JP5222038B2

JP5222038B2 - プローブ装置

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Publication number: JP5222038B2
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Inventors: 浩史山田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
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Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
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とプローブカードの複数のプローブを所定の荷重で電気的に確実に接触させて被検査体の電気的特性検査を行うプローブ装置に関するものである。

従来のプローブ装置は、装置本体１と、この装置本体内にＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向で移動可能に配設され且つ被検査体（例えば、半導体ウエハ）を載置する載置台と、この載置台上に載置された半導体ウエハの複数の電極パッドと接触する複数のプローブを有するプローブカードと、このプローブカードを水平に支持するヘッドプレートと、載置台上の半導体ウエハと複数のプローブの位置合わせを行うアライメント機構と、を備え、半導体ウエハの複数の電極パッドと複数のプローブとのアライメントを行った後、テストヘッド及び接続リングを介してテスタと電気的に接続されたプローブカードの複数のプローブと半導体ウエハＷに形成された各デバイスの電極パッドとの間で信号を送受信して各デバイスの電気的特性検査を行なうように構成されている。

而して、半導体ウエハは、例えば図６の（ａ）〜（ｃ）に示すようにプローブカードの複数のプローブと電気的に接触して電気的特性検査が行われる。即ち、まず図６の（ａ）に示すように、載置台１上に載置された半導体ウエハＷがプローブカード２の真下に到達し、この位置で載置台１が上昇して半導体ウエハＷの複数の電極パッド（図示せず）がこれらに対応する複数のプローブ２Ａと同図の（ｂ）に示すように接触する。載置台１が同図の（ｂ）に示す位置から同図の（ｃ）に示すようにオーバードライブして半導体ウエハＷが複数のプローブ２Ａと所定の荷重で接触すると、半導体ウエハＷの複数の電極パッドと複数のプローブ２Ａが電気的に接触する。この時、テスタは、複数のプローブ２Ａを介して半導体ウエハＷの複数の電極パッドとの間で信号の送受信を行って複数のデバイスの電気的特性検査を順次行う。プローブカード２は、図６の（ａ）〜（ｃ）に示すように、半導体ウエハＷの全ての電極パッドと一括して接触し、この状態で例えば全てのデバイスを所定の数ずつ複数回に分けて検査を行う。尚、図６の（ａ）〜（ｃ）において、３はプローブカード２を水平に支持するヘッドプレートである。

しかしながら、従来のプローブ装置では、載置台１が予め設定された距離だけオーバードライブして半導体ウエハＷと複数のプローブ２Ａを接触させると、半導体ウエハＷと複数のプローブ２Ａの間に大きな接触荷重が働き、この時の接触荷重で例えば図６の（ｃ）に示すようにヘッドプレート３の中央部分が僅かではあるが上方へ変形し、プローブカード２が上方へ逃げる。このため、載置台１は所定の距離だけオーバードライブしても、ヘッドプレート３の変形により図７の左半分に示す位置から右半分に示す位置まで変形してプローブカード２が上方に例えばオーバードライブ量の１〜２割程度逃げるため、載置台１に本来必要とされるオーバードライブ量（例えば、１００μｍ前後）が正しく付与されているか否かが不明であり、電気的な接触状態が必ずしも良好でなく、検査の信頼性を低下させる虞がある。特に、プローブカード２の全てのプローブ２Ａと半導体ウエハＷの全てのデバイスの電極パッドを一括接触させて検査を行う場合にはヘッドプレート３の変形が大きく影響する。

オーバードライブに関連する技術として例えば特許文献１〜３に記載の技術がある。特許文献１の技術では、プローブカードの上下方向の変位量を測定する光学的測長器を設け、この光学的測長器によってプローブカードの変位量に即して載置台の上昇量を調整し、半導体ウエハとプローブカードを適正なオーバードライブ量で接触させている。特許文献２の技術では、載置台のオーバードライブ時に変形するプローブカードの変位量を正確に把握し、載置台のオーバードライブ量を適正に設定することができるようにしている。これらの技術はいずれもプローブカード自体の変形や載置台の沈み込みによる影響をなくし、適正なオーバードライブ量を得る技術であり、検査時にプローブカードやヘッドプレートを含むインターフェース部分に変形があった場合には対応することができない。また、特許文献３の技術では、チャックトップの側方にストッパを設け、このストッパによって所定のオーバードライブ量を管理し、チャックトップからの熱によるプローブカードやヘッドプレートの変形によるオーバードライブ量への影響を防止している。

特開２００４−２６５８９５特開２００３−０５０２７１特開２００５−０４９２５４

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、被検査体がオーバードライブする時のプローブカードの逃げを防止あるいは抑制しつつ、被検査体の複数の電極とプローブカードの複数のプローブとの間に本来必要とされる接触荷重を確保して信頼性の高い検査を行うことができるプローブ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に記載のプローブ装置は、被検査体を保持する移動可能な載置台と、上記載置台の上方に配置され且つ上記被検査体の電極と接触する複数のプローブを有するプローブカードと、上記プローブカードを水平に支持する支持体と、上記載置台を含む各種の機器を制御する制御装置と、を備え、上記載置台を所定距離だけオーバードライブさせ、上記被検査体と上記複数のプローブを所定の荷重で接触させて上記被検査体の電気的特性検査を行うプローブ装置であって、上記載置台は、載置台本体と、この載置台本体上に載置台本体から分離自在に配置されたチャックトップと、を有し、上記チャックトップに上記被検査体の載置部を囲む複数のシリンダ機構を設けると共に上記支持体に上記支持体と上記シリンダ機構を解除可能に連結する連結機構を設けてあり、上記制御装置は、上記被検査体と上記複数のプローブが接触する時に上記シリンダ機構及び連結機構を駆動させて上記支持体と上記シリンダ機構を連結した後、上記シリンダ機構を駆動させて上記チャックトップを上記載置台本体から上記所定距離だけ浮上させて上記被検査体の電極と上記複数のプローブを上記所定の荷重で電気的に接触させることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載のプローブ装置は、請求項１に記載の発明において、上記載置台本体と上記チャックトップは、互いの位置ズレを防止する手段を有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に記載のプローブ装置は、被検査体を保持する移動可能な載置台と、上記載置台の上方に配置され且つ上記被検査体の電極と接触する複数のプローブを有するプローブカードと、上記プローブカードを水平に支持する支持体と、上記載置台を含む各種の機器を制御する制御装置と、を備え、上記載置台を所定距離だけオーバードライブさせ、上記被検査体と上記複数のプローブを所定の荷重で接触させて上記被検査体の電気的特性検査を行うプローブ装置であって、上記載置台の上面に上記被検査体の載置部を囲む複数のシリンダ機構を設けると共に上記支持体に上記支持体と上記シリンダ機構を連結する連結機構を設けてあり、上記制御装置は、上記被検査体と上記複数のプローブが接触する時に上記シリンダ機構及び連結機構を駆動させて上記支持体と上記シリンダ機構を連結した後、上記シリンダ機構を駆動させて上記支持体を上記載置台側へ引き寄せて上記被検査体の電極と上記複数のプローブを上記所定の荷重で電気的に接触させることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載のプローブ装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記連結機構は、上記シリンダ機構を掴むチャック機構を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、プローブカードの逃げを防止あるいは抑制し、被検査体の所定のオーバードライブ量を確実に確保し、被検査体とプローブカードの複数のプローブとの間に本来必要とされる荷重で電気的に接触させて信頼性の高い検査を行うことができるプローブ装置を提供することができる。

以下、図１〜図５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は本発明のプローブ装置の一実施形態を示す構成図、図２の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１に示すプローブ装置の要部を示す図で、（ａ）はチャックトップと載置台本体との連結部を示す断面図、（ｂ）はチャックトップとヘッドプレートの連結機構を示す部分断面図、図３の（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ半導体ウエハとプローブカードが電気的に接触する工程を工程順に示す工程図、図４は半導体ウエハとプローブカードが接触したオーバードライブ前後の状態を示す側面図、図５の（ａ）〜（ｃ）は本発明のプローブ装置の他の実施形態における図３の（ａ）〜（ｃ）に相当する工程図である。

第１の実施形態
本実施形態のプローブ装置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を載置するＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向へ移動可能な載置台１１と、載置台１１をＸ、Ｙ及びＺ方向へ移動させる駆動機構１２と、載置台１１の上方に配置され且つ半導体ウエハＷの複数の電極パッドと接触する複数のプローブ１３Ａを有するプローブカード１３と、プローブカード１３を水平に支持する支持体（ヘッドプレート）１４と、載置台１１を含む各種の機器を制御する制御装置１５と、を備え、制御装置１５の制御下で載置台１１を所定距離だけオーバードライブさせ、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を所定の荷重で接触させて半導体ウエハＷの電気的特性検査を行うように構成されている。また、図示してないが、プローブ装置１０には従来と同様にアライメント機構が設けられている。

而して、載置台１１は、図１に示すように、載置台本体１１Ａと、この載置台本体１１Ａから分離されたチャックトップ１１Ｂと、を備え、後述のように半導体ウエハＷをオーバードライブさせる時にチャックトップ１１Ｂが載置台本体１１Ａから浮上するように構成されている。チャックトップ１１Ｂは半導体ウエハＷを真空吸着する載置部１１Ｃを有している。

また、図１及び図２の（ａ）に示すように、載置台本体１１Ａの上面には複数の凸部１１Ｄが所定のパターンで形成され、チャックトップ１１Ｂの下面には複数の凸部１１Ｄと対応する複数の凹部１１Ｅが所定のパターンで形成されている。チャックトップ１１Ｂが載置台本体１１Ａから浮上した時に突起部１１Ｄの一部がチャックトップ１１Ｂの凹部１１Ｅ内にあり、チャックトップ１１Ｂが載置台本体１１Ａに着座する時に凸部１１Ｄに従って元の位置に戻るようになっている。

図１に示すようにチャックトップ１１Ｂの上面の外周縁部には複数のシリンダ機構１６が所定間隔を空けて設けられ、これらのシリンダ機構１６で半導体ウエハＷの載置部１１Ｃを囲んでいる。シリンダ機構１６は、ロッド部１６Ａとシリンダ部１６Ｂを有し、ロッド部１６Ａが伸縮するように構成されている。これらのシリンダ機構１６は、後述のように制御装置１５の制御下で載置台１１及び連結機構１７（図２の（ｂ）参照）と連動してチャックトップ１１Ｂを載置台本体１１Ａから浮上させて半導体ウエハＷをオーバードライブさせるように構成されている。

即ち、ヘッドプレート１４には複数のシリンダ機構１６のロッド部１６Ａが嵌入する複数の凹陥部１４Ａが形成され、制御装置１５の制御下で載置台１１が上昇して半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａが接触する時点（オーバードライブが０の時点）で複数のシリンダ機構１６が連動し、ロッド部１６Ａが凹陥部１４Ａと嵌合するようになっている。また、これらのシリンダ機構１６のロッド部１６Ａが凹陥部１４Ａと嵌合した時点で連結機構１７が駆動してロッド部１６Ａを掴み、ヘッドプレート１４とシリンダ機構１６を連結するようになっている。

連結機構１７は、図２の（ｂ）に示すようにヘッドプレート１４に設けられたチャック機構１７Ａを主体に構成され、チャック機構１７Ａがシリンダ機構１６のロッド部１６Ａの上端部を掴むようになっている。チャック機構１７Ａは、凹陥部１４Ａの周方向に所定間隔を空けて放射状に配置された複数（例えば３個）の爪部１７Ｂを有し、これらの爪部１７Ｂが凹陥部１４Ａの周壁面において水平方向に進退動するように構成されている。一方、シリンダ機構１６のロッド部１６Ａの上端部には複数の爪部１７Ｂに対応する凹部１７Ｃが形成され、ロッド部１６Ａが凹陥部１４Ａと嵌合した時点で、図２の（ｂ）に矢印で示すように複数の爪部１７Ｂが連動して凹陥部１４Ａの周壁面から進出し、ロッド部１６Ａの凹部１７Ｃに嵌入することによりロッド部１６Ａを掴み、シリンダ機構１６とヘッドプレート１４とを連結するようになっている。尚、チャック機構１７Ａでロッド部１６Ａを掴んで固定することができれば、凹部１７Ｃがなくても良い。

シリンダ機構１６は、上述のようにしてヘッドプレート１４に連結されると同時にロッド部１６Ａを予め設定されたオーバードライブ量に見合った距離だけ縮めてチャックトップ１１Ｂを牽引し、載置台本体１１Ａから引き離して浮上させるように構成されている。シリンダ機構１６は、ロッド部１６Ａを縮めた結果、チャックトップ１１Ｂ上の半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａが所定の荷重で接触し、これら両者が電気的に接触する。

また、制御装置１５は、図１に示すように中央演算処理部１５Ａと、各種のプログラムが記憶されたプログラム記憶部１５Ｂと、種々のデータを記憶する記憶部１５Ｃと、を備え、載置台１１等の各種の機器を制御するように構成されている。プログラム記憶部１５Ｂにはシリンダ機構１６及び連結機構１７等の機器を制御するプログラムが格納され、中央演算処理部１５Ａがこれらのプログラムを読み出して実行する。また、記憶部１５Ｃには本来必要とされる予め設定登録された所定のオーバードライブ量等のデータが記憶され、この予め設定登録された所定のオーバードライブ量を基にシリンダ機構１６が駆動してチャックトップ１１Ｂを載置台本体１１Ａから予め設定登録された所定のオーバードライブ量に即した距離だけ浮上させる。

検査時には制御装置１５の制御下で載置台１１が所定の距離だけ上昇すると共にシリンダ機構１６がロッド部１６Ａを所定距離だけ伸ばし、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を一括接触させると共にロッド部１６Ａをヘッドプレート１４の凹陥部１４Ａに嵌入させる。この時、連結機構１７が駆動してチャック機構１７Ａによってロッド部１６Ａを掴み、ヘッドプレート１４とシリンダ機構１６を連結する。この時点で、載置台１１はオーバードライブしておらず、半導体ウエハＷの電極パッドと複数のプローブ１３Ａの間には荷重は実質的に作用していない。引き続き、制御装置１５は、シリンダ機構１６を駆動させてロッド部１６Ａを縮め、チャックトップ１１Ｂを予め設定されたオーバードライブ量だけ載置台本体１１Ａから浮上させて半導体ウエハＷの電極パッドと複数のプローブ１３Ａを本来必要とされる所定の荷重で電気的に接触させる。

次に、図３を参照しながら本実施形態のプローブ装置１０の動作について説明する。制御装置１５の制御下でプローブ装置１０が作動し、載置台１１のチャックトップ１１Ｂの載置部１１Ｃに半導体ウエハＷを載置すると、チャックトップ１１Ｂの載置部１１Ｃは半導体ウエハＷを吸着固定する。次いで、アライメント機構が駆動して載置台１１上の半導体ウエハＷ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。

アライメント終了後、図３の（ａ）に示すように載置台１１がＸ、Ｙ方向へ移動し、半導体ウエハＷがプローブカード１３の中心の真下に達した時点で載置台１１が停止する。引き続き、載置台１１が記憶部１５Ｃに予め設定登録されている所定の距離だけ上昇し、半導体ウエハＷがプローブカード１３のフック数のプローブ１３Ａと接触する。この時、半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａは接触するだけで、オーバードライブ量が０で両者間に荷重は作用していない。

図３の（ｂ）に示すように半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａが接触する際に、図２の（ｂ）に示すように複数のシリンダ機構１６のロッド部１６Ａが伸びて図２の（ｂ）に一点鎖線で示すようにヘッドプレート１４の凹陥部１４Ａ内へ嵌入する。ロッド部１６Ａが凹陥部１４Ａ内に嵌入すると連結機構１７のチャック機構１７Ａが作動し、図２の（ｂ）に示すように３箇所の爪部１７Ｂがロッド部１６Ａの凹部１７Ｃと嵌合し、チャック機構１７Ａでロッド部１６Ａを掴み、ヘッドプレート１４とシリンダ機構１６を連結する。

然る後、複数のシリンダ機構１６は、記憶部１５Ｃに予め設定登録されているオーバードライブ量に基づいてロッド部１６Ａを縮めると、ヘッドプレート１４側からチャックトップ１１Ｂをオーバードライブ量に即した距離だけ引き寄せるため、ヘッドプレート１４が変形しプローブカード１３が上方へ逃げることなく、図３の（ｃ）に示すようにチャックトップ１１Ｂが載置台本体１１Ａからオーバードライブ量に即した距離だけ浮上してヘッドプレート１４に近づき、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との間に所定の荷重を付与し、チャックトップ１１Ｂ上の半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａが電気的に接触する。図４では、左半分に載置台１１が上昇し半導体ウエハＷが複数のプローブ１３Ａに接触し、オーバードライブ量が０の状態を示し、右半分に複数のシリンダ機構１６の働きでチャックトップ１１Ｂがヘッドプレート１４に引き寄せられて所定のオーバードライブ量だけチャックトップ１１Ｂが載置台本体１１Ａから浮上した状態を示している。このようにチャックトップ１１Ｂは複数のシリンダ機構１６によって確実に所定のオーバードライブ量だけ上昇し、半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａの間に所定の荷重を付与し、両者を電気的に接続することができる。

また、チャックトップ１１Ｂが浮上する時には、チャックトップ１１Ｂが載置台本体１１Ａの凸部１１Ｄに従って浮上し、浮上後も凸部１１Ｄの上端部がチャックトップ１１Ｂの凹部１１Ｅ内にあるため、チャックトップ１１Ｂが載置台本体１１Ａから位置ズレすることがない。この状態でテスタと半導体ウエハＷの各デバイスとの間でプローブカード１３を介して信号を送受信し、半導体半導体ウエハＷ、即ち全ての各デバイスについて順次電気的特性検査を行う。

検査終了後には、複数のシリンダ１６がロッド部１６Ａをオーバードライブ量の距離分だけ伸ばすと、チャックトップ１１Ｂが凸部１１Ｄに従って下降し載置台本体１１Ａに着座した後、連結機構１７の３箇所の爪部１７Ｂが凹陥部１４Ａの周壁面から後退してロッド部１６Ａを解放し、シリンダ１６とヘッドプレート１４の連結を解除する。更に、載置台１１が下降して基準位置まで戻った後、検査済みの半導体ウエハＷが次の半導体ウエハＷと交換されて、上述の手順で半導体ウエハＷの検査を繰り返す。

以上説明したように本実施形態によれば、載置台１１は、載置台本体１１Ａと、載置台本体１１Ａ上に載置台本体１１Ａから分離自在に配置されたチャックトップ１１Ｂと、を有し、チャックトップ１１Ｂに半導体ウエハＷの載置部１１Ｃを囲む複数のシリンダ機構１６を設けると共にヘッドプレート１４にヘッドプレート１４と複数のシリンダ機構１６を解除可能に連結する連結機構１７を設けてあり、制御装置１５は、半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａが接触する時に複数のシリンダ機構１６及び連結機構１７を駆動させてヘッドプレート１４と複数のシリンダ機構１６を連結した後、複数のシリンダ機構１６を駆動させてチャックトップ１１Ｂを載置台本体１１Ａからオーバードライブ量に即した距離だけ浮上させて半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａを本来必要とされる所定の荷重で電気的に接触させるようにしたため、プローブカード１３の逃げを防止あるいは抑制し、半導体ウエハＷの所定のオーバードライブ量を確実に確保し、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との間に本来必要とされる荷重で電気的に接触させて信頼性の高い検査を行うことができる。

また、本実施形態によれば、載置台本体１１Ａが上面に複数の凸部１１Ｄを有すると共にチャックトップ１１Ｂが下面に複数の凸部１１Ｄに対応する凹部１１Ｅを有し、これらの凸部１１Ｄ及び凹部１１Ｅが載置台本体１１Ａとチャックトップ１１Ｂの位置ズレを防止する手段として機能するため、チャックトップ１１Ｂが載置台本体１１Ａに対して昇降する際に位置ズレすることがない。また、連結機構１７は、シリンダ機構１６のロッド部１６Ａを掴むチャック機構１７Ａを有するため、チャック機構１７Ａでロッド部１６Ａを掴むことにより、ヘッドプレート１４とシリンダ機構１６を確実に連結することができ、その後、チャックトップ１１Ｂを載置台本１１Ａからオーバードライブ量に即した距離だけシリンダ機構１６によって浮上させることができる。

第２の実施形態
本実施形態のプローブ装置１０Ａは、例えば図５の（ａ）〜（ｃ）に示すように載置台１１が第１の実施形態と異なること以外は、第１の実施形態に準じて構成されている。従って、以下では本実施形態においても第１の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実施形態について説明する。尚、図５の（ａ）〜（ｃ）は図３の（ａ）〜（ｃ）に相当する図面である。

即ち、載置台１１は、図５の（ａ）〜（ｃ）に示すように一体に構成され、駆動機構を介してＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向へ移動するように構成されている。載置台１１の上面には半導体ウエハＷを載置する載置部１１Ｃが形成され、載置部１１Ｃの径方向外側、つまり載置台１１上面の外周縁部には複数のシリンダ機構１６が設けられている。これらのシリンダ機構１６は、第１の実施形態のものと同様に、ロッド部１６Ａとシリンダ部１６Ｂを備え、ロッド部１６Ａが伸縮するように構成されている。

一方、ヘッドプレート１４には第１の実施形態と同様の連結機構（図示せず）が設けられ、載置台１１が上昇して半導体ウエハＷの複数の電極パッドと複数のプローブ１３Ａが接触した時点（オーバードライブしない状態）でシリンダ機構１６のロッド部１６Ａが伸び、ロッド部１６Ａが連結機構を介してヘッドプレート１４に連結されるようになっている。

本実施形態では、半導体ウエハＷの複数の電極パッドと複数のプローブ１３Ａが接触し、引き続き載置台１１がオーバードライブする時に、載置台１１が上昇すると共に複数のシリンダ機構１６が駆動してロッド部１６Ａを縮めてヘッドプレート１４を載置台１１側へ引き寄せるようになっている。載置台１１が予め設定登録されたオーバードライブ量だけ上昇すると、複数のシリンダ機構１６がヘッドプレート１４を載置台１１側へ引き寄せ、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間に所定の荷重を付与するようになっている。複数のシリンダ機構１６がヘッドプレート１４を引き寄せるため、ヘッドプレート１４が上方へ変形することがなく、プローブカード１３も載置台１１から逃げることなく本来必要とされるオーバードライブ量だけ載置台１１が上昇することになる。

次に、本実施形態のプローブ装置１０Ａの動作について図５の（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。図５の（ａ）に示すように半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａのアライメント後に、載置台１１が移動してプローブカード１３の真下に到達すると、載置台１１が所定の距離だけ上昇し、半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａが図５の（ｂ）に示すように一括して接触する。この時点で載置台１１のオーバードライブ量は０である。

図５の（ｂ）に示すように半導体ウエハＷの複数の電極パッドと複数のプローブ１３Ａが接触し、オーバードライブ量が０の段階で、複数のシリンダ機構１６のロッド部１６Ａが伸び、ヘッドプレート１４の連結機構によってヘッドプレート１４に連結される。

引き続き、載置台１１が予め設定登録されたオーバードライブ量だけ上昇し始めると、複数のシリンダ機構１６が載置台１１のオーバードライブに同期して駆動し、ロッド部１６Ａを縮めてヘッドプレート１４を載置台１１側へ引き寄せ、オーバードライブによるヘッドプレート１４の上方への変形を防止する。載置台１１が所定のオーバードライブ量だけオーバードライブした時点で、複数のシリンダ機構１６によるヘッドプレート１４の牽引力で半導体ウエハＷの複数の電極パッドと複数のプローブ１３Ａとの間に本来のオーバードライブ量によって得られる荷重が付与され、半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａが電気的に接触し、所定の電気的特性検査を行うことができる。

検査終了後、載置台１１が下降し始めると複数のシリンダ機構１６もロッド部１６Ａを徐々に伸ばし、載置台１１がオーバードライブ量０の位置に達すると同時に連結機構がヘッドプレート１４と複数のシリンダ機構１６の連結を解除し、載置台１１が円滑に基準位置まで戻る。その後、載置台１１が移動し、検査済みの半導体ウエハＷと次の半導体ウエハＷを交換した後、上述した手順で次の半導体ウエハＷの検査を行う。

以上説明したように本実施形態によれば、載置台１１の上面に半導体ウエハＷの載置部１１Ｃを囲む複数のシリンダ機構１６を設けると共にヘッドプレート１４にヘッドプレート１４と複数のシリンダ機構１６を連結する連結機構を設けてあり、制御装置は１５、半導体ウエハＷと複数のプローブ１３Ａが接触する時に複数のシリンダ機構１６及び連結機構が駆動し、ヘッドプレート１４と複数のシリンダ機構１６を連結した後、複数のシリンダ機構１６が駆動してヘッドプレート１４を載置台１１側へ引き寄せて半導体ウエハＷの複数の電極パッドと複数のプローブ１３Ａを所定の荷重で電気的に接触させるようにしたため、ヘッドプレート１４が上方へ変形してプローブカード１３が上方へ逃げるのを防止して、本来必要とされるオーバードライブ量を確保し、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間に所定の荷重を付与し、これら両者が電気的に確実に接続され、信頼性の高い検査を行うことができる。

尚、本発明は上記の各実施形態に何等制限されるものではなく、各構成要素を必要に応じて適宜設計変更することができる。例えば、上記の各実施形態ではヘッドプレートに凹陥部１４Ａを設け、この凹陥部１４Ａに連結機構１７を設けた例について説明したが、ヘッドプレート１４に筒状の突起を設け、この筒状の突起内にシリンダ機構のロッド部を嵌入させて連結するようにしても良い。また、シリンダ機構は、エアシリンダ、油圧シリンダ等必要に応じて適宜採用することができる。また、被検査体は、半導体ウエハに限定されるものではない。

本発明は、プローブ装置に好適に利用することができる。

本発明のプローブ装置の一実施形態を示す構成図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１に示すプローブ装置の要部を示す図で、（ａ）はチャックトップと載置台本体との連結部を示す断面図、（ｂ）はチャックトップとヘッドプレートの連結機構を示す部分断面図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ半導体ウエハとプローブカードが電気的に接触する工程を工程順に示す工程図である。半導体ウエハとプローブカードが接触したオーバードライブ前後の状態を示す側面図である。（ａ）〜（ｃ）は本発明のプローブ装置の他の実施形態における図３の（ａ）〜（ｃ）に相当する工程図である。従来のプローブ装置の一例における図３の（ａ）〜（ｃ）に相当する工程図である。図６に示すプローブ装置における図４に相当する図である。

符号の説明

１０、１０Ａプローブ装置
１１載置台
１１Ａ載置台本体
１１Ｂチャックトップ
１１Ｃ載置部
１１Ｄ凸部（位置ズレを防止する手段）
１１Ｅ凹部（位置ズレを防止する手段）
１３プローブカード
１３Ａプローブ
１４ヘッドプレート（支持体）
１５制御装置
１６シリンダ機構
１７連結機構
１７Ａチャック機構
Ｗ半導体ウエハ（被検査体）

Claims

被検査体を保持する移動可能な載置台と、上記載置台の上方に配置され且つ上記被検査体の電極と接触する複数のプローブを有するプローブカードと、上記プローブカードを水平に支持する支持体と、上記載置台を含む各種の機器を制御する制御装置と、を備え、上記載置台を所定距離だけオーバードライブさせ、上記被検査体と上記複数のプローブを所定の荷重で接触させて上記被検査体の電気的特性検査を行うプローブ装置であって、上記載置台は、載置台本体と、この載置台本体上に載置台本体から分離自在に配置されたチャックトップと、を有し、上記チャックトップに上記被検査体の載置部を囲む複数のシリンダ機構を設けると共に上記支持体に上記支持体と上記シリンダ機構を解除可能に連結する連結機構を設けてあり、上記制御装置は、上記被検査体と上記複数のプローブが接触する時に上記シリンダ機構及び連結機構を駆動させて上記支持体と上記シリンダ機構を連結した後、上記シリンダ機構を駆動させて上記チャックトップを上記載置台本体から上記所定距離だけ浮上させて上記被検査体の電極と上記複数のプローブを上記所定の荷重で電気的に接触させることを特徴とするプローブ装置。
上記載置台本体と上記チャックトップは、互いの位置ズレを防止する手段を有することを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
被検査体を保持する移動可能な載置台と、上記載置台の上方に配置され且つ上記被検査体の電極と接触する複数のプローブを有するプローブカードと、上記プローブカードを水平に支持する支持体と、上記載置台を含む各種の機器を制御する制御装置と、を備え、上記載置台を所定距離だけオーバードライブさせ、上記被検査体と上記複数のプローブを所定の荷重で接触させて上記被検査体の電気的特性検査を行うプローブ装置であって、上記載置台の上面に上記被検査体の載置部を囲む複数のシリンダ機構を設けると共に上記支持体に上記支持体と上記シリンダ機構を連結する連結機構を設けてあり、上記制御装置は、上記被検査体と上記複数のプローブが接触する時に上記シリンダ機構及び連結機構を駆動させて上記支持体と上記シリンダ機構を連結した後、上記シリンダ機構を駆動させて上記支持体を上記載置台側へ引き寄せて上記被検査体の電極と上記複数のプローブを上記所定の荷重で電気的に接触させることを特徴とするプローブ装置。
上記連結機構は、上記シリンダ機構を掴むチャック機構を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプローブ装置。