JP2019153717A - 検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電子デバイスのコスト高を抑制する。【解決手段】検査装置としてのプローバは、ウェハＷに設けられた電子デバイスに接触端子を電気的に接触させて当該電子デバイスを検査する。プローバは、光を透過可能な冷媒が流通する冷媒流路３２ａを内部に有すると共に、ウェハが載置されるものであり、ウェハの載置側と反対側が光透過部材で形成された載置台３０と、載置台３０におけるウェハＷの載置側と反対側の面と対向するように配置され、ウェハＷを指向する複数のＬＥＤ４１を有する光照射機構４０と、上記冷媒による吸熱とＬＥＤ４１からの光による加熱を制御し、検査対象の電子デバイスの温度を制御する制御部と、を備え、制御部は、少なくとも測定された検査対象の電子デバイスの温度に基づいて、ＬＥＤ４１からの光出力を制御し、ＬＥＤの光出力に基づき、冷媒による吸熱を制御する。【選択図】図４

Description

本発明は、載置台に載置された電子デバイスを検査する検査装置に関する。
半導体製造プロセスでは、所定の回路パターンを持つ多数の電子デバイスが半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上に形成される。形成された電子デバイスは、電気的特性等の検査が行われ、良品と不良品とに選別される。電子デバイスの検査は、例えば、各電子デバイスが分割される前のウェハの状態で、検査装置を用いて行われる。
プローバ等と称される電子デバイスの検査装置（以下、「プローバ」という）は、多数のピン状のプローブを有するプローブカードと、ウェハを載置する載置台と、ＩＣテスターとを備える（特許文献１参照）。このプローバは、プローブカードの各プローブを電子デバイスの電極に対応して設けられた電極パッドや半田バンプに接触させ、電子デバイスからの信号をＩＣテスターへ伝達させて電子デバイスの電気的特性を検査する。また、特許文献１のプローバでは、電子デバイスの電気的特性を検査する際、当該電子デバイスの実装環境を再現するために、載置台内の冷媒流路やヒータによって載置台の温度が制御されることにより、ウェハの温度が制御される。
特開平１０―１３５３１５号公報
ところで、近年、電子デバイスは高速化や微細化が進み、集積度が高くなり、動作時の発熱量が非常に増大しているため、ウェハにおいて一の電子デバイスの検査中に隣接する他の電子デバイスに熱負荷が与えられてしまい当該他の電子デバイスに不具合を生じさせるおそれがある。
この不具合が生じるのを防ぐ方法として、特許文献１のプローバにおいて載置台内に設けられている冷媒流路やヒータで、検査中の電子デバイスの温度を制御し、他の電子デバイスへ熱負荷がかかるのを抑制する方法が考えられる。しかしながら、載置台内の冷媒流路やヒータを用いた場合、ウェハの温度を全体的に制御することができるものの、ウェハの温度を局所的、例えば、検査中の電子デバイスの近傍のみに限って制御し、他の電子デバイスへ熱負荷がかかるのを抑制することは不可能である。なぜならば、冷媒流路やヒータの小型化は困難であり、載置台内に冷媒流路やヒータを局所的に配置するのは困難であるからである。
そこで、例えば、検査中の電子デバイスに印加する電圧を、実装環境において印加されるべき比較的高い実装時電圧より小さくすることにより、隣接する他の電子デバイスへ熱負荷が与えられるのを避けている。しかし、その結果、実装時電圧の印加時に発生する不具合を電子デバイスのパッケージング前に発見することができず、パッケージの歩留まりを低下させ、コスト高を招くという問題が生じている。
本発明の目的は、電子デバイスのコスト高を抑制することができる電子デバイスの検査装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、被検査体に設けられた電子デバイスに接触端子を電気的に接触させて当該電子デバイスを検査する検査装置であって、光を透過可能な冷媒が流通する冷媒流路を内部に有すると共に、前記被検査体が載置されるものであり、前記被検査体の載置側と反対側が光透過部材で形成された載置台と、前記載置台における前記被検査体の載置側と反対側の面と対向するように配置され、前記被検査体を指向する複数のＬＥＤを有する光照射機構と、前記冷媒による吸熱と前記ＬＥＤからの光による加熱を制御し、検査対象の前記電子デバイスの温度を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、少なくとも測定された前記検査対象の前記電子デバイスの温度に基づいて、前記ＬＥＤからの光出力を制御し、前記ＬＥＤの光出力に基づき、前記冷媒による吸熱を制御することを特徴としている。
前記制御部は、前記検査対象の前記電子デバイスの温度が一定になるように、前記ＬＥＤの出力を制御し、前記ＬＥＤの出力が一定になるように、前記冷媒による吸熱を制御してもよい。
前記制御部は、測定された前記検査対象の前記電子デバイスの温度と測定された前記載置台の温度とに基づいて、前記検査対象の前記電子デバイスの温度が一定になるように、前記ＬＥＤの出力を制御してもよい。
前記制御部は、前記ＬＥＤの出力が一定になるように、前記冷媒の流量を制御して、前記冷媒による吸熱を制御してもよい。
前記制御部は、前記ＬＥＤの出力が所定の値を超えたか否かに基づいて、前記冷媒の供給の実行と停止の切り替えを行うことにより、前記冷媒による吸熱を制御してもよい。
前記制御部は、前記所定の値にヒステリシスを持たせていてもよい。
本発明の検査装置によれば、電子デバイスのコスト高を抑制することができる。
本発明の第１実施形態にかかる検査装置の構成の概略を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる検査装置の構成の概略を示す正面図である。 被検査体であるウェハの構成を概略的に示す平面図である。 ステージの構成を概略的に示す断面図である。 光照射機構の構成を概略的に示す平面図である。 図１の検査装置におけるウェハの温度測定用の回路の構成を概略的に示す図である。 ベースユニットの構成の概略を模式的に示すブロック図である。 本発明の第２実施形態にかかる検査装置が有するステージの上部構成を概略的に示す断面図である。 本発明の第２実施形態にかかるベースユニットの構成の概略を模式的に示すブロック図である。 本発明の第３実施形態にかかるベースユニットの構成の概略を模式的に示すブロック図である。 検査対象の電子デバイスが瞬間的に発熱したときの電子デバイスの温度のシミュレーション結果（比較例１）を示す図である。 検査対象の電子デバイスが瞬間的に発熱したときの電子デバイスの温度のシミュレーション結果（比較例２）を示す図である。 検査対象の電子デバイスが瞬間的に発熱したときの電子デバイスの温度のシミュレーション結果（試験例１）を示す図である。 検査対象の電子デバイスが瞬間的に発熱したときの電子デバイスの温度のシミュレーション結果（試験例２）を示す図である。 検査対象の電子デバイスが瞬間的に発熱したときの電子デバイスの温度のシミュレーション結果（試験例３）を示す図である。 検査対象の電子デバイスが瞬間的に発熱したときの電子デバイスの温度のシミュレーション結果（試験例４）を示す図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
（第１実施形態）
図１及び図２はそれぞれ、本発明の第１実施形態にかかる検査装置としてのプローバ１の構成の概略を示す斜視図及び正面図である。図２では、図１のプローバ１の後述の収容室とローダが内蔵する構成要素を示すため、その一部が断面で示されている。
図１及び図２のプローバ１は、被検査体としてのウェハＷに形成された複数の電子デバイス（後述の図３の符号Ｄ参照）それぞれの電気的特性の検査を行うものであり、検査時にウェハを収容する収容室２と、収容室２に隣接して配置されるローダ３と、収容室を覆うように配置されるテスター４とを備える。
収容室２は、内部が空洞の筐体であり、検査対象のウェハＷが固定されるステージ１０を有する。ステージ１０は、該ステージ１０に対するウェハＷの位置がずれないようにウェハＷを吸着保持する。また、ステージ１０は、水平方向及び鉛直方向に移動自在に構成されており、この構成により、後述のプローブカード１１とウェハＷの相対位置を調整してウェハＷの表面の電極をプローブカード１１のプローブ１１ａと接触させることができる。
収容室２における該ステージ１０の上方には、該ステージ１０に対向するようにプローブカード１１が配置される。プローブ１１ａは、本発明の接触端子の一例である。
また、プローブカード１１は、インターフェース１２を介してテスター４へ接続されている。各プローブ１１ａがウェハＷの各電子デバイスの電極に接触する際、各プローブ１１ａは、テスター４からインターフェース１２を介して電子デバイスへ電力を供給し、または、電子デバイスからの信号をインターフェース１２を介してテスター４へ伝達する。
ローダ３は、搬送容器であるＦＯＵＰ（図示省略）に収容されているウェハＷを取り出して収容室２のステージ１０へ搬送する。また、ローダ３は、電子デバイスＤの電気的特性の検査が終了したウェハＷをステージ１０から受け取り、ＦＯＵＰへ収容する。
さらに、ローダ３は、検査対象の電子デバイスの温度制御等の各種制御を行う制御部としてのベースユニット１３と、各電子デバイスにおける電位差生成回路（図示省略）における電位差を測定する電位差測定ユニット１４とを有する。上記電位差生成回路は、例えば、ダイオード、トランジスタまたは抵抗である。電位差測定ユニット１４は、配線１５を介してインターフェース１２に接続され、上記電位差生成回路に対応する２つの電極へ接触する２つのプローブ１１ａ間の電位差を取得し、取得した電位差をベースユニット１３へ伝達する。インターフェース１２における各プローブ１１ａ及び配線１５の接続構造については後述する。ベースユニット１３は配線１６を介してステージ１０へ接続され、後述の光照射機構４０や後述の載置台３０への冷媒の流量を調整する流量制御バルブを制御する。なお、ベースユニット１３や電位差測定ユニット１４は収容室２に設けられてもよく、また、電位差測定ユニット１４は、プローブカード１１に設けられてもよい。
テスター４は、電子デバイスが搭載されるマザーボードの回路構成の一部を再現するテストボード（図示省略）を有する。テストボードは、電子デバイスからの信号に基づいて、該電子デバイスの良否を判断するテスターコンピュータ１７に接続される。テスター４では、上記テストボードを取り替えることにより、複数種のマザーボードの回路構成を再現することができる。
さらに、プローバ１は、ユーザ向けに情報を表示したりユーザが指示を入力したりするためのユーザインターフェース部１８を備える。ユーザインターフェース部１８は、例えば、タッチパネルやキーボード等の入力部と液晶ディスプレイ等の表示部とからなる。
上述の各構成要素を有するプローバ１では、電子デバイスの電気的特性の検査の際、テスターコンピュータ１７が、電子デバイスと各プローブ１１ａを介して接続されたテストボードへデータを送信する。そして、テスターコンピュータ１７が、送信されたデータが当該テストボードによって正しく処理されたか否かを当該テストボードからの電気信号に基づいて判定する。
次に、上述のプローバ１の被検査体であるウェハＷについて図３を用いて説明する。図３は、ウェハＷの構成を概略的に示す平面図である。
ウェハＷには、略円板状のシリコン基板にエッチング処理や配線処理を施すことにより、図３に示すように、複数の電子デバイスＤが互いに所定の間隔をおいて、表面に形成されている。電子デバイスＤすなわちウェハＷの表面には、電極Ｅが形成されており、該電極Ｅは当該電子デバイスＤの内部の回路素子に電気的に接続されている。電極Ｅへ電圧を印加することにより、各電子デバイスＤの内部の回路素子へ電流を流すことができる。
次に、ステージ１０の構成について図４及び図５を用いて説明する。図４はステージ１０の上部構成を概略的に示す断面図であり、図５は後述の光照射機構４０の構成を概略的に示す平面図である。
ステージ１０は、図４に示すように、上部において、上方から順に、載置台３０と、光照射機構４０とを有する。載置台３０は、その上面にウェハＷが載置されるものであり、光照射機構４０は、載置台３０に載置された蓋部材３１に光を照射して当該蓋部材３１を加熱することにより、ウェハＷを加熱し、該ウェハＷ上に形成された電子デバイスＤを加熱する。
載置台３０は、蓋部材３１をウェハＷの載置側すなわち上側に、有底部材３２をウェハＷの載置側と反対側すなわち下側に有し、蓋部材３１と有底部材３２とはＯリング３３を介して当接する。
蓋部材３１は、円板状に形成されており、例えばＳｉＣから形成される。ＳｉＣは、熱伝導率及びヤング率が高く、光照射機構４０からの光に対する吸収効率も高い。したがって、蓋部材３１をＳｉＣで形成することにより、当該蓋部材３１を加熱／冷却したときに当該蓋部材３１に載置されたウェハＷを効率良く加熱／冷却することができ、また、蓋部材３１に割れ等が生じるのを防止することができ、さらに、光照射機構４０からの光により効率的に蓋部材３１すなわちウェハＷを加熱することができる。また、ＳｉＣはグリーンシート法等を用いることができるため、加工性が高いため、プローバ１の製造コストを低減させることができる。
蓋部材３１の上面には、ウェハＷを吸着するための吸着穴（図示省略）が形成されている。また、蓋部材３１には、複数の温度センサ３１ａが平面視において互いに離間した位置に埋設されている。
有底部材３２は、蓋部材３１と略同径の円板状に形成されており、光照射機構４０からの光を透過する光透過部材で形成される。光照射機構４０からの光が近赤外光である場合、上記光透過部材として、ポリカーボネイト、石英、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂又はガラスを用いることができる。また、これらの材料は、加工や成型が容易であるため、プローバ１の製造コストを低減させることができる。
また、有底部材３２の上面には、載置台３０の内部に冷媒を流すための溝が形成されており、該溝は、蓋部材３１に覆われて冷媒流路３２ａを形成する。言い換えると、載置台３０は、蓋部材３１と有底部材３２とにより形成される冷媒流路３２ａをその内部に有する。プローバ１では、冷媒流路３２ａを流れる冷媒で載置台３０上に載置されたウェハＷを冷却することによって、当該ウェハＷに形成された電子デバイスを冷却し、すなわち、電子デバイスの吸熱を行う。
また、有底部材３２の側部には、冷媒流路３２ａと連通する供給口３２ｂと排出口３２ｃとが形成されている。供給口３２ｂには、冷媒流路３２ａに冷媒を供給する供給管３４が接続されており、排出口３２ｃには、冷媒流路３２ａから冷媒を排出する排出管３５が接続されている。供給管３４には、冷媒流路３２ａに供給する冷媒の流量を制御する流量制御バルブ３６が設けられている。流量制御バルブ３６には、高速に流量を変化させることが可能な、チラーの冷媒流量制御用のバルブ等を用いることができる。また、このバルブ３６として三方バルブを設置し、冷媒流路３２ａをバイパスするようなバイパス流路を設ける応用も可能である。更に冷媒流路３２ａとバイパス流路のバルブが可変コンダクタンスバルブの場合、冷媒流路３２ａのコンダクタンスをＣｖ、バイパス流路のコンダクタンスをＣｖｂとするとＣｖ＋Ｃｖｂ＝一定となるようにすることで、全体のコンダクタンスを変えず制御が出来る。
冷媒流路３２ａを流れる冷媒としては、例えば、光が透過可能な液体である水が用いられ、プローバ１の外部に設けられたポンプ（図示省略）によって供給管３４を介して冷媒流路３２ａへ供給される。なお、冷媒の流量を調整する流量制御バルブ３６等の動作はベースユニット１３により制御される。
光照射機構４０は、載置台３０におけるウェハＷの載置側と反対側の面と対向するように配置されており、言い換えると、有底部材３２の下面と対向するように配置されている。
この光照射機構４０は、ウェハＷを指向する複数のＬＥＤ４１を有する。具体的には、光照射機構４０は、複数のＬＥＤ４１がユニット化されたＬＥＤユニットＵを複数有すると共に、これらＬＥＤユニットＵが表面に搭載されるベース４２を有する。光照射機構４０におけるＬＥＤユニットＵは、例えば、図５に示すように、ウェハＷ上に形成された電子デバイスＤ（図３参照）と同数で同様に配列された平面視正方形状のユニットＵ１と、その外周を覆う平面視非正方形状のユニットＵ２とでベース４２の略全面を覆っており、これにより、ＬＥＤユニットＵのＬＥＤ４１からの光で、少なくとも蓋部材３１におけるウェハＷが搭載される部分全体を照射することができるよう構成されている。
各ＬＥＤ４１は、ウェハＷに向けて光を照射する。本例では、各ＬＥＤ４１は近赤外光を出射する。ＬＥＤ４１から出射された光（以下、「ＬＥＤ光」と省略することがある。）は、光透過部材からなる載置台３０の有底部材３２を通過する。有底部材３２を通過した光は、載置台３０の冷媒流路３２ａを流れる、光を透過可能な冷媒を通過し、蓋部材３１に入射する。
光照射機構４０では、載置台３０におけるウェハＷが載置される蓋部材３１に入射されるＬＥＤ光は、ＬＥＤユニットＵ単位で制御される。したがって、光照射機構４０は、蓋部材３１における任意の箇所へのみＬＥＤ光を照射したり、また、照射する光の強度を任意の箇所と他の箇所とで異ならせたりすることができる。
プローバ１では、光照射機構４０からの光による加熱と冷媒流路３２ａを流れる冷媒による吸熱とにより、載置台３０上のウェハＷに形成された検査対象の電子デバイスＤの温度を目標温度で一定になるように制御する。この温度制御のために、プローバ１では、ウェハＷの温度を測定している。
図６は、プローバ１における電子デバイスＤの温度測定用の回路の構成を概略的に示す図である。
プローバ１では、図６に示すように、各プローブ１１ａがインターフェース１２に配置された複数の配線２０によってテスター４に接続されるが、各配線２０のうち、電子デバイスＤにおける電位差生成回路（例えば、ダイオード）の２つの電極Ｅに接触する２つのプローブ１１ａとテスター４を接続する２つの配線２０のそれぞれに、リレー２１が設けられる。
各リレー２１は、各電極Ｅの電位をテスター４及び電位差測定ユニット１４のいずれかへ切り替えて伝達可能に構成され、例えば、電子デバイスＤの電気的特性の検査を行う際、各電極Ｅへ実装時電圧が印加されてから所定のタイミングで各電極Ｅの電位を電位差測定ユニット１４へ伝達する。上記電位差生成回路では所定の電流を流した際に生じる電位差が温度によって異なることが知られている。したがって、電子デバイスＤの電位差生成回路の電位差、すなわち、電位差生成回路の２つの電極Ｅ（プローブ１１ａ）間の電位差に基づいて、電子デバイスＤの温度を検査中においてリアルタイムに測定することができる。プローバ１では、電位差測定ユニット１４が各リレー２１から伝達された各電極Ｅの電位に基づいて電子デバイスＤの電位差生成回路の電位差を取得し、さらに、取得した電位差をベースユニット１３へ伝達する。ベースユニット１３は、伝達された電位差と、電位差生成回路の電位差の温度特性とに基づいて、電子デバイスＤの温度を測定する。
なお、電子デバイスＤの温度の測定方法は、上述に限られず、電子デバイスＤの温度が測定可能であれば他の方法であってもよい。
続いて、ベースユニット１３の電子デバイスＤの温度制御にかかる構成について図７を用いて説明する。図７はベースユニットの構成の概略を模式的に示すブロック図である。
ベースユニット１３は、例えばコンピュータ等から構成され、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、プローバ１における電子デバイスＤの温度制御処理等の各種処理を制御するプログラムなどが格納されている。
なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体からベースユニット１３にインストールされたものであってもよい。
ベースユニット１３は、記憶部１３ａと、デバイス温度情報取得部１３ｂと、デバイス温度算出部１３ｃと、ＬＥＤ操作量決定部１３ｄと、バルブ操作量決定部１３ｅと、ＬＥＤ制御部１３ｆと、バルブ制御部１３ｇと、載置台温度取得部１３ｈを有する。
記憶部１３ａは、電子デバイスＤの目標温度、光照射機構４０のＬＥＤ４１の操作量の目標値や、冷媒の温度等を記憶する。ＬＥＤ４１の操作量の目標値や冷媒の温度は、電子デバイスＤの目標温度やＬＥＤ４１の最大出力等から予め決定される。また、記憶部１３ａは、電子デバイスＤにおける電位差生成回路の電位差の温度特性の情報も記憶する。
デバイス温度情報取得部１３ｂは、検査対象の電子デバイスＤの温度の情報として、当該電子デバイスＤにおける前述の電位差生成回路の電位差の情報を電位差測定ユニット１４から取得する。
デバイス温度算出部１３ｃは、デバイス温度情報取得部１３ｂから取得した情報から得られる、検査対象の電子デバイスの電位差生成回路の電位差と、電位差生成回路の電位差の温度特性とに基づいて、検査対象の電子デバイスＤの温度を算出する。
ＬＥＤ操作量決定部１３ｄは、検査対象の電子デバイスＤの温度を目標温度で一定となるようにフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御）するためのものであり、ＬＥＤ４１の操作量を決定する。具体的には、ＬＥＤ操作量決定部１３ｄは、例えば、デバイス温度算出部１３ｃが算出した電子デバイスＤの温度と記憶部１３ａに記憶された電子デバイスＤの目標温度との偏差を算出し、検査対象の電子デバイスＤに対応するＬＥＤ４１の操作量を上記偏差からＰＩＤ動作により算出／決定する。
バルブ操作量決定部１３ｅは、ＬＥＤ操作量決定部１３ｄが決定するＬＥＤ４１の操作量を目標値で一定となるようにフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御）するためのものであり、載置台３０の冷媒流路３２ａを流れる冷媒の流量を制御する流量制御バルブ３６の操作量を決定する。具体的には、バルブ操作量決定部１３ｅは、例えば、ＬＥＤ操作量決定部１３ｄが算出したＬＥＤ４１の操作量と記憶部１３ａに記憶されたＬＥＤ４１の操作量の目標値との偏差を算出し、該偏差からＰＩＤ動作により流量制御バルブ３６の操作量を算出／決定する。流量制御バルブ３６の操作量の算出に必要な、冷媒の温度の情報は記憶部１３ａに記憶されている。
ＬＥＤ制御部１３ｆは、ＬＥＤ操作量決定部１３ｄが算出した操作量に基づいてＬＥＤ４１の光出力を調節する。これにより、ＬＥＤ４１からの光による検査対象の電子デバイスＤ等の加熱が制御される。
バルブ制御部１３ｇは、バルブ操作量決定部１３ｅが算出した操作量に基づいて流量制御バルブ３６の開度を調節し、載置台３０の内部の冷媒流路３２ａを流れる冷媒の流量を調整する。これにより、上記冷媒による検査対象の電子デバイスＤ等の吸熱が制御される。
上述のような構成により、ベースユニット１３は、検査対象の電子デバイスＤの温度に基づいて、当該電子デバイスＤに対応するＬＥＤ４１からの光出力による加熱を制御すると共に、ＬＥＤ４１からの光出力に基づいて、載置台３０の冷媒流路３２ａ内の冷媒による吸熱を制御し、検査対象の電子デバイスＤの温度を制御する。言い換えると、上述のような構成により、ベースユニット１３は、応答の速いＬＥＤ４１からの光出力に係る操作量をマスター側、応答の遅い冷媒の流速に係る操作量をスレーブ側としたカスケード制御を行う。ベースユニット１３の温度制御の基となる制御方法は、線形要素と非線形要素を併用するスライディングモード制御であり、線形要素としてＬＥＤ４１からの光出力を用い、非線形要素として冷媒の流量を用いる。スライディングモード制御では、制御操作量は、通常、線形制御操作量と非線形制御操作量へ分割される。線形制御操作量は制御システムの状態を切換超平面上で制御偏差を最小にするようにし、非線形制御操作量はモデル化誤差や不確かな外乱があると制御システムの状態を切換超平面へ向かわせる。
なお、ベースユニット１３の載置台温度取得部１３ｈは、載置台３０の温度の情報、具体的には蓋部材３１の温度の情報を温度センサ３１ａから取得する。
次に、プローバ１を用いたウェハＷに対する検査処理の一例について説明する。
まず、ローダ３のＦＯＵＰからウェハＷが取り出されてステージ１０に搬送され載置される。次いで、ステージ１０が所定の位置に移動される。
そして、光照射機構４０の全てのＬＥＤ４１を点灯させ、蓋部材３１の温度センサ３１ａから取得される情報に基づいて、蓋部材３１の温度が面内で均一になるように、ＬＥＤ４１からの光出力と、載置台３０内を流れる冷媒の流量を調整する。
この状態で、電位差測定ユニット１４により、検査対象の電子デバイスＤにおける前述の電位差生成回路の電位差を取得する。そして、面内で均一とされた蓋部材３１の温度が検査対象の電子デバイスＤの温度と略一致するものとして、上記電位差の校正を行い、すなわち、上記電位差の温度特性の情報を補正する。
その後、ステージ１０を移動させて、ステージ１０の上方に設けられているプローブ１１ａと、ウェハＷの検査対象の電子デバイスＤの電極Ｅとを接触させる。
そして、プローブ１１ａに検査用に信号が入力される。これにより、電子デバイスＤの検査が開始される。なお、上記検査中、検査対象の電子デバイスＤの電位差生成回路に生じる電位差の情報に基づいて、当該電子デバイスＤの温度が試験温度／目標温度になるように、当該デバイスに対応するＬＥＤユニットＵのＬＥＤ４１からの光出力すなわちＬＥＤ４１の印加電圧が制御されると共に、ＬＥＤ４１からの出力が目標値となるように、載置台３０内の冷媒の流量すなわち流量制御バルブ３６の開度が制御される。
以後、電子デバイスＤにおける電位差生成回路の電位差の校正より後の工程は、全ての電子デバイスＤの検査が完了するまで繰り返される。
以下、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態では、載置台３０内の冷媒の流量を流量制御バルブ３６を用いて制御することができる。また、載置台３０におけるウェハＷの載置側と反対側に位置する有底部材３２と対向するように光照射機構４０が配置され、有底部材３２が光透過部材からなり、載置台３０の冷媒流路３２ａを流れる冷媒も光が透過可能である。そのため、各ＬＥＤ４１からのＬＥＤ光を、冷媒等を透過させて載置台３０の蓋部材３１に到達させることができる。さらに、光照射機構４０は各ＬＥＤユニットＵによって蓋部材３１へ局所的にＬＥＤ光を照射することができる。上述のように冷媒の流量を流量制御バルブ３６により制御することが可能な構成であれば、ＬＥＤ光の制御によらずに冷媒の流量の制御のみでデバイスＤの温度を制御することも考えられるが、本実施形態では、ＬＥＤ光の制御も行ってデバイスＤの温度を制御する。具体的には、載置台３０内の冷媒によって蓋部材３１を全体的に冷却しつつ、蓋部材３１へ局所的にＬＥＤ光を照射し、検査中の電子デバイスＤのみを加熱する。すなわち、ウェハＷにおいて、検査中の電子デバイスＤのみの温度を制御しつつ他の電子デバイスＤを冷却する。そのため、検査中の電子デバイスＤからの熱負荷が他の電子デバイスＤへ与えられるのを抑制することができる。その結果、所望の電子デバイスＤへ実装時電圧を印加させることができ、もって、実装時電圧の印加時に発生する不具合をパッケージング前に発見することができ、パッケージの歩留まりの低下を抑制してコスト高を招くのを防止することができる。なお、光照射機構４０は、各ＬＥＤユニットＵによって、蓋部材３１に照射する光の強度を局所的に変更することもできる。したがって、載置台３０内の冷媒によって蓋部材３１を全体的に冷却しつつ、蓋部材３１へのＬＥＤ光の照射状態を局所的に変更することもでき、もって、検査中の電子デバイスＤの加熱状態を他の電子デバイスと異ならせることもできる。すなわち、ウェハＷにおいて、検査対象の電子デバイスＤと、他の電子デバイスＤとの両方を温度制御しながら検査対象の電子デバイスＤの検査をすることができる。
また、Ｄ−ＲＡＭ等で採用されている一括コンタクトプロービングでは光照射機構４０全面を点灯して分布調整する。このモードにおいてはウェハ発熱量が少ないのでＬＥＤ照射量だけで調整できる。
また、本実施形態では、冷媒による電子デバイスの吸熱の制御を、応答が遅い冷媒の温度ではなく、応答が早い冷媒の流量を調節することにより行っている。そして、ベースユニット１３は、前述のように、検査対象の電子デバイスＤの温度に基づいて、当該電子デバイスＤに対応するＬＥＤ４１からの光出力による加熱を制御すると共に、ＬＥＤ４１からの光出力に基づいて、載置台３０の冷媒流路３２ａ内の冷媒による吸熱を制御し、検査対象の電子デバイスＤの温度を制御する。
本実施形態とは異なり、ＬＥＤからの光出力による加熱のみを制御し冷媒による電子デバイスの吸熱を一定とする場合、電子デバイスの発熱量が非常に大きくなったときにおける当該電子デバイスの温度の上昇度を抑えるには、最大出力の大きいＬＥＤを用いたり、ＬＥＤの密度を増やしたりする必要がある。しかし、最大出力の大きいＬＥＤ４１は高価であり、また、ＬＥＤ４１の密度を増やすとコストが増加する。また、最大出力の大きいＬＥＤ４１を用いたりＬＥＤ４１の密度を増やしたりする場合は、ＬＥＤ４１自体の冷却が必要となる。
それに対し、本実施形態では、上述のように制御を行うため、最大出力の大きいＬＥＤ４１を用いたりＬＥＤ４１の個数を増やしたりする必要がないので、コスト増を防ぐことができ、また、ＬＥＤ４１の冷却が不要である。さらに、ＬＥＤ４１を冷却しない場合の当該ＬＥＤ４１の故障率が低いため、プローバ１の信頼性を維持することができる。
また、本実施形態では、吸熱にかかる冷媒に水を用いている。したがって、フロン系冷媒を用いた場合に比べて、冷媒による吸熱を高速に行うことができる。
さらに、本実施形態では、吸熱にかかる冷媒に水を用いて載置台３０の蓋部材３１にＳｉＣを用いているため、温度応答特性が高い。
また、本実施形態では、電子デバイスＤの検査に際し、当該電子デバイスＤをチップに切り出す必要がなく、ウェハ単位で行うことができる。
（第２実施形態）
図８及び図９は、本発明の第２の実施形態に係る電子デバイス検査装置としてのプローバを説明するための図であり、図８は、プローバが有するステージの上部構成を概略的に示す断面図、図９は、プローバが有するベースユニットの構成の概略を模式的に示すブロック図である。
第１実施形態のプローバでは、図４に示すように冷媒による電子デバイスの吸熱の制御を、冷媒の流量を制御する流量制御バルブ３６を用いて行っていた。それに対し、第２実施形態のプローバでは、図８に示すように、冷媒による電子デバイスの吸熱の制御を、冷媒の供給の実行と停止を切り替える高速切替バルブ５０を用いて制御する。なお、以下では、高速切替バルブ５０について、冷媒の供給が実行される状態をＯＮ状態、冷媒の供給が停止される状態をＯＦＦ状態ということがある。
高速切替バルブ５０には、高速に冷媒の供給実行／停止を切り替えることが可能な、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）成膜装置におけるガス用のバルブ等を用いることができる。
なお、本実施形態における冷媒も水である。
図９に示すように、本実施形態のベースユニット１３は、バルブ操作量決定部６０と、バルブ制御部６１とを有する。
バルブ操作量決定部６０は、ＬＥＤ操作量決定部１３ｄが決定するＬＥＤ４１の操作量が目標値から所定の範囲内に収まるようにフィードバック制御するためのものであり、高速切替バルブ５０の操作量を決定する。具体的には、バルブ操作量決定部６０は、例えば、ＬＥＤ操作量決定部１３ｄが算出したＬＥＤ４１の操作量が所定の値（目標値）を超えたか否かに基づいて、高速切替バルブ５０の操作量を決定する。
また、バルブ操作量決定部６０は、理論上高速切替バルブ５０の切り替え時間がゼロならば制御対象が超平面にロックされてスライディングモードが実現できるが、実際は高速切替バルブ５０の切り替え時間が有限の時間でありチャタリングを生じさせるので上記所定の値にヒステリシスを持たせている。つまり、高速切替バルブ５０がＯＦＦ状態にある場合は、ＬＥＤ操作量決定部１３ｄが算出したＬＥＤ４１の操作量が上記目標値に所定値を超えたときにＯＮ状態に切り替わるように高速切替バルブ５０の操作量を決定し、高速切替バルブ５０がＯＮ状態にある場合は、ＬＥＤ４１の操作量が上記目標値から上記所定値を減じた値を下回ったときにＯＦＦ状態に切り替わるように高速切替バルブ５０の操作量を決定する。ヒステリシスに関する情報すなわち上記所定値は記憶部１３ａに記憶されている。
なお、バルブ操作量決定部６０は、ＬＥＤ操作量決定部１３ｄが決定するＬＥＤ４１の操作量の平均値が目標値で一定になるようにフィードバック制御するものとも言うことができる。
バルブ制御部６１は、バルブ操作量決定部６０が決定した操作量に基づいて高速切替バルブ５０の開閉を切り替える。これにより、上記冷媒による電子デバイスＤ等の吸熱が制御される。
本実施形態では、電子デバイスＤの検査中、当該電子デバイスＤの電位差生成回路に生じる電位差の情報に基づいて、当該電子デバイスの温度が試験温度／目標温度になるようにＬＥＤ４１からの光出力が制御されると共に、ＬＥＤ４１からの出力の平均値が目標値となるように、載置台３０内への冷媒供給の実行／停止の切り替え、すなわち高速切替バルブ５０の開閉が制御される。
本実施形態でも、ベースユニット１３は、検査対象の電子デバイスＤの温度に基づいて、当該電子デバイスＤに対応するＬＥＤ４１からの光出力による加熱を制御すると共に、ＬＥＤ４１からの光出力に基づいて、載置台３０の冷媒流路３２ａ内の冷媒による吸熱を制御し、検査対象の電子デバイスＤの温度を制御する。したがって、最大出力の大きいＬＥＤ４１を用いたりＬＥＤ４１の個数を増やしたりする必要がないので、コスト増を防ぐことができ、また、ＬＥＤ４１の冷却が不要である。さらに、ＬＥＤ４１を冷却しない場合の当該ＬＥＤ４１の故障率が低いため、プローバ１の信頼性を維持することができる。
また、本実施形態は、高速切替バルブ５０は、流量制御バルブ３６とは異なり、バルブにモータが不要であるため、コストを抑えることができ、省スペース化を図ることができる。
さらに、本実施形態は、ＬＥＤ４１の操作量の目標値にヒステリシスを持たせているため、チャタリングを起こさず制御対象を超平面にロックすることができる。
なお、本実施形態においても、ベースユニット１３の温度制御の基となる制御方法は、線形要素と非線形要素を併用するスライディングモード制御であり、線形要素としてＬＥＤ４１からの光出力を用い、非線形要素として冷媒の供給の切り替え（実行／停止）を用いる。
（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る電子デバイス検査装置としてのプローバを説明するための図であり、プローバが有するベースユニットの構成の概略を模式的に示すブロック図である。
本実施形態のプローバは、図１０に示すように、ベースユニット１３が、ＬＥＤ操作量決定部７０と、ＬＥＤ制御部７１とを有する。
ＬＥＤ操作量決定部７０は、検査対象の電子デバイスＤの温度を目標温度で一定となるようにフィードバック制御するためのものであり、当該電子デバイスＤの温度と載置台３０の温度とに基づいてＬＥＤ４１の操作量を決定する。具体的には、ＬＥＤ操作量決定部７０は、例えば、デバイス温度算出部１３ｃが算出した電子デバイスＤの温度と記憶部１３ａに記憶の電子デバイスＤの目標温度との偏差を算出し、該偏差から載置台３０の温度の推定を行う。上記推定は、例えば、上記偏差を時間積分すること等により行われる。そして、ＬＥＤ操作量決定部７０は、推定した載置台３０の温度と、載置台温度取得部１３ｈを介して取得された載置台３０の温度との偏差を算出し、該偏差から、検査対象の電子デバイスＤに対応するＬＥＤ４１の操作量を算出／決定する。つまり、ＬＥＤ操作量決定部７０は、載置台３０の温度を状態量とする状態フィードバックを施してＬＥＤ４１の操作量を算出／決定する。
ＬＥＤ制御部７１は、ＬＥＤ操作量決定部７０が算出した操作量に基づいてＬＥＤ４１の光出力を調節する。これにより、ＬＥＤ４１からの光による検査対象の電子デバイスＤ等の加熱が制御される。
本実施形態のプローバでは、検査対象の電子デバイスＤの温度のフィードバック制御に際し、載置台３０（の蓋部材３１）の温度を状態量とする状態フィードバックを施している。したがって、検査対象の電子デバイスＤの温度をより正確に制御することができる。
なお、本実施形態は、バルブとして高速切替バルブ５０を用い冷媒の供給の実行／停止を切り替えることにより吸熱を制御する場合にも適用することができる。
以上の例は、同時に検査する電子デバイスＤが１つである例である。ただし、上述の各実施形態は、同時に検査する電子デバイスＤが複数である場合にも適用することができる。この場合、冷媒による吸熱にかかる操作量は、例えば、各電子デバイスに対応する各ＬＥＤの操作量の平均値が目標値で一定になるように決定される。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
図１１〜図１６は、比較例１、２及び試験例１〜４として検査対象の電子デバイスが瞬間的に発熱したときの電子デバイスの温度のシミュレーション結果を示す図である。各図において、横軸は時間、左側の縦軸は電子デバイスの温度、電子デバイスの発熱量を示しており、右側の縦軸は図１１及び図１２ではＬＥＤ操作量、図１３及び図１４では冷媒の流量制御バルブの開度、図１５及び図１６では高速切替バルブの開閉状態をそれぞれ示しており、図１５及び図１６の右側の縦軸において、“１”はバルブが開状態であること、“０”はバルブが閉状態であることを示している。また、各図（Ｂ）は各図（Ａ）の部分拡大図である。
比較例１、２は、比較用のプローバを用いた場合のシミュレーション結果であり、上記比較用のプローバは、第１実施形態のプローバと電子デバイスの温度制御方法のみが異なり、冷媒による吸熱を一定とし光出力による加熱の制御のみで電子デバイスの温度を制御する。試験例１、２は、上述の第１実施形態のプローバを用いた場合のシミュレーション結果であり、試験例３、４は、上述の第２実施形態のプローバを用いた場合のシミュレーション結果である。
なお、上記シミュレーションでは、約８０秒経過後約１０秒間にわたって電子デバイスが発熱したものとした。また、冷媒は水、載置台３０の蓋部材３１の材料はＳｉＣ、ＬＥＤの最大出力は９０Ｗ、ＬＥＤの目標操作量は３０Ｗであるものとした。さらに、電子デバイスの目標温度は、試験例４を除き、８５℃であるものとし、試験例４における上記目標温度は１０５℃であるものとした。電子デバイスの発熱量は、比較例１において５０Ｗ、比較例２において１００Ｗ、試験例１において２００Ｗ、試験例２、試験例３において３００Ｗ、試験例４において７６５Ｗとした。
上記比較用のプローバでは、図１１の比較例１から明らかな通り、電子デバイスの発熱量が５０Ｗと小さければ、温度を目標温度から好適な範囲内（目標温度＋３℃以内）に制御することができる。しかし、図１２の比較例２から明らかな通り、電子デバイスの発熱量が１００Ｗになると、電子デバイスの温度が目標温度から好適な範囲外まで、具体的には９２．７℃まで上昇してしまう。
それに対し、第１実施形態のプローバでは、図１３の試験例１から明らかな通り、電子デバイスの発熱量が比較例２の場合より大きい２００Ｗであっても、電子デバイスの温度は最大でも８８℃以下であり、目標温度から好適な範囲内に制御することができる。ただし、第１実施形態のプローバでは、電子デバイスの発熱量が非常に大きい場合、例えば、図１４の試験例２のように３００Ｗの場合、９３．８℃まで温度が上昇する。
一方、第２実施形態のプローバでは、図１５の試験例３から明らかな通り、電子デバイスの発熱量が非常に大きい３００Ｗの場合でも、電子デバイスの温度は、最大でも８５．９℃という目標温度に非常に近い値であり、目標温度から非常に近い範囲内に制御することができる。さらに、第２実施形態のプローバでは、電子デバイスの発熱量がさらに大きい場合、例えば、図１６の試験例４のように試験例３のときよりも発熱量が２倍以上である７６５Ｗの場合であっても、目標温度が１０５℃であれば、電子デバイスの温度は、最大でも目標温度より２．２℃だけ高い１０７．２℃であり、目標温度から好適な範囲内に制御することができる。
本発明は、電子デバイスを検査する技術に有用である。
１ プローバ
２ 収容室
３ ローダ
４ テスター
１０ ステージ
１１ プローブカード
１１ａ プローブ
１２ インターフェース
１３ ベースユニット
１３ａ 記憶部
１３ｂ デバイス温度情報取得部
１３ｃ デバイス温度算出部
１３ｄ，７０ ＬＥＤ操作量決定部
１３ｅ，６０ バルブ操作量決定部
１３ｆ，７１ ＬＥＤ制御部
１３ｇ，６１ バルブ制御部
１３ｈ 載置台温度取得部
１４ 電位差測定ユニット
１７ テスターコンピュータ
１８ ユーザインターフェース部
３１ａ 温度センサ
３２ 有底部材
３２ａ 冷媒流路
３６ 流量制御バルブ
４０ 光照射機構
４１ ＬＥＤ
５０ 高速切替バルブ
Ｅ 電極
Ｕ ＬＥＤユニット
Ｗ ウェハ

Claims (6)

  1. 被検査体に設けられた電子デバイスに接触端子を電気的に接触させて当該電子デバイスを検査する検査装置であって、
    光を透過可能な冷媒が流通する冷媒流路を内部に有すると共に、前記被検査体が載置されるものであり、前記被検査体の載置側と反対側が光透過部材で形成された載置台と、
    前記載置台における前記被検査体の載置側と反対側の面と対向するように配置され、前記被検査体を指向する複数のＬＥＤを有する光照射機構と、
    前記冷媒による吸熱と前記ＬＥＤからの光による加熱を制御し、検査対象の前記電子デバイスの温度を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    少なくとも測定された前記検査対象の前記電子デバイスの温度に基づいて、前記ＬＥＤからの光出力を制御し、
    前記ＬＥＤの光出力に基づき、前記冷媒による吸熱を制御することを特徴とする検査装置。
  2. 前記制御部は、
    前記検査対象の前記電子デバイスの温度が一定になるように、前記ＬＥＤの出力を制御し、
    前記ＬＥＤの出力が一定になるように、前記冷媒による吸熱を制御することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
  3. 前記制御部は、測定された前記検査対象の前記電子デバイスの温度と測定された前記載置台の温度とに基づいて、前記検査対象の前記電子デバイスの温度が一定になるように、前記ＬＥＤの出力を制御することを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
  4. 前記制御部は、前記ＬＥＤの出力が一定になるように、前記冷媒の流量を制御して、前記冷媒による吸熱を制御することを特徴とする請求項２または３に記載の検査装置。
  5. 前記制御部は、
    前記ＬＥＤの出力が所定の値を超えたか否かに基づいて、前記冷媒の供給の実行と停止の切り替えを行うことにより、前記冷媒による吸熱を制御することを特徴とする請求項２または３に記載の請求項２または３に記載の検査装置。
  6. 前記制御部は、前記所定の値にヒステリシスを持たせていることを特徴とする請求項５に記載の検査装置。
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