特開 2023-6993 検査装置、位置調整ユニット及び位置調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023006993

(43)【公開日】2023-01-18

(54)【発明の名称】検査装置、位置調整ユニット及び位置調整方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 1/06 20060101AFI20230111BHJP

   G01R 31/28 20060101ALI20230111BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

G01R1/06 E

G01R31/28 K

H01L21/66 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021109928

(22)【出願日】2021-07-01

(71)【出願人】

【識別番号】000153018

【氏名又は名称】株式会社日本マイクロニクス

(74)【代理人】

【識別番号】100180275

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 倫太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100161861

【弁理士】

【氏名又は名称】若林 裕介

(72)【発明者】

【氏名】成田 聡

(72)【発明者】

【氏名】白戸 順

【テーマコード（参考）】

2G011

2G132

4M106

【Ｆターム（参考）】

2G011AA02

2G011AC06

2G011AC14

2G011AE03

2G132AF07

2G132AL03

2G132AL11

4M106AA01

4M106BA01

4M106BA10

4M106DD04

4M106DD06

4M106DD12

4M106DD13

(57)【要約】

【課題】オペレータの感覚による操作方法ではなく、電極パッドに対するプローブの初期の位置合わせを高精度で調整できるようにする。
【解決手段】本発明は、被検査体の電極に対して電気的に接触させた接触子を用いて、被検査体の電気的特性を検査する検査装置において、接触子と、接触子の先端位置を調整する位置調整部と、接触子と電極との接触荷重値を検出する荷重検出部とを有する位置調整ユニットと、特定方向における接触子の接触変位量と、接触子及び電極の接触荷重値との関係に基づいて、特定方向における接触子の初期位置を導出する位置導出部と、位置導出部により導出された、特定方向における初期位置に基づいて、接触子の先端位置を移動させる移動実行部とを備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検査体の電極に対して電気的に接触させた接触子を用いて、前記被検査体の電気的特性を検査する検査装置において、
前記接触子と、前記接触子の先端位置を調整する位置調整部と、前記接触子と前記電極との接触荷重値を検出する荷重検出部とを有する位置調整ユニットと、
特定方向における前記接触子の接触変位量と、前記接触子及び前記電極の接触荷重値との関係に基づいて、特定方向における前記接触子の初期位置を導出する位置導出部と、
前記位置導出部により導出された、特定方向における前記初期位置に基づいて、前記接触子の先端位置を移動させる移動実行部と
を備えることを特徴とする検査装置。

【請求項2】

前記接触子がカンチレバー型接触子であり、
前記位置導出部が、特定方向における前記接触子の接触変位量と、前記接触子及び前記電極の接触荷重値との比例関係に基づいて、特定方向における前記接触子の初期位置を導出する
ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記位置導出部が、前記接触子と前記電極との接触後、
特定方向における前記接触子の接触変位量と、そのときの接触荷重値とを含む測定結果を、少なくとも２個以上測定し、
２個以上の前記測定結果を用いて導出した単位長あたりの荷重変化値と、前記測定結果とを用いて、特定方向における前記接触子の初期位置を導出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。

【請求項4】

被検査体の電極に対して電気的に接触させる接触子の先端位置を調整する位置調整ユニットにおいて、
前記接触子の先端位置を調整する位置調整部と、
前記接触子と前記電極との接触荷重値を検出する荷重検出部と、
特定方向における前記接触子の接触変位量と、前記接触子及び前記電極の接触荷重値との関係に基づいて、特定方向における前記接触子の初期位置を導出する位置導出部と、
前記位置導出部により導出された、特定方向における前記初期位置に基づいて、前記接触子の先端位置を移動させる移動実行部と
を有することを特徴とする位置調整ユニット。

【請求項5】

接触子と、前記接触子の先端位置を調整する位置調整部と、前記接触子と被検査体の電極との接触荷重値を検出する荷重検出部とを有する位置調整ユニットで、前記電極に対して電気的に接触させる接触子の先端位置を調整する位置調整方法であって、
位置導出部が、特定方向における前記接触子の接触変位量と、前記接触子及び前記電極の接触荷重値との関係に基づいて、特定方向における前記接触子の初期位置を導出し、
移動実行部が、前記位置導出部により導出された、特定方向における前記初期位置に基づいて、前記接触子の先端位置を移動させる
ことを特徴とする位置調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検査装置、位置調整ユニット及び位置調整方法に関し、例えば、半導体ウェハ上の半導体集積回路の電気的特性を検査する検査装置に適用することができる。

【背景技術】

【0002】

例えば、半導体ウェハ上に形成された半導体集積回路（デバイス）のうち、特定のデバイスの電気的特性を個別に検査する検査装置がある（特許文献１参照）。

【0003】

この種の検査装置には様々なタイプがあるが、図５及び図６に例示するように、オペレータが手動でプローブの先端位置を微調整する位置調整ユニットを備える検査装置がある。

【0004】

図７に例示するように、従来の検査装置の位置調整ユニット９は、プローブ９７のＸ方向位置を微調整するＸノブ９１、Ｙ方向位置を微調整するＹノブ９２、Ｚ方向位置を微調整するＺノブ９３とを有している。オペレータは、Ｘノブ９１とＹノブ９２とＺノブ９３を操作して、プローブ９７の先端がデバイスの電極パッドに接触するように、プローブ９７の位置を微調整する。

【0005】

以下では、図８を参照して、デバイスの電極パッドに対するプローブ位置の初期設定方法を簡単に説明する。

【0006】

まず、オペレータは顕微鏡やカメラ等を用いて、デバイスの電極パッド８０とプローブ９７とを認識する。オペレータは、Ｘノブ９１及びＹノブ９２を操作して、ＸＹ平面上におけるプローブ９７の位置合わせをする（図８（Ａ）参照）。

【0007】

例えば、図８（Ａ）は電極パッド８０上面を上方から見た平面図である。プローブ９７の先端位置が、電極パッド８０の略中央部にないとき（図８（Ａ－１）参照）、オペレータはＸノブ９１及びＹノブ９２を操作して、プローブ９７の先端を二次元方向に移動させて、プローブ９７の先端位置が電極パッド８０の略中心位置となるようにする（図８（Ａ－２）参照）。

【0008】

次に、オペレータは、Ｚノブ９３を操作して、プローブ９７の先端位置をＺ方向に下降させる。このとき、プローブ９７の先端が電極パッド８０に接触するまで、プローブ９７の先端位置を下降させる（図８（Ｂ－１）参照）。さらに、プローブ９７の先端が電極パッド８０の表面を滑るまで、オペレータはＺノブ９３を操作して少しずつプローブ９７の位置を下降させる（図８（Ｂ－２）参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００３－１４２５３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

近年、半導体ウェハ上の配線パターンや、デバイスの電極パッドは、微細化の一途を辿っており、これに比例して、電気信号の授受役割を担うプローブの位置合わせも難易度を増している。したがって、従来よりも簡単な操作方法で、高精度にプローブの位置合わせをすることができる検査装置が求められている。

【0011】

しかしながら、上述したように、プローブ位置の初期設定方法は、全てオペレータの感覚によるものであり、特にプローブのＺ方向の位置合わせに関しては、数ミクロン（μｍ）程度の動きを捉える必要がある。

【0012】

例えば、プローブのＺ方向の位置合わせが正しく行なわれない場合、プローブの破損や電極パッドの破損の要因になってしまうおそれがあり、また、デバイスの検査品質にも影響が生じ得る。

【0013】

そのため、オペレータの感覚による操作方法ではなく、電極パッドに対するプローブの初期の位置合わせを高精度で調整することができる検査装置、位置調整ユニット及び位置調整方法が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0014】

かかる課題を解決するため、第１の本発明は、被検査体の電極に対して電気的に接触させた接触子を用いて、被検査体の電気的特性を検査する検査装置において、（１）接触子と、接触子の先端位置を調整する位置調整部と、接触子と電極との接触荷重値を検出する荷重検出部とを有する位置調整ユニットと、（２）特定方向における接触子の接触変位量と、接触子及び電極の接触荷重値との関係に基づいて、特定方向における接触子の初期位置を導出する位置導出部と、（３）位置導出部により導出された、特定方向における初期位置に基づいて、接触子の先端位置を移動させる移動実行部とを備えることを特徴とする。

【0015】

第２の本発明は、被検査体の電極に対して電気的に接触させる接触子の先端位置を調整する位置調整ユニットにおいて、（１）接触子の先端位置を調整する位置調整部と、（２）接触子と電極との接触荷重値を検出する荷重検出部と、（３）特定方向における接触子の接触変位量と、接触子及び電極の接触荷重値との関係に基づいて、特定方向における接触子の初期位置を導出する位置導出部と、（４）位置導出部により導出された、特定方向における初期位置に基づいて、接触子の先端位置を移動させる移動実行部とを有することを特徴とする。

【0016】

第３の本発明は、接触子と、接触子の先端位置を調整する位置調整部と、接触子と被検査体の電極との接触荷重値を検出する荷重検出部とを有する位置調整ユニットで、電極に対して電気的に接触させる接触子の先端位置を調整する位置調整方法であって、（１）位置導出部が、特定方向における接触子の接触変位量と、接触子及び電極の接触荷重値との関係に基づいて、特定方向における接触子の初期位置を導出し、（２）移動実行部が、位置導出部により導出された、特定方向における初期位置に基づいて、接触子の先端位置を移動させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、電極パッドに対するプローブの初期の位置合わせを高精度で調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態に係る位置調整ユニットの構成を示す構成図である。

【図2】実施形態におけるＺ方向の微調整処理の構成を示す構成図である。

【図3】実施形態に係る位置調整ユニットによるプローブの位置の初期設定の処理動作を示すフローチャートである。

【図4】実施形態において、荷重変換器の出力値とプローブのＺ方向の変位量との関係を示す関係図である。

【図5】実施形態に係る検査装置の外観概略構成を示す構成図である。

【図6】実施形態に係る検査装置の位置調整ユニットを上方から見たときの平面図である。

【図7】従来の検査装置に搭載の位置調整ユニットの構成を示す構成図である。

【図8】従来の検査装置において電極パッドに対してプローブを接触させる様子を上方から見た平面図と側面から見た側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

（Ａ）実施形態
以下では、本発明に係る検査装置、位置調整ユニット及び位置調整方法の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0020】

（Ａ－１）実施形態の構成
（Ａ－１－１）検査装置
この実施形態に係る検査装置は、基本的に、既存の検査装置と同じ又は対応する構成を備える。したがって、この実施形態でも、図５及び図６を用いて検査装置の構成を説明する。

【0021】

図５は、実施形態に係る検査装置の概略構成を示す構成図である。図６は、実施形態に係る検査装置の位置調整ユニットを上方から見たときの平面図である。

【0022】

図５において、実施形態に係る検査装置１は、筐体２０と、当該筐体２０内に、複数の位置調整ユニット１０、ステージ２１及びステージ駆動部２２を有する。さらに、検査装置１は顕微鏡２３を備えている。

【0023】

検査装置１は、ステージ２１上面に載置された半導体ウェハに形成された半導体集積回路（デバイス）の電気的特性を検査するものである。

【0024】

図５において、検査装置１の構成要素の多くは筐体２０内に収められており、検査装置１の筐体２０が作業台５に載置されている状態を示している。

【0025】

検査装置１の筐体２０は、内部が空間となっており、筐体２０の内部には、板部材２５が設けられている。筐体２０は、板部材２５を隔てて、上側の内部空間である上段部２６と、下側の内部空間である下段部２７とに分かれている。

【0026】

筐体２０の下段部２７には、半導体ウェハを載置するステージ２１と、ステージ２１を駆動させるステージ駆動部２２とが設けられている。また、筐体２０の上段部２６には、複数の位置調整ユニット１０が設けられている。

【0027】

筐体２０内に設けられている板部材２５には、円形の開口部２５１が設けられており、この開口部２５１の周縁に、複数の位置調整ユニット１０が配置されている。図６に例示するように、各位置調整ユニット１０は、開口部２５１を通じて、ステージ２１に載置されている半導体ウェハのデバイスの電極パッドにプローブ１７を電気的に接触させることができる。

【0028】

検査実施前に、検査装置１は、半導体ウェハ上のデバイスの電極パッドに対して、各位置調整ユニット１０のプローブ１７を電気的に接触させるため、プローブ１７の初期位置合わせ（ファーストコンタクト）を行なう。

【0029】

検査装置１は、オペレータが半導体ウェハ上の微細なデバイスを視認するため、顕微鏡２３を備えている。なお、検査装置１は、顕微鏡２３に代えて又は顕微鏡２３に加えて、例えばＣＣＤカメラ等のカメラ（撮像装置）を備え、カメラが撮影した映像をディスプレイ等の表示部に表示するようにしてもよい。

【0030】

検査の際、検査装置１は、位置調整ユニット１０のプローブ１７を介して、デバイスの電極パッドに電気信号を与える。他方、デバイスが電気信号を出力すると、電気信号はプローブ１７を介して検査装置１に与えられる。検査装置１は、デバイスへの電気信号の値及び又はデバイスからの電気信号の値などに基づいて、デバイスの電気的特性を検査する。

【0031】

（Ａ－１－２）位置調整ユニット
図１は、実施形態に係る位置調整ユニット１０の構成を示す外観斜視図である。

【0032】

図１において、位置調整ユニット１０は、本体部１００、Ｘ方向位置調整部（以下「Ｘノブ」と呼ぶ。）１１、Ｙ方向位置調整部（以下「Ｙノブ」と呼ぶ。）１２、Ｚ方向位置調整部（以下「Ｚノブ」と呼ぶ。）１３、Ｚノブ駆動部１８、荷重変換器１９、アイソレータ１５、アーム支持部１４、Ｌアーム部１６、プローブ１７を有する。

【0033】

位置調整ユニット１０は、Ｌアーム部１６の先端に直線状のプローブ１７を設けたカンチレバー型プローブの位置を調整して、半導体ウェハ上のデバイスの電極パッドにプローブ１７を電気的に接触させるものである。位置調整ユニット１０は、オペレータによる操作でプローブ１７の位置を調整するものなので、マニピュレータとも呼ばれる。

【0034】

なお、位置調整ユニット１０は、カンチレバー型プローブを備えるものであれば、図１に例示する構成に限定されず、例えば、Ｌアーム部１６に代えて、直線状アーム部を設け、直線状アーム部がプローブ１７を支持してもよい。いずれにしても、位置調整ユニット１０はカンチレバー型プローブの位置を調整するものとする。

【0035】

プローブ１７は、導電性材料で形成されたものであり、デバイスの電極パッドの表面に対して電気的に接触する接触子である。プローブ１７は、直線状の接触子であり、プローブ１７の一方の端部はＬアーム部１６に支持され、プローブ１７の他方の端部（「先端部」とも呼ぶ。）は電極パッドに接触する。したがって、プローブ１７はカンチレバー型プローブである。

【0036】

Ｌアーム部１６は、プローブ１７を支持する支持部材である。Ｌアーム部１６は、導電性材料で形成されており、Ｌアーム部１６の一方の端部（例えば、下方端部）はプローブ１７を支持し、他方の端部（例えば、上方端部）が検査装置１側と電気信号を伝搬する配線（図示しない）と接続する。

【0037】

アーム支持部１４は、Ｌアーム部１６を支持する部材である。この例の場合、アーム支持部１４は、アイソレータ１５の一方の端部に設けられる。例えば、アーム支持部１４は、Ｌアーム部１６の垂直方向（Ｚ方向）の延びる部材の部分を支持する溝部を有しており、この溝部に、Ｌアーム部１６の垂直方向の部材を嵌めて支持する。

【0038】

アイソレータ１５は、絶縁性材料で形成されたものである。アイソレータ１５は、アーム支持部１４と荷重変換器１９との間に介在して、検査時に荷重変換器１９及び本体部１００側への通電を防止するためのものである。

【0039】

荷重変換器１９は、カンチレバー型のプローブ１７に作用する荷重量（荷重値）を電気信号に変換し、その信号値を検査装置１の制御部２４３に与えるものである。

【0040】

荷重変換器１９は、カンチレバーのプローブ１７の先端が電極パッドに接触しているときの力の大きさ（荷重量）を測定できるものであればよく、例えば、荷重を検出するロードセル等を適用できる。荷重変換器１９は、本体部１００とＬアーム部との間に設ける。

【0041】

例えば、図１に例示するように、ロードセルとしての荷重変換器１９は、上面に２個の歪ゲージ１９１及び１９２と、下面に２個の歪ゲージ１９３及び１９４とを有している。プローブ１７と電極パッドとの接触時に圧力が加わり、荷重変換器１９が変形（例えば撓み）すると、歪ゲージ１９１～１９４も変形し、歪ゲージ１９１～１９４の抵抗値が変化する。そのため、荷重変換器１９に入力電圧が印加されると、歪ゲージ１９１～１９４の抵抗値の変化に応じた電圧が出力する。したがって、荷重変換器１９からの出力電圧の値に基づいて、プローブ１７と電極パッドとの接触時の力の大きさを測定する。

【0042】

Ｘノブ１１、Ｙノブ１２及びＺノブ１３は、プローブ１７の先端位置を微調整する位置調整機構の調節ノブである。Ｘノブ１１はＸ方向の微調整機構の調節ノブであり、Ｙノブ１２はＹ方向の微調整機構の調節ノブである。

【0043】

Ｚノブ１３は、Ｚ方向の微調整機構の調節ノブであり、Ｚノブ１３は、例えばモータ等のＺノブ駆動部１８から駆動力を受けて駆動する。つまり、Ｘノブ１１及びＹノブ１２は、従来の位置調整ユニットと同様に、オペレータにより手動で操作されるものであるが、Ｚノブ１３は、Ｚノブ駆動部１８により自動で動かされる。言い換えると、位置調整ユニット１０は、少なくとも、プローブ１７のＺ方向位置を自動的に微調整する。

【0044】

図２は、実施形態におけるＺ方向の微調整処理の構成を示す構成図である。

【0045】

図２において、Ｚ方向の微調整処理の構成は、荷重変換器１９、差動増幅回路２４１、Ａ／Ｄ変換器２４２、制御部２４３、モータ制御部２４４、Ｚノブ駆動部１８を有する。

【0046】

荷重変換器１９は、入力電圧が印加され、歪ゲージ１９１～１９４の変形により、歪ゲージ１９１～１９４の抵抗値が変化し、これに応じて変化し得る出力電圧を出力する。

【0047】

差動増幅回路２４１は、荷重変換器１９から出力される２つの電圧値を入力し、２つの電圧値を差分した差分値に差動利得で増幅してＡ／Ｄ変換器２４２に出力する。

【0048】

Ａ／Ｄ変換器２４２は、差動増幅回路２４１からの出力値（アナログ信号）をデジタル信号に変換して制御部２４３に与える。

【0049】

制御部２４３は、荷重変換器１９からの出力された荷重値に基づいて、プローブ１７のＺ方向の変位量を制御する。制御部２４３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入出力インタフェース等を有する装置を適用できる。制御部２４３は、ＣＰＵが、ＲＯＭに格納される処理プログラム（例えば、Ｚ方向調整プログラム等）を実行することにより、Ｚ方向の微調整処理が実現される。

【0050】

制御部２４３によるプローブ１７のファーストコンタクト時のＺ方向微調整方法については、動作の項で詳細に説明するが、制御部２４３は、Ｚ方向の初期設定位置を導出する位置導出部としての機能を有する。

【0051】

モータ制御部２４４は、制御部２４３の制御の下、Ｚノブ駆動部１８に対して駆動制御するものである。モータ制御部２４４の制御方法についても動作の項で詳細に説明する。

【0052】

Ｚノブ駆動部１８は、例えばモータ等を適用でき、モータ制御部２４４の制御を受けてＺノブ１３を駆動するものである。Ｚノブ駆動部１８がＺノブ１３を駆動することにより、プローブ１７のＺ方向の位置を移動させる。

【0053】

（Ａ－２）実施形態の動作
次に、実施形態に係る位置調整ユニット１０によるプローブ１７の位置の初期設定の処理動作を、図面を参照しながら説明する。

【0054】

図３は、実施形態に係る位置調整ユニット１０によるプローブ１７の位置の初期設定の処理動作を示すフローチャートである。図４は、荷重変換器１９の出力値とプローブ１７のＺ方向の変位量との関係を示す関係図である。

【0055】

被検査体としての半導体ウェハはステージ２１上に載置され、オペレータがステージ駆動部２２を操作して、ステージ２１の位置を適切な位置に合わせる。

【0056】

オペレータは、顕微鏡２３を覗き込み、半導体ウェハ上のデバイスの電極パッドとプローブ１７とを認識する。そして、オペレータはＸノブ１１及びＹノブ１２を操作して、プローブ１７をＸＹ平面の二次元方向に移動させて、プローブ１７の先端位置が電極パッドの略中央になるように位置合わせをする（Ｓ１０１）。

【0057】

二次元方向のプローブ１７の位置合わせが終わると、オペレータは、Ｚノブ１３を操作して、プローブ１７をＺ方向に下降させて、プローブ１７の先端を電極パッドに接近させる（Ｓ１０２）。なお、Ｓ１０２の工程は、プローブ１７を効率的に位置合わせをするため、オペレータが手動で行うこととしているが、自動的に行うようにしてもよい。

【0058】

次に、例えば設定開始のスイッチ等をオペレータがＯＮする等をトリガーとして、プローブ１７のＺ方向位置の初期設定処理が開始する。

【0059】

荷重変換器１９に所定値の電圧が印加されており、荷重変換器１９は荷重検出可能となっている。

【0060】

制御部２４３は、モータ制御部２４４に対して、プローブ１７をＺ方向へ下降指示をする。これを受けて、モータ制御部２４４は、Ｚノブ駆動部１８を駆動させて、プローブ１７をＺ方向へ下降開始する（Ｓ１０３）。

【0061】

このとき、例えば、モータ制御部２４４は、１ミクロンずつプローブ１７をＺ方向に下降させる。制御部２４３は、プローブ１７と電極パッドとのコンタクト荷重を検出する荷重変換器１９の出力電圧値と、予め設定した圧力不感帯閾値とを比較する（Ｓ１０４）。

【0062】

そして、出力電圧値が圧力不感帯閾値未満であれば（Ｓ１０４／ＹＥＳ）、処理はＳ１０３に戻り、制御部２４３は、モータ制御部２４４に対してプローブ１７のＺ方向下降を継続して指示する。他方、出力電圧値が圧力不感帯閾値以上であれば（Ｓ１０４／ＮＯ）、処理はＳ１０５に移行する。

【0063】

ここで、圧力不感帯とは、下降するプローブ１７の先端が電極パッドの表面に対して不安定な接触状態とみなせる範囲をいう。すなわち、プローブ１７が電極パッドに確実に接触しているとまでは言えず、コンタクト荷重による圧力（反力）も不安定な状態である。

【0064】

したがって、圧力不感帯の領域を脱したとみなせる圧力不感帯閾値を用いて、荷重変換器１９の出力電圧値が圧力不感帯閾値未満のときには、圧力（コンタクト荷重による反力）が小さく、接触状態が不安定な状態と判断する。逆に、荷重変換器１９の出力電圧値が圧力不感帯閾値以上のときには、圧力がある程度大きく、プローブ１７が確実に接触しているとみなすこととしている。

【0065】

Ｓ１０３及びＳ１０４では、不安定な接触状態を除外するため、プローブ１７を徐々に下降させていき、荷重変換器１９の出力電圧値と圧力不感帯閾値とを比較して、プローブ１７が電極パッドに対して確実に接触した状態を検出している。

【0066】

また、モータ制御部２４４及びＺノブ駆動部１８の動作を簡単に説明する。例えば、Ｚノブ駆動部１８がステッピングモータである場合、１ミクロンずつ下降させるＺノブ１３の回転量相当のＺノブ駆動部１８の回転角度に比例するパルス信号を、モータ制御部２４４がＺノブ駆動部１８に出力する。これにより、例えば１ミクロンずつ等のように、プローブ１７を徐々に下降させることができる。

【0067】

Ｓ１０５では、荷重変換器１９の出力電圧値が圧力不感帯閾値以上となったときに、制御部２４３は、Ｚ方向に下降させたプローブ１７の変位量（図４のｚ１）と、荷重変換器１９の出力値（図４のｆ１）とを読み取り、（ｚ１，ｆ１）を保存する（Ｓ１０５）。

【0068】

次に、制御部２４３は、プローブ１７のＺ方向位置を、さらに、予め定めた下降変位量（例えば、５０μｍ等）だけ下降させる（Ｓ１０６）。例えば、制御部２４３は、プローブ１７の変位量ｚ１の値を保存後、プローブの変位量をゼロリセットする。そして、制御部２４３は、事前設定した下降変位量の値をセットし、制御部２４３は、モータ制御部２４４に、下降変位量だけプローブ１７を下降させるように指示する。モータ制御部２４４は、Ｚノブ駆動部１８を駆動してプローブ１７を下降変位量だけ下降させる。

【0069】

そして、制御部２４３は、予め定めた下降変位量だけ下降させたプローブ１７の変位量（図４のｚ２）と、そのときの荷重変換器１９の出力値（図４のｆ２）とを読み取り、（ｚ２，ｆ２）を保存する（Ｓ１０７）。

【0070】

次に、制御部２４３は、（ｚ１，ｆ１）及び（ｚ２，ｆ２）を、式（１）に代入して、電極パッドに対するプローブ１７のＺ方向の初期設定値ｚ０を導出する（Ｓ１０８）。
ｚ０＝ｚ１－ｆ１／［（ｆ２－ｆ１）／（ｚ２－ｚ１）］ …（１）
ここで、式（１）を説明する。式（１）において、［（ｆ２－ｆ１）／（ｚ２－ｚ１）］は、Ｚ方向の単位変位量あたりの荷重の変化量を示している。これは、カンチレバー型プローブの場合、Ｚ方向の変位量と反力（荷重変化量）との関係は比例関係にあるという特性を利用して、Ｚ方向の単位変位量あたりの荷重変化量を求めている。

【0071】

Ｓ１０６で、予め定めた下降変化量だけプローブ１７の位置を下降させているが、これはＺ方向の変位量と反力（荷重変化量）との関係（比例関係）を求めるためである。したがって、プローブ１７を下降させる下降変化量の値は、任意の値を用いることができる。

【0072】

また、Ｚ方向の変位量と反力（荷重変化量）との関係は、プローブ１７が電極パッドに対して安定して接触していることが必要となる。したがって、プローブ１７の不安定な接触状態を除外するため、Ｓ１０３及びＳ１０４で、荷重変換器１９の出力電圧値と圧力不感帯閾値以上とに基づいて、プローブ１７が安定して接触していることを判断するようにしている。

【0073】

プローブ１７のＺ方向の初期設定値ｚ０が導出されると、制御部２４３は、モータ制御部２４４に対して、Ｚ方向の初期設定値までプローブ１７を下降させる指示を行なう。これを受けて、モータ制御部２４４はＺノブ駆動部１８を動作させ、Ｚノブ駆動部１８がＺノブ１３を動かすことで、プローブ１７がＺ方向の初期設定値ｚ０まで下降して、プローブ１７位置の初期位置合わせをする（Ｓ１０９）。

【0074】

上述したように、オペレータは、Ｘノブ１１及びＹノブ１２を操作して、ＸＹ平面上におけるプローブ１７の位置を微調整し、その後、プローブ１７のＺ方向位置については、制御部２４３が導出した初期設定位置まで、プローブ１７が自動的に下降する。これにより、プローブ１７のファーストコンタクトであるＺ方向の初期設定位置。

【0075】

（Ａ－３）実施形態の効果
以上のように、この実施形態によれば、オペレータ個人の感覚に依存していたプローブの位置合わせを自動化することにより、プローブの初期の位置合わせを精度よく調整することができる。

【0076】

また、この実施形態によれば、半導体ウェハを載せているステージ（チャック）が移動した際に傾きが生じていても、プローブの位置合わせを自動的に行うことができるので、どの場所でも、同じ精度で安定したコンタクトが得られる。

【0077】

さらに、この実施形態によれば、Ｚ方向の変位量と反力（荷重変化量）との関係が得られるので、オペレータが、任意の圧力でコンタクト、又は任意のプローブオーバドライブ量でコンタクトを自動で行うことが可能となる。

【0078】

（Ｂ）他の実施形態
上述した実施形態においても種々の変形実施形態を言及したが、本発明は、以下の変形実施形態にも適用できる。

【0079】

（Ｂ－１）Ｚ方向の変位量と反力（荷重変化量）との関係は、少なくとも、Ｚ方向位置及び荷重（反力）の値の任意の２点がわかれば導くことが可能である。したがって、プローブ１７と電極パッドとの安定接触後、少なくとも、Ｚ方向位置と荷重（反力）値との２点以上を取得できるのであれば、上述した実施形態の方法に限定されない。

【0080】

例えば上述した実施形態では、予め定めた下降変位量が５０μｍである場合を例示したが、下降変位量の値は５０μｍに限定されず、Ｚ方向の変位量と反力（荷重変化量）との関係性が得られる値であればよい。このとき、プローブを下降させることにより、電極パッド及び又はプローブが破損する可能性もあるので、これらの点を考慮して、下降変位量の値を決定することが望まれる。

【0081】

また例えば、上述した実施形態では、２点目は、制御部がプローブを下降変位量だけ下降させたＺ方向位置ｚ２と、そのときの荷重値ｆ２とを求める場合を例示したが、これに限らない。例えば、制御部は、荷重変換器１９からの出力値が予め定めた荷重値となるまで、プローブを下降させ、出力値が事前の荷重値となったときのＺ方向位置を求めるようにしてもよい。この場合も、２点目を得ることができるので、上述した実施形態と同様の効果が得られる。

【0082】

なお、少なくとも２点以上あれば、Ｚ方向の変位量と反力（荷重変化量）との関係性を得られるが、Ｚ方向位置と荷重（反力）値との関係は、３点以上であってもよい。

【0083】

（Ｂ－２）上述した検査装置における位置調整方法は、デバイスの電気的特性を検査するたびに図３に例示する処理を行なうようにしてもよいし、又は図３で求めたＺ方向の変位量と反力（荷重変化量）との関係を利用できるのであれば、検査のたびに図３の処理を行なわなくてもよい。

【0084】

言い換えれば、検査対象チップ毎に、図３の処理で、単位長あたりの荷重変化値（Ｚ方向変位量と荷重変化値の比例関係の傾き）を求めてもよいし、又は、既に求めた単位長あたりの荷重変化値を利用できるのであれば、その単位長あたりの荷重変化値を利用して、プローブのＺ方向位置を微調整してもよい。

【0085】

例えば、図３の処理でプローブ位置の初期設定後、検査対象チップへの位置ずれが生じたときや、検査対象チップの種類が異なる等の場合には、検査対象チップ毎に傾きを求める処理を行なう方がよい。他方、例えば同一種類のチップを検査対象とするなどのときには、そのまま傾きを利用できるので、その場合には、改めて傾きを求めることなく、プローブのＺ方向位置を設定するようにしてもよい。

【0086】

（Ｂ－３）式（１）は、（ｚ１，ｆ１）と（ｚ２，ｆ２）から、単位長あたりの荷重変化量を導出し、その単位長あたりの荷重変化量の比例式が、点（ｚ１，ｆ１）を通り、Ｆ＝０とするときのＺの値を導出する式である。

【0087】

式（１）は一例であり、この式に限定されず、点（ｚ２，ｆ２）を通り、Ｆ＝０とするときのＺの値を導出する式であってもよい。

【符号の説明】

【0088】

１…検査装置、１０…位置調整ユニット、１１…Ｘノブ、１２…Ｙノブ、１３…Ｚノブ、１４…アーム支持部、１５…アイソレータ、１６…Ｌアーム部、１７…プローブ、１８…Ｚノブ駆動部、１９…荷重変換器、２０…筐体、２１…ステージ、２２…ステージ駆動部、２３…顕微鏡、２５…板部材、２６…上段部、２７…下段部、８０…電極パッド、１００…本体部、１９１…歪ゲージ、１９２…歪ゲージ、１９３…歪ゲージ、１９４…歪ゲージ、２４１…差動増幅回路、２４２…Ａ／Ｄ変換器、２４３…制御部、２４４…モータ制御部、２５１…開口部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】