TWI595245B - ESD test equipment and ESD test inspection methods - Google Patents

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TWI595245B
TWI595245B TW102111738A TW102111738A TWI595245B TW I595245 B TWI595245 B TW I595245B TW 102111738 A TW102111738 A TW 102111738A TW 102111738 A TW102111738 A TW 102111738A TW I595245 B TWI595245 B TW I595245B
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Ren Uchida
Hideaki Sakaguchi
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Sharp Kk
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Description

ESD試驗檢查裝置及ESD試驗檢查方法
本發明係關於一種ESD試驗檢查裝置及使用其之ESD試驗檢查方法，該ESD試驗檢查裝置係診斷是否已施加來自對例如LSI(Large-scale integration，大規模積體電路)元件、LED(Light Emitting Diode，發光二極體)元件及雷射元件等發光元件等之檢查對象器件檢查ESD(靜電放電；Electro Static Discharge)耐性之高電壓施加裝置之高電壓，或來自高電壓施加裝置之特定高電壓是否適合於規定值。
先前，LSI元件中於輸入電路側連接有保護二極體，檢查保護二極體之ESD耐性。LED元件及雷射元件等發光元件中，發光元件本身具有二極體構造。因該二極體構造係藉由p型擴散層與n型擴散層之pn接面而構成，故ESD耐性會因p型擴散層與n型擴散層之形成狀況而不同，因此，需檢查全體之ESD耐性。
先前之ESD施加所需之基本ESD電路包含高電壓電源及依據ESD標準(HBM(Human Body Model，人體模型)、MM(Machine Model，機器模型)等)之高壓電容器、施加電阻及使用水銀之高耐壓繼電器。
ESD電路之施加輸出部分係使用將用於對器件之端子進行連接之接觸探針固定搭載於基板之探針卡或將該接觸探針固定於機械臂之操縱器等而對檢查對象之器件通電。
對檢查對象之器件之供給電壓之大小係將可靠性檢查中具代表性之ESD試驗(靜電放電可靠性試驗)等作為對象，將約1~10KV位準 之高電壓作為對象。對來自人體或機械之靜電流入至LSI晶片等檢查對象之器件之情形時之耐久性進行試驗。
圖10係顯示專利文獻1中所揭示之先前之ESD試驗裝置之要部構成例的電路圖。
圖10中，先前之ESD試驗裝置100首先利用時序控制器107導通充電用高耐壓繼電器102，使來自高電壓電源101之電流蓄積於高壓電容器106。接著，於利用時序控制器107斷開充電用高耐壓繼電器102後導通放電用高耐壓繼電器103，由此將蓄積於高壓電容器106之高電壓自高耐壓繼電器103經由施加電阻104而施加至檢查對象之器件105之一端子。
如此，利用時序控制器107對該等充電用高耐壓繼電器102、103進行導通/斷開控制，對高壓電容器106充電或使其放電，可對檢查對象之器件105施加特定之高電壓。充電用高耐壓繼電器102、103之切換動作係由時序控制器107以規定之時序進行。若ESD試驗有數種施加模式，則分別制定標準，根據施加至檢查對象之器件105之電流波形(或電壓波形)來判斷適合與否。
圖11係顯示檢查來自圖10之ESD試驗裝置之施加電流波形是否正確之情形的圖。
如圖11所示，藉由高壓繼電器102、103之切換動作而對電容器106充電或使其放電，由此經由接觸探針對虛線部所示之檢查對象器件105施加特定之高電壓之電流波形。此時，對於通過接觸探針之高電壓之電流波形(或電壓波形)除了以示波器觀測電流值之大小外，亦觀測其收斂時間等。
ESD試驗中，針對每個ESD施加模式制定標準，基於示波器之觀測，判斷所施加之電流波形(或電壓波形)之適合與否。
先前技術文獻
[專利文獻1]日本專利特開2000-329818號公報
上述先前之ESD試驗檢查方法中，為確保製品之上市品質而維持生產，作為ESD試驗裝置之運用，必需定期地確認滿足上述數種ESD施加模式之每一種之高電壓波形之標準。又，作為其前階段，亦必需診斷是否將高電壓波形施加至檢查對象器件而使其通電。但，藉由示波器之觀測而判斷每種ESD施加模式之標準適合需要大量時間，且檢查數量越多則該ESD試驗檢查之正確度亦越易出現問題。
本發明者於去年申請之日本專利特開2011-100230號公報中提出有於ESD試驗中在多個檢查對象器件之ESD試驗中進行多個統一處理，但，若對用於多個統一處理之複數個ESD電路之每個電路藉由利用示波器之電流探針觀測實施上述先前之ESD試驗之高電壓適合檢查或高電壓通電檢查，則存在多個統一處理之數量越多則越需要非常多之檢查時間之問題。
本發明係解決上述先前之問題者，其目的在於提供一種於ESD試驗之高電壓適合檢查或高電壓通電檢查中可迅速且正確地進行ESD試驗檢查之ESD試驗檢查裝置及使用其之ESD試驗檢查方法。
本發明之ESD試驗檢查裝置係於對一個或複數個檢查對象器件分別施加而統一檢查ESD耐性之ESD試驗裝置之各高電壓輸出端間連接診斷機構，可藉由該診斷機構診斷是否已自該ESD試驗裝置施加各高電壓，或該各高電壓是否適合於規定之高電壓值，藉此達成上述目的。
又，較佳為，本發明之ESD試驗檢查裝置中之診斷機構所進行之診斷係根據發光機構之發光之有無而進行。
進而，較佳為，本發明之ESD試驗檢查裝置中之發光機構係發光確認用LED。
進而，較佳為，本發明之ESD試驗檢查裝置中之發光確認用LED之發光顏色為綠色。
進而，較佳為，本發明之ESD試驗檢查裝置中之診斷機構具有連接於上述ESD試驗裝置之各高電壓輸出端間之可變電阻與分壓電阻之串聯電路、及順向連接於該分壓電阻之兩端間之發光機構。
進而，較佳為，本發明之ESD試驗檢查裝置中之診斷機構具有連接於上述ESD試驗裝置之各高電壓輸出端間之發光機構。
進而，較佳為，本發明之ESD試驗檢查裝置中之診斷機構所進行之診斷具有檢測機構，該檢測機構係檢測作為上述判斷機構之發光機構之發光之有無或施加至該診斷機構之高電壓是否超過特定閾值電壓。
進而，較佳為，本發明之ESD試驗檢查裝置中之發光機構之發光閾值電壓係對上述串聯電路之兩端電壓施加上述ESD試驗裝置之規定之高電壓時之上述分壓電阻之兩端電壓。
進而，較佳為，本發明之ESD試驗檢查裝置中之發光機構係其發光應答特性為100nsec以下之發光元件。
進而，較佳為，本發明之ESD試驗檢查裝置中之發光機構係藉由來自ESD試驗裝置之各高電壓而發光。
進而，較佳為，本發明之ESD試驗檢查裝置中之發光機構連接於包含可變電阻之複數個分壓電阻之任一者。
進而，較佳為，使用本發明之ESD試驗檢查裝置中之高電壓電源及其以外之輸出各高電壓之一個或複數個ESD電路，針對每個ESD電路連接有上述診斷機構或上述發光機構。
進而，較佳為，於本發明之ESD試驗檢查裝置之診斷時，藉由以 利用殘像效應使上述發光可視化之方式特定期間重複進行上述高電壓之放電週期，而使上述發光機構之發光連續化。
進而，較佳為，本發明之ESD試驗檢查裝置中之高電壓之放電週期係根據高電壓電源之充電能力而設定。
進而，較佳為，本發明之ESD試驗檢查裝置中之高電壓之放電週期為30msec。
進而，較佳為，於本發明之ESD試驗檢查裝置中之ESD電路為多個之情形時，至少將上述發光機構多個排列於電路基板上。
進而，較佳為，將本發明之ESD試驗檢查裝置中之電路基板之一連接機構與連接於上述ESD電路之高電壓輸出端間之另一連接機構連接，對每個該ESD電路連接有上述發光機構。
進而，較佳為具有ESD控制器，該ESD控制器係以ESD試驗模式與ESD試驗檢查模式控制來自本發明之ESD試驗檢查裝置中之ESD電路之高電壓輸出週期。
本發明之ESD試驗檢查方法具有如下之診斷步驟：可由連接於ESD試驗裝置之各高電壓輸出端間之診斷機構診斷是否已施加來自對一個或複數個檢查對象器件分別施加而統一檢查ESD耐性之該ESD試驗裝置之各高電壓，或該各高電壓是否適合於規定之高電壓值；藉此達成上述目的。
根據上述構成，以下對本發明之作用進行說明。
本發明中，於對一個或複數個檢查對象器件分別施加而統一檢查ESD耐性之ESD試驗裝置之各高電壓輸出端間連接診斷機構，藉由該診斷機構可診斷是否已施加該ESD試驗裝置之各高電壓，或該各高電壓是否適合於規定之高電壓值。上述診斷機構進行之判斷係根據發光機構之發光之有無而進行。
藉此，因利用診斷機構且根據例如發光機構之發光之有無而進 行來自ESD試驗裝置之各高電壓之通電或電壓位準之診斷，故可於ESD試驗之高電壓適合檢查或高電壓通電檢查中迅速且正確地進行ESD試驗檢查。
藉由以上內容，根據本發明，因利用診斷機構且根據例如發光機構之發光之有無而進行來自ESD試驗裝置之各高電壓之通電或電壓位準之診斷，故可於ESD試驗之高電壓適合檢查或高電壓通電檢查中迅速且正確地進行ESD試驗檢查。
1‧‧‧ESD試驗適合檢查裝置
1A‧‧‧ESD試驗適合檢查裝置
2‧‧‧可變電阻
3‧‧‧分壓電阻
4‧‧‧發光確認用LED
5‧‧‧診斷電路
6‧‧‧診斷電路基板
6a‧‧‧電路基板
7‧‧‧電阻排列區域
8a‧‧‧凸接腳插座
8b‧‧‧凹接腳插座
10‧‧‧ESD試驗裝置
10A‧‧‧ESD試驗裝置
11‧‧‧探針
12‧‧‧高電壓電源
13‧‧‧高耐壓繼電器
14‧‧‧高耐壓繼電器
15‧‧‧施加電阻
16‧‧‧高壓電容器
17‧‧‧ESD控制器
18‧‧‧高耐壓繼電器
19‧‧‧檢查對象器件
19a‧‧‧端子
19b‧‧‧端子
20‧‧‧半導體晶圓
21‧‧‧ESD基板箱
21a‧‧‧配線輸出部
22‧‧‧探針卡
22A‧‧‧探針卡
23‧‧‧配線
24‧‧‧連接器
30‧‧‧晶圓載物台
31‧‧‧探測器
32‧‧‧個人電腦
100‧‧‧ESD試驗裝置
101‧‧‧高電壓電源
102‧‧‧充電用高耐壓繼電器
103‧‧‧放電用高耐壓繼電器
104‧‧‧施加電阻
105‧‧‧檢查對象器件
106‧‧‧高壓電容器
107‧‧‧時序控制器
圖1係顯示作為本發明之實施形態1之ESD試驗檢查裝置，對ESD試驗裝置連接有診斷電路之單位構成例的電路圖。
圖2係顯示圖1之ESD試驗檢查裝置中使用具有8個ESD電路之ESD試驗裝置之情形時之構成例的電路圖。
圖3係顯示具有8個ESD電路之ESD試驗裝置之構成例的電路圖。
圖4係示意性地顯示對圖3之ESD試驗裝置中之器件之接觸狀態之放大影像的立體圖。
圖5係示意性地顯示圖3之ESD試驗裝置中之ESD施加時之構成影像例的立體圖。
圖6(a)係顯示ESD基板箱之立體圖、(b)係ESD施加電壓波形之波形圖。
圖7係顯示以個人電腦PC為主體之晶圓圖與探測控制之方塊圖。
圖8係顯示於電路基板上配設有36個圖1之診斷電路之診斷電路基板之平面圖。
圖9係用於說明圖8之診斷電路基板與探針卡之連結方法之側視圖。
圖10係顯示專利文獻1所揭示之先前之ESD試驗裝置之主要部構 成例的電路圖。
圖11係顯示檢查來自圖10之ESD試驗裝置之施加電流波形是否正確之情形的圖。
以下，一面參照圖式，一面對本發明之ESD試驗檢查裝置及使用其之ESD試驗檢查方法之實施形態1詳細地說明。再者，自圖式製作上之觀點而言，各圖之構成構件之各者之厚度或長度等並非限定於圖示之構成。
(實施形態1)
圖1係顯示作為本發明之實施形態1之ESD試驗檢查裝置，對ESD試驗裝置連接有診斷電路之單位構成例的電路圖。
圖1中，本實施形態1之ESD試驗檢查裝置1具有診斷機構，該診斷機構係診斷是否已施加來自對一個或複數個檢查對象器件分別施加而統一檢查ESD耐性之ESD試驗裝置10之各高電壓，或各高電壓是否適合於規定之高電壓值。
本實施形態1之ESD試驗檢查方法具有如下之診斷步驟：由診斷機構診斷是否已施加來自對一個或複數個檢查對象器件分別施加而統一檢查ESD耐性之ESD試驗裝置10之各高電壓，或各高電壓是否適合於規定之高電壓值。
本實施形態1之ESD試驗檢查裝置1具有：ESD試驗裝置10，其用於進行對一個或複數個檢查對象器件檢查ESD耐性之ESD施加試驗；及作為診斷機構之診斷電路5，其用於診斷ESD施加電壓波形之適當與否。
診斷電路5具有連接於該ESD試驗裝置10之高電壓輸出端(探針11)間之可變電阻2與分壓電阻3之串聯電路、及連接於該分壓電阻3之兩端間之作為發光機構之發光確認用LED4。再者，發光確認用LED4 連接於包含可變電阻2之複數個分壓電阻之任一者。因此，可於可變電阻2之兩端側連接發光確認用LED4，於除可變電阻2以外具有2個分壓電阻3之情形時亦可於其中1個分壓電阻3之兩端側連接發光確認用LED4。
或者，作為診斷是否已施加來自ESD試驗裝置10之各高電壓之診斷機構，亦可具有作為通電確認不經由分壓電阻而連接於高電壓輸出端(探針11)間之作為發光機構之發光確認用LED4。
此處，雖將相對於下述高電壓電源12以外之1個ESD電路之高電壓輸出端(探針11)間連接有診斷電路5或發光確認用LED4之情形作為單位構成例進行表示，但亦可相對於1個高電壓電源12並列存在複數個ESD電路，於該情形時，只要於一個或複數個ESD電路之高電壓輸出端(探針11)間分別連接有診斷電路5或發光確認用LED4即可。
ESD試驗裝置10中，高電壓電源12之一端子經由高耐壓繼電器13、14而連接於施加電阻15之一端。該施加電阻15之另一端係經由一探針11而連接於檢查對象之器件之一端子。另一探針11連接於高電壓電源12之另一端。該等高耐壓繼電器13、14之連接點連接於經由高壓電容器16而連接之另一探針11與高電壓電源12之另一端子之連接點，該連接點接地。設置有控制該等高耐壓繼電器13、14之導通/斷開之ESD控制器17。用於驅動該等高耐壓繼電器13、14之電源需另行設置。
此處，連接於高電壓電源12之ESD電路具有高耐壓繼電器13、14、施加電阻15、高壓電容器16及高電壓輸出端(一對探針)。包含線路長度且以相同電路條件規定之ESD施加高電壓(高電壓波形)需到達至一對探針11。於ESD試驗時使一對探針11抵接於檢查對象器件之兩端子而對檢查對象器件之耐性進行檢查。另一方面，於ESD試驗之適合檢查時，不使檢查對象器件之兩端子抵接於一對探針11，而係於打 開一對探針11間之狀態下，取代檢查對象器件而連接上述診斷電路5進行ESD試驗之適合檢查。
根據上述構成，使用ESD試驗裝置10之ESD試驗檢查首先利用ESD控制器17導通充電用高耐壓繼電器13，使來自高電壓電源12之電流蓄積於高壓電容器16。此時，放電用高耐壓繼電器14係藉由ESD控制器17而成為斷開狀態。
接著，以於利用ESD控制器17斷開充電用高耐壓繼電器13後導通放電用高耐壓繼電器14之方式進行控制。藉此，將蓄積於高壓電容器16之高電壓自高耐壓繼電器14經由施加電阻15而施加至一探針11。
該高電壓被施加至包含可變電阻2與分壓電阻3之串聯電路。該分壓電阻3之兩端間產生特定電壓而對發光確認用LED4施加特定之電壓。若該特定電壓超過發光確認用LED4之發光閾值(0.7V~5.0V左右)，則特定電壓使發光確認用LED4發光。總之，只要發光確認用LED4之發光閾值電壓Vth為對串聯電路之兩端電壓施加有ESD試驗裝置之規定之高電壓時之分壓電阻之兩端電壓，則於施加ESD試驗裝置之規定之高電壓以上之電壓時，成為發光確認用LED4之發光閾值電壓以上，發光確認用LED4發光。藉由該發光，可診斷為已對應連接於檢查對象器件之各探針11間施加符合規定之電壓波形之高電壓位準。
關於診斷電路5中之可變電阻2與分壓電阻3之電阻值之設定，以對發光確認用LED4施加發光閾值電壓Vth極限之電壓之方式設定分壓電阻比。藉此，以將規定之發光閾值電壓Vth以上之電壓施加至發光確認用LED4之情形時可進行發光之方式進行設定。因此，若發光確認用LED4發光，則對發光確認用LED4施加有發光確認用LED4所規定之發光閾值電壓Vth以上之電壓，故對可變電阻2與分壓電阻3之串聯電路之兩端施加有特定之施加電壓位準以上之高電壓波形。再者， 若僅進行通電確認，則亦可不經由分壓電阻而僅將發光確認用LED4直接連結於各探針11間。
利用ESD控制器17對該等充電用高耐壓繼電器13、14進行導通/斷開控制，對高壓電容器16充電或使其放電，可對各探針11間施加特定之高電壓。充電用高耐壓繼電器13、14之切換動作係由ESD控制器17以規定之時序進行。若ESD試驗有數種施加模式，則分別制定標準，根據自探針11施加至檢查對象之器件之電流波形(或電壓波形)判斷適合與否。此處，可根據發光確認用LED4之發光之有無，診斷是否已施加符合規定之電壓波形之高電壓位準。
又，是否已施加來自ESD試驗裝置10之各高電壓之診斷可根據連接於一對探針11間之發光確認用LED4之發光之有無進行診斷。
本實施形態1之ESD試驗適合檢查裝置1係利用ESD試驗裝置10之高電壓電源12及其以外之ESD電路，對每一個ESD電路連接具有可變電阻2與分壓電阻3之串聯電路及發光確認用LED4之適合檢查之診斷電路5，利用ESD控制器17啟動確認模式，根據確認用LED4之發光之有無，對一個或複數個ESD電路統一地研究電路動作與施加電壓位準(電壓值或電流值之大小)而可診斷是否適合於規定之施加電壓位準。關於是否已施加來自ESD試驗裝置10之各高電壓之診斷，亦與上述同樣地，可根據直接連接於一對探針11間之發光確認用LED4之發光之有無進行診斷。
於此情形時，ESD試驗檢查時(確認模式)係於施加ESD試驗裝置10之高電壓之各探針11間並未連接於檢查對象器件之開放狀態下，利用通常之ESD施加試驗裝置10對診斷機構進行ESD高電壓施加。確認模式與實際施加模式之不同點在於檢查對象器件未連接於各探針11間。總之，於下文進行敍述，可藉由接收來自探測器或控制PC(個人電腦)之控制信號，與系統同步地經由ESD控制器17對充電用高耐壓 繼電器13、14進行SW控制，而將規定之高電壓波形施加至各探針11間。
於確認模式之ESD電路診斷時，根據高電壓電源12對高壓電容器16之充電能力，ESD控制器17以儘可能短之週期自振盪地以例如30msec週期(ESD施加試驗之實際施加模式中為120msec以上)僅特定期間(2、3秒鐘左右)對充電用高耐壓繼電器13、14進行ON/OFF之重複。如此，藉由縮短放電週期，可利用殘像效應使單發射難以觀察之發光確認用LED4之發光容易地可視化。可不使用檢測發光之有無之特定之計測器具，而藉由目視於短時間內正確地對確認用LED4之發光之有無進行確認。
發光確認用LED4相對於ESD施加極性順向連接。將發光確認用LED4用作發光確認用元件之原因在於，其發光應答性迅速、微弱電流感度亦良好、小型且高亮度、且具有相對於高電壓之耐性。
對該情形時之發光應答性進行說明。於燈泡(白熾燈泡)之情形時，已知自接入之瞬間至達到普通之亮度需要耗費0.15~0.25秒鐘左右。螢光管之情形時更慢，需要耗費1~2秒鐘。HID(High Intensity Discharge，高強度氣體放電)之情形時更慢，在穩定發光之前需要耗費數分種。但，於LED之情形時，電流一流過即明亮地發光，且若停止電流則一瞬間立即變暗，發光應答性優異。已知LED元件單體中之應答速度為50~100nsec。因此，發光確認用LED4選定具有100nsec以下之較快之發光應答特性之元件，更佳為發光確認用LED4之發光應答特性越快越好，亦可為50~75nsec。
自ESD電路經由探針11對檢查對象器件施加之充電電荷量(電流量)由施加電壓決定，將施加電壓設定得越高，用於診斷之發光確認越容易。例如，雖於HBM標準1000V為數百nsec、2000V為數百nsec之期間，電荷放電持續進行，但因需要耗費LED之發光應答速度 以上之放電時間，故可以目視確認發光確認用LED4之發光。進而，作為人眼可易於進行發光確認之機構，除ESD控制器17中通常之實際施加模式外，以確認模式於上文進行了敍述，但只要以可利用殘像效應使發光確認用LED4之發光容易可視化之方式，以較短之週期例如30msec之週期重複進行施加動作即可。總之，於ESD電路診斷時，藉由以利用殘像效應使發光可視化之方式特定期間重複進行ESD高電壓之放電週期，可使發光確認用LED4之發光連續化。
又，對相對於對LED之高電壓施加之耐性進行說明。在實際使用中，關於LED之耐久性完全不存在問題，但相對於LED動作電壓，實際上，即使施加1000V以上之順向電壓Vf仍完全不存在問題。作為其原因，可列舉將自ESD電路經由探針11對檢查對象器件施加之充電電荷量(電流量)限制於規定量；或電荷之放電時間(電流通電時間)短為數百nsec，作為破壞之主要原因之發熱量微小等。
另外，紅色LED中順向電壓Vf為2.1-2.6V，綠色LED中順向電壓Vf為3.3-3.9V，藍色LED中順向電壓Vf為3.2-4.0V，白色LED中順向電壓Vf為3.1-4.0V。作為發光確認用LED4使用對人眼高感度之綠色LED於視認性方面較有利。
圖1中，作為ESD試驗檢查裝置1，對利用ESD試驗裝置10之高電壓電源12及其以外之一個或複數個ESD電路，針對每個ESD電路連接有具有可變電阻2與分壓電阻3之串聯電路及發光確認用LED4之適合檢查用之診斷電路5之情形或針對每個ESD電路直接順向連接有發光確認用LED4之情形予以說明，其係對將一個或複數個ESD電路統一地藉由發光確認用LED4之發光之有無診斷施加電壓位準之情形進行了說明，但圖2中，具體而言，係對利用一個高電壓電源12及與其並列連接之8個SED電路，利用8個統一ESD施加而進行ESD試驗之檢查之情形進行說明。
圖2係顯示圖1之ESD試驗檢查裝置中使用具有8個ESD電路之ESD試驗裝置之情形時之構成例的電路圖。圖3係顯示具有8個ESD電路之ESD試驗裝置之構成例的電路圖。
圖2中，本實施形態1之ESD試驗檢查裝置1A具有：高電壓電源2，其輸出特定之高電壓；及複數個(此處為8個)ESD電路，其對複數對探針11統一同時施加來自高電壓電源2之特定之高電壓；針對每1對探針11連接診斷電路5而根據發光確認用LED4之發光之有無來檢查特定之高電壓位準之良好與否。
該ESD電路具有：作為高電壓電容機構之複數個高壓電容器16，其蓄積來自高電壓電源12之特定之高電壓；複數個作為切換機構之高耐壓繼電器18，其以將來自該高電壓電源12之特定之高電壓連接於高壓電容器16側或將來自高壓電容器16之特定之高電壓連接於高電壓輸出部側之方式進行切換；及複數對(此處為8對)高電壓輸出部，其將來自複數個高壓電容器16之特定之高電壓自高耐壓繼電器18分別經由施加電阻15同時輸出至複數對探針11；作為相同電路構成，將自高壓電容器16經由高耐壓繼電器18進而經由施加電阻15到達至探針11之ESD電路分別獨立地並列配設有8個。
診斷電路5連接於該高電壓輸出部之每一對探針11。利用複數個(此處為8個)診斷電路5，根據發光確認用LED4之發光之有無，診斷統一施加之高電壓波形位準是否適合於規定位準，或高電壓是否經由探針11而通電。
ESD試驗裝置10A中，高電壓電源12之一端子分別經由多接點(此處為8接點)之高耐壓繼電器18之各接點而連接於複數個(此處為8個)高壓電容器16之各一電極，複數個(此處為8個)高壓電容器16之各另一電極分別連接於高電壓電源12之另一端子且接地。複數個(此處為8個)高壓電容器16之各一電極自多接點(此處為8接點)之高耐壓繼電器3 之各接點分別經由各施加電阻15自高電壓輸出部之探針11分別連接於診斷電路5。
ESD試驗裝置10A具有高電壓電源12與8個並列之ESD電路，針對每個ESD電路連接有診斷電路5而構成本實施形態1之ESD試驗檢查裝置1A。再者，於ESD試驗時，取代於ESD試驗裝置10A之複數對探針11間分別連接有各診斷電路5，而如圖3所示般於ESD試驗裝置10A之複數對探針11間分別連接各檢查對象器件19而實施ESD試驗。
各檢查對象器件19之一端子分別連接於自高電壓輸出部之探針11經由施加電阻15、高耐壓繼電器18進而到達至高壓電容器16之一端子之各獨立之ESD電路。又，各檢查對象器件19之另一端子分別自GND電壓輸出部之探針11分別連接於高壓電容器16之另一端子且接地。此處雖未圖示，但設置有以特定時序控制多接點(此處為8接點)之高耐壓繼電器18之同時連接切換之上述之ESD控制器17。
高電壓電源12係根據應統一處理之高壓電容器16之個數之電容量而選定具有適當之充電處理能力者並設為共用。
高耐壓繼電器18使用設置上存在方向性之水銀繼電器，此處可為8接點者，但亦可為2個4接點者，亦可為4個2接點者。亦可代替8接點之高耐壓繼電器3而設置8個1接點之高耐壓繼電器3。高耐壓繼電器18係相對於高壓電容器16，藉由未圖示之ESD控制器17，8接點同時以高壓電容器16側為中心於高電壓電源12側與檢查對象器件19或診斷電路5側之間進行切換。相對於自8個高壓電容器16對8個器件19或診斷電路5之高電壓之獨立之統一施加，對高耐壓繼電器18之控制信號設為單一同時控制。高耐壓繼電器18若重疊配置，則因其為利用線圈磁場進行動作之零件，故有可能產生誤動作因而欠佳。
此處使用8個高壓電容器16，選定具有與試驗電壓相適之耐性者，關於電容之選定，以符合ESD試驗之標準之方式選定針對每種試 驗模式所規定者。例如，若為HBM標準則為100pF，若為MM標準則為200pF。
此處使用8個施加電阻15，若為HBM標準則設為1.5KΩ，若為MM標準則為0KΩ(無電阻)。該等高壓電容器16與施加電阻15係將應統一處理之器件19或診斷電路5之個數以電性獨立之狀態搭載。
器件19例如為LSI元件或LED元件及雷射元件等發光元件等。
根據上述構成，首先，藉由未圖示之ESD控制器17將高耐壓繼電器18之8個接點於高電壓電源12側導通且自高電壓電源12分支為8個將電流流入至各高壓電容器16而均等地蓄積於高電壓電源12之高電壓。此時，高耐壓繼電器18之器件6側之8個接點係藉由ESD控制器17而成為斷開狀態。
接著，以於藉由ESD控制器17斷開高耐壓繼電器18之高電壓電源12側之8個接點後導通高耐壓繼電器18之診斷電路5側之8個接點之方式進行控制。藉此，蓄積於高壓電容器16之高電壓自高耐壓繼電器18之8個接點，自各施加電阻15分別經由各探針11而分別施加至診斷電路5。該情形時，各高壓電容器16與診斷電路5係一對一地對應，可大幅地效率良好地進行明確且正確之ESD施加電壓位準之診斷。再者，若僅進行通電確認，則可不經由分壓電阻而將發光確認用LED4直接連結於各探針11間，根據發光確認用LED4之發光之有無進行通電確認。
如此，藉由ESD控制器17將該等高壓繼電器18之8個接點自高電壓電源12側切換至診斷電路5側，對8個高壓電容器16充電或使其放電，可對診斷電路5分別自8個高壓電容器16將特定之明確且正確之高電壓分別自各高電壓輸出部之探針11施加。高耐壓繼電器18之8個接點之切換動作係藉由ESD控制器17以規定之時序同時進行。ESD試驗若為數種施加模式，則分別制定有標準，根據施加至檢查對象之各器 件6之ESD電流波形(或ESD電壓波形)，根據診斷電路5之發光確認用LED之發光之有無迅速地診斷適合或不適合。
圖4係示意性地顯示對圖3之ESD試驗裝置10A中之器件19之接觸狀態之放大影像的立體圖。圖5係示意性地顯示圖3之ESD試驗裝置10A中之ESD施加時之構成影像例的立體圖。
圖4及圖5中，圖3之ESD試驗裝置10A中具備：8 ch之ESD基板箱21，其係為安全起見而將1台高電壓電源12、8接點之高耐壓繼電器18、8個高壓電容器16、8個施加電阻15、及搭載有其他附加電路之ESD基板(未圖示)收納於殼體內，且具有自高壓電容器16經由高耐壓繼電器18之接點到達至施加電阻15之串聯電路之8個電路(8個ESD電路)之配線輸出部21a；及探針卡22，其係將來自ESD基板箱21之配線輸出部21a之各配線23經由設置於其上表面之連接器24而分別連接於下表面側之各探針11之8組，使一對探針11之8組以與各器件19之2端子19a、19b以1對1地對應之方式自下表面突出地分別設置；於晶圓載物台30上之半導體晶圓20上呈矩陣狀地設置有多個之檢查對象之8個之各器件19之各端子19a、19b與分別連接於各高壓電容器16之各探針11之8組以1對1地對應之方式配置。
如圖4所示，藉由改變自ESD基板箱21內之ESD基板至探針卡22之配線長度，ESD施加電壓波形產生變化。因此，使自高壓電容器16至器件19之各端子19a、19b之配線長度為完全相同之配線長度，而使施加至器件19之各端子19a、19b或診斷電路5之ESD電壓波形相同。ESD基板亦可具有零件更換用之插座部。
圖6(a)之自ESD基板箱21之配線輸出部21a至器件19或診斷電路5之配線長度作為圖6(b)之ESD施加電壓波形之標準保持而較理想為20cm以下。使自各ESD基板至8個器件19之各端子或診斷電路5之配線長度為完全相同之配線長度而使施加至器件19之各端子或診斷電路5之 圖6(b)之ESD電壓波形相同。藉此，ESD試驗變得均勻，可由診斷電路5根據發光確認用LED4之發光之有無迅速且正確地診斷該ESD試驗中所使用之ESD施加電壓波形之適合或不適合。
自該8 ch之ESD基板箱21之配線輸出部21a至器件19或診斷電路5之配線長度作為圖6(b)之ESD施加電壓波形之標準保持而較理想為20cm以下。使自各ESD基板箱21之各配線輸出部21a至8個之各器件19之各端子19a、19b或診斷電路5之配線長度為完全相同之配線長度而使施加至各器件19之各端子或診斷電路5之圖6(b)之ESD電壓波形相同。藉此，ESD試驗變得均勻。可進行此時之ESD施加電壓波形之適合診斷。
圖7係顯示以個人電腦PC為主體之晶圓圖與探測控制之方塊圖。
圖7中，本實施形態1之ESD試驗檢查裝置1A係根據接收來自進行探測控制之個人電腦32之指示而進行驅動之ESD控制器17之確認模式，將高壓繼電器18之8接點同時切換至高電壓電源12側而將來自高電壓電源12之高電壓蓄積於8個高壓電容器16，其後，自ESD電路對8對之各探針11間之診斷電路5分別施加ESD施加電壓位準，該ESD電路係由以特定之時序將高壓繼電器18之8接點同時切換至8個之各施加電阻15側之8個並列電路構成。可根據診斷電路5之發光確認用LED4之發光之有無以目視迅速且正確地進行ESD試驗之高電壓適合檢查或高電壓通電檢查等ESD試驗檢查。
除目視外為自動之診斷檢查之情形時，可由作為檢測機構之光電耦合器等檢測作為發光機構之發光確認用LED之發光之有無，或由包含比較電路之電子電路等檢測機構檢測施加至診斷電路5之高電壓或是否超過與其對應之特定閾值電壓。
ESD試驗裝置10A中，對半導體晶圓20之達10萬個之大量晶片依序進行ESD試驗之情形時(實際施加模式)，使用探測器31等自動搬送 裝置將晶圓載物台30沿三軸方向驅動而連續進行探測。探測控制可以個人電腦PC為主體，對於半導體晶圓20上之晶圓圖、即表示於半導體晶圓20上呈矩陣狀配置之大量(例如10萬個)作為檢查對象器件之半導體晶片之位置之位址，對所有位址範圍之半導體晶片進行ESD試驗，記憶哪個位址之半導體晶片為ESD耐壓不良。ESD耐壓不良係於半導體晶片之二極體構造之反向電壓引起之洩漏電流超過特定值以上之情形時利用測定器測定其而確認為不良，將該半導體晶片之位址記憶於個人電腦PC。
於診斷檢查之情形時，可對於表示大量ESD電路之位置之位址，對所有位址範圍之ESD電路進行ESD試驗檢查，記憶哪個位址之ESD電路為ESD施加不良。ESD施加不良時將該ESD電路之位址記憶於個人電腦PC。
ESD控制器17不僅進行ESD電路之高耐壓繼電器18之動作控制，亦依據以程式等預先設定應施加之電壓位準之設定或施加次數、所施加之極性條件之順序而動作。ESD控制器17具有ESD試驗模式(實際施加模式)與確認模式(ESD試驗檢查模式)。
接著，對ESD試驗檢查裝置1或1A之診斷電路5之小型化進行說明。於LED為點光源，ESD電路為多個電路(以下表示36個電路)之情形時，謀求診斷電路5之基板之小型化。
即，於ESD電路為多個之情形時，至少將發光機構(發光確認用LED4)於電路基板上排列多個，將電路基板之一連接機構(下述之凸接腳插座8a)與連接於ESD電路之高電壓輸出端間(探針卡22A之探針11間)之另一連接機構(下述之凹接腳插座8b)相互連接，對每個ESD電路連接作為診斷機構之診斷電路5。以圖8及圖9對此進行具體說明。
圖8係於電路基板上配設有36個圖1之診斷電路5之診斷電路基板的平面圖。圖9係用於說明圖8之診斷電路基板與探針卡之利用單觸式 之連結方法的側視圖。
如圖8及圖9所示，診斷電路基板6上排列有36個診斷電路5。診斷電路基板6於電路基板6a之俯視為右側區域上以9列4行呈矩陣狀排列有36個發光確認用LED4。又，診斷電路基板6於電路基板6a之俯視為左側區域上具有由可變電阻2與分壓電阻3之串聯電路排列36個電路之電阻排列區域7。對該等可變電阻2與分壓電阻3之串聯電路之每一個利用電路基板6a之配線將發光確認用LED4連接於分壓電阻3之兩端間。
探針卡22A之下表面側配設有36對探針11，對探針卡22A側之每一對探針11分別配設有一對凹接腳插座8b。於診斷電路基板6側，以分別對應於可變電阻2與分壓電阻3之串聯電路之兩端側之方式分別配設有一對凸接腳插座8a。凸接腳插座8a與凹接腳插座8b係上下裝卸自如地構成，藉由以單接觸之方式將凸接腳插座8a***凹接腳插座8b，而對每一對探針11連接可變電阻2與分壓電阻3之串聯電路之兩端部。藉此，可對每一對探針11連接診斷電路5而根據發光確認用LED4之發光之有無來診斷36對ESD施加高電壓波形之電壓位準是否為規定之電壓位準以上。
藉由以上內容，根據本實施形態1，ESD試驗檢查裝置1具有：ESD試驗裝置10，其用於進行對一個或複數個檢查對象器件檢查ESD耐性之ESD施加試驗；及診斷電路5，其用於診斷ESD施加電壓波形之適合與否。診斷電路5具有連接於該ESD試驗裝置10之高電壓輸出端(探針11)間之可變電阻2與分壓電阻3之串聯電路、及連接於該分壓電阻3之兩端間之作為發光機構之發光確認用LED4。再者，若僅進行通電確認，則亦可不經由分壓電阻而將發光確認用LED4直接連接於各探針11間。
藉此，因利用診斷機構根據例如發光機構(發光確認用LED4)之 發光之有無進行來自ESD試驗裝置10或10A之各高電壓之通電或電壓位準之診斷，故較先前可極為迅速且正確地進行ESD試驗適合檢查。例如，若利用示波器進行32個ESD電路之高電壓施加位準之檢查，則ESD電路之一個電路需要耗費3分鐘，32個電路則需要耗費96分鐘，但根據本實施形態1，因並非依賴於ESD電路之電路數量而係僅檢查發光確認用LED4之亮燈之有無，故統一而言最多仍可在1分鐘內實施檢查。因此，統一檢查ESD耐性之ESD電路之數量越多則效率越高。
再者，上述實施形態1中，雖未予以特別之說明，但高電壓電源12亦可相對於GND電位而搭載正電源與負電源，以可切換正電源與負電源之方式構成，亦可構成為相對於複數個檢查對象器件6可切換正向偏壓與反向偏壓。藉由正向偏壓與反向偏壓而使診斷電路5之連接方向為反向。
如上，使用本發明之較佳之實施形態1例示了本發明，但本發明並非限定於該實施形態1而進行解釋。應理解為，本發明之範圍應僅由專利申請範圍進行解釋。業者應理解可根據本發明之具體之較佳之實施形態1之記載，基於本發明之記載及技術常識於等價之範圍內實施。應理解為，本說明書所引用之專利、專利申請及文獻等同於其內容本身具體記載於本說明書，其內容作為對本說明書之參考而引用。
[產業上之可利用性]
本發明係於ESD試驗適合檢查裝置及使用其之ESD試驗適合檢查方法之領域中，因利用診斷機構根據例如發光機構之發光之有無進行來自ESD試驗裝置之各高電壓之通電或電壓位準之診斷，故可迅速且正確地進行ESD試驗適合檢查，該ESD試驗適合檢查裝置係檢查來自對例如LSI元件或LED元件及雷射元件等發光元件等之檢查對象器件檢查ESD耐性之高電壓施加裝置之電流波形是否正確。
1‧‧‧ESD試驗檢查裝置
2‧‧‧可變電阻
3‧‧‧分壓電阻
4‧‧‧發光確認用LED
5‧‧‧診斷電路
10‧‧‧ESD試驗裝置
11‧‧‧探針
12‧‧‧高電壓電源
13‧‧‧高耐壓繼電器
14‧‧‧高耐壓繼電器
15‧‧‧施加電阻
16‧‧‧高壓電容器
17‧‧‧ESD控制器

Claims (18)

  1. 一種ESD試驗檢查裝置，其於對一個或複數個檢查對象器件分別施加而統一檢查ESD耐性之ESD試驗裝置之各高電壓輸出端間連接診斷機構，藉由該診斷機構可診斷是否已自該ESD試驗裝置施加各高電壓或該各高電壓是否適合於規定之高電壓值；且上述診斷機構具有連接於上述ESD試驗裝置之各高電壓輸出端間之可變電阻與分壓電阻之串聯電路、及順向連接於該分壓電阻之兩端間之發光機構。
  2. 一種ESD試驗檢查裝置，其於對一個或複數個檢查對象器件分別施加而統一檢查ESD耐性之ESD試驗裝置之各高電壓輸出端間連接診斷機構，藉由該診斷機構可診斷是否已自該ESD試驗裝置施加各高電壓或該各高電壓是否適合於規定之高電壓值；且上述診斷機構具有連接於上述ESD試驗裝置之各高電壓輸出端間之發光機構。
  3. 如請求項1或2之ESD試驗檢查裝置，其中上述診斷機構所進行之診斷係根據上述發光機構之有無發光而進行。
  4. 如請求項3之ESD試驗檢查裝置，其中上述發光機構係發光確認用LED。
  5. 如請求項4之ESD試驗檢查裝置，其中上述發光確認用LED之發光顏色為綠色。
  6. 如請求項1或2之ESD試驗檢查裝置，其中上述診斷機構所進行之診斷具有檢測機構，該檢測機構係檢測作為上述診斷機構之上述發光機構之有無發光或施加至該診斷機構之高電壓是否超過特定閾值電壓。
  7. 如請求項1之ESD試驗檢查裝置，其中上述發光機構之發光閾值 電壓係對上述串聯電路之兩端電壓施加上述ESD試驗裝置之規定之高電壓時之上述分壓電阻之兩端電壓。
  8. 如請求項1或2之ESD試驗檢查裝置，其中上述發光機構係其發光應答速度為100nsec以下之發光元件。
  9. 如請求項1或2之ESD試驗檢查裝置，其中上述發光機構係藉由來自ESD試驗裝置之各高電壓而發光。
  10. 如請求項1之ESD試驗檢查裝置，其中上述發光機構連接於包含可變電阻之複數個分壓電阻之任一者。
  11. 如請求項3之ESD試驗檢查裝置，其中使用上述ESD試驗裝置中之高電壓電源及其以外之輸出各高電壓之一個或複數個ESD電路，對每個該ESD電路連接有上述診斷機構或上述發光機構。
  12. 如請求項3之ESD試驗檢查裝置，其中於上述診斷時，藉由以利用殘像效應使上述發光可視化之方式特定期間重複進行上述高電壓之放電週期，而使上述發光機構之發光連續化。
  13. 如請求項12之ESD試驗檢查裝置，其中上述高電壓之放電週期係根據高電壓電源之充電能力而設定。
  14. 如請求項12之ESD試驗檢查裝置，其中上述高電壓之放電週期為30msec。
  15. 如請求項11之ESD試驗檢查裝置，其中於上述ESD電路為多個之情形時，至少將上述發光機構多個排列於電路基板上。
  16. 如請求項15之ESD試驗檢查裝置，其中將上述電路基板之一連接機構與連接於上述ESD電路之高電壓輸出端間之另一連接機構連接，對每個該ESD電路連接有上述發光機構。
  17. 如請求項11之ESD試驗檢查裝置，其具有ESD控制器，該ESD控制器係以ESD試驗模式與ESD試驗檢查模式控制來自上述ESD電路之高電壓輸出週期。
  18. 一種ESD試驗檢查方法，其係使用如請求項1、2、7、10中任一項之ESD試驗檢查裝置者；其具有如下之診斷步驟：可由連接於該ESD試驗檢查裝置之各高電壓輸出端間之診斷機構診斷是否已施加來自對一個或複數個檢查對象器件分別施加而統一檢查ESD耐性之該ESD試驗檢查裝置之各高電壓或該各高電壓是否適合於規定之高電壓值。
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