JP2006234392A - 半導体検査装置及び半導体検査装置の不具合特定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＩＣ等の半導体素子の検査において不具合が発生した場合に、当該不具合箇所の特定を簡便に、かつ、より的確に行うことができる半導体検査装置、及び半導体検査装置の不具合特定方法を提供する。
【解決手段】 素子の電気特性を検査するためのテスタを含む複数の要素装置と、テスタから複数の要素装置までの各々の要素装置間を直列に、かつ、電気的に接続している素子を検査するための複数の検査用電気配線と、各々の検査用電気配線とテスタとを並列に、かつ、電気的に接続している、複数の要素装置うち不具合が発生している要素装置を特定するための不具合特定用電気配線と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuits）等の半導体素子の電気特性を検査するための半導体検査装置、及び半導体検査装置の不具合を特定する方法に関する。

上記の半導体検査装置にて、ＩＣ等の半導体素子における電気特性の異常の有無を判断するための検査では、半導体素子が有する電極パッドにプローブ針を接触させ、電気的な導通を取っている。半導体検査装置は、例えば、テスタ、テスタヘッド、パフォーマンスボード、及びプローブカード等、複数の要素装置を有しており、それぞれが電気的に接続されている。

上記の検査をしたとき、例えば、半導体素子と半導体検査装置との間に断線等の不具合が起こり、当該半導体素子の電気特性を測定できない場合がある。特許文献１では、半導体装置の電極パッドと直接接触するプローブ針を有するプローブカードとの間に発生する断線等の不具合について、例えばどのプローブ針に不具合が生じているのかを特定する方法が開示されている。

実開平５−２０７８号公報

しかしながら、上記の方法では、不具合の原因が半導体検査装置が有する要素装置、例えばパフォーマンスボード等、に原因がある場合には、不具合箇所を特定することが難しい。不具合箇所を特定するためには、各要素装置自体について、または要素装置間の電気配線について、電気的な確認作業、目視による確認作業等、手間がかかる作業が必要になる。

本発明の目的は、ＩＣ等の半導体素子の検査において不具合が発生した場合に、当該不具合箇所の特定を簡便に、かつ、より的確に行うことができる半導体検査装置、及び半導体検査装置の不具合特定方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、素子の電気特性を検査するためのテスタを含む複数の要素装置と、前記テスタから複数の前記要素装置までの各々の前記要素装置間を直列に、かつ、電気的に接続している前記素子を検査するための複数の検査用電気配線と、各々の前記検査用電気配線と前記テスタとを並列に、かつ、電気的に接続している、複数の前記要素装置のうち不具合が発生している前記要素装置を特定するための１本以上の不具合特定用電気配線と、を有することを要旨とする。

本発明に係る半導体検査装置によれば、各々の複数の検査用電気配線とテスタとを並列に、かつ、電気的に接続した１本以上の不具合特定用電気配線を有することにより、当該不具合特定用電気配線を用いてテスタと各々の検査用電気配線との間を電気測定することができることから、電気測定の結果からテスタを含む要素装置のうち、どこに不具合が生じているかを、簡便に、かつ、より的確に判断することができる。

また、本発明は、素子の電気特性を検査するためのテスタを含むｎ（ｎは２以上の自然数）台の要素装置と、前記テスタからｎ台の前記要素装置までの各々の前記要素装置間を直列に、かつ、電気的に接続している前記素子を検査するための（ｎ−１）本の検査用電気配線と、（ｎ−２）本以上の前記検査用電気配線と前記テスタとを並列に、かつ、電気的に接続している、複数の前記要素装置のうち不具合が発生している前記要素装置を特定するための少なくとも（ｎ−２）本以上の不具合特定用電気配線と、を有することを要旨とする。

また、本発明は、素子の電気特性を検査するためのテスタを含む複数の要素装置を有する半導体検査装置の、前記テスタと各々の前記要素装置との間の電気測定を行うステップと、前記電気測定により得られた電気特性の結果に基づいて、前記電気特性が正常であるか異常であるかを判定し、前記電気特性が異常であると判定した場合には、前記判定結果に基づいて複数の前記要素装置のうち、不具合が発生している要素装置を特定するステップと、を有することを要旨とする。

本発明に係る半導体検査装置によれば、テスタと要素装置との間の電気測定を行い、その電気特性の結果に基づいて、当該電気特性の結果が正常であるか、異常であるかを判定し、異常であると判定した場合には、どの要素装置に不具合が生じているのかを特定することにより、半導体検査装置が有する要素装置の不具合箇所を簡便に、かつ、より的確に判断することができる。

また、本発明は、素子の電気特性を検査するためのテスタを含む複数の要素装置を有する半導体検査装置に、前記素子を電気測定が可能な状態にセットするステップと、前記要素装置に不具合が発生しているか否かを判定するために前記素子を電気測定するステップと、前記電気測定により得られた電気特性の結果に基づいて、前記電気特性が正常であるか異常であるかを判定し、前記電気特性が異常であると判定した場合には、前記テスタと各々の前記要素装置との間の電気測定を行うステップと、前記電気測定により得られた電気特性の結果に基づいて、前記電気特性が正常であるか異常であるかを判定し、前記電気特性が異常であると判定した場合には、前記判定結果に基づいて複数の前記要素装置のうち、不具合が発生している要素装置を特定するステップと、を有することを要旨とする。

本発明の実施形態を図１を参照して説明する。
半導体検査装置１００は、上から順に、テスタ１０、テスタヘッド１１、パフォーマンスボード１２、フロックリング１３、プローブカード１４、及びステージ１５の、６つの要素装置を有している。テスタ１０とテスタヘッド１１、テスタヘッド１１とパフォーマンスボード１２、パフォーマンスボード１２とフロックリング１３、フロックリング１３とプローブカード１４との間には、それぞれ検査用電気配線３１〜３４が直列に、かつ、電気的に接続されている。

ステージ１５には、電気測定検査される、素子としてのＩＣチップ２０が載置されている。プローブカード１４とＩＣチップ２０との間は、検査用電気配線３５としてのプローブ針によって、ＩＣチップ２０を電気測定する際に、電気的に接続される。

なお、ここでの検査用電気配線３１〜３５は、検査用電気配線３５のようにプローブ針のようなものも含み、また、コネクタやピン等で上記の各要素装置間を接続する場合には、コネクタやピンのようなものも検査用電気配線とみなしている。したがって、半導体検査装置１００は、５本の検査用電気配線３１〜３５を有している。

一般的には、半導体検査装置１００がｎ（ｎは自然数）台の要素装置を有する場合、検査用電気配線は、要素装置間に配置されるので、（ｎ−１）本を有する。

プローブカード１４は、ＩＣチップ２０等の素子との電気的な接続をとるための電極パッド（図示せず）のレイアウトパターンに対応して、検査用電気配線３５としてのプローブ針の位置を予め一致させている要素装置である。したがって、ＩＣチップ２０のレイアウトパターンが違う製品を電気測定する場合には、そのレイアウトパターンに対応したプローブカード１４と交換する。

パフォーマンスボード１２は、ＩＣチップ２０の機能に対応した電気測定用のピンを有する要素装置である。パフォーマンスボード１２は、ＩＣチップ２０の機能が違う製品を電気測定する場合には、その機能に対応したパフォーマンスボード１２と交換する。

フロックリング１３は、プローブカード１４とパフォーマンスボード１２とを電気的に接続するための媒介的な役割を果たす要素装置である。プローブカード１４、パフォーマンスボード１２の交換に合わせて交換する場合がある。

テスタヘッド１１は、パフォーマンスボード１２とテスタ１０とを電気的に接続するための媒介的な役割を果たす要素装置である。パフォーマンスボード１２の交換に合わせて交換する場合がある。

テスタ１０は、ＩＣチップ２０を電気測定するための電圧または電流を加えるための要素装置である。また、テスタ１０は、ＩＣチップ２０の電気測定をすべき位置にステージ１５を動かし、ＩＣチップ２０の電気測定の結果に基づき、ＩＣチップ２０が正常であるか異常であるかの判定をする。

テスタ１０には、コンピュータ等を有するワークステーション２００が電気的に接続されている。ワークステーション２００は、ＩＣチップ２０の電気測定の条件や測定位置の情報を有し、テスタ１０に電気測定条件や測定すべき位置等の情報を伝達する。ＩＣチップ２０の電気測定の結果を記憶したり、場合によっては電気測定の結果を解析する。また、電気測定の結果または解析した結果等を、モニターや印刷装置等の外部表示装置を用いて表示することができる。ワークステーション２００が有する入力部（図示せず）から、データを入力することにより、新たに電気測定条件等を設定することができる。

なお、本実施形態では、ワークステーション２００を用いて、半導体検査装置１００の制御をしているが、当該ワークステーション２００が有している機能を、テスタ１０が有している場合には、ワークステーション２００がなくても構わない。

半導体検査装置１００は、テスタ１０から、並列に、各々の検査用電気配線３１〜３５と電気的に接続された不具合特定用電気配線４１〜４５を有している。不具合特定用電気配線４１は、テスタ１０と検査用電気配線３１と、不具合特定用電気配線４２は、テスタ１０と検査用電気配線３２と、不具合特定用電気配線４３は、テスタ１０と検査用電気配線３３と、不具合特定用電気配線４４は、テスタ１０と検査用電気配線３４と、不具合特定用電気配線４５は、テスタ１０と検査用電気配線３５と、それぞれ電気的に接続されている。したがって、半導体検査装置１００は、５本の不具合特定用電気配線４１〜４５を有している。

なお、不具合特定用電気配線４１〜４５は、そのいずれか１本を省いて、４本にしてもよい。すなわち、一般的には、検査用電気配線の本数よりも１本少ない本数を有すれば、どの要素装置に不具合が発生しているかを特定できる。すなわち、ｎ台の要素装置がある場合には、不具合特定用電気配線は（ｎ−２）本あればよい。

次に、半導体検査装置１００における、要素装置のどこに不具合が発生しているかを特定する方法について、図２を参照して説明する。
ステップ１０では、ＩＣチップ２０を半導体検査装置１００にセットする。ＩＣチップ２０をステージに載置して、プローブカード１４の下側に移動させる。

ステップ２０では、ＩＣチップ２０を電気測定する。プローブカード１４の検査用電気配線３５としてのプローブ針をＩＣチップ２０の電極パッドに接触させる。ワークステーション２００に記憶されている電気測定の条件データ、及び測定を実行させる命令をテスタ１０に伝達する。テスタ１０は、伝達された電気測定の条件データに基づいて、当該テスタ１０から、検査用電気配線３１〜３５、及びテスタヘッド１１等の各要素装置を介して、電圧または電流をＩＣチップ２０に加える。電気測定された結果は、テスタ１０と、テスタ１０を介してワークステーション２００に記憶される。なお、ＩＣチップ２０の複数の箇所で電気測定してもよい。

ステップ３０では、電気測定した結果について、不具合が発生しているか否かの判定をする。電気測定の結果の判定は、ワークステーション２００のデータ処理部（図示せず）か、またはテスタ１０で行われる。ＩＣチップ２０の電気的特性が、当該ＩＣチップ２０が取るべき特性値となっている場合、すなわち、電気的コンタクトが良好である場合には、半導体検査装置１００に不具合がないと判定し、次のステップ４０に進み、ＩＣチップ２０の電気特性検査を行う。不具合であると判定する基準は、例えば、電気特性において、通常よりも電圧が数倍高い電圧値としてもよい。なお、ＩＣチップ２０の複数の箇所を電気測定した場合は、電気測定のミスによって得られた電気特性異常であるか、半導体検査装置１００に異常が発生しているかの判断を高めることができる。
上記の場合とは逆に、ＩＣチップ２０の電気的特性が測定できない場合には、ステップ５０に進む。

ステップ５０では、半導体検査装置１００において、どの要素装置で不具合が発生しているかを特定するため、要素装置間の電気測定を行う。要素装置間の電気測定をする電流経路は、第１の電流経路は、テスタ１０から不具合特定用電気配線４１、検査用電気配線３１を経てテスタ１０に戻る経路である。第２の電流経路は、テスタ１０から、不具合特定用電気配線４２、検査用電気配線３２、テスタヘッド１１、検査用電気配線３１を経てテスタ１０に戻る経路である。第３の電流経路は、テスタ１０から不具合特定用電気配線４３、検査用電気配線３３、パフォーマンスボード１２、検査用電気配線３２、テスタヘッド１１、検査用電気配線３３を経てテスタ１０に戻る経路である。第４の電流経路は、テスタ１０から不具合特定用電気配線４４、検査用電気配線３４、フロックリング１３、検査用電気配線３３、パフォーマンスボード１２、検査用電気配線３２、テスタヘッド１１、検査用電気配線３１を経てテスタ１０に戻る経路である。第５の電流経路は、テスタ１０から不具合特定用電気配線４５、検査用電気配線３５、プローブカード１４、検査用電気配線３４、フロックリング１３、検査用電気配線３３、パフォーマンスボード１２、検査用電気配線３２、テスタヘッド１１、検査用電気配線３１を経てテスタ１０に戻る経路である。

上記の第１〜第５の電流経路からわかるように、第５の電流経路は第１〜第４の電流経路を含み、第４の電流経路は第１〜第３の電流経路を含む。すなわち、第ｍの電流経路（ｍは２以上の自然数）は第（ｍ−１）の電流経路を含む。
電気測定された結果は、テスタ１０と、テスタ１０を介してワークステーション２００に記憶される。

ステップ６０では、電気測定した結果に基づいて不具合箇所を特定する。上記の５つの電流経路について電気測定した結果、異常であると判定された電気測定データがある場合には、半導体検査装置１００が有する要素装置のどれかに不具合があると判定する。不具合が発生しているか否かを判定する基準は、異常に高い電圧値、または電流値が異常に小さい値とする。不具合の特定方法は、例えば、第１〜第３の電流経路の電気特性は正常であると判定され、第４の電流経路の電気測定データが異常であると判定された場合には、フロックリング１３が故障している可能性が高いと判定し、フロックリング１３に不具合が発生していると特定する。なお、第４の電流経路で異常が発生している場合には、第４の電流経路を含んでいる第５の電流経路も、電気特性は異常であると判定される。

すなわち、第ｎの電流経路の電気特性が異常であると判定された場合には、第（ｍ＋１）以上の電流経路においても電気特性が異常であると判定される。電気特性が正常である場合は、不具合特定用電気配線４１〜４５と検査用電気配線３１〜３５との電気的な接続が故障している可能性が高いと判断できる。

なお、不具合特定用電気配線は、（ｎ−２）本でも、上記のように、どの要素装置に不具合が発生しているのかを特定することができる。例えば、不具合特定用電気配線４５がない場合、上記の第５の電流経路が形成されない。第４の電流経路、または第３の電流経路の電気特性が異常であると判断された場合には、上記と同様にして不具合が発生している要素装置を特定することができる。第１〜第４の電流経路で異常がないと判定された場合には、不具合特定用電気配線を形成していない検査用電気配線３５と電気的に接続されている要素装置、すなわちプローブカード１４で異常が発生していると特定することができる。

したがって、上記のようにテスタ１０と各々の要素装置との間の電気測定を行い、その電気特性の結果に基づいて、当該電気特性の結果が正常であるか、異常であるかを判定し、異常であると判定した場合には、どの要素装置に不具合が生じているのかを特定することにより、半導体検査装置１００が有する各々の要素装置うちどの要素装置に不具合が発生しているのかを簡便に、かつ、より的確に判断することができる。

半導体検査装置の概要を示す模式図。 半導体検査装置の不具合を特定する方法を示すフローチャート。

符号の説明

１０…テスタ、１１…テスタヘッド、１２…パフォーマンスボード、１３フロックリング、１４…プローブカード、１５…ステージ、２０…半導体装置としてのＩＣチップ、３１〜３５…検査用電気配線、４１〜４５…不具合特定用電気配線、１００…半導体検査装置、２００…ワークステーション。

Claims (4)

1. 素子の電気特性を検査するためのテスタを含む複数の要素装置と、
   前記テスタから複数の前記要素装置までの各々の前記要素装置間を直列に、かつ、電気的に接続している前記素子を検査するための複数の検査用電気配線と、
   各々の前記検査用電気配線と前記テスタとを並列に、かつ、電気的に接続している、複数の前記要素装置のうち不具合が発生している前記要素装置を特定するための１本以上の不具合特定用電気配線と、
   を有する半導体検査装置。
2. 素子の電気特性を検査するためのテスタを含むｎ（ｎは２以上の自然数）台の要素装置と、
   前記テスタからｎ台の前記要素装置までの各々の前記要素装置間を直列に、かつ、電気的に接続している前記素子を検査するための（ｎ−１）本の検査用電気配線と、
   （ｎ−２）本以上の前記検査用電気配線と前記テスタとを並列に、かつ、電気的に接続している、複数の前記要素装置のうち不具合が発生している前記要素装置を特定するための少なくとも（ｎ−２）本以上の不具合特定用電気配線と、
   を有する半導体検査装置。
3. 素子の電気特性を検査するためのテスタを含む複数の要素装置を有する半導体検査装置の、前記テスタと各々の前記要素装置との間の電気測定を行うステップと、
   前記電気測定により得られた電気特性の結果に基づいて、前記電気特性が正常であるか異常であるかを判定し、前記電気特性が異常であると判定した場合には、前記判定結果に基づいて複数の前記要素装置のうち、不具合が発生している要素装置を特定するステップと、
   を有する半導体検査装置の不具合特定方法。
4. 素子の電気特性を検査するためのテスタを含む複数の要素装置を有する半導体検査装置に、前記素子を電気測定が可能な状態にセットするステップと、
   前記要素装置に不具合が発生しているか否かを判定するために前記素子を電気測定するステップと、
   前記電気測定により得られた電気特性の結果に基づいて、前記電気特性が正常であるか異常であるかを判定し、前記電気特性が異常であると判定した場合には、前記テスタと各々の前記要素装置との間の電気測定を行うステップと、
   前記電気測定により得られた電気特性の結果に基づいて、前記電気特性が正常であるか異常であるかを判定し、前記電気特性が異常であると判定した場合には、前記判定結果に基づいて複数の前記要素装置のうち、不具合が発生している要素装置を特定するステップと、
   を有する半導体検査装置の不具合特定方法。
   

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