JP5074883B2

JP5074883B2 - プローブ装置に用いられる載置装置

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Publication number: JP5074883B2
Application number: JP2007277468A
Authority: JP
Inventors: 浩史山田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-10-25
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2027-10-25
Also published as: JP2009105313A

Description

本発明は、半導体ウエハ等の被検査体のプローブ装置に用いられる載置装置に関し、更に詳しくは、信頼性の高い検査を行うことができる載置装置に関するものである。

従来のプローブ装置は、例えば図４に示すように、被検査体（例えば、半導体ウエハ）Ｗを載置する移動可能な載置装置１と、載置装置１を水平方向及び上下方向へ移動させる駆動機構２と、載置装置１の上方に配置されたプローブカード３と、載置装置１上の半導体ウエハＷの複数の電極パッドとプローブカード３の複数のプローブ３Ａの位置合わせするアライメント機構４と、載置装置１及びアライメント機構４を含む各種の機器を制御する制御装置５と、を備え、制御装置５の制御下で載置装置１上の半導体ウエハＷの複数の電極パッドとプローブカード３の複数のプローブ３Ａとの位置合わせを行って複数の電極パッドと複数のプローブ３Ａとを接触させた後、半導体ウエハＷをオーバードライブさせて所定の接触荷重で半導体ウエハＷの電気的特性検査を行う。プローブカード３としては、複数のプローブ３Ａを半導体ウエハＷ内に形成された複数のデバイスと一つずつ接触させて検査するものもあれば、複数のプローブ３Ａを同時に複数のデバイスと接触させて複数回に分けて検査するものや、複数のプローブ３Ａを全てのデバイスと一括して接触させて検査をするものがある。

アライメント機構４は、載置装置１上の半導体ウエハＷを撮像する第１カメラ４Ａと、プローブカード３のプローブ３Ａを撮像する第２カメラ４Ｂと、第１、第２カメラ４Ａ、４Ｂの撮像画像を画像処理する画像処理部４Ｃ、４Ｄを有し、半導体ウエハＷ及びプローブ３Ａそれぞれの撮像画像に基づいて複数の電極パッドと複数のプローブ３Ａとの位置合わせを行う。尚、図４において、３Ｅはアライメントブリッジである。

而して、載置装置１は、図５に示すように、半導体ウエハＷを載置する温度調整可能な載置体１Ａと、載置体１Ａを支持する支持体１Ｂと、支持体１Ｂ内に設けられた昇降駆動機構（図示せず）と、を備え、従来公知のようにＸＹテーブルを介してＸ、Ｙ方向へ移動するように構成されている。また、載置体１Ａは、チャックトップ１Ｃと、θベースプレート１Ｄによって形成されている。チャックトップ１Ｃは、支持体１Ｂ上のθベースプレート１Ｄを介して位置合わせ時に時計方向及び反時計方向へ回転する。尚、駆動機構２は、支持体１Ｂ内に設けられた昇降駆動機構と、載置装置１を支持するＸＹテーブルの駆動機構を含んでいる。

例えば、載置装置１に半導体ウエハＷを載置して半導体ウエハＷの高温検査を行う場合には、載置体１Ａに内蔵された温度調節機構を用いて載置体１Ａ上の半導体ウエハＷを例えば１５０℃に加熱する一方、アライメント機構４を介して載置体１Ａ上の半導体ウエハＷの複数の電極パッドとプローブカード３の複数のプローブ３Ａとのアライメントを行い、載置装置１を昇降駆動機構によって上昇させて複数の電極パッドと複数のプローブ３Ａとを接触させた後、更に、半導体ウエハＷをオーバードライブさせて所定の接触荷重で複数の電極パッドと複数のプローブ３Ａとを電気的に接触させ、１５０℃の高温下で半導体ウエハＷの電気的特性検査を行う。

ところが、検査の初期段階では、半導体ウエハＷは１５０℃の高温まで加熱されているが、プローブカード３は加熱されていないため、半導体ウエハＷとプローブ７Ａの間には大きな温度差がある。そのため、検査時に複数のプローブ３Ａが半導体ウエハＷの最初の電極パッドと接触すると、複数のプローブ３Ａが載置体１Ａ上の半導体ウエハＷによって直接加熱されて熱膨張して伸びる。更に、プローブカード３本体も半導体ウエハＷ側からの放熱により徐々に加熱されて熱膨張する。プローブカード３本体及びプローブ３Ａは半導体ウエハＷ内のデバイスの検査を繰り返す間に徐々に温度が高くなってプローブ３Ａが伸び、その針先位置が当初の位置から徐々に変位するため、予め設定されたオーバードライブ量で半導体ウエハＷをオーバードライブさせるとプローブ３Ａからの接触荷重が過大になってプローブ３Ａと半導体ウエハＷの位置が徐々にずれて検査の信頼性を低下させ、あるいはプローブ３Ａや半導体ウエハＷが損傷する虞があった。しかも、プローブカード３が熱膨張し、プローブ３Ａの針先位置が安定するまでに長時間を要する問題もあった。

そこで、高温検査を行う場合には、プローブカードをプリヒートしてプローブカードを完全に熱膨張させて寸法的に安定させた後、高温検査を行うようにしている。ところが、プローブカードが大型化していることと相俟って、プリヒートには例えば２０〜３０分もの長時間が必要になってきている。そこで、例えば特許文献１に記載の技術では、検査時の高温に設定された半導体ウエハにプローブを直接接触させ、プローブカードの間近からプローブカードをプリヒートしている。

特開２００７−０８８２０３

しかしながら、特許文献１の技術では、高温検査中にはプローブカードが殆ど熱膨張することがなく、所定のオーバードライブでプローブと半導体ウエハの安定した接触荷重を得ることができ、プローブカードや半導体ウエハの損傷を防止することができるが、検査時間とは別にプローブカードのプリヒート時間が必要であり、プリヒートの時間だけ検査時間が長くなるという問題があった。また、オーバードライブによる複数のプローブ３Ａと複数の電極パッドとの接触荷重が大きくなると、接触荷重で載置装置１が変形するなどして正確にオーバードライブを掛けることができないことがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、プローブカードをプリヒートすることなく高温検査を行ってプローブの針先位置が変動しても、初期のオーバードライブで常に安定した接触荷重を得ることができ、信頼性の高い検査を行うことができ、延いてはプローブカードや被検査体の損傷を防止することができる載置装置を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に記載の載置装置は、被検査体を載置する温度調整可能な載置体と、上記載置体を支持する支持体と、上記支持体内に設けられた昇降駆動機構と、を備え、上記昇降駆動機構を介して上記載置体及び上記支持体をオーバードライブさせて上記載置体上に載置された上記被検査体の複数の電極と上記載置体の上方に配置されたプローブカードの複数のプローブをそれぞれ所定の接触荷重で接触させて上記被検査体の検査を行う載置装置において、上記載置体と上記支持体の間に上記載置体を上記支持体から離間させて弾力的に支持する弾力支持機構を設けると共に、上記弾力支持機構の弾力を一定値に設定する弾力設定機構を設けてなり、更に、上記弾力支持機構として、複数のシリンダ機構を上記載置体と上記支持体の間の外周縁部に沿って所定間隔を空けて設けると共に、上記各シリンダ機構それぞれに上記載置体の現在位置を検出する位置検出機構を設けてなり、上記位置検出機構は、上記シリンダ機構のピストンロッドの下端面に対して圧縮空気を噴射するノズルと、このノズルから噴射する圧縮空気の流量を測定する流量計とを備えた空気マイクロメータとして構成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載の載置装置は、請求項１に記載の発明において、上記複数のプローブは、上記被検査体全面に形成された複数の電極と一括接触することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３記載の載置装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記弾力設定機構として、電空レギュレータを設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、プローブカードをプリヒートすることなく高温検査を行ってプローブの針先位置が変動しても、初期のオーバードライブで常に安定した接触荷重を得ることができ、信頼性の高い検査を行うことができ、延いてはプローブカードや被検査体の損傷を防止することができる載置装置を提供することができる。

以下、図１の（ａ）、（ｂ）〜図３に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、各図中、図１の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の載置装置の一実施形態を示す図で、（ａ）はその側面図、（ｂ）は（ａ）に示す載置装置の要部を示す構成図、図２は図１の（ａ）に示すプローブカードの熱膨張によりシリンダ機構のピストンロッドが下降した状態を示す断面図、図３は本発明の載置装置の他の実施形態を示す構成図である。

本実施形態の載置装置１０は、例えば図１の（ａ）に示すように、被検査体（例えば、半導体ウエハ）Ｗを載置する温度調整可能な載置体１１と、載置体１１を支持する支持体１２と、支持体１２内に設けられた昇降駆動機構（図示せず）と、を備え、載置体１１上の半導体ウエハＷを所定の温度（例えば、１５０℃）に加熱し、載置体１１の上方に配置されたプローブカード２０の複数のプローブ２１と載置体１１上の半導体ウエハＷの複数の電極パッドを電気的に接触させて半導体ウエハＷの高温検査を行うように構成されている。プローブカード２０は、図１の（ａ）に示すように半導体ウエハＷ全面に形成された電極パッドと一括して接触するプローブ２１を備えている。

載置装置１０を用いて半導体ウエハＷの高温検査を行うと、前述したようにプローブカード２０の熱膨張により、所定のオーバードライブを掛けても複数のプローブ２１と半導体ウエハＷの接触荷重が時間の経過と共に徐々に大きくなり、検査の信頼性が損なわれ、場合によってはプローブカード２０や半導体ウエハＷが損傷することがある。

そこで、本実施形態の載置装置１０では、図１の（ａ）に示すように載置体１１と支持体１２の間に載置体１１を支持体１２から離間させて弾力的に支持する弾力支持機構
(例えば、複数のシリンダ機構)１３を設けられていると共に、これらのシリンダ機構１３の弾力（圧縮空気の圧力）をそれぞれ一定の圧力に設定する弾力設定機構（例えば、電空レギュレータ）１４が設けられている（同図の（ｂ）参照）。また、電空レギュレータ１４は、図１の（ｂ）に示すように制御装置１５に接続され、制御装置１５を介して電空レギュレータ１４によって設定する圧縮空気の圧力を必要に応じて適宜変更することができるようになっている。電空レギュレータ１４は、後述するように複数のシリンダ機構１３に所定の圧力を付与し、複数のシリンダ機構１３は、半導体ウエハＷを弾力的に支持し、検査時に一定の圧力を保持しながらプローブカード２０の熱膨張を吸収し常に一定の接触荷重になるように調整する。

而して、載置体１１は、半導体ウエハＷを固定するチャックトップ１１Ａと、チャックトップ１１Ａを支持し且つθ駆動機構（図示せず）を介してθ方向へ所定の範囲内で回転するθベースプレート１１Ｂと、を備えている。また、チャックトップ１１Ａ内には温度調節機構（図示せず）が設けられ、この温度調節機構はチャックトップ１１Ａ上に固定された半導体ウエハＷを検査に必要な温度に調整する。温度調節機構は、従来公知のようにヒータからなる加熱装置と、冷媒を循環させる冷却ジャケットと、を備え、高温検査時には加熱装置が機能し、低温検査時には冷却ジャケットが機能するように構成されている。尚、θ駆動機構は半導体ウエハＷの複数の電極パッドと複数のプローブ２１をアライメントする場合に用いられる従来公知のものである。

支持体１２は例えば筒状に形成されている。この支持体１２は例えば従来公知のボール螺子及びナット部材を有する昇降駆動機構（図示せず）を内蔵している。この昇降駆動機構は、半導体ウエハＷの検査時に、支持体１２を介して載置体１１及びシリンダ機構１３を一体的にオーバードライブさせて、図１の（ａ）に示すようにプローブカード２０の複数のプローブ２１と載置体１１上の半導体ウエハＷ全面の電極パッドを所定の接触荷重で電気的に一括接触させて半導体ウエハＷの電気的特性検査を行う。半導体ウエハＷの電気的特性検査を行う時にプローブ２１と電極パッドが電気的に接触して適正な検査を行えるときの接触荷重を以下では「適正な接触荷重」と称す。

載置体１１と支持体１２の間に介装された複数のシリンダ機構１３は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、シリンダ１３１とピストンロッド１３２を備えて構成されている。これらのシリンダ機構１３は、図１の（ａ）から推定されるように支持体１２の上端面に周方向に所定間隔を隔てて配置され、圧縮空気の圧力によってピストンロッド１３２をシリンダ１３１の上端から突出させて載置体１１の外周縁部を空気圧によって弾力的に支持するように構成されている。この時のシリンダ機構１３の空気圧は、電空レギュレータ１４によって設定される。電空レギュレータ１４は、オーバードライブ時の複数のシリンダ機構１３に対して適正な接触荷重に見合った圧力を設定する。

ここで、シリンダ機構１３及び電空レギュレータ１４について詳述する。図１の（ｂ）に示すようにシリンダ機構１３と電空レギュレータ１４は第１配管１６Ａによって接続されている。この電空レギュレータ１４には第１配管１６Ａを介して第１空気源１７Ａが接続され、第１空気源１７Ａから電空レギュレータ１４を介してシリンダ機構１３へ圧縮空気を供給する。従って、電空レギュレータ１４は、第１空気源１７Ａからシリンダ機構１３のシリンダ１３１内へ供給し、シリンダ１３１内の空気圧をオーバードライブ時の適正な接触荷重に見合った圧力に設定する。シリンダ機構１３は、電空レギュレータ１４によって設定された圧力で載置体１１を弾力的に支持する。シリンダ機構１３は、高温検査中にプローブカード２０の熱膨張により複数のプローブ２１が伸びても、その伸び分だけ載置体１１がシリンダ機構１３を介して設定圧力を保持しながら下降する。この時、複数のプローブ２１と複数の電極パッドは適正な接触荷重を保持している。載置体１１の下降に伴ってピストンロッド１３２がシリンダ１３１内で下降してもシリンダ１３１内の圧縮空気を電空レギュレータ１４の排気孔から排気して、シリンダ１３１内の圧力は常に初期の適正な接触荷重に見合った設定圧力に保持される。図１の（ｂ）では一つのシリンダ機構１３に対して一つの電空レギュレータ１４が接続されているが、複数のシリンダ機構１３に対して一つの電空レギュレータ１４を接続し、一つの電空レギュレータ１４で複数のシリンダ機構１３を監視することが好ましい。

また、シリンダ機構１３は、上述したように、シリンダ１３１と、シリンダ１３１内で軸方向に所定の範囲で往復移動するシリンダロッド１３２と、を備えて構成されている。シリンダ１３１は、図１の（ｂ）に示すように底面側に形成されたピストン収納部１３１Ａと、開口端側に形成されたロッド収納部１３１Ｂと、ピストン収納部１３１Ａとロッド収納部１３１Ｂを区画する隔壁１３１Ｃと、を有している。隔壁１３１Ｃの中心部には貫通孔が形成され、この貫通孔をピストンロッド１３２の一部が貫通している。このピストンロッド１３２は、ピストン部１３２Ａと、ロッド部１３２Ｂと、ロッド部１３２Ｂの下部に形成された縮径部１３２Ｃと、を有し、縮径部１３２Ｃがシリンダ１３１の隔壁１３１Ｃの貫通孔を貫通し摺動するように構成されている。

ピストン収納部１３１Ａはピストン部１３２Ａが軸方向に所定の範囲内で移動できる大きさに形成されている。この移動範囲は、プローブカード２０の熱膨張による複数のプローブ２１の針先位置の変動を吸収できる範囲に設定されている。ロッド部１３２Ｂは、ロッド収納部１３１Ｂ内に収納され、ロッド収納部１３１Ｂ内で実質的に空気漏れすることなく軸方向に摺動するようになっている。縮径部１３２Ｃは、隔壁１３１Ｃの中心部に形成された貫通孔で空気漏れすることなく摺動するように貫通孔を貫通している。

ロッド部１３２Ｂは、ピストン部１３２Ａがピストン収納部１３１Ａの底面に接触している時には、少なくとも上端面がシリンダ１３１の上端面と一致する長さに形成されており、図１の（ｂ）に示すようにピストン部１３２Ａがその収納部１３１Ａの上面に接触するとロッド部１３２Ｂがシリンダ１３１の上端面から突出し、載置体１１を支持体１２から離間させる。ロッド収納部１３１Ｂの内周面と縮径部１３２Ｃの間にはピストンロッド１３２を駆動させるための圧縮空気が供給される駆動用空間が形成されている。シリンダ１３１の側面には駆動用空間に達する第１貫通孔１３１Ｄが形成され、この第１貫通孔１３１Ｄに電空レギュレータ１４が第１配管１６Ａを介して接続されている。

従って、半導体ウエハＷのオーバードライブ時に、電空レギュレータ１４が第１空気源１７Ａの圧縮空気をシリンダ１３の第１貫通孔１３１Ｄから駆動用空間内へ供給し、駆動用空間内の空気圧を複数のプローブ２１の適正な接触荷重に見合った圧力に設定する。これにより、半導体ウエハＷをオーバードライブさせる前にシリンダ１３１内でピストンロッド１３２が上昇し、載置体１１を支持体１２から離間させ、適正な接触荷重に見合った圧力で載置体１１を弾力的に支持する。

高温検査時にプローブカード２０が熱膨張し、複数のプローブ２１が徐々に伸びてもその伸びにピストンロッド１３２が追随して駆動用空間の空気圧を設定値に保持しながらシリンダ１３１内で下降する。これによって載置体１１が複数のシリンダ機構１３を介して下降して複数のプローブ２１の伸びを吸収し、この間も複数のプローブ２１と複数の電極パッドの接触荷重を常に適正な接触荷重に保持され、信頼性の高い検査を行うことができる。このことから、本実施形態の載置装置１０を適用したプローブ装置では従来のようにプローブカード２０をプリヒートすることなく、半導体ウエハＷを載置装置１０に載置した直後から半導体ウエハＷの高温検査を行うことができ、しかも信頼性の高い検査を行うことができる。

また、シリンダ１３１の底面の中央部には第２貫通孔１３１Ｅが形成され、この第２貫通孔１３１Ｅにピストンロッド１３２の現在位置を検出するための位置検出機構が設けられている。位置検出機構は、第２空気源１７Ｂと、第２空気源１７Ｂに第２配管１６Ｂを介して接続された流量計１８と、流量計１８に第２配管１６Ｂを介して接続され且つ第２貫通孔１３１Ｅからピストン収納部１３１Ａ内に垂直に挿入されたノズル（測定子）１９と、を有し、ピストン部１３２Ａの底面に対して噴射する圧縮空気の流量に基づいてピストン部１３２Ａの底面と測定子１９間の距離Ｌを検出するように構成されている。即ち、測定子１９から供給される圧縮空気の流量は、測定子１９とピストン部１３２Ａ間の距離Ｌに比例して増減する関係にあるため、圧縮空気の流量を流量計１８によって測定すれば、その流量に基づいて距離Ｌを高精度に求めることができる。つまり、本実施形態における位置検出機構は、空気マイクロメータとして構成されている。位置検出機構は、複数のシリンダ機構１３に対して個別に設けられ、複数のシリンダ機構１３を個別に監視するように構成されている。

例えば、高温検査中に複数のプローブ２１が熱膨張により伸びると、ピストンロッド１３２が複数のプローブ２１の伸びに即して図１の（ｂ）に示す状態から図２に示す状態までシリンダ１３１内で移動して測定子１９に近づき、圧縮空気の流量が減少する。この時の圧縮空気の流量を流量計１８で測定し、その測定信号を流量計１８から制御装置１５へ出力する。制御装置１５には予め圧縮空気の流量と距離Ｌの関係が登録されている。流量計１８からの測定信号が制御装置１５へ入力されると、制御装置１５はその測定信号に基づいて距離Ｌを求める。また、制御装置１５には距離Ｌの限界値（下限値）が設定されている。制御装置１５は、流量計１８からの測定信号に基づく距離Ｌと限界値を比較し、距離Ｌが限界値を超えると制御装置１５が載置装置１０の昇降駆動機構を駆動させ、プローブカード２０から載置体１１を下降させて複数のプローブ２１と半導体ウエハＷの複数の電極パッドの間に過剰な接触荷重が掛からないようにする。これにより、プローブカード２０や半導体ウエハＷの損傷を防止することができる。

次に、動作について説明する。本実施形態の載置装置１０を用いて高温検査を行う場合について説明する。まず、加熱装置により載置体１１を例えば半導体ウエハＷを１５０℃に設定できる温度まで加熱する。この載置体１１上に半導体ウエハＷを載置すると、載置装置１０が移動する間に、アライメント機構を介して載置体１１上の半導体ウエハＷの複数の電極パッドとプローブカード２０の複数のプローブ２１のアライメントを行う。この間に載置体１１上の半導体ウエハＷが１５０℃に設定される。

然る後、載置装置１０の昇降駆動機構が駆動して載置体１１、支持体１２及び複数のシリンダ機構１３が一体的に上昇すると共に、複数のシリンダ１３に電空レギュレータ１４を介して圧縮空気が供給されて複数のシリンダ機構１３それぞれの駆動用空間内を適正な接触荷重と釣り合う空気圧に設定する。これにより載置体１１上の半導体ウエハＷの複数の電極パッドとプローブカード２０の複数のプローブ２１が接触した後、更にオーバードライブを掛けると載置体１１及び支持体１２が図１の（ａ）に示すように複数の電極パッドと複数のプローブ２１が適正な接触荷重で電気的に接触する。この時、載置体１１上の半導体ウエハＷは、適正な接触荷重と釣り合った空気圧に設定された複数のシリンダ機構１３によって弾力的に支持されている。

オーバードライブにより複数のプローブ２１が複数の電極パッドと適正な接触荷重で電気的に接触し、半導体ウエハＷの高温検査を行う間にプローブカード２０が半導体ウエハＷからの放熱により熱膨張し、複数のプローブ２１が徐々に伸びて載置体１１に対する接触荷重が増加しようとする。しかし、載置体１１は電空レギュレータ１４によって設定圧力が一定に制御されているため、複数のシリンダ機構１３それぞれのピストンロッド１３２によって複数のプローブ２１の伸びを吸収する。この時、複数のプローブ２１と複数の電極パッドは複数のシリンダ機構１３によって適正な接触荷重を保持し、半導体ウエハＷの高温検査を確実に行うことができる。また、複数のプローブ２１の伸びが場所によって異なる場合があっても、それぞれのプローブ２１に対応するシリンダ機構１３がそれぞれの伸びを吸収することができる。

この間にも位置検出機構が作動しており、常に複数のシリンダ機構１３のピストンロッド１３２の現在位置を検出する。複数のプローブ２１が更に伸長し、複数のシリンダ機構１３のピストンロッド１３２が限界値（下限値）に達すると、流量計１８の測定信号に基づいて制御装置１５が載置装置１０の昇降駆動機構を駆動させて、複数のプローブ２１と複数の電極パッドの接触荷重を適正な接触荷重を保持しつつ載置体１１、複数のシリンダ機構１３及び支持体１２を一体的に下降させる。このように載置装置１０を用いることで、半導体ウエハＷの高温検査を安定的に行い、信頼性の高い検査を行うことができる。従って、高温検査時にプローブカード２０及び半導体ウエハＷがプローブカード２０の熱膨張により損傷することがない。

以上説明したように本実施形態によれば、載置体１１と支持体１１の間に載置体１１を支持体１２から離間させて弾力的に支持する弾力支持機構として複数のシリンダ機構１３を設けると共に、複数のシリンダ機構１３の弾力を適正な接触荷重に見合った圧力に設定する弾力設定機構として電空レギュレータ１４を設けたため、プローブカード２０をプリヒートすることなく高温検査を行ってプローブ２１が伸びて針先位置が変動しても複数のシリンダ機構１３がリアルタイムでプローブ２１の伸びを吸収してプローブ２１と半導体ウエハＷとの接触荷重を適正な接触荷重に保持して信頼性の高い検査を行うことができる。また、複数のプローブ２１それぞれの伸びが異なる場合であっても、それぞれの伸びに即して複数のシリンダ機構１３が伸びを吸収して載置体１１が傾斜することがあっても、全てのプローブ２１は均一で適正な接触荷重で複数の電極パッドと電気的に接触して信頼性の高い高温検査を行うことができる。

また、本実施形態によれば、複数のシリンダ機構１３のピストンロッド１３２を介して載置体１１の現在位置を検出する検出機構として第２空気源１７Ｂ、流量計１８及び測定子１９を設けたため、検査中には載置体１１の現在位置を複数のシリンダ機構１３を介して常に正確に検出することができ、また、複数のプローブ２１の伸びにより仮に載置体１１が限界値を超えて下降しても制御装置１５を介して載置体１１、複数のシリンダ機構１３及び支持体１２が一体的に下降して複数のプローブ２１と複数の電極パッドの接触荷重を適正な接触荷重に保持し、プローブカード２０や半導体ウエハＷの損傷を防止することができる。

上記実施形態の載置装置１０はプローブカード２０が半導体ウエハＷ全面に形成された複数の電極パッドと一括して接触する場合に用いられるものであるが、図３に示す本発明の他の実施形態の載置装置は半導体ウエハ全面に形成され複数の電極パッドと複数回に分けて接触するプローブカードに対して適用されるものである。図３に示す実施形態においても上記実施形態と同一または相当部分には同一符号を付して本発明を説明する。

本実施形態の載置装置１０Ａは、図３に示すように大型のシリンダ機構１３が載置体１１と支持体１２の間に一つ設けられ、一つのシリンダ機構１３によって載置体１１を弾力的に支持するように構成されている。このシリンダ機構１３のシリンダ１３１には上記実施形態と同様に電空レギュレータ１４が第１配管１６Ａを介して接続され、電空レギュレータ１４には第１配管１６Ａを介して第１空気源１７Ａが接続されている。また、シリンダ機構１３のシリンダ１３１の底面には測定子（図示せず）が挿入され、この測定子には第２配管１６Ｂを介して流量計１８が接続され、流量計１８には第２配管１６Ｂを介して第２空気源１７Ｂが接続されている。シリンダ機構１２、電空レギュレータ１４、第１、第２空気源１７Ａ、測定子及び流量計１８は、いずれも上記実施形態と同一の構成及び機能を備えている。

また、プローブカード２０は半導体ウエハＷ全面に形成された電極パッドの一部と接触するプローブ２１を有し、半導体ウエハＷの電気的特性検査を行う場合には、載置装置１０Ａによって半導体ウエハＷをインデックス送りすることにより、半導体ウエハＷと複数回に渡って接触して、半導体ウエハＷの検査を行う。このプローブカード２０は、複数のプローブ２１が載置装置１０Ａ上の半導体ウエハＷの外周部の複数の電極パッドと電気的に接触すると半導体ウエハＷに偏荷重が掛かる。本実施形態では載置体１１が一つのシリンダ機構１３によって載置体１１全面が弾力的に支持されているため、半導体ウエハＷに偏荷重が作用しても、載置体１１が傾斜することなく水平を維持する。また、高温検査時に複数のプローブ２１が伸びてもその部分だけ載置体１１を下降させるのでなく、載置体１１全体が水平を保持しつつ下降して、均一で且つ適性な接触荷重で信頼性の高い検査を行うことができる。

従って、本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果を期することができる。

尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではなく、本発明の構成要素を適宜設計変更することができる。上記各実施形態ではプローブカード２０が熱膨張する場合についてのみ説明したが、接触荷重が大きくなって載置体等の構成部材が変形した場合においても複数のシリンダ機構を備えた載置装置であれば、変形部分に即して載置体を昇降させることができ、安定した検査を高い信頼性をもって行うことができる。

本発明は、半導体ウエハ等の被検査体の高温検査を行うプローブ装置に好適に利用することができる。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の載置装置の一実施形態を示す図で、（ａ）はその側面図、（ｂ）は（ａ）に示す載置装置の要部を示す構成図である。図１の（ａ）に示すプローブカードの熱膨張によりシリンダ機構のピストンロッドが下降した状態を示す断面図である。本発明の載置装置の他の実施形態を示す構成図である。従来のプローブ装置の一例を説明するための説明図である。図３に示すプローブ装置の載置装置を取り出して示す側面図である。

符号の説明

１０、１０Ａ載置装置
１１載置体
１２支持体
１３シリンダ機構（弾力支持機構）
１４電空レギュレータ（弾力設定機構）
１８流量計（位置検出機構）
１９ノズル（位置検出機構）
２０プローブカード
２１プローブ
Ｗ半導体ウエハ（被検査体）

Claims

被検査体を載置する温度調整可能な載置体と、上記載置体を支持する支持体と、上記支持体内に設けられた昇降駆動機構と、を備え、上記昇降駆動機構を介して上記載置体及び上記支持体をオーバードライブさせて上記載置体上に載置された上記被検査体の複数の電極と上記載置体の上方に配置されたプローブカードの複数のプローブをそれぞれ所定の接触荷重で接触させて上記被検査体の検査を行う載置装置において、
上記載置体と上記支持体の間に上記載置体を上記支持体から離間させて弾力的に支持する弾力支持機構を設けると共に、上記弾力支持機構の弾力を一定値に設定する弾力設定機構を設けてなり、更に、
上記弾力支持機構として、複数のシリンダ機構を上記載置体と上記支持体の間の外周縁部に沿って所定間隔を空けて設けると共に、上記各シリンダ機構それぞれに上記載置体の現在位置を検出する位置検出機構を設けてなり、
上記位置検出機構は、上記シリンダ機構のピストンロッドの下端面に対して圧縮空気を噴射するノズルと、このノズルから噴射する圧縮空気の流量を測定する流量計とを備えた空気マイクロメータとして構成されている
ことを特徴とする載置装置。
上記複数のプローブは、上記被検査体全面に形成された複数の電極と一括接触することを特徴とする請求項１に記載の載置装置。
上記弾力設定機構として、電空レギュレータを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の載置装置。