WO2018061609A1 - 基板検査装置及び基板検査方法 - Google Patents

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WO2018061609A1
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浩史 山田
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東京エレクトロン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate inspection apparatus and a substrate inspection method.
  • a prober In order to inspect a wafer on which a large number of semiconductor devices are formed, a prober is used as an inspection apparatus.
  • the prober has a probe card that faces the wafer, and the probe card is a plate-like base and contacts that are a plurality of columnar contact terminals arranged at the base so as to face each electrode pad and each solder bump in the semiconductor device of the wafer.
  • a probe probe needle
  • each contact probe of the probe card is brought into contact with an electrode pad or a solder bump in the semiconductor device by pressing the wafer against the probe card using a stage on which the wafer is placed.
  • the electrical characteristics such as the conduction state of the electrical circuit are inspected.
  • the wafer W is placed on a chuck 100 made of a plate-like member, and a sealed space S is formed by surrounding the chuck 100 and the probe card 101 with a cylindrical stretchable bellows 102. Then, by depressurizing the sealed space S, a substrate inspection apparatus is proposed in which the sealed space S is contracted, the wafer W is pulled together with the chuck 100 to the probe card 101 (FIG. 12B), and the wafer W is brought into contact with the probe card 101. (For example, refer to Patent Document 2).
  • the chuck 100 is supported by the aligner 103 until the wafer W comes into contact with the probe card 101.
  • the aligner 103 is separated from the chuck 100 (FIG. 12C). .
  • the semiconductor device to be inspected on the wafer W may be formed at a position offset from the center of the wafer W.
  • the wafer W is placed on the chuck 100 so that the center thereof coincides with the center of the chuck 100.
  • the reaction force from each contact probe 104 of the probe card 101 is offset from the center of the chuck 100.
  • the resultant force acts on the chuck 100 to generate a moment.
  • the aligner 103 is separated from the chuck 100, the moment generated in the chuck 100 cannot be canceled by the aligner 103, and the chuck 100 may rotate and tilt (FIG. 12D). .
  • each contact probe 104 cannot properly contact each electrode pad or each solder bump of the wafer W, and there is a possibility that the electrical characteristics of the semiconductor device cannot be accurately inspected.
  • An object of the present invention is to provide a substrate inspection apparatus and a substrate inspection method capable of accurately performing inspection.
  • a plate-like member on which a substrate on which a device is formed is placed, and a probe card arranged to face the plate-like member above the plate-like member.
  • the probe card has a plurality of needle-like contact probes protruding toward the substrate, and the board inspection is performed by bringing the plate-shaped member closer to the probe card and bringing the contact probes into contact with the device.
  • a cylindrical stretchable first bellows hanging so as to surround each of the contact probes, and a cylindrical stretchable second bellows hanging so as to surround the first bellows,
  • the first bellows and the second bellows abut against the plate-like member and form a sealed space therebetween.
  • the sealing space is a substrate inspecting device characterized by being pressurized is provided.
  • a plate-like member on which a substrate on which a device is formed is placed, and a probe card arranged to face the plate-like member above the plate-like member.
  • the probe card has a plurality of needle-like contact probes protruding toward the substrate, and the plate-like member is brought close to the probe card to contact each contact probe with the device.
  • a method for inspecting a substrate comprising: a cylindrical stretchable first bellows that hangs so as to surround each of the contact probes; and a cylindrical stretchable second that hangs so as to surround the first bellows.
  • a plate-like member on which a substrate on which a device is formed is placed, and a probe card arranged to face the plate-like member above the plate-like member.
  • the probe card has a plurality of needle-like contact probes protruding toward the substrate, and the board inspection is performed by bringing the plate-shaped member closer to the probe card and bringing the contact probes into contact with the device.
  • the plate-shaped elastic bellows hanging so as to surround each contact probe, and at least one cylindrical telescopic auxiliary bellows arranged around the main bellows, the plate-like
  • the auxiliary bellows abuts on the plate-like member and the inside of the auxiliary bellows is pressurized.
  • Serial auxiliary bellows substrate inspection apparatus characterized by exerting a pressing force to the plate-like member.
  • a plate-like member on which a substrate on which a device is formed is placed, and a probe card arranged to face the plate-like member above the plate-like member.
  • the probe card has a plurality of needle-like contact probes protruding toward the substrate, and the plate-like member is brought close to the probe card to contact each contact probe with the device.
  • the auxiliary bellows are brought into contact with the plate-like member and the auxiliary Substrate inspection method characterized by exerting a pressing force to the plate-like member inside the bellows from pressurizing the auxiliary bellows is provided.
  • the sealing space formed between the first bellows and the second bellows contacting the plate-like member is pressurized, only the reaction force from each contact probe is applied to the plate-like member.
  • the pressing force from the sealed space also acts.
  • FIG. 1 is a horizontal sectional view schematically showing a configuration of a wafer inspection apparatus as a substrate inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along line II-II in FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view of a lower portion of a tester in the wafer inspection apparatus of FIG.
  • FIGS. 4A to 4D are process diagrams for explaining the operation of the chuck top and the like in the substrate inspection method according to the present embodiment.
  • FIGS. 5A to 5C are views for explaining the principle of adjusting the tilt of the chuck top in the substrate inspection method according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged partial cross-sectional view of a lower part of a tester in a first modification of the wafer inspection apparatus in FIG.
  • FIG. 7 is a horizontal sectional view taken along line VII-VII in FIG.
  • FIG. 8 is an enlarged partial cross-sectional view of a lower portion of a tester in a second modification of the wafer inspection apparatus in FIG.
  • FIG. 9 is a horizontal sectional view taken along line IX-IX in FIG.
  • FIG. 10 is a horizontal sectional view of a lower part of a tester in a third modification of the wafer inspection apparatus in FIG.
  • FIG. 11 is a sectional view schematically showing a configuration of another wafer inspection apparatus to which the present invention is applied.
  • FIGS. 12A to 12D are views for explaining the operation of a chuck top or the like in a conventional wafer inspection apparatus.
  • FIG. 1 is a horizontal sectional view schematically showing a configuration of a wafer inspection apparatus as a substrate inspection apparatus according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along line II-II in FIG.
  • the wafer inspection apparatus 10 includes an inspection chamber 11, which includes an inspection region 12 for inspecting the electrical characteristics of the semiconductor device of the wafer W, and the wafer W being carried out of the inspection chamber 11. It has a carry-in / out area 13 for entering and a conveyance area 14 provided between the inspection area 12 and the carry-in / out area 13.
  • a plurality of testers 15 as wafer inspection interfaces are arranged in the inspection area 12, and a disk-like probe card 18 is attached to the lower part of each tester 15.
  • the loading / unloading area 13 is divided into a plurality of receiving spaces 16, and a container 16 for receiving a plurality of wafers W, for example, a port 16 a for receiving the FOUP 17, a loader 16 c for loading and unloading the probe card 18, and the like.
  • a controller 16d that controls the operation of each component of the wafer inspection apparatus 10 is disposed.
  • a chuck top 20 made of a disk-like member on which the wafer W is placed and sucked is disposed so as to face the probe card 18 corresponding to each tester 15.
  • the chuck top 20 is supported by the aligner 21, and the aligner 21 moves the chuck top 20 up and down and left and right so that the wafer W placed on the chuck top 20 faces the probe card 18.
  • a movable transfer robot 19 is arranged in the transfer area 14.
  • the transfer robot 19 receives the wafer W from the port 16a of the loading / unloading area 13 and transfers the wafer W to the chuck top 20 corresponding to each tester 15. Also, the wafer W after the inspection of the electrical characteristics of the semiconductor device is completed. From the chuck top 20 corresponding to the above to the port 16a. Further, the transport robot 19 transports the probe card 18 requiring maintenance from each tester 15 to the loader 16c in the carry-in / out area 13, and transports a new or maintained probe card 18 from the loader 16c to each tester 15. .
  • the electrical characteristics of the semiconductor device of the wafer to which each tester 15 has been transferred are inspected. While the transfer robot 19 is transferring the wafer toward one tester 15, Since the tester 15 can inspect the electrical characteristics of the semiconductor devices of other wafers, the wafer inspection efficiency can be improved.
  • FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view of the lower part of the tester in the wafer inspection apparatus of FIG.
  • the tester 15 includes a mother board 22.
  • the mother board 22 has a structure imitating a mother board of a personal computer or the like on which a semiconductor device whose electrical characteristics are to be inspected is mounted.
  • the tester 15 uses the mother board 22 to reproduce the state close to the state in which the semiconductor device is mounted on the mother board such as a personal computer, and inspects the electrical characteristics of the semiconductor device.
  • the pogo frame 23 is arranged below the mother board 22, the space between the mother board 22 and the pogo frame 23 is depressurized, and the mother board 22 vacuum-sucks the pogo frame 23.
  • a probe card 18 is disposed below the pogo frame 23, the space between the pogo frame 23 and the probe card 18 is decompressed, and the pogo frame 23 vacuum-sucks the probe card 18.
  • a frame-shaped pogo block 24 is disposed at the center of the pogo frame 23, and the pogo block 24 holds a large number of pogo pins 25 that electrically connect the probe card 18 and the mother board 22.
  • a chuck top 20 is disposed below the probe card 18, and the probe card 18 has a number of contact probes 28 disposed on the lower surface so as to face the chuck top 20.
  • the pogo frame 23 includes an inner bellows 26 (first bellows) that is a cylindrical bellows member that hangs down toward the chuck top 20 so as to surround each contact probe 28, and the chuck top 20 so as to surround the inner bellows 26.
  • An outer bellows 27 (second bellows), which is a cylindrical bellows member that hangs down, is disposed concentrically with the probe card 18.
  • the inner bellows 26 and the outer bellows 27 are extendable in the vertical direction in the figure.
  • the inner bellows 26 and the outer bellows 27 may be configured to hang from the probe card 18.
  • a lip seal 29 made of an elastomer member is concentrically arranged with the chuck top 20 so as to surround the wafer W placed on the chuck top 20 and to face the inner bellows 26 and the outer bellows 27.
  • ring-shaped contact portions 30a and 30b are provided at the upper and lower ends of the inner bellows 26 and the outer bellows 27, respectively.
  • the ring-shaped contact portions 30a are in contact with the pogo frame 23, and the ring-shaped contact portions 30b. Contacts the lip seal 29.
  • the inner bellows 26 and the outer bellows 27 cooperate with the contact portions 30a and 30b to form a sealed space P between the inner bellows 26 and the outer bellows 27.
  • the sealed space P is pressurized by a gas supplied from a pressurizing path 31 that communicates the sealed space P with a pressurizing unit (not shown) provided outside.
  • a pressing force hereinafter referred to as “bellows pressing force”
  • the inner bellows 26 and the outer bellows 27 pressing the contact portion 30b acts on the chuck top 20 via the lip seal 29.
  • the lip seal 29 is arranged concentrically with the chuck top 20, the acting point of the resultant force of the bellows pressing force acting on each part of the lip seal 29 is the center of the chuck top 20.
  • a hard member having a predetermined height for example, a stopper 32 made of a resin member is disposed inside the lip seal 29, and the lip seal 29 is overcompressed even if the bellows pressing force is applied to the lip seal 29. This prevents the lip seal 29 from being degraded.
  • the contact portion 30 b contacts the lip seal 29, so that the pogo frame 23, the inner bellows 26, the lip seal 29, and the chuck top 20
  • An enclosed space S is formed.
  • the sealed space S is decompressed and contracts by a decompression path 33 that communicates the sealed space S and a decompression unit (not shown) provided outside.
  • the contact probes 28 of the probe card 18, which is arranged below the pogo frame 23 with the chuck top 20 being attracted to the pogo frame 23, are connected to the electrode pads in the semiconductor device of the wafer W placed on the chuck top 20. Contact with solder bump.
  • the electrical characteristics such as the conduction state of the electrical circuit are inspected by supplying electricity from each contact probe 28 to the electrical circuit of the semiconductor device connected to each electrode pad or each solder bump.
  • a plurality of height sensors 34 are arranged on the chuck top 20 so as to face the pogo frame 23, and each height sensor 34 measures the distance (height) between each part of the chuck top 20 and the pogo frame 23.
  • the inclination of the chuck top 20 with respect to the pogo frame 23 is calculated based on the distance between each part of the chuck top 20 measured by each height sensor 34 and the pogo frame 23.
  • the height sensor 34 may be disposed not on the chuck top 20 but on the pogo frame 23 and measure the distance (height) between each part of the pogo frame 23 and the chuck top 20.
  • 4A to 4D are process diagrams for explaining the operation of the chuck top and the like in the substrate inspection method according to the present embodiment.
  • the aligner 21 moves the chuck top 20 that has received the wafer W from the transfer robot 19, so that the wafer W placed on the chuck top 20 faces the probe card 18 (FIG. 4A). Thereafter, when the aligner 21 rises and the chuck top 20 approaches the pogo frame 23 (tester 15), the inner bellows 26 and the outer bellows 27 come into contact with the lip seal 29 through the contact portion 30b. At this time, a sealed space S surrounded by the pogo frame 23 (tester 15), the inner bellows 26, the lip seal 29, and the chuck top 20 is formed (FIG. 4B).
  • gas is supplied from the pressurizing path 31 to the sealing space P between the inner bellows 26 and the outer bellows 27, and the sealing space P is pressurized to generate a bellows pressing force.
  • the bellows pressing force presses the chuck top 20 through the contact portion 30 b and the lip seal 29.
  • the aligner 21 continues to rise, and each contact probe 28 of the probe card 18 contacts each electrode pad or each solder bump of the semiconductor device on the wafer W placed on the chuck top 20. Thereafter, the aligner 21 presses (overdrives) the chuck top 20 toward the pogo frame 23 (tester 15) to keep the contact probes 28 in contact with the electrode pads and the solder bumps. Further, the sealed space S is decompressed by the decompression unit, and the chuck top 20 is attracted to the pogo frame 23 (FIG. 4C). During the overdrive, the sealing space P is continuously pressurized, and the bellows pressing force continues to press the chuck top 20.
  • the center of the probe card 18 is used to bring each contact probe 28 into contact with each electrode pad or each solder bump of the semiconductor device. It is not opposed to the center of the wafer W, but is opposed to a position offset from the center of the wafer W.
  • the wafer W is placed on the chuck top 20 so that the center thereof coincides with the center of the chuck top 20, while each contact probe 28 is arranged symmetrically with respect to the center of the probe card 18.
  • the resultant reaction force from the probe 28 to the wafer W (chuck top 20) acts not on the center of the wafer W (chuck top 20) but on a position offset from the center of the wafer W (chuck top 20).
  • the resultant force F 1 of the reaction force from each contact probe 28 acts at a position offset from the center of gravity G of the chuck top 20.
  • the resultant force F 2 of the bellows pressing force f 2 acting on the chuck top 20 via the lip seal 29 acts on the center of gravity G of the chuck top 20 because the lip seal 29 is arranged concentrically with the chuck top 20.
  • the action point of the resultant force F 1 and the resultant force F 3 of the resultant force F 2 can be closer to the center of gravity G of the chuck top 20 than the action point of the resultant force F 1 .
  • the position of the point of application of resultant force F 3 is determined by the ratio of the magnitude of the resultant force F 1 and force F 2, for example, as shown in FIG 5B, when the resultant force F 1 is larger than the resultant force F 2, the force F 3
  • the action point approaches the action point of the resultant force F 1 , and as shown in FIG. 5C, when the resultant force F 2 is greater than the resultant force F 1 , the action point of the resultant force F 3 is the action point of the resultant force F 2 , that is, the chuck top 20.
  • the pressure in the sealing space P is determined so that the resultant force F 2 is greater than the resultant force F 1 in order to bring the acting point of the resultant force F 3 closer to the center of gravity G of the chuck top 20. Specifically, the pressure in the sealing space P is determined so that the resultant force F 2 that is at least three times the resultant force F 1 acts on the chuck top 20. Further, the pressure in the sealing space P is determined according to the inclination of the chuck top 20 calculated from the distance between each part of the chuck top 20 measured by each height sensor 34 and the pogo frame 23.
  • the pressure of the chuck top 20 when the inclination is large is determined pressure of relatively large so as to seal the space P, and when the slope of the chuck top 20 is not so large, sealed so as resultant force F 2 is relatively small
  • the pressure in the space P is determined. That is, in the wafer inspection apparatus 10, the tilt of the chuck top 20 can be adjusted only by changing the pressure in the sealing space P, so that it is not necessary to use a balance weight or the like for correcting the tilt of the chuck top 20. be able to.
  • each contact probe 28 once contacted has a bellows pressing force f 2.
  • the contact probe 28 contacts each electrode pad or each solder bump as the timing of pressurization of the sealing space P.
  • the front is preferred. Accordingly, since the bellows pressing force f 2 is the lack of newly loaded after each contact probe 28 is in contact to the electrode pads and the solder bumps, the contact probes 28 are spaced apart from each electrode pad and the solder bumps It is possible to prevent slippage.
  • the sealing space P is pressurized in order to adjust the tilt of the chuck top 20, but the bellows pressing force f 2 is applied to each electrode pad of each contact probe 28 generated by the decompression of the sealed space S. Since it acts in the opposite direction to the contact force to each solder bump, the contact force to each electrode pad or each solder bump of each contact probe 28 can be reduced by adjusting the pressure of the sealing space P. It is possible to prevent the needle traces of the contact probes 28 from remaining on the electrode pads and the solder bumps.
  • the inner bellows 26 and the outer bellows 27 is allowed to act bellows pressing force f 2 to the chuck top 20 via the contact portion 30b and the lip seal 29, without providing the contact portion 30b and the lip seal 29, the inner The bellows 26 and the outer bellows 27 are brought into direct contact with the chuck top 20, and the sealing space P surrounded by the inner bellows 26, the outer bellows 27, the pogo frame 23 and the chuck top 20 is pressurized, and the bellows pressing force f is applied to the chuck top 20. 2 may be allowed to act.
  • each contact probe 28 can be reliably brought into contact with each electrode pad or each solder bump.
  • FIG. 6 is an enlarged partial cross-sectional view of the lower part of the tester in the first modification of the wafer inspection apparatus of FIG. 1, and FIG. 7 is a horizontal cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
  • a plurality of cylindrical bellows members that hang from the pogo frame 23 toward the chuck top 20 around the outer bellows 27 (outside), for example, 3
  • Two auxiliary bellows 35 are arranged.
  • Each auxiliary bellows 35 is extendable in the vertical direction, and is arranged at substantially equal intervals along the circumferential direction of the outer bellows 27.
  • Disc-shaped contact portions 37 a and 37 b are provided at the upper and lower ends of each auxiliary bellows 35, the contact portion 37 a contacts the pogo frame 23, and the contact portion 37 b contacts the chuck top 20.
  • Each auxiliary bellows 35 forms a sealed space P 1 inside, and the sealed space P 1 is a pressurization that communicates the sealed space P 1 with another pressurization unit (not shown) provided outside.
  • the gas is pressurized by the gas supplied from the path 36. Pressing force sealing space P 1 pushes down the auxiliary bellows 35 abutting portions 37b are pressed (hereinafter, "auxiliary bellows pressing force" hereinafter.) Occurs, the auxiliary bellows pressing force via the contact portion 37b Acting on the chuck top 20.
  • the auxiliary bellows 35 are arranged at substantially equal intervals along the circumferential direction of the outer bellows 27, that is, are arranged in a distributed manner, so that the auxiliary bellows pressing force is distributed to the chuck top 20, And acts locally.
  • the pressure in the sealing space P 1 of the auxiliary bellows 35 is changed individually, it can act an auxiliary bellows pressing force of different magnitudes in each place of the chuck top 20.
  • the tilt of the chuck top 20 can be finely controlled, and the chuck top 20 can be reliably prevented from tilting.
  • each auxiliary bellows 35 is disposed around the outer bellows 27, the auxiliary bellows pressing force acts at a position greatly offset from the center of gravity G of the chuck top 20.
  • the moment due to the auxiliary bellows pressing force acting on the chuck top 20 increases, so that even if the auxiliary bellows pressing force is small, the chuck top 20 can be rotated greatly. That is, even if the relatively small auxiliary bellows 35 is used, the inclination of the chuck top 20 can be adjusted efficiently.
  • FIG. 8 is an enlarged partial cross-sectional view of the lower portion of the tester in the second modification of the wafer inspection apparatus of FIG. 1
  • FIG. 9 is a horizontal cross-sectional view along line IX-IX in FIG.
  • a single main bellows 41 is disposed so as to be surrounded by three auxiliary bellows 35.
  • the main bellows 41 is formed of a cylindrical bellows member that can expand and contract in the vertical direction, like the inner bellows 26, and hangs down from the pogo frame 23 toward the chuck top 20 so as to surround the contact probe 28.
  • ring-shaped contact portions 30a and 30b are also provided on the upper and lower ends of the main bellows 41, respectively.
  • the ring-shaped contact portions 30a contact the pogo frame 23, and ring-shaped contact portions 30a and 30b.
  • the contact portion 30b contacts the lip seal 29, but the above-described sealing space P is not formed.
  • auxiliary bellows 35 disposed around (outside) of the main bellows 41 forms a sealed space P 1 inside each sealed space P 1 is pressurizing path
  • the gas is pressurized by the gas supplied from 36.
  • an auxiliary bellows pressing force is generated in each auxiliary bellows 35, and the auxiliary bellows pressing force acts on the chuck top 20 via the contact portion 37b.
  • auxiliary bellows pressing force of different magnitudes in each place of the chuck top 20 the pressure of the sealing space P 1 of the auxiliary bellows 35 is changed individually, more control over the slope of the chuck top 20 be able to.
  • an elastic member such as a coil spring may be disposed instead of each auxiliary bellows 35.
  • each elastic member by individually changing the spring constant or the like of each elastic member, different magnitudes of elastic force can be applied at various locations on the chuck top 20, thereby reliably preventing the chuck top 20 from tilting. be able to.
  • a plurality of sealing spaces P between the inner bellows 26 and the outer bellows 27 are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction.
  • each of the divided spaces P 2 to P 4 is divided into a plurality of divided spaces P 2 to P 4 by the three partition walls 38, and the pressures of the divided spaces P 2 to P 4 are individually changed to have different sizes from the divided spaces P 2 to P 4.
  • the bellows pressing force f 2 may be individually allowed to act on the chuck top 20. Accordingly, it is possible to exert a locally different sizes of bellows pressing force f 2 to the chuck top 20, it is possible to finely control the inclination of the chuck top 20, it has been, ensures that the chuck top 20 is inclined Can be prevented.
  • the wafer inspection apparatus 39 includes, for example, a tester 15 (pogo frame 23), a probe card 18, a chuck top 20, an inner bellows 26, and an outer bellows 27 in one inspection chamber 40 (FIG. 11).

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Abstract

検査を正確に行うことができる基板検査装置を提供する。ウエハ検査装置１０は、半導体デバイスが形成されたウエハＷを載置するチャックトップ２０と、ウエハＷへ向けて突出する複数のコンタクトプローブ２８を有するプローブカード１８と、プローブカード１８を保持するポゴフレーム２３と、各コンタクトプローブ２８を囲むようにポゴフレーム２３から垂下する筒状の伸縮自在な内側ベローズ２６と、該内側ベローズ２６を囲むようにポゴフレーム２３から垂下する筒状の伸縮自在な外側ベローズ２７とを備え、チャックトップ２０をプローブカード１８へ接近させて各コンタクトプローブ２８をデバイスへ接触させる際、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７はチャックトップ２０に当接するとともに、間に封止空間Ｐを形成し、封止空間Ｐが加圧される。

Description

基板検査装置及び基板検査方法
　本発明は、基板検査装置及び基板検査方法に関する。
　多数の半導体デバイスが形成されたウエハの検査を行うために、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パッドや各半田バンプ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。）。
　プローバでは、ウエハを載置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半導体デバイスにおける電極パッドや半田バンプと接触させ、各コンタクトプローブから各電極パッドや各半田バンプに接続された半導体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。
　また、図１２Ａに示すように、ウエハＷを板状部材からなるチャック１００に載置し、チャック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、当該密閉空間Ｓを減圧することにより、密閉空間Ｓを収縮させてウエハＷをチャック１００ごとプローブカード１０１へ引き寄せ（図１２Ｂ）、ウエハＷをプローブカード１０１へ接触させる基板検査装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この基板検査装置では、ウエハＷがプローブカード１０１へ接触するまでチャック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へ接触した後はアライナー１０３がチャック１００から離間する（図１２Ｃ）。
特開２００２−２２７６８号公報 特開２０１３−２５４８１２号公報
　しかしながら、ウエハＷにおいて検査対象となる半導体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場合がある。通常、ウエハＷはその中心がチャック１００の中心と一致するようにチャック１００に載置されるため、この場合、チャック１００の中心からオフセットした位置にプローブカード１０１の各コンタクトプローブ１０４からの反力の合力が作用してチャック１００にモーメントが生じる。このとき、上述したように、アライナー１０３がチャック１００から離間していると、チャック１００に生じたモーメントをアライナー１０３によって打ち消すことができず、チャック１００が回転して傾くことがある（図１２Ｄ）。
　その結果、各コンタクトプローブ１０４はウエハＷの各電極パッドや各半田バンプと適切に接触することができず、半導体デバイスの電気的特性を正確に検査することができないおそれがある。
　本発明の目的は、検査を正確に行うことができる基板検査装置及び基板検査方法を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有し、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査装置において、各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第１のベローズと、該第１のベローズを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第２のベローズとを備え、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記第１のベローズ及び前記第２のベローズは前記板状部材に当接するとともに、間に封止空間を形成し、前記封止空間が加圧されることを特徴とする基板検査装置が提供される。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有する基板検査装置において、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査方法であって、各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第１のベローズと、該第１のベローズを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第２のベローズとを配置し、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記第１のベローズ及び前記第２のベローズを前記板状部材に当接させるとともに、前記第１のベローズ及び前記第２のベローズの間に封止空間を形成させ、前記封止空間を加圧することを特徴とする基板検査方法が提供される。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有し、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査装置において、各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な主ベローズと、前記主ベローズの周りに配置される少なくとも１つの筒状の伸縮自在な補助ベローズとを備え、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記補助ベローズは前記板状部材に当接するとともに、前記補助ベローズの内部が加圧されて前記補助ベローズは前記板状部材へ押圧力を作用させることを特徴とする基板検査装置が提供される。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有する基板検査装置において、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査方法であって、各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な主ベローズを配置し、さらに、少なくとも１つの筒状の伸縮自在な補助ベローズを前記主ベローズの周りに配置し、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記補助ベローズを前記板状部材に当接させるとともに、前記補助ベローズの内部を加圧して前記補助ベローズから前記板状部材へ押圧力を作用させることを特徴とする基板検査方法が提供される。
　本発明によれば、板状部材に当接する第１のベローズ及び第２のベローズの間に形成される封止空間が加圧されるので、板状部材には各コンタクトプローブからの反力だけでなく、封止空間からの押圧力も作用する。これにより、各コンタクトプローブからの反力の合力が板状部材からの中心からオフセットした位置に作用しても、封止空間からの押圧力により、板状部材へ作用する各コンタクトプローブからの反力の合力の影響を低減することができる。その結果、各コンタクトプローブからの反力の合力に起因するモーメントを低下させて板状部材が傾くのを抑制することができ、もって、板状部材に載置された基板の検査を正確に行うことができる。
　［図１］本発明の実施の形態に係る基板検査装置としてのウエハ検査装置の構成を概略的に示す水平断面図である。
　［図２］図１における線ＩＩ−ＩＩに沿う縦断面図である。
　［図３］図１のウエハ検査装置におけるテスタ下部の拡大部分断面図である。
　［図４Ａ乃至図４Ｄ］本実施の形態に係る基板検査方法におけるチャックトップ等の動作を説明するための工程図である。
　［図５Ａ乃至図５Ｃ］本実施の形態に係る基板検査方法におけるチャックトップの傾きの調整の原理を説明するための図である。
　［図６］図１のウエハ検査装置の第１の変形例におけるテスタ下部の拡大部分断面図である。
　［図７］図６における線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿う水平断面図である。
　［図８］図１のウエハ検査装置の第２の変形例におけるテスタ下部の拡大部分断面図である。
　［図９］図８における線ＩＸ−ＩＸに沿う水平断面図である。
　［図１０］図１のウエハ検査装置の第３の変形例におけるテスタ下部の水平断面図である。
　［図１１］本発明が適用される他のウエハ検査装置の構成を概略的に示す断面図である。
　［図１２Ａ乃至図１２Ｄ］従来のウエハ検査装置におけるチャックトップ等の動作を説明するための図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
　まず、本実施の形態に係る基板検査装置としてのウエハ検査装置について説明する。
　図１は、本実施の形態に係る基板検査装置としてのウエハ検査装置の構成を概略的に示す水平断面図であり、図２は、図１における線ＩＩ−ＩＩに沿う縦断面図である。
　図１及び図２において、ウエハ検査装置１０は検査室１１を備え、該検査室１１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、検査室１１に対するウエハＷの搬出入を行う搬出入領域１３と、検査領域１２及び搬出入領域１３の間に設けられた搬送領域１４とを有する。検査領域１２にはウエハ検査用インターフェースとしての複数のテスタ１５が配置され、テスタ１５の各々の下部には円板状のプローブカード１８が装着される。
　搬出入領域１３は複数の収容空間１６に区画され、各収容空間１６には複数のウエハＷを収容する容器、例えば、ＦＯＵＰ１７を受け入れるポート１６ａ、プローブカード１８が搬入され且つ搬出されるローダ１６ｃやウエハ検査装置１０の各構成要素の動作を制御するコントローラ１６ｄが配置される。
　検査領域１２では、各テスタ１５に対応して、プローブカード１８に対向するように、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を上下左右に移動させ、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。
　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、搬出入領域１３のポート１６ａからウエハＷを受け取って各テスタ１５に対応するチャックトップ２０へ搬送し、また、半導体デバイスの電気的特性の検査が終了したウエハＷを各テスタ１５に対応するチャックトップ２０からポート１６ａへ搬送する。さらに、搬送ロボット１９は各テスタ１５からメンテナンスを必要とするプローブカード１８を搬出入領域１３のローダ１６ｃ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１６ｃから各テスタ１５へ搬送する。
　このウエハ検査装置１０では、各テスタ１５が搬送されたウエハの半導体デバイスの電気的特性の検査を行うが、搬送ロボット１９が一のテスタ１５へ向けてウエハを搬送している間に、他のテスタ１５は他のウエハの半導体デバイスの電気的特性の検査を行うことができるので、ウエハの検査効率を向上することができる。
　図３は、図１のウエハ検査装置におけるテスタ下部の拡大部分断面図である。
　図３において、テスタ１５はマザーボード２２を内蔵する。マザーボード２２は電気的特性が検査される半導体デバイスが搭載されるパソコン等のマザーボードを模した構造を有する。テスタ１５はマザーボード２２を用い、半導体デバイスがパソコン等のマザーボードに搭載された状態に近い状態を再現して半導体デバイスの電気的特性の検査を行う。
　マザーボード２２の下方にはポゴフレーム２３が配置され、マザーボード２２及びポゴフレーム２３の間の空間が減圧されてマザーボード２２はポゴフレーム２３を真空吸着する。また、ポゴフレーム２３の下方にはプローブカード１８が配置され、ポゴフレーム２３及びプローブカード１８の間の空間が減圧されてポゴフレーム２３はプローブカード１８を真空吸着する。
　ポゴフレーム２３の中央部には枠状のポゴブロック２４が配置され、ポゴブロック２４はプローブカード１８及びマザーボード２２を電気的に接続する多数のポゴピン２５を保持する。プローブカード１８の下方にはチャックトップ２０が配置され、プローブカード１８はチャックトップ２０と対向するように下面に配置された多数のコンタクトプローブ２８を有する。
　ポゴフレーム２３には、各コンタクトプローブ２８を囲む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内側ベローズ２６（第１のベローズ）と、該内側ベローズ２６を囲む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外側ベローズ２７（第２のベローズ）とが、プローブカード１８と同心に配置される。内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７は図中上下方向に伸縮自在である。なお、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７はプローブカード１８から垂下するように構成されてもよい。
　チャックトップ２０には、載置されたウエハＷを囲み、内側ベローズ２６や外側ベローズ２７へ対向するように、エラストマー部材からなるリップシール２９が当該チャックトップ２０と同心円状に配置される。また、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７の上下端にはそれぞれリング状の当接部３０ａ、３０ｂが設けられ、リング状の当接部３０ａはポゴフレーム２３と当接し、リング状の当接部３０ｂはリップシール２９に当接する。内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７は当接部３０ａ、３０ｂと協働して内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７の間に封止空間Ｐを形成する。封止空間Ｐは、当該封止空間Ｐと外部に設けられた加圧ユニット（図示しない）とを連通する加圧経路３１から供給されるガスによって加圧される。封止空間Ｐが加圧されると内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７が当接部３０ｂを押し下げる押圧力（以下、「ベローズ押圧力」という。）が発生するが、ベローズ押圧力は当接部３０ｂ及びリップシール２９を介してチャックトップ２０へ作用する。ここで、上述したように、リップシール２９はチャックトップ２０と同心円状に配置されるため、リップシール２９の各所へ作用するベローズ押圧力の合力の作用点はチャックトップ２０の中心となる。また、リップシール２９の内部には所定の高さを有する硬質部材、例えば、樹脂部材からなるストッパ３２が配置され、リップシール２９にベローズ押圧力が作用してもリップシール２９が過圧縮されるのを防止することができ、リップシール２９の復元性が低下するのを防止する。
　テスタ１５では、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７が当接部３０ｂを押し下げる際、当接部３０ｂがリップシール２９と当接することにより、ポゴフレーム２３、内側ベローズ２６、リップシール２９及びチャックトップ２０で囲まれる密閉空間Ｓが形成される。密閉空間Ｓは、当該密閉空間Ｓと外部に設けられた減圧ユニット（図示しない）とを連通する減圧経路３３によって減圧されて収縮する。これにより、チャックトップ２０がポゴフレーム２３へ引きつけられてポゴフレーム２３の下方に配置されたプローブカード１８の各コンタクトプローブ２８が、チャックトップ２０に載置されたウエハＷの半導体デバイスにおける電極パッドや半田バンプと接触する。このとき、各コンタクトプローブ２８から各電極パッドや各半田バンプに接続された半導体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の検査が行われる。
　また、チャックトップ２０にはポゴフレーム２３と対向するように複数のハイトセンサ３４が配置され、各ハイトセンサ３４はチャックトップ２０の各所とポゴフレーム２３の間の距離（高さ）を計測する。本実施の形態では、各ハイトセンサ３４が計測したチャックトップ２０の各所とポゴフレーム２３の間の距離に基づいて、ポゴフレーム２３に対するチャックトップ２０の傾きを算出する。なお、ハイトセンサ３４はチャックトップ２０ではなくポゴフレーム２３に配置され、ポゴフレーム２３の各所とチャックトップ２０の間の距離（高さ）を計測してもよい。
　図４Ａ乃至図４Ｄは、本実施の形態に係る基板検査方法におけるチャックトップ等の動作を説明するための工程図である。
　まず、搬送ロボット１９からウエハＷを受け取ったチャックトップ２０をアライナー２１が移動させ、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（図４Ａ）。その後、アライナー２１が上昇してチャックトップ２０をポゴフレーム２３（テスタ１５）へ接近させると、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７が当接部３０ｂを介してリップシール２９と当接する。このとき、ポゴフレーム２３（テスタ１５）、内側ベローズ２６、リップシール２９及びチャックトップ２０で囲まれる密閉空間Ｓが形成される（図４Ｂ）。また、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７の間の封止空間Ｐに加圧経路３１からガスが供給され、封止空間Ｐが加圧されてベローズ押圧力が発生する。当該ベローズ押圧力は当接部３０ｂやリップシール２９を介してチャックトップ２０を押圧する。
　次いで、アライナー２１が上昇を継続し、プローブカード１８の各コンタクトプローブ２８がチャックトップ２０に載置されたウエハＷの半導体デバイスの各電極パッドや各半田バンプに接触する。その後も、アライナー２１はチャックトップ２０をポゴフレーム２３（テスタ１５）へ向けて押圧（オーバードライブ）して各コンタクトプローブ２８を各電極パッドや各半田バンプへ接触させ続ける。さらに、減圧ユニットによって密閉空間Ｓが減圧されてチャックトップ２０がポゴフレーム２３へ引きつけられる（図４Ｃ）。なお、オーバードライブの間も、封止空間Ｐが加圧され続け、ベローズ押圧力はチャックトップ２０を押圧し続ける。
　このとき、例えば、半導体デバイスがウエハＷの中心からオフセットした位置に形成されていると、各コンタクトプローブ２８を半導体デバイスの各電極パッドや各半田バンプに接触させるために、プローブカード１８の中心はウエハＷの中心と相対せず、ウエハＷの中心からオフセットした位置と相対する。ここで、ウエハＷはその中心がチャックトップ２０の中心と一致するようにチャックトップ２０に載置される一方、各コンタクトプローブ２８はプローブカード１８の中心に関して対称的に配置されるため、各コンタクトプローブ２８からウエハＷ（チャックトップ２０）への反力の合力はウエハＷ（チャックトップ２０）の中心ではなく、ウエハＷ（チャックトップ２０）の中心からオフセットした位置に作用する。具体的には、図５Ａに示すように、各コンタクトプローブ２８からの反力の合力Ｆ１はチャックトップ２０の重心Ｇからオフセットした位置に作用する。その一方、リップシール２９を介してチャックトップ２０へ作用するベローズ押圧力ｆ２の合力Ｆ２は、リップシール２９がチャックトップ２０と同心円状に配置されるため、チャックトップ２０の重心Ｇに作用する。したがって、合力Ｆ１及び合力Ｆ２の合力Ｆ３の作用点を合力Ｆ１の作用点よりもチャックトップ２０の重心Ｇへ近づけることができる。合力Ｆ３の作用点の位置は合力Ｆ１及び合力Ｆ２の大きさの比によって決定され、例えば、図５Ｂに示すように、合力Ｆ１が合力Ｆ２よりも大きいと、合力Ｆ３の作用点は合力Ｆ１の作用点に近づき、図５Ｃに示すように、合力Ｆ２が合力Ｆ１よりも大きいと、合力Ｆ３の作用点は合力Ｆ２の作用点、すなわち、チャックトップ２０の重心Ｇに近づく。チャックトップ２０に作用するモーメントは合力Ｆ３に起因して発生するため、合力Ｆ３の作用点をチャックトップ２０の重心Ｇに近づけることにより、当該モーメントを低下させることができる。これにより、チャックトップ２０が傾くのを抑制することができ、もって、ウエハＷの半導体デバイスの電気的特性の検査を正確に行うことができる。
　ウエハ検査装置１０では、合力Ｆ３の作用点をチャックトップ２０の重心Ｇに近づけるために、合力Ｆ２が合力Ｆ１よりも大きくなるように封止空間Ｐの圧力が決定される。具体的には、合力Ｆ１の少なくとも３倍の合力Ｆ２がチャックトップ２０へ作用するように封止空間Ｐの圧力が決定される。また、封止空間Ｐの圧力は各ハイトセンサ３４が計測したチャックトップ２０の各所とポゴフレーム２３の間の距離から算出されたチャックトップ２０の傾きに応じて決定され、例えば、チャックトップ２０の傾きが大きいときは、合力Ｆ２が比較的大きくなるように封止空間Ｐの圧力が決定され、チャックトップ２０の傾きがさほど大きくないときは、合力Ｆ２が比較的小さくなるように封止空間Ｐの圧力が決定される。すなわち、ウエハ検査装置１０では、封止空間Ｐの圧力を変更するだけでチャックトップ２０の傾きを調整することができるため、チャックトップ２０の傾きを矯正するためのバランスウェイト等を用いる必要を無くすことができる。
　なお、封止空間Ｐの加圧のタイミングとして、各コンタクトプローブ２８が各電極パッドや各半田バンプへ接触した後も考えられるが、この場合、一度接触した各コンタクトプローブ２８がベローズ押圧力ｆ２の新たな負荷によって各電極パッドや各半田バンプから離間してずれる可能性があるため、封止空間Ｐの加圧のタイミングとしては、各コンタクトプローブ２８が各電極パッドや各半田バンプへ接触する前が好ましい。これにより、各コンタクトプローブ２８が各電極パッドや各半田バンプへ接触した後にベローズ押圧力ｆ２が新たに負荷されることがないので、各コンタクトプローブ２８が各電極パッドや各半田バンプから離間してずれるのを防止することができる。
　その後、アライナー２１が下降するが、密閉空間Ｓが減圧されているため、チャックトップ２０はポゴフレーム２３（テスタ１５）へ引きつけられ続け、各コンタクトプローブ２８が半導体デバイスの各電極パッドや各半田バンプと接触し続ける（図４Ｄ）。
　以上、本発明について、上述した実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、本実施の形態では、チャックトップ２０の傾きを調整するために封止空間Ｐが加圧されたが、ベローズ押圧力ｆ２は密閉空間Ｓの減圧によって生じる各コンタクトプローブ２８の各電極パッドや各半田バンプへの接触力と逆方向に作用するため、封止空間Ｐの圧力を調整することにより、各コンタクトプローブ２８の各電極パッドや各半田バンプへの接触力を減じることができ、各電極パッドや各半田バンプに各コンタクトプローブ２８の針跡が残るのを防止することができる。
　また、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７は当接部３０ｂやリップシール２９を介してチャックトップ２０へベローズ押圧力ｆ２を作用させたが、当接部３０ｂやリップシール２９を設けることなく、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７をチャックトップ２０へ直接当接させ、内側ベローズ２６、外側ベローズ２７、ポゴフレーム２３及びチャックトップ２０で囲まれる封止空間Ｐを加圧してチャックトップ２０へベローズ押圧力ｆ２を作用させさせてもよい。
　さらに、リップシール２９が当接部３０ｂを吸着する場合、封止空間Ｐが減圧されてもよい。これにより、内側ベローズ２６や外側ベローズ２７がリップシール２９を介してチャックトップ２０を引きつけることができるため、各コンタクトプローブ２８を各電極パッドや各半田バンプへ確実に接触させることができる。
　また、内側ベローズ２６や外側ベローズ２７の他にベローズを設けてもよい。図６は、図１のウエハ検査装置の第１の変形例におけるテスタ下部の拡大部分断面図であり、図７は、図６における線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿う水平断面図である。
　図６及び図７に示すように、第１の変形例では、外側ベローズ２７の周り（外側）に、ポゴフレーム２３からチャックトップ２０へ向けて垂下する円筒形蛇腹部材である複数、例えば、３つの補助ベローズ３５が配置される。各補助ベローズ３５は上下方向に伸縮自在であり、外側ベローズ２７の周方向に沿って略等間隔で配置される。各補助ベローズ３５の上下端にはそれぞれ円板状の当接部３７ａ、３７ｂが設けられ、当接部３７ａはポゴフレーム２３と当接し、当接部３７ｂはチャックトップ２０に当接する。各補助ベローズ３５は内部に封止空間Ｐ１を形成し、封止空間Ｐ１は、当該封止空間Ｐ１と外部に設けられた他の加圧ユニット（図示しない）とを連通する加圧経路３６から供給されるガスによって加圧される。封止空間Ｐ１が加圧されると補助ベローズ３５が当接部３７ｂを押し下げる押圧力（以下、「補助ベローズ押圧力」という。）が発生し、補助ベローズ押圧力は当接部３７ｂを介してチャックトップ２０へ作用する。ここで、上述したように、各補助ベローズ３５は外側ベローズ２７の周方向に沿って略等間隔で配置、すなわち、分散して配置されるため、補助ベローズ押圧力がチャックトップ２０へ分散し、且つ局所的に作用する。ここで、各補助ベローズ３５の封止空間Ｐ１の圧力を個別に変更させると、チャックトップ２０の各所において異なる大きさの補助ベローズ押圧力を作用させることができる。これにより、チャックトップ２０の傾きを細かく制御することができ、もって、チャックトップ２０が傾くのを確実に防止することができる。また、各補助ベローズ３５は外側ベローズ２７の周りに配置されるため、補助ベローズ押圧力はチャックトップ２０の重心Ｇから大きくオフセットした位置に作用する。これにより、チャックトップ２０に作用する補助ベローズ押圧力起因のモーメントが大きくなるため、補助ベローズ押圧力が小さくても、チャックトップ２０を大きく回転させることができる。すなわち、比較的小さい補助ベローズ３５を用いても、チャックトップ２０の傾きを効率的に調整することができる。
　上述した第１の変形例のように、複数の補助ベローズ３５を設けた場合、各補助ベローズ３５によって囲まれるベローズは、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７からなる二重のベローズで無くてもよい。図８は、図１のウエハ検査装置の第２の変形例におけるテスタ下部の拡大部分断面図であり、図９は、図８における線ＩＸ−ＩＸに沿う水平断面図である。
　図８及び図９に示すように、図１のウエハ検査装置１０の第２の変形例では、３つの補助ベローズ３５によって囲まれるように一重のメインベローズ４１が配置される。メインベローズ４１は、内側ベローズ２６と同様に、上下方向に伸縮自在な円筒形蛇腹部材からなり、ポゴフレーム２３からコンタクトプローブ２８を囲むようにチャックトップ２０へ向けて垂下する。また、メインベローズ４１の上下端にも、内側ベローズ２６と同様に、それぞれリング状の当接部３０ａ、３０ｂが設けられ、リング状の当接部３０ａはポゴフレーム２３と当接し、リング状の当接部３０ｂはリップシール２９に当接するが、上述した封止空間Ｐは形成されない。
　また、上述した第２の変形例でも、メインベローズ４１の周り（外側）に配置される３つの補助ベローズ３５はそれぞれ内部に封止空間Ｐ１を形成し、封止空間Ｐ１は加圧経路３６から供給されるガスによって加圧される。これにより、各補助ベローズ３５において補助ベローズ押圧力が発生し、補助ベローズ押圧力は当接部３７ｂを介してチャックトップ２０へ作用する。このとき、各補助ベローズ３５の封止空間Ｐ１の圧力を個別に変更させてチャックトップ２０の各所において異なる大きさの補助ベローズ押圧力を作用させることにより、チャックトップ２０の傾きを細かく制御することができる。
　なお、上述したウエハ検査装置１０の第１の変形例及び第２の変形例において、各補助ベローズ３５の代わりにコイルばね等の弾性部材を配置してもよい。この場合、各弾性部材のばね定数等を個別に変更することにより、チャックトップ２０の各所において異なる大きさの弾性力を作用させることができ、もって、チャックトップ２０が傾くのを確実に防止することができる。
　また、図１のウエハ検査装置の第３の変形例では、図１０に示すように、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７の間の封止空間Ｐが、周方向に略等間隔に配置された複数、例えば、３つの隔壁３８によって複数の分割空間Ｐ２~Ｐ４に分割され、各分割空間Ｐ２~Ｐ４の圧力を個別に変更して各分割空間Ｐ２~Ｐ４から異なる大きさのベローズ押圧力ｆ２をチャックトップ２０へ個別に作用させてもよい。これにより、チャックトップ２０へ局所的に異なる大きさのベローズ押圧力ｆ２を作用させることができるため、チャックトップ２０の傾きを細かく制御することができ、もって、チャックトップ２０が傾くのを確実に防止することができる。
　さらに、本実施の形態では、複数枚のウエハの半導体デバイスの電気的特性の検査を同時に行うことができるウエハ検査装置へ本発明が適用される場合について説明したが、本発明は、１枚のみのウエハの半導体デバイスの電気的特性の検査を行うウエハ検査装置へも適用することができる。この場合、当該ウエハ検査装置３９は１つの検査室４０の内部に、例えば、テスタ１５（ポゴフレーム２３）、プローブカード１８、チャックトップ２０、内側ベローズ２６及び外側ベローズ２７を備える（図１１）。
　本出願は、２０１６年９月２８日に出願された日本出願第２０１６−１８９９９９号に基づく優先権を主張するものであり、当該日本出願に記載された全内容を本出願に援用する。
Ｐ　封止空間
Ｐ２~Ｐ４　分割空間
Ｓ　密閉空間
Ｗ　ウエハ
１０　ウエハ検査装置
１８　プローブカード
２０　チャックトップ
２６　内側ベローズ
２７　外側ベローズ
２８　コンタクトプローブ
３４　ハイトセンサ
３５　補助ベローズ
４１　メインベローズ

Claims (10)

  1. 　デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有し、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査装置において、
    　各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第１のベローズと、
    　該第１のベローズを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第２のベローズとを備え、
    　前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記第１のベローズ及び前記第２のベローズは前記板状部材に当接するとともに、間に封止空間を形成し、
    　前記封止空間が加圧されることを特徴とする基板検査装置。
  2. 　前記封止空間から前記板状部材へ作用する押圧力の中心が前記板状部材の中心と一致することを特徴とする請求項１記載の基板検査装置。
  3. 　前記第２のベローズの周りに少なくとも１つの筒状の伸縮自在な補助ベローズが配置され、
    　前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記補助ベローズは前記板状部材に当接するとともに、前記補助ベローズの内部が加圧されて前記補助ベローズは前記板状部材へ押圧力を作用させることを特徴とする請求項１又は２記載の基板検査装置。
  4. 　前記第１のベローズ及び前記第２のベローズの間の前記封止空間が複数の分割空間に分割され、
    　各前記分割空間のそれぞれを加圧することにより、各前記分割空間のそれぞれから個別に前記板状部材へ押圧力を作用させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板検査装置。
  5. 　前記板状部材及び前記プローブカードの間の距離を計測するハイトセンサをさらに備え、
    　前記計測された距離に基づいて前記板状部材の傾きが算出されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板検査装置。
  6. 　デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有する基板検査装置において、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査方法であって、
    　各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第１のベローズと、該第１のベローズを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な第２のベローズとを配置し、
    　前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記第１のベローズ及び前記第２のベローズを前記板状部材に当接させるとともに、前記第１のベローズ及び前記第２のベローズの間に封止空間を形成させ、
    　前記封止空間を加圧することを特徴とする基板検査方法。
  7. 　前記封止空間の圧力は前記板状部材の傾きに応じて決定されることを特徴とする請求項６記載の基板検査方法。
  8. 　前記封止空間の圧力は、各前記コンタクトプローブから前記板状部材へ作用する反力の合力の少なくとも３倍の押圧力が前記封止空間から前記板状部材へ作用するように、設定されることを特徴とする請求項６又は７記載の基板検査方法。
  9. 　デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有し、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査装置において、
    　各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な主ベローズと、
    　前記主ベローズの周りに配置される少なくとも１つの筒状の伸縮自在な補助ベローズとを備え、
    　前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記補助ベローズは前記板状部材に当接するとともに、前記補助ベローズの内部が加圧されて前記補助ベローズは前記板状部材へ押圧力を作用させることを特徴とする基板検査装置。
  10. 　デバイスが形成された基板を載置する板状部材と、該板状部材の上方において前記板状部材へ対向するように配置されるプローブカードとを備え、前記プローブカードは前記基板へ向けて突出する複数の針状のコンタクトプローブを有する基板検査装置において、前記板状部材を前記プローブカードへ接近させて各前記コンタクトプローブを前記デバイスへ接触させる基板検査方法であって、
    　各前記コンタクトプローブを囲むように垂下する筒状の伸縮自在な主ベローズを配置し、さらに、少なくとも１つの筒状の伸縮自在な補助ベローズを前記主ベローズの周りに配置し、
    　前記板状部材を前記プローブカードへ接近させる際、前記補助ベローズを前記板状部材に当接させるとともに、前記補助ベローズの内部を加圧して前記補助ベローズから前記板状部材へ押圧力を作用させることを特徴とする基板検査方法。
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