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KR102282694B1 - 검사 장치 및 콘택트 방법 - Google Patents

검사 장치 및 콘택트 방법 Download PDF

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KR102282694B1
KR102282694B1 KR1020197029053A KR20197029053A KR102282694B1 KR 102282694 B1 KR102282694 B1 KR 102282694B1 KR 1020197029053 A KR1020197029053 A KR 1020197029053A KR 20197029053 A KR20197029053 A KR 20197029053A KR 102282694 B1 KR102282694 B1 KR 102282694B1
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다카노리 햐쿠도미
마사노리 우에다
준 후지하라
겐타로 고니시
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

검사 장치는, 웨이퍼(W)를 보지하는 척 톱(20)과, 척 톱(20) 상의 웨이퍼(W)에 대향해서 마련되며, 웨이퍼(W)의 대향면에 복수의 콘택트 프로브(18a)를 갖는 프로브 카드(18)와, 프로브 카드(18)의 웨이퍼(W)와 반대의 면을 지지하는 포고 프레임(23)과, 프로브 카드(18) 및 콘택트 프로브(18a)를 둘러싸고, 웨이퍼(W)가 콘택트 프로브(18a)에 근접 또는 접촉했을 때에, 밀폐 공간(S)을 형성하는 벨로우즈(32)와, 밀폐 공간(S)을 감압하기 위한 배기 경로(34)와, 포고 프레임(23)과 척 톱(20) 사이에 마련되며, 웨이퍼(W)와 콘택트 프로브(18a) 사이에 소정의 콘택트가 형성되었을 때에, 척 톱(20)의 상하 방향의 경사를 규제하는 메커니컬 스토퍼(36)를 구비한다.

Description

검사 장치 및 콘택트 방법
본 발명은 피검사체의 전기적 특성을 검사하는 검사 장치 및 콘택트 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에서는, 반도체 웨이퍼(이하, 간략히 웨이퍼라고 기재함)에 있어서의 모든 프로세스가 종료한 단계에서, 웨이퍼에 형성되어 있는 복수의 반도체 디바이스(이하, 간략히 디바이스라고 기재함)의 전기적 검사가 실행되며, 이러한 검사를 실행하는 검사 장치로서 프로버가 이용되고 있다. 프로버는 웨이퍼와 대향하는 프로브 카드를 구비하고, 프로브 카드는 판상의 기부와, 기부에서 웨이퍼의 반도체 디바이스에 있어서의 각 전극과 대향하도록 배치되는 복수의 기둥 형상 접촉 단자인 콘택트 프로브(프로브 바늘)를 구비한다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
프로버에서는, 웨이퍼를 흡착 보지하는 스테이지를 이용하여 프로브 카드에 웨이퍼를 압압(押壓; 힘을 가해 누름)하는 것에 의해, 프로브 카드의 각 콘택트 프로브를 디바이스의 전극(전극 패드 및 땜납 범프를 포함함)과 접촉시키고, 각 콘택트 프로브로부터 각 전극에 접속된 디바이스의 전기 회로에 전기를 흘림으로써 해당 전기 회로의 도통 상태 등의 전기적 특성을 검사한다.
이러한 프로버(검사 장치)로서는, 웨이퍼를 흡착 보지하는 척과 프로브 카드 사이의 공간을 감압하는 것에 의해 웨이퍼에 형성되어 있는 디바이스의 전극과 프로브 카드의 콘택트 프로브를 접촉시키는 구조의 것이 알려져 있다(특허문헌 2 참조).
특허문헌 2의 검사 장치에서는, 도 14a에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 척 톱(100)에 탑재하여 흡착 보지하고, 척 톱(100)과 프로브 카드(101)의 사이를 통 형상의 신축 가능한 벨로우즈(102)로 둘러싸서 밀폐 공간(S)을 형성하고, 도 14b에 나타내는 바와 같이, 밀폐 공간(S)을 감압하여, 밀폐 공간(S)을 수축시키는 것에 의해, 웨이퍼(W)를 척 톱(100)과 함께 프로브 카드(101)로 끌어당겨서, 웨이퍼(W)를 프로브 카드(101)의 콘택트 프로브(104)에 접촉시키고, 소정량의 오버드라이브 분량만큼 추가로 웨이퍼(W)를 상승시킨다. 그리고, 웨이퍼(W)가 프로브 카드(101)에 접촉할 때까지 척 톱(100)이 얼라이너(103)에 의해 지지되지만, 웨이퍼(W)가 프로브 카드(101)에 접촉한 후에는, 도 14c에 나타내는 바와 같이, 얼라이너(103)를 척 톱(100)으로부터 이격시킨다.
일본 공개 특허 특개2009-204492호 공보 일본 공개 특허 특개2013-254812호 공보
그런데, 웨이퍼(W)는, 통상, 그 중심이 척 톱(100)의 중심과 일치하도록 척 톱(100)에 탑재되고, 프로브 카드(101)의 중심도 웨이퍼 중심과 일치하도록 배치된다. 그러나, 웨이퍼(W)에 있어서 검사 대상이 되는 복수의 디바이스가 해당 웨이퍼(W)의 중심으로부터 오프셋된 위치에 형성되면, 척 톱(100)의 중심으로부터 오프셋된 위치에 콘택트 프로브(104)의 무게 중심, 즉, 콘택트 프로브(104)로부터의 반력의 합력이 작용하고, 이에 의해 척 톱(100)에 모멘트가 생긴다. 이때, 얼라이너(103)가 척 톱(100)을 보지하고 있는 동안은 얼라이너(103)에 의해 척 톱(100)의 모멘트는 제거되지만, 얼라이너(103)가 척 톱(100)으로부터 이격하면, 척 톱(100)에 생긴 모멘트에 의해, 도 15에 나타내는 바와 같이, 척 톱(100)이 상하에 회전하여 기울어져, 콘택트 평행도가 악화되어 버린다.
그 결과, 콘택트 프로브(104)에는 부분적으로 과도한 오버드라이브가 발생한다. 과도한 오버드라이브가 가해진 콘택트 프로브(104)는, 스프링 정수가 빨리 저하한다(내구성 저하에 의해 수명이 짧아짐). 스프링 정수가 저하하면, 동일 감압 설정에서도 오버드라이브가 증가해 버려, 콘택트 프로브(104)의 바늘 자국이 길어지고, 전극 패드로부터 불거져 버리는 등, 콘택트 프로브(104)를 디바이스의 전극 패드에 대해서 적절히 접촉할 수 없어서, 검사가 적정하게 실행되지 않을 우려가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 콘택트 프로브의 과도한 오버드라이브를 억제하여 적정한 검사를 실행할 수 있는 검사 장치 및 콘택트 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 1 관점에 의하면, 감압 상태로 기판에 복수의 콘택트 프로브를 접촉시켜 상기 기판 상의 디바이스의 전기 특성을 검사하는 검사 장치로서, 기판을 보지하는 기판 보지 부재와, 상기 기판 보지 부재에 보지된 상기 기판에 대향해서 마련되며, 상기 기판의 대향면에 복수의 콘택트 프로브를 갖는 프로브 카드와, 상기 프로브 카드의 상기 기판측과 반대의 면을 지지하는 지지 부재와, 상기 프로브 카드 및 상기 콘택트 프로브를 둘러싸고, 상기 기판이 상기 콘택트 프로브에 근접 또는 접촉했을 때에, 상기 지지 부재 및 상기 기판 보지 부재와 함께 밀폐 공간을 형성하는 벨로우즈와, 상기 밀폐 공간을 감압하여 감압 공간을 형성하기 위한 배기 경로와, 상기 지지 부재와 상기 기판 보지 부재 사이에 마련되며, 상기 기판과 상기 복수의 콘택트 프로브 사이에 소정의 콘택트가 형성되었을 때에, 상기 기판 보지 부재의 상하 방향의 경사를 규제하는 경사 규제 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 검사 장치가 제공된다.
상기 경사 규제 기구는, 상기 벨로우즈의 외측에 마련된 메커니컬 스토퍼를 갖는 것으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 메커니컬 스토퍼는, 기단부가 상하 운동 가능하게 보지되며 선단부가 상기 기판 보지 부재측에 위치하여 상기 기판 보지 부재의 상하 운동에 추종해서 상하 운동하는 로드와, 상기 기판과 상기 복수의 콘택트 프로브 사이에 소정의 콘택트가 형성되었을 때에, 상기 로드의 상방으로의 이동을 로크하는 로크 기구를 갖고, 상기 메커니컬 스토퍼는 상기 벨로우즈의 주위에 3개 이상 마련되어 있는 것이 바람직하다.
상기 기판 보지 부재에 상기 기판이 보지된 후, 상기 기판 보지 부재를 상승시키는 것에 의해, 상기 밀폐 공간을 형성할 수 있다.
상기 벨로우즈의 주위에, 상기 기판 보지 부재를 눌러 내리는 압압력을 미치는 압압력 부여 수단을 추가로 구비해도 좋다. 상기 압압력 부여 수단으로서는, 상기 벨로우즈의 주위에 마련되며, 내부가 밀봉 공간이 되는 복수의 보조 벨로우즈를 갖고, 상기 밀봉 공간에 가스가 공급되는 것에 의해 상기 밀봉 공간이 가압되며, 그 가압력에 의해 상기 기판 보지 부재를 눌러 내리는 압압력을 미치는 것을 이용할 수 있다.
본 발명의 제 2 관점에 의하면, 기판을 보지하는 기판 보지 부재와, 상기 기판 보지 부재에 보지된 상기 기판에 대향해서 마련되며, 상기 기판의 대향면에 복수의 콘택트 프로브를 갖는 프로브 카드를 갖는 검사 장치를 이용하여, 감압 상태로 상기 기판에 복수의 콘택트 프로브를 접촉시키는 콘택트 방법으로서, 상기 기판 보지 부재에 상기 프로브 카드의 하방 위치에서, 상기 기판 보지 부재가 상기 기판을 수취하고, 얼라이너에 의해 상기 기판이 상기 프로브 카드에 정면으로 마주하도록 상기 기판 보지 부재를 위치 조절하는 공정과, 얼라이너에 의해 상기 기판 보지 부재를 상기 기판이 상기 콘택트 프로브와 근접 또는 접촉하는 위치까지 상승시키고, 벨로우즈에 의해 상기 프로브 카드와 상기 콘택트 프로브와 상기 기판을 포함한 영역에 밀폐 공간을 형성하는 공정과, 상기 밀폐 공간이 형성된 상태에서, 얼라이너에 의해 상기 기판 보지 부재를, 상기 기판과 상기 콘택트 프로브가 소정의 콘택트를 형성하는 위치까지 상승시키는 공정과, 상기 밀폐 공간을 감압하는 공정과, 경사 규제 기구에 의해 상기 기판 보지 부재의 경사를 규제하는 공정과, 얼라이너를 상기 기판 보지 부재로부터 퇴피시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 콘택트 방법이 제공된다.
상기 제 2 관점에 있어서, 상기 경사 규제 기구는, 상기 벨로우즈의 외측에 마련된 메커니컬 스토퍼를 갖는 것으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 메커니컬 스토퍼는, 기단부가 상하 운동 가능하게 보지되며 선단부가 상기 기판 보지 부재측에 위치하여 상기 기판 보지 부재의 상하 운동에 추종해서 상하 운동하는 로드와, 상기 기판에 형성된 복수의 디바이스의 전극과 상기 복수의 콘택트 프로브 사이에 소정의 콘택트가 형성되었을 때에, 상기 로드의 상방으로의 이동을 로크하는 로크 기구를 갖고, 상기 메커니컬 스토퍼는 상기 벨로우즈의 주위에 3개 이상 마련되어 있으며, 상기 로드는, 상기 경사를 규제하는 공정 전에는 언로크 상태에서 상기 기판 보지 부재에 추종하여 상승하고, 상기 경사를 규제하는 공정 시에는, 상기 로크 기구에 의해 상방으로의 이동이 로크되는 것이 바람직하다.
상기 경사를 규제하는 공정은 상기 밀폐 공간을 감압하는 공정 후에 실행되는 것이 바람직하다. 상기 경사를 규제하는 공정 후, 상기 밀폐 공간의 압력이 상기 기판 보지 부재를 보지할 수 있는 값이 되도록 감압을 조정하는 공정을 추가로 가져도 좋다.
상기 기판과 상기 콘택트 프로브가 소정의 콘택트를 형성하는 위치는, 상기 기판과 상기 콘택트 프로브가 접촉한 후, 상기 콘택트 프로브에 소정량의 오버드라이브가 생기는 위치인 것이 바람직하다.
상기 기판과 상기 콘택트 프로브에 콘택트가 형성된 후, 상기 기판 보지 부재를 하강시킬 때에, 압압력 부여 수단에 의해 상기 기판 보지 부재를 눌러 내리는 압압력을 미쳐도 좋다. 이 경우에, 상기 압압력 부여 수단은, 상기 벨로우즈의 주위에 마련되며, 내부가 밀봉 공간이 되는 복수의 보조 벨로우즈를 갖고, 상기 밀봉 공간에 가스가 공급되는 것에 의해 상기 밀봉 공간이 가압되며, 그 가압력에 의해 상기 기판 보지 부재를 눌러 내리는 압압력을 미치도록 해도 좋다.
본 발명에 의하면, 기판과 콘택트 프로브 사이에 소정의 콘택트를 형성한 후, 경사 규제 기구에 의해 기판 보지 부재의 경사를 규제하므로, 기판과 콘택트 프로브의 콘택트 영역을 감압 상태로 하여 기판 보지부를 흡착한 상태에서 검사를 실행할 때에, 프로브의 무게 중심의 오프셋에 의한 기판 보지 부재의 경사가 방지되어, 콘택트 프로브의 과도한 오버드라이브를 억제하고 적정한 검사를 실행할 수 있다.
도 1은 검사 시스템의 일 예의 구성을 개략적으로 나타내는 수평 단면도이다.
도 2는 도 1의 검사 시스템의 종단면도이다.
도 3은 제 1 실시형태에 따른 검사 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV선에 의한 단면도이다.
도 5는 제 1 실시형태에 따른 검사 장치의 동작의 일 예를 나타내는 플로차트이다.
도 6은 단계 1일 때의 검사 장치의 상태를 나타내는 개략도이다.
도 7은 단계 3일 때의 검사 장치의 상태를 나타내는 개략도이다.
도 8은 단계 9일 때의 검사 장치의 상태를 나타내는 개략도이다.
도 9는 종래의 검사 장치에서 척 톱이 경사지는 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 메커니컬 스토퍼에 의해 척 톱의 경사를 규제하는 메커니즘을 나타내는 도면이다.
도 11은 제 2 실시형태에 따른 검사 장치를 나타내는 단면도이다.
도 12는 도 11의 XII-XII선에 의한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 검사 장치의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 14a는 종래의 검사 장치에 있어서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 14b는 종래의 검사 장치에 있어서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 14c는 종래의 검사 장치에 있어서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 종래의 검사 장치에 있어서, 척 톱이 흡착되었을 때에 척 톱이 경사진 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
<검사 시스템>
우선, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 검사 장치를 포함한 검사 시스템의 전체 구성의 일 예에 대해 설명한다.
도 1은 검사 시스템의 일 예의 구성을 개략적으로 나타내는 수평 단면도이며, 도 2는 도 1의 검사 시스템의 종단면도이다.
도 1 및 도 2에 있어서, 검사 시스템(10)은 하우징(11)을 갖고, 하우징(11) 내에는, 웨이퍼(W)의 반도체 디바이스의 전기적 특성의 검사를 실행하는 검사 영역(12)과, 검사 영역(12)에 대한 웨이퍼(W) 등의 반출입을 실행하는 반입출 영역(13)과, 검사 영역(12) 및 반입출 영역(13)의 사이에 마련된 반송 영역(14)를 갖는다.
검사 영역(12)은 X 방향을 따라서 복수(본 예에서는 6개)의 검사실(12a)을 가지고 있으며, 각 검사실(12a)에는 본 실시형태의 검사 장치(30)가 다단(도 2에서는 3단)으로 배치되어 있다. 각 검사 장치(30)는 검사용 인터페이스로서의 테스터를 포함한 상부 구조(15)를 가지고 있으며, 상부 구조(15)의 하부에는 원판 형상의 프로브 카드(18)가 장착된다. 또한, 각 검사 장치(30)는, 상부 구조(15)에 장착된 프로브 카드(18)에 대응하도록, 웨이퍼(W)를 탑재하고 흡착하는 원판 형상 부재로 이루어지는 척 톱(20)이 배치된다. 척 톱(20)은 얼라이너(21)의 승강부(21a)에 지지되며, 얼라이너(21)는 척 톱(20)을 상하 좌우(XYZ 방향)로 이동시킨다. 이에 의해, 척 톱(20)에 탑재된 웨이퍼(W)를 프로브 카드(18)에 정면으로 마주하도록 위치 결정한다. 얼라이너(21)는 같은 단의 6개의 검사 장치(30)에 공통으로 마련되어 있으며, X 방향을 따라서 이동 가능하게 되어 있다.
반입출 영역(13)은 복수의 포트로 구획되며, 복수의 웨이퍼(W)를 수용하는 용기, 예컨대, 풉(FOUP)(17)을 수용하는 웨이퍼 반입출 포트(16a), 프로브 카드(18)가 반입되며 또한 반출되는 로더(41)를 수용하는 로더 포트(16b), 검사 시스템(10)의 각 구성요소의 동작을 제어하는 제어부(42)를 수용하는 제어부 수용 포트(16c)를 갖는다.
반송 영역(14)에는 이동 가능한 반송 로봇(19)이 배치된다. 반송 로봇(19)은, 반입출 영역(13)의 웨이퍼 반입출 포트(16a)로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 각 검사 장치(30)의 척 톱(20)으로 반송하며, 또한, 디바이스의 전기적 특성의 검사가 종료된 웨이퍼(W)를 대응하는 검사 장치(30)의 척 톱(20)으로부터 웨이퍼 반입출 포트(16a)로 반송한다. 나아가, 반송 로봇(19)은 각 검사 장치(30)로부터 메인터넌스를 필요로 하는 프로브 카드(18)를 로더 포트(16b)의 로더(41)로 반송하며, 또한, 신규나 메인터넌스 완료의 프로브 카드(18)를 로더 포트(16b)의 로더(41)으로부터 각 검사 장치(30)로 반송한다.
제어부(42)는 검사 시스템(10)을 구성하는 각 구성부, 예컨대, 각 검사 장치(30)의 각 부(部)나 반송 로봇(19), 얼라이너(21) 등을 제어하는, CPU(컴퓨터)를 갖는 주 제어부와, 입력 장치(키보드, 마우스 등), 출력 장치(프린터 등), 표시 장치(디스플레이 등), 기억 장치(기억 매체)를 가지고 있다. 제어부(42)의 주 제어부는, 예컨대, 기억 장치에 내장된 기억 매체, 또는 기억 장치에 세트된 기억 매체에 기억된 처리 레시피에 기초하여, 검사 시스템(10)에 소정의 동작을 실행시킨다.
<검사 장치의 제 1 실시형태>
다음에, 검사 장치의 제 1 실시형태인 검사 장치(30)에 대해 상세하게 설명한다.
도 3은 검사 장치(30)를 나타내는 단면도이며, 도 4는 도 3의 IV-IV선에 의한 단면도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 검사 장치(30)는 테스터(50)를 일체적으로 통합하고 있다. 테스터(50)는 하단부의 머더보드(22)와, 머더보드(22)에 수직 자세로 끼워 넣어지는 복수의 검사 회로 보드(도시 생략)를 가지고 있다.
머더보드(22)의 하방에는 환상으로 후판 형상을 이루는 포고 프레임(23)이 배치되며, 포고 프레임(23)의 하부에 프로브 카드(18)가 장착된다. 즉, 포고 프레임(23)은 프로브 카드(18)의 지지 부재로서 기능한다. 포고 프레임(23)의 중앙부에는 포고 블록(24)이 마련되어 있으며, 포고 블록(24)의 상면 및 하면에는, 프로브 카드(18)와 머더보드(22)를 전기적으로 접속하는 다수의 포고 핀(25)이 마련되어 있다. 머더보드(22)를 포함한 테스터(50), 포고 프레임(23) 및 포고 블록(24)에 의해 상술한 상부 구조(15)가 구성된다.
포고 블록(24)의 상부에는 플랜지부(24a)가 형성되어 있으며, 이 플랜지부(24a)가 포고 프레임(23)의 상면에 맞물려 있다. 또한, 포고 프레임(23)의 상면에는, 머더보드(22)의 하면과 밀착하는 환상의 시일 부재(26)가 마련되어 있으며, 포고 프레임(23)의 하면에는, 프로브 카드(18)와 밀착하는 환상의 시일 부재(27)가 마련되어 있다. 또한, 머더보드(22)와 포고 프레임(23) 사이의 외주 부분에는 스페이서(22a)가 마련되어 있다.
포고 프레임(23)의 내부에는, 일단이 진공 펌프로 이루어지는 제 1 베큠 기구(31)로부터 연장되는 배관에 접속되며, 타단이 분기되어, 그 한쪽이 머더보드(22)와 포고 프레임(23) 사이의 시일 부재(26)에 둘러싸인 공간(23a)에 접속되고, 다른 쪽이 포고 프레임(23)과 프로브 카드 사이의 시일 부재(27)에 둘러싸인 공간(23b)에 접속된 배기 경로(28)를 가지고 있다. 그리고, 제 1 베큠 기구(31)에 의해 진공 흡인하는 것에 의해, 공간(23a, 23b)이 감압되어, 포고 프레임(23)이 시일 부재(26)를 거쳐서 진공 흡착되며, 프로브 카드(18)가 시일 부재(27)를 거쳐서 진공 흡착된다.
프로브 카드(18)는, 그 하면에, 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 디바이스의 전극에 접촉하는 다수의 콘택트 프로브(18a)를 가지고 있다.
프로브 카드(18)의 하방에는 프로브 카드(18)와 대향하도록 척 톱(20)이 배치되며, 척 톱(20)에는 웨이퍼(W)가 흡착 보지된다. 척 톱(20)은, 상술한 바와 같이, 얼라이너(21)의 승강부(21a)에 지지되며, 얼라이너(21)에 의해 상하 좌우(XYZ 방향)로 이동된다. 이에 의해, 척 톱(20)에 탑재된 웨이퍼(W)를 프로브 카드(18)에 정면으로 마주하도록 위치 결정한다.
얼라이너(21)의 승강부(21a)에는, 척 톱(20)과 대향하도록 하이트 센서(39)가 배치되며, 하이트 센서(39)는 승강부(21a)와 척 톱(20) 사이의 거리(높이)를 계측한다. 또한, 승강부(21a)가 척 톱(20)에 도달한 후에는, 승강부(21a)를 구동하는 모터의 인코더 등을 이용하여 승강부의 이동 거리를 계측한다.
포고 프레임(23)의 하면에는, 프로브 카드(18) 및 콘택트 프로브(18a)를 둘러싸도록 척 톱(20)을 향해서 수하하는 원통형 주름 상자 부재인 벨로우즈(32)가 마련되어 있다. 벨로우즈(32)는 상하 방향으로 신축 가능하고, 그 상단은 원환 형상을 이루는 상부 지지 부재(32a)를 거쳐서 포고 프레임(23)의 하면에 장착되어 있다. 상부 지지 부재(32a)와 포고 프레임(23) 사이는 기밀하게 시일되어 있다. 벨로우즈(32)의 하단에는 원환 형상을 이루는 하부 지지 부재(32b)가 장착되어 있다. 척 톱(20)의 상면의 하부 지지 부재(32b)에 대응하는 위치에는 링 형상을 이루는 2개의 시일 부재(33)가 마련되어 있다. 그리고, 얼라이너(21)에 의해 척 톱(20)이 상승되어 시일 부재(33)에 맞닿는 것에 의해, 벨로우즈(32)와 포고 프레임(23)과 척 톱(20)에 의해 규정된, 웨이퍼(W)와 콘택트 프로브(18a)를 포함한 영역에, 밀폐 공간(S)이 형성된다. 시일 부재(33)으로서는, 시일성이 높은 립 시일을 이용해도 좋다.
포고 프레임(23)의 내부에는, 일단이 진공 펌프로 이루어지는 제 2 베큠 기구(35)로부터 연장되는 배관에 접속되며, 타단이 밀폐 공간(S)에 접속되는 배기 경로(34)가 형성되어 있다. 그리고, 얼라이너(21)에 의해 척 톱(20)을 상승시켜서, 포고 프레임(23)의 하면에 장착된 프로브 카드(18)의 콘택트 프로브(18a)가 척 톱(20)에 흡착 보지된 웨이퍼(W)에 형성된 디바이스의 전극에 근접 또는 접촉했을 때에, 벨로우즈(32)에 의해 밀폐 공간(S)이 형성되고, 그 때에, 제 2 베큠 기구(35)에 의해 진공 흡인하는 것에 의해 밀폐 공간(S)이 감압되어, 콘택트 프로브(18a)가 디바이스의 전극에 접촉하고 오버드라이브된 상태로 척 톱(20)이 포고 프레임(23)에 흡착된다. 이 상태에서, 테스터(50)로부터 프로브 카드(18)의 콘택트 프로브(18a)를 거쳐서 웨이퍼(W)에 형성된 디바이스에 전기적 신호를 보내는 것에 의해, 디바이스의 전기 특성(도통 상태 등)의 검사가 실행된다.
척 톱(20)이 포고 프레임(23)에 흡착된 상태가 되었을 때에는, 얼라이너(21)는 하방으로 퇴피되고, X 방향으로 이동하여, 같은 단의 다른 검사 장치(30)의 척 톱(20)에 대한 웨이퍼(W)의 수수에 이용된다.
포고 프레임(23)의 상부 지지 부재(32a)의 외주 영역에는, 복수의 메커니컬 스토퍼(36)가 마련되어 있다. 본 예에서는 도 4에 나타내는 바와 같이 메커니컬 스토퍼(36)는 5개 마련되어 있다. 다만, 메커니컬 스토퍼(36)의 수는 5개에 한정되지 않고 3개 이상이면 좋다. 또한, 도 4에서, 콘택트 프로브(18a)는 웨이퍼(W)에 형성된 각 디바이스 단위의 프로브군으로서 도시되어 있다.
메커니컬 스토퍼(36)는, 언로크 상태에서 상하 운동 가능한 로드(37)와, 에어가 공급되는 것에 의해 로드(37)의 상승을 저지하도록 로크하는 로크 기구(38)를 가지고 있다. 로드(37)의 하단은 벨로우즈(32)의 하부 지지 부재(32b)의 상면에 맞닿아 있다. 또한, 하부 지지 부재(32b)를 작게 해서 로드(37)의 하단을 척 톱에 직접 맞닿도록 해도 좋다.
메커니컬 스토퍼(36)는, 로크되어 있지 않을 때는, 로드(37)가 척 톱(20)의 상하 운동에 추종하여 상하 운동하지만, 척 톱(20)이, 웨이퍼(W)와 콘택트 프로브(18a)가 소정의 콘택트를 형성하는 높이에 이르렀을 때, 바람직하게는 밀폐 공간(S)의 감압이 개시된 후에, 로크 기구(38)에 에어가 공급되고, 로크 기구(38)가 로드(37)를 로크하여, 로드(37)의 상방으로의 이동이 저지된다. 또한, 「웨이퍼(W)와 콘택트 프로브(18a)가 소정의 콘택트를 형성한다」란, 바람직하게는, 웨이퍼(W)와 콘택트 프로브(18a)가 접촉한 후, 콘택트 프로브(18a)에 소정량의 오버드라이브가 생기는 상태이다.
이와 같이 메커니컬 스토퍼(36)가 로크되는 것에 의해, 복수의 디바이스가 오프셋되어 형성된 웨이퍼(W)와 콘택트 프로브(18a)가 소정의 콘택트를 형성했을 때에, 콘택트 프로브(18a)의 무게 중심(콘택트 프로브(18a)로부터의 반력의 합력이 생기는 위치)의 오프셋에 의해 척 톱(20)에 모멘트가 생겨도, 메커니컬 스토퍼(36)에 의해 척 톱(20)의 상하 방향의 회전에 의한 경사가 규제되어, 척 톱(20)을 수평으로 유지할 수 있다. 즉, 메커니컬 스토퍼(36)는 척 톱(20)의 경사를 규제하는 경사 규제 기구로서 기능한다. 또한, 제어부(42)는, 얼라이너(21)의 승강부(21a)의 이동 거리가 소정 값이 된 것을 인식한 시점에, 에어 공급 지령을 발하고, 그 지령에 기초하여 로크 기구(38)에 에어가 공급되어, 로드(37)가 로크된다.
<검사 장치의 동작>
다음에, 이상과 같이 구성된 검사 장치(30)의 동작의 일 예에 대해서, 도 5의 플로차트에 기초하여 설명한다.
우선, 프로브 카드(18)의 하방 위치에서, 척 톱(20)이 반송 로봇(19)으로부터 웨이퍼(W)를 수취하고, 얼라이너(21)가 척 톱(20)을 이동시켜, 도 6에 나타내는 바와 같이 척 톱(20)에 탑재된 웨이퍼(W)를 프로브 카드(18)에 정면으로 마주하도록 척 톱(20)을 위치 조절한다(단계 1).
그 후, 얼라이너(21)의 승강부(21a)에 의해 척 톱(20)을 상승시킨다(단계 2). 그리고, 웨이퍼(W)가 프로브 카드(18)의 콘택트 프로브(18a)에 근접 또는 접촉한 상태에서 얼라이너(21)의 승강부(21a)에 의한 척 톱(20)의 상승을 정지하고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 벨로우즈(32)의 하부 지지 부재(32b)와 시일 부재(33)를 밀착시켜 밀폐 공간(S)을 형성한다(단계 3). 나아가, 얼라이너(21)의 승강부(21a)에 의해 척 톱(20)을, 웨이퍼(W)와 콘택트 프로브(18a)가 소정의 콘택트를 형성하는 위치, 바람직하게는 콘택트 프로브(18a)가 소정량의 오버드라이브하는 오버드라이브 위치까지 상승시킨다(단계 4). 그 후, 밀폐 공간(S)을 감압한다(단계 5). 이때의 밀폐 공간(S)의 압력은 오버드라이브를 유지할 수 있는 값(계산값)으로 유지된다.
그 후, 메커니컬 스토퍼(36)의 로크 기구(38)에 에어를 공급하고, 로드(37)를 로크하여, 로드(37)의 상승을 규제한다(단계 6).
그리고, 밀폐 공간(S)의 압력이, 척 톱(20)을 보지할 수 있는 값이 되도록 추가로 감압하고(단계 7), 얼라이너(21)의 승강부(21a)를 정지시킨다(단계 8). 그 후, 도 8에 나타내는 바와 같이, 승강부(21a)를 하강시킨다(단계 9).
이때, 밀폐 공간(S)이 척 톱(20)을 보지할 수 있는 정도로 감압되어 있으므로, 척 톱(20)은 포고 프레임(23)에 흡착된 상태가 유지되며, 테스터(50)로부터 프로브 카드(18)의 콘택트 프로브(18a)를 거쳐서 웨이퍼(W)에 형성된 디바이스에 전기적 신호를 보내는 것에 의해, 디바이스의 전기 특성(도통 상태 등)의 검사가 실행된다.
이 상태에서는, 얼라이너(21)는 프리가 되고, 같은 단의 다른 검사 장치(30)로 이동하여, 웨이퍼 반송 동작에 제공된다. 이와 같이, 하나의 검사 장치(30)로 전기 특성의 검사가 실행되고 있을 때, 얼라이너(21)는 다른 검사 장치(30)에서의 웨이퍼(W)의 반송을 실행할 수 있으므로, 하나의 얼라이너(21)로 복수의 검사 장치(30)에 대해서 효율적으로 웨이퍼(W)의 검사를 실행할 수 있다.
그런데, 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 디바이스가 웨이퍼(W)의 중심으로부터 오프셋된 위치에 형성되면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 척 톱(20) 및 프로브 카드(18)의 중심(O)로부터 오프셋된 위치에 콘택트 프로브(18a)의 무게 중심(G), 즉, 복수의 콘택트 프로브(18a)로부터의 반력의 합력이 작용하고, 이에 의해 척 톱(20)에 모멘트가 생긴다. 이 상태에서 얼라이너(21)의 승강부(21a)를 하강시키면, 종래는, 도시하는 바와 같이, 이러한 모멘트에 의해 척 톱(20)의 상하의 회전이 생겨 기울어져, 콘택트 평행도가 악화되어, 콘택트 프로브(18a)에는 부분적으로 과도한 오버드라이브가 발생한다.
그래서, 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 척 톱(20)을 오버드라이브 위치까지 상승시키고, 밀폐 공간(S)을 감압한 후, 메커니컬 스토퍼(36)의 로크 기구(38)를 온(on) 하여, 선단이 척 톱(20)의 상면의 하부 지지 부재(32b)에 접촉한 상태의 로드(37)를 로크하여, 로드(37)가 상승하지 않게 한다. 이에 의해, 도 10에 나타내는 바와 같이, 얼라이너(21)의 승강부(21a)가 하강하여 척 톱(20)에 모멘트가 생겨도, 메커니컬 스토퍼(36)의 로드(37)에 의해 척 톱(20)이 걸림 고정되고, 척 톱(20)의 상하의 경사가 규제되어, 콘택트 평행도를 양호하게 유지할 수 있다.
그 결과, 콘택트 프로브(18a)의 과도한 오버드라이브가 억제되어, 콘택트 프로브(18a)의 수명이 짧아지는 것이 방지된다. 이에 의해, 콘택트 프로브(18a)가 디바이스의 전극에 대해서 부적절하게 접촉하는 것이 방지되어, 검사를 적정하게 실행할 수 있다.
또한, 메커니컬 스토퍼(36)를 로크하는 타이밍은 밀폐 공간(S)을 감압하기 전이라도 좋지만, 밀폐 공간(S)을 감압했을 때에 프로브 카드(18)와 척 톱(20)의 위치 관계가 변화하는 경우가 있으므로, 감압 후가 바람직하다.
<검사 장치의 제 2 실시형태>
다음에, 검사 장치의 제 2 실시형태에 대해 설명한다.
도 11은 제 2 실시형태에 따른 검사 장치를 나타내는 단면도이며, 도 12는 도 11의 XII-XII선에 의한 단면도이다.
본 실시형태에 따른 검사 장치(30')는, 제 1 실시형태의 검사 장치(30)에, 보조 벨로우즈(45) 및 가압 기구(47) 등을 부가한 것으로서, 다른 구성은 검사 장치(30)와 마찬가지이므로, 양자의 공통 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이, 벨로우즈(32)의 주위에는, 복수의 메커니컬 스토퍼(36) 외에 복수의 보조 벨로우즈(45)가 마련되어 있다. 본 예에서는 보조 벨로우즈(45)는 3개 마련되어 있지만, 이에 한정하지 않고, 2개 이상이면 좋다.
보조 벨로우즈(45)는 상하 방향으로 신축 가능하며, 그 상단은, 포고 프레임(23)의 하면에, 원판 형상을 이루는 상부 지지 부재(46)를 거쳐서 장착되어 있다. 상부 지지 부재(46)와 포고 프레임(23) 사이는 기밀하게 시일되어 있다. 보조 벨로우즈(45)의 하단은 벨로우즈(32)의 하부 지지 부재(32b)에 장착되어 있으며, 보조 벨로우즈(45)의 내부는 밀봉 공간(P)이 된다.
포고 프레임(23)의 내부에는, 일단이 가압 유닛(47)으로부터 연장되는 배관에 접속되고 타단이 상부 지지 부재(46)를 거쳐서 보조 벨로우즈(45)의 내부의 밀봉 공간(P)에 접속된 가스 유로(48)가 형성되어 있으며, 가압 유닛(47)으로부터 가스 유로(48)를 거쳐서 밀봉 공간(P)에 가스가 공급되는 것에 의해, 밀봉 공간(P)이 가압된다. 이 가압력에 의해, 보조 벨로우즈(45)는 하부 지지 부재(32b)를 거쳐서 척 톱(20)에 대해, 하방으로 눌러 내리는 압압력을 미친다.
이러한 압압력은, 벨로우즈(32)에 둘러싸인 밀폐 공간(S)이 감압되어 수축한 상태로부터, 척 톱(20)을 하강시킬 때에 유효하게 작용시킬 수 있다. 즉, 밀폐 공간(S)은 용적이 크기 때문에, 감압한 상태로부터 밀폐 공간(S)에 가스를 도입하여 척 톱(20)을 하강시킬 경우에 장시간이 걸려 버리지만, 보조 벨로우즈(45)의 밀봉 공간(P)을 가압하는 것에 의해, 척 톱(20)에 압압력을 가하여 척 톱(20)의 하강을 촉진할 수 있어서, 검사 후의 웨이퍼(W)의 반송 시간을 단축할 수 있다. 압압력을 가하는 수단으로서는, 보조 벨로우즈에 한정하지 않고, 예컨대, 스프링을 이용할 수도 있다.
<다른 적용>
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 일 없이, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형 가능하다.
예컨대, 상기 실시형태에서는, 복수의 검사 장치를 갖는 검사 시스템에 본 발명을 적용한 경우에 대해 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 검사 장치 단체에 본 발명을 적용해도 좋다. 예컨대, 도 13에 나타내는 바와 같이, 테스터(50), 포고 프레임(23), 포고 블록(24), 프로브 카드(18), 벨로우즈(32), 메커니컬 스토퍼(36), 척 톱(20) 및 얼라이너(21)를, 하우징(61) 내에 수용한 구성의 검사 장치(60)라도 좋다.
또한, 도 5에 나타낸 순서는 예시에 지나지 않고, 감압 개시의 타이밍 등이 상이해도 좋다.
나아가, 상기 실시형태에서는, 프로브 카드의 콘택트 프로브와 웨이퍼에 형성된 디바이스와의 사이에 소정의 콘택트가 형성되었을 때에 척 톱의 상하의 경사를 규제하는 경사 규제 기구로서, 상하 운동하는 로드를 로크하는 메커니컬 스토퍼를 마련한 예를 나타냈지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
10: 검사 시스템, 18: 프로브 카드, 18a: 콘택트 프로브, 20: 척 톱, 21: 얼라이너, 21a: 승강부, 22: 머더보드, 23: 포고 프레임, 24: 포고 블록, 32: 벨로우즈, 36: 메커니컬 스토퍼, 30, 30': 검사 장치, 31, 35: 베큠 기구, 42: 제어부, 45: 보조 벨로우즈, 47: 가압 유닛, P: 밀봉 공간, S: 밀폐 공간, W: 반도체 웨이퍼

Claims (14)

  1. 감압 상태로 기판에 복수의 콘택트 프로브를 접촉시켜 상기 기판 상의 디바이스의 전기 특성을 검사하는 검사 장치에 있어서,
    상기 기판을 보지하는 기판 보지 부재와,
    상기 기판 보지 부재에 보지된 상기 기판에 대향해서 마련되며, 상기 기판의 대향면에 복수의 콘택트 프로브를 갖는 프로브 카드와,
    상기 프로브 카드의 상기 기판측과 반대의 면을 지지하는 지지 부재와,
    상기 프로브 카드 및 상기 콘택트 프로브를 둘러싸고, 상기 기판이 상기 콘택트 프로브에 근접 또는 접촉했을 때에, 상기 지지 부재 및 상기 기판 보지 부재와 함께 밀폐 공간을 형성하는 벨로우즈와,
    상기 밀폐 공간을 감압하여 감압 공간을 형성하기 위한 배기 경로와,
    상기 지지 부재와 상기 기판 보지 부재 사이에 마련되며, 상기 기판과 상기 복수의 콘택트 프로브 사이에 소정의 콘택트가 형성되었을 때에, 상기 기판 보지 부재의 상하 방향의 경사를 규제하는 경사 규제 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는
    검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사 규제 기구는, 상기 벨로우즈의 외측에 마련된 메커니컬 스토퍼를 갖는 것을 특징으로 하는
    검사 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 메커니컬 스토퍼는, 기단부가 상하 운동 가능하게 보지되며 선단부가 상기 기판 보지 부재측에 위치하여 상기 기판 보지 부재의 상하 운동에 추종해서 상하 운동하는 로드와, 상기 기판과 상기 복수의 콘택트 프로브 사이에 소정의 콘택트가 형성되었을 때에, 상기 로드의 상방으로의 이동을 로크하는 로크 기구를 갖고, 상기 메커니컬 스토퍼는 상기 벨로우즈의 주위에 3개 이상 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    검사 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 보지 부재에 상기 기판이 보지된 후, 상기 기판 보지 부재가 상승되는 것에 의해, 상기 밀폐 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는
    검사 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벨로우즈의 주위에, 상기 기판 보지 부재를 눌러 내리는 압압력을 미치는 압압력 부여 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는
    검사 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 압압력 부여 수단은, 상기 벨로우즈의 주위에 마련되며, 내부가 밀봉 공간이 되는 복수의 보조 벨로우즈를 갖고, 상기 밀봉 공간에 가스가 공급되는 것에 의해 상기 밀봉 공간이 가압되며, 그 가압력에 의해 상기 기판 보지 부재를 눌러 내리는 압압력을 미치는 것을 특징으로 하는
    검사 장치.
  7. 기판을 보지하는 기판 보지 부재와, 상기 기판 보지 부재에 보지된 상기 기판에 대향해서 마련되며, 상기 기판의 대향면에 복수의 콘택트 프로브를 갖는 프로브 카드를 갖는 검사 장치를 이용하여, 감압 상태로 상기 기판에 복수의 콘택트 프로브를 접촉시키는 콘택트 방법에 있어서,
    상기 기판 보지 부재에 상기 프로브 카드의 하방 위치에서, 상기 기판 보지 부재가 상기 기판을 수취하고, 얼라이너에 의해 상기 기판이 상기 프로브 카드에 정면으로 마주하도록 상기 기판 보지 부재를 위치 조절하는 공정과,
    얼라이너에 의해 상기 기판 보지 부재를 상기 기판이 상기 콘택트 프로브와 근접 또는 접촉하는 위치까지 상승시키고, 벨로우즈에 의해 상기 프로브 카드와 상기 콘택트 프로브와 상기 기판을 포함한 영역에 밀폐 공간을 형성하는 공정과,
    상기 밀폐 공간이 형성된 상태에서, 얼라이너에 의해 상기 기판 보지 부재를, 상기 기판과 상기 콘택트 프로브가 소정의 콘택트를 형성하는 위치까지 상승시키는 공정과,
    상기 밀폐 공간을 감압하는 공정과,
    경사 규제 기구에 의해 상기 기판 보지 부재의 경사를 규제하는 공정과,
    얼라이너를 상기 기판 보지 부재로부터 퇴피시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는
    콘택트 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 경사 규제 기구는, 상기 벨로우즈의 외측에 마련된 메커니컬 스토퍼를 갖는 것을 특징으로 하는
    콘택트 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 메커니컬 스토퍼는, 기단부가 상하 운동 가능하게 보지되며 선단부가 상기 기판 보지 부재측에 위치하여 상기 기판 보지 부재의 상하 운동에 추종해서 상하 운동하는 로드와, 상기 기판에 형성된 복수의 디바이스의 전극과 상기 복수의 콘택트 프로브 사이에 소정의 콘택트가 형성되었을 때에, 상기 로드의 상방으로의 이동을 로크하는 로크 기구를 갖고, 상기 메커니컬 스토퍼는 상기 벨로우즈의 주위에 3개 이상 마련되어 있으며, 상기 로드는, 상기 경사를 규제하는 공정 전에는 언로크 상태에서 상기 기판 보지 부재에 추종하여 상승하고, 상기 경사를 규제하는 공정 시에는, 상기 로크 기구에 의해 상방으로의 이동이 로크되는 것을 특징으로 하는
    콘택트 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경사를 규제하는 공정은, 상기 밀폐 공간을 감압하는 공정 후에 실행되는 것을 특징으로 하는
    콘택트 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경사를 규제하는 공정 후, 상기 밀폐 공간의 압력이 상기 기판 보지 부재를 보지할 수 있는 값이 되도록 감압을 조정하는 공정을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는
    콘택트 방법.
  12. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 콘택트 프로브가 소정의 콘택트를 형성하는 위치는, 상기 기판과 상기 콘택트 프로브가 접촉한 후, 상기 콘택트 프로브에 소정량의 오버드라이브가 생기는 위치인 것을 특징으로 하는
    콘택트 방법.
  13. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 콘택트 프로브에 콘택트가 형성된 후, 상기 기판 보지 부재를 하강시킬 때에, 압압력 부여 수단에 의해 상기 기판 보지 부재를 눌러 내리는 압압력을 미치는 것을 특징으로 하는
    콘택트 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 압압력 부여 수단은, 상기 벨로우즈의 주위에 마련되며, 내부가 밀봉 공간이 되는 복수의 보조 벨로우즈를 갖고, 상기 밀봉 공간에 가스가 공급되는 것에 의해 상기 밀봉 공간이 가압되며, 그 가압력에 의해 상기 기판 보지 부재를 눌러 내리는 압압력을 미치는 것을 특징으로 하는
    콘택트 방법.
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