(57)【要約】【課題】半導体ウェハの高温低温における検査において、温度設定されたウェハの高温低温がプローブカード基板に伝わり、プローブカード上面は外気との熱勾配を持つことによってプローブカード基板自体に反り変形を生じ、プローバ装置におけるコンタクト条件も悪化させる。【解決手段】プローバ装置９内のプローブカード基板１の取り付け箇所において、プローブカードホルダ４に真空部５を設け、ウェハステージ３からプローブカード基板１への熱の影響を排除する。またプローブカード基板１に例えばノビナイト板８を接着し、半導体ウェハ２と同等に熱膨張させる。さらにプローブカード基板１にペルチェ素子７を接着し、プローブカード基板１自体の反り変形を防止する。【選択図】  図１
2005203416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度発生器を有して半導体ウェハを載置したウェハステージと、前記半導体ウェハに接触するプローブ針を有して前記半導体ウェハに対向するプローブカード基板と、このプローブカード基板を保持するプローブカードホルダとを備えたプローバ装置を用い、
前記半導体ウェハを高温および低温状態にし、前記プローブカードホルダに保持された前記プローブカード基板より前記プローブ針を前記半導体ウエハに接触して、前記半導体ウエハを検査する半導体ウェハの高温低温検査方法であって、
前記ウェハステージより発する熱を前記プローブカードホルダに保持された前記プローブカード基板に至る間で、前記プローブカードホルダに真空部を設けることにより遮熱することを特徴とする半導体ウェハの高温低温検査方法。
【請求項２】
温度発生器を有して半導体ウェハを載置したウェハステージと、前記半導体ウェハに接触するプローブ針を有して前記半導体ウェハに対向するプローブカード基板とを備えたプローバ装置を用い、
前記半導体ウェハを高温および低温状態にし、前記プローブカード基板より前記プローブ針を前記半導体ウェハに接触して、前記半導体ウェハを検査する半導体ウェハの高温低温検査方法であって、
前記プローブ針と前記プローブカード基板との間にペルチェ素子を設け、前記ペルチェ素子により前記プローブ針から前記プローブカード基板への熱伝達を防止することを特徴とする半導体ウェハの高温低温検査方法。
【請求項３】
温度発生器を有して半導体ウェハを載置したウェハステージと、前記半導体ウェハに接触するプローブ針を有して前記半導体ウェハに対向するプローブカード基板とを備えたプローバ装置を用い、
前記半導体ウェハを高温および低温状態にし、前記プローブカード基板より前記プローブ針を前記半導体ウエハに接触して、前記半導体ウエハを検査する半導体ウェハの高温低温検査方法であって、
前記プローブカード基板を前記半導体ウェハと同等の熱膨張を行わせる部材を前記プローブカード基板に設けたことを特徴とする半導体ウエハの高温低温検査方法。
【請求項４】
温度発生器を有して半導体ウェハを載置したウェハステージと、前記半導体ウェハの検査用電極に接触するプローブ針を有して前記半導体ウェハに対向するプローブカード基板とを備えたプローバ装置を用い、
前記プローブカード基板より前記プローブ針を前記半導体ウエハの前記検査用電極に接触して、前記半導体ウエハを検査する半導体ウェハの高温低温検査方法であって、
前記半導体ウェハの回路に異なる複数の検査を行う場合に、前記プローブ針を前記検査用電極の異なる位置に接触させることを特徴とする半導体ウェハの高温低温検査方法。
【請求項５】
温度発生器を有して半導体ウェハを載置したウェハステージと、前記半導体ウェハに接触するプローブ針を有して前記半導体ウェハに対向するプローブカード基板と、このプローブカード基板を保持するプローブカードホルダとを備え、
前記ウェハステージより発する熱を前記プローブカードホルダに保持された前記プローブカード基板に至る間で遮熱する真空層を前記プローブカードホルダに設けたことを特徴とする半導体ウェハの高温低温検査装置。
【請求項６】
温度発生器を有して半導体ウェハを載置したウェハステージと、前記半導体ウェハに接触するプローブ針を有して前記半導体ウェハに対向するプローブカード基板とを備え、
前記プローブ針から前記プローブカード基板への熱伝達を防止するペルチェ素子を前記プローブ針と前記プローブカード基板との間に設けたことを特徴とする半導体ウェハの高温低温検査装置。
【請求項７】
温度発生器を有して半導体ウェハを載置したウェハステージと、前記半導体ウェハに接触するプローブ針を有して前記半導体ウェハに対向するプローブカード基板とを備え、
前記プローブカード基板に前記半導体ウェハと同等の熱膨張を行わせる部材を前記プローブカード基板に設けたことを特徴とする半導体ウエハの高温低温検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハの検査を行うための半導体ウェハの位置決め装置であるプローバ装置およびプローブカードを用い、特に高温検査の不具合を改善できる半導体ウェハの高温低温検査方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術のプローバ装置内の半導体ウェハの上面に対向するプローブカード面に断熱材を貼る方法があったが、半導体ウェハの検査時間を鑑みると断熱の十分な効果が得られず、長時間の半導体ウェハ検査中において半導体ウェハの高温低温がプローブカード基板に伝達してしまう。
【特許文献１】特開平7-2975号  耐熱型プローブカード
【特許文献２】特許3327328号  ICウェハの高低温度検査遮熱プレート付きプローブホルダ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のプローバ装置内のウェハ上面に対向するプローブカード面に断熱材を貼る技術では、例えば図１から図３を利用して説明すると、プローブとプローバ装置の断面図のプローブカードホルダ４の下部に貼ることになる。断熱材をプローブカードホルダ４の下面に設置する方法は、例えば高温検査においては室温と６０度もの温度差を充分吸収するには、数ｃｍ以上の厚い断熱材が必要となり、ウェハ検査用プローブカード基板（以下、プローブカード基板）１から見たプローブ針６までの距離を長くすることになるので電気的な検査性能が悪化する。また薄い断熱材を使えば、電気的な検査性能の悪化は防げるが、断熱特性が悪くなり本来の目的を達成することができなくなる。
【０００４】
また高温または低温での半導体ウェハ検査中には、半導体ウェハ２にウェハ検査用プローブカード基板１からプローブ針６が直接当たるので、高温低温がプローブカード基板１へ伝わる。プローブカード基板１は外気との熱勾配を持つことによってプローブカード基板１に反り変形を生じ、プローバ装置９におけるウェハステージ３上の半導体ウェハ２とプローブ針６とのコンタクト条件を変化させてしまう。その結果、ウェハに対するプローブ針の電気的なコンタクトを不安定にさせて検査結果の信頼性の低下と、半導体ウェハ上の検査用電極に付いたプローブ針跡による品質の低下を招く。
【０００５】
またウェハを温度設定した状態で熱飽和をさせて安定状態にすることはできるが一定時間放置する必要があり非効率的である。
【０００６】
さらに高温における検査が量産工程における半導体ウェハ２上の半導体回路の検査を複数回数分割して実施することにおいても、半導体ウェハ２上の検査用電極10の例えばアルミの表面状態は、高温の１回のプロービング動作によってプローブ針６が検査用電極のアルミ表面状態を荒らしプローブ針跡が例えばプローブ針ターゲット位置１１にできるが、高温状態の場合には検査用電極１０の酸化劣化が進むため、再度の半導体ウェハ上の同一プローブ針ターゲット位置１１にコンタクトしても、プローブ針６とアルミ表面との電気的な接触が不安定となり、検査結果の信頼性を低下させてしまう。
【０００７】
したがって、この発明の目的は、プローブカード基板の反りを防止でき、またプローブ針の接触の安定を図ることができる半導体ウェハの高温低温検査方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の半導体ウェハの高温低温検査方法は、温度発生器を有して半導体ウェハを載置したウェハステージと、半導体ウェハに接触するプローブ針を有して半導体ウェハに対向するプローブカード基板と、このプローブカード基板を保持するプローブカードホルダとを備えたプローバ装置を用い、
半導体ウェハを高温および低温状態にし、プローブカードホルダに保持されたプローブカード基板よりプローブ針を半導体ウエハに接触して、半導体ウエハを検査する半導体ウェハの高温低温検査方法であって、
ウェハステージより発する熱をプローブカードホルダに保持されたプローブカード基板に至る間で、プローブカードホルダに真空部を設けることにより遮熱することを特徴とするものである。
【０００９】
また、この発明の半導体ウェハの高温低温検査方法は、温度発生器を有して半導体ウェハを載置したウェハステージと、半導体ウェハに接触するプローブ針を有して半導体ウェハに対向するプローブカード基板とを備えたプローバ装置を用い、
半導体ウェハを高温および低温状態にし、プローブカード基板よりプローブ針を半導体ウェハに接触して、半導体ウェハを検査する半導体ウェハの高温低温検査方法であって、
プローブ針とプローブカード基板との間にペルチェ素子を設け、ペルチェ素子によりプローブ針からプローブカード基板への熱伝達を防止することを特徴とするものである。
【００１０】
この発明の他の半導体ウェハの高温低温検査方法は、温度発生器を有して半導体ウェハを載置したウェハステージと、半導体ウェハに接触するプローブ針を有して半導体ウェハに対向するプローブカード基板とを備えたプローバ装置を用い、
半導体ウェハを高温および低温状態にし、プローブカード基板よりプローブ針を半導体ウエハに接触して、半導体ウエハを検査する半導体ウェハの高温低温検査方法であって、
プローブカード基板を半導体ウェハと同等の熱膨張を行わせる部材をプローブカード基板に設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
この発明の他の半導体ウェハの高温低温検査方法は、温度発生器を有して半導体ウェハを載置したウェハステージと、半導体ウェハの検査用電極に接触するプローブ針を有して半導体ウェハに対向するプローブカード基板とを備えたプローバ装置を用い、
プローブカード基板よりプローブ針を半導体ウエハの検査用電極に接触して、半導体ウエハを検査する半導体ウェハの高温低温検査方法であって、
半導体ウェハの回路に異なる複数の検査を行う場合に、プローブ針を検査用電極の異なる位置に接触させることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明の半導体ウェハの高温低温検査装置は、温度発生器を有して半導体ウェハを載置したウェハステージと、半導体ウェハに接触するプローブ針を有して半導体ウェハに対向するプローブカード基板と、このプローブカード基板を保持するプローブカードホルダとを備え、
ウェハステージより発する熱をプローブカードホルダに保持されたプローブカード基板に至る間で遮熱する真空層をプローブカードホルダに設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明の半導体ウェハの高温低温検査装置は、温度発生器を有して半導体ウェハを載置したウェハステージと、半導体ウェハに接触するプローブ針を有して半導体ウェハに対向するプローブカード基板とを備え、
プローブ針からプローブカード基板への熱伝達を防止するペルチェ素子をプローブ針とプローブカード基板との間に設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
この発明の他の半導体ウェハの高温低温検査装置は、温度発生器を有して半導体ウェハを載置したウェハステージと、半導体ウェハに接触するプローブ針を有して半導体ウェハに対向するプローブカード基板とを備え、
プローブカード基板に半導体ウェハと同等の熱膨張を行わせる部材をプローブカード基板に設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の半導体ウェハの高温低温検査方法によれば、プローバ装置９のプローブカードの取り付け箇所であるプローブカードホルダ４に真空部５を設けることによりプローブカード基板への熱の影響を大幅に排除することができ、ウェハステージ３上の半導体ウェハ２の熱がプローブカード基板１に伝達せず、プローブカード基板１の反りを防止することができる。
【００１６】
また、この発明の半導体ウェハの高温低温検査方法によれば、半導体ウェハの検査において、プローブ針６例えばその材質タングステンが、高温状態にある半導体ウェハ２に長時間接触することから、半導体ウェハ２の高温低温がプローブ針６を通じてプローブカード基板１に伝達することは避けることができない。そこでプローブカード基板１に部材として例えばノビナイト板８を接着することにより半導体ウェハと同等の熱膨張させて、半導体ウェハの熱膨張に追従させることができる。このノビナイト板８に放熱板を付けてもよい。したがって、プロービング状態において、ウェハステージ上の半導体ウェハにプローブカード基板のプローブ針が接触することにより微小ながら伝達される熱によってプローブカード基板の反り変形の防止が図れ、プローブカード基板の熱膨張を半導体ウェハと合致させて高温低温においてもプローブ針の位置決めを安定させることができる。
【００１７】
この発明の他の半導体ウェハの高温低温検査方法によれば、例えばプローブカード基板１にペルチェ素子７を接着することで、プロービング状態において、ウェハステージ上の半導体ウェハにプローブカード基板のプローブ針が接触することにより微小ながら伝達される熱がプローブカード基板に熱伝達されず、プローブ針６からプローブカード基板１に高温低温を伝達させないことが可能になる。なお、ペルチェ素子７には高温低温の各検査に合わせて正負の電圧をかけることでプローブ針６に低温もしくは高温をかけることが可能であり、プローブカード基板１の変形を防止することが可能になった。
【００１８】
この発明の他の半導体ウェハの高温低温検査方法によれば、例えば高温における検査後に別の検査を実施する場合、半導体ウェハ２上の酸化劣化が進んだ検査用電極１０に対しては、検査用電極１０上の第１のプローブ針ターゲット位置１１ではなく、検査用電極１０上に別の第２のプローブ針ターゲット位置１２に設計されたプローブカードを用いることにより、１度高温低温検査のためプロービングした半導体ウェハ上の荒れた検査用電極位置を回避するプローブカード基板の設計条件を設けることで、結果的に検査用電極内に荒れていない検査用電極表面を用いることになるので電気的な接触および検査の安定性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。半導体ウェハの各半導体回路をプローバ装置において高温低温状態で検査を行う場合、プローバ装置内で電気的な物理的な変化を受けて検査に影響していたが、高温低温状態で温度の影響を受けないようにすることによって安定した検査を実現する。
【００２０】
この発明の第１の実施の形態を、図１に基づいて説明する。図１はプローブカードとプローバ装置の断面図である。この発明の第１の実施形態の特徴は、図１で示されるプローブカードホルダ４の内部が空洞で真空部５が設けられていることである。
【００２１】
プローバ装置９において、プローブ針６を備えたプローブカード基板１はあらかじめプローブカードホルダ４に取り付けられている。半導体装置のウェハ状態での検査を実施するために、高温低温調整器の付いた温度発生器を有し、XYZテーブルを備えたウェハステージ３上に設置された半導体ウェハ２は、温度発生器によって高温または低温状態になっている。まずXY方向において半導体ウェハ２上の検査用電極とプローブ針６が位置決めされる。そしてＸＹＺテーブルを備えているウェハステージ３はＺ方向に上昇することで、プローブカード基板のプローブ針６がウェハ上の電極と電気的な接触をさせることによって、高温低温状態での検査を実施する。
【００２２】
本実施形態によれば、温度発生器を有して半導体ウェハ２を載置したウェハステージ３と、半導体ウェハ２に接触するプローブ針６を有して半導体ウェハ２に対向するプローブカード基板１と、このプローブカード基板１を保持するプローブカードホルダ４とを備えたプローバ装置９を用い、半導体ウェハ２を高温および低温状態にし、プローブカードホルダ４に保持されたプローブカード基板１よりプローブ針６を半導体ウエハ２に接触して、半導体ウエハ２を検査する場合に、ウェハステージ３より発する熱をプローブカードホルダ４に保持されたプローブカード基板１に至る間で、プローブカードホルダ４に真空部を層設することにより遮熱する。そのため、真空部５を備えたプローブカードホルダ４は、半導体ウェハ２の高温低温を真空部５によって遮断してプローブカード基板１への温度影響をほとんど除外することができるので、プローブカード基板１の収縮や変形を抑えることができる。
【００２３】
次に、この発明の第２の実施の形態を、図１と図２に基づいて説明する。図２は、図１で示されたプローブカード基板１の断面図である。長時間の半導体ウェハ検査を行う場合、微小ではあるが半導体ウェハ２の高温低温がプローブ針６を通じて１のプローブカードに伝達してしまう。そこで、図１もしくは図２に示すようにブローブカード基板１の下面にペルチェ素子７を備えることによって実施される。例えばタングステンを用いたプローブ針６を通じて伝達される熱量（例えば室温との差が60℃）だけを打ち消す量の温度差（約８℃）をペルチェ素子７の内部に設けることによって、プローブ針６から伝達されていた温度の遮断を実現させた。
【００２４】
なおプローブカード基板１に直接設けられたペルチェ素子７の設定された温度差は、ペルチェ素子７を設けない場合の15%程度であり、プローブカード基板１の反り変形に対しては充分無視できる。ここでプローブ針６はタングステンを用いることで温度での伸縮収縮がほとんどない。
【００２５】
この発明の第３の実施の形態を、図１と図２に基づいて説明する。さらに微小な温度影響を受けた場合、プローブカード基板１の反り変形を抑え、かつ半導体ウェハ２の高温低温の熱膨張にプローブカード基板１の熱膨張を一致させるために、部材としてノビナイト板８をプローブカード基板１の上面に接着させることによって実現した。
【００２６】
熱膨張による課題は、従来の半導体ウェハ２へのプローブ針６による検査が、１から１０程度の半導体回路を同時に測定しているので、検査用電極のサイズに対する課題は見受けられない。しかし、ウェハ面積に対して５０％を超える数の半導体回路を検査する場合においては、累積された熱膨張の差は、検査用電極のサイズに対して、プローブ針６がずれるといった課題につながる。
【００２７】
この発明の第４の実施の形態を、図３に基づいて説明する。図３は半導体ウェハ２上の半導体回路にある検査用電極１０である。また１１、１２は、プローブ針が例えばアルミニウムの検査用電極１０に位置決めされて接触するターゲット位置であり、プローブ針が接触したときに表面に傷が付いた状態を示す。
【００２８】
半導体ウェハの検査工程において検査効率化を図るために、通常検査項目を分割して行っている。
【００２９】
本実施形態では、プローバ装置９にて位置決めされて検査用電極１０の表面に付いた針跡の傷がすでにある検査用電極１０において別の検査を実施することによりプローブ針と検査用電極１０の電気的な接触が不安定になるのを回避するために、通常は複数の半導体ウェハの検査が存在してもプローブ針６を接触させる検査用電極１０上の位置を１箇所設けているところを、半導体ウェハの検査工程において検査効率化を図るために分割して行われる検査（以降、検査Ａと検査Ｂ）で用いるプローブカード基板を、検査Ａ用プローブカード基板と検査Ｂ用プローブカード基板を別々に用意し、プローブ針が検査用電極に当たるターゲット位置を例えば図３のターゲット位置１１、１２のように分けておくにより、高温検査などにおける検査用電極の表面の課題を解決することができる。
【００３０】
なお、上記の説明から明らかなように、図１から図３に各実施の形態を示すように、各実施の形態を適宜相互に組み合わせることも可能である。
【００３１】
この発明によって熱に対する課題を解決することができるので、半導体ウェハの高温低温における検査において常温と変わらない検査品質を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の半導体ウェハの高温低温検査方法および装置は、プローブカード基板の反りを防止することができ、検査の安定化を図ることができる等の効果があり、検査品質を確保するため半導体ウェハの高温低温検査方法および装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態にかかるプローブカードとプローバ装置の断面図を示す。
【図２】本発明の実施形態にかかるプローブカード断面図を示す。
【図３】本発明の実施形態にかかる半導体ウェハ上の検査用電極の平面図を示す。
【符号の説明】
【００３４】
１  プローブカード基板
２  半導体ウェハ
３  ウェハステージ（高温低温調整器付き）
４  プローブカードホルダ
５  真空部
６  プローブ針
７  ペルチェ素子
８  ノビナイト板
９  プローバ装置
１０  検査用電極
１１  プローブ針のターゲット位置
１２  プローブ針のターゲット位置
【図１】
2005203416.tif 000003
【図２】
2005203416.tif 000004
【図３】
2005203416.tif 000005