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JP7581021B2 - Method for reducing power consumption of prober and prober - Google Patents

Method for reducing power consumption of prober and prober Download PDF

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JP7581021B2
JP7581021B2 JP2020193572A JP2020193572A JP7581021B2 JP 7581021 B2 JP7581021 B2 JP 7581021B2 JP 2020193572 A JP2020193572 A JP 2020193572A JP 2020193572 A JP2020193572 A JP 2020193572A JP 7581021 B2 JP7581021 B2 JP 7581021B2
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Description

本発明は、ウェーハに構成された電子デバイス(半導体チップ)の電気的特性を検査するプローバに係り、特に、ウェーハをウェーハチャック上に保持した状態で、半導体チップの電極パッドにプローブ針を接触(コンタクト)中において、消費電力を低減したプローバの消費電力低減方法及びプローバに関する。 The present invention relates to a prober that inspects the electrical characteristics of electronic devices (semiconductor chips) formed on a wafer, and in particular to a power consumption reduction method and prober that reduces power consumption while a probe needle is in contact with an electrode pad of a semiconductor chip while the wafer is held on a wafer chuck.

半導体製造工程では、薄い板状のウェーハに各種の処理を施して、電子デバイスを有する複数のチップを製造する。各チップは、例えば、特許文献1等に開示されたプローバによって電気的特性が検査され、その後、ダイシング装置によってチップ毎に切り離される。 In the semiconductor manufacturing process, various processes are performed on a thin, plate-like wafer to manufacture multiple chips each having an electronic device. The electrical characteristics of each chip are inspected using a prober such as that disclosed in Patent Document 1, and then the chips are separated using a dicing device.

プローバは、ウェーハチャック(テーブル)、プローブ、テスタ等を備えて構成される。プローバによる検査方法は、ウェーハチャックの保持面に、検査前のウェーハを載置して吸着保持する。この後は、各チップの電極パッドにプローブ針を接触(プロービング)させ、チップの電極から出力される信号をテスタによって測定し、正常に動作するか否かを電気的に検査している。 The prober is comprised of a wafer chuck (table), probes, a tester, etc. The inspection method using a prober involves placing the wafer to be inspected on the holding surface of the wafer chuck and holding it by suction. After this, the probe needles are brought into contact with the electrode pads of each chip (probing), and the signals output from the electrodes of the chip are measured by the tester to electrically inspect whether or not it is operating normally.

プローブ針と半導体ウェーハとを接触させて電気特性を測定する検査は、その接触(コンタクト)を最適な状態にするために、常に、予め決められた位置まで半導体ウェーハを上昇させて適正なコンタクトが行われるように制御している。そして、最適な上昇量は、ウェーハチャックを駆動するサーボモータのモータ電流やトルクを制御することで行われている。 In tests that measure electrical characteristics by bringing probe needles into contact with a semiconductor wafer, the semiconductor wafer is always raised to a predetermined position to ensure optimal contact. The optimal amount of lift is achieved by controlling the motor current and torque of the servo motor that drives the wafer chuck.

モータ電流の大きさは、複数のプローブ針が複数の電極パッドに所定範囲の接触圧で接触するだけでなく、接触荷重以外に対象の軸の駆動に影響する力成分(ステージを駆動する際の摩擦力やステージ自身の重量など)も考慮する必要がある。そこで、従来は、ウェーハとプローブ針が接触してから数10~数100μmの範囲でウェーハWをさらに上昇させるオーバードライブを行い、そこで停止している。 The magnitude of the motor current must take into account not only the contact pressure of the multiple probe needles to the multiple electrode pads within a certain range, but also force components that affect the drive of the target axis other than the contact load (such as frictional forces when driving the stage and the weight of the stage itself). Therefore, conventionally, an overdrive is performed to further raise the wafer W within a range of several tens to several hundreds of μm after the wafer and probe needles come into contact, and then the wafer is stopped there.

特開2018-117095号公報JP 2018-117095 A

上記従来技術において、コンタクト(デバイステスト時間)中の高さを保持するサーボモータのトルクは、ウェーハチャックの移動時よりも大きいトルクが必要とされる。そのため、プローバは、保持する時間の消費電力が大きい。また、プローバ性能である耐荷重は、コンタクト中のトルク(サーボモータへの負荷)で決定されるが、近年は、電子デバイスの細密化及び小型化によりウェーハの電極パッド数が増加しており、耐荷重を増加することも要求されている。 In the above conventional technology, the torque of the servo motor that maintains the height during contact (device test time) requires a torque greater than that required when moving the wafer chuck. As a result, the prober consumes a lot of power during the holding time. In addition, the load capacity, which is a function of the prober's performance, is determined by the torque during contact (load on the servo motor). However, in recent years, the number of electrode pads on the wafer has increased due to the miniaturization and miniaturization of electronic devices, and there is a demand to increase the load capacity.

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、消費電力の低減を図ると共に、耐荷重を増加可能としたプローバの消費電力低減方法及びプローバ提供することにある。 The object of the present invention is to provide a method for reducing power consumption of a prober and a prober that solves the problems of the conventional technology described above, reduces power consumption, and increases the load capacity.

上記目的を達成するため、本発明は、半導体チップの電極パッドが構成されたウェーハをウェーハチャック上に保持し、サーボモータで所定位置まで上昇させて前記電極パッドにプローブ針を接触させて電気的特性を検査するプローバの消費電力低減方法であって、前記ウェーハチャックを前記サーボモータで上昇して停止させた後、所定量だけ下降させて前記所定位置で保持し、前記検査を行う。 To achieve the above object, the present invention provides a method for reducing power consumption in a prober that holds a wafer on which electrode pads of semiconductor chips are formed on a wafer chuck, raises the wafer to a predetermined position using a servo motor, and brings a probe needle into contact with the electrode pad to inspect electrical characteristics. The wafer chuck is raised and stopped by the servo motor, and then lowered a predetermined amount to be held at the predetermined position and the inspection is performed.

上記のプローバの消費電力低減方法において、前記所定量は、1μm~最大移動可能量としたことが望ましい。 In the above-mentioned method for reducing power consumption of a prober, it is preferable that the predetermined amount is between 1 μm and the maximum possible movement amount.

上記のプローバの消費電力低減方法において、前記所定量は、1μm程度としたことが望ましい。 In the above-mentioned method for reducing power consumption of a prober, it is desirable that the predetermined amount is about 1 μm.

上記のプローバの消費電力低減方法において、前記所定位置は、前記プローブ針と前記電極パッドの間で確実な電気的接触を実現する接触圧が得られる位置とすることが望ましい。 In the above-mentioned method for reducing power consumption of a prober, it is preferable that the predetermined position is a position where a contact pressure that ensures reliable electrical contact between the probe needle and the electrode pad can be obtained.

上記目的を達成するため、本発明は、半導体チップの電極パッドが構成されたウェーハをウェーハチャック上に保持し、サーボモータで所定位置まで上昇させて前記電極パッドにプローブ針を接触させて電気的特性を検査するプローバにおいて、ボールネジとガイドで構成された前記ウェーハチャックの上下機構と、前記上下機構を駆動する前記サーボモータと、前記ウェーハチャックを上昇して停止させた後、所定量だけ下降させて前記所定位置で保持する制御装置と、を備えたものである。 To achieve the above object, the present invention provides a prober that holds a wafer on which electrode pads of semiconductor chips are formed on a wafer chuck, raises the wafer to a predetermined position using a servo motor, and brings a probe needle into contact with the electrode pad to test electrical characteristics. The prober includes a vertical movement mechanism for the wafer chuck, which is made up of a ball screw and a guide, the servo motor that drives the vertical movement mechanism, and a control device that raises and stops the wafer chuck, and then lowers it a predetermined amount to hold it in the predetermined position.

上記のプローバにおいて、前記所定量は、1μm~最大移動可能量としたことが望ましい。 In the above prober, it is desirable that the predetermined amount is between 1 μm and the maximum movable amount.

上記のプローバにおいて、前記所定量は、1μm程度としたことが望ましい。 In the above prober, it is desirable that the predetermined amount is about 1 μm.

本発明によれば、ウェーハを保持したウェーハチャックをサーボモータで上昇して停止させた後、所定量だけ下降させて所定位置で保持し、ウェーハ上に構成された電極パッドにプローブ針を接触させて電気的特性を検査するので、検査中にウェーハチャックを保持するための消費電力の低減を図ることができる。 According to the present invention, the wafer chuck holding the wafer is raised by a servo motor, stopped, and then lowered a specified amount to hold it in a specified position, and the electrical characteristics are inspected by contacting the probe needles with the electrode pads formed on the wafer, thereby reducing the power consumption required to hold the wafer chuck during inspection.

本発明の一実施形態によるプローバ10の側面図FIG. 1 is a side view of a prober 10 according to one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態によるウェーハチャック20の動作図1 is a diagram illustrating the operation of a wafer chuck 20 according to one embodiment of the present invention; ウェーハチャック20の保持トルクを測定する説明図FIG. 1 is an explanatory diagram for measuring the holding torque of the wafer chuck 20. 一実施例による図3の測定結果を示す表Table showing the measurement results of FIG. 3 according to one embodiment 一実施例によるウェーハチャック20を上昇後、下降したときのモータトルク及び速度の時間変化を示すグラフ1 is a graph showing the change in motor torque and speed over time when the wafer chuck 20 is raised and then lowered according to an embodiment of the present invention. 従来及び一実施例によるモータ負荷率、瞬時発生トルク、エンコーダ情報、消費電力の測定結果を示す比較表Comparison table showing the measurement results of motor load factor, instantaneous torque, encoder information, and power consumption according to the conventional method and the embodiment 保持トルクを70%としたときの耐荷重を従来及び一実施例で比較した結果を示す表A table showing the results of comparing the load capacity when the holding torque is set to 70% between the conventional example and the embodiment.

図1は、ウェーハWに形成された複数の半導体チップの電気的特性を検査するウェーハテストシステムに用いられるプローバ10の側面図である。プローバ10は、ベース12と、Yステージ13と、Y移動部14と、Xステージ15と、X移動部16と、Zθステージ17と、ウェーハチャック20と、カードホルダ25と、プローブカード26と、ウェーハ位置合わせカメラ(図示せず)と、上下ステージ30と、針位置合わせカメラ31と、温度センサ(図示せず)と、クリーニング板32等を備える。 Figure 1 is a side view of a prober 10 used in a wafer test system that inspects the electrical characteristics of multiple semiconductor chips formed on a wafer W. The prober 10 includes a base 12, a Y stage 13, a Y movement unit 14, an X stage 15, an X movement unit 16, a Zθ stage 17, a wafer chuck 20, a card holder 25, a probe card 26, a wafer alignment camera (not shown), an upper and lower stage 30, a needle alignment camera 31, a temperature sensor (not shown), a cleaning plate 32, etc.

ウェーハチャック20の上面には、真空吸着等の各種保持方法によりウェーハWが保持される。カードホルダ25にはプローブカード26の外周を保持する保持穴25aが形成され、保持穴25aにプローブカード26が保持される。プローブカード26は、検査する半導体チップの電極パッド(図示せず)の配置等に応じて配置されたプローブ針35を有している。 The wafer W is held on the upper surface of the wafer chuck 20 by various holding methods such as vacuum suction. The card holder 25 has a holding hole 25a that holds the outer periphery of the probe card 26, and the probe card 26 is held in the holding hole 25a. The probe card 26 has probe needles 35 arranged according to the arrangement of the electrode pads (not shown) of the semiconductor chip to be inspected.

針位置合わせカメラ31は、プローブカード26のプローブ針35を撮像する。針位置合わせカメラ31にて撮像されたプローブ針35の撮像画像に基づき、プローブ針35の位置を検出することができる。クリーニング板32は、コンタクト時のプローブ針35とウェーハWとの接触抵抗を改善するため、プローブ針35の針先をクリーニング時に研磨する。 The needle alignment camera 31 captures an image of the probe needle 35 of the probe card 26. The position of the probe needle 35 can be detected based on the image of the probe needle 35 captured by the needle alignment camera 31. The cleaning plate 32 polishes the tip of the probe needle 35 during cleaning in order to improve the contact resistance between the probe needle 35 and the wafer W during contact.

プローバ10は、ウェーハWをウェーハチャック20上に保持した状態で、プローブ針35を有するプローブカード26とウェーハチャック20とを相対移動、つまりサーボモータでウェーハチャック20をZ軸方向へ上昇させる。それにより、ウェーハW上の電極パッドは、プローブ針35と電気的に接触(コンタクト)する。 While holding the wafer W on the wafer chuck 20, the prober 10 moves the probe card 26 having the probe needles 35 relative to the wafer chuck 20, that is, raises the wafer chuck 20 in the Z-axis direction using a servo motor. As a result, the electrode pads on the wafer W come into electrical contact with the probe needles 35.

テスタは、プローブ針35に接続された端子を介して、半導体チップに各種の試験信号を供給すると共に、半導体チップから出力される信号を受信及び解析して半導体チップが正常に動作するか否かのデバイステストを実行する。 The tester supplies various test signals to the semiconductor chip through terminals connected to the probe needles 35, and receives and analyzes the signals output from the semiconductor chip to perform device tests to determine whether the semiconductor chip is operating normally.

電極パッドをプローブ針35に接触させる動作は、プローブ針35の位置及びウェーハWの位置を検出した後、半導体チップの電極パッドの配列方向がプローブ針35の配列方向に一致するように、Zθステージ17を回転して行われる。そして、制御装置は、Zθステージ17の検査する電極パッドがプローブ針35の下に位置するように移動した後、サーボモータ(図示せず)でウェーハチャック20を上昇させて、電極パッドをプローブ針35に接触させる。 The operation of bringing the electrode pads into contact with the probe needles 35 is performed by detecting the positions of the probe needles 35 and the wafer W, and then rotating the Zθ stage 17 so that the arrangement direction of the electrode pads of the semiconductor chip coincides with the arrangement direction of the probe needles 35. The control device then moves the Zθ stage 17 so that the electrode pads to be inspected are positioned under the probe needles 35, and then uses a servo motor (not shown) to raise the wafer chuck 20, bringing the electrode pads into contact with the probe needles 35.

プローブ針35に電極パッドを接触させるときは、電極パッドの表面がプローブ針35の先端部に接触する高さ位置(接触開始位置)から、さらに高い位置(移動終了位置)まで電極パッドを上昇させる。接触開始位置は針位置合わせカメラ31で検出される。従来は、移動終了位置がプローブ針35と電極パッドの間で確実な電気的接触を実現する接触圧が得られるようなプローブ針35の撓み量が得られる先端部の変位量を、接触開始位置に加えた高さ位置とされる。 When the electrode pad is brought into contact with the probe needle 35, the electrode pad is raised from a height position (contact start position) where the surface of the electrode pad comes into contact with the tip of the probe needle 35 to an even higher position (movement end position). The contact start position is detected by the needle alignment camera 31. Conventionally, the movement end position is set to a height position obtained by adding to the contact start position the amount of displacement of the tip of the probe needle 35 that results in an amount of deflection of the probe needle 35 that provides a contact pressure that ensures reliable electrical contact between the probe needle 35 and the electrode pad.

実際には、プローブ針35の本数は、例えば数百本であり、すべてのプローブ針35と電極パッドの間で確実な電気的接触が実現されるように移動終了位置が所定の値で設定される。この接触開始位置から移動終了位置までの移動量はオーバードライブ量である。 In reality, the number of probe needles 35 is, for example, several hundred, and the movement end position is set to a predetermined value so that reliable electrical contact is achieved between all of the probe needles 35 and the electrode pads. The amount of movement from this contact start position to the movement end position is the overdrive amount.

プローバ10などの半導体製造装置では高スループットが求められており、ウェーハテストシステムではプローブと電極パッドとの1回の接触で複数個のチップを同時に検査することにより検査のスループットを向上することが行われている。 High throughput is required for semiconductor manufacturing equipment such as the prober 10, and in wafer test systems, testing throughput is improved by simultaneously testing multiple chips with a single contact between the probe and the electrode pad.

プローブ針35には、各チップの電極パッドに対応してプローブ針35が設けられる。近年、同時に検査されるチップの個数は、増大する傾向にあり、例えば、同時に50以上のチップを検査する場合、各チップが50個の電極パッドを有する場合には、プローブカード26には、50×50=2500本のプローブが設けられることになる。 The probe needles 35 are provided in correspondence with the electrode pads of each chip. In recent years, the number of chips that are simultaneously tested has tended to increase. For example, when testing 50 or more chips simultaneously, where each chip has 50 electrode pads, the probe card 26 will be provided with 50 x 50 = 2,500 probes.

電極パッドにプローブ針35を接触させるとき、ウェーハチャック20は、電極パッドとプローブ針35との接触開始位置から所定位置までオーバードライブ量だけ上昇して停止している。プローブ針35は、オーバードライブ量分の上昇により撓んで、所定の接触圧で電極パッドに接触する。例えば、1本のプローブ針35の所望の接触圧が5gとすると、プローブが2500本ある場合には、プローブカード26は、全体で12.5kgの上方への圧力を中央の部分に受けることになる。 When the probe needles 35 are brought into contact with the electrode pads, the wafer chuck 20 is raised by the overdrive amount from the contact start position between the electrode pad and the probe needles 35 to a predetermined position and then stops. The probe needles 35 bend due to the rise by the overdrive amount and come into contact with the electrode pads with a predetermined contact pressure. For example, if the desired contact pressure of one probe needle 35 is 5 g, then in the case of 2,500 probes, the probe card 26 will receive an upward pressure of 12.5 kg in total at the center.

プローブカード26は、配線パターンを有する多層のエポキシ樹脂などで作られており、中央の部分で大きな圧力を受けると撓んで上方へ変形する。プローブカード26の変形は、オーバードライブ量を実質的に減少させることになり、接触圧を低下させる。そのため、オーバードライブ量は、プローブカード26の変形による接触圧の低下分を見込んで設定しなければならなかった。 The probe card 26 is made of a multi-layer epoxy resin with a wiring pattern, and when a large pressure is applied to the center, it bends and deforms upward. The deformation of the probe card 26 effectively reduces the amount of overdrive, lowering the contact pressure. Therefore, the amount of overdrive had to be set taking into account the reduction in contact pressure caused by the deformation of the probe card 26.

図2は、一実施形態によるウェーハチャック20の動作図である。従来、ウェーハチャック20は、所定位置までサーボモータで上昇駆動され、上昇して停止する。従来に対して、本実施形態は、ウェーハチャック20をサーボモータでZ軸方向に上昇して停止した後、所定量だけ下降させて所定位置に移動させ、保持する制御を行う。
ここで、所定量とは、後述する実験結果より最低1μm以上が望ましく、最大でもプローブ針35と電極パッドとの間で確実な電気的接触が実現している範囲であることが必要である。以下、プローブ針35と電極パッドとの間で確実な電気的接触が実現している最大の所定量を最大移動可能量と称する。
最大移動可能量は、プローブカード26ごとに評価を行い、すべてのプローブ針35と電極パッドとの間で確実な電気的接触が保たれる最大の下降量を求めることによって得ることができる。
所定量の例としては、1~数μmとすることができる。
2 is a diagram showing the operation of the wafer chuck 20 according to one embodiment. Conventionally, the wafer chuck 20 is driven to rise by a servo motor to a predetermined position, and then stops. In contrast to the conventional method, in this embodiment, the wafer chuck 20 is controlled to rise in the Z-axis direction by the servo motor, stop, and then lower a predetermined amount to a predetermined position and hold it there.
Here, the predetermined amount is preferably at least 1 μm based on the experimental results described later, and must be at most within a range in which reliable electrical contact is achieved between the probe needle 35 and the electrode pad. Hereinafter, the maximum predetermined amount in which reliable electrical contact is achieved between the probe needle 35 and the electrode pad is referred to as the maximum movable amount.
The maximum possible movement amount can be obtained by evaluating each probe card 26 and determining the maximum downward movement amount that maintains reliable electrical contact between all of the probe needles 35 and the electrode pads.
An example of the predetermined amount is 1 to several μm.

所定位置は、プローブ針35と電極パッドの間で確実な電気的接触を実現する接触圧が得られる位置とする。ウェーハチャック20の上昇下降は、ボールネジとガイド(図示せず)で構成される上下機構をサーボモータで駆動することで次のように行われる。 The predetermined position is a position where a contact pressure is obtained that ensures reliable electrical contact between the probe needle 35 and the electrode pad. The wafer chuck 20 is raised and lowered as follows, by driving a vertical movement mechanism consisting of a ball screw and a guide (not shown) with a servo motor.

(1)ウェーハチャック20は、プローブ針35とウェーハWが接触する前の所定のZ軸高さにある。(2)制御装置は、サーボモータを駆動してウェーハチャック20をZ軸方向に上昇させ、プローブ針35とウェーハWとを接触させてウェーハチャック20を所定位置まで上昇する。(3)その後、制御装置は、ウェーハチャック20をZ軸方向に1μm~最大移動可能量、望ましくは1~数μm、より望ましくは1μm程度だけ下降させてその位置を保持するように制御する。 (1) The wafer chuck 20 is at a predetermined Z-axis height before the probe needles 35 and the wafer W come into contact. (2) The control device drives the servo motor to raise the wafer chuck 20 in the Z-axis direction, bringing the probe needles 35 into contact with the wafer W and raising the wafer chuck 20 to a predetermined position. (3) The control device then controls the wafer chuck 20 to be lowered in the Z-axis direction by 1 μm to the maximum movable amount, preferably 1 to several μm, and more preferably about 1 μm, and maintains that position.

デバイステストは、制御装置がウェーハチャック20の位置を保持している間に実施される。これにより、サーボモータは、デバイステスト時間中の保持トルクを低減することが可能となり、プローバ10としての消費電力低減を図ることができる。また、デバイステスト中のトルクを下げることができることは、サーボモータへの負荷も小さくなる。したがって、本実施形態は、サーボモータの負荷率で制限される耐荷重を上げることが可能となる。 The device test is performed while the control device holds the position of the wafer chuck 20. This allows the servo motor to reduce the holding torque during the device test, thereby reducing the power consumption of the prober 10. Furthermore, being able to reduce the torque during the device test also reduces the load on the servo motor. Therefore, this embodiment makes it possible to increase the load capacity that is limited by the load rate of the servo motor.

ウェーハチャック20を上昇して停止したままにせず、上昇して停止した後、1μm~最大移動可能量、望ましくは1~数μm、より望ましくは1μm程度の所定量だけ下降することによる効果は、次のように考えられる。ウェーハチャック20の上昇時は、「ボールネジとガイドの摩擦による負荷」+「上下する部材の重力負荷」に対するトルクが必要となる。下降時は、「ボールネジとガイドの摩擦による負荷」-「上下する部材の重力負荷」となる。 The effect of not raising and stopping the wafer chuck 20, but raising it, stopping it, and then lowering it a predetermined amount of 1 μm to the maximum movable amount, preferably 1 to several μm, and more preferably about 1 μm, can be considered as follows: When the wafer chuck 20 is raised, a torque is required to counter the "load due to friction between the ball screw and guide" + the "gravity load of the vertically moving parts." When it is lowered, it becomes the "load due to friction between the ball screw and guide" - the "gravity load of the vertically moving parts."

そのため、サーボモータに必要なトルクは、上昇よりも下降の方が低くなる。また、サーボモータ(通常、ACサーボモータ)を用いる。そして、ACサーボモータは、位置決め完了後に位置保持制御(サーボロック)を行うため、トルクが低い動作で位置決めを行うと停止時の保持トルクが低くなる。なお、上下機構に限らず、モータの回転方向(CW/CCW)でトルクに差がある場合は、当制御が有効である。 Therefore, the torque required by the servo motor is lower for descending than for ascending. A servo motor (usually an AC servo motor) is used. An AC servo motor performs position retention control (servo lock) after positioning is complete, so if positioning is performed with a low-torque operation, the retention torque when stopped will be low. This control is effective not only for up-down mechanisms, but also when there is a difference in torque depending on the direction of motor rotation (CW/CCW).

以下、実験した結果による実施例を説明する。図3は、ウェーハチャック20を所定位置まで上昇させたときの保持トルクを測定するときの説明図である。ウェーハチャック20は、その上に荷重変換器であるロードセル41を乗せ、矢印のように上昇させ、固定ガイド40で所定位置に制限する。そして、実験は、従来のようにウェーハチャック20を上昇して停止した場合と、上昇して停止したままにせず、上昇後、下降した場合とで18000μmの位置でロードセル41の出力が520kgfとなるようにした。 Below, an embodiment based on the results of the experiment will be described. Figure 3 is an explanatory diagram for measuring the holding torque when the wafer chuck 20 is raised to a predetermined position. The wafer chuck 20 has a load cell 41, which is a load converter, placed on it, and is raised as shown by the arrow, and is restricted to a predetermined position by a fixed guide 40. The experiment was performed so that the output of the load cell 41 was 520 kgf at a position of 18,000 μm when the wafer chuck 20 was raised and stopped as in the conventional case, and when it was raised and then lowered instead of being raised and stopped.

図4は、図3の実験結果を表にしたものである。図5は、ウェーハチャック20を上昇後、下降したときのモータトルク及び速度の時間変化を示すグラフである。従来のようにウェーハチャック20を上昇して18000μmの位置で停止した場合は、保持トルクが70%である。実施形態のように一度18001μmまで上昇させて18000μm位置まで下降させた場合は、保持トルクが61%、つまり、9%だけ保持トルクを下げることができた。 Figure 4 is a table showing the experimental results of Figure 3. Figure 5 is a graph showing the time changes in motor torque and speed when the wafer chuck 20 is raised and then lowered. When the wafer chuck 20 is raised and stopped at the 18,000 μm position as in the conventional method, the holding torque is 70%. When the wafer chuck 20 is raised to 18,001 μm and then lowered to the 18,000 μm position as in the embodiment, the holding torque is 61%, that is, the holding torque can be reduced by only 9%.

図6は、モータ負荷率、瞬時発生トルク、エンコーダ情報、消費電力の測定結果を従来のウェーハチャック20を上昇して停止させたとき、及び本実施形態で比較した表である。この結果、従来の様に上昇して停止させたときのモータ負荷率、瞬時発生トルクは67%、消費電力は26Wであった。 Figure 6 is a table comparing the motor load factor, instantaneous torque, encoder information, and power consumption measurements when the wafer chuck 20 is raised and stopped in a conventional manner and in this embodiment. As a result, when the wafer chuck 20 is raised and stopped in the conventional manner, the motor load factor and instantaneous torque were 67%, and the power consumption was 26 W.

本実施形態による上昇後、下降したときのモータ負荷率、瞬時発生トルクは63%、消費電力は24Wとなった。この結果、ウェーハチャック20を上昇後、下降した方は、長時間のウェーハテスト中において大きな省電力化が図れることが分かる。なお、エンコーダ情報は、参考情報として停止位置に対応する値を示し、その差は1μmに対応する。 When ascending and descending in this embodiment, the motor load rate and instantaneous torque were 63%, and the power consumption was 24 W. As a result, it can be seen that ascending and descending the wafer chuck 20 can achieve significant power savings during long-term wafer testing. The encoder information indicates a value corresponding to the stop position as reference information, and the difference corresponds to 1 μm.

図7は、保持トルクを70%としたときの耐荷重を比較した結果である。保持トルクは、70%で与え、ロードセル41で耐荷重を測定したものである。従来制御は、単に上昇して停止させているので耐荷重は520kgfであった。それに対して、実施形態のように上昇後、下降するように制御した場合は、保持トルクを70%でありながら耐荷重を605kgfとして増加できることが分かった。 Figure 7 shows the results of comparing the load capacity when the holding torque is set to 70%. The holding torque is set to 70%, and the load capacity is measured by the load cell 41. In the conventional control, the load capacity is 520 kgf because the load is simply raised and stopped. In contrast, when the load is controlled to rise and then fall as in the embodiment, the load capacity can be increased to 605 kgf even with a holding torque of 70%.

10…プローバ
12…ベース
13…Yステージ
14…Y移動部
15…Xステージ
16…X移動部
17…Zθステージ
20…ウェーハチャック
25…カードホルダ
25a…保持穴
26…プローブカード
30…上下ステージ
31…針位置合わせカメラ
32…クリーニング板
35…プローブ針
40…固定ガイド
41…ロードセル
W…ウェーハ
10... prober 12... base 13... Y stage 14... Y moving part 15... X stage 16... X moving part 17... Zθ stage 20... wafer chuck 25... card holder 25a... holding hole 26... probe card 30... upper and lower stages 31... needle alignment camera 32... cleaning plate 35... probe needle 40... fixed guide 41... load cell W... wafer

Claims (7)

半導体チップの電極パッドが構成されたウェーハをウェーハチャック上に保持し、サーボモータで所定位置まで上昇させて前記電極パッドにプローブ針を接触させて電気的特性を検査するプローバの消費電力低減方法であって、
前記ウェーハチャックを前記サーボモータで上昇して停止させた後、所定量だけ下降させて前記所定位置で保持し、前記検査を行うことを含み、
前記所定量は、1~数μmとしたことを特徴とするプローバの消費電力低減方法。
A method for reducing power consumption of a prober which holds a wafer on which electrode pads of semiconductor chips are formed on a wafer chuck, raises the wafer to a predetermined position by a servo motor, and brings probe needles into contact with the electrode pads to inspect electrical characteristics, comprising the steps of:
and after the wafer chuck is raised and stopped by the servo motor, the wafer chuck is lowered by a predetermined amount and held at the predetermined position, and the inspection is performed .
The method for reducing power consumption of a prober is characterized in that the predetermined amount is 1 to several μm .
前記所定量は、1μm~最大移動可能量としたことを特徴とする請求項1に記載のプローバの消費電力低減方法。 The method for reducing power consumption of a prober according to claim 1, characterized in that the predetermined amount is between 1 μm and the maximum movable amount. 前記所定量は、1μm程度としたことを特徴とする請求項1又は2に記載のプローバの消費電力低減方法。 The method for reducing power consumption of a prober according to claim 1 or 2, characterized in that the predetermined amount is about 1 μm. 前記所定位置は、前記プローブ針と前記電極パッドの間で確実な電気的接触を実現する接触圧が得られる位置とすることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のプローバの消費電力低減方法。 The method for reducing power consumption of a prober according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the predetermined position is a position where a contact pressure that ensures reliable electrical contact between the probe needle and the electrode pad is obtained. 半導体チップの電極パッドが構成されたウェーハをウェーハチャック上に保持し、サーボモータで所定位置まで上昇させて前記電極パッドにプローブ針を接触させて電気的特性を検査するプローバにおいて、
ボールネジとガイドで構成された前記ウェーハチャックの上下機構と、
前記上下機構を駆動する前記サーボモータと、
前記ウェーハチャックを上昇して停止させた後、所定量だけ下降させて前記所定位置で保持する制御装置と、
を備え
前記所定量は、1~数μmとしたことを特徴とするプローバ。
A prober for testing electrical characteristics of a wafer having electrode pads of semiconductor chips on a wafer chuck, lifting the wafer to a predetermined position by a servo motor and bringing probe needles into contact with the electrode pads, comprising:
a lifting mechanism for the wafer chuck, the lifting mechanism being composed of a ball screw and a guide;
The servo motor that drives the up-down mechanism;
a control device that raises and stops the wafer chuck, and then lowers the wafer chuck by a predetermined amount and holds the wafer chuck at the predetermined position;
Equipped with
The prober is characterized in that the predetermined amount is 1 to several μm .
前記所定量は、1μm~最大移動可能量としたことを特徴とする請求項5に記載のプローバ。 The prober according to claim 5, characterized in that the predetermined amount is between 1 μm and the maximum movable amount. 前記所定量は、1μm程度としたことを特徴とする請求項5又は6に記載のプローバ。
7. The prober according to claim 5, wherein the predetermined amount is about 1 [mu]m.
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