JP2014150168A - プローバ及びプローブ検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各測定部で共有されるアライメント装置の移動位置の精度を保ちつつ、設置面積の増加や装置コストの増加を抑えてスループットを向上できるプローバ及びプローブ検査方法を提供する。
【解決手段】テストヘッド２２に電気的に接続されるプローブカード１８を有する複数の測定部１４と、複数のチップが形成されたウエハＷを保持するウエハチャック１６と、ウエハチャック１６に保持されたウエハＷとプローブカード１８との相対的な位置合わせを行うアライメント装置５０と、アライメント装置５０を各測定部１４間で相互に移動させる移動装置１００と、測定部１４毎に設けられ、各測定部１４に移動したアライメント装置５０を位置決めして固定する位置決め固定装置と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体装置（チップ）の電気的特性の検査を行うプローバに関し、特に、複数の測定部でアライメント装置を共有可能なプローバ及びプローブ検査方法に関する。

半導体製造工程は、多数の工程を有し、品質保証及び歩留まりの向上のために、各種の製造工程で各種の検査が行われる。例えば、半導体ウエハ上に半導体装置の複数のチップが形成された段階で、各チップの半導体装置の電極パッドをテストヘッドに接続し、テストヘッドから電源及びテスト信号を供給し、半導体装置の出力する信号をテストヘッドで測定して、正常に動作するかを電気的に検査するウエハレベル検査が行われている。

ウエハレベル検査の後、ウエハはフレームに貼り付けられ、ダイサで個別のチップに切断される。切断された各チップは、正常に動作することが確認されたチップのみが次の組み立て工程でパッケージ化され、動作不良のチップは組み立て工程から除かれる。更に、パッケージ化された最終製品は、出荷検査が行われる。

ウエハレベル検査は、ウエハ上の各チップの電極パッドにプローブを接触させるプローバを使用して行われる。プローブはテストヘッドの端子に電気的に接続され、テストヘッドからプローブを介して各チップに電源及びテスト信号が供給されると共に各チップからの出力信号をテストヘッドで検出して正常に動作するかを測定する。

半導体製造工程においては、製造コストの低減のために、ウエハの大型化や一層の微細化（集積化）が進められており、１枚のウエハ上に形成されるチップの個数が非常に大きくなっている。それに伴って、プローバでの１枚のウエハの検査に要する時間も長くなっており、スループットの向上が求められている。そこで、スループットの向上を図るため、多数のプローブを設けて複数個のチップを同時に検査できるようにするマルチプロービングが行われている。近年、同時に検査するチップ数は益々増加し、ウエハ上のすべてのチップを同時に検査する試みも行われている。そのため、電極パッドとプローブを接触させる位置合わせの許容誤差が小さくなっており、プローバにおける移動の位置精度を高めることが求められている。

一方、スループットを増加するもっとも簡単な方法として、プローバの台数を増加させることが考えられるが、プローバの台数を増加させると、製造ラインにおけるプローバの設置面積も増加するという問題を生じる。また、プローバの台数を増加させると、その分装置コストも増加することになる。そのため、設置面積の増加や装置コストの増加を抑えてスループットを増加させることが求められている。

このような背景のもと、例えば特許文献１には、テストヘッドが電気的に接続されたプローブカードを有する複数の測定部を有する試験装置が提案されている。この試験装置では、ウエハとプローブカードとの相対的な位置合わせを行うアライメント装置が各測定部間を相互に移動できるように構成されている。

特開２０１０−１８６９９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された試験装置では、各測定部でアライメント装置を共有することによって省スペース化やコストダウンを図ることができるものの、次のような問題がある。

すなわち、アライメント装置の移動距離が長くなると、アライメント装置を各測定部に移動させるための移動機構やその移動機構が取り付けられる支持部材（フレーム）は、アライメント装置の自重や熱膨張又は熱収縮による影響によって歪みが発生しやすくなるので、各測定部に移動したアライメント装置の位置精度が低下する要因となる。このため、撮像手段を用いてウエハ上の電極パッドやプローブの位置を検出するのに時間を要し、結果的にアライメント動作に時間がかかり、スループットが遅くなるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、各測定部で共有されるアライメント装置の移動位置の精度を保ちつつ、設置面積の増加や装置コストの増加を抑えてスループットを向上させることができるプローバ及びプローブ検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のプローバは、テストヘッドに電気的に接続されるプローブカードを有する複数の測定部と、複数のチップが形成されたウエハを保持するウエハチャックと、ウエハチャックに保持されたウエハとプローブカードとの相対的な位置合わせを行うアライメント装置と、アライメント装置を各測定部間で相互に移動させる移動装置と、測定部毎に設けられ、各測定部に移動したアライメント装置を位置決めして固定する位置決め固定装置と、を備える。

本発明のプローバの一態様は、位置決め固定装置は、アライメント装置の少なくとも３箇所を位置決めして着脱自在に把持固定するクランプ機構を備える。

本発明のプローバの一態様は、位置決め固定装置は、アライメント装置の少なくとも３箇所を位置決めする位置決め手段を備える。

本発明のプローバの一態様は、位置決め固定装置は、位置決め手段とは別に構成され、アライメント装置の少なくとも１箇所を着脱自在に保持する保持手段を備える。

本発明のプローバの一態様は、位置決め固定装置は、アライメント装置の水平方向を調節可能な高さ調整手段を備える。

本発明のプローバの一態様は、アライメント装置は、ウエハを撮像する第１の撮像手段と、プローブカードを撮像する第２の撮像手段と、を備える。

本発明のプローバの一態様は、移動装置は、ベルト駆動機構によってアライメント装置を移動させる。

本発明のプローバの一態様は、複数の測定部は、第１の方向及び第１の方向に直交する第２の方向に沿って２次元的に配置される。また、第１の方向又は第２の方向は鉛直方向であってもよい。

また、上記目的を達成するために、本発明のプローブ検査方法は、テストヘッドに電気的に接続されるプローブカードを有する複数の測定部と、複数のチップが形成されたウエハを保持するウエハチャックと、ウエハチャックに保持されたウエハとプローブカードとの相対的な位置合わせを行うアライメント装置と、を備えるプローバにおけるプローブ検査方法であって、アライメント装置を各測定部間で相互に移動させる移動ステップと、各測定部に移動したアライメント装置を位置決めして固定する位置決め固定ステップと、アライメント装置が位置決めして固定された状態で、アライメント装置によりウエハチャックに保持されたウエハとプローブカードとの相対的な位置合わせを行うアライメントステップと、を備える。

本発明によれば、各測定部に移動したアライメント装置を位置決めして固定する位置決め固定装置を備えたので、アライメント装置の移動位置の精度を保ちつつ、設置面積の増加や装置コストの増加を抑えてスループットを向上させることができる。

本発明の実施形態のウエハレベル検査を行うシステムの概略構成を示す図 プローブカード周辺の構成を示す図 アライメント装置の概略構成を示した上方斜視図 アライメント装置の概略構成を示した下方斜視図 移動装置の構成例を概略的に示した平面図 移動装置の構成例を概略的に示した側面図 移動装置の他の構成例を概略的に示した平面図 アライメント装置を位置決め固定した状態を示した図 複数の測定部からなる測定部群が鉛直方向に積み重ねられた構成を示した図

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態のウエハレベル検査を行うシステムの概略構成を示す図である。ウエハレベル検査を行うシステムは、ウエハ上の各チップの電極パッドにプローブを接触させるプローバ１０と、プローブに電気的に接続され、電気的検査のために各チップに電源及びテスト信号を供給すると共に各チップからの出力信号を検出して正常に動作するかを測定するテスタ２０とで構成される。

図１において、基部１１、側板１２、及びヘッドステージ１３がプローバ１０の筐体を構成する。側板１２で支持される上板を設け、上板にヘッドステージ１３を設ける場合もある。

プローバ１０には、複数の測定部（第１〜第３の測定部）１４Ａ〜１４Ｃが設けられる。各測定部１４Ａ〜１４Ｃは、それぞれ、ウエハＷを保持するウエハチャック１６と、ウエハＷの各チップの電極に対応した多数のプローブ２８を有するプローブカード１８と、を備え、各測定部１４Ａ〜１４Ｃにおいてウエハチャック１６に保持されたウエハＷ上の全チップの同時検査が行われる。なお、各測定部１４Ａ〜１４Ｃの構成は共通しているので、以下では、これらを代表して符号１４によって測定部を示すものとする。

図２は、プローブカード周辺の構成を示す図である。

ウエハチャック１６は、真空吸着等によりウエハを吸着して固定する。ウエハチャック１６は、後述するアライメント装置５０に着脱自在に支持され、アライメント装置５０によってＸ−Ｙ−Ｚ−θ方向に移動可能となっている。

ウエハチャック１６には、シーリング機構が設けられる。シーリング機構は、ウエハチャック１６の上面の外周近傍に設けられた弾性を有するリング状シール部材４０を備える。また、ウエハチャック１６の上面には、ウエハＷとリング状シール部材４０との間に吸引口４２が設けられる。吸引口４２は、ウエハチャック１６の内部に形成された吸引路４３を介して真空圧を制御する吸引制御部４６に接続されている。吸引制御部４６は、真空ポンプ４４に接続されている。リング状シール部材４０がプローブカード１８に接触した状態で吸引制御部４６を作動させると、プローブカード１８とウエハチャック１６の間に形成されるシールされた内部空間Ｓが減圧され、ウエハチャック１６がプローブカード１８に向かって引き寄せられる。これにより、プローブカード１８とウエハチャック１６の密着状態となり、各プローブ２８が各チップの電極パッドに接触して検査を開始可能な状態となる。

ヘッドステージ１３には、測定部１４毎に装着孔（カード取付部）２６が設けられ、各装着孔２６にはそれぞれプローブカード１８が交換可能に取り付けられる。プローブカード１８のウエハＷ上の各チップと対向する部分には、全チップの電極に対応してスプリングピン式の弾性のある複数のプローブ２８が形成されている。なお、ここでは、ヘッドステージ１３に直接プローブカード１８を取り付ける構成を示したが、ヘッドステージ１３にカードホルダを設け、カードホルダにプローブカード１８を取り付ける場合もある。

テスタ２０は、測定部１４毎に設けられた複数のテストヘッド２２（２２Ａ〜２２Ｃ）を有する。各テストヘッド２２は、ヘッドステージ１３の上面に載置される。なお、各テストヘッド２２は、不図示の支持機構により、ヘッドステージ１３の上方に保持される場合もある。

各テストヘッド２２の端子は、コンタクトリング２４の多数の接続ピンを介して、それぞれ対応するプローブカード１８の端子に接続される。これにより、各テストヘッド２２の端子は、プローブ２８と電気的に接続された状態となる。

各測定部１４には、ウエハチャック１６の脱落を防止するためにサポート機構（チャック脱落防止機構）が設けられる。サポート機構は、ウエハチャック１６を保持する複数の保持部３０を備える。各保持部３０は、ヘッドステージ１３の装着孔２６の周囲に所定の間隔毎に設けられる。本例では、装着孔２６の周囲に９０度間隔で４つの保持部３０が設けられる（図１及び図２では２つの保持部３０のみ図示）。

各保持部３０は、装着孔２６を中心として互いに近接／離反するように移動可能（拡径可能）に構成される。各保持部３０の移動機構（不図示）は例えばボールネジやモータ等で構成される。各保持部３０が近接した状態（図１及び図２において実線で示した状態）では、各保持部３０の中心部に形成される通過孔３２の内径が、ウエハチャック１６の直径よりも小さくなるので、ウエハチャック１６が各保持部３０によって保持される。一方、各保持部３０が互いに離反した状態（図１及び図２において破線で示した状態）では、通過孔３２の内径が、ウエハチャック１６の直径よりも大きくなるので、アライメント装置５０がウエハチャック１６を供給したり回収することができる。

なお、サポート機構の構成については、上述の特許文献１に記載されるような各種の変形例を採用することが可能である。

本実施形態のプローバ１０は、ウエハチャック１６を着脱自在に支持してウエハチャック１６に保持されたウエハＷのアライメント動作を行うアライメント装置５０と、アライメント装置５０を各測定部１４が配列される方向（Ｘ軸方向）に沿って測定部１４間を移動させる移動装置１００と、を備える。

アライメント装置５０は、ウエハチャック１６をＸ−Ｙ−Ｚ−θ方向に移動させる移動・回転機構と、ウエハチャック１６に保持されたウエハＷの各チップの電極とプローブカード１８の各プローブ２８との相対的な位置関係を検出するアライメント機構と、を備え、ウエハチャック１６を着脱自在に支持してウエハチャック１６に保持されたウエハＷのアライメント動作を行う。すなわち、ウエハチャック１６に保持されたウエハＷの各チップの電極とプローブカード１８の各プローブ２８との相対的な位置関係を検出し、その検出結果に基づいて、検査するチップの電極をプローブ２８に接触させるようにウエハチャック１６を移動させる。

アライメント装置５０は、真空吸着等によりウエハチャック１６を吸着して固定するが、ウエハチャック１６を固定できるものであれば、真空吸着以外の固定手段でもよく、例えば機械的手段等で固定するようにしてもよい。また、アライメント装置５０には、ウエハチャック１６との相対的な位置関係が常に一定となるように位置決め部材（不図示）が設けられている。

図３及び図４は、アライメント装置５０の概略構成を示した図である。具体的には、図３は、アライメント装置５０の上方斜視図であり、図４は、アライメント装置５０の下方斜視図である。なお、図３及び図４では、アライメント装置５０の上面にウエハチャック１６が支持された状態を示している。

図１及び図３に示すように、アライメント装置５０は、ウエハチャック１６を着脱自在に支持してウエハチャック１６をＺ軸方向に移動すると共にＺ軸を回転中心として回転するＺ軸移動・回転部５２と、プローブ２８の位置を検出するプローブ位置検出カメラ５４と、プローブ位置検出カメラ５４をＺ軸方向に移動するカメラ移動機構５６と、Ｚ軸移動・回転部５２及びカメラ移動機構５６を支持してＸ軸方向に移動するＸ軸移動台５８と、Ｘ軸移動台５８を支持してＹ軸方向に移動するＹ軸移動台６０と、Ｙ軸移動台６０を支持するベース６２と、支柱６４によって支持されたアライメントカメラ６６と、を備える。ウエハチャック１６をＸ−Ｙ−Ｚ−θ方向に移動させる移動・回転機構は、Ｚ軸移動・回転部５２と、Ｘ軸移動台５８と、Ｙ軸移動台６０と、で構成される。また、アライメント機構は、プローブ位置検出カメラ５４と、アライメントカメラ６６と、カメラ移動機構５６と、不図示の画像処理部と、で構成される。

ベース６２の上には平行に２本のガイドレール６８が設けられており、Ｙ軸移動台６０はこのガイドレール６８の上を移動可能になっている。ベース６２の上の２本のガイドレール６８の間の部分には、駆動モータとこの駆動モータによって回転するボールネジ７０が設けられている。ボールネジ７０はＹ軸移動台６０の底面に係合しており、ボールネジ７０の回転により、Ｙ軸移動台６０がガイドレール６８の上を摺動する。

Ｙ軸移動台６０の上には、前述の２本のガイドレール６８に直交する２本の平行なガイドレール７２が設けられており、Ｘ軸移動台５８はこのガイドレール７２の上を移動可能になっている。Ｙ軸移動台６０の上の２本のガイドレール７２の間の部分には、駆動モータとこの駆動モータによって回転するボールネジ７４が設けられている。ボールネジ７４はＸ軸移動台５８の底面に係合しており、ボールネジ７４の回転により、Ｘ軸移動台５８がガイドレール７２の上を摺動する。

なお、ボールネジの代わりにリニアモータを使用する場合もある。

次に、移動装置１００の構成について説明する。

図１に示すように、移動装置１００は、アライメント装置５０を載置して搬送する搬送パレット１０２を有する。搬送パレット１０２は、Ｘ軸方向に沿って各測定部１４間を移動可能に構成される。搬送パレット１０２を移動させるための移動機構（水平送り機構）としては、直線的な移動機構であればよく、例えば、ベルト駆動機構、リニアガイド機構、ボールネジ機構等により構成される。また、搬送パレット１０２には、アライメント装置５０をＺ軸方向に昇降させる昇降機構１０６が設けられる。昇降機構１０６は、周知のシリンダ機構等で構成される。これにより、アライメント装置５０は、Ｘ軸方向に沿って各測定部１４間を移動可能に構成されると共に、Ｚ軸方向に昇降可能に構成される。なお、搬送パレット１０２の移動機構や昇降機構１０６は、不図示の制御手段による制御によって駆動される。

図５及び図６は、移動装置１００の構成例を示した概略図である。具体的には、図５は、移動装置１００の平面図であり、図６は、移動装置１００の側面図である。

図５及び図６に示すように、基部１１の上には平行に２本のガイドレール１０１が設けられており、搬送パレット１０２はこのガイドレール１０１の上を移動可能になっている。また、２本のガイドレール１０１の外側部分には、ガイドレール１０１に平行であって両端が基部１１に固定されたタイミングベルト１１０が設けられている。

搬送パレット１０２には、駆動ユニット１０８が固定されている。駆動ユニット１０８は、駆動モータ１１２と、駆動モータ１１２の回転軸に連結された駆動プーリ１１４と、駆動プーリ１１４の周辺に配設された２個のアイドルプーリ１１６と、を有する。駆動プーリ１１４にはタイミングベルト１１０が巻き掛けられ、その両側に配置されるアイドルプーリ１１６によってタイミングベルト１１０の張力が調整されている。駆動モータ１１２を駆動させると、駆動プーリ１１４の回転により、搬送パレット１０２がガイドレール１０１の上を摺動する。これにより、搬送パレット１０２に支持されたアライメント装置５０がＸ軸方向に沿って各測定部１４間を移動する。

図７は、移動装置１００の他の構成例を示した概略図である。図７に示した構成例は、ボールネジ機構を利用したものである。すなわち、基部１１には、２本のガイドレール１０１の間に駆動モータ１１８及びボールネジ１２０で構成される駆動ユニットが設けられる。ボールネジ１２０は搬送パレット１０２の底面に係合しており、ボールネジ１２０の回転により、搬送パレット１０２がガイドレール１０１の上を摺動する。これにより、搬送パレット１０２に支持されたアライメント装置５０はＸ軸方向に沿って各測定部１４間を移動する。

本実施形態では、各測定部１４に移動したアライメント装置５０の３箇所を位置決めして着脱自在に把持固定するクランプ機構を有する位置決め固定装置が設けられる。具体的には、アライメント装置５０には、ベース６２の３箇所に複数の位置決めピン１３０（１３０Ａ〜１３０Ｃ）が設けられる。一方、筐体の基部１１には、各位置決めピン１３０をそれぞれクランプする複数のチャック部材（位置決め孔）１３４（１３４Ａ〜１３４Ｃ）が設けられ、これらは測定部１４毎にそれぞれ設けられる。クランプ機構は、位置決めピン１３０とチャック部材１３４で構成される。

なお、クランプ機構としては、例えばボールロック方式やテーパスリーブ方式などの周知のクランプ機構が適用されるので、ここでは詳細な説明は省略する。

各測定部１４に移動したアライメント装置５０を位置決め固定する場合には、昇降機構１０６によりアライメント装置５０を下降させて、図８に示すように、各位置決めピン１３０をそれぞれ対応するチャック部材１３４に嵌入してクランプする。これにより、アライメント装置５０は水平方向及び鉛直方向に位置決めされ、かつ、アライメント装置５０の鉛直方向周りの回転が拘束された状態で、アライメント装置５０が基部１１に対して固定される。一方、アライメント装置５０を他の測定部１４に移動させる場合には、昇降機構１０６によりアライメント装置５０を上昇させて、各チャック部材１３４からそれぞれ位置決めピン１３０が離脱させる。これにより、アライメント装置５０の位置決め固定が解除され、移動装置１００によってアライメント装置５０は他の測定部１４に移動可能な状態となる。

次に、本実施形態のプローバを使用した検査動作について説明する。

まず、これから検査を行う測定部１４にアライメント装置５０を移動させ、位置決め固定した後、Ｚ軸移動・回転部５２を上昇させて、アライメント装置５０にウエハチャック１６を保持させる。この状態で吸引制御部４６による内部空間Ｓの減圧を解除し、サポート機構の各保持部３０を相互に離反させた後、Ｚ軸移動・回転部５２によりウエハチャック１６を下降させる。

次に、ウエハチャック１６を支持するアライメント装置５０を所定の受け渡し位置に移動させ、不図示のウエハ受け渡し機構（ローダ）によってウエハチャック１６にウエハＷがロードされ、真空吸着により固定される。

次に、アライメント動作を行う。具体的には、プローブ位置検出カメラ５４がプローブ２８の下に位置するように、Ｘ軸移動台５８を移動させ、カメラ移動機構５６でプローブ位置検出カメラ５４をＺ軸方向に移動して焦点を合わせ、プローブ位置検出カメラ５４でプローブ２８の先端位置を検出する。プローブ２８の先端の水平面内の位置（Ｘ及びＹ座標）はカメラの座標により検出され、垂直方向の位置はカメラの焦点位置で検出される。なお、プローブカード１８には、通常数百から数千本以上ものプローブ２８が設けられており、すべてのプローブ２８の先端位置を検出せずに、通常は特定のプローブの先端位置を検出する。

次に、ウエハチャック１６に検査するウエハＷを保持した状態で、ウエハＷがアライメントカメラ６６の下に位置するように、Ｘ軸移動台５８を移動させ、ウエハＷの各チップの電極パッドの位置を検出する。１チップのすべての電極パッドの位置を検出する必要はなく、いくつかの電極パッドの位置を検出すればよい。また、ウエハＷ上のすべてのチップの電極パッドを検出する必要はなく、いくつかのチップの電極パッドの位置が検出される。

次に、上記のようにして検出したプローブ２８の配列及び電極パッドの配列に基づいて、プローブ２８の配列方向と電極パッドの配列方向が一致するように、Ｚ軸移動・回転部５２によりウエハチャック１６を回転した後、検査するチップの電極パッドがプローブ２８の下に位置するようにウエハチャック１６をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動し、Ｚ軸移動・回転部５２によりウエハチャック１６をＺ軸方向に上昇させる。

この状態で、対応する電極パッドがプローブに接触する高さで、ウエハチャック１６の上昇を停止する。このとき、リング状シール部材４０がプローブカード１８に接触し、プローブカード１８とウエハチャック１６の間にシールされた内部空間Ｓが形成される。そして、吸引制御部４６を作動させて内部空間Ｓの圧力を低下させると、ウエハチャック１６はプローブカード１８に向かって引き寄せられ、プローブカード１８とウエハチャック１６は密着状態となり、プローブカード１８の各プローブ２８は均一な接触圧で対応する電極パッドに接触する。

一方、真空ポンプ４４による内部空間Ｓの減圧によってプローブカード１８とウエハチャック１６が密着状態となったら、Ｚ軸移動・回転部５２をＺ軸方向に下降させ、アライメント装置５０からウエハチャック１６を離脱させる。また、ウエハチャック１６の脱落を防止するため、サポート機構の各保持部３０を相互に近接した状態にする。

次に、テストヘッド２２からウエハＷの各チップに電源及びテスト信号を供給し、チップから出力される信号を検出して電気的な動作検査を行う。

以下、他の測定部１４についても、同様の手順で、ウエハチャック１６上にウエハＷをロードし、各測定部１４においてアライメント動作及びコンタクト動作が完了した後、ウエハＷの各チップの同時検査が順次行われる。すなわち、テストヘッド２２からウエハＷの各チップに電源及びテスト信号を供給し、チップから出力される信号を検出して電気的な動作検査が行う。なお、ウエハチャック１６はアライメント装置５０に支持された状態で検査を行ってもよい。

各測定部１４において検査が完了したら、アライメント装置５０を各測定部１４に順次移動させて検査済ウエハＷが保持されるウエハチャック１６を回収する。

すなわち、各測定部１４において検査が完了した場合には、アライメント装置５０を検査が終了した測定部１４に移動させ、位置決め固定した後、Ｚ軸移動・回転部５２をＺ軸方向に上昇させ、ウエハチャック１６がアライメント装置５０に支持された後、吸引制御部４６による内部空間Ｓの減圧を解除、具体的には内部空間Ｓに大気圧を導入する。これにより、プローブカード１８とウエハチャック１６の密着状態は解除される。そして、サポート機構の各保持部３０を拡径状態にする。その後、Ｚ軸移動・回転部５２によりウエハチャック１６をＺ軸方向に下降させ、アライメント装置５０の位置決め固定を解除した後、所定の受け渡し位置にアライメント装置５０を移動させて、検査済ウエハＷの固定を解除し、ウエハチャック１６から検査済ウエハＷをアンロードする。アンロードされた検査済ウエハＷは、受け渡し機構により回収される。

なお、本実施形態では、図１に示したように、各測定部１４に対してそれぞれ１つずつウエハチャック１６が割り当てられているが、これら複数のウエハチャック１６は複数の測定部１４間で受け渡されてもよい。

このように本実施形態では、各測定部１４で共有されるアライメント装置５０を位置決め固定する位置決め固定装置を測定部１４毎に備えたので、各測定部１４に移動したアライメント装置５０の位置再現性がきわめて高く、ウエハＷ上の電極パッドやプローブ２８の位置を容易に検出することが可能となり、アライメント時間の短縮化を図ることができる。したがって、アライメント装置５０の移動位置の精度を保ちつつ、設置面積の増加や装置コストの増加を抑えてスループットを向上させることができる。

また、本実施形態では、ウエハＷを交換する毎にアライメント動作を最初から行う必要がなく、アライメント動作の一部を簡略化することも可能である。例えば、１枚目のウエハＷの検査時には、ウエハＷとプローブカード１８との相対的な位置関係を検出してアライメントデータを記憶しておき、２枚目以降のウエハＷの検査時には、１枚目のウエハＷの検査時に取得したアライメントデータに基づき、ウエハＷとプローブカード１８との相対的な位置合わせを行うことができる。

また、本実施形態では、位置決め固定装置を備えたことによって、アライメント装置５０の移動位置の精度を確保できるので、移動装置１００として比較的高精度の移動が困難なベルト駆動機構等も好ましく用いることができる。

また、本実施形態では、位置決め固定装置は、アライメント装置５０の３箇所を位置決めして着脱自在に把持固定するクランプ機構を有するので、アライメント装置５０は、所謂３点支持構成により、水平方向及び鉛直方向に位置決めされ、かつ、アライメント装置５０の鉛直方向周りの回転が拘束された状態で、アライメント装置５０を基部１１に対して固定することができる。これにより、各測定部１４に移動したアライメント装置５０を毎回同じ位置で精度良く位置決め固定することが可能となる。

なお、本実施形態では、アライメント装置５０の３箇所をクランプ機構によって位置決め固定する構成を示したが、アライメント装置５０の水平方向及び鉛直方向並びに鉛直方向周りの回転方向を位置決めすることが可能であれば、アライメント装置５０の３箇所に限らず４箇所以上をクランプ機構によって位置決め固定する構成としてもよい。

また、本実施形態では、クランプ機構によりアライメント装置５０の３箇所で位置決めと固定がそれぞれ同一位置で行われるようになっているが、これらの位置は必ずしも同一位置である必要はなく、位置決め位置と固定位置が分離して構成されてもよい。

例えば、アライメント装置５０の３箇所を水平方向及び鉛直方向並びに鉛直方向周りの回転方向を位置決めした状態（すなわち、固定しない状態）で、これらの位置とは異なる１又は複数の箇所を周知の保持手段で保持して固定するようにしてもよい。保持手段としては、例えば、ねじりコイルバネ等の弾性部材の付勢力によってベース６２の表裏面を上下方向から挟持する構成が好適である。

また、本実施形態では、クランプ機構には、アライメント装置５０の水平方向を調節する高さ調節機構を有することが好ましい。高さ調節機構としては、例えば、押しネジ又は引きネジを利用した周知のネジ式高さ調節機構を用いることができる。これにより、例えばアライメント装置５０が固定される基部１１の面精度が変形によって悪くなっても、高さ調節機能によってアライメント装置５０の平行調整を行うことができるので、アライメント精度の低下を防止することが可能となる。

また、本実施形態では、アライメント装置５０には、アライメントカメラ６６（第１の撮像手段）とプローブ位置検出カメラ５４（第２の撮像手段）が搭載される。このため、測定部１４毎に撮像手段が設けられる場合に比べて、測定部１４毎の温度変化の違いによって生じる熱等の歪みによる影響を受けにくく、アライメントカメラ６６とプローブ位置検出カメラ５４との相対的な位置ずれが生じることがない。したがって、高精度かつ短時間でアライメント動作を行うことが可能となる。

また、本実施形態では、３つの測定部１４がＸ軸方向に沿って配列される構成を示したが、測定部１４の数や配置は特に限定されるものではなく、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に複数の測定部１４が２次元的に配置されてもよい。

また、複数の測定部１４からなる測定部群がＺ軸方向に積み重ねられた多段構成としてもよい。例えば、図９に示した構成例は、４つの測定部１４からなる測定部群１５（１５Ａ〜１５Ｃ）がＺ軸方向に３段積み重ねられた構成である。この構成では、アライメント装置５０が測定部群１５毎に設けられ、同一の測定部群１５における各測定部１４間でアライメント装置５０が共有されるようになっている。なお、すべての測定部１４でアライメント装置５０が共有されるように構成されていてもよい。このような構成によれば、装置全体のフットプリントを小さくし、単位面積あたりの処理能力を上げることができ、コストダウンを図ることができる。

以上、本発明のプローバ及びプローブ検査方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

１０…プローバ、１１…基部、１２…側板、１３…ヘッドステージ、１４…測定部、１５…測定部群、１６…ウエハチャック、１８…プローブカード、２０…テスタ、２２…テストヘッド、２４…コンタクトリング、２６…装着孔、２８…プローブ、３０…保持部、３２…通過孔、４０…リング状シール部材、４２…吸引口、４３…吸引路、４４…真空ポンプ、４６…吸引制御部、５０…アライメント装置、５２…Ｚ軸移動・回転部、５４…プローブ位置検出カメラ、５６…カメラ移動機構、５８…Ｘ軸移動台、６０…Ｙ軸移動台、６２…ベース、６４…支柱、６６…アライメントカメラ、６８…ガイドレール、７０…ボールネジ、７２…ガイドレール、７４…ボールネジ、１００…移動装置、１０１…ガイドレール、１０２…搬送パレット、１０６…昇降機構、１０８…駆動ユニット、１１０…タイミングベルト、１１２…駆動モータ、１１４…駆動プーリ、１１６…アイドルプーリ、１１８…駆動モータ、１２０…ボールネジ、１３０…位置決めピン、１３４…チャック部材

Claims (10)

1. テストヘッドに電気的に接続されるプローブカードを有する複数の測定部と、
   複数のチップが形成されたウエハを保持するウエハチャックと、
   前記ウエハチャックに保持されたウエハと前記プローブカードとの相対的な位置合わせを行うアライメント装置と、
   前記アライメント装置を各測定部間で相互に移動させる移動装置と、
   前記測定部毎に設けられ、各測定部に移動した前記アライメント装置を位置決めして固定する位置決め固定装置と、
   を備えるプローバ。
2. 前記位置決め固定装置は、前記アライメント装置の少なくとも３箇所を位置決めして着脱自在に把持固定するクランプ機構を備える請求項１に記載のプローバ。
3. 前記位置決め固定装置は、前記アライメント装置の少なくとも３箇所を位置決めする位置決め手段を備える請求項１に記載のプローバ。
4. 前記位置決め固定装置は、前記位置決め手段とは別に構成され、前記アライメント装置の少なくとも１箇所を着脱自在に保持する保持手段を備える請求項３に記載のプローバ。
5. 前記位置決め固定装置は、前記アライメント装置の水平方向を調節可能な高さ調整手段を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載のプローバ。
6. 前記アライメント装置は、前記ウエハを撮像する第１の撮像手段と、前記プローブカードを撮像する第２の撮像手段と、を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載のプローバ。
7. 前記移動装置は、ベルト駆動機構によって前記アライメント装置を移動させる請求項１〜６のいずれか１項に記載のプローバ。
8. 前記複数の測定部は、第１の方向及び前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って２次元的に配置される請求項１〜７のいずれか１項に記載のプローバ。
9. 前記第１の方向及び前記第２の方向の一方は鉛直方向である請求項８に記載のプローバ。
10. テストヘッドに電気的に接続されるプローブカードを有する複数の測定部と、複数のチップが形成されたウエハを保持するウエハチャックと、前記ウエハチャックに保持されたウエハと前記プローブカードとの相対的な位置合わせを行うアライメント装置と、を備えるプローバにおけるプローブ検査方法であって、
    前記アライメント装置を各測定部間で相互に移動させる移動ステップと、
    各測定部に移動した前記アライメント装置を位置決めして固定する位置決め固定ステップと、
    前記アライメント装置が位置決めして固定された状態で、前記アライメント装置により前記ウエハチャックに保持されたウエハと前記プローブカードとの相対的な位置合わせを行うアライメントステップと、
    を備えるプローブ検査方法。

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