CN104380449A - 晶片检查用接口和晶片检查装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够良好地使设置于晶片的半导体器件的电极与探针卡的探针抵接而不受探针卡的探针长度的影响的晶片检查用接口。晶片检查用接口(40)，包括：探针卡(43)，其在与晶片(W)相对的相对面具有多个探针(43b)；对探针卡(43)的与形成有探针(43b)的面相反一侧的面进行支承的弹簧架(42)；隔着晶片(W)与探针卡(43)相对的台状的吸盘部件(45)；将吸盘部件(45)与弹簧架(42)之间的空间密封的筒状的波纹管(46)，其一端固定在弹簧架(42)，另一端的下部凸缘(46b)与吸盘部件(45)抵接；对波纹管(46)的长度进行调节的长度调节机构；对波纹管(46)的移动进行引导的导向部件(47)；和对吸盘部件(45)与弹簧架(42)之间的空间进行减压的减压路径(51)。

Description

晶片检查用接口和晶片检查装置
技术领域
本发明涉及具有探针卡的晶片检查用接口和晶片检查装置。
背景技术
作为晶片检查装置，例如已知有对形成于晶片的多个半导体器件进行电特性检查的探针装置和老化检查装置。
图7是表示现有技术的探针装置的概略结构的截面图。
在图7中，探针装置100包括：形成搬送晶片W的搬送区域的装载室101；和进行形成在晶片W的多个半导体器件的电特性检查的检查室102，该探针装置100构成为利用控制装置对装载室101和检查室102内的各种设备进行控制，进行半导体器件的电特性检查。检查室102包括：载置由搬送臂103从装载室101搬入的晶片W并在X、Y、Z和θ方向上移动的载置台106；配置在载置台106的上方的弹簧架(pogo frame)109；支承于弹簧架109的探针卡108；和与载置台106合作进行设置于探针卡108的多个探针(检查针)与形成在晶片W的多个半导体器件的各电极的对位(定位)的对位机构110。通过对位机构110与载置台106的合作进行晶片W与探针卡108的对位，探针卡108的各探针与晶片W的各电极分别抵接，进行形成在晶片W的多个半导体器件的电特性检查(例如，参照专利文献1)。
在该探针装置或具有多个检查室的现有技术的晶片检查装置中，存在一种结构：在检查室内晶片支承体与探针卡之间的空间被减压，由此晶片被吸引到探针卡，设置于该晶片的半导体器件的电极与设置于探针卡的探针抵接(例如，参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-140241号公报
专利文献2：日本特开2012-063227号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
然而，在现有技术的晶片检查装置中，作为从外部对探针卡和与该探针卡相对的晶片支承体之间的空间(以下称作“抵接空间”。)进行密封的密封部件，使用设置于晶片支承体的上表面外周部的凸缘状的O形环，所以无法应对探针的长度不同的多个探针卡，例如在应用探针短的探针卡的情况下，为了过度地压缩O形环使探针与半导体器件的电极可靠抵接，需要过度地对地接空间进行减压，但是，此时，存在晶片发生变形或设置于晶片的半导体器件的探针迹(针迹)发生偏移，导致半导体器件的质量下降的问题。
本发明的课题在于：提供一种能够良好地使设置于晶片的半导体器件的电极与探针卡的探针抵接而不受探针卡的探针长度的影响的晶片检查用接口和晶片检查装置。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述技术问题，根据本发明，提供一种晶片检查用接口，包括：探针卡，其在与晶片相对的相对面具有与形成于该晶片的多个半导体器件的电极对应设置的多个探针；对该探针卡的与形成有上述探针的面相反一侧的面进行支承的支承板；隔着上述晶片与上述探针卡相对的台状的吸盘部件；将该吸盘部件与上述支承板之间的空间密封的筒状的折皱部件，其一端固定在上述支承板，另一端与上述吸盘部件抵接；对该折皱部件的长度进行调节的长度调节机构；对上述折皱部件的移动进行引导的引导部件；和对上述空间进行减压的减压路径。
在本发明中，优选上述长度调节机构将上述折皱部件的长度调节成从上述探针卡的厚度与上述晶片的厚度之和减去规定的过驱量得到的长度。
在本发明中，优选上述规定的过驱量为10μm～150μm。
所述规定的过驱量为10μm～150μm。
在本发明中，优选上述折皱部件在上述另一端具有凸缘部，通过该凸缘部与上述吸盘部件抵接。
在本发明中，优选包括吸引上述凸缘部与上述吸盘部件的抵接面使上述凸缘部与上述吸盘部件紧贴的吸引路径。
在本发明中，优选上述折皱部件呈同心状地配置有两个折皱部件的双重结构。
在本发明中，优选包括对上述双重结构的折皱部件的折皱部件彼此间的压力进行调整的压力调整机构。
在本发明中，优选上述折皱部件为金属制或合成树脂性的波纹管。
为了解决上述技术问题，根据本发明，提供一种晶片检查装置，包括：对形成于晶片的半导体器件的电特性进行检查的检查室；和将上述晶片搬入该检查室或从该检查室搬出上述晶片的搬送机构，上述检查室具有晶片检查用接口，该晶片检查用接口包括：探针卡，其在与晶片相对的相对面具有与形成于该晶片的多个半导体器件的电极对应设置的多个探针；对该探针卡的与形成有上述探针的面相反一侧的面进行支承的支承板；隔着上述晶片与上述探针卡相对的台状的吸盘部件；将该吸盘部件与上述支承板之间的空间密封的筒状的折皱部件，其一端固定在上述支承板，另一端与上述吸盘部件抵接；对该折皱部件的长度进行调节的长度调节机构；对上述折皱部件的移动进行引导的引导部件；和对上述空间进行减压的减压路径。
发明效果
根据本发明，在吸盘部件与支承板之间设置有将盖吸盘部件与支承板之间的空间密封的筒状的折皱部件，该折皱部件的一端固定在支承板，另一端与吸盘部件抵接，所以通过长度调节机构将该折皱部件的长度调整到规定的长度，例如从探针卡的厚度与晶片的厚度之和减去规定的过驱量得到的长度，因此在使载置有晶片的吸盘部件与折皱部件的另一端抵接时，设置于晶片的半导体器件的多个电极与探针卡分别抵接，由此能够可靠地使设置于晶片的半导体器件的电极与探针卡的探针抵接，而不受探针卡的探针的长度的影响。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的晶片检查装置的概略结构的平面图。
图2是图1中的晶片检查装置的沿II-II线的截面图。
图3是概略地表示图2中的配置在检查部的晶片检查用接口的结构的截面图。
图4是表示利用图3的晶片检查装置进行的设置于晶片的半导体器件的电特性检查的工序的图。
图5是表示利用应用与图4中的晶片检查用接口相比具有较短的探针的探针卡的晶片检查装置进行的设置于晶片的半导体器件的电特性检查的工序的图。
图6是本发明的第二实施方式的晶片检查装置的晶片检查用接口的截面图。
图7是表示现有的探针装置的概略结构的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的第一实施方式的晶片检查装置的概略结构的平面图。图2是图1中的晶片检查装置的沿II-II线的截面图。该晶片检查装置是使设置于晶片的全部半导体器件的全部电极与探针卡的全部探针临时抵接而执行电特性检查的统一接触型的检查装置。
在图1中，晶片检查装置70包括：对设置于晶片的半导体器件进行电特性检查的检查区域S30；对该晶片检查装置70进行晶片、晶片盒、探针卡等的搬出搬入的搬出搬入区域S10；和设置在该搬出搬入区域S10与检查区域S30之间的搬送区域S20。
搬出搬入区域S10分隔为多个单位搬出搬入区域11。在各单位搬出搬入区域11，例如设置有前置式晶圆传送盒F的接受结构。另外，还能够与单位搬出搬入区域11的一部分相邻地设置有对临时对位装置(预对位)或对检查后的晶片进行针迹检查的针迹检查装置(均省略图示)。
在搬送区域S20设置有晶片的搬出搬入机构21，该搬出搬入机构21在搬送区域S20搬送从搬出搬入区域S10接收的检查前的晶片，将其交给检查区域S30的后述的搬送机构32，并且从检查区域S30的搬送机构32接收检查后的晶片，将其搬送至搬出搬入区域S10。
在检查区域S30设置有多个检查部31(测试仪)。相邻的检查部31彼此没有被特意划分区域，而是在连续的空间内，分别排列有具有晶片检查用接口40的多个检查部31。
在图2中，晶片检查装置70的检查区域S30被分为多层，在图2中被分为三层，在各层，例如设置有相同数量的检查部31，分别设置有在该检查部31彼此间移动的搬送机构32和省略图示的对位装置和对位用相机。搬送机构32载置从在搬送区域S20移动的搬出搬入机构21接受的检查前的晶片，将其搬送到对应的检查部31，并且将从检查部31接受的检查后的晶片交给在搬送区域S20移动的搬出搬入机构21。
图3是表示图2中的配置在检查部的晶片检查用接口的结构的概略截面图。
在图3中，晶片检查用接口40包括：配置在检查部31的顶部的由板状部件构成的顶板41；构成该顶板41的下表面的支承板(以下弹簧架(pogo frame)42；配置在该弹簧架42的下表面的探针卡43；从检查部31的底部竖立设置并在图3中上下方向上伸缩的棒状的升降机构(以下称作“升降机”)44；和设置在该升降机44的顶部的台状的吸盘部件45。
探针卡43包括基板43a和设置在该基板43a的与晶片W相对的面的多个探针43b，并例如被吸附保持在弹簧架42。在弹簧架42的下表面，以包围探针卡43的外周部的方式例如配置有波纹管46作为圆筒状的折皱部件。作为波纹管46的一端的上端部经由凸缘46a固定在弹簧架42，在作为另一端的下端部安装有下部凸缘46b。波纹管46经由下部凸缘46b与吸盘部件45的上表面抵接。
波纹管46能够伸缩，通过使下部凸缘46b移位，能够改变长度L(弹簧架42至凸缘46b的下表面的距离L)。当改变距离L时，引导凸缘46b的移动的引导部件(以下称作“导向部件”)47与凸缘46b设置为一体，导向部件47沿着支柱48上下移动，引导下部凸缘46b在图3中上下方向的移动。另外，在导向部件47设置有作为波纹管46的长度调节机构的驱动单元(省略图示)，通过驱动该驱动单元，导向部件47和波纹管46的下部凸缘46b发生移动对波纹管46的长度进行调节。
波纹管46的长度例如调整成从探针卡43的厚度与晶片W的厚度之和减去规定的过驱量得到的长度。过驱量是指用于在使设置于晶片W的半导体器件的电极与探针卡43的探针43b抵接后，进而使晶片W向探针卡43移动(以下，将该移动称作“过驱”)而使半导体器件的多个电极与探针卡43的多个探针43b可靠抵接的移动量。过驱量例如为10～150μm，根据作为电特性检查的检查对象的设置于晶片W的半导体器件的种类、检查条件等而定。
通过如上所述那样调节波纹管46的长度L，使载置有晶片W的吸盘部件45与波纹管46的下部凸缘46b抵接时，设置于晶片W的半导体器件的多个电极与设置于探针卡43的多个探针43b的前端部分别可靠地抵接。
吸盘部件45随着搬送机构32(参照图2)的移动而移动，从搬出搬入机构21(参照图1)接收未检查的晶片W，将其搬送到例如移动到与检查部31相邻的位置的对位装置49，使吸盘部件45与晶片W对位，并使晶片W与设置在检查部31的晶片检查用接口40的探针卡43对位。然后，吸盘部件45将与探针卡43对位后的晶片W搬送到晶片检查用接口40的正下方，利用升降机44向上移向探针卡43，由此使该吸盘部件45的上表面与波纹管46的下部凸缘46b的下表面抵接。此时，设置于晶片W的半导体器件的多个电极与探针卡43的多个探针43b的前端部各自良好且可靠地抵接。
在吸盘部件45的上表面与波纹管46的下部凸缘46b抵接的状态下，经由开口在吸盘部件45的与下部凸缘46b的抵接面上且被O形环53包围的吸引路径52吸引下部凸缘46b，由此使吸盘部件45与凸缘46b紧贴。然后，经由开口在被弹簧架42、吸盘部件45和波纹管46包围的空间S上的减压路径51，通过减压单元对空间S进行减压，由此保持设置于晶片W的半导体器件的电极与探针卡43的探针43b的良好的抵接状态。此时的空间S的压力例如调整至-3～-15Pa。
保持设置于晶片W的半导体器件的电极与探针卡43的探针43b可靠地抵接的抵接状态后，检查部31进行设置于晶片W的多个半导体器件的电特性检查。
以下，对利用具有这种结构的晶片检查用接口的晶片检查装置进行的形成于晶片的半导体器件的电特性检查进行具体说明。
图4是表示利用图3的晶片检查装置进行的设置于晶片的半导体器件的电特性检查的工序的图。
在图4中，与后述的图5中的晶片检查用接口相比，该晶片检查用接口40包括具有比较长的探针的探针卡。
在实施设置于晶片的半导体器件的电特性检查时，首先，在具有与作为电特性检查的对象的半导体器件的电极对应地设置有多个规定长度的探针43b的探针卡43的晶片检查用接口40中(图4(A))，调整波纹管46的长度。
即，使晶片检查用接口40的导向部件47与下部凸缘46b一起通过省略图示的驱动单元(波纹管的长度调节机构)在图3中上下方向上移动，使波纹管46的长度调整到从探针卡43的厚度与晶片W的厚度之和减去过驱量、例如100μm得到的长度L1(图4(B))。
接着，吸盘部件45被搬送机构32移动，从搬出搬入机构21接收未检查的晶片W，将该晶片W搬送至移动至与包括晶片检查用接口40的检查部31相邻的位置的对位装置49(参照图3)，使晶片W与吸盘部件45对位，并且使晶片W与晶片检查用接口40的探针卡43对位，然后吸盘部件45保持载置有晶片W的状态，移动至晶片检查用接口40的下方(图4(C))。
然后，升降机44使载置有与探针卡40对位后的晶片W的吸盘部件45向上方移动，使吸盘部件45的上表面与波纹管46的下部凸缘46b抵接。此时，设置于晶片W的半导体器件的多个电极与探针卡43的多个探针43b的前端部分别抵接，并且晶片W向探针卡43以过驱动的方式移动例如100μm，由此使设置于晶片W的半导体器件的多个电极与设置于探针卡43的多个探针43b分别可靠地抵接(图4(D))。
接着，波纹管46的下部凸缘46b与吸盘部件45的抵接部经由吸引路径52被省略图示的例如真空泵吸引，下部凸缘46b与吸盘部件45紧贴，然后，使被弹簧架42、吸盘部件45和波纹管46包围的空间S经由在吸盘部件45的上表面开口的减压路径51通过省略图示的减压单元减压，保持设置于晶片W的半导体器件的多个电极与探针卡43的多个探针43b的前端部的良好的接触状态。
如上述方式，使晶片W与支承于晶片检查用接口40的探针卡43接触后，检查部31进行设置于晶片W的半导体器件的电特性检查。
根据本实施方式，作为密封吸盘部件45与弹簧架42之间的空间S、且一端固定在弹簧架42、另一端与吸盘部件45抵接的筒状的部件，使用波纹管46，并且设置有调节该波纹管的长度的长度调节机构，所以能够将波纹管46的长度调节成从探针卡43的厚度与晶片W的厚度之和减去规定的过驱量得到的最优长度。即，能够使波纹管46的长度根据探针卡43的探针43b的长度而改变，因此能够使设置于晶片W的半导体器件的电极与探针卡的探针以合适状态抵接，良好地接触，而不受探针卡43的探针43b的长度的影响，并且能够提高半导体器件的电特性检查的精度。
另外，在使晶片W与探针卡43抵接后，进一步以过驱动的方式移动规定的过驱量，所以能够使半导体器件的电极与探针卡43的探针43b可靠接触，减少接触电阻。
另外，根据本实施方式，设置有引导波纹管与该波纹管的下部凸缘的移动的导向部件47，所以能够防止波纹管伸长或缩短时的偏移。
接着，对利用应用具有较短的探针的探针卡的晶片检查装置进行的设置于晶片的半导体器件的电特性检查进行说明。
图5是表示利用应用与图4中的晶片检查用接口相比具有较短的探针的探针卡的晶片检查装置进行的设置于晶片的半导体器件的电特性检查的工序的图。
在图5中，除了探针卡43的探针43c的长度与图4的探针卡43的探针43b相比较短之外，各构成部件的结构与作用均与图4相同，分别标注相同的附图标记，省略说明。
在图5中，将波纹管46的长度L2设为从探针卡43的厚度与晶片W的厚度之和减去规定的过驱量(例如100μm)的长度，但波纹管46的长度L2与图4的波纹管46的长度L1的关系为L1＞L2。这是因为，本实施方式的晶片检查装置的探针卡43的探针43c的长度比图4的探针卡43的探针43b的长度短。
然而，在图5中，探针卡43b的探针43c的前端部与波纹管46的下部凸缘46b的下表面的距离ΔL2(图5(B))和图4中的探针卡43的探针43b的前端部与波纹管46的下部凸缘46b的下表面的距离ΔL1(图4(B))设为相同长度。距离ΔL2和距离ΔL1均设定为从晶片W的厚度减去规定的过驱量例如100μm得到的长度。由此，当吸盘部件45与波纹管46的下部凸缘46b抵接时，无论探针的长度如何，设置于晶片W的半导体器件的电极与探针卡43的探针43c(43b)均能够良好且可靠地抵接，能够高精度地进行之后的半导体器件的电特性检查。
图6是本发明的第二实施方式的晶片检查装置的晶片检查用接口的截面图。该晶片检查装置的晶片检查用接口40与图4的晶片检查用接口不同之处在于，使用双重结构的波纹管56替代了波纹管46。
使用本实施方式的晶片检查装置进行的设置于晶片W的半导体器件的电特性检查与上述的图4的情况同样地进行，但利用省略图示的压力调整装置对被双重结构的波纹管56的波纹管彼此包围的空间进行加压或减压，由此能够使波纹管55的下部凸缘56b移位，由此进行波纹管56的长度调整。
根据本实施方式，波纹管56采用双重结构，所以通过调整该双重结构的波纹管彼此间的压力，由此能够将波纹管56的长度调整到合适长度，所以与图4的实施方式一样，能够使设置于晶片W的半导体器件的电极与探针卡的探针以合适状态抵接，良好地接触，而不受探针卡的探针的长度的影响，并且能够提高半导体器件的电特性检查的精度。
另外，在本实施方式中，设置有引导波纹管的移动的导向部件47，因此还能够使用截面呈凸缘状的O形环来替代波纹管。
以上，利用上述各实施方式，对本发明进行了说明，但本发明不限于上述实施方式。
本申请主张基于2012年6月6日申请的日本申请第2012-128712号的优先权，该日本申请所记载的全部内容援引于本申请。
附图标记说明
W   晶片
S   空间
32  搬送机构
40  晶片检查用接口
42  弹簧架
43  探针卡
43b 探针
44  升降装置(升降机)
45  吸盘部件
46  波纹管
46b 下部凸缘
47  导向部件

Claims (9)

1.一种晶片检查用接口，其特征在于，包括：
探针卡，其在与晶片相对的相对面具有与形成于该晶片的多个半导体器件的电极对应设置的多个探针；
对该探针卡的与形成有所述探针的面相反一侧的面进行支承的支承板；
隔着所述晶片与所述探针卡相对的台状的吸盘部件；
将该吸盘部件与所述支承板之间的空间密封的筒状的折皱部件，其一端固定在所述支承板，另一端与所述吸盘部件抵接；
对该折皱部件的长度进行调节的长度调节机构；
对所述折皱部件的移动进行引导的引导部件；和
对所述空间进行减压的减压路径。
2.如权利要求1所述的晶片检查用接口，其特征在于：
所述长度调节机构将所述折皱部件的长度调节成从所述探针卡的厚度与所述晶片的厚度之和减去规定的过驱量得到的长度。
3.如权利要求2所述的晶片检查用接口，其特征在于：
所述规定的过驱量为10μm～150μm。
4.如权利要求1～3中任一项所述的晶片检查用接口，其特征在于：
所述折皱部件在所述另一端具有凸缘部，通过该凸缘部与所述吸盘部件抵接。
5.如权利要求4所述的晶片检查用接口，其特征在于，包括：
吸引所述凸缘部与所述吸盘部件的抵接面使所述凸缘部与所述吸盘部件紧贴的吸引路径。
6.如权利要求1～5中的任一项所述的晶片检查用接口，其特征在于：
所述折皱部件呈同心状地配置有两个折皱部件的双重结构。
7.如权利要求6所述的晶片检查用接口，其特征在于，包括：
对所述双重结构的折皱部件的折皱部件彼此间的压力进行调整的压力调整机构。
8.如权利要求1～7中任一项所述的晶片检查用接口，其特征在于：
所述折皱部件为金属制或合成树脂性的波纹管。
9.一种晶片检查装置，其特征在于，包括：
对形成于晶片的半导体器件的电特性进行检查的检查室；和
将所述晶片搬入该检查室或从该检查室搬出所述晶片的搬送机构，
所述检查室具有晶片检查用接口，
该晶片检查用接口包括：
探针卡，其在与晶片相对的相对面具有与形成于该晶片的多个半导体器件的电极对应设置的多个探针；
对该探针卡的与形成有所述探针的面相反一侧的面进行支承的支承板；
隔着所述晶片与所述探针卡相对的台状的吸盘部件；
将该吸盘部件与所述支承板之间的空间密封的筒状的折皱部件，其一端固定在所述支承板，另一端与所述吸盘部件抵接；
对该折皱部件的长度进行调节的长度调节机构；
对所述折皱部件的移动进行引导的引导部件；和
对所述空间进行减压的减压路径。
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