JP2017050495A - プローバ - Google Patents

Abstract

【課題】アライメント装置がウエハチャックを保持したまま他の測定部に移動することができるプローバを提供する。
【解決手段】アライメント装置側コネクタ挿抜機構８０は、アライメント装置側コネクタ８４をウエハチャック１６の側面に設けられたチャック側コネクタ１３６に対して挿抜するための機構であって、第１ケーブル８２が電気的に接続されたアライメント装置側コネクタ８４と、アライメント装置５０に設けられ、アライメント装置側コネクタ８４をチャック側コネクタ１３６に対して挿抜するアライメント装置側コネクタ用アクチュエータ８６と、を備えている。
【選択図】図１０

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関し、特に、アライメント装置がウエハチャックを保持したまま他の測定部に移動することができるプローバに関する。

従来、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（半導体ウエハ試験装置）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のプローバにおいては、複数の測定部には、それぞれ、ウエハを加熱するためのヒータが埋設されたウエハチャック（ウエハトレイ２）やプローブカード（プローブカード３２１）が設けられており、目的の測定部に移動したアライメント装置（アライメント装置５）によって当該目的の測定部に設けられたウエハチャックが保持され、その保持されたウエハチャックに対してウエハがロードされ、そのロードされたウエハとプローブカードとが位置合わせ（アライメント）された後、ウエハとプローブカードとを電気的に接触させることでウエハの検査（試験）が実行されるようになっている。

特開２０１０−１８６９９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたプローバにおいては、ヒータに給電するため、ウエハチャックに給電ケーブルを接続しなければならず、当該給電ケーブルによってウエハチャックの移動範囲が拘束されてしまうことから、アライメント装置は、ウエハチャックを保持したまま他の測定部に移動することができないという問題がある。

そのため、特許文献１に記載されたプローバにおいては、同一のウエハに対して異なる種類の検査を複数の測定部で実施する場合、例えば、第１の測定部で第１の検査を実施し、当該第１の検査が終了した後、第２の測定部で第２の検査を実施する場合、第１の測定部（及び第２の測定部）におけるウエハチャックとローダ（搬送ロボット８１）との間のウエハの受け渡し、第１の測定部（及び第２の測定部）におけるアライメント装置とプローブカードとの間のウエハチャックの受け渡し、ローダの移動等の多数の動作が必要となるため、プローバを効率的に稼働させることが難しいという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、アライメント装置がウエハチャックを保持したまま他の測定部に移動することができるプローバ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、本発明のプローバの第１態様は、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、前記ウエハチャックを着脱自在に保持し、かつ、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、前記複数の測定部それぞれに設けられ、前記ウエハチャックを前記アライメント装置から分離して前記プローブカードの下方に保持するウエハチャック保持機構と、前記アライメント装置に設けられ、第１ケーブルが電気的に接続された第１コネクタと、前記複数の測定部それぞれに設けられ、第２ケーブルが電気的に接続された第２コネクタと、前記ウエハチャックに設けられ、前記第１コネクタ又は前記第２コネクタが着脱自在に装着される第３コネクタと、前記第１コネクタ及び前記第３コネクタのうち一方を他方に対して挿抜する第１挿抜機構と、前記第２コネクタ及び前記第３コネクタのうち一方を他方に対して挿抜する第２挿抜機構と、を備えることを特徴とする。

本発明のプローバの第２態様は、第１態様において、前記ウエハチャックは、当該ウエハチャックを温度調節するための温度調節手段を含み、前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルは、それぞれ、前記温度調節手段制御用の給電ケーブルを含むことを特徴とする。

本発明のプローバの第３態様は、第１又は第２態様において、前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルは、それぞれ、前記ウエハチャックに帯電する静電気除去用のケーブルを含むことを特徴とする。

本発明のプローバの第４態様は、第１から第３態様のいずれかの態様において、前記ウエハは、その両面に電極を有する複数のチップを含み、前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルは、それぞれ、前記テストヘッドと前記ウエハの電極とを電気的に接続する信号用のケーブルの少なくとも一部を含むことを特徴とする。

本発明によれば、アライメント装置がウエハチャックを保持したまま他の測定部に移動することができ、かつ、移動途中及び移動先の測定部でウエハチャック（及びこれに保持されたウエハ）の加熱が可能なプローバを提供することができる。

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 アライメント装置５０に設けられたアライメント装置側コネクタ挿抜機構８０の例（側面図） ヘッドステージ１３に設けられたヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０（上面図）の例

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。

ウエハチャック１６（及びこれに保持されたウエハ）は、公知の温度調節装置（例えば、ウエハチャック１６に内蔵されたヒートプレート）により、高温の目標温度（検査温度）に調節される。

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）。サポート機構（各保持部３０）が、ウエハチャック１６をアライメント装置５０から分離してプローブカード１８の下方に保持する本発明のウエハチャック保持機構に相当する。

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ウエハチャック位置決め機構７６が設けられている（図１０参照）。

ウエハチャック位置決め機構７６は、ウエハチャック１６の固定に際して、ウエハチャック１６をアライメント装置５０（Ｚ軸移動・回転部５２）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７６ａ及び当該位置決めピン７６ａが当接する凹部７６ｂによって構成されている。位置決めピン７６ａは、アライメント装置５０側（Ｚ軸移動・回転部５２）に設けられていてもよい（図１０参照）し、ウエハチャック１６側に設けられていてもよい。位置決めピン７６ａがアライメント装置５０側（Ｚ軸移動・回転部５２）に設けられている場合（図１０参照）、位置決めピン７６ａが当接する凹部は、ウエハチャック１６側に設けられる。一方、これとは逆に、位置決めピン７６ａがウエハチャック１６側に設けられている場合、位置決めピン７６ａが当接する凹部７６ｂは、アライメント装置５０側（Ｚ軸移動・回転部５２）に設けられる。

このウエハチャック位置決め機構７６により、ウエハチャック１６を着脱しても、ウエハチャック１６をアライメント装置５０（Ｚ軸移動・回転部５２）に対して定位置に位置決めした状態で固定することができる。

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。

なお、本実施形態では、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。

次に、コネクタ挿抜機構について説明する。図１０及び図１１は、コネクタ挿抜機構の例である。具体的には、図１０はアライメント装置５０に設けられたアライメント装置側コネクタ挿抜機構８０の例（側面図）で、図１１はヘッドステージ１３に設けられたヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０（上面図）の例である。

まず、アライメント装置側コネクタ挿抜機構８０について説明する。

図１０に示すように、アライメント装置側コネクタ挿抜機構８０は、アライメント装置側コネクタ８４をウエハチャック１６の側面に設けられたチャック側コネクタ１３６に対して挿抜するための機構で、第１ケーブル８２が電気的に接続されたアライメント装置側コネクタ８４と、アライメント装置５０（Ｚ軸移動・回転部５２のうちＺ軸移動部）に設けられ、アライメント装置側コネクタ８４をチャック側コネクタ１３６に対して挿抜するアライメント装置側コネクタ用アクチュエータ８６と、を備えている。アライメント装置側コネクタ８４が本発明の第１コネクタに相当し、チャック側コネクタ１３６が本発明の第３コネクタに相当する。アライメント装置側コネクタ挿抜機構８０が本発明の第１挿抜機構に相当する。

第１ケーブル８２は、例えば、ウエハチャック１６に内蔵されたヒートプレート（温度調節手段）制御用（ウエハチャック温度制御用）の給電ケーブルで、一端がアライメント装置側コネクタ８４に電気的に接続されており、他端がアライメント装置５０側に固定されている。

アライメント装置側コネクタ用アクチュエータ８６は、例えば、シリンダ８６ａによって構成されている。もちろんこれに限らず、アライメント装置側コネクタ用アクチュエータ８６は、ソレノイド等の他のアクチュエータであってもよい。

シリンダ８６ａは、そのピストンロッド８６ｂの先端部が装着孔２６を向き、かつ、当該ピストンロッド８６ｂがＸ方向に進退するようにアライメント装置５０（例えば、Ｚ軸移動・回転部５２のうちＺ軸移動部の上面）に設けられている。シリンダ８６ａのピストンロッド８６ｂの先端部には、支持部材８８を介してアライメント装置側コネクタ８４が取り付けられている。

アライメント装置側コネクタ用アクチュエータ８６は、シリンダ８６ａのピストンロッド８６ｂを引っ込み位置（図１０中実線参照）又は突出位置（図１０中点線参照）へ移動させることで、アライメント装置側コネクタ８４をチャック側コネクタ１３６に対して挿抜する。

チャック側コネクタ１３６は、ウエハチャック１６の側面に設けられており、ウエハチャック１６がウエハチャック位置決め機構７６によってアライメント装置５０に対して位置決め固定された状態でＸＹＺθ方向に移動することで、アライメント装置側コネクタ８４に対向する位置（図１０及び図１１（ｂ）参照）、すなわち、アライメント装置側コネクタ８４の移動経路上に配置される。

この状態で、アライメント装置側コネクタ用アクチュエータ８６によってシリンダ８６ａのピストンロッド８６ｂが引っ込み位置から突出位置へ移動されると（図１０中の実線→点線参照）、当該アライメント装置側コネクタ８４は、チャック側コネクタ１３６に装着（挿入）される。これにより、アライメント装置側コネクタ８４（端子）とチャック側コネクタ１３６（端子）とが電気的に接続され、ウエハチャック１６に内蔵されたヒートプレートに対する給電路が構成される。

なお、チャック側コネクタ１３６及びアライメント装置側コネクタ８４は特に限定されないが、挿抜が容易なフローティング構造のものが望ましい。

一方、アライメント装置側コネクタ用アクチュエータ８６によってシリンダ８６ａのピストンロッド８６ｂが突出位置から引っ込み位置へ移動されると（図１０中の点線→実線参照）、当該アライメント装置側コネクタ８４は、チャック側コネクタ１３６から引き抜かれる。これにより、アライメント装置側コネクタ８４（端子）とチャック側コネクタ１３６（端子）との電気的な接続が解除される。

次に、ヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０について説明する。

図１１（ａ）に示すように、ヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０は、ヘッドステージ側コネクタ９４をウエハチャック１６の側面に設けられたチャック側コネクタ１３６に対して挿抜するための機構で、第２ケーブル９２が電気的に接続されたヘッドステージ側コネクタ９４と、ヘッドステージ側コネクタ９４をチャック側コネクタ１３６に対して挿抜するヘッドステージ側コネクタ用アクチュエータ９６と、を備えている。ヘッドステージ側コネクタ９４が本発明の第２コネクタに相当する。ヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０が本発明の第２挿抜機構に相当する。

第２ケーブル９２は、例えば、ウエハチャック１６に内蔵されたヒートプレート（温度調節手段）制御用（ウエハチャック温度制御用）の給電ケーブルで、一端がヘッドステージ側コネクタ９４に電気的に接続されており、他端がヘッドステージ１３側に固定されている。

ヘッドステージ側コネクタ用アクチュエータ９６は、例えば、矩形形状のベース１３８上に固定されたシリンダ９６ａによって構成されている。もちろんこれに限らず、ヘッドステージ側コネクタ用アクチュエータ９６は、ソレノイド等の他のアクチュエータであってもよい。

シリンダ９６ａは、図１１（ｂ）に示すように、ヘッドステージ１３（例えば、下面）のうち、上面視で、シリンダ８６から一定角度（例えば、９０度）離れた位置に設けられている。具体的には、シリンダ９６ａは、そのピストンロッド９６ｂの先端部が装着孔２６を向き、かつ、当該ピストンロッド９６ｂがＹ方向に進退するようにヘッドステージ１３に設けられている。シリンダ９６ａのピストンロッド９６ｂの先端部には、支持部材９８を介してヘッドステージ側コネクタ９４が取り付けられている。

ヘッドステージ側コネクタ用アクチュエータ９６は、シリンダ９６ａのピストンロッド９６ｂを引っ込み位置（図１１（ａ）中実線参照）又は突出位置（図１１（ａ）中点線参照）へ移動させることで、ヘッドステージ側コネクタ９４をチャック側コネクタ１３６に対して挿抜する。

チャック側コネクタ１３６は、ウエハチャック１６がウエハチャック位置決め機構７６によってアライメント装置５０（Ｚ軸移動台）に対して位置決め固定された状態でＸＹＺθ方向に移動することで、ヘッドステージ側コネクタ９４に対向する位置（図１１（ａ）参照）、すなわち、ヘッドステージ側コネクタ９４の移動経路上に配置される。

この状態で、ヘッドステージ側コネクタ用アクチュエータ９６によってシリンダ９６ａのピストンロッド９６ｂが引っ込み位置から突出位置へ移動されると（図１１（ａ）中の実線→点線参照）、当該ヘッドステージ側コネクタ９４は、チャック側コネクタ１３６に装着（挿入）される。これにより、ヘッドステージ側コネクタ９４（端子）とチャック側コネクタ１３６（端子）とが電気的に接続され、ウエハチャック１６に内蔵されたヒートプレートに対する給電路が構成される。

なお、ヘッドステージ側コネクタ９４は特に限定されないが、挿抜が容易なフローティング構造のものが望ましい。

一方、ヘッドステージ側コネクタ用アクチュエータ９６によってシリンダ９６ａのピストンロッド９６ｂが突出位置から引っ込み位置へ移動されると（図１１（ａ）中の点線→実線参照）、当該ヘッドステージ側コネクタ９４は、チャック側コネクタ１３６から引き抜かれる。これにより、ヘッドステージ側コネクタ９４（端子）とチャック側コネクタ１３６（端子）との電気的な接続が解除される。

以上のようにヘッドステージ側コネクタ９４がチャック側コネクタ１３６に対して挿抜される間、ヘッドステージ側コネクタ用アクチュエータ９６が固定されたベース１３８は、ヘッドステージ１３に着脱自在に固定される。これは、ヘッドステージ１３に設けられた位置決めガイド１４０及びヘッドステージ側固定用アクチュエータ１４２によって実現される。

位置決めガイド１４０は、ベース１３８の固定に際して、ベース１３８をヘッドステージ１３に対して位置決め（ＸＹＺ方向の位置決め）するための手段で、例えば、ベース１３８の角を構成する上面及び２つの側面の計３面が当接するように彫り込まれた凹部１３８ａを含むブロック体によって構成されている。

ヘッドステージ側固定用アクチュエータ１４２は、例えば、シリンダ１４２ａによって構成されている。もちろんこれに限らず、ヘッドステージ側固定用アクチュエータ１４２は、ソレノイド等の他のアクチュエータであってもよい。シリンダ１４２ａのピストンロッド１４２ｂの先端部には、押さえ部１４４が取り付けられている。

シリンダ１４２ａは、そのピストンロッド１４２ｂの先端部が位置決めガイド１４０を向き、かつ、当該ピストンロッド１４２ｂが位置決めガイド１４０に対して進退するようにヘッドステージ１３に設けられている。

ヘッドステージ側固定用アクチュエータ１４２は、シリンダ１４２ａのピストンロッド１４２ｂを引っ込み位置（図１１（ｃ）参照）から突出位置（図１１（ａ）参照）へ移動させることで、押さえ部１４４によってベース１３８を位置決めガイド１４０に対して押しつける。これにより、ベース１３８（ヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０）は、位置決めガイド１４０と押さえ部１４４との間に位置決めされた状態で挟持されてヘッドステージ１３に固定される。

一方、ヘッドステージ側固定用アクチュエータ１４２は、シリンダ１４２ａのピストンロッド１４２ｂを突出位置から引っ込み位置へ移動させることで、ベース１３８（ヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０）のヘッドステージ１３に対する固定を解除する。

次に、本実施形態のプローバを使用した検査動作の例について説明する。

まず、これから検査を行う測定部１４（以下、第１の測定部１４と称す）にアライメント装置５０を移動させ、クランプ機構を有する位置決め固定装置によって位置決め固定した後、Ｚ軸移動・回転部５２をＺ軸ガイド７８に沿って上昇させて、アライメント装置５０にウエハチャック１６を着脱自在に保持させる。その際、ウエハチャック１６は、ウエハチャック位置決め機構７６によってアライメント装置５０に対して定位置に位置決めした状態で固定される。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。

なお、ヘッドステージ側コネクタ９４はチャック側コネクタ１３６に装着（挿入）されており、ウエハチャック１６に内蔵されたヒートプレートに対する給電路が構成されている。これにより、ウエハチャック１６は、目標温度となるように制御されている。また、ヘッドステージ側コネクタ９４がチャック側コネクタ１３６に装着（挿入）されることで、ウエハチャック１６とヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０とが一体化されている。そして、この一体化されたヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０がウエハチャック１６とともにＸＹＺθ方向に移動可能なように（図１１（ｃ）参照）、ヘッドステージ側固定用アクチュエータ１４２によって、ベース１３８（ヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０）のヘッドステージ１３に対する固定が解除されている。

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。なお、その後、アライメント装置５０は、別の測定部に移動してもよいし、第１の測定部１４に留まってもよい。

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。

次に、第１の測定部１４において、検査が終了すると、上記と同様にして、アライメント装置５０（Ｚ軸移動・回転部５２）にウエハチャック１６を着脱自在に保持させる。

次に、チャック側コネクタ１３６からヘッドステージ側コネクタ９４を引き抜く。そのため、まず、ベース１３８（ヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０）が位置決めガイド１４０と押さえ部１４４との間に位置するようにウエハチャック１６をＸＹＺθ方向に移動させる。その後、ヘッドステージ側固定用アクチュエータ１４２によって、ベース１３８（ヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０）を位置決めガイド１４０と押さえ部１４４との間に位置決めされた状態で挟持することで、ヘッドステージ１３に固定する。

この状態で、ヘッドステージ側コネクタ用アクチュエータ９６によって、チャック側コネクタ１３６からヘッドステージ側コネクタ９４を引き抜く。これにより、ウエハチャック１６の移動範囲が第２ケーブル９２によって拘束されなくなるため、ウエハチャック１６を第１の測定部１４以外の測定部に移動させることが可能な状態となる。

次に、チャック側コネクタ１３６にアライメント装置側コネクタ８４を装着（挿入）する。そのため、まず、チャック側コネクタ１３６がアライメント装置側コネクタ８４の移動経路上に配置されるようにウエハチャック１６をＸＹＺθ方向に移動させる。その後、アライメント装置側コネクタ用アクチュエータ８６によって、チャック側コネクタ１３６にアライメント装置側コネクタ８４を装着（挿入）する。これにより、ウエハチャック１６に内蔵されたヒートプレートに対する給電路が構成されて、ウエハチャック１６（及びこれに保持されたウエハＷ）は、目標温度となるように引き続き制御される。

次に、第１の測定部１４以外の測定部（以下、第２の測定部１４と称す）にアライメント装置５０を移動させ、クランプ機構を有する位置決め固定装置によって位置決め固定する。

次に、第２の測定部１４において、アライメント装置側コネクタ用アクチュエータ８６によって、チャック側コネクタ１３６からアライメント装置側コネクタ８４を引き抜く。

次に、チャック側コネクタ１３６にヘッドステージ側コネクタ９４を装着（挿入）する。そのため、まず、チャック側コネクタ１３６がヘッドステージ側コネクタ９４の移動経路上に配置されるようにウエハチャック１６をＸＹＺθ方向に移動させる。その際、ベース１３８（ヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０）は、ヘッドステージ側固定用アクチュエータ１４２によって、位置決めガイド１４０と押さえ部１４４との間に位置決めされた状態で挟持されてヘッドステージ１３に固定されている。その後、ヘッドステージ側コネクタ用アクチュエータ９６によって、チャック側コネクタ１３６にヘッドステージ側コネクタ９４を装着（挿入）する。これにより、ウエハチャック１６に内蔵されたヒートプレートに対する給電路が構成されて、ウエハチャック１６（及びこれに保持されたウエハＷ）は、目標温度となるように引き続き制御される。また、ヘッドステージ側コネクタ９４がチャック側コネクタ１３６に装着（挿入）されることで、ウエハチャック１６とヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０とが一体化される。なお、第１の測定部１４における目標温度と第２の測定部１４における目標温度は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

次に、この一体化されたヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０がウエハチャック１６とともにＸＹＺθ方向に移動可能なように（図１１（ｃ）参照）、ヘッドステージ側固定用アクチュエータ１４２によって、ベース１３８（ヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０）のヘッドステージ１３に対する固定を解除する。

次に、第１の測定部１４と同様、アライメント動作を行った後、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。なお、その後、アライメント装置５０は、別の測定部に移動してもよいし、第２の測定部１４に留まってもよい。

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。

以上説明したように、本実施形態によれば、アライメント装置５０がウエハチャック１６を保持したまま他の測定部に移動することができるプローバ１０を提供することができる。また、ウエハチャック１６を保持したアライメント装置５０の移動元の測定部、移動途中及び移動先の測定部で当該ウエハチャック１６（及びこれに保持されたウエハＷ）の加熱が可能なプローバ１０を提供することができる。

これは、アライメント装置側コネクタ挿抜機構８０及びヘッドステージ側コネクタ挿抜機構９０を備えたことによるものである。

また、従来技術（例えば、上記特許文献１参照）においては、同一のウエハに対して異なる種類の検査を複数の測定部で実施する場合、例えば、第１の測定部で第１の検査を実施し、当該第１の検査が終了した後、第２の測定部で第２の検査を実施する場合、第１の測定部（及び第２の測定部）におけるウエハチャックとローダ（搬送ロボット８１）との間のウエハの受け渡し、第１の測定部（及び第２の測定部）におけるアライメント装置とプローブカードとの間のウエハチャックの受け渡し、ローダの移動等の多数の動作が必要となるため、プローバを効率的に稼働させることが難しかった。

これに対して、本実施形態においては、同一のウエハに対して異なる種類の検査を複数の測定部で実施する場合、例えば、第１の測定部で第１の検査を実施し、当該第１の検査が終了した後、第２の測定部で第２の検査を実施する場合、アライメント装置５０がウエハチャック１６を保持したまま他の測定部に移動することができるため、上記多数の動作が不要となる。その結果、従来技術と比べ、プローバを効率的に稼働させることができる。

次に、変形例について説明する。

本実施形態では、第１ケーブル８２及び第２ケーブル９２がそれぞれウエハチャック１６に内蔵されたヒートプレート（温度調節手段）制御用（ウエハチャック温度制御用）の給電ケーブルである例について説明したが、これに限らず、第１ケーブル８２及び第２ケーブル９２はそれぞれウエハチャック１６（及びこれに保持されたウエハ）に帯電する静電気除去用のケーブルであってもよい。また、第１ケーブル８２及び第２ケーブル９２は、給電ケーブル及び静電気除去用のケーブルの両方を含んでいてもよい。なお、静電気除去用のケーブルとしては、例えば、特開２００７−１８０５８０号公報に記載のものを用いることができる。

これにより、ウエハ受け渡し機構（ローダ）によってウエハチャック１６にウエハをロード（又はアンロード）する際、ウエハチャック１６（及びこれに保持されたウエハ）に帯電する静電気、あるいは、ウエハチャック１６が第１の測定部から第２の測定部へ移動する際、空気との摩擦等によってウエハチャック１６（及びこれに保持されたウエハ）に帯電する静電気を、移動元の測定部、移動途中及び移動先の測定部で除去することができる。

また、第１ケーブル８２及び第２ケーブル９２はそれぞれ、テストヘッドとウエハの電極とを電気的に接続する信号用のケーブルの少なくとも一部であってもよい。また、第１ケーブル８２及び第２ケーブル９２は、給電ケーブル及び静電気除去用のケーブルのうち少なくとも１つ及び信号用のケーブルの少なくとも一部を含んでいてもよい。なお、信号用のケーブルとしては、例えば、特開２０１５−１０３５５２号公報に記載の信号線、具体的には、両面に電極を有するチップが複数形成されたウエハの検査（試験）を行うプローバにおいてテストヘッド（テスタ本体３１）とウエハの電極とを電気的に接続する配線（配線６４）その他の信号用のケーブルを用いることができる。

これにより、移動元の測定部及び移動先の測定部で、両面に電極を有するチップが複数形成されたウエハの検査（試験）を実施することが可能となる。

また、本実施形態では、アライメント装置側コネクタ８４（又はヘッドステージ側コネクタ９４）を、アライメント装置側コネクタ用アクチュエータ８６（又はヘッドステージ側コネクタ用アクチュエータ９６）によってチャック側コネクタ１３６に対して移動させることで、当該チャック側コネクタ１３６に対して挿抜する構成について例示したが、これに限らず、チャック側コネクタ１３６を、各アクチュエータ８６、９６と同様のアクチュエータによって各コネクタ８４、９４に対して移動させることで、各コネクタ８４、９４に対して挿抜するようにしてもよい。

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、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、７６…ウエハチャック位置決め機構、７６ａ…位置決めピン、７６ｂ…凹部、８０…アライメント装置側コネクタ挿抜機構、８２…第１ケーブル、８４…アライメント装置側コネクタ、８６…アライメント装置側コネクタ用アクチュエータ、８８…支持部材、９０…ヘッドステージ側コネクタ挿抜機構、９２…第２ケーブル、９４…ヘッドステージ側コネクタ、９６…ヘッドステージ側コネクタ用アクチュエータ、９８…支持部材、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、１３６…チャック側コネクタ、１３８…ベース、１４０…位置決めガイド、１４２…ヘッドステージ側固定用アクチュエータ、１４４…押さえ部

Claims (4)

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を着脱自在に保持し、かつ、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、
   前記複数の測定部それぞれに設けられ、前記ウエハチャックを前記アライメント装置から分離して前記プローブカードの下方に保持するウエハチャック保持機構と、
   前記アライメント装置に設けられ、第１ケーブルが電気的に接続された第１コネクタと、
   前記複数の測定部それぞれに設けられ、第２ケーブルが電気的に接続された第２コネクタと、
   前記ウエハチャックに設けられ、前記第１コネクタ又は前記第２コネクタが着脱自在に装着される第３コネクタと、
   前記第１コネクタ及び前記第３コネクタのうち一方を他方に対して挿抜する第１挿抜機構と、
   前記第２コネクタ及び前記第３コネクタのうち一方を他方に対して挿抜する第２挿抜機構と、
   を備えるプローバ。
2. 前記ウエハチャックは、当該ウエハチャックを温度調節するための温度調節手段を含み、
   前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルは、それぞれ、前記温度調節手段制御用の給電ケーブルを含む請求項１に記載のプローバ。
3. 前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルは、それぞれ、前記ウエハチャックに帯電する静電気除去用のケーブルを含む請求項１又は２に記載のプローバ。
4. 前記ウエハは、その両面に電極を有する複数のチップを含み、
   前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルは、それぞれ、前記テストヘッドと前記ウエハの電極とを電気的に接続する信号用のケーブルの少なくとも一部を含む請求項１から３のいずれか１項に記載のプローバ。

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