JP2022071468A - 載置台、検査装置及び検査方法 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022071468000001
【課題】検査装置における載置台の構造上の耐力を低下させることなく、検査対象のデバイスの実際の温度と、温度センサにより測定される前記デバイスの測定温度との間に生じる差を小さくする。
【解決手段】処理対象のデバイスを上面に載置する載置台であって、前記デバイスの載置面を備えるトッププレートと、前記トッププレートを加熱する加熱ユニットと、平面視における所望の測定位置において、前記トッププレートの温度を取得する複数の温度センサと、前記温度センサと電気的に接続され、前記温度センサを平面視における前記測定位置に位置決めする位置決めユニットと、を有し、前記位置決めユニットは、可撓性を有するフレキシブル基板により構成される。
【選択図】図７

Description

本開示は、載置台、検査装置及び検査方法に関する。
特許文献１には、ウェハチャックの側面に形成された挿入孔内に挿入された測温体によってウェハチャックに保持されたウェハの処理温度を測定する温度センサが開示されている。特許文献１に記載の温度センサは、ウェハチャックの挿入孔に対応する貫通孔を有する固定用ブロックをウェハチャックの側面に連結し、且つ、貫通孔から挿入孔に挿入される測温体の基部に設けられた取付部材を介して、前記固定用ブロックに取り付けられる。
特開２０１１－００２３９０号公報
本開示にかかる技術は、検査装置における載置台の構造上の耐力を低下させることなく、検査対象のデバイスの実際の温度と、温度センサにより測定される前記デバイスの測定温度との間に生じる差を小さくする。
本開示の一態様は、処理対象のデバイスを上面に載置する載置台であって、前記デバイスの載置面を備えるトッププレートと、前記トッププレートを加熱する加熱ユニットと、平面視における所望の測定位置において、前記トッププレートの温度を取得する複数の温度センサと、前記温度センサと電気的に接続され、前記温度センサを平面視における前記測定位置に位置決めする位置決めユニットと、を有し、前記位置決めユニットは、可撓性を有するフレキシブル基板により構成される。
本開示によれば、検査装置における載置台の構造上の耐力を低下させることなく、検査対象のデバイスの実際の温度と、温度センサにより測定される前記デバイスの測定温度との間に生じる差を小さくすることができる。
本実施形態にかか検査装置としてのプローバの構成の概略を示す斜視図である。 本実施形態にかかる検査装置としてのプローバの構成の概略を示す正面図である。 ウェハの構成を概略的に示す平面図である。 本実施形態にかかる載置台としてのステージの構成を概略的に示す断面図である。 トッププレートに形成された凹部の構成を概略的に示す説明図である。 温度センサの配置例を示す平面図である。 位置決めユニットの構成を概略的に示す斜視図である。 温度センサの固定構造を概略的に示す平面図である。 位置決めユニットの他の配置例を概略的に示す断面図である。
半導体デバイスの製造プロセスでは、多数の半導体デバイスがウェハ等の基板上に同時に形成される。形成された半導体デバイスは、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。上記検査は、例えば、各半導体デバイスに分割される前の基板の状態で、検査装置を用いて行われる。
プローバ等と称される検査装置には、半導体デバイスが形成された基板が載置される載置台が設けられ、また、多数のプローブを有するプローブカードが取り付けられる。検査の際、検査装置では、半導体デバイスとプローブとを接触させた状態で、テスタからプローブを介して半導体デバイスに電気信号が供給される。そして、プローブを介して半導体デバイスからテスタが受信した電気信号に基づいて、当該半導体デバイスが不良品か否か判別される。
この種の検査装置では、半導体デバイスの電気的特性を検査する際、半導体デバイスの実装環境を模擬するために、載置台内に設けられた加熱機構や冷却機構によって載置台の温度を調整し、基板上に形成された半導体デバイスの温度を調節することがある。
ところで、検査装置において半導体デバイスの電気的特性を適切に検査するためには、基板上に形成されたそれぞれの半導体デバイスの温度を適切に把握する必要がある。このため、従来の検査装置においては、基板が載置される載置台を高熱伝導の材料（例えばＣｕやＡｌ等）で設計することにより、面方向の熱伝導を高め、その均熱性を向上することが行われている。
しかしながら、昨今の半導体デバイスの高集積化に伴う発熱量の増加の影響により、検査対象の半導体デバイスから載置台に設けられる温度センサまでの面方向の距離の違いによる熱抵抗差が無視できなくなるおそれがある。すなわち、半導体デバイスの発熱量の増加の影響により、半導体デバイスと温度センサとの離隔に起因する微小な熱抵抗差であっても大きな温度差が生じ、これにより半導体デバイスの実際の温度と温度センサによる測定温度との間に差異が発生するおそれがある。
そして、かかる温度センサまでの距離の違いに起因する影響は、特許文献１に開示されるような載置台（ウェハチャック）の構造、具体的には、温度センサが面内に１つのみ設けられた載置台の構造では、特に大きくなるものと考えられる。
この半導体デバイスの実際の温度と温度センサによる測定温度との間に生じる差異を小さくするための手法としては、例えば載置台の面内に複数の温度センサを設けることが考えられる。このように、載置台の面内に複数の温度センサを設け、検査対象の半導体デバイスに最も近い温度センサを選択して検査を行うことにより、半導体デバイスと温度センサとの面方向の距離を小さくして、実際の温度と測定温度との差異を小さくすることができる。
しかしながら、このように載置台の面内に複数の温度センサを設ける場合、当該温度センサとして、従来、検査装置において用いられているＲＴＤセンサ（例えば白金抵抗センサ）のようなシース付きの温度センサを適用することは困難であった。具体的には、載置台の内部に温度センサを設ける場合には当該温度センサを挿通するための挿通孔を載置台に形成する必要がある。この時、従来のようなシース付きの温度センサを用いる場合には、設置する温度センサの数だけの挿通孔を載置台に形成する必要があり、これにより、載置台の構造上の耐力が減少して反り発生の原因となるおそれがある。
そこで、本開示に係る技術は、検査装置における載置台の構造上の耐力を低下させることなく、検査対象のデバイスの実際の温度と、温度センサにより測定される前記デバイスの測定温度との間に生じる差を小さくすることを可能にする。
以下、本実施形態にかかる載置台、当該載置台を備える検査装置、及び当該検査装置を用いて行われる検査方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図１及び図２はそれぞれ、本実施形態にかかる載置台としてのステージを有する、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、基板としてのウェハＷの電気的特性の検査を行うものであり、具体的には、ウェハＷに形成された複数の半導体デバイス（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る。このプローバ１は、検査時にウェハＷ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２の上方を覆うように配置されるテスタ４と、を備える。
収容室２は、内部が空洞の筐体であり、ウェハＷが載置される載置台としてのステージ１０を有する。ステージ１０は、当該ステージ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。なお、ステージ１０の詳細な構成については後述する。また、ステージ１０には、移動機構１１が設けられている。移動機構１１は、後述のプローブカード１２のプローブ１２ａとステージ１０とを相対的に移動させ、本例では、プローブ１２ａに対しステージ１０を移動させる。移動機構１１は、より具体的には、ステージ１０を水平方向及び鉛直方向に移動させる。移動機構１１は、その上部にステージ１０が配設されるステンレス等の金属材料からなる基台１１ａを有し、さらに、例えば、図示は省略するが、基台１１ａを移動させるためのガイドレールや、ボールねじ、モータ等を有する。この移動機構１１により、後述のプローブカード１２のプローブ１２ａに対するステージ１０の位置を調整してステージ１０に載置されたウェハＷの表面の電極をプローブ１２ａと接触させることができる。
収容室２におけるステージ１０の上方には、ステージ１０に対向するように、接触端子であるプローブ１２ａを多数有するプローブカード１２が配置される。プローブカード１２は、インターフェース１３を介してテスタ４へ接続されている。各プローブ１２ａは、電気的特性の検査時に、ウェハＷの各半導体デバイスの電極に接触し、テスタ４からの電力をインターフェース１３を介して半導体デバイスへ供給し、且つ、半導体デバイスからの信号をインターフェース１３を介してテスタ４へ伝達する。
ローダ３は、搬送容器であるＦＯＵＰ（図示せず）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、半導体デバイス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、収容室２における各部の動作を制御する制御部１４を有する。制御部１４は、ベースユニット等とも称され、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータにより構成され、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における各種処理を制御するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、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、当該記憶媒体から制御部１４にインストールされたものであってもよい。プログラムの一部または全ては専用ハードウェア（回路基板）で実現してもよい。
テスタ４は、半導体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、半導体デバイスからの信号に基づいて、当該半導体デバイスの良否を判断するテスタコンピュータ１８に接続される。テスタ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１９を備える。ユーザインターフェース部１９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、半導体デバイスの電気的特性の検査の際、テスタコンピュータ１８が、半導体デバイスと各プローブ１２ａ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、テスタコンピュータ１８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の検査対象である半導体デバイスが形成されたウェハ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。
例えば、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、複数の半導体デバイスＤが互いに所定の間隔をおいて、表面に形成されている。半導体デバイスＤの表面すなわちウェハＷの表面には、電極Ｅが形成されており、電極Ｅは半導体デバイス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、各半導体デバイスＤの内部の回路素子へ電流を流すことができる。なお、半導体デバイスＤの大きさは、例えば、平面視１０～３０ｍｍ角である。
次に、上述したステージ１０の構成の詳細について図４を用いて説明する。図４はステージ１０の構成を概略的に示す断面図である。
載置台としてのステージ１０は、図４に示すように、トッププレート１００を含む複数の機能部が積層されてなる。ステージ１０は、当該ステージ１０を水平方向及び鉛直方向に移動させる移動機構１１（図２参照）上に、熱絶縁部材１３０を介して載置される。
ステージ１０は、上方から順に、トッププレート１００、冷却ユニット１４０及び加熱ユニット１５０を有する。そして、ステージ１０は、加熱ユニット１５０の下方から、言い換えると、加熱ユニット１５０の裏面側から、熱絶縁部材１３０を介して移動機構１１に支持される。更にステージ１０は、後述するように、複数の温度センサ１１０及び位置決めユニット１２０を有する。
トッププレート１００は、半導体デバイスＤ（具体的には半導体デバイスＤが形成されたウェハＷ）が載置される部材である。トッププレート１００は、言い換えると、その表面（上面）が、半導体デバイス（具体的には半導体デバイスＤが形成されたウェハＷ）が載置される載置面となる部材である。なお、以下では、ステージ１０の上面でもあるトッププレート１００の表面を載置面１００ａと記載することがある。トッププレート１００の載置面１００ａには、ウェハＷを吸着するための吸着穴Ｈ１（図６を参照）が形成されている。
トッププレート１００は、例えば円板状に形成されている。また、トッププレート１００は、例えばＣｕ、Ａｌ、ＳｉＣ、ＡｌＮ又はカーボンファイバー等の、熱伝導率が高い材料から形成される。トッププレート１００を上述のような材料で形成することにより、当該トッププレート１００の加熱や冷却を効率的に行うことができ、もって、トッププレート１００に載置されたウェハＷを効率良く加熱したり冷却したりすることができる。
トッププレート１００の裏面１００ｂには、図４及び図５に示すように、後述の温度センサ１１０及び後述の位置決めユニット１２０を内部に配設するための凹部１０１が形成されている。凹部１０１は、ウェハＷを載置面１００ａに保持するための昇降ピン（図示せず）が挿通される挿通穴Ｈ２（図６を参照）と干渉しないように、例えば挿通穴Ｈ２よりも径方向外側において略円形状に形成される。
また凹部１０１は、図４に示すように、冷却ユニット１４０、加熱ユニット１５０及び熱絶縁部材１３０に形成された、孔部１４０ａ、１５０ｂ及び１３０ａと対向するように形成されている。
孔部１４０ａ及び１５０ｂは、それぞれ冷却ユニット１４０及び加熱ユニット１５０を厚み方向に貫通して形成される。また孔部１３０ａは、一端部がステージ１０（熱絶縁部材１３０）の外部と面するように形成されている。
そして本実施形態にかかるステージ１０においては、後述の位置決めユニット１２０が、これら凹部１０１、孔部１４０ａ、１５０ａ及び１３０ａの内部に配設され、更に後述の温度センサ１１０が凹部１０１の内部に配設される。
なお、凹部１０１は、平面視におけるトッププレート１００の全面の温度を測定できるように、言い換えると、平面視におけるトッププレート１００の全面に複数の温度センサ１１０を分散して配設できるように、裏面１００ｂの全面に形成されることが好ましい。
また、凹部１０１は、トッププレート１００における伝熱や、構造上の耐力（以下、単に「耐力」という。）の面内均一性の観点から、図５に示したように、裏面１００ｂの面内において均等に（例えば中心軸対称や線対称に）形成されることが好ましい。
また更に、トッププレート１００に対する凹部１０１の形成深さｄ１（図４を参照）は、当該トッププレート１００の耐力が低下することを抑制するため、凹部１０１の非形成部分の厚みｄ２（図４を参照）と比較して少なくとも小さいことが望ましい。
ただし、形成深さｄ１が小さいと、ウェハＷの温度測定に際しての温度応答性が悪化するため、かかる温度応答性とトッププレート１００の耐力とのバランスの良い値にそれぞれ設定される。
温度センサ１１０は、上述したように例えば凹部１０１の内部に設けられ、半導体デバイスＤの電気的特性の検査に際して、トッププレート１００の温度を取得する。温度センサ１１０としては、凹部１０１のような狭所に配設可能なセンサ部材、例えばトランジスタを用いることができる。温度センサ１１０としてのトランジスタは、電源（図示せず）からの電流の供給時に測定される電圧値が、トッププレート１００の温度により変化することを利用し、測定された電圧値に基づいてトッププレート１００の温度を取得する。
なお、温度センサ１１０としてのトランジスタの大きさは、例えば平面視３ｍｍ各、厚み１ｍｍ程度である。
また温度センサ１１０は、図６に示すように、平面視において互いに離間して複数（図示の例では例えば８個）設けられている。以下の説明においては、トッププレート１００の平面視において、このように温度センサ１１０が配設され、温度測定が行われる位置のことを、「温度測定位置」と呼称する場合がある。
本実施形態において温度センサ１１０が配設される温度測定位置は、図６に示したように、トッププレート１００の周方向に沿って決定されている。
なお、温度測定位置の数や配置は任意に決定することができるが、配設される温度センサ１１０によりトッププレート１００の全面の温度を測定することができ、且つ、それぞれの温度センサ１１０が担当して温度測定を行う面積が同じになるように決定されることが好ましい。言い換えると、複数の温度センサ１１０は、平面視においてトッププレート１００に対して面内均等に分散して配設されることが好ましい。
なお、平面視におけるトッププレート１００の中心部には、図４及び図６に示したように第２の温度センサ１１１が更に設けられていてもよい。第２の温度センサ１１１としては、例えば、従来プローバ１のステージ１０に採用されている白金抵抗センサを用いることができる。かかる場合、第２の温度センサ１１１としての白金抵抗センサは凹部１０１の内部には配設されず、トッププレート１００の側面から中心部にかけて形成された挿通孔Ｈ３に挿通して配設される。言い換えると、本開示にかかる技術は、既存のステージ１０（トッププレート１００）に対して凹部１０１を形成して温度センサ１１０を配設することにより、当該既存のステージ１０に適用して実施をすることができる。
なお、後述するように、半導体デバイスＤの電気的特性の検査においては、ステージ１０に設けられた複数の温度センサ１１０、又は第２の温度センサ１１１のうち、検査対象の半導体デバイスＤに対応する１つの温度センサの測定結果が用いられる。検査対象の半導体デバイスＤに対応する温度センサとしては、例えば面方向において検査対象の半導体デバイスＤの重心に対して最も近い温度センサが選択される。
位置決めユニット１２０は、複数の温度センサ１１０と電気的に接続され、当該複数の温度センサ１１０を、前述の温度測定位置にそれぞれ位置決めするための部材である。位置決めユニット１２０は、図７に示すように、センサ接続部材１２１、中継部材１２２及びコネクタ部材１２３を有している。
センサ接続部材１２１は、少なくとも１個以上の温度センサ１１０が電気的に接続され、当該温度センサ１１０を後述の中継部材１２２及びコネクタ部材１２３を介して電源（図示せず）と接続する配線基板として作用する。
センサ接続部材１２１は、このように温度センサ１１０が接続された状態でトッププレート１００に形成された凹部１０１の内部に、孔部１４０ａ及び１５０ａを挿通して配設され、これにより、当該温度センサ１１０をトッププレート１００における温度測定位置に位置決めする。言い換えると、センサ接続部材１２１は、温度測定位置において後述の中継部材１２２から上方（トッププレート１００の載置面１００ａ側）に突出してなる、本開示の技術にかかる位置決めユニット１２０の凸部として形成される。
なお、センサ接続部材１２１は、可撓性を備え、且つ凹部１０１の壁面（トッププレート１００）との間を電気的に絶縁可能な材料、本実施形態においては例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）により形成される。当該ＦＰＣは、例えば絶縁性ベース部と、当該絶縁性ベースに形成された導電性金属部と、を有するフレキシブル基板である。このようにセンサ接続部材１２１をＦＰＣにより形成することで、当該センサ接続部材１２１を凹部１０１の形状に沿って容易に成型することができるとともに、配線基板として適切に作用させることができる。また、上述したようにＦＰＣはその厚みを小さく形成することができるため、トッププレート１００に形成する凹部１０１の形成幅を小さくすることができる。
なお、センサ接続部材１２１を形成する材料は本実施形態に限定されるものではなく、凹部１０１の形状に沿って成型が可能であり、また配線基板として作用することができれば、リジッド基板が用いられてもよい。
また、本実施形態のようにセンサ接続部材１２１が凹部１０１の壁面（トッププレート１００）との間を電気的に絶縁可能な材料で形成されていてもよいし、例えば凹部１０１の壁面を絶縁材料によりコーティングしてもよい。
中継部材１２２は、図７に示したように、凹部１０１（より具体的には孔部１０３ａ）の形状に沿って形成された円環状の部材であり、センサ接続部材１２１と後述のコネクタ部材１２３との間を電気的に接続する配線基板として作用する。
なお、中継部材１２２は、可撓性を備え、且つトッププレート１００との間を電気的に絶縁可能な材料、本実施形態においては例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）により形成される。このように中継部材１２２をＦＰＣにより形成することで、当該中継部材１２２を凹部１０１の形状に沿って容易に成型することができるとともに、配線基板として適切に作用させることができる。
なお、中継部材１２２を形成する材料は本実施形態に限定されるものではなく、凹部１０１の形状に沿って成型が可能であり、また配線基板として作用することができれば、リジッド基板が用いられてもよい。
また、本実施形態のように中継部材１２２がトッププレート１００との間を電気的に絶縁可能な材料で形成されていてもよいし、例えば中継部材１２２が接触する可能性のある孔部１３０ａの内部を絶縁材料によりコーティングしてもよい。
コネクタ部材１２３は、センサ接続部材１２１及び中継部材１２２を介して温度センサ１１０をステージ１０の外部と電気的に接続するための部材である。
また温度センサ１１０は、トッププレート１００の温度を適切に測定するため、図８に示すように、温度測定位置において固定部材１２４により凹部１０１の壁面に固定される。具体的には、図８に示すように、センサ接続部材１２１に接続された温度センサ１１０を、押さえ部材１２５の一側面側に形成された溝部１２５ａに嵌合するように配置し、センサ接続部材１２１を凹部１０１の壁面に接触させる。そして、かかる状態で押さえ部材１２５の他側面側に形成された溝部１２５ｂに弾性部材１２６（例えばバネ等）を配置する。これにより、抑え部材１２５が弾性部材１２６の付勢力により凹部１０１の壁面に押し付けられ、溝部１２５ａに勘合された温度センサ１１０が固定される。
なお、半導体デバイスＤの電気的特性の検査においては、後述の冷却ユニット１４０や加熱ユニット１５０により、トッププレート１００及び載置面１００ａ上の半導体デバイスＤの温度が調整される。この時、トッププレート１００とセンサ接続部材１２１は、互いに熱膨張係数が異なるため、トッププレート１００の温度調整に際して熱変形量に差が生じる。そこで、かかる熱変形量の差に起因するセンサ接続部材１２１の破損を抑制するため、センサ接続部材１２１は、かかる熱変形を吸収可能に固定されることが好ましい。
図４の説明に戻る。
冷却ユニット１４０は、トッププレート１００、及びトッププレート１００に載置されたウェハＷ（より具体的にはウェハＷに形成された半導体デバイスＤ）を冷却する部材である。
冷却ユニット１４０は、加熱ユニット１５０よりも載置面１００ａ側に設けられており、具体的には、トッププレート１００と加熱ユニット１５０との間に介在するようにトッププレート１００の裏面に接合されている。冷却ユニット１４０は、例えば、トッププレート１００と略同径の円板状に形成されている。
なお、冷却ユニット１４０の構成は特に限定されるものではなく、トッププレート１００及び半導体デバイスＤを冷却することができれば、任意の構成をとることができる。一例として冷却ユニット１４０には、内部に冷媒が流れる冷媒流路（図示せず）が形成されていてもよい。
加熱ユニット１５０は、トッププレート１００、及びトッププレート１００に載置されたウェハＷ（より具体的にはウェハＷに形成された半導体デバイスＤ）を加熱する部材である。
加熱ユニット１５０は、トッププレート１００の載置面１００ａに載置されたウェハＷと、冷却ユニット１４０を介して対向するように配置されている。加熱ユニット１５０は、例えば、トッププレート１００と略同径の円板状に形成されている。
なお加熱ユニット１５０は、平面視においてトッププレート１００を複数の加熱領域（図示せず）に分割し、当該加熱領域ごとにトッププレート１００及び半導体デバイスＤを独立して加熱可能に構成されていてもよい。
なお、加熱ユニット１５０の構成は特に限定されるものではなく、トッププレート１００及び半導体デバイスＤを加熱することができれば、任意の構成をとることができる。一例として加熱ユニット１５０は、載置面１００ａに対して光を照射することで加熱を行うＬＥＤユニット（図示せず）を有していてもよい。また例えば加熱ユニット１５０は、加熱素子としてのヒータ（図示せず）を有していてもよい。
なお、加熱ユニット１５０として載置面１００ａに対して光を照射するＬＥＤユニットを用いる場合、当該加熱ユニット１５０と載置面１００ａの間に配置される冷却ユニット１４０、及び当該冷却ユニット１４０の内部を流れる冷媒としては、光透過性を有する材料が用いられることが望ましい。
本実施形態にかかるステージ１０は以上のように構成されている。
本実施形態にかかるステージ１０によれば、トッププレート１００の内部に複数の温度センサ、図示の例では、トッププレート１００の周方向に沿って複数の温度センサ１１０と、トッププレート１００の中心部に第２の温度センサ１１１と、が設けられている。
これにより、半導体デバイスＤの電気的特性の検査においては、検査対象の半導体デバイスＤの重心と最も近い温度センサを選択することで、検査対象の半導体デバイスＤと対応する温度センサ１１０との離隔距離を小さくすることができる。この結果、半導体デバイスＤの電気的特性の検査において、半導体デバイスＤと温度センサ１１０との離隔に起因する温度低下が抑制され、すなわち、半導体デバイスＤの実際の温度と温度センサによる測定温度との差異を適切に小さくすることができる。
また本実施形態によれば、温度センサ１１０及びセンサ接続部材１２１としてそれぞれトランジスタ及びＦＰＣを使用することにより、これら温度センサ１１０及びセンサ接続部材１２１の大きさを小さくすることができる。
これにより、トッププレート１００の形成する凹部１０１の形成幅や形成深さを小さくすることができるため、凹部１０１の形成によりトッププレート１００（ステージ１０）の耐力が損なわれることを、抑制することができる。
また本実施形態によれば、内部に温度センサ１１０が設けられる凹部１０１をトッププレート１００に形成するが、当該凹部１０１は、その形成深さｄ１が凹部１０１の非形成部分の厚みｄ２と比較して小さくなるように形成される。
このように、トッププレート１００の構造体積と比較して凹部１０１の形成体積、言い換えると、トッププレート１００の切削体積を小さくすることができるため、当該トッププレート１００の耐力低下や検査に際しての変形が抑制される。
また、上述したように凹部１０１は、半導体デバイスＤの電気的特性の検査においてプローブ１２ａが押圧される載置面１００ａとは逆側の面である裏面１００ｂに形成される。すなわち、プローブ１２ａは耐力の低下が懸念される凹部１０１の形成側面とは逆側の面である載置面１００ａに押圧されるため、当該押圧力が凹部１０１の非形成部分により吸収され、検査においての変形がさらに適切に抑制される。
また本実施形態によれば、温度センサ１１０としてはトランジスタが用いられ、当該トランジスタは、例えばＦＰＣで形成されたセンサ接続部材１２１に接続された状態で、凹部１０１の内部に配設される。
このように、凹部１０１の内部に配設されるトランジスタは、上述したように例えば平面視３ｍｍ角と非常に小さいため、容易に平面視における温度測定位置の数を増やすことができる。すなわち、トッププレート１００の温度を面内でより適切に測定することができる。
また、凹部１０１の内部に配設されるトランジスタ及びＦＰＣは、それぞれ厚みが小さいため、これにより凹部１０１の形成幅を小さくすることができる。言い換えれば、凹部１０１の形成体積（トッププレート１００の切削体積）を小さくすることができるため、当該トッププレート１００の耐力低下や半導体デバイスＤの電気的特性の検査に際しての変形がさらに適切に抑制される。
ここで、上述したように、温度センサ１１０として従来のようなシース付きの温度センサを用いた場合には、設置する温度センサ１１０の数だけの挿通孔をトッププレート１００に形成する必要があり、トッププレート１００の耐力が低下するおそれがあった。
この点、本実施形態においては、上述したように温度センサ１１０としてトランジスタを用いることにより、１つのセンサ接続部材１２１に対して、複数の温度センサ１１０を実装することができる。これにより、トッププレート１００に形成する凹部１０１（挿入孔に対応）の数を少なくすることができ、すなわち、トッププレート１００の耐力が損なわれることが抑制されるとともに、半導体デバイスＤの電気的特性の検査に際しての変形がさらに適切に抑制される。
また本実施形態にかかるステージ１０は、例えば特許文献１に示したような既存のステージが備えるトッププレートに凹部１０１を形成し、その内部に温度センサ１１０を配設することで、当該既存のステージに対して本開示にかかる技術を適用することができる。このため、このように既存のステージ１０を利用することにより、新たにステージ１０を制作してプローバ１の内部に設ける場合と比較して、ステージ１０の導入にかかるコストや手間を適切に削減することができる。
またこの時、既存のステージ１０に用いられていた白金抵抗センサ、及び当該白金抵抗センサを挿通するための挿入孔をそのまま利用してもよい。
なお、以上の実施形態（図４を参照）では、冷却ユニット１４０と加熱ユニット１５０をそれぞれ貫通するように孔部１４０ａ、１５０ａを形成し、かかる孔部１４０ａ、１５０ａを挿通して位置決めユニット１２０（センサ接続部材１２１）を配置したが、図９に示すように、トッププレート１００の裏面側に中継部材１２２の形状に沿って凹部１０１を形成し、かかる凹部１０１の内部に、センサ接続部材１２１及び中継部材１２２を含む位置決めユニット１２０を配置してもよい。
図４および図９に示した実施形態のように、温度センサ１１０を鉛直方向に延伸して配設されるセンサ接続部材１２１に設けることにより、温度センサ１１０を載置面１００ａ側に設けることができ、すなわち、検査対象の半導体デバイスＤとの離隔を小さくすることができる。そしてこれにより、半導体デバイスＤの電気的特性の検査に際しての温度センサ１１０による温度測定の応答性を向上できる。またこれとともに、半導体デバイスＤの実際の温度と、温度センサ１１０による測定温度との差異を更に適切に小さくすることができる。
またこの時、凹部１０１の形成深さは、温度センサ１１０が配置される温度測定位置と対応する位置においてのみ深く形成される。これにより、凹部１０１の形成体積（トッププレート１００の切削体積）が極端に増加させることがないため、トッププレート１００の耐力が大きく低下することが抑制される。
なお、以上の実施形態においてはトッププレート１００の面内において合計９個の温度センサが設けられる場合を例に説明を行ったが、かかる温度センサの設置数（温度測定位置の数）が増加した場合、かかる全ての温度測定位置において上述のように凹部１０１を深く形成すると、トッププレート１００の耐力が低下するおそれがある。
そこで、トッププレート１００の耐力、及び温度センサ１１０による温度測定の応答性を鑑みて、複数の温度測定位置において、上述のようなセンサ接続部材１２１を設けることなく、中継部材１２２に対して温度センサ１１０を設置してもよい。
なお、以上の実施形態においては、トッププレート１００の裏面１００ｂに凹部１０１を形成し、かかる凹部１０１の内部に温度センサ１１０及びセンサ接続部材１２１を配設する場合を例に説明を行った。しかしながら、トッププレート１００に対する温度センサ１１０の設置方法はこれに限定されるものではない。
具体的には、例えばトッププレート１００に凹部１０１を形成することなく、裏面１００ｂに対して直接的に温度センサ１１０及びセンサ接続部材１２１を接続するようにしてもよい。
かかる場合、トッププレート１００に凹部１０１を設ける必要がないため、当該凹部１０１の形成によるトッププレート１００の耐力の低下が生じることがない。また、凹部１０１を形成する必要がないため、トッププレート１００の厚みを小さくできる。
ただし、このように裏面１００ｂに温度センサ１１０を設ける場合、当該温度センサ１１０と、冷却ユニット１４０及び加熱ユニット１５０との距離が近くなる。言い換えると、半導体デバイスＤの電気的特性の検査に際して、冷却ユニット１４０及び加熱ユニット１５０からの影響を受けるおそれがあり、すなわち、検査を適切に実行できなくなる恐れがある。かかる観点を鑑みた場合、温度センサ１１０及びセンサ接続部材１２１は、凹部１０１の内部に設けられることが好ましい。
なお、以上の実施形態においては温度センサ１１０としてトランジスタを使用する場合を例に説明を行ったが、温度センサ１１０の種類はこれに限定されるものではない。例えば、凹部１０１の内部に配設することができ、センサ接続部材１２１を介して電気的な接続が可能であればよく、一例として、ダイオードを温度センサ１１０として使用してもよい。また例えば、ＲＴＤチップ（白金抵抗体を含む）を温度センサとして使用してもよい。
また、以上の実施形態においては第２の温度センサ１１１として白金抵抗センサを使用する場合を例に説明を行ったが、第２の温度センサ１１１の種類はこれに限定されるものではない。例えば、センサ接続部材１２１を延長又は新設することで、トランジスタやダイオードを第２の温度センサ１１１として使用してもよい。
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
次に、以上のように構成されたステージ１０を備えるプローバ１において行われる、半導体デバイスＤの検査方法の一例について説明する。
（Ａ１．ウェハ載置）
まず、ウェハＷが、ローダ３のＦＯＵＰから取り出されて、ステージ１０に向けて搬送され、トッププレート１００の載置面１００ａ上に載置される。次いで、ステージ１０が、予め定められた位置に移動される。
（Ａ２．載置面の温度調整）
また、制御部１４の制御により、トッププレート１００の載置面１００ａにおける検査対象の半導体デバイスＤを、所望の設定温度とする制御が行われる。具体的には、冷却ユニット１４０及び加熱ユニット１５０により載置面１００ａの冷却及び加熱を行うことで、載置面１００ａが所望の温度となるように調整する。この時、載置面１００ａの温度は、上述した複数の加熱領域ごとに独立して温度制御されることが望ましい。
なお、載置面１００ａの温度調整は、載置面１００ａの全面において一様に行われもよいし、処理条件に応じて加熱領域ごとに異なる温度で調整されてもよい。また例えば、検査対象の半導体デバイスＤが属する加熱領域のみが、局所的に温度調整されてもよい。
なお、この工程Ａ２．は、上記工程Ａ１．の完了前に始めてもよい。
（Ａ３．接触）
載置面１００ａが所望の温度に調整された後、制御部１４の制御により移動機構１１を駆動し、プローブ１２ａに対しステージ１０を相対的に移動させる。これにより、プローブ１２ａと検査対象の半導体デバイスＤとの位置合わせが行われ、両者が接触する。具体的には、プローブ１２ａと検査対象の半導体デバイスＤの電極Ｅとの位置合わせが行われ、両者が接触する。
（Ａ４．電気的特性検査）
その後、検査対象の半導体デバイスＤの電気的特性検査が行われる。具体的には、プローブ１２ａを介して半導体デバイスＤに検査用の信号が入力されると共に、半導体デバイスＤからの信号がプローブ１２ａを介してテスタ４に出力される。
この電気的特性検査中、冷却ユニット１４０による載置面１００ａの冷却、及び加熱ユニット１５０による載置面１００ａの加熱が行われることにより、載置面１００ａ及び検査対象の半導体デバイスＤが所望の目標温度で一定となるように温度調整される。
ここで、かかる電気的特性検査においては、プローブ１２ａを介して半導体デバイスＤ検査用の信号が入力されることにより、当該半導体デバイスＤが発熱する。この半導体デバイスＤの発熱量は、上述したように昨今の半導体デバイスの高集積化に伴って増加している。このため、冷却ユニット１４０及び加熱ユニット１５０により載置面１００ａの温度を均一に制御していたとしても、それぞれの半導体デバイスＤの発熱の影響により、当該半導体デバイスＤの温度を均一に制御できない場合がある。
そして、かかる状態で、特許文献１にも開示されるようにトッププレート１００の内部に設けられた温度センサの数が１つのみであった場合、それぞれの半導体デバイスＤの温度を適切に取得できないおそれがあった。具体的には、半導体デバイスの発熱量の増加に伴って検査対象の半導体デバイスＤの温度が上昇しているため、半導体デバイスＤが載置されるトッププレート１００の熱伝導値が高い（熱抵抗値が小さい）場合であっても、大きな温度差が生じる。すなわち、検査対象の半導体デバイスＤと温度センサ１１０との面方向の離隔に起因して、半導体デバイスＤの実際の温度と温度センサ１１０による測定温度との間に差異が生じるおそれがあった。
この点、本実施形態にかかるステージ１０によれば、トッププレート１００の内部には複数の温度センサ１１０（トランジスタ）と、第２の温度センサ１１１（白金抵抗センサ）が配置されている。そして本実施形態においては、上述したように、検査対象の半導体デバイスＤの重心と最も近い温度センサを選択され、選択された温度センサにより半導体デバイスＤの温度が取得される。これにより、検査対象の半導体デバイスＤと温度センサとの離隔を少なくとも従来と比較して小さく、すなわち、トッププレート１００における伝熱影響を小さくでき、半導体デバイスＤの実際の温度と温度センサによる測定温度との間に生じる差異を小さくできる。
なお、電気的特性検査において半導体デバイスＤの温度として用いられる温度としては、上述のように検査対象の半導体デバイスＤの重心と最も近い温度センサにおいて取得された温度をそのまま用いてもよいが、当該取得温度を補正して用いることもできる。
具体的には、温度センサによる取得温度を、当該温度センサと検査対象の半導体デバイスＤとの離隔距離に基づいて、例えば熱伝導方程式等を用いて補正してもよい。このように、温度センサにより取得された温度を補正して、検査対象の半導体デバイスＤの実際の温度の予測値を算出することにより、半導体デバイスＤの実際の温度と温度センサによる取得温度（算出された補正温度）との差異をより適切に小さくすることができる。
また更に、電気的特性検査において半導体デバイスＤの温度として用いられる温度としては、上述のように選択された一の温度センサによる取得温度を、当該温度センサの周囲に配設された他の温度センサによる取得温度により補完して用いることもできる。
具体的には、上述したように本実施形態にかかるステージ１０においては、トッププレート１００に対して複数の温度センサが面内均等に分散して配設される。すなわち、上述のように選択された一の温度センサの周囲には、少なくとも１つ以上の他の温度センサが均等に配設されている（図６を参照）。
そこで、一の温度センサによる取得温度を、周囲に配設される他の温度センサによる取得温度と比較し、例えばその平均値や中央値を取得することにより、一の温度センサによる取得温度を補完し、一の温度センサによる取得温度の信頼性を向上させることができる。言い換えると、半導体デバイスＤの実際の温度と温度センサによる取得温度（算出された補完温度）との差異をより適切に小さくすることができる。
なお、以上の説明においては一の温度センサによる取得温度を、当該一の温度センサの周囲に配設された他の温度センサによる取得温度により補完する場合を例に説明を行ったが、検査対象の半導体デバイスＤの重心に対して、最も近い温度センサが複数ある場合も同様である。すなわち、検査対象の半導体デバイスＤの重心に最も近い複数の温度センサによる複数の取得温度に基づいて、例えばその平均値や中央値を取得することにより、温度センサによる取得温度を補完して、半導体デバイスＤの実際の温度と温度センサによる取得温度との差異を小さくすることができる。
プローバ１に搬入されたウェハＷの電気的特性検査が完了すると、プローブ１２ａと検査対象の半導体デバイスＤとの接触が解除される。
続いて、次の検査対象の半導体デバイスＤに関して、上述の工程Ａ２．～Ａ４．が順次行われる。以後、上述の工程Ａ２．～Ａ４．は、全ての半導体デバイスＤについて完了するまで、繰り返し行われる。
全ての半導体デバイスＤについて電気的特性検査が完了すると、ウェハＷが、ステージ１０から取り外され、ローダ３のＦＯＵＰに搬出される。これにより、一連の検査処理が終了する。
なお、ウェハＷに形成された半導体デバイスＤのうち、全ての半導体デバイスＤを検査対象とせずに、一部の半導体デバイスＤのみを検査対象としてもよい。
以上、本実施形態にかかる半導体デバイスＤの検査方法によれば、トッププレート１００に設けられた複数の温度センサのうち、検査対象の半導体デバイスＤの重心と最も近い温度センサ１１０を選択し、半導体デバイスＤの温度が取得される。これにより、従来と比較して検査対象の半導体デバイスＤと温度センサとの離隔を小さくすることができるため、半導体デバイスＤの実際の温度と温度センサによる取得温度との差異をより適切に小さくすることができる。
またこの時、選択された温度センサによる取得温度を、検査対象の半導体デバイスＤとの離隔距離に基づいて補正することにより、更に適切に半導体デバイスＤの実際の温度と温度センサによる取得温度（算出された補正温度）との差異を小さくできる。
更にこの時、選択された一の温度センサによる取得温度を、当該一の温度センサの周囲に配設された他の温度センサによる取得温度により補完することにより、更に適切に半導体デバイスＤの実際の温度と温度センサによる取得温度（算出された補完温度）との差異を小さくできる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１０ ステージ
１００ トッププレート
１００ａ 載置面
１１０ 温度センサ
１１１ 第２の温度センサ
１２０ 位置決めユニット
１２１ センサ接続部材
１５０ 加熱ユニット
Ｄ 半導体デバイス

Claims (12)

  1. 処理対象のデバイスを上面に載置する載置台であって、
    前記デバイスの載置面を備えるトッププレートと、
    前記トッププレートを加熱する加熱ユニットと、
    平面視における所望の測定位置において、前記トッププレートの温度を取得する複数の温度センサと、
    前記温度センサと電気的に接続され、前記温度センサを平面視における前記測定位置に位置決めする位置決めユニットと、を有し、
    前記位置決めユニットは、可撓性を有するフレキシブル基板により構成される、載置台。
  2. 前記トッププレートの裏面側には凹部が形成され、前記温度センサ及び前記位置決めユニットの少なくとも一部は、当該凹部の内部に配設される、請求項１に記載の載置台。
  3. 前記位置決めユニットは、平面視における前記測定位置と対応する位置において、前記凹部の内部に配設された状態で前記トッププレートの載置面に向けて突出する凸部を有し、
    前記温度センサは、前記位置決めユニットにおける前記凸部に対して接続される、請求項２に記載の載置台。
  4. 前記位置決めユニットは、
    前記温度センサが接続される複数のセンサ接続部材と、
    載置台外部と電気的に接続するコネクタ部材と、
    複数の前記センサ接続部材と前記コネクタ部材とを電気的に接続する中継部材と、を備える請求項１～３のいずれか一項に記載の載置台。
  5. 複数の前記センサ接続部材には、それぞれ複数の温度センサが接続される、請求項４に記載の載置台。
  6. 複数の前記温度センサは、平面視において前記トッププレートの周方向に沿って配置される、請求項１～５のいずれか一項に記載の載置台。
  7. 前記温度センサは、白金抵抗センサ又はトランジスタセンサの少なくともいずれかを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の載置台。
  8. 前記白金抵抗センサが平面視における前記トッププレートの中心部に配置され、
    複数の前記トランジスタセンサが、平面視における前記トッププレートの周方向に沿って配置される、請求項７に記載の載置台。
  9. 前記トッププレートを冷却する冷却ユニットを更に有し、
    前記トッププレート、前記冷却ユニット及び前記加熱ユニットが、上方からのこの順に積層して配置される、請求項１～８のいずれか一項に記載の載置台。
  10. 検査対象のデバイスを検査する検査装置であって、
    デバイスの検査に際して予め定められた荷重で当該デバイスに押圧されるプローブと、
    請求項１～９のいずれか一項に記載の載置台と、を備える検査装置。
  11. 検査装置を用いて、検査対象の複数のデバイスとプローブを接触させて検査する検査方法であって、
    前記検査装置は、
    前記デバイスの載置面を備えるトッププレートと、
    前記トッププレートを加熱する加熱ユニットと、
    平面視における所望の測定位置において、前記トッププレートの温度を取得する複数の温度センサと、
    前記温度センサと電気的に接続され、前記温度センサを平面視における前記測定位置に位置決めする位置決めユニットと、を有し、
    前記位置決めユニットが、可撓性を有するフレキシブル基板により構成される載置台を備え、
    当該検査方法は、
    （Ａ）前記加熱ユニットにより前記トッププレートを所望の温度に加熱する工程と、
    （Ｂ）前記温度センサにより前記トッププレートの温度を取得する工程と、
    （Ｃ）測定された前記トッププレートの温度から検査対象の前記デバイスの温度を算出する工程と、を含み、
    前記デバイスの温度を算出する前記（Ｃ）工程は、
    （ａ）複数の前記温度センサのうち、平面視における前記デバイスの重心からの距離が最も近い前記温度センサを選択する工程と、
    （ｂ）選択された当該温度センサにより測定された前記トッププレートの温度に基づいて前記デバイスの温度を算出する工程と、を含む、検査方法。
  12. 前記（ａ）工程において、他の前記温度センサを更に選択し、
    前記（ｂ）工程において、他の前記温度センサにより測定された温度に基づいて、算出された前記デバイスの温度を補完する、請求項１１に記載の検査方法。



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