TWI470712B - Probe device - Google Patents

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TWI470712B
TWI470712B TW99100131A TW99100131A TWI470712B TW I470712 B TWI470712 B TW I470712B TW 99100131 A TW99100131 A TW 99100131A TW 99100131 A TW99100131 A TW 99100131A TW I470712 B TWI470712 B TW I470712B
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TW99100131A
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TW201027651A (en
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Hiroshi Yamada
Kazuya Yano
Tomoya Endo
Kazumi Yamagata
Satoshi Nakaya
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Tokyo Electron Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/286External aspects, e.g. related to chambers, contacting devices or handlers
    • G01R31/2865Holding devices, e.g. chucks; Handlers or transport devices
    • G01R31/2867Handlers or transport devices, e.g. loaders, carriers, trays

Description

探針裝置
本發明係關於一種探針裝置,其可將基板之被檢測晶片之電極墊接觸至探針卡之探針來進行被檢測晶片之電氣特性測試。
習知用以調查例如形成在半導體晶圓(以下稱為晶圓)等基板上之被檢測晶片之IC晶片的電氣特性之探針裝置係將探針卡的探針接觸至IC晶片的電極墊來調查電氣特性,即進行所謂之探針測試。
該探針測試必須將探針與電極墊正確地接觸(碰觸)。而探針裝置係具備有拍攝基板之電極墊的上側攝影部及拍攝探針卡之探針的下側攝影部,已知方法係以上側攝影部來拍攝基板之電極墊,同時以下側攝影部來拍攝探針卡之探針,並基於該攝影結果來計算基板上各電極墊所對應接觸探針之X、Y、Z座標(碰觸座標),並基於該碰觸座標來將探針及電極墊正確地加以接觸。
使用該方法的探針裝置為了例如在探針卡的正下方拍攝基板的電極墊,於檢測部具備有能將上側攝影部移動至探針卡正下方的移動機構。該移動機構如日本特開平11-26528號公報(段落號碼0018、圖2)之記載,具備有導軌及沿著該導軌移動的橫向移動部。然後,上側攝影部被搭載於橫向移動部,並受到導軌之導引而移動至例如探針卡的正下方。
該檢測部121於拍攝探針卡106時,因為必需拍攝通過探針卡106中心的Y軸方向兩端與通過探針卡106中心的X軸方向兩端,故必須將下側攝影部140移動至可拍攝該等4點的位置。而因為將下側攝影部140移動,則晶圓挾具104也會一同移動,故拍攝該4點時,晶圓挾具104便會於圖23(a)所示之移動區域P移動。
另一方面,在拍攝載置於晶圓挾具104之晶圓W1時,如圖23(b)所示,係將上側攝影部150移動至例如被設定為晶圓W1攝影位置的探針卡106正下方來進行晶圓W1的拍攝。這樣的情況也必須拍攝通過晶圓W1中心之Y軸方向兩端及通過晶圓W1中心之X軸方向兩端。但是,拍攝晶圓W1時,由於係將上側攝影部150停止在拍攝位置來進行拍攝,這時係相反地變成要移動載置晶圓W1的晶圓挾具104。因此以上側攝影部150拍攝該晶圓W1上之4點時,晶圓挾具104的移動區域便會成為圖23(b)虛線所示之T。
又,拍攝探針卡106及晶圓W1時,因為係先讓下側攝影部140及上側攝影部150之焦點一致再進行拍攝,故以下側攝影部140拍攝探針卡106時,下側攝影部140與晶圓挾具104會上升至上側攝影部150所移動之高度。因此為了不讓上側攝影部150干擾晶圓挾具104而妨礙探針卡106的拍攝,係將上側攝影部150退避至圖23(a)所示之檢測部之X-Y平面上的一側,亦即由晶圓挾具104的移動區域P退避至橫向遠離位置的退避區域129。
因此,習知檢測部121之框體122的X-Y平面大小係必須要包含探針卡106拍攝時的晶圓挾具104之移動區域P、晶圓W1拍攝時的晶圓挾具104之移動區域T以及退避區域129。
另一方面,探針及電極墊碰觸方式之一,已知有將所有的探針及晶圓的電極墊以一次的碰觸來整體接觸之整體碰觸方式。此方式在探針測試時之晶圓挾具的移動區域僅有探針測試時的停止位置。
即使是這樣的情況,在拍攝探針卡及晶圓時,也必須移動晶圓挾具,因而必須具有包含所述之移動區域P、移動區域T及退避區域之寬廣區域(拍攝區域)。因此,為了達成探針裝置的小型化而需要將拍攝作業所需之區域減小,尤其是使用整體碰觸方式的探針裝置中,因為拍攝區域的狹小化係直接關係到探針裝置的小型化,故可謂應改善的課題。
本發明有鑑於上述情事,其目的在於提供一種探針裝置,係藉由削減探針卡之探針及基板之電極墊在碰觸前所進行的拍攝作業所需區域來將裝置整體小型化。
本發明之探針裝置係將基板載置於被設置在框體內部、可沿水平面移動並升降之載置台上,將探針卡之探針與基板上之電極墊接觸來檢測基板上所形成之被檢測部之電氣特性,其具備有:下側攝影部,係設置在該載置台的側部以拍攝探針卡;上側攝影部,係用以在與該探針卡之拍攝時的該載置台移動區域重疊之位置處拍攝該載置台上的基板;移動機構,係用以將該上側攝影部於拍攝該基板時的前述位置,以及形成於該移動區域上側且遠離該探針卡之位置的退避區域之間進行移動。
又,本發明探針裝置中,例如該移動機構亦可具備有能將上側攝影部水平移動之水平移動機構。又,本發明探針裝置中,例如該水平移動機構可包含水平引導組件及以該水平引導組件加以引導而水平移動的移動組件,該移動組件具備有設置於該移動組件以升降該上側攝影部的升降機構。又,本發明探針裝置中,例如該退避區域亦可為該框體之頂板所形成之凹部。又,本發明探針裝置,係例如將該探針卡之探針與基板上所有之電極墊整體地接觸的結構。
又,本發明探針裝置中,例如使X、Y平面之該上側攝影部的該退避區域相對於該探針卡位移至Y方向時,該上側攝影部具有於X方向並列的第1攝影機及第2攝影機,該下側攝影部則具有對稱地設置於通過載置台之基板載置區域中心且沿Y方向延伸之線的兩側之第1攝影機及第2攝影機。又,本發明探針裝置中,例如於該上側攝影部及下側攝影部設有位於各別之第1攝影機及第2攝影機之間的目標,該上側攝影部及該下側攝影部係使個別之該第1攝影機及第2攝影機之焦點位置一致,然後藉由該上側攝影部或下側攝影部之任一者來拍攝對向的該目標,以進行該上側攝影部及下側攝影部之位置修正。
藉由本發明,在藉由載置台所設置之下側攝影部來拍攝探針卡時之該載置台的移動區域會干擾在拍攝載置台上之基板時的上側攝影部之位置的探針裝置中,在以下側攝影部拍攝探針卡時,因能將上側攝影部退避至該移動區域的上方側,故與退避至該移動區域的橫向位置之情況相比,能夠減短框體橫向的尺寸。因此,便可使得框體的所佔面積變小來寄望探針裝置的小型化。
參照圖1至圖11,說明本發明第1實施形態之探針裝置。如圖1至圖3所示,探針裝置係具備有可進行將設置有多數被檢測晶片之基板的晶圓W進行收送的裝載部1、能針對晶圓W進行探測的探針裝置本體2。首先,針對裝載部1及探針裝置本體2的整體配置進行簡單的說明。
裝載部1係具有用來搬入收納有複數片晶圓W的密閉型搬送容器(載體)之FOUP(晶圓傳送盒)100且於Y方向(圖式的左右方向)上互相分離而對向設置的第1裝載埠11及第2裝載埠12,以及設置於該等裝載埠11、12之間的搬送室10。裝載埠11(12)各自具備有箱體13(14),由設置在裝載埠11(12)之圖示X方向之搬入口15(16)來將FOUP100搬入至箱體13(14)內。搬入後的FOUP100藉由裝載埠11(12)所具備之蓋體開閉機構(圖中未示)來將蓋體打開,並將蓋體保持於裝載埠11(12)內的側壁,打開蓋體後的FOUP100被迴轉而使得開口部朝向搬送室10側。
搬送室10設置有如圖2、圖3所示之基板搬送機構的晶圓搬送臂3。晶圓搬送臂3係由設置在可自由地沿鉛直軸迴轉、自由升降並朝圖示Y方向自由移動之搬送基台30上之可前進後退的2片臂體35所構成。在此,符號33係沿著於圖示Y方向延伸之導軌移動的基台移動部,符號32係相對於基台移動部33升降的基台升降部,符號31係設置於基台升降部32的迴轉部。又,搬送基台30設置有預對位機構36,其可對載置於臂體35狀態之晶圓W進行預對位,調整晶圓W的方向並檢測出中心位置。
又,裝載部1的上部設置有控制圖3所示之探針裝置本體2的控制部5。控制部5係例如由電腦所構成,具備有由程式、記憶體、CPU所構成的資料處理部等。程式係由控制將FOUP100搬入至裝載埠11(12)、由FOUP100將晶圓W搬入至探針裝置本體2以進行探針測試,之後將晶圓W搬回至FOUP100再將FOUP100搬出的一連串各部動作所構成的步驟群所組成。該程式(亦包含關於處理條件的輸入操作或顯示的程式)係儲存於例如軟碟、CD、MO(光磁氣碟)、硬碟等之記憶媒體來安裝至控制部5。
其次,就本發明重要組件的探針裝置本體2進行詳細說明。如圖2及圖3所示,探針裝置本體2鄰設於該裝載部1並與裝載部1於圖示X軸方向並列,其於Y軸方向具有複數台(例如4台)並列的檢測部21。另外,圖2係顯示移除後述之頂板25狀態的檢測部21。又,檢測部21具有相同的結構,各檢測部21的差異僅在設置的方向及搬入出口23(參照後述圖4)的形成位置。故後面的說明為了方便,僅就1個檢測部21進行說明而省略其他檢測部的記載。
檢測部21如圖2至圖4所示,具有相當於區隔出個別單元之外裝體的1個框體22,框體22的內部設置有台座單元24及上側攝影部50。台座單元24可朝X、Y、Z(上下)軸方向自由移動,亦即在平面上可自由地於縱橫方向移動且自由地於高度方向移動,再者,上部可沿鉛直軸迴轉。該台座單元24的上部搭載有具載置並真空吸附晶圓W功能的晶圓挾具4(本發明的載置台)。
晶圓挾具4係可以在晶圓搬送臂3之間進行晶圓W收送的收送位置、晶圓表面的拍攝位置以及將晶圓W碰觸到探針卡6之探針7的碰觸位置(檢測位置)之間自由地移動。該等晶圓挾具4的各停止位置係以連接至馬達之編碼器脈衝訊號來加以管理,馬達係用以朝驅動系統的座標(例如X、Y、Z之各方向)驅動。又,框體22側面中與搬送室10密接的側面形成有連接搬送室10內部及框體22內部的搬入出口23。所述之晶圓搬送臂3係透過該搬入出口23來將晶圓W交接於晶圓挾具4,或由晶圓挾具4來收取晶圓W。
晶圓挾具4及上側攝影部50之移動區域的上方設置有構成圖4(b)所示之框體22頂部的頂板25。探針卡6係裝設於該頂板25。探針卡6的上面側設置有測試頭8,兩者係藉由彈簧針9來電連接。又,探針卡6的下面側係對應晶圓W之電極墊的配置(例如探針卡6整面)而設置有分別電連接至上面側之電極群的探針7(例如相對於晶圓W表面垂直延伸的垂直針(線材探針))。
又,頂板25於探針卡6之保持位置的側部形成有作為上側攝影部50之退避區域的凹部29。該凹部29係與探針卡6於Y軸方向並列形成。又,凹部29係形成於藉由晶圓挾具4所設置之後述下側攝影部40來拍攝探針卡6之探針7時,晶圓挾具4所移動區域的上方(參照後述圖13)。
晶圓挾具4之Y軸方向的一邊側部設置有下側攝影部40。下側攝影部40具有如圖4(a)所示的2個下攝影機41、42。下攝影機41(42)各具有1個微型攝影機43(44)及廣角攝影機45(46)。微型攝影機43(44)係相當於本發明之攝影機,用以在求取碰觸座標時獲得探針卡6的拍攝資訊。又,下攝影機41、42係間隔地設置於將晶圓挾具4予以2等分並沿著Y軸方向(在上側攝影部50之X-Y平面上之移動方向)延伸的線L1之左右對稱處。另外,下攝影機41、42之中間位置設置有目標47(參照後述圖8),以在求取碰觸座標時,能進行下攝影機41、42與後述上攝影機51、52之位置修正。
框體22內設置有於Y軸方向移動的上側攝影部50。如圖4(a)及圖4(b)所示,上側攝影部50具有2個上攝影機51、52。上攝影機51(52)各具有1個微型攝影機53(54)及廣角攝影機55(56)。微型攝影機53(54)係相當於本發明之攝影機,用以在求取碰觸座標時獲得晶圓W的拍攝資訊。
該上攝影機51(52)係裝設於成為上側攝影部50基體的架橋單元59,並與下攝影機41、42同樣地,係間隔地設置於將架橋單元59予以2等分並沿著Y軸方向延伸的線L2之左右對稱位置。另外,上攝影機51、52因為形成於架橋單元59下面,本來從上方是看不見的,但圖4(a)為了說明上的方便,該上攝影機51、52亦以實線表示,而之後的說明亦適當地將上攝影機51、52以實線表示。又,與下攝影機40同樣地,上側攝影部50亦在架橋單元59的上攝影機51、52之間設置目標57(參照後述圖10)以進行下攝影機41、42與上攝影機51、52之位置修正。另外,本實施形態的檢測部21在待機狀態時,下側攝影部40與上側攝影部50係挾著晶圓挾具4而於Y軸方向左右分開的結構(參照圖4(a))。
框體22內部設置有移動機構60以移動上側攝影部50。移動機構60除了所述之架橋單元59外,尚具備有相當於本發明水平移動機構之導軌61及Y方向移動部62,以及相當於本發明升降機構之升降單元70。
本發明水平引導組件之導軌61係以框體22的4角落處所設置之支撐部來加以支撐,故能跨越框體22之Y軸方向整區域來設置於X軸方向的兩側面。本發明移動組件之Y方向移動部62係各自具有一個導軌61,並由基體63、導塊64、無桿缸65、輸送塊66等所大略構成。基體63如圖4(b)、圖5所示為略反L字型的板體,與導軌61嵌合的導塊64被組裝在相當於L字型長邊的部份,且無桿缸65的輸送塊66被固定在相當於L字型長邊的部份。然後,無桿缸65係於導軌61的上方略平行於導軌61而設置在跨越框體22之Y軸方向的整體區域。
然後,Y方向移動部62係藉由與導塊64及導軌61的嵌合透過被固定的輸送塊66來將無桿缸65的驅動力傳達至基體63,以使得基體63被導軌61引導而朝框體22的Y軸方向移動。
另外,基體63之L字型長邊的前端部連接有圖中未示的纜線單元。纜線單元係在具有可撓性的保護管體內收容有複數纜線的單元,可對應於基體63的移動而變形。然後,收容有將命令傳達至後述升降單元70之通訊纜線或供給成為動力之壓縮空氣等之空氣供給管等。
又,Y方向移動部62組裝有升降單元70。該升降單元70具備有水平基台71、2根驅動缸72、1根引導缸73及升降台74。水平基台71係組裝在相當於基體63之L字型短邊部分的板體。驅動缸72、引導缸73係被固定於水平基台71上,並分別具有缸桿75。該驅動缸72及引導缸73的缸桿75係朝Z軸方向延伸地組裝於水平基台71上,缸桿75的前端則組裝有升降台74。又,驅動缸72在基體63側的側面係被固定於基體63(參照圖6(a)、圖6(b))。然後,該升降單元70係藉由圖中未示的供給源供給例如壓縮空氣等動力來伸縮缸桿75,以使得升降台74上下作動。
然後,所述架橋單元59之兩端係被固定於升降台74。因此,基體的架橋單元59固定於升降台74之本實施形態的上側攝影部50會藉由Y方向移動部而於框體22內朝Y軸方向移動,並藉由升降單元70來朝Z軸方向升降。本實施形態之上側攝影部50係以兩端的升降單元70來進行升降,這是為了防止上側攝影部50於升降時,上側攝影部50左右的升降距離產生誤差,使得上側攝影部50傾斜而導致框體22或探針卡6與上側攝影部50接觸。另外,在例如即使上側攝影部傾斜也不會有接觸框體或探針卡之虞時,亦可僅在上側攝影部一方的端部設置升降機構,而另一方則設置沒有自主升降功能的被動升降部,藉由僅由一邊的升降機構之升降動作來升降上側攝影部。
又,移動機構60係設置於框體22的側面,以避免干擾在求取碰觸座標時所移動的晶圓挾具4,移動機構60的各組件不會進入到晶圓挾具4的移動區域S1(參照後述圖15)內。又,該移動機構60在將上側攝影部50朝Y軸方向移動時,上側攝影部50係與框體22之X軸方向側面略為平行之狀態移動。
藉由具有這樣的移動機構60,本實施形態可以如下所述般地移動上側攝影部50。例如,在以上側攝影部50拍攝晶圓W表面時,如圖5及圖6(a)所示,藉由升降單元70而將上側攝影部50下降至不會與探針卡6接觸的高度。然後藉由Y方向移動部62來將上側攝影部50朝Y軸方向移動而移動至晶圓W的拍攝位置,便可拍攝晶圓挾具4上的晶圓W表面。
另一方面,在藉由下側攝影部40拍攝探針卡6時,由於晶圓挾具4會上升至上側攝影部50於水平移動時的高度,故為了不使上側攝影部50及晶圓挾具4產生干擾,如圖4(b)、圖5及圖6(b)所示,將上側攝影部50藉由Y方向移動部62移動至頂板25所形成之凹部29的下方位置。然後藉由升降單元70將上側攝影部50上升至退避到凹部29內部的上升狀態。也就是說,如圖4(b)所示,上側攝影部50於未使用時係將上側攝影部50退避至凹部29,於使用時則將上側攝影部50降下至框體22內,而可移動至框體22內的任何位置。
其次,參照圖7至圖16,就該探針裝置所進行的探針測試之一連串流程進行說明。在此為了說明的方便,將圖2所示之檢測部21由裝載埠11側之檢測部21起依序稱為第1~第4檢測部21。首先,如圖2所示,藉由晶圓搬送臂3將晶圓W由載置於裝載埠11之FOUP100搬出,在藉由預對位機構36進行預對位後,將晶圓W搬送至第1檢測部21之晶圓挾具4。之後,與第1檢測部21同樣地將晶圓W依序地搬送至第2~第4檢測部21。將晶圓W搬送至所有的檢測部21而以所有的檢測部21進行探針測試期間,晶圓搬送臂3為了要將下一個檢測之晶圓W搬出並進行預對位而於搬送室10內待機。另外,圖7至圖10及圖12為了說明方便僅表示框體22、下側攝影部40及上側攝影部50。
如圖7(a)、圖8(a)所示,搬入晶圓W後的第1檢測部21係使下攝影機41(42)及上攝影機51(52)之焦點位置一致,並進行原點出發。該步驟首先係由凹部29朝向框體22內,將上側攝影部50降下至水平移動時的高度後,移動至預先訂定進行原點出發的位置。其次,移動晶圓挾具4以使下攝影機41及上攝影機51之微型攝影機43、53重合,然後藉由於微型攝影機43、53之間進出且與目標47不同之焦點對位用目標48,以使各微型攝影機43、53的焦點一致。藉此,便能夠決定下攝影機41與上攝影機51之原點(參照圖8(b))。接著,如圖8(c)所示,微型攝影機44、54亦以相同的處理來決定下攝影機42與上攝影機52的原點。
藉由進行該原點出發,能將微型攝影機43、53組與微型攝影機44、54組當作1個攝影機來進行處理,故能將微型攝影機43、53組所拍攝的攝影資料及微型攝影機44、54組所拍攝的攝影資料分別當作以1個攝影機所拍攝得者,因此能夠拍攝探針7及電極墊來求取碰觸座標。另外,目標48係各設置一個在下攝影機41、42的側部,並藉由圖中未示的進退機構而於維持水平方向的姿勢下進退於微型攝影機43、44的上方。
結束下攝影機41(42)及上攝影機51(52)的原點出發,然後便進行下攝影機41(42)及上攝影機51(52)的位置修正。探針測試有將晶圓W加熱來進行測試的情況,而為了將晶圓W加熱,有將晶圓挾具4以圖中未示的加熱機構加熱的情況。其結果便會特別地使得下側攝影部40熱膨脹而讓微型攝影機43、44的位置產生位移,而有無法良好地進行探針卡6的攝影之虞。在此,本實施形態會確認微型攝影機43、44之位置有無產生位移,在有產生位移時,會進行下攝影機41(42)及上攝影機51(52)的位置修正,以能良好地進行探針卡6的攝影。
如圖9(a)所示,該位置修正係以上攝影機51(52)之微型攝影機53(54)來拍攝目標47,如圖10(a)所示,以下攝影機41(42)之微型攝影機43(44)來拍攝目標57而進行。該目標47、57與目標48不同,係不能移動地被固定在下側攝影部40及上側攝影部50。另外,下側攝影部40熱膨脹時,廣角攝影機45(46)的位置雖然也會位移,但因為廣角攝影機係在以微型攝影機43(44)進行拍攝探針卡6前,先進行預先拍攝的廣視野攝影機,故不進行位置修正。
該位置修正的順序如下。首先,如圖9(b)所示,將下側攝影部40移動至上側攝影部50的下方,以讓上攝影機51(52)之微型攝影機53(54)能拍攝到目標47。然後,以微型攝影機53拍攝目標47,接著如圖9(c)所示,將目標47由其位置朝圖式之X軸方向移動,以微型攝影機54拍攝目標47。然後,調查微型攝影機53焦點與目標47一致的位置起至微型攝影機54焦點與目標47一致的位置為止之晶圓挾具4的移動距離,來求得微型攝影機53與微型攝影機54之間的距離(光軸的分開距離)。
接著如圖10(b)所示,移動下側攝影機40,以使得下攝影機41、42之微型攝影機43(44)能拍攝目標57。然後以微型攝影機43拍攝目標57,接著如圖10(c)所示,將下側攝影部40由其位置朝圖式之X軸方向移動,以微型攝影機44拍攝目標57。然後,調查微型攝影機43焦點與目標57一致的位置起至微型攝影機44焦點與目標57一致的位置為止之晶圓挾具4的移動距離,來求得微型攝影機43與微型攝影機44之間的距離(光軸的分開距離)。
因為能這樣地求得微型攝影機43、44(53、54)之間的距離,故可以確認各微型攝影機43、44(53、54)之間的距離有無產生位移。又,因能以微型攝影機43(44)拍攝目標57、以微型攝影機53(54)拍攝目標47,故可以求得各下攝影機41、42至目標57的距離及各上攝影機51、52至目標47的距離,因此能夠確認下攝影機41(42)、上攝影機51(52)之間的Z軸方向距離有無產生位移。
然後,在各微型攝影機43、44(53、54)的X、Y、Z軸上的座標位置產生位移時,係以該位移量為修正值,藉由下側攝影部40及上側攝影部50之拍攝結果來修正所求得之探針7或電極墊的座標位置。另外,本實施形態在加熱晶圓挾具4時,雖目標47位置也會產生位移,但目標47的位移量非常地小而不會影響位置修正的精確度。
接著如圖7(b)所示,如所述般將上側攝影部50退避至凹部29,將下側攝影部40與晶圓挾具4上升至上側攝影部50的水平移動高度來進行探針卡6的拍攝。下側攝影部40具備有2個下攝影機41、42(參照圖4),本實施形態係將探針卡6分隔為2個區域,並以各下攝影機41(42)來拍攝分隔為2個區域中的任一個區域。
本實施形態如圖11所示,下攝影機41、42如前所述係以Y軸方向左右對稱地設置,故對應地將探針卡6以其中心所通過的線L3區分為拍攝區域80及拍攝區域81。在此,假設定義X方向為左右方向,Y方向為前後方向,則左側的區域便為拍攝區域80,右側的區域便為拍攝區域81來進行說明,將下側攝影部40移動至探針卡6之中央下方位置時,拍攝區域80係以來到對向位置的下攝影機41拍攝,拍攝區域81係以來到對向位置的下攝影機42拍攝。
以下攝影機41來拍攝拍攝區域80時,如圖11(a)所示,移動晶圓挾具4以使下攝影機41之微型攝影機43能拍攝拍攝區域80內之前端、後端及左端的3個地方。又,以下攝影機42來拍攝拍攝區域81時,如圖11(b)所示,移動晶圓挾具4以使下攝影機42之微型攝影機44能拍攝拍攝區域81內之前端、後端及右端的3個地方。因此,探針卡6拍攝時的晶圓挾具4之移動區域P1便為圖11(b)之點虛線所示。
其次,將晶圓挾具4下降,遠離由框體22內之上側攝影部50水平移動時的高度。接著,藉由所述移動機構60將上側攝影部50下降至水平移動時的高度。然後移動至預先設定的晶圓W拍攝位置以進行晶圓W的拍攝(參照圖12)。如圖14(a)所示,本實施形態的框體22略中央部係以例如探針卡6(參照圖11)的中心點靠近凹部29側距離d1(例如150mm)的位置設定為晶圓W的拍攝位置,上側攝影部50的中心係停止在該拍攝位置。在此,圖14(a)之點鎖線所示的線L4係由中心點朝X軸方向延伸的線。
將上側攝影部50移動至拍攝位置後,將晶圓挾具4移動以開始晶圓W的拍攝。晶圓W的拍攝係與探針卡6拍攝時同樣方式進行。如圖13所示,本實施形態係將上攝影機51、52如所述般以Y軸方向左右對稱地設置,故對應地將晶圓W以通過其中心之線L5來分為拍攝區域82及拍攝區域83。在此假設左側區域為拍攝區域82、右側區域為拍攝區域83來進行說明,在將晶圓挾具4移動至停止於拍攝位置的上側攝影部50下部中央時,拍攝區域82係以來到對向位置之上攝影機51拍攝,拍攝區域83係以來到對向位置之上攝影機52拍攝。然後,藉由兩上攝影機51、52來拍攝例如晶圓W周緣之4點及晶圓W前後左右各端部及晶圓W中心之5點。
此時,在拍攝通過晶圓W中心之Y軸方向兩端時,晶圓挾具4之側部雖會前後移動,但與如圖23所示之檢測部121不同地,本實施形態係以上側攝影部50停止於框體22略中央部的狀態來拍攝晶圓W,故如圖14(a)、圖14(b)所示,可使得晶圓挾具4的前後方向移動量在上側攝影部50的左右略為均等。因此,晶圓W拍攝時的晶圓挾具4之移動區域T1便如圖13(b)的虛線所示。然後,在拍攝探針卡6及晶圓W以求得探針7及圖中未示之電極墊的碰觸座標時所必要的晶圓挾具4之移動區域,則如圖13(b)所示,由移動區域P1加上移動區域T1之不與移動區域P1重複的部份而成為移動區域S1。
進行上述晶圓W及探針卡6的拍攝,而取得探針卡6之探針7的前端位置與晶圓W表面之圖中未示的電極墊位置的攝影資料,然後基於該攝影資料求得探針7與電極墊接觸的碰觸座標以將晶圓W移動至該碰觸座標。然後,本實施形態以1次的碰觸(接觸)將所有的探針7及電極墊進行碰觸,藉由整體碰觸的方式進行探針測試。
探針測試結束後,將晶圓挾具4移動至搬入出口23附近的收送位置。然後,晶圓搬送臂3未保持晶圓W之一邊的臂體35便接收檢測完畢的晶圓W,並將下一個檢測對象且已載置於另一邊的臂體35之晶圓W交接至晶圓挾具4。之後,晶圓搬送臂3便將檢測完畢的晶圓W交回FORP100,在FOUP100還收容有未檢測晶圓W時,則將下一個檢測對象的晶圓W搬出。該一連串的步驟在其他的第2~第4檢測部21亦同樣地進行。經由以上的步驟,本實施形態的探針裝置便能在4台檢測部21以1個晶圓搬送臂3依序地搬送晶圓W以進行探針測試。
將本實施形態的檢測部21之框體22與圖23所示習知探針裝置之框體122做比較,本實施形態之框體22之頂板25(參照圖4(b)),係在求得晶圓挾具4的碰觸座標時所必要的移動區域S1與Z軸方向重疊的位置(參照圖13)處形成作為上側攝影部50之退避區域的凹部29,再者,將上側攝影部50之晶圓W拍攝位置設定在框體22的略中央而將晶圓挾具4的移動區域S1由拍攝位置看來係以Y軸方向左右略為均等。因此,便不需要如習知框體122般,在框體22的側邊設置上側攝影部50的退避區域。又,如圖15所示,藉由將晶圓W攝影位置移動至框體22的略中央部,相較於移動區域P與移動區域T未重複的部份之區域,框體22能夠將移動區域P1與移動區域T1未重複的部份之區域減少。因此,本實施形態的檢測部21係削減掉設置於框體22側部之上側攝影部50之退避區域與移動區域的未重複部分,而可使框體22之Y軸方向的長度縮短例如140mm的距離d2。
又,本實施形態之下側攝影部40、上側攝影部50分別具有兩個下攝影機41、42、上攝影機51、52,下攝影機41、42及上攝影機51、52係分別以上側攝影部50移動方向之Y軸方向延伸的線L1、L2左右對稱而分隔地設置。如此一來,藉由將下攝影機41(42)及上攝影機51(52)各設置兩個,在拍攝通過探針卡6及晶圓W拍攝區域80~83之中心的X軸方向兩端時,能以任一邊攝影機中較近的攝影機進行拍攝。也就是說,因為不用將較遠的攝影機移動至周緣部,因此與只有1個攝影機的習知探針裝置相比,能夠使得晶圓挾具4的X軸方向移動量減少。藉此,如圖16所示,與圖23所示習知探針裝置的框體122比較,框體22的X軸方向長度能縮減例如130mm的距離d3。
上述本實施形態的探針裝置在以下側攝影部40拍攝探針卡6時,因為係將上側攝影部50退避至移動區域S1上方側的凹部29,故與如前述般退避至移動區域S1之橫向的情況相比,能夠使得框體22的橫向尺寸變短。因此,能夠使得框體22的佔有面積變小,而對探針裝置的小型化有所貢獻。特別是如本實施形態的探針裝置本體2在Y軸方向並列有4台檢測部21時,該探針裝置本體2的Y軸方向長度係會決定探針裝置的大小。因此,能將框體22之Y軸方向尺寸縮短的本實施形態便能有效率地進行探針裝置的小型化。
又,本實施形態如所述般設置有2個下攝影機41、42及上攝影機51、52,並分別以挾持Y軸方向所延伸的線L1、L2來左右對稱地設置兩者。藉此,在求得碰觸座標時能夠縮小晶圓挾具4的移動區域S1,而可以縮小框體之X-Y平面的面積。因此,本實施形態能更進一步地將探針裝置小型化。
又,該實施形態係以整體碰觸的方式進行探針測試,在測試時晶圓挾具4不會移動,因此框體22的寬度係由攝影時之晶圓挾具4的移動區域S1所決定。故將會使移動區域S1變狹窄的上側攝影部50退避至上方的結構係有效的。另外,本發明不限定於整體碰觸,亦可適用於進行複數次連續的碰觸方式。但是,在採用整體碰觸時,進一步地設置兩個於X軸方向並列之下攝影機41、42及上攝影機51、52能夠縮短晶圓挾具4之X軸方向移動區域S1,故能夠縮短該框體22之X軸方向的尺寸。因此本發明實施形態以整體碰觸較有利。
又,本實施形態因為具有將上側攝影部50朝Y軸方向移動之Y方向移動部62,故可將上側攝影部50於框體22內部自由地在Y軸方向移動。因此,能夠將作為退避區域之凹部29的位置及晶圓W的拍攝位置自由地設定在上側攝影部50可移動的範圍內。
又,本實施形態在進行下攝影機41(42)及上攝影機51(52)的位置修正時,係在微型攝影機43及微型攝影機53、微型攝影機44及微型攝影機54分別的焦點一致之後來計量微型攝影機43、44之間的距離及微型攝影機53、54之間的距離。但是,若已知微型攝影機43及微型攝影機53、微型攝影機44及微型攝影機54的各焦點一致的位置與微型攝影機43、44之間的距離或是微型攝影機53、54之間的距離,便可以由該等資料算出各微型攝影機43、44之間的距離及各微型攝影機53、54之間的距離。因此,上述之位置修正在將微型攝影機43及微型攝影機53、微型攝影機44及微型攝影機54分別之焦點加以一致後,以微型攝影機43、44拍攝目標57,或以微型攝影機53、54拍攝目標47,亦可僅以任一邊來進行。
(第2實施形態)
參照圖17至圖19,針對本發明探針裝置之第2實施形態進行說明。本實施形態係將4台與第1實施形態之結構相異之檢測部221朝X軸方向並列並鄰設於裝載部1以構成探針裝置本體2,除了檢測部221的結構之相異點外,其他係與第1實施形態的結構相同,故本實施形態僅就檢測部221的結構進行說明,其他的組件則賦予相同的符號,並省略說明。
如圖17所示,檢測部221於框體222內設有1個台座單元224及2個上側攝影部50a(50b),台座單元224設置有2個下側攝影部40a(40b)。2個下側攝影部40a(40b)係以如圖17(a)的點虛線所示並通過晶圓挾具204中心之X軸方向延伸的線L6間隔地左右對稱設置。又,如圖17(a)所示,2個上側攝影部50a(50b)各自於構成框體222頂部的頂板225之Y軸方向兩側各形成1個作為退避區域之凹部229。另外,2個下側攝影部40a(40b)及2個上側攝影部50a(50b)的結構則與第1實施形態之下側攝影部40、上側攝影部50相同。
如圖18(a)所示,該檢測部221係組合下側攝影部40a與上側攝影部50a以及下側攝影部40b與上側攝影部50b,並進行分別以第1實施形態之圖7至圖10所說明之各微型攝影機43a、44a、53a、54a(43b、44b、53b、54b)的焦點位置對合之原點出發與位置修正,並如圖18(b)、圖18(c)所示來進行探針卡6及晶圓W的拍攝。另外,如圖17(b)、圖19(b)所示,本實施形態係將上側攝影部50a、50b停止於接近框體222之中央部的狀態來進行晶圓W的拍攝。然後,將該停止的位置設定為晶圓W的拍攝位置。
本實施形態在拍攝探針卡6時,係以2個下側攝影部40a、40b來拍攝探針卡6,故係以4個下攝影機41a、42a(41b、42b)來拍攝探針卡6。因此,其中1個下攝影機41a(42a、41b、42b)會拍攝在探針卡6的拍攝區域中鄰接於各下攝影機41a(42a、41b、42b)之1/4的區域。因此,拍攝探針卡6時的台座單元224之移動量與第1實施形態不同,僅移動由探針卡6之中心朝X軸方向及Y軸方向略為相等的距離。故,拍攝探針卡6時所必要的台座單元224之移動區域P2則如圖19(a)所示。
又,拍攝晶圓W時亦同樣地,係以2個上側攝影部50a、50b來拍攝晶圓W,故是由4個上攝影機51a、52a(51b、52b)來拍攝晶圓W,其中1個上攝影機51a(52a、51b、52b)會拍攝與晶圓W的各上攝影機51a(52a、51b、52b)鄰接之1/4的區域。因此拍攝晶圓W時的台座單元224的移動量亦與第1實施形態有所差異,僅移動由晶圓W中心朝X軸方向及Y軸方向略為均等的距離。因此,拍攝探針卡6時所需之台座單元224的移動區域T2便如圖19(b)所示。
藉由這樣地將下側攝影部40a、40b及上側攝影部50a、50b沿著Y軸方向並列設置,本實施形態的檢測部221在拍攝探針6及晶圓W時,便能減少台座單元224之X軸方向的移動量及Y軸方向的移動量。然後,與第1實施形態同樣地,藉由在頂板205形成有上側攝影部50a、50b的凹部229,本實施形態也可以縮小框體222的X-Y平面的面積。然後,可以將檢測部221小型化,則具有該檢測部221之探針裝置便能夠小型化。
另外,本實施形態在2個上側攝影部50a(50b)之移動機構共用1根導軌61,並於一個導軌61上嵌合有2個Y方向移動部62。然後,個別的Y方向移動部62具有個別的無桿缸65,由於移動機構的基本構造與第1實施形態相同,故在此省略說明。
(其他實施形態)
上述各實施形態雖係在上側攝影部及下側攝影部沿X軸方向各並列設置有2個下攝影機及上攝影機,但本發明亦可為在上側攝影部及下側攝影部各具有1個上攝影機及下攝影機之探針裝置。例如,亦可為具有具備1個下攝影機之下側攝影部及具備1個上攝影機之上側攝影部,並在頂板形成有作為上側攝影部之退避區域的凹部之探針裝置。這樣實施形態的一個例子如圖20所示之檢測部321。該檢測部321係將未與頂板325之探針卡6的設置位置重疊的位置設定為晶圓W的拍攝位置,並於其上方的頂板325形成作為上側攝影部350之退避區域的凹部329。然後,移動上側攝影部350的移動機構360係設置在凹部329的內部,並具有僅升降上側攝影部350的功能。
如圖21(a)、圖21(b)所示,這樣的檢測部321在拍攝晶圓W時,係將上側攝影部350降下以進入至框體322內部,除此之外的時候係可將上側攝影部350退避至凹部329。這樣的實施形態也可以在求取框體322的碰觸座標時,將台座單元之移動區域的Y軸方向橫向之上側攝影部的退避區域加以削減,故能縮小框體的X-Y平面大小,而能夠達成和上述實施形態同等的作用、效果。另外,圖21為了說明上側攝影部350及移動機構360,則將頂板325的側部加以裁切而露出凹部329的部分。
又,上述各實施形態之升降機構的升降單元70雖係直接升降上側攝影部50、250、350的結構,但亦可為例如在支撐導軌及無桿缸兩端的支撐部設置升降機構來升降每個導軌的Y方向移動部與上側攝影部的結構。
又,本發明移動機構之一例亦可如圖22所示之移動機構460。該移動機構460亦與第1實施形態中的圖5、圖6所說明的移動機構60同樣地,具備有導軌461、Y方向移動部462,Y方向移動部462之基體463的內面組裝有圖中未示的升降單元。又,升降單元之升降台474固定有架橋單元459。
然後,Y方向移動部462係與設置在基體463內面的導塊(圖中未示)及導軌461嵌合,透過固定在基體463內面之輸送塊(圖中未示)來將無桿缸465的驅動力傳達至基體463,藉此以將基體463沿導軌461引導而朝Y軸方向移動。另外,連接於基體463之L字型長邊的前端部之U字型組件則為纜線單元467。
1...裝載部
2...探針裝置本體
3...晶圓搬送臂(基板搬送機構)
4...晶圓挾具(載置台)
5...控制部
6...探針卡
7...探針
8...測試頭
9...彈簧針
10...搬送室
21...檢測部
22...框體
23...搬入出口
24...台座單元
25...頂板
29...凹部(退避區域)
40...下側攝影部
41、42...下攝影機
43、44...微型攝影機(攝影機)
45、46...廣角攝影機
47、48...目標
50...上側攝影部
51、52...上攝影機
53、54...微型攝影機(攝影機)
55、56...廣角攝影機
57...目標
59...架橋單元
60...移動機構
61...導軌
62...Y方向移動部
63...基體
64...導塊
65...無桿缸
66...輸送塊
70...升降單元(升降機構)
71...水平基台
72...驅動缸
73...引導缸
74...升降台
75...缸桿
80、81、82、83...拍攝區域
100...FOUP(晶圓傳送盒)
W、W1...晶圓
圖1為本實施形態探針裝置之概略立體圖。
圖2為本實施形態探針裝置之概略平面圖。
圖3為本實施形態探針裝置之概略側視圖。
圖4(a)及(b)為本實施形態檢測部之概略結構說明圖。
圖5為本實施形態移動機構之概略結構立體圖。
圖6(a)及(b)為本實施形態上側攝影部於升降時的說明圖。
圖7(a)及(b)為說明本實施形態探針測試方法之第1說明圖。
圖8(a)-(c)為本實施形態下攝影機及上攝影機之原點出發的說明圖。
圖9(a)-(c)為本實施形態下攝影機及上攝影機之位置修正的第1說明圖。
圖10(a)-(c)為本實施形態下攝影機及上攝影機之位置修正的第2說明圖。
圖11(a)及(b)為說明本實施形態探針測試方法之第2說明圖。
圖12(a)及(b)為說明本實施形態探針測試方法之第3說明圖。
圖13(a)及(b)為說明本實施形態探針測試方法之第4說明圖。
圖14(a)及(b)為說明本實施形態探針測試方法之第5說明圖。
圖15為將本實施形態檢測部與習知檢測部加以比較之第1說明圖。
圖16為將本實施形態檢測部與習知檢測部加以比較之第2說明圖。
圖17(a)及(b)為說明第2實施形態檢測部的平面圖。
圖18(a)-(c)為說明第2實施形態檢測部的剖面圖。
圖19(a)及(b)為說明第2實施形態檢測部的第2平面圖。
圖20(a)及(b)為說明其他實施形態檢測部之說明圖。
圖21(a)及(b)為說明其他實施形態檢測部之立體圖。
圖22為說明其他實施形態移動機構之立體圖。
圖23(a)及(b)為習知檢測部結構之平面圖。
122...框體
129...退避區域
140...下側攝影部
150...上側攝影部
S1...移動區域
P、P1...移動區域
T、T1...移動區域
d2...距離
22...框體
29...退避區域
40...下側攝影部
50...上側攝影部

Claims (6)

  1. 一種探針裝置,係將基板載置於被設置在框體內部、可沿水平面移動並升降之載置臺上,將探針卡之探針與基板上之電極墊接觸來檢測基板上所形成之被檢測部之電氣特性,其具備有:下側攝影部,係設置在該載置台的側部以拍攝探針卡;上側攝影部,係用以在與該探針卡之拍攝時的該載置台移動區域重疊之位置處拍攝該載置臺上的基板;移動機構,係用以將該上側攝影部於拍攝該基板時的前述位置,以及形成於該移動區域上側且遠離該探針卡之位置的退避區域之間進行移動;其中該退避區域為形成於該框體頂板之凹部。
  2. 如申請專利範圍第1項之探針裝置,其中該移動機構具備有能將上側攝影部水平移動之水平移動機構。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之探針裝置,其中該水平移動機構包含水準引導組件及以該水準引導組件加以引導而水平移動的移動組件,該移動組件具備有設置於該移動組件以升降該上側攝影部的升降機構。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之探針裝置,其係將 該探針卡之探針與基板上所有之電極墊整體地接觸的結構。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之探針裝置,其中X、Y平面之該上側攝影部的該退避區域相對於該探針卡位移至Y方向時,該上側攝影部具有於X方向並列的第1攝影機及第2攝影機,該下側攝影部則具有對稱地設置於通過載置台之基板載置區域中心且沿Y方向延伸之線的兩側之第1攝影機及第2攝影機。
  6. 如申請專利範圍第5項之探針裝置,其中於該上側攝影部及下側攝影部設有位於各別之第1攝影機及第2攝影機之間的目標,該上側攝影部及該下側攝影部係將個別之該第1攝影機及第2攝影機之焦點位置加以一致,然後藉由該上側攝影部或下側攝影部之任一者來拍攝對向的該目標,以進行該上側攝影部及下側攝影部之位置修正。
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