JP5529769B2 - プローブカードの熱的安定化方法及び検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、プローブカードの熱的安定化方法及び検査装置に関し、更に詳しくは、プローブカードを短時間で熱的に安定化することができるプローブカードの熱的安定化方法及び検査装置に関するものである。

従来の検査装置は、例えば、被検査体（例えば、ウエハ）が載置される移動可能な載置台と、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、載置台の温度を調整する温度調整機構と、プローブカードの複数のプローブと載置台上のウエハの複数の電極パッドを位置合わせするアライメント機構と、載置台、温度調整機構及びアライメント機構をそれぞれ制御する制御装置と、を備え、制御装置の制御下で、載置台上のウエハを温度調整機構によって所定の温度に調整すると共にアライメント後のウエハの複数の電極パッドとプローブカードの複数のプローブとを電気的に接触させ所定の接触荷重でウエハに形成された複数のデバイスの電気的特性検査を行うように構成されている。

而して、検査装置は、ウエハを例えば１５０℃の高温に加熱して高温検査を行う場合や、被検査体を例えば−数１０℃に冷却して低温検査する場合がある。高温検査や低温検査を行う場合には、載置台に内蔵された温度調整機構を用いてウエハを所定の検査温度まで加熱または冷却し、昇降駆動機構によって載置台を昇降させてデバイスとプローブとを所定の接触荷重で接触させて検査を行っている。

例えば１５０℃の高温下でウエハの電気的特性検査を行う場合には、検査の初期段階では、ウエハは温度調整機構によって１５０℃の高温まで加熱されているが、プローブカードは加熱されていないため、ウエハとプローブカードとの間には大きな温度差がある。そのため、最初のデバイスとプローブとを所定の接触荷重で接触させて検査すると、検査の間にウエハ側からの放熱によりプローブカードが加熱されて徐々に熱膨張して複数のプローブの針先高さが数１０μｍも変化し、ウエハとの接触荷重が過剰になって検査の信頼性を低下させ、場合によってはデバイスあるいはプローブが損傷する虞もある。

そこで、従来は、例えば図５に示すように載置台１の載置面をプローブカード２の複数のプローブ２Ａの針先位置からδ（例えば数１００μｍ）の距離まで近づけ、予め加熱された載置台１からの放熱によりプローブカード２をプリヒートして熱膨張させ、複数のプローブ２Ａの針先位置がそれ以上変化しない状態にした後、ウエハの電気的特性検査を行っている。

プローブカード２のプリヒート及びウエハの電気的特性検査は、例えば図６に示すフローチャートに従って行われる。即ち、あるロットのウエハの検査を開始するためには、まず載置台１を移動させ、載置台の側方に付設されたＣＣＤカメラ３を用いてプローブカード２の複数のプローブ２Ａのアライメントを行って、複数のプローブ２Ａの針先位置を検出する（ステップＳ１）。この間に載置台１が所定の温度（載置台と実質的に同一温度）に到達するまで待機し（ステップＳ２）、載置台１が所定の温度に達した時点で、図５に示すように載置台１がプローブカード２の真下へ移動し、この位置から数１００μｍの離間位置まで上昇して停止し、その位置で載置台１からの放熱によりプローブカード２をプリヒートする（ステップＳ３）。プリヒート後、ＣＣＤカメラ３を用いてプローブアライメントを行った後（ステップＳ４）、載置台１上に針研ウエハを載置し、載置台１上の針研ウエハを用いて複数のプローブ２Ａを研磨し（ステップＳ５）、更に、研磨後にプローブアライメントを行って複数のプローブの針先位置を検出した後（ステップＳ７）、新たなロットの測定用ウエハを搬送して載置台１上へ搬送する（ステップＳ８）。その後、ウエハの電気的特性検査を行う。

ところが、従来の検査方法ではプリヒートに数１０分、プローブカードの種類によっては数時間もの長時間を必要とするため、プリヒートが装置の実質的稼働時間を低下させる要因となっている。また、従来のプリヒートでは針先位置が安定したかを検知する機能がないため、プローブの種類に関係なくプリヒートを常に一定の余裕も見込んだ時間行うか、あるいはプリヒートの予想時間をプローブカードの種類毎に算出してプリヒートせざるを得なかった。

そこで、プリヒートを短時間で効率よく行う手法が従来から種々提案されている。例えば特許文献１にはプローブカードの複数のプローブと所定の検査温度に調整されたウエハとを直に接触させてプローブカードをプリヒートし、プローブカードを短時間で熱的に安定化させる技術が提案されている。また、特許文献２にはウエハの載置台とは別に設けられた移動可能な支持台上にプリヒート専用熱板を載置し、支持台を移動させてプリヒート専用熱板をプローブカードに直に接触させてプリヒートする技術が提案されている。

特開２００７−０８８２０３ 特開２００４−２６６２０６

しかしながら、特許文献１の技術では、ウエハの検査温度とプローブがウエハと接触した後の経過時間とに基づいてプローブが所定の歪み量で接触するように載置台の位置を補正しているため、ウエハの検査を行う前に、ウエハと接触した後の経過時間と所定時間毎のプローブの伸縮量のデータを採取し、これらのデータに基づいて経過時間と位置補正値の相関関係を示すデータを作成しなければならない。また、特許文献２の技術では、プリヒート専用熱板を支持する支持台をウエハの載置台とは別に設けなくてはならず、検査装置が大型化する。また、例えば−数１０℃の温度でウエハの検査を行う低温検査においても高温検査と同様の問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、プローブカードに熱源を直に接触させて短時間でプローブカードを所定の温度に調整して熱的に安定させることができると共に、プローブカードの熱的な変化を逐次に知ることでプローブカードを正確に安定化することができるプローブカードの熱的安定化方法及び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に記載のプローブカードの熱的安定化方法は、上下方向及び水平方向に移動可能な載置台と、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、上記載置台を昇降させる昇降駆動機構と、上記載置台の温度を調整する温度調整機構と、上記昇降駆動機構及び上記温度調整機構を制御する制御装置と、を備えた検査装置を用いて、被検査体を所定の温度で電気的特性検査を行う前に、上記載置台上に熱伝達用基板を載置し、上記温度調整機構によって温度調整される上記載置台上の熱伝達用基板を介して上記プローブカードを所定の温度になるまで温度調整すると共に上記昇降駆動機構を介して上記載置台を昇降させて上記熱伝達用基板と上記複数のプローブとの接触荷重を所定の目標荷重に制御しながら、上記プローブカードを熱的に安定させる方法であって、上記載置台に上記熱伝達用基板を載置し、上記載置台を介して上記熱伝達用基板の温度を調整する第１の工程と、上記載置台を上昇させて上記熱伝達用基板と上記複数のプローブを所定の目標荷重で接触させる第２の工程と、上記熱伝達用基板との間で熱を授受する上記プローブカードの熱的変化に即して変化する上記熱伝達用基板と上記複数のプローブとの接触荷重を検出する第３の工程と、上記プローブカードが熱的に安定するまで上記接触荷重が上記所定の目標荷重になるように上記昇降駆動機構を介して上記載置台を昇降制御する第４の工程と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載のプローブカードの熱的安定化方法は、請求項１に記載の発明において、上記接触荷重を、上記昇降駆動機構に用いられるモータのトルク電圧を介して検出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に記載のプローブカードの熱的安定化方法は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記載置台をオーバードライブさせて上記目標荷重を得ることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載のプローブカードの熱的安定化方法は、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、上記熱伝達用基板として、熱伝導性に優れた材料を用いることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載の検査装置は、水平方向及び上下方向に移動可能な載置台と、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、上記載置台を昇降させる昇降駆動機構と、上記載置台を介して熱伝達用基板の温度を調整する温度調整機構と、上記昇降駆動機構及び上記温度調整機構を制御する制御装置と、を備え、被検査体を所定の温度で電気的特性検査を行う前に、上記載置台上に上記熱伝達用基板を載置し、上記温度調整機構によって温度調整される上記載置台上の熱伝達用基板を介して上記プローブカードを所定の温度になるまで温度調整すると共に上記昇降駆動機構を介して上記載置台を昇降させて上記熱伝達用基板と上記複数のプローブとの接触荷重を所定の目標荷重に制御しながら、上記プローブカードを熱的に安定させる検査装置であって、上記接触荷重を検出する荷重検出器を設け、上記制御装置は、上記荷重検出器からの信号に基づいて上記プローブカードが熱的に安定して上記接触荷重が上記目標荷重から変化しなくなるまで上記昇降駆動機構を介して上記載置台を昇降制御することを特徴とするのである。

また、本発明の請求項６に記載の検査装置は、上下方向及び水平方向に移動可能な載置台と、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、上記載置台を昇降させる昇降駆動機構と、上記載置台を介して熱伝達用基板の温度を調整する温度調整機構と、上記昇降駆動機構及び上記温度調整機構を制御する制御装置と、を備え、被検査体を所定の温度で電気的特性検査を行う前に、上記載置台上に上記熱伝達用基板を載置し、上記昇降駆動機構によって温度調整される上記載置台上の熱伝達用基板を介して上記プローブカードを所定の温度になるまで温度調整すると共に上記昇降駆動機構を介して上記載置台を昇降させて上記熱伝達用基板と上記複数のプローブとの接触荷重を所定の目標荷重に制御しながら、上記プローブカードを熱的に安定させる検査装置であって、上記昇降駆動機構は、モータと、上記モータに連結されて上記載置台を昇降させる回転駆動軸と、上記回転駆動軸を回転させる時の上記モータのトルク電圧を検出するトルク電圧検出器と、を有し、上記制御装置は、上記トルク電圧検出器からの上記トルク電圧を上記熱伝達用基板と上記複数のプローブとの接触荷重に変換する中央演算処理装置を有し、上記プローブカードが熱的に安定するまで上記トルク電圧検出器からの信号に基づいて上記接触荷重が上記目標荷重になるように上記載置台を昇降制御することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項７に記載の検査装置は、請求項５または請求項６に記載の発明において、上記目標荷重は、上記載置台上がオーバードライブして得られることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項８に記載の検査装置は、請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の発明において、上記熱伝達用基板は、熱伝導性に優れた材料によって形成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、プローブカードに熱源を直に接触させて短時間でプローブカードを所定の温度に調整して熱的に安定させることができると共に、プローブカードの熱的な変化を逐次に知ることでプローブカードを正確に安定化することができるプローブカードの熱的安定化方法及び検査装置を提供することができる。

本発明の検査装置の一実施形態を示す構成図である。 図１に示す検査装置を用いて本発明のプローブカードの熱的安定化方法を実施する際の検査装置の要部を示す説明図である。 図１に示す検査装置を用いる本発明のプローブカードの熱的安定化方法を実施する際にプローブの針先高さを検出する工程を示す図である。 図１に示す検査装置を用いる本発明のプローブカードの熱的安定化方法の一実施形態の手順を示すフローチャートである。 従来の検査装置を用いてプローブカードを熱的に安定化させる時の検査装置の要部を示す説明図である。 図５に示す検査装置を用いる従来のプローブカードの熱的安定化方法の一例の手順を示すフローチャートである。

まず、本実施形態の検査装置について図１及び図２を参照しながら説明する。
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、ウエハ）を搬送するローダ室１１と、ウエハの電気的特性検査を行うプローバ室１２と、ローダ室１１とプローバ室１２に設けられた各種の機器を制御する制御装置１３とを、備えている。

ローダ室１１は、図１に示すように、ウエハＷをカセット単位で収納するカセット収納部１１１と、後述する熱伝達用基板Ｓや針研ウエハＷ１を収納するバッファテーブル１１２と、カセット収納部１１１及びバッファテーブル１１２に収納されたウエハＷや熱伝達用基板Ｓを搬送するウエハ搬送機構１１３と、ウエハＷや熱伝達用基板Ｓをプリアライメントするプリアライメント機構（図示せず）とを備えている。

プローバ室１２は、図１に示すように、ウエハＷを載置する移動可能な載置台１２１と、載置台１２１の上方に配置された複数のプローブ１２２Ａを有するプローブカード１２２と、載置台１２１を加熱または冷却して載置台１２１の温度を調整する温度調整機構１２３と、複数のプローブ１２２Ａと載置台１２１上のウエハＷの複数の電極パッドを位置合わせするアライメント機構１２４と、を備え、制御装置１３の制御下で所定の高温（例えば、１５０℃）下あるいは所定の低温（例えば、−数１０℃）下でウエハＷの電気的特性検査を行うように構成されている。尚、図１において、１２２Ｂはプローブカード１２２と一体化したカードホルダで、プローブカード１２２はカードホルダ１２２Ｂを介してプローバ室１２の上面を形成するヘッドプレート１２２Ｃに固定されている。

載置台１２１の温度を調整する温度調整機構１２３は、ヒータ１２３Ａと、冷却ジャケット（図示せず）と、載置台１２１の温度を検出する温度検出器（図示せず）と、を備え、載置台１２１を加熱し、冷却すると共に温度検出器からの検出信号に基づいて載置台１２１を所定の設定温度に制御する。この載置台１２１は、ＸＹテーブル１２５を介して水平方向へ移動すると共に、ＸＹテーブル１２５上に設けられた昇降駆動機構１２６を介して上下方向へ移動する。

載置台１２１を昇降させる昇降駆動機構１２６は、モータ１２６Ａと、モータ１２６Ａを介して載置台１２１を昇降させる回転駆動軸１２６Ｂと、モータ１２６Ａから回転駆動軸１２６Ｂに伝達するトルク荷重をトルク電圧として検出するトルク電圧検出器１２６Ｃと、を備え、載置台１２１が回転駆動軸１２６Ｂを介して昇降して載置台１２１上のウエハＷ、針研ウエハＷ１あるいは熱伝達用基板Ｓとプローブカード１２２の複数のプローブ１２２Ａとを所定の目標荷重（載置台上のウエハＷまたは熱伝達用基板と複数のプローブ１２２との接触開始点から所定の寸法だけオーバードライブすることによって得られる接触荷重）で接触させる。トルク電圧検出器１２６Ｃは、モータ１２６Ａのトルク電圧を検出し、デジタル信号として制御装置１３へ送信する。

また、アライメント機構１２４は、載置第１２１の側方に付設された第１ＣＣＤカメラ１２４Ａと、アライメントブリッジ１２４Ｂに設けられた第２ＣＣＤカメラ１２４Ｃと、を備え、第１ＣＣＤカメラ１２４Ａによってプローブカード１２の複数のプローブ１２Ａを撮像すると共に第２ＣＣＤカメラ１２４ＣによってウエハＷの電極パッドを撮像し、第１、第２ＣＣＤカメラ１２４Ａ、１２４Ｃの撮像結果に基づいて複数のプローブ１２２ＡとウエハＷの複数の電極パッドとのアライメントを行う。

制御装置１３は、図１に示すように、トルク電圧検出器１２６Ｃからのトルク電圧をトルク荷重に変換するなどの演算手段や種々のデータの比較手段を有する中央演算処理装置１３１と、第１、第２ＣＣＤカメラ１２４Ａ、１２４Ｃからの撮像信号を画像処理する画像処理装置１３２と、検査装置１０を制御するためのプログラム、トルク電圧検出器１２６Ｃからの接触荷重、目標荷重及び画像処理装置１３２に基づく画像データ等の種々データを記憶する記憶装置１３３と、を備え、検査装置１０に設けられた各種の機器類を制御すると共に種々のデータを表示装置（図示せず）に表示する。

而して、本発明のプローブカードの熱的安定化方法は、載置台１２１上に熱伝達用基板Ｓを載置し、熱伝達用基板Ｓをプローブカード１２２の複数のプローブ１２２Ａに直に接触させてプローブカード１２２の温度を所定の温度に調整してプローブカード１２２を熱的に安定化させる方法である。この方法に用いられる熱伝達用基板Ｓは、プローブカード１２２の複数のプローブ１２２Ａと所定の目標荷重で直に接触し、プローブカード１２２を所定の温度に調整するために用いられる。そこで、熱伝達用基板Ｓを用いる本発明のプローブカードの熱的安定化方法の一実施形態について図１〜図４を参照しながら説明する。本実施形態において目標荷重を設定し、目標荷重と接触荷重を比較することにより、プローブカード１２２の熱膨張の程度を逐次検知することができる。

本実施形態のプローブカードの熱的安定化方法では、プローブカード１２２をプリヒートする場合について説明する。プローブカード１２２をプリヒートする場合には、例えば図２に示すように、ヒータ１２３Ａによって加熱される載置台１２１上に熱伝達用基板Ｓを載置し、この熱伝達用基板Ｓとプローブカード１２２の複数のプローブ１２２Ａを所定の目標荷重で直に接触させてプローブカード１２２をウエハＷの高温検査で要求される温度（例えば、１５０℃）まで短時間でプリヒートし、プローブカード１２２の熱的変化に即して載置台１２１を昇降制御させることにより、プローブカード１２２を熱的に安定させることができ、延いては熱伝達用基板ＳをウエハＷと交換した直後からウエハＷの電気的特性検査を行うことができる。

熱伝達用基板Ｓは、例えばアルミニウム、シリコン等の熱伝達性に優れた材料によって形成されている。熱伝達用基板Ｓとしては、例えばプローブ１２２Ａを研磨する時に用いる針研ウエハＷ１を用いることもできる。ここで、複数のプローブ１２２Ａと熱伝達用基板Ｓを所定の目標荷重で接触させるためには、複数のプローブ１２２Ａをアライメントして複数のプローブ１２２Ａの針先高さを精確に検出する必要がある。複数のプローブ１２２Ａの針先高さを精確に検出することにより、熱伝達用基板Ｓと複数のプローブ１２２Ａとの接触開始点を精確に設定することができる。

そこで、本実施形態では、プローブアライメントに先立って、例えば本出願人が特開２００７−３２４３４０号公報において提案したプローブ先端の検出方法を用いて複数のプローブ１２２Ａの針先高さを精確に検出した後、本発明のプローブカードの熱安定化方法を実施する。

本実施形態において用いられるプローブ先端の検出方法を以下説明する。このプローブ先端の検出方法では、図３の（ａ）〜（ｆ）に示したように、載置台１２１の側方に設けられた荷重センサ１２７とアライメントブリッジ１２４Ｂの端部に設けられたピン１２８が用いられる。荷重センサ１２７は、接触荷重を検出するセンサ部１２７Ａと、このセンサ部１２７Ａを弾力的に昇降させ且つ昇降可能なシリンダ部１２７Ｂと、シリンダ部１２７Ｂの上下位置をそれぞれ検出するセンサ（図示せず）と、を備え、アライメント機構１２４を介してプローブ１２Ａと接触し始めた時の接触荷重により、プローブ１２２Ａの針先高さをセンサ部１２７Ａで検出するように構成されている。ピン１２８は、荷重センサ１２７のセンサ部１２７Ａと接触して所定の荷重（例えば、３０ｇｆ±１０％）を付与することにより、荷重センサ１２７が正常に動作するか否かを確認することができる。従って、荷重センサ１２７とピン１２８を用いることにより、図３の（ａ）〜（ｆ）に示すように複数のプローブ１２２Ａの針先高さを検出することにより複数のプローブ１２２ＡとウエハＷや熱伝達用基板Ｓ、ウエハＷまたは針研ウエハＷ１との接触開始点を精確に求めてプローブカード１２２の熱的変化を正確に検出することができる。

そこで、図３の（ａ）〜（ｆ）を参照しながら上記プローブ先端の検出方法について概説する。まず、図３の（ａ）に示すようにアライメント機構１２４のアライメントブリッジ１２４Ｂがプローブセンタへ進出する。これと並行して載置台１２１が移動し、第１ＣＣＤカメラ１２４Ａがアライメントブリッジ１２４Ｂに付設されたピン１２８を探し、ピン１２８の先端面に焦点を合わせることによってピン１２８の先端面を検出する。制御装置１３は、この時の載置台１２１の高さを記憶装置１３３に登録する。また、第１、第２ＣＣＤカメラ１２４Ａ、１２４Ｃの焦点距離は予め記憶装置１３３に登録されているため、中央演算処理装置１３１が載置台１２１の高さと第１ＣＣＤカメラ１２４Ａの焦点距離からピン１２８の先端面高さを計算し、その時のピン１２８の先端面高さとピン１２８のＸ、Ｙ位置を記憶装置１３３に登録する。

荷重センサ１２７は、制御装置１３を介してセンサ部１２７Ａの上面がシリンダ部１２７Ｂから上昇して載置台１２１の載置面より高い位置に達して固定される。これと並行して、載置台１２１が移動し、その間にアライメントブリッジ１２４Ｂの第２ＣＣＤカメラ１２４Ｃで荷重センサ１２７を探し、図３の（ｂ）に示すように第２ＣＣＤカメラ１２４Ｃがセンサ部１２７Ａの上面に焦点を合わせて荷重センサ１２７を検出する。制御装置１３は、この時の載置台１２１の高さを荷重センサ１２７の高さとして認識し、この高さをその時のＸ、Ｙ位置と共に記憶装置１３３に登録する。

引き続き、荷重センサ１２７が載置台１２１を介して移動し、荷重センサ１２７がピン１２８の真下に達した時点で停止し、この位置でセンサ部１２７Ａの上面が図３の（ｃ）に示すように載置台１２１を介して上昇してピン１２８と接触し、荷重センサ１２７が正常に機能していることを確認する。荷重センサ１２７の動作を確認した後、図３の（ｄ）に示すように、荷重センサ１２７が載置台１２１を介して移動し、第２ＣＣＤカメラ１２４Ｃが荷重センサ１２７のセンサ部１２７Ａの上面を検出し、センサ部１２７Ａ上面の高さを確認する。

然る後、制御装置１３の制御下でアライメントブリッジ１２４Ｂがプローブセンタから後退した後、図３の（ｅ）に示すように、荷重センサ１２７が載置台１２１を介して移動してプローブカード１２の真下に達すると、載置台１２１が停止してその位置から上昇し、荷重センサ１２７のセンサ部１２７Ａの上面がプローブ１２Ａと接触して作動し、制御装置１３を介して載置台１２１を停止させる。この時の載置台１２１の高さからプローブ１２Ａの針先高さが決まり、その高さを制御装置１３において認識し、このプローブ１２Ａの針先高さを記憶装置１３３に登録する。

次いで、載置台１２１が記憶装置１３３に登録されたプローブ１２２Ａの針先高さに基づいて移動して図３の（ｆ）に示すように第１ＣＣＤカメラ１２４Ａを用いてプローブカード１２２のプローブアライメントを行って複数のプローブ１２２Ａの針先を検出する（ステップＳ１１）。この際、第１ＣＣＤカメラ１２４Ａを用いる光学的な手法であってもプローブ１２２Ａの針先高さが予め検出されているため、第１ＣＣＤカメラ１２６Ａの焦点をプローブ１２２Ａの針先に正確に合わせることができる。

ステップＳ１１において複数のプローブ１２２Ａの針先高さを検出した後、ローダ室１１のウエハ搬送機構１１３を用いてバッファテーブル１１２から載置台１２１上へ針研ウエハＷ１を搬送する（ステップＳ１２）。その後、載置台１２１を上昇させて針研ウエハＷ１と複数のプローブ１２２を接触させて複数のプローブ１２２Ａを研磨して複数のプローブ１２２Ａの付着物を除去する（ステップＳ１３）。針研ウエハＷ１を熱伝達用基板Ｓとしてそのまま使用できる場合には針研ウエハＷ１を用いてプローブカード１２２のプリヒートに使用する。針研ウエハＷ１の熱伝達性に劣る場合には、針研ウエハＷ１を熱伝達用基板Ｓに置換してプリヒートを行う。針研ウエハＷ１を置換する場合には、ウエハ搬送機構１１３を用いて針研ウエハＷ１をバッファテーブル１１２へ戻し、熱伝達用基板Ｓをバッファテーブル１１２から載置台１２１上へ搬送する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４において熱伝達用基板Ｓを載置台１２１に載置した後、載置台１２１がプローブカード１２２の真下へ移動し、その位置から上昇して熱伝達用基板Ｓを複数のプローブ１２２Ａに接触させる。この際、複数のプローブ１２２Ａの針先高さが予め精確に検出されているため、昇降駆動機構１２６を介して載置台１２１上の熱伝達用基板Ｓを複数のプローブ１２２Ａの針先高さまで上昇させて熱伝達用基板Ｓと複数のプローブ１２２Ａを接触開始点で正確に接触させ、更に設定された所定のオーバードライブ量だけ熱伝達用基板Ｓを上昇させて、図２に矢印Ａで示すように熱伝達用基板Ｓと複数のプローブ１２２Ａとを所定の目標荷重で接触させる（ステップＳ１５）。この間にもプローブカード１２２が載置台１２１上の熱伝達用基板Ｓを介してプリヒートされて徐々に温度が上昇して熱膨張する。

複数のプローブカード１２２が載置台１２１上の熱伝達用基板Ｓからの熱伝達により熱膨張し、複数のプローブ１２２Ａと熱伝達用基板Ｓとの間の接触荷重が目標荷重より徐々に大きくなる。この間、トルク電圧検出器１２６Ｃが昇降駆動機構１２６のモータ１２６Ａのトルク電圧を検出し、その検出信号を中央演算処理装置１３１へ送信する。

中央演算処理装置１３１は、トルク電圧検出器１２６Ｃからの信号に基づいて熱伝達用基板Ｓと複数のプローブ１２２Ａとの間の接触荷重として求め、この接触荷重と記憶装置１３３から読み出した目標荷重とを比較し、プローブカード１２２の熱膨張により接触荷重が目標荷重を超えるとモータ１３６Ａが逆方向に回転して載置台１２１が図２に矢印Ｂで示すように徐々に下降して接触荷重を減少させ、接触荷重が目標荷重になるように制御する（ステップＳ１６）。

熱伝達用基板Ｓとプローブカード１２２と間に温度差があれば、プローブカード１２２が熱膨張し続けて接触荷重が徐々に大きくなるため、中央演算処理装置１３１は、その後も所定の時間間隔で、プローブカード１２２が熱伝達用基板Ｓの温度に到達し、接触荷重が目標荷重と一致する荷重飽和状態になっているか否かを判断し（ステップＳ１７）、荷重飽和状態になっていないと判断すれば、ステップＳ１６へ戻り、接触荷重が目標荷重になるよう載置台１２１を下降させるように制御する。プローブカード１２２が熱伝達用基板Ｓの温度に到達し、中央演算処理装置１３１がステップＳ１７においてトルク電圧検出器１２６からのトルク電圧信号に基づいて荷重飽和状態になったと判断すれば、載置台１２１が下降して熱伝達用基板Ｓがプローブカード１２２から離れてプリヒートを停止する。

その後、ステップＳ１１と同様の手順でプリヒートされたプローブカード１２２のプローブアライメントを行って複数のプローブ１２２Ａの針先高さ（Ｚ座標値）及びＸ、Ｙ座標値を求めた後（ステップＳ１８）、ローダ室１１内のウエハ搬送機構１１３を用いて熱伝達用基板Ｓをバッファテーブル１１２の元の位置へ戻し、カセット収納部１１１から載置台１２１上へ測定用のウエハＷを搬送し（ステップＳ１９）、ウエハの電気的特性検査を開始する。ウエハＷの電気的特性検査を行う時には、プローブカード１２２は熱的に安定しているため、検査時にウエハＷと複数のプローブ１２２Ａとを接触させ、ウエハＷを一定のオーバードライブ量だけ上昇させれば常時一定の目標荷重で複数のプローブ１２２Ａと接触し、信頼性のある検査を確実に行うことができる。

以上説明したように本実施形態によれば、検査装置１０を用いるプローブカードの熱的安定化方法は、載置台１２１に熱伝達用基板Ｓを載置し、載置台１２１を介して熱伝達用基板Ｓの温度を調整する第１の工程と、載置台１２１を上昇させて熱伝達用基板Ｓと複数のプローブ１２２Ａを所定の目標荷重で接触させる第２の工程と、熱伝達用基板Ｓからの熱でプローブカード１２２の熱膨張に即して大きくなる熱伝達用基板Ｓと複数のプローブ１２２Ａとの接触荷重を検出する第３の工程と、プローブカード１２２が熱的に安定するまで接触荷重が所定の目標荷重になるように昇降駆動機構１２６を介して載置台１２１を昇降制御する第４の工程と、を備えているため、ウエハＷの高温検査まで加熱された熱伝達用基板Ｓをプローブカード１２２に直に接触させて短時間でプローブカード１２２をウエハＷの高温検査で要求される温度まで加熱して熱的に安定させることができると共にプローブカード１２２のプリヒート経過を接触荷重を通して容易に検知することができる。

本実施形態によれば、プローブカード１２２の熱膨張をウエハＷと複数のプローブ１２２Ａの接触荷重を介して監視しているため、接触荷重が変化しなくなった時点でプローブカード１２２の熱膨張終了時点として判断することができる。また、載置台１２１を加熱しながらでもプローブカード１２２をプリヒートすることができ、結果としてプリヒート時間を短縮することができる。

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。また、本実施形態のプローブカードの熱的安定化方法では針研ウエハを用いる工程を含んでいるが、針研が不要な場合はその工程を省略することができる。

１０ 検査装置
１２１ 載置台
１２２ プローブカード
１２２Ａ プローブ
１２６ 昇降駆動機構
１２６Ａ モータ
１２６Ｂ 回転駆動軸
１２６Ｃ トルク電圧検出器（接触荷重検出器）
１３ 制御装置
１３１ 中央演算処理装置
１３３ 記憶装置
Ｓ 熱伝達用基板
Ｗ ウエハ（被検査体）

Claims (8)

1. 水平方向及び上下方向に移動可能な載置台と、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、上記載置台を昇降させる昇降駆動機構と、上記載置台の温度を調整する温度調整機構と、上記昇降駆動機構及び上記温度調整機構を制御する制御装置と、を備えた検査装置を用いて、被検査体を所定の温度で電気的特性検査を行う前に、上記載置台上に熱伝達用基板を載置し、上記温度調整機構によって温度調整される上記載置台上の熱伝達用基板を介して上記プローブカードを所定の温度になるまで温度調整すると共に上記昇降駆動機構を介して上記載置台を昇降させて上記熱伝達用基板と上記複数のプローブとの接触荷重を所定の目標荷重に制御しながら、上記プローブカードを熱的に安定させる方法であって、
   上記載置台に上記熱伝達用基板を載置し、上記載置台を介して上記熱伝達用基板の温度を調整する第１の工程と、
   上記載置台を上昇させて上記熱伝達用基板と上記複数のプローブを所定の目標荷重で接触させる第２の工程と、
   上記熱伝達用基板との間で熱を授受する上記プローブカードの熱的変化に即して変化する上記熱伝達用基板と上記複数のプローブとの接触荷重を検出する第３の工程と、
   上記プローブカードが熱的に安定するまで上記接触荷重が上記所定の目標荷重になるように上記昇降駆動機構を介して上記載置台を昇降制御する第４の工程と、を備えた
   ことを特徴とするプローブカードの熱的安定化方法。
2. 上記接触荷重を、上記昇降駆動機構に用いられるモータのトルク電圧を介して検出することを特徴とする請求項１に記載のプローブカードの熱的安定化方法。
3. 上記載置台をオーバードライブさせて上記目標荷重を得ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローブカードの熱的安定化方法。
4. 上記熱伝達用基板として、熱伝導性に優れた材料を用い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カードの熱的安定化方法。
5. 水平方向及び上下方向に移動可能な載置台と、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、上記載置台を昇降させる昇降駆動機構と、上記載置台を介して熱伝達用基板の温度を調整する温度調整機構と、上記昇降駆動機構及び上記温度調整機構を制御する制御装置と、を備え、被検査体を所定の温度で電気的特性検査を行う前に、上記載置台上に上記熱伝達用基板を載置し、上記温度調整機構によって温度調整される上記載置台上の熱伝達用基板を介して上記プローブカードを所定の温度になるまで温度調整すると共に上記昇降駆動機構を介して上記載置台を昇降させて上記熱伝達用基板と上記複数のプローブとの接触荷重を所定の目標荷重に制御しながら、上記プローブカードを熱的に安定させる検査装置であって、
   上記接触荷重を検出する荷重検出器を設け、
   上記制御装置は、上記荷重検出器からの信号に基づいて上記プローブカードが熱的に安定して上記接触荷重が上記目標荷重から変化しなくなるまで上記昇降駆動機構を介して上記載置台を昇降制御する
   ことを特徴とする検査装置。
6. 水平方向及び上下方向に移動可能な載置台と、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、上記載置台を昇降させる昇降駆動機構と、上記載置台を介して熱伝達用基板の温度を調整する温度調整機構と、上記昇降駆動機構及び上記温度調整機構を制御する制御装置と、を備え、被検査体を所定の温度で電気的特性検査を行う前に、上記載置台上に上記熱伝達用基板を載置し、上記温度調整機構によって温度調整される上記載置台上の熱伝達用基板を介して上記プローブカードを所定の温度になるまで温度調整すると共に上記昇降駆動機構を介して上記載置台を昇降させて上記熱伝達用基板と上記複数のプローブとの接触荷重を所定の目標荷重に制御しながら、上記プローブカードを熱的に安定させる検査装置であって、
   上記昇降駆動機構は、モータと、上記モータに連結されて上記載置台を昇降させる回転駆動軸と、上記回転駆動軸を回転させる時の上記モータのトルク電圧を検出するトルク電圧検出器と、を有し、
   上記制御装置は、上記トルク電圧検出器からの上記トルク電圧を上記熱伝達用基板と上記複数のプローブとの接触荷重に変換する中央演算処理装置を有し、上記プローブカードが熱的に安定するまで上記トルク電圧検出器からの信号に基づいて上記接触荷重が上記目標荷重になるように上記載置台を昇降制御する
   ことを特徴とする検査装置。
7. 上記目標荷重は、上記載置台上がオーバードライブして得られることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の検査装置。
8. 上記熱伝達用基板は、熱伝導性に優れた材料によって形成されていることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の検査装置。
   

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