专利名称：检查装置和检查方法
技术领域：
本发明涉及对半导体晶片等被检査体进行电特性检査的检査装置，更详细地说，涉及在使载置台上的被处理体与探针卡(probe card) 的探针电接触时、直接监视载置台的过激励(overdrive)量的检查装置 和检查方法。
背景技术：
例如，如图3所示，现有的检查装置具有装置本体l;在该装置 本体1内配置成能够向X、 Y、 z和e方向移动并且载置被检査体(例 如，晶片W)的载置台2;具有与载置在该载置台2上的晶片W上形成的多个电极垫接触的多个探针3A的探针卡3;通过卡支架(图中未 示出)固定该探针卡3的固定机构4;和电连接探针卡3和测试头T 的连接环5，该检查装置构成为通过测试头T、连接环5和探针卡3， 在图中未示出的测试器和晶片W的电极垫之间接收发送测试信号，进 行晶片W的电检査。此外，在图3中，6为与载置台协作进行晶片W 和探针卡3的定位的机构，6A为上照相机，6B为下照相机，7为固定 有固定机构4的头平板。在进行晶片W的检查的情况下，通过用对准机构6的下照相机6B 测定探针3A的针尖位置，用上照相机6A测定与探针3A对应的晶片 W的电极垫，进行晶片W和探针卡3的对准之后，进行晶片W的检 査。在检查时，使晶片W和探针卡3接触，进一步地使载置台2过激 励，使晶片W和探针3A电接触，进行检査。但是，通过使载置台2过激励，在载置台2与探针3A之间施加大 的接点负荷。当接点负荷过大时，就会损伤晶片W，在接点负荷不充 分的情况下，由接触不良等而变得不能确保检查的信赖性。因此，目 前使晶片W和探针3A以适当的过激励量接触、从而提高检查的信赖 性的技术提出有例如专利文献1 3的技术。在专利文献1所记载的技术中，设置有测定探针卡的上下方向的 变位量的光学测长器，通过该光学测长器，根据探针卡的变位量调整 载置台的上升量，消除晶片和探针卡的接触不良。在专利文献2中， 能够准确把握载置台的过激励时变形的探针卡的变位量，并且能够适 当地设定载置台的过激励量。另外，在专利文献3所记载的技术中， 根据过激励时的载置台的沉入量和接点负荷的关系，控制载置台的过 激励量。这些的技术全都加入由过激励时的探针卡的变形或载置台的 沉入量所带来的影响，是想要更准确地得到本来必要的过激励量的技 术。专利文献l:日本特开2004-265895 专利文献2:日本特开2003-050271 专利文献3:日本特开2003-168707发明内容但是，在探针卡中，有与在晶片整个面上形成的多个电极垫一并 接触的探针卡。在该探针卡的情况下，例如图4所示，载置台2上的 晶片W与探针卡3在整个面一并接触，进行晶片W的电特性检査。 因为晶片W与探针卡3 —并接触，所以与在晶片W的一部分接触的 情况相比，接点负荷增大。况且，当晶片W为3OOmm0，与半导体装 置的超高集成化相辅，接头数显著增加，伴随与此，探针个数也显著 增加，并且由一并接触的接点负荷与现有相比也显著增加。例如在30Omm0的晶片W的情况下，当由一并接触而引起的接点 负荷成为超过例如60kgf的大小时，接点负荷不仅超过包括探针卡3 的重量(图4中箭头A所示)和连接环5的重量(图4中箭头B所示) 的接口机器的重量，而且超过对在连接环5上环状配列的连接针 (POGO-Pin)等的连接端子5A的弹簧力的反力(图4中箭头C所示)， 因此由于施加过激励使载置台2如图4箭头D所示那样上升，超过探 针3的变形和载置台2的沉入量的水平而导致抬起接口机器，无法充 分把握为了得到本来必要的过激励量而必要的载置台2的上升量。由 于专利文献1 3的技术全都没有假定接口机器被提起的情况，所以在 这种情况下无法准确把握载置台的上升量。本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供即使在被 检査体和探针卡一并接触的情况下也能够直接把握载置台是否达到过 激励量的检査装置和检查方法。本发明第一方面记载的检查装置，其特征在于，具有载置被检 查体的能够移动的载置台；和配置在上述载置台的上方的探针卡，该 检査装置使上述载置台过激励，使上述被检査体与上述探针卡电接触， 进行上述被检查体的电特性检查，该检查装置在上述载置台的至少一 个位置上设置有测定上述载置台与上述探针卡或其周边部的距离的位 移传感器。另外，本发明第二方面记载的检査装置，其特征在于，具有载 置被检查体的能够移动的载置台；配置在上述载置台的上方的探针卡; 和对上述载置台进行驱动控制的控制装置，该检査装置在上述控制装 置的控制下，使上述载置台过激励，使上述被检査体与上述探针卡在 整个面一并电接触，进行上述被检查体的电特性检查，该检查装置在 上述载置台的至少一个位置上设置有测定上述载置台与上述探针卡或 其周边部的距离的位移传感器，上述控制装置根据上述位移传感器的 测定值，对上述载置台的上升量进行控制。另外，本发明第三方面记载的检查装置，其特征在于，在上述第 一或第二方面记载的发明中，在上述载置台的外周边附近相互隔着规 定间隔设置有多个上述位移传感器。另外，本发明第四方面记载的检查装置，其特征在于，在第一 第三中任一方面记载的发明中，上述位移传感器由电容传感器构成。另外，本发明第五方面记载的检査方法，其特征在于，具有载 置被检査体的能够移动的载置台；配置在上述载置台的上方的探针卡； 和对上述载置台进行驱动控制的控制装置，在上述控制装置的控制下， 使上述载置台过激励，使上述被检查体与上述探针卡电接触，进行上 述被检査体的电特性检查，该检査方法包括使用设置在上述载置台 上的位移传感器，测定上述载置台与上述探针卡或其周边部的距离的 工序；和上述控制装置根据上述位移传感器的测定结果，监视上述载 置台的过激励量的工序。另外，本发明第六方面记载的检査方法，其特征在于，在第五方面记载的发明中，包括上述控制装置根据上述位移传感器的测定结果， 使上述载置台上升直至达到过激励量的工序。另外，本发明第七方面记载的检査方法，其特征在于，在第五方 面或第六方面的发明中，作为上述探针卡，使用具有与上述被检查体 的全部的检査用电极一并接触的多个探针的探针卡。另外，本发明第八方面记载的检査方法，其特征在于，在第五方 面 第七方面中任一方面记载的发明中，使用沿上述载置台的周方向 隔着等间隔在多个位置上设置的上述位移传感器。发明效果根据本发明，提供即使在被检查体和探针卡一并接触的情况下也 能够直接把握载置台是否达到过激励量的检查装置和检查方法。
图1为表示本发明的检查装置的一个实施方式的构成图。图2为表示图1所示的检查装置的主要部分的构成图。图3为表示现有的检查装置的一例的构成图。图4为表示图3所示的检查装置的主要部分的构成图。符号说明10检查装置11载置台12探针卡12A探针15控制装置20位移传感器W晶片(被检查体)具体实施方式
以下，根据图l和图2所示的实施方式对本发明进行说明。另外， 在各图中，图1为表示本发明的检查装置的一个实施方式的构成图， 图2为表示图1所示的检查装置的主要部分的构成图。例如，如图1所示，本实施方式的检查装置IO具有载置被检查体(例如晶片)W的能够向X、 Y、 Z和e方向移动的载置台11;配 置在载置台11的上方的探针卡12;电连接探针卡12和测试头(图中 未示)的连接环13;进行载置台11上的晶片W与探针卡12的多个探针12A的对准的对准机构(图中未示)；和控制这些的控制机构14。 探针卡12通过卡支架15固定在头平板16的开口部上安装的固定机构 17 (参照图2)。载置台11具有图1所示的驱动机构18和测定器(例如编码器) 19，该载置台构成为通过驱动机构18沿X、 Y、 Z和e方向移动的同 时通过编码器19检测移动量。驱动装置18具有驱动配置有载置台 11的XY工作台，例如以电动机和滚珠丝杠为主体的水平驱动机构(图 中未示)；内置在载置台11中的升降驱动机构；和使载置台ll沿e方 向旋转的e驱动装置。编码器19通过电动机的转速分别测定XY工作 台的向X、 Y方向的移动距离，并且将各自的测定信号发送到控制装 置14。控制装置14根据来自编码器19的信号对驱动机构18进行控制， 由此控制载置台11的向X、 Y方向的移动量。如图l、图2所示，探针卡12形成为与晶片W大致相同外径，在 其整个面上形成有多个探针12A。如图2所示，这些的探针12A构成 为与在晶片W上形成的多个检查用电极垫一并后，得到规定的过激 励量，与晶片W电接触后，对在晶片W上形成的多个接头依次逐个 进行检査。这样，探针卡12与晶片W整个面一并接触，因此当施加 过激励时，在晶片W上作用超过60kgf的接点负荷。这样大的接点负 荷作用于载置台11时，不仅在探针卡12变形的同时载置台下沉，而 且抬起包括探针卡12的接口机器，难以得到过激励量，无法充分把握 为了得到本来必要的过激励量而必要的载置台11的上升量。艮口，如图2所示，接口机器包括探针卡12和连接环13。探针卡 12具有例如10kgf左右的重量，连接环13具有例如15kgf的重量。然 后，连接环13具有配列成环状的多个连接针等的连接端子13A，其弹 簧力达到35kgf。该弹簧力从测试头(图中未示)侧作为弹簧反力作用 于连接环13的母板13B的外周边部。因此，在探针卡12上作用60kgf 的负荷。但是，由于一并接触的接点负荷超过60kgf，所以接点负荷超 过探针卡12的负荷，以接点负荷抬起包括探针卡12的接口机器，即使仅本来必要的过激励量使载置台11上升，也无法得到该过激励量。 因此，在本实施方式中，如图l、图2所示，将监视过激励量的位移传感器(例如电容传感器)20安装在使载置台11的顶板11A的一 部分沿水平方向突出的部分上。例如沿顶板11A的周边方向隔着等间 隔在多个位置(例如3个位置)形成该突出部分，在这些的突出部分 上分别安装位移传感器20。这些的位移传感器20分别测定顶板11A 的载置面和卡支架15的下面之间的距离，并将该测定值发送到控制装 置14。然后，过激励量为从探针12A和晶片W的接触位置起的载置 台11的上升量，因此位移传感器20以晶片W与探针12A—并接触的 瞬间的测定值为基准值对过激励量进行测定。位移传感器20的测定值 通过载置台11的上升变得比基准值小，变小的量为载置台11的过激 励量。能够在控制装置14中作为基准值和测定值的差求得该过激励量。 如图1所示，控制装置14具有中央运算处理部14A;存储有各种程序的程序存储部14B;存储各种数据的存储部14C;和对来自下照相机17和上照相机的摄像信号进行图像处理的图像处理部14D。在程 序存储部14B内容纳有用于执行本发明的检查方法的程序，读出该程 序，在中央运算处理部14A中执行程序。将本来必要的过激励量作为登记过激励量预先登记、容纳在存储 部14C内。另外，将晶片W的电极垫和探针12A接触时的顶板11A 的载置面和卡支架15的下面的距离作为过激励的基准值预先登记、容 纳在存储部14C内。如图2所示，中央运算处理部14A当从位移传感 器20接收到测定值时，由测定值和从存储部14C读出的基准值算出载 置台11的现在的过激励量(晶片W和探针12A接触之后的载置面与 卡支架下面之间的距离)。另外，中央运算处理部14A对现在的过激励 量和来自存储部14C的登记过激励量进行比较，在现在的过激励量未 达到登记过激励量时，使载置台ll上升，在现在的过激励量与登记过 激励量相等的瞬间，向载置台11的升降驱动机构18A发送停止信号。上升载置台11，并且通过接点负荷抬起包括探针卡12的接口机器， 母板13B变形为如图2中一点划线所示那样。在接口机器被抬起的期 间，即使载置台11上升，位移传感器20的测定值也几乎不变化而成 为一定。即使在这种情况下，根据来自位移传感器20的测定值，控制装置14判断未达到登记过激励量，并且使载置台11继续上升。根据位移传感器20的测定值，在控制装置14中算出现在的过激励量，并 且当判断该量达到登记过激励量时，如图2所示，就在该瞬间从控制 装置14向升降驱动机构18A发送停止信号，停止载置台11。在3个位置的位移传感器20的测定值分别相等的情况下，表示探 针卡12和载置台11的载置面平行。在3个位置的位移传感器20的测 定值分别不同的情况下，表示探针卡12倾斜。这样通过3个位置的位 移传感器20也能够把握探针卡12的平行度。如图1所示，进行晶片W和探针卡12的对准的对准机构具有 附设在载置台11上的下照相机21;在载置台11和探针卡12之间移动， 进出至探针中心(探针卡12的中心的正下方)的对准桥(图中未示)； 和安装在对准桥上的上照相机(图中未示)。下照相机21如现有公所 周知那样，在控制装置14的控制下通过下照相机21以高倍率和低倍 率测定探针12A的针尖，同时通过上照相机以高倍率和低倍率测定晶 片W的电极垫，并且根据由这些测定得到的XYZ坐标数据进行晶片 W和探针卡12的对准。接着，对使用检査装置10的本发明的检查方法的一个实施方式进 行说明。如图l、图2所示，当将晶片W载置在载置台11上时，就驱 动对准机构，进行晶片W和探针卡12的对准。在进行对准之后，向X、 Y方向移动载置台11，并且在晶片W到达探针卡12的中心的正下方 的时刻停止载置台11。接着，上升载置台ll，并且晶片W的检查用的全电极垫和探针卡 12的全探针12A—并接触。此时的位移传感器20的测定值为基准值， 从该时刻起通过位移传感器20监视载置台11的过激励量。载置台11 从基准值仅上升到与登记过激励量相抵的距离。此时，因为探针12A 的接点负荷超过包括探针卡12和连接环13的接口机器的重量，所以 即使载置台11仅上升至与登记过激励量相抵的距离，如图2中一点划 线所示，只是通过载置台11抬起接口机器而已，位移传感器20的测 定值从基准值几乎不减小，即使控制装置14根据来自位移传感器20 的测定值算出过激励量，也达不到登记过激励量，因此在控制装置14 中判断未达到登记过激励量，并且使载置台11继续上升。如果使载置台11继续上升，则位移传感器20的测定值渐渐减小，载置台11的载置面和卡支架15的下面縮短距离。此时控制装置14算出基准值和测定值的差，即现在的过激励量，并且将该算出值与登记过激励量进行比较。如果接口机器的抬起达到极限，控制装置14根据 来自位移传感器20的测定值算出的现在的过激励量与登记过激励量一 致，在那一瞬间从控制装置14向升降驱动机构18A发送停止信号，使 载置台ll停止。如果通过载置台11的适当的过激励，晶片W与探针 12A电接触，根据来自测试器的信号对晶片W的全接头执行电特性检 査。此后，依次交换检查完成的晶片W和未检査的晶片W，对全部的 晶片W进行同样的检查。根据如以上说明那样的本实施方式，使用设置在载置台11上的位 移传感器20测定载置台11的载置面和卡支架15的下面的距离，并且 控制装置14根据位移传感器20的测定结果，监视载置台11的过激励 量，因此直接监视过激励量，即使在晶片W和探针卡12—并接触， 并且通过接点负荷抬起包括探针卡12的接口机器的情况下，也能够直 接把握载置台11是否达到过激励量。另外，根据本实施方式，控制装置14根据位移传感器20的测定 结果，控制上升量至载置台ll达到过激励量，因此即使由于晶片W与 探针12A—并接触而抬起接口机器，也能够使载置台11过激励，使晶 片W与探针12A可靠地电接触，能够提高检查的信赖性。另外，根据本实施方式，使用沿载置台11的周方向隔着等间隔在 3个位置设置位移传感器20，因此能够更准确地把握载置台11的过激 励量。另外，因为使用3个位置的位移传感器20，所以根据3个位置 的位移传感器20的测定值能够把握载置台11和探针卡12的平行度。此外，本发明并不限定于上述实施方式，能够根据需要适当设计 变更各构成要素。例如，在上述实施方式中，对晶片W和探针卡12 在整个面一并接触的情况进行说明，但本发明也适用于探针卡的探针 与形成在晶片上的限定的接头进行部分接触的情况。另外，被检査体 也能够适用于晶片以外的液晶显示形态基板等。另外，在本实施方式 中，将位移传感器20配置在卡支架15的正下方，隔着卡支架15监视 过激励量，但也可以将位移传感器设置在载置台的载置面的外周边部，隔着探针卡的外周边部监视过激励量。另外，位移传感器也并不限定 于电容传感器，如果是能够测定距离的传感器，能够适当使用现有公 所周知的传感器。产业上的可利用性本发明能够在检查装置上适当使用。
权利要求
1.一种检查装置，其特征在于，具有载置被检查体的能够移动的载置台；和配置在所述载置台的上方的探针卡，该检查装置使所述载置台过激励，使所述被检查体与所述探针卡电接触，进行所述被检查体的电特性检查，该检查装置在所述载置台的至少一个位置上设置有测定所述载置台与所述探针卡或其周边部的距离的位移传感器。
2. —种检査装置，其特征在于，具有载置被检查体的能够移动的载置台；配置在所述载置台的 上方的探针卡；和对所述载置台进行驱动控制的控制装置，该检査装置在所述控制装置的控制下，使所述载置台过激励，使 所述被检查体与所述探针卡在整个面一并电接触，进行所述被检査体 的电特性检查，该检査装置在所述载置台的至少一个位置上设置有测定所述载置 台与所述探针卡或其周边部的距离的位移传感器，所述控制装置根据 所述位移传感器的测定值对所述载置台的上升量进行控制。
3. 如权利要求1或2所述的检查装置，其特征在于在所述载置台的外周边附近相互隔着规定间隔设置有多个所述位 移传感器。
4. 如权利要求1 3中任一项所述的检查装置，其特征在于 所述位移传感器由电容传感器构成。
5. —种检査方法，其特征在于，具有载置被检査体的能够移动的载置台；配置在所述载置台的 上方的探针卡；和对所述载置台进行驱动控制的控制装置，在所述控-制装置的控制下，使所述载置台过激励，使所述被检査体与所述探针 卡电接触，进行所述被检查体的电特性检査，该检査方法包括使用设置在所述载置台上的位移传感器，测定 所述载置台与所述探针卡或其周边部的距离的工序；和所述控制装置 根据所述位移传感器的测定结果，监视所述载置台的过激励量的工序。
6. 如权利要求5所述的检查方法，其特征在于包括所述控制装置根据所述位移传感器的测定结果，使所述载置 台上升直至达到过激励量的工序。
7. 如权利要求5或6所述的检査方法，其特征在于 作为所述探针卡，使用具有与所述被检査体的全部的检查用电极一并接触的多个探针的探针卡。
8. 如权利要求5 7中任一项所述的检査方法，其特征在于 使用沿所述载置台的周方向隔着等间隔在多个位置上设置的所述位移传感器。
全文摘要
本发明提供即使在被检查体和探针卡一并接触的情况下也能够直接把握载置台是否达到过激励量的检查装置。本发明的检查装置(10)具有载置台(11)、探针卡(12)和控制装置(14)，在控制装置(14)的控制下，使载置台(11)过激励，使晶片(W)与探针卡(12)一并电接触，进行晶片(W)的电特性检查，该检查装置在载置台(11)的外周边部外侧的3个位置上设置有测定载置台(11)的载置面和探针卡的卡支架(15)的下面的距离的位移传感器(20)，控制装置(14)根据位移传感器(20)的测定值控制载置台(11)的上升量。
文档编号H01L21/66GK101271145SQ200810082388
公开日2008年9月24日 申请日期2008年3月4日 优先权日2007年3月23日
发明者山田浩史 申请人:东京毅力科创株式会社