KR100538868B1

KR100538868B1 - 프로브 장치

Info

Publication number: KR100538868B1
Application number: KR10-1999-7011243A
Authority: KR
Inventors: 구지모토히로; 아카이케유타카
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 1998-04-04
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 2005-12-23
Also published as: JPH11288985A; KR20010013252A; TW403989B; WO1999052139A1; JP3356683B2; EP0993035A1; US20020011854A1; EP0993035A4

Abstract

본 발명의 프로브 장치(10)는, 프로브 카드(13), 메인 척(12), X 스테이지(14) 및 Y 스테이지(15)를 구비한다. 프로브 카드(13)의 검사 중심의 연장선과, 그 축심이 일치하도록 승강 기구(18)를 설치함과 동시에, 이 승강 기구(18)와 축심을 공유하고 메인 척(12)을 승강시키는 정압 스러스트 에어 베어링(19)을 승강체로서 설치하여, 이 정압 스러스트 에어 베어링(19)과 메인 척(12) 사이의 간극을 일정하게 유지하는 간극 유지 수단(23)을 설치한다.

Description

프로브 장치{PROBE DEVICE}

본 발명은, 프로브 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 피검사체의 전기적 특성을 검사하기 위해서, 피검사체의 복수의 전극에 접촉하기 위한 복수의 프로브 단자를 갖는 프로브 카드를 구비한 프로브 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼상에 형성된 반도체 소자의 전기적 특성을 검사하는 종래의 프로브 장치가 도 6 및 도 7에 도시되어 있다. 이 프로브 장치는 웨이퍼(W)를 사전 정렬함과 동시에 웨이퍼(W)를 송출하는 로더실(1)과, 이 로더실(1)로부터의 웨이퍼(W)를 수취하여 그 전기적 특성을 검사하는 프로버실(2)을 구비하고 있다. 프로브 카드(7)가 프로버실(2)의 상부면을 형성하는 헤드 플레이트(8)에 착탈 가능하게 장착되어 있다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 로더실(1)에는 핀셋(fork)(3) 및 서브 척(4)이 설치된다. 웨이퍼(W)가 핀셋(3)에 의해 반송되는 동안, 웨이퍼(W)는 서브 척(4)에 의해 그 배향 플랫을 기준으로 하여 사전 정렬된다. 프로버실(2)에는 메인 척(5) 및 상하 카메라(6A, 6B)를 갖는 정렬 기구(6)가 설치된다. 웨이퍼(W)가 탑재된 메인 척(5)은 X, Y, Z 및 θ방향으로 이동하면서, 정렬 기구(6)와 협동하여, 웨이퍼(W)상에 형성된 전극과 프로브 카드(7)의 프로브 단자(7A)의 정렬을 행한다. 이 정렬이 실행된 후에, 메인 척(5)이 상승함으로써, 메인 척(5)상에 탑재된 웨이퍼(W)상의 전극과 프로브 단자(7A)가 전기적으로 접촉한다. 해당 프로브 단자에 접속된 테스트 헤드(T)가, 웨이퍼(W)상에 형성된 반도체 소자의 전기적 특성을 검사한다. 메인 척은 온도 조정 기구를 내장하고 있다. 이 온도 조정 기구에 의해 웨이퍼(W)의 온도는 예컨대 -50℃ 내지 +160℃의 넓은 범위내에서 설정되어, 웨이퍼(W)는 상온(常溫), 저온, 또는 고온에서 검사될 수 있다.

웨이퍼(W)의 전기적 특성이 검사될 때에는, 온도 조정 기구에 의해 소정의 온도로 설정된 메인 척(5)상에 웨이퍼(W)가 탑재되고, 메인 척 및 정렬 기구(6)에 의해 웨이퍼(W)상에 형성된 반도체 소자의 전극 패드와 프로브 카드의 프로브 단자(7A)가 정렬되며, 메인 척(5)이 상승함으로써, 상기 반도체 소자의 전극 패드와 프로브 단자(7A)가 전기적으로 접촉하여, 프로브 단자(7A)에 접속된 테스트 헤드(T)가 상기 반도체 소자의 전기적 특성을 검사한다.

상기 메인 척(5)은 도 6에 도시하는 바와 같이, X 방향 및 Y 방향으로 왕복 이동하는 X-Y 스테이지(9)(설명의 편의상, X 스테이지, Y 스테이지는 일체적인 구조로 도시되어 있음)에 고정되어 있다. 상기 메인 척(5)은 X-Y 스테이지(9)에 의해 X 방향 및 Y 방향으로 왕복 이동된다.

메인 척(5)을 Z 방향으로 이동시키는 승강 기구(10)는 예컨대 도 8에 모식적으로 도시하는 바와 같이, X-Y 스테이지(9)에 고정되어 있다. 이 승강 기구(10)는, 예컨대 통 형상의 용기(10A)내에 설치된 모터(10B)와, 이 모터(10B)에 의해 회전되는 볼나사(10C)와, 이 볼나사와 나사결합된 너트 부재(도시하지 않음)를 구비한다. 메인 척(5)은 볼나사(10C)의 회전에 따라 너트 부재에 의해 동 도면의 화살표 Z 방향으로 승강하게 되어, 웨이퍼(W)상에 형성된 반도체 소자의 전극 패드와 프로브 카드의 프로브 단자(7A)가 접촉하게 된다. 메인 척(5)이 승강된 거리는, 예컨대 정렬 기구(6)의 상하 카메라(6A, 6B) 및 타겟(6C)을 이용하여 측정되고, 이 측정 데이터에 근거하여 승강 기구(10)가 구동된다.

즉, 상하 카메라(6A, 6B)를 이용하여 프로브 단자(7A), 타겟(6C) 및 웨이퍼(W)가 각각 촬상되고, 각각의 위치 좌표 데이터에 근거하여 상술한 승강 거리가 산출된다.

웨이퍼의 사이즈는 현재 6인치 또는 8인치이지만, 이것이 12인치의 시대가 되면, 집적 회로의 패턴이 초미세화되어, 전극 패드간의 피치도 점점 더 좁아질 것이다. 종래의 프로브 장치는 이에 대응하기 위해서, 여러가지 과제를 해결하지 않으면 안된다. 예컨대, 한번에 측정할 칩의 수가 증가함과 동시에, 각 칩의 전극 패드의 수도 증가함으로써, 프로브 단자(7A)의 수가 증가하여, 프로브 카드의 중량은 예컨대 수 kg까지 증가된다. 웨이퍼의 주변부상에 형성된 칩을 검사할 때는, 이 중량이 웨이퍼의 일 주변부에 편중되어 작용한다(편하중에 의한 작용). 이 작용에 의해, 도 8의 일점쇄선으로 과장되어 도시되는 바와 같이, 메인 척(5)은 경사지고, X-Y 스테이지(9)가 휘어져, 각 프로브 단자(7A)와 웨이퍼(W)의 접촉압(침압)에 편차가 발생하여, 검사의 신뢰성이 저하될 우려가 있다.

또한, 웨이퍼 사이즈가 12인치와 같은 크기로 되면, 메인 척의 중심으로부터 프로브의 접촉점까지의 거리가 길어지기 때문에, 편하중에 의한 메인 척(5)의 경사가 커져, 프로브 단자(7A)의 각 침압의 편차가 점점 커지고, 경우에 따라서는 웨이퍼(W)와 접촉하지 않는 프로브 단자(7A)가 발생할 우려가 있다.

발명의 개시

본 발명은 상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상세하게는 본원 발명은 금후 피검사체의 직경이 커지더라도, 검사시에 탑재대가 항상 수평으로 유지되어, 프로브 단자와 피검사체가 항상 균일한 접촉압으로 접촉하여, 검사의 신뢰성을 높이는 것을 목적으로 한다.

또한, 본원 발명은 탑재대를 원활히 수평 방향 및 상하 방향으로 이동함과 동시에 탑재대의 승강 제어를 지극히 간단히 실행하는 것을 목적으로 한다.

본 출원인은, 앞서 일본 특허출원 제 평9-238889 호(일본 특허 공개공보 제 11-26524 호)에서, 본 발명과 관련된 발명을 제안하고 있다. 본 발명은 상기 발명을 더 개량하여, 탑재대의 승강 제어를 보다 간단하게 실행할 수 있는 프로브 장치를 제안한다.

본 발명의 제 1 관점에 따르면,

피검사체의 전기적 특성 검사를 하는 프로버실내의 상면에 설치된, 복수의 프로브 단자를 갖는 프로브 카드와,

상기 프로브 카드의 하측에 설치된, 피검사체를 탑재하기 위한 탑재대와,

일 수평 방향 및 이것과 직교하는 다른 수평 방향으로 상기 탑재대를 왕복 이동시키는 이동 기구와,

상기 탑재대의 하방에 설치되며 승강축을 갖는 승강 기구로서, 상기 프로브 카드의 검사 중심으로부터 하방으로 연장하는 선을 따라 상기 승강축을 승강시키는 승강 기구와,

상기 승강축의 선단에 연결된 승강체로서, 상기 탑재대를 지지함과 동시에 상기 승강축의 승강에 따라 상기 탑재대를 승강시키는 승강체와,

상기 승강체와 상기 탑재대 사이에 간극을 유지하는 간극 유지 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치가 제공된다.

이 프로브 장치에 있어서의 상기 간극 유지 기구는, 정압(靜壓) 스러스트 에어 베어링(static pressure thrust air bearing)을 상기 승강체상에 구비하는 것이 바람직하다.

이 프로브 장치에 있어서의 상기 간극 유지 기구는, 또한 상기 탑재대를 상기 승강체측으로 끌어당기기 위한 자기 작용 발생 기구를 상기 승강체상에 구비하는 것이 바람직하다.

이 프로브 장치에 있어서의 상기 간극 유지 기구는,

상기 승강체의 상면에 형성된 적어도 하나의 개구부와,

상기 개구부로 압축 공기를 공급하는 기구를 구비한 정압 스러스트 에어 베어링과,

상기 승강체의 상면에 마련된 적어도 하나의 자석을 구비한 자기 작용 발생 기구를 구비하는 것이 바람직하다.

이 프로브 장치에 있어서의 상기 간극 유지 기구는, 상기 승강체와 상기 탑재대의 사이에 적어도 하나의 구체(spherical body)를 회전 가능하게 구비하는 것이 바람직하다.

이 프로브 장치에 있어서의 상기 간극 유지 기구는 또한, 상기 탑재대를 상기 승강체측으로 흡인하는 진공 흡착 기구를 구비하는 것이 바람직하다.

이 프로브 장치에 있어서의 상기 간극 유지 기구는 또한, 상기 탑재대를 상기 승강체측으로 끌어당기기 위한 자기 작용 발생 기구를 상기 승강체상에 구비하는 것이 바람직하다.

이 프로브 장치에 있어서의 상기 탑재대를 왕복 이동시키는 기구는, 상기 탑재대를 승강 가능하게 가이드하고, 또한 제 1 수평 방향으로 왕복 이동 가능한 제 1 스테이지와,

상기 제 1 스테이지를 상기 제 1 수평 방향으로 왕복 이동 가능하게 지지하고, 또한 상기 제 1 수평 방향과 직교하는 수평 방향으로 왕복 이동 가능한 제 2 스테이지를 구비하는 것이 바람직하다.

첨부한 도면은, 명세서의 일부와 연휴하고 또한 일부를 구성하며, 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다. 그리고, 해당 도면은 상기에서 기술한 일반적인 기술과 이하에 기술하는 바람직한 실시예에 관한 상세한 설명에 의해 본 발명의 설명에 이바지하는 것이다.

도 1은 본 발명의 프로브 장치의 프로버실의 일 실시예를 나타내는 평면도,

도 2는 도 1에 도시하는 프로버실의 주요부를 나타내는 단면도,

도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 프로버실내에 설치된 정압 스러스트 에어 베어링의 예를 나타내는 사시도,

도 4는 도 2에 도시된 프로브 장치의 정압 스러스트 에어 베어링에 의해 형성되는 간극과 Z 스테이지의 부하의 관계를 나타내는 그래프,

도 5는 본 발명의 프로브 장치의 다른 실시예를 나타내는 단면도,

도 6은 종래의 프로버실의 정면을 파단하여 도시한 프로브 장치의 정면도,

도 7은 도 6에 도시하는 프로브 장치의 평면도,

도 8은 도 6에 도시하는 프로브 장치의 메인 척을 모식적으로 나타내는 단면도.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

도 1 내지 도 5에 도시한 실시예에 근거하여 본 발명을 설명한다. 본 실시예의 프로브 장치(10)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 프로버실(11)내의 메인 척의 승강 기구에 특징이 있다. 즉, 본 실시예의 프로버실(11)내에는 예컨대 12인치의 웨이퍼(W)가 탑재되는 메인 척(12)이 설치된다. 이 메인 척(12)의 상방에는 프로브 카드(13)가 고정되어 있다. 메인척(12)은 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 제 1 스테이지(X 스테이지)(14), 제 2 스테이지(Y 스테이지)(15)에 의해 X-Y 방향으로 왕복 이동하고, Z 스테이지(16)에 의해 Z 방향으로 승강함으로써, 메인 척(12)상에 탑재된 웨이퍼(W)와 프로브 카드(13)의 프로브 단자(13A)가 전기적으로 접촉된다. 이 접촉 상태에서 웨이퍼(W)의 전기적 특성이 검사된다.

X, Y, Z 스테이지(14, 15, 16)의 구동 기구가 상세하게 설명된다.

상기 X 스테이지(14)의 중앙에는, 수직 하방으로 연장하는 원통형 가이드(14A)가 형성된다. 이 원통형 가이드(14A)의 내측에, 메인 척(12)을 지지하는 Z 스테이지(16)가 배치된다. 원통형 가이드(14A)의 내주면에는 그 축방향에 따라서 둘레 방향으로 등간격으로 복수의 LM 가이드(17)가 마련된다. 이들 LM 가이드(17)는, Z 스테이지(16)가 Z 방향으로 승강할 때에, Z 스테이지(16)를 안내한다. 프로버실(11)내에는 Z 스테이지(16)의 하방에 승강 기구(18)가 고정된다. 이 승강 기구(18)의 구동축(예컨대, 볼나사)(18A)의 상단에 승강체(19)가 고정된다. 이 승강체(19)가 구동 기구(18A)의 승강에 따라 Z 스테이지(16)를 승강시킨다.

볼나사(18A)의 축심의 연장선(도 2에서는 일점쇄선으로 나타나 있음)상에 승강체(19)의 중심 및 프로브 카드(13)의 검사 중심(복수의 프로브 단자의 중심 위치)을 위치시킨다. 이들 위치 관계는 검사를 위해서 메인 척이 X, Y 방향으로 이동하더라도 변하지 않는다. 도 1에 있어서, 참조부호(11A)는 프로버실(11)내의 정지면(고정면)이다.

본 실시예에서는 도 2에 도시하는 바와 같이, 메인 척(16) 하부의 바닥(bottom) 플레이트(22)와 승강체(19)의 사이에 미세한 간극(δ)이 형성되어 있다. 이 간극(δ)이 유지되는 것에 의해, Z 스테이지(16)는 승강체(19)에 대하여 X, Y 및 Z 방향으로 원활히 이동할 수 있다.

이 간극(δ)은 간극 유지 기구에 의해 유지된다. 이 간극 유지 기구의 예를 도 3을 참조하여 설명한다. 승강체(19)에는 예컨대 도 3a에 도시하는 바와 같이 표면의 복수 개소 및 일측면에 개구부(19A)가 형성되어 있다. 승강체(19)의 내부에는, 이들 개구부(19A)에 접속된 내부 통로(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 측면에 있어서의 해당 내부 통로의 개구부(19A)에는 공기 배관(20)이 접속되어 있다. 검사중에는, 공기 공급원(도시하지 않음)으로부터 공기 배관(20)을 거쳐서 해당 내부 통로로 압축 공기가 상시 전달되어, 해당 압축 공기는 개구부(19A)로부터 분출한다. 이 분출된 공기의 압력에 의해, Z 스테이지(16)는 승강체(19)상에서 부상한다. 승강체(19)는 정방형 평면을 갖는 정압 스러스트(thrust) 에어 베어링(air bearing)으로서 작용한다. 검사중에 Z 스테이지(16)는 에어 슬라이드 방식에 의해 승강체(19)상에서 X, Y 방향으로 이동될 수 있다.

본 실시예에서 설명한 프로브 장치는, Z 스테이지가 승강체(정압 스러스트 에어 베어링)(19)에 유지되어 있지 않은 구조를 구비하고 있다는 점에 특징을 갖고 있다. 이 구조는 더 개량될 수 있다.

이 프로브 장치에 있어서는, 승강 기구(18)가 그 상승 동작을 정지한 후에도, Z 스테이지(16)는 관성력에 의해 더 상승하여, Z 스테이지(16)는 정압 스러스트 에어 베어링(19)으로부터 소정의 간극 이상으로 상승한다(과잉 상승). 이 과잉 상승에 의해, 메인 척상에 탑재된 반도체 웨이퍼와 프로브 단자(13A)는 강하게 접촉하여, 프로브 단자(13A)가 손상될 우려가 있다. 이 실시예에서 설명한 프로브 장치는, 이러한 관성력에 의한 Z 스테이지(16)의 상승을 방지하는 과잉 상승 방지 기구를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 과잉 상승 방지 기구의 일례로서는, 자기 작용을 이용한 자기 작용 발생 기구를 채용할 수 있다. 이 자기 작용 발생 기구는, 자석(예, 영구자석)에 의한 자기 작용을 이용하여 Z 스테이지(16)를 정압 스러스트 에어 베어링(19)측으로 흡인하여, Z 스테이지(16)와 승강체(19) 사이의 간극을 일정값(δ)으로 유지한다. 영구 자석(21)은 정압 스러스트 에어 베어링(19)상에 형성된 개구부(19A)의 주위에 배치될 수 있다. 도 3a에 도시된 승강체(19)에 있어서는, 승강체(19)의 표면의 각 코너에 개구부(19A)가 형성되고, 영구자석은 이들 개구부(19A)의 사이에 형성된 십자 형상의 오목부에 장착되어 있다. Z 스테이지(16)의 하면에는, 자성 재료로 이루어지는 바닥 플레이트(22)가 장착되어 있고, 이 바닥 플레이트(22)는 영구자석(21)의 자기 작용에 의해 승강체(21) 쪽으로 끌어당겨진다. 따라서, 정압 스러스트 에어 베어링(19), 영구자석(21) 및 바닥 플레이트(22)는 정압 스러스트 에어 베어링(19)과 바닥 플레이트(22) 사이의 간극(δ)을 거의 일정하게 유지하는 과잉 상승 방지 기구를 구비한 간극 유지 수단을 구성하고 있다. 정압 스러스트 에어 베어링(19)에 의한 부상력 및 영구자석(21)에 의한 흡인력은 프로브 장치(10)의 구조에 따라 적절히 설정될 수 있다.

도 4는 정압 스러스트 에어 베어링(19)과 Z 스테이지(16) 사이의 간극(δ)의 부하능력의 관계를 도시하고 있다. 도 4에 있어서, 부하능력(종축)의 ＋방향은 Z 스테이지(16)에 대한 중력 방향의 부하를 나타내고 있다. 에어 베어링의 부하능력 F를 나타내는 곡선과 F0로부터 수평으로 그은 선의 교점은, 부하능력 F0의 자기력과 정압 스러스트 에어 베어링(19)에 의한 부상력과의 균형에 의해서, 간극(δ)의 값은 Ho(횡축)로 유지되고 있음을 나타내고 있다. 이 상태는 변동부하가 0인 상태이다. 이 도 4에 의하면, 검사시의 과잉 상승으로 δf1의 부하가 Z 스테이지(16)에 걸리면, 간극(δ)은 H0로부터 H1까지 축소되고, 반대로 승강 기구(18)는 정지하며, Z 스테이지(16)의 승강이 정지했을 때에, Z 스테이지(16)에 δf2의 관성력이 있으면 간극(δ)은 H0로부터 H2로 확대된다는 것이 나타나 있다.

따라서, 간극 유지 기구가 정압 스러스트 에어 베어링(19)뿐인 경우에는, 검사시에 간극(δ)은 H2를 초과하는 범위에서 변동하여, Z 스테이지(16)의 승강 거리는 정확히 제어될 수 없다. 본 실시예에서는, 상술한 바와 같이, 영구자석(21) 및 바닥 플레이트(자성체)(22)를 구비한 과잉 상승 방지 기구가, 정압 스러스트 에어 베어링(19)과 바닥 플레이트(22) 사이의 간극(δ)이 대략 일정한 범위(도 4에서는 H1 내지 H2의 범위)로 되도록, Z 스테이지(16)에 자기력을 작용시킨다. 이 간극(δ)으로서는 예컨대 10㎛ 이내의 범위로 설정되는 것이 바람직하다.

X 스테이지(14)는, Y 스테이지(15)상에서 X 방향으로 왕복 이동한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, Y 스테이지(15)상에는 한 쌍의 가이드 레일(이하, 「X 가이드 레일」이라고 칭함)의 예로서, LM 가이드(24)가 형성된다. X 스테이지(14)의 하면에는, 결합 부재(24A)(도 2참조)가 설치된다. X 가이드 레일(24)과 결합 부재(24A)는 결합하고 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, Y 스테이지(15)상에는 X 방향의 볼나사(이하, 「X 볼나사」라고 칭함)(25)가 좌측의 X 가이드 레일(24)의 내측 근방에 형성된다. 이 X 볼나사(25)에는 X 스테이지(14)의 하면에 장착된 너트 부재(도시되어 있지 않음)가 나사결합하여, X 볼나사(25)의 정역회전에 의해 X 스테이지(14)가 Y 스테이지(15)상에서 X 방향으로 왕복 이동한다.

Y 스테이지(15)는 프로버실(11)의 기대(基台)(11B)상에 설치되고, 기대(11B) 상에서 Y 방향으로 왕복 이동한다. 즉, 기대(11B)상의 X 방향의 양단부에는 Y 방향을 따라서 한 쌍의 가이드 레일(이하, 「Y 가이드 레일」이라고 칭함)(26)이 형성된다. Y 스테이지(15)의 X 방향 양단부에는 결합 부재(26A)가 장착된다. 이들 Y 가이드 레일(26)과 결합 부재(26A)는 결합하고 있다. 또한, 기대(11B)상에는 Y 방향의 볼나사(이하, 「Y 볼나사」라고 칭함)(27)가 Y 가이드 레일(26)의 내측 근방에 배치된다(도 1의 하측을 참조). 이 Y 볼나사(27)는 모터(27A)에 의해서 정역회전한다. Y 스테이지(15)의 하면에 장착된 너트 부재(도시하지 않음)가 Y 볼나사(27)와 나사결합하여, Y 볼나사(27)의 정역회전에 의해 Y 스테이지(15)는 기대(11B)상에서 Y 방향으로 왕복 이동한다.

프로버실(11)내에는 정렬 기구의 정렬 브리지(28)가 Y 방향을 따라서 형성된 한 쌍의 가이드 레일(28A)에 따라서 이동 가능하게 설치된다. 이 정렬 브리지(28)에 장착된 상부 카메라(도시하지 않음)는 메인 척(12)상의 웨이퍼(W)를 촬상한다. 메인 척(12)에 장착된 하부 카메라(도시하지 않음)는 프로브 카드(13)의 프로브 단자(13A)를 촬상한다. 이들 촬상 데이터에 근거하여, 프로브 단자(13A)와 웨이퍼(W)상에 형성된 검사용 전극 패드(도시하지 않음)를 위치 정렬한다. 정렬 기구로서는 일본 특허출원 제 평10-054423 호 명세서에서 제안한 기구를 이용할 수 있다.

다음에, 본원 발명에 의한 프로브 장치의 동작을 설명한다. 프로브 장치(10)가 구동되면, 정압 스러스트 에어 베어링(19), 영구자석(21) 및 바닥 플레이트(자성체)(22)를 구비한 간극 유지 수단(23)에 의해, Z 스테이지(16)는 정압 스러스트 에어 베어링(19) 사이에서 일정한 간극을 유지한 상태로, 승강 기구(18)에 의해 X 스테이지(14)의 원통형 가이드(14A)를 따라 부상된다. 이어서, 도시되어 있지 않은 로더실로부터 사전 정렬된 웨이퍼(W)가, 프로버실(11)내의 메인 척(12)상에 탑재된다. 정렬 기구의 작동하에서, Z 스테이지(16)는 X-Y 스테이지(14, 15)에 의해, 정압 스러스트 에어 베어링(19)상에서 간극을 유지하면서 X, Y 방향으로 이동함과 동시에, θ 방향으로 정역회전하여, 메인 척(12)상의 웨이퍼(W)와 프로브 카드(13)의 프로브 단자(13A)를 위치 정렬한다. 위치 정렬된 웨이퍼(W)를 검사할 때에는, Z 스테이지(16)가 X-Y 스테이지(14, 15)에 의해 X, Y 방향으로 간극을 유지하면서 이동하여, 메인 척(12)상의 웨이퍼(W)가 검사의 초기 위치로 이동되고, 그 초기 위치에서 정지된다.

이어서, 승강 기구(18)가 구동되고, 정압 스러스트 에어 베어링(19)에 의해, Z 스테이지(16)는 정압 스러스트 에어 베어링(19)과 비접촉 상태로 상승하여, 메인 척(12)상에 형성된 웨이퍼(W)의 검사용 전극 패드와 프로브 카드(13)의 프로브 단자(13A)가 접촉한다. 또한, 승강 기구(18)는 Z 스테이지(16)를 오버 드라이브한 후에 정지한다. 이 때, 영구자석(21) 및 바닥 플레이트(22) 사이의 자기 작용에 의한 흡인력은, Z 스테이지(16)가 관성력에 의해 과잉 상승하는 것을 방지하여, 더 안정된 간극(δ)이 유지된다. 이 결과, 검사용 전극 패드와 프로브 단자(13A)는 안정된 압력으로 접촉할 수 있다.

초기 단계에 있어서의 검사 위치가 웨이퍼(W)의 주연부이기 때문에, 종래의 장치에 있어서는, 프로브 단자(13A)의 침압이 메인 척(12)의 주연부에 편중되어 작용한다. 이 결과, 메인 척은 도 8에 도시하는 바와 같이 기운다. 본 발명의 실시예에 있어서는, 프로브 카드(13)의 검사 중심의 바로 아래에 항상 위치하는 승강체(정압 스러스트 에어 베어링)(19)가 프로브 단자(13A)의 침압을 받기 때문에, 이 침압이 메인 척(12)의 주연부에 편중되어 작용하는 일이 없으며, 메인 척(12)은 항상 수평으로 지지될 수 있다. 이 결과, 복수의 프로브 단자(13A)는 검사중에 균일한 압력으로 웨이퍼(W)와 접촉하여, 항상 안정된 신뢰성이 있는 검사를 실행할 수 있다.

또한, Z 스테이지와 승강체의 간극(δ)은, H0로부터 H1로 변화하지만, H1의 범위내에서 간극이 유지되고 있기 때문에, 프로브 단자(13A)와 검사용 전극 패드는 소정의 침압으로 접촉할 수 있다. 계속해서, 웨이퍼(W)는 인덱스 이송되어, 상술한 검사가 반복된다. 이 검사중, 간극 유지 수단(23)은 시종 동작하여, 간극(δ)을 H1 내지 H2의 범위로 유지한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 프로브 카드(13)의 검사 중심의 하방으로의 연장선과 메인 척(12)의 승강 기구(18)의 승강체(정압 스러스트 에어 베어링)(19)의 축심이 항상 일치한다. 이 때문에, 프로브 단자(13A)의 침압은 항상 바로 아래의 정압 스러스트 에어 베어링(19)에서 수신되어, 프로브 단자(13A)의 침압에 의한 하중이 메인 척(12)에 편중되어 부하되는 것이 방지되고, 메인 척(12)의 탑재면은 항상 수평으로 유지되어, 복수의 프로브 단자(13A)와 웨이퍼(W)는 항상 균일한 침압으로 확실하게 접촉할 수 있어, 검사의 신뢰성을 높일 수 있다.

정압 스러스트 에어 베어링(19)에 일정 압력의 공기를 압송함으로써, 정압 스러스트 에어 베어링(19), 영구자석(21) 및 바닥 플레이트(자성체)(22)로 이루어지는 간극 유지 수단(23)은 Z 스테이지(16)와 정압 스러스트 에어 베어링(19) 사이를 대략 일정한 간극(δ)으로 유지할 수 있다. 메인 척(12)은 원활하게 수평 방향으로 이동될 수 있음과 동시에, 메인 척(12)의 승강 거리는 정확하고 또한 간단하게 제어될 수 있다.

도 5는 본 발명의 프로브 장치의 다른 실시예의 주요부를 도시한다. 이 프로브 장치(10A)는 간극 유지 수단 이외에는 상기 실시예와 마찬가지로 구성되어 있다. 따라서, 상기 실시예와 동일 또는 상당한 부분에는 동일 부호를 부여하여 설명한다. 본 실시예에 있어서의 간극 유지 수단(23A)은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 승강체(19)에 설치되고 Z 스테이지(16)와 승강체(19) 사이에서 간극(δ)을 형성하는 구체(30)와, Z 스테이지(16)를 승강체(19)측으로 흡인하는 진공 흡착 수단(31)을 구비한다. 검사중에는 진공 흡착 수단(31)이 항상 작동된다. 승강체(19)는 캡 형상으로 형성되며, 상면에는 오목부(19B)가 형성되어 있다. 이 오목부(19B)의 중심에는 예컨대 1개의 구체(30)가 회전 가능하게 장착되어 있다. 승강체(19)에는 도시하지 않은 내부 통로가 형성된다. 이 내부 통로는 오목부(19B)내의 적어도 하나의 개구부에 접속됨과 동시에, 승강체(19)의 측면에 형성된 개구부와 접속되어 있다. 승강체(19)의 측면의 개구부에 진공 배관(31A)이 접속되고，도시하지 않은 진공 배기 장치에 의해서 오목부(19B)내는 감압되고, Z 스테이지(16)는 진공 흡착됨으로써, Z 스테이지(16)가 과잉 상승하는 것이 방지된다.

Z 스테이지(16)와 승강체(19) 사이의 간극(δ)은 예컨대 10㎛ 이내로 설정하는 것이 바람직하다. 간극이 10㎛를 초과하면, 진공 흡착 수단(31)에 의한 Z 스테이지(16)의 흡착력은 급격히 저하되어, Z 스테이지(16)가 과잉 상승하는 것을 방지할 수 없게 될 우려가 있다. 이 진공 흡착 수단(31)에 의한 흡착력은 프로브 장치(10)의 구조 등에 따라 적절히 설정될 수 있다.

본 실시예에 있어서는, 프로브 장치(10)가 구동되면, 간극 유지 수단(23A)의 진공 흡착 수단(31)이 작동되어, 승강체(19)와 Z 스테이지(16) 사이에 간극(δ)이 형성된 상태로, Z 스테이지(16)는 승강체(19)측으로 진공 흡착된다. 검사시에 Z 스테이지(16)가 오버 드라이브된 후, 승강 기구(18)가 정지하였을 때, 진공 흡착 수단(31)에 의한 진공 흡착력이 Z 스테이지(16)에 작용되고 있기 때문에, Z 스테이지(16)가 그 관성력에 의해 과잉 상승하는 것이 방지된다. 기타, 상기 실시예와 마찬가지 작용 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 청구항 1 내지 청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 금후 피검사체의 직경이 커지더라도 검사시에 탑재대는 항상 수평으로 유지되고, 복수의 접촉 단자와 피검사체는 항상 균일한 접촉압으로 접촉하여, 검사의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 탑재대가 원활하게 수평 방향 및 상하 방향으로 이동할 수 있음과 동시에, 탑재대의 승강을 지극히 간단히 제어할 수 있는 프로브 장치가 제공된다.

또한, 본 발명은 상기 각 실시예에 제한되는 것은 아니다.

요컨대, 프로브 카드의 검사 중심의 하방으로의 연장선이 프로버실내에 마련된 승강 기구 및 승강체의 축심과 일치하고, 게다가 간극 유지 수단에 의해 탑재대와 승강체 사이에 일정한 간극이 유지된 상태로 검사를 하는 프로브 장치는 모두 본 발명에 포함된다.

예를 들어, 상기 실시예에 있어서는, 승강체(19), 바닥 플레이트(22), Z 스테이지(16), 메인 척(12)은 원주 형상의 구조로 되어 있지만, 이들 구조는 이것에 한정되지 않고, 다른 형상으로 할 수도 있다.

또한, 도 3a에는 승강체의 상부 표면에 4개소의 개구부(19A)가 형성되어 있지만, 개구부(19A)는 적어도 1개소 형성되어 있으면 무방하며, 2개소, 3개소, 5개소, 혹은 그 이상이어도 된다.

또한, 도 3a에는 영구자석(21)이 십자 형상으로 마련되어 있지만, 이 영구자석은 개구부(19A)의 배치를 고려하여 다른 형상으로 배치할 수도 있다.

또한, 도 3a 등에는 자기 작용 발생 기구로서 영구 자석을 사용하고 있지만, 이에 대신하여 전자석도 사용할 수 있다.

또 다른 특징 및 변경은 해당 기술 분야의 당업자가 착상할 수 있는 부분이다. 그러므로, 본 발명은 보다 넓은 관점에 입각한 것으로서, 특정의 상세 및 본 명세서에 개시된 대표적인 실시예에 한정되는 것이 아니다. 따라서, 첨부된 청구의 범위에 정의된 넓은 발명 개념 및 그 균등물의 해석과 범위에 있어서, 거기에서 일탈하는 일 없이 여러가지 변경을 할 수 있다.

Claims

피검사체의 전기적 특성 검사를 하는 프로버실내의 상면에 설치된 프로브 카드와,

피검사체를 탑재하기 위해 상기 프로브 카드의 하방에 설치된 탑재대와,

상기 탑재대의 하방에 설치되며 승강축을 갖는 승강 기구로서, 상기 프로브 카드의 검사 중심으로부터 하방으로 연장하는 선을 따라 상기 승강축을 승강시키는 승강 기구와,

상기 승강축의 선단에 연결된 승강체로서, 상기 탑재대를 지지함과 동시에 상기 승강축의 승강에 따라 상기 탑재대를 승강시키는 승강체와,

상기 승강체와 상기 탑재대 사이에 간극을 유지하는 간극 유지 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 간극 유지 기구는 에어 베어링 기구를 상기 승강체상에 구비하는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 에어 베어링 기구는 정압 스러스트 에어 베어링인 것을 특징으로 하는

프로브 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 간극 유지 기구는, 상기 탑재대를 상기 승강체측으로 끌어당기기 위한 자기 작용 발생 기구를 상기 승강체에 더 구비하는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 간극 유지 기구는,

상기 승강체의 상면에 형성된 적어도 하나의 개구부와,

상기 개구부로 압축 공기를 공급하는 기구를 갖는 정압 스러스트 에어 베어링과,

상기 승강체의 상면에 마련된 적어도 하나의 자석을 갖는 자기 작용 발생기구를 구비하는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 간극 유지 기구는, 상기 승강체와 상기 탑재대 사이에 적어도 하나의 구체를 회전 가능하게 구비하는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 간극 유지 기구는, 상기 탑재대를 상기 승강체측으로 흡인하는 진공 흡착 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 간극 유지 기구는, 상기 탑재대를 상기 승강체측으로 끌어당기기 위한 자기 작용 발생 기구를 상기 승강체에 더 구비하는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 프로브 장치는, 일 수평 방향 및 그것과 직교하는 다른 수평 방향으로 상기 탑재대를 왕복 이동시키는 이동 기구를 더 포함하며,

상기 탑재대를 왕복 이동시키는 이동 기구는,

상기 탑재대를 승강 가능하게 가이드하고, 또한 제 1 수평 방향으로 왕복 이동 가능한 제 1 스테이지와,

상기 제 1 스테이지를 상기 제 1 수평 방향으로 왕복 이동 가능하게 지지하고, 또한 상기 제 1 수평 방향과 직교하는 수평 방향으로 왕복 이동 가능한 제 2 스테이지를 구비하는 것을 특징으로 하는

프로브 장치.