半導体検査装置
【課題】測定針の位置を正確に認識して測定針を正確に半導体装置の電極パッドに接触させることができる半導体検査装置を提供すること。
【解決手段】検査ボード２と、前記検査ボード２に接続された測定針３と、前記測定針３の先端部側を、測定対象の半導体装置１２に対して垂直となるように規制する規制板４と、前記測定針３の先端部の位置を光学的に検出し、前記測定対象の半導体装置１２を所定の検査位置に移動させることができるステージ１１とを備え、前記規制板４の前記ステージ１１に対向する面に、前記測定針３の先端部の位置を示す指標６が配置されている。
【解決手段】検査ボード２と、前記検査ボード２に接続された測定針３と、前記測定針３の先端部側を、測定対象の半導体装置１２に対して垂直となるように規制する規制板４と、前記測定針３の先端部の位置を光学的に検出し、前記測定対象の半導体装置１２を所定の検査位置に移動させることができるステージ１１とを備え、前記規制板４の前記ステージ１１に対向する面に、前記測定針３の先端部の位置を示す指標６が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の特性を評価する半導体検査装置に関するものであり、特に、先端側が半導体装置に対して垂直に配置された測定針を、半導体装置の電極パッドに接触させて電気的な特性を評価する半導体検査装置の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程において、半導体チップ上に形成された半導体回路が所望の電気的特性を発揮できるか否かの検査が行われる。
【０００３】
このような半導体装置の電気的特性の評価を行う半導体検査装置の例を、図１０に示す。
【０００４】
図１０は、従来の半導体検査装置１０１の断面構成を示す図である。従来の半導体検査装置１０１は、カード状の検査ボード１０２と、検査ボード１０２に根元側の端部が固定された測定針１０３と、測定針１０３の先端側が測定対象である半導体装置に対して垂直な方向に向くように測定針１０３の方向を規制する規制板１０４とを備えている。
【０００５】
従来の半導体検査装置１０１によって、その電気的特性を測定される半導体装置１１２は、測定針１０３の位置を撮像画像によって認識するためのカメラ１１４とともに測定用のステージ１１１に搭載されている。
【０００６】
図１１に示すように、ステージ１１１は、カメラ１１４によって測定針１０３の位置を確認した後、半導体装置１１２の電極パッド１１３と測定針１０３との位置関係が正しい状態となるように、図１１中白矢印１１５で示された方向に移動する。
【０００７】
ステージ１１１が移動して、図１２に示すように測定針１０３と電極パッド１１３との垂直方向の位置関係が正しい状態、すなわち、電極パッド１１３が測定針１０３の真下に来た状態となると、検査ボード１０２が図１２中の白矢印１１６に示すように、ステージ１１１に近づく側に移動する。
【０００８】
このようにして、それぞれの測定針１０３が所定の電極パッド１１３に接触すると、検査ボード１０２からの測定信号が測定針１０３を通して半導体装置１１２の電極パッド１１３に印加され、半導体装置１１２に形成された半導体回路の電気的特性が検査される。
【０００９】
このような、測定針を半導体装置の電極パッドに当接させて半導体装置の電気的特性を測定する半導体検査装置として、測定針の位置を規制する規制板をガラスエポキシ樹脂で構成することで、従来のセラミック製の規制板と比較して低コストの半導体検査装置を実現することが特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２６１７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記従来の半導体検査装置１０１は、測定される半導体装置とともにステージ１１１に載置されているカメラ１１４によって測定針１０３の位置を検出し、検出された測定針１０３の位置情報からステージ１１１を正しい位置に移動させることができるため、ステージ１１１上のカメラ１１４と被測定物である半導体装置１１２との位置関係を正確に規定しておくことによって、半導体装置１１２の電気的特性の測定を自動的に行うことができる。
【００１２】
しかし、測定針１０３が半導体基板１１２に対して垂直な方向となるように配置されているため、カメラ１１４によって測定針１０３を正しく認識できずに、ステージ１１１上の半導体装置１１２の電極パッド１１３と、測定針１０３との垂直方向の位置関係を正しく配置することができない場合があった。
【００１３】
測定針１０３と電極パッド１１３との垂直方向の位置関係が正しく配置されていない状態では、図１３に白矢印１１８として示すように、検査を行うために検査ボード１０２が半導体装置１１２に近づいた際、測定針１０３が電極パッド１１３に正しく接触せず、半導体基板１１２やステージ１１１上の誤った位置１１７に衝突してしまう。このような事態になると、測定針１０３自体や、被検査物である半導体装置１１２、カメラ１１４などが損傷してしまうとう問題があった。
【００１４】
本発明は上記従来の半導体検査装置の問題点に鑑み、半導体基板に対して垂直な方向に測定針が配置された半導体検査装置において、測定針の位置を正確に認識して測定針を正確に半導体装置の電極パッドに接触させることができる半導体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】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明の半導体検査装置は、検査ボードと、前記検査ボードに接続された測定針と、前記測定針の先端部側を、測定対象の半導体装置に対して垂直となるように規制する規制板と、前記測定針の先端部の位置を光学的に検出し、前記測定対象の半導体装置を所定の検査位置に移動させることができるステージとを備え、前記規制板の前記ステージに対向する面に、前記測定針の先端部の位置を示す指標が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の半導体検査装置は、測定対象である半導体装置に対して垂直となるように配置された測定針の先端部の位置を示す指標が、測定針の位置を規制する規制板のステージに対向する面に配置されている。このため、測定針の先端部の位置を容易に検出することができ、測定対象の半導体装置を正しい測定位置に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる半導体検査装置の構成を示す要部拡大断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる半導体検査装置において取得された、規制板の画像イメージを示す図である。
【図３】比較例としての、従来の半導体検査装置において取得された、規制板の画像イメージを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる半導体検査装置の、測定針の先端部近傍の状態を示す要部拡大断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかる半導体検査装置において、測定針の先端部の位置を示す指標に対するフォーカス位置を説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施形態にかかる半導体検査装置の構成を示す要部拡大断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態にかかる半導体検査装置に置いて取得された、規制板の画像イメージを示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態にかかる半導体検査装置の構成を示す要部拡大断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態にかかる半導体検査装置に置いて取得された、規制板の画像イメージを示す図である。
【図１０】従来の半導体検査装置の構成を示す要部拡大断面図である。
【図１１】従来の半導体検査装置における検査状態の第１の段階を説明するための図である。
【図１２】従来の半導体検査装置における検査状態の第２の段階を説明するための図である。
【図１３】従来の半導体検査装置において、測定針の位置が正しく認識されなかった場合の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の半導体検査装置は、検査ボードと、前記検査ボードに接続された測定針と、前記測定針の先端部側を、測定対象の半導体装置に対して垂直となるように規制する規制板と、前記測定針の先端部の位置を光学的に検出し、前記測定対象の半導体装置を所定の検査位置に移動させることができるステージとを備え、前記規制板の前記ステージに対向する面に、前記測定針の先端部の位置を示す指標が配置されている。
【００１９】
このようにすることで本発明の半導体検査装置は、測定針の先端部側がステージ上の半導体装置に対して垂直になるように配置されているため、ステージから光学的に検出することが困難な測定針の先端部の位置を、規制板に配置された指標を用いることで容易にかつ確実に検出することができる。このため、ステージが測定対象の半導体装置を正確な測定位置に移動させることができる。
【００２０】
上記構成の半導体検査装置において、前記指標は、その先端が前記測定針の先端部の位置を指し示すように配置された針状物であることが好ましい。このようにすることで、指標を用いて測定針の先端部の位置を容易に検出することができる。
【００２１】
また、前記指標は、その先端が前記測定針の先端部の位置を指し示すように配置された、前記ステージの表面に対向する主面を有する板状物であることが好ましい。このようにすることで、指標をステージから光学的に検出し易くなり、測定針の先端部の位置をより確実に認識することができる。
【００２２】
さらに、前記指標は、基底部に比べて先端が前記ステージに近くなるように配置されていることが好ましい。このようにすることで、指標を光学的に検出する際にフォーカスが合わせ易くなり、指標に基づいてより確実に測定針の先端部を検出することができる。
【００２３】
この場合において、前記指標の先端が、前記ステージから見て前記測定針の先端部の位置よりも遠い位置にあることが好ましい。このようにすることで、指標が測定対象の半導体装置や光学的な指標検出手段に衝突してこれらを損傷してしまう可能性を排除することができる。
【００２４】
また、前記指標が、前記測定針がその中心に位置するように配置された板状物であることが好ましい。このようにすることで、光学的に検出しやすい板状物を用いてその中心にある測定針の先端部を容易に検出することができる。
【００２５】
さらに、この場合において、前記指標が、前記ステージに近い側ほど表面積が小さくなるように複数の板状物が積層されて段状に形成されていることが好ましい。このようにすることで、積層された板状物を段階的に検出していくことで、容易、かつ、確実に測定針の先端部の位置を検出することができる。
【００２６】
以下、本発明の半導体検査装置について図面を参照して説明する。
【００２７】
なお、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明にかかる半導体検査装置を構成する部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明の半導体検査装置は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備えることができる。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を必ずしも忠実に表したものではない。
【００２８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる半導体検査装置の構成を示す、要部拡大断面である。
【００２９】
本実施形態の半導体検査装置１は、カード状の検査ボード２と、検査ボード２に根元側の端部が固定された測定針３と、測定針３の先端部側が測定対象である半導体装置１２に対して垂直となるように測定針３の方向を規制する規制板４と、測定対象である半導体装置が搭載されるステージ１１を備えている。
【００３０】
検査ボード２は、図示しない半導体検査装置１のテスター回路部分と電気的に接続されている。検査対象の半導体装置１２の表面に形成された電極パッド１３に測定針が接触すると、テスター回路から所定の測定信号が半導体装置１２に形成された半導体回路に印加され、この測定信号に対する半導体回路からの応答信号が測定針３を介して検査ボード２からテスター回路に伝わって、半導体回路の電気的特性が判定される。
【００３１】
半導体装置１２の表面には、電極パッド１３が形成されている。近年の半導体装置１２の小型化高密度化により、電極パッド１３の面積が小さくなり、また、電極パッド１３の配置間隔も狭くなっている。本実施形態の半導体検査装置１は、このように小面積で高密度に配置された電極パッド１３に測定針３を正確に接触させることができるように、測定針３の検査ボード２に固定された根元側とは反対の側である、電極パッド１３に接触する先端部側が、測定対象である半導体装置１２に対して垂直となるように配置された、いわゆる垂直プローブタイプの半導体検査装置１である。なお、図１では、図面が煩雑となることを避けるために、測定針３と半導体装置１２の電極パッド１３について、それぞれ２つのみを図示しているが、本実施形態の半導体検査装置１および測定対象である半導体装置１２において、測定針３および電極パッド１３が２個のものに限られないことは言うまでもない。
【００３２】
規制板４は、検査ボード２と所定の間隔を有して、固定部材５によって検査ボード２に固着されている。測定針３の先端部側は、規制板４に形成された貫通孔によって測定対象である半導体装置１２に対して垂直となるように規制されている。なお、本明細書において半導体装置１２に対して垂直とは、半導体装置１２を構成する半導体基板の主面方向に対して垂直であるという意味であり、通常は、半導体装置１２が搭載されるステージ１１の、半導体装置１２が搭載される搭載面に対して垂直であることを示している。
【００３３】
また、本実施形態の半導体検査装置１では、測定針３の先端部側が規制板４の貫通孔によって、半導体装置１２に対して垂直となるように規制されているものを示した。このように、規制板４の貫通孔を用いて測定針３を規制することで、測定針３が規制板４に対して可動となり、電極パッド１３に接触したときに測定針３が図１における上側に撓むように湾曲することができる。このため、測定針３が電極パッド１３の表面を傷つけてしまうことを回避できるとともに、測定針３の先端部の高さ方向にばらつきがあったとしても、それぞれの測定針３ごとに湾曲することでこのばらつきが吸収できるようになる。しかし、本実施形態における規制板４による測定針３の規制方法は、貫通孔によって可動な状態で規制する方法に限らず、例えば、規制板４に測定針３の先端部が固定されていて、規制板４全体を検査ボード２に対して図１における上下方向に可動であるようにすることもできる。このように、規制板４は、測定針３の先端部側を半導体装置１２に対して垂直となるように規制する限りにおいて、さまざまな構成を採ることができる。
【００３４】
規制板４の、測定対象である半導体装置１２が搭載されるステージ１１に対向する面には、測定針３の先端部を示す指標として、先端に行くにしたがってその径が細くなる針状の誘導針６が配置されている。本実施形態の半導体検査装置１では、後述するように、測定針３の先端位置を光学的に検出するものであるため、測定針３の先端部の位置を示す指標は、カメラなどによって光学的に認識可能な指標である。図１に示すように、誘導針６は、規制板４のステージ１１側の表面にその基底部が固着され、誘導針６の先端が測定針３の先端部に向かうように、規制板４に対して傾斜して配置されている。
【００３５】
ステージ１１上には、搭載される測定対象の半導体装置１２との間に所定の位置関係を保って、カメラ１４が配置されている。カメラ１４は、固体撮像素子（ＣＣＤ）などの画像データを得ることができる周知の光学的なデバイスが利用でき、規制板４のステージ１１に対向する側の面を観視して、測定針３と誘導針６の位置を認識することができる。また、ステージ１１は、少なくとも半導体装置１２が搭載されている搭載面における二次元方向に移動することができ、図示しない制御手段によって、カメラ１４で検出された測定針３の位置情報に基づいてステージ１１が移動することで、搭載されている半導体装置１２の電極パッド１３が、その電極パッド１３に接触する所定の測定針３の真下に位置するようになる。
【００３６】
測定針３の真下に電極パッド１３が位置する状態で、検査ボード２とステージ１１との少なくとも一方が互いに近づく方向に移動して、測定針３が所定の電極パッド１３に接触し、半導体装置１２に形成された半導体回路の電気的特性が測定される。
【００３７】
図２は、本実施形態の半導体検査装置１において、ステージ１１上に配置されたカメラ１４から規制板４のステージ１１に対向する面を観視したときに得られる画像の例を示している。
【００３８】
本実施形態の半導体検査装置１では、測定針３それぞれに対してその先端部を指し示すように針状の誘導針６が配置されている。このため、図２に示すように、カメラ１４により得られる規制板４の画像では、測定針３と誘導針６とを同時に観測することができる。
【００３９】
図３は、比較例としての、図１０で説明した従来の半導体検査装置１０１において、ステージ１１１に配置されたカメラ１１４により得られた規制板１０４の画像である。図３に示す、従来の半導体検査装置１０１の規制板１０４の画像では、測定針１０３のみが見えることになる。
【００４０】
上記したように、本実施形態の半導体検査装置１では、測定針３が半導体装置１２に対して垂直に配置された垂直プローブタイプであるため、ステージ１１のカメラ１４によって規制板４を観視した場合、測定針３はその先端を真下から見ることになり、測定針３の太さのみが点状の極めて小さな円として画像に現れることになる。しかも、測定針３の太さは、先端部がより細く尖っている以外一定であるため、カメラ１４のフォーカスを調整しても測定針３を明瞭に検出することは極めて困難である。これに対し、測定針３の先端部を指し示すように配置された誘導針６は、ステージ１１の搭載面に平行な方向の成分を持っているため、カメラ１４によって光学的にその位置を検出しやすい。このため、カメラ１４によってまず誘導針６を検出して、誘導針６が指し示す方向に測定針３の先端部を探すことで、平面視したときに極めて小さな点状の測定針３の先端部位置を、容易に検出することができる。
【００４１】
本実施形態の半導体検査装置１では、測定針３の先端部を指し示す誘導針６を備えているため、測定針１０３のみが配置されていた従来の半導体検査装置１０１のカメラ１１４で、測定針１０３の先端部の位置を正確に検出できないことに起因して生じる、測定針１０３が半導体装置１１２などに接触してしまうという不具合を効果的に防止することができる。
【００４２】
図４は、本実施形態の半導体検査装置１における、規制板４の測定針３と誘導針６とが配置された部分を示す要部拡大断面図である。
【００４３】
図４に示すように、本実施形態の半導体検査装置１において、測定針３の先端部方向を指し示す誘導針６は、その基底部に比べて先端が、規制板４よりも遠い位置、すなわち、規制板４に対向するステージ１１に近くなるように配置されている。また、誘導針６の先端の位置は、ステージ１１から見て測定針３の先端よりも図中にｈとして示す距離だけ遠い位置に、言い換えると、距離ｈ分だけ規制板４に近い位置にある。
【００４４】
なお、一例として、測定針３の先端部と誘導針６の先端との高さの差ｈを０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度とすることができる。
【００４５】
このように、誘導針６の先端を測定針３の先端部よりもステージ１１から遠い位置にすることで、測定針３が半導体装置１２の電極パッド１３に接触して半導体装置１２の半導体回路の電気的特性を検査する際に、誘導針６が半導体装置１２に接触してしまうことを回避することができる。
【００４６】
また、誘導針６の基底部を規制板４に接触させ、先端を規制板４から遠ざけて、対向するステージ１１に近くなるように配置し、誘導針６の先端と測定針３の先端部との間に高さｈの段差を形成することで、測定針３の先端部により容易にフォーカスを合わせることができ、検出針３の先端部の位置を確実に検出することができる。
【００４７】
このことを、図５を用いて具体的に説明する。
【００４８】
図５は、図４に断面形状を示した本実施形態の半導体検査装置１における測定針３と誘導針６とが配置された規制板４を、ステージ１１のカメラ１４から観視した状態のイメージ図である。
【００４９】
図５に示すように、誘導針６は、図５中に領域Ａとして示す基底部側が規制板４に最も近い位置にあり、誘導針６の中間部分の領域Ｂが基底部の領域Ａよりも規制板４から遠く、さらに、誘導針６の先端側の領域Ｃが、領域Ｂよりもさらに規制板４から遠い位置にある。そして、測定針３の先端部は、針状の指標６の先端側の領域Ａよりもさらに規制板４から遠い位置にある。
【００５０】
ここで、針状の指標６の幅は、基底部の領域Ａの幅が最も広いため、カメラ１４によって領域Ａは容易に検出することができる。領域Ａが認識されたとき、隣り合う指標６の中間部分である領域Ｂは、領域Ａよりもステージ１１に近い手前側にあることから、カメラ１４のフォーカスをより近い距離に合うように調整することで、領域Ｂが明瞭に認識できる。また、その後、カメラ１４のフォーカスをさらに近い側に合うように調整することで、誘導針６の先端側の領域Ｃの部分を認識することができる。そして、さらにカメラ１４のフォーカスをより手前に合うように調整して誘導針６が指し示す方向をたどることで、さらにステージ１１に近い位置にある測定針３の先端部を容易に検出することが可能となる。
【００５１】
このように、本実施形態の半導体検査装置１では、平面視したときに面積が最も大きく、より検出しやすい誘導針６の基底部をまず認識して、その後、誘導針６の中間部、先端へとフォーカスを調整することで、誘導針６によって測定針３の平面的な配置位置を指し示すのに留まらず、カメラ１４から見た奥行き方向である、規制板４からの高さ方向においてもカメラ１４を測定針３の先端部に誘導することができる。
【００５２】
以上、本実施形態の半導体検査装置１について、針状の指標として、その太さが先端に行くにしたがって細くなる誘導針６を用いたものを例示して説明した。しかし、本実施形態の半導体検査装置１が規制板４の表面に備える針状の指標としては、上記説明した形状の誘導針６には限られない。
【００５３】
例えば、測定針３のように、先端部のみが急激に細くなっていて、基底部側の太さは一定である形状のものを、上記図示した誘導針６に替えて針状の指標として用いることができる。また、例えば、基底部側は角柱状で、その先端側に短い先端の尖った針状物が固着されている形態など、少なくとも先端が針状で一つの方向を明確に指し示す形状であれば、測定針３の先端部の位置を指し示す針状の指標として用いることができる。
【００５４】
また、図２に示すように、本実施形態の半導体検査装置１において、複数の測定針３全てに対応させて同じ本数の誘導針６を指標として配置した例を示した。しかし、カメラ１４が誘導針６を十分に認識でき、測定針３の先端部の位置を明瞭に検出することができるのであれば、測定針３の数と誘導針６の数は必ずしも同一にする必要はない。
【００５５】
また、誘導針６の長さや配置位置についても、図２に示したように、それぞれの測定針３の外側に同じ長さの誘導針を、平行に等間隔で並べることは必須ではなく、誘導針６の長さを異ならせたり、平面的な配置角度を変化させたりして、カメラ１４から誘導針６がより認識しやすいように、その構成と配置を適宜設計することができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
次に、本実施形態にかかる半導体検査装置の第２の実施形態を説明する。
【００５７】
第２の実施形態にかかる半導体検査装置２１は、図１および図２を用いて説明した第１の実施形態にかかる半導体装置１と比較して、規制板２４に配置された測定針２３の先端部を示す指標が、板状物の指標としての三角板２６である点で、指標が針状の誘導針６であった半導体検査装置１と異なっている。本実施形態で説明する半導体検査装置２１において、ステージ１１およびステージに搭載された半導体装置１２やカメラ１４は、図１および図２を用いて説明した第１の実施形態にかかる半導体装置１のものと全く同じであるため、同じ符号を付してその説明は省略する。
【００５８】
図６は、第２の実施形態にかかる半導体検査装置２１の断面構成を示す図である。第１の実施形態における図１に相当する図面である。また、図７は、第２の実施形態にかかる半導体検査装置２１の規制板２４をステージ１１の側から見た平面状態を示す図である。図７は、第１の実施形態における図２に相当する図面である。
【００５９】
図６に示すように、本実施形態の半導体検査装置２１も、図示しない半導体検査装置のテスター回路に接続されているカード状の検査ボード２２と、検査ボード２２に根元側の端部が固定された測定針２３と、測定針２３の先端部側が半導体装置１２に対して垂直となるように測定針２３の方向を規制する規制板２４を備えている。
【００６０】
図６においても、図面が煩雑となることを避けるために、測定針２３と半導体装置１２の電極パッド１３について、それぞれ２つのみを図示しているが、本実施形態の半導体検査装置２１および測定対象である半導体装置１２において、測定針２３および電極パッド１３が２個のものに限られないことは言うまでもない。
【００６１】
規制板２４は、検査ボード２２と所定の間隔を有して固定部材２５によって固着されていて、測定針２３の先端部側は、規制板２４に形成された貫通孔によって測定対象である半導体装置１２に対して垂直となるように規制されている。本実施形態においても、規制板２４は、測定針２３の先端部側を半導体装置１２に対して垂直となるように規制する限りにおいて、さまざまな構成を採ることができる。
【００６２】
規制板２４の、測定対象である半導体装置１２が搭載されるステージ１１に対向する面には、測定針２３の先端部を示す板状物の指標として、先端に行くにしたがってその幅が小さくなる三角形状の三角板２６が配置されている。図６に示すように、三角板２６は、規制板２４のステージ１１側の表面にその基底部が固着され、三角板２６の尖っている先端が測定針２３の先端部に向かうように、規制板２４に対して傾斜して配置されている。
【００６３】
本実施形態の半導体検査装置２１における三角板２６は、最も大きな面積を有するその三角形の主面が、ステージ１１の表面であるカメラ１４が配置されている面に対向するように配置されている。このため、図７に示すように、カメラ１４が撮像した規制板２４の画像において、三角板２６が大きな面積を占めているため、第１の実施形態として示した半導体検査装置１の針状の誘導針６と比較してもさらに検出されやすく、三角板２６が指し示す位置に存在する測定針２３の先端部の位置を極めて容易に検出することができる。
【００６４】
このように、本実施形態の半導体検査装置２１では、カメラ１４によって、三角板２６をより容易、かつ、確実に位置検出することができるため、例えば、図７に示すように、測定針２３の数に対して三角板２６の数を大幅に減らすこともできる。
【００６５】
なお、本実施形態においても、三角板２６を規制板２４の表面に対して傾斜して配置し、さらに、三角板２６の先端と測定針２３の先端部との間に高さの差を設けることで、三角形板２６のより広い面積部分である規制板２４に近い位置から、三角板２６の先端、さらに、測定針２３の先端部まで、カメラ１４のフォーカス位置を手前側に変化させていくことで順次確実に検出することができる。このため、本実施形態の半導体検査装置２１においても、傾斜して配置された三角板２６によって、測定針２６の平面的な位置のみならず、その先端部の奥行き方向の位置も指し示すことができる。
【００６６】
以上、第２の実施形態においては、板状物の指標として三角板２６を用いることを例示して説明した。しかし、本実施形態に用いられる板状物の指標としては、主面の形状が三角形の三角板に限られるものではない。例えば、主面の形状が菱形の板状指標を用いることができ、また、先端部に向かって両側面が湾曲しながらその幅が狭くなっていく主面が楔形の板状指標など、先端がより細く、または、狭くなっていて平面的に一つの方向を指し示すことができる主面形状を持っているものであれば、各種の形状のものを板材物としての指標として用いることができる。
【００６７】
なお、本実施形態に用いられる板状物の指標において、その厚みが一定である必要がないことも言うまでもない。
【００６８】
（第３の実施形態）
次に、本実施形態にかかる半導体検査装置の第３の実施形態を説明する。
【００６９】
第３の実施形態にかかる半導体検査装置３１は、第１の実施形態にかかる半導体装置１、第２の実施形態にかかる半導体検査装置２１と比較して、規制板３４に形成された測定針３３の先端部を示す指標が、測定針３３を中心に位置するように配置された板状物としての段状円板３６となっている点で、指標が針状の誘導針６であった半導体検査装置１、三角形板２６であった半導体検査装置２１と異なっている。なお、本実施形態で説明する半導体検査装置３１においても、ステージ１１およびステージに搭載された半導体装置１２やカメラ１４は、第１の実施形態にかかる半導体検査装置１、第２の実施形態にかかる半導体検査装置２１と同じであるため、同じ符号を付してその説明は省略する。
【００７０】
図８は、第３の実施形態にかかる半導体検査装置３１の断面構成を示す図である。第１の実施形態における図１、第２の実施形態にかかる図６に相当する図面である。また、図９は、第３の実施形態にかかる半導体検査装置３１の規制板３４をステージ１１の側から見た平面状態を示す図である。図９は、第１の実施形態における図２、第２の実施形態にかかる図７に相当する図面である。
【００７１】
図８に示すように、本実施形態の半導体検査装置３１も、図示しないテスター回路に接続されているカード状の検査ボード３２、検査ボード３２に根元側の端部が固定された測定針３３、測定針３３の先端部側が半導体装置１２に対して垂直となるように規制する規制板３４を備えている。
【００７２】
図８においても、図面が煩雑となることを避けるために、測定針３３と半導体装置１２の電極パッド１３について、それぞれ２つのみを図示しているが、本実施形態の半導体検査装置３１および測定対象である半導体装置１２において、測定針３３および電極パッド１３が２個のものに限られないことは言うまでもない。
【００７３】
規制板３４は、検査ボード３２と所定の間隔を有して固定部材３５によって固着されていて、測定針３３の先端部側は、規制板３４に形成された貫通孔によって測定対象である半導体装置１２に対して垂直となるように規制されている。本実施形態においても、規制板３４は、測定針３３の先端部側を半導体装置１２に対して垂直となるように規制する限りにおいて、さまざまな構成を採ることができる。
【００７４】
規制板３４の、測定対象である半導体装置１２が搭載されるステージ１１に対向する面には、測定針３３を中心として、測定針３３の先端側に近づくにつれてその直径が小さくなるように積み重ねられた段状円板３６が、測定針３３がその中心に位置するように配置された板状物の指標として配置されている。
【００７５】
本実施形態の半導体検査装置３１における段状円板３６は、規制板３４に密接して配置された直径が最大である第１の円板３６ａ、第１の円板３６ａに積層された第１の円板３６ａよりも直径の小さな第２の円板３６ｂ、第２の円板３６ｂに積層された第２の円板３６ｂよりもさらに直径の小さな第３の円板３６ｃの三枚の円板３６ａ、３６ｂ、３６ｃから構成されている。このように、本実施形態の半導体検査装置３１における段状円板３６は、その主面が、いずれもステージ１１の表面であるカメラ１４が配置されている面に対向するように、かつ、測定針３３を中心とするように配置された、三枚の円板３６ａ、３６ｂ、３６ｃで構成されているため、図９に示すように、カメラ１４が撮像した規制板３４の画像において、段状円板３６を容易に検出することができ、その中心に位置する測定針３３の位置を容易に認識することができる。
【００７６】
特に、本実施形態の半導体検査装置３１では、指標である段状円板３６の中心に測定針３３が位置しているために、指標である段状円板３６の外形を認識することができれば、直ちに測定針３３の位置を検出することができる。このため、測定針３、２３の配置位置の方向を指し示す指標であった、第１の実施形態における半導体検査装置１の誘導針６や、第２の実施形態における半導体検査装置２１の三角板２６と比較しても、より確実に、かつ、迅速に、測定針３１の位置を検出することができる。
【００７７】
また、本実施形態の半導体検査装置３１の段状円板３６は、直径が異なる３枚の円板３６ａ、３６ｂ、３６ｃを、ステージに近い側ほど表面積が小さくなるように順次積層して形成されている。このめ、カメラ１４で、まず、最大面積の第１の円板３６ａを検出した後、フォーカス位置をより手前側に変化させていくことで、第２の円板３６ｂ、第３の円板３６ｃを順次確実に検出することができ、最終的に第３の円板３６ｃよりもさらに手前側に位置する測定針３３の先端部位置を、容易に検出することができる。このため、本実施形態の半導体検査装置３１においても、段状円板３６によって、測定針３３の平面的な位置のみならず、その先端部の奥行き方向の位置も指し示すことができる。
【００７８】
以上、第３の実施形態として、三枚の円板３６ａ、３６ｂ、３６ｃを順次積層した段状円板３６を用いることを例示した説明したが、本実施形態の規制板３４に形成される測定針３３の先端部位置を示す指標は、これに限られるものではない。例えば、測定針３３を中心に位置するように配置された板状の指標として、円板を用いる場合でも、複数枚を積層した段状円板とはせずに、一枚の円板のみを指標として用いることができる。また、複数の円板を段状に積み重ねる場合でも、その枚数は例示した三枚に限られず、二枚や四枚以上の積層体とすることもできる。さらに、板状部材は、その平面形状から中心部の位置が明瞭に特定できる形状であれば円形には限られず、正方形や長方形、菱形などの矩形や、三角形、さらには、五角形、六角形などの多角形など、各種の形状を用いることができる。
【００７９】
なお、図９に示すように、本実施形態の半導体検査装置３１では、全ての測定針３３に段状円板３６を指標として配置した例を示したが、一部の測定針３３にのみ指標を設けてもよいことは言うまでもない。
【００８０】
以上、測定針の先端部側の方向を測定対象の半導体装置に対して垂直となるように規制する規制板に、測定針の先端部の位置を指し示す指標が配置された本発明の半導体検査装置について、具体例を挙げて説明した。
【００８１】
本発明の半導体検査装置は、測定針の先端部を示す指標を有することで、ステージから測定針の先端部の位置を明確に検出することができ、測定針と半導体装置の電極パッドとの位置あわせを確実に行うことができる。
【００８２】
なお、上記説明では、規制板に直接指標の一部が固着された例を各実施例として示したが、指標は必ずしもその一部が規制板上に密着している必要はない。例えば、測定針の先端部の周囲にリング状の指標を配置し、その固定部のみを規制板に固着するなど、指標自体が規制板から浮遊した状態で測定針の先端部位置を指し示すように配置することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の半導体検査装置は、測定対象の半導体装置の電極パッドに、確実に測定針を接触させることができ、効率よく半導体装置の電気的な特性を評価することができる半導体検査装置として有用である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 半導体検査装置
２ 検査ボード
３ 測定針
４ 規制板
６ 誘導針（指標）
１１ ステージ
１２ 半導体装置
１３ 電極パッド
１４ カメラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の特性を評価する半導体検査装置に関するものであり、特に、先端側が半導体装置に対して垂直に配置された測定針を、半導体装置の電極パッドに接触させて電気的な特性を評価する半導体検査装置の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程において、半導体チップ上に形成された半導体回路が所望の電気的特性を発揮できるか否かの検査が行われる。
【０００３】
このような半導体装置の電気的特性の評価を行う半導体検査装置の例を、図１０に示す。
【０００４】
図１０は、従来の半導体検査装置１０１の断面構成を示す図である。従来の半導体検査装置１０１は、カード状の検査ボード１０２と、検査ボード１０２に根元側の端部が固定された測定針１０３と、測定針１０３の先端側が測定対象である半導体装置に対して垂直な方向に向くように測定針１０３の方向を規制する規制板１０４とを備えている。
【０００５】
従来の半導体検査装置１０１によって、その電気的特性を測定される半導体装置１１２は、測定針１０３の位置を撮像画像によって認識するためのカメラ１１４とともに測定用のステージ１１１に搭載されている。
【０００６】
図１１に示すように、ステージ１１１は、カメラ１１４によって測定針１０３の位置を確認した後、半導体装置１１２の電極パッド１１３と測定針１０３との位置関係が正しい状態となるように、図１１中白矢印１１５で示された方向に移動する。
【０００７】
ステージ１１１が移動して、図１２に示すように測定針１０３と電極パッド１１３との垂直方向の位置関係が正しい状態、すなわち、電極パッド１１３が測定針１０３の真下に来た状態となると、検査ボード１０２が図１２中の白矢印１１６に示すように、ステージ１１１に近づく側に移動する。
【０００８】
このようにして、それぞれの測定針１０３が所定の電極パッド１１３に接触すると、検査ボード１０２からの測定信号が測定針１０３を通して半導体装置１１２の電極パッド１１３に印加され、半導体装置１１２に形成された半導体回路の電気的特性が検査される。
【０００９】
このような、測定針を半導体装置の電極パッドに当接させて半導体装置の電気的特性を測定する半導体検査装置として、測定針の位置を規制する規制板をガラスエポキシ樹脂で構成することで、従来のセラミック製の規制板と比較して低コストの半導体検査装置を実現することが特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２６１７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記従来の半導体検査装置１０１は、測定される半導体装置とともにステージ１１１に載置されているカメラ１１４によって測定針１０３の位置を検出し、検出された測定針１０３の位置情報からステージ１１１を正しい位置に移動させることができるため、ステージ１１１上のカメラ１１４と被測定物である半導体装置１１２との位置関係を正確に規定しておくことによって、半導体装置１１２の電気的特性の測定を自動的に行うことができる。
【００１２】
しかし、測定針１０３が半導体基板１１２に対して垂直な方向となるように配置されているため、カメラ１１４によって測定針１０３を正しく認識できずに、ステージ１１１上の半導体装置１１２の電極パッド１１３と、測定針１０３との垂直方向の位置関係を正しく配置することができない場合があった。
【００１３】
測定針１０３と電極パッド１１３との垂直方向の位置関係が正しく配置されていない状態では、図１３に白矢印１１８として示すように、検査を行うために検査ボード１０２が半導体装置１１２に近づいた際、測定針１０３が電極パッド１１３に正しく接触せず、半導体基板１１２やステージ１１１上の誤った位置１１７に衝突してしまう。このような事態になると、測定針１０３自体や、被検査物である半導体装置１１２、カメラ１１４などが損傷してしまうとう問題があった。
【００１４】
本発明は上記従来の半導体検査装置の問題点に鑑み、半導体基板に対して垂直な方向に測定針が配置された半導体検査装置において、測定針の位置を正確に認識して測定針を正確に半導体装置の電極パッドに接触させることができる半導体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】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明の半導体検査装置は、検査ボードと、前記検査ボードに接続された測定針と、前記測定針の先端部側を、測定対象の半導体装置に対して垂直となるように規制する規制板と、前記測定針の先端部の位置を光学的に検出し、前記測定対象の半導体装置を所定の検査位置に移動させることができるステージとを備え、前記規制板の前記ステージに対向する面に、前記測定針の先端部の位置を示す指標が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の半導体検査装置は、測定対象である半導体装置に対して垂直となるように配置された測定針の先端部の位置を示す指標が、測定針の位置を規制する規制板のステージに対向する面に配置されている。このため、測定針の先端部の位置を容易に検出することができ、測定対象の半導体装置を正しい測定位置に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる半導体検査装置の構成を示す要部拡大断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる半導体検査装置において取得された、規制板の画像イメージを示す図である。
【図３】比較例としての、従来の半導体検査装置において取得された、規制板の画像イメージを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる半導体検査装置の、測定針の先端部近傍の状態を示す要部拡大断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかる半導体検査装置において、測定針の先端部の位置を示す指標に対するフォーカス位置を説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施形態にかかる半導体検査装置の構成を示す要部拡大断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態にかかる半導体検査装置に置いて取得された、規制板の画像イメージを示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態にかかる半導体検査装置の構成を示す要部拡大断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態にかかる半導体検査装置に置いて取得された、規制板の画像イメージを示す図である。
【図１０】従来の半導体検査装置の構成を示す要部拡大断面図である。
【図１１】従来の半導体検査装置における検査状態の第１の段階を説明するための図である。
【図１２】従来の半導体検査装置における検査状態の第２の段階を説明するための図である。
【図１３】従来の半導体検査装置において、測定針の位置が正しく認識されなかった場合の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の半導体検査装置は、検査ボードと、前記検査ボードに接続された測定針と、前記測定針の先端部側を、測定対象の半導体装置に対して垂直となるように規制する規制板と、前記測定針の先端部の位置を光学的に検出し、前記測定対象の半導体装置を所定の検査位置に移動させることができるステージとを備え、前記規制板の前記ステージに対向する面に、前記測定針の先端部の位置を示す指標が配置されている。
【００１９】
このようにすることで本発明の半導体検査装置は、測定針の先端部側がステージ上の半導体装置に対して垂直になるように配置されているため、ステージから光学的に検出することが困難な測定針の先端部の位置を、規制板に配置された指標を用いることで容易にかつ確実に検出することができる。このため、ステージが測定対象の半導体装置を正確な測定位置に移動させることができる。
【００２０】
上記構成の半導体検査装置において、前記指標は、その先端が前記測定針の先端部の位置を指し示すように配置された針状物であることが好ましい。このようにすることで、指標を用いて測定針の先端部の位置を容易に検出することができる。
【００２１】
また、前記指標は、その先端が前記測定針の先端部の位置を指し示すように配置された、前記ステージの表面に対向する主面を有する板状物であることが好ましい。このようにすることで、指標をステージから光学的に検出し易くなり、測定針の先端部の位置をより確実に認識することができる。
【００２２】
さらに、前記指標は、基底部に比べて先端が前記ステージに近くなるように配置されていることが好ましい。このようにすることで、指標を光学的に検出する際にフォーカスが合わせ易くなり、指標に基づいてより確実に測定針の先端部を検出することができる。
【００２３】
この場合において、前記指標の先端が、前記ステージから見て前記測定針の先端部の位置よりも遠い位置にあることが好ましい。このようにすることで、指標が測定対象の半導体装置や光学的な指標検出手段に衝突してこれらを損傷してしまう可能性を排除することができる。
【００２４】
また、前記指標が、前記測定針がその中心に位置するように配置された板状物であることが好ましい。このようにすることで、光学的に検出しやすい板状物を用いてその中心にある測定針の先端部を容易に検出することができる。
【００２５】
さらに、この場合において、前記指標が、前記ステージに近い側ほど表面積が小さくなるように複数の板状物が積層されて段状に形成されていることが好ましい。このようにすることで、積層された板状物を段階的に検出していくことで、容易、かつ、確実に測定針の先端部の位置を検出することができる。
【００２６】
以下、本発明の半導体検査装置について図面を参照して説明する。
【００２７】
なお、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明にかかる半導体検査装置を構成する部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明の半導体検査装置は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備えることができる。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を必ずしも忠実に表したものではない。
【００２８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる半導体検査装置の構成を示す、要部拡大断面である。
【００２９】
本実施形態の半導体検査装置１は、カード状の検査ボード２と、検査ボード２に根元側の端部が固定された測定針３と、測定針３の先端部側が測定対象である半導体装置１２に対して垂直となるように測定針３の方向を規制する規制板４と、測定対象である半導体装置が搭載されるステージ１１を備えている。
【００３０】
検査ボード２は、図示しない半導体検査装置１のテスター回路部分と電気的に接続されている。検査対象の半導体装置１２の表面に形成された電極パッド１３に測定針が接触すると、テスター回路から所定の測定信号が半導体装置１２に形成された半導体回路に印加され、この測定信号に対する半導体回路からの応答信号が測定針３を介して検査ボード２からテスター回路に伝わって、半導体回路の電気的特性が判定される。
【００３１】
半導体装置１２の表面には、電極パッド１３が形成されている。近年の半導体装置１２の小型化高密度化により、電極パッド１３の面積が小さくなり、また、電極パッド１３の配置間隔も狭くなっている。本実施形態の半導体検査装置１は、このように小面積で高密度に配置された電極パッド１３に測定針３を正確に接触させることができるように、測定針３の検査ボード２に固定された根元側とは反対の側である、電極パッド１３に接触する先端部側が、測定対象である半導体装置１２に対して垂直となるように配置された、いわゆる垂直プローブタイプの半導体検査装置１である。なお、図１では、図面が煩雑となることを避けるために、測定針３と半導体装置１２の電極パッド１３について、それぞれ２つのみを図示しているが、本実施形態の半導体検査装置１および測定対象である半導体装置１２において、測定針３および電極パッド１３が２個のものに限られないことは言うまでもない。
【００３２】
規制板４は、検査ボード２と所定の間隔を有して、固定部材５によって検査ボード２に固着されている。測定針３の先端部側は、規制板４に形成された貫通孔によって測定対象である半導体装置１２に対して垂直となるように規制されている。なお、本明細書において半導体装置１２に対して垂直とは、半導体装置１２を構成する半導体基板の主面方向に対して垂直であるという意味であり、通常は、半導体装置１２が搭載されるステージ１１の、半導体装置１２が搭載される搭載面に対して垂直であることを示している。
【００３３】
また、本実施形態の半導体検査装置１では、測定針３の先端部側が規制板４の貫通孔によって、半導体装置１２に対して垂直となるように規制されているものを示した。このように、規制板４の貫通孔を用いて測定針３を規制することで、測定針３が規制板４に対して可動となり、電極パッド１３に接触したときに測定針３が図１における上側に撓むように湾曲することができる。このため、測定針３が電極パッド１３の表面を傷つけてしまうことを回避できるとともに、測定針３の先端部の高さ方向にばらつきがあったとしても、それぞれの測定針３ごとに湾曲することでこのばらつきが吸収できるようになる。しかし、本実施形態における規制板４による測定針３の規制方法は、貫通孔によって可動な状態で規制する方法に限らず、例えば、規制板４に測定針３の先端部が固定されていて、規制板４全体を検査ボード２に対して図１における上下方向に可動であるようにすることもできる。このように、規制板４は、測定針３の先端部側を半導体装置１２に対して垂直となるように規制する限りにおいて、さまざまな構成を採ることができる。
【００３４】
規制板４の、測定対象である半導体装置１２が搭載されるステージ１１に対向する面には、測定針３の先端部を示す指標として、先端に行くにしたがってその径が細くなる針状の誘導針６が配置されている。本実施形態の半導体検査装置１では、後述するように、測定針３の先端位置を光学的に検出するものであるため、測定針３の先端部の位置を示す指標は、カメラなどによって光学的に認識可能な指標である。図１に示すように、誘導針６は、規制板４のステージ１１側の表面にその基底部が固着され、誘導針６の先端が測定針３の先端部に向かうように、規制板４に対して傾斜して配置されている。
【００３５】
ステージ１１上には、搭載される測定対象の半導体装置１２との間に所定の位置関係を保って、カメラ１４が配置されている。カメラ１４は、固体撮像素子（ＣＣＤ）などの画像データを得ることができる周知の光学的なデバイスが利用でき、規制板４のステージ１１に対向する側の面を観視して、測定針３と誘導針６の位置を認識することができる。また、ステージ１１は、少なくとも半導体装置１２が搭載されている搭載面における二次元方向に移動することができ、図示しない制御手段によって、カメラ１４で検出された測定針３の位置情報に基づいてステージ１１が移動することで、搭載されている半導体装置１２の電極パッド１３が、その電極パッド１３に接触する所定の測定針３の真下に位置するようになる。
【００３６】
測定針３の真下に電極パッド１３が位置する状態で、検査ボード２とステージ１１との少なくとも一方が互いに近づく方向に移動して、測定針３が所定の電極パッド１３に接触し、半導体装置１２に形成された半導体回路の電気的特性が測定される。
【００３７】
図２は、本実施形態の半導体検査装置１において、ステージ１１上に配置されたカメラ１４から規制板４のステージ１１に対向する面を観視したときに得られる画像の例を示している。
【００３８】
本実施形態の半導体検査装置１では、測定針３それぞれに対してその先端部を指し示すように針状の誘導針６が配置されている。このため、図２に示すように、カメラ１４により得られる規制板４の画像では、測定針３と誘導針６とを同時に観測することができる。
【００３９】
図３は、比較例としての、図１０で説明した従来の半導体検査装置１０１において、ステージ１１１に配置されたカメラ１１４により得られた規制板１０４の画像である。図３に示す、従来の半導体検査装置１０１の規制板１０４の画像では、測定針１０３のみが見えることになる。
【００４０】
上記したように、本実施形態の半導体検査装置１では、測定針３が半導体装置１２に対して垂直に配置された垂直プローブタイプであるため、ステージ１１のカメラ１４によって規制板４を観視した場合、測定針３はその先端を真下から見ることになり、測定針３の太さのみが点状の極めて小さな円として画像に現れることになる。しかも、測定針３の太さは、先端部がより細く尖っている以外一定であるため、カメラ１４のフォーカスを調整しても測定針３を明瞭に検出することは極めて困難である。これに対し、測定針３の先端部を指し示すように配置された誘導針６は、ステージ１１の搭載面に平行な方向の成分を持っているため、カメラ１４によって光学的にその位置を検出しやすい。このため、カメラ１４によってまず誘導針６を検出して、誘導針６が指し示す方向に測定針３の先端部を探すことで、平面視したときに極めて小さな点状の測定針３の先端部位置を、容易に検出することができる。
【００４１】
本実施形態の半導体検査装置１では、測定針３の先端部を指し示す誘導針６を備えているため、測定針１０３のみが配置されていた従来の半導体検査装置１０１のカメラ１１４で、測定針１０３の先端部の位置を正確に検出できないことに起因して生じる、測定針１０３が半導体装置１１２などに接触してしまうという不具合を効果的に防止することができる。
【００４２】
図４は、本実施形態の半導体検査装置１における、規制板４の測定針３と誘導針６とが配置された部分を示す要部拡大断面図である。
【００４３】
図４に示すように、本実施形態の半導体検査装置１において、測定針３の先端部方向を指し示す誘導針６は、その基底部に比べて先端が、規制板４よりも遠い位置、すなわち、規制板４に対向するステージ１１に近くなるように配置されている。また、誘導針６の先端の位置は、ステージ１１から見て測定針３の先端よりも図中にｈとして示す距離だけ遠い位置に、言い換えると、距離ｈ分だけ規制板４に近い位置にある。
【００４４】
なお、一例として、測定針３の先端部と誘導針６の先端との高さの差ｈを０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度とすることができる。
【００４５】
このように、誘導針６の先端を測定針３の先端部よりもステージ１１から遠い位置にすることで、測定針３が半導体装置１２の電極パッド１３に接触して半導体装置１２の半導体回路の電気的特性を検査する際に、誘導針６が半導体装置１２に接触してしまうことを回避することができる。
【００４６】
また、誘導針６の基底部を規制板４に接触させ、先端を規制板４から遠ざけて、対向するステージ１１に近くなるように配置し、誘導針６の先端と測定針３の先端部との間に高さｈの段差を形成することで、測定針３の先端部により容易にフォーカスを合わせることができ、検出針３の先端部の位置を確実に検出することができる。
【００４７】
このことを、図５を用いて具体的に説明する。
【００４８】
図５は、図４に断面形状を示した本実施形態の半導体検査装置１における測定針３と誘導針６とが配置された規制板４を、ステージ１１のカメラ１４から観視した状態のイメージ図である。
【００４９】
図５に示すように、誘導針６は、図５中に領域Ａとして示す基底部側が規制板４に最も近い位置にあり、誘導針６の中間部分の領域Ｂが基底部の領域Ａよりも規制板４から遠く、さらに、誘導針６の先端側の領域Ｃが、領域Ｂよりもさらに規制板４から遠い位置にある。そして、測定針３の先端部は、針状の指標６の先端側の領域Ａよりもさらに規制板４から遠い位置にある。
【００５０】
ここで、針状の指標６の幅は、基底部の領域Ａの幅が最も広いため、カメラ１４によって領域Ａは容易に検出することができる。領域Ａが認識されたとき、隣り合う指標６の中間部分である領域Ｂは、領域Ａよりもステージ１１に近い手前側にあることから、カメラ１４のフォーカスをより近い距離に合うように調整することで、領域Ｂが明瞭に認識できる。また、その後、カメラ１４のフォーカスをさらに近い側に合うように調整することで、誘導針６の先端側の領域Ｃの部分を認識することができる。そして、さらにカメラ１４のフォーカスをより手前に合うように調整して誘導針６が指し示す方向をたどることで、さらにステージ１１に近い位置にある測定針３の先端部を容易に検出することが可能となる。
【００５１】
このように、本実施形態の半導体検査装置１では、平面視したときに面積が最も大きく、より検出しやすい誘導針６の基底部をまず認識して、その後、誘導針６の中間部、先端へとフォーカスを調整することで、誘導針６によって測定針３の平面的な配置位置を指し示すのに留まらず、カメラ１４から見た奥行き方向である、規制板４からの高さ方向においてもカメラ１４を測定針３の先端部に誘導することができる。
【００５２】
以上、本実施形態の半導体検査装置１について、針状の指標として、その太さが先端に行くにしたがって細くなる誘導針６を用いたものを例示して説明した。しかし、本実施形態の半導体検査装置１が規制板４の表面に備える針状の指標としては、上記説明した形状の誘導針６には限られない。
【００５３】
例えば、測定針３のように、先端部のみが急激に細くなっていて、基底部側の太さは一定である形状のものを、上記図示した誘導針６に替えて針状の指標として用いることができる。また、例えば、基底部側は角柱状で、その先端側に短い先端の尖った針状物が固着されている形態など、少なくとも先端が針状で一つの方向を明確に指し示す形状であれば、測定針３の先端部の位置を指し示す針状の指標として用いることができる。
【００５４】
また、図２に示すように、本実施形態の半導体検査装置１において、複数の測定針３全てに対応させて同じ本数の誘導針６を指標として配置した例を示した。しかし、カメラ１４が誘導針６を十分に認識でき、測定針３の先端部の位置を明瞭に検出することができるのであれば、測定針３の数と誘導針６の数は必ずしも同一にする必要はない。
【００５５】
また、誘導針６の長さや配置位置についても、図２に示したように、それぞれの測定針３の外側に同じ長さの誘導針を、平行に等間隔で並べることは必須ではなく、誘導針６の長さを異ならせたり、平面的な配置角度を変化させたりして、カメラ１４から誘導針６がより認識しやすいように、その構成と配置を適宜設計することができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
次に、本実施形態にかかる半導体検査装置の第２の実施形態を説明する。
【００５７】
第２の実施形態にかかる半導体検査装置２１は、図１および図２を用いて説明した第１の実施形態にかかる半導体装置１と比較して、規制板２４に配置された測定針２３の先端部を示す指標が、板状物の指標としての三角板２６である点で、指標が針状の誘導針６であった半導体検査装置１と異なっている。本実施形態で説明する半導体検査装置２１において、ステージ１１およびステージに搭載された半導体装置１２やカメラ１４は、図１および図２を用いて説明した第１の実施形態にかかる半導体装置１のものと全く同じであるため、同じ符号を付してその説明は省略する。
【００５８】
図６は、第２の実施形態にかかる半導体検査装置２１の断面構成を示す図である。第１の実施形態における図１に相当する図面である。また、図７は、第２の実施形態にかかる半導体検査装置２１の規制板２４をステージ１１の側から見た平面状態を示す図である。図７は、第１の実施形態における図２に相当する図面である。
【００５９】
図６に示すように、本実施形態の半導体検査装置２１も、図示しない半導体検査装置のテスター回路に接続されているカード状の検査ボード２２と、検査ボード２２に根元側の端部が固定された測定針２３と、測定針２３の先端部側が半導体装置１２に対して垂直となるように測定針２３の方向を規制する規制板２４を備えている。
【００６０】
図６においても、図面が煩雑となることを避けるために、測定針２３と半導体装置１２の電極パッド１３について、それぞれ２つのみを図示しているが、本実施形態の半導体検査装置２１および測定対象である半導体装置１２において、測定針２３および電極パッド１３が２個のものに限られないことは言うまでもない。
【００６１】
規制板２４は、検査ボード２２と所定の間隔を有して固定部材２５によって固着されていて、測定針２３の先端部側は、規制板２４に形成された貫通孔によって測定対象である半導体装置１２に対して垂直となるように規制されている。本実施形態においても、規制板２４は、測定針２３の先端部側を半導体装置１２に対して垂直となるように規制する限りにおいて、さまざまな構成を採ることができる。
【００６２】
規制板２４の、測定対象である半導体装置１２が搭載されるステージ１１に対向する面には、測定針２３の先端部を示す板状物の指標として、先端に行くにしたがってその幅が小さくなる三角形状の三角板２６が配置されている。図６に示すように、三角板２６は、規制板２４のステージ１１側の表面にその基底部が固着され、三角板２６の尖っている先端が測定針２３の先端部に向かうように、規制板２４に対して傾斜して配置されている。
【００６３】
本実施形態の半導体検査装置２１における三角板２６は、最も大きな面積を有するその三角形の主面が、ステージ１１の表面であるカメラ１４が配置されている面に対向するように配置されている。このため、図７に示すように、カメラ１４が撮像した規制板２４の画像において、三角板２６が大きな面積を占めているため、第１の実施形態として示した半導体検査装置１の針状の誘導針６と比較してもさらに検出されやすく、三角板２６が指し示す位置に存在する測定針２３の先端部の位置を極めて容易に検出することができる。
【００６４】
このように、本実施形態の半導体検査装置２１では、カメラ１４によって、三角板２６をより容易、かつ、確実に位置検出することができるため、例えば、図７に示すように、測定針２３の数に対して三角板２６の数を大幅に減らすこともできる。
【００６５】
なお、本実施形態においても、三角板２６を規制板２４の表面に対して傾斜して配置し、さらに、三角板２６の先端と測定針２３の先端部との間に高さの差を設けることで、三角形板２６のより広い面積部分である規制板２４に近い位置から、三角板２６の先端、さらに、測定針２３の先端部まで、カメラ１４のフォーカス位置を手前側に変化させていくことで順次確実に検出することができる。このため、本実施形態の半導体検査装置２１においても、傾斜して配置された三角板２６によって、測定針２６の平面的な位置のみならず、その先端部の奥行き方向の位置も指し示すことができる。
【００６６】
以上、第２の実施形態においては、板状物の指標として三角板２６を用いることを例示して説明した。しかし、本実施形態に用いられる板状物の指標としては、主面の形状が三角形の三角板に限られるものではない。例えば、主面の形状が菱形の板状指標を用いることができ、また、先端部に向かって両側面が湾曲しながらその幅が狭くなっていく主面が楔形の板状指標など、先端がより細く、または、狭くなっていて平面的に一つの方向を指し示すことができる主面形状を持っているものであれば、各種の形状のものを板材物としての指標として用いることができる。
【００６７】
なお、本実施形態に用いられる板状物の指標において、その厚みが一定である必要がないことも言うまでもない。
【００６８】
（第３の実施形態）
次に、本実施形態にかかる半導体検査装置の第３の実施形態を説明する。
【００６９】
第３の実施形態にかかる半導体検査装置３１は、第１の実施形態にかかる半導体装置１、第２の実施形態にかかる半導体検査装置２１と比較して、規制板３４に形成された測定針３３の先端部を示す指標が、測定針３３を中心に位置するように配置された板状物としての段状円板３６となっている点で、指標が針状の誘導針６であった半導体検査装置１、三角形板２６であった半導体検査装置２１と異なっている。なお、本実施形態で説明する半導体検査装置３１においても、ステージ１１およびステージに搭載された半導体装置１２やカメラ１４は、第１の実施形態にかかる半導体検査装置１、第２の実施形態にかかる半導体検査装置２１と同じであるため、同じ符号を付してその説明は省略する。
【００７０】
図８は、第３の実施形態にかかる半導体検査装置３１の断面構成を示す図である。第１の実施形態における図１、第２の実施形態にかかる図６に相当する図面である。また、図９は、第３の実施形態にかかる半導体検査装置３１の規制板３４をステージ１１の側から見た平面状態を示す図である。図９は、第１の実施形態における図２、第２の実施形態にかかる図７に相当する図面である。
【００７１】
図８に示すように、本実施形態の半導体検査装置３１も、図示しないテスター回路に接続されているカード状の検査ボード３２、検査ボード３２に根元側の端部が固定された測定針３３、測定針３３の先端部側が半導体装置１２に対して垂直となるように規制する規制板３４を備えている。
【００７２】
図８においても、図面が煩雑となることを避けるために、測定針３３と半導体装置１２の電極パッド１３について、それぞれ２つのみを図示しているが、本実施形態の半導体検査装置３１および測定対象である半導体装置１２において、測定針３３および電極パッド１３が２個のものに限られないことは言うまでもない。
【００７３】
規制板３４は、検査ボード３２と所定の間隔を有して固定部材３５によって固着されていて、測定針３３の先端部側は、規制板３４に形成された貫通孔によって測定対象である半導体装置１２に対して垂直となるように規制されている。本実施形態においても、規制板３４は、測定針３３の先端部側を半導体装置１２に対して垂直となるように規制する限りにおいて、さまざまな構成を採ることができる。
【００７４】
規制板３４の、測定対象である半導体装置１２が搭載されるステージ１１に対向する面には、測定針３３を中心として、測定針３３の先端側に近づくにつれてその直径が小さくなるように積み重ねられた段状円板３６が、測定針３３がその中心に位置するように配置された板状物の指標として配置されている。
【００７５】
本実施形態の半導体検査装置３１における段状円板３６は、規制板３４に密接して配置された直径が最大である第１の円板３６ａ、第１の円板３６ａに積層された第１の円板３６ａよりも直径の小さな第２の円板３６ｂ、第２の円板３６ｂに積層された第２の円板３６ｂよりもさらに直径の小さな第３の円板３６ｃの三枚の円板３６ａ、３６ｂ、３６ｃから構成されている。このように、本実施形態の半導体検査装置３１における段状円板３６は、その主面が、いずれもステージ１１の表面であるカメラ１４が配置されている面に対向するように、かつ、測定針３３を中心とするように配置された、三枚の円板３６ａ、３６ｂ、３６ｃで構成されているため、図９に示すように、カメラ１４が撮像した規制板３４の画像において、段状円板３６を容易に検出することができ、その中心に位置する測定針３３の位置を容易に認識することができる。
【００７６】
特に、本実施形態の半導体検査装置３１では、指標である段状円板３６の中心に測定針３３が位置しているために、指標である段状円板３６の外形を認識することができれば、直ちに測定針３３の位置を検出することができる。このため、測定針３、２３の配置位置の方向を指し示す指標であった、第１の実施形態における半導体検査装置１の誘導針６や、第２の実施形態における半導体検査装置２１の三角板２６と比較しても、より確実に、かつ、迅速に、測定針３１の位置を検出することができる。
【００７７】
また、本実施形態の半導体検査装置３１の段状円板３６は、直径が異なる３枚の円板３６ａ、３６ｂ、３６ｃを、ステージに近い側ほど表面積が小さくなるように順次積層して形成されている。このめ、カメラ１４で、まず、最大面積の第１の円板３６ａを検出した後、フォーカス位置をより手前側に変化させていくことで、第２の円板３６ｂ、第３の円板３６ｃを順次確実に検出することができ、最終的に第３の円板３６ｃよりもさらに手前側に位置する測定針３３の先端部位置を、容易に検出することができる。このため、本実施形態の半導体検査装置３１においても、段状円板３６によって、測定針３３の平面的な位置のみならず、その先端部の奥行き方向の位置も指し示すことができる。
【００７８】
以上、第３の実施形態として、三枚の円板３６ａ、３６ｂ、３６ｃを順次積層した段状円板３６を用いることを例示した説明したが、本実施形態の規制板３４に形成される測定針３３の先端部位置を示す指標は、これに限られるものではない。例えば、測定針３３を中心に位置するように配置された板状の指標として、円板を用いる場合でも、複数枚を積層した段状円板とはせずに、一枚の円板のみを指標として用いることができる。また、複数の円板を段状に積み重ねる場合でも、その枚数は例示した三枚に限られず、二枚や四枚以上の積層体とすることもできる。さらに、板状部材は、その平面形状から中心部の位置が明瞭に特定できる形状であれば円形には限られず、正方形や長方形、菱形などの矩形や、三角形、さらには、五角形、六角形などの多角形など、各種の形状を用いることができる。
【００７９】
なお、図９に示すように、本実施形態の半導体検査装置３１では、全ての測定針３３に段状円板３６を指標として配置した例を示したが、一部の測定針３３にのみ指標を設けてもよいことは言うまでもない。
【００８０】
以上、測定針の先端部側の方向を測定対象の半導体装置に対して垂直となるように規制する規制板に、測定針の先端部の位置を指し示す指標が配置された本発明の半導体検査装置について、具体例を挙げて説明した。
【００８１】
本発明の半導体検査装置は、測定針の先端部を示す指標を有することで、ステージから測定針の先端部の位置を明確に検出することができ、測定針と半導体装置の電極パッドとの位置あわせを確実に行うことができる。
【００８２】
なお、上記説明では、規制板に直接指標の一部が固着された例を各実施例として示したが、指標は必ずしもその一部が規制板上に密着している必要はない。例えば、測定針の先端部の周囲にリング状の指標を配置し、その固定部のみを規制板に固着するなど、指標自体が規制板から浮遊した状態で測定針の先端部位置を指し示すように配置することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の半導体検査装置は、測定対象の半導体装置の電極パッドに、確実に測定針を接触させることができ、効率よく半導体装置の電気的な特性を評価することができる半導体検査装置として有用である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 半導体検査装置
２ 検査ボード
３ 測定針
４ 規制板
６ 誘導針（指標）
１１ ステージ
１２ 半導体装置
１３ 電極パッド
１４ カメラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査ボードと、
前記検査ボードに接続された測定針と、
前記測定針の先端部側を、測定対象の半導体装置に対して垂直となるように規制する規制板と、
前記測定針の先端部の位置を光学的に検出し、前記測定対象の半導体装置を所定の検査位置に移動させることができるステージとを備え、
前記規制板の前記ステージに対向する面に、前記測定針の先端部の位置を示す指標が配置されていることを特徴とする半導体検査装置。
【請求項２】
前記指標は、その先端が前記測定針の先端部の位置を指し示すように配置された針状物である請求項１に記載の半導体検査装置。
【請求項３】
前記指標は、その先端が前記測定針の先端部の位置を指し示すように配置された、前記ステージの表面に対向する主面を有する板状物である請求項１に記載の半導体検査装置。
【請求項４】
前記指標は、基底部に比べて先端が前記ステージに近くなるように配置されている請求項１〜３のいずれかに記載の半導体検査装置。
【請求項５】
前記指標の先端が、前記ステージから見て前記測定針の先端部の位置よりも遠い位置にある請求項４に記載の半導体検査装置。
【請求項６】
前記指標が、前記測定針がその中心に位置するように配置された板状物である請求項１に記載の半導体定装置。
【請求項７】
前記指標が、前記ステージに近い側ほど表面積が小さくなるように複数の板状物が積層されて段状に形成されている請求項６に記載の半導体定装置。
【請求項１】
検査ボードと、
前記検査ボードに接続された測定針と、
前記測定針の先端部側を、測定対象の半導体装置に対して垂直となるように規制する規制板と、
前記測定針の先端部の位置を光学的に検出し、前記測定対象の半導体装置を所定の検査位置に移動させることができるステージとを備え、
前記規制板の前記ステージに対向する面に、前記測定針の先端部の位置を示す指標が配置されていることを特徴とする半導体検査装置。
【請求項２】
前記指標は、その先端が前記測定針の先端部の位置を指し示すように配置された針状物である請求項１に記載の半導体検査装置。
【請求項３】
前記指標は、その先端が前記測定針の先端部の位置を指し示すように配置された、前記ステージの表面に対向する主面を有する板状物である請求項１に記載の半導体検査装置。
【請求項４】
前記指標は、基底部に比べて先端が前記ステージに近くなるように配置されている請求項１〜３のいずれかに記載の半導体検査装置。
【請求項５】
前記指標の先端が、前記ステージから見て前記測定針の先端部の位置よりも遠い位置にある請求項４に記載の半導体検査装置。
【請求項６】
前記指標が、前記測定針がその中心に位置するように配置された板状物である請求項１に記載の半導体定装置。
【請求項７】
前記指標が、前記ステージに近い側ほど表面積が小さくなるように複数の板状物が積層されて段状に形成されている請求項６に記載の半導体定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−３１０８（Ｐ２０１３−３１０８Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３７６５４（Ｐ２０１１−１３７６５４）
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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