JPH0735777A - 検査装置および検査装置における接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 テストヘッドからの負荷により発生するヘッ
ドプレートの歪み変形を防止してプローブと半導体ウエ
ハとの接触状態を適正化することのできる検査装置およ
びその方法を提供する。 【構成】 本発明では、テストヘッド３０に支持されて
いる接続ユニット４０のポゴピン４１に接触させるため
に、プローブカード２０を、このプローブカード２０に
生じる接圧荷重作用方向と逆方向に移動させている。さ
らに、接続ユニット４０の鍔４２を係合部材１２によっ
て係止して、接続ユニット４０の移動を規制する。これ
により、互いに逆方向の２方向からの力によって、従来
プローブカード２０に対してのみ作用していた荷重を相
殺して、ヘッドプレート１０の撓み変形を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウエハの
電気的特性を検査する検査装置およびそのような検査装
置における接続方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、半導
体ウエハに多数の半導体デバイスが形成され、この後、
各デバイス毎に切断される。このような半導体デバイス
の製造工程では、従来からプローブ装置を用いて、半完
成品の半導体デバイスの電気的特性を半導体ウエハの状
態で検査されている。

【０００３】このプローブ装置は、半導体ウエハ上の各
チップが有する電極パッドに接触可能な多数のプローブ
を備えている。プローブは、各チップに接触した時に、
テスタからの各種測定パターンを各チップに付与する。
各チップからの出力パターンは、プローブ装置によって
モニタリングされる。この結果、半導体ウエハ上の各チ
ップの電気的特性が検査される。

【０００４】このようなプローブ装置としては、検査回
路等を内蔵しているテストヘッドが検査位置とこの位置
から退避した退避位置との間で移動可能な構造を有する
ものが用いられている。テストヘッドは、検査位置にて
プローブカードの各接点と接触し、また退避位置に向け
て移動されることで各接点との接触が解除される。そし
て、テストヘッドが退避位置にあるときには、例えば、
検査装置内でプローブカードの交換が行われる。

【０００５】テストヘッドとプローブの間には、これら
を接続するための接続ユニットが設けられている。この
接続ユニットは、その上部にテストヘッドの配線が接続
される複数の端子を有し、その下端にはこれら端子に接
続された進退可能な接触子としての複数のポゴピンが配
置されている。ポゴピンは、プローブカードの電極部に
圧接したときに退入し、接続ユニットに内蔵されたばね
の付勢力によって電極部と適正な接触がなされる。この
接続ユニットは、テストヘッドに取り付けられており、
テストヘッドが検査位置に位置された際にヘッドプレー
トに固定される。そして、このヘッドプレートにプロー
ブカードが固定されたプローブカードホルダが取り付け
られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の構造
では、テストヘッドが旋回してテストヘッドとプローブ
カードとが接続された場合に、プローブカードに支持さ
れたプローブ先端によって形成される仮想平面と、被検
査体であるウエハとが平行にならず、プローブと半導体
ウエハの接触が良好になされない場合がある。

【０００７】すなわち、テストヘッドが旋回してプロー
ブカードに接続される接続位置に位置した場合には、プ
ローブカードホルダに圧力が作用し、ヘッドプレートに
は曲げモーメントが発生する。特に、接触子としてのポ
ゴピンの数が多数ある場合には、全てのポゴピンをプロ
ーブカードの電極部に対し均等に接触させるためには、
かなり大きな接触荷重が必要となる。例えば、接続ユニ
ットのポゴピンの接触荷重が１本当たり１００ｇで、ポ
ゴピンの数が１０００本ある場合には、略１００ｋｇ程
度の荷重がヘッドプレートに負荷として加わることにな
る。このため、ヘッドプレートは曲げモーメントによっ
て撓み変形をきたし、これによってプローブカードが変
形することになる。この場合のヘッドプレートの撓み量
はヘッドプレートの強度にもよるが、１００〜２５０μ
ｍ程度にも達することもある。

【０００８】従って、このような撓み変形が生じた場合
には、テストヘッドが接続位置に設定される前に条件設
定された半導体ウエハとプローブとの間の接触条件、つ
まり、接触角度や接触位置が変化してしまう。接触角度
が変化すると、当然、プローブ針の先端が傾いてしま
い、電極パッドに対して直角な方向の最良な接触が行な
えない。しかも、プローブの接触角度が変化することに
加えて、プローブの位置ずれやプローブの切損を生じる
虞れがある。つまり、へッドプレートに撓み変形が生じ
ると、プローブと被検査体との間隔が一定しないので、
プローブと被検査体との間隔が短い部分間において、プ
ローブに座屈変形が生じて切損したり、あるいはプロー
ブ先端の位置がずれたりしてしまうことがある。

【０００９】他の問題として、従来装置では、プローブ
カードとポゴピンとの接触を適正に行なうことが困難で
あるということが挙げられる。これは以下のような理由
による。

【００１０】テストヘッドの旋回支点をなす支持軸は、
通常、ヘッドプレートの上部に配置される。その理由の
一つは、ヘッドプレートの内部にプローブカードの自動
交換用の通路が設置されるため、周辺機器との干渉を防
止することである。一方、テスタの仕様において、メジ
ャーリング短縮が要求されているため、プローブカード
とポゴピンとの接触位置は、プローブ装置内部のウエハ
載置台に近い位置に設定される。

【００１１】したがって、支軸の軸心とポゴピンのプロ
ーブカード接触面との間に、かなりの距離が存在するこ
とになる。このため、テストヘッドが旋回する時、支軸
から近い位置にあるポゴピンは、遠い位置にあるポゴピ
ンよりも先にプローブカードの電極部に接触する。

【００１２】その結果、支持軸に近い位置のポゴピン
は、遠い位置のポゴピンが電極部に接触するまでの間、
プローブカードの電極上を滑る現象が生ずるので、その
部分にてコンタクト位置ずれが生じたり、接触圧が異常
に高くなり、ポゴピンの破損が生じてしまう。このよう
な現象は、上記した支軸の軸心とポゴピンのプローブカ
ード接触面との距離が大きくなるほど顕著となる。

【００１３】そこで、本発明の目的は、プローブカード
に支持されたプローブ等の接触子先端が形成する仮想平
面と、被検査体との間の平行度を良好に保持することが
でき、接触子が安定して被検査体に接触する検査装置を
提供することにある。

【００１４】本発明の他の目的は、ヘッドプレートおよ
びプローブカードの撓み変形を防止してプローブ等の接
触子と被検査体との接触関係を適正化することができる
検査装置および検査装置の接続方法を提供することにあ
る。

【００１５】本発明のさらに他の目的は、テストヘッド
が検査位置と退避位置との間で旋回するタイプの検査装
置において、テストヘッド側のポゴピン等の接触子とプ
ローブカードとを常に安定して接触させることのできる
検査装置および検査装置の接続方法を提供することにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項１記載の検査装置は、被検査体に接触する複
数の第１の接触子と、この各第１の接触子にそれぞれ導
通する複数の電極とを備えたプローブカードと、退避位
置と検査位置との間で移動し、前記検査位置にて前記被
検査体の電気的測定を行うテストヘッドと、前記検査位
置にて前記プローブカードの前記各電極に接触する複数
の第２の接触子を有し、前記プローブカードと前記テス
トヘッドとを電気的に接続するとともに、前記テストヘ
ッドに移動可能に支持された接続部材と、前記プローブ
カードを支持するヘッドプレートと、前記プローブカー
ドを、前記ヘッドプレートに近接した検査位置とヘッド
プレートから離隔した待機位置との間で移動させる移動
手段と、前記移動手段により前記待機位置から前記検査
位置へ前記プローブカードが移動した際に、前記接続部
材の前記テストヘッド側への移動を規制し、前記移動手
段との協働作用にて前記第２の接触子を介して前記接続
部材および前記プローブカードに押圧力を付与する移動
規制部材と、を有することを特徴としている。

【００１７】請求項２に記載の検査装置は、請求項１に
おいて、前記移動規制部材は、ストッパを有し、前記接
続部材は鍔を有し、前記ストッパに前記鍔が係止され
て、前記接続部材の移動が規制されることを特徴として
いる。

【００１８】請求項３に記載の検査装置は、被検査体に
接触する複数の第１の接触子と、この各第１の接触子に
それぞれ導通する複数の電極とを備えたプローブカード
と、退避位置と検査位置との間で移動し、前記検査位置
にて前記被検査体の電気的測定を行うテストヘッドと、
前記検査位置にて前記プローブカードの前記各電極に接
触する複数の第２の接触子を有し、前記プローブカード
と前記テストヘッドとを電気的に接続するとともに、前
記テストヘッドに支持された接続部材と、前記接続部材
を前記テストヘッドに対して移動可能に支持する支持機
構と、前記検査位置にて前記第２の接触子がそれぞれ前
記プローブカードの対応する電極に位置するように前記
接続部材をガイドするガイド手段と、前記テストヘッド
が前記検査位置に位置された後に、前記接続部材の前記
テストヘッド側への移動を規制する規制手段と、前記規
制手段により前記接続部材の移動を規制し、前記プロー
ブカードを前記接続部材へ押圧した状態で前記プローブ
カードを固定する固定手段とを有することを特徴として
いる。

【００１９】請求項４に記載の検査装置は、請求項３に
おいて、前記規制手段は、前記テストヘッドが退避位置
から検査位置に移動する際に、前記接続部材の挿入を許
容する挿入許容位置と、その後前記接続部材の前記テス
トヘッド側への移動を規制する規制位置との間で切り替
え可能な規制部材と、該規制部材を挿入許容位置と規制
位置との間で切り替える駆動機構とを備えることを特徴
としている。

【００２０】請求項５に記載の検査装置は、請求項４に
おいて、前記接続部材はその周囲に鍔を有し、前記規制
部材は、その上壁に接続部材挿入孔と、前記挿入孔に連
続し、前記鍔に対応する切欠き部と、ストッパとを有
し、前記挿入許容位置にある場合には、前記鍔が前記切
欠き部に対応し、前記規制位置にある場合には前記鍔が
前記ストッパに対応することを特徴としている。

【００２１】請求項６に記載の検査装置は、被検査体に
接触する複数の第１の接触子と、この各第１の接触子に
導通する電極とを備え、ヘッドプレートに支持されたプ
ローブカードと、退避位置と検査位置とに移動するテス
トヘッドと、前記検査位置にて前記プローブカードの前
記各電極と所定の接圧にて弾性的に接触する複数の第２
の接触子を有し、前記テストヘッドに支持された接続ユ
ニットと、前記プローブカードに前記第２の接触子が接
触することで生じる前記プローブカードへの第１の荷重
作用方向とは逆方向の第２の荷重作用方向に、前記プロ
ーブカードを押圧する手段と、を設け、前記プローブカ
ードが前記被検査体側へ沈み込み変形することを抑制し
たことを特徴としている。

【００２２】請求項７に記載の発明は、被検査体に接触
する複数の第１の接触子とこの各第１の接触子にそれぞ
れ導通する複数電極とを備えたプローブカードと、退避
位置と検査位置との間で移動し、前記検査位置にて前記
被検査体の電気的測定を行うテストヘッドと、前記検査
位置にて前記プローブカードの各電極に接触する複数の
第２の接触子を有し、前記プローブカードと前記テスト
ヘッドとを電気的に接続するとともに、前記テストヘッ
ドに移動可能に支持された接続部材と、を備えた検査装
置における前記テストヘッドと前記プローブカードとの
接続方法であって、前記テストヘッドを退避位置より検
査位置に移動し、固定する工程と、前記テストヘッドが
検査位置に固定された際に、前記接続部材が前記テスト
ヘッド側へ移動することを規制する工程と、前記プロー
ブカードを前記接続部材に向けて移動させ、この移動に
よって前記第２の接触子と前記プローブカードとを押圧
力が付与された状態で接触させる工程とを具備すること
を特徴としている。

【００２３】

【作用】請求項１、２、７記載の発明では、テストヘッ
ドを検査位置に設定すると共に、プローブカードを検査
位置に移動させることで、テストヘッドに支持された接
続部材の第２の接触子とプローブカードとが、所定の接
圧をもって接触する。プローブカードがヘッドプレート
に近接する方向に移動すると、上記第２の接触子を備え
た接続部材が、プローブカードの移動方向と同じ方向に
移動しようとするが、その移動が規制されている。この
移動規制により、プローブカードには、接続部材を介し
て反力が作用し、プローブカードひいてはヘッドプレー
トに曲げモーメントを作用させる荷重が相殺される。こ
れにより、プローブカードの第１の接触し先端が形成す
る仮想平面と、被処理体との平行度が維持され、両者の
適正な接触関係を維持できる。

【００２４】請求項３または４記載の発明では、上記の
作用にさらに加えて、テストヘッドが検査位置に設定さ
れた時に、接続部材がガイドされるので、第２の接触子
をプローブカード上の適正な位置に接触させることがで
きる。

【００２５】請求項５記載の発明では、接続部材に設け
られた鍔と、この鍔を挿入可能な切欠きとを組み合わせ
ることにより、接続部材の移動規制を簡単な構造で実行
することができる。

【００２６】請求項６記載の発明では、プローブカード
には相反する第１，第２荷重方向に荷重が作用するの
で、プローブカードまたはヘッドプレートに曲げモーメ
ントを作用させる荷重が相殺される。これにより、プロ
ーブカードの第１の接触し先端が形成する仮想平面と、
被処理体との平行度が維持され、両者の適正な接触関係
を維持できる。

【００２７】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の好まし
い態様について、詳細に説明する。

【００２８】図１は本発明の一態様に係る検査装置の全
体構成を示す概略図である。また、図２はその要部を示
す模式図であり、検査状態に入る前の状態を示してい
る。

【００２９】この検査装置は、筐体１内に設けられてお
り、被検査体としての半導体ウエハＷの位置合わせを行
う位置合わせ部１００と、検査を行う検査部２００とを
有している。

【００３０】位置合わせ部１００は、メインステージ１
０１と、その上に設けられた移動機構１０２とを有して
いる。移動機構１０２は、半導体ウエハＷを載置すると
ともにｚ方向およびθ方向に移動するｚ−θステージ１
０３と、ｘ方向に移動する移動するｘステージ１０４
と、ｙ方向に移動するｙステージ１０５を備えており、
所望の位置に半導体ウエハＷを移動させることができ
る。

【００３１】検査部２００は、前記移動機構１０２に対
向するように設けられたプローブカード２０と、被検査
体である半導体ウエハＷの電気的測定を行うテストヘッ
ド３０と、プローブカード２０およびテストヘッド３０
を電気的に接続するための接続部材を構成する接続ユニ
ット４０とを備えている。筐体１の最上部にはヘッドプ
レート１０が設けられており、プローブカード２０は検
査状態においてこのヘッドプレート１０により支持され
る。

【００３２】ヘッドプレート１０には接続ユニット４０
を装入するための円形の孔１０ａが形成されており、こ
の孔１０ａには接続ユニット４０を係合させる係合部材
１２が回転可能に嵌め込まれている。

【００３３】プローブカード２０は、略円板状をなすプ
リント基板２１と、その下面へ突出した複数のプローブ
２２と、その上面にプローブ２２に対応して設けられた
複数の電極パッド２３とで構成されている。そして、プ
ローブカード２０は、その下面外周部がステンレス鋼等
で形成されたプローブカードホルダー２４に取り付けら
れている。なお、カードホルダー２４は、プローブカー
ド２０を支持固定する面と後述する駆動機構５０の一部
に連結される面とを有する形状に設定されている。

【００３４】テストヘッド３０は、半導体ウエハＷの電
気的特性の検査を行うための素子を搭載したパーフォー
マンスボード３１を内蔵しており、後述するように、接
続ユニット４０を移動可能に支持している。そして、テ
ストヘッド３０は、支軸３２を中心として図１の矢印Ａ
に沿って、図１に示す検査位置と、退避位置との間で旋
回可能となっている。

【００３５】接続ユニット４０は円筒状をなし、その底
部に、プローブカードの電極パッドに弾性的に接触する
複数のポゴピン４１が設けられている。ポゴピン４１の
弾性力は、接続ユニット４０内に設けられたコイルスプ
リング（図示せず）によって付与される。この接続ユニ
ット４０のポゴピン４１は、フレキシブルな配線３３に
よってパーフォーマンスボード３１の端子に電気的に接
続されている。このフレキシブル配線３３により、接続
ユニット４０がテストヘッド３０に対して例えば約３ｍ
ｍの移動マージンが確保されている。

【００３６】プローブカード２０は、ホルダー２４に支
持された状態で、駆動機構５０によって下方の待機位置
と上方の検査位置との間で移動可能となっている。駆動
機構５０は、空気圧を利用したもので、インサートリン
グ５１と、エアシリンダ５２と、昇降部材５３と、付勢
部材であるバネ５４とを備えている。また、インサート
リング５１の下端にはカードホルダー２４をガイドする
ためのガイドピン５１ａが取り付けられている。

【００３７】インサートリング５１は、プローブカード
５０の大きさに応じて交換が可能なものであり、ヘッド
プレート１０に固定されている。また、エアシリンダ５
２は、インサートリング５１に取り付けられており、内
部にエアにより進出退入可能なピストン５２ａが挿入さ
れている。昇降部材５３は、一方の端部がピストン５２
ａに固定され、他端がカードホルダー２４に固定されて
いる。バネ５４は、ピストン５２ａを押し下げる方向の
付勢力を有し、シリンダ５２内の圧力がその付勢力以上
に達するまでの間、昇降部材５３を押し下げて、プロー
ブカード２０を待機位置に維持する。一方、シリンダ５
２内の圧力がバネ５４の付勢力以上に上昇するとカード
ホルダー２４がガイドピン５１ａに沿って上昇し、プロ
ーブカード２０が検査位置まで上昇する。

【００３８】次に、係合部材１２と接続部材４０との関
係を図３に参照しながら説明する。

【００３９】係合部材１２は、上述したように、ヘッド
プレート１０の円形の孔１０ａに回転可能に嵌め込まれ
ており、エアシリンダなどの駆動部材１４により孔１０
ａの内周に沿って揺動される。係合部材１２は、天井壁
１２ａを有する円筒状をなし、その天井壁１２ａの中心
位置には接続ユニット４０を装入するための孔１２ｂが
設けられている。また、係合部材１２の天井壁１２ａに
は、孔１２ｂの周方向に沿って所定間隔を以て切欠き部
１２ｃとストッパ１２ｄとが交互に形成されている。ス
トッパ１２ｄは、切欠き部１２ｃ間に天井壁１２ａが残
されることにより形成されている。

【００４０】接続ユニット４０の外周壁には、係合部材
１２の切欠き部１２ｃに対応する間隔をもって鍔４２が
放射状に張り出している。この鍔４２のいくつかには、
例えば図３に示すように１つおきに孔４３が貫通して形
成されている。そして、この孔４３は図４に示すように
上から下に向かって広がるテーパ状をなしている。イン
サートリング５１には、これら孔４３に対応する位置
に、接続ユニット４０を位置決めおよび案内する、先端
部が円錘状をなすガイドピン１８が設けられている（図
２参照）。

【００４１】上記駆動部材１４は、係合部材１２の位置
を、接続ユニット４０の鍔４２が切欠き部１２ｃに入り
込むことができる第１の位置と、鍔４２が切欠き部１２
ｃに入り込んだ後に上記鍔４２の上面にストッパ１２ｄ
が対向される第２の位置との間で切り替えるものであ
る。したがって、係合部材１２が第１の位置にされた状
態において、接続ユニットが、その鍔４２が切欠き部１
２ｃに対応した状態で、係合部材１２の孔１２ｂ内に挿
入されるとともに、挿入途中でガイドピン１８が孔４３
に入り込み、接続ユニット４０をガイドする。これによ
り、電極パッド２３に対するポゴピン４１のその配列平
面上での位置決めが行われる。すなわち、プローブカー
ド２０とポゴピン４１のＸ，Ｙ方向での対応位置が設定
される。

【００４２】なお、テストヘッド３０が検査位置に旋回
された際には、接続ユニット４０は、係止部材３４によ
り検査位置に係止される。

【００４３】次に、接続ユニット４０のテストヘッド３
０に対する支持機構について説明する。

【００４４】接続ユニット４０の上端には、図５に示す
ように、円板状をなす支持ボード４４が固定されてお
り、この支持ボード４４により接続ユニット４０が移動
自在にテストヘッド３０に支持される。すなわち、支持
ボード４４は、テストヘッド３０に対し、上記ポゴピン
４１の配列平面上において直交するＸ、Ｙ軸に沿った移
動、直交するＺ軸に沿った移動、およびθ方向（回転方
向）に沿った移動、さらには、傾斜移動を許容する支持
機構を備えている。

【００４５】この支持機構を、図５を参照して説明す
る。支持ボード４４は、図５に示すように、中心部に孔
４４ａを有し、中心位置から所定半径上に複数の取り付
け孔４４ｂが形成されている。なお、図５では、この取
り付け孔４４ｂはあくまでも後述する姿勢制御のために
用いられる部品を位置させるために便宜上、模式的に示
したものであり、実際の構造では、この機能を有効に発
揮することのできる構造が採用されることになる。

【００４６】取り付け孔４４ｂの内部には、周方向に沿
って第１の弾性体４６が配置されている。

【００４７】また、第１の弾性体４６の二分位置には、
鉛直方向上方に伸びる第２の弾性体４８がそれぞれ配置
されている。第２の弾性体４８は、上記第１の弾性体４
６の二分位置とテストヘッドとを接続している。第１の
弾性体４６は、接続ユニット４０をポゴピン４１の配列
平面でＸ，Ｙ軸方向および図５において符号θで示すよ
うに、回転移動させるために設けられている。また、第
２の弾性体４８は、接続ユニット４０の上下方向（Ｚ方
向）の移動および傾斜移動を可能にしている。

【００４８】このような支持機構により、支持ボードお
よびこれに固定された接続ユニット４０の姿勢を自由自
在に変化させることができる。すなわち、接続ユニット
４０は自在に移動可能にテストヘッド３０に支持されて
いることになる。

【００４９】次に、このように構成される検査装置の動
作について説明する。

【００５０】テストヘッド３０を退避位置から検査位置
に向け旋回させるに先立って、図６において二点鎖線で
示すように、半導体ウエハＷが載置固定されるｚ−θス
テージ１０３が非検査位置に下降された状態となってい
る。また、駆動機構５０は、図１に示すように、シリン
ダ５２のピストン５２ａが退入された状態に設定され、
したがって、プローブカード２０を支持したカードホル
ダー２４は、降下された状態の待機位置に維持される。

【００５１】一方、係合部材１２は、回転駆動部材１４
の初期状態によって、旋回してくる接続ユニット４０の
鍔４２が切欠き部１２ｃと対応する第１の位置に位置決
めされている。

【００５２】このような非検査状態から、検査状態に移
る場合には、図示しない旋回機構によりテストヘッド３
０が退避位置から検査位置に向け旋回される。

【００５３】テストヘッド３０が旋回すると、検査位置
に達する前に接続ユニット４０が係止部材１２の孔１２
ｂを介してその内部に挿入される。この際に、接続ユニ
ット４０の鍔４２は、係止部材１２の切欠き部１２ｃを
通過してその内部に入り込む。また、これと同時に、孔
４３に先端円錐状のガイドピン１８が挿入され、このガ
イドピン１８によって接続ユニット４０がガイドされる
とともに、電極パッド２３に対するポゴピン４１のその
配列平面上での位置決めがなされる。このとき、図５に
示す支持機構により、接続ユニット４０がテストヘッド
３０に移動可能に支持されているので、テストヘッド３
０の姿勢にかかわらずガイドピン１８によって接続ユニ
ット４０を案内移動することが可能である。

【００５４】テストヘッド３０が検査位置に達すると、
テストヘッド３０は、係止部材３４によって検査位置に
保持される。そして、テストヘッド３０が検査位置で停
止すると、回転駆動部材１４の駆動によって、係止部材
１２がそのストッパ１２ｄが接続ユニット４０の鍔４２
に対面する第２の位置に移動される。すなわち、ストッ
パ１２ｄは、接続ユニット４０の上方への移動を規制し
た状態となる。

【００５５】このようにテストヘッド３０が検査位置に
保持されても、プローブカード２０が未だ下降した状態
に維持されているので、プローブカード２０と接続ユニ
ット４０のポゴピン４１との電気的接続は未だなされて
いない。なお、このとき、ポゴピン４１とプローブカー
ド２０とは、プローブカード２０に対する負荷が少ない
状態が得られるならば、僅かに接触するように駆動機構
５０を設定してもよい。

【００５６】テストヘッド３０の旋回時において、従来
のように接続ユニット４０がテストヘッド３０に固定さ
れている場合には、テストヘッド３０の支軸からの旋回
半径が短い位置にあるポゴピンが、旋回半径の長い位置
にあるポゴピンよりも先にプローブカードに接触し、旋
回半径の短い方の位置にあるポゴピンが、旋回半径が長
い位置にあるポゴピンがプローブカードに接触するまで
の間、プローブカードを押圧し、過剰な座屈荷重が作用
することになる。

【００５７】しかし、上記構成の装置においては、支持
ボード４４が上述したように自由に移動可能にテストヘ
ッド３０に支持されているので、旋回半径の短い位置に
あるポゴピンがプローブカード２０に当接した際に、支
持ボード４４が傾斜し、ポゴピンからプローブカード２
０に過剰な圧力が作用することが回避される。したがっ
て、旋回半径が短い位置にあるポゴピンが座屈する虞を
ほとんどなくすることができる。さらに接続部材４０が
ガイドピン１８によりガイドされて位置決めされるの
で、ポゴピンに作用する圧力を一層軽減することができ
る。

【００５８】テストヘッド３０および接続ユニット４０
が検査位置に保持されると、駆動機構５０によりカード
ホルダー２４に支持された状態のプローブカード２０が
待機位置からその上方の検査位置までその面を水平にし
て押し上げられる。この際に、プローブカード２０の上
昇に伴って、接続ユニット４０も上昇する。すなわち、
プローブカード２０が上昇することにより、接続ユニッ
ト４０のポゴピン４１にカード２０の電極が接触し、こ
れによって接続ユニット４０が上昇する。この上昇に伴
い、図６に示すように、鍔４２が係合部材１２のストッ
パ１２ｄの下面に当接する。

【００５９】このように駆動機構５０によりプローブカ
ード２０が検査位置に押し上げられ、鍔４２が係止部材
１２のストッパ１２ｄの下面に当接すると、プローブカ
ード２０には、図６に示したように、その押上げ量に応
じた圧力（図６中、符号Ｆ１で示す力）が作用する。そ
して、接続ユニット４０の鍔４２には、ストッパ１２ｄ
から逆方向にＦ１の反作用としてのＦ２が作用する。こ
のような圧力により、ポゴピン配列平面とプローブカー
ド２０とが平行の状態で、ポゴピン４１と電極パッド２
３とが確実に電気的に接続される。なお、この際の圧力
が適正な値になるように、駆動機構５０のシリンダ５２
のストロークが適宜設定される。

【００６０】この場合に、ポゴピン４１と電極パッド２
３との電気的接続に必要な圧力は、駆動機構５０による
プローブカード２０の押上げと、係止部材１２による接
続ユニット４０の移動の規制とによって付与されるの
で、ポゴピン４１と電極パッド２３との電気的接続に必
要な圧力が従来のように直接ヘッドプレート１０に作用
することはない。つまり、従来は図７に示すように、鍔
４２がヘッドプレート１０に載せられた状態となり、し
かも接続ユニット４０がテストヘッド３０に固定されて
いたので、ポゴピン４１と電極パッド２３との電気的接
続に必要な圧力が直接ヘッドプレート１０にも作用し、
ヘッドプレート１０には曲げモーメントにより撓み変形
が生じていたが、図６の状態では鍔４２がヘッドプレー
ト１０に載せられておらず、しかも接続ユニット４０が
移動可能であるためヘッドプレート１０に従来のような
曲げモーメントが生じない。したがって、ヘッドプレー
ト１０に撓み変形は生じず、プローブカード２０が撓む
ことが阻止される。

【００６１】換言すると、プローブカード２０および接
続ユニット４０は、これらを挟み込む圧力を受けている
のみで、外部に対して過剰な圧力を及ぼさないため、上
述のようにヘッドプレート１０の撓み変形が生じないの
である。

【００６２】上記したような手順により装置が検査状態
に設定されることにより、プローブカード２０に撓みが
生じない。したがって、プローブカード２０のプローブ
２２の先端が形成する平面と半導体ウエハＷとの平行度
が確保される。その後に、図６において実線で示すよう
に、ステージ１０３が上昇し、プローブ２２に半導体ウ
エハＷの電極パッドが接触され、電気的検査が実行され
る。

【００６３】以上のように、この態様の検査装置によれ
ば、プローブカード２０および接続ユニット４０を挾み
込む圧力を作用させるのみで、ヘッドプレート１０に曲
げモーメントを与える過剰な圧力が作用しない。しか
も、テストヘッド３０が退避位置から検査位置に旋回す
るときには、半導体ウエハＷの載置ステージ１０３を下
降させておき、さらに、プローブカード２０も下降させ
ているので、プローブカード２０および半導体ウエハＷ
への衝撃力が伝達されないで済む。

【００６４】さらに、接続ユニット４０のポゴピン４１
に対するプローブカード２０の接触は、テストヘッド３
０が検査位置に達した後、プローブカード２０のカード
面を水平にして接触させるので、旋回方式によるテスト
ヘッドの移動構造を備えた検査装置においても、プロー
ブカード２０の電極パッド２３でポゴピン４１が滑るよ
うな事態が防止される。これにより、各ポゴピンの位置
ずれをなくすことができる。

【００６５】なお、上記例では、駆動機構５０としてエ
アシリンダ機構を採用したが、これに限るものではな
い。例えば、図８に示すように偏心カム機構を用いるこ
ともできる。すなわち、この駆動機構は、カードホルダ
ー２４のヘッドプレート１０に対向する部分の下面に取
り付けられた連動部材５７と偏心カム５８とを備えてい
る。そして、連動部材５７は偏心カム５８に接触されて
おり、回転装置（図示せず）により偏心カム５８が回転
されることにより連動部材５７がガイド（図示せず）に
沿って昇降する。すなわち、偏心カム５８が、最小偏心
量をもつ第１の位置（図中二点鎖線で示す）と、最大偏
心量を持つ第２の位置との間で切り替えられる。偏心カ
ム５８が第１の位置にある場合には、連動部材５７はそ
れに対応して二点鎖線で示すように下降した位置とな
り、プローブカード２０は待機位置に維持される。一
方、偏心カム５８が第２の位置に切り替えられると、連
動部材５７がガイドに沿って上昇し、これとともにカー
ドホルダー２４も上昇して、プローブカード２０が検査
位置に移動される。この場合に、偏心カム５８の最大偏
心量は接続ユニット４０の鍔４２が所定の圧力でストッ
パ１２ｄに当接できる量に調節される。

【００６６】また、上記例では、係合部材１２をヘッド
プレート１０の孔１０ａに嵌め込んだが、図９に示すよ
うに、係合部材１２をインサートリング５１に取り付け
てもよい。この場合には、図１０に示すように、係合部
材１２とインサートリング５１との間にエアシリンダ６
０を設けて、係合部材１２を上下方向に移動させること
も可能である。

【００６７】その他、本発明の要旨を逸脱することなく
種々の変形が可能である。

【００６８】

【発明の効果】請求項１、２、７記載の発明によれば、
プローブカードを移動させ、かつ、テストヘッドの接続
部材を移動規制することで、プローブカードには接続部
材を介して反力が作用し、プローブカードひいてはヘッ
ドプレートに曲げモーメントを作用させる荷重が相殺さ
れる。これにより、プローブカードの第１の接触し先端
が形成する仮想平面と、被処理体との平行度が維持さ
れ、両者の適正な接触関係を維持できる。

【００６９】請求項３または４記載の発明によれば、上
記の効果にさらに加えて、テストヘッドが検査位置に設
定された時に、接続部材がガイドされるので、第２の接
触子をプローブカード上の適正な位置に接触させること
ができる。

【００７０】請求項５記載の発明では、接続部材に設け
られた鍔と、この鍔を挿入可能な切欠きとを組み合わせ
ることにより、接続部材の移動規制を簡単な構造で実行
することができる。

【００７１】請求項６記載の発明では、プローブカード
またはヘッドプレートに曲げモーメントを作用させる荷
重が相殺される。これにより、プローブカードの第１の
接触し先端が形成する仮想平面と、被処理体との平行度
が維持され、両者の適正な接触関係を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一態様に係る検査装置の全体の構成を
示す概略図である。

【図２】本発明の一態様に係る検査装置の要部における
検査状態に入る前の状態を示す模式図である。

【図３】本発明の一態様に係る検査装置の係止部材およ
び接続リングを示す斜視図である。

【図４】接続リングの孔が形成された鍔を示す断面図で
ある。

【図５】接続リングのテストヘッドに対する支持機構を
示す図である。

【図６】本発明の一態様に係る検査装置の要部における
検査状態を示す模式図である。

【図７】従来の検査装置の要部を説明するための模式図
である。

【図８】駆動機構の変形例を示す断面図である。

【図９】本発明の他の態様に係る検査装置を部分的に示
す断面図である。

【図１０】図９の装置の変形例を示すである。

【符号の説明】

１０ ヘッドプレート １２ テストヘッド保持手段をなす係合部材 １２Ｂ スリット １４ 係合部材の回転駆動部材 ２４ カードホルダ ２２ 移動手段 ２２Ｂ 連動部材 ２２Ｃ 駆動部材 ４１ ポゴピン ２０ プローブカード ４０ 接続ユニット ４２ 鍔

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査体に接触する複数の第１の接触子
   と、この各第１の接触子にそれぞれ導通する複数の電極
   とを備えたプローブカードと、 退避位置と検査位置との間で移動し、前記検査位置にて
   前記被検査体の電気的測定を行うテストヘッドと、 前記検査位置にて前記プローブカードの前記各電極に接
   触する複数の第２の接触子を有し、前記プローブカード
   と前記テストヘッドとを電気的に接続するとともに、前
   記テストヘッドに移動可能に支持された接続部材と、 前記プローブカードを支持するヘッドプレートと、 前記プローブカードを、前記ヘッドプレートに近接した
   検査位置とヘッドプレートから離隔した待機位置との間
   で移動させる移動手段と、 前記移動手段により前記待機位置から前記検査位置へ前
   記プローブカードが移動した際に、前記接続部材の前記
   テストヘッド側への移動を規制し、前記移動手段との協
   働作用にて前記第２の接触子を介して前記接続部材およ
   び前記プローブカードに押圧力を付与する移動規制部材
   と、 を有することを特徴とする検査装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記移動規制部材は、ストッパを有し、前記接続部材は
   鍔を有し、前記ストッパに前記鍔が係止されて、前記接
   続部材の移動が規制されることを特徴とする検査装置。
3. 【請求項３】 被検査体に接触する複数の第１の接触子
   と、この各第１の接触子にそれぞれ導通する複数の電極
   とを備えたプローブカードと、 退避位置と検査位置との間で移動し、前記検査位置にて
   前記被検査体の電気的測定を行うテストヘッドと、 前記検査位置にて前記プローブカードの前記各電極に接
   触する複数の第２の接触子を有し、前記プローブカード
   と前記テストヘッドとを電気的に接続するとともに、前
   記テストヘッドに支持された接続部材と、 前記接続部材を前記テストヘッドに対して移動可能に支
   持する支持機構と、 前記検査位置にて前記第２の接触子がそれぞれ前記プロ
   ーブカードの対応する電極に位置するように前記接続部
   材をガイドするガイド手段と、 前記テストヘッドが前記検査位置に位置された後に、前
   記接続部材の前記テストヘッド側への移動を規制する規
   制手段と、 前記規制手段により前記接続部材の移動を規制し、前記
   プローブカードを前記接続部材へ押圧した状態で前記プ
   ローブカードを固定する固定手段と、 を有することを特徴とする検査装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記規制手段は、前記テストヘッドが退避位置から検査
   位置に移動する際に、前記接続部材の挿入を許容する挿
   入許容位置と、その後前記接続部材の前記テストヘッド
   側への移動を規制する規制位置との間で切り替え可能な
   規制部材と、 該規制部材を挿入許容位置と規制位置との間で切り替え
   る駆動機構と、 を備えることを特徴とする検査装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記接続部材はその周囲に鍔を有し、前記規制部材は、
   その上壁に接続部材挿入孔と、前記挿入孔に連続し、前
   記鍔に対応する切欠き部と、ストッパとを有し、前記挿
   入許容位置にある場合には、前記鍔が前記切欠き部に対
   応し、前記規制位置にある場合には前記鍔が前記ストッ
   パに対応することを特徴とする検査装置。
6. 【請求項６】 被検査体に接触する複数の第１の接触子
   と、この各第１の接触子に導通する電極とを備え、ヘッ
   ドプレートに支持されたプローブカードと、 退避位置と検査位置とに移動するテストヘッドと、 前記検査位置にて前記プローブカードの前記各電極と所
   定の接圧にて弾性的に接触する複数の第２の接触子を有
   し、前記テストヘッドに支持された接続ユニットと、 前記プローブカードに前記第２の接触子が接触すること
   で生じる前記プローブカードへの第１の荷重作用方向と
   は逆方向の第２の荷重作用方向に、前記プローブカード
   を押圧する手段と、 を設け、前記プローブカードが前記被検査体側へ沈み込
   み変形することを抑制したことを特徴とする検査装置。
7. 【請求項７】 被検査体に接触する複数の第１の接触子
   とこの各第１の接触子にそれぞれ導通する複数電極とを
   備えたプローブカードと、 退避位置と検査位置との間で移動し、前記検査位置にて
   前記被検査体の電気的測定を行うテストヘッドと、 前記検査位置にて前記プローブカードの各電極に接触す
   る複数の第２の接触子を有し、前記プローブカードと前
   記テストヘッドとを電気的に接続するとともに、前記テ
   ストヘッドに移動可能に支持された接続部材と、 を備えた検査装置における前記テストヘッドと前記プロ
   ーブカードとの接続方法であって、 前記テストヘッドを退避位置より検査位置に移動し、固
   定する工程と、 前記テストヘッドが検査位置に固定された際に、前記接
   続部材が前記テストヘッド側へ移動することを規制する
   工程と、 前記プローブカードを前記接続部材に向けて移動させ、
   この移動によって前記第２の接触子と前記プローブカー
   ドとを押圧力が付与された状態で接触させる工程と、 を具備することを特徴とする接続方法。