(57)【要約】【課題】検査を正確に行うことができる基板検査装置を提供する。【解決手段】ウエハ検査装置１０は、半導体デバイスが形成されたウエハＷを載置するチャックトップ２０と、ウエハＷへ向けて突出する複数のコンタクトプローブ２８を有するプローブカード１８と、プローブカード１８を保持するポゴフレーム２３と、各コンタクトプローブ２８を囲むようにポゴフレーム２３から垂下する筒状の伸縮自在な内側ベローズ２６と、該内側ベローズ２６を囲むようにポゴフレーム２３から垂下する筒状の伸縮自在な外側ベローズ２７とを備え、チャックトップ２０をプローブカード１８へ接近させて各コンタクトプローブ２８をデバイスへ接触させる際、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７はチャックトップ２０に当接するとともに、間に封止空間Ｐを形成し、封止空間Ｐが加圧される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有し、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査装置において、
各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第１のベローズと、
該第１のベローズを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第２のベローズとを備え、
前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記第１のベローズ及び前記第２のベローズは前記板状部材に当接するとともに、間に封止空間を形成し、
前記封止空間が加圧されることを特徴とする基板検査装置。
【請求項２】
前記封止空間から前記板状部材へ作用する押圧力の中心が前記板状部材の中心と一致することを特徴とする請求項１記載の基板検査装置。
【請求項３】
前記第２のベローズの周りに少なくとも１つの筒状の伸縮自在な補助ベローズが配置され、
前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記補助ベローズは前記板状部材に当接するとともに、前記補助ベローズの内部が加圧されて前記補助ベローズは前記板状部材へ押圧力を作用させることを特徴とする請求項１又は２記載の基板検査装置。
【請求項４】
前記第１のベローズ及び前記第２のベローズの間の前記封止空間が複数の分割空間に分割され、
各前記分割空間のそれぞれを加圧することにより、各前記分割空間のそれぞれから個別に前記板状部材へ押圧力を作用させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板検査装置。
【請求項５】
前記板状部材及び前記プローブカードの間の距離を計測するハイトセンサをさらに備え、
前記計測された距離に基づいて前記板状部材の傾きが算出されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板検査装置。
【請求項６】
デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有する基板検査装置において、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査方法であって、
各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第１のベローズと、該第１のベローズを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第２のベローズとを配置し、
前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記第１のベローズ及び前記第２のベローズを前記板状部材に当接させるとともに、前記第１のベローズ及び前記第２のベローズの間に封止空間を形成させ、
前記封止空間を加圧することを特徴とする基板検査方法。
【請求項７】
前記封止空間の圧力は前記板状部材の傾きに応じて決定されることを特徴とする請求項６記載の基板検査方法。
【請求項８】
前記封止空間の圧力は、各前記コンタクトプローブから前記板状部材へ作用する反力の合力の少なくとも３倍の押圧力が前記封止空間から前記板状部材へ作用するように、設定されることを特徴とする請求項６又は７記載の基板検査方法。
【請求項９】
デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有し、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査装置において、
各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な主ベローズと、
前記主ベローズの周りに配置される少なくとも１つの筒状の伸縮自在な補助ベローズとを備え、
前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記補助ベローズは前記板状部材に当接するとともに、前記補助ベローズの内部が加圧されて前記補助ベローズは前記板状部材へ押圧力を作用させることを特徴とする基板検査装置。
【請求項１０】
デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有する基板検査装置において、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査方法であって、
各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な主ベローズを配置し、さらに、少なくとも１つの筒状の伸縮自在な補助ベローズを前記主ベローズの周りに配置し、
前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記補助ベローズを前記板状部材に当接させるとともに、前記補助ベローズの内部を加圧して前記補助ベローズから前記板状部材へ押圧力を作用させることを特徴とする基板検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板検査装置及び基板検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の半導体デバイスが形成されたウエハの検査を行うために、検査装置としてプローバが用いられている。プローバはウエハと対向するプローブカードを備え、プローブカードは板状の基部と、基部においてウエハの半導体デバイスにおける各電極パッドや各半田バンプと対向するように配置される複数の柱状接触端子であるコンタクトプローブ（プローブ針）とを備える（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
プローバでは、ウエハを載置するステージを用いてプローブカードへウエハを押圧させることにより、プローブカードの各コンタクトプローブを半導体デバイスにおける電極パッドや半田バンプと接触させ、各コンタクトプローブから各電極パッドや各半田バンプに接続された半導体デバイスの電気回路へ電気を流すことによって該電気回路の導通状態等の電気的特性を検査する。
【０００４】
また、図１２（Ａ）に示すように、ウエハＷを板状部材からなるチャック１００に載置し、チャック１００とプローブカード１０１の間を筒状の伸縮自在なベローズ１０２で囲んで密閉空間Ｓを形成し、当該密閉空間Ｓを減圧することにより、密閉空間Ｓを収縮させてウエハＷをチャック１００ごとプローブカード１０１へ引き寄せ（図１２（Ｂ））、ウエハＷをプローブカード１０１へ接触させる基板検査装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この基板検査装置では、ウエハＷがプローブカード１０１へ接触するまでチャック１００がアライナー１０３によって支持されるが、ウエハＷがプローブカード１０１へ接触した後はアライナー１０３がチャック１００から離間する（図１２（Ｃ））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２７６８号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５４８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ウエハＷにおいて検査対象となる半導体デバイスが当該ウエハＷの中心からオフセットした位置に形成される場合がある。通常、ウエハＷはその中心がチャック１００の中心と一致するようにチャック１００に載置されるため、この場合、チャック１００の中心からオフセットした位置にプローブカード１０１の各コンタクトプローブ１０４からの反力の合力が作用してチャック１００にモーメントが生じる。このとき、上述したように、アライナー１０３がチャック１００から離間していると、チャック１００に生じたモーメントをアライナー１０３によって打ち消すことができず、チャック１００が回転して傾くことがある（図１２（Ｄ））。
【０００７】
その結果、各コンタクトプローブ１０４はウエハＷの各電極パッドや各半田バンプと適切に接触することができず、半導体デバイスの電気的特性を正確に検査することができないおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、検査を正確に行うことができる基板検査装置及び基板検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の基板検査装置は、デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有し、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査装置において、各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第１のベローズと、該第１のベローズを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第２のベローズとを備え、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記第１のベローズ及び前記第２のベローズは前記板状部材に当接するとともに、間に封止空間を形成し、前記封止空間が加圧されることを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の基板検査方法は、デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有する基板検査装置において、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査方法であって、各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第１のベローズと、該第１のベローズを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第２のベローズとを配置し、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記第１のベローズ及び前記第２のベローズを前記板状部材に当接させるとともに、前記第１のベローズ及び前記第２のベローズの間に封止空間を形成させ、前記封止空間を加圧することを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の基板検査装置は、デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有し、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査装置において、各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な主ベローズと、前記主ベローズの周りに配置される少なくとも１つの筒状の伸縮自在な補助ベローズとを備え、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記補助ベローズは前記板状部材に当接するとともに、前記補助ベローズの内部が加圧されて前記補助ベローズは前記板状部材へ押圧力を作用させることを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の基板検査方法は、デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有する基板検査装置において、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査方法であって、各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な主ベローズを配置し、さらに、少なくとも１つの筒状の伸縮自在な補助ベローズを前記主ベローズの周りに配置し、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記補助ベローズを前記板状部材に当接させるとともに、前記補助ベローズの内部を加圧して前記補助ベローズから前記板状部材へ押圧力を作用させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、板状部材に当接する第１のベローズ及び第２のベローズの間に形成される封止空間が加圧されるので、板状部材には各コンタクトプローブからの反力だけでなく、封止空間からの押圧力も作用する。これにより、各コンタクトプローブからの反力の合力が板状部材からの中心からオフセットした位置に作用しても、封止空間からの押圧力により、板状部材へ作用する各コンタクトプローブからの反力の合力の影響を低減することができる。その結果、各コンタクトプローブからの反力の合力に起因するモーメントを低下させて板状部材が傾くのを抑制することができ、もって、板状部材に載置された基板の検査を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板検査装置としてのウエハ検査装置の構成を概略的に示す水平断面図である。
【図２】図１における線II−IIに沿う縦断面図である。
【図３】図１のウエハ検査装置におけるテスタ下部の拡大部分断面図である。
【図４】本実施の形態に係る基板検査方法におけるチャックトップ等の動作を説明するための工程図である。
【図５】本実施の形態に係る基板検査方法におけるチャックトップの傾きの調整の原理を説明するための図である。
【図６】図１のウエハ検査装置の第１の変形例におけるテスタ下部の拡大部分断面図である。
【図７】図６における線VII−VIIに沿う水平断面図である。
【図８】図１のウエハ検査装置の第２の変形例におけるテスタ下部の拡大部分断面図である。
【図９】図８における線IX−IXに沿う水平断面図である。
【図１０】図１のウエハ検査装置の第３の変形例におけるテスタ下部の水平断面図である。
【図１１】本発明が適用される他のウエハ検査装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１２】従来のウエハ検査装置におけるチャックトップ等の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
まず、本実施の形態に係る基板検査装置としてのウエハ検査装置について説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る基板検査装置としてのウエハ検査装置の構成を概略的に示す水平断面図であり、図２は、図１における線II−IIに沿う縦断面図である。
【００１８】
図１及び図２において、ウエハ検査装置１０は検査室１１を備え、該検査室１１は、ウエハＷの半導体デバイスの電気的特性の検査を行う検査領域１２と、検査室１１に対するウエハＷの搬出入を行う搬出入領域１３と、検査領域１２及び搬出入領域１３の間に設けられた搬送領域１４とを有する。検査領域１２にはウエハ検査用インターフェースとしての複数のテスタ１５が配置され、テスタ１５の各々の下部には円板状のプローブカード１８が装着される。
【００１９】
搬出入領域１３は複数の収容空間１６に区画され、各収容空間１６には複数のウエハＷを収容する容器、例えば、ＦＯＵＰ１７を受け入れるポート１６ａ、プローブカード１８が搬入され且つ搬出されるローダ１６ｃやウエハ検査装置１０の各構成要素の動作を制御するコントローラ１６ｄが配置される。
【００２０】
検査領域１２では、各テスタ１５に対応して、プローブカード１８に対向するように、ウエハＷを載置して吸着する円板状部材からなるチャックトップ２０が配置される。チャックトップ２０はアライナー２１に支持され、アライナー２１はチャックトップ２０を上下左右に移動させ、チャックトップ２０に載置されたウエハＷをプローブカード１８へ正対させる。
【００２１】
搬送領域１４には移動自在な搬送ロボット１９が配置される。搬送ロボット１９は、搬出入領域１３のポート１６ａからウエハＷを受け取って各テスタ１５に対応するチャックトップ２０へ搬送し、また、半導体デバイスの電気的特性の検査が終了したウエハＷを各テスタ１５に対応するチャックトップ２０からポート１６ａへ搬送する。さらに、搬送ロボット１９は各テスタ１５からメンテナンスを必要とするプローブカード１８を搬出入領域１３のローダ１６ｃへ搬送し、また、新規やメンテナンス済みのプローブカード１８をローダ１６ｃから各テスタ１５へ搬送する。
【００２２】
このウエハ検査装置１０では、各テスタ１５が搬送されたウエハの半導体デバイスの電気的特性の検査を行うが、搬送ロボット１９が一のテスタ１５へ向けてウエハを搬送している間に、他のテスタ１５は他のウエハの半導体デバイスの電気的特性の検査を行うことができるので、ウエハの検査効率を向上することができる。
【００２３】
図３は、図１のウエハ検査装置におけるテスタ下部の拡大部分断面図である。
【００２４】
図３において、テスタ１５はマザーボード２２を内蔵する。マザーボード２２は電気的特性が検査される半導体デバイスが搭載されるパソコン等のマザーボードを模した構造を有する。テスタ１５はマザーボード２２を用い、半導体デバイスがパソコン等のマザーボードに搭載された状態に近い状態を再現して半導体デバイスの電気的特性の検査を行う。
【００２５】
マザーボード２２の下方にはポゴフレーム２３が配置され、マザーボード２２及びポゴフレーム２３の間の空間が減圧されてマザーボード２２はポゴフレーム２３を真空吸着する。また、ポゴフレーム２３の下方にはプローブカード１８が配置され、ポゴフレーム２３及びプローブカード１８の間の空間が減圧されてポゴフレーム２３はプローブカード１８を真空吸着する。
【００２６】
ポゴフレーム２３の中央部には枠状のポゴブロック２４が配置され、ポゴブロック２４はプローブカード１８及びマザーボード２２を電気的に接続する多数のポゴピン２５を保持する。プローブカード１８の下方にはチャックトップ２０が配置され、プローブカード１８はチャックトップ２０と対向するように下面に配置された多数のコンタクトプローブ２８を有する。
【００２７】
ポゴフレーム２３には、各コンタクトプローブ２８を囲むようにチャックトップ２０へ向けて垂下する円筒形蛇腹部材である内側ベローズ２６（第１のベローズ）と、該内側ベローズ２６を囲むようにチャックトップ２０へ向けて垂下する円筒形蛇腹部材である外側ベローズ２７（第２のベローズ）とが、プローブカード１８と同心に配置される。内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７は図中上下方向に伸縮自在である。なお、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７はプローブカード１８から垂下するように構成されてもよい。
【００２８】
チャックトップ２０には、載置されたウエハＷを囲み、内側ベローズ２６や外側ベローズ２７へ対向するように、エラストマー部材からなるリップシール２９が当該チャックトップ２０と同心円状に配置される。また、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７の上下端にはそれぞれリング状の当接部３０ａ、３０ｂが設けられ、リング状の当接部３０ａはポゴフレーム２３と当接し、リング状の当接部３０ｂはリップシール２９に当接する。内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７は当接部３０ａ、３０ｂと協働して内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７の間に封止空間Ｐを形成する。封止空間Ｐは、当該封止空間Ｐと外部に設けられた加圧ユニット（図示しない）とを連通する加圧経路３１から供給されるガスによって加圧される。封止空間Ｐが加圧されると内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７が当接部３０ｂを押し下げる押圧力（以下、「ベローズ押圧力」という。）が発生するが、ベローズ押圧力は当接部３０ｂ及びリップシール２９を介してチャックトップ２０へ作用する。ここで、上述したように、リップシール２９はチャックトップ２０と同心円状に配置されるため、リップシール２９の各所へ作用するベローズ押圧力の合力の作用点はチャックトップ２０の中心となる。また、リップシール２９の内部には所定の高さを有する硬質部材、例えば、樹脂部材からなるストッパ３２が配置され、リップシール２９にベローズ押圧力が作用してもリップシール２９が過圧縮されるのを防止することができ、リップシール２９の復元性が低下するのを防止する。
【００２９】
テスタ１５では、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７が当接部３０ｂを押し下げる際、当接部３０ｂがリップシール２９と当接することにより、ポゴフレーム２３、内側ベローズ２６、リップシール２９及びチャックトップ２０で囲まれる密閉空間Ｓが形成される。密閉空間Ｓは、当該密閉空間Ｓと外部に設けられた減圧ユニット（図示しない）とを連通する減圧経路３３によって減圧されて収縮する。これにより、チャックトップ２０がポゴフレーム２３へ引きつけられてポゴフレーム２３の下方に配置されたプローブカード１８の各コンタクトプローブ２８が、チャックトップ２０に載置されたウエハＷの半導体デバイスにおける電極パッドや半田バンプと接触する。このとき、各コンタクトプローブ２８から各電極パッドや各半田バンプに接続された半導体デバイスの電気回路へ電気を流すことによって該電気回路の導通状態等の電気的特性の検査が行われる。
【００３０】
また、チャックトップ２０にはポゴフレーム２３と対向するように複数のハイトセンサ３４が配置され、各ハイトセンサ３４はチャックトップ２０の各所とポゴフレーム２３の間の距離（高さ）を計測する。本実施の形態では、各ハイトセンサ３４が計測したチャックトップ２０の各所とポゴフレーム２３の間の距離に基づいて、ポゴフレーム２３に対するチャックトップ２０の傾きを算出する。なお、ハイトセンサ３４はチャックトップ２０ではなくポゴフレーム２３に配置され、ポゴフレーム２３の各所とチャックトップ２０の間の距離（高さ）を計測してもよい。
【００３１】
図４は、本実施の形態に係る基板検査方法におけるチャックトップ等の動作を説明するための工程図である。
【００３２】
図４において、まず、搬送ロボット１９からウエハＷを受け取ったチャックトップ２０をアライナー２１が移動させ、チャックトップ２０に載置されたウエハＷをプローブカード１８へ正対させる（図４（Ａ））。その後、アライナー２１が上昇してチャックトップ２０をポゴフレーム２３（テスタ１５）へ接近させると、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７が当接部３０ｂを介してリップシール２９と当接する。このとき、ポゴフレーム２３（テスタ１５）、内側ベローズ２６、リップシール２９及びチャックトップ２０で囲まれる密閉空間Ｓが形成される（図４（Ｂ））。また、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７の間の封止空間Ｐに加圧経路３１からガスが供給され、封止空間Ｐが加圧されてベローズ押圧力が発生する。当該ベローズ押圧力は当接部３０ｂやリップシール２９を介してチャックトップ２０を押圧する。
【００３３】
次いで、アライナー２１が上昇を継続し、プローブカード１８の各コンタクトプローブ２８がチャックトップ２０に載置されたウエハＷの半導体デバイスの各電極パッドや各半田バンプに接触する。その後も、アライナー２１はチャックトップ２０をポゴフレーム２３（テスタ１５）へ向けて押圧（オーバードライブ）して各コンタクトプローブ２８を各電極パッドや各半田バンプへ接触させ続ける。さらに、減圧ユニットによって密閉空間Ｓが減圧されてチャックトップ２０がポゴフレーム２３へ引きつけられる（図４（Ｃ））。なお、オーバードライブの間も、封止空間Ｐが加圧され続け、ベローズ押圧力はチャックトップ２０を押圧し続ける。
【００３４】
このとき、例えば、半導体デバイスがウエハＷの中心からオフセットした位置に形成されていると、各コンタクトプローブ２８を半導体デバイスの各電極パッドや各半田バンプに接触させるために、プローブカード１８の中心はウエハＷの中心と相対せず、ウエハＷの中心からオフセットした位置と相対する。ここで、ウエハＷはその中心がチャックトップ２０の中心と一致するようにチャックトップ２０に載置される一方、各コンタクトプローブ２８はプローブカード１８の中心に関して対称的に配置されるため、各コンタクトプローブ２８からウエハＷ（チャックトップ２０）への反力の合力はウエハＷ（チャックトップ２０）の中心ではなく、ウエハＷ（チャックトップ２０）の中心からオフセットした位置に作用する。具体的には、図５（Ａ）に示すように、各コンタクトプローブ２８からの反力の合力Ｆ１はチャックトップ２０の重心Ｇからオフセットした位置に作用する。その一方、リップシール２９を介してチャックトップ２０へ作用するベローズ押圧力ｆ２の合力Ｆ２は、リップシール２９がチャックトップ２０と同心円状に配置されるため、チャックトップ２０の重心Ｇに作用する。したがって、合力Ｆ１及び合力Ｆ２の合力Ｆ３の作用点を合力Ｆ１の作用点よりもチャックトップ２０の重心Ｇへ近づけることができる。合力Ｆ３の作用点の位置は合力Ｆ１及び合力Ｆ２の大きさの比によって決定され、例えば、図５（Ｂ）に示すように、合力Ｆ１が合力Ｆ２よりも大きいと、合力Ｆ３の作用点は合力Ｆ１の作用点に近づき、図５（Ｃ）に示すように、合力Ｆ２が合力Ｆ１よりも大きいと、合力Ｆ３の作用点は合力Ｆ２の作用点、すなわち、チャックトップ２０の重心Ｇに近づく。チャックトップ２０に作用するモーメントは合力Ｆ３に起因して発生するため、合力Ｆ３の作用点をチャックトップ２０の重心Ｇに近づけることにより、当該モーメントを低下させることができる。これにより、チャックトップ２０が傾くのを抑制することができ、もって、ウエハＷの半導体デバイスの電気的特性の検査を正確に行うことができる。
【００３５】
ウエハ検査装置１０では、合力Ｆ３の作用点をチャックトップ２０の重心Ｇに近づけるために、合力Ｆ２が合力Ｆ１よりも大きくなるように封止空間Ｐの圧力が決定される。具体的には、合力Ｆ１の少なくとも３倍の合力Ｆ２がチャックトップ２０へ作用するように封止空間Ｐの圧力が決定される。また、封止空間Ｐの圧力は各ハイトセンサ３４が計測したチャックトップ２０の各所とポゴフレーム２３の間の距離から算出されたチャックトップ２０の傾きに応じて決定され、例えば、チャックトップ２０の傾きが大きいときは、合力Ｆ２が比較的大きくなるように封止空間Ｐの圧力が決定され、チャックトップ２０の傾きがさほど大きくないときは、合力Ｆ２が比較的小さくなるように封止空間Ｐの圧力が決定される。すなわち、ウエハ検査装置１０では、封止空間Ｐの圧力を変更するだけでチャックトップ２０の傾きを調整することができるため、チャックトップ２０の傾きを矯正するためのバランスウェイト等を用いる必要を無くすことができる。
【００３６】
なお、封止空間Ｐの加圧のタイミングとして、各コンタクトプローブ２８が各電極パッドや各半田バンプへ接触した後も考えられるが、この場合、一度接触した各コンタクトプローブ２８がベローズ押圧力ｆ２の新たな負荷によって各電極パッドや各半田バンプから離間してずれる可能性があるため、封止空間Ｐの加圧のタイミングとしては、各コンタクトプローブ２８が各電極パッドや各半田バンプへ接触する前が好ましい。これにより、各コンタクトプローブ２８が各電極パッドや各半田バンプへ接触した後にベローズ押圧力ｆ２が新たに負荷されることがないので、各コンタクトプローブ２８が各電極パッドや各半田バンプから離間してずれるのを防止することができる。
【００３７】
図４に戻り、その後、アライナー２１が下降するが、密閉空間Ｓが減圧されているため、チャックトップ２０はポゴフレーム２３（テスタ１５）へ引きつけられ続け、各コンタクトプローブ２８が半導体デバイスの各電極パッドや各半田バンプと接触し続ける（図４（Ｄ））。
【００３８】
以上、本発明について、上述した実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。
【００３９】
例えば、本実施の形態では、チャックトップ２０の傾きを調整するために封止空間Ｐが加圧されたが、ベローズ押圧力ｆ２は密閉空間Ｓの減圧によって生じる各コンタクトプローブ２８の各電極パッドや各半田バンプへの接触力と逆方向に作用するため、封止空間Ｐの圧力を調整することにより、各コンタクトプローブ２８の各電極パッドや各半田バンプへの接触力を減じることができ、各電極パッドや各半田バンプに各コンタクトプローブ２８の針跡が残るのを防止することができる。
【００４０】
また、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７は当接部３０ｂやリップシール２９を介してチャックトップ２０へベローズ押圧力ｆ２を作用させたが、当接部３０ｂやリップシール２９を設けることなく、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７をチャックトップ２０へ直接当接させ、内側ベローズ２６、外側ベローズ２７、ポゴフレーム２３及びチャックトップ２０で囲まれる封止空間Ｐを加圧してチャックトップ２０へベローズ押圧力ｆ２を作用させさせてもよい。
【００４１】
さらに、リップシール２９が当接部３０ｂを吸着する場合、封止空間Ｐが減圧されてもよい。これにより、内側ベローズ２６や外側ベローズ２７がリップシール２９を介してチャックトップ２０を引きつけることができるため、各コンタクトプローブ２８を各電極パッドや各半田バンプへ確実に接触させることができる。
【００４２】
また、内側ベローズ２６や外側ベローズ２７の他にベローズを設けてもよい。図６は、図１のウエハ検査装置の第１の変形例におけるテスタ下部の拡大部分断面図であり、図７は、図６における線VII−VIIに沿う水平断面図である。
【００４３】
図６及び図７に示すように、第１の変形例では、外側ベローズ２７の周り（外側）に、ポゴフレーム２３からチャックトップ２０へ向けて垂下する円筒形蛇腹部材である複数、例えば、３つの補助ベローズ３５が配置される。各補助ベローズ３５は上下方向に伸縮自在であり、外側ベローズ２７の周方向に沿って略等間隔で配置される。各補助ベローズ３５の上下端にはそれぞれ円板状の当接部３７ａ、３７ｂが設けられ、当接部３７ａはポゴフレーム２３と当接し、当接部３７ｂはチャックトップ２０に当接する。各補助ベローズ３５は内部に封止空間Ｐ１を形成し、封止空間Ｐ１は、当該封止空間Ｐ１と外部に設けられた他の加圧ユニット（図示しない）とを連通する加圧経路３６から供給されるガスによって加圧される。封止空間Ｐ１が加圧されると補助ベローズ３５が当接部３７ｂを押し下げる押圧力（以下、「補助ベローズ押圧力」という。）が発生し、補助ベローズ押圧力は当接部３７ｂを介してチャックトップ２０へ作用する。ここで、上述したように、各補助ベローズ３５は外側ベローズ２７の周方向に沿って略等間隔で配置、すなわち、分散して配置されるため、補助ベローズ押圧力がチャックトップ２０へ分散し、且つ局所的に作用する。ここで、各補助ベローズ３５の封止空間Ｐ１の圧力を個別に変更させると、チャックトップ２０の各所において異なる大きさの補助ベローズ押圧力を作用させることができる。これにより、チャックトップ２０の傾きを細かく制御することができ、もって、チャックトップ２０が傾くのを確実に防止することができる。また、各補助ベローズ３５は外側ベローズ２７の周りに配置されるため、補助ベローズ押圧力はチャックトップ２０の重心Ｇから大きくオフセットした位置に作用する。これにより、チャックトップ２０に作用する補助ベローズ押圧力起因のモーメントが大きくなるため、補助ベローズ押圧力が小さくても、チャックトップ２０を大きく回転させることができる。すなわち、比較的小さい補助ベローズ３５を用いても、チャックトップ２０の傾きを効率的に調整することができる。
【００４４】
上述した第１の変形例のように、複数の補助ベローズ３５を設けた場合、各補助ベローズ３５によって囲まれるベローズは、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７からなる二重のベローズで無くてもよい。図８は、図１のウエハ検査装置の第２の変形例におけるテスタ下部の拡大部分断面図であり、図９は、図８における線IX−IXに沿う水平断面図である。
【００４５】
図８及び図９に示すように、図１のウエハ検査装置１０の第２の変形例では、３つの補助ベローズ３５によって囲まれるように一重のメインベローズ４１が配置される。メインベローズ４１は、内側ベローズ２６と同様に、上下方向に伸縮自在な円筒形蛇腹部材からなり、ポゴフレーム２３からコンタクトプローブ２８を囲むようにチャックトップ２０へ向けて垂下する。また、メインベローズ４１の上下端にも、内側ベローズ２６と同様に、それぞれリング状の当接部３０ａ、３０ｂが設けられ、リング状の当接部３０ａはポゴフレーム２３と当接し、リング状の当接部３０ｂはリップシール２９に当接するが、上述した封止空間Ｐは形成されない。
【００４６】
また、上述した第２の変形例でも、メインベローズ４１の周り（外側）に配置される３つの補助ベローズ３５はそれぞれ内部に封止空間Ｐ１を形成し、封止空間Ｐ１は加圧経路３６から供給されるガスによって加圧される。これにより、各補助ベローズ３５において補助ベローズ押圧力が発生し、補助ベローズ押圧力は当接部３７ｂを介してチャックトップ２０へ作用する。このとき、各補助ベローズ３５の封止空間Ｐ１の圧力を個別に変更させてチャックトップ２０の各所において異なる大きさの補助ベローズ押圧力を作用させることにより、チャックトップ２０の傾きを細かく制御することができる。
【００４７】
なお、上述したウエハ検査装置１０の第１の変形例及び第２の変形例において、各補助ベローズ３５の代わりにコイルばね等の弾性部材を配置してもよい。この場合、各弾性部材のばね定数等を個別に変更することにより、チャックトップ２０の各所において異なる大きさの弾性力を作用させることができ、もって、チャックトップ２０が傾くのを確実に防止することができる。
【００４８】
また、図１のウエハ検査装置の第３の変形例では、図１０に示すように、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７の間の封止空間Ｐが、周方向に略等間隔に配置された複数、例えば、３つの隔壁３８によって複数の分割空間Ｐ２〜Ｐ４に分割され、各分割空間Ｐ２〜Ｐ４の圧力を個別に変更して各分割空間Ｐ２〜Ｐ４から異なる大きさのベローズ押圧力ｆ２をチャックトップ２０へ個別に作用させてもよい。これにより、チャックトップ２０へ局所的に異なる大きさのベローズ押圧力ｆ２を作用させることができるため、チャックトップ２０の傾きを細かく制御することができ、もって、チャックトップ２０が傾くのを確実に防止することができる。
【００４９】
さらに、本実施の形態では、複数枚のウエハの半導体デバイスの電気的特性の検査を同時に行うことができるウエハ検査装置へ本発明が適用される場合について説明したが、本発明は、１枚のみのウエハの半導体デバイスの電気的特性の検査を行うウエハ検査装置へも適用することができる。この場合、当該ウエハ検査装置３９は１つの検査室４０の内部に、例えば、テスタ１５（ポゴフレーム２３）、プローブカード１８、チャックトップ２０、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７を備える（図１１）。
【符号の説明】
【００５０】
Ｐ  封止空間
Ｐ２〜Ｐ４  分割空間
Ｓ  密閉空間
Ｗ  ウエハ
１０  ウエハ検査装置
１８  プローブカード
２０  チャックトップ
２６  内側ベローズ
２７  外側ベローズ
２８  コンタクトプローブ
３４  ハイトセンサ
３５  補助ベローズ
４１  メインベローズ
【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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【図１１】
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【図１２】
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