KR101563013B1 - 프로브 장치 - Google Patents

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KR101563013B1
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히로시 야마다
가즈야 야노
도모야 엔도
가즈미 야마가타
사토시 나카야
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/286External aspects, e.g. related to chambers, contacting devices or handlers
    • G01R31/2865Holding devices, e.g. chucks; Handlers or transport devices
    • G01R31/2867Handlers or transport devices, e.g. loaders, carriers, trays

Abstract

본 발명은, 배치대에 기판을 배치하고, 프로브 카드의 프로브 침과 기판의 전극 패드를 접촉시켜, 칩의 전기적 특성을 측정하는 프로브 장치에 있어서, 촬상을 행하기 전에 실시되는 촬상 작업에 필요한 영역을 삭감하는 것에 의해, 장치 전체를 소형화하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 프로브 장치는, 웨이퍼 척(4)의 측부에 설치된 하측 촬상부(40)와, 프로브 카드 촬상시에서의 스테이지 유닛(24)의 이동 영역 P1과 중첩되는 위치에서, 웨이퍼척(4) 상의 웨이퍼(W)를 촬상하기 위한 상측 촬상부(50)와, 상측 촬상부(50)를, 웨이퍼(W)를 촬상할 때의 위치와, 헤드 플레이트(25)에서의 스테이지 유닛(24)의 이동 영역 S1의 상측이며 프로브 카드(6)로부터 벗어난 위치에 형성된 후퇴 영역인 오목부(29) 사이에서 이동시키기 위한 이동 기구(60)를 가지며, 케이스(22)의 X-Y 평면상으로부터, 상측 촬상부(50)의 후퇴 영역(129)을 삭제하여 케이스(22)를 작게 하고, 프로브 장치를 소형화한다.

Description

프로브 장치{PROBE DEVICE}
본 발명은, 프로브 카드의 프로브에 기판의 피검사칩의 전극 패드를 접촉시켜 피검사칩의 전기적 측정을 행하는 프로브 장치에 관한 것이다.
종래, 예컨대 반도체웨이퍼(이하 웨이퍼라고 함) 등의 기판 상에 형성되는 피검사칩인 IC칩의 전기적 특성을 조사하는 프로브 장치에서는, 프로브 카드의 프로브 침을 IC칩의 전극 패드에 접촉시켜 전기적 특성을 조사하는, 소위 프로브 테스트를 행하고 있다.
이 프로브 테스트에서는, 프로브 침과 전극 패드를 정확히 접촉(콘택트)시켜야 한다. 그래서 프로브 장치에서는, 기판의 전극 패드를 촬상하는 상측 촬상부와, 프로브 카드의 프로브 침을 촬상하는 하측 촬상부를 구비하고, 상측 촬상부로 기판의 전극 패드를 촬상하며, 하측 촬상부로 프로브 카드의 프로브 침을 촬상하고, 그 촬상 결과에 기초하여 기판 상의 각 전극 패드가 대응하는 프로브에 접촉하는 X, Y, Z 좌표(콘택트 좌표)를 계산하며, 이 콘택트 좌표에 기초하여 프로브 침과 전극 패드를 정확히 콘택트시키는 방법이 알려져 있다.
이 방법을 채용하고 있는 프로브 장치에는, 기판의 전극 패드를 예컨대 프로브 카드 바로 아래에서 촬상하기 위해, 상측 촬상부를 프로브 카드 바로 아래까지 이동시키는 이동 기구를 검사부에 구비하고 있는 것이 있다. 이 이동 기구는, 예컨대 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 가이드 레일과, 가이드 레일을 따라 이동하는 횡방향 이동부를 구비하고 있다. 그리고 상측 촬상부는 횡방향 이동부에 탑재되고, 가이드 레일에 의해 가이드되어, 예컨대 프로브 카드 바로 아래로 이동한다.
이러한 검사부(121)에서는, 프로브 카드(106)를 촬상하는 경우, 프로브 카드(106)의 중심을 통과하는 Y축 방향의 양단부와, 프로브 카드(106)의 중심을 통과하는 X축 방향의 양단부를 촬상해야 하기 때문에, 하측 촬상부(140)를, 이들 4점을 촬상할 수 있는 위치에 이동시켜야 한다. 하측 촬상부(140)를 이동시키면서 웨이퍼 척(104)이 이동하기 때문에, 앞의 4점을 촬상하면 웨이퍼 척(104)은, 도 23의 (a)에 일점쇄선으로 도시하는 이동 영역 P를 이동하게 된다.
한편, 웨이퍼 척(104)에 배치되어 있는 웨이퍼(W1)를 촬상하는 경우, 도 23의 (b)에 도시하는 바와 같이, 상측 촬상부(150)를 예컨대 웨이퍼(W1)의 촬상 위치로서 설정된 프로브 카드(106) 바로 아래에 이동시켜 웨이퍼(W1)의 촬상을 행한다. 이 경우도, 웨이퍼(W1)의 중심을 통과하는 Y축 방향의 양단부와, 웨이퍼(W1)의 중심을 통과하는 X축 방향의 양단부를 촬상해야 한다. 그러나 웨이퍼(W1)를 촬상할 때는 상측 촬상부(150)를 촬상 위치에 정지시킨 상태로 촬상하기 때문에, 이번에는 반대로 웨이퍼(W1)가 배치되어 있는 웨이퍼 척(104)이 이동하게 된다. 이 때문에 상측 촬상부(150)에서, 앞의 웨이퍼(W1) 상의 4점을 촬상할 때의 웨이퍼 척(104)의 이동 영역은, 도 23의 (b)에 파선으로 도시하는 T가 된다.
또한 프로브 카드(106)와 웨이퍼(W1)를 촬상할 때는, 먼저 하측 촬상부(140)와 상측 촬상부(150)의 초점을 일치시킨 후 촬상하기 때문에, 하측 촬상부(140)로 프로브 카드(106)를 촬상할 때는, 하측 촬상부(140)와 웨이퍼 척(104)이, 상측 촬상부(150)가 이동하는 높이까지 상승하게 된다. 이 때문에 웨이퍼 척(104)에 상측 촬상부(150)가 간섭하여, 프로브 카드(106)의 촬상을 방해하지 않도록, 상측 촬상부(150)를 도 23의 (a)에 도시하는 검사부의 X-Y 평면상의 측방, 즉 웨이퍼 척(104)의 이동 영역 P로부터 횡방향으로 벗어난 위치에 있는 후퇴 영역(129)에 후퇴시키고 있다.
따라서, 종래의 검사부(121) 케이스(122)의 X-Y 평면의 크기는, 프로브 카드(106) 촬상시의 웨이퍼 척(104)의 이동 영역 P와, 웨이퍼(W1) 촬상시의 웨이퍼 척(104)의 이동 영역 T와, 후퇴 영역(129)을 합한 넓이가 필요했다.
한편, 프로브 침과 전극 패드의 콘택트 방식의 하나로서, 모든 프로브 침과 웨이퍼의 전극 패드를 한번의 콘택트로 일괄하여 접촉시키는 일괄 콘택트 방식이 알려져 있다. 이 방식에서는, 프로브 테스트시의 웨이퍼 척의 이동 영역은, 프로브 테스트시의 정지 위치만이 된다.
이 경우에도, 프로브 카드와 웨이퍼를 촬상할 때에 웨이퍼 척을 움직이기 위해서, 전술한 이동 영역 P와 이동 영역 T를 후퇴 영역과 합한 넓이의 영역(촬상 영역)이 필요하다. 이러한 것으로부터, 프로브 장치의 소형화를 도모하기 위해 촬상 작업에 필요한 영역을 좁히고자 하는 수요가 있고, 특히 일괄 콘택트 방식을 채용하고 있는 프로브 장치에서는, 촬상 영역의 협소화가 프로브 장치의 소형화에 직결되기 때문에, 개선해야 하는 과제라고 할 수 있다.
일본 특허 공개 평성 제11-26528호 공보(단락 번호 0018, 도 2)
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 프로브 카드의 프로브 침 및 기판의 전극 패드를 콘택트시키기 전에 행해지는 촬상 작업에 필요한 영역을 삭감하는 것에 의해, 장치 전체를 소형화할 수 있는 프로브 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 프로브 장치는,
케이스의 내부에 설치되고, 수평면을 따라 이동할 수 있으며 승강할 수 있는 배치대 상에 기판을 배치하며, 프로브 카드의 프로브와 기판 상의 전극 패드를 접촉시켜, 기판에 형성되어 있는 피검사부의 전기적 특성을 측정하는 프로브 장치에 있어서,
상기 배치대의 측부에 설치되고, 프로브 카드를 촬상하기 위한 하측 촬상부와,
상기 프로브 카드의 촬상시에서의 상기 배치대의 이동 영역과 중첩되는 위치에서, 상기 배치대 상의 기판을 촬상하기 위한 상측 촬상부와,
이 상측 촬상부를, 상기 기판을 촬상할 때의 상기 위치와, 상기 이동 영역의 위쪽이며 상기 프로브 카드로부터 벗어난 위치에 형성된 후퇴 영역의 사이에서 이동시키기 위한 이동 기구
를 포함하고, 상기 후퇴 영역은, 상기 케이스의 상판에 형성된 오목부인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 프로브 장치에서는, 예컨대 상기 이동 기구는, 상측 촬상부를 수평 이동시키는 수평 이동 기구를 구비하고 있어도 좋다. 또한, 본 발명의 프로브 장치에서는, 예컨대 상기 수평 이동 기구는, 수평 가이드 부재와, 이 수평 가이드 부재에 의해 가이드되어 수평 이동하는 이동 부재를 포함하고, 상기 이동 부재는, 상기 이동 부재에 설치된, 상기 상측 촬상부를 승강시키기 위한 승강 기구를 포함하고 있어도 좋다. 또한, 본 발명의 프로브 장치에서는, 예컨대 상기 프로브 카드의 프로브와 기판 상의 모든 전극 패드를 일괄하여 접촉시키도록 구성되어 있어도 좋다.
또한, 본 발명의 프로브 장치에서는, 예컨대 X, Y 평면에 있어서 상기 상측 촬상부의 상기 후퇴 영역이, 상기 프로브 카드에 대하여 Y 방향으로 변위되어 있는 것으로 하면, 상기 상측 촬상부는 X 방향으로 나열되는 제1 촬상 카메라 및 제2 촬상 카메라를 구비하고, 상기 하측 촬상부는, 배치대의 기판 배치 영역의 중심을 통과하며 Y 방향으로 연장되는 라인의 양측에 대칭으로 배치된 제1 촬상 카메라 및 제2 촬상 카메라를 구비하고 있어도 좋다. 또한, 본 발명의 프로브 장치에서는, 예컨대 상기 상측 촬상부 및 상기 하측 촬상부에는, 각각의 제1 촬상 카메라와 제2 촬상 카메라 사이에 타깃이 설치되어 있고, 상기 상측 촬상부와 상기 하측 촬상부는, 각각의 상기 제1 촬상 카메라와 제2 촬상 카메라의 초점 위치를 일치시키며, 이어서 상기 상측 촬상부, 또는 상기 하측 촬상부 어느 한쪽에서 대향하는 상기 타깃을 촬상함으로써, 상기 상측 촬상부와 상기 하측 촬상부의 위치 보정을 행하여도 좋다.
본 발명에 의하면, 배치대에 설치된 하측 촬상부에 의해 프로브 카드를 촬상할 때의 상기 배치대의 이동 영역과, 배치대 상의 기판을 촬상할 때의 상측 촬상부의 위치가 간섭하는 프로브 장치에 있어서, 하측 촬상부로 프로브 카드를 촬상할 때는, 상측 촬상부를 상기 이동 영역의 위쪽에 후퇴시키도록 하고 있기 때문에, 상기 이동 영역의 횡방향으로 후퇴시키는 경우에 비해, 케이스의 횡방향의 치수를 짧게 할 수 있다. 따라서, 케이스의 점유 면적을 작게 할 수 있어, 프로브 장치의 소형화에 기여한다.
도 1은 본 실시형태의 프로브 장치의 개략을 도시하는 사시도.
도 2는 본 실시형태의 프로브 장치의 개략을 도시하는 평면도.
도 3은 본 실시형태의 프로브 장치의 개략을 도시하는 측면도.
도 4는 본 실시형태의 검사부의 개략에 대해서 설명하기 위한 설명도.
도 5는 본 실시형태의 이동 기구에 대해서 설명하기 위한 사시도.
도 6은 본 실시형태의 상측 촬상부의 승강에 대해서 설명하기 위한 설명도.
도 7은 본 실시형태의 프로브 테스트 방법에 대해서 설명하기 위한 제1 설명도.
도 8은 본 실시형태의 하측 카메라와 상측 카메라의 원점 결정에 대해서 설명하기 위한 설명도.
도 9는 본 실시형태의 하측 카메라와 상측 카메라의 위치 보정에 대해서 설명하기 위한 제1 설명도.
도 10은 본 실시형태의 하측 카메라와 상측 카메라의 위치 보정에 대해서 설명하기 위한 제2 설명도이다.
도 11은 본 실시형태의 프로브 테스트 방법에 대해서 설명하기 위한 제2 설명도.
도 12는 본 실시형태의 프로브 테스트 방법에 대해서 설명하기 위한 제3 설명도.
도 13은 본 실시형태의 프로브 테스트 방법에 대해서 설명하기 위한 제4 설명도.
도 14는 본 실시형태의 프로브 테스트 방법에 대해서 설명하기 위한 제5 설명도.
도 15는 본 실시형태의 검사부와 종래의 검사부의 비교에 대해서 설명하기 위한 제1 설명도.
도 16은 본 실시형태의 검사부와 종래의 검사부의 비교에 대해서 설명하기 위한 제2 설명도.
도 17은 제2 실시형태의 검사부에 대해서 설명하기 위한 평면도.
도 18은 제2 실시형태의 검사부에 대해서 설명하기 위한 단면도.
도 19는 제2 실시형태의 검사부에 대해서 설명하기 위한 제2 평면도.
도 20은 다른 실시형태의 검사부에 대해서 설명하기 위한 설명도.
도 21은 다른 실시형태의 검사부에 대해서 설명하기 위한 사시도.
도 22는 다른 실시형태의 이동 기구에 대해서 설명하기 위한 사시도.
도 23은 종래 검사부의 구성을 도시하는 평면도.
본 발명의 제1 실시형태인 프로브 장치에 대해서 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명한다. 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 프로브 장치는 다수의 피검사칩이 배열된 기판인 웨이퍼(W)를 전달하기 위한 로더부(1)와, 웨이퍼(W)에 대하여 프로빙을 행하는 프로브 장치 본체(2)를 구비하고 있다. 우선, 로더부(1) 및 프로브 장치 본체(2)의 전체 레이아웃에 대해서 간단히 설명해 둔다.
로더부(1)는, 복수매의 웨이퍼(W)가 수납된 밀폐형 반송 용기(캐리어)인 FOUP(100)가 반입되고, 서로 Y 방향(도면에서의 좌우 방향)으로 이격되어 대향 배치되는, 제1 로드 포트(11) 및 제2 로드 포트(12)와, 이들 로드 포트(11, 12) 사이에 배치된 반송실(10)을 구비하고 있다. 로드 포트[11(12)]는, 각각 케이싱[13(14)]을 구비하고, 로드 포트[11(12)]의 도면에서의 X 방향으로 마련된 반입구[15(16)]를 통해 FOUP(100)는 케이싱[13(14)] 안에 반입된다. 반입된 FOUP(100)는, 로드 포트[11(12)]에 구비되어 있는 도시 생략된 덮개 개폐 수단에 의해, 덮개가 벗겨져 로드 포트[11(12)] 안의 측벽에 덮개가 유지되도록 되어 있고, 덮개를 벗긴 FOUP(100)는 회전되어, 개구부가 반송실(10)측을 향한다.
반송실(10)에는, 도 2, 도 3에 도시하는 바와 같이 기판 반송 수단인 웨이퍼 반송 아암(3)이 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 아암(3)은, 수직축 둘레로 회전 가능, 승강 가능 및 도면에서의 Y 방향으로 이동 가능한 반송 베이스(30)에 진퇴할 수 있는 2개의 아암체(35)가 설치되어 구성되어 있다. 여기서 도면 부호 33은 도면에서의 Y 방향으로 연장되는 레일을 따라 이동하는 베이스 이동부를, 도면 부호 32는 베이스 이동부(33)에 대하여 승강하는 베이스 승강부를, 도면 부호 31은 베이스 승강부(32)에 설치된 회전부를 나타낸다. 또한, 반송 베이스(30)에는, 아암체(35)에 배치되어 있는 상태의 웨이퍼(W)에 대하여 프리얼라인먼트를 행하고, 웨이퍼(W)의 방향을 조정하며 중심 위치를 검출하는 프리얼라인먼트 기구(36)가 설치되어 있다.
또한, 로더부(1)의 상부에는, 도 3에 도시하는 바와 같이 프로브 장치 본체(2)를 제어하는 제어부(5)가 설치되어 있다. 제어부(5)는, 예컨대 컴퓨터로 이루어지고, 프로그램, 메모리, CPU로 이루어지는 데이터 처리부 등을 구비하고 있다. 프로그램은, FOUP(100)가 로드 포트[11(12)]에 반입되고, FOUP(100)로부터 웨이퍼(W)가 프로브 장치 본체(2)에 반입되어 프로브 테스트가 행해지며, 그 후에 웨이퍼(W)가 FOUP(100)에 복귀되어 FOUP(100)가 반출되기까지의 일련의 각 부의 동작을 제어하도록 단계군이 짜여져 있다. 이 프로그램(처리 파라미터의 입력 조작이나 표시에 관한 프로그램도 포함)은, 예컨대 플렉시블 디스크, 콤팩트 디스크, MO(광자기 디스크), 하드디스크 등의 기억 매체에 저장되어 제어부(5)에 설치된다.
다음에 본 발명의 주요부인 프로브 장치 본체(2)에 대해서 상세히 기술한다. 도 2에 도시하는 바와 같이 프로브 장치 본체(2)는, 로더부(1)와 도면에서의 X축 방향으로 나열되도록 이 로더부(1)에 인접하여 배치되어 있고, Y축 방향으로, 복수대, 예컨대 4대 나열된 검사부(21)를 갖고 있다. 또한, 도 2에서는, 후술하는 헤드 플레이트(25)가 벗겨진 상태의 검사부(21)를 도시하고 있다. 또한 검사부(21)는 동일 구조를 갖고 있고, 각 검사부(21)의 차이는, 배치되어 있는 방향과 반입출구(23)(후술하는 도 4 참조)가 형성되어 있는 위치뿐이다. 이 때문에 이후의 설명에서는, 편의상 하나의 검사부(21)에 대해서만 설명하고, 다른 검사부에 대해서는 기재를 생략한다.
검사부(21)는, 도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이 각각의 유닛을 구획 형성하는 외장체에 상당하는 하나의 케이스(22)를 갖고 있고, 케이스(22)의 내부에는 스테이지 유닛(24)과 상측 촬상부(50)가 배치되어 있다. 스테이지 유닛(24)은, X, Y, Z(상하)축 방향으로 이동 가능, 즉 평면 상에서 종횡으로 이동 가능하고, 높이 방향으로 이동 가능하며, 또한 상부가 수직축 둘레로 회전한다. 이 스테이지 유닛(24)의 상부에는 웨이퍼(W)를 배치하여 진공 흡착하는 기능을 갖는, 본 발명의 배치대인 웨이퍼 척(4)이 적재되어 있다.
웨이퍼 척(4)은, 웨이퍼 반송 아암(3)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 전달 위치와, 웨이퍼 표면의 촬상 위치와, 프로브 카드(6)의 프로브 침(7)에 웨이퍼(W)를 콘택트시키는 콘택트 위치(검사 위치)와의 사이에서 자유롭게 이동할 수 있도록 되어 있다. 이들 웨이퍼 척(4)의 각 정지 위치는, 구동계의 좌표, 예컨대 X, Y, Z의 각 방향으로 구동시키기 위한 모터에 접속된 인코더의 펄스 신호에 의해 관리되고 있다. 또한, 케이스(22)의 측면 중 반송실(10)과 밀착하는 측면에는, 반송실(10)의 내부와 케이스(22)의 내부를 접속하는 반입출구(23)가 형성되어 있다. 전술한 웨이퍼 반송 아암(3)은, 이 반입출구(23)를 통해 웨이퍼 척(4)에 웨이퍼(W)를 전달하고, 웨이퍼 척(4)으로부터 웨이퍼(W)를 수취한다.
웨이퍼 척(4) 및 상측 촬상부(50)의 이동 영역의 위쪽에는, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이 케이스(22)의 천장부를 이루는 헤드 플레이트(25)가 설치되어 있다. 프로브 카드(6)는, 이 헤드 플레이트(25)에 장착 유지된다. 프로브 카드(6)의 상면측에는 테스트 헤드(8)가 배치되고, 프로브 카드와 테스트 헤드는 포고핀(9)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한 프로브 카드(6)의 하면측에는, 상면측의 전극군에 각각 전기적으로 접속된, 예컨대 웨이퍼(W) 표면에 대하여 수직하게 연장되는 수직 침(선재 프로브 침)인 프로브 침(7)이, 웨이퍼(W)의 전극 패드의 배열에 대응하게, 예컨대 프로브 카드(6)의 전체면에 설치되어 있다.
또한, 헤드 플레이트(25)에는, 프로브 카드(6)의 유지 위치의 측부에, 상측 촬상부(50)의 후퇴 영역이 되는 오목부(29)가 형성되어 있다. 이 오목부(29)는, 프로브 카드(6)와 Y축 방향으로 나란하게 형성되어 있다. 또한, 오목부(29)는, 웨이퍼 척(4)에 설치된 후술하는 하측 촬상부(40)에 의해 프로브 카드(6)의 프로브 침(7)을 촬상할 때에 웨이퍼 척(4)이 이동하는 영역의 위쪽에 형성되어 있다(후술하는 도 13 참조).
웨이퍼 척(4)의 Y축 방향의 한쪽 측부에는, 하측 촬상부(40)가 배치되어 있다. 하측 촬상부(40)는, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이 2개의 하측 카메라(41, 42)를 갖고 있다. 하측 카메라[41(42)]는 마이크로 카메라[43(44)]와, 매크로 카메라[45(46)]를 하나씩 구비하고 있다. 마이크로 카메라[43(44)]는, 콘택트 좌표를 구할 때에 사용하는 프로브 카드(6)의 촬상 데이터를 얻기 위한 본 발명의 촬상 카메라에 상당하는 카메라이다. 또한, 하측 카메라(41, 42)는, 웨이퍼 척(4)을 이분하는, Y축 방향[상측 촬상부(50)의 X-Y 평면 상에서의 이동 방향]으로 연장되는 선분 L1을 사이에 두고 좌우 대칭으로 배치되어 있다. 또한, 하측 카메라(41, 42)의 중간 위치에는, 콘택트 좌표를 구할 때에, 하측 카메라(41, 42)와 후술하는 상측 카메라(51, 52)의 위치 보정을 행하기 위한 타깃(47)(후술하는 도 8 참조)이 배치되어 있다.
케이스(22) 안에는, Y축 방향으로 이동하는 상측 촬상부(50)가 설치되어 있다. 상측 촬상부(50)는 도 4의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이 2개의 상측 카메라(51, 52)를 갖고 있다. 상측 카메라[51(52)]는, 마이크로 카메라[53(54)]와, 매크로 카메라[55(56)]를 하나씩 구비하고 있다. 마이크로 카메라[53(54)]는, 콘택트 좌표를 구할 때에 사용하는 웨이퍼(W)의 촬상 데이터를 얻기 위한 본 발명의 촬상 카메라에 상당하는 카메라이다.
이 상측 카메라[51(52)]는, 상측 촬상부(50)의 베이스체가 되는 브릿지 유닛(59)에 장착되어 있고, 하측 카메라(41, 42)와 마찬가지로, 브릿지 유닛(59)을 이분하는 Y축 방향으로 연장되는 선분 L2를 사이에 두고 좌우 대칭이 되는 위치에 배치되어 있다. 또한, 상측 카메라(51, 52)는 브릿지 유닛(59)의 하면에 형성되어 있기 때문에, 원래 위쪽에서는 보이지 않지만, 도 4의 (a)에서는 설명의 편의상, 상측 카메라(51, 52)를 실선으로 도시하고 있고, 이 이후의 설명에서도 적절하게 상측 카메라(51, 52)를 실선으로 도시한다. 또한, 하측 촬상부(40)와 마찬가지로, 상측 촬상부(50)에도 브릿지 유닛(59)의 상측 카메라(51, 52) 사이에, 하측 카메라(41, 42)와 상측 카메라(51, 52)의 위치 보정을 행하기 위한 타깃(57)(후술하는 도 8 참조)이 배치되어 있다. 또한, 본 실시형태의 검사부(21)에서는, 대기 상태시에는 하측 촬상부(40)와 상측 촬상부(50)가 웨이퍼 척(4)을 사이에 두고 Y축 방향에서 좌우로 나뉘어 있도록 구성되어 있다[도 4의 (a) 참조].
케이스(22)의 내부에는, 상측 촬상부(50)를 이동시키기 위한 이동 기구(60)가 설치되어 있다. 이동 기구(60)는, 전술한 브릿지 유닛(59) 외에, 본 발명의 수평 이동 기구에 상당하는 가이드 레일(61) 및 Y 방향 이동부(62)와, 본 발명의 승강 기구에 상당하는 승강 유닛(70)을 구비하고 있다.
본 발명의 수평 가이드 부재인 가이드 레일(61)은, 케이스(22)의 4 코너에 마련된 지지부에 지지되어 있기 때문에, X축 방향의 양측면에 케이스(22)의 Y축 방향의 전역에 걸치도록 설치되어 있다. 본 발명의 이동 부재인 Y 방향 이동부(62)는, 각 가이드 레일(61)마다 하나씩 구비되어 있고, 베이스체(63), 가이드 블록(64), 로드리스 실린더(65), 캐리어 블록(66) 등으로 대략 구성되어 있다. 베이스체(63)는, 도 4의 (b), 도 5에 도시하는 바와 같이 대략 역 L자형의 판이고, L자의 긴 변에 상당하는 부분에는, 가이드 레일(61)에 끼워 맞춰지는 가이드 블록(64)이 부착되며, 로드리스 실린더(65)의 캐리어 블록(66)이 고정되어 있다. 그리고, 로드리스 실린더(65)는, 가이드 레일(61)의 위쪽에서 가이드 레일(61)과 대략 평행을 이루게 케이스(22)의 Y축 방향의 전영역에 걸치도록 설치되어 있다.
그리고, Y 방향 이동부(62)에서는, 가이드 블록(64)과 가이드 레일(61)이 끼워 맞춰지고, 고정되어 있는 캐리어 블록(66)을 통해 로드리스 실린더(65)의 구동력이 베이스체(63)에 전달되는 것에 의해, 베이스체(63)가 가이드 레일(61)에 의해 가이드되어 케이스(22)의 Y축 방향으로 이동한다.
또한, 베이스체(63)의 L자의 긴 변의 선단부에는, 도시 생략된 케이블 유닛이 접속되어 있다. 케이블 유닛은 가요성을 갖는 보호 케이스 안에 복수의 케이블을 수납한 유닛이고, 베이스체(63)의 이동에 맞춰 변형하도록 형성되어 있다. 그리고, 후술하는 승강 유닛(70)에 명령을 전달하는 통신 케이블이나 동력이 되는 압축 공기 등을 공급하는 공기 공급관 등이 수납되어 있다.
또한 Y 방향 이동부(62)에는, 승강 유닛(70)이 부착되어 있다. 이 승강 유닛(70)은, 수평 베이스(71), 2개의 구동 실린더(72), 1개의 가이드 실린더(73), 승강대(74)를 구비하고 있다. 수평 베이스(71)는, 베이스체(63)의 L자의 짧은 변에 상당하는 부분에 부착된 판이다. 구동 실린더(72), 가이드 실린더(73)는 수평 베이스(71) 상에 고정되어 있고, 각각 실린더 로드(75)를 갖고 있다. 이 구동 실린더(72)와 가이드 실린더(73)는, 실린더 로드(75)가 Z축 방향으로 연장되도록 수평 베이스(71) 상에 부착되어 있고, 실린더 로드(75)의 선단에는 승강대(74)가 부착되어 있다. 또한, 구동 실린더(72)는 베이스체(63)측의 측면이 베이스체(63)에 고정되어 있다(도 8참조). 그리고, 이 승강 유닛(70)은, 도시 생략된 공급원으로부터 예컨대 압축 공기 등의 동력을 공급받는 것에 의해 실린더 로드(75)가 신축하고, 승강대(74)가 상하 이동하도록 구성되어 있다.
그리고, 전술한 브릿지 유닛(59)은, 그 양단부가 승강대(74)에 고정되어 있다. 따라서, 베이스체인 브릿지 유닛(59)이 승강대(74)에 고정되어 있는 본 실시형태의 상측 촬상부(50)는, Y 방향 이동부(62)에 의해 케이스(22) 안을 Y축 방향으로 이동하고, 승강 유닛(70)에 의해 Z축 방향으로 승강하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는 상측 촬상부(50)는, 양단부에 있는 승강 유닛(70)에 의해 승강하도록 구성되어 있지만, 이것은 상측 촬상부(50)를 승강시켰을 때에 상측 촬상부(50)의 좌우의 승강 거리에 오차가 생겨 상측 촬상부(50)가 기울어지고, 케이스(22)나 프로브 카드(6)와 상측 촬상부(50)가 접촉하는 것을 방지하기 위해서이다. 또한, 예컨대 상측 촬상부가 기울어져도 케이스나 프로브 카드와 접촉할 우려가 없는 경우에는, 상측 촬상부의 한쪽 단부에 승강 기구를 설치하고, 다른쪽 단부에 스스로 승강하는 기능을 갖지 않는 종속 승강부를 설치하여, 한쪽 승강 기구의 승강 동작에 의해서만 상측 촬상부를 승강하도록 하여도 좋다.
또한, 이동 기구(60)는, 콘택트 좌표를 구할 때에 이동하는 웨이퍼 척(4)과 간섭하지 않도록, 케이스(22)의 측면에 설치되고, 이동 기구(60)의 각 부재가 웨이퍼 척(4)의 이동 영역 S1(후술하는 도 15 참조) 안에 들어가지 않도록 구성되어 있다. 또한, 이 이동 기구(60)는, 상측 촬상부(50)를 Y축 방향으로 이동시킬 때에 상측 촬상부(50)가 케이스(22)의 X축 방향의 측면과 대략 평행한 상태로 이동하도록 구성되어 있다.
이러한 이동 기구(60)를 구비함으로써, 본 실시형태에서는 상측 촬상부(50)를 이하와 같이 이동시킬 수 있다. 예컨대, 웨이퍼(W)의 표면을 상측 촬상부(50)로 촬상하는 경우, 도 5 및 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 승강 유닛(70)에 의해 상측 촬상부(50)를 프로브 카드(6)와 접촉하지 않는 높이 레벨이 될 때까지 하강시킨다. 그리고, Y 방향 이동부(62)에 의해 상측 촬상부(50)를 Y축 방향으로 이동시켜, 웨이퍼(W)의 촬상 위치에 이동시킴으로써, 웨이퍼 척(4) 상의 웨이퍼(W)의 표면을 촬상하는 것이 가능해진다.
한편, 하측 촬상부(40)에 의해 프로브 카드(6)를 촬상하는 경우, 웨이퍼 척(4)이 상측 촬상부(50)의 수평 이동시의 높이 레벨까지 상승하기 때문에, 상측 촬상부(50)와 웨이퍼 척(4)이 간섭하지 않도록, 도 4의 (b), 도 5 및 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이 상측 촬상부(50)를 Y 방향 이동부(62)에 의해 헤드 플레이트(25)에 형성된 오목부(29)의 하측 위치까지 이동시킨다. 그리고, 승강 유닛(70)에 의해, 상측 촬상부(50)를 오목부(29)의 내부로 후퇴하는 상승 상태가 될 때까지 상승시킨다. 즉, 본 실시형태에서는, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 미사용시에는 상측 촬상부(50)를 오목부(29)에 후퇴시키고, 사용시에는 상측 촬상부(50)를 케이스(22) 안으로 강하시켜, 상측 촬상부(50)를 케이스(22) 안의 임의의 위치로 이동시키는 것이 가능하게 되어 있다.
다음에 이 프로브 장치에서 행해지는 프로브 테스트의 일련의 흐름에 대해서 도 7 내지 도 16을 참조하여 설명한다. 여기서는 설명의 편의상 도 2에 도시하는 검사부(21)를, 로드 포트(11)측의 검사부(21)로부터 순서대로 제1∼제4 검사부(21)로 한다. 우선 도 2에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 반송 아암(3)에 의해, 웨이퍼(W)를 로드 포트(11)에 배치되어 있는 FOUP(100)로부터 반출하여, 프리얼라인먼트 기구(36)에 의해 프리얼라인먼트를 행한 후, 제1 검사부(21)의 웨이퍼 척(4)에 웨이퍼(W)를 반송한다. 그 후에 제1 검사부(21)와 마찬가지로 제2∼제4 검사부(21)에 순차적으로 웨이퍼(W)를 반송한다. 전체 검사부(21)에 웨이퍼(W)를 반송하고, 전체 검사부(21)에서 프로브 테스트가 행해지는 동안, 웨이퍼 반송 아암(3)은, 다음에 검사를 행하는 웨이퍼(W)를 반출하여 프리얼라인먼트를 행하며, 반송실(10) 안에서 대기한다. 또한, 도 7 내지 도 10 및 도 12에서는, 케이스(22)와 하측 촬상부(40)와 상측 촬상부(50)를 설명의 편의상 모식적으로 도시하고 있다.
웨이퍼(W)가 반입된 제1 검사부(21)에서는, 도 7의 (a), 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이 하측 카메라[41(42)]와 상측 카메라[51(52)]의 초점 위치를 일치시키는, 원점 결정을 행한다. 이 공정은, 우선 오목부(29)로부터 케이스(22) 안을 향해, 수평 이동시의 높이 레벨이 될 때까지 상측 촬상부(50)를 하강시킨 후, 미리 정해놓은 원점 결정을 행하는 위치까지 이동시킨다. 이어서, 웨이퍼 척(4)을 이동시켜 하측 카메라(41)와 상측 카메라(51)의 마이크로 카메라(43, 53)를 중첩시킨 후, 마이크로 카메라(43, 53) 사이에 진출한, 타깃(47)과는 다른, 초점 위치 맞춤용 타깃(48)에 각 마이크로 카메라(43, 53)의 초점을 일치시킨다. 이것에 의해 하측 카메라(41)와 상측 카메라(51)의 원점이 결정된다[도 8의 (b) 참조]. 이어서, 도 8의 (c)에 도시하는 바와 같이, 마이크로 카메라(44, 54)에 대해서도 같은 처리를 행하여 하측 카메라(42)와 상측 카메라(52)의 원점을 결정한다.
이 원점 결정을 행하는 것에 의해, 마이크로 카메라(43, 53)의 조와 마이크로 카메라(44, 54)의 조를 하나의 카메라로서 취급하는 것이 가능해지기 때문에, 마이크로 카메라(43, 53)의 조에서 취한 촬상 데이터와 마이크로 카메라(44, 54)의 조에서 취한 촬상 데이터를, 각각 하나의 카메라로 촬상한 것으로서 취급할 수 있고, 프로브 침(7)과 전극 패드를 촬상하여 콘택트 좌표를 구할 수 있게 된다. 또한, 타깃(48)은, 하측 카메라(41, 42)의 측부에 하나씩 설치되어 있고, 도시 생략된 진퇴 기구에 의해, 수평 방향의 자세를 유지한 채로 마이크로 카메라(43, 44)의 위쪽에 진퇴하도록 구성되어 있다.
하측 카메라[41(42)]와 상측 카메라[51(52)]의 원점 결정이 완료되면, 다음에 하측 카메라[41(42)]와 상측 카메라[51(52)]의 위치 보정이 행해진다. 프로브 테스트에서는, 웨이퍼(W)를 가열하여 테스트를 행하는 경우가 있고, 웨이퍼(W)를 가열하기 위해 웨이퍼 척(4)을 도시 생략된 가열 수단에 의해 가열하는 경우가 있다. 그 결과, 특히 하측 촬상부(40)가 열팽창하여 마이크로 카메라(43, 44)의 위치에 변위가 생기고, 프로브 카드(6)의 촬상이 양호하게 행해지지 않게 될 우려가 있다. 그래서 본 실시형태에서는, 마이크로 카메라(43, 44)의 위치에 변위가 생기지 않았는가를 확인하고, 변위가 생긴 경우에는, 프로브 카드(6)의 촬상이 양호하게 행해지도록 하측 카메라[41(42)]와 상측 카메라[51(52)]의 위치 보정을 행한다.
이 위치 보정은, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 상측 카메라[51(52)]의 마이크로 카메라[53(54)]로 타깃(47)을 촬상하고, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 하측 카메라[41(42)]의 마이크로 카메라[43(44)]로 타깃(57)을 촬상하는 것에 의해 행해진다. 이 타깃(47, 57)은 타깃(48)과는 상이하고, 하측 촬상부(40) 및 상측 촬상부(50)에 움직이지 않도록 고정되어 있다. 또한, 하측 촬상부(40)가 열팽창하면 매크로 카메라[45(46)]의 위치에도 변위가 생기지만, 매크로 카메라[45(46)]는 마이크로 카메라[43(44)]에 의해 프로브 카드(6)를 촬상하기 전의 예비 촬상을 행하는 시야가 넓은 카메라이기 때문에, 위치 보정을 행하지 않는다.
이 위치 보정의 절차는 이하와 같이 이루어진다. 우선 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이, 상측 카메라[51(52)]의 마이크로 카메라[53(54)]로, 타깃(47)을 촬상할 수 있도록 하측 촬상부(40)를 상측 촬상부(50)의 아래쪽으로 이동시킨다. 그리고 마이크로 카메라(53)로 타깃(47)을 촬상하고, 이어서 도 9의 (c)에 도시하는 바와 같이, 그 위치로부터 도면에서의 X축 방향으로 타깃(47)을 이동시켜, 마이크로 카메라(54)로 타깃(47)을 촬상한다. 그리고 마이크로 카메라(53)의 초점이 타깃(47)과 일치한 위치로부터 마이크로 카메라(54)의 초점이 타깃(47)과 일치한 위치까지의 웨이퍼 척(4)의 이동 거리를 조사하여, 마이크로 카메라(53)와 마이크로 카메라(54) 사이의 거리(광축의 이격 거리)를 구한다.
다음에, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 하측 카메라(41, 42)의 마이크로 카메라[43(44)]로, 타깃(57)을 촬상할 수 있도록 하측 촬상부(40)를 이동시킨다. 그리고 마이크로 카메라(43)로 타깃(57)을 촬상하고, 이어서 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이, 그 위치로부터 도면에서의 X축 방향으로 하측 촬상부(40)를 이동시켜, 마이크로 카메라(44)로 타깃(57)을 촬상한다. 그리고 마이크로 카메라(43)의 초점이 타깃(57)과 일치한 위치로부터, 마이크로 카메라(44)의 초점이 타깃(57)과 일치한 위치까지의, 웨이퍼 척(4)의 이동 거리를 조사하여, 마이크로 카메라(43)와 마이크로 카메라(44) 사이의 거리(광축의 이격 거리)를 구한다.
이와 같이 마이크로 카메라[43, 44(53, 54)] 사이의 거리를 구할 수 있기 때문에, 각 마이크로 카메라[43, 44(53, 54)] 사이의 거리에 변위가 생기지 않았는가의 여부를 확인할 수 있다. 또한, 마이크로 카메라[43(44)]로 타깃(57)을 촬상하고, 마이크로 카메라[53(54)]로 타깃(47)을 촬상하기 때문에, 각 하측 카메라(41, 42)로부터 타깃(57)까지의 거리와, 각 상측 카메라(51, 52)로부터 타깃(47)까지의 거리를 구할 수 있으며, 하측 카메라[41(42)], 상측 카메라[51(52)] 사이의 Z축 방향의 거리에 변위가 생기지 않았는가의 여부를 확인할 수 있다.
그리고, 각 마이크로 카메라[43, 44(53, 54)]의 X, Y, Z축 상의 좌표 위치에 변위가 생긴 경우에는, 이 변위량을 보정값으로 하여 하측 촬상부(40)와 상측 촬상부(50)의 촬상 결과에 의해 구한 프로브 침(7)이나 전극 패드의 좌표 위치를 보정하도록 하고 있다. 또한 본 실시형태에서는, 웨이퍼 척(4)을 가열했을 때에, 타깃(47)의 위치도 변위되지만, 타깃(47)은 이 변위량이 매우 작아서 위치 보정의 정확도에 영향을 미치지 않도록 형성되어 있다.
다음에 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 전술한 바와 같이 상측 촬상부(50)를 오목부(29)에 후퇴시키고, 하측 촬상부(40)와 웨이퍼 척(4)을, 상측 촬상부(50)가 수평 이동하는 높이 레벨까지 상승시켜 프로브 카드(6)의 촬상을 행한다. 하측 촬상부(40)는 2개의 하측 카메라(41, 42)(도 4 참조)를 구비하고 있고, 본 실시형태에서는 프로브 카드(6)를 2개의 영역으로 나눠 각 하측 카메라[41(42)]에서는, 둘로 나눈 영역 중 어느 한쪽을 촬상한다.
본 실시형태에서는, 도 11에 도시하는 바와 같이 하측 카메라(41, 42)를 전술한 바와 같이 Y축 방향에서 좌우 대칭이 되도록 배치하고 있기 때문에, 이것에 맞춰 프로브 카드(6)를, 그 중심을 통과하는 선분 L3으로, 촬상 영역(80)과 촬상 영역(81)으로 나누고 있다. 여기서 임시로, X 방향을 좌우 방향, Y 방향을 전후 방향으로 정의하고, 좌측 영역을 촬상 영역(80), 우측 영역을 촬상 영역(81)으로 하여 설명을 진행하면, 하측 촬상부(40)를 프로브 카드(6)의 중앙 아래쪽 위치에 이동시켰을 때에, 촬상 영역(80)은 대향하는 위치에 오는 하측 카메라(41)로 촬상되고, 촬상 영역(81)은 대향하는 위치에 오는 하측 카메라(42)로 촬상된다.
하측 카메라(41)로 촬상 영역(80)을 촬상하는 경우, 도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이, 하측 카메라(41)의 마이크로 카메라(43)가 촬상 영역(80) 내의 전단, 후단 및 좌단의 3지점을 촬상하도록 웨이퍼 척(4)을 이동시킨다. 또한, 하측 카메라(42)로 촬상 영역(81)을 촬상하는 경우, 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 하측 카메라(42)의 마이크로 카메라(43)가 촬상 영역(81) 내의 전단, 후단 및 우단의 3지점을 촬상하도록 웨이퍼 척(4)을 이동시킨다. 따라서 프로브 카드(6) 촬상시의 웨이퍼 척(4)의 이동 영역 P1은, 도 11의 (b)에 일점쇄선으로 도시하는 바와 같아진다.
다음에 웨이퍼 척(4)이 케이스(22) 안의 상측 촬상부(50)의 수평 이동시의 높이 레벨로부터 벗어나도록 하강한다. 이어서, 전술한 바와 같이 이동 기구(60)에 의해 상측 촬상부(50)를 수평 이동시의 높이 레벨이 될 때까지 하강시킨다. 그리고, 미리 설정해 놓은 웨이퍼(W)의 촬상 위치까지 이동시켜 웨이퍼(W)를 촬상한다(도 12 참조). 본 실시형태에서는 도 13의 (a)에 도시하는 바와 같이, 케이스(22)의 대략 중앙부, 예컨대 프로브 카드(6)(도 11 참조)의 중심점으로부터 오목부(29)측으로 거리 d1(예컨대 150 ㎜)만큼 치우친 위치가 웨이퍼(W)의 촬상 위치로서 설정되어 있고, 상측 촬상부(50)는 이 촬상 위치에 그 중심이 정지하도록 되어 있다. 여기서 도 14의 (a)에 일점쇄선으로 도시하는 선분 L4는, 중심점으로부터 X축 방향으로 연장되는 선분이다.
촬상 위치에 상측 촬상부(50)를 이동시킨 후, 웨이퍼 척(4)을 이동시켜 웨이퍼(W)의 촬상을 시작한다. 웨이퍼(W)의 촬상은, 프로브 카드(6)의 촬상시와 마찬가지로 행해진다. 본 실시형태에서는, 도 13에 도시하는 바와 같이 상측 카메라(51, 52)를 전술한 바와 같이 Y축 방향에서 좌우 대칭이 되도록 배치하고 있기 때문에, 이것에 맞춰 웨이퍼(W)를, 그 중심을 통과하는 선분 L5에 의해 촬상 영역(82)과 촬상 영역(83)으로 나누고 있다. 여기서 임시로, 좌측의 영역을 촬상 영역(82), 우측 영역을 촬상 영역(83)으로 하여 설명을 진행시키면, 촬상 위치에서 정지하고 있는 상측 촬상부(50)의 하부 중앙에 웨이퍼 척(4)을 이동시켰을 때에, 촬상 영역(82)은 대향하는 위치에 오는 상측 카메라(51)로 촬상되고, 촬상 영역(83)은 대향하는 위치에 오는 상측 카메라(52)로 촬상된다. 그리고, 두 상측 카메라(51, 52)에 의해, 예컨대 웨이퍼(W) 주연부의 4점과, 웨이퍼(W) 전후 좌우의 각 단부 및 웨이퍼(W) 중심의 5점을 촬상한다.
이 때, 웨이퍼(W)의 중심을 통과하는 Y축 방향의 양단부를 촬상하는 경우, 웨이퍼 척(4)의 측부는 전후로 이동하지만, 본 실시형태에서는, 도 23에 도시하는 검사부(121)와는 달리 케이스(22)의 대략 중앙부에 상측 촬상부(50)를 정지시킨 상태로 웨이퍼(W)를 촬상하기 때문에, 도 14의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 척(4)의 전후 방향의 이동량을 상측 촬상부(50)의 좌우에서 대략 같게 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 촬상시의 웨이퍼 척(4)의 이동 영역 T1은, 도 13의 (b)에 파선으로 도시한 바와 같아진다. 그리고, 프로브 카드(6)와 웨이퍼(W)를 촬상하여 프로브 침(7)과 도시 생략된 전극 패드의 콘택트 좌표를 구할 때에 필요해지는 웨이퍼 척(4)의 이동 영역은, 도 13의 (b)에 도시하는 바와 같이 이동 영역 P1에, 이동 영역 T1 중 이동 영역 P1과 중첩되지 않는 부분을 더한 이동 영역 S1이 된다.
전술한 웨이퍼(W)와 프로브 카드(6)의 촬상을 행하고, 프로브 카드(6)의 프로브 침(7)의 선단 위치와 웨이퍼(W) 표면의 도시 생략된 전극 패드의 위치의 촬상 데이터를 취득하면, 그 촬상 데이터를 기초로 프로브 침(7)과 전극 패드를 접촉시키는 콘택트 좌표를 구하여 그 콘택트 좌표에 웨이퍼(W)를 이동시킨다. 그리고 본 실시형태에서는, 1회의 콘택트(접촉)로 모든 프로브 침(7)과 전극 패드를 콘택트시키는 일괄 콘택트 방식에 의해 프로브 테스트를 행한다.
프로브 테스트가 종료되면, 웨이퍼 척(4)이 반입출구(23) 근방에 있는 전달 위치에 이동한다. 그리고 웨이퍼 반송 아암(3) 중 웨이퍼(W)를 유지하지 않은 한쪽 아암체(35)가, 검사 완료된 웨이퍼(W)를 수취하고, 다음 검사 대상인 이미 다른쪽의 아암체(35)에 배치되어 있는 웨이퍼(W)가 웨이퍼 척(4)에 전달된다. 그 후에 웨이퍼 반송 아암(3)은 검사 완료된 웨이퍼(W)를 FOUP(100)에 복귀시키고, FOUP(100)에 아직 검사하지 않은 웨이퍼(W)가 수납되어 있는 경우에는, 다음에 검사 대상이 되는 웨이퍼(W)를 반출한다. 이 일련의 공정은, 다른 제2∼제4 검사부(21)에서도 마찬가지로 행해진다. 이상의 공정을 경유하여 본 실시형태의 프로브 장치에서는, 4대의 검사부(21)에 하나의 웨이퍼 반송 아암(3)으로 순차적으로 웨이퍼(W)를 반송하여 프로브 테스트를 행한다.
본 실시형태의 검사부(21)의 케이스(22)와, 도 23에 도시하는 종래의 프로브 장치의 케이스(122)를 비교하면, 본 실시형태의 케이스(22)는, 헤드 플레이트(25)[도 4의 (b) 참조]의 웨이퍼 척(4)의 콘택트 좌표를 구할 때에 필요해지는 이동 영역 S1과 Z축 방향에서 중첩되는 위치(도 13 참조)에, 상측 촬상부(50)의 후퇴 영역이 되는 오목부(29)를 형성하고, 또한 상측 촬상부(50)의 웨이퍼(W)의 촬상 위치를 케이스(22)의 대략 중앙에 설정하여 웨이퍼 척(4)의 이동 영역 S1을 촬상 위치에서 봤을 때 Y축 방향의 좌우에서 대략 동등하게 되도록 하고 있다. 이 때문에 종래의 케이스(122)와 같이, 케이스(22)의 측방에 상측 촬상부(50)의 후퇴 영역을 마련할 필요가 없어진다. 또한, 도 15에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 촬상 위치를 케이스(22)의 대략 중앙부에 이동시키는 것에 의해, 이동 영역 P와 이동 영역 T의 중첩되지 않는 부분의 영역에 비해, 케이스(22)에서는 이동 영역 P1과 이동 영역 T1의 중첩되지 않는 부분의 영역을 적게 할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 검사부(21)에서는, 케이스(22)의 측부에 배치되어 있던 상측 촬상부(50)의 후퇴 영역과, 이동 영역의 미중첩 부분을 삭감하여 케이스(22)의 Y축 방향의 길이를 거리 d2, 예컨대 140 ㎜만큼 단축할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 하측 촬상부(40), 상측 촬상부(50)에 각각 두개씩 하측 카메라(41, 42), 상측 카메라(51, 52)를 구비하고 있고, 하측 카메라(41, 42), 상측 카메라(51, 52)는 각각 상측 촬상부(50)의 이동 방향인 Y축 방향으로 연장되는 선분 L1, L2를 사이에 두고 좌우 대칭이 되도록 배치되어 있다. 이와 같이 하측 카메라[41(42)]와 상측 카메라[51(52)]를 두개씩 배열함으로써, 프로브 카드(6)와 웨이퍼(W)의 촬상 영역(80∼83)의 중심을 통과하는 X축 방향의 양단부를 촬상할 때에, 어느 한 쪽의 카메라 중, 가까운 쪽의 카메라로 촬상하는 것이 가능해진다. 즉, 먼 쪽의 카메라를 주연부까지 이동시킬 필요가 없기 때문에, 카메라를 하나밖에 갖지 않는 종래의 프로브 장치에 비해 웨이퍼 척(4)의 X축 방향의 이동량을 적게 할 수 있다. 이것에 의해 도 16에 도시하는 바와 같이, 도 23에 도시하는 종래의 프로브 장치의 케이스(122)와 비교하여 케이스(22)의 X축 방향의 길이를 거리 d3, 예컨대 130 ㎜만큼 단축할 수 있다.
전술한 본 실시형태의 프로브 장치에서는, 하측 촬상부(40)로 프로브 카드(6)를 촬상할 때는, 상측 촬상부(50)를 이동 영역 S1의 위쪽에 있는 오목부(29)에 후퇴시키도록 하고 있기 때문에, 전술한 바와 같이 이동 영역 S1의 횡방향으로 후퇴시키는 경우에 비해, 케이스(22)의 횡방향의 치수를 짧게 할 수 있다. 따라서, 케이스(22)의 점유 면적을 작게 할 수 있고, 프로브 장치의 소형화에 기여한다. 특히 본 실시형태와 같이, 프로브 장치 본체(2)가 Y축 방향으로 4대 나열되는 검사부(21)를 갖고 있는 경우, 이 프로브 장치 본체(2)의 Y축 방향의 길이로 프로브 장치의 크기가 결정된다. 이 때문에 케이스(22)의 Y축 방향의 치수를 짧게 할 수 있는 본 실시형태에서는, 프로브 장치의 소형화를 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이 2개의 하측 카메라(41, 42) 및 상측 카메라(51, 52)를 설치하고, 각각 Y축 방향으로 연장되는 선분(L1, L2)을 사이에 두고 좌우 대칭이 되도록 양자를 배치하고 있다. 이것에 의해 콘택트 좌표를 구할 때의 웨이퍼 척(4)의 이동 영역 S1을 작게 할 수 있고, 케이스의 X-Y 평면의 면적을 축소하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 실시형태에서는, 프로브 장치를 더 소형화할 수 있다.
또한, 이 실시형태에서는, 일괄 콘택트에 의해 프로브 테스트를 행하고 있고, 측정시에 웨이퍼 척(4)이 이동하지 않기 때문에, 케이스(22)의 넓이는 촬상시의 웨이퍼 척(4)의 이동 영역 S1에 의해 결정된다. 이 때문에 이동 영역 S1이 좁아지는 상측 촬상부(50)를 위쪽으로 후퇴시키는 구성은 유효하다. 또한 본 발명은 일괄 콘택트에 한정되는 것이 아니라, 복수회 연속하여 콘택트를 행하는 방식에 적용하여도 좋다. 단 일괄 콘택트를 채용하는 경우에는, X축 방향으로 나란히 하측 카메라(41, 42)와 상측 카메라(51, 52)를 2개씩 설치하여 웨이퍼 척(4)의 X축 방향의 이동 영역 S1을 더 짧게 할 수 있고, 그 만큼 케이스(22)의 X축 방향의 치수를 짧게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시형태에서는 일괄 콘택트가 유리하다.
또한, 본 실시형태에서는, 상측 촬상부(50)를 Y축 방향으로 이동시키는 Y 방향 이동부(62)를 구비하고 있기 때문에, 상측 촬상부(50)를 케이스(22)의 내부에서, Y축 방향으로 자유롭게 이동시킬 수 있다. 이 때문에, 후퇴 영역이 되는 오목부(29)의 위치와 웨이퍼(W)의 촬상 위치를, 상측 촬상부(50)가 이동할 수 있는 범위 내에서 자유롭게 설정하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는, 하측 카메라[41(42)]와 상측 카메라[51(52)]의 위치 보정을 행할 때에 마이크로 카메라(43)와 마이크로 카메라(53), 마이크로 카메라(44)와 마이크로 카메라(54), 각각의 초점을 일치시킨 후에, 마이크로 카메라(43, 44) 사이의 거리와, 마이크로 카메라(53, 54) 사이의 거리를 계측하고 있다. 그러나, 마이크로 카메라(43)와 마이크로 카메라(53), 마이크로 카메라(44)와 마이크로 카메라(54)의 각 초점을 일치시킨 위치와, 마이크로 카메라(43, 44) 사이의 거리, 또는 마이크로 카메라(53, 54) 사이의 거리를 알 수 있으면, 이들 데이터로부터 각 마이크로 카메라(43, 44) 사이의 거리와 마이크로 카메라(53, 54) 사이의 거리를 산출할 수 있다. 따라서 전술한 위치 보정은, 마이크로 카메라(43)와 마이크로 카메라(53), 마이크로 카메라(44)와 마이크로 카메라(54), 각각의 초점을 일치시킨 후에, 마이크로 카메라(43, 44)로 타깃(57)을 촬상하거나, 또는 마이크로 카메라(53, 54)로 타깃(47)을 촬상하거나, 어느 한쪽만을 행하는 것만으로도 좋다.
[제2 실시형태]
본 발명의 프로브 장치의 제2 실시형태에 대해서 도 17 내지 도 19를 참조하여 설명한다. 이 실시형태에서는, 제1 실시형태와 구성이 상이한 검사부(221)를 4대, X축 방향으로 나란하게 로더부(1)에 인접 배치하여 프로브 장치 본체(2)를 구성하고 있고, 검사부(221)의 구성이 상이한 점 이외는, 제1 실시형태의 프로브 장치와 같은 구성이기 때문에, 본 실시형태에서는 검사부(221)의 구성에 대해서만 설명하고, 다른 부재에 대해서는 동일 도면 부호를 붙이며, 설명을 생략한다.
검사부(221)는, 도 17에 도시하는 바와 같이, 케이스(222) 안에 하나의 스테이지 유닛(224)과, 2개의 상측 촬상부[50a(50b)]가 배치되어 있고, 스테이지 유닛(224)에는, 2개의 하측 촬상부[40a(40b)]가 배치되어 있다. 2개의 하측 촬상부[40a(40b)]는, 도 17의 (a)에 일점쇄선으로 도시한 웨이퍼 척(204)의 중심을 통과하는 X축 방향으로 연장되는 선분 L6을 사이에 두고 좌우 대칭이 되도록 배치되어 있다. 또한, 2개의 상측 촬상부[50a(50b)]는, 각각의 후퇴 영역이 되는 오목부(229)가, 도 17의 (a)에 도시하는 바와 같이, 케이스(222)의 천장부를 이루는 헤드 플레이트(225)의 Y축 방향의 양측부에, 하나씩 형성되어 있다. 또한, 2개의 하측 촬상부[40a(40b)]와 2개의 상측 촬상부[50a(50b)]의 구성은, 제1 실시형태의 하측 촬상부(40), 상측 촬상부(50)와 동일하다.
이 검사부(221)에서는, 도 18의 (a)에 도시하는 바와 같이, 하측 촬상부(40a)와 상측 촬상부(50a) 및 하측 촬상부(40b)와 상측 촬상부(50b)의 조합으로, 각각 제1 실시형태의 도 7 내지 도 10에서 설명한 각 마이크로 카메라[43a, 44a, 53a, 54a(43b, 44b, 53b, 54b)]의 초점 위치를 맞추는 원점 결정과 위치 보정을 행하고, 도 18의 (b), (c)에 도시하는 바와 같이, 프로브 카드(6)와 웨이퍼(W)의 촬상을 행한다. 또한, 본 실시형태에서는, 상측 촬상부(50a, 50b)를, 도 17의 (b), 도 19의 (b)에 도시하는 바와 같이, 케이스(222) 중앙부에 근접시켜 정지시킨 상태로 웨이퍼(W)의 촬상을 행한다. 그리고, 이 정지하고 있는 위치를 웨이퍼(W)의 촬상 위치로서 설정하고 있다.
본 실시형태에서는, 프로브 카드(6)를 촬상하는 경우, 2개의 하측 촬상부(40a, 40b)로 프로브 카드(6)를 촬상하기 때문에, 4개의 하측 카메라[41a, 42a(41b, 42b)]로 프로브 카드(6)를 촬상하게 된다. 이 때문에 하나의 하측 카메라[41a(42a, 41b, 42b)]로는, 프로브 카드(6)의 촬상 영역 중, 각 하측 카메라[41a(42a, 41b, 42b)]와 인접하는 4분의 1 영역을 촬상하게 된다. 따라서, 프로브 카드(6)를 촬상할 때의 스테이지 유닛(224)의 이동량은, 제1 실시형태와 상이하고, 프로브 카드(6)의 중심으로부터 X축 방향 및 Y축 방향으로 대략 같은 거리만큼 이동하게 된다. 따라서, 프로브 카드(6)를 촬상할 때에 필요해지는 스테이지 유닛(224)의 이동 영역 P2는 도 19의 (a)에 도시하는 바와 같아진다.
또한, 웨이퍼(W)를 촬상하는 경우도 마찬가지로, 2개의 상측 촬상부(50a, 50b)로 웨이퍼(W)를 촬상하기 때문에, 4개의 상측 카메라[51a, 52a(51b, 52b)]로, 웨이퍼(W)를 촬상하게 되고, 하나의 상측 카메라[51a(52a, 51b, 52b)]는 웨이퍼(W)의 각 상측 카메라[51a(52a, 51b, 52b)]와 인접하는 4분의 1의 영역을 촬상하게 된다. 따라서, 웨이퍼(W)를 촬상할 때의 스테이지 유닛(224)의 이동량도, 제1 실시형태와 상이하고, 웨이퍼(W) 중심으로부터 X축 방향 및 Y축 방향으로 대략 동등한 거리만큼 이동하게 된다. 따라서, 프로브 카드(6)를 촬상할 때에 필요해지는 스테이지 유닛(224)의 이동 영역 T2는 도 19의 (b)에 도시한 바와 같아진다.
이와 같이 하측 촬상부(40a, 40b)와 상측 촬상부(50a, 50b)를 Y축 방향으로 나란하게 배치한 것에 의해, 본 실시형태의 검사부(221)에서는, 프로브 카드(6) 및 웨이퍼(W) 촬상시, 스테이지 유닛(224)의 X축 방향의 이동량과 Y축 방향의 이동량을 적게 하는 것이 가능해진다. 그리고, 제1 실시형태와 마찬가지로, 헤드 플레이트(205)에 상측 촬상부(50a, 50b)의 오목부(229)를 형성한 것에 의해, 본 실시형태에서도, 케이스(222)의 X-Y 평면의 면적을 축소할 수 있다. 그리고, 검사부(221)를 소형화할 수 있고, 이 검사부(221)를 구비한 프로브 장치를 소형화하는 것이 가능해진다.
또한 본 실시형태에서는, 2개의 상측 촬상부[50a(50b)]의 이동 기구로 하나의 가이드 레일(61)을 공유하고 있고, 하나의 가이드 레일(61) 상에 2개의 Y 방향 이동부(62)가 끼워 맞춰져 있다. 그리고, 각각의 Y 방향 이동부(62)가 개별적으로 로드리스 실린더(65)를 구비하고 있지만, 이동 기구의 기본적인 구조는 제1 실시형태와 동일하기 때문에, 여기서는 설명을 생략하고 있다.
[다른 실시형태]
전술한 각 실시형태에서는, 하측 촬상부와 상측 촬상부에, 하측 카메라와 상측 카메라를 X축 방향으로 나란하게 2개씩 나열하고 있지만, 본 발명은, 하측 촬상부와 상측 촬상부에 상측 카메라와 하측 카메라를 하나씩 구비한 프로브 장치여도 좋다. 예컨대, 하측 카메라를 하나 구비한 하측 촬상부와 상측 카메라를 하나 구비한 상측 촬상부를 가지며, 헤드 플레이트에 상측 촬상부의 후퇴 영역이 되는 오목부를 형성한 프로브 장치여도 좋다. 이러한 실시형태의 일례로서는, 예컨대 도 20에 도시하는 바와 같은 검사부(321)가 있다. 이 검사부(321)에서는, 헤드 플레이트(325)의 프로브 카드(6)의 배치 위치와 중첩되지 않는 위치를, 웨이퍼(W)의 촬상 위치로서 설정하고, 이 위쪽에 있는 헤드 플레이트(325)에 상측 촬상부(350)의 후퇴 영역이 되는 오목부(329)를 형성하고 있다. 그리고, 상측 촬상부(350)를 이동시키는 이동 기구(360)는, 오목부(329)의 내부에 배치되어 있고, 상측 촬상부(350)를 승강시키는 기능만을 갖고 있다.
이러한 검사부(321)에서는, 도 21의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)를 촬상할 때에, 상측 촬상부(350)를 강하시켜 케이스(322) 내부에 진입시키고, 그 이외의 경우에는 상측 촬상부(350)를 오목부(329)에 후퇴시켜 두는 것이 가능해진다. 이러한 실시형태에서도, 케이스(322)의 콘택트 좌표를 구할 때의 스테이지 유닛의 이동 영역 중, Y축 방향의 옆에 있던 상측 촬상부의 후퇴 영역을 삭감할 수 있기 때문에, 케이스의 X-Y 평면의 크기를 축소할 수 있고, 전술한 실시형태와 동등한 작용·효과를 나타내는 것이 가능해진다. 또한, 도 21은 상측 촬상부(350)와 이동 기구(360)를 설명하기 위해, 헤드 플레이트(325)의 측부를 절결하여 오목부(329) 부분을 노출시킨 도면이다.
또한, 전술한 각 실시형태에서는, 승강 기구인 승강 유닛(70)은, 상측 촬상부(50, 250, 350)를 직접 승강하도록 구성되어 있지만, 예컨대 가이드 레일과 로드리스 실린더의 양단부를 지지하는 지지부에 승강 기구를 설치하고, 가이드 레일마다 Y 방향 이동부와 상측 촬상부를 승강하도록 구성하여도 좋다.
또한, 본 발명의 이동 기구의 일례로서는, 예컨대 도 22에 도시하는 바와 같은 이동 기구(460)여도 좋다. 이 이동 기구(460)도, 제1 실시형태에서 도 5, 도 6으로 설명한 이동 기구(60)와 마찬가지로, 가이드 레일(461), Y 방향 이동부(462)를 구비하고 있고, Y 방향 이동부(462)의 베이스체(463)의 이면에 도시 생략된 승강 유닛이 부착되어 있다. 또한, 승강 유닛의 승강대(474)에는, 브릿지 유닛(459)이 고정된다.
그리고, Y 방향 이동부(462)에서는, 베이스체(463)의 이면에 설치된 도시 생략된 가이드 블록과 가이드 레일(461)이 끼워 맞춰지고, 베이스체(463)의 이면에 고정되어 있는 도시 생략된 캐리어 블록을 통해 로드리스 실린더(465)의 구동력이 베이스체(463)에 전달되는 것에 의해, 베이스체(463)가 가이드 레일(461)에 의해 가이드되어 Y축 방향으로 이동한다. 또한, 베이스체(463)의 L자의 긴 변의 선단부에 접속되어 있는 U자형 부재는, 케이블 유닛(467)이다.
1: 로더부
2: 프로브 장치 본체
3: 웨이퍼 반송 아암(기판 반송 수단)
4: 웨이퍼 척(배치대)
5: 제어부
6: 프로브 카드
7: 프로브 침
8: 테스트 헤드
9: 포고핀
10: 반송실
21: 검사부
22: 케이스
23: 반입출구
24: 스테이지 유닛
25: 헤드 플레이트
29: 오목부(후퇴 영역)
40: 하측 촬상부
41, 42: 하측 카메라
43, 44: 마이크로 카메라(촬상 카메라)
45, 46: 매크로 카메라
47, 48: 타깃
50: 상측 촬상부
51, 52: 상측 카메라
53, 54: 마이크로 카메라(촬상 카메라)
55, 56: 매크로 카메라
57: 타깃
59: 브릿지 유닛
60: 이동 기구
61: 가이드 레일
62: Y 방향 이동부
63: 베이스체
64: 가이드 블록
65: 로드리스 실린더,
66: 캐리어 블록
70: 승강 유닛(승강 기구)
71: 수평 베이스
72: 구동 실린더
73: 가이드 실린더
74: 승강대
75: 실린더 로드
80, 81, 82, 83: 촬상 영역
100: FOUP(캐리어)
W, W1: 웨이퍼

Claims (7)

  1. 케이스의 내부에 설치되고, 수평면을 따라 이동할 수 있으며 승강할 수 있는 배치대 상에 기판을 배치하며, 프로브 카드의 프로브와 기판 상의 전극 패드를 접촉시켜, 기판에 형성되어 있는 피검사부의 전기적 특성을 측정하는 프로브 장치에 있어서,
    상기 배치대의 측부에 설치되고, 프로브 카드를 촬상하기 위한 하측 촬상부와,
    상기 프로브 카드의 촬상시에서의 상기 배치대의 이동 영역과 중첩되는 위치에서, 상기 배치대 상의 기판을 촬상하기 위한 상측 촬상부와,
    이 상측 촬상부를, 상기 기판을 촬상할 때의 상기 위치와, 상기 이동 영역의 위쪽이며 상기 프로브 카드로부터 벗어난 위치에 형성된 후퇴 영역의 사이에서 이동시키기 위한 이동 기구
    를 포함하고, 상기 후퇴 영역은, 상기 케이스의 상판에 형성된 오목부이며,
    상기 이동 기구는, 상기 상측 촬상부를 승강시키기 위한 승강 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이동 기구는, 상측 촬상부를 수평 이동시키는 수평 이동 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수평 이동 기구는, 수평 가이드 부재와, 상기 수평 가이드 부재에 의해 가이드되어 수평 이동하는 이동 부재를 구비하고,
    상기 승강 기구는, 상기 이동 부재에 설치되는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로브 카드의 프로브와 기판 상의 모든 전극 패드를 일괄하여 접촉시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, X, Y 평면에서의 상기 상측 촬상부의 상기 후퇴 영역은, 상기 프로브 카드에 대하여 Y 방향으로 변위되어 있으며, 이 경우 상기 상측 촬상부는 X 방향으로 나열되는 제1 촬상 카메라 및 제2 촬상 카메라를 구비하고, 상기 하측 촬상부는, 배치대의 기판 배치 영역의 중심을 통과하며 Y 방향으로 연장되는 라인의 양측에 대칭으로 배치된 제1 촬상 카메라 및 제2 촬상 카메라를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 상측 촬상부 및 상기 하측 촬상부에는, 각각의 제1 촬상 카메라와 제2 촬상 카메라 사이에 타깃이 설치되어 있고, 상기 상측 촬상부와 상기 하측 촬상부는, 각각의 상기 제1 촬상 카메라와 제2 촬상 카메라의 초점 위치를 일치시키며,
    이어서 상기 상측 촬상부, 또는 상기 하측 촬상부 중 어느 한쪽에서 대향하는 상기 타깃을 촬상함으로써, 상기 상측 촬상부와 상기 하측 촬상부의 위치 보정을 행하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  7. 삭제
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