JP4729056B2 - 真空プローブ装置のための検査ステージ - Google Patents

Description

本発明は一般に被検査体を真空中で検査するプローブ装置に関する。特に、シリコンウエハ等のウエハ状の基板上に形成された集積回路、マイクロマシン、若しくは液晶表示装置などの電気的特性を真空中で検査するプローブ装置に関する。

マイクロマシンとしては、例えば数ミリメートル以下の大きさ、さらにはサブミリ以下の大きさを持つマイクロマシン技術を応用した超小型電子機械式システム（ＭＥＭＳ）がある。マイクロマシンは、半導体集積回路の製造に用いられるフォトファブリケーション技術とともに、深い溝を掘るエッチング技術や接合技術などの立体的な微細加工を行うマイクロマシニング（微細加工技術）により、種々のマイクロマシンがウエハ状の基板上に作られることができる。

マイクロマシンは半導体ウエハ状の基板の表面に作られることができる。マイクロマシンは、極めて微細なメカニズムのため、空気の流れや大気への熱伝導により素子の動きが影響を受ける。このようなマイクロマシンの電気的特性の検査は、真空環境下で実施することが求められる。

特許文献１には、フラットパネル等の電気的特性評価を真空中で実施するプローバが開示されている。このプローバはプローブピンを固定した基板（プロービングカード）で大気と真空とを区分けする構造が特徴である。

このプローバは信頼性の高い評価をする為の高真空環境を作るのが目的であり、チャンバ内の放出ガスを最小にして、チャンバ内を高真 空に保つことができる。しかし、特性評価が、放出ガスにより影響される特別な評価でない場合は、このような構造を用いて高真空環境を作る必要はない。

特許文献２は、バキュームコンタクタを開示している。このバキュームコンタクタは、ウエハ状の基板とコンタクタの間にＯリングを入れて密閉空間を作りそこを真空引きすることによりコンタクト圧力がかかる構造となっている。真空力を変えることでコンタクト圧力を変えることができる。密閉空間の真空度はコンタクト圧力の可変が目的であって、検査環境としての真空度については考慮されていない。

特許文献３は、図１４に示すように、被検査体を真空環境で検査するプローブ装置１００ｘを開示している。このプローブ装置の密閉室は、ヘッドプレート１２ｘの下部に設けられた筒体１０ｘと、移動機構によりＺ方向に上昇されるメインチャック６ｘの上面とにより形成される。この密閉室には、メインチャックと対向し、かつ複数のプローブを有するプロービングカード１４ｘが配置される。この密閉室は真空にされ、且つプロービングカードの複数のプローブが、メインチャック上に載置された被検査体の各電極に接触した状態で、被検査体の電気的特性が検査される。

このプローブ装置は、プローブ室全体を真空引きする必要がなく、密閉空間の容積も小さいため所望の真空度に短時間で到達することができる。しかし、真空状態において、メインチャックはＸＹ方向に移動できないため、各被検査体を検査するたびに、真空状態と大気状態を繰り返し作る必要がある。このためスループットが遅いという課題を有していた。

特許文献４には、真空環境で実施される低温試験装置が開示されている。この低温試験装置はプローブ全体を真空引きしている。このたるメインチャック移動機構のＸＹＺθ軸は、真空に対応することが必要があり、また大能力の真空ポンプを必要とする。したがって、非常に高価なプローブ装置となっている。
特開平１１−３３７５７２号公報 特開平１０−２５６３２３号公報 特願２００２−２８９９１号 特開２００１−２８４４１７号公報

本願発明は、従来のプローブ装置に使用される検査ステージに改良を加え、上記従来技術が有していた課題の内の少なくとも一つを解決し、検査に適した真空環境下で被検査体Ｗｏの電気的特性を検査することができるプローブ装置用の検査ステージを提供することを目的とする。

本発明の他の目的及び利点は、以下の明細書に記載されているか、その一部は該記載から自明であるか、又は本発明の実行により得られ得る。

本願発明の第１の観点に従って、下記を具備する、ウエハ状の基板上に形成された被検査体を真空状態で検査する真空プローブ装置のための検査ステージが提供される、
大気ステージ（該大気ステージは大気雰囲気下に配置される）、該大気ステージ上に配置され、ウエハ状の基板を支持するように構成された第一の支持機構（該第一の支持機構はアーム部と、該アーム部の先端部に設けられた支持部とを具備する）、該第一の支持機構をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動するように構成された第一の移動機構；大気ステージに隣接して配置された真空ステージ（該真空ステージは、真空雰囲気下に配置される）、該真空ステージ内部に配置されたプロービングカード。

該真空ステージは、下記ａ）乃至ｊ）の少なくとも１つを具備することが好ましい。さらに、該真空ステージは、下記ａ）乃至ｊ）の中の二つ以上を組み合わせて具備することが好ましい。

ａ） 該第一の支持機構の該アーム部に設けられたアライメント用撮影機構。

ｂ） 該真空ステージが配置される真空室（該真空室は、真空排気機構、開口部、該開口部を開閉するための開閉機構を具備し、該第一の支持機構は支持したウエハ状の基板を該開口部を介して真空室の内と外の間で移動する）。

ｃ） 該アライメント用撮影機構は、該アーム部の上面部に配置された第一のカメラと該アーム部の下面部に配置された第二のカメラの内の少なくとも１つのカメラを具備する。

ｄ） 該支持部はバキュームパッドを具備する。

ｅ）該真空ステージは、下記を具備する、
ウエハ状の基板Ｗを載置するように構成されたチャックトップ機構、該チャックトップ機構をＸ，Ｙ及びθ方向に移動するように構成された第２の移動機構、該真空室の内部において、該プロービングカードをＺ方向に移動させる第３の移動機構。

ｆ） 第２の移動機構及び第３の移動機構の内の少なくとも１つは、下記の駆動機構を具備する、
真空室を貫通して配置された１つの軸、真空室の外部に位置する該軸の部分の外周に配置されたベローズ、該軸を軸方向に移動させる移動機構、Ｘ軸の端部をチャックトップ機構に取り付けるための取付機構（該取付機構は、チャックトップ機構が各軸に直角でかつ水平方向にスライド可能に各軸の先端をチャックトップ機構に取り付ける）。

ｇ） 該真空ステージはさらに下記を具備する、
ウエハ状の基板Ｗを載置するように構成されたチャックトップ機構、該チャックトップ機構に設けられたウエハ状の基板Ｗの固定機構（該固定機構は、押さえ具（該押さえ具は、ウエハ状の基板Ｗをチャックトップ上に押圧することにより、ウエハ状の基板Ｗを固定すると、該押さえ具を昇降させるように構成された第１の昇降機構を具備する。）。

ｈ） チャックトップ機構上で、ウエハ状の基板Ｗを昇降させるように構成された複数の支柱体、及び複数の該支柱体を昇降させるように構成される第２の昇降機構。

ｉ） 該検査ステージの大気ステージは、アライメント用の撮影機構の光軸位置及び焦点位置の少なくとも１つをチェックするための固定マークを具備する。

ｊ） 該被検査体は、ウエハ状の基板の上に形成されたマイクロマシン及び集積回路の内の１つである。

本願発明の第２の観点に従って、下記（ｓ１）乃至（ｓ１３）を具備する、ウエハ状の基板上に形成された被検査体の電気的特性を真空下で検査するための検査方法が提供される（該検査方法は大気環境下にある大気ステージ及び真空環境下にある真空ステージを具備する検査ステージ上で実施される）、
（Ｓ１） 大気環境下にある大気ステージに配置されたアライメント用の撮影機構の光軸位置及び焦点位置に関するデータを得る、
（Ｓ２） ローダー部のウエハカセットからウエハ状の基板を取り出し、大気ステージ上に配置された第一の支持機構にウエハ状の基板を渡す、
（Ｓ３） 第一の支持機構は、そのアームの先端部を、真空室内にある真空ステージ上に移動し、その先端部が支持していたウエハ状の基板を、真空ステージ上に配置されたチャックトップ上に載置し、固定する、
（Ｓ４） 第一の支持機構の先端部に設けられた少なくとも１つのカメラによる撮影データと、撮影機構の光軸位置及び焦点位置に関するデータとを使用して、被検査体と、チャックトップの上方に配置されたプロービングカードとのアライメントを行う、
（Ｓ５） 第一の支持機構を真空室から退出させ、ゲートバルブを閉めて真空室内を所定の真空度にする、
（Ｓ６） プロービングカードを下降させ、その複数のプローブを被検査体の各電極にオーバードライブ状態で接触させる、
（Ｓ７） 被検査体の電気的特性を検査する、
（Ｓ８） プロービングカードを上昇させ、ウエハ状の基板を次の被検査体まで移動させる、
（Ｓ９） 上記（Ｓ６）乃至（Ｓ８）を繰り返すことにより、所定の被検査体の電気的特性の検査を終了させる、
（Ｓ１０） ウエハ状の基板をチャックトップ上から移動可能な状態にする、
（Ｓ１１） 真空室内を大気圧とする、
（Ｓ１２） 第１の支持機構の先端部に設けた支持部が、チャックトップ上から検査済みのウエハ状の基板を受け取り、真空ステージから搬出し、ローダー部のウエハカセットに戻す、
（Ｓ１３） 上記（Ｓ２）乃至（Ｓ１２）を所定回数繰り返す。

本願発明の実施例によれば、チャックトップやプロービングカードなどの最低限必要な検査用機器を真空環境下の真空ステージ上に配置する一方で、被検査体の移動機構やアライメント機構を大気環境下に配置する。この結果、被検査体の移動機構やアライメント機構は、真空環境に対応するための仕様を有する必要がなく、簡便かつ安価な機器を使用することができる。また、真空室内からの放出ガスも少ない。

本願発明の実施例によれば、例えばマイクロマシンや集積回路などの被検査体Ｗｏの電気的特性を、必要最小限の容積の真空室で実施することができる。また、真空室とその関連構造をシンプルにすることができる。プローブ装置全体を真空にするために必要な大型の排気ポンプの必要性が無く、所定の真空度にするための時間が短いため、検査時間のスピードアップを図ることができる。また、真空室の容積を最小にすることができ、真空室を迅速に高真空にすることができる。

本願発明の実施例によれば、例えばマイクロマシンや集積回路などの被検査体Ｗｏの電気的特性を、大気ステージ１０に配置した機器をも活用して、真空下で検査することができる。この結果、大気ステージに配置した機器に対する対真空対策の必要性を除くことができる。

本願発明の実施例によれば、真空室の真空度は、検査に必要な検査環境（所定の真空度下の環境）を確保する観点から決定されることができる。

本願発明の実施例によれば、プロービングカードを昇降させることにより、その複数のプローブと被検査体とをオーバードライブ状態で接触させる機構を採用することができる。この機構を採用することにより、所定のオーバードライブ状態を正確に設定することができる。

本願発明の実施例によれば、真空室の開口部を開閉する開閉機構を採用することができる。この採用により、真空室用の密閉空間をよりシンプルな機構により実現することができる。

添付した図面は、明細書の一部と連携しかつ一部を構成し、本発明の好適な実施例を図示する。そして、該図面は上記で記述した一般的な記述と以下に記述する好適な実施例に関する詳細な説明とにより、本発明の説明に資するものである。

本願発明は、シリコンウエハ等のウエハ状の基板上に形成されたマイクロマシン、集積回路、或いは液晶表示パネルなど種々の電子回路部品を検査対象とすることができる。しかし、本願発明をより具体的に説明する便宜上から、以下被検査体Ｗｏとして、シリコンウエハ状の基板上に作られた集積回路の電気的特性を検査するプローブ装置及びプローブ方法が説明される。

以下、図１乃至図１０に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施例におけるプローブ装置１００の本体の上面図である。図２は、同正面図である。図１及び図２に示されるように、プローバ室２９のトッププレート２９ａ上に、大気ステージ１０及び真空ステージ２０を有する検査ステージ４１が配置されることができる。大気ステージ１０及び真空ステージ２０を有する検査ステージ４１はプローバ室内に配置されることもできる。真空ステージ２０は、開口部２２ａを有する真空室２１内に配置される。

本実施例によるプローブ装置１００は、プローバ室２９（図２）のトッププレート２９ａ上に検査ステージ４１を備える。検査ステージ４１は、大気ステージ１０と真空ステージ２０を有する。

図１及び図３において、ローダー部１は、複数のウエハ状の基板Ｗを収容したウエハカセット３を備えている。例えばピンセット状をした搬送機構２は、ウエハカセット３の中からウエハ状の基板Ｗを一枚づつ取り出して、大気ステージ１０（後述）に引き渡す。搬送機構２によって、ローダー部１のカセット３から取り出されたウエハ状の基板Ｗは、大気ステージ１０上に配置された第一の支持機構１４の支持部１４ｃに受け取られる。この作業は、図３に示されるように、ウエハ状の基板Ｗは、搬送機構２から支持部１４ｃに直接渡されることができる。しかし、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、ウエハ状の基板Ｗは、受渡しテーブル２ｂを介して、搬送機構２から支持部１４ｃに渡されることもできる。

第一の支持機構１４は、アーム部１４ａを有することができる。アーム部１４ａはＸテーブル上に配置された昇降軸１３ｄに固定されることができる。昇降軸１３ｄは、昇降機構１３ｉにより、ガイド筒１３ｅの中で昇降される。アーム部１４ａは、その先端部１４ｂに支持部１４ｃを有する。該支持部１４ｃは搬送機構２により搬送されてきたウエハ状の基板Ｗを受け取りウエハ状の基板Ｗを支持する。第一の支持機構１４としては、ウエハ状の基板Ｗを受け取り、支持することができるいずれの支持機構も採用されることができる。

図３に示されるように、第一の支持機構１４は、第一の移動機構１３により、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動することができる。図３において、ＸはＸテーブルの移動方向、ＹはＹテーブルの移動方向、Ｚは昇降軸１３ｄの昇降方向である。第一の移動機構１３は、第一の支持機構１４をＺ方向に移動するために、昇降軸１３ｄ、ガイド筒１３ｅ及び昇降機構１３ｉよりなる昇降機構１３ｆを具備する。この昇降機構１３ｆは、さらに、昇降軸１３ｄを回転させるための回転機構も具備することができる。

さらに、第一の移動機構１３は、第一の支持機構１４をＸ，Ｙ方向に移動するためのＸ方向移動機構１３ｇとＹ方向移動機構１６ｈとを具備する。Ｘ方向移動機構１３ｇは、Ｘテーブル１３ａ、一対のガイドレール１３ｂ、モーター１３ｃとを具備することができる。モーター１３ｃの駆動力により、Ｘテーブルはガイドレール１３ｂ上をＸ方向に移動されることができる。

Ｙ方向移動機構１６ｈは、Ｙテーブル１６ａ、一対のガイドレール１６ｂ、モーター１６ｃとを具備することができる。Ｙテーブル１６ａは、モーター１６ｃの駆動力により、Ｙ方向に移動することができる。

第一の支持機構１４は、Ｘテーブル１３ａ上に載置され、Ｘテーブル１３ａはＹテーブル１６ａ上に載置される。第一の移動機構１３は、昇降機構１３ｆ、第一のＸ方向移動機構１３ｇ、第一のＹ方向移動機構１６ｈにより、第一の支持機構１４をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させることができる。

この第一の移動機構１３は、図３に示された機構に限られるものではない。要は、第一の支持機構１４をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動することができるいずれの機構も、第一の移動機構として採用されることができる。例えば、第一のＸ方向移動機構１３ｇ及び第一のＹ方向移動機構１６ｈに代わって、リニアモーターの原理に基いて、１つのテーブル上で第一の支持機構１４をＸ，Ｙ方向に移動することができる機構も採用されることができる。

図１、図２及び図５に示すように、プローバー室２９内には、大気ステージ１０に隣接して、真空室２１が配置される。真空室２１は、開口部２２ａ、該開口部２２ａを開閉するための開閉機構（以下、「ゲートバルブ」という）２２ｂ及び真空ステージ２０を具備することができる。

図５において、真空室２１内には、真空ステージ２０、その上のチャックトップ機構（以下、チャックトップいう）２４及びプロービングカード２８が配置されることができる。大気ステージ１０に配置された第一の支持機構１４は、その支持部１４ｃで支持したウエハ状の基板Ｗを開口部２２ａを介してチャックトップ２４上に移動する。

図６及び図７には、チャックトップ２４をＸ，Ｙ，θ方向に移動させるように構成された第２の移動機構２３の例が示されている。

第２の移動機構２３は、チャックトップ２４を支持するＸテーブル２５ａと、Ｘテーブル２５ａを移動させるためのＸテーブル移動機構２５、該Ｘテーブル２５ａを支持するＹテーブル２７ａとＹテーブルを移動させるためのＹテーブル移動機構２７、及びチャックトップを回転させるθ軸駆動機構２６を具備することができる。

Ｘテーブル移動機構２５は、真空室２１を貫通して配置されたＸ軸ロッド２５ｂを移動させることにより、Ｘテーブル２５ａを移動させる。Ｘ軸ロッド２５ｂの先端は、取付機構２５ｉを介してＸテーブル２５ａに取り付けられている。Ｘテーブル移動機構２５は、真空室２１内に配置することもできる。この場合、回転軸２５ｆ，モータ２５ｇ、ガイド２５ｈは真空対応の部品とすることが必要である。

取付機構２５ｉは、チャックトップ２４が、Ｘ軸ロッドに直角でかつ水平方向にスライド可能なようにＸ軸ロッドの先端をチャックトップ２４に取り付けることができる。取付機構２５ｉは、スライド構造を採用することができる。

Ｘ軸ロッド２５ｂを紙面上下方向に移動させるための機構の例が説明される。Ｘ軸ロッドの他端は、移動体２５ｅに固定されることができる。真空室２１外にあるＸ軸ロッド２５ｂの外周には、ベローズ２５ｄが配置されることが好ましい。ベローズ２５ｄは、真空室２１と大気との間を遮断するために配置されることができる。

移動体２５ｅは雌ネジを有し、回転軸２５ｆは雄ネジを有する。これら両ネジが嵌合する状態で、回転軸２５ｆは移動体２５ｅに取り付けられる。回転軸２５ｆがモータ２５ｇにより回転されることにより、移動体２５ｅは、ガイド２５ｈに沿って移動する。

この移動体２５ｅの移動により、該移動体２５ｅにその他端が固定されたＸ軸ロッドも、ガイドロール２５ｃに案内されて紙面上下方向に移動する。Ｘ軸ロッド２５ｂの移動により、Ｘ軸ロッド２５ｂの先端に取付機構２５ｉを介して取り付けられたＸテーブル２５ａは、一対のガイドレール１３ｂ，１３ｂ上を矢印Ｘ方向に移動する。

本願発明が採用できる、Ｘ軸ロッド２５ｂを紙面上下方向に移動させるための機構は、上記の例に限定されることはない。例えば、Ｘ軸ロッド２５ｂをリニアモーターで直接移動させる機構も採用することができる。

一対のガイドレール１３ｂ，１３ｂは、Ｙテーブル２７ａ上に固定されている。このＹテーブル２７ａは、Ｘテーブル移動機構２５と同様のＹテーブル移動機構２７により、矢印Ｙ方向に移動されることができる。

本実施例では、Ｙテーブル移動機構２７は、Ｙ軸ロッド２７ｂ，ベローズ２７ｄ，移動体２７ｅ，回転軸２７ｆ、モータ２７ｇ，ガイド２７ｈを具備する。Ｙテーブル移動機構２７は、真空室２１内に配置することもできる。この場合、回転軸２７ｆ，モータ２７ｇ，ガイド２７ｈは真空対応の部品とすることが必要である。

Ｙテーブル移動機構２７は、Ｙテーブル２７ａを、真空ステージ上に固定された一対のガイドレール１６ｂ、１６ｂ上を矢印Ｙ方向に移動する。

Ｘテーブル２５ａ上に回転可能に配置されたチャックトップ２４を回転させるためのθ軸駆動機構２６の例が説明される。チャックトップ２４の外周に、θ軸駆動機構２６が配置される。θ軸駆動機構２６は、チャックトップ２４の外周に回転力を印加する。チャックトップ２４は、この回転力により、矢印θ方向に回転する。θ軸駆動機構２６は、上記例に限られない。例えば、θ軸駆動機構２６は、チャックトップ２４を支持する回転軸を直接回転させる機構でもよい。

以上のように、チャックトップ２４上に載置される被検査体Ｗｏの位置合わせのため、或いは個々の被検査体Ｗｏの電気的特性を検査する時に被検査体Ｗｏをプローブに接触させていくため等に、チャックトップ２４は、Ｘテーブル移動機構２５、Ｙテーブル移動機構２７、θ軸駆動機構２６により、Ｘ、Ｙ及びθ方向に正確に移動することができる。本実施例では、チャックトップ２４はＸ、Ｙ及びθ方向に移動可能なように構成されている。さらに、チャックトップ２４は、Ｚ方向にも移動可能なように構成されることもできる。

図７を参照して、真空室２１内に配置されるプロービングカード２８と、プロービングカード２８をＺ方向に移動させるための第３の移動機構３０を説明する。

真空室２１内には、真空ステージ２０、真空ステージ２０上のベース２０ａ上に配置されたＹテーブル２７ａ、Ｙテーブル上に配置されたＸテーブル２５ａ、Ｘテーブル２５ａ上に配置されたチャックトップ２４が配置されることができる。さらに、Ｘテーブル２４の上方には、プロービングカード２８が、矢印Ｚ方向に移動可能に配置されることができる。

プロービングカード２８は、複数のプローブ２８ｇを有している。これらのプローブ２８ｇはテスタ３４（図示せず）に接続されている。プロービングカード２８は、複数の支柱２８ｅ、支持体２８ｂを具備するプロービングカード支持機構２８ａにより支持されることができる。プロービングカード２８は、プロービングカード支持機構２８ａに交換可能に取り付けられることができる。支持体２８ｅ及びプロービングカード２８は、第３の移動機構３０により、Ｚ方向に移動されることもできる。

第３の移動機構３０は、Ｘテーブル移動機構２５と同様の機構とされることができる。すなわち、第３の移動機構３０は、真空室２１を貫通するＺ軸ロッド３０ｂ、ガイドローラ３０ｃ、ベローズ３０ｄ、移動体３０ｅ、回転軸３０ｆ、モータ３０ｇ、ガイド３０ｈ、を具備することができる。ガイドローラ３０ｃは、４方向からＺ軸ロッド３０ｂを挟み込むのが好ましい。

プロービングカード支持機構２８ａ、及び第３の移動機構３０は、上記の実施例に限定されない。例えば、Ｚ軸ロッド３０ｂは、真空室２１を貫通させずに、真空室２１内に配置することもできる。この場合、真空室２１の必要スペースが大きくなる。Ｚ軸ロッド３０ｂは、モータにより直接Ｚ方向に移動されることができる。

本実施例のプローブ装置１００の第一の支持機構１４のアーム部１４ａの先端部１４ｂには、ウエハ状の基板Ｗを支持するための支持部１４ｃが設けられる。この支持部１４ｃは、ウエハ状の基板Ｗを支持した状態で、ウエハ状の基板Ｗを大気ステージ１０と真空ステージ２０の間で移動させることがかの可能ないずれの構造も採用されることができる。例えば、図１１Ａに示されるピンセット構造１４ｃ’、或いは図１１Ｂに示されるバキュームパッド構造１４ｄを採用することができる。

図９には、メインチャック２４上に、ウエハ状の基板Ｗを固定するための固定機構２４ａの例が示されている。この固定機構２４ａは、ウエハ状の基板Ｗの周囲を押さえる押さえ具（以下、クランプリングという ）２４ｃを採用している。

図１０Ａに示されるように、クランプリング２４ｃは、リング２４ｃａと、リング状のつば部２４ｃｂとネジ孔２４ｃｃを具備することができる。このクランプリング２４ｃは、図１０Ｂに示したように、チャックトップ２４に固定具（例、ネジ）４０で固定されることにより、ウエハ状の基板Ｗを押圧して台形状エリア２４ｍに固定することができる。

図９Ａを用いて、固定機構２４ａに弾性体（例、ばね材）２４ｎを採用した機構が説明される。図９Ａに示されるように、この固定機構２４ａは、チャックトップ支持台２４ｂを貫通して配置される複数の支持柱２４ｄ、支持柱２４ｄの周囲に配置されたバネ材２４ｎ、複数の支持柱２４ｄを一括して固定する固定部材２４ｋ、固定部材２４ｋを昇降させるための昇降機構２４ｐを具備することができる。

昇降機構２４ｐは、真空室の底２４ｊを貫通して昇降可能なロッド２４ｇ、ロッド２４ｇの外周に配置したベローズ２４ｈ、ロッド２４ｇを昇降させる駆動機構２４ｑ、及びロッド２４ｇの先端により押圧される座金２４ｆとを具備することができる。

図９Ａに示されるように、駆動機構２４ｑがロッド２４ｇを下降させた状態では、クランプリング２４ｃはバネ材２４ｎの圧縮力により、押し下げられる。この結果、ウエハ状の基板Ｗは、クランプリング２４ｃにより、チャックトップ２４上に押圧され固定される。この押圧された状態で、被検査体Ｗｏの電気的特性が検査される。

図９Ａ及び図９Ｂは、クランプリング２４ｃによりウエハ状の基板Ｗを押圧する作業を自動化する機構を示す。

図９Ｂは、例えば、被検査体Ｗｏの電気的特性の検査が終了した後、駆動機構２４ｑがロッド２４ｇを上昇させ、座金２４ｆを介して、固定部材２４ｋを上昇させた状態を示している。この状態では、クランプリング２４ｃはウエハ状の基板Ｗから離れており、ウエハ状の基板Ｗはチャックトップ２４上で移動可能な状態になっている。

図９Ａに示されるように、複数のピン２４ｉが固定部材２４ｋに設けらることもできる。図９Ｂに示すように、固定部材２４ｋが上昇し、クランプリング２４ｃがウエハ状の基板Ｗから離れた後、これらのピン２４ｉも上昇し、ウエハ状の基板Ｗをチャックトップ２４から持ち上げる。持ち上げられたウエハ状の基板Ｗは、その下部に図１１Ａに示された支持部１４ｃを挿入し、支持部１４ｃを持ち上げることにより（或いは、ロッド２４ｇを下げることにより、ウエハ状の基板Ｗは支持部１４ｃに渡される。

図８は、複数の押さえ具２４ｃによりウエハ状の基板Ｗを押圧する作業を自動化する他の機構を示す。図８に示された固定機構２４ａは、押さえ具２４ｃ、移動体２４ｒ、駆動機構２４ｓより構成されることができる。押さえ具２４ｃは移動体２４ｒに固定され、移動体２４ｒは駆動機構２４ｓにより、図中の矢印方向（ウエハ状の基板Ｗに向かって進退方向）に移動させられる。図８は押さえ具２４ｃがウエハ状の基板Ｗを固定している状態を示している。これらのパーツは、ベース２４ｔ上に配置されることができる。

本実施例のプローブ装置１００に採用されることができるアライメント機構１５が説明される。

図１１Ａ，図１１Ｂにおいて、第一の支持機構のアーム部１４ａの先端部１４ｂに、アライメント用の撮影機構（例、ＣＣＤカメラ。以下、カメラという）１５を設けることができる。カメラ１５は、先端部１４ｂの上面及び下面のそれぞれに上カメラ１５ａ及び下カメラ１５ｂを設けることができる。しかし、必要がなければ、いずれか１つのカメラのみを採用することもできる。上カメラ１５ａはプロービングカードのアライメント用マーク（例、プローブの先端）を撮影し、下カメラ１５ｂはウエハ状の基板Ｗ上のアライメント用マーク（例、パッド）を撮影する。

アライメント作業に入る前に、上カメラ１５ａ及び下カメラ１５ｂの各光軸位置と、各焦点位置をチェックすることが必要なケースがある。これらのチェックは、図１２Ａに示された薄い透明ガラス上の固定マーク３３（例、直径３０μｍ）を使用して行われることができる。図１２Ｂに示されるように、固定マーク３３は、梁部材３１ｂの先端に取り付けられることができる。梁部材３１ｂの他端は、大気ベース１０上のベース３１ｄに固定された支持台３１ｃに固定されることができる。

上カメラ１５ａの光軸位置と焦点位置のチェック作業が、図１２Ｂを参照しつつ説明される。上カメラ１５ａを固定マーク３３の下部に移動する。第一支持機構１４をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させて、上カメラ１５ａが固定マークを的確に撮影する。この撮影位置から、上カメラ１５ａの光軸位置と焦点位置のデータを得ることができる。図１２Ｃに示すように、第一支持機構１４を固定マーク３３の下から後退させ、図１２Ｄに示すように、下カメラ１５ｂを固定マーク３３の上部に移動させる。図１２Ｂと同様に、第一の支持機構１４を移動させて、下カメラで固定マークを的確に撮影する。この撮影位置から、下カメラ１５ｂの光軸位置と焦点位置のデータを得ることができる。これらのデータを得る際には、透明ガラスの厚さと屈折率も考慮することが好ましい。

図１３を参照して、アライメントの作業工程が説明される。図５に示されるように、第一の支持機構１４のアーム１４ａを開口部２２ａを介して真空室２１に挿入し、そのカメラ１５ｂをチャックトップ２４上に載置されたウエハ状の基板Ｗの上方に移動させる。この移動は、大気ステージに配置された第一の移動機構１３（図３参照）により第一の支持機構１４を移動させることにり実施することができる。

第一の移動機構１３（図３）は、大気環境下に配置されることから、第一の移動機構１３を構成する各パーツ（例、昇降回転機構１３ｉ、モーター１３ｃ，１６ｃ）の仕様は真空環境に対応可能とする条件を求められない。

図１３を参照して、第一の移動機構により上カメラ１５ａをＸ、Ｙ及びＺ方向に移動させて、上カメラ１５ａで、真空室２１内の上部に配置されたプロービングカード２８のアライメント用マーク（例、所定のプローブ２８ｇの先端）を撮影する。この撮影位置と、上カメラ１５ａの光軸位置と焦点位置に関する上記データから、プロービングカード２８の位置を特定する。

同様に、大気ステージに設置された第一の支持機構１４を第一の移動機構によりＸ、Ｙ及びＺ方向に移動させることにより、下カメラ１５ｂでウエハ状の基板Ｗ上のアライメント用マークを撮影する。この撮影に際しては、チャックトップ２４をθ方向に回転させて、下カメラ１５ｂとアライメント用マークとのアライメントも行う。この撮影位置と、下カメラ１５ｂの光軸位置と焦点位置に関する上記データから、ウエハ状の基板Ｗの位置を特定する。また、下カメラ１５ｂの焦点をウエハ状の基板Ｗ上のアライメントマークに合わせた後で、下カメラ１５ｂの位置を固定して、チャックトップ２４をＸ，Ｙ及びθ方向に回転させて、アライメントすることができる。

以上の作業により、把握したプロービングカード２８の位置と、ウエハ状の基板Ｗの位置とに基いて、チャックトップ２４をＸ，Ｙ方向に移動させて、ウエハ状の基板Ｗとプロービングカード２８とのアライメントを行う。

次に、本実施例による検査ステージを用いたプローブ装置１００を用いて、ウェハ状の被検査体Ｗｏの電気的特性を真空中で検査する方法を説明する。

（Ｓ１） 図１２Ａ乃至図１２Ｄを参照して説明したように、アライメント用カメラの光軸位置及び焦点位置に関するデータを得る。

（Ｓ２）図１において、ローダー部１の搬送装置２はウエハカセットからウエハ状の基板Ｗを取り出し、大気ステージ１０上の第一の支持機構１４の支持部１４ｃにウエハ状の基板Ｗを引き渡す。

（Ｓ３） 第一の支持機構１４は、第一の移動機構１３（図３）によりＸ、Ｙ及びＺ方向に移動され、そのアーム１４ａの先端部１４ｂは開口部２２ａを通って真空室２１内に移動される。先端部１４ｂが支持していたウエハ状の基板Ｗは、チャックトップ２４上に載置される。図９Ａ，Ｂにおいて、昇降機構２４ｐがロッド２４ｇを下降させる。クランプリング２４ｃは下降し、ウエハ状の基板Ｗはクランプリング２４ｃによりチャックトップ２４上に押圧され、固定される。

（Ｓ４） 第一の支持機構１４の先端部１４ｂに設けられたカメラ１５（１５ａ，１５ｂ）と、チャックトップ２４をＸ、Ｙ及びθ方向に移動させる第２の移動機構２５，２６，２７（図６）、プロービングカード２８をＺ方向に移動させる第３の移動機構３０（図７）などを使用して、被検査体Ｗｏとプロービングカード２８とのアライメントを行う。

（Ｓ５）図１において、第一の支持機構１４が真空室２１から退出し、真空室２１のゲートバルブ２２ｂが閉じられる。排気ポンプ２１ｂが、バルブ２１ａを介して、真空室２１内から空気を排気し、真空室２１内を所定の真空度にする。

（Ｓ６）図７において、第３の移動機構３０が、プロービングカード２８を下降させ、その複数のプローブを被検査体Ｗｏの電極にオーバードライブ状態で接触させる。テスタは、複数のプローブ２８ｇを介して、被検査体Ｗｏとの間で測定用信号と測定結果信号を送信・受信することにより、被検査体Ｗｏの電気的特性を検査する。電気的特性の検査は、１つの被検査体（集積回路）毎に実施されることも、複数の被検査体毎に実施されることもできる。

（Ｓ７）） プロービングカードを上昇させ、ウエハ状の基板を次の被検査体まで移動させる。

（Ｓ８） 上記（Ｓ６）乃至（Ｓ７）を繰り返すことにより、所定の被検査体の電気的特性の検査を終了させる、
（Ｓ９）図７において、第３の移動機構３０が、プロービングカード２８を上昇させる。駆動機構２４ｑがロッド２４ｇを上昇させることにより、クランプリング２４ｃを上昇させる。この結果、ウエハ状の基板Ｗはチャックトップ上から移動可能な状態にされる。

（Ｓ１０）図１において、真空室２１のバルブ２１ａを開き、真空室２１内を大気圧にし、ゲートバルブ２２ｂを開く。

（Ｓ１１） 大気ステージ１０上の第１の支持機構１４の支持部１４ｃを真空室内に挿入し、支持部１４ｃはチャックトップ２４上から検査済みのウエハ状の基板Ｗを受け取り、真空室２１から搬出する。第一の支持機構１４は、真空室２１から搬出した検査済みウエハ状の基板Ｗをローダ部１の搬送機構２に引き渡す。

（Ｓ１２） ローダ部１の搬送機構２は、検査済みのウエハ状の基板Ｗを、例えばウエハカセット３に収納するとともに、ウエハカセット３から未検査のウエハ状の基板Ｗを取り出し、大気ステージ１０上の第一の支持機構１４に引き渡す。

以下、上記（Ｓ１）乃至（Ｓ１２）の操作を繰り返すことにより、全てのウエハ状の基板Ｗに対する検査を終了する。

さらなる特徴及び変更は、当技術分野の当業者には着想されるところである。それ故に、本発明はより広い観点に立つものであり、特定の詳細な及びここに開示された代表的な実施例に限定されるものではない。従って、特許請求の範囲に規定された広い発明概念及びその均等物の解釈と範囲において、そこから離れることなく、種々の変更をおこなうことができる。

本願発明の実施例における検査ステージの上面図である。 本願発明の実施例における、検査ステージを具備するプローブ装置の正面図である。 本願発明の実施例における、検査ステージを構成する大気ステージの概観図である。 本願発明の実施例における、基板受渡台を具備する大気ステージの概観図である。図４Ａはその斜視図であり、図４Ｂは基板受渡の状況例を示す図である。 本願発明の実施例における、検査ステージを構成する真空ステージの概観図である。 本願発明の実施例における、チャックトップ機構を移動させるＸ及びＹテーブル移動機構の上面図である。 本願発明の実施例における、プロービングカードをＺ方向に移動させるための第三の移動機構の側面図である 本願発明の実施例における、ウエハ状基板の固定機構の側面図である。 本願発明の実施例における、他のウエハ状基板の固定機構の側面図である。図９Ａはウエハ状基板が固定された状態をしめし、図９Ｂはウエハ状基板が固定されていない状態をしめす。 本願発明の実施例におけるクランプリングを示す図である。図１０Ａはクランプリングの概観図、図１０Ｂはクランプリングの側面図である。 本願発明の実施例におけるアーム部の側面図である。図１１Ａはピンセット状の支持部を有するアーム部の側面図であり、図１１Ｂはバキュウムパッドの支持部を有するアーム部の側面図である。 図１２Ａ乃至Ｄは、本願発明の実施例における、撮影機構の光軸位置及び焦点位置の検出機構を説明する図である。 本願発明の実施例における、プロービングカードと被検査体とをアライメントする状況を説明する図である。 従前の真空プロービング装置の側面図である。

符号の説明

１…ローダー部、２…搬送機構、３…ウエハカセット、１０…大気ステージ、１４…第一の支持機構、１５…撮影機構、２０…真空ステージ、２１…真空室。

Claims (9)

1. ウエハ状の基板上に形成された被検査体を真空状態で検査する真空プローブ装置のための検査ステージ、該検査ステージは下記を具備する：
   大気ステージ、該大気ステージは大気雰囲気下に配置される；
   該大気ステージ上に配置され、該ウエハ状の基板を支持するように構成された第一の支持機構、該第一の支持機構はアーム部と、該アーム部の先端部に設けられた支持部とを具備する、
   該第一の支持機構をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動するように構成された第一の移動機構；
   該大気ステージに隣接して配置された真空ステージ，該真空ステージは、真空雰囲気下に配置される；
   該真空ステージ内部に配置されたプロービングカード、
   ここにおいて、該真空ステージは、さらに下記を具備する：
   該ウエハ状の基板を載置するように構成されたチャックトップ機構，
   該チャックトップ機構をＸ，Ｙ及びθ方向に移動するように構成された第２の移動機構，
   真空室、該真空室の内部において、該プロービングカードをＺ方向に移動させる第３の移動機構、
   該第２の移動機構及び該第３の移動機構の内の少なくとも１つは、下記の駆動機構を具備する：
   該真空室を貫通して配置された１つの軸、ここにおいて、該１つの軸は、該チャックトップ機構を各Ｘ、Ｙ方向に移動させるための該第２の移動機構の各軸、及び該プロービングカードをＺ方向に移動させるための該第３の移動機構の軸、の中の１つである；
   該真空室の外部に位置する該軸の部分の外周に配置されたベローズ；
   該軸を軸方向に移動させる移動機構；
   該軸の端部を該チャックトップ機構に取り付けるための取付機構、該取付機構は、該チャックトップ機構が各軸に直角でかつ水平方向にスライド可能に各軸の先端を該チャックトップ機構に取り付ける。
2. 該第一の支持機構の該アーム部に設けられたアライメント用撮影機構、をさらに具備する、請求項１に記載の検査ステージ。
3. 請求項２記載の検査ステージ、ここで、該真空室は、真空排気機構、開口部、該開口部を開閉するための開閉機構を具備し、該第一の支持機構は支持した該ウエハ状の基板を該開口部を介して該真空室の内と外の間で移動する。
4. 該アライメント用撮影機構は、該アーム部の上面部に配置された第一のカメラと該アーム部の下面部に配置された第二のカメラの内の少なくとも１つのカメラを具備する、請求項２に記載の検査ステージ。
5. 該支持部はバキュームパッドを具備する、請求項２に記載の検査ステージ。
6. 該真空ステージはさらに下記を具備する、請求項２に記載の検査ステージ：
   該チャックトップ機構に設けられた該ウエハ状の基板の固定機構
   該ウエハ状の基板の固定機構は、下記を具備する：
   押さえ具、該押さえ具は該ウエハ状の基板を該チャックトップ機構上に押圧することにより、該ウエハ状の基板を固定する；
   該押さえ具を昇降させるように構成された第１の昇降機構。
7. 請求項６に記載の検査ステージ、該検査ステージは、さらに、該チャックトップ機構上で、該ウエハ状の基板を昇降させるように構成された複数の支柱体、及び複数の該支柱体を昇降させるように構成される第２の昇降機構を具備する。
8. 請求項２に記載された検査ステージ、該検査ステージの該大気ステージは、該大気ステージ上の支持台に固定された、該アライメント用撮影機構の光軸位置及び焦点位置の少なくとも１つをチェックするための固定マークを具備する。
9. 該被検査体は、該ウエハ状の基板の上に形成されたマイクロマシン及び集積回路の内の１つである、請求項２に記載の検査ステージ。

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