JP7544573B2 - Multi-probe - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウェーハに形成された複数チップの電気的特性の検査を行うプローバに係り、特に、一つのアライメント装置で複数ヘッドステージにおいて、真空吸着力によるプローブ針とウェーハのコンタクトを行い、コンタクト時のアライメントを行うマルチプローバに好適である。 The present invention relates to a prober that inspects the electrical characteristics of multiple chips formed on a semiconductor wafer, and is particularly suitable for a multi-prober that uses a single alignment device and multiple head stages to contact the probe needles with the wafer using vacuum suction force and aligns them during contact.
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、半導体ウェー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は、テストヘッドに接続され、テストヘッドから電源及びテスト信号が供給される。そして、半導体装置の出力する信号は、テストヘッドで測定され、正常に動作するかを電気的に検査される。 The semiconductor manufacturing process involves many steps, and various inspections are performed at each manufacturing step to ensure quality and improve yield. For example, when multiple semiconductor device chips are formed on a semiconductor wafer, the electrode pads of the semiconductor device of each chip are connected to a test head, and power and test signals are supplied from the test head. The signals output by the semiconductor device are then measured by the test head and electrically inspected to see if they are operating normally.
また、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ため、複数の測定部を有するプローバが知られて、例えば、特許文献1に記載されている。このプローバは、複数の測定部が多段状に積層された積層構造(多段構造)を有し、ウェーハレベル検査を測定部毎に行うマルチプローバとされている。 In order to improve throughput while suppressing increases in installation area and equipment costs, a prober having multiple measurement units is known, and is described in, for example, Patent Document 1. This prober has a stacked structure (multi-stage structure) in which multiple measurement units are stacked in multiple stages, and is a multi-prober that performs wafer-level inspection for each measurement unit.
マルチプローバは、一つのアライメント装置で複数ヘッドステージにおいて、プローブ針とウェーハのコンタクト時のアライメントを行う。そのため、アライメント装置の昇降軸でプローブ針とウェーハのコンタクトを行うと、アライメント装置は、テスト中に一つのヘッドステージで占有されることになる。そこで、マルチプローバは、真空吸着力によるコンタクトを採用し、テスト中はアライメント装置とウェーハを載置したウェーハチャックを切り離すことが行われている。特許文献1は、プローブカードとウェーハチャックとの間に形成される内部空間を減圧することにより、ウェーハチャックをプローブカードに向かって引き寄せる構成となっている。 A multi-prober uses one alignment device and multiple head stages to perform alignment when the probe needles come into contact with the wafer. Therefore, if the probe needles are brought into contact with the wafer using the lifting axis of the alignment device, the alignment device will be occupied by one head stage during testing. Therefore, multi-probers use contact by vacuum suction force, and during testing, the alignment device and the wafer chuck on which the wafer is placed are separated. In Patent Document 1, the internal space formed between the probe card and the wafer chuck is reduced in pressure, thereby drawing the wafer chuck toward the probe card.
上記従来技術は、ウェーハチャックの構成部品による荷重等の影響によってウェーハチャックに傾きや位置ずれが生じてしまう可能性がある。この場合、プローブカードとウェーハとの平行度が悪くなり、プローブカードの各プローブ針をウェーハの各チップの電極パッドに均一に接触させることができなくなる。そのため、ウェーハレベル検査の測定精度が低下してしまう結果になる。 In the above conventional technology, the load of the wafer chuck's components may cause the wafer chuck to tilt or become misaligned. In this case, the parallelism between the probe card and the wafer deteriorates, and each probe needle of the probe card cannot be brought into uniform contact with the electrode pads of each chip on the wafer. This results in a decrease in the measurement accuracy of wafer-level inspection.
真空吸着力によってプローブ針とウェーハのコンタクトを実施するプローバは、ウェーハチャックに偏荷重が掛かるとウェーハチャックが傾き、適切なコンタクトに必要とされるオーバドライブ量に偏りが生じる。そのため、ウェーハチャック端部に取り付けられた配線や配管による偏荷重は、配線が取り付けられる位置とは反対側にカウンターウェイトを取り付けたキャンセル機構でウェーハチャックのバランスを取る必要がある。しかし、このキャンセル機構は、配管が増え、冷却液の有無や温度変化によって配管の重量が変化する場合等に対応ができなかった。 In probers that use vacuum suction to make contact between the probe needles and the wafer, if an unbalanced load is applied to the wafer chuck, the wafer chuck will tilt, causing an imbalance in the amount of overdrive required for proper contact. For this reason, it is necessary to balance the wafer chuck using a cancellation mechanism that has a counterweight attached to the opposite side to where the wiring is attached, to deal with unbalanced loads caused by the wiring and piping attached to the end of the wafer chuck. However, this cancellation mechanism cannot handle cases where the number of pipings increases and the weight of the piping changes due to the presence or absence of coolant or temperature changes.
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、真空吸着力によってプローブ針とウェーハのコンタクトを実施するプローバにおいて、配線や配管によるウェーハチャックへの偏荷重を無くし、ウェーハチャックの傾きを抑制して適切なコンタクトを常に確保することにある。 The object of the present invention is to solve the problems of the conventional technology described above, and to always ensure proper contact in a prober that uses vacuum suction force to contact a probe needle with a wafer by eliminating uneven load on the wafer chuck caused by wiring and piping, and by suppressing tilt of the wafer chuck.
上記目的を達成するため、本発明は、複数の測定部を有し、一つのアライメント装置で前記複数の測定部において、プローブ針とウェーハのコンタクト時にアライメントを行うマルチプローバであって、前記ウェーハを載置し、前記アライメント装置に着脱自在に支持固定されるウェーハチャックと、前記ウェーハチャックの重心位置を通る位置で180度反対側に設けられた2本の回転軸と、半円型リング形状とされ、前記ウェーハチャックの外周側の側面に前記2本の前記回転軸で軸支されて取り付けられた半円リングと、一端が前記半円リングに移動端金具を介して接続され、他端は固定端金具を介して固定されたケーブル案内装置と、を備えたものである。 To achieve the above object, the present invention provides a multi-prober having multiple measurement units and performing alignment when a probe needle contacts a wafer in the multiple measurement units using a single alignment device, comprising a wafer chuck on which the wafer is placed and which is detachably supported and fixed to the alignment device, two rotating shafts provided 180 degrees opposite each other at a position passing through the center of gravity of the wafer chuck, a semicircular ring shaped and supported by the two rotating shafts on the outer circumferential side of the wafer chuck, and a cable guide device having one end connected to the semicircular ring via a moving end fitting and the other end fixed via a fixed end fitting.
また、上記のマルチプローバにおいて、前記半円リングは、前記2本の前記回転軸を中心として前記ウェーハチャックの高さ方向に回動可能とされたことが望ましい。 Furthermore, in the above multi-probe, it is desirable that the semicircular ring be rotatable in the height direction of the wafer chuck around the two rotation axes.
さらに、上記のマルチプローバにおいて、前記移動端金具の前記ケーブル案内装置側に設けられたケーブル回転軸を備え、前記ウェーハチャックが下降すると、前記ケーブル案内装置は前記2本の前記回転軸及び前記ケーブル回転軸によって回動することが望ましい。 Furthermore, in the above multi-prober, it is preferable that a cable rotation shaft is provided on the cable guide device side of the moving end fitting, and when the wafer chuck is lowered, the cable guide device rotates by the two rotation shafts and the cable rotation shaft.
さらに、上記のマルチプローバにおいて、前記ケーブル案内装置の前記移動端金具に固定されたアライメント側ボールキャスタとステージ側ボールキャスタとを備え、前記アライメント側ボールキャスタは、前記アライメント時にアライメント側荷重受けの上に乗り、前記ステージ側ボールキャスタは、コンタクト時にステージ側荷重受けの上に載置されることが望ましい。 Furthermore, in the above multi-probe, it is preferable to provide an alignment side ball caster and a stage side ball caster fixed to the moving end fitting of the cable guide device, the alignment side ball caster resting on the alignment side load receiver during the alignment, and the stage side ball caster resting on the stage side load receiver during contact.
さらに、上記のマルチプローバにおいて、前記アライメント装置は、前記ウェーハチャックを真空吸着により着脱自在に支持することが望ましい。 Furthermore, in the above multi-probe, it is preferable that the alignment device detachably supports the wafer chuck by vacuum suction.
さらに、上記のマルチプローバにおいて、前記アライメント装置は、前記複数の測定部間で相互に移動可能に構成され、同一の段に配置される前記複数の測定部間で共有されることが望ましい。 Furthermore, in the above multi-probe, it is desirable that the alignment device be configured to be movable between the multiple measurement units and shared between the multiple measurement units arranged on the same stage.
さらに、上記のマルチプローバにおいて、前記ウェーハチャックの内部に、加熱/冷却源としての加熱冷却機構が設けられたことが望ましい。 Furthermore, in the above multi-probe, it is desirable that a heating/cooling mechanism is provided inside the wafer chuck as a heating/cooling source.
さらに、上記のマルチプローバにおいて、前記ケーブル案内装置に収容されて案内される冷却配管を備えたことが望ましい。 Furthermore, it is preferable that the above multi-probe is provided with a cooling pipe that is housed and guided in the cable guide device.
本発明によれば、半円型リング形状とされた半円リングをウェーハチャックの重心位置を通る位置で180度反対側に設けられた2本の回転軸で軸支して、ケーブル案内装置を半円リングに接続するので、ウェーハチャックへの配線や配管による偏荷重を無くすことができる。したがって、ウェーハチャックの傾きを抑制して適切なコンタクトを確保することができる。 According to the present invention, a semicircular ring shaped like a ring is supported by two rotating shafts arranged 180 degrees apart at a position passing through the center of gravity of the wafer chuck, and the cable guide device is connected to the semicircular ring, eliminating uneven loads caused by wiring and piping to the wafer chuck. This makes it possible to suppress tilting of the wafer chuck and ensure proper contact.
図1は、本発明の実施形態に係るマルチプローバ10の全体構成を示した外観図である。図2は、図1に示したマルチプローバ10の平面図である。図3は、図1の測定ユニット12の内部構造を示した図であり、測定ユニット12を正面側(ローダ部14側)から見た図である。 Figure 1 is an external view showing the overall configuration of a multi-probe 10 according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is a plan view of the multi-probe 10 shown in Figure 1. Figure 3 is a diagram showing the internal structure of the measurement unit 12 in Figure 1, as seen from the front side (loader unit 14 side).
図1及び図2に示すように、マルチプローバ10は、検査するウェーハW(図4参照)を供給及び回収するローダ部14と、ローダ部14に隣接して配置され、複数の測定部16を有する測定ユニット12とを備えている。測定ユニット12では、ローダ部14から各測定部16にウェーハWが供給されると、各測定部16でそれぞれウェーハWの各チップの電気的特性の検査(ウェーハレベル検査)が行われる。 As shown in Figures 1 and 2, the multi-prober 10 includes a loader section 14 that supplies and collects the wafer W (see Figure 4) to be inspected, and a measurement unit 12 that is disposed adjacent to the loader section 14 and has multiple measurement sections 16. In the measurement unit 12, when the wafer W is supplied from the loader section 14 to each measurement section 16, each measurement section 16 inspects the electrical characteristics of each chip on the wafer W (wafer-level inspection).
そして、各測定部16で検査されたウェーハWはローダ部14により回収される。ローダ部14及び測定ユニット12は、筐体30(図3参照)に収容されている。なお、マルチプローバ10は、操作パネル21及び各部を制御する制御装置(図示せず)なども備えている。 The wafers W inspected by each measuring section 16 are then collected by the loader section 14. The loader section 14 and the measuring units 12 are housed in a housing 30 (see FIG. 3). The multi-prober 10 also includes an operation panel 21 and a control device (not shown) that controls each section.
ローダ部14は、ウェーハカセット20が載置されるロードポート18と、測定ユニット12の各測定部16とウェーハカセット20との間でウェーハWを搬送する搬送ユニット22とを有する。搬送ユニット22は、図示しない搬送ユニット駆動機構を備えており、X方向及びZ方向に移動可能に構成されると共に、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22は、搬送アーム24を備えており、搬送ユニット駆動機構により搬送アーム24を前後に伸縮させることが可能となっている。 The loader section 14 has a load port 18 on which the wafer cassette 20 is placed, and a transport unit 22 that transports wafers W between each measurement section 16 of the measurement unit 12 and the wafer cassette 20. The transport unit 22 has a transport unit drive mechanism (not shown) and is configured to be movable in the X direction and Z direction, and is also configured to be rotatable in the θ direction (around the Z direction). The transport unit 22 also has a transport arm 24, and the transport unit drive mechanism allows the transport arm 24 to be extended and retracted back and forth.
搬送アーム24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24は、吸着パッドでウェーハWの裏面を真空吸着してウェーハWを保持する。これにより、ウェーハカセット20内のウェーハWは、搬送ユニット22の搬送アーム24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12の各測定部16に搬送される。また、検査の終了した検査済みのウェーハWは逆の経路で各測定部16からウェーハカセット20に戻される。 A suction pad (not shown) is provided on the upper surface of the transport arm 24, and the transport arm 24 holds the wafer W by vacuum-adhering the back surface of the wafer W with the suction pad. As a result, the wafer W in the wafer cassette 20 is taken out by the transport arm 24 of the transport unit 22 and transported to each measurement section 16 of the measurement unit 12 while being held on its upper surface. In addition, the inspected wafer W is returned from each measurement section 16 to the wafer cassette 20 via the reverse route.
図3に示すように、測定ユニット12は、複数の測定部16が多段状に積層された積層構造(多段構造)を有しており、各測定部16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。図3は、X方向に4つの測定部16がZ方向に3段積み重ねられている。なお、各測定部16は、いずれも同一の構成を有しており、ウェーハチャック50やプローブカード56等を備えて構成される。ここで、図3において、測定ユニット12が、複数の測定部16により多段状に積層された積層構造(多段構造)を有している例で説明したが、多段状では無く1段のみの場合も本発明の範囲に含まれるものである。 As shown in FIG. 3, the measurement unit 12 has a stacked structure (multi-stage structure) in which multiple measurement parts 16 are stacked in multiple stages, and each measurement part 16 is arranged two-dimensionally along the X and Z directions. In FIG. 3, four measurement parts 16 are stacked in three stages in the Z direction in the X direction. Each measurement part 16 has the same configuration and is equipped with a wafer chuck 50, a probe card 56, etc. Here, in FIG. 3, an example is described in which the measurement unit 12 has a stacked structure (multi-stage structure) in which multiple measurement parts 16 are stacked in multiple stages, but a case in which there is only one stage rather than multiple stages is also included in the scope of the present invention.
次に、測定部16の構成について説明する。図4は、測定部16の構成を示した側面図である。測定部16は、ウェーハチャック50と、ヘッドステージ52と、テストヘッド54と、プローブカード56と、ポゴフレーム58とを備えている。ヘッドステージ52は、筐体30の一部を構成するフレーム部材34に支持されている。テストヘッド54の受け部54aは、テストヘッド保持部80によりヘッドステージ52の上方に支持されている。 Next, the configuration of the measurement unit 16 will be described. FIG. 4 is a side view showing the configuration of the measurement unit 16. The measurement unit 16 includes a wafer chuck 50, a head stage 52, a test head 54, a probe card 56, and a pogo frame 58. The head stage 52 is supported by a frame member 34 that constitutes part of the housing 30. The receiving portion 54a of the test head 54 is supported above the head stage 52 by a test head holding portion 80.
テストヘッド54の受け部54aと、フレーム部材34に固定されるバネ受け部87と、の間は、バネ部材88が介在している。テストヘッド54は、プローブカード56のプローブ針66に電気的に接続され、電気的検査のためにウェーハWに構成された各チップに電源及びテスト信号を供給すると共に、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。 A spring member 88 is interposed between the receiving portion 54a of the test head 54 and a spring receiving portion 87 fixed to the frame member 34. The test head 54 is electrically connected to the probe needles 66 of the probe card 56, and supplies power and test signals to each chip configured on the wafer W for electrical testing, and detects output signals from each chip to measure whether it is operating normally.
ポゴフレーム58は、テストヘッド54の下面(ポゴフレーム58に対向する面)に形成される各端子とプローブカード56の上面(ポゴフレーム58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、テストヘッド54、ポゴフレーム58及びプローブカード56は、吸引手段等により一体化される。 The pogo frame 58 has a large number of pogo pins (not shown) that electrically connect the terminals formed on the lower surface (the surface facing the pogo frame 58) of the test head 54 to the terminals formed on the upper surface (the surface facing the pogo frame 58) of the probe card 56. In addition, the test head 54, the pogo frame 58, and the probe card 56 are integrated by a suction means or the like.
プローブカード56は、複数のプローブ針66が設けられ、各プローブ針66は、プローブカード56の下面(ウェーハチャック50に対向する面)から下方に向けて突出して形成されている。また、プローブ針66は、ポゴフレーム58を介してテストヘッド54の各端子に電気的に接続される。 The probe card 56 is provided with a plurality of probe needles 66, each of which protrudes downward from the lower surface of the probe card 56 (the surface facing the wafer chuck 50). The probe needles 66 are electrically connected to the respective terminals of the test head 54 via the pogo frame 58.
ウェーハチャック50は、真空吸着等によりウェーハWを吸着して載置する。ウェーハチャック50は、アライメント装置70に着脱自在に支持固定される。アライメント装置70は、ウェーハチャック50をX、Y、Z、θ方向に移動することで、ウェーハチャック50に保持されたウェーハWとプローブカード56との相対的な位置合わせ、即ちアライメントを行う。 The wafer W is placed on the wafer chuck 50 by vacuum suction or the like. The wafer chuck 50 is supported and fixed to the alignment device 70 so that it can be attached and detached freely. The alignment device 70 moves the wafer chuck 50 in the X, Y, Z, and θ directions to perform relative positioning, i.e. alignment, between the wafer W held on the wafer chuck 50 and the probe card 56.
図5は、測定部16において、ウェーハチャック50がプローブカード56に向かって引き寄せられた状態を示し、検査開始可能な状態の測定部16を示した側面図である。ウェーハチャック50の上面(ウエハ載置面)の外周部は、弾性を有するリング状のシール部材としてチャックシールゴム64が設けられている。 Figure 5 is a side view of the measurement unit 16, showing the state in which the wafer chuck 50 is pulled toward the probe card 56 and the measurement unit 16 in a state in which testing can begin. The outer periphery of the upper surface (wafer placement surface) of the wafer chuck 50 is provided with a chuck seal rubber 64 as an elastic ring-shaped seal member.
Z軸移動・回転部72は、ウェーハチャック50をプローブカード56に向かって移動(上昇)させ、チャックシールゴム64をヘッドステージ52の下面に接触させる。そして、ウェーハチャック50、プローブカード56(ヘッドステージ52)及びチャックシールゴム64により囲まれた内部空間Sが形成される。 The Z-axis moving/rotating unit 72 moves (raises) the wafer chuck 50 toward the probe card 56, and brings the chuck seal rubber 64 into contact with the underside of the head stage 52. Then, an internal space S is formed that is surrounded by the wafer chuck 50, the probe card 56 (head stage 52), and the chuck seal rubber 64.
そして、図示しない吸引装置(例えば、真空ポンプ)により、内部空間Sが減圧されることにより、ウェーハチャック50がプローブカード56(ヘッドステージ52)に向かって引き寄せられる。これにより、プローブカード56の各プローブ針66は、ウェーハ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。なお、チャックシールゴム64は環状のシール部材の一例である。 Then, the internal space S is depressurized by a suction device (e.g., a vacuum pump) (not shown), and the wafer chuck 50 is drawn toward the probe card 56 (head stage 52). This causes each probe needle 66 of the probe card 56 to come into contact with the electrode pad of each chip on the wafer W, making it possible to start the inspection. The chuck seal rubber 64 is an example of an annular seal member.
ウェーハチャック50の内部は、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。したがって、ウェーハチャック50は、可動部となり、制御部(図示せず)等と配線、配管が案内されるケーブル案内装置40(図6参照)を介して接続される。 The inside of the wafer chuck 50 is provided with a heating/cooling mechanism (not shown) as a heating/cooling source so that electrical characteristics testing can be performed on the chips at high temperatures (e.g., up to 150°C) or low temperatures (e.g., down to -40°C). Therefore, the wafer chuck 50 is a movable part, and is connected to a control part (not shown) and the like via a cable guide device 40 (see FIG. 6) that guides wiring and piping.
ケーブル案内装置40は、可動部に接続された配線や配管等を保護・案内するために収容する部品であり、チェーンのように小さな部品が連結されている。特に、低温状態で電気的特性検査を行う場合、つまり低温仕様は、冷却液が流通する冷却配管がケーブル案内装置40に収容されて案内される。 The cable guide device 40 is a component that houses and protects and guides wiring and piping connected to the moving part, and is made up of small parts connected together like a chain. In particular, when electrical characteristic testing is performed in low temperature conditions, i.e., in the case of low temperature specifications, the cooling piping through which the cooling liquid flows is housed and guided in the cable guide device 40.
アライメント装置70は、ウェーハチャック50を真空吸着等により着脱自在に支持する。また、アライメント装置70は、ウェーハチャック50に保持されたウェーハWとプローブカード56との相対的な位置合わせを行うものである。そして、アライメント装置70は、ウェーハチャック50を着脱自在に支持固定してウェーハチャック50をZ軸方向に移動する。そして、アライメント装置70は、Z軸を回転中心としてθ方向に回転するZ軸移動・回転部72と、Z軸移動・回転部72を支持してX軸方向に移動するX軸移動台74と、X軸移動台74を支持してY軸方向に移動するY軸移動台76とを備えている。 The alignment device 70 detachably supports the wafer chuck 50 by vacuum suction or the like. The alignment device 70 also aligns the relative positions of the wafer W held on the wafer chuck 50 and the probe card 56. The alignment device 70 detachably supports and fixes the wafer chuck 50 and moves the wafer chuck 50 in the Z-axis direction. The alignment device 70 includes a Z-axis moving/rotating unit 72 that rotates in the θ direction around the Z-axis, an X-axis moving stage 74 that supports the Z-axis moving/rotating unit 72 and moves in the X-axis direction, and a Y-axis moving stage 76 that supports the X-axis moving stage 74 and moves in the Y-axis direction.
アライメント装置70は、それぞれの段毎に設けられており(図3参照)、図示しないアライメント装置駆動機構によって、各段に配置された複数の測定部16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70は、同一の段に配置される複数の測定部16間で共有されており、同一の段に配置された複数の測定部16間を相互に移動する。 An alignment device 70 is provided for each stage (see FIG. 3), and is configured to be movable between the multiple measurement units 16 arranged on each stage by an alignment device drive mechanism (not shown). In other words, the alignment device 70 is shared between the multiple measurement units 16 arranged on the same stage, and moves between the multiple measurement units 16 arranged on the same stage.
図6は、従来のウェーハチャック50を斜め下から見た斜視図であり、ケーブル案内装置40との関係を示している。ケーブル案内装置40は、一端がウェーハチャック50の外周側の端部である矢印M点で移動端金具41を介して接続されている。ケーブル案内装置40の他端は、固定端金具42を介して固定されている。カウンターウェイト100は、ケーブル案内装置40が取り付けられる位置とは反対側に取り付けられる。これにより、カウンターウェイト100は、配線や配管による偏荷重をキャンセルし、ウェーハチャック50のバランスを取っている。 Figure 6 is a perspective view of a conventional wafer chuck 50 viewed from diagonally below, showing its relationship with the cable guide device 40. One end of the cable guide device 40 is connected via a moving end fitting 41 at the end of the outer periphery of the wafer chuck 50, indicated by the arrow M. The other end of the cable guide device 40 is fixed via a fixed end fitting 42. The counterweight 100 is attached to the side opposite the position where the cable guide device 40 is attached. In this way, the counterweight 100 cancels the uneven load caused by the wiring and piping, and balances the wafer chuck 50.
図7は、図6の従来例におけるウェーハチャック50部の側面図であり、ウェーハチャック50がプローブカード56に向かって引き寄せられた状態を示している。図8は、図6の従来例におけるウェーハチャック50がプローブカード56と引き離された状態を示す側面図である。 Figure 7 is a side view of the wafer chuck 50 in the conventional example of Figure 6, showing the wafer chuck 50 being pulled toward the probe card 56. Figure 8 is a side view of the wafer chuck 50 in the conventional example of Figure 6, showing the wafer chuck 50 being pulled away from the probe card 56.
ケーブル案内装置40の両端、つまり移動端金具41のケーブル案内装置40側にケーブル回転軸43が設けられ、固定端金具42に固定側回転軸44が設けられている。そして、ウェーハチャック50がプローブカード56から引き離されて下降すると、ケーブル案内装置40は、ケーブル回転軸43、固定側回転軸44によって、図8に示すように矢印Kのように回動する。 A cable rotation shaft 43 is provided on both ends of the cable guide device 40, that is, on the cable guide device 40 side of the moving end fitting 41, and a fixed side rotation shaft 44 is provided on the fixed end fitting 42. When the wafer chuck 50 is pulled away from the probe card 56 and lowered, the cable guide device 40 rotates in the direction of arrow K as shown in FIG. 8 by the cable rotation shaft 43 and the fixed side rotation shaft 44.
図7、8で示した従来例は、配管が増え、冷却液の有無や温度変化によって配管の重量が変化する場合等ではカウンターウェイト100によって常にバランスをとることができなかった。また、ケーブル案内装置40の両端にケーブル回転軸43、固定側回転軸44を設けているので、ケーブル案内装置40はウェーハチャック50の昇降に伴い傾く。そのためスペースの効率が悪く、冷却等のための配管が増える場合は、スペースの点からも対応ができなかった。 In the conventional example shown in Figures 7 and 8, when the number of pipes increases and the weight of the pipes changes depending on the presence or absence of cooling liquid or temperature changes, the counterweight 100 cannot always maintain balance. In addition, because the cable guide device 40 has a cable rotation shaft 43 and a fixed side rotation shaft 44 at both ends, the cable guide device 40 tilts as the wafer chuck 50 rises and falls. This results in poor space efficiency, and when the number of pipes for cooling, etc. increases, it is not possible to accommodate this in terms of space.
図9は、実施形態によるウェーハチャック50を斜め下から見た斜視図である。ウェーハチャック50は、外周側の側面に半円型リング形状のプレートで構成された半円リング91が2本の回転軸92、93で軸支されて取り付けられる。2本の回転軸92、93は、ウェーハチャック50の中心C、つまり重心位置を通る位置で180度反対側に設けられる。 Figure 9 is a perspective view of a wafer chuck 50 according to an embodiment, seen from diagonally below. The wafer chuck 50 has a semicircular ring 91 made of a semicircular ring-shaped plate attached to the outer peripheral side and supported by two rotating shafts 92 and 93. The two rotating shafts 92 and 93 are provided 180 degrees opposite each other at positions passing through the center C of the wafer chuck 50, i.e., the center of gravity.
したがって、半円リング91は、矢印H、実際にはウェーハチャック50の高さ方向であるZ方向(図4参照)に回転軸92、93を中心として回動可能となっている。ケーブル案内装置40は、一端が半円リング91に矢印M点で移動端金具41を介して接続されている。ケーブル案内装置40の他端は、固定端金具42を介して固定されている。ウェーハチャック50からの制御部への配線、あるいは配管は、ケーブル案内装置40で保護及び案内されて接続される。 Therefore, the semicircular ring 91 can rotate around the rotation axes 92, 93 in the Z direction (see FIG. 4), which is actually the height direction of the wafer chuck 50, as indicated by the arrow H. One end of the cable guide device 40 is connected to the semicircular ring 91 at the point indicated by the arrow M via a moving end fitting 41. The other end of the cable guide device 40 is fixed via a fixed end fitting 42. The wiring or piping from the wafer chuck 50 to the control unit is protected and guided by the cable guide device 40 before being connected.
配線あるいは配管による荷重は、半円リング91、回転軸92、93を介してウェーハチャック50へ掛かる。しかし、回転軸92、93は、ウェーハチャック50の中心C、つまり重心位置に設けられているので、配線あるいは配管による荷重の力点は、回転軸92、93となり、ウェーハチャック50の重心位置となる。したがって、ウェーハチャック50は、ケーブル案内装置40からの力によるモーメントを受けないので、バランスは保たれる。したがって、ウェーハチャック50は、カウンターウェイト100を設けなくても配線や配管による偏荷重の影響を受けない。 The load from the wiring or piping is applied to the wafer chuck 50 via the semicircular ring 91 and the rotating shafts 92 and 93. However, since the rotating shafts 92 and 93 are located at the center C of the wafer chuck 50, i.e., at the center of gravity, the force point of the load from the wiring or piping is the rotating shafts 92 and 93, which is the center of gravity of the wafer chuck 50. Therefore, the wafer chuck 50 does not receive a moment due to the force from the cable guide device 40, and therefore balance is maintained. Therefore, the wafer chuck 50 is not affected by the unbalanced load from the wiring or piping even without the provision of a counterweight 100.
また、アライメント側ボールキャスタ45、ステージ側ボールキャスタ46は、ケーブル案内装置40(移動端金具41)に固定されている。図10は、図9の一部拡大側面図であり、アライメント側ボールキャスタ45及びステージ側ボールキャスタ46と、アライメント装置70及びヘッドステージ52との関係を示している。 Also, the alignment side ball caster 45 and the stage side ball caster 46 are fixed to the cable guide device 40 (moving end fitting 41). Figure 10 is a partially enlarged side view of Figure 9, showing the relationship between the alignment side ball caster 45 and the stage side ball caster 46 and the alignment device 70 and head stage 52.
アライメント側ボールキャスタ45は、ウェーハチャック50のアライメント時にアライメント側荷重受け47の上に乗る。ステージ側ボールキャスタ46は、コンタクト時、つまりウェーハチャック50がプローブカード56に向かって引き寄せられ、アライメント装置70が他の測定部16へ移動した際にステージ側荷重受け48の上に載置される。 The alignment side ball caster 45 rests on the alignment side load receiver 47 when aligning the wafer chuck 50. The stage side ball caster 46 rests on the stage side load receiver 48 when contact is made, that is, when the wafer chuck 50 is pulled toward the probe card 56 and the alignment device 70 moves to another measurement unit 16.
これにより、配線・配管の荷重は、アライメント中とコンタクト中のいずれの場合もアライメント装置70又はヘッドステージ52側で受けることになる。したがって、アライメント中あるいはコンタクト中であっても、冷却液を通す配管の有無や温度変化に係わらず、ウェーハチャック50に荷重が掛からないので、ウェーハチャック50の傾きが抑えられる。 As a result, the load of the wiring and piping is received by the alignment device 70 or the head stage 52 during both alignment and contact. Therefore, even during alignment or contact, no load is applied to the wafer chuck 50, regardless of the presence or absence of piping carrying a cooling liquid or temperature changes, so tilting of the wafer chuck 50 is suppressed.
図11は、図9の実施形態におけるウェーハチャック50部の側面図であり、ウェーハチャック50がプローブカード56に向かって引き寄せられた状態を示している。図12は、実施形態におけるウェーハチャック50がプローブカード56と引き離された状態を示す側面図である。移動端金具41のケーブル案内装置40側は、ケーブル回転軸49が設けられている。 Figure 11 is a side view of the wafer chuck 50 in the embodiment of Figure 9, showing the wafer chuck 50 being pulled towards the probe card 56. Figure 12 is a side view showing the wafer chuck 50 in the embodiment being pulled away from the probe card 56. A cable rotation shaft 49 is provided on the cable guide device 40 side of the moving end fitting 41.
ウェーハチャック50がプローブカード56から引き離されて下降すると、半円リング91は、Z方向(図4参照)に回転軸92、93を中心として回動する。同様に、ケーブル案内装置40は、回転軸93、92及びケーブル回転軸49によって、回動して図12の状態となる。そして、ケーブル案内装置40は、ウェーハチャック50の昇降によって、傾くこと無く水平が保たれる。これにより、ケーブル案内装置40のスペースを有効に使えるため、冷却用の配管を追加すること等が可能となる。 When the wafer chuck 50 is pulled away from the probe card 56 and lowered, the semicircular ring 91 rotates around the rotation shafts 92, 93 in the Z direction (see FIG. 4). Similarly, the cable guide device 40 rotates by the rotation shafts 93, 92 and the cable rotation shaft 49 to the state shown in FIG. 12. The cable guide device 40 is kept horizontal without tilting as the wafer chuck 50 is raised and lowered. This allows the space of the cable guide device 40 to be used efficiently, making it possible to add cooling piping, etc.
以上説明したように、本実施形態によれば、ウェーハチャック50の構成部品による荷重等の影響によってウェーハチャック50に傾きや位置ずれが生じることを抑制することができる。これにより、プローブカード56とウェーハWとの平行度を確保して、プローブカード56の各プローブ針66をウェーハWの各チップの電極パッドに均一に接触させることができる。そして、ウェーハレベル検査の測定精度を向上できる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to prevent the wafer chuck 50 from tilting or shifting due to the influence of the load of the components of the wafer chuck 50. This ensures the parallelism of the probe card 56 and the wafer W, and allows each probe needle 66 of the probe card 56 to uniformly contact the electrode pads of each chip on the wafer W. This improves the measurement accuracy of the wafer-level inspection.
また、本実施形態によれば、ウェーハチャック50のバランスを取るためのカウンターウェイト100を不要とし、スペース効率が良くなるので、配管の数、重量の増加等にも対応が可能となる。 In addition, this embodiment eliminates the need for a counterweight 100 to balance the wafer chuck 50, improving space efficiency and making it possible to accommodate an increase in the number of pipes, weight, etc.
10…マルチプローバ
12…測定ユニット
14…ローダ部
16…測定部
18…ロードポート
20…ウェーハカセット
21…操作パネル
22…搬送ユニット
24…搬送アーム
30…筐体
34…フレーム部材
40…ケーブル案内装置
41…移動端金具
42…固定端金具
43、49…ケーブル回転軸
44…固定側回転軸
45…アライメント側ボールキャスタ
46…ステージ側ボールキャスタ
47…アライメント側荷重受け
48…ステージ側荷重受け
50…ウェーハチャック
52…ヘッドステージ
54…テストヘッド
54a…受け部
56…プローブカード
58…ポゴフレーム
64…チャックシールゴム
66…プローブ針
70…アライメント装置
72…Z軸移動・回転部
74…X軸移動台
76…Y軸移動台
80…テストヘッド保持部
87…バネ受け部
88…バネ部材
91…半円リング
92、93…回転軸
100…カウンターウェイト
C…中心
H、K、M…矢印
S…内部空間
W…ウェーハ
10... multi-prober 12... measuring unit 14... loader section 16... measuring section 18... load port 20... wafer cassette 21... operation panel 22... transport unit 24... transport arm 30... housing 34... frame member 40... cable guide device 41... moving end fitting 42... fixed end fitting 43, 49... cable rotation shaft 44... fixed side rotation shaft 45... alignment side ball caster 46... stage side ball caster 47... alignment side load receiver 48... stage side load receiver 50... wafer chuck 52... head stage 54... test head 54a...receiving portion 56...probe card 58...pogo frame 64...chuck seal rubber 66...probe needle 70...alignment device 72...Z-axis moving/rotating portion 74...X-axis moving stage 76...Y-axis moving stage 80...test head holding portion 87...spring receiving portion 88...spring member 91...semicircular rings 92, 93...rotating shaft 100...counterweight C...center H, K, M...arrow S...internal space W...wafer
Claims (8)
前記ウェーハを載置し、前記アライメント装置に着脱自在に支持固定されるウェーハチャックと、
前記ウェーハチャックの重心位置を通る位置で180度反対側に設けられた2本の回転軸と、
半円型リング形状とされ、前記ウェーハチャックの外周側の側面に前記2本の前記回転軸で軸支されて取り付けられた半円リングと、
一端が前記半円リングに移動端金具を介して接続され、他端は固定端金具を介して固定されたケーブル案内装置と、
を備えたことを特徴とするマルチプローバ。 A multi-prober having a plurality of measurement units, in which alignment and contact between a probe needle and a wafer are performed in the plurality of measurement units by a single alignment device,
a wafer chuck on which the wafer is placed and which is detachably supported and fixed to the alignment device;
Two rotation shafts are provided at 180 degrees opposite sides of a position passing through the center of gravity of the wafer chuck;
a semicircular ring having a semicircular ring shape and attached to an outer peripheral side surface of the wafer chuck by being supported by the two rotating shafts;
a cable guide device having one end connected to the semicircular ring via a moving end fitting and the other end fixed via a fixed end fitting;
A multi-probe comprising:
8. The multi-prober according to claim 1, further comprising a cooling pipe that is accommodated and guided by the cable guide device.
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