(57)【要約】【課題】機械的に動的である状態で、運動感知基板の物理的特性の検査を可能にする。【解決手段】本発明は、基板がチャック上に固定され、接触針と接触させられ、接触針によって基板の物理的特性が検出される、運動感知基板を検査する方法と、基板収容面を有するチャックと、このチャックに連結された位置決め装置と、接触針とを備えた、運動感知基板を検査する装置に関する。基板１４が物理的特性を検出する間機械的に加速される。チャック１は下側チャック部分９と上側チャック部分１０とを備え、両チャック部分９；１０が相対的に移動可能であり、上側チャック部分１０と下側チャック部分９との間に少なくとも１個の運動要素１３が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板がチャック上に固定され、接触針と接触させられ、続いて接触針によって基板の物理的特性が検出される、運動感知基板を検査する方法において、基板（１４）が物理的特性を検出する間機械的に加速されることを特徴とする方法。
【請求項２】
基板（１４）が、先ず最初に正の加速を受け、続いて運動停止まで負の加速を受けることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
加速が線形加速であることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
線形加速が基板（１４）の表面に対して平行な方向に行われることを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
線形加速が基板（１４）の表面に対して垂直な方向に行われることを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項６】
加速が表面に対して垂直な回転軸線（２０）回りの回転加速であることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項７】
加速が繰り返されることを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
基板（１４）が機械的な振動を受けることを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
加速が機械的な打撃によって行われることを特徴とする、請求項２〜７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
基板収容面を有するチャックと、このチャックに連結された位置決め装置と、接触針とを備えた、運動感知基板を検査する装置において、チャック（１）が位置決め装置に連結された下側チャック部分（９）と、基板収容面（２）を有する上側チャック部分（１０）とを備え、両チャック部分（９；１０）が相対的に動くことができるように互いに連結され、上側チャック部分（１０）と下側チャック部分（９）との間に少なくとも１個の運動要素（１３）が配置されていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
上側チャック部分（１０）の下面（１１）と下側チャック部分（９）の上面（１２）が、互いに間隔を有することにより中間空間を形成し、この中間空間内に、基板の表面に対して垂直な方向に運動可能な少なくとも１個の運動要素（１３）が配置されていることを特徴とする、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
３個の運動要素（１３）が配置されていることを特徴とする、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
上側チャック部分（１０）と下側チャック部分が、運動要素（１３）によって互いに離隔されかつばね力で付勢されて相互連結されていることを特徴とする、請求項１１または１２記載の装置。
【請求項１４】
上側チャック部分（１０）に引張りピン（１５）が固定され、この引張りピンが上側チャック部分（１０）の下面（１１）から、下側チャック部分（９）の貫通穴（１６）を通過して下側チャック部分（９）の下面（１７）を越えるまで突出し、引張りピンがその下端に、下側チャック部分（９）の下面（１７）の下方においてばねストッパー（１７ａ）を備え、このばねストッパーと下側チャック部分（９）の下面（１７）との間に、ばね（１８）が圧縮配置されていることを特徴とする、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
上側チャック部分（１０）が基板（１４）の表面に対して平行な方向に運動可能に下側チャック部分（９）に支承されていることと、少なくとも１個の細長い運動要素（１３）が上側チャック部分（１０）の下面（１１）に沿ってかつ下側チャック部分（９）の上面（１２）に沿って中間空間内に配置され、一端（２１）が下側チャック部分（９）に固定され、他端（２２）が上側チャック部分（１０）に固定されていることを特徴とする、請求項１０記載の装置。
【請求項１６】
上側チャック部分（１０）が表面に対して垂直な回転軸線（２０）の回りに回転可能に下側チャック部分（９）に支承されていることと、少なくとも１個の細長い運動要素（１３）が上側チャック部分（９）の下面（１１）に沿ってかつ下側チャック部分（１０）の上面（１２）に沿って中間空間内に配置され、一端（２１）が下側チャック部分（９）に固定され、他端（２２）が回転軸線（２０）に対して側方に離隔して上側チャック部分（１０）に固定されていることを特徴とする、請求項１０記載の装置。
【請求項１７】
回転軸線（２０）が仮想回転軸線（２０）として形成されていることと、複数の運動要素（１３）が配置され、回転軸線（２０）に対するこの運動要素のトルクが互いにつり合っていることを特徴とする、請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
運動要素（１３）が圧電セラミック要素として形成され、この圧電セラミック要素が電子制御装置に導電的に接続されていることを特徴とする、請求項１０〜１７のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１９】
接触針（６）が上側チャック部分（１０）と一緒に動くことができるように少なくともこの上側チャック部分に間接的に連結されていることを特徴とする、請求項１０〜１８のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２０】
接触針（６）が針カード上に配置され、針カードが上側チャック部分（１０）に機械的に連結されていることを特徴とする、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
接触針（６）が針ホルダーを備えていることと、上側チャック部分（１０）に針ホルダー板が連結され、この針ホルダー板上に針ホルダーが固定可能であることを特徴とする、請求項１９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板がチャック上に固定され、接触針と接触させられ、続いて接触針によって基板の物理的特性が検出される、運動感知基板を検査する方法に関する。
【０００２】
本発明は更に、基板収容面を有するチャックと、このチャックに連結された位置決め装置と、接触針とを備えた、運動感知基板を検査する装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
いろいろな用途、例えば自動車位置決めシステムまたはエアバッグシステムにおいて、運動感知半導体部品が使用される。この運動感知半導体部品によって、例えば部品に作用する線形加速度または回転加速度が測定される。この運動感知半導体部品は、他の半導体部品と同様に、製造プロセス中に検査しなければならない。
【０００４】
半導体部品を検査または試験するために、適当な検査装置、いわゆるプローブ装置が設けられている。このプローブ装置上で、半導体部品がいろいろな製造段階で、例えば半導体ディスクの集合体でまたはばらばらの部品として検査される。半導体要素は円板状の形状を有し、上面と、それに対して平行な下面と、半導体ディスクの厚さに一致する高さを有する。
【０００５】
プローブ装置について、半導体部品は半導体装置の締付け装置、いわゆるチャック上に固定保持される基板である。基板を検査するために、基板上の適当な測定個所が接触針によって接触させられ、この接触針によって、基板の物理的特性、特に電気的な特性が検出される。
【０００６】
技術水準による従来のプローブ装置では、冒頭に述べた種類の運動感知基板が、機械的に静止した状態でのみ検査可能である。その際、機械的に動的である状態を検査することができないという欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の根底をなす課題は、機械的に動的である状態で、運動感知基板の物理的特性の検査を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を本発明に従い、方法においては、基板が物理的特性を検出する間機械的に加速されることによって解決される。
【０００９】
このような加速によって、基板の検査と機械的に動的である条件とが達成され、従って後の実際の使用が検査のときにすでに考慮される。
【００１０】
方法の有利な実施形では、基板が、先ず最初に正の加速を受け、続いて運動停止まで負の加速を受ける。それによって、短い動きによって基板を動かすことができる。
【００１１】
加速が線形加速であると、基板の運動をシミュレーションすることができる。その際、線形加速を基板の表面に対して平行な方向に行うことができる。他の方法では、線形加速が基板の表面に対して垂直な方向に行われる。
【００１２】
基板の運動のシミュレーションの他の方法では、加速が表面に対して垂直な回転軸線回りの回転加速である。
【００１３】
両シミュレーション方法は互いに重ね合わせることができる。選択されたシミュレーション方法は、機能原理と検査すべき使用目的に従う。
【００１４】
加速が繰り返されると合目的である。特に、基板が機械的な振動を受けると特に合目的である。振動の実現は簡単であり、非常に大きな加速および小さな振れ時に検査を行うことができる。これは接触に対して良好な影響を与える。
【００１５】
本発明による方法は、加速が機械的な打撃によって行われるように形成可能である。  その際、加速がディラックのパルスの形で基板に加えられる。この場合、基板の応答は加速エッジや減速エッジで測定可能である。ディラックのパルスが理想的でない形を有すると、すなわち両エッジの間に時間が存在していると、衝撃的な加速または減速の一方のエッジまたは他方のエッジで測定を行うことができる。
【００１６】
本発明の課題は、装置において、基板収容面を有するチャックと、このチャックに連結された位置決め装置と、接触針とを備えた、運動感知基板を検査する装置において、チャックが位置決め装置に連結された下側チャック部分と、基板収容面を有する上側チャック部分とを備えていることによって解決される。両チャック部分は相対的に運動可能に互いに連結され、上側チャック部分と下側チャック部分との間に少なくとも１個の運動要素が配置されている。それによって、位置決め装置によって接触針と相対的に基板を位置決めするという、チャックの普通の機能が維持される。プローブ装置の構造を変更しないで、機械的に動的である検査のために必要な加速を、運動要素から基板に加えることができる。
【００１７】
垂直方向に線形加速を加えるために、上側チャック部分の下面と下側チャック部分の上面が、互いに間隔を有することにより中間空間を形成し、この中間空間内に、基板の表面に対して垂直な方向に運動可能な少なくとも１個の運動要素が配置されていると合目的である。この運動要素には上側チャック部分が載る。運動要素の運動または膨張によって、上側チャック部分は下側チャック部分と相対的に動かされる。１個または２個の運動要素を使用する場合、上側と下側のチャック部分の間に好ましくは１個のガイドが設けられる。
【００１８】
本発明の好ましい実施形では、３個の運動要素によって、付加的な案内が回避される。というのは、運動要素自体が三点支持部を形成し、それによってガイドによる安定化が不要であるからである。
【００１９】
加速時の上側チャック部分の急激な運動を回避するために、上側チャック部分と下側チャック部分が、運動要素によって互いに離隔されかつばね力で付勢されて相互連結されている。それによって、上側チャック部分が運動要素から持上げられることが回避される。
【００２０】
そのために実施形では、上側チャック部分に引張りピンが固定され、この引張りピンが上側チャック部分の下面から、下側チャック部分の貫通穴を通過して下側チャック部分の下面を越えるまで突出し、引張りピンがその下端に、下側チャック部分の下面の下方に、ばねストッパーを備え、このばねストッパーと下側チャック部分の下面との間に、ばねが圧縮配置されている。
【００２１】
水平な方向に線形加速を行うために、上側チャック部分が基板の表面に対して平行な方向に運動可能に下側チャック部分に支承され、少なくとも１個の細長い運動要素が上側チャック部分の下面に沿ってかつ下側チャック部分の上面に沿って中間空間内に配置され、一端が下側チャック部分に固定され、他端が上側チャック部分に固定されている。運動要素は運動または膨張によって上側チャック要素の方に加速を開始する。
【００２２】
回転加速を開始するために、上側チャック部分が表面に対して垂直な回転軸線の回りに回転可能に下側チャック部分に支承されている。少なくとも１個の細長い運動要素が上側チャック部分の下面に沿ってかつ下側チャック部分の上面に沿って中間空間内に配置され、一端が下側チャック部分に固定され、他端が回転軸線に対して側方に離隔して上側チャック部分に固定されている。
【００２３】
この場合、回転軸線を仮想回転軸線として形成することができる。その際、複数の運動要素が配置され、回転軸線に対するこの運動要素のトルクが互いにつり合っている。トルクのつり合いによって、上側チャック要素は仮想回転軸線回りに回転し、摺動しない。
【００２４】
特に有利な実施形では、運動要素が圧電セラミック要素として形成され、この圧電セラミック要素が電子制御装置に導電的に接続されている。圧電セラミック部品は、結晶格子の変更によって、印加電圧に相応してその寸法を変更する。寸法の変更は、ミリメータ範囲内またはこの範囲の下にあるがしかし、きわめて迅速に行われるので、非常に大きな加速を合目的に達成することができる。
【００２５】
一方では、基板と接触針の相対運動が可能である。これは特に、接触針を特別に形成することによって達成可能である。他方では、接触針が上側チャック部分と一緒に動くことができるように少なくともこの上側チャック部分に間接的に機械的に連結されていることにより、基板と接触針の相対運動は回避される。上側のチャック部分と共に、針は同様に加速され、それによって上側チャック部分の運動に追従する。それによって、一方では接触針の特別な形成が不要であり、他方では大きなストローク運動が可能であり、その際接触針が基板上で“引っ掻く”ことがない。
【００２６】
他の実施形では、接触針が針カード上に配置され、針カードが上側チャック部分に機械的に連結されている。この場合、針カードは接触針上への運動開始を行う。
【００２７】
他の実施形は、接触針が針ホルダーを備えていることと、上側チャック部分に針ホルダー板が連結され、この針ホルダー板上に針ホルダーが固定可能であるを特徴とする。この場合、針への上側チャック部分の加速は針ホルダー板と針ホルダーによって接触針まで案内される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。
【００２９】
運動を感知可能な基板を検査するための本発明による装置は、図１に示すようなチャック１を備えている。このチャック１は基板収容面２を備えている。この基板収容面には半導体ディスク（半導体ウェハ）３を載せることができる。この半導体ディスク３はその下面と基板収容面２の間の真空によって保持される。この真空は真空案内通路４を経て加えられる。
【００３０】
チャック１は位置決め装置５に連結されている。この位置決め装置はチャック１を、基板収容面２に対して平行なＸ−Ｙ平面内でかつ基板収容面２に対して垂直なｚ方向にそして回転角度ψだけ位置決めすることができる。半導体ディスク３は加速度を測定する部品、いわゆるアクセレロメータ(Accelerometer) の形をした運動感知可能な基板を含んでいる。検査のために、この基板が接触針６に接触させられ、基板の物理的特性が検出される。この接触針はプローブ（ゾンデ）ホルダー７によって保持される。このプローブホルダー自体はプローブホルダー板８上に支持され、この板に固定されている。チャック１は二分割され、下側のチャック部分９と上側のチャック部分１０とからなっている。その際、下側のチャック部分９は位置決め装置５に連結されている。上側のチャック部分１０は基板収容面２を備えている。両チャック部分９，１０は互いに相対的に移動可能である。上側のチャック部分１０の下面１１と下側のチャック部分９の上面１２の間には、圧電セラミック部品の形をした運動要素１３が配置されている。この運動要素１３によって、下面１１と上面１２の間隔が調節され、それによって中間空間が形成される。３個の運動要素は、下側チャック部分９上での上側チャック部分１０の確実な三点支持部を形成する。
【００３１】
運動要素１３として形成された圧電セラミック部品は、図示していない方法で、電子制御装置に導電的に接続されている。この電子制御装置は圧電セラミック部品に電圧を印加することができる。電圧の高さに応じて、圧電セラミック部品はその結晶格子構造体によって膨張し、この膨張時に上側のチャック部分１０と更に基板１４を加速させる。
【００３２】
一般的に、圧電セラミック部品には、印加された電圧に比例する膨張が生じる。運動発生にとって重要な基板１４の加速度は、次に示すように計算される。正弦励起のために、公知の理論に従って、動きｓと速度ｖと加速度ａが時間ｔと周波数ｆの関数として次のように計算される。
【００３３】
【数１】
2004157121.tif 000003
これから判るように、動きの振幅が一定であるときに加速度は周波数の２乗で増大する。この理由から、大きな加速度は動きの小さな振幅の場合に達成可能である。他方では、小さな加速度は、低い周波数の場合には達成不可能である。
【００３４】
１ｋＨｚの場合、１ｇ（１ｇ＝9.82m/s2）の有効加速度（ＲＭＳ値）を達成するためには、０．３６μｍの振幅だけしか必要としない。従って、有効加速度５ｇのためには、１．８μｍが必要である。５００Ｈｚの場合には、この有効加速度のためには７μｍ必要である。１０Ｈｚの場合、１ｇの有効加速度のためには３．６ｍｍの動きが必要である。これは、接触針が固定されている場合には実施不可能であり、針を破壊することになるであろう。この理由から、圧電セラミック部品を使用する場合、高い周波数が有利である。
【００３５】
圧電セラミック部品によって達成可能な加速度は、周波数ｆと、ピーク電圧ＵAC-peak を有する（重畳された直流電圧を有していない）印加された交流電圧と、圧電セラミック部品に許容される電圧ＵDC-maxの最大値のときに達成される最大動きｓmax とから計算することが可能である。9.82m/g.s2によって割ることにより、ＳＩユニットの結果がｇに変換され、
【００３６】
【数２】
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によって割ることにより、ここで重要な有効値（ＲＷＳ）に変換される。
【００３７】
【数３】
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それによって、圧電セラミック部品の印加された電圧により、基板１４の検査のために必要な加速度を正確に調節することができる。
【００３８】
特に高い加速度の場合、図１のチャック１において、上側のチャック部分１を運動要素１３または下側のチャック部分９から短時間分離し、それによって急激に動くことがある。このような急激な運動を回避するために、図２のチャック１が設けられている。このようなチャック１は図１に示す方法と同じ方法で使用される。図２のチャック１の場合、上側のチャック部分１０には引張りピン１５が固定されている。この引張りピン１５は下側のチャック部分９の貫通穴１６を通過している。下側部分９の下面１７の下方まで突出している引張りピン１５の下端には、ばねストッパー１７ａが設けられている。このばねストッパーと下側チャック部分９の下面１７の間には、ばね１８が圧縮されて設けられている。図２に示すように、ばね１８は皿ばねとして形成されている。
【００３９】
上側のチャック部分１０は引張りピン１５によって下側のチャック部分９の方にばねで付勢されて引っ張られる。その際、運動要素１３を介して調節された、上側チャック部分と下側チャック部分９の間の間隔が維持され、運動要素１３が両部分の間に挟まれる。それによって、運動要素１３によって上側チャック部分１０に加えられる大きな加速度の場合、上側チャック部分は急激に動かない。
【００４０】
図３，４にはチャック１が示してある。このチャックは図１に示した組込み方法と同じ方法で使用可能である。図３，４のチャック１は、半導体ディスク３ひいては基板１４に作用する回転運動または回転加速度を発生する働きをする。そのために、上側のチャック部分１０は球１９を介して仮想回転軸線２０回りに回転可能に下側チャック部分９上に支承されている。この場合、上側チャック部分９と下側チャック部分１０の間の間隔は、球１９を介して調節される。それによって生じる中間空間内には、細長い４本の運動要素１３が設けられている。この運動要素は上側チャック部分１０の下面１１に沿っておよび下側チャック部分９の上面１２に沿って挿入され、すべて回転軸線２０に対して同じ側方間隔を有する。各々の運動要素１３の第１の端部２１は下側のチャック部分９に固定され、第２の端部２２は上側のチャック部分１０に固定されている。仮想回転軸線２０に対して運動要素１３が同じ間隔を有することにより、回転軸線２０においてトルクがつり合うので、運動要素１３を励起させることにより、上側のチャック部分は下側のチャック部分と相対的に回転するがしかし摺動しない。その際、同様に圧電セラミック部品として形成された運動要素１３の励起は、同じ励起周波数を有するそれぞれ同じ励起電圧によって行われる。
【００４１】
Ｘ−Ｙ平面内での直線加速は、互いに向き合う運動要素１３をそれぞれ反対向きに制御することにより、すなわち一方の運動要素１３が伸長するときに、反対側の運動要素１３を同じ距離だけ収縮することにより、簡単に実現可能である。それによって、この運動要素１３の長さ方向の直線運動が達成される。
【００４２】
それによって、直線運動と回転運動の重ね合わせも可能である。
【００４３】
接触針６と相対的な基板１４の運動は、接触針６を弾性的に形成することにより、接触針６によって補正することができる。この弾力性は例えば非常に長くかつ細い接触針６によって得ることができる。
【００４４】
他の運動補正は、基板１４に対する接触針６の押圧力の変更によって達成可能である。この場合、接触針６が接触面上で滑るように、あるいは滑りが回避されてすべての運動が接触針６を介して支持されるように、接触力を調節することができる。適切な調節は使用ケースや基板の種類に応じて決定される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】垂直な加速のためのチャックの側面図である。
【図２】ばねで付勢した垂直な加速のためのチャックの側面図である。
【図３】回転加速のためのチャックの側面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１          チャック
２          基板収容面
３          半導体ディスク
４          真空案内通路
５          位置決め装置
６          接触針
７          プローブホルダー
８          プローブホルダー板
９          下側チャック部分
１０        上側チャック部分
１１        上側チャック部分の下面
１２        下側チャック部分の上面
１３        運動要素
１４        基板
１５        引張りピン
１６        貫通穴
１７        下側チャック部分の下面
１７ａ      ばねストッパー
１８        ばね
１９        球
２０        回転軸線
２１        第１端部
２２        第２端部
【図１】
2004157121.tif 000006
【図２】
2004157121.tif 000007
【図３】
2004157121.tif 000008
【図４】
2004157121.tif 000009