(57)【要約】本発明はウエハ上のダイをテストする際に用いるプローブカードの熱誘発動作を補償する方法およびシステムを開示する。温度制御装置を組み込んでプローブカードの厚さ全体にわたって均一な温度を維持するプローブカードを開示する。プローブカードの熱誘発動作を打ち消すように温度変化に応答する２材料補剛要素を組み込んだ、ローリング要素、スロットおよび潤滑を含むプローブカードを開示する。プローブカードの半径方向の膨張を可能にしてプローブカードの熱誘発動作を防止する様々な手段も開示する。プローブカードの熱誘発動作を検出するとともにウエハを移動させて補償する方法も開示する。
2005508499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ上のダイをテストするプローブカードと、
前記プローブカードの一部において該プローブカードに隣接して配置されたエネルギー伝達要素とを含み、
前記エネルギー伝達要素が伝達されたエネルギーを利用して前記プローブカードの一部分を選択的に撓曲させることにより前記プローブカードの幾何学的平面性を制御する装置。
【請求項２】
前記エネルギー伝達要素が概して前記プローブカードの周囲に沿って配置されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記エネルギー伝達要素が熱エネルギーを用いて前記プローブカードの一部分を選択的に撓曲させる熱素子である請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記エネルギー伝達要素付近に配置された前記プローブカードの撓曲に対応する温度を監視する温度センサをさらに含む請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記プローブカードの面に取り付けられるとともに前記プローブカードの平面性撓曲に対する構造的抵抗を提供するように構成された補剛要素をさらに含む請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記補剛要素に対する前記プローブカードの半径方向の膨張／収縮を容易にする手段をさらに含む請求項５に記載の装置。
【請求項７】
単位エネルギー当たりの膨張速度が異なる第１の層と第２の層とを有し、前記プローブカードに取り付けられた多層要素をさらに含み、該多層要素をエネルギーに曝すことにより前記多層要素に前記プローブカードの一部に選択的に撓曲力を付与させる請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記多層要素が他とは異なる熱膨張係数を有する２つの異なる金属／合金の層を含む請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記多層要素が概して前記プローブカードの周囲に沿って配置されている請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記エネルギー伝達要素が熱エネルギーを用いて前記プローブカードの一部分を選択的に撓曲させる熱素子である請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記エネルギー伝達要素付近に配置された前記プローブカードの撓曲に対応する温度を監視する温度センサをさらに含む請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記プローブカードの面に取り付けられるとともに前記プローブカードの平面性撓曲に対する構造的抵抗を提供するように構成された補剛要素をさらに含む請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記補剛要素に対する前記プローブカードの半径方向の膨張／収縮を容易にする手段をさらに含む請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
単位エネルギー当たりの膨張速度が異なる第１の層と第２の層とを有し、前記プローブカードに取り付けられた多層要素をさらに含み、該多層要素をエネルギーに曝すことにより前記多層要素に前記プローブカードの一部に選択的に撓曲力を付与させる請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記多層要素が他とは異なる熱膨張係数を有する２つの異なる金属／合金の層を含む請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記多層要素が概して前記プローブカードの周囲に沿って配置されている請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
ウエハ上のダイをテストするプローブカードと、
単位エネルギー当たりの膨張速度が異なる第１の層と第２の層とを有し、前記プローブカードに取り付けられた多層要素であって、該多層要素をエネルギーに曝すことにより前記多層要素に前記プローブカードの一部に選択的に撓曲力を付与させる多層要素とを含む装置。
【請求項１８】
前記多層要素が他とは異なる熱膨張係数を有する２つの異なる金属／合金の層を含む請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記多層要素が概して前記プローブカードの周囲に沿って配置されている請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記多層要素が他とは異なる熱膨張係数を有する２つの異なる金属／合金の層を含む請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
補剛要素と該補剛要素に対する前記プローブカードの半径方向の膨張／収縮を容易にする手段とをさらに含む請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
補剛要素と該補剛要素に対する前記プローブカードの半径方向の膨張／収縮を容易にする手段とをさらに含む請求項１７に記載の装置。
【請求項２３】
ウエハ上のダイをテストするプローブカードと、
前記プローブカードの面に取り付けられるとともに前記プローブカードの平面性撓曲に対する構造的抵抗を提供するように構成された補剛要素と、
前記補剛要素に対する前記プローブカードの半径方向の膨張／収縮を容易にする手段とを含む装置。
【請求項２４】
前記半径方向の膨張／収縮を容易にする手段が前記プローブカードと前記補剛要素との間にローリング部材を含む請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記半径方向の膨張／収縮を容易にする手段が前記プローブカードと前記補剛要素との間に半径方向に向けられたスロット連結部を含む請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記半径方向の膨張／収縮を容易にする手段が前記プローブカードと前記補剛要素との間に潤滑層を含む請求項２３に記載の装置。
【請求項２７】
プローブカードの幾何学的平面性を調整する方法であって、
プローブカードをプローバ内に配置するステップと、
既知の位置から前記プローブカードの位置までの第１の距離を測定するステップと、
マイクロプロセッサ手段によって前記第１の距離を第２の距離と比較してそれらの間の変動を判定するステップと、
前記マイクロプロセッサが前記変動が既定値を超えたと判定した時、前記プローブカードにエネルギーを伝達する手段に、前記プローブカードを選択的に撓曲させて前記プローブカードの幾何学的平面性を制御するように電気的に合図するステップとを含む方法。
【請求項２８】
前記比較および合図するステップが、前記変動が前記既定値を超えなくなるまで繰返し行われる請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記測定動作が光学センサにより行われる請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記マイクロプロセッサが前記プローバ上のテストヘッド内にある請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記マイクロプロセッサが前記プローバから物理的に離れたテスタ内にあるとともに、データ通信手段によりそれに接続されている請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記エネルギーを伝達する手段が熱エネルギーを前記プローブカードに伝達し、該プローブカードがそれに接続されて撓曲を付与するバイメタル要素を含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記測定動作が光学センサにより行われる請求項２７に記載の方法。
【請求項３４】
前記マイクロプロセッサが前記プローバ上のテストヘッド内にある請求項２７に記載の方法。
【請求項３５】
前記マイクロプロセッサが前記プローバから物理的に離れたテスタ内にあるとともに、データ通信手段によりそれに接続されている請求項２７に記載の方法。
【請求項３６】
前記エネルギーを伝達する手段が熱エネルギーを前記プローブカードに伝達し、該プローブカードがそれに接続されて撓曲を付与するバイメタル要素を含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３７】
プローブカードの幾何学的平面性を調整するシステムであって、
プローブカードを受容するプローバと、
前記プローブカードの位置を示す距離を測定する手段と、
前記第１の距離を第２の距離と比較してそれらの間の変動を判定するコンピュータ手段と、
ある値を超える前記変動に応答して電気的に合図する手段であって、前記プローブカードにエネルギーを伝達する手段を作動させる信号を信号によって送信して前記プローブカードを選択的に撓曲させることにより前記プローブカードの幾何学的平面性を制御する手段とを含むシステム。
【請求項３８】
熱エネルギーを用いて前記プローブカードの一部分を選択的に撓曲させる熱素子であるエネルギー伝達要素を含む請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記プローブカードの撓曲に対応する温度を監視する温度センサをさらに含む請求項３７に記載のシステム。
【請求項４０】
前記プローブカードの面に取り付けられるとともに前記プローブカードの平面性撓曲に対する構造的抵抗を提供するように構成された補剛要素をさらに含む請求項３７に記載のシステム。
【請求項４１】
補剛要素に対する前記プローブカードの半径方向の膨張／収縮を容易にする手段をさらに含む請求項３７に記載のシステム。
【請求項４２】
単位エネルギー当たりの膨張速度が異なる第１の層と第２の層とを有し、前記プローブカードに取り付けられた多層要素をさらに含み、該多層要素をエネルギーに曝すことにより前記多層要素に前記プローブカードの一部に選択的に撓曲力を付与させる請求項３７に記載のシステム。
【請求項４３】
ウエハ上のダイをテストするプローブカードと、
前記プローブカードに接続された形状記憶合金要素とを含み、
前記形状記憶合金が熱エネルギーを利用して前記プローブカードの一部分を撓曲させることにより前記プローブカードの幾何学的形状を制御する装置。
【請求項４４】
前記形状記憶合金要素が少なくとも部分的に概して前記プローブカードの表面に沿って配置されている請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記形状記憶合金要素がニッケルとチタニウムの合金を含む請求項４３に記載の装置。
【請求項４６】
前記形状記憶合金要素付近に配置された前記プローブカードの撓曲に対応する歪みを監視する少なくとも１つの歪みセンサをさらに含む請求項４３に記載の装置。
【請求項４７】
ウエハ上のダイをテストするプローブカードと、
前記プローブカードの撓曲に対応する歪みを監視する前記プローブカード上の少なくとも１つの歪みセンサとを含む装置。
【請求項４８】
前記プローブカード上の第１の形状記憶合金要素をさらに含む請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
前記第１の形状記憶合金要素付近に配置されるとともに該して並行に向けられた前記プローブカードの撓曲に対応する歪みを監視する少なくとも１つの歪みセンサをさらに含む請求項４８に記載の装置。
【請求項５０】
前記歪みセンサが概して前記プローブカードの中心部から外側に半径方向に向けられている請求項４７に記載の装置。
【請求項５１】
前記歪みセンサが概して前記プローブカードの周辺縁部と並行に向けられている請求項４７に記載の装置。
【請求項５２】
ウエハ上のダイをテストするプローブカードと、
前記テスト用前記プローブカードを受容するプローバと、
当たる光線を方向付ける前記プローブカード上の光学要素と、
前記プローブカード上の前記光学要素に当たる光線発光部と、
前記光学要素からの前記光線を受光して前記プローブカードの撓曲を測定する光線受光部とを含む装置。
【請求項５３】
前記光学要素がレンズを含む請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記光学要素が鏡を含む請求項５２に記載の装置。
【請求項５５】
前記プローバ内に対向する円筒表面を有するとともに通過すると前記光線が偏向される一対の鏡をさらに含む請求項５４に記載の装置。
【請求項５６】
前記光線受光部への入力から前記プローブカードの第１の位置および第２の撓曲位置を計算するコンピュータプロセッサ手段をさらに含む請求項５４に記載の装置。
【請求項５７】
ウエハ上のダイをテストするプローブカードと、
テスト用前記プローブカードを受容するプローバと、
光線を生成する前記プローブカード上の光線発光部と、
前記光線発光部からの前記光線を受光して前記プローブカードの撓曲を測定する光線受光部とを含む装置。
【請求項５８】
前記プローバ内に対向する円筒表面を有するとともに通過すると前記光線が偏向される一対の鏡をさらに含む請求項５７に記載の装置。
【請求項５９】
前記光線受光部への入力から前記プローブカードの第１の位置および第２の撓曲位置を計算するコンピュータプロセッサ手段をさらに含む請求項５７に記載の装置。
【請求項６０】
プローブカードとプローバ内のウエハとの間の距離を制御する方法であって、
ウエハ上の複数のダイをテストするプローブカードを提供するステップと、
テスト用前記プローブカードを受容するプローバを提供するステップと、
前記プローバ内のチャック上にウエハを提供するステップであって、前記ウエハが前記プローブカードに接触するように配置されるステップと、
前記プローブカードと前記ウエハとの間の距離を測定する感知システムを提供するステップと、
前記感知システムにより報告された距離の変化に応じて前記距離を調整するステップとを含む方法。
【請求項６１】
前記測定および調整するステップが繰返し行われる請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
プローブカードとプローバ内のウエハとの間の距離を制御する方法であって、
ウエハ上の複数のダイをテストするプローブカードを提供するステップと、
テスト用前記プローブカードを受容するプローバを提供するステップと、
前記プローバ内のチャック上にウエハを提供するステップと、
前記プローブカードと前記ウエハとの間の第１の距離を測定するステップと、
マイクロプロセッサ手段によって前記第１の距離を第２の距離と比較してそれらの間の変動を判定するステップと、
前記マイクロプロセッサが前記変動が既定値を超えたと判定した時、前記プローブカードと前記ウエハとの間の距離を調整するステップとを含む方法。
【請求項６３】
前記比較および調整するステップが、前記変動が既定値を超えなくなるまで繰返し行われる請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
ウエハ上の複数のダイをテストするプローブカードと、
テスト用前記プローブカードを受容するプローバと、
前記プローブカードの位置に比例した情報を報告する信号を送信する照射源と、
前記情報を受け取る照射受容部とを含む装置。
【請求項６５】
前記照射源が前記プローブカードに取り付けられている請求項６４に記載の装置。
【請求項６６】
前記照射源がレーザである請求項６４に記載の装置。
【請求項６７】
プローブカードの変形を外部感知システムに報告する照射源を有するウエハ上の複数のダイをテストするプローブカード。
【請求項６８】
前記照射源がレーザである請求項６７に記載のプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
本発明は集積回路をテストするための電気接点を有するプローブカードに関し、特にそのようなプローブカードの熱誘発動作を補償するシステムおよび方法に関する。プロ−ブカードは一般にウエハ基板上のダイ、例えば集積回路装置をテストする際に使用される。このようなプローブカードはテスタ（プローバと呼ばれることもある）として周知の装置とともに用いられそのテスタ装置に電気的に接続されるが、プローブカードはテスト対象の集積回路にも電気的に接触する。
【背景技術】
【０００２】
一般にテスト対象のウエハを可動チャックに固定してテスタに装着する。テスト工程中、チャックはウエハを移動させてプローブカードと電気的に接触させる。この接触は概してマイクロスプリング形状のプローブカード上の複数の電気接点とダイ上の複数の個別接続パッド（ボンドパッド）との間に生じる。いくつかの異なるタイプの電気接点が周知であるとともにプローブカード上で用いられており、ニードル接点、コブラスタイル接点、バネ接点等が挙げられるがこれに限定されるものではない。このようにしてダイをウエハから分離する前に半導体ダイをテストおよび動作させることができる。
【０００３】
プローブカードの電気接点とダイのボンドパッドとの間を効果的に接触させるために、プローブカードとウエハとの間の距離を厳重に維持しなければならない。本明細書に引用して援用する米国特許第６，１８４，０５３Ｂ１号明細書、同第５，９７４，６６２号明細書、および同第５，９１７，７０７号明細書に開示されたような一般的なバネ接点はおよそ０．０４０インチ、すなわち約１ミリメートルの高さである。ウエハがプローブカード接点から遠すぎる場合には、電気接点とボンドパッドとの間の接触はたとえあったとしても断続的になってしまう。
【０００４】
プローブカードとウエハとの間の所望距離はテスト手順の当初はより容易に達成できるが、テスト手順が進行するにつれて特にウエハ温度がテスタ内の周囲温度と異なる場合に実際の距離が変化することがある。多くの例ではテスト対象のウエハはテスト工程中に加熱または冷却される。プラチナ反射板などの絶縁材を用いて加熱または冷却工程の影響をある程度隔離することもできるが完全に排除することはできない。プローブカードより高い温度のウエハがカードの下を移動する際、ウエハに最も近いカード面が温度変化し始める。一般にプローブカードは異なる材料の層で構成されており、通常はカードのこの面に垂直な方向には不良熱伝導体である。この結果プローブカードの厚さにわたる温度勾配が急に発生する可能性がある。プローブカードは不均一な熱膨張により撓む。この不均一な膨張の結果、プローブカードは沈下し始めてプローブカードとウエハとの間の距離を減少させる。テスタの周囲温度よりも冷たいウエハがプローブカードの近くに配置された場合にはこれと反対の現象が発生する。ウエハに最も近いプローブカードの面がウエハから最も遠い面よりも速く冷えて収縮するため、プローブカードはウエハから離れるように湾曲し始めてウエハとプローブカードとの間の電気接触を分断する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の概要
本発明は特許請求の範囲に記載されており、以下は何ら法的な保護の範囲を限定、規定あるいは設定するものではない。一般論として、本発明は集積回路のテスト中のプローブカードの熱的あるいは別の方法による誘発動作を補償するための方法およびシステムに関する。これはエネルギー伝達装置、２材料撓曲要素、および／または放射状膨張要素などの任意の光学的フィーチャを含む場合もある。
【０００６】
本発明の１つの目的はプローブカードの熱誘発動作を補償するための改良方法およびシステムを提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的、実施形態、形状、利益、態様、特徴および利点は本開示から得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
発明の詳細な説明
本発明の原理の理解を助ける目的のため、ここで図に示した実施形態を参照するとともに、特定の用語を用いてこれを説明する。いずれにしてもこれにより本発明の範囲を限定するものでなく、図示の装置および方法に変更および変形ならびに本明細書に図示した本発明の原理のさらなる適用が、本発明に関係する当業者には当然思い付くものであるものとして考えられることは理解できよう。
【０００９】
図１はテスタに挿入されるプローブカード１１０およびウエハ１４０の一般的な例を示す。このおよび他の添付の図面において、図示を明確にするためにある構成部品のある要素は誇張して示されている。明確にするために能動および受動電子部品、コネクタ等などののプローブカードに装着される追加部品は省略されている。本発明は、本明細書に引用して援用する米国特許第５，９７４，６６２号明細書に示されたようなインターポーザを組み込んだプローブカードなどの図示の基本プローブカード設計例の変形例とともに実行することができる。これらの要素の省略により本発明の範囲を限定しようとするものではない。
【００１０】
プローブカード１１０はウエハ１４０上のダイと並行にテスタに装着された時ヘッドプレート１２０に支持されるとともにダイの真上に配置されるのが最も一般的である。プローブカード１１０は一般的に１２インチ程度の直径を有する円形であるが、他の大きさや形状も検討されている。プローブカード１１０は通常、そのウエハ側１１４に配置された複数（多数のうち２つを図示）の電気接点１３０を有する従来の回路基板である。電気接点は産業界において周知であり、以後「プローブ」あるいは「プローブ素子」と称する。好適なタイプのプローブ素子はバネ接点であり、その例が本明細書に引用して援用する米国特許第６，１８４，０５３Ｂ１号明細書、同第５，９７４，６６２号明細書、および同第５，９１７，７０７号明細書に開示されている。しかし産業界では他の多くの接点（例えば、ニードル接点およびコブラスタイル接点）が周知であり、本発明のプローブカードのいずれの実施形態にもいずれのこのような接点を含んでもよい。一般的にはプローブカードを他の電気接点（図示せず）によりテスト装置に接続する。
【００１１】
周知のように半導体ウエハ１４０は、その前（上方に見える）面にフォトリソグラフィ、蒸着、拡散等で形成した複数のダイ部位（図示せず）を含む。各ダイ部位は一般的に複数（多数のうち２つを図示）のボンドパッド１４５を有するが、それらはダイ部位の表面上で任意の位置に任意のパターンで配置することができる。半導体ウエハは一般的に少なくとも６インチの直径を有するが、本発明を他の大きさおよび形状のテストウエハに利用することも検討されている。
【００１２】
ウエハ１４０がテスト装置内に装着されると、テーブル作動装置１５５を含むウエハチャック１５０が集積ウエハ１４０をＺ軸方向（図２参照）に垂直に上昇させることにより、プローブ１３０とウエハ１４０の対応するパッド（パッド１４５など）の電気的接触が可能になる。昇降機構はシザー機構、伸縮動作、レバー動作、ネジ動作、カム動作あるいは他の昇降機構を利用してもよい。このような昇降機構を、他の実施形態における他の機械装置と同様に、空気力学、ステッパモータ、サーボモータあるいは他の電気モータなどの様々な機構あるいは他の方法により作動させることができるとともに、一般的にはロボットで制御する。またこのような昇降機構はＸおよびＹ方向の移動、傾斜、および回転を可能にする。ウエハ１４０を移動させてプローブカード１１０と電気的接触をさせると（図２に示すように）、テスト手順が進行する。
【００１３】
図２はプローブカード１１０と電気的に接触しているウエハ１４０を示す。プローブ素子１３０のボンドパッド１４５との圧接がこの接触を生じる。この接触を発生させるために、ウエハ１４０がプローブカードから有効距離Ｚへ（図示のように垂直方向に）押される。一般的にはプローブカードで用いられるプローブ１３０の高さはほぼ０．０４０インチ、すなわち約１ミリメートルであるが、本発明により他の高さのプローブカード接点も検討されている。プローブ１３０はふつう幾分可撓性があるため、プローブカード１１０とウエハ１４０との間の有効距離Ｚは使用するプローブ１３０の高さと異なってもよい。もちろん本発明は特定のプローブカードの電気接点の特定の高さあるいはタイプによって変更してもよいことは当然である。
【００１４】
図２Ａおよび図２Ｂは本発明の対象となるプローブカードの熱誘発動作を図示している。図２Ａに示すように、テスタの周囲温度より高い温度を有するウエハ１４０がプローブカード１１０と係合している。ウエハに最も近いカード面１１４が温度変化し始める。一般的にプローブカード・アセンブリはカードのその面に垂直な方向には不良熱伝導体であるため、プローブカードの厚さにわたって温度勾配が急に発生する。ウエハに最も近いカード面１１４が温まるためウエハに最も遠いカード面１１２より速く膨張するので、プローブカードはバイメタル要素として振舞う。この不均一な膨張の結果、プローブカードは沈下し始める。この移動によりプローブカード１１０とウエハ１４０との間の実際の距離Ｚ’が減少して最適有効距離より幾分小さくなる。プローブカード１１０とウエハ１４０間の距離の減少によりプローブ１３０が動いて、プローブ１３０のボンドパッド１４５とのの係合終了、およびプローブ素子１３０またはテスト中の半導体装置の変形あるいは破壊にもつながる可能性がある。
【００１５】
テスタの周囲温度より著しく冷たいウエハ１４０がプローブカード１３０の近くに配置されると反対の現象が起きる。ウエハに最も近いプローブカードの面１１４が冷えるため、ウエハから最も遠い面１１２よりも速く収縮し始める。この不均一な冷却の結果、プローブカード１１０はウエハから離れるように湾曲し始めて、最適有効距離より大きいウエハ１４０とプローブカード１１０との間の実際の距離Ｚ’を生じる。この湾曲は十分大きい場合には、プローブ１３０のいくつかをそれらに対応するボンドパッドから分離することによりウエハ１４０とプローブカード１１０との間の電気接触を分断する恐れもある。
【００１６】
図３で分かるように、当該技術で周知のプローブカードの熱誘発あるいは他の動作問題の解決策の１つは、プローブカード１１０に補剛要素３６０、３６５を付加することである。通例概して円形で金属製のウエハ側補剛材３６０とテスタ側補剛材３６５の両方を使用する。これらの補剛材を、プローブカード１１０を貫通する対応穴（図示せず）を通って延在するネジ（図示せず）を用いるなどの任意の好適な方法で取り付けることにより、プローブカード１１０をウエハ側補剛材３６０とテスタ側補剛材３６５との間に確保することができる。この補剛材はネジなど（図示せず）で個々にプローブカード１１０に直接装着してもよい。しかし補剛材を利用することもプローブカードの熱誘発動作につながる恐れがある。金属製補剛材はプローブカード１１０より熱伝導性がよいため、温度勾配が生じてプローブカード１１０の一方側の金属製補剛材がプローブカード１１０の他方側の金属製補剛材より膨張する可能性がある。
【００１７】
図４は本発明の一実施例の展開断面図を示す。明確にするためいくつかの要素を誇張してあるが、図内の破線は様々な構成部品の位置合わせを正確に示している。この実施例はプローブカードの熱誘発動作を補償するための少なくとも１つのエネルギー伝達装置４７０、４７５を組み込んだプローブカード・アセンブリである。少なくとも１つのこのようなエネルギー伝達装置４７０、４７５をプローブカード１１０と補剛要素３６０、３６５との間に配置する。本発明の他の実施例において、２つのこのようなエネルギー伝達装置４７０、４７５を利用するが、１つがプローブカードのテスタ側１１２に隣接するとともに１つがプローブカードのウエハ側１１４に隣接することが好ましい。これらのエネルギー伝達装置４７０、４７５は図示のように補剛材３６０、３６５内に埋め込んでもよいが、これは必須ではない。本発明のさらに他の実施例において、プローブカード１１０と補剛要素３６０、３６５との間に複数のエネルギー伝達要素４７０Ａ、４７０Ｂ、４７０Ｃ（図４Ｂ）を配置する。この複数のエネルギー伝達要素を概して円形パターンに構成するとよい。またこの複数のエネルギー伝達装置の個々を操作可能に連結させて一斉制御するようにしてもよい。本発明は個々の要素が概ね三角形であり且つ概ね円を形成するように構成された複数のエネルギー伝達要素の利用も検討している。図４Ｂに示したようにこの個々の要素は概ね円環状であり、概ね同心円環に構成してもよい。本発明は概ね三角形および円環形状の個々のエネルギー伝達要素の組合せも検討している。
【００１８】
任意のエネルギー伝達装置を利用して本発明の特定の実施例を実行することができる。例えば、薄膜抵抗制御装置などの熱素子は特に本発明に適している。２つの異なる金属の電気接合点で吸熱または放熱する装置（すなわちペルチェ素子）などの加熱と冷却の両方を可能にする熱素子を用いてもよい。熱エネルギーに依存しないエネルギー伝達装置も本発明により検討されている。電圧が印加されたときに機械的な力を生じる装置（すなわち圧電素子）を用いてもよい。
【００１９】
熱制御素子であるエネルギー伝達装置４７０、４７５を利用していくつかの方法でプローブカード１１０の熱誘発動作を補償することができる。例えば、温度制御装置をテスタの周囲温度あるいは他の事前選択温度で継続的に動作させてもよい。これによりウエハ１４０の温度に関係なくプローブカード１１０が均一な温度になるためプローブカード１１０の変形を防止することになる。代替的には温度制御要素４７０、４７５が温度感知要素（図示せず）を組み込んでもよい。プローブカードの両側１１２、１１４の温度を感知することにより、温度制御要素４７０、４７５に必要に応じて熱を印加または除去させることにより、プローブカード１１０内で生じるいかなる温度勾配も補償することができる。上述した制御方法を、２つの温度制御要素４７０、４７５を組み込んだ本発明の実施例を参照して単一の温度制御装置あるいは複数の制御装置を用いる代替実施例に同様に適用可能であることは理解できよう。
【００２０】
本発明によるエネルギー伝達装置４７０、４７５は温度以外のプローブカード１１０の状態を監視することにより動作させることもできる。例えば、カメラ、レーザ、あるいは他の好適な手段などの装置を用いてプローブカード１１０とウエハ１４０との間の実際の距離Ｚ’（図２Ａ参照）を監視してもよい。この距離が最適距離Ｚと事前選択量異なる場合、エネルギー伝達装置４７０、４７５を係合させてこの偏差を修正する。図１０の説明に記載の論理ループ制御を用いてもよい。本発明は図１に見られるようなヘッドプレート１２０などのプローブカード１１０を保持または支持する要素の温度を制御するように示されたものと同様のエネルギー伝達装置４７０、４７５の利用も検討している。
【００２１】
図５を参照すると、この図は２材料補剛要素５８０を利用してプローブカード１１０の熱誘発動作を補償する本発明の代替実施例を示している。明確にするためにある要素を誇張してあるが、図中の破線は様々な構成部品の位置合わせを正確に示している。２材料補剛要素に用いられる材料はエネルギーの入力に対して異なる速度で膨張することが好ましい。例えば、２つの材料が温度変化に異なる速度で反応するように上部材料５８２は下部材料５８４とは異なる熱膨張係数を有してもよい。セラミクスやプラスチックなどの他の材料を用いてもよいが、一般的に２材料補剛要素の層は異なる熱膨張係数を有する２つの金属で構成されることになる。２材料補剛要素をプローブカードの周囲にあるいはその付近に配置することが好ましいが、他の構成も検討されている。ある特定用途に対して２材料補剛要素５８０で生じる湾曲がプローブカード１１０の予想湾曲を打ち消すように材料および材料の厚さを選択する。例えば、ウエハ１４０（図２に示したように該してプローブカード１１０の下方に配置される）をテスタの周囲温度より高く加熱することになる場合、上部材料５８２が下部材料５８４より大きい熱膨張係数を有するように２材料補剛要素５８０を選択することができる。これにより上部材料５８２を下部材料５８４より速く膨張させることができ、２材料補剛要素５８０に上方湾曲を付与してプローブカード１１０の予測湾曲（図２Ａに示したような）を打ち消すことができる。図５には図示しないが、本発明はテスタ側補剛要素３６５に代えて２材料補剛要素の利用も、単一の２材料補剛要素に代えて多数の２材料補剛要素の利用も検討している。さらに本発明の２材料補剛要素を、補剛要素をプローブカードに取り付けるための上述の手段あるいは他の適切な方法によりプローブカード１１０に取り付けることができる。本発明は２材料補剛要素の層間にプローブカード１１０を配置するような２材料補剛要素の利用も検討している。
【００２２】
図６および図７は本発明による他の実施例の変形例を示す。明確にするためにある要素を誇張してあるが、図中の破線は様々な構成部品の位置合わせを正確に示している。本発明のこの特定の実施例はウエハ側補剛要素３６０に対するプローブカード１１０の半径方向移動を可能にする手段を組み込んでいる。この半径方向移動手段をプローブカード１１０とウエハ側補剛要素３６０との間に配置する。具体的に示されているのはローリング部材６９０（図６）と潤滑層７９２（図７）であるが、ウエハ側補剛材３６０に対するプローブカード１１０の半径方向移動を可能にする他の手段も検討されている。ローラ６９０は玉軸受、真円軸受、あるいは他の適当な形状でもよい。潤滑層７９２はグラファイトあるいは他の適当な材料の層でよい。代替的に潤滑層７９２はダイヤモンドあるいはテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標）などの材料、あるいは任意の他の適当な材料などで構成された低摩擦膜層でもよい。この潤滑層をプローブカード１１０の表面、補剛要素３５０、３６５の表面あるいはその両方に適用してもよい。
【００２３】
プローブカード１１０とウエハ側補剛要素３６０との間の締結手段を図示から省略しているが、任意の適当な締結方法を用いてもよいことは理解できよう。ウエハ側補剛要素３６０をテスタ側補剛要素３６５に締結してもよく、代替的には上述したように直接プローブカード１１０に締結してもよい。一般的にボルトやネジなどの周知の締結方法によりプローブカード１１０とウエハ側補剛要素３６０との間の十分な半径方向移動が可能になるが、本発明は半径方向に向いたスロット、ダブテール、トラックなどのより大きな半径方向移動を可能にする締結手段の利用も検討している。図６Ｂに示すように、ウエハ側補剛要素３６０内のスロット６９４を通過するボルト６９２でウエハ側補剛要素３６０をプローブカード１１０に締結してもよい。これらのボルト６９２をプローブカード１１０に直接締結させてもよく、あるいは代替的にプローブカード１１０内の穴(図示せず）を通過してテスタ側補剛要素(図示せず）に締結してもよい。
【００２４】
図６および図７に図示した本発明の実施例は以下のようにしてプローブカードの熱誘発動作を補償する。テスタの周囲温度より高い温度のウエハ１４０に曝されるプローブカード１１０の場合、プローブカード１１０にわたって温度勾配が発生し始める。プローブカードのウエハ側１１４はプローブカードのテスタ側１１２より急速に膨張し始める。プローブカードのウエハ側１１４が膨張し始めると、ローラ６９０はウエハ側補剛要素３６０に対するプローブカード１１０の半径方向の移動を可能にする。一般的にはプローブカードの変形を防止するためには僅かな量の半径方向の移動が必要とされるだけである。ある場合には、１０〜２０ミクロンの移動で十分であるが、本発明はより大きなおよび小さな度合いの半径方向の移動を可能にする実施形態も検討している。
【００２５】
図８を参照して本発明のさらに他の実施例を説明する。本発明のこの特定の実施例において、テスト手順中にウエハ１４０とプローブカード１１０との間の距離を修正してプローブカードの熱誘発動作を補償する。前述したようにウエハ１４０はテスタ内でウエハチャック１５０に固定されると、プローブカード１１０から有効距離Ｚへ移動されてプローブ１３０をボンドパッド１４５に係合させることができる。テストが進行するにつれ、テスタとは著しく異なる温度のウエハ１４０に近接することによりプローブカード１１０内の温度勾配が誘発されて、図２Ａおよび図２Ｂに示したようなプローブカード１１０の熱誘発動作になる。この動作を補償するために、本発明はテスト手順中にプローブカード１１０とウエハ１４０との間の距離Ｚを監視するシステムも検討している。熱誘発動作が始まると、プローブカード１１０とウエハ１４０との間の実際の距離が変化して、この変化が検出されるとともにウエハ１４０が最適有効距離Ｚに戻される。例えば図２Ａに示したようにプローブカードが沈下し始めた場合には、プローブカード１１０とウエハ１４０との間の実際の距離Ｚ’の減少が検出されてテーブル作動装置１５５が降下されて、ウエハ１４０をプローブカードから最適有効距離Ｚまで戻す。
【００２６】
任意の適当な手段によってプローブカード１１０とウエハ１４０との間の実際の距離を監視してもよい。採用すればこのような手段はボンドパッド１４５によりプローブ要素１３０にかかる圧力の監視を含む。この圧力の変化を監視することが可能であるとともに信号をテーブル作動装置用制御システムに中継して、ウエハ１４０の対応修正動作を指示することができる。これはウエハ１４０とプローブカード１１０との間の距離を監視する手段の具体的実施例の一例である。近接センサ、自家近接センサ、あるいはカメラをはじめとするレーザの利用などのこの距離を監視する他の手段も本発明により検討されている。このようなセンサはテスタの一部であっても、あるいは代替的にプローブカードに組み込まれていてもよい。
【００２７】
図２６〜３０は、テスト手順中のプローブカード１１０とウエハ１４０との間の実際の距離を監視する代替的方法の概略図である。図２６に図示された実施例において、鏡２１０がプローブカード１１０あるいは代替的には間隔変更器２３０（使用の場合）に取り付けられている。光源２００からの光線２３５が鏡２１０に向けられている。光線２３５の位置を検出するとともにこの情報を位置決めコンピュータ２２５に送信する光検出器２１５に向けて光線２３５が反射されるように鏡２１０を配置する。状況に応じて光検出器２１５からの信号は位置決めコンピュータ２２５に送信される前にまず増幅器２２０を通過する場合もある。プローブカード１１０が平坦であるテスト手順の開始時に、光線２３５の位置が検出されてゼロ位置として記される。テスト手順が進行するにつれて、プローブカード１１０にわたって温度勾配が生じ、前述したようにプローブカード１１０の熱誘発動作を引き起こす。この熱誘発動作によりプローブカード１１０の位置が変化すると、光線２３５が鏡２１０に当たる角度も変化する。これにより反射光線２３５が当初のゼロ位置とは異なる位置で光検出器２１５に当たるようになる。この情報が位置決めコンピュータ２２５に送信されると、光線２３５の位置の変化により位置決めコンピュータ２２５がテスタに送信される制御信号を生成する。そしてテスタはテスト中のウエハ１４０のＺ位置（図示のように垂直方向の）を調整して、プローブカード１１０の熱による撓曲を補償する。プローブカード１１０のさらなる熱誘発動作を位置決めコンピュータ２２５によりテスト手順中に継続して監視する。
【００２８】
図２６はプローブカード１１０とウエハ１４０との間の実際の距離を監視する方法の一実施例を示す。用いた光源２００の固有の性質は変更可能である。このような適当な光源２００の１つはダイオードレーザであるが、他の光源を用いてもよい。特定の用途に用いる検出器２１５は使用する光源２００によって変更可能である。例えば、使用する光源２００がレーザである場合には、適当な検出器２１５の１つは、インターナショナル・ラジオ・デテクターズ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｒａｄｉｏ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）により製造されたＡＸＵＶ−２０ＥＬなどのダイオードアレイ検出器である。この特定の実施例において、位置決めコンピュータ２２５、増幅器２２０、光検出器２１５および光源２００はテスタとは別の個々の構成部品として示されている。代替的にはこれらの要素を相互に結合させても（例えば、位置決めコンピュータ２２５が増幅器２２０を組み込む）、あるいはテスタ自体に組み込んでもよい。
【００２９】
図２７に示したプローブカード１１０内の熱誘発動作を検出する方法の他の実施例において、光源２００をプローブカード１１０の間隔変更器２３０に取り付ける。代替的には光源２００をプローブカード１１０に取り付けてもよい。光源２００は光検出器２１５に当たる光線２００を生成する。図２６で説明した実施例と同様に、テスト手順が開始すると、プローブカード１１０が当初は平坦であるとともに、光線２３５が検出器２１５に当たる位置が位置決めコンピュータ２２５によってゼロ位置として記される。テスト手順が始まってプローブカード１１０の熱誘発動作が生じると、光線２３５が検出器２１５に当たる場所が変化する。この変化に応じて位置決めコンピュータ２２５が制御信号を生成することにより、テスタがウエハ１４０のＺ位置（図示のように垂直方向の）を調整してプローブカード１１０の位置の変化を補償する。
【００３０】
図２８はプローブカード１１０とテスト中のウエハ１４０との間の距離を監視する方法の他の実施例を示す。この実施例は図２７で説明したものと類似しているが、光源２００と検出器２１５との間に２つの凹面鏡２４０を組み込んでいる。さらにこの実施例は検出器２１５の位置を調整するための較正装置２４５を含んでいる。較正装置２４５は検出器２１５の位置を調整してテスト手順当初の所定の場所で光線２３５が検出器２１５に当たるようにすることができる。これによりシステムがテスタ内の特定のプローブカードの初期位置の変動と特定のプローブカードに対する光源の取り付け場所の変動とを補償することができる。この較正装置２４５を用いてテスト手順中に検出器２１５の位置を調整して、テスト手順中に発生するプローブカード１１０の熱誘発動作を補償してもよい。また図２８に示した較正装置２４５を図２６に示したような監視方法の他の実施例に用いるようにしてもよい。
【００３１】
この較正装置２４５を用いて他の変動を補償することもできる。例えば光検出器２１５を、特定の光源に対する出力応答性が必ずしも同等ではない一連のダイオードから構成してもよい。すなわち特定の検出要素２１６に当たる光線２３５からの信号が隣接の検出要素２１７に当たるものと必ずしも厳密に同じである必要はない。光検出器２１５をＺ軸方向（図示のように垂直方向）に移動させることにより、光検出器２１５の個々の要素を同じ光強度に曝すことができる。同時に、検出器２１５用のＺ移動駆動装置上のエンコーダ、あるいはＺ駆動装置に応答して検出器２１５の位置を測定する他の手段を用いることにより検出器２１５のＺ位置を厳密に測定してもよい。これによりプローブカード１１０の実際のＺ軸移動に対する光検出器２１５の応答を正確に知ることが可能になる。さらに光源２００の出力が時間とともに変動してもよい。このシステムが出力変動とプローブカード１１０の位置変化を区別できるようにするために、このシステムが定期的にプローブカード１１０のＺ軸移動の補償を停止して、較正モードに再参入して光源２００に対する検出器の応答を再入手してもよい。状況に応じて増幅器２２０と位置決めコンピュータ２２５との間にローパスフィルタを挿入することにより高周波ノイズのこのシステムへの進入を防止することは有利である。
【００３２】
光源２００と光検出器２１５との間に円筒鏡２４０を使用することにより、このシステムが光源２００の位置の変動を補償することができる。図２８Ａの上部図に見られるように、光線２３５は光検出器２１５に当たる前にまず円筒鏡２４０に当たる。鏡２４０の凹面性が、光線２３５を光検出器２１５に再度向けることにより光源２００の初期位置の変動を補償する。図２８に示した較正装置２４５および円筒鏡２４０は一緒に用いる必要はなく、本発明はこれらのフィーチャを１つだけ組み込んだ監視方法も検討している。
【００３３】
プローブカード１１０とテスト中のウエハ１４０との間の実際の距離を監視する方法の他の実施例が図２９に示されている。この実施例において、レンズ２４６が光源２００と光検出器２１５との間に配置されている。レンズ２４６はプローブカード１１０に取り付けて示されているが、代替的にはレンズ２４６を間隔変更器２３０（使用の場合）に取り付けてもよい。この特定の実施例において、光源２００はレンズ２４６を通過する光線２３５を生成する。レンズ２４６が光線２３５を屈折させ、この光線が光検出器２１５に当たる。光線２３５の位置が検出されるとともにプローブカード１１０が平坦であるテスト手順の当初のゼロ位置として記される。テスト工程が進行するにつれて、温度勾配がプローブカード１１０の熱誘発動作を引き起こす。この熱誘発動作によりプローブカード１１０の位置が変化すると、光線２３５がレンズ２４６に当たる場所が変化する。これにより光線２３５がレンズ２４６により曲がる角度が変わり、屈折光線２３５が当初のゼロ位置とは異なる角度で光検出器２１５に当たるようになる。この情報を位置決めコンピュータ２２５に送信すると、光線２３５の位置の変化により位置決めコンピュータ２２５が制御信号を生成し、この信号がテスタに送信される。そしてテスタがテスト中のウエハ１４０のＺ位置（図示のように垂直方向）を調整して、プローブカード１１０の熱による撓曲を補償する。
【００３４】
レンズ２４６を用いた距離監視方法の他の実施例が図３０に示されている。この実施例において、光源２００がプローブカード１１０に取り付けられた間隔変更器２３０上に位置している。代替的には光源２００をプローブカード１１０自体に取り付けてもよい。光源２００は光線２３５を生成し、この光線は光検出器２１５に当たる前にレンズ２４６によって屈折される。この特定の実施例も前述した較正装置２４５を示している。
【００３５】
図１０に示したものと同様の論理ループを用いたコンピュータによってウエハ１４０とプローブカード１１０との間の実際の距離Ｚ’を監視することが好ましい。ユーザが維持したいウエハ１４０とプローブカード１１０との間の所望の距離Ｚを入力して１０、この距離からの最大許容偏差を示し２０、さらに特定のテスト手順に固有のその他の情報を示した後、テスト手順が始まる。コンピュータは前述したような適当な検出手段を用いて、３０と標識の付されたステップでウエハ１４０とプローブカード１１０間の実際の距離Ｚ’を検出することから開始する。そしてコンピュータは４０と標識の付されたステップで実際の距離Ｚ’を所望の距離Ｚと比較する。ＺとＺ’の差の絶対的な大きさが枠２０で設定した最大許容偏差より大きい場合には、コンピュータは適当な修正動作を適用（８０）した後に、枠３０に戻って再度ループを開始する。ＺとＺ’の差の絶対的な大きさが枠２０で設定した最大許容偏差より小さい場合には、コンピュータは論理ループの最初３０に戻る。枠８０で行われるこの修正動作はもちろん前述したどの特定の修正装置または装置の組合せが特定のプローブカードとともに用いられるかによる。単一のプローブカードに本発明による２個以上の装置を用いている場合、単一のコンピュータがこのような装置すべてを制御することになるが、これは必須ではない。制御コンピュータはテスタの一部であることが好ましいが、代替的にはこのプローブカードに組み込まれていてもよい。
【００３６】
また前述したようにプローブカード１１０とウエハ１４０との間の実際の距離の制御は熱による変形以外のプローブカード変形も補償する。図１に見られるようにプローブ素子１３０は概してプローブカード１１０の中心付近に配置されているため、プローブ素子１３０とボンドパッド１４５の係合により上向き（図示のように）の力がプローブカード１１０の中心に付与される。この力はカードの中心付近の湾曲として特徴付けられるプローブカード１１０の変形につながる恐れがある。前述の制御システムはプローブカード１１０とウエハ１４０との間の実際の距離を監視して修正することによりこのタイプのプローブカードの変形も修正することができる。これらの方法を用いて、テスタが偶発的にウエハをプローブカードに近接させすぎたことによるウエハの損傷を防止するように設計されたトラベルストップ（図示せず）にプローブカードが接触した時に、プローブカードにかかる力により引き起こされる変形を補償することもできる。
【００３７】
本発明によるプローブカードの平面性を維持する代替的方法が図１３〜２５に示されている。この方法において、プローブカード上あるいは内に配置された形状記憶合金（ＳＭＡ）の少なくとも１つの層を用いて平面性が維持される。形状記憶合金は適当な熱条件に曝された時に前もって既定された形状または大きさに戻る能力を示す合金の仲間である。通常これらの合金はある低温で変形して、ある高温に曝されると変形前の形状に戻る。ＳＭＡは冷却時に、より強い高温形状（オーステナイト）からより弱い低温形状（マルテンサイト）へと結晶構造が相転移する。ＳＭＡがマルテンサイト相である時は容易に変形する。変形ＳＭＡが加熱されて転移温度を抜けると、オーステナイトに逆戻りして以前の形状を回復する。使用するＳＭＡはいくつかの適当なニッケル−チタニウム合金（ＮｉＴｉ）うちの１つであることが好ましい。ＮｉＴｉ合金は良好な強度、熱安定性および耐腐食性を示す。銅系合金などの他のＳＭＡを用いて本発明を実施することもできる。
【００３８】
図１３Ａ〜１３Ｂに示した実施例に見られるように、ＳＭＡの複数のストリップ２５５がプローブカード２５０の表面に組み込まれている。この特定の実施例のプローブカード２５０の平面性を、断面図１３Ｂに見られるようなプローブカード２５０の表面に配置された複数の歪みゲージ２６０を用いて監視する。これらの歪みゲージ２６０はプローブカード２５０の位置を監視するコンピュータ（図示せず）と電気的に接触している。歪みゲージ２６０がカードの変形を表わすプローブカード２５０の表面での所定の歪みを検出すると、監視コンピュータが撓曲が発生している場所に配置されたＳＭＡストリップ２５５を加熱するように指示を出す。ＳＭＡストリップ２５５は加熱されると、マルテンサイト相からオーステナイト相に転移して記憶形状（すなわち平面形状）に戻る。ＳＭＡストリップ２５５の平面状態への戻りによりプローブカード２５０に力がかかるため平面状態に戻る。
【００３９】
図１３Ａ〜１３Ｂに示した実施例はＳＭＡ層を用いて平面性を制御する実施例の１つに過ぎない。この実施例はＳＭＡを用いてプローブカードの平面性を維持することを示しているが、本発明は任意のＰＣＢまたは構造の平面性を維持することが重要である組立て構造内でのＳＭＡの使用も検討している。またこの実施例は歪みゲージを用いてプローブカードの平面性を監視することを示しているが、前述したような光学的方法などの平面性を監視する他の方法を用いてもよい。
【００４０】
図１３Ａ〜１３Ｂに示したＳＭＡ層２５５および歪みゲージ２６０の特定な構成は可能な構成の１つに過ぎない。他の非限定の好適な構成が図１４〜２５に示されている。図１４Ａ〜１４Ｂはプローブカード２５０の上下両面に埋め込まれた（図１４Ｂに示したように）ＳＭＡストリップ２５５を有するプローブカード２５０を示す。また図１４Ａ〜１４Ｂはプローブカード２５０の上下両面上に配置された平面性を監視するための歪みゲージ２６０の使用を示している。図１５Ａ〜１５Ｂは図１４Ａ〜１４Ｂと同様の構成を示している。しかしこの実施例において、プローブカード２５０の上面付近の（図１５Ｂに示すように）ＳＭＡストリップ２５５は、プローブカード２５０の下面付近のＳＭＡに概して直交するように構成されている。代替的にはＳＭＡストリップ２５５の両層は図１６Ａ〜１６Ｂに示すようにプローブカード２５０の同一表面付近に構成することができる。ＳＭＡストリップ２５５は直線である必要はない。図１７Ａ〜１７Ｂに示した実施例構成において、プローブカード２５０はこの構造の中心付近に埋め込まれた（図１７Ｂに示すように）複数のＳＭＡストリップ２５５と構造の上面付近に埋め込まれた複数の同心円形ＳＭＡストリップ２５５とを有する。
【００４１】
ＳＭＡストリップをプローブカード構造内に埋め込む必要はない。図１８Ａ〜１８Ｂに見られるように、プローブカード２５０は一方側に埋め込まれた複数のＳＭＡストリップ２５５と反対側表面に固着された複数のＳＭＡストリップ２５５とを有してもよい。この実施例はＳＭＡストリップ２５５の異なる層を、前述の構成で示した並行あるいは直交以外のある角度で配置可能であることも示している。図１９Ａ〜１９ＢはＳＭＡストリップを埋め込んでないプローブカード２５０の本発明の実施例を示している。その代わりこの実施例ではＳＭＡストリップ２５５をプローブカード２５０の上下面に（図１９Ｂに示すように）固着している。この実施例はＳＭＡストリップ２５５およびプローブカード２５０を貫通する複数の締結穴２６５も示している。これらの締結穴２６５を用いて間隔変更器などの他の装置をプローブカード２５０に固定することができる。
【００４２】
ＳＭＡストリップは必要に応じて厚さを変更できるものである。図２０Ａ〜２０Ｂはカード２５０に埋め込まれた複数のＳＭＡストリップ２５５を有するプローブカード２５０を示す。この特定の実施例のストリップはその長さにわたって厚さが変化する。いくつかのストリップ２５５Ａはその長さの端部付近でより厚いが、他のストリップ２５５Ｂはその長さの中心付近でより厚い。図２１Ａ〜２１Ｂに見られるように、ある特定のストリップの部分が交互にプローブカード２５０の上下面に近接するようにＳＭＡストリップ２５５をプローブカード２５０に埋め込んでもよい。
【００４３】
プローブカードの平面性を監視するのに用いる歪みゲージはカードの表面に取り付ける必要はない。図２２Ａ〜２２Ｂに見られるように、歪みゲージ２６０をプローブカード２５０内に埋め込んでもよい。前述のＳＭＡストリップの構成のいずれかとともに埋め込み歪みゲージを用いてもよい。例えば、図２３Ａ〜２３Ｂに示すようにＳＭＡストリップ２５５の円形構成とともに埋め込み歪みゲージ２６０を用いてもよい。図２４Ａ〜２５は本発明を実施するのに用いることができるＳＭＡ材料２５５の円形構成の他の実施例を示す。
【００４４】
図１１および１２は、本発明とともに使用可能なプローバおよびテスタの一実施例の概略図を示す。この特定の実施形態において、プローバ１００はテスタ１８０から物理的に離れている。これらは図示のように通信ケーブル１８０ａおよび１８０ｂなどの１本以上のケーブルにより接続されている。ケーブル１８０ａは、電気接点１１０ａによってプローブカード１１０に接続されたプローバのテストヘッドに接続している。プローブカードは前述のようにプローブ１３０を有する。この実施形態において、台１５０上のウエハ１４０などのウエハをウエハボート１７０からロボットアーム１６０によって配置する。テスタ１８０は、通信ケーブル１８０ａを介してテスタ１９０に送られるテストデータを生成するとともに、通信ケーブル１８０ａを介してテスタから応答データを受け取る場合もある。テストヘッド１９０はテストヘッド１８０からデータを受け取るとともに、そのテストデータをプローブカード１１０を介してウエハに渡す。ウエハからのデータはプローブカードを介して受け取られテスタに送られる。好適な実施形態においてプローバは図示のようにウエハボート・ステージャロボットアームを収容する。テスタは通信ケーブル１８０ｂを始めとする様々な方法でプローバを制御する。ウエハボート１７０はテスト予定あるいはテスト済みのウエハを収納する。台は一般的に垂直および水平に移動させながらテスト中のウエハを支持する。概して台は傾斜および回転可能であるとともにテスト中のウエハをプローブ１３０に対して移動させることができる。これは上述したようにウエハチャックとテーブル作動装置とを含んでもよい。ロボットアーム１６０はウエハを台１５０とウエハボート１７０間で移動させる。
【００４５】
テスタは該してコンピュータであり、プローバも概してコンピュータあるいは少なくともコンピュータ状制御回路（例えばマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラまたはマイクロコード）を含んでいる。テストヘッド１９０も同様にコンピュータまたはコンピュータ状制御回路を含んでもよい。好適な実施形態において、図１０に図示した動作を行うコンピュータをプローバ内に配置するとよい。これはプローバ内に既にあるコンピュータまたはコンピュータ状制御回路、あるいはこの目的のためにプローバに追加した新たなコンピュータでもよい。代替的にはコンピュータをテスタ１８０内に配置してもよく、この場合一般的にプローブカードに対するウエハの位置に関するフィードバック信号をケーブル１８０ｂを介してテスタに通信させることができる。この台を移動させる信号もそのケーブルを介して同様に通信される。
【００４６】
さらに他の代替形態として、コンピュータをプローバ１００とテストヘッド１９０との間の好適な通信手段としてテスタヘッド１９０内に配置してもよい。このような通信手段は有線接続、ＲＦ送信光、あるいは他のエネルギービーム送信等によってもよい。
【００４７】
この目的のためにさらに他の代替形態、テスタとは別個の独立コンピュータ、テストヘッドおよびプローバを用いてプローバに電気的に接続することができる。
【００４８】
さらに他の代替形態として、図１０のステップの実行を容易にする適当な入力および出力接続のためにコンピュータ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ等を実際にプローブカード１１０の一部としてもよい。例えばこのように各プローブカードが一部としてあるいは内蔵されたものとして、図１０に関連して準備された専用のおよび／または特別のアルゴリズム動作および／またはパラメータを有してもよい。
【００４９】
本発明による熱誘発動作を補償するためにプローブカードを本明細書に説明した単一の装置に限定する必要はない。実際、本発明は単一のプローブカード内での前述した装置の２つ以上の組合せを検討している。図９に示した実施例はテスタ側エネルギー伝達装置４７０、ウエハ側エネルギー伝達装置４７５、プローブカード１１０の半径方向の移動を可能にする潤滑層７９２、および２材料補剛要素５８０を使用している。前述の装置を２つ以上使用してプローブカードの熱誘発動作を補償する他の組合せも検討されている。２つ以上の前述の装置を組み込んだ任意のプローブカードが、組み込んだ装置をすべて制御可能である制御手段を含むことができることが好ましいが、本発明は任意の特定プローブカード内に個別制御手段を利用するまたは制御手段を利用しないことも検討している。
【００５０】
本発明を図面および上記の説明において詳細に図示および説明してきたが、これは特徴の例示であるとして限定するものとは考えられるべきではなく、単に好適な実施形態のみを示して説明したものであり、本発明の精神の範囲内にある変更および変形例のすべてが保護されることが望まれることは理解できよう。冠詞（「ａ」、「ａｎ」、「ｓａｉｄ」および「ｔｈｅ」）は単一の要素に限定されずに１つ以上のそのような要素を含む。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】プローブカードの断面図である。
【図２】ウエハと係合したプローブカードの断面図である。
【図２Ａ】ウエハと係合した熱歪曲プローブカードの断面図である。
【図２Ｂ】ウエハと係合した熱歪曲プローブカードの断面図である。
【図３】プローブカード・アセンブリの断面図である。
【図４】本発明の一実施例によるプローブカードの展開断面図である。
【図４Ａ】図４のプローブカードの断面図である。
【図４Ｂ】本発明によるプローブカードの他の実施例の上部平面図である。
【図５】本発明の他の実施例によるプローブカードの展開断面図である。
【図５Ａ】図５のプローブカードの断面図である。
【図６】本発明の他の実施例によるプローブカードの展開断面図である。
【図６Ａ】図６のプローブカードの断面図である。
【図６Ｂ】図６のプローブカードの下部平面図である。
【図７】本発明の他の実施例によるプローブカードの展開断面図である。
【図７Ａ】図７のプローブカードの断面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施例によるプローブカードの断面図である。
【図９】本発明の他の実施例によるプローブカードの展開断面図である。
【図９Ａ】図９のプローブカードの断面図である。
【図１０】本発明による制御プログラムの一実施例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態による２本の通信ケーブルにより接続されたプローバおよびテスタの前面概略図である。
【図１２】図１１のプローバの側面概略図である。
【図１３Ａ】本発明によるプローブカードの他の実施例の上部平面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａのプローブカードの断面図である。
【図１４Ａ】本発明によるプローブカードの他の実施例の上部平面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａのプローブカードの断面図である。
【図１５Ａ】本発明によるプローブカードの他の実施例の上部平面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａのプローブカードの断面図である。
【図１６Ａ】本発明によるプローブカードの他の実施例の上部平面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａのプローブカードの断面図である。
【図１７Ａ】本発明によるプローブカードの他の実施例の上部平面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａのプローブカードの断面図である。
【図１８Ａ】本発明によるプローブカードの他の実施例の上部平面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａのプローブカードの断面図である。
【図１９Ａ】本発明によるプローブカードの他の実施例の上部平面図である。
【図１９Ｂ】図１９Ａのプローブカードの断面図である。
【図２０Ａ】本発明によるプローブカードの他の実施例の上部平面図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａのプローブカードの断面図である。
【図２１Ａ】本発明によるプローブカードの他の実施例の上部平面図である。
【図２１Ｂ】図２１Ａのプローブカードの断面図である。
【図２２Ａ】本発明によるプローブカードの他の実施例の上部平面図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａのプローブカードの断面図である。
【図２３Ａ】本発明によるプローブカードの他の実施例の上部平面図である。
【図２３Ｂ】図２３Ａのプローブカードの断面図である。
【図２４Ａ】本発明によるプローブカードの他の実施例の上部平面図である。
【図２４Ｂ】本発明によるプローブカードの他の実施例の他の上部平面図である。
【図２４Ｃ】本発明によるプローブカードの他の実施例の他の上部平面図である。
【図２５】本発明によるプローブカードの他の実施例の上部平面図である。
【図２６】本発明の一実施形態による光学動作検出システムを用いたテスタの前面概略図である。
【図２７】本発明の他の実施形態による光学動作検出システムを用いたテスタの前面概略図である。
【図２８】本発明の他の実施形態による光学動作検出システムを用いたテスタの前面概略図である。
【図２８Ａ】図２８の光学動作検出システムの上部平面図である。
【図２９】本発明の他の実施形態による光学動作検出システムを用いたテスタの前面概略図である。
【図３０】本発明の他の実施形態による光学動作検出システムを用いたテスタの前面概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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