(57)【要約】【課題】  半導体デバイスの電気的特性の検査を行う際に、ウエハ表面付近での放電の発生を防止し、かつ、検査時の半導体デバイスの温度の低下を防止することが可能なプローバを提供する。【解決手段】  第１の筒部材７２の上端部は、プローブカード２４の下面に固定される。第２の筒部材７４の本体部７４Ａは、第１の筒部材７２の内部に嵌め込まれており、第２の筒部材７４は、第１の筒部材７２の内面に沿ってＺ方向に摺動可能となっている。ガス供給源８０から供給されたガスは、ガス導入管８６を介して囲繞部材７０の内部（囲繞空間７０Ａ）に導入される。これにより、プローブ２５の周囲の圧力が上昇する。囲繞空間７０Ａに導入されたガスの圧力により、第２の筒部材７４が押し上げられ、第２の筒部材７４とウエハＷとの間の隙間を介してガスが囲繞空間７０Ａの外に流出する。【選択図】  図２
2018160591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハが載置されて保持されるウエハチャックと、
前記ウエハチャックと対向して配置され、前記ウエハチャックに保持された前記半導体ウエハ上に形成された半導体デバイスの電極に接触して前記半導体デバイスの検査を行うためのプローブを支持するプローブカードと、
前記プローブカードと前記ウエハチャックとの間で前記プローブの周囲を囲む囲繞部材と、
前記半導体デバイスの電気的特性の検査を行うときに、前記プローブの周囲にガスを供給して、前記プローブの周囲の圧力を上げるガス供給機構と、
前記ウエハチャックの複数の領域ごとに配置された複数の温度センサと、
前記ウエハチャックの温度を調整するための加熱機構と、
検査対象の半導体デバイスと前記複数の温度センサの位置関係に基づいて、前記複数の温度センサの中から温度制御に用いる温度センサを選択し、前記選択した温度センサによって測定された温度の測定値に基づいて前記加熱機構を制御して前記ウエハチャックの温度制御を行う制御装置と、
を備えるプローバ。
【請求項２】
前記制御装置は、前記検査対象の半導体デバイスが存在する領域以外の領域に配置された前記温度センサによって測定された各領域の温度の測定値に基づいて、前記加熱機構を制御して前記ウエハチャックの温度を制御する、請求項１記載のプローバ。
【請求項３】
前記制御装置は、前記選択した温度センサによって測定された温度の測定値が、前記検査対象の半導体デバイスの検査時の目標温度よりも高くなるように前記温度制御を行う、請求項１又は２記載のプローバ。
【請求項４】
前記制御装置は、前記検査対象の半導体デバイスの検査時の目標温度に所定のオフセット値を加算し、前記選択した温度センサによって測定された温度の測定値が、前記目標温度に前記オフセット値を加算した温度になるように前記温度制御を行う、請求項３記載のプローバ。
【請求項５】
前記制御装置は、前記選択した温度センサの温度の測定値が前記オフセット値が加算された温度のときに、前記検査対象の半導体デバイスが存在する領域が前記目標温度になるように設定されたオフセット値を記憶する、請求項４記載のプローバ。
【請求項６】
前記囲繞部材は、
前記プローブカードに固定された第１の筒部材と、
前記第１の筒部材に対して摺動可能な第２の筒部材と、
を備える、請求項１から５のいずれか１項記載のプローバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプローバに係り、特に半導体デバイスの電気的特性を検査するプローバに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスでは、薄い円板状の半導体ウエハに各種の処理を施して、半導体デバイスをそれぞれ有する複数のチップ（ダイ）を形成する。各チップはその電気的特性が検査された後、ダイサーで切り離され、リードフレームなどに固定されて組み立てられる。
【０００３】
半導体デバイスの電気的特性の検査は、プローバとテスタを組み合わせたウエハテストシステムを用いて行われる。検査時には、プローバは、ウエハをウエハステージに固定し、検査対象のチップの電極パッドにプローブ針を接触させる。そして、テスタは、プローブに接続される端子から、電源及び各種の試験信号を供給し、チップの電極に出力される信号を解析して、検査対象のチップの半導体デバイスが正常に動作するかを確認する。
【０００４】
パワーＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）のような電力用の半導体デバイス（パワーデバイス）は、用途に応じて取り扱う電圧（耐圧又は定格電圧）が大きく異なる。このため、パワーデバイスの用途によっては、検査時の印加電圧が数千ボルト以上になる場合がある。
【０００５】
このようなパワーデバイスの電気的特性検査をウエハレベルで行う場合は、ウエハ上で検査対象の個々のチップに形成されたパワーデバイスの端子にテスタからプローブ針を介して、検査対象のパワーデバイスの用途に応じた電圧を印加する。ところが、検査時の印加電圧が高い場合、ウエハ表面付近でスパーク（放電）が発生して、検査対象のパワーデバイス及びその付近のパワーデバイスが破壊されることがある。
【０００６】
特許文献１には、半導体デバイスの電気的特性の検査をウエハレベルで行う際に、パッシェンの法則を利用して、ウエハ表面付近でスパーク（放電）が発生するのを防止するプローブ装置が開示されている。特許文献１では、プローブ針の周囲を囲繞部材で囲み、プローブ針の周囲にガスを供給して大気圧より高い所定圧力の雰囲気を形成することにより、ウエハ表面付近でスパーク（放電）が発生するのを防止するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−０３５５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、プローブ針の周囲に囲繞部材で囲まれた略密閉空間を設け、その略密閉空間にガスを供給して圧力を上げるようになっている。しかしながら、半導体デバイスを高温環境下で検査する場合に、プローブ針の周囲にガスを供給すると、そのガスにより半導体デバイスの熱が奪われて温度が下がり、半導体デバイスを正確な温度で検査することができなくなるという課題がある。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、半導体デバイスの電気的特性の検査を行う際に、ウエハ表面付近での放電の発生を防止し、かつ、検査時の半導体デバイスの温度の低下を防止することが可能なプローバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るプローバは、半導体ウエハが載置されて保持されるウエハチャックと、前記ウエハチャックと対向して配置され、前記ウエハチャックに保持された前記半導体ウエハ上に形成された半導体デバイスの電極に接触して前記半導体デバイスの検査を行うためのプローブを支持するプローブカードと、前記プローブカードと前記ウエハチャックとの間で前記プローブの周囲を囲む囲繞部材と、前記半導体デバイスの電気的特性の検査を行うときに、前記プローブの周囲にガスを供給して、前記プローブの周囲の圧力を上げるガス供給機構と、前記ウエハチャックの複数の領域ごとに配置された複数の温度センサと、前記ウエハチャックの温度を調整するための加熱機構と、検査対象の半導体デバイスと前記複数の温度センサの位置関係に基づいて、前記複数の温度センサの中から温度制御に用いる温度センサを選択し、前記選択した温度センサによって測定された温度の測定値に基づいて前記加熱機構を制御して前記ウエハチャックの温度制御を行う制御装置とを備える。
【００１１】
第１の態様によれば、プローブを囲繞部材で囲んだ空間にガスを供給することにより、ウエハ表面付近での放電の発生を防止することができ、かつ、ウエハチャックの領域ごとに温度センサを設けて、検査対象の半導体デバイスと温度センサの位置関係から温度制御に用いる温度センサを選択することにより、検査時の半導体デバイスの温度の低下を防止することが可能になる。
【００１２】
本発明の第２の態様に係るプローバは、上記第１の態様において、前記制御装置が、前記検査対象の半導体デバイスが存在する領域以外の領域に配置された前記温度センサによって測定された各領域の温度の測定値に基づいて、前記加熱機構を制御して前記ウエハチャックの温度を制御するようにしたものである。
【００１３】
第２の態様によれば、検査対象のチップが存在する領域以外の領域の温度センサを用いることにより、ガスの導入による温度の低下の影響を受けた温度センサの測定値を除外することができるので、検査時の半導体デバイスの温度制御を適切に行うことができる。
【００１４】
本発明の第３の態様に係るプローバは、上記第１又は第２の態様において、前記制御装置が、前記選択した温度センサによって測定された温度の測定値が、前記検査対象の半導体デバイスの検査時の目標温度よりも高くなるように前記温度制御を行うようにしたものである。
【００１５】
本発明の第４の態様に係るプローバは、上記第３の態様において、前記制御装置が、前記検査対象の半導体デバイスの検査時の目標温度に所定のオフセット値を加算し、前記選択した温度センサによって測定された温度の測定値が、前記オフセット値が加算された目標温度になるように前記温度制御を行うようにしたものである。
【００１６】
本発明の第５の態様に係るプローバは、上記第４の態様において、前記制御装置が、前記選択した温度センサの温度の測定値が前記オフセット値が加算された温度のときに、前記検査対象の半導体デバイスが存在する領域が前記目標温度になるように設定されたオフセット値を記憶するようにしたものである。
【００１７】
第４及び第５の態様によれば、オフセット値を目標温度に加算することにより、ガスの導入されている領域の温度低下の影響を除外することが可能になる。
【００１８】
本発明の第６の態様に係るプローバは、上記第１から第５のいずれかの態様において、前記囲繞部材が、前記プローブカードに固定された第１の筒部材と、前記第１の筒部材に対して摺動可能な第２の筒部材とを備えるものである。
【００１９】
第６の態様によれば、第２の筒部材が第１の筒部材に対して摺動可能なプローブ付近に供給されたガスの圧力に応じてウエハに対して浮き上がるフローティング構造を有する囲繞部材を用いることにより、例えば、検査対象のチップがウエハの端部に位置する場合であっても、プローブ付近の圧力を安定させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、プローブを囲繞部材で囲んだ空間にガスを供給することにより、ウエハ表面付近での放電の発生を防止することができ、かつ、ウエハチャックの領域ごとに温度センサを設けて、検査対象の半導体デバイスと温度センサの位置関係から温度制御に用いる温度センサを選択することにより、検査時の半導体デバイスの温度の低下を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るプローバを含むウエハテストシステムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、プローブの近傍を拡大して示す断面図である。
【図３】図３は、ウエハの端部付近のチップ検査時におけるプローブの近傍を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は、ウエハチャックにおける温度センサの配置を示す平面図である。
【図５】図５は、プローブとチップの位置関係を示す平面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る半導体デバイスの検査方法を示すフローチャートである。
【図７】図７は、温度制御工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面に従って本発明に係るプローバの実施の形態について説明する。
【００２３】
［ウエハテストシステムの構成］
図１は、本発明の一実施形態に係るプローバを含むウエハテストシステムの概略構成を示す図である。なお、以下では、ウエハチャック１８に平行な面をＸＹ平面とするＸＹＺ直交座標系を用いて説明する。
【００２４】
図１に示すウエハテストシステムは、ウエハＷ上の各チップの電極にプローブ２５を接触させるプローバ１０と、プローブ２５に電気的に接続され、電気的検査のために各チップに電流や電圧を印加し特性を測定するテスタ３０とを備える。
【００２５】
プローバ１０は、基台１１と、その上に設けられた移動ベース１２と、Ｙ軸移動台１３と、Ｘ軸移動台１４と、Ｚ軸移動・回転部１５と、ウエハチャック１８と、ウエハアライメントカメラ１９と、支柱２０及び２１と、ヘッドステージ２２と、ヘッドステージ２２に取り付けられるプローブカード２４とを有する。
【００２６】
プローブカード２４には、プローブ２５が設けられる。なお、プローブ２５の位置を検出する針位置合わせカメラや、プローブをクリーニングするクリーニング機構などを設けられるが、ここでは省略している。
【００２７】
移動ベース１２と、Ｙ軸移動台１３と、Ｘ軸移動台１４と、Ｚ軸移動・回転部１５は、ウエハチャック１８を３軸方向及びＺ軸周りに回転する移動回転機構を構成する。
【００２８】
ウエハチャック１８は、複数のチップが形成されたウエハＷを真空吸着により保持する。ウエハチャック１８の上面にはテスタ３０の測定電極として作用する導電性の支持面（ウエハ載置面）１８ａが設けられる。
【００２９】
ウエハチャック１８の内部には、チップを高温状態（例えば、最高で１５０℃）、又は低温状態（例えば最低で−４０℃）で電気的特性検査が行えるように、加熱／冷却源としての加熱／冷却機構６６（加熱機構及び冷却機構を含む。）が設けられる。加熱／冷却機構６６としては、適宜の加熱器／冷却器が採用することができる。加熱／冷却機構６６としては、例えば、面ヒータの加熱層と冷却流体の通路を設けた冷却層との二重層構造にしたもの、熱伝導体内に加熱ヒータを巻き付けた冷却管を埋設した一層構造の加熱／冷却装置など、様々のものを適用することができる。また、加熱／冷却機構６６としては、電気加熱によるものではなく、熱流体を循環させるものを用いてもよいし、ペルチエ素子を使用してもよい。
【００３０】
ウエハチャック１８は、Ｚ軸移動・回転部１５の上に取り付けられる。ウエハチャック１８は、上述した移動回転機構により３軸方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）に移動可能であり、かつ、Ｚ軸周りの回転方向（θ方向）に回転可能である。
【００３１】
ウエハＷが保持されるウエハチャック１８の上方には、プローブカード２４が配置される。プローブカード２４は、プローバ１０の筺体の天板を構成するヘッドステージ２２の開口部（プローブカード取付部）に着脱自在に装着される。
【００３２】
プローブカード２４は、検査するチップの電極配置に応じて配置されたプローブ２５を有し、検査するチップに応じて交換される。
【００３３】
テスタ３０は、テスタ本体３１と、テスタ本体３１に設けられたコンタクトリング３２とを備えている。プローブカード２４には、各プローブ２５に接続される電極が設けられる。コンタクトリング３２は、この電極に接触するように配置されたスプリングプローブを有する。テスタ本体３１は、図示していない支持機構により、プローバ１０に対して保持される。
【００３４】
［囲繞部材］
図２は、プローブの近傍を拡大して示す断面図である。
【００３５】
図２に示すように、プローブカード２４には、囲繞部材７０がプローブ２５を取り囲むように配置されている。囲繞部材７０は、第１の筒部材７２と第２の筒部材７４とを含んでいる。
【００３６】
第１の筒部材７２は、Ｚ軸方向に延びる略円筒状に形成されており、第１の筒部材７２の上端部は、プローブカード２４の図中下面に固定される。なお、第１の筒部材７２の形状は、円筒状に限定されるものではなく、例えば、角筒状であってもよい。
【００３７】
第２の筒部材７４は、ＸＹ平面に沿う断面形状が第１の筒部材７２と略相似形になるように形成される。第２の筒部材７４の本体部７４Ａの外形寸法は、第１の筒部材７２の内寸よりやや小さい。第２の筒部材７４の本体部７４Ａは、第１の筒部材７２の内部に嵌め込まれており、第２の筒部材７４は、第１の筒部材７２の内面に沿ってＺ方向に摺動可能となっている。
【００３８】
第２の筒部材７４の下端には、第２の筒部材７４の本体部７４Ａよりも径が大きいフランジ７４Ｂが形成されている。フランジ７４Ｂは、第１の筒部材７２に対する第２の筒部材７４の摺動範囲を規制する。
【００３９】
なお、第２の筒部材７４は、不図示のバネによりプローブカード２４と接続されており、プローブカード２４から離れる方向に付勢されていてもよい。また、第１の筒部材７２の内面と第２の筒部材７４の外面に嵌合部を設けることにより、第２の筒部材７４が第１の筒部材７２から抜け落ちないようにしてもよい。
【００４０】
［ガス供給機構］
図２に示すように、本実施形態に係るウエハテストシステムは、ガス供給源８０、レギュレータ８２、バルブ８４及びガス導入管８６を更に備える。ガス供給源８０、レギュレータ８２、バルブ８４及びガス導入管８６は、ガス供給ライン８８を介して接続される。ガス供給源８０から供給されたガスは、ガス導入管８６を介して囲繞部材７０の内部（囲繞空間７０Ａ）に導入される。
【００４１】
ガスとしては、例えば、空気又は窒素を用いることができる。なお、ガスの種類はこれに限定されるものではなく、ドライエア、絶縁ガス（例えば、フッ化硫黄（ＶＩ）ＳＦ６）、フロリナート（３Ｍ社の商標）等の耐圧性の高い絶縁性の不活性液体を気化して窒素等と混合したガス等を用いることも可能である。
【００４２】
ガス供給源８０は、ガス供給ライン８８を介してレギュレータ８２側に正圧のガスを供給するためのコンプレッサ又は給気ポンプを備える。ガス供給源８０には、ガスが貯留されるタンクを設けて、このタンクからガスを供給するようにしてもよい。
【００４３】
レギュレータ８２は、ガス供給源８０から供給されるガスの圧力を調整する。制御装置１００は、レギュレータ８２を制御して、囲繞空間７０Ａに供給されるガスの流量及び圧力を調整する。
【００４４】
バルブ８４は、ガスの通路の開閉することができる可動機構を含んでいる。制御装置１００は、バルブ８４の開閉を制御して、囲繞部材７０内部へガスを供給したり、ガスの供給を停止させる。
【００４５】
ガス導入管８６は、プローブカード２４を貫通しており、バルブ８４を介して供給されたガスは、囲繞空間７０Ａに供給される。ガス供給源８０から供給されたガスは、ガス導入管８６を介して囲繞空間７０Ａに導入され、プローブ２５の周囲の圧力が上昇する（一例で０．５ＭＰａ）。
【００４６】
囲繞空間７０Ａに導入されたガスは、第２の筒部材７４とウエハＷとの間の隙間（ギャップ）を介して囲繞部材７０の外部に流出する。このとき、流出するガスの圧力により、第２の筒部材７４が押し上げられる。このように、本実施形態の囲繞部材７０は、第２の筒部材７４がガスの圧力により押し上げられることにより、第２の筒部材７４とウエハＷとの間に隙間が形成されるフローティング構造をとっている。これにより、第２の筒部材７４とウエハＷとの間のギャップが自動的に調整されるので、囲繞空間７０Ａの圧力が自動的に調整される。このため、ガスの圧力及び流量の調整を最小限にすることができる。また、このフローティング構造により、囲繞空間７０Ａにガスが滞留しないようにすることができる。
【００４７】
図３に示すように、ウエハＷの端部付近のチップを検査するときには、第２の筒部材７４がウエハＷからはみ出てしまう。フローティング構造を有しない囲繞部材を用いた場合、はみ出た部分（図３の破線で囲んだ部分）については、第２の筒部材７４とその対向面（ウエハチャック１８）との間のギャップが大きくなり、ガスの流出量が大きくなる。このため、囲繞部材７０内部の圧力が低下して、圧力の負荷による放電の防止ができなくなるおそれがある。
【００４８】
本実施形態に係る囲繞部材７０は、フローティング構造を有しているため、ウエハＷの端部付近のチップを検査する場合には、ウエハＷからはみ出た部分において、流出ガスの圧力の低下により、第２の筒部材７４が自動的に下がってギャップが狭くなる。これにより、ウエハＷの端部付近でも、ギャップが拡大して圧力が低下することがないので、圧力の負荷による放電の防止をより確実に行うことが可能になる。
【００４９】
なお、第２の筒部材７４は、エアベアリングにより、Ｚ方向の位置が固定されるようにしてもよい。この場合、第１の筒部材７２と第２の筒部材７４との間に隙間を設け、かつ、ガス供給源８０からこの隙間へのガスの流路を設けて、この隙間にガス（圧縮空気）を供給することにより、第２の筒部材７４を第１の筒部材７２に対して固定する。この場合、第２の筒部材７４とプローブカード２４とをバネで接続しなくてもよい。
【００５０】
［温度センサの配置］
図４は、ウエハチャックにおける温度センサの配置を示す平面図である。
【００５１】
ウエハチャック１８には、ウエハチャック１８に保持されたウエハＷの温度を測定するための温度センサが設けられている。ウエハチャック１８には、複数の領域が設けられており、温度センサは、ウエハチャック１８の領域ごとに１個ずつ設けられる。
【００５２】
図４に示す例では、平面形上が略円形のウエハチャック１８が４つの扇形の領域ＡからＤに等分されており、各領域に温度センサ５０Ａから５０Ｄがそれぞれ１個ずつ設けられている。なお、領域の分け方はこの例に限定されるものではない。
【００５３】
各温度センサ５０Ａから５０Ｄによって計測されたウエハＷの各領域ＡからＤの温度は制御装置１００に出力される。制御装置１００は、ウエハＷの各領域ＡからＤの温度に基づいて、加熱／冷却機構６６を制御してウエハＷの温度制御を行う。なお、温度制御の実施態様については後述する。
【００５４】
温度センサ５０Ａから５０Ｄとしては、ウエハＷに接触してその温度を計測する接触式のものを用いることが可能である。温度センサ５０Ａから５０Ｄは、ウエハチャック１８に内蔵される。温度センサ５０Ａから５０Ｄは、ウエハチャック１８の表面に形成されたザグリ穴の中に、ウエハチャック１８に対して弾性的に接触可能に固定されるようにしてもよい。温度センサ５０Ａから５０Ｄは、温度センサ５０Ａから５０Ｄの一部がウエハチャック１８に突出しており、ウエハＷが吸着されるとウエハＷの荷重に応じて、温度センサ５０Ａから５０Ｄがザグリ穴に押し込まれて、ウエハチャック１８と略面一になるように固定されるようにしてもよい。
【００５５】
なお、温度センサ５０Ａから５０Ｄの種類及び取り付け方法は、上記の例に限定されるものではない。温度センサ５０Ａから５０Ｄとしては、非接触式の温度センサを用いてもよい。
【００５６】
［ウエハレベル検査］
次に、上述したウエハテストシステムによるウエハレベル検査について、その動作を説明する。
【００５７】
まず、不図示のウエハロード機構により、検査するウエハＷをウエハチャック１８上にロードして、ウエハチャック１８にウエハＷを保持させる。
【００５８】
次に、図示していない針位置合わせカメラでプローブ２５の先端位置を検出する。続いて、ウエハチャック１８にウエハＷを保持した状態で、ウエハＷがウエハアライメントカメラ１９の下に位置するように、ウエハチャック１８を移動させ、ウエハＷ上のチップ６０（図５参照）の電極（チップ表面電極）の位置を検出する。１チップのすべての電極の位置を検出する必要はなく、いくつかの電極の位置を検出すればよい。また、ウエハＷ上のすべてのチップの電極を検出する必要はなく、いくつかのチップの電極の位置を検出すればよい。
【００５９】
プローブ２５の位置及びウエハＷ上のチップ６０の電極の位置を検出した後、チップ６０の電極の配列方向がプローブ２５の配列方向に一致するように、Ｚ軸移動・回転部１５によりウエハチャック１８を回転する。そして、図５に示すように、ウエハＷの検査するチップ６０の電極がプローブ２５の下に位置するように移動した後、ウエハチャック１８を上昇させて、チップ６０の電極をプローブ２５に接触させる。そして、テスタ本体３１から、チップに電流や電圧を印加し特性を測定する。
【００６０】
このチップ６０の検査が終了すると、一旦ウエハＷとプローブ２５を離し、図５に示すように、他のチップ６０がプローブ２５の下に位置するように移動し、同様の動作を行う。以下、各チップ６０を順次選択して検査する。そして、ウエハ上の指定されたすべてのチップ６０の検査が終了すると、１枚のウエハの検査を終了する。
【００６１】
このようにして、ウエハＷ上のすべてのチップ６０の検査が終了すると、ウエハＷの検査を終了し、検査済みのウエハＷをアンロードして、次に検査するウエハＷをロードして上記の動作を行う。
【００６２】
［半導体デバイスの検査方法］
次に、検査時における温度制御について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、本発明の一実施形態に係る半導体デバイスの検査方法を示すフローチャートである。
【００６３】
まず、ウエハＷがウエハチャック１８に保持された後、制御装置１００は、アライメントを実施して、プローブカード２４の移動機構を制御し、検査（プロービング）の対象のチップ（半導体デバイス）上にプローブ２５を移動させる（ステップＳ１０）。
【００６４】
次に、制御装置１００は、バルブ８４を開放して、ガス供給源８０からプローブ２５の付近にガスを導入する（ステップＳ１２）。
【００６５】
次に、制御装置１００は、ウエハＷの温度制御を行う（ステップＳ１４）。図７は、温度制御工程を示すフローチャートである。以下の説明では、温度センサ５０Ａから５０Ｄにより測定されたウエハＷの各領域ＡからＤの温度の測定値をそれぞれＴＡからＴＤとする。
【００６６】
まず、制御装置１００は、検査対象のチップ（半導体デバイス）の検査時における目標温度を算出する（ステップＳ２０）。検査対象のチップが存在する領域では、ガスの供給により温度の低下が進行中のため、選択した温度センサによる測定値が目標温度になるように制御すると、検査対象のチップが存在する領域では、ガスの供給に起因するチップの温度低下により、目標温度よりも低い温度になってしまう。このため、ステップＳ２０では、目標温度に所定のオフセット値を加算することにより目標温度を算出する。
【００６７】
ここで、オフセット値は、温度制御に使用する温度センサの温度の測定値が当該オフセット値が加算された温度のときに、検査対象の半導体デバイスが存在する領域が目標温度になるように設定された値である。オフセット値は、検査時間、装置外部温度、ガスの温度、圧力、流量、ウエハのサイズ、厚み、材質、プローブカード２４の囲繞部材７０の容積、温度センサとの位置関係等のファクターに影響されるものであり、実験的に決定される。制御装置１００は、この実験的に決定されたオフセット値を、上記のファクターごとにあらかじめ記憶手段に記憶している。そして、制御装置１００は、半導体デバイスの検査時に上記のファクターに対応するオフセット値を読み出して、読み出したオフセット値を目標温度に加算する。例えば、ウエハＷの検査に必要な目標温度が９０℃でオフセット値が３℃の場合には、オフセット値加算後の目標温度が９３℃と算出される。
【００６８】
次に、制御装置１００は、検査対象のチップの位置に応じて温度制御に使用する温度センサを選択し（ステップＳ２２）、選択した温度センサから温度の測定値を取得する（ステップＳ２４）。検査対象のチップが存在する領域では、ガスの流れによる温度の変動及びガスの供給による圧力の上昇により、温度を正確に測定することが困難である。このため、ステップＳ２２では、検査対象のチップが存在する領域以外の領域の温度センサを選択する。例えば、検査対象のチップが領域Ｂに存在する場合には、温度制御に使用する温度の測定値として領域Ｂ以外の領域Ａ、Ｃ及びＤの温度センサ（５０Ａ、５０Ｃ及び５０Ｄ）を選択し、それらの測定値（それぞれＴＡ、ＴＣ及びＴＤ）を選択する。
【００６９】
一方、検査対象のチップが、複数の領域の境界線上にある場合には、この複数の領域の温度センサを除く温度センサを選択するようにしてもよい。例えば、領域ＡとＢとの境界にあるチップの検査時には、温度センサ５０Ｃ及び５０Ｄを選択するようにしてもよい。また、この複数の領域の温度センサと境界線との間の距離が十分に離れている場合には、ガスの導入による温度の測定への影響が少ないと考えられるため、４つの温度センサ５０Ａから５０Ｄをすべて選択するようにしてもよい。
【００７０】
また、検査対象のチップが、図２の中心位置にある場合には、４つの温度センサ５０Ａから５０Ｄをすべて選択するようにしてもよい。また、検査対象のチップからの距離が最大の温度センサの測定値を選択するようにしてもよいし、検査対象のチップからの距離が最小の温度センサの測定値を除外するようにしてもよい。
【００７１】
次に、制御装置１００は、加熱／冷却機構６６を制御して、ステップＳ２０においてオフセット値が加算された目標温度になるように、ウエハＷを加熱する（ステップＳ２６）。そして、制御装置１００は、ステップＳ１２において選択した温度センサの温度の測定値が、オフセット値が加算された目標温度になったことを検出すると、プローブ２５をチップ上の電極に接触させてプロービングを行う（ステップＳ１６）。ここで、オフセット値は、ステップＳ２２で選択した温度センサごとに設定されていてもよいし、共通であってもよい。
【００７２】
次に、ステップＳ１６のプロービングが終了した後、ほかのチップの検査を行う場合には（ステップＳ１８のＮｏ）、ステップＳ１０に戻る。一方、検査を終了する場合には（ステップＳ１８のＹｅｓ）、ガスの供給停止、加熱／冷却機構６６の停止、ウエハＷの搬出、格納等の所定の処理が行われた後、ウエハＷの検査を終了する。
【００７３】
本実施形態によれば、プローブ２５を囲繞部材７０で囲んだ空間にガスを供給することにより、ウエハＷ表面付近での放電の発生を防止することができる。また、フローティング構造を有する囲繞部材７０を用いることにより、検査対象のチップがウエハＷの端部に位置する場合であっても、プローブ２５付近の圧力を安定させることができる。さらに、本実施形態によれば、検査対象のチップが存在する領域以外の領域の温度センサを用いることにより、検査時の半導体デバイスの温度制御を適切に行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００７４】
１０…プローバ、１１…基台、１２…移動ベース、１３…Ｙ軸移動台、１４…Ｘ軸移動台、１５…Ｚ軸移動・回転部、１８…ウエハチャック、１８ａ…支持面、２２…ヘッドステージ、２４…プローブカード、２５…プローブ、３０…テスタ、３１…テスタ本体、３２…コンタクトリング、５０Ａ〜５０Ｄ…温度センサ、６６…加熱／冷却機構、７０…囲繞部材、７０Ａ…囲繞空間、７２…第１の筒部材、７４…第２の筒部材、８０…ガス供給源、８２…レギュレータ、８４…バルブ、８６…ガス導入管、８８…ガス供給ライン、１００…制御装置
【図１】
2018160591.tif 000003
【図２】
2018160591.tif 000004
【図３】
2018160591.tif 000005
【図４】
2018160591.tif 000006
【図５】
2018160591.tif 000007
【図６】
2018160591.tif 000008
【図７】
2018160591.tif 000009