KR101195658B1

KR101195658B1 - 프로브 장치

Info

Publication number: KR101195658B1
Application number: KR1020090053729A
Authority: KR
Inventors: 히로시 야마다
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2012-10-30
Also published as: JP2010003929A; JP5222038B2; US20090315580A1; KR20090132515A; CN101609105A; TW201017181A; US7855568B2; TWI425219B; CN101609105B

Abstract

본 발명은 피검사체가 오버드라이브할 때에 프로브 카드의 위쪽으로의 달아남을 방지 혹은 억제하고, 피검사체와 프로브 카드의 복수의 프로브의 사이에 본래 필요하게 되는 접촉 하중을 확보해서 신뢰성이 높은 검사를 실행할 수 있는 프로브 장치를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 프로브 장치는 탑재대가 탑재대 본체 및 척 탑을 갖고, 척 탑에 탑재부를 둘러싸는 복수의 실린더 기구를 마련하는 동시에 헤드 플레이트에 복수의 실린더 기구와 해제 가능하게 연결하는 연결 기구를 마련하고 있고, 제어 장치는 반도체 웨이퍼와 복수의 프로브가 접촉할 때에 복수의 실린더 기구 및 연결 기구를 구동시켜 헤드 플레이트와 복수의 실린더 기구를 연결한 후, 복수의 실린더 기구를 구동시켜 척 탑을 탑재대 본체로부터 오버드라이브량에 의거한 거리만큼 부상시키는 것을 특징으로 한다.

Description

프로브 장치 {PROBE APPARATUS}

본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피검사체와 프로브 카드의 복수의 프로브를 소정의 하중으로 전기적으로 확실하게 접촉시켜 피검사체의 전기적 특성 검사를 실행하는 프로브 장치에 관한 것이다.

종래의 프로브 장치는 장치 본체와, 이 장치 본체내에 X, Y, Z 및 θ방향으로 이동 가능하게 배치되고 또한 피검사체(예를 들면, 반도체 웨이퍼)를 탑재하는 탑재대와, 이 탑재대상에 탑재된 반도체 웨이퍼의 복수의 전극 패드와 접촉하는 복수의 프로브를 갖는 프로브 카드와, 이 프로브 카드를 수평으로 지지하는 헤드 플레이트와, 탑재대상의 반도체 웨이퍼와 복수의 프로브의 위치 맞춤을 실행하는 얼라인먼트 기구를 구비하고, 반도체 웨이퍼의 복수의 전극 패드와 복수의 프로브의 얼라인먼트를 실행한 후, 테스트 헤드 및 접속 링을 거쳐서 테스터와 전기적으로 접속된 프로브 카드의 복수의 프로브와 반도체 웨이퍼에 형성된 각 디바이스의 전극 패드의 사이에서 신호를 송수신하여 각 디바이스의 전기적 특성 검사를 실행하도록 구성되어 있다.

그러나, 반도체 웨이퍼는 예를 들면 도 6의 (a)～(c)에 나타내는 바와 같이 프로브 카드의 복수의 프로브와 전기적으로 접촉해서 전기적 특성 검사가 실행된다. 즉, 우선 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 탑재대(1)상에 탑재된 반도체 웨이퍼 W가 프로브 카드(2)의 바로 아래에 도달하고, 이 위치에서 탑재대(1)가 상승하여 반도체 웨이퍼 W의 복수의 전극 패드(도시하지 않음)가 이들에 대응하는 복수의 프로브(2A)와 동일 도면의 (b)에 나타내는 바와 같이 접촉한다. 탑재대(1)가 동일 도면의 (b)에 나타내는 위치로부터 동일 도면의 (c)에 나타내는 바와 같이 오버드라이브해서 반도체 웨이퍼 W가 복수의 프로브(2A)와 소정의 하중으로 접촉하면, 반도체 웨이퍼 W의 복수의 전극 패드와 복수의 프로브(2A)가 전기적으로 접촉한다. 이 때, 테스터는 복수의 프로브(2A)를 거쳐서 반도체 웨이퍼의 복수의 전극 패드와의 사이에서 신호의 송수신을 실행하여 복수의 디바이스의 전기적 특성 검사를 순차 실행한다. 프로브 카드(2)는 도 6의 (a)～(c)에 나타내는 바와 같이, 반도체 웨이퍼 W의 모든 전극 패드와 일괄해서 접촉하고, 이 상태에서 예를 들면 모든 디바이스를 소정의 수씩 복수회로 나누어 검사를 실행한다. 또한, 도 6의 (a)～(c)에 있어서, ‘3’은 프로브 카드(2)를 수평으로 지지하는 헤드 플레이트이다.

그러나, 종래의 프로브 장치에서는 탑재대(1)가 미리 설정된 거리만큼 오버드라이브해서 반도체 웨이퍼 W와 복수의 프로브(2A)를 접촉시키면, 반도체 웨이퍼 W와 복수의 프로브(2A)의 사이에 큰 접촉 하중이 작용하고, 이 때의 접촉 하중으로 예를 들면 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이 헤드 플레이트(3)의 중앙 부분이 약간이긴 하지만 위쪽으로 변형되고, 프로브 카드(2)가 위쪽으로 달아난다. 이 때문에, 탑재대(1)는 소정의 거리만큼 오버드라이브해도, 헤드 플레이트(3)의 변형에 의해 도 7의 좌측 절반에 나타내는 위치에서 우측 절반에 나타내는 위치까지 변형되어 프로브 카드(2)가 위쪽으로 예를 들면 오버드라이브량의 1～2할 정도 달아나기 때문에, 탑재대(1)에 본래 필요하게 되는 오버드라이브량(예를 들면, 100㎛ 전후)이 정확하게 부여되어 있는지 아닌지가 불명하게 되고, 전기적인 접촉 상태가 반드시 양호하지 않아, 검사의 신뢰성을 저하시킬 우려가 있다. 특히, 프로브 카드(2)의 모든 프로브(2A)와 반도체 웨이퍼 W의 모든 디바이스의 전극 패드를 일괄 접촉시켜 검사를 실행하는 경우에는 헤드 플레이트(3)의 변형이 크게 영향을 미친다.

오버드라이브에 관련된 기술로서 예를 들면 특허문헌 1～3에 기재된 기술이 있다. 특허문헌 1의 기술에서는 프로브 카드의 상하 방향의 변위량을 측정하는 광학적 측장기(測長器)를 마련하고, 이 광학적 측장기에 의해서 프로브 카드의 변위량에 의거해서 탑재대의 상승량을 조정하고, 반도체 웨이퍼와 프로브 카드를 적정한 오버드라이브량으로 접촉시키고 있다. 특허문헌 2의 기술에서는 탑재대의 오버드라이브시에 변형되는 프로브 카드의 변위량을 정확하게 파악하고, 탑재대의 오버드라이브량을 적정하게 설정할 수 있도록 하고 있다. 이들 기술은 모두 프로브 카드 자체의 변형이나 탑재대의 가라앉음에 의한 영향을 없애 적정한 오버드라이브량을 얻는 기술이며, 검사시에 프로브 카드나 헤드 플레이트를 포함하는 인터페이스 부분에 변형이 있던 경우에는 대응할 수 없다. 또한, 특허문헌 3의 기술에서는 척 탑의 측쪽에 스토퍼를 마련하여, 이 스토퍼에 의해서 소정의 오버드라이브량을 관리하고, 척 탑으로부터의 열에 의한 프로브 카드나 헤드 플레이트의 변형에 의한 오버드라이브량에의 영향을 방지하고 있다.

특허문헌 1: 일본국 특허공개공보 제2004-265895

특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 제2003-050271

특허문헌 3: 일본국 특허공개공보 제2005-049254

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 피검사체가 오버드라이브할 때의 프로브 카드의 달아남을 방지 혹은 억제하면서, 피검사체의 복수의 전극과 프로브 카드의 복수의 프로브의 사이에 본래 필요하게 되는 접촉 하중을 확보해서 신뢰성이 높은 검사를 실행할 수 있는 프로브 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 일 측면에 따르는 기재된 프로브 장치는 피검사체를 유지하는 이 동 가능한 탑재대와, 상기 탑재대의 위쪽에 배치되고 또한 상기 피검사체의 전극과 접촉하는 복수의 프로브를 갖는 프로브 카드와, 상기 프로브 카드를 수평으로 지지하는 지지체와, 상기 탑재대를 포함하는 각종 기기를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 탑재대를 소정거리만큼 오버드라이브시키고, 상기 피검사체와 상기 복수의 프로브를 소정의 하중으로 접촉시켜 상기 피검사체의 전기적 특성 검사를 실행하는 프로브 장치로서, 상기 탑재대는 탑재대 본체와, 이 탑재대 본체상에 탑재대 본체로부터 분리 자유롭게 배치된 척 탑을 갖고, 상기 척탑은 상기 피검사체가 탑재되는 탑재부를 가지며, 상기 척 탑에 상기 피검사체의 탑재부를 둘러싸는 복수의 실린더 기구를 마련하는 동시에 상기 지지체에 상기 지지체와 상기 실린더 기구를 해제 가능하게 연결하는 연결 기구를 마련하고 있고, 상기 제어 장치는 상기 피검사체와 상기 복수의 프로브가 접촉할 때에 상기 실린더 기구 및 연결 기구를 구동시켜서 상기 지지체와 상기 실린더 기구를 연결한 후, 상기 실린더 기구를 구동시켜 상기 척 탑을 상기 탑재대 본체로부터 상기 소정거리만큼 부상시켜 상기 피검사체의 전극과 상기 복수의 프로브를 상기 소정의 하중으로 전기적으로 접촉시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 탑재대 본체와 상기 척 탑은 서로의 위치 어긋남을 방지하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르는 프로브 장치는 피검사체가 탑재되는 탑재부를 구비하는 이동 가능한 탑재대와, 상기 탑재대의 위쪽에 배치되고 또한 상기 피검사체의 전극과 접촉하는 복수의 프로브를 갖는 프로브 카드와, 상기 프로브 카 드를 수평으로 지지하는 지지체와, 상기 탑재대를 포함하는 각종 기기를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 탑재대를 소정거리만큼 오버드라이브 시키고, 상기 피검사체와 상기 복수의 프로브를 소정의 하중으로 접촉시켜 상기 피검사체의 전기적 특성 검사를 실행하는 프로브 장치로서, 상기 탑재대의 상면에 상기 피검사체의 탑재부를 둘러싸는 복수의 실린더 기구를 마련하는 동시에 상기 지지체에 상기 지지체와 상기 실린더 기구를 연결하는 연결 기구를 마련하고 있고, 상기 제어 장치는 상기 피검사체와 상기 복수의 프로브가 접촉할 때에 상기 실린더 기구 및 연결 기구를 구동시켜 상기 지지체와 상기 실린더 기구를 연결한 후, 상기 실린더 기구를 구동시켜 상기 지지체를 상기 탑재대측으로 끌어당겨 상기 피검사체의 전극과 상기 복수의 프로브를 상기 소정의 하중으로 전기적으로 접촉시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 연결 기구는 상기 실린더 기구를 쥐는 척 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따르면, 프로브 카드의 달아남을 방지 혹은 억제하며, 피검사체의 소정의 오버드라이브량을 확실하게 확보하고, 피검사체와 프로브 카드의 복수의 프로브의 사이에 본래 필요하게 되는 하중으로 전기적으로 접촉시켜 신뢰성이 높은 검사를 실행할 수 있는 프로브 장치를 제공할 수 있다.

이하, 도 1～도 5에 나타내는 실시형태에 의거하여 본 발명을 설명한다. 또한, 각 도면 중, 도 1은 본 발명의 프로브 장치의 1실시형태를 나타내는 구성도, 도 2의 (a), (b)는 각각 도 1에 나타내는 프로브 장치의 주요부를 나타내는 도면으로서, (a)는 척 탑과 탑재대 본체의 연결부를 나타내는 단면도, (b)는 척 탑과 헤드 플레이트의 연결 기구를 나타내는 부분 단면도, 도 3의 (a)～(c)는 각각 반도체 웨이퍼와 프로브 카드가 전기적으로 접촉하는 공정을 공정순으로 나타내는 공정도, 도 4는 반도체 웨이퍼와 프로브 카드가 접촉한 오버드라이브 전후의 상태를 나타내는 측면도, 도 5의 (a)～(c)는 본 발명의 프로브 장치의 다른 실시형태에 있어서의 도 3의 (a)～(c)에 상당하는 공정도이다.

제 1 실시형태

본 실시형태의 프로브 장치(10)는 예를 들면 도 1에 나타내는 바와 같이, 피검사체(예를 들면, 반도체 웨이퍼) W를 탑재하는 Ｘ, Y, Z 및 θ방향으로 이동 가능한 탑재대(11)와, 탑재대(11)를 X, Y 및 Z방향으로 이동시키는 구동 기구(12)와, 탑재대(11)의 위쪽에 배치되고 또한 반도체 웨이퍼 W의 복수의 전극 패드와 접촉하는 복수의 프로브(13A)를 갖는 프로브 카드(13)와, 프로브 카드(13)를 수평으로 지지하는 지지체(헤드 플레이트)(14)와, 탑재대(11)를 포함하는 각종 기기를 제어하는 제어 장치(15)를 구비하고, 제어 장치(15)의 제어 하에 탑재대(11)를 소정거리만큼 오버드라이브시키고, 반도체 웨이퍼 W의 복수의 전극 패드와 프로브 카드(13)의 복수의 프로브(13A)를 소정의 하중으로 접촉시켜 반도체 웨이퍼 W의 전기적 특 성 검사를 실행하도록 구성되어 있다. 또한, 도시하고 있지 않지만, 프로브 장치(10)에는 종래와 마찬가지로 얼라인먼트 기구가 마련되어 있다.

그리고, 탑재대(11)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 탑재대 본체(11A)와, 이 탑재대 본체(11A)로부터 분리된 척 탑(11B)을 구비하고, 후술하는 바와 같이 반도체 웨이퍼 W를 오버드라이브시킬 때에 척 탑(11B)이 탑재대 본체(11A)로부터 부상하도록 구성되어 있다. 척 탑(11B)은 반도체 웨이퍼 W를 진공 흡착하는 탑재부(11C)를 갖고 있다.

또한, 도 1 및 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 탑재대 본체(11A)의 상면에는 복수의 볼록부(11D)가 소정의 패턴으로 형성되고, 척 탑(11B)의 하면에는 복수의 볼록부(11D)와 대응하는 복수의 오목부(11E)가 소정의 패턴으로 형성되어 있다. 척 탑(11B)이 탑재대 본체(11A)로부터 부상했을 때에 돌기부(11D)의 일부가 척 탑(11B)의 오목부(11E)내에 있어, 척 탑(11B)이 탑재대 본체(11A)에 착석할 때에 볼록부(11D)를 따라 원래의 위치로 되돌아가도록 되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이 척 탑(11B)의 상면의 바깥둘레 가장자리부에는 복수의 실린더 기구(16)가 소정 간격을 두고 마련되고, 이들 실린더 기구(16)로 반도체 웨이퍼 W의 탑재부(11C)를 둘러싸고 있다. 실린더 기구(16)는 로드부(16A)와 실린더부(16B)를 갖고, 로드부(16A)가 신축하도록 구성되어 있다. 이들 실린더 기구(16)는 후술하는 바와 같이 제어 장치(15)의 제어 하에 탑재대(11) 및 연결 기구(17)(도 2의 (b) 참조)와 연동해서 척 탑(11B)을 탑재대 본체(11A)로부터 부상시켜 반도체 웨이퍼 W를 오버드라이브시키도록 구성되어 있다.

즉, 헤드 플레이트(14)에는 복수의 실린더 기구(16)의 로드부(16A)가 끼워 넣어지는 복수의 요함부(凹陷部; 14A)가 형성되고, 제어 장치(15)의 제어 하에 탑재대(11)가 상승해서 반도체 웨이퍼 W와 복수의 프로브(13A)가 접촉하는 시점(오버드라이브가 0인 시점)에서 복수의 실린더 기구(16)가 연동하고, 로드부(16A)가 요함부(14A)와 끼워 맞춰지도록 되어 있다. 또한, 이들 실린더 기구(16)의 로드부(16A)가 요함부(14A)와 끼워 맞춰진 시점에서 연결 기구(17)가 구동해서 로드부(16A)를 쥐고, 헤드 플레이트(14)와 실린더 기구(16)를 연결하도록 되어 있다.

연결 기구(17)는 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이 헤드 플레이트(14)에 마련된 척 기구(17A)를 주체로 구성되고, 척 기구(17A)가 실린더 기구(16)의 로드부(16A)의 상단부를 쥐도록 되어 있다. 척 기구(17A)는 요함부(14A)의 둘레 방향으로 소정 간격을 두고 방사상으로 배치된 복수(예를 들면 3개)의 발톱부(17B)를 갖고, 이들 발톱부(17B)가 요함부(14A)의 둘레벽면에 있어서 반경 방향 및 수평 방향으로 진퇴 이동하도록 구성되어 있다. 한편, 실린더 기구(16)의 로드부(16A)의 상단부에는 복수의 발톱부(17B)에 대응하는 오목부(17C)가 형성되고, 로드부(16A)가 요함부(14A)와 끼워 맞춰진 시점에서, 도 2의 (b)에 화살표로 나타내는 바와 같이 복수의 발톱부(17B)가 연동해서 요함부(14A)의 둘레벽면으로부터 진출하고, 로드부(16A)의 오목부(17C)에 끼워 넣는 것에 의해 로드부(16A)를 쥐고, 실린더 기구(16)와 헤드 플레이트(14)를 연결하도록 되어 있다. 또한, 척 기구(17A)로 로드부(16A)를 쥐고 고정시킬 수 있으면, 오목부(17C)가 없어도 좋다.

실린더 기구(16)는 상술한 바와 같이 해서 헤드 플레이트(14)에 연결되는 동 시에 로드부(16A)를 미리 설정된 오버드라이브량에 적합한 거리만큼 단축해서 척 탑(11B)을 견인하고, 탑재대 본체(11A)로부터 거리를 두고 부상시키도록 구성되어 있다. 실린더 기구(16)는 로드부(16A)를 단축한 결과, 척 탑(11B)상의 반도체 웨이퍼 W와 복수의 프로브(13A)가 소정의 하중으로 접촉하고, 이들 양자가 전기적으로 접촉한다.

또한, 제어 장치(15)는 도 1에 나타내는 바와 같이 중앙 연산 처리부(15A)와, 각종 프로그램이 기억된 프로그램 기억부(15B)와, 각종 데이터를 기억하는 기억부(15C)를 구비하고, 탑재대(11) 등의 각종 기기를 제어하도록 구성되어 있다. 프로그램 기억부(15B)에는 실린더 기구(16) 및 연결 기구(17) 등의 기기를 제어하는 프로그램이 저장되고, 중앙 연산 처리부(15A)가 이들 프로그램을 읽어내어 실행한다. 또한, 기억부(15C)에는 본래 필요하게 되는 미리 설정 등록된 소정의 오버드라이브량 등의 데이터가 기억되고, 이 미리 설정 등록된 소정의 오버드라이브량을 토대로 실린더 기구(16)가 구동해서 척 탑(11B)을 탑재대 본체(11A)로부터 미리 설정 등록된 소정의 오버드라이브량에 의거한 거리만큼 부상시킨다.

검사시에는 제어 장치(15)의 제어 하에 탑재대(11)가 소정의 거리만큼 상승하는 동시에 실린더 기구(16)가 로드부(16A)를 소정거리만큼 신장하고, 반도체 웨이퍼 W의 복수의 전극 패드와 프로브 카드(13)의 복수의 프로브(13A)를 일괄 접촉시키는 동시에 로드부(16A)를 헤드 플레이트(14)의 요함부(14A)에 끼워 넣는다. 이 때, 연결 기구(17)가 구동해서 척 기구(17A)에 의해서 로드부(16A)를 쥐고, 헤드 플레이트(14)와 실린더 기구(16)를 연결한다. 이 시점에서, 탑재대(11)는 오버 드라이브하고 있지 않으며, 반도체 웨이퍼 W의 전극 패드와 복수의 프로브(13A)의 사이에는 하중은 실질적으로 작용하고 있지 않다. 계속해서, 제어 장치(15)는 실린더 기구(16)를 구동시켜 로드부(16A)를 단축하고, 척 탑(11B)을 미리 설정된 오버드라이브량만큼 탑재대 본체(11A)로부터 부상시켜 반도체 웨이퍼 W의 전극 패드와 복수의 프로브(13A)를 본래 필요하게 되는 소정의 하중으로 전기적으로 접촉시킨다.

다음에, 도 3을 참조하면서 본 실시형태의 프로브 장치(10)의 동작에 대해 설명한다. 제어 장치(15)의 제어 하에 프로브 장치(10)가 작동하고, 탑재대(11)의 척 탑(11B)의 탑재부(11c)에 반도체 웨이퍼 W를 탑재하면, 척 탑(11B)의 탑재부(11c)는 반도체 웨이퍼 W를 흡착 고정시킨다. 다음에, 얼라인먼트 기구가 구동해서 탑재대(11)상의 반도체 웨이퍼 W의 전극 패드와 프로브 카드(13)의 복수의 프로브(13A)의 얼라인먼트를 실행한다.

얼라인먼트 종료 후, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이 탑재대(11)가 X, Y방향으로 이동하고, 반도체 웨이퍼 W가 프로브 카드(13)의 중심의 바로 아래에 도달한 시점에서 탑재대(11)가 정지한다. 계속해서, 탑재대(11)가 기억부(15C)에 미리 설정 등록되어 있는 소정의 거리만큼 상승하고, 반도체 웨이퍼 W가 프로브 카드(13)의 복수의 프로브(13A)와 접촉한다. 이 때, 반도체 웨이퍼 W와 복수의 프로브(13A)는 접촉할 뿐, 오버드라이브량이 0이며 양자간에 하중은 작용하고 있지 않다.

도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이 반도체 웨이퍼 W와 복수의 프로브(13A)가 접촉할 때에, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이 복수의 실린더 기구(16)의 로드부(16A)가 신장해서 도 2의 (b)에 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이 헤드 플레이트(14)의 요함부(14A)내에 끼워 넣어진다. 로드부(16A)가 요함부(14A) 내에 끼워 넣어지면 연결 기구(17)의 척 기구(17A)가 작동하고, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이 3개소의 발톱부(17B)가 로드부(16A)의 오목부(17C)와 끼워 맞춰지고, 척 기구(17A)로 로드부(16A)를 쥐고, 헤드 플레이트(14)와 실린더 기구(16)를 연결한다.

그 후, 복수의 실린더 기구(16)는 기억부(15C)에 미리 설정 등록되어 있는 오버드라이브량에 의거하여 로드부(16A)를 단축하면, 헤드 플레이트(14)측으로부터 척 탑(11B)을 오버드라이브량에 의거한 거리만큼 끌어당기기 때문에, 헤드 플레이트(14)가 변형되어 프로브 카드(13)가 위쪽으로 달아나는 일 없이, 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이 척 탑(11B)이 탑재대 본체(11A)로부터 오버드라이브량에 의거한 거리만큼 부상해서 헤드 플레이트(14)에 접근하고, 반도체 웨이퍼 W의 복수의 전극 패드와 복수의 프로브(13A)의 사이에 소정의 하중을 부여하고, 척 탑(11B)상의 반도체 웨이퍼 W와 복수의 프로브(13A)가 전기적으로 접촉한다. 도 4에서는 좌측 절반에 탑재대(11)가 상승하고 반도체 웨이퍼 W가 복수의 프로브(13A)에 접촉하고, 오버드라이브량이 0인 상태를 나타내며, 우측 절반에 복수의 실린더 기구(16)의 작용으로 척 탑(11B)이 헤드 플레이트(14)에 끌어당겨져 소정의 오버드라이브량만큼 척 탑(11B)이 탑재대 본체(11A)로부터 부상한 상태를 나타내고 있다. 이와 같이 척 탑(11B)은 복수의 실린더 기구(16)에 의해서 확실하게 소정의 오버드라이브량만큼 상승하고, 반도체 웨이퍼 W와 복수의 프로브(13A)의 사이에 소정의 하중 을 부여하고, 양자를 전기적으로 접속할 수 있다.

또한, 척 탑(11B)이 부상할 때에는 척 탑(11B)이 탑재대 본체(11A)의 볼록부(11D)를 따라 부상하고, 부상 후에도 볼록부(11D)의 상단부가 척 탑(11B)의 오목부(11E)내에 있기 때문에, 척 탑(11B)이 탑재대 본체(11A)로부터 위치 어긋나는 일이 없다. 이 상태에서 테스터와 반도체 웨이퍼 W의 각 디바이스의 사이에서 프로브 카드(13)를 거쳐서 신호를 송수신하고, 반도체 웨이퍼 W, 즉 모든 각 디바이스에 대해 순차 전기적 특성 검사를 실행한다.

검사 종료 후에는 복수의 실린더(16)가 로드부(16A)를 오버드라이브량의 거리분만큼 신장하면, 척 탑(11B)이 볼록부(11D)를 따라 하강하고 탑재대 본체(11A)에 착석한 후, 연결 기구(17)의 3개소의 발톱부(17B)가 요함부(14A)의 둘레벽면으로부터 후퇴해서 로드부(16A)를 해방하고, 실린더(16)와 헤드 플레이트(14)의 연결을 해제한다. 또한, 탑재대(11)가 하강해서 기준위치까지 되돌려진 후, 검사완료의 반도체 웨이퍼 W가 다음의 반도체 웨이퍼 W와 교환되어, 상술한 수순으로 반도체 웨이퍼 W의 검사를 반복한다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의하면, 탑재대(11)는 탑재대 본체(11A)와, 탑재대 본체(11A)상에 탑재대 본체(11A)로부터 분리 자유롭게 배치된 척 탑(11B)을 갖고, 척 탑(11B)에 반도체 웨이퍼 W의 탑재부(11C)를 둘러싸는 복수의 실린더 기구(16)를 마련하는 동시에 헤드 플레이트(14)에 헤드 플레이트(14)와 복수의 실린더 기구(16)를 해제 가능하게 연결하는 연결 기구(17)를 마련하고 있고, 제어 장치(15)는 반도체 웨이퍼 W와 복수의 프로브(13A)가 접촉할 때에 복수의 실린더 기구(16) 및 연결 기구(17)를 구동시켜 헤드 플레이트(14)와 복수의 실린더 기구(16)를 연결한 후, 복수의 실린더 기구(16)를 구동시켜 척 탑(11B)을 탑재대 본체(11A)로부터 오버드라이브량에 의거한 거리만큼 부상시켜 반도체 웨이퍼 W와 복수의 프로브(13A)를 본래 필요하게 되는 소정의 하중으로 전기적으로 접촉시키도록 했기 때문에, 프로브 카드(13)의 달아남을 방지 혹은 억제하고, 반도체 웨이퍼 W의 소정의 오버드라이브량을 확실하게 확보하고, 반도체 웨이퍼 W의 복수의 전극 패드와 프로브 카드(13)의 복수의 프로브(13A)의 사이에 본래 필요하게 되는 하중으로 전기적으로 접촉시켜 신뢰성이 높은 검사를 실행할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 탑재대 본체(11A)가 상면에 복수의 볼록부(11D)를 갖는 동시에 척 탑(11B)이 하면에 복수의 볼록부(11D)에 대응하는 오목부(11E)를 갖고, 이들 볼록부(11D) 및 오목부(11E)가 탑재대 본체(11A)와 척 탑(11B)의 위치 어긋남을 방지하는 수단으로서 기능하기 때문에, 척 탑(11B)이 탑재대 본체(11A)에 대해 승강할 때에 위치 어긋나는 일이 없다. 또한, 연결 기구(17)는 실린더 기구(16)의 로드부(16A)를 쥐는 척 기구(17A)를 갖기 때문에, 척 기구(17A)로 로드부(16A)를 쥐는 것에 의해, 헤드 플레이트(14)와 실린더 기구(16)를 확실하게 연결할 수 있고, 그 후, 척 탑(11B)을 탑재대 본체(11A)로부터 오버드라이브량에 의거한 거리만큼 실린더 기구(16)에 의해서 부상시킬 수 있다.

제 2 실시형태

본 실시형태의 프로브 장치(10A)는 예를 들면 도 5의 (a)～(c)에 나타내는 바와 같이 탑재대(11)가 제 1 실시형태와 다른 것 이외는 제 1 실시형태에 준해서 구성되어 있다. 따라서, 이하에서는 본 실시형태에 있어서도 제 1 실시형태와 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙여 본 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 도 5의 (a)～(c)는 도 3의 (a)～(c)에 상당하는 도면이다.

즉, 탑재대(11)는 도 5의 (a)～(c)에 나타내는 바와 같이 일체로 구성되고, 구동 기구를 거쳐서 X, Y, Z 및 θ방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 탑재대(11)의 상면에는 반도체 웨이퍼 W를 탑재하는 탑재부(11C)가 형성되고, 탑재부(11C)의 직경 방향 외측, 즉 탑재대(11) 상면의 바깥둘레가장자리부에는 복수의 실린더 기구(16)가 마련되어 있다. 이들 실린더 기구(16)는 제 1 실시형태의 것과 마찬가지로, 로드부(16A)와 실린더부(16B)를 구비하고, 로드부(16A)가 신축하도록 구성되어 있다.

한편, 헤드 플레이트(14)에는 제 1 실시형태와 마찬가지의 연결 기구(도시하지 않음)가 마련되고, 탑재대(11)가 상승해서 반도체 웨이퍼 W의 복수의 전극 패드와 복수의 프로브(13A)가 접촉한 시점(오버드라이브하지 않는 상태)에서 실린더 기구(16)의 로드부(16A)가 신장하고, 로드부(16A)가 연결 기구를 거쳐서 헤드 플레이트(14)에 연결되도록 되어 있다.

본 실시형태에서는 반도체 웨이퍼 W의 복수의 전극 패드와 복수의 프로브(13A)가 접촉하고, 계속해서 탑재대(11)가 오버드라이브할 때에, 탑재대(11)가 상승하는 동시에 복수의 실린더 기구(16)가 구동해서 로드부(16A)를 단축해서 헤드 플레이트(14)를 탑재대(11)측으로 끌어당기도록 되어 있다. 탑재대(11)가 미리 설정 등록된 오버드라이브량만큼 상승하면, 복수의 실린더 기구(16)가 헤드 플레이 트(14)를 탑재대(11)측으로 끌어당기고, 반도체 웨이퍼 W의 복수의 전극 패드와 복수의 프로브(13A)간에 소정의 하중을 부여하도록 되어 있다. 복수의 실린더 기구(16)가 헤드 플레이트(14)를 끌어당기기 때문에, 헤드 플레이트(14)가 위쪽으로 변형되는 일이 없고, 프로브 카드(13)도 탑재대(11)로부터 달아나는 일 없이 본래 필요하게 되는 오버드라이브량만큼 탑재대(11)가 상승하게 된다.

다음에, 본 실시형태의 프로브 장치(10A)의 동작에 대해 도 5의 (a)～(c)를 참조하면서 설명한다. 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이 반도체 웨이퍼 W와 복수의 프로브(13A)의 얼라인먼트 후에, 탑재대(11)가 이동해서 프로브 카드(13)의 바로 아래에 도달하면, 탑재대(11)가 소정의 거리만큼 상승하고, 반도체 웨이퍼 W와 복수의 프로브(13A)가 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이 일괄해서 접촉한다. 이 시점에서 탑재대(11)의 오버드라이브량은 0이다.

도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이 반도체 웨이퍼 W의 복수의 전극 패드와 복수의 프로브(13A)가 접촉하고, 오버드라이브량이 0인 단계에서, 복수의 실린더 기구(16)의 로드부(16A)가 신장하고, 헤드 플레이트(14)의 연결 기구에 의해서 헤드 플레이트(14)에 연결된다.

계속해서, 탑재대(11)가 미리 설정 등록된 오버드라이브량만큼 상승하기 시작하면, 복수의 실린더 기구(16)가 탑재대(11)의 오버드라이브와 동기해서 구동하고, 로드부(16A)를 단축해서 헤드 플레이트(14)를 탑재대(11)측으로 끌어당기고, 오버드라이브에 의한 헤드 플레이트(14)의 위쪽으로의 변형을 방지한다. 탑재대(11)가 소정의 오버드라이브량만큼 오버드라이브한 시점에서, 복수의 실린더 기 구(16)에 의한 헤드 플레이트(14)의 견인력으로 반도체 웨이퍼 W의 복수의 전극 패드와 복수의 프로브(13A)의 사이에 본래의 오버드라이브량에 의해서 얻어지는 하중이 부여되고, 반도체 웨이퍼 W와 복수의 프로브(13A)가 전기적으로 접촉하고, 소정의 전기적 특성 검사를 실행할 수 있다.

검사 종료 후, 탑재대(11)가 하강하기 시작하면 복수의 실린더 기구(16)도 로드부(16A)를 서서히 신장하고, 탑재대(11)가 오버드라이브량 0인 위치에 도달하는 동시에 연결 기구가 헤드 플레이트(14)와 복수의 실린더 기구(16)의 연결을 해제하고, 탑재대(11)가 원활하게 기준위치까지 되돌려진다. 그 후, 탑재대(11)가 이동하고, 검사완료의 반도체 웨이퍼 W와 다음의 반도체 웨이퍼 W를 교환한 후, 상술한 수순으로 다음의 반도체 웨이퍼 W의 검사를 실행한다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의하면, 탑재대(11)의 상면에 반도체 웨이퍼 W의 탑재부(11B)를 둘러싸는 복수의 실린더 기구(16)를 마련하는 동시에 헤드 플레이트(14)에 헤드 플레이트(14)와 복수의 실린더 기구(16)를 연결하는 연결 기구를 마련하고 있고, 제어 장치(15)는 반도체 웨이퍼 W와 복수의 프로브(13A)가 접촉할 때에 복수의 실린더 기구(16) 및 연결 기구가 구동하여, 헤드 플레이트(14)와 복수의 실린더 기구(16)를 연결한 후, 복수의 실린더 기구(16)가 구동해서 헤드 플레이트(14)를 탑재대(11)측으로 끌어당겨 반도체 웨이퍼 W의 복수의 전극 패드와 복수의 프로브(13A)를 소정의 하중으로 전기적으로 접촉시키도록 했기 때문에, 헤드 플레이트(14)가 위쪽으로 변형되어 프로브 카드(13)가 위쪽으로 달아나는 것을 방지하고, 본래 필요로 되는 오버드라이브량을 확보하고, 반도체 웨이퍼 W의 복수 의 전극 패드와 복수의 프로브(13A)간에 소정의 하중을 부여하고, 이들 양자가 전기적으로 확실하게 접속되어, 신뢰성이 높은 검사를 실행할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기의 각 실시형태에 하등 제한되는 것은 아니고, 각 구성요소를 필요에 따라 적절히 설계 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기 의 각 실시형태에서는 헤드 플레이트에 요함부(14A)를 마련하고, 이 요함부(14A)에 연결 기구(17)를 마련한 예에 대해 설명했지만, 헤드 플레이트(14)에 통형상의 돌기를 마련하고, 이 통형상의 돌기내에 실린더 기구의 로드부를 끼워 넣어 연결하도록 해도 좋다. 또한, 실린더 기구는 에어 실린더, 유압 실린더 등 필요에 따라 적절히 채용할 수 있다. 또한, 피검사체는 반도체 웨이퍼에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 프로브 장치의 1실시형태를 나타내는 구성도.

도 2의 (a), (b)는 각각 도 1에 나타내는 프로브 장치의 주요부를 나타내는 도면으로서, (a)는 척 탑과 탑재대 본체의 연결부를 나타내는 단면도, (b)는 척 탑과 헤드 플레이트의 연결 기구를 나타내는 부분 단면도.

도 3의 (a)～(c)는 각각 반도체 웨이퍼와 프로브 카드가 전기적으로 접촉하는 공정을 공정순으로 나타내는 공정도.

도 4는 반도체 웨이퍼와 프로브 카드가 접촉한 오버드라이브 전후의 상태를 나타내는 측면도.

도 5의 (a)～(c)는 본 발명의 프로브 장치의 다른 실시형태에 있어서의 도 3의 (a)～(c)에 상당하는 공정도.

도 6은 종래의 프로브 장치의 일례에 있어서의 도 3의 (a)～(c)에 상당하는 공정도.

도 7은 도 6에 나타내는 프로브 장치에 있어서의 도 4에 상당하는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 10A 프로브 장치

11 탑재대

11A 탑재대 본체

11B 척 탑

11C 탑재부

11D 볼록부(위치 어긋남을 방지하는 수단)

11E 오목부(위치 어긋남을 방지하는 수단)

13 프로브 카드

13A 프로브

14 헤드 플레이트(지지체)

15 제어 장치

16 실린더 기구

17 연결 기구

17A 척 기구

W 반도체 웨이퍼(피검사체)

Claims

피검사체를 유지하는 이동 가능한 탑재대와,

상기 탑재대의 위쪽에 배치되고 또한 상기 피검사체의 전극과 접촉하는 복수의 프로브를 갖는 프로브 카드와,

상기 프로브 카드를 수평으로 지지하는 지지체와,

상기 탑재대를 제어하는 제어 장치를 구비하고,

상기 탑재대를 상기 피검사체의 전극과 상기 복수의 프로브가 접촉하는 위치보다 소정거리만큼 더 상기 프로브 카드 쪽으로 이동시키고, 상기 피검사체와 상기 복수의 프로브를 소정의 하중으로 접촉시켜 상기 피검사체의 전기적 특성 검사를 실행하는 프로브 장치로서,

상기 탑재대는, 탑재대 본체와, 이 탑재대 본체상에 탑재대 본체로부터 분리 자유롭게 배치된 척 탑(chuck top)을 갖고, 상기 척 탑은 상기 피검사체가 탑재되는 탑재부를 가지며, 상기 척 탑에 상기 피검사체의 탑재부를 둘러싸는 복수의 실린더 기구를 마련하는 동시에 상기 지지체에 상기 지지체와 상기 실린더 기구를 해제 가능하게 연결하는 연결 기구를 마련하고 있고,

상기 제어 장치는 상기 피검사체와 상기 복수의 프로브가 접촉할 때에 상기 실린더 기구 및 연결 기구를 구동시켜서 상기 지지체와 상기 실린더 기구를 연결한 후, 상기 실린더 기구를 구동시켜 상기 척 탑을 상기 탑재대 본체로부터 상기 소정거리만큼 부상시켜 상기 피검사체의 전극과 상기 복수의 프로브를 상기 소정의 하중으로 전기적으로 접촉시키는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 탑재대 본체와 상기 척 탑은 서로의 위치 어긋남을 방지하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.
피검사체가 탑재되는 탑재부를 구비하는 이동 가능한 탑재대와,

상기 탑재대의 위쪽에 배치되고 또한 상기 피검사체의 전극과 접촉하는 복수의 프로브를 갖는 프로브 카드와,

상기 프로브 카드를 수평으로 지지하는 지지체와,

상기 탑재대를 제어하는 제어 장치를 구비하고,

상기 탑재대를 상기 피검사체의 전극과 상기 복수의 프로브가 접촉하는 위치보다 소정거리만큼 더 상기 프로브 카드 쪽으로 이동시키고, 상기 피검사체와 상기 복수의 프로브를 소정의 하중으로 접촉시켜 상기 피검사체의 전기적 특성 검사를 실행하는 프로브 장치로서,

상기 탑재대의 상면에 상기 피검사체의 탑재부를 둘러싸는 복수의 실린더 기구를 마련하는 동시에 상기 지지체에 상기 지지체와 상기 실린더 기구를 연결하는 연결 기구를 마련하고 있고,

상기 제어 장치는 상기 피검사체와 상기 복수의 프로브가 접촉할 때에 상기 실린더 기구 및 연결 기구를 구동시켜 상기 지지체와 상기 실린더 기구를 연결한 후, 상기 실린더 기구를 구동시켜 상기 지지체를 상기 탑재대측으로 끌어당겨 상기 피검사체의 전극과 상기 복수의 프로브를 상기 소정의 하중으로 전기적으로 접촉시키는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 연결 기구는 상기 실린더 기구를 쥐는 척 기구를 갖는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.