TWI416113B - The parallelism adjustment method and the inspection program memory medium and the inspection apparatus of the probe card and the mounting table - Google Patents

The parallelism adjustment method and the inspection program memory medium and the inspection apparatus of the probe card and the mounting table Download PDF

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TWI416113B
TWI416113B TW095133310A TW95133310A TWI416113B TW I416113 B TWI416113 B TW I416113B TW 095133310 A TW095133310 A TW 095133310A TW 95133310 A TW95133310 A TW 95133310A TW I416113 B TWI416113 B TW I416113B
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Description

探針卡和載置台之平行度調整方法及檢查用程式記憶媒體以及檢查裝置
本發明係有關使探針卡與晶圓等的被檢查體電性接觸，而進行被檢查體的電性特性檢查時，調整探針卡與載置台之平行度的方法及用以實行該方法的檢查用程式記憶媒體與檢查裝置，更詳言之，係有關可自動的調整探針卡與被檢查體之間的平行度之探針卡與載置台的平行度調整方法及檢查用程式記憶媒體與檢查裝置。
習知之此種探針裝置係具備：用以搬送被檢查體(例如晶圓)的裝載機室(loader chamber)；和與裝載機室鄰接且進行從裝載機室接取之晶圓的電性特性檢查的晶圓探測器室(prober chamber)。圓探測器室(prober chamber)係如第9圖所示，具有：載置被檢查體(晶圓)W且可移動於X、Y、Z方向的載置台(晶圓吸盤)1；和具有配置於晶圓吸盤1之上方的探針2A之探針卡2；和可將探針卡2經由卡保持器3以可裝卸自如的方式保持的卡夾具機構4；和經由卡夾具機構4而支持探針卡2的插入環(insert ring)5；和支承插入環5的測試頭板6；和將探針卡2與測試頭T側的連接環R電性連接的對接機構7；和將經由對接機構7而連接的測試頭T固定於測試頭板6上的測試頭夾具機構8。測試頭T係經由裝設於探針裝置之側邊的鉸鏈機構H旋轉。
近年來，隨著探針卡2的開發，對於探針卡2與晶圓W之一次接觸方式的檢查裝置的需求也增加。在一次接觸方式中，探針卡2與晶圓W的平行度會產生問題，當這兩者間的平行度不佳時，探針卡的所有的探針2A與晶圓W將無法以適當且均勻的針壓接觸，會有損害檢查之可靠性之慮，且根據情況會有損傷探針卡2或晶圓W等之虞。
在此，於例如專利文獻1至4中有提案各種調整探針卡與晶圓之平行度的技術。
專利文獻1的技術中，係將壓電元件插入吸盤上面(chuck top)內，且使吸盤上面上層的載物臺傾斜，更且，藉由壓電元件或制動器(旋轉螺釘等)使裝設有探針卡的DUT板(被測試板)傾斜。此外，藉由對探針卡照射雷射光，以非接觸的方式檢測探針卡的傾斜。使用雷射時，係將雷射照射於探針卡的周緣部，以測定探針卡之周圍三點以上的高度，來檢測探針卡的傾斜。
專利文獻2的技術中，設有使晶圓載物臺朝X方向及Y方向移動的X－Y方向驅動機構、和使晶圓載物臺朝Z方向移動的Z方向驅動機構，且在X－Y方向驅動機構的X方向驅動部與Z方向驅動機構之間，介設有傾斜調節部。並且，藉由該傾斜調節部來調整晶圓載物臺相對於水平面的傾斜。調整晶圓載物臺的傾斜時，係使用自動焦點式相機，來測定四隅角之探針的針央高度，且依據該測定點彼此之針央高度的差，來算出探針卡對於晶圓載物臺的傾斜。
專利文獻3的技術中，具備：用以檢測探針卡之複數部位的探針之針央高度的接觸式變位感測器及其電壓變化檢測電路；和從該檢測結果，演算探針群之針央高度的傾斜度與傾斜方向以算出修正指示的控制系；和以三個部位支持插入環，且依據修正指示來調整預定部位的支持高度，藉以修正探針群之針央高度的傾斜之傾斜修正機構，並且，檢測複數部位(例如前後左右4個部位)之探針的針央高度，且根據事先在控制系裝設有程式的計算軟體，來計算探針群之針央高度的傾斜度與傾斜方向。又，除了探針的傾斜外，亦可計算晶圓的傾斜，且以兩者的數據作為基準來修正傾斜。此外，專利文獻4也是與專利文獻3類似的技術，亦即，有記載調整晶圓吸盤之傾斜的技術。
〔專利文獻1〕日本特開平06－021166號公報〔專利文獻2〕日本特開平11－251379號公報〔專利文獻3〕日本特開平07－231018號公報〔專利文獻4〕日本特開平08－162509號公報
然而，專利文獻1至4中有提案各種調整探針卡與晶圓載物臺之平行度的技術，然而，任一者皆可在複數部位測定探針卡的針央高度或探針卡的高度，並依據該測定結果，求得探針卡的傾斜後，使探針卡或晶圓載物臺的傾斜對準另一邊的傾斜，以調整這兩者的平行度，但是，任一種技術顯然都不是調整探針卡與晶圓載物臺之平行度的具體方法，有時利用該方法進行平行度的調整時需要熟練，或者，要花費很多的時間。
本發明係為了解決上述課題而開發者，其目的在於僅藉由測定探針卡之複數部位之探針的針央高度，即可簡單且迅速地調整探針卡與載置台的平行度之探針卡與載置台之平行度調整方法及檢查用程式記憶媒體與檢查裝置。
本發明之申請專利範圍第1項之探針卡與載置台之平行度調整方法，係使具有複數探針的探針卡與載置台上的被檢查體電性接觸，而進行上述被檢查體的電性特性檢查時，用以調整上述探針卡與上述載置台之平行度的方法，其特徵為：第1步驟，係在以探針中心作為原點之X－Y座標上，分別選擇相互分離之任意複數部位所該當的上述探針；和第2步驟，係分別檢測上述複數部位之探針的尖端，而求得各自的位置座標(X、Y、Z)；和第3步驟，係在將上述複數探針中鄰接之最近之探針的尖端彼此加以連結的連結線上分別選擇預定的點，且分別計算這些點以作為假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)；和第4步驟，係依據上述複數部位之假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)，來計算上述探針卡相對於上述載置台的傾斜；和第5步驟，係依據上述計算結果，來調整上述探針卡與上述載置台的平行度。
本發明之申請專利範圍第2項之探針卡與載置台之平行度調整方法係在申請專利範圍第1項之發明中，在上述第1步驟中，於上述X－Y座標之第1~第4象限的各象限分別選擇上述探針；在上述第2步驟中，分別求得於上述第1~第4象限所選擇之上述各探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)；在上述第3步驟中，分別選擇上述各探針之尖端的連結線與上述X－Y座標之X－Z平面及Y－Z平面上的兩個交點作為上述預定的點，且分別計算這些點以作為假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)；在上述第4步驟中，分別於上述X－Z平面上及上述Y－Z平面上，計算上述假想探針之尖端的Z座標值的差；在上述第5步驟中，分別於上述X－Z平面上及上述Y－Z平面上，使上述假想探針之尖端的Z座標值一致。
本發明之申請專利範圍第3項之探針卡與載置台之平行度調整方法係在申請專利範圍第1項之發明中，在上述第3步驟中，分別選擇上述複數之連結線的中點作為上述預定的點，且分別計算這些中點以作為上述假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)；在上述第4步驟中，求得表示包含上述各假想探針之尖端之假想平面的X座標、Y座標及Z座標間的關係式；在上述第5步驟中，使用上述關係式來調整上述假想面與上述載置台的平行度。
本發明之申請專利範圍第4項之探針卡與載置台之平行度調整方法係在申請專利範圍第1至3項中任一項之發明中，在上述第1步驟中，於上述複數部位選擇複數的探針；在上述第2步驟中，於上述複數部位求得複數探針的尖端之位置座標(X、Y、Z)的平均位置座標。
本發明之申請專利範圍第5項之檢查用程式記憶媒體係使具有複數探針的探針卡與載置台上的被檢查體電性接觸，而進行上述被檢查體的電性特性檢查時，記憶有使電腦驅動以調整上述探針卡與上述載置台之平行度的程式之記憶媒體，其特徵為：調整上述探針卡與上述載置台的平行度時，係依據上述程式使上述電腦驅動，以實行：第1步驟，係在以探針中心作為原點之X－Y座標上，分別選擇相互分離之任意複數部位所該當的上述探針；和第2步驟，係分別檢測上述複數部位之探針的尖端，而求得各自的位置座標(X、Y、Z)；和第3步驟，係在將上述複數探針中鄰接之最近之探針的尖端彼此加以連結的連結線上分別選擇預定的點，且分別計算這些點以作為假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)；和第4步驟，係依據上述複數部位之假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)，來計算上述探針卡相對於上述載置台的傾斜；和第5步驟，係依據上述計算結果來調整上述探針卡與上述載置台的平行度。
本發明之申請專利範圍第6項之檢查用程式記憶媒體係在申請專利範圍第5項之發明中，在上述第1步驟中，於上述X－Y座標之第1~第4象限的各象限分別選擇上述探針；在上述第2步驟中，分別求得於上述第1~第4象限所選擇之上述各探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)；在上述第3步驟中，分別選擇上述各探針之尖端的連結線與上述X－Y座標之X－Z平面及Y－Z平面上的兩個交點作為上述預定的點，且分別計算這些點以作為假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)；在上述第4步驟中，分別於上述X－Z平面上及上述Y－Z平面上，計算上述假想探針之尖端的Z座標值的差；在上述第5步驟中，分別於上述X－Z平面上及上述Y－Z平面上，使上述假想探針之尖端的Z座標值一致。
本發明之申請專利範圍第7項之檢查用程式記憶媒體係在申請專利範圍第5項之發明中，分別選擇上述複數之連結線的中點作為上述預定的點，且分別計算這些中點以作為上述假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)，並且，在第4步驟中，求得表示包含上述各假想探針之尖端之假想平面的X座標、Y座標及Z座標間的關係式；在第5步驟中，使用上述關係式來調整上述假想面與上述載置台的平行度。
又，本發明之申請專利範圍第8項之檢查用程式記憶媒體係在申請專利範圍第5至7項中任一項之發明中，在上述第1步驟中，於上述複數部位選擇複數的探針；在上述第2步驟中，於上述複數部位求得複數之探針的尖端之位置座標(X、Y、Z)的平均位置座標。
本發明之申請專利範圍第9項之檢查裝置，係屬於具備：支持具有複數探針之探針卡的插入環；和支承上述插入環的測試頭板；和介設於上述插入環與上述測試頭板之間，用以調整上述探針卡與配置於其下方之載置台的平行度之探針卡調整機構；和用以檢測上述探針之尖端的位置之檢測手段；和記憶有依據上述檢測手段的檢測結果，來驅動控制上述探針卡調整機構之檢查用程式的控制裝置，其特徵為，上述探針卡調整機構具備：用以支承上述插入環之一部分的第1支承機構；和從上述第1支承機構相互朝圓周方向分離而配置，以支承上述插入環的其他部位之複數第2支承機構，而上述第2支承機構具有位於上述測試頭板上且使上述插入環昇降的楔形構件，並且，上述控制裝置係依據上述檢查用程式，使上述探針卡調整機構驅動，以實行申請專利範圍第1至4項中任一項之探針卡與載置台的平行度調整方法。
本發明之申請專利範圍第10項之檢查裝置係在申請專利範圍第9項之發明中，上述第1支承機構係配置於以探針中心作為原點之X－Y－Z座標的Y－Z平面上，上述各第2支承機構係以上述X－Y－Z座標的Y－Z平面作為基準面而配置成左右對稱。
根據本發明之申請專利範圍第1項至第10項之發明，其目的在於提供一種僅測定探針卡之複數部位的探針的針央高度，即可簡單且迅速地調整探針卡與載置台的平行度之探針卡與載置台之平行度調整方法及記憶該平行度調整方法的檢查用程式記憶媒體與檢查裝置。
以下，依據第1圖至第8圖的實施型態，說明本發明。第1圖係表示本發明之檢查裝置之一實施型態的主要部位的剖視圖；第2圖係表示第1圖所示之檢查裝置的探針卡調整機構的平面圖；第3圖的(a)、(b)係分別表示第2圖所示之探針卡調整機構的圖，(a)係其剖面圖，(b)係其平面圖；第4圖係表示第1圖所示之檢查裝置的主要部位構成的方塊圖，第5圖係表示本發明之探針卡與載置台之平行度調整方法的一實施型態之步驟圖；第6圖(a)、(b)係分別為本發明之探針卡與載置台之平行度調整方法的一實施型態的說明圖，(a)係探針尖端之X－Y座標的配置圖，(b)係四個探針之針央彼此的連結線與X－Z平面及Y－Z平面之交點的概念圖；第7圖係說明本發明之探針卡與載置台之平行度調整方法的其他實施型態之相當於第6(b)圖的圖；第8圖係說明本發明之探針卡與載置台之平行度調整方法的另一其他實施型態之相當於第6(a)圖的圖。
〔第1實施型態〕
首先，說明關於使用於本實施型態的檢查裝置。
如第1圖、第2圖所示，本實施型態的檢查裝置10具備：具有複數探針11A的探針卡11；將探針卡11經由卡保持器(card holder)11B加以固定的卡夾具機構(card clamp mechanism)12；和在下面支持卡夾具機構12的插入環(insert ring)13；和用以支承插入環13的測試頭板(head plate)14；和介設於插入環13與測試頭板14之間，用以調整探針卡11與配置於其下方之載置台(wafer chuck：晶圓吸盤)15的平行度之探針卡調整機構16，並且在組裝有後述之本發明之檢查用程式記憶媒體的控制裝置(參照第4圖)的控制下驅動，而可自動的調整探針卡11和晶圓吸盤15的平行度所構成。此外，測試頭板14係經由支持體17水平地被支持。
上述探針卡11的下面形成有複數的探針11A，且此等探針11A係與形成於晶圓W之大致整面的多數裝置一次接觸。晶圓吸盤15係以載置晶圓W且移動於水平方向(X、Y方向)及上下方向(Z方向)的方式構成。該晶圓吸盤15附設有以光學方式檢測探針11A的針央之針央高度檢測手段(例如CCD相機)15A，而晶圓吸盤15係在探針卡11的下方，移動於X、Y方向之間，藉由CCD相機15A在複數部位檢測探針11A的針央高度，且將該位置之晶圓吸盤15的位置座標儲存於控制裝置的記憶部。晶圓吸盤15的位置係以位於探針卡11中心之正下方的探針中心(probe center)作為原點之X－Y－X座標的位置座標(X、Y、Z)來表示。探針卡調整機構16係被構成根據CCD相機15A所檢測之探針11A的針央高度，在控制裝置的控制下進行驅動，且調整探針卡11與晶圓吸盤15之上面(載置面)的平行度。
在上述檢查裝置10之裝置本體的上部側邊(第1圖的左邊)設有鉸鏈機構18，測試頭50係經由鉸鏈機構18朝測試頭板14上旋轉。又，在插入環13的上面設有對接機構(docking mechanism)19，測試頭50係經由對接機構19與探針卡11對接而電性連接。
上述插入環13係藉由沿著形成於測試頭板14之大致中央的開口部周面所形成的階差部支承。而介設於插入環13與測試頭板14之間的探針卡11的調整機構16係配置於測試頭板14的階差部，且在該階差部使插入環13相對於測試頭板14昇降，以調整探針卡11與晶圓吸盤15上面(晶圓W)的平行度。
在上述測試頭50的下面，主機板51及連接環52係以該順序電性連接。在測試頭50與主機板51之間介設有浮動機構53，其可將這兩者50、51間的間隙以數mm的範圍進行微調整。對接機構19具有：可裝設於插入環13的上面的第1構件19A；和在主機板51的下面配置於連接環52的外側而安裝的第2構件19B，藉由第1、第2構件19A、19B機械地結合，即可如上所述地使探針卡11與測試頭板50電性連接。再者，在絞鏈機構18的相反側，配置有安裝於測試頭板14上的測試頭夾具機構(test head clamp mechanism)20，利用該測試頭板夾具機構20可將測試頭50固定在檢查裝置10上。
並且，在本實施型態的檢查裝置10中，於測試頭50與探針卡11經由對接機構19電性連接的狀態下，在控制裝置的控制下，藉由探針卡的調整機構16即可調整探針卡11與晶圓W的平行度。
在此，說明關於上述探針卡調整機構16。探針卡調整機構16係如第1圖、第2圖所示，以介設於插入環13與測試頭板14之間，用以調整探針卡11與配置於其下方之晶圓吸盤15的平行度的方式構成。該探針卡調整機構16係如第1圖、第2圖所示，具有：第1支承機構161，係配置於以探針中心作為原點之X－Y－X座標的Y－Z平面上，以支承插入環13的一部分；和兩個第2支承機構162，係從第1支承機構161相互朝圓周方向分離，且以X－Y－X座標的Y－Z平面作為基準而配置成左右對稱，以其他兩個部位支承插入環13。第1支承機構161係以一定的高度支承插入環13。兩個第2支承機構162分別具有位在測試頭板14上且使插入環13昇降的楔形構件162A。如第2圖所示，第1支承機構161具有將插入環13以一點支承的球體161A，且被設定於插入環13的基準高度。探針卡調整機構16在第2支承機構162具有特徵，故以下關於第2支承機構162，係一邊參照第3圖(a)、(b)，一邊詳細闡述。
如第3圖(a)、(b)所示，上述第2支承機構162係具有：位在測試頭板14上且使插入環13昇降之平面形狀為矩形的楔形構件162A、和使楔形構件162A在插入環13與測試頭板14之間移動於平面方向的驅動機構162B。楔形構件162A係以經由驅動機構162B在插入環13的直徑方向(第3圖(a)係於左右方向)移動的方式構成。驅動機構162B係依據附設於晶圓吸盤15之CCD相機15A的檢測值(以複數部位所檢測之探針11A尖端高度)進行驅動。
如第3圖(a)所示，上述楔形構件162A係形成下面與測試頭板14接觸，且上面係從插入環13的外側(右側)朝內側(左側)下降的傾斜面。如該圖(a)所示，在楔形構件162A的傾斜面配置有昇降體162C，而昇降體162C的下面係形成有與楔形構件162A的傾斜面逆向傾斜的傾斜面。因此，當楔形構件162A經由驅動機構162B，如該圖(a)之箭號A所示那樣朝左右移動時，則昇降體162C係如該圖之箭號B所示那樣昇降。
如第3圖(a)、(b)所示，昇降體162C具備：下面具有傾斜面且上面具有圓形凹陷部的本體162D；和在本體162D的凹陷部中心埋設軸部的球體162E；和經由球軸承(ball bearing)等的滑動構件162F裝設於球體162E的球面軸承162G，而球面軸承162G的上面係成為與插入環13的下面接觸的接觸面。因此，昇降體162C係以經由楔形構件162A昇降而使插入環13昇降，同時球面軸承162G係以一邊與插入環13接觸，一邊仿照插入環13的傾斜方向，且以球體162E為中心如該圖之箭號C所示那樣轉動而傾斜的方式構成。又，在楔形構件162A的基端部(第3圖之(a)、(b)的右側)，平面形狀為字形的框體162H係包圍楔形構件162A的基端面和連接於基端面之兩側面的一部分而安裝，且楔形構件162A係經由框體162H連結於驅動機構162B。
上述驅動機構162B具有馬達162I和安裝於馬達162I的滾珠螺桿(ball screw)162J，且滾珠螺桿162J係與形成於楔形構件162A之框體162H的螺絲孔螺合。當馬達162I驅動時，經由與滾珠螺桿162J螺合的框體162H，會使楔形構件162A朝左右移動。此外，在楔形構件162A的兩側，即，在插入環13的圓周方向於分離的兩側，形成有一對引導溝162K，且框體162H之相互相對的兩邊係以可移動的方式插入此等引導溝162K，使框體162H可沿著此等引導溝162K直線前進。引導溝162K係形成於相互並設的一對交叉滾子導軌(cross roller guide)162L之間，且楔形構件162A係在例如與基準位置相距±12mm左右的範圍，沿著引導溝162K滑順且高精確度地朝左右往復移動。
此外，在上述昇降體162C之本體162D之左端面的寬度方向中央，導軌(rail)162M係安裝於上下方向，且該導軌162M係與立設於測試頭板14之內周面側之昇降引導構件162N的嵌合用凹槽扣合。因此，當楔形構件162A朝左右移動時，昇降體162C係在楔形構件162A以±12mm左右的範圍往復移動之間，於楔形構件162A的傾斜面上，沿著昇降引導構件162N以例如±0.6mm左右的範圍昇降。
調整上述探針卡11的平行度時，係以第1支承機構161所支承之插入環13的高度作為基準，兩個第2支承機構162係在檢查用程式的控制下，依據CCD相機15A的檢測值驅動，而使插入環13在各自的位置昇降，以調整探針卡11相對於晶圓吸盤15的上面的平行度。例如，第2圖中，當左右的第2支承機構162、162以相同的量使探針卡11朝上下方向移動時，可在幾乎不改變X－Z平面內之探針卡11在X軸方向的角度的情況下，改變Y－Z平面內之探針卡11在Y軸方向的角度。此外，當左右的第2支承機構162、162使探針卡11朝上下方向逆向移動時，可改變X－Z平面內之探針卡11在X軸方向的角度。此時，探針卡11、卡夾具機構12、插入環13、連接環52及主機板51係經由浮動機構53一體動作。亦即，探針卡11等的擺動會被浮動機構53吸收。
上述檢查裝置10係如第4圖所示那樣被構成以電腦為主體的控制裝置21驅動，來控制晶圓吸盤15及探針卡調整機構16。該控制裝置21具備：中央演算處理裝置21A、X－Y驅動控制電路21B、Z驅動控制電路21C、探針卡調整電路21D及記憶裝置21E，且在記憶裝置21E儲存有本發明的檢查用程式。因此，控制裝置21係以中央演算處理裝置21A從記憶裝置21E讀取檢查用程式，並依據中央演算處理裝置21A的指令，使X－Y驅動控制電路21B、Z驅動控制電路21C及探針卡調整電路21作動。X－Y驅動控制電路21B係連接於X－Y驅動機構15B，且經由X－Y驅動機構15B使晶圓吸盤15朝X－Y方向(水平方向)移動。Z驅動控制電路21C係連接於Z驅動機構15C，且經由Z驅動控制機構15C使晶圓吸盤15朝X方向(上下方向)移動。再者，探針卡調整電路21D係連接於探針卡調整機構16，且經由探針卡調整機構16來調整探針卡11與晶圓吸盤15的上面(晶圓W的載置面)之平行度。
繼之，一邊參照第1圖至第6圖，一邊說明使用檢查裝置10之本發明的探針卡與載置台的平行度調整方法之實施型態。
首先，驅動檢查裝置10時，控制裝置21係依據檢查用程式作動，且如下所述地驅動控制各機器。亦即，將探針卡11搬入檢查裝置10內，且利用卡夾具機構12挟住探針卡11的卡保持器11B，將探針卡11固定於插入環13的下面側。繼之，當測試頭50經由鉸鏈機構18旋轉而與測試頭板14平行時，對接機構19會驅動，測試頭50會連結於探針卡11，探針卡11與測試頭50會電性連接，同時藉由測試頭夾具機構20可使測試頭50固定於測試頭板14的上面。
當探針卡11與測試頭50電性連接時，探針卡11與晶圓吸盤15的上面係尚未調整的，亦即，與晶圓W之上面的平行度係尚未調整的。於是，控制裝置21根據檢查用程式，經由探針卡調整電路21D，將探針卡調整機構16加以驅動控制，以調整探針卡11與晶圓吸盤15的平行度。亦即，如第5圖所示，以探針中心C作為原點之分別位於第6圖(a)所示之X－Y座標的第1~第4象限之探針卡11的探針11A，各選擇一個作為第1~第4探針P1~P4(步驟S1)。
繼之，晶圓吸盤15從探針中心C朝向第1~第4探針P1~P4移動於X、Y方向後，在此等探針P1~P4的正下方使晶圓吸盤15移動於Z方向，且用CCD相機15A分別檢測第1~第4探針P1~P4，接著，以控制裝置21的中央演算處理裝置21A計算從探針中心C至第1~第4探針P1~P4在X、Y方向及Z方向的移動量，而求得作為第1~第4探針P1~P4的位置座標(X、Y、Z)(步驟S2)，並以記憶裝置21E記憶各個位置座標(X、Y、Z)。然後，根據此等的位置座標(X、Y、Z)，如第6圖(b)所示那樣在X－Y－Z座標之三次元的假想空間上將第1~第4探針11A的針央高度描繪成第1~第4探針P1~P4。若第1~第4探針的Z座標值分別相同的話，則為相同的針央高度，由於探針卡11與晶圓吸盤15的上面是平行的，所以不需調整探針卡11的平行度，即可移行至晶圓W的檢查。此外，第6圖(b)之探針P1~P4並不是表示探針的長度，而是表示以探針中心C作為原點之X－Y平面的針央高度。這在後述的第7圖中亦為相同。
然而，探針卡11與晶圓吸盤15的上面大多不是平行。此時，從步驟S2移行至步驟S3，在第6圖(b)所示之X－Y－Z座標的假想空間上，於中央演算處理裝置21A求得第1、第2探針P1、P2之針央間的連結線與Y－Z平面之交點A的位置座標(X、Y、Z)。同樣地，求得第2、第3探針P2、P3之針央間的連結線與X－Z平面之交點B的位置座標(X、Y、Z)後(步驟S4)，求得第3、第4探針P3、P4間的連結線與Y－Z平面之交點C的位置座標(X、Y、Z)後(步驟S5)，最後，求得第4、第1探針P4、P1間的連結線與X－Z平面之交點D的位置座標(X、Y、Z)後(步驟S6)。交點A至D可視為假想探針的針央高度。
繼之，分別求得Y－Z平面上之交點A的Z座標值與交點C的Z座標值的差後(步驟S7)，分別求得X－Y平面上之交點B的Z座標值與交點D的Z座標值的差後(步驟S8)，依據Y－Z平面上交點A與交點C之Z座標值的差，使交點A與交點C之任一者移動，以使交點A、C之任一者例如使交點A與Z座標值一致(步驟S9)，使交點A、C的連結線平行於前後方向(Y軸)。同樣地，根據X－Z平面上之交點B與交點D之Z座標值的差，使交點B與交點D的Z座標值一致(步驟S10)，而使交點B、D的連結線平行於左右方向(X軸)。繼之，用CCD相機15A確定四個探針P1~P4的針央高度，若針央高度沒有進入預定的容許範圍的話，則判斷為探針卡11與晶圓吸盤15之間的平行度不充分，接著，重複步驟S2至步驟S10的步驟，以CCD相機15A檢測相同的探針P1~P4的針央高度，直到探針卡11與晶圓吸盤15的平行度出來為止。
當中央演算處理裝置21A以上述方式在假想空間上求得前後左右的Z移動量時，將表示該Z移動量的控制信號傳送到探針卡調整電路21D。探針卡調整電路21D會將表示前後左右之Z移動量的控制信號傳送到探針卡調整機構16。探針卡調整機構16會依據該控制信號，使兩個第2支承機構162各自的馬達162I驅動，經由各自的框體162H使楔形構件162A直線前進。
例如，當第2支承機構162接收到使插入環13上昇的控制信號時，當滾珠螺桿162J旋轉時，框體162H會依循引導溝162K朝左方直線前進，且楔形構件162A會經由框體162H從基準位置朝左方直線前進。當楔形構件162A朝左方直線前進時，昇降體162C會依據該傾斜面一邊保持水平，一邊依循引導構件162N朝垂直上方上昇而抬起插入環13。此時，雖然插入環13係以第1支承機構161為基準上昇而傾斜，但是，昇降體162C的旋轉軸承162G會經由球體162E，仿照插入環13的傾斜方向傾斜，一邊經常保持旋轉軸承162G的接觸面與插入環13的接觸，一邊使插入環13以預定量滑順地上昇。即使負載會隨著昇降體162C的上昇而改變，由於上昇後來自插入環13的負載會被旋轉軸承162G的接觸面承接，所以調整精確度穩定而不會改變，在檢查期間可維持其精確度。
又，在第2支承機構162接收到使插入環13下降的控制信號的情況下，驅動機構162C會驅動，而朝向與上述情況相反的方向直線前進，亦即，使楔形構件162A朝右方直線前進，而使插入環13下降。藉由兩個第2支承機構162與CCD相機15A一起動作，而朝相同方向或相反方向昇降，即可調整插入環13與晶圓吸盤15的平行度，使兩者平行。
利用探針卡的調整機構16調整探針卡11的平行度後，再次驅動晶圓吸盤15，且藉由CCD相機15A檢測探針卡11之探針11A的尖端高度，確認複數的探針11A之間沒有高低差。假設有高低差時，則重複上述一連串的動作，以調整探針卡11的平行度。調整探針卡11的平行度後，開始進行晶圓W的檢查。由於檢查時晶圓W與探針卡11是平行的，故所有的探針11A可在晶圓W整面以大致均勻的針壓一次接觸，可進行可靠信高的檢查。
根據上述說明的實施型態，調整探針卡11與晶圓吸盤15之平行度的步驟係實行：控制裝置21係依據檢查用程式驅動，而在以探針中心C作為原點的X－Y座標內選擇第1~第4探針P1~P4的步驟；和用CCD相機15A檢測第1~第4探針P1~P4的各個針央，且以中央演算處理裝置21A求得各個位置座標(X、Y、Z)的步驟；和分別求得連結第1、第2探針P1、P2之針央的第1連結線與Y－Z平面之交點A的位置座標(X、Y、Z)、連結第2、第3探針P2、P3之針央的第2連結線與X－Z平面之交點B的位置座標(X、Y、Z)、連結第3、第4探針P3、P4之針央的第3連結線與Y－Z平面之交點C的位置座標(X、Y、Z)、及連結第4、第1探針P4、P1之針央的第4連結線與X－Z平面之交點D的位置座標(X、Y、Z)，作為假想探針的針央高度之步驟；和使Y－Z平面之兩個交點A、C的Z座標值一致的步驟；和使X－Z平面之兩個交點B、D的Z座標值一致的步驟，所以藉由僅測定探針卡11之第1~第4探針P1、P4的針央高度，即可自動的簡單且快速的調整探針卡11與晶圓吸盤15的平行度。
又，根據本實施型態，係具備：用以支持探針卡11的插入環13；和用以支承插入環13的測試頭板14；和介設於插入環13和測試頭板14之間，用以調整探針卡11與配置於其下方之晶圓吸盤15上之晶圓W的平行度的探針卡調整機構16；和用以檢測探針11A的CCD相機15A；和記憶有依據CCD相機15A的檢測結果，而將探針卡調整機構16予以驅動控制的檢查用程式之控制裝置21，並且探針卡調整機構16係具備：配置於以探針中心作為原點之X－Y－Z座標的Y－Z平面上，用以支承插入環13的一部分之第1支承機構161；和從第1支承機構161相互朝圓周方向分離，且以X－Y－Z座標的Y－Z平面作為基準而配置成左右對稱，用以支承插入環13的其他部位之兩個第2支承第2支承機構162，並且，由於第2支承機構162具有位在測試頭板14上且使插入環13昇降的楔形構件162A，所以可確實地實行本實施型態之探針卡與載置台的平行度調整方法。
〔第2實施型態〕
說明第1實施型態的探針卡與載置台的平行度調整方法中，使連結第1~第4探針P1~P4各自的針央的第1~第4連結線與Y－Z平面及X－Y平面之交點A、B、C、D的Z座標值分別一致，以調整探針卡11與晶圓吸盤15的平行度之方法，然而，如第7圖所示，在以探針中心C作為原點的X－Y座標中選擇相互分離的任意四個探針P1~P4，求得各探針P1~P4之針央的連結線的中點A’、B’、C’、D’的位置座標(X、Y、Z)，且依據此等位置座標(X、Y、Z)可調整探針卡11與晶圓吸盤15的平行度。此時，也可使用上述檢查裝置10。
本實施型態之探針卡與載置台的平行度調整方法係具備：檢測第1~第4探針P1~P4各自的針央，以求得各自的位置座標(X、Y、Z)的步驟；和分別求得由連結第1~第4探針P1~P4各自的針央的第1至第4連結線所形成之四邊各自的中點A’、B’、C’、D’的位置座標(X、Y、Z)的步驟；和求得表示包含四個中點A’、B’、C’、D’之假想平面的X座標、Y座標及Z座標間的關係式之步驟；和使用該關係式，將假想面設成與晶圓吸盤15平行的步驟。此時，由於四個中點A’、B’、C’、D’並不一定包含在一個平面，所以設定複數的關係式，調整各自的假想面與晶圓吸盤15的平行度，每次重複相同順序，使探針卡調整機構16驅動，來確認探針卡11與晶圓吸盤15的平行度。本實施型態中也可期待依據第1實施型態的作用效果。
〔第3實施型態〕
第1實施型態係分別在X－Y座標的第1~第4象限中各選擇一個第1~第4探針P1~P4，然而，本實施型態係如第8圖所示那樣於各象限內分別選擇複數(本實施型態中為各四個)探針，且在各象限內求得四個探針之針央之位置座標(X、Y、Z)的平均位置座標(XA 、XB 、XC )，除了使用具有平均值的探針來取代第1實施型態的第1~第4探針P1~P4外，其餘部分係進行與第1實施型態同樣的處理。表示平均值的探針在本實施型態中係定義成假想探針。
亦即，於第8圖所示本實施型態中，在以探針中心C作為原點之X－Y座標的第1象限中，各選擇四個探針11A。在第1象限選擇探針P11~P14，求得各個針央之位置座標(X、Y、Z)的平均位置座標(X1 A 、Y1 A 、Z1 A )，且設定第1假想探針P1 A 。同樣的，在第2至第4象限中也分別選擇探針P21~P24、P31~P34及P41~P44，且設定各自的第2~第4假想探針P2A ~P4A 。由於四個假想探針P1A ~P4A 的針央係具有平均位置座標(X2 A 、Y2 A 、Z2 A )~(X4 A 、Y4 A 、Z4 A )，所以此等假想探針P1A ~P4A 係相當於第1實施型態的探針P1~P4，其後，在與第1實施型態相同的順序中，可調整探針卡11與晶圓吸盤15的平行度。因此，根據本實施型態，由於使用比第1實施型態還多的探針11A來調整平行度，故可以比第1實施型態更高的精確度來調整平行度。如上所述，所使用的探針11A的數量越多，越可提高平行度的調整精確度。
上述各實施型態中，係就從以探針中心C作為原點之X－Y座標之第1~第4象限的各象限，選擇探針的情形加以說明，然而，也可以不是從各象限選擇的探針。重點是，若從以探針中心作為原點之X－Y座標上之相互分離的任意複數部位，分別選擇探針，且分別檢測此等複數部位之探針的尖端，求得各自的位置座標(X、Y、Z)後，在連結此等複數探針中相鄰接之最近的探針的尖端彼此的連結線上分別選擇預定的點，且分別計算這些點作為假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)，然後，依據此等假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)，來計算探針卡對於晶圓吸盤的傾斜，並依據該計算結果來調整探針卡與晶圓吸盤之平行度的方法時，則預定的點也可不是連結線與Y－Z平面及X－Z平面各自的交點或連結線的中點。亦即，又，上述各實施型態係說明使用晶圓W作為被檢查體的情形，但是，也可適用於被檢查體為LCD用玻璃基板等其他的被檢查體。
〔產業上利用之可能性〕
本發明可適用於檢查裝置。
10．．．檢查裝置
11．．．探針卡
13．．．插入環
14．．．測試頭板
15．．．晶圓吸盤(載置台)
16．．．探針卡調整機構
21．．．控制裝置
161．．．第1支承機構
162．．．第2支承機構
162A．．．楔形構件
第1圖係表示本發明之檢查裝置之一實施型態的主要部位之剖面圖。
第2圖係表示第1圖所示之檢查裝置的探針卡調整機構的平面圖。
第3圖(a)、(b)係分別表示第2圖所示之探針卡調整機構的圖，(a)係其剖面圖，(b)係其平面圖。
第4圖係表示第1圖所示之檢查裝置的主要部位構成的方塊圖。
第5圖係表示本發明之探針卡與載置台之平行度調整方法的一實施型態之步驟圖。
第6圖(a)、(b)係分別表示本發明之探針卡與載置台之平行度調整方法的一實施型態之說明圖，(a)係探針之尖端的X－Y座標的配置圖，(b)係四個探針之針央彼此的連結線與X－Z平面及Y－Z平面的交點之概念圖。
第7圖係說明本發明之探針卡與載置台之平行度調整方法的其他實施型態之相當於第6圖(b)的圖。
第8圖係說明本發明之探針卡與載置台之平行度調整方法的另一其他實施型態之相當於第6圖(a)的圖。
第9圖係表示習知之檢查裝置的主要部位之正面圖。

Claims (10)

  1. 一種探針卡和載置台之平行度調整方法，係使具有複數探針的探針卡與載置台上的被檢查體電性接觸，而進行上述被檢查體的電性特性檢查時，用以調整上述探針卡與上述載置台之平行度的方法，其特徵為具備：第1步驟，係在以探針中心作為原點之X-Y座標上，分別選擇相互分離之任意複數部位所該當的上述探針；和第2步驟，係分別檢測上述複數部位之探針的尖端，而求得各自的位置座標(X、Y、Z)；和第3步驟，係在將上述複數探針中鄰接之最近之探針的尖端彼此加以連結的連結線上分別選擇預定的點，該些預定的點係位於上述探針之尖端之間，上述探針之尖端係決定了上述預定的點之所在位置的線，且分別計算這些點以作為假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)；和第4步驟，係依據上述複數部位之假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)，來計算上述探針卡相對於上述載置台的傾斜；和第5步驟，係依據上述計算結果，來調整上述探針卡與上述載置台的平行度。
  2. 如申請專利範圍第1項之探針卡和載置台之平行度調整方法，其中，在上述第1步驟中，於上述X-Y座標之第1~第4象限的各象限分別選擇上述探針，在上述第2步驟中，分別求得於上述第1~第4象限 所選擇之上述各探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)，在上述第3步驟中，分別選擇上述各探針之尖端的連結線與上述X-Y座標之X-Z平面及Y-Z平面上的兩個交點作為上述預定的點，且分別計算這些點以作為假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)，在上述第4步驟中，分別於上述X-Z平面上及上述Y-Z平面上，計算上述假想探針之尖端的Z座標值的差，在上述第5步驟中，分別於上述X-Z平面上及上述Y-Z平面上，使上述假想探針之尖端的Z座標值一致。
  3. 如申請專利範圍第1項之探針卡和載置台之平行度調整方法，其中，在上述第3步驟中，分別選擇上述複數之連結線的中點作為上述預定的點，且分別計算這些中點以作為上述假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)，在上述第4步驟中，求得表示包含上述各假想探針之尖端之假想平面的X座標、Y座標及Z座標間的關係式，在第5步驟中，使用上述關係式來調整上述假想面與上述載置台的平行度。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之探針卡和載置台之平行度調整方法，其中，在上述第1步驟中，於上述複數部位選擇複數的探針，在上述第2步驟中，於上述複數部位求得複數探針的尖端之位置座標(X、Y、Z)的平均位置座標。
  5. 一種檢查用程式記憶媒體，係使具有複數探針的探針卡與載置台上的被檢查體電性接觸，而進行上述被檢查體的電性特性檢查時，記憶有使電腦驅動以調整上述探針卡與上述載置台之平行度的程式之記憶媒體，其特徵為：調整上述探針卡與上述載置台的平行度時，依據上述程式使上述電腦驅動，以實行：第1步驟，係在以探針中心作為原點之X-Y座標上，分別選擇相互分離之任意複數部位所該當的上述探針；和第2步驟，係分別檢測上述複數部位之探針的尖端，而求得各自的位置座標(X、Y、Z)；和第3步驟，係在將上述複數探針中鄰接之最近之探針的尖端彼此加以連結的連結線上分別選擇預定的點，該些預定的點係位於上述探針之尖端之間，上述探針之尖端係決定了上述預定的點之所在位置的線，且分別計算這些點以作為假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)；和第4步驟，係依據上述複數部位之假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)，來計算上述探針卡相對於上述載置台的傾斜；和第5步驟，係依據上述計算結果來調整上述探針卡與上述載置台的平行度。
  6. 如申請專利範圍第5項之檢查用程式記憶媒體，其中，在上述第1步驟中，於上述X-Y座標之第1~第4象限的各象限分別選擇上述探針， 在上述第2步驟中，分別求得於上述第1~第4象限所選擇之上述各探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)，在上述第3步驟中，分別選擇上述各探針之尖端的連結線與上述X-Y座標之X-Z平面及Y-Z平面上的兩個交點作為上述預定的點，且分別計算這些點以作為假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)，在上述第4步驟中，分別於上述X-Z平面上及上述Y-Z平面上，計算上述假想探針之尖端的Z座標值的差，在上述第5步驟中，分別於上述X-Z平面上及上述Y-Z平面上，使上述假想探針之尖端的Z座標值一致。
  7. 如申請專利範圍第5項之檢查用程式記憶媒體，其中，在上述第3步驟中，分別選擇上述複數之連結線的中點作為上述預定的點，且分別計算這些中點以作為上述假想探針之尖端的位置座標(X、Y、Z)，在上述第4步驟中，求得表示包含上述各假想探針之尖端之假想平面的X座標、Y座標及Z座標間的關係式，在第5步驟中，使用上述關係式來調整上述假想面與上述載置台的平行度。
  8. 如申請專利範圍第5至7項中任一項之檢查用程式記憶媒體，其中，在上述第1步驟中，於上述複數部位選擇複數的探針，在上述第2步驟中，於上述複數部位求得複數之探針 的尖端之位置座標(X、Y、Z)的平均位置座標。
  9. 一種檢查裝置，係屬於，具備：支持具有複數探針之探針卡的插入環；和支承上述插入環的測試頭板；和介設於上述插入環與上述測試頭板之間，用以調整上述探針卡與配置於其下方之載置台的平行度之探針卡調整機構；和用以檢測上述探針之尖端的位置之檢測手段；和記憶有依據上述檢測手段的檢測結果，來驅動控制上述探針卡調整機構之檢查用程式的控制裝置，其特徵為：上述探針卡調整機構具備：用以支承上述插入環之一部分的第1支承機構；和從上述第1支承機構相互朝圓周方向分離而配置，以支承上述插入環的其他部位之複數第2支承機構，而上述第2支承機構具有位於上述測試頭板上且使上述插入環昇降的楔形構件，並且，上述控制裝置係依據上述檢查用程式，使上述探針卡調整機構驅動，以實行申請專利範圍第1至4項中任一項之探針卡與載置台的平行度調整方法。
  10. 如申請專利範圍第9項之檢查裝置，其中，上述第1支承機構係配置於以探針中心作為原點之X-Y-Z座標的Y-Z平面上，上述各第2支承機構係以上述X-Y-Z座標的Y-Z平面作為基準面而配置成左右對稱。
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