(57)【要約】【課題】被試験デバイスに直接接触することなく被試験デバイスの温度を測定することを可能として、被試験デバイスの温度に直接的な影響を与えることを回避しながら、且つ、被試験デバイス周辺の温度が温度測定に与える影響を低減して、被試験デバイスの温度を正確に測定する。【解決手段】プローブカードは、第１のプローブ針及び第２のプローブ針と、第１及び第２のプローブ針を支持する基板と、第１のプローブ針と第２のプローブ針との間に配置された放射温度計の温度センサー部とを備え、温度センサー部の感温面は、第１及び第２のプローブ針の延伸方向に向けて配置され、基板から第１のプローブ針の先端までの高さ、及び、基板から第２のプローブ針の先端までの高さが、基板から温度センサー部の感温面までの高さよりも高いことを特徴とする。【選択図】図１
2016099300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のプローブ針及び第２のプローブ針と、
前記第１及び第２のプローブ針を支持する基板と、
前記第１のプローブ針と前記第２のプローブ針との間に配置された放射温度計の温度セ
ンサー部と、
を備え、前記温度センサー部の感温面は、前記第１及び第２のプローブ針の延伸方向に向
けて配置され、前記基板から前記第１のプローブ針の先端までの高さ、及び、前記基板か
ら前記第２のプローブ針の先端までの高さが、前記基板から前記温度センサー部の感温面
までの高さよりも高いことを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
前記温度センサー部の周囲に装着され、前記温度センサー部の感温面よりも突出する部
分を有する遮蔽板をさらに備える、請求項１記載のプローブカード。
【請求項３】
前記温度センサー部が、取付部材を介して前記基板に脱着可能に取り付けられる、請求
項１又は２記載のプローブカード。
【請求項４】
プローブカードを固定して保持するカードホルダーと、
温度調節機構を有し、少なくとも一部が前記カードホルダーに対して移動可能なステー
ジと、
前記カードホルダーにおいて前記プローブカードを保持する面と反対側の面に取り付け
られ、前記カードホルダーと前記ステージとが最も接近したときに、感温面が前記ステー
ジとの間に所定の間隙を挟んで前記ステージに向けて配置される放射温度計の温度センサ
ー部と、
前記温度センサー部によって感知された温度を表す温度データに基づいて前記温度調節
機構を制御する温度制御装置と、
を備えるプローバー装置。
【請求項５】
半導体装置と電気的な接続を得るための複数のプローブ針を有するプローブカードと、
前記プローブカードを固定して保持するカードホルダー、及び、前記半導体装置が載置さ
れるステージを有するプローバー装置と、前記複数のプローブ針に電気的に接続された半
導体試験装置とを用いて前記半導体装置を試験する方法であって、
前記プローブカード又は前記プローバー装置が、前記ステージに載置された前記半導体
装置の温度を非接触で測定する放射温度計と、前記放射温度計によって測定された温度を
表す温度データに基づく送信信号を送信する送信部とを含み、前記プローバー装置が、前
記半導体装置の温度を調節する温度調節部を含み、前記半導体試験装置が、前記送信部か
ら送信される送信信号を受信して温度データを出力する受信部と、前記受信部から出力さ
れる温度データに基づいて前記半導体装置の試験を制御する制御部とを含み、
前記制御部が、試験開始命令を受けたときに、前記受信部から出力される温度データに
よって表される測定温度が設定温度範囲内であるか否かを判定し、測定温度が設定温度範
囲内である場合に、前記半導体装置の試験を開始するステップ（ａ）と、
前記制御部が、試験開始後に、前記受信部から出力される温度データによって表される
測定温度が設定温度範囲内であるか否かを判定し、測定温度が設定温度範囲内である場合
に、前記半導体装置の試験を継続し、測定温度が設定温度範囲外である場合に、前記半導
体装置の試験を中断して、温度データに基づいて前記温度調節部を制御するステップ（ｂ
）と、
前記制御部が、試験中断後に、前記受信部から出力される温度データによって表される
測定温度が設定温度範囲内であるか否かを判定し、測定温度が設定温度範囲内である場合
に、前記半導体装置の試験を再開するステップ（ｃ）と、
を備える半導体装置の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置を試験する際に用いられるプローブカード及びプローバー装置に
関する。さらに、本発明は、そのようなプローブカード及びプローバー装置を用いて半導
体装置を試験する方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、多数の集積回路が形成された半導体ウェハーが個々の半
導体チップに切り出され、個々の半導体チップにパッケージング処理が施される。パッケ
ージング処理が施された半導体装置に対しては、半導体装置が良品であるか不良品である
かを判定するパッケージテスト（ファイナルテスト）が行われるが、半導体ウェハーの段
階で生じた不良品にパッケージング処理を施すと、無駄なコストが発生してしまう。
【０００３】
そこで、半導体ウェハーの段階で半導体装置が良品であるか不良品であるかを判定する
ウェハーテストが行われている。ウェハーテストにおいて用いられるプローバー装置には
、半導体ウェハーに形成された複数の電極（パッド）と電気的な接続を得るための複数の
プローブ針を備えるプローブカードが取り付けられる。それらのプローブ針を半導体ウェ
ハーの複数の電極に接触させることにより、半導体ウェハーに含まれている少なくとも１
つの半導体チップとＩＣテスターとを電気的に接続して、半導体装置を試験することがで
きる。
【０００４】
半導体装置の試験においては、温度依存性が高い電気的特性を測定したり、半導体装置
に温度ストレスを印加した状態で電気的特性を測定したりする場合がある。そのような場
合には、半導体装置の温度を正確に制御する必要がある。半導体装置の温度制御を行う際
に、例えば、半導体装置を高温にする場合には、プローバー装置のウェハーステージに内
蔵されたホットチャックでウェハーステージを加熱し、ウェハーステージの近傍に設けら
れた温度計によって得られる温度データを設定データと比較することによって、半導体装
置を所望の設定温度に維持することが行われている。
【０００５】
しかしながら、常温以外の温度で半導体装置の特性を測定する場合には、半導体装置と
ウェハーステージとの間で温度が均一でなく、また、半導体装置と温度計との間の距離が
離れていることから、半導体装置の温度を正確に測定することが困難であり、半導体装置
の温度制御の精度が高くならないという問題がある。
【０００６】
関連する技術として、特許文献１には、ＩＣチップの温度を直接モニターする温度セン
サープローブをプローブカードに設け、ＩＣウェハー内のＩＣチップの各電極にプローブ
カードのプローブを当接して電気的テストを行う際に、この温度センサープローブをＩＣ
チップの表面に当接してＩＣチップの温度を直接モニターし、これによる温度データによ
りテスト条件を決定して電気的テストを行うＩＣテスト方法が開示されている。
【０００７】
特許文献１において、温度センサープローブをＩＣチップに接触させる際に、感温部分
の温度をＩＣチップの温度と同一にすることができれば、温度の測定精度を向上できる可
能性がある。しかしながら、一般的には、温度センサープローブに温度勾配が発生すると
共に、温度センサープローブがＩＣチップに接触することによって、温度センサープロー
ブが接触したＩＣチップの部分において温度が変化するおそれがある。
【０００８】
また、特許文献２には、検査対象の半導体素子を所定温度になるように温度制御しなが
ら特性検査をする半導体検査装置が開示されている。この半導体検査装置は、発熱体と吸
熱体との少なくとも一方を有し、半導体素子が載せられる載置台に対して発熱又は吸熱を
行う熱流通手段と、載置台から離れた場所より半導体素子の温度を非接触で測定するリモ
ート温度センサーと、このリモート温度センサーの測定温度をもとに半導体素子の温度が
所定温度になるように発熱体又は吸熱体を制御する温度コントローラーとを有する。
【０００９】
しかしながら、特許文献２の図１に示されているように、リモート温度センサーが半導
体素子から離れていると、リモート温度センサーが半導体素子の周辺の温度も併せて測定
してしまうので、測定温度の誤差が大きくなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−７４２１８号公報（要約書、図２）
【特許文献２】特開２００３−４７９９号公報（要約書、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、上記の点に鑑み、本発明の第１の目的は、被試験デバイスに直接接触すること
なく被試験デバイスの温度を測定することを可能として、被試験デバイスの温度に直接的
な影響を与えることを回避しながら、且つ、被試験デバイス周辺の温度が温度測定に与え
る影響を低減して、被試験デバイスの温度を正確に測定できるようにすることである。ま
た、本発明の第２の目的は、予期しない温度変動が被試験デバイスに生じた場合に、試験
精度を維持しつつ試験効率の低下を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の１つの観点に係るプローブカー
ドは、第１のプローブ針及び第２のプローブ針と、第１及び第２のプローブ針を支持する
基板と、第１のプローブ針と第２のプローブ針との間に配置された放射温度計の温度セン
サー部とを備え、温度センサー部の感温面は、第１及び第２のプローブ針の延伸方向に向
けて配置され、基板から第１のプローブ針の先端までの高さ、及び、基板から第２のプロ
ーブ針の先端までの高さが、基板から温度センサー部の感温面までの高さよりも高いこと
を特徴とする。
【００１３】
本発明の１つの観点に係るプローブカードによれば、第１及び第２のプローブ針が被試
験デバイスに接触するときに、温度センサー部の感温面が、被試験デバイスに所定の間隙
を挟んで対向する。それにより、被試験デバイスに直接接触することなく被試験デバイス
の温度を測定することを可能として、被試験デバイスの温度に直接的な影響を与えること
を回避できる。
【００１４】
また、温度センサー部は、第１のプローブ針と第２のプローブ針との間に配置されてい
るので、被試験デバイスの近傍に配置されることになる。それにより、被試験デバイス周
辺の温度が温度測定に与える影響を低減して、被試験デバイスの温度を正確に測定するこ
とができる。
【００１５】
ここで、プローブカードが、温度センサー部の周囲に装着され、温度センサー部の感温
面よりも突出する部分を有する遮蔽板をさらに備えても良い。その場合には、遮蔽板が、
被試験デバイス周辺から放射される熱から温度センサー部の感温面を遮蔽するので、被試
験デバイス周辺の温度が温度測定に与える影響をさらに低減して、被試験デバイスの温度
をさらに正確に測定することができる。
【００１６】
また、温度センサー部が、取付部材を介して基板に脱着可能に取り付けられても良い。
その場合には、複数種類の基板に対して１つの温度センサー部を兼用することができる。
さらに、温度センサー部が基板に取り付けられていない状態で、複数のプローブ針の先端
に対する被試験デバイスの複数の電極の位置合わせを、拡大光学系等を用いて目視確認す
ることができる。
【００１７】
本発明の１つの観点に係るプローバー装置は、プローブカードを固定して保持するカー
ドホルダーと、温度調節機構を有し、少なくとも一部がカードホルダーに対して移動可能
なステージと、カードホルダーにおいてプローブカードを保持する面と反対側の面に取り
付けられ、カードホルダーとステージとが最も接近したときに、感温面がステージとの間
に所定の間隙を挟んでステージに向けて配置される放射温度計の温度センサー部と、温度
センサー部によって感知された温度を表す温度データに基づいて温度調節機構を制御する
温度制御装置とを備える。
【００１８】
本発明の１つの観点に係るプローバー装置によれば、被試験デバイスがステージに載置
され、プローブカードの複数のプローブ針が被試験デバイスに接触するときに、温度セン
サー部の感温面が、被試験デバイスと非接触の状態で被試験デバイスの方向に向けられる
。それにより、被試験デバイスに直接接触することなく被試験デバイスの温度を測定する
ことを可能として、被試験デバイスの温度に直接的な影響を与えることを回避できる。
【００１９】
また、温度センサー部がカードホルダーにおいてプローブカードを保持する面と反対側
の面に取り付けられているので、温度センサー部の感温面は、被試験デバイスの近傍に配
置されることになる。それにより、被試験デバイス周辺の温度が温度測定に与える影響を
低減して、被試験デバイスの温度を正確に測定することができる。
【００２０】
本発明の１つの観点に係る半導体装置の試験方法は、半導体装置と電気的な接続を得る
ための複数のプローブ針を有するプローブカードと、プローブカードを固定して保持する
カードホルダー、及び、半導体装置が載置されるステージを有するプローバー装置と、複
数のプローブ針に電気的に接続された半導体試験装置とを用いて半導体装置を試験する方
法であって、プローブカード又はプローバー装置が、ステージに載置された半導体装置の
温度を非接触で測定する放射温度計と、放射温度計によって測定された温度を表す温度デ
ータに基づく送信信号を送信する送信部とを含み、プローバー装置が、半導体装置の温度
を調節する温度調節部を含み、半導体試験装置が、送信部から送信される送信信号を受信
して温度データを出力する受信部と、受信部から出力される温度データに基づいて半導体
装置の試験を制御する制御部とを含み、制御部が、試験開始命令を受けたときに、受信部
から出力される温度データによって表される測定温度が設定温度範囲内であるか否かを判
定し、測定温度が設定温度範囲内である場合に、半導体装置の試験を開始するステップ（
ａ）と、制御部が、試験開始後に、受信部から出力される温度データによって表される測
定温度が設定温度範囲内であるか否かを判定し、測定温度が設定温度範囲内である場合に
、半導体装置の試験を継続し、測定温度が設定温度範囲外である場合に、半導体装置の試
験を中断して、温度データに基づいて温度調節部を制御するステップ（ｂ）と、制御部が
、試験中断後に、受信部から出力される温度データによって表される測定温度が設定温度
範囲内であるか否かを判定し、測定温度が設定温度範囲内である場合に、半導体装置の試
験を再開するステップ（ｃ）とを備える。
【００２１】
本発明の１つの観点に係る半導体装置の試験方法によれば、予期しない温度変動が被試
験デバイスに生じた場合に、制御部が被試験デバイスの試験を中断して温度データに基づ
いて温度調節部を制御するので、試験精度を維持しつつ試験効率の低下を防止することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプローブカードを用いるテストシステムの図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るプローブカードを示す図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るプローバー装置を説明するための図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係るテストシステムの構成例を示す図。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の試験方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の
構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。以下の実施形態におい
ては、半導体ウェハーの段階で半導体装置が良品であるか不良品であるかを判定するウェ
ハーテストを行う場合について説明するが、本発明は、ハイブリッドＩＣ等の半導体装置
の試験に適用することもできる。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るプローブカードを用いるテストシステムの構成
例を示す図である。図１に示すように、このテストシステムは、プローブカード１０と、
プローバー装置２０と、ＩＣテスター等の半導体試験装置３０とを備えている。プローブ
カード１０は、第１のプローブ針１１及び第２のプローブ針１２を含む複数のプローブ針
と、それらのプローブ針を支持する基板１３と、放射温度計の温度センサー部１４とを備
えている。温度センサー部１４は、第１のプローブ針１１と第２のプローブ針１２との間
に配置されている。また、温度センサー部１４の感温面１４ａは、第１のプローブ針１１
及び第２のプローブ針１２の延伸方向に向けて配置されている。
【００２５】
放射温度計とは、物体から放射される可視光線や赤外線（赤色の光よりも波長が長く、
人間の目では見ることができない光）の強度（エネルギー）に基づいて物体の温度を測定
する温度計のことである。放射温度計としては、ファイバー式放射温度計、赤外放射温度
計、又は、パイロメーター等を使用することができる。
【００２６】
例えば、ファイバー式放射温度計は、光ファイバーの先端に接着された蛍光物質を含む
温度センサー部（集光部）と、光源（ＬＥＤ等）、光検出器、Ａ／Ｄ変換器、及び、デジ
タル信号処理回路（マイクロコンピューター等）を含む回路部（本体部）とから構成され
る。
【００２７】
光源から放射されたパルス光が光ファイバーを介して蛍光物質に到達すると、蛍光物質
が蛍光を発生する。蛍光物質が発生した蛍光は、光ファイバーを介して光検出器に入射す
る。その際に、蛍光輝度の減衰曲線（蛍光緩和特性）が温度に応じて大きく変化するので
、蛍光緩和特性に基づいて温度を測定することができる。デジタル信号処理回路は、光検
出器の出力信号に基づいて、測定温度を表す温度データを生成する。
【００２８】
また、赤外放射温度計は、光学系及び赤外線検出器を含む温度センサー部と、Ａ／Ｄ変
換器及びデジタル信号処理回路を含む回路部とから構成される。物体から放射された赤外
線が温度センサー部に入射すると、温度センサー部は、赤外線のエネルギーに応じた出力
信号を発生する。デジタル信号処理回路は、温度センサー部の出力信号に対して基準温度
や放射率による補正を行い、測定温度を表す温度データを生成する。
【００２９】
従って、少なくとも放射温度計の温度センサー部１４をプローブカード１０に取り付け
ることにより、半導体ウェハー１の温度を非接触で測定することが可能となる。放射温度
計の回路部は、プローブカード１０に取り付けても良いし、プローブカード１０の基板１
３に実装しても良いし、プローバー装置２０の温度制御装置２４に内蔵しても良い。
【００３０】
基板１３は、半導体ウェハー１に形成された複数の電極（パッド）と電気的な接続を得
るための複数のプローブ針を、半導体試験装置３０のテストヘッドに設けられた複数チャ
ンネルのピンに電気的に接続するための中継用の基板である。例えば、基板１３は、円形
形状を有するガラスエポキシ等のプリント配線基板で構成されており、その上面周辺部に
半導体試験装置３０のテストヘッドとの接続端子が取り付けられ、下面中央部に金属製等
の複数のプローブ針が取り付けられている。
【００３１】
プローバー装置２０は、半導体ウェハー１とプローブカード１０とを電気的及び機械的
にドッキングさせるための位置決めハンドリング装置である。プローバー装置２０は、コ
ネクタ又はピン等を介して半導体試験装置３０に接続され、半導体試験装置３０との間で
電気信号を通信することによって自動測定を行う。
【００３２】
プローバー装置２０は、基台２１と、カードホルダー２２と、ステージ２３と、温度制
御装置２４とを備えている。カードホルダー２２は、基台２１に支持されており、プロー
ブカード１０を固定して保持する。半導体ウェハー１が載置されるステージ２３は、半導
体ウェハー１の温度を調節する温度調節機構２３ａを有し、少なくとも一部がカードホル
ダー２２に対して移動可能となっている。
【００３３】
図１に示す例においては、ステージ２３が、半導体ウェハー１を固着保持するチャック
部２３ｂと、カードホルダー２２に対する半導体ウェハー１の相対位置を調節する位置調
節部２３ｃとを含んでいる。温度調節機構２３ａは、チャック部２３ｂの内部に設けられ
る。チャック部２３ｂは、その上面に真空ポンプと連通する吸着溝が形成されており、半
導体ウェハー１を真空吸着することができる。
【００３４】
位置調節部２３ｃは、モーターによってチャック部２３ｂを上下及び前後左右に移動さ
せると共に、垂直軸の回りに回転させることができる。位置調節部２３ｃは、チャック部
２３ｂに固着保持された半導体ウェハー１を搬送し、プローブカード１０の複数のプロー
ブ針の先端に対して半導体ウェハー１の複数の電極を位置合わせし、半導体ウェハー１を
複数のプローブ針の先端に押し当てる。それにより、複数のプローブ針の先端が半導体ウ
ェハー１の複数の電極に接触して、半導体ウェハー１に含まれている少なくとも１つの半
導体チップと半導体試験装置３０とが電気的に接続される。
【００３５】
温度調節機構２３ａは、ヒーター又は熱電変換素子等を含み、半導体ウェハー１の温度
を調節する。温度制御装置２４は、温度センサー部１４によって感知された温度を表す温
度データに基づいて、測定温度を表示部に表示する。また、温度制御装置２４は、温度調
節機構２３ａに電力を供給する際に、温度データに基づいて温度調節機構２３ａをフィー
ドバック制御する。
【００３６】
例えば、温度調節機構２３ａが熱電変換素子を含む場合に、温度制御装置２４は、温度
データを設定データと比較して、温度データの値が設定データの値に近付くように、（設
定データの値−温度データの値）に比例する電圧を熱電変換素子に印加する。熱電変換素
子は、正の電圧が印加されたときにチャック部２３ｂのカードホルダー２２側を加熱し、
負の電圧が印加されたときにチャック部２３ｂのカードホルダー２２側を冷却する。これ
により、半導体ウェハー１の温度が設定温度範囲内となるように制御される。
【００３７】
ここで、基板１３から第１のプローブ針１１の先端までの高さＨ１、及び、基板１３か
ら第２のプローブ針１２の先端までの高さＨ２が、基板１３から温度センサー部１４の感
温面１４ａまでの高さＨ３よりも高くなっている。従って、第１のプローブ針１１及び第
２のプローブ針１２が半導体ウェハー１に接触するときに、温度センサー部１４の感温面
１４ａが、半導体ウェハー１に所定の間隙を挟んで対向する。それにより、半導体ウェハ
ー１に直接接触することなく半導体ウェハー１の温度を測定することを可能として、半導
体ウェハー１の温度に直接的な影響を与えることを回避できる。
【００３８】
また、温度センサー部１４は、第１のプローブ針１１と第２のプローブ針１２との間に
配置されているので、半導体ウェハー１の近傍に配置されることになる。それにより、半
導体ウェハー１の周辺の温度が温度測定に与える影響を低減して、半導体ウェハー１の温
度を正確に測定することができる。
【００３９】
温度センサー部１４は、基板１３において複数のプローブ針を支持する領域の内側の領
域に取り付けることが望ましい。図１に示すように、基板１３の中央部に開口を形成し、
温度センサー部１４を、金属又はセラミック等の取付部材１５を介して基板１３に脱着可
能に取り付けても良い。例えば、温度センサー部１４が取付部材１５に対して脱着可能で
あっても良いし、あるいは、取付部材１５が基板１３に対して脱着可能であっても良い。
【００４０】
その場合には、複数種類の基板に対して１つの温度センサー部１４を兼用することがで
きる。さらに、温度センサー部１４が基板１３に取り付けられていない状態で、複数のプ
ローブ針の先端に対する半導体ウェハー１の複数の電極の位置合わせを、拡大光学系等を
用いて目視確認することができる。位置合わせが良好であれば、温度センサー部１４が基
板１３に取り付けられ、半導体ウェハー１の温度が測定される。
【００４１】
半導体ウェハー１の温度が設定温度範囲内になると、半導体試験装置３０が、被試験デ
バイスである半導体チップの電気的特性を測定することにより、半導体チップの試験を行
う。半導体ウェハー１を所定のピッチでステップ移動させながら半導体チップの試験を順
次繰り返すことによって、半導体ウェハー１に含まれている全ての半導体チップが試験さ
れる。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施形態に係るプローブカードについて説明する。
図２は、本発明の第２の実施形態に係るプローブカードを示す図である。図２（Ａ）は
、プローブカードの一部断面図であり、図２（Ｂ）は、プローブカードの一部を拡大して
示す底面図である。
【００４３】
本発明の第２の実施形態に係るプローブカード１０ａは、遮蔽板１６をさらに備えてい
る。遮蔽板１６は、温度センサー部１４の周囲に装着され、温度センサー部１４の感温面
１４ａよりも突出する部分を有する。それ以外の点に関しては、第２の実施形態は、図１
に示す第１の実施形態と同様である。
【００４４】
遮蔽板１６の材料としては、熱を透過させ難いモリブデン、ポリエチレン、又は、ポリ
ウレタン樹脂等を用いることが望ましい。本実施形態によれば、遮蔽板１６が、被試験デ
バイス周辺から放射される熱から温度センサー部１４の感温面１４ａを遮蔽するので、被
試験デバイス周辺の温度が温度測定に与える影響をさらに低減して、被試験デバイスの温
度をさらに正確に測定することができる。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施形態に係るプローバー装置について説明する。
図３は、本発明の第３の実施形態に係るプローバー装置を説明するための図である。図
３（Ａ）は、プローブカードの基板及びプローバー装置のカードホルダーの平面図であり
、図３（Ｂ）は、プローバー装置を用いるテストシステムの構成例を示す図である。
【００４６】
図３（Ｂ）に示すように、このテストシステムは、プローブカード１０ｂと、プローバ
ー装置２０ａと、ＩＣテスター等の半導体試験装置３０とを備えている。本発明の第３の
実施形態においては、放射温度計の温度センサー部１４が、図１に示すプローブカード１
０に設けられるのではなく、図３に示すプローバー装置２０ａに設けられる。それ以外の
点に関しては、第３の実施形態は、図１に示す第１の実施形態と同様である。
【００４７】
プローブカード１０ｂは、第１のプローブ針１１及び第２のプローブ針１２を含む複数
のプローブ針と、それらのプローブ針を支持する基板１３とを備えている。プローバー装
置２０ａは、放射温度計の温度センサー部１４と、基台２１と、カードホルダー２２と、
ステージ２３と、温度制御装置２４と、取付部材２５とを備えている。
【００４８】
カードホルダー２２は、基台２１に支持されており、プローブカード１０ｂを固定して
保持する。半導体ウェハー１が載置されるステージ２３は、半導体ウェハー１の温度を調
節する温度調節機構２３ａを有し、少なくとも一部がカードホルダー２２に対して移動可
能となっている。
【００４９】
放射温度計の温度センサー部１４は、カードホルダー２２においてプローブカード１０
ｂを保持する面（図１における上面）と反対側の面（図１における下面）に取り付けられ
ている。また、温度センサー部１４の感温面１４ａは、カードホルダー２２とステージ２
３とが最も接近したときに、ステージ２３との間に所定の間隙を挟んでステージ２３に向
けて配置される。例えば、所定の間隙は、半導体ウェハー１の厚さよりも大きく設定され
る。
【００５０】
図３に示す例においては、ステージ２３が、半導体ウェハー１を固着保持するチャック
部２３ｂと、カードホルダー２２に対する半導体ウェハー１の相対位置を調節する位置調
節部２３ｃとを含んでいる。位置調節部２３ｃは、チャック部２３ｂに固着保持された半
導体ウェハー１を搬送し、プローブカード１０ｂの複数のプローブ針の先端に対して半導
体ウェハー１の複数の電極を位置合わせし、半導体ウェハー１を複数のプローブ針に押し
当てる。それにより、プローブカード１０ｂの複数のプローブ針が半導体ウェハー１の複
数の電極に接触して、半導体ウェハー１に含まれている少なくとも１つの半導体チップと
半導体試験装置３０とが電気的に接続される。
【００５１】
温度制御装置２４は、温度センサー部１４によって感知された温度を表す温度データを
生成する放射温度計の回路部を含んでおり、温度データに基づいて温度調節機構２３ａを
制御する。半導体ウェハー１の温度が設定温度範囲内になると、半導体試験装置３０が、
被試験デバイスである半導体チップの電気的特性を測定することにより、半導体チップの
試験を行う。半導体ウェハー１を所定のピッチでステップ移動させながら半導体チップの
試験を順次繰り返すことによって、半導体ウェハー１に含まれている全ての半導体チップ
が試験される。
【００５２】
本実施形態によれば、半導体ウェハー１がステージ２３に載置され、プローブカード１
０ｂの複数のプローブ針が半導体ウェハー１に接触するときに、温度センサー部１４の感
温面１４ａが、半導体ウェハー１と非接触の状態で半導体ウェハー１の方向に向けられる
。それにより、半導体ウェハー１に直接接触することなく半導体ウェハー１の温度を測定
することを可能として、半導体ウェハー１の温度に直接的な影響を与えることを回避でき
る。
【００５３】
また、温度センサー部１４がカードホルダー２２においてプローブカード１０ｂを保持
する面と反対側の面に取り付けられているので、温度センサー部１４の感温面１４ａは、
半導体ウェハー１の近傍に配置されることになる。それにより、半導体ウェハー１の周辺
の温度が温度測定に与える影響を低減して、半導体ウェハー１の温度を正確に測定するこ
とができる。
【００５４】
ここで、温度センサー部１４を、金属又はセラミック等の取付部材２５を介してカード
ホルダー２２に脱着可能に取り付けても良い。例えば、温度センサー部１４が取付部材２
５に対して脱着可能であっても良いし、あるいは、取付部材２５がカードホルダー２２に
対して脱着可能であっても良い。その場合には、複数種類のプローバー装置に対して１つ
の温度センサー部１４を兼用することができる。また、第２の実施形態におけるのと同様
の遮蔽板１６を、温度センサー部１４の周囲に装着しても良い（図２を参照）。
【００５５】
次に、本発明の第４の実施形態に係るテストシステム、及び、それを用いる半導体装置
の試験方法について説明する。
図４は、本発明の第４の実施形態に係るテストシステムの構成例を示す図である。図４
に示すように、このテストシステムは、プローブカード１０ｃと、プローバー装置２０ｂ
と、ＩＣテスター等の半導体試験装置３０ａとを備えている。
【００５６】
プローブカード１０ｃは、図１に示す第１の実施形態に係るプローブカード１０の構成
要素に加えて、温度計回路部１７と、トランスミッター（送信部）１８とをさらに備えて
いる。温度計回路部１７及びトランスミッター１８は、プローブカード１０ｃに取り付け
ても良いし、プローブカード１０ｃの基板１３に実装しても良い。
【００５７】
温度計回路部１７は、温度センサー部１４と共に、半導体ウェハー１の温度を非接触で
測定する放射温度計を構成する回路部である。例えば、放射温度計としてファイバー式放
射温度計を用いる場合には、温度計回路部１７が、光源（ＬＥＤ等）、光検出器、Ａ／Ｄ
変換器、及び、デジタル信号処理回路（マイクロコンピューター等）を含んでも良い。あ
るいは、放射温度計として赤外放射温度計を用いる場合には、温度計回路部１７が、Ａ／
Ｄ変換器及びデジタル信号処理回路を含んでも良い。
【００５８】
例えば、光検出器又は赤外線検出器は、光ファイバー又は光学系から入射する可視光線
又は赤外線の強度（エネルギー）に応じた電気信号（温度信号）を出力する。Ａ／Ｄ変換
器は、光検出器又は赤外線検出器から出力されるアナログの温度信号をデジタルの温度信
号に変換する。デジタル信号処理回路は、Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタルの温度信
号に基づいて、放射温度計によって測定された温度を表す温度データを生成する。
【００５９】
トランスミッター１８は、温度計回路部１７から出力される温度データに基づいて送信
信号を生成して送信する。例えば、トランスミッター１８は、デジタル変調方式を用いて
、キャリア信号を温度データで変調することにより送信信号を生成し、送信信号をアンテ
ナに供給することにより、送信信号を無線で送信しても良い。デジタル変調方式としては
、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quad
rature Phase Shift Keying）、及び、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulatio
n）等を用いることができる。あるいは、トランスミッター１８は、温度データに同期信
号を付加して送信信号を生成し、送信信号を有線で送信しても良い。
【００６０】
プローバー装置２０ｂは、図１に示すプローバー装置２０の構成要素に加えて、ステー
ジ２３の温度を測定する熱電対等の温度センサー２６を備えている。温度制御装置２４は
、温度センサー２６によって測定される温度に基づいて温度調節機構２３ａを制御する。
また、温度制御装置２４は、プローブカード１０ｃの温度センサー部１４によって感知さ
れた温度を表す温度データに基づいて温度調節機構２３ａを制御することもできる。ここ
で、温度調節機構２３ａ及び温度制御装置２４は、半導体装置の温度を調節する温度調節
部を構成している。
【００６１】
半導体試験装置３０ａは、プローブカード１０ｃの複数のプローブ針に電気的に接続さ
れており、半導体装置に電源電圧及びテスト信号を供給して、半導体装置の試験を行う。
例えば、半導体試験装置３０ａは、クロック信号生成回路３１と、試験回路３２と、制御
部３３と、レシーバー（受信部）３４とを備えている。
【００６２】
クロック信号生成回路３１は、水晶振動子等を用いてクロック信号を生成する。試験回
路３２は、タイミングジェネレーター及びパターンジェネレーターを有している。タイミ
ングジェネレーターは、クロック信号に同期してテスト信号の生成タイミングや判定タイ
ミングを発生する。パターンジェネレーターは、タイミングジェネレーターが発生するタ
イミングに従ってテスト信号（テストパターン）を生成する。
【００６３】
試験回路３２は、パターンジェネレーターによって生成されるテスト信号を半導体装置
に供給して半導体装置の設定又は制御を行う。また、試験回路３２は、半導体装置から出
力される出力信号を受信して得られる出力データをメモリーに格納する。さらに、試験回
路３２は、半導体装置から得られる出力データをメモリーに格納されている期待値データ
と比較することにより、半導体装置の良否判定やクラス分けを行っても良い。
【００６４】
制御部３３は、ＣＰＵ（中央演算装置）と、ＣＰＵに各種の処理を行わせるためのソフ
トウェア（試験プログラム）を格納する格納部とを有している。格納部における記録媒体
としては、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ
−ＲＯＭ、又は、各種のメモリー等を用いることができる。制御部３３は、試験プログラ
ムに従って半導体試験装置３０ａの各部を制御する。
【００６５】
レシーバー３４は、プローブカード１０ｃのトランスミッター１８から送信される送信
信号を受信して復調することにより、温度データを出力する。従って、制御部３３は、レ
シーバー３４から出力される温度データをモニターしながら半導体装置の試験を制御する
ことができる。
【００６６】
即ち、制御部３３は、温度データに基づいて試験回路３２を制御することにより、半導
体装置の試験を、開始、継続、中断、又は、再開することができる。また、制御部３３は
、予期しない温度変動が半導体装置に生じた場合に、温度データに基づいて温度制御装置
２４に対して割り込み制御をかけることにより、半導体装置の温度を制御することができ
る。
【００６７】
温度制御装置２４は、通常は、温度センサー２６によって測定される温度に基づいて温
度調節機構２３ａを制御している。しかしながら、例えば、急激な温度変動が半導体装置
に生じた場合に、温度センサー２６によって測定される温度が実際の温度に追い付かない
場合がある。また、温度センサー２６によって測定される温度に誤差があるために、実際
の温度が設定温度範囲外となってしまう場合もある。
【００６８】
そこで、制御部３３は、レシーバー３４から出力される温度データによって表される温
度が設定温度範囲外である場合に、その温度データを温度制御装置２４に供給して割り込
み制御をかける。温度制御装置２４は、割り込み制御がかけられると、制御部３３から供
給される温度データに基づいて温度調節機構２３ａを制御する。これにより、半導体装置
の温度は、放射温度計の温度センサー１４によって感知された温度に基づいて制御される
ことになる。
【００６９】
本実施形態において、温度センサー部１４、温度計回路部１７、及び、トランスミッタ
ー１８の内の少なくとも１つを、プローブカードではなくプローバー装置に設けても良い
。また、温度センサー部１４を、取付部材１５を介して基板１３に脱着可能に取り付けて
も良いし、取付部材２５を介してカードホルダー２２に脱着可能に取り付けても良い（図
３を参照）。さらに、第２の実施形態におけるのと同様の遮蔽板１６を、温度センサー部
１４の周囲に装着しても良い（図２を参照）。
【００７０】
次に、本発明の第４の実施形態に係るテストシステムを用いる半導体装置の試験方法に
ついて、図４及び図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の第４の実施形態に係る
半導体装置の試験方法を示すフローチャートである。
【００７１】
図５のステップＳ１において、制御部３３が、試験開始命令を受けたときに、レシーバ
ー３４から出力される温度データによって表される測定温度が設定温度範囲内であるか否
かを判定する。測定温度が設定温度範囲外である場合には、処理がステップＳ１に戻り、
測定温度が設定温度範囲内である場合には、処理がステップＳ２に進む。
【００７２】
ステップＳ２において、制御部３３が、半導体装置の試験を開始して、試験回路３２が
、半導体装置の電気的特性を測定する。ステップＳ３において、制御部３３が、試験開始
後に一定時間が経過したか否かを判定する。一定時間が経過していなければ、処理がステ
ップＳ２に戻って、制御部３３が、半導体装置の試験を継続する。一方、一定時間が経過
していれば、処理がステップＳ４に進む。
【００７３】
ステップＳ４において、制御部３３が、試験開始後に、レシーバー３４から出力される
温度データによって表される測定温度が設定温度範囲内であるか否かを判定する。測定温
度が設定温度範囲外である場合には、処理がステップＳ５に進む。ステップＳ５において
、制御部３３が、半導体装置の試験を中断して、温度データに基づいて温度調節部を制御
する。
【００７４】
その後、処理がステップＳ１に戻り、制御部３３が、試験中断後に、レシーバー３４か
ら出力される温度データによって表される測定温度が設定温度範囲内であるか否かを判定
する。測定温度が設定温度範囲外である場合には、処理がステップＳ１に戻り、測定温度
が設定温度範囲内である場合には、処理がステップＳ２に進む。ステップＳ２において、
制御部３３が、半導体装置の試験を再開する。
【００７５】
一方、ステップＳ４において、測定温度が設定温度範囲内であると判定された場合には
、処理がステップＳ６に進む。ステップＳ６において、制御部３３が、１枚の半導体ウェ
ハー１に含まれている全ての半導体チップについて全ての測定項目の測定が終了したか否
かを判定する。全ての測定が終了していない場合には、処理がステップＳ２に戻って、制
御部３３が半導体装置の試験を継続する。一方、全ての測定が終了した場合には、制御部
３３が、半導体装置の試験を終了する。
【００７６】
本発明の１つの観点に係る半導体装置の試験方法によれば、予期しない温度変動が半導
体ウェハー１に生じた場合に、制御部３３が半導体ウェハー１の試験を中断して温度デー
タに基づいて温度調節部を制御するので、試験精度を維持しつつ試験効率の低下を防止す
ることができる。
【００７７】
上記の実施形態においては、１つの放射温度計を用いる場合について説明したが、本発
明は、以上説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、プローブカ
ード又はプローバー装置が複数の放射温度計を備えて、それらの測定温度を相互に補正す
る場合においても利用可能であり、当該技術分野において通常の知識を有する者によって
、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１…半導体ウェハー、１０、１０ａ〜１０ｃ…プローブカード、１１、１２…プローブ
針、１３…基板、１４…放射温度計の温度センサー部、１４ａ…感温面、１５…取付部材
、１６…遮蔽板、１７…温度計回路部、１８…トランスミッター、２０、２０ａ、２０ｂ
…プローバー装置、２１…基台、２２…カードホルダー、２３…ステージ、２３ａ…温度
調節機構、２３ｂ…チャック部、２３ｃ…位置調節部、２４…温度制御装置、２５…取付
部材、２６…温度センサー、３０、３０ａ…半導体試験装置、３１…クロック信号生成回
路、３２…試験回路、３３…制御部、３４…レシーバー
【図１】
2016099300.tif 000003
【図２】
2016099300.tif 000004
【図３】
2016099300.tif 000005
【図４】
2016099300.tif 000006
【図５】
2016099300.tif 000007