DE4232277A1 - Non-contact semiconductor wafer height measuring appts. for circuit testing system - has platform for carrying semiconductor wafer and platform driving system for driving platform in determined direction and distance measuring unit - Google Patents

Abstract

The distance measuring unit (20) is fixed at a distance from the platform (3) in the determined direction. A light source transmits a light beam (L) directed on the semiconductor system . A sensor receives a light beam reflected from the semiconductor system. A drive unit is provided, which determines a distance to the semiconductor system , on the basis of an output signal of the sensor. A control unit (30), controls the platform driving system (10Z) in such away, that the platform is positioned in the determined direction, on the basis of an output signal of the distance measuring unit. USE/ADVANTAGE - Determining faults in semiconductor wafers. Height position of semiconductor system can be correctly measured, exactly adjusted without damage to semiconductor system.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Testen einer Halbleitervorrichtung, die in einer Halblei­ terscheibe bzw. einem Wafer ausgebildet ist.The present invention relates to a device for Testing a semiconductor device in a semi-lead is disc or a wafer is formed.

Es ist bekannt, daß ein Halbleiterscheibentest bzw. Wafer­ test zur Ermittlung von Fehlern an in einer Halbleiter­ scheibe (Halbleiterwafer) ausgebildeten Halbleitervorrich­ tungen vor einem Montagevorgang durchgeführt wird. Bei ei­ nem herkömmlichen Wafertest werden feine Metall-Meßfühler bzw. Tastköpfe auf der Halbleitervorrichtung unter einem vorbestimmten Fühlerdruck plaziert, worauf von der Halblei­ tervorrichtung ausgegebene elektrische Signale über die Meßfühler einer Wafer-Prüfvorrichtung zugeführt werden, während gleichzeitig der Halbleitervorrichtung in Überein­ stimmung mit einem Prüfprogramm elektrische Signale zuge­ führt werden.It is known that a semiconductor wafer test or wafer test to determine defects in a semiconductor wafer (semiconductor wafer) formed semiconductor device is carried out before an assembly process. With egg A conventional wafer test uses fine metal sensors or probes on the semiconductor device under one predetermined sensor pressure placed, whereupon from the half lead electrical device output via the Sensors are fed to a wafer testing device, while concurrently the semiconductor device electrical signals with a test program leads.

Nachfolgend wird der Kontakt der Meßfühler mit der Halblei­ tervorrichtung im Einzelnen erläutert. Der eine Vielzahl von Halbleitervorrichtungen aufweisende Halbleiterwafer wird zunächst auf einer drei-dimensional bewegbaren Platt­ form bzw. Bühne befestigt. Während die Bühne langsam auf­ wärts bewegt wird, überprüft eine diesen Test durchführende Bedienungsperson, ob die Meßfühler mit der Halbleitervor­ richtung in Kontakt geraten oder nicht. Die Bühne wird an­ gehalten, sobald festgestellt wird, daß ein Kontakt zwi­ schen dem Halbleiterwafer und den Meßfühlern besteht. Dar­ aufhin bewegt sich die Bühne eine vorbestimmte Strecke nach oben, um den Fühlerdruck auf einen konstanten Wert einzu­ stellen. Zur Erleichterung der nachfolgenden Beschreibung wird diese zur Einstellung des Fühlerdrucks dienende Strecke nunmehr als "Einfahrstrecke" bezeichnet. Subsequently, the contact of the sensors with the half lead device explained in detail. The variety semiconductor wafers comprising semiconductor devices is first on a three-dimensionally movable platter form or stage attached. While the stage is slowly rising is moved, a person performing this test checks Operator, whether the sensor with the semiconductor direction in contact or not. The stage is on held as soon as it is determined that a contact between rule the semiconductor wafer and the sensors. Dar the stage then moves a predetermined distance above to set the sensor pressure to a constant value put. To facilitate the description below this is used to adjust the sensor pressure The route is now referred to as the "entry route".  

Gewöhnlich enthält ein einziger Halbleiterwafer eine Viel­ zahl von Halbleitervorrichtungen. Die Einstellung des Füh­ lerdrucks wird jedoch nicht bei allen Halbleitervorrichtun­ gen ausgeführt, sondern lediglich bei derjenigen, die als erste geprüft wird. Demgemäß wird bei einer einzigen Halb­ leitervorrichtung des Wafers eine anfängliche Einstellung des Fühlerdrucks durchgeführt, worauf die den Halbleiterwa­ fer tragende Bühne unter Zugrundelegung der bei dieser an­ fänglichen Einstellung des Fühlerdrucks gewonnenen Höhenin­ formation in vertikaler Richtung positioniert wird, um ei­ nen Kontakt zwischen den Meßfühlern und den jeweils anderen Halbleitervorrichtungen herzustellen.Usually, a single semiconductor wafer contains a lot number of semiconductor devices. The attitude of the Füh However, pressure is not used in all semiconductor devices gene executed, but only for those who as first being checked. Accordingly, in a single half wafer device an initial setting the sensor pressure carried out, whereupon the semiconductor wa fer supporting stage on the basis of the at this catchy adjustment of the sensor pressure formation is positioned in the vertical direction to egg Contact between the sensors and the other Manufacture semiconductor devices.

Diese Betriebsabläufe sind mit den nachfolgend erläuterten Nachteilen behaftet. Zunächst ist zu bemerken, daß der Halbleiterwafer eine teilweise unebene Oberfläche aufweist. Die in einem konkaven Bereich vorliegende geringere Ein­ fahrstrecke verringert daher den Fühlerdruck, während die in einem konvexen Bereich vorliegende längere Einfahr­ strecke den Fühlerdruck erhöht, was zu einer ungenauen Prü­ fung des Wafers führt. Wenn die Bühne und/oder der Halblei­ terwafer selbst geneigt ist bzw. sind, treten ähnliche Pro­ bleme auf.These operations are the ones explained below Disadvantages. First of all, it should be noted that the Semiconductor wafer has a partially uneven surface. The lower A present in a concave area therefore reduces the sensor pressure, while the longer driveway present in a convex area stretch the sensor pressure, which leads to an imprecise test wafers. If the stage and / or the half lead terwafer itself is inclined, similar pros occur open up.

Zur Lösung dieser Probleme könnte daran gedacht werden, die Einstellung des Fühlerdrucks vor der Prüfung jeder einzel­ nen Halbleitervorrichtung durchzuführen. Dies würde jedoch die Effizienz bzw. Zeitdauer des gesamten Prüfvorgangs ex­ trem verschlechtern. Daher wurden z. B. Anstrengungen unter­ nommen, die Einstellung des Fühlerdrucks dadurch zu automa­ tisieren, daß ein die obere Position der Bühne erfassender Bühnenpositions-Sensor vorgesehen wird, um den Kontakt der Meßfühler mit dem Halbleiterwafer zu erfassen.To solve these problems one could think of the Setting the sensor pressure before testing each one perform a semiconductor device. However, this would the efficiency or duration of the entire test process ex worsen tremendously. Therefore z. B. efforts under taken to automa tize that one that detects the upper position of the stage Stage position sensor is provided to contact the Detect sensor with the semiconductor wafer.

Fig. 6 zeigt anhand einer Querschnittsansicht ein Halblei­ ter-Prüfgerät, das einen derartigen Bühnenpositions-Sensor aufweist. Dieser mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnete Büh­ nenpositions-Sensor enthält zwei feine Meßfühler 4a und 4b. Wenn der Meßfühler 4a den Halbleiterwafer 2 nicht kontak­ tiert, sind die Meßfühler 4a und 4b in gegenseitigem Kon­ takt. Wenn sich die Bühne 3 soweit nach oben bewegt, bis der Meßfühler 4a den Halbleiterwafer 2 kontaktiert, wird der Meßfühler 4a vom Halbleiterwafer 2 nach oben verscho­ ben, wodurch die Meßfühler 4a und 4b voneinander getrennt werden bzw. außer Kontakt geraten. Durch diesen Trennvor­ gang wird die Kontaktnahme der Meßfühler 1 mit dem Halblei­ terwafer 2 erfaßt. Vor der Prüfung jeder einzelnen (nicht gezeigten) Halbleitervorrichtung erfaßt der Bühnenpositi­ ons-Sensor 4 die Kontaktnahme der Meßfühler 1 mit dem Halb­ leiterwafer 2. Daraufhin bewegt sich die Bühne 3 aus dieser Kontaktposition heraus um die Einfahrstrecke nach oben, so daß der Fühlerdruck auf einen konstanten Wert eingestellt wird. Fig. 6 shows a cross-sectional view of a semiconductor test device having such a stage position sensor. This stage designated with the reference numeral 4 NEN position sensor contains two fine sensors 4 a and 4 b. If the sensor 4 a does not contact the semiconductor wafer 2 , the sensors 4 a and 4 b are in mutual contact. If the stage 3 moves upwards until the sensor 4 a contacts the semiconductor wafer 2 , the sensor 4 a ben moved from the semiconductor wafer 2 upwards, whereby the sensors 4 a and 4 b are separated from one another or get out of contact. Through this separation process the contact of the sensor 1 with the semiconductor terwafer 2 is detected. Before testing each individual semiconductor device (not shown), the stage position sensor 4 detects the contacting of the sensor 1 with the semiconductor wafer 2 . The stage 3 then moves out of this contact position upwards by the entry distance, so that the sensor pressure is set to a constant value.

Bei dem oben erläuterten Meßvorgang berührt jedoch der Meß­ fühler 4a des Bühnenpositions-Sensors 4 die Oberfläche der Halbleitervorrichtung jedesmal dann, wenn die Halbleiter­ prüfung durchgeführt wird, wodurch die Halbleitervorrich­ tung beschädigt wird. Da die Komplexität der in derartigen Halbleitervorrichtungen vorgesehenen Schaltungen zunimmt, sind zur Durchführung der Halbleiterprüfung eine zunehmende Anzahl von Meßfühlern 1 erforderlich. Bei zunehmender An­ zahl der Meßfühler 1 kann jedoch das Vorsehen des Bühnenpo­ sitions-Sensors 4 dazu führen, daß das Layout bzw. die An­ ordnung der Meßfühler 1 behindert wird. Ein weiterer Nach­ teil dieser Meßanordnung liegt darin, daß die Neigung der Halbleitervorrichtung praktisch nicht erfaßt werden kann.In the measurement process explained above, however, the sensor 4 a of the stage position sensor 4 touches the surface of the semiconductor device each time the semiconductor test is carried out, whereby the semiconductor device is damaged. Since the complexity of the circuits provided in such semiconductor devices increases, an increasing number of sensors 1 are required to carry out the semiconductor test. With an increasing number of sensors 1 , however, the provision of the Bühnenpo position sensor 4 can lead to the fact that the layout or the arrangement of the sensor 1 is hindered. Another after part of this measuring arrangement is that the inclination of the semiconductor device can practically not be detected.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zum Testen einer Halbleitervorrichtung zu schaffen, mittels dem die Höhenposition einer Halbleitervorrichtung korrekt meßbar und die Höhe der Halbleitervorrichtung genau ein­ stellbar ist, ohne hierbei die Halbleitervorrichtung zu be­ schädigen. Das erfindungsgemäße Halbleiter-Testgerät soll ferner in der Lage sein, die jeweilige Neigung der zu testenden Halbleitervorrichtung zu erfassen und zu korri­ gieren.The invention is therefore based on the object of a device for testing a semiconductor device the height position of a semiconductor device is correct measurable and the height of the semiconductor device exactly  is adjustable without being the semiconductor device damage. The semiconductor test device according to the invention is intended also be able to cope with the particular inclination of the to detect and correct semiconductor device under test yaw.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 bzw. 5 angegebenen Maßnahmen gelöst.This object is achieved with the in claim 1 or 5 specified measures solved.

Das erfindungsgemäße Halbleiter-Testgerät weist demnach die folgenden wesentlichen Komponenten auf: eine Bühne zum Tra­ gen des Halbleiterwafers; eine Bühnen-Antriebsvorrichtung zum Bewegen der Bühne in einer bestimmten Richtung; eine an einer in dieser Richtung von der Bühne beabstandeten Posi­ tion befestigte Entfernungs-Meßvorrichtung, die eine Licht­ quelle zum Aussenden eines auf die Halbleitervorrichtung gerichteten Lichtstrahls, einen Sensor zum Empfangen eines von der Halbleitervorrichtung reflektierten Lichtstrahls sowie eine Betriebseinheit aufweist, die eine jeweilige Entfernung zur Halbleitervorrichtung als eine Funktion des Ausgangssignals des Sensors ermittelt; und eine Steuerein­ richtung, welche die Bühnen-Antriebsvorrichtung derart an­ steuert, daß die Bühne in der genannten Richtung in Abhän­ gigkeit von einem Ausgangssignal der Entfernungs-Meßvor­ richtung positioniert wird.The semiconductor test device according to the invention accordingly has the following essential components: a stage to the tra gene of the semiconductor wafer; a stage drive device to move the stage in a certain direction; one on a position spaced from the stage in this direction tion attached distance measuring device, which is a light source for sending one onto the semiconductor device directed light beam, a sensor for receiving a light beam reflected from the semiconductor device as well as an operating unit that has a respective Distance to the semiconductor device as a function of Output signal of the sensor determined; and a tax direction which the stage drive device in such a way controls that the stage depends in the direction mentioned from an output signal of the distance measuring device direction is positioned.

Bei der Lichtquelle kann es sich um einen Halbleiterlaser handeln. Der Sensor kann beispielsweise ein photoempfindli­ cher Detektor sein.The light source can be a semiconductor laser act. The sensor can be a photosensitive, for example be a detector.

Die Betriebseinheit ermittelt die jeweilige Entfernung vor­ zugsweise unter Zugrundelegung der Prinzipien der Triangu­ lation bzw. Dreiecksgeometriegesetzte.The operating unit predetermines the respective distance preferably based on the principles of the Triangu lation or triangular geometry laws.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung weist das Halbleiter-Testgerät folgende Komponenten auf: eine Bühne zum Tragen des Halbleiterwafers; eine Vielzahl von Bühnen- Antriebsvorrichtungen, die an verschiedenen Stellen mit der Bühne gekoppelt sind und von denen jede die Bühne in einer Richtung bewegt; eine Vielzahl von Entfernungs-Meßvorrich­ tungen, die an einer in der ersten Richtung von der Bühne beabstandeten Position befestigt sind und von denen jede eine Lichtquelle zum Aussenden eines auf die Halbleitervor­ richtung gerichteten Lichtstrahls, einen Sensor zum Empfan­ gen eines von der Halbleitervorrichtung reflektierten Lichtstrahls sowie eine Betriebseinheit aufweist, die eine jeweilige Entfernung zur Halbleitervorrichtung in Abhängig­ keit von einem Ausgangssignal des Sensors ermittelt; und eine Steuereinrichtung, welche die Bühnen-Antriebsvorrich­ tungen derart ansteuert, daß die Bühne in der ersten Rich­ tung in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Entfernungs- Meßvorrichtungen positioniert wird.According to a further aspect of the invention, this Semiconductor test device the following components: a stage  for carrying the semiconductor wafer; a variety of stage Drive devices that at different points with the Stage are coupled and each of which is the stage in one Moving direction; a variety of distance measuring devices tungen on one in the first direction from the stage spaced position are attached and each of which a light source for emitting one onto the semiconductor directional light beam, a sensor for receiving against one reflected by the semiconductor device Light beam and an operating unit that a respective distance to the semiconductor device in dependence speed determined from an output signal of the sensor; and a control device which the stage drive device so controlled that the stage in the first Rich depending on the output signals of the distance Measuring devices is positioned.

Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie in der Lage ist, die Bühnen-Antriebsvorrichtungen unab­ hängig voneinander anzusteuern. Gemäß einer anderen Weiter­ bildung der Erfindung ist die Steuereinrichtung in der La­ ge, die Bühnen-Antriebsvorrichtungen so anzusteuern, daß die von den Betriebseinheiten ermittelten Entfernungen ei­ nen konstanten Wert annehmen.The control device is preferably designed such that it is able to operate the stage drive devices independently depending on each other. According to another further education of the invention is the control device in the La ge to control the stage drive devices so that the distances determined by the operating units ei assume a constant value.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below based on the description of Embodiments with reference to the drawing explained in more detail. Show it:

Fig. 1 anhand eines Blockschaltbilds ein Halbleiter- Testgerät gemäß einem ersten, bevorzugten Ausführungs­ beispiel der Erfindung; Fig. 1 by a block diagram of a semiconductor test apparatus according to a first preferred execution example of the invention;

Fig. 2 das Halbleiter-Testgerät der Fig. 1 in einer perspektivischen Teilansicht; FIG. 2 shows the semiconductor test device of FIG. 1 in a partial perspective view;

Fig. 3 anhand eines Blockschaltbilds eine Entfernungs- Meßeinheit; Fig. 3 by way of a block diagram of distance measurement unit;

Fig. 4 anhand eines Blockschaltbilds ein Halbleiter- Testgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 4 with reference to a block diagram of a semiconductor test apparatus according to a second embodiment of the invention;

Fig. 5 das Halbleiter-Testgerät der Fig. 4 in einer perspektivischen Teilansicht; und FIG. 5 shows the semiconductor test device of FIG. 4 in a perspective partial view; and

Fig. 6 ein herkömmliches Halbleiter-Testgerät. Fig. 6 shows a conventional semiconductor test device.

In Fig. 1 ist anhand eines Blockschaltbilds ein erstes Aus­ führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Halbleiter-Testge­ räts bzw. -Prüfgeräts gezeigt, wobei die Fig. 2 das in Fig. 1 gezeigte Gerät in einer perspektivischen Teilansicht wie­ dergibt. Dieses Halbleiter-Testgerät weist eine drei-dimen­ sional bzw. in drei Richtungen bewegbare Bühne bzw. Platt­ form 3 auf. Mit der Bühne 3 sind (nicht gezeigte) Antriebs­ mechanismen gekoppelt, mittels denen die Bühne 3 in der X-, Y- bzw. Z-Richtung bewegt bzw. verstellt werden kann. Je­ weilige Ausgangssignale aus einer X-Achsen-Ansteuereinheit 10 _X, aus einer Y-Achsen-Ansteuereinheit 10 _Y sowie aus einer Z-Achsen-Ansteuereinheit 10 _Z steuern die Bewegung der Bühne 3 in der X-, Y- bzw. Z-Richtung. Die Antriebsmechanismen sowie die Ansteuereinheiten sind 10 _X, 10 _Y und 10 _Z bilden gemeinsam eine Bühnen-Antriebsvorrichtung, mittels der die Bühne 3 drei-dimensional bewegbar ist.In Fig. 1, a first exemplary embodiment of the semiconductor test device or test device according to the invention is shown with the aid of a block diagram, with Fig. 2 showing the device shown in Fig. 1 in a partial perspective view. This semiconductor test device has a three-dimensional stage 3 that can be moved in three directions. With the stage 3 (not shown) drive mechanisms are coupled, by means of which the stage 3 can be moved or adjusted in the X, Y or Z direction. Each output signal from an X-axis control unit 10 _X , from a Y-axis control unit 10 _Y and from a Z-axis control unit 10 _Z control the movement of the stage 3 in the X, Y or Z direction . The drive mechanisms and the control units are 10 _X , 10 _Y and 10 _Z together form a stage drive device, by means of which the stage 3 can be moved in three dimensions.

Ein feststehender bzw. nicht bewegbarer Meßfühler 7 ist oberhalb der Bühne 3 befestigt. Durch geeignetes Positio­ nieren bzw. Verstellen der eine Halbleiterscheibe bzw. ei­ nen Halbleiterwafer 2 tragenden Bühne 3 in der Z-Richtung, werden Meßfühler 1 in Kontakt mit einer in dem Halbleiter­ wafer 2 ausgebildeten Halbleitervorrichtung 2a gebracht.A fixed or immovable sensor 7 is attached above the stage 3 . By suitably positioning or adjusting the stage 3 carrying a semiconductor wafer or a semiconductor wafer 2 in the Z direction, sensors 1 are brought into contact with a semiconductor device 2 a formed in the semiconductor wafer 2 .

In Fig. 3 ist der prinzipielle Aufbau einer Entfernungs- Meßeinheit 20 schematisch dargestellt. Die Entfernungs-Meß­ einheit 20 ist an einer Position befestigt, die von der Oberseite des feststehenden Meßfühlers 7 um eine vorbe­ stimmte Entfernung bzw. Strecke beabstandet ist. Die Ent­ fernungs-Meßeinheit 20 beinhaltet einen Halbleiterlaser 21 zum Erzeugen eines Laserstrahls L. Der aus dem Halbleiter­ laser 21 austretende Laserstrahl L wird über einen Spiegel 22 auf die Halbleitervorrichtung 2a gerichtet, um die Ent­ fernung zur Halbleitervorrichtung 2a zu messen. Der von der Halbleitervorrichtung 2a reflektierte Laserstrahl wird auf einem Sensor in Form eines photoempfindlichen Detektors 23 fokussiert. Ein von dem photoempfindlichen Detektor 23 aus­ gegebenes Signal wird zu einem Betriebsteil bzw. zu einer Ausführungseinheit 24 übertragen, welche die Entfernung zwischen der Halbleitervorrichtung 3a und der Entfernungs- Meßeinheit 20 unter Zugrundelegung des Prinzips der Trian­ gulation bzw. der Gesetze der Dreiecksgeometrie berechnet, um einem Steuersystem 30 ein Signal S zuzuführen, das sich auf die berechnete Entfernung bezieht bzw. diese angibt.In Fig. 3 the basic structure of a distance measuring unit 20 is shown schematically. The distance measuring unit 20 is attached to a position which is spaced from the top of the fixed sensor 7 by a predetermined distance. The distance measuring unit 20 includes a semiconductor laser 21 for generating a laser beam L. The laser beam L emerging from the semiconductor laser 21 is directed via a mirror 22 onto the semiconductor device 2 a in order to measure the distance to the semiconductor device 2 a. The laser beam reflected by the semiconductor device 2 a is focused on a sensor in the form of a photosensitive detector 23 . A signal output by the photosensitive detector 23 is transmitted to an operating part or to an execution unit 24 , which calculates the distance between the semiconductor device 3 a and the distance measuring unit 20 on the basis of the principle of triangulation or the laws of the triangle geometry, in order to supply a control system 30 with a signal S which relates to or indicates the calculated distance.

Die Betriebsabläufe des Halbleiter-Testgeräts werden nach­ folgend näher erläutert. Der eine Mehrzahl von Halbleiter­ vorrichtungen 2a aufweisende Halbleiterwaver 2 ist auf der Bühne angeordnet. Um den Halbleiterwafer 2 auf der Bühne 3 mittels eines Saugvorgangs festzuhalten, wird eine (nicht gezeigte) Saugvorrichtung in Betrieb gesetzt. Das Steuer­ system 30 führt den X- und Y-Achsen-Ansteuereinheiten 10 _X und 10 _Y Steuersignale zu, um die Bühne 3 in der X- und Y- Richtung derart zu positionieren, daß sich die zu testenden Halbleitervorrichtung 2a unmittelbar unterhalb des festste­ henden Meßfühlers 2 befindet.The operations of the semiconductor test device are explained in more detail as follows. A plurality of semiconductor devices 2 having a semiconductor wafer 2 is placed on the stage. In order to hold the semiconductor wafer 2 on the stage 3 by means of a suction process, a suction device (not shown) is put into operation. The control system 30 supplies the X and Y axis control units 10 _X and 10 _Y control signals to position the stage 3 in the X and Y directions such that the semiconductor device 2 a to be tested is immediately below the fixed one existing sensor 2 is located.

Die Entfernungs-Meßeinheit 20 berechnet die Entfernung zur Halbleitervorrichtung 2a und führt das diese Entfernung an­ gebene Signal S dem Steuersystem 30 zu. Das Steuersystem 30 steuert die Position der Bühne 3 in der Z-Richtung als Funktion bzw. auf der Basis des Signals S. Zu diesem Zweck wird die Bühne 3 in der Z-Richtung langsam nach oben be­ wegt, während die Entfernungs-Meßeinheit 20 gleichzeitig die Entfernung zur Halbleitervorrichtung 2a kontinuierlich erfaßt. Sobald die Meßfühler 1 mit der Halbleitervorrich­ tung 2 in Kontakt geraten, wird der Z-Achsen-Ansteuerein­ heit 10 _Z von dem Steuersytem 30 ein derartiges Steuersignal zugeführt, daß die Bühne 3 anhält. Die Beurteilung darüber, ob ein Kontakt herbeigeführt wurde, wird getroffen, sobald eine Differenz zwischen einer (konstanten) Entfernung von dem feststehenden Meßfühler 7 zur Entfernungs-Meßeinheit 20 und einem von der Entfernungs-Meßeinheit 20 gemessenen Wert einen vorbestimmten Wert erreicht.The distance measuring unit 20 calculates the distance to the semiconductor device 2 a and feeds this distance to the signal S to the control system 30 . The control system 30 controls the position of the stage 3 in the Z direction as a function or on the basis of the signal S. For this purpose, the stage 3 is slowly moved up in the Z direction, while the distance measuring unit 20 simultaneously the distance to the semiconductor device 2 a continuously detected. As soon as the sensor 1 comes into contact with the semiconductor device 2 , the Z-axis control unit 10 _{Z is} supplied by the control system 30 with a control signal such that the stage 3 stops. The judgment as to whether a contact has been made is made as soon as a difference between a (constant) distance from the fixed sensor 7 to the distance measuring unit 20 and a value measured by the distance measuring unit 20 reaches a predetermined value.

Daraufhin wird die Bühne 3 um die Einfahrstrecke in der Z- Richtung nach oben bewegt, um auf diese Weise den Fühler­ druck bzw. den Messungs-Andruck einzustellen. Mittels eines (nicht gezeigten) Test- bzw. Prüfgeräts werden der jeweili­ gen Halbleitervorrichtung 2a über die Meßfühler 1 geeignete elektrische Signale zugeführt und über die Meßfühler 1 von der Halbleitervorrichtung 2a wieder abgenommen, um Testab­ läufe durchzuführen, die im Voraus programmiert worden sind.Then the stage 3 is moved upwards by the entry distance in the Z direction in order to set the sensor pressure or the measurement pressure in this way. Test and the tester (not shown) by means of a are the jeweili gen semiconductor device 2 applied to a suitable on the sensor 1 electrical signals and a removed again on the sensor 1 of the semiconductor device 2, runs to Testab perform that have been programmed in advance .

Der vorstehend erläuterte Ablauf wird jedesmal dann durch­ geführt, wenn eine Halbleitervorrichtung geprüft wird.The procedure explained above is then carried out each time performed when testing a semiconductor device.

Da die Entfernungs-Meßeinheit 20 eine optische Einrichtung darstellt und daher die Entfernung zur Halbleitervorrich­ tung 2a kontaktlos erfaßt, kann die Entfernung erfindungs­ gemäß ohne jegliche Beschädigung der Halbleitervorrichtung 2a gemessen werden. Bevor jede der Halbleitervorrichtungen 2a getestet wird, wird die Bühne 3 unter Zugrundelegung der ermittelten Entfernung bewegt, um die Halbleitervorrichtung 2a in der Z-Richtung exakt zu positionieren. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Halbleitervorrichtung 2a mit einem konstanten Fühlerdruck beaufschlagt wird, so daß ein äußerst genauer Test erzielbar ist. Since the distance measuring unit 20 represents an optical device and therefore detects the distance to the semiconductor device 2 a without contact, the distance can be measured according to the invention without any damage to the semiconductor device 2 a. Before each of the semiconductor devices 2 a is tested, the stage 3 is moved on the basis of the determined distance in order to exactly position the semiconductor device 2 a in the Z direction. This ensures that the semiconductor device 2 a is subjected to a constant sensor pressure, so that an extremely accurate test can be achieved.

In Fig. 4 ist anhand eines Blockschaltbilds ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Halbleiter-Test­ geräts dargestellt, während Fig. 5 das Halbleiter-Testgerät der Fig. 4 in einer perspektivischen Teilansicht zeigt. Zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel beste­ hen zwei wesentliche Unterschiede. Einer dieser Unter­ schiede liegt darin, daß das Halbleiter-Testgerät des zwei­ ten Ausführungsbeispiels drei Antriebsmechanismen zum ver­ tikalen Bewegen der Bühne 3 aufweist. Diese drei Antriebs­ mechanismen sind mit der Bühne 3 an verschiedenen Stellen gekoppelt. Die Bühne 3 ist demzufolge in der Lage, sich nach Maßgabe eines Signals aus einer Z1-Achsen-Ansteuerein­ heit 10 _Z1 entlang einer Z1-Achse, sich nach Maßgabe eines Signals aus einer Z2-Achsen-Ansteuereinheit 10 _Z2 entlang einer Z2-Achse und sich nach Maßgabe eines Signals aus ei­ ner Z3-Achsen-Ansteuereinheit 10 _Z3 entlang einer Z3-Achse zu bewegen. Die Z1-, Z2- und Z3-Achsen verlaufen im wesent­ lichen rechtwinklig sowohl zur X- als auch zur Y-Achse. FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of the semiconductor test device according to the invention on the basis of a block diagram, while FIG. 5 shows the partial perspective view of the semiconductor test device of FIG. 4. There are two major differences between the first and second embodiments. One of these differences is that the semiconductor test device of the second embodiment has three drive mechanisms for vertical movement of the stage 3 . These three drive mechanisms are coupled to the stage 3 at different points. The stage 3 is therefore able to move according to a signal from a Z1-axis drive unit 10 _Z1 along a Z1 axis, move according to a signal from a Z2-axis drive unit 10 _Z2 along a Z2 axis and move along a Z3 axis in accordance with a signal from a Z3-axis drive unit 10 _Z3 . The Z1, Z2 and Z3 axes are essentially perpendicular to both the X and Y axes.

Ein weiterer Unterschied liegt darin, daß das zweite Aus­ führungsbeispiel des Halbleiter-Testgeräts insgesamt drei Entfernungs-Meßeinheiten aufweist, von denen jede den glei­ chen Aufbau wie die des ersten Ausführungsbeispiels be­ sitzt. Von den jeweiligen Entfernungs-Meßeinheiten 20a, 20b und 20c ausgesendete Laserstrahlen La, Lb und Lc treffen auf verschiedene Oberflächenbereiche in der zu testenden Halbleitervorrichtung auf, so daß die Entfernungen zu den jeweiligen Bereichen erfaßt werden.Another difference is that the second exemplary embodiment from the semiconductor test device has a total of three distance measuring units, each of which has the same structure as that of the first exemplary embodiment. From the respective distance measuring units 20 a, 20 b and 20 c emitted laser beams La, Lb and Lc impinge on different surface areas on the test semiconductor device, so that the distances are measured at the respective areas.

Der übrige Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels ist ähn­ lich dem des ersten Ausführungsbeispiels. Im zweiten Aus­ führungsbeispiel sind zur Bezeichnung identischer oder ent­ sprechender Teile die jeweils gleichen Bezugszeichen ver­ wendet, weshalb auf eine erneute Beschreibung dieser Teile verzichtet wird. The rest of the structure of the second embodiment is similar Lich that of the first embodiment. In the second out Leading examples are identical to the designation or ent speaking parts the same reference numerals applies, why a new description of these parts is waived.  

Nachfolgend werden die Betriebsabläufe des zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. In ähnlicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird zunächst der Halbleiterwa­ fer auf der Bühne 3 angeordnet und vor dem Montage- bzw. Prüfvorgang auf der Bühne 3 durch Saugen befestigt. Die Po­ sitionierung der Bühne 3 in der X- und Y-Richtung wird un­ ter Zugrundelegung der Steuersignale aus dem Steuersystem 30 derart festgelegt, daß sich die jeweils zu testende Halbleitervorrichtung 2a unmittelbar unterhalb des festste­ henden Meßfühlers 7 befindet.The operations of the second embodiment are explained in more detail below. In a manner similar to the first exemplary embodiment, the semiconductor wafer is first arranged on the stage 3 and attached to the stage 3 by suction before the assembly or testing process. The position of the stage 3 in the X and Y directions is determined on the basis of the control signals from the control system 30 such that the semiconductor device 2 a to be tested in each case is located immediately below the fixed sensor 7 .

Die Entfernungs-Meßeinheiten 20a, 20b und 20c berechnen je­ weilige Entfernungen ha, hb und hc zur Halbleitervorrich­ tung 2a und senden dem Steuersystem 30 Signale Sa, Sb und Sc, die sich auf die Entfernung ha, hb bzw. hc beziehen. Unter fortlaufender Berücksichtigung der Signale Sa, Sb und Sc erzeugt das Steuersystem 30 Steuersignale in der Weise, daß die Bühne 3 entlang der Z1-, Z2- und Z3-Achsen langsam nach oben bewegt wird. Sobald die von den Entfernungs-Meß­ einheiten 20a, 20b und 20c erfaßten Entfernungen ha, hb und hc einen konstanten Wert annehmen, wird die Bühne 3 ange­ halten. Wenn die Halbleitervorrichtung 2a geneigt ist, sind die von den Entfernungs-Meßeinheiten 20a, 20b und 20c er­ faßten Entfernungen ha, hb und hc zueinander unterschied­ lich. In diesem Fall werden die Bewegungsstrecken entlang der Z1-, Z2- und Z3-Achse unabhängig gesteuert, um die Bühne 3 derart zu positionieren, daß die erfaßten Entfer­ nungen ha, hb und hc einen konstanten Wert annehmen bzw. gleich groß werden. Hierdurch wird erreicht, daß die Halb­ leitervorrichtung 2a in einer vorbestimmten Höhenposition positioniert wird und keinerlei Neigung aufweist. Daraufhin wird die Bühne 3 in der Z-Richtung um die Einfahrstrecke nach oben bewegt, um den eingestellten Fühlerdruck aufzu­ bringen. Daraufhin werden die im Voraus programmierten Testabläufe ausgeführt. The distance measuring units 20 a, 20 b and 20 c each calculate distances ha, hb and hc to the semiconductor device 2 a and send the control system 30 signals Sa, Sb and Sc which relate to the distance ha, hb and hc . Continuously taking into account the signals Sa, Sb and Sc, the control system 30 generates control signals in such a way that the stage 3 is slowly moved upwards along the Z1, Z2 and Z3 axes. As soon as the distances ha, hb and hc detected by the distance measuring units 20 a, 20 b and 20 c assume a constant value, the stage 3 is stopped. If the semiconductor device 2 a is inclined, the distances ha, hb and hc detected by the distance measuring units 20 a, 20 b and 20 c are different from one another. In this case, the movement distances along the Z1, Z2 and Z3 axes are controlled independently in order to position the stage 3 in such a way that the detected distances ha, hb and hc assume a constant value or become equal. This ensures that the semiconductor device 2 a is positioned in a predetermined height position and has no inclination. The stage 3 is then moved up in the Z direction by the entry distance in order to bring up the set sensor pressure. The pre-programmed test sequences are then carried out.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel projizieren die drei Entfernungs-Meßeinheiten die Laserstrahlen auf unterschied­ liche Oberflächenbereiche in der zu testenden Halbleiter­ vorrichtung 2a, um gemäß vorstehender Beschreibung die Ent­ fernung ha, hb und hc zu erfassen. Hierdurch wird eine ge­ naue Erfassung der Neigung der Halbleitervorrichtung 2a ge­ währleistet. Da die Bühne 3 entlang der Z1-, Z2- und Z3- Achsen unter Zugrundelegung der erfaßten Entfernungen ha, hb und hc unabhängig bewegt wird, kann die Neigung der Halbleitervorrichtung 2a genau und ohne Schwierigkeiten korrigiert werden.In the second embodiment, the three distance measuring units project the laser beams onto different surface areas in the semiconductor device 2 a to be tested in order to detect the distance ha, hb and hc as described above. This ensures ge accurate detection of the inclination of the semiconductor device 2 a ge. Since the stage 3 is moved independently along the Z1, Z2 and Z3 axes on the basis of the detected distances ha, hb and hc, the inclination of the semiconductor device 2 a can be corrected precisely and without difficulty.

Obgleich beim zweiten Ausführungsbeispiel drei Entfernungs- Meßeinheiten vorgesehen sind, sind zur Erfassung der Nei­ gung der Halbleitervorrichtung zwei oder mehr Entfernungs- Meßeinheiten ausreichend.Although in the second embodiment three distance Measuring units are provided to measure the Nei semiconductor device two or more distance Sufficient measuring units.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel sind zur vertikalen Ver­ stellung der Bühne 3 insgesamt drei Antriebsmechanismen vorgesehen. In ähnlicher Weise wie die Anzahl der Entfer­ nungs-Meßeinheiten ist jedoch die Anzahl der Antriebsmecha­ nismen nicht auf drei beschränkt. Vielmehr kann eine Viel­ zahl von Antriebsmechanismen vorgesehen werden.In the second embodiment, a total of three drive mechanisms are provided for vertical adjustment of the stage 3 . Similarly to the number of distance measuring units, however, the number of drive mechanisms is not limited to three. Rather, a lot of drive mechanisms can be provided.

Die Entfernungs-Meßeinheiten beim ersten und zweiten Aus­ führungsbeispiel messen die jeweilige Entfernung zur Halb­ leitervorrichtung 2a unter Zugrundelegung des Prinzips der Triangulation. Zur Messung der Entfernung können jedoch noch andere Prinzipien herangezogen werden, wie beispiels­ weise die Interferenz des Lichts. Als Lichtquelle muß nicht notwendigerweise der in den Ausführungsbeispielen verwen­ dete Halbleiterlaser herangezogen werden. Beispielsweise können auch Infrarotstrahlen, Ultraviolettstrahlen und Röntgenstrahlen verwendet werden. Unter dem Begriff "Lichtstrahl" können erfindungsgemäß vielmehr Laserstrah­ len, infrarote und ultraviolette Strahlen sowie Röntgen­ strahlen verstanden werden.The distance measuring units in the first and second exemplary embodiments measure the respective distance to the semiconductor device 2 a on the basis of the principle of triangulation. However, other principles can be used to measure the distance, such as the interference of light. The semiconductor laser used in the exemplary embodiments need not necessarily be used as the light source. For example, infrared rays, ultraviolet rays and x-rays can also be used. Rather, the term “light beam” can be understood according to the invention as laser beams, infrared and ultraviolet rays and X-rays.

Bezüglich weiterer, nicht näher erläuterter Vorteile und Wirkungen der Erfindung, wird ausdrücklich auf die Offenba­ rung der Zeichnung verwiesen.Regarding further, and not explained advantages Effects of the invention is expressly on the Offenba tion of the drawing.

Claims (7)

1. Gerät zum Testen einer in einem Halbleiterwafer (2) aus­ gebildeten Halbleitervorrichtung (2a), mit:
einer Bühne (3) zum Tragen des Halbleiterwafers (2);
einer Bühnen-Antriebsvorrichtung (10 _Z) zum Bewegen der Bühne (3) in einer bestimmten Richtung;
einer Entfernungs-Meßvorrichtung (20), die an einer in der genannten Richtung von der Bühne (3) beabstandeten Position befestigt ist und eine Lichtquelle (21) zum Aussenden eines auf die Halbleitervorrichtung (2a) gerichteten Lichtstrahls (L), einen Sensor (23) zum Empfang eines von der Halblei­ tervorrichtung (2a) reflektierten Lichtstrahls sowie eine Betriebseinheit (24) aufweist, die eine Entfernung zur Halbleitervorrichtung (2a) auf der Basis eines Ausgangssi­ gnals des Sensors (23) ermittelt; und
einer Steuereinrichtung (30), welche die Bühnen-Antriebs­ vorrichtung (10 _Z) derart ansteuert, daß die Bühne (3) in der genannten Richtung unter Zugrundelegung eines Ausgangs­ signals (S) der Entfernungs-Meßvorrichtung (20) positio­ niert wird.1. An apparatus for testing a, in a semiconductor wafer (2) formed semiconductor device (2 a) comprising:
a stage ( 3 ) for supporting the semiconductor wafer ( 2 );
a stage drive device ( 10 _Z ) for moving the stage ( 3 ) in a certain direction;
a distance measuring device ( 20 ) which is fastened at a position spaced in the direction mentioned from the stage ( 3 ) and a light source ( 21 ) for emitting a light beam (L) directed onto the semiconductor device ( 2 a), a sensor ( 23) of a tervorrichtung (2 comprises a) the reflected light beam and an operating unit (24) for receiving the semiconducting that a gnals determines a distance to the semiconductor device (2) based on a Ausgangssi of the sensor (23); and
a control device ( 30 ) which controls the stage drive device ( 10 _Z ) in such a way that the stage ( 3 ) in the above direction is based on an output signal (S) of the distance measuring device ( 20 ). 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Halbleiterlaser (21) ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the light source is a semiconductor laser ( 21 ). 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein photoempfindlicher Detektor (23) ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor is a photosensitive detector ( 23 ). 4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Betriebseinheit (24) die Entfernung auf der Basis des Prinzips der Triangulation ermittelt.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the operating unit ( 24 ) determines the distance on the basis of the principle of triangulation. 5. Gerät zum Testen einer in einem Halbleiterwafer (2) ausgebildeten Halbleitervorrichtung (2a), mit:
einer Bühne (3) zum Halten des Halbleiterwafers (2);
einer Vielzahl von Bühnen-Antriebsvorrichtungen (10 _Z1 bis 10 _Z3), die an verschiedenen Stellen mit der Bühne (3) ge­ koppelt sind und von denen jede die Bühne (3) in einer Richtung bewegt;
einer Vielzahl von Entfernungs-Meßvorrichtungen (20a, 20b, 20c), die an einer in der ersten Richtung von der Bühne (3) beabstandeten Position befestigt sind und von denen jede eine Lichtquelle (21) zum Aussenden eines auf die Halblei­ tervorrichtung (2a) gerichteten Lichtstrahls, einen Sensor (23) zum Empfang eines von der Halbleitervorrichtung (2a) empfangenen Lichtstrahls sowie eine Betriebseinheit (24) aufweist, welche die jeweilige Entfernung zur Halbleiter­ vorrichtung (2a) auf der Basis eines Ausgangssignals des Sensors (23) ermittelt; und
einer Steuereinrichtung (30) zur Ansteuerung der Bühnen-An­ triebsvorrichtungen in der Weise, daß die Bühne (3) in der ersten Richtung unter Zugrundelegung von Ausgangssignalen der Entfernungs-Meßvorrichtungen (20a, 20b, 20c) positio­ nierbar ist.5. An apparatus for testing a semiconductor device formed in a semiconductor wafer (2) (2 a) comprising:
a stage ( 3 ) for holding the semiconductor wafer ( 2 );
a plurality of stage drive devices ( 10 _Z1 to 10 _Z3 ) which are coupled to the stage ( 3 ) at different locations and each of which moves the stage ( 3 ) in one direction;
a plurality of distance measuring devices ( 20 a, 20 b, 20 c) which are attached at a position spaced apart in the first direction from the stage ( 3 ) and each of which has a light source ( 21 ) for emitting one onto the semiconductor device (2 a) directed light beam, a sensor (23) of (a 2) received light beam and an operating unit (24) for receiving the semiconductor device, which the respective distance to the semiconductor device (2 a) on the basis of an output signal of the sensor ( 23 ) determined; and
a control device ( 30 ) for controlling the stage drive devices in such a way that the stage ( 3 ) in the first direction on the basis of output signals of the distance measuring devices ( 20 a, 20 b, 20 c) can be positio ned. 6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (30) eine Einrichtung zur unabhängigen Ansteuerung der Bühnen-Antriebsvorrichtungen aufweist.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the control device ( 30 ) has a device for independent control of the stage drive devices. 7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung (30) eine Einrichtung aufweist, welche die Bühnen-Antriebsvorrichtungen derart ansteuert, daß die von dem Betriebseinheiten (24) ermittelten Entfernungen ei­ nen konstanten Wert annehmen.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the control device ( 30 ) has a device which controls the stage drive devices in such a way that the distances determined by the operating units ( 24 ) assume a constant value.