(57)【要約】  ウエハ上の電極パッドとプローブとの電気的な接触信頼性を高めることができるプローバ及びプローブコンタクト方法を提供する。プローバは、ウエハチャック１６と、プローブカード１８と、ウエハチャック１６に設けられたリング状シール部材４０と、ウエハチャック固定部に着脱自在に固定されたウエハチャック１６を昇降させるＺ軸移動・回転部５２と、プローブカード１８、ウエハチャック１６、及びリング状シール部材４０により形成される内部空間Ｓを減圧する減圧手段と、プローブ２８を電極パッドにオーバードライブの状態で接触させるようにＺ軸移動・回転部５２を制御する昇降制御手段と、内部空間Ｓの減圧によりウエハチャック１６がプローブカード１８に引き寄せられるように減圧手段を制御する減圧制御手段と、を備える。
2017014060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを保持するウエハチャックと、
前記ウエハチャックと対向するように設けられ、前記ウエハの各電極パッドと対応する位置にプローブを有するプローブカードと、
前記ウエハチャックに設けられ、前記ウエハチャックに保持された前記ウエハを取り囲むように形成された環状のシール部材と、
前記ウエハチャックを着脱自在に固定するウエハチャック固定部を有し、前記ウエハチャック固定部に固定された前記ウエハチャックを昇降させる機械的昇降手段と、
前記機械的昇降手段により前記ウエハチャックを前記プローブカードに向かって移動させたときに前記プローブカード、前記ウエハチャック、及び前記シール部材により形成される内部空間を減圧する減圧手段と、
前記プローブを前記電極パッドにオーバードライブの状態で接触させるように、前記機械的昇降手段を制御して前記ウエハチャックを前記プローブカードに向かって移動させる昇降制御手段と、
前記プローブが前記電極パッドにオーバードライブの状態で接触した後、前記内部空間の減圧により前記ウエハチャックが前記プローブカードに引き寄せられるように前記減圧手段を制御する減圧制御手段と、
を備えるプローバ。
【請求項２】
前記昇降制御手段は、前記電極パッドと前記プローブとが複数回接触するように、前記機械的昇降手段を制御して前記ウエハチャックを前記プローブカードに向かって移動させる、
請求項１に記載のプローバ。
【請求項３】
前記減圧手段による前記内部空間の減圧を開始する第１タイミングよりも遅い第２タイミングで前記ウエハチャック固定部による前記ウエハチャックの固定を解除するタイミング制御手段を備える、
請求項１又は２に記載のプローバ。
【請求項４】
前記内部空間と外部空間との間を連通する連通路と、
前記連通路を開放及び遮断可能なシャッタ手段と、
前記機械的昇降手段により前記ウエハチャックを前記プローブカードに向かって移動させる場合には前記連通路を開放し、かつ前記減圧手段により前記内部空間を減圧する場合には前記連通路を遮断するように、前記シャッタ手段を制御するシャッタ制御手段と、
を備える請求項１から３のいずれか１項に記載のプローバ。
【請求項５】
前記プローブはカンチレバータイプである、
請求項１から４のいずれか１項に記載のプローバ。
【請求項６】
前記内部空間の減圧により前記ウエハチャックが前記プローブカードに向かって引き寄せられるように移動する際に前記ウエハチャックの移動方向に直交する方向の移動を規制しつつ前記ウエハチャックの移動を案内するガイド手段を備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載のプローバ。
【請求項７】
前記ガイド手段は、前記ウエハチャックに設けられた軸受部と、プローブカード支持部材に着脱自在に固定され前記軸受部に軸支されるガイド軸部とを有する、
請求項６に記載のプローバ。
【請求項８】
前記ガイド手段は、前記ウエハチャックの移動方向に直交する方向における互いに異なる位置に少なくとも３つ設けられる、
請求項６又は７に記載のプローバ。
【請求項９】
ウエハを保持するウエハチャックと、
前記ウエハチャックと対向するように設けられ、前記ウエハの各電極パッドと対応する位置にプローブを有するプローブカードと、
前記ウエハチャックに設けられ、前記ウエハチャックに保持された前記ウエハを取り囲むように形成された環状のシール部材と、
前記ウエハチャックを着脱自在に固定するウエハチャック固定部を有し、前記ウエハチャック固定部に固定された前記ウエハチャックを昇降させる機械的昇降手段と、
を備えるプローバにおけるプローブコンタクト方法であって、
前記プローブを前記電極パッドにオーバードライブの状態で接触させるように、前記機械的昇降手段により前記ウエハチャックを前記プローブカードに向かって移動させるウエハチャック移動工程と、
前記ウエハチャック移動工程が行われた後、前記プローブカード、前記ウエハチャック、及び前記シール部材により形成される内部空間を減圧する減圧工程と、
を備えるプローブコンタクト方法。
【請求項１０】
前記ウエハチャック移動工程は、前記電極パッドと前記プローブとが複数回接触するように、前記機械的昇降手段を制御して前記ウエハチャックを前記プローブカードに向かって移動させる、
請求項９に記載のプローブコンタクト方法。
【請求項１１】
前記内部空間の減圧を開始する第１タイミングよりも遅い第２タイミングで前記ウエハチャック固定部による前記ウエハチャックの固定を解除するウエハチャック固定解除工程を備える、
請求項９又は１０に記載のプローブコンタクト方法。
【請求項１２】
前記ウエハチャック移動工程により前記ウエハチャックを前記プローブカードに向かって移動させる場合には前記内部空間を非密閉状態とし、前記減圧工程により前記内部空間を減圧する場合には前記内部空間を密閉状態とする、
請求項９から１１のいずれか１項に記載のプローブコンタクト方法。
【請求項１３】
前記プローブはカンチレバータイプである、
請求項９から１２のいずれか１項に記載のプローブコンタクト方法。
【請求項１４】
前記内部空間の減圧により前記ウエハチャックが前記プローブカードに向かって引き寄せられるように移動する際に前記ウエハチャックの移動方向に直交する方向の移動を規制しつつ前記ウエハチャックの移動を案内するガイド工程を備える、
請求項９から１３のいずれか１項に記載のプローブコンタクト方法。
【請求項１５】
前記ガイド工程は、前記ウエハチャックに設けられた軸受部と、プローブカード支持部材に着脱自在に固定され前記軸受部に軸支されるガイド軸部とを有するガイド手段により行われる、
請求項１４に記載のプローブコンタクト方法。
【請求項１６】
前記ガイド工程は、前記ウエハチャックの移動方向に直交する方向における互いに異なる少なくとも３つの位置で前記ウエハチャックの移動方向に直交する方向の移動を規制しつつ前記ウエハチャックの移動を案内する、
請求項１４又は１５に記載のプローブコンタクト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハチャックに保持されるウエハ上の電極パッドとプローブカードに設けられたプローブとを接触させるプローバ及びプローブコンタクト方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウエハチャックに設けられたシール部材がプローブカードに接触してウエハチャック、プローブカード、及びシール部材により囲まれた内部空間（密閉空間）が形成されるまで、昇降機構によってウエハチャックを上昇させ、その後、減圧手段（真空ポンプ）によって当該内部空間を減圧することで、ウエハチャックをプローブカードに向けて引き寄せ、当該ウエハチャックに保持されたウエハ（半導体ウェハ）上の電極パッドとプローブカードに設けられたプローブとを接触させるプローブコンタクト方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
また、従来、ウエハ上の電極パッドとプローブとを接触させる際、電気的な接触信頼性の観点から、ウエハ上の電極パッドに形成される絶縁体である酸化膜を除去して新しい金属面同士を接触させることが求められている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１８６９９８号公報
【特許文献２】特開２００３−２８７５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のプローブコンタクト方法においては、ウエハ上の電極パッドとプローブとは、昇降機構によるウエハチャックの上昇動作によっては接触せず、その後の減圧手段によるウエハチャックの引き寄せ動作によって初めて接触すること、そして、減圧手段によるウエハチャックの引き寄せ速度が昇降機構によるウエハチャックの上昇速度と比べて遅いことから、減圧手段によるウエハチャックの引き寄せ動作によってウエハ上の電極パッドとプローブとが接触しても、ウエハ上の電極パッドに形成される絶縁体である酸化膜を除去することができず、ウエハ上の電極パッドとプローブとの電気的な接触信頼性を高めることが難しいという問題がある。【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウエハ上の電極パッドとプローブとの電気的な接触信頼性を高めることができるプローバ及びプローブコンタクト方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るプローバは、ウエハを保持するウエハチャックと、ウエハチャックと対向するように設けられ、ウエハの各電極パッドと対応する位置にプローブを有するプローブカードと、ウエハチャックに設けられ、ウエハチャックに保持されたウエハを取り囲むように形成された環状のシール部材と、ウエハチャックを着脱自在に固定するウエハチャック固定部を有し、ウエハチャック固定部に固定されたウエハチャックを昇降させる機械的昇降手段と、機械的昇降手段によりウエハチャックをプローブカードに向かって移動させたときにプローブカード、ウエハチャック、及びシール部材により形成される内部空間を減圧する減圧手段と、プローブを電極パッドにオーバードライブの状態で接触させるように、機械的昇降手段を制御してウエハチャックをプローブカードに向かって移動させる昇降制御手段と、プローブが電極パッドにオーバードライブの状態で接触した後、内部空間の減圧によりウエハチャックがプローブカードに引き寄せられるように減圧手段を制御する減圧制御手段と、を備える。【０００８】
本発明のプローバの一態様は、昇降制御手段は、電極パッドとプローブとが複数回接触するように、機械的昇降手段を制御してウエハチャックをプローブカードに向かって移動させる。【０００９】
本発明のプローバの一態様は、減圧手段による内部空間の減圧を開始する第１タイミングよりも遅い第２タイミングでウエハチャック固定部によるウエハチャックの固定を解除するタイミング制御手段を備える。【００１０】
本発明のプローバの一態様は、内部空間と外部空間との間を連通する連通路と、連通路を開放及び遮断可能なシャッタ手段と、機械的昇降手段によりウエハチャックをプローブカードに向かって移動させる場合には連通路を開放し、かつ減圧手段により内部空間を減圧する場合には連通路を遮断するように、シャッタ手段を制御するシャッタ制御手段と、を備える。【００１１】
本発明のプローバの一態様は、プローブはカンチレバータイプである。【００１２】
本発明のプローバの一態様は、内部空間の減圧によりウエハチャックがプローブカードに向かって引き寄せられるように移動する際にウエハチャックの移動方向に直交する方向の移動を規制しつつウエハチャックの移動を案内するガイド手段を備える。【００１３】
本発明のプローバの一態様は、ガイド手段は、ウエハチャックに設けられた軸受部と、プローブカード支持部材に着脱自在に固定され軸受部に軸支されるガイド軸部とを有する。【００１４】
本発明のプローバの一態様は、ガイド手段は、ウエハチャックの移動方向に直交する方向における互いに異なる位置に少なくとも３つ設けられる。【００１５】
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るプローブコンタクト方法は、ウエハを保持するウエハチャックと、ウエハチャックと対向するように設けられ、ウエハの各電極パッドと対応する位置にプローブを有するプローブカードと、ウエハチャックに設けられ、ウエハチャックに保持されたウエハを取り囲むように形成された環状のシール部材と、ウエハチャックを着脱自在に固定するウエハチャック固定部を有し、ウエハチャック固定部に固定されたウエハチャックを昇降させる機械的昇降手段と、を備えるプローバにおけるプローブコンタクト方法であって、プローブを電極パッドにオーバードライブの状態で接触させるように、機械的昇降手段によりウエハチャックをプローブカードに向かって移動させるウエハチャック移動工程と、ウエハチャック移動工程が行われた後、プローブカード、ウエハチャック、及びシール部材により形成される内部空間を減圧する減圧工程と、を備える。【００１６】
本発明のプローブコンタクト方法の一態様は、ウエハチャック移動工程は、電極パッドとプローブとが複数回接触するように、機械的昇降手段を制御してウエハチャックをプローブカードに向かって移動させる。【００１７】
本発明のプローブコンタクト方法の一態様は、内部空間の減圧を開始する第１タイミングよりも遅い第２タイミングでウエハチャック固定部によるウエハチャックの固定を解除するウエハチャック固定解除工程を備える。【００１８】
本発明のプローブコンタクト方法の一態様は、ウエハチャック移動工程によりウエハチャックをプローブカードに向かって移動させる場合には内部空間を非密閉状態とし、減圧工程により内部空間を減圧する場合には内部空間を密閉状態とする。【００１９】
本発明のプローブコンタクト方法の一態様は、プローブはカンチレバータイプである。【００２０】
本発明のプローブコンタクト方法の一態様は、内部空間の減圧によりウエハチャックがプローブカードに向かって引き寄せられるように移動する際にウエハチャックの移動方向に直交する方向の移動を規制しつつウエハチャックの移動を案内するガイド工程を備える。【００２１】
本発明のプローブコンタクト方法の一態様は、ガイド工程は、ウエハチャックに設けられた軸受部と、プローブカード支持部材に着脱自在に固定され軸受部に軸支されるガイド軸部とを有するガイド手段により行われる。【００２２】
本発明のプローブコンタクト方法の一態様は、ガイド工程は、ウエハチャックの移動方向に直交する方向における互いに異なる少なくとも３つの位置でウエハチャックの移動方向に直交する方向の移動を規制しつつウエハチャックの移動を案内する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ウエハ上の電極パッドとプローブとの電気的な接触信頼性を高めることができる。【００２４】
また、接触信頼性を高める上で、電極パッド表面の酸化膜をまずはプローブでこすりながら、表面の薄い絶縁層を除去し、その上で、絶縁層がはがれた部分で適正圧でコンタクトすることで更なる接触信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、第１の実施形態のウエハレベル検査を行うシステムの概略構成を示す図
【図２】図２は、プローブカード周辺の構成を示す図である。
【図３】図３は、アライメント装置の概略構成を示した上方斜視図である。
【図４】図４は、アライメント装置の概略構成を示した下方斜視図である。
【図５】図５は、移動装置の構成例を概略的に示した平面図である。
【図６】図６は、移動装置の構成例を概略的に示した側面図である。
【図７】図７は、移動装置の他の構成例を概略的に示した平面図である。
【図８】図８は、アライメント装置を位置決め固定した状態を示した図である。
【図９】図９は、複数の測定部からなる測定部群が鉛直方向に積み重ねられた構成を示した図である。
【図１０】図１０は、プローバを使用したプローブコンタクト方法を含む検査動作の例である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態のプローバを使用したプローブコンタクト方法を含む検査動作の一例を示した図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、垂直プローブの例を示した図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、カンチレバータイプのプローブの例を示した図である。
【図１３】図１３は、第３の実施形態のプローバの構成を示した概略図である。
【図１４】図１４は、第３の実施形態のプローバを使用したプローブコンタクト方法を含む検査動作の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００２７】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。
【００２８】
図１は、第１の実施形態のウエハレベル検査を行うシステムの概略構成を示す図である。ウエハレベル検査を行うシステムは、ウエハ上の各チップの金属電極パッド（以下、ウエハ上の電極パッドとも称する）にプローブを接触させるプローバ１０と、プローブに電気的に接続され、電気的検査のために各チップに電源及びテスト信号を供給すると共に各チップからの出力信号を検出して正常に動作するかを測定するテスタ２０とで構成される。
【００２９】
図１において、基部１１、側板１２、及びヘッドステージ１３がプローバ１０の筐体を構成する。側板１２で支持される上板を設け、上板にヘッドステージ１３を設ける場合もある。
【００３０】
プローバ１０には、複数の測定部（第１〜第３の測定部）１４Ａ〜１４Ｃが設けられる。各測定部１４Ａ〜１４Ｃは、それぞれ、ウエハＷを保持するウエハチャック１６と、ウエハＷの各チップの電極に対応した多数のプローブ２８を有するプローブカード１８と、を備え、各測定部１４Ａ〜１４Ｃにおいてウエハチャック１６に保持されたウエハＷ上の全チップの同時検査が行われる。なお、各測定部１４Ａ〜１４Ｃの構成は共通しているので、以下では、これらを代表して符号１４によって測定部を示すものとする。
【００３１】
図２は、プローブカード周辺の構成を示す図である。
【００３２】
ウエハチャック１６は、真空吸着等によりウエハを吸着して固定する。ウエハチャック１６は、後述するアライメント装置５０に着脱自在に支持され、アライメント装置５０によってＸ−Ｙ−Ｚ−θ方向に移動可能となっている。
【００３３】
ウエハチャック１６には、シーリング機構が設けられる。シーリング機構は、ウエハチャック１６の上面の外周近傍に設けられた弾性を有するリング状シール部材（環状のシール部材の一例）４０を備える。また、ウエハチャック１６の上面には、ウエハＷとリング状シール部材４０との間に吸引口４２が設けられる。吸引口４２は、ウエハチャック１６の内部に形成された吸引路４３を介して真空圧を制御する吸引制御部４６に接続されている。吸引制御部４６は、真空ポンプ４４に接続されている。リング状シール部材４０がプローブカード１８に接触し、ウエハチャック１６、プローブカード１８、及びリング状シール部材４０により囲まれたシールされた内部空間Ｓ（密閉空間）が形成された状態で吸引制御部４６を作動させると、内部空間Ｓが減圧され、ウエハチャック１６がプローブカード１８に向かって引き寄せられる。これにより、プローブカード１８とウエハチャック１６とが密着状態となり、各プローブ２８が各チップの電極パッドに接触して検査を開始可能な状態となる。なお、内部空間Ｓは、図１０の（Ｂ）部に示すように、リング状シール部材４０がヘッドステージ１３に接触し、ウエハチャック１６、ヘッドステージ１３、プローブカード１８及びリング状シール部材４０により囲まれたシールされた内部空間として形成されてもよい。なお、吸引制御部４６は、本発明の減圧制御手段の一例である。
【００３４】
ヘッドステージ１３（プローブカード支持部材）には、測定部１４毎に装着孔（カード取付部）２６が設けられ、各装着孔２６にはそれぞれプローブカード１８が交換可能に取り付けられる。プローブカード１８のウエハＷ上の各チップと対向する部分には、全チップの電極に対応してスプリングピン式の弾性のある複数のプローブ２８が形成されている。なお、ここでは、ヘッドステージ１３に直接プローブカード１８を取り付ける構成を示したが、ヘッドステージ１３にカードホルダを設け、カードホルダにプローブカード１８を取り付ける場合もある。
【００３５】
テスタ２０は、測定部１４毎に設けられた複数のテストヘッド２２（２２Ａ〜２２Ｃ）を有する。各テストヘッド２２は、ヘッドステージ１３の上面に載置される。なお、各テストヘッド２２は、不図示の支持機構により、ヘッドステージ１３の上方に保持される場合もある。
【００３６】
各テストヘッド２２の端子は、コンタクトリング２４の多数の接続ピンを介して、それぞれ対応するプローブカード１８の端子に接続される。これにより、各テストヘッド２２の端子は、プローブ２８と電気的に接続された状態となる。
【００３７】
各測定部１４には、ウエハチャック１６の脱落を防止するためにサポート機構（チャック脱落防止機構）が設けられる。サポート機構は、ウエハチャック１６を保持する複数の保持部３０を備える。各保持部３０は、ヘッドステージ１３の装着孔２６の周囲に所定の間隔毎に設けられる。本例では、装着孔２６の周囲に９０度間隔で４つの保持部３０が設けられる（図１及び図２では２つの保持部３０のみ図示）。
【００３８】
各保持部３０は、装着孔２６を中心として互いに近接及び離反するように移動可能（拡径可能）に構成される。各保持部３０の移動機構（不図示）は例えばボールネジやモータ等で構成される。各保持部３０が近接した状態（図１及び図２において実線で示した状態）では、各保持部３０の中心部に形成される通過孔３２の内径が、ウエハチャック１６の直径よりも小さくなるので、ウエハチャック１６が各保持部３０によって保持される。一方、各保持部３０が互いに離反した状態（図１及び図２において破線で示した状態）では、通過孔３２の内径が、ウエハチャック１６の直径よりも大きくなるので、アライメント装置５０がウエハチャック１６を供給したり回収することができる。
【００３９】
なお、サポート機構の構成については、例えば、特開２０１０−１８６９９８号公報に記載されるような各種の変形例を採用することが可能である。
【００４０】
本実施形態のプローバ１０は、ウエハチャック１６を着脱自在に支持してウエハチャック１６に保持されたウエハＷのアライメント動作を行うアライメント装置５０と、アライメント装置５０を各測定部１４が配列される方向（Ｘ軸方向）に沿って測定部１４間を移動させる移動装置１００と、を備える。
【００４１】
アライメント装置５０は、ウエハチャック１６をＸ−Ｙ−Ｚ−θ方向に移動させる移動回転機構と、ウエハチャック１６に保持されたウエハＷの各チップの電極とプローブカード１８の各プローブ２８との相対的な位置関係を検出するアライメント機構と、を備え、ウエハチャック１６を着脱自在に支持してウエハチャック１６に保持されたウエハＷのアライメント動作を行う。すなわち、ウエハチャック１６に保持されたウエハＷの各チップの電極とプローブカード１８の各プローブ２８との相対的な位置関係を検出し、その検出結果に基づいて、検査するチップの電極をプローブ２８に接触させるようにウエハチャック１６を移動させる。なお、アライメント装置５０の動作は不図示のアライメント装置制御部により制御される。アライメント装置制御部は、本発明の昇降制御手段の一例である。
【００４２】
アライメント装置５０（Ｚ軸移動回転部５２）は、真空吸着等によりウエハチャック１６を吸着して固定するが、ウエハチャック１６を固定できるものであれば、真空吸着以外の固定手段でもよく、例えば機械的手段等で固定するようにしてもよい。また、アライメント装置５０には、ウエハチャック１６との相対的な位置関係が常に一定となるように位置決め部材（不図示）が設けられている。
【００４３】
図３及び図４は、アライメント装置５０の概略構成を示した図である。具体的には、図３は、アライメント装置５０の上方斜視図であり、図４は、アライメント装置５０の下方斜視図である。なお、図３及び図４では、アライメント装置５０の上面にウエハチャック１６が支持された状態を示している。
【００４４】
図１及び図３に示すように、アライメント装置５０は、ウエハチャック１６を着脱自在に支持してウエハチャック１６をＺ軸方向に移動すると共にＺ軸を回転中心として回転するＺ軸移動回転部（ウエハチャック固定部を有する機械的昇降手段の一例）５２と、プローブ２８の位置を検出するプローブ位置検出カメラ５４と、プローブ位置検出カメラ５４をＺ軸方向に移動するカメラ移動機構５６と、Ｚ軸移動回転部５２及びカメラ移動機構５６を支持してＸ軸方向に移動するＸ軸移動台５８と、Ｘ軸移動台５８を支持してＹ軸方向に移動するＹ軸移動台６０と、Ｙ軸移動台６０を支持するベース６２と、支柱６４によって支持されたアライメントカメラ６６と、を備える。ウエハチャック１６をＸ−Ｙ−Ｚ−θ方向に移動させる移動回転機構は、Ｚ軸移動回転部５２と、Ｘ軸移動台５８と、Ｙ軸移動台６０と、で構成される。また、アライメント機構は、プローブ位置検出カメラ５４と、アライメントカメラ６６と、カメラ移動機構５６と、不図示の画像処理部と、で構成される。
【００４５】
ベース６２の上には互いに平行に２本のガイドレール６８が設けられており、Ｙ軸移動台６０はこのガイドレール６８の上を移動可能になっている。ベース６２の上の２本のガイドレール６８の間の部分には、駆動モータとこの駆動モータによって回転するボールネジ７０が設けられている。ボールネジ７０はＹ軸移動台６０の底面に係合しており、ボールネジ７０の回転により、Ｙ軸移動台６０がガイドレール６８の上を摺動する。
【００４６】
Ｙ軸移動台６０の上には、前述の２本のガイドレール６８に直交する２本の平行なガイドレール７２が設けられており、Ｘ軸移動台５８はこのガイドレール７２の上を移動可能になっている。Ｙ軸移動台６０の上の２本のガイドレール７２の間の部分には、駆動モータとこの駆動モータによって回転するボールネジ７４が設けられている。ボールネジ７４はＸ軸移動台５８の底面に係合しており、ボールネジ７４の回転により、Ｘ軸移動台５８がガイドレール７２の上を摺動する。
【００４７】
なお、ボールネジの代わりにリニアモータを使用する場合もある。
【００４８】
次に、移動装置１００の構成について説明する。
【００４９】
図１に示すように、移動装置１００は、アライメント装置５０を載置して搬送する搬送パレット１０２を有する。搬送パレット１０２は、Ｘ軸方向に沿って各測定部１４間を移動可能に構成される。搬送パレット１０２を移動させるための移動機構（水平送り機構）としては、直線的な移動機構であればよく、例えば、ベルト駆動機構、リニアガイド機構、ボールネジ機構等により構成される。また、搬送パレット１０２には、アライメント装置５０をＺ軸方向に昇降させる昇降機構１０６が設けられる。昇降機構１０６は、周知のシリンダ機構等で構成される。これにより、アライメント装置５０は、Ｘ軸方向に沿って各測定部１４間を移動可能に構成されると共に、Ｚ軸方向に昇降可能に構成される。なお、搬送パレット１０２の移動機構や昇降機構１０６は、不図示の制御手段による制御によって駆動される。
【００５０】
図５及び図６は、移動装置１００の構成例を示した概略図である。具体的には、図５は、移動装置１００の平面図であり、図６は、移動装置１００の側面図である。
【００５１】
図５及び図６に示すように、基部１１の上には互いに平行に２本のガイドレール１０１が設けられており、搬送パレット１０２はこのガイドレール１０１の上を移動可能になっている。また、２本のガイドレール１０１の外側部分には、ガイドレール１０１に平行であって両端が基部１１に固定されたタイミングベルト１１０が設けられている。
【００５２】
搬送パレット１０２には、駆動ユニット１０８が固定されている。駆動ユニット１０８は、駆動モータ１１２と、駆動モータ１１２の回転軸に連結された駆動プーリ１１４と、駆動プーリ１１４の周辺に配設された２個のアイドルプーリ１１６と、を有する。駆動プーリ１１４にはタイミングベルト１１０が巻き掛けられ、その両側に配置されるアイドルプーリ１１６によってタイミングベルト１１０の張力が調整されている。駆動モータ１１２を駆動させると、駆動プーリ１１４の回転により、搬送パレット１０２がガイドレール１０１の上を摺動する。これにより、搬送パレット１０２に支持されたアライメント装置５０がＸ軸方向に沿って各測定部１４間を移動する。
【００５３】
図７は、移動装置１００の他の構成例を示した概略図である。図７に示した構成例は、ボールネジ機構を利用したものである。すなわち、基部１１には、２本のガイドレール１０１の間に駆動モータ１１８及びボールネジ１２０で構成される駆動ユニット１０８が設けられる。ボールネジ１２０は搬送パレット１０２の底面に係合しており、ボールネジ１２０の回転により、搬送パレット１０２がガイドレール１０１の上を摺動する。これにより、搬送パレット１０２に支持されたアライメント装置５０はＸ軸方向に沿って各測定部１４間を移動する。
【００５４】
本実施形態では、各測定部１４に移動したアライメント装置５０の３箇所を位置決めして着脱自在に把持固定するクランプ機構を有する位置決め固定装置が設けられる。具体的には、アライメント装置５０には、ベース６２の３箇所に複数の位置決めピン１３０（１３０Ａ〜１３０Ｃ）が設けられる。一方、筐体の基部１１には、各位置決めピン１３０をそれぞれクランプする複数のチャック部材（位置決め孔）１３４（１３４Ａ〜１３４Ｃ）が設けられ、これらは測定部１４毎にそれぞれ設けられる。クランプ機構は、位置決めピン１３０とチャック部材１３４で構成される。
【００５５】
なお、クランプ機構としては、例えばボールロック方式やテーパスリーブ方式などの周知のクランプ機構が適用されるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５６】
各測定部１４に移動したアライメント装置５０を位置決め固定する場合には、昇降機構１０６によりアライメント装置５０を下降させて、図８に示すように、各位置決めピン１３０をそれぞれ対応するチャック部材１３４に嵌入してクランプする。これにより、アライメント装置５０は水平方向及び鉛直方向に位置決めされ、かつ、アライメント装置５０の鉛直方向周りの回転が拘束された状態で、アライメント装置５０が基部１１に対して固定される。一方、アライメント装置５０を他の測定部１４に移動させる場合には、昇降機構１０６によりアライメント装置５０を上昇させて、各チャック部材１３４からそれぞれ位置決めピン１３０が離脱させる。これにより、アライメント装置５０の位置決め固定が解除され、移動装置１００によってアライメント装置５０は他の測定部１４に移動可能な状態となる。
【００５７】
なお、プローバ１０は、プローバ１０の各部を統括的に制御する全体制御部（不図示）を備えている。後述する検査動作は、全体制御部による制御の下、吸引制御部４６やアライメント装置制御部が各部を制御することにより行われる。
【００５８】
次に、第１の実施形態のプローバ１０を使用したプローブコンタクト方法を含む検査動作について説明する。
【００５９】
図１０は、第１の実施形態のプローバ１０を使用したプローブコンタクト方法を含む検査動作の例である。
【００６０】
まず、これから検査を行う測定部１４にアライメント装置５０を移動させ、位置決め固定した後、Ｚ軸移動回転部５２を上昇させて、アライメント装置５０（Ｚ軸移動回転部５２）にウエハチャック１６を着脱自在に支持させる。ウエハチャック１６は、アライメント装置５０（Ｚ軸移動回転部５２）によって、例えば、真空吸着により固定された状態で支持される。この状態で吸引制御部４６による内部空間Ｓの減圧を解除し、サポート機構の各保持部３０を相互に離反させた後、Ｚ軸移動回転部５２によりウエハチャック１６を下降させる。
【００６１】
次に、ウエハチャック１６を支持するアライメント装置５０を所定の受け渡し位置に移動させ、不図示のウエハ受け渡し機構（ローダ）によってウエハチャック１６にウエハＷがロードされ、真空吸着により固定される。
【００６２】
次に、アライメント動作を行う。具体的には、プローブ位置検出カメラ５４がプローブ２８の下に位置するように、Ｘ軸移動台５８を移動させ、カメラ移動機構５６でプローブ位置検出カメラ５４をＺ軸方向に移動して焦点を合わせ、プローブ位置検出カメラ５４でプローブ２８の先端位置を検出する。プローブ２８の先端の水平面内の位置（Ｘ及びＹ座標）はカメラの座標により検出され、垂直方向の位置はカメラの焦点位置で検出される。なお、プローブカード１８には、通常数百から数千本以上ものプローブ２８が設けられており、すべてのプローブ２８の先端位置を検出せずに、通常は特定のプローブの先端位置を検出する。
【００６３】
次に、ウエハチャック１６に検査するウエハＷを保持した状態で、ウエハＷがアライメントカメラ６６の下に位置するように、Ｘ軸移動台５８を移動させ、ウエハＷの各チップの電極パッドの位置を検出する。１チップのすべての電極パッドの位置を検出する必要はなく、いくつかの電極パッドの位置を検出すればよい。また、ウエハＷ上のすべてのチップの電極パッドを検出する必要はなく、いくつかのチップの電極パッドの位置が検出される。
【００６４】
次に、上記のようにして検出したプローブ２８の配列及び電極パッドの配列に基づいて、プローブ２８の配列方向と電極パッドの配列方向が一致するように、Ｚ軸移動回転部５２によりウエハチャック１６を回転した後、検査するチップの電極パッドがプローブ２８の下に位置するようにウエハチャック１６をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動し（図１０の（Ａ）部参照）、Ｚ軸移動回転部５２でウエハチャック１６を着脱自在に支持しながらＺ軸方向に上昇させる。すなわち、ウエハチャック１６とプローブカード１８との距離が近づく方向にウエハチャック１６を移動させる。
【００６５】
具体的には、図１０の（Ｂ）部に示すように、ウエハチャック１６に設けられたリング状シール部材４０をヘッドステージ１３（又はプローブカード１８でもよい）に接触させてウエハチャック１６、ヘッドステージ１３、プローブカード１８、及びリング状シール部材４０により囲まれた内部空間Ｓ（又はウエハチャック１６、プローブカード１８、及びリング状シール部材４０により囲まれた内部空間Ｓでもよい）を形成し、さらにウエハチャック１６に保持されるウエハＷ上の電極パッドとプローブカード１８に設けられたプローブ２８とを接触させる（ファーストコンタクト）。
【００６６】
この接触は、Ｚ軸移動回転部５２によってウエハチャック１６を、予め定められた位置Ｐｏ１までプローブカード１８（プローブ２８）に対する予め定められた速度Ｖ１（又は加速度）で上昇させることで行われる。
【００６７】
Ｚ軸移動回転部５２は、モータによって駆動されるため、任意の速度（又は加速度）で任意の位置（高さ）までウエハチャック１６を移動させることができる。
【００６８】
位置Ｐｏ１は、ウエハＷ上の電極パッドとプローブ２８とが接触圧Ｐｒ１で接触する位置である。速度Ｖ１（又は加速度）は、ウエハＷ上の電極パッドとプローブ２８とが接触した場合に、プローブ２８の先端が電極パッドに擦りつけられることによって、電極パッドに形成される絶縁体である酸化膜が削れて（破れて）電極パッドとプローブ２８との電気的な接続が得られるように考慮された速度（又は加速度）である。速度Ｖ１は、例えば、20〜30[mm/sec]である。
【００６９】
以上のファーストコンタクトによって、ウエハＷ上の電極パッドとプローブ２８との電気的な接触信頼性を高めることができる。
【００７０】
ファーストコンタクトでは、最終的なコンタクト位置で酸化膜が確実に削れた状態にするため、Ｚ軸移動回転部５２によってオーバードライブさせる、すなわち、電極パッドがプローブ２８に接触する高さ以上にウエハチャック１６を押し込むことが重要となる。最終的に予測されるコンタクト位置よりもウエハチャック１６を少し押し込むことで酸化膜を確実に削り取り、酸化膜が確実に削り取られた部分で最終的なコンタクトを取ることが必要になる。そのためには、所定のコンタクト位置までＺ軸移動回転部５２によって機械的にモータで駆動させながらウエハチャック１６を移動させることが重要となる。たとえば、酸化膜の削り取りのためのＺ軸移動回転部５２によってＺ方向へウエハチャック１６を移動させるプロセスに代えて吸引制御部４６（真空ポンプ４４）によって減圧することによりウエハチャック１６を移動させた場合、ウエハチャック１６がプローブカード１８に対して斜めの姿勢になりながらプローブ２８に接触することもあり、きれいに表面の酸化膜を削り取れない問題が残る。
【００７１】
表面酸化膜をきれいに削り取るには、機械的移動としてモータ駆動させながら、Ｚ軸移動回転部５２によって所定の速度かつ所定のコンタクト位置まで確実に移動させることが必須となり、コンタクト位置からさらに押し込んで確実に表面の絶縁酸化膜を削り取ることが必須となる。
【００７２】
その後、所定の圧力でコンタクトさせるため、一度ウエハチャック１６を下降後、次に吸引制御部４６（真空ポンプ４４）によって減圧させながら再度接触させるとよい。結果的に表面酸化膜が削り取られた状態の後に、２度目（又は３度目）の接触が起こる。確実にコンタクトした状態で、一定圧力で接触させることが可能となる。
【００７３】
次に、図１０の（Ｃ）部に示すように、Ｚ軸移動回転部５２でウエハチャック１６を着脱自在に支持しながらＺ軸方向に下降させた後、図１０の（Ｄ）部に示すように、上記と同様に位置Ｐｏ１（チャック受渡高さ）まで速度Ｖ１（又は加速度）で再び上昇させて、内部空間Ｓを形成し、さらにウエハチャック１６に保持されるウエハＷ上の電極パッドとプローブカード１８に設けられたプローブ２８とを接触させる（セカンドコンタクト）。セカンドコンタクトにおける位置Ｐｏ１及び速度Ｖ１（又は加速度）は、ファーストコンタクトにおける位置Ｐｏ１及び速度Ｖ１（又は加速度）と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００７４】
セカンドコンタクトにおける位置Ｐｏ１は、ウエハチャック１６が当該セカンドコンタクトにおける位置Ｐｏ１に到達した場合、ウエハＷ上の電極パッドのプローブ２８に対する接触圧が後述の目標接触圧Ｐｒ２より低い接触圧Ｐｒ１（例えば、目標接触圧Ｐｒ２の７割程度の接触圧Ｐｒ１）となるように考慮された位置である。
【００７５】
以上のセカンドコンタクトによって、ファーストコンタクトの際に除去しきれなかった酸化膜の除去を期待できるため、ウエハＷ上の電極パッドとプローブ２８との電気的な接触信頼性をさらに高めることができる。
【００７６】
以上のように複数回の接触工程（例えば、ファーストコンタクト及びセカンドコンタクト）が実施された後、ウエハチャック１６とアライメント装置５０（Ｚ軸移動回転部５２）との固定（例えば、真空吸着による固定）が解除される。その後、吸引制御部４６を作動させて駆動源である真空ポンプ４４によって内部空間Ｓを減圧することで、ウエハチャック１６とプローブカード１８（プローブ２８）との距離をさらに近づける減圧工程が実施される。減圧工程は、複数回の接触工程（例えば、ファーストコンタクト及びセカンドコンタクト）のうち最終回の接触工程（例えば、セカンドコンタクト）が行われた後に実施され、それ以外の接触工程の後は実施されない。これにより、図１０の（Ｅ）部に示すように、ウエハチャック１６はプローブカード１８（プローブ２８）に対する速度Ｖ２でプローブカード１８に向かって引き寄せられてアライメント装置５０（Ｚ軸移動回転部５２）から分離され（切り離され）、プローブカード１８とウエハチャック１６は密着状態となり、プローブカード１８の各プローブ２８は均一な接触圧で対応する電極パッドに接触する。速度Ｖ２は、駆動源が真空ポンプ４４であるため速度Ｖ１より遅く（速度Ｖ２＜速度Ｖ１）、例えば、0.25[mm/sec]である。
【００７７】
プローブカード１８表面にあるプローブ２８には、垂直プローブ（図１２Ａ参照）とカンチレバータイプのプローブ（図１２Ｂ参照）との二つのタイプがある。
【００７８】
垂直プローブの場合、プローブ先端で絶縁酸化膜の表面を押し込み、その押し込み力で絶縁酸化膜を突き破った後に、所定の圧力で押圧されてプローブと電極パッドとの間の導通を取ることになる。このとき、Ｚ軸方向へのウエハチャック１６の移動により絶縁膜を突き破ったプローブ位置と、その後減圧して所定圧力にて導通を取るプローブ位置は、同じ位置にとどまることになる。プローブが押し込みで座屈してしまい、その結果プローブ先端が突き破った位置から移動すると問題になるため、押し込みのクリアランスを向上させる必要がある。
【００７９】
一方、カンチレバー(片持ち式プローブ)の場合、Ｚ方向へチャックを移動することによるプローブの電極パッドへの押し込みは、プローブが電極パッド面内を前後方向に移動することに対応する。それによってプローブ先端がパッド表面を一方向に線状に引き掻いて、この引き掻きが表面の絶縁膜を線状に削り取って溝を形成するとよい。たとえば、まず、所定圧力で押圧されるとき以上に、オーバードライブ気味に所定の位置までウエハチャック１６を移動させる。すると、プローブ先端は、ウエハの電極パッド表面を線状に引き掻き、電極パッド表面に線状の溝を形成した後、次に空間を減圧してプローブを所定圧力で押し込んだときに、先ほど引き掻いた線状の溝部分の中にプローブ先端が来て、安定してプローブと電極パッドとの間の導通をとることができるようになる。
【００８０】
このようなことからすると、カンチレバータイプは、Ｚ方向のウエハチャック１６の移動で線状の引き掻き痕の溝を形成することから、安定して酸化膜を除去することができ、また、その形成させる溝の長さは、Ｚ方向のウエハチャック１６の移動量で決まることから安定した長さと深さをもつ溝を形成できる。その引き掻き溝の形成後、密閉空間を減圧することにより所定圧力でウエハチャック１６をプローブ先端に接触させ、プローブ先端がその溝内にとどまって安定してプローブと電極パッドとの間の導通をとることができる。そのため、非常に有利となる。
【００８１】
なお、Ｚ方向の移動が、減圧手段（吸引制御部４６、真空ポンプ４４）によるウエハチャック１６吸引の場合は、ウエハチャック１６がプローブカード１８に対して斜めに持ち上がるケースもあるため、このように所定の引き掻き溝を再現性よく形成することはできない。
【００８２】
吸引制御部４６（真空ポンプ４４）は、ウエハＷ上の電極パッドのプローブ２８に対する接触圧が目標接触圧Ｐｒ２となるまで内部空間Ｓを減圧する（目標接触圧Ｐｒ２＞接触圧Ｐｒ１）。目標接触圧Ｐｒ２は、ウエハＷ上の電極パッドとプローブ２８との電気的な接触の信頼性が高まるように考慮された接触圧である。
【００８３】
一方、真空ポンプ４４による内部空間Ｓの減圧によってプローブカード１８とウエハチャック１６が密着状態となったら、Ｚ軸移動回転部５２をＺ軸方向に下降させ、アライメント装置５０からウエハチャック１６を離脱させる。また、ウエハチャック１６の脱落を防止するため、サポート機構の各保持部３０を相互に近接した状態にする。
【００８４】
次に、テストヘッド２２からウエハＷの各チップに電源及びテスト信号を供給し、チップから出力される信号を検出して電気的な動作検査を行う。
【００８５】
以下、他の測定部１４についても、同様の手順で、ウエハチャック１６上にウエハＷをロードし、各測定部１４においてアライメント動作及びコンタクト動作が完了した後、ウエハＷの各チップの同時検査が順次行われる。すなわち、テストヘッド２２からウエハＷの各チップに電源及びテスト信号を供給し、チップから出力される信号を検出して電気的な動作検査が行う。なお、ウエハチャック１６はアライメント装置５０に支持された状態で検査を行ってもよい。
【００８６】
各測定部１４において検査が完了したら、アライメント装置５０を各測定部１４に順次移動させて検査済ウエハＷが保持されるウエハチャック１６を回収する。
【００８７】
すなわち、各測定部１４において検査が完了した場合には、アライメント装置５０を検査が終了した測定部１４に移動させ、位置決め固定した後、Ｚ軸移動回転部５２をＺ軸方向に上昇させ、ウエハチャック１６がアライメント装置５０に支持された後、吸引制御部４６による内部空間Ｓの減圧を解除、具体的には内部空間Ｓに大気圧を導入する。これにより、プローブカード１８とウエハチャック１６の密着状態は解除される。そして、サポート機構の各保持部３０を拡径状態にする。その後、Ｚ軸移動回転部５２によりウエハチャック１６をＺ軸方向に下降させ、アライメント装置５０の位置決め固定を解除した後、所定の受け渡し位置にアライメント装置５０を移動させて、検査済ウエハＷの固定を解除し、ウエハチャック１６から検査済ウエハＷをアンロードする。アンロードされた検査済ウエハＷは、受け渡し機構により回収される。
【００８８】
なお、本実施形態では、図１に示したように、各測定部１４に対してそれぞれ１つずつウエハチャック１６が割り当てられているが、これら複数のウエハチャック１６は複数の測定部１４間で受け渡されてもよい。
【００８９】
以上説明したように、本実施形態によれば、ウエハＷ上の電極パッドとプローブ２８との電気的な接触信頼性を高めることができる。
【００９０】
これは、駆動源がモータであるＺ軸移動回転部５２によるウエハチャック１６の上昇速度Ｖ１が、駆動源が真空ポンプ４４であるウエハチャック１６の引き寄せ速度Ｖ２よりも速く（Ｖ１＞Ｖ２）、その速い速度Ｖ１でウエハＷ上の電極パッドがプローブカード１８に設けられたプローブ２８に接触し、プローブ２８の先端が電極パッドに擦りつけられることによって、電極パッドに形成される絶縁体である酸化膜が削れて（破れて）電極パッドとプローブ２８との電気的な接続が得られることによるものである。
【００９１】
また、本実施形態によれば、ウエハＷ上の電極パッドとプローブ２８との接触（速度Ｖ１での接触）が複数回（例えば、ファーストコンタクト及びセカンドコンタクト）実施されるため、ウエハＷ上の電極パッドとプローブ２８との接触が１回の場合と比べ、ウエハＷ上の電極パッドとプローブ２８との電気的な接触信頼性を高めることができる。
【００９２】
また、本実施形態によれば、減圧工程においてウエハＷ上の電極パッドのプローブ２８に対する接触圧を、容易に目標接触圧Ｐｒ２とすることができる。
【００９３】
これは、最終回の接触工程（例えば、セカンドコンタクト）においてウエハＷ上の電極パッドのプローブ２８に対する接触圧を目標接触圧Ｐｒ２より低い接触圧Ｐｒ１（例えば、目標接触圧Ｐｒ２の７割程度の接触圧Ｐｒ１）とした後、減圧工程においてウエハＷ上の電極パッドのプローブ２８に対する接触圧が目標接触圧Ｐｒ２となるまで内部空間Ｓを減圧することによるものである。
【００９４】
なお、最終回の接触工程（例えば、セカンドコンタクト）においてウエハＷ上の電極パッドのプローブ２８に対する接触圧を目標接触圧Ｐｒ２とした後、減圧工程においてウエハＷ上の電極パッドのプローブ２８に対する接触圧が最終回の接触工程での目標接触圧Ｐｒ２を維持するように内部空間Ｓを減圧することも考えられる。しかしながら、このように最終回の接触工程での目標接触圧Ｐｒ２を維持するように内部空間Ｓを減圧制御することは難しい。
【００９５】
これに対して、前者のように、まず、最終回の接触工程において目標接触圧Ｐｒ２より低い接触圧Ｐｒ１とし、その後、減圧工程において目標接触圧Ｐｒ２となるまで内部空間Ｓを減圧制御することで、減圧工程においてウエハＷ上の電極パッドのプローブ２８に対する接触圧を、容易に目標接触圧Ｐｒ２とすることができる。
【００９６】
また、本実施形態では、内部空間Ｓの減圧を開始するタイミング（第１タイミング）よりも遅いタイミング（第２タイミング）でウエハチャック１６とアライメント装置５０（Ｚ軸移動回転部５２）との固定を解除する態様も好ましく採用できる。すなわち、複数回の接触工程（例えば、ファーストコンタクト及びセカンドコンタクト）が実施された後、吸引制御部４６を作動させて駆動源である真空ポンプ４４によって内部空間Ｓの減圧を開始する。そして、内部空間Ｓの内部圧力が予め定めた設定圧力（目標圧力）になったところで、ウエハチャック１６とアライメント装置５０（Ｚ軸移動回転部５２）との固定（例えば、真空吸着による固定）を解除する。なお、この動作は、本発明のタイミング制御手段として機能する全体制御部の制御の下、吸引制御部４６とアライメント装置制御部とが連携して制御することによって実現される。
【００９７】
上記態様によれば、内部空間Ｓの減圧が開始された後にウエハチャック１６の固定が解除されるので、これらの工程の切り替えの瞬間にウエハチャック１６がどちら側にも固定されていない不安定な状態（フリーな状態）がなくなり、ウエハチャック１６の受け渡し動作を安定して行うことが可能となり、ウエハＷ上の電極パッドとプローブ２８との間で良好なコンタクトを実現することができる。
【００９８】
また、上記態様において、アライメント装置５０（Ｚ軸移動回転部５２）に対してウエハチャック１６を吸着して固定するための吸引経路には気体の流量を制御する絞り弁が設けられている態様がより好ましい。この態様によれば、内部空間Ｓの減圧が開始された後にウエハチャック１６の固定が解除されても、ウエハチャック１６の下側（Ｚ軸移動回転部５２側）の負圧が急に失われないようになっている。そのため、ウエハチャック１６が上下両側（すなわち、Ｚ軸移動回転部５２とプローブカード１８との両側）から引っ張られている状態で急に下側からの拘束（すなわち、Ｚ軸移動回転部５２からの吸着による固定力）がなくなることがないので、ウエハチャック１６の急激な移動が生じることがなく、異常振動の発生や異常接触を低減できる。したがって、内部空間Ｓの減圧が開始された後にウエハチャック１６の固定が解除されたときにウエハチャック１６がアライメント装置５０（Ｚ軸移動回転部５２）から急激に離脱するのを抑制することができるので、ウエハチャック１６の受け渡し動作をより安定して行うことが可能となる。
【００９９】
なお、本実施形態の変形例として以下のような構成を採用することもできる。後述する他の実施形態においても同様である。
【０１００】
本実施形態では、接触工程を２回実施し、最終回の接触工程が実施された後、減圧工程を実施する例について説明したが、これに限らず、接触工程を１回のみ実施し、その後、減圧工程を実施してもよい。また、接触工程を３回以上実施し、最終回の接触工程が実施された後、減圧工程を実施してもよい。
【０１０１】
また、本実施形態では、３つの測定部１４がＸ軸方向に沿って配列される構成を示したが、測定部１４の数や配置は特に限定されるものではなく、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に複数の測定部１４が２次元的に配置されてもよい。
【０１０２】
また、複数の測定部１４からなる測定部群がＺ軸方向に積み重ねられた多段構成としてもよい。例えば、図９に示した構成例は、４つの測定部１４からなる測定部群１５（１５Ａ〜１５Ｃ）がＺ軸方向に３段積み重ねられた構成である。この構成では、アライメント装置５０が測定部群１５毎に設けられ、同一の測定部群１５における各測定部１４間でアライメント装置５０が共有されるようになっている。なお、すべての測定部１４でアライメント装置５０が共有されるように構成されていてもよい。このような構成によれば、装置全体のフットプリント（設置面積）を小さくし、単位面積あたりの処理能力を上げることができ、コストダウンを図ることができる。
【０１０３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。以下、上述した実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。
【０１０４】
図１１は、第２の実施形態のプローバ１０を使用したプローブコンタクト方法を含む検査動作の一例を示した図である。
【０１０５】
第２の実施形態では、上述した第１の実施形態におけるウエハチャック１６とは構成が異なっている。すなわち、第２の実施形態におけるウエハチャック１６Ａは、図１０の（Ａ）部から（Ｅ）部に示すウエハチャック１６に対して、内部空間Ｓと外部環境とを連通し、シャッタ手段４８によって開閉される連通孔（連通路の一例）１６Ａａを設けたものに相当する。連通孔１６Ａａは、ウエハチャック１６Ａ内部に設けられ、ウエハチャック１６Ａの上面のうちウエハＷが載置されない外周付近の領域と側面とを貫通している。
【０１０６】
内部空間Ｓは、図１１の（Ｃ）部に示すように、シャッタ手段４８によって連通孔１６Ａａが閉じられると密閉空間となり、一方、図１１の（Ａ）部に示すように、シャッタ手段４８によって連通孔１６Ａａが開かれると非密閉空間となる。
【０１０７】
シャッタ手段４８は、内部空間Ｓと外部環境とを連通する連通孔１６Ａａを開閉して内部空間Ｓを密閉空間又は非密閉空間とする手段で、例えば、シャッタ本体４８ａ、及びシャッタ本体４８ａを連通孔１６Ａａを開く位置（図１１の（Ａ）部参照）又は閉じる位置（図１１の（Ｃ）部参照）に移動させるシャッタ制御手段（図示せず）によって構成される。シャッタ制御手段としては、シャッタ本体４８ａに連結されたモータ及び当該モータを制御するコントローラ等の公知のもの（いずれも図示せず）を用いることができる。なお、連通孔１６Ａａ及びシャッタ手段４８は、ウエハチャック１６Ａに限らず、ヘッドステージ１３又はプローブカード１８に設けられていてもよい。
【０１０８】
次に、第２の実施形態のプローバ１０を使用したプローブコンタクト方法を含む検査動作について説明する。
【０１０９】
第２の実施形態のプローバ１０を使用した検査動作は、基本的に第１の実施形態と同様であるが、次の点が相違する。
【０１１０】
すなわち、ファーストコンタクト及びセカンドコンタクトが実施される各接触工程において、少なくともリング状シール部材４０をヘッドステージ１３（又はプローブカード１８）に接触させてから（図１１の（Ａ）部参照）ウエハＷ上の電極パッドとプローブ２８とを接触させる（図１１の（Ｂ）部参照）までの間はシャッタ手段４８によって連通孔１６Ａａを開くことで内部空間Ｓを非密閉状態とする点が相違する。
【０１１１】
例えば、ファーストコンタクト及びセカンドコンタクトが実施される各接触工程が完了して、ウエハチャック１６Ａとアライメント装置５０（Ｚ軸移動回転部５２）との固定（例えば、真空吸着による固定）が解除されるまで、連通孔１６Ａａが開かれて内部空間Ｓが非密閉状態とされる。
【０１１２】
そして、ウエハチャック１６Ａとアライメント装置５０（Ｚ軸移動回転部５２）との固定（例えば、真空吸着による固定）が解除されたタイミングで、図１１の（Ｃ）部に示すように、連通孔１６Ａａが閉じられて内部空間Ｓが密閉状態とされ、減圧工程において当該内部空間Ｓが減圧される。それ以外は、第１の実施形態と同様である。
【０１１３】
第１の実施形態では、ファーストコンタクト及びセカンドコンタクトが実施される各接触工程において内部空間Ｓが密閉状態とされるため、各コンタクトに際して当該密閉空間（内の空気）が圧縮されてこの圧縮による反力がウエハチャック１６Ａの上昇の際の負荷となって、ウエハＷ上の電極パッドのプローブ２８に対する上昇速度が減速する可能性がある。そして、その結果、電極パッドに形成される絶縁体である酸化膜を充分に削る（破る）ことができない恐れがある。
【０１１４】
これに対して、第２の実施形態によれば、ファーストコンタクト及びセカンドコンタクトが実施される各接触工程において内部空間Ｓが非密閉状態とされるため、各コンタクトの際に密閉空間（内の空気）が圧縮されてこの圧縮による反力がウエハチャック１６の上昇の際の負荷となることが防止され、かつ、ウエハＷ上の電極パッドのプローブ２８に対する上昇速度が減速することが防止される。その結果、電極パッドに形成される絶縁体である酸化膜を充分に削る（破る）ことを期待できる。
【０１１５】
なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、内部空間Ｓの減圧を開始するタイミング（第１タイミング）よりも遅いタイミング（第２タイミング）でウエハチャック１６とアライメント装置５０（Ｚ軸移動回転部５２）との固定を解除する態様も好ましく採用できる。また、アライメント装置５０（Ｚ軸移動回転部５２）に対してウエハチャック１６を吸着して固定するための吸引経路には気体の流量を制御する絞り弁が設けられている態様がより好ましい。
【０１１６】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。以下、上述した実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。
【０１１７】
第１の実施形態では、最終回の接触工程（例えば、セカンドコンタクト）が行われた後、ウエハチャック１６、プローブカード１８、及びリング状シール部材４０により囲まれたシールされた内部空間Ｓを減圧する減圧工程が行われることにより、ウエハチャック１６をプローブカード１８に向かって引き寄せる動作が行われる。このとき、ウエハチャック１６は、ウエハＷ上の電極パッドとプローブ２８との接触圧（すなわち、プローブカード１８の針圧）のみによって水平方向（Ｘ及びＹ方向）への移動が規制される。そのため、減圧工程が行われる際に、外部から振動等の外乱を受けると、ウエハチャック１６に水平方向の位置ずれや傾きが生じやすく、ウエハチャック１６が鉛直方向（Ｚ方向）に沿って真っすぐ上昇しない可能性がある。
【０１１８】
そこで、第３の実施形態では、減圧工程におけるウエハチャック１６の移動安定性を向上させるために、以下のような構成を備えている。
【０１１９】
図１３は、第３の実施形態のプローバ１０の構成を示した概略図である。
【０１２０】
第３の実施形態のプローバ１０は、図１３に示すように、内部空間Ｓ（図１４参照）の減圧によりウエハチャック１６Ｂをプローブカード１８に向かって引き寄せる際に、ウエハチャック１６ＢのＸ及びＹ方向（水平方向）の位置ずれや傾きを防止するための構成として、ウエハチャック１６ＢをＺ方向（鉛直方向）に案内するチャックガイド機構２００を備えている。チャックガイド機構２００はガイド手段の一例である。
【０１２１】
チャックガイド機構２００は、ウエハチャック１６Ｂの周縁部、具体的にはウエハチャック１６Ｂと一体化されたチャックガイド保持部１７の外周部の周方向にわたって複数並列に設けられている。チャックガイド機構２００は、内部空間Ｓの減圧によりウエハチャック１６Ｂをプローブカード１８に向かって引き寄せる動作が行われる前に、後述するチャックガイド２０４をヘッドステージ１３に真空吸着等により吸着して固定することで、ウエハチャック１６Ｂの水平方向の移動を規制しつつＺ方向に平行に移動させるガイド機構として機能する。そのため、ウエハチャック１６Ｂ（チャックガイド保持部１７）にはウエハチャック１６Ｂの移動方向（Ｚ方向）に直交する水平方向（Ｘ及びＹ方向）において互いに異なる位置に少なくとも３つのチャックガイド機構２００が設けられる。なお、本例では、図示を省略したが、チャックガイド保持部１７には４つのチャックガイド機構２００が周方向に沿って等間隔（９０度毎）に設けられる（図１３では２つのみ図示）。
【０１２２】
ここで、チャックガイド機構２００の構成について詳しく説明する。
【０１２３】
チャックガイド機構２００は、チャックガイド保持部１７に形成された軸受部２０２と、軸受部２０２によりＸ及びＹ方向（水平方向）の移動が規制された状態でＺ方向（鉛直方向）に移動可能に構成されたチャックガイド（ガイド軸部）２０４とを有する。軸受部２０２は、例えばボールベアリング等で構成される。
【０１２４】
チャックガイド２０４は軸受部２０２に回転自在に軸支され、その上部には、ヘッドステージ１３に対してチャックガイド２０４を着脱自在に固定する固定部２０６を備えている。固定部２０６の上面にはリング状のシール部材（以下、「チャックガイドシールゴム」という。）２０８が設けられるとともに、チャックガイドシールゴム２０８の内側には、図示しない吸引手段に接続される吸引口（不図示）と、固定部２０６とヘッドステージ１３との間の距離（間隙）を一定に保つためのクリアランス保持部材２１０とが設けられている。クリアランス保持部材２１０は、固定部２０６とヘッドステージ１３との間に一定の間隙を保つことができるものであれば、その形状は特に限定されるものではない。
【０１２５】
次に、図１４を参照して、第３の実施形態のプローバ１０を使用したプローブコンタクト方法を含む検査動作について説明する。図１４は、第３の実施形態のプローバ１０を使用したプローブコンタクト方法を含む検査動作の一例を示した図である。
【０１２６】
まず、第１の実施形態と同様にして、Ｚ軸移動回転部５２によりウエハチャック１６ＢをＺ方向に沿って昇降させることにより、複数回の接触工程（例えば、ファーストコンタクト及びセカンドコンタクト）が実施される（図１４の（Ａ）部から（Ｄ）部参照）。なお、最終回の接触工程（例えば、セカンドコンタクト）が行われた後、チャックガイドシールゴム２０８はヘッドステージ１３に接触した状態になっているものとする。
【０１２７】
次に、図示しない吸引手段によりチャックガイドシールゴム２０８とヘッドステージ１３と固定部２０６との間に形成された内部空間Ｑを減圧すると、チャックガイド２０４が上方（ヘッドステージ１３側）に向かって上昇してチャックガイド２０４の固定部２０６がヘッドステージ１３に吸着して固定された状態となる（図１４の（Ｅ）部参照）。このとき、上述したクリアランス保持部材２１０によりヘッドステージ１３との間に一定の間隙が確保されるので、チャックガイド２０４の固定部２０６による吸着し過ぎが抑制され、ヘッドステージ１３に固定されたチャックガイド２０４の傾きを防止することができる。そして、内部空間Ｓの減圧によりウエハチャック１６Ｂをプローブカード１８に向かって引き寄せる際に、ヘッドステージ１３に固定されたチャックガイド２０４によりウエハチャック１６ＢはＸ及びＹ方向の移動が規制されつつＺ方向に案内されて移動する（図１４の（Ｆ）部参照）。
【０１２８】
このように第３の実施形態によれば、チャックガイド２０４（固定部２０６）をヘッドステージ１３に真空吸着等により吸着固定した状態でウエハチャック１６Ｂをチャックガイド２０４に沿ってＺ方向に案内するチャックガイド機構２００を備えたので、内部空間Ｓの減圧によりウエハチャック１６Ｂをプローブカード１８に向かって引き寄せる際に、ウエハチャック１６Ｂの位置ずれや傾きを防止することができる。したがって、ウエハチャック１６Ｂの構成部品による偏荷重による傾きや位置ずれを防止することができ、プローブカード１８とウエハＷとの平行度を保った状態でウエハチャック１６Ｂの受け渡し動作を安定して行うことが可能となり、ウエハＷ上の電極パッドとプローブ２８との間で良好なコンタクトを実現することが可能となる。
【０１２９】
なお、第３の実施形態では、チャックガイド機構２００の固定方式として、真空吸着等の吸着方式を示したが、ヘッドステージ１３にチャックガイド２０４を着脱自在に固定できるものであれば周知の様々な方式を採用でき、クランプ等による機械的な方式であってもかまわない。
【０１３０】
また、第３の実施形態では、チャックガイド機構２００をウエハチャック１６Ｂ側に設けてヘッドステージ１３側にチャックガイド２０４（固定部２０６）を吸着させる構成を示したが、チャックガイド機構２００をヘッドステージ１３側に設けてウエハチャック１６Ｂ側にチャックガイド２０４（固定部２０６）を吸着させる構成としてもよい。
【０１３１】
以上、本発明のプローバ及びプローブコンタクト方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１３２】
１０  プローバ
１１  基部
１２  側板
１３  ヘッドステージ
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ  測定部
１５  測定部群
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ  測定部群
１６、１６Ａ、１６Ｂ  ウエハチャック
１６Ａａ  連通孔
１７  チャックガイド保持部
１８  プローブカード
２０  テスタ
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ  テストヘッド
２４  コンタクトリング
２６  装着孔
２８  プローブ
３０  保持部
３２  通過孔
４０  リング状シール部材
４２  吸引口
４３  吸引路
４４  真空ポンプ
４６  吸引制御部
４８  シャッタ手段
４８ａ  シャッタ本体
５０  アライメント装置
５２  Ｚ軸移動回転部
５４  プローブ位置検出カメラ
５６  カメラ移動機構
５８  Ｘ軸移動台
６０  Ｙ軸移動台
６２  ベース
６４  支柱
６６  アライメントカメラ
６８  ガイドレール
７０  ボールネジ
７２  ガイドレール
７４  ボールネジ
１００  移動装置
１０１  ガイドレール
１０２  搬送パレット
１０６  昇降機構
１０８  駆動ユニット
１１０  タイミングベルト
１１２  駆動モータ
１１４  駆動プーリ
１１６  アイドルプーリ
１１８  駆動モータ
１２０  ボールネジ
１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ  位置決めピン
１３４、１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ｃ  チャック部材
２００  チャックガイド機構
２０２  軸受部
２０４  チャックガイド
２０６  固定部
２０８  チャックガイドシールゴム
２１０  クリアランス保持部材
Ｑ、Ｓ  内部空間
Ｗ  ウエハ
【図１】
2017014060.tif 000003
【図２】
2017014060.tif 000004
【図３】
2017014060.tif 000005
【図４】
2017014060.tif 000006
【図５】
2017014060.tif 000007
【図６】
2017014060.tif 000008
【図７】
2017014060.tif 000009
【図８】
2017014060.tif 000010
【図９】
2017014060.tif 000011
【図１０】
2017014060.tif 000012
【図１１】
2017014060.tif 000013
【図１２Ａ】
2017014060.tif 000014
【図１２Ｂ】
2017014060.tif 000015
【図１３】
2017014060.tif 000016
【図１４】
2017014060.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月8日(2017.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを保持するウエハチャックと、
前記ウエハチャックと対向するように設けられ、前記ウエハの各電極パッドと対応する位置にカンチレバー型のプローブを有するプローブカードと、
前記ウエハチャックに設けられ、前記ウエハチャックに保持された前記ウエハを取り囲むように形成された環状のシール部材と、
前記ウエハチャックを着脱自在に固定するウエハチャック固定部を有し、前記ウエハチャック固定部に固定された前記ウエハチャックを昇降させる機械的昇降手段と、
前記機械的昇降手段により前記ウエハチャックを前記プローブカードに向かって移動させて前記プローブを前記電極パッドに接触させ、前記プローブが前記電極パッドに接触後、前記プローブカード、前記ウエハチャック、及び前記シール部材により形成される内部空間の減圧により前記ウエハチャックが前記プローブカードに引き寄せられる減圧手段と、
を備えるプローバ。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
前記内部空間の減圧により前記ウエハチャックが前記プローブカードに向かって引き寄せられるように移動する際に前記ウエハチャックの移動方向に直交する方向の移動を規制しつつ前記ウエハチャックの移動を案内するガイド手段を備える、
請求項１に記載のプローバ。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
（削除）
【請求項１２】
（削除）
【請求項１３】
（削除）
【請求項１４】
（削除）
【請求項１５】
（削除）
【請求項１６】
（削除）
【請求項１７】
前記ウエハチャック固定部は、減圧部を備える、
請求項１又は６記載のプローバ。
【請求項１８】
前記機械的昇降手段は、モータ駆動である、
請求項１、６及び１７のいずれか１項記載のプローバ。
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月25日(2017.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを保持するウエハチャックと、
前記ウエハチャックと対向するように設けられ、前記ウエハの各電極パッドと対応する位置にプローブを有するプローブカードと、
前記ウエハチャックに設けられ、前記ウエハチャックに保持された前記ウエハを取り囲むように形成された環状のシール部材と、
前記ウエハチャックを着脱自在に支持して前記ウエハチャックを昇降自在に移動可能であり、前記プローブと前記電極パッドとが接触した状態となるまで前記ウエハチャックを前記プローブカードに向かって移動させる機械的昇降手段と、
前記機械的昇降手段により前記ウエハチャックを前記プローブカードに向かって移動させたときに前記プローブカード、前記ウエハチャック、及び前記シール部材により形成される内部空間を減圧する減圧手段と、
前記内部空間の減圧により前記ウエハチャックが前記プローブカードに向かって引き寄せられるように移動する際に前記ウエハチャックの移動方向に直交する方向の移動を規制しつつ前記ウエハチャックの移動を案内するガイド手段と、
を備えるプローバ。
【請求項２】
前記ガイド手段は、前記ウエハチャックに設けられた軸受部と、プローブカード支持部材に着脱自在に固定され前記軸受部に軸支されるガイド軸部とを有する、
請求項１に記載のプローバ。
【請求項３】
前記ガイド手段は、前記ウエハチャックの移動方向に直交する方向における互いに異なる位置に少なくとも３つ設けられる、
請求項１又は２に記載のプローバ。
【請求項４】
前記シール部材とは別に設けられ、前記内部空間と外部空間との間を連通状態と非連通状態とに切替可能なシャッタ手段を備え、
前記シャッタ手段は、前記機械的昇降手段により前記ウエハチャックを前記プローブカードに向かって移動させるときには前記連通状態となり、前記減圧手段により前記内部空間を減圧するときには前記非連通状態となる、
請求項１から３のいずれか１項に記載のプローバ。
【請求項５】
前記シャッタ手段は前記ウエハチャックに設けられる、
請求項４に記載のプローバ。
【請求項６】
前記機械的昇降手段は、前記プローブと前記電極パッドとがオーバードライブをかけて接触した状態となるまで前記ウエハチャックを前記プローブカードに向かって移動させる、
請求項１から５のいずれか１項に記載のプローバ。
【請求項７】
前記機械的昇降手段は、前記内部空間の減圧が開始された後に前記ウエハチャックの固定を解除する、
請求項１から６のいずれか１項に記載のプローバ。
【請求項８】
前記プローブはカンチレバータイプである、
請求項１から７のいずれか１項に記載のプローバ。
【国際調査報告】
2017014060.tif 000018
2017014060.tif 000019
2017014060.tif 000020
2017014060.tif 000021