JP2009105339A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ドライエアの使用量を抑えるとともに、検査前後における半導体装置の結露を確実に防ぐことができる検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ドライエアが供給された検査室１０で、半導体装置Ｗを低温状態にして電気的特性を検査する検査装置１００であって、
前記検査室１０に隣接配置され、検査前の前記半導体装置Ｗを載置して待機させる第１の予備室２０と、
前記検査室１０に隣接配置され、検査後の前記半導体装置Ｗを載置する第２の予備室３０と、
前記第１の予備室２０に、常温よりも低い温度の低温ドライエアを供給する第１予備室ドライエア供給手段２１と、
前記第１の予備室２０内のエアを排気する第１予備室排気手段２２と、
前記第２の予備室３０に、常温のドライエアを供給する第２予備室ドライエア供給手段３１と、
前記第２の予備室３０内のエアを排気する第２予備室排気手段３２と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、検査装置及び検査方法に関し、特に、半導体装置を低温状態にして電気的特性を検査する検査装置及び検査方法に関する。

従来から、半導体ウエハ等の半導体装置の電気的特性試験において、例えば−４０℃程度の低温下で電気的特性を検査する場合には、プローブ室内に配設された温度調整機構を内蔵したメインチャック上にウエハを載置し、温度調整機構を介してメインチャック上のウエハを−４０℃に冷却するとともに、ウエハの冷却温度では結露しないドライエアを供給して検査を行う電気的特性試験が知られている。

かかる電気的特性試験において、検査後にウエハをプローバ室からローダ室に搬出する間に、ウエハ表面で結露、氷結して全面に霜が付着し、霜が溶けたときにウエハ表面が汚染されるという問題を解消するため、プローブ室の開閉扉が開いた時に、搬送口を通過するウエハに熱風を吹き付けて水分を除去し、ウエハの汚染を防止するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２８９９３４号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、ウエハがプローブ室から搬出する際の結露を防ぐことは可能となったが、プローブ室内においては、従来通りウエハ表面で結露が生じないように、大量のドライエアを供給し続けることが必要とされ、供給するドライエアの使用量が膨大になるという問題があった。

また、特許文献１においては、ウエハがプローブ室から搬出する際の結露を防ぐため、ウエハに熱風を吹き付けているが、かかる熱風吹き付けを行うため、熱風吹き付け装置を用意する必要があり、検査装置自体が大型化及び複雑化するという問題があった。

そこで、本発明は、簡素な構成でありながら、ドライエアの使用量を抑えるとともに、検査前後における半導体装置の結露を確実に防ぐことができる検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係る検査装置（１００）は、ドライエアが供給された検査室（１０）で、半導体装置（Ｗ）を低温状態にして電気的特性を検査する検査装置（１００）であって、
前記検査室（１０）に隣接配置され、検査前の前記半導体装置（Ｗ）を載置して待機させる第１の予備室（２０）と、
前記検査室（１０）に隣接配置され、検査後の前記半導体装置（Ｗ）を載置する第２の予備室（３０）と、
前記第１の予備室（２０）に、常温よりも低い温度の低温ドライエアを供給する第１予備室ドライエア供給手段（２１）と、
前記第１の予備室（２０）内のエアを排気する第１予備室排気手段（２２）と、
前記第２の予備室（３０）に、常温のドライエアを供給する第２予備室ドライエア供給手段（３１）と、
前記第２の予備室（３０）内のエアを排気する第２予備室排気手段（３２）と、を備えたことを特徴とする。

これにより、ドライエアの使用量を削減できるとともに、検査前後における温度差及び周囲環境の湿度を小さくし、半導体装置表面における結露を確実に防止することができる。

第２の発明は、第１の発明に係る検査装置（１００）において、
前記第１の予備室（２０）に供給するドライエアの温度は、前記検査室（１０）に供給するドライエアの温度以上であることを特徴とする。

これにより、第１の予備室内の温度が検査室以上常温未満の温度範囲となり、常温の大気環境と低温の検査室との間の温度に設定され、半導体装置の検査室搬入時の急減な温度変化による結露を確実に防ぐことができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明に係る検査装置（１００）において、
前記検査室（１０）及び／又は前記第１の予備室（２０）の圧力は、大気圧よりも低い圧力であることを特徴とする。

これにより、検査室内及び／又は第１の予備室内の飽和水蒸気圧を下げて露点温度を下げることができ、より確実に結露を防止できる室内環境とすることができる。

第４の発明に係る検査装置（１００ａ）は、ドライエアが供給された検査室（１０）で、半導体装置（Ｗ）を低温状態にして電気的特性を検査する検査装置（１００ａ）であって、
前記検査室（１０）に隣接配置され、検査前後の前記半導体装置（Ｗ）を載置する予備室（４０）と、
前記予備室（４０）に、検査前の前記半導体装置（Ｗ）が載置されているときに、前記予備室（４０）に常温よりも低い温度の低温ドライエアを供給する低温ドライエア供給手段（４１）と、
前記予備室（４０）に、検査後の前記半導体装置（Ｗ）が載置されているときに、前記予備室（４０）に常温のドライエアを供給する常温ドライエア供給手段（４３）と、
前記予備室（４０）内のエアを排気する予備室排気手段（４２）と、を有することを特徴とする。

これにより、予備室を１つとし、省スペースで簡素化した構成にすることができるとともに、かかる構成においてもドライエアの使用量を減少させ、確実に半導体装置表面での結露を防止することができる。

第５の発明に係る検査方法は、ドライエアが供給された検査室（１０）で、半導体装置（Ｗ）を低温状態にして電気的特性を検査する検査方法であって、
前記検査室（１０）に隣接配置され、内部に前記半導体装置（Ｗ）が載置された第１の予備室（２０）に、常温よりも低い温度の低温ドライエアを供給するとともに、前記第１の予備室（２０）内のエアを排気するステップと、
前記半導体装置（Ｗ）を、前記第１の予備室（２０）から、前記検査室（１０）に搬入するステップと、
前記半導体装置（Ｗ）を低温状態にして、電気的特性を検査するステップと、
前記検査室（１０）に隣接配置された第２の予備室（３０）に、常温のドライエアを供給するとともに、前記第２の予備室（３０）内のエアを排気するステップと、
前記半導体装置（Ｗ）を、前記検査室（１０）から、前記第２の予備室（３０）に搬出するステップと、を有することを特徴とする。

第６の発明は、第５の発明に係る検査方法において、
前記第１の予備室（２０）に供給するドライエアの温度は、前記検査室（１０）に供給するドライエアの温度以上であることを特徴とする。

これにより、第１の予備室内の温度が検査室以上常温未満の温度範囲となり、常温の大気環境と低温の検査室との間の温度に設定され、半導体装置の検査室搬入時の急減な温度変化による結露を確実に防ぐことができる。

第７の発明は、第５又は第６の発明に係る検査方法において、
前記検査室（１０）及び／又は前記第１の予備室（２０）の圧力は、大気圧よりも低い圧力であることを特徴とする。

これにより、検査室内及び／又は第１の予備室内の飽和水蒸気圧を下げて露点温度を下げることができ、より確実に結露を防止できる室内環境とすることができる。

第８の発明に係る検査方法は、ドライエアが供給された検査室（１０）で、半導体装置（Ｗ）を低温状態にして電気的特性を検査する検査方法であって、
前記検査室（１０）に隣接配置され、内部に前記半導体装置（Ｗ）が載置された予備室（４０）に、常温よりも低い温度の低温ドライエアを供給するとともに、前記予備室（４０）内のエアを排気するステップと、
前記半導体装置（Ｗ）を、前記予備室（４０）から、前記検査室（１０）に搬入するステップと、
前記半導体装置（Ｗ）を低温状態にして、電気的特性を検査するステップと、
前記予備室（４０）に、常温のドライエアを供給するとともに、前記予備室（４０）内のエアを排気するステップと、
前記半導体装置（Ｗ）を、前記検査室（１０）から、前記予備室（４０）に搬出するステップと、を有することを特徴とする。

これにより、予備室が１つの場合においても、供給するドライエアの使用量を減少させ、確実に半導体装置表面での結露を防止することができる。

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例に過ぎず、図示の態様に限定されるものではない。

本発明によれば、ドライエアの使用量を低減することができるとともに、検査前後における結露を確実に防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１及び図２は、本発明を適用した実施例１に係る検査装置１００の機械的構成を示した全体構成図である。図１は、実施例１に係る検査装置１００の機械的構成を示した平面図である。また、図２は、実施例１に係る検査装置１００の機械的構成を示した側面図である。

図１及び図２において、実施例１に係る検査装置１００は、主要構成要素として、検査室１０と、第１の予備室２０と、第２の予備室３０とを有する。また、実施例１に係る検査装置１００は、検査室１０にドライエアを供給するための検査室ドライエア供給手段１１と、検査室１０内の空気を排気する検査室排気手段１２と、第１の予備室にドライエアを供給する第１予備室ドライエア供給手段２１と、第１の予備室を排気する第１予備室排気手段２２と、第２の予備室３０にドライエアを供給する第２予備室ドライエア供給手段３１と、第２の予備室３０を排気する第２予備室排気手段３２とを備える。

検査室１０は、半導体ウエハ等の半導体装置Ｗを超低温状態にして電気的特性を検査するためのチャンバーである。検査室１０は、ＸＹステージ１３、チャックテーブル１４、アライメント機構１５、制御部１６及びプローブカード１７を有する。検査装置１００とテスター６０は、テストヘッド５０及び測定信号ケーブル５５を介して信号伝達される。なお、図１では、図２で示されたプローブカード１７より上にある構成は省略している。

プローブカード１７は、検査室１０内においてＸＹステージ１３上方に配備されている。プローブカード１７は、プローバヘッドプレートにより支持される。測定用ボード１８は、接続リング１９を介してテストヘッド５０に接続される。プローブカード１７は、基板開口部から伸長する複数のプローブ針１７ａを有する。プローブカード１７は、各プローブ針１７ａが、半導体装置Ｗにおける図示しないＩＣチップ領域の各端子電極（パッド、バンプ等）に接触することにより、信号の授受を行い、半導体装置Ｗの電気的特性の検査を行う。

ＸＹステージ１３は、ガイドレール１３ｘ、１３ｙのＸ、Ｙ軸方向に沿って自在に移動可能な移動手段であり、チャックテーブル１４に載置された半導体装置Ｗを所望の位置に移動させる。チャックテーブル１４は、半導体装置Ｗの載置領域として設けられている。

チャックテーブル１４は、回転角が微動調整可能な冷却機構１４ａ、昇降機構１４ｂ、が配備されている。冷却機構１４ａは、例えば、冷媒体となるガスや液体が供給されるものであってもよい。

図３は、チャックテーブル１４の冷却機構１４ａの一例を示した図である。図３（ａ）は、チャックテーブル１４の冷却機構１４ａを示した平面透視図であり、図３（ｂ）は、チャックテーブル１４の冷却機構１４ａを示した断面図である。

図３（ａ）において、チャックテーブル１４の表面を構成する円形領域のほぼ全体を網羅するように、冷媒管が渦巻き状に配置され、冷却機構１４ａを構成している。また、図３（ｂ）に示すように、チャックテーブル１４の中に冷却機構１４ａ配置され、チャックテーブル１４の鉛直方向に熱を放出することが可能な構成となっている。

かかる構成において、冷媒管の一方の端部から冷媒が供給され、円環渦巻き状の経路を辿り、他方の端部から冷媒が排出されることにより、冷媒管を冷媒が循環し、チャックテーブル１４上に載置された半導体ウエハ等の半導体装置Ｗを冷却する。冷却温度は、冷却機構１４ａの冷媒管を循環する冷媒の温度により制御することができる。温度制御は、種々の検査要求に応じて、適切に制御してよいが、本実施例に係る検査装置１００においては、例えば、−４０℃〜−３０℃程度の超低温状態での検査に適用されてもよい。

図１及び図２に戻ると、半導体装置Ｗはチャックテーブル１４上に支持され、ＸＹステージ１３の移動制御を伴ってプローブカード１１と対向する。これにより、半導体装置Ｗは、プローブカード１７の各プローブ針１７ａを介して、低温状態で電気的特性検査が実施される。

なお、−４０℃〜−３０℃程度の超低温状態の環境下で半導体装置Ｗの電気的特性試験を行うときに、水分を含んだ通常の空気が検査室１０に入り込んでしまうと、半導体装置Ｗの表面に結露が生じてしまう。かかる結露を生じさせないために、従来は、検査室１０の内部に水分を含んだ通常の空気を入れないように、大量のドライエアを使用して検査室１０内を陽圧としていた。かかる大量のドライエアの使用を避けるべく、本実施例に係る検査装置１００においては、検査室１０にドライエアを供給する検査室ドライエア供給手段１１のみならず、検査室１０内を排気する検査室排気手段１２を設けており、検査室１０内部をむしろ陰圧にし、水分を含めて検査室１０内のエアを排気するようにしている。

また、検査前の半導体装置Ｗを載置して待機させる第１の予備室２０と、検査後の半導体装置Ｗを載置する第２の予備室３０にも、各々第１予備室ドライエア供給手段２１及び第１予備室排気手段２２、第２予備室ドライエア供給手段３１及び第２予備室排気手段３２を設け、検査前後の予備室２０、３０の温度及び湿度を調整することにより、ドライエアの使用量を検査装置１００全体として減少させることとしている。この点、詳細は後述する。

アライメント機構１５は、ガイドレール７０を利用してＸＹステージ１３上方にスライド移動可能である。アライメント機構１５は、図示しない各種レンズ、ＣＣＤカメラ等を備えたアライメントブリッジ１５ａを有する。アライメント機構１５は、ＸＹステージ１３上のチャックテーブル１４に支持された半導体装置Ｗに対し光学系アライメントを行い、制御部１６へ座標データを送る。また、チャックテーブル１４に設けられたアライメント光学系１５ｂは、プローブカード１７の位置認識に利用される。

制御部１６は、ＸＹステージ１３及びチャックテーブル１４の操作を制御する。

シャッター８０は、検査室１０と第１の予備室２０との間に設けられる遮断部材である。シャッター８０は、第１の予備室２０を検査室１０から隔離制御する機能を有する。シャッター８０は、例えば第１の予備室２０を検査室１０と異なる温度環境にする場合に閉められ、検査室１０を第１の予備室２０と同様な温度環境にするために開放される。また、同様に、シャッター８１は、検査室１０と第２の予備室３０との間に設けられる遮断部材である。シャッター８１は、第２の予備室３０を検査室１０から隔離制御する機能を有する。シャッター８１は、例えば第２の予備室３０を検査室１０と異なる温度環境にする場合に閉められ、検査室１０を第２の予備室３０と同様な温度環境にするために開放される。シャッター８０、８１は、制御部１６により開閉制御される。半導体装置Ｗが、第１の予備室２０から処理室１０に搬入されるときは、シャッター８０が開閉する。同様に、半導体装置Ｗが処理室１０から第２の予備室３０に搬出されるときには、シャッター８１が開閉する。

第１の予備室２０は、検査前の半導体装置Ｗを載置し、待機させるチャンバーであり、検査室１０に隣接して配置される。第１の予備室２０は、検査前の半導体装置Ｗをロードする場所であるため、ロード室と呼んでもよい。第１の予備室２０は、半導体装置Ｗを載置するため、半導体装置Ｗの仮置き場として試料台２３を有する。試料台２３の上には、必要に応じて、例えば半導体装置Ｗが半導体ウエハであった場合には、ウエハカセット２４を載置し、半導体ウエハを複数枚載置できるようにしてもよい。

第１の予備室２０は、上述のように、第１予備室ドライエア供給手段２１及び第１予備室排気手段２２を有する。この機能についても、詳細は後述する。

第２の予備室３０は、検査後の半導体装置Ｗを載置するためのチャンバーであり、検査室１０に隣接して配置される。第２の予備室３０は、検査終了後の半導体装置Ｗをアンロードする場所であるため、アンロード室と呼んでもよい。第２の予備室３０は、半導体装置Ｗを載置するため、第１の予備室２０と同様に、半導体装置Ｗの仮置き場として試料台３３を備える。また、例えば半導体装置Ｗが半導体ウエハの場合には、必要に応じてウエハカセット３４を備えてもよい。

第２の予備室３０も、上述のように、第２予備室ドライエア供給手段３１及び第２予備室排気手段３２を有するが、この機能についても、詳細は後述する。

なお、図１及び図２には図示していないが、第１の予備室２０は、半導体装置Ｗを外部から搬入するための開閉扉を備えており、第２の予備室３０は、半導体装置Ｗを外部に搬出するための開閉扉を各々備えている。

また、チャックテーブル１４の予備室２０、３０と検査室１０との間の移動は、ガイドレール１３ｘの機構と、図示しないロボットハンドが利用される。すなわち、チャックテーブル１４は、ガイドレール１３ｘ上を移動し、第１の予備室２０又は第２の予備室３０の近くに移動する。そして、図示しないロボットハンドにより、試料台２３上の半導体装置Ｗを取り出し、チャックテーブル１４上に載置するか、または、チャックテーブル１４上の半導体装置Ｗを、試料台３３上に載置することができる。このように、半導体装置Ｗを搬入するときには、ＸＹステージ１３により第１の予備室２０の近くにチャックテーブル１４を移動させ、シャッター８０を開にして図示しないロボットハンドにより半導体装置Ｗをチャックテーブル１４上に載せればよい。逆に、半導体装置Ｗを搬出するときには、ＸＹステージ１３により半導体装置Ｗが載置されたチャックテーブル１４を第２の予備室３０の近くに移動させ、シャッター８１を開き、図示しないロボットハンドにより、半導体装置Ｗを試料台３３上に載せればよい。

次に、図４を用いて、実施例１に係る検査装置１００の動作及び機能について説明する。図４は、実施例１に係る検査装置１００の主要構成要素を抽出した全体構成の概略図である。

図４において、本実施例に係る検査装置１００は、検査室１０と、これに隣接して配置された第１の予備室２０及び第２の予備室３０を有する。検査室１０には、半導体装置Ｗを載置して冷却機構１４ａにより低温状態にするチャックテーブル１４と、半導体装置Ｗの電気的特性を検査するためのプローブ針１７ａが示されている。

また、本実施例に係る検査装置１００は、検査室１０に対しては、ドライエアを供給する検査室ドライエア供給手段１１と、検査室１０を排気する検査室排気手段１２とを有する。同様に、第１の予備室に対しては、ドライエアを供給する第１予備室ドライエア供給手段２１と、第１の予備室２０を排気する第１予備室排気手段２２が備えられている。第２の予備室３０に対しても、同様にドライエアを供給する第２予備室ドライエア供給手段３１と、第２の予備室３０を排気する第２予備室排気手段３２が備えられている。

以下、本実施例に係る検査装置１００における、これらのエア調整手段を用いた各室のエア調整の内容について説明する。

検査室ドライエア供給手段１１は、検査室１０に通じるドライエア供給管１１ａと、ドライエア源１１ｂと、流量制御弁１１ｃとを有する。ドライエア源１１ｂでドライエアを発生させ、流量制御弁１１ｃでドライエア供給の有無及びその供給流量を制御し、ドライエア供給管１１ａにより検査室１０にドライエアを供給する。

検査室１０に供給するドライエアは、常温より低い温度であることが好ましく、検査室１０の超低温試験において、半導体装置Ｗを超低温状態にするのを助ける、又はチャックテーブル１４の超低温状態との差をあまり大きくしないような低温であることが好ましい。例えば、検査室１０に供給されるドライエアは、−３０℃〜２４℃の範囲にあることが好ましく、この範囲において試験の種類に応じて適切な温度設定としてよい。例えば、−３０℃〜０℃の範囲としてもよい。

このように、検査室ドライエア供給手段１１は、常温よりも低い温度、好ましくはチャックテーブル１４上の半導体装置Ｗとの温度差があまり大きくならないような低温のドライエアを供給することが好ましいため、所望の低温に温度調整されたドライエアを供給する。低温のドライエアは、例えば、ドライエア源１１ｂが冷却手段を備え、低温のドライエアを生成するようにしてもよいし、ドライエア供給管１１ａに冷却手段が設けられ、低温のドライエアを検査室１０に供給するようにしてもよい。ドライエアの温度調整は、種々の態様を適用することができる。

検査室排気手段１２は、排気管１２ａと、排気装置１２ｂとを有する。必要に応じて、流量制御弁１２ｃが設けられてもよい。排気装置１２ｂは、例えば排気ファンや、排気ポンプ（真空ポンプ）等の排気用の装置が適宜利用されてよく、検査室１０内のエアを排気できれば、その種類は問わない。

検査室排気手段１２で検査室１０内の空気を排気することにより、空気中に含まれている水分を積極的に除去することができる。また、検査室１０内を低圧にすることにより、検査室１０内の飽和水蒸気圧を下げ、露点を下げることができる。これにより、検査室１０内の雰囲気を、結露しにくい状態にすることができる。

第１予備室ドライエア供給手段２１は、ロード室である第１の予備室２０にドライエアを供給する手段であり、ドライエア供給管２１ａと、ドライエア源２１ｂと、流量制御弁２１ｃとを有する。第１の予備室２０は、検査前の半導体装置Ｗを載置して待機させておく場所であり、ここから半導体装置Ｗは、低温の雰囲気を有する検査室１０の、超低温状態のチャックテーブル１４上に移送される。従って、第１の予備室２０が、水分を多く含んだ雰囲気であり、かつ常温で検査室１０との温度差が大きい状態であると、半導体装置Ｗを検査室１０に搬入してチャックテーブル１４上に載せたときに、半導体装置Ｗ搬入の際に一緒に運び込まれた水分が、露点に達して結露するという現象が起きてしまう。従来、かかる現象の発生を回避するため、検査室１０のみに大量のドライエアを供給していたが、本実施例に係る検査装置１００においては、第１の予備室２０で、常温よりも低い温度のドライエアを供給することにより、上述の問題を防いでいる。つまり、第１の予備室２０にもドライエアを供給して第１の予備室２０内の水分を低減させるとともに、常温よりも低い温度のドライエアを用いることにより、第１の予備室２０内の温度を検査室１０内の温度に接近させ、両者の温度差を小さくしている。

かかる観点から、第１の予備室２０に供給されるドライエアは、なるべく検査室１０内の温度、つまり検査室１０に供給されるドライエアの温度に近い温度であることが好ましい。よって、例えば検査室１０に−３０℃〜２４℃の範囲の所定温度のドライエアが供給されたときには、第１の予備室２０に供給されるドライエアの温度も、−３０℃〜２４℃の範囲の、検査室１０になるべく近い温度に設定されることが好ましい。このような設定とすることにより、半導体装置Ｗが検査室１０に搬入されて超低温状態のチャックテーブル１４上に載置されたときの結露を確実に防ぐことができる。これにより、半導体装置Ｗの表面の汚染を確実に防止できる。

なお、第１の予備室２０に供給するドライエアの温度は、検査室１０に供給されるドライエアの温度に近ければ、これよりも低い温度であってもよい。しかしながら、実際的なエネルギー効率を考慮すると、第１の予備室２０は、常温の大気と低温の検査室１０の間の状態を作り、その差を小さくすることができれば目的は達成されるので、検査室１０の温度以上かつ常温より小さい温度のドライエアを供給するようにしてよい。従って、第１の予備室に供給されるドライエアの温度は、検査室１０に供給されるドライエアの温度以上で常温より低い温度に設定されてもよい。

また、第１予備室ドライエア供給手段２１による常温より低いドライエアの生成は、種々の冷却手段を利用して行われてよいことは、検査室ドライエア生成手段１１で説明したのと同様である。

第１予備室排気手段２２は、第１の予備室２０内のエアを排気する手段であり、排気管２１ａと、排気装置２２ｂとを備え、必要に応じて、流量制御弁２２ｃを備えてもよい。第１予備室排気手段２２も、その構成要素については、検査室排気手段１２で説明した内容と同様であるが、第１の予備室２０においても、室内を低圧にすることにより、飽和水蒸気圧を低下させ、その露点を下げることができる。従って、例えば、検査室１０及び第１の予備室２０の室内をともに低圧にすることにより、検査装置１００全体の露点温度を下げることができる。この場合、例えば、露点温度が十分に下がった場合には、第１の予備室２０には、ドライエアを供給せず、排気のみ行うようにしてもよい。

第２予備室ドライエア供給手段３１は、アンロード室である第２の予備室３０にドライエアを供給する手段であり、ドライエア供給管３１ａと、ドライエア源３１ｂと、流量制御弁３１ｃとを備える。第２の予備室３０には、検査室１０から低温試験終了後の低温状態の半導体装置Ｗが搬出されて移送される。ここで検査室１０から搬出され、第２の予備室３０に搬入される半導体装置Ｗは、チャックテーブル１４からは既に離れているので、数秒でその温度は上昇し、１０℃〜２０℃程度の温度になる。しかしながら、第２の予備室３０においてその温度差があまりに大きかったり、また第２の予備室３０の空気が水分を多く含んでいたりすると、やはり半導体装置Ｗの表面に結露が生じてしまう。

そこで、本実施例に係る検査装置１００においては、第２の予備室３０では、第２予備室ドライエア供給手段３１を設けて、ドライエアを供給し、第２の予備室３０内の水分を除去した状態にしている。また、第２の予備室３０に載置された半導体装置Ｗは、その後は大気下に搬出されることから、第２の予備室３０に供給するドライエアの温度は、常温の２５℃程度としている。つまり、第２の予備室３０においては、検査後の半導体装置Ｗの結露防止は、水分を含んでいないドライエアを供給することにより担保している。このような構成とすることにより、第２の予備室３０における結露を防止することができるとともに、その後の半導体装置Ｗの大気下への搬出を円滑にしている。なお、常温とは、通常２５℃前後の温度を意味するが、特段の温度調整をしない温度という意味であり、気候等により、２３℃〜２７℃程度に変動してもよい。この場合には、第１の予備室２０に供給されるドライエアの温度も、これに応じて変動する。

なお、第２予備室ドライエア供給手段３１においては、上述のように常温のドライエアを供給することにより、半導体装置Ｗの結露を防止することができるが、必要に応じて、若干常温よりも下げた温度のドライエアを供給するようにしてもよい。例えば、検査室１０で行われている検査が−４０℃以下の超低温状態における試験であり、第２の予備室３０に搬出されたときの結露を確実に防止したい場合には、若干常温よりも低い温度のドライエアを供給することもできる。

第２予備室排気手段３２は、第２の予備室３０内のエアを排気するための手段であり、排気管３２ａと、排気装置３２ｂを備え、必要に応じて流量制御弁３２ｃも備えてよい。第２予備室ドライエア供給手段３１により、第２の予備室３０に常温のドライエアが供給されるので、第２予備室排気手段３２は、第２の予備室３０を一定の圧力に保つために第２の予備室３０内のエアの排気を行う。これにより、第２の予備室３０は、安定した一定圧力に保たれる。なお、排気装置３２ｂは、今までの説明と同様に、排気ファンや排気ポンプが用途に応じて適宜適用されてよい。

このように、本実施例に係る検査装置１００においては、検査室１０にのみ大量のドライエアを供給するのではなく、検査室１０の前後に第１の予備室２０及び第２の予備室３０を設け、第１の予備室２０に常温より低い温度のドライエア、第２の予備室３０に常温のドライエアを供給することにより、使用するドライエアを効果的に分散させて各々のドライエア供給量を減少させ、検査装置１００全体としてのドライエアの供給量を減少させている。つまり、検査室１０のみにドライエアを供給して、検査室１０を常に陽圧で乾燥した状態に保とうとすると、これに大量のドライエアを供給し続ける必要があるが、検査室１０、第１の予備室２０及び第２の予備室３０の各々に排気手段１２、２２、３２を設けて、各室内を陰圧としてドライエアの供給量を抑え、かつ供給するドライエアの温度を、検査室前後で結露が生じないような温度設定に調整することにより、結露が発生せず、かつドライエアの使用量を低減できる検査装置１００としている。

次に、図４の本実施例に係る検査装置１００を用いた半導体装置Ｗの検査方法について説明する。

まず、第１の予備室２０に、半導体装置Ｗが載置される。半導体装置Ｗは、単数でも複数でもよいが、例えば、ウエハカセットに収納された複数の半導体装置Ｗが、第１の予備室２０に載置されて、検査を待機してもよい。次に、検査室１０で検査が開始される前に、第１予備室ドライエア供給手段２１により第１の予備室２０に常温より低い温度のドライエアが供給されるとともに、第１予備室排気手段３２により第１の予備室２０内のエアが排気される。これにより、第１の予備室２０の室内が乾燥した状態になるとともに、検査室１０との温度差が小さい状態となる。なお、半導体装置Ｗは、第１の予備室２０へのドライエアの供給及び排気が行われている状態で搬入されてもよい。

次に、半導体装置Ｗが、検査室１０に搬送され、チャックテーブル１４上に載置される。この際、図１及び図２において説明したように、必要なアライメントが行われ、半導体装置Ｗの位置合わせが行われてよい。チャックテーブル１４上の半導体装置Ｗは、−４０℃〜−３０℃程度の超低温状態にされるが、第１の予備室２０の乾燥した雰囲気の空間から半導体装置Ｗが搬入されるので、水分を検査室１０に持ち込むことがなく、また検査室１０の温度と第１の予備室２０の温度差が小さい状態であるので、半導体装置Ｗの表面への結露が起こらない。更に、検査室１０でも低温のドライエアが供給され、また室内が陰圧に保たれているので、露点が低下し、結露が起こりにくい状態となっている。

このような状態で、半導体装置Ｗにプローブ針１７ａが接触し、超低温環境下での電気的特性の検査が行われる。

検査終了後は、半導体装置Ｗは、第２の予備室３０に搬出される。第２の予備室３０には、第２予備室ドライエア供給手段３１から常温のドライエアが供給されるとともに、第２予備室排気手段３２により、室内が排気されている。従って、第２の予備室３０内は、水分を含まない乾燥した状態であるので、常温の環境であっても、半導体装置Ｗ表面への結露は生じない。

以後、これらの動作を複数の半導体装置Ｗに対して繰り返し、第１の予備室３０にロット分の半導体装置Ｗが載置されたら、それらを大気圧下に搬出し、次の処理工程に送るようにしてよい。

このように、本実施例に係る半導体装置Ｗの検査方法によれば、検査室１０だけでなく、第１の予備室２０及び第２の予備室３０にも結露が少なくなるように温度調整されたドライエアを必要な量だけ供給し、ドライエア使用量を低減しつつ、結露を確実に防いで低温試験を行うことができる。

図５は、本発明を適用した実施例２に係る検査装置１００ａを示した全体構成の概略図である。実施例２に係る検査装置１００ａは、検査室１０と、検査室１０に隣接して配置された予備室４０とを有する。実施例１に係る検査装置１００は、第１の予備室２０と第２の予備室３０の２つの予備室２０、３０を備えていたが、実施例２に係る検査装置１００ａは、予備室４０を１つしか備えていない点で、実施例１に係る検査装置１００と異なっている。

検査室１０は、その内部に冷却機構１４ａを有するチャックテーブル１４と、プローブ針１７ａとを有する。また、検査装置１００ａは、検査室１０に低温のドライエアを供給する検査室ドライエア供給手段１１と、検査室１０内のエアを排気する検査室排気手段１２とを備える。検査室１０及び検査室１０のドライエア供給及び排気手段については、実施例１と同様の構成要素であり、その内容も同じであるので、各構成要素に実施例１に係る検査装置１００と同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

一方、予備室４０は、関連構成要素として、低温ドライエア供給手段４１と、常温ドライエア供給手段４３と、予備室排気手段４２とを備える。排気手段は、予備室排気手段４２の１つだけであるが、ドライエア供給手段が、低温ドライエア供給手段４１と常温ドライエア供給手段４３の２つを有する点で、実施例１に係る検査装置１００と異なっている。

予備室４０は、検査前後の半導体装置Ｗを載置するための仮置き場であり、検査前と検査後の両方とも半導体装置Ｗが載置される。従って、検査前に半導体装置Ｗが載置されて検査を待機している場合には、常温より低い温度のドライエアが供給され、検査後に半導体装置Ｗが載置される場合には、常温のドライエアが供給されるようにすれば、実施例１に係る検査装置１００と同様に、ドライエアの使用量が少なく、かつ検査前後で結露を防ぐことができる検査装置１００ａとすることができる。

かかる観点から、実施例２に係る検査装置１００ａは、低温のドライエアを予備室４０に供給する低温ドライエア供給手段４１と、常温のドライエアを予備室４０に供給する常温ドライエア供給手段４３を設けている。

低温ドライエア供給手段４１は、ドライエア供給管４１ａと、ドライエア源４１ｂと、流量制御弁４１ｃとを備える。低温ドライエア供給手段４１は、常温より低い−３０℃〜２４℃程度の温度のドライエアを生成するため、必要な冷却手段を備えてよい。

また、常温ドライエア供給手段４３は、ドライエア供給管４３ａと、ドライエア源４３ｂと、流量制御弁４３ｃとを備える。常温ドライエア供給手段４３は、常温のドライエアをそのまま温度調整なく供給してよいので、温度調整手段は備えていなくてもよい。

予備室排気手段４２は、予備室４０内のエアを排気するための手段であり、排気管４２ａと、排気装置４２ｂとを有し、必要に応じ、流量制御弁４２ｃを備えてもよい。予備室排気手段４２は、予備室４０に供給されるドライエアの温度が異なっていても、予備室４０内のエアを排気するという機能は不変であるので、１つの排気手段を備えていればよい。

次に、かかる構成を有する実施例２に係る検査装置１００ａの動作について説明する。

まず、予備室４０内に、半導体装置Ｗが搬入される。半導体装置Ｗは、単数であっても、複数であってもよい。例えば、半導体装置Ｗが半導体ウエハであり、ウエハカセットが予備室４０に、ロード用とアンロード用の双方が載置されてもよい。供給されるドライエアが、低温になったり常温になったりして変化しても、載置されている半導体装置Ｗに大きな影響を及ぼす程の温度差ではなく、結露のおそれが少しでもあるのは、検査直前直後の半導体装置Ｗであるので、予備室４０には、被検査対象の半導体装置Ｗと、検査終了後の半導体装置Ｗをそのまま予備室４０に載置して待機させていても、何ら問題は生じない。

次に、低温ドライエア供給手段４１ａにより、予備室４０に常温より低い温度のドライエアが供給される。これにより、予備室４０の雰囲気が水分を含まない乾燥したものになるとともに、検査室１０との温度差が小さくなる。なお、半導体装置Ｗは、低温ドライエアが予備室４０に供給されてから、又は供給中に予備室４０に搬入されてもよい。

次に、半導体装置Ｗは、検査室１０に搬入され、チャックテーブル１４上に載置される。検査室１０においては、実施例１と同様に、処理室ドライエア供給手段１１により低温のドライエアが供給されるとともに、チャックテーブル１４上の半導体装置Ｗが冷却機構１４ａにより冷却されて超低温状態となり、プローブ針１７ａが接触して電気的特性の試験が実行される。このとき、予備室４０と検査室１０との温度差は小さく、ドライエアが供給されているので、結露は生じない。また、検査室排気手段１２は、検査室１０の排気を継続して行い、検査室１０内を陰圧とし、検査室１０内の露点を下げるので、低温ドライエアの供給が少なくても、結露防止の効果が得られる。

この低温試験の間、予備室４０に供給されるドライエアは、低温ドライエア供給手段４１からの供給は停止し、常温ドライエア供給手段４３から常温ドライエアが供給される。

次に、超低温環境下での電気的特性試験が終了したら、半導体装置Ｗは、検査室１０から予備室４０に搬出される。予備室４０は、常温の２５℃程度ではあるが、ドライエアが供給され続けているので、水分が少ない状態となっており、予備室４０内での結露を防ぐことができる。

また、同様のステップを、他の半導体装置Ｗに対して繰り返せば、順次半導体装置Ｗの超低温試験を行うことができる。

このように、予備室４０がロード室とアンロード室を兼ねた１つだけの場合であっても、ドライエアの供給量を抑制しつつ、検査前後の半導体装置Ｗ表面の結露を防ぐことができる。本実施例に係る検査装置１００ａ及び検査方法によれば、予備室４０を１つとして省スペース化を図りつつ、省ドライエアで結露防止効果の高い検査装置１００ａ及び検査方法とすることが可能となる。

また、図５に示した実施例２に係る検査装置１００ａにおいては、低温ドライエア供給手段４１と、常温ドライエア供給手段４３とを別個に設ける例を挙げて説明したが、これを１つとし、温度調整機構を設けて、１つのドライエア供給手段で低温のドライエアと常温のドライエアを供給できるように構成してもよい。この場合には、温度調整機構により供給するドライエアの温度を切り替えるようにし、検査前の半導体装置Ｗには常温より低温のドライエアを供給し、検査後の半導体装置Ｗには常温のドライエアを供給するようにすれば、今までと同様の効果を得ることができるとともに、部品点数を減らして更に省スペース化を図ることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

実施例１に係る検査装置１００の機械的構成を示した平面図である。 実施例１に係る検査装置１００の機械的構成を示した側面図である。 チャックテーブル１４の冷却機構１４ａの一例を示した図である。図３（ａ）は、チャックテーブル１４の冷却機構１４ａを示した平面透視図である。図３（ｂ）は、チャックテーブル１４の冷却機構１４ａを示した断面図である。 実施例１に係る検査装置１００の主要構成要素を抽出した全体構成概略図である。 実施例２に係る検査装置１００ａを示した全体構成の概略図である。

符号の説明

１０ 検査室
１１ 検査室ドライエア供給手段
１１ａ、２１ａ、３１ａ、４１ａ、４３ａ ドライエア供給管
１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ、４１ｂ、４３ｂ ドライエア源
１１ｃ、１２ｃ、２１ｃ、２２ｃ、３１ｃ、２２ｃ、４１ｃ、４２ｃ、４３ｃ 流量制御弁
１２ 検査室排気手段
１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ 排気管
１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ、４２ｂ 排気装置
１３ ＸＹステージ
１３ｘ、１３ｙ ガイドレール
１４ チャックテーブル
１４ａ 冷却機構
１５ アライメント機構
１５ａ アライメントブリッジ
１５ｂ アライメント光学系
１６ 制御部
１７ プローブカード
１７ａ プローブ針
１８ 測定用ボード
１９ 接続リング
２０ 第１の予備室
２１ 第１予備室ドライエア供給手段
２２ 第１予備室排気手段
２３、３３ 試料台
２４、３４ ウエハカセット
３０ 第２の予備室
３１ 第２予備室ドライエア供給手段
３２ 第２予備室排気手段
４０ 予備室
４１ 低温ドライエア供給手段
４２ 予備室排気手段
４３ 常温ドライエア供給手段
５０ テストヘッド
５５ 測定信号ケーブル
６０ テスター
７０ ガイドレール
８０、８１ シャッター
１００、１００ａ 検査装置

Claims (8)

1. ドライエアが供給された検査室で、半導体装置を低温状態にして電気的特性を検査する検査装置であって、
   前記検査室に隣接配置され、検査前の前記半導体装置を載置して待機させる第１の予備室と、
   前記検査室に隣接配置され、検査後の前記半導体装置を載置する第２の予備室と、
   前記第１の予備室に、常温よりも低い温度のドライエアを供給する第１予備室ドライエア供給手段と、
   前記第１の予備室内のエアを排気する第１予備室排気手段と、
   前記第２の予備室に、常温のドライエアを供給する第２予備室ドライエア供給手段と、
   前記第２の予備室内のエアを排気する第２予備室排気手段と、を備えたことを特徴とする検査装置。
2. 前記第１の予備室に供給するドライエアの温度は、前記検査室に供給するドライエアの温度以上であることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記検査室及び／又は前記第１の予備室の圧力は、大気圧よりも低い圧力であることを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
4. ドライエアが供給された検査室で、半導体装置を低温状態にして電気的特性を検査する検査装置であって、
   前記検査室に隣接配置され、検査前後の前記半導体装置を載置する予備室と、
   前記予備室に、検査前の前記半導体装置が載置されているときに、前記予備室に常温よりも低い温度のドライエアを供給する低温ドライエア供給手段と、
   前記予備室に、検査後の前記半導体装置が載置されているときに、前記予備室に常温のドライエアを供給する常温ドライエア供給手段と、
   前記予備室内のエアを排気する予備室排気手段と、を有することを特徴とする検査装置。
5. ドライエアが供給された検査室で、半導体装置を低温状態にして電気的特性を検査する検査方法であって、
   前記検査室に隣接配置され、内部に前記半導体装置が載置された第１の予備室に、常温よりも低い温度のドライエアを供給するとともに、前記第１の予備室内のエアを排気するステップと、
   前記半導体装置を、前記第１の予備室から、前記検査室に搬入するステップと、
   前記半導体装置を低温状態にして、電気的特性を検査するステップと、
   前記検査室に隣接配置された第２の予備室に、常温のドライエアを供給するとともに、前記第２の予備室内のエアを排気するステップと、
   前記半導体装置を、前記検査室から、前記第２の予備室に搬出するステップと、を有することを特徴とする検査方法。
6. 前記第１の予備室に供給するドライエアの温度は、前記検査室に供給するドライの温度以上であることを特徴とする請求項５に記載の検査方法。
7. 前記検査室及び／又は前記第１の予備室の圧力は、大気圧よりも低い圧力であることを特徴とする請求項５又は６に記載の検査装置。
8. ドライエアが供給された検査室で、半導体装置を低温状態にして電気的特性を検査する検査方法であって、
   前記検査室に隣接配置され、内部に前記半導体装置が載置された予備室に、常温よりも低い温度の低温ドライエアを供給するとともに、前記予備室内のエアを排気するステップと、
   前記半導体装置を、前記予備室から、前記検査室に搬入するステップと、
   前記半導体装置を低温状態にして、電気的特性を検査するステップと、
   前記予備室に、常温のドライエアを供給するとともに、前記予備室内のエアを排気するステップと、
   前記半導体装置を、前記検査室から、前記予備室に搬出するステップと、を有することを特徴とする検査方法。

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