CN104465436B - 衬底检查装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够进行高效率的半导体器件的电特性的检查的衬底检查装置。探针器(10)包括具有与形成在晶片(W)上的半导体器件的各电极接触的多个探针(17)的探针卡(15)；和与该探针卡(15)电连接的测试盒(14)，探针卡(15)的卡侧检查电路复现从晶片(W)切出而产品化的安装半导体器件的电路结构，例如功能扩展卡的电路结构，测试盒(14)的盒侧检查电路(21)复现安装半导体器件的电路结构，例如主板电路结构的一部分。

Description

衬底检查装置
技术领域
本发明涉及无需将形成于衬底上的半导体器件从该衬底切出就能够对其进行检查的衬底检查装置。
背景技术
作为对形成在作为衬底的半导体晶片(以下简称为“晶片”。)上的半导体器件例如功率器件或存储器的电特性进行检查的衬底检查装置，已知有探针器(prober)。
探针器包括具有多个探针的探针卡和载置晶片并使之上下左右自由移动的工作台(stage)，通过使探针卡的各探针与半导体器件所具有的电极焊盘(pad)或焊料凸点(bump)接触，从各探针向电极焊盘或焊料凸点流过检查电流来检查半导体器件的电特性(例如参照专利文献1。)。
当前，探针器具有对半导体器件的电特性例如电阻进行测定的专用电路即IC测试仪，但是IC测试仪的电路结构与产品化的安装半导体器件的电路板例如主板或功能扩展卡的电路结构不同，所以IC测试仪不能在被安装的状态下进行半导体器件的检查，结果导致如下问题：在将半导体器件安装到功能扩展卡等的情况下发现在IC测试仪中未检测出的半导体器件的不良。近年来，随着主板和功能扩展卡进行的处理的复杂化、高速化，主板和功能扩展卡的电路结构也变得复杂，与IC测试仪的电路结构的差异变大，所以上述的问题更加显著。
于是，为了保证半导体器件的质量，除了利用IC测试仪进行检查之外，通过将从晶片切出而产品化的半导体器件安装在主板或功能扩展卡上之后，在主板或功能扩展卡的出货之前再次进行半导体器件的检查例如动作确认测试。其中，将这样的安装状态下的检查称为系统级别测试。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7―297242号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
但是，当在将半导体器件安装在主板或功能扩展卡的状态下发现半导体器件的不良时，浪费至此为止的制造工时、材料等。
本发明的目的在于提供一种衬底检查装置，其能够不浪费制造工时、材料等地进行高效率的半导体器件的电特性的检查。
用于解决问题的技术方案
为了达成上述目的，本发明的第一方面记载的衬底检查装置，包括：具有与形成在衬底上的半导体器件的各电极接触的多个探针(probe)的探针卡；和与该探针卡电连接的测试盒，上述衬底检查装置的特征在于：上述探针卡和上述测试盒至少复现将要安装从上述衬底切出的上述半导体器件的电路结构。
本发明的第二方面的衬底检查装置，其特征在于，在本发明的第一方面记载的衬底检查装置中，上述探针卡复现将要安装上述半导体器件的功能扩展卡的电路结构，上述测试盒复现连接上述功能扩展卡的主板的电路结构。
本发明的第三方面记载的衬底检查装置，其特征在于，在本发明的第二方面记载的衬底检查装置中，上述半导体器件为MPU(Main Processing Unit：主处理器)、APU(Accelerated Processing Unit：加速处理器)、GPU(Graphics Processing Unit：图像处理器)或RF调谐器，上述功能扩展卡为安装MPU、APU、GPU和RF调谐器的任意者的卡。
本发明的第四方面记载的衬底检查装置，其特征在于，在本发明的第一至第三方面中任一方面记载的衬底检查装置中，还包括供给上述衬底的加载器，上述加载器具有基本部，该基本部复现安装上述半导体器件的各种电路结构中的共同部分。
本发明的第五方面记载的衬底检查装置，其特征在于，在本发明的第一至第四方面中任一方面记载的衬底检查装置中，上述探针卡和上述测试盒彼此通过柔性的配线电连接。
本发明的第六方面记载的衬底检查装置，其特征在于，在本发明的第一至第五方面中任一方面记载的衬底检查装置中，上述测试盒具有能够安装具有安装上述半导体器件的电路结构的基板的架。
发明效果
根据本发明，探针卡和测试盒至少复现将要安装从衬底切出的半导体器件的电路结构，所以，在将形成在衬底的半导体器件切出之前，能够在与该半导体器件安装在电路结构的状态相同的状态下，检查电特性。其结果，无需从衬底切出半导体器件，而能够提前检测出在安装于电路结构的状态下检测出的不良，不浪费工时、材料，因此，能够进行高效率的半导体器件的电特性的检查。
附图说明
图1是概略地说明本发明的实施方式的作为衬底检查装置的探针器的结构的立体图。
图2是概略地说明本实施方式的作为衬底检查装置的探针器的结构的正面图。
图3是概略地表示图1和图2中的探针卡的结构的图，图3(A)是平面图，图3(B)是侧面图，图3(C)是正面图。
图4是概略地表示图1和图2中的测试盒的内部构造的平面图，图4(A)是表示本实施方式的内部结构的图，图4(B)是表示本实施方式的第1变形例的内部结构的图，图4(C)是表示本实施方式的第2变形例的内部结构的图。
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是概略地说明本实施方式的作为衬底检查装置的探针器的结构的立体图，图2是其正面图。图2中，后述的内置于主体12、加载器13和测试盒14的构成元件用虚线表示。
图1和图2中，探针器10包括内置用于载置晶片W的工作台11的主体12；与该主体12相邻配置的加载器13；和以覆盖主体12的方式配置的测试盒14，进行形成在晶片W的作为被检查器件的半导体器件的电特性的检查。
主体12的内部呈空腔的壳体形状，在该内部，除了上述工作台11之外，还以与该工作台11相对的方式配置有探针卡15，探针卡15与晶片W相对。在探针卡15的与晶片W相对的下表面，与晶片W的半导体器件的电极焊盘和焊料凸点对应地配置有多个探针17。
晶片W以与工作台11的相对位置不偏离的方式固定于该工作台11，工作台11能够在水平方向和上下方向上移动，调整探针卡15和晶片W的相对位置使半导体器件的电极焊盘等与各探针17抵接。
测试盒14呈方体形状，在覆盖主体12时，经由柔性(flexible)的配线16与探针卡15电连接。
加载器13将收纳于作为搬送容器的FOUP(未图示)的、形成有半导体器件的晶片W取出并将其载置到主体12的内部的工作台11，另外，将半导体器件的电特性的检查结束了的晶片W从工作台11除去并收纳到FOUP。
图3是概略地表示图1和图2中的探针卡的结构的图，图3(A)是平面图，图3(B)是侧面图，图3(C)是正面图。
在图3(A)至图3(C)中，探针卡15包括：搭载有卡侧检查电路(未图示)的负载板(load board)18；作为防止该负载板18的翘曲等的井字状的架的加强件(stiffener)19；使该加强件19增强的梁20；和配置在负载板18的下表面的多个探针17。
各探针17与卡侧检查电路连接，将来自抵接的半导体器件的各电极焊盘和焊料凸点的电信号传递至卡侧检查电路。卡侧检查电路构成为复现从晶片W切出而产品化的安装半导体器件的电路结构、例如功能扩展卡的电路结构。此外，本实施方式中，半导体器件为MPU(Main Processing Unit)，卡侧检查电路复现扩展卡的电路结构，但半导体器件不限于MPU，另外，卡侧检查电路复现的电路结构也不限于扩展卡的电路结构。
返回图1和图2，测试盒14包括：搭载由盒侧检查电路21和SSD(Solid StateDrive：固态驱动器)等形成的硬盘22的板(board；基板)23；和支承该板23的架(frame)24。
配线16从探针卡15的卡侧检查电路将电信号传递到盒侧检查电路21。盒侧检查电路21具有检查控制单元和记录单元(均未图示)，构成为复现连接功能扩展卡的电路结构、例如主板(mother board)电路结构的一部分。探针器10中，通过更换测试盒14所具有的盒侧检查电路21，复现安装半导体器件的多种电路结构的一部分。此外，盒侧检查电路21复现的电路结构不限于主板的电路结构。
加载器13内置由电源、控制器和简单的测定模块形成的基底单元(base unit)25(基本部)。基底单元25通过配线26与盒侧检查电路21连接，基底单元25的电源向盒侧检查电路21供给电力，或经由该盒侧检查电路21对卡侧检查电路供给电力，控制器对盒侧检查电路21指示半导体器件的电特性的检查开始。
如上所述，在探针器10中，通过盒侧检查电路21的更换复现安装半导体器件的多种电路结构、例如多种主板的电路结构的一部分，但基底单元25复现安装半导体器件的多种电路结构中的共同部分。即，盒侧检查电路21和基底单元25协作复现作为整体的电路结构。
探针器10中，在进行半导体器件的电特性的检查时，例如盒侧检查电路21的检查控制单元向作为MPU的半导体器件发送要处理的数据，基于来自卡侧检查电路的电信号判定被发送来的数据是否已由半导体器件正确处理。
另外，探针器10中，卡侧检查电路、盒侧检查电路21和基底单元25之中、与安装半导体器件的功能扩展卡对应的卡侧检查电路配置成在物理上最接近半导体器件。由此，在电特性的检查时，能够尽力抑制半导体器件与检查电路之间的配线长度的影响、例如配线电容的变化的影响，能够在与作为具有安装半导体器件的电路结构的实际设备的计算机中的配线环境非常接近的配线环境中进行检查。
图4是概略地表示图1和图2中的测试盒的内部结构的平面图，图4(A)是表示本实施方式的内部结构的图，图4(B)是表示本实施方式的第1变形例的内部结构的图，图4(C)是表示本实施方式的第2变形例的内部结构的图。
如图4(A)至图4(C)所示，在测试盒14中，架24在测试盒14的侧壁内侧的全周从该侧壁向内部突出。另外，在架24，设置有多个安装孔27，利用任意的螺栓孔27通过螺栓(未图示)将板23固定到架24，由此能够将该板23配置在所期望的位置，另外，改变安装到测试盒14的板23的数量(图4(B))，进而，能够采用异形的板23a(图4(C))。在探针器10中，盒侧检查电路21搭载到板23，因此，通过更换板23，来更换测试盒14具有的盒侧检查电路21。
根据本实施方式的探针器10，探针卡15的卡侧检查电路复现从晶片W切出而产品化的安装半导体器件的电路结构、例如功能扩展卡的电路结构，测试盒14的盒侧检查电路21复现安装半导体器件的电路结构、例如主板电路结构的一部分，所以，在将形成在晶片W上的半导体器件切出之前，能够在与该半导体器件安装在电路结构的状态相同的状态下，检查半导体器件的电特性。其结果，无需将半导体器件从晶片W切出，而能够提前检测出在作为具有安装半导体器件的电路结构的实际设备的计算机中安装的状态下检测出的不良，不浪费工时、材料，因此，能够进行高效率的半导体器件的电特性的检查。
另外，在上述探针器10中，将安装半导体器件的电路结构的复现分担给测试盒14和探针卡15，所以，通过更换测试盒14(具体来说，搭载盒侧检查电路21的板23)和探针卡15，改变测试盒14和探针卡15的组合，由此能够容易改变安装半导体器件的电路结构，在多种电路结构中，能够容易进行半导体器件的电特性的检查。
并且，在上述探针器10中，加载器13具有对在安装半导体器件的各种的电路结构中的共同部分进行复现的基底单元25，所以，能够使由测试盒14复现的、安装半导体器件的电路结构的一部分简化，并且，能够降低组装到测试盒14的盒侧检查电路21的单价。
另外，在上述探针器10中，探针卡15和测试盒14彼此通过柔性的配线16电连接，所以即使探针卡15和测试盒14中的电路结构改变，配线的连接部位例如端子的位置改变，也能够通过配线16容易地再次将探针卡15和测试盒14电连接。
并且，在上述探针器10中，测试盒14具有能够固定各种板23的架24，所以通过更换被固定的板23，能够将各种盒侧检查电路21容易地安装到测试盒14。
另外，在上述探针器10中，协作地复现安装半导体器件的电路结构的探针卡15的卡侧检查电路、测试盒14的盒侧检查电路21和加载器13的基底单元25分散地配置，因此，能够提高配置的自由度将它们有效地配置，与现有的探针器相比，不需要增加配置卡侧检查电路、盒侧检查电路21和基底单元25的探针器10的底面积(footprint)。另外，在现有的探针器中，配置在主体上的测试头具有所有的测定电路，而在探针器10中，测试盒14仅具有盒侧检查电路21，因此，与现有的测试头相比，能够大幅缩小测试盒14的大小。由此，能够将用于将测试盒14安装到主体12的结构简化、省略，并且能够使探针器10的结构简化。
以上，使用上述实施方式对本发明进行了说明，但是本发明不限定于上述实施方式。
例如在上述探针器10中，测试盒14和探针卡15协作复现安装半导体器件的电路结构，但也可以只有测试盒14复现安装半导体器件的电路结构。在该情况下，探针卡15只是交接检查信号而已，因此，能够使探针卡15的结构简化。
另外，在上述实施方式中，盒侧检查电路21复现主板的电路结构，卡侧检查电路复现功能扩展卡的电路结构，但盒侧检查电路21复现的电路结构不限于主板的电路结构，而且，卡侧检查电路复现的电路结构不限于扩展卡的电路结构。即，卡侧检查电路和盒侧检查电路21复现的电路结构只要为安装半导体器件的电路结构即可。另外，半导体器件也并不特别限定其结构，例如卡侧检查电路复现的电路结构为扩展卡的电路结构的情况下，半导体器件也可以为MPU(Main Processing Unit)，盒侧检查电路21复现的电路结构为主板的电路结构的情况下，半导体器件也可以为APU(Accelerated Processing Unit)或GPU(Graphics Processing Unit)，卡侧检查电路和盒侧检查电路21复现的电路结构为电视的电路结构的情况下，半导体器件也可以为RF调谐器。
附图标记说明
W 晶片
10 探针器
13 加载器
14 测试盒
15 探针卡
16 配线
21 盒侧检查电路
24 架
25 基底单元

Claims (5)

1.一种衬底检查装置，其包括：
具有与形成在衬底上的半导体器件的各电极接触的多个探针的探针卡；和
与该探针卡电连接的测试盒，所述衬底检查装置的特征在于：
所述探针卡和所述测试盒至少复现将要安装从所述衬底切出的所述半导体器件的电路结构，其中，所述探针卡复现将要安装所述半导体器件的功能扩展卡的电路结构，所述测试盒复现连接所述功能扩展卡的主板的电路结构。
2.如权利要求1所述的衬底检查装置，其特征在于：
所述半导体器件为MPU(Main Processing Unit)、APU(Accelerated ProcessingUnit)、GPU(Graphics Processing Unit)或RF调谐器，所述功能扩展卡为安装MPU、APU、GPU和RF调谐器的任意者的卡。
3.如权利要求1或2所述的衬底检查装置，其特征在于：
还包括供给所述衬底的加载器，
所述加载器具有基本部，该基本部复现安装所述半导体器件的各种电路结构中的共同部分。
4.如权利要求1或2所述的衬底检查装置，其特征在于：
所述探针卡和所述测试盒彼此通过柔性的配线电连接。
5.如权利要求1或2所述的衬底检查装置，其特征在于：
所述测试盒具有能够安装具有安装所述半导体器件的电路结构的基板的架。
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