JP2010027729A - プローブ装置及びそれを用いた半導体ウェハの検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査温度の変化にかかわらず、正確な検査を行なうことが可能なプローブ装置及びそれを用いた半導体ウェハの検査方法を提供する。
【解決手段】被検査物である半導体ウェハ８０の電極パッドに接触するプローブピンを６備えるプローブカード４と、半導体ウェハ８０を載置するとともにプローブカード４に対して相対的に移動するステージであって、半導体ウェハ８０の載置部２ｄと、該載置部２ｄを囲んで設けられ、プローブカード４上でプローブピン６が設けられるプローブエリア７が、相対する半導体ウェハ８０の領域からはみ出した際にプローブエリア７と対向する外周部２ｅが上面２ａに設けられたステージ２と、ステージ２上に載置された半導体ウェハ８０及び外周部２ｅの温度を調整する温度調整部３と、が備えられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェハの検査で用いられるプローブ装置と、このプローブ装置を用いた半導体ウェハの検査方法に関する。

一般に、半導体装置の製造工程においては、略円盤状の半導体ウェハに各種処理を施すことによって複数のチップを形成する。このようにして製造された各チップは、電気的特性の検査を行なった後、ダイシングによって分割され、リードフレーム等に固定されることで半導体装置として組み立てられる。この際の、各々のチップの電気的特性の検査は、プローブ装置とテスタ装置とが組み合わされた半導体ウェハ検査装置によって行なわれる。プローブ装置は、被検査物である半導体ウェハをステージ上に載置し、各々のチップの電極パッドにプローブピンを接触させることにより、電気的特性を検出することが可能な構成とされている。また、テスタ装置は、プローブピンに接続される端子から電源及び各種試験信号を供給することにより、チップの電極パッドに出力される信号を解析して、各々のチップが正常に動作するか否かを検査する。そして、正常に動作しないものについては、その後の工程から除外する。

上述のようなプローブピンは、プローブカード上に設けられ、プローブピンの配列は検査を行う半導体チップの電極パッドの配列に対応している。そして、プローブ装置は、ステージ上に半導体ウェハを載置すると、プローブ装置に設けられたアライメントカメラによって各チップの電極パッドの位置を検出し、該電極パッドの配列方向とプローブピンの配列方向が一致するようにステージを水平方向に移動させる。次いで、対応するプローブピンの真下に電極パッドが位置した状態とした後、この状態でステージを上昇、つまり垂直移動させることで電極パッドをプローブピンに接触させることにより、所謂プロービングを行なう。

電極パッドとプローブピンとが接触した後、テスタ装置からプローブピンに接続される端子を介して電源及び各種の試験信号が各チップに供給される。そして、チップの電極に出力される信号をテスタ装置で解析して正常に動作するか否かを確認することで、電気的特性の検査が終了する。このような、半導体ウェハの電気的特性の検査は、チップの実際の使用環境を考慮して、異なる検査温度で複数回にわたって行われる。また、半導体ウェハの検査温度はステージ温度によって決定されるため、加熱又は冷却のためのヒータや冷媒管をステージに設けることにより、温度の調整、制御が行なわれる。

このような、ステージに温度調整部を備えたプローブ装置として、半導体ウェハを載置するステージと、該ステージの上方に配置されるプローブカードと、ステージに設けられた吸気用穴と、該吸気用穴の近傍に装置外部の空気を取り込む吸気用ファンと、ステージを移動させるＸ−Ｙ駆動部と、ステージ上に半導体ウェハを供給するウェハ供給部と、該ウェハ供給部及びＸ−Ｙ駆動部を制御する制御部と、該制御部に設けられて制御部の内部に発生する熱を排出する排気用ファンとを各々備え、前記吸気用穴が、ステージ内部を通ってバキューム機構に接続される構成とされたプローブ装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

また、ウェハをステージに固定するためのバキューム機構により、ステージ上の空気を吸引し、プローブ装置外部から加熱又は冷却された空気を取り入れることにより、ステージを加熱又は冷却することが可能な構成とされたプローブ装置が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

ところで、上記手順によって行なわれる半導体ウェハの検査温度の範囲は、上述した実際の使用環境を考慮して、低温域及び高温域を問わず年々拡大する方向にある。半導体ウェハを加温又は冷却した状態として電気的特性の検査を行なう場合には、半導体ウェハの熱がプローブピンを介してプローブカードに伝わり、半導体ウェハ及びプローブカードの双方に熱膨張が生じる。この際、これら両者の熱膨張率の違いにより、プローブの針先間隔と電極パッド間隔との間に差異が生じるため、プローブと電極パッドとの相対位置に、常温時の相対位置に対するズレが発生する。このため、従来のプローブ装置では、検査温度を低温域から高温域までの複数の温度に変えて行なった際、常温時と、高温或いは低温時とでは、プローブピンの先端間隔と電極パッド間隔との間に差異が生じる。この結果、例えば、プローブピンの先端が、常温時においては電極パッドの所定領域内に収まっていても、高温時には所定領域から外れるものも生じ、正確な電気的特性を検出するのが困難になるという問題がある。

このような問題を解消するため、例えば、プローブカードの下面側に設けられたプローブ固定台にヒータを内蔵し、温度調整されたウェハの温度又はそれに近い温度にプローブカードの温度を予備温度調整した際の、プローブピンの配列間隔を、ウェハの電極パッドの配列間隔に対応するように設定するプローブ装置が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。特許文献３に記載のプローブ装置によれば、ヒータによってプローブカードの温度を予備温度調整することにより、温度調整されたウェハの電極パッド間隔にプローブの針先間隔を対応させることが可能となる。これにより、特許文献３では、半導体ウェハの各チップの電極パッドに対してプローブピン先端が確実に接触し、広いウェハ領域にわたって同時にプローブを接触させた場合でも、高精度で検査を行なうことが可能であるとされている。
特開２００２−１９８４０５号公報 特開２００７−１５７８２１号公報 特開平５−１７５２８９号公報

しかしながら、本発明者等が鋭意検討した結果、上記特許文献１〜３に記載された従来のプローブ装置では、さらに、以下に説明するような問題点があることが明らかとなった。
図１４（ａ）に示すように、半導体ウェハ２００は、通常、円筒形のインゴットから製造された円形とされており、プローブ装置に備えられる円形のステージ１００上に載置される。また、図１４（ｂ）に示すように、プローブカード１１０の一面側には、プローブピン１２０がプローブエリア（針立てエリア）１２１上に設けられている。
そして、図１５（ａ）に示すようにステージ１００を水平方向に移動させ、半導体ウェハ２００の検査対象チップとプローブエリア１２１を対応させた後、図１５（ｂ）に示すようにステージ１００を垂直移動させ、半導体ウェハ２００の図示略の電極パッドにプローブピン１２０を接触させる。この際、図１５（ｂ）に示すように、半導体ウェハ２００の周縁部におけるチップを検査する場合、プローブエリア１２１の少なくとも一部の領域のプローブピン１２０が、ステージ１００の外側にはみ出た状態となる。

このような場合、図１６（ａ）、（ｂ）の模式図に示すように、プローブエリア１２１内において、プローブピン１２０がステージ１００上のエリアから大きく外れる離間領域Ｅ（図１６（ａ）、（ｂ）中のハッチング領域を参照）が生じる。この離間領域Ｅにおけるプローブピン１２０は、半導体ウェハの電極パッドとは接触しておらず、また、ステージ１１０とも離間しているため、離間領域Ｅからプローブカード１１０の熱が放出される。このため、プローブカード１１０の温度が、ステージ１００並びに半導体ウェハ２００の温度と必ずしも同じ温度にならず、上述したような、プローブピン１２０の針先間隔と電極パッド間隔との間に差異が生じることがある。

また、上記離間領域Ｅが生じることで、プローブカード１１０の温度が部分的に上昇又は低下することにより、その部分のプローブピン１２０がウェハ２００と接触した際に該ウェハ２００の温度も変化する。このように、検査中の半導体ウェハ２００に温度分布が生じることにより、測定中のインデックス内においても測定温度の相違が発生し、試験条件によっては、測定温度が１℃異なるだけでも、測定結果に数割にも及ぶ誤差が生じる虞がある。このように、プローブピン１２０の配列間隔の変化のみならず、検査中の半導体ウェハ２００に温度分布が発生すること自体が、測定結果に大きな誤差が生じる原因となることが、本発明者等の実験によって明らかとなった。

上述したような測定結果の誤差が発生した場合には、例えば、検査対象のチップが良品の場合であっても不良品判定となることから、半導体ウェハの製造工程における歩留まりが低下するという問題がある。このため、ステージ及び該ステージ上の半導体ウェハのみならず、プローブカード並びにプローブが配されるプローブエリア全体の温度を一定とすることができ、正確な検査を行なうことが可能なプローブ装置が切に望まれていた。

上記の課題を解決するため、本発明のプローブ装置は、被検査物である半導体ウェハの電極パッドに接触するプローブピンを備えるプローブカードと、前記半導体ウェハを載置するとともに前記プローブカードに対して相対的に移動するステージであって、前記半導体ウェハの載置部と、該載置部を囲んで設けられ、前記プローブカード上で前記プローブピンが設けられるプローブエリアが、相対する前記半導体ウェハの領域からはみ出した際に前記プローブエリアと対向する外周部が上面に設けられたステージと、前記ステージの上面に載置された前記半導体ウェハ及び前記外周部の温度を調整する温度調整部と、が備えられることを特徴とする。

また、本発明のプローブ装置は、被検査物である半導体ウェハの電極パッドに接触するプローブピンを備えるプローブカードと、前記半導体ウェハを載置するとともに前記プローブカードに対して相対的に移動するステージであって、前記半導体ウェハの載置部と、該載置部を囲んで設けられ、前記プローブカード上で前記プローブピンが設けられるプローブエリアが、相対する前記半導体ウェハの領域からはみ出した際に、前記プローブエリアに向けて温風又は冷風を送風するための吹出口が設けられたステージと、前記ステージ上に載置された前記半導体ウェハの温度を調整するとともに、前記吹出口に向けて温風又は冷風を供給する温度調整部と、が備えられることを特徴とする。

係る構成のプローブ装置によれば、半導体ウェハの各チップを検査する際、プローブエリアの一部において半導体ウェハの電極パッドと接触していない領域が生じた場合でも、この領域からの熱放出が抑制される。これにより、プローブカード全体を均一な温度に保持でき、プローブピンと接触する半導体ウェハに温度分布が生じるのが抑制されるため、測定温度に誤差が生じるのを防止することができる。また、プローブカード全体が均一な温度となることで、プローブピンの間隔と電極パッド間隔との間に差異が発生せず、これらプローブピンと電極パッドとを確実に接触させることが可能となる。

また、本発明の半導体ウェハの検査方法は、上記本発明のプローブ装置を用いて半導体ウェハの検査を行なうことを特徴とする。
係る構成の半導体ウェハの検査方法によれば、上記本発明のプローブ装置を用いて行なう方法なので、検査温度の変化に関わらず、誤差の無い電気的特性の検査を行なうことが可能となる。

本発明のプローブ装置によれば、上記構成により、半導体ウェハの電極パッドと接触していない領域がプローブエリアに生じた場合でも、この領域からの熱放出が抑制される。これにより、プローブカード全体を均一な温度に保持でき、プローブピンと接触する半導体ウェハに温度分布が生じるのが抑制されるので、検査温度に起因する測定誤差が生じるのを防止することができる。また、プローブピン先端の間隔と電極パッド間隔との間に差異が生じることが無いので、検査温度の変化に関わらず、プローブピンと電極パッドとを確実に接触させることができる。従って、半導体ウェハの各チップの電気的特性を高精度で検出することができ、誤差無く高精度で検査を行うことが可能となる。
また、本発明の半導体ウェハの検査方法によれば、上記本発明のプローブ装置を用いて行なう方法なので、検査温度の変化に関わらず、誤差無く高精度で電気的特性の検査を行なうことが可能となる。

以下に、本発明の実施形態であるプローブ装置及びそれを用いた半導体ウェハの検査方法について、図１〜図１３を適宜参照しながら説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、本実施形態のプローブ装置及びそれを用いた半導体ウェハの検査方法を説明する図面であって、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のプローブ装置等の寸法関係とは異なっている。

［第１の実施形態］
以下に、本発明の第１の実施形態のプローブ装置１について、図１〜図３を適宜参照しながら説明する。ここで、図１（ａ）はプローブ装置１のステージ２上に半導体ウェハ８０が載置された状態を示す平面図、図１（ｂ）はプローブ装置１のプローブカード４をプローブピン６（プローブエリア７）側からみた平面図である。また、図２（ａ）、（ｂ）はプローブ装置１の側面図であり、図３（ａ）、（ｂ）はプローブ装置１を用いて半導体ウェハ８０を検査する際の平面視状態を示す概略図である。

本実施形態のプローブ装置１は、プローブピン６を備えるプローブカード４と、半導体ウェハ８０を載置するステージ２と、ステージ２に載置された半導体ウェハ８０及びステージ２の外周部２ｅの温度を調整する温度調整部３とが備えられて概略構成される。また、図示例のプローブ装置１は、ステージ２が平面視で略正方形に構成されており、このステージ２の上面２ａに載置される円形の半導体ウェハ８０に対し、該半導体ウェハ８０の周縁部に対して余裕を持った大きさとされている。
本発明に係るプローブ装置１は、図示略のテスタ装置とともに半導体ウェハ検査装置を構成する。

本発明に係るプローブ装置１によって電気的特性が検査される被検査物の半導体ウェハ８０は、例えば、半導体が結晶成長されたインゴットが略円盤状に切り出されてなるウェハに対し、各種処理が施されて複数のチップが形成されたものである。このような複数のチップが形成されてなる半導体ウェハ８０は、プローブ装置１及び図示略のテスタ装置からなる半導体ウェハ検査装置によって電気的特性の検査が行われる。その後、半導体ウェハ８０はダイシングによって各チップ単位に分割され、これらチップがリードフレーム等に固定されることで、半導体装置として組み立てられる。

そして、本発明に係るプローブ装置１は、上述のような半導体ウェハ８０をステージ１上に載置、固定し、プローブカード４に備えられるプローブピン６を、半導体ウェハ８０の各々のチップ８１に備えられる電極パッド８２に接触させる。そして、上述したテスタ装置から、電源及び各種の試験信号を、プローブピン６を介して各チップ８１に供給し、各チップ８１の電極パッド８２に出力される信号をテスタ装置で解析して正常に動作するか否かを判定することにより、電気的特性の検査を行なう。
また、このような半導体ウェハの電気的特性の検査は、異なる検査温度で複数回にわたって実施する。

ステージ２は、上面２ａに被検査物である半導体ウェハ８０が載置される台であり、従来からこの分野において用いられる金属材料等から構成することができる。
本実施形態のステージ２は、半導体ウェハ８０を載置するとともにプローブカード４に対して相対的に移動する構成とされる。また、ステージ２は、半導体ウェハの載置部２ｄと、該載置部２ｄを囲んで設けられ、プローブカード４上でプローブピン６が設けられるプローブエリア７が、相対する半導体ウェハ８０の領域からはみ出した際にプローブエリア７と対向する外周部２ｅが設けられてなる。
また、上述したように、本実施形態のプローブ装置１に備えられるステージ２は、平面視略正方形に構成され、上面２ａに載置される円形の半導体ウェハ８０よりも大きく、該半導体ウェハ８０の周縁部に対して余裕を持った大きさとされている。

ステージ２は、モータ等からなる図示略のＸ−Ｙ方向移動装置によって水平移動可能とされるとともに、同様に、図示略のＺ方向移動装置によって垂直移動可能に構成されている。このような構成により、プローブ装置１を用いて半導体ウェハ８０を検査する際は、まず、ステージ２の上面２ａにおける載置部２ｄに載置された半導体ウェハ８０と後述のプローブカード４とが離間した状態で水平移動する。そして、プローブカード４上に備えられるプローブピン６（プローブエリア７）と、半導体ウェハ８０における測定対象の各チップ８１とが対向した位置で、ステージ２が垂直方向に移動する。これにより、測定対象である各チップ８１の電極パッド８２とプローブピン６とが接触し、電気的特性の検査が可能となる。

ステージ２の載置部２ｄには、真空吸引によって半導体ウェハ８０を載置部２ｄに固定するための、図示略の複数の吸着用穴が設けられている。そして、この吸着用穴は、真空吸引を行なうための図示略の吸引装置に接続されている。これにより、プローブ装置１を用いて半導体ウェハ８０を検査する際は、該半導体ウェハ８０がステージ２の載置部２ｄ上に、位置ずれすることが無いように固定される。

温度調整部３は、ステージ２の上面２ａにおける載置部２ｄに載置された半導体ウェハ８０及び外周部２ｅの温度を調整する、加熱又は冷却手段を備えてなる。
この温度調整部３は、詳細な図示を省略するが、例えば、ステージ２並びに後述のプローブカード（プローブピン６）を加熱するためのヒータや、冷却のための冷媒流通管の他、温度制御のための温度センサ等から構成される。また、本実施形態の温度調整部３は、図２（ａ）、（ｂ）に示す例のように、ステージ２内部に備えられている。本実施形態のプローブ装置１は、このような温度調整部３が備えられることにより、ステージ２並びにプローブカード（プローブピン６）の温度を、所定の各検査温度、例えば、６０〜１２５℃程度の範囲で変化させながら電気的特性の測定を行う。

プローブカード４は、半導体ウェハ８０の電極パッド８２に接触することで半導体ウェハ８０の電気的特性を検出するプローブピン６が備えられており、図示例においては略円盤状のカード５の下面５ａにプローブピン６が備えられた構成とされている。また、図示例のプローブカード４は、プローブピン６が設けられるプローブエリア７が、カード５の下面５ａにおいて、略中央付近で略正方形の領域とされている。

カード５は、プローブカード４の基台であり、従来からプローブカード用として用いられている材料を何ら制限無く採用することができる。また、図示例のプローブカード４に備えられるカード５は、略円盤状に構成されているが、これに限定されるものではなく、装置形状等に併せて適宜採用することができる。

プローブピン６は、上記カード５の下面５ａ側に取り付けられ、被検査対象である半導体ウェハにおけるチップ上の電極配置に対応して、プローブエリア７に配置される。プローブピン６は、カード５の下面５ａから下方に延伸するように形成され、例えば、カンチレバー式やスプリングレバー式等の接点として構成される。

また、プローブピン６は、半導体ウェハ８０における各チップ８１上で、所定列で並んだ複数のチップ８１を同時に測定可能なように、チップ８１の電極パッド８２の配列に対応して配される。ここで、例えば、チップ８１の１個あたりにおいて、左右両側に計１０箇所ずつの電極パッド８２が設けられている場合、１０個のチップ８１を同時に測定可能とするには、１０個分のチップ８１に対応するように、プローブピン６を、２列で計２００本配列した構成とする。
また、この際のプローブピン６の針先間隔は、プローブカード４が、ステージ２及び半導体ウェハ８０の温度に相当する温度に加熱又は冷却された際に、この温度における半導体ウェハ８０上の電極パッド８２配列間隔に対応するように設定することが好ましい。

なお、カード５には、半導体ウェハ８０における各チップ８１の電極パッド８２の位置を検出し、該電極パッド８２の配列方向とプローブピン６の配列方向が一致するようにステージ２の位置を調整するための、図示略のアライメントカメラが備えられている。
また、プローブピン６は、図示略の電極パターンを介して、上述したテスタ装置に電気的に接続される。

上記構成とされたプローブカード４は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、プローブ装置１において、ステージ２並びに半導体ウェハ８０と対向して配される。
そして、本実施形態のプローブ装置１は、ステージ２がプローブカード４と相対して、図示略の移動装置によって水平移動（図２（ａ）、（ｂ）中の矢印Ｘ−Ｙを参照）、並びに垂直移動（図２（ａ）、（ｂ）中の矢印Ｚを参照）が可能な構成とされている。
また、上記構成のプローブ装置１は、図示略の内部壁に全体が覆われ、この装置内部において半導体ウェハ８０の検査を行なう構成とされている。

以下に、本発明に係る半導体ウェハの検査方法について、上述したような本実施形態のプローブ装置１を用いて行なう方法を例に、図１〜図３を参照して説明する。
まず、ステージ２の載置部２ｄに被検査物である半導体ウェハ８０を載置し、真空吸引等の方法によって固定する。そして、温度調整部３に備えられる図示略のヒータ又は冷媒流通管により、ステージ２を加熱又は冷却し、ステージ２上の半導体ウェハ８０を所定の検査温度、例えば６０℃に調整する。

次に、ステージ２を、該ステージ２上に載置された半導体ウェハ８０と後述のプローブカード４とが離間した状態で、図示略のＸ−Ｙ方向移動装置によって水平移動させる。そして、プローブカード４上に備えられるプローブピン６（プローブエリア７）と、半導体ウェハ８０において測定対象となる領域の各チップ８１の電極パッド８２とが対向した位置で、図示略のＺ方向移動装置により、ステージ２を垂直方向に移動させる。この際、プローブカード４には、上述したような図示略のアライメントカメラが備えられているので、位置ずれが生じることなく、プローブピン６と電極パッド８２とを正確に接触させることができる。
これにより、各チップ８１の電極パッド８２とプローブピン６とが接触し、電気的特性の検査が可能な状態となる。

そして、プローブピン６を介して、図示略のテスタ装置から、電源及び各種の試験信号を各チップ８１に供給し、各チップ８１の電極パッド８２に出力される信号をテスタ装置で解析する。この解析結果により、半導体ウェハ８０の各チップ８１が正常に動作するか否かを判定することで、電気的特性の検査を行なう。

次に、ステージ２を、温度調整部３によって加温又は冷却することにより、半導体ウェハ８０を次の検査温度、例えば８０℃に変更する。そして、上記同様の手順で、半導体ウェハ８０の各チップ８１が正常に動作するか否かを判定し、電気的特性の検査を行なう。このように、半導体ウェハ８０（チップ８１）の電気的特性の検査を、異なる検査温度で複数回にわたって実施する。

そして、異なる検査温度での、半導体ウェハ８０の同一領域における各チップ８１の検査が終了した後、ステージ２をＺ方向移動装置によって垂直移動させ、プローブピン６と半導体ウェハ８０の各チップ８１に備えられる電極パッド８１とを離間させる。次いで、ステージ２をＸ−Ｙ方向移動装置によって水平移動させることにより、次に検査を行なう測定領域までプローブピン６（プローブエリア７）を移動させる。そして、ステージ２をＺ方向移動装置によって垂直移動させることにより、プローブピン６と、測定領域の各チップ８１の電極パッド８２とを接触させ、上記手順により、電気的特性の検査を行なう。そして、上記各手順を繰り返すことにより、半導体ウェハ８０の各々のチップ８１について、複数の測定領域で順次検査を行う。

ここで、本実施形態のプローブ装置１は、図１（ａ）に示すように、ステージ２が、プローブカード４上でプローブピン６が設けられるプローブエリア７が相対する半導体ウェハ８０の領域からはみ出した際、プローブエリア７と対向する外周部２ｄを備えている。このような構成とすることにより、図２（ｂ）及び図３（ａ）、（ｂ）に示すように、プローブピン６が取り付けられる領域であるプローブエリア７は、水平方向での移動範囲において、ステージ２の上面２ａと常時対向する関係となる。これにより、半導体ウェハ８０の電極パッド８２と接触していない領域Ｇがプローブエリア７に生じた場合でも、この領域Ｇからの熱放出が抑制される。

本実施形態のプローブ装置１は、上記作用により、プローブカード４全体を均一な温度に保持できるので、プローブピン６と接触する半導体ウェハ８０に温度分布が生じるのを抑制することが可能となる。従って、検査温度に起因する測定誤差が生じるのを防止することができ、誤差無く高精度で検査を行うことが可能となる。
また、本実施形態のプローブ装置１によれば、プローブカード４全体を均一な温度に保持できることで、プローブピン６の先端の間隔と電極パッド８２の間隔との間に、熱膨張率の違い等による差異が生じるのが抑制される。これにより、検査温度の変化に関わらず、プローブピン６と電極パッド８２とを確実に接触させることができるので、半導体ウェハ８０の各チップ８１の電気的特性を高精度で検出することが可能となる。

また、本実施形態のプローブ装置１を用いて半導体ウェハ８０の電気的特性を測定する検査方法を採用することにより、検査温度の変化に関わらず、誤差無く高精度で電気的特性の検査を行なうことが可能となる。

［第２の実施形態］
以下に、本発明の第２の実施形態のプローブ装置１０について、図４〜図６を適宜参照しながら説明する。ここで、図４はプローブ装置１０のステージ１２上に半導体ウェハ８０が載置された状態を示す平面図であり、図５（ａ）、（ｂ）はプローブ装置１０の側面図、図６（ａ）、（ｂ）はプローブ装置１０を用いて半導体ウェハ８０を検査する際の平面視状態を示す概略図である。
なお、本実施形態では、図１〜図３に示す第１の実施形態のプローブ装置１と共通する構成については同じ符号を付し、また、その詳しい説明を省略する。

図４及び図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態のプローブ装置１０は、主に、ステージ１２の上面１２ａにおける半導体ウェハ８０の載置部１２ｄの外周部２ｅに、半導体ウェハ８０と上面（図５（ａ）、（ｂ）の符号１８ａ）が同一面となり、且つ、プローブピン６の接触面となるシート１８が設けられている点で、上記第１実施形態のプローブ装置１とは異なる。
本実施形態のプローブ装置１０は、ステージ１２上にシート１８が設けられることにより、図４に示すように、半導体ウェハ８０の電極パッド８２と接触していない領域Ｇがプローブエリア７に生じた際に、この領域Ｇがシート１８に接触する。これにより、上記領域Ｇから熱放出が生じるのが効果的に抑制される。

シート１８の材質としては、通常の耐熱性を有する樹脂材料等を何ら制限なく採用することができ、適宜選択することが可能である。
また、図４の平面図及び図６（ａ）、（ｂ）に示すように、シート１８は、ステージ１２の上面１２ａにおいて、外周部１２ｅの全体に設けることが、プローブエリア７の領域Ｇ全体がシート１８に接触できる点で好ましい。

本実施形態のプローブ装置１０は、図５（ｂ）に示すように、半導体ウェハ８０の電極パッド８２と接触していない領域Ｇがプローブエリア７に生じた場合でも、この領域Ｇのプローブピン６が、ステージ１２上に設けられるシート１８の表面１８ａに接触する。これにより、プローブエリア７が中空状態となることが無く、領域Ｇからの熱放出が抑制され、プローブカード４全体の温度をより均一に保持できるので、プローブピン６と接触する半導体ウェハ８０に温度分布が生じるのを抑制できる。
本実施形態のプローブ装置１０によれば、上記作用により、検査温度に起因する測定誤差が生じるのを防止することができ、第１の実施形態のプローブ装置１と同様、誤差無く高精度で半導体ウェハ８０の検査を行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、ステージ２の外周部１２ｅにシート１８を設けた例を説明しているが、これには限定されない。例えば、ステージの外周部が凸部として一体に形成された構成とすることもでき、プローブピン６が接触する接触面が設けられていれば、上記同様の効果が得られる。

［第３の実施形態］
以下に、本発明の第３の実施形態のプローブ装置２０について、図７を適宜参照しながら説明する。図７は、プローブ装置２０の側面図である。
図７に示すように、本実施形態のプローブ装置２０は、主に、ステージ２２内部に備えられる温度調整部２３に加え、さらに、ステージ２２の周辺に向けて温風又は冷風を送風するための送風部２８が備えられている点で、上記第１の実施形態のプローブ装置１等とは異なる。

温度調整部２３は、第１の実施形態のプローブ装置１と同様、ステージ２２内に図示略のヒータ及び冷媒流通管からなる加熱、冷却手段を備えている。
送風部２８は、図７に示す例のように、ノズル状に構成され、吹出口２８ａからステージ２２の上面２２ａ側、図示例では、上面２２ａの斜め上方に向けて送風可能な構成とされている。
そして、送風部２８は、温度調整部２３に備えられるヒータ及び冷媒流通管等によって加熱又は冷却された空気が、図示略の送風ファンによって送り込まれ、この空気をステージ２２及び半導体ウェハ８０の周辺に向けて送風する。

本実施形態のプローブ装置２０は、上記構成の送風部２８が備えられることにより、ステージ２２の周辺に向けて温風又は冷風を効率的に送風することができる。これにより、図示を省略する内部壁に覆われた装置内部の雰囲気温度を、ステージ２２並びに半導体ウェハ８０の温度により近づけることができ、プローブ装置１０全体の温度を一定とすることが可能となる。従って、プローブカード４（図１（ｂ）等を参照）全体の温度を、半導体ウェハ８０の温度により近い温度として制御することができる。

また、送風部２８から吹き出される温風又は冷風は、プローブピン６に対して直接吹き付けられることは無いものの、プローブカード４のカード５の部分には温風又は冷風が吹き付けられる。これにより、プローブカード４全体の温度を、半導体ウェハ８０の温度により近い温度として容易に制御することが可能となる。

プローブ装置２０は、上述したように、送風部２８からステージ２２の上面２２ａ側に吹出される温風又は冷風により、装置内部の雰囲気温度が一定に制御される。このため、例えば、半導体ウェハ８０の電極パッド８２と接触していない領域Ｇがプローブエリア７に生じたとしても（例えば、図５（ｂ）等を参照）、この領域Ｇからの熱放出が生じることが無い。これにより、プローブカード４全体の温度をより均一に保持できるとともに、プローブピン６と接触する半導体ウェハ８０に温度分布が生じるのを抑制できる。
本実施形態のプローブ装置２０によれば、上記作用により、検査温度に起因する測定誤差が生じるのを防止することができ、第１及び第２の実施形態のプローブ装置１、１０と同様、誤差無く高精度で半導体ウェハ８０の検査を行うことが可能となる。

なお、図７に示す例のプローブ装置２０においては、第２の実施形態のプローブ装置１０と同様、ステージ２２の上面２２ａにおける半導体ウェハ８０の周辺部に、シート１８が設けられているが、このような構成には限定されない。本実施形態においては、シート１８が備えられない構成とした場合でも、送風部２８によって装置内部の雰囲気温度を一定とすることができるので、プローブカード４全体の温度も一定に制御することができる。

［第４の実施形態］
以下に、本発明の第４の実施形態のプローブ装置３０について、図８を適宜参照しながら説明する。図８（ａ）は、プローブ装置３０の側面図であり、図８（ｂ）は、平面図である。
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態のプローブ装置３０は、主に、温度調整部３３が、ステージ３２の上面３２ａにおける外周部３２ｅに、温風又は冷風を送風するための吹出口３３ａを備える点で、上記第１の実施形態のプローブ装置１等とは異なる。

吹出口３３ａは、ステージ３２の上面３２ａに開口されており、上面３２ａ側に向けて送風可能な構成とされている。そして、吹出口３３ａは、温度調整部３３を構成するヒータ及び冷媒流通管等によって加熱又は冷却された空気が、図示略の送風ファンによって送風路３３ｂを介して送り込まれ、この空気をステージ３２の上面３２ａ側に向けて送風する。

本実施形態のプローブ装置３０は、上記構成の吹出口３３ａを有する温度調整部３３が備えられることにより、ステージ３２の上面３２ａ側に、温風又は冷風を効率的に送風することができる。これにより、プローブカード４（プローブピン６）に対して直接温風が吹き付けられるので、プローブカード４全体の温度を、半導体ウェハ８０の温度により一層近い温度として容易に制御できる。
また、プローブ装置３０は、第３の実施形態のプローブ装置２０と同様、装置内部の雰囲気温度を、ステージ２２並びに半導体ウェハ８０の温度により近づけることができ、プローブ装置３０全体の温度を一定とすることができる。
従って、プローブピン６と接触する半導体ウェハ８０に温度分布が生じるのを抑制することが可能となる。

本実施形態のプローブ装置３０によれば、上記作用により、検査温度に起因する測定誤差が生じるのを防止することができ、誤差無く高精度で半導体ウェハ８０の検査を行うことが可能となる。

［第５の実施形態］
以下に、本発明の第５の実施形態のプローブ装置４０について、図９〜図１１を適宜参照しながら説明する。図９はプローブ装置４０のステージ４２上に半導体ウェハ８０が載置された状態を示す平面図であり、図１０（ａ）、（ｂ）はプローブ装置４０の側断面図、図１１（ａ）、（ｂ）はプローブ装置４０を用いて半導体ウェハ８０を検査する際の平面視状態を示す概略図である。

図９及び図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態のプローブ装置４０は、主に、ステージ４２の端面４２ｃに、ステージ４２の上面４２ａ側を囲むように壁部４８が設けられている点で、上記第１の実施形態のプローブ装置１等とは異なる。
また、図示例のプローブ装置４０は、第２及び第３の実施形態のプローブ装置１０、２０と同様、ステージ４２の上面４２ａにおける半導体ウェハ８０の外周部４２ｅにシート１８が設けられている。

壁部４８としては、例えば、ステージ４２と同じ材料を用いて構成しても良いし、あるいは異なる材料を用いても良く、適宜採用することが可能である。また、壁部４８は、ステージ４２に対してねじ止め等の手段を用いて固定しても良いし、あるいは、壁部４８とステージ４２とを一体に形成しても良い。

本実施形態のプローブ装置４０は、半導体ウェハ８０の検査を行なう際、ステージ４２の上面４２ａが壁部４８によって囲まれる形となるので、ステージ４２上において温度分布が生じず、一定の温度とすることができる。これにより、プローブカード４全体の温度を、半導体ウェハ８０の温度により近い温度に、効果的に制御することが可能となる。
また、上記構成により、図１０（ｂ）に示すように、ステージ４２の水平方向での移動範囲において、最もステージ４２の端面４２ｃ側にプローブエリア７が配された際、プローブピン６と壁部４８とが接触することがある。このような場合には、ステージ４２の熱が壁部４８を通じてプローブピン６に伝わるので、プローブカード４の温度が、ステージ４２並びに半導体ウェハ８０の温度により近づくという効果が得られる。

本実施形態のプローブ装置４０によれば、上記作用により、検査温度に起因する測定誤差が生じるのを防止することができ、上記同様、誤差無く高精度で半導体ウェハ８０の検査を行うことが可能となる。

なお、図９及び図１０（ａ）、（ｂ）に示す例では、上述したように、ステージ４２上の外周部４２ｅにシート１８が設けられているが、本実施形態ではこのような構成には限定されない。例えば、ステージ４２上にシート１８が備えられない構成とした場合でも、上記同様、壁部４８によってステージ４２上の温度を一定とし、プローブカード４全体の温度を半導体ウェハ８０の温度に近い温度に制御することが可能となる。

［第６の実施形態］
以下に、本発明の第６の実施形態のプローブ装置５０について、図１２を適宜参照しながら説明する。図１２（ａ）はプローブ装置５０の側面図であり、図１２（ｂ）は平面図である。
図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態のプローブ装置５０は、主に、温度調整部５３が、ステージ５２の周縁部５２ｃに、ステージ５２の上面５２ａ側へ向けて温風又は冷風を送風するための吹出口５８を備える点で、上記第１の実施形態のプローブ装置１等とは異なる。

吹出口５８は、ステージ５２の周縁部５２ｃに設けられ、ステージ５２の上面５２ａに向けて送風可能に開口した構成とされている。そして、吹出口５８は、温度調整部５３を構成するヒータ及び冷媒流通管等によって加熱又は冷却された空気が、図示略の送風ファンによって送り込まれ、この空気をステージ５２の上面５２ａ側に向けて送風する。

本実施形態のプローブ装置５０は、上記構成の吹出口５８を有する温度調整部５３が備えられることにより、ステージ５２の上面５２ａ側に向けて、半導体ウェハ８０の周囲に沿うように、温風又は冷風を効率的に送風することができる。これにより、第４の実施形態のプローブ装置３０と同様、プローブカード４（プローブピン６）に対して直接温風が吹き付けられるので、プローブカード４全体の温度を、半導体ウェハ８０の温度により近い温度として制御できる。また、同様に、装置内部の雰囲気温度を、ステージ５２並びに半導体ウェハ８０の温度により近づけることができ、プローブ装置５０全体の温度を一定とすることができる。従って、プローブピン６と接触する半導体ウェハ８０に温度分布が生じるのを抑制することが可能となる。

本実施形態のプローブ装置５０によれば、上記作用により、検査温度に起因する測定誤差が生じるのを防止することができ、誤差無く高精度で半導体ウェハ８０の検査を行うことが可能となる。

なお、図１２（ａ）、（ｂ）に示す例では、ステージ５２上の外周部５２ｅにシート１８が設けられているが、このような構成には限定されず、シート１８が備えられない構成とした場合でも、上記効果が充分に得られる。

［第７の実施形態］
以下に、本発明の第７の実施形態のプローブ装置６０について、図１３を適宜参照しながら説明する。図１３（ａ）はプローブ装置６０の側面図であり、図１３（ｂ）は平面図である。
本実施形態のプローブ装置６０は、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、プローブピン６を備えるプローブカード４と、半導体ウェハ８０を載置部６２ｄに載置するとともに、該載置部６２ｄを囲んで吹出口６８が設けられたステージ６２と、吹出口６８に向けて温風又は冷風を供給する温度調整部６３とが備えられ、概略構成される。

本実施形態のプローブ装置６０は、主に、ステージ６２の載置部６２ｄを囲んで吹出口６８が設けられた構成とされている点で、第１の実施形態のプローブ装置１等とは異なる。

吹出口６８は、図１３（ａ）に示すように、ステージ５２の上面５２ａに向けて送風可能に開口されている。また、吹出口６８は、温度調整部６３を構成する図示略のヒータ及び冷媒流通管等によって加熱又は冷却された空気が送風ファンによって送り込まれ、この空気をステージ６２の上面６２ａ側に向けて送風する。
そして、本実施形態のプローブ装置６０に備えられる吹出口６８は、半導体ウェハ８０の周囲に沿うように温風又は冷風を送風する構成とされている。

本実施形態のプローブ装置６０は、上記構成の吹出口６８が備えられることで、上記第６の実施形態のプローブ装置５０と同様、プローブカード４（プローブピン６）に対して温風を直接吹き付けることができる。これにより、プローブカード４全体の温度を、半導体ウェハ８０の温度に近い温度に制御できる。また、装置内部の雰囲気温度を、ステージ６２並びに半導体ウェハ８０の温度に近づけることができ、プローブ装置６０全体の温度を一定とすることができる。従って、プローブピン６と接触する半導体ウェハ８０に温度分布が生じるのを抑制することが可能となる。

本実施形態のプローブ装置６０によれば、上記作用により、検査温度に起因する測定誤差が生じるのを防止することができ、誤差無く高精度で半導体ウェハ８０の検査を行うことが可能となる。また、ステージ６２の載置部６２ｄの周囲に吹出口６８が拝された構成なので、ステージ６２が大型化することがなく、装置全体の大型化を抑制することが可能となる。

以上説明したように、本発明に係るプローブ装置によれば、半導体ウェハ８０の電極パッド８２と接触していない領域がプローブエリア７に生じた場合でも、この領域からの熱放出が抑制される。これにより、プローブカード４全体を均一な温度に保持でき、プローブピン６と接触する半導体ウェハ８０に温度分布が生じるのが抑制されるので、検査温度に起因する測定誤差が生じるのを防止することができる。また、プローブピン６の先端の間隔と電極パッド８２の間隔との間に差異が生じることが無いので、検査温度の変化に関わらず、プローブピン６と電極パッド８２とを確実に接触させることができる。従って、半導体ウェハ８０の各チップ６１の電気的特性を高精度で検出することができ、誤差無く高精度で検査を行うことが可能となる。
また、本発明に係る半導体ウェハの検査方法によれば、上記本発明に係るプローブ装置を用いて行なう方法なので、検査温度の変化に関わらず、誤差無く高精度で電気的特性の検査を行なうことが可能となる。

本発明に係るプローブ装置の第１の実施形態を示す模式図であり、（ａ）はステージ上に半導体ウェハが載置された状態の平面図、（ｂ）はプローブカードを下面側から見た平面図である。 本発明に係るプローブ装置の第１の実施形態を示す模式図であり、プローブピンと半導体ウェハを接触させて検査を行なう際の動作を説明する側面図である。 本発明に係るプローブ装置の第１の実施形態を示す模式図であり、プローブピンと半導体ウェハを接触させて検査を行なう際の動作を説明する平面図である。 本発明に係るプローブ装置の第２の実施形態を示す模式図であり、ステージ上に半導体ウェハが載置された状態の平面図である。 本発明に係るプローブ装置の第２の実施形態を示す模式図であり、プローブピンと半導体ウェハを接触させて検査を行なう際の動作を説明する側面図である。 本発明に係るプローブ装置の第２の実施形態を示す模式図であり、プローブピンと半導体ウェハを接触させて検査を行なう際の動作を説明する平面図である。 本発明に係るプローブ装置の第３の実施形態を示す模式図であり、送風部の構成を説明する側面図である。 本発明に係るプローブ装置の第４の実施形態を示す模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はステージ上に半導体ウェハが載置された状態の平面図である。 本発明に係るプローブ装置の第５の実施形態を示す模式図であり、ステージ上に半導体ウェハが載置された状態の平面図である。 本発明に係るプローブ装置の第５の実施形態を示す模式図であり、プローブピンと半導体ウェハを接触させて検査を行なう際の動作を説明する側面図である。 本発明に係るプローブ装置の第５の実施形態を示す模式図であり、プローブピンと半導体ウェハを接触させて検査を行なう際の動作を説明する平面図である。 本発明に係るプローブ装置の第６の実施形態を示す模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はステージ上に半導体ウェハが載置された状態の平面図である。 本発明に係るプローブ装置の第７の実施形態を示す模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はステージ上に半導体ウェハが載置された状態の平面図である。 従来のプローブ装置を示す模式図である。 従来のプローブ装置を示す模式図である。 従来のプローブ装置を示す模式図である。

符号の説明

１、１０、２０、３０、４０、５０、６０…プローブ装置、２、１２、２２、３２、４２、５２、６２…ステージ、２ａ、１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ、５２ａ、６２ａ…上面（ステージ）、２２ｂ…下面（ステージ）、２２ｃ、４２ｃ端面（ステージ）、５２ｃ…周縁部（ステージ）、２ｄ、１２ｄ、６２ｄ…載置部（ステージ）、２ｅ、１２ｅ、３２ｅ、４２ｅ、５２ｅ…外周部（ステージ）、３、１３、２３、３３、４３、５３、６３…温度調整部、１８…シート、２８…送風部、３３ａ、５８、６８…吹出口、４８…壁部、４…プローブカード、５…カード、５ａ…下面（カード）、６…プローブピン、７…プローブエリア、８０…半導体ウェハ、８１…チップ、８２…電極パッド

Claims (9)

1. 被検査物である半導体ウェハの電極パッドに接触するプローブピンを備えるプローブカードと、
   前記半導体ウェハを載置するとともに前記プローブカードに対して相対的に移動するステージであって、前記半導体ウェハの載置部と、該載置部を囲んで設けられ、前記プローブカード上で前記プローブピンが設けられるプローブエリアが、相対する前記半導体ウェハの領域からはみ出した際に前記プローブエリアと対向する外周部が上面に設けられたステージと、
   前記ステージ上に載置された前記半導体ウェハ及び前記外周部の温度を調整する温度調整部と、が備えられることを特徴とするプローブ装置。
2. 前記ステージの外周部に、前記プローブエリアが前記半導体ウェハの領域からはみ出した際、前記プローブピンが接触する接触面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
3. 前記ステージの前記外周部に、上面が前記半導体ウェハと同一面となり、且つ、前記プローブピンの接触面となるシートが設けられていることを特徴とする請求項２に記載のプローブ装置。
4. 前記ステージの端面に、該ステージの上面を囲む壁部が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のプローブ装置。
5. 前記温度調整部は、前記ステージの前記外周部に、温風又は冷風を送風するための吹出口を備えることを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
6. 前記温度調整部は、前記ステージの周縁部に、該ステージ上面側へ向けて温風又は冷風を送風するための吹出口を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載のプローブ装置。
7. さらに、前記ステージの周辺に向けて温風又は冷風を送風するための送風部が備えられることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載のプローブ装置。
8. 被検査物である半導体ウェハの電極パッドに接触するプローブピンを備えるプローブカードと、
   前記半導体ウェハを載置するとともに前記プローブカードに対して相対的に移動するステージであって、前記半導体ウェハの載置部と、該載置部を囲んで設けられ、前記プローブカード上で前記プローブピンが設けられるプローブエリアが、相対する前記半導体ウェハの領域からはみ出した際に、前記プローブエリアに向けて温風又は冷風を送風するための吹出口が設けられたステージと、
   前記ステージ上に載置された前記半導体ウェハの温度を調整するとともに、前記吹出口に向けて温風又は冷風を供給する温度調整部と、が備えられることを特徴とするプローブ装置。
9. 請求項１〜請求項８の何れか１項に記載のプローブ装置を用いて半導体ウェハの検査を行なうことを特徴とする半導体ウェハの検査方法。

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