KR102665977B1 - 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

[과제] 기판의 온도 조정의 응답성을 향상시키는 검사 장치를 제공한다.
[해결 수단] 기판을 탑재하는 스테이지와, 상기 스테이지에 탑재된 상기 기판을 냉각하는 냉각부와, 상기 기판과 접촉하여 전력을 공급하는 프로브를 갖는 프로브 카드와, 상기 기판의 탑재면과는 반대의 면에 광을 조사하는 광 조사 기구와, 상기 광 조사 기구를 제어하는 제어부를 구비하는 검사 장치.

Description

검사 장치{INSPECTION APPARATUS}
본 개시는 검사 장치에 관한 것이다.
전자 디바이스가 형성된 웨이퍼나 전자 디바이스가 배치된 캐리어를 탑재대에 탑재하여, 전자 디바이스에 대해서, 테스터로부터 프로브 등을 거쳐서 전류를 공급함으로써, 전자 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 검사 장치가 알려져 있다. 탑재대 내의 냉각 기구나 가열 기구에 의해서, 전자 디바이스의 온도가 제어된다.
특허문헌 1에는, 피검사체가 탑재되는 냉각 기구와, 해당 냉각 기구를 거쳐서 상기 피검사체에 대향하도록 배치되는 광 조사 기구를 구비하고, 상기 냉각 기구는 광 투과 부재로 이루어지고, 내부를 광이 투과 가능한 냉매가 흐르고, 상기 광 조사 기구는 상기 피검사체를 지향하는 다수의 LED를 갖는 것을 특징으로 하는 탑재대가 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제 2018-151369 호 공보
그런데, 특허문헌 1에서는, 검사 중의 전자 디바이스의 발열에 대해, 전자 디바이스를 탑재하는 스테이지측으로부터 광을 조사하여 온도 조정을 실행하고 있다. 또한, 전자 디바이스의 온도 조정시에, 온도 조정의 응답성의 향상이 요구되고 있다.
하나의 측면에서는, 본 개시는 기판의 온도 조정의 응답성을 향상시키는 검사 장치를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 하나의 태양에 의하면, 기판을 탑재하는 스테이지와, 상기 스테이지에 탑재된 상기 기판을 냉각하는 냉각부와, 상기 기판과 접촉하여 전력을 공급하는 프로브를 갖는 프로브 카드와, 상기 기판의 탑재면과는 반대의 면에 광을 조사하는 광 조사 기구와, 상기 광 조사 기구를 제어하는 제어부를 구비하는 검사 장치가 제공된다.
하나의 측면에 의하면, 기판의 온도 조정의 응답성을 향상시키는 검사 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 검사 장치의 구성을 설명하는 단면 모식도의 일례.
도 2는 본 실시형태에 따른 검사 장치에 있어서의 웨이퍼의 온도 조정 기구를 설명하는 단면 모식도의 일례.
도 3은 본 실시형태에 따른 검사 장치에 있어서의 웨이퍼의 온도 조정을 설명하는 단면 모식도의 일례.
도 4는 웨이퍼의 발열 영역에 있어서의 발열량을 설명하는 그래프의 일례.
도 5는 LED 어레이를 조사면측에서 바라본 모식도의 일례.
도 6은 본 실시형태에 따른 검사 장치에 있어서의 웨이퍼의 온도 조정을 설명하는 단면 모식도의 일례.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해서 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복한 설명을 생략하는 경우가 있다.
<검사 장치>
본 실시형태에 따른 스테이지(탑재대)(11)를 구비하는 검사 장치(10)에 대해서, 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 검사 장치(10)의 구성을 설명하는 단면 모식도의 일례이다.
검사 장치(10)는 웨이퍼(피검사체)(W)에 형성된 복수의 전자 디바이스의 각각의 전기적 특성의 검사를 실행하는 장치이다. 또한, 피검사체는 웨이퍼(W)에 한정되는 것이 아니며, 전자 디바이스가 배치된 캐리어, 유리 기판, 팁 단체 등을 포함한다. 검사 장치(10)는 웨이퍼(W)를 탑재하는 스테이지(11)를 수용하는 수용실(12)과, 수용실(12)에 인접하여 배치되는 로더(13)와, 수용실(12)을 덮도록 배치되는 테스터(14)를 구비한다.
수용실(12)은 내부가 공동의 하우징 형상을 갖는다. 수용실(12)의 내부에는, 웨이퍼(W)를 탑재하는 스테이지(11)와, 스테이지(11)에 대향하도록 배치되는 프로브 카드(15)가 수용된다. 프로브 카드(15)는 웨이퍼(W)의 각 전자 디바이스의 전극에 대응하여 마련된 전극 패드나 반전 범프에 대응하여 배치된 다수의 침 형상의 프로브(접촉 단자)(16)를 갖는다.
스테이지(11)는 웨이퍼(W)를 스테이지(11)에 고정하는 고정 기구(도시되지 않음)를 갖는다. 이에 의해, 스테이지(11)에 대한 웨이퍼(W)의 상대 위치의 위치 어긋남을 방지한다. 또한, 수용실(12)에는, 스테이지(11)를 수평 방향 및 상하 방향으로 이동시키는 이동 기구(도시되지 않음)가 마련되는 것에 의해, 프로브 카드(15) 및 웨이퍼(W)의 상대 위치를 조정하여 각 전자 디바이스의 전극에 대응하여 마련된 전극 패드나 반전 범프를 프로브 카드(15)의 각 프로브(16)에 접촉시킨다.
로더(13)는 반송 용기인 FOUP(도시되지 않음)로부터 전자 디바이스가 배치된 웨이퍼(W)를 취출하여 수용실(12)의 내부의 스테이지(11)로 탑재하고, 또한, 검사가 실행된 웨이퍼(W)를 스테이지(11)로부터 제거하여 FOUP로 수용한다.
프로브 카드(15)는 인터페이스(17)를 거쳐서 테스터(14)로 접속되고, 각 프로브(16)가 웨이퍼(W)의 각 전자 디바이스의 전극에 대응하여 마련된 전극 패드나 반전 범프에 접촉할 때, 각 프로브(16)는 테스터(14)로부터 인터페이스(17)를 거쳐서 전자 디바이스로 전력을 공급하고, 또는 전자 디바이스로부터의 신호를 인터페이스(17)를 거쳐서 테스터(14)로 전달한다.
테스터(14)는 전자 디바이스가 탑재되는 마더 보드의 회로 구성의 일부를 재현하는 테스트 보드(도시되지 않음)를 갖고, 테스트 보드는 전자 디바이스로부터의 신호에 근거하여 전자 디바이스의 양부(良否)를 판단하는 테스터 컴퓨터(18)에 접속된다. 테스터(14)에서는 테스트 보드를 교체하는 것에 의해, 복수종의 마더 보드의 회로 구성을 재현할 수 있다.
제어부(19)는 스테이지(11)의 동작을 제어한다. 제어부(19)는 스테이지(11)의 이동 기구(도시되지 않음)를 제어하여, 스테이지(11)를 수평 방향 및 상하 방향으로 이동시킨다. 또한, 제어부(19)는 배선(23)으로 광 조사 기구(20)와 접속된다. 제어부(19)는 배선(23)을 거쳐서, 후술하는 광 조사 기구(20)의 동작을 제어한다.
냉매 공급 장치(31)는 공급 배관(32) 및 복귀 배관(33)을 거쳐서, 스테이지(11)의 냉매 유로(30)와 접속되고, 냉매 공급 장치(31)와 스테이지(11)의 냉매 유로(30) 사이에서 냉매를 순환시킬 수 있다. 제어부(19)는 냉매 공급 장치(31)를 제어하여, 냉매 공급 장치(31)로부터 냉매 유로(30)에 공급되는 냉매의 온도, 유량 등을 제어한다.
또한, 제어부(19) 및 냉매 공급 장치(31)는 로더(13) 내에 마련되는 것으로서 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것이 아니며, 그 외의 위치에 마련되어 있어도 좋다.
검사 장치(10)에서는, 전자 디바이스의 전기적 특성의 검사를 실행할 때, 테스터 컴퓨터(18)가 전자 디바이스와 각 프로브(16)를 거쳐서 접속된 테스트 보드로 데이터를 송신하고, 게다가, 송신된 데이터가 해당 테스트 보드에 의해서 확실히 처리되었는지 아닌지를 테스트 보드로부터의 전기 신호에 근거하여 판정한다.
<웨이퍼의 온도 조정 기구>
다음에, 본 실시형태에 따른 검사 장치(10)에 있어서의 웨이퍼(W)의 온도 조정 기구에 대해서, 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2는 본 실시형태에 따른 검사 장치(10)에 있어서의 웨이퍼(W)의 온도 조정 기구를 설명하는 단면 모식도의 일례이다.
스테이지(11)는 전자 디바이스가 형성되는 웨이퍼(W)가 탑재된다. 스테이지(11)에는, 냉매 유로(냉각부)(30)가 형성된다. 냉매 유로(30)에는, 공급 배관(32)(도 1 참조)을 거쳐서, 냉매 공급 장치(31)(도 1 참조)로부터 냉매가 공급된다. 냉매 유로(30)를 흐른 냉매는, 복귀 배관(33)(도 1 참조)을 거쳐서, 냉매 공급 장치(31)에 되돌려진다. 냉매로서는, 예를 들면, 무색이며 광이 투과 가능한 액체인 물이나 갈덴(Galden)(등록상표)이 이용된다.
프로브 카드(15)에는, 웨이퍼(W)의 상면(웨이퍼(W)의 탑재면과는 반대의 면)의 바로 위로부터 웨이퍼(W)의 전자 디바이스에 광을 조사하여 가열하는 광 조사 기구(20)를 갖고 있다. 광 조사 기구(20)는 LED 어레이(21)와, LED 제어 보드(22)를 갖는다. LED 어레이(21)는 LED 제어 보드(22)에 의해서 점등 및 광량이 제어된다. 또한, LED 어레이(21)는 프로브(16)가 접속되는 전자 디바이스(검사 중의 전자 디바이스)를 향해 경사져서, LED 제어 보드(22)에 지지되어 있다. 또한, LED 어레이(21)에는, LED 광의 지향성을 제어하는 렌즈(도시되지 않음)가 마련되고, 검사 중의 전자 디바이스를 향해서 LED 광을 조사할 수 있도록 되어 있다. LED 제어 보드(22)는 LED 어레이(21)를 지지하고, 프로브 카드(15)에 현가된다. LED 제어 보드(22)는 배선(23)(도 1 참조)을 거쳐서, 제어부(19)(도 1 참조)와 접속된다.
도 3은 본 실시형태에 따른 검사 장치(10)에 있어서의 웨이퍼(W)의 온도 조정을 설명하는 단면 모식도의 일례이다.
전자 디바이스의 검사시에 있어서, 프로브(16)를 거쳐서 테스터(14)로부터 웨이퍼(W)의 전자 디바이스에 전력이 공급된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 전자 디바이스가 발열한다. 도 3에 있어서, 발열 영역(40)으로서 나타낸다. 또한, 제어부(19)는 광 조사 기구(20)를 제어한다. 도 3에 있어서, 광 조사 기구(20)로부터 조사되는 광(25)을 2점 쇄선으로 도시한다. 광 조사 기구(20)로부터 방사된 광은 웨이퍼(W)의 상면으로부터 발열 영역(40)에 조사된다. 또한, 냉매 유로(30)에는, 냉매가 공급된다. 이에 의해, 발열 영역(40)의 열은 백색 화살표로 나타내는 바와 같이 스테이지(11)를 거쳐서, 냉매 유로(30)의 냉매에 흡열된다.
도 4는 웨이퍼(W)의 발열 영역(40)에 있어서의 발열량을 설명하는 그래프의 일례이다. 도 4에 있어서, 종축은 발열량을 나타내고, 횡축은 시간을 나타낸다. 전자 디바이스의 검사시에 있어서, 검사 내용에 따라서 프로브(16)로부터 웨이퍼(W)의 전자 디바이스에 공급되는 전력이 변화한다. 이 때문에, 전자 디바이스 자신의 발열량(101)은 시간 변화한다.
제어부(19)는 전자 디바이스 자신의 발열량(101)의 시간 변화에 따라서, 광 조사 기구(20)의 광량의 시간 변화를 제어한다. 구체적으로는, 전력 공급에 의한 전자 디바이스 자신의 발열량(111)과 광 조사 기구(20)에 의한 발열량(112)의 합인 총 디바이스 발열량(102)이 일정하게 되도록 제어한다.
본 실시형태에 따른 검사 장치(10)에 의하면, 웨이퍼(W)의 상면의 바로 위로부터 광을 조사하는 것에 의해, 전자 디바이스를 직접 가열할 수 있다. 이에 의해, 전자 디바이스의 온도 조정의 응답성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 검사 장치(10)에 의하면, 전자 디바이스의 검사시에 있어서의 공급 전력이 변화하는 것에 의해, 전자 디바이스의 발열량이 변화하는 경우에 있어서도, 광 조사 기구(20)에 의한 전자 디바이스의 가열량을 제어하는 것에 의해, 총 발열량을 일정하게 할 수 있다. 이때, 냉매 유로(30)는 일정한 흡열이 생기도록 제어된다. 이에 의해, 전자 디바이스의 검사시에 있어서의 전자 디바이스의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 광 조사 기구(20)를 웨이퍼(W)의 상면측의 바로 위로부터 광을 조사하는 구성으로 하는 것에 의해, 스테이지(11)에 있어서의 냉매 유로(30)의 설계 자유도가 향상한다. 이에 의해, 마이크로채널 구조, 히트파이프 구조 등의 고흡열 효율의 냉각 기구를 조립하는 것이 용이하게 된다.
도 5는 LED 어레이(21)를 조사면측에서 바라본 모식도의 일례이다. LED 어레이(21)는 프로브(16)(도 2 참조)의 외주에 둘러싸도록 배치된다. LED 어레이(21)는 예를 들면, 검사 대상의 전자 디바이스의 외주측에 조사하는 LED 어레이군(251), 검사 대상의 전자 디바이스의 중간(외주부와 중앙부의 중간)에 조사하는 LED 어레이군(252), 검사 대상의 전자 디바이스의 중앙부(내주측)에 조사하는 LED 어레이군(253)을 갖는다. 제어부(19)는 LED의 배치 위치에 따라, 각 LED의 광량을 제어함으로써, 웨이퍼(W)에 조사되는 광의 광량 분포를 조정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(19)는 LED 어레이군(251 내지 253)마다 광량을 조정할 수 있다. 바꿔말하면, 전자 디바이스에 조사하는 광 조사 기구(20)의 광량 분포를 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 도 5에 있어서, LED 어레이(21)는 중앙부로부터 외주측을 향해 3열 마련되어 있는 것으로서 도시하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 3개의 LED 어레이군마다 광량을 제어하는 것으로서 설명하였지만, LED 어레이군의 배치는 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 디바이스의 검사시에 있어서, 프로브(16)로부터 출력이 공급되는 것에 의해, 전자 디바이스가 발열한다. 본 명세서에서, 전자 디바이스의 칩의 외주부의 열은 주위에 방열된다. 한편, 전자 디바이스의 칩의 중앙부에는 축열이 발생한다. 이 때문에, 전자 디바이스 내에 있어서, 불균일한 열분포(온도 분포)가 생긴다.
도 6은 본 실시형태에 따른 검사 장치(10)에 있어서의 웨이퍼(W)의 온도 조정을 설명하는 단면 모식도의 일례이다.
제어부(19)는 전자 디바이스의 열분포에 근거하여, 광 조사 기구(20)의 광량 분포(26)를 제어한다. 또한, 도 6에서는, 광 조사 기구(20)의 광량 분포(26)를 모식적으로 도시한다. 예를 들어, 전자 디바이스의 외주측에 조사하는 LED 어레이군(251)의 광량이 내주측에 조사하는 LED 어레이군(253)의 광량보다 강해지도록 제어한다. 이에 의해, 전자 디바이스의 면방향에 대한 열분포를 균일화시킬 수 있다.
이상, 검사 장치(10)에 대해서 설명하였지만, 본 개시는 상기 실시형태 등으로 한정되는 것이 아니며, 특허청구범위에 기재된 본 개시의 요지의 범위 내에 있어서, 여러 가지의 변형, 개량이 가능하다.
검사 장치(10)의 피검사체는, 복수의 전자 디바이스가 형성된 웨이퍼(W)를 예로 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니다. 검사 장치(10)의 피검사체는, 복수의 전자 디바이스가 배치된 캐리어(C)여도 좋다.
광 조사 기구(20)는 광원으로서 LED를 이용하는 것으로서 설명하였지만 이에 한정되는 것이 아니며, 램프 등이어도 좋다.
10 : 검사 장치
11 : 스테이지
12 : 수용실
13 : 로더
14 : 테스터
15 : 프로브 카드
16 : 프로브
19 : 제어부
20 : 광 조사 기구
21 : LED 어레이(광원)
22 : LED 제어 보드
30 : 냉매 유로(냉각부)
W : 웨이퍼(기판)

Claims (9)

  1. 기판을 탑재하는 스테이지와,
    상기 스테이지에 탑재된 상기 기판을 냉각하는 냉각부와,
    상기 기판과 접촉하여 전력을 공급하는 프로브를 갖는 프로브 카드와,
    상기 기판의 탑재면과는 반대의 면에 광을 조사하는 광 조사 기구와,
    상기 광 조사 기구를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 광 조사 기구는 복수의 광원을 갖고, 복수의 상기 광원은 상기 프로브의 외주에 반경방향으로 복수열 배치되고,
    상기 제어부는 복수열의 상기 광원 중, 내주측의 광원군과 외주측의 광원군으로 나눠서 각각의 상기 광원군의 광량을 제어하고, 상기 광 조사 기구의 광량 분포를 제어하는
    검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 전력 공급에 의한 상기 기판의 발열량에 근거하여, 상기 광 조사 기구의 광량을 제어하는
    검사 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 전력 공급에 의한 상기 기판의 발열량의 시간 변화에 근거하여, 상기 광 조사 기구의 광량의 시간 변화를 제어하는
    검사 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는, 전력 공급에 의한 상기 기판의 발열량과, 상기 광 조사 기구로부터 조사된 광에 의한 상기 기판의 발열량의 합에 근거하여, 상기 광 조사 기구의 광량 또는 상기 광 조사 기구의 광량의 시간 변화를 제어하는
    검사 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기판의 열분포에 근거하여, 상기 광 조사 기구의 광량 분포를 제어하는
    검사 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 프로브로부터 전력이 공급되는 디바이스를 갖고,
    상기 제어부는, 상기 디바이스의 외주부에 조사되는 광량이 상기 디바이스의 내주부에 조사되는 광량보다 강해지도록, 상기 광 조사 기구의 광량 분포를 제어하는
    검사 장치.
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