CN110383444B - 检查系统 - Google Patents

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Abstract

检查系统(100)具有：多个探测器部(10)，所述多个探测器部(10)使探针卡的探针与在载置台上的基板形成的器件接触；以及测试器，其经由探针卡向基板上的多个器件提供电信号，来检查器件的电气特性，其中，多个探测器部(10)以各探测器部(10)多层层叠而构成的单元沿横向排列多个的状态配置，构成测试器的主要部分的测试单元(20)配置在多个探测器部(10)中的规定的探测器部(10)的侧方。

Description

检查系统
技术领域
本发明涉及一种进行基板的检查的检查系统。
背景技术
在半导体器件的制造工艺中，在作为基板的半导体晶圆(以下简记为晶圆)中的所有的工艺结束的阶段，对形成在晶圆上的多个半导体元件(器件)进行电气检查。一般来说，进行这样的电气检查的装置具有：探测器部，其具有对探针卡、对准器等，其中，所述探针卡具有晶圆载置台以及与器件接触的探针，所述对准器进行晶圆的对位；以及测试器，其用于向器件提供电信号来检查器件的各种电气特性。
另外，为了高效地对多个晶圆进行这样的电气检查，使用在沿横向和高度方向上排列有多个单体的检查系统，所述单体具有探测器部和测试头，所述探测器部具有探针卡、用于保持晶圆的卡盘板等，所述测试头收纳有测试器(例如专利文献1)。在专利文献1中例示了在横向上具有四个单体、在高度方向上具有三个单体的检查系统。另外，在各单元中，测试头被载置于探测器部之上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-179379号公报
发明内容
在如上所述的检查系统中，期望进行更高效的检查，期望进一步增加单体(日语：セル)数量以提高生产率，但是，配置这种检查系统的洁净室在高度上存在限制，难以增加高度方向上的单体的数量。另外，需要极力地抑制洁净室中的系统的封装，因此横向上的单体的数量也存在极限。
因而，本发明的目的在于提供一种与以往相比能够提高生产率来高效地进行基板的检查并且不会极力地增加封装的检查系统。
根据本发明，提供一种检查系统，其特征在于，具有：多个探测器部，所述多个探测器部使探针卡的探针与在载置台上的基板形成的器件接触；以及测试器，其经由所述探针卡向所述基板上的多个器件提供电信号，来检查所述器件的电气特性，其中，所述多个探测器部以各探测器部多层层叠而构成的单元沿横向排列多个的状态配置，构成所述测试器的主要部分的测试单元配置在所述多个探测器部中的规定的探测器部的侧方。
优选的是，所述测试单元配置在所述多个探测器部中的在横向上相邻的探测器部之间。
优选的是，所述测试器具有：测试器模块板，其向形成于基板的器件提供电信号，来进行电气特性的测定；以及测试器母板，其为所述探针卡与所述测试器模块板之间的接口，所述测试单元具有所述测试器模块板以及所述测试器模块板用的控制器和电源，所述测试器母板配置于所述探测器部。
优选的是，所述测试单元与多个所述探测器部对应地设置，所述测试单元具有与对应的所述多个探测器部的所述测试器母板分别连接的多个所述测试器模块板。
优选的是，具有与所述探测器部的数量相应的多个所述测试单元，能够构成为：所述测试单元与其两侧的两个探测器部连接，或以其两侧各连接两个探测器部的方式与四个探测器部连接。
能够构成为：所述测试器模块板与所述测试器母板通过线缆进行连接或通过连接器进行连接。
能够构成为：在所述测试器母板与所述探针卡之间配置有接触块，所述探针卡与所述接触块之间通过弹簧针进行连接。在该情况下，能够构成为：所述测试器母板与所述接触块之间通过焊接进行连接或通过连接器进行连接。
优选的是，使所述测试器模块板的构成部件中的动作频率高的部件或波形精度高的部件接近所述测试器母板。在该情况下，能够使所述测试器模块的构成部件按照动作频率从高到低的顺序或波形精度从高到低的顺序接近地配置。
根据本发明，多个探测器部以各探测器部多层层叠而构成的单元沿横向排列多个的状态配置，构成测试器的主要部分的测试单元配置在所述多个探测器部中的规定的探测器部的侧方，因此，与以往相比能够提高生产率以高效地进行基板的检查并且不会极力地增加封装。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的检查系统的概要结构的侧视图。
图2是表示图1的检查系统中的探测器部的概要结构图。
图3是示出图1的检查系统中的测试单元的结构以及测试单元与探测器部的测试器母板之间的连接的图。
图4是表示以往的检查系统的侧视图。
图5是表示本发明的第二实施方式所涉及的检查系统的概要结构的侧视图。
图6是示出图5的检查系统中的测试单元的结构以及测试单元与探测器部的测试器母板之间的连接的图。
图7是示出本发明的第三实施方式所涉及的检查系统中的测试单元的结构以及测试单元与探测器部的测试器母板之间的连接的图。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的实施方式。
<第一实施方式>
首先，说明第一实施方式。
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的检查系统的概要结构的侧视图，图2是表示图1的检查系统中的探测器部的概要结构图，图3是示出图1的检查系统中的测试单元的结构以及测试单元与探测器部的测试器母板之间的连接的图。
本实施方式的检查系统100对作为被检查基板的晶圆W进行电气检查，如图1所示，在横向(X方向)排列有四个单元，各单元是由探测器部10在高度方向(Z方向)上层叠为四层而构成的，合计具有16个探测器部10。
在多个探测器部10中的规定的探测器部10的侧方配置有构成测试器的主要部分的测试单元20。具体地说，在横向上相邻的探测器部10之间分别配置有测试单元20，合计设置有八个测试单元20。
如图2所示，探测器部10具有探测器主体15和接触块21，其中，所述探测器主体具有：载置台11，其通过对晶圆W进行真空吸附等，来对该晶圆W进行吸附支承；对准器12，其通过X-Y保持台机构、Z方向移动机构以及θ方向移动机构(均未图示)来使载置台11沿X、Y、Z、θ方向移动，以将晶圆W定位到规定位置；探针卡13，其以与载置台11相向的方式设置；以及支承板14，其用于支承探针卡13，其中，所述接触块21将探针卡13与作为测试器的构成的测试器母板22连接。测试器母板22配置在接触块21之上。即，测试器母板22配置在探测器部10之上。
探针卡13具有与形成于晶圆W的器件的电极接触的多个探针13a。另外，在接触块21的下侧设置有与探针卡13连接的多个弹簧针21a。另外，测试器母板22与接触块21之间的连接是直接焊接或连接器连接。连接器21a设置有10000个左右。
此外，在使探针13a与形成于晶圆W的器件的电极接触来进行检查时，利用密封、波纹管来使支承板14与载置台11之间的检查空间密闭，也可以将该空间设为减压状态后使载置台11吸附于支承板14，在该情况下，能够使相同层的四个探测器部10共用一个对准器12。
测试单元20形成测试器的主要部分，能够与两侧的两个探测器部10连接。如图3所示，测试单元20具有两个测试器模块板23、一个控制器24以及一个电源25。由该测试单元20和配置在探测器部10的测试器母板22构成测试器。各测试器模块板23设置在与各测试器模块板23分别对应的探测器部10的附近，各测试器模块板23由共同的控制器24控制，从共同的电源25被供电。作为控制器24，例如能够使用个人计算机。电源25对测试器模块板23和控制器24进行供电。
测试器模块板23对晶圆W上的器件进行电力供给、波形输入(驱动器)、波形测定(比较器)、以及电压、电流的输出和测定。实际上，各测试器模块板23由多个板构成。另外，在测试器的构成部件之中，配置于探测器部10的测试器母板22是用于在测试器模块板23与探针卡13之间传送波形、电压以及进行电流的输入输出的板，并且安装有器件用电容器。对应的测试器模块板23与测试器母板22之间通过阻抗可调整的布线26进行连接。另外，测试器模块板23与测试器母板22之间的连接也可以是连接器连接。
此外，虽未图示，但是检查系统100具有：四个搬送装置，所述四个搬送装置将晶圆W搬送到各层的四个探测器部10；以及搬入搬出部，在该搬入搬出部连接有晶圆收纳容器、探针卡收纳容器等。在更换探针卡时，搬送装置也能够进行探针卡的搬送。另外，虽未图示，但是检查系统100具有控制部，该控制部控制针对探测器部10进行的晶圆W的搬送、载置台11的移动、真空系统等。
在像这样构成的检查系统100中，利用搬送装置将晶圆W搬送到各探测器部10，进行载置台11的位置调节来使探针卡13的多个探针13a与形成于晶圆W的器件的电极接触，从而利用测试器来检查电气特性。此时，将晶圆W依次搬送到16台探测器部10，能够利用测试器同时对多个晶圆W并行地进行检查。
如图4所示，以往的检查系统200具有多个单体230在横向和高度方向上排列而成的结构，所述单体230具有在探测器部210上载置有将测试器的构成部件收纳在壳体内而成的测试头220的结构。但是，关于像以往那样在探测器部210上载置有测试头220的结构的单体230，其高度高，虽然层数也取决于机型，但如图4所示，在大多数情况下高度方向上的单体的数量的极限为三层。因而，当想要增加单体的数量来提高生产率时，必须增加横向上的单体数量，但是这样一来系统的封装会变大。另外，在以往的检查系统中，已知是按每个单体对框进行划分，由于测试头220被收容在该框内，因此会受到探测器部的限制。因此，即使测试头220变小，容积也不改变，难以改善整体的容积效率，难以在抑制封装的增加的同时增加单体的数量。
因此，在本实施方式中，并非采用以往那样的探测器部与测试头为一体的单体构造，而是使探测器部10与将构成测试器的主要部分的构成部件单元化所得到的测试单元20相独立，将测试单元20配置在探测器部10的侧方。
由此，仅探测器部10在高度方向上重叠即可，因此能够增加高度方向上的层数，例如能够将图4那样的以往的三层增加到图1那样的四层。另外，通过将测试单元20置于探测器部10的旁边，由此封装相应地增加，但是探测器部10与测试单元20被完全分开，不在需要像以往那样将测试头收容在探测器部的框中。因此，不存在像以往那样由于事先在单体的框中确保测试头用的固定的空间而产生的限制，能够决定测试单元20的结构。由此，能够提高容积效率，极力抑制封装的增加。特别地，将测试单元20设置在两个探测器部10之间，并与两侧的两台探测器部10连接，因此两个探测器部能够共用控制器24和电源25，能够使测试单元20小型化，因此抑制增加封装的效果进一步提高。另外，能够根据性能(动作频率、电源数量等)适当地调整测试单元20的宽度，因此能够细致地调整封装。
像这样，能够增加探测器部10的层数，能够提高测试单元20的结构和配置的自由度并且使两台探测器部10共用一台测试单元20，因此能够极力避免增加封装，能够增加担任晶圆处理的探测器部的台数。因此，不会极力地增加封装，与以往相比能够提高生产率来高效地进行基板的检查。
并且，测试器母板22不像以往那样承受来自测试头的载重负荷，因此接触稳定性高。另外，像这样，由于不对测试器母板22施加负荷，因此能够将测试器母板22与接触块21直接焊接起来或进行连接器连接，因此，接触稳定性进一步提高。
另外，将测试器模块板23和测试器母板22设为布线连接或连接器连接，因此利用线缆交换来实现以往按每个客户而不同的引脚分配，从而降低成本。另外，通过像这样将测试器模块板23和测试器母板22设为布线连接或连接器连接，也能够易于进行探测器部10与测试单元20之间的热阻断，不仅在常温下的检查中热效率变高，在低温检查、高温检查之类的探测器部的对传热敏感的检查中热效率也变高。
另外，如上所述，测试单元20与探测器部10是相分别的专用的区域，因此不需要以往的测试头那样的壳体，另外，测试单元20与两侧的探测器部10连接，共用控制器24和电源25，因此能够降低成本。
另外，探测器部10的构造可以与以往的构造相同，因此能够直接使用以往的检查系统的许多部件，能够抑制装置成本。
<第二实施方式>
接着，说明第二实施方式。
图5是示出本发明的第二实施方式所涉及的检查系统的概要结构的侧视图，图6是示出图5的检查系统中的测试单元的结构以及测试单元与探测器部的测试器母板之间的连接的图。
在本实施方式的检查系统100′中，与第一实施方式同样地，在横向(X方向)上排列有四个单元，各单元是由探测器部10在高度方向(Z方向)上层叠为四层而构成的，该检查系统100′合计具有16个探测器部10。
在横向上相邻的探测器部10之间分别配置有构成测试器的主要部分的测试单元20′。一个测试单元20′与两侧的两层、合计四个探测器部10连接。
具体地说，测试单元20′具有与各探测器部10对应的四个测试器模块板23、一个控制器24以及一个电源25。在测试单元20′的最下方配置有电源25，在所述电源25的上方配置有控制器24，并且在所述控制器24的上方配置有四个测试器模块板23。各测试器模块板23通过布线26而与最近的探测器部10的测试器母板22连接。关于连接，可以是连接器连接。
在本实施方式中，针对四个探测器部10配置有一个测试单元20′，四个测试器模块板能够共用控制器24和电源25，因此，测试单元20′与第一实施方式的测试单元20相比容积效率更高。因此，能够使系统的封装比第一实施方式的系统的封装小。另外，四个测试器模块板23能够共用控制器24和电源25，由此与第一实施方式相比降低成本的效果也更好。
<第三实施方式>
接着，说明第三实施方式。
图7是示出本发明的第三实施方式所涉及的检查系统中的测试单元的结构以及测试单元与探测器部的测试器母板之间的连接的图。
在本实施方式中，与第一实施方式同样地，在横向(X方向)上排列有四个单元，各单元是由探测器部10在高度方向(Z方向)上层叠为四层而构成，合计具有16个探测器部10，在横向上相邻的探测器部10之间设置有构成测试器的主要部分的测试单元20″。
测试单元20″与第一实施方式的测试单元20同样地具有两个测试器模块板23、一个控制器24以及一个电源25，但是与测试单元20不同的点在于，使测试器模块板23中的作为动作频率高的部件或波形制度高的部件的部件23a与测试器母板22接近配置。
像这样，通过使作为动作频率高的部件或波形精度高的部件的部件23a与测试器母板22接近配置，能够以不使高频率波形和高精度波形劣化的方式进行传送。
此时，优选的是，使测试器模块板23的构成部件按照动作频率从高到低的顺序或波形精度从高到低的顺序与测试器母板22接近配置。
<其它的应用>
此外，本发明并不限定于上述实施方式，能够在本发明的思想的范围内进行各种变形。例如，在上述实施方式中，示出了使探测器部在横向上排列有四个、在高度方向上层叠有四层的例子，但是横向上的个数和高度方向上的层数并不限定于此。另外，示出了使测试单元与两侧的两个或两侧的四个探测器部连接的情况，但是并不限定于此，例如也可以与两侧的八个探测器部连接，另外，也可以将探测器部和测试单元以一对一的方式进行设置。
附图标记说明
10：探测器部；11：载置台；12：对准器；13：探针卡；13a：探针；14：支持构件；20、20′、20″：测试单元；21：接触块；21a：弹簧针；22：测试器母板；23：测试器模块板；23a：部件；24：控制器；25：电源；26：布线；100、100′：检查系统；W：半导体晶圆(基板)。

Claims (11)

1.一种检查系统，其特征在于，具有：
多个探测器部，所述多个探测器部使探针卡的探针与在载置台上的基板形成的器件接触；以及
测试器，其经由所述探针卡向所述基板上的多个器件提供电信号，来检查所述器件的电气特性，
其中，所述多个探测器部以各探测器部多层层叠而构成的单元沿横向排列多个的状态配置，
构成所述测试器的主要部分的测试单元配置在所述多个探测器部中的规定的探测器部的侧方，
所述测试单元配置在所述多个探测器部中的在横向上相邻的探测器部之间。
2.根据权利要求1所述的检查系统，其特征在于，
所述测试器具有：测试器模块板，其向形成于基板的器件提供电信号，来进行电气特性的测定；以及测试器母板，其为所述探针卡与所述测试器模块板之间的接口，
所述测试单元具有所述测试器模块板以及所述测试器模块板用的控制器和电源，
所述测试器母板配置于所述探测器部。
3.根据权利要求2所述的检查系统，其特征在于，
所述测试单元与多个所述探测器部对应地设置，所述测试单元具有与对应的所述多个探测器部的所述测试器母板分别连接的多个所述测试器模块板。
4.根据权利要求3所述的检查系统，其特征在于，
具有与所述探测器部的数量相应的多个所述测试单元。
5.根据权利要求4所述的检查系统，其特征在于，
所述测试单元与其两侧的两个探测器部连接。
6.根据权利要求4所述的检查系统，其特征在于，
所述测试单元以其两侧各连接两个探测器部的方式与四个探测器部连接。
7.根据权利要求2所述的检查系统，其特征在于，
所述测试器模块板与所述测试器母板通过线缆进行连接或通过连接器进行连接。
8.根据权利要求2所述的检查系统，其特征在于，
在所述测试器母板与所述探针卡之间配置有接触块，所述探针卡与所述接触块之间通过弹簧针进行连接。
9.根据权利要求8所述的检查系统，其特征在于，
所述测试器母板与所述接触块之间通过焊接进行连接或通过连接器进行连接。
10.根据权利要求2所述的检查系统，其特征在于，
使所述测试器模块板的构成部件中的动作频率高的部件或波形精度高的部件接近所述测试器母板。
11.根据权利要求10所述的检查系统，其特征在于，
使所述测试器模块的构成部件按照动作频率从高到低的顺序或波形精度从高到低的顺序接近地配置。
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