JP2015106626A - Probing unit, burn-in screening system using probing unit, and burn-in screening method - Google Patents

Probing unit, burn-in screening system using probing unit, and burn-in screening method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a burn-in screening system and a burn-in screening method that use an unified probing unit, and that can quickly process a lot of wafers under highly-accurate temperature management and thermal distortion management when giving a temperature load, and that have high reliability and productivity.SOLUTION: A burn-in screening system 1 comprises: a semiconductor wafer 3 on which a semiconductor chip is formed; a DUT board 4 communicating signals with a tester at screening; a probe card 2 positioned with the semiconductor wafer 3; a temperature control stage 7 giving the semiconductor wafer 3 a temperature load; a temperature control stage tray 8 holding the temperature control stage; a first fixing device 11a fixing the probe card 2 to the temperature control stage tray 8; and a second fixing device 11b fixing the semiconductor wafer 3 to the temperature control stage 7.

Description

本発明は、プロービングユニット(Probing Unit)、及びプロービングユニットを用いたバーンインスクリーニングシステム(Burn−in Screening System)及びバーンインスクリーニング方法に係り、特に、ウェハレベル(Wafer Level)の信頼性検査に用いられるプロービングユニット、及び、プロービングユニットを用い、アライメント(Alignment)装置及びバーンイン(Burn−in)装置から構成されるバーンインスクリーニングシステム、及びプロービングユニットのアライメント工程及びバーンイン工程から構成されるバーンインスクリーニング方法に関する。   The present invention relates to a probing unit, a burn-in screening system using the probing unit, and a burn-in screening method, and more particularly to probing used for wafer level (Wafer Level) reliability inspection. The present invention relates to a burn-in screening system comprising a unit and a probing unit and comprising an alignment device and a burn-in device, and a burn-in screening method comprising a probing unit alignment step and a burn-in step.

バーンインスクリーニング(Burn−in Screening)とは、半導体チップに一定時間温度負荷を与えて駆動させることで半導体チップに潜在する初期不良を早期に発生させ、それを除去する半導体チップの信頼性検査をいう。そして、このバーンインスクリーニングをウェハ上に形成された全ての半導体チップに対して同時に一括して行う方法をウェハレベルバーンイン(Wafer Level Burn−in,WLBI)という。このWLBIは、パッケージの状態で実施されるパッケージバーンインに代わり半導体チップの信頼性検査において主流となりつつある。   Burn-in screening refers to a semiconductor chip reliability test in which an initial failure latent in a semiconductor chip is generated at an early stage by driving the semiconductor chip by applying a temperature load for a certain period of time and removing it. . A method of performing this burn-in screening simultaneously on all the semiconductor chips formed on the wafer simultaneously is called wafer level burn-in (WLBI). This WLBI is becoming mainstream in semiconductor chip reliability inspection instead of package burn-in performed in a packaged state.

WLBI装置では、ウェハバーンイン装置に対して、半導体ウェハが収納されているウェハカセット毎に投入及び取り出しを行う方式が採用されている。例えば、特許文献1には、バーンイン検査が終了した半導体ウェハ、又はトラブルが発生した半導体ウェハが収納されているウェハカセット毎に、投入及び取り出しができるウェハバーンイン装置が開示されている。ここでは、ウェハバーンイン装置は、上下方向又は左右方向に並んで配置された複数のウェハバーンインユニットを備えている。各ウェハバーンインユニットは、ウェハトレイ、ウェハカセット収納部、温度制御手段、及びドライバボードから構成される。ウェハトレイには、複数の半導体集積回路が形成された半導体ウェハが保持される。ウェハカセット収納部には、半導体ウェハの複数の半導体集積回路の各外部電極と対向する位置にプローブ(探針)端子を有するプローブカードとが一体化されてなるウェハカセットが収納される。温度制御手段は、ウェハカセットのウェハトレイに保持される半導体ウェハの温度を制御する。ドライバボードは、ウェハカセットのウェハトレイに保持される半導体ウェハの複数の半導体集積回路を駆動する。   In the WLBI apparatus, a method is used in which the wafer burn-in apparatus performs loading and unloading for each wafer cassette in which a semiconductor wafer is stored. For example, Patent Document 1 discloses a wafer burn-in apparatus that can be loaded and unloaded for each wafer cassette in which a semiconductor wafer that has undergone burn-in inspection or a semiconductor wafer in which a trouble has occurred is stored. Here, the wafer burn-in apparatus includes a plurality of wafer burn-in units arranged side by side in the vertical direction or the horizontal direction. Each wafer burn-in unit includes a wafer tray, a wafer cassette storage unit, temperature control means, and a driver board. A semiconductor wafer on which a plurality of semiconductor integrated circuits are formed is held on the wafer tray. The wafer cassette storage unit stores a wafer cassette in which a probe card having a probe (probe) terminal is integrated at a position facing each external electrode of a plurality of semiconductor integrated circuits of a semiconductor wafer. The temperature control means controls the temperature of the semiconductor wafer held on the wafer tray of the wafer cassette. The driver board drives a plurality of semiconductor integrated circuits of the semiconductor wafer held on the wafer tray of the wafer cassette.

また、ウェハカセット収納部に収納されるウェハカセットは、ウェハ保持部を有するアルミニウム等の金属板よりなるウェハトレイと、ウェハトレイの周縁部の溝に嵌合されたシリコンゴム等からなるリング状のシール材と、このウェハトレイのウェハ保持部に保持される半導体ウェハと、ウェハトレイに嵌合されたシール材の上に保持されるガラス基板よりなり多層配線層を有するプローブカードとから構成されている。そして、ウェハトレイには、ウェハトレイ、シール材及びプローブカードによって形成される密封空間の圧力を調整するための真空バルブが設けられることが記載されている。すなわち、ウェハカセットは、内部を密封空間にすることで一体化されたウェハトレイ、シール材、ウェハ、及びプローブカードから構成され、カセットとしてウェハバーンイン装置のウェハカセット収納部に収納され、カセットとしてウェハバーンイン装置に設けられた温度制御手段により温度制御されることが示されている。   The wafer cassette housed in the wafer cassette housing part is a ring-shaped sealing material made of a wafer tray made of a metal plate such as aluminum having a wafer holding part and silicon rubber fitted in a groove on the peripheral edge of the wafer tray. And a semiconductor wafer held by the wafer holding portion of the wafer tray and a probe card made of a glass substrate held on a sealing material fitted to the wafer tray and having a multilayer wiring layer. It is described that the wafer tray is provided with a vacuum valve for adjusting the pressure of the sealed space formed by the wafer tray, the sealing material, and the probe card. That is, the wafer cassette is composed of a wafer tray, a sealing material, a wafer, and a probe card that are integrated by making the inside a sealed space. It is shown that the temperature is controlled by temperature control means provided in the apparatus.

上述したウェハカセットを採用することで、プローブ(探針)とウェハとの位置出しをしてウェハカセットとするアライメント作業と、アライメントされたウェハカセットに対して信頼性検査を行うバーンイン作業とをそれぞれ独立させることが可能となった。すなわち、ウェハカセットの内部を密封空間にすることでアライメントされた状態を保持することができ、ウェハバーンイン装置において個々のウェハカセットを、ウェハバーンイン装置に設けられた温度制御手段によりそのまま加熱することができる。このように、ウェハカセットの採用により、アライメント作業とバーンイン作業とを独立させて効率的に作業を行うことができるようになった。   By adopting the wafer cassette described above, the alignment operation to position the probe (probe) and the wafer to make the wafer cassette, and the burn-in operation to perform reliability inspection on the aligned wafer cassette, respectively It became possible to make it independent. That is, an aligned state can be maintained by making the inside of the wafer cassette a sealed space, and each wafer cassette can be heated as it is by the temperature control means provided in the wafer burn-in apparatus in the wafer burn-in apparatus. it can. As described above, by employing the wafer cassette, the alignment work and the burn-in work can be made independent and the work can be performed efficiently.

特許文献2には、半導体ウェハに対する温度制御が正確になると共に、少ない時間及び少ないエネルギーで半導体ウェハに対する温度制御ができるウェハバーンイン装置が開示されている。ここでは、ウェハカセット収納部の内部には、ウェハトレイの下側において半導体ウェハの温度を制御する下側温度制御手段が設けられていると共に、ウェハトレイの上側において半導体ウェハの温度を制御する上側温度制御手段が設けられることが記載されている。   Patent Document 2 discloses a wafer burn-in apparatus in which temperature control on a semiconductor wafer becomes accurate and temperature control on the semiconductor wafer can be performed with less time and less energy. Here, a lower temperature control means for controlling the temperature of the semiconductor wafer on the lower side of the wafer tray is provided inside the wafer cassette housing portion, and an upper temperature control for controlling the temperature of the semiconductor wafer on the upper side of the wafer tray. It is described that means are provided.

また、バーンイン装置において、構成部品を真空吸引装置を用いて固定する技術が提案されている。例えば、特許文献3には、プローブシートのすべてのバンプを半導体ウェハのすべての検査用端子に確実に接触させると共に、多数の半導体ウェハに対して同時にバーンインスクリーニングを行なえる半導体ウェハ収納器、接続方法、接続装置及び半導体集積回路の検査方法が開示されている。ここでは、保持板上に半導体ウェハを載置すると共に、吸引管から半導体ウェハを吸引することで、半導体ウェハは保持板に固定されると共に半導体ウェハの反りがなくなると記載されている。また、第6実施例において、保持板の周縁部の上に、加圧されると弾性的に大きく収縮するリング状のシリコンゴム等よりなるシール材を配置して、配線基板と保持板との間に密封空間を形成し、保持板に設けられた開閉弁により開閉される吸引管からこの密封空間を減圧することが記載されている。すなわち、加熱された半導体ウェハの反りを防止するために吸引管から半導体ウェハを吸引する技術と、配線基板と保持板とを一体化するために配線基板と保持板との間に密封空間を形成して減圧することが示されている。   Further, in the burn-in apparatus, a technique for fixing components using a vacuum suction device has been proposed. For example, Patent Document 3 discloses a semiconductor wafer container and a connection method that can reliably contact all bumps of a probe sheet with all inspection terminals of a semiconductor wafer and simultaneously perform burn-in screening on a large number of semiconductor wafers. A connection device and a method for inspecting a semiconductor integrated circuit are disclosed. Here, it is described that by placing a semiconductor wafer on a holding plate and sucking the semiconductor wafer from a suction tube, the semiconductor wafer is fixed to the holding plate and warping of the semiconductor wafer is eliminated. Further, in the sixth embodiment, a sealing material made of ring-shaped silicon rubber or the like that is elastically contracted greatly when pressed is arranged on the peripheral edge of the holding plate, and the wiring board and the holding plate are arranged. It is described that a sealed space is formed therebetween, and the sealed space is decompressed from a suction pipe that is opened and closed by an on-off valve provided on a holding plate. That is, a sealed space is formed between the wiring board and the holding plate to integrate the technique of sucking the semiconductor wafer from the suction tube to prevent the heated semiconductor wafer from warping and the wiring board and the holding plate. It is shown that the pressure is reduced.

また、特許文献4には、半導体ウェハに形成された半導体装置を確実にスクリーニングするバーンイン装置及び半導体ウェハが開示されている。ここでは、ウェハホルダは、底板と、真空チャックと、排気口と、圧着リングと、電極板と、共通配線と、固定板と、固定金具と、から構成されている。そして、底板は、真空チャックと排気口を備えている。底板は、半導体ウェハを載置し、真空ポンプ等によって排気口から真空チャック内の空気を排出し、半導体ウェハを吸着することが記載されている。   Patent Document 4 discloses a burn-in apparatus and a semiconductor wafer for reliably screening a semiconductor device formed on a semiconductor wafer. Here, the wafer holder includes a bottom plate, a vacuum chuck, an exhaust port, a pressure-bonding ring, an electrode plate, common wiring, a fixing plate, and a fixing metal fitting. The bottom plate includes a vacuum chuck and an exhaust port. It is described that a semiconductor wafer is placed on the bottom plate, air in the vacuum chuck is discharged from an exhaust port by a vacuum pump or the like, and the semiconductor wafer is adsorbed.

特開平11−186349号公報JP-A-11-186349 特開平11−238769号公報JP-A-11-238769 特開平8−5666号公報JP-A-8-5666 特開2000−269278号公報JP 2000-269278 A

上述したウェハカセットは、構成するウェハトレイ、シール材、ウェハ、及びプローブカードについて内部を密封空間とし、真空バルブによりその内部を減圧して大気圧によりウェハ全面を加圧する一体化の方式を採用する。この真空バルブによる減圧は、ウェハとプローブカードとをアライメント装置により調整した後の工程となる。そのため、この減圧によりシリコンゴム等の弾性体からなるシール材が内部側へ孕むように変形する。また、プローブカード及びウェハトレイは、減圧により内部側へ凹状に変形する。さらに、これらの構成部品の変形に従い密封空間の内部の空気が微妙に移動する。そして、これらの一体化や加圧により生じる変形及び内部空気の移動により、プローブカードのプローブとウェハチップの電極とにずれが生じてしまい接触の不良率が高くなるという一体化の問題がある。   The above-described wafer cassette employs an integrated system in which the inside of the wafer tray, the sealing material, the wafer, and the probe card constituting the sealed space is a sealed space, the inside of the wafer is depressurized by a vacuum valve, and the entire surface of the wafer is pressurized by atmospheric pressure. The pressure reduction by the vacuum valve is a process after the wafer and the probe card are adjusted by the alignment device. Therefore, this pressure reduction causes the sealing material made of an elastic body such as silicon rubber to be deformed so as to squeeze inward. Further, the probe card and the wafer tray are deformed in a concave shape toward the inside due to the reduced pressure. Further, the air inside the sealed space moves delicately according to the deformation of these components. Further, there is a problem of integration in which the deformation caused by the integration or pressurization and the movement of the internal air cause a deviation between the probe of the probe card and the electrode of the wafer chip, resulting in a high contact failure rate.

また、ウェハカセットは、ウェハバーンイン装置に設けられた温度制御手段により加熱されるが、半導体ウェハ自体に熱が伝達又は伝導されるまでにウェハバーンイン装置の内部が加熱される。また、ウェハカセット自体もプローブカード及びウェハトレイにより挟まれているためウェハが加熱される前にプローブカード又はウェハトレイに熱変形が生じる。しかし、変形量が各部品の各部位によりばらつくため各部品の形状が微妙に歪んでしまう。この歪みによりプローブカードとチップの電極とがずれを生じてしまい接触の不良率が高くなるという温度制御の問題がある。   The wafer cassette is heated by temperature control means provided in the wafer burn-in apparatus, but the interior of the wafer burn-in apparatus is heated until heat is transferred or conducted to the semiconductor wafer itself. Further, since the wafer cassette itself is also sandwiched between the probe card and the wafer tray, thermal deformation occurs in the probe card or the wafer tray before the wafer is heated. However, since the amount of deformation varies depending on each part of each part, the shape of each part is slightly distorted. Due to this distortion, there is a problem of temperature control in which the probe card and the electrode of the chip are displaced to increase the contact failure rate.

さらに、ウェハカセットは、構成するウェハトレイ、シール材、ウェハ、及びプローブカードにより内部を密封空間とするため、ウェハの温度分布を直接計測する熱電対などの温度計測装置を密封空間内に貫通させることが難しい。そのため、精度の低い温度管理しかできないという問題がある。   Furthermore, since the wafer cassette is configured as a sealed space by the wafer tray, the sealing material, the wafer, and the probe card constituting the wafer cassette, a temperature measuring device such as a thermocouple that directly measures the temperature distribution of the wafer is passed through the sealed space. Is difficult. Therefore, there is a problem that only temperature control with low accuracy can be performed.

本願の目的は、かかる課題を解決し、一体化されたプロービングユニットを用い、温度負荷を与える際に精度の高い温度管理及び熱歪管理のもとで大量のウェハを迅速に処理でき、信頼性及び生産性の高いバーンインスクリーニングシステム及びバーンインスクリーニング方法を提供することである。   The purpose of this application is to solve such problems and to use an integrated probing unit to process a large number of wafers quickly under high-precision temperature control and thermal strain control when applying a temperature load. And a burn-in screening system and burn-in screening method with high productivity.

(プロービングユニット)
上記目的を達成するため、本発明に係るプロービングユニットは、半導体ウェハレベルのバーンインスクリーニングに用いられるプロービングユニットにおいて、半導体チップが形成された半導体ウェハと、スクリーニングの際にテスターと信号を交信するDUTボードと、半導体ウェハと位置合わせされるプローブカードと、半導体ウェハに温度負荷を与える温度制御ステージと、温度制御ステージを保持して固定する温度制御ステージ用トレイと、プローブカードを温度制御ステージ用トレイに固定させる第1の固定装置と、半導体ウェハを温度制御ステージに固定させる第2の固定装置と、を備えることを特徴とする。
(Probing unit)
In order to achieve the above object, a probing unit according to the present invention is a probing unit used for burn-in screening at a semiconductor wafer level, and a DUT board that communicates signals with a semiconductor wafer on which a semiconductor chip is formed and a tester at the time of screening. A probe card that is aligned with the semiconductor wafer, a temperature control stage that applies a temperature load to the semiconductor wafer, a temperature control stage tray that holds and fixes the temperature control stage, and a probe card on the temperature control stage tray A first fixing device for fixing and a second fixing device for fixing the semiconductor wafer to the temperature control stage are provided.

上記構成により、プロービングユニットは、DUTボード、プローブカード、温度制御ステージ、及び温度制御ステージ用トレイを半導体ウェハと共に一体化させる。すなわち、第1の固定装置により、プローブカードが温度制御ステージ用トレイに固定される。また、第2の固定装置により、半導体ウェハが温度制御ステージに固定される。一方、温度制御ステージ用トレイは温度制御ステージを保持して固定する。従って、第1の固定装置及び第2の固定装置によりプロービングユニットの構成要素の全体が確実に一体化され、ユニットとしての信頼性が獲得できる。   With the above configuration, the probing unit integrates the DUT board, the probe card, the temperature control stage, and the temperature control stage tray together with the semiconductor wafer. That is, the probe card is fixed to the temperature control stage tray by the first fixing device. Further, the semiconductor wafer is fixed to the temperature control stage by the second fixing device. On the other hand, the temperature control stage tray holds and fixes the temperature control stage. Therefore, the entire components of the probing unit are reliably integrated by the first fixing device and the second fixing device, and the reliability as the unit can be obtained.

このプロービングユニットについて、第1及び第2の固定装置を用いた信頼性の高い一体化により、位置合わせされたプローブカードのプローブと半導体ウェハの半導体チップの電極とにずれが生じることがない。そのため、半導体ウェハレベルのバーンインスクリーニングにおいて、位置合わせされて一体化されたプロービングユニットを容易に搬送して後の作業工程を迅速に処理でき、生産性を高めることができる。   About this probing unit, the highly reliable integration using the first and second fixing devices does not cause a deviation between the probe of the aligned probe card and the electrode of the semiconductor chip of the semiconductor wafer. Therefore, in the burn-in screening at the semiconductor wafer level, the probing unit that is aligned and integrated can be easily transported and the subsequent work process can be quickly processed, thereby improving the productivity.

また、各プロービングユニットは、それぞれ個別に温度制御ステージを内蔵する。これにより、半導体ウェハを加熱するヒーターを半導体ウェハに隣接して配備でき、加熱の対象に直接的に負荷温度を与えることができる。また、温度制御ステージは密封空間に封入されない。このため、気密状態を維持させる必要が無く、半導体ウェハの表面温度を計測する温度センサーを温度制御ステージ内に自在に配備できる。これにより、温度負荷を与える際に精度の高い温度管理が可能になり、信頼性の高いバーンインスクリーニングができる。   Each probing unit individually incorporates a temperature control stage. Thereby, the heater which heats a semiconductor wafer can be provided adjacent to a semiconductor wafer, and load temperature can be given directly to the object of heating. Further, the temperature control stage is not enclosed in the sealed space. For this reason, it is not necessary to maintain an airtight state, and a temperature sensor for measuring the surface temperature of the semiconductor wafer can be freely arranged in the temperature control stage. This enables highly accurate temperature management when applying a temperature load, and a highly reliable burn-in screening can be performed.

また、プロービングユニットは、一体化させた上で温度負荷を与える方式により、プロービングユニットの各部位に発生する温度負荷による歪みが抑制される。すなわち、半導体ウェハは、第2の固定装置により温度制御ステージに吸着により固定されるが、この吸着により温度制御ステージにより負荷された熱源が確実に半導体ウェハに伝導される。すなわち、温度制御ステージは、半導体ウェハを吸着するという役割と、半導体ウェハを加熱するという役割とを共に効果的に担うことができる。また、温度制御ステージ用トレイは、第1の固定装置によりプローブカードに吸着されて固定するが、温度制御ステージを保持することから、温度制御ステージにより加熱された半導体ウェハの熱を外部に逃がさない、という機能を有する。さらに、プロービングユニットの他の構成要素であるDUTボード、プローブカード、温度制御ステージ用トレイ等の温度負荷による歪みは、半導体ウェハに直接接触させないためより少なく抑えられる。これにより、ウェハとプローブとの位置ずれを解消し、熱歪に対する高い精度を確保し、信頼性の高いバーンインスクリーニングができる。   In addition, the probing unit is integrated and applied with a temperature load, so that distortion due to the temperature load generated at each part of the probing unit is suppressed. That is, the semiconductor wafer is fixed to the temperature control stage by the second fixing device by suction, but the heat source loaded by the temperature control stage is reliably conducted to the semiconductor wafer by this suction. That is, the temperature control stage can effectively take both the role of sucking the semiconductor wafer and the role of heating the semiconductor wafer. The temperature control stage tray is attracted and fixed to the probe card by the first fixing device, but holds the temperature control stage, so that the heat of the semiconductor wafer heated by the temperature control stage is not released to the outside. It has the function of. Further, distortion due to temperature load such as a DUT board, a probe card, and a temperature control stage tray, which are other components of the probing unit, is reduced because it is not brought into direct contact with the semiconductor wafer. This eliminates the positional deviation between the wafer and the probe, ensures high accuracy with respect to thermal distortion, and enables highly reliable burn-in screening.

また、プロービングユニットは、第1の固定装置が、プローブカードに設けられて温度制御ステージ用トレイを吸着する複数の第1の吸着パッドと、吸着パッドに真空吸着させる第1の真空カプラとを備えることが好ましく、また、第1の固定装置が、プローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない部分に複数箇所設置されることが好ましく、特に、第1の固定装置が、プローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない四隅に設置されることが好ましい。これにより、一体化されたプロービングユニットは、数個の吸着パッドによりプローブカードをより強固に固定し、プローブカードの各部位に発生する熱膨張による歪みを抑え込むことができる。また、プローブカードの内部に密封空間を形成することなく吸着パッドにより局部的に吸着させてプロービングユニットの一体化を可能とする。   In the probing unit, the first fixing device includes a plurality of first suction pads that are provided on the probe card and suck the temperature control stage tray, and a first vacuum coupler that vacuum sucks the suction pad. Preferably, the first fixing device is preferably installed at a plurality of locations on the surface of the probe card on the semiconductor wafer side where the semiconductor wafer does not face. In particular, the first fixing device is a probe It is preferable to install the card at the four corners on the semiconductor wafer side of the card where the semiconductor wafer does not face. As a result, the integrated probing unit can more firmly fix the probe card with several suction pads and suppress distortion due to thermal expansion occurring at each part of the probe card. Further, the probing unit can be integrated by locally attracting the probe card without forming a sealed space inside the probe card.

また、プロービングユニットは、第2の固定装置が、温度制御ステージに設けられて半導体ウェハを吸着する第2の吸着パッドと、第2の吸着パッドに真空吸着させる第2の真空カプラと、を備えることが好ましい。これにより、半導体ウェハを温度制御ステージに自在に吸着することが可能となり、半導体の「反り」等を防ぎ信頼性の高いバーンインスクリーニングができる。   In the probing unit, the second fixing device includes a second suction pad that is provided on the temperature control stage and sucks the semiconductor wafer, and a second vacuum coupler that vacuum-sucks the second suction pad. It is preferable. As a result, the semiconductor wafer can be adsorbed freely to the temperature control stage, and the semiconductor substrate can be prevented from being warped and a highly reliable burn-in screening can be performed.

また、プロービングユニットは、第1の固定装置が、第1の吸着パッドに接続された第1の逆止弁を備え、第2の固定装置は、第2の吸着パッドに接続された第2の逆止弁を備えることが好ましい。これにより、吸着パッドの吸着が切れた場合であっても逆止弁により真空状態を維持でき、プロービングユニットとしての信頼性を獲得できる。また、位置合わせされて一体化されたプロービングユニットを容易に搬送して後の作業工程を迅速に処理でき、生産性を高めることができる。   In the probing unit, the first fixing device includes a first check valve connected to the first suction pad, and the second fixing device includes a second check valve connected to the second suction pad. A check valve is preferably provided. As a result, even if the suction pad is out of suction, the check valve can maintain the vacuum state, and the reliability as the probing unit can be obtained. In addition, the probing unit that is aligned and integrated can be easily transported and the subsequent work process can be quickly processed, thereby improving productivity.

また、プロービングユニットは、第1の吸着パッドが、第2の逆止弁にも接続し、第1の吸着パッドと第2の吸着パッドとを共に真空吸着させることが好ましい。これにより、プロービングユニットを一体化させる際に、第1の固定装置により、プローブカードを温度制御ステージ用トレイに固定させると共に、第2の固定装置により、半導体ウェハを温度制御ステージに固定させることができ、一体化の信頼性を確保できる。   In the probing unit, it is preferable that the first suction pad is also connected to the second check valve so that the first suction pad and the second suction pad are vacuum-sucked together. As a result, when the probing unit is integrated, the probe card is fixed to the temperature control stage tray by the first fixing device, and the semiconductor wafer is fixed to the temperature control stage by the second fixing device. It is possible to secure integration reliability.

また、プロービングユニットは、DUTボードには、DUTボード又はプローブカードの変形を抑える、複数のスチフナーが設けられた補強板が取り付けられることが好ましい。これにより、DUTボード又はプローブカードには、温度制御ステージによる温度負荷が行われても「反り」等の有害な変形が生じず、精度の高い熱歪管理のもとで信頼性及び生産性の高いバーンインスクリーニングができる。   In the probing unit, it is preferable that a reinforcing plate provided with a plurality of stiffeners for suppressing deformation of the DUT board or the probe card is attached to the DUT board. This prevents the DUT board or probe card from undergoing harmful deformation such as “warping” even when a temperature load is applied by the temperature control stage, and ensures reliable and productivity under highly accurate thermal strain management. High burn-in screening is possible.

また、プロービングユニットは、温度制御ステージには、半導体ウェハを加熱するヒーター、及び半導体ウェハの表面温度を計測する温度センサーが装備されることが好ましい。このように、プロービングユニットに内蔵された温度制御ステージは、密封空間にないため半導体ウェハを加熱するヒーターが半導体ウェハに対してより近接して配備でき、温度負荷を与える際に精度の高い熱歪み管理が可能になる。また、半導体ウェハの表面温度を計測する温度センサーが自在に配備でき、温度負荷を与える際に精度の高い温度管理が可能になる。   In the probing unit, the temperature control stage is preferably equipped with a heater for heating the semiconductor wafer and a temperature sensor for measuring the surface temperature of the semiconductor wafer. As described above, since the temperature control stage built in the probing unit is not in a sealed space, the heater for heating the semiconductor wafer can be disposed closer to the semiconductor wafer, and the thermal distortion with high accuracy when the temperature load is applied. Management becomes possible. In addition, a temperature sensor for measuring the surface temperature of the semiconductor wafer can be freely provided, and high-precision temperature management is possible when a temperature load is applied.

(バーンインスクリーニングシステム)
また、上記目的を達成するため、本発明に係るプロービングユニットを用いたバーンインスクリーニングシステムは、プロービングユニットを用いたバーンインスクリーニングシステムにおいて、アライメントステージに保持されたプロービングユニットの半導体ウェハとプローブカードとを位置合わせするアライメント装置と、プロービングユニットを収納するユニット保持部を備えたチャンバーにテスターが接続されたバーンイン装置と、を備え、バーンイン装置は、アライメント装置から分離された複数個のプロービングユニットを一括してバーンインスクリーニングすることが好ましい。これにより、アライメント装置による半導体ウェハとプローブカードとの位置合わせの工程と、バーンイン装置によるバーンインスクリーニング工程とをそれぞれ独立して行うことができ、このように並行して作業をすることにより全体作業の効率化が実現し、生産性の高いバーンインスクリーニングが可能となる。
(Burn-in screening system)
In order to achieve the above object, a burn-in screening system using a probing unit according to the present invention is a burn-in screening system using a probing unit, in which the semiconductor wafer and the probe card of the probing unit held on the alignment stage are positioned. An alignment device to be aligned, and a burn-in device in which a tester is connected to a chamber having a unit holding portion for storing the probing unit. The burn-in device collectively includes a plurality of probing units separated from the alignment device. Burn-in screening is preferred. As a result, the alignment process between the semiconductor wafer and the probe card by the alignment apparatus and the burn-in screening process by the burn-in apparatus can be performed independently of each other. Increases efficiency and enables burn-in screening with high productivity.

(バーンインスクリーニング方法)
上記目的を達成するため、本発明に係るバーンインスクリーニング方法は、半導体ウェハレベルのバーンインスクリーニング方法において、プローブカードと半導体ウェハとをアライメント装置により位置合わせするステップと、プローブカードと、DUTボードと、半導体ウェハと、温度制御ステージと、温度制御ステージ用トレイとをプロービングユニットとして一体化させるステップと、プロービングユニットをアライメント装置から分離させるステップと、複数のプロービングユニットをバーンイン装置に収納するステップと、温度制御ステージにより半導体ウェハに温度負荷を与えるステップと、を備えることを特徴とする。
(Burn-in screening method)
In order to achieve the above object, a burn-in screening method according to the present invention includes a step of aligning a probe card and a semiconductor wafer by an alignment device in a burn-in screening method at a semiconductor wafer level, a probe card, a DUT board, and a semiconductor Integrating a wafer, a temperature control stage, and a temperature control stage tray as a probing unit, separating the probing unit from the alignment device, storing a plurality of probing units in a burn-in device, and temperature control Applying a temperature load to the semiconductor wafer by the stage.

上記構成により、プロービングユニットは、プローブカード、温度制御ステージ、及び温度制御ステージ用トレイを半導体ウェハと共に一体化される前に、プローブカードと半導体ウェハとがアライメント装置により位置合わせされる。すなわち、アライメント装置において位置合わせの後に、第1の固定装置によりプローブカードが温度制御ステージ用トレイに吸着により固定され、第2の固定装置により半導体ウェハが温度制御ステージに吸着により固定される。温度制御ステージ用トレイは温度制御ステージを保持することから、第1の固定装置及び第2の固定装置によりプロービングユニットの構成要素の全体が、プローブカードと半導体ウェハとが位置合わせされた状態を保持したまま確実に一体化される。これにより、プロービングユニットとしての高い信頼性を獲得できる。   With the above configuration, in the probing unit, the probe card and the semiconductor wafer are aligned by the alignment device before the probe card, the temperature control stage, and the temperature control stage tray are integrated with the semiconductor wafer. That is, after alignment in the alignment apparatus, the probe card is fixed to the temperature control stage tray by suction using the first fixing device, and the semiconductor wafer is fixed to the temperature control stage by suction using the second fixing device. Since the tray for the temperature control stage holds the temperature control stage, the entire components of the probing unit are held in a state where the probe card and the semiconductor wafer are aligned by the first fixing device and the second fixing device. It is surely integrated as it is. Thereby, high reliability as a probing unit can be obtained.

また、プロービングユニットは、一体化された状態でアライメント装置から分離されてバーンイン装置に収納される。すなわち、アライメント装置においてプロービングユニットが固定装置により全体として確実に一体化されている。そのため、アライメント装置からの分離、及びバーンイン装置への収納といった搬送によりプロービングユニット内のプローブカードと半導体ウェハとの位置がずれて接触不良が生じる虞は極めて少ない。これにより、信頼性の高いバーンインスクリーニングができる。   Further, the probing unit is separated from the alignment device in an integrated state and stored in the burn-in device. That is, in the alignment device, the probing unit is reliably integrated as a whole by the fixing device. Therefore, there is very little possibility that contact between the probe card and the semiconductor wafer in the probing unit is shifted due to separation such as separation from the alignment apparatus and storage in the burn-in apparatus, resulting in poor contact. Thereby, burn-in screening with high reliability can be performed.

さらに、各プロービングユニットはそれぞれ温度制御ステージを内蔵した状態で一体化されてバーンイン装置へ収納される。これにより、半導体チップを高温下で駆動させる際に個別のウェハに対応した温度制御ステージにより確実に温度負荷を与えることができる。また、温度制御ステージは密封空間にないため半導体ウェハを加熱するヒーターが半導体ウェハに対してより近接して配備でき、温度負荷を与える際に精度の高い熱歪み管理が可能になる。   Further, each probing unit is integrated with the temperature control stage incorporated therein and stored in the burn-in apparatus. Thereby, when driving the semiconductor chip at a high temperature, a temperature load can be reliably applied by the temperature control stage corresponding to the individual wafer. In addition, since the temperature control stage is not in a sealed space, a heater for heating the semiconductor wafer can be provided closer to the semiconductor wafer, and thermal strain management can be performed with high accuracy when a temperature load is applied.

また、バーンインスクリーニング方法は、アライメント装置により位置合わせするステップでは、固定装置により、半導体ウェハを温度制御ステージに固定させて位置合わせを行い、プロービングユニットが一体化させるステップでは、一つの固定装置により、プローブカードを温度制御ステージ用トレイに固定させるとともに、他の固定装置により、半導体ウェハを温度制御ステージに固定させてプロービングユニットとして一体化することが好ましい。これにより、プロービングユニットを一体化させる際に、半導体ウェハを温度制御ステージに固定させながらプローブカードを温度制御ステージ用トレイに固定させることができ、一体化の信頼性を確保できる。   In the burn-in screening method, in the alignment step by the alignment device, the fixing is performed by fixing the semiconductor wafer to the temperature control stage, and in the step in which the probing unit is integrated, the single fixing device is used. It is preferable that the probe card is fixed to the temperature control stage tray and the semiconductor wafer is fixed to the temperature control stage by another fixing device and integrated as a probing unit. Thus, when integrating the probing unit, the probe card can be fixed to the temperature control stage tray while fixing the semiconductor wafer to the temperature control stage, and the integration reliability can be ensured.

さらに、バーンインスクリーニング方法は、温度制御ステージが、プロービングユニットが一体化されるステップにおいて半導体ウェハに温度負荷を与えるヒーター、及び半導体ウェハの表面温度を計測する温度センサーを既に搭載していることが好ましい。このように、温度制御ステージは、ヒーター及び温度センサーを内蔵した状態でアライメント装置から分離され、バーンイン装置に収納される。これにより、バーンインスクリーニングの際に半導体ウェハに集中的に温度負荷を与え、精度の高い温度管理をすることができる。   Furthermore, in the burn-in screening method, it is preferable that the temperature control stage already includes a heater that applies a temperature load to the semiconductor wafer in the step of integrating the probing unit, and a temperature sensor that measures the surface temperature of the semiconductor wafer. . As described above, the temperature control stage is separated from the alignment apparatus in a state where the heater and the temperature sensor are incorporated, and is stored in the burn-in apparatus. Thereby, a temperature load can be applied intensively to the semiconductor wafer during burn-in screening, and highly accurate temperature management can be performed.

以上のように、本発明に係るプロービングユニット、及びバーンインスクリーニングシステム及びバーンインスクリーニング方法によれば、一体化されたプロービングユニットを用い、温度負荷を与える際に精度の高い温度管理及び熱歪管理のもとで大量のウェハを迅速に処理でき、信頼性及び生産性の高いバーンインスクリーニングシステム及びバーンインスクリーニング方法を提供することができる。   As described above, according to the probing unit, the burn-in screening system, and the burn-in screening method according to the present invention, the integrated probing unit can be used for high-precision temperature management and thermal strain management when applying a temperature load. Therefore, it is possible to provide a burn-in screening system and a burn-in screening method that can process a large number of wafers quickly and have high reliability and productivity.

本発明に係るプロービングユニットの1つの実施形態の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of one Embodiment of the probing unit which concerns on this invention. 補強板、プローブカード、半導体ウェハ、温度制御ステージ、及び温度制御ステージ用トレイから構成されるプロービングユニットを示す分解した斜視図である。It is the disassembled perspective view which shows the probing unit comprised from a reinforcement board, a probe card, a semiconductor wafer, a temperature control stage, and a tray for temperature control stages. プロービングユニットの補強板及びDUTの一部分を示す図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 1 which shows the reinforcement board of a probing unit, and a part of DUT. プロービングユニットの温度制御ステージ及び温度制御ステージ用トレイを図1のB−B断面から見た平面図である。It is the top view which looked at the temperature control stage of a probing unit, and the tray for temperature control stages from the BB cross section of FIG. プローブカードを裏面から示す、図1のC−C断面図である。It is CC sectional drawing of FIG. 1 which shows a probe card from the back surface. 第1吸着装置及び第2吸着装置を示す詳細図である。It is detail drawing which shows a 1st adsorption | suction apparatus and a 2nd adsorption | suction apparatus. プローブカードに設けられるプローブと、半導体ウェハ上に形成された半導体チップと、をアライメントにより接続する方法を示す詳細図である。It is detail drawing which shows the method of connecting the probe provided in a probe card, and the semiconductor chip formed on the semiconductor wafer by alignment. 本発明に係るバーンインスクリーニングシステム全体の1つの実施形態の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of one Embodiment of the whole burn-in screening system which concerns on this invention. アライメント装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of an alignment apparatus. バーンイン装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a burn-in apparatus. 本発明に係るバーンインスクリーニング方法の1つの実施形態の概略構成を示すフロー図である。It is a flowchart which shows schematic structure of one Embodiment of the burn-in screening method which concerns on this invention.

(プロービングユニット)
以下に、図面を用いて本発明に係るプロービングユニット(Probing Unit)1の実施形態につき、詳細に説明する。図1に、本発明に係るプロービングユニット1の1つの実施形態の概略構成を断面図で示す。また、図2に、補強板5、プローブカード(Probe Card)2、半導体ウェハ(Semiconductor Wafer)3、温度制御ステージ7、及び温度制御ステージ用トレイ8から構成されるプロービングユニット1を分解した斜視図で示す。
(Probing unit)
Hereinafter, an embodiment of a probing unit (Probing Unit) 1 according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of one embodiment of a probing unit 1 according to the present invention. 2 is an exploded perspective view of the probing unit 1 including a reinforcing plate 5, a probe card (Probe Card) 2, a semiconductor wafer (Semiconductor Wafer) 3, a temperature control stage 7, and a temperature control stage tray 8. FIG. It shows with.

本発明に係るプロービングユニット1は、半導体ウェハ3の信頼性検査の一種であるバーンインスクリーニング(Burn−in Screening)が行われる。このバーンインスクリーニングの方法は、大別してパッケージ状態で実施するパッケージバーンインと、ウェハの状態で実施するウェハレベルバーンイン(Wafer Lebel Burn−in,WLBI)とがある。本発明に係るプロービングユニット1は、後者のウェハレベルバーンインに用いられる。バーンインスクリーニングとは、半導体チップ(Semiconductor Chip)6を一定時間、高温で動作させることにより半導体チップ6の初期不良を早期に発見して除去する方法をいう。また、ウェハレベル(Wafer Lebel)とは、半導体チップ6を半導体ウェハ3から切断して分離する前に半導体デバイスの電気的な検査を行うことをいう。さらに、ウェハレベルのバーンインとは、半導体ウェハ3上に形成された総ての半導体チップ6に対して同時に一括して実施する方法をいう。具体的には、半導体ウェハ3に形成された半導体チップ6の電極にプローブカード2を接触させる。そして、このプローブカード2にテスター25を接続し、電源から電気を供給して信号の入出力を行い、半導体ウェハ3上の半導体チップ6を高温下で駆動させる。そして、半導体チップ6のON/OFFのスクリーニングを行い、初期不良の半導体チップ6を発生させてそれを除去する方法である。   The probing unit 1 according to the present invention performs burn-in screening, which is a kind of reliability inspection of the semiconductor wafer 3. This burn-in screening method is roughly classified into a package burn-in performed in a package state and a wafer level burn-in (WLBI) performed in a wafer state. The probing unit 1 according to the present invention is used for the latter wafer level burn-in. Burn-in screening refers to a method of early detection and removal of an initial failure of a semiconductor chip 6 by operating the semiconductor chip 6 at a high temperature for a certain time. Also, the wafer level (Wafer Level) means that an electrical inspection of a semiconductor device is performed before the semiconductor chip 6 is cut and separated from the semiconductor wafer 3. Furthermore, wafer level burn-in refers to a method in which all semiconductor chips 6 formed on the semiconductor wafer 3 are simultaneously and collectively implemented. Specifically, the probe card 2 is brought into contact with the electrodes of the semiconductor chip 6 formed on the semiconductor wafer 3. Then, a tester 25 is connected to the probe card 2, electricity is supplied from a power source to input / output signals, and the semiconductor chip 6 on the semiconductor wafer 3 is driven at a high temperature. Then, ON / OFF screening of the semiconductor chip 6 is performed to generate an initial defective semiconductor chip 6 and remove it.

本発明に係るプロービングユニット1について図1及び図2を用いて説明する。ここで、プロービング(Probing)とは、ウェハレベルの電気的な検査を行う際に、金属のプローブ(探針)16を用いて半導体チップ6のボンディングパッドと電気的に接触させ、接触不良の半導体チップ6にマーキングを行って排除する作業をいう。本発明に係るプロービングユニット1は、上述したウェハレベルのバーンインスクリーニングをシステムとして捉え、そのシステム全体の効果を上げるために開発されたユニットである。ウェハレベルのバーンインスクリーニングにおいて基本となる工程はアライメントの工程及びバーンインの工程である。アライメントとは、半導体ウェハ3に形成された半導体チップ6の電極にプローブカード2を接触させる工程であり、後述するアライメント装置20において実施される。一方、バーンインとは、半導体チップ6を一定時間、高温で動作させることにより半導体チップ6の初期不良を早期に発見して除去する工程であり、後述するバーンイン装置30において実施される。本発明に係るプロービングユニット1は、アライメントの工程で製作され、バーンインの工程に持ち込まれてプロービングされる信頼性検査用の供試体であり、アライメント装置20及びバーンイン装置30により構成されるシステムにおいて、より効果的な信頼性検査を達成するために設計開発されたユニット1である。   A probing unit 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, probing refers to a semiconductor with poor contact, which is brought into electrical contact with the bonding pads of the semiconductor chip 6 using a metal probe 16 when performing electrical inspection at the wafer level. An operation of marking the chip 6 to eliminate it. The probing unit 1 according to the present invention is a unit developed to capture the above-described wafer-level burn-in screening as a system and improve the effect of the entire system. The basic processes in wafer level burn-in screening are the alignment process and the burn-in process. The alignment is a step of bringing the probe card 2 into contact with the electrodes of the semiconductor chip 6 formed on the semiconductor wafer 3 and is performed in the alignment apparatus 20 described later. On the other hand, the burn-in is a process in which the semiconductor chip 6 is operated at a high temperature for a certain period of time to detect and remove an initial failure of the semiconductor chip 6 at an early stage, and is performed in a burn-in apparatus 30 described later. The probing unit 1 according to the present invention is a specimen for reliability inspection that is manufactured in the alignment process, brought into the burn-in process, and probing. In the system constituted by the alignment apparatus 20 and the burn-in apparatus 30, A unit 1 designed and developed to achieve a more effective reliability test.

本プロービングユニット1は、図2の斜視図に上部から順に示すように補強板5、DUTボード4、プローブカード2、半導体ウェハ3、温度制御ステージ7、及び温度制御ステージ用トレイ8から構成される。検査対象である半導体ウェハ3の表面にはスクリーニングされる半導体チップ6が形成されている。この半導体ウェハ3とプローブカード2とがアライメント装置20により位置合わせ(アライメント)される。すなわち、半導体ウェハ3に形成された半導体チップ6の電極にプローブカード2から突出するプローブ16が接触する。なお、図1では、プロービングユニット1を位置合わせされる半導体チップ6とプローブカード2とで分離して図示し、図中の矢印により位置合わせを表現する。そして、DUTボード4により電源の供給及びテスター25との信号の入出力が行われてスクリーニングが実施される。   The probing unit 1 includes a reinforcing plate 5, a DUT board 4, a probe card 2, a semiconductor wafer 3, a temperature control stage 7, and a temperature control stage tray 8 as shown in order from the top in the perspective view of FIG. . A semiconductor chip 6 to be screened is formed on the surface of the semiconductor wafer 3 to be inspected. The semiconductor wafer 3 and the probe card 2 are aligned (aligned) by the alignment device 20. That is, the probe 16 protruding from the probe card 2 contacts the electrode of the semiconductor chip 6 formed on the semiconductor wafer 3. In FIG. 1, the probing unit 1 is illustrated separately by the semiconductor chip 6 and the probe card 2 to be aligned, and the alignment is represented by arrows in the drawing. Then, the DUT board 4 supplies power and inputs / outputs signals to / from the tester 25 to perform screening.

このスクリーニングにおいて重要なポイントは、各プローブカード2から突出するプローブ16がそれぞれ対応する半導体チップ6の電極に適切に接触しなければ半導体チップ6のON/OFFに異常が発生してしまい、正常な半導体チップ6が不良品として除外されてしまう点である。従って、本発明に係るプロービングユニット1は、構成される各要素が一体化されなければならない。つまり、アライメント装置20により位置合わせが行われた以降は、プロービングが完了するまで補強板5、DUTボード4、プローブカード2、半導体ウェハ3、温度制御ステージ7、及び温度制御ステージ用トレイ8が一体化されなければならない。   An important point in this screening is that if the probes 16 protruding from each probe card 2 do not properly contact the corresponding electrodes of the semiconductor chip 6, an abnormality occurs in the ON / OFF state of the semiconductor chip 6, which is normal. The semiconductor chip 6 is excluded as a defective product. Accordingly, the constituent elements of the probing unit 1 according to the present invention must be integrated. That is, after the alignment is performed by the alignment device 20, the reinforcing plate 5, the DUT board 4, the probe card 2, the semiconductor wafer 3, the temperature control stage 7, and the temperature control stage tray 8 are integrated until probing is completed. Must be made.

従来、ウェハレベルのバーンインスクリーニングにおいてプロービングユニット1の一体化には2つの問題が存在していた。第1の問題は、「プロービングユニット1の熱膨張を抑制しながら半導体チップ6に対して温度負荷を与えなければならない。」という点である。上述した従来技術の場合、半導体ウェハ3に熱負荷を与えると、半導体ウェハ3の周囲の構成要素に熱膨張が発生し、その熱歪みが半導体チップ6の電極とプローブカード2から突出するプローブ16とのずれの原因となってしまう。半導体ウェハ3自体に熱が伝達又は伝導されるまでに他の構成要素が加熱されて熱変形が生じてしまう。   Conventionally, there are two problems in integrating the probing unit 1 in wafer-level burn-in screening. The first problem is that “a temperature load must be applied to the semiconductor chip 6 while suppressing the thermal expansion of the probing unit 1”. In the case of the above-described prior art, when a thermal load is applied to the semiconductor wafer 3, thermal expansion occurs in components around the semiconductor wafer 3, and the thermal distortion is caused by the probes 16 protruding from the electrodes of the semiconductor chip 6 and the probe card 2. It will cause the deviation. Other components are heated before heat is transferred or conducted to the semiconductor wafer 3 itself, causing thermal deformation.

また、第2の問題は、従来技術のように半導体ウェハ3とプローブカード2とを含む空間を減圧して吸着させてユニット1を一体化させる方法を採用すると数々の問題が生じる。例えば、半導体ウェハ3とプローブカード2とを含む空間を減圧すると、空間内の空気が移動してそれがずれの原因となってしまう。また、減圧した空間の周囲がシール材などで密封されている場合には、ユニット1をアライメント装置20からバーンイン装置30へ移動される際の衝撃や変形などにより外部の空気が侵入して一体化が崩れてしまう。つまり、シール材の全長が長いため、ほんの少しの衝撃や変形によりシール材が切れて密封の効果が消滅する。   Further, the second problem arises when a method of integrating the unit 1 by depressurizing and adsorbing the space including the semiconductor wafer 3 and the probe card 2 as in the prior art. For example, when the space including the semiconductor wafer 3 and the probe card 2 is depressurized, the air in the space moves and causes a shift. Further, when the space around the decompressed space is sealed with a sealing material or the like, external air enters and integrates due to impact or deformation when the unit 1 is moved from the alignment device 20 to the burn-in device 30. Will collapse. That is, since the total length of the sealing material is long, the sealing material is cut by a slight impact or deformation, and the sealing effect disappears.

本発明に係るプロービングユニット1は、第1の問題に対しては、プロービングユニット1自体に半導体ウェハ3に直接温度負荷を与える温度制御ステージ7及び温度制御ステージ7を保持する温度制御ステージ用トレイ8を設けることで問題を解決した。また、第2の問題に対しては、プロービングユニット1の構成要素を一体化する固定装置(第1固定装置、第2固定装置)により問題を解決した。以下、これらの点に係る、温度制御機構、及び一体化機構について図を参照しながら説明する。さらに、温度制御ステージ7及び温度制御ステージ用トレイ8の多機能な特性について説明する。   The probing unit 1 according to the present invention has a temperature control stage 7 that directly applies a temperature load to the semiconductor wafer 3 to the probing unit 1 itself and a temperature control stage tray 8 that holds the temperature control stage 7 with respect to the first problem. Solved the problem. Further, the second problem is solved by a fixing device (first fixing device, second fixing device) that integrates the components of the probing unit 1. Hereinafter, the temperature control mechanism and the integration mechanism according to these points will be described with reference to the drawings. Furthermore, the multifunctional characteristics of the temperature control stage 7 and the temperature control stage tray 8 will be described.

(温度制御機構)
図3は、プロービングユニット1の補強板5及びDUTボード4の一部分を示す図1のA−A断面図である。本実施形態では、DUTボード4の外部側には、熱負荷による面外変形を抑えるために、円形スチフナー28a、放射状スチフナー28b、外枠18などがネットワークを組む補強板5が取り付けられる。また、補強板5には、DUTボード4に接続するための補強板固定用孔19が設けられ、補強板5によりDUTボード4やプローブカード2の熱変形が補強される。この補強板固定用孔19は、半導体ウェハ3とプローブカード2との位置合わせが行われる円形のアライメントゾーン40の円周近傍に設けられる。その固定用孔19を繋ぐ円形スチフナー28aにより、円形のアライメントゾーン40の中心から放射状に伸縮する熱膨張が抑えられる。また、補強板固定用孔19の内部を補強する放射状スチフナー28bにより、アライメントゾーン40内部でも面外変形が抑えられる。このように、補強板5は、DUTボード4やプローブカード2の温度制御機構として機能する。
(Temperature control mechanism)
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 showing a part of the reinforcing plate 5 and the DUT board 4 of the probing unit 1. In the present embodiment, a reinforcing plate 5 in which a circular stiffener 28a, a radial stiffener 28b, an outer frame 18 and the like form a network is attached to the outside of the DUT board 4 in order to suppress out-of-plane deformation due to a thermal load. The reinforcing plate 5 is provided with a reinforcing plate fixing hole 19 for connection to the DUT board 4, and the deformation of the DUT board 4 and the probe card 2 is reinforced by the reinforcing plate 5. The reinforcing plate fixing hole 19 is provided in the vicinity of the circumference of the circular alignment zone 40 where the semiconductor wafer 3 and the probe card 2 are aligned. Due to the circular stiffener 28a connecting the fixing holes 19, thermal expansion and contraction radially from the center of the circular alignment zone 40 is suppressed. Further, the out-of-plane deformation is suppressed even inside the alignment zone 40 by the radial stiffener 28b that reinforces the inside of the reinforcing plate fixing hole 19. Thus, the reinforcing plate 5 functions as a temperature control mechanism for the DUT board 4 and the probe card 2.

また、本実施形態では、DUTボード4の一端には、コネクター27が設けられ、このコネクター27はテスター25と接続されて信号の入出力が行われる。すなわち、各プローブカード2から突出するプローブ16がそれぞれ対応する半導体チップ6の電極に接触して半導体チップ6のON/OFFを計る。その入出力信号は、DUTボード4の板厚内においてネットワーク状に配線され、DUTボード4の一端に設けられたコネクター27へと接続される。このコネクター27は、DUTボード4の側面に集約されて配置されるが、この方式に限らず、DUTボード4の上面に設けられても良い。   In the present embodiment, a connector 27 is provided at one end of the DUT board 4, and this connector 27 is connected to the tester 25 to input / output signals. That is, the probe 16 protruding from each probe card 2 comes into contact with the corresponding electrode of the semiconductor chip 6 to measure ON / OFF of the semiconductor chip 6. The input / output signals are wired in a network shape within the thickness of the DUT board 4 and connected to a connector 27 provided at one end of the DUT board 4. The connectors 27 are arranged in a concentrated manner on the side surface of the DUT board 4, but are not limited to this method, and may be provided on the upper surface of the DUT board 4.

図4は、プロービングユニット1の温度制御ステージ7及び温度制御ステージ用トレイ8を図1のB−B断面から見た平面図である。この温度制御ステージ7はヒートアップステージとも称される。温度制御ステージ7には、半導体ウェハ3を加熱するヒーター22及び半導体ウェハ3の表面温度を計測する温度センサーが装備される。なお、本実施形態では、温度センサーとして熱電対23を用いるが、それ以外の温度センサーであっても良い。ヒーター22及び熱電対23は、温度制御ステージ7の内部に適切に配置又は配線される。また、アライメントゾーン40内には、第2吸着装置11bの第2吸引口13bが備えられる。この第2吸引口13bから下方に第2吸引管14bが延びて連結管15により集約され、第2逆止弁17bを介して第2真空カプラ12bに接続される。   FIG. 4 is a plan view of the temperature control stage 7 and the temperature control stage tray 8 of the probing unit 1 as seen from the BB cross section of FIG. This temperature control stage 7 is also called a heat-up stage. The temperature control stage 7 is equipped with a heater 22 for heating the semiconductor wafer 3 and a temperature sensor for measuring the surface temperature of the semiconductor wafer 3. In the present embodiment, the thermocouple 23 is used as the temperature sensor, but other temperature sensors may be used. The heater 22 and the thermocouple 23 are appropriately arranged or wired inside the temperature control stage 7. Further, in the alignment zone 40, a second suction port 13b of the second suction device 11b is provided. A second suction pipe 14b extends downward from the second suction port 13b, is aggregated by a connecting pipe 15, and is connected to the second vacuum coupler 12b via a second check valve 17b.

図5は、プローブカード2を裏面から示す、図1のC−C断面図である。プローブカード2の図面上の奥側にはDUTボード4が一部見えている。また、4個の第1吸着装置11aが、四隅に設けられている。第1吸着装置11aは、プローブカード2に設けられて温度制御ステージ用トレイ8に接触する複数の第1吸着パッド9aと、第1吸着パッド9aに接続する第1真空カプラ12aとを備える。第1吸着パッド9aは、その中心に第1吸引口13aを有し、第1吸引口13aの周囲には蓋が設けられ、第1真空カプラ12aにより第1吸引口13aから吸引された際に蓋を補強する吸引口用補強材41が設けられている。また、アライメントゾーン40には、プローブカード2からプローブ16が整列して突出している。   FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. A part of the DUT board 4 is visible on the back side of the probe card 2 in the drawing. Four first suction devices 11a are provided at the four corners. The first suction device 11a includes a plurality of first suction pads 9a provided on the probe card 2 and in contact with the temperature control stage tray 8, and a first vacuum coupler 12a connected to the first suction pad 9a. The first suction pad 9a has a first suction port 13a at the center thereof, a cover is provided around the first suction port 13a, and is sucked from the first suction port 13a by the first vacuum coupler 12a. A suction port reinforcement 41 for reinforcing the lid is provided. Further, the probe 16 is aligned and protrudes from the probe card 2 into the alignment zone 40.

(一体化機構)
本実施形態では、固定装置(第1固定装置、第2固定装置を含む)の実施例として、図1に示すように、第1吸着パッド9a及び第2吸着パッド9bを用いて一体化する吸着装置(第1吸着装置11a、第2吸着装置11b)を示す。しかし、プロービングユニット1の構成要素を固定する装置であれば吸着装置に限らず、例えば接着装置などであっても良い。図1に示すように、本発明に係るプロービングユニット1は、プローブカード2を温度制御ステージ用トレイ8に吸着して固定する第1吸着装置11aと、半導体ウェハ3を温度制御ステージ7に吸着させて固定する第2吸着装置11bと、の二種類の固定装置を備える。この吸着パッド9は、例えば、ニトリル・シリコーン・ウレタンからなる公知の製品である。この吸着パッド9を複数個用意し、固定する構成要素に対して各吸着パッド9により局所的に固定しながら、全体として安定的に吸着して一体化する。これらの吸着パッド9は、従来技術に示されるシール材と比較して吸着パッド9内の密封性は極めて高い。また、密封する領域は極めて狭い箇所に限定される。なお、本固定装置は、プロービングユニット1の構成要素を一体化する技術であれば本吸着パッド9に限らず、他の構造の吸着材であっても良い。
(Integration mechanism)
In the present embodiment, as an example of a fixing device (including a first fixing device and a second fixing device), as shown in FIG. 1, a suction that is integrated using a first suction pad 9 a and a second suction pad 9 b. The apparatus (1st adsorption | suction apparatus 11a, 2nd adsorption | suction apparatus 11b) is shown. However, the apparatus is not limited to the adsorption device as long as it is a device that fixes the components of the probing unit 1, and may be, for example, an adhesive device. As shown in FIG. 1, the probing unit 1 according to the present invention has a first suction device 11 a that sucks and fixes a probe card 2 to a temperature control stage tray 8, and a semiconductor wafer 3 that is sucked to a temperature control stage 7. There are two types of fixing devices, the second adsorption device 11b for fixing the first adsorption device 11b. The suction pad 9 is a known product made of, for example, nitrile, silicone, or urethane. A plurality of the suction pads 9 are prepared, and are fixed and integrated as a whole stably while being locally fixed to the components to be fixed by the suction pads 9. These suction pads 9 have extremely high sealing performance in the suction pads 9 as compared with the sealing materials shown in the prior art. Moreover, the area | region to seal is limited to a very narrow location. The fixing device is not limited to the main suction pad 9 as long as it is a technique for integrating the constituent elements of the probing unit 1, and may be an adsorbent having another structure.

本発明に係るプロービングユニット1は、第1吸着パッド9aによりプローブカード2を温度制御ステージ用トレイ8に吸着して固定する第1吸着装置11aを備える。本実施形態では、図2に示すように、第1吸着パッド9aは、プローブカード2の半導体ウェハ3側の面であって半導体ウェハ3が対向しない四隅にそれぞれ1個ずつ設置される。この第1吸着パッド9aが設置される個数は、これに限らず、より少ない個数、或いはより多い個数が設置されても良い。また、この第1吸着パッド9aが設置される箇所は、これに限らず、より少ない箇所、或いはより多い箇所に設置されても良い。これにより、一体化されたプロービングユニット1は、複数個の第1吸着パッド9aによりプローブカード2をより強固に固定する。また、プロービングユニット1は、図1に示すように、複数の第1吸引口13aと、各第1吸引口13aに対応する第1吸着パッド9aと、各第1吸着パッド9aに接続する第1逆止弁17aを備え、第1真空カプラ12aと第1逆止弁17aとを接続する第1吸引管14aを備える。これにより、第1吸着パッド9aの吸着が切れた場合であっても、第1逆止弁17aにより真空状態を維持することができる。また、この第1真空カプラ12aは、各第1吸着パッド9aに対応して個別に設けられても良い。この場合には、第1吸着パッド9aごとに吸着の程度を制御できる。一方、第1真空カプラ12aを複数の各第1吸着パッド9aに接続して一括して吸引しても良い。この場合には、複数の第1吸着パッド9aの吸着の程度を一括して制御できる。   The probing unit 1 according to the present invention includes a first suction device 11a that sucks and fixes the probe card 2 to the temperature control stage tray 8 by a first suction pad 9a. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, one first suction pad 9 a is installed on each of the four corners of the probe card 2 on the side of the semiconductor wafer 3 where the semiconductor wafer 3 does not face. The number of the first suction pads 9a installed is not limited to this, and a smaller number or a larger number may be installed. Moreover, the location where this 1st suction pad 9a is installed is not restricted to this, You may install in a fewer location or a more location. Thereby, the integrated probing unit 1 fixes the probe card 2 more firmly by the plurality of first suction pads 9a. In addition, as shown in FIG. 1, the probing unit 1 includes a plurality of first suction ports 13a, a first suction pad 9a corresponding to each first suction port 13a, and a first connected to each first suction pad 9a. A check valve 17a is provided, and a first suction pipe 14a that connects the first vacuum coupler 12a and the first check valve 17a is provided. Thereby, even if it is a case where adsorption | suction of the 1st suction pad 9a cut | disconnects, a vacuum state can be maintained by the 1st non-return valve 17a. The first vacuum coupler 12a may be provided individually corresponding to each first suction pad 9a. In this case, the degree of suction can be controlled for each first suction pad 9a. On the other hand, the first vacuum coupler 12a may be connected to the plurality of first suction pads 9a and sucked together. In this case, the degree of suction of the plurality of first suction pads 9a can be collectively controlled.

また、本発明に係るプロービングユニット1は、第1吸着パッド9aと比較してより小型である第2吸着パッド9bにより半導体ウェハ3を温度制御ステージ7に吸着させて固定する第2吸着装置11bを備える。温度制御ステージ7には、第2吸着装置11bが設けられる。この第2吸着装置11bは、複数の第2吸引口13bと、第2吸引口13bから温度制御ステージ7の内部に延びる複数の第2吸引管14bと、複数の第2吸引管14bを相互に連結する連結管15と、連結管15に接続する第2逆止弁17bと、第2逆止弁17bに接続する第2真空カプラ12bと、から構成される。これにより、第2吸着パッド9bの吸着が切れた場合であっても、第2逆止弁17bにより真空状態を維持することができる。また、第2吸着装置11bは、温度制御ステージ7の半導体ウェハ3側の表面に設けられた吸引口13から温度制御ステージ7上に配置された半導体ウェハ3を複数箇所で吸引して吸着させる。   In addition, the probing unit 1 according to the present invention includes a second suction device 11b that sucks and fixes the semiconductor wafer 3 to the temperature control stage 7 with a second suction pad 9b that is smaller than the first suction pad 9a. Prepare. The temperature control stage 7 is provided with a second adsorption device 11b. The second suction device 11b includes a plurality of second suction ports 13b, a plurality of second suction tubes 14b extending from the second suction ports 13b to the inside of the temperature control stage 7, and a plurality of second suction tubes 14b. The connecting pipe 15 is connected, the second check valve 17b is connected to the connecting pipe 15, and the second vacuum coupler 12b is connected to the second check valve 17b. Thereby, even if it is a case where adsorption | suction of the 2nd suction pad 9b cut | disconnects, a vacuum state can be maintained by the 2nd non-return valve 17b. The second suction device 11b sucks and sucks the semiconductor wafer 3 disposed on the temperature control stage 7 from a suction port 13 provided on the surface of the temperature control stage 7 on the semiconductor wafer 3 side at a plurality of locations.

このように、第1吸着装置11aにより、プローブカード2が温度制御ステージ用トレイ8に吸着により固定される。また、第2吸着装置11bにより、半導体ウェハ3が温度制御ステージ7に吸着により固定される。一方、温度制御ステージ用トレイ8は温度制御ステージ7を保持する。従って、第1吸着装置11a及び第2吸着装置11bによりプロービングユニット1の構成要素の全体が一体化され、ユニットとしての信頼性を獲得できる。また、第1吸着装置11aは、第1吸着パッド9aにより局所的に固定し、その固定箇所を複数箇所とすることで、プローブカード2を温度制御ステージ用トレイ8に吸着により固定する。従って、減圧される空間は各第1吸着パッド9aの内部に限られ、半導体ウェハ3とプローブカード2との位置合わせに対して減圧の影響を与えず、半導体ウェハ3の電極とプローブカード2のプローブ16とにおける「ずれ」の発生を回避できる。また、各第1吸着パッド9aのシール部分はその外周が短いため、減圧や熱負荷、或いはアライメント装置20からバーンイン装置30へ横持ちされた際の衝撃などにより外部の空気が侵入して一体化が崩れる虞は極めて少ない。   Thus, the probe card 2 is fixed to the temperature control stage tray 8 by suction by the first suction device 11a. Further, the semiconductor wafer 3 is fixed to the temperature control stage 7 by suction by the second suction device 11b. On the other hand, the temperature control stage tray 8 holds the temperature control stage 7. Accordingly, the entire components of the probing unit 1 are integrated by the first adsorption device 11a and the second adsorption device 11b, and the reliability as a unit can be obtained. Further, the first suction device 11a is locally fixed by the first suction pad 9a, and the probe card 2 is fixed to the temperature control stage tray 8 by suction by setting a plurality of fixing points. Therefore, the space to be depressurized is limited to the inside of each first suction pad 9a, and does not affect the alignment between the semiconductor wafer 3 and the probe card 2, and the electrodes of the semiconductor wafer 3 and the probe card 2 are not affected. The occurrence of “deviation” with the probe 16 can be avoided. Moreover, since the outer periphery of the seal portion of each first suction pad 9a is short, external air invades due to pressure reduction, thermal load, or an impact when it is held sideways from the alignment device 20 to the burn-in device 30, and is integrated. There is very little risk of collapse.

図6に、第1吸着装置11a及び第2吸着装置11bの詳細な断面を示す。図6(a)は第1吸着装置11aを示す。第1吸着装置11aには第1吸引パッド9aが用いられ、温度制御ステージ用トレイ8に接触して吸引する。第1吸引パッド9aは、固定用ボルト29によりプローブカード2に固定される。そして、第1吸引管14aから吸引され、第1吸引パッド9aの内部が真空状態になる。また、図6(b)は第2吸着装置11bを示す。第2吸着装置11bには第2吸引パッド9bが用いられ、半導体ウェハ3に接触して吸引する。第2吸着パッド9bは、第1吸着パッド9aとは逆方向に向けられる。第2吸着装置11bは、タップ24により温度制御ステージ7に固定される。そして、第2吸引管14bから吸引され、第2吸引パッド9bの内部が真空状態になる。   FIG. 6 shows a detailed cross section of the first adsorption device 11a and the second adsorption device 11b. Fig.6 (a) shows the 1st adsorption | suction apparatus 11a. A first suction pad 9a is used for the first suction device 11a and sucks by contacting the temperature control stage tray 8. The first suction pad 9 a is fixed to the probe card 2 by fixing bolts 29. And it is attracted | sucked from the 1st suction pipe 14a and the inside of the 1st suction pad 9a will be in a vacuum state. Moreover, FIG.6 (b) shows the 2nd adsorption | suction apparatus 11b. A second suction pad 9b is used for the second suction device 11b and sucks the semiconductor wafer 3 in contact therewith. The second suction pad 9b is directed in the opposite direction to the first suction pad 9a. The second adsorption device 11 b is fixed to the temperature control stage 7 by a tap 24. And it attracts | sucks from the 2nd suction pipe 14b and the inside of the 2nd suction pad 9b will be in a vacuum state.

(温度制御ステージ及び温度制御ステージ用トレイの多機能性)
上述したように、温度制御ステージ7は温度制御機構としては、半導体ウェハ3上に設けられた半導体チップ6を加熱するヒーター22の機能を有する。一方、温度制御ステージ7は一体化機構としては、半導体ウェハ3を吸着して固定する役割を有する。そして、温度制御ステージ7は、半導体ウェハ3に直接接触した状態で半導体ウェハ3全体を効率的に加熱する。また、温度制御ステージ7は、半導体ウェハ3を複数の第2吸着パッド9bにより直接吸着する。すなわち、いずれの機構も半導体ウェハ3に対して直接接触することで効果的な機構となり、相乗的な効果を生み出す。このことから、温度制御ステージ7は多機能なステージとなる。
(Multifunctionality of temperature control stage and temperature control stage tray)
As described above, the temperature control stage 7 has a function of the heater 22 that heats the semiconductor chip 6 provided on the semiconductor wafer 3 as a temperature control mechanism. On the other hand, the temperature control stage 7 has a role of sucking and fixing the semiconductor wafer 3 as an integrated mechanism. The temperature control stage 7 efficiently heats the entire semiconductor wafer 3 while being in direct contact with the semiconductor wafer 3. Further, the temperature control stage 7 directly sucks the semiconductor wafer 3 by the plurality of second suction pads 9b. That is, any mechanism becomes an effective mechanism by directly contacting the semiconductor wafer 3, and produces a synergistic effect. For this reason, the temperature control stage 7 becomes a multifunctional stage.

温度制御ステージ用トレイ8は、温度制御ステージ7を保持する「保持容器」である。また、温度制御機構としては、温度制御ステージ7の外壁となることにより、温度制御ステージ7により加熱された半導体ウェハ3の熱を外部に逃がさない「断熱容器」しての機能を有する。一方、温度制御ステージ用トレイ8は一体化機構としては、プローブカード2の第1吸着パッド9aによる吸着で固定する「接合容器」としての役割を有する。すなわち、温度制御ステージ用トレイ8は、温度制御ステージ7の周囲を取り囲むことにより、温度制御機構と一体化機構とに適した多機能な容器となる。   The temperature control stage tray 8 is a “holding container” that holds the temperature control stage 7. Further, the temperature control mechanism functions as an “insulation vessel” that does not allow the heat of the semiconductor wafer 3 heated by the temperature control stage 7 to escape to the outside by being an outer wall of the temperature control stage 7. On the other hand, the temperature control stage tray 8 has a role as a “joining container” that is fixed by suction by the first suction pad 9a of the probe card 2 as an integrated mechanism. That is, the temperature control stage tray 8 becomes a multi-functional container suitable for the temperature control mechanism and the integrated mechanism by surrounding the temperature control stage 7.

(アライメント)
図7に、プローブカード2に設けられるプローブ16と、半導体ウェハ3上に設けられる半導体チップ6と、をアライメントにより接続する方法を詳細図で示す。アライメントとは、各プローブ16の先端部を半導体ウェハ3上に設けられた対応する半導体チップ6の適切な箇所に接触させることをいう。このプローブ16はプローブホルダー36により保持されている。プローブカード2の半導体ウェハ3側にはプローブ16が突出している。また、プローブホルダー36のDUTボード4側にはワイヤー42が延びている。このワイヤー42は、図7に破線で示すように、DUTボード4の厚みの中を通過し、図1に示すコネクター27に集約される。そして、コネクター27はテスター25に接続され、半導体チップ6にプローブ16が接触して発生した電気信号がテスター25に伝送される。
(alignment)
FIG. 7 is a detailed view showing a method of connecting the probe 16 provided on the probe card 2 and the semiconductor chip 6 provided on the semiconductor wafer 3 by alignment. Alignment refers to bringing the tip of each probe 16 into contact with an appropriate location on the corresponding semiconductor chip 6 provided on the semiconductor wafer 3. The probe 16 is held by a probe holder 36. A probe 16 protrudes from the probe card 2 on the semiconductor wafer 3 side. A wire 42 extends on the DUT board 4 side of the probe holder 36. This wire 42 passes through the thickness of the DUT board 4 as shown by a broken line in FIG. 7, and is collected in the connector 27 shown in FIG. The connector 27 is connected to the tester 25, and an electrical signal generated when the probe 16 contacts the semiconductor chip 6 is transmitted to the tester 25.

また、プローブカード2は、上部プレート37、中間部プレート38、下部プレート39から構成され、プローブ16及びプローブホルダー36を保持する。このプローブカード2のプレートの構成は、これに限らず、プローブ16及びプローブホルダー36を保持するものであれば他の構成であっても良い。上部プレート37は、DUTボード4側のプローブホルダー36の先端位置を支持する。また、下部プレート39は、半導体ウェハ3側のプローブ16の先端位置を支持する。   The probe card 2 includes an upper plate 37, an intermediate plate 38, and a lower plate 39, and holds the probe 16 and the probe holder 36. The configuration of the plate of the probe card 2 is not limited to this, and other configurations may be used as long as the probe 16 and the probe holder 36 are held. The upper plate 37 supports the tip position of the probe holder 36 on the DUT board 4 side. The lower plate 39 supports the tip position of the probe 16 on the semiconductor wafer 3 side.

上部プレート37の内部には、プローブ16に接続する弾性バネ(図示せず)が設けられている。この弾性バネの反発力によりプローブ16が押し出され、半導体チップ6の電極に安定的に接触する。プローブカード2に設けられるプローブ16と、半導体ウェハ3上に設けられる半導体チップ6とのアライメントは、このような構成により行われるため、熱負荷により半導体ウェハ3の前後に設けられたプローブカード2やDUTボード4が熱負荷により反るとプローブ16は半導体チップ6の所定の位置にある電極からずれてしまう。   Inside the upper plate 37, an elastic spring (not shown) connected to the probe 16 is provided. The probe 16 is pushed out by the repulsive force of the elastic spring and stably contacts the electrode of the semiconductor chip 6. Since the alignment between the probe 16 provided on the probe card 2 and the semiconductor chip 6 provided on the semiconductor wafer 3 is performed by such a configuration, the probe card 2 provided before and after the semiconductor wafer 3 due to thermal load, When the DUT board 4 is warped by a thermal load, the probe 16 is displaced from the electrode at a predetermined position of the semiconductor chip 6.

(バーンインスクリーニングシステム)
図8に、本発明に係るバーンインスクリーニングシステム10全体の1つの実施形態の概略構成を示す。また、図9に、アライメント装置20の構成を説明図で示す。図9(a)は側面から見た説明図であり、図9(b)は図9(a)のD−D断面図である。さらに、図10に、バーンイン装置30の構成を説明図で示す。
(Burn-in screening system)
FIG. 8 shows a schematic configuration of one embodiment of the entire burn-in screening system 10 according to the present invention. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the configuration of the alignment apparatus 20. FIG. 9A is an explanatory view seen from the side, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 9A. Further, FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of the burn-in device 30.

図8に示すように、プロービングユニット1を用いたバーンインスクリーニングシステム10は、アライメント装置20及びバーンイン装置30を備える。そして、プローブカード2と半導体ウェハ3とはアライメント装置20により位置合わせが行われる。そして、吸着パッド9を含む第1吸着装置11a及び第2吸着装置11bにより、プローブカード2と温度制御装置7及び温度制御ステージ用トレイ8とは半導体ウェハ3を含んで一体化されてプロービングユニット1となる。さらに、一体化された複数のプロービングユニット1は、アライメント装置20から分離されてバーンイン装置30のチャンバー32内のプロービングユニット収納部34に収納される。そして、各プロービングユニット1は、それぞれテスター25に接続されてバーンインスクリーニングが行われる。   As shown in FIG. 8, the burn-in screening system 10 using the probing unit 1 includes an alignment device 20 and a burn-in device 30. The probe card 2 and the semiconductor wafer 3 are aligned by the alignment device 20. The probe card 2, the temperature control device 7 and the temperature control stage tray 8 are integrated including the semiconductor wafer 3 by the first suction device 11 a and the second suction device 11 b including the suction pad 9, and the probing unit 1. It becomes. Further, the plurality of integrated probing units 1 are separated from the alignment device 20 and stored in the probing unit storage portion 34 in the chamber 32 of the burn-in device 30. Each probing unit 1 is connected to a tester 25 to perform burn-in screening.

図9に示すように、アライメント装置20には、その装置内にアライメントステージ21が設けられている。アライメントステージ21は、プロービングユニット1を摺動する機構を備える。すなわち、平面上を直交するX軸及びY軸のそれぞれの方向に摺動し、XY面に直交するZ軸の方向に摺動し、さらに、XY面のΘ方向に回転する機構である。このアライメントステージ21には、プロービングユニット1の温度制御ステージ用トレイ8が設置されて固定される。一方、プローブカード2はアライメント装置20の上部に固定される。これにより、プロービングユニット1は、アライメントステージ21により、その半導体ウェハ3の位置が調節されて、アライメント装置20に固定されたプローブカード2に位置合わせされる。このアライメントの際に温度制御ステージ7には、事前にヒーター22及び熱電対23が設置されており、その状態でプロービングユニット1は一体化される。   As shown in FIG. 9, the alignment apparatus 20 is provided with an alignment stage 21 in the apparatus. The alignment stage 21 includes a mechanism for sliding the probing unit 1. That is, it is a mechanism that slides in the X axis and Y axis directions orthogonal to each other on the plane, slides in the Z axis direction orthogonal to the XY plane, and further rotates in the Θ direction of the XY plane. On the alignment stage 21, the temperature control stage tray 8 of the probing unit 1 is installed and fixed. On the other hand, the probe card 2 is fixed to the upper part of the alignment apparatus 20. Thereby, the position of the semiconductor wafer 3 is adjusted by the alignment stage 21 and the probing unit 1 is aligned with the probe card 2 fixed to the alignment apparatus 20. During this alignment, a heater 22 and a thermocouple 23 are installed in the temperature control stage 7 in advance, and the probing unit 1 is integrated in this state.

図10に示すように、バーンイン装置30は、チャンバー32、及びテスター25から構成され、チャンバー32は、プロービングユニット1a〜1xを収納するプロービングユニット収納部34a〜34x、制御部31、及び電源35を備える。そして、テスター25a〜25xは、DUTボード4のコネクター27に接続されて信号の入出力が行われる。このように、バーンイン装置30とアライメント装置20とは完全に分離され、複数個のプロービングユニット1a〜1xを一括してバーンインスクリーニングを行うことができる。これにより、アライメント装置20による半導体ウェハ3とプローブカード2との位置合わせの工程と、バーンイン装置30によるバーンインスクリーニングの工程とをそれぞれ独立して行うことができる。   As shown in FIG. 10, the burn-in device 30 includes a chamber 32 and a tester 25, and the chamber 32 includes probing unit storage units 34 a to 34 x that store the probing units 1 a to 1 x, a control unit 31, and a power source 35. Prepare. The testers 25a to 25x are connected to the connector 27 of the DUT board 4 to input / output signals. In this manner, the burn-in device 30 and the alignment device 20 are completely separated, and a plurality of probing units 1a to 1x can be collectively subjected to burn-in screening. Thereby, the alignment process of the semiconductor wafer 3 and the probe card 2 by the alignment apparatus 20 and the burn-in screening process by the burn-in apparatus 30 can be performed independently.

プロービングユニット1の温度制御ステージ7は、バーンイン装置30に収納された状態で搭載されたヒーター22により半導体ウェハ3に温度負荷を与え、搭載された熱電対23により半導体ウェハ3の表面温度を計測する。これにより、プロービングユニット1は、アライメントの前段階でヒーター22と熱電対23とを備えた温度制御ステージ7を内蔵することになる。   The temperature control stage 7 of the probing unit 1 applies a temperature load to the semiconductor wafer 3 by the heater 22 mounted in the burn-in apparatus 30 and measures the surface temperature of the semiconductor wafer 3 by the mounted thermocouple 23. . As a result, the probing unit 1 incorporates the temperature control stage 7 including the heater 22 and the thermocouple 23 in the pre-alignment stage.

(バーンインスクリーニング方法)
図11に、本発明に係るバーンインスクリーニング方法の1つの実施形態の概略構成をフロー図で示す。各ステップの順番は、符号S1〜S5により示す。
(Burn-in screening method)
FIG. 11 is a flowchart showing a schematic configuration of one embodiment of the burn-in screening method according to the present invention. The order of each step is indicated by reference numerals S1 to S5.

まず、プローブカード2と半導体ウェハ3とをアライメント装置20により位置合わせする(S1)。この位置合わせにより、半導体ウェハ3に形成された半導体チップ6の電極に対して、その電極に対応するプローブ16が適切に接触する。そして、プローブカード2と、DUTボード4と、半導体ウェハ3と、温度制御ステージ7と、温度制御ステージ用トレイ8とをプロービングユニット1として一体化させる(S2)。この一体化には補強板5が含まれていても良い。このステップ(S2)は、アライメント装置20においてステップ(S1)の後に連続して速やかに行われる。そして、プロービングユニット1をアライメント装置20から分離させ(S3)、複数のプロービングユニット1をバーンイン装置30に収納する(S4)。さらに、温度制御ステージ7により半導体ウェハ3に温度負荷を与える(S5)。   First, the probe card 2 and the semiconductor wafer 3 are aligned by the alignment device 20 (S1). By this alignment, the probe 16 corresponding to the electrode properly contacts the electrode of the semiconductor chip 6 formed on the semiconductor wafer 3. Then, the probe card 2, the DUT board 4, the semiconductor wafer 3, the temperature control stage 7, and the temperature control stage tray 8 are integrated as the probing unit 1 (S2). This integration may include a reinforcing plate 5. This step (S2) is performed promptly and continuously after step (S1) in the alignment apparatus 20. Then, the probing unit 1 is separated from the alignment device 20 (S3), and the plurality of probing units 1 are stored in the burn-in device 30 (S4). Further, a temperature load is applied to the semiconductor wafer 3 by the temperature control stage 7 (S5).

この方法により、プロービングユニット1は、プローブカード2、温度制御ステージ7、及び温度制御ステージ用トレイ8などを半導体ウェハ3と共に一体化される前に、プローブカード2と半導体ウェハ3とがアライメント装置20により位置合わせされる。すなわち、アライメント装置20において位置合わせの後に、第1吸着装置11aの第1吸着パッド9aによりプローブカード2が温度制御ステージ用トレイ8に固定され、第2吸着装置11bの第2吸着パッド9bにより半導体ウェハ3が温度制御ステージ7に固定される。温度制御ステージ用トレイ8は温度制御ステージ7を保持することから、第1吸着装置11a及び第2吸着装置11bによりプロービングユニット1の構成要素の全体が、プローブカード2と半導体ウェハ3とが位置合わせされた状態を保持したまま確実に一体化される。   By this method, before the probing unit 1 integrates the probe card 2, the temperature control stage 7, the temperature control stage tray 8, etc. with the semiconductor wafer 3, the probe card 2 and the semiconductor wafer 3 are aligned with the alignment device 20. Are aligned. That is, after alignment in the alignment device 20, the probe card 2 is fixed to the temperature control stage tray 8 by the first suction pad 9a of the first suction device 11a, and the semiconductor by the second suction pad 9b of the second suction device 11b. The wafer 3 is fixed to the temperature control stage 7. Since the temperature control stage tray 8 holds the temperature control stage 7, the probe card 2 and the semiconductor wafer 3 are aligned with each other by the first suction device 11 a and the second suction device 11 b. It is surely integrated while maintaining the state that has been achieved.

また、プロービングユニット1は、一体化された状態でアライメント装置20から分離されてバーンイン装置30に収納される。すなわち、アライメント装置20においてプロービングユニット1が吸着装置11a,11bにより全体として確実に一体化されている。そのため、アライメント装置20からの分離、及びバーンイン装置30への収納といった搬送によりプロービングユニット1内のプローブカード2と半導体ウェハ3との位置がずれて接触不良が生じる虞は極めて少ない。   Further, the probing unit 1 is separated from the alignment device 20 in an integrated state and is stored in the burn-in device 30. That is, in the alignment device 20, the probing unit 1 is reliably integrated as a whole by the suction devices 11a and 11b. For this reason, there is very little possibility that the probe card 2 in the probing unit 1 and the semiconductor wafer 3 are displaced from each other due to separation such as separation from the alignment device 20 and storage in the burn-in device 30 and contact failure.

また、アライメント装置20により位置合わせするステップ(S1)では、第2吸着装置11bにより、半導体ウェハ3を温度制御ステージ7に固定させて位置合わせを行う。一方、プロービングユニット1が一体化されるステップ(S2)では、第1吸着装置11aにより、プローブカード2を温度制御ステージ用トレイ8に固定させ、半導体ウェハ3を温度制御ステージ7に固定させてプロービングユニット1として一体化する。これにより、プロービングユニット1を一体化させる際に、半導体ウェハ3を温度制御ステージ7に固定させながらプローブカード2を温度制御ステージ用トレイ8に固定させることができる。   Further, in the step (S1) of alignment by the alignment apparatus 20, the semiconductor wafer 3 is fixed to the temperature control stage 7 by the second suction apparatus 11b and alignment is performed. On the other hand, in the step (S2) in which the probing unit 1 is integrated, the probe card 2 is fixed to the temperature control stage tray 8 and the semiconductor wafer 3 is fixed to the temperature control stage 7 by the first suction device 11a. The unit 1 is integrated. Thereby, when integrating the probing unit 1, the probe card 2 can be fixed to the temperature control stage tray 8 while fixing the semiconductor wafer 3 to the temperature control stage 7.

さらに、温度制御ステージ7は、プロービングユニット1が一体化されるステップ(S2)において半導体ウェハ3に温度負荷を与えるヒーター22、及び半導体ウェハ3の表面温度を計測する熱電対23を既に搭載している。すなわち、本発明に係るプロービングユニット1は、アライメントの段階からヒーター22及び熱電対23を内蔵した温度制御ステージ7を備え、これらのヒーター22及び熱電対23を内蔵した状態でアライメント装置20から分離され、バーンイン装置30に収納される。これにより、バーンインスクリーニングの際に半導体ウェハ3に集中的に温度負荷を与えることができる。   Furthermore, the temperature control stage 7 already has a heater 22 for applying a temperature load to the semiconductor wafer 3 and a thermocouple 23 for measuring the surface temperature of the semiconductor wafer 3 in the step (S2) in which the probing unit 1 is integrated. Yes. That is, the probing unit 1 according to the present invention includes the temperature control stage 7 including the heater 22 and the thermocouple 23 from the alignment stage, and is separated from the alignment apparatus 20 with the heater 22 and the thermocouple 23 included. And stored in the burn-in device 30. Thereby, a temperature load can be concentrated on the semiconductor wafer 3 during the burn-in screening.

1 プロービングユニット、2 プローブカード、3 半導体ウェハ、4 DUTボード、5 補強板、6 半導体チップ、7 温度制御ステージ、8 (温度制御ステージ用)トレイ、9 吸着パッド,9a 第1吸着パッド,9b 第2吸着パッド、10 バーンインスクリーニングシステム、11 吸着装置(又は固定装置),11a 第1吸着装置(又は第1固定装置),11b 第2吸着装置(又は第2固定装置)、12 真空カプラ,12a 第1真空カプラ,12b 第2真空カプラ、13 吸引口,13a 第1吸引口,13b 第2吸引口、14 吸引管,14a 第1吸引管,14b 第2吸引管、15 連結管、16 プローブ又は探針、17 逆止弁,17a 第1逆止弁,17b 第2逆止弁、18 外枠、19 補強板固定用孔、20 アライメント装置、21 アライメントステージ、22 ヒーター、23 熱電対又は温度センサー、24 タップ、25 テスター、26 温度制御ステージ固定用孔、27 コネクター、28 スチフナー,28a 円形スチフナー、28b 放射状スチフナー、29 固定用ボルト、 30 バーンイン装置、31 制御部、32 チャンバー、34 プロービングユニット収納部、35 電源、36 プローブホルダー、37 上部プレート、38 中間部プレート、39 下部プレート、40 アライメントゾーン、41 吸引口用補強材、42 ワイヤー。

1 probing unit, 2 probe card, 3 semiconductor wafer, 4 DUT board, 5 reinforcing plate, 6 semiconductor chip, 7 temperature control stage, 8 (for temperature control stage) tray, 9 suction pad, 9a first suction pad, 9b first 2 suction pads, 10 burn-in screening system, 11 suction device (or fixing device), 11a first suction device (or first fixing device), 11b second suction device (or second fixing device), 12 vacuum coupler, 12a first 1 vacuum coupler, 12b second vacuum coupler, 13 suction port, 13a first suction port, 13b second suction port, 14 suction tube, 14a first suction tube, 14b second suction tube, 15 connection tube, 16 probe or probe Needle, 17 check valve, 17a first check valve, 17b second check valve, 18 outer frame, 19 reinforcing plate fixing hole, 20 alignment device, 21 Ment stage, 22 heater, 23 thermocouple or temperature sensor, 24 tap, 25 tester, 26 temperature control stage fixing hole, 27 connector, 28 stiffener, 28a circular stiffener, 28b radial stiffener, 29 fixing bolt, 30 burn-in device, 31 control unit, 32 chamber, 34 probing unit storage unit, 35 power supply, 36 probe holder, 37 upper plate, 38 middle plate, 39 lower plate, 40 alignment zone, 41 suction port reinforcement, 42 wire.

(プロービングユニット)
上記目的を達成するため、本発明に係るプロービングユニットは、半導体ウェハレベルのバーンインスクリーニングに用いられるプロービングユニットにおいて、半導体チップが形成された半導体ウェハと、スクリーニングの際にテスターと信号を交信するDUTボードと、半導体ウェハと位置合わせされるプローブカードと、半導体ウェハに温度負荷を与える温度制御ステージと、温度制御ステージを保持して固定する温度制御ステージ用トレイと、複数の第1の吸着パッドによりプローブカードを温度制御ステージ用トレイに吸着させる第1の固定装置と、第2の吸着パッドにより半導体ウェハを温度制御ステージに吸着させる第2の固定装置と、を備え、第1の吸着パッドをプローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない部分に設置することで、第1の吸着パッドと第2の吸着パッドとを空間的に分離させて一体化することを特徴とする。
(Probing unit)
In order to achieve the above object, a probing unit according to the present invention is a probing unit used for burn-in screening at a semiconductor wafer level, and a DUT board that communicates signals with a semiconductor wafer on which a semiconductor chip is formed and a tester at the time of screening. A probe card that is aligned with the semiconductor wafer, a temperature control stage that applies a temperature load to the semiconductor wafer, a temperature control stage tray that holds and fixes the temperature control stage, and a plurality of first suction pads the adsorption of the card tray for temperature control stage 1 and the fixing device, and the second securing means to be attracted to the temperature control stage semiconductor wafer by a second suction pad includes a first suction pad probe card Semiconductor wafer side surface of the semiconductor wafer By installing the not facing portion, characterized by integrating the first and suction pad and a second suction pad by spatially separated.

上記構成により、プロービングユニットは、DUTボード、プローブカード、温度制御ステージ、及び温度制御ステージ用トレイを半導体ウェハと共に一体化させる。すなわち、第1の固定装置の第1の吸着パッドにより、プローブカードが温度制御ステージ用トレイに固定される。また、第2の固定装置の第2の吸着パッドにより、半導体ウェハが温度制御ステージに固定される。一方、温度制御ステージ用トレイは温度制御ステージを保持して固定する。従って、第1の固定装置の第1の吸着パッド及び第2の固定装置の第2の吸着パッドによりプロービングユニットの構成要素の全体が確実に一体化され、ユニットとしての信頼性が獲得できる。また、プロービングユニットは、第1の吸着パッドがプローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない部分に設置されることで、第1の吸着パッドと第2の吸着パッドとが空間的に分離させて一体化される。すなわち、プローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向する部分には、第2の吸着パッドが設けられ、半導体ウェハが温度制御ステージに固定される。従って、第1の吸着パッドと第2の吸着パッドとは空間的に重ならずに分離される。これにより、第1の吸着パッドによる一体化の影響がプローブカードと半導体ウェハとの位置合わせには影響を及ぼさない。 With the above configuration, the probing unit integrates the DUT board, the probe card, the temperature control stage, and the temperature control stage tray together with the semiconductor wafer. That is, the probe card is fixed to the temperature control stage tray by the first suction pad of the first fixing device. Further, the semiconductor wafer is fixed to the temperature control stage by the second suction pad of the second fixing device. On the other hand, the temperature control stage tray holds and fixes the temperature control stage. Therefore, the whole component of the probing unit is reliably integrated by the first suction pad of the first fixing device and the second suction pad of the second fixing device , and the reliability as the unit can be obtained. In addition, the probing unit is installed in a portion where the first suction pad is on the surface of the probe card on the side of the semiconductor wafer and the semiconductor wafer does not face, so that the first suction pad and the second suction pad are in a space. Are separated and integrated. That is, the second suction pad is provided on the surface of the probe card on the side of the semiconductor wafer facing the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is fixed to the temperature control stage. Therefore, the first suction pad and the second suction pad are separated without spatially overlapping. Thereby, the influence of integration by the first suction pad does not affect the alignment between the probe card and the semiconductor wafer.

このプロービングユニットについて、第1及び第2の固定装置の吸着パッドを用いた信頼性の高い一体化により、位置合わせされたプローブカードのプローブと半導体ウェハの半導体チップの電極とにずれが生じることがない。そのため、半導体ウェハレベルのバーンインスクリーニングにおいて、位置合わせされて一体化されたプロービングユニットを容易に搬送して後の作業工程を迅速に処理でき、生産性を高めることができる。 About this probing unit, the highly reliable integration using the suction pads of the first and second fixing devices may cause a deviation between the probe of the aligned probe card and the electrode of the semiconductor chip of the semiconductor wafer. Absent. Therefore, in the burn-in screening at the semiconductor wafer level, the probing unit that is aligned and integrated can be easily transported and the subsequent work process can be quickly processed, thereby improving the productivity.

また、プロービングユニットは、一体化させた上で温度負荷を与える方式により、プロービングユニットの各部位に発生する温度負荷による歪みが抑制される。すなわち、半導体ウェハは、第2の吸着パッドにより温度制御ステージに吸着により固定されるが、この吸着により温度制御ステージにより負荷された熱源が確実に半導体ウェハに伝導される。すなわち、温度制御ステージは、半導体ウェハを吸着するという役割と、半導体ウェハを加熱するという役割とを共に効果的に担うことができる。また、温度制御ステージ用トレイは、第1の吸着パッドによりプローブカードに吸着されて固定するが、温度制御ステージを保持することから、温度制御ステージにより加熱された半導体ウェハの熱を外部に逃がさない、という機能を有する。さらに、プロービングユニットの他の構成要素であるDUTボード、プローブカード、温度制御ステージ用トレイ等の温度負荷による歪みは、半導体ウェハに直接接触させないためより少なく抑えられる。これにより、ウェハとプローブとの位置ずれを解消し、熱歪に対する高い精度を確保し、信頼性の高いバーンインスクリーニングができる。 In addition, the probing unit is integrated and applied with a temperature load, so that distortion due to the temperature load generated at each part of the probing unit is suppressed. That is, the semiconductor wafer is fixed to the temperature control stage by suction by the second suction pad, but the heat source loaded by the temperature control stage is surely conducted to the semiconductor wafer by this suction. That is, the temperature control stage can effectively take both the role of sucking the semiconductor wafer and the role of heating the semiconductor wafer. Further, the temperature control stage tray is sucked and fixed to the probe card by the first suction pad. However, since the temperature control stage is held, the heat of the semiconductor wafer heated by the temperature control stage is not released to the outside. It has the function of. Further, distortion due to temperature load such as a DUT board, a probe card, and a temperature control stage tray, which are other components of the probing unit, is reduced because it is not brought into direct contact with the semiconductor wafer. This eliminates the positional deviation between the wafer and the probe, ensures high accuracy with respect to thermal distortion, and enables highly reliable burn-in screening.

また、プロービングユニットは、第1の固定装置は、第1の吸着パッドに真空吸着させる第1の真空カプラを備えることが好ましく、また、第1の吸着パッドが、プローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない部分に複数箇所設置されることが好ましく、特に、第1の吸着パッドが、プローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない四隅に設置されることが好ましい。これにより、一体化されたプロービングユニットは、数個の吸着パッドによりプローブカードをより強固に固定し、プローブカードの各部位に発生する熱膨張による歪みを抑え込むことができる。また、プローブカードの内部に密封空間を形成することなく吸着パッドにより局部的に吸着させてプロービングユニットの一体化を可能とする。 Also, the probing unit, first fixing device preferably comprises a first vacuum coupler La to vacuum suction in the first suction pad, also, the first suction pads, the semiconductor wafer side of the probe card It is preferable to install a plurality of locations on the surface where the semiconductor wafer does not face, and in particular, the first suction pads are placed on the four corners on the surface of the probe card on the semiconductor wafer side where the semiconductor wafer does not face. It is preferable. As a result, the integrated probing unit can more firmly fix the probe card with several suction pads and suppress distortion due to thermal expansion occurring at each part of the probe card. Further, the probing unit can be integrated by locally attracting the probe card without forming a sealed space inside the probe card.

また、プロービングユニットは、2の固定装置は、第2の吸着パッドに真空吸着させる第2の真空カプラを備えることが好ましい。これにより、半導体ウェハを温度制御ステージに自在に吸着することが可能となり、半導体の「反り」等を防ぎ信頼性の高いバーンインスクリーニングができる。 Also, the probing unit, the second fixing device preferably comprises a second vacuum coupler La to vacuum suction to a second suction pad. As a result, the semiconductor wafer can be adsorbed freely to the temperature control stage, and the semiconductor substrate can be prevented from being warped and a highly reliable burn-in screening can be performed.

(バーンインスクリーニング方法)
上記目的を達成するため、本発明に係るバーンインスクリーニング方法は、プローブカードと半導体ウェハとをアライメント装置により位置合わせするステップと、プローブカードと、DUTボードと、半導体ウェハと、温度制御ステージと、温度制御ステージ用トレイとをロービングユニットとして一体化させるステップと、プロービングユニットをアライメント装置から分離させるステップと、複数のプロービングユニットをバーンイン装置に収納するステップと、バーンイン装置内において、温度制御ステージにより半導体ウェハに直接温度負荷を与え、かつ半導体ウェハを直接温度管理することでバーンインスクリーニングを行うステップと、を備えることを特徴とする。
(Burn-in screening method)
In order to achieve the above object, a burn-in screening method according to the present invention includes a step of aligning a probe card and a semiconductor wafer by an alignment device, a probe card, a DUT board, a semiconductor wafer, a temperature control stage, and a temperature. A step of integrating the control stage tray as a roving unit, a step of separating the probing unit from the alignment device, a step of storing a plurality of probing units in the burn-in device, and a semiconductor wafer by a temperature control stage in the burn-in device direct given temperature load, and characterized in that it comprises the steps of: performing a burn-in screening by direct temperature control of the semiconductor wafer.

上記構成により、プロービングユニットは、プローブカード、温度制御ステージ、及び温度制御ステージ用トレイを半導体ウェハと共に一体化される前に、プローブカードと半導体ウェハとがアライメント装置により位置合わせされる。すなわち、アライメント装置において位置合わせの後に、第1の吸着パッドによりプローブカードが温度制御ステージ用トレイに吸着により固定され、第2の吸着パッドにより半導体ウェハが温度制御ステージに吸着により固定される。温度制御ステージ用トレイは温度制御ステージを保持することから、第1の吸着パッド及び第2の吸着パッドによりプロービングユニットの構成要素の全体が、プローブカードと半導体ウェハとが位置合わせされた状態を保持したまま確実に一体化される。これにより、プロービングユニットとしての高い信頼性を獲得できる。 With the above configuration, in the probing unit, the probe card and the semiconductor wafer are aligned by the alignment device before the probe card, the temperature control stage, and the temperature control stage tray are integrated with the semiconductor wafer. That is, after the alignment in the alignment device, the probe card by the first suction pad is fixed by adsorption on the tray temperature control stage, the semiconductor wafer is fixed by adsorption to the temperature control stage with a second suction pad. Since the temperature control stage tray holds the temperature control stage, the entire component of the probing unit is held in a state where the probe card and the semiconductor wafer are aligned by the first suction pad and the second suction pad. It is surely integrated as it is. Thereby, high reliability as a probing unit can be obtained.

さらに、各プロービングユニットはそれぞれ半導体ウェハに直接温度制御ステージを内蔵した状態で一体化されてバーンイン装置へ収納される。これにより、半導体チップを高温下で駆動させる際に個別のウェハに対応した温度制御ステージにより、半導体ウェハに対して個別に直接温度負荷を与えることができる。また、温度制御ステージは密封空間にないため半導体ウェハを加熱するヒーター及び温度センサーが半導体ウェハに対してより近接して配備でき、温度負荷を与える際に精度の高い熱歪み管理が可能になり、半導体ウェハを直接温度管理することが可能になる。 Further, each probing unit is integrated in a state in which the temperature control stage is directly built in the semiconductor wafer, and is stored in the burn-in apparatus. Thereby, when driving a semiconductor chip at high temperature, a temperature load can be directly applied to the semiconductor wafer individually by the temperature control stage corresponding to the individual wafer . The temperature control stage heater and a temperature sensor to heat the semiconductor wafer because it is not in the sealed space can be deployed closer to the semiconductor wafer, Ri sufficiently to allow a high thermal strain management accurate in providing temperature load , it is possible to ing to direct temperature control of the semiconductor wafer.

Claims (14)

半導体ウェハレベルのバーンインスクリーニングに用いられるプロービングユニットにおいて、
半導体チップが形成された半導体ウェハと、
スクリーニングの際にテスターと信号を交信するDUTボードと、
半導体ウェハと位置合わせされるプローブカードと、
半導体ウェハに温度負荷を与える温度制御ステージと、
温度制御ステージを保持して固定する温度制御ステージ用トレイと、
プローブカードを温度制御ステージ用トレイに固定させる第1の固定装置と、
半導体ウェハを温度制御ステージに固定させる第2の固定装置と、
を備えることを特徴とするプロービングユニット。
In the probing unit used for burn-in screening at the semiconductor wafer level,
A semiconductor wafer on which semiconductor chips are formed;
A DUT board that communicates signals with the tester during screening;
A probe card aligned with a semiconductor wafer;
A temperature control stage that applies a temperature load to the semiconductor wafer; and
A temperature control stage tray for holding and fixing the temperature control stage; and
A first fixing device for fixing the probe card to the temperature control stage tray;
A second fixing device for fixing the semiconductor wafer to the temperature control stage;
A probing unit comprising:
請求項1に記載のプロービングユニットであって、第1の固定装置は、プローブカードに設けられて温度制御ステージ用トレイを吸着する複数の第1の吸着パッドと、吸着パッドに真空吸着させる第1の真空カプラと、を備えることを特徴とするプロービングユニット。   2. The probing unit according to claim 1, wherein the first fixing device includes a plurality of first suction pads provided on the probe card for sucking the temperature control stage tray, and a first suction pad for vacuum suction to the suction pads. A probing unit comprising: a vacuum coupler. 請求項2に記載のプロービングユニットであって、第1の固定装置は、プローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない部分に複数箇所設置されることを特徴とするプロービングユニット。   3. The probing unit according to claim 2, wherein the first fixing device is installed at a plurality of locations on a surface of the probe card on the semiconductor wafer side where the semiconductor wafer does not face. 請求項3に記載のプロービングユニットであって、第1の固定装置は、プローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない四隅に設置されることを特徴とするプロービングユニット。   4. The probing unit according to claim 3, wherein the first fixing device is installed at four corners of the probe card on the side of the semiconductor wafer on which the semiconductor wafer does not face. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のプロービングユニットであって、第2の固定装置は、温度制御ステージに設けられて半導体ウェハを吸着する第2の吸着パッドと、第2の吸着パッドに真空吸着させる第2の真空カプラと、を備えることを特徴とするプロービングユニット。   5. The probing unit according to claim 1, wherein the second fixing device includes a second suction pad that is provided on the temperature control stage and sucks the semiconductor wafer, and a second suction pad. And a second vacuum coupler for vacuum suction. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のプロービングユニットであって、第1の固定装置は、第1の吸着パッドに接続された第1の逆止弁を備え、第2の固定装置は、第2の吸着パッドに接続された第2の逆止弁を備えることを特徴とするプロービングユニット。   The probing unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the first fixing device includes a first check valve connected to the first suction pad, and the second fixing device includes: A probing unit comprising a second check valve connected to the second suction pad. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のプロービングユニットであって、第1の吸着パッドは、第2の逆止弁にも接続し、第1の吸着パッドと第2の吸着パッドとを共に真空吸着させることを特徴とするプロービングユニット。   The probing unit according to claim 1, wherein the first suction pad is also connected to the second check valve, and the first suction pad and the second suction pad are connected to each other. Probing unit characterized by vacuum suction. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のプロービングユニットであって、温度制御ステージには、半導体ウェハを加熱するヒーター、及び半導体ウェハの表面温度を計測する温度センサーが装備されることを特徴とするプロービングユニット。   The probing unit according to claim 1, wherein the temperature control stage is equipped with a heater for heating the semiconductor wafer and a temperature sensor for measuring the surface temperature of the semiconductor wafer. Probing unit. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載のプロービングユニットであって、温度制御ステージは、温度制御ステージ用トレイにより温度制御ステージの側面及び底面を覆われるように内蔵されることを特徴とするプロービングユニット。   The probing unit according to any one of claims 1 to 8, wherein the temperature control stage is built in such that a side surface and a bottom surface of the temperature control stage are covered with a tray for the temperature control stage. Probing unit. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載のプロービングユニットであって、DUTボードには、DUTボード又はプローブカードの変形を抑える、複数のスチフナーが設けられた補強板が取り付けられることを特徴とするプロービングユニット。   The probing unit according to any one of claims 1 to 9, wherein a reinforcing plate provided with a plurality of stiffeners for suppressing deformation of the DUT board or the probe card is attached to the DUT board. Probing unit to do. 請求項1乃至10のいずれかに記載のプロービングユニットを用いたバーンインスクリーニングシステムにおいて、
アライメントステージに保持されたプロービングユニットの半導体ウェハとプローブカードとを位置合わせするアライメント装置と、
プロービングユニットを収納するユニット保持部を備えたチャンバーにテスターが接続されたバーンイン装置と、を備え、
バーンイン装置は、アライメント装置から分離された複数個のプロービングユニットを一括してバーンインスクリーニングすることを特徴とするバーンインスクリーニングシステム。
In the burn-in screening system using the probing unit according to any one of claims 1 to 10,
An alignment device for aligning the probe card with the semiconductor wafer of the probing unit held on the alignment stage;
A burn-in device in which a tester is connected to a chamber having a unit holding portion for storing a probing unit;
The burn-in screening system is characterized in that a plurality of probing units separated from the alignment device are collectively subjected to burn-in screening.
半導体ウェハレベルのバーンインスクリーニング方法において、
プローブカードと半導体ウェハとをアライメント装置により位置合わせするステップと、
プローブカードと、DUTボードと、半導体ウェハと、温度制御ステージと、温度制御ステージ用トレイとをプロービングユニットとして一体化させるステップと、
プロービングユニットをアライメント装置から分離させるステップと、
複数のプロービングユニットをバーンイン装置に収納するステップと、
温度制御ステージにより半導体ウェハに温度負荷を与えるステップと、
を備えることを特徴とするバーンインスクリーニング方法。
In a semiconductor wafer level burn-in screening method,
Aligning the probe card and the semiconductor wafer with an alignment device;
Integrating a probe card, a DUT board, a semiconductor wafer, a temperature control stage, and a temperature control stage tray as a probing unit;
Separating the probing unit from the alignment device;
Storing a plurality of probing units in a burn-in device;
Applying a temperature load to the semiconductor wafer by the temperature control stage;
A burn-in screening method comprising:
請求項12に記載のバーンインスクリーニング方法であって、アライメント装置により位置合わせするステップでは、固定装置により、半導体ウェハを温度制御ステージに固定させて位置合わせを行い、プロービングユニットが一体化されるステップでは、固定装置により、プローブカードを温度制御ステージ用トレイに固定させ、半導体ウェハを温度制御ステージに固定させてプロービングユニットとして一体化することを特徴とするバーンインスクリーニング方法。   13. The burn-in screening method according to claim 12, wherein in the alignment step by the alignment device, the semiconductor wafer is fixed to the temperature control stage by the fixing device, the alignment is performed, and the probing unit is integrated. A burn-in screening method, wherein a probe card is fixed to a temperature control stage tray by a fixing device, and a semiconductor wafer is fixed to the temperature control stage and integrated as a probing unit. 請求項12又は13に記載のバーンインスクリーニング方法であって、温度制御ステージは、プロービングユニットが一体化されるステップにおいて半導体ウェハに温度負荷を与えるヒーター、及び半導体ウェハの表面温度を計測する温度センサーを既に搭載していることを特徴とするバーンインスクリーニング方法。   14. The burn-in screening method according to claim 12, wherein the temperature control stage includes a heater that applies a temperature load to the semiconductor wafer in the step of integrating the probing unit, and a temperature sensor that measures the surface temperature of the semiconductor wafer. A burn-in screening method characterized by being already installed.
JP2013247678A 2013-11-29 2013-11-29 Probing unit, burn-in screening system using the probing unit, and burn-in screening method Active JP5528617B1 (en)

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