JP2012058191A

JP2012058191A - Semiconductor inspection apparatus

Info

Publication number: JP2012058191A
Application number: JP2010204400A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Ikegami; 勝哉池上; Hidekazu Sugiura; 秀和杉浦
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2012-03-22

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor inspection apparatus for a semiconductor chip, which is capable of increasing the number of probes and obtaining uniform pressure compatibly.SOLUTION: A semiconductor inspection apparatus includes: a plurality of upper probes which are brought into contact with an upper surface of a semiconductor chip that is an object to be tested; a lower terminal which is brought into contact with a lower surface of the semiconductor chip; a sheet abutted or fixed to upper ends of the plurality of upper probes; a plurality of upper arms which are brought into contact with an upper surface of the sheet and are less than the plurality of upper probes; and a fluid type pressure regulation device for regulating pressure of each of the plurality of upper arms to be equal each other.

Description

本発明は、半導体チップの電気的試験を行う半導体検査装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor inspection apparatus that performs an electrical test of a semiconductor chip.

特許文献１、２には、ウェハの上表面にプローブを接触させて電気的試験を行うプローブ装置が記載されている。特許文献１では、プローブは、ウェハの上表面を押圧して接触する剛性の円弧状部分を備えている。円弧状部分は、プローブカード基板に一端が接続されており、ウェハの反りや変形に応じて、円弧状部分とプローブカード基板との接続角が変化する。これによって、円弧状部分のウェハの上表面との接触点が変わり、プローブとウェハとの接触が維持される。特許文献２では、複数のプローブピンと、プローブピン毎にプローブピンと当接する複数のピストンを備えている。各ピストンには同一シリンダ内の流体の流体圧が作用し、これによって、各プローブピンには同一の流体圧が作用する。そして、流体圧を調整することによってプローブピンがウェハ上表面を押圧する圧力が調整される。流体圧を利用することによって、プローブピンがウェハを押圧する力が均一化される。 Patent Documents 1 and 2 describe a probe device that performs an electrical test by bringing a probe into contact with the upper surface of a wafer. In Patent Document 1, the probe includes a rigid arc-shaped portion that presses and contacts the upper surface of the wafer. One end of the arc-shaped portion is connected to the probe card substrate, and the connection angle between the arc-shaped portion and the probe card substrate changes according to the warp or deformation of the wafer. As a result, the contact point of the arc-shaped portion with the upper surface of the wafer changes, and the contact between the probe and the wafer is maintained. In Patent Document 2, a plurality of probe pins and a plurality of pistons that contact the probe pins are provided for each probe pin. The fluid pressure of the fluid in the same cylinder acts on each piston, and thereby the same fluid pressure acts on each probe pin. And the pressure which a probe pin presses on the wafer upper surface is adjusted by adjusting fluid pressure. By utilizing the fluid pressure, the force with which the probe pins press the wafer is made uniform.

特開２００９−１４５０６９号公報JP 2009-145069 A 特開２００３−２９７８８３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-297883

特許文献１のように機械的な押圧力を利用する機械方式のプローブを用いると、半導体チップの反りが大きい箇所ほどプローブの押圧力が高くなり、半導体チップが損傷する原因となる。プローブの押圧力を均一化するためには、特許文献２のように流体圧を利用して加圧する流体方式のプローブを利用する方法がある。しかしながら、流体方式のプローブは、プローブ数が多くなると、各プローブを均一に加圧することが困難になる。 When a mechanical probe that utilizes mechanical pressing force as in Patent Document 1 is used, the pressing force of the probe increases as the warp of the semiconductor chip increases, causing damage to the semiconductor chip. In order to make the pressing force of the probe uniform, there is a method using a fluid type probe that pressurizes using a fluid pressure as disclosed in Patent Document 2. However, in the fluid type probe, as the number of probes increases, it becomes difficult to pressurize each probe uniformly.

本発明は、半導体チップの電気的試験を行う半導体検査装置を提供する。この半導体検査装置は、被試験体である半導体チップの上表面に接触させる複数の上プローブと、半導体チップの下表面に接触させる下部端子と、複数の上プローブの上端に当接または固定された上部シートと、上部シートの上表面に接触しており、複数の上プローブよりも数が少ない、複数の上アームと、複数の上アームの各押圧力を同一の押圧力に調整する流体方式の圧力調整装置とを備えている。 The present invention provides a semiconductor inspection apparatus for conducting an electrical test of a semiconductor chip. This semiconductor inspection apparatus is in contact with or fixed to a plurality of upper probes that are brought into contact with the upper surface of a semiconductor chip that is a device under test, a lower terminal that is brought into contact with the lower surface of the semiconductor chip, and upper ends of the plurality of upper probes. The upper sheet and the upper surface of the upper sheet are in contact with the upper surface, and the number of the upper arms and the number of upper arms and the fluid system that adjusts the pressing force of the upper arms to the same pressing force And a pressure adjusting device.

上記の半導体検査装置では、複数の上アームは、流体方式の圧力調整装置によって押圧力が均一に制御され、上部シートを押圧する。上部シートは、上プローブに当接または固定されており、上部シートを介して上アームの押圧力が上プローブに作用する。上アームの数は、上プローブの数よりも少ないため、流体方式による均一な押圧力を確保できる。上プローブの数を多くすることと、均一な押圧力を得ることとを両立できる。 In the semiconductor inspection apparatus described above, the pressing force of the upper arms is uniformly controlled by the fluid pressure adjusting device to press the upper sheet. The upper sheet is in contact with or fixed to the upper probe, and the pressing force of the upper arm acts on the upper probe through the upper sheet. Since the number of upper arms is smaller than the number of upper probes, a uniform pressing force by the fluid method can be secured. It is possible to achieve both an increase in the number of upper probes and a uniform pressing force.

なお、上記の半導体検査装置は、パワー半導体素子が形成された半導体チップの検査に好適に用いることができる。パワー半導体素子が形成された半導体チップには、電気的試験の際に数百Ａの大電流が流されるため、プローブの数を多くすることが望まれる。また、半導体チップには大電流が流れることで、半導体チップが発熱し、半導体チップに反りが生じ易い。上記の半導体検査装置は、多数のプローブを均一に押圧することができると共に、半導体チップの反りに応じてプローブの位置が変化することができる。したがって、パワー半導体素子が形成された半導体チップの検査に有効に用いることができる。 The semiconductor inspection apparatus can be suitably used for inspection of a semiconductor chip on which a power semiconductor element is formed. Since a large current of several hundreds A flows in the semiconductor chip on which the power semiconductor element is formed, it is desired to increase the number of probes. Further, when a large current flows through the semiconductor chip, the semiconductor chip generates heat, and the semiconductor chip is likely to warp. The above-described semiconductor inspection apparatus can uniformly press a large number of probes and can change the position of the probes according to the warp of the semiconductor chip. Therefore, it can be effectively used for inspection of a semiconductor chip on which a power semiconductor element is formed.

上記の半導体検査装置では、上部シートは、グランドに電気的に接続されるＧＮＤ系導電シートと、上プローブに電気的に接続される信号系導電シートと、ＧＮＤ系導電シートと信号系導電シートを絶縁する絶縁シートを少なくとも備えた多層シートであることが好ましい。さらに、上部シートは、補強シートを備えていてもよい。 In the semiconductor inspection apparatus, the upper sheet includes a GND conductive sheet electrically connected to the ground, a signal conductive sheet electrically connected to the upper probe, a GND conductive sheet, and a signal conductive sheet. A multilayer sheet provided with at least an insulating sheet for insulation is preferable. Furthermore, the upper sheet may include a reinforcing sheet.

下部端子は、圧力調整装置によって上アームの押圧力と同一の押圧力にその押圧力が調整される複数の下プローブを含んでいてもよい。半導体チップが反った場合に、半導体チップの下表面と、下部端子との接触面積を維持することができる。 The lower terminal may include a plurality of lower probes whose pressing force is adjusted to the same pressing force as that of the upper arm by the pressure adjusting device. When the semiconductor chip warps, the contact area between the lower surface of the semiconductor chip and the lower terminal can be maintained.

上プローブと同様の機構で、下プローブに押圧力を付与してもよい。すなわち、下部端子は、複数の下プローブを含んでおり、半導体検査装置は、複数の下プローブの下端に当接または固定された下部シートと、下部シートの下表面に接触しており、複数の下プローブよりも数が少ない、複数の下アームとをさらに含んでおり、圧力調整装置は、前記複数の下アームの各押圧力を上アームの押圧力と同一の押圧力に調整するようにしてもよい。 A pressing force may be applied to the lower probe by the same mechanism as the upper probe. That is, the lower terminal includes a plurality of lower probes, and the semiconductor inspection apparatus is in contact with a lower sheet that is in contact with or fixed to the lower ends of the plurality of lower probes, and a lower surface of the lower sheet, and A plurality of lower arms, the number of which is smaller than that of the lower probe, and the pressure adjusting device adjusts each pressing force of the plurality of lower arms to the same pressing force as that of the upper arm. Also good.

実施例１の半導体検査装置に被試験体である半導体チップが設置されている状態を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the state by which the semiconductor chip which is a to-be-tested object is installed in the semiconductor inspection apparatus of Example 1. FIG. 実施例に係る上部シートの上表面を示す図である。It is a figure which shows the upper surface of the upper sheet | seat which concerns on an Example. 図１の半導体検査装置の上部構造の断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross section of the upper structure of the semiconductor inspection apparatus of FIG. 図１の半導体検査装置の下部構造の断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross section of the lower structure of the semiconductor inspection apparatus of FIG. 実施例に係るプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe which concerns on an Example. 図１の半導体検査装置について、半導体チップが反った状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the semiconductor chip warped about the semiconductor inspection apparatus of FIG. 実施例２の半導体検査装置に被試験体である半導体チップが設置されている状態を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the state by which the semiconductor chip which is a to-be-tested object is installed in the semiconductor inspection apparatus of Example 2. FIG.

図１に示すように、半導体検査装置１００は、上部端子１４０と、下部端子１５０と、上部シート１３０と、上部シート１３０の上表面に接触している複数の上アーム１１１と、複数の上アーム１１１の押圧力を調整する流体方式の圧力調整装置１６０とを備えている。なお、半導体チップ１には、縦型のパワー半導体素子（例えばＩＧＢＴ）が形成されている。半導体チップ１は、薄型のチップであり、半導体基板の厚さは１００〜２００μｍ程度であり、半導体基板の上下面に形成された電極層の厚さは、数μｍ程度である。半導体チップ１の上下表面は、１辺が１０〜１５ｍｍ程度の正方形または長方形である。 As shown in FIG. 1, the semiconductor inspection apparatus 100 includes an upper terminal 140, a lower terminal 150, an upper sheet 130, a plurality of upper arms 111 that are in contact with the upper surface of the upper sheet 130, and a plurality of upper arms. And a fluid-type pressure adjusting device 160 for adjusting the pressing force 111. Note that a vertical power semiconductor element (for example, IGBT) is formed on the semiconductor chip 1. The semiconductor chip 1 is a thin chip, the thickness of the semiconductor substrate is about 100 to 200 μm, and the thickness of the electrode layers formed on the upper and lower surfaces of the semiconductor substrate is about several μm. The upper and lower surfaces of the semiconductor chip 1 are square or rectangular with one side of about 10 to 15 mm.

上部端子１４０は、複数の上プローブ１４１と、上プローブ１４１が貫通する板状のガイド１４２とを備えている。上プローブ１４１は、それぞれの先端１４１ａにおいて半導体チップ１の上表面に接触する。上プローブ１４１の上端は、上部シート１３０に固定されており、上部シート１３０の上表面に上アーム１１１の下端が接触する。上アーム１１１が上部シート１３０を下方向に押圧すると、上プローブ１４１に下方向の押圧力が付与されて、先端１４１ａがウェハ１の上表面を下方向に押圧する。 The upper terminal 140 includes a plurality of upper probes 141 and a plate-shaped guide 142 through which the upper probes 141 pass. The upper probe 141 is in contact with the upper surface of the semiconductor chip 1 at each tip 141a. The upper end of the upper probe 141 is fixed to the upper sheet 130, and the lower end of the upper arm 111 is in contact with the upper surface of the upper sheet 130. When the upper arm 111 presses the upper sheet 130 downward, a downward pressing force is applied to the upper probe 141, and the tip 141 a presses the upper surface of the wafer 1 downward.

図２に示すように、上部シート１３０は、Ｄ１＝１０〜１５ｍｍ、Ｄ２＝１０〜１５ｍｍ程度の正方形もしくは長方形状に形成されており、その表面の１２個のブロック１１のそれぞれに上アーム１１１が１つずつ接触するように設計されている。ブロック１１は、１辺が２〜３ｍｍの正方形または長方形状に形成されており、上部シート１３０の表面に略均等に配置されている。すなわち、実施例１では、上アーム１１１は１２本であり、上部シート１３０の上表面に略均等に配置されている。上アーム１１１は、上プローブ１４１よりも数が少なく、例えば、上アーム１１１が１２本程度であるのに対して、上プローブ１４１は４０〜２００本程度配置される。 As shown in FIG. 2, the upper sheet 130 is formed in a square or rectangular shape with D1 = 10 to 15 mm and D2 = 10 to 15 mm, and the upper arm 111 is attached to each of the 12 blocks 11 on the surface. Designed to contact one by one. The blocks 11 are formed in a square or rectangular shape with a side of 2 to 3 mm, and are arranged substantially evenly on the surface of the upper sheet 130. That is, in Example 1, the number of the upper arms 111 is twelve, and the upper arms 111 are arranged substantially evenly on the upper surface of the upper sheet 130. The number of the upper arms 111 is smaller than that of the upper probes 141. For example, the number of the upper arms 111 is about 12, whereas the number of the upper probes 141 is about 40 to 200.

図１に示すように、下部端子１５０は、第１ステージ１０５と、第２ステージ１０６と、複数の下プローブ１５１とを備えている。半導体チップ１は、第２ステージ１０６の上面に載置される。下プローブ１５１は、第１ステージ１０５を貫通しており、それぞれの先端１５１ａにおいて半導体チップ１の下表面に接触する。下プローブ１５１は、第２ステージ１０６の周囲をとり囲むように配置されているが、図１では、簡略的にその一部のみが図示されている。下プローブ１５１は、１０〜２０本程度配置されることが好ましい。下プローブ１５１の押圧力も圧力調整装置１６０によって調整される。 As shown in FIG. 1, the lower terminal 150 includes a first stage 105, a second stage 106, and a plurality of lower probes 151. The semiconductor chip 1 is placed on the upper surface of the second stage 106. The lower probe 151 penetrates the first stage 105 and contacts the lower surface of the semiconductor chip 1 at each tip 151a. The lower probe 151 is disposed so as to surround the second stage 106, but only a part of the lower probe 151 is illustrated in FIG. About 10 to 20 lower probes 151 are preferably arranged. The pressing force of the lower probe 151 is also adjusted by the pressure adjusting device 160.

圧力調整装置１６０は、圧力調整機構１０８と、上部コンタクト圧調整部１１０と、下部コンタクト圧調整部１２０とを備えている。圧力調整機構１０８と、上部コンタクト圧調整部および下部コンタクト圧調整部１２０は、配管１０９によって接続されている。上アーム１１１は、上部コンタクト圧調整部１１０に取り付けられており、上部コンタクト圧調整部１１０は、上アーム１１１の下方向の押圧力を調整する。下プローブ１５１は、下部コンタクト圧調整部１２０に取り付けられており、下部コンタクト圧調整部１２０は、下プローブ１５１の上方向の押圧力を調整する。 The pressure adjustment device 160 includes a pressure adjustment mechanism 108, an upper contact pressure adjustment unit 110, and a lower contact pressure adjustment unit 120. The pressure adjusting mechanism 108 and the upper contact pressure adjusting unit and the lower contact pressure adjusting unit 120 are connected by a pipe 109. The upper arm 111 is attached to the upper contact pressure adjusting unit 110, and the upper contact pressure adjusting unit 110 adjusts the downward pressing force of the upper arm 111. The lower probe 151 is attached to the lower contact pressure adjusting unit 120, and the lower contact pressure adjusting unit 120 adjusts the upward pressing force of the lower probe 151.

図１、図３に示すように、上部コンタクト圧調整部１１０は、流体が充填されたシリンダ室１１２と駆動部１１３とを備えており、駆動部１１３は、流体が充填された配管１０９を介して圧力調整機構１０８と接続されている。シリンダ室１１２の下方には、上アーム１１１の上部が摺動可能に挿入されており、シリンダ室１１２の上方には、駆動部１１３のピストンが摺動可能に挿入されている。駆動部１１３のピストンは、シリンダ室１１２内の流体の圧力と配管１０９内の流体の圧力とのバランスで上下方向に摺動する。上アーム１１１には、シリンダ室１１２内の流体の圧力に応じて、下方向の押圧力が付与される。図１、図４に示すように、下部コンタクト圧調整部１２０は、流体が充填されたシリンダ室１２２と駆動部１２３とを備えており、駆動部１２３は、流体が充填された配管１０９を介して圧力調整機構１０８と接続されている。シリンダ室１２２の上方には、下プローブ１５１の下部が摺動可能に挿入されており、シリンダ室１２２の下方には、駆動部１２３のピストンが摺動可能に挿入されている。駆動部１２３のピストンは、シリンダ室１２２内の流体の圧力と配管１０９内の流体の圧力とのバランスで上下方向に摺動する。下プローブ１５１には、シリンダ室１２２内の流体の圧力に応じて、上方向の押圧力が付与される。シリンダ室１１２，１２２の内部には、それぞれ流体が充填されている。圧力調整機構１０８としては、例えば、シリンダとピストンを用いることができる。シリンダ室１１２，１１３、配管１０９に充填される流体は、エア等の気体を用いてもよいし、オイル等の液体を用いてもよい。また、これらの流体は、全て同じでもよいし、それぞれ相違していてもよい。 As shown in FIGS. 1 and 3, the upper contact pressure adjusting unit 110 includes a cylinder chamber 112 filled with a fluid and a drive unit 113, and the drive unit 113 passes through a pipe 109 filled with a fluid. The pressure adjustment mechanism 108 is connected. The upper part of the upper arm 111 is slidably inserted below the cylinder chamber 112, and the piston of the drive unit 113 is slidably inserted above the cylinder chamber 112. The piston of the drive unit 113 slides in the vertical direction with a balance between the fluid pressure in the cylinder chamber 112 and the fluid pressure in the pipe 109. A downward pressing force is applied to the upper arm 111 according to the pressure of the fluid in the cylinder chamber 112. As shown in FIGS. 1 and 4, the lower contact pressure adjusting unit 120 includes a cylinder chamber 122 filled with a fluid and a drive unit 123, and the drive unit 123 is connected via a pipe 109 filled with a fluid. The pressure adjustment mechanism 108 is connected. A lower portion of the lower probe 151 is slidably inserted above the cylinder chamber 122, and a piston of the drive unit 123 is slidably inserted below the cylinder chamber 122. The piston of the drive unit 123 slides in the vertical direction with a balance between the fluid pressure in the cylinder chamber 122 and the fluid pressure in the pipe 109. An upward pressing force is applied to the lower probe 151 according to the pressure of the fluid in the cylinder chamber 122. The cylinder chambers 112 and 122 are filled with fluid, respectively. For example, a cylinder and a piston can be used as the pressure adjustment mechanism 108. As the fluid filled in the cylinder chambers 112 and 113 and the pipe 109, a gas such as air may be used, or a liquid such as oil may be used. Moreover, these fluids may all be the same or different.

図３に示すように、上部シート１３０は、多層シートであり、下表面側から順に、ＧＮＤ用導電シート１３１、絶縁シート１３２、信号用導電シート１３３、補強シート１３４が積層されている。複数の上プローブ１４１は、そのうちの多数がＧＮＤ用導電シート１３１に差し込まれて固定されており、ＧＮＤ用導電シート１３１と電気的に接続している。その他の一部の上プローブ１４１は、ＧＮＤ用導電シート１３１、絶縁シート１３２を貫通しており、ＧＮＤ用導電シートおよび信号用導電シート１３３と電気的に接続している。信号用導電シート１３３は、信号処理装置（図示しない）に接続されており、信号処理装置は、電気的試験に際して得られる電気信号を処理する。ＧＮＤ用導電シート１３１は、接地されている。上部シート１３０は、柔軟性を備える材料によって形成されている。ＧＮＤ用導電シート１３１、信号用導電シート１３３としては、例えば、銅箔等の柔軟性を有する導電シートを好適に用いることができる。絶縁シート１３２としては、例えば、ポリイミド等の柔軟性を有する絶縁シートを好適に用いることができる。補強シートとしては、例えば、ポリイミド等の柔軟性を有するシートを利用することができる。 As shown in FIG. 3, the upper sheet 130 is a multilayer sheet, and a GND conductive sheet 131, an insulating sheet 132, a signal conductive sheet 133, and a reinforcing sheet 134 are laminated in order from the lower surface side. Many of the plurality of upper probes 141 are inserted and fixed in the conductive sheet 131 for GND, and are electrically connected to the conductive sheet 131 for GND. The other upper probes 141 penetrate the GND conductive sheet 131 and the insulating sheet 132 and are electrically connected to the GND conductive sheet and the signal conductive sheet 133. The signal conductive sheet 133 is connected to a signal processing device (not shown), and the signal processing device processes an electrical signal obtained in the electrical test. The GND conductive sheet 131 is grounded. The upper sheet 130 is formed of a material having flexibility. As the GND conductive sheet 131 and the signal conductive sheet 133, for example, a flexible conductive sheet such as a copper foil can be suitably used. As the insulating sheet 132, for example, a flexible insulating sheet such as polyimide can be suitably used. As the reinforcing sheet, for example, a flexible sheet such as polyimide can be used.

図４に示すように、第２ステージ１０６には、その上表面の略中央に開口する吸着穴１０７が設けられている。半導体チップ１を第２ステージ１０６上に設置し、吸着穴１０７を用いて吸引することによって、チップテスト中に第２ステージ１０６上で半導体チップ１の位置がずれないようにすることができる。下プローブ１５１、第１ステージ１０５、第２ステージ１０６は、電気的に接続されている。 As shown in FIG. 4, the second stage 106 is provided with a suction hole 107 that opens at the approximate center of the upper surface thereof. By placing the semiconductor chip 1 on the second stage 106 and sucking it using the suction holes 107, the position of the semiconductor chip 1 on the second stage 106 can be prevented from shifting during the chip test. The lower probe 151, the first stage 105, and the second stage 106 are electrically connected.

図５を用いて、実施例１に係る好適なプローブの一例を説明する。図５に示すように、上プローブ１４１は、ワイヤー型のプローブであり、先端１４１ａの近傍においてガイド１４２を貫通している。ガイド１４２によって、先端１４１ａが半導体チップ１の上表面に対して略均等に配置されるように設計されている。上プローブ１４１の先端１４１ａは、導電性の高い金（Ａｕ）等によって形成されており、先端１４１ａの上部は、樹脂等の絶縁材料によって被覆されている。下プローブ１５１についても、図５のような形態のプローブを好適に利用できる。図１等には図示していないが、上プローブ１４１と同様に、下プローブ１５１においても、先端１５１ａの付近にガイドを配置してもよい。図５を用いて、好適なプローブについて説明したが、その他の一般的なプローブを利用することもできる。 An example of a suitable probe according to the first embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the upper probe 141 is a wire-type probe and penetrates the guide 142 in the vicinity of the tip 141a. The guide 142 is designed so that the tip 141 a is arranged substantially evenly with respect to the upper surface of the semiconductor chip 1. The tip 141a of the upper probe 141 is made of gold (Au) or the like having high conductivity, and the upper portion of the tip 141a is covered with an insulating material such as resin. As for the lower probe 151, a probe having a form as shown in FIG. 5 can be preferably used. Although not shown in FIG. 1 and the like, a guide may be arranged in the vicinity of the tip 151a in the lower probe 151 as well as the upper probe 141. Although a preferred probe has been described with reference to FIG. 5, other common probes can be used.

半導体検査装置１００を用いたチップテストについて説明する。チップテストは、出荷する製品の機能を確認する目的、またはエージングする目的で行われる。チップテスト前には、半導体チップ１は、複数個が１つのトレイに載せられている。半導体チップ１は、トレイから１つずつ半導体検査装置１００に搬送され、チップテストを行った後、再びトレイに搬送される。まず、第２ステージ１０６に半導体チップ１を載置し、加熱（例えば１５０℃程度）する。その後、第２ステージ１０６に載置された半導体チップ１に上プローブ１４１および下プローブ１５１を所定の押圧力で接触させる。図１は、半導体チップ１に反りが発生していない状態を示している。半導体チップ１は、第２ステージ１０６の略中央に吸着されて位置合わせされている。半導体チップ１の下表面は第２ステージ１０６の上表面全体および下プローブ１５１の先端１５１ａと接触している。第２ステージ１０６の上表面の高さと、それぞれの下プローブ１５１の先端１５１ａの高さは、ほぼ同じである。それぞれの下プローブ１５１の押圧力は、下部コンタクト圧調整部１２０によって均一化されている。半導体チップ１の上表面は、上プローブ１４１の先端１４１ａと接触している。それぞれの上プローブ１４１の先端１４１ａの高さは、ほぼ同じである。上アーム１１１によって上プローブ１４１に押圧力が付与されており、上アーム１１１の押圧力は、上部コンタクト圧調整部１１０によって均一化される。上アーム１１１は１２本程度であるため、流体方式の圧力調整装置１６０によって、押圧力を均一化できる。均一化された押圧力が上部シート１３０を介して複数の上プローブ１４１に付与されるため、上プローブ１４１の本数が多くても（例えば４０〜２００本であっても）、それぞれの上プローブ１４１の押圧力は、均一化される。 A chip test using the semiconductor inspection apparatus 100 will be described. The chip test is performed for the purpose of confirming the function of the product to be shipped or for the purpose of aging. Before the chip test, a plurality of semiconductor chips 1 are placed on one tray. The semiconductor chips 1 are transferred one by one from the tray to the semiconductor inspection apparatus 100, and after a chip test, they are transferred again to the tray. First, the semiconductor chip 1 is placed on the second stage 106 and heated (for example, about 150 ° C.). Thereafter, the upper probe 141 and the lower probe 151 are brought into contact with the semiconductor chip 1 placed on the second stage 106 with a predetermined pressing force. FIG. 1 shows a state in which the semiconductor chip 1 is not warped. The semiconductor chip 1 is attracted to and aligned with the approximate center of the second stage 106. The lower surface of the semiconductor chip 1 is in contact with the entire upper surface of the second stage 106 and the tip 151 a of the lower probe 151. The height of the upper surface of the second stage 106 and the height of the tip 151a of each lower probe 151 are substantially the same. The pressing force of each lower probe 151 is made uniform by the lower contact pressure adjusting unit 120. The upper surface of the semiconductor chip 1 is in contact with the tip 141a of the upper probe 141. The height of the tip 141a of each upper probe 141 is substantially the same. A pressing force is applied to the upper probe 141 by the upper arm 111, and the pressing force of the upper arm 111 is made uniform by the upper contact pressure adjusting unit 110. Since there are about 12 upper arms 111, the pressing force can be made uniform by the fluid pressure adjusting device 160. Since the uniform pressing force is applied to the plurality of upper probes 141 via the upper sheet 130, even if the number of the upper probes 141 is large (for example, 40 to 200), each upper probe 141 is provided. The pressing force is made uniform.

次に、半導体チップ１に通電し、電気的試験を行う。ＧＮＤ用導電シート１３１によって上プローブ１４１は接地されている。下プローブ１５１および第２ステージ１０６を高電圧側に電気的に接続して、半導体チップ１に上下方向に通電すると、一部の上プローブ１４１に電気的に接続する信号用導電シート１３３によって得られる電気信号が、信号処理装置に送られる。半導体チップ１には、パワー半導体素子が形成されているため、電気的試験によって大電流を流すため、発熱量が大きくなり易い。また、半導体チップ１は、薄型のチップであるため、発熱によって反りやすい。 Next, the semiconductor chip 1 is energized and an electrical test is performed. The upper probe 141 is grounded by the conductive sheet 131 for GND. When the lower probe 151 and the second stage 106 are electrically connected to the high voltage side and the semiconductor chip 1 is energized in the vertical direction, a signal conductive sheet 133 that is electrically connected to a part of the upper probe 141 is obtained. An electrical signal is sent to the signal processor. Since a power semiconductor element is formed on the semiconductor chip 1, a large amount of current flows through an electrical test, so that the amount of heat generation tends to increase. Further, since the semiconductor chip 1 is a thin chip, it is likely to warp due to heat generation.

図６は、図１に係る半導体検査装置において、半導体チップ１が反った状態を概念的に示す図である。図６に示すように半導体チップ１の周縁が上方向に反ると、第２ステージ１０６の外縁側と半導体チップ１が離反し、第２ステージ１０６の上表面と半導体チップ１の下表面との接触面積が小さくなる。下プローブ１５１は、第２ステージ１０６の外縁に反って、その周囲に配置されているため、下プローブ１５１の先端１５１ａの位置が変化しないと、半導体チップ１の下表面が下プローブ１５１の先端１５１ａから遠ざかることとなる。下プローブ１５１は上下方向に移動可能にシリンダ室１２２に取付けられているため、下プローブ１５１は半導体チップ１の変形に応じて上昇し、シリンダ室１２２の内部の圧力と釣り合うように下プローブ１５１の先端１５１ａが半導体チップ１の下表面に所定の押圧力で押圧する。これによって、下プローブ１５１と半導体チップ１との接触面積が確保される。 FIG. 6 is a diagram conceptually showing a state in which the semiconductor chip 1 is warped in the semiconductor inspection apparatus according to FIG. As shown in FIG. 6, when the periphery of the semiconductor chip 1 warps upward, the outer edge side of the second stage 106 and the semiconductor chip 1 are separated from each other, and the upper surface of the second stage 106 and the lower surface of the semiconductor chip 1 are separated. The contact area is reduced. Since the lower probe 151 is arranged around the outer edge of the second stage 106, if the position of the tip 151 a of the lower probe 151 does not change, the lower surface of the semiconductor chip 1 becomes the tip 151 a of the lower probe 151. It will be away from. Since the lower probe 151 is attached to the cylinder chamber 122 so as to be movable in the vertical direction, the lower probe 151 rises according to the deformation of the semiconductor chip 1 and the lower probe 151 of the lower probe 151 is balanced with the pressure inside the cylinder chamber 122. The tip 151a presses the lower surface of the semiconductor chip 1 with a predetermined pressing force. Thereby, a contact area between the lower probe 151 and the semiconductor chip 1 is ensured.

一方、半導体チップ１の周縁は、上プローブ１４１の先端１４１ａに近づく方向に反るため、先端１４１ａに作用する上方向の圧力が一時的に増大し、上部シート１３０を介して、上部シート１３０の周縁側の上アーム１１１に作用する上方向の圧力が増大する。すると、シリンダ室１１２の内部の圧力と釣り合うように、上プローブ１４１は、上アーム１１１および上部シート１３０と一体となって、先端１４１ａが半導体チップ１の上表面に所定の押圧力で接触する状態となるまで上昇する。これによって、上プローブ１４１と半導体チップ１との接触面積が確保される。なお、半導体チップ１が図６と逆方向に沿った場合であっても、同様に、上プローブ１４１および下プローブ１５１と半導体チップ１との接触面積が確保され、それぞれのプローブの押圧力が所定の値に調整されることは、明らかである。 On the other hand, the peripheral edge of the semiconductor chip 1 warps in a direction approaching the tip 141 a of the upper probe 141, so that the upward pressure acting on the tip 141 a temporarily increases, and the upper sheet 130 passes through the upper sheet 130. The upward pressure acting on the upper arm 111 on the peripheral side increases. Then, the upper probe 141 is integrated with the upper arm 111 and the upper sheet 130 so that the pressure inside the cylinder chamber 112 is balanced, and the tip 141a is in contact with the upper surface of the semiconductor chip 1 with a predetermined pressing force. It rises until it becomes. Thereby, a contact area between the upper probe 141 and the semiconductor chip 1 is ensured. Even when the semiconductor chip 1 is along the direction opposite to that in FIG. 6, similarly, the contact areas of the upper probe 141 and the lower probe 151 and the semiconductor chip 1 are secured, and the pressing force of each probe is predetermined. It is clear that it is adjusted to the value of.

上記の通り、本実施例に係る半導体検査装置１００によれば、複数の上アーム１１１は、流体方式の圧力調整装置１６０によって押圧力が均一に制御され、上部シート１３０を押圧する。上部シート１３０は、上プローブ１４１に固定されており、上部シート１３０を介して上アーム１１１の押圧力が上プローブ１４１に作用する。上アーム１１１の数は、上プローブ１４１の数よりも少ないため、流体方式による均一な押圧力を確保できる。上プローブ１４１の数を多くすることと、流体方式の圧力調整装置１６０によって均一な押圧力を得ることとを両立できる。本実施例に係る半導体検査装置は、大電流を流すためにプローブ数が多くなるパワー半導体素子の検査に特に有効である。 As described above, according to the semiconductor inspection apparatus 100 according to the present embodiment, the pressing force of the plurality of upper arms 111 is uniformly controlled by the fluid pressure adjusting device 160 and presses the upper sheet 130. The upper sheet 130 is fixed to the upper probe 141, and the pressing force of the upper arm 111 acts on the upper probe 141 via the upper sheet 130. Since the number of the upper arms 111 is smaller than the number of the upper probes 141, a uniform pressing force by the fluid method can be secured. It is possible to achieve both an increase in the number of the upper probes 141 and a uniform pressing force by the fluid pressure adjusting device 160. The semiconductor inspection apparatus according to the present embodiment is particularly effective for inspection of power semiconductor elements in which the number of probes is increased in order to pass a large current.

本発明に係る半導体検査装置は、実施例１で説明した半導体検査装置１００に限定されない。例えば、図７に示す実施例２に係る半導体検査装置２００のように、第１ステージ１０５、第２ステージ１０６に代えて、上支持アーム２７１、下支持アーム２７３を備えており、これによって半導体チップ１を上下から押圧して、半導体チップ１を所定の位置に固定するものであってもよい。 The semiconductor inspection apparatus according to the present invention is not limited to the semiconductor inspection apparatus 100 described in the first embodiment. For example, as in the semiconductor inspection apparatus 200 according to the second embodiment illustrated in FIG. 7, an upper support arm 271 and a lower support arm 273 are provided instead of the first stage 105 and the second stage 106, thereby the semiconductor chip. The semiconductor chip 1 may be fixed at a predetermined position by pressing 1 from above and below.

また、下部端子も上部端子と同様の構成であってもよい。例えば、半導体検査装置２００は、複数の下アーム２７５と下部シート２３５を備えており、下部コンタクト圧調整部２２０によって均一化された下アーム２７５の押圧力を下部シート２３５を介して下プローブ２５１に付与するものであってもよい。 Further, the lower terminal may have the same configuration as the upper terminal. For example, the semiconductor inspection apparatus 200 includes a plurality of lower arms 275 and a lower sheet 235, and the pressing force of the lower arm 275 made uniform by the lower contact pressure adjusting unit 220 is applied to the lower probe 251 via the lower sheet 235. You may give.

また、上部コンタクト圧調整部２１０のシリンダ室２１２と下部コンタクト圧調整部２２０のシリンダ室２２２が配管２０９によって直結されていてもよい。 Further, the cylinder chamber 212 of the upper contact pressure adjusting unit 210 and the cylinder chamber 222 of the lower contact pressure adjusting unit 220 may be directly connected by a pipe 209.

図７に示すように、上支持アーム２７１の上部は、上アーム２１１とともに上部コンタクト圧調整部２１０に摺動可能に挿入されており、上アーム２１１と同様に、シリンダ室２１２内の流体の圧力に応じてその押圧力が調整される。下支持アーム２７３の下部は、下アーム２７５とともに下部コンタクト圧調整部２２０に摺動可能に取り付けられており、下アーム２７５と同様に、シリンダ室２２２内の流体の圧力に応じてその押圧力が調整される。上支持アーム２７１は、上部シート２３０を貫通しており、下支持アーム２７３は、下部シート２３５を貫通している。下部シート２３５は、実施例１の上部シート１３０と同様に、導電シート、絶縁体、導電シートを積層した多層シートを用いている。下部シート２３５と下プローブ２５１は固定されている。下部シート２３５の導電シートと下プローブ２５７は電気的に接続されているため、下部シート２３５を介して、下プローブ２５１に電圧を印加することができる。実施例２に係る半導体検査装置２００のその他の構成は、実施例１において説明した半導体検査装置１００と同様であるため、１００番台の符号を２００番台に読み替えることによって、重複説明を省略する。 As shown in FIG. 7, the upper part of the upper support arm 271 is slidably inserted into the upper contact pressure adjusting unit 210 together with the upper arm 211, and the pressure of the fluid in the cylinder chamber 212 is the same as the upper arm 211. The pressing force is adjusted accordingly. A lower portion of the lower support arm 273 is slidably attached to the lower contact pressure adjusting unit 220 together with the lower arm 275. Similar to the lower arm 275, the pressing force is changed according to the fluid pressure in the cylinder chamber 222. Adjusted. The upper support arm 271 passes through the upper sheet 230, and the lower support arm 273 passes through the lower sheet 235. As the lower sheet 235, a multilayer sheet in which a conductive sheet, an insulator, and a conductive sheet are stacked is used in the same manner as the upper sheet 130 of the first embodiment. The lower sheet 235 and the lower probe 251 are fixed. Since the conductive sheet of the lower sheet 235 and the lower probe 257 are electrically connected, a voltage can be applied to the lower probe 251 via the lower sheet 235. The other configuration of the semiconductor inspection apparatus 200 according to the second embodiment is the same as that of the semiconductor inspection apparatus 100 described in the first embodiment.

実施例２に係る半導体検査装置２００によれば、半導体チップ１が反った場合に、実施例１と同様に、上プローブ２４１および下プローブ２５１と半導体チップ１の上下表面との接触面積が確保される。さらに、上支持アーム２７１および下支持アーム２７３と半導体チップ１との上下表面との接触面積が確保される。 According to the semiconductor inspection apparatus 200 according to the second embodiment, when the semiconductor chip 1 is warped, the contact area between the upper probe 241 and the lower probe 251 and the upper and lower surfaces of the semiconductor chip 1 is ensured as in the first embodiment. The Further, the contact area between the upper support arm 271 and the lower support arm 273 and the upper and lower surfaces of the semiconductor chip 1 is ensured.

なお、上プローブを高電位側とし、下プローブを接地するようにしてもよい。例えば、下部シート２３５が、ＧＮＤ用導電シート、絶縁シート、信号用導電シートがこの順序で積層された多層シートであり、ＧＮＤ用導電シートが接地され、信号用導電シートが信号処理装置に接続されていてもよい。
また、上記の実施例においては、上部シートおよび下部シートが多層シートである場合を例示して説明したが、単層のシート（例えば導電シート）を用いてもよい。 The upper probe may be on the high potential side and the lower probe may be grounded. For example, the lower sheet 235 is a multilayer sheet in which a conductive sheet for GND, an insulating sheet, and a conductive sheet for signal are laminated in this order, the conductive sheet for GND is grounded, and the conductive sheet for signal is connected to the signal processing device. It may be.
In the above embodiment, the case where the upper sheet and the lower sheet are multilayer sheets has been described as an example. However, a single-layer sheet (for example, a conductive sheet) may be used.

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

１半導体チップ
１１ブロック
１００，２００半導体検査装置
１０５第１ステージ
１０６第２ステージ
１０７吸着穴
１０８圧力調整機構
１０９，２０９配管
１１０，２１０上部コンタクト圧調整部
１１１，２１１上アーム
１１２，１１３，２１２，２１３シリンダ室
１１３，１２３駆動部
１２０，２２０下部コンタクト圧調整部
１３０，２３０上部シート
１３１ＧＮＤ用導電シート
１３２絶縁シート
１３３信号用導電シート
１３４補強シート
１４０，２４０上部端子
１４１，２４１上プローブ
１４１ａ，１５１ａ，２４１ａ，２５１ａ先端
１４２ガイド
１５０，２５０下部端子
１５１，２５２下プローブ
１６０圧力調整装置
２３５下部シート
２７１上支持アーム
２７３下支持アーム
２７５下アーム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor chip 11 Block 100, 200 Semiconductor inspection apparatus 105 1st stage 106 2nd stage 107 Suction hole 108 Pressure adjustment mechanism 109,209 Piping 110,210 Upper contact pressure adjustment part 111,211 Upper arm 112,113,212,213 Cylinder chambers 113, 123 Driving unit 120, 220 Lower contact pressure adjusting unit 130, 230 Upper sheet 131 GND conductive sheet 132 Insulating sheet 133 Signal conductive sheet 134 Reinforcing sheet 140, 240 Upper terminals 141, 241 Upper probes 141a, 151a, 241a, 251a Tip 142 Guide 150, 250 Lower terminal 151, 252 Lower probe 160 Pressure adjustment device 235 Lower seat 271 Upper support arm 273 Lower support arm 275 Lower arm

Claims

半導体チップの電気的試験を行う半導体検査装置であって、
被試験体である半導体チップの上表面に接触させる複数の上プローブと、
半導体チップの下表面に接触させる下部端子と、
複数の上プローブの上端に当接または固定された上部シートと、
上部シートの上表面に接触しており、複数の上プローブよりも数が少ない、複数の上アームと、
複数の上アームの各押圧力を同一の押圧力に調整する流体方式の圧力調整装置とを備えた半導体検査装置。 A semiconductor inspection apparatus for conducting an electrical test of a semiconductor chip,
A plurality of upper probes brought into contact with the upper surface of the semiconductor chip to be tested;
A lower terminal brought into contact with the lower surface of the semiconductor chip;
An upper sheet abutting or fixed to the upper ends of a plurality of upper probes;
A plurality of upper arms that are in contact with the upper surface of the upper sheet and are less in number than the plurality of upper probes;
A semiconductor inspection apparatus comprising: a fluid-type pressure adjusting device that adjusts the pressing forces of a plurality of upper arms to the same pressing force.

上部シートは、グランドに電気的に接続されるＧＮＤ系導電シートと、上プローブに電気的に接続される信号系導電シートと、ＧＮＤ系導電シートと信号系導電シートを絶縁する絶縁シートを少なくとも備えた多層シートである、請求項１に記載の半導体検査装置。 The upper sheet includes at least a GND conductive sheet electrically connected to the ground, a signal conductive sheet electrically connected to the upper probe, and an insulating sheet that insulates the GND conductive sheet from the signal conductive sheet. The semiconductor inspection apparatus according to claim 1, wherein the semiconductor inspection apparatus is a multilayer sheet.

上部シートは、さらに補強シートを備える、請求項２に記載の半導体検査装置。 The semiconductor inspection apparatus according to claim 2, wherein the upper sheet further includes a reinforcing sheet.

下部端子は、圧力調整装置によって上アームの押圧力と同一の押圧力にその押圧力が調整される複数の下プローブを含んでいる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体検査装置。 The semiconductor inspection according to claim 1, wherein the lower terminal includes a plurality of lower probes whose pressing force is adjusted to the same pressing force as that of the upper arm by the pressure adjusting device. apparatus.

下部端子は、複数の下プローブを含んでおり、
半導体検査装置は、
複数の下プローブの下端に当接または固定された下部シートと、
下部シートの下表面に接触しており、前記複数の下プローブよりも数が少ない、複数の下アームとをさらに含んでおり、
前記圧力調整装置は、前記複数の下アームの各押圧力を上アームの押圧力と同一の押圧力に調整する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体検査装置。 The lower terminal includes a plurality of lower probes,
Semiconductor inspection equipment
A lower sheet abutting or fixed to the lower ends of a plurality of lower probes;
A plurality of lower arms that are in contact with the lower surface of the lower sheet and are less in number than the plurality of lower probes;
The semiconductor inspection apparatus according to claim 1, wherein the pressure adjusting device adjusts each pressing force of the plurality of lower arms to the same pressing force as that of the upper arm.