JP3135378B2 - 半導体試験装置 - Google Patents

半導体試験装置

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JP3135378B2 JP04235258A JP23525892A JP3135378B2 JP 3135378 B2 JP3135378 B2 JP 3135378B2 JP 04235258 A JP04235258 A JP 04235258A JP 23525892 A JP23525892 A JP 23525892A JP 3135378 B2 JP3135378 B2 JP 3135378B2
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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、半導体ウエハ上に形成
された多数の回路素子の電気的特性を試験するための半
導体試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に半導体製造工程において、半導体
ウエハに形成された多数の回路素子の電気的特定を試験
するための装置として、ウエハプローバと称される検査
装置が用いられている。以下、図２を参照して従来装置
の構成を簡単に説明する。
【０００３】図中、符号１は、検査対象である半導体ウ
エハＷを吸着保持するインデックステーブルであり、直
交２軸（Ｘ，Ｙ）方向に水平移動、および鉛直軸周り
（θ方向）に回転変位がそれぞれ可能で、設定ストロー
クで上下動するように構成されている。このインデック
ステーブル１の上方にプローブカード２が配備されてい
る。プローブカード２の中央部下面には、タングステン
のような弾性のある金属材料から形成された複数本のプ
ローブ針３が放射状に取り付けられている。各プローブ
針３は、その先端が半導体ウエハＷ中の回路素子（１チ
ップ）内の各電極パッドに対応するように配置されてい
る。そして、各プローブ針３は、図示しない電気特性測
定器（テスター）に電気的に接続されている。
【０００４】以上のように構成されたウエハプローバを
使って半導体ウエハＷ上の各回路素子の電気的特性を試
験するにあたり、まず、インデックステーブル１をＸ，
Ｙ，θ方向に変位させて、プローブカード２と半導体ウ
エハＷとの位置合わせを行い、各プローブ針３が回路素
子の各電極パッドに対向するようにセッテイングする。
そして、インデックステーブル１を上昇させて、回路素
子の電極パッドに各プローブ針３を押圧接触させて、回
路素子の電気特性を試験する。各回路素子の試験は、図
２に示すように、半導体ウエハＷの端に位置する回路素
子から順に、回路素子の配列ピッチに応じてインデック
ステーブル１をＸ，Ｙ方向にピッチ送りすることによっ
て１回路素子ずつ行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、従来の半導体試験装置は、半導体ウエ
ハＷに形成された多数の回路素子を一つずつ試験してい
くものであるので、インデックステーブル１をピッチ送
りする必要がある。そのため、テスターによる測定自体
は短時間に行われても、インデックステーブル１をピッ
チ送りするのに相当の時間を要し、その結果として、半
導体ウエハＷ内の全ての回路素子を測定するのに要する
時間が長くなり、試験処理効率が悪いという問題点があ
る。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、半導体ウエハの電気的特定の試験を効
率よく行うことができる半導体試験装置を提供すること
を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の発明は、半導体ウエハ上に形成さ
れた多数の回路素子の電気的特性を試験するための半導
体試験装置であって、試験対象となる半導体ウエハとは
別の試験装置用半導体ウエハと、試験対象となる半導体
ウエハ上に形成された複数個の回路素子の各電極パッド
と同じ位置関係で、前記試験装置用半導体ウエハの一方
面に形成された一群のバンプ電極と、前記試験装置用半
導体ウエハの他方面に形成され、前記各バンプ電極と電
気的に接続している一群の取り出し電極と、前記各取り
出し電極を電気特性測定器（テスター）に接続する接続
機構とを備え、前記試験装置用半導体ウエハに、任意の
バンプ電極を選択的に取り出し電極に接続する切り換え
回路を形成したものである。
【０００８】
【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。試験対象となる半導体ウエハに形成された複数個の
回路素子の各電極パッドに、試験装置用半導体ウエハの
一方面に形成された一群のバンプ電極が押圧接触して電
気的に接続する。テスターから出力された測定用電気信
号は、接続機構、取り出し電極、切り換え回路およびバ
ンプ電極を介して、試験対象となる半導体ウエハの複数
個の回路素子に一斉に与えられる。これに基づき各回路
素子の所定の電極パッドから出力された応答信号は、バ
ンプ電極、取り出し電極、切り換え回路および接続機構
を介してテスターに与えられ、複数個の回路素子の電気
的特性が一括して試験される。さらに、試験装置用半導
体ウエハに形成された切り換え回路が、任意のバンプ電
極を選択的に取り出し電極に接続するので、バンプ電極
の個数に対して、取り出し電極の個数を少なくでき、し
たがって、取り出し電極 に接続する接続機構の構成も簡
素化される。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は、本発明に係る半導体試験装置の一実施
例の構成を示した概略図である。図中、符号１１は、試
験対象となる半導体ウエハＷを吸着保持するテーブルで
あり、水平移動可能に構成されている。半導体ウエハＷ
上には、多数の回路素子１２が形成されており、各回路
素子１２上には一群の電極パッド１３がある。
【００１０】符号２１は試験装置用半導体ウエハであ
り。この半導体ウエハ２１の下面には、半導体ウエハＷ
の各回路素子１２の電極パッド１３と同じ位置関係で、
多数のバンプ電極２２が形成されている。バンプ電極２
２は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｉ等を含む
合金で構成され、直径が約５０μｍ、厚みが２５μｍ程
度に設定されている。バンプ電極２２の厚みのバラツキ
が大きいと、全てのバンプ電極２２が対応する電極パッ
ド１３に良好に電気的に接続されなくなるので、各バン
プ電極２２の厚みのバラツキは±２μｍ程度に抑えるの
が好ましい。
【００１１】半導体ウエハ２１の上面には取り出し電極
２３と制御電極２４とが形成されている。取り出し電極
２３は、半導体ウエハ２１に形成された切り換え回路２
５を介して、任意のバンプ電極２２に選択的に接続され
るようになっている。なお、図１では、切り換え回路２
５を等価回路で示しているが、切り換え回路２５は半導
体ウエハ２１に周知の不純物拡散等を行うことにより形
成される固体回路素子であることは言うまでもない。前
記制御電極２４は、切り換え回路２５に切り換え制御信
号を与えるために設けられている。
【００１２】ここで、半導体ウエハ２１に切り換え回路
２５を形成したのは、試験対象となる半導体ウエハＷ上
の数十個の回路素子（チップ）１２の電極パッド１３を
マトリクスのように各回路素子１２ごとに切り換えるた
めである。また、同一回路素子１２上でも、同一系統内
の信号切り換えとして用いることも可能である。
【００１３】符号３１は、本発明における接続機構とし
ての多数のポゴピン３２を固定支持するための支持板で
ある。この支持板３１は、ステー３３を介して基台３４
に支持されている。各ポゴピン３２は、下方に付勢され
た出没自在の接続ピン３２ａを備え、各接続ピン３２ａ
の先端は半導体ウエハ２１の取り出し電極２３や制御電
極２４に押圧接触して電気的に接続されている。また、
各ポゴピン３２は、ケーブル３５を介して、図示しない
電気特性測定器（テスター）に電気的に接続されてい
る。
【００１４】支持板３１と基台３４と間には、対角状に
配置された一対の螺軸３６と、同じく対角状に配置され
た一対のガイド軸３７とが架設されている（但し、図１
では、一方の螺軸３６とガイド軸３７のみが現れてい
る）。螺軸３６には可動部材３８が螺合し、ガイド軸３
７には可動部材３９が摺動可能に嵌合されている。上述
した試験装置用半導体ウエハ２１は、クランプ機構４０
を介して可動部材３８，３９に連結支持されている。上
述した一対の螺軸３６の一端は、支持板３１の上面に配
備された一対のモータ４１（但し、図１では一方のモー
タのみが現れている）にそれぞれ連結され、二つのモー
タ４１を同期駆動して一対の螺軸３６を回転させること
により、半導体ウエハ２１が水平状態で昇降するように
構成されている。
【００１５】次に上述した実施例装置の動作を説明す
る。図示しないウエハセッティング位置において、試験
対象となる半導体ウエハＷがテーブル１１に吸着保持さ
れると、テーブル１１は図示しないアライメント位置に
移動する。アライメント位置では、例えば、半導体ウエ
ハＷに形成されている複数個のモニターパッドを光学的
に検出して、パターン認識することにより、半導体ウエ
ハＷの位置ズレを検出し、そのズレ量に応じてテーブル
１１をＸ，Ｙ，θ方向に変位させることにより、半導体
ウエハＷの位置合わせを行う。
【００１６】半導体ウエハＷの位置合わせを行った後、
テーブル１１を試験装置用半導体ウエハ２１の下方の所
定位置に移動させる。次に、モータ４１を正転駆動する
ことにより、半導体ウエハ２１を所定量下降させて、半
導体ウエハＷの各電極パッド１３に、試験装置用半導体
ウエハ２１の各バンプ電極２２を押圧接触させる。半導
体ウエハ２１の下降に伴って、ポゴピン３２の接続ピン
３２ａも下降変位するので、接続ピン３２ａと、取り出
し電極２３および制御電極２４との電気的接続は確保さ
れている。
【００１７】試験装置用半導体ウエハ２１の各バンプ電
極２２を半導体ウエハＷの各電極パッド１３を接触させ
た後、図示しないテスターからケーブル３５、ポゴピン
３２、取り出し電極２３、切り換え回路２５、およびバ
ンプ電極２２を介して、半導体ウエハＷの電極パッド１
３に測定用電気信号を出力する。これに基づき所定の電
極パッド１３から出力される応答信号は、バンプ電極２
２、切り換え回路２５、取り出し電極２３、ポゴピン３
２、およびケーブル３５を介してテスターに伝送され、
電気的特性が試験される。なお、上述の電気的特性の試
験は、テスターから送られている制御信号を、制御電極
２４を介して切り換え回路２５に与えることにより、切
り換え回路２５の接点を切り換えて、所定の電極パッド
１３を順次選択しながら行われる。
【００１８】以上のように、上述した実施例によれば、
試験対象である半導体ウエハＷ内の多数の回路素子の電
気的特性が一括して試験されるので、従来例のように、
テーブル１１をピッチ送りする必要がなく、試験処理効
率を著しく向上することができる。
【００１９】なお、上述の実施例では、螺子送り機構に
よって試験装置用半導体ウエハ２１を昇降させるように
構成したが、エアーシリンダ等のアクチュエータを使っ
て半導体ウエハ２１を昇降させてもよい。また、必ずし
も試験装置用半導体ウエハ２１を昇降させる必要はな
く、半導体ウエハ２１を固定維持した状態で、半導体ウ
エハＷを吸着保持したテーブル１１を所定ストロークで
昇降させるようにしてもよい。
【００２０】さらに、実施例では、半導体ウエハＷ内の
全ての回路素子を一括測定できるように試験装置用半導
体ウエハ２１を構成したが、本発明はこれに限らず、半
導体ウエハＷ内の複数個の回路素子を一括測定できるよ
うに試験装置用半導体ウエハ２１を構成し、前記複数個
の回路素子の一括測定が終了すると、テーブル１１を所
定ピッチだけ水平移動させ、次の一群の回路素子を一括
測定するようにしてもよい。このような測定装置であっ
ても、回路素子を一つずつ測定していく従来装置に比べ
て、試験処理の効率を向上させることができる。
【００２１】また、実施例では、試験装置用半導体ウエ
ハ２１内にバンプ電極２２を選択切り換えするための切
り換え回路２５を形成したが、この他にも、バンプ電極
２２から取り込まれた応答信号を増幅する増幅回路を周
知の拡散技術で半導体ウエハ２１内に作り込んでもよ
い。このように本発明では、電極パッド１３に電気接続
するバンプ電極２２を半導体ウエハ２１に形成している
ので、この半導体ウエハ２１に、試験に必要な任意の回
路を作り込むことができる。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次のような効果を奏する。すなわち、請求項１
に記載の発明によれば、試験対象となる半導体ウエハ内
の複数個の回路素子の電気的特性を一括して試験するこ
とができるので、従来装置のように１回路素子ずつ半導
体ウエハをピッチ送りする必要がなく、その分、半導体
ウエハの各回路素子の電気的特性の試験を効率よく行う
ことができる。さらに、試験装置用半導体ウエハに、任
意のバンプ電極を選択的に取り出し電極に接続する切り
換え回路を設けたので、バンプ電極が多数個あっても、
取り出し電極の数を少なくすることができ、したがっ
て、前記取り出し電極をテスターに接続するための接続
機構の構成も簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体試験装置の一実施例の概略
構成を示した図である。
【図２】従来装置の概略構成を示した図である。
【図３】従来装置による測定方法を説明するための図で
ある。
【符号の説明】
Ｗ…試験対象となる半導体ウエハ １１…テーブル １２…回路素子 １３…電極パッド ２１…試験装置用半導体ウエハ ２２…バンプ電極 ２３…取り出し電極 ２５…切り換え回路 ３２…ポゴピン（接続機構）
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−12542（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−270041（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−209548（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−48380（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/66

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウエハ上に形成された多数の回路
    素子の電気的特性を試験するための半導体試験装置であ
    って、 試験対象となる半導体ウエハとは別の試験装置用半導体
    ウエハと、 試験対象となる半導体ウエハ上に形成された複数個の回
    路素子の各電極パッドと同じ位置関係で、前記試験装置
    用半導体ウエハの一方面に形成された一群のバンプ電極
    と、 前記試験装置用半導体ウエハの他方面に形成され、前記
    各バンプ電極と電気的に接続している一群の取り出し電
    極と、 前記各取り出し電極を電気特性測定器（テスター）に接
    続する接続機構とを備え、前記試験装置用半導体ウエハに、任意のバンプ電極を選
    択的に取り出し電極に接続する切り換え回路を形成した
    ことを特徴とする半導体試験装置。
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