JP2003344498A - 半導体試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プローブ針と試料との接触後におけるプロー
ブ針の伸縮を抑制してプローブ針と試料との接触の圧力
を好適に設定し、安定した試験を行うことができる半導
体試験装置を提供する。 【解決手段】 半導体試験装置は、チャック２２に配置
されて所定検査温度にされるウエーハＷにプローブ針２
６を接触させてウエーハＷを検査する。この半導体試験
装置は、プローブ針２６を接触させてプローブ針２６を
上記所定検査温度にするヒートブロック４１を備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスや
基板等のプローブテストを行う半導体試験装置に関す
る。

【０００２】近年、ＬＳＩ製造技術の進化により、同じ
面積のウエーハ上での回路数は増加の一途をたどってい
る。そこで、回路状態を良否判断するプローブテストの
検査時間の効率化に向けた複数ＬＳＩの同時測定のニー
ズも高まっている。これに対応してプローブカードに配
列されるプローブ針の数（針数）も増え、また、針と針
との間隔（ピッチ）もより狭いもの（４０マイクロメー
タピッチ以下）へと移行している。初期のプローブカー
ドの針数は２０〜８０本程度であったが、現在では６０
０〜８００本が主流となり、１０００本を数えるプロー
ブカードも製造されている。

【０００３】さて、携帯電話、車載品等では使用する温
度環境が低温から高温までとさまざまであり、こうした
製品を動作保証する条件は厳しくなっている。このた
め、当該製品に採用される回路等のプローブテストにお
いては、検査時の設定温度に関わらずプローブ針が略均
一に接触する改善が必須である。

【０００４】

【従来の技術】従来、ウェハ試験におけるプローブテス
トでは、プローブカードに多数設けられるプローブ針を
ウェハ基板上に形成されたパッドに所定の針圧で当接さ
せ、その状態で半導体試験装置にあらかじめ設定されて
いるプログラムに基づいて、通電試験が行われる。

【０００５】半導体試験装置において、プローブカード
に配列されるプローブ針は、検査時の設定温度が高温で
は伸び、それが低温では縮む傾向にある。この伸縮によ
りパッドに対するプローブ針の接触圧力が変化し、良好
なコンタクトが得られない。この温度によるプローブ針
の伸縮の影響を緩和した従来の検査態様について図面に
従い以下に説明する。

【０００６】ここで、図８は従来の半導体試験装置によ
るプローブテストのシーケンスを示すフローチャートで
あり、図９は同装置によるプリヒート態様を示す説明図
である。図９に示されるように、この半導体試験装置
は、略円盤状の試料台としてのチャック９０と、プロー
ブカード９１とを備えており、プローブカード９１には
複数のプローブ針９２が配列されている。そして、チャ
ック９０には、回路を実装した試料としてのウエーハＷ
が載置されている。また、この半導体試験装置は、ウエ
ーハＷを温めるためのヒータ９３を備えている。

【０００７】このような構造にあって、この半導体試験
装置は、図８の検査開始に伴いチャック９０を所定の検
査温度に到達させる（ステップＳ９１）。具体的には、
半導体試験装置は、上記ヒータ９３を通電制御してチャ
ック９０を所定の検査温度まで温め、この状態を保持す
る。

【０００８】次に、半導体試験装置は、チャック９０を
プローブカード９１の下方に所定距離（例えば５００μ
ｍ）離隔した位置に移動し、プローブカード９１のプロ
ーブ針９２をプリヒートする（ステップＳ９２）。すな
わち、半導体試験装置は、プローブ針９２の下方に配置
したチャック９０の放射熱を利用して、上記検査温度に
近付くように同プローブ針９２を数分から数十分（カー
ドサイズに依存）温める。

【０００９】次いで、半導体試験装置は、上記プローブ
針９２の針先の高さ及びウエーハＷの端面の高さを図示
しないカメラにてそれぞれ認識し、同プローブ針９２の
針先の高さにウエーハＷの端面の高さが一致するチャッ
ク９０の位置を検出する（ステップＳ９３）。

【００１０】そして、半導体試験装置は、上記検出した
位置にチャック９０を移動し、プローブ針９２の針先に
ウエーハＷを接触させて所要の検査を実施する（ステッ
プＳ９４）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この半導体
試験装置では、上記プローブ針９２を予め温めていると
はいえ、離隔距離（５００μｍ）を介した熱伝導による
制約分、プローブ針９２はウエーハＷの設定温度に達す
る前に温度飽和してしまう。

【００１２】図１０は、このプローブ針９２のプリヒー
トによる針先高さの変動を示すグラフである。この針先
高さは、図９のｚ軸座標に基づき表している。従って、
プローブ針９２が温められてその針先が伸びるに従い高
さは低くなっている。時刻Ｔ１１でプローブ針９２が略
温度飽和に達すると、その針先のそれ以上の伸びは停止
し、略一定の高さを維持する。このとき、プローブ針９
２の針先は、初期状態から数十μｍ程度の高さ変動ΔＨ
を生じてその伸びを停止する。

【００１３】ここで、プローブ針９２の針先に実際にウ
エーハＷを接触させて検査を開始すると、プローブ針９
２は上記ウエーハＷの設定温度まで更に温められてその
針先は更に伸びる。従って、検査中にプローブ針９２と
ウエーハＷとの接触の圧力が大きく変化する（ステップ
Ｓ９５）。

【００１４】なお、プローブテストに際してウエーハＷ
を所定の検査温度まで冷やす場合には、ヒータ９３に代
えて冷却液等を循環させる回路を設ける。それ以外の構
成・検査態様等は上記同様であるためその説明を割愛す
る。このときのプリヒートに際しては、プローブ針９２
は冷やされてその針先が縮み、その高さは高くなる。

【００１５】図１１は、プローブ針９２の高温又は低温
へのプリヒート後、プローブ針９２の針先にウエーハＷ
を接触させて検査するときの針跡の変化を示す説明図で
ある。なお、同図には常温での検査における針跡を併せ
示している。そして、針跡の変化としてプリヒート後の
接触開始直後、１０分間の接触後及び次の位置での接触
時の各段階での状態を示している。

【００１６】同図に示されるように、常温での検査で
は、プローブ針９２及びウエーハＷの温度は接触の前後
においても変化しないため、上記各段階に関係なく略一
定の針跡が生じる。

【００１７】一方、高温での検査では、上記接触開始直
後ではプリヒートによるプローブ針９２の針先の伸び分
の位置ずれが生じるものの、その針跡は常温での場合と
同様である。しかしながら、検査の進行に伴いプローブ
針９２がウエーハＷの設定温度へと温められると、その
針先の伸びに従い針跡は伸びて大きくなるように変化が
生じる。

【００１８】同様に、低温での検査では、上記接触開始
直後ではプリヒートによるプローブ針９２の針先の縮み
分の位置ずれが生じるものの、その針跡は常温での場合
と同様である。しかしながら、検査の進行に伴いプロー
ブ針９２がウエーハＷの設定温度へと冷やされると、そ
の針先の縮みに従い針跡は縮んで小さくなるように変化
が生じる。

【００１９】以上により、検査間を通じてプローブ針９
２の針先とウエーハＷとの接触の圧力を均一とすること
が難しく、接触不良を生じる可能性がある。あるいは、
検査中の上記接触の圧力を適正に設定することが難し
い。

【００２０】また、ウエーハＷ上の電極（パッド）に接
触させて検査を行う場合、特に当該電極が狭いタイプで
は大きな針跡が生じることで、アセンブリ工程における
その後のボンディング工程でのボンディング強度が低下
する。すなわち、プローブ針９２の滑り量（スクラブ
量）が面積的に大きくなるに従いボンディング領域に食
い込んでその強度が低下する。

【００２１】ここで、特開平５−１５２３８９号公報に
は、プローブカード側及び試料台側にそれぞれ発熱体
（又は冷却体）を配設したものが記載されている。従っ
て、各発熱体（又は冷却体）を用いてプローブカード
（プローブ針）及び試料台の温度環境を予め同じにし、
プローブ針と試料（ウエーハ）との接触後におけるプロ
ーブ針の伸縮を抑制している。しかしながら、この場合
にはプローブカードごとに発熱体（又は冷却体）を設け
る必要があるため、コストの増大を余儀なくされる。ま
た、プローブカードの発熱体に通電することで、検査時
にノイズの影響を受ける可能性がある。

【００２２】本発明は、プローブ針と試料との接触後に
おけるプローブ針の伸縮を抑制してプローブ針と試料と
の接触の圧力を好適に設定し、安定した試験を行うこと
ができる半導体試験装置を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、プローブ針をヒートブロックに接触させること
で、同プローブ針は試料と同様に所定検査温度にされ
る。従って、検査においてプローブ針を試料に接触させ
ても、同プローブ針の温度変化による伸縮は抑制され、
プローブ針と試料との接触の圧力は好適に設定される。

【００２４】請求項２に記載の発明によれば、ヒートブ
ロックに接触するプローブ針の針圧の変動は、針圧吸収
手段にて吸収される。従って、プローブ針をヒートブロ
ックに接触させて同プローブ針を上記検査温度にする
際、上記プローブ針に過剰な圧力（過重）が加わった
り、ヒートブロックとの接触不足で温度調整に時間がか
かったりすることが防止される。特に、配列されるプロ
ーブ針の針数に応じた針圧の増減にも対応しうる。

【００２５】請求項３に記載の発明によれば、上記針圧
吸収手段は、プローブ針の針圧の変動に応じてヒートブ
ロックを変位させるばね式又は圧力式の極めて簡易な変
位構造とされる。

【００２６】請求項４に記載の発明によれば、上記ヒー
トブロックは、試料台の領域を利用して設けられる。従
って、例えば試料台に隣接して別途、ヒートブロックを
設ける場合に比べてその配置スペースが削減される。ま
た、ヒートブロックは、試料台を所定検査温度にするこ
とでともに同温度にされるため、温度調整のための構造
が簡易化される。

【００２７】請求項５に記載の発明によれば、上記ヒー
トブロックのプローブ針との接触部が絶縁材質にて形成
されることで、同ヒートブロック（接触部）を介したプ
ローブ針の短絡が防止される。

【００２８】請求項６に記載の発明によれば、上記接触
部が熱伝導に優れたセラミックにて形成されることで、
ヒートブロック（接触部）は迅速に所要の検査温度にさ
れる。

【００２９】請求項７に記載の発明によれば、上記接触
部が硬化処理された絶縁加工処理金属にて形成されるこ
とで、ヒートブロック（接触部）の劣化が抑制される。
請求項８に記載の発明によれば、導電性材質にて形成さ
れた接触部を介したプローブ針の抵抗値（接触抵抗）が
検出されることで、例えば当該プローブ針の整備の必要
性の有無が確認される。

【００３０】請求項９に記載の発明によれば、上記接触
部は極めて導電性の高い金プレートにて形成される。従
って、上記プローブ針の抵抗値（接触抵抗）の検出に及
ぼす接触部の影響は最小限に抑制される。

【００３１】請求項１０に記載の発明によれば、上記プ
ローブ針の各抵抗値のデータがシリアル転送されること
で、全てのプローブ針について整備の必要性の有無が確
認される。

【００３２】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。

【００３３】図５は、本実施形態の半導体試験装置を示
すブロック図である。すなわち、図５（ａ）は計測制御
に係るブロック図であり、図５（ｂ）は温度制御に係る
ブロック図である。この半導体試験装置は、テスタ１１
及びそれに接続されたプローバ１２を備えている。

【００３４】図５（ａ）に示されるように、テスタ１１
は、検出手段を構成するコントローラ１３及び計測器１
４を有する計測制御ユニット１１ａを備えている。ま
た、プローバ１２は、コントローラ２０、プローブカー
ド２１及び略円盤状の試料台としてのチャック２２を備
えている。チャック２２には、ＩＣ，ＬＳＩ等の電子回
路（チップ）を実装した試料（被測定物）としてのウエ
ーハＷが載置されている。そして、コントローラ１３
は、それぞれ制御ケーブル２３及びプローブカード制御
ケーブル２４を介してコントローラ２０及びプローブカ
ード２１に接続されている。計測器１４は、出力ケーブ
ル２５を介してプローブカード２１に接続されている。
なお、出力ケーブル２５は、プローバ１２（プローブカ
ード２１）及び計測制御ユニット１１ａ（計測器１４）
間で、例えばシリアル形式のデータ転送（例えばＧＰ−
ＩＢ通信等）を行うインターフェースを構成している。

【００３５】コントローラ１３は、制御ケーブル２３を
介してコントローラ２０に制御信号を出力する。例え
ば、コントローラ２０はこの制御信号に基づきチャック
２２を駆動制御して、同チャック２２（ウエーハＷ）を
所要位置に移動させる。すなわち、プローブカード２１
には複数のプローブ針２６が配列されており、コントロ
ーラ２０は後述の態様でウエーハＷが所定の圧力にてプ
ローブ針２６に接触するように同チャック２２を移動さ
せる。

【００３６】また、コントローラ１３は、プローブカー
ド制御ケーブル２４を介してプローブカード２１を駆動
制御し、当該ウエーハＷの検査結果を出力ケーブル２５
を介して計測器１４に出力させる。コントローラ１３
は、計測器１４に出力された検査結果に基づきウエーハ
Ｗに対して所要の評価を行う。

【００３７】図５（ｂ）に示されるように、テスタ１１
は、コントローラ１５及びチラー１６を有する温度制御
ユニット１１ｂを備えている。また、プローバ１２は、
チャック２２の表面温度を検出する温度センサ２７、露
点を検出する露点センサ２８、チャック２２を冷やすた
めにチラー１６から後述の態様でプローバ１２に流れる
冷却液の流量を検出するＣＰＵ２９を備えている。そし
て、これら温度センサ２７、露点センサ２８、ＣＰＵ２
９は、監視ユニット３０を介して温度制御ユニット１１
ｂのコントローラ１５に接続されている。監視ユニット
３０は、チャック２２の表面温度、露点、チラー１６か
らプローバ１２に流れる冷却液の流量を監視してこの監
視結果をコントローラ１５に出力する。

【００３８】また、コントローラ１５は、制御ケーブル
３１を介してプローバ１２に接続されている。コントロ
ーラ１５は、監視ユニット３０からの監視結果に基づき
制御ケーブル３１を介して温度制御信号を出力し、後述
の態様でチャック２２等の温度を制御する。

【００３９】次に、本実施形態のプローブカード２１、
チャック２２及びその周辺構造の細部について図１及び
図２に基づき更に説明する。図１に示されるように、プ
ローバ１２は、チャック２２の径方向外側に隣接して設
けられたヒートブロック４１を備えている。このヒート
ブロック４１は、全プローブ針２６の針先を同時に接触
させるのに十分な底面積を有する略円柱体に形成されて
おり、その軸線がプローブカード２１及びチャック２２
の軸線と略平行となるように配置されている。このヒー
トブロック４１は、軸方向に２分された分離構造を有し
ており、その軸線方向一側及び他側（図１の上側及び下
側）はそれぞれ接触部を構成する接触体４２及び支持台
４３となっている。従って、これら接触体４２及び支持
台４３はそれぞれ交換可能になっている。なお、支持台
４３からの接触体４２の着脱は、例えば減圧による吸引
力により接触体４２を吸着して行う。

【００４０】上記接触体４２は、例えば熱伝導に優れ、
高抵抗な材質にて形成されている。具体的には、接触体
４２は、例えば酸化アルミナなどのセラミックにて形成
されている。これは、ヒートブロック４１（接触体４
２）をチャック２２とともに所要の検査温度に速やかに
移行させるとともに、接触体４２に接触するプローブ針
２６の短絡を防止するためである。この接触体４２は、
軸方向一側（図１の上側）端面の位置（高さ）がチャッ
ク２２の端面の位置に略一致するように配置されてい
る。

【００４１】上記支持台４３は、底部に設けられた針圧
吸収手段としての吸収機構４４を介してチャック２２を
搬送する台座（図示略）に固定されている。従って、ヒ
ートブロック４１は、チャック２２と一体で移動する。
この吸収機構４４は、例えばばね式又は圧力式（油圧
式、空圧式など）の変位構造を有している。この吸収機
構４４は、ヒートブロック４１（接触体４２）に接触す
るプローブ針２６の針圧の変動に応じて前記ヒートブロ
ック４１を変位させる。これは、略安定した状態で接触
体４２をプローブ針２６に接触させるためである。この
吸収機構４４による針圧の吸収は、例えばプローブ針２
６の針数が数本〜数百本のときの荷重相当である１kg以
下〜数kg程度の荷重に対応している。

【００４２】また、上記プローバ１２は、チャック２２
（ウエーハＷ）又はヒートブロック４１（接触体４２）
の端面の位置（高さ）を認識するための第１カメラ４５
を備えている。この第１カメラ４５は、プローバ１２の
筐体に固定されており、その画像データは前記コントロ
ーラ２０に出力されている。コントローラ２０は、第１
カメラ４５の焦点にチャック２２（ウエーハＷ）又はヒ
ートブロック４１（接触体４２）の端面が一致すること
で、これらが基準位置に配置されたことを認識する。

【００４３】さらに、上記プローバ１２は、プローブカ
ード２１のプローブ針２６の針先の位置（高さ）を認識
するための第２カメラ４６を備えている。この第２カメ
ラ４６も、プローバ１２の筐体に固定されており、その
画像データは上記コントローラ２０に出力されている。
コントローラ２０は、第２カメラ４６の焦点にプローブ
針２６の針先が一致することで、これが基準位置に配置
されたことを認識する。

【００４４】コントローラ２０は、上記チャック２２
（ウエーハＷ）又はヒートブロック４１（接触体４２）
の端面の基準位置への配置、プローブ針２６の針先の基
準位置への配置が認識されることでこれに基づく演算を
行う。そして、コントローラ２０は、チャック２２（ウ
エーハＷ）又はヒートブロック４１（接触体４２）の端
面と、プローブ針２６の針先との位置合わせを行う。す
なわち、コントローラ２０は、チャック２２（ウエーハ
Ｗ）又はヒートブロック４１（接触体４２）の端面がプ
ローブ針２６の針先に所定の圧力で接触するようにチャ
ック２２及びヒートブロック４１を移動させる。

【００４５】図２（ａ）に示されるように、上記プロー
バ１２は、チャック２２及びヒートブロック４１にそれ
ぞれ対応して直列接続で配設されたチャック側ヒータ５
１及びヒートブロック側ヒータ５２を備えている。これ
らチャック側ヒータ５１及びヒートブロック側ヒータ５
２は、前記温度制御ユニット１１ｂのコントローラ１５
から制御ケーブル３１を介して出力される温度制御信号
に基づき通電制御され、ウエーハＷ及びヒートブロック
４１を所要の検査温度まで温める。

【００４６】また、図２（ｂ）に示されるように、上記
プローバ１２は、前記温度制御ユニット１１ｂのチラー
１６に連通する冷却通路５３を流れる冷却液を前記チャ
ック２２及びヒートブロック４１にそれぞれ対応して循
環させるチャック側冷却通路５４及びヒートブロック側
冷却通路５５を備えている。冷却通路５３（チャック側
冷却通路５４及びヒートブロック側冷却通路５５）を流
れる冷却液は、前記温度制御ユニット１１ｂのコントロ
ーラ１５から制御ケーブル３１を介して出力される温度
制御信号に基づきその流量が制御される。そして、この
冷却液は、ウエーハＷ及びヒートブロック４１を所要の
検査温度まで冷やす。

【００４７】次に、この半導体試験装置の検査態様につ
いて図３及び図４に基づき説明する。なお、図３はこの
半導体試験装置の検査のシーケンスを示すフローチャー
トであり、図４は同検査態様を示す説明図である。な
お、この検査に先立ってウエーハＷ及びヒートブロック
４１は所要の検査温度に到達・保持されているとする。

【００４８】コントローラ２０（半導体試験装置）は、
図３の検査開始に伴い第２カメラ４６にてプローブ針２
６の針先の位置（高さ）を認識する（ステップＳ１
１）。また、コントローラ２０は、第１カメラ４５にて
ヒートブロック４１（接触体４２）の端面の位置（高
さ）を認識する（ステップＳ１２）。

【００４９】次いで、コントローラ２０は、ヒートブロ
ック４１（接触体４２）の端面と、プローブ針２６の針
先との位置合わせを行う。すなわち、図４（ａ）に示さ
れるようにコントローラ２０は、ヒートブロック４１
（接触体４２）の端面がプローブ針２６の針先に所定の
圧力で接触するようにチャック２２ともどもヒートブロ
ック４１を移動させる。そして、上記検査温度に保持さ
れたヒートブロック４１にて同温度に到達するまでプロ
ーブ針２６を温め、若しくは冷やす（ステップＳ１
３）。コントローラ２０は、プローブカード２１の反
り、伸びが略最大値となるまでこのプリヒートを継続す
る。このとき、温度変化によるプローブ針２６の伸縮は
前記吸収機構４４にて吸収されるため、接触体４２に対
するプローブ針２６の接触は略安定した状態となる。

【００５０】プローブ針２６の温度が上記検査温度に到
達すると、コントローラ２０は、第２カメラ４６にてプ
ローブ針２６の針先の位置（高さ）を再び認識する（ス
テップＳ１４）。また、コントローラ２０は、第１カメ
ラ４５にてチャック２２に載置されたウエーハＷの端面
の位置（高さ）を認識する（ステップＳ１５）。

【００５１】次いで、コントローラ２０は、ウエーハＷ
の端面と、プローブ針２６の針先との位置合わせを行
う。すなわち、図４（ｂ）に示されるようにコントロー
ラ２０は、ウエーハＷの端面の所定の接触ポイント（ウ
エーハＷ上のパッド）がプローブ針２６の針先に所定の
圧力で接触するようにチャック２２を移動させる（ステ
ップＳ１６）。そして、半導体試験装置（計測制御ユニ
ット１１ａ）は、この状態で当該ウエーハＷの所要の検
査（ウエーハＷ上の電子回路の電気的特性検査）を実施
する。なお、この検査に先立って、プローブ針２６はウ
エーハＷと略同一の検査温度に到達しているため、検査
間を通じた検査環境の変動により同プローブ針２６が伸
縮することはない。

【００５２】上記実施形態によれば、以下のような特徴
を得ることができる。 （１）上記実施形態では、プローブ針２６をヒートブロ
ック４１に接触させて熱を伝えることで、同プローブ針
２６の温度はウエーハＷの温度と略同一の検査温度にな
る。このとき、検査環境（温度）と同等の状態でプロー
ブ針２６の伸縮、基板（プローブカード２１）の反りが
発生する。そして、実際の検査においてプローブ針２６
をウエーハＷに接触させても、同プローブ針２６の温度
が変化しない。従って、検査開始の当初（ウエーハＷ上
の１番目の電子回路）から最後（ウエーハＷ上の最終の
電子回路）まで接触するプローブ針２６の針圧を安定さ
せ、安定したウエーハ試験を行うことができる。また、
所定の接触ポイント（ウエーハＷ上の電子回路の電極）
に対するプローブ針２６の位置を安定化することがで
き、滑り量（スクラブ量）を抑制・均一化することがで
きる。さらに、ウエーハＷ上の電子回路の電極（パッ
ド）に加わるダメージを抑えることが可能となる。

【００５３】また、プローブ針２６をヒートブロック４
１に直に接触させて熱を伝えるため、所要の温度（検査
温度）に到達・安定させるまでの時間を短縮できる。さ
らに、プローブカード２１に温度設定のヒータを内蔵し
ないため、ヒータ電流によるノイズの影響を回避でき
る。

【００５４】（２）上記実施形態では、ヒートブロック
４１に接触するプローブ針２６の針圧の変動は、吸収機
構４４にて吸収される。従って、プローブ針２６をヒー
トブロック４１に接触させて同プローブ針２６の温度を
検査温度に変更する際、上記プローブ針２６に過剰な圧
力（過重）が加わって変形させたり、ヒートブロック４
１との接触不足で検査温度に到達するまでに時間がかか
ったりすることを防止できる。特に、配列されるプロー
ブ針２６の針数に応じた針圧の増減にも対応できる。

【００５５】（３）上記実施形態では、吸収機構４４
は、プローブ針２６の針圧の変動に応じてヒートブロッ
ク４１を変位させるばね式又は圧力式の極めて簡易な変
位構造とされる。従って、設備コストの増加が低減され
る。

【００５６】（４）上記実施形態では、接触体４２が絶
縁材質にて形成されることで、接触体４２を介したプロ
ーブ針２６間の短絡を防止できる。 （５）上記実施形態では、接触体４２が熱伝導に優れた
セラミックにて形成されることで、ヒートブロック４１
（接触体４２）の温度を迅速に所要の検査温度にするこ
とができる。

【００５７】（６）上記実施形態では、例えば経年変化
等の性能劣化に応じてヒートブロック４１の接触体４２
のみを分離・交換することで、その整備性を向上でき
る。 （７）上記実施形態では、チャック２２に接続されてい
る本来のヒータ（チャック側ヒータ５１）及び冷却通路
（チャック側冷却通路５４）をヒートブロック４１側に
延設してその温度設定機能の一部を共有化したことで、
設備コストを削減できる。

【００５８】（第２実施形態）以下、本発明を具体化し
た第２実施形態を図６に従って説明する。なお、第２実
施形態は、前記接触体４２に代えて導電性材質である金
プレートにて形成された接触体５６を採用したことが第
１実施形態と異なり、同様の部分についてはその詳細な
説明を省略する。従って、この接触体５６に接触する任
意の対をなすプローブ針２６は、同接触体５６を介して
導通する。

【００５９】本実施形態では、前記計測制御ユニット１
１ａのコントローラ１３は、プローブカード制御ケーブ
ル２４を介してプローブカード２１を駆動制御し、所定
の順番で対となるプローブ針２６を導通させる。そし
て、コントローラ１３は、導通したプローブ針２６の抵
抗値（接触抵抗）相当のデータを順次、前記出力ケーブ
ル２５を介してシリアル転送（ＧＰ−ＩＢ通信等）にて
計測器１４に出力させる。コントローラ１３は、計測器
１４に出力されたデータに基づき当該プローブ針２６の
抵抗値（接触抵抗）を測定し、例えば整備の必要性等の
評価を行う。

【００６０】すなわち、検査に先立って若しくは検査中
において、プローバ１２のコントローラ２０は、チャッ
ク２２（ヒートブロック４１）を駆動してプローブ針２
６に接触体５６を接触させ、この接触完了の信号を前記
制御ケーブル２３を介して計測制御ユニット１１ａのコ
ントローラ１３に出力する。コントローラ１３は、この
接触を確認することでプローブカード制御ケーブル２４
を介してプローブカード２１を駆動制御し、所定の順番
で対となるプローブ針２６を導通させてその接触抵抗を
測定する。そして、コントローラ１３は、上記接触抵抗
の測定が終了するとこれを前記制御ケーブル２３を介し
てコントローラ２０に通知する。これにより、プローブ
カード２１を取り付けたままプローブ針２６の接触抵抗
が測定されてその整備の必要性等が評価される。

【００６１】上記実施形態によれば、前記第１実施形態
に記載の特徴（１）〜（３）、（６）、（７）に加えて
以下の特徴を得ることができる。 （１）上記実施形態では、導電性材質にて形成された接
触体５６を介したプローブ針２６の抵抗値（接触抵抗）
が検出されることで、例えば当該プローブ針２６（プロ
ーブカード２１）の整備の必要性の有無を確認できる。

【００６２】（２）上記実施形態では、プローブ針２６
の各抵抗値相当のデータが出力ケーブル２５を介してシ
リアル転送されることで、全てのプローブ針２６につい
て整備の必要性の有無を確認できる。

【００６３】（３）上記実施形態では、接触体５６は極
めて導電性の高い金プレートにて形成される。従って、
上記プローブ針２６の抵抗値（接触抵抗）の検出に及ぼ
す接触体５６の影響を最小限に抑制できる。

【００６４】（第３実施形態）以下、本発明を具体化し
た第３実施形態を図７に従って説明する。なお、第３実
施形態は、チャックの一部領域にヒートブロックを設け
たことが第１実施形態と異なり、同様の部分については
その詳細な説明を省略する。

【００６５】図７に示されるように、本実施形態のチャ
ック５７は、周縁部に沿ってその一部に形成された切欠
き５７ａを有している。そして、この切欠き５７ａに
は、その空隙を埋めるように略扇形のヒートブロック５
８が分離可能に装着されている。従って、ヒートブロッ
ク５８は本来のチャック５７の領域を利用して設けられ
ている。このヒートブロック５８は、例えば熱伝導に優
れ、高抵抗な材質にて形成されている。

【００６６】上記実施形態によれば、前記第１実施形態
に記載の特徴（１）、（４）、（５）に加えて以下の特
徴を得ることができる。 （１）上記実施形態では、ヒートブロック５８は、チャ
ック５７の一部領域に設けられる。従って、第１実施形
態に比べてヒートブロックの配置スペースを削減でき
る。また、ヒートブロック５８は、チャック５７を所定
検査温度に設定することでその温度がそのまま伝わって
同温度に設定されるため、温度設定のための構造を簡易
化できる。

【００６７】（２）上記実施形態では、例えば経年変化
等の性能劣化に応じてヒートブロック５８のみをチャッ
ク５７から分離・交換することで、その整備性を向上で
きる。

【００６８】なお、上記各実施形態は以下のように変更
してもよい。 ・前記第１実施形態では、接触体４２を熱伝導に優れ、
高抵抗な材質にて形成したが、例えば劣化しにくい硬化
処理を施した絶縁加工処理金属にて形成してもよい。

【００６９】・前記第１及び第２実施形態において、ヒ
ートブロック４１をチャック２２に接触させてもよい。
そして、チャック２２の温度をヒートブロック４１に直
に伝達させてもよい。この場合、ヒートブロック４１と
の熱交換用のヒートブロック側ヒータ５２及びヒートブ
ロック側冷却通路５５を割愛してもよい。

【００７０】・前記第３実施形態では、ヒートブロック
５８を熱伝導に優れ、高抵抗な材質にて形成したが、例
えば劣化しにくい硬化処理を施した絶縁加工処理金属に
て形成してもよい。

【００７１】・前記第３実施形態では、ヒートブロック
５８を熱伝導に優れ、高抵抗な材質にて形成したが、例
えば導電性材質である金プレートにて形成してもよい。
そして、第２実施形態に準じてプローブ針２６の抵抗値
を検出するようにしてもよい。

【００７２】・前記第３実施形態において、ヒートブロ
ック５８を第１及び第２実施形態に準じて軸方向に２分
する分離構造としてもよい。 ・前記第３実施形態において、ヒートブロック５８の底
部に第１及び第２実施形態に準じた吸収機構を設けても
よい。

【００７３】・前記各実施形態では、チャック２２，５
７の駆動制御をプローバ１２側（コントローラ２０）で
行ったが、計測制御ユニット１１ａ側（コントローラ１
３）にて行ってもよい。この場合、コントローラ２０を
割愛してもよい。

【００７４】・前記各実施形態では、計測制御ユニット
１１ａのコントローラ１３及び温度制御ユニット１１ｂ
のコントローラ１５にて個別に計測制御及び温度制御を
行うようにしたが、これら制御を統括しうる単独のコン
トローラにて行ってもよい。

【００７５】・前記各実施形態では特に言及していない
が、チャック２２，５７を温度設定するチャック側ヒー
タ５１若しくはチャック側冷却通路５４を、チャック２
２，５７に内蔵してもよい。同様にヒートブロック４１
を温度設定するヒートブロック側ヒータ５２若しくはヒ
ートブロック側冷却通路５５を、ヒートブロック４１
（支持台４３）に内蔵してもよい。

【００７６】以上の様々な実施の形態をまとめると、以
下のようになる。 （付記１） 試料台に配置されて所定検査温度に設定さ
れる試料にプローブ針を接触させて該試料を検査する半
導体試験装置において、前記プローブ針を接触させて該
プローブ針を前記所定検査温度にするヒートブロックを
備えたことを特徴とする半導体試験装置。 （付記２） 前記ヒートブロックに接触する前記プロー
ブ針の針圧の変動を吸収する針圧吸収手段を備えたこと
を特徴とする付記１に記載の半導体試験装置。 （付記３） 前記針圧吸収手段は、前記プローブ針の針
圧の変動に応じて前記ヒートブロックを変位させるばね
式及び圧力式のいずれかの変位構造であることを特徴と
する付記２に記載の半導体試験装置。 （付記４） 前記ヒートブロックを、前記試料台の領域
に設けたことを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載
の半導体試験装置。 （付記５） 前記ヒートブロックの前記プローブ針との
接触部は、絶縁材質にて形成されたことを特徴とする付
記１〜４のいずれかに記載の半導体試験装置。 （付記６） 前記接触部は、熱伝導に優れたセラミック
にて形成されたことを特徴とする付記５に記載の半導体
試験装置。 （付記７） 前記接触部は、硬化処理された絶縁加工処
理金属にて形成されたことを特徴とする付記５に記載の
半導体試験装置。 （付記８） 前記ヒートブロックの前記プローブ針との
接触部は導電性材質にて形成され、前記接触部を介した
プローブ針の抵抗値を検出する検出手段を備えたことを
特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の半導体試験装
置。 （付記９） 前記接触部は金プレートにて形成されたこ
とを特徴とする付記８に記載の半導体試験装置。 （付記１０） 前記検出手段は、複数配列された前記プ
ローブ針の各抵抗値のデータをシリアル転送するインタ
ーフェースを備えたことを特徴とする付記８又は９に記
載の半導体試験装置。 （付記１１） 前記ヒートブロックは、前記接触部を分
離可能な２分割構造を有することを特徴とする付記５〜
１０のいずれかに記載の半導体試験装置。

【００７７】

【発明の効果】以上、詳述したように、請求項１に記載
の発明によれば、プローブ針と試料との接触後における
プローブ針の伸縮を抑制してプローブ針と試料との接触
の圧力を好適に設定し、安定した試験を行うことができ
る。

【００７８】請求項２に記載の発明によれば、プローブ
針に過剰な圧力（過重）が加わったり、ヒートブロック
との接触不足で温度調整に時間がかかったりすることを
防止できる。

【００７９】請求項３に記載の発明によれば、針圧吸収
手段を、プローブ針の針圧の変動に応じてヒートブロッ
クを変位させるばね式又は圧力式の極めて簡易な変位構
造とすることができる。

【００８０】請求項４に記載の発明によれば、ヒートブ
ロックの配置スペースを削減できる。また、ヒートブロ
ックの温度調整のための構造を簡易化することができ
る。請求項５に記載の発明によれば、ヒートブロック
（接触部）を介したプローブ針の短絡を防止することが
できる。

【００８１】請求項６に記載の発明によれば、ヒートブ
ロック（接触部）を迅速に所要の検査温度にすることが
できる。請求項７に記載の発明によれば、ヒートブロッ
ク（接触部）の劣化を抑制することができる。

【００８２】請求項８に記載の発明によれば、プローブ
針の整備の必要性の有無を確認することができる。請求
項９に記載の発明によれば、プローブ針の抵抗値（接触
抵抗）の検出に及ぼす接触部の影響を最小限に抑制する
ことができる。

【００８３】請求項１０に記載の発明によれば、プロー
ブ針の各抵抗値のデータがシリアル転送されることで、
全てのプローブ針について整備の必要性の有無を確認す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態の半導体試験装置の説明図。

【図２】 半導体試験装置の温度制御の構造図。

【図３】 半導体試験装置のシーケンスを示すフローチ
ャート。

【図４】 第１実施形態の検査態様の説明図。

【図５】 半導体試験装置のブロック図。

【図６】 第２実施形態の半導体試験装置の説明図。

【図７】 第３実施形態の半導体試験装置の説明図。

【図８】 従来の半導体試験装置のシーケンスを示すフ
ローチャート。

【図９】 従来の半導体試験装置によるプリヒート態様
の説明図。

【図１０】 プリヒートによる針先高さの変動を示すグ
ラフ。

【図１１】 プリヒート後及び接触後の針跡の変化を示
す説明図。

【符号の説明】

１３ 検出手段を構成するコントローラ １４ 検出手段を構成する計測器 ２６ プローブ針 ２２，５７ 試料台としてのチャック ２３ インターフェースを構成する制御ケーブル ４１，５８ ヒートブロック ４２，５６ 接触部を構成する接触体 ４４ 針圧吸収手段を構成する吸収機構 Ｗ 試料としてのウエーハ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料台に配置されて所定検査温度に設定
   される試料にプローブ針を接触させて該試料を検査する
   半導体試験装置において、 前記プローブ針を接触させて該プローブ針を前記所定検
   査温度にするヒートブロックを備えたことを特徴とする
   半導体試験装置。
2. 【請求項２】 前記ヒートブロックに接触する前記プロ
   ーブ針の針圧の変動を吸収する針圧吸収手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の半導体試験装置。
3. 【請求項３】 前記針圧吸収手段は、前記プローブ針の
   針圧の変動に応じて前記ヒートブロックを変位させるば
   ね式及び圧力式のいずれかの変位構造であることを特徴
   とする請求項２に記載の半導体試験装置。
4. 【請求項４】 前記ヒートブロックを、前記試料台の領
   域に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
   記載の半導体試験装置。
5. 【請求項５】 前記ヒートブロックの前記プローブ針と
   の接触部は、絶縁材質にて形成されたことを特徴とする
   請求項１〜４のいずれかに記載の半導体試験装置。
6. 【請求項６】 前記接触部は、熱伝導に優れたセラミッ
   クにて形成されたことを特徴とする請求項５に記載の半
   導体試験装置。
7. 【請求項７】 前記接触部は、硬化処理された絶縁加工
   処理金属にて形成されたことを特徴とする請求項５に記
   載の半導体試験装置。
8. 【請求項８】 前記ヒートブロックの前記プローブ針と
   の接触部は導電性材質にて形成され、 前記接触部を介したプローブ針の抵抗値を検出する検出
   手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか
   に記載の半導体試験装置。
9. 【請求項９】 前記接触部は金プレートにて形成された
   ことを特徴とする請求項８に記載の半導体試験装置。
10. 【請求項１０】 前記検出手段は、複数配列された前記
    プローブ針の各抵抗値のデータをシリアル転送するイン
    ターフェースを備えたことを特徴とする請求項８又は９
    に記載の半導体試験装置。