KR101025389B1

KR101025389B1 - 프로브 장치 및 프로브 방법

Info

Publication number: KR101025389B1
Application number: KR1020080064975A
Authority: KR
Inventors: 다이사쿠 아메미야; 히로시 아메미야
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2011-03-29
Also published as: JP2009060037A; TW200935535A; TWI453846B; KR20090024056A; JP5076750B2; CN101382580A; CN101382580B

Abstract

본 발명의 과제는, 프로브를 피검사체 전극 패드에 전기적으로 접촉시켜 상기 피검사체의 전기적 특성을 측정함에 있어서, 장치의 소형화를 도모할 수 있으며, 또한 테스트 헤드를 적절하게 프로브 본체에 장착시키는 것이다. 상기 과제를 해결 수단으로서, 테스트 헤드를 보지체에 의해 보지(保持)하고, 프로브 본체의 천장판으로부터 이격된 퇴피 위치로부터 수평 자세의 위치까지 회전시킨 후, 이 테스트 헤드를 프로브 본체에 마련된 승강 지지 기구에 인도하고, 이 승강 지지 기구에 의해 테스트 헤드를 하강시켜서, 프로브 본체에 테스트 헤드를 장착시킨다. 테스트 헤드의 회전중이나 하강중에 프로브 본체의 부재에 테스트 헤드가 간섭하지 않으므로, 테스트 헤드를 프로브 본체에 확실하게 장착할 수 있고, 그 때문에 테스트 헤드의 힌지 기구를 프로브 본체의 상면에 탑재할 수 있으며, 이에 따라 장치의 소형화를 도모할 수 있다.

Description

프로브 장치 및 프로브 방법{PROBE APPARATUS AND PROBING METHOD}

본 발명은 프로브를 피검사체의 전극 패드에 전기적으로 접촉시켜서 상기 피검사체의 전기적 특성을 측정하는 프로브 장치 및 프로브 방법에 관한 것이고, 특히 테스트 헤드의 구동 부분에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 집적회로 칩의 완성 후에 다양한 전기적 특성의 검사를 행하는 것에 의해, 개편화(個片化)하기 전의 상태에서 각각의 집적회로 칩의 양부가 판정된다. 이와 같은 검사는 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라 한다)를 탑재대에 탑재하고, 탑재대를 상승시켜서 웨이퍼 상의 집적회로 칩의 전극 패드와 프로브 가이드의 예를 들어 프로브 침을 접촉시키는 것에 의해 행해진다. 또한, 최근에는 집적회로가 완성되기 전의 단계에서, 지금까지 형성한 회로 부분의 양부를 판정하기 위해서 이러한 프로빙도 행하여지고 있다.

이러한 종류의 프로브 장치는, 탑재대를 수용하고, 그 천장판에 프르브 카드가 마련된 하우징으로 되어 있는 검사 장치 본체와, 그 검사 장치 본체의 상방 위치와 퇴피 위치 사이에서 수평한 회전축의 주위를 회동하는 테스트 헤드를 구비하고 있다. 테스트 헤드는, 검사 장치의 상측에 수평 자세로 위치하는 동시에, 프로 브 카드의 전극과 전기적으로 접촉하고, 프로브 카드를 거쳐서 기판의 피검사 칩(제조 도중의 칩도 포함한다)에 검사 신호를 부여하여 칩의 전기적 특성을 조사하기 위한 것이다.

그리고, 테스트 헤드를 회동시키기 위한 힌지 기구는, 장치 본체와는 별개로 마련되어서, 그 회전축의 중심은 프로브 카드의 상면보다도 낮은 위치에 위치하고 있다. 따라서, 테스트 헤드의 회전 반경이 비교적 길기 때문에, 프로브 카드의 상면 부근에 있어서의 테스트 헤드의 선단부의 이동 궤적은 대강 연직 방향을 따른다고 말할 수 있다. 그런데, 웨이퍼의 대구경화에 따라, 장치의 설치 스페이스의 협소화가 강하게 요청되고 있어서, 이 때문에 힌지 기구를 장치 본체에 탑재하는 것이 유리하다고 생각된다.

그러나, 이러한 레이아웃(layout)으로 하면, 힌지 기구와 테스트 헤드의 거리가 줄어들고, 더군다나 힌지 기구의 회전축보다도 프로브 카드의 상면 쪽이 낮아지므로, 도 8과 같이 테스트 헤드(100)의 회전 반경이 줄어들어 버리게 되어, 프로브 카드(101)의 상면 부근에 있어서, 테스트 헤드(100)의 선단부의 이동 궤적에 있어서의 수평 방향의 이동량이 커진다. 한편, 프로브 카드(101)는 장치 본체(102)의 상면의 원형의 개구부의 아래쪽에 고정되고 있어, 장치 본체(102)의 상면보다도 낮은 위치에 위치하고 있다. 이 때문에 테스트 헤드(100)의 선단부는, 상기 개구부 내로 들어가서 프로브 카드(101)와 접촉하지만, 테스트 헤드(100)를 힌지 기구(103)에 의해 회동했을 때에, 상기 개구부 내에서 테스트 헤드(100)의 선단부가 수평 방향으로 이동하면, 프로브 카드(101)의 보강 부재나 개구부의 주연부와 간섭하게 될 우려가 있다. 힌지 기구(103)에, 회동 기구에 더하여 승강 기구를 갖게 하고, 테스트 헤드(100)를 수평 위치까지 회동시켜, 그 후 하강시켰다 하여도, 테스트 헤드(100)가 회전 아암(104)에 의해 한쪽으로부터 지지되어 있으므로, 테스트 헤드(100)의 중량에 의해 회전 아암(104)이 휘어지고, 역시 보강 부재 등과의 간섭의 우려가 있고, 또 장치의 구조가 번잡화되어 비용 상승으로 이어져 버린다.

특허문헌 1에는, 장치 본체 상에 있어서 테스트 헤드를 수직하게 상승시켜, 그 장소에서 90° 회전시키는 것에 의해, 테스트 헤드의 회동 스페이스를 작게 하고, 테스트 헤드와 프로브 카드의 접촉 및 퍼포먼스 보드(performance board)의 교환을 행하는 기술이 기재되어 있다. 그러나, 테스트 헤드에 부착되어 있는 퍼포먼스 보드를 교환하기 위해서는, 작업자가 사다리 등을 이용하여 높은 곳에서 작업할 필요가 있어서, 유지 보수가 용이하게 수행될 수 없다는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 테스트 헤드를 회동시켜서 미리 정해진 위치에 탑재한 후, 지지 기구에 의해 테스트 헤드의 위치나 경사를 미세 조정하는 기술이 기재되어 있지만, 상기 과제를 해결할만한 것은 아니다.

[특허문헌 1] 일본 특허공개 평8-148534 호[단락(0016), 도 1, 도 2]

[특허문헌 2] 일본 특허공개 평9-22927 호[단락(0048)∼(0053)]

본 발명은 이러한 사정 하에서 행해진 것으로서, 그 목적은 테스트 헤드를 적절하게 장치 본체에 장착시키는 것이 가능한 프로브 장치 및 프로브 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 프로브 장치는, 다수의 피검사 칩이 배열된 기판을 이동 가능한 기판 탑재대에 탑재하고, 프로브 카드의 프로브에 상기 피검사 칩의 전극 패드를 접촉시켜서 피검사 칩의 검사를 행하는 프로브 장치에 있어서, 상기 기판 탑재대를 내부에 구비하고, 천장판부에 프로브 카드가 마련된 검사 장치 본체와, 상기 프로브 카드의 상면에 상기 프로브 카드의 상측으로부터 접근해서 전기적으로 접촉하여, 신호의 수신을 행하는 테스트 헤드와, 이 테스트 헤드를, 상기 프로브 카드의 상측에서 그 하면이 수평하게 되는 수평 위치와 상기 검사 장치 본체의 천장판으로부터 이격되어 있는 퇴피 위치와의 사이에서, 수평한 회전축의 둘레로 회동시키기 위한 회동 구동부와, 상기 회전축에 마련되고, 상기 테스트 헤드를 보지(保持)하기 위한 보지부와, 상기 검사 장치 본체에 마련되고, 상기 수평 위치에 있는 테스트 헤드를 상기 보지부로부터 수취하여 상기 테스트 헤드가 프로브 카드와 전기적으로 접촉하는 위치까지 하강시키는 동시에, 상기 테스트 헤드를 상기 수평 위치까지 상승시켜서 보지부에 주고받는 승강 지지 기구와, 상기 보지부에 테스트 헤드가 보지된 보지 상태와 보지가 해제된 해제 상태 중 하나를 설정하여, 상기 보지부로부터 상기 승강 지지 기구에 테스트 헤드를 주고받을 때에는 해제 상태로 하고, 상기 승강 지지 기구로부터 상기 보지부에 테스트 헤드를 주고 받을 때에는 보지 상태로 하기 위한 보지/해제 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 회동 구동부는 상기 검사 장치 본체에 마련되고, 상기 회전축의 중심은, 상기 테스트 헤드가 프로브 카드에 전기적으로 접촉시켰을 때에, 상기 테스트 헤드의 하면보다도 높은 위치에 설정되는 것이 바람직하다.

상기 보지부와 테스트 헤드 사이에는, 테스트 헤드를 상하 방향으로 안내하는 안내 기구가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 보지/해제 수단은, 테스트 헤드가 프로브 카드에 전기적으로 접촉하고 있는 위치에 배치되어 있을 때에는 상기 테스트 헤드를 상기 보지부에 보지시킨 상태로 되도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 프로브 방법은, 이동 가능한 기판 탑재대가 내부에 마련되고, 천장판부에 프로브 카드가 마련된 검사 장치 본체를 구비하고, 다수의 피검사 칩이 배열된 기판을 상기 기판 탑재대에 탑재하고, 상기 프로브 카드의 프로브에 상기 피검사 칩의 전극 패드를 접촉시켜서 피검사 칩의 검사를 행하는 프로브 방법에 있어서, 테스트 헤드를, 수평한 회전축에 마련된 보지부에 보지시켜서 상기 회전축의 둘레로 회동시키는 것에 의해, 상기 검사 장치 본체의 천장판으로부터 이격된 퇴피 위치부터, 상기 프로브 카드의 상측에서 그 하면이 수평하게 되는 수평 위치까지 회동시키는 공정과, 상기 수평 위치에 있는 테스트 헤드를, 상기 검사 장치 본체에 마련된 승강 지지 기구에 지지시키는 공정과, 이어서 상기 보지부에 의한 테스트 헤드의 보지를 해제하고, 상기 테스트 헤드가 프로브 카드와 전기적으로 접촉하는 위치까지 상기 승강 지지 기구에 의해 테스트 헤드를 하강시키는 공정과, 그 후, 기판을 프로브 카드의 프로브에 접촉시켜서 상기 기판의 피검사 칩의 검사를 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 승강 지지 기구에 의해 테스트 헤드를 하강시키는 공정은, 상기 보지부와 테스트 헤드의 사이에 마련된 안내 기구에 의해 안내되면서 행해지는 것이 바람직하다.

테스트 헤드를 프로브 카드와 전기적으로 접촉하는 위치까지 상기 승강 지지 기구에 의해 하강시키는 공정 후에, 상기 테스트 헤드를 상기 보지부에 보지하는 공정을 행하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 프로브를 피검사체의 전극 패드에 전기적으로 접촉시켜서 상기 피검사체의 전기적 특성을 측정함에 있어서, 테스트 헤드를 검사 장치 본체의 천장판으로부터 이격된 퇴피 위치로부터 수평 자세의 위치까지 회전시킨 후, 검사 장치 본체에 마련된 승강 지지 기구에 의해 테스트 헤드를 하강시키기 때문에, 테스트 헤드의 회전 반경이 작아져도, 상기 테스트 헤드가 장치 본체 측의 부재와 간섭하지 않고, 확실하게 장치 본체에 테스트 헤드를 장착시킬 수 있다. 또한, 테스트 헤드의 회전축이 프로브 카드의 상면보다도 높아도, 테스트 헤드와 프로브 카드를 확실하게 전기적으로 접속시킬 수 있으므로, 회동 구동부를 장치 본체에 탑재할 수 있고, 이 때문에 장치의 소형화를 도모할 수 있다.

본 발명의 프로브 장치인 프로브 장치에 대해서, 도 1 내지 도 3을 참조해서 설명한다. 이 프로브 장치는 검사 장치 본체인 프로브 본체(11), 테스트 헤드(12) 및 로더부(13)를 구비하고 있다.

프로브 본체(11)는 외장부를 구성하는 하우징(20)을 구비하고 있다. 이 하우징(20)내에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 표면에 다수의 피검사 칩이 배열된 피검사 기판인 웨이퍼(W)를 탑재하는 탑재대(21)와, 이 탑재대(21)를 X, Y, Z방향으로 이동시키고, 또 연직방향 축 주위로 회전시키기 위한 이동 기구(22)가 마련되어 있다. 도 2에서, 23은 X 방향 이동부, 24는 Y 방향 이동부, 25는 Z 방향 이동부이다. 또한, Z 방향 이동부(25)에는, 도시를 생략하였지만, 후술의 프로브 침(26)을 촬상하기 위한 카메라가 마련되어 있다.

하우징(20)의 천장판(35)에는, 원형의 개구부(27)가 형성되고 있고, 그 주연에 인서트 링(28)의 플랜지부(29)가 끼워 넣어지는 것에 의해, 상기 인서트 링(28)이 고정되어 있다. 이 인서트 링(28)의 하측 가장자리는 내측으로 수평하게 돌출된 환상의 계지면부(係止面部)(30)를 이루고 있다.

그리고, 프로브 카드(31)를 보지(保持)하는 보지 링(32)의 상부의 플랜지와, 인서트 링(28)의 상기 계지면부(30)가 걸리는 것에 의해, 프로브 카드(31)가 하우징(20)의 천장판(35)에 고정되어 있다. 따라서, 프로브 카드(31)의 상면은 천장판(35)의 상면보다도 예를 들면 3.9 cm 낮은 높이 레벨에 위치하고 있다. 이 프로브 카드(31)의 하면측에는, 웨이퍼(W)에 대하여 예컨대 경사져 연장되는 프로브인 다수의 프로브 침(26)이 형성되어 있다. 또한, 프로브로는 수직침이나 범프(bump)이어도 좋다. 프로브 카드(31)의 상면에는, 전극의 배치 영역을 둘러싸도록, 또한 프로브 카드(31)와 동심이 되도록 프로브 카드(31)의 외경보다도 작은 외경의 보강재(33)가 설치되어 있다. 이 보강재(33)는 프로브 카드(31)의 변형을 억제시키기 위한 것이다.

천장판(35)의 하면측에는 웨이퍼(W)의 표면을 촬상하기 위한 도시되지 않은 카메라가 수평방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 이 카메라와, 전술한 Z 방향 이동부(25)에 설치된 도시하지 않은 카메라에 의해 웨이퍼(W) 상의 피검사 칩의 전극 패드와 프로브 침(26)의 좌표 위치가 얻어진다.

도 1 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 천장판(35)의 우측 가장자리 및 좌측 가장자리(X 방향을 좌우 방향으로 하여 기재되어 있다)에는, 테스트 헤드(12)를 수취하여 승강시키기 위해서, 승강체(40)가 각각 전후에 예를 들어 3 개씩 마련되어 있다. 이 승강체(40)는 승강용 구동장치 예를 들면 에어 실린더(도면에는 도시되어 있지 않음)에 의하여 승강할 수 있도록 되어 있고, 이 예에서는 승강체(40)와 에어 실린더에 의해 승강 지지 기구가 구성된다.

또, 천장판(35)의 후측 가장자리에는, 회전축(41)을 구비한 힌지 기구(42)와, 이 회전축(41)을 회전시키는 도시되지 않은 구동부가 마련되고 있고, 힌지 기구(42)로부터 우측으로 돌출되어 있는 회전축(41)에는 짧은 길이의 회전 아암(43)이 부착되어 있다. 이 예에서는, 힌지 기구(42) 및 구동부에 의해 회동 구동부가 구성되고 있고, 후술의 테스트 헤드(12)가 프로브 카드(31)의 상측에 있어서의 수평면과 평행하게 되는 수평 위치와, 프로브 본체(11)의 후방에 있어서 예컨대 테스트 헤드(12)의 유지 보수를 행하는 퇴피 위치의 사이에 있어서 회동하도록 구성되어 있다. 이 퇴피 위치에 있어서의 테스트 헤드(12)는 예를 들면 전극을 구비한 하면측이 상측을 향한 상태로 된다. 상기 회전축(41)의 회전 중심은 천장판(35)의 상면보다도 예를 들면 22.5 cm 높은 위치에 설정되어 있다.

회전 아암(43)의 선단부에는 도 3에 도시하는 바와 같이 좌우로 개방되어 전방으로 신장되고, 팔부(44, 44)을 구성하는 평면이 コ 자형의 보지체(45)의 후면부가 연결되어 있다. 이 팔부(44, 44)의 사이에 좌우로부터 끼워져 있도록, 대략 사각형의 테스트 헤드(12)가 팔부(44)의 길이방향으로 신장되도록 형성된 간극(52)을 거쳐서 보지되어 있다. 또한, 도 1에 있어서의 팔부(44)에 있어서는, 편의상 전술한 승강체(40)가 보이도록 아래쪽의 일부를 절결하여 도시하고 있다.

좌우측의 양 팔부(44)의 내측(테스트 헤드(12)측)의 측면에는, 각각 상하에 간격을 두고 나란히 예컨대 2 개의 가이드 베어링(51) 세트가 팔부(44)의 길이 방향에 대하여 2세트 나란하게 마련되어 있는 반면, 이 2세트의 가이드 베어링(51)의 위치에 대응하도록, 테스트 헤드(12)의 양 측면에는 전술한 상측의 가이드 베어링(51)의 상단으로부터 하측의 가이드 베어링(51)의 하단보다도 길게 형성되어 있는 동시에, 상기 가이드 베어링(51)에 대하여 슬라이딩하도록 끼워맞춰진 2 개의 수직 가이드(63)가 마련되어 있다. 따라서, 이들 가이드 베어링(51) 및 수직 가이드(63)의 슬라이드 작용에 의해, 테스트 헤드(12)가 양 팔부(44)의 가이드 베어링(51)으로 안내되면서, 전술한 승강체(40)에 의해 승강되게 된다. 이들 가이드 베어링(51) 및 수직 가이드(63)는 안내 기구를 구성한다.

이 팔부(44, 44)의 길이 방향에 있어서의 대략 중앙의 상부에는, 팔부(44)를 따라 로크핀(47b)을 진퇴시키는 로크핀 진퇴부(47a)와, 테스트 헤드(12)를 향하여 양단부가 신장되는 횡단면 형상이 コ 자형의 홈부가 형성된 로크핀 지지부(49)가 전후(Y 방향)에 나란히 마련되어 있다. 이 로크핀 지지부(49)는 상기 양단부의 각각에 형성된 관통구멍(48)에 로크핀(47b)을 관통시켜서 지지하는 역할을 갖는다. 그리고, 테스트 헤드(12)의 측면에는, 로크핀 지지부(49)의 コ 자부 형상 부분에 둘러싸여지는 홈부에 들어가도록 종방향으로 긴 스토퍼(61)가 마련되어 있고, 이 스토퍼(61)에는 보지부(45)와 승강체(40) 사이에서 테스트 헤드(12)의 주고 받기를 수행하는 상측 위치와, 프로브 카드(31) 상에 테스트 헤드(12)를 장착하는 하측 위치에 각각 대응하는 높이의 위치에, 로크핀(47b)의 관통구멍(62)이 상하 2 개소에 형성되어 있다. 따라서, 로크핀 지지부(49)의 관통구멍(48)과 스토퍼(61)의 관통구멍(62)이 전후로 겹친 상태에서, 로크핀(47b)을 이들의 관통구멍(48, 62)에 관통시키는 것으로, 로킹 상태 즉, 보지체(45)에 테스트 헤드(12)가 보지된 상태로 되고, 또 로크핀(47b)을 스토퍼(61)로부터 뽑는 것에 의해 그 보지가 해제된 상태로 된다. 이 예에서는, 로크핀 진퇴부(47a), 로크핀(47b), 로크핀 지지부(49) 및 스토퍼(61)에 의해 보지/해제 수단(46)이 구성된다.

테스트 헤드(12)의 하면측에는, 이 테스트 헤드(12)와 프로브 카드(31)를 전기적으로 접촉시키기 위한 중간 링(64)이 장착되어 있고, 이 중간 링(64)은 외경이 프로브 카드(31)의 외경보다도 약간 작고, 또한 내경이 보강재(33)의 외경보다도 약간 크도록 구성되어 있다. 또한, 이 중간 링(64)의 높이 치수는 프로브 카드(31)의 상면으로부터 천장판(35)의 상면까지의 높이 치수보다도 크게 설정되어 있다. 따라서, 이 중간 링(64)이 하강하고, 프로브 카드(31) 상에 탑재될 때에, 테스트 헤드(12)가 천장판(35)과 충돌하지 않는다. 또한, 테스트 헤드(12)가 상승했을 때의 중간 링(64)의 하단면과 프로브 카드(31)의 상면과의 거리는, 예를 들면 3.4cm로 설정되고 있고, 전술한 회전 아암(43)에 의한 테스트 헤드(12)의 회동 중에 있어서, 예를 들어 이 테스트 헤드(12)의 중량에 의해 회전 아암(43)이 휘어진 경우에도, 보강재(33) 등과 간섭하지 않도록 충분한 간극이 취해져 있다.

테스트 헤드(12)의 팔부(44) 측에 있어서의 양측면의 하측에는, 3개의 승강체(40)의 각각의 위치에 대응하도록 배면이 테스트 헤드(12)에 고정되고, 하단면이 테스트 헤드(12)로부터 수평으로 신장하도록 배치된 L자형의 수납 부재(65)가 간격을 두고 3개 마련되어 있다. 따라서, 승강체(40)에 의해 수납 부재(65)를 받고, 이 수납 부재(65)를 거쳐서 테스트 헤드(12)를 지지하고, 이 상태에서 승강체(40)를 승강시키면, 테스트 헤드(12)가 승강하는 것이 된다. 이 테스트 헤드(12)에는, 케이블을 거쳐서 테스터(어느 것도 도시하지 않음)가 접속되어 있고, 이 테스터로부터 웨이퍼(W)를 검사하기 위한 전기신호가 전달된다.

프로브 본체(11)의 우측에는, 로더부(13)가 접속되어 있고, 이 로더부(13)의 하우징(71) 내의 안쪽은, 구획벽(72)에 의해 상측 영역(73)과 하방 영역(74)으로 구획되어 있다. 이 상측 영역(73)에는 웨이퍼(W)가 예를 들면 25장 수납된 밀폐형의 반송 용기인 FOUP(2)가 탑재된 탑재대(75)가 설치되어 있다. FOUP(2)의 우측면에 있어서 하우징(71)은 개구부(76)를 이루고, 이 개구부(76)를 거쳐서 도시하지 않는 반송 수단과 탑재대(75) 사이에서 FOUP(2)의 주고 받기가 행하여진다.

하우징(71)의 전방의 영역에는 회전, 승강 및 신축가능한 반송 아암(77)이 마련되어 있고, 상측 영역(73)에 있어서의 FOUP(2)와, 프로브 본체(11)의 탑재대(21)의 사이에 있어서, 프로브 본체(11)와 로더부(13)의 사이에 형성된 개구부(78)를 거쳐서 웨이퍼(W)의 주고받기가 행하여지도록 구성되어 있다.

이 프로브 장치에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 컴퓨터로 이루어지는 제어부(5)가 마련되어 있고, 이 제어부(5)는 프로그램 저장부, 메모리, CPU로 이루어지는 데이타 처리부 등을 구비하고 있다. 이 프로그램 저장부에 저장되는 프로그램은 천장판(35)상으로의 테스트 헤드(12)의 탈착을 실시하기 위한 단계 그룹, 웨이퍼(W)의 반송이나 위치 맞춤 등을 행하는 단계 그룹을 구비하고 있다. 또한, 예를 들면 메모리에는, 이동 기구(22)의 이동 단계, 혹은 이동량 등의 처리 파라메타의 값이 기입되는 영역을 구비하고 있고, CPU가 프로그램의 각 명령을 행할 때, 이들 처리 파라메타가 판독되어, 그 파라메타 값에 따른 제어 신호가 이 프로브 장치의 각 부위에 보내지게 된다. 이 프로그램(처리 파라메타의 입력 조작이나 표시에 관한 프로그램도 포함한다)은, 컴퓨터 기억 매체 예를 들면 플렉서블 디스크, 컴팩트 디스크, M0(광자기 디스크), 하드 디스크 등의 기억부(6)에 저장되어 제어부(5)에 인스톨된다.

다음에, 본 발명의 프로빙(probing) 방법에 대해서 설명한다. 우선, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 천장판(35)의 상측의 수평 위치로부터 이격된 퇴피 위치로 설정되고, 보지/해제 기구(46)에 의해 보지체(45)에 고정되어 있는 테스트 헤드(12)를 하측을 향해서 회전시킨다. 이 때, 전술한 바와 같이, 회전축(41)의 회전 중심이 천장판(35)의 상면보다도 높은 위치에 설정되어 있으므로, 중간 링(64)이나 테스트 헤드(12)의 하면이 그리는 궤적은 보강재(33)나 인서트 링(28) 등과 간섭하지 않는다. 그리고, 도 4의 (b)의 수평 위치에서, 테스트 헤드(12)를 정지시킨다. 다음에, 승강체(40)를 상승시키고, 수납 부재(65)의 하면에 접촉시킨다[도 4의 (c)].

그리고, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 로크핀(47b)을 로크핀 지지부(49)로부터 뽑고, 테스트 헤드(12)의 보지를 해제함으로써, 보지부(45)로부터 승강체(40)에 테스트 헤드(12)를 인도하면, 테스트 헤드(12)의 하중이 모두 승강체(40)에 가해진다. 따라서, 이 승강체(40)를 하강시키면[도 5의 (b)], 테스트 헤드(12)의 수직 가이드(63)가 보지체(45)의 가이드 베어링(51)에 안내되면서, 중간 링(64)의 하면이 프로브 카드(31)의 상면에 접촉하는 위치까지 승강체(40)와 함께 하강한다. 그리고, 로크핀(47b)을 로크핀 지지부(49)내에 삽입하여[도 5의 (c)], 다시 테스트 헤드(12)를 보지 상태로 한다. 이 테스트 헤드(12)의 재보지는, 예를 들면 승강체(40)의 에어 실린더의 트러블 등에 의해, 테스트 헤드(12)의 전 하중이 프로브 카드(31)에 가해지는 것을 방지하기 위한 것이다. 도 6은 전술한 도 2와 마찬가지로, 도 4, 도 5를 시점을 바꾸어서 도시한 도면이며, 도 6의 (a)는 도 5의 (a), 도 6의 (b)는 도 5의 (b)에 대응하고 있다.

그 후, 도시하지 않은 반송 수단에 의해 예컨대 25장의 웨이퍼(W)가 수납된 FOUP(2)를 탑재대(75)에 탑재한다. 그리고, 반송 아암(77)에 의해 FOUP(2)로부터 1장의 웨이퍼(W)를 취출하고, 프로브 본체(11)내의 탑재대(21)에 탑재한다. 이어서, 전술한 바와 같이, 프로브 침(26)과 웨이퍼(W)의 위치 맞춤을 행하고, 이 웨이퍼(W)상의 피검사 칩에 형성된 전극 패드에 프로브 침(26)을 접촉시켜[도 6의 (c)], 테스트 헤드(12)로부터 중간 링(64), 프로브 카드(31) 및 프로브 침(26)을 거쳐서, 이 전극 패드에 소정의 전기 신호를 공급하는 것에 의해, 전기적 특성의 검사를 행한다. 그 후, 순차적으로 웨이퍼(W)상의 전극 패드에 프로브 침(26)을 접촉시켜서, 웨이퍼(W)의 각 칩에 관한 검사를 행한다. 또한, 웨이퍼(W)의 각 칩의 전극 패드 모두에 일괄하여 프로브 침(26)을 접촉시키는 방식이어도 좋다. 검사 종료 후, 반송 아암(77)에 의해 웨이퍼(W)를 FOUP(2)에 복귀시킨다.

그리고, 예를 들면 웨이퍼(W)의 각 로트(lot) 사이에 있어서, 중간 링(64)을 교환할 때 혹은 테스트 헤드(12)의 유지 보수를 행할 때 등에는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 천장판(35)의 상측의 수평 위치로부터 프로브 본체(11)의 예컨대 180° 뒷쪽의 퇴피 위치인 유지보수(maintenace) 위치까지, 테스트 헤드(12)을 회동시키게 된다. 또한, 도시의 간략화 때문에, 도 4 내지 도 7에 대해서는, 일부 생략하여 묘사하였다. 또한, 도 4의 (b), (c), 도 5의 (a) 및 도 6의 (a)에서는, 이들 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 중간 링(64)의 하면 위치를 천장판(35)의 상면 위치보다도 높게 도시하고 있지만, 실제로는, 전술한 바와 같이 중간 링(64)의 하면 위치가 천장판(35)의 상면 위치보다도 5mm 들어가 있다.

전술한 실시형태에 의하면, 프로브 침(26)을 웨이퍼(W)의 전극 패드에 전기적으로 접촉시켜서 웨이퍼(W)의 전기적 특성을 측정함에 있어서, 테스트 헤드(12)를 보지체(45)에 보지해서 천장판(35)으로부터 떨어진 퇴피 위치로부터 수평자세의 위치까지 회전시킨 후, 테스트 헤드(12)을 보지체(45)로부터 프로브 본체(11)에 마련된 승강체(40)에 인도해서 하강시키므로, 테스트 헤드(12)의 회전 반경이 작아도 상기 테스트 헤드(12)가 프로브 본체(11)측의 부재 예를 들면 보강재(33)나 인서트 링(28) 등과 간섭하지 않고, 확실하게 프로브 본체(11)에 테스트 헤드(12)를 장착시킬 수 있다. 또한, 테스트 헤드(12)의 회전축(41)이 프로브 카드(31)의 상면보다도 높아도, 테스트 헤드(12)와 프로브 카드(31)를 확실하게 전기적으로 접속시킬 수 있으므로, 힌지 기구(42)를 프로브 본체(11)에 탑재할 수 있고, 이것 때문에 장치의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 테스트 헤드(12)의 회동 기구인 힌지 기구(42)와 승강 기구인 승강체(40)를 별개로 마련하고 있으므로, 장치의 구성이 간략화되어, 저비용화를 도모할 수 있다.

또한, 테스트 헤드(12)를 한 쪽으로부터 지지하는 회전축(41)이 아니라, 수평으로 지지하는 승강체(4O)에 의해, 더욱 가이드 베어링(51)에 의해 수직 가이드(63)를 아래쪽에 안내하여, 프로브 카드(31)와 중간 링(64)을 접촉시키므로, 정밀도 높게 테스트 헤드(12)의 위치 결정을 행할 수 있다. 그 때문에, 예를 들면 전술한 보강재(33)의 외경이 크고, 중간 링(64)과의 간극이 작은 경우이더라도, 보강재(33)와 중간 링(64) 혹은 테스트 헤드(12)와의 간섭을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 프로브 장치의 일 예를 도시하고 있는 사시도,

도 2는 상기 프로브 장치를 도시하는 종단면도,

도 3은 상기 프로브 장치를 도시하는 평면도,

도 4는 테스트 헤드의 하측에 접속된 중간 링과 프로브 카드를 접촉시킬 때의 양태를 도시하는 종단면도,

도 5는 테스트 헤드의 하측에 접속된 중간 링과 프로브 카드를 접촉시킬 때의 양태를 도시하는 종단면도,

도 6은 테스트 헤드의 하측에 접속된 중간 링과 프로브 카드를 접촉시킬 때의 양태를 도시하는 종단면도,

도 7은 테스트 헤드를 유지보수 위치까지 회동시켰을 때의 양태를 도시하는 종단면도,

도 8은 종래의 프로브 장치에 있어서의 테스트 헤드의 위치의 불량을 도시하는 측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

11 : 프로브 본체 12 : 테스트 헤드

13 : 로더부 31 : 프로브 가이드

33 : 보강재 40 : 승강체

41 : 회전축 42 : 힌지 기구

43 : 회전 아암 45 : 보지체

46 : 보지/해제 기구 51 : 가이드 베어링

63 : 수직 가이드 65 : 베어링 부재

Claims

다수의 피검사 칩이 배열된 기판을 이동 가능한 기판 탑재대에 탑재하고, 프로브 카드의 프로브에 상기 피검사 칩의 전극 패드를 접촉시켜 피검사 칩의 검사를 행하는 프로브 장치에 있어서,

상기 기판 탑재대를 내부에 구비하고, 천장판부에 프로브 카드가 마련된 검사 장치 본체와,

상기 프로브 카드의 상면에 상기 프로브 카드의 상방으로부터 접근하여 전기적으로 접촉하고, 신호의 주고받음을 행하는 테스트 헤드와,

이 테스트 헤드를, 상기 프로브 카드의 상방에서 그 하면이 수평으로 되는 수평 위치와 상기 검사 장치 본체의 천장판으로부터 이격된 퇴피 위치 사이에서, 수평한 회전축의 주위로 회동(回動)시키기 위한 회동 구동부와,

상기 회전축에 마련되고, 상기 테스트 헤드를 보지(保持)하기 위한 보지부와,

상기 검사 장치 본체에 마련되고, 상기 수평 위치에 있는 테스트 헤드를 상기 보지부로부터 수취하여 상기 테스트 헤드가 프로브 카드와 전기적으로 접촉하는 위치까지 하강시키는 동시에, 상기 테스트 헤드를 상기 수평 위치까지 상승시켜 보지부에 주고 받는 승강 지지 기구와

상기 보지부에 테스트 헤드가 보지된 보지 상태와 보지가 해제된 해제 상태 중 한쪽을 설정하고, 상기 보지부로부터 상기 승강 지지 기구에 테스트 헤드를 주고 받을 때에는 해제 상태로 하며, 또한 상기 승강 지지 기구로부터 상기 보지부에 테스트 헤드를 주고 받을 때에는 보지 상태로 하기 위한 보지/해제 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 회동 구동부는 상기 검사 장치 본체에 마련되고,

상기 회전축의 중심은, 상기 테스트 헤드가 프로브 카드에 전기적으로 접촉한 때의, 상기 테스트 헤드의 하면보다도 높은 위치에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 보지부와 테스트 헤드 사이에는, 테스트 헤드를 상하방향으로 안내하는 안내 기구가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 보지/해제 수단은, 테스트 헤드가 프로브 카드에 전기적으로 접촉하고 있는 위치에 놓여져 있는 때에는 상기 테스트 헤드를 상기 보지부에 보지한 상태로 하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.
이동 가능한 기판 탑재대가 내부에 마련되고, 천장판부에 프로브 카드가 마련된 검사 장치 본체를 구비하며, 다수의 피검사 칩이 배열된 기판을 상기 기판 탑재대에 탑재하고, 상기 프로브 카드의 프로브에 상기 피검사 칩의 전극 패드를 접촉시켜 피검사 칩의 검사를 행하는 프로브 방법에 있어서,

테스트 헤드를, 수평한 회전축에 마련된 보지부에 보지시켜 상기 회전축의 주위로 회동시키는 것에 의해, 상기 검사 장치 본체의 천장판으로부터 이격된 퇴피 위치로부터, 상기 프로브 카드의 상측에서 그 하면이 수평하게 되는 수평 위치까지 회동시키는 공정과,

상기 수평 위치에 있는 테스트 헤드를, 상기 검사 장치 본체에 마련된 승강 지지 기구에 지지시키는 공정과,

이어서 상기 보지부에 의한 테스트 헤드의 보지를 해제하고, 상기 테스트 헤드가 프로브 카드와 전기적으로 접촉하는 위치까지 상기 승강 지지 기구에 의해 테스트 헤드를 하강시키는 공정과,

그 후, 기판을 프로브 카드의 프로브에 접촉시켜 상기 기판의 피검사 칩의 검사를 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는

프로브 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 회전축은 상기 검사 장치 본체에 마련되고,

상기 회전축의 중심은, 상기 테스트 헤드가 프로브 카드에 전기적으로 접촉한 때의, 상기 테스트 헤드의 하면보다도 높은 위치에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는

프로브 방법
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 승강 지지 기구에 의해 테스트 헤드를 하강시키는 공정은, 상기 보지부와 테스트 헤드 사이에 마련된 안내 기구에 의해 안내되면서 행해지는 것을 특징으로 하는

프로브 방법.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

테스트 헤드를 프로브 카드와 전기적으로 접촉하는 위치까지 상기 승강 지지 기구에 의해 하강시키는 공정 후에, 상기 테스트 헤드를 상기 보지부에 보지하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는

프로브 방법.