JP2009276215A

JP2009276215A - プローブ装置及びコンタクト位置の補正方法

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Publication number: JP2009276215A
Application number: JP2008128145A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamada; 浩史山田; Tomoya Endo; 朋也遠藤; Shinya Koizumi; 慎也小泉
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2009-11-26
Also published as: CN101581733B; US20090284277A1; TWI437236B; KR101059603B1; TW201007172A; US8130004B2; CN101581733A; US20120119766A1; US20120126841A1; KR20090119715A

Abstract

【課題】検査時にインターフェース部分に変形があっても載置台の現在のオーバードライブ量を本来必要な所定のオーバードライブ量に補正することができるプローブ装置を提供する。
【解決手段】本発明のプローブ装置１０は、載置台１１、プローブカード１３、ヘッドプレート１５及び制御装置１６を備え、テストヘッド１８がプローブカード１３と電気的に接触した状態で載置台１１をオーバードライブさせ半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａを電気的に接触させて電気的特性検査を行う装置であって、載置台１１の現在のオーバードライブ量を測定する距離測定器１９をテストヘッド１８に設け、制御装置１６は、距離測定器１９によって測定された現在のオーバードライブ量と予め設定された所定のオーバードライブ量を比較し、この比較結果に基づいて現在のオーバードライブ量を所定のオーバードライブ量になるように補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハ等の被検査体の電気的特性検査を行うプローブ装置に関し、更に詳しくは、載置台上の被検査体とプローブカードのプローブを予め設定された所定のオーバードライブ量で電気的に接触させることができるプローブ装置及びコンタクト位置の補正方法に関するものである。

従来のプローブ装置は、例えば図６に示すように、装置本体１と、この装置本体１内にＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向で移動可能に配設され且つ被検査体（例えば、半導体ウエハ）Ｗを載置する載置台２と、この載置台２上に載置された半導体ウエハＷに形成された複数のデバイスの電極パッドに接触する複数のプローブ３Ａを有するプローブカード３と、このプローブカード３を、カードホルダ（図示せず）を介して固定する固定機構４と、プローブカード３とテストヘッドＴとを電気的に接続する接続リング５と、を備え、テストヘッドＴ、接続リング５及びプローブカード３を介して図示しないテスタと半導体ウエハＷに形成された各デバイスの電極パッドとの間でテスト信号を送受信して各デバイスの電気的特性検査を行なうように構成されている。尚、図６において、６は、載置台２と協働して半導体ウエハＷとプローブカード３との位置合わせを行う機構で、６Ａは上カメラ、６Ｂは下カメラであり、７はプローブカード３の固定機構４が装着されたヘッドプレートである。

半導体ウエハＷの検査を行う場合には、アライメント機構６の下カメラ６Ｂでプローブ３Ａの針先位置を測定し、上カメラ６Ａでプローブ３Ａに対応するウエハＷの電極パッドの位置を測定し、次いで、半導体ウエハＷとプローブカード３のアライメントを行った後、載置台２を上昇させて半導体ウエハＷと複数のプローブ３Ａを接触させ、更に、載置台２をオーバードライブさせて半導体ウエハＷと複数のプローブ３Ａとを電気的に接触させて半導体ウエハＷの検査を行っている。

しかしながら、プローブカード３は、接続リング５を介してテストヘッドＴと電気的に接続されているが、図７の（ａ）に示すようにプローブカード３はテストヘッドＴから荷重を受けて載置台２側に沈み、テスタとのインターフェース部分を構成するヘッドプレート７の中央部分が僅かではあるが変形している。

従って、半導体ウエハＷの検査を行う場合に、アライメント機構６で半導体ウエハＷの各電極パッドとこれらに対応する複数のプローブ３Ａとのアライメントを行った後、載置台２を半導体ウエハＷとプローブカード３を接触させ、更に、載置台２をオーバードライブさせて半導体ウエハＷとプローブ３Ａを電気的に接触させると、載置台２がプローブカード３を僅かではあるが持ち上げて図７の（ｂ）に示すようにヘッドプレート７の中央部分が上側へ変形する。

ヘッドプレート７は、載置台２をオーバードライブさせることで図７の（ｃ）の左半分に示す位置から右半分に示す位置まで変形してプローブカード３が上方に例えばオーバードライブ量の１〜２割程度逃げるため、載置台２に本来必要とされるオーバードライブ量（例えば、１００μｍ前後）が正しく付与されているか否かが不明であり、電気的な接触状態が必ずしも良好でなく、検査の信頼性を低下させる虞がある。特に、プローブカード３の全てのプローブ３Ａと半導体ウエハＷの全てのデバイスの電極パッドを一括接触させて検査を行う場合にはヘッドプレート７の変形が大きく影響する。

オーバードライブに関連する技術として例えば特許文献１〜４に記載の技術がある。特許文献１の技術では、プローブカードの上下方向の変位量を測定する光学的測長器を設け、この光学的測長器によってプローブカードの変位量に即して載置台の上昇量を調整し、半導体ウエハとプローブカードを適正なオーバードライブ量で接触させている。特許文献２の技術では、載置台のオーバードライブ時に変形するプローブカードの変位量を正確に把握し、載置台のオーバードライブ量を適正に設定することができるようにしている。また、特許文献３の技術では、熱変形したプローブカードの高さをセンサで検出し、この検出結果に基づいて載置台のオーバードライブ量を制御するようにしている。これらの技術はいずれもプローブカード自体の変形や載置台の沈み込みによる影響をなくし、適正なオーバードライブ量を得る技術であり、検査時にプローブカードやヘッドプレートを含むインターフェース部分に変形があった場合には対応することができない。また、特許文献４の技術では、載置台側に設けたストッパーをプローブカードに当てて所定のオーバードライブ量を確保している。しかし、この技術では載置台が重量化する虞がある。

特開２００４−２６５８９５特開２００３−０５０２７１特開２００３−１６８７０７特開２００５−０４９２５４

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、検査時にインターフェース部分に変形があっても載置台のオーバードライブ量を本来必要なオーバードライブ量に補正して、被検査体とプローブカードの複数のプローブを最適なオーバードライブ量で接触させて信頼性の高い検査を行うことができるプローブ装置及びコンタクト位置の補正方法を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に記載のプローブ装置は、被検査体を保持する移動可能な載置台と、上記載置台の上方に配置され且つ上記被検査体の電極と接触する複数のプローブを有するプローブカードと、上記プローブカードを支持する支持体と、上記載置台を含む各種の機器を制御する制御装置と、を備え、上記プローブカードにテストヘッドを所定の荷重で電気的に接続させた状態で、上記載置台をオーバードライブさせて上記被検査体と上記複数のプローブを電気的に接触させてテスタからの信号に基づいて電気的特性検査を行うプローブ装置であって、上記載置台の現在のオーバードライブ量を測定する距離測定器を上記テストヘッドの少なくとも一箇所または上記プローブカードの少なくとも一箇所に設け、上記制御装置は、上記現在のオーバードライブ量と予め設定された所定のオーバードライブ量を比較し、この比較結果に基づいて上記現在のオーバードライブ量を上記所定のオーバードライブ量となるように補正することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載のプローブ装置は、請求項１に記載の発明において、上記距離測定器は、レーザー光によって上記距離を測定するレーザー光式測長器であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載のプローブ装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記距離測定器は、上記テストヘッドに設けられており、上記載置台上の被検査体の上面までの距離を測定する第１の測定部と、上記プローブカードの上面までの距離を測定する第２の測定部と、を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載のプローブ装置は、請求項３に記載の発明において、上記制御装置または上記テスタは、上記載置台上の被検査体と上記複数のプローブが接触し始めた時に上記第１の測定部の測定距離と上記第２の測定部の測定距離との差を第１の距離として求め、上記載置台がオーバードライブした時に上記第１の測定部の測定距離と上記第２の測定部の測定距離との差を第２の距離として求めることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載のプローブ装置は、請求項４に記載の発明において、上記制御装置は、上記第１の距離と上記第２の距離の差を上記現在のオーバードライブ量として求めることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項６に記載のプローブ装置は、請求項１に記載の発明において、上記距離測定器は、上記プローブカードに設けられており、上記被検査体の上面までの距離を測定する近接センサとして構成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項７に記載のプローブ装置は、請求項６に記載の発明において、上記制御装置は、上記載置台上の被検査体と上記複数のプローブが接触し始めた時に上記距離測定器によって測定された第１の距離と上記載置台がオーバードライブした時に上記距離測定器によって測定された第２の距離との差を上記現在のオーバードライブ量として求めることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項８に記載のプローブ装置は、被検査体を保持する移動可能な載置台と、上記載置台の上方に配置され且つ上記被検査体の電極と接触する複数のプローブを有するプローブカードと、上記プローブカードを固定機構を介して支持する支持体と、上記載置台を含む各種の機器を制御する制御装置と、を備え、上記プローブカードにテストヘッドを所定の荷重で電気的に接続させた状態で、上記載置台をオーバードライブさせて上記被検査体と上記複数のプローブを電気的に接触させてテスタからの信号に基づいて電気的特性検査を行うプローブ装置であって、上記載置台の現在のオーバードライブ量を測定する距離測定器を上記載置台側の少なくとも一箇所に設け、且つ、上記制御装置は、上記現在のオーバードライブ量と予め設定された所定のオーバードライブ量を比較し、この比較結果に基づいて上記現在のオーバードライブ量を上記所定のオーバードライブ量となるように補正することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項９に記載のプローブ装置は、請求項８に記載の発明において、上記距離測定器は、レーザー光によって上記距離を測定するレーザー光式測長器であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１０に記載のプローブ装置は、請求項８または請求項９に記載の発明において、上記距離測定器は、上記載置台上の被検査体と上記複数のプローブが接触し始めた時に上記固定機構までの距離を第１の距離として測定すると共に上記載置台がオーバードライブした時に上記固定機構までの距離を第２の距離として測定することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１１に記載のコンタクト位置の補正方法は、載置台をオーバードライブさせ、上記載置台上の被検査体とプローブカードの複数のプローブを電気的に接触させて上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記載置台のオーバードライブ量を予め設定された所定のオーバードライブ量に補正する方法であって、上記載置台上の被検査体を上記プローブカードの複数のプローブに接触させる工程と、上記載置台をオーバードライブさせた時に現在のオーバードライブ量を求める工程と、上記現在のオーバードライブ量と上記所定のオーバードライブ量とを比較する工程と、上記比較結果に基づいて上記現在のオーバードライブ量が上記所定のオーバードライブ量になるように補正する工程と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１２に記載のコンタクト位置の補正方法は、請求項１１に記載の発明において、上記現在のオーバードライブ量を求める工程は、上記載置台上の被検査体が上記複数のプローブが接触し始めた時に上記被検査体の上面までの距離と上記プローブカードまでの距離をそれぞれ測定し、これら両者間の差を第１の距離として求める工程と、上記載置台がオーバードライブした時に上記被検査体の上面までの距離と上記プローブカードまでの距離をそれぞれ測定し、これら両者間の差を第２の距離として求める工程と、上記第１の距離と上記第２の距離との差を現在のオーバードライブ量として求める工程と、を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１３に記載のコンタクト位置の補正方法は、請求項１１に記載の発明において、上記現在のオーバードライブ量を求める工程は、上記載置台上の被検査体が上記複数のプローブが接触し始めた時に上記被検査体の上面までの第１の距離を測定する工程と、上記載置台がオーバードライブした時に上記被検査体の上面までの第２の距離を測定する工程と、上記第１の距離と上記第２の距離との差を現在のオーバードライブ量として求める工程と、上記現在のオーバードライブ量と上記所定のオーバードライブ量とを比較する工程と、を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１４に記載のコンタクト位置の補正方法は、請求項１１に記載の発明において、上記現在のオーバードライブ量を求める工程は、上記載置台上の被検査体が上記複数のプローブが接触し始めた時に上記プローブカードの固定部までの第１の距離を測定する工程と、上記載置台がオーバードライブした時に上記プローブカードの固定部までの第２の距離を測定する工程と、上記第１の距離と上記第２の距離との差を現在のオーバードライブ量として求める工程と、を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、検査時にインターフェース部分に変形があっても載置台のオーバードライブ量を本来必要なオーバードライブ量に補正して、被検査体とプローブカードの複数のプローブを最適なオーバードライブ量で接触させて信頼性の高い検査を行うことができるプローブ装置及びコンタクト位置の補正方法を提供することができる。

以下、図１〜図５に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、各図中、図１の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のプローブ装置の一実施形態を示す図で、（ａ）はプローブ装置とテスタの関係を示す構成図、（ｂ）はテストヘッド、距離測定器及び接続リングの関係を示す構成図、図２は図１に示すプローブ装置の載置台上の半導体ウエハと複数のプローブが接触した状態の要部断面図で、左半分は半導体ウエハとプローブカードが接触し始めた状態を示す図、右半分は載置台がオーバードライブした状態を示す図、図３は本発明の他の実施形態のプローブ装置の距離測定器とプローブ装置の制御装置の関係を示すブロック図、図４は本発明の更に他の実施形態のプローブ装置を示す図２に相当する要部断面図、図５の（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の更に他の実施形態のプローブ装置を用いて半導体ウエハと複数のプローブが電気的に接触するまでを工程順に示す工程図である。

第１の実施形態
本実施形態のプローブ装置１０は、例えば図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、被検査体（例えば、半導体ウエハ）Ｗを載置するＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向へ移動可能な載置台１１と、載置台１１をＸ、Ｙ及びＺ方向へ移動させる駆動機構１２と、載置台１１の上方に配置され且つ上記被検査体の電極と接触する複数のプローブ１３Ａを有するプローブカード１３と、プローブカード１３の固定機構１４を支持する支持体（ヘッドプレート）１５と、載置台１１を含む各種の機器を制御する制御装置１６と、を備え、プローブカード１３に接続リング１７を介して所定の荷重でテストヘッド１８を電気的に接続させた状態で載置台１１をオーバードライブさせて半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａを電気的に接触させ、テスタ２０からの信号に基づいて半導体ウエハＷの電気的特性検査を行うように構成されている。また、図示してないが、プローブ装置１０には従来と同様にアライメント機構が設けられている。

而して、プローブカード１３は、検査時にはテストヘッド１８からの荷重を受けているため、図１の（ａ）に示すようにテスタ２０側とのインターフェース部分（プローブカード１３、その固定機構１４及びヘッドプレート１５を含む）のうちプローブカード１３及び固定機構１４が載置台１１側へ沈み込み、これに伴ってヘッドプレート１５の中央部分が僅かではあるが下方へ変形している。

プローブカード１３は、図１の（ａ）に示すように、半導体ウエハＷよりやや大径に形成され、半導体ウエハＷの全てのデバイスの電極パッドに対応する多数のプローブ１３Ａを略全面に亘って有している。これらのプローブ１３Ａは、検査時には半導体ウエハＷに形成された多数の電極パッドと一括して接触した後、所定のオーバードライブ量を得て半導体ウエハＷと電気的に接触し、一回の接触で半導体ウエハＷに形成された全てのデバイスを複数個ずつ順番に検査するように構成されている。従って、制御装置１６の制御下でプローブカード１３が半導体ウエハＷと一括して接触すると、載置台１１上の半導体ウエハＷとの間に大きな接触荷重が作用し、この接触荷重によりプローブカード１３を持ち上げ、インターフェース部分であるヘッドプレート１５の中央部分が僅かに上方へ変形して逃げるため、本来必要とされる所定のオーバードライブ量を得ることができない。

そこで、本実施形態では距離測定器を用いて現在のオーバードライブ量を測定するようにしている。即ち、距離測定器１９は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すようにテストヘッド１８内に設けられており、半導体ウエハＷとプローブカード１３の複数のプローブ１３Ａが接触した状態でプローブカード１３の基板の上面までの距離と半導体ウエハＷの上面までの距離をそれぞれ測定するように構成されている。本実施形態では、距離測定器１９は、テストヘッド１８の中心部と中心部を囲む６箇所を合わせた７箇所に設けられている。この距離測定器１９は、例えばレーザー光式測長器によって構成されている。この距離測定器１９は、同図に示すように、載置台１１上の半導体ウエハＷの上面にレーザー光Ｌ１を照射して半導体ウエハＷの上面までの距離を測定する第１の測定部と、プローブカード１３の上面にレーザー光Ｌ２を照射してプローブカード１３の上面までの距離を測定する第２の測定部と、を有している。第１、第２の測定部による測定信号はテスタ２０に送信され、テスタ２０において第１の測定部による測定距離Ｌ１と第２の測定部による測定距離Ｌ２の差を求める。７つの距離測定器１９を７箇所に均等に分散させて設けることで、半導体ウエハＷ全面の距離を把握することができる。尚、プローブカード１３の基板には第２の測定部からのレーザー光が透過する透孔が形成されている。尚、図１の（ａ）では第１、第２の測定部それぞれから照射されるレーザー光及びこのレーザー光によって測定される距離を便宜上Ｌ１、Ｌ２として示した。

制御装置１６は、図１の（ａ）に示すように中央演算処理部１６Ａと、各種のプログラムが記憶されたプログラム記憶部１６Ｂと、種々のデータを記憶する記憶部１６Ｃと、を備え、載置台１１等の各種の機器を制御するように構成されている。プログラム記憶部１６Ｂには本発明のコンタクトの補正方法を実行するためのプログラムが格納され、このプログラムを読み出して中央演算処理部１６Ａにおいてプログラムを実行する。また、記憶部１６Ｃには本来必要とされる予め設定された所定のオーバードライブ量が記憶されている。

検査時には制御装置１６の制御下で載置台１１が所定の距離だけ上昇し、半導体ウエハＷとプローブカード１３の複数のプローブ１３Ａを一括接触させる。半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａが一括して接触し始めた時点で、複数の距離測定器１９がテスタ２０の制御下で第１の測定部で半導体ウエハＷの上面までの距離Ｌ１を測定すると共に第２の測定部でプローブカード１３の上面までの距離Ｌ２を測定し、それぞれの測定信号をテスタ２０へ送信する。テスタ２０は、これらの測定信号に基づいて距離Ｌ１から距離Ｌ２を差し引いて第１の距離ΔＺ１として求め、この値をプローブ装置１０の制御装置１６の中央演算処理部１６Ａへ送信する。

更に、載置台１１は制御装置１６の制御下で予め設定された所定のオーバードライブ量に基づいてオーバードライブする。この時の接触荷重で、載置台１１がプローブカード１３及び固定機構１４を図２の左半分の状態から持ち上げ、インターフェース部分であるヘッドプレート１５の中央部分が変形して右半分に示す状態になる。載置台１１がオーバードライブした時点で、複数の距離測定器１９がテスタ２０の制御下で第１の測定部で半導体ウエハＷの上面までの距離Ｌ１’を測定すると共に第２の測定部でプローブカード１３の上面までの距離Ｌ２’を測定し、それぞれの測定信号をテスタ２０へ送信する。テスタ２０は、これらの測定信号に基づいて距離Ｌ１’から距離Ｌ２’を差し引いて第２の距離ΔＺ２として求め、この値をプローブ装置１０の制御装置１６の中央演算処理部１６Ａへ送信する。

制御装置１６では、第１の距離ΔＺ１と第２の距離ΔＺ２の差ΔＺ（＝ΔＺ１−ΔＺ２）を載置台１１の現在のオーバードライブ量として求め、この現在のオーバードライブ量と予め設定された所定のオーバードライブ量を比較し、この比較結果に基づいて載置台１１を駆動させ、載置台１１の現在のオーバードライブ量を所定のオーバードライブとなるように補正し、半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａを本来必要とされる所定のオーバードライブ量で接触させ、最適な接触荷重で半導体ウエハＷの電気的特性検査を行うようにしている。

次に、プローブ装置１０を用いた本発明のコンタクトの補正方法の一実施形態について説明する。半導体ウエハＷが載置台１１上に載置されると、制御装置１６の制御下でアライメント機構が駆動して半導体ウエハＷとプローブカード１３のアライメントを行う。アライメントを行った後、載置台１１がＸ、Ｙ方向へ移動し、半導体ウエハＷがプローブカード１３の中心の真下に達した時点で載置台１１が停止する。

引き続き、載置台１１が所定の距離だけ上昇し、半導体ウエハＷの全てのデバイスの電極パッドとプローブカード１３の複数のプローブ１３Ａが一括して図２の左半分に示すように接触する。この時、複数の距離測定器１９が作動し、第１、第２の測定部で距離Ｌ１、Ｌ２を測定し、これらの測定値をテスタ２０へ送信する。テスタ２０ではこれらの距離Ｌ１、Ｌ２間の差を第１の距離ΔＺ１として求める。更に、載置台１１がオーバードライブし、同図に示すように載置台１１がプローブカード１３を持ち上げると、インターフェース部分のヘッドプレート１５の中央部分が変形し、この状態で距離測定器１９の第１、第２の測定部でオーバードライブ後の距離Ｌ１’、Ｌ２’をそれぞれ測定し、これらの測定値をテスタ２０へ送信する。テスタ２０ではこれらの距離Ｌ１’、Ｌ２’間の差を第２の距離ΔＺ２として求める。テスタ２０は、第１、第２の距離ΔＺ１、ΔＺ２をプローブ装置１０の制御装置１６へ送信する。

制御装置１６では、中央演算処理部１６Ａが第１の距離ΔＺ１と第２の距離ΔＺ２との差ΔＺを現在のオーバードライブ量として求めた後、現在のオーバードライブ量と記憶部１６Ｃから読み込んだ所定のオーバードライブ量とを比較する。制御装置１６は、この比較結果に基づいて現在のオーバードライブ量が所定のオーバードライブ量になるように補正する。制御装置１６によって載置台１１を所定のオーバードライブ量に制御すると、半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａが本来必要とされる接触荷重で電気的に接触する。この状態で、テスタ２０からの信号に基づいて半導体ウエハＷの各デバイスについて例えば複数個ずつ順番に電気的特性検査を行う。検査を終了すると、載置台１１が基準位置まで下降した後、半導体ウエハＷを交換し、次の半導体ウエハＷについて同様の手順で検査を行う。

以上説明したように本実施形態によれば、載置台１１の現在のオーバードライブ量を測定する距離測定器１９をテストヘッド１８の７箇所に設け、制御装置１６は、現在のオーバードライブ量と所定のオーバードライブ量を比較し、この比較結果に基づいて現在のオーバードライブ量を上記所定のオーバードライブ量となるように補正するようにしたため、テストヘッド１８からの荷重やオーバードライブ時の載置台１１からの荷重によりプローブ装置１０のインターフェース部分が変形して現在のオーバードライブ量が所定のオーバードライブ量に満たない場合でも、７箇所の距離測定器１９によって現在のオーバードライブ量ΔＺを正確に検出し、その検出結果に基づいて制御装置１６が本来必要な所定のオーバードライブ量となるように補正し、半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａが常に最適な接触荷重で電気的に一括接触して信頼性の高い検査を行うことができる。

また、本実施形態によれば、距離測定器１９がテストヘッド１８の７箇所に設けられており、載置台１１上の半導体ウエハＷの上面までの距離を測定する第１の測定部と、プローブカード１３の上面までの距離を測定する第２の測定部と、を有し、テスタ２０において載置台１１上の半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａが接触し始めた時に第１の測定部の測定距離Ｌ１と第２の測定部の測定距離Ｌ２との差を第１の距離ΔＺ１として求め、載置台１１がオーバードライブした時に第１の測定部の測定距離Ｌ１’と第２の測定部の測定距離Ｌ２’との差を第２の距離ΔＺ２として求め、制御装置１６が第１の距離ΔＺ１と第２の距離ΔＺ２との差ΔＺを現在のオーバードライブ量として求めようにしたため、常に現在のオーバードライブ量を正確に把握することができる。

第２の実施形態
本実施形態のプローブ装置１０Ａは、図３に示すように距離測定器１９の測定信号をプローブ装置１０Ａの制御装置１６へ送信すること以外は、第１の実施形態に準じて構成されている。そこで、以下では第１の実施形態と同一または相当部分には同一符号を付して本実施形態のプローブ装置１０Ａを説明する。尚、図３ではプローブ装置１０Ａの要部の構成をブロック図で示している。

即ち、距離測定器１９は第１の実施形態と同一のものが用いられている。しかし、第１の実施形態では距離測定器１９の測定信号をテスタ２０に送信していたが、本実施形態では測定信号を制御装置１６へ送信し、制御装置１６において第１、第２の距離ΔＺ１、ΔＺ２を求めるようにしている。後は、第１の実施形態と同様に制御装置１６が第１、第２の距離ΔＺ１、ΔＺ２の差ΔＺを載置台１１の現在のオーバードライブ量として求め、現在のオーバードライブ量と予め設定された所定のオーバードライブ量とを比較し、この比較結果に基づいて現在のオーバードライブ量を所定のオーバードライブ量になるように補正する。従って、本実施形態においても第１の実施形態と同様の作用効果を期することができる他、テスタ２０と関係なく、プローブ装置１０Ａにおいて距離測定器１９の測定結果を処理することができるという効果が奏し得られる。

第３の実施形態
本実施形態のプローブ装置１０Ｂは、図４に示すように第１の実施形態と異なるタイプの距離測定器１９Ａがプローブカード１３に設けられていること以外は、第１の実施形態に準じて構成されている。そこで、以下では第１の実施形態と同一または相当部分には同一符号を付して本実施形態のプローブ装置１０Ｂを説明する。

本実施形態では、距離測定装置１９Ａが例えば超音波型近接センサ、渦電流型近接センサによって構成されている。本実施形態においても距離測定装置１９Ａとしてレーザー光式型測長器を用いることもできる。この距離測定器１９Ａは、プローブカード１３の中心部及びその周囲を囲む６箇所に設けられている。

距離測定器１９Ａは、載置台１１が所定距離だけ上昇し半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａが接触し始めた時に距離測定器１９Ａから半導体ウエハＷの上面までの距離を第１の距離Ｚ１を測定し、載置台１１がオーバードライブした時に距離測定器１９Ａから半導体ウエハＷの上面までの距離を第２の距離Ｚ２として測定するように構成されている。

載置台１１がオーバードライブすると、第１の実施形態と同様にインターフェース部が図３の左半分に示す状態から右半分に示す状態に変形してプローブカード１３が載置台１１から僅かに逃げることがあっても、プローブカード１３の逃げに影響されることなく距離測定器１９Ａとプローブカード１３との間の距離を正確に測定することができる。

距離測定器１９Ａが第１、第２の距離Ｚ１、Ｚ２を測定すると、これらの測定信号を制御装置１６へ送信する。制御装置１６がこれらの測定信号を受信すると、第１の距離Ｚ１と第２の距離Ｚ２の差ΔＺ（＝Ｚ１−Ｚ２）を現在のオーバードライブ量として求め、現在のオーバードライブ量と予め設定された所定のオーバードライブ量と比較し、この比較結果に基づいて現在のオーバードライブ量を所定のオーバードライブ量になるように補正するようにしている。

従って、本実施形態のコンタクト位置の補正方法を制御装置１６の制御下で実施すると、載置台１１上の半導体ウエハＷをプローブカードの複数のプローブに接触させ、距離測定器１９Ａが載置台１１上の半導体ウエハＷが複数のプローブが接触し始めた時に距離測定器１９Ａから半導体ウエハＷの上面までの第１の距離Ｚ１を測定し、この測定値を制御装置１６へ送信する。次いで、載置台１１がオーバードライブし、オーバードライブを終了した時に距離測定器１９Ａが距離測定器１９Ａから半導体ウエハＷの上面までの第２の距離Ｚ２を測定、この測定値を制御装置１６へ送信する。制御装置１６は、第１の距離Ｚ１と第２の距離Ｚ２との差ΔＺを現在のオーバードライブ量として求めた後、現在のオーバードライブ量と所定のオーバードライブ量とを比較し、この比較結果に基づいて現在のオーバードライブ量が所定のオーバードライブ量になるように補正する。後は第１の実施形態と同様に半導体ウエハＷの検査を行う。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を期することができる。

第４の実施形態
本実施形態のプローブ装置１０Ｃは、図５の（ａ）〜（ｃ）に示すように距離測定器１９Ｂが載置台１１を支持する基台１１Ａに設けられていること以外は、第１の実施形態に準じて構成されている。そこで、以下では第１の実施形態と同一または相当部分には同一符号を付して本実施形態のプローブ装置１０Ｃを説明する。

距離測定器１９Ｃは、載置台１１が図５の（ａ）に示す状態から所定距離だけ上昇し、同図の（ｂ）に示すように半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａが接触し始めた時に距離測定器１９Ａからプローブカード１３の固定機構１４の下面までの距離を第１の距離Ｚ１を測定する。引き続き、同図の（ｃ）に示すように載置台１１がオーバードライブを終了した時に距離測定器１９Ａからプローブカード１３の固定機構１４の下面までの距離を第２の距離Ｚ２として測定する。オーバードライブ時にプローブカード１３が載置台１１によって同図の（ａ）、（ｂ）に示す状態から同図の（ｃ）に示す状態まで持ち上げられてもヘッドプレート１５の中央部分が変形し、固定機構１４はプローブカード１３と一緒に持ち上げられるため、固定機構１４の下面までの距離がヘッドプレート１４の変形に影響されることがない。このようにプローブカード１３が上方へ僅かに逃げても、固定機構１４がプローブカード１３に追随して上昇し、距離測定器１９Ｃと固定機構１４の下面との間の距離を正確に測定することができる。

距離測定器１９Ｃが上述のように第１、第２の距離Ｚ１、Ｚ２を測定すると、これらの測定信号を制御装置１６へ送信する。制御装置１６はこれらの測定信号を受信すると、第１の距離Ｚ１と第２の距離Ｚ２の差ΔＺ（＝Ｚ１−Ｚ２）を現在のオーバードライブ量として求め、現在のオーバードライブ量を所定のオーバードライブ量と比較し、この比較結果に基づいて現在のオーバードライブ量を所定のオーバードライブ量になるように補正する。

従って、本実施形態のコンタクト位置の補正方法を制御装置１６の制御下で実施すると、載置台１１上の半導体ウエハＷをプローブカード１３の複数のプローブ１３Ａに接触させ、距離測定器１９Ｃが載置台１１上の半導体ウエハＷが複数のプローブが接触し始めた時に距離測定器１９Ｃから固定機構１４の下面までの第１の距離Ｚ１を測定し、この測定値を制御装置１６へ送信する。次いで、載置台１１がオーバードライブし、オーバードライブを終了した時に距離測定器１９Ａが距離測定器１９Ａから固定機構１４の下面までの第２の距離Ｚ２を測定、この測定値を制御装置１６へ送信する。制御装置１６は、第１の距離Ｚ１と第２の距離Ｚ２との差ΔＺを現在のオーバードライブ量として求めた後、現在のオーバードライブ量と所定のオーバードライブ量とを比較し、この比較結果に基づいて現在のオーバードライブ量が所定のオーバードライブ量になるように補正する。後は第１の実施形態と同様に半導体ウエハＷの検査を行う。

尚、本発明は上記の各実施形態に何等制限されるものではなく、各構成要素を必要に応じて適宜設計変更することができる。例えば、上記実施形態では半導体ウエハＷとプローブカード１３が全面で一括接触する場合について説明したが、プローブカードのプローブが半導体ウエハに形成された限られたデバイスと部分的に接触する場合についても本発明を適用することができる。また、被検査体は半導体ウエハ以外のＬＣＤ基板等にも適用することができる。

本発明は、プローブ装置に好適に利用することができる。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のプローブ装置の一実施形態を示す図で、（ａ）はプローブ装置とテスタの関係を示す構成図、（ｂ）はテストヘッド、距離測定器及び接続リングの関係を示す構成図である。図１に示すプローブ装置の載置台上の半導体ウエハと複数のプローブが接触した状態の要部断面図で、左半分は半導体ウエハとプローブカードが接触し始めた状態を示す図、右半分は載置台がオーバードライブした状態を示す図である。本発明の他の実施形態のプローブ装置の距離測定器とプローブ装置の制御装置の関係を示すブロック図である。本発明の更に他の実施形態のプローブ装置を示す図２に相当する要部断面図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の更に他の実施形態のプローブ装置を用いて半導体ウエハと複数のプローブが電気的に接触するまでを工程順に示す工程図である。従来のプローブ装置の一例の一部を破断して示す正面図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図６に示す従来のプローブ装置を用いて半導体ウエハと複数のプローブが電気的に接触するまでの工程を工程順に示す工程図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃプローブ装置
１１載置台
１３プローブカード
１３Ａプローブ
１４固定機構（固定部）
１５ヘッドプレート（支持体）
１６制御装置
１８テストヘッド
１９、１９Ａ、１９Ｂ距離測定器
Ｗ半導体ウエハ（被検査体）

Claims

被検査体を保持する移動可能な載置台と、上記載置台の上方に配置され且つ上記被検査体の電極と接触する複数のプローブを有するプローブカードと、上記プローブカードを支持する支持体と、上記載置台を含む各種の機器を制御する制御装置と、を備え、上記プローブカードにテストヘッドを所定の荷重で電気的に接続させた状態で、上記載置台をオーバードライブさせて上記被検査体と上記複数のプローブを電気的に接触させてテスタからの信号に基づいて電気的特性検査を行うプローブ装置であって、上記載置台の現在のオーバードライブ量を測定する距離測定器を上記テストヘッドの少なくとも一箇所または上記プローブカードの少なくとも一箇所に設け、上記制御装置は、上記現在のオーバードライブ量と予め設定された所定のオーバードライブ量を比較し、この比較結果に基づいて上記現在のオーバードライブ量を上記所定のオーバードライブ量となるように補正することを特徴とするプローブ装置。
上記距離測定器は、レーザー光によって上記距離を測定するレーザー光式測長器であることを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
上記距離測定器は、上記テストヘッドに設けられており、上記載置台上の被検査体の上面までの距離を測定する第１の測定部と、上記プローブカードの上面までの距離を測定する第２の測定部と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローブ装置。
上記制御装置または上記テスタは、上記載置台上の被検査体と上記複数のプローブが接触し始めた時に上記第１の測定部の測定距離と上記第２の測定部の測定距離との差を第１の距離として求め、上記載置台がオーバードライブした時に上記第１の測定部の測定距離と上記第２の測定部の測定距離との差を第２の距離として求めることを特徴とする請求項３に記載のプローブ装置。
上記制御装置は、上記第１の距離と上記第２の距離の差を上記現在のオーバードライブ量として求めることを特徴とする請求項４に記載のプローブ装置。
上記距離測定器は、上記プローブカードに設けられており、上記被検査体の上面までの距離を測定する近接センサとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
上記制御装置は、上記載置台上の被検査体と上記複数のプローブが接触し始めた時に上記距離測定器によって測定された第１の距離と上記載置台がオーバードライブした時に上記距離測定器によって測定された第２の距離との差を上記現在のオーバードライブ量として求めることを特徴とする請求項６に記載のプローブ装置。
被検査体を保持する移動可能な載置台と、上記載置台の上方に配置され且つ上記被検査体の電極と接触する複数のプローブを有するプローブカードと、上記プローブカードを固定機構を介して支持する支持体と、上記載置台を含む各種の機器を制御する制御装置と、を備え、上記プローブカードにテストヘッドを所定の荷重で電気的に接続させた状態で、上記載置台をオーバードライブさせて上記被検査体と上記複数のプローブを電気的に接触させてテスタからの信号に基づいて電気的特性検査を行うプローブ装置であって、上記載置台の現在のオーバードライブ量を測定する距離測定器を上記載置台側の少なくとも一箇所に設け、且つ、上記制御装置は、上記現在のオーバードライブ量と予め設定された所定のオーバードライブ量を比較し、この比較結果に基づいて上記現在のオーバードライブ量を上記所定のオーバードライブ量となるように補正することを特徴とするプローブ装置。
上記距離測定器は、レーザー光によって上記距離を測定するレーザー光式測長器であることを特徴とする請求項８に記載のプローブ装置。
上記距離測定器は、上記載置台上の被検査体と上記複数のプローブが接触し始めた時に上記固定機構までの距離を第１の距離として測定すると共に上記載置台がオーバードライブした時に上記固定機構までの距離を第２の距離として測定することを特徴とする請求項８または請求項９に記載のプローブ装置。
載置台をオーバードライブさせ、上記載置台上の被検査体とプローブカードの複数のプローブを電気的に接触させて上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記載置台のオーバードライブ量を予め設定された所定のオーバードライブ量に補正する方法であって、上記載置台上の被検査体を上記プローブカードの複数のプローブに接触させる工程と、上記載置台をオーバードライブさせた時に現在のオーバードライブ量を求める工程と、上記現在のオーバードライブ量と上記所定のオーバードライブ量とを比較する工程と、上記比較結果に基づいて上記現在のオーバードライブ量が上記所定のオーバードライブ量になるように補正する工程と、を備えたことを特徴とするコンタクト位置の補正方法。
上記現在のオーバードライブ量を求める工程は、上記載置台上の被検査体が上記複数のプローブが接触し始めた時に上記被検査体の上面までの距離と上記プローブカードまでの距離をそれぞれ測定し、これら両者間の差を第１の距離として求める工程と、上記載置台がオーバードライブした時に上記被検査体の上面までの距離と上記プローブカードまでの距離をそれぞれ測定し、これら両者間の差を第２の距離として求める工程と、上記第１の距離と上記第２の距離との差を現在のオーバードライブ量として求める工程と、を有することを特徴とする請求項１１に記載のコンタクト位置の補正方法。
上記現在のオーバードライブ量を求める工程は、上記載置台上の被検査体が上記複数のプローブが接触し始めた時に上記被検査体の上面までの第１の距離を測定する工程と、上記載置台がオーバードライブした時に上記被検査体の上面までの第２の距離を測定する工程と、上記第１の距離と上記第２の距離との差を現在のオーバードライブ量として求める工程と、上記現在のオーバードライブ量と上記所定のオーバードライブ量とを比較する工程と、を有することを特徴とする請求項１１に記載のコンタクト位置の補正方法。
上記現在のオーバードライブ量を求める工程は、上記載置台上の被検査体が上記複数のプローブが接触し始めた時に上記プローブカードの固定部までの第１の距離を測定する工程と、上記載置台がオーバードライブした時に上記プローブカードの固定部までの第２の距離を測定する工程と、上記第１の距離と上記第２の距離との差を現在のオーバードライブ量として求める工程と、を有することを特徴とする請求項１１に記載のコンタクト位置の補正方法。