(57)【要約】【課題】半導体ウエハに対して検査や測定を行う際には、検査中や測定中も熱変位をモニターし、適宜オーバードライブ量を補正する必要がある。【解決手段】プローブカードは、半導体ウエハの検査を行う際に用いられる。具体的には、プローブカードは、第１面が半導体ウエハの被検査面に対面して配置されるカード本体１０１と、第１面に設けられ、半導体ウエハの被検査面に設けられた検査用パッドに接触するプローブ１０４，１０４，…と、第１面から突出するように第１面における中央および周縁に設けられ、温度変化によるカード本体１０１の膨張または収縮を検出する位置検出用突起１０５，１０６，１０７，１０８とを備えている。【選択図】図１
2008147276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハの検査を行う際に用いられるプローブカードであって、
第１面が前記半導体ウエハの被検査面に対面して配置されるカード本体と、
前記第１面に設けられ、前記半導体ウエハの前記被検査面に設けられた検査用パッドに接触するプローブと、
前記第１面から突出するように前記第１面における中央および周縁に設けられ、温度変化による前記カード本体の膨張または収縮を検出する位置検出用突起とを備えている、プローブカード。
【請求項２】
前記位置検出用突起の先端は尖っている、請求項１に記載のプローブカード。
【請求項３】
前記プローブは、先端が前記第１面の面上から離れた位置に存在するように形成されており、
前記位置検出用突起の高さは、前記第１面を基準とした前記プローブの前記先端の高さよりも低い、請求項１に記載のプローブカード。
【請求項４】
半導体ウエハの検査を行う際に用いられる半導体ウエハの検査装置であって、
第１面が前記半導体ウエハの被検査面に対面して配置されるカード本体と、前記第１面に設けられ前記半導体ウエハの前記被検査面に設けられた検査用パッドに接触するプローブと、前記第１面から突出するように前記第１面における中央および周縁に設けられ温度変化による前記カード本体の膨張または収縮を検出する位置検出用突起とを有するプローブカードと、
前記プローブの先端座標を一定時間毎に検出して記憶する第１の記憶手段と、
前記位置検出用突起の先端座標を一定時間毎に検出して記憶する第２の記憶手段と、
前記半導体ウエハのウエハ厚を一定時間毎に計測して記憶する第３の記憶手段と、
前記半導体ウエハのウエハ径を一定時間毎に計測して記憶する第４の記憶手段とを備えている、半導体ウエハの検査装置。
【請求項５】
第１面が前記半導体ウエハの被検査面に対向して配置されるカード本体と、前記第１面に設けられ前記半導体ウエハの前記被検査面に設けられた検査用パッドに接触するプローブと、前記第１面から突出するように前記第１面における中央および周縁に設けられ温度変化による前記カード本体の膨張または収縮を検出する位置検出用突起とを有するプローブカードを用いて、前記半導体ウエハに対して検査を行う半導体ウエハの検査方法であって、
前記半導体ウエハのウエハ面内での任意の点におけるウエハ厚と前記プローブの先端座標とをそれぞれ検出して記憶する第１工程と、
前記第１工程において記憶された前記プローブの先端座標および前記半導体ウエハのウエハ厚を用いて、前記プローブの先端から前記半導体ウエハの前記被検査面までの第１距離を算出して記憶する第２工程と、
前記第１距離とオーバードライブ量とを足し合わせて、前記半導体ウエハを移動させる移動距離を算出する第３工程と、
前記半導体ウエハを前記移動距離分移動させ、前記半導体ウエハに対して検査を行う第４工程とを備え、
前記第３工程では、検査時が常温よりも高温または低温であっても、前記オーバードライブ量が常温時におけるオーバードライブ量と等しくなるように前記移動距離を算出する、半導体ウエハの検査方法。
【請求項６】
前記第１工程では、前記半導体ウエハの数カ所における前記ウエハ厚を検出し、検出された前記ウエハ厚を用いて前記半導体ウエハにおけるウエハ厚分布を求める、請求項５に記載の半導体ウエハの検査方法。
【請求項７】
前記第１工程では、前記半導体ウエハのうち前記検査用パッドが設けられた部分におけるウエハ厚を検出し、
前記第４工程では、前記第１工程において前記ウエハ厚を測定した検査用パッドと、前記プローブの先端とを互いに近づけて、前記半導体ウエハに対して検査を行う、請求項５に記載の半導体ウエハの検査方法。
【請求項８】
前記第４工程の後、前記第１工程を実行してから設定時間以上経過したか否かを判断する第５工程をさらに備え、
前記第５工程において前記第１工程を実行してから前記設定時間以上経過していると判断した場合には、前記第５工程の後に前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程および前記第４工程を順に行うことにより前記半導体ウエハの別の検査用パッドに対して検査を行う、請求項５に記載の半導体ウエハの検査方法。
【請求項９】
第１面が前記半導体ウエハの被検査面に対向して配置されるカード本体と、前記第１面に設けられ前記半導体ウエハの前記被検査面に設けられた検査用パッドに接触するプローブと、前記第１面から突出するように前記第１面における中央および周縁に設けられ温度変化による前記カード本体の膨張または収縮を検出する位置検出用突起とを有するプローブカードを用いて、前記半導体ウエハに対して検査を行う半導体ウエハの検査方法であって、
前記プローブの先端座標と、前記位置検出用突起の先端座標と、前記半導体ウエハのウエハ面内での任意の点におけるウエハ厚と、前記半導体ウエハのウエハ径とをそれぞれ検出して記憶する第１工程と、
前記第１工程において記憶されたプローブの先端座標および前記半導体ウエハのウエハ厚を用いて、前記プローブの先端から前記半導体ウエハの前記被検査面までの第１距離を算出して記憶する第２工程と、
前記第１距離とオーバードライブ量とを足し合わせて、前記半導体ウエハを移動させる移動距離を算出する第３工程と、
前記半導体ウエハを前記移動距離分移動させて、前記半導体ウエハの第１検査用パッドに対して検査を行う第４工程と、
前記第４工程の後に、前記半導体ウエハの第２検査用パッドに対する検査の準備をする第５工程と、
前記第５工程の後に、前記プローブの先端座標と、前記位置検出用突起の先端座標と、前記半導体ウエハのウエハ面内での任意の点におけるウエハ厚と、前記半導体ウエハのウエハ径とをそれぞれ検出して記憶する第６工程と、
前記第６工程における検出結果と前記第１工程における検出結果との差分をそれぞれ算出し、前記差分が設定値よりも大きいか否かをそれぞれ判断する第７工程と、
前記第７工程において前記差分が前記設定値以下であると判断した場合には、前記第７工程の後に前記第４工程を行うか、もしくは、前記第７工程の後に前記第１工程と前記第６工程との間の時間間隔を拡げる第８工程を経た後に前記第２工程、前記第３工程および前記第４工程を順に行い、
前記第７工程において前記差分が前記設定値よりも大きいと判断した場合には、前記第７工程の後に前記第２工程、前記第３工程および前記第４工程を順に行う、半導体ウエハの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブカード、半導体ウエハの検査装置および半導体ウエハの検査方法に関するものであり、特に、半導体装置を検査する際に用いるプローブカード、プローブカードを備えた半導体ウエハの検査装置およびプローブカードを用いた半導体ウエハの検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、ウエハ上にデバイスを形成する製造工程（以下、前処理工程と称する）終了後にデバイス特性を検査することによって良品ウエハ／不良品ウエハの判定を行っている。さらに、車載用途に代表される昨今の品質に対する厳しい要求により、常温での検査だけではなく１００℃以上の高温、−２０℃以下の低温での検査も必要となってきている。そのため、ウエハプローバを用いた半導体ウエハ検査において常温検査では見られなかった熱に起因する測定課題が浮き彫りになってきた。
【０００３】
図８は、高温測定時のプローブ形状と、プローブとの接触によって形成される検査用パッド上の針跡形状を示したものである。プローブ形状は、図８（ａ）の常温時の形状に対し、高温時の形状は、図８（ｂ）のようにプローブ１０４が伸びた状態になる（図８（ｂ）において、破線が常温時におけるプローブ１０４の形状であり、実線が高温時におけるプローブ５０４の形状である）。そのため、図８（ｃ）に示すように常温時には検査用パッド１３１内に収まる適正な針跡形状１３２であるが、高温時には図８（ｄ）のように検査用パッド１３１を突き出た針跡１３３のようになる。
【０００４】
一方、図１０は、低温測定時のプローブ形状と、プローブとの接触によって形成される検査用パッド上の針跡形状を示したものである。プローブ形状は、図１０（ａ）の常温時の形状に対し、低温時の形状は、図１０（ｂ）のようにプローブ１０４が縮んだ状態になる（図１０（ｂ）において、破線が常温時におけるプローブ１０４の形状であり、実線が低温時におけるプローブ６０４の形状である）。そのため、図１０（ｃ）に示すように常温時には検査用パッド１３１内に収まる適正な針跡形状１３２であるが、低温時には図１０（ｄ）のように検査用パッド１３１上には小さな針跡１３４となるか、場合によっては図１０（ｅ）のように針跡が全くつかないことがある。
【０００５】
昨今の半導体装置に設けられている検査用パッドは１辺が５０μｍ程度まで小さくなっており、１０μｍ程度のわずかな熱による変位でもコンタクト異常となってしまうことがある。
【０００６】
このため、ウエハプローバを用いた半導体ウエハの自動検査においては、温度に対するプローブ伸縮の影響を除去するしくみが搭載されている。
【０００７】
図１１は上記のプローブ伸縮の影響を除去するしくみを搭載したウエハプローバを用いた従来の半導体ウエハ検査方法を示したものである。
【０００８】
まず、半導体ウエハをウエハプローバにセットし測定を開始する。ここで測定温度が常温以外の高温、低温での測定の場合、検査する半導体ウエハ、プローブカード、ウエハプローバは温度変化と共に膨張、収縮を起こすために、温度になじませるためのプリヒートを行う。プリヒートは約３０分から１時間かけて実施するが、当然この間、検査は進行しない。
プリヒートが終わると、プローブ先端と半導体ウエハ上に形成された検査用パッドとのコンタクトを実現するためにアライメント動作を実行する。カメラを用いたプローブ先端の３次元座標取得（以下、プローブアライメントと称す）、ウエハ形状や半導体ウエハ上に形成された半導体装置の配列などをカメラで読み取りアライメントを実施し（以下、ウエハアライメントと称す）、半導体ウエハの平均厚みを取得する。ここで、プローブ先端座標とウエハ厚みから、プローブ先端からウエハ表面の距離を算出する。プローブ先端が検査用パッドに接触した後に、コンタクトを確実にするためにさらにパッドに対して荷重をかけるオーバードライブを実行する。前記プローブ先端から検査用パッドとの距離と設定されたオーバードライブ量を足し合わせた量だけプローバのステージを上昇させプローブとパッドを接触させる。
【０００９】
その後、テスターから各パッドに対し信号を出力し、半導体装置の検査測定を実行する。
【００１０】
測定が完了すると次のチップに移動し、上記のような測定を繰り返し実施するが、前回のプローブアライメント、ウエハアライメントから予め設定された時間、例えば５分以上経過していた場合、再度プローブアライメント、ウエハアライメントを実行する。これは、高温、低温によるプローブ伸縮の影響を最小限にし、当初設定したとおりにパッドに対してオーバードライブをかけることができるようにするためである。
【００１１】
全てのチップの測定が終了すると、別のウエハと入れ替えられ、すべてのウエハの測定が終わるまで上記動作が繰り返し行われる。
【００１２】
ところが、上記手法のようなプローブの伸縮の影響を考慮した検査を実施しても、当初設定したオーバードライブ量が実現できず、プローブと検査パッドのコンタクト異常によって正しい特性が得られないことが多い。
【００１３】
プリヒート時、プローブはウエハプローバの中で非接触の状態にある。高低温の温度制御はステージ内に設けられたヒーターや、ステージ内を流れる冷却液によって行われる。そのため、ステージに接触しているウエハは、ステージの温度変化にすばやく追随して、ステージとウエハ温度はほぼ同じである。一方、熱は空気中を伝わりにくいのでプローブにはステージやウエハの温度が伝わりにくい。プリヒートによってウエハ温度は設定温度に到達したとしても、プローブは設定温度に到達しない。この状態で測定を始めプローブが検査パッドと接触すると、ウエハの熱が直接プローブに伝わってくるため、高温測定であればプローブが伸張、低温であればプローブが伸縮し、図８、図１０のようなコンタクト異常が発生するのである。
【００１４】
このような問題に対して、高低温測定におけるプローブ伸縮の影響を抑制する方法として、プローブを予めヒートブロックに接触させることによりプローブの伸縮状態を熱的に飽和させ、測定中のプローブの伸縮を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３４４４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図７は高温測定時における課題をさらに詳細に示したものである。
【００１６】
図７（ａ）は常温時での測定状態で、図７（ｂ）が高温測定時の測定状態を示している。上記手法ではプローブの熱伸縮に着眼しているが、これに加えてプローブカードのたわみ、ウエハの熱膨張が熱による変化として現れる。プローブカード自身も高温状態に置くことで熱膨張するが、通常、プローブカードは周辺部分をネジや固定リング１２３でウエハプローバ天板１２２に固定されるため水平方向への膨張は抑制され、図７（ｂ）に示すようにたわむ（プローブカード１０１の水平面は、図７（ｂ）に示す破線１０１ａから実線１０１ｂになる）。ウエハ１１１は、ステージ１２１に真空により固定されているため水平方向への膨張は抑制され、おもに厚さ方向に膨張し、ウエハ表面位置は破線位置１１１ａから実線位置１１１ｂへ変化する。ステージは熱変位しにくい材料で構成されているが、わずかに熱膨張するためにステージ上のウエハも水平方向にわずかに膨張し、ウエハ径が拡大する。
【００１７】
図９は低温測定時における課題をさらに詳細に示したものである。
【００１８】
図９（ａ）は常温時での測定状態で、図９（ｂ）が低温測定時の測定状態を示している。低温時にはプローブ、プローブカード、ウエハは収縮する。プローブカードは周辺部分をネジや固定リング１２３でウエハプローバ天板１２２に固定されるため高温時のようなたわみや熱による変位は発生しない。ウエハ１１１は、ステージ１２１に真空により固定されているため水平方向への収縮は抑制され、おもに厚さ方向に収縮し、ウエハ表面位置は破線位置１１１ａから実線位置１１１ｃへ変化する。ステージは熱変位しにくい材料で構成されているが、わずかに熱収縮するためにステージ上のウエハも水平方向にわずかに収縮し、ウエハ径が小さくなる。
【００１９】
さらに、現状、ウエハ厚みはウエハ面内数点で計測した厚みの平均値を用いているが、本来のウエハ厚みの面内ばらつきのほか、高低温時の温度均一性に起因する熱膨張・伸縮に伴う厚みばらつき、応力によるウエハのそりが存在する。
【００２０】
高温測定時の過剰なオーバードライブはパッド踏み外しによるコンタクト異常だけではなく、パッド近傍に形成された半導体素子をも破壊し、前処理工程では正常に形成された半導体製品も、検査で不良としてしまう可能性がある。一方、低温測定時の不足したオーバードライブは、プローブと検査パッドが非接触となってしまい、良品も不良品と判断してしまう。
【００２１】
このように、正確な良品、不良品判定を行うためには常に最適なオーバードライブ量をウエハ上の各測定点で実現する必要がある。高低温測定に伴う熱変位はプローブの伸縮だけではなく、他の熱変位の影響も考慮した検査手法が必要である。また、測定システム全体が熱的に安定するまで数時間を要することがあり、検査・測定中も熱変位をモニターし、適宜オーバードライブ量を補正する必要がある。
【００２２】
本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、半導体装置の高低温プローブ検査において、温度変化に伴うプローブカードのそり、プローブ伸縮、ウエハ厚み変化、ウエハ径変化をモニターすることによって、各測定点で常に一定のオーバードライブ量を設定し、安定したプローブと検査用パッドのコンタクトを実現するウエハ検査装置、およびそれを用いたウエハ検査方法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】
【００２３】
本発明のプローブカードは、半導体ウエハの検査を行う際に用いられる。プローブカードは、第１面が半導体ウエハの被検査面に対面して配置されるカード本体と、第１面に設けられ、半導体ウエハの被検査面に設けられた検査用パッドに接触するプローブと、第１面から突出するように第１面における中央および周縁に設けられ、温度変化によるカード本体の膨張または収縮を検出する位置検出用突起とを備えている。
【００２４】
上記構成によれば、半導体ウエハの検査装置に搭載されたプローブ先端位置を検出するためのカメラを用いて、位置検出用突起の位置座標を取得できる。このため、プローブカードの熱膨張または熱収縮に伴う撓み発生を検出でき、熱膨張または熱収縮が継続的に発生しているか判断可能となる。
【００２５】
本発明のプローブカードでは、位置検出用突起の先端は尖っている方が好ましい。
【００２６】
本発明のプローブカードでは、プローブは、先端が第１面の面上から離れた位置に存在するように形成されており、位置検出用突起の高さは、第１面からプローブの先端までの高さよりも低いことが好ましい。なお、プローブは、後述の好ましい実施形態では先端が第１面の面上から離れた位置に存在するように曲げられているが、必ずしも曲げられていなくてもよい。プローブは、直線状であり、先端が第１面の面上から離れた位置に存在するようにプローブカードに配置されていてもよい。
【００２７】
本発明の半導体ウエハの検査装置は、半導体ウエハの検査を行う際に用いられる。具体的には、第１面が半導体ウエハの被検査面に対面して配置されるカード本体と、第１面に設けられ半導体ウエハの被検査面に設けられた検査用パッドに接触するプローブと、第１面から突出するように第１面における中央および周縁に設けられ温度変化によるカード本体の膨張または収縮を検出する位置検出用突起とを有するプローブカードと、プローブの先端座標を一定時間毎に検出して記憶する第１の記憶手段と、位置検出用突起の先端座標を一定時間毎に検出して記憶する第２の記憶手段と、半導体ウエハのウエハ厚を一定時間毎に計測して記憶する第３の記憶手段と、半導体ウエハのウエハ径を一定時間毎に計測して記憶する第４の記憶手段とを備えている。
【００２８】
上記構成により、高低温測定時のプローブカードのそり、プローブの伸縮、半導体ウエハのウエハ厚みおよびウエハ径の熱変異を経時的にモニターすることが可能となる。また、任意の測定点においてプローブ先端と半導体ウエハに設けられた検査用パッドとの距離を正確に算出できるので、初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行することができる。
【００２９】
本発明の半導体ウエハの検査方法は、第１面が半導体ウエハの被検査面に対向して配置されるカード本体と、第１面に設けられ半導体ウエハの被検査面に設けられた検査用パッドに接触するプローブと、第１面から突出するように第１面における中央および周縁に設けられ温度変化によるカード本体の膨張または収縮を検出する位置検出用突起とを有するプローブカードを用いて、半導体ウエハに対して検査を行う。具体的には、半導体ウエハのウエハ面内での任意の点におけるウエハ厚とプローブの先端座標とをそれぞれ検出して記憶する第１工程と、第１工程において記憶されたプローブの先端座標および半導体ウエハのウエハ厚を用いて、プローブの先端から半導体ウエハの被検査面までの第１距離を算出して記憶する第２工程と、第１距離とオーバードライブ量とを足し合わせて、半導体ウエハを移動させる移動距離を算出する第３工程と、半導体ウエハを移動距離分移動させ、半導体ウエハに対して検査を行う第４工程とを備えている。第３工程では、検査時が常温よりも高温または低温であっても、前記オーバードライブ量が常温時におけるオーバードライブ量と等しくなるように移動距離を算出する。
【００３０】
上記検査方法によれば、ウエハ厚みの熱変位やプローブの熱伸縮が測定中に発生しても任意の測定点においてプローブ先端と半導体ウエハに形成された検査用パッドとの距離を正確に算出することができるため、初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行することができる。
【００３１】
本発明の第１の半導体ウエハの検査方法では、第１工程において、半導体ウエハの数カ所におけるウエハ厚を検出し、検出されたウエハ厚を用いて半導体ウエハにおけるウエハ厚分布を求めることが好ましい。
【００３２】
これにより、多くの測定箇所において検査を行う場合であっても、比較的短時間で検査を行うことができる。
【００３３】
本発明の第１の半導体ウエハの検査方法では、第１工程において、半導体ウエハのうち検査用パッドが設けられた部分におけるウエハ厚を検出し、第４工程において、第１工程においてウエハ厚を測定した検査用パッドと、プローブの先端とを互いに近づけて、半導体ウエハに対して検査を行うことが好ましい。
【００３４】
これにより、初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行できる。
【００３５】
本発明の第１の半導体ウエハの検査方法では、第４工程の後、第１工程を実行してから設定時間以上経過したか否かを判断する第５工程をさらに備え、第５工程において第１工程を実行してから設定時間以上経過していると判断した場合には、半導体ウエハの別のパッドに対して検査を行う際に第１工程から順に行うことが好ましい。
【００３６】
本発明の第２の半導体ウエハの検査方法は、第１面が半導体ウエハの被検査面に対向して配置されるカード本体と、第１面に設けられ半導体ウエハの被検査面に設けられた検査用パッドに接触するプローブと、第１面から突出するように第１面における中央および周縁に設けられ温度変化によるカード本体の膨張または収縮を検出する位置検出用突起とを有するプローブカードを用いて、半導体ウエハに対して検査を行う。具体的には、プローブの先端座標と、位置検出用突起の先端座標と、半導体ウエハのウエハ面内での任意の点におけるウエハ厚と、半導体ウエハのウエハ径とをそれぞれ検出して記憶する第１工程と、第１工程において記憶されたプローブの先端座標および半導体ウエハのウエハ厚を用いて、プローブの先端から半導体ウエハの被検査面までの第１距離を算出して記憶する第２工程と、第１距離とオーバードライブ量とを足し合わせて、半導体ウエハを移動させる移動距離を算出する第３工程と、半導体ウエハを移動距離分移動させて、半導体ウエハの第１検査用パッドに対して検査を行う第４工程と、第４工程の後に、半導体ウエハの第２検査用パッドに対する検査の準備をする第５工程と、第５工程の後に、プローブの先端座標と、位置検出用突起の先端座標と、半導体ウエハのウエハ面内での任意の点におけるウエハ厚と、半導体ウエハのウエハ径とをそれぞれ検出して記憶する第６工程と、第６工程における検出結果と第１工程における検出結果との差分を算出し、差分が設定値よりも大きいか否かを判断する第７工程と、第７工程において差分が設定値以下であると判断した場合には、第７工程の後に第４工程を行うか、もしくは、第７工程の後に第１工程と第６工程との間の時間間隔を拡げる第８工程を経た後に第２工程、第３工程および第４工程を順に行い、第７工程において差分が設定値よりも大きいと判断した場合には、第７工程の後に第２工程、第３工程および第４工程を順に行う。
【００３７】
本発明の第２のウエハ検査方法によれば、時間変位量が予め設定された変位量以下になると、熱変位が収束したと判断することが可能となり、一定時間間隔ごとに実施しているプローブ先端位置座標、突起先端位置座標、ウエハ厚み、およびウエハ直径の計測について計測時間間隔を長く設定するか、あるいは計測をやめるため、半導体ウエハの測定時間短縮が可能となる。これにより、ウエハ厚みデータやプローブ先端位置座標は直前に測定したデータを利用すれば、プローブ検査を実施する場所のプローブ先端と半導体ウエハに形成された検査用パッドとの距離を正確に算出することができ、初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行しながら、測定スループット向上を両立させることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明のプローブカード、半導体ウエハの検査装置および半導体ウエハの検査装置を用いた半導体ウエハ検査方法によれば、半導体ウエハ内の各測定点で常に一定のオーバードライブ量を設定し、安定したプローブと検査用パッドのコンタクトを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
【００４０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかるプローブカードについて、図１に基づいて説明する。
【００４１】
図１は、位置検出用突起を設けたプローブカード概略図の一例であり、図１（ａ）はプローブ１０４，１０４，…が設けられた面（第１面）、つまり半導体ウエハの被検査面に対向する面からプローブカードを見たものである。
【００４２】
プローブカード基板１０１の中央には開口部１０９があり、プローブカード配線１０２にはプローブ１０４が接続されている。プローブ１０４が半導体ウエハの被検査面上に形成された検査用パッドに接触することにより、半導体ウエハの検査が実施される。
【００４３】
一方、プローブカード配線１０２のうちプローブカード基板１０１の周縁に位置した破線の丸で示した部分１０３には半導体検査装置（後述）のテストヘッドに具備されたポゴピンがプローブカード裏面（第１面とは反対側の面）から接続され、プローブカード基板に設けられたスルーホールを通じてプローブカード配線１０２に接続される。
【００４４】
また、プローブ１０４が設けられた同一平面、つまり半導体ウエハの被検査面と対向する面における中央近傍および周縁には位置検出用突起１０５〜１０８が形成されている。中央近傍に設けられた位置検出用突起１０７，１０８はプローブカード基板１０１の開口部１０９とプローブカード配線１０２との間に配置され、周縁に設けられた位置検出用突起１０５，１０６はプローブカード配線１０２よりも外側に配置されている。実際には、プローブカードの周縁はネジやリングによってもウエハプローブ天板に固定されるので、ウエハプローブ天板に固定される位置とは異なる位置に位置検出用突起１０５，１０６を設ける必要がある。
【００４５】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すIB−IB線における断面図である。プローブ１０４が設けられたプローブカード基板１０１の面に位置検出用突起１０５〜１０８が設けられている。
【００４６】
以上の構成のプローブカードをウエハプローバ（半導体ウエハの検査装置）に取り付け、ウエハプローバに搭載されたプローブ先端位置検出用カメラなどを用いて位置検出用突起の３次元座標（上下、左右、高さ）を一定時間間隔ごとに計測し、経時的な変化量としてモニターすれば、高温測定時のプローブカード熱膨張によって発生するプローブカードのたわみの発生や、プローブカードの熱膨張が続いているかを判断することが可能になる。このようにプローブカードの熱変位データを提供できることから、ウエハ厚みデータと照合して常に一定のオーバードライブをかけるためのステージ制御を行うことが可能となり、パッド突き抜けのない安定したプローブと検査用パッドのコンタクトを実施することができる。
【００４７】
上記位置検出用突起の先端の座標を検出する際には、通常、プローブ先端位置検出用カメラを活用し、位置検出用突起の先端の座標を検出するが、プローブ先端位置検出用カメラはレンズの焦点深度を利用し、位置検出用突起がどこの焦点で明確に合うかという方法で先端の座標を検出している。プローブカードの熱変位をモニターするためには１μｍ単位での先端の座標の検出が必要であり、位置検出用突起の正確な位置を精度よく検出するためには、位置検出用突起の先端は尖っていることが好ましい。
【００４８】
また、位置検出用突起１０５〜１０８は、プローブ１０４と同一面内上に設けられ、検査対象である半導体ウエハに対向している。位置検出用突起１０５〜１０８が半導体ウエハの被検査面と接触しないようにするためには、位置検出用突起の高さはプローブカード基板１０１の上面からプローブ先端までの高さより低くすることが好ましい。
【００４９】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態にかかるウエハプローバについて、図２および図３に基づいて説明する。本実施形態にかかるウエハプローバは、上記第１の実施形態にかかるプローブカードを備えている。
【００５０】
図２（ａ）は、プローブカードに設けられたプローブの先端座標と、位置検出用突起の先端座標を検出する機構の概念図である。図中では便宜的に７本のプローブに対し１〜７の番号を割り付けており、また、４つの位置検出用突起に対してはａ〜ｄの符号を割り付けている。プローブの先端座標および位置検出用突起の先端座標はいずれもカメラ１４１を用いて検出される。従来のウエハプローバでは、プローブの先端座標を検出するカメラがプローブカード１０１よりも下に設置されている。本実施形態にかかるウエハプローバでは、プローブの先端座標を検出するカメラとは別に位置検出用突起の先端座標を検出するカメラを設けてもよいが、従来のウエハプローバが備えているカメラの検出エリアを拡げてそのカメラを用いて位置検出用突起の先端座標も検出するようにすればウエハプローバの製造コストを抑えることができる。座標取り込みの座標系（ｘ、ｙ、ｚ）を図２（ａ）に示す座標系のように定義すると、カメラ１４１をプローブカードの基板面に対して水平方向に動かすことで水平方向の位置座標（ｘ，ｙ）を検出することができる。また、カメラ１４１に使われているレンズの焦点深度を利用し、位置検出用突起がどこの焦点で明確に合うかという方法で座標（ｚ）を検出することができる。
【００５１】
図２（ｂ）は、半導体ウエハのウエハ厚およびウエハ径を検出する機構の概念図である。また、図２（ｃ）はウエハ厚みを測定する場所を一例としてウエハ面内１７箇所とし、その場所を示したものである。ウエハ厚み測定やウエハ径測定を行うのが半導体ウエハの上方に設けられたカメラ１４２である。通常、カメラ１４２は固定されておりステージを移動させることによって測定場所１〜１７に移動する。指定された測定場所にて、カメラに使われているレンズの焦点深度を利用し、ウエハ表面がどこの焦点で明確に合うかという方法でウエハ厚みを算出することができる。また、ウエハのエッジを検出することによってウエハ形状を取得することができるため、ウエハの直径を算出することができる。
【００５２】
なお、カメラではなく容量センサーを用いてウエハ厚みを測定するという手法も一般的に実施されていることである。また、ウエハ径の測定には、カメラではなくエッジセンサーを用いたウエハエッジ検出により算出されることもある。
【００５３】
図３は、プローブ、位置検出用突起の３次元座標、ウエハ厚みをプローバシステム内にデータとして格納する概念図である。ウエハプローバには、プローブ先端座標、位置検出用突起の先端座標、ウエハ厚みおよびウエハ径を格納するデータ格納領域がメモリー上、または記録ディスク上に構成されている。各データの熱変位の経時変化を求められるように、時間１、時間２、・・・、時間ｎで計測したデータが格納されるようになっている。各時間内に格納されるデータは複数本のプローブ先端座標、複数個の位置検出用突起先端座標、複数箇所のウエハ厚みおよびウエハ径である。例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に例示したデータを計測する場合、プローブ１の先端座標（ｘ１、ｙ１、ｚ１）からプローブ７の先端座標（ｘ７、ｙ７、ｚ７）までのプローブ７本各々の３次元座標、位置検出用突起ａの先端座標（ｘａ、ｙａ、ｚａ）から位置検出用突起ｄの先端座標（ｘｄ、ｙｄ、ｚｄ）までの突起４個各々の３次元座標、ウエハ面内場所１の厚み１から場所１７の厚み１７までの１７箇所各々の厚み、およびウエハ径が各時間の領域に格納される。
【００５４】
以上よりまとめると、本実施形態に係るウエハプローバは、プローブ先端の位置座標を測定して記憶する手段３１と、位置検出用突起の位置座標を測定して記憶する手段３２と、半導体ウエハのウエハ面内での特定箇所におけるウエハ厚を測定して記憶する手段３３と、半導体ウエハのウエハ径を測定して記憶する手段３４とを備えている。手段３１は測定手段１１と記憶手段２１とを有しており、手段３２〜３４は同様にそれぞれ測定手段１２〜１４と記憶手段２２〜２４とを有している。
【００５５】
以上、本実施形態にかかるウエハプローバでは、常温よりも高低温測定時に発生するプローブカードのそり、プローブの伸縮、ウエハ厚み、ウエハ径の熱変位を経時的にモニターすることが可能となる。また、ウエハプローバは、ウエハ面内での複数点におけるウエハ厚みを記憶するため、任意の測定点においてプローブ先端と半導体ウエハに形成された検査用パッドとの距離を正確に算出することができるため、初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行するプローバシステムを構築することができる。
【００５６】
なお、図２（ａ）および図２（ｂ）には常温よりも高温状態で半導体ウエハを検査する場合を示したが、常温よりも低温状態で半導体ウエハを検査する場合であっても本実施形態にかかるウエハプローバを用いて検査することができる。
【００５７】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態にかかる半導体ウエハの検査方法について、図４ならびに図５に基づいて説明する。
【００５８】
図４は、本発明に基づく検査方法のフローチャートの一例である。
【００５９】
本実施形態にかかる半導体ウエハの検査方法では、半導体ウエハをウエハプローバにセットして検査を開始する。
【００６０】
ここで測定温度が常温以外の高温または低温での測定の場合、検査する半導体ウエハ、プローブカード、ウエハプローバは温度変化と共に膨張または収縮を起こすために、温度になじませるためのプリヒートを行う（ステップＳ３０１）。プリヒートは約３０分から１時間かけて実施するが、当然この間、検査は進行しない。ただし、高低温の温度制御はプローバのウエハステージに搭載されているヒーター、またはステージ内を流れる冷却液によって行われるため、ステージに直接接触している半導体ウエハはプリヒートにより設定温度に近づけることができるが、プローブはステージに非接触であるため設定温度には到達しない。
【００６１】
プリヒートが終わると、プローブ先端と半導体ウエハ上に形成された検査用パッドとのコンタクトを実現するためにアライメント動作を実行する。まず、カメラを用いてプローブ先端の３次元座標取得する（ステップＳ３０２；第１工程）。ここでは複数本のプローブ先端座標を取得する。プローブ各々は加工上、また測定を何回か行うことで先端位置がばらついていることがある。この先端位置のばらつきを補正するため、実際に検査用パッドにコンタクトするときは各プローブ先端座標から算出した重心の値を求め、オフセットをかけてコンタクト動作させている。
【００６２】
次に、ウエハ形状や半導体ウエハ上に形成された半導体装置の配列などをカメラで読み取るウエハアライメント（ステップＳ３０３）を実施後、半導体ウエハ面内複数点のウエハ厚みを取得し（ステップＳ３０４）、プローバシステムにデータとして格納し、ウエハ面内厚み分布を作成する（ステップＳ３０５；第１工程）。
【００６３】
ここで、測定点数が比較的少ない半導体ウエハの検査においては、測定場所に対応した場所のウエハ厚みを計測しておくことが好ましい。直接計測した数値を利用する方が、プローブと検査用パッドとの距離を正確に算出することができるためである。
【００６４】
一方で、測定点数が多い場合、測定場所に対応したウエハ厚みをすべて計測していたら検査開始から終了までのトータルの測定時間が長くなってしまう。そこで任意の複数点でウエハ厚みを計測、データとして格納し、このデータを元にウエハ面内厚み分布を計算により予測・算出する方法をとれば効率的であり、検査時間の短縮に効果がある。計測していない場所のウエハ厚みは計算で求めるのである。
【００６５】
また、半導体ウエハの厚みを一定時間ごとに計測する測定点が、プローブと半導体装置のパッドとを接触させてプローブ検査を実施する場所そのものであれば、プローブ検査を実施する場所のプローブ先端と半導体ウエハに形成された検査用パッドとの距離を正確に算出することができるため、初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行することができる。
【００６６】
次に、プローブ先端座標と測定場所におけるウエハ厚みから、プローブ先端からウエハ表面の距離（第１距離）を算出する（ステップＳ３０６；第２工程）。測定場所におけるウエハ厚みをデータとして格納しておいた場合は、現測定場所におけるウエハ厚みとして読み込む。ウエハ厚み測定場所の数が、半導体装置の検査・測定点数より少ない場合は計算・予測により算出されたウエハ面内の厚み分布から現測定場所のウエハ厚みを求める。こうして、測定時間ロスの低減と、より正確なオーバードライブによる測定安定性を効率よく実現可能となる。
【００６７】
次にプローブ先端が検査用パッドに接触した後に、コンタクトを確実にするためにさらにパッドに対して荷重をかけるオーバードライブを実行する。前記プローブ先端から検査用パッドとの距離と設定されたオーバードライブ量を足し合わせた量だけプローバのステージを上昇させプローブとパッドを接触させる（ステップＳ３０７；第３工程）。
【００６８】
図５は高温測定時のオーバードライブを加味したステージ上昇量の算出方法を示したものであり、図５（ａ）には常温時における算出方法が示されており、図５（ｂ）には高温時における算出方法が示されている。当初のプローブ先端とパッドまでの距離をＺｏ、設定されたオーバードライブ量をＺｄとすると、図５（ａ）に示すように、
当初のステージ上昇量＝Ｚｏ＋Ｚｄ
と表される。
【００６９】
一方、一定時間後の熱変位としてプローブの伸びＺｐ、ウエハの熱膨張による厚み増加Ｚｗが発生し、プローブ先端とパッドまでの距離がＺｎになったとすると、図５（ｂ）に示すように、
一定時間後のステージ上昇量＝Ｚｎ＋Ｚｄ＝Ｚｏ＋Ｚｄ−（Ｚｐ＋Ｚｗ）
と表すことができる。
【００７０】
つまり、同一のオーバードライブ量を実現するには、直前の状態からステージ上昇量を（Ｚｐ＋Ｚｗ）だけ減らす必要がある。なお、Ｚｐには熱によるプローブカードたわみに伴うプローブ先端の変位量も含まれている。
【００７１】
次に、テスターから各パッドに対し信号を出力し、半導体ウエハに対して検査を行う（ステップＳ３０８；第４工程）。
【００７２】
測定が完了すると次のチップに移動し（ステップＳ３１０）、上記のような測定を繰り返し実施するが、前回のプローブアライメント、ウエハアライメントから予め設定された時間、例えば５分以上経過していた場合（ステップＳ３１１）、再度プローブ先端座標を取得するプローブアライメント（ステップＳ３０２）から実行する。これは、高温または低温によるプローブ伸縮、半導体ウエハの熱膨張または熱収縮などの熱変位Ｚｐ、Ｚｗを再計測し、各測定場所において同一のオーバードライブをかけることができるよう適正なステージ上昇量を決定するためである。
【００７３】
一方、前回のプローブアライメント、ウエハアライメントから予め設定された時間、例えば５分に満たない場合は次の測定場所におけるウエハ厚みを格納されているデータから取り出しプローブ先端とパッドまでの距離を算出する処理（Ｓ３０６）に移り、引き続きプローブとパッドのコンタクト・測定を実行する。
【００７４】
全てのチップの測定が終了すると、別のウエハと入れ替えられ、すべてのウエハの測定が終わるまで上記動作が繰り返し行われる。
【００７５】
ここでは５分以上の間隔でプローブアライメントを実施する例を用いて説明したが、時間の設定に当たっては、実際の測定から針跡を確認、もしくはコンタクト異常による測定値異常が発生しない時間を算出し設定すればよい。
【００７６】
以上の構成により、ウエハ厚みの熱変位やプローブの熱伸縮が測定中に発生しても任意の測定点においてプローブ先端と半導体ウエハに形成された検査用パッドとの距離を正確に算出、ステージ上昇量を制御するため、検査用パッドに対して初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行することができる。
【００７７】
なお、本実施形態においては、高温測定における熱膨張が発生した場合について説明したが、低温測定時の熱収縮が発生した場合も同様な手順で実施すればよい。
【００７８】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態にかかる半導体ウエハの検査方法について、図６に基づいて説明する。本実施形態にかかる半導体ウエハの検査方法では、プローブ先端位置、突起の先端位置、ウエハ厚およびウエハ径の熱変位量を算出し、熱変位量が所定値よりも大きければプローブ先端位置の検出などから順に行い、熱変位量が所定値以下であればプローブ先端位置の検出などを行わずに半導体ウエハに対して検査を行う。
【００７９】
図６は、本発明に基づく検査方法のフローチャートの一例である。
【００８０】
まず、半導体ウエハをウエハプローバにセットし検査を開始する。
【００８１】
ここで測定温度が常温以外の高温または低温での測定の場合、検査する半導体ウエハ、プローブカードおよびウエハプローバは温度変化と共に膨張または収縮を起こすために、温度になじませるためのプリヒートを行う（ステップＳ５０１）。プリヒートは約３０分から１時間かけて実施するが、当然この間、検査は進行しない。ただし、高低温の温度制御はプローバのウエハステージに搭載されているヒーター、またはステージ内を流れる冷却液によって行われるため、ステージに直接接触している半導体ウエハはプリヒートにより設定温度に近づけることができるが、プローブはステージに非接触であるため設定温度には到達しない。
【００８２】
プリヒートが終わると、プローブ先端と半導体ウエハ上に形成された検査用パッドとのコンタクトを実現するためにアライメント動作を実行する。まず、カメラを用いてプローブ先端の３次元座標取得する（ステップＳ５０２）。ここでは複数本のプローブ先端座標を取得し、プローバシステムにデータを格納する。プローブ各々は加工上、また、測定を何回か行うことによって先端位置がばらついていることがある。この先端位置ばらつきを吸収するため、実際に検査用パッドにコンタクトするときは各プローブ先端座標から算出した重心の値を求め、オフセットをかけてコンタクト動作させている。
【００８３】
続いて、プローブ先端座標を取得するカメラを用いて、プローブ先端座標を取得したときと同じ方法でプローブカード基板に設けられた複数の位置検出用突起の先端座標を取得し、プローバシステムにデータを格納する（ステップＳ５０３）。
【００８４】
次に、ウエハ形状や半導体ウエハ上に形成された半導体装置の配列などをカメラで読み取るウエハアライメント実施し（ステップＳ５０４）、ウエハ直径を計測しプローバシステムにデータを格納する（ステップＳ５０５）。そして半導体ウエハ面内複数点のウエハ厚みを取得し、プローバシステムにデータとして格納する（ステップＳ５０６）。
【００８５】
本実施の形態における計測された各データは、第２の実施の形態で説明した図３に示すような形でプローバシステムに格納されていることが好ましい。
【００８６】
以上のデータ取得が終了すると、先ほどプローバシステムに格納されたデータを呼び出し、熱変位量を算出するステップに入るが、今は半導体ウエハロード直後の１チップ目の測定のため（ステップＳ５０７）、本ステップをスキップし、取得したウエハ厚みデータからウエハ面内厚み分布を作成する（ステップＳ５１１）。
【００８７】
なお、測定点数が比較的少ない半導体ウエハの検査においては、測定場所に対応した場所のウエハ厚みを計測しておくことが好ましい。直接計測した数値を利用する方が、プローブと検査用パッドとの距離を正確に算出することができるためである。
【００８８】
一方で、測定点数が多い場合、測定場所に対応したウエハ厚みをすべて計測していたら検査開始から終了までのトータルの測定時間が長くなってしまう。そこで任意の複数点でウエハ厚みを計測、データとして格納し、このデータを元にウエハ面内厚み分布を計算により予測・算出する方法をとれば効率的であり、検査時間の短縮に効果がある。計測していない場所のウエハ厚みは計算で求めるのである。
【００８９】
次に、プローブ先端座標と測定場所におけるウエハ厚みから、プローブ先端からウエハ表面の距離を算出する（ステップＳ５１２）。測定場所におけるウエハ厚みをデータとして格納しておいた場合は、現測定場所におけるウエハ厚みをデータとして読み込む。ウエハ厚み測定場所の数が、半導体装置の検査・測定点数より少ない場合は計算・予測により算出されたウエハ面内の厚み分布から現測定場所のウエハ厚みを求める。こうして、測定時間ロスの低減と、より正確なオーバードライブによる測定安定性を効率よく実現可能となる。
【００９０】
次にプローブ先端が検査用パッドに接触した後に、コンタクトを確実にするためにさらにパッドに対して荷重をかけるオーバードライブを実行する。前記プローブ先端から検査用パッドとの距離と設定されたオーバードライブ量を足し合わせた量だけプローバのステージを上昇させプローブとパッドを接触させる（ステップＳ５１３）。
【００９１】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、高温測定時のオーバードライブを加味したステージ上昇量の算出方法を示したものである。当初のプローブ先端とパッドまでの距離をＺｏ、設定されたオーバードライブ量をＺｄとすると、図５（ａ）に示すように、
当初のステージ上昇量＝Ｚｏ＋Ｚｄ
と表される。一方、一定時間後の熱変位としてプローブの伸びＺｐ、ウエハ膨張による厚み増加Ｚｗが発生し、プローブ先端とパッドまでの距離がＺｎになったとすると、図５（ｂ）に示すように、
一定時間後のステージ上昇量＝Ｚｎ＋Ｚｄ＝Ｚｏ＋Ｚｄ−（Ｚｐ＋Ｚｗ）
と表すことができる。つまり、一定のオーバードライブ量を実現するには、直前の状態からステージ上昇量を（Ｚｐ＋Ｚｗ）だけ減らす必要がある。なお、Ｚｐには熱によるプローブカードたわみに伴うプローブ先端の変位量も含まれている。
【００９２】
続いて、テスターから各パッドに対し信号を出力し、半導体ウエハの検査測定を実行する（ステップＳ５１４）。
【００９３】
測定が完了すると最終チップでなければ（ステップＳ５１５）次のチップに移動し（ステップＳ５１６；第５工程）、上記のような測定を繰り返し実施するが、前回のプローブアライメント、ウエハアライメントから予め設定された時間、例えば５分以上経過していた場合（ステップＳ５１７）、再度プローブ先端座標、位置検出用突起先端座標、ウエハ厚み、ウエハ径取得を行う（第６工程）。その理由は、高温、低温によるプローブ伸縮、半導体ウエハの熱膨張・収縮などの熱変位Ｚｐ、Ｚｗを再計測し、各測定場所において一定のオーバードライブをかけることができるよう適正なステージ上昇量を決定するためである。各データの計測・格納が終わると、前回計測・格納されたデータと比較し、前回計測の５分後にプローブ先端座標、位置検出用突起先端座標、ウエハ厚み、ウエハ径が熱によりいくら変位したかを算出する（ステップＳ５０８）。各項目の熱変位量の許容値（設定値）を予め、例えば５μｍと設定しておくと、１つ以上のデータで５μｍの熱変位が存在した場合（ステップＳ５０９）、次回のプローブ先端座標、位置検出用突起先端座標、ウエハ厚み、ウエハ径計測を５分経過後に行うよう設定し（ステップＳ５１０）、次の測定場所におけるウエハ厚みを格納されているデータから取り出しプローブ先端とパッドまでの距離を算出する処理（ステップＳ５１１）に移り、引き続きプローブとパッドのコンタクト・測定を実行する。
【００９４】
一方、前回のプローブアライメント、ウエハアライメントから予め設定された時間、例えば５分に満たない場合は次の測定場所におけるウエハ厚みを格納されているデータから取り出しプローブ先端とパッドまでの距離を算出する処理（ステップＳ５１２）に移り、引き続きプローブとパッドのコンタクト・測定を実行する。
【００９５】
以上の測定を繰り返し行っていくと、やがてプローブカード、プローブおよび半導体ウエハが熱的に安定した状態になり、熱変位が小さくなる。そのためプローブアライメントやウエハアライメントで変位量補正を行わなくても同一のオーバードライブ量を安定してかけることができるようになる。例えば、プローブアライメント、ウエハアライメント後の熱変位量を算出するステップで、すべての熱変位量が許容値５μｍ以下で最大値が２．５μｍであったとする。５μｍの変位になるのに１０分を要すると計算できるため、次回のプローブ先端座標、位置検出用突起先端座標、ウエハ厚み、ウエハ径計測を１０分経過後に行うよう自動的に設定する。変位量がすべて０となれば、計測時間間隔を無限大、つまり、プローブ先端座標、位置検出用突起先端座標、ウエハ厚み、ウエハ径計測を実施しないように自動的に設定し、測定を継続していく。
【００９６】
全てのチップの測定が終了すると、別のウエハと入れ替えられ、すべてのウエハの測定が終わるまで上記動作が繰り返し行われる。
【００９７】
ここでは５分以上の間隔でプローブアライメントを実施する例を用いて説明したが、時間の設定に当たっては、実際の測定から針跡を確認、もしくはコンタクト異常による測定値異常が発生しない時間を算出し設定すればよい。
【００９８】
以上の構成により、ウエハ厚みの熱変位やプローブの熱伸縮が測定中に発生しても任意の測定点においてプローブ先端と半導体ウエハに形成された検査用パッドとの距離を正確に算出し、ステージ上昇量を制御するため、検査用パッドに対して初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行することができる。
【００９９】
さらに、第３の実施形態で実施している一定時間間隔ごとのプローブ先端位置座標、ウエハ厚み、ウエハ径計測に加えて位置検出用突起先端座標も計測していることから、高温、低温測定に伴う測定装置の熱変位算出、モニターが可能となり、測定装置の熱変異が収束したかどうかを判断し、上記計測の時間間隔の設定を変更することができる。つまり熱変位が収束していれば上記計測を短時間で繰り返し実施する必要がなくなり、上記計測の時間間隔を長く設定する、あるいは熱変位が０となれば計測をやめることができる。上記計測を行うプローブアライメント、ウエハアライメント動作は計測する点数にもよって変わるが、２〜５分要するため、計測時間間隔を長くすることができるようになれば、半導体ウエハの測定時間短縮が可能になる。ウエハ厚みやプローブ先端座標は直前に計測したデータを利用すればよく、常にプローブ検査を実施する場所のプローブ先端と半導体ウエハに形成された検査用パッドとの距離を正確に算出することができ、当初設定したオーバードライブ量を正確に実行しながら、測定スループット向上を両立することができる。
【０１００】
なお、本実施例においては、高温測定における熱膨張が発生した場合について説明したが、低温測定時の熱収縮が発生した場合も同様な手順で実施すればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
以上説明したように、本発明のプローブカード、ウエハ検査装置およびそれを用いたウエハ検査方法は、半導体装置の高低温プローブ検査において、温度変化に伴うプローブカードのそり、プローブ伸縮、ウエハ厚み変化、ウエハ径変化をモニターすることによって、各測定点で常に一定のオーバードライブ量を設定し、安定したプローブと検査用パッドのコンタクトを実現できるものであり、特に、半導体装置を検査するプローブカード、半導体ウエハプローバを含むウエハ検査装置およびこのウエハ検査装置を用いたウエハ検査方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置検査用プローブカードの概略図であり、位置検出用の突起が設けられている。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る半導体検査システムを示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る半導体検査システムの構成を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る高低温ウエハ検査方法のフローチャートの一例である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る高低温ウエハ検査方法において、プローブと検査用パッドを接触させるためのステージ上昇量を算出する概念図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る高低温ウエハ検査方法のフローチャートの一例である。
【図７】高温測定時のプローブカード、半導体ウエハの熱変位を示す概念図である。
【図８】高温測定時のプローブの熱変位、および検査用パッドに見られるプローブコンタクト後の針跡形状を示す概念図である。
【図９】高温測定時のプローブカード、半導体ウエハの熱変位を示す概念図である。
【図１０】低温測定時のプローブの熱変位、および検査用パッドに見られるプローブコンタクト後の針跡形状を示す概念図である。
【図１１】従来の高低温ウエハ検査方法のフローチャートの一例である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０１    プローブカード基板
１０１ａ    常温時のプローブカードの水平面
１０１ｂ    高温時のプローブカードの水平面
１０２    プローブカード配線
１０３    テストヘッドポコピン接触部
１０４    プローブ（常温時）
１０５，１０６，１０７，１０８    位置検出用突起
１０９    開口部
１１１    半導体ウエハ
１１１ａ    常温時の半導体ウエハの表面位置
１１１ｂ    高温時の半導体ウエハの表面位置
１１１ｃ    低温時の半導体ウエハの表面位置
１２１    ステージ
１２２    ウエハプローバ天板
１２３    プローブカード固定リング
１３１    検査用パッド
１３２，１３３，１３４    針跡
１４１，１４２  カメラ
５０４    プローブ（高温時）
６０４    プローブ（低温時）
【図１】
2008147276.tif 000003
【図２】
2008147276.tif 000004
【図３】
2008147276.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008147276.tif 000009
【図８】
2008147276.tif 000010
【図９】
2008147276.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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