JP5870188B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェハ状態の被検査体の表面上に形成された電極パッドとプローブカードに取り付けられたプローブ針の先端を接触させて前記被検査体の電気的な検査を行なう検査装置に関し、特に、半導体ウェハのプロービング試験を行う検査装置に関する。

ウェハ状態にある半導体チップを検査するための治具として、プローブカードを用いたウェハテストは、集積回路上に形成された電極パッドにプローブ針を接触させることにより行われる。

従来技術において、半導体ウェハのプロービング試験を行なう検査装置のシステム構成を図１０に示す。図１０において、検査装置１００は、噴出ノズル１０１、プローブ針１０２が取り付けられたカンチレバー型のプローブカード１０３、半導体ウェハ１０４を固定するウェハステージ１０５、及び、筐体１０６を備え、プローブ針１０２を介してチップ上の電極パッドに入力するための電気信号を生成し、且つ、斯かる電極パッドに出力される出力信号を分析してチップの良否を判定する信号処理部１０７を備える。

ここで、噴出ノズル１０１により、酸化防止ガス（例えば、窒素ガス等の不活性ガス）をプローブ針１０２に吹き付けることで、プローブ針１０２の酸化を防いでいる。

このように、従来の検査装置では、噴射ノズルを介し、プローブ針に向かって酸化防止ガスを吹き付けることで、プローブ針先の酸化を防止している（例えば、下記の特許文献１、特許文献２を参照）。

特許文献１に示す検査装置では、開口部を有するカンチレバー型のプローブカードの当該開口部の上方から、１口のノズルから不活性ガスをプローブ針の先端に噴射している。また、特許文献１では、更に、ノズルの先端にフード状の覆いを設けて、複数のプローブ針に均一に不活性ガスを供給する工夫がなされている。

特許文献２に示す検査装置では、２本のノズルをプローブ針の先端に向けて側方から延在させて、プローブ針の先端の近傍に向けて不活性ガスを噴射している。

また、下記の特許文献３には、プローブ針の先端の酸化防止を目的としていないが、プローブカードの吸湿を防止するために、プローブカードの外周を囲むリング状の配管を設け、当該配管に複数の噴射口を設けて、中央に位置するプローブカードに向けて側方から窒素ガスを噴射する構成が開示されている。

特開２００２−２１６２０５号公報 特開平７−２７３１５７号公報 特開平１０−１６３２７９号公報

半導体ウェハのプロービング試験を効率的に行うために、被検査体して複数の半導体チップを同時に測定することが行われている。当該多数個同測では、複数の半導体チップの全ての電極パッドにプローブ針を接触させる必要から、プローブカードに取り付けられるプローブ針の本数は、同測数倍に増加する。また、同測対象半導体チップは、通常、半導体ウェハ上で縦、横または斜めの何れ１方向に隣接する複数個が１組となるため、プローブ針の位置は、同測対象半導体チップの隣接方向に長く延在することになり、このため、当該多数個同測では、全てのプローブ針の先端に均等に酸化防止ガスを供給することが困難となる。また、多数個同測でなくても、多数の電極パッドを有する被検査体に対して、同様の問題は生じ得る。

特許文献１に示す検査装置では、基本的に１口のノズルから不活性ガスをプローブ針の先端に噴射する構造であるため、ノズルの先端にフード状の覆いを設けても、多数個同測用のプローブカード等の多数のプローブ針の先端が広範囲に配置している場合に、各プローブ針の先端に均等に不活性ガスを供給するのは困難である。

また、特許文献２或いは特許文献３に示す検査装置では、プローブ針の先端に対して不活性ガスを横方向から噴射する構造のため、プローブ針の先端とノズル先端の距離が不均等となり、広範囲に配置している多数のプローブ針の先端に均等に不活性ガスを供給するのは困難である。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、広範囲に配置された多数のプローブ針の先端に酸化防止ガスを均等に供給可能な検査装置を提供する点にある。

上記目的を達成するため、本発明は、ウェハ状態の被検査体の表面上に形成された電極パッドと、開口部を有するカンチレバー型のプローブカードに取り付けられたプローブ針の先端を接触させて、前記被検査体の電気的な検査を行なう検査装置であって、前記プローブ針の先端の酸化を防止する酸化防止ガスを、前記プローブカードの上方から前記開口部を介して前記プローブ針の先端に供給するガス供給手段を備え、前記ガス供給手段が、前記酸化防止ガスを噴出する複数の噴出口を、前記開口部と対向する面内に、一様に分散して有することを第１の特徴とする検査装置を提供する。

更に、上記第１の特徴の検査装置は、前記酸化防止ガスに含まれるダストを除去するフィルタを備えることを第２の特徴とする。

更に、上記第２の特徴の検査装置において、前記被検査体がイメージセンサである場合、前記フィルタが、前記イメージセンサの最小画素サイズに０．１〜０．７の範囲内の所定の比率を乗じた寸法より大きなダストを除去する能力を有することが好ましい。

更に、上記第１または第２の特徴の検査装置は、前記プローブカードと前記ガス供給手段の間の空間を、前記プローブカードの前記開口部と前記ガス供給手段の前記複数の噴出口を除いて、密封する遮蔽体を有することを第３の特徴とする。

更に、上記第３の特徴の検査装置において、前記遮蔽体の上端が、前記複数の噴出口が分散して配置された面の外周部と密接し、前記遮蔽体の下端が、前記プローブカードの前記開口部の外周部と密接していることが好ましい。

更に、上記何れか特徴の検査装置は、前記プローブカードが、多数個同測用のプローブカードである場合に好適である。

更に、上記何れかの特徴の検査装置において、前記複数の噴出口が前記被検査体のチップ面積と同等の大きさの基準面積当たり１以上存在することが好ましい。

更に、上記何れかの特徴の検査装置において、前記被検査体の電気的な検査を行う検査部と、前記酸化防止ガスを受け付けて前記ガス供給手段へ供給する給気ラインと、前記検査部に隣接して配置されるとともに、充填されているまたは生成した前記酸化防止ガスを前記給気ラインに供給するガス供給源と、をさらに備えることを第４の特徴とする。

さらに、上記第４の特徴の検査装置において、前記ガス供給源が、周囲から取り込んだ空気を原料として、前記酸化防止ガスである窒素ガスを生成することを第５の特徴とする。

さらに、上記第５の特徴の検査装置において、前記ガス供給源が、前記空気を原料として前記窒素ガスを生成する窒素ガス生成部と、前記窒素ガス生成部に供給される前記空気及び前記窒素ガス生成部が生成する前記窒素ガスの少なくともいずれか一方からダストを除去する給気用フィルタ装置と、を備えることを第６の特徴とする。

さらに、上記第６の特徴の検査装置において、前記給気用フィルタ装置として、周囲から取り込む前記空気に含まれるダストを除去する第１フィルタ装置と、前記窒素ガス生成部が生成した前記窒素ガスに含まれるダストを除去する第２フィルタ装置と、を備え、前記第２フィルタ装置によって除去されるダストの大きさの下限値が、前記第１フィルタ装置によって除去されるダストの大きさの下限値よりも、小さいことを第７の特徴とする。

さらに、上記第４〜第７の何れかの特徴の検査装置において、内部の空間で前記検査が行われる筐体と、前記筐体の内部の前記酸化防止ガスを外部に排出する排気口と、前記排気口から排出される前記酸化防止ガスに含まれるダストを除去する排気用フィルタ装置と、をさらに備えることを第８の特徴とする。

さらに、上記第４〜第８の何れかの特徴の検査装置において、内部の空間で前記検査が行われる筐体と、前記筐体の内部の前記酸化防止ガスを外部に排出する排気口と、前記排気口から排出される前記酸化防止ガスを受け付けて前記ガス供給源に供給する帰還ダクトと、をさらに備えることを第９の特徴とする。

上記第１の特徴の検査装置によれば、プローブカードを、開口部を有するカンチレバー型のプローブカードに特化することで、開口部を介してプローブ針の先端に上方から酸化防止ガスを供給することができる。ここで、酸化防止ガスを噴出する複数の噴出口を、プローブカードの開口部と対向する面内に一様に分散して形成しているため、多数のプローブ針の先端が広範囲に存在しても、噴出口とプローブ針の先端の距離を略等距離に保つことができ、全てのプローブ針の先端に均等に酸化防止ガスを供給することができる。

これにより、多数のプローブ針の一部において、酸化防止ガスの供給が不足して先端部が酸化されて、プローブ針の先端と電極パッド間の接触抵抗が高くなって、被検査体の電気的な検査が正常に行えなくなる等の悪影響が、未然に回避される。

上記第２の特徴の検査装置によれば、酸化防止ガスに含まれるダストがフィルタによって除去されるため、当該ダストが被検査体の電気的な検査に及ぼす影響を軽減することができる。特に、被検査体がイメージセンサである場合において、イメージセンサの電気的な検査に及ぼす可能性の高いダストを除去でき、ダストに起因する見かけ上の検査不良を排除でき、検査歩留まりの向上が図れる。

上記第３の特徴の検査装置によれば、プローブカードとガス供給手段の間の空間において、外部から酸素を含む空気の侵入が遮断されるため、より効果的に、各プローブ針の先端の酸化を防止できる。

上記第４の特徴の検査装置によれば、検査部に隣接して配置されるガス供給源から当該検査部に酸化防止ガスが供給されるため、酸化防止ガスの供給を受けるために何らかの設備（例えば、工場内の配管）に接続することを、不要にすることができる。したがって、検査装置の配置の自由度を、高くすることが可能になる。

上記第５の特徴の検査装置によれば、ガス供給源が、半永久的に酸化防止ガスである窒素ガスを供給することが可能になる。そのため、ガス供給源の定期的な交換（例えば、使用後の空のボンベと、使用前の満充填のボンベとの交換）が不要になり、交換のための通路等を確保することも不要になる。したがって、検査装置の配置の自由度を、さらに高くすることが可能になる。

上記第６の特徴の検査装置によれば、ガス供給源が、ダストの少ない窒素ガスを供給することが可能になる。そのため、検査装置の検査精度を高くすることが可能になる。

上記第７の特徴の検査装置によれば、ダストが比較的多く含まれ得る検査装置の周囲の空気に対しては、ダストの除去性能が低く汎用的な第１フィルタ装置を用いたダストの除去が行われ、検査部に供給するためにダストの混入を極力避けたい窒素ガスに対しては、第１フィルタ装置と比較してダストの除去性能が高く希少な（第１フィルタ装置と比較して、小さなダストを除去可能であるが、製造が困難でありコストが高い）第２フィルタ装置を用いたダストの除去が行われる。そのため、希少な第２フィルタ装置にかかる負荷を低減することが可能になり、その交換回数を低減することが可能になる。

上記第８の特徴の検査装置によれば、筐体に排気口を設けることによって、プローブ針の先端に供給された酸化防止ガスが、その後筐体内を一方向に流れて排気されることになる。そのため、筐体内でウェハ上までダスト（例えば、検査の過程で生じたものなど）が舞い上げられたり、プローブ針の先端に対する酸化防止ガスの吹き付けが阻害されたりすることを、防止することが可能になる。さらに、排気用フィルタ装置を設けることによって、筐体の内部のダストが外部に放出されて検査装置が配置されている空間における空気の清浄度が低下することを、防止することが可能になる。

上記第９の特徴の検査装置によれば、排気口を介して筐体から排出される酸化防止ガスを、ガス供給源が再利用することが可能になる。したがって、ガス供給源の簡素化や小型化を図ることが可能になるため、検査装置の配置の自由度を、さらに高くすることが可能になる。

本発明の第１実施形態の第１実施例に係る検査装置の構成例を模式的に示す断面図 図１に示す検査装置に使用するノズルの詳細な構成を模式的に示す図 図１に示す検査装置において酸化防止ガスの供給効果の検証結果を示す図 本発明の第１実施形態の第２実施例に係る検査装置の構成例を模式的に示す断面図 図４に示す検査装置において酸化防止ガスの供給系にフィルタを設けた場合の効果の検証結果を示す図 本発明の第２実施形態の第１実施例に係る検査装置の構造例を模式的に示す側面図。 本発明の第２実施形態の第２実施例に係る検査装置の構造例を模式的に示す側面図。 本発明の第２実施形態の第３実施例に係る検査装置の構造例を模式的に示す側面図。 本発明の第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせた検査装置の構造例を模式的に示す断面図。 従来の検査装置の構成例を模式的に示す図。

以下において、本発明の検査装置（以下、適宜「本検査装置」と称す）の実施形態につき図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
［第１実施例］
図１は、本検査装置の第１実施形態の第１実施例における構成例を模式的に示す断面図である。尚、図１は、模式図であり、要部を強調表示しているため、各部の寸法比は、実際の本検査装置と必ずしも同じではない。

図１に示すように、本検査装置１は、筐体１０、プローブカード１１、プローブカード１１を取り付けるカード支持部１３、複数の被検査体がマトリクス状に配置され形成されている半導体ウェハ１４を載置して支持する可動ステージ１５、プローブカード１１に取り付けられたプローブ針１２の先端に向けて酸化防止ガスを噴射するノズル１６（ガス供給手段に相当）、及び、外部から酸化防止ガスを受け付けてノズル１６に供給する給気ライン１７を備えて構成される。

また、プローブカード１１及びカード支持部１３が筐体１０に装着された状態で、プローブカード１１の上面に設けられた接続端子に接触するポゴピンリング３、及び、ポゴピンリング３を介してプローブ針１２と電気信号の授受を行うテストヘッド４が、プローブカード１１の上方に配置されている。尚、テストヘッド４は、テスト装置（図示せず）と接続している。テスト装置は、被検査体の電極パッドに入力する電気信号を生成するとともに、電極パッドから出力された電気信号を受信し、当該受信した電気信号を分析して、被検査体の良否を判定する。また、本実施例では、テスト装置は、可動ステージ１５の位置決め及び移動の制御を行う。

本実施例では、プローブカード１１は、開口部１１ａを有し、プローブ針１２が開口部１１ａの外周部から斜め下方に向けて延出するカンチレバー型のプローブカードである。従って、全てのプローブ針１２の先端は、プローブカード１１の板面（或いは、半導体ウェハ１４の表面）と平行な平面（便宜的に「平面Ａ」と称す）に垂直な方向から見て開口部１１ａの内側に存在している。

本実施例では、ノズル１６は、プローブカード１１の上方でポゴピンリング３に囲まれた空間内に設けられている。具体的には、図２（ａ）に示すように、ノズル１６は、ガス供給空間Ｓの平面Ａと平行な断面と同一形状（例えば、円形）の上面１６ａと下面１６ｂ及び筒状の側面１６ｃで囲まれた中空の扁平な筒体で形成され、ノズル１６の側面１６ｃが、ポゴピンリング３の内側面に密接している。以下、ノズル１６の下面１６ｂ、プローブカード１１（開口部１１ａを含む）、及び、ポゴピンリング３の内側面で囲まれた空間Ｓを、便宜的に「ガス供給空間Ｓ」と称す。

ノズル１６の上面１６ａに、給気ライン１７と接続する給気口１６ｄが設けられている。また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、プローブカード１１の開口部１１ａと対向するノズル１６の下面１６ｂに、多数の酸化防止ガスを噴出する噴出口１６ｅが一様に分散して形成されている。本実施例では、噴出口１６ｅの密度（単位面積当たりの個数）は、被検査体のチップ面積と同等の大きさの基準面積当たり１以上存在するように設定されている。

テストヘッド４の中心部に貫通孔４ａが設けられ、給気ライン１７が貫通孔４ａを挿通して、給気ライン１７の一端がノズル１６の給気口１６ｄと接続している。一方、給気ライン１７の他端は、筐体１０の外部に設置された酸化防止ガスの供給源（図示せず）に接続している。酸化防止ガスは、窒素等の不活性ガス或いは還元性ガスを使用し、酸化防止ガスの供給源は、酸化防止ガスを充填したガスボンベや空気から窒素を生成する酸化防止ガス生成装置等の形態が想定される。また、酸化防止ガスの供給源または給気ライン１７の途中には、酸化防止ガスの流量を調整する流量調整器（図示せず）や圧力調整器（図示せず）が必要に応じて設けられている。

ところで、ポゴピンリング３の下端部と上端部にはポゴピンが配置されているため、ガス供給空間Ｓは、ポゴピン間の隙間を介して外部空間と連通するため、そのままでは密封状態とはならないので、本実施例では、ノズル１６の噴出口１６ｅとプローブカード１１の開口部１１ａを除いて、ガス供給空間Ｓを密封する遮蔽体１８を設け、ガス供給空間Ｓを外部空間から遮断している。遮蔽体１８は、筒状の気密な素材で構成され、下端部はプローブカード１１の開口部１１ａの外周部の上面に密接し、上端部はノズル１６の下面１６ｂの外周端に密接している。

上述のようにノズル１６を構成することで、酸化防止ガスが、ノズル１６の下面１６ｂに一様に分散配置された多数の噴出口１６ｅから、ガス供給空間Ｓ内に均等に噴射される。そして、当該一様に噴射された酸化防止ガスが、ガス供給空間Ｓ及びプローブカード１１の開口部１１ａを介して、プローブカード１１に取り付けられた全てのプローブ針１２の先端に均等に供給される。これにより、プローブ針１２の先端が酸化して、電極パッドとの間の接触抵抗が高くなって、被検査体の電気的な検査が正常に行えなくなる等の問題を未然に解消することができる。更に、ガス供給空間Ｓを遮蔽体１８で密封することで、外部空間から酸化性ガスである酸素を含む空気の侵入を防ぐことができるため、より効果的に、プローブ針１２の先端の酸化を防止できる。

図３に、プローブ針１２の先端に酸化防止ガスを供給することの効果を検証した実験結果を示す。検証実験では、酸化防止ガスとして窒素ガスを用い、窒素ガスを供給する場合としない場合の２通りにつき、半導体ウェハ１４上の被検査体（半導体チップ）を順次交代させながら、プローブ針１２の先端と被検査体の電極パッド間の接触を２０００回繰り返し、１回毎のプローブ針１２の先端と電極パッド間の接触抵抗を測定した。上記２通りのケースにつき、夫々２０回毎の接触抵抗の平均値を順次求め、最初の２０回の平均値を１として、接触回数の増加とともに、２０回毎の接触抵抗の平均値の増加係数を求め、図３に示している。図３より明らかなように、窒素ガスの供給が無い場合は、プローブ針１２の先端と被検査体の電極パッド間の接触回数が増加するに従い、接触抵抗が増加しているが、窒素ガスの供給が有る場合は、接触回数が増加しても、接触抵抗が略初期の接触抵抗から変化しないことが分かる。

プローブカード１１が、多数個同測用のプローブカードである場合、上述の如く、多数のプローブ針の先端が広範囲に配置されるため、各プローブ針の先端に均等に酸化防止ガスを供給するのが困難となり、一部のプローブ針の先端において、酸化防止ガスの供給が不足すると、図３に示すような接触抵抗の増加により、被検査体の電気的な検査が正常に行えなくなる可能性がある。しかし、本実施例のようにノズル１６を構成することで、全てのプローブ針１２の先端に酸化防止ガスが均等に供給されるようになり、プローブ針の先端の接触抵抗の増加が抑制され、被検査体の電気的な検査が正常に行える。

［第２実施例］
図４は、本検査装置の第１実施形態の第２実施例における構成例を模式的に示す断面図である。尚、図４は、模式図であり、要部を強調表示しているため、各部の寸法比は、実際の本検査装置と必ずしも同じではない。また、第１実施形態の第１実施例と同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。

図４に示すように、本検査装置２は、第１実施形態の第１実施例の本検査装置１と同様に、筐体１０、プローブカード１１、カード支持部１３、可動ステージ１５、ノズル１６（ガス供給手段に相当）、及び、給気ライン１７を備えて構成される。また、第１実施形態の第１実施例の本検査装置１と同様に、ポゴピンリング３、及び、テストヘッド４が、プローブカード１１の上方に配置され、更に、テスト装置（図示せず）が設置されている。

第２実施例では、ノズル１６の中空部分に、酸化防止ガスに含まれるダストを除去するフィルタ１９を挿入してある。フィルタ１９を挿入している以外は、本検査装置２の各構成要素、ポゴピンリング３、テストヘッド４、及び、テスト装置については、第１実施例と同じであるので、重複する説明は割愛する。

フィルタ１９は、ノズル１６の下面１６ｂと同形状の多孔質のろ過膜で、下面１６ｂの内側（ノズル１６の中空部分側）に設置されている。本実施例では、フィルタ１９は、ノズル１６の給気口１６ｄから中空部分に流入した酸化防止ガスに含まれる、直径が例えば０．１〜０．７μｍ程度以上のダストを捕獲し、ダスト除去後の酸化防止ガスが噴出口１６ｅからガス供給空間Ｓに供給される。

給気ライン１７は、金属製或いは樹脂製の配管を用いて構成されるが、金属製配管の錆や樹脂製配管の劣化により、給気ライン１７内で上述のダストが発生する可能性があり、また、図示しない酸化防止ガスの供給源でダストが発生する可能性もある。従って、フィルタ１９を設けることで、ダスト除去後の酸化防止ガスをプローブ針１２の先端に供給することができる。この結果、プローブ針１２の先端の酸化を防止できるとともに、半導体ウェハ１４の表面に酸化防止ガスに含まれているダストが付着するのを防止でき、被検査体の電気的な検査において、ダストに起因する検査不良による歩留まり低下を防止できる。特に、被検査体が、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の半導体イメージセンサでは、表面に付着したダスト等によって光の入射が妨げられることから、ダストに起因する検査不良が特に問題となるところ、フィルタ１９による改善効果が顕著となる。この場合、フィルタ１９によって、半導体イメージセンサの最小画素サイズに０．１〜０．７の範囲内の所定の比率を乗じた寸法より大きなダストを除去できることが好ましい。

フィルタ１９は、ノズル１６の中空部分に挿入する以外に、給気ライン１７の途中に介装してもよい。フィルタ１９の構造、フィルタ１９がろ過膜を用いて構成される場合のろ過膜の材質等は、上述のダストを除去できる限りにおいて、特定の構造や方式のフィルタに限定されない。尚、フィルタ１９がろ過膜を用いて構成される場合、ろ過膜中にダストを吸着するための水分等が含まれると、ダスト除去後の酸化防止ガスに当該水分等が混入して、プローブ針の先端の酸化防止効果が低減する虞があり、好ましくない。従って、フィルタ１９は、通過するガスに水分等の余分な物質が付加されない構造及び方式が好ましい。

図５に、フィルタ１９をノズル１６または給気ライン１７に設けた場合と設けない場合のノズル１６から噴出した酸化防止ガス中のダスト数を、可動ステージ１５上の空間で測定した結果を示す。図５中、実線の折れ線が、フィルタ１９を設けた場合のダストの検出数を示し、破線の折れ線が、フィルタ１９を設けない場合のダストの検出数を示し、一点鎖線の直線が、ウェハテスト環境での基準値を示す。図５に示すダスト数の測定例では、レーザ光を用いた光学式のパーティクルカウンタを用いて、１分間毎に一定体積のガス中に存在する直径０．３〜１．０μｍのダストの個数をカウントした。図５より、フィルタ１９を設けた場合は、測定開始１分後から安定的にダストの検出数は基準値以下となっているのに対して、フィルタ１９を設けない場合は、測定開始後６分間程度は不安定な状態が続き、安定化した後も、ダストの検出数は基準値を上回っていることが分かる。

［別実施例］
〈１〉上記各実施例では、ノズル１６の下面１６ｂに、図２（ｂ）に示す要領で、多数の噴出口１６ｅを一様に分散して形成したが、噴出口１６ｅの形状、下面１６ｂに対する相対的な大きさ、配置方法等は、図２（ｂ）に示す実施例に限定されるものではない。

〈２〉上記各実施例では、プローブカード１１は、カード支持部１３を介して筐体１０の天板１０ａに取り付けられる構造を想定したが、プローブカード１１が直接筐体１０の天板１０ａに取り付けられる構造であっても良い。

〈３〉更に、上記各実施例では、プローブカード１１が、ポゴピンリング３及びテストヘッド４を介して、テスト装置に接続される場合を、一例として説明したが、テストヘッド４を介さずに、ポゴピンリング３或いは他の形式のコネクタを介して、テスト装置に接続される構成であっても構わない。

＜第２実施形態＞
ところで、図１０に例示した従来の検査装置１００では、プローブ針１０２に供給する酸化防止ガスを、工場の配管などから取得する。通常、このような配管は、工場内の複数の場所に酸化防止ガスを供給するために、工場内に張り巡らされている。

しかしながら、工場内の配管と接続することができない場所や、配管を有していない工場では、検査装置１００を配置することができないため、問題となる。

そこで、以下では、工場内の配管との接続等を考慮せずに配置可能な、配置の自由度が高い検査装置である本発明の第２実施形態に係る本検査装置について、図面を参照して説明する。

［第１実施例］
本発明の第２実施形態の第１実施例に係る本検査装置について図６を参照して説明する。図６は、本発明の第２実施形態の第１実施例に係る本検査装置の構造例を模式的に示す側面図である。なお、図６では、筐体２２の内部の構造を透視して示している。また、図６は模式図であり、要部を強調表示しているため、各部の寸法比は、実際の本検査装置と必ずしも一致するものではない。

図６に示すように、本検査装置２１は、プロービング検査を行う検査部Ｔを備える。検査部Ｔは、内部の空間で検査が行われる筐体２２と、プローブ針２３が取り付けられたカンチレバー型のプローブカード２４と、筐体２２の天板２２ａに設けられた開口部に対してプローブカード２４を嵌合させて取り付けるカード支持部２５と、ウェハＷが載置される可動ステージ２６と、筐体２２の天板２２ａに取り付けられた状態でプローブカード２４の上面に設けられている接続端子に接触することで電気的に接続するポゴピンリング２７と、ポゴピンリング２７と電気的に接続するテストヘッド２８と、筐体２２の内部の空間を密封状態にするための遮蔽体２９と、を備える。

また、本検査装置２１は、プローブ針２３を介してチップ上の電極パッドに与える電気信号を生成するとともに電極パッドに出力された電気信号を取得してチップの良否を判定するテスト装置３０と、プローブ針２３の先端の酸化を防止するべくプローブ針２３の先端に酸化防止ガスを噴出するノズル３１（ガス供給手段に相当）と、酸化防止ガスを受け付けてノズル３１へ供給する給気ライン３２と、充填されているまたは生成した酸化防止ガスを給気ライン３２に供給するガス供給源４０と、を備える。なお、テストヘッド２８とテスト装置３０とは配線等によって電気的に接続されているが、図６では配線等の図示を省略している。

本検査装置２１では、例えばテスト装置３０が、ウェハＷが載置された可動ステージ２６の位置決め及び移動を制御することによって、プローブ針２３をウェハＷ中のそれぞれのチップが備える電極パッドに順次接触させて、それぞれのチップの検査を行う。また、この検査の際に、ノズル３１からプローブ針２３の先端に対して酸化防止ガスが供給される。

プローブカード２４は、その中央に開口部２４ａを有し、当該開口部２４ａの外周部から斜め下方に向けてプローブ針２３が延出する。ノズル３１から供給される酸化防止ガスは、プローブカード２４の開口部２４ａを通ってプローブ針２３の先端に吹き付けられる。

プローブカード２４は開口部２４ａを有しているため、筐体２２の内部の空間は、この開口部２４ａを介してプローブカード２４の上部の空間と連通している。プローブカード２４の上部には、ポゴピンリング２７とテストヘッド２８とが設けられているが、ポゴピン間には隙間があり、テストヘッド２８にはノズル３１を挿通させるための貫通孔２８ａが設けられているため、このままではプローブカード２４の上部の空間は密封状態にはならず、当該空間と連通している筐体２２の内部の空間も密封状態にはならない。そこで、本検査装置２１では、プローブカード２４の上部の空間を密封するべく、プローブカード２４の上面に遮蔽体２９を設けている。

遮蔽体２９は、気密な素材で形成され、側壁部と蓋部とを備える。側壁部の下端部はプローブカード２４の開口部２４ａの外周部の上面に密接し、側壁部の上端部は蓋部の外周端に密接している。また、蓋部には、ノズル３１が密接して貫通する開口部が設けられている。このように、筐体２２の内部の空間及びプローブカード２４の上部の空間は、密封されているため、外部からダストや酸化性ガスが出入りし難い構造となっている。

ノズル３１がプローブ針２３の先端に供給する酸化防止ガスは、給気ライン３２から供給されたものである。また、給気ライン３２がノズル３１に供給する酸化防止ガスは、ガス供給源１１から供給されたものである。

ガス供給源４０は、検査部Ｔに隣接して配置され、例えば、酸化防止ガスが気体または液体の状態で充填されたボンベや、所定の原料から酸化防止ガスを生成する生成装置から成る。具体的に例えば、ガス供給源４０は、高圧の窒素ガスまたは液体窒素が充填されたボンベや、空気を原料として窒素ガスを生成（分離）する生成装置である。なお、ガス供給源４０に充填されているガスやガス供給源４０が生成するガスは、窒素ガスに限られず、希ガス等の他の不活性ガスであってもよいし、水素等の還元性ガスなどであってもよい。

以上のように、本検査装置２１では、検査部Ｔに隣接して配置されるガス供給源４０から当該検査部Ｔに酸化防止ガスが供給されるため、酸化防止ガスの供給を受けるために何らかの設備（例えば、工場内の配管）に接続することが、不要になる。したがって、本検査装置２１の配置の自由度を、高くすることが可能になる。

［第２実施例］
次に、本発明の第２実施形態の第２実施例に係る本検査装置について図７を参照して説明する。図２は、本発明の第２実施形態の第２実施例に係る本検査装置の構造例を模式的に示す側面図である。なお、図６と同様に図２でも、筐体２２の内部の構造を透視して示している。また、図６と同様に図７も模式図であり、要部を強調表示しているため、各部の寸法比は、実際の本検査装置と必ずしも一致するものではない。

また、図７に示す本発明の第２実施形態の第２実施例に係る本検査装置２１Ａは、図６に示した本発明の第２実施形態の第１実施例に係る本検査装置２１の変形例に相当するものである。そのため、以下では、図７に示す本発明の第２実施形態の第２実施例に係る本検査装置２１Ａのうち、図６に示した本発明の第２実施形態の第１実施例に係る本検査装置２１と相違する部分を中心に、説明する。

図７に示すように、本検査装置２１Ａは、上述の本発明の第２実施形態の第１実施例に係る本検査装置２１と同様に、検査部Ｔと、テスト装置３０と、ノズル３１と、給気ライン３２と、ガス供給源４０と、を備える。

ただし、検査部Ｔおいて、筐体２２の一部（特に、図７に示すような、可動ステージ２６から離間した下方の側壁）に、筐体２２の内部の酸化防止ガスを排出する排気口２２ｂが設けられている。さらに、筐体２２の排気口２２ｂには、排気口２２ｂから排出される酸化防止ガスに含まれるダストを除去する排気用フィルタ装置５０が、設けられている。なお、図７では図示していないが、排気口２２ｂからの排気を促すファンなどを、筐体２２の内部または外部に設けてもよい。

筐体２２に排気口２２ｂを設けることによって、プローブ針２３の先端に供給された酸化防止ガスが、その後筐体２２内を一方向（特に、下向き）に流れて排気されることになる。そのため、筐体２２内でウェハＷ上までダスト（例えば、可動ステージ２６の動作で生じるものや、プローブ針２３と電極パッドとの接触によって生じるものなど）が舞い上げられたり、プローブ針２３の先端に対する酸化防止ガスの吹き付けが阻害されたりすることを、防止することが可能になる。さらに、排気用フィルタ装置５０を設けることによって、筐体２２の内部のダストが外部に放出されて本検査装置２１Ａが配置されている空間における空気の清浄度が低下することを、防止することが可能になる。

また、ガス供給源４０は、周囲から取り込んだ空気を原料として窒素ガスを生成する（例えば、比重や沸点の差異を利用して空気から窒素を分離する）ものである。ガス供給源４０は、空気を原料として窒素ガスを生成する窒素ガス生成部４１と、周囲から取り込む空気に含まれるダストを除去する第１フィルタ装置４２（給気用フィルタ装置に相当）と、窒素ガス生成部４１が生成した窒素ガスに含まれるダストを除去する第２フィルタ装置４３（給気用フィルタ装置に相当）と、を備える。

第１フィルタ装置４２によって除去されるダストの大きさの下限値は、例えば０．３μｍ程度である。具体的に例えば、第１フィルタ装置４２として、ＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）を利用可能である。また、第２フィルタ装置４３によって除去されるダストの大きさの下限値は、第１フィルタ装置４２の下限値よりも小さく、例えば０．１μｍ程度である。具体的に例えば、第２フィルタ装置４３として、ＵＬＰＡフィルタ（Ultra Low Penetration Air Filter）を利用可能である。

この場合、ダストが比較的多く含まれ得る本検査装置２１Ａの周囲の空気に対しては、ダストの除去性能が低く汎用的な第１フィルタ装置４２を用いたダストの除去が行われ、検査部Ｔに供給するためにダストの混入を極力避けたい窒素ガスに対しては、第１フィルタ装置４２と比較してダストの除去性能が高く希少な（第１フィルタ装置４２と比較して、小さなダストを除去可能であるが、製造が困難でありコストが高い）第２フィルタ装置４３を用いたダストの除去が行われる。そのため、希少な第２フィルタ装置４３にかかる負荷を低減することが可能になり、その交換回数を低減することが可能になる。

以上のように、本検査装置２１Ａでは、ガス供給源４０が、半永久的に酸化防止ガスである窒素ガスを供給することが可能になる。そのため、ガス供給源４０の定期的な交換（例えば、使用後の空のボンベと、使用前の満充填のボンベとの交換）が不要になり、交換のための通路等を確保することも不要になる。したがって、本検査装置２１Ａの配置の自由度を、さらに高くすることが可能になる。

なお、図７に示す本検査装置２１Ａは、ガス供給源４０が、第１フィルタ装置４２及び第２フィルタ装置４３の両方を備えたものであるが、これらのいずれか一方のみを備える構成であってもよい。ガス供給源４０が、第１フィルタ装置４２及び第２フィルタ装置４３のいずれか一方でも備えれば、ダストの少ない窒素ガスを供給することが可能になる。そのため、本検査装置２１Ａの検査精度を、高くすることが可能になる。

［第３実施例］
次に、本発明の第２実施形態の第３実施例に係る本検査装置について図８を参照して説明する。図８は、本発明の第２実施形態の第３実施例に係る本検査装置の構造例を模式的に示す側面図である。なお、図６と同様に図８でも、筐体２２の内部の構造を透視して示している。また、図６と同様に図８も模式図であり、要部を強調表示しているため、各部の寸法比は、実際の本検査装置と必ずしも一致するものではない。

また、図８に示す本発明の第２実施形態の第３実施例に係る本検査装置２１Ｂは、図６に示した本発明の第２実施形態の第１実施例に係る本検査装置２１の変形例に相当するものである。そのため、以下では、図８に示す本発明の第２実施形態の第３実施例に係る本検査装置２１Ｂのうち、図６に示した本発明の第２実施形態の第１実施例に係る本検査装置２１と相違する部分を中心に、説明する。

図８に示すように、本検査装置２１Ｂは、上述の本発明の第２実施形態の第１実施例に係る本検査装置２１と同様に、検査部Ｔと、テスト装置３０と、ノズル３１と、給気ライン３２と、ガス供給源４０と、を備える。

ただし、検査部Ｔおいて、筐体２２の一部（特に、図８に示すような、可動ステージ２６から離間した下方の側壁）に、筐体２２の内部の酸化防止ガスを排出する排気口２２ｂが設けられている。さらに、筐体２２の排気口２２ｂとガス供給源４０との間には、排気口２２ｂから排出される酸化防止ガスを受け付けてガス供給源４０に供給する帰還ダクト６０が設けられている。なお、図８では図示していないが、排気口２２ｂから帰還ダクト６０への排気を促したり、帰還ダクト６０内における酸化防止ガスの輸送を促したりするファンなどを、筐体２２の内部または外部に設けてもよい。また、筐体２２に排気口２２ｂを設けること自体は、図７に示した本発明の第２実施形態の第２実施例に係る本検査装置２１Ａと同様であり、それによって得られる効果も同様である。

ガス供給源４０は、帰還ダクト６０から供給される酸化防止ガスを受け付け、給気ライン３２に酸化防止ガスを供給する。このとき、ガス供給源４０は、必要に応じて酸化防止ガスの追加や削減を行うことで、プローブ針２３の先端に供給される酸化防止ガスの流量や圧力などの最適化を行ってもよい。なお、ガス供給源４０は、酸化防止ガスが充填されたボンベであってもよいし、所定の原料から酸化防止ガスを生成する生成装置（例えば、図７に示した本発明の第２実施形態の第２実施例に係る本検査装置２１Ａと同様の、周囲から取り込んだ空気を原料として窒素ガスを生成する生成装置）であってもよい。

以上のように、本検査装置２１Ｂでは、排気口２２ｂを介して筐体２２から排出される酸化防止ガスを、ガス供給源４０が再利用することが可能になる。したがって、ガス供給源４０の簡素化や小型化を図ることが可能になるため、本検査装置２１Ｂの配置の自由度を、さらに高くすることが可能になる。

なお、酸化防止ガスの輸送経路内に、少なくとも１つのフィルタ装置を設けると、ノズル６からプローブ針２３の先端に供給される酸化防止ガスに含まれるダストが減少して、検査精度を高くすることができるため、好ましい。具体的に例えば、図７に示した本発明の第２実施形態の第２実施例に係る本検査装置２１Ａと同様の排気用フィルタ装置５０と、帰還ダクト６０を通過する酸化防止ガスからダストを除去するフィルタ装置と、帰還ダクト６０からガス供給源４０に供給される酸化防止ガスからダストを除去するフィルタ装置と、ガス供給源４０から給気ライン３２に供給される酸化防止ガスからダストを除去するフィルタ装置と、給気ライン３２を通過する酸化防止ガスからダストを除去するフィルタ装置と、の少なくともいずれか１つを備えると、好ましい。

［別実施例］
上述の本検査装置２１は、プローブ針２３の先端の直上に設けられたノズル３１から供給される酸化防止ガスを、プローブカード２４の開口部２４ａを通してプローブ針２３の先端に対して吹き付ける構造であるが、プローブ針２３の先端に対して酸化防止ガスを供給する構造については、この例の限りではなく、どのような構造を採用してもよい。

例えば、上述の本検査装置２１は、プローブ針２３の先端に対して垂直方向から酸化防止ガスを吹き付ける構造であるが、水平方向から酸化防止ガスを吹き付ける構造であってもよいし、垂直方向と水平方向との間の方向から酸化防止ガスを吹き付ける構造であってもよい。これらの構造を採用する場合、プローブ針２３の先端の水平方向となる位置に、１つまたは複数のノズル３１を設けてもよい。また、ノズル３１を設けることなく、例えばカード支持部２５などに、１つまたは複数の酸化防止ガスの吹出口を設けてもよい。

また、上述の本検査装置２１は、プローブカード２４が、カード支持部２５によって筐体２２の天板２２ａに取り付けられる構造であるが、プローブカード２４が直接的に筐体２２の天板２２ａに取り付けられる構造であってもよい。また、上述の本検査装置２１は、プローブカード２４が、ポゴピンリング２７及びテストヘッド２８を介してテスト装置３０と電気的に接続される構造であるが、ポゴピンリング２７やテストヘッド２８を用いることなく、プローブカード２４とテスト装置３０とを電気的に接続してもよい。

＜第１実施形態及び第２実施形態の組み合わせ＞
上述した本発明の第１実施形態及び第２実施形態は、当然に組み合わせて実施することが可能である。ここで、本発明の第１実施形態及び第２実施形態を組み合わせた本検査装置の一例について、図面を参照して説明する。図９は、本発明の第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせた本検査装置の構造例を模式的に示す断面図である。なお、図９として示す断面図は、本発明の第１実施形態について示した図１等の断面図と同様のものである。

図９に示す検査装置７１は、図１に示した第１実施形態の第１実施例の本検査装置１に、図６に示した第２実施形態の第１実施例の本検査装置２１が備えるガス供給源４０を追加した構成である。

このように、本発明の第１実施形態及び第２実施形態を組み合わせた本検査装置７１は、本発明の第１実施形態の本検査装置１による効果と、本発明の第２実施形態の本検査装置２１による効果と、をそれぞれ有する。したがって、本検査装置７１によれば、プローブ針の先端の酸化を防止して被検査体の電気的な検査が正常に行えなくなる等の悪影響が生じることを未然に回避するとともに、配置の自由度を高くすることが可能になる。

なお、ここでは、本発明の第１実施形態及び第２実施形態を組み合わせた本検査装置として、本発明の第１実施形態の第１実施例及び第２実施形態の第１実施例を組み合わせた本検査装置７１について例示したが、組み合わせのパターンはこれに限定されない。即ち、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について、それぞれの任意の実施例やその変形例を組み合わせることも、当然に可能である。

本発明は、プローブカードを使用してウェハ状態の被検査体の電気的な検査を行なう検査装置、特に、半導体ウェハのプロービング試験を行う検査装置に利用可能である。

１，２，２１，２１Ａ，２１Ｂ，７１： 検査装置
３，２７： ポゴピンリング
４，２８： テストヘッド
４ａ，２８ａ： テストヘッドの貫通孔
１０，２２： 筐体
１０ａ，２２ａ： 筐体の天板
２２ｂ： 筐体の排気口
１１，２４： プローブカード
１１ａ： プローブカードの開口部
１２，２３： プローブ針
１３，２５： カード支持部
１４，Ｗ： 半導体ウェハ
１５，２６： 可動ステージ
１６，３１： ノズル（ガス供給手段）
１６ａ： ノズルの上面
１６ｂ： ノズルの下面
１６ｃ： ノズルの側面
１６ｄ： ノズルの給気口
１６ｅ： ノズルの噴出口
１７，３２： 給気ライン
１８，２９： 遮蔽体
１９： フィルタ
Ｓ： ガス供給空間
５，３０： テスト装置
４０： ガス供給源
４１： 窒素ガス生成部
４２： 第１フィルタ装置（給気用フィルタ装置）
４３： 第２フィルタ装置（給気用フィルタ装置）
５０： 排気用フィルタ装置
６０： 帰還ダクト
１００： 従来の検査装置
１０１： 噴出ノズル
１０２： プローブ針
１０３： プローブカード
１０４： 半導体ウェハ
１０５： ウェハステージ
１０６： 筐体
１０７： 信号処理部

Claims (11)

1. ウェハ状態の被検査体の表面上に形成された電極パッドと、開口部を有するカンチレバー型のプローブカードに取り付けられたプローブ針の先端を接触させて、前記被検査体の電気的な検査を行なう検査装置であって、
   前記プローブ針の先端の酸化を防止する酸化防止ガスを、前記プローブカードの上方から前記開口部を介して前記プローブ針の先端に供給するガス供給手段と、
   前記酸化防止ガスに含まれるダストを除去するフィルタと、を備え、
   前記ガス供給手段が、前記酸化防止ガスを噴出する複数の噴出口を、前記開口部と対向する面内に、一様に分散して有することを特徴とする検査装置。
2. 前記被検査体がイメージセンサである場合、前記フィルタが、前記イメージセンサの最小画素サイズに０．１〜０．７の範囲内の所定の比率を乗じた寸法より大きなダストを除去する能力を有することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記プローブカードと前記ガス供給手段の間の空間を、前記プローブカードの前記開口部と前記ガス供給手段の前記複数の噴出口を除いて、密封する遮蔽体を有することを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。
4. 前記遮蔽体の上端が、前記複数の噴出口が分散して配置された面の外周部と密接し、
   前記遮蔽体の下端が、前記プローブカードの前記開口部の外周部と密接していることを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
5. 前記プローブカードが、多数個同測用のプローブカードであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の検査装置。
6. 前記被検査体の電気的な検査を行う検査部と、
   前記酸化防止ガスを受け付けて前記ガス供給手段へ供給する給気ラインと、
   前記検査部に隣接して配置されるとともに、充填されているまたは生成した前記酸化防止ガスを前記給気ラインに供給するガス供給源と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の検査装置。
7. 前記ガス供給源が、周囲から取り込んだ空気を原料として、前記酸化防止ガスである窒素ガスを生成するものであることを特徴とする請求項６に記載の検査装置。
8. 前記ガス供給源が、
   前記空気を原料として前記窒素ガスを生成する窒素ガス生成部と、
   前記窒素ガス生成部に供給される前記空気及び前記窒素ガス生成部が生成する前記窒素ガスの少なくともいずれか一方からダストを除去する給気用フィルタ装置と、
   を備えることを特徴とする請求項７に記載の検査装置。
9. 前記給気用フィルタ装置として、
   周囲から取り込む前記空気に含まれるダストを除去する第１フィルタ装置と、
   前記窒素ガス生成部が生成した前記窒素ガスに含まれるダストを除去する第２フィルタ装置と、を備え、
   前記第２フィルタ装置によって除去されるダストの大きさの下限値が、前記第１フィルタ装置によって除去されるダストの大きさの下限値よりも、小さいことを特徴とする請求項８に記載の検査装置。
10. 内部の空間で前記検査が行われる筐体と、
    前記筐体の内部の前記酸化防止ガスを外部に排出する排気口と、
    前記排気口から排出される前記酸化防止ガスに含まれるダストを除去する排気用フィルタ装置と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の検査装置。
11. 内部の空間で前記検査が行われる筐体と、
    前記筐体の内部の前記酸化防止ガスを外部に排出する排気口と、
    前記排気口から排出される前記酸化防止ガスを受け付けて前記ガス供給源に供給する帰還ダクトと、
    をさらに備えることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の検査装置。
    

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