WO2023100463A1 - 筐体及びプローバ - Google Patents

筐体及びプローバ Download PDF

Info

Publication number
WO2023100463A1
WO2023100463A1 PCT/JP2022/036737 JP2022036737W WO2023100463A1 WO 2023100463 A1 WO2023100463 A1 WO 2023100463A1 JP 2022036737 W JP2022036737 W JP 2022036737W WO 2023100463 A1 WO2023100463 A1 WO 2023100463A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
side frame
housing
prober
wafer
floor base
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/036737
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
秀明 長島
Original Assignee
株式会社東京精密
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社東京精密 filed Critical 株式会社東京精密
Publication of WO2023100463A1 publication Critical patent/WO2023100463A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01R31/26Testing of individual semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor

Definitions

  • the present invention relates to a prober for inspecting the electrical characteristics of a plurality of semiconductor devices (chips) formed on a semiconductor wafer, particularly a prober housing having a plurality of measuring sections stacked in multiple stages, and its housing.
  • the present invention relates to a prober to which a housing is applied.
  • the semiconductor manufacturing process has a large number of processes, and various inspections are performed in various manufacturing processes in order to improve quality assurance and yield. For example, at the stage where a plurality of semiconductor device chips are formed on a semiconductor wafer, the electrode pads of the semiconductor devices of each chip are connected to the test head, the power supply and test signals are supplied from the test head, and the semiconductor devices are output. A wafer level test is performed to electrically test whether the device operates normally by measuring signals with a test head.
  • Wafer level inspection is performed using a prober that contacts the electrode pads of each chip on the wafer.
  • the probes are electrically connected to the terminals of the test head, and power and test signals are supplied from the test head to each chip through the probes. to measure.
  • a prober has been proposed that has a plurality of measurement units that are stacked in multiple stages (see Patent Documents 1 and 2, for example). Since this prober has a hierarchical structure (multi-stage structure) in which multiple measurement units are stacked in multiple stages, wafer-level inspection can be performed for each measurement unit, minimizing increases in installation area and equipment costs. Throughput can be improved.
  • Patent Document 3 in an inspection apparatus in which a plurality of testers are arranged in a multistage manner, a transfer stage for transferring a wafer to the testers of each layer is provided for each layer, and the movement of the transfer stage of each layer is controlled.
  • the controller controls to restrict the operation of the carrier stages of the other layers, so that the carrier stages of the other layers are operated. Techniques are disclosed for suppressing the effects of the resulting vibrations.
  • an alignment device for detachably holding a wafer chuck and performing relative alignment (alignment) between the wafer held by the wafer chuck and the probe card. (moving stage) is provided for each layer.
  • This alignment device is configured to be mutually movable between a plurality of measurement units arranged on each layer.
  • each layer is provided with an alignment device that is mutually movable between a plurality of measurement units. Therefore, when the alignment device is moved in one layer, the vibration caused by the movement of the alignment device causes vibration of the housing. It has a structure that facilitates propagation to measurement units arranged on other layers via the frame that constitutes the body. As a result, alignment accuracy deteriorates, and sufficient contact accuracy between the wafer and the probes of the probe card cannot be ensured, which may lead to deterioration in inspection accuracy.
  • Patent Document 3 is effective only for vibrations caused by the movement of the carrier stage, and vibrations that occur constantly due to other causes, such as vibrations caused by abnormalities in test heads on other layers. There is also the problem that there is no effect on
  • the present invention has been made in view of such circumstances. It is an object of the present invention to provide a housing for a prober capable of effectively reducing the influence of vibrations generated in a prober and a prober to which the housing is applied.
  • a prober housing is a prober housing having a hierarchical structure in which a plurality of measurement units are stacked in multiple stages, and includes a floor base that constitutes a floor surface of each layer of the hierarchical structure. , side frame bodies located on both sides of the measuring unit, which are arranged between the floor base of one layer and the floor base of another layer located above the first layer among the plurality of layers;
  • the side frame body includes a first side frame erected on the floor base of one story and supporting the lower surface side of the floor base of another story, and at a position different from the first side frame. and a second side frame which is erected on the floor base of the second floor and supports the measuring section constituent members arranged in the measuring section.
  • the side frame body is arranged on a hierarchy other than the highest hierarchy among the plurality of hierarchies.
  • a housing for a prober has, in the second aspect, a head plate having a holding portion that holds the measuring portion constituent members, and the lower surface side of the head plate is supported by the second side frame. .
  • the second side frame is provided side by side at a position adjacent to the first side frame.
  • the measuring section component is a pogo frame, a probe card, or a test head.
  • a prober includes the housing for the prober according to any one of the first to fifth aspects, wherein at least two measuring units are provided on one layer, and an object to be inspected is provided.
  • a moving stage capable of moving a wafer to each of the measurement units arranged in one hierarchy is provided.
  • the effects of vibrations generated in each layer can be effectively reduced without lowering test throughput. can do.
  • FIG. 1 is an external view showing the overall configuration of a prober according to this embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a plan view of the prober shown in FIG. 1
  • FIG. 2 is a diagram (front view) showing the internal structure of the measurement unit of FIG. 1
  • FIG. 2 is a diagram (side view) showing the internal structure of the measurement unit of FIG. 1; It is the schematic which showed the structure of the measurement part.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which the test head, pogo frame, probe card, and wafer chuck are integrated
  • FIG. 11 is a diagram (front view) showing another configuration example (comparative example) of the housing;
  • FIG 11 is a diagram (side view) showing another configuration example (comparative example) of the housing; It is a figure explaining the effect of the housing
  • FIG. 1 is an external view showing the overall configuration of the prober 100.
  • FIG. 2 is a plan view of the prober 100 shown in FIG.
  • the prober 100 includes a loader section 114 that supplies and retrieves wafers W to be inspected (see FIG. 5), and is arranged adjacent to the loader section 114 to provide a plurality of probes. and a measurement unit 112 having a measurement section 30 .
  • the measurement unit 112 has a plurality of measurement units 30.
  • each measurement unit 30 measures the electrical power of each chip of the wafer W.
  • a physical characteristic inspection (wafer level inspection) is performed.
  • the wafer W inspected by each measurement unit 30 is recovered by the loader unit 114 .
  • the prober 100 also includes an operation panel 121, a control device (not shown) for controlling each part, and the like.
  • the loader section 114 has a load port 118 on which the wafer cassette 120 is placed, and a transfer unit 122 that transfers the wafer W between each measurement section 30 of the measurement unit 112 and the wafer cassette 120 .
  • the transport unit 122 includes a transport unit driving mechanism (not shown), and is configured to be movable in the X and Z directions and rotatable in the ⁇ direction (around the Z direction). Further, the transport unit 122 includes a transport arm 124, and the transport arm 124 can be extended and retracted back and forth by the transport unit driving mechanism.
  • a suction pad (not shown) is provided on the upper surface of the transfer arm 124, and the transfer arm 124 holds the wafer W by vacuum-sucking the rear surface of the wafer W with the suction pad.
  • the wafer W in the wafer cassette 120 is taken out by the transfer arm 124 of the transfer unit 122 and transferred to each measurement section 30 of the measurement unit 112 while being held on its upper surface.
  • the inspected wafer W, which has been inspected is returned from each measuring section 30 to the wafer cassette 120 through the reverse route.
  • FIG. 3 and 4 are diagrams showing the internal structure of the measurement unit 112 of FIG. 3 is a view of the measurement unit 112 viewed from the front side (loader section 114 side), and FIG. 4 is a view of the measurement unit 112 viewed from the side.
  • the measurement unit 112 has a hierarchical structure (multistage structure) in which a plurality of measurement units 30 are stacked in multiple stages. are arranged two-dimensionally along the In this embodiment, as an example, four measurement units 30 are stacked in the X direction in three stages in the Z direction.
  • the measurement unit 112 includes a housing 1 that partitions and forms a plurality of measurement units 30 .
  • the housing 1 has a lattice shape in which a plurality of frames are combined in a lattice. Note that the configuration of the housing 1 will be described later in detail.
  • Each measurement section 30 has the same configuration, and as shown in FIG. and an intervening pogo frame 41 .
  • the test head 43 is supported above the head plate 44 by a test head holding portion (not shown).
  • the test head 43 is electrically connected to the probes 66 of the probe card 42, supplies power and test signals to each chip for electrical inspection, and detects output signals from each chip to operate normally. to measure
  • the head plate 44 is supported by the housing 1 and has a pogo frame mounting portion 53 consisting of a circular opening corresponding to the planar shape of the pogo frame 41 .
  • the pogo frame mounting portion 53 has positioning pins 63 , and the pogo frame 41 is fixed to the pogo frame mounting portion 53 while being positioned by the positioning pins 63 .
  • the method of fixing the pogo frame 41 is not particularly limited, but for example, a method of fixing the pogo frame 41 to the support surface (adsorption surface) of the pogo frame mounting portion 53 by vacuum-adsorption with a suction means (not shown). preferred.
  • fixing means other than vacuum suction, mechanical fixing means such as screws may be used.
  • the pogo frame 41 electrically connects the terminals formed on the lower surface of the test head 43 (the surface facing the pogo frame 41) and the terminals formed on the upper surface of the probe card 42 (the surface facing the pogo frame 41). It has a number of pogo pins (not shown) that connect to the Ring-shaped sealing members 60 and 62 are formed on the outer periphery of the upper surface (the surface facing the test head 43) and the lower surface (the surface facing the probe card 42) of the pogo frame 41, respectively. Then, the space surrounded by the test head 43, the pogo frame 41 and the sealing member 60 and the space surrounded by the probe card 42, the pogo frame 41 and the sealing member 62 are decompressed by suction means (not shown), thereby performing the test.
  • the head 43, pogo frame 41, and probe card 42 are integrated (see FIG. 6).
  • the probe card 42 has a large number of probes 66 corresponding to the electrodes of each chip of the wafer W.
  • Each probe 66 is formed to protrude downward from the lower surface of the probe card 42 (the surface facing the wafer chuck 150), and each terminal provided on the upper surface of the probe card 42 (the surface facing the pogo frame 41). is electrically connected to Therefore, when the test head 43 , the pogo frame 41 and the probe card 42 are integrated, each probe 66 is electrically connected to each terminal of the test head 43 via the pogo frame 41 .
  • the probe card 42 of this example has a large number of probes 66 corresponding to the electrodes of all the chips on the wafer W to be inspected. Simultaneous inspections are performed.
  • the wafer chuck 150 sucks and fixes the wafer W by vacuum suction or the like.
  • the wafer chuck 150 is detachably supported by an alignment device 13 to be described later, and is movable in the X, Y, Z, and ⁇ directions by the alignment device 13 .
  • a ring-shaped sealing member 64 is provided on the outer peripheral portion of the upper surface (wafer mounting surface) of the wafer chuck 150 . Then, the space surrounded by the probe card 42 , the wafer chuck 150 and the seal member 64 is decompressed by suction means (not shown), thereby drawing the wafer chuck 150 toward the probe card 42 . As a result, the probes 66 of the probe card 42 are brought into contact with the electrode pads of the chips of the wafer W so that the inspection can be started.
  • a heating/cooling source as a heating/cooling source is provided so that the chip can be tested for electrical characteristics at a high temperature (eg, 150° C. maximum) or at a low temperature (eg, ⁇ 40° C. minimum).
  • a mechanism (not shown) is provided.
  • the heating/cooling mechanism a known suitable heater/cooler can be adopted.
  • Various heating/cooling devices are conceivable, such as a one-layer structure heating/cooling device in which a cooling pipe with a heater wound around a conductor is embedded.
  • a thermal fluid may be circulated, or a Peltier element may be used.
  • the measurement unit 112 further includes an alignment device 13 that detachably supports the wafer chuck 150 .
  • Alignment device 13 is provided for each stage, and is configured to be mutually movable between a plurality of measurement units 30 arranged on each layer (each stage) by an alignment device driving mechanism (not shown). That is, the alignment device 13 is shared by a plurality of (four in this example) measurement units 30 arranged in the same hierarchy (stage), and the alignment device 13 is shared between the plurality of measurement units 30 arranged in the same hierarchy. move to each other.
  • the alignment device 13 is an example of the "moving stage" of the present invention.
  • the alignment device 13 when the alignment device 13 is moved to each measurement unit 30, it is fixed to a positioning and fixing device (not shown), and the wafer chuck 150 is moved in the X, Y, Z, and ⁇ directions by the above-described alignment device drive mechanism. Relative alignment between the wafer W and the probe card 42 held by the wafer W is performed.
  • the alignment device 13 includes a needle position detection camera and a wafer alignment camera to detect the relative positional relationship between the electrodes of the chips of the wafer W held by the wafer chuck 150 and the probes 66.
  • the alignment device 13 sucks and fixes the wafer chuck 150 by vacuum suction or the like, any fixing means other than the vacuum suction may be used as long as the wafer chuck 150 can be fixed. You may do so. Further, the alignment device 13 is provided with a positioning member (not shown) so that the relative positional relationship with the wafer chuck 150 is always constant.
  • the wafer W in the wafer cassette 120 is taken out by the transfer arm 124 of the transfer unit 122 and held on the upper surface of the transfer arm 124. are conveyed to each measuring section 30 of the measuring unit 112 at .
  • the alignment device 13 provided for each layer (stage) moves to a predetermined measurement section 30, and the wafer chuck 150 is positioned on the upper surface of the alignment device 13 and fixed by suction.
  • the alignment device 13 moves the wafer chuck 150 to a predetermined transfer position. Then, when the wafer W is transferred from the transfer unit 122 of the loader section 114 , the wafer W is held on the upper surface of the wafer chuck 150 .
  • the alignment device 13 moves the wafer chuck 150 holding the wafer W to a predetermined alignment position, and the electrode of the chip of the wafer W held by the wafer chuck 150 is detected by a needle position detection camera and a wafer alignment camera (not shown). and the probes 66, and based on the detected positional relationships, the wafer chuck 150 is moved in the X, Y, Z, and .theta. Relative alignment with the card 42 is performed.
  • the alignment device 13 moves the wafer chuck 150 to a predetermined measurement position (a position facing the probe card 42), and raises the wafer chuck 150 to a predetermined height (specifically, wafer The wafer chuck 150 is raised until the seal member 64 formed on the upper surface of the chuck 150 reaches a height where it contacts the lower surface of the probe card 42 (the surface facing the wafer chuck 150). At this time, before the seal member 64 contacts the lower surface of the probe card 42 (that is, before the space surrounded by the probe card 42, the wafer chuck 150, and the seal member 64 becomes a sealed space), a suction means (not shown) Aspiration is preferably initiated.
  • the suction means is in a state of being sucked, so it is possible to prevent the influence of the reaction force due to the compression of the space. It should be noted that the suction by the suction means may be started at the same time when the seal member 64 contacts the lower surface of the probe card 42 .
  • the alignment device 13 releases the fixation of the wafer chuck 150 .
  • the wafer chuck 150 is separated from the alignment device 13 .
  • the space surrounded by the probe card 42, the wafer chuck 150, and the seal member 64 is decompressed by suction by the suction means, whereby the wafer chuck 150 is drawn toward the probe card 42, and the probe card 42 and the wafer are separated from each other.
  • the chuck 150 is brought into close contact, and each probe 66 of the probe card 42 contacts the electrode pads of each chip of the wafer W with uniform contact pressure.
  • the measurement unit 30 is in a state in which the test head 43, pogo frame 41, probe card 42, and wafer chuck 150 are integrated, and the wafer level inspection can be started.
  • a power supply and a test signal are supplied from the test head 43 to each chip on the wafer W, and the signal output from the chip is detected to perform an electrical operation test.
  • the wafer W is supplied onto the wafer chuck 150 in the same procedure, and after the alignment operation and contact operation are completed in each measurement unit 30, the chips on the wafer W are simultaneously inspected. It is done sequentially. That is, in each measuring unit 30, a power supply and a test signal are supplied from the test head 43 to each chip on the wafer W, and the signal output from the chip is detected to perform an electrical operation test.
  • the alignment device 13 is sequentially moved to each measuring unit 30, and the wafer chuck 150 holding the inspected wafer W is recovered.
  • the alignment device 13 moves to the measurement unit 30 that has completed the inspection, the alignment device 13 rises to a position where its upper surface abuts against the wafer chuck 150, and is surrounded by the probe card 42, the wafer chuck 150, and the sealing member 64. The pressure in the space is released. Then, the alignment device 13 positions and fixes the wafer chuck 150 on its upper surface. Further, the alignment device 13 moves the wafer chuck 150 to a predetermined transfer position, releases the inspected wafer W from the wafer chuck 150 , and transfers it to the transfer unit 122 . The inspected wafer W transferred to the transfer unit 122 is held by the transfer arm 124 and returned to the wafer cassette 120 arranged in the loader section 114 .
  • one wafer chuck 150 is assigned to each measurement unit 30. May be shared.
  • the alignment device 13 moves the wafer chuck 150 between the plurality of measurement units 30 sharing the wafer chuck 150 .
  • the housing 1 is an example of the "prober housing" of the present invention.
  • the housing 1 of this embodiment forms a plurality of sections corresponding to the measurement units 30 on each floor by combining a plurality of frames in a grid pattern.
  • each layer (this embodiment The frame (the side frame body 20) arranged in the layer except for the uppermost layer has a divided frame structure.
  • the side frame body 20 arranged in one layer consists of a first side frame 21 supporting another layer arranged above and a measuring section in the one layer. a second side frame 22 for supporting the measuring section components (including the head plate 44, pogo frame 41, probe card 42, and test head 43) arranged at 30;
  • each layer is referred to as a first layer, a second layer, and a third layer in order from the bottom.
  • the first stage is the bottom stage and the third stage is the top stage.
  • the structure of the uppermost layer differs from that of the other layers.
  • the structures of the layers other than the top layer that is, the structures of the first and second layers in FIGS. 3 and 4 will be described.
  • Each floor other than the top floor includes a floor base 10 that constitutes the floor surface of each floor of the hierarchical structure, and a plurality of side frame bodies 20 provided between the floor bases 10 of each floor.
  • the floor base 10 is long in the X direction (the X direction is the longitudinal direction) and has a flat plate shape parallel to the XY plane. It is formed.
  • the floor base 10 preferably serves as the floor base 10 of the layer directly below the floor on the floors other than the uppermost floor.
  • the floor base 10 on the third level also serves as the ceiling of the floor base 10 on the second level.
  • a guide rail (not shown) that guides the movement of the alignment device 13 in the X direction is preferably provided on the upper surface of the floor base 10 of each story.
  • the plurality of side frame bodies 20 are arranged between the floor base 10 of a certain story and the floor base 10 of another story located on the upper story of the story, and both ends of the floor base 10 in the Y direction ( (both sides in the Y direction).
  • the side frame body 20 There are two types of the side frame body 20 : a first side frame 21 and a second side frame 22 provided separately from the first side frame 21 .
  • the first side frame 21 has, for example, a columnar shape extending in the Z direction.
  • One end of the first side frame 21 is arranged on the upper surface of the floor base 10 of a certain story, for example, the end in the Y direction, and the other end is the floor base of another story located on the upper level of that story. 10, for example, at the end in the Y direction.
  • the first side frame 21 is erected on the upper surface (the surface on which the guide rails are formed) of the floor base 10 of a certain story, and the floor base 10 of another story located above the same story. It supports the lower surface (the surface opposite to the surface on which the guide rail is formed).
  • the first side frame 21 of the second layer supports the floor base 10 of the third (top) layer.
  • a layered structure is formed in which the floor bases 10 are stacked in multiple stages in the Z direction.
  • the second side frame 22 is erected on the upper surface of the floor base 10 of each story at a position different from that of the first side frame 21 .
  • the second side frame 22 is arranged side by side at a position adjacent to the first side frame 21 .
  • the second side frames 22 are arranged at regular intervals in the X direction. Specifically, in the X direction, the second side frames 22 are arranged between the measuring units 30 and outside the measuring units 30 at both ends. .
  • Each second side frame 22 has, for example, a substantially gate shape including two pillars 221 extending in the Z direction and a beam 222 spanning between the two pillars 221 and extending in the Y direction.
  • the shape of the beam portion 222 is not necessarily a straight rod shape, and may be appropriately changed according to the shape and desired arrangement of the measuring portion constituent members (described later).
  • the two pillars 221 of the second side frame 22 are arranged, for example, near both ends of each measuring part 30 in the Y direction.
  • the measurement section constituent members arranged in each measurement section 30 of each layer other than the top layer include a head plate 44 , a pogo frame 41 , a probe card 42 and a test head 43 .
  • the head plate 44 is a plate-like member arranged in the measuring section 30, and has the pogo frame attachment section 53 (see FIG. 5) as described above.
  • the pogo frame 41 is fixed to the pogo frame mounting portion 53 of the head plate 44, and the test head 43 and the probe card 42 are integrated on the upper and lower surfaces of the pogo frame 41 by suction means (not shown). It has become. That is, the head plate 44 is a member that directly or indirectly supports the pogo frame 41, the probe card 42, and the test head 43, which are components of the measuring section.
  • the head plate 44 configured in this manner is supported by the second side frame 22 (more specifically, the beam 222).
  • the position at which the head plate 44 is supported by the second side frame 22 is preferably the lower surface of the head plate 44, but is not necessarily limited to this, and may be at another position (for example, the side surface of the head plate 44).
  • the measurement section constituent members arranged in each measurement section 30 on each floor other than the top floor are directly or indirectly supported by the second side frame 22, respectively. At 30, the tests described above are performed.
  • the first side frame 21 that supports the floor base 10 of the upper floor and the second side frame 22 that supports the measuring section constituent members arranged on the own floor are separated. placed on the body.
  • the uppermost layer includes a floor base 10 , a plurality of uppermost side frame bodies 23 and a frame portion 24 .
  • the uppermost side frame body 23 is similar to the side frame body 20 of another layer as in a modified example (see FIG. 11) to be described later.
  • the side frame bodies 20 are arranged in two different frames (first side frames 21 and the second side frame 22). Further, the overall structure of the housing 1 is stabilized by simplifying the structure of the uppermost layer to reduce its weight.
  • the uppermost side frame body 23 has a simpler configuration than the side frame bodies 20 in other layers. More specifically, the uppermost side frame body 23 has both the function of supporting the ceiling (not shown) and the function of supporting the members constituting the measuring section. In other words, it fulfills the function of the first side frame 21 and the function of the second side frame 22 in the side frame body 20 of the other layer.
  • the uppermost side frame body 23 is arranged at a position substantially corresponding to the second side frame 22 and has substantially the same shape as the second side frame 22 . That is, the uppermost side frame body 23, like the second side frame 22, is erected on the upper surface of the floor base 10 of the uppermost layer. In addition, the uppermost side frame bodies 23 are arranged at regular intervals in the X direction. be.
  • the uppermost side frame body 23 has a substantially gate shape including two pillars 231 extending in the Z direction and a beam 232 spanning between the two pillars 231 and extending in the Y direction.
  • the upper end side of the column portion 231 extends beyond the beam portion 232 to the frame portion 24 that constitutes the ceiling of the uppermost floor.
  • the shape of the beam portion 232 is appropriately changed according to the shape and desired arrangement of the measuring portion constituent members.
  • the two pillars 231 of the uppermost side frame body 23 are arranged, for example, in the vicinity of both ends of each measuring section 30 in the Y direction.
  • the measurement section constituent members arranged in each measurement section 30 of the uppermost layer include the head plate 44, the pogo frame 41, the probe card 42, and the test head 43, as in the layers other than the uppermost layer.
  • the head plate 44 in the uppermost layer is a member that directly or indirectly supports the pogo frame 41, the probe card 42, and the test head 43, which are constituent members of the measuring section, similarly to the layers other than the uppermost layer. .
  • the head plate 44 in the uppermost layer is supported by the uppermost side frame body 23 (more specifically, the beams 232).
  • the position at which the head plate 44 is supported by the uppermost side frame body 23 is preferably the lower surface of the head plate 44, but is not necessarily limited to this, and may be at another position (for example, the side surface of the head plate 44).
  • the measuring section constituent members arranged in each measuring section 30 on the uppermost level are directly or indirectly supported by the uppermost side frame body 23 .
  • the frame portion 24 connects the Z-direction upper end portions of the plurality of uppermost side frame bodies 23 , and the ceiling (not shown) is fixed to the frame portion 24 .
  • FIGS. 7 and 8 are diagrams showing another configuration example (comparative example) of the housing applied to the prober.
  • FIG. 7 is a front view of the housing according to the comparative example
  • FIG. 8 is a side view of the housing according to the comparative example.
  • the side frame 50 of each floor has the function of supporting the floor base 10 of the upper floor and the function of supporting the measuring section constituent members. It has an integrated frame structure.
  • the vibration is transmitted through the side frames 50 and transferred to the upper and lower stages of the story. is easily propagated to the floor base 10 of the hierarchy. As a result, even after the movement of the alignment device 13 is completed, there is a problem that the stabilization time required for the vibration due to the movement of the alignment device 13 to settle becomes longer.
  • the vibration of the floor base 10 of a given story directly propagates to the side frames 50 of other stories located above and below the same story, thereby causing the side frames 50 of other stories to move.
  • the alignment accuracy and the result of the wafer level inspection are adversely affected due to the vibration of the measuring section constituent members supported by the frame 50 .
  • the first side frame 21 that supports the floor base 10 of the upper layer and the second side frame 22 that supports the measuring section constituent members are separate bodies.
  • a structured split frame structure is employed. Therefore, when the alignment device 13 moves and the floor base 10 vibrates on a certain story, even if the vibration propagates through the first side frame 21 to the floor base 10 on another story, the first side It is difficult to propagate to the measurement section constituent members supported by the second side frame 22 which is separate from the section frame 21 .
  • the housing 1 according to the present embodiment among the alignment devices 13 arranged on each layer, it is necessary to restrict the operation of the alignment devices 13 on other layers during the operation of the alignment device 13 on one layer. Therefore, it is possible to effectively suppress the influence of the vibration caused by the movement of the alignment device 13 without the disadvantage of worsening the throughput of the wafer level inspection.
  • the housing 1 according to the present embodiment by adopting the above-described split frame structure, another cause other than the movement of the alignment device 13, for example, each component (for example, the test head) constituting the measurement unit 30 43, etc.), it is possible to suppress the influence of the vibration on the measurement units 30 of other layers.
  • FIG. 9 shows a graph of the case where vibration of a certain amplitude is applied to the floor base 10 of a certain story for a certain period of time in the housing according to the comparative example shown in FIGS. 5 is a graph schematically showing how vibration occurs in a partial frame 50.
  • FIG. FIG. 10 shows, in the housing 1 according to the present embodiment, when vibration of a certain amplitude is applied to the floor base 10 for a certain period of time in the same manner as in the comparative example, the second side portion of the floor located in the lower stage of the floor. 4 is a graph schematically showing how the frame 22 vibrates.
  • the graphs of FIGS. 9 and 10 show output waveforms of the vibrometer. In these graphs, the horizontal axis indicates time in units of seconds, and the vertical axis indicates output voltage (corresponding to the amplitude of vibration) in units of mV.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the output voltage is caused by the propagation of vibration generated in a certain story, and is generated in the measurement section constituent members in the lower story. Corresponds to the amplitude of vibration.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the output voltage of the vibrometer is about 129 mV, and this value corresponds to the second side frame 22 of the lower layer in the housing according to the comparative example. corresponds to the amplitude of vibration at
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the output voltage of the vibrometer is about 71.656 mV, and this value It corresponds to the amplitude of the vibration in the two side frames 22 .
  • the housing 1 according to the present embodiment can reduce the amplitude by about 40%, that is, the magnitude of vibration, compared to the housing according to the comparative example. .
  • FIG. 11 shows, as a modified example, a schematic configuration diagram (side view) of a measurement unit 112 to which a housing 2 having the same configuration as that of the other layers is applied to the uppermost layer.
  • a front view of the housing 2 according to the modification is omitted because it is the same as FIG.
  • the housing 2 according to this modification can also achieve the above effects.
  • the number of layers in the measurement unit 112 and the number of measurement units 30 are not limited to the examples shown in FIGS.
  • the side frame body 20 supports the first side frame 21 that supports the floor base 10 of the upper layer and the measurement section constituent members.
  • a split frame structure is employed in which the second side frame 22 is configured separately.
  • the housing 1 since the movement of the alignment device 13 is not restricted, the influence of vibration on the alignment accuracy and wafer level inspection results is suppressed while maintaining good throughput of the wafer level inspection by the prober. can do.
  • the influence of vibration is reduced by adopting the split frame structure. Even if there is a
  • Reference Signs List 1 2 housing 10 floor base 13 alignment device 20 side frame body 21 first side frame 22 second side frame 23 uppermost side frame body 24 Frame portion 30 Measurement portion 41 Pogo frame 42 Probe card 43 Test head 44 Head plate 50 Side frame 53 Pogo frame mounting portion 60, 62, 64 Seal member , 63... positioning pin, 66... probe, 221... column, 222... beam, 231... column, 232... beam, 100... prober, 112... measurement unit, 114... loader, 118... load port, 120 ... Wafer cassette, 121 ... Operation panel, 122 ... Transfer unit, 124 ... Transfer arm, 150 ... Wafer chuck, W ... Wafer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

検査のスループットの低下を招くことなく、各階層で生じた振動による影響を効果的に低減することが可能なプローバ用の筐体及びその筐体を適用したプローバを提供する。複数の測定部(30)が多段に積層された階層構造を有するプローバ用の筐体(1)は、階層構造の各階層の床面を構成するフロアベース(10)と、複数の階層のうち、一の階層のフロアベース(10)と、一の階層の上段に位置する他の階層のフロアベース(10)との間に配置され、測定部(30)の両側部に位置する側部フレーム体(20)と、を備え、側部フレーム体(20)は、一の階層のフロアベース(10)に立設され、他の階層のフロアベースの下面側を支持する第1側部フレーム(21)と、第1側部フレーム(21)とは異なる位置で一の階層のフロアベース(10)に立設され、測定部(30)に配置される測定部構成部材を支持する第2側部フレーム(22)と、を有する。

Description

筐体及びプローバ
 本発明は、半導体ウェハ上に形成された複数の半導体装置(チップ)の電気的特性の検査を行うプローバ、特に、多段状に積層された複数の測定部を有するプローバ用の筐体、及びその筐体を適用したプローバに関する。
 半導体製造工程は、多数の工程を有し、品質保証及び歩留まりの向上のために、各種の製造工程で各種の検査が行われる。例えば、半導体ウェハ上に半導体装置の複数のチップが形成された段階で、各チップの半導体装置の電極パッドをテストヘッドに接続し、テストヘッドから電源及びテスト信号を供給し、半導体装置の出力する信号をテストヘッドで測定して、正常に動作するかを電気的に検査するウェハレベル検査が行われている。
 ウェハレベル検査は、ウェハ上の各チップの電極パッドにプローブを接触させるプローバを使用して行われる。プローブはテストヘッドの端子に電気的に接続され、テストヘッドからプローブを介して各チップに電源及びテスト信号が供給されると共に各チップからの出力信号をテストヘッドで検出して正常に動作するかを測定する。
 半導体製造工程においては、製造コストの低減のために、ウェハの大型化や一層の微細化(集積化)が進められており、1枚のウェハ上に形成されるチップの個数が非常に大きくなっている。それに伴って、プローバでの1枚のウェハの検査に要する時間も長くなっており、スループットの向上が求められている。
 そこで、スループットの向上を図るため、多数のプローブを設けて複数個のチップを同時に検査できるようにするマルチプロービングが行われている。近年、同時に検査するチップ数は益々増加し、ウェハ上のすべてのチップを同時に検査する試みも行われている。そのため、電極パッドとプローブを接触させるアライメントの許容誤差が小さくなっており、プローバにおける移動の位置精度を高めることが求められている。
 スループットを増加するもっとも簡単な方法として、プローバの台数を増加させることが考えられるが、プローバの台数を増加させると、製造ラインにおけるプローバの設置面積も増加するという問題を生じる。また、プローバの台数を増加させると、その分装置コストも増加することになる。そのため、設置面積の増加や装置コストの増加を抑えてスループットを増加させることが求められている。
 このような問題に対し、多段状に積層された複数の測定部を有するプローバが提案されている(例えば、特許文献1、2を参照)。このプローバでは、複数の測定部が多段状に積層された階層構造(多段構造)を有するため、ウェハレベル検査を測定部毎に行うことができ、設置面積の増加や装置コストの増加を抑えてスループットを向上させることができる。
 一方、特許文献3には、複数のテスタが多段状に配置された検査装置において、各階層のテスタに対してウェハを搬送する搬送ステージを階層毎に備え、各階層の搬送ステージの移動を制御するコントローラが、複数の階層のうち、一の階層の搬送ステージが動作中の場合は他の階層の搬送ステージの動作を制限する制御を行うことで、他の階層の搬送ステージが動作することにより生じる振動の影響を抑制する技術が開示されている。
特開2017-028296号公報 特開2016-181690号公報 特開2021-052065号公報
 ところで、特許文献1、2に開示されたプローバでは、ウェハチャックを着脱自在に保持して、ウェハチャックに保持されたウェハとプローブカードとの相対的な位置合わせ(アライメント)を行うためのアライメント装置(移動ステージ)が階層毎に設けられている。このアライメント装置は、各階層に配置された複数の測定部間で相互に移動可能に構成されている。このようなプローバが、複数の区画を形成する複数のフレームを組み合わせて一体とした筐体(一体型筐体)によって構成される場合、次のような問題がある。
 すなわち、上記プローバでは、各階層にはそれぞれ複数の測定部間を相互に移動可能なアライメント装置が設けられるため、一の階層においてアライメント装置を移動させると、そのアライメント装置の移動による振動が、筐体を構成するフレームを介して、他の階層に配置される測定部に対して伝播しやすい構造となっている。そのため、アライメントの精度が悪化して、ウェハとプローブカードのプローブとの十分なコンタクト精度を確保することができず、検査精度の低下を招く虞がある。
 一方、特許文献3に開示された技術では、複数の階層のうち、一の階層の搬送ステージが動作中の場合は他の階層の搬送ステージの動作が制限されるため、搬送ステージの移動に要する時間が増えてしまい、検査のスループットが低下してしまうという虞がある。
 また、特許文献3に開示された技術は、搬送ステージの移動による振動に対してのみ有効であり、他の原因により定常的に発生する振動、例えば、他の階層のテストヘッドの異常による振動などに対しては効果がないという問題もある。
 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、複数の測定部が多段に積層された階層構造を有するプローバ用の筐体において、検査のスループットの低下を招くことなく、各階層で生じた振動による影響を効果的に低減することが可能なプローバ用の筐体及びその筐体を適用したプローバを提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、以下の発明を提供する。
 第1の態様に係るプローバ用の筐体は、複数の測定部が多段に積層された階層構造を有するプローバ用の筐体であって、階層構造の各階層の床面を構成するフロアベースと、複数の階層のうち、一の階層のフロアベースと、一の階層の上段に位置する他の階層のフロアベースとの間に配置され、測定部の両側部に位置する側部フレーム体と、を備え、側部フレーム体は、一の階層のフロアベースに立設され、他の階層のフロアベースの下面側を支持する第1側部フレームと、第1側部フレームとは異なる位置で一の階層の前記フロアベースに立設され、測定部に配置される測定部構成部材を支持する第2側部フレームと、を有する。
 第2の態様に係るプローバ用の筐体は、第1の態様において、複数の階層のうち、最上段以外の階層に前記側部フレーム体が配置される。最上段の階層の構成を最上段以外の階層よりも簡略にすることにより、最上段の階層を軽量化して筐体全体の構造を安定化することができる。
 第3の態様に係るプローバ用の筐体は、第2の態様において、測定部構成部材を保持する保持部を有するヘッドプレートを有し、ヘッドプレートの下面側が第2側部フレームに支持される。
 第4の態様に係るプローバ用の筐体は、第1から第3の態様のいずれか1つの態様において、第2側部フレームは、第1側部フレームに隣接した位置に並設される。
 第5の態様に係るプローバ用の筐体は、第1から第4の態様のいずれか1つの態様において、測定部構成部材は、ポゴフレーム、プローブカード、又は、テストヘッドである。
 第6の態様に係るプローバは、第1から第5の態様のいずれか1つの態様に係るプローバ用の筐体を備え、一の階層には、少なくとも2以上の測定部が設けられ、検査対象であるウェハを、一の階層に配置された測定部の各々に移動可能な移動ステージを備える。
 本発明によれば、複数の測定部が多段に積層された階層構造を有するプローバ用の筐体において、検査のスループットの低下を招くことなく、各階層で生じた振動による影響を効果的に低減することができる。
本実施形態に係るプローバの全体構成を示した外観図である。 図1に示したプローバの平面図である。 図1の測定ユニットの内部構造を示した図(正面図)である。 図1の測定ユニットの内部構造を示した図(側面図)である。 測定部の構成を示した概略図である。 テストヘッド、ポゴフレーム、プローブカード、及びウェハチャックが一体化された状態を示した図である。 筐体の別の構成例(比較例)を示した図(正面図)である。 筐体の別の構成例(比較例)を示した図(側面図)である。 本実施形態に係る筐体の効果を説明する図である。 本実施形態に係る筐体の効果を説明する図である。 本実施形態に係る筐体の変形例を示した図(側面図)である。
 以下、添付図面に従って本発明の好ましい一実施形態について説明する。以下では、本実施形態に係るプローバ100について説明を行ってから、そのプローバ100に適用される筐体1について説明する。
 [プローバ]
 まず、図1及び2を用いてプローバ100の構成について説明する。図1は、プローバ100の全体構成を示した外観図である。図2は、図1に示したプローバ100の平面図である。
 図1及び図2に示すように、本実施形態に係るプローバ100は、検査するウェハW(図5参照)を供給及び回収するローダ部114と、ローダ部114に隣接して配置され、複数の測定部30を有する測定ユニット112と、を備えている。測定ユニット112は、複数の測定部30を有しており、ローダ部114から各測定部30にウェハW(検査対象)が供給されると、各測定部30でそれぞれウェハWの各チップの電気的特性の検査(ウェハレベル検査)が行われる。そして、各測定部30で検査されたウェハWはローダ部114により回収される。なお、プローバ100は、操作パネル121、各部を制御する制御装置(不図示)等も備えている。
 ローダ部114は、ウェハカセット120が載置されるロードポート118と、測定ユニット112の各測定部30とウェハカセット120との間でウェハWを搬送する搬送ユニット122とを有する。搬送ユニット122は、図示しない搬送ユニット駆動機構を備えており、X、Z方向に移動可能に構成されるとともに、θ方向(Z方向周り)に回転可能に構成されている。また、搬送ユニット122は、搬送アーム124を備えており、上記搬送ユニット駆動機構により搬送アーム124を前後に伸縮させることが可能となっている。搬送アーム124の上面部には図示しない吸着パッドが設けられており、搬送アーム124は、この吸着パッドでウェハWの裏面を真空吸着してウェハWを保持する。これにより、ウェハカセット120内のウェハWは、搬送ユニット122の搬送アーム124によって取り出され、その上面に保持された状態で測定ユニット112の各測定部30に搬送される。また、検査の終了した検査済みのウェハWは逆の経路で各測定部30からウェハカセット120に戻される。
 図3及び図4は、図1の測定ユニット112の内部構造を示した図である。図3は測定ユニット112を正面側(ローダ部114側)から見た図であり、図4は測定ユニット112を側面側から見た図である。
 図3及び図4に示すように、測定ユニット112は、複数の測定部30が多段状に積層された階層構造(多段構造)を有しており、各測定部30はX方向及びZ方向に沿って2次元的に配列されている。本実施形態では、一例として、X方向に4つの測定部30がZ方向に3段積み重ねられている。
 測定ユニット112は、複数の測定部30を区画形成する筐体1を備えている。筐体1は、複数のフレームを格子状に組み合わせた格子形状を有している。なお、筐体1の構成については、後で詳細に説明する。
 各測定部30は、いずれも同一の構成を有しており、図5に示すように、ヘッドプレート44と、テストヘッド43と、プローブカード42と、テストヘッド43とプローブカード42との間に介在するポゴフレーム41とを備えている。
 テストヘッド43は、図示しないテストヘッド保持部によりヘッドプレート44の上方に支持されている。テストヘッド43は、プローブカード42のプローブ66に電気的に接続され、電気的検査のために各チップに電源及びテスト信号を供給するとともに、各チップからの出力信号を検出して正常に動作するかを測定する。
 ヘッドプレート44は、筐体1に支持されており、ポゴフレーム41の平面形状に対応した円形状の開口からなるポゴフレーム取付部53を有する。ポゴフレーム取付部53は位置決めピン63を有しており、ポゴフレーム41は位置決めピン63により位置決めされた状態でポゴフレーム取付部53に固定される。ポゴフレーム41の固定方法としては特に限定されるものでないが、例えば、図示しない吸引手段により、ポゴフレーム41をポゴフレーム取付部53の支持面(吸着面)に真空吸着させることにより固定する方法が好適である。なお、真空吸着以外の固定手段として、例えばネジ等の機械的な固定手段を用いてもよい。
 ポゴフレーム41は、テストヘッド43の下面(ポゴフレーム41に対向する面)に形成される各端子とプローブカード42の上面(ポゴフレーム41に対向する面)に形成される各端子とを電気的に接続する多数のポゴピン(不図示)を備えている。また、ポゴフレーム41の上面(テストヘッド43に対向する面)及び下面(プローブカード42に対向する面)の外周部には、それぞれリング状のシール部材60、62が形成されている。そして、図示しない吸引手段により、テストヘッド43とポゴフレーム41とシール部材60で囲まれた空間、及びプローブカード42とポゴフレーム41とシール部材62で囲まれた空間が減圧されることにより、テストヘッド43、ポゴフレーム41、及びプローブカード42が一体化される(図6参照)。
 プローブカード42は、ウェハWの各チップの電極に対応した多数のプローブ66を有する。各プローブ66は、プローブカード42の下面(ウェハチャック150に対向する面)から下方に向けて突出して形成されており、プローブカード42の上面(ポゴフレーム41に対向する面)に設けられる各端子に電気的に接続されている。したがって、テストヘッド43、ポゴフレーム41、及びプローブカード42が一体化されると、各プローブ66は、ポゴフレーム41を介してテストヘッド43の各端子に電気的に接続される。なお、本例のプローブカード42は、検査するウェハWの全チップの電極に対応した多数のプローブ66を備えており、各測定部30ではウェハチャック150に保持されたウェハW上の全チップの同時検査が行われる。
 ウェハチャック150は、真空吸着等によりウェハWを吸着して固定する。ウェハチャック150は、後述するアライメント装置13に着脱自在に支持され、アライメント装置13によってX、Y、Z、θ方向に移動可能となっている。また、ウェハチャック150の上面(ウェハ載置面)の外周部にはリング状のシール部材64が設けられている。そして、図示しない吸引手段により、プローブカード42とウェハチャック150とシール部材64で囲まれた空間が減圧されることにより、ウェハチャック150がプローブカード42に向かって引き寄せられる。これにより、プローブカード42の各プローブ66がウェハWの各チップの電極パッドに接触して検査を開始可能な状態となる。
 ウェハチャック150の内部には、チップを高温状態(例えば、最高で150℃)、又は低温状態(例えば最低で-40℃)で電気的特性検査が行えるように、加熱/冷却源としての加熱冷却機構(不図示)が設けられている。加熱冷却機構としては、公知の適宜の加熱器/冷却器が採用できるものであり、例えば、面ヒータの加熱層と冷却流体の通路を設けた冷却層との二重層構造にしたものや、熱伝導体内に加熱ヒータを巻き付けた冷却管を埋設した一層構造の加熱/冷却装置など、様々のものが考えられる。また、電気加熱ではなく、熱流体を循環させるものでもよく、またペルチエ素子を使用してもよい。
 測定ユニット112はさらに、ウェハチャック150を着脱自在に支持するアライメント装置13を備えている。アライメント装置13は、それぞれの段毎に設けられており、図示しないアライメント装置駆動機構によって、各階層(各段)に配置された複数の測定部30間で相互に移動可能に構成されている。すなわち、アライメント装置13は、同一の階層(段)に配置される複数(本例では4つ)の測定部30間で共有されており、同一の階層に配置された複数の測定部30間を相互に移動する。なお、アライメント装置13は、本発明の「移動ステージ」の一例である。また、アライメント装置13は、各測定部30に移動すると図示しない位置決め固定装置に固定され、上述したアライメント装置駆動機構によりウェハチャック150をX、Y、Z、θ方向に移動させて、ウェハチャック150に保持されたウェハWとプローブカード42との相対的な位置合わせを行う。なお、図示は省略したが、アライメント装置13は、ウェハチャック150に保持したウェハWのチップの電極とプローブ66との相対的な位置関係を検出するために、針位置検出カメラと、ウェハライメントカメラとを備えている。
 なお、アライメント装置13は、真空吸着等によりウェハチャック150を吸着して固定するが、ウェハチャック150を固定できるものであれば、真空吸着以外の固定手段でもよく、例えば機械的手段等で固定するようにしてもよい。また、アライメント装置13には、ウェハチャック150との相対的な位置関係が常に一定となるように位置決め部材(不図示)が設けられている。
 次に、本実施形態に係るプローバ100を用いた検査方法について説明する。
 本実施形態に係るプローバ100を用いて検査が行われる場合、ローダ部114では、ウェハカセット120内のウェハWが搬送ユニット122の搬送アーム124によって取り出され、搬送アーム124の上面に保持された状態で測定ユニット112の各測定部30に搬送される。
 一方、測定ユニット112では、各階層(各段)ごとに設けられたアライメント装置13は所定の測定部30に移動し、アライメント装置13の上面にウェハチャック150を位置決めして吸着により固定する。
 続いて、アライメント装置13は、ウェハチャック150を所定の受渡し位置に移動させる。そして、ローダ部114の搬送ユニット122からウェハWが受け渡されると、そのウェハWはウェハチャック150の上面に保持される。
 次に、アライメント装置13は、ウェハWを保持したウェハチャック150を所定のアライメント位置に移動させ、図示しない針位置検出カメラ及びウェハライメントカメラにより、ウェハチャック150に保持されたウェハWのチップの電極とプローブ66との相対的な位置関係を検出し、検出した位置関係に基づいて、ウェハチャック150をX、Y、Z、θ方向に移動させて、ウェハチャック150に保持されたウェハWとプローブカード42との相対的な位置合わせを行う。
 この位置合わせが行われた後、アライメント装置13は、ウェハチャック150を所定の測定位置(プローブカード42に対向する位置)に移動させ、ウェハチャック150を所定の高さ(具体的には、ウェハチャック150の上面に形成されるシール部材64がプローブカード42の下面(ウェハチャック150に対向する面)に接触する高さ)となるまでウェハチャック150を上昇させる。このとき、シール部材64がプローブカード42の下面に接触する前(すなわち、プローブカード42とウェハチャック150とシール部材64とで囲まれた空間が密閉空間となる前)に、図示しない吸引手段による吸引が開始されていることが好ましい。これにより、ウェハチャック150を上昇させても、吸引手段による吸引が行われた状態となっているので、上記空間の圧縮による反力の影響を防止することが可能となる。なお、シール部材64がプローブカード42の下面に接触するのと同時に吸引手段による吸引を開始するようにしてもよい。
 その後、アライメント装置13は、ウェハチャック150の固定を解除する。これにより、ウェハチャック150は、アライメント装置13から離脱する。そして、吸引手段による吸引によって、プローブカード42とウェハチャック150とシール部材64とで囲まれた空間が減圧されることにより、ウェハチャック150はプローブカード42に向かって引き寄せられ、プローブカード42とウェハチャック150は密着状態となり、プローブカード42の各プローブ66は均一な接触圧でウェハWの各チップの電極パッドに接触する。
 これにより、図6に示すように、測定部30は、テストヘッド43、ポゴフレーム41、プローブカード42、及びウェハチャック150が一体化された状態となり、ウェハレベル検査を開始可能な状態となる。
 その後、テストヘッド43からウェハWの各チップに電源及びテスト信号が供給され、チップから出力される信号を検出して電気的な動作検査が行われる。
 以下、他の測定部30についても、同様の手順で、ウェハチャック150上にウェハWを供給し、各測定部30においてアライメント動作及びコンタクト動作が完了した後、ウェハWの各チップの同時検査が順次行われる。すなわち、各測定部30では、テストヘッド43からウェハWの各チップに電源及びテスト信号が供給され、チップから出力される信号を検出して電気的な動作検査が行われる。
 各測定部30において検査が完了した場合には、アライメント装置13を各測定部30に順次移動させて検査済ウェハWが保持されるウェハチャック150を回収する。
 すなわち、検査が終了した測定部30にアライメント装置13が移動すると、アライメント装置13はその上面がウェハチャック150に当接する位置まで上昇し、プローブカード42とウェハチャック150とシール部材64で囲まれた空間の減圧が解除される。そして、アライメント装置13は、その上面にウェハチャック150を位置決めして固定する。さらにアライメント装置13は、ウェハチャック150を所定の受け渡し位置にウェハチャック150を移動させ、ウェハチャック150から検査済ウェハWの固定を解除して搬送ユニット122に受け渡す。搬送ユニット122に受け渡された検査済ウェハWは、搬送アーム124に保持され、ローダ部114に配置されるウェハカセット120に戻される。
 なお、本実施形態では、図3及び図4に示したように、各測定部30に対してそれぞれ1つずつウェハチャック150が割り当てられているが、ウェハチャック150は複数の測定部30間で共有されていてもよい。この場合、アライメント装置13は、ウェハチャック150を共有する複数の測定部30間でウェハチャック150を相互に移動させる。
 [筐体]
 次に、本実施形態に係るプローバ100に適用される筐体1の構成について詳しく説明する。筐体1は、本発明の「プローバ用の筐体」の一例である。
 図3及び図4に示すように、本実施形態の筐体1は、複数のフレームを格子状に組み合わせることによって測定部30に相当する区画を各階層にそれぞれ複数形成するものである。この筐体1では、プローバ100において発生する振動(アライメント装置13の移動により生じる振動や各測定部30で定常的に発生する振動など)を効果的に抑制するために、各階層(本実施形態では最上段の階層を除く)に配置されるフレーム(側部フレーム体20)が分割フレーム構造となっている。具体的には後で詳述するが、一の階層に配置される側部フレーム体20は、上側に配置される他の階層を支える第1側部フレーム21と、一の階層内の測定部30に配置される測定部構成部材(ヘッドプレート44、ポゴフレーム41、プローブカード42、テストヘッド43を含む)を支える第2側部フレーム22)と、を備えて構成される。以下の説明では、図3及び図4において、各階層を下から順に、1段目の階層、2段目の階層、3段目の階層と称する。図3及び図4に示す例では、1段目が最下段となり、3段目が最上段となる。
 まず、本実施形態の筐体1では、後述の理由により、最上段の階層とそれ以外の階層との構成が異なっている。まず、最上段以外の階層、つまり、図3及び図4における1段目及び2段目の階層の構成について説明する。
 最上段以外の各階層は、階層構造の各階層の床面を構成するフロアベース10と、各階層のフロアベース10間に設けられた複数の側部フレーム体20とを備える。フロアベース10はX方向に長く(X方向が長手方向であり)、且つ、XY平面に平行な平板状であり、好ましくは、1つの階層に設けられた測定部30(区画)間で共通に形成される。
 また、フロアベース10は、好ましくは、最上段の階層以外の階層では、ある階層の天井がその階層の直下の段の階層のフロアベース10を兼ねる。例えば、図3及び図4において、3段目の階層のフロアベース10は、2段目の階層のフロアベース10の天井を兼ねる。
 各階層のフロアベース10の上面には、好ましくは、アライメント装置13のX方向の移動をガイドするガイドレール(不図示)が設けられる。
 複数の側部フレーム体20は、ある階層のフロアベース10と、その階層の上段に位置する他の階層のフロアベース10との間に配置され、且つ、フロアベース10のY方向の両端部(Y方向の両側部)に配置される。
 側部フレーム体20には、第1側部フレーム21と、第1側部フレーム21とは別体に設けられた第2側部フレーム22との2種類がある。
 第1側部フレーム21は、例えば、Z方向に延びる柱状である。そして、第1側部フレーム21の一方端は、ある階層のフロアベース10の上面の、例えば、Y方向の端部に配置され、他方端はその階層の上段に位置する他の階層のフロアベース10の下面の、例えば、Y方向の端部に配置される。
 言い換えると、第1側部フレーム21はある階層の前記フロアベース10の上面(ガイドレールが形成されている面)側に立設され、その階層の上段に位置する他の階層のフロアベース10の下面(ガイドレールが形成されている面の反対側の面)側を支持する。
 図4に即して説明すると、例えば、2段目の階層の第1側部フレーム21は3段目(最上段)の階層のフロアベース10を支持する。このように複数の第1側部フレーム21によって複数のフロアベース10をZ方向に連結することにより、Z方向に多段に積層された階層構造を形成する。
 第2側部フレーム22は、第1側部フレーム21とは異なる位置で、各階層のフロアベース10の上面に立設される。例えば、図4に示すように、第2側部フレーム22は、第1側部フレーム21に隣接した位置に並設される。また、第2側部フレーム22は、X方向に一定間隔で並べられており、具体的には、X方向において、測定部30の間と、両端の測定部30の外側に、それぞれ配置される。
 各第2側部フレーム22は、例えば、Z方向に延びる2つの柱部221と、2つの柱部221の間に渡されてY方向に延びる梁部222とを備える略門状である。なお、梁部222の形状は、必ずしも直棒状ではなく、測定部構成部材(後述)の形状及び望ましい配置に合わせて適宜変更される。第2側部フレーム22の2つの柱部221は、例えば、各測定部30のY方向の両端の近傍に配置される。
 最上段以外の各階層の各測定部30に配置される測定部構成部材は、ヘッドプレート44、ポゴフレーム41、プローブカード42、及びテストヘッド43を含む。ヘッドプレート44は、測定部30に配置される平板状の部材であり、上述したようにポゴフレーム取付部53(図5参照)を有する。そして、ヘッドプレート44のポゴフレーム取付部53にはポゴフレーム41が固定され、さらにポゴフレーム41の上下面にはそれぞれテストヘッド43及びプローブカード42が吸引手段(不図示)により一体化される構成となっている。すなわち、ヘッドプレート44は、測定部構成部材であるポゴフレーム41、プローブカード42、及びテストヘッド43を直接又は間接的に支持する部材である。
 このように構成されるヘッドプレート44は、第2側部フレーム22(より具体的には梁部222)によって支持される。第2側部フレーム22によるヘッドプレート44の支持位置は好ましくはヘッドプレート44の下面であるが、必ずしもこれに限らず、他の位置(例えば、ヘッドプレート44の側面)であってもよい。これにより、最上段以外の各階層の各測定部30に配置される測定部構成部材は、それぞれ、第2側部フレーム22によって直接又は間接的に支持された状態となっており、各測定部30において上述した検査が行われるようになっている。
 このように、最上段以外の階層では、上段の階層のフロアベース10を支える第1側部フレーム21と、自階層に配置された測定部構成部材を支持する第2側部フレーム22とが別体に設けられる。
 次に、最上段の階層の構成について説明する。最上段の階層は、フロアベース10と、複数の最上段側部フレーム体23と、枠部24とを備える。最上段の階層(図3及び図4における3段目の階層)において、最上段側部フレーム体23は、後述する変形例(図11参照)のように他の階層の側部フレーム体20と同じ構成を有してもよいが、上階のフロアベース10を支える必要がないため、最上段以外の各階層のように側部フレーム体20を互いに異なる2つのフレーム(第1側部フレーム21と第2側部フレーム22)で構成する必要はない。また、最上段の階層の構成を簡略化して軽量化するほうが筐体1の全体構成が安定する。
 これらの理由から、最上段の階層において、最上段側部フレーム体23は、他の階層の側部フレーム体20よりも簡略な構成を有する。より具体的には、最上段側部フレーム体23は不図示の天井を支持する機能と、測定部構成部材を支持する機能とを併せ持つ。言い換えると、他の階層の側部フレーム体20における第1側部フレーム21の機能と第2側部フレーム22の機能とを果たす。
 図3及び図4に示すように、最上段側部フレーム体23は、第2側部フレーム22とほぼ対応する位置に配置され、且つ、第2側部フレーム22と略同形状を有する。つまり、最上段側部フレーム体23は、第2側部フレーム22と同様に、最上段の階層のフロアベース10の上面に立設される。また、最上段側部フレーム体23は、X方向に一定間隔で並べられており、具体的には、X方向において、測定部30の間と、両端の測定部30の外側に、それぞれ配置される。
 最上段側部フレーム体23は、Z方向に延びる2つの柱部231と、2つの柱部231の間に渡されたY方向に延びる梁部232とを備える略門状である。柱部231の上端側は梁部232を超えて、最上段の階層の天井を構成する枠部24まで延設されている。
 梁部232の形状は、測定部構成部材の形状及び望ましい配置に合わせて適宜変更される。最上段側部フレーム体23の2つの柱部231は、例えば、各測定部30のY方向の両端の近傍に配置される。
 最上段の階層の各測定部30内に配置される測定部構成部材は、最上段以外の階層と同様に、ヘッドプレート44、ポゴフレーム41、プローブカード42、及びテストヘッド43を含む。また、最上段の階層のヘッドプレート44は、最上段以外の階層と同様に、測定部構成部材であるポゴフレーム41、プローブカード42、及びテストヘッド43を直接又は間接的に支持する部材である。
 最上段の階層のヘッドプレート44は、最上段側部フレーム体23(より具体的には梁部232)によって支持される。最上段側部フレーム体23によるヘッドプレート44の支持位置は好ましくはヘッドプレート44の下面であるが、必ずしもこれに限らず、他の位置(例えば、ヘッドプレート44の側面)であってもよい。これにより、最上段の階層の各測定部30に配置される測定部構成部材は、それぞれ、最上段側部フレーム体23によって直接又は間接的に支持された状態となっている。
 枠部24は、複数の最上段側部フレーム体23のZ方向の上端部を連結し、不図示の天井は枠部24に固定される。
 図7及び図8は、プローバに適用された筐体の別の構成例(比較例)を示した図である。図7は比較例に係る筐体の正面図であり、図8は比較例に係る筐体の側面図である。図7及び図8に示した比較例に係る筐体においては、各階層の側部フレーム50は、上段の階層のフロアベース10を支持する機能と、測定部構成部材を支持する機能とを併せ備えた一体型フレーム構造となっている。
 このため、比較例に係る筐体では、ある階層においてアライメント装置13が移動してフロアベース10に振動が生じた場合、その振動は側部フレーム50を伝ってその階層の上下段に位置する他の階層のフロアベース10に伝播しやすい。その結果、アライメント装置13の移動が終了しても、アライメント装置13の移動による振動が静定するまでの静定時間が長くなるという問題がある。
 加えて、比較例に係る筐体では、ある階層のフロアベース10の振動がその階層の上下段に位置する他の階層の側部フレーム50に直接に伝播することにより、他の階層の側部フレーム50に支持されている測定部構成部材が振動するために、アライメント精度やウェハレベル検査の結果に悪影響を与えるという問題がある。
 一方、本実施形態に係る筐体1によれば、上段の階層のフロアベース10を支持する第1側部フレーム21と、測定部構成部材を支持する第2側部フレーム22とが別体で構成された分割フレーム構造が採用される。そのため、ある階層においてアライメント装置13が移動してフロアベース10に振動が生じた場合、その振動は第1側部フレーム21を伝って他の階層のフロアベース10に伝播したとしても、第1側部フレーム21とは別体の第2側部フレーム22によって支持されている測定部構成部材に伝播しにくい。
 これにより、ある階層でのアライメント装置13の移動によって生じた振動による、その階層の上下段に位置する他の階層におけるウェハレベル検査の結果及びアライメント精度への悪影響を抑制することができる。
 また、本実施形態に係る筐体1によれば、各階層に配置されるアライメント装置13のうち、一の階層のアライメント装置13の動作中に他の階層のアライメント装置13の動作を制限する必要がないので、ウェハレベル検査のスループットが悪化するという不利益を伴わずに、アライメント装置13の移動によって生じる振動による影響を効果的に抑えることが可能となる。
 さらに、本実施形態に係る筐体1によれば、上述の分割フレーム構造を採用することによって、アライメント装置13の移動ではない別の原因、例えば、測定部30を構成する各部品(例えばテストヘッド43など)の異常などによって振動が生じた場合であっても、他の階層の測定部30にその影響が及ぶのを抑制することができる。
 続いて、図9及び図10を用いて本実施形態に係る筐体1によって実現される効果についてより詳しく説明する。図9は、図7及び図8に示す比較例に係る筐体において、ある階層のフロアベース10にある一定の振幅の振動を一定時間加えた場合に、その階層の下段に位置する階層の側部フレーム50における振動の様子を模式的に示すグラフである。図10は、本実施形態に係る筐体1において、フロアベース10に比較例と同様にある一定の振幅の振動を一定時間加えた場合に、その階層の下段に位置する階層の第2側部フレーム22における振動の様子を模式的に示すグラフである。図9及び図10のグラフは振動計の出力波形を示す。これらのグラフにおいて、横軸は時間を示し、単位は秒であり、縦軸は出力電圧(振動の振幅に相当)を示し、単位はmVである。
 図9及び図10に示すグラフにおいて、出力電圧の最大値と最小値との差は、ある階層で発生した振動が伝播することによって、階層の下段に位置する階層の測定部構成部材に生じた振動の振幅に相当する。
 図9に示すグラフでは、振動計の出力電圧の最大値と最小値との差は約129mVであり、この値は、比較例に係る筐体において下段に位置する階層の第2側部フレーム22における振動の振幅に相当する。一方、図10に示すグラフでは、振動計の出力電圧の最大値と最小値の差は約71.656mVであり、この値は、本実施形態に係る筐体1において下段に位置する階層の第2側部フレーム22における振動の振幅に相当する。両者の振幅を比較した結果、本実施形態に係る筐体1によれば、比較例に係る筐体と比べて約4割強の振幅、つまり、振動の大きさを低減することができることが分かる。
 [変形例]
 上記の実施形態において、最上段の階層を軽量化して筐体1全体の構造を安定化するために、最上段の階層の構成を最上段以外の階層よりも簡略にした場合について説明した。しかし、最上段の階層の構成が他の階層の構成と同じでもよい。図11に、変形例として、最上段の階層が他の階層と同じ構成を有する筐体2を適用した測定ユニット112の概略構成図(側面図)を示す。変形例に係る筐体2の正面図は図3と同じであるため省略する。この変形例に係る筐体2も、当然ながら上記の効果を実現することが可能である。
 また、上記の実施形態において、測定ユニット112における階層の数および測定部30の数は図3及び図4に示した例に限定されるものではない。
 [効果]
 以上説明したように、本実施形態に係る筐体1によれば、側部フレーム体20において、上段の階層のフロアベース10を支持する第1側部フレーム21と、測定部構成部材を支持する第2側部フレーム22とを別体で構成した分割フレーム構造が採用される。これにより、ある階層においてアライメント装置13が移動してフロアベース10に振動が生じ、第1側部フレーム21を介して上下段の階層のフロアベース10に伝播した場合であっても、その振動は、上下段の階層において第1側部フレーム21とは別体の第2側部フレーム22によって支持されている測定部構成部材に伝播しにくくなる。
 延いては、ある階層でのアライメント装置13の移動によって生じた振動による、その階層の上下段に位置する階層におけるアライメント精度及びウェハレベル検査の結果への影響を抑制することができる。
 本実施形態に係る筐体1によれば、アライメント装置13の移動を制限しないため、プローバによるウェハレベル検査のスループットを良好に保ちつつ、振動によるアライメント精度及びウェハレベル検査の結果への影響を抑制することができる。
 本実施形態に係る筐体1によれば、分割フレーム構造を採用することによって振動による影響を低減しているため、アライメント装置13の移動ではない別の原因、例えば、測定部30の異常によって振動が生じた場合であっても、上記の効果を実現することができる。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
 1,2…筐体、10…フロアベース、13…アライメント装置、20…側部フレーム体、21…第1側部フレーム、22…第2側部フレーム、23…最上段側部フレーム体、24…枠部、30…測定部、41…ポゴフレーム、42…プローブカード、43…テストヘッド、44…ヘッドプレート、50…側部フレーム、53…ポゴフレーム取付部、60,62,64…シール部材、63…位置決めピン、66…プローブ、221…柱部、222…梁部、231…柱部、232…梁部、100…プローバ、112…測定ユニット、114…ローダ部、118…ロードポート、120…ウェハカセット、121…操作パネル、122…搬送ユニット、124…搬送アーム、150…ウェハチャック、W…ウェハ

Claims (6)

  1.  複数の測定部が多段に積層された階層構造を有するプローバ用の筐体であって、
     前記階層構造の各階層の床面を構成するフロアベースと、
     複数の階層のうち、一の階層の前記フロアベースと、前記一の階層の上段に位置する他の階層の前記フロアベースとの間に配置され、前記測定部の両側部に位置する側部フレーム体と、
     を備え、
     前記側部フレーム体は、
     前記一の階層の前記フロアベースに立設され、前記他の階層の前記フロアベースの下面側を支持する第1側部フレームと、
     前記第1側部フレームとは異なる位置で前記一の階層の前記フロアベースに立設され、前記測定部に配置される測定部構成部材を支持する第2側部フレームと、
     を有する、プローバ用の筐体。
  2.  前記複数の階層のうち、最上段以外の階層に前記側部フレーム体が配置される、
     請求項1に記載のプローバ用の筐体。
  3.  前記測定部構成部材を保持する保持部を有するヘッドプレートを有し、
     前記ヘッドプレートの下面側が前記第2側部フレームに支持される、
     請求項2に記載のプローバ用の筐体。
  4.  前記第2側部フレームは、前記第1側部フレームに隣接した位置に並設される、
     請求項1から3のいずれか1項に記載のプローバ用の筐体。
  5.  前記測定部構成部材は、ポゴフレーム、プローブカード、又は、テストヘッドである、
     請求項1から4のいずれか1項に記載のプローバ用の筐体。
  6.  請求項1から5のいずれか1項に記載のプローバ用の筐体を備え、
     前記一の階層には、少なくとも2以上の前記測定部が設けられ、
     検査対象であるウェハを、前記一の階層に配置された前記測定部の各々に移動可能な移動ステージを備える、
     プローバ。
PCT/JP2022/036737 2021-12-02 2022-09-30 筐体及びプローバ WO2023100463A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021196404A JP2023082554A (ja) 2021-12-02 2021-12-02 筐体及びプローバ
JP2021-196404 2021-12-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023100463A1 true WO2023100463A1 (ja) 2023-06-08

Family

ID=86611939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/036737 WO2023100463A1 (ja) 2021-12-02 2022-09-30 筐体及びプローバ

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023082554A (ja)
WO (1) WO2023100463A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016181639A (ja) * 2015-03-25 2016-10-13 株式会社東京精密 プローバ
KR20210019193A (ko) * 2019-08-12 2021-02-22 주식회사 쎄믹스 그룹 프로버 시스템 및 이의 설치 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016181639A (ja) * 2015-03-25 2016-10-13 株式会社東京精密 プローバ
KR20210019193A (ko) * 2019-08-12 2021-02-22 주식회사 쎄믹스 그룹 프로버 시스템 및 이의 설치 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023082554A (ja) 2023-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10338101B2 (en) Prober
JP5952645B2 (ja) ウエハ検査用インターフェース及びウエハ検査装置
JP4437508B1 (ja) 試験装置
JP5664938B2 (ja) プローバ及びプローブ検査方法
US20200033404A1 (en) Detection device and contact method
US11067624B2 (en) Inspection system
JP5987967B2 (ja) プロービング装置及びプローブコンタクト方法
JP2007322428A (ja) 大面積基板上での電子デバイス検査のためのプローバ
WO2016024346A1 (ja) プローバ及びプローブ検査方法
WO2018056022A1 (ja) 基板検査方法及び基板検査装置
WO2020246279A1 (ja) 載置台、検査装置および温度校正方法
JP4398513B1 (ja) 配線基板ユニットおよび試験装置
JP6478106B2 (ja) プローバ
TW201218306A (en) Mounting base driver
WO2023100463A1 (ja) 筐体及びプローバ
JP7474407B2 (ja) プローバ及びプローブ検査方法
WO2016159156A1 (ja) プローバ
TW201009982A (en) Transfer mechanism for target object to be inspected
US20230124392A1 (en) Inspection apparatus and inspection method
JP2010204081A (ja) 試験装置
US10871516B2 (en) Inspection system
JP6908858B2 (ja) 筐体
JP7352812B2 (ja) プローバ及びプローブ検査方法
JP4437838B1 (ja) 試験装置
JP2019149407A (ja) 荷重分散板及びプローバ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22899628

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1