JP6423660B2 - ウエハ検査装置における検査用圧力設定値決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、プローブカードとウエハとを加圧接触させて行うウエハ検査において真空吸引力により所望の加圧力を得るための負圧の検査用圧力設定値を決定する方法に関する。

一般に、半導体デバイスの製造工場では、ウエハレベルの全てのプロセスが終了した段階で、ウエハ上に形成されているデバイス（集積回路）の電気的特性が検査され、チップの良否判定が行われる。この種のウエハ検査には、検査治具として、多数の針状の接触子を有するプローブカードが用いられる。

検査時には、プローブカードとウエハとの間で、各接触子とウエハ表面の各対応する電極とを対向させる位置合わせが行われたうえで、相対的な加圧接触が行われる。この場合、各接触子の先端がウエハの表面に接触してから所定のストロークつまりオーバードライブ量だけ相対的に押し込まれることで、接触子の先端が弾性的に変形しながらウエハ表面の保護膜や汚染膜を破って各対応する電極パッドに加圧接触するようになっている。

最近は、検査室内に複数のプローブカードを配置し、それら複数のプローブカードの中の一つに対して共用の搬送ロボットないし移動ステージがウエハの搬送、押し付けまたは引き離しを行っている間に、他のプローブカードで別のウエハに対する検査を行えるようにしたウエハ検査装置が開発されている。このようなウエハ検査装置においては、複数のプローブカードに対して一台の移動ステージが共用されるので、プローバの構成、特にウエハ支持体またはチャックトップ回りの構成が簡易になるとともに、プローバの集約化およびスペース効率が大幅に向上する。

特開２００２−２２７６８号公報

上記のように複数のプローブカードに対して一台の移動ステージを共用するウエハ検査装置は、各プローブカードにチャックトップ上のウエハを加圧接触させる際にプローブカードとチャックトップとの間に真空吸引力を作用させるための密閉可能な囲繞空間を形成する。

通常、この囲繞空間を形成するために、プローブカードの周囲には縦方向で伸縮自在な筒状部材たとえばベローズが設けられる。そして、プローブカードとウエハとの位置合わせが済んでから、移動ステージによるチャックトップの押し上げに連動または追従して該囲繞空間の真空引きが行われる。この真空引きによって、チャックトップには囲繞空間の圧力（負圧）と周囲の圧力（大気圧）との差圧に応じた垂直上向きの真空吸引力が作用する。この真空吸引力により、プローブカードの各接触子がウエハ表面の各対応する電極パッドに所定の圧力で安定に加圧接触することができる。

かかる方式においては、真空吸引力によりプローブカードとウエハとの間に加える負圧の圧力が、先に移動ステージのチャックトップ押し上げによりプローブカードとウエハとの間に加えた圧力に精確に一致していなければならない。さもないと、移動ステージによるチャックトップの押し上げにより所望のオーバードライブ量で確立されたプローブカードとウエハとの間の加圧接触状態が、真空吸引力の保持に移行した時に破られてしまい、正常なウエハ検査が出来なくなったり、治具またはワークにダメージが生じたりする。すなわち、真空吸引力の圧力がチャックトップ押し上げの圧力よりも低いときは、オーバードライブ量が所期の値から減少し、ウエハ検査が不良になることがある。逆に、真空吸引力の圧力がチャックトップ押し上げの圧力よりも高いときは、オーバードライブ量が所期の値から増加し、接触子あるいは電極パッドがダメージを受けることがある。

一般に、プローブカードにおいては、荷重に対する接触子の変形量の特性が仕様の一つになっている。したがって、所与のオーバードライブ量に対して、つまり接触子の変形量に対して、プローブカードに加えるべき荷重（プローブ荷重）の設定値が仕様から求められる。したがって、ウエハ検査装置においては、プローブ荷重の設定値と上記囲繞空間の形状や面積等から、上記囲繞空間に与えるべき負圧の圧力設定値を理論計算で求めることができる。

しかしながら、実際には、プローブカードに設計上または製作上の誤差または個体差（ばらつき）があり、仕様通りにいかないことが多い。このため、真空吸引力によりプローブカードとウエハとの間に加えるべき負圧の圧力設定値（理論計算値）が所与のオーバードライブ量を保証できないことが課題となっている。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するものであり、プローブカードとウエハとを加圧接触させて行うウエハ検査において真空吸引力により所望のオーバードライブ量を保証する最適な負圧の圧力設定値を決定することができる検査用圧力設定値決定方法を提供する。

本発明の検査用圧力設定値決定方法は、検査対象のウエハの表面に形成されている複数の電極にそれぞれ接触するための複数の接触端子を有する固定されたプローブカードと、前記プローブカードの周囲に配置され、前記プローブカードに対向させて前記ウエハを載置する昇降移動可能なチャックトップと、前記プローブカードと前記ウエハとの間で所定加圧力の加圧接触状態を形成または維持するために、前記チャックトップおよび前記プローブカードで囲まれる密閉可能な囲繞空間内の圧力を所定の負の検査用圧力設定値に制御するバキューム機構とを備えるウエハ検査装置において、前記検査用圧力設定値を決定するための方法であって、前記バキューム機構により前記囲繞空間を真空引きして、前記チャックトップを浮上状態にする前記囲繞空間の最も高い負圧の値を基準圧力値として測定する第１の工程と、前記基準圧力値に対応する前記チャックトップの高さ位置を基準高さ位置として求める第２の工程と、前記プローブカードと前記ウエハとの間の加圧接触状態における所与のオーバードライブ量に対して、前記囲繞空間内の圧力を前記基準圧力値よりも下げていき、前記チャックトップが前記基準高さ位置に前記オーバードライブ量を加えた目標高さ位置に達したときの前記囲繞空間内の圧力の値を測定し、この圧力測定値を前記検査用圧力設定値とする第３の工程とを有する。

上記構成の検査用圧力設定値決定方法においては、ウエハ検査用の圧力設定値、つまりウエハ検査装置に形成される密閉可能な囲繞空間内でプローブカードとウエハとの間に設定値のオーバードライブ量での加圧接触状態を得るための真空圧力の設定値つまり検査用圧力設定値を、上記第１の工程による実測と上記第２の工程による計算と上記第３の工程による実測とを組み合わせて求める。実際のウエハ検査では、チャックトップをプローブカードとウエハとが基準高さ位置に設定オーバードライブ量を加えた目標高さ位置まで下から押し上げてプローブカードとウエハとの間に設定オーバードライブ量での加圧接触状態を確立した後に、上記バキューム機構により囲繞空間内の圧力を検査用圧力設定値に減圧すればよい。これにより、プローブカードとウエハとの間に一定の加圧接触状態を形成または保持するための加圧手段がチャックトップの押し上げから真空吸引力に移行しても、オーバードライブ量が変動することなく設定値に保持されるので、当該ウエハに対するウエハ検査が正常に行われる。また、プローブカードのコンタクトプローブあるいはウエハ表面の電極が設定値のオーバードライブ量を超える過大な加圧力を受けて損傷するようなこともない。

本発明のウエハ検査装置における検査用圧力設定値決定方法によれば、上記のような構成および作用により、プローブカードとウエハとを加圧接触させて行うウエハ検査において真空吸引力により所望のオーバードライブ量を保証する最適な負圧の圧力設定値を決定することができる。

本発明の一実施形態におけるウエハ検査装置の全体構成を概略的に示す平面図である。 上記ウエハ検査装置の全体構成を概略的に示す側面図である。 実施形態におけるプローバの主要な構成を示す断面図である。 １回のウエハ検査が行われるときのコントローラの主な制御手順を示すフロー図である。 上記プローバにおいて１回のウエハ検査が行われるときの可動部の動作の一段階を示す図である。 ウエハ検査が行われるときの可動部の動作の一段階を示す図である。 ウエハ検査が行われるときの可動部の動作の一段階を示す図である。 ウエハ検査が行われるときの可動部の動作の一段階を示す図である。 オーバードライブ保持用のバキューム機構の構成を示すブロック図である。 実施形態における基準圧力実測処理の主要な手順（特にコントローラの制御手順）を示すフロー図である。 基準圧力実測処理の一段階（チャックトップ浮上前）における各部の状態を示す図である。 基準圧力実測処理の一段階（チャックトップ浮上時）における各部の状態を示す図である。 基準圧力実測処理における囲繞空間の圧力−チャックトップ高さ位置の相間関係（特性）を示すグラフ図である。 実施形態の一実施例における基準高さ位置算出処理の主要な手順（特にコントローラの制御手順）を示すフロー図である。 基準高さ位置算出処理における要部の状態を示す図である。 基準高さ位置算出処理において基準高さ位置を求めるための一手法を説明するためのグラフ図である。 別の実施例における基準高さ位置算出処理の主要な手順（特にコントローラの制御手順）を示すフロー図である。 基準高さ位置算出処理において基準高さ位置を求めるための別の手法を説明するためのグラフ図である。 実施形態における検査用圧力設定値実測処理の主要な手順（特にコントローラの制御手順）を示すフロー図である。 検査用圧力設定値実測処理において検査用圧力設定値を実測によって決定する手法の一例を示すグラフ図である。 検査用圧力設定値実測処理において検査用圧力設定値を実測によって決定する手法の別の例を示すグラフ図である。 ハイトセンサの取付場所に関する一変形を示す図である。 ハイトセンサの取付場所に関する一変形例を示す図である。 ハイトセンサの構成および取付場所に関する一変形例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。先ず、図１〜図５を参照して、本発明の検査用圧力設定値決定方法を適用できるウエハ検査装置の構成および作用を説明する。

［システム全体のレイアウト］

図１および図２に、このウエハ検査装置の全体構成を概略的に示す。図示のウエハ検査装置１０は、プローブカードが装着されている多数のプローバを立体的に収容するウエハ検査室１２を備えている。このウエハ検査室１２の内部は、図１の平面視で示すように、検査対象のウエハ上に形成されている多数の半導体デバイスについてウエハレベルでの電気的特性の検査が行われる検査領域１４と、ウエハおよびプローブカードの搬入／搬出や制御系のマン・マシン・インタフェースが行われる搬出入領域１６と、検査領域１４および搬出入領域１６の間に設けられた搬送領域１８とに区画されている。

検査領域１４には、図２の側面視で示すように、ウエハ検査用のインタフェースないし試験装置であるテスタ組み込み型のプローバ２０が複数階たとえば３つの階の各々で水平一列に多数配置されている。そして、各階毎に、水平一列に並ぶ複数台（たとえば６台）のプローバ２０に対して、配列方向（水平方向）に移動可能な１台の移動ステージ２２が下方に設けられるとともに、同方向に移動可能な１台のカメラ２４が搬送領域１８寄りの前方または側方に設けられる。移動ステージ２２は、水平移動して各プローバ２０の真下にアクセス可能であり、各プローバ２０に装着されているプローブカードに対して、検査対象のウエハの位置決め、押し付けまたは引き取り等を行えるように、ウエハを載置するチャックトップを水平面内および鉛直方向で移動させる多軸の移動機構を備えている。カメラ２４は、各プローバ２０におけるウエハ位置合わせ等に用いられる。

搬出入領域１６は、複数の収容空間２６に区画されている。これらの収容空間２６には、一定数のウエハを収容する容器たとえばＦＯＵＰを受け入れるキャリアポート２６ａ、ウエハ搬送上の位置合わせを行うアライナー２６ｂ、このウエハ検査装置１０で使用される予定または使用済みのプローブカードの搬入／搬出が行われるプローブカードローダ２６ｃ、このウエハ検査装置１０内の各部を統括的に制御するシステムコントローラ２６ｄ等が設置される。

搬送領域１８には、この搬送領域１８内を移動するだけでなく、検査領域１４や搬出入領域１６にも自由自在にアクセスできる３次元方向で移動可能な搬送ロボット２８が配置されている。この搬送ロボット２８は、キャリアポート２６ａと検査領域１４内の任意のプローバ２０との間で検査前または検査済のウエハの搬送を行うとともに、プローブカードローダ２６ｃと検査領域１４内の任意の各プローバ２０との間で部品交換される新旧プローブカードの搬送を行う。ウエハ搬送に関しては、搬送ロボット２８は、一対の搬送アーム２９を有しており、ピック・アンド・プレース方式で、先に相手側からウエハを一方の搬送アーム２９に受け取り、その後に他方の搬送アーム２９で自ら搬送してきた別のウエハを相手側に渡すようになっている。

このように、このウエハ検査装置１０においては、ウエハ検査室１２内にプローブカードが装着されているプローバ２０が複数階にわたって立体的に多数配置されている。そして、各階毎に水平一列に並んでいる複数のプローバ２０に対して１台の移動ステージ２２が共通に使用され、この移動ステージ２２が一つのプローバ２０のプローブカードに対してウエハの押し付けまたは引き取りを行っている間に、他のプローバ２０で別のウエハに対する検査が行われる。プローバ２０の装置構成、特にチャックトップ回りの装置構成が簡易であり、プローバ２０の立体的な集約配置により検査室１２のスペース効率（特にフットプリント）に優れている。

〔プローバ回りの構成〕

図３に、この実施形態におけるプローバ２０の主要な構成を示す。このプローバ２０は、テスタ３０を一体的に組み込んでおり、テスタ３０のマザーボード３２に厚板状のポゴフレーム３４を介して着脱可能に装着されるプローブカード３６と、このプローブカード３６の周囲に配置される伸縮可能な筒状部材たとえばベローズ３８と、プローブカード３６と対向して検査対象のウエハＷを載置する厚板状のチャックトップ４０とを備える。

ポゴフレーム３４の中心部には、プローブカード３６より一回り小さな口径を有する貫通孔またはポゴブロック装着穴４２が形成されている。このポゴブロック装着穴４２には、多数のポゴピン４４を保持する略円柱状のポゴブロック４６が着脱可能に挿嵌される。各ポゴピン４４は、後述する第１のバキューム機構６４によりプローブカード３６およびポゴフレーム３４に作用する真空吸引力により、その先端（下端）がプローブカード３６の上面の各対応する電極に弾性的に加圧接触し、頂部（上端）がマザーボード３２の各対応する電極に押し付けられる。

プローブカード３６には、針状の接触子またはコンタクトプローブ３７が所定の配置パターンで多数取り付けられている。各コンタクトプローブ３７の先端は、プローブカード３６の下面から突出し、チャックトップ４０上のウエハＷの表面に設けられている各対応する電極パッドと対向するようになっている。

ポゴフレーム３４とマザーボード３２との間には、環状のスペーサ４８を介して隙間５０が形成される。この隙間５０は、ポゴブロック取付領域の周囲に配置される環状のシール部材５２により半径方向で分断されている。また、ポゴフレーム３４とプローブカード３６との間でも、ポゴブロック取付領域の周囲に配置される環状のシール部材５４により両者間の隙間５６が半径方向で分断されている。これによって、マザーボード３２、プローブカード３６およびシール部材５２、５４で囲まれる密閉可能な吸引空間５８が形成される。

この吸引空間５８は、ポゴフレーム３４の周辺部に形成されている気体流路６０および外部配管６２を介してプローブカード保持用の第１のバキューム機構６４に接続されている。第１のバキューム機構６４は、真空ポンプまたは工場真空用力等の真空源を有しており、吸引空間５８を所定の負の圧力に減圧し、この減圧状態を定常的に維持する。これにより、プローブカード３６とポゴフレーム３４は、吸引空間５８の圧力（負圧）と周囲の圧力との差圧による上向きの力を受けて、マザーボード３２に定常的に固定されるようになっている。

ベローズ３８は、金属製の蛇腹構造体であり、プローブカード３６の板面に垂直な方向つまり上下方向に伸縮自在に構成されている。ベローズ３８の上端は、ポゴフレーム３４の下面に結合されている。ベローズ３８の下端は、環状の下部フランジ６８を介してチャックトップ４０の周辺部の上面に真空吸着力で着脱可能に結合可能となっている。

より詳しくは、チャックトップ４０の上面は、ウエハＷを載置する中心部またはウエハ載置面４０ａと、このウエハ載置面４０ａの半径方向外側で環状に延びる周辺部またはベローズ連結面４０ｂとに分割されている。このベローズ連結面４０ｂには、口径の異なる２つのＯリング７０ａ，７０ｂを同心円状に配置してなるシール部材７０が固定されている。両Ｏリング７０ａ，７０ｂは、ベローズ連結面４０ｂより一段高く突出している。両Ｏリング７０ａ，７０ｂに挟まれた環状の空間７４は、両Ｏリング７０ａ，７０ｂの頂面が下部フランジ６８の下面に接触している状態の下で、密閉可能な吸引空間となる。

この吸引空間７４は、チャックトップ４０の内部に形成されている気体流路７６および外部配管７８を介してベローズ連結用の第２のバキューム機構８０に接続されている。第２のバキューム機構８０は、真空ポンプまたは工場真空用力等の真空源を有しており、吸引空間７４の容積が小さいので、密閉された吸引空間７４を大気圧から所定の負の圧力まで瞬時に減圧することができる。この真空引きにより、下部フランジ６８には吸引空間７４の圧力（負圧）と周囲の圧力つまり大気圧との差圧に基づく下向きの力が作用し、ベローズ３８の下端が下部フランジ６８とシール部材７０を介してチャックトップ４０のベローズ連結面４０ｂに結合されるようになっている。

上記のように、ベローズ３８の下端がチャックトップ４０のベローズ連結面４０ｂに結合されている状態では、プローブカード３６とベローズ３８とチャックトップ４０との間に密閉可能な吸引空間または囲繞空間８２が形成される。この囲繞空間８２は、ポゴフレーム３４の内部に形成されている気体流路８４、８６および外部の配管８８、９０を介してオーバードライブ保持用の第３のバキューム機構９２に接続されている。

この第３のバキューム機構９２は、真空ポンプまたは工場真空用力等の真空源を有しており、囲繞空間８２の容積が相当大きくても、囲繞空間８２をたとえば大気圧付近の基準圧力から所望の真空吸引力が得られる負の設定圧力まで高速・短時間に減圧することができる。この真空引きにより、チャックトップ４０には囲繞空間８２の圧力（負圧）と周囲の圧力つまり大気圧との差圧に基づく垂直上向きの力が作用し、チャックトップ４０上のウエハＷがチャックトップ４０の重力およびコンタクトプローブ３７の弾性的な反力等に抗してプローブカード３６に押圧されるようになっている。

〔ウエハ検査における可動部の動作〕

図４に、この実施形態のプローバ２０において１回のウエハ検査が行われるときのコントローラ１０２（図６）の主な制御の手順を示す。プローバ２０内の各部は、コントローラ１０２の制御の下で動作する。以下、図４および図５Ａ〜図５Ｄを参照して、１回のウエハ検査における可動部の主な動作を説明する。なお、第３のバキューム機構９２が用いる検査用圧力設定値Ｐ_Sは予め決定されているものとする。

図５Ａに示すように、チャックトップ４０は、ウエハ検査に先立ち、ベローズ３８から離脱して、プローブカード３６とは十分大きなスペースを開けた下方の位置で移動ステージ２２に支持される。この状態で搬送ロボット２８（図１）が検査対象のウエハＷをチャックトップ４０上に載置する（ステップＳ₀）。チャックトップ４０上に載置されたウエハＷは、チャックトップ４０に備わっているバキューム式またはメカニカル式のチャック機構（図示せず）により固定保持される。この時、第１のバキューム機構６４はオン状態を保ち、第２および第３のバキューム機構８０、９２はオフ状態を保っている。

上記のようにしてウエハＷがチャックトップ４０上に載置されてから、カメラ２４（図２）および移動ステージ２２の水平移動部２２ａにより、プローブカード３６とウエハＷとの間で水平面内の位置合わせが行われる。水平移動部２２ａはＸ軸移動部（図示せず）とＹ軸移動部（図示せず）とを有している。移動ステージ２２は、水平移動部２２ａの上にＺ軸移動（昇降）部２２ｂとθ軸移動部（図示せず）とを多段に重ねて設けており、ステージ全体でＸＹＺθの４軸移動を可能にしている。図５に一点鎖線２３で描かれている水平な線は、ベースの移動ステージ２２がＸ方向で移動するためのたとえばリニアモータからなるＸ方向移動部のガイドレールを模式的に示している。移動ステージ２２の水平移動部２２ａは、常に一定の高さ位置で移動または静止するようになっている。

上記のような位置合わせの後、移動ステージ２２は、Ｚ軸移動部２２ｂを作動させて、チャックトップ４０を垂直上向きに押し上げる。そうすると、図５Ｂに示すように、チャックトップ４０のベローズ連結面４０ｂに突出して設けられているシール部材７０（Ｏリング７０ａ、７０ｂ）が下部フランジ６８の下面に接触した時またはその直後に、ベローズ連結用の第２のバキューム機構８０がオンして、ベローズ３８がチャックトップ４０に連結される（ステップＳ₁）。チャックトップ４０にベローズ３８が連結されると、プローブカード３６とベローズ３８とチャックトップ４０との間に密閉可能な囲繞空間８２が形成される。この時点で、第３のバキューム機構９２は未だオフ状態を保っている。

ステージ２２のＺ軸移動部２２ｂの上部には、チャックトップ４０の下面と向き合って距離センサまたはハイトセンサ２５が設けられている。このハイトセンサ２５は、このセンサから直上の対象物（チャックトップ４０）までの距離をたとえば光学的に測定し、距離測定値を電気信号として出力する。コントローラ１０２は、Ｚ軸移動（昇降）部２２ｂに与える制御信号を通じて、あるいはＺ軸移動（昇降）部２２ｂ内の位置センサ（たとえばエンコーダ）より受け取る位置検出信号ＭＺを通じて、ハイトセンサ２５の高さ位置を常時把握している。したがって、コントローラ１０２は、ハイトセンサ２５の出力信号（距離測定値）からチャックトップ４０の高さ位置を随時測定ないしモニタすることができる。

上記のようにしてチャックトップ４０にベローズ３８が連結した後も、移動ステージ２２は、Ｚ軸移動（昇降）部２２ｂを作動させてチャックトップ４０の押し上げを継続する。そして、ウエハＷの表面がプローブカード３６のコンタクトプローブ３７の先端に接触するに至った後もコンタクトプローブ３７の弾性的な反力に抗して押し上げ、チャックトップ４０の高さ位置Ｈが検査用の所定の高さ位置Ｈ_sに達したところで、つまりコンタクトプローブ３７に予め設定されたオーバードライブ量ＯＤの変位が得られたところで、押し上げ動作を停止する（ステップＳ₂）。このオーバードライブ動作により、各コンタクトプローブ３７の先端がウエハＷ表面の保護膜や汚染膜を破りながら擦って各対応する電極パッドに程良く加圧接触するに至る。こうして、図５Ｃに示すように、プローブカード３６とウエハＷとの間に予め設定されたオーバードライブ量ＯＤでの加圧接触状態が確立される。

この実施形態では、上記のようにして移動ステージ２２のＺ軸移動部２２ｂによるチャックトップ４０の押し上げおよびオーバードライブ動作が完了して、プローブカード３６とウエハＷとの間に所定圧力の加圧接触状態が確立された状態の下で、オーバードライブ保持用の第３のバキューム機構９２がオンする。このバキューム機構９２は、囲繞空間８２をそれまでの大気圧付近の圧力から予め設定された真空圧力の検査用圧力設定値Ｐ_Sまで真空引きする（ステップＳ₃）。この真空引きにより、チャックトップ４０には囲繞空間８２内の真空圧力と周囲の大気圧との差圧に基づく垂直上向きの力が作用し、プローブカード３６とウエハＷとの間で予め設定されたオーバードライブ量ＯＤの加圧接触状態が保持される。この直後に、図５Ｄに示すように、Ｚ軸移動（昇降）部２２ｂが下降移動して、移動ステージ２２がチャックトップ４０から離間する（ステップＳ₄）。この後、移動ステージ２２は同じ階の別のプローバ２０へ移動する。

当該プローバ２０においては、上記のようにして第３のバキューム機構９２から囲繞空間８２に供給される真空圧力または真空吸引力によりプローブカード３６とウエハＷとの間に一定の加圧接触状態が保たれている状態の下で、テスタ３０が作動する（ステップＳ₅）。テスタ３０は、マザーボード３２およびプローブカード３６（コンタクトプローブ３７）を介してウエハＷに対するウエハレベルの電気的特性検査を実施する。

この実施形態のプローバ２０においては、第３のバキューム機構９２の真空引きにより囲繞空間８２内でプローブカード３６とウエハＷとの間に加えられる真空吸引力が、それに先立つ移動ステージ２２によるチャックトップ４０の押し上げによりプローブカード３６とウエハＷとの間に加えられた押圧力に略精確に一致するようになっている。このことにより、両者（３６，Ｗ）間の加圧接触状態を形成または保持するための加圧力印加手段が移動ステージ２２のチャックトップ押し上げから真空吸引力に移行しても、オーバードライブ量が変動することなく設定値に保持されるので、当該ウエハＷに対するウエハ検査が正常に行われる。また、プローブカード３６のコンタクトプローブ３７あるいはウエハＷ表面の電極パッドが所期のオーバードライブ量を超える過大な加圧力を受けて損傷するようなこともない。

テスタ３０によるウエハレベルの電気的特性検査が終了すると、移動ステージ２２がチャックトップ４０の下に戻ってくる（ステップＳ₆）。このタイミングに合わせて、第３のバキューム機構９２が真空引きを停止し、囲繞空間８２をそれまでの減圧状態から大気圧付近の初期状態に切り換える動作（圧力復帰動作）を所定時間費やして行う（ステップＳ₇）。この圧力復帰動作により、それまでチャックトップ４０上のウエハＷをプローブカード３６に押し付けていた真空吸引力が弱まって、チャックトップ４０が降下し、ウエハＷがプローブカード３６から離間する。終には、チャックトップ４０が移動ステージ２２の上に着座する（ステップＳ₈）。

この直後、第２のバキューム機構８０が真空引きを停止し、吸引空間７４をそれまでの減圧状態から大気圧付近の初期状態に切り換える。吸引空間７４の容積が小さいのでこの切り換えは瞬時に行われ、下部フランジ６８がチャックトップ４０のベローズ連結面４０ｂから分離可能となる。そして、移動ステージ２２がチャックトップ４０をさらに下ろすことによって、チャックトップ４０が図４Ａと同じ高さ位置まで移動し、搬送ロボット２８（図１）が来るのを待つ。搬送ロボット２８は、チャックトップ４０の傍らに着くと、検査済みのウエハＷをチャックトップ４０から搬出し（ステップＳ₉）、それと入れ替わりに当該プローバ２０で次に検査を受けるべき新規のウエハＷをチャックトップ４０上に載置する。この後は、この新規のウエハＷについて上述と同じ動作（ステップＳ₁〜Ｓ₉）が繰り返される。

［オーバードライブ保持用バキューム機構の構成］

ここで、図６を参照して、オーバードライブ保持用の第３のバキューム機構９２の構成を説明する。

このバキューム機構９２は、プローブカード３６とベローズ３８とチャックトップ４０との間に形成される密閉可能な囲繞空間８２に対して、真空吸引力を発生するための負圧を供給するだけでなく、引き離し力を発生するための正圧を供給することもできる。このために、バキューム機構９２は、圧力源として、真空ポンプまたは工場真空用力からなる真空源９４だけでなく、コンプレッサ等の圧縮空気源９６も備えている。さらに、バキューム機構９２は、他の主要な構成要素として電空レギュレータ９８、電磁切換弁１００を有している。ここで、電空レギュレータ９８は、比例制御弁９８Ａ、圧力センサ９８Ｂおよびバルブ制御部９８Ｃによって構成されている。コントローラ１０２は、バキューム機構９２内の各部の動作または状態を制御する。

より詳細には、真空源９４の出力ポートは、配管１０４を介して電空レギュレータ９８の比例制御弁９８Ａのポートａに接続されている。一方、圧縮空気源９６の出力ポートは、配管１０６を介して比例制御弁９８Ａのポートｂに接続されている。

比例制御弁９８Ａは上記ポートａ，ｂの他にポートｃを有しており、比例制御弁９８Ａの内部でポートａ，ｂがポートｃに並列に接続されている。電空レギュレータ９８は、比例制御弁９８Ａのポートａに入力される負の圧力と、ポートｂに入力される正の圧力とを任意の比で混合して、ポートｃの圧力を所定レンジ内で任意の設定値に制御できるようになっている。ここで、上記レンジの下限は真空源９４の出力（負圧）の値に対応し、上限は圧縮空気源９６の出力（正圧）の値に対応している。比例制御弁９８Ａのポートｃは、配管１０８を介して電磁切換弁１００のポートｄに接続されている。

電磁切換弁１００は上記ポートｄの外にポートｅ，ｆを有しており、内部でポートｅ，ｆのいずれか一方が選択的にポートｄに繋がるようになっている。そして、ポートｅは、上記配管９０およびポゴフレーム３４の内部流路８６を介して囲繞空間８２に接続されている。配管９０の途中には電空レギュレータ９８の圧力センサ９８Ｂが設けられる。ポートｆは、上記配管８８およびポゴフレーム３４の内部流路８４を介して囲繞空間８２に接続される。

圧力センサ９８Ｂは、上記のように電空レギュレータ９８の一部を構成している。圧力センサ９８Ｂの出力信号つまり流路９０内の圧力を表わす圧力測定値信号ＭＰ₁は、バルブ制御部９８Ｃに与えられる。バルブ制御部９８Ｃは、囲繞空間８２の圧力について、コントローラ１０２からの圧力設定値を指示する設定圧力値信号ＳＰ₁と、圧力センサ９８Ｂからの圧力測定値信号ＭＰ₁とを比較して比較誤差を生成し、この比較誤差を零に近づけるように比例制御弁９８Ａの内部のバルブアクチエータを駆動制御する。

この実施形態では、バルブ制御部９８Ｃが圧力センサ９８Ｂより圧力測定値信号ＭＰを入力するだけでなく、コントローラ１０２も同じ圧力測定値信号ＭＰを取り込めるようになっている。コントローラ１０２は、圧力センサ９８Ｂを通じて、あるいは配管８８または配管９０に設けられる別の圧力センサ（図示せず）を通じて、囲繞空間８２の現時の圧力を表す圧力測定値を随時取得することができる。この実施形態においては、電磁切換弁１００、配管８８，９０，１０８およびコントローラ１０２によって、バキューム機構９２の気体流路網が形成されている。この気体流路網には、囲繞空間８２を大気に解放するための大気ポートまたはリリーフ弁（図示せず）も設けられている。

［実施形態における作用（検査用圧力設定値決定処理）］

上記のように、この実施形態においては、第３のバキューム機構９２の真空引きにより囲繞空間８２内でプローブカード３６とウエハＷとの間に加えられる真空吸引力の圧力が、それに先立つ移動ステージ２２のチャックトップ押し上げによりプローブカード３６とウエハＷとの間に加えられた押圧力の圧力に略精確に一致するようになっている。これは、プローバ２０で使用される個々のプローブカード３６について、オーバードライブ保持用の第３のバキューム機構９２が、コントローラ１０２の制御の下で囲繞空間８２内の圧力を後述する本実施形態の検査用圧力設定値決定処理（方法）により決定された検査用圧力設定値Ｐ_Sに減圧するためである。

なお、この実施形態において、コントローラ１０２は、バキューム機構９２内の各部の動作を制御するだけでなく、プローバ２０における検査用圧力設定値決定処理を実行するための一切の制御をつかさどる。コントローラ１０２は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を含み、半導体メモリ、光ディスク、磁気ディスク、磁気テープ等の記録媒体より読み出し可能な、あるいはネットワークを通じて他のコンピュータたとえばシステムコントローラ２６ｄ（図１）よりダウンロード可能な所要のプログラムを実行する。また、この実施形態では、コントローラ１０２が１つの制御ユニットとして示されているが、複数の制御ユニットがコントローラ１０２の機能を並列的または階層的に分担する形態を採ってもよい。

以下、この実施形態における検査用圧力設定値決定処理（方法）を詳細に説明する。この検査用圧力設定値決定処理は、後述する基準圧力実測処理、基準高さ位置算出処理および検査用圧力設定値実測処理の分割可能な３つの処理を含んでいる。通常、検査用圧力設定値決定処理は、当該プローバ２０においてプローブカード３６を交換した際（つまり新規のプローブカード３６を装着した際）あるいはオーバードライブ量の設定値を変更した際に実施される。

図７〜図９を参照して、基準圧力実測処理について説明する。図７に、基準圧力実測処理の主要な手順（特にコントローラ１０２の制御手順）を示す。

先ず、基準圧力実測処理に先立ち、カメラ２４（図２）を用いて、プローブカード３６とチャックトップ４０との間で水平面内の位置合わせが行われる。すなわち、プローブカード３６とウエハＷの位置が合うＸＹ座標位置に移動ステージ２２の水平移動部２２ａを移動させる。この位置合わせの後、コントローラ１０２は、移動ステージ２２のＺ軸移動（昇降）部２２ｂを通じてチャックトップ４０を鉛直に押し上げ（ステップＳ₁₀）、チャックトップ４０にベローズ３８を連結する（ステップＳ₁₁）。ここで、チャックトップ４０の上には、ウエハＷが載置されていてもよいが、載置されていなくてもよい。チャックトップ４０の重量は、ウエハＷを載置しているときと載置していないときとで殆ど違わない。

この後、コントローラ１０２は、移動ステージ２２によるチャックトップ４０の押し上げを行わず、代わりにオーバードライブ保持用の第３のバキューム機構９２を作動させて、囲繞空間８２の真空引きを開始する（ステップＳ₁₂）。この真空引きにより、囲繞空間８２内の圧力がそれまでの大気圧よりも低い負圧または真空圧力になる。コントローラ１０２は、圧力センサ９８Ｂからの圧力検出信号ＭＰ₁を通じて囲繞空間８２内の圧力の値をモニタリングしながら、第３のバキューム機構９２を通じて囲繞空間８２内の圧力を一段階（たとえば０．１ｋＰａ）ずつ下げていく（ステップＳ₁₃→Ｓ₁₄→Ｓ₁₅→Ｓ₁₆→Ｓ₁₃・・）。

こうして、囲繞空間８２内の真空圧力の値が絶対値でＰ₁→Ｐ₂→Ｐ₃→・・・と次第に大きくなると、この負圧の圧力と外の大気圧との差圧に応じてチャックトップ４０に作用する垂直上向きの力が次第に大きくなる。しかし、この真空吸引力がチャックトップ４０に作用する垂直下向きの力（主にチャックトップ４０の重量）を上回るまでは、チャックトップ４０は基底の高さ位置、すなわち図８Ａに示すように移動ステージ２２のＺ軸移動（昇降）部２２ｂに載った高さ位置で静止状態を保つ。

そして、第３のバキューム機構９２の真空引きにより囲繞空間８２に供給される真空圧力の値が或る値Ｐ_i-1から一段階上の値Ｐ_iに移行すると、ここでチャックトップ４０に作用する垂直上向きの真空吸引力が重力等の垂直下向きの力を上回り、図８Ｂおよび図９に示すようにチャックトップ４０が移動ステージ２２のＺ軸移動（昇降）部２２ｂから離れて浮上する。この場合、チャックトップ４０の浮上量は数ｍｍ以上になる。

コントローラ１０２は、チャックトップ４０が浮上したことをハイトセンサ２５の出力信号（距離測定値信号）ＭＨを通じて確認する（ステップＳ₁₅）。ハイトセンサ２５はμｍのオーダで距離測定を行う距離センサであり、チャックトップ４０が浮上するときの浮上高さ（数ｍｍ以上）はハイトセンサ２５の測距範囲の上限ＬＭ（図８Ｂの破線）を超えてしまう。コントローラ１０２は、ハイトセンサ２５の出力信号をモニタリングし、チャックトップ４０がハイトセンサ２５の測距範囲を超える高さに浮上したときに、チャックトップ４０が浮上したと判断する。そして、このときの囲繞空間８２の圧力を圧力センサ９８ｂを通じて測定し（ステップＳ₁₇）、その圧力測定値Ｐ_iを基準圧力値Ｐ_Aとする（ステップＳ₁₈）。そして、基準圧力値Ｐ_Aのデータをメモリに保存する（ステップＳ₁₉）。

このように基準圧力値Ｐ_Aを実測により求める。この基準圧力値Ｐ_Aは、上記のようにチャックトップ４０が浮上するときの囲繞空間８２の圧力として定義付けられる。見方を変えれば、基準圧力値Ｐ_Aは、浮上状態のチャックトップ４０に載置されているウエハとプローブカード３６との間にオーバードライブ量（ＯＤ）＝ゼロの接触状態を得るために、囲繞空間８２に加えるべき負圧の中で最も高い圧力（絶対値としては最も小さい圧力）として定義付けられる。

なお、上記のように囲繞空間８２を基準圧力値Ｐ_Aまで減圧すると、チャックトップ４０は浮上するが、チャックトップ４０が浮上して静止するときの高さ位置あるいは姿勢は厳密には不定かつ実測不能である。

図９において、横軸は囲繞空間８２内の圧力（負圧）を示し、縦軸はハイトセンサ２５の出力信号に基づいて測定されるチャックトップ４０の高さ位置を示す。図中、一点鎖線Ｊ₁は、チャックトップ４０が浮上するときの実測不能の圧力−チャックトップ高さ位置特性を仮想的に示している。

［基準高さ位置算出処理］

この実施形態では、浮上状態のチャックトップ４０に載置されているウエハとプローブカード３６との間にオーバードライブ量（ＯＤ）＝ゼロの接触状態が得られるときのチャックトップ４０の高さ位置（基準高さ位置）Ｈ_Aを、図１０〜図１２を参照して以下に説明する基準高さ位置算出処理によって求める。

図１０に、基準高さ位置算出処理の主要な手順（特にコントローラ１０２の制御手順）を示す。

基準高さ位置算出処理は、上述した基準圧力実測処理の後に続けて実施してもよく、あるいは全く別個に実施してもよい。この例では、基準圧力実測処理とは別個に基準高さ位置算出処理を実施する場合を説明する。

先ず、ウエハ検査のときと同様に、チャックトップ４０の上にウエハＷを載置し（ステップＳ₂₀）、プローブカード３６とチャックトップ４０との間で位置合わせを行う。

次に、チャックトップ４０にベローズ３８を連結し（ステップＳ₂₁）、移動ステージ２２のＺ軸移動部２２ｂにより、ウエハＷとプローブカード３６との間に適度な加圧接触状態が得られる一定の高さ位置までチャックトップ４０を押し上げてから、バキューム機構９２をオンにして囲繞空間８２の真空引きを開始する（ステップＳ₂₂）。そして、囲繞空間８２の圧力が基準圧力値Ｐ_Aに到達したところで、チャックトップ４０から下方に少し離れる高さ位置（ハイトセンサ２５の測距範囲内）までＺ軸移動部２２ｂを下ろし、Ｚ軸移動部２２ｂつまりハイトセンサ２５の高さ位置を固定する（ステップＳ₂₃）。

こうしてハイトセンサ２５の高さ位置を固定した状態で、バキューム機構９２の真空引きにより囲繞空間８２の圧力を基準圧力値Ｐ_Aより一定の変化幅で段階的に下げていき、各段階において圧力センサ９８Ｂを通じて囲繞空間８２の圧力を測定するとともにハイトセンサ２５を通じてチャックトップ４０の高さ位置を測定する（ステップＳ₂₄→Ｓ₂₅→Ｓ₂₆→Ｓ₂₇→Ｓ₂₄・・）。これにより、基準圧力値Ｐ_Aよりも低い負圧の領域において、囲繞空間８２の圧力とそれに対応するチャックトップ４０の高さ位置とについて、複数組の測定値Ｋ_m（Ｐ_m，Ｈ_m），Ｋ_n（Ｐ_n，Ｈ_n）を取得する（ステップＳ₂₆）。そして、それら複数組の囲繞空間圧力測定値およびチャックトップ高さ位置測定値Ｋ_m（Ｐ_m，Ｈ_m），Ｋ_n（Ｐ_n，Ｈ_n）と基準圧力値Ｐ_Aとに基づいて、演算により基準高さ位置Ｈ_Aを求める（ステップＳ₂₈）。

図１２の例では、複数組の囲繞空間圧力測定値およびチャックトップ高さ位置測定値Ｋ_m（Ｐ_m，Ｈ_m），Ｋ_n（Ｐ_n，Ｈ_n）に基づいて最小二乗法により求められる線形近似曲線Ｆと、基準圧力値Ｐ_Aから垂直に延びる法線Ｙとが交差する点をＥ_Aとすると、この交差点Ｅ_Aの高さ位置を基準高さ位置Ｈ_Aとする。

なお、囲繞空間圧力およびチャックトップ高さ位置の測定点Ｋ_m，Ｋ_n，・・が多いほど、概して線形近似曲線Ｆの傾きの精度ないし基準高さ位置Ｈ_Aの精度は高くなる。しかし、チャックトップ４０の高さ位置が高くなりすぎると、つまりオーバードライブ量（ＯＤ）が大きすぎると、コンタクトプローブ３７の弾性変形がフックの法則に従わなくなり、直線近似または最小二乗法が当てはまらなくなる。したがって、コンタクトプローブ３７の弾性変形がフックの法則に従う線形領域内で取得される複数組の測定点Ｋ_m，Ｋ_n，・・を基準高さ位置Ｈ_Aの算出に用いるのが望ましい。コントローラ１０２は、上記のようにして演算により求めた基準高さ位置Ｈ_Aの値（データ）をメモリに保存する（ステップＳ₂₉）。

別の例として、図１３および図１４に示すように、基準圧力値Ｐ_Aより低い負圧の領域内で測定点Ｋを追加する度毎に線形近似曲線Ｆの算出および基準高さ位置Ｈ_Aの算出を繰り返し行って基準高さ位置Ｈ_Aの演算値を更新する手法（ステップＳ₃₀〜Ｓ₄₁）も可能である。この手法は、基準圧力Ｐ_Aに近い測定点Ｋ₁から遠い測定点Ｋ_nに向かって段階的に測定点Ｋの数を増やす場合に好適であり、基準高さ位置Ｈ_Aの更新変化量が所定範囲内に収まったところで、基準高さ位置Ｈ_Aの演算値を確定する（ステップＳ₃₅〜Ｓ₄₀）。

［検査用圧力設定値実測処理］

次に、図１５〜図１６を参照して、検査用圧力設定値実測処理について説明する。図１５に、検査用圧力設定値実測処理の主要な手順（特にコントローラ１０２の制御手順）を示す。

検査用圧力設定値実測処理（図１５）は、上述した基準高さ位置算出処理の後に続けて実施してもよく、あるいは個別に実施することも可能である。以下の説明では、基準高さ位置算出処理（図１０または図１３）の「終了」に続けて実施するものとする。

コントローラ１０２は、上記のようにして基準高さ位置算出処理により求めた基準高さ位置Ｈ_Aにオーバードライブ量ＯＤの設定値を加算して、チャックトップ４０の高さ位置について目標高さ位置Ｈ_S（Ｈ_S＝Ｈ_A＋ＯＤ）を決定し（ステップＳ₅₁）、この目標高さ位置Ｈ_Sのデータをメモリに保存する（ステップＳ₅₂）。この目標高さ位置Ｈ_Sは、ウエハ検査におけるチャックトップ４０の検査用高さ位置に対応する。

次に、コントローラ１０２は、チャックトップ４０の高さ位置Ｈが目標高さ位置Ｈ_Sに一致するまで、囲繞空間８２の圧力を下げる、つまりチャックトップ４０を上げる制御を行う（ステップＳ₅₃→Ｓ₅₄→Ｓ₅₅→Ｓ₅₆→Ｓ₅₃・・）。より詳しくは、コントローラ１０２は、ハイトセンサ２５を通じてチャックトップ４０の高さ位置Ｈをモニタリングしながら、バキューム機構９２を通じて囲繞空間８２の圧力を下げていき、チャックトップ高さ位置Ｈが目標高さ位置Ｈ_Sに一致したところで囲繞空間８２の圧力を固定（保持）し、圧力センサ９８ｂを通じてその時の囲繞空間８２の圧力を測定する（ステップＳ₅₇）。そして、この圧力測定値を検査用圧力設定値Ｐ_Sとして確定し（ステップＳ₅₈）、その値（データ）をメモリに保存する（ステップＳ₅₉）。

なお、囲繞空間８２の圧力を下げていく過程でチャックトップ４０の高さ位置Ｈが目標高さ位置Ｈ_Sを超えてしまった場合は、囲繞空間８２の圧力を上げる制御に切り替えて、最終的にチャックトップ４０の高さ位置が目標高さ位置Ｈ_Sに一致するまで囲繞空間８２の圧力を調整する。

この検査用圧力設定値実測処理によれば、チャックトップ４０を上げる目標高さ位置Ｈ_Sが、図１６Ａに示すように基準高さ位置Ｈ_Aの算出に用いられた線形近似曲線Ｆの延長上にある場合はもちろん、図１６Ｂに示すように線形近似曲線Ｆから大きく外れていても、浮上状態のチャックトップ４０を目標高さ位置つまり検査用の高さ位置Ｈ_Sで保持するのに必要な囲繞空間８２の圧力について正確な設定値Ｐ_Sを求めることができる。

通常、オーバードライブ量（ＯＤ）が或る値を超えると、ウエハＷとの加圧接触によって生じるコンタクトプローブ３７の弾性変形がフックの法則に従わなくなり、図１６Ｂに示すように囲繞空間８２の圧力に対してチャックトップの高さ位置が破線Ｇで示すように指数関数的に増大する。この場合、線形近似曲線Ｆ上で目標高さ位置Ｈ_Sに対応する検査用設定値Ｐ_Sを演算または推定によって求め、その検査用設定値Ｐ_Sを実際のウエハ検査に用いたならば、必ず不都合が生じる。すなわち、移動ステージ２２のＺ軸移動部２２ｂがチャックトップ４０を検査用の高さ位置Ｈ_Sまで押し上げた後（つまり予設定のオーバードライブ量を確立した後）、バキューム機構９２が作動して囲繞空間８２を検査用設定値Ｐ_Sまで減圧すると、チャックトップ４０の高さ位置Ｈが検査用の高さ位置Ｈ_Sから上昇する方向に変化し、オーバードライブ量が設定量から増大する方向に変化する。その結果、予設定のオーバードライブ量でのウエハ検査が出来なくなるばかりか、ウエハＷの電極パッドやコンタクトプローブ３７が過大な接触加圧力によってダメージを受けるおそれがある。

この点、この実施形態では、上述したような検査用圧力設定値実測処理により、浮上状態のチャックトップ４０を目標高さ位置つまり検査用の高さ位置Ｈ_Sに保持するのに必要な囲繞空間８２の圧力の値（つまり検査用圧力設定値）Ｐ_Sを実測により決定する。これにより、オーバードライブ量（ＯＤ）の設定値を任意の値（特に比較的大きな値）に選んでも、あるいはプローブカード３６に設計上または製作上の誤差または個体差（ばらつき）があっても、ウエハ検査時にはチャックトップ４０を浮上状態にしつつプローブカード３６とウエハＷとの間に安定確実に設定通りのオーバードライブ量で一定の加圧接触状態を得ることができる。

上記のように、この実施形態においては、ウエハ検査用の圧力設定値、つまりプローバ２０の囲繞空間８２内でプローブカード３６とウエハＷとの間に予設定のオーバードライブ量で加圧接触状態を得るための真空圧力の設定値（検査用圧力設定値）Ｐ_Sを、基準圧力実測処理（図７）と基準高さ位置算出処理（図１０または図１３）と検査用圧力設定値実測処理（図１５）とを組み合わせて決定する。

そして、実際のウエハ検査では、移動ステージ２２がチャックトップ４０をプローブカード３６とウエハＷとが実質的にゼロのオーバードライブ量で接触するときの基準高さ位置Ｈ_Aに設定オーバードライブ量ＯＤを加えた目標高さ位置Ｈ_S（Ｈ_S＝Ｈ_A＋ＯＤ）まで押し上げて、プローブカード３６とウエハＷとの間に予設定のオーバードライブ量ＯＤでの加圧接触状態を確立した後に、オーバードライブ保持用の第３のバキューム機構９２が囲繞空間８２内の圧力を検査用圧力設定値Ｐ_Sに減圧する。これにより、プローブカード３６とウエハＷとの間に一定の加圧接触状態を形成または保持するための加圧手段が移動ステージ２２のチャックトップ押し上げから真空吸引力に移行しても、オーバードライブ量が変動することなく設定値ＯＤに保持されるので、当該ウエハＷに対するウエハ検査が正常に行われる。また、プローブカード３６のコンタクトプローブ３７あるいはウエハＷ表面の電極パッドが所期のオーバードライブ量ＯＤを超える過大な加圧力を受けて損傷するようなこともない。

この実施形態の検査用圧力設定値決定処理によれば、プローブカード３６に設計上または製作上の誤差または個体差（ばらつき）があっても、ウエハ検査の信頼性や治具ないしワークの安全性に支障が生じることはない。

［他の実施形態または変形例］

上記の実施形態では、検査用圧力設定値Ｐ_Sを常に実測により求めた。しかし、基準高さ位置算出処理の中で得られた線形近似曲線Ｆが当てはまる線形領域内に目標高さ位置Ｈ_Sが存在することが明らかである場合は、線形近似曲線Ｆ上で目標高さ位置Ｈ_Sに対応する検査用設定値Ｐ_Sを演算または推定によって求めることも可能である。

上記実施形態では、チャックトップ４０の高さ位置Ｈを測定するためのハイトセンサ２５をチャックトップ４０の底面に接近可能なステージ２２のＺ軸移動部２２ｂの上部に取り付けた。しかし、ハイトセンサ２５の構成または配置場所は、限定されず、種種の変形が可能である。

たとえば、図１７Ａに示すように、ハイトセンサ２５をチャックトップ４０に取り付けて、ハイトセンサ２５によりチャックトップ４０とポゴフレーム３４との距離間隔を測定し、その距離測定値からチャックトップ４０の高さ位置を測定することも可能である。図示省略するが、ハイトセンサ２５をポゴフレーム３４側に取り付けることも可能である。また、ハイトセンサ２５の光学的な測距範囲が非常に大きい場合は、図１７Ｂに示すように、移動ステージ２２の水平移動部２２ａの上面にハイトセンサ２５を配置することも可能である。あるいは、測距機能を有する位置合わせ用のカメラをハイトセンサ２５に代用することも可能である。また、図１７Ｃに示すように、ハイトセンサ２５を接触式の距離センサにより構成することも可能である。図示の例は、たとえばダイヤルゲージを利用したものであり、チャックトップ４０の上面の周縁部に取り付けられた押圧部１１０が接触式ハイトセンサ２５の可動部１１２に下から当接することで、チャックトップ４０の高さ位置を測定するようにしている。

１０ ウエハ検査装置
２０ プローバ
２２ 移動ステージ
２２ａ 水平移動部（Ｘ軸移動部、Ｙ軸移動部）
２２ｂ Ｚ軸移動（昇降）部
２５ ハイトセンサ（距離センサ）
２８ 搬送ロボット
３４ ポゴフレーム
３６ プローブカード
３７ コンタクトプローブ（接触子）
３８ ベローズ（変形可能な筒状部材）
４０ チャックトップ
６４ （プローブカード保持用の）第１のバキューム機構
８０ （ベローズ連結用の）第２のバキューム機構
９２ （オーバードライブ保持用の）第３のバキューム機構
９４ 真空源
９８Ｂ 圧力センサ
１０２ コントローラ

Claims (14)

1. 検査対象のウエハの表面に形成されている複数の電極にそれぞれ接触するための複数の接触端子を有する固定されたプローブカードと、前記プローブカードの周囲に配置され、前記プローブカードに対向させて前記ウエハを載置する昇降移動可能なチャックトップと、前記プローブカードと前記ウエハとの間で所定加圧力の加圧接触状態を形成または維持するために、前記チャックトップおよび前記プローブカードで囲まれる密閉可能な囲繞空間の圧力を所定の負の検査用圧力設定値に制御するバキューム機構とを備えるウエハ検査装置において、前記検査用圧力設定値を決定するための方法であって、
   前記バキューム機構により前記囲繞空間を真空引きして、前記チャックトップを浮上状態にする前記囲繞空間の最も高い負圧の値を基準圧力値として測定する第１の工程と、
   前記基準圧力値に対応する前記チャックトップの高さ位置を基準高さ位置として求める第２の工程と、
   前記プローブカードと前記ウエハとの間の加圧接触状態における所与のオーバードライブ量に対して、前記囲繞空間内の圧力を前記基準圧力値よりも下げていき、前記チャックトップが前記基準高さ位置に前記オーバードライブ量を加えた目標高さ位置に達したときの前記囲繞空間内の圧力の値を測定し、この圧力測定値を前記検査用圧力設定値とする第３の工程と、
   を有するウエハ検査装置における検査用圧力設定値決定方法。
2. 前記第１の工程は、
   前記チャックトップを前記プローブカードから離間した直下の第１の高さ位置に配置する第４の工程と、
   前記バキューム機構により前記囲繞空間を真空引きして、前記囲繞空間の圧力を次第に下げていき、前記チャックトップが前記第１の高さ位置から浮上するときの前記囲繞空間の圧力の値を測定し、その圧力測定値を前記基準圧力値とする第５の工程と
   を含む、請求項１に記載の検査用圧力設定値決定方法。
3. 前記第５の工程は、前記囲繞空間の圧力を一定の変化幅で段階的に下げて、その度毎に前記囲繞空間の圧力を測定するとともに前記チャックトップが前記第１の高さ位置から浮上したか否かを検査し、前記チャックトップが浮上したことが初めて確認されたときの圧力測定値を前記基準圧力値とする、請求項２に記載の検査用圧力設定値決定方法。
4. 前記第５の工程において、前記チャックトップが前記第１の高さ位置から浮上したか否かの検査は、前記チャックトップから離間してその直下に配置される非接触式または接触式の第１のセンサの出力信号に基づいて決定する、請求項３に記載の検査用圧力設定値決定方法。
5. 前記第１のセンサは、前記チャックトップを下から支えて上げ下げするための昇降機構に搭載される、請求項４に記載の検査用圧力設定値決定方法。
6. 前記第５の工程において、前記チャックトップが前記第１の高さ位置から浮上したか否かの検査は、前記プローブカードを支持する支持部材に取り付けられる非接触式または接触式の第１のセンサの出力信号に基づいて決定する、請求項３に記載の検査用圧力設定値決定方法。
7. 前記第１の工程は、前記チャックトップ上にウエハを載せない状態で行われる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の検査用圧力設定値決定方法。
8. 前記第２の工程は、
   前記基準圧力値よりも低い負圧の領域において前記囲繞空間の圧力の測定値とそれに対応する前記チャックトップの高さ位置の測定値とを複数組取得する第６の工程と、
   前記複数組の圧力測定値および高さ位置測定値に基づいて、前記基準圧力値に対応する前記チャックトップの高さ位置を演算で求め、その求めた高さ位置を前記基準高さ位置とする第７の工程と
   を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の検査用圧力設定値決定方法。
9. 前記第６の工程は、
   前記囲繞空間を大気に開放した状態で、前記チャックトップを前記プローブカードから離間した第２の高さ位置から前記プローブカードと前記ウエハとの間に適当な加圧接触状態が得られる第３の高さ位置まで下から押し上げる第８の工程と、
   前記バキューム機構による前記囲繞空間の真空引きを開始する第９の工程と、
   前記囲繞空間内の圧力が前記基準圧力値よりも低くなってから、前記チャックトップに対する押圧力を解除する第１０の工程と、
   前記基準圧力値よりも低い負圧の領域において前記囲繞空間の圧力を任意に変化させ、複数の測定ポイントで前記チャックトップの高さ位置および前記囲繞空間の圧力を測定する第１１の工程と
   を含む、請求項８に記載の検査用圧力設定値決定方法。
10. 前記第８の工程において、前記第３の高さ位置は前記基準高さ位置よりも高い、請求項９に記載の検査用圧力設定値決定方法。
11. 前記第７の工程により前記囲繞空間の圧力の測定値および前記チャックトップの高さ位置の測定値を新たに取得する度毎に、前記第７の工程により前記基準高さ位置の演算値を更新する、請求項９または請求項１０に記載の検査用圧力設定値決定方法。
12. 前記第６の工程において、前記チャックトップの高さ位置の測定は、前記チャックトップから離間してその直下に配置される非接触式または接触式の第２のセンサを用いて行われる、請求項８に記載の検査用圧力設定値決定方法。
13. 前記第２のセンサは、前記チャックトップを下から支えて上げ下げするための昇降機構に搭載される、請求項１２に記載の検査用圧力設定値決定方法。
14. 前記第６の工程において、前記チャックトップの高さ位置の測定は、前記プローブカードを支持する支持部材に取り付けられる非接触式または接触式の第２のセンサを用いて行われる、請求項８に記載の検査用圧力設定値決定方法。

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