(57)【要約】【課題】半導体ウエハなどの被検査体の電気的特性を検査する検査装置において、テストヘッド操作後における針合わせ作業を確実に行い、適正な精度を維持した検査を行うことが可能な検査装置を提供する。【解決手段】半導体ウエハなどの被検査体１１１の検査装置３０１において、テストヘッド１３１が移動したことを感知する手段３１１、およびその感知した結果に基づいて、プローバ制御部１２０が被検査体１１１の載置台１１２の位置調整を自動的に行うように構成した。【選択図】　　　図３
2004063586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の電気的特性を検査のために使用されるテスタ装置および前記被検査体の位置合わせのために使用するプローバ装置を備えた検査装置であって、
前記テスタ装置が、電気的特性の測定を行うテスタおよび前記テスタと電気的に接続するテストヘッドを備え、
前記プローバ装置が、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、前記テストヘッドおよび前記プローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備え、および
該検査装置が、前記テストヘッド接続部とテストヘッドとを電気的に接続し、よって前記被検査体の電極と前記テスタの電気的導通を図る検査装置において、
該検査装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整を自動的に行う手段を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
被検査体の電気的特性を検査のために使用されるテスタ装置および前記被検査体の位置合わせのために使用するプローバ装置を備えた検査装置であって、
前記テスタ装置が、電気的特性の測定を行うテスタおよび前記テスタと電気的に接続するテストヘッドを備え、
前記プローバ装置が、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、前記テストヘッドおよび前記プローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備え、および
該検査装置が、前記テストヘッド接続部とテストヘッドとを電気的に接続し、よって前記被検査体の電極と前記テスタの電気的導通を図る検査装置において、
該検査装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき、前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整が行われるまで前記被検査体の電気的特性の検査を禁止する手段を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項３】
前記感知した結果に基づき前記テストヘッドが移動したことを合図する手段を備える、請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記感知手段が、前記テストヘッドの移動を検知する検知手段である、請求項１から３のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記感知手段が、前記テスタ装置が備えるテストヘッド駆動部が、テストヘッドを移動する際に生成する信号を受信する手段である、請求項１から３のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項６】
被検査体の電気的特性を検査する検査装置に用いられ、前記被検査体の位置合わせのために使用されるプローバ装置であって、
該プローバ装置は、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、テストヘッドおよびプローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備えたプローバ装置において、
該プローバ装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整を自動的に行う手段を備えることを特徴とするプローバ装置。
【請求項７】
被検査体の電気的特性を検査する検査装置に用いられ、前記被検査体の位置合わせのために使用されるプローバ装置であって、
該プローバ装置は、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、テストヘッドおよびプローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備えたプローバ装置において、
該プローバ装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整が行われるまで前記被検査体の電気的特性の検査を禁止する手段を備えることを特徴とするプローバ装置。
【請求項８】
前記感知した結果に基づき前記テストヘッドが移動したことを合図する手段を備える、請求項７に記載のプローバ装置。
【請求項９】
前記感知手段が、前記テストヘッドの移動を検知する検知手段である、請求項６から８のいずれか一項に記載のプローバ装置。
【請求項１０】
前記感知手段が、前記テストヘッドが移動したことを示す信号を受信する手段である、請求項６から８のいずれか一項に記載のプローバ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハなどの被検査体の電気的特性を検査するための検査装置に関し、より詳細には、プローバ装置におけるプローブ針と被検査体とを接触させるための被検査体の位置調整に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハなどの被検査体の電気的特性の検査は、図１に示すような検査装置により行われている。検査装置本体１０１は、プローバ装置１１０およびテスタ装置本体１３０を備える。被検査体１１１は、プローバ装置１１０内の載置台１１２の上面に載置され固定される。載置台１１２としては、例えばウエハチャックが好適に使用される。載置台１１２は、支持手段１１３により支持されており、図２（ａ）に示すように支持手段１１３は、Ｘ、Ｙ方向に移動可能であるテーブル１１４ｂおよび１１４ｃを有するステージ１１４上に設けられる。さらに支持手段１１３は、載置台１１２を上下動（Ｚ方向）および回転（θ）させることが可能である。また支持手段１１３は図２（ｂ）に示すように、載置台１１２の上面をＸ、Ｙ面に対して傾ける（φ）ことが可能である。これらステージ１１４および支持手段１１３は、プローバ制御部１２０からの指令により駆動される。
【０００３】
一方、プローバ装置１１０の上部には、ヘッドプレート１１５およびポゴピンリング１１６からなるテストヘッド接続部が設けられる。さらにヘッドプレート１１５には、カードホルダ１１７を介してプローブカード１１８が装着されている。プローブカード１１８には、被検査体１１１の電極パッドと接触するプローブ針が設けられている。テスタ装置本体１３０には、テストヘッド１３１および図示されないテスタが設けられ、テストヘッド１３１はテストヘッド支持部１３２によって支えられている。テストヘッド下部には、被検査体の電気的特性を検査するテスタと接続されている接点群を設けたパフォーマンスボード１３３が設けられている。テストヘッド１３１がプローバ装置１１０と接続すると、パフォーマンスボード１３３に設けられた接点が、ポゴピンリング１１６に設けられたポゴピンとよばれる端子の一方の終端に押しつけられる。ポゴピンのもう一方の終端は、プローブ針から引き出されているプローブカード上の端子に押しつけられる。これにより被検査体とテスタとの電気的導通を得ることができる。
【０００４】
またテスタ装置本体１３０は、テスタの動作を制御するテスタ制御部１３４およびテストヘッドを移動するためのテストヘッド駆動部１３５を備える。
【０００５】
被検査体１１１の電極パッドとプローブ針とを接触させるためには、載置台１１２の位置調整（以下「針合わせ作業」と示す。）を行う必要がある。針合わせ作業は次の手順で行われる。まず、テストヘッド１３１がプローバ装置１１０に接続されていない状態で、プローブカード１１８をヘッドプレート１１５に装着する。その後テストヘッド１３１をプローバ装置１１０に接続する。そして、テーブル１１４ｂおよびテーブル１１４ｃをＸ、Ｙ方向に移動させることにより、載置台１１２と一定の相対位置を有する針合わせカメラ１１９を移動させてプローブ針の下に移動させ、針先の位置および高さを順次読み取る。そして、その読み取り値から載置台１１２との相対距離を差し引き、被検査体１１１の電極パッドとプローブ針とが接触する載置台１１２の位置（Ｘ、Ｙ）、高さ（Ｚ）および角度（θ、φ）を導出し、プローバ制御部１２０内の図示しない記憶手段にこれら位置、高さ、角度を記憶して、針合わせ作業を終了する。針合わせ作業は、プローブカード１１８を交換した場合だけでなく、その他にもプローブ針の先端位置を直接変動させる作業、例えばプローブカード１１８の位置を調整する作業等の後にも、当然行われる。
【０００６】
検査作業の際には、載置台１１２上に載置された被検査体１１１をステージ１１４および支持手段１１３により、前記記憶した位置（Ｘ、Ｙ）、高さ（Ｚ）および角度（θ）にセットする。これにより、被検査体１１１の電極パッドとプローブ針が接触させることができる。検査作業中はプローブカード１１８やプローブ針の位置が変動することはないため、原則として針合わせ作業を行う必要はない。
【０００７】
しかし、実際の検査作業では、テストヘッド１３１をプローバ装置１１０から切り離して移動する操作を伴う作業が発生する場合がある（以下、テストヘッド操作と記す）。例えば、キャリブレーションなどのテストヘッド自体のメンテナンスや、テストヘッド１３１が接続されている状態ではメンテナンスできないテストヘッド接続部のメンテナンス等の作業である。テストヘッド操作自体は、上記のようなプローブ針の先端位置を変動させることを目的とするものではないが、プローブ針の先端位置に影響を与える。なぜならテストヘッド１３１は、通常２００ｋｇ〜７００ｋｇ程度の重量があり、テストヘッド接続部にその圧力が加わっている。その圧力がプローブカードおよびプローブ針にも影響を与えるためである。したがってテストヘッド操作をし、テストヘッド１３１をプローバ装置１１０に再接続した後にも針合わせを行う必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の従来の検査装置においては、テストヘッド操作後に必要なプローブ針の針合わせ操作を、オペレータの記憶に基づいて行なっていた。そのため、針合わせ操作を失念したオペレータが、プローブ針と被検査体の電極パッドとが十分に接触していない状態で検査を再開することがあった。これにより検査結果に誤差を生じて作業効率を低下させるなどといった不都合があった。
【０００９】
本発明の目的は、テストヘッド操作を行われたことを検査装置が検知することにより、オペレータの記憶に依存することなくプローブ針の針合わせを行い、適正な精度を維持して被検査体の電気的特性の検査を行うことが可能な検査装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため本発明の検査装置は、被検査体の電気的特性を検査のために使用されるテスタ装置および前記被検査体の位置合わせのために使用するプローバ装置を備え、
前記テスタ装置が、電気的特性の測定を行うテスタおよび前記テスタと電気的に接続するテストヘッドを備え、
前記プローバ装置が、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、前記テストヘッドおよび前記プローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備え、および
該検査装置が、前記テストヘッド接続部とテストヘッドとを電気的に接続し、よって前記被検査体の電極と前記テスタの電気的導通を図る検査装置において、
該検査装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整を自動的に行う手段を備えて構成されることとした。
【００１１】
また本発明の検査装置は、被検査体の電気的特性を検査のために使用されるテスタ装置および前記被検査体の位置合わせのために使用するプローバ装置を備え、
前記テスタ装置が、電気的特性の測定を行うテスタおよび前記テスタと電気的に接続するテストヘッドを備え、
前記プローバ装置が、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、前記テストヘッドおよび前記プローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備え、および
該検査装置が、前記テストヘッド接続部とテストヘッドとを電気的に接続し、よって前記被検査体の電極と前記テスタの電気的導通を図る検査装置において、
該検査装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき前記テストヘッドが移動したことを合図する手段を備えて構成されることとした。
【００１２】
また本発明の検査装置は、被検査体の電気的特性を検査のために使用されるテスタ装置および前記被検査体の位置合わせのために使用するプローバ装置を備え、
前記テスタ装置が、電気的特性の測定を行うテスタおよび前記テスタと電気的に接続するテストヘッドを備え、
前記プローバ装置が、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、前記テストヘッドおよび前記プローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備え、および
該検査装置が、前記テストヘッド接続部とテストヘッドとを電気的に接続し、よって前記被検査体の電極と前記テスタの電気的導通を図る検査装置において、
該検査装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき、前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整が行われるまで前記被検査体の電気的特性の検査を禁止する手段を備えて構成されることとした。
【００１３】
また本発明の検査装置は、前記感知手段として、前記テストヘッドの移動を検知する検知手段を備えることとした。
【００１４】
また本発明の検査装置は、前記感知手段として、前記テスタ装置が備えるテストヘッド駆動部が、テストヘッドを移動する際に生成する信号を受信する手段を備えることとした。
【００１５】
さらに、本発明のプローバ装置は、被検査体の電気的特性を検査する検査装置に用いられ、前記被検査体の位置合わせのために使用されるプローバ装置であって、
該プローバ装置は、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、テストヘッドおよびプローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備えたプローバ装置において、
該プローバ装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整を自動的に行う手段を備えて構成されることとした。
【００１６】
また、本発明のプローバ装置は、被検査体の電気的特性を検査する検査装置に用いられ、前記被検査体の位置合わせのために使用されるプローバ装置であって、
該プローバ装置は、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、テストヘッドおよびプローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備えたプローバ装置において、
該プローバ装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき前記テストヘッドが移動したことを合図する手段を備えて構成されることとした。
【００１７】
また、本発明のプローバ装置は、被検査体の電気的特性を検査する検査装置に用いられ、前記被検査体の位置合わせのために使用されるプローバ装置であって、
該プローバ装置は、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、テストヘッドおよびプローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備えたプローバ装置において、
該プローバ装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整が行われるまで前記被検査体の電気的特性の検査を禁止する手段を備えて構成されることとした。
【００１８】
また本発明のプローバ装置は、前記感知手段として、前記テストヘッドの移動を検知する検知手段を備えることとした。
【００１９】
また本発明のプローバ装置は、前記感知手段として、前記テスタ装置が備えるテストヘッド駆動部が、テストヘッドを移動する際に生成する信号を受信する手段を備えることとした。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図面を使って本発明の実施の形態を説明する。なお全図を通じて、同様の構成要素には同一の参照番号を付して記す。
図３は、本発明に基づく検査装置の第１の実施例を示す図である。ここに第１の実施例では、検査装置本体３０１がさらにテストヘッド１３１が移動したことを検知する検知手段３１１ならびにプローバ制御部１２０およびテスタ制御部１３４の間で信号を入出力する入出力ポート３１２を備えることを特徴とする。検知手段３１１は、例えばマイクロスイッチのような機械式センサ、光センサ、超音波センサなど様々なセンサにより実現可能である。図１では、プローバ装置１１０上に設けられているが、テストヘッド１３１やテストヘッド支持部１３２に設けてもよい。また検知手段３１１は図示されない有線または無線による通信手段により接続されている。
【００２１】
図４のフローチャートにより、本発明の第１実施例の動作を説明する。検査作業を停止すると、テスタ制御部１３４が検査作業を停止したことを示す信号をプローバ制御部１２０に出力する（ステップ４０１）。プローバ制御部１２０はテストヘッド１３１が移動したことを示す変数を初期化しておき（ステップ４０２）、オペレータが検査を再開する指示を待つ（ステップ４０５）。前記指示を待つループの間に、検知手段３１１からテストヘッド１３１が移動したことを示す信号を受け取ると（ステップ４０３）、プローバ制御部１２０は前記変数にその旨を記憶する（ステップ４０４）。その後、検査を再開する指示があったとき（ステップ４０５）、プローバ制御部１２０は前記変数を参照し（ステップ４０６）、検査作業停止中にテストヘッドが移動されていれば、針合わせ作業を自動で行う（ステップ４０７）。針合わせ作業が終了後、プローバ制御部１２０が、検査作業を再開する信号をテスタ制御部１３４に出力する（ステップ４０８）。
【００２２】
図５は、本発明に基づく検査装置の第２の実施例を示す図である。ここに第２実施例では、検査装置本体５０１が、テスタ装置本体１３０に備えられたテストヘッド駆動部１３５およびプローバ制御部１２０の間で信号を入出力する入出力ポート５１１を備え、前記第１の実施例における検知手段３１１による検知信号の代わりに、テストヘッド１３１を移動する際にテストヘッド駆動部１３５が生成する信号を、プローバ制御部１２０使用することを特徴とする。
【００２３】
図６は、本発明に基づく検査装置の第３の実施例を示す図である。ここに第３実施例では、検査装置本体６０１が第１の実施例と同様に検知手段３１１および入出力ポート３１２を備えるとともに、プローバ装置１１０にコンソール６１１を備えることを特徴とする。コンソール６１１は、キーパッドなどの入力装置または／および表示装置を備える。
【００２４】
図７のフローチャートにより、前記の第３の実施例の動作を説明する。検査作業を停止している際に（ステップ７０１）、プローバ制御部１２０が、検知手段３１１からテストヘッド１３１が移動したことを示す信号を受け取ると（ステップ７０２）、入出力ポート３１２を通じて、テスタ制御部１３４に検査を再開することを禁止する信号を出力し（ステップ７０３）、テストヘッド１３１が移動したために針合わせ作業を行う必要があることをコンソール６１１上に警報表示する（ステップ７０４）。針合わせ作業が終了した後は（ステップ７０５）、プローバ制御部１２０は、テスタ制御部１３４に対して検査作業の禁止を解除する信号を送信し（ステップ７０６）、それにより、検査作業が再開される（ステップ７０７）。
【００２５】
特に、自動針合わせ機能を有しないプローバ装置においては、検知手段３１１および入出力ポート３１２を直接コンソール６１１に接続し、オペレータによる前記コンソール６１１への入力により針合わせ作業が終了したと判断することにより（ステップ７０５）、本実施例におけるプローバ制御部１２０の機能をコンソール６１１に実装させることで、プローバ制御部１２０を省略することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の第１の実施例によれば、検査作業を一時停止している際にテストヘッド操作が行われた場合、検査装置が検査再開前の針合わせ作業をオペレータの記憶に依ることなく自動的に行う。このため前記のようなテストヘッド操作後に針合わせ作業を失念したことにより生じる測定ミスを未然に防ぎ、作業効率の向上を図ることができる。
【００２７】
また、本発明の第２の実施例によれば、テストヘッドを移動させたかどうかを感知する手段として、テストヘッドを移動させるテストヘッド駆動部が生成する信号を直接受信して感知する。これにより、新たに検知手段を設けるコストを省き、また検知手段の故障による不具合を回避することができるため、より安価かつ確実に本発明の目的を達成することができる。
【００２８】
また、本発明の第３の実施例によれば、自動針合わせ機能を有しない検査装置においても、テストヘッド操作後の針合わせ作業を行わずに検査作業を再開すること有効に防止することができる。これにより測定ミスを未然に防ぎ、作業効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のプローバ装置を有する検査装置を示す図である。
【図２】従来のプローバ装置における被検査体の位置調整機構を説明する図であり、（ａ）は、位置調節機構の斜視図、（ｂ）はその側面図である。
【図３】本発明の第１の実施例による検査装置を示す図である。
【図４】図３に図示する検査装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施例による検査装置を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例による検査装置を示す図である。
【図７】図６に図示する検査装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
３０１…検査装置本体
１１０…プローバ装置本体
１１１…被検査体
１１２…載置台
１１３…支持手段
１１４…ステージ
１１８…プローブカード
１２０…プローバ制御部
１３０…テスタ装置本体
１３１…テストヘッド
１３４…テスタ制御部
３１１…検知手段
３１２…入出力ポート
【図１】
2004063586.tif 000003
【図２】
2004063586.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004063586.tif 000006
【図５】
2004063586.tif 000007
【図６】
2004063586.tif 000008
【図７】
2004063586.tif 000009