JP2012503189A - 所定の温度条件下で繰り返しパターンの複数の電子部品を検査する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、所定の温度条件下で繰り返しパターンの複数の電子部品をプローバ内で検査する方法に関する。前記プローバは、前記部品１を収容するチャック１０及び個々のプローブ１２を収容するプローブホルダ１５を有する。当該検査のため、前記部品１が、所定の温度に設定され、前記プローブ１２及び最初の１つの電子部品１が、少なくとも１つの位置決め装置によって相対して位置決めされ、次いで前記電子部品１の導体パッド３が、前記プローブ１２によって接触される結果、当該最初の１つの電子部品１が検査され、次いで前記繰り返しパターンの別の１つの部品１を検査するための位置決め及び接触が繰り返され得る。
【解決手段】
個々のプローブの使用下で温度が変化しても部品の確実な接触を保証しつつ測定のための検査期間を短縮するため、最初に、共通に配置されている全てのプローブ１２に関する第１位置決めステップが、中間位置に移行される結果、１つの部品１が、接触を実施する作業領域４内でプローブ先端１３の下方で所定の間隔をあけて静止し、次いで個々のプローブ先端１３の位置が、各プローブ１２に割り当てられた独立したマニピュレータによって、それぞれのプローブ先端１３に接触すべき前記部品１の対応する導体パッド３に対して補正される結果、各プローブ先端１３が、１つの導体パッド３の上方で静止し、さらに引き続き前記プローブ先端１３が、調整移動によって前記導体パッド３に接触されることによって、前記部品１が位置決めされて接触される。

Description

本発明は、所定の温度条件下で繰り返しパターンの複数の電子部品を検査する方法に関する。検査すべき部品は、複数の導体パッドを有する。検査信号をプローブによって供給又は検出するため、検査すべき部品が、その導体パッド上で少なくとも２つのプローブによって電気接触される。

このような検査は、プローバと呼ばれる検査装置内で実施される。この検査装置内では、例えば所定の温度のような検査に対して必要な周囲条件も設定可能である。このプローバ内では、部品が、チャックによって、すなわち検査対象物の可能な保持とこの検査対象物の接触と検査条件とに調整された部品用の収容装置によって保持される。部品が、チャック又はその他の適切な装置によって所定の温度に設定される。検査のため、１つ又は複数のプローブホルダによって保持されるプローブと電子部品とが、少なくとも１つの位置決め装置によって互いに相対的に位置決めされ、次いで当該電子部品の導体パッドが、プローブの拘束されていないニードル先端に接触する。

電子部品は、様々な製造ステップで検査され、したがってウエハに結合した状態でも検査される。この場合、繰り返しパターンを形成する多数の部品が、ウエハ上に形成されている。この代わりに、匹敵する繰り返しパターンを形成する分離した多数の電子部品が、チャック上に配置されてもよい。

複数の部品のこのような配置の電気接触は、繰り返しパターンの検査時に実施される。これらのプローブは、いわゆるプローブカードに不動に取り付けられていて、このプローブカードを通じて電気接触されている。当該構成は、１つの部品に同時に電気接触するために必要である多数のプローブを、同時に接触すべき複数の導体パッドの配置に対応する配置で取り付けることを可能にする。全てのプローブが、プローブホルダによって保持されているプローブカードによって同期して位置決めされ、同時に接触すべき導体パッド上に降下され、部品が検査され、次いでプローブカードがその次の部品に位置決めされる。こうして、１つの繰り返しパターン内の多数の部品を有効に検査することができる。この場合、ラスター状の繰り返しパターンが、１つの部品からその次の部品への位置決めの進行を設定し、自動化を可能にする。この場合、基準対象物、例えば繰り返しパターンの最初の部品に対する最初の位置決めが実施され、この位置決めから出発してその他の各位置決めが、当該既知のラスター状の繰り返しパターンに基づいて実施される。

ここでは周囲温度と異なる条件を意味する所定の温度条件下の検査に対しても、ニードルカードの使用は有益である。何故なら、１つのニードルカードに取り付けられた複数の金属プローブが、合成樹脂性で多くの場合にプリント基板から成るニードルカードによってこれらの金属プローブを保持することで非常に短く保持され得るからである。接触領域から離れて配置されたプローブアームに対する接続部分としてより長いプローブアームを有する個々のプローブと比較して、ニードルカードを使用する場合は、検査温度の変化又はドリフト時の熱膨張の変化に起因したニードル先端の位置の変化が阻止され得るか、又は、少なくともニードル先端が検査の進行中に導体パッドから離れない程度に、当該ニードル先端の位置の変化が阻止され得る。温度ドリフトに起因したニードル先端のシフトを、より長い接触期間に対しても許容誤差に限定する熱条件が、調整期間後にチャック、プローブ及びプローブホルダに対して設定される。検査温度が変化した場合は、その次の接触が実施できるまで、この調整期間の間待つ必要がある。この理由から、ニードルカードに取り付けられたプローブは、より多くの検査回数に対して同じ温度に維持されることが有効である。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３１７７７８号明細書には、位置決め方法が記されている。この位置決め方法の場合、光学的な観察によっては必要な程度にもはや分解不可能な非常に小さい構造体が接触される。この場合、後補正を光学手段によって実施するため、１つの接触すべき部品の複数の接触面に対するニードル配置の最初から繰り返される位置決めが、原子間力顕微鏡を使用することによって非常に正確に算出される。当該後補正は、光学画像の不鮮明さから大きく影響を受けない。しかしながら、この方法では、この部品の全体の熱シフトを補正できるものの、この部品の内部のシフトを補正することはできない。

ニードルカードは、プローブの位置及び数に関して並びにプローブカードに実現された各プローブに対する電気接続に関して１つの特定の部品に合わせられる必要があるので、これらのニードルカードの製造は、非常にコストがかかり且つ多数の同一の部品の検査に対してだけ有効である。

しかしながら、実験室の設備では、多くの場合、少数の部品だけが検査される。当該少数の部品は、ニードルカードの製造に向かない。それ故に、少数のプローブが、この用途に対して使用される。これらのプローブは、実際に検査すべき部品の種類の導体パッドの配置に応じて相対して１つの共通のプローブホルダに取り付けられるか又は個々のプローブホルダに取り付けられる。しかしながら、複数の部品の繰り返しパターンを、相対する個々のプローブの最初に実現された配置によって前後して検査し、プローブを通じた全ての部品に対する確実な接触を保証するため、このような個々のプローブの使用は、検査温度の変化ごとに熱平衡の調整を必要とする。当該熱平衡の調整は、非常に多くの検査期間及びエネルギーを必要とする。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３１７７７８号明細書

本発明の課題は、個々のプローブによって部品を検査する方法を提供することにある。この方法は、周囲温度と異なる温度で繰り返しパターンの多数の電子部品を検査するために適していて、部品の確実な接触を保証しつつ、温度が変化しても測定のための検査期間を短縮することを可能にする。

当該方法によれば、熱ドリフトに起因した繰り返しパターン内の部品に対する部品のシフトに加えて、試験対象物の繰り返しパターン内部の相対位置のシフト自体も補正することが可能である。

説明する位置決め方法及び接触方法は、熱平衡の調整を予め待つことなしに、周囲温度と異なる温度で繰り返しパターンの全ての部品の検査を可能にする。したがって、検査期間が大幅に短縮され得る。

以下に、本発明を実施の形態に基づいて詳しく説明する。

多数の部品を有するウエハを検査するプローバを示す。 中間位置に位置決めされたウエハを有するプローバの作業領域を示す。 プローブが部品に接触している状態にある図２の作業領域を示す

プローバの検査配置の基本構造が、図１中に示されている。プローバのケース９内には、ウエハ２が、チャック１０上に配置されている。このウエハ２は、同じ形状の多数の電子部品１を有する。これらの電子部品は、規則的なラスター状に配置されていて、ここでは繰り返しパターンとして記される。当該繰り返しパターンの各部品１は、同じ形状に起因して多数の導体パッド３の同じ配置を有する。これらの導体パッド３は、部品１を検査するため同時にそれぞれのプローブ１２によって接触される。

チャック１０は、チャック駆動部１１を有する。ウエハ２は、Ｘ−Ｙ平面、すなわちウエハ表面の平面内において当該平面に対して垂直に直立しているＺ方向に移動可能であり、チャック１０のＺ方向に延在する中心軸線周りに角度テータだけ回転可能である。チャック１０は、ウエハ２を必要な検査温度に加温するために加熱可能である。この代わりに又はこれに加えて、チャック１０は冷却も可能である。以下で説明するウエハ２の部品を検査する方法は、プローバの周囲温度の上及び下の温度で同様に使用可能である。

プローブ保持板１６が、チャック１０及びウエハ２に対向して且つこのウエハ２に対して間隔をあけて配置されている。多数のプローブホルダ１５、いわゆるプローブヘッドが、プローブ保持板１６上に取り付けられている。各プローブホルダ５は、プローブアーム１４とプローブ先端１３とから構成されるプローブ１２を支持する。プローブ保持板１６は、中心開口部１７を有する。プローブ先端１３が、中心開口部１７を通じてウエハ２の方向に突出する。この中心開口部１７は、１つの最大面積を決定し、１つの部品１の全ての導体パッド３の領域は、１つの作業領域４の最小面積を決定する。プローブ先端１３が、この作業領域４内で中心開口部１７を通じて当該部品１に接触する。

各プローブホルダ１５は、（可能な移動方向の矢印によって示された）機械式に駆動されるマニピュレータを有する。各プローブ１２は、その他のプローブから独立してＸ、Ｙ及びＺ方向に当該マニピュレータによって移動可能である。複数のプローブ先端１３が、プローブ保持板１６の中心開口部１７の作業領域４を横断して配置されていて、全てのプローブ先端１３が、Ｚ方向に同一平面内で終端し、初期温度時の部品１の導体パッド３の配置に対応するように、複数のプローブ１２が、プローブ保持板１６上に取り付けられている。さらに、プローブの配置に対する導体パッドの配置が角度調整される。

最初の部品１を検査する前に、ウエハ２が、チャック１０によって初期温度と異なる検査温度に設定される。ウエハ２は、第１位置決めステップでチャック駆動部１１によって中間位置に位置決めされる（図２）。この中間位置では、当該最初の部品１は、プローブ保持板１６の中心開口部１７の下の作業領域４内に配置されていて、且つプローブ先端１３がプローブ保持板１６の中心開口部１７を通過する時に、これらのプローブ先端１３が当該部品１の導体パッド３に確実に達し得る間隔で配置されている。

この代わりに、プローブ１２のうちの１つのプローブが、Ｚ方向に見てこのプローブ１２によって接触すべき導体パッド３の上方に存在するように、プローブ先端１３が作業領域４を横断して存在する中間位置に、ウエハ２が、第１位置決めステップ中に検査下でも位置決めされ得る。

プローブ先端１３の位置が、当該設定された中間位置で画像認識方法によって導体パッド３の位置と比較される。部品１が、周囲温度で検査される場合、又は、検査システムの熱平衡が、当該第１位置決めステップ前に成り立っている結果、プローブ端部１３の位置も、熱膨張に起因してもはや変化しないか又はほとんど変化しない場合、プローブ１２の上述した取り付け及び導体パッドの配置に対する調整に起因して、全てのプローブ先端１３が、１つの導体パッド３の上方に存在する。しかしながら、説明した位置決め方法及び接触方法は、熱平衡の成立を予め待つことなしに、ウエハ２の全ての部品１の検査を周囲温度と異なる温度下で可能にする。

それぞれの導体パッド３の上方の位置からの１つ又は複数のプローブ先端１３の偏差が、中間位置で確認された場合、各偏差が、適切な方法によって、例えばパターン認識方法によって算出される。当該計算から、制御信号が、該当する各マニピュレータに対して生成されて、異なるプローブ１２の位置を補正する。この代わりに、位置の当該比較とこれらの位置の補正との双方が、又は、当該双方のうちの少なくとも一方が、手動で実施されてもよい。部品１の中間位置での付随する導体パッド３に対する各プローブ先端１３のこの独立した位置合わせ後に初めて、プローブ先端１３が、導体パッド３に当接するまで、全てのプローブ１２と部品１との間の送り移動がＺ方向に実施され、確実な接触が実現されている（図３）。この送り運動は、チャック駆動部１１及びプローブホルダ１５のマニピュレータによって実施され得るものの、全てのプローブ１２の各々において同様に実施される。

部品１の接触の実現後に、部品１の種類に応じて及び検査方法に応じて、電気検査信号が、プローブ１２を通じて部品１に供給され且つこの部品１から検出されるか、又はプローブ１２を通じて部品１に供給され若しくはこの部品１から検出され、評価部に供給されることによって当該部品１の検査が実施される。

繰り返しパターンのその次の部品１を検査するため、プローブ先端１３が、導体パッド３から持ち上げられ、チャック１０が、ラスター状の繰り返しパターンに応じてＸ方向若しくはＹ方向に又は当該両方向にその次の部品の位置まで移動する。その結果、プローブ先端１３が、当該次の部品１の位置の接触領域の上方で静止している。したがって、第１位置決めステップが、その次の部品１に対して実施され、当該次の部品１に接触するための中間位置に達する。１つの最初の部品に対して上述した方法ステップを連続して繰り返すことによって、ウエハ２の全ての部品１が、検査され得て、プローブ１２の温度変化、すなわちプローブ先端１３の位置変化時でも、ウエハの全体の検査の進行中のプローブホルダ１５に対応する。

１ 部品
２ ウエハ
３ 導体パッド
４ 作業領域
９ ケース
１０ チャック
１１ チャック駆動部
１２ プローブ
１３ プローブ先端
１４ プローブアーム
１５ プローブホルダ
１６ プローブ保持板
１７ 中心開口部

Claims (5)

1. 所定の温度条件下で繰り返しパターンの複数の電子部品をプローバ内で検査する方法であって、前記プローバは、前記部品（１）を収容するチャック（１０）及び個々のプローブ（１２）を収容するプローブホルダ（１５）を有し、前記部品（１）が、所定の温度に設定され、前記プローブ（１２）及び最初の１つの電子部品（１）が、少なくとも１つの位置決め装置によって相対して位置決めされ、次いで前記電子部品（１）の導体パッド（３）が、前記プローブ（１２）によって接触され、当該最初の１つの電子部品（１）が検査され、次いで前記繰り返しパターンの別の１つの部品（１）を検査するための位置決め及び接触が繰り返され、当該別の１つの部品（１）が検査されることによって、前記部品（１）が、前記プローブ（１２）によって接触するための導体パッド（３）を有する方法において、
   最初に、共通に配置されている全てのプローブ（１２）に関する第１位置決めステップが、中間位置に移行される結果、１つの部品（１）が、接触を実施する作業領域（４）内でプローブ先端（１３）の下方で所定の間隔をあけて静止し、次いで個々のプローブ先端（１３）の位置が、各プローブ（１２）に割り当てられた独立したマニピュレータによって、それぞれのプローブ先端（１３）に接触すべき前記部品（１）の対応する導体パッド（３）に対して補正される結果、各プローブ先端（１３）が、１つの導体パッド（３）の上方で静止し、さらに引き続き前記プローブ先端（１３）が、調整移動によって前記導体パッド（３）に接触されることによって、前記部品（１）が位置決めされて接触されることを特徴とする方法。
2. 前記プローブ先端（１３）の位置及び前記接触すべき部品（１）の導体パッド（３）の位置が、画像認識部によって検出され、前記導体パッド（３）に対する前記プローブ先端（１３）の位置の必要な補正が算出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記プローブ（１２）の位置は、機械式のマニピュレータによって補正されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 繰り返しパターンの前記部品（１）の前記位置決め及び接触は、自動化されて実施されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 後続する各位置決め過程及び接触過程の前記中間位置は、前記繰り返しパターンの複数のラスター間隔を通過することによって到達されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。

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