KR20190074966A

KR20190074966A - 프로버

Info

Publication number: KR20190074966A
Application number: KR1020180159007A
Authority: KR
Inventors: 신지로 와타나베
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2019-06-28
Also published as: US20190187180A1; TW201937176A; CN109950164A; JP2019110259A

Abstract

본 발명은, 웨이퍼의 전극과 프로브의 정확한 위치 정렬을 보다 확실하게 행할 수 있는 프로버를 제공한다. 프로버는, 웨이퍼에 형성된 전극에 프로브를 접촉시켜, 웨이퍼의 검사를 행하는 것이며, 전극과 프로브의 상대적인 위치 정렬을 행하기 위해서 프로브를 촬상하는 하부 촬상 유닛(20)과, 하부 촬상 유닛(20)과는 별도로 설치되고, 하부 촬상 유닛(20)의 높이의 기준이 되는 기준면으로부터의 프로브의 선단의 높이를 검출하는 높이 검출 유닛(30)과, 높이 검출 유닛(30)에서의 검출 결과에 기초하여, 프로브의 선단과 하부 촬상 유닛(20)의 거리를 조정함과 함께, 상기 거리가 조정된 후의 하부 촬상 유닛(20)에서 촬상한 프로브의 촬상 데이터에 기초하여, 프로브의 선단과 하부 촬상 유닛(20)의 거리를 보정하는 Z 방향 이동 유닛(13)을 구비한다.

Description

프로버{PROBER}

본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 웨이퍼에 형성된 전극에 프로브를 접촉시켜, 상기 웨이퍼의 검사를 행하는 프로버에 관한 것이다.

반도체 제조 프로세스에서는, 반도체 웨이퍼 상에 소정의 회로 패턴을 갖는 다수의 반도체 디바이스가 형성된다. 형성된 반도체 디바이스는, 전기적 특성 등의 검사가 행하여져, 양품과 불량품으로 선별된다. 반도체 디바이스의 전기적 특성의 검사는, 각 반도체 디바이스가 분할되기 전의 반도체 웨이퍼의 상태에서, 프로버를 사용해서 행하여진다. 프로버에는, 다수의 프로브를 갖는 프로브 카드가 설치되어 있다. 프로버를 사용한 검사에서는, 프로브 카드에 설치된 각 프로브가 적재대 상의 웨이퍼 표면의 전극에 접촉하도록, 프로브와 전극을 위치 정렬하고 나서, 프로브 카드와 웨이퍼를 근접시킨다. 그리고, 각 전극에 프로브를 적당한 침압으로 접촉시킨 상태에서, 각 프로브를 통해서 웨이퍼, 즉 반도체 디바이스에 전기 신호를 공급하고, 각 프로브를 통해서 반도체 디바이스로부터 출력된 전기 신호에 기초하여, 당해 반도체 디바이스가 불량품인지 여부를 선별한다.

상술한 바와 같은 프로버에서는, 적절한 침압으로 프로브를 웨이퍼 표면의 전극에 접촉시키는 것 등을 목적으로, 프로브의 선단의 높이를 검출한다. 프로브의 선단의 높이의 검출 방법으로서, 프로브와 전극의 위치 정렬용 카메라로 프로브의 선단을 촬상하여, 촬상 결과로부터 프로브의 선단 높이를 산출하는 방법이 있다.

또한, 특허문헌 1의 프로버에서는, 프로브와 접촉하는 하중 센서가 웨이퍼의 적재대 측방에 설치되어 있고, 하중 센서를 이동시킴으로써 하중 센서와 프로브를 접촉시켜, 하중 센서의 이동량에 기초하여 프로브의 선단의 높이를 검출한다. 그리고, 이 특허문헌 1의 프로버에서는, 하중 센서로 검출한 프로브의 선단의 높이에 기초한 높이로, 프로브와 전극의 위치 정렬용 카메라를 이동시켜, 해당 카메라에서의 촬상 결과에 기초하여, 프로브와 전극의 위치 정렬을 행한다.

일본 특허 제4451416호

그러나, 특허문헌 1과 같이, 하중 센서로 검출한 프로브의 선단의 높이에 기초한 높이로 상기 위치 정렬용 카메라를 이동시킴과 함께, 해당 카메라에서의 촬상 결과에 기초하여 프로브와 전극의 위치 정렬을 행하는 경우, 정확하게 위치 정렬을 행할 수 없는 경우가 있다. 구체적으로는, 프로브 카드에는 복수의 프로브가 설치되어 있고, 프로브 카드가 기울어져 있을 경우 등에는, 하중 센서로 검출되는 것은 가장 아래에 위치하는 프로브의 선단이다. 또한, 프로브 카드가 기울어져 있지 않은 경우에도, 제조 오차에 의해 각 프로브의 선단 위치에 편차가 있다. 따라서, 카메라의 위치를, 하중 센서로 검출한 프로브의 선단의 높이에 기초한 위치, 예를 들어 상기 검출한 높이로부터 당해 카메라의 워킹 디스턴스분만큼 이격된 위치로 하면, 카메라의 촬상 대상의 프로브에 따라서는 대폭 핀트에서 어긋나 당해 프로브의 위치를 정확하게 검출할 수 없기 때문에, 프로브와 전극의 위치 정렬을 정확하게 행할 수 없다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 웨이퍼의 전극과 프로브의 정확한 위치 정렬을 보다 확실하게 행할 수 있는 프로버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하는 본 발명은, 웨이퍼에 형성된 전극에 프로브를 접촉시켜 검사를 행하는 프로버이며, 상기 웨이퍼의 전극과 상기 프로브의 상대적인 위치 정렬을 행하기 위해서 상기 프로브의 선단 위치를 검출하는 프로브 위치 검출 카메라와, 상기 프로브 위치 검출 카메라와는 별도로 설치되고, 상기 프로브 위치 검출 카메라의 높이의 기준이 되는 기준면으로부터의 상기 프로브의 선단의 높이를 검출하는 프로브 높이 검출기와, 상기 프로브 높이 검출기에서의 검출 결과에 기초하여, 상기 프로브의 선단과 상기 프로브 위치 검출 카메라의 거리를 조정하는 조정 기구와, 상기 조정 기구에 의해 상기 거리가 조정된 후의 상기 프로브 위치 검출 카메라로 촬상한 상기 프로브의 촬상 데이터에 기초하여, 상기 프로브의 선단과 상기 프로브 위치 검출 카메라의 거리를 보정하는 보정 기구를 구비할 수 있다.

본 발명에 따르면, 프로브의 선단과 프로브 위치 검출 카메라의 거리가 프로브 높이 검출기에서의 검출 결과에 기초한 값으로 되는 위치로 조정된 프로브 위치 검출 카메라로, 프로브를 촬상하고, 그 촬상 데이터에 기초하여, 프로브의 선단과 프로브 위치 검출 카메라의 거리를 보정하기 위해서, 합초도가 높은 촬상 결과에 기초하여, 프로브와 전극의 위치 정렬을 행할 수 있다.

상기 프로브 높이 검출기는, 높이 방향으로 이동 가능하게 구성되어 상기 프로브의 선단에 접촉하는 접촉부를 포함하고, 상기 기준면으로부터의 상기 프로브의 선단의 높이는, 상기 접촉부에 상기 프로브의 선단이 접촉했을 때의 당해 접촉부의 높이이어도 된다.

상기 조정 기구는, 상기 프로브의 선단과 상기 프로브 위치 검출 카메라의 거리가 미리 정해진 상기 프로브 위치 검출 카메라의 워킹 디스턴스로 되도록 조정해도 된다.

상기 보정 기구는, 상기 프로브 위치 검출 카메라에 의해 캡쳐된 서로 상이한 복수의 프로브의 촬상 데이터에 기초하여, 상기 프로브의 선단과 상기 프로브 위치 검출 카메라의 거리를 보정해도 된다.

1개의 기구가, 상기 조정 기구로서 기능함과 함께 상기 보정 기구로서 기능해도 된다.

다른 관점에 의한 본 발명은, 웨이퍼에 형성된 전극에 프로브를 접촉시켜 검사를 행하는 프로버이며, 상기 프로브의 선단 위치를 검출하는 프로브 위치 검출 카메라와, 상기 프로브 위치 검출 카메라의 높이의 기준이 되는 기준면으로부터의 상기 프로브의 선단의 높이를 검출하는 프로브 높이 검출기와, 상기 프로브 높이 검출기에서의 검출 결과에 기초하여, 상기 프로브의 선단과 상기 프로브 위치 검출 카메라의 거리를 조정하는 조정 기구와, 상기 프로브 위치 검출 카메라에서의 검출 결과에 기초하여, 상기 조정 기구에 의해 상기 거리가 조정된 후의 상기 프로브의 선단과 상기 프로브 위치 검출 카메라의 거리를 보정하는 보정 기구를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 프로버에 의하면, 보다 정확하게 위치 정렬을 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 프로버의 외관 구성을 도시하는 사시도이다.
도 2는 프로버가 구비하는 본체의 내부 구조의 개략을 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 처리의 촬상 유닛들에 대한 위치 정렬 공정의 설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 처리의 높이 검출 유닛 높이 취득 공정의 설명도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 처리의 프로브 선단 높이 검출 공정의 설명도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 처리의 대략적인 위치 결정 공정의 설명도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 처리의 고정밀도 위치 결정 공정의 설명도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 처리의 고정밀도 위치 결정 공정의 다른 설명도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 처리의 전극 위치 정보 취득 공정의 설명도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 처리의 전기적 검사 공정의 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 요소에 있어서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 프로버(100)의 외관 구성을 도시하는 사시도이다. 도 2는, 도 1의 프로버(100)가 구비하는 후술하는 본체(1)의 내부 구조의 개략을 도시하는 사시도이다.

프로버(100)는, 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스 등의 디바이스(도시하지 않음)의 전기적 특성의 검사를 행하는 것이다. 프로버(100)는, 도 1에 도시한 바와 같이 본체(1)와, 이 본체(1)에 인접해서 배치되는 로더부(2)와, 본체(1)를 덮도록 배치되는 테스트 헤드(3)를 구비하고 있다.

본체(1)는, 내부가 공동의 하우징이며, 웨이퍼(W)를 적재하는 스테이지(5)를 수용한다. 본체(1)의 천장부(1a)에는, 개구부(1b)가 형성되어 있다. 개구부(1b)는, 스테이지(5)에 적재된 웨이퍼(W)의 상방에 위치하고 있고, 이 개구부(1b)에, 대략 원판 형상의 프로브 카드 홀더(도시하지 않음)가 걸림 결합한다. 이 프로브 카드 홀더는, 도 2의 원판 형상의 프로브 카드(4)를 유지하는 것이며, 프로브 카드(4)는, 이 프로브 카드 홀더에 의해, 스테이지(5)에 적재된 웨이퍼(W)와 대향해서 배치된다.

로더부(2)는, 반송 용기인 FOUP(Front Opening Unified Pod)(도시하지 않음)에 수용되어 있는 웨이퍼(W)를 취출해서 본체(1)의 스테이지(5)에 반송한다. 또한, 로더부(2)는, 디바이스의 전기적 특성의 검사가 종료된 웨이퍼(W)를 스테이지(5)로부터 수취하여, FOUP에 수용한다.

테스트 헤드(3)는, 직육면체 형상을 갖고, 본체(1)에 설치된 힌지 기구(6)에 의해 상측 방향으로 회동 가능하게 구성되어 있다. 테스트 헤드(3)는, 상방으로부터 본체(1)를 덮은 상태에서, 도시하지 않은 콘택트 링을 통해서 프로브 카드(4)와 전기적으로 접속된다. 테스트 헤드(3)는, 프로브 카드(4)로부터 전송되는 디바이스의 전기적 특성을 나타내는 전기 신호를 측정 데이터로서 기억함과 함께, 측정 데이터에 기초하여 디바이스의 전기적인 결함의 유무를 판정하는 기능을 갖고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 스테이지(5)는, 베이스(10) 상에 배치되어 있고, 도면 중의 X 방향을 따라서 이동하는 X 방향 이동 유닛(11)과, 도면 중의 Y 방향을 따라서 이동하는 Y 방향 이동 유닛(12)과, 도면 중에 도시하는 Z 방향을 따라서 이동하는 Z 방향 이동 유닛(13)을 갖고 있다.

X 방향 이동 유닛(11)은, X 방향으로 연신되는 가이드 레일(14)을 따라, 볼 나사(11a)의 회동에 의해 스테이지(5)를 X 방향으로 고정밀도로 이동시킨다. 볼 나사(11a)는, 모터(도시하지 않음)에 의해 회동된다. 또한, 이 모터에 조합된 인코더(도시하지 않음)에 의해 스테이지(5)의 이동량의 검출이 가능하게 되어 있다.

Y 방향 이동 유닛(12)은, Y 방향으로 연신되는 가이드 레일(15)을 따라, 볼 나사(12a)의 회동에 의해 스테이지(5)를 Y 방향으로 고정밀도로 이동시킨다. 볼 나사(12a)는, 모터(12b)에 의해 회동된다. 또한, 이 모터(12b)에 조합된 인코더(12c)에 의해 스테이지(5)의 이동량의 검출이 가능하게 되어 있다.

이상의 구성에 의해, X 방향 이동 유닛(11)과 Y 방향 이동 유닛(12)은, 스테이지(5)를, 수평면을 따라서, 서로 직교하는 X 방향과 Y 방향으로 이동시킨다.

Z 방향 이동 유닛(13)은, 도시하지 않은 모터 및 인코더를 갖고, 스테이지(5)를 Z 방향을 따라서 상하로 이동시킴과 함께, 그 이동량을 검출할 수 있게 되어 있다. Z 방향 이동 유닛(13)은, 스테이지(5)를 프로브 카드(4)를 향해서 이동시켜, 웨이퍼(W)에 형성되어 있는 디바이스의 전극과 프로브를 맞닿게 한다. 또한, 스테이지(5)는, 도시하지 않은 모터에 의해, Z 방향 이동 유닛(13) 상에 있어서, 도면 중의 θ 방향으로 회전 가능하게 배치되어 있다. 이 Z 방향 이동 유닛(13)은, 후술하는 높이 검출 유닛(30)에서의 검출 결과에 기초하여, 후술하는 프로브(4a)와 후술하는 하부 촬상 유닛(20)의 거리를 조정하고, 또한 조정된 후의 프로브(4a)와 하부 촬상 유닛(20)의 거리를, 하부 촬상 유닛(20)에서의 검출 결과에 기초해서 보정한다.

프로브 카드(4)는, 스테이지(5)와 대향하는 면에 다수의 프로브(4a)(도 5 참조)를 구비하고 있다. 프로버(100)에서는, 스테이지(5)를 수평 방향(X 방향, Y 방향, θ 방향) 및 연직 방향(Z 방향)으로 이동시킴으로써, 프로브 카드(4) 및 웨이퍼(W)의 상대 위치를 조정하여, 웨이퍼(W)에 형성된 디바이스의 패드 등의 전극과 프로브(4a)를 맞닿게 한다. 테스트 헤드(3)는, 프로브 카드(4)의 각 프로브(4a)를 통해서 디바이스에 검사 전류를 흘린다. 프로브 카드(4)는, 디바이스의 전기적 특성을 나타내는 전기 신호를 테스트 헤드(3)에 전송한다. 테스트 헤드(3)는, 전송된 전기 신호를 측정 데이터로서 기억하고, 검사 대상의 디바이스 전기적인 결함의 유무를 판정한다. 또한, 프로브(4a)는, 디바이스의 전극에 맞닿아 전기적으로 접속하는 것이라면, 어떤 형상이어도 된다.

또한, 본체(1)의 내부에는, 하부 촬상 유닛(20)과, 높이 검출 유닛(30)이 배치되어 있다.

하부 촬상 유닛(20)은, 프로브 카드(4)에 형성된 프로브(4a)를 촬상한다. 이 하부 촬상 유닛(20)은, 예를 들어 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 카메라나 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 등으로 구성되는 카메라(도시하지 않음)와, 상기 카메라의 촬상 대상으로부터 당해 카메라에 광을 유도하는 광학계(도시하지 않음)를 갖는다. 하부 촬상 유닛(20)은, 상기 카메라에 의해, 프로브 카드(4)에 형성된 프로브(4a)를 촬상하고, 그 화상 데이터, 즉 촬상 데이터를 생성한다. 생성된 촬상 데이터는, 예를 들어 웨이퍼(W) 상의 전극과 프로브(4a)의 위치 정렬에 사용된다. 바꾸어 말하면, 하부 촬상 유닛(20)은, 웨이퍼(W)에 형성된 전극과 프로브(4a)의 상대적인 위치 정렬을 행하기 위해서 프로브 카드(4)에 형성된 프로브(4a)의 선단 위치를 검출하는 프로브 위치 검출 카메라로서 기능한다. 또한, 하부 촬상 유닛(20)에서 생성된 촬상 데이터는 후술하는 제어부(7)에 출력된다.

높이 검출 유닛(30)은, 하부 촬상 유닛(20)과는 별도로 설치되고, 해당 하부 촬상 유닛(20)의 높이의 기준이 되는 기준면으로부터의 프로브(4a)의 선단의 높이를 검출하기 위한 프로브 높이 검출기이다. 높이 검출 유닛(30)은, 프로브(4a)의 침압을 검출하는 접촉부로서의 하중 센서(31)와, 해당 하중 센서(31)를 지지하는 지지대(32)와, 하중 센서(31)를 Z축 방향을 따라서 이동시키는, 즉 승강시키는 승강 기구(33)를 갖는다. 또한, 높이 검출 유닛(30)의 하중 센서(31)에서의 검지 결과는 후술하는 제어부(7)에 출력된다.

상술한 하부 촬상 유닛(20) 및 높이 검출 유닛(30)은, 스테이지(5)에 고정되어 있어, 스테이지(5)와 함께 X 방향, Y 방향 및 Z 방향으로 이동한다.

또한, 본체(1)의 내부에는, 연직 방향에 관한 스테이지(5)와 프로브 카드(4)의 사이의 위치에, 상부 촬상 유닛(40)이 배치되어 있다. 상부 촬상 유닛(40)은, 스테이지(5) 상에 적재된 웨이퍼(W)에 형성된 디바이스의 전극 등을 촬상한다. 상부 촬상 유닛(40)은, 도시하지 않은 구동부에 의해, 도 2의 Y 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.

상부 촬상 유닛(40)은, 웨이퍼(W) 등을 촬상하는 것이다. 이 상부 촬상 유닛(40)은, CMOS 카메라나 CCD 카메라 등으로 구성되는 카메라(도시하지 않음)와, 상기 카메라의 촬상 대상으로부터 당해 카메라에 광을 유도하는 광학계(도시하지 않음)를 갖는다. 상부 촬상 유닛(40)은, 상기 카메라에 의해, 웨이퍼(W) 표면에 형성된 디바이스의 전극을 촬상하고, 그 화상 데이터를 생성한다. 생성된 화상 데이터는 후술하는 제어부(7)에 출력된다.

또한, 프로버(100)는, 당해 프로버(100)의 제어를 행하는 제어부(7)를 구비한다. 제어부(7)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 상술한 각 촬상 유닛(20, 40)이나 높이 검출 유닛(30), 각 이동 유닛(11 내지 13) 등을 제어하고, 프로버(100)에서의 웨이퍼(W)의 전극과 프로브(4a)의 위치 정렬 처리를 포함하는 웨이퍼(W)의 검사 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어부(7)에 인스톨된 것이어도 된다.

이어서, 도 3 내지 도 10을 참조하면서, 프로버(100)를 사용한 웨이퍼(W)에 대한 검사 처리의 일례에 대해서 설명한다. 도 3 내지 도 10은, 본 실시 형태의 검사 처리의 각 공정을 설명하는 설명도이다. 도 3 내지 도 10에서는, 스테이지(5), 하부 촬상 유닛(20), 검출 유닛(30), 상부 촬상 유닛(40), 프로브 카드(4)(프로브(4a)) 및 웨이퍼(W)의 위치 관계를 모식적으로 도시하고 있다.

(1. 웨이퍼 반송 공정)

본 실시 형태의 검사 처리에서는, 예를 들어 먼저, 로더부(2)의 FOUP로부터 웨이퍼(W)를 취출해서 스테이지(5)에 반송한다. 도시는 생략하지만, 웨이퍼(W)의 표면에는, 전기적 검사의 대상이 되는 디바이스가 형성되어 있다.

(2. 촬상 유닛들에 대한 위치 정렬 공정)

이어서, 하부 촬상 유닛(20)과 상부 촬상 유닛(40)의 위치 정렬을 행한다. 구체적으로는, 먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 상부 촬상 유닛(40) 및 하부 촬상 유닛(20)을 프로브 센터, 즉, 프로브 카드(4)의 중심의 바로 아래로 이동시킨다. 그리고, 스테이지(5)를 통해서 하부 촬상 유닛(20)을 이동시켜, 도시하지 않은 타깃 마크 등을 사용하여, 하부 촬상 유닛(20)의 합초면과 상부 촬상 유닛(40)의 합초면을 일치시킨다. 이에 의해, 하부 촬상 유닛(20)과 상부 촬상 유닛(40)의 위치 정렬이 완료된다. 위치 정렬 완료 후의 스테이지(5)의 X, Y, Z 좌표는 도시하지 않은 기억부에 기억된다.

(3. 프로브 높이 검출 공정)

계속해서, 높이 검출 유닛(30)을 사용한 프로브 카드(4)의 프로브(4a)의 기준면으로부터의 높이의 검출이 행하여진다. 또한, 상기 기준면은, 하부 촬상 유닛(20) 등의 높이의 기준이 되는 면이며, 예를 들어 스테이지(5)가 설치되어 있는 X 방향 이동 유닛(11)의 상면이다. 이하의 설명에서, 기준면은 X 방향 이동 유닛(11)의 상면을 의미한다. 단, 기준면은, 이 예에 한정되지 않고, 예를 들어 프로브 카드(4)의 하면이어도 되고, 프로브(4a)와 스테이지(5)가 접촉할 때의 해당 스테이지(5)의 상면이어도 되고, 하부 촬상 유닛(20) 등의 높이의 기준이 되는 면이라면, 특별히 한정되지 않는다.

(3.1. 높이 검출 유닛 높이 취득 공정)

프로브 높이 검출 공정에서는 먼저, 프로브(4a)의 높이를 검출하는 위치(이하, 높이 검출 위치)에 높이 검출 유닛(30)을 이동시켜, 해당 높이 검출 위치에서의 높이 검출 유닛(30)의 상면의 기준면으로부터의 높이를 검출한다. 구체적으로는, 도 4에 도시한 바와 같이, 스테이지(5)를 통해서 높이 검출 유닛(30)을, 프로브 센터에 위치하는 상부 촬상 유닛(40)의 바로 아래로 이동시킨다. 이와 함께, 승강 기구(33)를 통해서 높이 검출 유닛(30)의 하중 센서(31)를 상단까지 상승시켜, 하중 센서(31)의 상면을 스테이지(5)의 상면보다 높게 위치시킨다. 그 후, 스테이지(5)를 통해서 높이 검출 유닛(30)을 승강시켜, 상부 촬상 유닛(40)의 초점이 하중 센서(31)의 상면에 맞도록 한다. 이때의 스테이지(5)의 Z 좌표가, 하중 센서(31)의 상면의 기준면으로부터의 높이로서, 기억부에 기억된다.

(3.2. 프로브 선단 높이 검출 공정)

상기 높이 검출 유닛 높이 취득 공정에 이어, 프로브(4a)의 선단의 높이를, 높이 검출 유닛(30)을 사용해서 검출한다. 구체적으로는, 도 5에 도시한 바와 같이, 상부 촬상 유닛(40)을 프로브 센터로부터 퇴피시킨 후, 프로브 센터에 위치하는 하중 센서(31)를 스테이지(5)를 통해서 상승시켜, 하중 센서(31)의 상면을 프로브(4a)의 선단에 접촉시킨다. 접촉함으로써 하중 센서(31)에서 소정의 하중이 검출되면, 하중 센서(31)의 상승은 정지된다. 제어부(7)는, 이때의 스테이지(5)의 Z 좌표와, 높이 검출 유닛 높이 취득 공정에서 취득한 높이 검출 유닛(30)의 높이에 기초하여, 프로브(4a)의 선단의 기준면으로부터의 높이를 산출한다.

(4. 하부 촬상 유닛 위치 결정 공정)

그리고, 프로브(4a)의 선단에 대한 하부 촬상 유닛(20)의 Z축 방향에 따른 위치 결정을 행한다.

(4.1. 대략적인 위치 결정 공정)

하부 촬상 유닛 위치 결정 공정에서는, 먼저, 높이 검출 유닛(30)에서의 검출 결과에 기초하여, 구체적으로는, 높이 검출 유닛(30)에서의 검출 결과를 사용해서 프로브(4a)의 선단의 기준면으로부터의 높이에 기초하여, 하부 촬상 유닛(20)의 Z축 방향에 따른 조 위치 결정을 행한다. 예를 들어, 먼저, 도 6에 도시하는 바와 같이, 승강 기구(33)를 통해서 하중 센서(31)를 하강시킴과 함께, 스테이지(5)를 통해서 하부 촬상 유닛(20)을 프로브 센터로 이동시킨다. 이때, 스테이지(5)를 통해서 하부 촬상 유닛(20)은 상방으로도 이동된다. 그리고, 프로브 선단 높이 검출 공정에서 산출된 프로브(4a)의 선단의 기준면으로부터의 높이에 기초하여, 프로브(4a)(예를 들어 프로브 카드(4)의 중심에 위치하는 프로브(4a))의 선단과 하부 촬상 유닛(20)의 거리가 하부 촬상 유닛(20)의 미리 기억된 워크 디스턴스와 일치하도록 한다.

(4.2. 고정밀도 위치 결정 공정)

이어서, 하부 촬상 유닛(20)에서의 촬상 결과에 기초하여, 프로브(4a)의 선단과 하부 촬상 유닛(20)의 거리를 보정하여, 프로브(4a)의 선단에 대한 하부 촬상 유닛(20)의 Z축 방향에 따른 고정밀도의 위치 결정을 행한다. 구체적으로는, 먼저, 도 7에 도시하는 바와 같이, 스테이지(5)를 통해서 하부 촬상 유닛(20)을 XY 평면 내에서 이동시켜, 복수의 프로브(4a) 중 미리 정해진 프로브(4a)(도의 예에서는 일단부의 프로브(4a))를 하부 촬상 유닛(20)에서 촬상한다. 그리고, 그 촬상 데이터에 기초하여, 구체적으로는, 그 촬상 화상의 합초도에 기초하여, 상기 미리 정해진 프로브(4a)의 선단과 하부 촬상 유닛(20)의 거리를 산출한다. 또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 스테이지(5)를 통해서 하부 촬상 유닛(20)을 XY 평면 내에서 이동시켜, 복수의 프로브(4a) 중 다른 프로브(4a)(도의 예에서는 타단부의 프로브(4a))를 하부 촬상 유닛(20)에서 촬상한다. 그 촬상 데이터에 기초하여, 상기 다른 프로브(4a)의 선단과 하부 촬상 유닛(20)의 거리를 산출한다.

그리고, 상기 미리 정해진 프로브(4a)의 선단과 하부 촬상 유닛(20)의 거리와, 상기 다른 프로브(4a)의 선단과 하부 촬상 유닛(20)의 거리를 평균한다. 그리고 또한, 스테이지(5)를 통해서 하부 촬상 유닛(20)을 Z 방향으로 이동시켜, 프로브 카드(4)의 중심에 위치하는 프로브(4a)의 선단과 하부 촬상 유닛(20)의 거리가, 상술한 평균한 값이 되도록 보정한다. 이때의 스테이지(5)의 Z 좌표와 하부 촬상 유닛(20)의 워킹 디스턴스로부터, 프로브(4a)의 선단의 기준면으로부터의 높이가 재산출된다.

또한, 본 예에서는, 고정밀도 위치 결정 공정에서, 복수의 프로브(4a) 중 2개를 촬상하여 그 촬상 결과를 프로브(4a)의 선단의 기준면으로부터의 높이의 재산출에 사용하고 있지만, 1개 또는 3개 이상의 프로브(4a)를 촬상하여 그 촬상 결과에 기초해서 상기 재산출을 행하도록 해도 된다.

(5. 프로브 XY 위치 정보 취득 공정)

상기 고정밀도 위치 결정 공정 후, 하부 촬상 유닛(20)에 의해 프로브(4a)의 XY 평면 내에서의 위치를 검출한다. 구체적으로는, 스테이지(5)를 통해서 하부 촬상 유닛(20)을 XY 평면 내에서 이동시켜, 프로브(4a)와 웨이퍼(W)의 전극의 위치 정렬의 기준이 되는 프로브(4a)(이하, 기준 프로브(4a))의 중심과 하부 촬상 유닛(20)의 촬상 화상에서의 중심이 일치하도록 한다. 이때의 스테이지(5)의 X 좌표 및 Y 좌표값이 기준 프로브(4a)의 XY 평면 내에서의 위치 정보가 된다. 또한, 기준 프로브(4a)는 미리 정해져 있으며, 기준 프로브(4a)의 개수는 복수이어도 된다. 또한, 상기 고정밀도 위치 결정 공정과, 하부 촬상 유닛(20)에 의해 프로브(4a)의 XY 평면 내에서의 위치를 검출하는 공정은 동일 공정 내에 행해도 된다.

(6. 전극 위치 정보 취득 공정)

또한, 상부 촬상 유닛(40)에서의 촬상 결과에 기초하여, 웨이퍼(W)의 전극이며 프로브(4a)와 전극의 위치 정렬의 기준이 되는 전극(이하, 기준 전극)의 위치를 검출한다. 또한, 기준 전극은 예를 들어 미리 정해져 있으며, 기준 전극의 수는 복수이어도 된다.

전극 위치 정보 취득 공정에서는, 예를 들어 먼저, 도 9에 도시하는 바와 같이, 스테이지(5)를 하방으로 이동시킨 후, 상부 촬상 유닛(40)을 프로브 센터로 이동시켜, 스테이지(5) 상의 웨이퍼(W)가 상부 촬상 유닛(40)의 하방에 위치하도록 한다. 이어서, 상부 촬상 유닛(40)에 의해 웨이퍼(W)를 촬상시키고, 제어부(7)는, 촬상 결과에 기초하여, 예를 들어 화상 인식에 의해 기준 전극의 위치를 판정한다. 그리고, 제어부(7)는, 예를 들어 기준 전극의 중심의 XYZ 좌표를 산출하여, 도시하지 않은 기억부에 기억한다.

전극 위치 정보 취득 공정까지의 공정에 의해, 웨이퍼(W) 상의 복수의 기준 위치와 프로브(4a)의 상대 위치를, 상기 각 좌표로부터 정확하게 파악할 수 있다. 즉, 프로브(4a)와 웨이퍼(W)의 전극의 위치 정렬을 정확하게 행할 수 있다. 상기 각 좌표는, 예를 들어 스테이지(5)가 소정의 표준 위치에 위치하는 경우에 대한 X, Y, Z 방향의 각각의 인코더의 펄스수에 의해 관리할 수 있다. 또한, 기준 위치 정보 취득 공정은, 상기 프로브 높이 검출 공정 전에 실시해도 된다.

(7. 전기적 검사 공정)

프로브(4a)와 웨이퍼(W)의 전극의 위치 정렬 후, 웨이퍼(W) 상의 전극과 프로브(4a)를 접촉시켜, 해당 전극을 포함하는 디바이스의 전기 특성을 검사한다.

구체적으로는, 프로브 XY 위치 정보 취득 공정에서 얻어진 기준 프로브(4a)의 XY 좌표와, 전극 위치 정보 취득 공정에서 얻어진 기준 전극의 XY 좌표에 기초하여, 도 10에 도시하는 바와 같이, 스테이지(5)를 X, Y 방향으로 이동시켜, 프로브(4a) 각각과 웨이퍼(W)의 전극의 XY 평면에서의 위치 정렬을 행한다. 그 후, 고정밀도 위치 결정 공정에서 재산출된, 프로브(4a)의 선단의 기준면으로부터의 높이와, 전극 위치 정보 취득 공정에서 얻어진 기준 전극의 Z 좌표에 기초하여, 스테이지(5)를 Z 방향으로 이동시킴으로써, 프로브(4a)를 소정의 침압으로 전극에 접촉시켜, 디바이스의 전기적 특성을 검사한다. 이후, 모든 디바이스에 관한 검사가 완료될 때까지 상술한 처리를 반복한다.

그 후에, 바늘 자국 검사를 행해도 된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따른 프로버(100)는, 높이 검출 유닛(30)에서의 검출 결과에 기초하는 위치로 이동된 하부 촬상 유닛(20)에 의해 프로브(4a)를 촬상하고, 그 촬상 화상의 합초도에 기초하여, 하부 촬상 유닛(20)과 프로브(4a)의 거리를 보정한다. 보정 후에 하부 촬상 유닛(20)에 의해 프로브(4a)를 촬상하면, 보정 전에 비해서 보다 합초도가 높은 촬상 화상이 얻어지기 때문에, 촬상 결과에 기초하는 프로브(4a)의 높이 방향과는 수직인 방향의 위치, 즉 XY 평면에서의 위치를 보다 정확하게 검출할 수 있다. 따라서, 프로브(4a)와 웨이퍼(W)의 전극의 위치 정렬을 보다 정확하게 행할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 1개의 Z 방향 이동 유닛(13)이, 높이 검출 유닛(30)에서의 검출 결과에 기초하여 프로브(4a)의 선단과 하부 촬상 유닛(20)의 거리를 조정하는 조정 기구로서 기능함과 함께, 해당 조정 기구에 의해 상기 거리가 조정된 후의 하부 촬상 유닛(20)에서 촬상한 프로브의 촬상 데이터에 기초하여, 프로브의 선단과 하부 촬상 유닛(20)의 거리를 보정하는 보정 기구로서 기능한다. 따라서, 제어가 복잡해지지 않고, 또한 프로버(100)의 소형화 및 저비용화가 가능하게 된다. 단, 상기 조정 기구와 상기 보정 기구는 별체로 해도 된다.

또한, 프로브(4a)의 위치 정보의 취득은, 상술한 예에서는, 전기적 특성의 검사 때마다 행하도록 되어 있었지만, 프로브 카드(4)의 교환이 되었을 때에만 행하도록 해도 된다.

또한, 상술한 고정밀도 위치 결정 공정에서, 상술한 예와는 달리, 하부 촬상 유닛(20)에서 프로브(4a)를 동영상으로 촬상하도록 구성하고, 스테이지(5)를 통해서 하부 촬상 유닛(20)을 승강시켜 하부 촬상 유닛(20)의 초점이 당해 공정에서의 촬상 대상의 프로브(4a)의 선단에 맞도록 하고, 초점이 맞았을 때의 스테이지(5)의 Z 좌표에 기초하여, 하부 촬상 유닛(20)의 고정밀도 위치 결정을 행하도록 해도 된다.

또한, 이상의 설명에서는, 검사 대상의 전극은, 패드인 것으로 했지만, 범프 전극이어도 된다.

또한, 웨이퍼로서는, 반도체 웨이퍼에 한하지 않고, 예를 들어 액정 표시 장치에 사용하는 유리 기판으로 대표되는 플랫 패널 디스플레이용 등이어도 된다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허 청구 범위에 기재된 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있음은 명확하며, 그것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.

본 발명은, 웨이퍼에 형성된 전극에 프로브를 접촉시켜 상기 웨이퍼를 검사하는 기술에 유용하다.

100 : 프로버 1 : 본체
2 : 로더부 3 : 테스트 헤드
4 : 프로브 카드 4a : 프로브
5 : 스테이지 7 : 제어부
10 : 베이스 11X : 방향 이동 유닛
12Y : 방향 이동 유닛 13Z : 방향 이동 유닛
20 : 하부 촬상 유닛 30 : 높이 검출 유닛
31 : 하중 센서 32 : 지지대
33 : 승강 기구 40 : 상부 촬상 유닛

Claims

웨이퍼에 형성된 전극에 프로브를 접촉시켜 검사를 행하는 프로버이며,
상기 웨이퍼의 전극과 상기 프로브의 상대적인 위치 정렬을 행하기 위해서 상기 프로브의 선단 위치를 검출하는 프로브 위치 검출 카메라와,
상기 프로브 위치 검출 카메라와는 별도로 설치되고, 상기 프로브 위치 검출 카메라의 높이의 기준이 되는 기준면으로부터의 상기 프로브의 선단의 높이를 검출하는 프로브 높이 검출기와,
상기 프로브 높이 검출기에서의 검출 결과에 기초하여, 상기 프로브의 선단과 상기 프로브 위치 검출 카메라의 거리를 조정하는 조정 기구와,
상기 조정 기구에 의해 상기 거리가 조정된 후의 상기 프로브 위치 검출 카메라로 촬상한 상기 프로브의 촬상 데이터에 기초하여, 상기 프로브의 선단과 상기 프로브 위치 검출 카메라의 거리를 보정하는 보정 기구,
를 포함하는 프로버.
제1항에 있어서,
상기 프로브 높이 검출기는, 높이 방향으로 이동 가능하게 구성되어 상기 프로브의 선단에 접촉하는 접촉부를 포함하고,
상기 기준면으로부터의 상기 프로브의 선단의 높이는, 상기 접촉부에 상기 프로브의 선단이 접촉했을 때의 당해 접촉부의 높이인, 프로버.
제1항에 있어서,
상기 조정 기구는, 상기 프로브의 선단과 상기 프로브 위치 검출 카메라의 거리가 미리 정해진 상기 프로브 위치 검출 카메라의 워킹 디스턴스가 되도록 조정하는, 프로버.
제1항에 있어서,
상기 보정 기구는, 상기 프로브 위치 검출 카메라에 의해 캡쳐된 서로 상이한 복수의 프로브의 촬상 데이터에 기초하여, 상기 프로브의 선단과 상기 프로브 위치 검출 카메라의 거리를 보정하는, 프로버.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조정 기구는, 상기 보정 기구로서도 기능하는, 프로버.
웨이퍼에 형성된 전극에 프로브를 접촉시켜 검사를 행하는 프로버이며,
상기 프로브의 선단 위치를 검출하는 프로브 위치 검출 카메라와,
상기 프로브 위치 검출 카메라의 높이의 기준이 되는 기준면으로부터의 상기 프로브의 선단의 높이를 검출하는 프로브 높이 검출기와,
상기 프로브 높이 검출기에서의 검출 결과에 기초하여, 상기 프로브의 선단과 상기 프로브 위치 검출 카메라의 거리를 조정하는 조정 기구와,
상기 프로브 위치 검출 카메라에서의 검출 결과에 기초하여, 상기 조정 기구에 의해 상기 거리가 조정된 후의 상기 프로브의 선단과 상기 프로브 위치 검출 카메라의 거리를 보정하는 보정 기구,
를 포함하는 프로버.