JP2009099937A - Probe apparatus and probing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プローブを被検査体の電極パッドに電気的に接触させて当該被検査体の電気的特性を測定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring electrical characteristics of a test object by bringing a probe into electrical contact with an electrode pad of the test object.
半導体ウエハ(以下ウエハという)上にICチップが形成された後、ICチップの電気的特性を調べるためにウエハの状態でプローブ装置によるプローブテストが行われる。このプローブ装置は、X,Y,Z方向に移動自在かつZ軸周りに回転自在なウエハチャック(ウエハ載置台)にウエハを載せ、ウエハチャックの上方に設けられているプローブカードのプローブ例えばプローブ針とウエハのICチップの電極パッドとが接触するようにウエハチャックの位置を制御するように構成されている。 After an IC chip is formed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer), a probe test is performed by a probe device in the state of the wafer in order to examine the electrical characteristics of the IC chip. In this probe apparatus, a wafer is placed on a wafer chuck (wafer mounting table) that is movable in the X, Y, and Z directions and is rotatable about the Z axis, and a probe of a probe card provided above the wafer chuck, for example, a probe needle The position of the wafer chuck is controlled so that the electrode pad of the IC chip of the wafer comes into contact with the electrode pad.
ウエハ上のICチップの電極パッドとプローブとを正確に接触させるためには、予めファインアライメント呼ばれている作業を行い、その結果に基づいてICチップの電極パッドとプローブとが接触するときのウエハチャックの位置、例えばウエハチャックを駆動する駆動モータに連動するパルスエンコーダで管理される駆動系の座標位置を正確に求めておく必要がある。なお駆動系の座標位置については、例えばX方向に移動するXステージ、Y方向に移動するYステージ、Z方向に移動するZステージの夫々にリニアスケールを設け、これらリニアスケールに形成されたスリットからの光学情報であるパルスのカウント数により各方向の座標を特定する手法であってもよい。 In order to accurately contact the electrode pad of the IC chip on the wafer and the probe, a work called fine alignment is performed in advance, and the wafer when the electrode pad of the IC chip and the probe come into contact based on the result. It is necessary to accurately determine the position of the chuck, for example, the coordinate position of the drive system managed by the pulse encoder linked to the drive motor that drives the wafer chuck. Regarding the coordinate position of the drive system, for example, a linear scale is provided on each of the X stage that moves in the X direction, the Y stage that moves in the Y direction, and the Z stage that moves in the Z direction. From the slits formed in these linear scales The method of specifying the coordinate of each direction by the pulse count which is the optical information may be used.
このファインアライメントを行うためには、ウエハチャックとプローブカードとの間を水平移動する移動体に視野が下向きであるウエハ撮像用のカメラを設けると共に、ウエハチャック側にもプローブを撮像用のカメラを設ける構成を採用することが有利である(特許文献1)。何故ならこれらカメラの焦点を合わせた上で、夫々ウエハ表面及びプローブを撮像することにより、一つのカメラで両者を撮像したことと同じ結果が得られるからである。そしてウエハ上のチップのマップを作成するためには、ウエハ周縁の例えば4点をウエハ撮像用のカメラにより撮像してウエハの中心位置(ウエハチャックの駆動系の座標位置)を求める作業と、ウエハ上の特定点例えば互いに離間した2個のICチップの角部分を撮像してウエハの向きを求める作業と、が行われる。 In order to perform this fine alignment, a moving body that horizontally moves between the wafer chuck and the probe card is provided with a wafer imaging camera with a visual field facing downward, and a probe imaging camera is also provided on the wafer chuck side. It is advantageous to employ the configuration provided (Patent Document 1). This is because, by focusing on these cameras and imaging the wafer surface and the probe, respectively, the same result as that obtained by imaging both with a single camera can be obtained. Then, in order to create a map of chips on the wafer, for example, four points on the periphery of the wafer are imaged by a wafer imaging camera to obtain the wafer center position (coordinate position of the wafer chuck drive system), the wafer The upper specific point, for example, the work of obtaining the orientation of the wafer by imaging the corners of two IC chips spaced apart from each other is performed.
そしてウエハの向きを合わせた後、更にウエハ上の複数の特定点を撮像し、その撮像結果に基づいてICチップの電極パッドとプローブとが接触するときのウエハチャックの位置(いわゆるコンタクト位置)を高精度に求めるようにしている。このようなファインアライメント作業を行うためには、前記移動体を予め設定した位置に静止させ、ウエハチャックを移動させてウエハ上の各ポイントをウエハ撮像用のカメラで順次撮像するようにしているが、撮像ポイントが多いことからウエハチャックの移動に要するトータルの時間が長くなっている。またウエハチャックの移動範囲が広いことから、プローブ装置本体もこの移動範囲をカバーできるサイズに設計しなければならず、このため装置が大型化する。特にウエハサイズが益々大きくなっており、今後12インチを越えたウエハサイズになることが予想されることから、プローブ装置の設置台数を増やすと、広い占有面積が必要になるし、クリーンルームの広さに制限がある場合には、プローブ装置の設置台数を多くすることができなくなる。 After aligning the orientation of the wafer, a plurality of specific points on the wafer are further imaged, and the position of the wafer chuck (so-called contact position) when the electrode pad of the IC chip and the probe come into contact based on the imaging result. It is calculated with high accuracy. In order to perform such fine alignment work, the moving body is stopped at a preset position, the wafer chuck is moved, and each point on the wafer is sequentially imaged by a camera for imaging the wafer. Since the number of imaging points is large, the total time required for moving the wafer chuck is long. Further, since the movement range of the wafer chuck is wide, the probe apparatus main body must also be designed to have a size that can cover this movement range, which increases the size of the apparatus. In particular, the wafer size is getting larger, and it is expected that the wafer size will exceed 12 inches in the future. Therefore, if the number of installed probe devices is increased, a large occupied area will be required and the size of the clean room will increase. If there is a restriction on the number of probes, the number of installed probe devices cannot be increased.
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は装置の小型化を図りかつ高いスループットを得ることができるプローブ装置を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a probe apparatus capable of reducing the size of the apparatus and obtaining high throughput.
本発明のプローブ装置は、
多数の被検査チップが配列されたウエハを、載置台用の駆動部により水平方向及び鉛直方向に移動可能なウエハ載置台に載せ、プローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを接触させて被検査チップの検査を行うプローブ装置において、
前記ウエハ載置台に設けられ、前記プローブを撮像するための視野が上向きのプローブ撮像用の撮像手段と、
前記ウエハ載置台及びプローブカードの間の高さ位置にて水平方向に移動可能に設けられた移動体と、
この移動体に設けられ、各々その光軸が互いに離間し、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きなウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段と、
ウエハ載置台を移動させることによりプローブ撮像用の撮像手段の焦点とウエハ撮像用の第1の撮像手段の焦点及び第2の撮像手段の焦点との位置を順次合わせて、各時点のウエハ載置台の位置を取得するステップと、ウエハ載置台を移動させることにより前記ウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段によりウエハ載置台上のウエハを順次撮像し、各撮像時のウエハ載置台の位置を取得するステップと、プローブ撮像用の撮像手段によりプローブを撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得するステップと、各ステップにて取得したウエハ載置台の位置に基づいてウエハとプローブとを接触させるためのウエハ載置台の位置を計算するステップと、を含むステップ群を実行する制御手段と、を備えたことを特徴としている。
The probe device of the present invention is
A wafer on which a large number of chips to be inspected are arranged is placed on a wafer mounting table that can be moved in the horizontal and vertical directions by a driving unit for the mounting table, and an electrode pad of the chip to be inspected is brought into contact with a probe of a probe card. In the probe device for inspecting the chip to be inspected,
An imaging means for probe imaging provided on the wafer mounting table and having an upward visual field for imaging the probe;
A movable body provided to be movable in a horizontal direction at a height position between the wafer mounting table and the probe card;
A first imaging unit and a second imaging unit for imaging a wafer, each of which is provided on the moving body, each having its optical axes spaced apart from each other and having a downward field of view for imaging the wafer surface;
By moving the wafer mounting table, the positions of the focal point of the imaging unit for probe imaging, the focal point of the first imaging unit for wafer imaging, and the focal point of the second imaging unit are sequentially aligned, and the wafer mounting table at each time point Acquiring the position of the wafer, and moving the wafer mounting table to sequentially image the wafer on the wafer mounting table by the first imaging unit and the second imaging unit for imaging the wafer. A step of acquiring a position of the mounting table; a step of capturing an image of the probe by an imaging means for probe imaging; acquiring a position of the wafer mounting table at the time of imaging; and a wafer based on the position of the wafer mounting table acquired in each step And a step of calculating a position of the wafer mounting table for bringing the probe into contact with the probe, and a control means for executing a group of steps.
また前記移動体に設けられ、各々その光軸が互いに離間し、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きであってかつ第1の撮像手段及び第2の撮像手段よりも倍率の低いウエハ撮像用の第1の低倍率カメラ及び第2の低倍率カメラを備えていることを特徴としている。そして第1の撮像手段と第1の低倍率用のカメラとの各光軸の組と、第2の撮像手段と第2の低倍率用のカメラとの各光軸の組とは、左右対称に形成されている。 Also, provided on the movable body, the optical axes of which are separated from each other, the field of view for imaging the wafer surface is downward, and the magnification for the wafer imaging is lower than the first imaging means and the second imaging means. The first low-magnification camera and the second low-magnification camera are provided. The set of optical axes of the first imaging means and the first low magnification camera and the set of optical axes of the second imaging means and the second low magnification camera are bilaterally symmetric. Is formed.
また前記ステップ群は、ウエハ撮像用の第1の低倍率カメラ及び第2の低倍率カメラにより、ウエハ載置台上のウエハの周縁の2点を順次撮像し、次いで第1の低倍率カメラ及び第2の低倍率カメラの各光軸を互いに結ぶ線に対して直交してウエハ載置台を移動させ、ウエハにおける前記2点とは反対側の周縁の2点を第1の低倍率カメラ及び第2の低倍率カメラにより順次撮像し、これら4点の撮像時におけるウエハ載置台の位置に基づいてウエハの中心位置を求めるステップを含むことを特徴としている。そして本発明のプローブ装置において、ウエハ載置台上のウエハの周縁の2点の撮像及び前記反対側の周縁の2点の撮像を、ウエハ撮像用の第1の低倍率カメラ及び第2の低倍率カメラに代えてウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段により行う。 The step group sequentially captures two points on the periphery of the wafer on the wafer mounting table by the first low magnification camera and the second low magnification camera for wafer imaging, and then the first low magnification camera and the second low magnification camera. The wafer mounting table is moved perpendicularly to the line connecting the optical axes of the two low-magnification cameras, and two points on the periphery of the wafer opposite to the two points are defined as the first low-magnification camera and the second low-magnification camera. And a step of obtaining the center position of the wafer based on the position of the wafer mounting table at the time of imaging these four points. In the probe apparatus according to the present invention, imaging of two points on the periphery of the wafer on the wafer mounting table and imaging of two points on the opposite peripheral edge are performed using the first low-magnification camera and the second low-magnification for wafer imaging. Instead of the camera, the first imaging means and the second imaging means for wafer imaging are used.
また前記ステップ群は、ウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段により、ウエハ上の互いに離間した2つの特定点を撮像し、各撮像時におけるウエハ載置台の位置に基づいてウエハが予め設定した向きとなるようにウエハ載置台を回転させるステップを含む。またウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段は、前記移動体に撮像手段用の駆動部により互いに接離自在に設けられている。そして、前記制御部は、ウエハの種別に対応する情報に基づいて、第1の撮像手段及び第2の撮像手段の光軸の互いの離間距離がウエハ上の2つの特定点の互いの離間距離となるように、撮像手段用の駆動部に対する制御信号を出力する。 In the step group, the first imaging unit and the second imaging unit for imaging the wafer image two specific points separated from each other on the wafer, and the wafer is based on the position of the wafer mounting table at the time of each imaging. Includes a step of rotating the wafer mounting table so as to have a preset orientation. Further, the first imaging unit and the second imaging unit for imaging the wafer are provided in the movable body so as to be able to contact and separate from each other by a driving unit for the imaging unit. Then, the control unit determines that the distance between the optical axes of the first imaging unit and the second imaging unit is a distance between two specific points on the wafer based on information corresponding to the type of wafer. The control signal for the drive unit for the imaging means is output so that
本発明のプロービング方法では、
多数の被検査チップが配列されたウエハを、載置台用の駆動部により水平方向及び鉛直方向に移動可能なウエハ載置台に載せ、プローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを接触させて被検査チップの検査を行うプロービング方法において、
前記ウエハ載置台に設けられ、前記プローブを撮像するための視野が上向きのプローブ撮像用の撮像手段と、
前記ウエハ載置台及びプローブカードの間の高さ位置にて水平方向に移動可能な移動体に設けられ、各々その光軸が互いに離間し、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きなウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段と、を用い、
ウエハ載置台を移動させることによりプローブ撮像用の撮像手段の焦点とウエハ撮像用の第1の撮像手段の焦点及び第2の撮像手段の焦点との位置を順次合わせて、各時点のウエハ載置台の位置を取得する工程と、
ウエハ載置台を移動させることにより前記ウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段によりウエハ載置台上のウエハを順次撮像し、各撮像時のウエハ載置台の位置を取得する工程と、
プローブ撮像用の撮像手段によりプローブを撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得するステップと、各ステップにて取得したウエハ載置台の位置に基づいてウエハとプローブとを接触させるためのウエハ載置台の位置を計算する工程と、を備えたことを特徴としている。
In the probing method of the present invention,
A wafer on which a large number of chips to be inspected are arranged is placed on a wafer mounting table that can be moved in the horizontal and vertical directions by a driving unit for the mounting table, and an electrode pad of the chip to be tested is brought into contact with a probe of a probe card. In the probing method for inspecting the chip to be inspected,
An imaging means for probe imaging provided on the wafer mounting table and having an upward visual field for imaging the probe;
For wafer imaging, which is provided on a movable body that can move in the horizontal direction at a height position between the wafer mounting table and the probe card, and whose optical axes are separated from each other and the field of view for imaging the wafer surface is downward. Using the first imaging means and the second imaging means,
By moving the wafer mounting table, the positions of the focal point of the imaging unit for probe imaging, the focal point of the first imaging unit for wafer imaging, and the focal point of the second imaging unit are sequentially aligned, and the wafer mounting table at each time point Obtaining the position of
Moving the wafer mounting table to sequentially image the wafer on the wafer mounting table by the first imaging unit and the second imaging unit for imaging the wafer, and acquiring the position of the wafer mounting table at each imaging; ,
A step of obtaining an image of the probe by an imaging means for probe imaging, obtaining the position of the wafer mounting table at the time of imaging, and a wafer for contacting the wafer and the probe based on the position of the wafer mounting table obtained in each step And a step of calculating the position of the mounting table.
また本発明のプロービング方法は、前記ウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段によりウエハ載置台上のウエハを順次撮像する工程は、ウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段により、ウエハ載置台上のウエハの周縁の2点を順次撮像し、次いで第1の撮像手段及び第2の撮像手段の各光軸を互いに結ぶ線に対して直交してウエハ載置台を移動させ、ウエハにおける前記2点とは反対側の周縁の2点を第1の撮像手段及び第2の撮像手段により順次撮像し、これら4点の撮像時におけるウエハ載置台の位置に基づいてウエハの中心位置を求める工程を含む。 Further, in the probing method of the present invention, the step of sequentially imaging the wafer on the wafer mounting table by the first imaging means and the second imaging means for wafer imaging includes the first imaging means for wafer imaging and the second imaging means. The image pickup means sequentially picks up two points on the periphery of the wafer on the wafer placement table, and then orthogonally intersects the lines connecting the optical axes of the first image pickup means and the second image pickup means. The two points on the wafer opposite to the two points are sequentially imaged by the first imaging unit and the second imaging unit, and based on the position of the wafer mounting table at the time of imaging these four points. A step of determining a center position of the wafer.
また前記ウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段によりウエハ載置台上のウエハを順次ウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段により、ウエハ上の互いに離間した2つの特定点を撮像し、各撮像時におけるウエハ載置台の位置に基づいてウエハが予め設定した向きとなるようにウエハ載置台を回転させる工程を含む。またウエハの種別に対応する情報に基づいて、ウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段の光軸の互いの離間距離がウエハ上の2つの特定点の互いの離間距離となるように、撮像手段用の駆動部により第1の撮像手段及び第2の撮像手段の位置を調整する工程を含む。 Further, the wafers on the wafer mounting table are sequentially separated from each other on the wafer by the first and second imaging units for wafer imaging by the first and second imaging units for wafer imaging. The method includes imaging one specific point and rotating the wafer mounting table so that the wafer is in a preset orientation based on the position of the wafer mounting table at the time of each imaging. Further, based on the information corresponding to the type of wafer, the distance between the optical axes of the first and second imaging means for wafer imaging is the distance between two specific points on the wafer. Thus, the process of adjusting the position of the 1st imaging means and the 2nd imaging means by the drive part for imaging means is included.
本発明の記憶媒体は、
多数の被検査チップが配列されたウエハを、載置台用の駆動部により水平方向及び鉛直方向に移動可能なウエハ載置台に載せ、プローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを接触させて被検査チップの検査を行うプローブ装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上記各プロービング方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴としている。
The storage medium of the present invention is
A wafer on which a large number of chips to be inspected are arranged is placed on a wafer mounting table that can be moved in the horizontal and vertical directions by a driving unit for the mounting table, and an electrode pad of the chip to be inspected is brought into contact with a probe of a probe card. A storage medium storing a computer program used in a probe apparatus for inspecting a chip to be inspected,
The computer program is characterized in that a group of steps is assembled so as to implement the above probing methods.
本発明は、ウエハ載置台及びプローブカードの間の高さ位置にて水平方向に移動可能な移動体に、各々その光軸が互いに離間し、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きなウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段を設けているので、ウエハの位置情報を得るためにウエハを撮像するときにウエハ載置台の移動量が少なくて済む。このため装置の小型化を図ることができ、またウエハの位置情報の取得に要する時間も短縮できるので高スループット化に寄与できる。更にウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段を互いに接離自在に設けるようにすれば、その離間距離がウエハ上の2つの特定点の互いの離間距離となるように調整することができるため、1つの特定点を撮像する位置までウエハ載置台を移動させれば、ウエハ載置台を静止させたまま他の1つの特定点の撮像を行うことができ、より一層高スループット化に寄与できる。 The present invention is directed to wafer imaging in which optical axes are separated from each other and movable in a horizontal direction at a height position between a wafer mounting table and a probe card, and the field of view for imaging the wafer surface is downward. Since the first imaging means and the second imaging means are provided, the amount of movement of the wafer mounting table is small when imaging the wafer in order to obtain wafer position information. As a result, the apparatus can be miniaturized and the time required for acquiring wafer position information can be shortened, which contributes to higher throughput. Further, if the first imaging unit and the second imaging unit for imaging the wafer are provided so as to be able to contact and separate from each other, the separation distance is adjusted to be a separation distance between two specific points on the wafer. Therefore, if the wafer mounting table is moved to a position where one specific point is imaged, another one specific point can be imaged while the wafer mounting table is stationary, and the throughput is further increased. Can contribute.
本発明の第1の実施の形態であるプローブ装置は、図1から図3に示すように、多数の被検査チップが配列された基板であるウエハWの受け渡しを行うためのローダ部1と、ウエハWに対してプロービングを行うプローブ装置本体2と、を備えている。先ず、ローダ部1及びプローブ装置本体2の全体のレイアウトについて簡単に説明しておく。
As shown in FIGS. 1 to 3, the probe device according to the first embodiment of the present invention includes a
ローダ部1は、複数枚のウエハWが収納された搬送容器である第1のキャリアC1及び第2のキャリアC2が夫々搬入される第1のロードポート11及び第2のロードポート12と、これらロードポート11、12の間に配置された搬送室10と、を備えている。第1のロードポート11及び第2のロードポート12には、Y方向に互いに離間して配置され、第1のキャリアC1及び第2のキャリアC2の受け渡し口(前面の開口部)が互いに対向するように、これらキャリアC1、C2を夫々載置するための第1の載置台13及び第2の載置台14が設けられている。また前記搬送室10には、基板保持部材であるアーム30によりウエハWの搬送を行うウエハ搬送機構(基板搬送機構)3が設けられている。
The
プローブ装置本体2は、ローダ部1とX方向に並ぶように当該ローダ部1に隣接して配置され、プローブ装置本体2の外装部分を構成する筐体22を備えている。この筐体22は仕切り壁20を介してY方向に2分割されており、一方の分割部分及び他方の分割部分は、夫々第1の検査部21A及び第2の検査部21Bを区画形成する外装体に相当する。第1の検査部21Aは、基板載置台であるウエハチャック4Aと、このウエハチャック4Aの上方領域をY方向(ロードポート11、12を結ぶ方向)に移動するカメラを備えた撮像ユニットである移動体をなすアライメントブリッジ5Aと、筐体22の天井部をなすヘッドプレート201に設けられたプローブカード6Aと、を備えている。第2の検査部21Bについても同様に構成され、ウエハチャック4B、アライメントブリッジ5B及びプローブカード6Bを備えている。
The probe device main body 2 is provided adjacent to the
次にローダ部1に関して詳述する。第1のロードポート11及び第2のロードポート12は、互いに対称にかつ同一に構成されているため、第1のロードポート11の構造を図4に代表して示しておく。ローダ部1は、図3及び図4に示すように仕切り壁20aによって前記搬送室10から仕切られており、この仕切り壁20aには、シャッターSとこのシャッターSと共に第1のキャリアC1の受け渡し口を一体的に開閉するための開閉機構20bとが設けられている。また、第1の載置台13は、第1の載置台13の下方側に設けられた図示しない回転機構により、時計回り及び反時計回りにそれぞれ90度ずつ回転できるように構成されている。
Next, the
即ち、この第1の載置台13は、例えばプローブ装置の正面側(図中X方向右側)から、FOUPと呼ばれる密閉型のキャリアC1が前面の開口部をプローブ装置側(X方向左側)に向けて、クリーンルーム内の図示しない自動搬送車(AGV)により第1の載置台13に載置されると、この第1の載置台13が時計回りに90度回転し、開口部を前述のシャッターSに相対向させ、また同様に第1のキャリアC1を第1の載置台13から搬出する時には、第1のキャリアC1を反時計回りに90度回転させるように構成されている。 That is, the first mounting table 13 is configured such that, for example, from the front side of the probe device (X-direction right side in the drawing), a sealed carrier C1 called FOUP faces the front opening toward the probe device side (X-direction left side). When the automatic carriage (AGV) (not shown) in the clean room is mounted on the first mounting table 13, the first mounting table 13 rotates 90 degrees clockwise, and the opening is opened by the shutter S described above. Similarly, when the first carrier C1 is unloaded from the first mounting table 13, the first carrier C1 is rotated 90 degrees counterclockwise.
第1のキャリアC1とウエハ搬送機構3との間におけるウエハWの受け渡しは、第1のキャリアC1の開口部をシャッターS側に相対向させ、既述の開閉機構20bによりシャッターSと第1のキャリアC1の受け渡し口とを一体的に開放し、搬送室10と第1のキャリアC1内とを連通させて、ウエハ搬送機構3を第1のキャリアC1に対して進退させることにより行われる。
The transfer of the wafer W between the first carrier C1 and the
ウエハ搬送機構3は、搬送基台35と、この搬送基台35を鉛直軸回りに回転させる回転軸3aと、この回転軸3aを昇降させる図示しない昇降機構と、を備えると共に、搬送基台35には、3枚のアーム30が進退自在に設けられており、各々のアーム30が互いに独立して進退して、ウエハWの搬送を行う役割を有している。回転軸3aの回転中心は、第1のキャリアC1と第2のキャリアC2との中間、即ち第1のキャリアC1及び第2のキャリアC2から等距離位置に設定されている。また、ウエハ搬送機構3は、第1のキャリアC1または第2のキャリアC2との間でウエハWを受け渡すための上位置と、第1の検査部21Aまたは第2の検査部21Bとの間でウエハWを受け渡すための下位置と、の間で昇降できることとなる。
The
また、ウエハ搬送機構3は、ウエハWのプリアライメントを行うためのプリアライメント機構39を備えている。このプリアライメント機構39は、搬送基台35内を貫通して昇降しかつ回転自在な軸部36aと、この軸部の頂部に設けられ、通常時は搬送基台35の表面の凹部に嵌合して当該表面と面一になる回転ステージであるチャック部36と、を備えている。このチャック部36は、途中まで縮退した状態にあるアーム30上のウエハWの中心位置に対応する位置に設定され、各段のアーム30上のウエハWをそのアーム30から僅かに持ち上げて回転できるように構成されている。
In addition, the
また、プリアライメント機構39は、チャック部36にて回転されるウエハWの周縁を検出する発光センサ及び受光センサからなる検出部である光センサ37、38を備えている。この光センサ37、38は、アーム30の移動領域から横に外れた位置にて搬送基台35を介して固定されており、この例では、プリアライメントの対象となるウエハWを下段アーム33上のウエハW及び中段アーム32上のウエハWとしているため、チャック部36により持ち上げられた各ウエハWの周縁の上下であってかつウエハWのアクセス時にウエハWと干渉しない高さレベルに設定されている。尚、図示していないが、ローダ部1には、光センサ37、38からの検出信号に基づいてウエハWのノッチやオリフラなどの方向基準部とウエハWの中心位置とを検出し、その検出結果に基づいてノッチ等が所定の向きを向くようにチャック部36を回転させるコントローラが付設されている。
The
光センサ37、38とチャック部36とからなるプリアライメント機構39によるウエハWの向きの調整(プリアライメント)について、下段アーム33上のウエハWを例に取り、以下に簡単に説明する。先ず、チャック部36により下段アーム33上のウエハWを僅かに持ち上げて、ウエハWを回転させると共に、光センサ38の発光部からウエハWの周縁部(端部)を含む領域を介して受光部に向けて光を照射する。そして、ウエハWの向きが下段アーム33上において所定の向きとなるようにチャック部36を停止させ、チャック部36を下降させて、下段アーム33上にウエハWを引き渡すことにより、ウエハWの向きを調整する。その後、例えば第1の検査部21Aのウエハチャック4AにウエハWを載置するときに、ウエハWの偏心が修正されるように、ウエハ搬送機構3の位置を調整する。こうして、ウエハWの向き及び偏心の調整が行われる。尚、図3では、この光センサ37、38の図示を省略している。
The adjustment of the orientation of the wafer W (pre-alignment) by the
次に、プローブ装置本体2について詳述する。このプローブ装置本体2の筐体22においてローダ部1側の側壁には、第1の検査部21Aと第2の検査部21Bとの間においてウエハWを受け渡すために、横方向(Y方向)に伸びる帯状の搬送口22aが開口している。尚、これらの第1の検査部21Aと第2の検査部21Bとは、ウエハ搬送機構3の回転中心を通り、第1のロードポート11と第2のロードポート12とを結ぶ直線に直交する水平ラインHLに対して、それぞれのウエハWの受け渡し位置、ウエハW表面の撮像位置及びプローブカード6Aの設置位置などが左右対称となり、且つ同じ構成となっているため、説明の重複を避けるために、第1の検査部21Aについて、図3、図6及び図7を参照して説明する。
Next, the probe apparatus body 2 will be described in detail. In the
検査部21Aは、基台23を備えており、この基台23上には、Y方向に伸びるガイドレールに沿って、例えばボールネジなどによりY方向に駆動されるYステージ24と、X方向に伸びるガイドレールに沿って、例えばボールネジによりX方向に駆動されるXステージ25と、が下からこの順番で設けられている。このXステージ25とYステージ24とには、それぞれエンコーダが組み合わされたモータが設けられているが、ここでは省略している。
The
Xステージ25上には、エンコーダが組み合わされた図示しないモータによりZ方向に駆動されるZ移動部26が設けられており、このZ移動部26には、Z軸のまわりに回転自在な(θ方向に移動自在な)基板載置台であるウエハチャック4Aが設けられている。従ってこのウエハチャック4Aは、X、Y、Z、θ方向に移動できることになる。Xステージ25、Yステージ24及びZ移動部26は、駆動部をなし、ウエハ搬送機構3との間においてウエハWの受け渡しを行うための受け渡し位置と、後述するように、ウエハW表面の撮像位置と、プローブカード6Aのプローブ針29にコンタクトするコンタクト位置(検査位置)と、の間でウエハチャック4Aを駆動できるように構成されている。
On the
ウエハチャック4Aの移動領域の上方には、プローブカード6Aがヘッドプレート201に着脱自在に取り付けられている。プローブカード6Aの上面側には、電極群が形成されており、この電極群と図示しないテストヘッドとの間において電気的導通を取るために、プローブカード6Aの上方には、プローブカード6Aの電極群の配置位置に対応するように電極部であるポゴピン28aが下面に多数形成されたポゴピンユニット28が設けられている。このポゴピンユニット28の上面には、通常は図示しないテストヘッドが位置するが、この例ではテストヘッドはプローブ装置本体2とは別の位置に配置され、ポゴピンユニット28とテストヘッドとは図示しないケーブルで接続されている。
A
また、プローブカード6Aの下面側には、上面側の電極群に夫々電気的に接続された、プローブ例えばウエハWの表面に対して垂直に伸びる垂直針(線材プローブ針)が、ウエハWの電極パッドの配列に対応して、例えばプローブカード6Aの全面に設けられている。プローブとしては、ウエハWの表面に対して斜め下方に伸びる金属線よりなるプローブ針29や、フレキシブルなフィルムに形成された金バンプ電極などであってもよい。プローブカード6Aは、この例ではウエハW表面の被検査チップ(ICチップ)の全ての電極パッドに一括してコンタクトできるように構成されており、従って一回のコンタクトで電気的特性の測定が終了する。
Further, on the lower surface side of the
既述のZ移動部26におけるウエハチャック4Aの仕切り壁20側における側方位置には、プローブ針撮像用の撮像手段である視野が上向きのマイクロカメラ41が、固定板41aを介して固定されている。このマイクロカメラ41は、プローブ針29の針先やプローブカード6Aのアライメントマークを拡大して撮れるように、CCDカメラを含む高倍率のカメラとして構成されている。このマイクロカメラ41は、ウエハチャック4AにおけるX方向の概ね中間点に位置している。また、マイクロカメラ41は、アライメント時にプローブ針29の配列の向き及び位置を調べるために、特定のプローブ針29例えばX方向の両端のプローブ針29及びY方向の両端のプローブ針29を撮像し、また定期的に各プローブ針29の状態を観察するために、全てのプローブ針29を順次撮像するといった役割を持っている。
At the lateral position of the wafer moving chuck 26A on the
また、固定板41aの上には、マイクロカメラ41に隣接して、プローブ針29の配列を広い領域で撮るための低倍率のカメラであるマクロカメラ42が固定されている。更に固定板41aには、マイクロカメラ41の合焦面に対して光軸と交差する方向に進退機構43により進退できるように、ターゲット44が設けられている。このターゲット44は、マイクロカメラ41及び後述のマイクロカメラ71、72により画像認識できるように構成されており、例えば透明なガラス板に、位置合わせ用の被写体である円形の金属膜例えば直径140ミクロンの金属膜が蒸着されている。図7(a)、(b)は、それぞれウエハチャック4Aとマイクロカメラ41及びマクロカメラ42との位置関係を概略的に示す平面図及び側面図である。尚、この図7においては、既述のターゲット44や進退機構43の図示を省略している。
Further, on the fixed
ウエハチャック4Aとプローブカード6Aとの間の領域における筐体22の内壁面のX方向の両側(手前側と奥側)には、Y方向に沿ってガイドレール47が設けられている。このガイドレール47に沿って、図8に示すように、撮像ユニットであるアライメントブリッジ5Aが後述の標準位置及び撮像位置の間においてY方向に移動自在に設けられている。
Guide rails 47 are provided along the Y direction on both sides (front side and back side) of the inner wall surface of the
以下の説明では、便宜上、X方向(図2参照)を左右方向ということとする。アライメントブリッジ5Aには、図9に示すように当該アライメントブリッジ5Aを左右に2等分する中心線70に対して対称に第1のマイクロカメラ71及び第2のマイクロカメラ72が設けられ、更にまた前記線70に対して対称に第1のマクロカメラ81と第2のマクロカメラ82とが設けられている。第1のマイクロカメラ71及び第2のマイクロカメラ72は夫々第1の撮像手段及び第2の撮像手段に相当する。第1のマクロカメラ81及び第2のマクロカメラ82は夫々第1の低倍率カメラ及び第2の低倍率カメラに相当する。
In the following description, for convenience, the X direction (see FIG. 2) is referred to as the left-right direction. As shown in FIG. 9, the
これらカメラはいずれも視野が下向きである。ここでマイクロカメラ(あるいはマクロカメラ)は、後述の図16に示すようにカメラ本体71a(72a)及びミラー71b(72b)を含む光学系により構成されるが、本発明において技術的に重要な点は、アライメントブリッジ5Aの下面から下方に伸びる光軸にあることから、マイクロカメラ(あるいはマクロカメラ)という用語は、便宜上説明すべき事項において、アライメントブリッジ5Aの下面に形成された撮像用の窓部分を指す場合とカメラ本体及びミラーを含む光学系を指す場合とがある。図9では、マイクロカメラ(あるいはマクロカメラ)と称している小さな円形部分は、撮像用の窓部分を示しており、同様の後述の図においても同様である。
All of these cameras have a downward view. Here, the micro camera (or macro camera) is constituted by an optical system including a
そしてマイクロカメラ71、72(あるいはマクロカメラ81、82)が設けられているということは、2台のマイクロカメラが設けられていて、夫々の撮像画像が後述の制御部にて画像処理されるということである。マイクロカメラ71、72は、図2で示せばマクロカメラ81、82よりも、第1の検査部21A及び第2の検査部21Bの境界である水平ラインHL側に位置している。またウエハサイズ(ウエハ直径)が300mmの場合、マイクロカメラ71、72と中心線70との距離lは例えば73mmであり、マクロカメラ81、82と中心線70との距離rは例えば45mmである。なおカメラに関して他の部位との距離を示すときは、カメラの光軸を測定点としている。例えばマイクロカメラ71、72と中心線70との距離lとは、マイクロカメラ71、72の各光軸と中心線70との距離lという意味である。
The fact that the
また、マイクロカメラ71、72は、ウエハWの表面を拡大して撮像できるように、CCDカメラを含む高倍率のカメラとして構成されており、マクロカメラ81、82は、ウエハWを広い視野で撮像できるように低倍率のカメラとして構成されている。
The
上記のアライメントブリッジ5Aの停止位置である標準位置は、ウエハチャック4Aとウエハ搬送機構3との間でウエハWの受け渡しを行う時、ウエハWがプローブカード6Aにコンタクトしている時及び前記第1の撮像手段(マイクロカメラ41)によりプローブ針29の撮像を行っている時に、ウエハチャック4Aやウエハ搬送機構3にアライメントブリッジ5Aが干渉しないように退避する位置である。また、前記撮像位置は、アライメントブリッジ5Aのマイクロカメラ71、72及びマクロカメラ81、82によりウエハWの表面を撮像する時の位置である。このマイクロカメラ71、72及びマクロカメラ81、82によるウエハWの表面の撮像は、撮像位置にアライメントブリッジ5Aを固定して、ウエハチャック4Aを移動させることにより行われる。
The standard position that is the stop position of the
そして、この撮像位置は、図10の下側にも示すように、プローブカード6Aの中心位置よりもY軸方向の奥側(プローブ装置本体2の中心側)に偏移している。この理由は、以下の通りである。既述のように、マイクロカメラ41がウエハチャック4Aの側面(Y軸方向手前側)に設けられており、このマイクロカメラ41によりプローブ針29を撮像する時には、図10の中段にも示すように、ウエハチャック4AのY軸方向における移動ストロークD2(ウエハチャック4Aの中心位置O1の移動範囲)がプローブカード6Aの中心位置O2からY軸方向の奥側にずれている。一方、図10の上段に示すように、コンタクト時(ウエハWとプローブ針29とを接触させる時)におけるウエハチャック4Aの移動ストロークD1は、例えばプローブカード6Aの下面にウエハWとプローブ針29とを一括して接触させるために、多数のプローブ針29が形成されているので、非常に短い距離となっている。
And this imaging position has shifted to the back | inner side (center side of the probe apparatus main body 2) of the Y-axis direction rather than the center position of the
そのために、アライメントブリッジ5Aの撮像位置をプローブカード6Aの中心位置O2と合わせると、マイクロカメラ71、72によりウエハWの表面を撮像するときのウエハチャック4Aの移動ストロークD3が前述の移動ストロークD1の右側に飛び出してしまう。
Therefore, when the imaging position of the
そこで、アライメントブリッジ5Aの撮像位置をY軸方向の手前側に偏移させ、移動ストロークD2、D3が重なるようにして、ウエハチャック4Aの移動ストロークD1〜D3を含む領域である可動ストローク(移動可能な範囲)D4が短くなるように、つまりプローブ装置本体2のY軸方向の長さが短くなるようにしている。尚、移動ストロークD2、D3が同じ範囲でなくとも、アライメントブリッジ5Aの撮像位置がプローブカード6Aの中心位置O2よりもY軸方向の奥側にずれていれば良い。
Therefore, the imaging position of the
また、図2に示すように、プローブ装置には、例えばコンピュータからなる制御部15が設けられており、この制御部15は、プログラム、メモリ、CPUからなるデータ処理部などを備えている。このプログラムは、キャリアCがロードポート11(12)に搬入された後、ウエハWに対して検査が行われ、その後ウエハWがキャリアCに戻されてキャリアCが搬出されるまでの一連の各部の動作を制御するようにステップ群が組まれている。このプログラム(処理パラメータの入力操作や表示に関するプログラムも含む)は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、MO(光磁気ディスク)、ハードディスクなどの記憶媒体16に格納されて制御部15にインストールされる。
As shown in FIG. 2, the probe device is provided with a
図2に示した制御部15の構成の一例を図11に示す。151はCPU、152はプローブ装置の一連の動作を行うためのプログラム、153は検査部21A(21B)で行われる検査のレシピを格納するレシピ格納部、154はプローブ装置のパラメータや運転モードの設定、あるいは運転に関する各操作を行うため操作部、155はバスである。操作部154は、例えばタッチパネルなどの画面により構成されている。
An example of the configuration of the
次に、上記プローブ装置の作用について、以下に説明する。先ず、クリーンルーム内の自動搬送車(AGV)により、ロードポート11(12)におけるプローブ装置本体2とは反対側から当該ロードポート11にキャリアCが搬入される。この時キャリアCの受け渡し口はプローブ装置本体2に向いているが、載置台13(14)が回転してシャッターSと対向する。その後載置台13が前進してキャリアCがシャッターS側に押しつけられ、キャリアCの蓋とシャッターSとが取り外される。
Next, the operation of the probe device will be described below. First, the carrier C is carried into the
次いで、キャリアC内からウエハWが取り出されて、検査部21A(21B)に搬送されるが、これ以降の作用説明については、既に2枚のウエハW1、W2が各々第1の検査部21A及び第2の検査部21Bにて検査されており、この状態において後続のウエハW3及びウエハW4がキャリアCから取出され、一連の工程が行われる様子について説明する。
Next, the wafer W is taken out from the carrier C and transferred to the
先ず図12に示すように、中段アーム32が第2のキャリアC2内に進入し、ウエハW3を受け取ってプリアライメントを行う位置まで後退する。次いで、チャック部36が上昇してウエハW3を上昇させると共に、回転して光センサ37の検出結果に基づいて、第1、第2の検査部21A、21Bのうち、このウエハW3が搬入される検査部21A(21B)に対応したノッチの向きとなるように、ウエハWの向きが調整され、また偏心についても検出されて、プリアライメントが行われる。次いで、同様に下段アーム33が第2のキャリアC2内に進入して、図13に示すように、ウエハW4を受け取り、このウエハW4が搬入される検査部21A(21B)に対応したノッチの向きとなるように、ウエハW4の向きの調整と偏心の検出とを行う。そして、ウエハW3、W4とウエハW1、W2との交換を行うために、ウエハ搬送機構3が下降する。
First, as shown in FIG. 12, the
次に、第1の検査部21A内のウエハW1とウエハ搬送機構3上のウエハW3との交換を行う。ウエハW1の検査が終了している場合には、ウエハチャック4Aが図14に示すように、仕切り壁20に寄った受け渡し位置に移動する。そして、ウエハチャック4Aのバキュームチャックが解除されて、ウエハチャック4A内のリフトピンが上昇し、ウエハW1を上昇させる。次いで、空の上段アーム31がウエハチャック4A上に進入し、リフトピンが下降することでウエハW1を受け取り、後退する。また、ウエハ搬送機構3が僅かに上昇し、中段アーム32がウエハチャック4A上に進入し、先のプリアライメントによりウエハW3の中心位置がずれていたと判断された場合には、ウエハW3の偏心を修正するように、図示しない前記リフトピンと中段アーム32との協働作用により、ウエハチャック4A上にウエハW3を載置する。
Next, the wafer W1 in the
そして、図15に示すように、第1の検査部21AにウエハW3を引き渡して空になった中段アーム32を第2の検査部21Bに進入させて、ウエハチャック4Bから同様にして検査済みのウエハW2を受け取り、後退させた後、下段アーム33をウエハチャック4B上に進入させて、検査前のウエハW4を下段アーム33からウエハチャック4Bに引き渡す。
Then, as shown in FIG. 15, the wafer W3 is handed over to the
その後、ウエハ搬送機構3が上昇し、ウエハW1とウエハW2とを例えば第1のキャリアC1に戻し、また次のウエハW(ウエハW5、W6)についても同様にして2枚ずつキャリアCから取出して、同様に処理が行われる。
Thereafter, the
一方、第1の検査部21Aにおいては、ウエハチャック4AにウエハW3が引き渡された後、ウエハチャック4Aに設けられたマイクロカメラ41により、プローブカード6Aのプローブ針29の撮像を行う。即ち、マイクロカメラ41の視野の中心例えば十字マークの中心にプローブ針29の針先を位置させ、そのときのウエハチャック4Aの駆動系の位置座標(X、Y、Z方向の座標)を取得する。具体的には例えばX方向に最も離れている両端のプローブ針29及びY方向に最も離れている両端のプローブ針29を撮像してプローブカード6Aの中心とプローブ針29の並びの方向とを把握する。この場合、ウエハチャック4Aに設けられたマクロカメラ42により、目標位置近傍のエリアを見つけ出し、その後マイクロカメラ41により目標のプローブ針29の針先位置を検出する。尚、このときアライメントブリッジ5Aは、図8に示す標準位置に退避している。
On the other hand, in the
次に、アライメントブリッジ5AをウエハW3の撮像位置まで移動させる(図8参照)と共に、図16(a)に示すようにターゲット44をウエハチャック4A側のマイクロカメラ41とアライメントブリッジ5A側の第1のマイクロカメラ71との間の領域に突出させ、両カメラ41、71の焦点及び光軸をターゲット44のターゲットマークに一致するようにウエハチャック4Aの位置を合わせ、いわゆる両カメラ41、71の原点出しを行う。また図16(b)に示すように第2のマイクロカメラ72についても同様に原点出しを行う。両カメラ41、71の原点出しを行った時点及び両カメラ41、72の原点出しを行った時点の夫々においてウエハチャック4Aにおける駆動系で管理されている座標位置(X方向座標位置、Y方向座標位置、Z方向座標位置)を記憶する。続いてターゲット44を退避させた後、ウエハチャック4Aをアライメントブリッジ5Aの下方側に位置させ、次のようにしてファインアライメントを行う。
Next, the
先ずマクロカメラ81、82を用いてウエハWの中心位置を求める。図17は、ウエハW上の周縁における4点E1〜E4を撮像して各々の座標位置を求め、これら4点のうちE1とE3との2点を結ぶ直線及びE2とE4との2点を結ぶ直線の交点を求める様子を示している。この場合、第1のマクロカメラ81及び第2のマクロカメラ82の各視野の中心例えば十字マークの中心にウエハWの周縁が同時に位置するようにウエハチャック4Aの位置が調整される。そしてE2、E3を撮像した後、前記各視野の中心同士を結ぶ直線と直交する方向に移動してE1、E4を撮像するので、前記2本の直線の交点がウエハWの中心Cの座標となる。既述のようにアライメントブリッジ5A側の第1のマイクロカメラ71及び第2のマイクロカメラ72とウエハチャック4A側のマイクロカメラ41とは原点出しを行っており、また第1のマイクロカメラ71及び第2のマイクロカメラ72の各光軸の離間距離が予め分かっており、また第1のマクロカメラ81及び第2のマクロカメラ82の各光軸の離間距離が予め分かっているので、ウエハチャック4A側のマイクロカメラ41の光軸に対するウエハの中心Cの相対座標が分かることになる。
First, the center position of the wafer W is obtained using the
またE1、E3(E2、E4)を結ぶ直線の長さはウエハWの直径となる。例えば300mmウエハWといっても、実際にはウエハWの直径は300mmに対してわずかな誤差を含むことから、ウエハW上のチップのマップ(各電極パッドの座標)を正確に作成するためには、ウエハWの中心座標と直径とを把握しておく必要がある。またウエハ上の座標系(いわゆる理想座標系)における各チップの電極パッドの登録位置は、ウエハWの中心座標からの相対位置で記憶していることから、ウエハWの中心座標を求める必要がある。
この例では、図18(a)、(b)に示すようにマクロカメラ81、82により順次ウエハWの図18中の下半分の左右を撮像し、E2、E3の位置を求めている。次いでウエハWをY方向に移動させて図19(a)、(b)に示すようにマクロカメラ81、82により順次ウエハWの図19中の上半分の左右を撮像し、E1、E4の位置求めている。
The length of the straight line connecting E1, E3 (E2, E4) is the diameter of the wafer W. For example, even if it is a 300 mm wafer W, since the diameter of the wafer W actually includes a slight error with respect to 300 mm, in order to accurately create a map of chips on the wafer W (coordinates of each electrode pad). Needs to know the center coordinates and diameter of the wafer W. Further, since the registration position of the electrode pad of each chip in the coordinate system on the wafer (so-called ideal coordinate system) is stored as a relative position from the center coordinate of the wafer W, it is necessary to obtain the center coordinate of the wafer W. .
In this example, as shown in FIGS. 18A and 18B, the left and right of the lower half of the wafer W in FIG. 18 are sequentially imaged by the
続いてウエハW上のICチップの並び(チップ間に形成される基板の目上のダイシングライン)がX軸及びY軸に沿うようにウエハWの向きを合わせ込む。ウエハWはウエハチャック4Aに載置される前に予めプリアライメントが行われてその向きが概ね調整されているため、この段階ではウエハWのICチップの配列方向の一方は概ねY軸と平行であり、向きのずれがあったとしてもその角度は例えば1度程度である。図20はウエハW上のICチップの配列の例を示しており、400はICチップ、500はダイシングラインである。
Subsequently, the orientation of the wafer W is adjusted so that the arrangement of IC chips on the wafer W (the dicing line on the substrate formed between the chips) is along the X axis and the Y axis. Before the wafer W is placed on the
先ず図21(a)に示すように一方のマクロカメラ81によりICチップの角を撮像し、その撮像結果によりウエハWの概ねの向きを把握する。次にマイクロカメラ71、72により、予め決めておいた4つの特定点P1〜P4のうちX軸に沿って並ぶ特定点P1、P2を夫々撮像する。これら特定点P1〜P4はICチップ400の角に相当する。特定点P1、P2が完全にX軸に平行であれば、設計値に基づいて計算された特定点P1、P2のX、Y座標位置をマイクロカメラ71、72の光軸位置に一致させればマイクロカメラ71、72の各視野の中心に特定点P1、P2が位置するはずである。しかしこのようなケースは実際には極く稀であり、ウエハWの向きが僅かではあるが所定の方向からずれているので、つまり縦横のダイシングライン500が夫々X、Y軸から傾いているので、ウエハWを設計位置に移動させたのでは、マイクロカメラ71、72の各視野内に特定点P1、P2が存在しない場合が起こる。
First, as shown in FIG. 21A, the corner of the IC chip is imaged by one
そこで先ずマクロカメラ81にて撮像した結果に基づいてウエハWの概ねの向きを計算し、その計算結果に基づいてマイクロカメラ71、72の視野内に特定点P1、P2が順次位置するようにウエハチャック4Aを駆動する。そしてマイクロカメラ71、72により順次特定点P1、P2を撮像する(視野の中心に特定点P1、P2を位置させる)。図21(b)及び図22(a)はこのような様子を示している。この撮像結果によりウエハWの向きのずれ分を計算できるので、その計算結果に基づいて、ずれている分だけウエハチャック4Aを回転させてウエハWの向きを修正する(図22(b))。この結果ウエハWの縦横のダイシングライン500が夫々X、Y軸に平行になる。
Therefore, first, the approximate orientation of the wafer W is calculated based on the result captured by the
そしてウエハWの向きが正しく修正されたことを確認するために、図23(a)及び図23(b)に示すようにマイクロカメラ71、72により順次特定点P3、P4を撮像する。ウエハWの向きが予定通りの向きになっていれば、ウエハWとプローブ針29とを接触させるためのウエハチャック4AのX、Y、Zの座標位置(コンタクト位置)を計算する。またウエハWの向きが予定通りの向きになっていなければ、再度ウエハWの向きを修正し、その後マイクロカメラ71、72により再度特定点P1、P2を夫々撮像してウエハWの向きの確認を行う。
Then, in order to confirm that the orientation of the wafer W has been correctly corrected, the specific points P3 and P4 are sequentially imaged by the
こうして各撮像を行ったウエハチャック4Aの位置及び前記原点出しを行ったときのウエハチャック4Aの位置から、制御部15側ではウエハW3上の各電極パッドとプローブカード6Aの各プローブ針29とがコンタクトするウエハチャック4Aの座標が計算できることになる。そして計算されたコンタクト座標位置にウエハチャック4Aを移動させ、ウエハW3上の各電極パッドとプローブカード6Aの各プローブ針29とを一括コンタクトさせる。そして図示しないテストヘッドからポゴピンユニット28及びプローブカード6Aを介してウエハW3上の各ICチップの電極パッドに所定の電気的信号を送り、これにより各ICチップの電気的特性の検査を行う。その後、既述のウエハW1と同様に、ウエハチャック4Bを受け渡し位置に移動させ、ウエハ搬送機構3によりウエハチャック4BからウエハW3を搬出する。なお第2の検査部21Bに搬入されたウエハW4についても同様にして検査が行われる。
From the position of the
尚本実施形態では、装置の組み立て時にウエハチャック4Aの回転中心座標(ステージ上のX、Y座標)を次の方法により求めてマシンパラメータとして記憶しておく。まず基準ウエハをチャックに載せ、外周の少なくとも3点の基準パターンとその位置座標を記憶させる。その後ウエハチャック4Aを一定角度分だけ回転させて、基準パターン位置を確認し、位置座標を記憶する。そしてウエハチャック4A回転前と回転後の座標を直線で結び、その垂直二等分線を引くと、それぞれの線が交わり、その交わった交点を回転中心として記憶する。そしてアライメント時には、ウエハWの中心位置とアライメント用のターゲット位置の回転後の座標を次の方程式で求めることが可能となっている。即ち回転中心を原点とした座標(X1、Y1)を角度θだけ時計方向に回転させた時の座標(X2、Y2)は、X2=X1×cosθ+Y1×sinθ、Y2=−X1×sinθ+Y1×cosθで求めることが可能となっている。
In this embodiment, when the apparatus is assembled, the rotation center coordinates (X and Y coordinates on the stage) of the
ここでアライメントブリッジ5Aに2個のマイクロカメラ71、72と2個のマクロカメラ81、82とを設けた利点について述べておく。ウエハWの中心位置を求めるために行ったウエハWの周縁の4ポイントの撮像は、(E2、E3)及び(E1、E4)の各組については、マクロカメラ81、82の切り替えだけでほぼ同時に行える。そしてウエハチャック4Aの移動はE1、E3の確認を行った後、1回のみY方向に移動させるだけでよい。これに対してマクロカメラが1個であればウエハW上の4点の各点に対応する位置に順次チャックを移動させなければならない。従って2個のマクロカメラ81、82を用いることで、ウエハWの周縁位置である4点の撮像を短時間で行えることができる。
Here, the advantage of providing two
また図24(a)はアライメントブリッジ5Aに1個のマイクロカメラ71だけを搭載し、その光軸をアライメントブリッジ5Aの中心に位置させた構造とした場合において、既述のウエハW上のP1、P2を撮像したときの様子を示している。また図24(b)は、上述実施の形態において、ウエハW上のP1、P2を撮像したときの様子を示している。この図からわかるように、ウエハチャック4Aの移動距離はマイクロカメラが1個の場合にはL1であるが、マイクロカメラが2個の場合にはL2となり、その移動距離L2がL1よりも大幅に短くなっている。
FIG. 24A shows a structure in which only one
更にウエハWとプローブ針29との位置合わせを行うための作業の一つとして、マイクロカメラ71、72によりウエハWの左右両端部分のアライメントマークを観察したり、あるいは検査後にウエハW上の針跡を見る場合があり、そのためにマイクロカメラ71、72の直下にウエハWの左右両端部位あるいはその近傍を位置させることがある。図25はこのような操作を行うときのウエハチャック4Aの移動の様子を示したものである。今、アライメントブリッジ5Aの下方位置にて、アライメントブリッジ5Aの中心線70とウエハWの中心Cとが重なるようにウエハWが位置しているとする。ここからウエハWの向かって左側領域をマイクロカメラ71により撮像しようとすると、ウエハWの向かって左端をマイクロカメラ71の真下に位置するようにウエハチャック4AをX方向に移動させることになる。このときのウエハチャック4Aの移動量はM1となる。ここで300mmウエハWであればM1は77mmとなる。
Further, as one of the operations for aligning the wafer W and the
従って図25に示すようにアライメントブリッジ5Aの中心線70にウエハWの中心Cが位置している状態を基準にして、この状態からウエハWが左側領域及び右側領域に移動する量は夫々M1である。この例では300mmウエハWを用いているため、M1は77mmであり、ウエハWの全体の移動量は154mmとなる。
Accordingly, with reference to the state where the center C of the wafer W is located on the
図26は、アライメントブリッジ5Aに1個のマイクロカメラ71を取り付けた場合であり、この場合には先ずマイクロカメラ71の真下にウエハWの中心を位置させた後、ウエハチャック4AをX方向に移動させてウエハWの左右両端部位をマイクロカメラ71の真下に夫々位置させるので、図26に示すようにウエハWが左側領域及び右側領域に移動する量M2は、当該ウエハWの半径分に相当する。この例では300mmウエハWを用いているため、M2は150mmであり、ウエハWの全体の移動量は300mmとなる。
FIG. 26 shows a case where one
以上のことから、アライメントブリッジ5Aに2個のマイクロカメラ71、72と2個のマクロカメラ81、82とを設けることで、ウエハチャック4Aの移動量が少なくて済むことが理解される。
From the above, it can be understood that the movement amount of the
そして2個のマクロカメラ81、82を用いる場合には、前記中心線70に対して左右対称に設けることが好ましい。その理由は、マクロカメラ81、82によりウエハWの左右領域の撮像を夫々分担させる場合に、中心線70に対してウエハチャック4Aの移動領域が左右対称になり、マイクロカメラ71、72によりウエハWを撮像するときの移動領域と重ね合わせると、結果としてウエハチャック4Aの移動領域が非対称の場合に比べて狭くなる。なお、マクロカメラ81、82の配置は前記中心線70に対して非対称であってもよい。
When two
以上の装置のファインアライメントの動作は、図1における第1の検査部21A側の動作を中心に説明しているが、第2の検査部21Bについても全く同様にしてファインアライメントが行われる。またファインアライメントの動作を含む一連の動作は、制御部15内のプログラム152により実行される。
The fine alignment operation of the above-described apparatus has been described with a focus on the operation on the
上述の実施の形態によれば次のような効果が得られる。ウエハチャック4A(4B)及びプローブカード6A(6B)の間の高さ位置にて水平方向に移動可能な移動体であるアライメントブリッジ5A(5B)に視野が下向きなウエハ撮像用の2個のマイクロカメラ71、72と2個のマクロカメラ81、82を設けている。そしてマイクロカメラ71、72は互いの光軸が離間し、またマクロカメラ81、82についても互いの光軸が離間しているので、ウエハWの位置情報を得るためにウエハWを撮像するときにウエハチャック4A(4B)の移動量が少なくて済む。このため装置の小型化を図ることができ、またウエハWの位置情報の取得に要する時間も短縮できるので高スループット化に寄与できる。
According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained. Two micros for wafer imaging whose field of view is downward on
更に本発明における他の実施の形態について説明する。図27はこの実施の形態に係るアライメントブリッジ5A及び制御部15を示している。なおアライメントブリッジ5Bについても同様の構成であるため、一方のアライメントブリッジ5Aを代表として説明することとする。
Further, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 27 shows the
本実施形態のアライメントブリッジ5Aでは、2つのマイクロカメラ71、72は移動可能なユニットとして構成され、双方のマイクロカメラ71、72は接離自在に配設されている。そしてアライメントブリッジ5Aには、マイクロカメラ71、72を移動させる駆動機構100、200が搭載されている。この駆動機構100は、両端部を支持部材101、102によって支持されているボールネジ103とガイド軸105を備えており、ボールネジ103とガイド軸105とは、マイクロカメラ71の移動方向に対して平行に配設されている。そしてボールネジ103の一端側、具体的にはマイクロカメラ71の背部側にはボールネジを回動される駆動モータ104が接続されており、この駆動モータ104によってボールネジ103が回動させられることにより、マイクロカメラ71はガイド軸105によって支持された状態で移動する態様になっている。尚、駆動機構200については、駆動機構100と同構成であるためここでは説明を省略する。
In the
駆動モータ104、204は、制御部15に接続されており、制御部15によって駆動を制御されている。この制御部15には、第1の実施の形態の制御部15に備えられていたCPU151、プログラム152、レシピ格納部153、操作部154、バス155の他に、カメラ移動テーブル156がバス155を介して設けられている。カメラ移動テーブル156は、ICチップ400のサイズに対応する情報とマイクロカメラの離間距離とを対応付けたテーブルであり、駆動モータ104、204は、このカメラ移動テーブル156の各テーブルのデータに基づいて駆動させられる。
The
既述の実施の形態では、2つのマイクロカメラの位置が固定されていたので、X方向に互いに離間しているP1、P2(P3、P4)の離間距離とマイクロカメラとの距離は一致していないので(一致することは極めて稀である)、P1を撮像した後P2を撮像するためにウエハチャック4Aを少し移動させなければならない。そこで接離自在に構成することにより、マイクロカメラの離間距離をP1、P2(P3、P4)の離間距離に一致させるように調整することができる。P1、P2(P3、P4)はICチップ400の角部であるため、P1、P2(P3、P4)の離間距離はICチップ400のサイズにより決定されることになる。
In the above-described embodiment, since the positions of the two micro cameras are fixed, the distance between P1 and P2 (P3, P4) that are separated from each other in the X direction is the same as the distance between the micro cameras. Since there is no match (it is very rare to match), the
このため制御部15にてカメラ移動テーブル156をメモリに格納させておくと共に、ウエハの検査を行う段階でチップサイズに対応する情報を入力部から入力することにより、入力されたチップサイズに対応するマイクロカメラの離間距離を読み出し、その離間距離となるように駆動部を制御してマイクロカメラ71、72を移動させる。そしてマイクロカメラ71、72間の距離がL0になった時点で駆動モータ104を停止させる。これにより本実施形態のアライメントブリッジ5Aでは、図28に示すように両マイクロカメラ71、72を移動させて、撮像するウエハのICチップ400のサイズに合わせて定められた距離L0に両マイクロカメラ71、72間の距離を変更することが可能となる。
For this reason, the camera movement table 156 is stored in the memory by the
このような実施の形態によれば次のような効果がある。ウエハ撮像用のマイクロカメラ71、72を互いに接離自在に設けるようにすれば、その離間距離がウエハW上の2つの特定点例えば図20のP1、P2(P3、P4)の互いの離間距離となるように調整することができるため、1つの特定点P1(P3)を撮像する位置までウエハチャック4A(4B)を移動させれば、ウエハチャック4A(4B)を静止させたまま他の1つの特定点P1(P4)の撮像を行うことができ、より一層高スループット化に寄与できる。
According to such an embodiment, there are the following effects. If the
既述のプローブカード5Aとしては、一括コンタクトを行う場合だけでなく、例えばウエハWの直径により2分割した領域の電極パッド群の配置に対応するようにプローブ針29を設けて、2回に分けてウエハWとプローブ針29とのコンタクトを行う場合や、あるいはウエハWを周方向に4分割した領域の電極パッド群の配置に対応するようにプローブ針29を設けて、この4分割された領域に順次ウエハWをコンタクトさせる場合などであっても良い。このような場合には、ウエハチャック4Aを回転させることで、プローブ針29とウエハWとのコンタクトが行われる。本発明のプローブ装置においては、1回〜4回のコンタクトによりウエハWの検査が終了する構成に適用することが好ましい。
The
またマイクロカメラ71、72は、光学系の光路上に変倍機構が設けられていて、変倍機構を制御することで高倍率カメラとして用いられるときの倍率よりも少し低い倍率の視野(ミドル視野)を得ることができようにしてもよい。なお高倍率カメラとして用いられるときの倍率とは、電極パッド上の針跡が確認できる程度の倍率であり、例えば電極パッド1個だけが視野内に収まる倍率である。検査後にオペレータが電極パッド上の針跡を確認するときにマクロカメラ81、82では針跡が見えず、またマイクロカメラ71、72では電極パッドを1個ずつの確認しかできず長い時間がかかるため、ミドル視野により複数の電極パッドを一度にみることができるようにして、針跡の有無を効率よく確認できるようにしている。なお既述のウエハW上の位置合わせ用の特定点を撮像するにあたっては、このミドル視野を利用してもよい。
The
以上において、第1のマイクロカメラ71の光軸と第2のマイクロカメラ72の光軸との離間距離は、上述の例では146mmであるからウエハの半径(150mm)に近い寸法になっている。このように前記光軸間の寸法をウエハの半径に近い値に設定することにより、ウエハW全面をマイクロカメラ71、72のカメラ視野に入れるためのステージ移動量を最小にできるという利点がある。
In the above description, the separation distance between the optical axis of the first
以上において、基板搬送アームとしては既述のように3本のアームを備えたものに限定されるものではなく、1本のアームを備えたものであってもよい。またプリアライメント機構は、基板搬送アームに組み合わされていることに限定されるものではなく、基板搬送アームとは独立して装置内に設けられていてもよい。この場合、基板搬送アームからプリアライメント機構のステージにウエハが受け渡され、ウエハの向きを所定の向きとなるように調整されると共に、基板搬送アームの所定の部位にウエハの中心が位置するように前記ステージから基板搬送アームへのウエハの受け取りが行われる。更に本発明が適用されるプローブ装置としては、装置本体が1台のみ備えているものであってもよいし、3台以上の装置本体に対してロードポートが共通化されているものであってもよい。 In the above, the substrate transfer arm is not limited to the one provided with three arms as described above, and may be provided with one arm. Further, the pre-alignment mechanism is not limited to being combined with the substrate transfer arm, and may be provided in the apparatus independently of the substrate transfer arm. In this case, the wafer is transferred from the substrate transfer arm to the stage of the pre-alignment mechanism, and the orientation of the wafer is adjusted to a predetermined direction, and the center of the wafer is positioned at a predetermined portion of the substrate transfer arm. Then, the wafer is received from the stage to the substrate transfer arm. Furthermore, as a probe apparatus to which the present invention is applied, the apparatus main body may be provided with only one unit, or a load port is made common to three or more apparatus main bodies. Also good.
1 ローダ部
2 プローブ装置本体
3 ウエハ搬送機構
4A、4B ウエハチャック
5A、5B アライメントブリッジ
6A、6B プローブカード
10 搬送室
11 第1のロードポート
12 第2のロードポート
21A、21B 検査部
29 プローブ針
30 アーム
31 上段アーム
32 中段アーム
33 下段アーム
36 チャック部
37、38 光センサ
41 マイクロカメラ
45 マイクロカメラ
71 マイクロカメラ
72 マイクロカメラ
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記ウエハ載置台に設けられ、前記プローブを撮像するための視野が上向きのプローブ撮像用の撮像手段と、
前記ウエハ載置台及びプローブカードの間の高さ位置にて水平方向に移動可能に設けられた移動体と、
この移動体に設けられ、各々その光軸が互いに離間し、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きなウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段と、
ウエハ載置台を移動させることによりプローブ撮像用の撮像手段の焦点とウエハ撮像用の第1の撮像手段の焦点及び第2の撮像手段の焦点との位置を順次合わせて、各時点のウエハ載置台の位置を取得するステップと、ウエハ載置台を移動させることにより前記ウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段によりウエハ載置台上のウエハを順次撮像し、各撮像時のウエハ載置台の位置を取得するステップと、プローブ撮像用の撮像手段によりプローブを撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得するステップと、各ステップにて取得したウエハ載置台の位置に基づいてウエハとプローブとを接触させるためのウエハ載置台の位置を計算するステップと、を含むステップ群を実行する制御手段と、を備えたことを特徴とするプローブ装置。 A wafer on which a large number of chips to be inspected are arranged is placed on a wafer mounting table that can be moved in the horizontal and vertical directions by a driving unit for the mounting table, and an electrode pad of the chip to be inspected is brought into contact with a probe of a probe card. In the probe device for inspecting the chip to be inspected,
An imaging means for probe imaging provided on the wafer mounting table and having an upward visual field for imaging the probe;
A movable body provided to be movable in a horizontal direction at a height position between the wafer mounting table and the probe card;
A first imaging unit and a second imaging unit for imaging a wafer, each of which is provided on the moving body, each having its optical axes spaced apart from each other and having a downward field of view for imaging the wafer surface;
By moving the wafer mounting table, the positions of the focal point of the imaging unit for probe imaging, the focal point of the first imaging unit for wafer imaging, and the focal point of the second imaging unit are sequentially aligned, and the wafer mounting table at each time point Acquiring the position of the wafer, and moving the wafer mounting table to sequentially image the wafer on the wafer mounting table by the first imaging unit and the second imaging unit for imaging the wafer. A step of acquiring a position of the mounting table; a step of capturing an image of the probe by an imaging means for probe imaging; acquiring a position of the wafer mounting table at the time of imaging; and a wafer based on the position of the wafer mounting table acquired in each step And a step of calculating a position of the wafer mounting table for bringing the probe into contact with the probe, and a control means for executing a group of steps. .
前記ウエハ載置台に設けられ、前記プローブを撮像するための視野が上向きのプローブ撮像用の撮像手段と、
前記ウエハ載置台及びプローブカードの間の高さ位置にて水平方向に移動可能な移動体に設けられ、各々その光軸が互いに離間し、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きなウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段と、を用い、
ウエハ載置台を移動させることによりプローブ撮像用の撮像手段の焦点とウエハ撮像用の第1の撮像手段の焦点及び第2の撮像手段の焦点との位置を順次合わせて、各時点のウエハ載置台の位置を取得する工程と、
ウエハ載置台を移動させることにより前記ウエハ撮像用の第1の撮像手段及び第2の撮像手段によりウエハ載置台上のウエハを順次撮像し、各撮像時のウエハ載置台の位置を取得する工程と、
プローブ撮像用の撮像手段によりプローブを撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得するステップと、各ステップにて取得したウエハ載置台の位置に基づいてウエハとプローブとを接触させるためのウエハ載置台の位置を計算する工程と、を備えたことを特徴とするプロービング方法。 A wafer on which a large number of chips to be inspected are arranged is placed on a wafer mounting table that can be moved in the horizontal and vertical directions by a driving unit for the mounting table, and an electrode pad of the chip to be inspected is brought into contact with a probe of a probe card. In the probing method for inspecting the chip to be inspected,
An imaging means for probe imaging provided on the wafer mounting table and having an upward visual field for imaging the probe;
For wafer imaging, which is provided on a movable body that can move in the horizontal direction at a height position between the wafer mounting table and the probe card, and whose optical axes are separated from each other and the field of view for imaging the wafer surface is downward. Using the first imaging means and the second imaging means,
By moving the wafer mounting table, the positions of the focal point of the imaging unit for probe imaging, the focal point of the first imaging unit for wafer imaging, and the focal point of the second imaging unit are sequentially aligned, and the wafer mounting table at each time point Obtaining the position of
Moving the wafer mounting table to sequentially image the wafer on the wafer mounting table by the first imaging unit and the second imaging unit for imaging the wafer, and acquiring the position of the wafer mounting table at each imaging; ,
A step of obtaining an image of the probe by an imaging means for probe imaging, obtaining the position of the wafer mounting table at the time of imaging, and a wafer for contacting the wafer and the probe based on the position of the wafer mounting table obtained in each step And a step of calculating a position of the mounting table.
前記コンピュータプログラムは、請求項8ないし11のいずれか一つに記載されたプロービング方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。 A wafer on which a large number of chips to be inspected are arranged is placed on a wafer mounting table that can be moved in the horizontal and vertical directions by a driving unit for the mounting table, and an electrode pad of the chip to be inspected is brought into contact with a probe of a probe card. A storage medium storing a computer program used in a probe apparatus for inspecting a chip to be inspected,
12. A storage medium in which the computer program has a set of steps so as to implement the probing method according to claim 8.
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