DE102012111632A1

DE102012111632A1 - Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen und Klemmstufe, die für die Inspektionsvorrichtung verwendet wird

Info

Publication number: DE102012111632A1
Application number: DE102012111632A
Authority: DE
Inventors: Katsuo Yasuta; Hikaru Masuta; Hideki NEI
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2013-06-06
Also published as: TWI474005B; US9069008B2; CN103135046A; US20130141132A1; TW201335601A; JP2013118320A; JP5796870B2; KR101381564B1; KR20130062876A; CN103135046B

Abstract

Die vorliegende Erfindung schlägt eine Inspektionsvorrichtung vor, die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden, Prüfköpfe für rückseitige Elektroden und eine Klemmstufe aufweist, wobei die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden und die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden an der oberen Oberfläche der Klemmstufe ausgebildet sind, und wobei die Prüfkopfkontaktfläche elektrisch mit der Waferhaltefläche verbunden ist, und wobei die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden und die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden so angeordnet sind, dass ein Abstand in horizontaler Richtung zwischen ihnen verbleibt, so dass die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden sich relativ innerhalb der Prüfkopfkontaktfläche bewegen, wenn die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden relativ innerhalb des getesteten Wafers durch die Bewegung der Klemmstufe bewegt werden. Mit der Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, charakteristische Eigenschaften von Halbleitervorrichtungen, die Elektroden auf beiden Seiten eines Wafers aufweisen, bereits im Waferzustand genauer zu inspizieren.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen und auf eine Klemmstufe, die für die Inspektionsvorrichtung verwendet wird. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Inspektionsvorrichtung, die elektrische Eigenschaften von Halbleitervorrichtungen, welche Elektroden auf beiden Seiten eines Wafers tragen, untersucht, und auf eine Klemmstufe, die für die Inspektionsvorrichtung geeignet ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Leistungshalbleitervorrichtungen, wie ein Leistungstransistor und ein IGBT (Isolierter Bipolarer Gate Transistor), und andere Halbleitervorrichtungen, wie LED und Halbleiterlaser, weisen Elektroden auf beiden Seiten des Wafers auf, da sie so gestaltet sind, dass elektrische Ströme vertikal zu den Chips fließen. Es ist daher notwendig, Messfühler (Prüfköpfe) in Kontakt mit den Oberflächen auf beiden Seiten des Wafers zu bringen, um elektrische Eigenschaften solcher Halbleitervorrichtungen im Waferzustand zu untersuchen. Verschiedene Inspektionsvorrichtungen wurden vorgeschlagen, um Prüfköpfe in Kontakt mit der Rückseite des Wafers direkt unter der untersuchten Halbleitervorrichtung zu bringen.
Das Japanische Patent Kokai Hei 5-333098 ( JP 1993/333098 A1 ) beschreibt bspw. eine Inspektionsvorrichtung zum Untersuchen elektrischer Eigenschaften von Halbleitervorrichtungen mit Elektroden auf beiden Seiten eines Wafers, in welcher eine Mehrzahl von Prüfköpfen in eine Klemmstufe angeordnet sind, die einen Wafer hält, wobei die Prüfköpfe direkt unter der Rückseite der Vorrichtung, die untersucht werden soll, angeordnet und selektiv mit einem Tester verbunden sind.
In der Inspektionsvorrichtung, die in dem japanischen Patent Kokai Nr. Hei 5-333098 ( JP 1993/333098 A1 ) beschrieben ist, ist es notwendig, die Klemmstufe relativ zu den oberhalb des Wafers positionierten Prüfköpfen zu verschieben, um alle Halbleitervorrichtungen, die auf dem Wafer ausgebildet sind, einen nach dem anderen zu untersuchen. Die Inspektionsvorrichtung erfordert daher relativ lange Kabel, um die Tester mit den in der Spannstufe angeordneten Prüfköpfen zu verbinden. Wenn die Kabel, welche die Tester mit den Prüfköpfen verbinden, lang werden, wird eine störende Induktivität von durch die Kabel gebildeten Messleitungen groß und es wird schwierig, transiente Eigenschaften zu erhalten, die notwendig sind, um eine Untersuchung mit hohem Strom nahe der tatsächlichen Leistung der Halbleitervorrichtung, die getestet wird, und dynamische Eigenschaftstests durchzuführen. Aus diesem Grunde wird selbst dann, wenn die Halbleitervorrichtungen die Prüfung im Waferzustand bestehen, manchmal in der Abschlussuntersuchung aller Eigenschaften, die nach den Verbindungs-, Form- und Einbrennprozessen durchgeführt wird, ein Eigenschaftsfehler gefunden. Wenn in der Abschlussuntersuchung aller Eigenschaften ein Eigenschaftsfehler ermittelt wird, werden die verschiedenen Prozesse, die nach der Inspektion im Waferzustand durchgeführt wurden, nutzlos, was zu Nachteilen, wie einer Steigerung der Herstellungskosten und einer Erhöhung des Abfallvolumens, führt.
Andererseits beschreiben das japanische Patent Kokai Nr. 2007-40926 ( JP 2007/40926 A1 ) und das japanische Patent Kokai Nr. 2008-101944 ( JP 2008/101944 A1 ) Inspektionsvorrichtungen, bei denen eine Halbleitervorrichtung auf einer leitfähigen Basis angeordnet wird, die größer ist als die Halbleitervorrichtung, und bei denen Prüfköpfe für rückseitige Elektroden in Kontakt mit dem exponierten Teil der Basis, an dem sich keine Halbleitervorrichtung befindet, gebracht werden, wenn Prüfköpfe für frontseitige Elektroden in Kontakt mit der Vorderfläche der Halbleitervorrichtung gebracht werden. Die Inspektionsvorrichtungen, die in den Veröffentlichungen beschrieben sind, sind keine Vorrichtungen, die Halbleitervorrichtungen im Waferzustand untersuchen, sondern eine Vorrichtung, die eine Halbleitervorrichtung untersucht, ist separat vorgesehen. Daher geben die Veröffentlichungen keine Anregung, wie die Eigenschaften von Halbleitervorrichtungen mit Elektroden auf beiden Seiten im Waferzustand genau gemessen werden können.
Im Hinblick auf die oben beschriebene Situation hat die vorliegende Anmelderin in dem japanischen Patent Kokai Nr. 2011-138865 ( JP 2011/128865 A1 ) eine Inspektionsvorrichtung zur Untersuchung von Halbleitervorrichtungen im Waferzustand vorgeschlagen, die eine Klemmstufe aufweist und POGO-Stifte, die elektrisch mit der oberen Fläche der Klemmstufe verbunden und an der Außenkante der Klemmstufe angeordnet sind. Die POGO-Stifte werden in Kontakt mit einer Klemm-Leiterplatte gebracht, die oberhalb eines Testers angeordnet und mit diesem verbunden ist, wodurch angestrebt wird, die Länge einer Leitung, welche die rückseitigen Elektroden eines Wafers elektrisch mit dem Tester verbindet, zu verkürzen. Die Inspektionsvorrichtung ermöglicht es, elektrische Eigenschaften von Halbleitervorrichtung mit Elektroden auf beiden Seiten des Wafers, bspw. Leistungshalbleitervorrichtungen, in Waferzustand genau zu messen und wird bevorzugt. Wenn aber eine Inspektionsvorrichtung vorgeschlagen wird, die anders aufgebaut aber in der Lage ist, auf dem gleichen oder beinahe dem gleichen Niveau wie die vorgeschlagene Inspektionsvorrichtung genau zu messen, ist dies noch mehr bevorzugt.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebene Situation des Standes der Technik gemacht. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen, die einfach aufgebaut und in der Lage ist, die Eigenschaften von Halbleitervorrichtungen mit Elektroden auf beiden Seiten eines Wafers im Waferzustand genau zu messen, sowie eine für die Inspektionsvorrichtung verwendete Klemmstufe.
Zusammenfassung der Erfindung
Nach sorgfältigen Studium der Aufgabe haben die vorliegenden Erfinder herausgefunden, dass es dann, wenn die Form einer Klemmstufe besonders gestaltet wird anstatt sich auf die POGO-Stifte und die Klemm-Leiterplatte, die in dem japanischen Patent Kokai Nr. 2011-138865 ( JP 2011/138865 A1 ) beschrieben ist, zu verlassen, möglich ist, einen elektrischen Weg zwischen einem Tester und Prüfköpfen mit einfachem Aufbau zu verkürzen und dadurch genaue Messungen der elektrischen Eigenschaften von Halbleitervorrichtungen mit Elektroden auf beiden Seiten des Wafers im Waferzustand zu realisieren.
Die vorliegende Erfindung löst die oben beschriebene Aufgabe, indem eine Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen vorgeschlagen wird, die aufweist:
Prüfköpfe für frontseitige Elektroden, Prüfköpfe für rückseitige Elektroden, eine Klemmstufe, die sich relativ zu den Prüfköpfen für die frontseitigen Elektroden und den Prüfköpfen für die rückseitigen Elektroden bewegt,
einen Waferhaltebereich, der einen zu untersuchenden Wafer hält, und einen Prüfkopfkontaktbereich, der leitfähig ist und eine Fläche mit der gleichen Größe und der gleichen Form wie der größte Wafer abdeckt, der auf der Waferhaltefläche gehalten werden soll,
wobei die Waferhaltefläche und die Prüfkopfkontaktfläche an der oberen Oberfläche der Klemmstufe nahe beieinander ausgebildet sind, ohne dass sich die Flächen überlappen, wobei die Waferhaltefläche leitfähige Kontaktbereiche aufweist, die in Kontakt mit der Rückseite des Wafers stehen, und wobei die Prüfkopfkontaktfläche elektrisch mit den leitfähigen Kontaktbereichen der Waferhaltefläche verbunden ist, und
wobei die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden und die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden so angeordnet sind, dass in horizontaler Richtung ein Abstand zwischen ihnen verbleibt, so dass sich die Prüfköpfe für die rückseitigen Elektroden innerhalb der Prüfkopfkontaktfläche relativ zueinander bewegen, wenn die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden durch die Bewegung der Klemmstufe innerhalb des untersuchten Wafers relativ bewegt werden.
Die vorliegende Erfindung löst die oben beschriebene Aufgabe auch, indem eine Klemmstufe vorgeschlagen wird, die bei der Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Bei der Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Klemmstufe, die einen zu untersuchenden Wafer hält, eine Prüfkopfkontaktfläche, wie sie oben erwähnt wurde, zusätzlich zu einer Waferhaltefläche, die einen Wafer hält. Dementsprechend können die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden immer in Kontakt mit der Prüfkopfkontaktfläche stehen, und es ist nicht notwendig, die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden zu bewegen, auch wenn die Klemmstufe relativ zu den Prüfköpfen für die frontseitigen Elektroden bewegt wird, um einzelne Halbleitervorrichtungen auf dem Wafer eine nach der anderen zu untersuchen. Aus diesem Grunde ist es möglich, nicht nur die Länge des elektrischen Verbindungsweges zwischen dem Tester und den Prüfköpfen für die frontseitigen Elektroden sehr kurz und konstant zu halten, sondern auch die Länge des elektrischen Verbindungsweges zwischen dem Tester und den Prüfköpfen für die rückseitigen Elektroden. Daher ist es möglich, transiente Eigenschaften zu erhalten, die notwendig sind, um einen Test mit hohem Strom nahe der tatsächlichen Leistung der untersuchten Halbleitervorrichtung und einen dynamischen Eigenschaftstest durchzuführen, indem störende Induktivitäten, die in den Messleitungen generiert werden können, minimiert werden.
Außerdem ist es bei der Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung möglich, die Inspektion elektrischer Eigenschaften von Halbleitervorrichtungen durchzuführen, indem sowohl die Prüfköpfe für die frontseitigen Elektroden als auch die Prüfköpfe für die rückseitigen Elektroden von der Vorderseite des Wafers aus in Kontakt mit einer Halbleitervorrichtung auf der Wafer- bzw. der Prüfkopfkontaktfläche gebracht werden. Dadurch kann der Aufbau der Inspektionsvorrichtung vereinfacht werden, und es ist sehr leicht, den Kontaktzustand zwischen den Prüfköpfen und den Halbleitervorrichtungen oder der Prüfkopfkontaktfläche zu überprüfen. Außerdem werden Austauschvorgänge der Prüfköpfe sowie die Wartung der Klemmstufe einschließlich der Waferhaltefläche einfacher. Dies hat vorteilhafte Auswirkungen.
Außerdem umfassen bei einem bevorzugten Beispiel die Prüfköpfe für die frontseitigen Elektroden und die Prüfköpfe für die rückseitigen Elektroden der Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen oder mehrere Kraftprüfköpfe (force probes) und einen oder mehrere Richtungsprüfköpfe (sense probes). Wenn die Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung mit einem oder mehreren Kraftprüfköpfen und einem oder mehreren Richtungsprüfköpfen ausgestattet ist, ist es möglich, die elektrischen Eigenschaften von Halbleitervorrichtungen durch Vierpunkt-Messmethoden genau zu messen. Die Prüfköpfe für die frontseitigen Elektroden und die Prüfköpfe für die rückseitigen Elektroden der Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung können auch andere Prüfköpfe als Kraft- und Richtungsprüfköpfe ausweisen. Abhängig von der Art der zu untersuchenden Halbleitervorrichtungen können die Prüfköpfe für die frontseitigen Elektroden bspw. einen Gate-Prüfkopf (gate probe) und/oder einen Basis-Prüfkopf (base probe) zusätzlich zu den Kraft- und Richtungsprüfköpfen aufweisen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine leitfähige Komponente für die Kraftleitung (force line), die parallel zu der oberen Fläche der Klemmstufe und entlang der geraden Linie angeordnet ist, welche die Prüfköpfe für die frontseitigen Elektroden und die Prüfköpfe für die rückseitigen Elektroden verbindet. Ein Ende der leitfähigen Komponente für die Kraftleitung auf der Seite der Prüfköpfe für die frontseitigen Elektroden ist elektrisch mit einem oder mehreren Kraftprüfköpfen verbunden, die in den Prüfköpfen für die frontseitigen Elektroden enthalten sind. Das andere Ende der leitfähigen Komponente für die Kraftleitung ist mit einem Tester verbunden. Wenn die Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung die leitfähige Komponente für die Kraftleitung aufweist, wird der elektrische Weg, der von dem Tester zu den Kraftprüfköpfen unter den Prüfköpfen für die frontseitigen Elektroden führt, parallel zu dem elektrischen Weg, der von den leitfähigen Kontaktabschnitten in der Waferhaltefläche zu der Prüfkopfkontaktfläche führt, und die Richtung des ersteren Wegs ist entgegengesetzt zu der des letzteren Wegs. Dementsprechend heben die durch die beiden Wege erzeugten Magnetfelder einander auf und die Induktivität, die erzeugt werden könnte, kann verringert werden.
Obwohl sie von der Länge der leitfähigen Komponente der Kraftleitung abhängt, kann die erzeugte Induktivität im Vergleich zu dem Fall, bei dem keine leitfähige Komponente für die Kraftleitung vorgesehen wird, auf etwa ein Viertel verringert werden, indem die leitfähige Komponente für die Kraftleitung vorgesehen wird. Die leitfähige Komponente für die Kraftleitung kann jede Form haben, so lang das durch den elektrischen Weg, der von den leitfähigen Kontaktabschnitten in der Waferhaltefläche zu der Prüfkopfkontaktfläche führt, erzeugte Magnetfeld durch das Magnetfeld, das durch den elektrischen Strom erzeugt wird, der in der leitfähigen Komponente für die Kraftleitung fließt, aufgehoben wird. Bspw. wird vorzugsweise eine plattenförmige leitfähige Komponente für die Kraftleitung verwendet. Das eine Ende der leitfähigen Komponente für die Kraftleitung, das mit dem Tester verbunden ist, ist vorzugsweise nahe bei den Prüfköpfen für die rückseitigen Elektroden angeordnet, um die elektrischen Wege, die parallel zueinander und in entgegengesetzter Richtung verlaufen, zu verlängern.
Außerdem ist bei einer bevorzugten Ausführung der Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die obere Fläche der Klemmstufe aus einem leitfähigen Material hergestellt, und ein Teil der oberen Fläche aus einem leitfähigen Material bildet die leitfähigen Kontaktabschnitte der Waferhaltefläche. Ein anderer Teil der oberen Fläche aus einem leitfähigen Material bildet die Prüfkopfkontaktfläche. Da in diesem Fall die leitfähigen Kontaktabschnitte in der Waferhaltefläche direkt durch die obere Fläche der Klemmstufe elektrisch in die Prüfkopfkontaktfläche übergehen, sind keine besonderen Verbindungsmittel nötig und der Aufbau der Inspektionsvorrichtung wird einfach, was bevorzugt ist. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist eine leitfähige Platte auf der leitfähigen oberen Fläche der Klemmstufe angeordnet, um die Prüfkopfkontaktfläche zu bilden. In diesem Fall ist es möglich, die leitfähige Platte nur dann auszutauschen, wenn die Prüfkopfkontaktfläche durch wiederholten Kontakt mit den Prüfköpfen für die rückseitigen Elektroden beschädigt wurde, was die Zeit und Kosten verringert, die für die Wartung benötigt werden, und was bevorzugt ist.
Außerdem ist bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die obere Fläche der Klemmstufe in mehrere lange rechteckige Abschnitte unterteilt, die parallel zueinander verlaufen und entlang der Linie liegen, welche die Waferhaltefläche und die Prüfkopfkontaktfläche verbindet. Mehrere der Abschnitte bestehen aus leitfähigen Komponenten und elektrisch isolierenden Komponenten, die eine nach dem anderen angeordnet sind. Ein Teil der oberen Fläche der leitfähigen Komponenten bildet die leitfähigen Kontaktabschnitte der Waferhaltefläche und ein anderer Teil der oberen Fläche der leitfähigen Komponenten bildet die Prüfkopfkontaktfläche. In dem Fall, dass die obere Fläche der Klemmstufe durch die leitfähigen Komponenten und die elektrisch isolierenden Komponenten, die eine nach der anderen angeordnet sind, gebildet wird, werden die elektrischen Verbindungswege, die von der Rückseite des Wafers zu den Prüfköpfen für die rückseitigen Elektroden führen, auf die langen rechteckigen leitfähigen Komponenten entlang der gerade Linie, welche die Waferhaltefläche und die Prüfkopfkontaktfläche verbindet, begrenzt. Dementsprechend werden die störenden Induktivitäten und die störenden Kapazitäten, die erzeugt werden können, deutlich verringert, wodurch die transienten Eigenschaften während der Inspektion verbessert und eine sehr schnelle und genauere Inspektion ermöglich wird, was vorteilhafte Auswirkungen hat.
Bei der Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung und bei der Klemmstufe der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendig, die Prüfköpfe für die rückseitigen Elektroden zu bewegen, auch wenn die Klemmstufe relativ zu den Prüfköpfen für frontseitigen Elektroden bewegt wird, um die Halbleitervorrichtungen auf einem Wafer einen nach dem anderen zu untersuchen. Daher ist es möglich, die Längen der elektrischen Wege, welche die Tester und die Prüfköpfe für die frontseitigen Elektroden und die Tester und die Prüfköpfe für die rückseitigen Elektroden verbinden, sehr kurz und konstant zu halten. Aus diesem Grunde können die in den Messleitungen erzeugten störenden Induktivitäten minimiert werden. Dadurch wird es möglich, die transienten Eigenschaften zu erhalten, die notwendig sind, um einen Test mit hohem Strom nahe der tatsächlichen Leistung der getesteten Halbleitervorrichtung und einen dynamischem Eigenschaftstest durchzuführen. Dementsprechend werden die vorteilhaften Wirkungen, dass die Inspektion von Halbleitervorrichtungen im Waferzustand genau durchgeführt werden kann, mit der vorliegenden Erfindung erreicht.
Bei der Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Inspektion von elektrischen Eigenschaften von Halbleitervorrichtungen durchzuführen, indem sowohl die Prüfköpfe für die frontseitigen Elektroden als auch die Prüfköpfe für die rückseitigen Elektroden von der Vorderseite des Wafers in Kontakt mit den frontseitigen Elektroden einer Halbleitervorrichtung auf der Wafer- bzw. der Prüfkopfkontaktfläche ausgebracht werden. Dadurch kann der Aufbau der Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung sehr einfach werden, und der Kontaktzustand zwischen den Prüfköpfen und den Halbleitervorrichtungen oder der Prüfkopfkontaktfläche kann einfach überprüft werden. Außerdem werden die vorteilhaften Wirkungen erreicht, dass Austauschvorgänge der Prüfköpfe sowie die Wartung der Klemmstufe einschließlich der Waferhaltefläche einfacher werden.
In dem Fall, dass die Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine leitfähige Komponente für die Kraftleitung aufweist, die parallel zu der oberen Fläche entlang der geraden Linie angeordnet ist, welche die Prüfköpfe für die frontseitigen Elektroden mit den Prüfköpfen für die rückseitigen Elektroden verbindet, verlaufen außerdem der elektrische Weg, der von dem Tester zu den Kraftprüfköpfen unter den Prüfköpfen für die frontseitigen Elektroden führt, und der elektrische Weg, der von den leitfähigen Kontaktabschnitten in der Waferhaltefläche zu der Prüfkopfkontaktfläche führt, parallel zueinander und in entgegengesetzter Richtung. Dadurch heben die von den beiden elektrischen Wegen erzeugten Magnetfelder einander auf, und die Induktivität, die erzeugt wird, wird verringert, wodurch die Inspektion mit verbesserten transienten Eigenschaften und verbesserter Genauigkeit ermöglicht wird.
Wenn die obere Fläche der Klemmstufe aus den leitfähigen Komponenten und den elektrisch isolierenden Komponenten besteht, die einer hinter der anderen angeordnet sind, sind außerdem die elektrischen Wege, die von der Rückseite eines Wafers zu den Prüfköpfen für die rückseitigen Elektroden führen, auf die langen rechteckigen leitfähigen Komponenten begrenzt. Dadurch werden die störenden Induktivitäten und die störenden Kapazitäten, die erzeugt werden, stark verringert. Dadurch werden die vorteilhaften Wirkungen erreicht, dass die transienten Eigenschaften während der Inspektion verbessert werden, und eine sehr schnelle und genauere Inspektion wird ermöglicht.
Da bei der Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung ein Wafer in der Waferhaltefläche der Klemmstufe gehalten wird, wobei die Rückseite des Wafers in Kontakt mit der oberen Fläche der Waferhaltefläche steht, ist es außerdem einfach, den Wafer zu erwärmen und es besteht keine Gefahr, dass der Wafer durch das Gewicht des Wafers selbst oder den bei der Abtastung aufgebrachten Druck deformiert und/oder beschädigt wird, selbst wenn der Wafer dünn ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1. ist ein Teilschnitt einer Vorderansicht eines Beispiels einer Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Draufsicht auf die Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine vergrößerte Vorderansicht, die lediglich die Klemmstufe und deren Nachbarbereich der Inspektionsvorrichtung zeigt;
4 ist eine Draufsicht auf 3;
5 ist eine Vorderansicht, welche die Beziehung zwischen der Klemmstufe und den Prüfköpfen für die front- und rückseitigen Elektroden zeigt;
6 ist eine Draufsicht auf 5;
7 ist eine Draufsicht, welche die Bewegung der Prüfköpfe für die frontseitigen Elektroden und der Prüfköpfe für die rückseitigen Elektroden zeigt;
8 ist eine schematische Zeichnung, welche elektrische Ströme zeigt, die in den leitfähigen Komponenten für die Kraftleitung und der Klemmstufe fließen.
9 ist eine schematische Zeichnung, welche die erzeugten Magnetfelder zeigt;
10 ist ein vergrößerter Teilschnitt, der die Prüfköpfe für die frontseitigen Elektroden zeigt;
11 ist eine vergrößerte Draufsicht, welche die Prüfköpfe für die frontseitigen Elektroden zeigt;
12 ist eine Draufsicht, welche lediglich einen Teil von 11 zeigt;
13 ist eine Draufsicht, die ein anderes Beispiel der Klemmstufe zeigt;
14 ist eine Seitenansicht, die ein weiteres Beispiel der Klemmstufe zeigt;
15 ist eine Vorderansicht, die ein weiteres Beispiel der Klemmstufe zeigt;
16 ist eine vergrößerte Teilansicht von 13; und
17 ist eine Draufsicht, die elektrische Verbindungswege zeigt, welche zwischen den rückseitigen Elektroden eines Wafers und den Prüfköpfen für die rückseitigen Elektroden ausgebildet sind.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, die einen IGBT, der eine der Leistungshalbleitervorrichtungen ist, als ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung aufgreifen, die mit der Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung untersucht wird. Es versteht sich, dass die mit der Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung untersuchten Leistungshalbleitervorrichtungen nicht auf IGBTs beschränkt sind und dass die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Beispiele eingeschränkt ist.
1 ist ein Teilschnitt einer Vorderansicht, die ein Beispiel einer Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Draufsicht der Inspektionsvorrichtung, wie sie in 1 gezeigt ist. In 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 die Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen der vorliegenden Erfindung. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Klemmstufe, das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine elektrische Isolierplatte, auf welcher die Klemmstufe 2 angeordnet ist und gehalten wird, und das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine thermische Isolierplatte. Eine Heizung, die später beschrieben wird, ist zwischen der elektrischen Isolierplatte 3 und der thermischen Isolierplatte 4 angeordnet. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine X, Y, Z-Θ Stufe, welche die Klemmstufe 2 zusammen mit der elektrischen Isolierplatte 3 und der thermischen Isolierplatte 4 in X, Y, Z- und Θ-Richtungen bewegt. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Manipulator, der Prüfköpfe für frontseitige Elektroden hält. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Manipulator, der Prüfköpfe für rückseitige Elektroden hält, und das Bezugszeichen 8 bezeichnet einen Tester. Die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden und die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden können mit dem Manipulator 6 bzw. dem Manipulator 7 in einem engen Bereich in X, Y und Z-Richtung bewegt werden.
Das Bezugszeichen W bezeichnet einen zu untersuchenden Wafer. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine Waferkassette, die Wafer W aufnimmt, und das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Waferhandhabungsausrüstung, welche einen Wafer W aus der Waferkassette 9 herausnimmt, um ihn auf einer unten genannten Waferhaltefläche der Klemmstufe 2 anzuordnen, und nimmt einen Wafer W, dessen Inspektion abgeschlossen ist, aus der Waferhaltefläche heraus nach außen. Es besteht keine Einschränkung auf einen Mechanismus, der es der Waferhandhabungsausrüstung 10 ermöglicht, einen Wafer W zu transportierten, solange die Waferhandhabungsausrüstung 10 einen Wafer W transportieren kann. Vorzugsweise wird bspw. eine Waferhandhabungsausrüstung eingesetzt, die ein Bernoulli-System verwendet.
Das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine obere Basisplatte der Inspektionsvorrichtung 1. Die obere Basisplatte 11 hat ein elliptisches Loch 12. Der Manipulator 6 und der Manipulator 7 sind an dem Rand des elliptischen Loches 12 der oberen Basisplatte 11 befestigt. Der Manipulator 6 und der Manipulator 7 weisen jeweils einen auskragenden Arm auf und eine Haltekomponente, die an der Spitze des Kragarmes angebracht ist und durch das elliptische Loche 12 nach unten vorsteht. Über die Kragarme und die Haltekomponenten halten der Manipulator 6 und der Manipulator 7 die unten genannten Prüfköpfe für frontseitige Elektroden und rückseitige Elektroden an einer Position unterhalb der oberen Basisplatte 11. Die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden und für rückseitige Elektroden können durch den Manipulator 6 bzw. den Manipulator 7 unabhängig voneinander in X, Y und Z-Richtung bewegt werden. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine leitfähige Komponente für die Kraftleitung und 14A und 14B sind leitfähige Kabel. Die Prüfköpfe für die frontseitigen Elektroden sind über die leitfähige Komponente für Kraftleitung 13 und das leitfähige Kabel 14A mit dem Tester 8 verbunden. Die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden sind über das leitfähige Kabel 14B mit dem Tester verbunden. Die Inspektionsvorrichtung 1 umfasst zusätzlich zu den oben genannten Komponenten ein Mikroskop und/oder eine Bildvorrichtung zur Ausrichtung, die nicht dargestellt sind.
3 ist eine vergrößerte Vorderansicht, die lediglich die Klemmstufe 2 und deren benachbarten Teil der Inspektionsvorrichtung 1 zeigt. In 3 ist das Bezugszeichen 15 eine Heizung, die zwischen der elektrischen Isolierplatte 3 und der thermischen Isolierplatte 4 eingesetzt ist. Wenn von einer nicht dargestellten Stromquelle elektrischer Strom zugeführt wird, heizt die Heizung 15 die Klemmstufe 2 zusammen mit einem auf der Waferhaltefläche der Klemmstufe 2 angeordneten Wafer W. Ein nicht dargestellter Temperatursensor ist an der Waferhaltefläche angebracht. Die Klemmstufe 2 und der auf der Waferhaltefläche angeordnete Wafer W können auf eine vorgeschriebene Temperatur aufgeheizt werden, indem der der Heizung 15 zugeführte elektrische Strom auf der Basis eines Signals von dem Temperatursensor gesteuert wird.
4 ist eine Draufsicht auf 3. Wie in 4 gezeigt ist, sind die Waferhaltefläche, die durch das Symbol α bezeichnet ist, und eine Prüfkopfkontaktfläche, die durch das Symbol β bezeichnet ist, an der oberen Fläche der Klemmstufe 2 nahe beieinander ausgebildet, ohne dass sich die Flächen überlappen. Die Waferhaltefläche α hat einen geeigneten Vakuummechanismus, bspw. mit einer Vakuumtabelle verbundene Saugnuten, der nicht dargestellt ist. Durch den Vakuummechanismus saugt und hält die Waferhaltefläche α einen Wafer W, wobei die obere Fläche der Fläche in Kontakt mit der Rückseite des Wafers W steht.
Es besteht keine Einschränkung der Größe der Waferhaltefläche α, solange die Waferhaltefläche α in der Lage ist, den größten Wafer W, der erwartungsgemäß von der Inspektionsvorrichtung 1 untersucht wird, zu halten. Da ein zu untersuchender Wafer W normalerweise eine Kreisform hat, ist die Waferhaltefläche α normalerweise entsprechend der Form eines Wafers W kreisförmig ausgestaltet. Die Form der Waferhaltefläche α ist jedoch nicht auf einen Kreis beschränkt. Die Waferhaltefläche α kann als Ellipse, Oval oder Polygon ausgebildet sein, solange sie einen Wafer W halten kann.
In der Inspektionsvorrichtung 1 des vorliegenden Beispiels besteht die Klemmstufe 2 aus einem leitfähigen Material, wie Kupfer, das einer Antikorrosionsüberzugsbehandlung unterworfen wurde. Da ein Teil der oberen Fläche der Klemmstufe 2 die Waferhaltefläche α bildet, ist auch die obere Fläche der Waferhaltefläche α leitfähig. Wenn ein Wafer W auf der Waferhaltefläche α angeordnet wird, steht die leitfähige obere Oberfläche der Waferhaltefläche α in Kontakt mit der Rückseite des Wafers W. Der Teil der Waferhaltefläche α, der in Kontakt mit der Rückseite des Wafers W kommt, wird als leitfähiger Kontaktabschnitt bezeichnet.
Andererseits ist die Prüfkopfkontaktfläche β, die eine Fläche ist, mit welcher die Prüfköpfe für die rückseitigen Elektroden in Kontakt treten, an der oberen Oberfläche der Klemmstufe 2 neben der Waferhaltefläche α ausgebildet. Dementsprechend bildet ein Teil der oberen Oberfläche der Klemmstufe 2 die Prüfkopfkontaktfläche β. Da die Klemmstufe 2 bei diesem Beispiel aus einem leitfähigen Material, bspw. Kupfer, besteht, das in der oben beschriebenen Weise eine Antikorrosionsüberzugsbehandlung erfahren hat, ist die Prüfkopfkontaktfläche β leitfähig und ist elektrisch durch die Waferhaltefläche α und den Teil der Klemmstufe, der nicht die Prüfkopfkontaktfläche β ist, mit den leitfähigen Kontaktabschnitten der Waferhaltefläche α verbunden.
Die Größe der Prüfkopfkontaktfläche β ist so gewählt, dass sie eine Fläche mit der gleichen Grüße und der gleichen Form abdeckt wie der größte Wafer W, der auf der Waferhaltefläche α gehalten werden soll. Bei diesem Beispiel wird angenommen, dass ein Wafer W, der auf der Waferhaltefläche α gehalten werden soll, eine Kreisform mit einem Durchmesser aufweist, der höchstens so groß ist wie der der Waferhaltefläche α. Daher ist die Prüfkopfkontaktfläche β bei diesem Beispiel eine kreisförmige Fläche mit dem gleichen Radius wie die Waferhaltefläche α. Die Form der Prüfkopfkontaktfläche β ist jedoch nicht auf einen Kreis eingeschränkt. Die Prüfkopfkontaktfläche β kann beliebig geformt sein, bspw. als Ellipse, Oval oder Polygon, solange sie eine Fläche mit der gleichen Größe und der gleichen Form wie der größte zu untersuchende Wafer W abdeckt. Auch wenn die Prüfkopfkontaktfläche β die gleiche Größe und Form aufweisen kann wie der größte Wafer W, der auf der Waferhaltefläche α gehalten werden soll, weil es ausreicht, dass die Prüfkopfkontaktfläche β eine Fläche mit der gleichen Größe und der gleichen Form wie der größte Wafer W, der auf der Waferhaltefläche α gehalten werden soll, abdeckt, ist es aus Gründen der Vorsicht bevorzugt, dass die Größe und die Form der Prüfkopfkontaktfläche β so gewählt werden, dass sie eine Fläche abdecken, die größer ist als der größte Wafer W, der auf der Waferhaltefläche α gehalten wird.
Wie oben beschrieben wurde, bildet bei diesem Beispiel die leitfähige obere Oberfläche der Klemmstufe 2 selbst sowohl die Waferhaltefläche α als auch die Prüfkopfkontaktfläche β. Es kann aber auch eine leitfähiges Platte, welche die Fläche mit der gleichen Größe und der gleichen Form wie der größte Wafer W, der auf der Waferhaltefläche α gehalten wird, abdeckt, auf der oberen Fläche der Klemmstufe 2 angeordnet werden, um die obere Oberfläche der leitfähigen Platte als die Prüfkopfkontaktfläche β zu nutzen. In dem Fall, dass die leitfähige Platte als die Prüfkopfkontaktfläche β verwendet wird, ist es möglich, die leitfähige Platte nur dann auszutauschen, wenn die Prüfkopfkontaktfläche β durch wiederholten Kontakt mit den Prüfköpfen für die rückseitigen Elektroden beschädigt ist, was die Zeit und Kosten für die Wartung verringert.
Wie in 4 gezeigt ist, ist die Klemmstufe 2 auf der XYZ-Θ Stufe 5 vorgesehen, und die Waferhaltefläche α und die Prüfkopfkontaktfläche β sind an der Klemmstufe 2 ausgebildet. Daher bewegen sich die Waferhaltefläche α und die Prüfkopfkontaktfläche β zusammen in der gleichen Richtung, wenn die XYZ-Θ Stufe 5 betätigt wird, um die Klemmstufe zu bewegen.
5 ist eine Vorderansicht, welche die Beziehung zwischen der Klemmstufe 2 und den Prüfköpfen für die front- und rückseitigen Elektroden zeigt. 6 ist eine Draufsicht auf 5. Der Einfachheit halber sind in 5 und 6 lediglich die Komponenten gezeigt, die zur Erläuterung der Beziehung notwendig sind. In 5 und 6 bezeichnet P_A die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden und P_B bezeichnet die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden. W ist ein Wafer, der auf der Waferhaltefläche α gehalten wird. Die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A und die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden P_B umfassen mehr als einen Kraftprüfkopf und mehr als einen Richtungsprüfkopf, die beide nicht dargestellt sind. Lediglich ein Kraftprüfkopf reicht aus. Es ist doch möglich, dass mehr als ein Kraftprüfkopf vorgesehen ist, da es notwendig ist, bei der Inspektion von Leistungshalbleitervorrichtungen einen großen Strom aufzubringen. Auch wenn lediglich ein Richtungsprüfkopf ausreicht, wird es in ähnlicher Weise bevorzugt, dass mehr als ein Richtungsprüfkopf vorgesehen sind, da eine Kontinuitätsüberprüfung möglich wird, wenn mehr als ein Richtungsprüfkopf vorhanden ist. Auch wenn dies von der Art der zu untersuchenden Halbleitervorrichtungen abhängt, umfassen die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A normalerweise einen Gate-Prüfkopf oder einen Basis-Prüfkopf (nicht dargestellt), zusätzlich zu den Kraftprüfköpfen und den Richtungsprüfköpfen.
Die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A und die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden P_B sind so angeordnet, dass zwischen ihnen in horizontaler Richtung ein Abstand D verbleibt. Der Abstand D ist so gewählt, dass die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A in Kontakt mit einem auf der Waferhaltefläche α gehaltenen Wafer W kommen, und dass die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden P_B in Kontakt mit der Prüfkopfkontaktfläche β kommen, wenn die Klemmstufe 2 durch die XYZ-Θ Stufe 5 nach oben bewegt wird. Die leitfähige Komponente für die Kraftleitung 13 ist parallel zu der oberen Fläche der Klemmstufe 2 und entlang der geraden Linie angeordnet, welche die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A und die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden P_B verbindet. Bei diesem Beispiel ist die leitfähige Komponente für die Kraftleitung 13 eine steife und leitfähige Komponente in Plattenform. Das eine Ende der leitfähigen Komponente für die Kraftleitung 13, das den Prüfköpfen für frontseitige Elektroden P_A näher liegt, ist elektrisch an den mehr als einen Kraftprüfkopf unter den Prüfköpfen für frontseitige Elektroden P_A angeschlossen, und das andere Ende der leitfähigen Komponente für Kraftleitung 13 ist über das leitfähige Kabel 14 _A an den Tester 8 angeschlossen. Die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden P_B sind über das leitfähige Kabel 14 _B an den Tester 8 angeschlossen.
Das Symbol L in 6 steht für den Abstand zwischen dem Zentrum der Waferhaltefläche α und dem Zentrum der Prüfkopfkontaktfläche β. Bei diesem Beispiel ist der Abstand D so gewählt, dass er gleich oder fast genau so groß ist wie der Abstand L. Da der Abstand D so gewählt ist, dass er gleich oder fast genau so groß ist wie der Abstand L, und da die Prüfkopfkontaktfläche β die Fläche mit der gleichen Größe und der gleichen Form abdeckt wie der größte auf der Waferhaltefläche α gehaltene Wafer W, bewegen sich die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden P_B relativ innerhalb der Prüfkopfkontaktfläche β, wenn die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A sich mit der Bewegung der Klemmstufe 2 durch die XYZ-Θ Stufe 5 innerhalb des zu untersuchenden Wafers W, der auf der Waferhaltefläche α gehalten wird, relativ bewegen.
7 ist eine Draufsicht, welche die Bewegung der Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A und der Prüfköpfe für rückseitige Elektroden P_B zeigt. In 7 ist als der größte auf der Waferhaltefläche α gehaltene Wafer ein kreisförmiger Wafer W mit dem gleichen Radius wie die Waferhaltefläche α angeordnet und auf der Waferhaltefläche α gehalten. Wie in (a) bis (d) von 7 gezeigt ist, bewegen sich die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A relativ innerhalb des auf der Waferhaltefläche α gehaltenen Wafers W, wenn sich die Klemmstufe 2 in den Figuren nach rechts, links, aufwärts oder abwärts bewegt. Entsprechend der Bewegung der Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A bewegen sich die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden P_B relativ innerhalb der Prüfkopfkontaktfläche β, wobei sie den Abstand D von den Prüfköpfen für frontseitige Elektroden P_A beibehalten.
Wie oben beschrieben wurde, kommen bei der Inspektionsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung auch in dem Fall, dass die Klemmstufe 2 zu der XYZ-Θ Stufe 5 bewegt wird, um viele auf einem Wafer W ausgebildete Halbleitervorrichtungen eine nach der anderen zu untersuchen, die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden P_B jedes Mal in Kontakt mit der Prüfkopfkontaktfläche β, welche elektrisch an die rückseitigen Elektroden einer untersuchten Halbleitervorrichtung angeschlossen ist, wenn die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A in Kontakt mit den frontseitigen Elektroden der untersuchten Halbleitervorrichtung kommen. Hierdurch werden notwendige elektrische Signale an die Halbleitervorrichtungen geliefert. Daher ist es bei der Inspektionsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung möglich, elektrische Eigenschaften von Halbleitervorrichtungen im Waferzustand zu untersuchen. Außerdem werden die Positionsbeziehungen zwischen dem Tester 8 und den Prüfköpfen für frontseitige Elektroden P_A sowie die Positionsbeziehungen zwischen dem Tester 8 und den Prüfköpfen für rückseitige Elektroden P_B konstant gehalten, weil es nicht notwendig ist, die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A und die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden P_B zu bewegen, selbst in dem Fall, dass viele Halbleitervorrichtungen auf einem Wafer W eine nach der anderen untersucht werden. Daher können bei der Inspektionsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung, selbst in dem Fall, dass viele Halbleitervorrichtungen auf einem Wafer einer nach dem anderen im Waferzustand untersucht werden, die Längen der elektrischen Verbindungsleitungen, welche den Tester 8 mit den Prüfköpfen für frontseitige Elektroden P_A und den Prüfköpfen für rückseitige Elektroden P_B verbinden, immer sehr kurz und konstant gehalten werden. Dementsprechend ist es möglich, die transienten Eigenschaften zu erhalten, die notwendig sind, um einen Test mit hohem Strom nahe der tatsächlichen Leistung der getesteten Halbleitervorrichtungen und einen dynamischen Eigenschaftstest durchzuführen, indem die störende Induktivität der Messleitungen minimiert wird. Dies hat vorteilhafte Auswirkungen.
8 ist eine schematische Zeichnung, die elektrischen Ströme zeigt, welche in der leitfähigen Komponente für Kraftleitungen 13 und der Klemmstufe 2 fließen. 9 ist eine schematische Zeichnung, die die durch die elektrischen Ströme erzeugten Magnetfelder zeigt. Bei der Inspektion wird ein Stromkreis gebildet, der an dem Tester 8 startet und durch das leitfähige Kabel 14 _A, die leitfähige Komponente der Kraftleitung 13, Kraftprüfköpfe unter den Prüfköpfen für frontseitige Elektroden P_A, eine Halbleitervorrichtung auf einem Wafer W, die leitfähigen Kontaktabschnitte der Waferhaltefläche α, die Klemmstufe 2, die Prüfkopfkontaktfläche β, die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden P_B und das leitfähige Kabel 14 _B in dieser Reihenfolge zu dem Tester 8 zurückkehrt. Der elektrische Strom Ii, der in der Figur gezeigt ist, fließt in die leitfähige Komponente für die Kraftleitung 13, und der elektrische Strom Io, der in der Figur gezeigt ist, fließt in die Klemmstufe 2. Da die leitfähige Komponente der Kraftleitung 13 parallel zu der oberen Oberfläche der Klemmstufe 2 entlang der geraden Linie angeordnet ist, welche die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A und die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden P_B verbindet, ist die Richtung des Magnetfeldes, das von dem elektrischen Strom Ii erzeugt wird, entgegengesetzt zu der Richtung des Magnetfelds, das von dem elektrischen Strom Io erzeugt wird (vgl. 9), und die beiden Magnetfelder heben einander auf. Hierdurch kann die effektive Induktivität des elektrischen Stromweges zwischen den Prüfköpfen für frontseitige Elektroden P_A und den Prüfköpfen für rückseitige Elektroden P_B verringert werden, und Messungen mit hoher Genauigkeit und besseren transienten Eigenschaften werden realisiert.
Die leitfähige Komponente für Kraftleitungen 13 ist nicht auf eine feste und leitfähige Komponente in Plattenform eingeschränkt, so lang sie parallel zu der oberen Fläche der Klemmstufe 2 entlang der geraden Linie, welche die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A und die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden P_B verbindet, angeordnet werden kann. Die leitfähige Komponente für Kraftleitung 13 kann eine Ummantelung mit kreisförmigem Querschnitt sein. Wenn die Klemmstufe 2, in welcher der elektrische Strom Ii fließt, plattenförmig ist, ist die leitfähige Komponente für Kraftleitungen 13 jedoch vorzugsweise plattenförmig mit einer Breite, die größer ist als die Lücke zwischen der leitfähigen Komponente für Kraftleitungen 13 und der Klemmstufe 2, um eine parallele Kopplungsstruktur mit der Klemmstufe 2 zu bilden, bei welcher Luft als dielektrisches Material zwischen diesen Elementen gehalten wird.
10 ist ein vergrößerter Teilschnitt, der die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A zeigt. In 10 bezeichnet das Bezugszeichen 16 einen Prüfkopfblock, und das Bezugszeichen 17 bezeichnet eine Blockabdeckung. Der Prüfkopfblock 16 besteht aus einem leitfähigen Material und ist elektrisch an die leitfähige Komponente für Kraftleitung 13 angeschlossen, indem der mit der leitfähigen Komponente für Kraftleitung 13 verbunden ist. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Kraftprüfkopf. Die Kraftprüfköpfe 18 werden an dem Prüfkopfblock 16 angebracht, indem sie in ein Befestigungsloch, das in dem Prüfkopfblock 16 ausgebildet ist, eingesetzt und dort fixiert werden. Die Kraftprüfköpfe 18 stehen in Kontakt mit der Innenfläche des Befestigungsloches und stellen dadurch eine elektrische Verbindung zu dem Prüfkopfblock 16 und der leitfähigen Komponente für Kraftleitung 13 her. Das Bezugszeichen 19 bezeichnet einen Richtungsprüfkopf. Der Richtungsprüfkopf 19 wird an dem Prüfkopfblock 16 angebracht, indem er in ein Befestigungsloch, das in dem Prüfkopfblock 16 ausgebildet ist, eingesetzt und dort fixiert wird. Der Richtungsprüfkopf 19 ist jedoch elektrisch von dem Prüfkopfblock 16 und der leitfähigen Komponente für Kraftleitung 13 isoliert, weil zwischen dem Richtungsprüfkopf 19 und der Innenfläche der Befestigungsöffnung ein elektrisch isolierendes Material 20 vorgesehen ist.
Der Endabschnitt 18 _T des Kraftprüfkopfes 18 und der Endabschnitt 19 _T des Richtungsprüfkopfes 19 werden durch nicht dargestellte elastische Mittel nach unten gepresst, die in dem Kraftprüfkopf 18 bzw. dem Richtungsprüfkopf 19 enthalten sind. Wenn eine äußere Kraft nach oben aufgebracht wird, können sich der Endabschnitt 18 _T und der Endabschnitt 19 _T entsprechend der Größe der äußeren Kraft nach oben bewegen. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet ein leitfähiges Kabel, welches den Richtungsprüfkopf 19 mit dem Tester 8 verbindet.
Das Bezugszeichen 22 bezeichnet eine Kühlkammer, die in dem Prüfkopfblock 16 ausgebildet ist, das Bezugszeichen 23 bezeichnet einen Kühllufteingang und das Bezugszeichen 24 bezeichnet eine Kühlluftdüse. Der Kühllufteingang 23 ist mit einer geeigneten, nicht dargestellten Kühlluftquelle verbunden. Kühlluft fließt von der Kühlluftquelle durch den Kühllufteingang 23 in die Kühlkammer 22 und kühlt die Kraftprüfköpfe 18 und den Richtungsprüfkopf 19 und außerdem den Gate-Prüfkopf, der unten genannt ist, sowie den Prüfkopfblock 16. Die Kühlluft tritt aus der Kühlluftdüse 24 aus und kühlt außerdem eine getestete Halbleitervorrichtung, die unterhalb der Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A angeordnet ist. Wie oben erläutert wurde, haben die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A in diesem Beispiel Kühlmittel für die Prüfköpfe und die getestete Halbleitervorrichtung. Dementsprechend wird bei diesem Beispiel bei den Prüfköpfen für frontseitige Elektroden P_A ein exzessiver Anstieg der Temperatur der Prüfköpfe und einer getesteten Halbleitervorrichtung sicher verhindert, auch wenn der zu untersuchenden Halbleitervorrichtung ein großer elektrischer Strom zugeführt wird. Aus diesem Grunde kann eine stabilere und genauere Inspektion durchgeführt werden. Das Kühlmedium ist nicht auf Luft beschränkt.
Geeignete andere Gase als Luft, bspw. Stickstoffgas, können selbstverständlich auch als Kühlmedium eingesetzt werden.
11 ist eine vergrößerte Draufsicht, welche die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A ohne die Blockabdeckung 17 zeigt. 12 ist eine Draufsicht, welche lediglich die Prüfköpfe in 11 zeigt. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet den Gate-Prüfkopf, und ein elektrisch isolierendes Material 20 ist zwischen dem Gate-Prüfkopf 25 und dem Prüfkopfblock 16 eingesetzt. Der Gate-Prüfkopf 25 wird dadurch elektrisch von der leitfähigen Komponente für Kraftleitung 13 sowie den Prüfkopfblock 16 isoliert. Der Gate-Prüfkopf 25 ist über ein nicht dargestelltes Verbindungskabel mit dem Tester 8 verbunden.
Wie in 11 und 12 gezeigt ist, sind die Prüfköpfe jeweils an einem Gitterpunkt eines Gittermusters angeordnet. Vierzehn (14) Kraftprüfköpfe 18 sind insgesamt an den Gitterpunkten des Gittermusters bis auf die Gitterpunkte angeordnet, die neben zwei Richtungsprüfköpfen 19 und einem Gate-Prüfkopf 25 liegen. Die Anordnung und die Zahl der verschiedenen Prüfköpfe, wie sie in 11 und 12 gezeigt sind, sind lediglich ein Beispiel. Es versteht sich, dass die Anordnung und Zahl der Kraftprüfköpfe 18, Richtungsprüfköpfe 19 und Gate-Prüfkopf 25 nicht auf die in den 11 und 12 gezeigten beschränkt ist.
Auch wenn oben nur die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A erläutert wurden, sind die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden P_B im Wesentlichen die gleichen wie die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A bis auf die Tatsache, dass sie keinen Gate-Prüfkopf 25 aufweisen und sich hinsichtlich der Größe und Anordnung der Kraftprüfköpfe 18 und Richtungsprüfköpfe 19 geringfügig von den Prüfköpfen für frontseitige Elektroden P_A unterscheiden.
13 ist eine Draufsicht, die ein anderes Beispiel der Klemmstufe 2 zeigt. 14 ist eine Seitenansicht hiervon, 15 ist eine Vorderansicht hiervon, und 16 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht auf 13. Wie in den Figuren gezeigt ist, ist die Klemmstufe 2 dieses Beispiels in eine Zahl langer rechteckiger Abschnitte unterteilt, die parallel zueinander überlaufen und entlang der Linie liegen, welche die Waferhaltefläche α und die Prüfkopfkontaktfläche β verbindet. Die langen rechteckigen Abschnitte bestehen aus leitfähigen Komponenten 26 und elektrisch isolierenden Komponenten 27, die eine nach der anderen angeordnet sind (in 16 sind die elektrisch isolierenden Komponenten 27 zum besseren Verständnis schraffiert dargestellt). Die Höhe der leitfähigen Komponenten 26 ist größer als die der elektrisch isolierenden Komponenten 27, und die obere Fläche der Klemmstufe 2 wird durch die oberen Flächen der leitfähigen Komponenten 27 gebildet. Ein Teil der oberen Fläche der Klemmstufe 2, der durch die oberen Flächen einer Anzahl der leitfähigen Komponenten 27 gebildet wird, dient als leitfähige Kontaktbereiche einer Waferhaltefläche α, die in Kontakt mit der Rückseite eines Wafers W stehen, und ein anderer Teil der oberen Fläche der Klemmstufe 2 dient als eine Prüfkopfkontaktfläche β. Da eine elektrisch isolierende Komponente 27 zwischen jeweils zwei benachbarten leitfähigen Komponenten 26 eingesetzt ist, sind jeweils zwei benachbarte leitfähige Komponenten 26 elektrisch voneinander isoliert. Somit sind die leitfähigen Kontaktabschnitte der Waferhaltefläche α, die in Kontakt mit der Rückseite eines Wafers W stehen, elektrisch durch eine Anzahl leitfähiger Komponenten 26, die eine gerade Linie bilden und elektrisch voneinander isoliert sind, elektrisch mit der Prüfkopfkontaktfläche β verbunden.
Wir in 14 und 15 gezeigt ist, sind die dünnen, plattenähnlichen leitfähigen Komponenten 26 und die ähnlich dünnen, plattenähnlichen elektrisch isolierenden Komponenten 27, die kleiner sind als die leitfähigen Komponenten 26, aufeinander gestapelt, um bei diesem Beispiel die Klemmstufe 2 zu bilden. So kann die Klemmstufe 2 durch abwechselndes Positionieren und Aufeinanderstapeln der leitfähigen Komponenten 26 und der elektrisch isolierenden Komponenten 27 und Verkleben oder Verschmelzen gebildet werden. Der Aufbau der Klemmstufe 2, der aus den leitfähigen Komponenten 26 und den elektrisch isolierenden Komponenten 27 besteht, die eine nach der anderen und parallel zueinander angeordnet sind, ist jedoch nicht auf den in den Figuren gezeigten beschränkt. Bspw. kann zur Bildung durch geeignete Mittel, bspw. Kleben, Fusion, Bedampfen oder Plattieren, eine Anzahl der langen rechteckigen leitfähigen Komponenten 26 an einer elektrisch isolierenden Platte parallel zueinander angebracht werden, wobei ein Zwischenraum zwischen jeweils zwei benachbarten leitfähigen Komponenten 26 verbleibt, um eine Klemmstufe 2 zu bilden, in welcher die leitfähigen Komponenten 26 und die elektrisch isolierenden Komponenten 27 abwechselnd angeordnet sind. Eine Klemmstufe 2, in welcher die leitfähigen Komponenten 26 und die elektrisch isolierenden Komponenten 27 abwechselnd angeordnet sind, kann auch dadurch hergestellt werden, dass eine elektrisch isolierende Platte mit einer Anzahl gerader Nuten auf ihrer Oberfläche vorbereitet wird und in jede der Nuten die leitfähige Komponente 26 eingesetzt wird.
17 ist eine Draufsicht, die elektrische Verbindungswege zeigt, die zwischen den rückseitigen Elektroden eines Wafers W und den Prüfköpfen für rückseitige Elektroden P_B ausgebildet werden, wenn die Klemmstufe 2, wie sie in 13 gezeigt ist, verwendet wird. In 17. bezeichnet das Bezugszeichen 28 eine untersuchte Halbleitervorrichtung, das Bezugszeichen 29 bezeichnet einen Kraftprüfkopf unter den Prüfköpfen für die rückseitigen Elektroden P_B und das Bezugszeichen 30 bezeichnet einen Richtungsprüfkopf unter den Prüfköpfen für rückseitige Elektroden P_B.
Eine Anzahl der leitfähigen Komponenten 26 in der Klemmstufe 2 liegt entlang der Linie, welche von der Waferhaltefläche α zu der Prüfkopfkontaktfläche β verläuft. Die Richtung der Linie ist die gleiche oder beinahe die gleiche wie die der geraden Linie, welche die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A und die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden P_B verbindet. Wenn die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden P_A in Kontakt mit den an der Vorderseite der untersuchten Halbleitervorrichtung 28 ausgebildeten Elektroden kommt, treten daher die rückseitigen Elektroden des Wafers W genau unterhalb der Halbleitervorrichtung 28 und die Kraftprüfköpfe 29 sowie der Richtungsprüfkopf 30 unter den Prüfköpfen für rückseitige Elektroden P_B in Kontakt mit den gleichen leitfähigen Komponenten 26. Mit anderen Worten werden die rückseitigen Elektroden des Wafers W gerade unter der Halbleitervorrichtung 28 elektrisch mit den Kraftprüfköpfen 29 und dem Richtungsprüfkopf 30 unter den Prüfköpfen für rückseitige Elektroden P_B in gerader Richtung mit elektrischen Verbindungswegen elektrisch verbunden, welche durch die langen rechteckigen leitfähigen Komponenten 26 gebildet werden, die entlang der von der Waferhaltefläche α zu der Prüfkopfkontaktfläche β verlaufenden Linie liegen. Wie oben erläutert wurde, sind die elektrischen Verbindungswege, die von der Rückseite des Wafers W zu den Prüfköpfen für rückseitige Elektroden P_B verlaufen, auf die langen rechteckigen leitfähigen Komponenten 26 beschränkt, wenn die in 13 gezeigte Klemmstufe 2 verwendet wird. Dementsprechend werden die störenden Induktivitäten und die störenden Kapazitäten, die erzeugt werden können, deutlich verringert, was die vorteilhaften Auswirkungen mit sich bringt, dass die transienten Eigenschaften verbessert werden und eine sehr schnelle und genauere Inspektion realisiert wird.
Da eine Anzahl der leitfähigen Komponenten 26 elektrisch voneinander isoliert ist, werden die elektrischen Verbindungswege, welche die rückseitigen Elektroden des Wafers W und die Kraftprüfköpfe 29 unter den Prüfköpfen für rückseitige Elektroden P_B verbinden, elektrisch von den elektrischen Verbindungswegen, welche die rückseitigen Elektroden des Wafers W und den Richtungsprüfkopf 30 unter den Prüfköpfen für rückseitige Elektroden P_B verbinden, isoliert, wenn nicht einer der Kraftprüfköpfe 29 und des Richtungsprüfkopfes 30 in Kontakt mit der gleichen leitfähigen Komponente 26 stehen. Daher ist es möglich, die elektrischen Signale zur Kraftverwendung von den rückseitigen Elektroden des Wafers W über elektrische Verbindungswege, die sich von denen unterscheiden, die zur Übertragung der elektrischen Signale zur Richtungsverwendung von den rückseitigen Elektroden des Wafers W zu dem Tester 8 unterscheiden, zu übertragen, obwohl die Prüfkopfkontaktfläche β gemeinsam genutzt wird. Dies ist ein vorteilhafter Effekt dieses Beispiels. Damit die Kraftprüfköpfe 29 und der Richtungsprüfkopf 30 nicht in Kontakt mit der gleichen leitfähigen Komponente 26 kommen, sollten die Kraftprüfköpfe 29 und der Richtungsprüfkopf 30 bspw. so angeordnet werden, dass zwischen ihnen ein Freiraum in einer Richtung senkrecht zu den leitfähigen Komponenten 26 verbleibt, der größer ist als die Breiten einer leitfähigen Komponente 26 sowie einer elektrischen isolierenden Komponente 27.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie oben erläutert wurde, können mit der Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen und der für diese verwendeten Klemmstufe gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Waferzustand die transienten Eigenschaften untersucht werden, die notwendig sind, um Versuche mit hohem Strom nahe der tatsächlichen Leistung der untersuchten Halbleitervorrichtung und dynamische Eigenschaftstests durchzuführen, auch wenn die Halbleitervorrichtungen die Elektroden auf beiden Seiten des Wafers aufweisen, wie bei Leistungshalbleitervorrichtungen. Dadurch sind genauere Inspektionen der Halbleitervorrichtungen im Waferzustand möglich. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Nachteil zu vermeiden, dass Eigenschaftsfehler der Halbleitervorrichtungen bei der vollständigen Abschlussuntersuchung zum ersten Mal gefunden werden. Dadurch kann eine Vergrößerung des Abfallvolumens und ein Anstieg der Produktionskosten, die durch nutzlose Prozesse bewirkt werden, wirksam verhindert werden. Die vorliegende Erfindung besitzt eine große gewerbliche Anwendbarkeit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5-333098 [0003, 0004]
JP 1993/333098 A1 [0003, 0004]
JP 2007-40926 [0005]
JP 2007/40926 A1 [0005]
JP 2008-101944 [0005]
JP 2008/101944 A1 [0005]
JP 2011-138865 [0006, 0008]
JP 2011/128865 A1 [0006]
JP 2011/138865 A1 [0008]

Claims

Eine Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen, die aufweist: Prüfköpfe für frontseitige Elektroden, Prüfköpfe für rückseitige Elektroden, eine Klemmstufe, welche sich relativ zu den Prüfköpfen für frontseitige Elektroden und den Prüfköpfen für rückseitige Elektroden bewegt, eine Waferhaltefläche, die einen zu untersuchenden Wafer hält, und eine Prüfkopfkontaktfläche, die leitfähig ist und eine Fläche abdeckt, welche die gleiche Größe und die gleiche Form hat, wie der größte Wafer, der auf der Waferhaltefläche gehalten werden soll, wobei die Waferhaltefläche und die Prüfkopfkontaktfläche an der oberen Fläche der Klemmstufe nahe beieinander ausgebildet sind, ohne dass sich diese Flächen überlappen, wobei die Waferhaltefläche leitfähige Kontaktabschnitte aufweist, die in Kontakt mit der Rückseite des Wafers stehen, und wobei die Prüfkopfkontaktfläche elektrisch mit den leitfähigen Kontaktabschnitten der Waferhaltefläche verbunden ist, und wobei die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden und die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden so angeordnet sind, dass zwischen ihnen ein Abstand in horizontaler Richtung verbleibt, so dass sich die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden innerhalb der Prüfkopfkontaktfläche relativ bewegen, wenn die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden durch die Bewegung der Klemmstufe innerhalb des getesteten Wafers relativ bewegt werden.
Die Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen nach Anspruch 1, wobei die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden und die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden eine oder mehrere Kraftprüfköpfe und einen oder mehrere Richtungsprüfköpfe aufweisen.
Die Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen nach Anspruch 2, die eine leitfähige Komponente für Kraftleitung aufweist, welche parallel zu der oberen Fläche der Klemmstufe und entlang der geraden Linie angeordnet ist, welche die Prüfköpfe für frontseitige Elektroden und die Prüfköpfe für rückseitige Elektroden verbindet, wobei ein Ende der leitfähigen Komponente für Kraftleitung näher bei den Prüfköpfen für frontseitige Elektroden elektrisch an den einen oder mehrere Kraftprüfkopf unter den Prüfköpfen für frontseitige Elektroden angeschlossen ist, und wobei das andere Ende der leitfähigen Komponente für Kraftleitung an einen Tester angeschlossen ist.
Die Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen nach Anspruch 3, wobei die leitfähige Komponente für Kraftleitung plattenförmig ist.
Die Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen nach Anspruch 1, wobei die obere Fläche der Klemmstufe aus einem leitfähigen Material besteht, und wobei ein Teil der oberen Fläche, der aus einem leitfähigen Material besteht, die leitfähigen Kontaktabschnitte der Waferhaltefläche bildet und wobei ein anderer Teil der oberen Fläche, der aus einem leitfähigen Material besteht, die Prüfkopfkontaktfläche bildet.
Die Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen nach Anspruch 1, wobei die obere Fläche der Klemmstufe aus einem leitfähigen Material besteht und ein Teil der oberen Fläche, der aus einem leitfähigen Material besteht, die leitfähigen Kontaktabschnitte der Waferhaltefläche bildet, und wobei eine leitfähige Platte, die auf einem anderen Teil der oberen Fläche aus einem leitfähigen Material angeordnet ist, die Prüfkopfkontaktfläche bildet.
Die Inspektionsvorrichtung für Halbleitervorrichtungen nach Anspruch 1, wobei die obere Fläche der Klemmstufe in eine Anzahl langer rechteckiger Abschnitte unterteilt ist, die parallel zueinander verlaufen und entlang der Linie liegen, welche die Waferhaltefläche und die Prüfkopfkontaktfläche verbindet, und wobei die langen rechteckigen Abschnitte aus leitfähigen Komponenten und elektrisch isolierenden Komponenten bestehen, wie eine nach der anderen angeordnet sind, und wobei ein Teil der oberen Fläche der leitfähigen Komponenten die leitfähigen Kontaktabschnitte der Waferhaltefläche bildet und ein anderer Teil der oberen Fläche der leitfähigen Komponenten die Prüfkopfkontaktfläche bildet.
Eine Klemmstufe, die umfasst: eine Waferhaltefläche, die einen zu inspizierenden Wafer hält, und eine Prüfkopfkontaktfläche, die leitfähig ist und eine Fläche abdeckt, welche die gleiche Größe und die gleiche Form hat wie der größte Wafer, der auf der Waferhaltefläche gehalten werden soll, wobei die Waferhaltefläche und die Prüfkopfkontaktfläche an der oberen Oberfläche der Klemmstufe nahe beieinander ausgebildet sind, ohne dass sich die Flächen überlappen, wobei die Waferhaltefläche leitfähige Kontaktabschnitte aufweist, die in Kontakt mit der Rückseite des Wafers stehen, und wobei die Prüfkopfkontaktfläche elektrisch mit den leitfähigen Kontaktabschnitten der Waferhaltefläche verbunden ist.
Die Klemmstufe nach Anspruch 8, wobei die obere Oberfläche der Klemmstufe in eine Anzahl langer rechteckiger Abschnitte unterteilt ist, die parallel zueinander angeordnet sind und entlang der Linie liegen, welche die Waferhaltefläche und die Prüfkopfkontaktfläche verbindet, und wobei die langen rechteckigen Abschnitte aus leitfähigen Komponenten und elektrisch isolierenden Komponenten bestehen, die eine nach der anderen angeordnet sind, und wobei ein Teil der oberen Fläche der leitfähigen Komponenten die leitfähigen Kontaktabschnitte der Waferhaltefläche bildet und ein anderer Teil der oberen Oberfläche der leitfähigen Komponenten die Prüfkopfkontaktfläche bildet.