JP2009097920A - テスター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハーに形成されている被試験デバイスのテストを行う際における、無駄な消費電力の抑制を図ったテスター装置を提供する。
【解決手段】テスター装置は、ウエハーに形成されている被試験デバイスのテストを行うテスター装置であって、第１電圧の電源と第２電圧の基準電圧とが供給され、前記第１電圧の電源を、前記第２電圧に変換して、第２電圧の電源を出力する、電圧変換出力回路と、前記第２電圧の電源と第３電圧の基準電圧とが供給され、前記第２電圧の電源を用いて、前記第３電圧の電源を生成して、ウエハーに形成されている被試験デバイスに出力する、パワーアンプとを備えて構成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、テスター装置に関し、特に、ウエハーに形成されている被試験デバイスのテストを行うテスター装置に関する。

半導体ウエハーなどのウエハーに形成されている被試験デバイスのテストを行うウエハーテストシステムは、一般に、プローバ装置とテスター装置とを備えている。プローバ装置には、検査対象物であるウエハーが載置され、テスター装置からウエハーにテスト用の信号や電源が供給され、ウエハーに形成された被試験デバイスのテストが行われる（例えば、特開２００４−６３５８６号公報参照）。

具体的には、テスター装置内に設けられている信号供給回路が、テスト用の信号を生成して、ウエハーに形成された被試験デバイスに供給し、同じく、テスター装置内に設けられている電源供給回路が、テスト用の電源を生成して、ウエハーに形成された被試験デバイスに供給する。そして、プローバ装置は、テスター装置と連携して、プローバ装置に載置されたウエハーのテストを行う。

図１は、従来のテスター装置における電源供給回路の回路構成を示す図である。この図１の電源供給回路は、同時にテストを行う１つの被試験デバイスＤＵＴに対して１つずつ設けられている回路である。

この図１に示すように、電源供給回路は、パワーアンプＰＡ１０を備えて構成されている。このパワーアンプＰＡ１０の非反転入力端子には、電圧Ｖ１が供給されている。この電圧Ｖ１は基準電圧である。また、反転入力端子には、このパワーアンプＰＡ１０の出力端子からの出力電圧ＶＯＵＴが入力されている。すなわち、パワーアンプＰＡ１０の出力電圧ＶＯＵＴが、反転入力端子にフィードバックされている。また、この出力電圧ＶＯＵＴの電源は、ウエハーレベルのテストを行うために、被試験デバイスＤＵＴに供給される。

パワーアンプＰＡ１０のプラス側電源端子には、電圧ＶＣＣの電源が供給されており、マイナス側電源端子は、グランドに接続されている。電圧ＶＣＣは、固定の値を有する電源電圧である。そして、このパワーアンプＰＡ１０は、プラス側電源端子とマイナス側電源端子とに供給された電源を用いて、基準電圧である電圧Ｖ１と出力電圧ＶＯＵＴとの電圧の差分を増幅して出力するが、負帰還を構成しているので、出力電圧ＶＯＵＴは電圧Ｖ１と等しくなる。つまり、このパワーアンプＰＡ１０は、基準電圧である電圧Ｖ１の出力を増幅して、電圧Ｖ１の電源を供給する回路を構成している。

図２は、図１のパワーアンプＰＡ１０から被試験デバイスＤＵＴに供給する電流Ｉが一定である場合における、出力電圧ＶＯＵＴとパワーアンプＰＡ１０の消費電力Ｐとの関係を表すグラフを示している。

パワーアンプＰＡ１０の消費電力Ｐは、（電圧ＶＣＣ−出力電圧ＶＯＵＴ）×電流Ｉにより算出することができる。このため、出力電圧ＶＯＵＴが０に近づくほど、消費電力Ｐは大きくなる。すなわち、図２に示すように、パワーアンプＰＡ１０の消費電力Ｐは、出力電圧ＶＯＵＴが０の場合に、最大値となり、出力電圧ＶＯＵＴが０から離れるに従って、小さくなる。

ここで、パワーアンプＰＡ１０の消費電力Ｐの低減を図るためには、電圧ＶＣＣと出力電圧ＶＯＵＴとの差が小さい方が望ましい。しかし、出力電圧ＶＯＵＴの電圧は、被試験デバイスに対して行われるテストシーケンスに基づいて変化するものであり、このため、従来の電源供給回路では無駄な電力を消費している場合も生じていた。
特開２００４−６３５８６号公報

そこで本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、ウエハーに形成されている被試験デバイスのテストを行う際における、無駄な消費電力の抑制を図ったテスター装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るテスター装置は、
ウエハーに形成されている被試験デバイスのテストを行うテスター装置であって、
第１電圧の電源と第２電圧の基準電圧とが供給され、前記第１電圧の電源を、前記第２電圧に変換して、第２電圧の電源を出力する、電圧変換出力回路と、
前記第２電圧の電源と第３電圧の基準電圧とが供給され、前記第２電圧の電源を用いて、前記第３電圧の電源を生成して、ウエハーに形成されている被試験デバイスに出力する、パワーアンプと、
を備えることを特徴とする。

この場合、前記第２電圧の電源は、前記パワーアンプのプラス側電源端子に供給されており、前記パワーアンプのマイナス側電源端子には、第４電圧が供給されているようにしてもよい。

この場合、前記第４電圧は、グランドであるようにしてもよい。

また、前記電圧変換出力回路は、
前記第１電圧の電源が供給されるＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第２電圧の基準電圧が供給され、この第２電圧の基準電圧に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータをコントロールする、コントロール回路と、
を備えるようにしてもよい。

また、前記パワーアンプから出力された前記第３電圧の電源は、ドライバ回路を介して、ウエハーに形成されている被試験デバイスに出力されるようにしてもよい。

本発明に係るテスター装置の制御方法は、
ウエハーに形成されている被試験デバイスのテストを行うテスター装置の制御方法であって、
第１電圧の電源と第２電圧の基準電圧とが供給され、前記第１電圧の電源を、前記第２電圧に変換して、第２電圧の電源を出力する工程と、
前記第２電圧の電源と第３電圧の基準電圧とが供給され、前記第２電圧の電源を用いて、前記第３電圧の電源を生成して、ウエハーに形成されている被試験デバイスに出力する工程と、
を備えることを特徴とする。

発明を実施するための形態

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図３は、本実施形態に係るウエハーテストシステム１０の全体構成を示す図である。本実施形態に係るウエハーテストシステム１０は、ウエハーに熱的なストレスを印加して、ウエハーレベルのバーンインを行うウエハーレベルバーンインシステムを構成している。但し、熱的なストレスを与えずにウエハーレベルのテストを行うシステムについても、本発明は適用することが可能である。

この図３に示すように、本実施形態に係るウエハーテストシステム１０は、プローバ装置２０と、テスター装置３０とを備えて構成されている。プローバ装置２０には、テスト対象物であるウエハーが載置される。このプローバ装置２０にウエハーが載置されることにより、プローバ装置２０に設けられたプローブに、ウエハーに形成されている各被試験デバイス（ＤＵＴ：Device Under Test）の電極が接続される。テスター装置３０は、このプローブを介して、テスト用の信号と電源を、ウエハー内の各被試験デバイスに供給する。

本実施形態においては、テスター装置３０は、テストヘッドユニット３２と、ケーブル３４と、制御ユニット３６とを備えて構成されている。テストヘッドユニット３２は、上述したプローバ装置２０のプローブと接続し、テスト用の信号と電源を、ウエハーの各被試験デバイスに供給するとともに、各被試験デバイスから出力される信号を取得して、ウエハーレベルで被試験デバイスのテストを行う。

テストヘッドユニット３２は、プローバ装置２０に設けられているアーム２３を介して、プローバ装置２０のアーム支持ユニット２１に支持されている。アーム支持ユニット２１は、テストヘッドユニット３２とプローバ装置２０との着脱を容易にするとともに、テストヘッドユニット３２の重さが直接プローバ装置２０のプローブに加わるのを回避するための装置であり、テストヘッドユニット３２を移動可能に支持している。すなわち、テストヘッドユニット３２は、アーム２３を介して回転軸２２に連結されており、回転軸２２を中心にアーム２３が回転することにより、テストヘッドユニット３２は位置Ａと位置Ｂとの間を交互に移動する。位置Ａにテストヘッドユニット３２がある場合には、テストヘッドユニット３２は、ウエハーと接触してテストを行うことができる。また、位置Ｂにテストヘッドユニット３２がある場合には、テストヘッドユニット３２のメンテナンス等を行うことが可能になる。制御ユニット３６は、ケーブル３４を介して、テストヘッドユニット３２に接続されており、テストヘッドユニット３２に対する各種の制御を行う。

図４は、テストヘッドユニット３２と、プローバ装置２０に載置されたウエハーＷＦとの間の接続関係を説明するためのブロック図である。この図４に示すように、ウエハーＷＦは、プローバ装置２０のウエハーチャック２５に保持される。ウエハーＷＦには、複数のデバイス（チップ）を構成するためのパターンが形成されている。パターンが形成されたデバイスは、被試験デバイスとして電気的特性が検査された後にダイサーでそれぞれ切り離されて、リードフレームなどに固定されて、半導体装置として組み立てられる。

ウエハーＷＦに形成されているデバイスの電極配置に合わせて、プローブカード２４には、プローブが形成されている。そして、このプローブカード２４のプローブと、ウエハーＷＦに形成されたデバイスの電極とは、ニードル２６を介して接触して電気的に接続される。

一方、テストヘッドユニット３２は、テストヘッド５０と、マザーボード５２と、コネクタユニット５４とを備えて構成されている。コネクタユニット５４のコネクタの配置は、プローブカード２４のコネクタの配置と合致しており、このコネクタユニット５４を介して、テストヘッド５０は、プローブカード２４に電気的に接続される。これにより、テストヘッド５０から供給されたテスト用の信号や電源は、マザーボード５２とコネクタ５４とを介して、プローブカード２４に供給され、ウエハーＷＦの各被試験デバイスの電極に供給される。

図５は、本実施形態に係る電源供給回路１００の回路構成の一例を説明するための図である。本実施形態においては、この電源供給回路１００は、テストヘッドユニット３２のテストヘッド５０内部に設けられている。

また、この図５の電源供給回路１００は、同時にテストを行う複数の被試験デバイスＤＵＴに対応して、設けられている。したがって、同時にテストを行える被試験デバイスＤＵＴの数と、この電源供給回路１００との数は、等しくなっている。一度にテストを行える被試験デバイス（ＤＵＴ）の数ｎは、プローブカード２４やニードル２６の設計や、ウエハーＷＦ内の被試験デバイスの回路設計等に依存する任意の数である。この一度にテストを行う被試験デバイスの数ｎは、例えば、１２８個、２５６個、７６８個などが有り得る。

この電源供給回路１００は、被試験デバイスＤＵＴのテストを行うのに必要な電源を生成して、被試験デバイスＤＵＴに供給する回路である。具体的には、図１に示した従来の電源供給回路に設けられているパワーアンプＰＡ１０に加えて、コントロール回路１１０とＤＣ／ＤＣコンバータ１２０とが設けられて構成されている。これらコントロール回路１１０とＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は、パワーアンプＰＡ１０のプラス側電源端子に供給する電源の電圧Ｖ３を可変にするための回路ユニットである。これらコントロール回路１１０とＤＣ／ＤＣコンバータ１２０とにより、本実施形態における電圧変換出力回路が構成されている。

より具体的には、コントロール回路１１０には、基準電圧である電圧Ｖ２が供給されており、このコントロール回路１１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の出力である電圧Ｖ３が、この電圧Ｖ２となるように、ＤＣコンバータ１２０のコントロールを行う。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０には、電源電圧である電圧ＶＣＣが供給されており、この電圧ＶＣＣを、設定された電圧Ｖ２に変換して、出力電圧Ｖ３として出力する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は、コントロール回路１１０のコントロールに基づいて、供給された電圧ＶＣＣの電源を、電圧Ｖ３（＝電圧Ｖ２）の電源に変換して、パワーアンプＰＡ１０のプラス側電源端子に出力する。これにより、コントロール回路１１０に供給する電圧Ｖ２を適宜変更することにより、パワーアンプＰＡ１０のプラス側電源端子に供給される電源の電圧Ｖ３を変更することができるようになる。

図６は、各電源供給回路１００に、基準電圧である電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とを供給して、各電源供給回路１００の制御を行うための供給電源制御回路１３０を示す図である。本実施形態においては、この供給電源制御回路１３０は、例えば、テストヘッドユニット３２のテストヘッド５０内部に設けられている。

この図６に示すように、供給電源制御回路１３０は、各電源供給回路１００のそれぞれに、基準電圧である電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とを出力する。例えば、ｎ個の電源供給回路１００が設けられている場合には、ｎ個の電圧Ｖ１と、ｎ個の電圧Ｖ２とを出力する。

上述したように、基準電圧の電圧Ｖ１は、被試験デバイスＤＵＴに供給する電源の電圧ＶＯＵＴとなり、基準電圧の電圧Ｖ２は、パワーアンプＰＡ１０のプラス側電源端子に供給する電源の電圧Ｖ３となる。被試験デバイスＤＵＴに供給する電源の電圧は、バーンインテストで進行するテストシーケンスに基づいて変化するため、電圧Ｖ１は変化する。したがって、供給電源制御回路１３０は、電圧Ｖ１の変化に合わせて、電圧Ｖ２も変化させる。

図７は、これらの基準電圧である電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２の制御をするために、供給電源制御回路１３０が行う制御処理の内容を説明するためのフローチャートを示す図である。この図７に示すように、供給電源制御回路１３０は、まず、被試験デバイスＤＵＴに供給するテスト用の電源の電圧となる電圧Ｖ１を設定する（ステップＳ１０）。この電圧Ｖ１の設定は、バーンインテストで進行するテストシーケンスに基づいて、予め定まっている。すなわち、予めプログラムされているシーケンスに基づいて、被試験デバイスＤＵＴに供給する電源の電圧となる電圧Ｖ１は設定される。そして、この電圧Ｖ１を、供給電源制御回路１３０は各電源供給回路１００に出力する（ステップＳ１２）。

また、供給電源制御回路１３０は、パワーアンプＰＡ１０のプラス側電源端子に供給する電源の電圧となる電圧Ｖ２を設定する（ステップＳ１４）。この電圧Ｖ２は、パワーアンプＰＡ１０が目的の電圧である電圧Ｖ１を出力電圧ＶＯＵＴとして出力できるように、設定する必要がある。理論上は、電圧Ｖ２は電圧Ｖ１より大きければ良いが、あまり大きく設定すると、上述したようにパワーアンプＰＡ１０の消費電力Ｐが大きくなってしまう。そこで、本実施形態では、例えば、電圧Ｖ１＋２Ｖになるように、電圧Ｖ２を設定している。そして、この電圧Ｖ２を、供給電源制御回路１３０は各電源供給回路１００に出力する（ステップＳ１６）。

供給電源制御回路１３０は、この図７の処理を、被試験デバイスＤＵＴに供給する電源の電圧となる電圧Ｖ１が変更されるたびに、繰り返すのである。

次に、具体的な電圧値に基づいて、パワーアンプＰＡ１０の消費電力Ｐを検証する。電源電圧である電圧ＶＣＣを１５Ｖとし、出力電圧である電圧ＶＯＵＴが３Ｖ、電流Ｉが１００ｍＡであると仮定すると、従来のパワーアンプＰＡ１０の消費電力Ｐは、（１５Ｖ−３Ｖ）×１００ｍＡ＝１．２Ｗとなる。

これに対して、本実施形態に係る電源供給回路１００においては、電圧Ｖ２が電圧Ｖ１プラス２Ｖである５Ｖに設定されるので、パワーアンプＰＡ１０の消費電力Ｐは、（５Ｖ−３Ｖ）×１００ｍＡ＝０．２Ｗとなる。したがって、両者の消費電力Ｐの差ΔＰは、１．２Ｗ−０．２Ｗ＝１．０Ｗとなり、消費電力の低減が図られていることが分かる。

図８は、本実施形態に係る電源供給回路１００のパワーアンプＰＡ１０における、出力電圧ＶＯＵＴと消費電力Ｐとの関係を表すグラフを示している。この図８を図２と比較すると明らかなように、本実施形態におていは、パワーアンプＰＡ１０の消費電力Ｐは、出力電圧である電圧ＶＯＵＴ（つまり、電圧Ｖ１）に拘わらず一定である。このため、図２のような消費電力Ｐの最大値が生じることもなく、消費電力の抑制が図られていることが分かる。

図９は、電源供給回路１００の変形例を示す図である。この図９に示す電源供給回路１００においては、パワーアンプＰＡ１０の出力電圧ＶＯＵＴ１が、ドライバ回路ＤＶ１０のプラス側電源端子に供給されている。ドライバ回路ＤＶ１０のマイナス側電源端子は、グランドに接続されている。そして、このドライバ回路ＤＶ１０が、供給された電圧ＶＯＵＴ１に基づいて、出力電圧ＶＯＵＴ２を生成し、被試験デバイスＤＵＴに出力する。このとき、電圧ＶＯＵＴ１と電圧ＶＯＵＴ２は同じであってもよいし、或いは、異なるようにしてもよい。このように、ドライバ回路ＤＶ１０を介して、パワーアンプＰＡ１０の出力した電源を被試験デバイスＤＵＴに供給することにより、出力電圧ＶＯＵＴ２の駆動能力を高めることができるとともに、装置全体の消費電力を抑えることもできる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず種々に変形可能である。例えば、上述した実施形態では、パワーアンプＰＡ１０のプラス側電源端子に供給する電源の電圧Ｖ３を可変にすることとしたが、パワーアンプＰＡ１０のマイナス側電源端子に供給する電源の電圧を可変にするようにしてもよい。また、プラス側電源端子とマイナス側電源端子に供給する双方の電圧を可変にするようにしてもよい。

さらに、上述した実施形態では、パワーアンプＰＡ１０のマイナス側電源端子を固定電位のグランドに接続することとしたが、このマイナス側電源端子はグランドではなく、何らかの電圧源に接続するようにしてもよい。

また、上述した実施形態においては、テスター装置３０が複数の被試験デバイスを同時にテストすることができる場合を例に説明したが、テスター装置３０が被試験デバイスを１つずつテストする場合にも、本発明を適用することができる。

従来のテスター装置における電源供給回路の回路構成を説明する図である。 図１の電源供給回路に設けられたパワーアンプの出力電圧と消費電力の関係をグラフにして示す図である。 本実施形態に係るウエハーテストシステムの全体的な構成を説明するための正面図である。 本実施形態に係るテストヘッドユニットとプローバ装置との間の接続関係の一例を説明するためのブロック図である。 本実施形態に係るテスター装置における電源供給回路の回路構成の一例を説明する図である。 本実施形態に係る供給電源制御回路が出力する基準電圧を説明する図である。 図６の供給電源制御回路の制御処理の内容の一例を説明するフローチャートを示す図である。 図５の電源供給回路に設けられたパワーアンプの出力電圧と消費電力の関係の一例をグラフにして示す図である。 本実施形態に係る電源供給回路の変形例を示す図である。

符号の説明

１０ ウエハーテストシステム
２０ プローバ装置
２１ アーム支持ユニット
３０ テスター装置
３２ テストヘッドユニット
３４ ケーブル
３６ 制御ユニット
１００ 電源供給回路
１１０ コントロール回路
１２０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
ＰＡ１０ パワーアンプ
ＤＵＴ 被試験デバイス

Claims (6)

1. ウエハーに形成されている被試験デバイスのテストを行うテスター装置であって、
   第１電圧の電源と第２電圧の基準電圧とが供給され、前記第１電圧の電源を、前記第２電圧に変換して、第２電圧の電源を出力する、電圧変換出力回路と、
   前記第２電圧の電源と第３電圧の基準電圧とが供給され、前記第２電圧の電源を用いて、前記第３電圧の電源を生成して、ウエハーに形成されている被試験デバイスに出力する、パワーアンプと、
   を備えることを特徴とするテスター装置。
2. 前記第２電圧の電源は、前記パワーアンプのプラス側電源端子に供給されており、
   前記パワーアンプのマイナス側電源端子には、第４電圧が供給されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のテスター装置。
3. 前記第４電圧は、グランドである、ことを特徴とする請求項２に記載のテスター装置。
4. 前記電圧変換出力回路は、
   前記第１電圧の電源が供給されるＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記第２電圧の基準電圧が供給され、この第２電圧の基準電圧に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータをコントロールする、コントロール回路と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のテスター装置。
5. 前記パワーアンプから出力された前記第３電圧の電源は、ドライバ回路を介して、ウエハーに形成されている被試験デバイスに出力される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のテスター装置。
6. ウエハーに形成されている被試験デバイスのテストを行うテスター装置の制御方法であって、
   第１電圧の電源と第２電圧の基準電圧とが供給され、前記第１電圧の電源を、前記第２電圧に変換して、第２電圧の電源を出力する工程と、
   前記第２電圧の電源と第３電圧の基準電圧とが供給され、前記第２電圧の電源を用いて、前記第３電圧の電源を生成して、ウエハーに形成されている被試験デバイスに出力する工程と、
   を備えることを特徴とするテスター装置の制御方法。

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