JP6924955B2 - 断線検出装置、断線検出方法、及びプローブ先端検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、線形可変差動変圧器の信号線の断線を検出する断線検出装置、断線検出方法、及びプローブ先端検出装置に関する。

ウェハ（半導体ウェハともいう）の表面には、同一の電気素子回路を有する複数の半導体チップが形成されている。ウェハは、ダイサーで各半導体チップに個々に切断される前に、ウェハテストシステムにより個々の半導体チップの電気的特性が検査される。このウェハテストシステムは、プローバとテスタとを備える（特許文献１参照）。

プローバは、ウェハをウェハチャック上に固定した状態で、ウェハチャックとプローブ（プローブ針ともいう）を有するプローブカードとを相対移動させることにより、半導体チップの電極（電極パッドともいう）にプローブを電気的に接触させる。テスタは、プローブに接続された端子を介して、半導体チップの電極に各種の試験信号を供給すると共に、この試験信号の供給に応じて電極から出力される信号を受信及び解析することで、半導体チップが正常に動作するか否かを検査する。

このようなウェハテストシステムによるウェハの検査では、プローバに設置されたプローブカードのプローブの先端をウェハに正確に接触させる必要がある。このため、プローバでのウェハの検査の前段階として、プローブの先端位置の検出が実行される。

特許文献２及び特許文献３には、プローブに対向する位置に設けられた接触式のプローブ先端検出装置を用いてプローブの先端位置を検出するプローバ（プローブ装置という）が開示されている。この接触式のプローブ先端検出装置を用いることにより、プローブの先端位置を高精度に検出することができる。

特開２００４−０７９７３３号公報 特開２００９−２０４４９２号公報 特開２０１３−１７９３２９号公報

上記特許文献２及び特許文献３に記載のプローブ先端検出装置として、例えば、線形可変差動変圧器（Linear Variable Differential Transformer：ＬＶＤＴ）を利用することが考えられる。具体的には、Ｚ軸方向（上下方向）に移動自在に保持された接触面をプローブの下方側から上昇させてプローブの先端に接触させ、この接触に伴う接触面のＺ軸方向の微小移動をＬＶＤＴで検出することにより、プローブの先端位置を高精度に検出することができる。

ところで、接触面のＺ軸方向の微小移動は、ＬＶＤＴに設けられている２種類の二次コイルからそれぞれ信号線を介して出力される信号に基づき検出される。このため、信号線が断線していると、プローブの先端との接触に伴う接触面のＺ軸方向の微小移動を検出することができない。その結果、接触面を上昇させ過ぎることにより、プローブと接触面との衝突が発生して、プローブが破損するおそれがある。

そこで、ＬＶＤＴの２種類の２次コイルからそれぞれ出力される信号の電圧値を監視し、２種類の信号の電圧値がそれぞれ個別に定めた個別閾値よりも小さくなるか否かに基づき、個々の信号線の断線の有無を判定する方法が考えられる。この際に、信号線が断線している場合であっても、信号線自体の静電容量によって、この信号線を介して検出される電圧値は零にはならず低い電圧が検出される。

このような断線時に検出される電圧の最大値は、信号線が正常な状態で検出される電圧の最小値よりも大きくなったり、或いは最小値に近接したりする場合がある。その結果、信号線の断線の有無を判定する個別閾値の設定が困難になる。このため、仮に検出される電圧値が個別閾値よりも大きい場合でも信号線が断線している可能性、或いは電圧値が個別閾値よりも小さい場合でも信号線が正常である可能性がある。従って、ＬＶＤＴから出力される信号線の断線の有無を高精度に判定することが困難である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）から出力される信号線の断線の有無を高精度に判定することができる断線検出装置、断線検出方法、及びプローブ先端検出装置を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するための断線検出装置は、線形可変差動変圧器に設けられている２個の二次コイルから、それぞれ個別の信号線を介して出力された２種類の信号をそれぞれ取得する信号取得部と、信号線ごとの断線の有無と、断線の有無に応じて変化する２種類の信号の双方の電圧値との対応関係を予め取得し、信号取得部が取得した２種類の信号の双方の電圧値に基づき、対応関係を参照して、信号線ごとの断線の有無を判定する第１判定処理を行う判定部と、を備える。

この断線検出装置によれば、断線している信号線から出力される信号の電圧値が信号線自体の静電容量によって零にならない場合でも、信号線の断線の有無を高精度に判定することができる。

本発明の他の態様に係る断線検出装置において、判定部は、双方の電圧値がそれぞれ予め定められた個別閾値よりも小さくなるか否かに基づき、信号線ごとの断線の有無を個別に判定する第２判定処理を行う。これにより、信号線の断線の有無を高精度に判定することができる。

本発明の他の態様に係る断線検出装置において、信号取得部が取得した２種類の信号のうち個別閾値が小さい方を第１信号とし、個別閾値が大きい方を第２信号として、断線した信号線から出力される第１信号の電圧値を第１断線電圧値とした場合、第１信号の個別閾値は、第２信号の電圧値が予め定めた判定閾値よりも小さくなる範囲内では第１断線電圧値の最大値よりも小さく設定され、第２信号の個別閾値は、第１断線電圧値の最大値よりも大きく設定され、対応関係には、第１信号に対応する信号線の断線を示す双方の電圧値のそれぞれの第１電圧範囲が含まれており、第１信号の電圧値に対応する第１電圧範囲は、第１信号の個別閾値よりも大きく且つ第２信号の個別閾値よりも小さい範囲に設定され、第２信号の電圧値に対応する第１電圧範囲は、判定閾値よりも小さい範囲に設定されている。これにより、第１信号に対応する信号線の断線の有無を高精度に判定することができる。

本発明の他の態様に係る断線検出装置において、第１信号の電圧値及び第２信号の電圧値がそれぞれ第１電圧範囲の範囲外である場合、判定部は、第１信号に対応する信号線の断線の有無を第２判定処理により判定する。第１判定処理と第２判定処理とを行うことで、第１信号に対応する信号線の断線の有無を高精度に判定することができる。

本発明の他の態様に係る断線検出装置において、断線した信号線から出力される第２信号の電圧値を第２断線電圧値とした場合、第１信号の個別閾値は、第１信号の電圧値が判定閾値よりも大きくなる範囲内では第２断線電圧値よりも大きく設定され、対応関係には、第２信号に対応する信号線が正常であることを示す双方の電圧値のそれぞれの第２電圧範囲が含まれており、第１信号の電圧値に対応する第２電圧範囲は、判定閾値よりも大きい範囲に設定され、第２信号の電圧値に対応する第２電圧範囲は、第１信号の個別閾値よりも大きく且つ第２信号の個別閾値よりも小さい範囲に設定されている。これにより、第２信号に対応する信号線の断線の有無を高精度に判定することができる。

本発明の他の態様に係る断線検出装置において、第１信号の電圧値及び第２信号の電圧値がそれぞれ第２電圧範囲の範囲外である場合、判定部は、第２信号に対応する信号線の断線の有無を第２判定処理により判定する。第１判定処理と第２判定処理とを行うことで、第２信号に対応する信号線の断線の有無を高精度に判定することができる。

本発明の他の態様に係る断線検出装置において、判定閾値は、第２信号の個別閾値よりも大きい値に設定されている。

本発明の目的を達成するためのプローブ先端検出装置は、ウェハの電極にプローブを接触させてウェハの検査を行うプローバに設けられ、プローブの先端を検出するプローブ先端検出装置において、接触面と、接触面を、プローブに対向する対向位置からプローブに向けて相対移動させる移動部と、接触面と一体に移動するコアの位置に応じて２個の二次コイルから、それぞれ個別の信号線を介して２種類の信号を出力する線形可変差動変圧器と、上述の断線検出装置と、を備える。

このプローブ先端検出装置によれば、信号線の断線の有無を高精度に判定することができるので、接触面へのプローブの接触を確実に検出することができるので、接触面とプローバとの衝突によるプローバの破損を防止することができる。

本発明の他の態様に係るプローブ先端検出装置において、二次コイルごとに出力された２種類の信号に基づき、接触面へのプローブの先端の接触を検出する接触検出部を備える。

本発明の目的を達成するための断線検出方法は、線形可変差動変圧器に設けられている２個の二次コイルから、それぞれ個別の信号線を介して出力された２種類の信号をそれぞれ取得する信号取得ステップと、信号線ごとの断線の有無と、断線の有無に応じて変化する２種類の信号の双方の電圧値との対応関係を予め取得し、信号取得ステップで取得した２種類の信号の双方の電圧値に基づき、対応関係を参照して、信号線ごとの断線の有無を判定する第１判定処理ステップと、を有する。

本発明の他の態様に係る断線検出方法において、双方の電圧値がそれぞれ予め定められた個別閾値よりも小さくなるか否かに基づき、信号線ごとの断線の有無を個別に判定する第２判定処理ステップを有する。

本発明は、線形可変差動変圧器から出力される信号線の断線の有無を高精度に判定することができる。

本発明の断線検出装置及びプローブ先端検出装置として機能するウェハテストシステムの概略図である。 プローブ高さ検出器の断面図である。 プローバの電気的構成の一部を示したブロック図である。 第１信号線及び第２信号線の各々の断線の有無に応じて変化する第１信号の電圧値と第２信号の電圧値とを示したグラフである。 プローバによる第１信号線及び第２信号線の断線検出の流れを示したフローチャートである。 第１信号線及び第２信号線の各々の断線の有無に応じて変化する２種類の両信号の双方の電圧値を示したグラフであって、通常位置範囲内の双方の電圧値を示したグラフである。 通常位置範囲の範囲内に限定して第１信号線及び第２信号線の断線検出（第１判定処理及び第２判定処理）を行う場合の流れを示したフローチャートである。

［ウェハテストシステムの構成］
図１は、本発明の断線検出装置及びプローブ先端検出装置として機能するウェハテストシステム９の概略図である。以下、図中の上下方向であるＺ軸方向の上方及び上面を適宜「上方」及び「上面」といい、Ｚ軸方向の下方及び下面を適宜「下方」及び「下面」という。

ウェハテストシステム９は、ウェハＷに形成された複数の半導体チップ（不図示）の各々の電気的特性を検査する。このウェハテストシステム９は、プローバ１０とテスタ３０とを備える。

プローバ１０は、ウェハＷ上の各半導体チップ（不図示）の電極にプローブ２５を接触させる。テスタ３０は、プローブ２５に電気的に接続され、各半導体チップの電気的検査のために各半導体チップに電圧を印加して各半導体チップの特性を検査する。なお、プローバ１０は、本発明のプローブ先端検出装置として機能する。

プローバ１０は、基台１１と、ベース１２と、Ｙステージ１３と、Ｘステージ１４と、Ｚθステージ１５と、ウェハチャック１６と、プローブ位置検出カメラ１８と、プローブ高さ検出器２０と、高さ調整機構２１，２７と、ウェハアライメントカメラ１９と、ヘッドステージ２２と、カードホルダ２３と、プローブカード２４と、プローブ２５と、を備える。

基台１１の上面には、略平板状のベース１２が固定されている。なお、基台１１の代わりに脚部材を用いてもよいし、或いは基台１１を省略してもよい。

ベース１２の上面には、不図示のＹ移動部を介して略平板状のＹステージ１３がＹ軸方向に移動自在に支持されている。Ｙ移動部は、ベース１２の上面に設けられ且つＹ軸に平行なガイドレールと、Ｙステージ１３の下面に設けられ且つガイドレールに係合するスライダと、Ｙステージ１３をＹ軸方向に移動させるモータ等の駆動機構と、を備える。このＹ移動部を駆動することにより、ベース１２上でＹステージ１３と、後述のＸステージ１４及びＺθステージ１５等とが一体的にＹ軸方向に移動される。

Ｙステージ１３の上面には、不図示のＸ移動部を介して略平板状のＸステージ１４がＸ軸方向に移動自在に支持されている。Ｘ移動部は、Ｙステージ１３の上面に設けられ且つＸ軸に平行なガイドレールと、Ｘステージ１４の下面に設けられ且つガイドレールに係合するスライダと、Ｘステージ１４をＸ軸方向に移動させるモータ等の駆動機構と、を備える。このＸ移動部を駆動することにより、Ｙステージ１３上でＸステージ１４及び後述のＺθステージ１５等が一体的にＸ軸方向に移動される。

Ｘステージ１４の上面には、Ｚθステージ１５及び高さ調整機構２１，２７が設けられている。Ｚθステージ１５の内部には、不図示のＺθ移動部が設けられている。また、Ｚθステージ１５の上面には、不図示のＺθ移動部を介して、ウェハチャック１６が保持されている。このＺθ移動部は、例えば、Ｚθステージ１５の上面をＺ軸方向に移動自在な昇降機構と、且つこの上面をＺ軸の軸周りに回転させる回転機構とを有する。このため、Ｚθ移動部は、Ｚθステージ１５の上面に保持されているウェハチャック１６をＺ軸方向に移動させると共に、Ｚ軸の軸周りに回転させる。

ウェハチャック１６の上面であるチャック上面１６ａには、真空吸着等の各種保持方法によりウェハＷが保持される。また、ウェハチャック１６には、そのチャック上面１６ａに保持しているウェハＷの温度調整を行うための不図示の温度調整部が設けられている。

ウェハチャック１６は、既述のＹステージ１３とＸステージ１４とＺθステージ１５とにより、ベース１２に対してＸＹＺ軸方向に移動自在に支持されている共に、Ｚ軸の軸周りに回転自在に支持されている。これにより、ウェハチャック１６に保持されているウェハＷと、後述のプローブ２５とを相対移動させることができる。

高さ調整機構２１は、後述のプローブ位置検出カメラ１８のＺ軸方向の昇降を行う。また、高さ調整機構２７は、後述のプローブ高さ検出器２０のＺ軸方向の昇降を行う。高さ調整機構２１，２７は、公知の直線的な移動機構であればよく、例えばリニアガイド機構及びボールネジ機構等が用いられる。

ヘッドステージ２２は、例えばプローバ１０の不図示の筐体の天板を構成しており、不図示の支柱等によってウェハチャック１６（ウェハＷ）の上方に支持されている。ヘッドステージ２２は、略環状に形成されており、その中央部にはプローブカード２４を保持する略環状のカードホルダ２３が設けられている。従って、ヘッドステージ２２はカードホルダ２３の外周を保持し、且つカードホルダ２３はプローブカード２４の外周を保持する。すなわち、ヘッドステージ２２は、カードホルダ２３を介してプローブカード２４を保持する。

プローブカード２４は複数のプローブ２５を有している。これらプローブ２５は、検査対象のウェハＷの不図示の各半導体チップの電極の配置パターンに対応するパターンでプローブカード２４に配置されている。カードホルダ２３及びプローブカード２４は、半導体チップの種類に応じて交換される。

プローブ位置検出カメラ１８は、Ｘステージ１４上の高さ調整機構２１に取り付けられている。プローブ位置検出カメラ１８は、例えば針合せ顕微鏡を備えたカメラであり、プローブカード２４のプローブ２５を下方から撮影する。このプローブ位置検出カメラ１８にて撮影されたプローブ２５の画像に基づき、プローブ２５の位置を検出することができる。具体的には、プローブ２５の先端位置のＸＹ座標がプローブ位置検出カメラ１８の位置座標から検出され、プローブ２５の先端位置のＺ座標がプローブ位置検出カメラ１８の焦点位置から検出される。

また、プローブ位置検出カメラ１８は、Ｙステージ１３及びＸステージ１４によりウェハチャック１６と一体にＸＹ軸方向に移動可能である。なお、プローブ位置検出カメラ１８のＺ軸方向の昇降は、既述の通り高さ調整機構２１により行われる。

ウェハアライメントカメラ１９は、ベース１２上に設けられた不図示の支柱によって、プローブカード２４の側方位置で、且つウェハチャック１６よりも上方側の位置に支持されている。なお、ウェハアライメントカメラ１９は、例えばリニアガイド機構及びボールネジ機構等の不図示のカメラ昇降機構によりＺ軸方向に移動可能である。

ウェハアライメントカメラ１９は、ウェハチャック１６に保持されているウェハＷの半導体チップ（不図示）を上方から撮影する。このウェハアライメントカメラ１９にて撮影された半導体チップの画像に基づき、半導体チップの電極の位置を検出することができる。これにより、ウェハアライメントカメラ１９で得られた情報とプローブ位置検出カメラ１８で得られたプローブ２５の先端の位置情報とに基づき、プローブ２５とウェハＷの半導体チップの電極とのＸＹ面内の二次元的な位置合わせ（アライメント）を行うことができる。

プローブ高さ検出器２０は、後述の図３に示すＬＶＤＴ制御部５１及び統括制御部６０と共に本発明のプローブ先端検出装置として機能するものである。プローブ高さ検出器２０は、Ｘステージ１４上の既述の高さ調整機構２７に取り付けられている。なお、図１ではプローブ高さ検出器２０を簡略化して図示しており、その詳細な構造については後述の図２で説明する。

プローブ高さ検出器２０は、プローブ位置検出カメラ１８の高さの基準となる基準面からのプローブ２５の先端の高さを検出する。プローブ高さ検出器２０は、いわゆる接触式の検出器であって、物理的にプローブ２５の先端に接触することにより、プローブ２５の先端の高さを検出する。ここで、基準面とはプローバ１０の全般において高さの基準となる面であり、任意に設定されるものである。例えば基準面は、Ｘステージ１４の上面に設定される。

また、プローブ高さ検出器２０は、接触面２０ａと線形可変差動変圧器であるＬＶＤＴ１０６（図２参照）と、を備える。プローブ高さ検出器２０は、プローブ２５に対向する対向位置、すなわちプローブ２５の下方から接触面２０ａをプローブ２５に向けて上昇させ、接触面２０ａがプローブ２５に接触した場合に、この接触に伴う接触面２０ａのＺ軸方向（下方）の微小移動をＬＶＤＴ１０６で検出する。これにより、ＬＶＤＴ１０６から出力された信号と、高さ調整機構２７から出力された高さに関する信号とに基づき、プローブ２５の先端の高さに関する情報が得られる。すなわち、接触面２０ａにプローブ２５の先端が接触した時点での基準面からの接触面２０ａの高さを、プローブ２５の先端の高さとして検出することができる。

既述の高さ調整機構２１は、プローブ２５の先端の高さの検出結果に基づいて、基準面からのプローブ位置検出カメラ１８の高さを変化させる。すなわち、高さ調整機構２１は、プローブ２５の先端の高さの検出結果に基づいて、プローブ位置検出カメラ１８をプローブ２５の先端からワーキングディスタンスだけ離れた高さに調整する。このように、プローブ高さ検出器２０等により一度検出したプローブの先端の高さを使用してプローブ位置検出カメラの高さを調整することで、プローブ位置検出カメラ１８を上昇させ過ぎることが防止される。その結果、プローブ位置検出カメラ１８を上昇させた場合にプローブ位置検出カメラ１８がプローブ２５の先端に衝突することが防止される。

テスタ３０は、テスタ本体３１と、テスタ本体３１に設けられたコンタクトリング３２とを備えている。プローブカード２４には、各プローブ２５に接続される端子が設けられている。そして、コンタクトリング３２は、プローブカード２４の各端子に接触可能な配置パターンで配置されたスプリングプローブを有する。テスタ本体３１は、不図示の支持機構により、プローバ１０に対して保持される。

［プローブ高さ検出器の構成］
図２は、プローブ高さ検出器２０の断面図である。プローブ高さ検出器２０は、既述の基準面からのプローブ２５の先端の高さの検出に用いられるものであり、ＬＶＤＴ１０６を用いて接触面２０ａとプローブ２５との接触を検出する。プローブ高さ検出器２０は、ベース１０２と、エアベアリング１０３と、上下可動部１０４と、コイルバネ１０５と、ＬＶＤＴ１０６と、を備えている。

ベース１０２は、高さ調整機構２７上に取り付けられている。ベース１０２は略環状に形成されており、その中心にはＺ軸方向に平行な貫通穴１０２ａが形成されている。また、ベース１０２の上面には、エアベアリング１０３が設けられている。なお、ベース１０２は、高さ調整機構２７の上に取り付けられる必要はなく、例えば、高さ調整機構２７の側方に取り付けられてもよく、高さ調整機構２７により高さ調整可能な構成であればいずれでもよい。

エアベアリング１０３は、略円筒状に形成されており、Ｚ軸方向に平行な保持穴１０３ａを有している。この保持穴１０３ａの中心のＸＹ軸方向の位置と、既述の貫通穴１０２ａの中心のＸＹ軸方向の位置とは一致している。符号Ｃは、保持穴１０３ａ及び貫通穴１０２ａの双方の中心を通る中心軸である。エアベアリング１０３は、保持穴１０３ａに挿通された後述の上下可動部１０４の上下移動軸１１０をＺ軸方向に移動自在に保持する。

また、エアベアリング１０３には、その外周面から保持穴１０３ａの内面に貫通した不図示のエア供給穴が形成されており、このエア供給穴を介してエア供給源１０７から保持穴１０３ａ内にエアが供給される。これにより、保持穴１０３ａの内面と上下移動軸１１０の外面との間に不図示のエア層が形成されるので、上下移動軸１１０がエアベアリング１０３（保持穴１０３ａ）により非接触でガイドされる。

さらに、エアベアリング１０３の下端部の外周面には、その周方向に沿って環状の鍔部１０３ｂが形成されている。

上下可動部１０４は、エアベアリング１０３により非接触でＺ軸方向に移動自在に保持される。この上下可動部１０４は、上下移動軸１１０と、ストッパリング１１１と、バネ受け部１１２と、ステージ台座１１３と、ステージ１１４と、を備える。

上下移動軸１１０は、既述の通り、エアベアリング１０３の保持穴１０３ａに挿通され、エアベアリング１０３により非接触でＺ軸方向に移動自在に保持される。この上下移動軸１１０の外周面の下端部には、略環状のストッパリング１１１が外嵌されている。また、上下移動軸１１０の上面には、バネ受け部１１２が固定されている。

ストッパリング１１１の外径は、保持穴１０３ａの直径よりも大きく形成されている。バネ受け部１１２は、円板部１１２ａと、この円板部１１２ａの下面に設けられた嵌合部１１２ｂとを備える。円板部１１２ａの外径は、コイルバネ１０５の外径よりも大きく形成されている。嵌合部１１２ｂは、コイルバネ１０５の上側の開口部に嵌合する。

ステージ台座１１３は、バネ受け部１１２の上面に固定されている。このステージ台座１１３の上面には、ステージ１１４が固定される。ステージ１１４の上面は既述の接触面２０ａとなる。

コイルバネ１０５は、Ｚ軸方向に圧縮された状態で鍔部１０３ｂとバネ受け部１１２との間に取り付けられる。コイルバネ１０５の下側の開口部には既述のエアベアリング１０３の上端部が挿入される。これにより、コイルバネ１０５の下端が鍔部１０３ｂの上面に当接する。一方、コイルバネ１０５の上側の開口部には、既述の嵌合部１１２ｂが嵌合する。このため、コイルバネ１０５は、バネ受け部１１２を介して上下可動部１０４の各部（ステージ１１４等）をＺ軸方向の上方へ付勢する。その結果、ストッパリング１１１が保持穴１０３ａの下側の開口縁部に当接し、ステージ１１４のＺ軸方向の高さ位置が一定に維持される。

ＬＶＤＴ１０６は、ベース１０２の下面に設けられている。このＬＶＤＴ１０６は、鉄心などのコア１０６ａと、コイル１０６ｂとを備える。コア１０６ａは、上下移動軸１１０の下面に固定されており、Ｚ軸方向の下方に延びている。このコア１０６ａの中心軸は、既述の中心軸Ｃと一致している。従って、コア１０６ａは、上下移動軸１１０及びステージ１１４（接触面２０ａ）等と一体にＺ軸方向に移動する。

コイル１０６ｂは、Ｚ軸方向に平行な略円筒形状を有している。このコイル１０６ｂの内部には、コア１０６ａが非接触で挿入されている。コイル１０６ｂは、一次コイル１０８と、２種類の二次コイル１０９Ａ，１０９Ｂとにより構成されている。一次コイル１０８は、後述のＬＶＤＴ制御部５１（図３参照）から駆動用信号線Ｌ０を介して入力される交流信号である励磁信号Ｓｉｇ０（発振信号ともいう）により励磁される。これにより、一次コイル１０８から発生した磁束が、この一次コイル１０８にそれぞれ隣接している二次コイル１０９Ａ，１０９Ｂと結合する。

二次コイル１０９Ａ，１０９Ｂは、一次コイル１０８が励磁されている場合に、コア１０６ａのＺ軸方向の変位により誘導電圧（誘起電圧ともいう）を発生する。コア１０６ａが二次コイル１０９Ａ側に移動すると、二次コイル１０９Ａに結合される磁束が二次コイル１０９Ｂに結合される磁束よりも多くなる。このため、二次コイル１０９Ａから出力される誘導電圧が増加し、逆に二次コイル１０９Ｂから出力される誘導電圧が減少するため、差動電圧（二次コイル１０９Ａ，１０９Ｂの誘導電圧の電圧差）が発生する。

また、コア１０６ａが二次コイル１０９Ｂ側に移動すると、二次コイル１０９Ｂに結合される磁束が二次コイル１０９Ａに結合される磁束よりも多くなる。このため、二次コイル１０９Ｂから出力される誘導電圧が増加し、逆に二次コイル１０９Ａから出力される誘導電圧が減少するため、差動電圧が発生する。さらに、コア１０６ａが初期位置、すなわち等しい磁束が二次コイル１０９Ａ，１０９Ｂにそれぞれ結合する位置にコア１０６ａがある場合、二次コイル１０９Ａ，１０９Ｂからそれぞれ出力される誘導電圧が等しくなり、差動電圧は零となる。

従って、コア１０６ａがＺ軸方向に変位、例えばＺ軸方向に振動すると、二次コイル１０９Ａ，１０９Ｂからそれぞれ位相の異なる正弦波状の信号が出力される（図４参照）。

二次コイル１０９Ａには第１信号線Ｌ１が接続されている。このため、二次コイル１０９Ａから出力された誘導電圧に基づく第１信号Ｓｉｇ１は、第１信号線Ｌ１からアンプ５０を介してＬＶＤＴ制御部５１に入力される（図３参照）。また、二次コイル１０９Ｂには第２信号線Ｌ２が接続されている。このため、二次コイル１０９Ｂから出力された誘導電圧に基づく第２信号Ｓｉｇ２は、第２信号線Ｌ２からアンプ５０を介してＬＶＤＴ制御部５１に入力される（図３参照）。なお、第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２は、本発明の信号線に相当する。また、第１信号Ｓｉｇ１及び第２信号Ｓｉｇ２は、コア１０６ａのＺ軸方向の位置（変位）を示す信号である。

二次コイル１０９Ａから出力される第１信号Ｓｉｇ１と、二次コイル１０９Ｂから出力される第２信号Ｓｉｇ２とに基づき、後述の統括制御部６０（図３参照）は、コア１０６ａのＺ軸方向の位置を検出する。これにより、接触面２０ａとプローブ２５との接触に伴うコア１０６ａのＺ軸方向の微小移動を検出することができる。なお、コア１０６ａのＺ軸方向の位置とは、二次コイル１０９Ａ，１０９Ｂからそれぞれ出力される誘導電圧が等しくなる（差動電圧が零となる）コア１０６ａの位置を基準位置とした場合、この基準位置からのコア１０６ａの変位量を指す。

このようにプローブ高さ検出器２０では、ＬＶＤＴ１０６を用いて接触面２０ａに対するプローブ２５の先端の接触を検出するため、この接触の検出精度［接触応答性（敏感性）］を向上させることができる。その結果、既述の基準面からのプローブ２５の先端の高さの測定精度を向上させることができる。また、接触面２０ａへのプローブ２５の先端の接触に伴うステージ１１４等のＺ軸方向の移動量（押込量）及び接触に伴うＺ軸方向の押圧力を精度良く検出することができる。

［プローバ１０の要部の電気的構成］
図３は、プローバ１０の電気的構成の一部を示したブロック図である。なお、図３では、プローブ２５の先端高さの検出に係る構成、及び第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２の各々の断線の有無の検出（判定）に係る構成のみを図示し、ウェハＷの検査等のプローバ１０の他の制御に係る構成は公知技術であるので図示は省略する。

図３に示すように、二次コイル１０９Ａは第１信号線Ｌ１を介してアンプ５０に接続し、二次コイル１０９Ｂは第２信号線Ｌ２を介してアンプ５０に接続している。

アンプ５０は、二次コイル１０９Ａから第１信号線Ｌ１を介して入力される第１信号Ｓｉｇ１と、二次コイル１０９Ｂから第２信号線Ｌ２を介して入力される第２信号Ｓｉｇ２とをそれぞれ増幅し、増幅した第１信号Ｓｉｇ１及び第２信号Ｓｉｇ２（以下、両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２という）をＬＶＤＴ制御部５１へ出力する。なお、アンプ５０は後述のＬＶＤＴ制御部５１と一体化していてもよく、さらに両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の信号レベル（電圧）が十分に高ければ省略してもよい。

ＬＶＤＴ制御部５１は、後述の統括制御部６０の制御の下、ＬＶＤＴ１０６の作動を制御する。このＬＶＤＴ制御部５１は、発振器５１Ａと、公知の信号入力インタフェース等で構成される信号取得部５１Ｂとを備える。なお、ＬＶＤＴ制御部５１は、後述の統括制御部６０に設けられていてもよい。また、ＣＰＵ（Central Processing Unit）或いはＦＰＧＡ（field-programmable gate array）に所定の制御プログラムを実行させることにより、ＣＰＵ或いはＦＰＧＡをＬＶＤＴ制御部５１（発振器５１Ａ及び信号取得部５１Ｂ）として機能させるようにしてもよい。

発振器５１Ａは、後述の統括制御部６０の制御の下、既述の駆動用信号線Ｌ０を介して一次コイル１０８に励磁信号Ｓｉｇ０を出力する。これにより、一次コイル１０８が励磁されるため、コア１０６ａのＺ軸方向に変位に応じて二次コイル１０９Ａから第１信号Ｓｉｇ１が出力されると共に、二次コイル１０９Ｂから第２信号Ｓｉｇ２が出力される。すなわち、ＬＶＤＴ１０６が作動する。

信号取得部５１Ｂは、アンプ５０から増幅された両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２をそれぞれ取得し、これら両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２を、統括制御部６０のプローブ高さ検出部６２と判定部６３とにそれぞれ出力する。

統括制御部６０は、例えばＣＰＵ或いはＦＰＧＡ含む各種の演算部と処理部とメモリ等により構成されており、プローバ１０の各部の動作を統括制御する。この統括制御には、高さ調整機構２７によるプローブ高さ検出器２０の高さ制御、及びＬＶＤＴ１０６の制御（発振器５１Ａから出力される励磁信号Ｓｉｇ０の振幅及び周波数制御）等が含まれる。

［統括制御部の機能］
統括制御部６０は、所定の制御プログラムを実行することで、プローブ高さ検出部６２、判定部６３、及び記憶部６５として機能する。なお、既述の通り、統括制御部６０の各種機能の中で、プローブ２５の先端高さの検出に係る機能及び第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２の各々の断線の有無の検出（判定）に係る機能以外の機能については、公知技術であるので図示を省略している。

プローブ高さ検出部６２は、既述のプローブ高さ検出器２０と共に本発明の接触検出部として機能する。このプローブ高さ検出部６２には、信号取得部５１Ｂの他に、高さ調整機構２７が接続されている。

プローブ高さ検出部６２は、信号取得部５１Ｂから入力される両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２に基づき、接触面２０ａへのプローブ２５の先端の接触に伴うコア１０６ａのＺ軸方向の微小移動を検出する。これにより、接触面２０ａへのプローブ２５の先端の接触が検出される。そして、プローブ高さ検出部６２は、接触面２０ａへのプローブ２５の先端の接触が検出されると、高さ調整機構２７から入力される高さに関する信号に基づき、基準面からのプローブ２５の先端の高さを検出する。

判定部６３は既述の信号取得部５１Ｂと共に本発明の断線検出装置を構成する。すなわち、ＬＶＤＴ制御部５１及び統括制御部６０により本発明の断線検出装置が構成されている。この判定部６３は、信号取得部５１Ｂから入力される第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１及び第２信号Ｓｉｇ２の電圧値Ｖ２、すなわち２種類の両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２に基づいて、第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２の各々（信号線ごと）の断線の有無を判定する。

具体的に判定部６３は、第１判定処理と第２判定処理とを行う。第１判定処理については詳しくは後述するが、判定部６３が、双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２に基づいて第１信号線Ｌ１の断線の有無を判定し、且つ双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２に基づいて第２信号線Ｌ２の断線の有無を判定する判定処理である。

＜第２判定処理＞
第２判定処理とは、信号取得部５１Ｂから判定部６３に入力される２種類の両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２が、両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２ごとに予め定められた個別閾値よりも小さくなるか否かに基づき、判定部６３が、第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２の断線の有無を個別判定する判定処理である。なお、本明細書でいう「個別閾値よりも小さい」とは個別閾値未満を指し、「個別閾値よりも大きい」とは個別閾値以上を指す。

具体的に判定部６３は、第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１が、予め定められた第１個別閾値Ｔｈ１を下回るか否かに基づき、第１信号線Ｌ１の断線の有無を判定する。また、判定部６３は、第２信号Ｓｉｇ２の電圧値Ｖ２が、予め定められた第２個別閾値Ｔｈ２を下回るか否かに基づき、第２信号線Ｌ２の断線の有無を判定する。第１個別閾値Ｔｈ１及び第２個別閾値Ｔｈ２は、予め記憶部６５に記憶されているので、判定部６３は、記憶部６５内の第１個別閾値Ｔｈ１及び第２個別閾値Ｔｈ２を参照して、第２判定処理を行う。

記憶部６５には、既述の制御用プログラム、第１個別閾値Ｔｈ１、及び第２個別閾値Ｔｈ２の他に、詳しくは後述する判定閾値Ｔｈ３、第１電圧範囲Ｒ１、及び第２電圧範囲Ｒ２が予め記憶されている。

図４は、第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２の各々の断線の有無に応じて変化する第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１と第２信号Ｓｉｇ２の電圧値Ｖ２とを示したグラフである。なお、グラフの横軸は、既述のコア１０６ａのＺ軸方向の位置（ｍｍ）、すなわち、既述の基準位置からのコア１０６ａのＺ軸方向の変位量（ｍｍ）を示す。このＺ軸方向の変位量には、上下移動軸１１０等のＺ軸下方向への押し込み量及び上下移動軸１１０等のＺ軸上方向の引き出し量が含まれる。また、グラフの縦軸は電圧（ｍＶ）である。

グラフ中の「Ｖ１（Ｌ１正常）」は、正常な第１信号線Ｌ１から出力される第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１を示し、「Ｖ１（Ｌ１断線）」は、断線した第１信号線Ｌ１から出力される第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１を示す。また、グラフ中の「Ｖ２（Ｌ２正常）」は、正常な第２信号線Ｌ２から出力される第２信号Ｓｉｇ２の電圧値Ｖ２を示し、「Ｖ２（Ｌ２断線）」は、断線した第２信号線Ｌ２から出力される第２信号Ｓｉｇ２の電圧値Ｖ２を示す。

図４のグラフでは、コア１０６ａのＺ軸方向の位置の移動可能範囲が所定の範囲（−５ｍｍ〜＋５ｍｍ）に設定されており、コア１０６ａのＺ軸方向の位置により第１象限（０ｍｍ〜＋５ｍｍ）及び第２象限（−５ｍｍ〜０ｍｍ）の２つに区画されている。ここで、プローブ高さ検出器２０に組み込まれた本実施形態のＬＶＤＴ１０６では、コア１０６ａのＺ軸方向の位置が、特定の範囲（−２ｍｍ〜＋５ｍｍ）［以下、単に通常位置範囲ＮＲという］に基本的に収まるものとして説明を行う。この通常位置範囲ＮＲは、プローバ１０（プローブ高さ検出器２０）の種類等に応じて変わる。

図４に示すように、通常位置範囲ＮＲ内において、正常な第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１の最小値は約１８０ｍＶ前後であり、１５０ｍＶよりも小さくなることはない。また、通常位置範囲ＮＲ内において、正常な第２信号Ｓｉｇ２の電圧値Ｖ２の最小値は約２３０ｍＶ前後であり、２００ｍＶよりも小さくなることはない。

従って、本実施形態では、第１個別閾値Ｔｈ１を１５０ｍＶに設定すると共に、第２個別閾値Ｔｈ２を２００ｍＶに設定して、判定部６３による第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２の信号線ごと（以下、「両信号線Ｌ１，Ｌ２ごと」と略す）の断線の有無を個別判定している。

この際に、断線している第１信号線Ｌ１から出力される第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１である第１断線電圧値Ｖ１、及び断線している第２信号線Ｌ２から出力される第２信号Ｓｉｇ２の電圧値Ｖ２である第２断線電圧値Ｖ２は、既述の通り信号線自体の静電容量によって零にはならない。そして、コア１０６ａのＺ軸方向の位置の全範囲（−５ｍｍ〜＋５ｍｍ）に亘っての両断線電圧値Ｖ１，Ｖ２の双方の最大値が共に約１７０ｍＶ前後になる。このため、上述の第２個別閾値Ｔｈ２（２００ｍＶ）は、両断線電圧値Ｖ１，Ｖ２の双方の最大値よりも大きく設定されているのに対し、上述の第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）は、両断線電圧値Ｖ１，Ｖ２の双方の最大値よりも小さく設定されている。

従って、コア１０６ａのＺ軸方向の位置が第２象限内の位置範囲Ｗ１（−５ｍｍ〜約−１ｍｍ）では、第１信号線Ｌ１が断線している場合であっても、第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１が第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも大きくなる可能性がある。このため、コア１０６ａのＺ軸方向の位置が通常位置範囲ＮＲ内の一部（−２ｍｍ〜約−１ｍｍ）である場合、或いは通常位置範囲ＮＲ外（−５ｍｍ〜−２ｍｍ）である場合、第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１が第１個別閾値Ｔｈ１よりも大きくなったとしても、第１信号線Ｌ１が断線している可能性がある。

また、コア１０６ａのＺ軸方向の位置が第２象限内の位置範囲Ｗ２（−５ｍｍ〜約−３ｍｍ）では、第２信号線Ｌ２が正常な場合であっても、第２信号Ｓｉｇ２の電圧値Ｖ２が第２個別閾値Ｔｈ２（２００ｍＶ）よりも小さくなる。このため、コア１０６ａのＺ軸方向の位置が通常位置範囲ＮＲ外（−５ｍｍ〜約−３ｍｍ）となる場合、第２信号Ｓｉｇ２の電圧値Ｖ２が第２個別閾値Ｔｈ２よりも小さくなったとしても、第２信号線Ｌ２が断線しておらず正常である可能性がある。

なお、コア１０６ａの全移動可能範囲（−５ｍｍ〜＋５ｍｍ）では、正常な第２信号線Ｌ２から出力される第２信号Ｓｉｇ２の電圧値Ｖ２の最小値が、既述の第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１と同様に約１８０ｍＶ前後であり、１５０ｍＶよりも小さくなることはない。このため、電圧値Ｖ１，Ｖ２がそれぞれ第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも小さくなれば両信号線Ｌ１，Ｌ２がそれぞれ確実に断線していると判定できるが、電圧値Ｖ１，Ｖ２がそれぞれ第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも大きくなる場合には断線の有無を確実に判定できない。

このように上記の第２判定処理のみでは、コア１０６ａのＺ軸方向の位置によっては、両信号線Ｌ１，Ｌ２の断線の有無を正確に判定できない。また、両信号線Ｌ１，Ｌ２が、それぞれ正常である場合の両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の電圧値Ｖ１，Ｖ２の最小値は共に約１８０ｍＶであり、逆にそれぞれ断線している場合の両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の両断線電圧値Ｖ１，Ｖ２の最大値は共に約１７０ｍＶであり、両者は近接している。このため、これら最小値と最大値との間に収まるような第１個別閾値Ｔｈ１及び第２個別閾値Ｔｈ２をそれぞれ設定して、第２判定処理により第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２の断線の有無を個別判定することは困難である。

そこで、本実施形態の判定部６３は、第２判定処理の他に第１判定処理を行って、両信号線Ｌ１，Ｌ２の各々の断線の有無を判定する。

［第１判定処理］
図３及び図４に示すように、判定部６３は第１判定処理を行う場合、両信号線Ｌ１，Ｌ２ごとの断線の有無と、前述の断線の有無に応じて変化する両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２との対応関係を示す第１電圧範囲Ｒ１及び第２電圧範囲Ｒ２を記憶部６５から取得する。そして、判定部６３は、信号取得部５１Ｂから取得した両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２に基づき、第１電圧範囲Ｒ１を参照して第１信号線Ｌ１の断線の有無を判定すると共に、双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２に基づき，第２電圧範囲Ｒ２を参照して第２信号線Ｌ２の断線の有無を判定する。

＜第１電圧範囲Ｒ１について＞
第１電圧範囲Ｒ１は、既述の第２象限の位置範囲Ｗ１での第１信号線Ｌ１の断線を示す双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２の範囲を予め定めたものである。第１断線電圧値Ｖ１は、位置範囲Ｗ１において第１個別閾値Ｔｈ１よりも大きくなる。一方、第２個別閾値Ｔｈ２は第１断線電圧値Ｖ１の最大値よりも大きく設定されているので、位置範囲Ｗ１の内外に関係なく第１断線電圧値Ｖ１の最大値が第２個別閾値Ｔｈ２よりも大きくなることはない。

従って、第２象限の位置範囲Ｗ１内において、信号取得部５１Ｂから入力された第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１が第１個別閾値Ｔｈ１より大きく且つ第２個別閾値Ｔｈ２より小さくなる場合、第１信号線Ｌ１が断線していると判定できる。また逆に、この電圧値Ｖ１が第２個別閾値Ｔｈ２よりも大きくなる場合、位置範囲Ｗ１の内外に関係なく第１信号線Ｌ１が正常とあると判定できる。

ここで、第１信号線Ｌ１が正常な場合においても、コア１０６ａのＺ軸方向の位置が第１象限内の一部範囲（＋３ｍｍ〜＋５ｍｍ）では、信号取得部５１Ｂから入力された第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１が第１個別閾値Ｔｈ１より大きく且つ第２個別閾値Ｔｈ２より小さくなる。このため、電圧値Ｖ１が第１個別閾値Ｔｈ１より大きく且つ第２個別閾値Ｔｈ２より小さくなる場合、コア１０６ａのＺ軸方向の位置が第２象限の位置範囲Ｗ１内であれば第１信号線Ｌ１が断線していると判定でき、逆にコア１０６ａのＺ軸方向の位置が第１象限内であれば第１信号線Ｌ１が正常であると判定できる。そして、コア１０６ａのＺ軸方向の位置が第２象限の位置範囲Ｗ１内であるか否かについては、信号取得部５１Ｂから入力される第２信号Ｓｉｇ２の電圧値Ｖ２に基づき判定できる。

具体的に、本実施形態では電圧値Ｖ２が約３００ｍＶよりも小さくなる場合、コア１０６ａのＺ軸方向の位置が第２象限の位置範囲Ｗ１内であると判定することができる。このため、本実施形態では３００ｍＶを判定閾値Ｔｈ３と定め、電圧値Ｖ２が判定閾値Ｔｈ３よりも小さくなるか否かに基づき、コア１０６ａの位置が第２象限の位置範囲Ｗ１内であるか、或いは第１象限内であるかを判定する。

以上のように、電圧値Ｖ１に対応する第１電圧範囲Ｒ１は、第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも大きく且つ第２個別閾値Ｔｈ２（２００ｍＶ）よりも小さい範囲に設定されている。また、電圧値Ｖ２に対応する第１電圧範囲Ｒ１は、判定閾値Ｔｈ３（３００ｍＶ）よりも小さい範囲に設定されている。なお、第２信号線Ｌ２が正常である場合には、電圧値Ｖ２が１５０ｍＶ、すなわち第１個別閾値Ｔｈ１よりも小さくなることはないので、既述の電圧値Ｖ２に対応する第１電圧範囲Ｒ１は、第１個別閾値Ｔｈ１よりも大きく且つ判定閾値Ｔｈ３よりも小さい範囲である。

そして、双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２ごとの第１電圧範囲Ｒ１に関する情報は、既述の判定閾値Ｔｈ３に関する情報と共に、記憶部６５に記憶されている。これにより、判定部６３は、第２判定処理では第１信号線Ｌ１の断線の有無が正確に判定されない場合でも、両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２が共に第１電圧範囲Ｒ１を満たすか否かを判定する第１判定処理により、第１信号線Ｌ１が断線しているか否かを判定できる。

ここで判定閾値Ｔｈ３に関する情報は、第１電圧範囲Ｒ１（及び後述の第２電圧範囲Ｒ２も同様）に関する情報に含めることができるので、必ずしも図３に示したように判定閾値Ｔｈ３に関する情報を記憶部６５に別途記憶させる必要はない。

＜第２電圧範囲Ｒ２について＞
第２電圧範囲Ｒ２は、既述の第２象限の位置範囲Ｗ２で第２信号線Ｌ２が正常であることを示す双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２の範囲を予め定めて記憶部６５に記憶したものである。既述の通り、正常な第２信号線Ｌ２から出力される第１信号Ｓｉｇ２の電圧値Ｖ２は、第２象限の位置範囲Ｗ２内において、第２個別閾値Ｔｈ２よりも小さくなるが、第１個別閾値Ｔｈ１よりは大きくなる。

ここで、第２信号線Ｌ２が断線している場合でも、コア１０６ａのＺ軸方向の位置が第１象限内の一部範囲（約＋２ｍｍ〜＋５ｍｍ）では、信号取得部５１Ｂから入力された第２信号Ｓｉｇ２の第２断線電圧値Ｖ２が第１個別閾値Ｔｈ１より大きく且つ第２個別閾値Ｔｈ２より小さくなる。

この際に、第２断線電圧値Ｖ２は、正常な第１信号線Ｌ１から出力される第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１が既述の判定閾値Ｔｈ３（３００ｍＶ）よりも大きくなる範囲内（特に第２象限内）では第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも小さくなる。換言すると、第１個別閾値Ｔｈ１は、電圧値Ｖ１が既述の判定閾値Ｔｈ３よりも大きくなる範囲内（特に第２象限内）では、第２断線電圧値Ｖ２よりも大きくなるように設定されている。

このため、第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１が判定閾値Ｔｈ３よりも大きくなる場合、第２信号線Ｌ２が正常であれば第２信号Ｓｉｇ２の電圧値Ｖ２が第１個別閾値Ｔｈ１よりも小さくなることはない。従って、電圧値Ｖ２が第１個別閾値Ｔｈ１より大きく且つ第２個別閾値Ｔｈ２より小さくなる場合、第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１が判定閾値Ｔｈ３よりも大きくなれば第２信号線Ｌ２が正常であると判定でき、逆に第１信号Ｓｉｇ１の電圧値Ｖ１が判定閾値Ｔｈ３よりも小さくなれば第２信号線Ｌ２が断線していると判定できる。

以上のように、電圧値Ｖ１に対応する第２電圧範囲Ｒ２は、判定閾値Ｔｈ３（３００ｍＶ）よりも大きい範囲に設定されている。また、電圧値Ｖ２に対応する第２電圧範囲Ｒ２は、第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも大きく且つ第２個別閾値Ｔｈ２（２００ｍＶ）よりも小さい範囲に設定されている。

そして、双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２ごとの第２電圧範囲Ｒ２に関する情報は、既述の第１電圧範囲Ｒ１に関する情報と同様に記憶部６５に記憶されている。これにより、判定部６３は、第２判定処理では第２信号線Ｌ２の断線の有無（第２信号線Ｌ２が正常であるか否か）が正確に判定されない場合であっても、両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２が共に第２電圧範囲Ｒ２を満たすか否かを判定する第１判定処理により、第２信号線Ｌ２が断線しているか否かを判定できる。

＜判定部の動作＞
判定部６３は、信号取得部５１Ｂから入力された両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２がそれぞれ第１電圧範囲Ｒ１を満たす場合、前述の第１判定処理により第１信号線Ｌ１の断線の有無を判定する。逆に判定部６３は、双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２の少なくとも一方が第１電圧範囲Ｒ１を満たさない場合、前述の第２判定処理により第１信号線Ｌ１の断線の有無を判定する。

また、判定部６３は、信号取得部５１Ｂから入力された両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２がそれぞれ第２電圧範囲Ｒ２を満たす場合、前述の第１判定処理により第２信号線Ｌ２の断線の有無を判定する。逆に判定部６３は、双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２の少なくとも一方が第２電圧範囲Ｒ２を満たさない場合、前述の第２判定処理により第２信号線Ｌ２の断線の有無を判定する。

なお、判定部６３による第１判定処理及び第２判定処理を並行して実施してもよい。この場合、判定部６３が、第１判定処理では第１信号線Ｌ１が断線していると判定し、第２判定処理では第１信号線Ｌ１が正常であると判定した場合、第１判定処理の判定結果が優先される。また、判定部６３が、第１判定処理では第２信号線Ｌ２が正常であると判定し、第２判定処理では第２信号線Ｌ２が断線していると判定した場合にも、第１判定処理の判定結果が優先される。これにより、第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２の各々の断線の有無を正確に判定することができる。

＜プローバの作用：断線検出＞
次に、図５を用いて上記構成のプローバ１０の作用、特に第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２の断線検出方法について説明する。図５は、プローバ１０による第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２の断線検出の流れを示したフローチャートである。なお、プローバ１０の他の動作（プローブ２５の先端及び高さ検出、ウェハＷの検査等）については公知技術であるため、ここでは具体的な説明は省略する。

図５に示すようにプローバ１０が作動すると、ＬＶＤＴ制御部５１の発振器５１Ａから駆動用信号線Ｌ０を介して一次コイル１０８に励磁信号Ｓｉｇ０が入力され、一次コイル１０８が励磁される。これにより、コア１０６ａのＺ軸方向に変位に応じて二次コイル１０９Ａから第１信号線Ｌ１を介して第１信号Ｓｉｇ１が出力されると共に、二次コイル１０９Ｂから第２信号線Ｌ２を介して第２信号Ｓｉｇ２が出力される。その結果、ＬＶＤＴ制御部５１の信号取得部５１Ｂにより第１信号Ｓｉｇ１及び第２信号Ｓｉｇ２がそれぞれ取得される（ステップＳ１、本発明の信号取得ステップに相当）。

そして、信号取得部５１Ｂは、取得した両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２をプローブ高さ検出部６２と判定部６３とにそれぞれ出力する。これにより、プローブ高さ検出部６２によるプローブ２５の先端の高さ検出が実行される。一方、信号取得部５１Ｂから両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の入力を受けた判定部６３は、記憶部６５内の第１個別閾値Ｔｈ１、第２個別閾値Ｔｈ２、判定閾値Ｔｈ３、第１電圧範囲Ｒ１、及び第２電圧範囲Ｒ２に関する情報をそれぞれ参照する。

そして、判定部６３は、最初に信号取得部５１Ｂから入力される両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２のうち、電圧値Ｖ２が第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）より小さくなる否か、すなわち電圧値Ｖ２が第２電圧範囲Ｒ２の範囲外であるか否かを判定する（ステップＳ２）。判定部６３は、電圧値Ｖ２が第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも小さくなる場合、電圧値Ｖ２が第２電圧範囲Ｒ２の範囲外であるため、第２判定処理により第２信号線Ｌ２の断線の有無を判断する（ステップＳ２でＹＥＳ）。この場合、電圧値Ｖ２は当然のことながら第２個別閾値Ｔｈ２（２００ｍＶ）よりも小さくなるため、判定部６３は第２信号線Ｌ２が断線していると判定する（ステップＳ３、本発明の第２判定処理ステップに相当）。

一方、判定部６３は、電圧値Ｖ２が第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも大きくなる場合、この電圧値Ｖ２が第２個別閾値Ｔｈ２（２００ｍＶ）よりも小さくなるか否か、すなわち電圧値Ｖ２が第２電圧範囲Ｒ２の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ４）。そして、判定部６３は、電圧値Ｖ２が第２個別閾値Ｔｈ２（２００ｍＶ）よりも小さくなる場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、すなわち電圧値Ｖ２が第２電圧範囲Ｒ２内となる場合、電圧値Ｖ１が判定閾値Ｔｈ３（３００ｍＶ）よりも大きくなるか、すなわち電圧値Ｖ１も第２電圧範囲Ｒ２内となるか否か判定する（ステップＳ５）。

判定部６３は、電圧値Ｖ１が判定閾値Ｔｈ３（３００ｍＶ）よりも大きくなる場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、すなわち電圧値Ｖ１も第２電圧範囲Ｒ２内となる場合、第１判定処理により第２信号線Ｌ２が正常とあると判定する（ステップＳ５でＹＥＳ、ステップＳ６、本発明の第１判定処理ステップに相当）。

また、判定部６３は、電圧値Ｖ１が判定閾値Ｔｈ３（３００ｍＶ）よりも小さくなる場合（ステップＳ５でＮＯ）、すなわち電圧値Ｖ１が第２電圧範囲Ｒ２の範囲外となる場合、第２判定処理により第２信号線Ｌ２の断線の有無を判断する。この場合、既述のステップＳ４でＮＯと判定したように、電圧値Ｖ２は第２個別閾値Ｔｈ２（２００ｍＶ）よりも小さくなるため、判定部６３は第２信号線Ｌ２が断線していると判定する（ステップＳ７、本発明の第２判定処理ステップに相当）。

一方、既述のステップＳ４において電圧値Ｖ２が第２個別閾値Ｔｈ２（２００ｍＶ）よりも大きくなる場合（ステップＳ４でＮＯ）、判定部６３は、第２判定処理により第２信号線Ｌ２の断線の有無を判断する。図示は省略するが、この場合、電圧値Ｖ２は第２個別閾値Ｔｈ２（２００ｍＶ）よりも大きくなるため、判定部６３は第２信号線Ｌ２が正常である判定する（第２判定処理ステップに相当）。

次いで、判定部６３は、第１信号線Ｌ１の断線の有無の判定を開始する。最初に判定部６３は、電圧値Ｖ２が判定閾値Ｔｈ３（３００ｍＶ）より小さくなる否か、すなわち電圧値Ｖ２が第１電圧範囲Ｒ１の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ８）。判定部６３は、電圧値Ｖ２が判定閾値Ｔｈ３（３００ｍＶ）よりも小さくなる場合、すなわち電圧値Ｖ２が第１電圧範囲Ｒ１の範囲内である場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、電圧値Ｖ１が第２個別閾値Ｔｈ２（２００ｍＶ）よりも小さくなり且つ第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも大きくなるか否か、すなわち電圧値Ｖ１が第１電圧範囲Ｒ１の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ９）。

なお、ステップＳ９の「Ｖ１＜２００ｍＶ」は、電圧値Ｖ１が第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも大きくなり且つ第２個別閾値Ｔｈ２（２００ｍＶ）よりも小さくなる場合（第１判定処理）と、電圧値Ｖ１が第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも小さくなる場合（第２判定処理）との双方を包含した記載である。

判定部６３は、電圧値Ｖ１が第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも大きくなり且つ第２個別閾値Ｔｈ２（２００ｍＶ）よりも小さくなる場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、すなわち電圧値Ｖ１も第１電圧範囲Ｒ１の範囲内になる場合、第１判定処理により第１信号線Ｌ１が断線していると判定する（ステップＳ１０、本発明の第１判定処理ステップに相当）。

なお、判定部６３は、電圧値Ｖ１が第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも小さくなる場合には、電圧値Ｖ１が第１電圧範囲Ｒ１の範囲外となるため、ステップＳ１０では第２判定処理により第１信号線Ｌ１が断線していると判定する（第２判定処理ステップに相当）。すなわち、上述のステップＳ９では第１判定処理及び第２判定処理に関わらず、電圧値Ｖ１が第２個別閾値Ｔｈ２（２００ｍＶ）よりも小さくなる場合、第１信号線Ｌ１が断線していると判定される。

また、判定部６３は、電圧値Ｖ１が第２個別閾値Ｔｈ２（２００ｍＶ）よりも大きくなる場合（ステップＳ９でＮＯ）、すなわち電圧値Ｖ１が第１電圧範囲Ｒ１の範囲外となる場合、第２判定処理により第１信号線Ｌ１の断線の有無を判断する。この場合、電圧値Ｖ１は当然のことながら第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも大きくなるため、判定部６３は第１信号線Ｌ１が正常であると判定する（ステップＳ１１、本発明の第２判定処理ステップに相当）。

一方、既述のステップＳ８において電圧値Ｖ２が判定閾値Ｔｈ３（３００ｍＶ）よりも大きくなる場合（ステップＳ８でＮｏ）、すなわち、電圧値Ｖ２が第１電圧範囲Ｒ１の範囲外となる場合、判定部６３は、第２判定処理により第１信号線Ｌ１の断線の有無を判断する（ステップＳ１２）。

この場合、判定部６３は、電圧値Ｖ１が第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも小さい場合、第１信号線Ｌ１が断線していると判定する（ステップＳ１２でＹＥＳ、ステップＳ１３、本発明の第２判定処理ステップに相当）。逆に判定部６３は、電圧値Ｖ１が第１個別閾値Ｔｈ１（１５０ｍＶ）よりも大きい場合、第１信号線Ｌ１が正常であると判定する（ステップＳ１２でＮＯ、ステップＳ１４、本発明の第２判定処理ステップに相当）。

以下、プローバ１０のプローブ高さ検出器２０及び高さ調整機構２７が作動している間、上記ステップＳ１からステップＳ１４までの処理が繰り返し実行される。なお、第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２のいずれかが断線していると判定部６３が判定した場合、統括制御部６０は、プローブ高さ検出器２０及び高さ調整機構２７の作動を停止させると共に、判定部６３の判定結果を不図示の表示部等に表示（警告表示）させる。

［本実施形態の効果］
以上のように本実施形態のプローバ１０（ウェハテストシステム９）では、信号取得部５１Ｂから取得した両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２に基づき、第１電圧範囲Ｒ１を参照して第１信号線Ｌ１の断線の有無を判定すると共に、双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２に基づき第２電圧範囲Ｒ２を参照して第２信号線Ｌ２の断線の有無を判定する第１判定処理を行うことができる。これにより、第２判定処理のみでは第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２のそれぞれの断線の有無を判定することが困難な場合でもこの判定を行うことができる。その結果、第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２のそれぞれの断線の有無の判定を高精度に行うことができる。

また、判定部６３の第１判定処理及び第２判定処理は単純な電圧判定であるので、判定部６３をアナログのロジック回路（コンパレータ）で構成することができ、プローバ１０の製造コストの増加を抑えられる。

［他実施形態］
図６は、第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２の各々の断線の有無に応じて変化する２種類の両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２を示したグラフであって、通常位置範囲ＮＲ内の双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２を示したグラフである。上記実施形態では、既述の図４に示したように、コア１０６ａの位置の全範囲（−５ｍｍ〜＋５ｍｍ）で第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２の断線の有無を判定しているが、本実施形態のＬＶＤＴ１０６では、既述の通りコア１０６ａのＺ軸方向の位置が基本的には通常位置範囲ＮＲ（−２ｍｍ〜＋５ｍｍ）に収まる。このため、図６に示すように、通常位置範囲ＮＲの範囲内に限定して、判定部６３による第１判定処理及び第２判定処理を行ってもよい。

図７は、通常位置範囲ＮＲの範囲内に限定して第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２の断線検出（第１判定処理及び第２判定処理）を行う場合の流れを示したフローチャートである。図７に示すように、この場合には、既述の図５に示したフローチャート中のステップＳ４からステップＳ７までを省略することができる。

具体的に、この他実施形態では第２判定処理は上記実施形態と基本的に同じであるが、第１判定処理については第１信号線Ｌ１の断線の有無のみを判定、すなわち両信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２がそれぞれ第１電圧範囲Ｒ１を満たすか否かのみを判定すればよい。その結果、上記実施形態よりもシンプルなロジックで両信号線Ｌ１，Ｌ２の断線の有無を判定することができる。

［その他］
上記実施形態では、第１個別閾値Ｔｈ１を１５０ｍＶに設定し、第２個別閾値Ｔｈ２を２００ｍＶに設定し、判定閾値Ｔｈ３を３００ｍＶに設定しているが、これら閾値の値はＬＶＤＴ１０６の種類、及びプローブ高さ検出器２０の種類等に応じて適宜変更される。

上記実施形態では、本発明の断線検出装置を構成するＬＶＤＴ制御部５１及び統括制御部６０（判定部６３及び記憶部６５）がプローバ１０に組み込まれているが、プローバ１０と別体に設けられていても良く、この場合、本発明の断線検出装置としては例えばパーソナルコンピュータ等の演算装置が用いられる。

上記実施形態では、判定部６３が記憶部６５内から第１個別閾値Ｔｈ１、第２個別閾値Ｔｈ２、判定閾値Ｔｈ３、第１電圧範囲Ｒ１、及び第２電圧範囲Ｒ２に関する情報を取得しているが、例えばこれらの情報をオペレータが入力、或いはインターネット上のサーバから取得してもよい。

上記実施形態では判定部６３により第１判定処理及び第２判定処理を選択的に行っているが、図４に示すような両信号線Ｌ１，Ｌ２の断線の有無と、双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２との対応関係に基づき、位置範囲Ｗ１，Ｗ２以外の範囲についても双方の電圧値Ｖ１，Ｖ２に基づき既述の断線の有無を判定する第１判定処理を行ってもよい。

上記実施形態では、プローバ１０のプローブ高さ検出器２０に用いられるＬＤＶＴ１０６の第１信号線Ｌ１及び第２信号線Ｌ２の断線検出に本発明の断線検出装置及び断線検出方法を適用しているが、本発明はＬＤＶＴ１０６を備える各種検出器或いは各種装置（測定装置等）に適用することができる。

９…ウェハテストシステム，
１０…プローバ，
２０…プローブ高さ検出器，
２０ａ…接触面，
２１，２７…高さ調整機構，
２５…プローブ，
５１…ＬＶＤＴ制御部，
５１Ａ…発振器，
５１Ｂ…信号取得部，
６０…統括制御部，
６２…プローブ高さ検出部，
６３…判定部，
６５…記憶部，
１０６…ＬＶＤＴ，
１０６ａ…コア，
１０６ｂ…コイル，
１０８…一次コイル，
１０９Ａ，１０９Ｂ…二次コイル，
Ｌ１…第１信号線，
Ｌ２…第２信号線，
Ｓｉｇ１…第１信号，
Ｓｉｇ２…第２信号，
Ｖ１，Ｖ２…電圧値，
Ｔｈ１…第１個別閾値，
Ｔｈ２…第２個別閾値，
Ｔｈ３…判定閾値

Claims (8)

1. 線形可変差動変圧器に設けられている２個の二次コイルから、それぞれ個別の信号線を介して出力された２種類の信号をそれぞれ取得する信号取得部と、
   前記信号線ごとの断線の有無と、前記断線の有無に応じて変化する前記２種類の信号の双方の電圧値との対応関係を予め取得し、前記信号取得部が取得した前記２種類の信号の前記双方の電圧値に基づき、前記対応関係を参照して、前記信号線ごとの断線の有無を判定する第１判定処理を行う判定部と、
   を備え、
   前記判定部は、前記双方の電圧値がそれぞれ予め定められた個別閾値よりも小さくなるか否かに基づき、前記信号線ごとの断線の有無を個別に判定する第２判定処理を行い、
   前記信号取得部が取得した前記２種類の信号のうち前記個別閾値が小さい方を第１信号とし、前記個別閾値が大きい方を第２信号として、断線した前記信号線から出力される前記第１信号の電圧値を第１断線電圧値とした場合、前記第１信号の前記個別閾値は、前記第２信号の電圧値が予め定めた判定閾値よりも小さくなる範囲内では前記第１断線電圧値の最大値よりも小さく設定され、
   前記第２信号の前記個別閾値は、前記第１断線電圧値の最大値よりも大きく設定され、
   前記対応関係には、前記第１信号に対応する前記信号線の断線を示す前記双方の電圧値のそれぞれの第１電圧範囲が含まれており、
   前記第１信号の電圧値に対応する前記第１電圧範囲は、前記第１信号の前記個別閾値よりも大きく且つ前記第２信号の前記個別閾値よりも小さい範囲に設定され、
   前記第２信号の電圧値に対応する前記第１電圧範囲は、前記判定閾値よりも小さい範囲に設定されている断線検出装置。
2. 前記第１信号の電圧値及び第２信号の電圧値がそれぞれ前記第１電圧範囲の範囲外である場合、前記判定部は、前記第１信号に対応する前記信号線の断線の有無を前記第２判定処理により判定する請求項１に記載の断線検出装置。
3. 断線した前記信号線から出力される前記第２信号の電圧値を第２断線電圧値とした場合、前記第１信号の前記個別閾値は、前記第１信号の電圧値が前記判定閾値よりも大きくなる範囲内では前記第２断線電圧値よりも大きく設定され、
   前記対応関係には、前記第２信号に対応する前記信号線が正常であることを示す前記双方の電圧値のそれぞれの第２電圧範囲が含まれており、
   前記第１信号の電圧値に対応する前記第２電圧範囲は、前記判定閾値よりも大きい範囲に設定され、
   前記第２信号の電圧値に対応する前記第２電圧範囲は、前記第１信号の前記個別閾値よりも大きく且つ前記第２信号の前記個別閾値よりも小さい範囲に設定されている請求項１又は２に記載の断線検出装置。
4. 前記第１信号の電圧値及び第２信号の電圧値がそれぞれ前記第２電圧範囲の範囲外である場合、前記判定部は、前記第２信号に対応する前記信号線の断線の有無を前記第２判定処理により判定する請求項３に記載の断線検出装置。
5. 前記判定閾値は、前記第２信号の前記個別閾値よりも大きい値に設定されている請求項１から４のいずれか１項に記載の断線検出装置。
6. ウェハの電極にプローブを接触させて前記ウェハの検査を行うプローバに設けられ、前記プローブの先端を検出するプローブ先端検出装置において、
   接触面と、
   前記接触面を、前記プローブに対向する対向位置から前記プローブに向けて相対移動させる移動部と、
   前記接触面と一体に移動するコアの位置に応じて２個の二次コイルから、それぞれ個別の信号線を介して２種類の信号を出力する線形可変差動変圧器と、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の断線検出装置と、
   を備えるプローブ先端検出装置。
7. 前記二次コイルごとに出力された前記２種類の信号に基づき、前記接触面への前記プローブの先端の接触を検出する接触検出部を備える請求項６に記載のプローブ先端検出装置。
8. 線形可変差動変圧器に設けられている２個の二次コイルから、それぞれ個別の信号線を介して出力された２種類の信号をそれぞれ取得する信号取得ステップと、
   前記信号線ごとの断線の有無と、前記断線の有無に応じて変化する前記２種類の信号の双方の電圧値との対応関係を予め取得し、前記信号取得ステップで取得した前記２種類の信号の前記双方の電圧値に基づき、前記対応関係を参照して、前記信号線ごとの断線の有無を判定する第１判定処理ステップと、
   前記双方の電圧値がそれぞれ予め定められた個別閾値よりも小さくなるか否かに基づき、前記信号線ごとの断線の有無を個別に判定する第２判定処理ステップと、
   を有し、
   前記信号取得ステップが取得した前記２種類の信号のうち前記個別閾値が小さい方を第１信号とし、前記個別閾値が大きい方を第２信号として、断線した前記信号線から出力される前記第１信号の電圧値を第１断線電圧値とした場合、前記第１信号の前記個別閾値は、前記第２信号の電圧値が予め定めた判定閾値よりも小さくなる範囲内では前記第１断線電圧値の最大値よりも小さく設定され、
   前記第２信号の前記個別閾値は、前記第１断線電圧値の最大値よりも大きく設定され、
   前記対応関係には、前記第１信号に対応する前記信号線の断線を示す前記双方の電圧値のそれぞれの第１電圧範囲が含まれており、
   前記第１信号の電圧値に対応する前記第１電圧範囲は、前記第１信号の前記個別閾値よりも大きく且つ前記第２信号の前記個別閾値よりも小さい範囲に設定され、
   前記第２信号の電圧値に対応する前記第１電圧範囲は、前記判定閾値よりも小さい範囲に設定されている断線検出方法。

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