KR20090105854A - 얼라인먼트 방법, 침끝위치 검출 장치 및 프로브 장치 - Google Patents

얼라인먼트 방법, 침끝위치 검출 장치 및 프로브 장치 Download PDF

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Abstract

복수의 프로브의 높이를 검출하는 공정을 간소화해서 단시간에 또한 고정밀도로 검출할 수 있는 동시에, 검사의 신뢰성을 높일 수 있는 얼라인먼트 방법을 제공한다. 본 발명의 얼라인먼트 방법은 반도체 웨이퍼(W)와 복수의 프로브(12A)를 얼라인먼트할 때에, 침끝위치 검출 장치(16)를 이용하여 복수의 프로브(12A)의 침끝위치를 검출하는 공정과, 하부 CCD 카메라(13B)를 이용해서 침끝위치 검출 장치(16)에서 검출된 복수의 프로브(12A)의 침끝위치를 검출하는 공정과, 침끝위치 검출 장치(16)에 장착된 연질부재(162D)에 복수의 프로브(12A)의 침적을 전사하는 공정과, 상부 CCD 카메라(13A)를 이용하여 연질부재(162D)의 복수의 프로브의 침적(162F)을 검출하는 공정과, 상부 CCD 카메라(13A)를 이용해서 반도체 웨이퍼(W)의 전극 패드를 검출하는 공정을 구비하고 있다.

Description

얼라인먼트 방법, 침끝위치 검출 장치 및 프로브 장치{ALIGNMENT METHOD, TIP POSITION DETECTING DEVICE AND PROBE APPARATUS}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피검사체의 전기적 특성 검사를 실행할 때에 이용되는 얼라인먼트 방법, 침끝위치 검출 장치 및 프로브 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피검사체와 복수의 프로브의 얼라인먼트를 고정밀도로 실행해서 검사의 신뢰성을 높일 수 있는 얼라인먼트 방법, 침끝위치 검출 장치 및 프로브 장치에 관한 것이다.
복수의 프로브를 이용하여 반도체 웨이퍼 등의 피검사체의 전기적 특성 검사를 실행하는 경우에는 예를 들면 카메라를 거쳐서 프로브 카드에 마련된 복수의 프로브의 침끝을 촬상하고, 프로브의 침끝위치를 검출하며, 피검사체의 전극 패드와 프로브를 접촉시켜 검사를 실행한다. 카메라를 이용한 프로브의 침끝위치의 검출에는 프로브의 침끝에 카메라의 초점을 맞추는데 시간이 걸리고, 그 결과, 피검사체와 프로브 카드의 얼라인먼트에 많은 시간을 할애할 수밖에 없기 때문에, 통상, 모든 프로브에 대해 실행하지 않고, 예를 들면 대표적인 몇 개의 프로브를 선택해서 얼라인먼트가 실행되고 있다.
그러나, 전극 패드가 미세화된 경우, 모든 프로브가 각각의 전극 패드에 잘 닿지 않을 가능성이 나오기 때문에, 가능한 한 모든 프로브의 침끝의 위치를 검출할 수 있는 쪽이 바람직하다. 하물며, 프로브 카드에는 제조상의 편차가 있고, 동일 사양의 프로브 카드라도 제조상의 편차는 피하기 어려우며, 더욱 고정밀도의 침끝 검출이 요구된다.
또한, 복수의 프로브 카드 메이커로부터 다양한 종류의 프로브 카드가 개발되기 때문에, 그 때마다, 복수의 프로브를 삼차원으로 화상 인식하기 위한 전용의 알고리즘을 개발할 필요가 있다. 이것에 대응하기 위해서는 막대한 비용이 들기 때문에, 이차원의 필름상에 복수의 프로브를 전사할 수 있으면, 알고리즘의 개발을 용이하게 실행할 수 있다.
예를 들면 특허문헌 1에는 프로브와 웨이퍼의 얼라인먼트를 실행하는 프로빙 방법에 대해 기재되어 있다. 이 방법에서는 테이블상의 얼라인먼트된 웨이퍼 또는 테이블에 부설된 시트에 프로브의 침적을 전사하고, 웨이퍼의 방향과 복수의 프로브의 방향을 비교하여, 테이블의 방향을 수정한 후, 웨이퍼의 기준 칩의 XY 좌표와 복수의 프로브의 XY 좌표를 일치시키도록 하고 있다.
또한, 특허문헌 2에는 전사 시트를 이용하여 프로브의 침끝의 상태를 검출하는 방법에 대해 기재되어 있다. 이 방법에서는 탑재대 옆의 지지대에 배치된 전사 시트에 열팽창된 프로브를 압접해서 전사 시트에 침적을 붙이고, 전사 시트의 침적을 검출한 후, 열팽창후의 프로브와 웨이퍼를 위치 맞춤하도록 하고 있다.
또한, 특허문헌 3에는 위치 맞춤 방법에 대해 기재되어 있다. 이 방법에서는 탐침의 침적을 더미 웨이퍼상에 붙여 카메라로 검출하는 것에 의해 탐침의 방향과 설정 위치를 인식하고 있다.
그러나, 인용문헌 1에는 얼라인먼트의 중요한 팩터(factor)인 프로브의 침끝을 검출하는 점에 대해 기재되어 있지 않다. 또한, 특허문헌 2의 기술의 경우에는 전사 시트에 형성되는 복수의 프로브의 침적에 의거하여 복수의 프로브의 XY 좌표 데이터를 얻고 있지만, 침끝의 높이를 검출하는 경우에는 침적의 깊이를 검출하지 않으면 안 되고, 침끝높이를 고정밀도로 구하는 것이 곤란하다. 또한, 특허문헌 3의 기술의 경우에는 더미 웨이퍼의 침적에 의거하여 복수의 프로브의 침끝위치를 구하기 때문에, 특허문헌 2의 기술과 마찬가지로 침끝의 XY 좌표 데이터를 얻을 수 있지만, 침끝의 Z좌표 데이터는 카메라에 의지할 수 밖에 없다.
그래서, 본 출원인은 특허문헌 4에 있어서 프로브의 침끝위치를 고정밀도로 검출할 수 있는 프로브 선단의 검출 방법을 제안하였다. 이 방법에 대해 도 10a 내지 10g를 참조하면서 대략 설명한다. 이 방법에서는 우선, 도 10a에 나타내는 바와 같이 얼라인먼트 기구의 얼라인먼트 브리지(도시하지 않음)에 부설된 상부 CCD 카메라(1)의 초점과 탑재대(2)에 부설된 하부 CCD 카메라(3)의 초점을 탑재대(2)에 부설된 타겟(4)에 맞추어, 탑재대(2)의 기준위치를 구한다. 다음에, 도 10b에 나타내는 바와 같이, 탑재대(2)가 이동하는 동안에 상부 카메라(1)로 프로브 카드(5)의 복수의 프로브(5A)의 침끝을 검출하기 위한 침끝위치 검출 장치(6)를 탐색하고, 상부 카메라(1)로 침끝위치 검출 장치(6)의 상면의 위치를 검출하여, 그 때의 탑재 대(2)의 위치로부터 침끝위치 검출 장치(6)의 상면위치(x, y, z)를 구한다. 그 후, 도 10c에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트 브리지에 부설된 더미 핀(7)의 선단위치를 하부 CCD 카메라(3)로 검출한다. 계속해서, 도 10d에 나타내는 바와 같이, 이미 상면위치가 검출되어 있는 침끝위치 검출 장치(6)에 더미 핀(7)을 접촉시켜, 침끝위치 검출 장치(6)가 작동하는지 작동하지 않는지를 확인하고, 작동하는 것을 확인한 후, 도 10e에 나타내는 바와 같이, 재차 침끝위치 검출 장치(6)의 상면위치를 검출한다. 이와 같이 해서, 침끝위치 검출 장치(6)의 상면위치를 검출한 후, 도 10f에 나타내는 바와 같이, 침끝위치 검출 장치(6)의 상면에 프로브 카드(5)의 복수의 프로브(5A)를 접촉시키고, 이 때의 탑재대(2)의 위치로부터 프로브(5A)의 침끝위치(x, y, z)를 구한다. 그리고, 침끝위치 검출 장치(6)에 의해서 검출된 프로브(5A)의 침끝위치(x, y, z)를 목표로 해서 탑재대(2)를 이동시켜 하부 CCD 카메라(3)에 의해서 복수의 프로브(5A)의 침끝을 신속하고 또한 고정밀도로 검출한다. 이 경우, 프로브(5A)의 침끝위치를 알고 있기 때문에, 하부 CCD 카메라(3)의 초점을 프로브(5A)의 침끝에 간단히 맞출 수 있다.
그러나, 특허문헌 4에 의한 기술에서는 복수의 프로브(5A)의 침끝위치를 고정밀도로 검출할 수 있는 반면, 복수의 프로브(5A)를 검출할 때까지 도 10a 내지 10f에 나타내는 많은 공정을 거치기 때문에, 복수의 프로브(5A)의 침끝위치의 검출에 많은 시간을 할애할 수밖에 없었다.
[특허문헌 1] 일본국 특허공고공보 평성5-067059호
[특허문헌 2] 일본국 특허공개공보 제2005-079253호
[특허문헌 3] 일본국 특허공개공보 평성2-224260호
[특허문헌 4] 일본국 특허공개공보 제2007-324340호
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 복수의 프로브의 높이를 검출하는 공정을 간소화해서 단시간에 피검사체의 검사용의 전극과 복수의 프로브의 얼라인먼트를 고정밀도로 실행할 수 있고, 이로써 검사의 신뢰성을 높일 수 있는 얼라인먼트 방법, 침끝위치 검출 장치 및 프로브 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 제 1 양태에 따른 얼라인먼트 방법은 이동 가능한 탑재대상의 피검사체와 복수의 프로브를 전기적으로 접촉시켜 상기 피검사체의 전기적 특성 검사를 실행함에 있어서, 상기 탑재대의 위쪽으로 이동 가능하게 배치되고 또한 상기 피검사체를 촬상하는 제 1 촬상 수단, 상기 탑재대에 부설되고 또한 상기 프로브를 촬상하는 제 2 촬상 수단, 및 상기 탑재대에 부설되고 또한 상기 복수의 프로브의 침끝을 검출하는 침끝위치 검출 장치를 이용하여 상기 피검사체와 상기 복수의 프로브를 얼라인먼트하는 방법으로서, 상기 침끝위치 검출 장치를 이용하여 상기 복수의 프로브의 침끝위치를 검출하는 A공정과, 상기 제 2 촬상 수단을 이용하여 상기 침끝위치 검출 장치에서 검출된 상기 복수의 프로브의 침끝위치를 검출하는 B공정과, 상기 침끝위치 검출 장치에 장착된 연질부재와 상기 복수의 프로브를 접촉시켜 상기 연질부재에 상기 복수의 프로브의 침적을 전사하는 C공정과, 상기 제 1 촬 상 수단을 이용하여 상기 연질부재에 형성된 상기 복수의 프로브의 침적을 검출하는 D공정과, 상기 제 1 촬상 수단을 이용하여 상기 복수의 프로브에 대응하는 상기 피검사체의 검사용의 전극을 검출하는 E공정을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 상기 얼라인먼트 방법에 있어서, 상기 침끝위치 검출 장치는 상기 복수의 프로브의 침끝을 검출하는 센서부와, 이 센서부에 속하는 승강 가능한 접촉체를 구비하고 있고, 상기 A공정은 상기 탑재대를 거쳐서 상기 침끝위치 검출 장치가 이동해서 상기 접촉체를 상기 복수의 프로브의 침끝과 접촉시키는 제 1 공정과, 상기 탑재대의 가일층의 이동에 의해 상기 복수의 프로브를 휘는 일 없이 상기 접촉체를 상기 센서부측으로 이동시키는 제 2 공정과, 상기 접촉체가 이동하기 시작하는 위치를 상기 복수의 프로브의 침끝위치로서 검출하는 제 3 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 상기 얼라인먼트 방법에 있어서, 상기 제 2 공정에서는 상기 복수의 프로브는 상기 연질부재를 손상시키지 않는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 상기 얼라인먼트 방법에 있어서, 상기 제 2 공정에서는 상기 접촉체의 현재위치를 변위 센서에 의해서 검출하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 상기 얼라인먼트 방법에 있어서, 상기 제 3 공정에서는 상기 변위 센서의 검출 결과에 의거하여 상기 복수의 프로브의 침끝위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 제 2 양태에 따른 침끝위치 검출 장치는 피검사체와 복수의 프로브를 전기적으로 접촉시켜 상기 피검사체의 전기적 특성 검사를 실행함에 있어 서, 상기 복수의 프로브의 침끝의 위치를 검출하기 위해 이용되는 침끝위치 검출 장치로서, 상기 침끝위치 검출 장치는 상기 복수의 프로브의 침끝을 검출하는 센서부를 구비하고, 또한 상기 센서부는 센서부 본체와, 상기 센서부 본체에 승강 가능하게 마련된 접촉체와, 상기 접촉체에 소정의 압력을 부여하고 상기 접촉체를 상기 센서부 본체로부터 소정 거리만큼 이간시키는 압력 부여 수단을 갖고, 또한, 상기 센서부 본체는 상기 압력부여 수단에 의해서 부여된 상기 소정의 압력으로 상기 접촉체를 탄력적으로 지지하는 탄력 지지 기구를 갖고, 상기 접촉체는 상기 소정의 압력에 있어서 상기 복수의 프로브와의 접촉에 의해 상기 센서부 본체측으로 하강해서 상기 복수의 프로브의 침끝위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 상기 침끝위치 검출 장치에 있어서, 상기 센서부는 상기 접촉체의 현재위치를 검출하는 변위 센서를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 제 3 양태에 따른 프로브 장치는 피검사체를 탑재하는 이동 가능한 탑재대와, 이 탑재대의 위쪽에 배치된 복수의 프로브와, 이들 프로브의 침끝위치를 검출하도록 상기 탑재대에 마련된 침끝위치 검출 장치를 구비한 프로브 장치로서, 상기 침끝위치 검출 장치는 상기 복수의 프로브의 침끝을 검출하는 센서부를 구비하고, 또한 상기 센서부는 센서부 본체와, 상기 센서부 본체에 승강 가능하게 마련된 접촉체와, 상기 접촉체에 소정의 압력을 부여하고 상기 접촉체를 상기 센서부 본체로부터 소정 거리만큼 이간시키는 압력 부여 수단을 갖고, 또한 상기 센서부 본체는 상기 압력 부여 수단에 의해서 부여된 상기 소정의 압력으로 상기 접촉체를 탄력적으로 지지하는 탄력 지지 기구를 갖고, 상기 접촉체는 상기 소정의 압력에 있어서 상기 복수의 프로브와의 접촉에 의해 상기 센서부 본체측으로 하강해서 상기 복수의 프로브의 침끝위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 상기 프로브 장치에 있어서, 상기 탑재대에, 상기 복수의 프로브의 침적을 전사하는 침적 전사 장치를 마련한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 상기 프로브 장치에 있어서, 상기 센서부는 상기 접촉체의 현재위치를 검출하는 변위 센서를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 상기 프로브 장치에 있어서, 상기 침적 전사 장치는 착탈 자유로운 연질부재를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 상기 프로브 장치에 있어서, 상기 침적 전사 장치는 상기 연질부재가 착탈 자유롭게 부착된 접촉체와, 상기 접촉체를 승강 가능하게 지지하는 승강 구동 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 복수의 프로브의 높이를 검출하는 공정을 간소화해서 단시간에 피검사체의 검사용의 전극과 복수의 프로브의 얼라인먼트를 고정밀도로 실행할 수 있고, 이로써 검사의 신뢰성을 높일 수 있는 얼라인먼트 방법, 침끝위치 검출 장치 및 프로브 장치를 제공할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 9b에 나타내는 실시형태에 의거하여 본 발명을 설명한 다. 또한, 도 1은 본 발명의 프로브 장치의 일실시형태를 나타내는 구성도, 도 2는 도 1의 프로브 장치에 이용된 침끝위치 검출 장치를 나타내는 측면도, 도 3a 내지 도 3c는 각각 본 발명의 얼라인먼트 방법에 앞서 실행되는 침끝위치 검출 장치의 상면의 높이를 검출하는 공정을 나타내는 공정 설명도, 도 4는 각각 본 발명의 얼라인먼트 방법의 일실시형태의 주요부의 공정을 나타내는 사시도, 도 5a 내지 도 5d는 각각 도 4에 나타내는 공정에 계속해서 실행되는 얼라인먼트 방법을 공정순으로 나타내는 공정 설명도, 도 6a 및 도 6b는 각각 도 5b 및 도 5c에 나타내는 공정을 추출해서 나타내는 도면으로써, 도 6a는 도 5b에 나타내는 침적을 형성하는 공정을 나타내는 단면도, 도 6b는 도 4의 (c)에 나타내는 침적의 XY 좌표를 검출하는 공정을 나타내는 단면도, 도 7은 도 5a 내지 도 5d에 나타내는 얼라인먼트 공정의 마지막의 공정을 나타내는 공정 설명도, 도 8은 본 발명의 프로브 장치의 다른 실시형태의 주요부를 나타내는 사시도, 도 9a 및 도 9b는 도 1에 나타내는 프로브 장치에 이용되는 다른 침끝위치 검출 장치를 나타내는 설명도로서, 도 9a는 접촉체가 상승하는 상태를 나타내는 블럭도, 도 9b는 접촉체가 센서부를 향해 하강하는 상태를 나타내는 단면도이다.
(제 1 실시형태)
우선, 본 실시형태의 프로브 장치에 대해 예를 들면 도 1을 참조하면서 설명한다. 본 실시형태의 프로브 장치(10)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 피검사체인 반도체 웨이퍼(W)를 탑재하는 이동 가능한 웨이퍼 척(11)과, 이 웨이퍼 척(11)의 위쪽에 배치된 프로브 카드(12)와, 이 프로브 카드(12)의 복수의 프로브(12A)와 웨 이퍼 척(11)상의 반도체 웨이퍼(W)의 얼라인먼트를 실행하는 얼라인먼트 기구(13)와, 웨이퍼 척(11) 및 얼라인먼트 기구(13) 등의 구성 기기를 제어하는 제어 장치(14)를 구비하고, 제어 장치(14)의 제어하에서 얼라인먼트 기구(13)가 구동하여, 웨이퍼 척(11)상의 반도체 웨이퍼(W)의 전극 패드와 프로브 카드(12)의 복수의 프로브(12A)의 얼라인먼트를 실행한 후, 복수의 프로브(12A)와 이들에 대응하는 전극 패드를 전기적으로 접촉시켜 반도체 웨이퍼(W)의 전기적 특성 검사를 실행하도록 구성되어 있다.
웨이퍼 척(11)은 제어 장치(14)의 제어하에서 구동하는 구동 기구(15)를 거쳐서 X, Y, Z 및 θ방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 웨이퍼 척(11)의 측쪽에는 본 실시형태의 침끝위치 검출 장치(16)가 배치되어 있다. 이 침끝위치 검출 장치(16)는 복수의 프로브(12A)의 침끝위치를 검출하는 것으로써, 후술하는 바와 같이 본 발명의 침끝위치의 검출 방법 및 얼라인먼트 방법에 이용된다.
프로브 카드(12)는 카드 홀더(17)를 거쳐서 프로버실의 헤드 플레이트(18)에 부착되고, 복수의 프로브(12A)와 이들에 대응하는 반도체 웨이퍼(W)의 전극 패드와 전기적으로 접촉된 상태에서, 테스터(도시하지 않음)측으로부터의 신호에 의거하여 반도체 웨이퍼(W)의 전기적 특성 검사를 실행한다.
또한, 얼라인먼트 기구(13)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)를 그의 위쪽으로부터 촬상하는 제 1 촬상 수단(상부 CCD 카메라)(13A)과, 웨이퍼 척(11)의 측쪽에 배치되고 또한 프로브 카드(12)의 프로브(12A)를 그의 아래쪽으로부터 촬상하는 제 2 촬상 수단(하부 CCD 카메라)(13B)과, 상부 CCD 카메라(13A)를 지지하고 1방향에서 이동 가능한 얼라인먼트 브리지(13C)를 구비하고, 상부 CCD 카메라(13A)가 제어 장치(14)의 제어하에서 얼라인먼트 브리지(13C)를 거쳐서 대기 위치에서 프로브 카드(12)의 중심의 바로 아래(이하, 「프로브 센터」로 함)까지 이동하고, 그 위치에서 정지하도록 하고 있다. 프로브 센터에 있는 상부 CCD 카메라(13A)는 얼라인먼트시에 웨이퍼 척(11)이 X, Y방향으로 이동하는 동안에 웨이퍼 척(11)상의 반도체 웨이퍼(W)의 전극 패드를 위쪽으로부터 촬상하고, 화상 처리부(14C)에서 화상 처리하며, 표시 화면(도시하지 않음)에 촬상 화상을 표시한다. 하부 카메라 CCD(13B)는 얼라인먼트시에 웨이퍼 척(11)이 X, Y방향으로 이동하는 동안에 프로브 카드(12)의 소정의 프로브(12A)를 그 바로 아래부터 촬상하고, 화상 처리부(14C)에서 화상 처리하며, 표시 화면(도시하지 않음)에 촬상 화상을 표시한다. 또한, 상부 CCD 카메라(13A)는 후술하는 바와 같이 웨이퍼 척(11)에 부설된 침끝위치 검출 장치(16)를 촬상하고, 화상 처리해서 표시 화면에 표시하도록 하고 있다.
또한, 제어 장치(14)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 연산 처리부(14A), 기억부(14B) 및 상술한 화상 처리부(14C)를 구비하고, 기억부(14B)에 저장된 각종 프로그램에 의해서 프로브 장치(10)를 제어한다. 따라서, 본 발명의 얼라인먼트 방법을 실행하는 프로그램이 기억부(14B)에 저장되어 있다. 이 얼라인먼트 방법은 기억부(14B)로부터 읽어낸 프로그램에 따라 실행되고, 그 결과 얻어지는 각종 데이터가 기억부(14B)에 있어서 기억된다.
그리고, 본 실시형태의 침끝위치 검출 장치(16)는 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 에어 실린더 등의 승강 구동 기구(161)와, 승강 구동 기구(161)를 거쳐서 승강하는 센서 기구(162)를 구비하고 있다. 그리고, 복수의 프로브(12A)의 침끝위치를 검출할 때에는 승강 구동 기구(161)가 센서 기구(162)를 대기 위치로부터 웨이퍼 척(11)상의 반도체 웨이퍼(W)의 상면과 대략 동일 높이까지 상승시킨다.
센서 기구(162)는 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이, 실린더 기구가 내장되고 또한 변위 센서로서 기능하는 센서부(162A)와, 센서부(162A)의 실린더 기구를 구성하는 피스톤 로드(162B)의 상단에 부착되고 또한 센서부(162A)로부터 부상된 위치에서 유지되는 접촉체(162C)와, 접촉체(162C)의 상면에 착탈 자유롭게 장착된 시트형상의 연질부재(162D)와, 센서부(162A)를 구성하는 실린더내에 압축공기를 공급하고 실린더내의 피스톤(도시하지 않음)을 거쳐서 접촉체(162C)에 소정의 압력을 부여하는 압축 공기 공급원 등의 압력 부여 수단(도시하지 않음)을 갖고 있다.
또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 접촉체(162C)에는 예를 들면 히터(162E)가 내장되어 있다. 이 히터(162E)는 연질부재(162D)를 가열해서 연질부재(162D)를 연화시키고, 후술하는 바와 같이 연질부재(162D)에 전사된 복수의 프로브(12A)의 침적을 소실시킨다. 이것에 의해 연질부재(162D)를 반복 사용할 수 있다.
또한, 피스톤 로드(162B)의 하단에는 걸림판(도시하지 않음)이 부착되고, 접촉체(162C)가 걸림판을 거쳐서 항상 센서부(162A)로부터 소정 거리만큼 이간해서 부상된 위치에서 센서부(162A)에 대하여 탄력적으로 유지되어 있다. 접촉체(162C)와 센서부(162A)의 사이에 형성된 간극은 접촉체(162C)의 승강 범위가 된다. 이 간극의 거리는 센서부(162A)에 의해서 검출되고, 이 센서부(162A)에 의해서 접촉 체(162C)의 위치를 항상 감시하고 있다.
압력 부여 수단은 소정의 압력으로서 제 1 압력과 제 2 압력으로 전환되도록 되어 있다. 제 1 압력은 복수의 프로브(12A)의 침끝위치를 검출할 때에 설정되는 압력이며, 제 2 압력보다 낮은 압력으로 설정된다. 제 2 압력은 얼라인먼트시에 복수의 프로브(12A)를 연질부재(162D)의 상면에 침적을 전사할 때에 설정되는 압력이다.
센서부(162A)에는 소정의 압력을 일정하게 유지하는 정압 밸브 등의 압력 조정 수단(도시하지 않음)이 마련되어 있고, 이 압력 조정 수단에 의해서 접촉체(162C)가 센서부(162A)를 향해 하강할 때에 압축공기를 서서히 배기해서 제 1 압력을 일정하게 유지하도록 하고 있다.
접촉체(162C)가 제 1 압력으로 유지되어 있는 상태에서는 웨이퍼 척(11)을 거쳐서 침끝위치 검출 장치(16)가 상승하는 것에 의해 그 접촉체(162C)가 연질부재(162D)를 거쳐서 복수의 프로브(12A)와 접촉해도 복수의 프로브(12A)가 휘는 일 없이, 초기의 침끝위치를 유지한 채 접촉체(162C)가 센서부(162A)측으로 하강한다. 접촉체(162C)가 제 1 압력으로 유지된 상태에서는 예를 들면 프로브(12A) 1개당 0.5gf의 힘이 복수의 프로브(12A)로부터 연질부재(162D)에 작용한다. 연질부재(162D)는 제 1 압력으로 접촉했을 때에 복수의 프로브(12A)로부터 침압이 작용해도 복수의 프로브(12A)가 꽂히는 등해서 손상되는 일이 없는 경도를 갖는 재료에 의해서 형성되어 있다. 이러한 연질부재(162D)의 재료로서는 예를 들면 PO, PVC 등의 수지가 바람직하다.
접촉체(162C)가 제 2 압력으로 유지된 상태에서는 연질부재(162D)가 복수의 프로브(12A)로부터 침압을 받아도 접촉체(162C)는 센서부(162A)측으로 하강하는 일 없이 초기의 위치를 유지하고, 복수의 프로브(12A)에 의해서 연질부재(162D)의 상면에 침적이 전사된다.
다음에, 본 발명의 얼라인먼트 방법의 일실시형태에 대해 도 3a 내지 도 7을 참조하면서 설명한다.
본 실시형태의 얼라인먼트 방법은 도 3a 내지 도 3c에 나타내는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 전기적 특성 검사에 앞서 실시된다. 이 얼라인먼트 방법에서는 우선, 침끝위치 검출 장치(16)를 이용하여 얼라인먼트 방법의 1공정으로서 프로브의 침끝위치의 검출이 실행된다. 침끝위치 검출 장치(16)를 이용하여 프로브(12A)의 침끝위치를 검출하는 경우에는 센서 기구(162)가 제 1 압력으로 설정되어 있다.
우선, 웨이퍼 척(11)상에서 반도체 웨이퍼(W)를 수취한 후, 얼라인먼트 기구(13) 및 침끝위치 검출 장치(16)를 이용하여 프로브 카드(12)의 복수의 프로브(12A)의 침끝위치를 검출한다. 이때 얼라인먼트 기구(13)의 상부 CCD 카메라(13A)가 얼라인먼트 브리지(13C)를 거쳐서 프로브 센터, 즉 프로브 카드(12)의 중심의 바로 아래로 이동한다. 다음에, 웨이퍼 척(11)이 얼라인먼트 브리지(13C)의 아래쪽에서 이동하는 동안에, 침끝위치 검출 장치(16)는 승강 구동 기구(161)를 거쳐서 센서 기구(162)를 도 3a에 나타내는 대기 상태로부터 도 3b에 화살표로 나타내는 바와 같이 상승시키고, 접촉체(162C)상의 연질부재(162D)의 상면이 웨이퍼 척(11)상의 반도체 웨이퍼(W)의 상면과 대략 동일 레벨로 되도록 설정한다.
그 후, 웨이퍼 척(11)이 X, Y방향으로 이동해서 도 3c에 나타내는 바와 같이, 접촉체(162C)가 상부 CCD 카메라(13A)의 바로 아래에 도달하면, 상부 CCD 카메라(13A)가 연질부재(162D)의 상면의 높이를 검출한다. 연질부재(162D)의 상면의 높이를 검출한 후, 센서 기구(162)의 동작, 즉 침끝위치의 검출에 필요한 접촉체(162C)의 하강, 연질부재(162D)의 경도 등을 확인한다. 센서 기구(162)가 정상적으로 동작하는 것을 확인한 후, 복수의 프로브(12A)의 침끝위치의 검출을 실행한다.
복수의 프로브(12A)의 침끝위치를 검출하기 위해서는 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트 브리지(13C)가 일단 대기 위치로 퇴피한 후, 웨이퍼 척(11)이 Z방향의 기준위치로부터 상승하면, 침끝위치 검출 장치(16)의 연질부재(162D)가 복수의 프로브(12A)에 접근해서 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이 연질부재(162D)가 복수의 프로브(12A)와 접촉한다.
웨이퍼 척(11)이 더욱 상승하면, 접촉체(162C)가 연질부재(162D)를 거쳐서 복수의 프로브(12A)에 의해서 압압되어 센서 본체(162A)측으로 하강한다. 이 때, 접촉체(162C)가 제 1 압력으로 탄력적으로 유지되어 있기 때문에, 복수의 프로브(12A)와 연질부재(162D)의 사이에 침압이 작용해도, 복수의 프로브(12A)는 휘는 일 없이, 또 복수의 프로브(12A)가 연질부재(162D)를 손상시키는 일 없이(복수의 프로브(12A)의 침끝이 연질부재(162D)에 전사되는 일 없이) 웨이퍼 척(11)의 상승에 따라, 그 상승분만큼 접촉체(162C)가 제 1 압력으로 유지된 채 센서부(162A)측으로 하강하고, 양자(162A, 162C)간의 거리를 좁혀서 간극을 좁게 한다.
이 때, 센서부(162A)가 접촉체(162C)와의 거리를 감시하고 있고, 접촉체(162C)의 하강에 의해 간극이 변화하면, 센서부(162A)가 간극의 거리를 검출하고, 그 검출 신호를 제어 장치(14)에 송신한다. 이것에 의해, 제어 장치(14)는 연산 처리부(14A)에 있어서 미리 설정되어 있는 간극의 초기값과 센서부(162A)에 의한 검출값을 비교하고, 검출값이 초기값 이하가 된 순간까지의 웨이퍼 척(11)의 기준위치로부터의 상승 거리에 의거하여 연질부재(162D)의 상면의 높이, 환언하면 복수의 프로브(12A)의 침끝위치의 높이를 산출한다. 이와 같이 복수의 프로브(12A)가 휘는 일이 없고, 또 연질부재(162D)를 손상시키는 일도 없이, 접촉체(162C)가 하강하기 시작하기 때문에, 하강하기 시작하는 위치를 복수의 프로브(12A)의 침끝높이로서 고정밀도로 검출할 수 있다. 이와 같이 해서 검출된 복수의 프로브(12A)의 침끝높이는 Z좌표 데이터로서 제어 장치(14)의 기억부(14B)에 저장된다.
연질부재(162D)는 가능한 한 균일한 두께로 형성되어 있지만, 이 연질부재(162D)는 전술한 바와 같이 합성수지에 의해서 형성되어 있기 때문에, 그 두께에 편차가 있어 균일한 두께로 형성하는 데에도 한계가 있고, 또한, 프로브(12A)의 침적을 소거한 후의 평활성이 열화된다. 더욱이, 최근의 프로브 카드(12)는 반도체 웨이퍼(W)의 초미세구조에 따라 극히 미세한 배열 구조를 갖기 때문에, 손상되기 쉬운 경향에 있다. 그 때문에, 프로브(12A)의 침끝위치의 약간의 오차도 프로브 카드(12)의 손상으로 이어지기 쉽다.
그래서, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 침끝위치 검출 장치(16)에 의해서 프로브(12A)의 침끝높이를 검출한 후, 또한, 웨이퍼 척(11)에 부설된 하 부 CCD 카메라(13B)에 의해서 프로브(12A)의 침끝높이를 검출한다. 이 때, 프로브(12A)의 침끝높이는 침끝위치 검출 장치(16)에 의해서 검출되어 있기 때문에, 하부 CCD 카메라(13B)의 초점을 침끝위치 검출 장치(16)에 의해서 검출된 높이를 목표로 해서 프로브(12A)를 탐색하는 것에 의해, 프로브(12A)를 용이하게 검출할 수 있다.
즉, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 미리 침끝위치 검출 장치(16)의 접촉체(162C)상의 연질부재(162D)의 상면높이를 검출한 후, 침끝위치 검출 장치(16)를, 웨이퍼 척(11)을 거쳐서 프로브 카드(12)의 바로 아래까지 이동시킨 후, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 척(11)을 상승시켜 연질부재(162D)에 의해서 복수의 프로브(12A)의 침끝위치를 검출한다. 다음에, 웨이퍼 척(11)을 일단 하강시켜 수평방향으로 이동시키고, 하부 CCD 카메라(13B)로 프로브(12A)를 찾아낸다. 이 때 이미, 프로브(12A)의 침끝위치(x, y, z)는 검출되어 있기 때문에, 그 침끝위치에 하부 CCD 카메라(13B)의 초점을 맞추어 두는 것에 의해, 프로브(12A)를 단시간에 검출할 수 있다. 그리고, 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이 하부 CCD 카메라(13B)에 의해서 예를 들면 미리 등록되어 있는 복수(예를 들면, 4개)의 프로브(12A)의 침끝위치를 검출하는 것에 의해 복수의 프로브(12A)의 침끝높이를 고정밀도로 검출할 수 있다.
그 후, 웨이퍼 척(11)을 일단 Z방향의 기준위치로 되돌린 후, 접촉체(162C)에 부여하는 압력을 제 1 압력에서 제 2 압력으로 전환하고, 재차, 웨이퍼 척(11)이 도 5a에 화살표로 나타내는 바와 같이 상승해서 복수의 프로브(12A)에 접근한 후, 도 5b에 화살표로 나타내는 바와 같이, 연질부재(162D)가 복수의 프로브(12A)와 접촉하고, 오버드라이브한다. 웨이퍼 척(11)이 오버드라이브해도 접촉체(162C)는 제 2 압력으로 유지되어 있어 센서부(162A)측으로 하강하는 일 없이 초기 위치를 유지하기 때문에, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 복수의 프로브(12A)가 연질부재(162D)에 파고들고, 도 6b에 나타내는 바와 같이 연질부재(162D)의 상면에 침적(162F)이 전사된다.
또한, 연질부재(162D)의 상면에 침적(162F)을 형성하는 방법으로서는 상술한 방법 이외에 복수의 프로브(12A)의 침끝높이를 검출한 채의 상태에서, 제 1 압력에서 제 2 압력으로 전환하는 것에 의해서 접촉체(162C)를 초기 위치로 되돌리는 것에 의해서 연질부재(162D)에 침적(162F)을 형성할 수도 있다.
상술한 바와 같이 해서 연질부재(162D)에 침적(162F)을 전사한 후, 웨이퍼 척(11)이 기준위치까지 하강하면, 상부 CCD 카메라(13A)가 얼라인먼트 브리지(13C)를 거쳐서 프로브 센터로 진출한 후, 웨이퍼 척(11)이 기준위치로부터 상승하고, 도 5c 및 도 6b에 나타내는 바와 같이 상부 CCD 카메라(13A)가 연질부재(162D)의 복수의 침적(162F)을 각각 검출한다. 이것에 의해 복수의 프로브(12A)의 복수 개소 또는 필요에 따라 모든 XY위치를 검출할 수 있고, 각각의 XY 좌표 데이터를 기억부(14B)에 저장한다. 이들 일련의 조작에 의해서 복수의 프로브(12A)의 침끝위치, 즉 XYZ 좌표 데이터가 얻어져, 반도체 웨이퍼(W)와 복수의 프로브(12A)의 얼라인먼트에 제공된다.
얼라인먼트를 실행하는 경우에는 웨이퍼 척(11)이 X, Y방향으로 이동하고, 상부 CCD 카메라(13A)가 도 5d에 나타내는 바와 같이 반도체 웨이퍼(W)의 복수 개소에서 복수의 프로브(12A)에 대응하는 전극 패드를 검출하고, 각 전극 패드의 XY 좌표 데이터를 기억부(14B)에 저장한다. 이들 일련의 조작에 의해서, 복수의 프로브(12A)와 반도체 웨이퍼(W)의 전극 패드의 얼라인먼트를 종료한다. 얼라인먼트가 종료한 후, 웨이퍼 척(11)은 검사 개시 위치로 이동하고, 그 위치에서 상승하며, 도 7에 나타내는 바와 같이 최초의 칩의 복수의 전극 패드와 이들에 대응하는 복수의 프로브(12A)를 접촉시켜, 전기적 특성 검사를 실행한다. 이하, 웨이퍼 척(11)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)를 인덱스 이송(index feeding)하여, 반도체 웨이퍼(W)의 모든 칩에 대해 전기적 특성 검사를 실행한다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의하면, 웨이퍼 척(11)에 부설된 침끝위치 검출 장치(16)를 이용하여 복수의 프로브(12A)의 침끝위치를 검출하는 경우, 침끝위치 검출 장치(16)가, 복수의 프로브(12A)의 침끝을 검출하는 센서 기구(162)와, 이 센서 기구(162)에 속하는 승강 가능한 접촉체(162C)를 구비하고, 웨이퍼 척(11)을 거쳐서 침끝위치 검출 장치(16)가 Z방향의 기준위치로부터 상승해서 접촉체(162C)상의 연질부재(162D)가 복수의 프로브(12A)의 침끝과 접촉하고, 또한 웨이퍼 척(11)이 상승하는 것에 의해 복수의 프로브(12A)가 휘는 일 없이 접촉체(162C)가 센서부(162A)측으로 하강하고, 접촉체(162C)가 하강하기 시작하는 위치를 복수의 프로브(12A)의 침끝위치로서 검출하도록 했기 때문에, 복수의 프로브(12A)의 침끝이 초기의 위치를 유지한 상태에서 침끝높이를 고정밀도로 검출할 수 있다. 또한, 어떠한 형태의 프로브(12A)라도 침끝높이를 확실하게 검출할 수 있다.
또한, 침끝위치 검출 장치(16)를 이용하여 복수의 프로브(12A)의 침끝위치를 검출한 후, 또한, 이들 프로브(12A)의 침끝위치를 하부 카메라(13B)에 의해서 검출하고, 이들 프로브(12A)와 이들에 대응하는 복수의 전극 패드의 얼라인먼트를 실행하기 위해, 복수의 프로브(12A)와 이들에 대응하는 전극 패드를 고정밀도로 얼라인먼트할 수 있고, 검사시에는 복수의 프로브(12A)의 침끝높이에 전극 패드를 고정밀도로 접촉시켜 소정의 오버 드라이브로 확실하게 검사를 실행할 수 있다. 따라서, 프로브 카드(12)가 반도체 웨이퍼(W)의 초미세구조에 수반해서 극히 미세한 배열 구조를 갖는 경우에도 프로브 카드(12)를 손상시키는 일 없이, 신뢰성이 높은 검사를 실행할 수 있다.
접촉체(162C)가 연질부재(162D)를 거쳐서 복수의 프로브(12A)와 접촉하고, 그 후 접촉체(162C)가 센서부(162A)측으로 하강할 때에도 복수의 프로브(12A)는 연질부재(162D)를 손상시키지 않기 때문에, 침끝높이의 검출시에 복수의 프로브(12A)의 침끝높이가 초기 위치로부터 변화하는 일 없이, 고정밀도로 검출할 수 있다. 이 때, 접촉체(162C)의 하강 동작을 센서부(162A)에 의해서 검출하도록 하고 있기 때문에, 침끝높이를 또한 고정밀도로 검출할 수 있다.
또한, 얼라인먼트시에는 접촉체(162C)의 초기 위치를 침끝 검출시의 압력보다 높은 압력으로 유지하도록 했기 때문에, 복수의 프로브(12A)를 연질부재(162D)에 접촉시키는 것에 의해, 연질부재(162D)의 상면에 모든 프로브(12A)의 침적(162F)을 확실하게 전사할 수 있다. 따라서, 복수의 프로브(12A)의 모든 침적(162F)을 연질부재(162D)에 전사할 수 있기 때문에, 복수 개소 또는 필요에 따라 모든 프로브(12A)의 침적(162F)에 의거하여 이들 프로브(12A)의 XY 좌표 데이터를 얻고, 대응하는 전극 패드의 XY 좌표 데이터와 정확하게 얼라인먼트할 수 있으며, 이로써 복수 개소 또는 필요에 따라 모든 프로브(12A)와 이들에 대응하는 전극 패드를 정확하게 접촉시켜 신뢰성이 높은 검사를 실행할 수 있다. 또한, 얼라인먼트시에는 복수의 프로브(12A)의 침끝을 연질부재(162D)에 전사하기 때문에, 복잡한 알고리즘을 필요로 하지 않고, 소프트웨어의 개발 비용을 저감할 수 있다.
(제 2 실시형태)
또한, 제 1 실시형태의 프로브 장치(10)에서는 침끝위치 검출 장치(16)의 연질부재(162D)가 반투명의 합성수지에 의해서 형성되어 있다. 또한, 전술과 같이 연질부재(162D)의 두께에 편차가 있어 균일한 두께로 형성하는 데에도 한계가 있으며, 또한, 침적 소거후의 평활성이 열화하고, 또한 프로브(12A)의 침끝 검출시에 프로브(12A)의 침끝이 연질부재(162D)에 꽂힐 염려도 있다. 그 때문에, 프로브(12A)의 침끝위치의 검출 정밀도가 저하한다.
그래서, 본 실시형태의 프로브 장치에서는 도 8에 나타내는 바와 같이, 프로브(12A)의 침끝높이를 검출하기 위해 실린더 기구와, 프로브(12A)의 침적을 전사하는 연질부재(이하, 본 실시형태에서는 「전사 시트」라 함)의 실린더 기구로 분할되어 있는 점에 특징이 있다. 이와 같이 침끝 검출부와 침적 전사부로 나눔으로써, 프로브(12A)의 침끝위치를 더욱 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 실시형태의 프로브 장치는 도 8에 나타내는 바와 같이, 프로브 카드(12)의 복수의 프로브(12A)의 침끝위치를 검출하는 침끝위치 검출 장치(16A)와, 침끝위 치 검출 장치(16A)에 인접하고 또한 복수의 프로브(12A)의 침적을 전사하는 침적 전사 장치(16B)를 구비하고 있다. 그 밖은 제 1 실시형태에 준해서 구성되어 있다.
침끝위치 검출 장치(16A)는 에어 실린더 등의 승강 구동 기구(161)와, 승강 구동 기구(161)를 거쳐서 승강하는 센서 기구(162)를 구비하고, 이하의 점을 제외하고, 제 1 실시형태와 동일한 기구를 가지며, 복수의 프로브(12A)와 항상 일정한 압력으로 탄력적으로 접촉하도록 구성되어 있다. 즉, 본 실시형태에서는 접촉체(162C)는 상면에 연질부재가 없고, 복수의 프로브(12A)가 찔리지 않는 단단한 소재가 노출되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 침끝위치 검출 장치(16A)는 제 1 실시형태와 같이 제 1 압력과 제 2 압력을 전환하는 구조로 되어 있지 않고, 압력 부여 수단에 의해서 제 1 압력에 상당하는 압력으로만 설정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 접촉체(162C)는 가열 수단을 구비하고 있지 않다.
따라서, 접촉체(162C)가 소정의 압력으로 유지되어 있는 상태에서는 웨이퍼 척(11)을 거쳐서 침끝위치 검출 장치(16A)가 웨이퍼 척(11)과 함께 상승하는 것에 의해 그 접촉체(162C)가 복수의 프로브(12A)와 접촉해도 복수의 프로브(12A)가 휘는 일 없이, 복수의 프로브(12A)의 초기의 침끝위치를 유지한 채 접촉체(162C)가 센서부(도시하지 않음)측으로 하강하고, 접촉체(162C)가 하강하기 시작한 웨이퍼 척(11)의 위치가 프로브(12A)의 침끝높이가 된다.
또한, 침적 전사 장치(16B)는 도 8에 나타내는 바와 같이, 실린더 기구(161')와, 이 실린더 기구(161')의 로드를 거쳐서 승강하고 또한 연질부재(162D')를 갖는 접촉체(162C')를 구비하고, 접촉체(162C')가 실린더 기구(161') 를 거쳐서 웨이퍼 척(11)의 상면보다 약간 낮은 대기 위치와 웨이퍼 척(11)의 상면과 대략 동일한 높이의 사이에서 승강하도록 구성되어 있다. 접촉체(162C')가 웨이퍼 척(11)의 상면과 대략 동일 높이에 위치할 때, 프로브 카드(12)의 복수의 프로브(12A)의 침적을 연질부재(162D')의 상면에 전사하도록 하고 있다. 또한, 접촉체(162C')는 가열 수단(도시하지 않음)을 내장하고 있다.
따라서, 본 실시형태에 의하면, 침끝위치 검출 장치(16A)에 의해서 복수의 프로브(12A)의 침끝높이를 검출하고, 침적 전사 장치(16B)에 의해서 복수의 프로브(12A)의 침적을 전사하도록 했기 때문에, 침끝위치 검출 장치(16A)의 불투명한 접촉체(162C)의 상면을 상부 CCD 카메라(13A)에 의해서 촬상함으로써 복수의 프로브(12A)의 침끝높이를 확실하고 또한 고정밀도로 검출할 수 있고, 또한 복수의 프로브(12A)가 접촉체(162C)에 꽂히는 일이 없고, 또한, 연질부재의 두께의 편차나 상면의 요철에 영향을 받는 일 없이, 복수의 프로브(12A)의 침끝높이를 고정밀도로 검출할 수 있다.
(제 3 실시형태 )
본 실시형태의 프로브 장치에 이용되는 침끝위치 검출 장치(26)는 예를 들면 도 9a에 나타내는 바와 같이, 복수의 프로브(12A)의 침끝을 검출하는 센서부(27)를 주체로 구성되어 있다. 센서부(27)는 센서부 본체(271)와, 센서부 본체(271)에 승강 가능하게 마련된 접촉체(272)와, 접촉체(272)에 소정의 압력을 부여하고 접촉체(272)를 센서부 본체(271)로부터 소정 거리만큼 이간시키는 압력 부여 수단(전공 레귤레이터)(273)을 갖고 있다. 이 접촉체(272)는 소정의 압력에 있어서 복수의 프 로브(12A)와의 접촉에 의해 센서부 본체(271)측으로 이동하는 것에 의해 복수의 프로브(12A)의 침끝위치가 검출되도록 구성되어 있다. 또한, 센서부 본체(271)는 소정의 압력에 의해 접촉체(272)를 탄력적으로 지지하는 탄력 지지 기구(실린더 기구)로서 구성되고, 전공 레귤레이터(273)에 의해 실린더 기구의 탄력을 일정값으로 설정하도록 구성되어 있다. 이하에서는, 센서부 본체(271)를 실린더 기구(271)로서 설명한다.
여기서, 실린더 기구(271) 및 전공 레귤레이터(273)에 대해 상세하게 기술한다. 도 9a에 나타내는 바와 같이 실린더 기구(271)와 전공 레귤레이터(273)는 제 1 배관(273A)에 의해서 접속되어 있다. 이 전공 레귤레이터(273)에는 제 1 배관(273A)을 거쳐서 제 1 공기원(273B)이 접속되고, 제 1 공기원(273B)으로부터 전공 레귤레이터(273)를 거쳐서 실린더 기구(271)로 압축공기를 공급한다. 따라서, 전공 레귤레이터(273)는 제 1 공기원(273B)으로부터 실린더 기구(271)의 실린더(274)내에 압축공기를 공급하고, 실린더(274)내의 공기압을 소정의 압력으로 설정한다. 실린더 기구(271)는 전공 레귤레이터(273)에 의해서 설정된 압력으로 접촉체(272)를 탄력적으로 지지한다. 실린더 기구(271)는 웨이퍼 척(11)이 상승할 때에, 복수의 프로브(12A)와 접촉하고, 소정의 압력을 유지한 채 접촉체(272)가 피스톤 로드(275)를 거쳐서 실린더(274)내에서 하강해도 실린더(274)내의 압축공기를 전공 레귤레이터(273)의 배기 구멍으로부터 배기하여, 실린더(274)내의 압력은 항상 초기의 설정압력으로 유지된다.
또한, 실린더 기구(271)는 상술한 바와 같이, 실린더(274)와, 실린더(274)내 에서 축방향으로 소정의 범위에서 왕복 이동하는 피스톤 로드(275)를 구비해서 구성되어 있다. 실린더(274)는 피스톤 로드(275)를 수납하는 하부에 형성된 피스톤 수납부(274A)와, 상부에 형성된 로드 수납부(274B)를 갖고, 피스톤 수납부(274A)와 로드 수납부(274B)가 격벽(274C)에 의해서 기밀 상태를 유지하여 구획되어 있다. 격벽(274C)의 중심부에는 관통구멍이 형성되고, 이 관통구멍을 피스톤 로드(275)의 축경부(reduced diameter portion)가 관통하고 있다. 이 피스톤 로드(275)는 피스톤부(275A)와 로드부(275B)를 갖고, 축경부에 의해서 연결되어 있다.
피스톤 수납부(274A)는 피스톤부(275A)가 축방향으로 소정의 범위내에서 이동할 수 있는 크기로 형성되어 있다. 로드부(275B)는 로드 수납부(274B)내에 수납되고, 로드 수납부(274B)내에서 실질적으로 공기 누출하는 일 없이 축방향으로 접동(슬라이딩)하도록 되어 있다. 피스톤 로드(275)의 축경부는 상술한 바와 같이 격벽(274C)의 중심부에 형성된 관통구멍에서 공기 누출하는 일 없이 접동하도록 관통구멍을 관통하고 있다.
로드부(275B)는 피스톤부(275A)가 피스톤 수납부(274A)의 바닥면에 접촉되어 있을 때에는 상단면이 실린더(274)의 상단면과 일치하는 길이로 형성되어 있고, 도 9a에 나타내는 바와 같이 피스톤부(275A)가 그 수납부(274A)의 상면에 접촉하면 로드부(275B)가 실린더(274)의 상단면으로부터 돌출되고, 접촉체(272)를 실린더(274)로부터 이간시킨다. 로드 수납부(274B)의 로드부(275B)의 바닥면과 격벽(274C)의 사이에는 피스톤 로드(275)를 구동시키기 위한 압축공기가 공급되는 구동용 공간이 형성되어 있다. 실린더(274)의 측면에는 외부로부터 구동용 공간에 도달하는 제 1 관통구멍(274D)이 직경방향으로 형성되고, 이 제 1 관통구멍(274D)에 전공 레귤레이터(273)가 제 1 배관(273A)을 거쳐서 접속되어 있다.
또한, 실린더(274)의 제 1 관통구멍(274D)의 약간 아래쪽에는 피스톤 수납부(274A)에 개구된 제 2 관통구멍(274E)이 직경방향으로 형성되고, 이 제 2 관통구멍(274E)에 피스톤 로드(275)의 현재위치를 검출하기 위한 위치 검출 기구가 접속되어 있다. 위치 검출 기구는 유량계(276), 제 2 배관(276A) 및 제 2 공기원(276B)을 구비하고, 유량계(276)가 제 2 배관(276A)을 거쳐서 제 2 관통구멍(274E)에 연결되며, 제 2 관통구멍(274E)으로부터 피스톤 수납부(274A)내의 피스톤부(275A)의 상면에 노즐(측정자)(도시하지 않음)을 거쳐서 압축공기를 분사하도록 구성되어 있다. 유량계(276)는 피스톤부(275A)의 상면에 대해 분사하는 압축공기의 유량에 의거하여 피스톤부(275A)의 상면과 측정자간의 거리를 검출하도록 구성되어 있다. 즉, 측정자로부터 공급되는 압축공기의 유량은 측정자와 피스톤부(275A) 사이의 거리에 비례해서 증감하는 관계에 있기 때문에, 압축공기의 유량을 유량계(276)에 의해서 측정하면, 그 유량에 의거하여 거리를 고정밀도로 구할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서의 위치 검출 기구는 공기 마이크로 미터로서 구성되어 있다. 위치 검출 기구는 실린더 기구(271)의 피스톤 로드(275)의 현재위치를 감시하도록 구성되어 있다.
예를 들면, 웨이퍼 척(11)이 상승해서 접촉체(272)가 복수의 프로브(12A)와 접촉해서 실린더 기구(271)를 향해 하강하면, 피스톤 로드(275)의 피스톤부(275A)의 상면이 도 9a에 나타내는 상태로부터 도 9b에 나타내는 바와 같이 이간하기 시 작해서 측정자로부터 멀어져 압축공기의 유량이 증가한다. 이 때의 압축공기의 유량을 유량계(276)로 측정하고, 그 측정 신호를 유량계(276)로부터 제어 장치(14)로 출력한다. 제어 장치(14)에는 미리 압축공기의 유량과 거리의 관계가 등록되어 있다. 유량계(276)로부터의 측정 신호가 제어 장치(14)에 입력되면, 제어 장치(14)는 연산 처리부(14A)에 있어서 측정 신호에 의거하여 거리를 구한다. 또한, 제어 장치(14)는 거리가 변화하면, 변화하기 시작한 위치를 복수의 프로브(12A)의 침끝위치로서 검출한다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 있어서도 제 1 실시형태와 마찬가지로 침끝위치 검출 장치(16)에 의해서 확실하게 검출할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서도 접촉체(272)의 상면이 단단하기 때문에, 복수의 프로브(12A)의 침끝위치를 확실하고 또한 고정밀도로 검출할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 각 실시형태에 하등 제한되는 것은 아니고, 필요에 따라 각 구성요소를 적절히 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는 접촉체의 변위를 검출하는 센서부로서는 예를 들면 용량 센서나 레이저 측정기 등의 측정기를 이용할 수 있다.
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피검사체의 전기적 특성 검사를 실행하는 프로브 장치에 적합하게 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 프로브 장치의 일실시형태를 나타내는 구성도.
도 2는 도 1의 프로브 장치에 이용된 침끝위치 검출 장치를 나타내는 측면도.
도 3a 내지 도 3c는 각각 본 발명의 얼라인먼트 방법에 앞서 실행되는 침끝위치 검출 장치의 상면의 높이를 검출하는 공정을 나타내는 공정 설명도.
도 4는 각각 본 발명의 얼라인먼트 방법의 일실시형태의 주요부의 공정을 나타내는 사시도.
도 5a 내지 도 5d는 각각 도 4에 나타내는 공정에 계속해서 실행되는 얼라인먼트 방법을 공정순으로 나타내는 공정 설명도.
도 6a 및 도 6b는 각각 도 5b 및 도 5c에 나타내는 공정을 추출해서 나타낸 도면으로서, 도 6a는 도 5b에 나타내는 침적을 형성하는 공정을 나타내는 단면도, 도 6b는 도 4의 (c)에 나타내는 침적의 XY 좌표를 검출하는 공정을 나타내는 단면도.
도 7은 도 5a 내지 5d에 나타내는 얼라인먼트 공정의 마지막의 공정을 나타내는 공정 설명도.
도 8은 본 발명의 프로브 장치의 다른 실시형태의 주요부를 나타내는 사시도.
도 9a 및 도 9b는 도 1에 나타내는 프로브 장치에 이용되는 다른 침끝위치 검출 장치를 나타내는 설명도로서, 도 9a는 접촉체가 상승하는 상태를 나타내는 블 럭도, 도 9b는 접촉체가 센서부를 향해 하강하는 상태를 나타내는 단면도.
도 10a 내지 도 10g는 각각 종래의 얼라인먼트 방법을 공정순으로 설명하기 위한 설명도.
도면의 주요부분에 관한 부호의 설명
10: 프로브 장치 11: 웨이퍼 척
12: 프로브 카드 12A: 프로브
13A: 상부 CCD 카메라(제 1 촬상 수단)
13B: 하부 CCD 카메라(제 2 촬상 수단)
16, 16A, 26: 침끝위치 검출 장치 16B: 침적 전사 장치
161': 승강 구동 기구 162: 센서부
162A, 271: 센서부 본체 162C, 162C', 272: 접촉체
162D, 162D': 연질부재 271: 실린더 기구(탄력 지지 기구)
273: 전공 레귤레이터(압력 부여 수단)
W: 반도체 웨이퍼

Claims (12)

  1. 이동 가능한 탑재대상의 피검사체와 복수의 프로브를 전기적으로 접촉시켜 상기 피검사체의 전기적 특성 검사를 실행함에 있어서, 상기 탑재대의 위쪽으로 이동 가능하게 배치되고 또한 상기 피검사체를 촬상하는 제 1 촬상 수단, 상기 탑재대에 부설되고 또한 상기 프로브를 촬상하는 제 2 촬상 수단, 및 상기 탑재대에 부설되고 또한 상기 복수의 프로브의 침끝을 검출하는 침끝위치 검출 장치를 이용하여 상기 피검사체와 상기 복수의 프로브를 얼라인먼트하는 방법으로서,
    상기 침끝위치 검출 장치를 이용하여 상기 복수의 프로브의 침끝위치를 검출하는 A공정과,
    상기 제 2 촬상 수단을 이용하여 상기 침끝위치 검출 장치에서 검출된 상기 복수의 프로브의 침끝위치를 검출하는 B공정과,
    상기 침끝위치 검출 장치에 장착된 연질부재와 상기 복수의 프로브를 접촉시켜 상기 연질부재에 상기 복수의 프로브의 침적(針跡)을 전사하는 C공정과,
    상기 제 1 촬상 수단을 이용하여 상기 연질부재에 형성된 상기 복수의 프로브의 침적을 검출하는 D공정과,
    상기 제 1 촬상 수단을 이용하여 상기 복수의 프로브에 대응하는 상기 피검사체의 검사용의 전극을 검출하는 E공정을 구비한 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 침끝위치 검출 장치는 상기 복수의 프로브의 침끝을 검출하는 센서부와, 이 센서부에 속하는 승강 가능한 접촉체를 구비하고 있고,
    상기 A공정은
    상기 탑재대를 거쳐서 상기 침끝위치 검출 장치가 이동해서 상기 접촉체를 상기 복수의 프로브의 침끝과 접촉시키는 제 1 공정과,
    상기 탑재대의 가일층의 이동에 의해 상기 복수의 프로브를 휘는 일 없이 상기 접촉체를 상기 센서부측으로 이동시키는 제 2 공정과,
    상기 접촉체가 이동하기 시작하는 위치를 상기 복수의 프로브의 침끝위치로서 검출하는 제 3 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 공정에서는 상기 복수의 프로브는 상기 연질부재를 손상시키지 않는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 공정에서는 상기 접촉체의 현재위치를 변위 센서에 의해서 검출하 는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 공정에서는 상기 변위 센서의 검출 결과에 의거하여 상기 복수의 프로브의 침끝위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
  6. 피검사체와 복수의 프로브를 전기적으로 접촉시켜 상기 피검사체의 전기적 특성 검사를 실행함에 있어서, 상기 복수의 프로브의 침끝의 위치를 검출하기 위해 이용되는 침끝위치 검출 장치로서,
    상기 침끝위치 검출 장치는 상기 복수의 프로브의 침끝을 검출하는 센서부를 구비하고,
    상기 센서부는 센서부 본체와, 상기 센서부 본체에 승강 가능하게 마련된 접촉체와, 상기 접촉체에 소정의 압력을 부여하고 상기 접촉체를 상기 센서부 본체로부터 소정 거리만큼 이간시키는 압력 부여 수단을 갖고,
    상기 센서부 본체는 상기 압력 부여 수단에 의해서 부여된 상기 소정의 압력으로 상기 접촉체를 탄력적으로 지지하는 탄력 지지 기구를 갖고,
    상기 접촉체는 상기 소정의 압력에 있어서 상기 복수의 프로브와의 접촉에 의해 상기 센서부 본체측으로 하강해서 상기 복수의 프로브의 침끝위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 침끝위치 검출 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 접촉체의 현재위치를 검출하는 변위 센서를 갖는 것을 특징으로 하는 침끝위치 검출 장치.
  8. 피검사체를 탑재하는 이동 가능한 탑재대와, 이 탑재대의 위쪽에 배치된 복수의 프로브와, 이들 프로브의 침끝위치를 검출하도록 상기 탑재대에 마련된 침끝위치 검출 장치를 구비한 프로브 장치로서,
    상기 침끝위치 검출 장치는 상기 복수의 프로브의 침끝을 검출하는 센서부를 구비하고,
    상기 센서부는 센서부 본체와, 상기 센서부 본체에 승강 가능하게 마련된 접촉체와, 상기 접촉체에 소정의 압력을 부여하고 상기 접촉체를 상기 센서부 본체로부터 소정 거리만큼 이간시키는 압력 부여 수단을 갖고,
    상기 센서부 본체는 상기 압력 부여 수단에 의해서 부여된 상기 소정의 압력으로 상기 접촉체를 탄력적으로 지지하는 탄력 지지 기구를 갖고,
    상기 접촉체는 상기 소정의 압력에 있어서 상기 복수의 프로브와의 접촉에 의해 상기 센서부 본체측으로 하강해서 상기 복수의 프로브의 침끝위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 탑재대에, 상기 복수의 프로브의 침적을 전사하는 침적 전사 장치를 마련한 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 접촉체의 현재위치를 검출하는 변위 센서를 갖는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 침적 전사 장치는 착탈 자유로운 연질부재를 갖는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  12. 제 9 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 침적 전사 장치는 상기 연질부재가 착탈 자유롭게 부착된 접촉체와, 상 기 접촉체를 승강 가능하게 지지하는 승강 구동 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
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