晶片检查装置中的检查用压力设定值决定方法

摘要

本发明提供检查用压力设定值决定方法，在使探针卡与晶片加压接触而进行的晶片检查中决定利用真空吸引力保持所需的过驱量的最佳的负压的压力设定值。在该实施方式的探测器中，通过第三真空机构(92)的抽真空在围绕空间(82)内对探针卡(36)与晶片(W)之间施加的真空吸引力的压力，与之前通过移动工作台(22)的卡盘头上推在探针卡(36)与晶片(W)之间施加的推压力的压力大致精确地一致。这是因为，对于在探测器中使用的各个探针卡(36)，用于保持过驱的第三真空机构(92)在控制器的控制下使围绕空间(82)内的压力减压至由后述的检查用压力设定值决定处理(方法)决定的压力设定值(P

说明书

技术领域

本发明涉及在使探针卡与晶片加压接触而进行的晶片检查中利用真空吸引力来 得到期望的加压力的负压的检查用压力设定值的决定方法。

背景技术

一般来说，在半导体器件的制造工厂中，在晶片级别的全部处理结束的阶段，检查 在晶片上形成的器件(集成电路)的电特性，进行芯片的良品判定。这些晶片检查中，作为检 查器具，使用具有多个针状的接触件的探针卡。

在检查时，在探针卡与晶片之间，进行使各接触件与晶片表面的各对应的电极相 对的定位，在此基础上进行相对的加压接触。此时，各接触件的前端与晶片的表面接触之后 以规定的行程即过驱量相对地进行压入，由此在接触件的前端一边弹性变形一边破坏晶片 表面的保护膜或污染膜，接触件的前端与各对应的电极垫加压接触。

最近，开发了下述晶片检查装置，在检查室内配置多个探针卡，共用的搬送机械手 或移动工作台对该多个探针卡中的一个进行晶片的搬送、按压或脱离的期间，利用其它探 针卡对另外的晶片进行检查。在这样的晶片检查装置中，对多个探针卡共用一台移动工作 台，因此探测器的结构、特别是晶片支承体或卡盘头周围的结构变得容易，而且探测器的集 成化和空间效率大幅提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002－22768号公报

发明内容

发明想要解决的课题

如上所述对多个探针卡共用一台移动工作台的晶片检查装置，形成有能够密闭的 围绕空间，用于在使卡盘头上的晶片与各探针卡加压接触时，在探针卡与卡盘头之间作用 真空吸引力。

通常，为了形成该围绕空间，在探针卡的周围设置在纵向伸缩自由的筒状部件例 如波纹管。在探针卡和晶片的定位完成后，与移动工作台进行的卡盘头的上推动作连动或 追踪该卡盘头的上推动作，进行该围绕空间的抽真空。通过该抽真空动作，与围绕空间的压 力(负压)与周围的压力(大气压)的压差相对应地垂直向上的真空吸引力作用于卡盘头。利 用该真空吸引力，探针卡的各接触件能够以规定的压力稳定地与晶片表面的各对应的电极 垫加压接触。

在该方式中，利用真空吸引力施加于探针卡与晶片之间的负压的压力，必须与之 前由移动工作台的卡盘头上推动作产生的施加于探针卡与晶片之间的压力精确地一致。否 则，由移动工作台的卡盘头上推动作产生的期望的过驱量来确定的探针卡与晶片之间的加 压接触状态，在转移至真空吸引力的保持时被破坏，不能够进行正常的晶片检查，在器具或 工件上产生损伤。即，在真空吸引力的压力低于卡盘头上推的压力时，过驱量从期望的值减 小，导致晶片检查不良的情况。相反地，在真空吸引力的压力大于卡盘头上推的压力时，过 驱量从期望的值增加，接触件或电极垫受到损伤。

一般来说，在探针卡中，相对于负载的接触件的变形量的特性成为规格之一。由 此，相对于规定的过驱量，即相对于接触件的变形量，应施加于探针卡的负载(探针负载)的 设定值要符合规格要求。由此，在晶片检查装置中，能够根据探针负载的设定值和上述围绕 空间的形状、面积等，由理论计算求出应施加于上述围绕空间的负压的压力设定值。

但是，实际上，在探针卡中存在设计上或制作上的误差或个体差(偏差)，多数不能 够完全符合规格设计。因此，存在应利用真空吸引力施加于探针卡与晶片之间的负压的压 力设定值(理论计算值)不能够保证需要的过驱量的问题。

本发明为了解决上述现有技术的课题而提出，提供一种检查用压力设定值决定方 法，其能够在使探针卡与晶片加压接触而进行的晶片检查中，决定利用真空吸引力保证期 望的过驱量的最佳负压的压力设定值。

用于解决课题的技术方案

本发明的检查用压力设定值决定方法用于晶片检查装置，该晶片检查装置包括： 具有用于与形成于作为检查对象的晶片的表面的多个电极分别接触的多个接触端子的固 定的探针卡；配置在上述探针卡的周围，使上述晶片与上述探针卡相对地载置上述晶片的 可升降移动的卡盘头；和为了在上述探针卡与上述晶片之间形成或维持规定加压力的加压 接触状态，将由上述卡盘头和上述探针卡包围的能够密闭的围绕空间的压力控制为规定的 负的检查用压力设定值的真空机构，上述检查用压力设定值决定方法用于在该晶片检查装 置中决定上述检查用压力设定值，其特征在于，包括：

第一步骤，利用上述真空机构对上述围绕空间抽真空，测定使上述卡盘头成为浮 起状态的上述围绕空间的最高的负压的值作为基准压力值；

第二步骤，求取与上述基准压力值对应的上述卡盘头的高度位置作为基准高度位 置；和

第三步骤，对于上述探针卡与上述晶片之间的加压接触状态下的给定的过驱量， 使上述围绕空间内的压力从上述基准压力值逐渐下降，测定在上述卡盘头到达在上述基准 高度位置加上上述过驱量的目标高度位置时的上述围绕空间内的压力的值，将该压力测定 值作为上述检查用压力设定值。

在上述的检查用压力设定值决定方法中，晶片检查用的压力设定值、即用于在晶 片检查装置形成的能够密闭的围绕空间内在探针卡与晶片之间以设定值的过驱量得到加 压接触状态的真空压力的设定值即检查用压力设定值，通过组合上述第一步骤的实测、上 述第二步骤的计算和上述第三步骤的实测而求得。在实际的晶片检查中，从下方将卡盘头 上推到探针卡与晶片处于在基准高度位置加上设定过驱量而得的目标高度位置，使探针卡 与晶片之间以设定过驱量确立加压接触状态之后，利用上述真空机构将围绕空间内的压力 减压至检查用压力设定值即可。由此，即使用于在探针卡与晶片之间形成或保持一定的加 压接触状态的加压机构从卡盘头的上推转移到真空吸引力，过驱量也不会变化而保持为设 定值，因此，能够正常地对该晶片进行晶片检查。此外，探针卡的接触探针或晶片表面的电 极不会受到超过设定值的过驱量引起的过大的加压力而损伤。

发明效果。

根据本发明的晶片检查装置和检查用压力设定值决定方法，利用上述结构和作 用，能够在使探针卡与晶片加压接触而进行的晶片检查中，决定利用真空吸引力保持所需 的过驱量的最佳的负压的压力设定值。

附图说明

图1是概要表示本发明的一实施方式的晶片检查装置的整体结构的平面图。

图2是概要表示上述晶片检查装置的整体结构的侧面图。

图3是表示实施方式的探测器的主要结构的截面图。

图4是表示进行一次晶片检查时的控制器的主要控制顺序的流程图。

图5A是表示上述探测器中进行一次晶片检查时的可动部的动作的一个阶段的图。

图5B是表示进行晶片检查时的可动部的动作的一个阶段的图。

图5C是表示进行晶片检查时的可动部的动作的一个阶段的图。

图5D是表示进行晶片检查时的可动部的动作的一个阶段的图。

图6是表示过驱量保持用的真空机构的结构的框图。

图7是表示实施方式的基准压力实测处理的主要顺序(特别是控制器的控制顺序) 的流程图。

图8A是表示基准压力实测处理的一个阶段(卡盘头浮起前)的各部分的状态的图。

图8B是表示基准压力实测处理的一个阶段(卡盘头浮起时)的各部分的状态的图。

图9是表示基准压力实测处理中的围绕空间的压力－卡盘头高度位置的相互关系 (特性)的图表。

图10是表示实施方式的一个实施例中的基准高度位置计算处理的主要顺序(特别 是控制器的控制顺序)的流程图。

图11是表示基准高度位置计算处理中的主要部分的状态的图。

图12是用于说明基准高度位置计算处理中用于求取基准高度位置的一个方法的 图表。

图13是表示另一实施例中的基准高度位置计算处理的主要顺序(特别是控制器的 控制顺序)的流程图。

图14是用于说明在基准高度位置计算处理中用于求取基准高度位置的一个方法 的图表。

图15是表示实施方式的检查用压力设定值实测处理的主要顺序(特别是控制器的 控制顺序)的流程图。

图16A是表示在检查用压力设定值实测处理中通过实测决定检查用压力设定值的 方法的一个例子的图表。

图16B是表示在检查用压力设定值实测处理中通过实测决定检查用压力设定值的 方法的另一个例子的图表。

图17A是表示高度传感器的安装位置的一个变形的图。

图17B是表示高度传感器的安装位置的一个变形例的图。

图17C是表示高度传感器的结构和安装位置的一个变形例的图。

附图标记说明

10晶片检查装置

20探测器

22移动工作台

22a水平移动部(X轴移动部、Y轴移动部)

22bZ轴移动(升降)部

25高度传感器(距离传感器)

28搬送机械手

34弹力架

36探针卡

37接触探针(接触件)

38波纹管(能够变形的筒状部件)

40卡盘头

64(用于保持探针卡的)第一真空机构

80(用于连结波纹管的)第二真空机构

92(用于保持过驱的)第三真空机构

94真空源

98B压力传感器

102控制器。

具体实施方式

以下说明本发明的优选实施方式。首先，参照图1～图5说明能够应用本发明的检 查用压力设定值决定方法的晶片检查装置的结构和作用。

(系统整体的布局)

图1和图2中概要表示该晶片检查装置的整体结构。图示的晶片检查装置10包括立 体地收纳安装有探针卡的多个探测器的晶片检查室12。如图1的俯视图所示，该晶片检查室 12的内部划分为：对在检查对象的晶片上形成的多个半导体器件进行晶片等级的电特性的 检查的检查区域14；进行晶片和探针卡的搬入/搬出、控制类的人机交互的搬入搬出区域 16；和设置在检查区域14与搬入搬出区域16之间的搬送区域18。

如图2的侧视图所示，检查区域14中，晶片检查用的界面或作为试验装置的试验组 入型的探测器20在多层例如3层的各个中以水平一列的方式配置有多个。在各个层中，对排 列成水平一列的多台(例如6台)探测器20，在下方设置有能够在排列方向(水平方向)移动 的一台移动工作台22，并且在靠搬送区域18的前方或侧方设置有能够在该方向移动的一台 摄像机24。移动工作台22能够水平移动以访问各探测器20的正下方位置，且具有多轴的移 动机构，能够使载置晶片的卡盘头在水平面内和铅直方向移动，使得对安装于各探测器20 的探针卡，进行检查对象的晶片的定位、按压或取回等。摄像机24用于各探测器20的晶片定 位等。

搬入搬出区域16划分出多个收纳空间26。这些收纳空间中设置有：接受收纳一定 数量的晶片的容器例如FOUP的装载口26a；进行晶片搬送上的定位的校准器26b；进行在该 晶片检查装置10中预定使用或使用完成的探针卡的搬入/搬出的探针卡装载部26c；和统一 控制该晶片检查装置10内的各部分的系统控制器26d等。

在搬送区域18中，配置有能够在三维方向上移动的搬送机械手28，其不仅能够在 该搬送区域18内移动，也能够自由地访问检查区域14和搬入搬出区域16。该搬送机械手28 在装载口26a与检查区域14内的任意的探测器20之间进行检查前或检查完成的晶片的搬 送，并且在探针卡装载部26c与检查区域14内的任意的各探测器20之间进行被更换的新旧 探针卡的搬送。关于晶片搬送，搬送机械手28具有一对搬送臂29，以“拾取和放下”的方式， 首先从对方侧将晶片接收到一方的搬送臂29，之后由另一方的搬送臂29将自己搬送来的另 一晶片交给对方侧。

这样，在该晶片检查装置10中，在晶片检查室12内安装有探针卡的探测器20在多 层中立体地配置有多个。在各层中对于排列为水平一列的多个探测器20共用一台移动工作 台22，在该移动工作台22对一个探测器20的探针卡进行晶片的按压或取回的期间，由其它 的探测器20对另外的晶片进行检查。探测器20的装置结构，特别是卡盘头周围的装置结构 简单，通过探测器20的立体集约配置使得检查室12的空间效率(特别是空间占用)优异。

(探测器周围的结构)

图3表示该实施方式的探测器20的主要结构。该探测器20一体地组装有试验器30， 包括：在试验器30的主板32经由厚板状的弹力架34可装卸地安装的探针卡36；配置在该探 针卡36的周围的能够伸缩的筒状部件例如波纹管38；与探针卡36相对且载置检查对象的晶 片W的厚板状的卡盘头40。

在弹力架34的中心部，形成有具有比探针卡36小一圈的口径的贯通孔或弹力块安 装孔42。在该弹力块安装孔42以能够装卸的方式插嵌有保持多个弹力针44的大致圆柱状的 弹力块46。各弹力针44由于后述的第一真空机构64作用于探针卡36和弹力架34的真空吸引 力，其前端(下端)弹性地与探针卡36的上表面的各对应的电极加压接触，顶部(上端)按压 于主板32的各对应的电极。

在探针卡36，针状的接触件或接触探针37以规定的配置图案安装有多个。各接触 探针37的前端从探针卡36的下表面突出，与在卡盘头40上的晶片W的表面设置的各对应的 电极垫相对。

在弹力架34与主板32之间利用环状的间隔件48形成有间隙50。该间隙50由在弹力 块安装区域的周围配置的环状的密封部件52在半径方向上截断。此外，在弹力架34与探针 卡36之间，也由在弹力块安装区域的周围配置的环状的密封部件54将两者间的间隙56在半 径方向上截断。由此，形成由主板32、探针卡36和密封部件52、54包围的能够密闭的吸引空 间58。

该吸引空间58经由在弹力架34的周边部形成的气体流路60和外部配管62与用于 保持探针卡的第一真空机构64连接。第一真空机构64具有真空泵或工厂真空设备等真空 源，将吸引空间58减压至规定的负压力，并稳定地维持该减压状态。由此，探针卡36和弹力 架34受到由吸引空间58的压力(负压)和周围的压力的压差所产生的向上的力，稳定地固定 于主板32。

波纹管38是金属制成的蛇腹构造体，构成为在与探针卡36的板面垂直的方向即上 下方向上自由伸缩。波纹管38的上端与弹力架34的下表面结合。波纹管38的下端能够经由 环状的下部凸缘68以能够由真空吸引力装卸的方式与卡盘头40的周围部的上表面结合。

更详细地说，卡盘头40的上表面被分割为：载置晶片W的中心部或晶片载置面40a； 和在该晶片载置台40a的半径方向外侧环状延伸的周边部或波纹管连结面40b。在该波纹管 连结面40b固定有同心圆状地配置口径不同的两个O形环70a、70b而成的密封部件70。两个O 形环70a、70b比波纹管连结面40b高出一部分。被两个O形环70a、70b夹着的环状的空间74以 两个O形环70a、70b的顶面与下部凸缘68的下表面接触的状态，成为能够密封的吸引空间。

该吸引空间74经由在卡盘头40的内部形成的气体流路76和外部配管78与波纹管 连结用的第二真空机构80连接。第二真空机构80具有真空泵或工厂真空设备等的真空源， 吸引空间74的容积小，因此能够瞬间将密闭的吸引空间74从大气压减压至规定的负压力。 通过该抽真空，对下部凸缘68作为基于吸引空间74的压力(负压)与周围的压力即大气压的 压差而产生的向下的力，波纹管38的下端经由下部凸缘68和密封部件70与卡盘头40的波纹 连结面40b结合。

如上所述，在波纹管38的下端与卡盘头40的波纹管连结面40b结合的状态下，在探 针卡36、波纹管38、卡盘头40之间形成能够密封的吸引空间或围绕空间82。该围绕空间82经 由形成在弹力架34的内部的气体流路84、86和外部的配管89、90与过驱保持用的第三真空 机构92连接。

该第三真空机构92具有真空泵或工厂真空设备等的真空源，即使围绕空间82的容 积相当大，也能够将围绕空间82高速、短时间地从例如大气压附近的基准压力减压至能够 得到所需的真空吸引力的负的设定压力。通过该抽真空，对卡盘头40作用基于围绕空间82 的压力(负压)与周围的压力即大气压的压差而产生的垂直向上的力，卡盘头40上的晶片W 抵抗卡盘头40的重力和接触探针37的弹性反作用力等被按压于探针卡36。

(晶片检查的可动部的动作)

图4中表示该实施方式的探测器20中进行一次的晶片检查时的控制器102(图6)的 主要控制顺序。探测器20内的各部分在控制器102的控制下动作。以下，参照图4和图5A～图 5D说明一次晶片检查中的可动部的主要动作。另外，第三真空机构92使用的检查用压力设 定值P_S预先决定。

如图5A所示，卡盘头40在晶片检查之前，从波纹管38脱离，在与探针卡36隔开足够 大的空间的下方位置支承于移动工作台22。在该状态下，搬送机械手28(图1)将检查对象的 晶片W载置在卡盘头40上(步骤S₀)。载置在卡盘头40上的晶片W由卡盘头40所具有的真空式 或机械式的卡盘机构(未图示)固定保持。此时，第一真空机构64保持为打开(ON)状态，第二 真空机构80、第三真空机构92保持为关闭(OFF)状态。

如上所述，晶片W载置在卡盘头40上之后，利用摄像机24(图2)和移动工作台22的 水平移动部22a在探针卡36与晶片W之间进行水平面内的定位。水平移动部22a具有X轴移动 部(未图示)和Y轴移动部(未图示)。移动工作台22在水平移动部22a之上多级地重叠设置有 Z轴移动(升降)部22b和θ轴移动部(未图示)，能够以工作台整体进行XYZθ的4轴移动。图5中 以点划线23描绘的水平线示意性地表示基底的用于使移动工作台22在X方向上移动的例如 包含线性电机的X方向移动部的导轨。移动工作台22的水平移动部22a总是在一定的高度位 置移动或静止。

在上述定位之后，移动工作台22使Z轴移动部22b动作，将卡盘头40向垂直上方推 压。这样的话，如图5B所示，在卡盘头40的波纹管连结面40b突出设置的密封部件70(O形环 70a、70b)与下部凸缘68的下表面接触时或刚接触之后，波纹管连结用的第二真空机构80打 开，波纹管38与卡盘头40连结(步骤S₁)。当波纹管38与卡盘头40连结时，在探针卡36、波纹 管38、卡盘头40之间形成能够密闭的围绕空间82。在该时刻，第三真空机构92仍保持关闭状 态。

在工作台22的Z轴移动部22b的上部，设置有与卡盘头40的下表面相对的距离传感 器或高度传感器25。该高度传感器25例如光学性地测定从该传感器到正上方的对象物(卡 盘头40)的距离，将距离测定值以电信号输出。控制器102通过施加于Z轴移动(升降)部22b 的控制信号、或者通过从Z轴移动(升降)部22b内的位置传感器(例如编码器)接收到的位置 检测信号MZ，一直掌握高度传感器25的高度位置。由此，控制器102能够根据高度传感器25 的输出信号(距离测定值)随时测定或监控卡盘头40的高度位置。

如上所述将波纹管38连结于卡盘头40之后，移动工作台22使Z轴移动(升降)部22b 动作，继续进行卡盘头40的上推。然后，晶片W的表面与探针卡36的接触探针37的前端接触 之后仍然抵抗接触探针37的弹性反作用力上推，在卡盘头40的高度位置H到达检查用的规 定高度位置Hs时，即在接触探针37得到预先设定的过驱量OD的位移时，停止上推动作(步骤 S₂)。通过该过驱动作，各接触探针37的前端破坏并擦过晶片W表面的保护膜、污染膜，与各 对应的电极垫良好地进行加压接触。这样，如图5C所示，在探针卡36与晶片W之间确立了预 先设定的过驱量OD的加压接触状态。

在该实施方式中，如上所述移动工作台22的Z轴移动部22b的卡盘头40的上推和过 驱动作完成，在探针卡36与晶片W之间确立了规定压力的加压接触状态的状态下，用于保持 过驱量的第三真空机构92打开。该真空机构92将围绕空间82从之前的大气压附近的压力抽 真空至预先设定的真空压力的检查用压力设定值P_S(步骤S₃)。通过该抽真空，在卡盘头40作 用基于围绕空间82内的真空压力与周围的大气压的压差而产生的垂直向上的力，在探针卡 36与晶片W之间保持预先设定的过驱量OD的加压接触状态。之后，如图5D所示，Z轴移动(升 降)部22b下降移动，移动工作台22从卡盘头40离开(步骤S₄)。之后，移动工作台22向同层的 其它探测器20移动。

在该探测器20中，如上所述利用由第三真空机构92提供给围绕空间82的真空压力 或真空吸引力将探针卡36与晶片W之间保持一定的加压接触状态的状态下，试验器30动作 (步骤S5)。试验器30经由主板32和探针卡36(接触探针37)实施对晶片W的晶片等级的电特 性检查。

在该实施方式的探测器20中，通过第三真空机构92的抽真空在围绕空间82内对探 针卡36与晶片W之间施加的真空吸引力，与之前通过移动工作台22进行的卡盘头40的上推 对探针卡36与晶片W之间施加的推压力大致精确地一致。由此，即使用于形成或保持两者 (36、W)间的加压接触状态的加压力施加机构从移动工作台22的卡盘头上推转移至真空吸 引力，过驱量也能够不改变而保持在设定值，因此，能够正常地进行对晶片W的晶片检查。此 外，探针卡36的接触探针37或晶片W表面的电极垫不会受到超过所需的过驱量的过大的加 压力而损伤。

试验器30的晶片等级的电特性检查结束时，移动工作台22回到卡盘头40的下方 (步骤S₆)。与该时机相配合地，第三真空机构92停止抽真空，用规定时间进行使围绕空间82 从之前的减压状态切换为大气压附近的初始状态的动作(压力恢复动作)(步骤S₇)。通过该 压力恢复动作，之前将卡盘头40上的晶片W向探针卡36按压的真空吸引力变弱，卡盘头40下 降，晶片W离开探针卡36。最终卡盘头40落座于移动工作台22上(步骤S₈)。

之后，第二真空机构80停止抽真空，将吸引空间74从之前的减压状态切换为大气 压附近的初始状态。吸引空间74的容积小，因此该切换能够瞬时完成，下部凸缘68能够从卡 盘头40的波纹管连结面40b分离。于是，移动工作台22使卡盘头40进一步下降，由此卡盘头 40移动到与图4A相同的高度位置，等待搬送机械手28(图1)到来。搬送机械手28到达卡盘头 40的附近时，将完成检查的晶片W从卡盘头40搬出(步骤S₉)，代替它，将接着要接受该探测 器20的检查的新的晶片W载置到卡盘头40上。之后，对该新的晶片W重复进行与上述同样的 动作(步骤S₁～S₉)。

(过驱保持用真空机构的结构)

此处，参照图6说明用于保持过驱的第三真空机构92的结构。

该真空机构92，不仅对在探针卡36、波纹管38、卡盘头40之间形成的能够密闭的围 绕空间82提供用于产生真空吸引力的负压，还提供用于产生脱离力的正压。因此，真空机构 92作为压力源，不仅具有包括真空泵或工厂真空设备的真空源94，还具有压缩机等压缩空 气源96。进而，真空机构92具有电动气动调节器98、电磁切换阀100作为其它的主要构成部 件。此处，电动气动调节器98由比例控制阀98A、压力传感器98B和阀控制部98C构成。控制器 102控制真空机构92内的各部分的动作或状态。

更详细地说，真空源94的输出口经由配管104与电动气动调节器98的比例控制阀 98A的端口a连接。另一方面，压缩空气源96的输出口经由配管106与比例控制阀98A的端口b 连接。

比例控制阀98A在上述端口a、b之外还具有端口c，在比例控制阀98A的内部，端口 a、b与端口c并联连接。电动气动调节器98将输入比例控制阀98A的端口a的负的压力和输入 端口b的正的压力以任意的比例混合，能够将端口c的压力控制为规定范围内的任意的设定 值。此处，上述范围的下限与真空源94的输出(负压)的值对应，上限与压缩空气源96的输出 (正压)的值对应。比例控制阀98A的端口c经由配管108与电磁切换阀100的端口d连接。

电磁切换阀100在上述端口d之外还具有端口e、f，在内部，端口e、f中的任一方有 选择地与端口d连接。于是，端口e经由上述配管90和弹力架34的内部流路86与围绕空间82 连接。在配管90的途中设置有电动气动调节器98的压力传感器98B。端口f经由上述配管88 和弹力架34的内部流路84与围绕空间82连接。

压力传感器98B如上所述构成电动气动调节器98的一部分。表示压力传感器98B的 输出信号即流路90内的压力的压力测定值信号MP₁被传递至阀控制部98C。对于围绕空间82 的压力，阀控制部98C比较指示来自控制器102的压力设定值的设定压力值信号SP₁和来自 压力传感器98B的压力测定值信号MP₁而生成比较误差，对比例控制阀98A的内部的阀致动 器进行驱动控制，使得该比较误差接近零。

在该实施方式中，不仅阀控制部98C从压力传感器98B输入压力测定值信号MP，控 制器102也同样取入压力测定值信号MP。控制器102能够通过压力传感器98B或者通过设置 于配管88或配管90的其它压力传感器(未图示)，随时取得表示围绕空间82的当前的压力的 压力测定值。在该实施方式中，由电磁切换阀100、配管88、90、108和控制器102形成真空机 构92的气体流路网路。在该气体流路网路中，设置有用于将围绕空间82向大气开放的大气 端口或开放阀(未图示)。

(实施方式中的作用(检查用压力设定值决定处理))

如上所述，在该实施方式中，通过第三真空机构92的抽真空在围绕空间82内对探 针卡36与晶片W之间施加的真空吸引力的压力，与此前通过移动工作台22的卡盘头上推动 作对探针卡36与晶片W之间施加的按压力的压力大致精确地一致。这是因为，对于在探测器 20使用的各个探针卡36，用于保持过驱的第三真空机构92在控制器102的控制下将围绕空 间82内的压力减压至与通过后述的本实施方式的检查用压力设定值决定处理(方法)决定 的检查用压力设定值P_S。

另外，在该实施方式中，控制器102不仅控制真空机构92内的各部分的动作，也进 行用于执行探测器20的检查用压力设定值决定处理的一切控制。控制器102包含微处理器 (CPU)，执行能够从半导体存储器、光盘、磁盘、磁带等记录介质读出的、或者能够通过网络 从其它计算机例如系统控制器26d(图1)下载的所需的程序。此外，在该实施方式中，控制器 102表示为一个控制单元，但也可以采用多个控制单元并列地或分层次地承担控制器102的 功能的方式。

以下，详细说明该实施方式的检查用压力设定值决定处理(方法)。该检查用压力 设定值决定处理包含后述的基准压力实测处理、基准高度位置计算处理和检查用压力设定 值实测处理的能够分割的三个处理。通常，检查用压力设定值决定处理在该探测器20中更 换探针卡36时(即安装新的探针卡36时)或变更过驱量的设定值时实施。

参照图7～图9说明基准压力实测处理。图7表示基准压力实测处理的主要顺序(特 别是控制器102的控制顺序)。

首先，在基准压力实测处理之前，使用摄像机24(图2)，在探针卡36与卡盘头40之 间进行水平面内的定位。即，使移动工作台22的水平移动部22a移动至探针卡36和晶片W的 位置匹配的XY坐标位置。在该定位后，控制器102通过移动工作台22的Z轴移动(升降)部22b 将卡盘头40铅垂地上推(步骤S₁₀)，使波纹管38与卡盘头40连结(步骤S₁₁)。此处，在卡盘头 40之上可以载置有晶片W，也可以没有载置晶片W。卡盘头40的重量在载置了晶片W时和没有 载置晶片W时几乎没有区别。

之后，控制器102不进行由移动工作台22实施的卡盘头40的上推，代之使用于保持 过驱的第三真空机构92动作，开始围绕空间82的抽真空(步骤S₁₂)。通过该抽真空，围绕空间 82内的压力成为比之前的大气压低的负压或真空压力。控制器102通过来自压力传感器98B 的压力测定值信号MP₁监控围绕空间82内的压力值，并且通过第三真空机构92使围绕空间 82内的压力一个阶段(例如0.1KPa)一个阶段地下降(步骤S₁₃→S₁₄→S₁₅→S₁₆→S₁₃……)。

这样，当围绕空间82内的真空压力的值以绝对值为P₁→P₂→P₃……的方式逐渐变 大时，根据该负压的压力与外部大气压的压差，作用于卡盘头40的垂直向上的力逐渐变大。 但是，在该真空吸引力大于作用于卡盘头40的垂直向下的力(主要是卡盘头40的重量)之 前，卡盘头40在基底的高度位置、即图8A所示的载置在移动工作台22的Z轴移动(升降)部 22b的高度位置保持静止状态。

然后，通过第三真空机构92的抽真空，供给至围绕空间82的真空压力的值从某个 值P_i-1转变为高一阶段的P_i时，在此作用于卡盘头40的垂直向上的真空吸引力大于重力等 垂直向下的力，如图8B和图9所示卡盘头40从移动工作台22的Z轴移动(升降)部22b离开而 上浮。此时卡盘头40的浮起量为数mm以上。

控制器102通过高度传感器25的输出信号(距离测定值信号)MH确认卡盘头40浮起 的情况(步骤S₁₅)。高度传感器25是以μm级进行距离测定的距离传感器，卡盘头40浮起时的 浮起高度(数mm以上)超过高度传感器25的测距范围的上限LM(图8B的虚线)。控制器102监 控高度传感器25的输出信号，在卡盘头40浮起至超过高度传感器25的测距范围的高度时， 判断为卡盘头40浮起。然后，通过压力传感器98b测定此时的围绕空间82的压力(步骤S₁₇)， 将该压力测定值P_i作为基准压力值P_A(步骤S₁₈)。然后，将基准压力值P_A的数据保存于存储器 (步骤S₁₉)。

这样通过实测求取基准压力值P_A。该基准压力值P_A如上所述定义为卡盘头40浮起 时的围绕空间82的压力。换一种说法，基准压力值P_A定义为，为了在载置于浮起状态的卡盘 头40的晶片与探针卡36之间得到过驱量(OD)＝0的接触状态，应施加于围绕空间82的负压 中最高的压力(用绝对值来说是最小的压力)。

另外，如上所述将围绕空间82减压至基准压力值P_A时，卡盘头40浮起，但卡盘头40 浮起后静止时的高度位置或姿势严格来说是不稳定且不能够实测的。

在图9中，横轴表示围绕空间82内的压力(负压)，纵轴表示基于高度传感器25的输 出信号测定的卡盘头40的高度位置。图中，点划线J₁假设地表示卡盘头40浮起时的不能够 实测的压力－卡盘头高度位置特性。

(基准高度位置计算处理)

在该实施方式中，参照图10～图12，通过以下说明的基准高度位置计算处理求出 在载置于浮起状态的卡盘头40的晶片与探针卡36之间得到过驱量(OD)＝0的状态时的卡盘 头40的高度位置(基准高度位置)H_A。

图10中表示基准高度位置计算处理的主要顺序(特别是控制器102的控制顺序)。

基准高度位置计算处理可以在上述基准压力实测处理之后接着实施，或者也可以 完全单独实施。在该例中，说明实施与基准压力实测处理分开的基准高度位置计算处理的 情况。

首先，与晶片检查时同样，在卡盘头40上载置晶片W(步骤S₂₀)，进行探针卡36与卡 盘头40之间的定位。

接着，将波纹管38连结于卡盘头40(步骤S₂₁)，通过移动工作台22的Z轴移动部22b， 将卡盘头40上推至在晶片W与探针卡36之间得到适度的加压接触状态的一定的高度位置， 之后将真空机构92打开，开始围绕空间82的抽真空(步骤S₂₂)。然后，在围绕空间82的压力达 到基准压力值P_A时，使Z轴移动部22b下降至从卡盘头40稍向下方离开的高度位置(高度传 感器25的测距范围内)，固定Z轴移动部22b即高度传感器25的高度位置(步骤S₂₃)。

在这样固定高度传感器25的高度位置的状态下，通过真空机构92的抽真空，使围 绕空间82的压力从基准压力值P_A以一定的变化幅度阶段性地下降，在各阶段中通过压力传 感器98B测定围绕空间82的压力，并且通过高度传感器25测定卡盘头40的高度位置(步骤S₂₄→S₂₅→S₂₆→S₂₇→S₂₄……)。由此，在比基准压力值P_A低的负压的区域中，对于围绕空间82的 压力和与其对应的卡盘头40的高度位置，取得多组的测定值K_m(P_m，H_m)、K_n(P_n，H_n)(步骤S₂₆)。 然后，基于这些多组的围绕空间压力测定值和卡盘头高度位置测定值K_m(P_m，H_m)、K_n(P_n，H_n) 和基准压力值P_A，通过运算求取基准高度位置H_A(步骤S₂₈)。

在图12的例子中，基于多组的围绕空间压力测定值和卡盘头高度位置测定值K_m(P_m，H_m)、K_n(P_n，H_n)通过最小二乘法求取的线性近似曲线F与从基准压力值P_A垂直延伸的法 线Y交叉的点为E_A时，令该交叉点E_A的高度位置为基准高度位置H_A。

另外，围绕空间压力和卡盘头高度位置的测定点K_m、K_n、……越多，一般线性近似曲 线F的斜度的精度和基准压力值H_A的精度越高。但是，当卡盘头40的高度位置过高时、即当 过驱量(OD)过大时，接触探针37的弹性变形不再依据虎克定律，不符合直线近似或最小二 乘法。由此，优选将在接触探针37的弹性变形依据虎克定律的线性区域内取得的多组测定 点K_m、K_n、……用于基准高度位置H_A的计算。控制器102将如上所述通过运算求取的基准高度 位置值H_A的值(数据)保存于存储器(步骤S₂₉)。

作为另一个例子，如图13和图14所示，在比基准压力值P_A低的负压的区域内，在每 次添加测定点K时重复进行线性近似曲线F的计算和基准高度位置H_A的计算后更新基准高 度位置H_A的运算值的方法(步骤S₃₀～S₄₁)也是能够进行的。该方法适合从接近基准压力值P_A的测定点K₁向远离基准压力值P_A的测定点K_n去阶段性地增加测定点K的数量的情况，在基准 高度位置H_A的更新变化量收敛于规定范围内时，确定基准高度位置H_A的运算值(步骤S₃₅～ S₄₀)。

(检查用压力设定值实测处理)

接着，参照图15～图16说明检查用压力设定值实测处理。图15中表示检查用压力 设定值实测处理的主要顺序(特别是控制器102的控制顺序)。

检查用压力设定值实测处理(图15)可以在上述基准高度位置计算处理之后接着 实施，或者也可以单独实施。以下说明的是在基准高度位置计算处理(图10或图13)“结束” 后接着实施的情况。

控制器102在如上所述通过基准高度位置计算处理求取的基准高度位置H_A加上过 驱量OD的设定值，对卡盘头40的高度位置决定目标高度位置H_S(H_S＝H_A+OD)(步骤S₅₁)，将该 目标高度位置H_S的数据保存于存储器(步骤S₅₂)。该目标高度位置H_S对应于晶片检查中的卡 盘头40的检查用高度位置。

接着，控制器102进行使围绕空间82的压力下降、即升高卡盘头40的控制，直至卡 盘头40的高度位置H与目标高度位置H_S一致(步骤S₅₃→S₅₄→S₅₅→S₅₆→S₅₃……)。更详细地 说，控制器102一边通过高度传感器25监控卡盘头40的高度位置H，一边通过真空机构92使 围绕空间82的压力逐渐下降，在卡盘头高度位置H与目标高度位置H_S一致时固定(保持)围 绕空间82的压力，通过压力传感器98b测定此时的围绕空间82的压力(步骤S₅₇)。然后，将该 压力测定值确定为检查用压力设定值P_S(步骤S₅₈)，将该值(数据)保存于存储器(步骤S₅₉)。

另外，在使围绕空间82的压力下降的过程中卡盘头40的高度位置H超过目标高度 位置H_S的情况下，切换为提高围绕空间82的压力的控制，调整围绕空间82的压力，直至最终 卡盘头40的高度位置与目标高度位置H_S一致。

根据该检查用压力设定值实测处理，对于将浮起状态的卡盘头40保持在目标高度 位置即检查用的高度位置H_S所必需的围绕空间82的压力，在使卡盘头40上升的目标高度位 置H_S如图16A所示位于用于计算基准高度位置H_A的线性近似曲线F的延长线上的情况下当然 能够求出正确的设定值P_S，即使是在该目标高度位置H_S如图16B所示大幅偏离线性近似曲线 F的情况下，也能够求出正确的设定值P_S。

通常，当过驱量(OD)超过某个值时，由与晶片W的加压接触产生的接触探针37的弹 性变形不再依据虎克定律，如图16B所示，相对于围绕空间82的压力，卡盘头的高度位置如 虚线G所示那样指数增大。此时，通过运算或推测求取在线性近似曲线F上与目标高度位置 H_S对应的检查用设定值P_S，将该检查用设定值P_S用于实际的晶片检查的话，一定会导致出现 问题。即，移动工作台22的Z轴移动部22b将卡盘头40上推至检查用的高度位置H_S后(即确立 了预先设定的过驱量后)，使真空机构92动作而将围绕空间82减压至检查用设定值P_S时，卡 盘头40的高度位置H在从检查用的高度位置H_S上升的方向变化，过驱量在从设定量增大的 方向变化。结果，不仅不能够以预先设定的过驱量进行晶片检查，还会导致晶片W的电极垫、 接触探针37由于过大的接触加压力而受到损伤。

关于该点，在本实施方式中，如上所述通过检查用压力设定值实测处理，通过实测 决定为了将浮起状态的卡盘头40保持在目标高度位置即检查用的高度位置H_S所必需的围 绕空间82的压力的值(即检查用压力设定值)P_S。由此，即使将过驱量(OD)的设定值选择为 任意的值(特别是比较大的值)，或者在探针卡36中存在设计上或制作上的误差或个体差 (偏差)，在晶片检查时也能够在使卡盘头40为浮起状态时在探针卡36与晶片W之间稳定可 靠地以设定的过驱量得到一定的加压接触状态。

如上所述，在本实施方式中，晶片检查用的压力设定值、即用于在探测器20的围绕 空间82内在探针卡36与晶片W之间以预先设定的过驱量得到加压接触状态的真空压力的设 定值(检查用压力设定值)P_S，通过组合基准压力实测处理(图7)、基准高度位置计算处理 (图10或图13)和检查用压力设定值实测处理(图15)来决定。

而且，在实际的晶片检查中，移动工作台22上推卡盘头40，直至在探针卡36与晶片 W实际上以零的过驱量接触时的基准高度位置H_A上加以设定过驱量OD而得的目标高度位置 H_S(H_S＝H_A+OD)，在探针卡36与晶片W之间确定以预先设定的过驱量OD接触的加压接触状态 之后，用于保持过驱的第三真空机构92将围绕空间82内的压力减压至检查用压力设定值 P_S。由此，即使用于在探针卡36与晶片W之间形成或保持一定的加压接触状态的加压机构从 移动工作台22的卡盘头上推转换为真空吸引力，过驱量也能够不改变而保持为设定值OD， 因此能够正常进行对该晶片W的晶片检查。此外，探针卡36的接触探针37或晶片W表面的电 极垫不会受到超过所需的过驱量OD的过大的加压力而受到损伤。

根据该实施方式的检查用压力设定值决定处理，即使在探针卡36存在设计上或制 作上的误差或个体差别(偏差)，也不会对晶片检查的可靠性、器具和工件的安全性造成妨 碍。

(其它实施方式或变形例)

在上述实施方式中，总是通过实测求取检查用压力设定值P_S。但是，在明确得知基 准高度位置计算处理中得到的线性近似曲线F所符合的线性区域内存在目标高度位置H_S的 情况下，能够通过运算或推定求取在线性近似曲线F上与目标高度位置H_S对应的检查用设 定值P_S。

在上述实施方式中，将用于测定卡盘头40的高度位置H的高度传感器25安装在能 够接近卡盘头40的底面的移动工作台22的Z轴移动部22b的上部。但是，高度传感器25的结 构和配置位置并不受限定，能够有各种变形。

例如，如图17A所示，能够将高度传感器25安装于卡盘头40，利用高度传感器25测 定卡盘头40与弹力架34的距离间隔，根据该距离测定值测定卡盘头40的高度位置。虽然图 示省略了，但也能够将高度传感器25安装于弹力架34侧。此外，在高度传感器25的光学测距 范围非常大的情况下，如图17B所示，也能够在移动工作台22的水平移动部22a的上表面配 置高度传感器25。或者，也可以将具有测距功能的定位用的摄像机代用为高度传感器25。此 外，如图17C所示，也能够将高度传感器25由接触式的距离传感器构成。在图示的例子中，例 如利用度盘式指示器，安装于卡盘头40的上表面的周缘部的按压部110从下方与接触式高 度传感器25的可动部112接触，由此测定卡盘头40的高度位置。