JP2023148530A - 検査装置、および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブカードと相対的に移動するステージにおいて、移動の補正精度を高めることができる技術を提供する。【解決手段】検査装置は、基板の電気的検査を行う。この検査装置は、複数のプローブを有するプローブカードと、前記基板を載置して前記プローブカードと相対的に前記基板を移動させ、複数の前記プローブに前記基板を接触させるステージと、前記ステージの移動を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記プローブカードの垂直荷重に基づく第１変位量と、前記垂直荷重に対して傾斜した前記プローブカードの偏荷重に基づく第２変位量とを用いて、前記偏荷重における３次元方向の補正量を算出し、算出した前記補正量に基づき、前記ステージを移動させる。【選択図】図４

Description

本開示は、検査装置、および検査方法に関する。

特許文献１には、アライナー（ステージ）によりウエハを搬送して、プローブカードの複数のコンタクトプローブにウエハを接触させることで、ウエハ上の検査対象デバイスの電気的検査を行う検査装置が開示されている。この検査装置は、ステージにθ方向駆動部および傾斜調整機構を備え、ステージの移動において、プローブカードの各コンタクトプローブの傾斜にウエハの対向面を合わせる動作を行う。

特開２０２０‐６１５９０号公報

本開示は、プローブカードと相対的に移動するステージにおいて、移動の補正精度を高めることができる技術を提供する。

本開示の一態様によれば、基板の電気的検査を行う検査装置であって、複数のプローブを有するプローブカードと、前記基板を載置して前記プローブカードと相対的に前記基板を移動させ、複数の前記プローブに前記基板を接触させるステージと、前記ステージの移動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記プローブカードの垂直荷重に基づく第１変位量と、前記垂直荷重に対して傾斜した前記プローブカードの偏荷重に基づく第２変位量とを用いて、前記偏荷重における３次元方向の補正量を算出し、算出した前記補正量に基づき、前記ステージを移動させる、検査装置が提供される。

一態様によれば、プローブカードと相対的に移動するステージにおいて、移動の補正精度を高めることができる。

一実施形態に係る検査装置の構成を示す概略縦断面図である。 プローブカードがウエハおよび載置台にかける荷重を例示する概略側面図である。 ステージの機械特性の計測を示す概略説明図である。 プローブカードの偏荷重の原理および設定を示す説明図である。 ３Ｄコンタクト補正を実施する際の制御本体に形成される機能ブロックを示すブロック図である。 一実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

図１は、一実施形態に係る検査装置１の構成を示す概略縦断面図である。図１に示すように、一実施形態に係る検査装置１は、基板の一例であるウエハＷの電気的検査を行う。ウエハＷの表面には、検査対象デバイス（Device Under Test：以下、ＤＵＴともいう）として複数の半導体デバイス（ＬＳＩ、半導体メモリ等）が形成されている。電気的検査では、半導体デバイスの異常の有無、電気的特性等をテストする。なお、基板は、ウエハＷに限定されず、半導体デバイスが配置されたキャリア、ガラス基板、チップ単体、電子回路基板等でもよい。

検査装置１は、ウエハＷを搬送するローダ１０と、ローダ１０に隣接して配置される筐体２０と、筐体２０の上方に配置されるテスタ３０と、筐体２０内に収容されるステージ４０と、検査装置１の各構成を制御するコントローラ５０と、を備える。

ローダ１０は、図示しないＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）からウエハＷを取り出して、筐体２０内を移動したステージ４０へ載置する。また、ローダ１０は、検査後のウエハＷをステージ４０から取り出してＦＯＵＰへ収容する。

筐体２０は、略直方状の箱体に形成され、ウエハＷを検査する検査空間２１を内部に有する。検査空間２１の下方側には、ウエハＷを搬送するステージ４０が設置されている。検査空間２１においてローダ１０からステージ４０に載置されたウエハＷが、ステージ４０の動作によって、３次元方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）に移動する。

筐体２０の上方部には、インタフェース３１を介してプローブカード３２が保持されている。インタフェース３１は、図示しないパフォーマンスボードや多数の接続端子を有し、テストヘッド（不図示）を介してテスタ３０と電気的に接続されている。テスタ３０は、検査装置１のコントローラ５０に接続され、コントローラ５０の指令下にウエハＷの検査を行う。

プローブカード３２は、検査空間２１の下方に向かって突出する複数のプローブ３３（探針）を有する。各プローブ３３は、検査装置１の検査において、ステージ４０により適宜の３次元座標位置に移動したウエハＷの各ＤＵＴのパッドや半田バンプに接触する。これにより、テスタ３０の１以上のテストボード（不図示）に形成された適宜の回路が、ウエハＷの各ＤＵＴに電気的に導通する。この導通状態で、テスタ３０は、テストヘッドからウエハＷの各ＤＵＴに電気信号を送信して、各ＤＵＴから応答されたデバイス信号を受信して、各ＤＵＴの異常の有無、電気的特性等を判定する。また、コントローラ５０は、ステージ４０によりＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動してウエハＷ上の位置をずらしながら各ＤＵＴの検査を順次繰り返すことで、各ＤＵＴを全数検査する。

ステージ４０は、筐体２０内に設けられ、検査空間２１においてウエハＷまたはプローブカード３２を搬送する。例えば、ステージ４０は、ローダ１０からプローブカード３２の対向位置にウエハＷを搬送し、プローブカード３２に向かってウエハＷを上昇させることで、複数のプローブ３３にウエハＷを接触させる。また検査後に、ステージ４０は、プローブカード３２から検査後のウエハＷを下降させ、さらにローダ１０に向かってウエハＷを搬送する。

具体的には、ステージ４０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動可能な移動部４１（Ｘ軸移動機構４２、Ｙ軸移動機構４３、Ｚ軸移動機構４４）、載置台４５およびステージ制御部４９を含む。また、筐体２０は、ステージ４０の移動部４１および載置台４５と、ステージ制御部４９と、を上下二段で支持するフレーム構造２２を備える。

移動部４１のＸ軸移動機構４２は、フレーム構造２２の上面に固定されてＸ軸方向に沿って延在する複数のガイドレール４２ａと、各ガイドレール４２ａ間にわたって配置されるＸ軸可動体４２ｂと、を含む。Ｘ軸可動体４２ｂは、図示しないＸ軸動作部（モータ、ギア機構等）を内部に有し、このＸ軸動作部はステージ制御部４９に接続されている。Ｘ軸可動体４２ｂは、ステージ制御部４９の図示しないモータドライバからの電力供給に基づきＸ軸方向を往復動する。

同様に、Ｙ軸移動機構４３は、Ｘ軸可動体４２ｂの上面に固定されてＹ軸方向に沿って延在する複数のガイドレール４３ａと、各ガイドレール４３ａ間にわたって配置されるＹ軸可動体４３ｂと、を含む。Ｙ軸可動体４３ｂも、図示しないＹ軸動作部（モータ、ギア機構等）を内部に有し、このＹ軸動作部はステージ制御部４９に接続されている。Ｙ軸可動体４３ｂは、ステージ制御部４９の図示しないモータドライバからの電力供給に基づきＹ軸方向を往復動する。

Ｚ軸移動機構４４は、Ｙ軸可動体４３ｂに設置される固定体４４ａと、固定体４４ａと相対的にＺ軸方向に沿って昇降するＺ軸可動体４４ｂと、を有し、Ｚ軸可動体４４ｂの上部に載置台４５を保持している。例えば、固定体４４ａは、鉛直方向に延びる筒状に形成され、内側の孔部にＺ軸可動体４４ｂを収容している。固定体４４ａは、内周面に設けられたボールベアリング４４ｃ（図２（Ａ）参照）を介して、Ｚ軸可動体４４ｂを昇降可能に支持している。

Ｚ軸移動機構４４は、図示しないＺ軸動作部（モータ、ギア機構等）を有し、このＺ軸動作部はステージ制御部４９に接続されている。Ｚ軸可動体４４ｂは、ステージ制御部４９の図示しないモータドライバからＺ軸動作部への電力供給に基づきＺ軸方向（鉛直方向）に変位し、これに伴い載置台４５に保持されたウエハＷを昇降させる。なお、移動部４１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に載置台４５を移動させる他に、軸回り（θ方向）に載置台４５を回転させる構成を備えてもよい。

載置台４５は、ウエハＷが直接載置される装置であり、適宜の保持手段によりウエハＷを載置面４５ｓに保持する。例えば、ウエハＷを真空吸着する場合、保持手段は、載置台４５内に吸引用の吸引通路を有し、また吸引通路に接続される配管および吸引ポンプを適宜の箇所に備える。

載置台４５の内部には、検査時にウエハＷの温度を調整するための温調機構４６が設けられることが好ましい。例えば、温調機構４６は、載置台４５内に温調媒体を循環させる温調媒体循環装置、載置台４５内で加熱するヒータ等を適用し得る。

ステージ制御部４９は、コントローラ５０に接続され、コントローラ５０の指令に基づき、ステージ４０の動作を制御する。ステージ制御部４９は、ステージ４０全体の動作を制御する統合制御部、移動部４１の動作を制御するＰＬＣやモータドライバ、照明制御部、電源ユニット等を有する（共に不図示）。

また、筐体２０の内部には、プローブカード３２の各プローブ３３と、載置台４５に載置されたウエハＷとの相対的な位置を検出する位置検出器２３が設けられている。この位置検出器２３としては、カメラやレーザ変位計等があげられる。位置検出器２３は、ステージ４０の移動においてウエハＷの位置を検出して、その位置情報をコントローラ５０またはステージ制御部４９に送信する。コントローラ５０は、取得した位置情報に基づき、ステージ４０の移動を適宜調整する。

コントローラ５０は、検査装置１全体を制御する制御本体５１と、制御本体５１に接続されるユーザインタフェース５５と、を有する。制御本体５１は、コンピュータや制御用回路基板等により構成される。

例えば、制御本体５１は、プロセッサ５２、メモリ５３、図示しない入出力インタフェースおよび電子回路を有する。プロセッサ５２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、複数のディスクリート半導体からなる回路等のうち１つまたは複数を組み合わせたものである。メモリ５３は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ（例えば、コンパクトディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ハードディスク、フラッシュメモリ等）を適宜組み合わせたものである。

一方、ユーザインタフェース５５は、ユーザがコマンドの入力操作等を行うキーボード、検査装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイを適用することができる。あるいは、ユーザインタフェース５５は、タッチパネル、マウス、マイク、スピーカ等の機器を適用してもよい。

コントローラ５０は、検査装置１の各構成を制御して、ウエハＷの検査を実施する。ウエハＷの検査時に、検査装置１は、ステージ４０の載置台４５を移動して、プローブカード３２の複数のプローブ３３にウエハＷを接触させる。本実施形態に係る検査装置１は、この動作において、複数のプローブ３３からかかる荷重に対応して、載置台４５のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の移動量を補正する３Ｄコンタクト補正を行う。

複数のプローブ３３がウエハＷにかける荷重としては、鉛直方向に沿った垂直荷重と、鉛直方向に対して傾斜した偏荷重とがあげられる。図２は、プローブカード３２がウエハＷおよび載置台４５にかける荷重を例示する概略側面図であり、（Ａ）は垂直荷重がかかった場合であり、（Ｂ）は偏荷重がかかった場合である。

図２（Ａ）に示すように、ウエハＷおよび載置台４５は、ステージ４０の移動時にプローブカード３２から突出する複数のプローブ３３に接触することにより、垂直荷重を受ける。固定体４４ａとＺ軸可動体４４ｂとの間のボールベアリング４４ｃは、両部材に接触しているものの、Ｚ軸可動体４４ｂおよび載置台４５が昇降するだけの自由度がある。このため例えば、垂直荷重に対して載置台４５の外周部寄りに各プローブ３３が接触した場合には、ウエハＷを含む載置台４５およびＺ軸可動体４４ｂが僅かに倒れる現象が発生する。

プローブカード３２の各プローブ３３の荷重特性が鉛直方向（Ｚ軸方向）に完全に一致した垂直荷重の場合、コントローラ５０は、載置面４５ｓの複数の座標位置毎に変位量を設定して、その変位量に応じて載置台４５の移動量を補正することができる。変位量は、垂直荷重がかからない場合と、垂直荷重がかかった場合との位置の差分（距離）で表せる。これにより、ステージ４０は、載置台４５の倒れに対応した３次元方向の移動を行うことが可能となる。各座標位置の変位量は、ステージ４０の機械特性を予め計測してデータ化しておく。コントローラ５０は、各プローブ３３の接触時に、その３次元座標位置の変位量を読み出して、変位量と比例式とを用いて補正量を計算することができる。

図３は、ステージ４０の機械特性の計測を示す概略説明図である。図３（Ａ）は、垂直荷重をかけない場合のＸ‐Ｙ軸の計測、図３（Ｂ）は、垂直荷重をかけた場合のＸ‐Ｙ軸の計測、図３（Ｃ）は、垂直荷重をかけない場合のＺ軸の計測、図３（Ｄ）は、垂直荷重をかけた場合のＺ軸の計測である。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、ステージ４０のＸ軸方向およびＹ軸方向（すなわち、水平方向）の機械特性の計測では、ステージ４０よりも上方に、Ｘ‐Ｙ変位計測器であるカメラユニット６０を取り付ける。そして、コントローラ５０は、ステージ制御部４９に移動を指令して、仮想的に複数のプローブに接触させる動作（実際のウエハＷのテスト時と同じ動作）を行う。また、機械特性の計測では、計測用のウエハ（以下、計測ウエハＭＷという）を載置台４５の載置面４５ｓに保持しておく。

各プローブに対して計測ウエハＭＷが接触する予定位置に載置台４５が上昇すると、図３（Ａ）に示すように、カメラユニット６０は、垂直荷重をかけない状態での計測ウエハＭＷのＸ座標およびＹ座標を計測する。さらに、機械特性の計測では、図３（Ｂ）に示すように、垂直荷重をかけるための治具６１をステージ４０よりも上方に設置する。これにより、カメラユニット６０は、垂直荷重をかけた状態での計測ウエハＭＷのＸ座標およびＹ座標を計測する。

以上の計測によって、コントローラ５０は、計測ウエハＭＷの任意の座標位置に関して、垂直荷重をかけた状態と垂直荷重をかけない状態のＸ座標およびＹ座標を記憶する。そのため、コントローラ５０は、垂直荷重をかけた状態のＸ座標およびＹ座標に対して垂直荷重をかけない状態のＸ座標およびＹ座標を減算することで、任意の座標位置に垂直荷重がかかった際のＸ軸方向およびＹ軸方向の載置台４５の倒れ量を得ることができる。載置台４５の倒れ量（Ｘ座標の差分、Ｙ座標の差分）は、垂直荷重がかかった際のＸ軸方向の変位量ΔｘおよびＹ軸方向の変位量Δｙに相当する。

一方、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）に示すように、ステージ４０のＺ軸方向（すなわち、鉛直方向）の機械特性の計測では、ステージ４０よりも上方に、Ｚ変位計測器であるレーザ変位計６２を取り付ける。そしてＸ‐Ｙ軸の計測と同様に、コントローラ５０は、ステージ制御部４９に移動を指令して、仮想的に複数のプローブに接触させる動作を行う。

すなわち図３（Ｃ）に示すように、レーザ変位計６２は、計測ウエハＭＷ（載置面４５ｓ）の任意の座標位置について、垂直荷重をかけない状態におけるＺ座標を計測する。さらに図３（Ｄ）に示すように、治具６１を設置した後に、レーザ変位計６２は、計測ウエハＭＷの任意の座標位置について、垂直荷重をかけた状態におけるＺ座標を計測する。

この計測によって、コントローラ５０は、計測ウエハＭＷの任意の座標位置に関して、垂直荷重をかけた状態と垂直荷重をかけない状態のＺ座標を記憶する。そのため、コントローラ５０は、垂直荷重をかけた状態のＺ座標に対して垂直荷重をかけない状態のＺ座標を減算することで、任意の座標位置に垂直荷重がかかった際のＺ軸方向の載置台４５の沈み込み量を得ることができる。載置台４５の沈み込み量（Ｚ座標の差分）は、垂直荷重がかかった際のＺ軸方向の変位量Δｚに相当する。

変位量Δｘ、Δｙ、Δｚの計測は、計測ウエハＭＷに設定した複数の計測ポイント全てに対して実施する。複数の計測ポイントは、例えば、ウエハＷの上面をマトリクス状に分割することで設定される。

また、変位量Δｘ、Δｙ、Δｚの計測は、治具６１から計測ウエハＭＷにかける垂直荷重を複数回変えて行う。治具６１が計測ウエハＭＷにかける垂直荷重としては、例えば、０ｋｇ、５０ｋｇ、１００ｋｇがあげられる。さらに、変位量Δｘ、Δｙ、Δｚの計測は、計測ウエハＭＷにかける温度を複数回変えて行う。計測ウエハＭＷにかける温度としては、例えば、－５０℃、２５℃、１００℃があげられる。したがって、コントローラ５０は、１つの計測ポイントにおいて、複数の垂直荷重および複数の温度の組み合わせ分だけ変位量Δｘ、Δｙ、Δｚのデータを記憶しており、このデータを全ての計測ポイント毎に備えるようになる。

ここで、図２（Ｂ）に示すように、プローブカード３２は、ステージ４０によりウエハＷが移動した際に、各プローブ３３の荷重特性として鉛直方向に対して傾斜した（非平行の）荷重である偏荷重をウエハＷにかけることがある。例えば、偏荷重の要因としては、プローブカード３２から下方に突出した各プローブ３３の配置や形状、またはプローブカード３２自体の形状等に偏りがあることによって、完全な垂直荷重とならない場合があげられる。プローブカード３２に偏荷重が発生している場合には、垂直荷重を想定して計測した機械特性（変位量Δｘ、Δｙ、Δｚ）を用いても、ステージ４０の３Ｄコンタクト補正を正確に行うことができなくなる。

そこで、本実施形態に係る検査装置１は、テスタ３０に装着されるプローブカード３２に応じて、そのプローブカード３２の偏荷重を加味した補正を行う構成としている。以下、プローブカード３２の偏荷重における補正について、図４を参照しながら説明する。図４は、プローブカード３２の偏荷重の原理および設定を示す説明図であり、（Ａ）は概略側面図、（Ｂ）は概略平面図である。

プローブカード３２の偏荷重は、垂直荷重であるＺ軸方向の成分を含むと共に、水平方向に沿ったベクトルである水平成分を含むと言える。Ｚ軸方向の成分は、任意の座標位置に垂直荷重がかかった場合におけるステージ４０の機械特性である変位量Δｘ、Δｙ、Δｚを用いることができる。

一方、水平成分は、さらにＸ軸方向のベクトル成分と、Ｙ軸方向のベクトル成分と、に分けることができる。以下、Ｘ軸方向のベクトル成分をＸ軸成分量Δｘ'といい、Ｙ軸方向のベクトル成分をＹ軸成分量Δｙ'という。例えば、Ｘ軸成分量Δｘ'は、載置面４５ｓの中心を基点としたＸ軸方向の変位量（図４では、左右方向のμｍ単位の変位）として表すことができる。同様に、Ｙ軸成分量Δｙ'は、載置面４５ｓの中心を基点としたＹ軸方向の変位量（図４では、上下方向のμｍ単位の変位）として表すことができる。なお、Ｘ軸成分量Δｘ'およびＹ軸成分量Δｙ'は、他の単位で設定することも可能であり、例えば、偏荷重全体に対するＸ軸方向のベクトル成分およびＹ軸方向のベクトル成分の割合（％）であってもよい。

プローブカード３２は、その製造過程において、各プローブ３３の配置や形状等が設計されるため、その設計内容、または実験やシミュレーションにより、水平成分（Ｘ軸成分量Δｘ'、Ｙ軸成分量Δｙ'）の情報を予め保有することができる。つまり、Ｘ軸成分量Δｘ'およびＹ軸成分量Δｙ'は、各プローブ３３がウエハＷに接触する座標位置に依らず、ウエハＷのＸ軸方向およびＹ軸方向に定常的な値で荷重をかけるパラメータと言える。図４を例にすると、Ｘ軸成分量Δｘ'は３０μｍに設定されており、Ｙ軸成分量Δｙ'は５μｍに設定されている。つまり、プローブカード３２は、ウエハＷに偏荷重をかける構造である場合に、偏荷重のうちのＸ軸成分量Δｘ'およびＹ軸成分量Δｙ'を仕様データとして予め持っておく。

そして、検査装置１は、プローブカード３２の使用時に、プローブカード３２の偏荷重のパラメータ（Ｘ軸成分量Δｘ'、Ｙ軸成分量Δｙ'）を、ユーザインタフェース５５を介してユーザにより入力させる構成を採ることができる。この際、ユーザは、プローブカード３２の仕様書に記載されているＸ軸成分量Δｘ'およびＹ軸成分量Δｙ'を入力すればよい。あるいは、検査装置１は、プローブカード３２の装着時に、プローブカード３２に記憶された情報を読み取ることで、偏荷重の情報を自動的に設定する構成でもよい。例えば、検査装置１は、プローブカード３２の識別番号を読み取った際に、図示しない適宜のサーバにアクセスすることで、サーバから偏荷重の情報を取得することができる。

そして、プローブカード３２が偏荷重の情報を持つ場合には、以下の式（１）（２）のように、垂直荷重の変位量Δｘ、Δｙ、Δｚに偏荷重のＸ軸成分量Δｘ'およびＹ軸成分量Δｙ'加えることで、偏荷重用の変位量Δｘｐ、Δｙｐ、Δｚｐを算出できる。
Δｘｐ＝Δｘ＋Δｘ' …（１）
Δｙｐ＝Δｙ＋Δｙ' …（２）

すなわち、偏荷重を有するプローブカード３２の３Ｄコンタクト補正において、コントローラ５０の制御本体５１は、この偏荷重用の変位量Δｘｐ、Δｙｐ、Δｚｐ（＝Δｚ）を用いる。これにより、プローブカード３２に偏荷重がある場合でも、ステージ４０を精度よく移動して、各プローブ３３に対してウエハＷを安定的に接触させることができる。

図５は、３Ｄコンタクト補正を実施する際の制御本体５１に形成される機能ブロックを示すブロック図である。図５に示すように、制御本体５１の内部には、上記のプローブカード３２の偏荷重を含む補正を行うための構成として、情報取得部７０、位置取得部７１、荷重抽出部７２、補正量算出部７３および動作指令部７４が形成される。

情報取得部７０は、テスタ３０に対するプローブカード３２の装着時に、偏荷重の情報を含むプローブカード３２の情報を取得する。プローブカード３２の情報は、ユーザインタフェース５５を介してユーザが入力してもよく、制御本体５１がプローブカード３２の情報を自動的に読み取るようにしてもよい。ユーザが入力する構成では、情報取得部７０は、プローブカード３２の情報入力用の入力画面をユーザインタフェース５５に表示する。この際、情報取得部７０は、偏荷重の水平成分の入力画面として、例えば図４（Ｂ）に示すようなＸ軸成分量Δｘ'およびＹ軸成分量Δｙ'の入力欄を有する情報を表示させる。そして、情報取得部７０は、ユーザにより入力された情報をメモリ５３内に形成される補正データ記憶部７９に記憶する。

補正データ記憶部７９は、ステージ４０の機械特性として、図３に示すような方法で計測した垂直荷重の変位量データＤ１を、複数の座標位置毎に予め記憶している。補正データ記憶部７９には、この垂直荷重の変位量データＤ１に加えて、偏荷重の水平成分データＤ２が記憶される。

制御本体５１は、検査装置１に対するプローブカード３２の装着を認識している間、偏荷重の水平成分データＤ２を保有し続ける。そして、制御本体５１は、検査装置１からプローブカード３２の離脱に伴って、偏荷重の水平成分データＤ２を自動的に削除する。これにより、新たなプローブカード３２の装着時に、前に装着したプローブカード３２のデータを利用することを抑制できる。

一方、位置取得部７１は、ステージ４０の移動時に、位置検出器２３において検出しているウエハＷおよび載置台４５の座標位置の情報（位置情報）を取得して、メモリ５３に一時的に記憶する。

荷重抽出部７２は、ステージ４０の移動時に、位置取得部７１が取得した座標位置に基づきメモリ５３を参照し、記憶されている垂直荷重の機械特性（変位量Δｘ、Δｙ、Δｚ）、偏荷重のＸ軸成分量Δｘ'およびＹ軸成分量Δｙ'等を抽出する。この際、偏荷重のＸ軸成分量Δｘ'およびＹ軸成分量Δｙ'がゼロ（ブランク）の場合には、プローブカード３２は、ウエハＷに偏荷重をかけずに垂直荷重をかけることになる。偏荷重のＸ軸成分量Δｘ'およびＹ軸成分量Δｙ'がゼロ以外の値の場合には、プローブカード３２は、ウエハＷに偏荷重をかけることになる。

補正量算出部７３は、３Ｄコンタクト補正における補正量を算出する。プローブカード３２がウエハＷに垂直荷重のみをかける場合、補正量算出部７３は、荷重抽出部７２で抽出された変位量Δｘ、Δｙ、Δｚをそのまま適用する。上記したように、変位量Δｘ、Δｙ、Δｚは、各座標位置において、複数の温度毎および複数の荷重毎に事前に計測されて補正データ記憶部７９に記憶されている。例えば、補正量算出部７３は、ウエハＷに実際にかかる荷重および温度を取得して、検出荷重および検出温度に対して記憶されている荷重および温度のうち最も近い上下２つのデータを参照し、２つのデータを直線近似して補正量を算出する。

一方、プローブカード３２がウエハＷに偏荷重をかける場合、補正量算出部７３は、上記の式（１）、（２）等を用いて偏荷重用の変位量Δｘｐ、Δｙｐ、Δｚｐを算出する。これにより、検査装置１は、プローブカード３２に応じて、垂直荷重および偏荷重の両方に対応した３Ｄコンタクト補正の補正量を得ることができる。

動作指令部７４は、制御本体５１がウエハＷの所定のＤＵＴに対して各プローブ３３を接触させる際の目標座標と、補正量算出部７３が算出した補正量とに基づき、ステージ４０を移動させる際の３次元方向の移動量を算出する。そして、動作指令部７４は、算出した移動量をステージ制御部４９に指令する。これにより、ステージ制御部４９は、３Ｄコンタクト補正において、載置台４５上のウエハＷを高精度に移動させることができる。

本実施形態に係る検査装置１は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、その動作（検査方法）について図６を参照しながら説明する。図６は、一実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。

検査装置１は、ウエハＷの検査前に、ウエハＷを検査するためのプローブカード３２をテスタ３０に取り付ける。制御本体５１の情報取得部７０は、プローブカード３２の取り付けに伴って、取り付けられたプローブカード３２の情報を取得する（ステップＳ１）。上記したように、プローブカード３２の情報の取得は、ユーザの入力または制御本体５１が自動的に行うことでなされる。取得したプローブカード３２の情報に偏荷重の水平成分データＤ２が含まれる場合、情報取得部７０は、この情報を補正データ記憶部７９に記憶する。これにより、検査装置１は、プローブカード３２の偏荷重を加味した３Ｄコンタクト補正を行う準備がなされる。

その後、制御本体５１は、ユーザインタフェース５５を介してユーザからウエハＷの電気的検査を実施するテスト操作を受信することにより、ウエハＷの検査を開始する（ステップＳ２）。

ウエハＷの電気的検査において、制御本体５１は、ローダ１０およびステージ４０の移動の指令をステージ制御部４９に送信し、ローダ１０から載置台４５にウエハＷを受け渡して、検査空間２１内においてウエハＷを搬送する（ステップＳ３）。この際、ステージ制御部４９は、Ｘ軸移動機構４２、Ｙ軸移動機構４３により載置台４５を水平方向に移動してウエハＷの接触位置を各プローブ３３に対向させた後、Ｚ軸移動機構４４により載置台４５を鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って上昇させる。

載置台４５の上昇時に、各プローブ３３のうち最初のプローブ３３がウエハＷに接触することで、テスタ３０とウエハＷとの導通が開始する（ステップＳ４）。制御本体５１は、この導通開始に伴って載置台４５の移動における３Ｄコンタクト補正を実施する。

３Ｄコンタクト補正において、制御本体５１の位置取得部７１は、位置検出器２３により各プローブ３３がウエハＷに接触する座標位置を検出して、位置検出器２３から位置情報を取得する（ステップＳ５）。

そして、制御本体５１の荷重抽出部７２は、取得した位置情報に基づき、メモリ５３に記憶されている垂直荷重の変位量データＤ１を読み出すと共に、偏荷重の水平成分データＤ２が記憶されている場合にはその情報を抽出する（ステップＳ６）。

制御本体５１の補正量算出部７３は、読み出した垂直荷重の変位量Δｘ、Δｙ、Δｚおよび偏荷重のＸ軸成分量Δｘ'およびＹ軸成分量Δｙ'に基づき、ステージ４０の補正量として偏荷重用の変位量Δｘｐ、Δｙｐ、Δｚｐを算出する（ステップＳ７）。あるいは、補正量算出部７３は、偏荷重のＸ軸成分量Δｘ'およびＹ軸成分量Δｙ'がゼロの場合に、垂直荷重の変位量Δｘ、Δｙ、Δｚをそのままステージ４０の補正量として使用する。

そして、制御本体５１の動作指令部７４は、所定のＤＵＴに対する目標座標に、算出した補正量を加えることで、載置台４５の３次元方向の移動量を算出し、算出した３次元方向の移動量をステージ制御部４９に指令する（ステップＳ８）。これにより、ステージ制御部４９は、ウエハＷが載った載置台４５を指令に応じて精度よく移動させることができる。

また、３Ｄコンタクト補正時に、制御本体５１は、ステージ４０の移動が終了したか否かを判定する（ステップＳ９）。ステージ４０が移動している場合（ステップＳ１１：ＮＯ）は、３Ｄコンタクト補正を継続する。その一方で、ステージ４０の移動が終了した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）は、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０において、制御本体５１は、テスタ３０によるウエハＷの電気的検査を行う。検査装置１は、上記した３Ｄコンタクト補正を実施していることで、ウエハＷの目標の各ＤＵＴに対して各プローブ３３を精度よく接触させる。このため、検査装置１は、テスタ３０によるウエハＷの電気的検査を安定して行うことができる。

以上の実施形態で説明した本開示の技術的思想および効果について以下に記載する。

本開示の第１の態様は、基板（ウエハＷ）の電気的検査を行う検査装置１であって、複数のプローブ３３を有するプローブカード３２と、基板を載置してプローブカード３２と相対的に基板を移動させ、複数のプローブ３３に基板を接触させるステージ４０と、ステージ４０の移動を制御する制御部（コントローラ５０）と、を備え、制御部は、プローブカード３２の垂直荷重に基づく第１変位量（変位量Δｘ、Δｙ、Δｚ）と、垂直荷重に対して傾斜したプローブカード３２の偏荷重に基づく第２変位量（Ｘ軸成分量Δｘ'、Ｙ軸成分量Δｙ'）とを用いて、偏荷重における３次元方向の補正量を算出し、算出した補正量に基づき、ステージ４０を移動させる。

上記によれば、検査装置１は、プローブカード３２により偏荷重が発生する場合でも、複数のプローブ３３に基板（ウエハＷ）を接触させる際に、ステージ４０の移動の補正精度を高めることができる。すなわち、従来は、プローブカード３２の偏荷重について考慮せずに、垂直荷重に基づく補正のみを行っていたのに対して、本開示の検査装置１は、プローブカード３２の偏荷重を加味して補正量を算出する。この補正量を用いることによって、検査装置１は、ステージ４０を精度よく移動させて各プローブ３３に基板を接触させることが可能となる。

また、第１変位量は、Ｘ軸方向の変位量Δｘ、Ｙ軸方向の変位量Δｙ、Ｚ軸方向の変位量Δｚを含み、第２変位量は、プローブカード３２の偏荷重の水平成分としてＸ軸成分量Δｘ'、Ｙ軸成分量Δｙ'を含み、制御部（コントローラ５０）は、３次元方向の補正量の算出時に、Ｘ軸方向の変位量ΔｘにＸ軸成分量Δｘ'を加えると共に、Ｙ軸方向の変位量ΔｙにＹ軸成分量Δｙ'を加える。これにより、制御部は、プローブカード３２の偏荷重に伴う変位量Δｘｐ、Δｙｐ、Δｚｐを簡単かつ精度よく算出することができる。

また、複数のプローブ３３に基板（ウエハＷ）が接触する位置を検出する位置検出器２３を有し、制御部（コントローラ５０）は、複数のプローブ３３が基板に接触する複数の座標位置の各々に対応する第１変位量（変位量Δｘ、Δｙ、Δｚ）を予め記憶しており、位置検出器２３が検出した複数の位置の情報から特定される、複数のプローブ３３が接触する複数の座標位置に応じた第１変位量を抽出する。これにより、検査装置１は、複数の座標位置毎に適切な第１変位量を用いることができ、補正の精度を一層高めることができる。

また、ステージ４０は、基板（ウエハＷ）を載置する載置台４５を有し、第１変位量は、載置台４５に垂直荷重をかけた場合の載置台４５の座標から載置台４５に垂直荷重をかけない場合の載置台４５の座標を減算することで予め算出されて、制御部（コントローラ５０）に記憶されている。これにより、検査装置１は、ステージ４０の機械特性に応じた第１変位量を適切に得ることができる。

また、第２変位量は、検査装置１に装着されるプローブカード３２毎に設定されている。これにより、検査装置１は、プローブカード３２の各プローブ３３によって生じる偏荷重についてプローブカード３２毎に設定されたものを、第２変位量として適切に用いることができる。

また、制御部（コントローラ５０）は、検査装置１に対するプローブカード３２の装着中に、第２変位量を記憶部（補正データ記憶部７９）に保持し続け、検査装置１からのプローブカード３２の離脱に伴って、第２変位量を記憶部から削除する。これにより、検査装置１は、プローブカード３２の装着中は、そのプローブカード３２の第２変位量を簡単に利用することができる。

また、制御部（コントローラ５０）は、検査装置１に装着されるプローブカード３２に応じて、第２変位量を取得するように構成された情報取得部７０を有する。これにより、検査装置１は、偏荷重に基づく第２変位量を容易に得ることができる。

また、情報取得部７０は、ユーザインタフェース５５を介してユーザにより入力された第２変位量を取得する。これにより、検査装置１は、第２変位量を簡単に設定することができる。

また、情報取得部７０は、検査装置１に装着されたプローブカード３２の情報に基づき第２変位量を取得する。これにより、検査装置１は、ユーザの手間を減らして第２変位量を確実に設定することができる。

また、本開示の第２の態様は、複数のプローブ３３を有するプローブカード３２と、基板（ウエハＷ）を載置してプローブカード３２と相対的に基板を移動させ、複数のプローブ３３に基板を接触させるステージ４０と、を備える検査装置１において基板の電気的検査を行う検査方法であって、プローブカード３２の垂直荷重に基づく第１変位量と、垂直荷重に対して傾斜したプローブカード３２の偏荷重に基づく第２変位量とを用いて、偏荷重における３次元方向の補正量を算出する工程と、算出した補正量に基づき、ステージ４０を移動させる工程と、を含む。この場合でも、検査方法は、プローブカード３２と相対的に移動するステージ４０において、移動の補正精度を高めることができる。

今回開示された実施形態に係る検査装置および検査方法は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形および改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

１ 検査装置
３２ プローブカード
３３ プローブ
４０ ステージ
５０ コントローラ
Ｗ ウエハ

Claims (10)

1. 基板の電気的検査を行う検査装置であって、
   複数のプローブを有するプローブカードと、
   前記基板を載置して前記プローブカードと相対的に前記基板を移動させ、複数の前記プローブに前記基板を接触させるステージと、
   前記ステージの移動を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記プローブカードの垂直荷重に基づく第１変位量と、前記垂直荷重に対して傾斜した前記プローブカードの偏荷重に基づく第２変位量とを用いて、前記プローブカードの偏荷重における３次元方向の補正量を算出し、
   算出した前記３次元方向の補正量に基づき、前記ステージを移動させる、
   検査装置。
2. 前記第１変位量は、Ｘ軸方向の変位量Δｘ、Ｙ軸方向の変位量Δｙ、Ｚ軸方向の変位量Δｚを含み、
   前記第２変位量は、前記プローブカードの偏荷重の水平成分としてＸ軸成分量Δｘ'、Ｙ軸成分量Δｙ'を含み、
   前記制御部は、前記３次元方向の補正量の算出時に、Ｘ軸方向の変位量ΔｘにＸ軸成分量Δｘ'を加えると共に、Ｙ軸方向の変位量ΔｙにＹ軸成分量Δｙ'を加える、
   請求項１に記載の検査装置。
3. 複数の前記プローブに前記基板が接触する位置を検出する位置検出器を有し、
   前記制御部は、複数の前記プローブが前記基板に接触する複数の座標位置の各々に対応する前記第１変位量を予め記憶しており、
   前記位置検出器が検出した位置情報から特定される座標位置に応じた前記第１変位量を抽出する、
   請求項１または２に記載の検査装置。
4. 前記ステージは、前記基板を載置する載置台を有し、
   前記第１変位量は、前記載置台に前記垂直荷重をかけた場合の前記載置台の座標から前記載置台に前記垂直荷重をかけない場合の前記載置台の座標を減算することで予め算出されて、前記制御部に記憶されている、
   請求項３に記載の検査装置。
5. 前記第２変位量は、前記検査装置に装着される前記プローブカード毎に設定されている、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検査装置。
6. 前記制御部は、前記検査装置に対する前記プローブカードの装着中に、前記第２変位量を記憶部に保持し続け、前記検査装置からの前記プローブカードの離脱に伴って、前記第２変位量を前記記憶部から削除する、
   請求項５に記載の検査装置。
7. 前記制御部は、前記検査装置に装着される前記プローブカードに応じて、前記第２変位量を取得するように構成された情報取得部を有する、
   請求項６に記載の検査装置。
8. 前記情報取得部は、ユーザインタフェースを介してユーザにより入力された前記第２変位量を取得する、
   請求項７に記載の検査装置。
9. 前記情報取得部は、前記検査装置に装着された前記プローブカードの情報に基づき前記第２変位量を取得する、
   請求項７に記載の検査装置。
10. 複数のプローブを有するプローブカードと、
    基板を載置して前記プローブカードと相対的に前記基板を移動させ、複数の前記プローブに前記基板を接触させるステージと、を備える検査装置において前記基板の電気的検査を行う検査方法であって、
    前記プローブカードの垂直荷重に基づく第１変位量と、前記垂直荷重に対して傾斜した前記プローブカードの偏荷重に基づく第２変位量とを用いて、前記偏荷重における３次元方向の補正量を算出する工程と、
    算出した前記補正量に基づき、前記ステージを移動させる工程と、を含む、
    検査方法。

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