JP2016180680A - プローブカード型温度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の温度センサそれぞれのウエハチャックの上面に対する接触圧を一定又は略一定にコントロールすることができるプローブカード型温度センサを提供する。
【解決手段】プローブカード型のカード本体と、前記カード本体に設けられ、ウエハチャックの上面に当接して前記ウエハチャックの温度を測定する複数のピン型温度センサと、を備える。
【選択図】図１７

Description

本発明は、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体素子（チップ）の電気的特性の検査を行うプローバにおいて用いられるプローブカード型温度センサに関し、特に、複数のピン型温度センサを備えるプローブカード型温度センサに関する。

従来、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体素子の電気的特性の検査を行うプローバの分野においては、ウエハチャックの上面（表面）に複数の温度センサを配置し、各温度センサの検出温度に基づいてウエハチャックの温度を制御するように構成されたプローバが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来、特性測定用プローブに加えて温度測定用プローブを備え、この温度測定用プローブによってウエハ表面の温度を測定するように構成されたプローブカードが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−２９４８７３号公報 特開２００３−２７３１７６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のプローバ及び特許文献２に記載のプローブカードにおいては、複数の温度センサそれぞれのウエハチャックの上面に対する接触圧をどのようにするのが望ましいか、また、その望ましい接触圧をどのようにして実現するかについては一切提案されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複数の温度センサそれぞれのウエハチャックの上面に対する接触圧を一定又は略一定にコントロールすることができるプローブカード型温度センサ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、本発明のプローブカード型温度センサは、プローブカード型のカード本体と、前記カード本体に設けられ、前記ウエハチャックの上面に当接して前記ウエハチャックの温度を測定する複数のピン型温度センサと、を備える。

本発明のプローバの一態様において、前記カード本体には、厚み方向に貫通した複数のピン型温度センサ用貫通穴が形成されており、前記複数のピン型温度センサは、前記複数のピン型温度センサ用貫通穴に挿入された状態で前記カード本体に設けられている。

本発明のプローバの一態様において、前記カード本体に設けられ、前記複数のピン型温度センサが前記ウエハチャックの上面に当接した状態で前記ウエハチャックの上面に当接して荷重を受ける複数のポストピンをさらに備える。

本発明のプローバの一態様において、前記カード本体には、厚み方向に貫通した複数のポストピン用貫通穴が形成されており、前記複数のポストピンは、前記複数のポストピン用貫通穴に挿入された状態で前記カード本体に設けられている。

本発明のプローバの一態様において、前記複数のピン型温度センサは、それぞれ、前記ウエハチャックの上面に当接する金属製保護管及び前記金属製保護管内に収容された温度センサを含む。

本発明のプローバの一態様において、前記複数のピン型温度センサは、それぞれ、前記ウエハチャックの上面に当接する球面形状の部分を含む。

本発明によれば、複数の温度センサそれぞれのウエハチャックの上面に対する接触圧を一定又は略一定にコントロールすることができるプローブカード型温度センサを提供することができる。

本実施形態のプローバ１０の概略構成を示す斜視図 各測定部１４の正面図 搬送ユニット１６の斜視図 搬送ユニット１６の概略構成を表す縦断面図 移動装置２２の斜視図 移動装置２２の部分拡大斜視図 搬送ユニット１６及び測定部１４の概略構成を表す縦断面図 プローバ１０の概略構成を示す斜視図 各測定部１４（縦一列）の正面図 ヘッドステージ２０、ポゴフレーム４６及びテストヘッド４４の位置関係を表す概略図 測定部１４の部分拡大斜視図 テストヘッド４４が引き出される様子を表す概略図 ポゴフレーム４６が引き出される様子を表す概略図 被メンテナンス装置の引出方向と搬送物の搬送方向とが一直線状であることを表す上面図 密閉空間ＳＳを説明するための概略図 ピン型温度センサ６８ｂ及びポストピン６８ｃがウエハチャック１８の上面に当接している様子等を表す図 （ａ）プローブカード型温度センサ６８の上面図、（ｂ）側面図 ピン型温度センサ６８ｂの構成を説明するための概略図

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、本実施形態のプローバ１０の概略構成を示す斜視図である。

図１に示すように、本実施形態のプローバ１０は、搬送物収納部１２と、複数の測定部１４と、搬送物収納部１２と各測定部１４との間で移動して搬送物（本実施形態ではウエハ、プローブカード及びプローブカード型温度センサのうち少なくとも一方）を搬送物収納部１２内又は各測定部１４内に搬送する搬送ユニット１６と、搬送ユニット１６を搬送物収納部１２と各測定部１４との間で移動させる移動装置２２と、を備えている。

搬送物収納部１２及び各測定部１４は、搬送ユニット１６によってアクセスされる側の面が互いに対向した状態（すなわち、向かい合わせの状態）でＹ方向に一定間隔をおいて配置されている。

搬送ユニット１６は、搬送物収納部１２と各測定部１４との間に配置されている。

搬送物収納部１２は、複数のウエハを収納するウエハ収納部１２ａ、複数のプローブカードを収納するプローブカード収納部１２ｂ及びプローブカード型温度センサを収納するプローブカード型温度センサ収納部を含む。搬送物収納部１２の数や配置形態は特に限定されず、本実施形態では、ウエハ収納部１２ａ、プローブカード収納部１２ｂ及びプローブカード型温度センサ収納部を含む４つの搬送物収納部１２が、搬送ユニット１６によってアクセスされる側の面（図１中右側の面）を同一方向に向けた状態で水平方向（Ｘ軸方向）に配置されている。なお、搬送ユニット１６によってアクセスされる側とは反対側（図１中左側）は、ウエハ又はプローブカード回収等の際に作業者によってアクセスされる。

複数の測定部１４は、図８に示すように、搬送エリアＡ１とメンテナンスエリアＡ２との間に配置されている。複数の測定部１４は、それぞれ、図１に示すように、Ｘ軸方向に延びる複数のフレーム、Ｙ軸方向に延びる複数のフレーム及びＺ軸方向に延びる複数のフレームを組み合わせることで構成された直方体形状の測定室（プローバ室とも称される）で、その内部には、図９、図１０に示すように、ウエハを保持するウエハチャック１８と、ヘッドステージ２０と、ヘッドステージ２０上に載置されたテストヘッド４４と、ヘッドステージ２０とテストヘッド４４との間に配置されたポゴフレーム４６と、プローブカードＰＣを保持する第１プローブカード保持機構３６（図９、図１０中省略）と、が配置されている。また、図１１に示すように、各測定部１４内部には、テストヘッド昇降機構４８と、テストヘッド引出機構５０と、ポゴフレーム昇降機構５２と、ポゴフレーム引出機構５４と、が配置されている。

図２は、各測定部１４の正面図である。

測定部１４の数や配置形態は特に限定されず、本実施形態では、図１、図２に示すように、水平方向（Ｘ軸方向）に配置された４つの測定部１４からなる測定部群が鉛直方向（Ｚ軸方向）に３段積み重ねられ、搬送ユニット１６によってアクセスされる側の面（図１中左側の面）を同一方向に向けた状態で二次元的に配置されている。

各測定部１４（搬送ユニット１６によってアクセスされる側の面）には、搬送ユニット１６のウエハ保持アーム１６ｂ及びプローブカード保持アーム１６ｃが出入りする開口１４ａが形成されている。また、各測定部１４のうち開口１４ａが形成された側とは反対側には、テストヘッド４４及びポゴフレーム４６を引き出すための開口１４ｂ（図８参照）が形成されている。各測定部１４の開口１４ａ及び１４ｂが形成された面以外の面は閉塞されていてもよいし、開口が形成されていてもよい。

ウエハチャック１８は、周知の温度調節装置（例えば、ウエハチャック１８に内蔵されたヒートプレートやチラー装置等）により、高温又は低温の目標温度（検査温度）に調節される。

ウエハチャック１８には、シーリング機構が設けられている。シーリング機構は、図１５に示すように、ウエハチャック１８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７４を備えている。

リング状シール部材７４は、第１プローブカード保持機構３６によって保持されるプローブカードＰＣ又はプローブカード型温度センサ６８とウエハチャック１８との間に密閉空間ＳＳを形成するための手段である。

ウエハチャック１８の上面には密閉空間ＳＳに連通した吸引口（図示せず）が形成されており、この吸引口にはウエハチャック１８の内部に形成された吸引路（図示せず）を介して減圧手段７６が接続されている。

減圧手段７６は、密閉空間ＳＳを真空状態とするための手段で、例えば、真空ポンプによって構成されている。この真空ポンプを作動させて吸引口及び吸引路を介して吸引することで、密閉空間ＳＳを真空状態とすることができる。

第１プローブカード保持機構３６によってプローブカードＰＣが保持されている場合、密閉空間ＳＳを真空状態とすることで、ウエハチャック１８がプローブカードＰＣに向けて引き寄せられてプローブカードＰＣのプローブとウエハチャック１８に保持されるウエハ上に形成された半導体素子とが電気的に接続されて検査を開始可能な状態となる。一方、第１プローブカード保持機構３６によってプローブカード型温度センサ６８が保持されている場合、密閉空間ＳＳを真空状態とすることで、ウエハチャック１８がプローブカード型温度センサ６８に向けて引き寄せられてプローブカード型温度センサ６８の複数のピン型温度センサ６８ｂがウエハチャック１８の上面に当接して温度測定を開始可能な状態となる。

各測定部１４内の環境は次のようにして制御される。例えば、各測定部１４内の温度は、各測定部１４内に配置されたウエハチャック１８の温度によって目標温度（検査温度）に制御される。また、各測定部１４内の湿度は、周知の機構によって各測定部１４内に乾燥空気をパージすることによって目標湿度に制御される。また、各測定部１４内の環境は、周知の機構によって各測定部１４内に所定ガス（窒素ガス）をパージすることによって制御される。各測定部１４では、後述の高温検査、低温検査、所定ガス（例えば、窒素ガス）雰囲気下での検査等の複数種類の検査が実施される。各測定部１４内の環境は、各測定部１４で実施される検査に応じた環境となるように各測定部１４内の環境が制御される。なお、各測定部１４で実施される検査は各測定部間で同一であってもよいし、相互に異なってもよい。

第１プローブカード保持機構３６は、プローブカードＰＣ（図３参照）又はプローブカード型温度センサ６８（図１７参照）を着脱自在に保持するための手段で、ウエハチャック１８の上方、例えば、ヘッドステージ２０側に設けられている。第１プローブカード保持機構３６は、後述のプローブカード搬送機構によって当該第１プローブカード保持機構３６まで搬送されたプローブカードＰＣ又はプローブカード型温度センサ６８を同一又は略同一位置に同一又は略同一姿勢で着脱自在に保持する。第１プローブカード保持機構３６については周知である（例えば、特開２０００−１５０５９６号公報参照）ため、これ以上の説明を省略する。

各測定部群には、第１プローブカード保持機構３６に保持されたプローブカードＰＣとウエハチャック１８に保持されたウエハとの相対的な位置合わせを行うアライメント装置３８及びアライメント装置３８を４つの測定部１４間で相互に移動させる移動装置（図示せず）が配置されている。アライメント装置３８は、これが配置された測定部群に含まれる４つの測定部１４間で相互に移動されて、当該４つの測定部１４間で共有される。アライメント装置３８を４つの測定部１４間で相互に移動させる移動装置については、例えば、特開２０１４−１５０１６８号公報に記載のものを適用することができる。

アライメント装置３８は、第１プローブカード保持機構３６に保持されたプローブカードＰＣとウエハチャック１８に保持されたウエハとの相対的な位置合わせを行うための手段で、Ｚ軸方向に昇降されるＺ軸可動部３８ａやＺ軸固定部３８ｂやＸＹ可動部３８ｃ等のウエハチャック１８をＸ−Ｙ−Ｚ−θ方向に移動させる移動・回転機構で構成されている。アライメント装置３８は、主に、Ｘ−Ｙ−Ｚ−θ方向に移動しながらウエハチャック１８に保持されたウエハＷをウエハチャック１８上方に保持されたプローブカードＰＣのプローブに対して周知の方法でアライメントし、ウエハＷとプローブとを電気的に接触させ、テストヘッドを介してウエハＷの電気的特性検査を実施するために用いられる。

アライメント装置３８は、測定部１４内においてウエハチャック１８を保持した状態で、開口１４ａ近傍のプローブカード受取位置Ｐ１（図７（ａ）参照）と第１プローブカード保持機構３６の下方の位置Ｐ２（図７（ｂ）参照）との間で移動する。すなわち、アライメント装置３８は、移動先の測定部１４において、搬送エリアＡ１側とメンテナンスエリアＡ２側との間で移動する。この移動は、周知のアライメント装置移動装置（図示せず）によって実現される。

アライメント装置移動装置は、プローブカードＰＣの受取に際して目標温度に加熱されたウエハチャック１８を保持した状態のアライメント装置３８をプローブカード受取位置Ｐ１まで移動させ、プローブカードＰＣの第１プローブカード保持機構３６への搬送に際してプローブカードＰＣ及び目標温度に加熱されたウエハチャック１８を保持した状態のアライメント装置３８を位置Ｐ２まで移動させる。

アライメント装置３８は、第２プローブカード保持機構４０（カードリフタとも称される）を備えている。

第２プローブカード保持機構４０は、プローブカード保持アーム１６ｃからプローブカードＰＣ（又はプローブカード型温度センサ６８）を受け取り、これを保持するための手段で、例えば、ウエハチャック１８を取り囲んだ状態でＺ軸可動部３８ａに取り付けられた保持部４０ａ（例えば、リング状部材又は複数のピン）と、当該保持部４０ａをＺ軸可動部３８ａに対してＺ軸方向に昇降させる昇降機構（図示せず）と、によって構成されている。

プローブカードＰＣの受け取り及び保持は、アライメント装置３８がプローブカード受取位置Ｐ１に移動した状態で、保持部４０ａをＺ軸可動部３８ａに対してＺ軸方向に上昇させてプローブカードＰＣ（下面外周縁）に当接させ、このＺ軸方向に上昇する保持部４０ａでプローブカードＰＣをプローブカード保持アーム１６ｃから持ち上げることで実現される。プローブカードＰＣは、ウエハチャック１８の直上で保持される。プローブカード型温度センサ６８についても同様である。

プローブカード搬送機構は、第２プローブカード保持機構４０によって保持されたプローブカードＰＣ（又はプローブカード型温度センサ６８）を第１プローブカード保持機構３６まで搬送して第１プローブカード保持機構３６に保持させるための手段で、例えば、アライメント装置３８（Ｚ軸方向に昇降されるＺ軸可動部３８ａ）によって構成されている。アライメント装置３８は、複数の測定部１４間を移動し、かつ、移動先の測定部１４において、搬送ユニット１６によって搬送されるプローブカードＰＣを第１プローブカード保持機構３６まで搬送して当該プローブカード保持機構３６に保持させる。プローブカード型温度センサ６８についても同様である。

プローブカードＰＣ（又はプローブカード型温度センサ６８）の第１プローブカード保持機構３６への搬送は、アライメント装置３８が位置Ｐ２に移動した状態で、Ｚ軸可動部３８ａをＺ軸方向に上昇させることで実現される。

図３は搬送ユニット１６の斜視図、図４は搬送ユニット１６の概略構成を表す縦断面図である。

搬送ユニット１６は、搬送物収納部１２と各測定部１４との間でＸ軸方向及びＺ軸方向に移動してウエハＷ、プローブカードＰＣ又はプローブカード型温度センサ６８を搬送物収納部１２内又は各測定部１４内に搬送するための手段で、図３及び図４に示すように、ウエハＷ及びプローブカードＰＣ（又はプローブカード型温度センサ６８）を収納する筐体であって、ウエハＷ及びプローブカードＰＣ（又はプローブカード型温度センサ６８）が出入りする開口１６ｆが形成された筐体１６ａを備えている。筐体１６ａは、直方体形状で、その内部には、ウエハ保持アーム１６ｂと、プローブカード保持アーム１６ｃと、各アーム１６ｂ、１６ｃを個別に移動させるアーム移動機構（図示せず）と、筐体１６ａ内の環境を制御する環境制御手段１６ｄと、筐体１６ａ内の環境を検出するセンサ１６ｅと、が配置されている。搬送ユニット１６の数は特に限定されず、本実施形態では、１つの搬送ユニット１６を用いている。図１には２つの搬送ユニット１６が描かれているが、これは、１つの搬送ユニット１６が搬送物収納部１２（プローブカード収納部１２ｂ）にアクセスしている様子（図１中右下に描かれた搬送ユニット１６参照）及び測定部１４にアクセスしている様子（図１中左上に描かれた搬送ユニット１６参照）を表している。

ウエハ保持アーム１６ｂは、ウエハＷを保持するための手段で、例えば、筐体１６ａ内に設けられたガイドレール（図示せず）に沿って水平方向に移動可能に筐体１６ａ内に配置されている。ウエハ保持アーム１６ｂは、ウエハＷを保持した状態で当該ウエハＷとともに筐体１６ａ内に収納される。

プローブカード保持アーム１６ｃは、プローブカードＰＣ又はプローブカード型温度センサ６８を保持するための手段で、例えば、筐体１６ａ内に設けられたガイドレール（図示せず）に沿って水平方向に移動可能に筐体１６ａ内に配置されている。プローブカード保持アーム１６ｃは、プローブカードＰＣ又はプローブカード型温度センサ６８を保持した状態で当該プローブカードＰＣ又はプローブカード型温度センサ６８とともに筐体１６ａ内に収納される。プローブカードＰＣ及びプローブカード型温度センサ６８は、カードホルダＣＨを含む。カードホルダＣＨに代えてシールリングを含む場合もある。

各アーム１６ｂ、１６ｃの数や配置形態は特に限定されず、本実施形態では、図４に示すように、２つのウエハ保持アーム１６ｂ及び１つのプローブカード保持アーム１６ｃが上下３段に配置されている。

アーム移動機構は、周知の機構、例えば、筐体１６ａに設けられた駆動モータ（図示せず）で構成されている。この駆動モータを正逆回転させることにより、各アーム１６ｂ、１６ｃは、水平方向に個別に往復移動して筐体１６ａに形成された開口１６ｆを介して出入りする。

搬送ユニット１６は、エアカーテン形成手段４２を備えている。

エアカーテン形成手段４２は、筐体１６ａに形成された開口１６ｆを閉塞するエアカーテンを形成して筐体１６ａ内を密閉又は略密閉空間とするための手段で、例えば、周知のエア噴射口によって構成されている。

エア噴射口の数、形状、配置形態は特に限定されず、本実施形態では、図４に示すように、複数のエア噴射口が下向きにエア噴射する姿勢で開口１６ｆの上端縁近傍に当該上端縁に沿って（図４中紙面に直交する方向に）配置されている。

筐体１６ａ内の環境は次のようにして制御される。例えば、筐体１６ａ内の温度及び湿度は、各測定部１４内に乾燥空気（高温又は低温乾燥空気）又は所定ガス（窒素ガス）をパージすることによって目標温度及び湿度に制御される。これは、周知の環境制御手段１６ｄ、例えば、ヒータ及び冷却器（クーラ）を含む温調気体供給源、送風機、及び、送風機（いずれも図示せず）と筐体１６ａとを連結した管路（図示せず）によって実現される。環境制御手段１６ｄは、除湿器を含んでいてもよい。温調気体供給源で温度（及び湿度）調整された気体（高温又は低温乾燥空気）は、送風機により管路を介して筐体１６ａ内に供給されるとともに、エア噴射口から噴射されて筐体１６ａに形成された開口１６ｆを閉塞するエアカーテンが形成される。これにより、筐体１６ａ内は密閉又は略密閉された空間となる。筐体１６ａ内に供給される気体の供給源とエア噴射口から噴射される気体の供給源は同一であってもよいし、異なっていてもよい。筐体１６ａの開口１６ｆが形成された面以外の面は閉塞されていてもよいし、開口が形成されていてもよい。環境制御手段１６ｄは、筐体１６ａに取り付けられていてもよいし、アーム１６ｂ、１６ｃに取り付けられていてもよい。

センサ１６ｅは、筐体１６ａ内の環境を検出するセンサで、例えば、温度センサや湿度センサである。センサ１６ｅは、環境制御手段１６ｄに含まれていてもよい。

環境制御手段１６ｄは、搬送物の搬送先の環境に応じた環境となるように筐体１６ａ内の環境を制御する。具体的には、環境制御手段１６ｄは、センサ１６ｅの検出結果に基づき、筐体１６ａ内を目標の環境に制御する。例えば、環境制御手段１６ｄは、センサ１６ｅの検出結果に基づき、筐体１６ａ内の温度及び湿度が目標の温度及び湿度となるように温調気体供給源を制御する。この環境制御手段１６ｄの機能は、例えば、センサ１６ｅ及び温調気体供給源（ヒータ及び冷却器）が電気的に接続されたコントローラ（図示せず）によるフィードバック制御によって実現される。

図５は移動装置２２の斜視図、図６は移動装置２２の部分拡大斜視図である。

移動装置２２は、搬送ユニット１６を搬送物収納部１２と各測定部１４との間でＸ軸方向及びＺ軸方向に移動させるための手段で、例えば、図５、図６に示すように、搬送物収納部１２と各測定部１４との間において各測定部１４の配置方向である水平方向（Ｘ軸方向）に移動する第１可動体２４、第１可動体２４を水平方向（Ｘ軸方向）に移動させる第１可動体移動機構（図示せず）、第１可動体２４に各測定部１４の配置方向である鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動可能に取り付けられ、かつ、搬送ユニット１６を鉛直軸（Ｚ軸）を回転中心として回転可能に支持する第２可動体２６、第２可動体２６を鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させる第２可動体移動機構（図示せず）、第２可動体２６に取り付けられ、かつ、搬送ユニット１６を鉛直軸（Ｚ軸）を回転中心として回転させる搬送ユニット回転機構２８によって構成されている。

第１可動体２４は、例えば、上下一対の矩形フレーム２４ａそれぞれの四隅をＺ軸方向に延びる４本のフレーム２４ｂで連結することで構成されたフレーム体で、その下部が搬送物収納部１２と各測定部１４との間のベース３４上に互いに平行に配置されたＸ軸方向に延びる２本のガイドレール３０に移動可能に連結されている。

第１可動体移動機構は、周知の移動機構、例えば、第１可動体２４に連結されたボールネジやこれを回転させる駆動モータ（いずれも図示せず）等で構成されている。この駆動モータを正逆回転させることにより、第１可動体２４（搬送ユニット１６）は、ガイドレール３０に沿ってＸ軸方向に移動する。もちろん、これに限らず、第１可動体移動機構は、第１可動体２４を自走させるための機構、例えば、第１可動体２４に設けられた車輪及びこれを回転させる駆動モータであってもよい。

第２可動体２６は、第１可動体２４に互いに平行に配置されたＺ軸方向に延びる２本のガイドレール３２に移動可能に連結されている。

第２可動体移動機構は、周知の移動機構、例えば、第２可動体２６に連結されたボールネジやこれを回転させる駆動モータ（いずれも図示せず）等で構成されている。この駆動モータを正逆回転させることにより、第２可動体２６（搬送ユニット１６）は、ガイドレール３２に沿ってＺ軸方向に移動する。もちろん、これに限らず、第２可動体移動機構は、第２可動体２６を自走させるための機構、例えば、第２可動体２６に設けられた車輪及びこれを回転させる駆動モータであってもよい。

搬送ユニット回転機構２８は、周知の回転機構、例えば、第２可動体２６に設けられた回転軸（鉛直軸）及びこれを回転させる駆動モータ２８ａ等で構成されている。搬送ユニット１６は、その上面が回転軸（鉛直軸）に固定されている。この駆動モータ２８ａを正逆回転させることにより、搬送ユニット１６は、鉛直軸（Ｚ軸）を回転中心として１８０°回転し、各アーム１６ｂ、１６ｃが出入りする搬送ユニット１６に形成された開口１６ｆが搬送物収納部１２又は各測定部１４に対向した状態となる。

テストヘッド４４は、ウエハ上に形成された半導体素子の検査の際に用いられる被メンテナンス装置（経時的にメンテナンスが実施される装置）で、ポゴフレーム４６のポゴピン４６ｂに電気的に接続される複数の端子（図示せず）を含む。

テストヘッド４４は、テストヘッド保持機構によって保持されている。

テストヘッド保持機構は、図１１に示すように、ベース５６及びベース５６上に固定されたＹ軸方向に延びる２本のテストヘッド用ガイドレール５８によって構成されている。テストヘッド４４は、テストヘッド用ガイドレール５８にスライド移動可能に連結されている。そして、テストヘッド保持機構（ベース５６）は、Ｚ軸方向に延びる鉛直ガイドレール（図示せず）に移動可能に連結されている。ベース５６には、テストヘッド４４をベース５６（及びテストヘッド用ガイドレール５８）に対してロック（固定）するロック機構（図示せず）が設けられている。ロック機構は、例えば、テストヘッド４４に対して係合し又は係合が解除される爪部等の係合部によって構成されている。

テストヘッド昇降機構４８は、テストヘッド４４を昇降させるための手段で、例えば、テストヘッド用シリンダ（エア又は油圧シリンダ）等のアクチュエータによって構成されている。シリンダは、例えば、一端がベース５６側に連結され、他端がヘッドステージ２０側に連結されている。シリンダはブレーキ付きであってもよい。このアクチュエータによってテストヘッド保持機構（ベース５６）が鉛直ガイドレールに沿ってＺ軸方向に昇降されることにより、テストヘッド４４は、ロック機構によってロックされた状態でテストヘッド用ガイドレール５８とともにＺ軸方向に昇降されてポゴピン接続位置Ｐ３（図１０参照）又はテストヘッド引出位置Ｐ４（図１２（ａ）参照）に移動する。

ポゴピン接続位置Ｐ３は、テストヘッド４４の端子とポゴフレーム４６のポゴピン４６ｂとが電気的に接続される位置である。テストヘッド引出位置Ｐ４は、テストヘッド４４を引き出す際に、テストヘッド４４がポゴフレーム４６のポゴピン４６ｂ（及び後述の位置決めピン６０ａ）に接触しないように（かつ、後述のポゴフレーム４６の上昇スペースが確保されるように）考慮された位置である。

テストヘッド引出機構５０（テストヘッドスライド機構）は、テストヘッド引出位置Ｐ４まで上昇されたテストヘッド４４をメンテナンスエリアＡ２側に引き出すための手段で、例えば、テストヘッド用ガイドレール５８によって構成されている。

テストヘッド引出位置Ｐ４まで上昇されたテストヘッド４４は、作業者がロック機構によるロックを解除してこれを手前に引き寄せることで、テストヘッド用ガイドレール５８に沿ってＹ軸方向にスライド移動して開口１４ｂを介してメンテナンスエリアＡ２側に引き出される（図１２（ｂ）参照）。これにより、テストヘッド４４のメンテナンス（例えば、テストヘッド内部の基板交換等）が可能となる。

メンテナンスが終了したテストヘッド４４は、作業者によってテストヘッド用ガイドレール５８に沿ってテストヘッド引出位置Ｐ４までＹ軸方向にスライド移動された後、鉛直ガイドレールに沿ってポゴピン接続位置Ｐ３まで下降する。その際、テストヘッド４４は、図１０に示すように、テストヘッド位置決め機構６０によってポゴフレーム４６に対して位置決めされた状態で当該ポゴフレーム４６の上方、すなわち、ポゴピン接続位置Ｐ３に配置される。

テストヘッド位置決め機構６０は、テストヘッド４４をポゴフレーム４６に対して位置決めするための手段で、例えば、位置決めピン６０ａ及び当該位置決めピン６０ａが当接する凹部６０ｂによって構成されている。位置決めピン６０ａは、ポゴフレーム４６側に設けられていてもよいし、テストヘッド４４側に設けられていてもよい。位置決めピン６０ａがポゴフレーム４６側に設けられている場合、位置決めピン６０ａが当接する凹部６０ｂは、テストヘッド４４側に設けられる。一方、これとは逆に、位置決めピン６０ａがテストヘッド４４側に設けられている場合、位置決めピン６０ａが当接する凹部６０ｂは、ポゴフレーム４６側に設けられる。

ポゴフレーム４６（本発明の第１ポゴフレームに相当）は、ウエハ上に形成された半導体素子の検査の際に用いられる被メンテナンス装置（経時的にメンテナンスが実施される装置）で、図１０に示すように、ポゴフレーム本体４６ａと当該ポゴフレーム本体４６ａに保持された複数のポゴピン４６ｂによって構成されている。ポゴピン４６ｂの上端部はポゴフレーム本体４６ａの上面から突出しており、ポゴピン４６ｂの下端部はポゴフレーム本体４６ａの下面から突出している。ポゴピン４６ｂは、テストヘッド４４の端子に電気的に接続されるとともに、第１プローブカード保持機構３６によって保持されたプローブカードＰＣのプローブに電気的に接続される。

ポゴフレーム４６は、ポゴフレーム保持機構によって保持されている。

ポゴフレーム保持機構は、図１１に示すように、ベース６２及びベース６２上に固定されたＹ軸方向に延びる２本のポゴフレーム用ガイドレール６４によって構成されている。ポゴフレーム４６は、ポゴフレーム用ガイドレール６４にスライド移動可能に連結されている。そして、ポゴフレーム保持機構（ベース６２）は、Ｚ軸方向に延びる鉛直ガイドレール（図示せず）に移動可能に連結されている。ベース６２には、ポゴフレーム４６をベース６２（及びポゴフレーム用ガイドレール６４）に対してロック（固定）するロック機構（図示せず）が設けられている。ロック機構は、例えば、ポゴフレーム４６に対して係合し又は係合が解除される爪部等の係合部によって構成されている。

ポゴフレーム４６は、ポゴフレーム交換保持機構によって専用ポゴフレーム７０と交換される。ポゴフレーム交換保持機構は、ポゴフレーム４６又は専用ポゴフレーム７０を交換保持するための手段で、主に、ポゴフレーム保持機構とポゴフレーム昇降機構５２とポゴフレーム引出機構５４とによって構成されている。

ポゴフレーム昇降機構５２は、ポゴフレーム４６を昇降させるための手段で、例えば、ポゴフレーム用シリンダ（エア又は油圧シリンダ）等のアクチュエータによって構成されている。シリンダは、例えば、一端がベース６２側に連結され、他端がヘッドステージ２０側に連結されている。シリンダはブレーキ付きであってもよい。このアクチュエータによってポゴフレーム保持機構（ベース６２）が鉛直ガイドレールに沿ってＺ軸方向に昇降されることにより、ポゴフレーム４６は、ロック機構によってロックされた状態でポゴフレーム用ガイドレール６４とともにＺ軸方向に昇降されてプローブ接続位置Ｐ５（図１２（ａ）参照）又はポゴフレーム引出位置Ｐ６（図１３（ａ）参照）に移動する。

プローブ接続位置Ｐ５は、ポゴフレーム４６のポゴピン４６ｂと第１プローブカード保持機構３６に保持されたプローブカードのプローブ（図示せず）とが電気的に接続される位置である。ポゴフレーム引出位置Ｐ６は、ポゴフレーム４６を引き出す際に、ポゴフレーム４６（ポゴピン４６ｂ）がプローブカードのプローブ（及び後述の位置決めピン６６ａ）に接触しないように考慮された位置である。

ポゴフレーム引出機構５４（ポゴフレームスライド機構）は、ポゴフレーム引出位置Ｐ６まで上昇されたポゴフレーム４６をメンテナンスエリアＡ２側に引き出すための手段で、例えば、ポゴフレーム用ガイドレール６４によって構成されている。

ポゴフレーム引出位置Ｐ６まで上昇されたポゴフレーム４６は、作業者がロック機構によるロックを解除してこれを手前に引き寄せることで、ポゴフレーム用ガイドレール６４に沿ってＹ軸方向にスライド移動して開口１４ｂを介してメンテナンスエリアＡ２側に引き出される（図１３（ｂ）参照）。これにより、ポゴフレーム４６のメンテナンス（例えば、ポゴピン交換等）が可能となる。また、ポゴフレーム４６をポゴフレーム用ガイドレール６４から取り外し、専用ポゴフレーム７０をポゴフレーム用ガイドレール６４に取り付けること（交換）もできる。

専用ポゴフレーム７０（本発明の第２ポゴフレームに相当）は、ポゴフレーム４６と交換される。図１６に示すように、専用ポゴフレーム７０は、ポゴフレーム４６と同一又は略同一形状の専用ポゴフレームであって、ポゴフレーム本体７０ａと当該ポゴフレーム本体７０ａに保持された複数のポゴブロック７０ｂによって構成されている。複数のポゴブロック７０ｂは、複数のピン型温度センサ６８ｂと同数設けられている。複数のポゴブロック７０ｂは、それぞれ、４つのポゴピン（図示せず）を備えている。４つのポゴピンは、第１プローブカード保持機構３６によって保持されるプローブカード型温度センサ６８の複数のピン型温度センサ６８ｂ（４つのリード線６８ｂ４（図１８（ａ）参照））に電気的に接続される。

専用ポゴフレーム７０の複数のポゴブロック７０ｂ（ポゴピン）には、複数のピン型温度センサ６８ｂによって測定されたウエハチャック１８の温度を表す情報（温度データ）を記録する検出器７２が電気的に接続されている。この検出器７２の記録内容に基づき、ウエハチャック１８の温度が調節（校正）される。このウエハチャック１８の温度の調節機能は、例えば、ヒートコントローラ（図示せず）によってウエハチャック１８に内蔵されたヒートプレート（図示せず）を制御することで実現される。

メンテナンスが終了したポゴフレーム４６（又は交換された専用ポゴフレーム７０）は、作業者によってポゴフレーム用ガイドレール６４に沿ってポゴフレーム引出位置Ｐ６までＹ軸方向にスライド移動された後、鉛直ガイドレールに沿ってプローブ接続位置Ｐ５まで下降する。その際、ポゴフレーム４６（又は交換された専用ポゴフレーム７０）は、図１２（ａ）に示すように、ポゴフレーム位置決め機構６６によってヘッドステージ２０に対して位置決めされた状態で当該ヘッドステージ２０の上方、すなわち、プローブ接続位置Ｐ５に配置される。

ポゴフレーム位置決め機構６６は、ポゴフレーム４６（又は交換された専用ポゴフレーム７０）をヘッドステージ２０に対して位置決めするための手段で、例えば、位置決めピン６６ａ及び当該位置決めピン６６ａが当接する凹部６６ｂによって構成されている。位置決めピン６６ａは、ポゴフレーム４６側に設けられていてもよいし、ヘッドステージ２０側に設けられていてもよい。位置決めピン６６ａがポゴフレーム４６側に設けられている場合、位置決めピン６６ａが当接する凹部６６ｂは、ヘッドステージ２０側に設けられる。一方、これとは逆に、位置決めピン６６ａがヘッドステージ２０側に設けられている場合、位置決めピン６６ａが当接する凹部６６ｂは、ポゴフレーム４６側に設けられる。

図１７（ａ）はプローブカード型温度センサ６８の上面図、図１７（ｂ）は側面図である。

プローブカード型温度センサ６８は、プローブカードＰＣと交換される。図１７に示すように、プローブカード型温度センサ６８は、プローブカードＰＣと同一又は略同一形状のプローブカード型温度センサであって、プローブカード型のカード本体６８ａと、複数のピン型温度センサ６８ｂと、複数のポストピン６８ｃと、プリント基板６８ｄと、を備えている。

カード本体６８ａは、プローブカードＰＣと同一又は略同一形状（本実施形態では円盤形状）のカード本体で、ウエハチャック１８のサイズ（直径）に対応したサイズ（直径）のカード本体が用いられる。カード本体６８ａの材質は、本来の検査が実施される環境と同じ又は略同じ環境下でウエハチャック１８の上面温度を測定する観点から、プローブカードＰＣと同様のものであるのが望ましい。

カード本体６８ａには、厚み方向に貫通した複数のピン型温度センサ用貫通穴６８ａ１及び複数のポストピン用貫通穴６８ａ２が形成されている。ピン型温度センサ用貫通穴６８ａ１及びポストピン用貫通穴６８ａ２の数や配置形態は特に限定されず、本実施形態では、図１７に示すように、合計２９個のピン型温度センサ用貫通穴６８ａ１及び合計２８個のポストピン用貫通穴６８ａ２がカード本体６８ａの中心と外周との間に同心円状に配置されている。ピン型温度センサ用貫通穴６８ａ１及びポストピン用貫通穴６８ａ２の数や配置形態は、プローブカード型温度センサ６８（カード本体６８ａ）のサイズ（直径）に応じて適宜の数、配置形態とすることができる。

複数のピン型温度センサ６８ｂは、ウエハチャック１８の上面に当接して（図１６参照）ウエハチャック１８の温度を測定するための手段で、それぞれ、図１８（ａ）に示すように、ウエハチャック１８の上面に当接する金属製保護管６８ｂ１及び金属製保護管６８ｂ１内に収容された温度センサ６８ｂ２によって構成されている。

金属製保護管６８ｂ１は、ウエハチャック１８の上面に当接する下端部６８ｂ３を含む。金属製保護管６８ｂ１の材質は特に限定されず、例えば、SUS316を用いることができる。下端部６８ｂ３の形状は特に限定されず、本実施形態では、接触熱抵抗を低減する観点から、球面形状とされている。

温度センサ６８ｂ２は、例えば、白金測温抵抗体（例えば、白金抵抗体Pt100）である。もちろん、これに限らず、温度センサ６８ｂ２は、白金測温抵抗体以外の温度センサ、例えば、熱電対であってもよい。温度センサ６８ｂ２にはリード線６８ｂ４が電気的に接続されており、このリード線６８ｂ４は、金属製保護管６８ｂ１の上端部６８ｂ５から外部に引き出されている。

ピン型温度センサ６８ｂの数や配置形態は特に限定されず、本実施形態では、図１７に示すように、合計２９個のピン型温度センサ６８ｂが、カード本体６８ａに形成された複数のピン型温度センサ用貫通穴６８ａ１に挿入（圧入）された状態でカード本体６８ａに設けられている。具体的には、各ピン型温度センサ６８ｂは、ピン型温度センサ用貫通穴６８ａ１に挿入された状態で樹脂等の接着剤によってカード本体６８ａに固定されている。もちろん、これに限らず、各ピン型温度センサ６８ｂは、ピン型温度センサ用貫通穴６８ａ１に挿入された状態でメカニカルな手段（例えば、係合爪）によってカード本体６８ａに固定されていてもよい。各ピン型温度センサ６８ｂの上端部はカード本体６８ａの上面から同一又は略同一量突出しており、各ピン型温度センサ６８ｂの下端部は同一又は略同一量カード本体６８ａの下面から突出している。

複数のポストピン６８ｃは、複数のピン型温度センサ６８ｂがウエハチャック１８の上面に当接した状態でウエハチャック１８の上面に当接して（図１６参照）荷重を受けるための手段である。

ポストピン６８ｃの材質又は構造は特に限定されないが、ウエハチャック１８の上面に当接して荷重を受ける観点から、ピン型温度センサ６８ｂ（金属製保護管６８ｂ１）より弾性変形しにくい材質又は構造（例えば、金属性保護管のように中空ではなく中実の構造）であるのが望ましい。ポストピン６８ｃの数や配置形態は特に限定されず、本実施形態では、図１７に示すように、合計２８個のポストピン６８ｃが、カード本体６８ａに形成された複数のポストピン用貫通穴６８ａ２に挿入（圧入）された状態でカード本体６８ａに設けられている。具体的には、各ポストピン６８ｃは、ポストピン用貫通穴６８ａ２に挿入された状態で樹脂等の接着剤によってカード本体６８ａに固定されている。もちろん、これに限らず、各ポストピン６８ｃは、ポストピン用貫通穴６８ａ２に挿入された状態でメカニカルな手段（例えば、係合爪）によってカード本体６８ａに固定されていてもよい。各ポストピン６８ｃの上端部はカード本体６８ａの上面から突出しており、各ポストピン６８ｃの下端部はカード本体６８ａの下面から突出している。

各ピン型温度センサ６８ｂの長さ（突出量）と各ポストピン６８ｃの長さ（突出量）は、同等（同一又は略同一）とされている。また、各ピン型温度センサ６８ｂ及び各ポストピン６８ｃの長さのバラツキは３０μｍ以下に抑えられている。また、ウエハチャック１８の上面の平面度は、１５μｍ以下とされている。これにより、ウエハチャック１８の上面に各ピン型温度センサ６８ｂが当接する際に、平行の精度を保つことができる。

プリント基板６８ｄはポゴブロック７０の４つのポゴピンが電気的に接続される領域（配線や電極パッドやポゴ座等）を含み、当該領域には図１８（ａ）に示すピン型温度センサ６８ｂの４つのリード線６８ｂ４が折り曲げられた状態で電気的に接続されている。なお、図１８（ｂ）に示すように、ポゴ座６８ｂ６は、４つのポゴピンに対応して４つが用いられる。図１８（ｂ）は、ポゴブロック７０（ポゴピン）とピン型温度センサ６８ｂとの電気的な接続形態の例を示している。

なお、アライメント装置３８、アーム移動機構、環境制御手段１６ｄ、移動装置２２（第１可動体移動機構、第２可動体移動機構、搬送ユニット回転機構２８）、テストヘッド昇降機構４８、ポゴフレーム昇降機構５２等の各装置、機構は、不図示の制御手段（コントローラ等）による制御によって駆動される。

次に、本実施形態のプローバ１０における搬送ユニット１６の動作例について説明する。

＜ウエハ搬送動作例＞
まず、搬送ユニット１６がウエハＷをウエハ収納部１２ａから検査（例えば、高温検査又は低温検査）が実施される測定部１４内に搬送する場合の動作例について説明する。

まず、ウエハ収納部１２ａにアクセス可能な位置（ウエハＷを取り出し可能な位置）まで搬送ユニット１６を移動させ、かつ、搬送ユニット１６を１８０°回転させて各アーム１６ｂ、１６ｃが出入りする搬送ユニット１６に形成された開口１６ｆをウエハ収納部１２ａに対向させる。

次に、ウエハ保持アーム１６ｂをウエハ収納部１２ａ内に進出させて当該ウエハ収納部１２ａから１枚のウエハＷを取り出し、筐体１６ａ内に収納する。これとともに、搬送先の測定部１４の環境に応じた環境となるように筐体１６ａ内の環境が制御される。具体的には、温調気体供給源で温度調整された気体が筐体１６ａ内に供給されるとともに、エア噴射口から噴射されて筐体１６ａに形成された開口１６ｆを閉塞するエアカーテンが形成される。これにより、筐体１６ａ内が密閉又は略密閉空間とされる。

次に、搬送先の測定部１４にアクセス可能な位置（ウエハＷを引き渡し可能な位置）まで搬送ユニット１６を移動させ、かつ、搬送ユニット１６を１８０°回転させて各アーム１６ｂ、１６ｃが出入りする搬送ユニット１６に形成された開口１６ｆを搬送先の測定部１４に対向させる。

次に、ウエハ保持アーム１６ｂをエアカーテンが形成された搬送ユニット１６側の開口１６ｆ及び測定部１４側の開口１４ａを介して測定部１４内にＹ軸方向に進出させてウエハチャック１８にウエハＷをロードする。図１４中の右側の矢印は搬送物（ここではウエハＷ）の搬送方向を表している。ウエハ保持アーム１６ｂは、ウエハＷを保持した状態で、エアカーテンで閉塞された状態の開口１６ｆを通過して測定部１４内に進出する。

ロードされたウエハＷは、真空吸着によりウエハチャック１８に保持される。そして、ウエハＷがウエハチャック１８によって検査温度に達するまで待機し、検査温度に達すると、アライメント装置３８がＸ−Ｙ−Ｚ−θ方向に移動しながらウエハチャック１８に保持されたウエハＷをウエハチャック１８上方に保持されたプローブカードＰＣのプローブに対して周知の方法でアライメントし、次いで、ウエハチャック１８がアライメント装置３８の作用によってＺ軸方向に移動してウエハＷとプローブとを電気的に接触させることで、ポゴフレーム４６（ポゴピン４６ｂ）及びテストヘッド４４を介してウエハＷの電気的特性検査が実施される。

このように、ウエハ収納部１２ａから搬送先の測定部１４内にウエハを搬送するまでの時間を利用して搬送ユニット１６内の環境を制御して搬送先の測定部１４での検査温度との差を少なくすることにより、従来技術と比べ、搬送先の測定部１４内でウエハを検査温度に近づけるための待機時間を短縮する（又は無くす）ことができる。これにより、測定部１４でのスループットを向上させることができる。

＜プローブカード搬送動作例＞
次に、搬送ユニット１６がプローブカードＰＣをプローブカード収納部１２ｂから検査（例えば、高温検査又は低温検査）が実施される測定部１４内に搬送する場合の動作例について説明する。

まず、プローブカード収納部１２ｂにアクセス可能な位置（プローブカードＰＣを取り出し可能な位置）まで搬送ユニット１６を移動させ、かつ、搬送ユニット１６を１８０°回転させて各アーム１６ｂ、１６ｃが出入りする搬送ユニット１６に形成された開口１６ｆをプローブカード収納部１２ｂに対向させる。

次に、プローブカード保持アーム１６ｃをプローブカード収納部１２ｂ内に進出させて当該プローブカード収納部１２ｂから１枚のプローブカードＰＣを取り出し、筐体１６ａ内に収納する。これとともに、搬送先の測定部１４の環境に応じた環境となるように筐体１６ａ内の環境が制御される。具体的には、温調気体供給源で温度調整された気体が筐体１６ａ内に供給されるとともに、エア噴射口から噴射されて筐体１６ａに形成された開口１６ｆを閉塞するエアカーテンが形成される。これにより、筐体１６ａ内が密閉又は略密閉空間とされる。

次に、搬送先の測定部１４にアクセス可能な位置（プローブカードＰＣを引き渡し可能な位置）まで搬送ユニット１６を移動させ、かつ、搬送ユニット１６を１８０°回転させて各アーム１６ｂ、１６ｃが出入りする搬送ユニット１６に形成された開口１６ｆを搬送先の測定部１４に対向させる。

次に、プローブカード保持アーム１６ｃをエアカーテンが形成された搬送ユニット１６側の開口１６ｆ及び測定部１４側の開口１４ａを介して測定部１４内にＹ軸方向に進出させる（図７（ａ）参照）。プローブカード保持アーム１６ｃは、プローブカードＰＣを保持した状態で、エアカーテンで閉塞された状態の開口１６ｆを通過して測定部１４内にＹ軸方向に進出する。図１４中の右側の矢印は搬送物（ここではプローブカードＰＣ）の搬送方向を表している。

次に、第２プローブカード保持機構４０の保持部４０ａによって、プローブカード保持アーム１６ｃからプローブカードＰＣを受け取り、これを保持させる。具体的には、ウエハチャック１８を保持した状態のアライメント装置３８がプローブカード受取位置Ｐ１に移動した状態で、保持部４０ａをＺ軸可動部３８ａに対してＺ軸方向に上昇させてプローブカードＰＣ（下面外周縁）に当接させ、このＺ軸方向に上昇する保持部４０ａでプローブカードＰＣをプローブカード保持アーム１６ｃから持ち上げる。これにより、プローブカードＰＣは、保持部４０ａに受け渡され、当該保持部４０ａによってウエハチャック１８の直上で保持される。

次に、プローブカードＰＣ及びウエハチャック１８を保持した状態のアライメント装置３８を位置Ｐ２まで移動させる（図７（ｂ）参照）。

次に、プローブカードＰＣを第１プローブカード保持機構３６まで搬送する（図７（ｂ）参照）。具体的には、ウエハチャック１８を保持した状態のアライメント装置３８が位置Ｐ２に移動した状態で、Ｚ軸可動部３８ａ（第２プローブカード保持機構４０）をＺ軸方向に上昇させることで、第２プローブカード保持機構４０によって保持されたプローブカードＰＣを第１プローブカード保持機構３６まで搬送する。第１プローブカード保持機構３６まで搬送されたプローブカードＰＣは、当該第１プローブカード保持機構３６によって着脱自在に保持される。

＜テストヘッド引出動作例＞
次に、テストヘッド４４をメンテナンスエリアＡ２側に引き出す場合の動作例について説明する。

まず、図１２（ａ）に示すように、テストヘッド昇降機構４８によって、テストヘッド保持機構（ベース５６）をポゴピン接続位置Ｐ３からテストヘッド引出位置Ｐ４に上昇させる。これにより、テストヘッド４４は、ロック機構によってロックされた状態で、ベース５６に固定されたテストヘッド用ガイドレール５８とともに、テストヘッド引出位置Ｐ４に移動する。

次に、作業者が、ロック機構によるロックを解除した後、テストヘッド引出位置Ｐ４まで上昇されたテストヘッド４４を手前に引き寄せる。これにより、テストヘッド４４は、図１２（ｂ）に示すように、テストヘッド用ガイドレール５８に沿ってＹ軸方向にスライド移動して開口１４ｂを介してメンテナンスエリアＡ２側に引き出される。これにより、テストヘッド４４のメンテナンス（例えば、テストヘッド内部の基板交換等）が可能となる。図１４中の左側の矢印は被メンテナンス装置（ここでテストヘッド４４）の引出方向（及び押入方向）を表している。

次に、メンテナンスが終了したテストヘッド４４をポゴピン接続位置Ｐ３に戻す場合の動作例について説明する。

まず、作業者が、メンテナンスが終了したテストヘッド４４をテストヘッド用ガイドレール５８に沿って押し込んでテストヘッド引出位置Ｐ４までＹ軸方向にスライド移動させ、その位置において、ロック機構によるロックを実施する。

次に、テストヘッド昇降機構４８によって、テストヘッド保持機構（ベース５６）をテストヘッド引出位置Ｐ４からポゴピン接続位置Ｐ３に下降させる。これにより、テストヘッド４４は、ロック機構によってロックされた状態で、ベース５６に固定されたテストヘッド用ガイドレール５８とともに、ポゴピン接続位置Ｐ３に移動する。その際、テストヘッド４４は、図１０に示すように、テストヘッド位置決め機構６０によってポゴフレーム４６に対して位置決めされた状態で当該ポゴフレーム４６の上方、すなわち、ポゴピン接続位置Ｐ３に配置される。これにより、テストヘッド４４の端子とポゴフレーム４６のポゴピン４６ｂとの位置合わせが実施されるため、両者を精度良く電気的に接続することができる。

以上のように、被メンテナンス装置（ここではテストヘッド４４）の引出方向（図１４中の左側の矢印参照）と搬送物（ウエハＷ又はプローブカードＰＣ）の搬送方向（図１４中の右側の矢印参照）とがＹ軸方向に関し一直線状であるため、高精度が求められるテストヘッド４４のポゴフレーム４６に対する位置決めの際に考慮しなくてはならないアッベ誤差を抑制すること（又は無くすこと）ができる。特に、メンテナンスが終了したテストヘッド４４をポゴピン接続位置Ｐ３に戻す場合に、Ｘ軸方向に関する位置決めの精度が低下するのを抑制することができる。

＜ポゴフレーム引出動作例＞
次に、ポゴフレーム４６をメンテナンスエリアＡ２側に引き出す場合の動作例について説明する。

まず、図１２（ａ）に示すように、テストヘッド昇降機構４８によって、テストヘッド保持機構（ベース５６）をポゴピン接続位置Ｐ３からテストヘッド引出位置Ｐ４に上昇させる。これにより、テストヘッド４４は、ロック機構によってロックされた状態で、ベース５６に固定されたテストヘッド用ガイドレール５８とともに、テストヘッド引出位置Ｐ４に移動する。これにより、ポゴフレーム４６の上昇スペースＳが確保される。

次に、図１３（ａ）に示すように、ポゴフレーム昇降機構５２によって、ポゴフレーム保持機構（ベース６２）をプローブ接続位置Ｐ５からポゴフレーム引出位置Ｐ６に上昇させる。これにより、ポゴフレーム４６は、ロック機構によってロックされた状態で、ベース６２に固定されたポゴフレーム用ガイドレール６４とともに、ポゴフレーム引出位置Ｐ６に移動する。

次に、作業者が、ロック機構によるロックを解除した後、ポゴフレーム引出位置Ｐ６まで上昇されたポゴフレーム４６を手前に引き寄せる。これにより、ポゴフレーム４６は、図１３（ｂ）に示すように、ポゴフレーム用ガイドレール６４に沿ってＹ軸方向にスライド移動して開口１４ｂを介してメンテナンスエリアＡ２側に引き出される。これにより、ポゴフレーム４６のメンテナンス（例えば、ポゴピン交換等）が可能となる。図１４中の左側の矢印は被メンテナンス装置（ここでポゴフレーム４６）の引出方向（及び押入方向）を表している。

次に、メンテナンスが終了したポゴフレーム４６をプローブ接続位置Ｐ５に戻す場合の動作例について説明する。

まず、作業者が、メンテナンスが終了したポゴフレーム４６をポゴフレーム用ガイドレール６４に沿って押し込んでポゴフレーム引出位置Ｐ６までＹ軸方向にスライド移動させ、その位置において、ロック機構によるロックを実施する。

次に、ポゴフレーム昇降機構５２によって、ポゴフレーム保持機構（ベース６２）をポゴフレーム引出位置Ｐ６からプローブ接続位置Ｐ５に下降させる。これにより、ポゴフレーム４６は、ロック機構によってロックされた状態で、ベース６２に固定されたポゴフレーム用ガイドレール６４とともに、プローブ接続位置Ｐ５に移動する。その際、ポゴフレーム４６は、図１２（ａ）に示すように、ポゴフレーム位置決め機構６６によってヘッドステージ２０に対して位置決めされた状態で当該ヘッドステージ２０の上方、すなわち、プローブ接続位置Ｐ５に配置される。これにより、ポゴフレーム４６のポゴピン４６ｂとプローブカードのプローブとの位置合わせが実施されるため、両者を精度良く電気的に接続することができる。

以上のように、被メンテナンス装置（ここではポゴフレーム４６）の引出方向（図１４中の左側の矢印参照）と搬送物（ウエハＷ又はプローブカードＰＣ）の搬送方向（図１４３中の右側の矢印参照）とがＹ軸方向に関し一直線状であるため、高精度が求められるポゴフレーム４６のヘッドステージ２０に対する位置決めの際に考慮しなくてはならないアッベ誤差を抑制すること（又は無くすこと）ができる。特に、メンテナンスが終了したポゴフレーム４６をプローブ接続位置Ｐ５に戻す場合に、Ｘ軸方向に関する位置決めの精度が低下するのを抑制することができる。

また、従来技術においては、ポゴフレームを上昇させることなくポゴフレームを引き出す構成であるため、ポゴフレームを引き出す前に、プローブカードを測定部（セル）から搬出しなければならなかったのに対して、本実施形態においては、ポゴフレーム４６をポゴフレーム引出位置Ｐ６まで上昇させてプローブカードから離間させた後、当該ポゴフレーム引出位置Ｐ６まで上昇されたポゴフレーム４６を引き出す構成であるため、プローブカードＰＣを測定部１４から搬出することなく、ポゴフレーム４６を引き出すことができる。

＜ウエハチャック温度測定方法＞
次に、ウエハチャック１８の温度を測定する場合の動作例について説明する。

まず、上記ポゴフレーム引出動作例の手順によって、ポゴフレーム４６をメンテナンスエリアＡ２側に引き出し、これを専用ポゴフレーム７０と交換する。具体的には、メンテナンスエリアＡ２側に引き出したポゴフレーム４６をポゴフレーム用ガイドレール６４から取り外し、専用ポゴフレーム７０をポゴフレーム用ガイドレール６４に取り付ける。そして、上記ポゴフレーム押込動作例の手順によって、専用ポゴフレーム７０をプローブ接続位置Ｐ５に戻す。ポゴフレーム交換保持機構（ポゴフレーム保持機構、ポゴフレーム昇降機構５２、ポゴフレーム引出機構５４）は、交換後の専用ポゴフレーム７０を、交換前のポゴフレーム４６と同一又は略同一位置（プローブ接続位置Ｐ５）に同一又は略同一姿勢で保持する。

次に、上記プローブカード搬送動作例の手順によって、プローブカード型温度センサ６８を、搬送ユニット１６によってウエハチャック１８の温度測定が実施される測定部１４内に搬送し、アライメント装置３８によって第１プローブカード保持機構３６まで搬送し、当該第１プローブカード保持機構３６によって保持させる。第１プローブカード保持機構３６は、交換後のプローブカード型温度センサ６８を、交換前のプローブカードＰＣと同一又は略同一位置に同一又は略同一姿勢で保持する。プローブカード型温度センサ６８は、各ピン型温度センサ６８ｂが専用ポゴフレーム７０の複数のポゴブロック７０ｂ（ポゴピン）に電気的に接触した状態で保持される。

次に、アライメント装置３８によってウエハチャック１８を主にＺ軸方向に移動させることで、プローブカード型温度センサ６８とウエハチャック１８との間に密閉空間ＳＳを形成する。そして、減圧手段７６を作動させることで、密閉空間ＳＳを真空状態とする。これにより、ウエハチャック１８がプローブカード型温度センサ６８に向けて引き寄せられてプローブカード型温度センサ６８の複数のピン型温度センサ６８ｂがウエハチャック１８の上面に当接して温度測定を開始可能な状態となる。その際、各ポストピン６８ｃがウエハチャック１８の上面に当接して荷重を受けるとともに、ウエハチャック１８の上面に当接した各ピン型温度センサ６８ｂが撓む。これにより、各ピン型温度センサ６８ｂの接触圧が一定又は略一定にコントロールされる。その結果、各ピン型温度センサ６８ｂとウエハチャック１８の上面との当接状態が一定又は略一定となり、ウエハチャック１８の温度を精度良く測定することができる。換言すると、ウエハチャック１８の上面に各ピン型温度センサ６８ｂが当接する際に、各ポストピン６８ｃの作用によって平行の精度が保たれる。そして、ウエハチャック１８の上面に各ピン型温度センサ６８ｂが当接する際に、各ポストピン６８ｃが当接の負荷荷重を受けることで、均一に各ピン型温度センサ６８ｂに荷重を伝えることができる。これにより、各ピン型温度センサ６８ｂによる温度測定への影響が抑制される。その結果、ウエハチャック１８の温度を精度良く測定することができる。

また、各ピン型温度センサ６８ｂはその球面形状の下端部６８ｂ３がウエハチャック１８の上面に点接触に近い形態で当接するため、面接触に近い形態で当接する場合と比べ、接触熱抵抗が低減される。その結果、各ピン型温度センサ６８ｂとウエハチャック１８の上面との当接状態が一定又は略一定となり、ウエハチャック１８の温度を精度良く測定することができる。

各ピン型温度センサ６８ｂによって測定された温度を表す情報は、専用ポゴフレーム７０の複数のポゴブロック７０ｂ（ポゴピン）を介して伝送されて検出器７２に記録される。そして、この検出器７２の記録内容に基づき、ウエハチャック１８の温度が調節（校正）される。

以上説明したように、本実施形態によれば、複数の温度センサそれぞれのウエハチャックの上面に対する接触圧を一定又は略一定にコントロールすることができるプローブカード型温度センサを提供することができる。

これは、複数の温度センサとして複数のピン型温度センサ６８ｂを用いた結果、ウエハチャック１８の上面に当接した各ピン型温度センサ６８ｂが（プローブカード型温度センサ６８の厚み方向に）同様の形態で撓むことによるものである。

また、各ポストピン６８ｃがウエハチャック１８の上面に当接して荷重を受けることで、プローブカード型温度センサ６８とウエハチャック１８の上面とが平行又は略平行の状態に保たれる。これによっても、複数の温度センサそれぞれのウエハチャックの上面に対する接触圧を一定又は略一定にコントロールすることができる。なお、各ポストピン６８ｃは適宜省略してもよい。

以上のように、複数の温度センサそれぞれのウエハチャックの上面に対する接触圧が一定又は略一定にコントロールされる結果、各ピン型温度センサ６８ｂとウエハチャック１８の上面との当接状態が一定又は略一定となり、ウエハチャック１８の温度を精度良く測定することができる。

また、本実施形態によれば、本来の検査が実施される環境と同じ又は略同じ環境下でウエハチャック１８の上面温度を測定できるプローバ１０及びウエハチャック温度測定方法を提供することができる。

これは、第１に、プローブカードＰＣ及びプローブカード型温度センサ６８が、第１プローブカード保持機構３６によって同一又は略同一位置に同一又は略同一姿勢で保持されること、第２に、本来の検査及びウエハチャック１８の上面（表面）温度の測定がいずれも、密閉空間ＳＳを真空状態とした環境下で実施されること、によるものである。

また、本実施形態によれば、プローブカード型温度センサ６８とウエハチャック１８との間に形成される密閉空間ＳＳを真空状態とした環境下でウエハチャック１８の上面温度の測定が実施されるため、熱対流の影響を受けずに精度良くウエハチャック１８の上面温度の測定を実施することができる。

次に、変形例について説明する。

本実施形態では、ピン型温度センサ６８ｂを金属製保護管６８ｂ１及び金属製保護管６８ｂ１内に収容された温度センサ６８ｂ２によって構成する例を例示したが、これに限らず、例えば、ピン型温度センサ６８ｂを金属製保護管６８ｂ１（又はこれに相当する中空又は中実のピン状部材）及び金属製保護管６８ｂ１（又はこれに相当する中空又は中実のピン状部材）の下端部（又はそれ以外の部分）に取り付けられた温度センサ６８ｂ２によって構成してもよい。この場合、温度センサ６８ｂ２として、例えば、特開平２００６−２９４８７３号公報に開示されている複数の温度センサ等、各種の温度センサを用いることができる。

本実施形態では、専用ポゴフレーム７０及び専用ポゴフレーム７０の複数のポゴブロック７０ｂ（ポゴピン）に電気的に接続された検出器７２を用いた構成を例示したが、これに限らず、複数のピン型温度センサ６８ｂによって測定されたウエハチャック１８の温度を表す情報を無線送信する送信手段とこの送信手段によって無線送信されるウエハチャック１８の温度を表す情報を受信する受信手段とを用い、この受信手段によって受信されるウエハチャック１８の温度を表す情報を検出器７２によって記録するように構成してもよい。このようにすれば、専用ポゴフレーム７０を省略することができる。送信手段はピン型温度センサ６８ｂに設けることができ、受信手段は検出器７２に設けることができる。

また、本実施形態では、専用ポゴフレーム７０にプローブカード型温度センサ６８が設けられていない構成を例示したが、これに限らず、専用ポゴフレーム７０にプローブカード型温度センサ６８を設け、（さらにプローブカードＰＣを取り外した後）ポゴフレーム４６を、ポゴフレーム交換保持機構によってプローブカード型温度センサ６８が設けられた（例えば、固定された）専用ポゴフレーム７０と交換してもよい。この場合、ポゴフレーム交換保持機構は、交換後の専用ポゴフレーム７０を、交換前のポゴフレーム４６と同一又は略同一位置に同一又は略同一姿勢で保持する。また、プローブカード型温度センサ６８は、取り外し前のプローブカードＰＣと同一又は略同一位置に同一又は略同一姿勢で保持される。このようにすれば、搬送ユニット１６によるプローブカード型温度センサ６８の搬送を省略することができるため、プローブカード型温度センサ６８が設けられた専用ポゴフレーム７０と交換後、直ちにウエハチャック１８の温度測定を開始することができる。

また、本実施形態では、シーリング機構（リング状シール部材７４）を用い、減圧手段７６を作動させてプローブカード型温度センサ６８とウエハチャック１８との間に形成される密閉空間ＳＳを真空状態とすることで、ウエハチャック１８をプローブカード型温度センサ６８に向けて引き寄せてプローブカード型温度センサ６８の複数のピン型温度センサ６８ｂをウエハチャック１８の上面に当接させる構成を例示したが、これに限らず、シーリング機構（リング状シール部材７４）及び減圧手段７６を省略し、ウエハチャック１８を保持したアライメント装置３８をＺ軸方向に上昇させることで、プローブカード型温度センサ６８の複数のピン型温度センサ６８ｂをウエハチャック１８の上面に当接させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、ピン型温度センサ６８ｂを用いた例を例示したが、これに限らず、シート状、箱状、球状等の様々な形状の温度センサを用いることができる。

また、本実施形態では、プローブカード型温度センサ６８の複数のピン型温度センサ６８ｂをウエハチャック１８の上面に当接させることで、当該ウエハチャック１８の上面の温度を測定する例について説明したが、これに限らず、例えば、プローブカード型温度センサ６８の複数のピン型温度センサ６８ｂをウエハチャック１８に保持されたウエハの上面に当接させることで、当該ウエハ自体の温度を測定することもできる。

また、本実施形態では、ポゴフレーム昇降機構５２を用い、これによって上昇された状態のポゴフレーム４６を引き出す構成を例示したが、これに限らず、ポゴフレーム昇降機構５２を省略してもよい。すなわち、従来技術と同様のポゴフレーム引出機構を用い、ポゴフレーム４６を上昇させることなくポゴフレーム４６を引き出すように構成してもよい。

また、本実施形態では、搬送ユニット１６の各アーム１６ｂ、１６ｃが筐体１６ａに形成された開口１６ｆを介して出入りする構成を例示したが、これに限らず、例えば、搬送ユニット１６の筐体１６ａのうち開口１６ｆが形成された側とは反対側の面に同様の開口（図示せず）を形成し、各アーム１６ｂ、１６ｃが、水平方向に個別に往復移動して開口１６ｆ及びその反対側の開口を介して出入りするように構成してもよい。このようにすれば、搬送ユニット回転機構２８を省略することができる。そして、搬送ユニット回転機構２８を省略したにもかかわらず、すなわち、搬送ユニット１６を回転させることなく、各アーム１６ｂ、１６ｃによる搬送物収納部１２又は各測定部１４へのアクセスを実現できる。この場合、搬送ユニット１６の筐体１６ａに形成された開口１６ｆを閉塞するエアカーテンを形成するエアカーテン形成手段４２に加えて、当該開口１６ｆの反対側に形成された開口を閉塞するエアカーテンを形成する同様のエアカーテン形成手段を搬送ユニット１６に設けることで、筐体１６ａ内を密閉又は略密閉空間とすることができ、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態では、各測定部１４が水平方向（Ｘ軸方向）及び鉛直方向（Ｚ軸方向）に二次元的に配置された構成を例示したが、これに限らず、各測定部１４は、水平方向（Ｘ軸方向）に一列にのみ配置されていてもよいし、鉛直方向（Ｚ軸方向）に一列にのみ配置されていてもよい。各測定部１４を水平方向（Ｘ軸方向）に一列にのみ配置することで、第２可動体移動機構を省略できる。また、各測定部１４を鉛直方向（Ｚ軸方向）に一列にのみ配置することで、第１可動体移動機構を省略できる。

また、本実施形態では、１つの搬送ユニット１６及び１つの移動装置２２を用いた構成を例示したが、これに限らず、複数の搬送ユニット１６及び複数の移動装置２２を用いてもよい。このようにすれば、各測定部１４でのスループットをさらに向上させることができる。

また、本実施形態では、ウエハ保持アーム１６ｂ及びプローブカード保持アーム１６ｃを用いた構成を例示したが、これに限らず、プローブカード保持アーム１６ｃのみを用いてもよい。

また、本実施形態では、搬送ユニット１６に各アーム１６ｂ、１６ｃを設けた構成を例示したが、これに限らず、搬送物収納部１２側及び各測定部１４側に各アーム１６ｂ、１６ｃ（又はこれに相当するアーム）を設けてもよい。これによっても、各アームによって搬送物収納部１２又は測定部１４から搬送物を取り出して搬送ユニット１６内に収納することができ、かつ、搬送ユニット１６から搬送物を取り出して搬送物収納部１２又は測定部１４に引き渡すことができる。

また、本実施形態では、筐体１６ａに形成された開口１６ｆをエアカーテンで閉塞する構成を例示したが、これに限らず、搬送物の取り出しの際又は引き渡しの際に開かれ、搬送物の搬送中に閉じられるシャッターや扉等の開口開閉手段を搬送ユニット１６に設け、この開口開閉手段によって開口１６ｆを開閉するように構成してもよい。また、各測定部１４に形成された開口１４ａを同様のエアカーテンで閉塞するように構成してもよいし、または、同様の開口開閉手段で開口１４ａを開閉するように構成してもよい。

以上説明したように、複数のピン型温度センサを備えたプローブカード型温度センサを用いることで、複数の温度センサそれぞれのウエハチャックの上面に対する接触圧を一定又は略一定にコントロールするという考え方は、上記実施形態のプローバのみならず、プローブカードを着脱自在に保持するプローブカード保持機構を備えたあらゆる種類のプローバ（例えば、特開２００７−２９４６６５号公報、特開２０００−１５０５９６号公報、特開２００３−１７７１５８号公報、特開２００８−１６６７６号公報参照）に適用することができる。

以上、本発明のプローバ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、１２…搬送物収納部、１２ａ…ウエハ収納部、１２ｂ…プローブカード収納部、１４…測定部、１４ａ…開口、１６…搬送ユニット、１６ａ…筐体、１６ｂ…ウエハ保持アーム、１６ｃ…プローブカード保持アーム、１６ｄ…環境制御手段、１６ｅ…センサ、１６ｆ…開口、１８…ウエハチャック、２０…ヘッドステージ、２２…移動装置、２４…第１可動体、２６…第２可動体、２８…搬送ユニット回転機構、２８ａ…駆動モータ、３０、３２…ガイドレール、３４…ベース、３６…第１プローブカード保持機構、３８…アライメント装置、４０…第２プローブカード保持機構、４０ａ…保持部、４２…エアカーテン形成手段、４４…テストヘッド、４６…ポゴフレーム（第１ポゴフレーム）、４６ａ…ポゴフレーム本体、４６ｂ…ポゴピン、４８…テストヘッド昇降機構、５０…テストヘッド引出機構、５２…ポゴフレーム昇降機構、５４…ポゴフレーム引出機構、５６…ベース、５８…テストヘッド用ガイドレール、６０…テストヘッド位置決め機構、６０ａ…位置決めピン、６０ｂ…凹部、６２…ベース、６４…ポゴフレーム用ガイドレール、６６…ポゴフレーム位置決め機構、６６ａ…位置決めピン、６６ｂ…凹部、６８…プローブカード型温度センサ、７０…ポゴフレーム（第２ポゴフレーム）、７２…検出器、ＣＨ…カードホルダ、ＰＣ…プローブカード、Ｗ…ウエハ

Claims (6)

1. ウエハチャックの上方に配置されるプローブカード型のカード本体と、
   前記カード本体に設けられ、前記ウエハチャックの上面に当接して前記ウエハチャックの温度を測定する複数のピン型温度センサと、
   を備えるプローブカード型温度センサ。
2. 前記カード本体には、厚み方向に貫通した複数のピン型温度センサ用貫通穴が形成されており、
   前記複数のピン型温度センサは、前記複数のピン型温度センサ用貫通穴に挿入された状態で前記カード本体に設けられている請求項１に記載のプローブカード型温度センサ。
3. 前記カード本体に設けられ、前記複数のピン型温度センサが前記ウエハチャックの上面に当接した状態で前記ウエハチャックの上面に当接して荷重を受ける複数のポストピンをさらに備える請求項１又は２に記載のプローブカード型温度センサ。
4. 前記カード本体には、厚み方向に貫通した複数のポストピン用貫通穴が形成されており、
   前記複数のポストピンは、前記複数のポストピン用貫通穴に挿入された状態で前記カード本体に設けられている請求項３に記載のプローブカード型温度センサ。
5. 前記複数のピン型温度センサは、それぞれ、前記ウエハチャックの上面に当接する金属製保護管及び前記金属製保護管内に収容された温度センサを含む請求項１から４のいずれか１項に記載のプローブカード型温度センサ。
6. 前記複数のピン型温度センサは、それぞれ、前記ウエハチャックの上面に当接する球面形状の部分を含む請求項１から５のいずれか１項に記載のプローブカード型温度センサ。

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