JP2017073454A - プローブ位置検査装置、半導体装置の検査装置および半導体装置の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、プローブ先端の接触部の位置を容易に精度よく検査できるプローブ位置検査装置、半導体装置の検査装置および半導体装置の検査方法の提供を目的とする。
【解決手段】プローブ位置検査装置は、透明板１７と、透明板１７の一方の面を撮像するカメラ２０と、透明板１７の他方の面を覆う圧力受動部材２５と、を備える。透明板１７の他方の面側には、圧力受動部材２５を介して半導体装置の評価に用いるプローブの先端が押し付けられ、カメラ２０が撮像した画像を処理して透明板１７の面内におけるプローブの位置を検出する画像処理部２１をさらに備える。
【選択図】図２

Description

本発明はプローブ位置検査装置、半導体装置の検査装置および半導体装置の検査方法に関する。

プローブの先端を被測定物である半導体装置に接触させて、半導体装置の電気的特性評価を行う半導体装置の検査装置が知られている。ここで、半導体装置は、半導体ウエハや半導体ウエハから個片化したチップである。検査を行う際、半導体装置は、真空吸着等によりチャックステージの表面に固定される。そして、半導体装置の電極に対して上方から電気的な入出力を行うためのプローブが接触する。

半導体装置の縦方向、つまり半導体装置の一方主面から他方主面に大きな電流を流す縦型構造の半導体装置の検査においては、チャックステージ表面が電極となる。そして以前から、プローブの多ピン化が実施され、大電流、高電圧印加の要求に応えている。

被測定物である半導体装置の電気的特性を評価する際、評価時に半導体装置の表面に設けた電極に、複数のプローブを精度よく接触させることが重要である。電極と接触するプローブの接触部に位置ずれが生じた場合、半導体装置に所望の電流、もしくは電圧が印加されないことがある。またそれだけでなく、電極以外への接触により、半導体装置が破壊に至る場合もあり得るからである。プローブの接触部の位置ずれ抑制には、プローブの長さが短いことが望ましいが、放電現象を抑制するために、プローブの長さを延長し、プローブカードの本体部分と半導体装置の距離を離す傾向にあるため、プローブの接触部の位置ずれは生じやすくなっている。

このような状況の下、プローブ位置測定方法としては、非接触式の手法が知られている。例えば、プローブに対向して設置した、カメラによる画像処理計測があるが、プローブの先端部分の位置計測に際して、背景や距離、個々の焦点合わせ、付着物の影響等、複数の外乱要素があるため、精度のよい測定は困難である。

他の評価方法として、特許文献１においては、変形体にプローブを接触させた後にプローブを離間し、プローブ痕の位置や大きさを観察している。また、特許文献２においては、針跡転写部材の針跡消去について開示している。また、特許文献３においては、透明ガラス平板に測定針を押し当てた状態での検査について開示している。

特開２００１−１８９３５３号公報 特開２００９−１９８４０７号公報 特開平５−１５７７９０号公報

しかしながら、特許文献１においては、プローブ検査の度に変形体の再生処理が必要であること、転写後の観察となるため、検査に時間を要するといった問題点があった。また、従来の評価装置に容易に付加できるものでもなかった。

また、特許文献２における針跡転写部材においても、短時間で回復とあるが、再生処理が必要であることには変わりなく、転写後の観察となるため、検査に時間を要するといった問題点があった。また、特許文献３においては、照明や背景等の外乱により検査精度が悪化するといった問題点があった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、プローブ先端の接触部の位置を容易に精度よく検査できるプローブ位置検査装置の提供を目的とする。

本発明に係るプローブ位置検査装置は、透明板と、透明板の一方の面を撮像するカメラと、透明板の他方の面を覆う圧力受動部材と、を備え、透明板の他方の面側には、圧力受動部材を介して半導体装置の評価に用いるプローブの先端が押し付けられ、カメラが撮像した画像を処理して透明板の面内におけるプローブの位置を検出する画像処理部をさらに備える。

本発明に係るプローブ位置検査装置は、プローブが押し付けられた圧力受動部材を透明板を介して撮像することで、プローブの位置を検出する。つまり、本発明に係るプローブ位置検査装置は、従来のように検査のたびに針跡転写部材を交換する必要がなく、利便性が向上する。また、従来のように変形体の回復を待つ必要がなく、検査の時間的効率が向上する。従って、本発明に係るプローブ位置検査装置によれば、プローブの位置を容易に精度良く検出することが可能である。また、本発明に係るプローブ位置検査装置は、単体でも用いることができるが、従来の半導体装置の検査装置に、プローブ位置検査装置を容易に付加することが可能である。本発明に係るプローブ位置検査装置を半導体装置の検査装置と組み合わせることにより、より精度の高い半導体装置の検査を行うことが可能である。

実施の形態１に係る半導体装置の検査装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係るプローブ位置検査装置の模式的な断面図である。 実施の形態１に係るプローブ位置検査装置の透明板周辺の構成およびプローブの接触動作を説明する図である。 実施の形態１に係るプローブ位置検査装置においてプローブが圧力受動部材を押圧した状態を示す図である。 実施の形態１に係るプローブ位置検査装置および半導体装置の検査装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るプローブ位置検査装置においてカメラが撮像した画像の一例を示す図である。 実施の形態１に係るプローブ位置検査装置においてカメラが撮像した画像の一例を示す図である。 実施の形態１の変形例に係るプローブ位置検査装置の模式的な断面図である。 実施の形態２に係るプローブ位置検査装置の模式的な断面図である。 実施の形態２に係るプローブ位置検査装置においてプローブが圧力受動部材を押圧した状態を示す図である。

＜実施の形態１＞
＜半導体装置の検査装置の構成＞
図１は、本実施の形態１における半導体装置の検査装置１の構成を示す図である。本実施の形態１における半導体装置の検査装置１では、半導体装置５の電気的な評価を行う前に、プローブ位置検査装置１００（図２）を用いてプローブ位置の検査を行う。

半導体装置の検査装置１は、チャックステージ３、試験制御部４、プローブ基体２およびプローブ位置検査装置１００を備える。チャックステージ３は、半導体装置５を固定する手段として、真空吸着の機能を有する。なお、半導体装置５の固定手段は真空吸着に限るものではなく、例えば、静電吸着等であっても構わない。

プローブ基体２は、絶縁性基体１６、複数のプローブ１０、接続部８Ａを備える。プローブ基体２は移動アーム９によって保持されている。移動アーム９は、任意の位置へプローブ基体２を移動させることが可能である。ここで、プローブ基体２を１つの移動アーム９で保持する構成としたが、これに限るものではなく、複数の移動アームにてより安定的に保持してもよい。また、プローブ基体２を移動させる代わりにチャックステージ３を移動させてもよい。

試験制御部４は、信号線６を通じて、チャックステージ３の接続部８Ｂとプローブ基体２の接続部８Ａのそれぞれと電気的に接続されている。

チャックステージ３上に載置され固定される半導体装置５は、例えば半導体ウエハであるとする。半導体ウエハには、例えば縦型構造の半導体素子が複数形成されている。縦型構造の半導体素子とは、半導体ウエハの表面および裏面に主電極が形成されている半導体素子である。また、半導体ウエハには横型構造の半導体素子が形成されていてもよい。横型構造の半導体素子は、半導体ウエハの一方の面に主電極が形成されている半導体素子である。半導体装置５の試験を行う際、半導体装置５の表面側の電極は、プローブ１０と接触する。また、半導体装置５の裏面の電極はチャックステージ３上面と接触する。

なお、プローブ１０は、大電流（例えば５Ａ以上）を印加することを想定して、半導体ウエハ上に形成された個々の半導体素子に対して複数個設置されている。各プローブ１０と接続部８Ａ間は、図示していないが、例えば絶縁性基体１６上に設けた金属板により電気的に接続されている。

この場合各プローブ１０に加わる電流密度が略一致するように、接続部８Ａから各プローブ１０までの距離が略一致するのが好ましい。同様に、接続部８Ｂからチャックステージ３を介して各プローブ１０までの距離が略一致するのが好ましい。つまり、プローブ１０を介して、接続部８Ａと接続部８Ｂが対向するように位置するのが望ましい。

図３（ａ）は、プローブ１０の構造を示す図である。プローブ１０は、バレル部１４、接触部１１、押し込み部１３を備えたプランジャ部１２、電気的接続部１５を備える。バレル部１４は、絶縁性基体１６に固定される。接触部１１は、半導体装置５の表面に設けられた電極と機械的かつ電気的に接触する。押し込み部１３の内部には、スプリング等のばね部材が組み込まれている。接触部１１が下方から上方へ向かって（図３のＺ軸方向に）圧力を受けると、押し込み部１３は、バレル部１４に押し込まれる方向に摺動する。電気的接続部１５はプローブ１０の先端の接触部１１と電気的に接続している。また、電気的接続部１５は接続部８Ａと電気的に接続している。

プローブ１０は導電性を有する、例えば銅、タングステン、レニウムタングステンといった金属材料により作製されるがこれらに限るものではない。特に、接触部１１は導電性向上や耐久性向上等の観点から、別の部材、例えば金、パラジウム、タンタル、プラチナ等を被覆してもよい。

なお、プローブ１０はＺ軸方向に摺動性を備えたばね部材を内蔵するものとして説明したが、これに限るものではない。プローブ１０は、はね部材を外部に備えたものであっても構わない。また、スプリング式に限らず、カンチレバー式であってもよい。また、プローブ１０は、積層プローブ、ワイヤープローブ等であっても構わない。

なお、試験制御部４は、図示しない処理回路によって実現される。処理回路はメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）であってもよい。

処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。

処理回路がＣＰＵの場合、処理回路は、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、上述した動作を実現する。ここで、メモリとは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等が該当する。

なお、処理回路の動作について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各動作を実現することができる。

＜プローブ位置検査装置の構成＞
図２は、本実施の形態１におけるプローブ位置検査装置１００の模式的な断面図である。プローブ位置検査装置１００は、透明板１７、カメラ２０、画像処理部２１および圧力受動部材２５を備える。

透明板１７のＺ方向側の面を覆うように圧力受動部材２５が配置される。透明板１７はトレイ形状であり、圧力受動部材２５は透明板１７のトレイ内に配置される。図３に示すように、透明板１７のトレイは、封止部材２６で蓋をされる。つまり、封止部材２６は透明板１７との間で圧力受動部材２５を封止する。

本実施の形態１において、透明板１７はチャックステージ３の近傍、例えば図１に示すようにチャックステージ３に隣接して配置される。

透明板１７には、複数のプローブ１０が押し付けられる。よって、透明板１７には、プローブ１０の押圧に耐えられるだけの強度が要求される。また、透明板１７を介してカメラ２０によりプローブ１０の先端を撮影することから、透明板１７は透明であることが要求される。以上の要求を満たすために、透明板１７は数ｍｍの透明なガラス板で形成されている。なお、上記要求を満たす素材であれば透明板１７は他の材料により形成されてもよい。

また、透明板１７の撮影面（−Ｚ方向側の面）には、撮影時の外乱要素を低減するために、反射防止膜を設けてもよい。反射防止膜は、例えば反射防止フィルムを貼り付けることで形成される。

圧力受動部材２５は、プローブ１０が接触した時に、プローブ１０に押しのけられるだけの流動性および軟質性を有した材料である。また、圧力受動部材２５が存在する部分と、プローブ１０に押しのけられて存在しない部分とを色彩で区別できるように、色彩を有した部材である必要がある。また、圧力受動部材２５は、プローブ１０が離れた後に元の状態に戻る復元性を有する。従って、本実施の形態１では、圧力受動部材２５として、例えば不凍液のような着色液体を用いる。なお、圧力受動部材２５は、上述した流動性、軟質性、復元性および色彩の条件を満たす材料であれば、これに限るものではない。

封止部材２６は、圧力受動部材２５を封止する役目を果たすものである。封止部材２６の撮影側（透明板１７側）の面には、撮影時の外乱要素を低減するために、反射防止膜を設けてもよい。反射防止膜は、例えば反射防止フィルムを貼り付けることで形成される。プローブ１０の先端（接触部１１）を保護するために、封止部材２６はプローブ１０の先端よりも柔らかい材料であることが好ましい。封止部材２６としては、柔軟性を備え、かつ交換が容易なシート材が好ましい。封止部材２６は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）シートであるが、これに限るものではない。

カメラ２０は、透明板１７のプローブ１０が押し付けられる側の面と反対側の面を撮像する。カメラ２０は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラである。本実施の形態では、撮影環境の安定性の観点からカメラ２０は筐体１９の内部に収納される。

本実施の形態１におけるプローブ位置検査装置１００において、透明板１７のプローブ接触面側には照明２２が設けられる。照明２２はプローブ１０に向けて光を照射する。照明２２を設けるのは、撮影条件を安定化するためである。安定化には、照明２２を複数個所に設けるのが望ましい。照明２２の光源としては、白熱電球と比較して熱をもたず、長寿命のＬＥＤ光源を用いる。照明２２の光源はＬＥＤ光源に限るものではない。

また、撮影環境の安定性の観点から、カメラ２０、特にカメラ２０のレンズへの結露を回避すべく、筐体１９の内部に乾燥空気を循環させてもよい。この場合、例えば、筐体１９の側面に２つの乾燥空気循環口２３を設け、一方の乾燥空気循環口２３から乾燥空気を流入させ、他方の乾燥空気循環口２３から空気を排出する。

また、撮影時の外乱要素を低減するために、筐体１９の内壁を黒色に塗装してもよい。また、撮影時の外乱要素を低減するために、筐体１９の内壁に反射防止膜を設けてもよい。反射防止膜は、例えば反射防止フィルムを貼り付けることで形成される。

なお、画像処理部２１は、図示しない処理回路によって実現される。処理回路はメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵであってもよい。

処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。

処理回路がＣＰＵの場合、処理回路は、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、上述した動作を実現する。ここで、メモリとは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等が該当する。

なお、処理回路の動作について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各動作を実現することができる。

＜動作＞
半導体装置５の表面に設けられた電極にプローブ１０を押圧して、半導体装置５の電気的な評価が行われる。プローブ位置の検査においても、実際の半導体装置５の評価と同様に、透明板１７にプローブ１０を押圧した状態、つまりは実際の評価に近似した状態にて行う。これは、実際の半導体装置５の評価におけるプローブ位置の把握が重要だからである。

本実施の形態１に示す半導体装置の検査装置１およびプローブ位置検査装置１００の動作について説明する。図５は、半導体装置の検査装置１およびプローブ位置検査装置１００の動作を示すフローチャートである。

まず、プローブ基体２を用意する。プローブ基体２には、これから検査を行う半導体装置５の電極に対応したプローブ１０が複数配置されている。プローブ基体２は移動アーム９によって保持される（ステップＳ１０１）。このとき、プローブ基体２の接続部８Ａは信号線４と電気的に接続されている。

次に、検査を行う半導体装置５をチャックステージ３上に載置する（ステップＳ１０２）。このとき、半導体装置５はチャックステージ３に真空吸着等により固定されて、チャックステージ３と電気的に接触した状態となる。ここで、半導体装置５は、例えば複数の半導体チップが形成された半導体ウエハである。また、半導体装置５は半導体チップそのものであってもよい。なお、本工程（ステップＳ１０２）は、後述する半導体装置５の電気的特性の評価を実施する工程（ステップＳ１０７）の直前（即ちステップＳ１０６とステップＳ１０７の間）に実施してもよい。

次に、試験制御部４は、移動アーム９を制御してプローブ基体２を透明板１７の上方に移動させる（図３（ａ））。そして、試験制御部４がプローブ基体２を下降させることにより、プローブ１０の接触部１１が封止部材２６に接触する（図３（ｂ））。試験制御部４がさらにプローブ基体２を下降させると、図３（ｃ）に示すように、押し込み部１３がバレル部１４内にばね部材を介して押し込まれるとともに、プローブ１０の接触部１１が封止部材２６を介して、圧力受動部材２５を押圧する（ステップＳ１０３）。図３（ｃ）を拡大した図を図４に示す。このとき、図４に示すように、プローブ１０が接触した部分において圧力受動部材２５が押しのけられて、圧力受動部材２５が存在しなくなっている。なお、プローブ１０を圧力受動部材２５に押圧する際にプローブ１０に印可される荷重は、半導体装置５にプローブ１０を接触させるときの荷重と同じにする。

そして、プローブ１０を圧力受動部材２５に対して押圧した状態において、カメラ２０が、透明板１７の圧力受動部材２５とは反対側の面を撮像する（ステップＳ１０４）。

次に、画像処理部２１は、カメラ２０が撮像した画像を処理して、透明板１７の面内におけるプローブ１０の位置を検出する（ステップＳ１０５）。そして、画像処理部２１はプローブ位置が適切であるか判定を行う（ステップＳ１０６）。

例えば、１６本のプローブ１０が４行４列のマトリックス状に等間隔で配置された状態が適切なプローブ位置（即ち、予め定められたプローブ位置）であるとする。図６および図７に、カメラ２０が撮像した画像の例を示す。図６および図７に示すように、透明板１７において圧力受動部材２５が存在する領域２５ａは、圧力受動部材２５の色が付いた画素となる。一方、透明板１７においてプローブ１０が押し付けられた領域２５ｂは、圧力受動部材２５が排除されて存在しなくなるため、領域２５ａとは色が異なる画素となる。画像処理部２１は、この色の違いを検知する画像処理を行うことにより、透明板１７の面内におけるプローブ１０の位置を検出する。

図６においては、色の異なる画素が４行４列のマトリックス状に等間隔で位置している。つまり、カメラ２０が撮像した画像が図６である場合、画像処理部２１はプローブ１０の位置が適切であると判定を行う。この場合、画像処理部２１はプローブ位置が適切であることを試験制御部４に通知する。すると、試験制御部４は、プローブ基体２に配置されたプローブ１０を用いて、半導体装置５の電気的特性の評価を実施する（ステップＳ１０７）。

図７においては、左下に位置する領域２５ｃが、領域２５ｂの４行４列の規則的なマトリックス状の配列からずれている。これは、領域２５ｃに対応するプローブ１０の位置が本来の位置からずれていることを意味する。カメラ２０が撮像した画像が図７である場合、画像処理部２１はプローブ１０の位置が適切でないと判定を行う。この場合、画像処理部２１はプローブ位置が適切でないことを試験制御部４に通知する（ステップＳ１０８）。すると、試験制御部４は半導体装置５の電気的特性の評価の実施を中止する。例えば、試験制御部４は使用者に対してアラームを鳴らすなどして、電気的特性の評価の実施が中止されたことを通知する。また、併せて音声等によりプローブ１０の位置が適切でないことを通知してもよい。通知を受けた使用者は、プローブ１０の点検及び交換等を行う。

プローブ位置の検査は、評価する半導体装置５ごとに実施する。もしくは、取り決めた一定の頻度（例えば予め定めた個数の半導体装置５の検査が終了するたび）に実施してもよい。

＜効果＞
本実施の形態１におけるプローブ位置検査装置１００は、透明板１７と、透明板１７の一方の面を撮像するカメラ２０と、透明板１７の他方の面を覆う圧力受動部材２５と、を備え、透明板１７の他方の面側には、圧力受動部材２５を介して半導体装置５の評価に用いるプローブ１０の先端が押し付けられ、カメラ２０が撮像した画像を処理して透明板１７の面内におけるプローブ１０の位置を検出する画像処理部２１をさらに備える。

本実施の形態１におけるプローブ位置検査装置１００は、プローブ１０が押し付けられた圧力受動部材２５を透明板１７を介して撮像することで、プローブ１０の位置を検出する。つまり、本実施の形態１におけるプローブ位置検査装置１００は、従来のように検査のたびに針跡転写部材を交換する必要がなく、利便性が向上する。また、従来のように変形体の回復を待つ必要がなく、検査の時間的効率が向上する。従って、本実施の形態１におけるプローブ位置検査装置１００によれば、プローブ１０の位置を容易に精度良く検出することが可能である。また、本実施の形態１におけるプローブ位置検査装置１００は、単体でも用いることができるが、従来の半導体装置の検査装置１に、プローブ位置検査装置１００を容易に付加することが可能である。本実施の形態１におけるプローブ位置検査装置１００を半導体装置の検査装置１と組み合わせることにより、より精度の高い半導体装置５の検査を行うことが可能である。

また、本実施の形態１におけるプローブ位置検査装置１００において、圧力受動部材２５は着色された軟質材料である。

従って、圧力受動部材２５を軟質材料とすることで、プローブ１０が接触した部分においてプローブ１０を食い込ませて圧力受動部材２５を排除することが可能となる。また、圧力受動部材２５が着色されていることにより、圧力受動部材２５が存在する領域と、圧力受動部材２５が存在しない（即ちプローブ１０により排除された）領域とを、色彩で区別することが可能となる。また、カメラ２０による撮影時の外乱要素（背景）の写りこみを回避できる。

また、本実施の形態１におけるプローブ位置検査装置１００は、透明板１７の他方の面（圧力受動部材２５が配置される側の面）との間で圧力受動部材２５を封止する封止部材２６をさらに備える。

従って、封止部材２６と透明板１７との間で圧力受動部材２５を封止することにより、圧力受動部材２５が透明板１７の外に流出することを防止できる。よって、透明板１７上に圧力受動部材を安定して保持することが可能となる。また、封止部材２６を設けることにより、透明板１７にプローブ１０が直接接触することを防止して、透明板１７を保護することも可能となる。

また、本実施の形態１におけるプローブ位置検査装置１００において、カメラ２０は筐体１９の内部に設けられる。

カメラ２０を筐体１９の内部に収めることで、カメラ２０のレンズへのゴミの付着等を抑制することが可能である。これにより、プローブ位置の検出精度を向上させることが可能である。

また、本実施の形態１における半導体装置の検査装置１は、プローブ位置検査装置１００と、半導体装置５が載置されるチャックステージ３と、半導体装置５に接触するプローブ１０と、プローブ１０との間で信号を授受することにより、チャックステージ３上面に載置された半導体装置５の電気的特性を評価する試験制御部４と、を備え、プローブ位置検査装置１００の透明板１７は、チャックステージ３の近傍に配置される。

従って、半導体装置の検査装置１にプローブ位置検査装置１００を組み込むことにより、半導体装置５の検査を行う前に、プローブ位置の検査を行うことが可能となる。よって、プローブ１０の位置が不適切なまま、半導体装置５の検査を行ってしまうことを防止することが可能となり。半導体装置５に対して精度および信頼性のより高い検査を行うことができる。

また、チャックステージ３の近傍にプローブ位置検査装置１００の透明板１７を配置することにより、チャックステージ３と透明板１７の間におけるプローブ１０の移動距離を小さくすることが可能である。これにより、プローブ位置の検査を行う際の時間的な効率が向上する。また、移動距離が小さいことで、既存の半導体装置の検査装置において、プローブ位置検査装置１００を利用し易くなる。

また、本実施の形態１における半導体装置５の検査方法は、半導体装置の検査装置１を用いた半導体装置５の検査方法であって、（ａ）プローブ１０で圧力受動部材２５を押圧した状態で、カメラ２０が透明板１７の一方の面を撮像する工程と、（ｂ）画像処理部２１が、カメラ２０が撮像した画像を処理して、プローブ１０の位置を検出し、プローブ１０の位置が予め定められた位置と一致するか判定する工程と、（ｃ）試験制御部４が、画像処理部２１の判定結果に基づいて、半導体装置５の電気的特性の評価を実施するか決定する工程と、を備える。

上記工程（ａ）において、カメラ２０が、プローブ１０が押し付けられた圧力受動部材２５を透明板１７を介して撮像し、上記工程（ｂ）において、画像処理部２１が、プローブ１０の位置を検出して予め定められた位置と一致するか（即ち、プローブ位置が適切であるか）判定を行う。そして、上記工程（ｃ）において、試験制御部４は、画像処理部２１の判定結果に基づいて、半導体装置５の電気的特性の評価を実施するか決定する。つまり、半導体装置５の検査を行う前に、プローブ位置の検査を行うことが可能となる。よって、プローブ１０の位置が不適切なまま、半導体装置５の検査を行ってしまうことを防止することが可能となり。半導体装置５に対して精度および信頼性のより高い検査を行うことができる。

＜実施の形態１の変形例＞
図８は、実施の形態１の変形例におけるプローブ位置検査装置１００Ａの模式的な断面図である。本変形例における半導体装置の検査装置の構成は実施の形態１（図１）と同じため説明を省略する。

本変形例では、封止部材２６は非透明性の部材であるとする。この場合、照明２２を筐体１９の外部に設ける代わりに、筐体１９の内部に設ける。照明２２は透明板１７の撮像面（カメラ２０で撮像される面）を照らすように、筐体１９の内壁に配置される。

また、実施の形態１においては、撮影環境の安定性から筐体１９の内部にカメラ２０を収納する構成とした。一方、本変形例では、筐体１９の底面に撮像用穴１９ａを設ける。そして、カメラ２０を筐体１９の底面側の外部に配置する。カメラ２０は撮像用穴１９ａを通して透明板１７の撮像面を撮像する。

＜効果＞
実施の形態１の変形例におけるプローブ位置検査装置１００Ａは、透明板１７の一方の面（即ち、撮像面、もしくは圧力受動部材２５が配置される側の面と反対の面）に光を照射する照明２２をさらに備える。圧力受動部材２５を封止する封止部材２６が非透明性の部材である場合は、照明２２を圧力受動部材２５が配置される側の面と反対の面側に設けることにより、透明板１７の撮像面を照らすことが可能である。透明板１７の撮像面を照らすことで、プローブ位置の検出精度を向上させることが可能である。

実施の形態１の変形例におけるプローブ位置検査装置１００Ａにおいて、照明２２は筐体１９の内部に設けられる。照明２２を筐体１９の内部に設けることにより、筐体１９に照明２２を組み込むことが可能である。筐体１９と照明２２を一体化することで、プローブ位置検査装置１００Ａを、従来の半導体装置の検査装置と組み合わせて配置することが容易となり、利便性が向上する。また、照明２２を筐体１９の内部に設置することにより、照明２２の光が筐体１９の外部に漏れにくくなるため、光の照射効率が向上する。

また、実施の形態１の変形例におけるプローブ位置検査装置１００Ａにおいて、カメラ２０は筐体１９の外部に設けられる。カメラ２０を筐体１９の外部に配置することにより、カメラ２０に対する作業が容易になりメンテナンス性が向上する。

＜実施の形態２＞
＜構成＞
図９は、実施の形態２におけるプローブ位置検査装置２００の模式的な断面図である。本実施の形態２における半導体装置の検査装置の構成は実施の形態１（図１）と同じため説明を省略する。

本実施の形態２では、圧力受動部材２５はピエゾクロミック発光材料であるとする。ピエゾクロミック発光材料とは、圧力が印加されたときに発光変化を生じる材料である。ピエゾクロミック発光材料は、蛍光性ペリレン環を有した材料などがあるがこれに限るものではない。

本実施の形態２では、封止部材２６は透明性の部材であるとする。実施の形態１と同様、プローブ１０の先端（接触部１１）を保護するために、封止部材２６はプローブ１０の先端よりも柔らかい材料であることが好ましい。また、封止部材２６を設けることにより、プローブ１０の先端が透明板１７に直接接触することを防止して、透明板１７を保護することができる。

封止部材２６としては、柔軟性を備え、かつ交換が容易なシート材が好ましい。封止部材２６は、例えば、ポリ塩化ビニルシートであるが、これに限るものではない。

プローブ１０の接触による疲労等で封止部材２６が破損した場合には、封止部材２６のみを交換すればよく、圧力受動部材２５（ピエゾクロミック発光材料）、透明板１７の交換には及ばない。

本実施の形態２では、筐体１９の側面に撮像用穴１９ａを設ける。そして、カメラ２０を筐体１９の側面側の外部に配置する。また、本実施の形態２では、筐体１９の内部にプリズム２７を配置する。プリズム２７は、透明板１７の撮像面の像を、撮像用穴１９ａに導くように配置される。カメラ２０は撮像用穴１９ａから、プリズム２７を介して透明板１７の撮像面を撮像する。

本実施の形態２では、実施の形態１と同様、カメラ２０はＣＣＤカメラである。また、本実施の形態２では照明２２を筐体１９の内部に配置しているが、撮影環境等に応じて、実施の形態１の様に筐体１９の外部に配置してもよい。その他のプローブ位置検査装置２００の構成は実施の形態１（図２）と同じため、説明を省略する。

＜動作＞
実施の形態２におけるプローブ位置検査装置２００の動作工程は実施の形態１と同様であるが、プローブ１０を圧力受動部材２５に押し付ける際の動作が異なる。

実施の形態１においては、図４に示すように、プローブ１０の先端が圧力受動部材２５を排除するように、圧力受動部材２５にプローブ１０を押し付けた。

一方、本実施の形態２では、図１０（ａ）に示すように、プローブ１０は圧力受動部材２５を完全に排除しないように、圧力受動部材２５にプローブ１０を押し付ける。本実施の形態２では、プローブ１０により圧力を印加された圧力受動部材２５の領域の発光が変化する。よって、図１０（ｂ）に示すように、カメラ２０で撮像した画像において、プローブ１０で押圧された領域２５ｄの色が周囲の領域２５ａとは異なって表れる。画像処理部２１は、この色の違いを利用して、実施の形態１と同様にプローブ１０の位置を検出する。

＜効果＞
本実施の形態２におけるプローブ位置検査装置２００において、圧力受動部材２５は圧力がかかると発光するピエゾクロミック発光材料である。

圧力受動部材２５をピエゾクロミック発光材料とすることで、圧力受動部材２５に圧力が印加された領域と、圧力が印加されていない領域とを、発光の有無および色彩で区別することが可能となる。よって、プローブ１０を圧力受動部材２５に押圧することで、圧力の印加に応じた発光を利用してプローブ１０の位置を検出することが可能となる。

また、本実施の形態２におけるプローブ位置検査装置２００は、筐体１９内部に配置されたプリズム２７をさらに備え、カメラ２０は筐体１９の外部に設けられ、カメラ２０はプリズム２７を介して透明板１７の一方の面を撮像する。

筐体１９内部にプリズム２７を配置して、プリズム２７を介してカメラ２０が撮像を行う構成とすることで、カメラ２０の設置位置の自由度が高くなる。本実施の形態２ではプリズム２７を設けることで、カメラ２０を筐体１９の側面に配置することが可能となる。カメラ２０を筐体１９の側面に配置することで、画像処理部２１との接続が行い易くなり、作業性が向上する。また、カメラ２０を筐体１９の外部に配置することにより、カメラ２０に対する作業が容易になりメンテナンス性が向上する。

また、実施の形態１、実施の形態１の変形例および実施の形態２におけるプローブ位置検査装置１００，１００Ａ，２００において、封止部材２６は、プローブ１０の先端よりも柔らかい材料である。従って、プローブ１０の先端（接触部１１）を保護することが可能である。

また、実施の形態１、実施の形態１の変形例および実施の形態２におけるプローブ位置検査装置１００，１００Ａ，２００において、封止部材２６の圧力受動部材２５側の面には、反射防止膜が設けられていてもよい。

従って、封止部材２６による光の反射が原因となり、カメラ２０の撮像画像が乱れることを抑制することが可能である。よって、プローブ位置の検出精度を向上させることが可能である。

また、実施の形態１、実施の形態１の変形例および実施の形態２におけるプローブ位置検査装置１００，１００Ａ，２００において、封止部材２６の圧力受動部材２５側の面に設けられた反射防止膜は、反射防止フィルムであってもよい。反射防止フィルムを貼ることにより、容易に反射防止膜を形成することが可能である。

また、実施の形態１、実施の形態１の変形例および実施の形態２におけるプローブ位置検査装置１００，１００Ａ，２００は、透明板１７の一方の面（カメラ２０で撮像する側の面）を収納する筐体１９をさらに備える。

透明板１７のカメラ２０で撮像する面を筐体１９の内部に収めることで、透明板１７へのゴミの付着等を抑制することが可能である。これにより、プローブ位置の検出精度を向上させることが可能である。

また、実施の形態１、実施の形態１の変形例および実施の形態２におけるプローブ位置検査装置１００，１００Ａ，２００において、筐体１９の内壁を黒色としてもよい。

従って、筐体１９の内壁を黒色とすることにより、内壁における光の反射を抑制して、カメラ２０の撮像画像が乱れることを抑制することが可能である。よって、プローブ位置の検出精度を向上させることが可能である。

また、実施の形態１、実施の形態１の変形例および実施の形態２におけるプローブ位置検査装置１００，１００Ａ，２００において、筐体１９の内壁に反射防止膜が設けられていてもよい。

従って、筐体１９の内壁による光の反射が原因となり、カメラ２０の撮像画像が乱れることを抑制することが可能である。よって、プローブ位置の検出精度を向上させることが可能である。

また、実施の形態１、実施の形態１の変形例および実施の形態２におけるプローブ位置検査装置１００，１００Ａ，２００において、筐体１９の内壁に設けられた反射防止膜は、反射防止フィルムであってもよい。筐体１９の内壁に反射防止フィルムを貼ることにより、容易に反射防止膜を形成することが可能である。

また、実施の形態１、実施の形態１の変形例および実施の形態２におけるプローブ位置検査装置１００，１００Ａ，２００は、筐体１９の内部に乾燥空気を循環させる、乾燥空気循環口２３をさらに備える。筐体１９内部に乾燥空気を循環させることで、カメラ２０のレンズが結露することを抑制可能である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 半導体装置の検査装置、２ プローブ基体、３ チャックステージ、４ 試験制御部、５ 半導体装置、６ 信号線、８ 接続部、９ 移動アーム、１０ プローブ、１１ 接触部、１２ プランジャ部、１３ 押し込み部、１４ バレル部、１５ 電気的接続部、１６ 絶縁性基体、１７ 透明板、１９ 筐体、２０ カメラ、２１ 画像処理部、２２ 照明、２３ 乾燥空気循環口、２５ 圧力受動部材、２６ 封止部材、２７ プリズム、１００，１００Ａ，２００ プローブ位置検査装置。

Claims (19)

1. 透明板と、
   前記透明板の一方の面を撮像するカメラと、
   前記透明板の他方の面を覆う圧力受動部材と、
   を備え、
   前記透明板の前記他方の面側には、前記圧力受動部材を介して半導体装置の評価に用いるプローブの先端が押し付けられ、
   前記カメラが撮像した画像を処理して前記透明板の面内における前記プローブの位置を検出する画像処理部をさらに備える、
   プローブ位置検査装置。
2. 前記圧力受動部材は着色された軟質材料である、
   請求項１に記載のプローブ位置検査装置。
3. 前記圧力受動部材は圧力がかかると発光するピエゾクロミック発光材料である、
   請求項１に記載のプローブ位置検査装置。
4. 前記透明板の前記他方の面との間で前記圧力受動部材を封止する封止部材をさらに備える、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置。
5. 前記封止部材は、前記プローブの先端よりも柔らかい材料である、
   請求項４に記載のプローブ位置検査装置。
6. 前記封止部材の前記圧力受動部材側の面には、反射防止膜が設けられている、
   請求項４又は請求項５に記載のプローブ位置検査装置。
7. 前記封止部材の前記圧力受動部材側の面に設けられた反射防止膜は、反射防止フィルムである、
   請求項６に記載のプローブ位置検査装置。
8. 前記透明板の前記一方の面を収納する筐体をさらに備える、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置。
9. 前記透明板の前記一方の面に光を照射する照明をさらに備える、
   請求項８に記載のプローブ位置検査装置。
10. 前記照明は前記筐体の内部に設けられる、
    請求項８に記載のプローブ位置検査装置。
11. 前記カメラは前記筐体の内部に設けられる、
    請求項８に記載のプローブ位置検査装置。
12. 前記カメラは前記筐体の外部に設けられる、
    請求項８に記載のプローブ位置検査装置。
13. 前記筐体内部に配置されたプリズムをさらに備え、
    前記カメラは前記筐体の外部に設けられ、
    前記カメラは前記プリズムを介して前記透明板の一方の面を撮像する、
    請求項８に記載のプローブ位置検査装置。
14. 前記筐体の内壁が黒色である、
    請求項８から請求項１３のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置。
15. 前記筐体の内壁に反射防止膜が設けられている、
    請求項８から請求項１４のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置。
16. 前記筐体の内壁に設けられた前記反射防止膜は、反射防止フィルムである、
    請求項１５に記載のプローブ位置検査装置。
17. 前記筐体の内部に乾燥空気を循環させる、乾燥空気循環口をさらに備える、
    請求項８から請求項１６のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置。
18. 請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置と、
    前記半導体装置が載置されるチャックステージと、
    前記半導体装置に接触するプローブと、
    前記プローブとの間で信号を授受することにより、前記チャックステージ上面に載置された前記半導体装置の電気的特性を評価する試験制御部と、
    を備え、
    前記プローブ位置検査装置の前記透明板は、前記チャックステージの近傍に配置される、
    半導体装置の検査装置。
19. 請求項１８に記載の半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の検査方法であって、
    （ａ）前記プローブで前記圧力受動部材を押圧した状態で、前記カメラが前記透明板の前記一方の面を撮像する工程と、
    （ｂ）前記画像処理部が、前記カメラが撮像した画像を処理して、前記プローブの位置を検出し、前記プローブの位置が予め定められた位置と一致するか判定する工程と、
    （ｃ）前記試験制御部が、前記画像処理部の判定結果に基づいて、前記半導体装置の電気的特性の評価を実施するか決定する工程と、
    を備える、
    半導体装置の検査方法。

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