JP2018190977A - ウエハテスト用のアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムと方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度調整装置を利用し、これにより不均一な温度分布により生ずる測定誤差を防止するアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムとその方法を提供する。【解決手段】ウエハ装着装置１０に対向して配置され、且つウエハをテストするために利用されるプローブカード２０と、ウエハ装着装置１０に対向し、且つ第１の開口Ｐ１を有し、プローブカード２０が中央コネクタ３１と接続され、且つ第１の開口Ｐ１を介してウエハ装着装置１０に面する中央コネクタ３１を含む搬送装置３０と中央コネクタ３１が第２のコネクタ内に取り外し可能に配置され、第２の開口Ｐ２を有する周辺コネクタ３２に配置される第１の温度調節装置３３及び第１の温度調節装置３３と電気的に接続され、且つ周辺コネクタ３２の温度を調節するために第１の温度調節装置３３を制御する制御装置４０を備える。【選択図】図１

Description

本発明はウエハテスト用のアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムと方法、特に温度を能動的に制御可能なウエハテスト用のアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムと方法に関する。

ウエハは、ウエハテスト中に様々な温度で異常状態を確証するために、通常様々な温度でテストされる。ウエハテストは一般に周囲温度テスト及び高温テストを含み、これは全てプローカードの予備加熱を含み、これによりプローブカードは熱膨張してプローブの位置が上昇する熱平衡に達する。それは通常予備加熱工程で加熱されるウエハを搬送する素子だけである。従って、ウエハテスト装置の中央領域に配置される素子とプローブは、より早く熱平衡に到達し、
ウエハテスト装置の周辺に配置される素子はより遅く熱平衡に到達する。熱分布のアンバランスは、プローブを長期にわたりやや上昇しかつ変形させ、不正なテスト結果をもたらす。予備冷却工程において、ウエハテスト装置の中央領域に配置される素子とプローブカードは、目標冷却温度に到達し、より早く収縮を開始し、ウエハテスト装置の中央領域に配置される素子は冷却が遅れる。このように、様々な素子はそれぞれ様々に収縮し、これがテスト結果に影響する。

従来技術において生産ライン中のウエハは、不均一な温度分布の問題を回避するために、一定温度で機械の中でテストされるように計画される。代わってプローブカードまたはウエハの位置は、不正結果を減少させるためにやや修正される。しかし、もし素子変形の範囲が予め分かれば、ウエハテスト工程は順調に行われ、多くの時間が節約される。

本発明の１つの目的は、プローブカードとその周辺領域を速く熱平衡に到達させるように、あらかじめプローブカードの周辺領域の温度を修正するために温度調整装置を利用し、これにより不均一な温度分布により生ずる測定誤差を防止する、ウエハテスト用のアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムと方法を提供する。

上記目的を達成するために、本発明はテストされる少なくとも１つのウエハを装着するために利用されるウエハ装着装置；ウエハ装着装置に対応して配置され、ウエハテストに利用されるプローブカード；中央コネクタ、周辺コネクタ及び第１の温度調節装置を含み、中央コネクタがウエハ装着装置に対応し、第１の開口を有し、プローブカードが中央コネクタと接続され、第１の開口を介してウエハ装着装置に面し、
周辺コネクタが第２の開口を有し、中央コネクタが第２の開口に取り外し可能に設置され、第１の温度調節装置が周辺コネクタに配置される搬送機構；及び温度調節装置と電気的に接続され、周辺コネクタの温度を修正するために第１の温度調節装置を制御する制御装置；を含むアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却装置を提示する。

本発明は、また、ウエハ装着装置、及び中央コネクタと周辺コネクタを含む搬送機構を含み、中央コネクタがウエハ装着装置に対応し、第１の開口を有し、
プローブカードが中央コネクタと接続され、且つ第１の開口を介してウエハ装着装置に面し、周辺コネクタが第２の開口を有し、中央コネクタが第２の開口に設置される、アクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システム提供するステップ；ウエハをウエハ装着装置上へ設置するステップ；ウエハの温度を第１の温度へ修正するステップ；プローブカードの温度を第２の温度へ修正するステップ；周辺コネクタの温度を第３の温度へ修正するステップ；及びウエハをテストするためにプローブカードを利用するステップ；を含むウエハをテストする方法も提示６する。

本発明の一実施例によるアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムを概略的に示す図である。 本発明の別の実施例によるアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムを概略的に示す図である。 本発明のまた別の実施例によるアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムを概略的に示す図である。 本発明の更に別の実施例によるアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムを概略的に示す図である。 本発明の更なる実施例によるアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムを概略的に示す図である。 本発明の更なる別の実施例によるアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムを概略的に示す。 本発明の意実施例によるウエハをテストする方法のフローチャートである。

本発明は、実施例と以下に付属する図面により詳細に記載される。しかし、これらの実施例は本発明を例示するだけであり、本発明の範囲を限定するためではない。明細書に記載される実施例に加えて、本発明は、また他の実施例にも適用される。更に、本発明の実施例によりその分野に精通した人により容易に実施することができる修正、変更または置換は、以下に述べる特許請求の範囲に基づく本発明の範囲内にも含まれる。多くの特別な詳細が、読者に本発明をより十分に理解してもらうために明細書に提供されるが、本発明はこれらの特別な詳細が部分的にまたは完全に省略される条件下で、なお実施することができる。さらに、当業者に既知の要素またはステップは、本発明が不必要に限定されないように、明細書は記載されない。類似のまたは同一の要素は図面では類似のまたは同一の記号で示される。注意すべきは、図面は本発明を概略的に示すだけで、本発明の本当の寸法や量を示さない。さらに、重要でない詳細は、図面を縮小するために、図面では必ずしも表示されない。

本発明の一実施例によるアクティブウエハプローバ予備加熱予・予備冷却システムを概略的に示す図１を参照されたい。本発明のアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システム１００は、ウエハ装着装置１０、プローブカード２０、搬送機構３０及び制御装置４０を含む。ウエハ装着装置１０は、テストされる少なくとも１つのウエハ（図には表示されず）を装着するために利用される。プローブカード２０はウエハ装着装置１０に対応して配置され、ウエハをテストするために利用される。搬送機構３０は中央コネクタ３１、周辺コネクタ３２、及び第１の温度調節装置３３を含む。中央コネクタ３１はウエハ装着装置１０に対応し第１の開口Ｐ１を有する。プローブカード２０は中央コネクタ３１と接続され、第１の開口Ｐ１を介してウエハ装着装置１０に面する。周辺コネクタ３２は第２の開口Ｐ２を有する。中央コネクタ３１は第２の開口Ｐ２に取り外し可能に設置される。したがって、プローブカード２０は、プローブカード２０が接続される中央コネクタの取り外しにより置換することができる。第１の温度調節装置３３は周辺コネクタ３２の温度を修正するために、接触または非接触で周辺コネクタ３２に設置される。例えば、第１の温度調節装置３３は伝導、放射、または赤外線で周辺コネクタ３２の温度を修正する。
詳細には、制御装置４０は第１の温度調節装置３３を制御し、周辺コネクタ３２の温度を修正するために第１の温度調節装置３３と電気的に接続される。好ましい実施例で、第１の温度調節装置３３は、ウエハ装着装置１０に対向する周辺コネクタ３２の表面に設置される。

図２Ａと図２Ｂを参照されたい。ある実施例で、本発明のアクティブウエハプローブ予備加熱・予備冷却システム１００は、ウエハ装着装置１０、プローブカード２０及び中央コネクタ３１の温度を修正するために利用される第２の温度調節装置５０を更に含む。詳細には、第２の温度調節装置５０は予めウエハ装着装置１０を加熱し、次にプローブカード２０と中央コネクタ３１を加熱する。代わって、第２の温度調節装置５０は予めウエハ装着装置１０を冷却し、次にプローブカード２０と中央コネクタ３１を冷却する。図２Ａで第２の温度調節装置５０は、ウエハ装着装置１０の下に配置される。しかし、本発明は、図２Ａに示す実施例に限定されない。図２Ｂ示すように、第２の温度調節装置５０はウエハ装着装置５０の内部に配置される。これらの実施例で第２の温度調節装置５０は制御装置４０と電気的に接続され；制御装置４０は第２の温度調節装置５０により送られる第１の制御信号Ｓ１を受信し、第１の制御信号Ｓ１に応じて第１の温度調節装置３３を制御する。一実施例で、外部温度調節装置は従来の方法でウエハ装着装置１０の温度を修正する。例えば、外部温度調節装置はウエハ装着装置１０の温度を増減させるために熱／冷空気流を提供する。

図３を参照されたい。一実施例で、制御装置４０は外部の電子装置２０
（例えば、テストマシーンやモニタマシーンのような）からの第２の制御信号を受信し、第２の温度制御信号Ｓ２に応じて第１の温度調節装置３３を制御する。図４Ａと図４Ｂを参照されたい。アクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システム１００が第２の温度調節装置５０を含む一実施例で、外部電子装置２００は、第２の制御信号Ｓ２を制御装置４０へ伝送し、制御装置４０は第２の制御信号Ｓ２に応じて第１の温度調節装置３３を制御する。

高温テストが行われる間に、第２の温度調節装置５０はプローブカード２と中央コネクタ３１の温度を８５〜３００℃、好ましくは８５−２００℃に修正する。同時に、第２の温度調節装置５０は第１の制御信号Ｓ１を制御装置４０へ伝送するか、外部電子装置２００は第２の制御信号Ｓ２を制御装置４０へ伝送する。次に、制御装置４０は第１の制御信号Ｓ１または第２の制御信号Ｓ２に応じて周辺コネクタ３２の温度を増加させるために、第１の温度調節装置３３を制御する。低温テストが実施される間に、第２の温度調節装置５０は、プローブカード２０及び中央コネクタ３１の温度を−７５〜８５℃、好ましくは−５５〜８５℃の温度へ修正する。同時に、第２の温度調節装置５０は、第１の制御信号Ｓ１を制御装置４０へ伝送するか、または外部装置２００は第２の制御信号Ｓ２を制御装置４０へ伝送する。次に、制御装置４０は第１の制御信号Ｓ１または第２の制御信号Ｓ２に応じて周辺コネクタ３２の温度を上昇させるために、第１の温度調節装置３３を制御する。

表１は、アクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムの過熱される素子の特性を表記する。

それは表１から分かる：周辺コネクタの熱誘発変形は小さいかもしれないが、その安定化速度は遅く、その予備加熱時間はより長い。もしプローブカードと中央コネクタが熱平衡に到達した後に、周辺コネクタが予備加熱されるか、または予備冷却される場合、それは多くの時間を消費するだろう。本発明のアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムにおいて、制御装置は、周辺コネクタ上に配置される温度調節装置を制御するための信号を受信し、プローブカードと中央コネクタの温度が修正される時に、周辺コネクタの温度を修正する。換言すると、プローブカードと中央コネクタの温度が修正される間に、周辺コネクタの温度も同時に修正される。したがって、本発明は周辺コネクタの変形問題を解決し、予め分散を起こす要因を排除することができる。さらに、従来技術と比較して、本発明は予備加熱または予備冷却のための時間を節約し、ウエハテストの工程を加速することができる。

以下に、ウエハをテストするために、上記アクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムを利用する方法が記載される。本発明の１実施例によるウエハをテストする方法のフローチャート図５を参照されたい。本発明の方法は、ステップＳ１１−Ｓ１６を含む。ステップＳ１１において、ウエハ装着装置と搬送機構を含むアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムを提供する。アクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムの構造は、これまで詳細に記述してきたが、ここで繰り返す。ステップＳ１２において、ウエハ装着装置上に少なくとも１つのウエハを置く。ステップＳ１３において、ウエハの温度を第１の温度に調節する。ステップＳ１４において、プローブカードの温度を第２の温度に調節して制御装置へ制御信号を伝送するために第２の温度調節装置が使用され、第２の温度にプローブカードの温度を調節する。ステップＳ１５において、アクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムの周辺コネクタの温度を第３の温度に調節し、制御装置は周辺コネクタの温度を制御信号に応じて第３の温度に調節する。ステップＳ１６において、ウエハをテストするためにプローブカードを利用する。

本発明において、素子の温度を調節するステップは上記シーケンスにより必ずしも行われる必要はなく、必要に応じて別のシーケンスで行われてもよい。例えば、周辺コネクタを調節するステップは、プローブカードの温度調節を行うステップの前に行ってもよい。代わって、周辺コネクタとプローブカードを調節するステップは同時に行ってもよい。

更に、第１、第２及び第３の温度の内の少なくとも１つは、−７５℃〜３００℃の範囲にある。例えば、高温テストが行われる間に、第２の温度調節装置はプローブカードと中央コネクタの温度を８５〜３００℃の温度に調節し、制御装置へ制御信号を伝送する。代わって、外部電子装置は、制御装置へ制御信号を伝送する。制御信号に応じて、制御装置は周辺コネクタの温度を上昇させるために、第１の温度調節装置を制御し、これにより予備加熱目標を達成する。標準温度テストまたは低温テストが行われる間に、第２の温度調節装置はプローブカードと中央コネクタの温度を−７５〜８５℃の範囲の温度に調節し、制御装置へ制御信号を伝送する。代わって、外部電子装置は制御装置へ制御信号を伝送する。制御信号に応じて、制御装置は周辺コネクタの温度を下げるために、第１の温度制御装置を制御し、これにより予備冷却の目標を達成する。本発明において、第２温度は第３の温度に近くてもよい。好ましくは、第２の温度と第３の温度の間の違いは０〜５０℃の範囲である。

結論として、本発明は、予め変形問題を解決するために積極的に温度を制御することにより、部品を予備加熱しまたは予備冷却するための時間を節約する、
ウエハをテストするためのアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムと方法を提示する。本発明は、プローブカードと中央コネクタの温度が調節される間に、制御信号に応じて周辺コネクタの温度を瞬時に調節するために、周辺コネクタに設置される温度調節装置を制御する制御装置を利用して、アクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムの装置が温度平衡に達することを可能にする。したがって、本発明は、時間コストを低減させ、かつ制御不能な変形より起こされる異常動作を回避することができる。

Claims (10)

1. アクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムであって、
   前記システムが：
   少なくとも１つのウエハを装着するために利用されるウエハ装着装置；
   前記ウエハ装着装置に対応して配置され、前記少なくとも１つのウエハをテストするために利用されるプローブカード；
   前記プローブカードが中央コネクタと接続され、前記第１の開口を介して前記ウエハ装着装置に面する、前記ウエハ装着装置に対応し、且つ第１の開口を有する中央コネクタと、
   前記中央コネクタが内側に取り外し可能に配置される、第２の開口を有する周辺コネクタと、を備える搬送機構；
   前記周辺コネクタに配置される第１の温度調節装置；及び
   前記周辺コネクタの温度を調節するために前記第１の温度調節装置と電気的に接続され、前記第１の温度調節装置を制御する制御装置；を含むシステム。
2. 請求項１に記載のアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムであって、前記制御装置と電気的に接続され、且つ前記プローブカードと前記中央コネクタの温度を調節するために利用される第２の温度調節装置をさらに含むシステム。
3. 請求項２に記載のアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムであって、前記制御装置が前記第２の温度調節装置により送り出される制御信号を受信し、且つ前記制御信号に応じて前記第１の温度調節装置を制御するシステム。
4. 請求項１に記載のアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムであって、前記制御装置が外部の電子装置により送り出される制御信号を受信し、且つ前記制御信号に応じて前記第１の温度制御装置を制御するシステム。
5. 請求項１に記載のアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムであって、前記第１の温度調節装置が前記周辺コネクタの温度を１０〜２００℃の範囲に調節するシステム。
6. 請求項１に記載のアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムであって、前記第１の温度調節装置が前記ウエハ装着装置に対向する前記周辺コネクタの１つの側に配置されるシステム。
7. ウエハをテストするための方法であって、前記方法は：
   前記搬送機構が：前記ウエハ装着装置に対応し、且つ第１の開口を有する中央コネクタであって、プローブカードと接続され、且つ前記第１の開口を介して前記ウエハ装着装置と向き合う中央コネクタ；及び前記中央コネクタが内側に配置される、第２の開口を有する周辺コネクタ；を含み、
   ウエハ装着装置と前記搬送機構を含むアクティブウエハプローバ予備加熱・予備冷却システムを提供するステップ；
   前記ウエハ装着装置上に少なくとも１つのウエハを設置するステップ；
   前記少なくとも１つのウエハの温度を第１の温度に調節するステップ；
   前記プローブカードの温度を第２の温度に調節するステップ：
   前記周辺コネクタの温度を第３の温度に調節するステップ；、及び
   前記少なくとも１つのウエハをテストするために前記プローブカードを利用するステップ；を含む方法。
8. 請求項７に記載のウエハをテストする方法であって、
   前記周辺コネクタの温度を調節するテップが、前記プローブカードの温度を調節するステップの前にある方法。
9. 請求項７に記載のウエハをテストする方法であって、
   前記第２の温度と前記第３の温度との差が、０〜５０℃の範囲にある方法。
10. 請求項７に記載のウエハをテストする方法であって、
    前記第１の温度、前記第２の温度、及び前記第３の温度の内の少なくとも１つが−７５〜３００℃の範囲にある方法。