DE69825327T2

DE69825327T2 - Prüfanordnung und Prüfverfahren

Info

Publication number: DE69825327T2
Application number: DE69825327T
Authority: DE
Inventors: Shinji Minato-ku Iino; Haruhiko Minato-ku Yoshioka
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1997-05-08
Filing date: 1998-05-05
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2018-05-06
Also published as: DE69810696T2; US6850052B2; EP1258733A1; KR19980086871A; US20030025495A1; EP0877258A2; TW399279B; US6140828A; DE69825327D1; EP0877258B1; DE69810696D1; EP1160577B1; EP1160577A2; KR100352941B1; EP0877258A3; EP1160577A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung und ein Prüfverfahren, insbesondere eine Prüfvorrichtung, die eine Vielzahl von an einer Messfühlerkarte gebildeten Messfühlern mit einem konstanten und optimalen Druck in Kontakt mit den Elektroden eines Substrats bringen kann.
Die 11, 12 zeigen als ein Beispiel einer herkömmlichen Prüfvorrichtung eine Prüfvorrichtung zum Prüfen der elektrischen Eigenschaften eines integrierten Halbleiter-Schaltkreises (der in Folge als "IC-Chip" bezeichnet wird), der auf einem Halbleiter-Wafer (der in Folge als "Wafer" bezeichnet wird) ausgebildet ist. Die herkömmliche Prüfvorrichtung beinhaltet eine Ladekammer 1, in der der Wafer W vorläufig ausgerichtet wird, und eine Messfühlerkammer 2 zum Testen der elektrischen Eigenschaften eines aus der Ladekammer 1 dort hinein getragenen Wafers W. Wie in 12 gezeigt, sind eine Gabel 3 und eine Hilfs-Spannvorrichtung in der Ladekammer 1 angeordnet. Der Wafer W wird durch die Hilfs-Spannvorrichtung 4 vorläufig ausgerichtet, wobei seine Ausrichtungsfläche als Referenz benutzt wird, während er durch die Gabel 3 getragen wird. Eine Haupt-Spannvorrichtung 5 und ein Ausrichtungsmechanismus 6, der eine obere und eine untere Kamera hat, sind in der Messfühlerkammer 2 angeordnet. Die Haupt-Spannvorrichtung 5, auf der der Wafer W angebracht ist, kann in X-, Y-, Z- und θ-Richtung bewegt werden und wird durch den Ausrichtungsmechanismus 6 so gesteuert, dass der Wafer W mit dem Messfühler (zum Beispiel mit Messfühlernadeln) 7A einer Messfühlerkarte 7 ausgerichtet wird. Nach der Ausrichtung bewegt sich die Haupt-Spannvorrichtung 5 nach oben, die Messfühler 7A werden in elektrischen Kontakt mit den Elektroden des IC-Chips (S) gebracht, der auf dem an der Haupt-Spannvorrichtung 5 angebrachten Wafer W gebildet ist, und die elektrischen Eigenschaften des Wafers W werden über einen Prüfkopf T, der mit den Messfühlern 7A verbunden ist, geprüft. Ein Temperatur-Einstellmechanismus ist an der Haupt-Spannvorrichtung 5 angeordnet. Die Temperatur des Wafers W kann durch den Temperatur-Einstellmechanismus in einem großen Bereich, beispielsweise von -50°C bis +160°C, eingestellt werden. Der Wafer W kann einer Prüfung bei normaler, bei niedriger und bei hoher Temperatur unterzogen werden.
Zum Zeitpunkt der Prüfung wird die Temperatur der Haupt-Spannvorrichtung 5 durch den Temperatur-Einstellmechanismus auf eine vorher gewählte Prüftemperatur gebracht. Indem die Haupt-Spannvorrichtung 5 unter Verwendung des Ausrichtungsmechanismus' 6 so in der X- und Y-Richtung bewegt wird, wird der an der Haupt-Spannvorrichtung 5 angebrachte Wafer W so gesteuert, dass die Messfühler 7A mit den Elektroden des auf dem Wafer W gebildeten IC-Chips ausgerichtet werden. Die so ausgerichtete Haupt-Spannvorrichtung wird aufwärts bewegt, so dass die Messfühler 7A in elektrischen Kontakt mit den Elektroden des auf dem Wafer W gebildeten IC-Chips (S) gebracht werden. Ein Prüfbereich und die Elektroden des IC-Chips (S) werden über die Messfühler 7A und den Prüfkopf T verbunden, woraufhin die elektrischen Eigenschaften des IC-Chips (S) geprüft werden. Die Messfühlerkarte ist an einer Kopfplatte 8 lösbar angebracht, die die obere Platte der Messfühlerkammer 2 bildet.
Wie in 11 gezeigt, ist die Haupt-Spannvorrichtung 5 an einem X- und einem Y-Tisch (der X-Tisch und Y-Tisch sind in der Zeichnung der Einfachheit halber als integral gebildet dargestellt) angebracht, die separat in der X-Richtung und der Y-Richtung hin und her bewegt werden, und die Haupt-Spannvorrichtung 5 wird entsprechend der Bewegung des X- und des Y-Tisches 9 in der X- und Y-Richtung hin und her bewegt. Wie schematisch in 13 gezeigt ist, ist ein Anhebemechanismus 10 zum Bewegen der Haupt-Spannvorrichtung in der Z-Richtung an dem X- und dem Y-Tisch 9 angeordnet. Der Anhebemechanismus 10 beinhaltet zum Beispiel einen Motor 10B, der in einem hohlen zylindrischen Behälter 10A positioniert ist, eine Kugelgewindespindel 10C, die durch den Motor 10B gedreht wird, und ein Mutterelement (nicht gezeigt), das mit der Kugelgewindespindel im Eingriff ist, und die Haupt-Spannvorrichtung 5 wird mittels des Mutterelements entsprechend der Drehung der Kugelgewindespindel 10C nach oben und unten bewegt, wie es durch den Pfeil Z in der Darstellung veranschaulicht ist. Wie es aus dem Stand der Technik gut bekannt ist (1), wird der Betrag der Bewegung der Haupt-Spannvorrichtung 5 in der Vertikalrichtung bei der Prüfung unter Einsatz zum Beispiel einer oberen Kamera 6A, einer unteren Kamera 6B und eines Ziels 6C des Ausrichtungsmechanismus' 6 gemessen. Der Anhebemechanismus 10 wird gemäß den Messdaten angetrieben. Die Messfühler 7A, das Ziel 6C und der Wafer W werden mittels der oberen Kamera 6A und der unteren Kamera 6B fotografiert, und der oben genannte Betrag der Bewegung in der Vertikalrichtung wird auf Grundlage der Positionskoordinatendaten der Haupt-Spannvorrichtung 5 in den jeweils fotografierten Positionen berechnet.
In Zeiten, in denen die Wafergrößen von 6 inches oder 8 inches bis hin zu 12 inches reichen, steigt nicht nur die Wafergröße an, sondern auch der integrierte Schaltkreis verkleinert sich, und die Entfernung zwischen den Elektrodenfeldern wird immer kleiner. Aus diesem Grund bestehen bei dem herkömmlichen Messfühler Probleme, die zu lösen sind. Zum Beispiel wird, wenn der an dem Umfangsbereich des Wafers W liegende IC-Chip S geprüft wird, eine unausgewogene Last auf die Haupt-Spannvorrichtung 5 aufgebracht, die einige Kilogramm schwer ist. Dieses Phänomen tritt deutlicher hervor, falls die Anzahl der Anschlüsse wie beispielsweise der Messfühler 7A ansteigt, wenn zum Beispiel mehrere Chips gleichzeitig geprüft werden. Wie es durch die Strichpunktlinie in 13 übertrieben angedeutet ist, werden der X- und der Y-Tisch 9 durch die Neigung der Haupt-Spannvorrichtung 5 gebogen, und der Kontaktdruck (Nadeldruck) zwischen einer Vielzahl von Messfühlern 7A und den Elektroden des an dem Wafer W befindlichen IC-Chips (S) schwankt. Daher kann die Zuverlässigkeit der Prüfung abnehmen. Wenn der Wafer größer als 12 inches ist, wird die Entfernung vom Zentrum der Haupt-Spannvorrichtung zu einem Wirkungspunkt länger als üblich. Die Neigung der Haupt-Spannvorrichtung 5 wird deutlicher, und die Druckschwankung beim Kontakt mit der Vielzahl von Messfühlern 7A wird deutlich. In einigen Fällen können die Messfühler 7A nicht in Kontakt mit den Elektroden des IC-Chips S an dem Wafer W gebracht werden. Daher besteht die Möglichkeit, dass die Zuverlässigkeit extrem abnimmt.
Bei der herkömmlichen Prüfvorrichtung wird die Entfernung zwischen dem Wafer W auf der Haupt-Spannvorrichtung 5 und den Messfühlern 7A durch die Tiefenschärfe der Kameras 6A, 6B des Ausrichtungsmechanismus' 6 erreicht. Die Entfernungsmessung durch Fokussieren der Kameras 6A, 6B ist begrenzt. Normalerweise tritt ein Messfehler von 10 μm oder mehr auf. Im Falle eines Wafers mit 12 inches erhöht sich die Integrationsdichte des IC-Chips extrem, und die Schichtdicke der isolierenden Schichten und Verdrahtungsschichten wird immer kleiner. Zum Beispiel können ein Membrankontaktgeber oder ein Kontaktgeber wie eine herkömmliche Wolfram-Nadel die Schwankung in Richtung der Höhe nicht kompensieren, und die Präzision (der Bereich der Benutzung) in Richtung der Höhe ist beschränkt. Bei dem oben erwähnten Kontaktgeber wird, wenn ein Messfehler von 10 μm oder mehr in der Entfernungsmessung zwischen dem Wafer W und den Messfühlern 7A auftritt, der Kontaktdruck der Messfühler erheblich beeinflusst. Daher wird es schwierig, den Nadeldruck auf einen optimalen Wert zu steuern. In Verbindung mit der Neigung der Haupt-Spannvorrichtung 5 wird im Extremfall ein bereichsweise extrem hoher Druck auf die Messfühler aufgebracht, und die Messfühler und der IC-Chip (S) können beschädigt werden.
Die vorliegende Erfindung dient dazu, das oben geschilderte Problem zu lösen. Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung, bei der die Zuverlässigkeit einer Prüfung erhöht werden kann, indem die Haupt-Spannvorrichtung horizontal gehalten wird und indem eine Vielzahl von Messfühlern selbst dann mit einem konstanten Kontaktdruck in Kontakt mit einem Substrat gebracht wird, wenn der Durchmesser des Substrats groß ist.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Prüfvorrichtung, bei der die Zuverlässigkeit einer Prüfung weiter erhöht werden kann, indem ein Messfehler des Abstands zwischen dem Substrat und den Kontaktanschlüssen auf ein Minimum reduziert werden kann, so dass der Kontaktruck zwischen den Messfühlern und dem Substrat auf einen optimalen Wert gebracht werden kann.
Gemäß einem ersten Beispiel dieser Beschreibung wird eine Prüfvorrichtung zum Prüfen der elektrischen Eigenschaften eines Substrats bereitgestellt, die eine Messfühlerkarte mit Messfühlern aufweist und an dem oberen Abschnitt einer Messfühlerkammer gelagert ist; eine Haupt-Spannvorrichtung, die unterhalb der Messfühlerkarte angeordnet ist und an der das Substrat angebracht wird; einen Haltemechanismus zum Halten der Haupt-Spannvorrichtung so, dass sie in der vertikalen Richtung beweglich sowie in einer horizontalen Richtung beweglich und in einer weiteren horizontalen Richtung, rechtwinklig zu der einen horizontalen Richtung, beweglich ist; einen Ausrichtungsmechanismus zum Ausrichten der Messfühlerkarte und des an der Haupt-Spannvorrichtung angebrachten Substrats durch Steuern der horizontale Bewegung eines Tisches; einen Anhebemechanismus für die vertikale Bewegung der Haupt-Spannvorrichtung zu der Messfühlerkarte hin; und einen Steuermechanismus zum Messen einer Entfernung zwischen dem Substrat und den Messfühlern und zum Steuern des Anhebemechanismus' auf Grundlage des Ergebnisses der Messung. Der Haltemechanismus beinhaltet einen ersten Tisch, der in der einen horizontalen Richtung hin und her beweglich ist; einen zweiten Tisch, der in der horizontalen Richtung rechtwinklig zu der einen horizontalen Richtung hin und her beweglich ist, um den ersten Tisch so zu lagern, dass er in der einen horizontalen Richtung hin und her beweglich ist; zumindest ein Wellenelement, das an dem unteren Bereich der Haupt-Spannvorrichtung angebracht ist; und ein Führungselement, das an dem ersten Tisch angeordnet ist, um das Wellenelement so zu lagern, dass es in der vertikalen Richtung beweglich ist. Der Anhebemechanismus beinhaltet einen durch Anheben betätigten Körper, der an dem unteren Bereich des Wellenelements angebracht ist und eine Wirkungsfläche hat, die parallel zu der Anbringfläche der Haupt-Spannvorrichtung ist; einen Anhebekörper, der gleitbar mit der Wirkungsfläche des durch Anheben betätigten Körpers in Verbindung steht; und einen Anhebemechanismus zum Bewegen des Anhebekörpers in der vertikalen Richtung entlang einer verlängerten Linie, die sich von einer vorher gewählten Stellung der Messfühlerkarte aus abwärts erstreckt.
Gemäß dieser Erfindung beinhaltet der Steuermechanismus in der oben beschriebenen Prüfvorrichtung einen Längenmessmechanismus, der ein Längenmessziel aufweist, das in Horizontalrichtung an der Haupt-Spannvorrichtung angeordnet ist, und der dazu dient, die Entfernung zwischen der Oberfläche des Substrats, das an der Haupt-Spannvorrichtung angebracht ist, und den Messfühlern zu messen; eine erste optische Längenmessmaschine zum Messen einer Entfernung zwischen dem Ziel und den Messfühlern unter Verwendung des Ziels; und eine zweite optische Längenmessmaschine zum Messen der Entfernung zwischen dem Ziel und der Substratoberfläche unter Verwendung des Ziels.
Gemäß einem zweiten Beispiel dieser Beschreibung beinhaltet in der obigen Prüfvorrichtung das Wellenelement, das an dem unteren Bereich der Haupt-Spannvorrichtung angebracht ist, eine Vielzahl von Wellenelementen.
Gemäß dem dritten Beispiel dieser Beschreibung beinhaltet der Anhebemechanismus für die Haupt-Spannvorrichtung in der obigen Prüfvorrichtung einen Schwebemechanismus, um den durch Anheben betätigten Körper unter Verwendung des Anhebekörpers zum Schweben zu bringen.
Gemäß dem vierten Beispiel dieser Beschreibung beinhaltet der Schwebemechanismus in der obigen Prüfvorrichtung einen Elektromagneten, der an dem Anhebemechanismus für den Anhebekörper angeordnet ist; und einen Permanentmagneten, der in dem durch Anheben betätigten Körper in einer dem Elektromagneten gegenüberliegenden Stellung angeordnet ist.
Gemäß dem fünften Beispiel dieser Beschreibung beinhaltet in der obigen Prüfvorrichtung der Schwebemechanismus Elektromagneten, der an dem Anhebemechanismus für den Anhebekörper angeordnet ist; und eine magnetische Substanz, die in dem durch Anheben betätigten Körper in einer Position angeordnet ist, die zumindest dem Elektromagneten gegenüber liegt.
Gemäß dem sechsten Beispiel dieser Beschreibung beinhaltet in der obigen Prüfvorrichtung der Schwebemechanismus einen Mechanismus zum Ausstoßen von komprimiertem Gas, der an dem Anhebemechanismus für den Anhebekörper und/oder dem durch Anheben betätigten Körper angeordnet ist.
Gemäß dem siebten Beispiel dieser Beschreibung hat in der obigen Prüfvorrichtung der Anhebekörper einen Profilierungsmechanismus, der entsprechend der Neigung der Unterfläche des durch Anheben betätigten Körpers geneigt ist und an dessen oberer Fläche angeordnet ist.
Gemäß dem achten Beispiel dieser Beschreibung beinhaltet in der obigen Prüfvorrichtung der Schwebemechanismus einen elektromagnetischen Mechanismus zum Aufbringen einer Anziehkraft, um den durch Anheben betätigten Körper an dem Anhebekörper für den durch Anheben betätigten Körper aufzusetzen, wenn der Ausstoßmechanismus kein komprimiertes Gas mehr ausstößt.
Gemäß dem neunten Beispiel dieser Beschreibung ist eine Prüfvorrichtung zum Prüfen der elektrischen Eigenschaft eines Substrats vorgesehen, die eine Messfühler aufweisende Messfühlerkarte hat, die an dem oberen Abschnitt einer Messfühlerkammer gelagert ist; eine Haupt-Spannvorrichtung zum Anbringen des Substrats, die unterhalb der Messfühlerkarte angeordnet ist; einen Haltemechanismus zum Halten der Haupt-Spannvorrichtung so, dass diese in der vertikalen Richtung beweglich ist, in einer horizontalen Richtung beweglich ist und in einer weiteren horizontalen Richtung rechtwinklig zu der einen horizontalen Richtung beweglich ist; einen Ausrichtungsmechanismus zum Ausrichten der Messfühlerkarte und des an der Haupt-Spannvorrichtung angebrachten Substrats durch Steuern der horizontalen Bewegung einer Plattform; einen Anhebemechanismus zur vertikalen Bewegung der Haupt-Spannvorrichtung zu der Messfühlerkarte hin; und einen Steuermechanismus zum Messen einer Entfernung zwischen dem Substrat und den Messfühlern und zum Steuern des Anhebemechanismus auf Grundlage des Ergebnisses der Messung. Der Steuermechanismus weist dabei einen Längenmessmechanismus auf, der dazu dient, die Entfernung zwischen der Oberfläche des Substrats, das an der Haupt-Spannvorrichtung angebracht ist, und den Messfühlern zu messen. Der Längenmessmechanismus weist ein Längenmessziel auf, das in horizontaler Richtung an der Haupt-Spannvorrichtung angeordnet ist; eine erste optische Längenmessmaschine zum Messen einer Entfernung zwischen dem Ziel und dem Messfühler unter Verwendung des Ziels; und eine zweite optische Längenmessmaschine zum Messen der Entfernung zwischen dem Ziel und der Oberfläche des Substrats unter Verwendung des Ziels.
Gemäß einem anderen Aspekt dieser Erfindung misst die zweite optische Längenmessmaschine in der oben beschriebenen Prüfvorrichtung die Entfernung zwischen dem Ziel und der Oberfläche des Substrats unter Berücksichtigung der Verteilung von Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Substrats, und der Steuermechanismus steuert die Anhebestrecke des Anhebemechanismus für die Haupt-Spannvorrichtung auf Grundlage des Ergebnisses der Messung der zweiten optischen Längenmessmaschine.
Gemäß dem zehnten Beispiel dieser Erfindung ist ein Messverfahren bereitgestellt, das die Schritte beinhaltet: Bewegen einer Haupt-Spannvorrichtung in einer horizontalen Richtung und in einer weiteren horizontalen Richtung, die senkrecht zu der einen horizontalen Richtung verläuft, in Bezug auf eine Messfühlerkarte, welche Messfühler aufweist und in einem oberen Abschnitt einer Messfühlerkammer gelagert ist, um ein an der Haupt-Spannvorrichtung angebrachtes Substrats mit den Messfühlern auszurichten; Anheben der Haupt-Spannvorrichtung zu den Messfühlern hin; in-Kontakt-Bringen von Elektroden des Substrats mit den Messfühlern durch den Anhebeschritt; und Prüfen der elektrischen Eigenschaften des Substrats durch Übertragen eines Messsignals in Bezug auf das Substrat über die Messfühler; worin der Schritt, bei dem die Haupt-Spannvorrichtung in Richtung der Messfühler angehoben wird, durch die vertikale Bewegung eines Anhebekörpers ausgeführt wird, der gleitbar in Kontakt mit derjenigen Wirkungsfläche eines durch Anheben betätigten Körpers gebracht ist, die fest mit dem unteren Bereich der Haupt-Spannvorrichtung verbunden ist, der parallel zu der Anbringfläche der Haupt-Spannvorrichtung ist, und zwar entlang einer verlängerten Linie, die sich von einer vorher gewählten Stellung der Messfühlerkarte aus abwärts erstreckt.
Gemäß dem elften Beispiel dieser Beschreibung ist ein Messverfahren vorgesehen, bei dem eine Haupt-Spannvorrichtung in einer horizontalen Richtung und in einer weiteren horizontalen Richtung rechtwinklig zu der einen horizontalen Richtung in Bezug auf eine Messfühlerkarte mit Messfühlern bewegt wird, die in einem oberen Abschnitt einer Messfühlerkammer gelagert ist, um ein an der Haupt-Spannvorrichtung angebrachtes Substrat mit den Messfühlern auszurichten; die Haupt-Spannvorrichtung zu den Messfühlern hin angehoben wird; die Elektroden des Substrats durch den Anhebeschritt in Berührung mit den Messfühlern gebracht werden; und die elektrischen Eigenschaften des Substrats durch Übertragen eines Messsignals in Bezug auf das Substrat über die Messfühler geprüft werden; worin beim Anheben der Haupt-Spannvorrichtung, an welcher das Substrat angebracht ist, eine Entfernung zwischen den Messfühlern und einem Längenmessziel, das in horizontaler Richtung an der Haupt-Spannvorrichtung vorgesehen ist, unter Verwendung einer ersten optischen Längenmessmaschine gemessen wird; eine Entfernung zwischen dem Ziel und der Oberfläche des Substrats unter Verwendung einer zweiten optischen Längenmessmaschine gemessen wird; eine Entfernung zwischen den Messfühlern und dem Substrat auf Grundlage der Entfernungen, die durch die oberen beiden Entfernungsmessschritte gemessen wurden, ermittelt wird; und die Haupt-Spannvorrichtung auf Grundlage der ermittelten Entfernung zwischen dem Messfühler und dem Substrat zu dem Substrat hin angehoben wird.
Diese Erfindung kann mittels der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen besser verstanden werden:
1 ist ein Grundriss, der eine Messfühlerkammer in einer Ausführungsform einer Prüfvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 ist eine Querschnitts-Darstellung, die die in 1 gezeigte Prüfvorrichtung zeigt,
3 ist ein Konstruktionsschaubild, das ein Steuersystem der in 1 gezeigten Prüfvorrichtung zeigt,
4 ist ein Grundriss, der eine Messfühlerkammer in einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zeigt,
5 ist eine Querschnitts-Darstellung, die die in 4 gezeigte Prüfvorrichtung zeigt,
6 ist ein Grundriss, der eine Messfühlerkammer in noch einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zeigt,
7 ist eine Querschnitts-Darstellung, die die in 6 gezeigte Prüfvorrichtung zeigt,
8 ist eine Querschnitts-Darstellung, die eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zeigt, die Schwebemittel für die Haupt-Spannvorrichtung hat,
9 ist eine Querschnitts-Darstellung, die eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zeigt, die Schwebemittel für eine andere Haupt-Spannvorrichtung hat,
10A ist eine Querschnitts-Darstellung, die eine andere Ausführungsform der Schwebemittel und von Anziehungsmitteln für die Haupt-Spannvorrichtung dieser Erfindung zeigt,
10B ist eine Darstellung, die den Zustand zeigt, in dem die Haupt-Spannvorrichtung durch die Anziehungsmittel auf dem Anhebekörper aufliegt,
11 ist eine Darstellung, die eine herkömmliche Prüfvorrichtung zeigt,
12 ist eine Grundriss-Darstellung, die die in 11 gezeigte Prüfvorrichtung zeigt, und
13 ist eine Querschnitts-Darstellung, die die Haupt-Spannvorrichtung der in 11 gezeigten Prüfvorrichtung schematisch zeigt.
Infolge werden Ausführungsformen dieser Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 10 beschrieben.
Eine Prüfvorrichtung und ein Prüfverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können auf eine Prüfvorrichtung und ein Prüfverfahren zum Prüfen der elektrischen Eigenschaften eines Substrats unter Verwendung von Messfühlern angewandt werden. In diesem Fall werden aus Gründen einer einfacheren Erklärung eine Prüfvorrichtung und ein Prüfverfahren zum Prüfen der elektrischen Eigenschaften eines IC-Chips, der aus einem Halbleiter- Wafer gebildet ist, genau erklärt.
Wie in 1 und 2 gezeigt, hat eine Prüfvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Merkmal in einer Messfühlerkammer. Wie es in 1 und 2 gezeigt, ist eine Haupt-Spannvorrichtung 12 zum Anbringen eines Wafers W mit beispielsweise 12 inches in dieser Ausführungsform in der Messfühlerkammer 11 angeordnet. Wie es in 2 gezeigt ist, hat die Haupt-Spannvorrichtung 12 ein Wellenelement 13, das sich von dem Zentrum der unteren Fläche der Haupt-Spannvorrichtung aus abwärts erstreckt. Das Wellenelement 13 ist an einem Y-Tisch 14 mittels eines Führungselements 15 so gelagert, dass es in der vertikalen Richtung beweglich ist.
Das heißt, dass das Führungselement 15 in der zentralen Öffnung des Y-Tisches 14 angebracht oder integral mit dem Y-Tisch ausgestaltet ist und das Wellenelement 13 das Führungselement 15 so durchdringt, dass es in der vertikalen Richtung beweglich ist. Zusammen mit dem Wellenelement 13 ist die Haupt-Spannvorrichtung 12 so angebracht, dass sie sich in der vertikalen Richtung in Bezug auf den Y-Tisch 14 bewegt.
Der Y-Tisch 14 ist so angeordnet, dass er auf der oberen Fläche eines X-Tisches 16 in Y-Richtung hin und her beweglich ist. Das heißt, dass ein Paar Führungsschienen 17 (die im folgenden als "Y-Führungsschienen" bezeichnet werden), die sich in der Y-Richtung erstrecken, am rechten und linken Endbereich der oberen Fläche des X-Tisches 16 gebildet sind. Eingriffselemente 17A (siehe 2), die an dem rechten und linken Endbereich der unteren Fläche des Y-Tisches 14 angebracht sind, stehen mit den entsprechenden Y-Führungsschienen 17 in Eingriff. Eine Kugelgewindespindel 18 (die im folgenden als "Y-Kugelgewindespindel" bezeichnet wird) ist nahe der linken Y-Führungsschiene 17 auf der oberen Fläche des X-Tisches 16 angeordnet. Die Y-Kugelgewindespindel 18 wird durch einen Motor 19 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung gedreht. Ein Mutterelement 18A, das an der unteren Fläche der Y-Plattform 14 befestigt ist, steht mit der Y-Kugelgewindespindel 18 im Eingriff, und der Y-Tisch 14 wird in Y-Richtung des X-Tisches entsprechend der Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung der Y-Kugelgewindespindel 18 hin und her bewegt.
Der X-Tisch 16 ist so angeordnet, dass er auf einer Bodenplatte 20 der Messfühlerkammer 11 in der X-Richtung hin und her beweglich ist. Ein Paar Führungsschienen 21 (die im folgenden als "X-Führungsschienen" bezeichnet werden), die sich in der X-Richtung erstrecken, sind in den beiden Endbereichen der oberen Fläche der Bodenplatte 20 in Y-Richtung gebildet. Eingriffselemente 21A, die an beiden Endbereichen des X-Tisches 16 in der Y-Richtung angebracht sind, stehen mit den entsprechenden X-Führungsschienen 21 in Eingriff. Eine Kugelgewindespindel 22 (die im folgenden als "X-Kugelgewindespindel" bezeichnet wird) ist nahe der X-Führungsschiene 21 auf der oberen Fläche der Bodenplatte 20 angeordnet, wie in dem unteren Bereich der 1 gezeigt. Die X-Kugelgewindespindel 22 wird durch einen Motor 23 in der Vorwärt- und Rückwärtsrichtung gedreht. Ein Mutterelement (nicht gezeigt), das an der unteren Fläche des X-Tisches 16 befestigt ist, steht mit der X-Kugelgewindespindel 22 in Eingriff, und der X-Tisch 16 wird entsprechend der Vorwärtsund Rückwärtsdrehung der X-Kugelgewindespindel 22 auf der Bodenplatte 20 in der X-Richtung hin und her bewegt.
Wie in 2 gezeigt, ist ein Anhebemechanismus 24 zum vertikalen Bewegen der Haupt-Spannvorrichtung 12 im wesentlichen in der Mitte der Bodenplatte 20 unter dem X-Tisch 16 angeordnet. Der Anhebemechanismus 24 für die Haupt-Spannvorrichtung beinhaltet einen Motor 24A, der auf der unteren Fläche des konkaven Bereichs der Bodenplatte 20 befestigt ist, eine Kugelgewindespindel 24B, die durch den Motor 24A in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung gedreht wird, einen Anhebekörper 24C, der zum Beispiel aus einem rechtwinkligen Mutterelement gebildet ist, das mit der Kugelgewindespindel 24B in Eingriff steht, und ein Führungselement 24D, entlang dessen der Anhebekörper 24C in der vertikalen Richtung bewegt wird. Der Motor 24A wird entsprechend einem in einen in 3 gezeigten Treiber 24F eingegebenen Steuerungswert angetrieben. Eine Kugel 24E ist in den mittleren Bereich der oberen Fläche des Anhebe körpers 24C (der auf einer Verlängerungslinie der Achse der Kugelgewindespindel 24B liegt) drehbar eingelassen. Ein Teil der Kugel 24E steht von der oberen Fläche des Anhebekörpers hervor und ist mit der unteren Fläche eines durch Anheben betätigten Körpers 25 (der im folgenden als "Kontaktkörper" bezeichnet wird) gleitbar in Verbindung gebracht, der horizontal an dem unteren Ende des Wellenelements befestigt ist, das sich von der Haupt-Spannvorrichtung 12 aus abwärts erstreckt. Die untere Fläche des Kontaktkörpers 25 ist eine Fläche (Kontaktfläche), an der der Anhebekörper 24C gleitet. Die Kontaktfläche ist parallel zu der Anbringfläche (oberen Fläche) der Haupt-Spannvorrichtung 12 vorgesehen. Wenn der Anhebekörper 24C des Anhebemechanismus' 24 auf einer festgelegten Höhe gehalten wird, kann die Anbringfläche der Haupt-Spannvorrichtung 12 in der gleichen Ebene bewegt werden. Die untere Fläche des Kontaktkörpers 25 ist groß genug ausgelegt, damit die Kugel 24E des Anhebemechanismus' 24 in Kontakt mit der unteren Fläche des Kontaktkörpers gehalten werden kann, auch wenn die Haupt-Spannvorrichtung 12 in der X- und Y-Richtung in eine beliebige Position bewegt wird. Daher wird die Haupt-Spannvorrichtung 12 in der X-, Y-, Z- und θ-Richtung bewegt, wobei der Kontaktkörper 25 in Kontakt mit der Kugel 24E des Anhebemechanismus 24 gehalten wird. Da der Kontaktkörper 25 immer in Verbindung mit der Kugel 24E des Anhebemechanismus' 24 steht, wird die Haupt-Spannvorrichtung 12 auch vertikal mittels des Anhebemechanismus' 24 bewegt, wenn der Anhebekörper 24C vertikal bewegt wird. Wie es in den 1, 2 gezeigt ist, kann die Anbringfläche der Haupt-Spannvorrichtung 12 in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung durch einen θ-Rotationsmechanismus 26 in einer q-Richtung gedreht werden.
Bevorzugt wird das Zentrum der Messfühlerkarte 27 auf eine Linie gesetzt, die sich von der Mitte der Welle der Kugelgewindespindel 24B aus erstreckt. Wenn die Messfühler der Messfühlerkarte 27 in Verbindung mit den Elektroden des Substrats gebracht werden und eine Last durch die Messfühler auf die Haupt-Spannvorrichtung 12 wirkt, wirkt von der Kugel 24E direkt unterhalb der Messfühlerkarte immer eine entgegengesetzte Kraft auf den Kontaktkörper 25. Wenn ein Chip, der auf dem Umfangsbereich des Wafers W liegt, geprüft wird, wirkt daher eine unausgewogene Last von der Messfühlerkarte auf die Haupt-Spannvorrichtung 12, und wenn ein Biegemoment mit dem Wellenelement 13 als Drehachse aufgebracht wird, wird eine unausgewogene Last mit der gleichen Größe und in entgegengesetzter Richtung auf den Kontaktkörper 25 durch die Kugel 24E des Anhebemechanismus' 24 aufgebracht und ein Biegemoment mit dem Wellenelement 13 als Drehachse in der entgegengesetzten Richtung aufgebracht. Durch das Biegemoment in der entgegengesetzten Richtung wird das Biegemoment der Messfühlerkarte 27 aufgehoben, so dass die Neigung der Haupt-Spannvorrichtung 12 verhindert wird. Als Ergebnis tritt die unausgewogene Last von der Haupt-Spannvorrichtung 12 auf den Y-Tisch 14 nicht auf, und die Festigkeit des Y-Tisches 14, des X-Tisches 16 und dergleichen kann vermindert werden. Selbst wenn hochpräzise X- und Y-Tischstrukturen wie in einem linearen Motor genutzt werden, wird keine Last auf die X- und Y-Tische aufgebracht, und deren Stellung zum Zeitpunkt des Aufbringens der Last kann genau gehalten werden.
Ein Ausrichtungsmechanismus 28 ist in der Messfühlerkammer 11 angeordnet. Wie in 1 und 2 gezeigt, beinhaltet der Ausrichtungsmechanismus 28 eine untere Kamera 28A, die an der Umfangsfläche der Haupt-Spannvorrichtung 12 angebracht ist, eine Ausrichtungsbrücke 28B, die entlang der X-Richtung nahe der oberen Fläche der Messfühlerkammer angeordnet und in der Y-Richtung hin und her bewegbar ist, eine obere Kamera 28C, die an dem zentralen Bereich der Ausrichtungsbrücke 28B in der Längsrichtung davon angebracht ist, und ein Ziel (nicht gezeigt) der Kameras 28A, 28C. Wie im herkömmlichen Fall fotografiert die untere Kamera 28A die Messfühlernadel der Messfühlerkarte 27, und die obere Kamera 28C fotografiert den Wafer W auf der Haupt-Spannvorrichtung 12. Die Koordinatenpositionen, die zu diesem Zeitpunkt erhalten werden, werden einer in 3 gezeigten Steuerung 29 eingegeben, und die Steuerung 29 berechnet das Stellungsverhältnis zwischen dem Wafer W und der Messfühlernadel auf Grundlage der eingegebenen Werte. Die Haupt-Spannvorrichtung 12 wird auf Grundlage der Positionsbeziehungen angetrieben und gesteuert, und der Wafer W und die Messfühlernadel werden ausgerichtet. An den vier Ecken der Bodenplatte 20 sind Säulen 30 errichtet. Stützteile 28E zum Stützen der Führungsschienen 28D, mit denen die Ausrichtungsbrücke 28B in Eingriff steht, sind zwischen den Säulen 30 gebildet. Eine Kugelgewindespindel 28F, die parallel zu der Führungsschiene 28D verläuft, ist an der linken Seite des Stützteiles 28E angeordnet, und ein Mutterelement 28G auf der unteren Fläche der Ausrichtungsbrücke 28B steht in Eingriff mit der Kugelgewindespindel 28F. Die Ausrichtungsbrücke 28B, das heißt die obere Kamera 28C, wird oberhalb der Haupt-Spannvorrichtung 12 in der Y-Richtung durch die Kugelgewindespindel 28F hin und her bewegt, die in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung durch einen Motor (nicht gezeigt) gedreht wird.
Wie in 1 bis 3 gezeigt, ist ein Längenmessziel (das infolge einfach als "Ziel" bezeichnet wird) 31 horizontal an der Haupt-Spannvorrichtung 12 angeordnet. Eine optische Längenmessmaschine (zum Beispiel eine Laser-Längenmessmaschine) 32 zum Messen der Entfernung zwischen dem Wafer W und den Messfühlern (zum Beispiel Anschlaganschlüssen) 27A mittels des Ziels 31 ist bereitgestellt. Wie in 2 gezeigt, ist das Ziel 31 so angeordnet, dass es von der Umfangsfläche der Haupt-Spannvorrichtung 12 in der Horizontalrichtung hervorsteht. Außerdem kann das Ziel 31 so ausgelegt werden, dass es von der Umfangsfläche der Haupt-Spannvorrichtung 12 zum Zeitpunkt der Messung hervorsteht. Die Laser-Messmaschine 32 beinhaltet einen unteren Laser-Messsensor 32A, der auf dem Y-Tisch 14 mit oberen Fläche nach oben in einer an die Haupt-Spannvorrichtung 12 angrenzenden Stellung angeordnet ist, einen oberen Laser-Messsensor 32B, der auf der Ausrichtungsbrücke 28B mit der Fläche nach unten angeordnet ist, und eine Betätigungseinheit 32C zum Berechnen der Entfernung zwischen dem Wafer W und den Messfühlern 27A auf Grundlage der von den Laser-Messsensoren 32A, 32B gemessenen Werten. Als Ziel 31 wird ein Ziel, dessen Dicke genau bekannt ist, benutzt. Der untere Laser-Messsensor 32A kann auf der Haupt-Spannvorrichtung 12 angeordnet sein.
Die Verteilung der Unregelmäßigkeiten an der Wafer-Oberfläche und die Entfernung zwischen dem Wafer W und den Messfühlern 27A werden unter Einsatz der Laser-Messmaschine 32 wie folgt gemessen. Die Haupt-Spannvorrichtung 12 wird mittels der X- und Y-Tische 16, 14 mit dem Ziel 31 bewegt, das direkt über dem unteren Laser-Messsensor 32A horizontal hervorsteht, die Ausrichtungsbrücke 28B wird in eine eingestellte Stellung bewegt, und das Ziel 31 wird unterhalb des oberen Laser-Messsensors 32B angeordnet. In dieser Stellung wird die Entfernung zwischen dem Sensor 32A und dem Ziel 31 durch den unteren Laser-Messsensor 32A gemessen. Während oder nach diesem Vorgang wird die Entfernung zwischen dem oberen Messsensor 32B und dem Ziel 31 in der gleichen Weise mit dem oberen Messsensor 32B gemessen. Dann wird die Entfernung zwischen den Laser-Messsensoren 32A und 32B mit einigen Mikrometern Fehlertoleranz auf Grundlage des Ergebnisses der oberen Messungen und der Dicke des Ziels 31 abgeleitet.
Die Haupt-Spannvorrichtung 12 wird bewegt, und der untere Laser-Messsensor 32A wird in einer Stellung direkt unterhalb einer festgelegten Stellung der Messfühlerkarte 27 angehalten. In dieser Stellung wird die Entfernung zwischen dem unteren Messsensor 32A und dem Messfühler 27A durch den unteren Laser-Messsensor 32A gemessen. Die Haupt-Spannvorrichtung 12 wird bewegt, und der Wafer W wird unmittelbar unterhalb des Laser-Messsensors 32B angeordnet. In dieser Stellung wird die Entfernung zwischen dem oberen Laser-Messsensor 32B und dem Wafer W durch den oberen Laser-Messsensor 32B gemessen. Die Betätigungseinheit 32C ist mit einer Korrektureinheit 33 verbunden. Die Entfernung zwischen dem Wafer W und den Messfühlern 27A und die Daten über die Unregelmäßigen der Oberfläche des Wafers W, die durch die Laser-Messmaschine 32 abgeleitet werden, werden der Korrektureinheit 33 eingegeben. Die Korrektureinheit 33 hat ein Programm, um die Entfernung zwischen dem Wafer W und den Messfühlern 27A gemäß den Daten über die Unregelmäßigkeiten zu korrigieren. Auf Grundlage der korrigierten Werte wird der Anhebemechanismus 24 angetrieben, so dass der Kontaktdruck zwischen dem Wafer W und den Messfühlern 27A auf einen optimalen Wert gebracht wird.
Außerdem kann die Haupt-Spannvorrichtung 12 einen Temperatur-Einstellmechanismus haben. Wie in 3 gezeigt, ist ein Kanal 12A für Kühlmittel in der Haupt-Spannvorrichtung 12 gebildet, ein Kühlmittelrohr 12B ist mit der Öffnung der Kühlmittelkanals 12A verbunden, und die Haupt-Spannvorrichtung 12 wird mittels einer Pumpe 12C auf eine eingestellte niedrige Temperatur durch den Umlauf des Kühlmittels zwischen dem Kanal 12A und dem Kühlmittelrohr 12B gekühlt. Das Kühlmittel wird durch einen Kühler 34 und einen Wärmetauscher 35 gekühlt. Wie in 3 gezeigt, beinhaltet der Kühler 34 einen Kompressor 34A, einen Kondensator 34B und ein Entspannungsgefäß 34C, die einen Kühlkreislauf bilden. Zum Beispiel ist ein flaches Heizaggregat 12D in der Haupt-Spannvorrichtung 12 enthalten. Die Haupt-Spannvorrichtung 12 wird durch das flache Heizaggregat 12D auf eine eingestellte Temperatur erwärmt.
Ein Temperatursensor 36 ist in der Haupt-Spannvorrichtung 12 angeordnet. Die Temperatur der Haupt-Spannvorrichtung 12 wird durch den Temperatursensor 36 ermittelt. Der Temperatursensor 36 ist mit der Korrektureinheit 33 über einen A/D-Wandler 37 verbunden. Die durch den Temperatursensor 36 gemessenen Temperaturdaten werden der Korrektureinheit 33 eingegeben. Die Korrektureinheit 33 hat ein Programm zum Vorhersagen und Korrigieren einer Größenabweichung der Haupt-Spannvorrichtung auf Grundlage der Temperaturdaten, indem die physischen Daten des Materials der Haupt-Spannvorrichtung berücksichtigt werden. Auf der Grundlage der korrigierten Werten wird der Anhebemechanismus 24 angetrieben, so dass der Kontaktdruck zwischen dem Wafer W und den Messfühlern 27A auf einen optimalen Wert gebracht wird. Die Messfühler 27A sind auf dem Siliziumsubstrat gebildet, das denselben thermischen Ausdehnungskoeffizient wie der Wafer W hat. Daher folgen die Messfühler 27A der thermischen Ausdehnung des Wafers W, und eine Mehrzahl an Messfühlern 27A werden in Verbindung mit den Elektroden des Wafers W gebracht, ohne dass eine Positionsabweichung verursacht wird, und zwar unabhängig von der Prüftemperatur.
Als nächstes wird die Arbeitsweise erklärt. Ein Wafer W, der in einer Ladekammer (nicht gezeigt) vorläufig ausgerichtet worden ist, wird an der Haupt-Spannvorrichtung 12 in der Messfühlerkammer 11 angeordnet. Die Haupt-Spannvorrichtung 12 wird mittels des X- und des Y-Tisches 14, 16 unter Einsatz eines Ausrichtungsmechanismus' 28 in der X- und Y-Richtung bewegt und durch den θ-Antriebsmechanismus 26 vorwärts und rückwärts in der θ-Richtung gedreht, so dass das Substrat (Wafer W) an der Haupt-Spannvorrichtung 12 und die Messfühler 27A an der Messfühlerkarte 27 ausgerichtet werden. Die Laser-Messmaschine 32 wird betätigt, und die Entfernung zwischen den Messfühlern 27A der Messfühlerkarte 27 und dem Wafer W wird mit einigen Mikrometern Fehlertoleranz gemessen.
Die Haupt-Spannvorrichtung 12 wird durch den X- und den Y-Tisch 14, 16 bewegt, die Ausrichtungsbrücke 28B wird zu einer eingestellten Stellung bewegt, und das Ziel 31 wird direkt unterhalb des oberen Laser-Messsensors 32B positioniert. In dieser Stellung wird Laserlicht von dem unteren Laser-Messsensor 32A auf das Ziel 31 aufgebracht, so dass die Entfernung zwischen dem unter Laser-Messsensor 32A und dem Ziel 31 gemessen wird. Während oder nach diesem Vorgang wird die Entfernung zwischen dem oberen Messsensor 32B und dem Ziel 31 auf die gleiche Weise durch den oberen Messsensor 32B gemessen. Dann wird die Entfernung zwischen den Laser-Messsensoren 32A und 32B mit einigen Mikrometern Fehlertoleranz auf Grundlage des Ergebnisses der obigen Messungen und der Dicke des Ziels 31 genau abgeleitet. Die Haupt-Spannvorrichtung 12 wird bewegt, und der untere Laser-Messsensor 32A wird in der Stellung unmittelbar unterhalb eines bestimmten Messfühlers 27A der Messfühlerkarte 27 angehalten. In dieser Stellung wird die Entfernung zwischen dem unteren Messsensor 32A und dem Messfühler 27A durch den unteren Laser-Messsensor 32A gemessen. Die Haupt-Spannvorrichtung 12 wird bewegt, und der Wafer W wird unmittelbar unterhalb des oberen Laser-Messsensors 32B positioniert. In dieser Stellung wird die Entfernung zwischen dem oberen Laser-Messsensor 32B und dem Wafer W durch den oberen Laser-Messsensor 32B gemessen.
Der Temperatursensor 36 misst die Temperatur der Haupt-Spannvorrichtung 12. Die Betätigungseinheit 32C berechnet die Entfernung zwischen dem Wafer W und den Messfühlern 27A auf Grundlage der von den Laser-Messsensoren 32A, 32B gemessenen Daten. Indem die Entfernung zwischen jedem der Chips des Wafers W und den Messfühlern 27A erfolgreich gemessen wird, kann die Betätigungseinheit 32C einen Plan bilden, der den Zustand der Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des Wafers W anzeigt. Die Korrektureinheit 33 korrigiert die Entfernung zwischen der Oberfläche des Wafers W und den Messfühlern 27A auf Grundlage der Daten über die Unregelmäßigkeiten und korrigiert die Größe der Haupt-Spannvorrichtung für die gegenwärtige Temperatur auf Grundlage der Messung des Temperatursensors 36. Zum Zeitpunkt der Prüfung des Wafers W wird der korrigierte Wert der Korrektureinheit 33 in das Antriebsmittel 24F des Anhebemechanismus 24 eingegeben. Das Antriebsmittel 24F steuert den Motor 24A entsprechend dem korrigierten Wert. Die Haupt-Spannvorrichtung 12 wird vertikal zu der Kontaktstellung zwischen dem Wafer W und den Messfühlern 27A bewegt, der Wafer W wird mit einem optimalen Kontaktdruck in Kontakt mit den Messfühlern 27A gebracht, und eine vorgegebene Prüfung wird ausgeführt.
Wenn der Wafer W geprüft wird, wird die Haupt-Spannvorrichtung 12 in der X- und der Y-Richtung unter Einsatz des X- und des Y-Tisches 14, 16 bewegt, und die Prüfstellung wird direkt unterhalb der Messfühler 27A eingerichtet. Der Anhebemechanismus 24 wird angetrieben, und die Haupt-Spannvorrichtung 12 wird angehoben, die Elektroden des IC-Chips und die Messfühler 27A werden in Kontakt miteinander gebracht, und eine vorgegebene Prüfung wird gemacht. Nach der Prüfung wird die Haupt-Spannvorrichtung 12 abgesenkt und dann mittels des X- und des Y-Tisches 14, 16 in der X- und der Y-Richtung bewegt. Jede Chip des Wafers W, der durch den Anhebemechanismus 24 angehoben wird, wird der Reihe nach geprüft.
Wenn der Chip des Außenumfangsbereichs des Wafers W geprüft wird, wird eine unausgewogene Last von den Messfühlern 27A auf die Haupt-Spannvorrichtung 12 aufgebracht. Bei dem Messfühler dieser Ausführungsform wird diese unausgewogene Last, die auf die Haupt-Spannvorrichtung 12 wirkt, jedoch durch eine unausgewogene Last, die von dem Anhebekörper 24C auf den Kontaktkörper 25 wirkt, aufgehoben, da der Kontaktkörper 25 unterstützt wird, der auf der Haupt-Spannvorrichtung 12 unmittelbar unterhalb des Testzentrums der Messfühlerkarte 27 befestigt ist. Die Haupt-Spannvorrichtung 12 kann sich daher nicht neigen und kann während der Prüfung immer in der horizontalen Stellung gehalten werden. Eine Vielzahl von Messfühlern 27A wird mit einem konstanten Kontaktdruck in Kontakt mit den Wafer W gebracht, und eine Prüfung, die immer stabil und sehr zuverlässig ist, kann durchgeführt werden. Wie oben beschrieben, wird, da der Kontaktdruck der Messfühler 27A auf einen optimalen Wert gebracht wird, kein anormaler Kontaktdruck auf den Wafer W aufgebracht werden, wodurch es möglich wird, eine Beschädigung des Wafers W zu verhindern.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der oberen Ausführungsform der Anhebemechanismus 24 für die Haupt-Spannvorrichtung geschaffen, der einen Anhebekörper 24C hat, dessen Wellenmitte sich mit einer Erstreckungslinie deckt, die sich von dem Prüfmittelpunkt der Messfühlerkarte 27 nach unten erstreckt. Der durch Anheben betätigte Körper (Kontaktkörper) 25 ist mit dem Wellenelement 13 verbunden, das so angebracht ist, dass es sich von der Mitte der unteren Oberfläche der Haupt-Spannvorrichtung 12 aus derart abwärts erstreckt, dass es immer in Kontakt mit dem Anhebekörper 24C des Anhebemechanismus' 24 für die Haupt-Spannvorrichtung gebracht werden kann. Die untere Fläche des Kontaktkörpers 25 ist parallel zu der Anbringfläche der Haupt-Spannvorrichtung 12 ausgelegt. Die Anbringfläche der Haupt-Spannvorrichtung 12 wird zum Zeitpunkt der Prüfung selbst bei einem 12-Inch-Wafer in der Horizontalstellung gehalten, eine Vielzahl an Messfühlern 27A und der Wafer W werden stabil mit einem immer konstant gehaltenen Kontaktdruck in Verbindung miteinander gebracht, und dadurch wird die Zuverlässigkeit der Prüfung erhöht. Da die Haupt-Spannvorrichtung 12 immer in der Horizontalstellung gehalten werden kann, kann die Festigkeit des X- und des Y-Tisches 14, 16 vermindert und leicht gemacht werden, die Höhe des X- und des Y-Tisches 14, 16 kann vermindert werden, und die Höhe des Messfühlers selbst kann vermindert werden.
Gemäß dieser Ausführungsform ist das Längenmessziel 31 in der Horizontalstellung an der Haupt-Spannvorrichtung 12 vorgesehen. Indem die Entfernung zwischen dem Wafer W und den Messfühlern 27A durch die Laser-Messmaschine 32 unter Verwendung des Ziels 31 gemessen wird, wird die Entfernung zwischen dem Wafer W und den Messfühlern 27A mit einigen Mikrometern Fehlertoleranz gemessen. Der Kontaktdruck der Messfühler 27A wird auf einen optimalen Wert gebracht, und eine Beschädigung des Wafers W kann verhindert werden.
Die Laser-Messmaschine 32 ist mit der Korrektureinheit 33 verbunden. Die Daten über die Unregelmäßigkeiten des Wafers W, die durch die Laser-Messmaschine 32 gemessen werden, werden der Korrektureinheit 33 eingegeben, und die Entfernung zwischen dem Wafer W und den Messfühlern 27A wird entsprechend den Daten über die Unregelmäßigkeiten durch die Korrektureinheit 33 korrigiert. Wenn ein IC-Chip, der an irgendeiner Stelle des Wafers W angeordnet ist, geprüft wird, kann der Kontaktdruck der Messfühler 27A auf einen optimalen Wert gebracht werden, und eine Beschädigung des Wafers W wird verhindert.
Der Messfühler dieser Ausführungsform kann so ausgelegt sein, wie es in 4 und 5 gezeigt ist. Der Messfühler hat den gleichen Aufbau wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform, bis auf die Strukturen der Führungsschienen des X- und des Y-Tisches. Bereiche, die gleich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind, sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, und der kennzeichnende Bereich der vorliegenden Ausführungsform wird erklärt. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Führungsschienen 17, 21 des X- und des Y-Tisches 14, 16 durch Statoren linearer Motoren ausgelegt. Eingriffsbereiche 17A, 21A sind als Anker gebildet. Der X- und der Y-Tisch 14, 16 werden von den Statoren abgehoben und in der X- und Y-Richtung hin und her bewegt. Bei dem herkömmlichen Aufbau kann der lineare Motor, da die Haupt-Spannvorrichtung geneigt ist, nicht als Antriebsmechanismus für den X- und den Y-Tisch genutzt werden. In der vorliegenden Ausführungsform, wie sie in den 4 und 5 gezeigt ist, kann der lineare Motor als Antriebsmechanismus für den X- und den Y-Tisch 14, 16 genutzt werden, und der X- und der Y-Tisch 14, 16 können ruhig angetrieben werden, da die Haupt-Spannvorrichtung 12 während der Prüfung nicht geneigt ist. Der Messfühler hat in der vorliegenden Ausführungsform auch einen Ausrichtungsmechanismus 28 und eine Laser-Messmaschine 32, aber in 4 und 5 sind sie ausgelassen.
Der Messfühler dieser Erfindung kann so ausgelegt werden, wie es in 6 und 7 gezeigt ist. Der Messfühler hat den gleichen Aufbau wie der in 4, mit Ausnahme der Struktur der Haupt-Spannvorrichtung 12. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Haupt-Spannvorrichtung 12 und der Kontaktkörper 25 über vier Wellenelemente 13 verbunden. Die untere Oberfläche des Kontaktkörpers 25 ist in Kontakt mit der Kugel 24E des Anhebemechanismus' 24 gebracht. Die vier Wellenelemente 13 sind in der gleichen Entfernung vom Zentrum der Haupt-Spannvorrichtung angeordnet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wirkt zu dem Zeitpunkt der Prüfung kein wesentliches Biegemoment auf den X- und den Y-Tisch 14, 16.
8 ist eine Darstellung, die noch eine andere Ausführungsform des Messfühlers dieser Beschreibung zeigt. Der Messfühler beinhaltet eine Schwebevorrichtung 40, mit der die Haupt-Spannvorrichtung 12 von dem Anhebekörper 24C abgehoben wird. Die Haupt-Spannvorrichtung 12 wird durch Weiterschalten befördert, während der Kontaktkörper 25 durch die Anhebevorrichtung 40 außer Kontakt mit dem Anhebekörper 24C gehalten wird. Wie in 8 gezeigt, beinhaltet die Anhebevorrichtung 40 einen Elektromagneten 41A, der an dem Anhebekörper 24C angeordnet ist, und Permanentmagnete 41B oder magnetische Substanzen, die an dem Kontaktkörper so angeordnet sind, dass sie zu dem Elektromagneten 41A hin weisen. Wenn der Elektromagnet 41A durch die Verwendung eines Anregungsgeräts (nicht gezeigt) angeregt wird, wird der obere Bereich des Anhebekörpers 24C ein Nordpol, und der untere Bereich des Anhebekörpers 24C wird ein Südpol. Der Permanentmagnet 41B wird durch den Bereich der unteren Oberfläche des Kontaktkörpers 25, der als Nordpol ausgebildet ist, und den inneren Bereich des Kontaktkörpers 25, der als Südpol ausgebildet ist, gebildet. Daher wird, wenn der Elektromagnet 41A durch das Anregungsgerät angeregt wird, die obere Fläche des Anhebekörpers 24C der Nordpol, der derselbe Pol wie der Bereich der unteren Fläche des Kontaktkörpers 25 ist, und sie stoßen einander ab, so dass die Haupt-Spannvorrichtung, wie in 8 gezeigt, von dem Anhebekörper 24C um δ (zum Beispiel 10 bis 20 Mikrometer) angehoben wird. Wenn der Elektromagnet 41A abgeschaltet wird, verschwinden die abstoßenden Kräfte zwischen dem Anhebekörper 24C und dem Kontaktkörper 25, und die Haupt-Spannvorrichtung 12 landet mittels des Kontaktkörpers 25 auf dem Anhebekörper 24C. Daher wird, wenn der Wafer durch Weiterschalten befördert wird, der Elektromagnet 41A des Anhebekörpers 24C dazu angeregt, die Haupt-Spannvorrichtung von dem Anhebekörper 24C abzuheben. Dann wird, nachdem der Wafer durch Weiterschalten befördert worden ist, der Elektromagnet 41A abgeschaltet, und die Haupt-Spannvorrichtung 12 landet auf dem Anhebekörper 24C. Die Haupt-Spannvorrichtung 12 kann sofort in der durch das Weiterschalten erreichten Stellung fixiert werden. Daher wird es im Fall dieser Ausführungsform sichergestellt, dass die Bewegung des Kontaktkörpers in Bezug auf den Anhebekörper 24C in der X- und Y-Richtung ruhig durchgeführt werden kann, ohne irgendeinen Widerstand wegen der Reibung zwischen dem Anhebekörper und dem Kontaktkörper zu verursachen, da der Anhebekörper 24C und der Kontaktkörper 25 in einen Zustand versetzt werden, bei dem sie sich nicht berühren, wenn der Wafer durch Weiterschalten befördert wird; die Positionierung kann mit hoher Präzision ausgeführt werden, und die Erzeugung von Partikeln kann verhindert werden.
9 und 10 sind Darstellungen, die noch andere Ausführungsformen des Messfühlers dieser Beschreibung zeigen. In der vorliegenden Ausführungsform wird anstatt des Wellenelements 13 ein hohler Zylinder 13A benutzt. Die Haupt-Spannvorrichtung 12 ist an dem oberen Ende des Zylinders 13A angebracht. Ein Kontaktkörper 25A ist an dem unteren Endes des Zylinders 13A angebracht. In dem Zylinder 13A sind drei Stifte 51, die zur Aufnahme oder Entnahme eines Wafers gebraucht werden, so vorgesehen, dass sie durch einen Anhebemechanismus 52 vertikal beweglich sind. Außerhalb des Zylinders 13A ist ein stützender Hohlzylinder 13B vorgesehen, um den darin befindlichen Zylinder 13A so zu stützen, dass dieser in der Vertikalrichtung frei beweglich ist. Der Stützzylinder 13B ist koaxial mit dem Zylinder 13A bereitgestellt. Der Stützzylinder 13B ist mit Spiel in einer Öffnung 14A angebracht, die in dem Y-Tisch 14 gebildet ist.
Ein Lager 14B ist zwischen dem Y-Tisch 14 und einem Flansch am oberen Ende vorgesehen. Ein θ-Drehmechanismus 26 ist mit dem Flansch verbunden und dreht den Stützzylinder 13B vorwärts und rückwärts in der θ-Richtung über das Lager 14B. An der inneren Fläche des Stützzylinders 13B sind Führungselemente 13C wie zum Beispiel LM-Führungen so angeordnet, dass sie sich entlang der axialen Richtung erstrecken, und sie sind in der Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen angeordnet. An der äußeren Umfangsfläche des Zylinders 13A sind Führungsblöcke 13D angebracht, die mit den entsprechenden Führungselementen 13C in Eingriff sind. Der Zylinder 13A wird innerhalb des Stützzylinders 13B durch die Führungselemente 13C und die Führungsblöcke 13D vertikal bewegt. Die Zylinder 13A, 13B sind zum Beispiel aus einem Aluminium-Formteil gebildet, und der Kontaktkörper 25A ist zum Beispiel aus Keramik gebildet oder aus Keramik, die anschließend an eine Beschichtung mit Hartchrom noch abschließend poliert worden ist.
Der Anhebekörper 24C benutzt in dieser Ausführungsform ein Luftlager 24G als Anhebevorrichtung, das an der Kontaktseite mit dem Kontaktkörper 25A angeordnet ist. Unter dem Luftlager 24G ist eine Bodenplattform 24H angeordnet, und es ist zum Beispiel eine Stahlkugel 24I in den konkaven Bereichen vorgesehen, die in den zentralen Bereichen der gegenüberliegenden Fläche des Luftlagers 24G und der Bodenplattform 24H gebildet sind, so dass ein Profilmechanismus gebildet ist, und die Haupt-Spannvorrichtung 12 wird von dem Luftlager durch Druckluft, die von dem Luftlager 24G ausgestoßen wird, angehoben. Das Luftlager 24G ist entsprechend der Neigung des Kontaktkörpers 25A durch die Kugel 24I frei geneigt. Das Luftlager 24G hat Innenbahnen, die an der oberen Fläche verteilt sind und geöffnet sind, und Druckluft, mit denen die Innenbahnen aus einem Luftrohr 24J versorgt werden, wird aus den Öffnungen der oberen Fläche ausgestoßen.
Daher wird, wenn der Wafer durch Weiterschalten befördert wird, die Haupt-Spannvorrichtung 12 sofort durch das Luftlager 24G um zum Beispiel 10 bis 20 Mikrometer angehoben. In diesem Zustand kann die Haupt-Spannvorrichtung 12 durch Weiterschalten in dem kontaktlosen Zustand befördert werden. Es ist sichergestellt, dass die Bewegung des Kontaktkörpers 25A in Bezug auf den Anhebekörper 24C in der X- und Y-Richtung ruhig ausgeführt werden kann, ohne dass irgendein Widerstand wegen Reibung zwischen dem Anhebekörper 24C und dem Kontaktkörper 25A verursacht wird, die Positionierung kann mit hoher Präzision durchgeführt werden, und die Erzeugung von Partikeln kann verhindert werden. Zu dem Zeitpunkt der Beförderung des Wafers durch Weiterschalten kann, da das Luftlager 24G durch die Kugel 24I entsprechend der Neigung des Kontaktkörpers 25A geneigt ist, selbst wenn der Kontaktkörper 25A leicht geneigt ist, die Haupt-Spannvorrichtung 12 ruhig bewegt werden, wobei der Schwebezustand beibehalten wird. Der versehentliche Kontakt zwischen dem Anhebekörper 24C und dem Kontaktkörper 25A kann verhindert werden, und es ist sichergestellt, dass die Bewegung des Kontaktkörpers in Bezug auf den Anhebekörper 24C in der X- und der Y-Richtung ruhig durchgeführt werden kann, ohne irgendeinen Widerstand wegen des Kontakts zwischen dem Anhebekörper und dem Kontaktkörper zu verursachen; die Positionierung kann mit hoher Präzision durchgeführt werden, und die Erzeugung von Partikeln kann zuvor verhindert werden.
Die 10A und 10B sind Querschnitts-Darstellungen, die die Hauptbereiche von noch einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung zeigen. Im Fall dieser Ausführungsform ist dem in 9 gezeigten Anhebekörper 24C ein Elektromagnet 24K hinzugefügt. Die vorliegende Ausführungsform ist wie die in 9 gezeigte Prüfvorrichtung ausgelegt, außer dass der Kontaktkörper 25A aus einer magnetischen Substanz gebildet ist und durch den Elektromagneten 24K angezogen wird. Der Elektromagnet 24K ist mit einer Energieversorgung 24L und einem Schalter 24M verbunden. Durch Einschalten des Schalters 24M wird der Elektromagnet 24K angeregt, und der Kontaktkörper 25A wird angezogen. Wenn der Wafer durch Weiterschalten befördert wird, wird die Haupt-Spannvorrichtung 12 unmittelbar durch das Luftlager 24G angehoben, wobei der Schalter 24M in den Zustand "aus" gebracht wird, wie er in 10A gezeigt ist, und der Schalter 24M wird nach der Beförderung des Wafers durch Weiterschalten eingeschaltet, wie in 10B gezeigt, der Elektromagnet 24K wird erregt, so dass der Kontaktkörper 25A angezogen wird, und die Haupt-Spannvorrichtung 12 landet unmittelbar an dem Anhebekörper 24C (zum Beispiel innerhalb von ungefähr 0,5 Sekunden) und wird dort in der durch das Weiterschalten erreichten Stellung fixiert. In dem Fall dieser Ausführungsform kann die Haupt-Spannvorrichtung 12 nach der Beförderung durch Weiterschalten durch die Ausnutzung des Elektromagneten 24K schneller auf dem Anhebekörper 24C landen, und der Durchsatz kann erhöht werden.
Gemäß einem ersten Beispiel dieser Beschreibung kann die Haupt-Spannvorrichtung selbst dann, wenn der Durchmesser des Substrats zukünftig vergrößert wird, während der Prüfung immer in der Horizontalstellung gehalten werden und eine Vielzahl an Messfühlern (Messfühlernadeln) und das Substrat können mit einem konstanten Kontaktdruck in Kontakt miteinander gebracht werden, wodurch es möglich wird, eine Prüfvorrichtung bereitzustellen, deren Zuverlässigkeit für die Prüfung erhöht werden kann.
Gemäß dieser Erfindung kann die Haupt-Spannvorrichtung selbst dann, wenn der Durchmesser des Substrats in der Zukunft vergrößert wird, bei der Prüfung in der Horizontalstellung gehalten werden, und eine Vielzahl von Messfühlern (Messfühlernadeln) und das Substrat können mit einem konstanten Kontaktdruck in Kontakt miteinander gebracht werden. Ein Messfehler des Abstands zwischen dem Substrat und den Messfühlern kann so klein wie möglich gehalten werden, der Nadeldruck wird auf einen optimalen Wert gebracht, und die Zuverlässigkeit für die Prüfung kann weiter erhöht werden.
Außerdem wird gemäß einem zweiten Beispiel dieser Beschreibung eine Prüfvorrichtung geschaffen, bei der kein wesentliches Biegemoment in Bezug auf den X- und den Y-Tisch auftritt, selbst wenn eine unausgewogene Last auf die Haupt-Spannvorrichtung aufgebracht wird.
Gemäß dem dritten, vierten, fünften und sechsten Beispiel dieser Beschreibung wird eine Prüfvorrichtung bereitgestellt, bei der die Haupt-Spannvorrichtung in dem kontaktlosen Zustand durch Weiterschalten befördert werden kann und die Erzeugung von Partikeln unterdrückt werden kann.
Gemäß dem siebten Beispiel dieser Beschreibung wird eine Prüfvorrichtung bereitgestellt, bei der die versehentliche Erzeugung von Partikeln zu dem Zeitpunkt der Beförderung durch Weiterschalten verhindert werden kann.
Gemäß einem achten Beispiel dieser Erfindung wird eine Prüfvorrichtung bereitgestellt, bei der die Positionierung der Haupt-Spannvorrichtung nach der Beförderung durch Weiterschalten schnell durchgeführt werden kann und der Durchsatz erhöht werden kann.
Gemäß einem neunten Beispiel dieser Erfindung wird eine Prüfvorrichtung bereitgestellt, bei der ein Messfehler der Entfernung zwischen dem Substrat und den Messfühlern so klein wie möglich gehalten werden kann, der Druck durch die Messfühler auf einen optimalen Wert gebracht werden kann und die Zuverlässigkeit für die Prüfung weiter erhöht werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung wird eine Prüfvorrichtung bereitgestellt, bei der der Kontaktdruck zwischen dem Substrat und den Messfühlern unabhängig von der Unregelmäßigkeit der Substratoberfläche konstant gehalten werden kann.
Gemäß dem zehnten Beispiel dieser Beschreibung wird eine Prüfvorrichtung bereitgestellt, bei der selbst dann, wenn der Durchmesser des Substrats zukünftig vergrößert wird, die Haupt-Spannvorrichtung bei der Prüfung immer in der Horizontalstellung gehalten werden kann, eine Vielzahl an Messfühlern (Messfühlernadeln) und das Substrat mit einem konstanten Kontaktdruck in Kontakt miteinander gebracht werden können, und die Zuverlässigkeit für die Prüfung erhöht werden kann.
Gemäß dem elften Beispiel dieser Beschreibung wird eine Prüfvorrichtung bereitgestellt, bei der ein Messfehler der Entfernung zwischen dem Substrat und den Messfühlern so klein wie möglich gehalten werden kann, der Druck durch die Messfühler auf einen optimalen Wert gebracht werden kann, und die Zuverlässigkeit für die Prüfung erhöht werden kann.
Diese Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
Als Messfühler können in dieser Erfindung jegliche Anschlüsse verwendet werden, die in elektrischen Kontakt mit den Elektroden des Substrats gebracht werden können. Zum Beispiel können nadelartige oder erhebungsförmige Anschlüsse genutzt werden.
Der erste und zweite Tisch dieser Beschreibung sind nicht auf plattenartige Strukturen beschränkt. Als Tische können jegliche Strukturen verwendet werden, die in den vorgegebenen Horizontalrichtungen hin und her bewegt werden können und die so miteinander zusammenwirken, dass die Haupt-Spannvorrichtung in allen Horizontalrichtungen hin und her bewegt werden kann.
Das Wellenelement dieser Beschreibung kann jegliche Art von Element sein, sofern es an dem Stützmechanismus für die Haupt-Spannvorrichtung so gestützt ist, dass es vertikal beweglich ist, und kann ein Element sein, das so gestützt ist, dass es vertikal beweglich und drehbar ist. Das Wellenelement kann in Form einer beliebigen Struktur wie zum Beispiel eines festen Zylinders, eines hohlen Zylinders, einer rechteckigen Säule oder einer rechteckigen hohlen Säule gebildet sein. Die Oberfläche des Wellenelementes kann als glatte Oberfläche ausgeführt sein oder als Oberfläche, die Unregelmäßigkeiten wie Riefen hat. Die Anzahl an Wellenelementen und deren Größe und Länge können passend festgelegt werden, indem die Größe und das Gewicht der Haupt-Spannvorrichtung und der Kontaktdruck zwischen den Messfühlern und dem IC-Chip berücksichtigt werden.
Als Führungselement in dieser Beschreibung kann jede Art von Führungselement verwendet werden, wenn sie das Wellenelement an dem ersten Tisch so unterstützt, dass es vertikal beweglich ist. Das Führungselement kann eine Struktur sein, die an dem ersten Tisch angebracht ist oder integral mit dem ersten Tisch gebildet ist.
Als durch Anheben betätigter Körper in dieser Beschreibung kann jede Art von Struktur genutzt werden, sofern sie sicherstellt, dass der Anhebekörper kontaktiert werden kann und in einem eingestellten Bereich gleiten kann, in dem die Haupt-Spannvorrichtung bewegt wird. Die Größe, die Form und das Material des durch Anheben betätigten Körpers können gemäß der Struktur der Haupt-Spannvorrichtung, des Wellenelementes und des Anhebekörpers passend festgelegt werden.
Als Anhebekörper in dieser Beschreibung ist das rechteckige Mutterelement erläutert. Trotzdem ist die Gestalt des Anhebekörpers nicht beschränkend, und eine Struktur eines massiven Zylinders, eines hohlen Zylinders, einer rechteckigen Säule oder einer rechteckigen hohlen Säulen kann genutzt werden. Als Mechanismus zum leichtgängigen Verschieben der unteren Fläche des durch Anheben betätigten Körpers auf dem oberen Bereich des Anhebekörpers sind in der obenstehenden Beschreibung der die Kugel 24E verwendende Mechanismus, der die elektromagnetische Kraft nutzende Mechanismus, und der das Luftlager nutzende Mechanismus erläutert. Bei den obigen Mechanismen können die die Kugel 24E nutzende Anordnung, die die elektromagnetische Kraft nutzende Anordnung, und die das Luftlager nutzende Anordnung durch Fachleute passend bestimmt werden, wenn sie diese Erfindung ausgestalten und ausführen. Außerdem kann zusätzlich zu dem obigen Mechanismus ein anderer Mechanismus genutzt werden, der die obige Gleitbewegung leichtgängig zulässt.
In der in der Beschreibung enthaltenen "vorgegebenen Stellung der Messfühlerkarte" wird "der Anhebekörper vertikal entlang einer verlängerten Linie bewegt, die sich von einer vorgegebenen Position der Messfühlerkarte aus abwärts erstreckt", ist vorzugsweise das Prüfzentrum der Messfühlerkarte (die mittlere Stellung, wenn die Messfühler in Kontakt mit einem Halbleiterwafer gebracht werden, der auf der Haupt-Spannvorrichtung angebracht ist) eingestellt, aber eine Stellung, die leicht von dem Prüfzentrum beabstandet ist, kann auch genutzt werden.
Als den Anhebekörper anhebender Mechanismus in dieser Beschreibung kann zusätzlich zu dem Mechanismus, der die oben beschriebene Kugelgewindespindel benutzt, eine Anhebemechanismus wie zum Beispiel ein Mechanismus genutzt werden, der das Hebelprinzip anwendet, oder ein Mechanismus, der einen hydraulischen Druck oder Gasdruck oder etwas ähnliches anwendet.
Die optische Messmaschine in dieser Erfindung ist nicht auf eine Laser-Messmaschine 32 beschränkt, und jede Art von Messmaschine, die Licht nutzt, kann verwendet werden.
In der obigen Erläuterung sind zahlreiche Ausführungsformen für einen Fall erklärt, bei dem die Erfindung auf den Messfühler angewandt ist, der die elektrischen Eigenschaften eines in einem Halbleiterwafer gebildeten IC-Chips prüft. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf die obigen Fälle beschränkt und kann auf einen Fall angewandt werden, bei dem die elektrischen Eigenschaften des Substrats geprüft werden, indem die Messfühler in elektrischen Kontakt mit den Prüfelektroden des Substrats gebracht werden.
In der Erläuterung der 3 sind die Steuerungen 29 und die Korrektureinheit 33 als verschiedene Einheiten bezeichnet, aber sie können auch als eine Einheit ausgestaltet sein.

Claims

Prüfvorrichtung zum Prüfen der elektrischen Eigenschaften eines Substrats (W), bei welcher vorgesehen sind: eine Messfühlerkarte (27) mit Messfühlern (27A), die an dem oberen Abschnitt einer Messfühlerkammer (11) gelagert ist; eine Haupt-Spannvorrichtung (12) zum Anbringen des Substrats (W) an einer Anbringfläche der Hauptspannvorrichtung, welche Haupt-Spannvorrichtung (12) unterhalb der Messfühlerkarte (27) angeordnet ist; ein Haltemechanismus zum Halten der Haupt-Spannvorrichtung (12) so, dass sie in einer ersten horizontalen Richtung und in einer zweiten horizontalen Richtung senkrecht zu der ersten horizontalen Richtung bewegbar ist; ein Ausrichtungsmechanismus (28) zum Ausrichten der Messfühlerkarte (27) und des an der Hauptspannvorrichtung (12) angebrachten Substrats durch Steuern der horizontalen Bewegung des Haltemechanismus; ein Anhebemechanismus für die Haupt-Spannvorrichtung zur vertikalen Bewegung der Haupt-Spannvorrichtung zu der Messfühlerkarte hin; und ein Steuermechanismus zum Messen einer Entfernung zwischen dem Substrat und den Messfühlern und zum Steuern des Anhebemechanismus' für die Hauptspannvorrichtung auf der Grundlage des Ergebnisses der Messung, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuermechanismus einen Längenmessmechanismus aufweist, der dazu dient, eine Entfernung zwischen der Oberfläche des Substrats (w), das an der Hauptspannvorrichtung (12) angebracht ist, und den Messfühlern (27A) zu messen, wobei der Längenmessmechanismus ein Längenmessziel (31) aufweist, das in horizontaler Richtung an der Hauptspannvorrichtung angeordnet ist; eine erste optische Längenmessmaschine (32A) zum Messen einer Entfernung zwischen dem Ziel und dem Messfühlern unter Verwendung des Ziels; und eine zweite optische Längenmessmaschine (32B) zum Messen der Entfernung zwischen dem Ziel und der Oberfläche des Substrats unter Verwendung des Ziels.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite optische Längenmessmaschine eine Entfernung zwischen dem Ziel (31) und der Oberfläche des Substrats (W) unter Berücksichtigung der Verteilung von Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Substrats misst, und der Steuermechanismus eine Anhebestrecke des Anhebemechanismus' der Haupt-Spannvorrichtung (12) auf Grundlage des Ergebnisses der Messung durch die zweite optische Längenmessmaschine (32B) steuert.
Messverfahren mit den folgenden Schritten: Bewegen einer Haupt-Spannvorrichtung (12) in einer ersten horizontalen Richtung sowie in einer zweiten horizontalen Richtung senkrecht zu der ersten horizontalen Richtung in Bezug auf eine Messfühlerkarte (27), welche Messfühler (27A) aufweist und in einem oberen Abschnitt einer Messfühlerkammer (11) gelagert ist, um ein an der Haupt-Spannvorrichtung (12) angebrachtes Substrat (W) mit den Messfühlern auszurichten; Anheben der Haupt-Spannvorrichtung (12) zu den Messfühlern (27A) hin; Einstellen von Elektroden des Substrats in Kontakt mit den Messfühlern (27A) durch den Anhebeschritt; und Prüfen elektrischer Eigenschaften des Substrats durch Übertragen eines Messsignals in Bezug auf das Substrat (W) über die Messfühler (27A), dadurch gekennzeichnet, dass beim Anheben der Haupt-Spannvorrichtung (12), an welcher das Substrat (W) angebracht ist, unter Verwendung einer ersten optischen Längenmessmaschine (32A) eine Entfernung zwischen den Messfühlern (27A) und einem Längenmessziel (31) gemessen wird, das in horizontaler Richtung an der Hauptspannvorrichtung (12) vorgesehen ist; unter Verwendung einer zweiten optischen Längenmessmaschine (32B) eine Entfernung zwischen dem Ziel und einer Oberfläche des Substrats (W) gemessen wird; eine Entfernung zwischen den Messfühlern und dem Substrat auf der Grundlage der beiden gemessenen Entfernungen bestimmt wird; und die Haupt-Spannvorrichtung (12) auf Grundlage der ermittelten Entfernung zwischen den Messfühlern und dem Substrat (W) zum Substrat (W) hin angehoben wird.