(57)【要約】      （修正有）【課題】検査時間を短縮し、かつ諸所の検査温度との誤差を抑制する検査装置及び検査方法を提供する。【解決手段】検査装置１ａは被検査体２及び熱伝導体１１ａを載置可能な試料台１０と、前記試料台１０に対向して設けられ、前記被検査体２に接触して検査する探針（検査部）１４、この探針１４を支持するユニット１５及びユニットホルダ１３を有する基板１２と、前記ユニットホルダ１３及び前記試料台１０に接触しうる前記熱伝導体１１ａとを有し、検査方法は試料台１０に熱伝導体１１ａを設置する工程と、基板１２と前記熱伝導体１１ａを接触させる工程と、前記熱伝導体１１ａを前記試料台１０から移動し、前記試料台１０に被検査体２を設置する工程と、前記被検査体２に探針１４を接触させて検査をする工程とを有する。【選択図】図１
2013115390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体及び熱伝導体を載置可能な試料台と、
前記試料台に対向して設けられ、前記被検査体に接触して検査する検査部、この検査部
を支持するユニット及びユニットホルダを有する基板と、
前記ユニットホルダ及び前記試料台に接触しうる熱伝導体と、
を有する検査装置。
【請求項２】
前記熱伝導体は筒状をなし、軸方向に内部空間を仕切るとともに前記被検査体及び前記
ユニットに接触しうる基板接触部を有する請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記基板接触部は板状をなし、前記軸方向に沿って複数設けられている請求項２に記載
の検査装置。
【請求項４】
前記基板接触部は格子状をなし、前記軸方向に設けられている請求項２に記載の検査装
置。
【請求項５】
前記被検査体はチップ非形成部を有し、前記基板接触部は前記チップ非形成部に配置され
る請求項３または４に記載の検査装置。
【請求項６】
試料台に熱伝導体を設置する工程と、
基板と前記熱伝導体を接触させる工程と、
前記熱伝導体を前記試料台から移動し、前記試料台に被検査体を設置する工程と、
前記被検査体に検査部を接触させて検査をする工程と、
を有する検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハの検査装置の１つとして、プローブカードを利用して電気特性を検査する
検査装置がある。半導体装置は広い用途で使用されるため、様々な温度で使用されること
が想定される。そのため、半導体装置の信頼性を確保するため、複数の半導体装置を有す
る半導体ウェハに対して、諸所の温度検査を行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４２２４６号公報
【特許文献２】特開２００６−３１３７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本実施形態は検査時間を短縮し、かつ諸所の検査温度との誤差を抑制する検査装置及び
検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の検査装置は被検査体及び熱伝導体を載置可能な試料台と、前記試料台に対向
して設けられ、前記被検査体に接触して検査する検査部、この検査部を支持するユニット
及びユニットホルダを有する基板と、前記ユニットホルダ及び前記試料台に接触しうる熱
伝導体とを有する。
【０００６】
また、実施形態の検査方法は試料台に熱伝導体を設置する工程と、基板と前記熱伝導体
を接触させる工程と、前記熱伝導体を前記試料台から移動し、前記試料台に被検査体を設
置する工程と、前記被検査体に検査部を接触させて検査をする工程とを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）は第１の実施形態に係る検査装置１ａの断面構造を示す縦断面図、（ｂ）は熱伝導体１１ａの斜視図。
【図２】第１の実施形態に係る検査装置１ａを使用して検査を行う際のプロセスを示す概念図。
【図３】第１の実施形態に係る検査装置１ａを使用して検査を行う際のプロセスフロー。
【図４】第１の実施形態に係る検査装置１ａによる検査時のプローブカード３の温度推移を示すグラフ。
【図５】第１の実施形態の変形例に係る検査装置１ｂの断面構造を示す縦断面図及び熱伝導体１１ｂの斜視図。
【図６】比較例に係る検査装置１ｃの断面構造を示す縦断面図。
【図７】比較例に係る検査装置１ｃによる検査時のプローブカード３の温度推移を示すグラフ。
【図８】第２の実施形態に係る検査装置１ｄの断面構造を示す縦断面図。
【図９】半導体ウェハ２上に形成された半導体チップ５０を示す平面図。
【図１０】第２の実施形態に係る熱伝導体１１ｂにおいてユニット１５と接触している部分の平面図。
【図１１】第２の実施形態に係る熱伝導体１１ｃにおいてユニット１５と接触している部分の平面図。
【図１２】第３の実施形態に係る検査装置１ｅの断面構造を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。この説明に際し、全図
にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。また、図面の寸法比率は、図示の
比率に限定されるものではない。なお、本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１の（ａ）は第１の実施形態に係る検査装置１ａの断面構造を示す縦断面図、（ｂ）
は熱伝導体１１ａの斜視図を示している。
【００１０】
第１の実施形態に係る検査装置１ａは、おおまかに、プローブカード３と、半導体ウェ
ハ２（被検査体）を載置可能な試料台１０を有する。
【００１１】
プローブカード３は、基板１２と、ユニットホルダ１３と、探針１４と、ユニット１５
と、固定具１６を有する。なお、本実施形態では、被検査体として、半導体ウェハ２を用
いて説明するが、これに限定されることなく、少なくとも１個の半導体チップ５０を含む
被検査体であればいかなる形態でもよい。
【００１２】
試料台１０は、温度センサー（図示略）を有する。半導体ウェハ２を検査するとき、半
導体ウェハ２は試料台１０に載置され、固定される。
【００１３】
基板１２は、試料台１０に対向して設けられる。ユニットホルダ１３、探針１４、ユニ
ット１５、固定具１６は基板１２に固定される。すなわち、基板１２はユニットホルダ１
３と、探針１４（検査部）と、ユニット１５と、固定具１６を支持する役割を有している
。
【００１４】
ユニットホルダ１３は、基板１２の試料台１０に対向する面であり、かつ基板１２の縁
部周辺と接続される。このユニットホルダ１３は探針１４及びユニット１５を側部から固
定する役割を有している。ユニットホルダ１３は一般にはセラミック等が用いられるが、
例えば木材等の熱伝導性材料著しく悪い材料でなければ、その構成材料は特に限定はされ
ない。また、図１では、ユニットホルダ１３は基板１２に直接接続され、かつ固定具１６
で固定された部分と、ユニット１５の側部からユニット１５を固定する部分の２ヵ所が設
けられているように図示されているが、これはあくまで一例であり、その形状は特に限定
されない。
【００１５】
探針１４は、基板１２の試料台１０に対向する面に設けられ、かつ基板１２に設けられ
たユニットホルダ１３に囲まれた部分において基板１２と複数接続される。探針１４は検
査時に半導体ウェハ２と接触し、ＢＩＳＴ（Ｂｕｉｌｔ−Ｉｎ  Ｓｅｌｆ−Ｔｅｓｔ）の
信号を出して半導体ウェハ２ａの電気的検査を行うための役割を有している。探針１４と
ユニットホルダ１３との間、及び探針１４同士の間にはユニット１５が設けられ、探針１
４はそのユニット１５によって固定されている。探針１４は、半導体ウェハ２の電気特性
を検査するため金属等の導電性材料で構成されるが、その材料は特に限定はされない。
【００１６】
ユニット１５は基板１２の試料台１０に対向する面に固定されている。また、ユニット
１５は探針１４とユニットホルダ１３との間、及び探針１４同士の間に設けられ、探針１
４の側方から探針１４を挟み込むように固定している。ユニット１５は、例えば、セラミ
ック等で構成されるが、例えば木材等の熱伝導性材料著しく悪い材料でなければ、その構
成材料は特に限定はされない。
【００１７】
固定具１６は試料台１０の方向に、基板１２と、ユニットホルダ１３と、探針１４と、
ユニット１５を貫通するように設けられている。固定具１６は基板１２と、ユニットホル
ダ１３と、探針１４と、ユニット１５を固定し、プローブカード３を形成する役割を有し
ている。図１では固定具１６は合計４本あるように図示してあるが、図１に示した固定具
１６による固定形態はあくまで一例であり、本数等は特に限定されない。また、その他の
固定形態でも実施は可能である。
【００１８】
さらに、第１の実施形態に係る検査装置１ａは、検査前に試料台１０とユニットホルダ
１２を接続する熱伝導体１１ａが試料台１０に設置される。また熱伝導体１１ａは、例え
ば円筒状であり、熱伝導体１１ａの上部がユニットホルダ１３と接続される。この熱伝導
体１１ａは優れた熱伝導性を有しており、この熱伝導体１１ａを試料台１０及びユニット
ホルダ１２に接続することにより、試料台１０からユニットホルダ１２への熱伝導を可能
とする。熱伝導体１１ａの材料としては、例えば銅（Ｃｕ）のように熱伝導性の優れた金
属等が用いられるが、熱伝導性を有していればその他の合金等でも実施は可能である。
【００１９】
以上のように構成される検査装置１ａの検査プロセスについて、図２及び図３を用いて
説明する。図２は第１の実施形態に係る検査装置１ａを使用して検査を行う際のプロセス
を示す概念図、図３は第１の実施形態に係る検査装置１ａを使用して検査を行う際のプロ
セスフローを示している。
【００２０】
図３に示すように、本実施形態の検査プロセスは、下記のステップを有する。
【００２１】
（１）セットアップ  （図３のステップＳ１参照）
まず、検査装置１ａにプローブカード３を取り付け、検査温度の設定、検査を行う半導
体ウェハ２の枚数等の検査条件を検査装置１ａに入力してセットアップを行う。検査装置
１ａの試料台１０にクリーニングウェハ４を載置する。
【００２２】
（２）探針１４のクリーニング  （図３のステップＳ２参照）
ここで、プローブカード３による検査を数回繰り返すことにより、探針１４の先端部に
異物付着等の汚れが生じ、正確な検査ができないといった問題が起こることがある。よっ
て、次に、図２（ａ）に示すように、試料台１０の上に設置されたクリーニングウェハ４
に探針１４を接触させ、探針１４のクリーニングを行う。このクリーニングにより、探針
１４の先端部に付着した異物等を除去し、最適な検査結果が得られるようにする。
【００２３】
（３）プローブカード３の温度安定化  （図３のステップＳ３参照）
そして、検査装置１ａを所定の検査温度にするために、試料台１０を液体窒素等による
冷却またはヒーターによる加温を行う。
【００２４】
その後、図２（ｂ）に示すように、試料台１０に熱伝導体１１ａを設置し、温度の安定
化を行う。すなわち、試料台１０からユニットホルダ１３への熱伝導を行うことにより、
試料台１０とユニットホルダ１３をほぼ同じ温度にする。この熱伝導は、図１または図２
（ｂ）に示す熱伝導方向３０ａに生じる。この熱伝導体１１ａを使用した際の、温度安定
化までに要する時間は約６０〜１００秒である。
【００２５】
（４）半導体ウェハ２ａの検査  （図３のステップＳ４参照）
温度が安定した後、図２（ｃ）に示すように、試料台１０に１枚目の検査半導体ウェハ
である半導体ウェハ２ａを設置し、探針１４を半導体ウェハ２ａに接触させ、ＢＩＳＴの
信号を出して半導体ウェハ２ａの電気的検査を行う。その結果により、その半導体ウェハ
２ａが良品であるか、不良品であるかを判断する。
【００２６】
（５）半導体ウェハ２ｂの検査  （図３のステップＳ５参照）
そして、１枚目の半導体ウェハ２ａの検査が終了した後、図２（ｄ）に示すように、２
枚目の半導体ウェハ２ｂを設置して同じく探針１４を半導体ウェハ２ｂに接触させて検査
を行う。
【００２７】
（６）最終半導体ウェハ２の検査  （図３のステップＳ６参照）
図３のステップＳ４及びステップＳ５に示すプロセスを繰り返して、所定の枚数の半導
体ウェハの検査を行う。
【００２８】
以上のように、本実施形態の検査装置１ａを用いた検査は行われる。
【００２９】
第１の実施形態の検査装置１ａのように、検査プロセスにおいて熱伝導体１１ａを試料
台１０及びユニットホルダ１３に接触させることにより、相対的に速くプローブカード３
全体の温度を試料台１０で設定した所定の検査温度とほぼ同等の温度にすることが可能と
なる。
【００３０】
そのため、第１の実施形態は検査温度の不安定さによる半導体ウェハ２の検査不良抑制
や、検査時間の短縮といった効果を有している。
【００３１】
第１の実施形態の検査装置１ａを用いた場合の、温度安定化までに掛かる時間を概念的
に示す一例図を図４に示す。図４は第１の実施形態に係る検査装置１ａによる検査時の検
査装置１ａの温度推移を示すグラフを示しており、横軸が試料台１０及びユニットホルダ
１３に熱伝導体１１ａを接触させてからの経過時間（ｓｅｃ）、縦軸はプローブカード３
の温度（℃）を示している。
【００３２】
第１の実施形態の検査装置１ａのように、検査プロセスにおいて試料台１０及びユニッ
トホルダ１３に熱伝導体１１ａを接触させるプロセスを有することで、試料台１０からプ
ローブカード３への熱伝導が相対的に強く、図４に示すようにプローブカード３が所定の
測定温度に達する時間が相対的に短くなっている。
【００３３】
加えて、プローブカード３を検査装置本体に取り付けた際に、わずかなズレが生じ、プ
ローブカード３が半導体ウェハ２に対して水平でない状態を、熱伝導体１１ａに接触させ
ることで水平に改善させることができるといった利点も有している。
【００３４】
なお、検査温度に関しては種々の検査温度が適用され、検査温度または検査目的等の検
査条件により検査時間は異なるが、本実施形態はどのような検査条件においても実施可能
である。所定の検査温度にするタイミングは一例としてクリーニングウェハ４を用いて探
針１４をクリーニングした後を示したが、検査温度にするタイミングは特に限定されず、
温度安定化プロセス直前までのタイミングであればいつでも構わない。例えば、クリーニ
ングウェハ４を試料台１０に設置する前であっても実施は可能である。また、検査を行う
半導体ウェハ２の枚数は特に限定されない。
【００３５】
第１の実施形態の変形例として、図５に示すような変形例が挙げられる。図５の（ａ）
は第１の実施形態の変形例に係る検査装置１ｂの断面構造を示す縦断面図、（ｂ）は熱伝
導体１１ｂの斜視図を示している。
【００３６】
変形例の検査装置１ｂが、第１の実施形態の検査装置１ａと異なる点は、図５に示すよ
うに、角柱上の熱伝導体１１ｂを用いている点である。
【００３７】
探針１４に接触せず、試料台１０とユニットホルダ１３が接続するように形成すれば、
熱伝導体１１ｂを用いた場合でも熱伝導体１１ａとほぼ同等な効果が得ることが可能であ
る。すなわち、検査温度の不安定さによる半導体ウェハ２の検査不良抑制や、検査時間の
短縮といった効果、及び半導体ウェハ２に対するプローブカード３の水平性維持といった
効果を得ることができる。
【００３８】
変形例の熱伝導体１１ｂは四角柱を一例として示したが、探針１４に接触せず、試料台
１０とユニットホルダ１３が接続するように形成すれば、その他形状の角柱においても実
施は可能である。
【００３９】
ここで、比較例として従来の検査装置１ｃの構造について説明する。図６は比較例に係
る検査装置１ｃの断面構造を示す縦断面図を示している。また、図７は比較例に係る検査
装置１ｃによる検査時のプローブカード３の温度推移を示すグラフを示しており、横軸が
探針１４を半導体ウェハ２ａに接触させてからの経過時間（ｓｅｃ）、縦軸はプローブカ
ード３の温度（℃）を示している。
【００４０】
比較例の半導体装置１ｃが第１の実施形態の検査装置１ａ、及び第１の実施形態の変形
例の検査装置１ｂと異なる点は、熱伝導体１１ａ、１１ｂを設けていない点である。
【００４１】
比較例の検査装置１ｂの場合、第１の実施形態の検査装置１ａのように熱伝導体１１ａ
を有していないため、試料台１０からプローブカード３への熱伝導が相対的に弱く、図７
に示すようにプローブカード３が所定の測定温度に達する時間が約６７０〜８００秒と相
対的に長くなっている。また、温度移動がし難いため、安定的な検査温度にすることも困
難となり、その結果、所定の温度で検査できないといった不良が生じやすい。
【００４２】
第１の実施形態の検査装置１ａの場合、半導体ウェハ２の検査時間の短縮及び検査信頼
性の向上といった効果を得ることができる。以上より、本実施形態は検査時間を短縮し、
かつ諸所の検査温度との誤差を抑制する検査装置及び検査方法を提供できる。
【００４３】
（第２の実施形態）
図８は第２の実施形態に係る検査装置１ｄの断面構造を示す縦断面図、図９は半導体ウ
ェハ２上に形成された半導体チップ５０を示す平面図、図１０は第２の実施形態に係る熱
伝導体１１ｂにおいてユニット１５と接触している部分の平面図、及び図１１は第２の実
施形態に係る熱伝導体１１ｃにおいてユニット１５と接触している部分の平面図を示して
いる。
【００４４】
第２の実施形態の検査装置１ｄが第１の実施形態の検査装置１ａ、第１の実施形態の比
較例の検査装置１ｂと異なる点は、ユニットホルダ１３だけでなくユニット１５とも接触
する部分を有する熱伝導体１１ｂ、１１ｃを用いている点である。
【００４５】
図９に示すような、複数の半導体チップ５０が設けられた半導体ウェハ２に探針１４を
接触させて検査する場合において考える。熱伝導体１１ｂ、１１ｃがユニット１５と接触
するために、図１０に示すように熱伝導体１１ｂを平面視した際、熱伝導体１１ｂは、筒
状の熱伝導体１１ｂの軸方向に沿って、板状の熱伝導体−基板接触部４０ａ（基板接触部
）を複数有している。また、熱伝導体−基板接触部４０ａは、チップ非形成部５１に配置
される。
【００４６】
さらに、図１１に示すように熱伝導体１１ｂを平面視した際に、熱伝導体１１ｂは、筒
状の熱伝導体１１ｂの軸方向に沿って、格子状に設けられた熱伝導体−基板接触部４０ｂ
を有していても実施可能である。この場合も、熱伝導体−基板接触部４０ｂは、チップ非
形成部５１に配置される。
【００４７】
第２の実施形態の検査装置１ｄについても、前述した第１の実施形態の検査装置１ａの
検査プロセスと同様のプロセスを行うことにより、相対的に速くプローブカード３全体の
温度を試料台１０で設定した所定の検査温度とほぼ同等の温度にすることが可能となる。
そのため、検査温度の不安定さによる半導体ウェハ２の検査不良抑制や、検査時間の短縮
といった効果を有している。第２の実施形態の検査装置１ｄの場合、熱伝導方向３０ｃの
ように第１の実施形態の検査装置１ａにおける熱伝導方向３０ａよりも広い熱伝導を有し
ているため、プローブカード３を所定の検査温度にさらに速くすることが可能となる。
【００４８】
また、プローブカード３を検査装置本体に取り付けた際に、わずかなズレが生じ、プロ
ーブカード３が半導体ウェハ２に対して水平でない状態を、熱伝導体１１ｂ、１１ｃに接
触させることで水平に改善させることができるといった利点も有している。
【００４９】
（第３の実施形態）
図１２は第３の実施形態に係る検査装置１ｅの断面構造を示している。この第３の実施
形態の各部について、図１に示す第１の実施形態の検査装置１ａの各部と同一部分は同一
符号で示す。
【００５０】
第３の実施形態の検査装置１ｅが第１の実施形態の検査装置１ａ、第１の実施形態の比
較例の検査装置１ｂと異なる点は、熱伝導体１１ｄとユニットホルダ１３の接触部である
熱伝導体−ユニットホルダ接触部３１（接触部）において、熱伝導体１１ｄとユニットホ
ルダ１３が係合している点である。
【００５１】
第３の実施形態の検査装置１ｅについても、前述した第１の実施形態の検査装置１ａの
検査プロセスと同様のプロセスを行うことにより、相対的に速くプローブカード３全体の
温度を試料台１０で設定した所定の検査温度とほぼ同等の温度にすることが可能となる。
そのため、検査温度の不安定さによる半導体ウェハ２の検査不良抑制や、検査時間の短縮
といった効果を有している。第３の実施形態の検査装置１ｅの場合、熱伝導体−ユニット
ホルダ接触部３１において、熱伝導体１１ｄとユニットホルダ１３が係合しているため、
熱伝導体１１ｄとユニットホルダ１３の接触部の面積が相対的に大きくなっており、プロ
ーブカード３を所定の検査温度にさらに速くすることが可能となる。
【００５２】
熱伝導体１１ｄとユニットホルダ１３を係合させることにより、熱伝導体１１ｄとユニ
ットホルダ１３の接触位置を固定することができる。そのため、試料台１０に設置した熱
伝導体１１ｄが、わずかにずれて配置された際、熱伝導体１１ｄとユニットホルダ１３を
接触させることにより、そのずれを解消することができる。すなわち、熱伝導体−ユニッ
トホルダ接触部３１（接触部）に偏りが生じるのを防ぐことができる。
【００５３】
また、プローブカード３を検査装置本体に取り付けた際に、わずかなズレが生じ、プロ
ーブカード３が半導体ウェハ２に対して水平でない状態を、熱伝導体１１ｂ、１１ｃに接
触させることで水平に改善させることができるといった利点も有している。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様
々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、
置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に
含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるもので
ある。
【符号の説明】
【００５５】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ…検査装置、２，２ａ，２ｂ…半導体ウェハ（被検査体）
、３…プローブカード、４…クリーニングウェハ、１０…試料台、１１ａ，１１ｂ，１１
ｃ，１１ｄ…熱伝導体、１２…基板、１３…ユニットホルダ、１４…探針（検査部）、１
５…ユニット、１６…固定具、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…熱伝導方向、３１…熱伝導体−
ユニットホルダ接触部（接触部）、４０ａ，４０ｂ…熱伝導体−基板接触部（基板接触部
）、５０…半導体チップ、５１…チップ非形成部
【図１】
2013115390.tif 000003
【図２】
2013115390.tif 000004
【図３】
2013115390.tif 000005
【図４】
2013115390.tif 000006
【図５】
2013115390.tif 000007
【図６】
2013115390.tif 000008
【図７】
2013115390.tif 000009
【図８】
2013115390.tif 000010
【図９】
2013115390.tif 000011
【図１０】
2013115390.tif 000012
【図１１】
2013115390.tif 000013
【図１２】
2013115390.tif 000014