고온으로 가열함과 동시에 탑재대(11)가 XY방향으로 이동하는 사이에 얼라이먼트 기구를 거쳐서 탑재대(11) 상의 웨이퍼(W)와 프로브(13A)를 얼라이먼트하고, 또한 XY테이블을 거쳐서 웨이퍼(W)를 인덱스 이송한 후, 승강 구동 기구(12)를 거쳐서 웨이퍼(W)에 복수 형성된 디바이스와 프로브(13A)를 소정의 콘택트 하중으로 전기적으로 접촉시켜서 소정의 고온하에서 각 디바이스의 전기적 특성 검사를 실행한다.

그리하여, 승강 구동 기구(12)는, 도1에 도시하는 바와 같이 탑재대(11)의 하면 중앙에 연결되어 늘어뜨려지는 볼나사(14)와, 볼나사(14)를 회전 구동시키는 인코더(15A)를 가지는 서보 모터(15)와, 서보 모터(15)를 구동 제어하는 서보 드라이버(16)를 구비하고, 서보 드라이버(16)에 의해 서보 모터(15)를 위치 제어 또는 토크 제어하도록 구성되어 있다. 볼나사(14)에는 너트 부재(14A)가 나사 결합하고, 서보 모터(15)에는 풀리(15B)가 부착되어 있다. 너트 부재(14A)와 풀리(15A)에는 전동 벨트(17)가 감겨져서, 서보 모터(15)의 토크를 풀리(15A), 전동 벨트(17) 및 너트 부재(14A)를 거쳐서 볼나사(14)에 전달되어, 탑재대(11)를 승강시키도록 되어 있다.

이와 같이 승강 구동 기구(12)에 서보 모터(15) 및 서보 드라이버(16)를 이용하는 것에 의해, 프로브 카드(13)가 열팽창한 경우이더라도, 후술하는 바와 같이 서보 드라이버(16)는, 웨이퍼(W)와 프로브(13A)가 접촉할 때까지는 서보 모터(15)를 위치 제어하여 탑재대(11) 상의 웨이퍼(W)와 프로브(13A)가 전기적으로 접촉하도록 탑재대(11)를 고정밀도로 제어하고, 탑재대(11)가 오버드라이브하여 웨이퍼(W)와 프로브(13A)가 전기적으로 접촉한 후에는 서보 모터(15)를 위치 제어로부터 토크 제어로 전환하고 서보 모터(15)의 토크를 고정밀도로 제어하여 웨이퍼(W)와 프로브(13A)의 콘택트 하중을 소정의 콘택트 하중이 되도록 고정밀도로 제어한다.

즉, 서보 드라이버(16)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 상위 컴퓨터(20)에 네트워크 접속되어, 상기 컴퓨터(20)로부터의 각종의 지령 신호에 기하여 작동한다. 이 서보 드라이버(16)는, 상위 컴퓨터(20)로부터의 지령 신호에 기하여 서보 모 터(15)를 위치 제어하는 위치 제어부(161)와, 상위 컴퓨터(20)로부터의 지령 신호에 기하여 서보 모터(15)를 토크 제어하는 토크 제어부(162)와, 상위 컴퓨터(20)로부터의 지령 신호에 기하여 위치 제어부(161)와 토크 제어부(162)를 전환하는 전환부(163)를 구비하고, 서보 모터(15)를 위치 제어하고 혹은 토크 제어하도록 구성되어 있다.

상위 컴퓨터(20)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 위치 제어부(161)에 지령 신호(P)를 송신하는 위치 지령부(21)와, 토크 제어부(161)로 지령 신호(T1)을 송신하는 토크 지령부(22)와, 전환부(163)로 지령 신호(C)를 송신하는 전환 지령부(23)와, 서보 모터(15)를 거쳐서 탑재대(11)를 감시하는 감시부(24)를 구비하고, 고온 검사시에 프로브 카드(13)가 열팽창해도 감시부(24)가 서보 모터(15)로부터의 피드백 신호(F) 또는 토크 신호(T2)를 거쳐서 탑재대(11)를 감시하고, 감시 결과에 기하여 위치 지령 신호(P), 토크 지령 신호(T1) 혹은 전환 지령 신호(C)를 서보 드라이버(16)로 송신하여 탑재대(11) 상의 웨이퍼(W)의 디바이스와 프로브(13A)가 소정의 콘택트 하중으로 접촉하여 신뢰성이 높은 고온 검사를 실행할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 감시부(24)는, 검사장치(10)에서의 웨이퍼(W)의 전(全) 검사공정을 감시하고, 웨이퍼(W)의 각 디바이스의 검사를 끝낼 때마다 전환 지령 신호(C)를 서보 드라이버(16)로 송신한다. 또한, 상기 컴퓨터(20)는, 다른 복수의 검사장치의 서보 드라이버에도 접속되어, 다른 복수의 검사장치도 감시하고 있다.

위치 제어부(161)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 상위 컴퓨터(20)로부터의 위치 지령 신호(P)와 인코더(15A)로부터의 피드백 신호(F)를 비교하여 편차 신호를 송신하는 비교기(161A)와, 비교기(161A)로부터의 편차신호를 디지털 신호로부터 아날로그 신호로 변환하는 D/A변환기(161B)와, D/A변환기(161B)로부터의 전류를 증폭하는 증폭기(161C)를 구비하고, 증폭기(161C)로부터의 출력 전류(I)에 기하여 서보 모터(15)를 회전 구동시킨다.

토크 제어부(162)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 상위 컴퓨터(20)로부터의 토크 지령 신호(T1)와 서보 모터(15)로부터의 전류치(토크 신호)(T2)를 비교해서 편차신호를 송신하는 비교기(162A)와, 비교기(162A)로부터의 전류치의 편차신호를 디지털 신호로부터 아날로그 신호로 변환하는 D/A변환기(162B)와, D/A변환기(162B)로부터의 아날로그 신호를 증폭하는 증폭기(162C)를 구비하고, 증폭기(162C)로부터 토크 신호(전류)(T)에 기하여 서보 모터(15)의 토크를 제어한다. 또한, 토크 제어부(162)는, 이전의 고온 검사시의 콘택트 하중 및 이 콘택트 하중의 허용값(상한값 및 하한값)을 각각 토크값으로서 기억하는 기억부(162D)를 구비하고, 기억부(162D)에서 기억한 토크값이 다음 디바이스의 고온 검사를 실행할 때의 콘택트 하중으로서 설정하고, 혹은 고온 검사시의 토크 상하한값의 허용 범위내에서 제어하도록 구성되어 있다. 그리고, 토크 제어부(162)는, 고온 검사시의 토크값이 뭔가의 원인으로 허용 범위를 일탈했을 시에는 검사를 중지할 수 있게 구성되어 있다.

전환부(163)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 상위 컴퓨터(20)로부터의 전환 지령 신호(C)에 기하여 작동하고, 위치 제어부(161)와 토크 제어부(162)를 교대로 전환한다. 예컨대, 서보 모터(15)가 위치 제어부(161)를 거쳐서 탑재대(11)를 일정한 토크로 상승시켜서 탑재대(11) 상의 웨이퍼(W)와 프로브(13A)가 접촉하고, 계 속해서 탑재대(11)가 오버드라이브하면 토크가 변동한다. 상위 컴퓨터(20)의 감시부(24)는 토크 신호(T2)를 감시하고 있어, 탑재대(11)의 오버드라이브에 의해 토크 신호(T2)가 변동하면, 전환 지령부(23)로부터 전환부(163)로 전환 지령 신호를 송신하고, 위치 제어부(161)로부터 토크 제어부(162)로 전환하여 서보 모터(15)를 토크 제어한다. 종래라면, 프로브 카드(13)가 열팽창하고, 프로브(13A)의 침처가 디바이스측에 가까워져 콘택트 하중이 소정의 값을 넘기 때문에, 디바이스 또는 프로브가 손상할 우려가 있다.

그러나, 본 실시형태에서는 서보 모터(15)가 위치 제어로부터 토크 제어로 전환되어, 서보 모터(15)를 약간 역회전시키고 토크를 약간 작게하여 미리 설정된 소정의 콘택트 하중에 의거한 토크값이 되도록 토크를 제어한다. 소정의 콘택트 하중으로 고온 검사를 끝내면, 상위 컴퓨터(20)는, 검사장치(10)로부터의 신호에 기하여 웨이퍼(W)의 인덱스 이송후에 전환 지령 신호(C)를 서보 드라이버(16)로 송신하고, 토크 제어로부터 위치 제어로 전환되어, 다음의 디바이스의 고온 검사를 실행한다.

다음에, 도 1 내지 도 3b를 참조하면서 본 실시형태의 검사장치(10)를 이용한 검사방법에 대해서 설명한다.

종래와 같이 탑재대(11)에 웨이퍼(W)가 탑재되면, 탑재대(11) 상의 웨이퍼(W)는 온도 조절 기구를 거쳐서 100℃이상의 소정의 고온으로 가열된다. 그 동안에, 탑재대(11)가 X, Y방향으로 이동하여, 얼라이먼트 기구를 거쳐서 웨이퍼(W)와 프로브 카드(13)의 프로브(13A)의 얼라이먼트를 실행한다. 얼라이먼트 종료 후, 탑재대(11)가 X, Y방향으로 이동하면, 처음에 검사해야 할 디바이스가 프로브(13A)의 바로 아래에 도달한다.

웨이퍼(W)의 처음의 디바이스가 프로브(13A)의 바로 아래에 도달하면, 상위 컴퓨터(20)로부터 서보 드라이버(16)의 위치 제어부(161)에 지령 신호(P)를 송신하고, 도2에 도시하는 바와 같이 서보 드라이버(16)가 서보 모터(15)의 위치 제어를 개시한다(스텝(S1)). 위치 제어부(161)에서는, 비교기(161A)가 상위 컴퓨터(20)로부터 위치 지령 신호(P)를 수신함과 동시에 서보 모터(15)의 인코더(15A)로부터 피드백 신호(F)를 수신하여, 양쪽신호의 편차신호를 D/A변환기(161B)로 송신한다. D/A 변환기(161B)는, 편차신호를 아날로그 신호로 변환하여 증폭기(161C)로 송신한다. 증폭기(161C)는 D/A변환기(161B)로부터 수신한 전류를 증폭하고, 증폭 전류를 서보 모터(15)에 인가하여, 탑재대(11)를 상승시킨다. 탑재대(11)가 상승하고, 웨이퍼(W)가 프로브 카드(13)에 접근하면, 프로브 카드(13)는 탑재대(11)로부터의 방사열로 서서히 승온하여 열팽창하기 시작한다. 탑재대(11)가 오버드라이브하여 웨이퍼(W)와 프로브(13A)가 전기적으로 도통(導通)가능한 상태에서 접촉한다(스텝S2).

프로브(13A)와 웨이퍼(W)의 접촉에 의해 프로브(13A)가 웨이퍼(W)에 의해 직접 가열됨과 동시에 프로브 카드(13)도 탑재대(11)로부터의 방열에 의해 서서히 가열되어 프로브 카드(13)전체가 열팽창하고, 도3a에 일점쇄선으로 도시하는 바와 같이 디바이스(D)의 전극 패드(Dp)와 프로브(13A)의 전기적인 접촉 높이가 본래의 접촉 높이보다 낮게 되어있기 때문에, 동 도면에 실선으로 나타내는 위치까지 프로 브(13A)를 밀어 올려, 소정의 콘택트 하중을 넘은 콘택트 하중으로 전극 패드(Dp)와 프로브(13A)가 접촉한다.

그래서, 본 실시형태에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이 상위 컴퓨터(20)가 서보 모터(15)에 있어서 오버드라이브에 의해 발생하는 토크를 모니터링하여(스텝S3), 도 1에 도시하는 바와 같이 서보 모터(15)의 현재의 토크 신호(T2)를 서보 드라이버(16)의 기억부(162D)에 설정한다(스텝S4). 이와 동시에, 상위 컴퓨터(20)가 전환 지령 신호(C)를 서보 드라이버(16)의 전환부(163)에 송신하고, 전환부(163)를 거쳐서 위치 제어부(161)로부터 토크 제어부(162)로 전환하여 토크 제어를 실행한다(스텝S5).

서보 드라이버(16)에서는 비교기(162A)가 서보 모터(15)로부터의 현재의 토크 신호(T2)와 기억부(162D)로부터의 토크 신호를 비교하여(스텝S6), 이들 양자간에 차가 있어서 토크가 변동하면 그 편차신호를 증폭기(162C)에 송신하고, 서보 모터(15)를 토크 제어하여, 설정된 소정의 토크가 되도록 서보 모터(15)의 토크를 감소시키도록 볼나사(14)를 역방향으로 회전시키고, 도3b에 일점쇄선으로 나타내는 위치로부터 실선으로 나타내는 위치까지 하강시켜(스텝S7), 소정의 콘택트 하중으로 디바이스(D)의 고온 검사를 실행한다. 이 때의 서보 모터(15)의 토크값을 기억부(162D)에 등록하여 기억시켜 두고, 등록된 토크값을 2회째의 디바이스의 검사시에 사용한다.

이 동안에도 상위 컴퓨터(20)는 토크 변동을 감시하고 있어, 토크 변동에 의한 탑재대(11)의 위치가 조정되면, 서보 드라이버(16)에 전환 지령 신호(C)를 송신 한다. 서보 드라이버(16)에서는 도 2에 도시하는 바와 같이 전환부(163)를 거쳐서 위치 제어부(161)로 전환하고(스텝S8), 서보 모터(15)를 위치 제어하여 탑재대(11)를 하강단으로 되돌린 후, 웨이퍼(W)를 인덱스 이송하여 다음 디바이스(D)를 프로브(13A)의 바로 아래로 이동시킨다(스텝S9). 그리고, 이 위치에서 서보 모터(15)를 위치 제어하면서 디바이스(D)와 프로브(13A)를 접촉시키는 스텝(S1)으로 되돌아온다.

두번째의 디바이스(D)의 고온 검사를 실행할 경우에도 스텝1∼스텝5를 되풀이한다. 그리고, 현재의 토크값은, 비교기(162A)에 의해 전회에 등록된 토크값과 비교되어, 전회의 등록 토크값을 기준으로 서보 모터(15)를 토크 제어하여 디바이스(D)의 고온 검사를 실행한다.

검사를 되풀이하는 사이에 프로브 카드(13)의 열팽창이 없어지면, 서보 드라이버(16)가 토크 제어로 전환되어, 디바이스(D)의 전극 패드(Dp)와 프로브(13A)가 접촉해도 서보 모터(15)의 토크가 변동하지 않게 된다. 그 때문에, 도 2에 나타내는 스텝(S6)에서 스텝(10)으로 이행하고, 탑재대(11)의 현재위치를 유지한 채 디바이스(D)의 고온 검사를 실행한다. 이 검사에서는 웨이퍼(W)의 인덱스 이송을 하는 동안, 웨이퍼(W)가 프로브(13A)로부터 이격되기 때문에, 프로브 카드(13)가 일시적으로 방열되고, 프로브 카드(13)가 약간 냉각되지만 검사에는 거의 영향을 미치지 않는다. 영향을 미친다고 해도 서보 드라이버(16)의 토크 제어에 의해, 항상 서보 모터(15)의 토크를 제어하고, 항상 소정의 콘택트 하중으로 웨이퍼(W)의 고온 검사를 실행할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의하면， 탑재대(11)의 승강 구동 기구(12)로서 서보 모터(15)를 사용하고, 서보 드라이버(16)에 의해 서보 모터(15)를 토크 제어하도록 했기 때문에, 웨이퍼(W)의 고온 검사를 실행할 때에 프로브 카드(13)를 프리 히트하는 일 없이 즉시 고온 검사를 실행 할 수 있고, 프리 히트 시간(20∼30분)을 삭감하여 검사시간을 각별히 단축할 수 있고, 또한, 프로브 카드(13)나 웨이퍼(W)의 손상을 확실히 방지하여 신뢰성이 높은 검사를 실행할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 서보 드라이버(16)는 검사장치(10)를 감시하는 상위 컴퓨터(20)에 접속되어 있고, 상위 컴퓨터(20)는, 위치 제어부(161)에 위치 지령 신호(P)를 송신하는 위치 지령부(21)와, 토크 제어부(162)에 토크 지령 신호(T1)를 송신하는 토크 지령부(22)와, 서보 모터(15)의 토크에 기하여 전환부(163)에 전환 지령 신호(C)를 송신하는 전환 지령부(23)를 구비하고 있기 때문에, 승강 구동 기구(12)의 작동 상태를 항상 감시하여, 탑재대(11) 상의 웨이퍼(W)와 프로브(13A)를 항상 소정의 콘택트 하중으로 신뢰성이 높은 고온 검사를 실행할 수 있다.

또한, 서보 드라이버(16)는, 디바이스(D)의 고온 검사를 실행할 때마다, 그 때의 콘택트 하중을 나타내는 토크값으로서 기억하는 기억부(162D)를 가지기 때문에, 프로브 카드(13)의 팽창에 의거하여 소정의 콘택트 하중을 설정할 수 있다. 또한, 기억부(162D)는, 소정의 콘택트 하중의 상한값 및 하한값을 기억하고 있기 때문에, 소정의 콘택트 하중을 넘어서 디바이스(D)와 프로브(13A)가 접촉하는 일이 없고, 디바이스(D) 및 프로브 카드(13)의 손상을 확실히 방지할 수 있다. 또한, 토크 제어부(162)는, 가열에 의해 변화되는 프로브 카드(13)에 맞추어 디바이스(D)와 프로브(13A)의 콘택트 하중을 소정의 콘택트 하중으로 제어하도록 했기 때문에, 프로브 카드(13)가 열팽창해도 항상 일정한 콘택트 하중에서 검사할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 하등 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 구성요소를 적절히 설계 변경할 수 있다. 예컨대, 서보 모터와 볼나사를 전동 벨트에 의해 연결한 것에 대해서 설명했으나, 볼나사에 서보 모터를 바로 연결할 수도 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는 웨이퍼(W)의 고온 검사를 예로 들어 설명했으나, 웨이퍼의 저온 검사에 있어서도 동일하게 실행할 수 있다. 또한, 피검사체로서 웨이퍼를 예로 들어 설명했으나, 액정 표시체용의 글라스 기판의 검사에도 적용할 수 있다.

본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피검사체의 전기적 특성 검사를 실행하는 검사장치에 적합하게 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 검사장치의 일 실시 형태의 요부를 설명하기 위한 설명도이다.

도 2는 도 1에 나타내는 검사 장치를 이용하는 본 발명의 검사방법을 나타내는 플로우차트이다.

도 3a 및 도 3b는 각각 도 2가 나타내는 검사방법을 설명하기 위한 설명도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10 검사장치 11 탑재대

12 승강 구동 기구 13 프로브 카드

13A 프로브 14 볼나사(구동축)

15 서보 모터 16 서보 드라이버

20 상위 컴퓨터 21 위치 지령부

22 토크 지령부 23 전환 지령부

161 위치 제어부 162 토크 제어부

163 전환부 W 웨이퍼(피검사체)

D 디바이스

Claims

온도 조절 기구를 내장하는 이동 가능한 탑재대와, 상기 탑재대를 승강시키는 승강 구동 기구와, 상기 승강 구동 기구를 제어하는 제어부와, 상기 탑재대의 상방에 배치된 복수의 프로브를 가지는 프로브 카드를 구비하고, 상기 탑재대 상에 탑재된 피검사체를 상기 온도 조절 기구에 의해 소정의 온도까지 가열 또는 냉각하고, 상기 승강 구동 기구를 거쳐서 상기 피검사체에 복수 형성된 디바이스와 상기 프로브 카드의 복수의 프로브를 소정의 콘택트 하중으로 접촉시켜서 상기 디바이스의 전기적 특성 검사를 실행하는 검사장치에 있어서,

상기 승강 구동 기구는, 상기 탑재대에 연결된 승강축과, 상기 승강축을 구동시켜서 상기 탑재대를 승강시키는 서보 모터를 가지고,

상기 제어부는, 상기 서보 모터를 위치 제어하는 위치 제어부와, 상기 프로브 카드가 온도 변화에 의해 팽창, 수축할 때에 상기 서보 모터를 토크 제어하는 토크 제어부와, 상기 위치 제어부와 상기 토크 제어부를 전환하는 전환부를 가지는 서보 드라이버로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 검사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 서보 드라이버는, 상기 검사장치를 감시하는 상위 컴퓨터에 접속되어 있고,

상기 상위 컴퓨터는, 상기 위치 제어부에 위치 지령 신호를 송신하는 위치 지령부와, 상기 토크 제어부에 토크 지령 신호를 송신하는 토크 지령부와, 상기 서보 모터의 토크에 기하여 상기 전환부에 전환 지령 신호를 송신하는 전환 지령부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 검사장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 서보 드라이버는, 상기 디바이스의 전기적 특성 검사를 실행할 때마다, 그 때의 콘택트 하중을 토크값으로서 기억하는 기억부를 가지는 것을 특징으로 하는 검사장치.
제 3 항에 있어서,

상기 기억부는, 상기 소정의 콘택트 하중의 상한값 및 하한값을 기억하고 있는 것을 특징으로 하는 검사장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 토크 제어부는, 상기 가열 또는 냉각에 의해 열팽창 또는 열수축하는 상기 프로브 카드에 맞추어 상기 디바이스와 상기 프로브의 콘택트 하중을 상기 소 정의 콘택트 하중이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 검사장치.
제 4 항에 있어서,

상기 토크 제어부는, 상기 디바이스와 상기 프로브의 콘택트 하중이 상기 상한값과 상기 하한값의 범위를 일탈했을 때에, 상기 서보 모터를 정지시키는 것을 특징으로 하는 검사장치.
온도 조절 기구를 내장하는 이동 가능한 탑재대와, 상기 탑재대를 승강시키는 승강 구동 기구와, 상기 승강 구동 기구를 제어하는 제어부와, 상기 탑재대의 상방에 배치된 복수의 프로브를 가지는 프로브 카드를 구비하고, 상기 승강 구동 기구는, 상기 탑재대에 연결된 승강축과, 상기 승강축을 구동시켜서 상기 탑재대를 승강시키는 서보 모터를 가지는 검사장치를 이용하여 피검사체에 복수 형성된 디바이스의 전기적 특성 검사를 실행하는 검사방법에 있어서,

상기 탑재대에 탑재된 상기 피검사체를 소정의 온도까지 가열 또는 냉각하는 제 1 공정과,

상기 피검사체와 상기 프로브가 접촉할 때까지 상기 서보 모터를 위치 제어하는 제 2 공정과,

상기 피검사체와 상기 프로브가 접촉한 후에는 상기 서보 모터를 토크 제어로 하는 제 3 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 검사방법.
제 7 항에 있어서,

상기 디바이스의 전기적 특성 검사를 실행할 때마다, 그 때의 콘택트 하중을 나타내는 토크값을 기억하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 검사방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 제 3 공정에서는, 상기 가열 또는 냉각에 의해 변형하는 상기 프로브 카드에 맞추어 상기 디바이스와 상기 프로브의 콘택트 하중을 소정의 콘택트 하중이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 검사방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 제 3 공정에서는, 상기 디바이스와 상기 프로브의 콘택트 하중을 상한값과 하한값의 범위내로 제어하는 것을 특징으로 하는 검사방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 제 3 공정에서는, 상기 디바이스와 상기 프로브의 콘택트 하중이 상한값과 하한값의 범위를 일탈했을 때에, 상기 서보 모터를 정지시키는 것을 특징으로 하는 검사방법.