JP6895772B2 - 検査装置およびコンタクト方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検査体の電気的特性を検査する検査装置およびコンタクト方法に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）における全てのプロセスが終了した段階で、ウエハに形成されている複数の半導体デバイス（以下単にデバイスと記す）の電気的検査が行われ、このような検査を行う検査装置としてプローバが用いられている。プローバはウエハと対向するプローブカードを備え、プローブカードは板状の基部と、基部においてウエハの半導体デバイスにおける各電極と対向するように配置される複数の柱状接触端子であるコンタクトプローブ（プローブ針）とを備える（例えば、特許文献１参照）。

プローバにおいては、ウエハを吸着保持するステージを用いてプローブカードへウエハを押圧させることにより、プローブカードの各コンタクトプローブをデバイスの電極（電極パッドおよび半田バンプを含む）と接触させ、各コンタクトプローブから各電極に接続されたデバイスの電気回路へ電気を流すことによって該電気回路の導通状態等の電気的特性を検査する。

このようなプローバ（検査装置）としては、ウエハを吸着保持するチャックとプローブカードとの間の空間を減圧することによってウエハに形成されているデバイスの電極とプローブカードのコンタクトプローブとを接触させる構造のものが知られている（特許文献２参照）。

特許文献２の検査装置においては、図１４（ａ）に示すように、ウエハＷをチャックトップ１００に載置して吸着保持し、チャックトップ１００とプローブカード１０１の間を筒状の伸縮自在なベローズ１０２で囲んで密閉空間Ｓを形成し、図１４（ｂ）に示すように、密閉空間Ｓを減圧して、密閉空間Ｓを収縮させることにより、ウエハＷをチャックトップ１００ごとプローブカード１０１へ引き寄せ、ウエハＷをプローブカード１０１のコンタクトプローブ１０４に接触させ、所定量のオーバードライブ分さらにウエハＷを上昇させる。そして、ウエハＷがプローブカード１０１へ接触するまでチャックトップ１００がアライナー１０３によって支持されるが、ウエハＷがプローブカード１０１へ接触した後は、図１４（ｃ）に示すように、アライナー１０３がチャック１００から離間する。

特開２００９−２０４４９２号公報 特開２０１３−２５４８１２号公報

ところで、ウエハＷは、通常、その中心がチャックトップ１００の中心と一致するようにチャックトップ１００に載置され、プローブカード１０１の中心もウエハ中心と一致するように配置される。しかし、ウエハＷにおいて検査対象となる複数のデバイスが当該ウエハＷの中心からオフセットした位置に形成されると、チャックトップ１００の中心からオフセットした位置にコンタクトプローブ１０４の重心、すなわち、コンタクトプローブ１０４からの反力の合力が作用し、これによりチャックトップ１００にモーメントが生じる。このとき、アライナー１０３がチャックトップ１００を保持している間はアライナー１０３によりチャックトップ１００のモーメントは打ち消されているが、アライナー１０３がチャックトップ１００から離間すると、チャックトップ１００に生じたモーメントにより、図１５に示すように、チャックトップ１００が上下に回転して傾き、コンタクト平行度が悪化してしまう。

その結果、コンタクトプローブ１０４には部分的に過度なオーバードライブが発生する。過度なオーバードライブが与えられたコンタクトプローブ１０４は、バネ定数が早く低下する（耐久性低下により寿命が短くなる）。バネ定数が低下すると同一減圧設定でもオーバードライブが増えてしまい、コンタクトプローブ１０４の針跡が長くなり、電極パッドからはみ出してしまう等、コンタクトプローブ１０４をデバイスの電極パッドに対して適切に接触することができず、検査が適正に行われないおそれがある。

したがって、本発明は、コンタクトプローブの過度なオーバードライブを抑制して適正な検査を行うことができる検査装置およびコンタクト方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、減圧状態で基板に複数のコンタクトプローブを接触させて前記基板上のデバイスの電気特性を検査する検査装置であって、前記基板を保持する基板保持部材と、前記基板保持部材に保持された前記基板に対向して設けられ、前記基板の対向面に複数のコンタクトプローブを有するプローブカードと、前記プローブカードの前記基板側と反対の面を支持する支持部材と、前記プローブカードおよび前記コンタクトプローブを囲繞し、前記基板が前記コンタクトプローブに近接または接触した際に、前記支持部材および前記基板保持部材とともに密閉空間を形成するベローズと、前記密閉空間を減圧して減圧空間を形成するための排気経路と、前記支持部材と前記基板保持部材との間に設けられ、前記基板と前記複数のコンタクトプローブとの間に所定のコンタクトが形成された際に、前記基板保持部材の上下方向の傾きを規制する傾き規制機構とを具備し、前記傾き規制機構は、前記ベローズの外側に設けられたメカニカルストッパを有することを特徴とする検査装置を提供する。

前記密閉空間を減圧した後、前記メカニカルストッパにより前記基板保持部材の上下方向の傾きを規制することが好ましい。また、前記メカニカルストッパは、基端部が上下動自在に保持され、先端部が前記基板保持部材側に位置して前記基板保持部材の上下動に追随して上下動するロッドと、前記基板と前記複数のコンタクトプローブとの間に所定のコンタクトが形成された際に、前記ロッドの上方への移動をロックするロック機構とを有し、前記メカニカルストッパは、前記ベローズの周囲に３つ以上設けられていることが好ましい。

前記基板保持部材に前記基板が保持された後、前記基板保持部材を上昇させることにより、前記密閉空間を形成することができる。

本発明の第２の観点は、減圧状態で基板に複数のコンタクトプローブを接触させて前記基板上のデバイスの電気特性を検査する検査装置であって、前記基板を保持する基板保持部材と、前記基板保持部材に保持された前記基板に対向して設けられ、前記基板の対向面に複数のコンタクトプローブを有するプローブカードと、前記プローブカードの前記基板側と反対の面を支持する支持部材と、前記プローブカードおよび前記コンタクトプローブを囲繞し、前記基板が前記コンタクトプローブに近接または接触した際に、前記支持部材および前記基板保持部材とともに密閉空間を形成するベローズと、前記密閉空間を減圧して減圧空間を形成するための排気経路と、前記支持部材と前記基板保持部材との間に設けられ、前記基板と前記複数のコンタクトプローブとの間に所定のコンタクトが形成された際に、前記基板保持部材の上下方向の傾きを規制する傾き規制機構と、前記ベローズの周囲に、前記基板保持部材を押し下げる押圧力を及ぼす押圧力付与手段とを具備することを特徴とする検査装置を提供する。
上記第２の観点において、前記押圧力付与手段としては、前記ベローズの周囲に設けられ、内部が封止空間となる複数の補助ベローズを有し、前記封止空間にガスが供給されることにより前記封止空間が加圧され、その加圧力により前記基板保持部材を押し下げる押圧力を及ぼすものを用いることができる。

本発明の第３の観点は、基板を保持する基板保持部材と、前記基板保持部材に保持された前記基板に対向して設けられ、前記基板の対向面に複数のコンタクトプローブを有するプローブカードとを有する検査装置を用いて、減圧状態で前記基板に複数のコンタクトプローブを接触させるコンタクト方法であって、前記基板保持部材に前記プローブカードの下方位置で、前記基板保持部材が前記基板を受け取り、アライナーにより前記基板が前記プローブカードに正対するように前記基板保持部材の位置調節する工程と、アライナーにより前記基板保持部材を前記基板が前記コンタクトプローブと近接または接触する位置まで上昇させて、ベローズにより前記プローブカードと前記コンタクトプローブと前記基板とを含む領域に密閉空間を形成する工程と、前記密閉空間が形成された状態で、アライナーにより前記基板保持部材を、前記基板と前記コンタクトプローブとが所定のコンタクトを形成する位置まで上昇させる工程と、前記密閉空間を減圧する工程と、前記ベローズの外側に設けられたメカニカルストッパを有する傾き規制機構により前記基板保持部材の傾きを規制する工程と、アライナーを前記基板保持部材から退避させる工程とを有することを特徴とするコンタクト方法を提供する。

上記第３の観点において、前記傾きを規制する工程は、前記密閉空間を減圧する工程の後に、前記メカニカルストッパにより前記基板保持部材の上下方向の傾きを規制することができる。また、前記メカニカルストッパは、基端部が上下動自在に保持され、先端部が前記基板保持部材側に位置して前記基板保持部材の上下動に追随して上下動するロッドと、前記基板に形成された複数のデバイスの電極と前記複数のコンタクトプローブとの間に所定のコンタクトが形成された際に、前記ロッドの上方への移動をロックするロック機構とを有し、前記メカニカルストッパは、前記ベローズの周囲に３つ以上設けられており、前記ロッドは、前記傾きを規制する工程の前にはアンロック状態で前記基板保持部材に追随して上昇し、前記傾きを規制する工程の際には、前記ロック機構により上方への移動がロックされることが好ましい。

前記傾きを規制する工程の後、前記密閉空間の圧力が前記基板保持部材を保持できる値になるよう減圧を調整する工程をさらに有してもよい。

前記基板と前記コンタクトプローブとが所定のコンタクトを形成する位置は、前記基板と前記コンタクトプローブが接触した後、前記コンタクトプローブに所定量のオーバードライブが生じる位置であることが好ましい。

本発明の第４の観点は、基板を保持する基板保持部材と、前記基板保持部材に保持された前記基板に対向して設けられ、前記基板の対向面に複数のコンタクトプローブを有するプローブカードとを有する検査装置を用いて、減圧状態で前記基板に複数のコンタクトプローブを接触させるコンタクト方法であって、前記基板保持部材に前記プローブカードの下方位置で、前記基板保持部材が前記基板を受け取り、アライナーにより前記基板が前記プローブカードに正対するように前記基板保持部材の位置調節する工程と、アライナーにより前記基板保持部材を前記基板が前記コンタクトプローブと近接または接触する位置まで上昇させて、ベローズにより前記プローブカードと前記コンタクトプローブと前記基板とを含む領域に密閉空間を形成する工程と、前記密閉空間が形成された状態で、アライナーにより前記基板保持部材を、前記基板と前記コンタクトプローブとが所定のコンタクトを形成する位置まで上昇させる工程と、前記密閉空間を減圧する工程と、傾き規制機構により前記基板保持部材の傾きを規制する工程と、アライナーを前記基板保持部材から退避させる工程とを有し、前記基板と前記コンタクトプローブにコンタクトが形成された後、前記基板保持部材を下降させる際に、押圧力付与手段により前記基板保持部材を押し下げる押圧力を及ぼすことを特徴とするコンタクト方法を提供する。
上記第４の観点において、前記押圧力付与手段は、前記ベローズの周囲に設けられ、内部が封止空間となる複数の補助ベローズを有し、前記封止空間にガスが供給されることにより前記封止空間が加圧され、その加圧力により前記基板保持部材を押し下げる押圧力を及ぼすようにしてもよい。

本発明によれば、基板とコンタクトプローブとの間に所定のコンタクトを形成した後、傾き規制機構により基板保持部材の傾きを規制するので、基板とコンタクトプローブとのコンタクト領域を減圧状態にして基板保持部を吸着した状態で検査を行う際に、プローブの重心のオフセットによる基板保持部材の傾きが防止され、コンタクトプローブの過度なオーバードライブを抑制して適正な検査を行うことができる。

検査システムの一例の構成を概略的に示す水平断面図である。 図１の検査システムの縦断面図である。 第１の実施形態に係る検査装置を示す断面図である。 図３のIV−IV線による断面図である。 第１の実施形態に係る検査装置の動作の一例を示すフローチャートである。 ステップ１の際の検査装置の状態を示す概略図である。 ステップ３の際の検査装置の状態を示す概略図である。 ステップ９の際の検査装置の状態を示す概略図である。 従来の検査装置においてチャックトップが傾くメカニズムを説明するための図である。 メカニカルストッパによりチャックトップの傾きを規制するメカニズムを示す図である。 第２の実施形態に係る検査装置を示す断面図である。 図１１のXII−XII線による断面図である。 本発明の検査装置の他の例を示す断面図である。 従来の検査装置における動作を説明するための図である。 従来の検査装置において、チャックトップが吸着された際にチャックトップが傾いた状態を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

＜検査システム＞
まず、本発明の第１の実施形態に係る検査装置を含む検査システムの全体構成の一例について説明する。
図１は、検査システムの一例の構成を概略的に示す水平断面図であり、図２は、図１の検査システムの縦断面図である。

図１および図２において、検査システム１０は筐体１１を有し、筐体１１内には、ウエハＷの半導体デバイスの電気的特性の検査を行う検査領域１２と、検査領域１２に対するウエハＷ等の搬出入を行う搬入出領域１３と、検査領域１２および搬入出領域１３の間に設けられた搬送領域１４とを有する。

検査領域１２は、Ｘ方向に沿って複数（本例では６つ）の検査室１２ａを有しており、各検査室１２ａには本実施形態の検査装置３０が多段（図２では３段）に配置されている。各検査装置３０は、検査用インターフェースとしてのテスタを含む上部構造１５を有しており、上部構造１５の下部には円板状のプローブカード１８が装着される。また、各検査装置３０は、上部構造１５に装着されたプローブカード１８に対応するように、ウエハＷを載置して吸着する円板状部材からなるチャックトップ２０が配置される。チャックトップ２０はアライナー２１の昇降部２１ａに支持され、アライナー２１はチャックトップ２０を上下左右（ＸＹＺ方向）に移動させる。これにより、チャックトップ２０に載置されたウエハＷをプローブカード１８に正対するように位置決めする。アライナー２１は、同じ段の６つの検査装置３０に共通に設けられており、Ｘ方向に沿って移動可能となっている。

搬入出領域１３は複数のポートに区画され、複数のウエハＷを収容する容器、例えば、ＦＯＵＰ１７を収容するウエハ搬入出ポート１６ａ、プローブカード１８が搬入されかつ搬出されるローダ４１を収容するローダポート１６ｂ、検査システム１０の各構成要素の動作を制御する制御部４２を収容する制御部収容ポート１６ｃを有する。

搬送領域１４には移動自在な搬送ロボット１９が配置される。搬送ロボット１９は、搬入出領域１３のウエハ搬入出ポート１６ａからウエハＷを受け取って各検査装置３０のチャックトップ２０へ搬送し、また、デバイスの電気的特性の検査が終了したウエハＷを対応する検査装置３０のチャックトップ２０からウエハ搬入出ポート１６ａへ搬送する。さらに、搬送ロボット１９は各検査装置３０からメンテナンスを必要とするプローブカード１８をローダポート１６ｂのローダ４１へ搬送し、また、新規やメンテナンス済みのプローブカード１８をローダポート１６ｂのローダ４１から各検査装置３０へ搬送する。

制御部４２は、検査システム１０を構成する各構成部、例えば、各検査装置３０の各部や搬送ロボット１９、アライナー２１等を制御する、ＣＰＵ（コンピュータ）を有する主制御部と、入力装置（キーボード、マウス等）、出力装置（プリンタ等）、表示装置（ディスプレイ等）、記憶装置（記憶媒体）を有している。制御部４２の主制御部は、例えば、記憶装置に内蔵された記憶媒体、または記憶装置にセットされた記憶媒体に記憶された処理レシピに基づいて、検査システム１０に所定の動作を実行させる。

＜検査装置の第１の実施形態＞
次に、検査装置の第１の実施形態である検査装置３０について詳細に説明する。
図３は検査装置３０を示す断面図、図４は図３のIV−IV線による断面図である。
図３に示すように、検査装置３０は、テスタ５０を一体的に組み込んでおり、テスタ５０はその下端部にマザーボード２２を有している。なお、テスタ５０は、マザーボード２２に垂直姿勢で嵌め込まれる複数の検査回路ボード（図示せず）を有している。

マザーボード２２の下方には環状で厚板状をなすポゴフレーム２３が配置され、ポゴフレーム２３の下部にプローブカード１８が装着される。すなわち、ポゴフレーム２３はプローブカード１８の支持部材として機能する。ポゴフレーム２３の中央部にはポゴブロック２４が設けられており、ポゴブロック２４の上面および下面には、プローブカード１８とマザーボード２２とを電気的に接続する多数のポゴピン２５が設けられている。マザーボード２２を含むテスタ５０、ポゴフレーム２３およびポゴブロック２４により上述した上部構造１５が構成される。

ポゴブロック２４の上部には鍔部２４ａが形成されており、この鍔部２４ａがポゴフレーム２３の上面に係合している。また、ポゴフレーム２３の上面には、マザーボード２２の下面と密着する環状のシール部材２６が設けられており、ポゴフレーム２３の下面には、プローブカード１８と密着する環状のシール部材２７が設けられている。また、マザーボード２２とポゴフレーム２３との間の外周部分にはスペーサ２２ａが設けられている。

ポゴフレーム２３の内部には、一端が真空ポンプからなる第１バキューム機構３１から延びる配管に接続され、他端がマザーボード２２とポゴフレーム２３との間のシール部材２６に囲繞された空間２３ａおよびポゴフレーム２３とプローブカードとの間のシール部材２７に囲繞された空間２３ｂに接続された排気経路２８が形成されており、第１バキューム機構３１により真空引きすることにより、空間２３ａ，２３ｂが減圧され、ポゴフレーム２３がシール部材２６を介して真空吸着され、プローブカード１８がシール部材２７を介して真空吸着される。

プローブカード１８は、その下面に、ウエハＷに形成された複数のデバイスの電極に接触する多数のコンタクトプローブ１８ａを有している。

プローブカード１８の下方にはプローブカード１８と対向するようにチャックトップ２０が配置され、チャックトップ２０にはウエハＷが吸着保持される。チャックトップ２０は、上述したように、アライナー２１の昇降部２１ａに支持され、アライナー２１により上下左右（ＸＹＺ方向）に移動される。これにより、チャックトップ２０に載置されたウエハＷをプローブカード１８に正対するように位置決めする。

アライナー２１の昇降部２１ａには、チャックトップ２０と対向するようにハイトセンサ３９が配置され、ハイトセンサ３９は昇降部２１ａとチャックトップ２０の間の距離（高さ）を計測する。また、昇降部２１ａがチャックトップ２０に到達した後は、昇降部２１ａを駆動するモータのエンコーダ等を利用して昇降部の移動距離を計測する。

ポゴフレーム２３の下面には、プローブカード１８およびコンタクトプローブ１８ａを囲繞するようにチャックトップ２０へ向けて垂下する円筒形蛇腹部材であるベローズ３２が設けられている。ベローズ３２は上下方向に伸縮自在であり、その上端は、円環状をなす上部支持部材３２ａを介してポゴフレーム２３の下面に取り付けられている。上部支持部材３２ａとポゴフレーム２３との間は気密にシールされている。ベローズ３２の下端には円環状をなす下部支持部材３２ｂが取り付けられている。チャックトップ２０の上面の下部支持部材３２ｂに対応する位置にはリング状をなす２つのシール部材３３が設けられている。そして、アライナー２１によりチャックトップ２０が上昇されてシール部材３３に当接することにより、ベローズ３２とポゴフレーム２３とチャックトップ２０により規定され、ウエハＷとコンタクトプローブ１８ａを含む領域に密閉空間Ｓが形成される。シール部材３３としては、シール性の高いリップシールを用いてもよい。

ポゴフレーム２３の内部には、一端が真空ポンプからなる第２バキューム機構３５から延びる配管に接続され、他端が密閉空間Ｓに接続された排気経路３４が形成されている。そして、アライナー２１によりチャックトップ２０を上昇させて、ポゴフレーム２３の下面に装着されたプローブカード１８のコンタクトプローブ１８ａがチャックトップ２０に吸着保持されたウエハＷに形成されたデバイスの電極に近接または接触した際に、ベローズ３２により密閉空間Ｓが形成され、その際に、第２バキューム機構３５により真空引きすることにより密閉空間Ｓが減圧され、コンタクトプローブ１８ａがデバイスの電極に接触してオーバードライブした状態でチャックトップ２０がポゴフレーム２３に吸着される。この状態で、テスタ５０からプローブカード１８のコンタクトプローブ１８ａを介してウエハＷに形成されたデバイスに電気的信号を送ることにより、デバイスの電気特性（導通状態等）の検査が行われる。

チャックトップ２０が吸着された状態では、アライナー２１は、下方に退避され、Ｘ方向に移動して、同じ段の他の検査装置３０のチャックトップ２０に対するウエハＷの受け渡しに用いられる。

ポゴフレーム２３の上部支持部材３２ａの外周領域には、複数のメカニカルストッパ３６が設けられている。本例では図４に示すようにメカニカルストッパ３６は５個設けられている。ただし、メカニカルストッパ３６の数は５個に限定されず３個以上であればよい。なお、図４において、コンタクトプローブ１８ａは、ウエハＷに形成された各デバイス単位のプローブ群として示している。

メカニカルストッパ３６は、アンロック状態で上下動可能なロッド３７と、エアが供給されることによりロッド３７の上昇を阻止するようにロックするロック機構３８とを有している。ロッド３７の下端は、ベローズ３２の下部支持部材３２ｂの上面に当接している。なお、下部支持部材３２ｂを小さくしてロッド３７の下端をチャックトップに直接当接するようにしてもよい。

メカニカルストッパ３６は、ロックされていないときは、ロッド３７がチャックトップ２０の上下動に追随して上下動するが、チャックトップ２０が、ウエハＷとコンタクトプローブ１８ａとが所定のコンタクトを形成する高さに達したとき、好ましくは密閉空間Ｓの減圧が開始された後に、ロック機構３８にエアが供給され、ロック機構３８がロッド３７をロックし、ロッド３７の上方への移動が阻止される。なお、「ウエハＷとコンタクトプローブ１８ａとが所定のコンタクトを形成する」とは、好ましくは、ウエハＷとコンタクトプローブ１８ａとが接触した後、コンタクトプローブ１８ａに所定量のオーバードライブが生じる状態である。

このようにメカニカルストッパ３６がロックされることにより、デバイスがオフセットして設けられたウエハＷとコンタクトプローブ１８ａとが所定のコンタクトを形成した際にコンタクトプローブ１８ａの重心（コンタクトプローブ１８ａからの反力の合力が生じる位置）のオフセットによりチャックトップ２０にモーメントが生じても、メカニカルストッパ３６によりチャックトップ２０の上下方向の回転による傾きが規制され、チャックトップ２０を水平に保つことができる。すなわち、メカニカルストッパ３６は、チャックトップ２０の傾きを規制する傾き規制機構として機能する。なお、制御部４２は、アライナー２１の昇降部２１ａの移動距離が所定値になったことを認識した時点で、エア供給指令を発し、その指令に基づいてロック機構３８にエアが供給され、ロッド３７がロックされる。

＜検査装置の動作＞
次に、以上のように構成された検査装置３０の動作の一例について、図５のフローチャートに基づいて説明する。

まず、プローブカード１８の下方位置で、チャックトップ２０が搬送ロボット１９からウエハＷを受け取り、アライナー２１がチャックトップ２０を移動させ、図６に示すようにチャックトップ２０に載置されたウエハＷをプローブカード１８へ正対させるようにチャックトップ２０を位置調節する（ステップ１）。

その後、アライナー２１の昇降部２１ａによりチャックトップ２０を上昇させる（ステップ２）。そして、ウエハＷがプローブカード１８のコンタクトプローブ１８ａに近接または接触した状態でアライナー２１の昇降部２１ａによるチャックトップ２０の上昇を停止し、図７に示すように、ベローズ３２の下部支持部材３２ｂとシール部材３３とを密着させ密閉空間Ｓを形成する（ステップ３）。さらにアライナー２１の昇降部２１ａによりチャックトップ２０を、ウエハＷとコンタクトプローブ１８ａとが所定のコンタクトとを形成する位置、好ましくはコンタクトプローブ１８ａが所定量のオーバードライブするオーバードライブ位置まで上昇させる（ステップ４）。その後、密閉空間Ｓを減圧する（ステップ５）。この時の密閉空間Ｓの圧力は、オーバードライブを維持できる値（計算値）に維持される。

その後、メカニカルストッパ３６のロック機構３８にエアを供給し、ロッド３７をロックして、ロッド３７の上昇を規制する（ステップ６）。

そして、密閉空間Ｓの圧力が、チャックトップ２０を保持できる値になるようにさらに減圧し（ステップ７）、アライナー２１の昇降部２１ａを停止させる（ステップ８）。その後、図８に示すように、昇降部２１ａを下降させる（ステップ９）。

このとき、密閉空間Ｓがチャックトップ２０を保持できる程度に減圧されているので、チャックトップ２０はポゴフレーム２３に吸着された状態が維持され、テスタ５０からプローブカード１８のコンタクトプローブ１８ａを介してウエハＷに形成されたデバイスに電気的信号を送ることにより、デバイスの電気特性（導通状態等）の検査が行われる。

この状態では、アライナー２１はフリーとなり、同じ段の他の検査装置３０に移動して、ウエハ搬送動作に供される。このように、一つの検査装置３０で電気特性の検査が行われているときに、アライナー２１は他の検査装置３０でのウエハＷの搬送を行えるので、一つのアライナー２１で複数の検査装置３０に対して効率良くウエハＷの検査を行うことができる。

ところで、ウエハＷに形成された複数のデバイスがウエハＷの中心からオフセットした位置に形成されると、図９に示すように、チャックトップ２０およびプローブカード１８の中心Ｏからオフセットした位置にコンタクトプローブ１８ａの重心Ｇ、すなわち、複数のコンタクトプローブ１８ａからの反力の合力が作用し、これによりチャックトップ２０にモーメントが生じる。この状態でアライナー２１の昇降部２１ａを下降させると、従来は、このようなモーメントによりチャックトップ２０の上下の回転が生じて傾き、コンタクト平行度が悪化し、コンタクトプローブ１８ａには部分的に過度なオーバードライブが発生する。

そこで、本実施形態では、上述のように、チャックトップ２０をオーバードライブ位置まで上昇させ、密閉空間Ｓを減圧した後、メカニカルストッパ３６のロック機構３８をオンし、先端がチャックトップ２０の上面の下部支持部材３２ｂに接触した状態のロッド３７をロックして、ロッド３７が上昇しないようにする。これにより、図１０に示すように、アライナー２１の昇降部２１ａが下降しても、メカニカルストッパ３６のロッド３７によりチャックトップ２０が係止され、チャックトップ２０にモーメントが生じても、チャックトップ２０の上下の傾きが規制され、コンタクト平行度を良好に保つことができる。

その結果、コンタクトプローブ１８ａの過度なオーバードライブが抑制され、コンタクトプローブ１８ａの寿命が短くなることが防止される。これにより、コンタクトプローブ１８ａがデバイスの電極に対して不適切に接触することが防止され、検査を適正に行うことができる。

なお、メカニカルストッパ３６をロックするタイミングは、密閉空間Ｓを減圧する前でもよいが、密閉空間Ｓを減圧した時にプローブカード１８とチャックトップ２０との位置関係が変化することがあるので、減圧後が好ましい。

＜検査装置の第２の実施形態＞
次に、検査装置の第２の実施形態について説明する。
図１１は第２の実施形態に係る検査装置を示す断面図、図１２は図１１のXII−XII線による断面図である。

本実施形態に係る検査装置３０′は、第１の実施形態の検査装置３０に、補助ベローズ４５および加圧機構４７等を付加したものであり、他の構成は検査装置３０と同様であるから、両者の共通部分については説明を省略する。

図１１および図１２に示すように、ベローズ３２の周囲には、複数のメカニカルストッパ３６の他に複数の補助ベローズ４５が設けられている。本例では補助ベローズ４５は３個設けられているが、これに限らず、２個以上であればよい。

補助ベローズ４５は上下方向に伸縮自在であり、その上端は、ポゴフレーム２３の下面に、円板状をなす上部支持部材４６を介して取り付けられている。上部支持部材４６とポゴフレーム２３との間は気密にシールされている。補助ベローズ４５の下端は、ベローズ３２の下部支持部材３２ｂに取り付けられており、補助ベローズ４５の内部は封止空間Ｐとなっている。

ポゴフレーム２３の内部には、一端が加圧ユニット４７から延びる配管に接続され、他端が上部支持部材４６を介して補助ベローズ４５の内部の封止空間Ｐに接続されたガス流路４８が形成されており、加圧ユニット４７からガス流路４８を介して封止空間Ｐにガスが供給されることにより、封止空間Ｐが加圧される。この加圧力により、補助ベローズ４５は、下部支持部材３２ｂを介してチャックトップ３０に対し、下方に押し下げる押圧力を及ぼす。

このような押圧力は、ベローズ３２に囲繞された密閉空間Ｓが減圧されて収縮した状態から、チャックトップ２０を下降させる際に有効に作用させることができる。すなわち、密閉空間Ｓは容積が大きいため、減圧した状態から密閉空間Ｓにガスを導入してチャックトップ２０を下降させる場合に長時間かかってしまうが、補助ベローズ４５の封止空間Ｐを加圧することにより、チャックトップ２０に押圧力を与えてチャックトップ２０の下降を促進することができ、検査後のウエハＷの搬送時間を短縮することができる。押圧力を与える手段としては、補助ベローズに限らず、例えば、バネを用いることもできる。

＜他の適用＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

例えば、上記実施形態では、複数の検査装置を有する検査システムに本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、検査装置単体に本発明を適用してもよい。例えば、図１３に示すように、テスタ５０、ポゴフレーム２３、ポゴブロック２４、プローブカード１８、ベローズ３２、メカニカルストッパ３６、チャックトップ２０、およびアライナー２１を、筐体６１内に収容した構成の検査装置６０であってもよい。

また、図５に示したシーケンスは例示に過ぎず、減圧開始のタイミング等が異なっていてもよい。

さらに、上記実施形態では、プローブカードのコンタクトプローブとウエハに形成されたデバイスとの間に所定のコンタクトが形成されたときにチャックトップの上下の傾きを規制する傾き規制機構として、上下動するロッドをロックするメカニカルストッパを設けた例を示したが、これに限るものではない。

１０；検査システム
１８；プローブカード
１８ａ；コンタクトプローブ
２０；チャックトップ
２１；アライナー
２１ａ；昇降部
２２；マザーボード
２３；ポゴフレーム
２４；ポゴブロック
３２；ベローズ
３６；メカニカルストッパ
３０，３０′；検査装置
３１，３５；バキューム機構
４２；制御部
４５；補助ベローズ
４７；加圧ユニット
Ｐ；封止空間
Ｓ；密閉空間
Ｗ；半導体ウエハ

Claims (13)

1. 減圧状態で基板に複数のコンタクトプローブを接触させて前記基板上のデバイスの電気特性を検査する検査装置であって、
   前記基板を保持する基板保持部材と、
   前記基板保持部材に保持された前記基板に対向して設けられ、前記基板の対向面に複数のコンタクトプローブを有するプローブカードと、
   前記プローブカードの前記基板側と反対の面を支持する支持部材と、
   前記プローブカードおよび前記コンタクトプローブを囲繞し、前記基板が前記コンタクトプローブに近接または接触した際に、前記支持部材および前記基板保持部材とともに密閉空間を形成するベローズと、
   前記密閉空間を減圧して減圧空間を形成するための排気経路と、
   前記支持部材と前記基板保持部材との間に設けられ、前記基板と前記複数のコンタクトプローブとの間に所定のコンタクトが形成された際に、前記基板保持部材の上下方向の傾きを規制する傾き規制機構と
   を具備し、
   前記傾き規制機構は、前記ベローズの外側に設けられたメカニカルストッパを有することを特徴とする検査装置。
2. 前記密閉空間を減圧した後、前記メカニカルストッパにより前記基板保持部材の上下方向の傾きを規制することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記メカニカルストッパは、基端部が上下動自在に保持され、先端部が前記基板保持部材側に位置して前記基板保持部材の上下動に追随して上下動するロッドと、前記基板と前記複数のコンタクトプローブとの間に所定のコンタクトが形成された際に、前記ロッドの上方への移動をロックするロック機構とを有し、前記メカニカルストッパは、前記ベローズの周囲に３つ以上設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査装置。
4. 前記基板保持部材に前記基板が保持された後、前記基板保持部材が上昇されることにより、前記密閉空間が形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検査装置。
5. 減圧状態で基板に複数のコンタクトプローブを接触させて前記基板上のデバイスの電気特性を検査する検査装置であって、
   前記基板を保持する基板保持部材と、
   前記基板保持部材に保持された前記基板に対向して設けられ、前記基板の対向面に複数のコンタクトプローブを有するプローブカードと、
   前記プローブカードの前記基板側と反対の面を支持する支持部材と、
   前記プローブカードおよび前記コンタクトプローブを囲繞し、前記基板が前記コンタクトプローブに近接または接触した際に、前記支持部材および前記基板保持部材とともに密閉空間を形成するベローズと、
   前記密閉空間を減圧して減圧空間を形成するための排気経路と、
   前記支持部材と前記基板保持部材との間に設けられ、前記基板と前記複数のコンタクトプローブとの間に所定のコンタクトが形成された際に、前記基板保持部材の上下方向の傾きを規制する傾き規制機構と、
   前記ベローズの周囲に、前記基板保持部材を押し下げる押圧力を及ぼす押圧力付与手段と
   を具備することを特徴とする検査装置。
6. 前記押圧力付与手段は、前記ベローズの周囲に設けられ、内部が封止空間となる複数の補助ベローズを有し、前記封止空間にガスが供給されることにより前記封止空間が加圧され、その加圧力により前記基板保持部材を押し下げる押圧力を及ぼすことを特徴とする請求項５に記載の検査装置。
7. 基板を保持する基板保持部材と、前記基板保持部材に保持された前記基板に対向して設けられ、前記基板の対向面に複数のコンタクトプローブを有するプローブカードとを有する検査装置を用いて、減圧状態で前記基板に複数のコンタクトプローブを接触させるコンタクト方法であって、
   前記基板保持部材に前記プローブカードの下方位置で、前記基板保持部材が前記基板を受け取り、アライナーにより前記基板が前記プローブカードに正対するように前記基板保持部材の位置調節する工程と、
   アライナーにより前記基板保持部材を前記基板が前記コンタクトプローブと近接または接触する位置まで上昇させて、ベローズにより前記プローブカードと前記コンタクトプローブと前記基板とを含む領域に密閉空間を形成する工程と、
   前記密閉空間が形成された状態で、アライナーにより前記基板保持部材を、前記基板と前記コンタクトプローブとが所定のコンタクトを形成する位置まで上昇させる工程と、
   前記密閉空間を減圧する工程と、
   前記ベローズの外側に設けられたメカニカルストッパを有する傾き規制機構により前記基板保持部材の傾きを規制する工程と、
   アライナーを前記基板保持部材から退避させる工程と
   を有することを特徴とするコンタクト方法。
8. 前記傾きを規制する工程は、前記密閉空間を減圧する工程の後に、前記メカニカルストッパにより前記基板保持部材の上下方向の傾きを規制することを特徴とする請求項７に記載のコンタクト方法。
9. 前記メカニカルストッパは、基端部が上下動自在に保持され、先端部が前記基板保持部材側に位置して前記基板保持部材の上下動に追随して上下動するロッドと、前記基板に形成された複数のデバイスの電極と前記複数のコンタクトプローブとの間に所定のコンタクトが形成された際に、前記ロッドの上方への移動をロックするロック機構とを有し、前記メカニカルストッパは、前記ベローズの周囲に３つ以上設けられており、前記ロッドは、前記傾きを規制する工程の前にはアンロック状態で前記基板保持部材に追随して上昇し、前記傾きを規制する工程の際には、前記ロック機構により上方への移動がロックされることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のコンタクト方法。
10. 前記傾きを規制する工程の後、前記密閉空間の圧力が前記基板保持部材を保持できる値になるよう減圧を調整する工程をさらに有することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のコンタクト方法。
11. 前記基板と前記コンタクトプローブとが所定のコンタクトを形成する位置は、前記基板と前記コンタクトプローブが接触した後、前記コンタクトプローブに所定量のオーバードライブが生じる位置であることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載のコンタクト方法。
12. 基板を保持する基板保持部材と、前記基板保持部材に保持された前記基板に対向して設けられ、前記基板の対向面に複数のコンタクトプローブを有するプローブカードとを有する検査装置を用いて、減圧状態で前記基板に複数のコンタクトプローブを接触させるコンタクト方法であって、
    前記基板保持部材に前記プローブカードの下方位置で、前記基板保持部材が前記基板を受け取り、アライナーにより前記基板が前記プローブカードに正対するように前記基板保持部材の位置調節する工程と、
    アライナーにより前記基板保持部材を前記基板が前記コンタクトプローブと近接または接触する位置まで上昇させて、ベローズにより前記プローブカードと前記コンタクトプローブと前記基板とを含む領域に密閉空間を形成する工程と、
    前記密閉空間が形成された状態で、アライナーにより前記基板保持部材を、前記基板と前記コンタクトプローブとが所定のコンタクトを形成する位置まで上昇させる工程と、
    前記密閉空間を減圧する工程と、
    傾き規制機構により前記基板保持部材の傾きを規制する工程と、
    アライナーを前記基板保持部材から退避させる工程とを有し、
    前記基板と前記コンタクトプローブにコンタクトが形成された後、前記基板保持部材を下降させる際に、押圧力付与手段により前記基板保持部材を押し下げる押圧力を及ぼすことを特徴とするコンタクト方法。
13. 前記押圧力付与手段は、前記ベローズの周囲に設けられ、内部が封止空間となる複数の補助ベローズを有し、前記封止空間にガスが供給されることにより前記封止空間が加圧され、その加圧力により前記基板保持部材を押し下げる押圧力を及ぼすことを特徴とする請求項１２に記載のコンタクト方法。

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