JP3146128U - 半導体試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップの高温テストにおいても、半導体チップの電気的特性の検査を正確に行うことのできる半導体試験装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも高温テスト仕様を備えたウェハプローバ２と、ウェハプローバ２に設置され、信号線が形成されたセラミック基板８１上に装着したセラミックブレード針８２を備えたプローブカード８と、少なくとも前記信号線と電気接触可能に設けられた電気接触端子３３および半導体チップの良否をテストする計測機能３１を備え、プローブカード８に対して接触状態と離隔状態との間を可動可能に設けられたテストヘッド３と、テストヘッド３に固定され、柔軟材料で構成された冷却パージエアをテストヘッド３内に導入する冷却パージエア供給管５と、導入された冷却パージエアを前記信号線および電気接触端子３３に向けて噴出する冷却パージエア噴出口３４２とを含むことを特徴とする半導体試験装置である。
【選択図】図２

Description

本考案は、半導体試験装置に係わり、特に、２００度以上にもなる半導体チップの高温テストに対処するための冷却機能を備えた半導体試験装置に関する。

半導体製造工程には、ウェハ上に形成された半導体チップの電気的特性を検査する工程がある。この工程は、ウェハ上に形成された半導体チップの良否を判定するために、ウェハ上の各半導体チップに所定の電気的な信号を送信した後、この受信された電気的信号によりチェックされた信号によって半導体チップの良否を判定している。

通常、ウェハ上に形成された各半導体チップは極小のため、所定の電気的信号を発生するテスタヘッドを各半導体チップに直接接続することは非常に難しい。そのため、所定の電気的信号を発生するテスタヘッドと半導体チップが形成されたウェハとの間には、微細加工された複数の接触子の針が具備されたプローブカードがその中間の媒介体として用いられる。これによって、テスタヘッドは半導体チップをテストするための所定の電気信号を発生し、これをプローブカードに伝達することにより、プローブカードはこの伝達された所定の電気信号をそのプローブ針によって各半導体チップに伝達し、伝達された信号およびこれによりチェックされた信号によって各半導体チップの良否を判定している。

このような半導体チップの電気的特性を検査する工程においては、ウェハは２００℃以上の高温の加熱状態で検査する場合がある。その理由は、このような高温状態で半導体チップをテストすることによって、半導体チップの動作状態に対する信頼性を高めることができるからである。

しかしながら、このような高温テストを行う場合、高温化したプローブカードからの熱がポゴピン、ポゴ座を介してテストヘッドに伝達されてしまう。テストヘッド内には半導体チップの電気的特性を検査するための各種の計測装置が内蔵されており、この計測装置が熱の影響を受けると正確な検査を行うことができないおそれがある。
特開２００７−３３４５０号公報

本考案の目的は、上記の問題点に鑑み、半導体チップの高温テストにおいても、半導体チップの電気的特性の検査を正常に行うことのできる半導体試験装置を提供することにある。

本考案は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、少なくとも高温度でテストするための仕様を備えたウェハプローバと、該ウェハプローバに設置され、信号線が形成されたセラミック基板上に装着したセラミックブレード針を備えたプローブカードと、少なくとも前記信号線と電気接触可能に設けられた電気接触端子および半導体チップの良否をテストする計測機能を備え、前記プローブカードに対して接触状態と離隔状態との間を可動可能に設けられたテストヘッドと、該テストヘッドに固定され、柔軟な材料で構成された冷却パージエアを前記テストヘッド内に導入するための冷却パージエア供給管と、前記テストヘッド内に導入された冷却パージエアを、前記セラミック基板上の前記信号線および前記テストヘッドに設けられた前記電気接触端子に向けて噴出する冷却パージエア噴出口と、を含むことを特徴とする半導体試験装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記高温度が２００℃以上であることを特徴とする半導体試験装置である。
第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記セラミック基板上の前記信号線と前記テストヘッドに設けられた前記電気接触端子との接触領域外にあって、前記プローブカードから前記テストヘッド内への熱的伝搬を阻止するためのプローブカードカバーを前記プローブカードに設けたことを特徴とする半導体試験装置である。
第４の手段は、第１の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段において、前記テストヘッド内に設けられ、一端において前記冷却パージエア供給管に固定的に接続され、途中において複数の冷却パージエア分岐路を有し、他端において前記冷却パージエア噴出口に達する冷却パージエア通路を有する冷却用アタッチメントを備えることを特徴とする半導体試験装置である。

本考案によれば、従来装置の冷却装置が、通常プローブカードに装着されているため、プローブカードの自動交換を行うことができないの対して、本考案では、冷却機能がプローブカードから分離されてテストヘッド側に設けられているため、プローブカードの自動交換を容易に行うことができる。
また、本考案では、テストヘッドに固定される冷却パージエア供給管は柔軟な材料で構成されているため、冷却パージエア供給管を取り付けた状態でテストヘッドを可動することができ、冷却パージエア供給管をテストヘッドに取り付けたままであるので、汎用のプローブカードも使用することができる。
また、従来装置においては、プローブカードの高温化を防止するために、冷却装置がプローブカード上下の両面に装着されているために、高コストの原因となっている。それに対して、本考案では、冷却装置と高温対応セラミック基板およびセラミックブレード針とを分離したことにより、２００℃以上の高温対応の冷却装置をプローブカードに付加する必要がなく、低コスト化を図ることができる。

本考案の一実施形態を図１ないし図３を用いて説明する。
図１は本実施形態の考案に係る半導体試験装置の概略構成を示す図である。
同図において、１はシステム電源、コンピュータ、各種の計測器等が格納された半導体テスト本体、２は常温テスト仕様、高温テスト仕様、低温テスト仕様の各仕様に対応するように機能し、プローブカード８が装着されると内部に設置された不図示のウェハ上の半導体チップの電気的特性を計測するウェハプローバ、３はポゴ座、ポゴピンを備え、内部に計測装置を内蔵するテストヘッド、４はウェハプローバ２とテストヘッド３との間に取り付けられ、ウェハプローバ２に取り付けられた回転軸６を中心に、テストヘッド３がプローブカード８上に接触された状態とプローブカード８から上部に離隔した状態との間を回動するテストヘッド支持アーム、５は、テストヘッド３の回動に対応するように柔軟な材料で構成され、テストヘッド３内に冷却パージエアを供給する冷却パージエア供給管、６は回転軸、７は半導体テスト本体１とテストヘッド３との間に接続され、電気信号の送受信や電源電圧を供給する接続ケーブル、８はプローブカードである。

図２は、図１に示したウェハプローバ２とテストヘッド３を拡大して示した拡大断面図、図３は、図２に示した状態から、テストヘッド３が回動し、ウェハプローバ２から離隔した状態を示す拡大断面図である。
これらの図において、３１はテストヘッド３の内部に内蔵され、プローブカード８との間で送受信された電気信号に基づいてウェハ上の各半導体チップの電気的特性を計測する計測装置、３２はポゴピン３３が設けられるポゴ座、３３はプローブカード８のセラミック基板８１上の信号線と電気的に接触し、プローブカード８との間で電気信号を送受信するための電気接触端子としてのポゴピン、３４はテストヘッド３に装着され、冷却パージエア供給管５と接続され、冷却パージエアを流通させる冷却パージエア通路３４１と冷却パージエア噴出口３４２を備える冷却用アタッチメント、３４１は冷却パージエア供給管５と冷却パージエア噴出口３４２と間に設けられる複数の冷却パージエア通路、３４２は冷却パージエアをポゴピン３３の方向に向けて噴出するように配置された冷却パージエア噴出口、８１は上面にポゴピン３３と電気的に接触する信号線が設けられたセラミック基板、８２は一端がセラミック基板８１の信号線と電気的に接続され、他端が不図示のウェハ上の半導体チップと電気的に接触するセラミックブレード針、８３はテストヘッド３への熱的伝搬を遮断するためにプローブカードに設けられたプローブカードカバーである。

図１および図２に示すように、半導体試験が開始されると、テストヘッド支持アーム４が回動し、セラミック基板８１上の信号線とテストヘッド３のポゴピン３３とが電気的に接触、またはテストヘッド支持アーム４が回動し、テストヘッド３がウェハプローバ２と結合後に、下部より搬送され自動装着されたプローブカード８とポゴピン３３とが電気的に接触する。一方、不図示のウェハを支持した支持台が上昇し、ウェハ上の半導体チップとセラミックブレード針８２とが接触する。ウェハプローバ２において、高温テスト仕様に設定されると、冷却パージエア供給管５から冷却パージエアが供給され、冷却パージエア通路３４１を通って冷却パージエア噴出口３４２から冷却パージエアが噴出され、ポゴピン３３とセラミック基板８１間に向けて吹き付けられ、冷却される。このように、２００℃以上にもなる高温テスト仕様において、セラミック基板８１やポゴピン３３付近が冷却され、プローブカード８からテストヘッド３内部への熱的伝搬が遮断され、テストヘッド３内の測定装置３１への熱的悪影響を回避することができる。なお、本考案においては、プローブカード８にセラミック基板８１とセラミックブレード針８２を使用しているので、プローブカード８に対して高温対応の冷却装置を付加する必要はない。

また、図１および図３に示すように、半導体テストの終了時、各機器のメンテナンス時、またはプローブカード８を取り替える時等において、テストヘッド支持アーム４が上部に回動される際、冷却パージエア供給管５は柔軟な材料で構成されているので、冷却パージエア供給管５をテストヘッド３に固定した状態でテストヘッド３と共に回動することができる。

なお、本実施形態においては、ウェハプローバ２に対してテストヘッド３を支持したテストヘッド支持アーム４を回動可能に設け、テストヘッド３のプローブカード８上への接触状態または離隔状態を可能にしたが、例えば、半導体テスト本体１またはウェハプローバ２に固定された支柱を設け、該支柱に沿って摺動し上下降するテストヘッド支持アームを設けてもよい。該テストヘッド支持アームを前記支柱に沿って上下降させて、テストヘッド３を上下降させることによって、テストヘッド３のプローブカード８上への接触状態または離隔状態とが可能となる。
また、本実施形態においては、半導体テスト本体１とウェハプローバ２とを別体に設けたが、半導体テスト本体１の機能をウェハプローバ２に持たせ、１個で構成してもよい。

本実施形態の考案に係る半導体試験装置の概略構成を示す図である。 図１に示したウェハプローバ２とテストヘッド３を拡大して示した拡大断面図である。 図２に示した状態から、テストヘッド３が回動し、ウェハプローバ２から離隔した状態を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ 半導体テスト本体
２ ウェハプローバ
３ テストヘッド
３１ 計測装置
３２ ポゴ座
３３ ポゴピン
３４ 冷却用アタッチメント
３４１ 冷却パージエア通路
３４２ 冷却パージエア噴出口
４ テストヘッド支持アーム
５ 冷却パージエア供給管
６ 回転軸
７ 接続ケーブル
８ プローブカード
８１ セラミック基板
８２ セラミックブレード針
８３ プローブカードカバー

Claims (4)

1. 少なくとも高温度でテストするための仕様を備えたウェハプローバと、
   該ウェハプローバに設置され、信号線が形成されたセラミック基板上に装着したセラミックブレード針を備えたプローブカードと、
   少なくとも前記信号線と電気的接触可能に設けられた電気接触端子および半導体チップの良否をテストする計測機能を備え、前記プローブカードに対して接触状態と離隔状態との間を可動可能に設けられたテストヘッドと、
   該テストヘッドに固定され、柔軟な材料で構成された冷却パージエアを前記テストヘッド内に導入するための冷却パージエア供給管と、
   前記テストヘッド内に導入された冷却パージエアを、前記セラミック基板上の前記信号線および前記テストヘッドに設けられた前記電気接触端子に向けて噴出する冷却パージエア噴出口と、
   を含むことを特徴とする半導体試験装置。
2. 前記高温度が２００℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体試験装置。
3. 前記セラミック基板上の前記信号線と前記テストヘッドに設けられた前記電気接触端子との接触領域外にあって、前記プローブカードから前記テストヘッド内への熱的伝搬を阻止するためのプローブカードカバーを前記プローブカードに設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体試験装置。
4. 前記テストヘッド内に設けられ、一端において前記冷却パージエア供給管に固定的に接続され、途中において複数の冷却パージエア分岐路を有し、他端において前記冷却パージエア噴出口に達する冷却パージエア通路を有する冷却用アタッチメントを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載の半導体試験装置。