JP5258547B2 - 集積回路の検査方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、集積回路を電気的に試験方法及び装置に関する。

半導体ウエーハに形成された未切断の集積回路、チップ状に切断された集積回路、チップ状に切断されてパッケージ又はモールドをされた集積回路等の集積回路（すなわち、被検査体）は、プローブカードを用いた試験装置により、仕様書通りの性能を有するか否かの試験をされる。

この種の試験に用いるプローブカードは、一般に、複数の信号路すなわち導電路を有するプローブ基板と、該プローブ基板の一方の面に配置されて前記導電路に電気的に接続された複数の接触子とを含む。

そのようなプローブ基板としては、ガラス入りエポキシ樹脂で製作された配線基板、セラミックで形成されたセラミック基板、ポリイミド樹脂のような電気絶縁性の樹脂で形成されたフレキシブル多層配線基板、セラミック基板の下面にフレキシブル多層配線基板を配置した併用基板等が用いられている。

近年、集積回路を高温度下で試験することが行われている。この場合、集積回路はこれを配置するステージに設けられた発熱体により所定の温度に加熱され、それにより接触子が配置されたプローブ基板もステージ及び集積回路からの熱を受けて加熱される。その結果、集積回路及びプローブ基板が熱膨張する。

しかし、集積回路の熱膨張量とプローブ基板の熱膨張量とが異なると、集積回路の電極と接触子の針先との相対的位置関係が変化し、針先が集積回路の電極に押圧されない接触子が存在することを避けることができない。

上記のことから、発熱体をプローブ基板内に配置し、この発熱体を発熱させてプローブ基板を加熱し、それによりプローブ基板の温度を調整する試験装置が提案されている（特許文献１）。

しかし、特許文献１に記載された試験装置では、発熱体として単一の金属層をプローブ基板に設けているにすぎない。このため、プローブカード、特にセラミック基板が所定の温度に上昇するまでに長時間を要し、作業能率が低い。

例えば、１つのウエーハの試験を終了するたびにステージをプローブカードに対して移動させる試験装置においては、ステージがプローブカードから離間されるたびに、プローブカードが大気温度に晒されて、プローブカードの温度が低下する。

また、多数のウエーハを、それぞれが複数のウエーハを含むロットに分けて、１ロットずつ試験する試験装置においては、１つのウエーハの試験を終了するたびのみならず、１ロット分のウエーハの交換のためにステージを移動させるたびに、プローブカードが大気温度に晒される。そのような装置においても、プローブカードが大気温度に晒される間にプローブ基板の温度が大きく低下する。

上記のことから、従来の試験装置では、次のウエーハの試験のためにプローブカードを再度所定の温度に上昇させなければならない。しかし、従来の試験装置では、温度低下を招いたプローブカードを所定の温度に再度上昇させるためには、長時間を要し、試験効率が著しく低い。

また、従来の試験装置では、試験信号を集積回路に供給しているにもかかわらず、加熱電力をヒーターに供給すると、試験信号が加熱電力により大きな影響を受け、正確な試験結果を得ることができない。

特開平４−３５９４４５号公報

本発明の目的は、プローブカードを効果的に所定の温度に加熱することができるようにすることにある。

本発明に係る、集積回路の試験方法は、
前記集積回路を受けるチャックトップが前記集積回路に対し電気信号の授受を行うプローブカードの近傍に存在するか否かを判定する第１のステップと、
該第１のステップにおける判定結果に応じて前記プローブカードに備えられた発熱体に供給する加熱電力を調整する第２のステップとを含む。

本発明に係る、集積回路の試験装置の１つは、
複数の導電路及び給電路を有するプローブ基板、並びに該プローブ基板の一方の面に配置されて前記導電路に電気的に接続された複数の接触子を含むプローブカードと、
前記集積回路が配置されるチャックトップであって、受けた集積回路が、前記プローブカードと対向し該プローブカードの接触子に接触する試験位置と、受けた集積回路が前記プローブカードと対向し該プローブカードの接触子に接触しない非試験位置と、受けた集積回路が前記プローブカードと対向しない前記集積回路の交換のための退避位置とに移動可能のチャックトップと、
前記給電路を介して供給される加熱電力により発熱するように前記プローブ基板に配置された発熱体と、
前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に位置するか否かの判定に用いる電気信号を出力する第１のセンサと、
前記プローブカードに供給する試験用信号を制御すると共に、前記発熱体に供給する加熱電力を制御する制御装置であって、前記第１のセンサの出力信号を基に前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在するか否かを判定し、当該判定の結果に応じて、前記加熱電力の供給量を調整する制御装置とを含む。

前記制御装置は、さらに、前記試験用信号が前記集積回路に供給されているか否かを判定し、当該判定の結果及び前記第１のセンサの出力信号を基に前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在するか否かの前記判定結果の両判定結果に応じて、前記加熱電力の供給量を調整することができる。

本発明に係る、集積回路の試験装置の他の１つは、
さらに、前記プローブカードの温度を検出すべく前記プローブカードに配置された第２のセンサを含むことができ、前記制御装置は、前記第２のセンサの出力信号を基に前記プローブカードが所定の温度を有するか否かを判定し、当該判定の結果及び前記両判定結果に応じて、前記加熱電力の供給量を調整することができる。

前記第１のステップは、前記プローブカード又は前記チャックトップに設けられたセンサの出力信号を基に、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在するか否かを判定することを含むことができる。

前記第１のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在するか否かを判定することを含むことができ、また前記第２のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在しないとき、前記発熱体に供給する前記加熱電力を所定の値に調整することを含むことができる。

上記の場合、前記第２のステップは、さらに、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在するとき、前記発熱体に供給する前記加熱電力を適宜な値に調整することを含むことができる。

前記第１のステップは、前記試験中であるか否かを判定することを含むことができ、また前記第２のステップは、前記試験中でないとき、前記発熱体に供給する前記加熱電力を適宜な値に調整することを含むことができる。

上記の場合、前記第２のステップは、さらに、前記試験中であるとき、前記発熱体に供給する前記加熱電力を適宜な値に調整することを含むことができる。

前記第１のステップは、前記プローブカードが所定の温度を有するか否かを判定することを含むことができ、また前記第２のステップは、前記プローブカードが所定の温度でないとき、前記発熱体に供給する前記加熱電力を所定の値に調整することを含むことができる。

上記の場合、前記第２のステップは、さらに、前記プローブカードが所定の温度であるとき、前記発熱体に供給する前記加熱電力を零に調整することを含むことができる。

前記第１のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在するか否か、及び前記試験中であるか否かを判定することを含むことができ、また前記第２のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在せずかつ試験中でないときに、前記発熱体への前記加熱電力の供給量を所定の値に調整することを含むことができる。

上記の場合、前記第２のステップは、さらに、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在するが、試験中でないときに、前記発熱体への前記加熱電力の供給量を適宜な値に調整することを含むことができる。

前記第１のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在するか否か、及び前記温度が適正であるか否かを判定することを含むことができ、また前記第２のステップは、前記プローブカードの近傍に存在せずかつ前記温度が適正でないときに、前記発熱体への前記加熱電力の供給量を所定の値に調整することを含むことができる。

上記の場合、前記第２のステップは、さらに、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在するが、前記適正温度でないときに、前記発熱体への前記加熱電力の供給量を所定の値に調整することを含む、ことができる。

前記第１のステップは、前記試験中であるか否か、及び前記温度が適正であるか否かを判定することを含むことができ、また前記第２のステップは、前記試験中でなくかつ前記適正温度でないときに、前記発熱体への前記加熱電力の供給量を所定の値に調整することを含むことができる。

上記の場合、前記第２のステップは、前記試験中で有りかつ前記適正温度でないときに、前記発熱体への前記加熱電力の供給量を適宜な値に調整することを含むことができる。

前記第１のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在するか否か、前記試験中であるか否か、及び前記プローブカードの温度の適否を判定することを含むことができ、また前記第２のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在せず、かつ試験中でなく、さらに前記適正温度でないとき、前記加熱電力の供給量を所定の値に調整することを含むことができる。

前記第１のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在するか否か、前記試験中であるか否か、及び前記プローブカードの温度の適否を判定することを含むことができ、また前記第２のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在し、かつ試験中であり、さらに前記適正温度でないとき、前記加熱電力の供給量を適宜な値に調整することを含むことができる。

電気的試験方法は、さらに、前記加熱電力を前記プローブカード用の電源回路及び前記プローブカード用以外の電源回路から選択される電源回路から供給することを含むことができる。

本発明によれば、チャックトップがプローブカードの近傍に存在するか否か、集積回路の試験中であるか否か、及びプローブカードが所定の温度を有するか否かに応じて、発熱体に供給する加熱電力の量が調整されて、プローブカードの温度が調整される。その結果、プローブカードは効果的に加熱される。

チャックトップがプローブカードの近傍に存在しないとき、発熱体に加熱電力を供給すれば、チャックトップがプローブカードの近傍に存在しないときにプローブカードが加熱され、その結果プローブカードはより効果的に加熱される。

また、チャックトップがプローブカードの近傍に存在するとき、加熱電力の供給量をチャックトップがプローブカードの近傍に存在しないときの供給量より小さい値に調整するならば、加熱電力による試験信号への影響が小さくなる。

試験中であるとき、発熱体への加熱電力の供給量をチャックトップがプローブカードの近傍に存在しないときの供給量より小さい値、特に零に調整するならば、加熱電力による試験信号への影響がより小さくなる。

プローブカードの温度が適正でないとき、発熱体への加熱電力の供給量をチャックトップがプローブカードの近傍に存在しないときの供給量より小さい値に調整するならば、加熱電力による試験信号への影響が小さくなる。

図１を参照するに、試験装置１０は、円板状の半導体ウエーハ１２を被検査体とし、ウエーハ１２に形成された複数の集積回路を一回で又は複数回に分けて検査、すなわち試験する。各集積回路は、パッド電極のような複数の電極（図示せず）を上面に有する。

図１及び図２を参照するに、試験装置１０は、板状の複数の接触子１４を備える電気的接続装置、すなわちプローブカード１６と、ウエーハ１２が配置される検査ステージ１８と、プローブカード１６に電気的に接続されるテストヘッド２０と、プローブカード１６をその外周縁部において受けるカードホルダ２２と、検査ステージ１８に対するカードホルダ２２の高さ又は傾きを制御するカード制御部２４と、カードホルダ２２に対する検査ステージ１８の位置を制御するステージ制御部２６と、接触子１４に対する試験信号（すなわち、試験のために集積回路に供給する供給信号、供給信号に対する集積回路からの応答信号等の電気信号）の授受を行うべくテストヘッド２０を制御するテスター制御部２８と、プローブカード１６の温度を制御するヒーター制御部３０と、加熱電力（加熱電流）を供給する加熱電源３２とを含む。

図示の例では、各接触子１４は、クランク状の形状を有する板状のプローブを用いている。そのような接触子１４は、例えば、特開２００５-２０１８４４号公報等に記載されている公知のものである。

しかし、各接触子１４は、タングステン線のような金属細線から製作されたプローブ、フォトリソグラフィー技術と堆積技術とを用いて製作された板状のプローブ、ポリイミドのような電気絶縁シートの一方の面に複数の配線を形成し、それら配線の一部を接触子として用いるプローブ等、従来から公知のものであってもよい。

プローブカード１６は、平坦な下面を有する補強部材３４と、補強部材３４の下面に保持された円形平板状の配線基板３６と、配線基板３６の下面に配置された平板状の電気接続器３８と、電気接続器３８の下面に配置されたプローブ基板４０と、補強部材３４の上に配置された円板状のカバー４２とを含む。これらの部材３４〜４２は、複数のボルトにより分離可能に堅固に組み付けられている。

補強部材３４は、ステンレス板のような金属材料で製作されている。例えば、特開２００８−１４５２３８号公報に記載されているように、補強部材３４は、内方環状部と、外方環状部と、両環状部を連結する複数の連結部と、外方環状部から半径方向外方へ延びる複数の延長部と、内方環状部の内側に一体的に続く中央枠部とを有し、それらの部分の間が上下の両方向に開放する空間として作用する形状とすることができる。

また、例えば、特開２００８−１４５２３８号公報に記載されているように、補強部材３４の上側に補強部材３４の熱変形を抑制する環状の熱変形抑制部材を配置し、その熱変形抑制部材の上にカバー４２を配置してもよい。

配線基板３６は、図示の例では、ガラス入りエポキシ樹脂のような電気絶縁樹脂により円板状に製作されており、また接触子１４に対する信号の受け渡しに用いる複数の内部配線４６と、加熱電力の供給に用いる複数の給電路４８とを有している。

配線基板３６の上面の環状周縁部には、テストヘッド２０に接続される多数のコネクタ４４が配置されている。各コネクタ４４は、内部配線４６に電気的に接続された複数の端子（図示せず）を有する。

補強部材３４と配線基板３６とは、補強部材３４の下面と配線基板３６の上面とを互いに当接させた状態に、複数のねじ部材（図示せず）により同軸的に結合されている。

電気接続器３８は、例えば、特開２００８−１４５２３８号公報に記載されている公知のものである。電気接続器３８は、電気絶縁性のピンホルダを上下方向に貫通して伸びるポゴピンのような公知の複数の接続ピン５０，５２を備えており、また配線基板３６の内部配線４６及び給電路４８をそれぞれ接続ピン５０及び５２によりプローブ基板４０の、後に説明する導電路７２及び給電路７０に電気的に接続している。

電気接続器３８は、ピンホルダの上面が配線基板３６の下面に当接された状態に、複数のねじ部材及び適宜な部材（いずれも図示せず）により、ピンホルダにおいて配線基板３６の下面に結合されている。

さらに、接続ピン５０及び５２のそれぞれは、その上端及び下端をスプリングにより離間させており、また上端を配線基板３６の内部配線４６又は給電路４８の下端部に続く端子部（図示せず）に押圧されていると共に、下端をプローブ基板４０の上面に設けられた他の端子部に押圧されている。

プローブ基板４０は、図示の例では、ポリイミド樹脂のような電気絶縁性樹脂により形成されたフレキシブル多層シート５４を多層のセラミック基板５６の下面に設けた併用基板であり、また多層シート５４の下面に接触子１４を片持ち状に配置している。

多層シート５４は、複数の内部配線（図示せず）を内部に有すると共に、内部配線に電気的に接続された複数のプローブランド（図示せず）を下面に有する公知の形状及び構造を有しており、またセラミック基板５６と一体的に形成されている。

各接触子１４は、その先端部（針先）を下方に突出させた状態に、半田のような導電性接合材による接合、レーザによる溶接等の手法により、前記したプローブランドに片持ち梁状に装着されている。

図３に示すように、セラミック基板５６は、複数の発熱層５８と複数の導電層６０とを備える。図３に示す例では、厚さ方向（図示の例では、上下方向）に間隔をおいた複数層（図示の例では、４層）の発熱層５８が設けられており、また厚さ方向に隣り合う発熱層５８の間、最上部の発熱層５８の上側、及び最下部の発熱層５８の下側のそれぞれに複数層（図示の例では、３層）の導電層６０が設けられている。

各発熱層５８は、発熱体６２を薄いセラミック層６４の一方の面に有する。各発熱層５８の発熱体６２は、一筆書き状、同心円状等、適宜な形状を有するパターンとされている。

これに対し、各導電層６０は、配線パターンのような配線６６を薄いセラミック層６８の一方の面に形成している。セラミック基板５６の各配線６６は、多層シート５４の内部配線に電気的に接続されており、またその内部配線と共に、接触子１４に対する電気信号の受け渡しに利用される。

各発熱体６２は、発熱層５８及び導電層６０を厚さ方向に貫通して伸びる一対の給電路７０に電気的に接続されている。発熱体６２は、発熱体毎に設けられた一対の給電路に接続されていてもよいし、複数の発熱体６２で共通の一対の給電路７０に並列的に接続されていてもよい。

各配線６６は、発熱層５８及び導電層６０を厚さ方向に貫通して伸びる導電路７２に電気的に接続されている。給電路７０及び導電路７２のそれぞれは、発熱層５８及び導電層６０に設けられた導電性ビアの結合により形成されている。

各導電路７２は、対応する導電層６０の配線６６には電気的に接続されているが、導電層６０の給電路７０には電気的に接続されていない。このため、各発熱層５８には、導電路７２が発熱体６２に接触することなく貫通する抜き穴、発熱体６２が存在しないパターン不存在領域等の電気絶縁領域（図示せず）が設けられている。

上記とは逆に、各給電路７０は、対応する発熱層５８の発熱体６２には電気的に接続されているが、導電層６０の配線６６には電気的に接続されていない。このため、各導電層６０には、給電路７０が配線６６に接触することなく貫通する抜き穴、配線６６が存在しない配線不存在領域等、他の電気絶縁領域（図示せず）が設けられている。

導電層６０の代わりに、電気的絶縁層であってもよい。この場合、厚さ方向に隣り合う発熱層５８の間、最上部の発熱層５８の上側、及び最下部の発熱層５８の下側のそれぞれに複数の絶縁層を設けてもよいし、単一の絶縁層を設けてもよい。また、厚さ方向に隣り合う発熱層５８の間、最上部の発熱層５８の上側、及び最下部の発熱層５８の下側に設ける上記した電気絶縁領域は、抜き穴である必要はない。

しかし、厚さ方向に隣り合う絶縁層の導電路７２は、発熱層５８の発熱体６２に接触することなく、互いに接続されている。このため、各発熱層５８は、上記したパターン不存在領域を有する。これにより、導電路７２を経る試験信号は、給電路７０を経る加熱電力の影響を受けない。

上記のようなプローブ基板４０は、セラミック基板５６の上面が電気接続器３８の下面に向けて押圧された状態に、複数のねじ部材及び適宜な部材（いずれも図示せず）により、配線基板３６の下面に結合されている。これにより、電気接続器３８の接続ピン５０及び５２の下端は、それぞれ、給電路７０及び導電路７２の上端に押圧されて、給電路７０及び導電路７２に電気的に接続されている。

再度図１及び図２を参照するに、カードホルダ２２は、電気絶縁材料から製作されており、またリング状の周縁部２２ａと、周縁部２２ａの下端部から内方へ伸びる上向きの段部２２ｂとを有している。段部２２ｂは、内向きフランジのようにリング状の形状を有しており、また配線基板３６の外周縁部の下側を受けている。

プローブカード１６は、配線基板３６の外周縁部が段部２２ｂに受けられて、プローブカード１６がテストヘッド２０の筐体の下側に位置するように、補強部材３４の延長部及び配線基板３６の外周縁部において、複数のねじ部材（図示せず）により、カードホルダ２２の段部２２ｂに取り付けられている。

カードホルダ２２は、検査ステージ１８に対するカードホルダ２２の傾きを変更するカード支持機構（図示せず）を介して、試験装置１０のフレーム又は筐体に取り付けられている。

前記したカード支持機構は、試験に先だって、特に１ロット分の試験又は１つの被検査体の試験に先だって、カード制御部２４により制御されて、検査ステージ１８に対するカードホルダ２２、ひいてはプローブカード１６の高さ又は傾きを変更する。これにより、プローブカード１６は、接触子１４の針先により形成される仮想的な針先面がチャックトップ７６に受けられたウエーハ１２に対し、所定の高さ位置となるように、位置決められる。

上記のようなカード支持機構は、例えば、特開２００２−１４０４７号、特開２００７−１８３１９４号等の公報に記載されている。

検査ステージ１８は、ウエーハ１２を解除可能に真空的に吸着するステージ、すなわちチャックトップ７６と、プローブカード１６に対しチャックトップ７６を、前後方向、左右方向及び上下方向に三次元的に移動させると共に、上下方向へ伸びるθ軸線の周りに角度的に回転移動させるチャックトップ移動機構７８とを備えている。

検査ステージ１８は、ステージ移動機構（図示せず）によりプローブカード１６に対し前後及び左右の方向へ移動される。これにより、検査ステージ１８は、ウエーハ１２を試験する間は前後及び左右の方向への移動を防止されるが、試験すべき１ロット分のウエーハ１２の交換のために、ステージ移動機構により前後及び左右の方向へ移動される。

また、検査ステージ１８は、１ロット分のウエーハ１２の試験の間、１つのウエーハの試験を終了するたびに、試験すべきウエーハ１２の交換のために、上記したステージ移動機構により前後及び左右の方向へ移動される。

上記のようなステージ移動機構を設ける代わりに、チャックトップ移動機構７８によるチャックトップ７６を前後方向及び左右方向へ移動させる機能を利用してもよい。

ウエーハ１２の試験に先だって、チャックトップ移動機構７８は、ステージ制御部２６により制御されて、チャックトップ７６を、三次元的に移動させると共に、θ軸線の周りに角度的に回転移動させる。これにより、チャックトップ７６に受けられたウエーハ１２は、これに設けられた集積回路の電極が接触子１４の針先に対向するように、位置決められる。

試験すべきウエーハ１２の交換時、検査ステージ１８は、上記したステージ移動機構により前後及び左右の方向へ、待避位置に向けて移動される前に、ウエーハ１２が接触子１４に接触しない非試験位置に向けてチャックトップ７６がチャックトップ移動機構７８により下降される。

テストヘッド２０は、完成した複数の集積回路を配線基板のような支持基板に配置した複数の回路基板と、これら回路基板を収容するボックスとを備えた既知のものであり、プローブカード１６の上方に配置されている。

図示の例では、各回路基板の集積回路は、配線８０とコネクタ４４とを介して、配線基板３６の内部配線４６に電気的に接続されている。これにより、各回路基板の集積回路は、実際の試験時に、テスター制御部２８により制御されて、ウエーハ１２の集積回路に対しプローブカード１６を介して試験信号を受け渡す。

加熱電源３２は、セラミック基板５６に設けられた温度ヒューズ８２を介して、給電路７０に加熱電力を供給する。図示してはいないが、温度ヒューズ８２は、加熱電源３２から給電路７０までの加熱用電流の供給路に配置されている。

温度ヒューズ８２は、一般的な電気的ヒューズと同様に、セラミック基板５６の温度が許容値を超えると、断線して、加熱電源３２と給電路７０との間の加熱電力の供給路を遮断する。これにより、プローブカード１６の安全性が維持される。

加熱電源３２は、プローブカード１６専用のものとしてもよい。そのようにすれは、上記した試験装置１０、特にプローブカード１６を既存の試験装置に容易に適用することができる。しかし、テスターの電源回路のようにプローブカード１６専用の以外の回路を加熱電源として用いてもよい。

プローブカード１６は、また、プローブ基板４０、特にセラミック基板５６の上面に配置された温度センサ８４及び過熱防止部材８６と、プローブ基板４０、特に多層シート５４の下面に設けられたステージセンサ８８とを含む。これらのセンサ８４，８８及び部材８６は、ヒーター制御部３０に接続されている。

温度センサ８４は、プローブカード１６、特にプローブ基板５６の温度を検出し、プローブ基板５６の温度に対応する電気信号をヒーター制御部３０に供給する。ヒーター制御部３０は、温度センサ８４からの信号を基に、所定の加熱電力を出力するように、加熱電源３２を制御する。

過熱防止部材８６は、ＩＣリレー、半導体リレー、トランジスタ等の回路遮断部材であり、また加熱電力の供給路に配置されている。ヒーター制御部３０は、温度センサ８４からの信号を基に、プローブ基板５６の温度が許容値を超えているか否かを判定し、超えているとき、過熱防止部材８６を作動させて、加熱電力の供給路を遮断させる。

温度ヒューズ８２、過熱防止部材８６として、上記のような回路遮断部材を用いる代わりに、バイメタルのような回路遮断部材を用いてもよい。この場合、プローブ基板５６の温度が回路遮断部材により定まる許容値を超えると、その回路遮断部材自体が開路して、加熱電力の供給路を遮断する。このときの回路遮断部材が開路したことはヒーター制御部３０において確認される。

過熱防止部材８６が上記いずれであっても、プローブカード１６の安全性が維持される。これにより、プローブカード１６の安全性は、プローブ基板５６の温度が許容値を超えたことにより温度ヒューズ８２が開路して、加熱電力の供給路が遮断されることと相まって、２重に高くなる。

ヒーター制御部３０は、プローブ基板５６の温度が許容値を超えているとき、加熱電源３２に加熱電力の供給を遮断させる信号を出力する。そのようなヒーター制御部３０の機能は、プローブカード１６の安全性をさらに高める。

ステージセンサ８８は、検査ステージ１８、特にチャックトップ７６がプローブ基板４０の近傍（特に、下方）に位置するか否かの判定に用いる電気信号を発生し、その電気信号をヒーター制御部３０に出力する。

ステージセンサ８８として、プローブ基板４０とチャックトップ７６との間の電気的容量を検出する容量センサを用いることができる。しかし、ステージセンサ８８として、容量センサ以外のセンサ、例えば、リミットスイッチ、エリアセンサ、ラインセンサ等,他のセンサを用いてもよい。

発熱体６２への通電は、チャックトップ７６がプローブカード１６の下方に存在しないとき、チャックトップ７６がプローブカード１６の下方に移動されるとき、ウエーハ１２に試験用電気信号が供給されていないとき等、未試験の間の任意な期間に行ってもよいし、ウエーハ１２に試験用電気信号を供給している実試験の間の任意な期間に行ってもよい。

チャックトップ７６がプローブカード１６の近傍に存在するか否か、集積回路の試験中であるか否か、及びプローブカード１６が所定の温度を有するか否かに応じて、発熱体６２に供給する加熱電力の量が調整されて、プローブカード１６の温度が調整される。その結果、プローブカード１６は効果的に加熱される。

テスター制御部２８は、検査ステージ１８、特に、チャックトップ７６がプローブカード１６（特に、プローブ基板４０）の近傍（特に、下方）に存在するか否か、集積回路に対し試験信号の授受を行っているか（試験中であるか）否か、及びプローブカード１６（特に、プローブ基板４０）が所定の温度を有するか否かを判定し、その判定結果に応じて発熱体６２に供給する加熱電力を調整する。

チャックトップ７６がプローブカード１６の近傍に存在するか否かの判定は、センサ８８の出力信号を用いて行うことができる。また、試験中であるか否かの判定は、テスター制御部２８自身が試験信号の授受を行っているか否かにより行うことができる。さらに、プローブカード１６が所定の温度を有するか否かの判定は、センサ８４の出力信号を用いて行うことができる。

テスター制御部２８による加熱電力の具体的な調整は、チャックトップ７６がプローブカード１６の近傍に存在するか否かの判定、試験中であるか否かの判定、及びプローブカード１６が所定の温度を有するか否かの判定の、いずれか１つ、２つの組合せ、及び３つの組合せのいずれかに基づいて行ってもよい。

以下に、テスター制御部２８による加熱電力の制御方法（すなわち、調整方法）について説明する。但し、括弧内に一例を示す。

［１つの判定結果による例］

形態 判定及び結果 加熱電力の調整
１Ａ： 近傍か？ Ｎ 所定の値（所定の温度に加熱又は維持する値）
１Ｂ： 近傍か？ Ｙ 適宜な値（１Ａより小さい値、零を含む）
２Ａ： 試験中か？ Ｎ 適宜な値（所定の温度に加熱又は維持する値）
２Ｂ： 試験中か？ Ｙ 適宜な値（２Ａより小さい値、零を含む）
３Ａ： 適正温度か？ Ｎ 適宜な値（所定の温度に加熱又は維持する値）
３Ｂ： 適正温度か？ Ｙ 調整不要にため適宜な値（零を含む）

［２つの判定結果の組合せによる例］

形態 判定 及び 結果 加熱電力の調整
４Ａ： 近傍Ｙ＋試験中Ｙ 適宜な値（４Ｂより小さい値、零を含む）
４Ｂ： 近傍Ｙ＋試験中Ｎ 適宜な値（４Ｄより小さい値、零を含む）
４Ｃ： 近傍Ｎ＋試験中Ｙ 適宜な値（実際には存在しない）
４Ｄ： 近傍Ｎ＋試験中Ｎ 所定の値（所定の温度に加熱又は維持する値

５Ａ： 近傍Ｙ＋適正温度Ｙ 調整不要のため適宜な値、零を含む
５Ｂ： 近傍Ｙ＋適正温度Ｎ 適宜な値(５Ｄより小さい値、零を含む)
５Ｃ： 近傍Ｎ＋適正温度Ｙ 調整不要のため適宜な値、零を含む
５Ｄ： 近傍Ｎ＋適正温度Ｎ 所定の値（所定の温度に加熱又は維持する値）

６Ａ： 試験中Ｙ＋適正温度Ｙ 調整不要のため適宜な値（零を含む）
６Ｂ： 試験中Ｙ＋適正温度Ｎ 適宜な値（６Ｄより小の値、零を含む）
６Ｃ： 試験中Ｎ＋適正温度Ｙ 調整不要のため適宜な値（零を含む）
６Ｄ： 試験中Ｎ＋適正温度Ｎ 所定の値（所定の温度に加熱する値）

［３つの判定結果の組合せによる例］

形態 判定 及び 結果 加熱電力の調整
７Ａ： 近傍Ｙ＋試験中Ｙ＋適正温度Ｙ 調整不要のため適宜な値（零を含む）
７Ｂ： 近傍Ｙ＋試験中Ｙ＋適正温度Ｎ 適宜な値（７Ｇより小さい値、零を含む）
７Ｃ： 近傍Ｙ＋試験中Ｎ＋適正温度Ｙ 調整不要のため適宜な値（零を含む）
７Ｄ： 近傍Ｙ＋試験中Ｎ＋適正温度Ｎ 所定の温度に加熱する値
７Ｅ： 近傍Ｎ＋試験中Ｙ＋適正温度Ｙ 適宜調整（実際には存在しない）
７Ｆ： 近傍Ｎ＋試験中Ｙ＋適正温度Ｎ 適宜な値（実際には存在しない）
７Ｇ： 近傍Ｎ＋試験中Ｎ＋適正温度Ｙ 調整不要のため適宜な値（零を含む）
７Ｈ： 近傍Ｎ＋試験中Ｎ＋適正温度Ｎ 所定の温度に加熱する値

テスター制御部２８による加熱電力の制御方法のより具体例を以下に説明する。

（１）テスター制御部２８は、チャックトップ７６がプローブカード１６の近傍に存在しないときは、発熱体６２に加熱電力を供給し、チャックトップ７６がプローブカード１６の近傍に存在するときは、加熱電力の供給量を適宜な値、例えばチャックトップ７６がプローブカード１６の近傍に存在しないときの供給量より小さい値に調整する。その結果、プローブカード１６はより効果的に加熱される。

（２）テスター制御部２８は、試験中であるときは、加熱電力の供給量をチャックトップ７６がプローブカード１６の近傍に存在しないときの供給量より小さい値に調整する、特に零にする。その結果、加熱電力による試験信号への影響が小さくなる。

（３）テスター制御部２８は、プローブカード１６の温度が適正でないとき、発熱体６２への加熱電力の供給量を適宜な値、例えばチャックトップ７６がプローブカード１６の近傍に存在しないときの供給量より小さい値に調整する。これによっても、加熱電力による試験信号への影響が小さくなる。

（４）テスター制御部２８は、チャックトップ７６がプローブカード１６の近傍に存在しないときと、チャックトップ７６がプローブカード１６の近傍に存在するが、試験中でないときとに、発熱体６２に加熱電力を供給する。

（５）テスター制御部２８は、チャックトップ７６がプローブカード１６の近傍に存在しかつ試験中であるとき、加熱電力の供給量を前記検査ステージが前記プローブカードの近傍に存在しないときの供給量より小さい値に調整する、特に零にする。

（６）テスター制御部２８は、チャックトップ７６がプローブカード１６の近傍に存在しないとき、発熱体６２に加熱電力を供給し、チャックトップ７６がプローブカード１６の近傍に存在し、かつ試験中であり、さらにプローブカード１６の温度が適正でないとき、加熱電力の供給量を適宜な値、例えばチャックトップ７６がプローブカード１６の近傍に存在しないときの供給量より小さい値に調整する。

各発熱層５８の発熱体６２は、加熱電力が供給されることにより、半径方向における各部位で発熱する。これにより、セラミック基板５６、ひいてはプローブ基板４０は、半径方向及び上下方向における各部位において加熱されて、短時間で所定の温度に上昇される。

上記の結果、プローブ基板４０の熱膨張量が短時間でウエーハ１２上の集積回路の熱膨張量に等しくなる温度にプローブ基板４０が短時間で加熱されて、試験効率が著しく向上する。

上記のようにプローブ基板５６を短時間で所定の温度に上昇させることができる利点は、特に、プローブ基板５６の温度が所定の温度より低い場合に有効である。

例えば、チャックトップ７６がプローブカード１６の下方に存在していないと、プローブ基板１６の温度は、チャックトップ７６がプローブカード１６の下方に移動されるまでの間に所定の値より低い値に低下される。

上記のような場合、ウエーハ１２上の集積回路の試験は、プローブ基板４０の熱膨張量が集積回路の熱膨張量とほぼ同じになるまで、停止しなければならい。この試験停止期間は、試験効率に大きく影響する。

しかし、チャックトップ７６及びプローブカード１６によれば、既に述べたように、プローブ基板４０の熱膨張量が短時間でウエーハ１２上の集積回路の熱膨張量に等しくなる温度にプローブ基板４０が短時間で加熱されるから、試験停止期間が著しく短縮される。

一筆書き状及び同心円状に形成されたパターンの形状を有する発熱体６２を用いる代わりに、渦巻き状のパターンの形状を有する発熱体を用いてもよいし、複数の部分に分割された同心円状（又は、渦巻き状）のパターンの形状を有する発熱体６２を用いてもよい。

また、上下方向に隣り合う発熱層５８のパターンを、同心円又は渦巻きの中心軸線の周りに角度的に変位させてもよい。そのようにすれば、プローブ基板４０は、同心円又は渦巻きの中心軸線の周りの各部位において均一に加熱される。

発熱体６２によるプローブ基板４０の各部位、特に半径方向における各部位の加熱をより均一にするために、発熱体６２の各部位の幅寸法又は配置ピッチを半径方向において異なる値にしてもよい。

次に、図４を参照して、試験装置１０によるプローブカード１６の加熱方法について、さらに説明する。

以下の説明では、チャックトップ７６がプローブ基板４０の下方に位置されているものとして説明する。それゆえに、チャックトップ７６がプローブ基板４０の近傍に存在していない間は、所定の値を有する加熱電力が発熱体６２に供給される。

先ず、試験装置１０は、１ロット分の試験の開始に先だって、発熱体６２に加熱電力を供給して、プローブカード１６を予備加熱する（ステップ１００）。このときの加熱電力は、プローブカード１６を急速に加熱する値とされる。

次いで、試験装置１０は、プローブカード１６が所定の温度に達したか否かの判定をし（ステップ１０１）、所定の温度に達していないと、ステップ１００に戻る。

しかし、ステップ１０１の判定の結果、所定の温度に達していると、試験装置１０は、チャックトップ７６をチャックトップ移動機構７８により移動させて、接触子１４の針先がウエーハ１２上の集積回路の電極に対向させる、いわゆるアライメントを実行する（ステップ１０２）。

次いで、この間も、発熱体６２への加熱電力の供給が継続される(ステップ１０３)。このときの加熱電力は、プローブカード１６を所定の温度に維持する値、例えば、ステップ１０１における値より小さい値とされる。

次いで、プローブカード１６が所定の温度に達したか否かの判定が再度行われ（ステップ１０４）、所定の温度に達していないと、ステップ１０３に戻る。

しかし、所定の温度に達していると、試験装置１０は、チャックトップ７６に受けられているウエーハ１２上の集積回路の電気的試験を実行する（ステップ１０５）。

ステップ１０５において、発熱体６２への加熱電力の供給は、プローブカードの温度に応じて、停止される、ステップ１００又は１０２における値より小さい値に維持される。これにより、加熱電力が試験信号に与える影響が小さくなる。

次いで、試験装置１０は、１ロット分のウエーハ１２についての試験が終了したか否かを判定する（ステップ１０６）。

１ロット分の終了していないと、試験装置１０は、試験すべきウエーハ１２を交換し（ステップ１０７）、その後ステップ１０３に戻る。

しかし、１ロット分の試験が終了していると、試験装置１０は、そのロットについての試験を終了し、次のロットのウエーハ１２についての試験を準備する（ステップ１０８）。

次のロットのウエーハ１２についての試験の準備が完了すると、試験装置１０は、ステップ１０２に戻る。また、全てのロットについての試験が完了すると、動作を終了する。

ステップ１００から１０８において、発熱体６２への加熱電力の供給は、プローブカード１６の温度、試験中であるか否か等に応じて、ステップ１００から１０４の間、及びステップ１０５から１０８の間に行われる。

そのような加熱電力の制御、調整は、上記した表（１）から（７）のように行うことができる。

発熱層５８は、かならずしも多層である必要はなく、単層であってもよい。また発熱層５８をセラミック基板５６以外の基板に設けてもよい。さらに、図示の例のようなパターン形状を有する発熱体６２を用いる代わりに、他の形状又は構造を有する発熱体を用いてもよい。

また、チャックトップ７６の一部のみがプローブカード１６の下側に位置する場合において、プローブカード１６に対するチャックトップ７６の位置を正確に検出するために、複数の温度ヒューズ８２、複数の温度センサ８４、複数の過熱防止部材８６及び複数のステージセンサ８８をそれぞれ設けてもよい。特に、複数の温度センサ８４又は複数のステージセンサ８８を設けることが好ましい。

図示の例では、温度ヒューズ８２、温度センサ８４、過熱防止部材８６及びステージセンサ８８をセラミック基板５６の上面又は下面に設けているが、それら又はそれらの少なくとも１つをセラミック基板５６内に配置してもよい。

図示の例では、また、温度ヒューズ８２、温度センサ８４、過熱防止部材８６及びステージセンサ８８を備えているが、それらのうち、１つ又は２つを備え、それらの少なくとも１つをセラミック基板５６に配置してもよい。

本発明においては、要するに、温度センサ８４及びステージセンサ８８のいずれか一方、又はそれら両センサ８４，８８を備え、それらいずれか一方の出力信号、それらいずれか一方の出力信号と試験中であるか否か、それら両出力信号と試験中であるか否かを用いて加熱電力を制御してもよい。

本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。

プローブカードを用いた試験装置の一実施例を示す図である。 図１に示す試験装置で用いるプローブカードの一実施例を示す断面図である。 図２に示すプローブカードで用いるセラミック基板の一実施例を示す分解斜視図である。 図１に示す試験装置によるプローブカードの加熱方法を説明するための図である。

符号の説明

１０ 試験装置
１２ 半導体ウエーハ
１４ 接触子
１６ プローブカード
１８ 検査ステージ
２０ テストヘッド
２２ カードホルダ
３４ 補強部材
３６ 配線基板
３８ 電気接続器
４０ プローブ基板
４２ カバー
５４ 多層シート
５６ セラミック基板
５８ 発熱層
６０ 導電層
６２ 発熱体
６４，６８ セラミック層
６６ 配線
７０ 給電路
７２ 導電路

Claims (20)

1. 集積回路の電気的試験をする方法であって、
   前記集積回路を受けるチャックトップが前記集積回路に対し電気信号の授受を行うプローブカードの近傍に存在するか否かを判定する第１のステップと、
   該第１のステップにおける判定結果に応じて前記プローブカードに備えられた発熱体に供給する加熱電力を調整する第２のステップとを含む、集積回路の試験方法。
2. 前記第１のステップは、前記プローブカード又は前記チャックトップに設けられたセンサの出力信号を基に行われることを含む、請求項１に記載の試験方法。
3. 前記第２のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在しないとき、前記発熱体に供給する前記加熱電力を所定の値に調整することを含む、請求項１及び２のいずれか１項に記載の電気的試験方法。
4. 前記第２のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在するとき、前記発熱体に供給する前記加熱電力を前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在しないときの値より小さい値に調整することを含む、請求項１及び２のいずれか１項に記載の電気的試験方法。
5. 前記第１のステップは、さらに、前記集積回路が試験中であるか否かを判定することを含む、請求項１及び２のいずれか１項に記載の電気的試験方法。
6. 前記第２のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在し、前記試験中であるとき、前記発熱体に供給する前記加熱電力を前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在し、試験中でないときの供給量より小さい値に調整することを含む、請求項５に記載の電気的試験方法。
7. 前記第２のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在せずかつ前記試験中でないときに、前記発熱体への前記加熱電力の供給量を所定の値に調整することを含む、請求項５に記載の電気的試験方法。
8. 前記第２のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在し、前記試験中でないときに、前記発熱体への前記加熱電力の供給量を前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在せず前記試験中でないときの値より小さい値に調整することを含む、請求項５に記載の電気的試験方法。
9. 前記第１のステップは、さらに、前記プローブカードが所定の温度を有するか否かを判定することを含む、請求項１及び２のいずれか１項に記載の電気的試験方法。
10. 前記第２のステップは、前記プローブカードが所定の温度であるとき、前記発熱体に供給する前記加熱電力を零に調整することを含む、請求項９に記載の電気的試験方法。
11. 前記第２のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在せずかつ前記プローブカードが所定の温度でないときに、前記発熱体への前記加熱電力を所定の値に調整することを含む、請求項９に記載の電気的試験方法。
12. 前記第２のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在するが、適正温度でないときに、前記発熱体への前記加熱電力の供給量を前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在せず前記適正温度でないときの値より小さな値に調整することを含む、請求項９に記載の電気的試験方法。
13. 前記第１のステップは、さらに、前記試験中であるか否か、及び前記温度が適正であるか否かを判定することを含む、請求項１及び２のいずれか１項に記載の電気的試験方法。
14. 前記第２のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在し、前記試験中でなくかつ前記適正温度でないときに、前記加熱電力の供給量を所定の値に調整することを含む、請求項１３に記載の電気的試験方法。
15. 前記第２のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在せず、かつ試験中でなく、さらに前記適正温度でないとき、前記加熱電力の供給量を所定の値に調整することを含む、請求項１３に記載の電気的試験方法。
16. 前記第２のステップは、前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在し、かつ試験中であり、さらに前記適正温度でないとき、前記加熱電力の供給量を前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在せず、試験中でなくかつ前記適正温度であるときの前記発熱体への前記加熱電力の供給量より小さい値に調整することを含む、請求項１３に記載の電気的試験方法。
17. さらに、前記加熱電力を前記プローブカード用の電源回路及び前記プローブカード用以外の電源回路から選択される電源回路から供給することを含む、請求項１から１６のいずれか１項に記載の電気的試験方法。
18. 集積回路を試験する装置であって、
    複数の導電路及び給電路を有するプローブ基板、並びに該プローブ基板の一方の面に配置されて前記導電路に電気的に接続された複数の接触子を含むプローブカードと、
    前記集積回路が配置されるチャックトップであって、受けた集積回路が、前記プローブカードと対向し該プローブカードの接触子に接触する試験位置と、受けた集積回路が前記プローブカードと対向し該プローブカードの接触子に接触しない非試験位置と、受けた集積回路が前記プローブカードと対向しない前記集積回路の交換のための退避位置とに移動可能のチャックトップと、
    前記給電路を介して供給される加熱電力により発熱するように前記プローブ基板に配置された発熱体と、
    前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に位置するか否かの判定に用いる電気信号を出力する第１のセンサと、
    前記プローブカードに供給する試験用信号を制御すると共に、前記発熱体に供給する加熱電力を制御する制御装置であって、前記第１のセンサの出力信号を基に前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在するか否かを判定し、当該判定の結果に応じて、前記加熱電力の供給量を調整する制御装置とを含む、集積回路の電気的試験装置。
19. 請求項１８に記載の集積回路を試験する装置であって、
    前記制御装置は、さらに、前記試験用信号が前記集積回路に供給されているか否かを判定し、当該判定の結果及び前記第１のセンサの出力信号を基に前記チャックトップが前記プローブカードの近傍に存在するか否かの前記判定結果の両判定結果に応じて、前記加熱電力の供給量を調整する、集積回路の電気的試験装置。
20. 請求項１９に記載の集積回路を試験する装置であって、
    さらに、前記プローブカードの温度を検出すべく前記プローブカードに配置された第２のセンサを含み、
    前記制御装置は、前記第２のセンサの出力信号を基に前記プローブカードが所定の温度を有するか否かを判定し、当該判定の結果及び前記両判定結果に応じて、前記加熱電力の供給量を調整する、集積回路の電気的試験装置。

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