TWI503549B - Parallel adjustment mechanism of probe card and probe inspection device - Google Patents

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TWI503549B TW100122209A TW100122209A TWI503549B TW I503549 B TWI503549 B TW I503549B TW 100122209 A TW100122209 A TW 100122209A TW 100122209 A TW100122209 A TW 100122209A TW I503549 B TWI503549 B TW I503549B
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Description

探針卡的平行調整機構及探針檢查裝置
本發明是有關在使探針卡與晶圓等的被檢查體電性接觸而進行被檢查體的電性特性檢查時，可調整探針卡與載置台上的被檢查體的平行度之探針卡的平行調整機構及檢查裝置。
以往的此種檢查裝置有記載於專利文獻1的探針裝置。有關此探針裝置是一邊參照圖4、圖5一邊概說。此探針裝置是具備：搬送被檢查體(例如晶圓)的裝載機室、及與裝載機室鄰接且進行從裝載機室接受的晶圓的電性特性檢查的探針室。
如圖4所示，探針室是具備：載置台(晶圓夾頭)1，其係載置被檢查體(晶圓)W，且可移動於X、Y、Z方向；具有探針2A的探針卡2，其係配置於晶圓夾頭1的上方；卡夾緊機構4，其係經由卡夾具3來可裝卸地保持探針卡2；嵌環(Insert Ring)5，其係經由卡夾緊機構4來支撐探針卡2；及頂板6，其係支承嵌環5，可使測試頭(未圖示)往頂板6側旋轉，經由連接環 R來使測試頭與探針卡2電性連接。
近年來，探針卡2的開發日新月異，可同時檢查複數的裝置。特別是使探針卡2與晶圓W的所有裝置同時一次接觸而檢查時，形成於探針卡2的全面之多數的探針2A是與形成於晶圓W的全面之所有的裝置接觸，因此探針卡2與晶圓W的平行度會成問題。一旦該等兩者間的平行度差，則無法使探針卡2的全探針2A與晶圓W以均一的針壓來接觸，在接觸荷重產生過與不足，恐有損害檢查的可靠度之虞，依情況，恐有傷及探針卡2或晶圓W等之虞。
於是，圖4所示的檢查裝置是具備調整探針卡2與晶圓W的平行度之平行調整機構7。如圖4、圖5所示，此平行調整機構7是在至少三處支承嵌環5，在兩處使往上下方向昇降，藉此調整探針卡2的平行度。如同圖所示，此平行調整機構7是具備：在一處支承嵌環5的第1支承機構7A、及各彼此於圓周方向離第1支承機構7A預定間隔來配置，而在其他的兩處支承嵌環5的2個第2支承機構7B，第1、第2支承機構7A、7B會被配置於包圍探針卡2的嵌環5的中央孔所形成的階部上。第1支承機構7A是構成作為支承嵌環5的支撐點，其他的第2支承機構7B是構成作為個別地使嵌環5昇降的昇降機構。
支承嵌環5的頂板6是圖4所示四個角落會藉由支撐柱8來水平地支撐。亦即，配置有測試頭的頂板是被分割成：支撐探針卡2的嵌環5、及被支撐柱8所支撐的頂板 6。原本，頂板6是作為一體物形成，強度會較佳。但，為了利用平行調整機構7來使探針卡2形成可動構造，而自頂板6分割嵌環5。
[專利文獻1]特開2006-317302號公報
然而，在專利文獻1所記載的平行調整機構7中，嵌環5自頂板6分割，且嵌環5是以形成於頂板6的內端面的矩形狀的階部所支撐，因此與頂板的分割構造相輔而使得嵌環5形成比頂板6薄，會有作為測試頭的支承構造的剛性降低的問題。隨支承構造的剛性降低，嵌環5會因為來自配置於嵌環5上的測試頭的大的荷重或檢查時的探針卡2與晶圓W的大的接觸荷重等而彎曲，複數的探針的針端位置會在上下方向變位。其結果，難以取得適當的過驅動量，且難以安定地取得用以觀察檢查時的接觸狀況的探針標記。而且，有關平行調整機構7，因為第1、第2支承機構7A、7B如圖5所示配置於探針卡2的附近，所以為了在嵌環5與頂板6之間安裝第1、第2支承機構7A、7B，而於嵌環5及頂板6需要獨自的支撐機構等，會有無法使用具有泛用性的頂板6的問題。
本發明是為了解決上述課題而研發者，其目的是在於提供一種可取得適當的過驅動量及安定的探針標記，可使用具有泛用性的頂板，且可使平行度的調整充裕之探針卡 的平行調整機構及檢查裝置。
本發明的請求項1所記載的探針卡的平行調整機構，係於四個角落支撐安裝有探針卡的頂板之四處的支撐柱之中的至少三處使上述頂板昇降，而調整上述探針卡與配置於其下方的載置台上的被檢查體的平行度，其特徵為：具備介於上述至少三處的支撐柱與上述頂板之間的昇降機構，上述昇降機構係具有：具有傾斜面的移動體，其係沿著上述支撐柱的上面而配置成可移動；及昇降體，其係被連結至上述頂板，且沿著上述移動體的傾斜面而配置成可昇降；及驅動機構，其係使上述移動體沿著上述支撐柱的上面來移動，在上述支撐柱與上述移動體的境界、及上述移動體的傾斜面與上述昇降體的傾斜面的境界係分別存在移動引導機構，上述移動引導機構係具有交叉滾輪，平行調整機構係具有昇降引導移動體的昇降引導機構，昇降機構係具有交叉滾輪。
又，本發明的請求項2所記載的探針卡的平行調整機 構係於請求項1所記載的發明中，上述驅動機構係具有：與上述移動體螺合的滾珠螺桿、及使上述滾珠螺桿驅動的馬達。
又，本發明的請求項3所記載的探針卡的平行調整機構係於請求項1或請求項2所記載的發明中，設置昇降引導上述昇降體的昇降引導機構。
又，本發明的請求項4所記載的探針卡的平行調整機構係於請求項1或請求項2所記載的發明中，彼此卡合的上述移動體及上述昇降體係於各個的傾斜面卡合而成為矩形狀的塊體。
又，本發明的請求項5所記載的檢查裝置，係具備：載置台，其係載置被檢查體；探針卡，其係配置於上述載置台的上方；頂板，其係安裝有上述探針卡；四處的支撐柱，其係於四個角落支撐上述頂板；及探針卡的平行調整機構，其係於上述四處的支撐柱之中的至少三處使上述頂板昇降，而調整上述探針卡與配置於其下方的載置台上的被檢查體的平行度，其特徵為：上述平行調整機構係具備介於上述至少三處的支撐柱與上述頂板之間的昇降機構，上述昇降機構係具有：具有傾斜面的移動體，其係沿著上述支撐柱的上面而配置成可移動； 昇降體，其係被連結至上述頂板，且沿著上述移動體的傾斜面而配置成可昇降；及驅動機構，其係使上述移動體沿著上述支撐柱的上面來移動，在上述支撐柱與上述移動體的境界、及上述移動體的傾斜面與上述昇降體的傾斜面的境界係分別存在移動引導機構，上述移動引導機構係具有交叉滾輪，平行調整機構係具有昇降引導動體的昇降引導機，昇降引導機構係具有交叉滾輪。
又，本發明的請求項6所記載的檢查裝置係於請求項5所記載的發明中，上述驅動機構係具有：與上述移動體螺合的滾珠螺桿、及使上述滾珠螺桿驅動的馬達。
又，本發明的請求項7所記載的檢查裝置係於請求項5或~請求項6所記載的發明中，設置昇降引導上述昇降體的昇降引導機構。
又，本發明的請求項8所記載的檢查裝置係於請求項5或~請求項6所記載的發明中，彼此卡合的上述移動體及上述昇降體係於各個的傾斜面卡合而成為矩形狀的塊體。
若根據本發明，則可提供一種探針卡的平行調整機構及檢查裝置，其係可取得適當的過驅動量及安定的探針標 記，可使用具有泛用性的頂板，且可使平行度的調整充裕。
以下，根據圖1~圖3所示的實施形態來說明本發明。
例如圖1、圖2所示，本實施形態的檢查裝置10是具備：可移動的載置台(晶圓夾頭)11，其係載置晶圓W；探針卡12，其係配置於晶圓夾頭11的上方；卡夾緊機構14，其係經由卡夾具13來固定探針卡12頂板15，其係卡夾緊機構14被固定於下面；支撐柱16，其係於四個角落支撐頂板15；及平行調整機構17，其係調整晶圓夾頭11上的晶圓W與探針卡12的平行度，構成探針卡12經由連接環R來連接至測試頭(未圖示)之後，在控制裝置的控制下進行晶圓W的電性特性檢查。
並且，探針卡12是被安裝於頂板15的下面所設的卡夾緊機構14。由於像以往那樣頂板15未被分割，所以具備頂板15原本高的剛性。其結果，即使在頂板15的上面配置測試頭(未圖示)，且大的接觸荷重作用於探針卡12與晶圓W之間，照樣頂板15不易往上下方向彎曲，探 針卡12的複數根探針12A的針端位置安定，可維持一定的高度，經常可取得適當的過驅動量的同時可取得安定的探針標記，進而能夠進行可靠度高且安定的檢查。
而且，如圖1、圖2所示，平行調整機構17是藉由分別介於頂板15的四個角落與四處的支撐柱16之間的四處的昇降機構17A所構成，利用四處的昇降機構17A來調整探針卡12與晶圓夾頭11上的晶圓W的平行度。此時，探針卡12與晶圓W的平行度是利用電容感測器或雷射測長器等的測定機器來測定。
如圖2所示，在本實施形態中，昇降機構17A是被配置於四處，但昇降機構17A只要配置於四處的支撐柱16的其中至少3處即可。當昇降機構17A配置於三處時，例如只要在剩下的一處的支撐柱16以一定的高度來可傾斜地支撐頂板15即可。只要昇降機構17A至少配置於三處，便可個別地控制各昇降機構17A，比兩處時還可擴大頂板15的傾斜角，可使探針卡12與晶圓夾頭11上的晶圓W的調整角度充裕。
如圖1~圖3所示，四處的昇降機構17A皆是全體形成大致矩形狀的塊狀，各昇降機構17A是以各個的下面來固定於四處的支撐柱16的上面，且以各個的上面來分別連結於頂板15的四個角落。
如圖1~圖3所示，昇降機構17A是具備：基體17B，其係被固定於支撐柱16的上面；具有傾斜面的移動體17C，其係沿著基體17B上面而 配置成可移動；具有傾斜件的昇降體17E，其係藉由連結構件17D來連結至頂板15，且沿著移動體17C的傾斜面而配置成可昇降；及驅動機構17F，其係使移動體17C沿著支撐柱16的上面而移動，驅動機構17F是在控制裝置的控制下驅動，而使移動體17C往前後方向(在圖1~圖3是左右方向)只移動預定的尺寸，藉此構成昇降體17E可經由移動體17C的傾斜面來只昇降預定的尺寸。控制裝置可根據測定機器的測定結果來控制驅動機構17F。
如圖1、圖3所示，移動體17C及昇降體17E皆是側面形狀形成大致梯形，各個的傾斜面是彼此卡合而成為收於支撐柱16上的矩形狀的塊體，各個彼此對向的前後左右的平行面是與支撐柱16的側面實質上一致，上下的兩面是被固定於支撐柱16的上面及頂板15。位於檢查裝置10的後方(在圖1是右側)的移動體17C是上端部延伸至檢查裝置10的正面側(在圖1是左側)，具有屋簷狀的部分。
如圖3的(a)所示，使移動體17C移動的驅動機構17F是具有：與形成於移動體17C的前後方向的雌螺紋螺合的滾珠螺桿17G、及驅動滾珠螺桿17G的馬達17H，使移動體17C沿著基體17B的上面來往前後方向移動。在基體17B與移動體17C之間設有第1移動引導機構17I， 移動體17C可經由此第1移動引導機構17I在基體17B上往前後方向順暢地移動。並且，在移動體17C的傾斜面與昇降體17E的傾斜面之間設有第2移動引導機構17J，昇降體17E可經由此第2移動引導機構17J來沿著移動體17C的傾斜面往前後方向移動而順暢地昇降。如圖3的(b)所示，該等的第1、第2移動引導機構17I、17J皆至少具有二列的交叉滾輪，可沿著各個的線性滑軌來移動。由於第1、第2移動引導機構17I、17J分別具有至少二列的交叉滾輪，因此耐荷重性佳，即使在高荷重下還是可以順暢地移動引導。
並且，基體17B是如圖3的(a)所示，從支撐柱16的側面突出，在突出部配置有馬達17H。在此基體17B的突出部，昇降引導昇降體17E的昇降引導機構17K是位於馬達17H與支撐柱16的側面之間而設。此昇降引導機構17K是具有：設於基體17B上的線性滑軌17L、及與線性滑軌17L經由至少二列的交叉滾輪(參照圖3的(b))來卡合，按照線性滑軌17L來昇降引導昇降體17E的卡合體17M。因此，藉移動體17C經由驅動機構17F來移動於前後，昇降體17E可經由具有至少二列的交叉滾輪的昇降引導機構17K來昇降。
其次，說明有關動作。首先，為了進行晶圓W的檢查，將探針卡12安裝於卡夾緊機構14。在安裝探針卡12下，並非探針卡12與晶圓夾頭11上的晶圓W是形成平行。於是，利用測定機器來測定探針卡12與晶圓W的平 行度。亦即，利用此測定機器，在複數處測定探針卡12與晶圓W間的距離，測定探針卡12對晶圓夾頭11上的晶圓W的傾斜度。測定機器的測定結果是被傳送至控制裝置。
控制裝置是根據測定結果來對平行調整機構17的四處驅動機構17F分別傳送固有的測定訊號，個別地控制驅動機構17F。各驅動機構17F會驅動，各移動體17C會經由第1移動引導機構17I來只移動預定尺寸。隨之，一旦各昇降體17E經由第2移動引導機構17J來分別只昇降預定尺寸，則各昇降體17E會使頂板15的四個角落只昇降預定的尺寸，調整頂板15的傾斜情況，使探針卡12與晶圓夾頭11上的晶圓W形成平行。
如以上說明，若根據本實施形態，則因為將探針卡12設於頂板15的同時，將構成平行調整機構17的昇降機構17A設於頂板15與四處的支撐柱16之間，所以頂板15的剛性會被強化，藉此可取得適當的過驅動量及安定的探針標記，可使用具有泛用性的頂板，且藉由在頂板15的四個角落調整頂板15的平行度，可使頂板15與晶圓W的平行度的調整充裕。
並且，將構成平行調整機構17的昇降機構17A設於頂板15與四處的支撐柱16之間，因此不需要用以安裝平行調整機構17的特別的支撐機構，可以低成本來安裝於各種的檢查裝置。
另外，本發明並非限於上述實施形態，可因應所需適 當變更設計各構成要素。
10‧‧‧檢查裝置
11‧‧‧晶圓夾頭(載置台)
12‧‧‧探針卡
12A‧‧‧探針
14‧‧‧卡夾緊機構
15‧‧‧頂板
16‧‧‧支撐柱
17‧‧‧平行調整機構
17A‧‧‧昇降機構
17C‧‧‧移動體
17E‧‧‧昇降體
17F‧‧‧驅動機構
17I‧‧‧第1移動引導機構
17J‧‧‧第2移動引導機構
17K‧‧‧昇降引導機構
W‧‧‧晶圓(被檢查體)
圖1是表示本發明的檢查裝置之一實施形態的要部側面圖。
圖2是圖1所示的檢查裝置的平面圖。
圖3(a)、(b)是分別表示圖1所示的檢查裝置的平行調整機構的圖，(a)是其剖面圖，(b)是表示使用於(a)所示的平行調整機構的移動機構的一例剖面圖。
圖4是表示以往的檢查裝置的要部側面圖。
圖5是圖4所示的檢查裝置的平面圖。
10‧‧‧檢查裝置
11‧‧‧晶圓夾頭(載置台)
12‧‧‧探針卡
12A‧‧‧探針
13‧‧‧卡夾具
14‧‧‧卡夾緊機構
15‧‧‧頂板
16‧‧‧支撐柱
17‧‧‧平行調整機構
17A‧‧‧昇降機構
17B‧‧‧基體
17C‧‧‧移動體
17E‧‧‧昇降體
17F‧‧‧驅動機構
17I‧‧‧第1移動引導機構
17J‧‧‧第2移動引導機構
17K‧‧‧昇降引導機構
W‧‧‧晶圓(被檢查體)
R‧‧‧連接環

Claims (8)

  1. 一種探針卡的平行調整機構，係於四個角落支撐安裝有探針卡的頂板之四處的支撐柱之中的至少三處使上述頂板昇降，而調整上述探針卡與配置於其下方的載置台上的被檢查體的平行度，其特徵為：具備介於上述至少三處的支撐柱與上述頂板之間的昇降機構，上述昇降機構係具有：具有傾斜面的移動體，其係沿著上述支撐柱的上面而配置成可移動；及昇降體，其係被連結至上述頂板，且沿著上述移動體的傾斜面而配置成可昇降；及驅動機構，其係使上述移動體沿著上述支撐柱的上面來移動，在上述支撐柱與上述移動體的境界、及上述移動體的傾斜面與上述昇降體的傾斜面的境界係分別存在移動引導機構，上述移動引導機構係具有交叉滾輪，平行調整機構係具有昇降引導移動體的昇降引導機構，昇降機構係具有交叉滾輪。
  2. 如申請專利範圍第1項之探針卡的平行調整機構，其中，上述驅動機構係具有：與上述移動體螺合的滾珠螺桿、及使上述滾珠螺桿驅動的馬達。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之探針卡的平行調 整機構，其中，設置昇降引導上述昇降體的昇降引導機構。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所記載之探針卡的平行調整機構，其中，彼此卡合的上述移動體及上述昇降體係於各個的傾斜面卡合而成為矩形狀的塊體。
  5. 一種探針檢查裝置，係具備：載置台，其係載置被檢查體；探針卡，其係配置於上述載置台的上方；頂板，其係安裝有上述探針卡；四處的支撐柱，其係於四個角落支撐上述頂板；及探針卡的平行調整機構，其係於上述四處的支撐柱之中的至少三處使上述頂板昇降，而調整上述探針卡與配置於其下方的載置台上的被檢查體的平行度，其特徵為：上述平行調整機構係具備介於上述至少三處的支撐柱與上述頂板之間的昇降機構，上述昇降機構係具有：具有傾斜面的移動體，其係沿著上述支撐柱的上面而配置成可移動；昇降體，其係被連結至上述頂板，且沿著上述移動體的傾斜面而配置成可昇降；及驅動機構，其係使上述移動體沿著上述支撐柱的上面來移動，在上述支撐柱與上述移動體的境界、及上述移動體的 傾斜面與上述昇降體的傾斜面的境界係分別存在移動引導機構，上述移動引導機構係具有交叉滾輪，平行調整機構係具有昇降引導動體的昇降引導機，昇降引導機構係具有交叉滾輪。
  6. 如申請專利範圍第5項之探針檢查裝置，其中，上述驅動機構係具有：與上述移動體螺合的滾珠螺桿、及使上述滾珠螺桿驅動的馬達。
  7. 如申請專利範圍第5或6項所記載之探針檢查裝置，其中，設置昇降引導上述昇降體的昇降引導機構。
  8. 如申請專利範圍第5或6項所記載之探針檢查裝置，其中，彼此卡合的上述移動體及上述昇降體係於各個的傾斜面卡合而成為矩形狀的塊體。
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