专利名称：探测器装置和探测器测试方法
技术领域：
本发明涉及探测器装置。更详细地说，检查时，通过探测器与载置被检查体的载置台接触，接触负荷施加在载置台。结果，载置台下沉。涉及根据载置台沉下去的量，监视接触负荷的探测器装置。
背景技术：
例如，在半导体装置的检查工序中，作为半导体晶片(以下简称为“晶片”)的检查装置，广泛应用探测器装置。如图2A、2B所示，探测器装置具有装料室1和探测器室2，检查在晶片上形成的半导体元件(以下称为“器件”)的电气特性。装料室1具有装载容纳多个(例如25个)晶片W的容器C的容器载置部3，从容器载置部3一次输送一块晶片W的晶片输送机构4，用于预先对准通过晶片输送机构4输送的晶片W的预先对准机构(以下称为“副夹头”)5。探测器室2具有XY台；通过直线驱动机构和θ驱动机构，在X，Y，Z和θ方向移动的载置台(以下称为“主夹头”)6；与主夹头6共同工作，进行晶片W的对准的对准机构7；配置在主夹头的上方，具有多个探测器8A的探测器卡8；和位于探测器卡8和测试器(图中没有示出)之间的测试头T。探测器装置具有显示装置9，可以在显示装置中显示探测器装置的操作菜单或检查结果等。
在探测器室2中，在进行晶片W和探测器8A的对准后，使装载晶片W的主夹头6作分度送进；同时，使主夹头6上升，这样，可以给定的针压(接触负荷)，使探测器8A与在晶片W上形成的器件的电极接触。在这个接触状态下，检查器件的电气特性。这时，通过主夹头6相对于探测器8A而仅过度驱动一定量，探测器8A可以大致一定的接触负荷，与晶片W电气接触。
然而，最近，同时测定的器件数目(同时测试数目)增加。结果，例如，同时测试数目可多至32个等，使探测器8A和主夹头6之间的接触负荷超过20kg，并且，探测器卡8受时间变化或在高温下进行的加速度试验等的热影响，探测器卡8反复膨胀和收缩。结果，即使主夹头6的过度驱动量一定，由探测器卡8作用在主夹头6上的接触负荷变化，因此不能确保稳定的接触负荷。
图3示意地表示这种现象。利用由探测器卡8作用在主夹头6上的接触负荷，主夹头6不上升至图3的点划线所示的过度驱动时的本来位置。主夹头6在同一图上的实线位置之前，沉下去一个小的距离δ。这沉下去的量使本来需要的接触负荷得不到，检查的可靠性降低。相反，当通过估计主夹头6的沉下量，设定过度驱动量时，接触负荷过大，探测器卡8的寿命会缩短。
本申请人在特开2001-110857中提出了使用压力传感器的测试方法和探测器装置。在使用压力传感器测量负荷的方法的情况下，根据压力传感器自身的变形，检测压力。由于压力传感器设置在载置台的下面等的负荷作用点附近，即设置在载置台和直线驱动机构之间，随着压力传感器自身的变形，载置台的位移增大，包含压力传感器自身的变形的负荷校正需要时间。
另外，申请人在美国专利申请09/776,686号中，提出了为了掌握主夹头和探测器之间的接触负荷，在主夹头的支承体的外周上设置具有线性传感器和线性刻度尺的测定机构。但是，由于测定机构设置在主夹头的支承体的外周上，在主夹头的支承体的周围必需有给定的空间，再者，温度变化使线性刻度尺伸缩，产生误差。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的。根据本发明的一个观点，通过检查时的载置台(以下称为主夹头)的沉下去量，监视接触负荷，这样可以确保常常是一定的接触负荷。根据本发明的另一个观点，可以进行可靠性高的检查。根据本发明的另一个观点，提供一种传感器不变形的瞬时校正负荷的探测器装置。根据本发明的另一个观点，可以高效地在空间配置测定载置台的沉下量的位移传感器。根据本发明的另一个观点，可以正确测定载置台的下沉量。
本发明的另一些目的和优点，记述在以下的说明书中，从该说明可以明白其一部分，或者利用本发明的实行得到。本发明的目的和优点，可通过与在此指出的装置组合来实现得到。
图1为表示本发明的探测器装置的一个实施方式的主要部分的截面的示意图。
图2A、2B为表示探测器装置的一个例子的图。图2A为表示剖开其主要部分的剖面图。图2B为俯视图。
图3为用于说明图2A、2B所示的探测器装置的探测器和晶片的电气接触状态的说明图。
图4为表示本发明的测量装置的另一个实施方式的主要部分的截面示意图。
图5为说明本发明的测试方法的概要的流程图。
具体实施例方式
根据本发明的一个观点，提供检查被检查体W的电气特性的探测器装置，该探测器装置具有载置被检查体的、可在X、Y、Z和θ方向移动的载置台；探测器卡(该探测器卡配置在该载置台的上方，具有多个探测器)；接触负荷监视装置(该接触负荷监视装置具有至少一个位移传感器和控制装置，可以监视在过度驱动时，从该探测器作用在上述载置台上的接触负荷)；该位移传感器配置在载置台的下部空间内，可以作为下沉量测定在过度驱动时，由于从该探测器作用在载置台上的接触负荷而造成的该载置台的下面侧的基准面的位移量；该控制装置具有与该载置台的基准面的下沉量和接触负荷相关的表，由传感器测定的位移量和上述相关表，可算出接触负荷；在接触负荷没有达到给定的设计接触负荷的情况下，使载置台进一步升降，可使接触负荷设定为给定的设计接触负荷。
这个探测器装置的位移传感器优选为从模拟输出式位移传感器和数字输出式位移传感器中选择的。
该探测器装置的位移传感器优选为从静电容量式位移传感器和涡电流式位移传感器中选择的。
该探测器装置的位移传感器优选配置在该载置台的中心地方和围绕该中心的多个地方内的至少一个地方。
根据本发明的另一个观点，所述的探测器装置中，检查被检查体的电气特性的方法，该方法具有下述(a)-(e)各点。
(a)在控制装置中设定与被检查体对应的给定的设计过度驱动量和设计接触负荷；(b)通过使载置被检查体的载置台上升，使被检查体与多个探测器接触；(c)根据设计过度驱动量，对载置台进行过度驱动；(d)接触负荷监视装置监视加在载置台上的接触负荷是否为设计接触负荷，该监视具有下列特点(d1)位移传感器测定支承体下面侧的基准面的位移量，作为载置台的下沉量，将检出的位移量输出至控制装置。
(d2)控制装置根据该相关的表，算出与该位移量对应的接触负荷，比较该接触负荷和设计接触负荷；(d3)当根据位移传感器检测出的位移量的接触负荷小于设计接触负荷时，使主夹头进一步上升；(d4)反复进行上述(d1)-(d3)，当根据位移传感器检测到的位移量的接触负荷达到设计接触负荷时，停止主夹头的上升；(e)检查被检查体W的电气特性。
优选的实施方式以下，根据图1所示的实施方式来说明本发明。如图1所示，本实施方式的探测器装置20具有监视从检查时的探测器卡22发出的接触负荷的接触负荷监视装置。
现在说明本实施方式的探测器装置20。如图1所示，本实施方式的探测器装置20具有X、Y台面26；直线驱动机构27；装载晶片W，在X、Y、Z和θ方向可移动的主夹头21；配置在主夹头21上方，具有多个探测器8A的探测器卡22；和装载在主夹头21上，决定晶片W位置的对准机构7(参见图2A)。在控制装置23的控制下，使对准的主夹头21上升，使晶片W与探测器22A接触。在这个接触状态下，检查在晶片W上形成的器件的电气特性。
上述的主夹头21安装在XY台26上。XY台可向X、Y方向移动。在XY台上设置滚珠丝杠27A构成的直线驱动机构27。该直线驱动机构使主夹头21在上下方向(Z方向)升降。直线驱动机构可载置在支承主夹头21的支承体21A内。支承体21A通过轴承24，可升降地收容在收容体25内。主夹头21通过直线驱动机构27，在收容体25内上下方向(Z方向)升降。
上述接触负荷监视装置10具有配置在载置台下部空间内的位移传感器11。如图1所示，位移传感器11测定支承体21A下面的基准面21B的位置的位移量作为主夹头21的沉下量。接触负荷监视装置10，在检查时，通过将接触负荷加在主夹头21上，监视主夹头21的沉下量。作为位移传感器11，可以使用以前众所周知的模拟输出式位移传感器或数字输出式位移传感器。作为模拟输出式传感器，可以使用静电容量式位移传感器、涡电流式位移传感器等；作为数字输出式位移传感器，可以采用激光干涉式位移传感器等。作为位移传感器11，不是仅限于这些非接触式的传感器，使用接触式传感器也可以。
如图1所示，在本实施方式中，位移传感器11可以配置在支承体21A的下面。可以利用支承体21A的下端面21B作为主夹头21的下面侧的基准面21B。因此，当将接触负荷加在上述主夹头21上时，位移传感器11可以通过支承体21A，检测主夹头21的沉下量。
这样，依次预先将各种负荷加在主夹头21的多个地方，可以分别测定各自的位置负荷和沉下量。这个测定是通过利用位移传感器11测定支承体21A的下端面21B和收容体25的底面25A之间的距离的变化量而进行。现在来求在多个位置的负荷位置的接触负荷和位移传感器11的位移量的相关关系。根据这个相关关系作出的相关表，存入控制装置23的存储部中。通过对比由位移传感器11测出的位移量与相关表中的数据，可算出接触负荷，反馈至直线驱动机构。这时，可在显示装置9(参见图2)，表示此时的接触负荷等。另一方面，在控制装置23中，预先设定与应检查晶片W有关的设计上规定的设计过度驱动量。该设计过度驱动量，作为检查时的过度驱动的量的基准。
在检查晶片W的电气特性时，主夹头21根据设计过度驱动量被过度驱动。当探测器卡22的探测器22A将接触负荷作用在主夹头21上的晶片W上时，主夹头21沉下去。位移传感器11检测该沉下量作为位移量。控制装置23根据上述相关表，算出与该位移量对应的接触负荷。控制装置23比较算出的接触负荷和设计接触负荷，假如在主夹头21只过度驱动与设计过度驱动量相称的距离的情况下，当算出的接触负荷比设计接触负荷小时，控制装置23继续过度驱动主夹头21。结果，在算出的接触负荷达到设计接触负荷的时刻，控制装置23停止直线驱动机构。在这种状态下，检查安装在主夹头21上的晶片W的电气特性。因此，探测器装置总是可以在给定的接触负荷(设计接触负荷)下，进行晶片W内的各个器件的检查。
其次，说明适用上述接触负荷监视装置10的探测器装置20的动作。
(s1)，预先在控制装置23上设定与该晶片W对应的设计过度驱动量和设计接触负荷。
(s2)，以后开始检查，在控制装置23的控制下，装料室内的晶片W输送机构4(参见图2B)将晶片W载置在主夹头21上。
(s3)，根据从对准机构7(参见图2A)发出的信息，主夹头21在X、Y和θ方向移动，使晶片W和探测器22A的位置一致。
(s4)，在X、Y和θ方向移动主夹头，使在作为在晶片W上形成的器件内的检查对象的器件，移动到探测器22A下面。
(s5)，主夹头21向最初的检查位置移动。在主夹头21移动，使最初检查的器件位于探测器22A的下面后，在控制装置23的控制下，直线驱动机构，使主夹头21与支承体21A一起在收容体25内上升，使安放在主夹头21上的晶片W，与探测器卡22的探测器22A接触。
(s6)，直线驱动机构，根据设计过度驱动(overdrive)量，再使主夹头21过度驱动，上升至得到设计接触负荷的位置(图1中的点划线所示位置)。但是，这时由于主夹头22接受在图1的白色箭头方向的接触负荷，主夹头22从图1中的点划线所示位置下沉至图1中的实线所示位置。结果，即使主夹头22上升了与设计过度驱动量相当的距离，不能确保设计的接触负荷。
(s7)，接触负荷监视装置10监视是否确保设计接触负荷。即主夹头21在控制装置23的控制下被过度驱动。接触负荷从探测器22A加在主夹头22上，主夹头21稍微下沉。这时的沉下量，由位移传感器11，检测作为在支承体21A的下面侧的基准面21B的位移量。位移传感器11逐次向控制装置23输出检测到的位移量。
(s8)，控制装置23，根据相关的表，算出与该位移量对应的接触负荷。
(s9)，比较算出的接触负荷和设计接触负荷。
(s10)，主夹头21上升一个设计过度驱动量，不论是否在图1中实线所示位置，当加入的接触负荷比设计接触负荷小时，主夹头21在控制装置23的控制下，继续上升至图1中的点划线所示的位置。
(s11)，根据位移传感器11检测的位移量，在接触负荷达到设计接触负荷时，控制装置23将停止信号输出至直线驱动机构。直线驱动机构停止主夹头21的上升。
(s12)，在这个状态下，检查在安放在主夹头21上的晶片上形成的器件的电气特性。
(s13)，确认是否已检查了在晶片上形成的作为被检查对象的全部器件。
在没有检查全部被检查对象的情况下，回到(s4)，检查未检查对象的器件。
在确认检查了全部被检查对象时，直线驱动机构27使主夹头21下降。
采用本实施方式，由于一次检查的器件数增加，接触负荷大，由于随着探测器卡22的使用，会产生随时间的变化，在高温下进行的加速度试验等热的影响，会有反复膨胀和收缩等的影响，但仍可在将给定设计接触负荷加在晶片W上的状况下，可进行给定的检查。结果，可以进行可靠性高的检查。
采用本实施方式，设有接触负荷监视装置10，该装置的设在支承体21A的下部空间中的位移传感器11，可以测定过度驱动时，支承体21A下端侧的基准面21B的位移量，作为主夹头21的沉下量。这种接触负荷监视装置10可以正确地监视过度驱动时的主夹头21的下沉量。另外，本实施方式具有根据位移传感器11的测定结果，监视设计接触负荷的控制装置23。该控制装置可实现一定的接触负荷(设计接触负荷)。进行可靠性高的检查。由于该控制装置在最优的接触负荷下进行检查，因此可延长探测器卡22的寿命。位移传感器11可以为非接触式或接触式的模拟输出式位移传感器；或非接触式或接触式的数字输出式位移传感器。该位移传感器11可以瞬时校正不变形的负荷，而且可以高精度地掌握接触负荷。
采用本实施方式，由于测定主夹头沉下量的位移传感器配置在主夹头下部空间内，不需要特别追加配置位移传感器的空间，可以有效利用空间。又因为不使用因温度变化标度变化的线性刻度尺等，可以提高测定精度。
另外，在上述实施方式中，主夹头21的下面侧的基准面为支承体21A的下端面的中心，因此可以将包围支承体21A下端面的中心的多个地方作为基准面。在这种情况下，如图4所示，可在与多个各个基准面对应的位置上设置多个位移传感器11。这些多个位移传感器优选与上述中心的距离相等。还可以利用支承体21A的下端面以外的下坦表面，位于主夹头21的中心以外的平坦表面作为基准面。
上述实施方式是将接触负荷监视装置10应用在进行晶片W的检查的探测器装置20上的情况，然而，接触负荷监视装置10也可广泛应用在LCD用基板等被检查体中。
本发明提供了在给定的接触负荷下，使被检查体与探测器接触，进行可靠性高的检查，同时，可以瞬时正确地掌握接触负荷，校正至给定值的探测器装置。
该技术领域的人员还可想象另外一些特征和变化。因此，从更广泛的观点来看，本发明不限于所详细说明的代表的实施方式。
因此，在不偏离所附权利要求书所定义的广泛的发明概念和其等价文献的解析与范围的条件下，可以有各种变化。
权利要求
1.一种检查被检查体W的电气特性的探测器装置，该探测器装置具有载置被检查体，可在X、Y、Z和θ方向移动的载置台；探测器卡，该探测器卡配置在该载置台的上方，具有多个探测器；接触负荷监视装置，该接触负荷监视装置具有至少一个位移传感器和控制装置，可以监视在该过度驱动时，从该探测器作用在所述载置台上的接触负荷；该位移传感器配置在载置台的下部空间内，可以测定在过度驱动时，从该探测器作用在所述载置台上的接触负荷在该载置台下面侧的基准面上引起的位移量，作为下沉量；该控制装置具有与该载置台的基准面的下沉量和接触负荷相关的表，由所述传感器测定的所述位移量和所述相关表，算出接触负荷；在接触负荷没有达到给定设计接触负荷的情况下，使载置台进一步升降，可使接触负荷达到给定的设计接触负荷。
2.如权利要求1所述的探测器装置，其特征为，所述位移传感器从模拟输出式位移传感器和数字输出式位移传感器中选择。
3.如权利要求1所述的探测器装置，其特征为，所述位移传感器从静电容量式位移传感器和涡电流式位移传感器中选择。
4.如权利要求1所述的探测器装置，其特征为，所述位移传感器配置在该载置台的中心地方和围绕该中心的多个地方内的至少一个地方。
5.一种利用权利要求1所述的探测器装置检查被检查体的电气特性的方法，该方法具有如下所述(a)-(e)各点(a)在控制装置中设定与被检查体对应的规定的设计过度驱动量和设计接触负荷；(b)通过使载置被检查体的载置台上升，使该被检查体与所述多个探测器接触；(c)根据设计过度驱动量，对载置台进行过度驱动；(d)接触负荷监视装置监视加在载置台上的接触负荷是否为设计接触负荷，该监视具有下列特点(d1)位移传感器测定支承体下面侧的基准面的位移量，作为载置台的下沉量，将检出的位移量输出至控制装置。(d2)控制装置根据该相关的表，算出与该位移量对应的接触负荷，比较该接触负荷和设计接触负荷；(d3)当根据位移传感器检测到的位移量的接触负荷小于设计接触负荷时，使主夹头再上升；(d4)反复进行所述(d1)-(d3)，当根据位移传感器检测到的位移量的接触负荷达到设计接触负荷时，停止主夹头的上升；(e)检查被检查体W的电气特性。
全文摘要
本发明的探测器装置(20)具有接触负荷监视装置(10)。该接触负荷监视装置，利用配置在载置台下部空间中的位移传感器(11)，检测过度驱动时，从探测器作用载置台上的接触负荷所产生的载置台的位移量作为下沉量。将该下沉量与相关表对照。算出接触负荷。在该接触负荷与设计接触负荷比较而不足的情况下，使载置台进一步过度驱动。
文档编号G01R31/28GK1526163SQ0281378
公开日2004年9月1日 申请日期2002年11月12日 优先权日2001年11月30日
发明者本间彻 申请人:东京毅力科创株式会社