JP5221118B2

JP5221118B2 - 検査装置

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Publication number: JP5221118B2
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Inventors: 順一萩原
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2013-06-26
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Description

本発明は、半導体ウエハ等の被検査体の電気的特性検査を行う検査装置に関し、更に詳しくは、高温検査または低温検査を確実に行うことができる検査装置に関するものである。

従来の検査装置は、例えば図５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台１と、載置台１を水平方向及び上下方向へ移動させる駆動機構２と、載置台１の上方に配置されたプローブカード３と、プローブカード３の複数のプローブ３Ａと載置台１上の半導体ウエハＷの複数の電極パッドとの位置合わせするアライメント機構４と、載置台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の制御下で載置台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。

駆動機構２は、ＸＹステージを駆動するサーボモータと、載置台１を昇降させる昇降駆動機構を構成するステッピングモータと、を備えている。アライメント機構４は、載置台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と、を有し、半導体ウエハＷの複数の電極パッド及びプローブカード３の複数のプローブ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５において、４Ｅはアライメントブリッジである。

例えば、半導体ウエハＷの高温検査を行う場合には、載置台１に内蔵された温度調節機構を用いて載置台１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を介して載置台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とのアライメントを行い、載置台１をステッピングモータを主体とする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３Ａ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が載置台１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、例えば図６の（ａ）に示す状態あるいは同図の（ｂ）に細線で示す状態から同図の（ｂ）に実線で示すように伸び、その針先位置が初期位置から徐々に下方へ変位するため、ステッピングモータを用いて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や電極パッドＰを傷つける虞があった。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、プローブカードをプリヒートしないと、上述のように高温検査中にプローブ３Ａの針先位置が下方に変位して過大な接触荷重が掛かり、半導体ウエハＷのデバイスやプローブカード３が損傷する虞がある。

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、昇降駆動機構による接触荷重をリアルタイムで検出し、適正な接触荷重を保持して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検査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、温度調節機構を内蔵する移動可能な載置台と、上記載置台を昇降させるボール螺子を有する昇降駆動機構と、上記昇降駆動機構を制御する制御装置と、上記載置台の上方に配置された複数のプローブを有するプローブカードと、を備え、上記載置台上に載置された被検査体を上記温度調節機構によって所定の温度まで加熱または冷却し、上記昇降駆動機構を介して上記被検査体に複数形成されたデバイスの少なくとも一つのデバイスと上記プローブカードの複数のプローブとを所定の接触荷重で電気的に接触させて上記デバイスの電気的特性検査を行う検査装置において、上記昇降駆動機構は、上記ボール螺子を介して上記載置台を昇降させる、第１、第２カップリング部材によって連結された第１、第２駆動軸と、上記第１、第２駆動軸を回転させるモータと、上記載置台が昇降する時に上記複数のプローブと上記載置台上の少なくとも一つの上記デバイス間の接触荷重に基づくトルクを上記第１駆動軸と上記第２駆動軸間で検出するトルク検出手段と、備え、上記トルク検出手段は、上記第１、第２カップリング部材間に介在するトルク検出部材と、上記モータに装着されて上記モータ側の上記第１駆動軸の回転角を検出する第１エンコーダと、上記載置台側の上記第２駆動軸の回転角を検出する第２エンコーダと、上記第１、第２エンコーダ間の検出角度差を求める角度差検出器と、を有し、更に、上記第２エンコーダは、上記第２駆動軸へのワイヤの巻き取り長さに即して上記第２駆動軸の回転角を検出するマイクロリニアスケールと一体化してなり、上記制御装置は、上記プローブカードが温度変化により膨張、収縮する時の上記トルク検出手段の検出結果に基づいて上記トルクを制御するトルク制御部を有する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、昇降駆動機構を構成する第１、第２駆動軸それぞれの回転角度をそれぞれに付帯するエンコーダを用いて検出し、両回転角度の差に基づいて昇降駆動機構による接触荷重をリアルタイムで検出し、適正な接触荷重に補正して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検査装置を提供することができる。

以下、図１〜図４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は本発明の検査装置の一実施形態の要部の構成を説明するための説明図、図２の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の検査装置を用いた検査過程を説明するための図で、（ａ）は半導体ウエハのインデックス送りを説明する平面図、（ｂ）は検査時間とステッピングモータにかかるトルクとの関係を説明するためのグラフ、図３の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１に示す載置台上で半導体ウエハとプローブカードを接触させて高温検査を行う状態を部分的に拡大して示す図で、（ａ）は接触直後を示す断面図、（ｂ）はプローブカードが熱膨張し半導体ウエハが下降した状態を示す断面図、図４は本発明の検査装置の他の実施形態の要部を説明するための説明図である。

本実施形態の検査装置１０は、例えば図１に示すように、被検査体（例えば、半導体ウエハ）Ｗを載置してその温度を調整する温度調整機構（図示せず）を有する載置台１１と、載置台１１を水平方向へ移動させるＸＹステージ（図示せず）と、載置台１１を上下方向へ昇降させる昇降駆動機構１２と、載置台１１の上方に配置されたプローブカード１３と、プローブカード１３のプローブ１３Ａと載置台１１上の半導体ウエハＷの電極パッドをアライメントするアライメント機構（図示せず）と、を備え、制御装置１４の制御下で載置台１１上の半導体ウエハＷを所定の温度（例えば、１５０℃）に調整した後、載置台１１上の半導体ウエハＷをオーバードライブさせて複数のプローブ１３Ａと半導体ウエハＷの複数の電極パッドを所定の接触荷重で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。

昇降駆動機構１２は、図１に示すように、載置台１１の下面中央から垂下するボール螺子１２１と、ボール螺子１２１と螺合して固定されたナット部材１２２と、ボール螺子１２１を回転させる駆動軸１２３と、駆動軸１２３を回転駆動させるステッピングモータ１２４と、を備えている。駆動軸１２３は、ステッピングモータ１２４側の第１駆動軸１２３Ａと、ボール螺子１２１側の第２駆動軸１２３Ｂからなり、第１、第２駆動軸１２３Ａ、１２３Ｂはカップリング部材１２５Ａ、１２５Ｂによって連結されている。ボール螺子１２１と第２駆動軸１２３Ｂは、それぞれのプーリ１２６Ａ、１２６Ｂに掛け回された無端状ベルト１２７によって連結されている。従って、ステッピングモータ１２４が駆動軸１２３を介してボール螺子１２１を回転させると、載置台１１がボール螺子１２１及びナット部材１２２を介して昇降する。

また、制御装置１４は、図１に示すように、ステッピングモータ１２４の位置制御を行う位置制御部１４１と、この位置制御部１４１からの制御信号に基づいてステッピングモータ１２４を駆動させるドライバ１４２と、を有し、位置制御部１４１がステッピングモータ１２４を位置制御して載置台１１を所定位置まで上昇させて、載置台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１３の複数のプローブ１３Ａとを所定の接触荷重で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。

ところで、例えば半導体ウエハＷの高温検査を行う時にはプローブカード１３は前述したように加熱された半導体ウエハＷとの接触及び半導体ウエハＷからの放熱により熱膨張する。この熱膨張によりプローブカード１３のプローブ１３Ａの針先位置が変動するため、ステッピングモータ１２４の位置制御により載置台１１上の半導体ウエハＷを所定の距離までオーバードライブすると、デバイスの複数の電極パッドと複数のプローブ１３Ａとの接触荷重が適正な接触荷重を超え、プローブカード１３及び／または半導体ウエハＷを損傷させる虞がある。そこで、本実施形態では昇降駆動機構１２にステッピングモータ１２４のトルクを検出するトルク検出手段１２８を設け、このトルク検出手段１２８によって複数のプローブ１３Ａと半導体ウエハＷの複数の電極パッドの接触荷重を高温検査時の適正な接触荷重として維持するようにしてある。

トルク検出手段１２８は、図１に示すように、カップリング部材１２５Ａ、１２５Ｂ間に介在し且つ第１、第２駆動軸１２３Ａ、１２３Ｂ間で駆動軸１２３に作用するトルクをねじれとして検出するトルク検出部材１２８Ａと、トルク検出部材１２８Ａのねじれ角を検出するねじれ角検出器１２８Ｂと、ねじれ角検出器１２８Ｂに基づいて第１、第２駆動軸１２３Ａ、１２３Ｂ間の現在のトルクを検出するトルク検出器１２８Ｃと、を有し、トルク検出器１２８Ｃが検出する現在のトルク信号を増幅器（図示せず）で増幅して制御装置１４へ送信するように構成されている。また、トルク検出部材１２８Ａの上下の両側にはそれぞれ板ばね１２８Ｄ、１２８Ｄが取り付けられ、これらの板ばね１２８Ｄ、１２８Ｄにはカップリング部材１２５Ａ、１２５Ｂが締結されている。

従って、ステッピングモータ１２４が駆動し、載置台１１が上昇する間に載置台１１上の半導体ウエハＷの複数の電極パッドと複数のプローブ１３Ａとの接触荷重が負荷されると、第２駆動軸１２３Ｂ側に制動力が作用し、第１、第２駆動軸１２３Ａ、１２３Ｂ間に介在するトルク検出部材１２８Ａにねじれが発生する。この時のねじれ角がねじれ角検出器１２８Ｂによって検出される。ねじれ角は、トルク検出部材１２８Ａの上下の板ばね１２８Ｄ、１２８Ｄ間の回転量の差から検出される。ねじれ角検出器１２８Ｂとしては、例えばエンコーダを用いることができる。

本実施形態の昇降駆動機構１２は、上述の構成を備えたトルク検出手段１２８を有するため、半導体ウエハＷの高温検査を行う際に、複数のプローブ１３Ａが複数の電極パッドとの接触によって熱膨張し、複数の電極パッドとの接触荷重が適正な接触荷重より大きくなろうとしても、トルク検出手段１２８が接触荷重に基づく現在のトルクを常に監視し、この増加しようとするトルクを後述のように適正な接触荷重に収束させ、適正な接触荷重で信頼性の高い高温検査を行えるようになっている。

即ち、制御装置１４にはトルク制御部１４３が設けられ、このトルク制御部１４３がトルク検出手段１２８のトルク検出器１２８Ｃから受信するトルク信号に基づいてステッピングモータ１２４の現在のトルクを制御するようにしている。このトルク制御部１４３は、複数のプローブ１３Ａが複数の電極パッドと最初に接触した時にトルク検出器１２８Ｃで検出されたトルク信号を基準トルクとして記憶する記憶部と、その後の検査時にトルク検出器１２８Ｃで検出されたその時点のトルク信号と基準トルク信号との差をカウントする偏差カウンタと、を有し、偏差カウンタのカウント結果に基づくトルク制御信号をドライバ１４２に送信してステッピングモータ１２４の現在のトルクを基準トルクに収束させる（戻す）ように構成されている。また、トルク制御部１４３は、トルク信号に基づいてその時の接触荷重を求め、その時の接触荷重を表示部に表示する機能を有している。本実施形態の昇降駆動機構１２は、既設のステッピングモータ１２４にトルク検出手段１２８を付設することによってステッピングモータ１２４にトルク制御機能が付加されている。従って、本実施形態の昇降駆動機構１２は、既設のステッピングモータ１２４をそのまま改良して使用することができる。

次いで、本実施形態の検査装置の動作について図２の（ａ）、（ｂ）及び図３を参照しながら説明する。まず、制御装置１４の制御下で温度調整機構によって載置台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、載置台１１が水平方向に移動する間に、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１３の複数のプローブ１３Ａ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、制御装置１４は、ＸＹステージを介して載置台１１を水平方向へ移動させ、図２の（ａ）に示すように載置台１１上の半導体ウエハＷの複数のデバイスＤのうち、最初に検査すべきデバイスＤ_１がプローブカード１３の複数のプローブ１３Ａの真下に達した時点で載置台１１を止める。引き続き、制御装置１４は、位置制御部１４１からドライバ１４２へ位置制御信号を送信し、ドライバ１４２を介してステッピングモータ１２４を回転させる。ステッピングモータ１２４が駆動軸１２３、プーリ１２６Ｂ、無端状ベルト１２７及びプーリ１２６Ａを介してボール螺子１２１を回転駆動させて載置台１１をナット部材１２２を介して上昇させる。載置台１１が位置制御部１４１の位置制御信号に基づいて上昇し、図２の（ａ）に示すように載置台１１上の半導体ウエハＷの最初のデバイスＤ_１の複数の電極パッドと複数のプローブ１３Ａとが接触し、更に載置台１１がオーバードライブして複数の電極パッドと複数のプローブ１３Ａとが所定の接触荷重（デバイスＤの高温検査を行う場合の適正な接触荷重）で接触する。この接触荷重でステッピングモータ１２４のトルクがそれまでの非接触の時のトルクより大きくなる。この接触荷重によるトルクの変化により、駆動軸１２３の第１駆動軸１２３Ａと第２駆動軸１２３Ｂとの間のトルク検出部材１２８Ａにねじれが生じする。ねじれ角検出器１２８Ｂはこのねじれ角を検出し、検出信号をトルク検出器１２８Ｃへ送信する。トルク検出器１２８Ｃは、例えば図２の（ｂ）のＡで示すようにねじれ角検出器１２８Ｂからの検出信号に基づいて現在のトルクを求めた後、トルク信号を増幅器（図示せず）を介して制御装置１４のトルク制御部１４３へ送信する。

トルク制御部１４３は、トルク検出器１２８Ｃからのトルク信号に基づいて記憶部に最初のデバイスのトルクを基準トルクとして記憶する。この基準トルクは、半導体ウエハＷが複数のプローブ１３Ａと接触した直後であるため、プローブカード１３の熱膨張前で複数のプローブ１３Ａが熱膨張の影響のない高温検査時の適正な接触荷重に対応するトルクとして取り扱う。引き続き、載置台１１をオーバードライブさせて、最初のデバイスの高温検査を行う。そして、制御装置１４の制御下で、ステッピングモータ１２４が逆回転して停止して載置台１１が上昇を開始した位置（基準位置）まで下降する。載置台１１が下降端で水平方向に移動して半導体ウエハＷを図２の（ａ）に矢印で示すように示すようにインデックス送りする。

引き続き、上述の要領で制御装置１４の位置制御部１４１からの制御信号に基づいてステッピングモータ１２４が駆動し、載置台１１が基準位置から上昇して半導体ウエハＷの２番目のデバイスＤ_２の複数の電極パッドと複数のプローブ１３Ａが接触し、オーバードライブして２番目のデバイスＤ_２の複数の電極パッドと複数のプローブ１３Ａが新たな接触荷重で接触する。新たな接触荷重は、プローブカード１３の熱膨張により複数のプローブ１３Ａが最初のデバイスＤ_１の適正な接触荷重より大きくなる。トルク検出手段１２８では、新たな接触荷重により、上述のようにトルク検出部材１２８Ａがねじれ、角検出器１２８Ｂがトルク検出部材１２８Ａのねじれ角を検出し、トルク検出器１２８Ｃが図２の（ｂ）にＢで示すようにねじれ角に基づいてトルクとして検出しトルク信号をトルク制御部１４３へ送信する。

トルク制御部１４３では、偏差カウンタにおいて現在のトルクと記憶部からの基準トルクとの差Δｔ_１をカウントし、このカウント差に基づいてリアルタイムにドライバ１４２を制御して、ステッピングモータ１２４を逆回転させて載置台１１を図３の（ｂ）に一点鎖線で示す位置から実線で示す位置まで下降させて現在のトルクを常に基準トルクに収束させ、適正な接触荷重を保持することができる。これにより、２番目のデバイスＤ_２の複数の電極パッドと複数のプローブ１３Ａが適正な接触荷重で接触し、デバイスＤ_２あるいはプローブカード１３を損傷させることなくデバイスＤ２の高温検査を確実に行うことができる。

３番目のデバイスＤ_３の高温検査を行う際にはプローブカード１３が更に熱膨張し、複数のプローブ１３Ａの針先位置が半導体ウエハＷ側に更に近づくため、ステッピングモータ１２４を位置制御部１４１の制御信号に基づいて制御するだけではデバイスＤ_３の複数の電極パッドと複数のプローブ１３Ａとの接触荷重は更に大きくなり益々過大になるが、本実施形態では図２の（ｂ）に示すようにトルク制御部１４３の偏差カウンタによって現在のトルクと基準トルクとのカウント差Δｔ_２を監視し、カウント差に基づいてドライバ１４２を制御し、接触荷重を適正な接触荷重に収束させて常に信頼性のある高温検査を行うことができる。このようにステッピングモータ１２４がトルク検出手段１２８により、トルク制御可能になっているため、プローブカード１３の熱膨張に連れて接触荷重が大きくなっても、図２の（ｂ）に矢印Ｃで示すようにステッピングモータ１２４のプルアウトトルクも徐々に大きくなり、ステッピングモータ１２４が脱調することなく確実に駆動する。

以上説明したように本実施形態によれば、載置台１１を昇降させる昇降駆動機構１２は、載置台１１を昇降させるためにカップリング部材１２５Ａ、１２５Ｂを介して連結された第１、第２駆動軸１２３Ａ、１２３Ｂと、第１、第２駆動軸１２３Ａ、１２３Ｂを駆動させるステッピングモータ１２４と、複数のプローブ１３ＡとデバイスＤの複数の電極パッド間の接触荷重に基づくトルクを第１駆動軸１２３Ａと第２駆動軸１２３Ｂ間で検出するトルク検出手段１２８と、備え、制御装置１４は、ステッピングモータ１２４の位置制御を行う位置制御部１４１と、プローブカード１３が温度変化により膨張する時のトルク検出手段１２８の検出結果に基づいてトルクを制御するトルク制御部１４３と、を有するため、プローブカード１３をプリヒートすることなく高温検査を行ってプローブ１３Ａが熱膨張により伸びて針先位置が変動しても、制御装置１４ではトルク制御部１４３においてトルク検出手段１２８からリアルタイムで送信されるトルク信号に基づいてステッピングモータ１２４を逆回転させて載置台１１を下降させてプローブ１３Ａの伸びを吸収し、プローブ１３Ａと半導体ウエハＷとの接触荷重を適正な接触荷重に収束させて信頼性の高い検査を行うことができ、結果的に半導体ウエハＷやプローブカード１３の損傷を防止することができる。

図４は本発明の他の実施形態における要部であるステッピングモータ及びトルク検出手段を示す図である。本実施形態の検査装置は、トルク検出手段を異にする以外は上記実施形態に準じて構成されている。そこで、本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。

本実施形態におけるステッピングモータ１２４の駆動軸１２３は、図４に示すように第１、第２駆動軸１２３Ａ、１２３Ｂからなり、カップリング部材１２５Ａ、１２５Ｂによって連結されている。カップリング部材１２５Ａ、１２５Ｂの間にはトルク検出部材１２８Ａが介在している。また、ステッピングモータ１２４には第１エンコーダ１２８Ｅが装着され、第２駆動軸１２３Ｂにはマイクロリニアスケール１２８Ｆのワイヤ１２８Ｆ_１が巻回されている。このマクロリニアスケール１２８Ｆは第２エンコーダ１２８Ｇと一体化しており、第２エンコーダ１２８Ｇがマイクロリニアスケール１２８Ｆのワイヤ１２８Ｆ_１の巻取り長さに即して第２駆動軸１２３Ｂの回転角を求める。また、ステッピングモータ１２４側の第１エンコーダ１２８Ｅの回転角度とマイクロリニアスケール１２８Ｆ側の第２エンコーダ１２８Ｇの回転角度の差は、角度差検出器１２８Ｈによって光学的に検出されるようにしてある。つまり、本実施形態では、トルク検出手段１２８は、トルク検出部材１２８Ａと、第１、第２エンコーダ１２８Ｅ、１２８Ｇと、角度差検出器１２８Ｈと、を有している。

従って、プローブカード１３が熱膨張した状態で半導体ウエハＷの高温検査を行うと、載置台１１上のデバイスの複数の電極パッドと複数のプローブ１３Ａの接触荷重により第１、第２駆動軸１２３Ａ、１２３Ｂ間のトルク検出部材１２８Ａがねじれる。この時の角度差検出器１２８Ｈが第１エンコーダ１２８Ｅの検出角度と第２エンコーダ１２８Ｇの検出角度の差を求め、この角度差を制御装置１４のトルク制御部１４３へ送信する。これにより、載置台１１が上記実施形態の場合と同様に下降してデバイスＤの複数の電極パッドと複数のプローブ１３Ａの接触荷重が適正な接触荷重に収束して、デバイスＤやプローブカード１３を損傷させることなく、デバイスＤの高温検査を確実且つ高い信頼性をもって行うことができる。

以上説明したように本実施形態によれば、トルク検出手段１２８は、トルク検出部材１２８Ａと、ステッピングモータ１２４側の第１駆動軸１２３Ａの回転角を検出する第１エンコーダ１２８Ｅと、載置台側の第２駆動軸１２３Ｂの回転角を検出する第２エンコーダ１２８Ｇと、第１、第２エンコーダ１２８Ｅ、１２８Ｇ間の回転角度差を求める角度差検出器１２８Ｈと、を有するため、角度差検出器１２８Ｈがトルク制御部１４３へ回転角度差の検出信号を送信すると、トルク制御部１４３が検出信号に基づいてドライバ１４２が作動して、載置台を基準トルクに収束させて適正な接触荷重でデバイスの高温検査を行うことができる。トルク検出手段１２８は、第２駆動軸１２３Ｂの回転角を検出するマイクロリニアスケール１２８Ｆを有し、第２エンコーダ１２８Ｇはマイクロリニアスケール１２８Ｆによって検出された第２駆動軸１２３Ｂの回転角を高精度に検出して接触荷重を高精度に制御することができる。

尚、本発明は上記各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。例えば、上記各実施形態ではトルク検出部材のねじれ角をエンコーダで検出する場合について説明したが、ひずみ計を用いてトルクを検出することもできる。また、上記各実施形態では半導体ウエハの高温検査を行う場合について説明したが、半導体ウエハの低温検査にも適用することができ、更に半導体ウエハ以外の被検査体にも適用することができる。

本発明は、半導体ウエハ等の被検査体の高温検査または低温検査を行う検査装置に好適に利用することができる。

本発明の検査装置の要部の構成を説明するための説明図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の検査装置に用いられる載置台の一実施形態を示す図で、（ａ）は半導体ウエハのインデックス送りを説明する平面図、（ｂ）は検査時間とステッピングモータにかかるトルクとの関係を説明するためのグラフである。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１に示す載置台上で半導体ウエハとプローブカードを接触させて高温検査を行う状態を部分的に拡大して示す図で、（ａ）は接触直後を示す断面図、（ｂ）はプローブカードが熱膨張し半導体ウエハが下降した状態を示す断面図である。本発明の検査装置の他の実施形態の要部を説明するための説明図である。従来の検査装置の一例を模式的に示す構成図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図６に示す検査装置を用いて半導体ウエハとプローブカードを接触させて高温検査を行う状態を部分的に拡大して示す図で、（ａ）は接触直後を示す断面図、（ｂ）はプローブカードが熱膨張する状態を示す断面図である。

符号の説明

１０検査装置
１１載置台
１２昇降駆動機構
１３プローブカード
１３Ａプローブ
１４制御装置
１２３Ａ第１駆動軸
１２３Ｂ第２駆動軸
１２４ステッピングモータ（モータ）
１２８トルク検出手段
１２８Ａトルク検出部材
１２８Ｅ第１エンコーダ
１２８Ｆマイクロリニアスケール
１２８Ｇ第２エンコーダ
Ｗ半導体ウエハ（被検査体）
Ｄデバイス

Claims

温度調節機構を内蔵する移動可能な載置台と、上記載置台を昇降させるボール螺子を有する昇降駆動機構と、上記昇降駆動機構を制御する制御装置と、上記載置台の上方に配置された複数のプローブを有するプローブカードと、を備え、上記載置台上に載置された被検査体を上記温度調節機構によって所定の温度まで加熱または冷却し、上記昇降駆動機構を介して上記被検査体に複数形成されたデバイスの少なくとも一つのデバイスと上記プローブカードの複数のプローブとを所定の接触荷重で電気的に接触させて上記デバイスの電気的特性検査を行う検査装置において、
上記昇降駆動機構は、上記ボール螺子を介して上記載置台を昇降させる、第１、第２カップリング部材によって連結された第１、第２駆動軸と、上記第１、第２駆動軸を回転させるモータと、上記載置台が昇降する時に上記複数のプローブと上記載置台上の少なくとも一つの上記デバイス間の接触荷重に基づくトルクを上記第１駆動軸と上記第２駆動軸間で検出するトルク検出手段と、備え、
上記トルク検出手段は、上記第１、第２カップリング部材間に介在するトルク検出部材と、上記モータに装着されて上記モータ側の上記第１駆動軸の回転角を検出する第１エンコーダと、上記載置台側の上記第２駆動軸の回転角を検出する第２エンコーダと、上記第１、第２エンコーダ間の検出角度差を求める角度差検出器と、を有し、更に、
上記第２エンコーダは、上記第２駆動軸へのワイヤの巻き取り長さに即して上記第２駆動軸の回転角を検出するマイクロリニアスケールと一体化してなり、
上記制御装置は、上記プローブカードが温度変化により膨張、収縮する時の上記トルク検出手段の検出結果に基づいて上記トルクを制御するトルク制御部を有する
ことを特徴とする検査装置。