特許 6361975 プローバ

(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】6361975

(24)【登録日】2018年7月6日

(45)【発行日】2018年7月25日

(54)【発明の名称】プローバ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20180712BHJP

   G01R 31/26 20140101ALI20180712BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/66 B

   G01R31/26 J

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-34301(P2015-34301)

(22)【出願日】2015年2月24日

(65)【公開番号】特開2016-157804(P2016-157804A)

(43)【公開日】2016年9月1日

【審査請求日】2017年8月15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】100083116

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲三

(72)【発明者】

【氏名】山口 晃

(72)【発明者】

【氏名】村上 公之輔

(72)【発明者】

【氏名】重澤 祐治

【審査官】 鈴木 和樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１１８３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１１０３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５１３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−２３１０１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｒ ３１／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

両面に電極を有するチップが複数形成されたウエハを保持するウエハチャックであって、前記ウエハの裏面に形成されたチップ裏面電極に接触する導電性の支持面を有するウエハチャックと、
前記ウエハチャックを移動及び回転する移動回転機構と、
前記ウエハの表面に形成されたチップ表面電極に接触して前記チップ表面電極をテスタの端子に接続するプローブを有するプローブ保持部と、
前記プローブ保持部の前記プローブの先端の高さを検出するプローブ位置検出カメラと、
前記ウエハチャックに保持された前記ウエハの前記チップ表面電極の位置を検出するウエハアライメントカメラと、
前記ウエハアライメントカメラを上下方向に昇降させる第１昇降機構と、
前記プローブ位置検出カメラの検出結果に基づいて、前記プローブの先端の高さと前記ウエハアライメントカメラの焦点位置とが同じ高さとなるように前記第１昇降機構を制御する制御部と、
前記支持面に対して平行に形成されると共に前記支持面に電気的に接続された導電性のステージ面を有し、前記ウエハチャックと一体的に移動するステージ部材と、
前記ウエハアライメントカメラと一体的に移動可能に構成され、前記ステージ面に接触して前記チップ裏面電極を前記テスタに電気的に接続する導電性接触子と、
を備えるプローバ。

【請求項2】

前記ウエハアライメントカメラに対する前記導電性接触子の相対的な高さを変化させる第２昇降機構を備える、請求項１に記載のプローバ。

【請求項3】

前記ステージ部材は、前記ウエハチャックとは分離して構成され、前記ステージ面と前記支持面は配線部材を介して電気的に接続される、請求項１又は２に記載のプローバ。

【請求項4】

前記ステージ部材は、前記ウエハチャックと一体的に構成される、請求項１又は２に記載のプローバ。

【請求項5】

前記ステージ部材は、前記ウエハチャックの移動可能範囲において前記プローブが前記チップ表面電極に接触するときには前記導電性接触子が前記ステージ面に常に接触可能に構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプローバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウエハ上に形成された複数のチップの電気的な検査を行うプローバに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造工程では、薄い円板状の半導体ウエハに各種の処理を施して、半導体装置（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なされた後、リードフレームなどに固定されて組み立てられる。上記の電気的特性の検査は、プローバとテスタで構成されるウエハテストシステムにより行われる。プローバは、ウエハをウエハチャックに固定し、各チップの電極にプローブを接触させる。テスタは、プローブに電気的に接続され、電気的検査のために各チップに電流や電圧を印加し特性を測定する。

【0003】

パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)、ＬＥＤ、半導体レーザなどの半導体装置（デバイス）は、一般にウエハの表面に電極（チップ表面電極）が形成されると共に、ウエハの裏面にも電極（チップ裏面電極）が形成される。例えば、ＩＧＢＴでは、ウエハの表面にゲート電極及びエミッタ電極が形成され、ウエハの裏面にコレクタ電極が形成される。

【0004】

上記のようなウエハの両面に電極を有するチップが複数形成されたウエハにおいてウエハレベル検査を行うため、ウエハチャックには、ウエハの裏面を接触した状態で保持し、テスタの測定電極として作用する導電性の支持面（ウエハ載置面）が設けられる。この支持面は、ウエハチャックから引き出されるケーブルを介してテスタに電気的に接続される。そして、検査を行う場合には、ウエハチャックにウエハを保持し、ウエハの表面に形成された各チップの電極（チップ表面電極）にプローブを接触させた状態で各種測定が行われるようになっている。

【0005】

しかしながら、ウエハチャックとテスタとの間を接続するケーブルは、プローバを構成する筐体の側面又は背面などに設けられる接続コネクタを介して筐体の内外を引き回された状態で配設されるため、その長さは通常１〜３ｍぐらいが必要となる。このため、チップ裏面電極とテスタとの間に形成される電気経路が長くなり、その抵抗やインダクタンスが大きくなるので、高周波測定や動的測定の測定誤差が生じ、要求される精度でウエハレベル検査を適正に行うことができない問題がある。

【0006】

このような問題を解決するために、例えば、特許文献１には、ウエハチャックの導電性の支持面に対面するように設けられたチャックリード板と、ウエハチャックの周辺部に固定されたポゴピンと、を備えた検査装置が記載されている。この検査装置によれば、チップ裏面電極とテスタとの間に形成される電気経路がポゴピンとチャックリード板とを経由して構成されるので、上述した従来の構成に比べて上記電気経路に生じる抵抗やインダクタンスを小さくすることが可能となる。

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載される検査装置では、ポゴピンがウエハチャックに固定されているので、検査するチップのウエハ上の位置によってチップ裏面電極とテスタとの間の電気経路の長さが変化する。例えば、ウエハの中央付近に存在するチップを検査する場合とウエハの端部付近に存在するチップを検査する場合とでは上記電気経路の長さが異なってしまう。このため、検査するチップのウエハ上の位置に応じて上記電気経路に生じる抵抗やインピーダンスが変化してしまい、高周波測定や動的測定に悪影響を及ぼし、ウエハレベル検査を高精度に行うことができないという問題がある。

【0008】

このような問題に対し、本願出願人は、ウエハチャックと一体的に移動する導電性のステージ部材に対して、ステージ部材と対面する位置に固定された接触子を電気的に接触させるように構成したプローバを提案している（特許文献２参照）。このプローバによれば、検査するチップのウエハ上の位置に左右されることなく、チップ裏面電極とテスタとの間に形成される電気経路における抵抗やインピーダンスが小さくかつ変動が少ないため、高周波測定や動的測定を安定して行うことができ、ウエハレベル検査を高精度に行うことが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１１−１３８８６５号公報

【特許文献2】特開２０１４−１１０３８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ところで、本願出願人が提案した上記プローバにおいては、ステージ部材がウエハチャックと一体的に移動するため、プローブコンタクト時のウエハチャックの高さ（コンタクト高さ）に合わせて接触子の高さを調整する必要がある。特に、例えばプローブカード等に代表されるプローブ保持部には多種類があり、プローブの長さは様々であるため、段取り替え等によるプローブ保持部の交換等が発生すると、その都度コンタクト高さに合わせて接触子の高さを調整しなければならず、作業効率の低下及びコストアップを招く要因となる。また、接触子の高さが適正に調整されていないと、ステージ部材に対する接触子の接触圧にばらつきが生じ、チップ裏面電極とテスタとの間に形成される電気経路における抵抗やインピーダンスが変化してしまい、ウエハレベル検査の精度を低下させる要因となる。

【0011】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、作業効率の向上及びコストの削減を図ることができ、高周波測定や動的特性のウエハレベル検査を高精度に行うことができるプローバを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するために、本発明の第１態様に係るプローバは、両面に電極を有するチップが複数形成されたウエハを保持するウエハチャックであって、ウエハの裏面に形成されたチップ裏面電極に接触する導電性の支持面を有するウエハチャックと、ウエハチャックを移動及び回転する移動回転機構と、ウエハの表面に形成されたチップ表面電極に接触してチップ表面電極をテスタの端子に接続するプローブを有するプローブ保持部と、プローブ保持部のプローブの先端の高さを検出するプローブ位置検出カメラと、ウエハチャックに保持されたウエハのチップ表面電極の位置を検出するウエハアライメントカメラと、ウエハアライメントカメラを上下方向に昇降させる第１昇降機構と、プローブ位置検出カメラの検出結果に基づいて、プローブの先端の高さとウエハアライメントカメラの焦点位置とが同じ高さとなるように第１昇降機構を制御する制御部と、支持面に対して平行に形成されると共に支持面に電気的に接続された導電性のステージ面を有し、ウエハチャックと一体的に移動するステージ部材と、ウエハアライメントカメラと一体的に移動可能に構成され、ステージ面に接触してチップ裏面電極をテスタに電気的に接続する導電性接触子と、を備える。

【0013】

本態様によれば、導電性接触子はウエハアライメントカメラと一体的に移動可能に構成されるので、プローブの先端の高さ（プロービング高さ）とウエハアライメントカメラの焦点位置（アライメント高さ）とが同一の高さとなるようにウエハアライメントカメラを上下方向に移動させることで、導電性接触子の先端の高さはプローブの先端の高さに対して常に一定の位置関係となる。したがって、プローブ保持部を交換した際にプローブの長さが変わった場合でも、導電性接触子の高さ調整は不要となるので、作業効率の向上及びコストの削減を図ることができる。また、プロービング高さが変化してもステージ部材の導電性接触子に対する接触圧は常に一定となるので、接触圧のばらつきによる抵抗やインダクタンスの変化を抑えることができ、高周波測定や動的測定を安定して行うことができ、ウエハレベル検査を高精度に行うことが可能となる。

【0014】

本発明の第２態様に係るプローバは、第１態様において、ウエハアライメントカメラに対する導電性接触子の相対的な高さを変化させる第２昇降機構を備える。

【0015】

本態様によれば、ウエハアライメントカメラが配置されるアライメント領域にウエハチャックが移動した場合でも、第２昇降機構によってウエハアライメントカメラに対する導電性接触子の相対的な高さを変化させることができるので、導電性接触子がウエハチャックまたはその上に保持されるウエハと干渉するのを防ぐことが可能となる。

【0016】

本発明の第３態様に係るプローバは、第１態様又は第２態様において、ステージ部材は、ウエハチャックとは分離して構成され、ステージ面と支持面は配線部材を介して電気的に接続される。

【0017】

本態様は、本発明の好ましい一態様である。この態様によれば、ステージ部材がウエハチャックから熱的に分離されるため、ウエハレベル検査の際にウエハチャックを加熱、冷却する場合でも、ウエハチャックの温度変化がステージ部材に伝熱しにくく断熱効果が得られるのでエネルギー効率が良く、しかもステージ部材の熱変形が防止される。これにより、ステージ部材のステージ面に対する導電性接触子の接触位置（Ｚ方向の高さ）が変動することなく、導電性接触子は常に一定の接触圧でステージ部材のステージ面に当接することができる。したがって、ウエハチャックの温度変化による影響を受けることなく、ウエハレベル検査の測定精度や信頼性を高めることが可能となる。

【0018】

本発明の第４態様に係るプローバは、第１態様又は第２態様において、ステージ部材は、ウエハチャックと一体的に構成される。

【0019】

本態様は、本発明における具体的態様の１つを示したものである。すなわち、ステージ部材は、ウエハチャックと一体的に構成されていてもよく、上述した第１態様における効果を得ることができる。

【0020】

本発明の第５態様に係るプローバは、第１態様〜第４態様のいずれか１つの態様において、ステージ部材は、ウエハチャックの移動可能範囲においてプローブがチップ表面電極に接触するときには導電性接触子がステージ面に常に接触可能に構成される。

【0021】

本態様によれば、ウエハチャックの位置に関係なく、プローブがチップ表面電極に接触するときには接触子がステージ部材のステージ面に常に接触可能に構成されるので、ウエハレベル検査を安定かつ確実に行うことが可能となる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、作業効率の向上及びコストの削減を図ることができ、高周波測定や動的特性のウエハレベル検査を高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明が適用されるウエハテストシステムを示した概略構成図

【図2】ウエハチャックとステージ部材との関係を示す平面図

【図3】ウエハレベル検査の流れを示したフローチャート図

【図4】図３に示した各工程を説明するための図

【図5】図３に示した各工程を説明するための図

【図6】図３に示した各工程を説明するための図

【図7】図３に示した各工程を説明するための図

【図8】図３に示した各工程を説明するための図

【図9】プローブカードのプローブの高さが異なる場合におけるアライメント高さとプロービング高さとの関係を示した図

【図10】第１の変形例の説明図

【図11】第２の変形例の説明図

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。

【0025】

図１は、本発明が適用されるウエハテストシステムを示した概略構成図である。同図に示すように、ウエハテストシステム１００は、ウエハＷ上の各チップの電極にプローブ２５を接触させるプローバ１０と、プローブ２５に電気的に接続され、電気的検査のために各チップに電流や電圧を印加し特性を測定するテスタ３０とで構成される。

【0026】

プローバ１０は、基台１１と、その上に設けられた移動ベース１２と、Ｙ軸移動台１３と、Ｘ軸移動台１４と、Ｚ軸移動・回転部１５と、ウエハチャック１６と、プローブ位置検出カメラ１８と、ウエハアライメントカメラ１９と、ヘッドステージ２２と、ヘッドステージ２２に設けられたカードホルダ２３と、カードホルダ２３に取り付けられるプローブカード２４と、プローバ１０の各部を制御する制御部６０と、を有する。プローブカード２４には、プローブ２５が設けられる。

【0027】

移動ベース１２と、Ｙ軸移動台１３と、Ｘ軸移動台１４と、Ｚ軸移動・回転部１５は、ウエハチャック１６を３軸方向及びＺ軸周りに回転する移動回転機構を構成する。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。

【0028】

ウエハチャック１６は、複数のチップが形成されたウエハＷを真空吸着により保持するものであり、その上面にはテスタ３０の測定電極として作用する導電性の支持面（ウエハ載置面）１６ａが設けられる。また、ウエハチャック１６の内部には、チップを高温状態、例えば、最高で１５０℃、又は低温状態、例えば最低で−４０℃、で電気的特性検査が行えるように、加熱／冷却源としての加熱／冷却機構（加熱冷却機構）が設けられる。加熱／冷却機構としては、公知の適宜の加熱器／冷却器が採用できるものであり、例えば、面ヒータの加熱層と冷却流体の通路を設けた冷却層との二重層構造にしたものや、熱伝導体内に加熱ヒータを巻き付けた冷却管を埋設した一層構造の加熱／冷却装置など、様々のものが考えられる。また、電気加熱ではなく、熱流体を循環させるものでもよく、またペルチエ素子を使用してもよい。

【0029】

ウエハチャック１６は、Ｚ軸移動・回転部１５の上に取り付けられており、上述した移動回転機構により３軸方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）に移動可能であると共に、Ｚ軸周りの回転方向（θ方向）に回転可能である。

【0030】

ウエハＷが保持されるウエハチャック１６の上方には、プローブカード２４が配置される。プローブカード２４は、プローバ１０の筺体の天板を構成するヘッドステージ２２の開口部に取り付けられたカードホルダ２３が装着される。

【0031】

プローブカード２４は、検査するチップの電極配置に応じて配置されたプローブ２５を有し、検査するチップに応じて交換される。なお、プローブカード２４は、プローブ保持部の一例である。

【0032】

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。

【0033】

プローブ位置検出カメラ１８は、Ｘ軸移動台１４の上に取り付けられており、Ｘ軸移動台１４及びＹ軸移動台１３によりウエハチャック１６と一体となってＸＹ方向に移動可能である。プローブ位置検出カメラ１８は、プローブカード２４のプローブ２５を下方から撮像してプローブ２５の先端位置を検出する。プローブ２５の先端の水平面内の位置（Ｘ及びＹ座標）はカメラの座標により検出され、垂直方向（Ｚ方向）の位置、すなわちプローブ２５の先端の高さ（プロービング高さ）はカメラの焦点位置で検出される。プローブ位置検出カメラ１８による検出結果は、制御部６０に入力される。

【0034】

ウエハアライメントカメラ１９は、プローブカード２４が配置されるプローブ領域に隣接したアライメント領域に配置される。ウエハアライメントカメラ１９は、図示しない支柱によって支持されており、カメラ昇降機構（第１昇降機構）４０によってＺ方向（上下方向）に移動可能である。このカメラ昇降機構４０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、ボールネジ機構等により構成されており、制御部６０からの出力によって駆動される。ウエハアライメントカメラ１９は、ウエハチャック１６に保持されたウエハＷを上方から撮像してウエハＷの表面に形成されたチップの電極（チップ表面電極）の位置を検出する。ウエハアライメントカメラ１９による検出結果は、制御部６０に入力される。制御部６０では、ウエ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をもとに、公知の画像処理技術を用いて、プローブ２５とウエハＷのチップの電極（チップ表面電極）のＸＹ面内の二次元的な位置整合を自動で行う。

【0035】

本実施形態のプローバ１０は、上述した構成に加えてさらに、ウエハチャック１６とは別体で構成された円板状の分離構造体からなるステージ部材５０を有する。

【0036】

ステージ部材５０は、ウエハチャック１６に隣接した位置に配置されており、Ｌ字状の連結部材５２を介してＺ軸移動・回転部１５に連結固定され、ウエハチャック１６と一体となって３軸方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）に移動可能となっている。

【0037】

また、ステージ部材５０を構成する材質としては、例えばセラミックスなどの熱膨張係数の小さな材質が好適である。ステージ部材５０を熱膨張係数の小さな材質で構成することにより、ウエハレベル検査の際にウエハチャック１６を加熱、冷却する場合でも、ステージ部材５０の熱変形を防止することができる。これにより、ウエハチャック１６の温度変化による影響を受けることなく、ウエハレベル検査の測定精度や信頼性を高めることが可能となる。

【0038】

ステージ部材５０の上面には、後述する導電性接触子７０が接触可能な導電性のステージ面５０ａが設けられる。このステージ面５０ａは、図２に示すように、ウエハチャック１６の支持面１６ａと同様の平面形状（円形状）を有し、それらの面積（平面面積）は互いに等しく構成される。なお、ステージ面５０ａは、ウエハチャック１６の支持面１６ａよりも面積（平面面積）が大きく円形以外で構成されていてもよい。

【0039】

ステージ部材５０とウエハチャック１６との間には複数の配線６４（配線部材）が設けられている。本例では、３つの配線６４が設けられている。各配線６４の一端はステージ部材５０のステージ面５０ａに電気的に接続され、これらの他端はウエハチャック１６の支持面１６ａに電気的に接続されている。すなわち、ステージ部材５０のステージ面５０ａと、ウエハチャック１６の支持面１６ａとは、複数の配線６４によって電気的導通が確保されている。

【0040】

図１に戻り、ステージ部材５０に対向する位置には導電性接触子７０が設けられている。導電性接触子７０は、例えばそれ自体がバネ性を有する導電性の細い針（スプリングピン）からなり、ケーブル７６を介してテスタ本体３１に電気的に接続されている。

【0041】

導電性接触子７０は、後述するホルダ７４によって所定の高さ位置に保持固定されており、ウエハチャック１６が上昇してプローブ２５がウエハＷのチップ表面電極に接触するとき（すなわち、ウエハチャック１６がコンタクト高さに移動したとき）、ステージ部材５０のステージ面５０ａに所定の接触圧で電気的に接触する。これにより、ウエハＷの表面に形成されるチップ表面電極にプローブ２５を接触させた状態で各種測定を行う際に、ウエハＷの裏面に形成されるチップ裏面電極は、ウエハチャック１６（支持面１６ａ）、配線６４、ステージ部材５０（ステージ面５０ａ）、導電性接触子７０、及びケーブル７６を介してテスタ本体３１に電気的に接続される。

【0042】

本実施形態においては、導電性接触子７０は、ウエハアライメントカメラ１９に取り付けられ、ウエハアライメントカメラ１９と一体的に移動可能に構成されている。具体的には、ウエハアライメントカメラ１９には、接触子昇降機構（第２昇降機構）７８によってＺ方向（上下方向）に移動可能なＺテーブル７２が設けられており、このＺテーブル７２には導電性接触子７０を保持固定するホルダ７４が取り付けられている。したがって、導電性接触子７０は、カメラ昇降機構４０によりウエハアライメントカメラ１９と一体となってＺ方向に移動可能であると共に、接触子昇降機構７８によってウエハアライメントカメラ１９に対する導電性接触子７０の相対的な高さを変化させることが可能である。なお、接触子昇降機構７８は、上述したカメラ昇降機構４０と同様に、例えばリニアガイド機構、ボールネジ機構等の公知の直線的な移動機構により構成される。

【0043】

次に、本実施形態のウエハテストシステム１００によるウエハレベル検査について図３〜図８を参照して説明する。図３は、ウエハレベル検査の流れを示したフローチャート図である。図４〜図８は、図３に示した各工程を説明するための図である。なお、図４〜図８は、ウエハテストシステムの主要な部分のみを抜き出して示したものである。なお、導電性接触子７０は、接触子昇降機構７８によりウエハアライメントカメラ１９に対する相対位置が退避位置（上端位置）と接触位置（下端位置）との間で移動可能であり、導電性接触子７０が接触位置に移動したとき、導電性接触子７０の先端（ステージ部材５０側先端）がウエハアライメントカメラ１９の焦点位置の高さ（アライメント高さ）に一致するように予め調整されているものとする。

【0044】

（ステップＳ１０：プロービング高さ検出工程）
まず、図４に示すように、プローブ位置検出カメラ１８をプローブカード２４の下に位置するようにウエハチャック１６と共にプローブ位置検出カメラ１８を移動させ、プローブ位置検出カメラ１８でプローブ２５の先端の高さ（プロービング高さ）ｈ０を検出する。プローブ位置検出カメラ１８による検出結果は、制御部６０に入力される。

【0045】

（ステップＳ１２：ウエハ搬送工程）
次に、不図示のウエハロード機構により、検査するウエハＷをウエハチャック１６上にロードして、ウエハチャック１６にウエハＷを保持させる。

【0046】

（ステップＳ１４：アライメント高さ調整工程）
次に、図５に示すように、ウエハチャック１６にウエハＷを保持した状態で、ウエハＷをウエハアライメントカメラ１９の下に位置するように、ウエハチャック１６を移動させた後、制御部６０は、ウエハアライメントカメラ１９のカメラ昇降機構４０を制御して、ウエハアライメントカメラ１９の焦点位置の高さ（アライメント高さ）がｈ１である場合には、Δｈ（＝ｈ１−ｈ０）だけウエハアライメントカメラ１９をＺ方向に移動する。これにより、図６に示すように、プロービング高さｈ０とアライメント高さｈ１とが同一となる。

【0047】

続いて、図７に示すように、制御部６０は、ウエハチャック１６に保持されたウエハＷがアライメント高さ（すなわち、ウエハアライメントカメラ１９の焦点位置の高さ）に位置するように、ウエハチャック１６をＺ方向に移動させる。このとき、制御部６０は、ウエハチャック１６またはその上面（支持面１６ａ）に保持されたウエハＷとの干渉を防ぐため、接触子昇降機構７８によりＺテーブル７２をＺ方向に移動させて、導電性接触子７０がウエハチャック１６またはウエハＷに接触しない退避位置に移動させる。

【0048】

（ステップＳ１６：ウエハアライメント工程）
次に、ウエハアライメントカメラ１９でウエハＷ上のチップの電極（チップ表面電極）の位置を検出する。１チップのすべての電極の位置を検出する必要はなく、いくつかの電極の位置を検出すればよい。また、ウエハＷ上のすべてのチップの電極を検出する必要はなく、いくつかのチップの電極の位置が検出される。ウエハアライメントカメラ１９による検出結果は、制御部６０に入力される。

【0049】

続いて、制御部６０は、ウエ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をもとに、公知の画像処理技術を用いて、プローブ２５とウエハＷのチップの電極（チップ表面電極）のＸＹ面内の二次元的な位置整合を自動で行う。すなわち、制御部６０は、プローブ２５の位置及びウエハＷのチップの電極の位置を検出した後、チップの電極の配列方向がプローブ２５の配列方向に一致するように、Ｚ軸移動・回転部１５によりウエハチャック１６を回転する。

【0050】

（ステップＳ１８：プロービング工程）
次に、制御部６０は、ウエハチャック１６を一旦わずかにＺ方向に下降させた後、図８に示すように、ウエハチャック１６に保持されるウエハＷがプローブカード２４の下に位置するように、ウエハチャック１６を移動させる。その後、ウエハチャック１６をＺ方向に下降させる直前の高さ、すなわちアライメント高さと同じ高さであるプローブ２５の先端の高さ（プロービング高さ）までＺ方向に上昇させ、ウエハＷの検査するチップの電極をプローブ２５に接触させる。

【0051】

このとき、ウエハチャック１６に隣接して配置されるステージ部材５０は、ウエハチャック１６と一体となって導電性接触子７０に対向する位置に移動する。さらに制御部６０は、ウエハチャック１６の移動に連動（同期）して接触子昇降機構７８を制御することにより、ウエハアライメントカメラ１９に対する導電性接触子７０の相対位置が接触位置となるように導電性接触子７０を移動させる。これにより、ステージ部材５０のステージ面５０ａに導電性接触子７０が所定の接触圧で接触し、ウエハＷの裏面に形成されるチップ裏面電極は、ウエハチャック１６（支持面１６ａ）、配線６４、ステージ部材５０（ステージ面５０ａ）、導電性接触子７０、及びケーブル７６を介してテスタ本体３１に電気的に接続される。そして、テスタ本体３１から、チップに電流や電圧を印加し特性を測定する。

【0052】

このチップの検査が終了すると、一旦ウエハＷとプローブ２５を離し、他のチップがプローブ２５の下に位置するように移動し、同様の動作を行う。以下、各チップを順次選択して検査する。そして、ウエハ上の指定されたすべてのチップの検査が終了すると、１枚のウエハの検査を終了する。

【0053】

このようにして、ウエハＷ上のすべてのチップの検査が終了すると、ウエハＷの検査を終了し、検査済みのウエハＷをアンロードして、次に検査するウエハＷをロードして上記の動作を行う。

【0054】

次に、本実施形態の効果について説明する。

【0055】

図９は、プローブカード２４のプローブ２５の長さが異なる場合におけるアライメント高さとプロービング高さとの関係を示した図である。（ａ）はプローブ２５の長さが短い場合を示し、（ｂ）はプローブ２５の長さが長い場合を示している。

【0056】

本実施形態では、図９の（ａ）、（ｂ）に示すように、プローブカード２４を交換した際にプローブ２５の長さが変わった場合でも、プロービング高さとアライメント高さとが同一となるように、ウエハアライメントカメラ１９が移動するので、ウエハＷのアライメント後のプローブ２５の先端とウエハＷのチップの電極パッドとの位置整合は、ＸＹ面内のみで行えばよく、Ｚ方向での誤差を削減できる。これに対して、プロービング高さとアライメント高さが異なる場合には、ウエハＷのアライメント後にＺ方向での位置整合も行わなければならず、Ｚ移動・回転部１５の倒れ誤差やねじれ誤差が生じる恐れがあり、位置決め精度が悪化する要因となる。

【0057】

また、本実施形態によれば、ウエハアライメントカメラ１９には導電性接触子７０が取り付けられ、ウエハアライメントカメラ１９と一体的に導電性接触子７０が移動する構成となっている。このため、導電性接触子７０の取り付け時にウエハアライメントカメラ１９との位置関係を予め調整しておくことで、プローブカード２４を交換した際にプローブ２５の長さが変わった場合でも、プロービング高さとアライメント高さとが同一となるようにウエハアライメントカメラ１９をＺ方向に移動させることで導電性接触子７０の先端の高さはプローブ２５の先端の高さに対して常に一定の位置関係となる。したがって、プローブカード２４を交換した場合でも導電性接触子７０の調整は不要となり、作業効率の向上及びコストの削減を図ることができる。

【0058】

また、本実施形態によれば、導電性接触子７０はウエハアライメントカメラ１９に対して退避位置と接触位置との間で相対的に移動可能に構成されるので、ウエハアライメント時には導電性接触子７０を退避位置に移動させておくことにより、ウエハＷまたはウエハチャック１６との干渉を防止することができる。

【0059】

また、本実施形態によれば、検査するチップのウエハＷ上の位置が変化しても、その位置から導電性接触子７０が接触するステージ部材５０上の位置までの距離は常に一定となる。したがって、検査するチップのウエハＷ上の位置に関係なく、チップ裏面電極からウエハチャック１６（支持面１６ａ）、配線６４、ステージ部材５０（ステージ面５０ａ）、導電性接触子７０、及びケーブル７６を介してテスタ本体３１に接続される電気経路の長さが常に一定となるので、その電気経路における抵抗やインピーダンスの影響を受けることなく、高周波測定や動的測定を安定して行うことができ、ウエハレベル検査を高精度に行うことが可能となる。

【0060】

また、本実施形態によれば、ステージ部材５０はウエハチャック１６とは別体で分離された構成となっており、ステージ部材５０がウエハチャック１６から熱的に分離されている。このため、ウエハレベル検査の際にウエハチャック１６を加熱、冷却する場合でも、ウエハチャック１６の温度変化がステージ部材５０に伝熱しにくく断熱効果が得られるので、エネルギー効率が良く、しかもステージ部材５０の熱変形が防止される。これにより、導電性接触子７０のステージ部材５０のステージ面５０ａに対する接触位置（Ｚ方向の位置）が変動することなく、導電性接触子７０は常に一定の接触圧でステージ部材５０のステージ面５０ａに当接することができる。したがって、ウエハチャック１６の温度変化による影響を受けることなく、ウエハレベル検査の測定精度や信頼性を高めることが可能となる。

【0061】

また、本実施形態によれば、ウエハチャック１６とステージ部材５０は別体で分離された構成となっているため、ウエハチャック１６については従来のものを再利用することが可能となり、設計期間・製造プロセスの短縮、設計労力の低減、コストの低減等を図ることが可能となる。

【0062】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。以下、いくつかの変形例について説明する。

【0063】

［変形例１］
上述した実施形態では、ステージ部材５０はウエハチャック１６とは別体で分離された構成となっているが、ステージ部材５０をウエハチャック１６と一体的な構成としてもよい。

【0064】

例えば、図１０に示した変形例では、ステージ部材５０をウエハチャック１６と一体的な構成となっている。さらにこの変形例では、ステージ部材５０は、その端部（ウエハチャック側端部）に設けられた回転軸５４を中心にして回転可能に構成されている。すなわち、ステージ部材５０は、Ｙ軸（紙面に垂直な方向）周りに回転可能に構成されており、ステージ面５０ａが、ウエハチャック１６の支持面１６ａに対して平行に配置された状態（図１０に実線で図示）と垂直に配置された状態（図１０に破線で図示）との間で相互に遷移可能となっている。

【0065】

このようにステージ部材５０を折りたたみ可能な構成とした態様によれば、上述した実施形態と同様の作用効果が得られると共に、ウエハＷのロードまたはアンロード時やアライメント時には、ステージ部材５０を折りたたんだ状態（図１０に破線で図示）でウエハチャック１６を移動させることで、ウエハチャック１６の動作可能範囲を拡大することができる。また、より大きなウエハチャック１６を搭載することも可能となり、大径のウエハＷに対してもウエハレベル検査を行うことが可能となる。

【0066】

［変形例２］
上述した実施形態では、図２に示したように、ステージ部材５０のステージ面５０ａは、ウエハチャック１６の支持面１６ａと同形状かつ同面積であるが、少なくともウエハチャック１６の移動可能範囲において導電性接触子７０が常に接触可能なステージ面５０ａを有するものであれば異なる形状または面積であってもよい。例えば、ステージ部材５０のステージ面５０ａは、ウエハチャック１６の支持面１６ａと同じ平面形状（円形状）であって、その支持面１６ａよりも大きな面積を有する態様でもよい。また、図１１に示すように、ステージ部材５０のウエハチャック１６側の側面が、ウエハチャック１６の側面に沿った凹状に形成された態様でもよい。いずれの態様においても、少なくともウエハチャック１６の移動可能範囲において導電性接触子７０が常に接触可能なステージ面５０ａを有するものであり、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0067】

［変形例３］
上述した実施形態では、ステージ部材５０のステージ面５０ａに接触可能な導電性接触子７０としてスプリングピンを用いたが、これに限らず、例えばカンチレバータイプや垂直針タイプなどのプローブカード状の接触子を用いてもよい。

【0068】

［変形例４］
上述した実施形態では、プローブ保持部としてプローブカード２４を備えた構成を示したが、これに限らず、例えばマニピュレータ型のプローブヘッドなどを備えていてもよい。

【符号の説明】

【0069】

１０…プローバ、１１…基台、１２…移動ベース、１３…Ｙ軸移動台、１４…Ｘ軸移動台、１５…Ｚ軸移動・回転部、１６…ウエハチャック、１６ａ…支持面、１８…プローブ位置検出カメラ、１９…アライメントカメラ、２２…ヘッドステージ、２３…カードホルダ、２４…プローブカード、２５…プローブ、３０…テスタ、３１…テスタ本体、３２…コンタクトリング、４０…カメラ昇降機構、５０…ステージ部材、５０ａ…ステージ面、５２…連結部材、６０…制御部、６４…配線、７０…導電性接触子、７２…Ｚテーブル、７４…ホルダ、７６…ケーブル、７８…接触子昇降機構、１００…ウエハテストシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】