(57)【要約】【課題】  プローブ針の配置面積が広い場合であっても、プローブ針の先端部を、ほぼ均等な圧力で検査対象物に接触させることができる構成を備えた検査装置を提供すること。【解決手段】  ヘッド部６から突出させたプローブ針の先端部を半導体ウェハ２に接触させて、半導体ウェハ２上のＩＣチップの電気的特性を検査する検査装置１は、ヘッド部６からのプローブ針の先端部の突出量のばらつきを補正する突出量調整機構１５と、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正する傾き調整機構１６とを備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極部を有する配線基板と、検査対象物に接触する先端部と上記電極部に接触する後端部とを有する複数のプローブ針と、上記プローブ針を保持するヘッド部とを備え、
上記ヘッド部から突出させた上記先端部を上記検査対象物に接触させて、上記検査対象物の電気的特性を検査する検査装置において、
上記ヘッド部からの上記先端部の突出量のばらつきを補正する突出量調整機構と、上記検査対象物に対する上記ヘッド部の傾きを補正する傾き調整機構とを備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記突出量調整機構は、前記配線基板を押圧することで該配線基板に部分的な撓みを生じさせて、前記ヘッド部からの前記先端部の突出量のばらつきを補正する複数の押圧部材を有することを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
前記配線基板を固定する基板固定体を備え、
前記押圧部材は、前記配線基板を押圧する方向に貫通するように上記基板固定体に形成されたネジ孔に螺合するとともに、上記ネジ孔から突出して前記配線基板を押圧する突出量調整ネジであることを特徴とする請求項２記載の検査装置。
【請求項４】
前記配線基板を固定する基板固定体と、該基板固定体を支持する支持体とを備え、
前記傾き調整機構は、上記支持体に対する上記基板固定体の傾きを調整して、前記検査対象物に対する前記ヘッド部の傾きを補正する傾き調整部材を有することを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の検査装置。
【請求項５】
前記傾き調整部材は、前記基板固定体に螺合されるとともに前記支持体に回転可能に支持された複数の傾き調整ネジと、前記基板固定体と前記支持体とを離間させる方向に付勢する付勢部材とを有することを特徴とする請求項４記載の検査装置。
【請求項６】
前記検査対象物の電気的特性を判定するために必要とされる制御基板と、該制御基板と前記配線基板とを電気的に接続するコネクタとを備え、
該コネクタは、上記制御基板と前記配線基板とを電気的に接続した状態で、前記基板固定体とともに傾き調整される前記配線基板の傾きに追従可能に構成されていることを特徴とする請求項４または５記載の検査装置。
【請求項７】
前記配線基板を固定する基板固定体を備え、
前記傾き調整機構は、上記基板固定体に対する前記配線基板の傾きを調整して、前記検査対象物に対する前記ヘッド部の傾きを補正する傾き調整部材を有することを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の検査装置。
【請求項８】
前記傾き調整部材は、前記配線基板と前記基板固定体とに挟まれた弾性部材と、前記配線基板と前記基板固定体とを固定する複数の固定ネジとを有することを特徴とする請求項７記載の検査装置。
【請求項９】
前記検査対象物を固定する固定部を備え、該固定部は、前記検査対象物を加熱および／または冷却できるように構成され、
前記ヘッド部は、前記プローブ針の前記後端部を保持する後端側保持部を有し、
上記固定部と上記後端側保持部との間に断熱部を備えることを特徴とする請求項１から８いずれかに記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品や回路基板等の電気的特性の検査に用いられる検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体ウェハ上に形成されたＩＣチップ等の集積回路や回路基板の配線パターンの短絡や断線等の異常を発見するための電気的特性検査には、ＩＣチップ等に接触する複数のプローブ針を備える検査装置が用いられている。この種の検査装置は、プローブ針の後端部が接触する複数の電極部を有する配線基板と、この配線基板に固定されプローブ針を保持するヘッド部とを備え、ヘッド部から突出させたプローブ針の先端部をＩＣチップ等に接触させて、これらの電気的特性の検査を行っている（たとえば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
特許文献１および２に記載された検査装置では、たとえば、検査対象物となる半導体ウェハを載置した可動ステージが、ヘッド部から突出した複数のプローブ針の先端部に対して上下方向および水平方向に移動するように構成されている。また、この検査装置では、可動ステージが上昇すると、複数のプローブ針の先端部は、半導体ウェハ上に形成された複数のＩＣチップのうちの１個または数個に接触するように構成されている。すなわち、この検査装置は、可動ステージが１回上下動すると、半導体ウェハ上に形成された複数のＩＣチップのうち、複数のプローブ針の先端部が接触する一部のＩＣチップのみの検査を行うようになっている。そして、可動ステージを下降状態で水平方向に移動させながら、数回、可動ステージを上下動させて、半導体ウェハ上の全てのＩＣチップの検査を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２２６３７号公報
【特許文献２】特開２００２−９０４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＩＣチップの検査では、１つのチップ上の全てのピン（たとえば、数十ピンから数百ピン）にプローブ針の先端を接触させる必要がある。そのため、可動ステージの１回の上下動で、半導体ウェハ上の全てのＩＣチップ、すなわち、多数のＩＣチップの検査を同時に行う場合、検査装置に莫大な数（たとえば、数万本）のプローブ針を設ける必要がある。検査装置に莫大な数のプローブ針を設けるのは、プローブ針のコスト、プローブ針の配置スペースまたは、検査装置の製造コスト等の問題から困難であり、上述のように、可動ステージの１回の上下動で検査できるＩＣチップの数には限界が生じている。その結果、ＩＣチップの検査には長い時間が必要とされ、検査コストが嵩むという問題が生じている。
【０００６】
しかし、近年、検査回路を内蔵し、ＩＣチップ上の全てのピンのうち、数ピンにプローブ針の先端を接触させれば、ＩＣチップの電気的特性の検査を行うことができる検査回路内蔵型のＩＣチップが開発されている。かかる検査回路内蔵型のＩＣチップの出現により、可動ステージの１回の上下動で、半導体ウェハ上に形成された全てのＩＣチップの電気的特性の検査を行う一括検査の実現可能性が高まってきている。たとえば、検査回路内蔵型のＩＣチップの場合には、８インチの半導体ウェハ上の全ＩＣチップの一括検査の実現可能性が高まってきている。
【０００７】
しかしながら、たとえば、８インチの半導体ウェハのような大型の半導体ウェハ上のＩＣチップの全てにプローブ針の先端部を接触させる場合、検査装置におけるプローブ針の配置面積が広くなる。そのため、プローブ針の先端部を半導体ウェハ上のＩＣチップ全てに均等な圧力で接触させることは困難となる。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、プローブ針の配置面積が広い場合であっても、プローブ針の先端部を、ほぼ均等な圧力で検査対象物に接触させることができる構成を備えた検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は、複数の電極部を有する配線基板と、検査対象物に接触する先端部と電極部に接触する後端部とを有する複数のプローブ針と、プローブ針を保持するヘッド部とを備え、ヘッド部から突出させた先端部を検査対象物に接触させて、検査対象物の電気的特性を検査する検査装置において、ヘッド部からの先端部の突出量のばらつきを補正する突出量調整機構と、検査対象物に対するヘッド部の傾きを補正する傾き調整機構とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の検査装置は、ヘッド部からの先端部の突出量のばらつきを補正する突出量調整機構と、検査対象物に対するヘッド部の傾きを補正する傾き調整機構とを備えている。そのため、突出量調整機構で、ヘッド部からの先端部の突出量をほぼ均等に揃えることが可能になる。また、傾き調整機構で、プローブ針の先端部で形成される面と、検査対象物の表面とがほぼ平行になるように、ヘッド部の傾きを調整することが可能になる。したがって、プローブ針の配置面積が広い場合であっても、プローブ針の先端部を、ほぼ均等な圧力で検査対象物に接触させることができる。
【００１１】
本発明において、突出量調整機構は、配線基板を押圧することで配線基板に部分的な撓みを生じさせて、ヘッド部からの先端部の突出量のばらつきを補正する複数の押圧部材を有することが好ましい。プローブ針の配置面積が広くなると、プローブ針の後端部が接触する電極部を有する配線基板の面積も広くなる。そのため、配線基板の反りや厚みのばらつきが生じやすくなり、電極部の平面度を保つことは困難になる。また、配線基板に対する電極部の高さのばらつきによっても電極部の平面度の確保は困難になる。したがって、プローブ針の後端部が接触する電極部の平面度が確保できず、ヘッド部からのプローブ針の先端部の突出量を一定に揃えることは困難になる。また、プローブ針の長さのばらつきもヘッド部からの先端部の突出量のばらつきの原因となる。そこで、上述のように、突出量調整機構が、配線基板を押圧することで配線基板に撓みを生じさせる押圧部材を有するように構成すると、配線基板を部分的に撓ませることで、配線基板の反りや厚みのばらつき、電極部の高さにばらつき、あるいはプローブ針に長さのばらつきの影響を抑制して、ヘッド部からの先端部の突出量のばらつきを補正することができる。また、突出量調整機構が、複数の押圧部材を有するように構成することで、プローブ針に配置面積が広くなっても、ヘッド部からの先端部の突出量にばらつきを微調整することが可能になる。すなわち、プローブ針の配置部分全体ではなく、部分的にヘッド部からの先端部の突出量を調整することができる。
【００１２】
本発明において、検査装置は、配線基板を固定する基板固定体を備え、押圧部材は、配線基板を押圧する方向に貫通するように基板固定体に形成されたネジ孔に螺合するとともに、ネジ孔から突出して配線基板を押圧する突出量調整ネジであることが好ましい。このように構成すると、ネジ孔に対する突出量調整ネジのねじ込み量を調整することで、配線基板の撓み量を調整することができる。すなわち、ネジ調整という簡易な調整方法で、ヘッド部からの先端部の突出量にばらつきを調整することができる。
【００１３】
本発明において、配線基板を固定する基板固定体と、基板固定体を支持する支持体とを備え、傾き調整機構は、支持体に対する基板固定体の傾きを調整して、検査対象物に対するヘッド部の傾きを補正する傾き調整部材を有することが好ましい。このように構成すると、突出量調整機構によって補正されたヘッド部からの先端部の突出量に影響を与えることなく、検査対象物に対するヘッド部の傾きを補正することが可能になる。たとえば、この構成とともに、上述したような、突出量調整機構が、配線基板を押圧することで配線基板に撓みを生じさせる複数の押圧部材を有する構成を用いた場合、先端部の突出量を補正した後の状態を保持した配線基板の傾きのみを基板固定体の傾きとともに調整することができる。そのため、先端部の突出量を補正した後の状態を保持したまま、配線基板に固定されたヘッド部の傾きも調整することができる。したがって、検査装置での調整作業が容易になる。
【００１４】
本発明において、傾き調整部材は、基板固定体に螺合されるとともに支持体に回転可能に支持された複数の傾き調整ネジと、基板固定体と支持体とを離間させる方向に付勢する付勢部材とを有することが好ましい。このように構成すると、基板固定体に対する傾き調整ネジのねじ込み量を調整することで、支持体に対する基板固定体の傾きを調整することができる。すなわち、ネジ調整という簡易な調整方法で、検査対象物に対するヘッド部の傾きを補正することができる。
【００１５】
本発明において、検査装置は、検査対象物の電気的特性を判定するために必要とされる制御基板と、制御基板と配線基板とを電気的に接続するコネクタとを備え、コネクタは、制御基板と配線基板とを電気的に接続した状態で、基板固定体とともに傾き調整される配線基板の傾きに追従可能に構成されていることが好ましい。このように構成すると、支持体に対する基板固定体の傾きを調整して、検査対象物に対するヘッド部の傾きを補正しても、制御基板と配線基板との電気的な接続状態を良好に保つことができる。
【００１６】
本発明において、検査装置は、配線基板を固定する基板固定体を備え、傾き調整機構は、基板固定体に対する配線基板の傾きを調整して、検査対象物に対するヘッド部の傾きを補正する傾き調整部材を有することが好ましい。このように構成すると、基板固定体に対する配線基板の傾きの調整によって、検査対象物に対するヘッド部の傾きを調整することができるため、簡易な検査装置の構成で、プローブ針の先端部を、ほぼ均等な圧力で検査対象物に接触させることが可能になる。
【００１７】
本発明において、傾き調整部材は、配線基板と基板固定体とに挟まれた弾性部材と、配線基板と基板固定体とを固定する複数の固定ネジとを有することが好ましい。このように構成すると、固定ネジによる配線基板と基板固定体との締付力を調整することで、基板固定体に対する配線基板の傾きを調整することができる。すなわち、ネジ調整という簡易な調整方法によって、検査対象物に対するヘッド部の傾きを調整することができる。
【００１８】
本発明において、検査装置は、検査対象物を固定する固定部を備え、この固定部は、検査対象物を加熱および／または冷却できるように構成され、ヘッド部は、プローブ針の後端部を保持する後端側保持部を有し、固定部と後端側保持部との間に断熱部を備えることが好ましい。このように構成すると、高温環境下および／または低温環境下で検査対象物の検査が可能となる。一方、特に、プローブ針の配置面積が広い場合、後端側保持部や配線基板が固定部の熱の影響を受けると、配線基板の電極部に対するプローブ針の後端部の位置ずれの問題が生じやすくなる。そのため、固定部の熱の影響で、後端側保持部や配線基板に熱膨張や熱収縮が生じると、配線基板の電極部とプローブ針の後端部とが接触不良を起こすという問題が生じうる。そこで、固定部と後端側保持部との間に断熱部を備えるように構成すると、後端側保持部や配線基板に対する固定部の熱の影響を抑制して、上述した問題を回避することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明にかかる検査装置では、プローブ針の配置面積が広い場合であっても、プローブ針の先端部を、ほぼ均等な圧力で検査対象物に接触させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１にかかる検査装置１の概略構成を示す断面図である。図２は、図１に示すヘッド部６を示す要部拡大断面図である。図３は、図２の矢印Ｘ方向からヘッド部６を示す図である。図４は、図１の検査装置１に配設されるプローブ針５と配線基板４上の電極部３との位置関係を示す平面図である。図５は、図２に示す先端側保持部２１の断面の一部を拡大して示す拡大部分断面図である。図６は、図２に示す後端側保持部２２の一断面の一部を拡大して示す拡大部分断面図である。図７は、図２に示す後端側保持部２２の他の断面の一部を拡大して示す拡大部分断面図である。図８は、図１に示す配線基板４を示す平面図である。図９は、図１に示す基板固定体１１を示す平面図である。
【００２２】
（検査装置の概略構成）
本形態の検査装置１は、ＩＣチップ等の集積回路や回路基板の配線パターンの短絡や断線等の異常を発見するための電気的特性検査に用いられるものである。特に、本形態の検査装置１は、検査対象物となる半導体ウェハ２上に形成された複数のＩＣチップ（図示省略）の電気的特性の検査を一括で行うために用いられるものである。この検査装置１は、図１、図２および図６等に示すように、複数の電極部３を有する配線基板４と、半導体ウェハ２に接触する先端部５ａおよび電極部３に接触する後端部５ｂを有する複数のプローブ針５と、配線基板４に固定されプローブ針５を保持するヘッド部６とを備えている。この検査装置１では、ヘッド部６から突出させたプローブ針５の先端部５ａを半導体ウェハ２上の全てのＩＣチップに接触させて、このＩＣチップの電気的特性を検査するようになっている。すなわち、本形態の検査装置１は、半導体ウェハ２上のＩＣチップ全ての検査を一括で行うために必要な数のプローブ針５を備えている。なお、本形態における半導体ウェハ２は、たとえば、８インチや１６インチの半導体ウェハである。
【００２３】
検査装置１は、配線基板４、プローブ針５およびヘッド部６の他に、図１に示すように、半導体ウェハ２を固定する固定部としてのウェハ固定部８を有する可動ステージ９と、図示を省略するネジ等の固定手段によって絶縁部材１０を介して配線基板４を固定する基板固定体１１と、基板固定体１１を支持する支持体１２と、半導体ウェハ２上のＩＣチップの電気的特性を判定するために必要とされる制御基板１３と、配線基板４と制御基板１３とを電気的に接続するコネクタ１４とを備えている。また、検査装置１は、図１に示すように、ヘッド部６からのプローブ針５の先端部５ａの突出量のばらつきを補正する突出量調整機構１５と、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正する傾き調整機構１６とを備えている。
【００２４】
本形態の検査装置１では、高温環境下および低温環境下でのＩＣチップの検査が可能となっている。すなわち、ウェハ固定部８は、固定された半導体ウェハ２上のＩＣチップを加熱、冷却ができるように構成されている。たとえば、ウェハ固定部８は、−４０℃から＋１２５℃の範囲で、ＩＣチップを加熱、冷却できるように構成されている。また、可動ステージ９は、図示を省略する駆動機構によって、図１の上下方向へ移動可能となっている。
【００２５】
制御基板１３は略矩形状に形成されており、図１に示すように、その外縁部分が、検査装置１の本体フレーム１８にネジ等の固定手段によって固定されている。制御基板１３の中心部分には、略矩形状の中心孔１３ａが形成されている。この中心孔１３ａには、ヘッド部６が配置されるようになっている。また、図１における制御基板１３の上面には、中心孔１３ａから少し外側の位置に、コネクタ１４と接触する接触部１３ｂが形成されている。この接触部１３ｂは、後述する配線基板４の接触部４ｂに対応するように４辺のそれぞれに２７箇所ずつ形成されている。したがって、本形態の検査装置１には、１０８個のコネクタ１４が用いられている。
【００２６】
さらに、図１における制御基板１３の下面には、熱伝達率の低い断熱材料から形成された断熱プレート１９が取り付けられている。断熱プレート１９の中心部分には、略矩形状の中心孔１９ａが形成されている。この中心孔１９ａには、ヘッド部６が配置されるようになっている。断熱プレート１９とヘッド部６等との位置関係の詳細は後述する。
【００２７】
基板固定体１１は、ステンレス鋼等の剛性を有する金属部材によって板状に形成されている。また、支持体１２は、基板固定体１１を跨ぐように形成された枠体であり、基板固定体１１と同様にステンレス鋼等の剛性を有する金属部材によって形成されている。また、支持体１２は、制御基板１３にネジ等の固定手段によって固定されている。基板固定体１１および支持体１２の詳細な構成について、突出量調整機構１５および傾き調整機構１６等の詳細な構成とともに後述する。
【００２８】
（プローブ針、ヘッド部および配線基板の構成）
ヘッド部６は、図２に示すように、プローブ針５の先端部５ａ側を保持する先端側保持部２１と、後端部５ｂ側を保持する後端側保持部２２と、先端側保持部２１と後端側保持部２２とを連結固定する連結部２３とを備えている。プローブ針５は、先端側保持部２１と後端側保持部２２とに挿通され、先端部５ａが先端側保持部２１の表面（図２の下面）からわずかに突出するように、ヘッド部６に保持されている。配線基板４には、図１に示すように、後端側保持部２２の図示上面が配線基板４の図示下面に当接した状態で、ヘッド部６が固定されている。なお、図２では、便宜上、４本のプローブ針５を図示しているが、実際には、数千本のプローブ針５が先端側保持部２１と後端側保持部２２とに挿通された状態で、ヘッド部６に保持されている。
【００２９】
プローブ針５は、図５から図７に示すように、導電体によって屈曲可能な弾性を有するワイヤ状に形成された導電ワイヤ５ｃと、導電ワイヤ５ｃの外面を覆う絶縁被覆５ｄとから構成されている。導電ワイヤ５ｃは、タングステン、ハイス鋼（ＳＫＨ）、ベリリウム銅（Ｂｅ−Ｃｕ）等の金属その他の導電体によって形成されている。本形態の導電ワイヤ５ｃの断面は、５０μｍの径を有する円形に形成されている。絶縁被膜５ｄは、合成樹脂などの絶縁体によって形成されている。
【００３０】
プローブ針５の先端部５ａ側の部位および後端部５ｂ側の部位には絶縁被膜５は形成されず、導電ワイヤ５ｃが露出した状態になっており、導電ワイヤ５ｃの一端が先端部５ａ、他端が後端部５ｂとなっている。また、本形態の先端部５ａおよび後端部５ｂは、図５から図７に示すように、球面状に形成されている。なお、先端部５ａおよび後端部５ｂの表面には、導電性を高めたり、また、導電性を維持するための表面層をメッキ等によって形成することが好ましい。
【００３１】
ヘッド部６を構成する先端側保持部２１および後端側保持部２２はともに略矩形の板状に形成されており、先端側保持部２１と後端側保持部２２とは、それぞれの表面が相互に平行になるように連結部２３によって連結固定されている。後端側保持部２２の外形は、先端側保持部２１の外形よりも大きくなっている。また、先端側保持部２１と後端側保持部２２との間には、プローブ針５が配置される空間２４が形成されている。
【００３２】
連結部２３は、図３に示すように、円柱状の部材であり、たとえば、先端側保持部２１の４隅および、先端側保持部２１の各辺の中心部に配置されている（各辺の中心部に配置される連結部２３は図示省略）。すなわち、たとえば、８本の連結部２３によって、先端側保持部２１と後端側保持部２２とが連結されている。この連結部２３は、熱伝達率の低い断熱材料から形成されている。たとえば、連結部２３は、熱伝達率の低い金属材料または樹脂材料から形成されている。なお、連結部２３の本数は８本には限定されず、８本以上の連結部２３を設けても良い。
【００３３】
先端側保持部２１は、複数の保持板が積層されて構成されている。本形態では、図２に示すように、先端側保持部２１は、３枚の保持板２５、２６、２７がこの順番で、半導体ウェハ２が配置される側（図２の下側）から積層されて構成されている。各保持板２５、２６、２７は、半導体ウェハ２とほぼ同様の低線膨張係数を有するとともに、孔明け加工等の加工性に優れたセラミック材料によって形成されている。たとえば、各保持板２５、２６、２７は、マセライトによって形成されている。なお、半導体ウェハ２に最も近い位置に配置される保持板２５のみをセラミック材料で形成し、保持板２６、２７を芳香族ポリエステル系の樹脂のような比較的安価なエンジニアリング樹脂によって形成しても良い。
【００３４】
また、各保持板２５、２６、２７には、図５に示すように、それぞれ貫通孔２５ａ、２６ａ、２７ａが形成されている。これらの貫通孔２５ａ、２６ａ、２７ａによって、プローブ針５の先端部５ａ側が挿通される先端側挿通孔２８が構成されている。先端側保持部２１には、プローブ針５の数に対応する数の先端側挿通孔２８が形成されている。
【００３５】
より具体的には、本形態では、図３および図４に示すように、半導体ウェハ２上の複数のＩＣチップのうちの１つのＩＣチップに対応する先端側保持部２１の矩形状のエリアＡ１には、図示上下方向に隣接するように６本のプローブ針５が保持されており、保持されたプローブ針５の数に対応するように、６個の先端側挿通孔２８が形成されている。本形態では、半導体ウェハ２上のＩＣチップは１辺の長さが５ｍｍの正方形の板状に形成されており、エリアＡ１もこれに対応して１辺の長さが５ｍｍの正方形状になっている。また、他のエリアＡ１にも同様に６個の先端側挿通孔２８が形成されている。本形態では、各先端側挿通孔２８の図示上下方向のピッチは８０μｍとなっている。なお、エリアＡ１に形成される先端側挿通孔２８の数は６個には限定されず、半導体ウェハ２上のＩＣチップの仕様に対応して、その数を変更しても良い。また、図３では便宜上、一部のエリアＡ１にのみ符号を付している。
【００３６】
３つの貫通孔２５ａ、２６ａ、２７ａは同心状に形成されている。より具体的には、貫通孔２５ａは、小径孔２５ａ１と小径孔２５ａ１より大径の大径孔２５ａ２とから構成され、貫通孔２７ａは、小径孔２７ａ１と小径孔２７ａ１より大径の大径孔２７ａ２とから構成されている。また、小径孔２５ａ１と小径孔２７ａ１とはほぼ同じ径で、かつ、導電ワイヤ５ｃの外径よりも若干大きく、かつ、絶縁被覆５ｄの部分のプローブ針５の外径よりも若干小さな内径で形成されている。なお、貫通孔２６ａは、小径孔２５ａ１、２７ａ１よりも大径でかつ大径孔２５ａ２、２７ａ２よりも小径に形成されている。
【００３７】
後端側保持部２２も、複数の保持板が積層されて構成されている。本形態では、図２に示すように、後端側保持部２２は、３枚の保持板２９、３０、３１がこの順番で、半導体ウェハ２が配置される側（図２の下側）から積層されて構成されている。各保持板２９、３０、３１は、比較的安価なエンジニアリング樹脂によって形成されている。たとえば、各保持板２９、３０、３１は、芳香族ポリエステル系の樹脂によって形成されている。また、図３に示すように、後端側保持部２２の外周縁部２２ａには、ヘッド部６を配線基板４に固定するためのネジ（図示省略）を挿通するための貫通孔２２ｂが８箇所に形成されている。
【００３８】
各保持板２９、３０、３１の所定部位には、図６に示すように、それぞれ貫通孔２９ａ、３０ａ、３１ａが形成されている。これらの貫通孔２９ａ、３０ａ、３１ａによって、所定部位においてプローブ針５の後端部５ｂ側が挿通される１つの後端側挿通孔３２が構成されている。３つの貫通孔２９ａ、３０ａ、３１ａは、それぞれの中心が少しずつずれた状態で形成されている。より具体的には、図６に示すように、貫通孔２９ａ、３０ａ、３１ａの順でその中心が図示左方向に少しずつずれた状態で、３つの貫通孔２９ａ、３０ａ、３１ａが形成されている。そのため、プローブ針５の挿通方向Ｖ１は、後端側保持部２２の表面と直交する法線ｎ１に対して図６で反時計方向に角度θ１だけ傾斜している。
【００３９】
また、貫通孔２９ａは、小径孔２９ａ１と小径孔２９ａ１より大径の大径孔２９ａ２とから構成され、貫通孔３０ａは、小径孔３０ａ１と小径孔３０ａ１より大径の大径孔３０ａ２とから構成され、貫通孔３１ａは、小径孔３１ａ１と小径孔３１ａ１より大径の大径孔３１ａ２とから構成されている。小径孔３１ａ１は、導電ワイヤ５ｃの外径よりも若干大きく、かつ、絶縁被覆５ｄの部分のプローブ針５の外径よりも若干小さな内径で形成され、小径孔２９ａ１と小径孔３０ａ１とはほぼ同じ径で、かつ、絶縁被膜５ｄが形成された部分のプローブ針５の外径よりも若干大きな内径で形成されている。
【００４０】
各保持板２９、３０、３１の図６に示す部位と異なる他の部位には、図７に示すように、それぞれ貫通孔２９ｂ、３０ｂ、３１ｂが形成されている。これらの貫通孔２９ｂ、３０ｂ、３１ｂによって、他の部位においてプローブ針５の後端部５ｂ側が挿通される１つの後端側挿通孔３３が構成されている。３つの貫通孔２９ｂ、３０ｂ、３１ｂは、それぞれの中心が少しずつずれた状態で形成されている。より具体的には、図７に示すように、貫通孔２９ｂ、３０ｂ、３１ｂの順でその中心が図示右方向に少しずつずれた状態で、３つの貫通孔２９ｂ、３０ｂ、３１ｂが形成されている。そのため、プローブ針５の挿通方向Ｖ２は、後端側保持部２２の表面と直交する法線ｎ１に対して図７で時計方向に角度θ１だけ傾斜している。
【００４１】
また、貫通孔２９ｂは、貫通孔２９ａの小径孔２９ａ１および大径孔２９ａ２と同様の小径孔２９ｂ１および大径孔２９ｂ２とから構成され、貫通孔３０ｂは、貫通孔３０ａの小径孔３０ａ１および大径孔３０ａ２と同様の小径孔３０ｂ１と大径孔３０ｂ２とから構成され、貫通孔３１ｂは、貫通孔３１ａの小径孔３１ａ１および大径孔３１ａ２と同様の小径孔３１ｂ１と大径孔３１ｂ２とから構成されている。
【００４２】
後端側保持部２２には、図２に示すように、その表面と直交する法線ｎ１に対してプローブ針５の挿通方向Ｖ１が反時計方向に角度θ１だけ傾斜した後端側挿通孔３２、法線ｎ１に対してプローブ針５の挿通方向Ｖ２が時計方向に角度θ１だけ傾斜した後端側挿通孔３３、法線ｎ１に対してプローブ針５の挿通方向が反時計方向に角度θ１よりも大きい角度θ２だけ傾斜した後端側挿通孔３４、および、法線ｎ１に対してプローブ針５の挿通方向が時計方向に角度θ２だけ傾斜した後端側挿通孔３５がこの順番で、かつ、この順番を繰り返しながら、隣接するようにプローブ針５の数に対応する数だけ形成されている。
【００４３】
より具体的には、図４に示すように、１つのエリアＡ１に対応する後端側保持部２２のエリアには、上述した４種類の後端側挿通孔３２、３３、３４、３５が、図示上下方向に、上述した順番を繰り返しながら、かつ、隣接するように６個形成されている。また、他のエリアＡ１に対応する後端側保持部２２の他のエリアにも同様に後端側挿通孔３２、３３、３４、３５が６個形成されている。各後端側挿通孔３２、３３、３４、３５の図示上下方向のピッチは、各先端側挿通孔２８のピッチと同様に、８０μｍとなっている。
【００４４】
このように、後端側挿通孔３２、３３、３４、３５は、後端側保持部２２の表面と直交する法線ｎ１に対して、プローブ針５の挿通方向が傾斜するように形成されている。また、後端側挿通孔３２、３３の傾斜の角度θ１と、後端側挿通孔３４、３５の傾斜の角度θ２とが異なるように、後端側挿通孔３２、３３、３４、３５が形成されている。すなわち、本形態では、プローブ針５の先端部５ａに対して後端部５ｂが、図４の左右方向にオフセットされるとともに、上下方向で隣接する後端部５ｂのオフセット量が異なるようになっている。たとえば、本形態では、図４に示すように、後端側挿通孔３２、３３に挿通される後端部５ｂの先端部５ａに対するオフセット量Ｌ１は０．３５ｍｍ、後端側挿通孔３４、３５に挿通される後端部５ｂの先端部５ａに対するオフセット量Ｌ２は０．７５ｍｍとなっている。なお、本形態では、後端側挿通孔３２、３３、３４、３５に挿通される後端部５ｂのオフセット量として２つのオフセット量が設定されているが、設定されるオフセット量は１つであっても良いし、３つ以上のオフセット量を設定しても良い。
【００４５】
配線基板４は、ガラスエポキシ樹脂等で、図８に示すように略矩形の板状に形成されており、その厚さはたとえば、１．２ｍｍから２ｍｍとなっている。この配線基板４は、複数の電極部３の他に、コネクタ１４と接触する接触部４ｂと、この接触部４ｂと電極部３とを電気的に接続する配線パターン４ｃとを有している。また、配線基板４には、ヘッド部６を固定するためのネジ孔４ｄが８箇所に形成されている。なお、図８では、便宜上、一部の配線パターン４ｃにのみ符号を付している。
【００４６】
電極部３は、図８の２点差線で示すエリアＡ２内に形成されている。より具体的には、図４、図６および図７に示すように、電極部３は、ヘッド部６に保持されたプローブ針５の後端部５ｂに対応する位置に、かつ、配線基板４の表面（図６および図７では下面）から球面状に突出するように形成されている。本形態の電極部３は、円形状に形成されており、その径は、たとえば、０．３ｍｍとなっている。また、本形態では、設計上、プローブ針５の後端部５ｂが電極部３の中心に位置するように、電極部３は形成されている。さらに、本形態では、図６および図７に示すように、プローブ針５の後端部５ｂは配線基板４に固定されない状態で、かつ直接、電極部３に接触するようになっている。
【００４７】
接触部４ｂは、配線基板４の４辺に対応するように形成されている。本形態では、接触部４ｂは、配線基板４の４つの外縁部のそれぞれに２７箇所ずつ形成されている。このように４辺に対応するように接触部４ｂを形成することで、配線パターン４ｃの引き回しが容易になっている。また、ネジ孔４ｄは、エリアＡ２よりも外側でかつ、接触部４ｂよりも内側に８箇所形成されている。
【００４８】
配線基板４の接触部４ｂと制御基板１３の接触部１３ｂとを電気的に接続するコネクタ１４は、接触部４ｂと接触部１３ｂとの電気的な接続状態を維持したまま、後述のように、基板固定体１１とともに傾き調整される配線基板４の傾きに追従可能に構成されている。より具体的には、本形態では、コネクタ１４として、スプリングプローブが用いられている。コネクタ１４（スプリングプローブ）では、たとえば、接触部４ｂや接触部１３ｂに接触する接点は弾性部材によって支持されて、配線基板４が傾いても、接触部４ｂや接触部１３ｂに接触できるようになっている。
【００４９】
配線基板４に固定されたヘッド部６は、後端側保持部２２に形成された貫通孔２２ｂに挿通されたネジ（図示省略）であって、配線基板４のネジ孔４ｄに螺合されたネジを取り外すことで、配線基板４から取り外しが可能となっている。そのため、プローブ針５の交換が容易にできるようになっている。また、後端側保持部２２の外周縁部２２ａの図１における上面と配線基板４の下面との間には図示を省略する薄板状のライナが配設されている。なお、このライナによって、ヘッド部６からのプローブ針５の突出量を一律に調整することもできる。
【００５０】
（突出量調整機構および傾き調整機構の構成）
突出量調整機構１５は、配線基板４を押圧することで、配線基板４に部分的な撓みを生じさせて、ヘッド部６からのプローブ針５の先端部５ａの突出量（すなわち、先端側保持部２１からの先端部５ａの突出量）のばらつきを補正するように構成されている。すなわち、配線基板４に部分的な撓みを生じさせて、配線基板４上の電極部３に接触するプローブ針５の後端部５ｂの位置を調整することで、プローブ針５の先端部５ａの突出量のばらつきを補正するように構成されている。
【００５１】
より具体的には、突出量調整機構１５は、図１および図９に示すように、略矩形の板状をなす基板固定体１１に貫通するように形成された複数のネジ孔１１ａに螺合するとともに、ネジ孔１１ａから突出して、絶縁部材１０を介して配線基板４を押圧する押圧部材としての突出量調整ネジ３８を備えている。そして、突出量調整ネジ３８のネジ孔１１ａからの突出量を調整することで、配線基板４に撓みを生じさせてプローブ針５の先端部５ａの突出量のばらつきを補正している。なお、図１では便宜上、一部の突出量調整ネジ３８にのみ符号を付している。
【００５２】
ネジ孔１１ａは、図９に示すように、電極部３が形成される配線基板４のエリアＡ２に対応する位置に貫通するように形成されている。すなわち、ネジ孔１１ａは、配線基板４を押圧する方向に貫通するように形成されている。本形態では、図９に示すように、２１個のネジ孔１１ａが基板固定体１１に形成されている。なお、図９では、便宜上、一部のネジ孔１１ａにのみ符号を付している。
【００５３】
突出量調整ネジ３８は、ネジ孔１１ａのそれぞれに取り付けられている。すなわち、本形態では、２１本の突出量調整ネジ３８が用いられている。この突出量調整ネジ３８のネジ部の有効長は、基板固定体１１の厚さよりも長くなっている。また、突出量調整ネジ３８は、図１における基板固定体１１の上面側からネジ孔１１ａに螺合している。そのため、ネジ孔１１ａに対する突出量調整ネジ３８のねじ込み量を調整することで、突出量調整ネジ３８の先端部を基板固定体１１の下面から突出させることができるようになっている。
【００５４】
また、上述のように、図１における後端側保持部２２の外周縁部２２ａの図示上面と配線基板４の図示下面との間には図示を省略するライナが配設されている。すなわち、少なくとも、電極部３が形成される配線基板４のエリアＡ２と、後端側保持部２２の図示上面との間には隙間が形成されている。そのため、基板固定体１１の下面から突出させた突出量調整ネジ３８の先端部によって配線基板４を部分的に撓ませることができるようになっている。
【００５５】
さらに、図１に示すように、各突出量調整ネジ３８には位置固定用のナット３９が螺合されている。このナット３９によって、プローブ針５の先端部５ａの突出量のばらつきを補正した後の突出量調整ネジ３８のねじ込み位置を維持できるようになっている。このナット３９は、図１における基板固定体１１の上面側に配設されている。なお、図１では便宜上、一部のナット３９にのみ符号を付している。
【００５６】
傾き調整機構１６は、支持体１２に対する基板固定体１１の傾きを調整して、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正するように構成されている。すなわち、基板固定体１１の傾きを調整して、基板固定体１１に固定された配線基板４の傾きおよび、配線基板４に固定されたヘッド部６の傾きを補正するように構成されている。
【００５７】
より具体的には、傾き調整機構１６は、図１および図９に示すように、基板固定体１１に貫通するように形成された複数の傾き調整ネジ孔１１ｂに螺合するとともに、支持体１２に回転可能に支持された複数の傾き調整ネジ４０と、基板固定体１１と支持体１２とを離間させる方向に付勢する付勢部材としての圧縮コイルバネ４１とを備えている。そして、傾き調整ネジ４０の傾き調整ネジ孔１１ｂへのねじ込み量を調整することで、支持体１２に対する基板固定体１１の傾きを調整するようになっている。なお、基板固定体１１と支持体１２とを離間させる方向に付勢する付勢部材は、圧縮コイルバネ４１には限定されず、板バネ等を付勢部材として用いても良い。
【００５８】
傾き調整ネジ孔１１ｂは、図９に示すように、電極部３が形成される配線基板４のエリアＡ２に対応する位置の外側で、かつ、矩形状の基板固定体１１の４隅に対応する位置に貫通するように形成されている。すなわち、本形態では、４個の傾き調整ネジ孔１１ｂが基板固定体１１に形成されている。
【００５９】
また、図１の上下方向で４個の傾き調整ネジ孔１１ｂに対応する支持体１２の部分のそれぞれには、図１の上下方向へ貫通する貫通孔１２ａが形成されている。すなわち、支持体１２には、貫通孔１２ａが４箇所に形成されている。この貫通孔１２ａは、傾き調整ネジ４０の径よりも大きな内径で形成されている。
【００６０】
傾き調整ネジ４０は、４個の貫通孔１２ａのそれぞれに図示上方向から挿通され、かつ、４個の傾き調整ネジ孔１１ｂのそれぞれにその先端側がねじ込まれている。すなわち、本形態では、４本の傾き調整ネジ４０が用いられている。また、圧縮コイルバネ４１は、４本の傾き調整ネジ４０がそれぞれ挿通された状態で、基板固定体１１と支持体１２との間に配設されている。
【００６１】
また、図１に示すように、支持体１２の上面側では、各傾き調整ネジ４０に、位置決め用のナット４２が螺合されている。さらに、それぞれのナット４２と支持体１２との間には、傾き調整ネジ４０が挿通された状態の座金４３が配設されている。そして、傾き調整ネジ４０と圧縮コイルバネ４１とナット４２と座金４３とによって、支持体１２に対する基板固定体１１の傾きを調整して、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正する傾き調整部材が構成されている。
【００６２】
傾き調整機構１６では、傾き調整ネジ４０が回転するとナット４２も一緒に回転するようになっている。そして、傾き調整ネジ孔１１ｂにねじ込まれる方向に傾き調整ネジ４０が回転すると、基板固定体１１の傾き調整ネジ孔１１ｂの部分が図１の上方向に持ち上げられ、その反対方向に傾き調整ネジ４０が回転すると、基板固定体１１の傾き調整ネジ孔１１ｂの部分が図１の下方向に押し下げられるようになっている。すなわち、基板固定体１１に対する傾き調整ネジ４０のねじ込み量を調整することで、支持体１２に対する基板固定体１１の傾きを調整できるようになっている。
【００６３】
また、検査装置１には、プローブ針５が半導体ウェハ２に接触する際に配線基板４にかかる荷重、すなわち、配線基板４が固定された基板固定体１１にかかる荷重を受けるための、荷重受けネジ４５を備えている。荷重受けネジ４５は、図１に示すように、たとえば、傾き調整ネジ孔１１ｂよりも外側で、基板固定体１１の図示上面に当接して、基板固定体１１にかかる荷重を受けるように構成されている。
【００６４】
より具体的には、図１の上下方向で、荷重受けネジ４５と基板固定体１１とが当接する位置に対応する支持体１２の部分には、図１の上下方向へ貫通するネジ孔１２ｂが形成されている。また、荷重受けネジ４５は、回り止め用のナット４６を螺合した状態で、ネジ孔１２ｂに螺合されている。なお、本形態では、荷重受けネジ４５は、傾き調整ネジ孔１１ｂよりも外側で、基板固定体１１の図示上面に当接するように構成されている。しかし、プローブ針５が半導体ウェハ２に接触する際には、基板固定体１１の中心側に荷重がかかるため、荷重受けネジ４５は可能な限り、基板固定体１１の中心に近い位置で、基板固定体１１の上面に当接するように構成することが好ましい。
【００６５】
以上のように構成された突出量調整機構１５によるヘッド部６からの先端部５ａの突出量のばらつきの補正および、傾き調整機構１６による半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きの補正は以下の手順で行われる。
【００６６】
まず、突出量調整機構１５で、ヘッド部６からの先端部５ａの突出量のばらつきの補正が行われる。この補正は、図１の横方向から、図示を省略するカメラで、先端部５ａの突出量を確認しながら、ネジ孔１１ａに対する各突出量調整ネジ３８のねじ込み量を調整することで行われる。この補正が終了すると、ナット３９によって、突出量調整ネジ３８のねじ込み位置が固定される。
【００６７】
その後、傾き調整機構１６で、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きの補正が行われる。この補正は、図１の横方向から、図示を省略するカメラで、複数のプローブ針５の先端部５ａで形成される平面と半導体ウェハ２の表面との傾きを確認しながら、各傾き調整ネジ４０を回転させることで行われる。この補正が終了すると、荷重受けネジ４５の先端が基板固定体１１の上面に当接するまで、荷重受けネジ４５がネジ孔１２ｂにねじ込まれる。そして、荷重受けネジ４５の先端が基板固定体１１の上面に当接した状態で、ナット４６によって、荷重受けネジ４５の回り止めがされる。
【００６８】
（検査装置の断熱部の構成）
上述したように、本形態の検査装置１は、高温環境下および低温環境下でのＩＣチップの検査が可能となっており、ウェハ固定部８は、−４０℃から＋１２５℃の範囲で、ＩＣチップを加熱、冷却できるように構成されている。ウェハ固定部８の熱の影響で、ヘッド部６および配線基板４は膨張または収縮して、プローブ針５の先端部５ａと半導体ウェハ２上のＩＣチップとの位置精度、あるいは、プローブ針５の後端部５ｂと配線基板４上の電極部３との位置精度に影響を与える。特に、本形態のように、８インチや１６インチといった大型の半導体ウェハ２上のＩＣチップの全ての検査を一括で行う検査装置１では、ヘッド部６および配線基板４も大型化するため、熱膨張あるいは熱収縮の影響はさらに大きくなる。
【００６９】
ここで、本形態では、上述のように、先端側保持部２１を構成する保持板２５、２６、２７は、半導体ウェハ２とほぼ同様の低線膨張係数を有するセラミック材料で形成されているため、熱膨張や熱収縮によるプローブ針５の先端部５ａと半導体ウェハ２上のＩＣチップとの位置ずれは抑制することができる。しかし、プローブ針５の後端部５ｂと配線基板４上の電極部３との位置精度の確保は困難である。特に、本形態では、上述のように、プローブ針５の後端部５ｂが配線基板４に固定されない状態で、直接、電極部３に接触するようになってため、熱膨張や熱収縮の影響による位置ずれによって、プローブ針５の後端部５ｂと電極部３とが接触不良を起こす可能性もある。
【００７０】
そこで、本形態の検査装置１は、以下に説明するように、半導体ウェハ２と後端側保持部２２との間、すなわち、ウェハ固定部８と後端側保持部２２との間に断熱部を備えている。そして、この断熱部によって、後端側保持部２２および配線基板４の熱膨張および熱収縮を抑制している。
【００７１】
まず、上述したように、図１における制御基板１３の下面には、断熱部として、断熱プレート１９が取り付けられている。断熱プレート１９は、図１に示すように、配線基板４の外形よりも大きな外形を有する板状に形成されている。また、断熱プレート１９の中心部分に形成された中心孔１９ａには、ヘッド部６の先端側保持部２１が配置されるようになっている。この中心孔１９ａは、先端側保持部２１の外形よりもわずかに大きくなるように形成されている。
【００７２】
また、上述したように、ヘッド部６の先端側保持部２１と後端側保持部２２との間には、空間２４が形成されている。この空間２４は、後端側保持部２２および配線基板４の熱膨張および熱収縮を抑制するための断熱層、すなわち断熱部となっている。また、空間２４は、図１の上下方向で、制御基板１３とほぼ同じ位置に配置されるようになっている。
【００７３】
制御基板１３に形成された中心孔１９ａは、図１に示すように、ヘッド部６の後端側保持部２２の外形より大きく形成されている。そのため、連結部２３と中心孔１９ａの縁部との間にも空間５０が形成されており、この空間５０も断熱層、すなわち断熱部になっている。なお、空間２４と空間５０とは隣接しかつ連通するように配置されるため、空間２４および空間５０には、空気が流れやすくなっている。すなわち、空間２４および空間５０には熱がこもりにくくなっている。また、空間５０の図示下側には、断熱プレート１９が配置されている。そのため、空間５０が形成される部分には、二重の断熱部が形成されている。
【００７４】
さらに、上述したように、先端側保持部２１は、３枚の保持板２５、２６、２７が積層されて構成されている。そのため、１枚の板状の部材から先端側保持部２１を構成する場合と比べ、断熱効果を高めることができるようになっている。同様に、後端側保持部２２も３枚の保持板２９、３０、３１が積層されて構成されているため、１枚の板状の部材から後端側保持部２２を構成する場合と比べ、断熱効果を高めることができるようになっている。なお、先端側保持部２１の各保持板２５、２６、２７のそれぞれの間に、たとえば、ポリイミド等の断熱フィルムを配設するようにしても良い。その場合には、先端側保持部２１の断熱効果をさらに高めることができる。同様に、後端側保持部２２の各保持板２９、３０、３１のそれぞれの間に、ポリイミド等の断熱フィルムを配設した場合には、後端側保持部２２の断熱効果をさらに高めることができる。
【００７５】
さらにまた、上述したように、先端側保持部２１には、先端側挿通孔２８が形成されており、この先端側挿通孔２８部分に存在する空間も断熱効果を有している。同様に、後端側保持部２２に形成された後端側挿通孔３２部分や後端側挿通孔３３部分に存在する空間も断熱効果を有している。
【００７６】
また、上述したように、連結部２３は断熱材料で形成されており、連結部２３は、ヘッド部６の先端側保持部２１から後端側保持部２２への熱伝達を抑制する断熱部となっている。
【００７７】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の検査装置１は、ヘッド部６からの先端部５ａの突出量のばらつきを補正する突出量調整機構１５と、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正する傾き調整機構１６とを備えている。そのため、突出量調整機構１５で、ヘッド部６からの先端部５ａの突出量をほぼ均等に揃えることができる。また、傾き調整機構１６で、プローブ針５の先端部５ａで形成される面と、半導体ウェハ２の表面とがほぼ平行になるように、ヘッド部６の傾きを調整することができる。したがって、プローブ針５の配置面積が広い場合であっても、プローブ針５の先端部５ａを、ほぼ均等な圧力で半導体ウェハ２に接触させることができる。
【００７８】
特に、本形態の検査装置１では、８インチや１６インチの大型の半導体ウェハ２上のＩＣチップ全ての検査を一括行うため、プローブ針５の配置面積が広くなり、その結果、プローブ針５の後端部５ｂが接触する電極部３を有する配線基板４の面積も広くなる。そのため、配線基板４の反りや厚みのばらつきが生じやすくなり、電極部３の平面度を保つことは困難になる。また、配線基板４に対する電極部３の高さのばらつきやプローブ針５の長さのばらつきによって、ヘッド部６からのプローブ針５の先端部５ａの突出量はばらつきやすくなる。
【００７９】
しかしながら、本形態では、突出量調整機構１５が、配線基板４を押圧することで配線基板４に部分的な撓みを生じさせて、ヘッド部６からの先端部５ａの突出量のばらつきを補正する複数の押圧部材としての突出量調整ネジ３８を備えている。そのため、配線基板４を部分的に撓ませることで、配線基板４の反りや厚みのばらつき、電極部３の高さのばらつき、あるいはプローブ針５の長さのばらつきの影響を抑制して、ヘッド部６からの先端部５ａの突出量のばらつきを補正することができる。また、突出量調整機構１５が複数の突出量調整ネジ３８を有するため、プローブ針５に配置面積が広くなっても、個々の突出量調整ネジ３８を調整することで、ヘッド部６からの先端部５ａの突出量のばらつきを微調整することができる。
【００８０】
本形態では、突出量調整ネジ３８は、基板固定体１１に形成されたネジ孔１１ａに螺合するとともに、ネジ孔１１ａから突出して配線基板４を押圧している。そのため、ネジ孔１１ａに対する突出量調整ネジ３８のねじ込み量を調整することで、配線基板４の撓み量を調整することができる。すなわち、ネジ調整という簡易な調整方法で、ヘッド部６からの先端部５ａの突出量のばらつきを調整することができる。
【００８１】
本形態の検査装置１が対象とする大型の半導体ウェハ２の場合、半導体ウェハ２に生じる傾きがわずかであっても、半導体ウェハ２上の両端のＩＣチップの高さの差（図１の上下方向の差）は大きくなる。そのため、プローブ針５の先端部５ａを半導体ウェハ２上のＩＣチップに均等に接触させることは困難になる。しかしながら、本形態では、傾き調整機構１６は、支持体１２に対する基板固定体１１の傾きを調整して、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正している。そのため、プローブ針５の先端部５ａで形成される面と、半導体ウェハ２の表面とがほぼ平行になるように、ヘッド部６の傾きを調整して、プローブ針５の先端部５ａを半導体ウェハ２上のＩＣチップにほぼ均等に接触させることが可能になる。
【００８２】
また、本形態では、傾き調整機構１６は、支持体１２に対する基板固定体１１の傾きを調整して、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正しているため、突出量調整機構１５によって補正されたヘッド部６からの先端部５ａの突出量に影響を与えることなく、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正することができる。すなわち、本形態では、突出量調整機構１５が、配線基板４を押圧することで配線基板４に撓みを生じさせて、先端部５ａの突出量を補正している。そのため、先端部５ａの突出量を補正した後の配線基板４を固定する基板固定体１１の傾きを調整することで、先端部５ａの突出量を補正した後の状態を保持したまま、配線基板４の傾きのみを調整することができる。したがって、先端部５ａの突出量を補正した後の状態を保持したまま、配線基板４に固定されたヘッド部６の傾きも調整することができる。その結果、検査装置１での調整作業が容易になる。
【００８３】
本形態では、傾き調整部材１６は、基板固定体１１に螺合されるとともに支持体１２に回転可能に支持された複数の傾き調整ネジ４０と、基板固定体１１と支持体１２とを離間させる方向に付勢する圧縮コイルバネ４１とを備えている。そのため、基板固定体１１に対する傾き調整ネジ４０のねじ込み量を調整することで、支持体１２に対する基板固定体１１の傾きを調整することができる。また、調整後には、がたつきのない状態で調整後の状態を維持することができる。すなわち、ネジ調整という簡易な調整方法で、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正することができる。
【００８４】
本形態では、制御基板１３と配線基板４とを電気的に接続するコネクタ１４は、制御基板１３と配線基板１４とを電気的に接続した状態で、基板固定体１１とともに傾き調整される配線基板４の傾きに追従可能に構成されている。すなわち、本形態では、コネクタ１４としてスプリングプローブが用いられている。そのため、支持体１２に対する基板固定体１１の傾きを調整して、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正しても、制御基板１３と配線基板４との電気的な接続状態を良好に保つことができる。
【００８５】
本形態では、ウェハ固定部８と後端側保持部２２との間に、断熱プレート１９、空間２４、空間５０および連結部２３等の断熱部を備えている。そのため、後端側保持部２２や配線基板４に対するウェハ固定部８の熱の影響を抑制することができる。したがって、配線基板４の電極部３に対するプローブ針５の後端部５ｂの位置ずれを抑制し、電極部３と、プローブ針５の後端部５ｂとの接触不良を防止することができる。
【００８６】
また、本形態では、プローブ針５の先端部５ａに対して後端部５ｂが、図４の左右方向にオフセットされるとともに、上下方向で隣接する後端部５ｂのオフセット量が異なるようになっている。そのため、配線基板４では、電極部３を大きく形成することができる。たとえば、本形態では、５０μｍの径のプローブ針５に対して、０．３ｍｍ（３００μｍ）の径の電極部３を形成することができる。したがって、ヘッド部６に形成される先端側挿通孔２８や後端側挿通孔３２、３３、３４、３５、あるいは、電極部３の位置精度が低い場合であっても、プローブ針５の後端部５ｂと電極部３とを確実に接触させることができる。また、ヘッド部６や配線基板４に熱膨張や熱収縮が生じても、プローブ針５の後端部５ｂと電極部３とを確実に接触させることが可能になる。
【００８７】
［実施の形態２］
図１０は、本発明の実施の形態２にかかる検査装置６１の概略構成を示す断面図である。
【００８８】
実施の形態１の検査装置１と実施の形態２の検査装置６１とでは、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正する機構が相違し、この点が検査装置１と検査装置６１との主要な相違点となっている。したがって、以下では、この相違点を中心に本形態の構成を説明する。なお、本形態では、上記の構成を除く他の構成は実施の形態１の構成と共通するため、同一の構成に対しては同一の符号を付するとともに、共通する部分についての詳細な説明は省略する。あるいは、実施の形態１と共通する部分についての図示および説明は省略する。
【００８９】
実施の形態２の検査装置６１も、実施の形態１の検査装置１と同様に、８インチ等の大型の半導体ウェハ２のＩＣチップの電気的特性の検査を一括で行うために用いられるものである。この検査装置６１は検査装置１と同様に、配線基板４と、複数のプローブ針５（図１０では図示省略）とヘッド部６とを備えている。また、検査装置６１は、絶縁性の弾性部材７０を介して配線基板４を固定する基板固定体７１と、ヘッド部６からのプローブ針５の先端部５ａの突出量のばらつきを補正する突出量調整機構７５と、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正する傾き調整機構７６とを備えている。
【００９０】
基板固定体７１は、ステンレス鋼等の剛性を有する金属部材によって略矩形の板状に形成されている。この基板固定体７１は、スペーサ７３を介して、取付ネジ７４、７５によって制御基板１３に固定されている。また、基板固定体７１には、後述の突出量調整ネジ７８が螺合する複数のネジ孔７１ａが基板固定体７１を貫通するように形成されている。さらに、基板固定体７１には、後述の固定ネジ８０が挿通される複数の貫通孔７１ｂが形成されている。なお、図１０では、便宜上、一部のネジ孔７１ａにのみ符号を付している。
【００９１】
弾性部材７０は、絶縁性を有するとともに弾性も有するゴム等によって略矩形の板状に形成されている。この弾性部材７０にも、後述の突出量調整ネジ７８が挿通される複数の貫通孔７０ａおよび、後述の固定ネジ８０が挿通される複数の貫通孔７０ｂが形成されている。なお、図１０では、便宜上、一部の貫通孔７０ａにのみ符号を付している。
【００９２】
また、本形態の配線基板４には、図１０に示すように、後述の固定ネジ８０が挿通される複数の貫通孔４ｆが形成されている。
【００９３】
突出量調整機構７５は、実施の形態１の突出量調整機構１５と同様に、配線基板４を押圧することで、配線基板４に部分的に撓みを生じさせて、ヘッド部６からのプローブ針５の先端部５ａの突出量（すなわち、先端側保持部２１からの先端部５ａの突出量）のばらつきを補正するように構成されている。
【００９４】
より具体的には、突出量調整機構７５は、基板固定体７１に形成された複数のネジ孔７１ａのそれぞれに螺合するとともに、ネジ孔７１ａから突出し弾性部材７０の貫通孔７０ａに挿通された状態で、配線基板４を押圧する押圧部材としての突出量調整ネジ７８を備えている。そして、突出量調整ネジ７８の貫通孔７０ａからの突出量を調整することで、配線基板４に撓みを生じさせてプローブ針５の先端部５ａの突出量のばらつきを補正している。
【００９５】
突出量調整ネジ７８のネジ部の有効長は、基板固定体７１と弾性部材７０との厚さよりも長くなっている。また、突出量調整ネジ７８は、図１０における基板固定体７１の上面側からネジ孔７１ａに螺合されている。そのため、ネジ孔７１ａに対する突出量調整ネジ７８のねじ込み量を調整することで、突出量調整ネジ７８の先端部を基板固定体７１の下面から突出させることができるようになっている。
【００９６】
傾き調整機構７６は、基板固定体７１に対する配線基板４の傾きを調整して、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正するように構成されている。すなわち、配線基板４の傾きを調整して、配線基板４に固定されたヘッド部６の傾きを補正するように構成されている。
【００９７】
より具体的には、傾き調整機構７６は、基板固定体７１に形成された複数の貫通孔７１ｂ、弾性部材７０に形成された複数の貫通孔７０ｂ、および、配線基板４に形成された複数の貫通孔４ｆに挿通される固定ネジ８０と、固定ネジ８０に螺合する固定ナット８１とを備えている。この固定ネジ８０と固定ナット８１とによって、配線基板４と基板固定体７１とが固定されるようになっている。すなわち、傾き調整機構７６は、配線基板４と基板固定体７１とに挟まれた弾性部材７０の弾性変形を利用して、固定ネジ８０と固定ナット８１とのねじ込み量、すなわち、配線基板４と基板固定体７１との締付力を調整することで、基板固定体７１に対する配線基板４の傾きを調整できるようになっている。なお、弾性部材７０と固定ネジ８０と固定ナット８１とによって、基板固定体７１に対する配線基板４の傾きを調整して、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正する傾き調整部材が構成されている。
【００９８】
以上のように構成された突出量調整機構７５および傾き調整機構７６では、図１０の横方向から、図示を省略するカメラで、先端部５ａの突出量を確認しながら、各突出量調整ネジ７８のねじ込み量および、各固定ネジ８０と各固定ナット８１とのねじ込み量を調整しながら、ヘッド部６からの先端部５ａの突出量のばらつきの補正および、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きの補正を行う。
【００９９】
なお、本形態の検査装置６１では、プローブ針５が半導体ウェハ２に接触する際に配線基板４にかかる荷重は、突出量調整ネジ７８が受けるようになっている。また、本形態では、傾き調整機構７６によって調整される配線基板４の傾き量はわずかであるから、コネクタ１４として、スプリングプローブではなく、接触部４ｂや接触部１３ｂに接触する接点が固定されたコネクタを用いても良い。
【０１００】
以上のように、本形態の傾き調整機構７６では、基板固定体７１に対する配線基板４の傾きを調整して、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正している。そのため、実施の形態１の検査装置１と比較して、支持部１２等の構成が不要になり、検査装置６１の構成を簡素化することができる。
【０１０１】
本形態では、配線基板４と基板固定体７１とに挟まれた弾性部材７０と、配線基板４と基板固定体７１とを固定する複数の固定ネジ８０とによって、基板固定体７１に対する配線基板４の傾きを調整している。そのため、固定ネジ８０による配線基板４と基板固定体７１との締付力を調整することで、基板固定体７１に対する配線基板４の傾きを調整することができる。すなわち、ネジ調整という簡易な調整方法によって、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを調整することができる。
【０１０２】
［他の実施の形態］
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形可能である。たとえば、上述した各形態では、プローブ針５の後端部５ｂは配線基板４に固定されない状態で、かつ直接、電極部３に接触するように構成されている。しかし、プローブ針５の後端部５ｂが配線基板４に固定された状態で直接電極部３に接触するように構成しても良い。また、プローブ針５の後端部５ｂが所定の導電部材を介して電極部３に接触するように構成しても良い。
【０１０３】
また、上述した各形態では、プローブ針５の先端部５ａに対して後端部５ｂが、図４の左右方向にオフセットされるように構成されている。しかし、プローブ針５の先端部５ａに対して後端部５ｂが、たとえば、図４の右方向あるいは左方向の一方にのみオフセットされるように構成しても良い。また、プローブ針５の先端部５ａに対して後端部５ｂがオフセットされていなくても良い。
【０１０４】
さらに、上述した各形態では、配線基板４を押圧して撓みを生じさせる押圧部材として突出量調整ネジ３８、７８が用いられているが、押圧部材は突出量調整ネジ３８、７８には限定されない。たとえば、ロッドの位置制御が可能なシリンダを押圧部材として用いても良い。また、上述した各形態では、配線基板４の図示上面を突出量調整ネジ３８、７８で押圧して、プローブ針５の先端部５ａの突出量のばらつきを補正している。しかし、構造上可能であれば、配線基板４の図示下面を調整ネジ等によって押圧するように構成しても良い。
【０１０５】
さらにまた、実施の形態１では、傾き調整ネジ４０や圧縮コイルバネ４１等によって支持体１２に対する基板固定体１１の傾きを調整して、半導体ウェハ２に対するヘッド部６の傾きを補正する傾き調整部材が構成されている。しかし、傾き調整部材の構成は、この構成には限定されず、たとえば、ロッドの位置制御が可能なシリンダを傾き調整部材としても良い。
【０１０６】
また、上述した各形態では、ヘッド部６の先端側保持部２１と後端側保持部２２との間に形成された空間２４を断熱層としているが、先端側保持部２１と後端側保持部２２との間に断熱部材を充填して断熱層を形成しても良い。
【０１０７】
さらに、上述した各形態では、検査対象物として半導体ウェハ２を例に、検査装置１、６１の構成を説明しているが、検査対象物は半導体ウェハ２には限定されない。たとえば、検査対象物は回路基板等であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる検査装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すヘッド部を示す要部拡大断面図である。
【図３】図２の矢印Ｘ方向からヘッド部を示す図である。
【図４】図１の検査装置に配設されるプローブ針と配線基板上の電極部との位置関係を示す平面図である。
【図５】図２に示す先端側保持部の断面の一部を拡大して示す拡大部分断面図である。
【図６】図２に示す後端側保持部の一断面の一部を拡大して示す拡大部分断面図である。
【図７】図２に示す後端側保持部の他の断面の一部を拡大して示す拡大部分断面図である。
【図８】図１に示す配線基板を示す平面図である。
【図９】図１に示す基板固定体を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２にかかる検査装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１、６１  検査装置
２  半導体ウェハ（検査対象物）
３  電極部
４  配線基板
５  プローブ針
５ａ  先端部
５ｂ  後端部
６  ヘッド部
８  ウェハ固定部（固定部）
１１、７１  基板固定体
１１ａ、７１ａ  ネジ孔
１２  支持体
１３  制御基板
１４  コネクタ
１５、７５  突出量調整機構
１６、７６  傾き調整機構
１９  断熱プレート（断熱部）
２２  後端側保持部
２３  連結部（断熱部）
２４  空間（断熱部）
３８、７８  突出量調整ネジ（押圧部材）
４０  傾き調整ネジ（傾き調整部材の一部）
４１  圧縮コイルバネ（付勢部材、傾き調整部材の一部）
５０  空間（断熱部）
７０  弾性部材（傾き調整部材の一部）
８０  固定ネジ（傾き調整部材の一部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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