JP2727408B2 - 半導体チップ試験装置 - Google Patents

半導体チップ試験装置

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JP2727408B2 JP5317594A JP5317594A JP2727408B2 JP 2727408 B2 JP2727408 B2 JP 2727408B2 JP 5317594 A JP5317594 A JP 5317594A JP 5317594 A JP5317594 A JP 5317594A JP 2727408 B2 JP2727408 B2 JP 2727408B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ上の半導
体チップの特性を試験するための試験装置、さらに詳し
く言えばウエハの状態でチップに切断する前にチップの
バーンインテスト等を行うことができる半導体チップ試
験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ウエハの状態でチップの特性を試験、ウ
エハプローブテスト、をする装置が提案され実施されて
いる。半導体ICのバーンインテストまたは加速エイジ
ングテストについて多くの研究がなされ、ウエハからチ
ップを切り出してリードフレームに接続しモールドした
ものについてのバーンインテストはすでに行われてい
る。バーンインテストによりいわゆる初期不良の問題を
解決することができる。しかし完成の段階で不良品を出
すよりももっと早い段階で不良のチップを排除すること
ができると無駄が少なくなる。またこのバーンインテス
トにより得られたデータはただちに製造工程の分析に利
用できプロセス改良のデータが得られる。そのためにウ
エハの状態でチップを切り出す前にバーンインテストを
行いたいという強い要請がある。例えば集積回路のウエ
ハレベルのバーンイン試験(特開平3−89528号)
の発明は、スクラブレーンにより分離された部分に接触
パッドを設ける構成を提案している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の発明のようにバ
ーンインテストをするための構造をウエハ側に設けるこ
とは、ウエハの利用率を下げるだけではなく工程が複雑
になる可能性がある。本発明の目的はウエハに検査のた
めの特段の構成を設けることなく、しかも個々の半導体
チップに分離する以前の状態で、同時並列的に半導体チ
ップを試験する半導体チップ試験装置を提供することに
ある。本発明のさらに他の目的は、ウエハ段階でバーン
インテストを行うことができる半導体チップ試験装置、
さらに詳しく言えば温度を上げたまま(または下げたま
まで)直流のみならずダイナミックなテストをすること
ができる半導体チップ試験装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による半導体チップ試験装置は、ウエハ治具
(A)で半導体ウエハ(W)を支持し、プローブ治具
(B)でプローブ組立を支持し、各治具に関連し設けら
れた治具位置合わせ手段(ALD)により前記プローブ
治具と前記ウエハ治具を位置合わせ対面結合し、前記半
導体ウエハ上に形成された複数の半導体チップの特性
を、個々の半導体チップに分離する以前の状態で、同時
並列的に試験する半導体チップ試験装置であって、前記
プローブは前記ウエハに形成された半導体チップの表面
に形成されている個々のボンディングパッドに対面して
接触する位置にそれぞれ電気接点が形成されており、前
記電気接点と前記プローブ治具側の前記治具位置合わせ
手段との相対位置関係、または、前記半導体ウエハ上に
形成されている個々の半導体チップのボンディングパッ
ドの位置と前記ウエハ治具側の前記治具位置合わせ手段
との相対位置関係は相対位置調整手段(AJD)により
調節されたのちに支持されるように構成されている。
【0005】
【実施例】以下図面等を参照して、本発明をさらに詳し
く説明する。図1は、本発明による半導体チップ試験装
置の基本構成を示す略図である。図5は、前記半導体チ
ップ試験装置の試験の対象である半導体チップが多数設
けられている半導体ウエハを一部拡大して示した図であ
る。半導体ウエハ10には多数の半導体チップ11,1
2,13,14,15・・・が設けられており、各チッ
プには1〜20のパッド16が設けられており、チップ
内部の回路はこれらのパッド16に接続されている。通
常これらのチップを切断した後にパッドとリードフレー
ムをリードボンディングにより接続してパッケージング
して半導体ICが構成される。本発明による半導体チッ
プ試験装置はこれらのチップを切断して分離しない前に
バーンインテストなどを行うことができるものである。
図1に示すように本発明による半導体チップ試験装置は
基本的にウエハ治具Aとプローブ治具Bから構成されて
いる。ウエハ治具Aで半導体ウエハWを支持し、プロー
ブ治具Bでプローブ組立Pを支持する。各治具A,Bに
関連して治具位置合わせ手段ALDが設けられており、
これにより前記プローブ治具Bと前記ウエハ治具Aは位
置合わせ対面結合させられる。前記半導体ウエハW上に
形成された前述の半導体チップ(11〜15・・)の特
性は、個々の半導体チップに分離する以前の状態で、同
時並列的に試験される。
【0006】前記プローブ組立Pには前記ウエハWに形
成された半導体チップの表面に形成されている個々のボ
ンディングパッド16に対面して接触する位置にそれぞ
れ電気接点が形成されている。前記電気接点と前記プロ
ーブ治具B側の前記治具位置合わせ手段ALDとの相対
位置関係はプローブ治具側の位置調整手段AJDにより
調整される。前記プローブ治具Bおよびウエハ治具A
は、半導体ウエハWの線膨張率と近似する線膨張率を持
つ材料、例えばインバー合金などで構成されている。こ
れにより半導体チップ試験装置の温度変化により治具と
半導体ウエハ間の結合に不具合が生じないようにしてあ
る。すなわちこれにより個々の半導体チップとその半導
体チップに対応する接点群とが温度変化による位置ずれ
を生じない構造にしてある。また前記半導体ウエハW上
に形成されている個々の半導体チップのボンディングパ
ッド16の位置と前記ウエハ治具A側の前記治具位置合
わせ手段ALDとの相対位置関係はウエハ治具A側の相
対位置調整手段AJDにより調節される。前記相対位置
調整手段AJDは前述のようにプローブ治具側およびウ
エハ治具側の両方で行っても良いし、いずれか一方でも
良い。図3、図4に示すようにウエハ治具とプローブ治
具を略同一平面に配置して工具顕微鏡などを利用して位
置合わせをすれば、極めて高い精度の位置調整が可能と
なる。
【0007】前記ウエハ治具A側および前記プローブ治
具B側にそれぞれの治具を加熱する加熱手段Hが設けら
れている。この加熱手段により加熱されたウエハWの温
度は接触センサSにより検出され、その検出出力により
加熱手段の温度制御がなされる。プローブ治具B側には
プローブを駆動し、プローブを介してウエハWに動作電
力を供給しウエハチップから得られるチップの情報を外
部に中継するための中継回路CPDが設けられている。
【0008】図2は、本発明による半導体チップ試験装
置の第1の実施例の正面断面図、図3は前記第1の実施
例装置のウエハ治具を示す斜視図、図4は前記第1の実
施例装置のプローブ治具を示す斜視図である。この半導
体チップ試験装置の実施例では、図3に示されているよ
うに当初、前記ウエハ治具100に半導体ウエハ10を
その回路形成面を上にして搭載する。そのボンディング
パッドの位置と前記ウエハ治具100側の前記治具位置
合わせ手段ALDの一部を構成する位置決めピン12
0,120との相対位置を図2に示すウエハ位置角度微
動調節機構101,104,105により調節後に前記
ウエハ10の背面を真空吸着孔106で真空吸着保持し
た後に、ウエハ10の回路形成面を下向きにして前記プ
ローブ治具200に結合する。このようにウエハ10の
回路形成面を下向きにするのはバーンインテストの際に
ウエハの表面に異物が降下したりして試験の状態が変わ
ることをさけるためである。
【0009】真空吸着孔106には真空配管110を介
して負圧が接続されている。ウエハ位置角度微動調節機
構は図2,図3に示すように複数本の調節ねじ101・
・101,調節用板104およびばね105を含み、ウ
エハ10は基準面内でその位置,角度(X,Y,θ)が
調節される。ウエハ治具100の中には熱媒体通路10
2が設けられている。この熱媒体通路には熱媒体循環ホ
ース111,112を介して温度制御された熱媒体が供
給される。熱媒体として高温熱媒体では熱媒油や窒素ガ
スなど、低温熱媒体としてはエタノール,フロリナー
ト,乾燥空気などを使用できるし、窒素ガスなどは高温
低温両用でもよい。また同様にプローブ治具200内に
も熱媒体通路203が設けられており、熱媒体循環ホー
ス211,212を介して熱媒体が供給される。これら
の熱媒体通路はそれぞれ治具ごとに独立して構成しても
良いし、ウエハ治具100とプローブ治具200を結合
したときに相互に連通するようにしても良い。その場合
には一方側から熱媒体を供給することができる。プロー
ブ治具200にはプローブ組立20を介してウエハ10
のチップに動作電力を供給し、チップから得られた動作
情報を外部に伝達する中継回路CPD201が設けられ
ており中継回路CPD201は接続ケーブル205を介
して外部のコントローラ(CPU)回路などに接続され
ている。
【0010】この実施例において位置合わせ手段ALD
はウエハ治具100側のピン120,120とプローブ
治具200側の前記ピン120,120に対応する孔2
20,220から構成されている。この位置合わせ手段
として市販されているダイセット機構を用いることがで
きる。前記プローブ治具200と前記ウエハ治具100
とは、位置決めされた状態で結合後にねじ等の固定手段
により固定される構造である。前記プローブ治具200
と前記ウエハ治具100とは、位置合わせ結合された状
態で気密構造となるように両者の間にはパッキング10
3(図2参照)が設けられている。内部を減圧すること
によって相互に大気圧により密着固定され機密容器構造
を形成することができる。そして前記機密容器構造に乾
燥空気,窒素ガスまたはアルゴンガスを封入してウエハ
の表面を不活性気体で覆うようにしてウエハの表面を安
定化させることができる。前記実施例ではプローブ治具
と前記ウエハ治具を熱媒体で加熱する例を示したが他の
加熱手段で加熱することができる。例えば前記プローブ
治具とウエハ治具の加熱手段として電力加熱手段である
ニクロム線ヒータを用いることができる。前記ウエハ治
具にはウエハの温度を測定する温度検出手段であるサー
ミスタ(図1のセンサS)を直接ウエハの裏面に接触さ
せてある。このセンサSの出力により加熱手段の加熱
量、冷却するときには冷却量を調整する。
【0011】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
る半導体チップ試験装置は、ウエハ治具(A)で半導体
ウエハ(W)を支持し、プローブ治具(B)でプローブ
組立を支持し、各治具に関連し設けられた治具位置合わ
せ手段(ALD)により前記プローブ治具と前記ウエハ
治具を位置合わせ対面結合し、前記半導体ウエハ上に形
成された複数の半導体チップの特性を、個々の半導体チ
ップに分離する以前の状態で、同時並列的に試験するこ
とができる。前記プローブ組立には前記ウエハに形成さ
れた半導体チップの表面に形成されている個々のボンデ
ィングパッドに対面して接触する位置にそれぞれ電気接
点が形成されており、前記電気接点と前記プローブ治具
側の前記治具位置合わせ手段との相対位置関係、また
は、前記半導体ウエハ上に形成されている個々の半導体
チップのボンディングパッドの位置と前記ウエハ治具側
の前記治具位置合わせ手段との相対位置関係は相対位置
調整手段(AJD)により調節されるので半導体チップ
のボンディングパッドとプローブの電気接点を正しく対
応させて接触させることができる。本発明による装置に
よれば、前記半導体ウエハ上に形成された複数の半導体
チップの特性を、個々の半導体チップに分離する以前の
状態で、同時並列的にバーンインテストなどをすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体チップ試験装置の基本構成
を示す略図である。
【図2】本発明による半導体チップ試験装置の第1の実
施例の正面断面図である。
【図3】前記第1の実施例装置のウエハ治具を示す斜視
図である。
【図4】前記第1の実施例装置のプローブ治具を示す斜
視図である。
【図5】本発明による半導体チップ試験装置の試験の対
象であるウエハの一部を拡大して示した略図である。
【符号の説明】
A,100 ウエハ治具 B,200 プローブ治具 C チェンバ H 加熱手段 P,20 プローブ組立 S ウエハ温度センサ ALD 治具位置合わせ手段 AJD プローブ,ウエハ位置調整手段 CPD (プローブ駆動,チップ駆動,チップ情報)中
継回路 W,10 ウエハ 101 調節ねじ 102 熱媒体通路 103 パッキング 104 調節用板 105 ばね 106 真空吸着孔 110 真空配管 111,112 熱媒体循環ホース 120 位置決めピン 201 中継回路CPD 203 熱媒体通路 205 接続ケーブル 210 真空配管 211,212 熱媒体循環ホース 220 位置決め孔

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエハ治具(A)で半導体ウエハ(W)
    を支持し、プローブ治具(B)でプローブ組立を支持
    し、各治具に関連し設けられた治具位置合わせ手段(A
    LD)により前記プローブ治具と前記ウエハ治具を位置
    合わせ対面結合し、前記半導体ウエハ上に形成された複
    数の半導体チップの特性を、個々の半導体チップに分離
    する以前の状態で、同時並列的に試験する半導体チップ
    試験装置であって、 前記プローブは前記ウエハに形成された半導体チップの
    表面に形成されている個々のボンディングパッドに対面
    して接触する位置にそれぞれ電気接点が形成されてお
    り、 前記電気接点と前記プローブ治具側の前記治具位置合わ
    せ手段との相対位置関係、または、前記半導体ウエハ上
    に形成されている個々の半導体チップのボンディングパ
    ッドの位置と前記ウエハ治具側の前記治具位置合わせ手
    段との相対位置関係は相対位置調整手段(AJD)によ
    り調節されたのちに支持されるように構成した半導体チ
    ップ試験装置。
  2. 【請求項2】 前記相対位置調整手段(AJD)は、前
    記半導体ウエハの前記ウエハ治具との相対角度と位置を
    微調整することができる機構である請求項1記載の半導
    体チップ試験装置。
  3. 【請求項3】 前記プローブ治具およびウエハ治具は、
    半導体ウエハの線膨張率と近似の線膨張率を持つ材料で
    構成した請求項1記載の半導体チップ試験装置。
  4. 【請求項4】 前記半導体チップ試験装置は、当初、前
    記ウエハ治具に半導体ウエハをその回路形成面を上にし
    て搭載し、そのボンディングパッドの位置と前記ウエハ
    治具側の前記治具位置合わせ手段との相対位置調節後に
    前記ウエハ背面を真空吸着保持した後にウエハの回路形
    成面を下向きにして前記プローブ治具に結合する構造で
    ある請求項1記載の半導体チップ試験装置。
  5. 【請求項5】 前記プローブ治具と前記ウエハ治具と
    は、位置決めされた状態で結合後に固定手段により固定
    される構造である請求項1記載の半導体チップ試験装
    置。
  6. 【請求項6】 前記プローブ治具と前記ウエハ治具と
    は、位置合わせ結合された状態で気密構造となり内部を
    減圧することによって大気圧により密着固定される請求
    項1記載の半導体チップ試験装置。
  7. 【請求項7】 前記プローブ治具と前記ウエハ治具と
    は、位置合わせ結合された状態で気密構造となり内部に
    乾燥空気または窒素ガスまたはアルゴンガスが封入され
    る請求項1記載の半導体チップ試験装置。
  8. 【請求項8】 前記プローブ治具と前記ウエハ治具は、
    温度調節手段により温度調節される請求項1記載の半導
    体チップ試験装置。
  9. 【請求項9】 前記温度調節手段は加熱手段であり、熱
    媒流体が供給される熱媒流通路をもつ請求項8記載の半
    導体チップ試験装置。
  10. 【請求項10】 前記流体通路は、前記プローブ治具と
    前記ウエハ治具とが位置決めされた状態で各治具のそれ
    ぞれの流体通路が連通させられる構造である請求項9記
    載の半導体チップ試験装置。
  11. 【請求項11】 前記プローブ治具とウエハ治具の温度
    調節手段は、電力加熱手段である請求項8記載の半導体
    チップ試験装置。
  12. 【請求項12】 前記ウエハ治具にはウエハの温度を測
    定する温度検出手段が設けられており温度調節手段の調
    節量は前記温度検出手段の検出出力にしたがって調整さ
    れる請求項8記載の半導体チップ試験装置。
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