JP2004172552A

JP2004172552A - ウエハプローバ

Info

Publication number: JP2004172552A
Application number: JP2002339589A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Takeuchi; 伸介竹内; Giichi Ozawa; 義一小澤
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-22
Also published as: JP4030413B2

Abstract

【課題】高温及び低温環境下での検査を行う場合にも高精度の測定が行えるウエハプローバの実現。
【解決手段】ウエハ１５を加熱及び冷却できるウエハチャック１６と、ウエハチャックを移動させる移動機構１７と、スケール３１，３２を有し、移動機構の移動量を検出する移動量検出機構と、筐体２０とを備えるウエハプローバにおいて、ウエハチャック及びスケールに設けられた温度検出器と、筐体に設けられた開閉可能なシャッタ４３と、筐体内部の換気を行うファン４２と、温度検出器の検出したウエハチャック及びスケールの温度に応じてシャッタとファンを制御する制御機構４６と、を備える。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体チップ（ダイ）の電気的な検査を行うためにダイの電極をテスタに接続するウエハプローバに関し、特にウエハを保持するウエハチャックの表面を加熱及び冷却して高温及び低温環極で検査が行えるウエハプローバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程では、薄い円板状の半導体ウエハに各種の処理を施して、半導体回路を有する複数のチップ（ダイ）を形成する。すべての半導体回路が形成された各チップは電気的特性が検査され、その後ダイサーで切り離なされた後、リードフレームなどに固定されて組み立てられる。上記の電気的特性の検査は、ウエハプローバとテスタで構成されるウエハテストシステムにより行われる。ウエハプローバは、ウエハをステージに固定し、各チップの電極パッドにプローブを接触させる。テスタは、プローブに接続される端子から、電源および各種の試験信号を供給し、チップの電極に出力される信号をテスタで解析して正常に動作するかを確認する。
【０００３】
図１は、従来のウエハテストシステムの構成例を示す図である。プローバ１１は、テストする半導体チップの電極配置に合わせて作られたプローブ１２を有するプローブカード１３と、ウエハ１５を保持するウエハチャック１６と、ウエハチャック１６を移動する移動機構１７と、移動機構１７を保持するベース１８と、ウエハ上に形成されたダイの配列方向を検出するカメラ１９とを有し、それらは筐体２０に収容されている。
【０００４】
テスタは、テスタ本体１と、テストヘッド２と、テストヘッド２に設けられたプローブカード１３の端子と電気的に接触する端子を有するパフォーマンスボード３とを有する。メンテナンスなどのために、テストヘッド２はプローバ１１から引き離せるようになっており、プローブカード１３の端子とパフォーマンスボード３の端子はバネを使用した接続端子機構、いわゆるポゴピン構造を有する。プローバは、ウエハテストにおいてテスタと連携して測定を行うが、その電源系や機構部分はテスタ本体及びテストヘッドとは独立した装置である。
【０００５】
半導体装置は広い用途に使用されており、−４０°Ｃのような低温環境や、１５０°Ｃのような高温環境でも使用される半導体装置もあり、ウエハプローバにはこのような環境での検査が行えることが要求される。そこで、図１に示すように、ウエハチャック１６のウエハ１６を保持する表面の下に、例えば、ヒートポンプ機構などのウエハチャック１６の表面の温度を変えるウエハ温度制御機構２１を設けて、ウエハチャック１６の上に保持されたウエハ１５を過熱又は冷却することが行われる。なお、加熱する場合には、ウエハチャック１６の保持面の下に電気的な発熱体を設けても可能である。
【０００６】
低温環境下でウエハの検査を行う場合、一般的に冷却能力の関係から、ウエハプローバ内部の密閉性の高さが要求される。そのため、高温及び低温環境下で検査の行える従来のウエハプローバでは、低温環境下での検査に合わせて、ウエハプローバ内部を密閉していた。
【０００７】
特開２０００−２９４６０６号公報は、シャッタ、ファン、ウエハチャックの温度を検出する温度センサを有し、ウエハチャックの温度に応じてシャッタ及びファンを動作させて、結露を防止し且つスループットを向上させたウエハプローバを開示している。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２９４６０６号公報（全体）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ウエハプローバでは、プローブをダイの電極パッドに正確に接触させるため、正確な位置決め精度が要求される。そのために、ウエハチャックを移動させる移動機構は、高精度のスケールを有し、移動量が正確に検出できるようになっている。
【００１０】
しかし、上記のように、高温及び低温環境下で検査の行えるウエハプローバは、ウエハプローバ内部を密閉していた。そのため、ウエハチャックの部分が所望の温度になるようにウエハ温度制御機構２１を動作させると、ウエハプローバ内部全体がこの温度に近くなる。この状態は、ウエハプローバ内部が安定した温度状態になるので、測定を行うにはある意味好ましい状態であるが、内部の温度が低温から高温まで大きく変化するので、スケールの熱膨張・収縮が大きく、移動位置の検出精度を低下させるという問題がある。
【００１１】
特開２０００−２９４６０６号公報は、ウエハチャックに温度センサを設けてシャッタやファンを制御することを開示しているが、移動機構の移動量を検出するためのスケールの温度変化による精度低下については何ら言及していない。
【００１２】
もし、移動機構の移動量の検出精度が低下すると、プローブをダイの電極パッドに正確に接触させることができず、測定エラーを発生させることになる。このように、移動機構の移動量の検出精度はウエハプローバにおいて非常に重要である。
【００１３】
本発明は、高温及び低温環境下での検査を行っても移動機構の移動量の検出精度の低下が少ないウエハプローバの実現を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するため、本発明のウエハプローバは、ウエハチャック及びスケールに温度検出器を設け、ウエハチャック及びスケールの温度に応じてシャッタとファンを制御することを特徴とする。
【００１５】
すなわち、本発明のウエハプローバは、ウエハを保持し、前記ウエハを保持する部分を加熱及び冷却できるウエハチャックと、前記ウエハチャックを移動させる移動機構と、スケールを有し、前記移動機構の移動量を検出する移動量検出機構と、前記ウエハチャック、前記移動機構及び前記移動量検出機構を収容する筐体とを備えるウエハプローバにおいて、前記ウエハチャック及び前記スケールに設けられた温度検出器と、前記筐体に設けられた開閉可能なシャッタと、前記筐体内部の換気を行うファンと、前記温度検出器の検出した前記ウエハチャック及び前記スケールの温度に応じて前記シャッタと前記ファンを制御する制御機構と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
制御機構は、ウエハチャックの温度が低温の時には、シャッタを閉じてファンを非動作状態にし、ウエハチャックの温度が高温の時には、シャッタを開放状態してファンを第１の流量を生じるように動作させ、ウエハチャック及びスケールの温度が室温の時には、シャッタを半開放状態してファンを第１の流量より小さい第２の流量を生じるように動作させる。
【００１７】
ウエハを低温にして測定を行う時には、上記のように、冷却能力の関係からウエハプローバ内部を密閉状態にする必要があり、シャッタを閉じてファンを非動作状態にして、ウエハの温度を十分に低下できるようにする。ウエハを高温にして測定を行う時には、スケールの温度が非常に高くなって測定精度が低下するので、シャッタを開放状態してファンを大きな流量を発生させるように動作させる。ウエハを室温状態で測定する時には、シャッタを半開放状態してファンを小さな流量を発生させるように動作させる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の実施例のウエハプローバの外観図であり、筐体内部が見えるように示している。実施例のウエハプローバ１１は、図１のように、テスタと組み合わせて使用される。
【００１９】
図２に示すように、実施例のウエハプローバ１１は、図１の構成に加えて、筐体の一方の面に設けられたフィルタ４１と、ウエハチャック１６を挟んでフィルタ４１と反対側に設けられたファン４２と、ファン４２の近くの筐体に設けられた開閉可能なシャッタ４３とを有する。なお、図２では、移動機構１７の移動量を検出するためのスケール３１，３２を示してある。ファン４２は、動作停止状態、比較的小さな流量を生じる状態、及び比較的大きな流量を生じる状態がとりえる。シャッタ４３を開放した状態でファン４２を動作させることにより、ファン４２からシャッタ４３を通して内部の空気が外部に排出される。これに応じて、ウエハプローバ１１の外部からフィルタ４１を通って空気が内部に流入する。図２の矢印は空気の流れを示す。なお、フィルタ４１を通った空気が直接ウエハチャックに当たらないように、ウエハチャックのフィルタ４１に面する側に遮蔽板を設けても良い。これにより、フィルタ４１を通った空気は、遮蔽板で両側に分かれ、ウエハチャック１６を避けるように流れてファン４２に入ることになる。
【００２０】
図３は、本実施例における制御機構とファン４２及びシャッタ４３の動作を説明する図である。
【００２１】
ウエハチャック１６及びスケール３１，３２には、サーミスタなどの温度検出器が設けられており、その出力はコントローラ４６に送られる。ステージ１７及びベース１８には、図１のウエハ温度制御機構が設けられており、コントローラ４６からの制御でウエハチャック１６の温度が変えられるようになっている。更に、ファン４２は、コントローラ４６により制御されるインバータ４５により、停止状態、低速回転状態、及び高速回転状態のいずれかの状態をとり、シャッタ４３はコントローラ４６により、閉状態、半開放状態、開放状態のいずれかの状態をとる。
【００２２】
図３の（Ａ）に示すように、ウエハチャック１６の温度を低下させる（−４０°Ｃから室温）とウエハチャック１６の温度も低下するので、コントローラ４６は温度検出器の検出する温度の低下を検知すると、シャッタ４３を閉状態にして内部を密閉状態にすると共に、ファン４２を停止状態にする。これにより、ウエハの温度を十分に低下させることができる。
【００２３】
図３の（Ｂ）に示すように、ウエハチャック１６の温度を室温程度にするとウエハチャック１６及びスケール３１，３２もそのような温度になるので、コントローラ４６はそのような温度を検知すると、シャッタ４３を半開放状態にしてファン４２を低速回転状態にする。これにより、ウエハプローバの内部は室温と同じ温度状態になる。
【００２４】
図３の（Ｃ）に示すように、ウエハチャック１６の温度を上昇させる（室温から１５０°Ｃ）と、ウエハチャック１６の温度も上昇するので、コントローラ４６はそのような温度の上昇を検知すると、シャッタ４３を開状態にしてファン４２を高速回転状態にする。これにより、スケール３１，３２の温度の上昇が抑制されて、移動量の検出精度の低下が抑制できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウエハプローバで高温及び低温環境下での検査を行う場合でも、移動機構の移動量の検出精度の低下が少なく、高精度の検査が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のウエハテストシステムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例のウエハプローバの外観図である。
【図３】実施例のウエハプローバの外観図である。
【符号の説明】
１…テスタ本体
２…テストヘッド
１１…プローバ
１５…ウエハ
１６…ウエハチャック
２１…ウエハ温度制御機構
４１…フィルタ
４２…ファン
４３…シャッタ

Claims

ウエハを保持し、前記ウエハを保持する部分を加熱及び冷却できるウエハチャックと、
前記ウエハチャックを移動させる移動機構と、
スケールを有し、前記移動機構の移動量を検出する移動量検出機構と、
前記ウエハチャック、前記移動機構及び前記移動量検出機構を収容する筐体とを備えるウエハプローバにおいて、
前記ウエハチャック及び前記スケールに設けられた温度検出器と、
前記筐体に設けられた開閉可能なシャッタと、
前記筐体内部の換気を行うファンと、
前記温度検出器の検出した前記ウエハチャック及び前記スケールの温度に応じて前記シャッタと前記ファンを制御する制御機構と、を備えることを特徴とするウエハプローバ。
請求項１に記載のウエハプローバであって、
前記制御機構は、前記ウエハチャックの温度が低温の時には、前記シャッタを閉じて前記ファンを非動作状態にし、前記ウエハチャックの温度が高温の時には、前記シャッタを開放状態して前記ファンを第１の流量を生じるように動作させ、前記ウエハチャック及び前記スケールの温度が室温の時には、前記シャッタを半開放状態して前記ファンを前記第１の流量より小さい第２の流量を生じるように動作させるウエハプローバ。