JP2010038651A - プローブカード、素子試験装置及び素子試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子の電気的特性試験における、電極パッドとプローブピンとの位置あわせの精度、電気的特性試験の作業効率を向上させる。
【解決手段】プローブカード１０ａは、プローブカード基板１１と、プローブカード基板１１に配置された、温度が調整可能な支持部材１２ａ、１２ｂと、支持部材１２ａ、１２ｂに支持されたプローブピン１３と、を備えている。そして、電気的特性試験の高温試験、或いは低温試験で発生した、半導体素子の電極パッドとプローブピン１３との位置ずれを支持部材１２ａ、１２ｂの温度を調節することにより回避する。また、プローブカード１０ａが温調機能を備えていることから電気的特性試験の作業効率が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明はプローブカード、素子試験装置及び素子試験方法に関し、特に被検体に接触させるプローブピンを搭載したプローブカード、当該プローブカードを備えた素子試験装置及び当該素子試験装置を用いた素子試験方法に関する。

半導体素子の電気的特性を試験する装置として、プローバ試験装置がある。当該プローバ試験装置には、プローブカードと呼称される測定部品が配置されている。当該プローブカードには、接触子としてのプローブピンが配置されている。

そして、プローバ試験装置は、上記プローブピンを半導体素子が複数個配置された半導体ウェハに直接接触させて、当該半導体素子に関する電気的特性を試験することができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−０４５０８９号公報

しかしながら、半導体素子の電気的特性試験においては、当該特性の温度依存を調査する場合もある。
このような場合、例えば、半導体素子の高温試験では、半導体素子をウェハステージに設けられた加熱機構により加熱して、当該試験を遂行している。

然るに、このような試験を試みると、プローブカード自体も、ウェハステージからの輻射熱及びプロービング時のプローブピンからの熱伝導により加温されてしまう。
そして、当該プローブカードが加温されると、プローブピンの支持台である支持部材と半導体ウェハとの線膨張係数が違うことから、それらの膨張の程度が異なってしまい、半導体素子の電極パッドとプローブピンとの位置ずれが起きるという問題があった。

これを回避するために、予め、プローブカードを加熱されたウェハステージに長時間接近させて、上記支持部材の温度が安定してから、電気的特性試験をする方法もある。しかし、このような方法では、プローブカードの温度が安定になるまでに、時間がかかり過ぎてしまう。

また、折角、プローブカードを昇温・安定させても、半導体ウェハの交換時、或いは半導体ウェハ、プローブピンのアライメント時は、ウェハステージがプローブカードから放れてしまうために、プローブカードの温度が降下してしまい、再度、支持部材の昇温工程が必要になる。

このように、上記プローブカードを用いた電気的特性試験では、電極パッドとプローブピンとの位置あわせの精度が向上せず、更に、作業効率が向上しないという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、半導体素子の電気的特性試験における、電極パッドとプローブピンとの位置あわせの精度、電気的特性試験の作業効率を向上させることができるプローブカード、当該プローブカードを備えた素子試験装置及び当該素子試験装置を用いた素子試験方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、プローブカード基板と、前記プローブカード基板に配置された、温度が調整可能な支持部材と、前記支持部材に支持されたプローブピンと、を備えたことを特徴とするプローブカードが提供される。

また、プローブカード基板と、前記プローブカード基板に配置された、温度が調整可能な支持部材と、前記支持部材に支持されたプローブピンと、前記プローブピンを接触させる基板を支持し、前記基板の温度を調整するステージと、を備えたことを特徴とする素子試験装置が提供される。

また、基板に形成された素子間の第１の距離を測定する工程と、前記基板に接触させるプローブピンの複数本を組にした測定子ユニット間の第２の距離を測定する工程と、前記第１の距離と前記第２の距離の差が許容範囲内に収まるように、前記第２の距離を調節する工程と、を備えたことを特徴とする素子試験方法が提供される。

上記手段によれば、半導体素子の電気的特性試験における、電極パッドとプローブピンとの位置あわせの精度、電気的特性試験の作業効率が向上する。

以下、本実施の形態に係るプローブカード、当該プローブカードを搭載した素子試験装置及び当該素子試験装置を用いた素子試験方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
最初に、第１の実施の形態に係る素子試験装置に設置されているプローブカード、並びに当該プローブカードに対向して配置されるウェハステージについて説明する。

図１は第１の実施の形態に係るプローブカード並びにウェハステージの要部断面図である。
素子試験装置１は、上述したように、プローブカード１０ａと、ウェハステージ２０と、を含む形態をなしている。そして、ウェハステージ２０上に、被検体である半導体基板（半導体ウェハ）３０ｗが載置・固定される。当該半導体基板３０ｗの主面には、ウェハプロセスが適用されて、複数個の半導体素子が縦横に形成されている（図示しない）。

先ず、プローブカード１０ａにおいては、プローブカード基板１１と、当該プローブカード基板１１に、固定用ピン１１ｐを介して固定された支持部材１２ａと、支持部材１２ａに固定された絶縁体１２ｉと、絶縁体１２ｉにより封止された、複数本のプローブピン１３と、を備えている。

ここで、プローブピン１３は、被検体に接触させるための接触子であり、夫々のプローブピン１３がプローブカード１０ａの裏面１１ｂ側から、半導体基板３０ｗに向けて配置されている。

このようなプローブピン１３は、支持部材１２ａ上に固定された絶縁体１２ｉに固定・封止されている。そして、プローブカード基板１１の裏面１１ｂ側に配置された電極端子（図示しない）に、プローブピン１３の一方の端が半田付けによって接合されている。

また、プローブピン１３のもう一方の端（先端部）については、上述したように、被検体に接触させるために絶縁体１２ｉから表出させている。
尚、プローブピン１３を接触させる被検体とは、例えば、デバイスＩＣ、ロジックＩＣ等の集積回路が配置された半導体素子が該当する。このような半導体素子は、上述したように、半導体基板３０ｗの主面に複数個、形成されている。

また、プローブカード１０ａには、プローブピン１３及び絶縁体１２ｉを支持する支持部材１２ａと、当該支持部材１２ａに連通した支持部材１２ｂが備えられている。これらの支持部材１２ａ，１２ｂは、固定用ピン１１ｐによりプローブカード基板１１に取り付けられている。即ち、支持部材１２ａ，１２ｂは、プローブピン１３の支持台として機能している。

そして、当該支持部材１２ｂ内には、ヒータ１５と、温度測定用のセンサ１６が備えられている（詳細は後述）。
また、プローブカード１０ａに対向して配置されるウェハステージ２０は、支持台２１と、支持台２１上に設置されたウェハチャック２２と、を備えている。当該ウェハチャック２２は、例えば、吸引により半導体基板３０ｗを固定・支持することができる。

そして、支持台２１は、プローブカード基板１１の主面に対向する方向（上下方向）に移動する移動機構と、プローブカード基板１１の主面に平行な方向（水平方向）に移動する移動機構と、を備えている。

即ち、これらの移動機構によって、プローブピン１３の先端を半導体基板３０ｗの主面に接触させたり、離反させたりすることができる。また、プローブピン１３の半導体基板３０ｗに接触させる位置を変えることができる。

尚、当該移動機構は、プローブカード１０ａ側に設けてもよい。
また、支持台２１上のウェハチャック２２内には、ヒータ機構及び半導体基板３０ｗの温度を計測するセンサが設けられ（図示しない）、当該ヒータ機構及びセンサによって、ウェハチャック２２を室温以上の温度に設定することができる。これにより、半導体基板３０ｗも室温以上の温度に設定することができ、半導体素子の電気的特性試験に関する温度依存を調査することができる。

次に、プローブカード１０ａについて、より詳細に説明する。
図２は第１の実施の形態に係るプローブカードの要部図である。ここで、図２（ａ）には、プローブカード１０ａの裏面側が示され、図２（ｂ）には、図２（ａ）のＸ−Ｙ断面が示されている。

プローブカード１０ａは、上述したように、プローブカード基板１１と、プローブカード基板１１に固定用ピン１１ｐを介して固定された支持部材１２ａと、支持部材１２ａに固定された絶縁体１２ｉと、絶縁体１２ｉにより支持された、複数本のプローブピン１３と、を備えている。

図示するように、プローブカード１０ａのプローブカード基板１１は、その平面形状を略円板状とし、プローブカード１０ａの支持台として機能している。そして、その裏面１１ｂ側に、被検体に接触させるためのプローブピン１３を複数本、配置している。

また、当該プローブカード１０ａでは、このようなプローブピン１３の複数本を一組にして、１個分の半導体素子に対応した測定子ユニットを構成している。
例えば、当該プローブカード１０ａでは、測定子ユニット１４ａ，１４ｂを配置している。

ここで、測定子ユニット１４ａ，１４ｂは、同じ形態であり、夫々が支持部材１２ａと、支持部材１２ａ上に固定された絶縁体１２ｉと、絶縁体１２ｉにより封止された複数本のプローブピン１３と、を含む形態をなしている。

即ち、素子試験装置１では、各測定子ユニット１４ａ，１４ｂの各プローブピン１３を上記半導体基板３０ｗに接触させることにより、２個分の半導体素子の電気的特性を同時に試験することができる。

また、プローブカード１０ａには、測定子ユニット１４ａの支持部材１２ａと、測定子ユニット１４ｂの支持部材１２ａとを連結する支持部材１２ｂが備えられている。
そして、これらの支持部材１２ａ，１２ｂは、一体化され、同一の材質で構成されている。

また、当該支持部材１２ｂ内には、ヒータ１５と、温度測定用のセンサ１６が備えられている。当該ヒータ１５としては、例えば、ラバーヒータ、或いはカートリッジヒータが該当する。

そして、ヒータ１５を作動させることによって、当該ヒータ１５から発せられる熱が支持部材１２ｂを通じて支持部材１２ａにまで伝導し、支持部材１２ａ，１２ｂ全体を室温（例えば、２５℃）以上に加熱することができる。

また、支持部材１２ｂの温度は、センサ１６によって計測することができ、当該計測された温度をもとに、ヒータ１５からの発熱量を制御することができる（詳細は後述）。
即ち、プローブカード１０ａの支持部材１２ａ，１２ｂに関しては、室温以上の温度に設定することができる。

そして、支持部材１２ａ，１２ｂは、その温度に応じて膨張の程度が変わることから、これらの温度を管理することにより、支持部材１２ａ，１２ｂの膨張の程度を制御して、測定子ユニット１４ａ，１４ｂ間の距離を変えることができる。

尚、支持部材１２ａと支持部材１２ｂとは、夫々、一体化させる必要はなく、これらを別部材とし、夫々を固定治具（例えば、ビス等）で連結してもよい。
次に、図１及び図２に例示した各部材の材質について説明する。

例えば、プローブカード基板１１の材質は、その主成分としてガラス−エポキシ樹脂、ガラス−ＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）、ポリイミド等の有機絶縁性樹脂、または、セラミック、ガラス等の無機絶縁材料から形成された絶縁性基材が使用されている。

また、支持部材１２ａ，１２ｂの材質は、ステンレス鋼、或いは、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）等のセラミック材が使用されている。
また、支持部材１２ａ，１２ｂの材質としては、ニッケル（Ｎｉ）３６％−鉄（Ｆｅ）６４％の金属を有するインバー合金としてもよい。

このようなインバー合金を支持部材１２ａ，１２ｂの材質として使用すれば、支持部材１２ａ，１２ｂの線膨張係数と半導体基板３０ｗの線膨張係数とが近似する。従って、支持部材１２ａ，１２ｂと半導体基板３０ｗの熱膨張係数の差を起因とする、半導体素子の電極パッドとプローブピンとの位置ずれが起き難くなる。

尚、半導体基板３０ｗの材質としては、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）等が挙げられる。
また、絶縁体１２ｉの材質は、その主成分としてエポキシ樹脂、ポリイミド等の有機絶縁性樹脂が使用されている。

また、プローブピン１３の材質は、その主成分としてタングステン（Ｗ）、ベリリウム銅（ＢｅＣｕ）等が使用されている。
支持台２１の材質は、その主成分としてステンレス鋼が使用されている。

また、ウェハチャック２２の材質は、その主成分としてアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）等のセラミック材、ステンレス鋼、銅（Ｃｕ）が使用されている。
尚、プローブカード１０ａ並びにウェハステージ２０には、上述したヒータ機構の他に、冷却機構を備えてもよい。即ち、当該冷却機構の配置によって、プローブカード１０ａ並びにウェハステージ２０を室温より低く設定することができる。

例えば、素子試験装置１を用いれば、−５０℃〜１５０℃の範囲で半導体素子の電気的特性試験に関する温度依存を調査することができる。
次に、制御系等を含めた素子試験装置１の構成について説明する。尚、以下に例示する図では、図１及び図２と同一の部材については同一の符号を付している。

図３は第１の実施の形態に係る素子試験装置の要部図である。図３には、プローブカード１０ａと、ウェハステージ２０の他に、素子試験装置１の機能ブロックが併せて例示されている。また、図３では、上述した移動機構により、プローブカード１０ａを半導体基板３０ｗ上から離反させた状態が示されている。

図示するように、素子試験装置１は、上述したプローブカード１０ａと、ウェハステージ２０の他に、制御・演算部４０、温度コントローラ部４１、画像処理部４２、並びにアライメント用のカメラ部５０，５１を備えている。

ここで、温度コントローラ部４１は、信号ラインを通じて、プローブカード１０ａ並びにウェハステージ２０に接続されている。また、温度コントローラ部４１は、信号ラインを通じて、制御・演算部４０に接続されている。

例えば、プローブカード１０ａの支持部材１２ａ，１２ｂの温度設定がなされると、制御・演算部４０に当該設定温度が入力されて、センサ１６から送信された温度データをもとに、ヒータ１５の発熱量が制御される。そして、支持部材１２ａ，１２ｂの温度が自動的に目的の温度に設定される。

また、ウェハチャック２２についても、上記と同様に、その温度が自動的に目的の温度に設定される。これにより、ウェハチャック２２上に載置された半導体基板３０ｗの温度を調節することができる。

また、カメラ部５０，５１は、信号ラインを通じて、画像処理部４２に接続されている。また、当該画像処理部４２は、信号ラインを通じて、制御・演算部４０に接続されている。

即ち、カメラ部５０によって撮像されたプローブカード１０ａの画像データが画像処理部４２に送信されて、当該画像データが制御・演算部４０により処理される。これにより、プローブカード１０ａに配置された各プローブピン１３の位置が自動的に決定される。

また、カメラ部５１によって撮像されたウェハステージ２０上の半導体基板３０ｗの画像データが画像処理部４２に送信されて、当該画像データが制御・演算部４０により処理される。これにより、半導体基板３０ｗの各半導体素子の位置が自動的に決定される。

また、素子試験装置１には、上述した温度コントローラ部４１、画像処理部４２の他に、モータ機構、ロボット機構等が備えられている（図示しない）。そして、これらのモータ機構、ロボット機構等は、制御・演算部４０に信号ラインを通じて接続されている。

このように、素子試験装置１は、支持部材１２ａ，１２ｂの温調手段、半導体基板３０ｗの温調手段、プローブピン１３並びに半導体素子等のアライメント手段等を兼ね備えている。

特に、素子試験装置１では、支持部材１２ａ，１２ｂの温度と、半導体基板３０ｗの温度とを、独立して制御することができる。
次に、半導体素子の電気的特性を試験する方法について説明する。

図４は半導体素子の電気的特性を試験する方法のフロー図である。図４では、半導体素子の電気的特性試験に関する温度依存を調査する場合のフロー図が例示されている。
また、当該電気的特性試験は、上記素子試験装置１により、自動的に行われる。

先ず、素子試験装置１のウェハステージ２０に、被検体である半導体基板３０ｗが設置された後、当該半導体基板３０ｗに形成された各半導体素子のアライメントが行われる（ステップＳ１）。

ここで、上記ウェハチャック２２は所定の温度に設定され、半導体基板３０ｗの温度が所定の温度で維持される。また、この段階で、プローブカード１０ａの支持部材１２ａ，１２ｂが所定の温度に設定される。

次に、プローブカード１０ａのアライメントが行われる（ステップＳ２）。
続いて、双方のアライメントによって、半導体基板３０ｗに形成された半導体素子間の距離と、プローブカード１０ａの測定子ユニット１４ａ，１４ｂ間の距離のずれ量（位置ずれ量）が算出される。そして、当該ずれ量が許容量（許容範囲）内にあるか否かの判断が行われる（ステップＳ３）。

次に、上記ずれ量が許容内であると判断された場合は、各半導体素子の電気的特性試験が開始される（ステップＳ５）。
しかし、当該ずれ量が許容外であると判断された場合は、支持部材１２ａ，１２ｂの温度が調整されて（ステップＳ４）、再度、プローブカード１０ａのアライメントが行われる（ステップＳ２）。

即ち、支持部材１２ａ，１２ｂの温調並びにプローブカード１０ａのアライメントにより、上記ずれ量が許容量内に収まるまで、当該温調が繰り返し行われる。
そして、当該温調が繰り返し行われた結果、上記ずれ量が許容内であると判断された場合には、電気的特性試験が開始される（ステップＳ５）。

尚、当該電気的特性試験では、半導体基板３０ｗのアライメントとプローブピン１３のアライメントの時間の前後は問わない。何れかのアライメントを先に行ってもよく、双方のアライメントを同時に行ってもよい。

次に、上記フロー図に基づき、電気的特性を試験するより具体的な方法について説明する。
図５は半導体素子の電気的特性を試験する方法の要部図である。ここで、図５（ａ）には、上記半導体基板３０ｗ表面を撮像した一部の模式図が例示され、図５（ｂ）には、プローブカード１０ａ裏面を撮像した一部の模式図が例示されている。

例えば、図５（ａ）では、半導体基板３０ｗの表面に、複数個形成された半導体素子３０ｃの外枠が実線で表示されている。また、図５（ａ）では、中心の半導体素子３０ｃを隔てて、対角方向に配置された半導体素子を半導体素子３０ｃａ，３０ｃｂとして表示している。

また、夫々の半導体素子３０ｃ，３０ｃａ，３０ｃｂには、電極パッド３０ｐが配置されている。そして、これらの電極パッド３０ｐに、上記プローブピン１３の先端が接触して、半導体素子の電気的特性が試験される。

また、図５（ｂ）では、プローブカード基板１１の裏面に配置された、測定子ユニット１４ａ，１４ｂの外枠が実線で表示されている。各測定子ユニット１４ａ，１４ｂに配置されたプローブピン１３の先端が表示されている。

尚、図５（ｂ）に例示された矩形状の破線は、上記半導体素子３０ｃの位置に対応している。即ち、素子試験装置１では、中心の半導体素子３０ｃを隔てて、対角方向に配置された２個の半導体素子３０ｃａ，３０ｃｂを同時に試験することができる。

また、プローブピン１３のピッチ、及び電極パッド３０ｐのピッチは、同一に作製されている。
先ず、図５（ａ）に示すように、ウェハステージ２０に載置された半導体基板３０ｗが上記カメラ部５１で撮像される。そして、撮像画像が上記画像処理部４２で処理されて、半導体基板３０ｗのアライメントが行われる（ステップＳ１）。

当該アライメントでは、例えば、半導体素子３０ｃａの中心と半導体素子３０ｃｂの中心との距離が上記制御・演算部４０で算出される。この距離が、Ｌ１とされる。
また、この段階では、上述したように、半導体基板３０ｗが所定の温度に設定されている。また、プローブカード１０ａの支持部材１２ａ，１２ｂが所定の温度に設定される。

次に、図５（ｂ）に示すように、プローブカード１０ａが上記カメラ部５０で撮像される。そして、撮像画像が上記画像処理部４２で処理されて、測定子ユニット１４ａ，１４ｂの各プローブピン１３のアライメントが行われる（ステップＳ２）。

当該アライメントでは、例えば、測定子ユニット１４ａの中心と測定子ユニット１４ｂの中心との距離が上記制御・演算部４０で算出される。この距離が、Ｌ２とされる。
続いて、双方のアライメントによって、Ｌ１とＬ２の差（ずれ量）が算出される。そして、当該ずれ量が許容量（例えば、Ｌ１−Ｌ２の絶対値が１０μｍ以下）内にあるか否かの判断が制御・演算部４０で行われる（ステップＳ３）。

そして、当該ずれ量が許容量内であると判断された場合は、半導体素子３０ｃａ，３０ｃｂの電気的特性試験が開始される（ステップＳ５）。
しかし、当該ずれ量が目的値より大きいと判断された場合は、プローブカード１０ａの支持部材１２ａ，１２ｂの温度が調整されて（ステップＳ４）、再度、プローブカード１０ａのアライメントが行われる（ステップＳ２）。

即ち、支持部材１２ａ，１２ｂを温度調整により伸縮させることにより、上記ずれ量が許容量内に収まるまで、当該温調が繰り返される。
例えば、Ｌ１＜Ｌ２ならば、プローブカード１０ａの支持部材１２ａ，１２ｂの温度を下げて、上記ずれ量が許容量内に収まるようにする。

また、Ｌ１＞Ｌ２ならば、プローブカード１０ａの支持部材１２ａ，１２ｂの温度を上げて、上記ずれ量が許容量内に収まるようにする。
そして、当該ずれ量が許容量内であると判断された場合は、半導体素子３０ｃａ，３０ｃｂの電気的特性試験が開始される（ステップＳ５）。

また、このような電気的特性試験は、半導体基板３０ｗに形成された全ての半導体素子３０ｃに対して遂行される。
このように、素子試験装置１は、半導体基板３０ｗに形成された半導体素子３０ｃ間の距離Ｌ１を測定する測定手段と、プローブピン１３の複数本を組にした測定子ユニット間の距離Ｌ２を測定する測定手段と、距離Ｌ１と距離Ｌ２との差が許容内に収まるように、距離Ｌ２を調節する調節手段と、を備えている。

このような素子試験装置１を用いれば、プローブカード１０ａが複数の測定子ユニットを備えていることにより、一度に、複数の半導体素子３０ｃを試験することができる。
また、半導体基板３０ｗに形成された半導体素子３０ｃ間の距離Ｌ１が測定され、プローブピン１３の複数本を組にした測定子ユニット間の距離Ｌ２が測定され、距離Ｌ１と距離Ｌ２との差が許容内に収まるように、距離Ｌ２が調節される。

これにより、半導体素子３０ｃの電気的特性試験における高温試験、或いは低温試験で発生した、半導体素子３０ｃの電極パッド３０ｐとプローブピン１３との位置ずれが抑制される。

従って、半導体素子３０ｃの電気的特性試験では、電極パッド３０ｐとプローブピン１３との位置あわせの精度が向上し、より正確に電気的特性試験を遂行することができる。
また、プローブカード１０ａには、温調機構が搭載されたことから、プローブカード１０ａをウェハステージ２０の輻射熱等によって加温する工程が不要になる。また、半導体基板３０ｗの交換時、或いは半導体基板３０ｗ及びプローブピン１３のアライメント時において、プローブカード１０ａをウェハステージ２０上から放しても、プローブカード１０ａには、プローブカード１０ａの温度が下降することもない。

このように、素子試験装置１を用いれば、半導体素子３０ｃの電極パッド３０ｐとプローブピン１３との位置ずれが抑制され、半導体素子３０ｃの電気的特性試験における作業効率が向上する。

＜第２の実施の形態＞
次に、プローブカードの変形例について説明する。
図６は第２の実施の形態に係るプローブカードの要部図である。ここで、図６（ａ）には、プローブカード１０ｂの裏面側が示され、図６（ｂ）には、図６（ａ）のＸ−Ｙ断面が示されている。

プローブカード１０ｂは、上述したように、プローブカード基板１１と、プローブカード基板１１に固定用ピン１１ｐを介して固定された支持部材１２ａと、支持部材１２ａに固定された絶縁体１２ｉと、絶縁体１２ｉにより支持された複数本のプローブピン１３と、を備えている。

図示するように、プローブカード１０ｂでは、プローブピン１３の複数本を一組にして、１個分の半導体素子に対応した測定子ユニットを構成している。
例えば、当該プローブカード１０ｂでは、測定子ユニット１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを配置している。

ここで、測定子ユニット１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、同じ形態であり、夫々が支持部材１２ａと、支持部材１２ａ上に固定された絶縁体１２ｉと、絶縁体１２ｉにより封止された複数本のプローブピン１３と、を含む形態をなしている。

即ち、素子試験装置１では、各測定子ユニット１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの各プローブピン１３を上記半導体基板３０ｗに接触させることにより、４個分の半導体素子の電気的特性を同時に試験することができる。

また、プローブカード１０ｂには、各測定子ユニット１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの支持部材１２ａ間を連結する十字状の支持部材１２ｂが備えられている。
そして、これらの支持部材１２ａ，１２ｂは、一体化され、同一の材質で構成されている。

また、当該支持部材１２ｂ内には、ヒータ１５と、温度測定用のセンサ１６が備えられている。当該ヒータ１５としては、例えば、ラバーヒータ、或いはカートリッジヒータが該当する。

そして、ヒータ１５を作動させることによって、当該ヒータ１５から発せられる熱が支持部材１２ｂを通じて夫々の支持部材１２ａにまで伝導し、支持部材１２ａ，１２ｂ全体を室温（例えば、２５℃）以上に加熱することができる。

また、支持部材１２ｂの温度は、センサ１６によって計測することができ、当該計測された温度をもとに、ヒータ１５からの発熱量を制御することができる。
即ち、プローブカード１０ｂの支持部材１２ａ，１２ｂに関しては、室温以上の温度に設定することができる。

そして、支持部材１２ａ，１２ｂは、その温度に応じて膨張の程度が変わることから、これらの温度を管理することにより、支持部材１２ａ，１２ｂの膨張の程度を制御して、測定子ユニット１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ間の距離を変えることができる。

尚、支持部材１２ａと支持部材１２ｂとは、夫々、一体化させる必要はなく、これらを別部材とし、夫々を固定治具（例えば、ビス等）で連結してもよい。
尚、支持部材１２ａ，１２ｂの材質は、ステンレス鋼、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）等のセラミック材、或いは、インバー合金としてもよい。

このようなプローブカード１０ｂを上記素子試験装置１に備えてもよい。そして、プローブカード１０ｂを備えた素子試験装置、及び当該素子試験装置を用いた素子試験方法においても、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

＜第３の実施の形態＞
次に、プローブカードの別の変形例について説明する。
図７は第３の実施の形態に係るプローブカードの要部図である。ここで、図７（ａ）には、プローブカード１０ｃの裏面側が示され、図７（ｂ）には、図７（ａ）のＸ−Ｙ断面が示されている。

プローブカード１０ｃは、上述したように、プローブカード基板１１と、プローブカード基板１１に固定用ピン１１ｐを介して固定された支持部材１２ａと、支持部材１２ａに固定された絶縁体１２ｉと、絶縁体１２ｉにより支持された複数本のプローブピン１３と、を備えている。

図示するように、プローブカード１０ｃでは、プローブピン１３の複数本を一組にして、１個分の半導体素子に対応した測定子ユニットを構成している。
例えば、当該プローブカード１０ｃでは、測定子ユニット１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを配置している。

ここで、測定子ユニット１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、同じ形態であり、夫々が支持部材１２ａと、支持部材１２ａ上に固定された絶縁体１２ｉと、絶縁体１２ｉにより封止された複数本のプローブピン１３と、を含む形態をなしている。

即ち、素子試験装置１では、各測定子ユニット１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの各プローブピン１３を上記半導体基板３０ｗに接触させることにより、４個分の半導体素子の電気的特性を同時に試験することができる。

また、各測定子ユニット１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの支持部材１２ａには、支持部材１２ｂが連結している。そして、これらの支持部材１２ａ，１２ｂは、一体化され、同一の材質で構成されている。

但し、夫々の支持部材１２ｂは、プローブカード基板１１の中心に配置された絶縁体１７により、各支持部材１２ｂ相互間の熱伝導が遮断されている。
また、夫々の支持部材１２ｂ内には、ヒータ１５と、温度測定用のセンサ１６が備えられている。当該ヒータ１５としては、例えば、ラバーヒータ、或いはカートリッジヒータが該当する。

そして、各ヒータ１５を独立に作動させることによって、各ヒータ１５から発せられる熱が各支持部材１２ｂを通じて夫々の支持部材１２ａに伝導し、各支持部材１２ａ，１２ｂを独立して室温（例えば、２５℃）以上に設定することができる。

そして、各支持部材１２ａ，１２ｂの温度を独立して管理することにより、各支持部材１２ａ，１２ｂの膨張の程度を制御して、測定子ユニット１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ間の距離を独立して変えることができる。

尚、支持部材１２ａ，１２ｂの材質は、ステンレス鋼、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）等のセラミック材、或いは、インバー合金としてもよい。
このようなプローブカード１０ｃを上記素子試験装置１に備えてもよい。そして、プローブカード１０ｃを備えた素子試験装置、及び当該素子試験装置を用いた素子試験方法においても、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

特に、プローブカード１０ｃを用いれば、測定子ユニット１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ間の距離を、夫々独立して制御することができる。これにより、第２の実施の形態に比べ、電極パッド３０ｐとプローブピン１３との位置あわせの精度がより向上し、より正確に電気的特性試験を遂行することができる。

＜第４の実施の形態＞
図８は第４の実施の形態に係るプローブカードの要部図である。
前述の実施の形態においては、支持部材１２ａは、固定用ピン１１ｐを介してプローブカード基板１１に固定されている。

しかし、図８に示すプローブカード１０ｄのように、プローブカード基板１１に取り付けられた補強板１８に支持部材１２ａを固定してもよい。
この場合、補強板１８は、プローブカード基板１１に形成された開口を貫通する突出部１８ａを備え、支持部材１２ａは、当該突出部１８ａに固定されることになる。尚、補強板１８及び突出部１８ａの材質は、例えば、ステンレス鋼が該当する。

このようなプローブカード１０ｄを使用してもよい。
（付記１） プローブカード基板と、
前記プローブカード基板に配置された、温度が調整可能な支持部材と、
前記支持部材に支持されたプローブピンと、
を備えたことを特徴とするプローブカード。

（付記２） 前記プローブピンの複数本を組にした測定子ユニットが前記支持部材に少なくとも一つ搭載されていることを特徴とする付記１記載のプローブカード。
（付記３） 前記支持部材の主成分がステンレス鋼、セラミック、またはインバー合金であることを特徴とする付記１または２記載のプローブカード。

（付記４） プローブカード基板と、
前記プローブカード基板に配置された、温度が調整可能な支持部材と、
前記支持部材に支持されたプローブピンと、
前記プローブピンを接触させる基板を支持し、前記基板の温度を調整するステージと、
を備えたことを特徴とする素子試験装置。

（付記５） 前記基板に形成された素子間の第１の距離を測定する第１の測定手段と、
前記プローブピンの複数本を組にした測定子ユニット間の第２の距離を測定する第２の測定手段と、
前記第１の距離と前記第２の距離の差が許容範囲内に収まるように、前記第２の距離を調節する調節手段と、
を備えたことを特徴とする付記４記載の素子試験装置。

（付記６） 基板に形成された素子間の第１の距離を測定する工程と、
前記基板に接触させるプローブピンの複数本を組にした測定子ユニット間の第２の距離を測定する工程と、
前記第１の距離と前記第２の距離の差が許容範囲内に収まるように、前記第２の距離を調節する工程と、
を備えたことを特徴とする素子試験方法。

第１の実施の形態に係るプローブカード並びにウェハステージの要部断面図である。 第１の実施の形態に係るプローブカードの要部図である。 第１の実施の形態に係る素子試験装置の要部図である。 半導体素子の電気的特性を試験する方法のフロー図である。 半導体素子の電気的特性を試験する方法の要部図である。 第２の実施の形態に係るプローブカードの要部図である。 第３の実施の形態に係るプローブカードの要部図である。 第４の実施の形態に係るプローブカードの要部図である。

符号の説明

１ 素子試験装置
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ プローブカード
１１ プローブカード基板
１１ｂ 裏面
１１ｐ 固定用ピン
１２ａ，１２ｂ 支持部材
１２ｉ，１７ 絶縁体
１３ プローブピン
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 測定子ユニット
１５ ヒータ
１６ センサ
１８ 補強板
１８ａ 突出部
２０ ウェハステージ
２１ 支持台
２２ ウェハチャック
３０ｃ，３０ｃａ，３０ｃｂ 半導体素子
３０ｐ 電極パッド
３０ｗ 半導体基板
４０ 制御・演算部
４１ 温度コントローラ部
４２ 画像処理部
５０，５１ カメラ部

Claims (5)

1. プローブカード基板と、
   前記プローブカード基板に配置された、温度が調整可能な支持部材と、
   前記支持部材に支持されたプローブピンと、
   を備えたことを特徴とするプローブカード。
2. 前記プローブピンの複数本を組にした測定子ユニットが前記支持部材に少なくとも一つ搭載されていることを特徴とする請求項１記載のプローブカード。
3. プローブカード基板と、
   前記プローブカード基板に配置された、温度が調整可能な支持部材と、
   前記支持部材に支持されたプローブピンと、
   前記プローブピンを接触させる基板を支持し、前記基板の温度を調整するステージと、
   を備えたことを特徴とする素子試験装置。
4. 前記基板に形成された素子間の第１の距離を測定する第１の測定手段と、
   前記プローブピンの複数本を組にした測定子ユニット間の第２の距離を測定する第２の測定手段と、
   前記第１の距離と前記第２の距離の差が許容範囲内に収まるように、前記第２の距離を調節する調節手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項３記載の素子試験装置。
5. 基板に形成された素子間の第１の距離を測定する工程と、
   前記基板に接触させるプローブピンの複数本を組にした測定子ユニット間の第２の距離を測定する工程と、
   前記第１の距離と前記第２の距離の差が許容範囲内に収まるように、前記第２の距離を調節する工程と、
   を備えたことを特徴とする素子試験方法。

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