JP7308660B2

JP7308660B2 - 中間接続部材及び検査装置

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Publication number: JP7308660B2
Application number: JP2019098861A
Authority: JP
Inventors: 純望月
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2023-07-14
Anticipated expiration: 2039-05-27
Also published as: US11561240B2; US20210341515A1; KR20200136313A; KR102559690B1; JP2020194856A; US20200379007A1; CN111999624A

Description

本開示は、中間接続部材及び検査装置に関する。

検査室内に配置された複数の検査ユニットの中の一つに対して共用の搬送ロボット又は移動ステージが基板の搬送を行っている間に、他の検査ユニットで別の基板に対する検査を行うことができる検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－４６２８５号公報

本開示は、インタフェースを簡略化できる技術を提供する。

本開示の一態様による中間接続部材は、複数の第１端子を有する第１部材と複数の第２端子を有する第２部材との間に設けられ、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接続する中間接続部材であって、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接続する複数の接続部と、前記複数の接続部を保持する保持部と、を有し、前記接続部は、磁性体により形成された磁性体コアと、前記磁性体コアを被覆し、弾性材料により形成された弾性層と、前記弾性層を被覆し、導電性材料により形成された導電層と、を有する。

本開示によれば、インタフェースを簡略化できる。

第１の実施形態の検査ユニットの構成例を示す断面図第１の実施形態の検査ユニットの構成例を示す別の断面図中間接続部材の一例を示す図中間接続部材の別の例を示す図検査装置の温調装置の説明図搬送装置の上面図第２の実施形態の検査ユニットの構成例を示す断面図

以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

〔第１の実施形態〕
第１の実施形態の検査ユニットについて説明する。検査ユニットは、被検査体に形成された複数の被検査デバイス（ＤＵＴ：Device Under Test）に電気信号を与えてデバイスの種々の電気特性を検査するユニットである。被検査体は、例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」という。）等の基板である。

図１は、第１の実施形態の検査ユニットの構成例を示す断面図である。図２は、第１の実施形態の検査ユニットの構成例を示す別の断面図である。

図１及び図２に示されるように、検査ユニット１００は、検査室１１０と、複数の検査装置１２０と、搬送装置１３０と、を備える。

検査室１１０は、内部に環境制御（例えばドライエアにより露点管理）された空間Ｓを形成する。検査室１１０は、複数の検査装置１２０及び搬送装置１３０を収容する。

複数の検査装置１２０は、同一平面（ＸＹ平面）内において、例えば一方向（Ｘ方向）に並んで配置されている。各検査装置１２０は、搬送装置１３０により搬送されたシェル１０のウエハ１１に形成された各ＤＵＴの電気特性を検査する。

シェル１０は、ウエハ１１と、プローブカード１２と、筐体１３と、熱媒流路１４と、を有する構造体である。ウエハ１１の表面には、複数のＤＵＴ（図示せず）が形成されている。プローブカード１２は、基部１２ａと、複数のプローブ１２ｂと、を有する。基部１２ａは、上面に複数の端子（図示せず）を有する板状の部材である。複数のプローブ１２ｂは、基部１２ａの下面に設けられ、ウエハ１１に形成されたＤＵＴに接触されるようになっている。筐体１３は、ウエハ１１とプローブカード１２とを収容する。熱媒流路１４は、筐体１３内に形成されており、後述する温調装置１２３からの熱媒体が供給される。熱媒流路１４に熱媒体が供給されることにより、筐体１３に収容されたウエハ１１の温度が調整される。

各検査装置１２０は、テスタ１２１と、中間接続部材１２２と、温調装置１２３と、筐体１２４と、を有する。各検査装置１２０においては、ウエハ１１に形成された複数のＤＵＴの電気特性の検査を、プローブカード１２を介してテスタ１２１により行う。

テスタ１２１は、テスタマザーボード１２１ａと、複数の検査回路ボード１２１ｂと、を有する。テスタマザーボード１２１ａは、水平に設けられており、底部には複数の端子（図示せず）が設けられている。複数の検査回路ボード１２１ｂは、テスタマザーボード１２１ａのスロットに立設状態で装着されている。

中間接続部材１２２は、テスタ１２１とプローブカード１２とを電気的に接続するための部材である。中間接続部材１２２は、保持部１２２ａと、複数の接続部１２２ｂと、を有する。

保持部１２２ａは、複数の接続部１２２ｂを所定位置に保持する。所定位置は、プローブカード１２の基部１２ａの上面に形成された複数の端子と対応する位置である。保持部１２２ａは、絶縁材料により形成された板状部材又はシート状部材であり、例えばシリコンゴム、発泡体であってよい。

複数の接続部１２２ｂは、保持部１２２ａにより、プローブカード１２の基部１２ａの上面に形成された複数の端子と対応する位置に保持されている。これにより、複数の接続部１２２ｂは、プローブカード１２の基部１２ａの上面に形成された複数の端子とテスタマザーボード１２１ａの底部に形成された複数の端子とを電気的に接続する。各接続部１２２ｂは、少なくとも表面に導電性が付与された弾性体により形成されている。

中間接続部材１２２の保持部１２２ａとテスタマザーボード１２１ａとの間には、シール部材（図示せず）が設けられている。そして、中間接続部材１２２とテスタマザーボード１２１ａとの間の空間が真空引されることにより、シール部材を介して中間接続部材１２２がテスタマザーボード１２１ａに吸着されて固定される。

このように中間接続部材１２２は、複数の接続部１２２ｂがそれぞれテスタマザーボード１２１ａの底部に設けられた複数の端子と電気的に接続された状態で、テスタマザーボード１２１ａに固定されている。

図３は、中間接続部材の一例を示す図である。図３（ａ）は、中間接続部材を側面から見た図であり、図３（ｂ）は中間接続部材の接続部の断面を示す図である。図３（ａ）に示されるように、中間接続部材１２２は、保持部１２２ａと、複数の接続部１２２ｂと、を有する。各接続部１２２ｂの大きさは例えば０．０５ｍｍ～０．５ｍｍ程度であり、隣接する接続部１２２ｂ間の距離は例えば０．５ｍｍ～１ｍｍ程度である。各接続部１２２ｂは、図３（ｂ）に示されるように、磁性体コア１２２ｂ１と、弾性層１２２ｂ２と、導電層１２２ｂ３と、を有する３層構造をなしている。

磁性体コア１２２ｂ１は、強磁性体材料又は弱磁性体材料により形成されており、球状を有する。磁性体コア１２２ｂ１としては、例えばニッケル（Ｎｉ）を利用できる。磁性体コア１２２ｂ１は、例えば研磨法、高圧縮法、射出成形法により作製される。

弾性層１２２ｂ２は、弾性材料により形成されており、磁性体コア１２２ｂ１を被覆する。弾性層１２２ｂ２としては、例えばシリコンゴム、発泡体を利用できる。弾性層１２２ｂ２は、例えば射出成形法、電着法により作製される。

導電層１２２ｂ３は、導電性材料により形成されており、弾性層１２２ｂ２を被覆する。導電層１２２ｂ３としては、電気接触性が良い材料が好適であり、例えば無電解金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属、タングステン（Ｗ）を利用できる。導電層１２２ｂ３は、例えばめっき法、蒸着法により作製される。

なお、図３（ｂ）の例では、各接続部１２２ｂが３層構造をなしている場合を説明したが、各接続部１２２ｂは少なくとも表面に導電性が付与された弾性体により形成されていればよく、弾性層１２２ｂ２と導電層１２２ｂ３との２層構造であってもよい。ただし、各接続部１２２ｂは、磁性体コア１２２ｂ１を有していることが好ましい。各接続部１２２ｂが磁性体コア１２２ｂ１を有していることにより、中間接続部材１２２を作製する際に、磁力を用いて各接続部１２２ｂの正確な位置決めを行うことができる。

また、各接続部１２２ｂについて、磁性体コア１２２ｂ１及び弾性層１２２ｂ２に代えて、磁性体粒子を含有する弾性材料により形成された弾性磁性層を用いてもよい。また、各接続部１２２ｂについて、弾性層１２２ｂ２及び導電層１２２ｂ３に代えて、導電性粒子を含有する弾性材料により形成された弾性導電層を用いてもよい。さらに、各接続部１２２ｂについて、磁性体コア１２２ｂ１、弾性層１２２ｂ２及び導電層１２２ｂ３に代えて、導電性磁性体粒子を含有する弾性材料により形成された１層構造を用いてもよい。

図４は、中間接続部材の別の例を示す図であり、中間接続部材を側面から見た図である。図４に示されるように、中間接続部材１２２Ａは、保持部１２２ａと複数の接続部１２２ｂとを有する層が積み重なって２層構造をなしている。各保持部１２２ａ及び各接続部１２２ｂは、前述の図３で示した例と同様の構造を有する。図４に示される中間接続部材１２２Ａによれば、保持部１２２ａと複数の接続部１２２ｂとを有する層が積み重なって２層構造をなしているので、積層方向における弾性変形のストロークを伸ばすことができる。

なお、図４の例では、積層数が２層である場合を説明したが、例えば積層数は３層以上であってもよい。これにより、積層方向における弾性変形のストロークを更に延ばすことができる。

図５は、検査装置１２０の温調装置１２３の説明図である。図５に示されるように、温調装置１２３は、高低温源１２３ａと、熱媒配管１２３ｂと、を有する。

高低温源１２３ａは、熱媒配管１２３ｂを介してシェル１０の熱媒流路１４に熱媒体を供給し、熱媒流路１４に熱媒体を循環させる。高低温源１２３ａは、例えば少なくとも２種類の熱媒体を切り替えて供給できるようになっている。熱媒体は、高温流体と、低温流体と、を含む。高温流体としては、室温よりも高い温度の流体であればその種類は特に限定されないが、例えばお湯、ブラインを利用できる。低温流体としては、室温よりも低い温度の流体であればその種類は特に限定されないが、例えば冷水、ブラインを利用できる。ウエハ１１の温度を室温よりも高い温度に調整する場合、高低温源１２３ａは熱媒配管１２３ｂを介してシェル１０の熱媒流路１４に高温流体を供給する。一方、ウエハ１１の温度を室温よりも低い温度に調整する場合、高低温源１２３ａは熱媒配管１２３ｂを介してシェル１０の熱媒流路１４に低温流体を供給する。

熱媒配管１２３ｂは、高低温源１２３ａとシェル１０の熱媒流路１４とを接続する。熱媒配管１２３ｂは、高低温源１２３ａからの熱媒体をシェル１０の熱媒流路１４に供給すると共に、シェル１０の熱媒流路１４からの熱媒体を高低温源１２３ａに戻す。熱媒配管１２３ｂは、熱媒流路１４と脱着可能に形成されている。

係る温調装置１２３によれば、高低温源１２３ａが熱媒配管１２３ｂを介してシェル１０の熱媒流路１４に熱媒体を供給し、熱媒流路１４内を循環させることにより、シェル１０の温度を調整する。

筐体１２４は、テスタ１２１、中間接続部材１２２及び温調装置１２３を収容する。また、筐体１２４は、搬送装置１３０により搬入されたシェル１０を収容する。

搬送装置１３０は、検査室１１０に搬入されたシェル１０を各検査装置１２０に搬送する。図６は、搬送装置１３０の上面図である。図６に示されるように、搬送装置１３０は、ベルトコンベア１３１と、昇降機構１３２と、を有する。

ベルトコンベア１３１は、モータ（図示せず）により駆動され、検査室１１０に搬入されたシェル１０を各検査装置１２０の下方まで搬送する。

昇降機構１３２は、支持部１３２ａと、昇降部１３２ｂと、を有する。支持部１３２ａは、ベルトコンベア１３１の進行方向に沿って延びる板状部材により形成されており、昇降部１３２ｂを支持する。

昇降部１３２ｂは、各検査装置１２０の下方に設けられている。昇降部１３２ｂは、伸張することにより、ベルトコンベア１３１上に搬送されたシェル１０を支持して持ち上げる。これにより、プローブカード１２の基部１２ａの上面に形成された複数の端子とテスタマザーボード１２１ａの底部に形成された複数の端子とを中間接続部材１２２を介して電気的に接続させる。このとき、テスタマザーボード１２１ａの底部に設けられた位置決めピン（図示せず）がプローブカード１２の上面に形成された位置決め穴（図示せず）に挿嵌される。これにより、プローブカード１２の基部１２ａの上面に形成された複数の端子と中間接続部材１２２の複数の接続部１２２ｂとが位置決めされる。ただし、該複数の端子と該複数の接続部１２２ｂとの位置決め機構は、位置決めピンと位置決め穴とを用いた機構に限定されず、種々の位置決め機構を利用できる。例えば、昇降部１３２ｂが回転可能に構成されており、昇降部１３２ｂの回転によりシェル１０を回転させることで、該複数の端子と該複数の接続部１２２ｂとが位置決めされるように構成されていてもよい。

また、シェル１０は、テスタ１２１に対して位置決めされた状態で、固定具（図示せず）によりテスタマザーボード１２１ａに固定されてもよい。なお、固定具の代わりに、中間接続部材１２２の保持部１２２ａとプローブカード１２との間にシール部材（図示せず）が設けられていてもよい。この場合、中間接続部材１２２とプローブカード１２との間の空間が真空引きされることにより、シール部材を介してプローブカード１２が中間接続部材１２２に吸着されて固定される。

次に、第１の実施形態の検査ユニット１００を用いた検査方法の一例について、図１及び図２を参照して説明する。

まず、搬送装置１３０のベルトコンベア１３１上にシェル１０が搬入されると、ベルトコンベア１３１を動作させて、いずれかの検査装置１２０の下方までシェル１０を搬送する。

続いて、昇降部１３２ｂを伸張させてシェル１０を支持して持ち上げることにより、プローブカード１２の基部１２ａの上面に形成された複数の端子と中間接続部材１２２の複数の接続部１２２ｂとを電気的に接続させる。このとき、テスタマザーボード１２１ａの底部に設けられた位置決めピンがプローブカード１２の上面に形成された位置決め穴に挿嵌されることにより、該複数の端子と該複数の接続部１２２ｂとが位置決めされる。また、シェル１０の熱媒流路１４と温調装置１２３の熱媒配管１２３ｂとを接続し、高低温源１２３ａから熱媒配管１２３ｂを介して熱媒流路１４に熱媒体を供給することにより、ウエハ１１の温度を検査温度に調整する。

続いて、テスタ１２１により、ウエハ１１に形成された複数のＤＵＴの電気特性の検査を、中間接続部材１２２及びプローブカード１２を介して行う。

以上に説明したように、第１の実施形態では、ウエハ１１に形成された複数のＤＵＴの電極にプローブカード１２のプローブ１２ｂを電気的に接触させた状態で、ウエハ１１とプローブカード１２とを一体として検査ユニット１００に搬入する。そして、検査ユニット１００では、プローブカード１２の上面に形成された複数の端子とテスタマザーボード１２１ａの底部に形成された複数の端子とを中間接続部材１２２の接続部１２２ｂを介して電気的に接続し、複数のＤＵＴの検査を実施する。これにより、検査ユニット１００のインタフェースを簡略化できる。また、検査ユニット１００では、ウエハ１１とプローブカード１２との位置決めが不要となる。そのため、検査ユニット１００ごとにアライナを設ける必要がないため、検査ユニット１００の構造がシンプルとなる。なお、検査ユニット１００では、プローブカード１２とテスタ１２１との位置決めが行われるが、該位置決めはウエハ１１とプローブカード１２との位置決めに比べて高い精度が要求されない。そのため、例えば位置決めピンを用いて位置決めを行うことができる。位置決め精度の要求仕様の一例としては、ウエハ１１とプローブカード１２との位置決めではμｍオーダであるのに対し、プローブカード１２とテスタ１２１との位置決めではｍｍオーダである。

〔第２の実施形態〕
第２の実施形態の検査ユニットについて説明する。第２の実施形態の検査ユニットは、シェル１０と中間接続部材１２２とが一体となった状態で、検査装置１２０に搬入される点で、第１の実施形態の検査ユニットと異なる。なお、その他の点については、第１の実施形態と同様であるので、以下では異なる点を中心に説明する。

図７は、第２の実施形態の検査ユニットの構成例を示す断面図であり、検査ユニットにおける１つの検査装置の一部である、中間接続部材及びシェルを示している。

図７に示されるように、第２の実施形態の検査ユニット１００Ａでは、プローブカード１２の上面に形成された複数の端子と中間接続部材１２２の複数の接続部１２２ｂとが電気的に接続された状態で、検査装置１２０の下方まで搬送される。その後、テスタマザーボード１２１ａの底部に形成された位置決めピン１２１ｃがプローブカード１２の上面に形成された位置決め穴１２ｃに挿嵌される。これにより、中間接続部材１２２の複数の接続部１２２ｂとテスタマザーボード１２１ａの底部に形成された複数の端子とが位置決めされて電気的に接続される。

以上に説明したように、第２の実施形態では、ウエハ１１とプローブカード１２とを含むシェル１０と中間接続部材１２２とを一体として検査ユニット１００Ａに搬入する。そして、検査ユニット１００Ａでは、プローブカード１２の上面に形成された複数の端子とテスタマザーボード１２１ａの底部に形成された複数の端子とを中間接続部材１２２の接続部１２２ｂを介して電気的に接続し、複数のＤＵＴの検査を実施する。これにより、検査ユニット１００Ａのインタフェースを簡略化できる。また、検査ユニット１００Ａでは、ウエハ１１とプローブカード１２との位置決めが不要となる。そのため、検査ユニット１００Ａごとにアライナを設ける必要がないため、検査ユニット１００Ａの構造がシンプルとなる。なお、検査ユニット１００Ａでは、プローブカード１２とテスタ１２１との位置決めが行われるが、該位置決めはウエハ１１とプローブカード１２との位置決めに比べて高い精度が要求されない。そのため、例えば位置決めピンを用いて位置決めを行うことができる。位置決め精度の要求仕様の一例としては、ウエハ１１とプローブカード１２との位置決めではμｍオーダであるのに対し、プローブカード１２とテスタ１２１との位置決めではｍｍオーダである。

なお、上記の実施形態において、テスタマザーボード１２１ａは第１部材の一例であり、テスタマザーボード１２１ａの端子は第１端子の一例である。また、プローブカード１２は第２部材の一例であり、基部１２ａの端子は第２端子の一例である。例えば、プローブカード１２に相当するものを本発明の中間接続部材としてもよい。この場合には、中間接続部材１２２とは別の中間部材、またはテスタマザーボード１２１ａが第１部材となり、ウエハ１１が第２部材となる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１０シェル
１１ウエハ
１２プローブカード
１００検査ユニット
１２０検査装置
１２１テスタ
１２２中間接続部材
１２２ａ保持部
１２２ｂ接続部
１２２ｂ１磁性体コア
１２２ｂ２弾性層
１２２ｂ３導電層

Claims

複数の第１端子を有する第１部材と複数の第２端子を有する第２部材との間に設けられ、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接続する中間接続部材であって、
前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接続する複数の接続部と、
前記複数の接続部を保持する保持部と、
を有し、
前記接続部は、
磁性体により形成された磁性体コアと、
前記磁性体コアを被覆し、弾性材料により形成された弾性層と、
前記弾性層を被覆し、導電性材料により形成された導電層と、
を有する、
中間接続部材。
複数の第１端子を有する第１部材と複数の第２端子を有する第２部材との間に設けられ、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接続する中間接続部材であって、
前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接続する複数の接続部と、
前記複数の接続部を保持する保持部と、
を有し、
前記接続部は、
磁性体により形成された磁性体コアと、
前記磁性体コアを被覆し、導電性粒子を含有する弾性材料により形成された弾性導電層と、
を有する、
中間接続部材。
複数の第１端子を有する第１部材と複数の第２端子を有する第２部材との間に設けられ、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接続する中間接続部材であって、
前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接続する複数の接続部と、
前記複数の接続部を保持する保持部と、
を有し、
前記接続部は、
磁性体粒子を含有する弾性材料により形成された弾性磁性層と、
前記弾性磁性層を被覆し、導電性材料により形成された導電層と、
を有する、
中間接続部材。
前記接続部は、球状に形成されている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の中間接続部材。
基板に形成された複数のデバイスに電気信号を与え、前記デバイスの電気特性を検査するテスタと、
前記複数のデバイスの電極に接触させるプローブを有するプローブカードと、
前記テスタの複数の端子と前記プローブカードの複数の端子を電気的に接続する中間接続部材と、
を備え、
前記中間接続部材は、
前記テスタの端子と前記プローブカードの端子とを電気的に接続する複数の接続部と、
前記複数の接続部を保持する保持部と、
を有し、
前記複数の接続部の各々は、少なくとも表面に導電性が付与された弾性体により形成されており、
前記プローブカードは、前記プローブを前記複数のデバイスの電極に接触させた状態で、前記基板と一体として搬送される、
検査装置。