JP6908826B2

JP6908826B2 - Prober and wafer chuck

Info

Publication number: JP6908826B2
Application number: JP2017057266A
Authority: JP
Inventors: 智哉西田; 崇元山; 武孝高橋; 田中　渉; 田中　　渉; 隆石本
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2037-03-23
Also published as: JP2021158380A; JP7190100B2; JP2018160570A

Description

本発明は、半導体ウェーハ上に形成された複数のチップの電気的な検査を行うプローバおよびそのウェーハチャックに関する。 The present invention relates to a prober for electrically inspecting a plurality of chips formed on a semiconductor wafer and a wafer chuck thereof.

近年、新しいパッケージの製造手段としてFOWLP(Fan Out Wafer Level Package)が注目されている。この基板は、従来の円形の他、四角い形状で制作される場合がある。また、FOWLPの特徴として、片面は樹脂で成形されるため、どうしても反りが発生する。従来のチャックは、同心円状に溝を掘り、その溝に真空ラインをつないで吸着している。 In recent years, FOWLP (Fan Out Wafer Level Package) has been attracting attention as a means for manufacturing new packages. This substrate may be produced in a square shape in addition to the conventional circular shape. Also, as a feature of FOWLP, since one side is molded with resin, warpage inevitably occurs. In the conventional chuck, grooves are dug concentrically, and a vacuum line is connected to the grooves for suction.

特開２０１５−１１５３７６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-115376

従来のチャックでは、FOWLPの反ったウェーハを矯正することができず、吸着することが困難である。本発明は、反ったウェーハを矯正してチャックに吸着し、プロービングを可能にするプローバおよびウェーハチャックを提供することを目的とする。 With a conventional chuck, it is not possible to straighten a warped wafer of FOWLP, and it is difficult to suck the wafer. It is an object of the present invention to provide a prober and a wafer chuck that straightens a warped wafer and attracts it to a chuck to enable probing.

本発明は、ウェーハ保持面を有するウェーハチャックと、ウェーハ保持面に対向する面に複数のプローブが配置されたプローブガードと、を備えたプローバであって、ウェーハ保持面において、ウェーハ保持面のウェーハ保持領域の外周部近傍の位置で、ウェーハ保持面の外側に向かって斜めに開口し、正圧のエアーを供給する正圧ポートと、ウェーハ保持面で開口し、負圧のエアーを供給する負圧ポートと、を備えるプローバを提供する。 The present invention is a probe provided with a wafer chuck having a wafer holding surface and a probe guard in which a plurality of probes are arranged on a surface facing the wafer holding surface. A positive pressure port that opens diagonally toward the outside of the wafer holding surface and supplies positive pressure air at a position near the outer periphery of the holding region, and a negative that opens at the wafer holding surface and supplies negative pressure air. It provides a prober with a pressure port.

上記プローバにおいて、負圧ポートは、ウェーハチャックのウェーハ保持面に同心円状に形成された溝のうち、ウェーハ保持面の一部の領域内の溝の底部で開口し、負圧のエアーを供給する穴を有することが好ましい。 In the prober, the negative pressure port opens at the bottom of the groove in a part of the wafer holding surface among the grooves formed concentrically on the wafer holding surface of the wafer chuck to supply negative pressure air. It is preferable to have a hole.

また、一部の領域はウェーハ保持面を分割した半円状の領域であることが好ましい。 Further, it is preferable that a part of the region is a semicircular region in which the wafer holding surface is divided.

上記プローバは、正圧ポートに正圧のエアーを供給する正圧エアー供給部と、負圧ポートに負圧のエアーを供給する負圧エアー供給部と、負圧エアー供給部を制御して負圧ポートに負圧のエアーを供給させる間、正圧エアー供給部を制御して正圧ポートに正圧のエアーの供給を開始および終了させる制御部と、をさらに備えることが好ましい。 The prober controls a positive pressure air supply unit that supplies positive pressure air to a positive pressure port, a negative pressure air supply unit that supplies negative pressure air to a negative pressure port, and a negative pressure air supply unit. It is preferable to further include a control unit that controls the positive pressure air supply unit to start and stop the supply of the positive pressure air to the positive pressure port while supplying the negative pressure air to the pressure port.

また、負圧エアー供給部は異なる複数の経路で構成されることが好ましい。 Further, it is preferable that the negative pressure air supply unit is composed of a plurality of different paths.

本発明は、ウェーハ保持面を有するウェーハチャックであって、ウェーハ保持面において、ウェーハ保持面のウェーハ保持領域の外周部近傍の位置で、ウェーハ保持面の外側に向かって斜めに開口し、正圧のエアーを供給する正圧ポートと、ウェーハ保持面で開口し、負圧のエアーを供給する負圧ポートと、を備えるウェーハチャックを提供する。 The present invention is a wafer chuck having a wafer holding surface, which is obliquely opened toward the outside of the wafer holding surface at a position near the outer peripheral portion of the wafer holding region of the wafer holding surface and has a positive pressure. Provided is a wafer chuck including a positive pressure port for supplying air and a negative pressure port which is opened at a wafer holding surface and supplies negative pressure air.

本発明によると、FOWLPの反ったウェーハを矯正し、反ったウェーハを矯正してチャックに吸着することができる。 According to the present invention, the warped wafer of FOWLP can be straightened, and the warped wafer can be straightened and attracted to the chuck.

プローバ１の構成を示した上面図Top view showing the configuration of prober 1 ウェーハチャック２０の上面斜視図Top perspective view of wafer chuck 20 ウェーハチャック２０の断面図Sectional view of wafer chuck 20 反ったウェーハＷの吸着の原理を示す図The figure which shows the principle of adsorption of a warped wafer W 反ったウェーハＷの吸着の流れを示す図The figure which shows the adsorption flow of the warped wafer W 正圧および負圧供給のオン・オフパターンの組み合わせの一例を示す図The figure which shows an example of the combination of the on / off pattern of positive pressure and negative pressure supply.

以下、添付図面に従って本発明に係るプローバの好ましい実施形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of the prober according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の実施形態のプローバ１の構成を示した上面図である。 FIG. 1 is a top view showing the configuration of the prober 1 according to the embodiment of the present invention.

〔プローバ１の構成〕
プローバ１は、プローバ本体部２とローダ部３とで構成されており、ウェーハＷを保持するウェーハチャック２０と、ウェーハＷの表面に形成された図示しないダイを電気的に検査するプローブカード１０と、ウェーハＷをウェーハチャック２０に搬送するウェーハ搬送手段１００と、ウェーハＷを収容するウェーハカセット３０と、を備えている。 [Structure of prober 1]
The prober 1 includes a prober main body 2 and a loader 3, a wafer chuck 20 for holding the wafer W, and a probe card 10 for electrically inspecting a die (not shown) formed on the surface of the wafer W. The wafer transfer means 100 for transporting the wafer W to the wafer chuck 20 and the wafer cassette 30 for accommodating the wafer W are provided.

ウェーハチャック２０は、図示しない公知の移動ステージ上に載置されており、プローバ本体部２内を３次元方向に移動することができる。 The wafer chuck 20 is mounted on a known moving stage (not shown), and can move in the prober main body 2 in a three-dimensional direction.

プローブカード１０は、プローブ２１０を介してダイと図示しないテスタとを接続してダイを電気的に検査する。プローブカード１０は、プローバ本体部２内の所定の位置に固定されており、ウェーハＷのプロービングの際には、ウェーハチャック２０が、プローブカード１０の下方に移動し、ウェーハチャック２０が上昇してプローブカード１０に接近することで、プローブ２１０がダイに押し当てられるようになっている。 The probe card 10 connects a die and a tester (not shown) via a probe 210 to electrically inspect the die. The probe card 10 is fixed at a predetermined position in the prober main body 2, and when the wafer W is probed, the wafer chuck 20 moves below the probe card 10 and the wafer chuck 20 rises. By approaching the probe card 10, the probe 210 is pressed against the die.

ウェーハ搬送手段１００は、保持アーム１１０と、ロード／アンロードアームとしてのロードアーム１２０とアンロードアーム１３０と、を備えている。 The wafer transfer means 100 includes a holding arm 110, a load arm 120 as a load / unload arm, and an unload arm 130.

保持アーム１１０は、プローバ本体部２の側壁２ａに展開可能に取り付けられており、使用時には水平に展開され、不使用時にはプローバ本体部２の側壁２ａに沿って折り畳まれる。これにより、プローバ本体部２を省スペースで設置することができる。保持アーム１１０は、ロードアーム１２０によってウェーハカセット３０から取り出された検査前のウェーハＷを受け取り、ウェーハチャック２０に受け渡す。また、保持アーム１１０は、検査後のウェーハＷをウェーハチャック２０から受け取り、アンロードアーム１３０に受け渡す。 The holding arm 110 is deployably attached to the side wall 2a of the prober body 2, is horizontally deployed when in use, and is folded along the side wall 2a of the prober body 2 when not in use. As a result, the prober main body 2 can be installed in a small space. The holding arm 110 receives the uninspected wafer W taken out from the wafer cassette 30 by the load arm 120 and delivers it to the wafer chuck 20. Further, the holding arm 110 receives the inspected wafer W from the wafer chuck 20 and delivers it to the unload arm 130.

ロードアーム１２０とアンロードアーム１３０とは、ローダ部３内に配置された図示しないロボットの先端に取り付けられており、ロボットの伸縮動作に応じてプローバ本体部２とローダ部３との間を移動することができる。本実施例に係るロードアーム１２０とアンロードアーム１３０とは、互いに独立して設けられているが、一体であっても構わない。ロードアーム１２０とアンロードアーム１３０とを互いに独立して設けることにより、保持アーム１１０が検査後のウェーハＷと検査前のウェーハＷとをスムーズに交換して、ウェーハＷの取り出し、収容を円滑に行うことができる。 The load arm 120 and the unload arm 130 are attached to the tip of a robot (not shown) arranged in the loader section 3, and move between the prober main body section 2 and the loader section 3 according to the expansion / contraction operation of the robot. can do. Although the load arm 120 and the unload arm 130 according to this embodiment are provided independently of each other, they may be integrated. By providing the load arm 120 and the unload arm 130 independently of each other, the holding arm 110 smoothly exchanges the wafer W after inspection and the wafer W before inspection, and smoothly takes out and accommodates the wafer W. It can be carried out.

ロードアーム１２０は、ウェーハカセット３０内に収容されている検査前のウェーハＷを乗載して保持アーム１１０まで搬送する。 The load arm 120 carries the uninspected wafer W housed in the wafer cassette 30 and conveys it to the holding arm 110.

アンロードアーム１３０は、検査後のウェーハＷを保持アーム１１０から受け取りウェーハカセット３０まで搬送する。 The unload arm 130 receives the inspected wafer W from the holding arm 110 and conveys it to the wafer cassette 30.

〔ウェーハチャック２０の構成〕
図２はウェーハチャック２０の上面斜視図である。ウェーハチャック２０は、５系統の真空経路２３ａ・２３ｂ・２３ｃ・２３ｄ・２３ｅを含む真空経路２３、５系統の真空経路２３ａ・２３ｂ・２３ｃ・２３ｄ・２３ｅにそれぞれ対応する供給口群４０ａ・４０ｂ・４０ｃ・４０ｄ・４０ｅからなる供給口群４０、吸着溝１９、１２インチ用ベルヌーイポート４１、８インチ用ベルヌーイポート４２、１２インチ用ベルヌーイ経路４３、８インチ用ベルヌーイ経路４４を備える。 [Structure of Wafer Chuck 20]
FIG. 2 is a top perspective view of the wafer chuck 20. The wafer chuck 20 has a supply port group 40a, 40b, which corresponds to the vacuum paths 23 including the five vacuum paths 23a, 23b, 23c, 23d, and 23e, and the five vacuum paths 23a, 23b, 23c, 23d, and 23e, respectively. A supply port group 40 composed of 40c, 40d, and 40e, a suction groove 19, a Bernoulli port 41 for 12 inches, a Bernoulli port 42 for 8 inches, a Bernoulli path 43 for 12 inches, and a Bernoulli path 44 for 8 inches are provided.

供給口群４０ａ・４０ｂ・４０ｃ・４０ｄ・４０ｅは、ウェーハチャック２０のウェーハＷの保持面１８を半分に分けた半円状の部分領域ＸおよびＹのうち、Ｙのみに配置されている。供給口群４０ａ・４０ｂ・４０ｃ・４０ｄ・４０ｅは、それぞれ径の異なる円周に沿って等間隔で配置されている。これは、反ったウェーハＷを保持面１８に吸着するときに、真空吸着の流量をより多く確保するためである。供給口群４０ｅよりも同心円内側が１２インチウェーハＷの吸着領域となり、供給口群４０ｃよりも同心円内側が８インチウェーハＷの吸着領域となる。 The supply port groups 40a, 40b, 40c, 40d, and 40e are arranged only in Y of the semicircular partial regions X and Y in which the holding surface 18 of the wafer W of the wafer chuck 20 is divided in half. The supply port groups 40a, 40b, 40c, 40d, and 40e are arranged at equal intervals along the circumferences having different diameters. This means that when adsorbed to the holding surface 18 of the wafer W was anti Tsu is for reserving much more flow rate of the vacuum suction. The inside of the concentric circle of the supply port group 40e is the suction region of the 12-inch wafer W, and the inside of the concentric circle of the supply port group 40c is the suction region of the 8-inch wafer W.

供給口群４０はより多い方が流量は多くなるが、ウェーハチャック２０周辺には他の部材も多く配置されているので、上記のような供給口群４０の配置が好適である。 The larger the supply port group 40, the larger the flow rate, but since many other members are arranged around the wafer chuck 20, the above-mentioned arrangement of the supply port group 40 is preferable.

１２インチ用ベルヌーイポート４１および８インチ用ベルヌーイポート４２は、ともにベルヌーイ効果を生じさせるための正圧のエアーを保持面１８外側に吹き出す穴である。 The Bernoulli port 41 for 12 inches and the Bernoulli port 42 for 8 inches are both holes for blowing positive pressure air to the outside of the holding surface 18 for producing the Bernoulli effect.

図３はウェーハチャック２０の断面図である。図３の（ａ）部分に示すように、真空経路２３ｂはウェーハチャック２０に横から穴をあけて、保持面１８に同心円状に形成された吸着溝１９の底部と接続される。吸着溝１９と真空経路２３、バルブ２４および真空源２５とを接続する上下の穴の位置は、真空経路２３ａ〜２３ｅで異なる。この図では、供給口群４０ｂの場合を示している。一例として、吸着溝１９の幅は0.8mm程度とすることができる。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the wafer chuck 20. As shown in the portion (a) of FIG. 3, the vacuum path 23b is connected to the bottom of the suction groove 19 formed concentrically on the holding surface 18 by making a hole in the wafer chuck 20 from the side. The positions of the upper and lower holes connecting the suction groove 19, the vacuum path 23, the valve 24, and the vacuum source 25 are different in the vacuum paths 23a to 23e. In this figure, the case of the supply port group 40b is shown. As an example, the width of the suction groove 19 can be about 0.8 mm.

また、図３の（ｂ）部分に示すように、１２インチ用ベルヌーイ経路４３は、ウェーハチャック２０の保持面１８の内側から外側に向かう斜めの穴４１と接続される。一例として、穴４１の径は直径0.6mm程度、穴４１と保持面１８との角度は22.5°程度とすることができる。１２インチ用ベルヌーイ経路４３は、バルブ２６およびエアー供給源２７とも接続されている。図示は省略するが、８インチ用ベルヌーイポート４２と８インチ用ベルヌーイ経路４４、バルブ２６およびエアー供給源２７とをつなぐ斜め穴も同様にウェーハチャック２０に形成される。真空源２５による負圧の供給およびエアー供給源２７による正圧の供給は、制御部２８により制御される。 Further, as shown in the portion (b) of FIG. 3, the Bernoulli path 43 for 12 inches is connected to the oblique hole 41 extending from the inside to the outside of the holding surface 18 of the wafer chuck 20. As an example, the diameter of the hole 41 can be about 0.6 mm, and the angle between the hole 41 and the holding surface 18 can be about 22.5 °. The 12-inch Bernoulli path 43 is also connected to the valve 26 and the air supply source 27. Although not shown, an oblique hole connecting the 8-inch Bernoulli port 42, the 8-inch Bernoulli path 44, the valve 26, and the air supply source 27 is also formed in the wafer chuck 20. The supply of negative pressure by the vacuum source 25 and the supply of positive pressure by the air supply source 27 are controlled by the control unit 28.

図４はウェーハチャック２０への反ったウェーハＷの吸着の原理を示す。ベルヌーイポート４１または４２から正圧のエアを吹きだすと、ウェーハＷの下のエアの流れが速くなり、ウェーハＷの下の圧力が上の圧力よりも小さくなって、ウェーハＷに対する下向きの力が発生する（ベルヌーイ効果）。これにより、ウェーハＷの反りが保持面１８に向けて矯正される。 FIG. 4 shows the principle of suction of the warped wafer W to the wafer chuck 20. When positive pressure air is blown out from Bernoulli port 41 or 42, the air flow under the wafer W becomes faster, the pressure under the wafer W becomes smaller than the pressure above, and the downward force on the wafer W becomes smaller. Occurs (Bernoulli effect). As a result, the warp of the wafer W is corrected toward the holding surface 18.

図５はウェーハチャック２０への反ったウェーハＷの吸着の流れを示す。まず、図５の（ａ）部分のように、反ったウェーハＷの反りの中心を、真空経路２３から吸着溝１９に供給される負圧により吸着する（段階１）。一例として、負圧は-90kPa程度である。 FIG. 5 shows the flow of suction of the warped wafer W to the wafer chuck 20. First, as shown in the portion (a) of FIG. 5, the center of the warp of the warped wafer W is sucked by the negative pressure supplied from the vacuum path 23 to the suction groove 19 (step 1). As an example, the negative pressure is about -90 kPa.

次に、図５の（ｂ）部分のように、ウェーハＷの反りの中心から外側に向かって、真空経路２３から吸着溝１９に供給される負圧により吸着する（段階２）。ただし、反りが強いと、ウェーハＷの外側全てが吸着されるわけではない。 Next, as shown in the portion (b) of FIG. 5, the wafer W is sucked by the negative pressure supplied from the vacuum path 23 to the suction groove 19 from the center of the warp to the outside (step 2). However, if the warp is strong, not all the outside of the wafer W is adsorbed.

そこで、次に、図５の（ｃ）部分のように、ウェーハＷのサイズに応じて、１２インチ用ベルヌーイポート４１または８インチ用ベルヌーイポート４２に0.4MPa程度の正圧を短時間（数十msec程度）供給し、ウェーハＷの外側でベルヌーイ効果を生じさせることによって、ウェーハＷの外側の反りを矯正する（段階３）。この間も真空経路２３からは負圧が供給されているので、矯正とほぼ同時にウェーハＷが保持面１８に吸着される。 Then, as shown in the portion (c) of FIG. 5, a positive pressure of about 0.4 MPa is applied to the Bernoulli port 41 for 12 inches or the Bernoulli port 42 for 8 inches for a short time (several tens) depending on the size of the wafer W. By supplying (about msec) and causing the Bernoulli effect on the outside of the wafer W, the warp on the outside of the wafer W is corrected (step 3). Since the negative pressure is also supplied from the vacuum path 23 during this period, the wafer W is adsorbed on the holding surface 18 almost at the same time as the straightening.

最後に、図５の（ｄ）および（ｅ）部分のように、１２インチ用ベルヌーイポート４１または８インチ用ベルヌーイポート４２への正圧供給を停止し、ウェーハＷの外側を吸着溝１９に吸着させる（段階４）。実際には、供給口群４０に近いＹ領域の方が吸着溝１９への吸着力が強いため、まず図５の（ｄ）部分のように、Ｙ領域からウェーハＷの吸着が開始し、その後図５の（ｅ）部分のように、Ｘ領域でもウェーハＷの吸着がされる。なお、供給口群４０が保持面１８の全体に渡って均等に配置されている場合は、ウェーハＷのどの場所も同時期に吸着がされる。 Finally, as shown in the portions (d) and (e) of FIG. 5, the positive pressure supply to the Bernoulli port 41 for 12 inches or the Bernoulli port 42 for 8 inches is stopped, and the outside of the wafer W is sucked into the suction groove 19. Let (stage 4). Actually, since the Y region closer to the supply port group 40 has a stronger suction force to the suction groove 19, the wafer W starts to be sucked from the Y region first as shown in the portion (d) of FIG. As shown in the portion (e) of FIG. 5, the wafer W is also adsorbed in the X region. When the supply port group 40 is evenly arranged over the entire holding surface 18, the wafer W is adsorbed at any place at the same time.

１２インチ用ベルヌーイポート４１または８インチ用ベルヌーイポート４２のいずれに正圧を供給するかは、ウェーハＷのサイズに応じて制御部２８が制御する。図６は、制御部２８がウェーハＷのサイズに応じた１２インチ用ベルヌーイポート４１または８インチ用ベルヌーイポート４２への正圧供給のオン・オフパターンと、真空経路２３による負圧供給のオン・オフパターンの組み合わせの一例を示す。ウェーハＷのサイズは、ボタン操作などによりユーザによって予め制御部２８に入力される。 Whether the positive pressure is supplied to the 12-inch Bernoulli port 41 or the 8-inch Bernoulli port 42 is controlled by the control unit 28 according to the size of the wafer W. In FIG. 6, the control unit 28 turns on / off the positive pressure supply to the 12-inch Bernoulli port 41 or the 8-inch Bernoulli port 42 according to the size of the wafer W, and turns on / off the negative pressure supply by the vacuum path 23. An example of off-pattern combinations is shown. The size of the wafer W is input to the control unit 28 in advance by the user by operating a button or the like.

以上のように、本実施形態のプローバ１およびウェーハチャック２０によると、反ったウェーハＷの外側がベルヌーイ効果で矯正され、反りの矯正されたウェーハＷを保持面１８に吸着することができる。 As described above, according to the prober 1 and the wafer chuck 20 of the present embodiment, the outside of the warped wafer W is straightened by the Bernoulli effect, and the warped wafer W can be adsorbed on the holding surface 18.

１…プローバ、１９…吸着溝、２０…ウェーハチャック、２３…真空経路、４０…供給口、４１…１２インチ用ベルヌーイポート、４２…８インチ用ベルヌーイポート、４３…１２インチ用ベルヌーイ経路、４４…８インチ用ベルヌーイ経路 1 ... Prober, 19 ... Suction groove, 20 ... Wafer chuck, 23 ... Vacuum path, 40 ... Supply port, 41 ... 12 inch Bernoulli port, 42 ... 8 inch Bernoulli port, 43 ... 12 inch Bernoulli path, 44 ... Bernoulli route for 8 inches

Claims

A prober including a wafer chuck having a wafer holding surface and a probe guard in which a plurality of probes are arranged on a surface facing the wafer holding surface.
A positive pressure port that opens diagonally toward the outside of the wafer holding surface at a position near the outer peripheral portion of the wafer holding region of the wafer holding surface and supplies positive pressure air.
A negative pressure port that supplies negative pressure air from a hole that is a part of the wafer holding surface and is opened in a semicircular region that divides the wafer holding surface.
Prober with.

Wherein the holes of the negative pressure port, prober according to claim 1 which is open at the bottom of the U Eha formed concentrically on the holding surface groove.

A positive pressure air supply unit that supplies positive pressure air to the positive pressure port,
A negative pressure air supply unit that supplies negative pressure air to the negative pressure port,
While controlling the negative pressure air supply unit to supply negative pressure air to the negative pressure port, control the positive pressure air supply unit to start and end the supply of positive pressure air to the positive pressure port. Control unit and
The prober according to any one of claims 1 to 2, further comprising.

The prober according to claim 3 , wherein the negative pressure air supply unit is composed of a plurality of different paths.

A wafer chuck having a wafer holding surface,
A positive pressure port that opens diagonally toward the outside of the wafer holding surface at a position near the outer peripheral portion of the wafer holding region of the wafer holding surface and supplies positive pressure air.
A negative pressure port that supplies negative pressure air from a hole that is a part of the wafer holding surface and is opened in a semicircular region that divides the wafer holding surface.
Wafer chuck equipped with.