特許 6157270 プローブ装置及びプローブ方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6157270

(24)【登録日】2017年6月16日

(45)【発行日】2017年7月5日

(54)【発明の名称】プローブ装置及びプローブ方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20170626BHJP

   G01R 31/28 20060101ALI20170626BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/66 B

   G01R31/28 K

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-168586(P2013-168586)

(22)【出願日】2013年8月14日

(65)【公開番号】特開2015-37136(P2015-37136A)

(43)【公開日】2015年2月23日

【審査請求日】2016年3月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100169960

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 貴光

(74)【代理人】

【識別番号】100060575

【弁理士】

【氏名又は名称】林 孝吉

(72)【発明者】

【氏名】市川 武清

【審査官】 堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１３０１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３２４１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１１０８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０１９５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０８６９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｒ ３１／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェーハとプローブを接触させて前記ウェーハの電気的特性検査を行うプローブ装置であって、
前記ウェーハをチャックして保持するチャックプレートと、
前記チャックプレートを支持するステージ部と、
前記チャックプレートと前記ステージ部との間に配置され、前記プローブと前記ウェーハの接触により発生する荷重を各々検出するための複数の荷重センサと、
前記荷重センサからの信号に基づいて前記ウェーハと前記プローブの接触荷重を測定し、前記複数の荷重センサより検出される前記接触荷重の総和に基づいて前記ウェーハと前記プローブのオーバドライブ量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、基準となるウェーハが前記ステージ部で移動されて前記プローブと接触された各コンタクト位置での荷重を記録し、以降のウェーハはその記録されたウェーハの荷重を再現するように接触させることを特徴とするプローブ装置。

【請求項2】

前記複数の荷重センサは、３箇所以上のセンサが全面に各々配設されて、全面で全荷重を受けられるように３個以上設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記接触荷重の総和が所定の値の範囲内にあるか否かを監視し、所定の範囲内にないとき警告をすることを特徴とする請求項１または２に記載のプローブ装置。

【請求項4】

前記制御部は、基準となるウェーハが前記プローブと接触された各コンタクト位置での荷重とともに、前記プローブのバネ定数及び本数からなる針立て情報を記録することを特徴とする請求項１、２または３に記載のプローブ装置。

【請求項5】

制御部の制御下で、ウェーハとプローブを接触させて前記ウェーハの電気的特性の検査を行うプローブ方法において、
前記ウェーハをチャックして保持するチャックプレートと該チャックプレートをＸ、Ｙ、Ｚ方向にそれぞれ移動可能なステージとの間に、前記プローブと前記ウェーハの接触により発生する荷重を各々検出するための複数の荷重センサを配置し、
前記荷重センサからの信号に基づいて前記ウェーハと前記プローブの接触荷重を測定し、前記複数の荷重センサから各々検出される接触荷重の総和に基づいて、前記ウェーハと前記プローブのオーバドライブ量を制御し、
基準となるウェーハが前記ステージ部で移動されて前記プローブと接触された各コンタクト位置での荷重を記録し、以降のウェーハはその記録されたウェーハの荷重を再現するように接触させることを特徴とするプローブ方法。

【請求項6】

前記荷重センサを、３点以上を全面に配置し、その各荷重センサで検出される接触荷重の総和に基づいて、前記ウェーハと前記プローブのウェーハとプローブを接触させる量を制御することを特徴とする請求項５記載のプローブ方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はプローブ装置及びプローブ方法に関するものであり、特に、オーバドライブ量の管理を容易にし、ウェーハとプローブの間に常に安定した接触荷重を付与して、信頼性の高い電気的特性の検査を行うことができるプローブ装置及びプローブ方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体製造工程では、薄い円板状の半導体ウェーハに各種の処理を施して、電子デバイスをそれぞれ有する複数のチップ（ダイ）を形成する。各チップは電気的特性が検査され、その後、ダイサーで切り離されてリードフレーム等に固定することにより組み立てられる。

【0003】

上記の電気的特性の検査は、プローブとテスタを利用して行われる。図7に示すように
、ウェーハＷは上下方向に移動可能なチャックプレート１０１上に固定され、プローブ１０２は、ウェーハＷのプローブカード１０３上に電子デバイス(図示せず)の電極パッド（バンプ）に対応して複数個設けられる。

【0004】

電気的な検査をする場合は、プローブ１０２の位置及びウェーハＷの位置を検出した後、チップの電極パッドの配列方向が、プローブ１０２の配列方向に一致するようにチャックプレート１０１を回転させる。そして、ウェーハＷの検査するチップの電極パッドがプローブ１０２の下に位置するように移動させた後、チャックプレート１０１を上昇させて、電極パッドをプローブ１０２に接触させる。

【0005】

プローブ１０２は、バネ特性を有し、プローブ１０２の先端位置より接触点を上昇させることにより、電極パッドに所定の接触圧で接触する。また、ウェーハＷとプローブ１０２の先端の配列面との傾き、及び、プローブ１０２の先端位置のばらつきなどを考慮して、電極パッドとプローブ１０２が確実に接触するように、プローブ１０２の先端位置より高い位置まで電極パッド、すなわちウェーハＷの表面を距離αだけ上昇させている。これをオーバドライブと称し、検出したプローブ１０２の先端位置からウェーハＷの表面を更に上昇させる移動量、すなわち上記距離αをオーバドライブ量と称する(例えば、特許文
献１参照)。

【0006】

したがって、プローブ装置を用いてウェーハＷとプローブ１０２を接触させて電気特性の測定を行う場合、ウェーハＷとプローブ１０２の最適なコンタクト状態を作り出すためには、接触位置を０とし、プローブ１０２がウェーハＷに喰い込むオーバドライブ状態にして測定を行う。この動作により、プローブカード１０３のプローブ１０２高さのバラツキやウェーハＷとプローブカード１０３の平行誤差等を吸収し、最適な接触状態を作り出すことを行っている。実際に最適にするためには、このオーバドライブ量の管理が必要だが、通常は寸法（軸等の移動距離）で管理することが多い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第４８７８９１９号公報。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上述したように、プローブ装置を用いてウェーハとプローブとを接触させて測定を行う
場合、最適なコンタクト状態を作り出すために、従来ではオーバドライブ状態にして測定を行っていた。そして、その最適な接触を作り出すためのオーバドライブの管理は、軸等の移動距離で行っていた。

【0009】

しかしながら、プローブカード等を構成する部材が、プローブとウェーハの接触圧による弾性変形や熱膨張等の影響があり、移動量の管理のみでは最適な状態を作り出せていないという問題点があった。

【0010】

そこで、プローブカードのプローブ高さのバラツキや、ウェーハとプローブカードの平行誤差、及び、弾性変形や熱膨張等による影響を受けることがなく、最適なオーバドライブ状態で測定を行うことができるプローブ装置及びプローブ方法とするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ウェーハとプローブを接触させて前記ウェーハの電気的特性検査を行うプローブ装置であって、前記ウェーハをチャックして保持するチャックプレートと、前記チャックプレートを支持するステージ部と、前記チャックプレートと前記ステージ部との間に配置され、前記プローブと前記ウェーハの接触により発生する荷重を各々検出するための複数の荷重センサと、前記荷重センサからの信号に基づいて前記ウェーハと前記プローブの接触荷重を測定し、前記複数の荷重センサより検出される前記接触荷重の総和に基づいて前記ウェーハと前記プローブのオーバドライブ量を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、基準となるウェーハが前記ステージ部で移動されて前記プローブと接触された各コンタクト位置での荷重を記録し、以降のウェーハはその記録されたウェーハの荷重を再現するように接触させるプローブ装置を提供する。

【0012】

この構成によれば、測定対象であるウェーハが配置されたチャックプレートと該チャックプレートを支持するステージとの間に配置された複数個の荷重センサで測定される接触荷重の総和は、コンタクト荷重と等しくなる。したがって、最適なコンタクト状況にあるときに得られた接触荷重を、基準の接触荷重として予め取得しておく。そして、以降のコンタクト操作では、それら複数個の荷重センサで検出される接触荷重の総和が所定の値になったら、最適なコンタクト状況、すなわち最適なオーバドライブ量が得られていると判定する。このように、オーバドライブ量を移動距離でなく、コンタクト荷重により制御することで、ウェーハとプローブカードの平行誤差、及びプローバ装置における各構造物の弾性変形や熱膨張変形によるコンタクト状態の変化の影響を受けずに、最適なコンタクト状態を作り出すことができる。なお、ウェーハとプローブをオーバドライブ状態で接触させるのは、チャックプレートを上昇させてウェーハをプローブに接触させる、あるいはプローブを下降させてウェーハに接触させる、のいずれであってもよい。また、例えば１枚目のウェーハ等、基準となるウェーハでのコンタクト状況を最善と見なし、チャックプレート上におけるウェーハの各コンタクト位置での荷重を記録する。そして、以降のウェーハは、その荷重を再現するようにプローブとコンタクトさせることにより、常に最適なコンタクト状態を維持することができる。

【0013】

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、前記複数の荷重センサは、三角点で結ばれる３箇所の位置に各々配設されて、３個設けられているプロービング装置を提供する。

【0014】

この構成によれば、荷重センサを三角点で結ばれる３箇所の位置に各々配置することにより、チャックプレートが荷重センサを介してステージ部上に３点支持した状態で安定配置され、ウェーハに掛かる荷重を正確に測定することができる。これは、特にウェーハの口径が３００ｍｍ、４５０ｍｍと大口径化して広い面積のウェーハに掛かる荷重を測定するのに適しており、ウェーハの口径が大径化しても常に最適なオーバドライブ量を得ることができる。

【0015】

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、前記制御部は、前記接触荷重の総和が所定の値の範囲内にあるか否かを監視し、所定の範囲内にないとき警告をする、プロービング装置を提供する。

【0016】

この構成によれば、荷重の掛け過ぎと荷重不足を監視し、最適なコンタクト状況から外れる場合に警告をすることができる。これにより、常に最適なオーバドライブ量を得て、最適なコンタクトを維持することができる。

【0019】

請求項４記載の発明は、請求項１、２または３記載の構成において、前記制御部は、基準となるウェーハが前記プローブと接触された各コンタクト位置における荷重とともに、前記プローブのバネ定数及び本数からなる針立て情報を記録する、プローブ装置を提供する。

【0020】

この構成によれば、Ｘ、Ｙステージで移動可能なウェーハ上の各コンタクト位置における荷重を、その位置に対応したプローブのバネ定数や本数等による針立て情報と共に記録し、そのプローブのバネ定数や本数等が変わった場合に、その変わったコンタクト位置における荷重を、針立て情報を基に制御し、ウェーハ全面において最適な荷重となるようにコンタクトを制御することができる。

【0021】

請求項５記載の発明は、制御部の制御下で、ウェーハとプローブをオーバドライブ状態で接触させて前記ウェーハの電気的特性の検査を行うプローブ方法において、前記ウェーハをチャックして保持するチャックプレートと該チャックプレートをＸ、Ｙ、Ｚ方向にそれぞれ移動可能なステージとの間に、前記プローブと前記ウェーハの接触により発生する荷重を各々検出するための複数の荷重センサを配置し、前記荷重センサからの信号に基づいて前記ウェーハと前記プローブの接触荷重を測定し、前記複数の荷重センサから各々検出される接触荷重の総和に基づいて、前記ウェーハと前記プローブのオーバドライブ量を制御し、基準となるウェーハが前記ステージ部で移動されて前記プローブと接触された各コンタクト位置での荷重を記録し、以降のウェーハはその記録されたウェーハの荷重を再現するように接触させる、プローブ方法を提供する。

【0022】

この方法によれば、測定対象であるウェーハが配置されたチャックプレートと該チャックプレートを支持するステージとの間に配置された複数個の荷重センサで測定される接触荷重の総和は、コンタクト荷重と等しくなる。そして、最適なコンタクト状況にあるときに得られた接触荷重を、基準の接触荷重として予め取得しておく。そして、以降のコンタクト操作では、それら複数個の荷重センサで検出される接触荷重の総和が所定の値になったら、最適なコンタクト状況、すなわち最適なオーバドライブ量が得られていると判定する。このように、オーバドライブ量を移動距離でなく、コンタクト荷重により制御することで、プローバ等、各構造物の弾性変形や熱膨張変形によるコンタクト状態の変化の影響を受けずに、最適なコンタクト状態を作り出すことができる。

【0023】

請求項６記載の発明は、請求項５記載の方法において、前記荷重センサを、三角形で結ばれる三点の位置にそれぞれ配置し、その各荷重センサで検出される接触荷重の総和に基づいて、前記ウェーハと前記プローブのオーバドライブ量を制御する、プローブ方法を提供する。

【0024】

この方法によれば、荷重センサを三角点で結ばれる３箇所の位置に各々配置することにより、チャックプレートが荷重センサを介してステージ部上に３点支持した状態で安定して配置され、ウェーハに掛かる荷重を正確に測定することができる。これは、特にウェーハの口径が３００ｍｍ、４５０ｍｍと大口径化して、広い面積のウェーハに掛かる荷重を測定するのに適しており、ウェーハの口径が大径化しても常に最適なオーバドライブ量を得ることができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、プローブ装置を用いて、ウェーハとプローブとを接触させて電気的特性の検査を行うとき、オーバドライブ量を移動距離でなく、コンタクト荷重により制御するので、プローバ等、各構造物の弾性変形や熱膨張変形によるコンタクト状態の変化の影響を受けずに、常に最適なコンタクト状態を作り出して電気的特性の検査を行うことができる。これにより、検査精度の向上が期待できる。

【0026】

また、荷重センサを三角点で結ばれる３箇所の位置に各々配置した場合では、チャックプレートが荷重センサを介してステージ部上に３点支持した状態で安定して配置され、ウェーハに掛かる荷重を正確に測定することができる。これにより、更に検査精度の向上が期待できる。これは、特にウェーハの口径が３００ｍｍ、４５０ｍｍと大口径化して、広い面積のウェーハに掛かる荷重を測定するのに適する。

【0027】

また、荷重の掛け過ぎと荷重不足を監視していて、最適なコンタクト状況から外れる場合に警告をするようにした場合では、さらに検査精度の向上が期待できる。

【0028】

また、１枚目のウェーハ等、基準となるウェーハでのコンタクト状況を最善と見なし、Ｘ、Ｙステージで移動するチャックプレート上におけるウェーハの各コンタクト位置での荷重を記録し、以降のウェーハは、その荷重を再現するようにプローブとコンタクトさせるようにした場合では、最適なコンタクト状態を容易に制御することができる。

【0029】

また、ＸＹステージで移動可能なウェーハ上の各コンタクト位置における荷重を、その位置に対応したプローブのバネ定数や本数が変わった場合に、その記録されている針立て情報等を基に荷重を制御し、最適なコンタクト状態を容易に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】ウェーハとプローバをオーバドライブ状態で接触させて電気的特性検査を行うシステムの概略構成図である。

【図2】図１に示すプローブ装置の要部構造を説明するための拡大側面図である。

【図3】図１に示すプローブ装置の要部構造を説明するための拡大斜視図である。

【図4】同上プローブ装置における荷重センサから発生する荷重を説明するための図である。

【図5】同上プローブ装置における基本動作の一例を示すフローチャートである。

【図6】ウェーハがＸ、Ｙステージで移動されてプローブと接触されるコンタクト位置を説明するための図で、(ａ)〜(ｃ)はそれぞれ異なるコンタクト位置の一例を示している。

【図7】同上プローブ装置における荷重センサから発生する荷重を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

本発明は、プローブカードのプローブ高さのバラツキや、ウェーハとプローブカードの平行誤差、及び、弾性変形や熱膨張による影響を受けることなく、最適なオーバドライブ状態にして測定を行うことができるプローブ装置及びプローブ方法を提供するという目的を達成するために、ウェーハとプローブをオーバドライブ状態で接触させて前記ウェーハの電気的特性検査を行うプローブ装置であって、前記ウェーハをチャックして保持するチャックプレートと、前記チャックプレートを支持するステージ部と、前記チャックプレートと前記ステージ部との間に配置され、前記プローブと前記ウェーハの接触により発生する荷重を各々検出するための複数の荷重センサと、前記荷重センサからの信号に基づいて前記ウェーハと前記プローブの接触荷重を測定し、前記複数の荷重センサより検出される前記接触荷重の総和に基づいて前記ウェーハと前記プローブのオーバドライブ量を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、基準となるウェーハが前記ステージ部で移動されて前記プローブと接触された各コンタクト位置での荷重を記録し、以降のウェーハはその記録されたウェーハの荷重を再現するように接触させる構成としたことにより実現した。

【0032】

以下、本発明の実施形態によるプローブ装置及びプローブ方法の一実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。

【実施例】

【0033】

図１は、本発明に係るプローブ装置及びプローブ方法を適用した、ウェーハ上のチップを検査するシステムの概略構成図である。同図において、プローバ装置１０は、基台１１と、その上に設けられた移動ベース１２と、Ｙ軸ステージ１３と、Ｘ軸ステージ１４と、Ｚ軸ステージ１５と、Ｚ軸移動台１６と、θ回転部１７と、チャックプレート１８と、プローブの位置を検出する針位置合わせカメラ１９と、支柱２０及び２１と、ヘッドステージ２２と、図示していない支柱に設けられたアライメントカメラ２３と、ヘッドステージ２２に設けられたカードホルダ２４と、そのカードホルダ２４に取り付けられるプローブカード２５と、制御部２７等により構成されている。

【0034】

前記プローブカード２５には、検査する半導体チップ上に形成された電極パッドの位置に対応して配置された、カンチレバーやスプリングピン等の複数のプローブ２６が設けられている。このプローブカード２５は、検査するデバイスに応じて交換される。

【0035】

前記移動ベース１２と、Ｙ軸ステージ１３と、Ｘ軸ステージ１４と、Ｚ軸ステージ１５と、Ｚ軸移動台１６と、θ回転部１７は、チャックプレート１８を３軸方向及びＺ軸の回りに回転する移動・回転機構を構成しており、ステージ移動制御部３３により制御される。そのステージ移動制御部３３は、制御部２７により制御される。また、移動・回転機構については広く知られているので、ここでは説明を省略する。

【0036】

前記プローブ２６は、バネ特性を有している。また、プローブ２６は、電気的特性の検査を行うときに、電極パッドがオーバドライブの状態で接触されると、プローブ２６の先端が電極パッドの表面にめり込み、その電極パッドの表面にそれぞれ針跡を形成するようになっている。

【0037】

前記チャックプレート１８は、図３に示すように円板状に形成されている。また、図１に示すように、チャックプレート１８内には、そのチャックプレート１８を高温または低温にするための冷却液が循環するヒータ・冷却液路２８が設けられている。そのヒータ・冷却液路２８内の冷却液の温度は、ヒータ・冷却液路２８内のヒータに供給する電力を温度制御部２９で制御することによりに調整される。なお、温度制御部２９による制御は制御部２７で制御される。これにより、チャックプレート１８を、高温から低温の間の所望の温度に調整することができ、それに応じてチャックプレート１８に保持されたウェーハＷを所定の温度にして検査を行うことができるようになっている。

【0038】

また、チャックプレート１８は、θ回転部１７及びＺ軸移動台１６を介してＺ軸ステージ３５上に取り付けられている。そのチャックプレート１８とθ回転部１７との間には、３つの荷重センサ３４が配設されている。これら３つの荷重センサ３４は、図３に示すように、三角点Ａ、Ｂ、Ｃで結ばれる３箇所の位置に各々配設されて、θ回転部１７上に配設したステージ部３５でチャックプレート１８を支えており、プローブ２６からチャックプレート１８に付与される荷重を検出して制御部２７に入力できるようになっている。

【0039】

前記テスタ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とを有する。前記プローブカード２５には、各プローブ２６に接続される端子が設けられており、コンタクトリング３２はこの端子に接触するように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、図示していない支持機構により、プローバ１０に対して保持される。

【0040】

前記アライメントカメラ２３は、いわゆる光学顕微鏡であり、このアライメントカメラ２３の下に位置されたウェーハＷ上の電極パッドの外形形状、ウェーハＷ上の回路パターン、及び、プローブ２６と電極パッドとを接触させてできる電極パッド上の針跡に光を当てて撮像された画像データから、それぞれの位置情報などを制御部２７に出力することができるようになっている。

【0041】

前記制御部２７は、システム全体を決められた手順に従って制御をするものであり、主に各種演算等を行うＣＰＵ（中央処理装置）と、ＣＰＵで用いられるプログラムが記憶されたＲＯＭ及びデータを一時記憶しておくＲＡＭを有したメモリと、各種データの授受を行うインターフェース等とからなるマイクロコンピュータによって構成されている。

【0042】

ここで、チャックプレート１８とθ回転部１７との間に設けられた、三角点Ａ、Ｂ、Ｃで結ばれる３箇所の位置にそれぞれ1個ずつ配設されている、３つの荷重センサ３４につ
いて、その作用を説明する。その３つの荷重センサ３４は、図３に示すように、チャックプレート１８の下面に当接して設けられており、θ回転部１７に配設されたステージ部３５を介してチャックプレート１８を支えている。したがって、プローブ２６とチャックプレート１８とがオーバドライブ状態で当接され、プローブ２６からチャックプレート１８に付与されるコンタクト荷重は、三角点Ａ、Ｂ、Ｃの各位置に配置されている３つの荷重センサ３４で受けられる。

【0043】

また、コンタクト荷重は、Ａ点に配置された荷重センサ３４で検出された荷重ＷAと、
Ｂ点に配置された荷重センサ３４で検出された荷重ＷBと、Ｃ点に配置された荷重センサ
３４で検出された荷重ＷCの総和ＷT、すなわち（ＷA＋ＷB＋ＷC＝ＷT＝Ｗ0）となる。す
なわち、図４の実験結果に示すように、Ｚ軸ステージ１５が上昇されてコンタクト荷重Ｗ0が変化すると、このコンタクト荷重Ｗ0の変化に伴って、Ａ点に配置された荷重センサ３４で検出された荷重ＷA、Ｂ点に配置された荷重センサ３４で検出された荷重ＷB、Ｃ点に配置された荷重センサ３４で検出された荷重ＷCもそれぞれ変化し、その総和ＷTもコンタクト荷重Ｗ0に比例して増加する。

【0044】

なお、図４の場合では、チャックプレート１８の全体がＣ点及びＢ点側へ傾いている場合である。したがって、このチャックプレート１８の全体がＣ点及びＢ点側へ傾いている状態で、チャックプレート１８にコンタクト荷重Ｗ0が付加されると、図４に示す実験結
果のように、Ｃ点の荷重センサ３４で検出される荷重ＷCと、Ｂ点の荷重センサ３４で検
出された荷重ＷBは共にプラス側に変位し、Ａ点の荷重センサ３４で検出される荷重ＷAはマイナス側に変位する。そして、トータルとしては(ＷA＋ＷB＋ＷC＝ＷT＝Ｗ0)となる。

【0045】

したがって、従来装置で行っていたように、移動距離を基準としてオーバドライブ量を形成するのでは、プローバ装置１０におけるプローブ２６等の構造物の弾性変形によるコンタクト状態の変化の影響や、プローブ２６等の構造物が熱膨張で変形し、各部材の距離が変わる場合には、その影響を受ける。しかも、本発明の実施例のように、コンタクト荷重により制御した場合では、プローブ２６等における構造物の弾性変形によるコンタクト状態の変化や熱膨張による変形等により各部材の距離が変わる場合でも、同じコンタクト荷重Ｗ0でのコンタクトを実現できる。

【0046】

そして、ウェーハＷにおける半導体チップ（電子デバイス）の検査を行う場合には、制御部２７及びステージ移動制御部３３の制御により、針位置合わせカメラ１９がプローブ２６の下に位置するようにＺ軸移動台１６を移動させ、針位置合わせカメラ１９でプローブ２６の先端位置を検出する。このプローブ２６の先端位置の検出は、プローブカードを交換した時には必ず行う必要があり、プローブカード２５を交換しない時でも所定個数のチップを測定するごとに適宜行われる。

【0047】

次に、ステージ１８に検査するウェーハＷを保持した状態で、ウェーハＷがアライメントカメラ２３の下に位置するように、Ｚ軸移動台１６を移動させ、ウェーハＷ上の電子デバイスの電極パッドの位置を検出する。なお、ここでは１チップの全ての電極パッドの位置を検出する必要はなく、幾つかの電極パッドの位置が検出される。

【0048】

図５は、本発明のプローブ装置におけるウェーハＷとプローブ２６をオーバドライブ状態で接触させて電気特性の検査を行う基本動作の一例を示すフローチャートである。図５に示すように、本発明のプローブ装置によれば、ステップＳ１でアライメント動作を行い、ステップＳ２でアライメント動作の結果に基づいてプローブ２６とウェーハＷとの間に予め決められた接触荷重を掛けてなる接触動作を行う。

【0049】

接触動作実行時に、テスタ３０からの電気的信号や導通情報、及び接触抵抗値などの物理的情報を得る。ここで良否判定のステップＳ３を行う。例えば、テスタ３０が所定の信号を得られるか否か判定する。また、例えば、接触抵抗値が所定の状態であるか否かを判定する。

【0050】

また、別の方法として、この接触動作を終えた後、ウェーハＷをアライメントカメラ２３の下、すなわち検出位置に戻す。続いて、接触動作が終了したウェーハＷの電極パッドの表面について、アライメントカメラ２３を用いた針跡の観察によって良否判定のステップＳ３を行う。例えば針跡からプローブ２６とウェーハＷとの接触が所定の状態で行われているか否かを判定する。これらの良否判定によって、ここで、所望する接触が行われていないと判定された場合は、ステップＳ２に戻され、接触荷重ＷTを増加または減少させ
て再度接触動作が行われる。

【0051】

これに対して、所望する接触が行われたと判定された場合は、ステップＳ４へ移行し、この接触で行われた接触荷重の総和ＷT、すなわち(ＷA＋ＷB＋ＷC)を制御部２７が記憶する。そして、以降は、この総和ＷTを、チャックプレート１８上のウェーハＷとプローブ
２６とに加えるコンタクト荷重Ｗ0として、制御部２６がステージ移動制御部３３を介し
てＺ軸移動台１６を制御し、チャックプレート１８をプローブ２６側に上昇させて、チャックプレート１８上のウェーハＷとプローブ２６との間にコンタクト荷重Ｗ0を掛けて検
査を行う。

【0052】

したがって、このようにオーバドライブ量を移動距離でなく、コンタクト荷重Ｗ0によ
り制御することで、ウェーハＷとプローブカード２５の平行誤差、及びプローバ装置における各構造物の弾性変形や熱膨張変形によるコンタクト状態の変化の影響等を受けることなく、常に最適なコンタクト状態を作り出すことができる。

【0053】

なお、ウェーハＷとプローブ２６をオーバドライブ状態で接触させるのは、チャックプレート１８を上昇させてウェーハＷをプローブ２６に接触させる、あるいはプローブ２６を下降させてウェーハＷに接触させる、のいずれであってもよい。

【0054】

また、制御部２６には、ウェーハＷとプローブ２６との間に付加されるコンタクト荷重が、制御部２６内に記憶されているコンタクト荷重を越えて荷重オーバーとなっている場合、あるいは不足している場合に、その過不足を検出して、例えばランプやブザー等で警告を発生する手段を設けてもよい。このように、警告を発生する手段を設けた場合では、常に最適なオーバドライブ量を得て、最適なコンタクトを維持することができる。

【0055】

荷重の総和WTを一定にする制御の他に、各コンタクト位置それぞれにおいて、最適なコンタクトを行うことも出来る。例えば図６に示すように、前記各Ｘ軸ステージ１４、Ｙ軸ステージ１３で移動されて、前記プローブ２６と接触された各コンタクト位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３での荷重をそれぞれ記憶し、以降のウェーハＷはその記録されたウェーハＷの各コンタクト位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で荷重を再現するように接触させると、最適なコンタクト状態を維持することができる。

【0056】

また、制御部２７は、基準となるウェーハＷがプローブ２６と接触された各コンタクト位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における各荷重を、プローブ２６のバネ定数及び本数からなる針立て情報と共に記録し、以降のウェーハＷはその記録されたウェーハＷの各コンタクト位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の荷重を再現するように接触させると、針立て情報を加えて補正された荷重をコンタクト荷重Ｗ0として付加させ、更に精度の高い最適なコンタクト荷重を付与
することができる。

【0057】

また、コンタクトの荷重に水平方向成分があり、かつ、水平方向の荷重を管理する必要がある場合は、荷重センサを水平方向の荷重を検知する方向にも配置することで、測定可能になり、同様に荷重制御が可能になる。

【0058】

また、チャックプレート１８とステージ部３５との間に配置される荷重センサ３４は、必ずしも３箇所の位置に設けずに、１箇所以上の位置に設けるようにしてもよい。

【0059】

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本発明は、ウェーハのチップにおける電極パッドを、プローブに対して所定の圧力で接触させて電気的な検査を行うプローブ装置について説明したが、ウェーハのチップを検査する以外にも応用できる。

【符号の説明】

【0061】

１０ プローバ装置
１１ 基台
１２ 移動ベース
１３ Ｙ軸ステージ
１４ Ｘ軸ステージ
１５ Ｚ軸ステージ
１６ Ｚ軸移動台１７ θ回転部
１８ チャックプレート
１９ 針位置合わせカメラ
２０、２１ 支柱
２２ ヘッドステージ
２３ アライメントカメラ
２４ カードホルダ
２５ プローブカード
２６ プローブ
２７ 制御部
２８ ヒータ・冷却液路
２９ 温度制御部
３０ テスタ
３１ テスタ本体
３２ コンタクトリング
３３ ステージ移動制御部
３４ 荷重センサ
３５ ステージ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】