KR20230055953A

KR20230055953A - 검사 장치 및 검사 방법

Info

Publication number: KR20230055953A
Application number: KR1020220127464A
Authority: KR
Inventors: 겐타로 고니시
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2022-10-06
Publication date: 2023-04-26
Also published as: JP2023061192A; CN115993470A; US20230124392A1; US11933839B2

Abstract

[과제] 기판을 검사하는 검사 장치에 있어서, 프로브의 높이에 관계없이, 프로브와 기판을 적절히 접촉시킨다.
[해결 수단] 기판을 검사하는 검사 장치로서, 기판이 탑재되는 탑재 부재와, 기판에 접촉하는 프로브를 갖는 프로브 카드를 유지하는 유지부와, 상기 탑재 부재의 상면 또는 상기 유지부의 하면에 접촉하여 상기 프로브에 대한 상기 탑재 부재의 높이를 규정하는 복수의 위치 결정 부재와, 상기 위치 결정 부재의 높이를 조절하는 조절 기구와, 상기 프로브, 상기 탑재 부재 및 상기 위치 결정 부재를 검출하기 위한 검출부와, 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 검출부를 이용한 상기 프로브의 검출 결과에 근거하여, 상기 프로브의 높이를 취득하는 공정과, 상기 검출부를 이용한 상기 탑재 부재의 검출 결과에 근거하여, 상기 탑재 부재의 높이를 취득하는 공정과, 상기 검출부를 이용한 상기 위치 결정 부재의 검출 결과에 근거하여, 상기 위치 결정 부재의 높이를 취득하는 공정과, 상기 검출부를 이용한 상기 프로브, 상기 탑재 부재 및 상기 위치 결정 부재의 검출 결과에 근거하여, 오버드라이브량이 제로가 되는 기준 높이로, 상기 조절 기구를 이용하여, 상기 위치 결정 부재를 위치 결정하는 공정과, 소망한 오버드라이브량이 되는 상기 위치 결정 부재의 높이를 취득하고, 그 높이가 될 때까지 상기 조절 기구의 구동량을 조정하면서, 상기 탑재 부재를 상승시키는 공정을 실행하도록 구성되어 있다.

Description

검사 장치 및 검사 방법{INSPECTION APPARATUS AND INSPECTION METHOD}

본 개시는, 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.

특허 문헌 1에는, 프로브 카드와 웨이퍼를 가압 접촉시켜 웨이퍼 검사를 행하는 웨이퍼 검사 장치가 개시되어 있다. 이 웨이퍼 검사 장치에서는, 진공 기구의 진공 당김에 의해 위요(圍繞) 공간 내에서 프로브 카드와 웨이퍼 사이에 가해지는 진공 흡인력의 압력이, 그것에 앞서 이동 스테이지와 척 탑의 밀어 올림에 의해 프로브 카드와 웨이퍼 사이에 가해진 압압력(pressing forec)의 압력에 대략 정확하게 일치하도록 되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특개 2016－58506호 공보

본 개시에 따른 기술은, 기판을 검사하는 검사 장치에 있어서, 프로브의 높이에 관계없이, 프로브와 기판을 적절히 접촉시킨다.

본 개시의 일 태양은, 기판을 검사하는 검사 장치로서, 기판이 탑재되는 탑재 부재와, 기판에 접촉하는 프로브를 갖는 프로브 카드를 유지하는 유지부와, 상기 탑재 부재의 상면 또는 상기 유지부의 하면에 접촉하여 상기 프로브에 대한 상기 탑재 부재의 높이를 규정하는 복수의 위치 결정 부재와, 상기 위치 결정 부재의 높이를 조절하는 조절 기구와, 상기 프로브, 상기 탑재 부재 및 상기 위치 결정 부재를 검출하기 위한 검출부와, 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 검출부를 이용한 상기 프로브의 검출 결과에 근거하여, 상기 프로브의 높이를 취득하는 공정과, 상기 검출부를 이용한 상기 탑재 부재의 검출 결과에 근거하여, 상기 탑재 부재의 높이를 취득하는 공정과, 상기 검출부를 이용한 상기 위치 결정 부재의 검출 결과에 근거하여, 상기 위치 결정 부재의 높이를 취득하는 공정과, 상기 검출부를 이용한 상기 프로브, 상기 탑재 부재 및 상기 위치 결정 부재의 검출 결과에 근거하여, 오버드라이브량이 제로가 되는 기준 높이로, 상기 조절 기구를 이용하여, 상기 위치 결정 부재를 위치 결정하는 공정과, 소망한 오버드라이브량이 되는 상기 위치 결정 부재의 높이를 취득하고, 그 높이가 될 때까지 상기 조절 기구의 구동량을 조정하면서, 상기 탑재 부재를 상승시키는 공정을 실행하도록 구성되어 있다.

본 개시에 의하면, 기판을 검사하는 검사 장치에 있어서, 프로브의 높이에 관계없이, 프로브와 기판을 적절히 접촉시킬 수가 있다.

도 1은 본 실시 형태에 따른 검사 장치의 구성의 개략을 나타내는 횡단면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 검사 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 3은 검사 영역의 측단면도다.
도 4는 포고 프레임의 주변의 단면도이다.
도 5는 포고 프레임의 하면의 모식 부분 확대 도면이다.
도 6은 본 실시 형태에 따른 검사 장치를 이용한 검사 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 검사 장치를 이용한 검사 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 실시 형태에 따른 검사 장치를 이용한 검사 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 실시 형태에 따른 검사 장치를 이용한 검사 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 실시 형태에 따른 검사 장치를 이용한 검사 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 실시 형태에 따른 검사 장치를 이용한 검사 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 실시 형태에 따른 검사 장치를 이용한 검사 처리를 설명하기 위한 도면이다.

반도체 제조 프로세스에서는, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라 한다. ) 상에 소정의 회로 패턴을 갖는 다수의 반도체 디바이스가 형성된다. 형성된 반도체 디바이스는, 전기적 특성 등의 검사가 행해지고, 우량품과 불량품으로 선별된다. 반도체 디바이스의 검사는, 예를 들면, 각 반도체 디바이스로 분할되기 전의 웨이퍼 상태로, 검사 장치를 이용하여 행해진다.

검사 장치에는, 다수의 침 형상의 접촉 단자인 프로브를 다수 갖는 프로브 카드가 마련되어 있다. 전기적 특성의 검사 시에는 우선, 웨이퍼와 프로브 카드가 가까와지고, 웨이퍼에 형성되어 있는 반도체 디바이스의 각 전극에 프로브 카드의 프로브가 접촉한다. 이 상태에서, 프로브 카드의 위쪽에 마련된 테스터로부터 각 프로브를 통하여 반도체 디바이스에 전기 신호가 공급된다. 그리고, 각 프로브를 통하여 반도체 디바이스로부터 테스터가 수신한 전기 신호에 근거하여, 해당 반도체 디바이스가 불량품인지 여부가 판별된다.

이러한 전기적 특성 검사를 행하는 검사 장치로서는, 웨이퍼가 탑재되는 척 탑과, 프로브 카드를 유지하는 포고 프레임 사이의 밀폐 공간을 감압하고, 해당 공간에 포함되는 웨이퍼와 프로브 카드의 프로브를 접촉시키는 것이 알려져 있다. 이 검사 장치에서는, 상기 밀폐 공간을 감압하여 쪼그리는 것에 의해, 척 탑을 프로브 카드 측으로 끌어당겨, 즉 상승시켜, 척 탑 상의 웨이퍼를 프로브 카드의 프로브에 접하게 한다. 이때, 척 탑의 높이는, 해당 척 탑 상의 웨이퍼가 프로브에 접촉하고 나서 소정의 오버드라이브량만큼 높아지는 높이로 된다. 이것에 의해, 웨이퍼 상의 보호막 등의 유무에 관계없이, 웨이퍼의 전극과 프로브를 접촉시키고 있다.

또한, 척 탑은, 얼라이너에 의해 유지되고, 해당 얼라이너에 의해 수평 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하다. 다만, 척 탑 상의 웨이퍼와 프로브가 접촉하여 전기적 특성의 검사를 행하는 단계에서는, 척 탑은, 얼라이너에 지지되지 않고, 상기 밀폐 공간을 형성하는 벨로즈에 지지되어 있다.

또, 척 탑의 높이는, 종래, 포고 프레임 또는 얼라이너를 기준으로 설정된다. 구체적으로는, 척 탑의 높이는, 종래, 예를 들면 포고 프레임 또는 얼라이너에 마련된 높이 센서에 의한 검출 결과에 근거하여, 포고 프레임 또는 얼라이너로부터 척 탑까지의 거리가 소정의 값이 되도록 설정된다.

그런데, 프로브 카드의 프로브의 높이(구체적으로는 프로브의 웨이퍼에의 접촉단의 높이)는, 프로브 카드의 온도에 따라 변하고, 또, 포고 프레임이 열팽창 또는 열수축하는 것에 의해서도 변한다. 따라서, 전기적 특성의 검사를 행할 때의 척 탑의 높이를, 상술한 바와 같이 포고 프레임 또는 얼라이너를 기준으로 설정하면, 프로브와 웨이퍼(구체적으로는 전극)를 적절히 접촉시킬 수 없는 경우가 있다.

상술한 것을 감안하여, 본 개시에 따른 기술은, 기판을 검사하는 검사 장치에 있어서, 프로브의 높이에 관계없이, 프로브와 기판을 적절히 접촉시킨다.

이하, 본 실시 형태에 따른 검사 장치 및 검사 방법에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 요소에 있어서는, 동일한 부호를 부여하는 것에 의해 중복 설명을 생략한다.

＜검사 장치＞

도 1 및 도 2는 각각, 본 실시 형태에 따른 검사 장치의 구성의 개략을 나타내는 횡단면도 및 종단면도이다. 또한, 도 2에서는, 후술의 얼라이너에 대해서는 그 일부만을 나타내고 있다.

도 1 및 도 2의 검사 장치(1)는, 기판으로서의 웨이퍼 W를 검사하는 것으로, 구체적으로는, 웨이퍼 W에 형성된 검사 대상 디바이스로서의 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행하는 것이다. 검사 장치(1)는, 하우징(10)을 갖고, 그 하우징(10)에는, 반입출 영역(11), 반송 영역(12), 검사 영역(13)이 마련되어 있다. 반입출 영역(11)은, 검사 장치(1)에 대해서 웨이퍼 W의 반입출이 행해지는 영역이다. 반송 영역(12)는, 반입출 영역(11)과 검사 영역(13)을 접속하는 영역이다. 또, 검사 영역(13)은, 웨이퍼 W에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사가 행해지는 영역이다.

반입출 영역(11)에는, 복수의 웨이퍼 W를 수용한 카셋트 C를 받아들이는 포트(20), 후술의 프로브 카드를 수용하는 로더(21), 검사 장치(1)의 각 구성 요소의 제어 등을 행하는 제어부(22)가 마련되어 있다. 제어부(22)는, 예를 들면 CPU나 메모리 등을 구비한 컴퓨터에 의해 구성되고, 각종 정보를 기억하는 기억부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 기억부에는, 예를 들면, 검사 처리 등을 실현하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로, 해당 기억 매체로부터 상기 제어부(22)에 인스톨된 것이어도 좋다. 상기 기억 매체는 일시적인 것이어도 비일시적인 것이어도 좋다. 또한, 프로그램의 일부 또는 전부는 전용 하드웨어(회로 기판)로 실현되어도 좋다. 또, 상기 기억부는, 예를 들면 HDD 등의 스토레지 디바이스(storage device), 프로그램의 연산에 관련된 일시적으로 필요한 정보를 기억하는 RAM 등의 메모리, 또는 이들의 조합이다.

반송 영역(12)에는, 웨이퍼 W 등을 유지한 상태로 자재로 이동 가능한 반송 장치(30)가 배치되어 있다. 이 반송 장치(30)는, 반입출 영역(11)의 포트(20) 내의 카셋트 C와, 검사 영역(13) 사이에서 웨이퍼 W의 반송을 행한다. 또, 반송 장치(30)는, 검사 영역(13) 내의 후술의 포고 프레임에 고정된 프로브 카드 중 메인트넌스를 필요로 하는 것을 반입출 영역(11)의 로더(21)에 반송한다. 또한, 반송 장치(30)는, 신규한 또는 메인트넌스 완료의 프로브 카드를 로더(21)로부터 검사 영역(13) 내로 반송한다.

검사 영역(13)은, 테스터(40)가 복수 마련되어 있다. 구체적으로는, 검사 영역(13)은, 예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 연직 방향으로 3개로 분할되고, 각 분할 영역(13a)에는, 수평 방향(도면의 X 방향)으로 배열된 4개의 테스터(40)로 이루어지는 테스터 열이 마련되어 있다. 또, 각 분할 영역(13a)에는, 1개의 이동 기구로서의 얼라이너(50)와, 1개의 상(上) 카메라(60)가 마련되어 있다. 또한, 테스터(40), 얼라이너(50), 상 카메라(60)의 수나 배치는 임의로 선택할 수 있다.

테스터(40)는, 전기적 특성 검사용의 전기 신호를 웨이퍼 W와의 사이에서 송수신하는 것이다. 얼라이너(50)은, 후술의 척 탑(70)을 유지하여, 수평 방향(도면의 X 방향 및 Y 방향, 도면의 Z축을 중심으로 한 θ 방향) 및 상하 방향(도면의 Z 방향)으로 이동시키는 것이 가능하게 구성되어 있다. 또, 이 얼라이너(50)는, 척 탑(70)에 탑재된 웨이퍼 W와 후술의 프로브 카드의 프로브의 위치 맞춤에 이용된다.

상 카메라(60)는, 아래쪽을 촬상하도록 마련되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 상 카메라(60)는, 수평으로 이동 자재로 구성되어 있다. 상 카메라(60)는, 예를 들면, 해당 상 카메라(60)가 마련된 검사 영역(13) 내의 각 테스터(40)의 앞 측(도면의 Y 방향 음 측)의 영역으로서, 후술의 포고 프레임과 평면에서 보아서는 겹치지 않는 영역에 위치하여, 얼라이너(50) 상의 척 탑(70)에 탑재된 웨이퍼 W를 촬상한다.

또한, 상 카메라(60)는, 제어부(22)에 의해 제어된다. 또, 상 카메라(60)에 의한 촬상 결과는 제어부(22)에 출력된다.

척 탑(70)은, 탑재 부재의 일례이며, 웨이퍼 W가 탑재된다. 척 탑(70)은, 예를 들면, 탑재된 웨이퍼 W를 흡착 등에 의해 유지할 수가 있다.

이 검사 장치(1)에서는, 반송 장치(30)가 1의 테스터(40)를 향하여 웨이퍼 W를 반송하고 있는 동안에, 다른 테스터(40)는 다른 웨이퍼 W에 형성된 전자 디바이스의 전기적 특성의 검사를 행할 수가 있다.

＜검사 영역＞

계속하여, 도 3~도 5를 이용하여, 검사 영역(13)의 보다 상세한 구성에 대해 설명한다. 도 3은, 검사 영역(13)의 측단면도이다. 도 4는, 후술의 포고 프레임의 주변의 단면도이다. 도 5는, 후술의 포고 프레임의 하면의 모식 부분 확대도이다. 도 5에서는, 후술의 프로브의 도시는 생략되어 있다.

검사 영역(13)의 각 분할 영역(13a)에는, 전술한 바와 같이, 얼라이너(50) 및 상 카메라(60)가 마련되어 있다. 또, 도 3에 나타내는 바와 같이, 각 분할 영역(13a)에는, 후술의 하(下) 카메라(80), 포고 프레임(90) 및 프로브 카드(100)가 마련되어 있다.

얼라이너(50)는, 예를 들면 X 스테이지(51), Y 스테이지(52) 및 Z 스테이지(53)를 가진다.

X 스테이지(51)는, 얼라이너(50)에 의한 이동 평면(XY 평면)의 좌표계를 구성하는 X축 방향으로, 가이드 레일(51a)을 따라 이동한다. 이 X 스테이지(51)에 대해서는, X 스테이지(51)의 X 방향에 관련된 위치, 즉 척 탑(70)의 X축 방향에 관련된 위치를 검출하는 위치 검출 기구(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 상기 위치 검출 기구는, 예를 들면 리니어 엔코더이다.

Y 스테이지(52)는, X 스테이지(51) 위를 이동한다. 구체적으로는, 얼라이너(50)에 의한 이동 평면(XY 평면)의 좌표계를 구성하는 Y축 방향으로, 가이드 레일(52a)을 따라 이동한다. 이 Y 스테이지(52)에 대해서는, Y 스테이지(52)의 Y축 방향에 관련된 위치, 즉 척 탑(70)의 Y축 방향에 관련된 위치를 검출하는 위치 검출 기구(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 상기 위치 검출 기구는, 예를 들면 리니어 엔코더이다.

Z 스테이지(53)는, 얼라이너(50)에 의한 이동 평면(XY 평면)과 직교하는 높이 방향(Z 방향)으로 신축 자재인 신축 축(53a)에 의해, 상기 높이 방향(Z 방향)으로 이동한다. 이 Z 스테이지(53)에 대해서는, Z 스테이지(53)의 Z 방향에 관련된 위치, 즉 척 탑(70)의 Z 방향에 관련된 위치를 검출하는 위치 검출 기구(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 상기 위치 검출 기구는, 예를 들면 리니어 엔코더이다.

또, Z 스테이지(53) 상에 척 탑(70)이 착탈 자재로 흡착 유지된다. Z 스테이지(53)에 의한 척 탑(70)의 흡착 유지는, 흡착 유지 기구(도시하지 않음)에 의한 진공 흡착 등에 의해 행해진다.

하 카메라(80)는, 검출부의 일례이며, 프로브 카드(100)에 마련된 후술의 프로브 및 후술의 위치 결정 핀을 검출하기 위한 것이다. 또, 하 카메라(80)는, 촬상부의 일례이며, 위쪽을 촬상한다.

하 카메라(80)는, 얼라이너(50)에 고정되어 있다. 구체적으로는, 하 카메라(80)는, 얼라이너(50)의 Z 스테이지(53)에 고정되어 있다. 이와 같이 고정되어 있기 때문에, 하 카메라(80)는, 얼라이너(50)에 의해, 척 탑(70)과 함께 이동 가능하다.

하 카메라(80)는, 예를 들면, 포고 프레임(90)에 고정된 프로브 카드(100)의 아래쪽 영역에 위치하여, 해당 프로브 카드(100)를 촬상한다.

또한, 얼라이너(50)나 하 카메라(80)는, 제어부(22)에 의해 제어된다. 또, 하 카메라(80)에 의한 촬상 결과와, X 스테이지(51), Y 스테이지(52) 및 Z 스테이지(53)에 마련된 위치 검출 기구에 의한 위치 검출 결과는, 제어부(22)에 출력된다.

테스터(40)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 테스터 마더 보드(41)를 저부에 가진다. 테스터 마더 보드(41)에는, 복수의 검사 회로 기판(도시하지 않음)이 입설(stand) 상태로 장착되어 있다. 또, 테스터 마더 보드(41)의 저면에는 복수의 전극(도시하지 않음)이 마련되어 있다.

또한, 테스터(40)의 아래쪽에는, 포고 프레임(90)이 마련되어 있다.

포고 프레임(90)은, 유지부의 일례이며, 프로브 카드(100)를 유지한다. 또, 포고 프레임(90)은, 프로브 카드(100)와 테스터(40)를 전기적으로 접속한다. 이 포고 프레임(90)은, 상술의 전기적인 접속을 위해서, 포고 핀(91)을 갖고, 구체적으로는, 다수의 포고 핀(91)을 유지하는 포고 블록(92)을 가진다. 또, 포고 프레임(90)은, 포고 블록(92)이 장착되는 프레임 본체(93)를 가진다.

포고 프레임(90)의 하면에는, 프로브 카드(100)가, 소정의 위치에 위치 맞춤된 상태로 고정된다.

또한, 배기 기구(도시하지 않음)에 의해, 테스터 마더 보드(41)는 포고 프레임(90)에 진공 흡착되고, 프로브 카드(100)는, 포고 프레임(90)에 진공 흡착된다. 이들 진공 흡착을 행하기 위한 진공 흡인력에 의해, 포고 프레임(90)의 각 포고 핀(91)의 하단은, 프로브 카드(100)의 후술의 카드 본체(101)의 상면에 있어서의, 대응하는 전극에 접촉하고, 각 포고 핀(91)의 상단은, 테스터 마더 보드(41)의 하면의 대응하는 전극에 눌려진다.

프로브 카드(100)는, 복수의 전극이 상면에 마련된 원판 형상의 카드 본체(101)를 가진다. 카드 본체(101)의 하면에는, 아래쪽을 향하여 연장되는 침 형상의 접촉 단자인 프로브(102)가 복수 마련되어 있다.

카드 본체(101)의 상면에 마련된 상술의 복수의 전극은 각각 대응하는 프로브(102)와 전기적으로 접속되어 있다. 또, 검사 시에는, 프로브(102)는 각각, 웨이퍼 W에 형성된 반도체 디바이스의 전극(도시하지 않음)과 접촉한다. 따라서, 전기적 특성 검사 시에는, 포고 핀(91), 카드 본체(101)의 상면에 마련된 전극 및 프로브(102)를 통하여, 테스터 마더 보드(41)와 웨이퍼 W 상의 반도체 디바이스 사이에서, 검사에 관련된 전기 신호가 송수신된다.

또한, 검사 장치(1)는, 웨이퍼 W에 형성된 복수의 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 일괄하여 행하기 위해, 프로브(102)는, 카드 본체(101)의 하면의 대략 전체를 덮도록 다수 마련되어 있다.

또한, 포고 프레임(90)의 하면에는, 벨로즈(94)가 장착되어 있다. 벨로즈(94)는, 통 형상 부재의 일례이며, 신축 자재로 구성되고 또한 통 형상으로 형성되어 있고, 척 탑(70)과 포고 프레임(90) 사이에 밀폐 공간 S를 형성한다. 또, 벨로즈(94)는, 프로브 카드(100)를 위요하도록 포고 프레임(90)으로부터 아래로 늘어진다. 이 벨로즈(94)는, 도 4에 있어서 점선으로 나타내는 바와 같이, 프로브 카드(100)의 아래쪽의 위치에 척 탑(70)을 흡착 유지한다.

또한, 벨로즈(94)는, 척 탑(70)을 흡착 유지하는 것에 의해, 프로브 카드(100) 및 웨이퍼 W를 포함하는 밀폐 공간 S를 형성한다. 밀폐 공간 S는, 포고 프레임(90), 벨로즈(94) 및 척 탑(70)으로 둘러싸이고, 포고 프레임(90)의 프레임 본체(93)에 형성된 배기로(93a)의 일단에 연통되어 있다. 배기로(93a)의 타단에는, 감압 기구(110)와 대기 개방 기구(120)가 접속되어 있다.

감압 기구(110)는, 밀폐 공간 S를 감압한다. 이것에 의해, 웨이퍼 W와 프로브(102)의 접촉 상태가 유지된다. 감압 기구(110)는, 밀폐 공간 S를 배기하는 진공 펌프나 진공 펌프에 의한 배기의 개시와 정지를 전환하는 전환 밸브 등을 갖고, 제어부(22)에 의해 제어된다.

대기 개방 기구(120)는, 밀폐 공간 S를 대기압으로 되돌리기 위한 기구이며, 밀폐 공간 S에 대기를 도입한다. 대기 개방 기구(120)는, 밀폐 공간 S로의 대기 도입의 개시와 정지를 전환하는 전환 밸브 등을 갖고, 제어부(22)에 의해 제어된다.

밀폐 공간 S를 대기압으로 되돌리기 위해서, 대기를 도입하는 대신에 불활성 가스 등을 도입하도록 해도 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는, 위치 결정 핀(130)이 복수 마련되어 있다. 위치 결정 핀(130)은, 위치 결정 부재의 일례이며, 포고 프레임(90) 측으로부터 아래쪽으로 돌출하고, 척 탑(70)의 상면에 접촉하여 프로브(102)에 대한 척 탑(70)의 높이를 규정한다. 위치 결정 핀(130)은, 구체적으로는, 포고 프레임(90)의 하면으로부터 아래쪽으로 돌출하고, 그 하단이 척 탑(70)의 상면에 접촉하여, 해당 척 탑(70)의 상면의 높이를 규정한다.

또, 복수의 위치 결정 핀(130)은, 예를 들면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 벨로즈(94)의 외측의 영역에, 해당 벨로즈(94)의 외주를 따라, 프로브 카드(100)의 중심을 중심으로 한 동일 원주 상에, 서로 간격을 두고(구체적으로는 등 간격으로) 마련되어 있다. 각 위치 결정 핀(130)의 형상은 예를 들면 원주 형상이다.

또한, 위치 결정 핀(130)의 수는, 도 5의 예의 4개로 한정되지 않고, 해당 위치 결정 핀(130)으로 높이를 규정하는 척 탑(70)의 자세를 수평으로 유지 가능하면, 5개 이상 또는 3개이어도 좋다.

또, 본 실시 형태에서는, 위치 결정 핀(130)마다, 해당 위치 결정 핀(130)의 높이를 조절하는 조절 기구(140)가 마련되어 있다.

조절 기구(140)는, 구체적으로는, 위치 결정 핀(130)의 하단의 높이를 조절한다. 바꾸어 말하면, 조절 기구(140)는, 위치 결정 핀(130)의 포고 프레임(90)의 하면으로부터 아래쪽으로의 돌출 길이(즉 돌출량)를 조절한다.

조절 기구(140)는, 예를 들면, 대응하는 위치 결정 핀(130)의 높이를 조절하기 위해서, 해당 위치 결정 핀(130)의 승강을 구동하는 구동부(도시하지 않음)를 가진다. 구동부는, 상술의 승강을 위한 구동력을 발생하는 구동 유닛으로서, 예를 들면 모터(도시하지 않음)를 가진다. 또, 구동부는, 모터에 접속된 엔코더(도시하지 않음)를 가진다. 엔코더는, 모터에 의한 위치 결정 핀(130)의 이동량에 따른 펄스 수를, 제어부(22)에 출력한다. 제어부(22)는, 이 엔코더로부터의 출력에 근거하여, 대응하는 위치 결정 핀(130)의 높이를 취득할 수가 있다.

또, 조절 기구(140)의 구동부에 대해서는, 해당 구동부의 부하를 검출하는 검출부로서, 토크 검출부가 마련되어 있다. 토크 검출부는, 예를 들면, 구동부의 모터의 토크를 검출하고, 검출 결과를 제어부(22)에 출력한다. 제어부(22)는, 이 토크 검출부로부터의 출력에 근거하여, 대응하는 위치 결정 핀(130)과 척 탑(70)의 접촉을 검지할 수가 있다.

＜검사 장치(1)를 이용한 검사 처리＞

계속하여, 검사 장치(1)를 이용한 검사 처리에 대해, 도 6~도 12를 이용하여 설명한다.

(S1：반입)

우선, 소망한 분할 영역(13a)으로의 검사 대상의 웨이퍼 W의 반입이 행해진다.

구체적으로는, 반송 장치(30) 등이 제어부(22)에 의해 제어되고, 반입출 영역(11)의 포트(20) 내의 카셋트 C로부터 웨이퍼 W가 꺼내져, 예를 들면 중단(中段)의 분할 영역(13a) 내에 반입되고, 얼라이너(50)에 흡착 유지된 척 탑(70) 상에 탑재된다.

(S2：프로브의 수평 방향에 관련된 위치 및 높이의 취득)

그 다음에, 제어부(22)에 의해, 하 카메라(80)를 이용한 프로브(102)의 검출 결과에 근거하여, 프로브(102)의 수평 방향에 관련된 위치(이하, 「수평 위치」라 한다.)와 높이가 취득된다. 구체적으로는, 제어부(22)의 제어 아래, 도 6에 나타내는 바와 같이, 프로브 카드(100)의 아래쪽의 영역에 하 카메라(80)가 위치하도록, 척 탑(70)이 얼라이너(50)에 의해 이동된다. 그리고, 제어부(22)에 의해, 하 카메라(80)의 촬상 결과와 얼라이너(50)의 위치 검출 기구의 검출 결과에 근거하여, 프로브(102)의 수평 위치와 높이가 취득된다.

프로브(102)의 수평 위치 및 높이란, 예를 들면, 프로브 카드(100)에 마련된 프로브(102) 중, 미리 정해진 복수 개소의 프로브(102)의 하단의 중심에 관련된 수평 위치 및 높이이다.

(S3：위치 결정 핀의 높이의 취득)

그 다음에, 제어부(22)에 의해, 하 카메라(80)를 이용하여, 위치 결정 핀(130)의 높이가 취득된다. 구체적으로는, 제어부(22)의 제어 아래, 도 7에 나타내는 바와 같이, 위치 결정 핀(130)의 아래쪽의 영역에 하 카메라(80)가 위치하도록, 척 탑(70)이 얼라이너(50)에 의해 이동된다. 그리고, 제어부(22)에 의해, 하 카메라(80)의 촬상 결과와 얼라이너(50)의 위치 검출 기구의 검출 결과에 근거하여, 위치 결정 핀(130)의 높이가 취득된다. 또한, 위치 결정 핀(130)의 높이란, 구체적으로는 위치 결정 핀(130)의 하단의 높이이다.

또, 일 실시 형태에 있어서, 위치 결정 핀(130)의 높이는 위치 결정 핀(130)마다 취득된다.

(S4：웨이퍼의 수평 위치 및 높이의 취득)

그 다음에, 제어부(22)에 의해, 상 카메라(60)를 이용하여, 얼라이너(50)에 유지된 척 탑(70) 상의 웨이퍼 W의 수평 위치와 높이가 취득된다. 구체적으로는, 제어부(22)의 제어 아래, 도 8에 나타내는 바와 같이, 상 카메라(60)의 아래쪽의 영역에, 척 탑(70)이 얼라이너(50)에 의해 이동된다. 그리고, 제어부(22)에 의해, 상 카메라(60)의 촬상 결과와 얼라이너(50)의 위치 검출 기구의 검출 결과에 근거하여, 척 탑(70) 상의 웨이퍼 W의 수평 위치와 높이가 취득된다.

상기 웨이퍼 W의 수평 위치란, 예를 들면, 웨이퍼 W에 마련된 전극 중, 미리 정해진 복수 개소의 전극의 중심에 관련된 수평 위치이다.

(S5：척 탑의 높이의 취득)

또, 제어부(22)에 의해, 상 카메라(60)를 이용하여, 얼라이너(50)에 유지된 척 탑(70)의 높이가 취득된다. 구체적으로는, 제어부(22)의 제어 아래, 도 9에 나타내는 바와 같이, 상 카메라(60)의 아래쪽의 영역에, 척 탑(70)이 얼라이너(50)에 의해 이동된다. 그리고, 제어부(22)에 의해, 상 카메라(60)의 촬상 결과와 얼라이너(50)의 위치 검출 기구의 검출 결과에 근거하여, 위치 결정 핀(130)이 접촉하는 척 탑(70)의 높이가 취득된다. 또한, 척 탑(70)의 높이란, 구체적으로는 척 탑(70)의 외주부의 상면의 높이이다.

(S6：위치 결정 핀을 기준 높이로 조정)

그 후, 제어부(22)에 의해 취득한, 프로브(102)의 높이, 위치 결정 핀(130)의 높이, 웨이퍼 W의 높이 및 척 탑(70)의 높이에 근거하여, 위치 결정 핀(130)의 높이 즉 아래쪽으로의 돌출 길이가, 오버드라이브량 OD가 제로가 되도록 설정된다. 즉, 조절 기구(140)에 의해, 위치 결정 핀(130)은, 오버드라이브량 OD가 제로가 되는 기준 높이로 위치 결정된다. 이 기준 높이는, 프로브(102)가 웨이퍼 W에 접촉하는 타이밍과, 위치 결정 핀(130)이 척 탑(70)에 접촉하는 타이밍이, 거의 같게 되도록 설정된다.

또한, 위치 결정 핀(130)의 높이의 설정에, 제어부(22)에 의해 취득한 웨이퍼 W의 높이를 이용하지 않아도 좋고, 대신에, 미리 기억된 웨이퍼 W의 두께의 정보 등을 이용하여도 좋다.

(S7：프로브 카드의 아래쪽으로의 웨이퍼 W의 이동)

스텝 S2~S6의 이후, 제어부(22)의 제어 아래, 도 10에 나타내는 바와 같이, 척 탑(70)이 얼라이너(50)에 의해 프로브 카드(100)의 아래쪽으로 이동된다. 이 때, 웨이퍼 W와 프로브 카드(100)의 프로브(102)는, 스텝 S2 및 스텝 S4에서의 취득 결과에 근거하여 위치 맞춤 된다.

(S8：밀폐 공간의 형성)

계속하여, 제어부(22)의 제어 아래, 척 탑(70)이 얼라이너(50)에 의해 상승되고, 도 11에 나타내는 바와 같이, 밀폐 공간 S가 형성된다. 구체적으로는, 예를 들면, 제어부(22)의 제어 아래, 척 탑(70)이, 얼라이너(50)에 의해, 벨로즈(94)의 하단에 접할 때까지 상승되고, 그 후, 해당 벨로즈(94)에 의해 흡착 유지된다. 이것에 의해, 포고 프레임(90), 벨로즈(94) 및 척 탑(70)으로 둘러싸여, 내부에 프로브 카드(100)와 웨이퍼 W를 포함하는 밀폐 공간 S가 형성된다.

(S9：밀폐 공간의 감압 및 위치 결정 핀과 척 탑의 접촉)

그 다음에, 제어부(22)의 제어 아래, 밀폐 공간 S가 감압됨과 아울러, 기준 높이로 각각 조정된 위치 결정 핀(130)과 척 탑(70)의 상면이 접촉된다. 이 접촉에 의해, 프로브(102)에 대해, 척 탑(70) 상의 웨이퍼 W는 평행으로 유지된다.

구체적으로는, 예를 들면, 제어부(22)의 제어 아래, 척 탑(70)이 얼라이너(50)로부터 분리됨과 아울러, 밀폐 공간 S가 감압 기구(110)에 의해 감압된다. 이것에 의해, 척 탑(70)이 상승하고, 도 12에 나타내는 바와 같이, 척 탑(70) 상의 웨이퍼 W와 프로브(102)가 접촉함과 아울러, 위치 결정 핀(130)의 하단과 척 탑(70)의 상면이 접촉한다.

(S10：척 탑의 상승 및 위치 결정 핀(130)의 높이의 조정)

그 후, 제어부(22)에 의해, 소망한 오버드라이브량 OD가 되는 위치 결정 핀(130)의 높이 즉 목표 높이가 취득되고, 조절 기구(140)에 의한 위치 결정 핀(130)의 상승의 구동량의 조정이 행해지면서, 척 탑(70)이 상승된다. 구체적으로는, 제어부(22)에 의해, 모든 위치 결정 핀(130)에 대해, 목표 높이가 기억부(도시하지 않음)로부터 취득됨과 아울러, 위치 결정 핀(130)의 높이와 관계되는, 조절 기구(140)에 의한 위치 결정 핀(130)의 구동량이 모니터되고, 각각의 위치 결정 핀(130)이 목표 높이까지 이동된다. 이때, 밀폐 공간 S의 감압이 계속되는 것에 의해, 위치 결정 핀(130)의 상승에 추종하여, 척 탑(70)이 상승된다. 그 결과, 프로브(102)를 소망한 접촉압으로 웨이퍼 W에 균일하게 접촉시킬 수가 있다.

또, 이 척 탑(70)의 상승 시, 모든 위치 결정 핀(130)과 척 탑(70)의 접촉이 유지되도록, 조절 기구(140)에 의한 위치 결정 핀(130)의 승강의 구동량이 조정된다. 이것에 의해, 척 탑(70)의 평행도를 유지할 수가 있다.

(S11：검사)

그리고, 제어부(22)의 제어에 의해, 웨이퍼 W에 형성된 전자 디바이스의 전기적 특성 검사가 행해진다.

전기적 특성 검사용의 전기 신호는, 테스터(40)로부터 포고 핀(91)이나 프로브(102) 등을 통하여 전자 디바이스에 입력된다.

(S12. 반출)

그 후, 검사 후의 웨이퍼 W가 반출된다.

구체적으로는, 제어부(22)의 제어 아래, 벨로즈(94)에 흡착되고 있던 척 탑(70)이 얼라이너(50)에 전달되어 유지된다. 또, 얼라이너(50)에 유지된 척 탑(70) 상의 검사 후의 웨이퍼 W가, 반송 장치(30)에 의해, 검사 영역(13)으로부터 반출되고, 반입출 영역(11)의 포트(20) 내의 카셋트 C에 되돌려진다.

또한, 상기 스텝 S1~S12는 웨이퍼 W마다 행해진다. 또, 1의 테스터(40)에서의 검사 중, 반송 장치(30)에 의해, 다른 테스터(40)로의 검사 대상의 웨이퍼 W의 반송이나 다른 테스터(40)로부터의 검사 후의 웨이퍼 W의 회수가 행해진다.

＜본 실시 형태의 주된 효과＞

본 실시 형태에서는, 검사를 행할 때에, 카메라에 의해 취득한 결과로부터 산출한 위치 결정 핀(130)의 기준 높이, 즉 프로브(102)가 웨이퍼 W에 접촉하는 접촉 높이(오버드라이브량 OD가 제로인 위치)를 기준으로 하고, 위치 결정 핀(130)을 상승시키면서, 척 탑(70)을 상승시킨다. 그 때문에, 프로브(102)와 웨이퍼 W를 적절히 접촉시킬 수가 있다. 또, 위치 결정 핀(130)에 의해 척 탑(70)의 평행도는 유지되므로, 소망한 오버드라이브량으로 면 내 균일하게 접촉시킬 수가 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 하 카메라(80)를 이용하여, 위치 결정 핀(130)(의 하단)을 실제로 검출하고 있다. 그리고, 그 검출 결과에 근거하여, 위치 결정 핀(130)의 기준 높이를 설정하고 있다. 그 때문에, 위치 결정 핀(130)의 상태(예를 들면 위치 결정 핀(130)의 열팽창 정도나 위치 결정 핀(130)의 기울기)에 관계없이, 위치 결정 핀(130)(의 하단)을 목표 높이로 할 수 있다. 따라서, 위치 결정 핀(130)의 상태에 관계없이, 프로브(102)와 웨이퍼 W를 적절히 접촉시킬 수가 있다.

이번 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 하는 것이다. 상기의 실시 형태는, 첨부의 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 여러 가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.

예를 들면, 위치 결정 핀(130)이, 척 탑(70) 측에 마련되고, 포고 프레임(90)의 하면에 접촉하는 형태이어도 좋다.

1 검사 장치
22 제어부
70 척 탑
80 하 카메라
90 포고 프레임
100 프로브 카드
102 프로브
130 위치 결정 핀
140 조절 기구
W 웨이퍼

Claims

기판을 검사하는 검사 장치로서,
기판이 탑재되는 탑재 부재와,
기판에 접촉하는 프로브를 갖는 프로브 카드를 유지하는 유지부와,
상기 탑재 부재의 상면 또는 상기 유지부의 하면에 접촉하여 상기 프로브에 대한 상기 탑재 부재의 높이를 규정하는 복수의 위치 결정 부재와,
상기 위치 결정 부재의 높이를 조절하는 조절 기구와,
상기 프로브, 상기 탑재 부재 및 상기 위치 결정 부재를 검출하기 위한 검출부와,
제어부를 구비하고,
상기 제어부는,
상기 검출부를 이용한 상기 프로브의 검출 결과에 근거하여, 상기 프로브의 높이를 취득하는 공정과,
상기 검출부를 이용한 상기 탑재 부재의 검출 결과에 근거하여, 상기 탑재 부재의 높이를 취득하는 공정과,
상기 검출부를 이용한 상기 위치 결정 부재의 검출 결과에 근거하여, 상기 위치 결정 부재의 높이를 취득하는 공정과,
상기 검출부를 이용한 상기 프로브, 상기 탑재 부재 및 상기 위치 결정 부재의 검출 결과에 근거하여, 오버드라이브량이 제로가 되는 기준 높이로, 상기 조절 기구를 이용하여, 상기 위치 결정 부재를 위치 결정하는 공정과,
소망한 오버드라이브량이 되는 상기 위치 결정 부재의 높이를 취득하고, 그 높이가 될 때까지 상기 조절 기구의 구동량을 조정하면서, 상기 탑재 부재를 상승시키는 공정을 실행하도록 구성되어 있는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 오버드라이브량이 제로가 되는 기준 높이는, 해당 탑재 부재 상의 기판이 상기 프로브에 접촉하는 높이인 검사 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 탑재 부재와 상기 유지부 사이에 밀폐 공간을 형성하는, 신축 자재인 통 형상 부재와,
상기 밀폐 공간을 감압하는 배기 경로를 더 구비하고,
상기 제어부는, 상기 기판 및 상기 프로브 카드를 포함하는 상기 밀폐 공간을 감압시키는 공정을 실행하도록 구성되어 있는 검사 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기준 높이는, 상기 위치 결정 부재마다 설정되는 검사 장치.
검사 장치에 의해 기판을 검사하는 검사 방법으로서,
상기 검사 장치는,
기판이 탑재되는 탑재 부재와,
기판에 접촉하는 프로브를 갖는 프로브 카드를 유지하는 유지부와,
상기 탑재 부재의 상면 또는 상기 유지부의 하면에 접촉하여 상기 프로브에 대한 상기 탑재 부재의 높이를 규정하는 복수의 위치 결정 부재와,
상기 위치 결정 부재의 높이를 조절하는 조절 기구와,
상기 프로브, 상기 탑재 부재 및 상기 위치 결정 부재를 검출하기 위한 검출부를 구비하고,
상기 검출부를 이용한 상기 프로브의 검출 결과에 근거하여, 상기 프로브의 높이를 취득하는 공정과,
상기 검출부를 이용한 상기 탑재 부재의 검출 결과에 근거하여, 상기 탑재 부재의 높이를 취득하는 공정과,
상기 검출부를 이용한 상기 위치 결정 부재의 검출 결과에 근거하여, 상기 위치 결정 부재의 높이를 취득하는 공정과,
상기 검출부를 이용한 상기 프로브, 상기 탑재 부재 및 상기 위치 결정 부재의 검출 결과에 근거하여, 오버드라이브량이 제로가 되는 기준 높이로, 상기 조절 기구를 이용하여, 상기 위치 결정 부재를 위치 결정하는 공정과,
소망한 오버드라이브량이 되는 상기 위치 결정 부재의 높이를 취득하고, 그 높이가 될 때까지 상기 조절 기구의 구동량을 조정하면서, 상기 탑재 부재를 상승시키는 공정을 포함하는 검사 방법.