TWI631353B - Probe device - Google Patents

Probe device Download PDF

Info

Publication number
TWI631353B
TWI631353B TW103124916A TW103124916A TWI631353B TW I631353 B TWI631353 B TW I631353B TW 103124916 A TW103124916 A TW 103124916A TW 103124916 A TW103124916 A TW 103124916A TW I631353 B TWI631353 B TW I631353B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
probe device
wafer
mounting surface
vertical fine
conductor
Prior art date
Application number
TW103124916A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201523002A (zh
Inventor
篠原榮一
長坂旨俊
猪股勇
矢野和哉
加藤儀保
Original Assignee
東京威力科創股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東京威力科創股份有限公司 filed Critical 東京威力科創股份有限公司
Publication of TW201523002A publication Critical patent/TW201523002A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI631353B publication Critical patent/TWI631353B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2601—Apparatus or methods therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07342—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being at an angle other than perpendicular to test object, e.g. probe card
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2886—Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6838—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • H01L22/32—Additional lead-in metallisation on a device or substrate, e.g. additional pads or pad portions, lines in the scribe line, sacrificed conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/67—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Measuring Leads Or Probes (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

本發明之課題在於在晶圓的規模進行在基板的兩面具有電極的功率元件的電氣特性檢查之探針裝置，實現在基板的背面電極與晶圓座頂的載置面導體之間的接觸電阻的降低與均勻化。
本發明之解決手段係於此探針裝置，供使半導體晶圓(W)載置於晶圓座頂(12)上之用的吸附機構，於晶圓座頂的載置面導體以滿足<p≦2 的條件之圖案(口徑、間距p)設置無數的垂直細微孔。作為一例，為口徑

Description

探針裝置
本發明係關於供在晶圓的規模進行在基板的兩面具有電極的功率元件的電氣特性檢查之用的探針裝置。
在半導體裝置之製造製程，於前步驟或後步驟之最後，藉由半導體試驗裝置檢查半導體裝置之基本電氣特性，進行晶片是否良好的判定。於這樣的半導體試驗裝置，探針裝置，在晶圓狀態或晶圓規模進行檢查時，作為半導體晶圓上的擔任與各晶片進行訊號處理的一切之測試器的處理裝置而發揮機能。通常，探針裝置，具備：承載半導體晶圓而支撐的可動晶圓座頂(載置台)，使探針針抵接於各晶片的電極取得與測試器之電氣導通的探針卡，以及對被固定於一定位置的探針卡乃至於探針針使檢查對象的晶片對準位置之用而使晶圓座頂移動的移動機構。
然而，功率MOSFET或IGBT那樣的電力用半導體裝置亦即所謂的功率元件，為了在高電壓下操作大 電流，於晶片的兩面設置電極，而使電流流通於晶片的厚度方向。例如，功率MOSFET，在晶片的表面設置源極電極與閘極電極，同時於晶片的背面設置汲極電極，對閘極電極施加一定的控制電壓時，在源極電極與汲極電極之間使大的電流流過。此外，IGBT，在晶片的表面設置射極電極與閘極電極，另一方面在晶片的背面設置集極電極，對閘極電極施加一定的控制電壓時，在射極電極與集極電極之間使比功率MOSFET更大的電流流過。
如此供在晶圓規模下進行晶片兩面具有電極之功率元件的電氣特性檢查之用的探針裝置，為了要取得檢查對象之各個晶片或功率元件與測試器之間的電氣導通，對於半導體晶圓的表面的電極(閘極電極及源極電極/射極電極)如通常作法由上方的探針卡使探針針抵接，另一方面對於半導體晶圓的背面的電極(汲極電極/集極電極)使晶圓座頂的上面以板狀的導體亦即載置面導體來構成，在晶圓背面的電極與載置面導體之間形成直接接觸的電氣連接。接著，晶圓座頂的載置面導體與測試器之對應的端子之間設有使從功率元件輸出的電流流通之用的線路或是測定線。
一般而言，探針裝置，為了正確地進行對探針卡乃至於探針針與半導體晶圓之位置對準，必須在晶圓座頂上使半導體晶圓固定在一定的位置，因此使用真空抽吸方式之吸附機構。
從前，在這種吸附機構，作為被形成於晶圓 座頂的載置面上的真空抽吸口的型態，有同心圓狀設置複數圓環溝(抽吸溝)的溝型，與以一定的間距在一面上設多數孔(抽吸孔)的孔型2種方式。根據典型的作法，溝型的吸附機構，是把具有0.5mm溝幅的圓環狀抽吸溝在半徑方向上隔著15~20mm的間隔配置為同心圓狀。另一方面，孔型的吸附機構，是把具有0.5mm口徑的抽吸孔以10mm的間距配置為格子狀。亦即，載置台為8吋(200mm)規格的場合，溝型之圓環抽吸溝的總數為6~8條程度，孔型之抽吸孔的總數為300~400個程度。溝型或是孔型，都是使用旋削加工或鑽孔加工等機械加工在晶圓座頂的載置面導體形成抽吸溝或抽吸孔。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2011-89891號公報
[專利文獻2]日本特開2012-58225號公報
供在晶圓規模下進行基板兩面具有電極之功率元件的電氣特性檢查之用的探針裝置，使用如前所述的吸附機構的真空抽吸力，在晶圓座頂上使半導體晶圓固定於一定位置的同時，在半導體晶圓的背面電極與晶圓座頂的載置面導體之間形成直接接觸的電氣連接。然而，在這 種從前的探針裝置，在晶圓背面側的電極與晶圓座頂的載置面導體之間會有接觸面的電阻(晶圓接觸電阻)很高的課題。
亦即，對功率元件的閘極電極施加一定的控制電壓的話，源極電極(或射極電極)與汲極電極(或集極電極)之間會導通，使功率元件成為打開狀態。此處，功率元件，由測試器施加例如數千伏特的高電壓的話，會輸出數百安培的電流。此輸出電流流入測試器，在動態特性的檢查測定打開(turn-on)時間或關閉時間(turn-off)時間等，在靜態特性檢查測定導通電阻等。亦即，不管是從測定精度方面來看或是電力損失方面來看，從測試器到功率元件的背面的電極(汲極電極或集極電極)為止的去程測定線的阻抗都是越低越好。
從而，在從前的探針裝置，因為晶圓接觸電阻很高，所以要使回程測定線的阻抗降低相當困難。特別是在測定精度方面，在晶圓座頂的載置面上晶圓接觸電阻的散佈很大，所以在晶圓規模的電氣特性檢查有著測定的再現性不佳的課題。
本發明係為了解決如前所述的從前技術的問題點而完成的發明，提供藉由在基板的背面電極與晶圓座頂的載置面導體之間實現接觸電阻的減低與均勻化，而提高對基板兩面具有電極的功率元件之電氣特性檢查的測定精度及電力消耗效率之探針裝置。
本發明之探針裝置，係供檢查形成於被檢查基板上之在前述基板之兩面具有電極的功率元件的電氣特性之用，具有：載置前述基板而支撐的可移動的晶圓座頂(chucktop)，與前述晶圓座頂面對面而被配置於其上方，為前述晶圓座頂所支撐的前述基板的表面露出的前述功率元件的表面電極上以其先端支撐可接觸的探針針之探針卡，包含供使前述功率元件的表面電極導電連接於測試器之對應的第1端子之用的前述探針針之第1測定線，在前述晶圓座頂上形成載置面，與露出於前述晶圓座頂所支撐的前述基板的背面的前述功率元件的背面電極接觸的載置面導體，包含供使前述功率元件的背面電極導電連接於前述測試器之對應的第2端子之用的前述載置面導體之第2測定線，以及在設於前述載置面上的吸附區域內以高密度分布，包含各個由前述載置面導體的表面往內深處垂直延伸的無數垂直細微孔，對被前述晶圓座頂所支撐的前述基板的背面透過前述垂直細微孔提供真空吸力的吸附機構；於前述吸附區域，前述垂直細微孔的口徑及間距分別為、p時，滿足<p≦2 。
於本發明的探針裝置，藉著對被支撐於晶圓座頂上的基板背面提供真空的抽吸力的吸附機構，藉由在晶圓座頂的載置面導體以滿足<p≦2 的條件之圖案(口徑、間距p)高密度地設置無數垂直細微孔的構成，在基板的背面電極與載置面導體之間可以實現接觸電 阻(晶圓接觸電阻)的大幅減低與均勻化。
根據本發明的探針裝置，藉由前述的構成以及作用，可以在基板的背面電極與晶圓座頂的載置面導體之間實現接觸電阻的減低與均勻化，藉此可以提高對基板兩面具有電極的功率元件之電氣特性檢查的測定精度及電力消耗效率。
12‧‧‧晶圓座(chuck)頂(載置台)
14‧‧‧移動台
16‧‧‧探針卡
18‧‧‧探針卡夾持器
20‧‧‧測試頭
22‧‧‧載置面導體
24G，24E‧‧‧探針針
26G，26E‧‧‧連接導體
32G，32E，32C‧‧‧測試頭之端子
34‧‧‧接觸板
40‧‧‧連接導體
44‧‧‧接觸件
50‧‧‧吸附機構
52‧‧‧垂直細微孔
54(1)，54(2)，...54(n)‧‧‧薄板導體
56‧‧‧連通路
58‧‧‧真空通路
圖1係顯示本發明之一實施型態的探針裝置的構成之部分剖面正面圖。
圖2係由斜下方所見之前述探針裝置的探針卡周圍的構成之立體圖。
圖3係於前述探針裝置顯示晶圓座頂的載置面上的吸附區域及垂直細微孔之平面圖。
圖4係顯示前述晶圓座頂的載置面導體的內部構造之縱剖面圖。
圖5係供模式說明前述載置面導體的製作步驟之用的立體圖。
圖6A係顯示吸附機構之真空路徑的配置之一例之概略平面圖。
圖6B係顯示前述吸附機構之真空路徑的配置之其他 例之概略平面圖。
圖7係藉由對比半導體晶圓藉由實施例之垂直細微孔以及比較例的垂直孔被吸附於載置面導體的各種狀態而顯示的縱剖面圖。
圖8係顯示實施型態之垂直細微孔的圖案(口徑及間距)之數個適切例之平面圖。
圖9係顯示關於前述晶圓座頂的載置面上的吸附區域之一變形例之平面圖。
圖10係顯示其他實施型態的探針裝置的構成之部分剖面正面圖。
以下，參照附圖說明本發明之實施型態。
[探針裝置全體的構成及作用]
圖1係顯示本發明之一實施型態的探針裝置的構成。圖2顯示於此探針裝置由斜下方所見之探針卡周圍的構成。
此探針裝置，係把結束半導體製程之前步驟的半導體晶圓W作為被檢查基板，以被形成於此半導體晶圓W上，於晶片的兩面亦即晶圓的兩面被形成電極的多數功率元件(例如IGBT)，在晶圓規模進行各個晶片的電氣特性檢查的方式被構成的。
此探針裝置，被設置於測試器本體(未圖 示)之旁，以在藉由筐體(未圖示)區劃的探針室10中，把晶圓座頂(載置台)12搭載於移動台14，同時於晶圓座頂12的上方使探針卡16藉由探針卡夾持器18水平地支撐(固定)，在探針卡16及探針卡夾持器18上能夠與測試器的測試頭20可裝拆地對接(docking)的方式構成。
更詳細地說，晶圓座頂12，具有把被檢查基板之半導體晶圓W水平載置而支撐的圓型載置面，以電氣傳導率高的例如無氧銅所構成的板狀的載置面導體22構成此載置面。於此載置面導體22之上載置半導體晶圓W的話，於半導體晶圓W上的背面以晶片單位露出的電極(集極電極)直接接觸於載置面導體22而導電連接。晶圓座頂12的載置面導體22為此實施型態之主要特徵部分，針對其構成及作用將於稍後詳細說明。
移動台14，使晶圓座頂12在水平(XY)方向、鉛直(Z)方向及圓周(θ)方向上移動，且以可固定(靜止)在可動範圍內的任意位置的方式構成。
探針卡16，被製作為印刷配線板的一種，把個別地或者共通地接觸於半導體晶圓W上的表面上以晶片單位露出的電極(閘極電極、射極電極)之用的1根或複數根探針針24G，24E安裝於下面。更詳細地說，各探針針24，以其基端部或根部接合於探針卡16之對應的連接導體26G，26E的下端，同時以中間部支撐於由探針卡16的下面突出的絕緣體的支撐部28，以先端部(自由 端)接觸於露出在半導體晶圓W的表面的對應的電極(閘極電極、射極電極)的方式構成。
各連接導體26G，26E，於鉛直方向貫通探針卡16的貫通孔(貫孔)30G，30E而露出或突出於探針卡16的上下，如圖所示在對接(docking)狀態以其上端或頂面分別與測試頭20之對應的端子32G，32E直接接觸而導電連接。又，於對接狀態，為了在測試頭20與探針卡16之間取得安定的導電連接，例如於測試頭20側的端子32G，32E側安裝彈簧(未圖示)亦可。
探針卡夾持器18，為構成探針室10的上面的堅固的金屬板，包圍探針卡16而水平地延伸於其周圍，於被形成在其中心部的開口之中可裝拆或者可交換地安裝探針卡16。
進而，探針卡夾持器18，由其下面離開而支撐導電性的接觸板34。在此實施型態，以不與探針卡16的探針針24G，24E相互干涉的方式被分開於其左右兩側而一對接觸板34水平地配置於探針卡夾持器18與晶圓座頂12之間。於探針卡夾持器18的貫通孔由上***絕緣性的螺栓36，藉著此螺栓36的先端部螺合於接觸板34的螺孔35，接觸板34水平地被支撐。
於接觸板34的上面，於其中央部被形成墊狀的平板上面端子38，於此平板上面端子38之上鉛直方向上延伸的棒狀或塊狀的連接導體40的下端以直接接觸或焊錫接合等方式導電連接。此連接導體40，貫通探針卡 夾持器18的貫通孔(貫孔)42也露出或者突出於探針卡夾持器18之上。接著，如圖1所示，在與測試頭20對接的狀態，連接導體40以其上端或者頂面與測試頭20之對應的端子32C直接接觸而導電連接。
為了在對接狀態取得安定的導電連接，例如於測試頭20側的端子32C側安裝彈簧(未圖示)亦可。此外，以使連接導體40支撐於探針卡夾持器18的方式，在貫通孔42之中***絕緣體之套筒或者墊片(未圖示)亦可。又，對應於一對接觸板34的測試頭20之左右一對端子32C，在測試頭20之中被導電地共通連接。
於晶圓座頂12的側面，與左右一對接觸板34分別獨立而可以接觸的一對接觸件44被分開安裝於左右。載置台12不管是在其可動範圍內的哪個位置，當任一方接觸件44由原位置上升移動(去程移動)到一定高度位置時，其上端或頂面會抵接於對向的接觸板34的下面。
在此實施型態，接觸件44例如由探針栓所構成，具備與移動台14獨立而可以控制接觸件44的升降移動及升降位置的升降機構45。此外，為了在接觸件44與接觸板34之間取得安定的導電接觸，可以在接觸件44裝上彈簧(未圖示)。各個接觸件44，中介著由晶圓座頂12的周邊邊緣往外延伸的可撓性連接導體例如硬線(hardwire)46而導電連接於載置面導體22。
於此探針裝置，要針對半導體晶圓W上的各 晶片(電力裝置)進行動態特性檢查，係如圖1所示使測試器的測試頭20對接，半導體晶圓W由探針針24G，24E的先端往下離開，且接觸件44由接觸板34往下離開的狀態下，首先對探針卡16乃至於探針針24G，24E進行半導體晶圓W上之被檢查晶片(功率元件)的位置對準。此位置對準，係在移動台14上使晶圓座頂12移動於水平(XY)方向，使被檢查晶片的表面電極(閘極電極、射極電極)被定位於分別對應的探針針24G，24E的先端的正下方。
接著，晶圓座頂12於垂直上方僅上升一定的行程，使被檢查晶片的表面電極(閘極電極、射極電極)由下方分別抵接於對應的探針針24G，24E的先端。藉此，在被檢查晶片的表面電極(閘極電極、射極電極)與測試頭20的對應的端子32G，32E之間，中介著探針卡16的連接導體26G，26E以及探針針24G，24E所構成的回程的測定線，確立電氣導通狀態。
另一方面，使左右某一之單方的接觸件44上升移動(去程移動)，使其上端或頂面接觸於接觸板34的下面。藉此，在被檢查晶片的背面電極(集極電極)與測試頭20之對應的單方的端子32C之間，中介著由載置台12的載置面導體22、硬線46、單方的接觸件44、單方的接觸板34以及單方的連接導體40所構成的去程的測定線，確立電氣導通狀態。
如前所述，在半導體晶圓W上的被檢查晶片 亦即功率元件之各電極(閘極電極、射極電極、集極電極)與測試頭20之各對應的端子32G，32E，32C之間取得電氣導通的狀態。接著，在此狀態下，由測試器透過去程以及回程的測定線對該功率元件的集極電極及射極電極間施加特定的高電壓，對閘極電極施加特定的控制脈衝的話，由該功率元件輸出電流的脈衝，此電流的脈衝流動於去程以及回程的測定線而被取入測試器。此時，在去程以及回程的測定線上產生因應於阻抗的電阻量之電力損失。測試器，以被取入測試頭20的端子32C或端子32E的脈衝為基礎，藉由特定的訊號處理，測定例如打開時間或關閉時間，或者是電壓升起時間或電壓降下時間等，評估動態特性，進行該電力裝置是否良好的判定。
於此探針裝置，不僅進行如前所述的動態特性的檢查，對於耐壓試驗或導通電阻測定那樣的靜態特性的檢查，也只有由測試器側提供的電壓或控制訊號有所不同而已，能夠以與前述同樣的方法來進行。
此探針裝置，為了把半導體晶圓W保持於晶圓座頂12的載置面導體22，具備如以下所詳細說明的吸附機構50。此吸附機構50，於晶圓座頂12的載置面導體22具有以從前的孔型之約300倍的高密度分布之無數垂直細微孔52，藉此在半導體晶圓W的背面電極(集極電極)與晶圓座頂12的載置面導體22之間實現接觸電阻(晶圓接觸電阻)之大幅減低與均勻化。接著，藉由晶圓接觸電阻的大幅減低與均勻化，可以大幅提高對半導體晶 圓W上之功率元件的電氣特性檢查的測定精度及電力消耗效率。
進而，在此實施型態，如前所述，儘可能地縮短在檢查對象的功率元件之各電極與測試頭20之各對應的端子之間形成電氣導通狀態之去程以及回程的測定線。特別是於回程的測定線，探針針24G，24E的基端與測試頭20之對應的端子32G，32E，是在鉛直方向上正面對正面，中介著探針卡16的連接導體26G，26E，以最短距離導電連接。
此外，於去程的測定線，作為供在檢查對象之功率元件的背面電極(集極電極)與測試器之對應的端子32C之間確立電氣導通狀態之用的中繼手段，在探針卡夾持器18與晶圓座頂12之間配置接觸板34，使導電連接於載置面導體22的接觸件44可升降地安裝於晶圓座頂12的側面。載置面導體22，中介著接觸件44以最短路線導電連接於接觸板34。接著，接觸板34的平板上面端子38與測試頭20之對應的端子32C，係在鉛直方向正面對正面，使探針卡夾持器18的貫通孔42透過導電連接貫通的棒狀(或者是塊狀)的連接導體40以最短距離導電連接著。如此藉由使去程以及回程的測定線的路線長儘量縮短，降低這些線路的阻抗，進一步提高對半導體晶圓W上的功率元件之電器特性檢查的測定精度及電力消耗效率。
[吸附機構的構成及作用]
此實施型態之吸附機構50，如圖3所示，於設定在晶圓座頂12的載置面上的圓形吸附區域BE內具有以一定的高密度分布為例如格子狀的無數垂直細微孔52。此垂直細微孔52的口徑及間距p，例如為=0.25mm、p=0.5mm，與從前典型的孔型吸附機構之抽吸孔相比，口徑縮小為1/2，間距p縮小為1/20。
藉由機械加工於載置面導體22製作這樣高密度的垂直細微孔52，在技術上以及成本上都是幾近於不可能的難以達成。在此實施型態，如圖4所示，載置面導體22之至少表層部，係重疊在與各垂直細微孔52對應的位置被形成相同口徑的開口AP之複數枚(例如10~20枚)薄板導體54(1)，54(2)，...54(n)而構成的。各個薄板導體54(i)(i=1~n)，由與載置面導體22相同的材質亦即無氧銅所構成。
於各個薄板導體54(i)，開口AP藉由蝕刻(通常為濕式蝕刻)形成為相同的圖案，亦即形成相同的口徑及相同的間距p。因為是蝕刻加工，所以開口AP的周圍不會發生加工應變或是毛邊。
接著，如圖5所示，使複數枚薄板導體54(1)，54(2)，...54(n)以各對應的位置的開口AP排成一列的方式疊合，藉由擴散接合來進行接合。擴散接合，是不使母材熔融而進行加熱/加壓，利用原子的擴散進行接合的技術。在藉由擴散接合而一體化的薄板導體54(1)， 54(2)，...54(n)所構成的層疊構造之載置面導體22，以與各薄板導體54(i)的開口AP相同的圖案，亦即以相同的口徑及間距p形成垂直細微孔52。
如圖4所示，於載置面導體22，由其表面到特定深度d(較佳為0.5mm~3mm)為止各個垂直細微孔52為分離獨立，藉此由垂直細微孔52對半導體晶圓W作用的真空抽吸力在各位置為朝向垂直下方。接著，於載置面導體22在超過前述特定深度d的內部深處在相鄰接的垂直細微孔52間設有橫向延伸的連通路或者溝56，同時於載置面導體22的下部或者之下設有上面開口的溝狀的真空通路58。真空通路58，不僅與位於其正上方的垂直細微孔52直接連接，與正上方以外的附近的垂直細微孔52也透過連通路56連接。
真空通路58，在晶圓座頂12的內側，例如圖6A所示地成渦卷狀連續延伸，位於晶圓座頂12的中心部的始端中介著連接器或接頭60及外部真空管62連接於真空源例如真空泵(未圖示)。於此構成，在晶圓座頂12的載置面導體22載置半導體晶圓W，使吸附機構50起動的話，來自真空泵的真空抽吸力最初在渦卷狀真空通路58的始端附近的正上方作用於半導體晶圓W的中心部，由該處開始越往半徑方向的外側去越慢作用而在渦卷狀真空通路58的各部位的正上方作用於半導體晶圓W的各部位。藉此，半導體晶圓W的各部位由中心部起朝向半徑方向外側依序或者階段性地吸附於載置面導體22，所以 即使半導體晶圓W有翹曲，也可以矯正該翹曲而使半導體晶圓W的背面以平坦面的狀態密接於載置面導體22。
或者是如圖6B所示，在晶圓座頂12的內側，把真空通路58同心圓狀地分割為複數圓環流路58(1)，58(2)，58(3)，58(4)，使這些圓環流路58(1)，58(2)，58(3)，58(4)以延伸於半徑方向的連通路徑64連接而構成亦可。在此場合，最內側(小直徑)的圓環流路58(1)中介著連接器60以及外部真空管62連接於真空泵。在連通路徑64設置壓力延遲電路(未圖示)亦為可能。
於此構成，也是在晶圓座頂12的載置面導體22載置半導體晶圓W，使吸附機構50起動的話，來自真空泵的真空抽吸力最初在最內周的圓環流路58(1)的正上方作用於半導體晶圓W的中心部，由該處開始越往半徑方向的外側去依圓環流路58(2)，58(3)，58(4)的順序在這些的正上方作用於半導體晶圓W的各部位。藉此，半導體晶圓W的各部位由中心部起朝向半徑方向外側依序或者階段性地吸附於載置面導體22，所以即使半導體晶圓W有翹曲，也可以矯正該翹曲而使半導體晶圓W的背面以平坦面的狀態密接於載置面導體22。
如前所述，此實施型態之吸附機構50，於晶圓座頂12的載置面導體22例如以口徑=0.25mm、間距p=0.5mm、開口率AR=19.6%設置無數的垂直細微孔52。
於圖7，對比顯示厚度tw(例如6吋口徑的 晶圓的場合tw=125μm)的半導體晶圓W藉由實施例的垂直細微孔52吸附於載置面導體22的狀態(a)，與藉由比較例的垂直孔70吸附於載置面導體22的狀態(b)。此處，比較例的垂直孔70，為口徑=0.50mm、間距p'=10mm、開口率AR'=0.196%，相當於從前的典型的孔型吸附機構之抽吸孔。圖中，接觸於半導體晶圓W的表面的探針針(例如懸臂針(cantilever))24的先端的直徑s為s=100μm。
如圖7所示，在實施例(a)與比較例(b)，垂直細微孔52及垂直孔70的間距p、p'有1個數量級的不同(正確地說差了20倍)，孔密度有2個數量級的不同(正確地說差了400倍)，開口率相差2個數量級(正確地說差了100倍)，因此半導體晶圓W與載置面導體22之間的接觸應力的均勻性乃至於接觸電阻(晶圓接觸電阻)顯著不同。
又，於此實施型態，於載置面導體22設置如前所述的高密度的垂直細微孔52的構成，與以所謂的多孔質金屬構成載置面導體22之至少表層部者完全不同。亦即，關於供在晶圓座頂12上使半導體晶圓W固定於一定的位置之保持機能，實施型態之高密度垂直細微孔52與多孔質金屬體並沒有太大的不同。但是，關於半導體晶圓W的背面電極與載置面導體22之間減低接觸電阻(晶圓接觸電阻)的機能以及其自身的電阻率，多孔質金屬體遠比實施型態之高密度垂直細微孔52還要差，不適於載 置面導體22。特別是在對功率元件施加數千伏特的電壓流通數百安培的電流之檢查，晶圓接觸電阻及固有的電阻率很高的多孔質金屬體無法使用於載置面導體22。於此實施型態，藉由在載置面導體22設置如前所述的高密度的垂直細微孔52的構成，在對功率元件的電氣特性檢查即使是數百安培以上的電流也可以很少的電力損失安定地流通。
在此實施型態，如前所述使用蝕刻加工及擴散接合的技術於載置面導體22製作高密度的垂直細微孔52，所以可在寬廣的範圍任意選擇垂直細微孔52的圖案亦即口徑、間距p、開口率AR。例如，如圖8所示，可以選擇
(a)=0.2mm、間距p=0.3mm、AR=34%
(b)=0.3mm、間距p=0.4mm、AR=44%
(c)=0.4mm、間距p=0.5mm、AR=50%
(d)=0.5mm、間距p=0.6mm、AR=57%
(e)=0.6mm、間距p=0.7mm、AR=55%
等圖案也可以適切地選擇。於任一場合，都與前述實施例(=0.25mm、間距p=0.5mm)同樣，滿足<p≦2 之條件。
[其他實施型態或變形例]
在前述實施型態，於晶圓座頂12的載置面上設定一面之吸附區域BE，於此一面之吸附區域BE設置高 密度的垂直細微孔52。作為關於吸附區域BE之一變形例，如圖9所示，可以配合成為被檢查基板的半導體晶圓W的口徑尺寸，把沒有垂直細微孔52的鏡面的圓環分離帶FBa、FBb同心圓狀地設置1個或複數個，把吸附區域在直徑方向上分割為複數(在圖示之例為3個)區域BE1、BE2、BE3。
例如，口徑4吋(100mm)的半導體晶圓W，以晶圓邊緣的全周放入內側或小直徑的圓環分離帶FBa之中的方式載置。此時，鏡面或平坦面的圓環分離帶FBa，可以容易進行使用攝影元件之光學的晶圓邊緣檢測。在此場合，半導體晶圓W，於中心部之第1吸附區域BE1，由該區域內的高密度垂直細微孔52受到真空抽吸力，密接而被固定於載置面導體22。
口徑6吋(150mm)的半導體晶圓W，以晶圓邊緣的全周放入外側或大直徑的圓環分離帶FBa之中的方式載置。此時，平坦面的圓環分離帶FBb，可以容易進行使用攝影元件之光學的晶圓邊緣檢測。在此場合，半導體晶圓W，於中心部之第1及第2吸附區域BE1、BE2，由這些區域內的高密度垂直細微孔52受到真空抽吸力，密接而被固定於載置面導體22。
此外口徑8吋(200mm)的半導體晶圓W，以晶圓邊緣的全周放入載置面導體22的圓環邊緣部FBc之中的方式載置。此時，平坦面的圓環邊緣部FBc，可以容易進行使用攝影元件之光學的晶圓邊緣檢測。在此場 合，半導體晶圓W，於全部(第1、第2及第3)吸附區域BE1、BE2、BE3，由這些區域內的高密度垂直細微孔52受到真空抽吸力，密接而被固定於載置面導體22。
圖10係顯示其他實施型態的探針裝置的構成。此探針裝置，與前述之第1實施型態的探針裝置同樣，以被形成於半導體晶圓W上，於晶片的兩面亦即晶圓的兩面被形成電極的多數功率元件，在晶圓規模進行各個晶片的電氣特性(動態特性、靜態特性)的檢查的方式被構成的。
但是，作為在被檢查的功率元件的背面電極與測試器之間供確立電氣導通狀態之用的去程的測定線，不使用接觸板34(圖1)(亦即，也不使用接觸件44以及連接導體40)，採用由載置台12的載置面導體22到測試頭20之對應的端子32C繞拉電氣纜線80的構成。電氣纜線80的兩端，中介著連接器82、84分別連接於載置面導體22及端子32C。

Claims (14)

  1. 一種探針裝置，係供檢查形成於被檢查基板上之在前述基板的兩面具有電極的功率元件的電氣特性之用，其特徵為具有：載置前述基板而支撐的可移動的晶圓座頂(chucktop)，與前述晶圓座頂面對面而被配置於其上方，為前述晶圓座頂所支撐的前述基板的表面露出的前述功率元件的表面電極上以其先端支撐可接觸的探針針之探針卡，包含供使前述功率元件的表面電極導電連接於測試器之對應的第1端子之用的前述探針針之第1測定線，在前述晶圓座頂上形成載置面，與露出於前述晶圓座頂所支撐的前述基板的背面的前述功率元件的背面電極接觸的載置面導體，包含供使前述功率元件的背面電極導電連接於前述測試器之對應的第2端子之用的前述載置面導體之第2測定線，以及在設於前述載置面上的吸附區域內分布，包含各個由前述載置面導體的表面往內深處垂直延伸的複數垂直細微孔，對被前述晶圓座頂所支撐的前述基板的背面透過前述垂直細微孔提供真空吸力的吸附機構；於前述吸附區域，前述垂直細微孔的口徑及間距分別為、p時，滿足<p≦2 。
  2. 如申請專利範圍第1項之探針裝置，其中前述垂 直細微孔的密度為100個/cm2以上。
  3. 如申請專利範圍第2項之探針裝置，其中前述垂直細微孔的密度為400個/cm2以上。
  4. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之探針裝置，其中前述垂直細微孔的口徑為0.2mm~0.6mm。
  5. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之探針裝置，其中於前述吸附區域，前述垂直細微孔的開口率為20%~60%。
  6. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之探針裝置，其中前述載置面導體之至少表層部，係重疊在對應於前述垂直細微孔的位置被形成相同口徑的開口之複數薄板導體而構成的。
  7. 如申請專利範圍第6項之探針裝置，其中前述薄板導體的前述開口，係藉由蝕刻加工形成。
  8. 如申請專利範圍第6項之探針裝置，其中前述薄板導體，藉由擴散接合而相互接合。
  9. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之探針裝置，其中於前述載置面導體，由其表面起直到特定的深度為止，各個前述垂直細微孔為分離獨立。
  10. 如申請專利範圍第9項之探針裝置，其中於前述載置面導體，在超過前述特定深度的內深處，於相鄰接的前述垂直細微孔之間設有連通路。
  11. 如申請專利範圍第9項之探針裝置，其中前述特定深度為0.5mm~3mm。
  12. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之探針裝置，其中前述吸附機構，在前述吸附區域之各位置以連接於前述垂直細微孔的下端的方式設於前述載置面導體的內部或下方，具有可連接於真空源的真空通路。
  13. 如申請專利範圍第12項之探針裝置，其中前述真空通路，於前述載置面的半徑方向係由中心部直到周邊部螺旋狀地延伸，或者同心圓狀地分布，相對前述真空源而言中心部位於最上游側，朝向周邊部成為下游。
  14. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之探針裝置，其中前述吸附機構，係使對前述基板之吸附，在前述載置面的中心部最早開始，由前述載置面的中心部朝向周邊部連續地或者階段性地延遲對前述基板的吸附的開始。
TW103124916A 2013-07-29 2014-07-21 Probe device TWI631353B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-156505 2013-07-29
JP2013156505A JP6072638B2 (ja) 2013-07-29 2013-07-29 プローブ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201523002A TW201523002A (zh) 2015-06-16
TWI631353B true TWI631353B (zh) 2018-08-01

Family

ID=51225382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103124916A TWI631353B (zh) 2013-07-29 2014-07-21 Probe device

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9261553B2 (zh)
EP (1) EP2833158B1 (zh)
JP (1) JP6072638B2 (zh)
KR (1) KR101672178B1 (zh)
CN (1) CN104347445B (zh)
TW (1) TWI631353B (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6440587B2 (ja) * 2015-07-16 2018-12-19 三菱電機株式会社 吸着プレート、半導体装置の試験装置および半導体装置の試験方法
KR102419083B1 (ko) 2015-10-19 2022-07-07 한국전기연구원 반도체 웨이퍼 측정 장치
CN108122796B (zh) * 2016-11-28 2020-06-23 无锡华润华晶微电子有限公司 键合损伤的检测***
CN108427021B (zh) * 2017-02-13 2020-08-21 华邦电子股份有限公司 探针头、探针模块及其制作方法
US11482431B2 (en) * 2018-01-23 2022-10-25 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus and substrate processing method
JP7007219B2 (ja) * 2018-03-09 2022-01-24 株式会社日本マイクロニクス 半導体デバイスの検査装置及び検査方法
CN109559999B (zh) * 2018-11-27 2021-04-02 德淮半导体有限公司 检测***及检测方法
CN113053774A (zh) * 2019-12-27 2021-06-29 迪科特测试科技(苏州)有限公司 探测装置
TWI738449B (zh) * 2020-08-03 2021-09-01 致茂電子股份有限公司 晶圓檢測系統及其晶圓檢測設備
EP4027150A1 (en) * 2021-01-07 2022-07-13 Afore Oy Testing device and method for reducing vibration in a testing device
JP7511498B2 (ja) 2021-02-01 2024-07-05 三菱電機株式会社 半導体試験装置および半導体試験方法
TWI821780B (zh) * 2021-09-17 2023-11-11 致茂電子股份有限公司 溫度控制系統、溫度控制方法以及具備該系統之影像感測器測試設備

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101517424A (zh) * 2005-08-26 2009-08-26 卡姆特有限公司 晶片检查***和用于移动晶片的方法
TW201117320A (en) * 2009-08-07 2011-05-16 Advantest Corp Wafer tray and test apparatus
JP2012058225A (ja) * 2010-03-12 2012-03-22 Tokyo Electron Ltd プローブ装置
TWI381166B (zh) * 2007-11-26 2013-01-01 Tokyo Electron Ltd 檢查用固持構件及檢查用固持構件之製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63210148A (ja) * 1987-02-26 1988-08-31 Nikko Rika Kk 真空チヤツク用プラスチツクス焼結体
KR0140034B1 (ko) * 1993-12-16 1998-07-15 모리시다 요이치 반도체 웨이퍼 수납기, 반도체 웨이퍼의 검사용 집적회로 단자와 프로브 단자와의 접속방법 및 그 장치, 반도체 집적회로의 검사방법, 프로브카드 및 그 제조방법
JP2001144197A (ja) * 1999-11-11 2001-05-25 Fujitsu Ltd 半導体装置、半導体装置の製造方法及び試験方法
KR101232691B1 (ko) * 2008-02-29 2013-02-13 니혼 하츠쵸 가부시키가이샤 배선기판 및 프로브 카드
KR20100011117A (ko) * 2008-07-24 2010-02-03 원철호 패턴이 형성된 프로브 카드 테스트용 플레이트
JP2011089891A (ja) 2009-10-22 2011-05-06 Micronics Japan Co Ltd 電気的接続装置及びこれを用いる試験装置
KR101375097B1 (ko) * 2010-08-31 2014-03-18 가부시키가이샤 아드반테스트 웨이퍼 트레이, 반도체 웨이퍼 시험 장치 및 반도체 웨이퍼의 시험 방법
DE102010043211A1 (de) * 2010-11-02 2012-05-03 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zum Haltern und Kontaktieren von Wafern
JP5345161B2 (ja) * 2011-01-20 2013-11-20 東京エレクトロン株式会社 パワーデバイス用のウエハキャリア及びこのウエハキャリアを用いる検査装置
JP2013254905A (ja) * 2012-06-08 2013-12-19 Mitsubishi Electric Corp 半導体ウエハ用プロービングステージ、半導体検査装置、及びステージの溝幅決定方法
JP5943742B2 (ja) * 2012-07-04 2016-07-05 三菱電機株式会社 半導体試験治具およびそれを用いた半導体試験方法
JP2014195016A (ja) * 2013-03-29 2014-10-09 Sharp Corp 半導体検査装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101517424A (zh) * 2005-08-26 2009-08-26 卡姆特有限公司 晶片检查***和用于移动晶片的方法
TWI381166B (zh) * 2007-11-26 2013-01-01 Tokyo Electron Ltd 檢查用固持構件及檢查用固持構件之製造方法
TW201117320A (en) * 2009-08-07 2011-05-16 Advantest Corp Wafer tray and test apparatus
JP2012058225A (ja) * 2010-03-12 2012-03-22 Tokyo Electron Ltd プローブ装置
EP2546668A1 (en) * 2010-03-12 2013-01-16 Tokyo Electron Limited Probe apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US20150028907A1 (en) 2015-01-29
KR101672178B1 (ko) 2016-11-04
KR20150014394A (ko) 2015-02-06
JP6072638B2 (ja) 2017-02-01
US9261553B2 (en) 2016-02-16
JP2015026765A (ja) 2015-02-05
EP2833158A1 (en) 2015-02-04
CN104347445A (zh) 2015-02-11
TW201523002A (zh) 2015-06-16
EP2833158B1 (en) 2019-12-11
CN104347445B (zh) 2017-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI631353B (zh) Probe device
US8159245B2 (en) Holding member for inspection, inspection device and inspecting method
US9778314B2 (en) Capacitive opens testing of low profile components
TWI740993B (zh) 檢查輔助具、具備該輔助具之基板檢查裝置及檢查輔助具的製造方法
JP5432700B2 (ja) 半導体デバイスの検査装置
US20150123693A1 (en) Inspection jig
TWI354108B (zh)
US11428727B2 (en) Prober
TW201447334A (zh) 基板檢測裝置、基板檢測方法及基板檢測用夾具
KR102515885B1 (ko) 전기 도금 장치에 있어서의 급전점의 배치의 결정 방법 및 직사각형의 기판을 도금하기 위한 전기 도금 장치
WO2014157121A1 (ja) プローブ装置
JP6365953B1 (ja) プローバ
JPWO2009011201A1 (ja) 検査用構造体
JP2017036997A (ja) 両面回路基板の検査装置及び検査方法
JP6045993B2 (ja) プローブ装置
TW201627676A (zh) 基板檢測用夾具
CN107505485B (zh) 接触探针、半导体元件试验装置及半导体元件试验方法
JP2016100301A (ja) 試料固定装置
JP2015038442A (ja) 電流供給装置及び半導体素子製造方法
CN210243693U (zh) 基板用双模式检查夹具及基板用检查装置
JP6680176B2 (ja) 評価装置および半導体チップの評価方法
TWM621479U (zh) 測試模組
JP2022160771A (ja) プローブ端子、評価用ソケット、およびデバイスの評価方法
JP2024032044A (ja) 半導体検査装置および半導体検査方法
JP2011163850A (ja) プローブカード、電子装置の電気特性測定装置、電子装置の電気特性測定方法