JP2000323536A - 半導体ウェーハの検査装置 - Google Patents

半導体ウェーハの検査装置

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JP2000323536A
JP2000323536A JP11133278A JP13327899A JP2000323536A JP 2000323536 A JP2000323536 A JP 2000323536A JP 11133278 A JP11133278 A JP 11133278A JP 13327899 A JP13327899 A JP 13327899A JP 2000323536 A JP2000323536 A JP 2000323536A
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semiconductor wafer
semiconductor
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heat source
temperature
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Isao Yoshino
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体製品の顧客への供給の短TAT化を促進
すると共にその製造コストの更なる低減を可能にする。 【解決手段】半導体ウェーハに形成された半導体チップ
とプローブ針とを接触させて半導体チップの電気的特性
を測定するプローバ装置であって、上記半導体ウェーハ
が載置される導電体板とこの導電体板に取り付けられ断
熱材で構成された支持体とを有している。このような構
造により、半導体ウェーハの熱容量が低減するようにな
っている。そして、熱源が取り付けられ、この熱源で半
導体ウェーハが迅速に所定の温度に設定できるようにな
っている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プローバ装置に関
し、特に半導体ウェーハのチップが迅速に所定の温度条
件で検査できる半導体ウェーハの検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ICを製造する場合、半導体ウェーハの
表面に多数の半導体集積回路チップが形成され、この半
導体集積回路チップが切断されてそれぞれモールド樹脂
等に実装される。このようにしてIC製品が得られる。
そして、このように形成されたICはICテスタによっ
て検査および選別され、諸特性を満足する良品ICが製
品として顧客に引き渡される。ここで、半導体集積回路
の不良品は、製造工程の早期の段階で発見し排除するこ
とが製造コストの低減から望まれている。
【0003】また、近年、特定用途の半導体集積回路の
需要が増大し、多品種少量生産のICの製造が重要にな
っている。この多品種少量製品の顧客対応では、製品の
顧客への供給において短TAT(Turn Aroun
d Time)化が特に重要となる。
【0004】そこで、IC製造工程の途中である半導体
ウェーハの段階で集積回路の電気的特性を検査すること
が要求されている。この場合には、集積回路の雰囲気温
度を変化させることが必要になる。従来のこのような検
査装置として例えば特開昭62−63439号公報に記
載されている温度可変のプロ−バ装置がある。
【0005】図4は、上記公開公報に記載されているプ
ローバ装置の概略断面図である。ここで、説明を判りや
すくするために、プローバ装置のうち半導体ウェーハが
載置されるテーブル領域が示されている。
【0006】テーブル部101のステージ102の上部
がくり抜かれ、その上面に真空吸着ヘッド103が取り
付けられている。そして、半導体ウェーハ104は真空
ホース105を通して真空吸着ヘッド103上に載置さ
れ固定される。
【0007】そして、フード106、プローブ針107
を有するプローブカード108で、半導体ウェーハ10
4の上部空間が密閉され密閉空間109が形成される。
ここで、図示しないが、プローブカード108にはプロ
ーブ針107の取り付けられた領域内にのぞき窓が形成
され、プローブ針107の先端位置が判るようになって
いる。
【0008】そして、上記密閉空間109とつながる送
気ホース110および排気ホース111が取り付けられ
ている。この送気ホース110および排気ホース111
を通して、温度制御された空気(例えば−55℃〜+1
30℃の範囲内で任意の温度に冷やされ若しくは熱せら
れた空気)が、密閉空間109に送給、循環されるよう
になっている。この温度制御された空気でもって、密閉
空間109内の半導体ウェーハ104表面の温度が制御
される。
【0009】このようにして、半導体ウェーハの雰囲気
温度を変えた場合の集積回路の電気的特性が計測され
る。そして、製品の選別が行われる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】以上に説明した従来の
技術では、半導体ウェーハ104がテーブル部101に
載置される。しかし、このようなテーブル部101の熱
容量は非常に大きくなっている。このために、所定の半
導体ウェーハの電気的特性を温度を変えて測定しようと
すると、その評価時間が長くなってしまう。
【0011】これは、例えば室温での電気的特性を計測
した後、熱風を吹き付けて半導体ウェーハ温度を75℃
にしようとすると、上記のように熱容量が大きいために
75℃に安定化するまでに多くの時間が必要になるから
である。また、高温から低温に温度制御する場合も、同
様に安定化するまでに多くの時間が必要になる。
【0012】このような評価時間の増加は、上記多品種
少量製品の供給TATの短縮を不可能にし、このような
製品の顧客対応において致命的となる。
【0013】本発明の目的は、上記のような問題を解決
し、半導体装置製品の短TATを容易にすると共にその
製造コストの更なる低減を可能にする、半導体ウェーハ
の検査装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】このために、本発明の半
導体ウェーハの検査装置は、半導体ウェーハに形成され
た半導体チップとプローブ針とを接触させて前記半導体
チップの電気的特性を測定するプローバ装置であって、
前記半導体ウェーハが載置される導電体板と前記導電体
板に取り付けられ断熱材で構成された支持体とを有して
いる。そして、前記プローブ針の上部に位置する領域に
第1の熱源が前記プローバ装置の本体に固定して取り付
けられ、前記プローブ針の下部であって前記導電体板の
下部に位置する領域に第2の熱源が前記プローバ装置の
本体に固定して取り付けられている。
【0015】ここで、前記第1の熱源あるいは第2の熱
源から所定の温度に制御されたガス照射が前記半導体ウ
ェーハあるいは導電体板になされて、前記半導体ウェー
ハが所定の温度に設定される。更には、前記第2の熱源
から照射されるガス温度は前記第1の熱源から照射され
るガス温度より高くなるように設定される。この照射ガ
スは空気あるいは窒素ガスである。
【0016】また、本発明の半導体ウェーハの検査装置
は、半導体ウェーハに形成された半導体チップとプロー
ブ針とを接触させて前記半導体チップの電気的特性を測
定するプローバ装置であって、前記半導体ウェーハが載
置される導電体板と前記導電体板に取り付けられ断熱材
で構成された支持体とを有しており、更に、それぞれ所
定の温度に固定された複数のステージが熱源として取り
付けられ前記ステージが可動構造になっている。
【0017】ここで、前記複数のステージのうち所定の
ステージが選択され前記導電体板に接続され、前記半導
体ウェーハが所定の温度に設定できる構造になってい
る。
【0018】本発明では、半導体ウェーハの載置される
導電体板が断熱材で構成された支持体に取りつけられて
いる。このために、半導体ウェーハを所定の熱源でもっ
て所定の温度に設定する場合に、その熱容量が非常に低
くなり温度制御が非常に迅速に行えるようになる。そし
て、異なる温度での半導体チップの電気的特性の評価時
間が従来の技術に比べて大幅に削減されるようになる。
【0019】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
を図1に基づいて説明する。図1は、本発明の半導体ウ
ェーハの検査装置の概略断面図である。この場合も、説
明を判りやすくするために、検査装置のうち半導体ウェ
ーハが載置される領域が模式的に示されている。
【0020】図1に示すように、1枚の円形の導電体板
1に支持体2が取り付けられている。ここで、導電体板
1は、肉厚5mm程度のステンレスで構成され、支持体
2は断熱材で構成されている。ここで、断熱材としてベ
ークライトあるいはテフロン等が用いられる。そして、
この導電体板1には図に示すように多数の溝が形成され
ている。また、この支持体2は図面上で左右に可動する
ようになっている。
【0021】この導電体板1表面に静電吸着により半導
体ウェーハ3が固定できるようになっている。そして、
図示していないが検査装置の本体に固定されるようにし
てプローブカードがこの半導体ウェーハ3上に取り付け
られ、プローブ針4が半導体ウェーハ3表面に接触する
ようになっている。
【0022】そして、図1に示すように、導電体板1の
上部に位置する所に第1の熱源である冷風発生部5が取
り付けられ、この冷風発生部5から冷風6が半導体ウェ
ーハ3および導電体板1に吹き付けられるようになって
いる。また、導電体板1の下部に位置する所に第2の熱
源である熱風発生部7が取り付けられ、この熱風発生部
7から熱風8が導電体板1に吹き付けられるようになっ
ている。これらの冷風発生部5および熱風発生部7は、
プローブカードと同様に検査装置の本体に固定して取り
付けられている。
【0023】このようにして、この温度(例えば25℃
と75℃の温度)制御された空気あるいは窒素ガスでも
って、半導体ウェーハ3表面の温度が制御される。そし
て、半導体ウェーハの雰囲気温度を変えた場合の集積回
路の電気的特性が計測される。あるいは、製品の選別が
行われる。
【0024】本発明の場合、上述したように導電体板1
は断熱性の支持体2で支えられている。このために、半
導体ウェーハ3の載置され固定されている領域の熱容量
が大幅に低減する。そして、短時間で所定の検査温度に
到達するようになり、半導体ウェーハにある集積回路の
電気的特性の評価時間が短縮される。
【0025】また、本発明では、冷風6が半導体ウェー
ハ3の上部から照射され、熱風8は半導体ウェーハ3の
下部から照射される構造になっている。そして、空気中
では、自然現象として、冷風は上部から下部に、逆に、
熱風は下部から上部に流れるようになる。このような構
造のために、半導体ウェーハは効率よく所定の温度に短
時間で安定化されるようになる。
【0026】次に、この検査装置で半導体ウェーハの電
気的特性を計測する検査方法の1例を説明する。はじめ
に、可動する支持体2が例えば図面上で右側に移動し、
1ロット分の半導体ウェーハがあるカセット部で1枚の
半導体ウェーハ3が導電体板1上に載置される。そし
て、静電吸着でもって固定される。
【0027】次に、この支持体2がプローブカード、冷
風発生部5および熱風発生部7のある領域に移動し、プ
ローブ針4が所定の半導体チップに合わせて接続され
る。そして、冷風発生部5が稼働し冷風6の照射によ
り、半導体ウェーハ3が例えば25℃になるように制御
される。そして、上記半導体チップの電気的特性が計測
される。これらのデータはコンピュータに格納される。
【0028】この低温での計測の後、冷風発生部5の稼
働が停止され、今度は熱風発生部7が稼働し熱風8の照
射により、半導体ウェーハ3が例えば75℃になるよう
に制御される。そして、同じ半導体チップの電気的特性
が計測され、そのデータはコンピュータに格納される。
【0029】この繰り返しで、上記1ロット分の半導体
ウェーハにおいて半導体チップの電気的特性の測定およ
びその選別が行われる。このようにして、例えば、多品
種少量製品の顧客対応が短TAT化されると共に、製品
の製造コストが低減するようになる。
【0030】次に、本発明の第2の実施の形態として、
図2と図3に基づいて説明する。この実施の形態は、検
査温度が2種類以上になる場合についてのものである。
図2と図3は、本発明の半導体ウェーハの検査装置の概
略断面図となっている。この場合も、説明を判りやすく
するために、検査装置のうち半導体ウェーハが載置され
る領域が模式的に示されている。
【0031】図2に示すように、第1の実施の形態で説
明したのと同様に、1枚の円形の導電体板11に支持体
12が取り付けられている。ここで、導電体板11は、
肉厚5mm程度の銅板で形成され、支持体12は断熱材
で構成されている。この導電体板11表面に静電吸着に
より半導体ウェーハ13が固定されるようになってい
る。そして、図示していないが検査装置の本体に固定さ
れるようにしてプローブカードがこの半導体ウェーハ3
上に取り付けられ、プローブ針4が半導体ウェーハ3表
面に接触するようになっている。
【0032】そして、所定の温度に設定されたステージ
15は、図面上左右および上下に可動構造になってい
る。ここで、ステージ15はシャフト16でもって上下
に移動する。この場合の検査装置では、このようなステ
ージ15が複数個取り付けられている。すなわち、複数
のステージはマルチヘッド構造になっている。そして、
これらステージは全て可動するようになっている。ま
た、この複数のステージの設定温度はそれぞれ異なるも
のとなっている。
【0033】次に、所定の温度に設定されたステージ1
5が選択され、導電体板11の下部に移設される。そし
て、図3に示すように、ステージ15と導電体板11と
が接続されて、半導体ウェーハ13が上記所定の温度に
なるように安定化される。この安定化後、第1の実施の
形態で説明したように、半導体ウェーハ上の半導体チッ
プの電気的特性が計測される。
【0034】第2の実施の形態では、所定の温度に固定
されたステージが可動構造になっている。このために、
第1の実施の形態とは異なり、3種類あるいは4種類等
と多種類の設定温度での集積回路の電気的特性が評価で
きるようになる。なお、第1の実施の形態で説明した効
果は、この第2の実施の形態でも同様に生じるものであ
る。
【0035】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の半導体
ウェーハの検査装置は、半導体ウェーハに形成された半
導体チップとプローブ針とを接触させて半導体チップの
電気的特性を測定するプローバ装置であって、上記半導
体ウェーハが載置される導電体板とこの導電体板に取り
付けられ断熱材で構成された支持体とを有している。そ
して、上記プローブ針の上部に位置する領域に第1の熱
源がプローバ装置の本体に固定するように取り付けら
れ、上記プローブ針の下部であって上記導電体板の下部
に位置する領域に第2の熱源がプローバ装置の本体に固
定するように取り付けられている。そして、第1の熱源
あるいは第2の熱源から所定の温度に制御されたガス照
射が半導体ウェーハあるいは導電体板になされて、半導
体ウェーハが所定の温度に設定される。
【0036】あるいは、本発明の半導体ウェーハの検査
装置では、それぞれ所定の温度に固定された複数のステ
ージが熱源として取り付けられ上記ステージが可動する
ようになっている。そして、上記複数のステージのうち
1つのステージが選択され導電体板に接続されて半導体
ウェーハが所定の温度に設定され、半導体チップの電気
的特性が計測できるようになっている。
【0037】このために、半導体ウェーハの載置され固
定されている領域の熱容量が大幅に低減する。そして、
短時間で所定の検査温度に到達するようになり、半導体
ウェーハにある集積回路の電気的特性の評価時間が短縮
されるようになる。
【0038】そして、例えば、多品種少量製品の顧客へ
の供給が短TAT化されると共に、製品の製造コストが
低減するようになる。
【0039】さらには、本発明は、微細化されたり高密
度化される半導体装置の電気的解析評価の迅速化に非常
に有効となり、高性能の半導体装置の実現を促進するよ
うになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を説明するためのウ
ェーハ検査装置の略断面図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態を説明するためのウ
ェーハ検査装置の略断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態を説明するためのウ
ェーハ検査装置の略断面図である。
【図4】従来の技術を説明するためのウェーハ検査装置
の略断面図である。
【符号の説明】
1,11 導電体板 2,12 支持体 3,13,104 半導体ウェーハ 4,14,107 プローブ針 5 冷風発生部 6 冷風 7 熱風発生部 8 熱風 15,102 ステージ 16 シャフト 101 テーブル部 103 真空吸着ヘッド 105 真空ホース 106 フード 108 プローブカード 109 密閉空間 110 送気ホース 111 排気ホース

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ウェーハに形成された半導体チッ
    プとプローブ針とを接触させて前記半導体チップの電気
    的特性を測定するプローバ装置であって、前記半導体ウ
    ェーハが載置される導電体板と前記導電体板に取り付け
    られ断熱材で構成された支持体とを有し、前記プローブ
    針の上部に位置する領域に第1の熱源が前記プローバ装
    置の本体に固定して取り付けられ、前記プローブ針の下
    部であって前記導電体板の下部に位置する領域に第2の
    熱源が前記プローバ装置の本体に固定して取り付けられ
    ていることを特徴とする半導体ウェーハの検査装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の熱源あるいは第2の熱源から
    所定の温度に制御されたガス照射が前記半導体ウェーハ
    あるいは導電体板になされて、前記半導体ウェーハが所
    定の温度に設定されることを特徴とする請求項1記載の
    半導体ウェーハの検査装置。
  3. 【請求項3】 前記第2の熱源から照射されるガス温度
    が前記第1の熱源から照射されるガス温度より高くなる
    ことを特徴とする請求項2記載の半導体ウェーハの検査
    装置。
  4. 【請求項4】 前記照射ガスが空気あるいは窒素ガスで
    あることを特徴とする請求項2または請求項3記載の半
    導体ウェーハの検査装置。
  5. 【請求項5】 半導体ウェーハに形成された半導体チッ
    プとプローブ針とを接触させて前記半導体チップの電気
    的特性を測定するプローバ装置であって、前記半導体ウ
    ェーハが載置される導電体板と前記導電体板に取り付け
    られ断熱材で構成された支持体とを有し、それぞれ所定
    の温度に設定された複数のステージが熱源として取り付
    けられ前記ステージが可動構造になっていることを特徴
    とする半導体ウェーハの検査装置。
  6. 【請求項6】 前記複数のステージのうち所定のステー
    ジが選択され前記導電体板に接続され、前記半導体ウェ
    ーハが所定の温度に設定できる構造になっていることを
    特徴とする請求項5記載の半導体ウェーハの検査装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112015000714B4 (de) * 2014-12-16 2017-05-11 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Halbleiterwaferinspektionsvorrichtung und Halbleiterwafer-Inspektionsverfahren
JP2018066578A (ja) * 2016-10-17 2018-04-26 三菱電機株式会社 評価装置および半導体チップの評価方法
JP2020088204A (ja) * 2018-11-27 2020-06-04 東京エレクトロン株式会社 検査装置、温度制御装置及び温度制御方法

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