(57)【要約】【課題】本発明は、低コストで精度良く複数のプローブの高さ方向の位置ずれを検出する半導体装置の検査装置および半導体装置の検査方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明に係る半導体装置の検査装置１は、プローブソケット１９と、プローブソケット１９を介してプローブ１１を保持する絶縁板１６と、を備え、プローブソケット１９は、プローブ１１の押圧方向において絶縁板１６と対向する対向部分を備え、当該対向部分に圧力受動部材７が配置され、絶縁板１６は透明であり、プローブ１１の先端が押圧されることにより、圧力受動部材７が、プローブソケット１９の対向部分と絶縁板１６との間で押圧され、絶縁板１６の圧力受動部材７が配置される側の面と反対側の面から圧力受動部材７を撮像するカメラ２１と、カメラ２１が撮像した画像を処理して、圧力受動部材７が受ける圧力の有無を検出する画像処理部２２と、をさらに備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の評価に用いるプローブを固定するプローブソケットと、
前記プローブソケットを介して前記プローブを保持する絶縁板と、
を備え、
前記プローブソケットは、前記プローブの押圧方向において前記絶縁板と対向する対向部分を備えるとともに、当該対向部分に圧力受動部材が配置され、
前記絶縁板は透明であるか、又は、前記圧力受動部材と平面視で重なる部分に開口部を備え、
前記絶縁板が前記開口部を備える場合、前記プローブソケットは、前記絶縁板の前記開口部と前記圧力受動部材との間に配置された透明部材をさらに備え、
前記プローブの先端が押圧されることにより、前記圧力受動部材が、前記プローブソケットの前記対向部分と前記絶縁板又は前記透明部材との間で押圧され、
前記絶縁板の前記圧力受動部材が配置される側の面と反対側の面から前記圧力受動部材を撮像するカメラと、
前記カメラが撮像した画像を処理して、前記圧力受動部材が受ける圧力の有無を検出する画像処理部と、
をさらに備える、
半導体装置の検査装置。
【請求項２】
前記絶縁板は貫通孔を備え、
前記プローブソケットは前記貫通孔に嵌合し、
前記プローブソケットは前記対向部分として鍔部を備え、
前記鍔部の前記絶縁板と対向する側の面に凸部が設けられ、前記凸部と前記絶縁板との間に前記圧力受動部材が配置される、
請求項１に記載の半導体装置の検査装置。
【請求項３】
前記プローブソケットは、前記凸部と前記圧力受動部材との間に配置された弾性部材をさらに備える、
請求項２に記載の半導体装置の検査装置。
【請求項４】
前記圧力受動部材は着色された軟質材料である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体装置の検査装置。
【請求項５】
前記圧力受動部材は圧力がかかると発光するピエゾクロミック発光材料である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体装置の検査装置。
【請求項６】
前記絶縁板の前記圧力受動部材が配置される側の面と反対側の面において、前記圧力受動部材と平面視で重なる領域には、反射防止膜が設けられる、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置の検査装置。
【請求項７】
前記反射防止膜は、反射防止フィルムである、
請求項６に記載の半導体装置の検査装置。
【請求項８】
前記半導体装置が載置されるチャックステージと、
前記半導体装置に接触する前記プローブと、
前記プローブとの間で信号を授受することにより、前記チャックステージ上面に載置された前記半導体装置の電気的特性を評価する検査制御部と、
をさらに備える、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体装置の検査装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置の検査装置を用いた半導体装置の検査方法であって、
（ａ）前記検査制御部が前記プローブを前記半導体装置に対して近づけながら、前記カメラが、前記絶縁板の前記圧力受動部材が配置される側の面と反対側の面から前記圧力受動部材を撮像する工程と、
（ｂ）前記画像処理部が、前記カメラが撮像した画像を処理して、前記プローブが前記半導体装置に押圧されているかどうかを判定する工程と、
（ｃ）前記検査制御部が、前記画像処理部の判定結果に基づいて、前記半導体装置の電気的特性の評価を実施するか決定する工程と、
を備える、
半導体装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の検査装置および半導体装置の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プローブの先端を被測定物である半導体装置に接触させて、半導体装置の電気的特性評価を行う半導体装置の検査装置が知られている。ここで、半導体装置は、半導体ウエハや半導体ウエハから個片化したチップである。検査を行う際、半導体装置は、真空吸着等によりチャックステージの表面に固定される。そして、半導体装置の電極に対して上方から電気的な入出力を行うためのプローブが接触する。
【０００３】
半導体装置の縦方向、つまり半導体装置の一方主面から他方主面に大きな電流を流す縦型構造の半導体装置の検査においては、チャックステージ表面が電極となる。そして以前から、プローブの多ピン化が実施され、大電流、高電圧印加の要求に応えている。
【０００４】
被測定物である半導体装置の電気的特性を評価する際、評価時に半導体装置の表面に設けた電極に、複数のプローブを精度よく接触させることが重要である。電極と接触するプローブの接触部の高さ方向に位置ずれが生じた場合、半導体装置に接触しないプローブがあり、半導体装置に所望の電流、もしくは電圧が印加されないことがある。また、一部のプローブが適切な位置よりも突出している場合は、半導体装置を傷付けるおそれがある。
【０００５】
なお、プローブの接触部の高さ方向の位置ずれを抑制するためには、プローブの長さが短いことが望ましい。しかしながら、放電現象を抑制するために、プローブの長さを延長し、プローブカードの本体部分と半導体装置との距離を離す傾向にあるため、プローブの接触部の高さ方向の位置ずれが生じやすくなっている。
【０００６】
このような状況の下、プローブ位置測定方法としては、非接触式の手法が知られている。例えば、プローブに対向して設置したカメラによる画像処理計測が知られている。しかしながら、この方法では、プローブの先端部分の位置計測に際して、背景や距離、個々の焦点合わせ、付着物の影響等、複数の外乱要素があるため、精度のよい測定が困難であった。
【０００７】
他の評価方法として、プローブとは別に、あるいはプローブと一体化して、圧力を検出するための複数個のセンサを設ける技術が知られている（特許文献１を参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−５１０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に開示されているように、プローブ毎に圧力検知手段を設置すると、プローブが故障、破損した場合に、プローブを圧力検知手段とともに交換しなければならず、低コスト化の観点からも問題があった。
【００１０】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、低コストで精度良く複数のプローブの高さ方向の位置ずれを検出する半導体装置の検査装置および半導体装置の検査方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る半導体装置の検査装置は、半導体装置の評価に用いるプローブを固定するプローブソケットと、プローブソケットを介してプローブを保持する絶縁板と、を備え、プローブソケットは、プローブの押圧方向において絶縁板と対向する対向部分を備えるとともに、対向部分に圧力受動部材が配置され、絶縁板は透明であるか、又は、圧力受動部材と平面視で重なる部分に開口部を備え、絶縁板が開口部を備える場合、プローブソケットは、絶縁板の開口部と圧力受動部材との間に配置された透明部材をさらに備え、プローブの先端が押圧されることにより、圧力受動部材が、プローブソケットの対向部分と絶縁板又は透明部材との間で押圧され、絶縁板の圧力受動部材が配置される側の面と反対側の面から圧力受動部材を撮像するカメラと、カメラが撮像した画像を処理して、圧力受動部材が受ける圧力の有無を検出する画像処理部と、をさらに備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る半導体装置の検査装置は、圧力受動部材を有するプローブソケットと、プローブとを別部材で構成したため、例えばプローブに不具合が生じた場合に、プローブのみを交換することが可能である。よって、交換費用を抑制することが可能である。また、本発明に係る半導体装置の検査装置において、カメラの焦点は、常に圧力受動部材に合わせておけばよいため、プローブの先端部分に焦点を合わせる場合と比較して、容易かつ精度良く圧力状部材を撮像することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の検査装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体装置の検査装置におけるプローブの構造および摺動（接触）動作を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る半導体装置の検査装置に備わるプローブソケットの側面図である。
【図４】実施の形態１に係る半導体装置の検査装置に備わるプローブソケットの断面図である。
【図５】実施の形態１に係る半導体装置の検査装置においてカメラが撮像した画像の模式図である。
【図６】実施の形態１に係る半導体装置の検査装置においてカメラが撮像した画像の模式図である。
【図７】実施の形態１に係る半導体装置の検査装置においてカメラが撮像した画像の模式図である。
【図８】実施の形態１に係る半導体装置の検査装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態２に係る半導体装置の検査装置に備わるプローブソケットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施の形態１＞
＜全体構成＞
図１は、本実施の形態１における半導体装置の検査装置１の構成を示す図である。本実施の形態１における半導体装置の検査装置１では、半導体装置５の検査、即ち、半導体装置５の電気的特性の評価を行う前に、高さ方向のプローブ位置の検査を行う。
【００１５】
半導体装置の検査装置１は、半導体装置５の検査に用いるプローブ１１を固定するプローブソケット１９と、プローブソケット１９を介してプローブ１１を保持する絶縁板１６とを備える。半導体装置の検査装置１はさらに、カメラ２１と画像処理部２２とを備える。カメラは、絶縁板１６の上方（後述する圧力受動部材７が配置される側の面と反対側の面）から圧力受動部材７を撮像する。画像処理部２２は、カメラ２１が撮像した画像を処理して、圧力受動部材７が受ける圧力の有無を検出する。また、半導体装置の検査装置１はさらに、半導体装置５が載置されるチャックステージ３と、半導体装置５に接触するプローブ１１と、検査制御部４とを備える。検査制御部４は、プローブ１１との間で信号を授受することにより、チャックステージ３上面に載置された半導体装置５の電気的特性を評価する。
【００１６】
半導体装置５はチャックステージ３上に固定される。チャックステージ３は、半導体装置５を固定する手段として、真空吸着の機能を有する。なお、半導体装置５の固定手段は真空吸着に限るものではなく、例えば、静電吸着等であっても構わない。
【００１７】
プローブ基体２は、絶縁板１６、複数のプローブ１１、接続部１７Ａおよびプローブソケット１９を備える。プローブ基体２は移動アーム９によって保持されている。移動アーム９は、任意の位置へプローブ基体２を移動させることが可能である。ここで、プローブ基体２を１つの移動アーム９で保持する構成としたが、これに限るものではなく、複数の移動アームにてより安定的に保持してもよい。また、プローブ基体２を移動させる代わりにチャックステージ３を移動させてもよい。
【００１８】
検査制御部４は、信号線６を通じて、チャックステージ３の接続部１７Ｂとプローブ基体２の接続部１７Ａのそれぞれと電気的に接続されている。
【００１９】
チャックステージ３上に載置され固定される半導体装置５は、例えば縦型構造の半導体装置である。縦型構造の半導体装置とは、半導体装置の表面および裏面に主電極が形成されている。半導体装置５の検査を行う際、半導体装置５の表面側の電極は、プローブ１１と接触する。また、半導体装置５の裏面の電極はチャックステージ３上面と接触する。なお、半導体装置５は横型構造の半導体装置でもよい。横型構造の半導体装置は、半導体装置の一方の面に主電極が形成されている。
【００２０】
本実施の形態１において、絶縁板１６は透明性を有する部材である。絶縁板１６は、例えば透明な樹脂材であるがこれに限るものではない。
【００２１】
プローブ基体２の上に設置するカメラ２１は、プローブ１１の高さ検査のために、透明な絶縁板１６を介して後述する圧力受動部材７を撮影する。カメラ２１は、例えばＣＣＤカメラである。圧力受動部材７が位置する絶縁板１６の表面には、撮影時の外乱要素を低減するために、反射防止膜を形成してもよい。反射防止膜は、例えば反射防止フィルムを貼り付けることで形成される。
【００２２】
縦型構造の半導体装置５の検査を行う際、外部と接続するためのひとつの電極は、半導体装置５の上面に設けられた主電極パッド１８と接触するプローブ１１となる（図２参照）。そしてもう一方の電極は、半導体装置５の下面、つまりは設置面に接触するチャックステージ３の表面となる。プローブ１１は、絶縁板１６に接続されており、この絶縁板１６に接続部１７Ａを介して接続された信号線６を通じて、検査制御部４に接続される。チャックステージ３の表面は、チャックステージの側面に設けた接続部１７Ｂに取り付けられた信号線６を介して、検査制御部４に接続される。なお、プローブ１１は、半導体装置５に大電流を印加することを想定して、複数個設置されている。各プローブ１１と接続部１７Ａ間は、図示していないが、例えば絶縁板１６上に設けた金属板により電気的に接続されている。
【００２３】
各プローブ１１に加わる電流密度が略一致するように、接続部１７Ａから各プローブ１１までの距離が略一致するのが好ましい。同様に、接続部１７Ｂからチャックステージ３を介して各プローブ１１までの距離が略一致するのが好ましい。つまり、プローブ１１を介して、接続部１７Ａと接続部１７Ｂが対向するように位置するのが望ましい。
【００２４】
図２は、プローブ１１の構造を示す図である。プローブ１１は、バレル部１４、接触部１２、押し込み部１３、電気的接続部１５および突起部１０から構成される。バレル部１４は、プローブソケット１９を介して絶縁板１６に固定される。接触部１２は、半導体装置５の表面に設けられた主電極パッド１８と機械的かつ電気的に接触する。押し込み部１３の内部には、スプリング等のばね部材が組み込まれている。接触部１２が下方から上方へ向かって（図２のＺ軸方向に）圧力を受けると、押し込み部１３は、バレル部１４に押し込まれる方向に摺動する。電気的接続部１５はプローブ１１の先端の接触部１２と電気的に接続している。また、電気的接続部１５は接続部１７Ａと電気的に接続している。突起部１０は後述するような形態でプローブソケット１９と接触する。
【００２５】
プローブ１１は導電性を有する、例えば銅、タングステン、レニウムタングステンといった金属材料により作製されるがこれらに限るものではない。特に、接触部１２は導電性向上や耐久性向上等の観点から、別の部材、例えば金、パラジウム、タンタル、プラチナ等を被覆してもよい。
【００２６】
プローブ１１の摺動動作を図２（ａ）〜（ｃ）に示す。図２（ａ）の初期状態から、−Ｚ軸方向に半導体装置５に設けた主電極パッド１８に向けてプローブ１１が下降する。まず、プローブ１１の接触部１２が主電極パッド１８に接触する（図２（ｂ））。その後、さらにプローブ１１を下降させると、押し込み部１３がバレル部１４内に、ばね部材を介して押し込まれ、接触部１２と主電極パッド１８とが確実に接触する（図２（ｃ））。
【００２７】
なお、プローブ１１はＺ軸方向に摺動性を備えたばね部材を内蔵するものとして説明したが、これに限るものではない。プローブ１１は、はね部材を外部に備えたものであっても構わない。また、スプリング式に限らず、カンチレバー式であってもよい。また、プローブ１１は、積層プローブ、ワイヤープローブ等であっても構わない。
【００２８】
なお、検査制御部４は、図示しない処理回路によって実現される。処理回路はメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）であってもよい。
【００２９】
処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。
【００３０】
処理回路がＣＰＵの場合、処理回路は、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、検査制御部４の動作を実現する。ここで、メモリとは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等が該当する。
【００３１】
なお、処理回路の動作について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、検査制御部４の動作を実現することができる。
【００３２】
なお、画像処理部２２は、図示しない処理回路によって実現される。処理回路はメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵであってもよい。
【００３３】
処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。
【００３４】
処理回路がＣＰＵの場合、処理回路は、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、画像処理部２２の動作を実現する。ここで、メモリとは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等が該当する。
【００３５】
なお、処理回路の動作について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、画像処理部２２の動作を実現することができる。
【００３６】
＜プローブソケットの構成＞
プローブ１１は、プローブ１１の設置治具であるプローブソケット１９を介して絶縁板１６に取り付けられる。図３は、プローブソケット１９の側面図である。また、図４はプローブソケット１９の断面図である。なお、図３、４において、他の部材との関係を示すために、絶縁板１６とプローブ１１の一部も記載している。
【００３７】
プローブソケット１９は、鍔部１９Ａを備える。鍔部１９Ａは、プローブ１１の押圧方向（Ｚ軸方向）において絶縁板１６と対向する部分である。鍔部１９Ａには、圧力受動部材７が配置される。プローブ１１の先端の接触部１２が押圧されることにより、圧力受動部材７が、プローブソケット１９の鍔部１９Ａと絶縁板１６との間で押圧される。
【００３８】
図３に示すように、絶縁板１６は貫通孔１６１を備える。プローブソケット１９は、絶縁板１６の貫通孔１６１に嵌合する。図４に示すように、プローブソケット１９の鍔部１９Ａの絶縁板１６と対向する側の面にあって、圧力受動部材７に対応する位置には凸部２０が設けられている。つまり、凸部２０と絶縁板１６との間には、圧力受動部材７が配置される。また、図４に示すように、凸部２０と圧力受動部材７との間には、弾性部材８が配置される。
【００３９】
圧力受動部材７は、プローブソケット１９の鍔部１９Ａの少なくとも一部に沿って取り付けられる。半導体装置５と接触した後にプローブ１１に生じる圧力は、プローブ１１に設けた突起部１０を通じてプローブソケット１９の鍔部１９Ａに伝えられ、さらに圧力受動部材７に伝わる。
【００４０】
プローブ１１のバレル部１４とプローブソケット１９は一体となって動作する。プローブソケット１９の鍔部１９Ａの絶縁板１６側の面に設けられた凸部２０は、圧力受動部材７への圧力付与を適切に行うものとして機能する。凸部２０が、弾性部材８を介して圧力受動部材７を押圧することで、圧力受動部材７の損傷を抑制し、長寿命化が図られる。
【００４１】
圧力受動部材７としては、透明な素材、例えばビニールで封止された軟質部材、あるいはピエゾクロミック発光材料を用いることとするが、これに限るものではない。軟質部材は、プローブ接触時に、凸部２０に押されることで、押しのけられる流動性を有した部材で、かつ押しのけられることでその箇所にコントラストを生じる必要性から色彩を有した部材である。軟質部材は、例えば不凍液のような着色液体である。
【００４２】
ピエゾクロミック発光材料とは、圧力が印加されたときに、発光変化を生じる材料であり、蛍光性ペリレン環を有した材料などがある。弾性部材８は、弾力性、絶縁性、耐熱性を有した緩衝材としてのシートであり、例えば薄厚のシリコンゴムがあるがこれに限るものではない。
【００４３】
プローブ１１のバレル部１４には突起部１０が設けられている。図３および図４に示すように、この突起部１０がプローブソケット１９の端部に引っかけられることにより、プローブ１１はプローブソケット１９に着脱可能に設置される。プローブソケット１９は、絶縁板１６に設けられた貫通孔１６１に挿入されて嵌合することで、絶縁板１６に保持される。プローブソケット１９は、プローブ１１の半導体装置５との接触圧に応じて、絶縁板１６の貫通孔１６１の内壁に沿って滑らかに摺動可能である。また、プローブソケット１９が絶縁板１６の貫通孔１６１から抜け落ちないように、プローブソケット１９の上端には、図示しない係止部が設けられる。係止部は、絶縁板１６の上面に接離自在に係止可能となっている。
【００４４】
プローブソケット１９にはプローブ１１のバレル部１４が着脱可能に設置されている。よって、プローブソケット１９とプローブ１１とは、一体となって摺動する。プローブソケット１９は、バレル部１４の突起部１０が引っかけられた端部において、鍔部１９Ａを有している。鍔部１９Ａは、プローブ１１の摺動方向とは交差する方向（直交している場合を含む）にプローブソケット１９から延び出て形成されている。
【００４５】
プローブ１１の高さ検査は、画像処理部２２が、カメラ２１が撮像した画像を処理して、圧力受動部材７が受ける圧力の有無を検出することで行われる。画像処理において圧力受動部材７の画像認識が行われる。図５は、６本のプローブ１１が正常な高さにある場合にカメラ２１が撮像した画像の模式図である。図５においては、６つの領域２１ａ〜２１ｆのすべてにおいて、圧力受動部材７の発光の様子が撮像されている。これは、圧力受動部材７としてピエゾクロミック発光材料を用いた場合であり、６本のプローブ１１全てが半導体装置５に接触していることを意味する。
【００４６】
一方、図６は、プローブ１１の高さに異常がある場合にカメラ２１が撮像した画像の模式図である。領域２１ｄにおいては圧力受動部材７の発光が撮像されているが、他の領域２１ａ，２１ｂ、２１ｃ，２１ｅ，２１ｆにおいては圧力受動部材７の発光が撮像されていない。これは、領域２１ｄに対応するプローブ１１の高さに異常が生じており、他のプローブ１１よりも先に半導体装置５に接触したことを意味する。
【００４７】
同様に、図７は、プローブ１１の高さに異常がある場合にカメラ２１が撮像した画像の模式図である。領域２１ａ，２１ｂ、２１ｃ，２１ｄ，２１ｅにおいては圧力受動部材７の発光が撮像されているが、領域２１ｆにおいては圧力受動部材７の発光が撮像されていない。これは、領域２１ｆに対応するプローブ１１の高さに異常が生じており、領域２１ａ，２１ｂ、２１ｃ，２１ｄ，２１ｅのそれぞれに対応するプローブ１１が半導体装置５に接触したときに、領域２１ｆに対応するプローブ１１が半導体装置に接触していないことを意味する。画像処理部２２は、上述した発光の有無を認識する画像処理を行う。
【００４８】
また、圧力受動部材７が、色彩を有した軟質部材である場合、カメラ２１が撮像した画像において、圧力受動部材７が凸部２０に押圧されていない領域は、圧力受動部材７が存在するため、圧力受動部材７の色が付いた画素となる。一方、圧力受動部材７が凸部２０に押圧されている領域は、圧力受動部材７が排除されて存在しなくなる。画像処理部２２は、この色の違いを認識する画像処理を行う。
【００４９】
なお、図５〜７に示す画像では、簡単のために、プローブ１１等は省略し、圧力受動部材７の変化のみを示している。プローブ１１の高さの異常が検出された場合、画像処理部２２はプローブ１１の高さ方向の位置が適切でないことを検査制御部４に通知する。すると、検査制御部４は半導体装置５の検査を中止又は中断する。例えば、検査制御部４は使用者に対してアラームを鳴らすなどして、半導体装置５の検査が中止（中断）されたことを通知する。また、併せて音声等によりプローブ１１の高さ方向の位置が適切でないことを通知してもよい。通知を受けた使用者は、プローブ１１の点検等を行う。
【００５０】
＜動作＞
半導体装置５の表面に設けられた主電極パッド１８にプローブ１１を押圧して、半導体装置５の検査が行われる。高さ方向のプローブ位置の検査においても、実際の半導体装置５の検査と同様に、半導体装置５にプローブ１１を押圧した状態にて行う。
【００５１】
本実施の形態１に示す半導体装置の検査装置１の動作について説明する。図８は、半導体装置の検査装置の動作を示すフローチャートである。
【００５２】
まず、プローブ基体２を用意する。プローブ基体２には、これから検査を行う半導体装置５の電極に対応したプローブ１１が複数配置されている。プローブ基体２は移動アーム９によって保持される（ステップＳ１０１）。このとき、プローブ基体２の接続部１７Ａは信号線６と電気的に接続されている。
【００５３】
次に、検査を行う半導体装置５をチャックステージ３上に載置する（ステップＳ１０２）。このとき、半導体装置５はチャックステージ３に真空吸着等により固定されて、チャックステージ３と電気的に接触した状態となる。ここで、半導体装置５は、例えば複数の半導体チップが形成された半導体ウエハである。また、半導体装置５はこれに限るものではない。
【００５４】
次に、検査制御部４は、移動アーム９を制御してプローブ基体２をチャックステージ３の上方に移動させる。検査制御部４は、さらに移動アーム９を制御して、半導体装置５、詳細には検査対象とする半導体チップに対して、プローブ１１のＸＹ面内の位置合わせを行い、その後、プローブ基体２を下降させる。つまり、プローブ基体２を半導体装置５に向けて下方に移動させる。
【００５５】
プローブ１１の接触部１２が半導体装置５の主電極パッド１８に接触した後、検査制御部４がさらにプローブ基体２を下降させると、押し込み部１３がバレル部１４内にばね部材を介して押し込まれるとともに、プローブ１１の突起部１０がプローブソケット１９の鍔部１９Ａを押圧する。すると、プローブソケット１９の鍔部１９Ａにおいて、凸部２０が弾性部材８を介して絶縁板１６との間で圧力受動部材７を押圧する（ステップＳ１０３）。
【００５６】
プローブ１１を半導体装置５の主電極パッド１８に接触させた状態において、カメラ２１が、絶縁板１６の上方から圧力受動部材７を撮像する（ステップＳ１０４）。
【００５７】
次に、画像処理部２２は、カメラ２１が撮像した画像を処理して、各プローブ１１に対応した位置にある圧力受動部材７を検出する（ステップＳ１０５）。つまり、各プローブ１１に対応した位置にある圧力受動部材７が圧力を受けているかどうかを検出する。
【００５８】
画像処理部２２は、圧力受動部材７の検出結果に基づいて、プローブの高さ方向の位置が適切かどうかの判定を行う（ステップＳ１０６）。
【００５９】
例えば、ステップＳ１０５において図５で示す画像が認識された場合、全てのプローブ１１の高さ方向の位置が適切であるため、画像処理部２２は、ステップＳ１０６においてプローブの高さ方向の位置が適切であると判定する。この場合、画像処理部２２は、プローブ位置が適切であることを検査制御部４に通知する。すると、検査制御部４は、プローブ基体２に配置されたプローブ１１を用いて、半導体装置５の検査を実施する（ステップＳ１０７）。
【００６０】
一方、ステップＳ１０５において図６又は図７で示す画像が認識された場合、少なくとも１つのプローブ１１の高さ方向の位置が適切でないため、画像処理部２２は、ステップＳ１０６においてプローブの高さ方向の位置が適切でないと判定する。この場合、画像処理部２２はプローブの高さ方向の位置が適切でないことを検査制御部４に通知する（ステップＳ１０８）。すると、検査制御部４は半導体装置５の検査を中止又は中断する。例えば、検査制御部４は使用者に対してアラームを鳴らすなどして、半導体装置５の検査が中止（中断）されたことを通知する。また、併せて音声等によりプローブ１１の高さ方向の位置が適切でないことを通知してもよい。通知を受けた使用者は、プローブ１１の点検等を行う。
【００６１】
プローブ１１の高さ方向の位置の検査は、評価する半導体装置５ごとに実施する。もしくは、取り決めた一定の頻度（例えば予め定めた個数の半導体装置５の検査が終了するたび）に実施してもよい。
【００６２】
なお、上述したステップＳ１０４からステップＳ１０６の一連の工程は、プローブ基体２を半導体装置５に向けて下方に移動させながら、複数回行ってもよい。また、半導体装置５の検査中に、プローブ１１の高さ方向の位置の検査を行ってもよい。
【００６３】
＜効果＞
本実施の形態１における半導体装置の検査装置１は、半導体装置の評価に用いるプローブ１１を固定するプローブソケット１９と、プローブソケット１９を介してプローブ１１を保持する絶縁板１６と、を備え、プローブソケット１９は、プローブ１１の押圧方向において絶縁板１６と対向する対向部分を備えるとともに、当該対向部分に圧力受動部材７が配置され、絶縁板１６は透明であり、プローブ１１の先端が押圧されることにより、圧力受動部材７が、プローブソケット１９の対向部分と絶縁板１６との間で押圧され、絶縁板１６の圧力受動部材７が配置される側の面と反対側の面から圧力受動部材７を撮像するカメラ２１と、カメラ２１が撮像した画像を処理して、圧力受動部材７が受ける圧力の有無を検出する画像処理部２２と、をさらに備える。
【００６４】
本実施の形態１では、圧力受動部材７を有するプローブソケット１９と、プローブ１１とを別部材で構成したため、例えばプローブ１１に不具合が生じた場合に、プローブ１１のみを交換することが可能である。よって、交換費用を抑制することが可能である。また、本実施の形態１において、カメラ２１の焦点は、常に圧力受動部材７に合わせておけばよいため、プローブ１１の先端部分に焦点を合わせる場合と比較して、容易かつ精度良く圧力受動部材７を撮像することが可能である。
【００６５】
また、半導体装置５の検査を行う前に、プローブ１１の高さ方向の位置の検査を行うことにより、半導体装置５に余分な荷重、歪を加えることを回避でき、測定精度を向上させることが可能である。また、プローブ１１の高さ方向の位置の検査を、半導体装置５の検査中にも行うことが可能である。また、本実施の形態１では、プローブソケット１９側に圧力受動部材７を設けたため、個々のプローブ１１への圧力受動部材７の追加が不要であり、低コストの効果も有する。
【００６６】
また、本実施の形態１における半導体装置の検査装置１において、絶縁板１６は貫通孔１６１を備え、プローブソケット１９は貫通孔１６１に嵌合し、プローブソケット１９は対向部分として鍔部１９Ａを備え、鍔部１９Ａの絶縁板１６と対向する側の面に凸部２０が設けられ、凸部２０と絶縁板１６との間に圧力受動部材７が配置される。
【００６７】
従って、鍔部１９Ａの絶縁板１６と対向する側の面に凸部２０を設けて、凸部２０が圧力受動部材７を押圧する構成とすることにより、プローブソケット１９がプローブ１１から受ける圧力を凸部２０の先端に集中させて圧力受動部材７をより高い圧力で押圧することが可能である。よって、プローブ１１の高さ方向の位置の検査精度を向上させることが可能である。
【００６８】
また、本実施の形態１における半導体装置の検査装置１において、プローブソケット１９は、凸部２０と圧力受動部材７との間に配置された弾性部材８をさらに備える。
【００６９】
従って、プローブソケット１９の凸部２０と圧力受動部材７との間に弾性部材８を配置することにより、圧力受動部材７に凸部２０が直接接触することを防止して、圧力受動部材７を保護し、圧力受動部材７を長寿命化することが可能となる。
【００７０】
また、本実施の形態１における半導体装置の検査装置１において、圧力受動部材７は着色された軟質材料である。
【００７１】
従って、圧力受動部材７を軟質材料とすることで、凸部２０が接触した部分において、圧力受動部材７に凸部２０を食い込ませて圧力受動部材７を排除することが可能となる。また、圧力受動部材７が着色されていることにより、圧力受動部材７が存在する領域と、圧力受動部材が存在しない（即ち凸部２０により排除された）領域とを、色彩で区別することが可能となる。また、カメラ２１による撮影時の外乱要素（背景）の写りこみを回避できる。
【００７２】
また、本実施の形態１における半導体装置の検査装置１において、圧力受動部材７は圧力がかかると発光するピエゾクロミック発光材料であってもよい。
【００７３】
従って、圧力受動部材７をピエゾクロミック発光材料とすることで、圧力受動部材７に圧力が印加された領域と、圧力が印加されていない領域とを、発光の有無および色彩で区別することが可能となる。よって、プローブソケット１９の突起部１０を圧力受動部材７に押圧することで、圧力の印加に応じた発光を利用してプローブ１１の先端が半導体装置５に押圧されているかどうかを検出することが可能となる。
【００７４】
また、本実施の形態１における半導体装置の検査装置１において、絶縁板１６の圧力受動部材７が配置される側の面と反対側の面において、圧力受動部材７と平面視で重なる領域には、反射防止膜を設けてもよい。
【００７５】
従って、絶縁板１６の表面による光の反射が原因となり、カメラ２１の撮像画像が乱れることを抑制することが可能である。よって、圧力受動部材７の検出精度を向上させることが可能である。
【００７６】
また、本実施の形態１における半導体装置の検査装置１において、反射防止膜は、反射防止フィルムであってもよい。絶縁板１６に反射防止フィルムを貼ることにより、容易に反射防止膜を形成することが可能である。
【００７７】
また、本実施の形態１における半導体装置の検査装置１は、半導体装置５が載置されるチャックステージ３と、半導体装置５に接触するプローブ１１と、プローブ１１との間で信号を授受することにより、チャックステージ３上面に載置された半導体装置５の電気的特性を評価する検査制御部４と、をさらに備える。
【００７８】
半導体装置の検査装置１によれば、半導体装置５の検査を行う前に、プローブ１１の高さ方向の位置の検査を行うことが可能となる。よって、プローブ１１の高さ方向の位置が不適切なまま、半導体装置５の検査を行ってしまうことを防止することが可能となり。半導体装置５に対して精度および信頼性のより高い検査を行うことができる。
【００７９】
また、本実施の形態１における半導体装置の検査方法は、半導体装置の検査装置１を用いた半導体装置の検査方法であって、（ａ）検査制御部４がプローブ１１を半導体装置５に対して近づけながら、カメラ２１が、絶縁板１６の圧力受動部材７が配置される側の面と反対側の面から圧力受動部材７を撮像する工程と、（ｂ）画像処理部２２が、カメラ２１が撮像した画像を処理して、プローブ１１が半導体装置５に押圧されているかどうかを判定する工程と、（ｃ）検査制御部４が、画像処理部２２の判定結果に基づいて、半導体装置５の電気的特性の評価を実施するか決定する工程と、を備える。
【００８０】
従って、半導体装置５の評価を行う前に、プローブ１１の高さ方向の位置の検査を行うことにより、半導体装置５に余分な荷重、歪を加えることを回避でき、測定精度を向上させることが可能である。また、プローブ１１の高さ方向の位置の検査を、半導体装置５の評価中にも行うことが可能である。
【００８１】
＜実施の形態２＞
図９は、実施の形態２におけるプローブソケット１９の断面図である。本実施の形態２におけるプローブソケット１９は、実施の形態１（図３、４）のプローブソケット１９に対して透明部材２４をさらに備える。図９に示すように、透明部材２４は、圧力受動部材７と絶縁板１６との間に配置される。透明部材２４は、透明な樹脂板、例えばアクリル板であるがこれに限るものではない。
【００８２】
また、本実施の形態２における半導体装置の検査装置１において、絶縁板１６は透明ではなく、例えばプリント基板である。図９に示すように、絶縁板１６は、圧力受動部材７と平面視で重なる部分に開口部２３を備える。その他の構成は実施の形態１と同じため、説明を省略する。
【００８３】
カメラ２１は、絶縁板１６の開口部２３および透明部材２４を通して、圧力受動部材７を撮像することが可能である。実施の形態１では、圧力受動部材７は透明な絶縁板１６に押圧されたが、本実施の形態２では、圧力受動部材７は透明部材２４に押圧される。
【００８４】
本実施の形態２における半導体装置の検査装置１の動作は、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【００８５】
＜効果＞
本実施の形態２における半導体装置の検査装置１は、半導体装置５の評価に用いるプローブ１１を固定するプローブソケット１９と、プローブソケット１９を介してプローブ１１を保持する絶縁板１６と、を備え、プローブソケット１９は、プローブ１１の押圧方向において絶縁板１６と対向する対向部分を備えるとともに、対向部分に圧力受動部材７が配置され、絶縁板１６は圧力受動部材７と平面視で重なる部分に開口部２３を備え、絶縁板１６が開口部２３を備える場合、プローブソケット１９は、絶縁板１６の開口部２３と圧力受動部材７との間に配置された透明部材２４をさらに備え、プローブ１１の先端が押圧されることにより、圧力受動部材７が、プローブソケット１９の対向部分と透明部材２４との間で押圧され、絶縁板１６の圧力受動部材７が配置される側の面と反対側の面から圧力受動部材７を撮像するカメラ２１と、カメラ２１が撮像した画像を処理して、圧力受動部材７が受ける圧力の有無を検出する画像処理部２２と、をさらに備える。
【００８６】
従って、実施の形態１で述べた効果に加えて、本実施の形態２では、透明性を有さない絶縁板１６であっても、圧力受動部材７と平面視で重なる部分に開口部２３を設ければ、圧力受動部材７を撮像することが可能となる。よって、プリント基板等の絶縁板を利用することが可能となる。
【００８７】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１  半導体装置の検査装置、２  プローブ基体、３  チャックステージ、４  検査制御部、５  半導体装置、６  信号線、７  圧力受動部材、８  弾性部材、９  移動アーム、１０  突起部、１１  プローブ、１２  接触部、１３  押し込み部、１４  バレル部、１５  接続部、１６  絶縁板、１６１  貫通孔、１７Ａ，１７Ｂ  接続部、１８  主電極パッド、１９  プローブソケット、１９Ａ  鍔部、２０  凸部、２１  カメラ、２２  画像処理部、２３  開口部、２４  透明部材。
【図１】
2017129395.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2017129395.tif 000006
【図５】
2017129395.tif 000007
【図６】
2017129395.tif 000008
【図７】
2017129395.tif 000009
【図８】
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【図９】
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