(57)【要約】【課題】プローブのプリヒート時間を短縮し、プローブおよびウエハへのダメージを防止できるウエハ検査装置を提供する。【解決手段】上面に半導体ウエハを載置して半導体ウエハを所定の温度に加熱または冷却するステージと、ステージを上下方向に駆動する駆動機構と、ステージの上方に設置され、半導体ウエハのボンディングパッドと接触して信号を伝達するためのプローブ針を有するプローブカードと、半導体ウエハのボンディングパッドをプローブカードのプローブ針に接触させるように駆動機構を制御する位置制御装置と、プローブ針をボンディングパッドに接触させた後の経過時間を計測する計時手段とを備え、位置制御装置は、半導体ウエハを検査する所定の温度と、プローブ針をボンディングパッドに接触させた後の経過時間とに基づいて、プローブ針にボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて駆動機構の位置を制御する。【選択図】図４
2007088203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に加熱器または冷却器が設けられ、上面に半導体ウエハを載置して前記半導体ウエハを所定の温度に加熱または冷却するステージと、
前記ステージを上下方向に駆動する駆動機構と、
前記ステージの上方に設置され、前記半導体ウエハ上に形成されたボンディングパッドと接触して信号を伝達するためのプローブ針を有するプローブカードと、
前記半導体ウエハのボンディングパッドを前記プローブカードのプローブ針に接触させるように前記駆動機構を制御する位置制御装置と、
前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間を計測する計時手段と、
を備え、
前記位置制御装置は、
前記半導体ウエハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時手段で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間とに基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウエハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前記駆動機構の位置を制御する、
ことを特徴とするウエハ検査装置。
【請求項２】
前記ステージに載置され、所定の温度に加熱または冷却された前記半導体ウエハのボンディングパッドに、前記プローブ針を接触させたのちの経過時間と前記プローブ針の伸縮との関係をあらかじめ計測した結果を記憶するプローブ変化記憶手段を備え、
前記位置制御装置は、
前記半導体ウエハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時手段で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間と、前記プローブ変化記憶手段に記憶された前記経過時間とプローブ針の伸縮との関係とに基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウエハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前記駆動機構の位置を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のウエハ検査装置。
【請求項３】
前回半導体ウエハを検査したときの所定の温度を記憶する前回温度記憶手段と、
前回検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウエハのボンディングパッドから離間させた後の経過時間を計測する離間後計時手段と、
前記前回温度記憶手段に記憶された前回検査時の所定の温度と、前記離間後計時手段で計測される前回検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウエハのボンディングパッドから離間させた後の経過時間とに基づいて前記プローブ針の伸縮を推定する伸縮推定手段と、
を備え、
前記位置制御装置は、
前記伸縮推定手段によって推定される前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させたときの前記プローブ針の伸縮と、前記半導体ウエハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時手段で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間とに基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウエハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前記駆動機構の位置を制御する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウエハ検査装置。
【請求項４】
内部に加熱器または冷却器が設けられ、上面に半導体ウエハを載置して前記半導体ウエハを所定の温度に加熱または冷却するステージと、
前記ステージを上下方向に駆動する駆動機構と、
前記ステージの上方に設置され、前記半導体ウエハ上に形成されたボンディングパッドと接触して信号を伝達するためのプローブ針を有するプローブカードと、
前記半導体ウエハのボンディングパッドを前記プローブカードのプローブ針に接触させるように前記駆動機構を制御する位置制御装置と、を備えるウエハ検査装置のウエハ検査方法において、
前記ウエハ検査装置は、前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間を計測する計時手段を備え、
前記ウエハ検査方法は、
前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間を計測する計時工程と、
前記半導体ウエハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時工程で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間とに基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウエハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前記駆動機構の位置を制御するステージ位置補正工程と、
を備えることを特徴とするウエハ検査方法。
【請求項５】
前記ウエハ検査装置は、前記ステージに載置され、所定の温度に加熱または冷却された前記半導体ウエハのボンディングパッドに、前記プローブ針を接触させたのちの経過時間と前記プローブ針の伸縮との関係をあらかじめ計測した結果を記憶するプローブ変化記憶手段を備え、
前記ステージ位置補正工程は、
前記半導体ウエハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時工程で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間と、前記プローブ変化記憶手段に記憶された前記経過時間とプローブ針の伸縮との関係とに基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウエハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように位置補正値を加えて前記駆動機構の位置を制御する、
ことを特徴とする請求項４に記載のウエハ検査方法。
【請求項６】
前回半導体ウエハを検査したときの所定の温度を記憶する前回温度記憶工程と、
前回検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウエハのボンディングパッドから離間させた後の経過時間を計測する離間後計時工程と、
前記前回温度記憶工程で記憶された前回検査時の所定の温度と、前記離間後計時工程で計測される前回検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウエハのボンディングパッドから離間させた後の経過時間とに基づいて前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させたときの前記プローブ針の温度を推定する温度推定工程と、
をさらに備え、
前記ステージ位置補正工程は、
前記温度推定工程で推定される前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させたときの前記プローブ針の温度と、前記半導体ウエハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時工程で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間とに基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウエハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前記駆動機構の位置を制御する、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のウエハ検査方法。
【請求項７】
コンピュータを、
内部に加熱器または冷却器が設けられ、上面に半導体ウエハを載置して前記半導体ウエハを所定の温度に加熱または冷却するステージと、
前記ステージを上下方向に駆動する駆動機構と、
前記ステージの上方に設置され、前記半導体ウエハ上に形成されたボンディングパッドと接触して信号を伝達するためのプローブ針を有するプローブカードと、
前記半導体ウエハのボンディングパッドを前記プローブカードのプローブ針に接触させるように前記駆動機構を制御する位置制御装置と、を備えるウエハ検査装置として機能させるコンピュータプログラムにおいて、
前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間を計測する計時手段と、
前記半導体ウエハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時手段で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間とに基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウエハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように位置補正値を加えて前記駆動機構の位置を制御するステージ位置補正手段と、
して機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハに形成された多数のＩＣチップの電気的特性を測定する検査装置および検査方法、ならびにコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下、単にウエハという）に形成された多数のＩＣチップ（以下、デバイスという）の電気的特性を測定する検査装置は、例えば、ウエハを搬送するローダ部と、ローダ部から引き渡されたウエハの各デバイスの電気的特性を測定するプローバ部とを備えて構成されている。前記ローダ部には、ウエハをカセット単位で載置するカセット載置部と、ウエハをローダ部へ搬送するピンセットと、ウエハをピンセットで保持して搬送する過程で、そのオリフラを基準にしてウエハの向きを合わせてプリアライメントするサブチャックとが配設されている。さらに、プローバ部にはピンセットからプリアライメント後のウエハを受け取って載置するＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向で移動可能なメインチャック（ステージ）と、メインチャック上のウエハを正確に位置合わせするアライメント機構と、位置合わせしたのち、ウエハの電極パッドと電気的に導通するように接触するプローブ針を有するプローブカードとが配設されている。
【０００３】
また、ウエハ検査装置のテスタにはテストヘッドが付帯し、このテストヘッドは、プローバ部のヘッドプレートに装着されたプローブカードと電気的に接続され、テスタとプローブカード間での信号の授受を仲介している。そして、プローブ装置とテスタ間で信号を授受してウエハに形成されたデバイスの電気的検査を行うようにしてある。
【０００４】
ウエハの検査を高温または低温で行う場合、プローブ自体が温度によって伸縮するため、検査を開始する前にプローブを検査する温度に加熱（プリヒート）または冷却する必要がある。
【０００５】
プローブを熱源（チャック）に近づけた（接触させない）状態でプリヒートを行うと、プローブが目標の温度に到達するのに数分から数十分を要する。また、チャック上の検査対象であるウエハに接触させた状態でプリヒートを行うと、時間は短縮できるが、プローブカードの熱変形および探針の伸縮によって、プローブまたはウエハにダメージを与える可能性が大きい。
【０００６】
プローブカード面に対するステージの相対位置を、プローブ針の伸縮に合わせて温度テストの開始から終了まで略一定に保持する技術が提案されている。例えば、特許文献１は、プローブカードの温度及び接続部材にプローブカードが接触する圧力の少なくとも一方を検出し、得られた値に基づいて加熱ステージの位置を補正する方法が記載されている。
【０００７】
しかし、特許文献１の技術では、プローブカードまたはその周辺に温度センサまたは圧力センサを配置して、温度または圧力を検知する必要がある。そのため、プローブカード周辺の構造が複雑になり、ウエハ検査装置のコストが増加し、保守の手間もかかる。
【０００８】
また、特許文献２は、ウエハとウエハ・プローブ・ピン・モジュールとを夫々個別の温度制御系で加熱／冷却する加熱／冷却手段を設け、差動トランス等により熱膨張量の差を検出し、差がなくなるようにウエハ・プローブ・ピン・モジュールの側の加熱／冷却手段を負帰還制御して熱膨張量を均等にする技術が記載されている。
【０００９】
しかし、特許文献２の技術では、プローブカード側に独立の加熱／冷却手段が必要である。そのため、ウエハ検査装置が複雑になり、ウエハ検査装置のコストが増加し、保守の手間もかかるという欠点がある。
【特許文献１】特開平１１−１７６８９３号公報
【特許文献２】特開２０００−２９９３６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ウエハ検査を高温または低温で行う場合に、圧力センサや独立の加熱／冷却手段を必要とせずに、プローブと被検査物の接触を正常に保ち、プローブのプリヒート時間を短縮し、かつプローブおよびウエハへのダメージを防止することのできるウエハ検査装置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】
【００１１】
本発明の第１の観点に係るウエハ検査装置は、内部に加熱器または冷却器が設けられ、上面に半導体ウエハを載置して前記半導体ウエハを所定の温度に加熱または冷却するステージと、
前記ステージを上下方向に駆動する駆動機構と、
前記ステージの上方に設置され、前記半導体ウエハ上に形成されたボンディングパッドと接触して信号を伝達するためのプローブ針を有するプローブカードと、
前記半導体ウエハのボンディングパッドを前記プローブカードのプローブ針に接触させるように前記駆動機構を制御する位置制御装置と、
前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間を計測する計時手段と、
を備え、
前記位置制御装置は、
前記半導体ウエハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時手段で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間とに基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウエハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前記駆動機構の位置を制御する、
ことを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記ステージに載置され、所定の温度に加熱または冷却された前記半導体ウエハのボンディングパッドに、前記プローブ針を接触させたのちの経過時間と前記プローブ針の伸縮との関係をあらかじめ計測した結果を記憶するプローブ変化記憶手段を備え、
前記位置制御装置は、
前記半導体ウエハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時手段で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間と、前記プローブ変化記憶手段に記憶された前記経過時間とプローブ針の伸縮との関係とに基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウエハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前記駆動機構の位置を制御する、
ことを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、さらに、前回半導体ウエハを検査したときの所定の温度を記憶する前回温度記憶手段と、
前回検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウエハのボンディングパッドから離間させた後の経過時間を計測する離間後計時手段と、
前記前回温度記憶手段に記憶された前回検査時の所定の温度と、前記離間後計時手段で計測される前回検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウエハのボンディングパッドから離間させた後の経過時間とに基づいて前記プローブ針の伸縮を推定する伸縮推定手段と、
を備え、
前記位置制御装置は、
前記伸縮推定手段によって推定される前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させたときの前記プローブ針の伸縮と、前記半導体ウエハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時手段で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間とに基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウエハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前記駆動機構の位置を制御する、
ことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２の観点に係るウエハ検査方法は、内部に加熱器または冷却器が設けられ、上面に半導体ウエハを載置して前記半導体ウエハを所定の温度に加熱または冷却するステージと、
前記ステージを上下方向に駆動する駆動機構と、
前記ステージの上方に設置され、前記半導体ウエハ上に形成されたボンディングパッドと接触して信号を伝達するためのプローブ針を有するプローブカードと、
前記半導体ウエハのボンディングパッドを前記プローブカードのプローブ針に接触させるように前記駆動機構を制御する位置制御装置と、を備えるウエハ検査装置のウエハ検査方法において、
前記ウエハ検査装置は、前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間を計測する計時手段を備え、
前記ウエハ検査方法は、
前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間を計測する計時工程と、
前記半導体ウエハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時工程で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間とに基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウエハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前記駆動機構の位置を制御するステージ位置補正工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記ウエハ検査装置は、前記ステージに載置され、所定の温度に加熱または冷却された前記半導体ウエハのボンディングパッドに、前記プローブ針を接触させたのちの経過時間と前記プローブ針の伸縮との関係をあらかじめ計測した結果を記憶するプローブ変化記憶手段を備え、
前記ステージ位置補正工程は、
前記半導体ウエハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時工程で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間と、前記プローブ変化記憶手段に記憶された前記経過時間とプローブ針の伸縮との関係とに基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウエハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように位置補正値を加えて前記駆動機構の位置を制御する、
ことを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、さらに、前回半導体ウエハを検査したときの所定の温度を記憶する前回温度記憶工程と、
前回検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウエハのボンディングパッドから離間させた後の経過時間を計測する離間後計時工程と、
前記前回温度記憶工程で記憶された前回検査時の所定の温度と、前記離間後計時工程で計測される前回検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウエハのボンディングパッドから離間させた後の経過時間とに基づいて前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させたときの前記プローブ針の伸縮を推定する伸縮推定工程と、
をさらに備え、
前記ステージ位置補正工程は、
前記伸縮推定工程で推定される前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させたときの前記プローブ針の伸縮と、前記半導体ウエハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時工程で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間とに基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウエハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前記駆動機構の位置を制御する、
ことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第３の観点に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、
内部に加熱器または冷却器が設けられ、上面に半導体ウエハを載置して前記半導体ウエハを所定の温度に加熱または冷却するステージと、
前記ステージを上下方向に駆動する駆動機構と、
前記ステージの上方に設置され、前記半導体ウエハ上に形成されたボンディングパッドと接触して信号を伝達するためのプローブ針を有するプローブカードと、
前記半導体ウエハのボンディングパッドを前記プローブカードのプローブ針に接触させるように前記駆動機構を制御する位置制御装置と、を備えるウエハ検査装置として機能させるコンピュータプログラムにおいて、
前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間を計測する計時手段と、
前記半導体ウエハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時手段で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間とに基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウエハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように位置補正値を加えて前記駆動機構の位置を制御するステージ位置補正手段と、
して機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るウエハ検査装置は、チャックに接触させずにプローブをプリヒートする方法に比べて、プリヒートの時間を数分の１ないし数十分の１に短縮できる。温度または圧力等のセンサを必要とせず、従来技術と同じハードウェア（Ｈ／Ｗ）構成で実現できるので、追加のＨ／Ｗコストがかからない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態に係るウエハ検査装置の構成図である。図１において、ウエハ検査装置１は、カセットＣ内に収納されたウエハＷを搬送するローダ部３と、このローダ部３から搬送されたウエハＷの電気的特性を測定するプローバ部４と、これら両者３、４をそれぞれ駆動制御する位置制御装置２と、この位置制御装置２を操作する操作パネルを兼ねる表示装置６とを備えて構成されている。また、テスタ５にはテストヘッド７が付帯し、このテストヘッド７は、検査時にはプローバ部４のヘッドプレート８に装着されたプローブカード９と電気的に接続し、メンテナンス時等にはプローバ部４から退避できるようにしてある。
【００２１】
ローダ部３にはオリフラを基準にしてウエハＷをプリアライメントするサブチャック（図示せず）が配設され、ローダ部３からプローバ部４へウエハＷを搬送する間にローダ部３内のサブチャックによりウエハＷをプリアライメントするようにしてある。
【００２２】
プローバ部４は、ウエハＷを真空吸着して載置するステージであるメインチャック１０と、このメインチャック１０を水平面内の直交する２方向Ｘ、Ｙ、高さ方向Ｚおよび水平面内の回転であるθ方向へ移動させる駆動機構１１とを備える。また、プローバ部４は、プローブカード９のプローブ針９Ａをメインチャック１０上のウエハＷに対して位置合わせするアライメント機構１２を備える。駆動機構１１およびアライメント機構１２を動作させて、メインチャック１０上のウエハＷの各デバイスの電極パッドとプローブカード９の複数のプローブ針９Ａとを位置合わせして、これら両者を電気的に接触させるようにしてある。また、ウエハ検査装置１にはメインチャック１０を加熱または冷却する加熱／冷却装置１３が付帯している。
【００２３】
例えば、メインチャック１０には、冷却装置１３とペルチエ素子（図示せず）が付設されている。低温試験を実施する場合には、ペルチエ素子によりメインチャック１０の平板状のチャックトップを冷却すると共に、冷却装置１３によりメインチャック１０の裏面側を冷却する。高温試験を実施する場合などにはペルチエ素子に冷却時とは逆方向に電流を流してチャックトップを加熱するように構成する。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態に係る位置制御装置２のブロック図である。実施の形態に係る位置制御装置２は、図２に示すように、制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３、入力部２４、表示部２５、送受信部２６、出力部２７および計時部２８から構成される。主記憶部２２、外部記憶部２３、入力部２４、表示部２５、送受信部２６、出力部２７および計時部２８はいずれも内部バス２０を介して制御部２１に接続されている。
【００２５】
制御部２１はＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、外部記憶部２３に記憶されているプログラムに従って、位置制御装置２の状態を監視し、入力部２４の入力に応じた処理を実行し、処理の結果、表示部２５に入力された情報や駆動部の制御の状況等を表示する。
【００２６】
主記憶部２２はＲＡＭ（Random-Access Memory）等から構成され、制御部２１の作業領域として用いられる。
【００２７】
外部記憶部２３は、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc Random-Access Memory）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc Rewritable）等の不揮発性メモリから構成され、前記の処理を制御部２１に行わせるためのプログラムを予め記憶し、また、制御部２１の指示に従って、このプログラムやそのほかプログラムが利用するデータを制御部２１に供給し、制御部２１から供給されたデータを記憶する。外部記憶部２３は、例えば、後述するあらかじめ測定された経過時間とプローブ針先端位置変位の関係を記憶する。
【００２８】
入力部２４はキーボードまたはキースイッチ、およびマウスまたはジョイスティックなどのポインティングデバイス等と、キーボードおよびポインティングデバイス等を内部バス２０に接続するインターフェース装置から構成されている。入力部２４を介して、駆動機構１１を制御するためのパラメータなどが入力され制御部２１に供給される。
【００２９】
表示部２５は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）またはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などから構成され、入力された駆動機構１１を制御するためのパラメータや、駆動機構１１の制御の状況、例えば現在のステージの位置座標などを表示する。
【００３０】
送受信部２６は、モデム又は網終端装置などと接続するシリアルインタフェース又はＬＡＮ（Local Area Network）インターフェースから構成されている。制御部２１は、送受信部２６を介して、テスタ５（図１参照）に必要な情報を送信し、テスタ５から結果情報を受信する。例えば、テスタ５へ検査開始可能になったことを送信し、テスタ５から検査の終了を受信する。
【００３１】
出力部２７は、シリアルインターフェースまたはパラレルインタフェースから構成されている。場合によっては、プリンタとプリンタインターフェースを含んで構成されている。出力部２７は制御部２１の指令に従って、駆動機構１１への制御指示値の出力を行う。駆動機構１１がフィードバック制御を行う場合には、出力部２７はまた、メインチャック１０の位置や速度などのフィードバック情報を駆動機構１１から入力する。
【００３２】
計時部２８は、例えば水晶発振器を備え、水晶発振器で発振されるクロックパルスをカウントするカウンタおよび時計とから構成される。計時部２８は、制御部２１の指令によって任意の時間のタイマとして動作し、また、制御部２１に現在時刻を供給する。例えば、制御部２１は、計時部２８のカウンタにある値をセットしてタイマを起動すると、計時部２８はクロックパルス発生ごとにカウンタから１を減算し、カウンタの値が０になったときに、制御部２１への割り込み信号を発生する。これにより、制御部２１は一定の時間を計測することができる。また、計時部２８の時計は基準時刻からクロックパルスをカウントし、制御部２１はカウント値を計時部２８から読み込むことによって、基準時刻からの時間経過、すなわち現在時刻を知ることができる。
【００３３】
図３は、例えばウエハＷが高温に保持された場合に、プローブ針９ＡをウエハＷのボンディングパッドに接触させたのちの経過時間と、プローブ針９Ａの先端位置が変位する関係を表したグラフである。図３の（ａ）は、プローブカード９およびプローブ針９Ａの熱伝導度と熱膨張係数から、推定されるプローブ針９Ａの先端位置の変位を表す。図３の（ｂ）は、ウエハ検査装置１において、実際にある温度に保持されたウエハＷにプローブ針９Ａを接触させて、プローブ針９Ａの先端位置を計測した結果の一例を模式的に表したグラフである。実際にプローブ針９Ａの先端位置の変位を計測するには、プローブ針９Ａを接触させて、一定時間ごとにわずかに離してその先端位置をカメラなどを用いて画像計測する。
【００３４】
図３の（ｂ）では、プローブ針９Ａの先端位置は、一旦伸びたのちに少し縮んでいる。これは、プローブ針９Ａが膨張したのち、プローブカード９が遅れて加熱されて変形することが原因と考えられる。簡易的には、図３の（ａ）に示すような、解析的に求めた経過時間とプローブ針９Ａの先端位置の関係を用いて、駆動機構１１の高さを制御することにより、プローブ針９Ａをほぼ一定の圧力でウエハＷに接触させることができる。より正確には、例えば図３の（ｂ）に示すような実測データに基づいて、メインチャック１０（ステージ）の高さを制御することが好ましい。
【００３５】
図３に示すような経過時間とプローブ針先端位置の関係は、プローブ針９Ａがウエハに接触してからプローブ針９Ａの先端位置が充分安定するまで、一定時間ごとのプローブ針９Ａの位置（基準点からの距離）の値の列として、外部記憶部２３に記憶される。プローブ針９ＡをウエハＷに接触させた初期は、プローブ針９Ａの伸縮率が大きいので、初期の時間間隔を短くし、次第に時間間隔を長くしてもよい。その場合、経過時間とプローブ針先端位置変位の関係は、時間間隔と位置を対とするデータで記憶される。
【００３６】
プローブカード９とウエハＷとが電気的に導通するためには、プローブ針９Ａが一定の圧力でウエハＷのボンディングパッドに接触するように、図３に示されるプローブ針９Ａの先端位置に対して、プローブ針９Ａに一定の歪みを与えるように駆動機構１１をオーバドライブ制御する。例えば、オーバドライブ量は１０μｍである。
【００３７】
次に、実施の形態１に係るウエハ検査装置１の動作について説明する。図４は、実施の形態１に係るウエハ検査装置１において、プローブ針９Ａおよびプローブカード９をプリヒートするためのメインチャック１０（ステージ）の制御動作の一例を示すフローチャートである。ウエハＷを検査する温度に保持し、駆動機構１１とアライメント機構１２を制御して、プローブ針９ＡをウエハＷのボンディングパッドに接触させたところから、プリヒートの動作が開始される。
【００３８】
まず、制御部２１は、計時部２８のカウンタに所定の値をセットして、一定時間が経過するまで待つ（ステップＡ１）。この一定の時間は、前述の経過時間とプローブ針先端位置の関係の、プローブ針９Ａの位置の値の列における、隣り合う数値の間の時間間隔である。一定時間は、プローブ針９Ａの伸びが駆動機構１１の制御の分解能以上で、プローブ針９Ａまたはウエハが損傷しない範囲で決められる。例えば、一定時間は１０秒である。時間間隔は、前述したように初期は短く、次第に長くなるようにしてもよい。その場合制御部２１は、次の時間間隔の値を外部記憶部２３から読み込んで、計時部２８のカウンタにセットする。
【００３９】
次に、制御部２１は、外部記憶部２３に格納されている経過時間とプローブ針先端位置の関係（例えば図３の（ｂ）で表される関係）から、次の値（補正予測値）を読み込む（ステップＡ２）。補正予測値がある場合は（ステップＡ３；Ｙｅｓ）、メインチャック１０（ステージ）の高さを補正する値を計算する（ステップＡ４）。読み込んだ補正予測値は基準点からの距離なので、メインチャック１０の高さに変換し、オーバドライブ量を加えて駆動機構１１の制御量とする。制御部２１は、その制御量を駆動機構１１に指令して、メインチャック１０（ステージ）の高さを補正する（ステップＡ５）。そして、一定時間が経過するまで待つステップＡ１に戻る。
【００４０】
ステップＡ１からステップＡ５までの動作を繰り返し、経過時間とプローブ針先端位置の関係の補正予測値がなくなったら（ステップＡ３；Ｎｏ）、すなわちプローブ針９Ａの先端位置が充分安定したら、制御部２１は、プリヒートが終了したことを送受信部２６を経由してテスタ５に通知し、ウエハ検査を開始する（ステップＡ６）。
【００４１】
このようにして、プローブ針９ＡをウエハＷのボンディングパッドに接触させた状態で、プローブ針９ＡおよびウエハＷに損傷を与えることなく、プローブ針９Ａおよびプローブカード９をプリヒートすることができる。その結果、ウエハＷに接触させずにプローブ針９Ａおよびプローブカード９をプリヒートする方法に比べて、プリヒートの時間を数分の１ないし数十分の１に短縮できる。
【００４２】
なお、実施の形態１では、ウエハＷを加熱する場合について説明したが、ウエハＷを冷却する場合も同様にしてプローブ針９Ａおよびプローブカード９の冷却時間を短縮することができる。その場合、プローブ針９Ａの先端位置の変位は、図３で示される例と上下が逆になるような曲線で表される。ウエハＷを冷却する場合も、実際にプローブ針９Ａの先端の変位をあらかじめ計測して、経過時間とプローブ針先端位置の関係を外部記憶部２３に格納しておくことが好ましい。
【００４３】
（実施の形態２）
次に、前回のウエハ検査温度と前回検査が終了した後の経過時間を用いて、正確かつ短時間でプリヒートする場合の実施の形態２について、図５および図６を参照して説明する。実施の形態２に係るウエハ検査装置１および位置制御装置２の構成は、実施の形態１と同様である。
【００４４】
図５は、１回目のウエハ検査を終了し、プローブ針９ＡをウエハＷから離間してからの経過時間を含んで、２回目の検査のためのプリヒートを行う場合の経過時間とプローブ針先端位置の変位の例を示す図である。図５において、点Ｅは１回目の検査を終了してプローブ針９ＡをウエハＷから離間したときを示す。点Ｓは、一旦離間させたのち、プローブ針９Ａを再びウエハＷに接触させたときを示す。例えば、１枚目のウエハＷの検査を終えて、次のウエハＷに交換して、検査を行うような場合である。
【００４５】
図５において、グラフの原点（最初にプローブ針９ＡをウエハＷに接触させたとき）から点Ｅまでは、図３（ｂ）と同様である。ただし、プローブ針９Ａの先端位置が安定してから検査を行っている時間を短縮して表している。点Ｅでプローブ針９ＡをウエハＷから離間させると、プローブ針９Ａおよびプローブカード９は自然冷却するので、プローブ針先端位置は元に戻っていく。最初の温度まで充分冷却されないうちに、プローブ針９ＡをウエハＷに接触させると、点Ｓから右の曲線で表されるように、最初のプリヒートより短い時間でウエハＷの温度に近づくので、プリヒート時間は短い。また、２回目のプリヒートにおけるプローブ針先端位置変位は、最初のプリヒートにおけるプローブ針先端位置の変位曲線の途中から始まるような曲線になる。
【００４６】
そこで、プローブ針９Ａおよびプローブカード９が自然放熱する場合の、時間経過に対するプローブ針先端位置変位がわかれば、前回の検査を終了してプローブ針９Ａをウエハから離間させてからの経過時間と、前回のウエハ検査の温度および次のウエハ検査の温度から、次のプリヒートにおけるプローブ針先端位置変位を予測することができる。プローブ針９Ａおよびプローブカード９が自然放熱する場合の、時間経過に対するプローブ針先端位置変位の関係は実際に計測して知ることができる。
【００４７】
実施の形態２では、プローブ針９Ａおよびプローブカード９が自然放熱する場合の、時間経過に対するプローブ針先端位置変位の関係をあらかじめ計測して、外部記憶部２３に記憶しておき、前回検査終了してプローブ針９Ａをウエハから離間させたのちの経過時間から、次のプリヒートが最初のプリヒートにおけるプローブ針先端位置の変位曲線のどの点から始まるかを推定して、メインチャック１０の高さ制御を行う。その結果、プローブ針９ＡとウエハＷの接触が適正に保持され、かつプリヒート時間を短縮することができる。
【００４８】
次に、実施の形態２に係るウエハ検査装置１の動作について説明する。図６は、実施の形態２に係るウエハ検査装置１において、プローブ針９Ａおよびプローブカード９をプリヒートするためのメインチャック１０（ステージ）の制御動作の一例を示すフローチャートである。前回の検査が終了し、次の検査のウエハＷを検査する温度に保持し、駆動機構１１とアライメント機構１２を制御して、プローブ針９ＡをウエハＷのボンディングパッドに接触させたところから、プリヒートの動作が開始される。
【００４９】
制御部２１は、外部記憶部２３に記憶されていた前回検査の温度を読み込む（ステップＢ１）。つぎにテスタ５から、または入力部２４から入力された今回の検査温度を入力する（ステップＢ２）。そして、前回検査を終了してプローブ針９ＡをウエハＷから離間させた時刻を外部記憶部２３から読み込み、今回検査開始時刻を計時部２８から読み込んで、両者の差からプローブ針９ＡをウエハＷから離間させてからの経過時間を計測する（ステップＢ３）。
【００５０】
前回検査の温度と前回検査終了後の経過時間から、自然放熱の場合のプローブ針先端位置変異の関係を用いて、現在のプローブ針先端位置変位を推定する（ステップＢ４）。今回の検査温度における接触後経過時間に対するプローブ針先端位置の関係と、現在のプローブ針先端位置変位の推定値から、今回のプリヒートにおける経過時間に対するプローブ針先端位置変位の関係を計算する（ステップＢ５）。例えば、今回の検査温度における接触後経過時間に対するプローブ針先端位置変位の関係のどの点から始まるかを推定し、その後の関係（プローブ針先端位置変位の値の列）を、今回のプリヒートにおける経過時間に対するプローブ針先端位置変位の関係とする。
【００５１】
以後、所定の時間経過を待つステップＢ６からステージの高さを補正するステップＢ１０は、実施の形態１のステップＡ１からＡ５までと同様なので説明を省略する。
【００５２】
今回のプリヒートにおける経過時間に対するプローブ針先端位置変位の関係の補正予測値がなくなったら（ステップＢ８；Ｎｏ）、すなわちプローブ針９Ａの先端位置が充分安定したら、制御部２１は、プリヒートが終了したことを送受信部２６を経由してテスタ５に通知し、ウエハ検査を開始し（ステップＢ１１）、検査終了を待つ（ステップＢ１２）。
【００５３】
テスタ５から検査終了通知を送受信部２６を経由して受信したら、制御部２１は、ステージを下げて次の動作に備え、今回の検査温度と検査終了時刻（プローブ針９ＡをウエハＷから離間させた時刻）を、外部記憶部２３に書き込む（ステップＢ１３）。外部記憶部２３に書き込んだ今回の検査温度と検査終了時刻は、次回の検査におけるプリヒート制御のステップＢ１およびステップＢ３で読み込まれる。
【００５４】
こうして、前回検査してからプローブ針９Ａおよびプローブカード９が充分冷却されない（周囲温度にならない）うちに、次のプリヒートを行う場合に、プローブ針９ＡとウエハＷの接触が適正に保持し、かつプリヒート時間を短縮することができる。
【００５５】
なお、実施の形態２において、図５では、前回検査温度と今回検査温度が同じである場合を説明したが、前回検査温度と今回検査温度が異なる場合、例えば、前回が低温で今回が高温の場合、または前回が高温で今回が低温、あるいは低温または高温に２段階あるような場合にも、今回検査温度の接触後経過時間に対するプローブ針先端位置変位の関係において、どの点から始まるかを推定することによって、同じようにステージ高さを制御して、プローブ針９ＡとウエハＷの接触が適正に保持し、かつプリヒート時間を短縮することができる。
【００５６】
また、ウエハ検査装置の周囲温度または検査温度が異なる場合においても、図３に示すような接触後経過時間に対するプローブ針先端位置変位の関係を適当に補正して、適用することができる。簡易的には、ウエハ検査装置の周囲温度が異なることは、プローブ針先端位置変位曲線の開始点を前後に移動することに相当する。検査温度が異なることは、プローブ針先端位置変位曲線を上下に移動して、かつ温度差を合わせるように開始点を前後に移動することに相当する。
【００５７】
その他、前記のハードウエア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更及び修正が可能である。
【００５８】
ウエハ検査装置１の位置制御装置２は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読みとり可能な記録媒体（フレキシブルディスク、CD-ROM、DVD-ROM等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する位置制御装置２を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで本発明のウエハ検査装置１を構成してもよい。
【００５９】
また、前記の各機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。
【００６０】
また、搬送波に上述のコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態に係るウエハ検査装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る位置制御装置のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る経過時間とプローブ針先端位置変位の関係の例を表す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るウエハ検査装置において、プリヒートするためのステージの制御動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２において、１回目のウエハ検査を終了し、プローブ針をウエハから離間してからの経過時間を含んで、２回目の検査のためのプリヒートを行う場合の経過時間とプローブ針先端位置変位の関係の例を表す図である。
【図６】実施の形態２に係るウエハ検査装置において、プリヒートするためのステージの制御動作の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１  ウエハ検査装置
２  位置制御装置
３  ローダ部
４  プローバ部
５  テスタ
６  表示装置
７  テストヘッド
８  ヘッドプレート
９  プローブカード
９Ａ  プローブ針
１０  メインチャック（ステージ）
１１  駆動機構
１２  アライメント機構
１３  加熱／冷却装置
２０  内部バス
２１  制御部
２２  主記憶部
２３  外部記憶部
２４  入力部
２５  表示部
２６  送受信部
２７  出力部
２８  計時部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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