JP7449814B2 - 検査方法及び検査装置 - Google Patents

Description

本開示は、検査方法及び検査装置に関する。

特許文献１には、載置台に半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）を載置し、当該ウェハ上に配列されたＩＣチップの電極パッドにプローブカードのプローブを接触させてＩＣチップの電気的測定を行うプローブ装置が開示されている。

特開２００９－１８２２３９号公報

本開示にかかる技術は、載置面における、検査対象のデバイスに対応する部分を、局所的に温度調節する場合でも、検査対象のデバイスとプローブとを正確に接触させることを可能にする。

本開示の一態様は、検査装置を用いて、基板に形成された複数のデバイスのうち検査対象のデバイスとプローブと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、基板が載置される基板載置面と、前記基板載置面における互いに異なる部分を加熱する複数の加熱ユニットと、を有する載置台を備え、当該検査方法は、（Ａ）前記複数の加熱ユニットのうち、前記検査対象のデバイスに対応する前記加熱ユニットを用いて、前記基板載置面における、前記検査対象のデバイスに対応する部分を、局所的に設定温度に調節する工程と、（Ｂ）位置補正情報に基づいて、前記プローブと前記載置台とを相対的に移動させ、前記検査対象のデバイスと前記プローブとの位置合わせを行う工程と、を含み、前記位置補正情報は、予め、前記加熱ユニットのうち前記（Ａ）工程で用いられる前記加熱ユニットを用いて、前記基板載置面における、前記検査対象のデバイスに対応する部分と一致する部分を、局所的に前記設定温度に基づく所定の温度に調節したときに取得されたものである。

本開示によれば、載置面における、検査対象のデバイスに対応する部分を局所的に温度調節する場合でも、検査対象のデバイスとプローブとを正確に接触させることができる。

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。 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。

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、載置台とプローブカードとを相対的に移動させることにより、プローブと半導体デバイスとを位置合わせして接触させる。このように接触させた状態で、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、載置台の載置面の加熱や冷却を行い、基板の温度を調節することがある。

上述のように加熱や冷却を行う場合、載置台等が熱膨張や熱収縮により変形するが、変形してもプローブと半導体デバイスとが適切に接触するように、載置台とプローブとの相対位置の補正を行う必要がある。

載置台とプローブとの相対位置の補正方法としては、例えば以下の方法がある。すなわち、検査の前に、載置台の載置面全体を所定の温度に調節し、その際のプローブと半導体デバイスとの相対位置の、基準位置からのずれ量を取得し、検査時には、取得した上記ずれ量を補正情報とし、その補正情報に基づいて、載置台とプローブとの相対位置を補正する方法である。

ところで、近年、載置台の載置面に対し複数の加熱ユニットを設け、検査時には、載置面における検査対象の半導体デバイスが位置する部分を局所的に常温より高温または低温に調節する検査装置が考えられている。しかし、例えば、載置面全体を常温より高温に調節するときと載置面の一部を局所的に高温に調節するときとでは、載置面の変形態様が異なる。そのため、載置面を局所的に高温に調節する検査装置に対して、上述の補正方法を用いてもプローブと半導体デバイスとが適切に接触しない場合がある。局所的に低温に調節する検査装置においても同様である。

そこで、本開示にかかる技術は、載置面における、検査対象のデバイスに対応する部分を、常温とは異なる温度に局所的に調節する場合でも、検査対象のデバイスとプローブとを正確に接触させることを可能にする。

以下、本実施形態にかかる検査方法及び検査装置について、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。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、移動機構１１の制御等、各種制御を行う制御部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。

また、ローダ３は、各半導体デバイスの電位差生成回路（図示せず）における電位差を測定する電位差測定ユニット１５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１５は、配線１６を介してインターフェース１３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１２ａ間の電位差を取得し、取得した電位差を制御部１４へ伝達する。制御部１４は、配線１７を介してステージ１０へ接続されており、上記電位差に基づいて、例えば、後述の光照射機構１４０や後述の冷媒流路Ｒへの冷媒の流量を調整する流量制御バルブを制御する。インターフェース１３における各プローブ１２ａ及び配線１６の接続構造については後述する。なお、制御部１４や電位差測定ユニット１５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１５は、プローブカード１２に設けられてもよい。

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、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１４０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、天板部としてのトッププレート１２０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１１０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１２０と、流路形成部材１３０と、光照射機構１４０とを有する。そして、ステージ１０は、光照射機構１４０の下方から、言い換えると、光照射機構１４０の裏面側から、熱絶縁部材１１０を介して移動機構１１に支持される。

トッププレート１２０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１２０は、言い換えると、その表面（上面）１２０ａ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１２０の表面１２０ａを載置面１２０ａと記載することがある。

トッププレート１２０は、例えば円板状に形成されている。また、トッププレート１２０は、比熱が小さく熱伝導率が高い材料（例えばＳｉＣ（Silicon Carbide））から形成される。トッププレート１２０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１２０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１２０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１２０の載置面１２０ａには、ウェハＷを吸着するための吸着穴（図示せず）が形成されている。また、トッププレート１２０には、複数（図の例では１００個）の温度センサ１２１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。

流路形成部材１３０は、冷媒が流れる冷媒流路Ｒを形成する冷却部材であり、具体的には、トッププレート１２０との間に冷媒流路Ｒを形成する部材である。この流路形成部材１３０は、光照射機構１４０より載置面１２０ａ側に設けられており、具体的には、トッププレート１２０と光照射機構１４０との間に介在するようにトッププレート１２０の裏面に接合されている。流路形成部材１３０は、例えば、トッププレート１２０と略同径の円板状に形成されている。

なお、本例では、流路形成部材１３０が取り付けられるトッププレート１２０の裏面１２０ｂには、溝が形成されており、該溝が、流路形成部材１３０に覆われて冷媒流路Ｒとなる。プローバ１では、冷媒流路Ｒを流れる冷媒でトッププレート１２０（具体的には載置面１２０ａ）を冷却することによって、載置面１２０ａに載置されたウェハＷ（具体的にはウェハＷに形成された半導体デバイスＤ）の温度を調節する。

また、冷媒流路Ｒと連通する供給口１２２と排出口１２３とが、トッププレート１２０に形成されている。供給口１２２には、冷媒流路Ｒに冷媒を供給する供給管１５０が接続されており、排出口１２３には、冷媒流路Ｒから冷媒を排出する排出管１５１が接続されている。供給管１５０には、冷媒流路Ｒに供給する冷媒の流量を制御する流量制御バルブ１５２が設けられている。

冷媒流路Ｒを流れる冷媒としては、光照射機構１４０からの光（具体的には後述のＬＥＤ１４１からの光）を透過可能な材料が用いられ、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１５０を介して冷媒流路Ｒ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１５２等の動作は制御部１４により制御される。

上述のような冷媒流路Ｒを構成する流路形成部材１３０の材料には、光照射機構１４０からの光（具体的には後述のＬＥＤ１４１からの光）を透過可能な材料が用いられる。ＬＥＤ１４１からの光が近赤外光である場合、光を透過可能な材料としては、ポリカーボネイトや、石英、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ガラスを用いることができる。なお、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。

光照射機構１４０は、トッププレート１２０の載置面１２０ａに載置されたウェハＷと流路形成部材１３０を介して対向するように配置されている。
この光照射機構１４０は、発光素子として、ウェハＷを指向するＬＥＤ１４１を複数有し、これらＬＥＤ１４１からの光で、載置面１２０ａを加熱することによって、載置面１２０ａに載置されたウェハＷ（具体的にはウェハＷに形成された半導体デバイスＤ）の温度を調節する。より具体的には、光照射機構１４０は、複数のＬＥＤ１４１がユニット化された加熱ユニットとしてのＬＥＤユニットＵを複数有すると共に、これらＬＥＤユニットＵが搭載されるベース１４２を有する。光照射機構１４０におけるＬＥＤユニットＵは、例えば、図５に示すように、格子状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１４２の略全面を覆っている。ユニットＵ１の数は本例のようにウェハＷ上に形成された半導体デバイスＤ（図３参照）より多くてもよい。

各ＬＥＤ１４１は、トッププレート１２０に向けて光を照射する。本例では、各ＬＥＤ１４１は近赤外光を出射する。ＬＥＤ１４１から出射された光（以下、「ＬＥＤ光」と省略することがある。）は、光を透過可能な材料からなるステージ１０の流路形成部材１３０を通過する。流路形成部材１３０を通過した光は、ステージ１０の冷媒流路Ｒを流れる、光を透過可能な冷媒を通過し、トッププレート１２０に入射する。
ＬＥＤ光の強度や出力時間は、ＬＥＤユニットＵ単位で制御される。言い換えると、ＬＥＤユニットＵは互いに独立して制御可能に構成されている。ＬＥＤユニットＵはそれぞれ、載置面１２０ａにおける互いに異なる部分に光を照射し加熱する。

ベース１４２は、平面視において、トッププレート１２０と略同径の円板状に形成されている。また、ベース１４２は、図４に示すように、その表面に凹部１４２ａが形成されており、凹部１４２ａ内に、ＬＥＤ１４１が搭載される。凹部１４２ａ内をＬＥＤ光を透過可能な材料で充填してもよい。
さらに、ベース１４２は、凹部１４２ａより裏面側（下側）の部分に、ＬＥＤ１４１を冷却するための冷媒が流れる冷媒流路１４２ｂが形成されている。ベース１４２は例えばＡｌ等の金属製材料により形成される。

さらに、光照射機構１４０は、ＬＥＤ１４１を駆動する駆動回路基板１４３と、駆動回路基板１４３が搭載される支持部材１４４とを有する。
支持部材１４４は、その表面に凹部１４４ａが形成されており、凹部１４４ａ内に、駆動回路基板１４３が搭載される。支持部材１４４は、例えばＡｌ等の金属性材料により形成される。

光照射機構１４０は、上述のように、ＬＥＤユニットＵのユニットＵ１とユニットＵ２とでベース１４２の略全面を覆っており、ＬＥＤ１４１からの光を、少なくともトッププレート１２０の載置面１２０ａにおけるウェハＷとの当接部分全体に照射することができる。ただし、本実施形態では、光照射機構１４０は、電気的特性検査時において、ＬＥＤユニットＵのうち、検査対象の半導体デバイスＤに対応するユニットＵ１のみを用いる。そして、光照射機構１４０は、載置面１２０ａにおける検査対象の半導体デバイスＤに対応する部分（具体的には、検査対象の半導体デバイスＤが位置する部分及びその周囲の部分）に、ＬＥＤ１４１からの光を局所的に照射する。これにより、載置面１２０ａにおける検査対象の半導体デバイスＤに対応する部分を局所的に温度調節することができる。

検査対象の半導体デバイスＤに対応するＬＥＤユニットＵのユニットＵ１は例えば以下のようにして決定される。すなわち、載置面１２０ａにおける領域毎に当該領域に用いるユニットＵ１を予め定めた対応関係情報が、制御部１４の記憶部（図示せず）に記憶されている。そして、検査対象の半導体デバイスＤの重心Ｃが位置する領域に対して予め定められたユニットＵ１が上記対応関係情報に基づいて判定され、当該ユニットＵ１が、検査対象の半導体デバイスＤに対応するユニットＵ１と決定される。例えば、図５の一点鎖線で示す半導体デバイスＤが検査対象となったときには、太い点線で示すように、当該半導体デバイスＤの重心Ｃの周囲の９個のユニットＵ１が用いられるように、上記対応関係情報は定められている。また、上記対応関係情報は、後述の位置補正情報の取得処理に用いるユニットＵ１を決定する際にも用いることができる。

なお、後述するように、載置面１２０ａの温度調節時には、ステージ１０が有する複数の温度センサ１２１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１２１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１２１は例えば以下のようにして決定される。すなわち、載置面１２０ａにおける領域毎に、当該領域に対して用いる温度センサ１２１を予め定めた対応関係情報が、制御部１４の記憶部（図示せず）に記憶されている。そして、検査対象の半導体デバイスＤの重心Ｃが位置する領域に対して予め定められた温度センサ１２１が上記対応関係情報に基づいて判定され、当該温度センサ１２１が、検査対象の半導体デバイスＤに対応する温度センサ１２１と決定される。例えば、検査対象の半導体デバイスに最も近い温度センサ１２１が用いられるように、上記対応関係情報は予め定められている。また、上記対応関係情報は、後述の位置補正情報の取得処理に用いる温度センサ１２１を決定する際にも用いることができる。

本実施形態では、電気的特性検査時に、光照射機構１４０からの光による加熱と冷媒流路Ｒを流れる冷媒による吸熱とにより、ステージ１０上のウェハＷに形成された検査対象の半導体デバイスＤが目標温度で一定になるように調節する。この温度調節のために、プローバ１では、半導体デバイスＤの温度を測定している。なお、以下では、半導体デバイスＤの目標温度が常温（室温）より高く、例えば、５０℃～１２０℃であるものとする。

図６は、プローバ１における半導体デバイス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１２ａがインターフェース１３に配置された複数の配線２０によってテスタ４に接続される。また、各配線２０のうち、半導体デバイス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１２ａとテスタ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４及び電位差測定ユニット１５のいずれかへ切り替えて伝達可能に構成されている。各リレー２１は、例えば、半導体デバイス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、予め定められたタイミングで各電極Ｅの電位を電位差測定ユニット１５へ伝達する。上記電位差生成回路では、電流を流した際に生じる電位差が温度によって異なる。したがって、半導体デバイス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１２ａ）間の電位差に基づいて、半導体デバイス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１５が各リレー２１から伝達された各電極Ｅの電位に基づいて半導体デバイスＤの電位差生成回路の電位差を取得し、さらに、取得した電位差を制御部１４へ伝達する。制御部１４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、半導体デバイスＤの温度を測定する。

なお、半導体デバイスＤの温度の測定方法は、上述に限られず、半導体デバイスＤの温度が測定可能であれば他の方法であってもよい。

次に、プローバ１を用いた、半導体デバイスＤの検査処理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１２０の載置面１２０ａ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．載置面の局所的な温度調節）
また、制御部１４の制御により、トッププレート１２０の載置面１２０ａにおける検査対象の半導体デバイスＤに対応する部分（以下、「検査対象対応部分」ということがある。）を、局所的に設定温度とする制御が行われる。具体的には、光照射機構１４０のＬＥＤユニットＵのうち、検査対象の半導体デバイスＤに対応するユニットＵ１のＬＥＤ１４１が点灯されると共に、冷媒流路Ｒに冷媒が流される。このとき、ＬＥＤ１４１からの光出力は、例えば複数の温度センサ１２１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１２１による測定結果に基づいて調整され、冷媒流路Ｒ内を流れる冷媒の温度及び流量は半導体デバイスＤの目標温度に応じた値とされる。上記設定温度は、電気的特性検査時に半導体デバイスＤを目標温度に調節したときの載置面１２０ａの温度に近い温度が選択され、この目標温度と同値であってもよいし、若干異なっていてもよい。
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１２０ａにおける検査対象対応部分が設定温度となった後、制御部１４が、位置補正情報に基づいて、移動機構１１を制御し、プローブ１２ａに対しステージ１０を相対的に移動させる。具体的には、制御部１４が、移動機構１１を制御し、設定温度に応じた位置補正情報と基準位置とに基づく補正位置にステージ１０を移動させる。これにより、プローブ１２ａと検査対象のデバイス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。

上述の位置補正情報は、この検査の前に予め、以下のようにして取得される。すなわち、予め、上述の工程Ａ２．で用いられるユニットＵ１を用いて、載置面１２０ａにおける、検査対象対応部分に一致する部分を、局所的に、上記設定温度に基づく所定の温度に調節して、取得される。具体的には、予め、冷媒流路Ｒを流れる冷媒によって載置面１２０ａ全体を冷却しながら、上述の工程Ａ２．で用いられるユニットＵ１のＬＥＤ１４１からの光により、上記検査対象対応部分に一致する部分（該当する半導体デバイスＤに対応する部分）を局所的に加熱して、上記所定温度に調節する。上記所定温度は、設定温度と同値であってもよいし、若干異なっていてもよい。

位置補正情報の取得処理の詳細については後述する。

（Ａ４．温度特性の情報の較正）
プローブ１２ａと検査対象の半導体デバイスＤの電極Ｅとの接触後、この状態で、電位差測定ユニット１５により、検査対象の半導体デバイスＤにおける前述の電位差生成回路の電位差が取得される。そして、検査対象の半導体デバイスＤに対応する温度センサ１２１による温度の検出結果と、上記電位差に基づいて算出される温度とが一致するように、上記電位差の温度特性の情報が較正される。

（Ａ５．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、検査対象の半導体デバイスＤが目標温度になるように、冷媒流路Ｒを流れる冷媒によって載置面１２０ａ全体が冷却されながら、ＬＥＤユニットＵのうち検査対象の半導体デバイスＤに対応するユニットＵ１からの光により、載置面１２０ａにおける検査対象対応部分が局所的に加熱される。このとき、検査対象の半導体デバイスＤの電位差生成回路に生じる電位差の情報に基づいて、検査対象の半導体デバイスＤに対応するユニットＵ１のＬＥＤ１４１からの光出力すなわち当該ＬＥＤ１４１の印加電圧が調整される。また、このとき、冷媒流路Ｒ内の冷媒の温度及び流量は、例えば、検査対象の半導体デバイスＤの目標温度に応じた値で、一定とされる。
電気的特性検査の完了後、プローブ１２ａと検査対象の半導体デバイスＤとの接触は解除される。

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．～Ａ５．が行われる。以後、上述の工程Ａ２．～Ａ５．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、一連の検査処理は終了する。

なお、ウェハＷに形成された半導体デバイスＤのうち、全て検査対象とせずに、一部のみを検査対象としてもよい。

続いて、上述の位置補正情報の取得処理の一例について説明する。
この取得処理は、上述の、プローバ１を用いた、半導体デバイスＤの一連の検査処理に先立って行われる。

（Ｂ１．位置検査ユニットの取り付け）
位置補正情報の取得の際は、まず、ウェハＷに形成された半導体デバイスＤの電極Ｅとプローブ１２ａの接触位置を事前に検査するための位置検査ユニット（特開２０１６－７２４５５号公報参照）が、プローブカード１２の代わりに取り付けられる。
位置検査ユニットは、プローブ１２ａが配置される位置にプローブ１２ａに代えて配置されプローブ１２ａの位置を示す図形が形成されたターゲットと、後述の基準ウェハＷに形成された半導体デバイスＤを撮像する撮像素子とを有する。

（Ｂ２．ウェハ載置）
また、基準ウェハＷが、トッププレート１２０の載置面１２０ａ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。なお、基準ウェハは、検査対象となるウェハＷと同等の半導体デバイスが形成され、形成された半導体デバイスの位置（座標）が既知のウェハである。

（Ｂ３．載置面の局所的な温度調節）
次に、制御部１４の制御により、トッププレート１２０の載置面１２０ａにおける、基準ウェハＷの一の半導体デバイスＤに対応する部分を、局所的に設定温度とする制御が行われる。具体的には、光照射機構１４０のＬＥＤユニットＵのうち、上記一の半導体デバイスＤに対応するユニットＵ１のＬＥＤ１４１が点灯されると共に、冷媒流路Ｒに冷媒が流される。このとき、ＬＥＤ１４１からの光出力は、例えば複数の温度センサ１２１のうち上記一の半導体デバイスＤに対応する１つの温度センサ１２１による測定結果に基づいて調整され、冷媒流路Ｒ内を流れる冷媒の温度及び流量は半導体デバイスＤの目標温度に応じた値とされる。
なお、この工程Ｂ３．は、上記工程Ｂ２．の完了前に始めてもよい。

（Ｂ４．ステージ１０の移動及び半導体デバイスＤの撮像）
載置面１２０ａにおける上記一の半導体デバイスＤに対応する部分が設定温度となった後、上述の位置検査ユニットのターゲットの予め定められた部分（例えばターゲットの中心）の直下に、上記一の半導体デバイスＤを位置させる。その後、上述の位置検査ユニットの撮像素子が、上記一の半導体デバイスＤを撮像する。上記撮像素子の撮像により得られた画像は制御部１４に出力される。

（Ｂ５．ずれ測定及び位置補正情報取得）
次いで、制御部１４が、位置検査ユニットの撮像素子から出力された画像に基づいて、上記一の半導体デバイスＤの電極Ｅのずれ（例えば上記画像の中心に対する電極Ｅのずれ）を測定する。そして、制御部１４が、測定された上記ずれが解消されるように、ステージ１０の位置の補正量を算出し、算出結果を位置補正情報とする。

続いて、次の半導体デバイスＤに関して、上述の工程Ｂ３．～Ｂ５．が行われる。以後、上述の工程Ｂ３．～Ｂ５．は、検査対象のウェハＷで検査対象となる半導体デバイスＤに対応する、半導体デバイスＤ全てについて完了するまで、繰り返し行われる。これにより、検査対象となる半導体デバイスＤ毎に位置補正情報が取得される。なお、検査対象のウェハＷに形成された半導体デバイスＤのうち、全て検査対象とせずに、一部のみを検査対象とする場合、その検査対象となる半導体デバイスＤに対応する基準ウェハＷ上の半導体デバイスＤについてのみ、上述の工程Ｂ３．～Ｂ５．が行われ、位置補正情報が取得される。

検査対象となる半導体デバイスＤ全てについて、位置情報の取得が完了すると、基準ウェハＷが、ステージ１０から取り外され、搬出される。また、位置検査ユニットが取り外され、プローブカード１２が取り付けられる。これにより、一連の位置情報取得処理は終了する。

なお、半導体デバイスＤの目標温度が複数ある場合、載置面１２０ａの設定温度も複数になるときがある。このときは、設定温度毎に、検査対象となる半導体デバイスＤに対応する半導体デバイスＤ全てについて上述の工程Ｂ３．～Ｂ５．が行われる。

以上のように、本実施形態にかかる、検査装置を用いた検査の際に検査対象の半導体デバイスＤとプローブ１２ａとを接触させる方法は、以下の（Ｘ）、（Ｙ）の工程を有する。
（Ｘ）複数のＬＥＤユニットＵのうち、検査対象の半導体デバイスＤに対応するユニットＵ１を用いて、載置面１２０ａにおける、検査対象の半導体デバイスＤに対応する部分を、局所的に設定温度に調整する工程。
（Ｙ）位置補正情報に基づいて、プローブ１２ａに対しステージ１０を相対的に移動させ、検査対象の半導体デバイスＤとプローブ１２ａとの位置合わせを行う工程。
そして、本実施形態では、上記（Ｙ）工程で用いられる位置補正情報は以下のようにして取得されたものである。すなわち、上記位置補正情報は、予め、ＬＥＤユニットＵのうち上記（Ｘ）工程で用いられるユニットＵ１を用いて、載置面１２０ａにおける、検査対象の半導体デバイスＤに対応する部分と一致する部分を、局所的に上記設定温度に基づく所定の温度に調節したときに取得されたものである、
つまり、本実施形態では、検査対象の半導体デバイスＤとプローブ１２ａとを接触させる時と、位置補正情報を取得した時とで、温度環境が略同一であり、具体的には、載置面１２０ａにおける温度の面内分布が略同じである。そのため、本実施形態では、検査対象の半導体デバイスＤとプローブ１２ａとを接触させる時と、位置補正情報を取得した時とで、載置面１２０ａの変形態様も同一である。したがって、本実施形態によれば、上記位置補正情報に基づいて上記（Ｙ）のように位置合わせを行うことで、検査対象の半導体デバイスＤに対応する部分を局所的に温度調節する場合でも、検査対象の半導体デバイスＤとプローブ１２ａとを正確に接触させることができる。

載置面１２０ａの温度の高低によって当該載置面１２０ａの変形度合いが変化するが、本実施形態では、上記位置補正情報を載置面１２０ａの設定温度毎に取得している。したがって、本実施形態によれば、載置面１２０ａの設定温度によらず、検査対象の半導体デバイスＤとプローブ１２ａとを正確に接触させることができる。

また、本実施形態では、電気的特性検査時に、検査対象の半導体デバイスＤを目標温度に調節するときに、冷媒流路Ｒを流れる冷媒によって載置面１２０ａ全体を冷却しながら、ＬＥＤユニットＵのうち検査対象の半導体デバイスＤに対応するユニットＵ１により、載置面１２０ａにおける検査対象対応部分を局所的に加熱する。検査対象の半導体デバイスＤを目標温度に調節する方法としては、この本実施形態にかかる方法以外に、冷媒流路Ｒを流れる冷媒によって載置面１２０ａ全体を冷却しながら、ＬＥＤユニットＵにより載置面１２０ａ全体を加熱する方法（以下、「比較温度調節方法」という。）が考えられる。本実施形態にかかる温度調節方法は、上記比較温度調節方法に比べて、電気的特性検査時に検査対象の半導体デバイスＤが発熱したときに、その熱を効率的に吸収することができる。つまり、本実施形態によれば、検査対象の半導体デバイスＤの発熱量が大きくても、半導体デバイスＤを目標の温度で一定にすることができる。また、消費電量を抑えることができる。

載置面１２０ａにおける各部分を局所的に同じ温度に調節しても、上記部分毎に、当該部分の変形態様が異なる場合がある。このような場合にも、本実施形態にかかる検査方法は好適に用いることができる。

また、検査対象の半導体デバイスＤの変更と共に温度調節箇所の切り替えを随時行う場合、上記切り替えの都度、載置面１２０ａに変形が生じる。このように変形が生じたとしても、本実施形態によれば、検査対象の半導体デバイスＤとプローブ１２ａとを正確に接触させることができる。

さらに、本実施形態では、位置補正情報を半導体デバイスＤ毎に取得する。そのため、本実施形態では、位置補正情報をＬＥＤユニットＵの考えられる組み合わせ毎に取得する場合に比べて、位置補正情報の取得数が少ないため、位置補正情報の取得に要する時間が短い。したがって、本実施形態によれば、スループットを低下させずに、より正確な接触を実現可能な、位置補正情報をウェハＷ毎に取得し直す運用を採用することができる。
また、上述のように位置補正情報の取得数が少なく、無駄な位置補正情報を取得しないため、本実施形態にかかる検査方法は、消費電力の観点で優位である。

また、ウェハＷに形成された半導体デバイスＤのうち、全て検査対象とせずに、一部のみを検査対象とし、且つ、位置補正情報を検査対象の半導体デバイスＤ毎に取得することで、スループットを向上させることができ、消費電力の観点でさらに優位となる。

以上の例では、トッププレート１２０の裏面に溝が形成されて当該溝を流路形成部材１３０で覆うことで冷媒流路が形成されていた。これに代えて、流路形成部材の表面に溝が形成され当該溝を平板状のトッププレートで覆うことで冷媒流路が形成されるようにしてもよい。
なお、冷媒流路Ｒに流す冷媒は、光を透過可能であればよく、例えばフッ素系不活性液体（フロリナート（登録商標）、ノベック（登録商標）等）であり、水であってもよい。

以上の例では、載置面１２０ａにおける検査対象の半導体デバイスＤに対応する部分に、検査対象の半導体デバイスＤに対応するＬＥＤユニットＵからの光を局所的に照射していた。つまり、検査対象の半導体デバイスＤに対応するＬＥＤユニットＵ以外のＬＥＤユニットＵからは光を照射していなかった。これに代えて、全ＬＥＤユニットＵから光を照射するようにし、検査対象の半導体デバイスＤに対応するＬＥＤユニットＵからの光を、それ以外のＬＥＤユニットＵからの光より高強度としてもよい。

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。

１ プローバ
１０ ステージ
１１ 移動機構
１２ａ プローブ
１４ 制御部
１２０ａ 載置面
Ｄ 半導体デバイス
Ｕ ＬＥＤユニット

Claims (5)

1. 検査装置を用いて、検査対象のデバイスとプローブと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、
   前記検査対象のデバイスが載置される載置面と、前記載置面における互いに異なる部分を加熱する複数の加熱ユニットと、を有する載置台を備え、
   当該検査方法は、
   （Ａ）前記複数の加熱ユニットのうち、前記検査対象のデバイスに対応する前記加熱ユニットを用いて、前記載置面における、前記検査対象のデバイスに対応する部分を、局所的に設定温度に調節する工程と、
   （Ｂ）位置補正情報に基づいて、前記プローブと前記載置台とを相対的に移動させ、前記検査対象のデバイスと前記プローブとの位置合わせを行う工程と、を含み、
   前記位置補正情報は、予め、前記加熱ユニットのうち前記（Ａ）工程で用いられる前記加熱ユニットを用いて、前記載置面における、前記検査対象のデバイスに対応する部分と一致する部分を、局所的に前記設定温度に基づく所定の温度に調節したときに取得されたものである、検査方法。
2. 前記加熱ユニットは、光により前記載置面を加熱する、請求項１に記載の検査方法。
3. 前記載置台は、前記光を透過可能な冷媒が流れる流路を形成する、前記光を透過可能な材料からなる冷却部材を、前記複数の加熱ユニットより前記載置面側に有し、
   前記（Ａ）工程において、前記冷媒により前記載置面を冷却しながら、前記検査対象のデバイスに対応する前記加熱ユニットによる加熱量を調節することで、前記載置面における前記検査対象のデバイスに対応する部分を、前記設定温度に調節する、請求項２に記載の検査方法。
4. 前記デバイスは、基板に複数形成されており、
   前記複数の前記デバイスのうち、検査対象となるのは一部であり、
   （Ｃ）検査対象となる前記デバイスについてのみ前記デバイス毎に前記位置補正情報を予め取得する工程をさらに含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の検査方法。
5. 検査対象のデバイスとプローブとを接触させて検査する検査装置であって、
   前記検査対象のデバイスが載置される載置面と、前記載置面における互いに異なる部分を加熱する複数の加熱ユニットと、を有する載置台と、
   前記プローブと前記載置台とを相対的に移動させる移動機構と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   （Ａ）前記複数の加熱ユニットのうち、前記検査対象のデバイスに対応する前記加熱ユニットを用いて、前記載置面における、前記検査対象のデバイスに対応する部分を、局所的に設定温度に調節する工程と、
   （Ｂ）位置補正情報に基づいて、前記プローブと前記載置台とを相対的に移動させ、前記検査対象のデバイスと前記プローブとの位置合わせを行う工程と、が実行されるように、前記加熱ユニット及び前記移動機構を制御し、
   前記位置補正情報は、予め、前記加熱ユニットのうち前記（Ａ）工程で用いられる前記加熱ユニットを用いて、前記載置面における、前記検査対象のデバイスに対応する部分と一致する部分を、局所的に前記設定温度に基づく所定の温度に調節したときに取得されたものである、検査装置。
   

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