JP3784148B2 - Wafer cassette - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ上に形成されたチップの複数の集積回路をウェハ状態で同時に検査するために用いられるウェハカセットに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路装置を搭載した電子機器の小型化及び低価格化の進歩は目ざましく、これに伴って、半導体集積回路装置に対する小型化及び低価格化の要求が強くなっている。
【0003】
通常、半導体集積回路装置は、半導体チップとリードフレームとがボンディングワイヤによって電気的に接続された後、半導体チップが樹脂又はセラミクスにより封止された状態で供給され、プリント基板に実装される。ところが、電子機器の小型化の要求から、半導体集積回路装置を半導体から切り出したままの状態(以後、この状態の半導体集積回路装置をベアチップ又は単にチップと呼ぶ。)で直接回路基板に実装する方法が開発され、品質が保証されたベアチップを低価格で供給することが望まれている。
【0004】
ベアチップに対して品質保証を行なうためには、半導体集積回路装置をウェハ状態でバーンインする必要がある。
【0005】
しかしながら、半導体ウェハに対するバーンインは、半導体ウェハの取り扱いが非常に複雑になるので、低価格化の要求に応えられない。また、一の半導体ウェハ上に形成されている複数のベアチップを1個又は数個ずつ何度にも分けてバーンインを行なうのは、多くの時間を要するので、時間的にもコスト的にも現実的でないので、すべてのベアチップをウェハ状態で一括して同時にバーンインを行なうことが要求される。
【0006】
そこで、日経マイクロデバイス(1997年7月号129ページ)に開示されているような、ウェハ状態で一括して同時にバーンインを行なえる従来のウェハカセットを図面を用いて説明する。
【0007】
図5は従来の一括バーンイン(以下、ウェハ・バーンインと呼ぶ。)用のウェハカセットの断面構成を示している。図5に示すように、周縁部がセラミクス等よりなる剛性リング101に保持され、ポリイミド薄膜よりなるプローブカード102には、その主面に半導体ウェハ103上の集積回路素子の検査用の各電極と対応する位置に設けられたプローブ端子となる複数のバンプ104が形成されている。このバンプ104は、プローブカード102の主面と反対側の面(裏面)に貫通するコンタクトを介して配線基板(図示せず)と電気的に接続されている。
【0008】
このプローブカード102を用いてウェハ・バーンインを行なうには、該プローブカード102の各バンプ104と半導体ウェハ103上に形成された集積回路素子の各電極とを完全に接触させる必要がある。そのための治具として、アルミニウム等の金属よりなり、半導体ウェハ103を保持するウェハトレイ111が必要となる。
【0009】
ウェハトレイ111におけるプローブカード102の主面と対向する面(=主面)の周縁部には、プローブカード102の主面とウェハトレイ111の主面と共に密閉空間を形成するためのシリコンゴム等からなるシールリング112が設けられ、また、側部に密閉空間と外部とを導通させ且つ減圧状態を維持する真空バルブ113が設けられている。
【0010】
この真空バルブ113から密閉空間の空気を排気して該密閉空間を減圧することにより、プローブカード102の裏面とウェハトレイ111の裏面とが互いに大気圧に押圧されるため、プローブカード102の主面に形成された各バンプ104と半導体ウェハ103に形成された各電極とが接近してさらに圧着されることになる。これにより、プローブカード102、半導体ウェハ103及びウェハトレイ111が一体化された状態で、プローブカード102の裏面と配線基板とを接触させ、該配線基板をバーンイン装置と接続すれば、ウェハ・バーンインを行なうことができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のウェハ・バーンイン用のウェハカセットは、プローブカード102の主面、ウェハトレイ111の主面及びシールリング112とにより形成される密閉空間を減圧して、プローブカード102の各バンプ104と半導体ウェハ103上に形成された集積回路素子の各電極とを電気的に接続し、バーンイン工程の終了後に、収納器から半導体ウェハ103を取り出す際に、シールリング112が、100℃以上の温度下で且つプローブカード102及びウェハトレイ111に圧着されたまま長時間放置されるため、プローブカード102の主面に固着してしまい、半導体ウェハ103を容易に取り出すことができないという問題を有している。
【0012】
本発明は、前記従来の問題を解決し、バーンイン等の検査工程の終了後にウェハカセットから半導体ウェハを容易に取り出すことができるようにすることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は、ウェハトレイの周縁部に設けられ、互いに対向するウェハトレイとプローブカードとを気密に保つための環状のシール部材を中空にすると共に、該環状のシール部材の内部の圧力を変更できる構成とするものである。
【0014】
本発明に係る第1のウェハカセットは、半導体ウェハ上に形成されている複数の半導体集積回路素子の各電極に電圧を印加して、複数の半導体集積回路素子の電気的特性をウェハレベルで一括して検査するためのウェハカセットであって、半導体ウェハを保持するウェハトレイと、ウェハトレイのウェハ保持部と対向するように設けられ、複数の半導体集積回路素子の各電極と対応する位置にプローブ端子を有するプローブカードと、ウェハトレイにおけるウェハ保持部の外側に、ウェハトレイ及びプローブカードと共に密閉空間を形成するように設けられた環状で且つ中空のシール部材と、シール部材に設けられ、該シール部材の内部に対する流体の流出入の通路を開閉するバルブと、密閉空間を減圧して半導体ウェハの半導体集積回路素子の各電極とプローブカードの各プローブ端子とを電気的に接続させる減圧手段とを備えている。
【0015】
第1のウェハカセットによると、ウェハトレイにおけるウェハ保持部の外側に、ウェハトレイ及びプローブカードと共に密閉空間を形成するように設けられた中空で且つ環状のシール部材と、シール部材に設けられ、該シール部材の内部に対する流体の流出入の通路を開閉するバルブとを備えているため、半導体ウェハが減圧状態で保持されているウェハカセットから該半導体ウェハを取り出す際に、減圧されていた密閉空間に対して減圧手段を用いて該密閉空間の気密を破ると共に、シール部材に設けられたバルブから、例えば、空気を流入又は流出させてシールリングの環状中心に対する断面積を変化させることにより、シール部材におけるプローブカードと接する部分の面積を小さくすることができる。
【0016】
本発明に係る第2のウェハカセットは、半導体ウェハ上に形成されている複数の半導体集積回路素子の各電極に電圧を印加して、複数の半導体集積回路素子の電気的特性をウェハレベルで一括して検査するためのウェハカセットであって、半導体ウェハを保持するウェハトレイと、ウェハトレイのウェハ保持部と対向するように設けられ、複数の半導体集積回路素子の各電極と対応する位置にプローブ端子を有するプローブカードと、ウェハトレイにおけるウェハ保持部の外側に、ウェハトレイ及びプローブカードと共に密閉空間を形成するように設けられた環状で且つ中空のシール部材と、シール部材に設けられ、該シール部材の内部に対する流体の流出入の通路を開閉するバルブと、密閉空間を減圧して半導体ウェハの半導体集積回路素子の各電極とプローブカードの各プローブ端子とを電気的に接続させる減圧手段と、密閉空間を加圧して、プローブカードにおけるプローブ端子が形成されている面と、ウェハトレイにおけるウェハ保持部との間隔を大きくする加圧手段とを備えている。
【0017】
第2のウェハカセットによると、ウェハトレイ、プローブカード及び環状のシール部材により形成される密閉空間を加圧して、プローブカードにおけるプローブ端子が形成されている面と、ウェハトレイにおけるウェハ保持部との間隔を大きくする加圧手段とを備えているため、半導体ウェハが減圧状態で保持されているウェハカセットから該半導体ウェハを取り出す際に、該密閉空間の減圧状態を大気圧と同一程度の圧力に戻すだけでなく、加圧手段から積極的に密閉空間に空気を流入することにより該密閉空間を加圧状態にすると、プローブカードにおけるプローブ端子形成面と、ウェハトレイにおけるウェハ保持部との間隔が大きくなるため、シール部材におけるプローブカードと接する部分の面積を小さくすることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0019】
図1は本発明の一実施形態に係るウェハ・バーンイン用のウェハカセットの断面構成を示している。図1に示すように、半導体ウェハを保持するウェハトレイ11には、上面に複数の半導体集積回路素子及びその各電極が形成された半導体ウェハ12が載置されており、半導体ウェハ12の上には、該半導体ウェハ12の素子形成面と対向し、複数の半導体集積回路素子の各電極と対応する位置に複数のプローブ端子としてのバンプ群21を有するプローブカード22が設けられている。
【0020】
このプローブカード22は、例えば、ポリイミド等の絶縁性薄膜よりなり、主面に形成されているバンプ群21の各バンプには、該プローブカード22の主面と反対側の面(裏面)に貫通して入出力端子(図示せず)が形成されており、該入出力端子は配線基板(図示せず)と電気的に接続される。
【0021】
プローブカード22におけるバンプ形成面側の周縁部は、セラミクス等よりなる剛性リング23によって保持されている。
【0022】
ウェハトレイ11におけるウェハ保持部の外側には、プローブカード22の主面におけるバンプ群21の周辺部と対向すると共に環状で且つ中空のシール部材としてのシリコンゴム等よりなるシールリング15が設けられている。
【0023】
また、ウェハトレイ11の側部には、中空のシールリング15と導通し、該シールリング15の内部に対する流体の流出入の通路を開閉するバルブ16が設けられており、さらに、プローブカード22のバンプ形成面とウェハトレイ11のウェハ保持部とシールリング16とにより形成される密閉空間17と外部とを導通させ且つ内部の圧力状態を維持する加圧手段及び減圧手段としての調圧バルブ18が設けられている。
【0024】
以下、前記のように構成されたウェハカセットの使用方法について図面を参照しながら説明する。
【0025】
図2(a)〜(c)は本実施形態に係るウェハカセットの使用方法であって、シールリングが工程順に変化する断面を示している。
【0026】
まず、図2(a)に示すように、シールリング15の内圧を大気圧程度に設定しておき、プローブカード22におけるバンプ群の各バンプ位置と半導体ウェハ12における複数の集積回路素子の各電極の位置とを合わせる。
【0027】
次に、図2(b)に示すように、プローブカード22の調圧バルブからプローブカード22のバンプ形成面とウェハトレイ11のウェハ保持部とシールリング15とにより形成される密閉区間17の空気を吸引して該密閉空間17を減圧すると、プローブカード22の裏面とウェハトレイ11の裏面とが互いに大気圧に押圧されるため、プローブカード22に形成されたバンプ群の各バンプと半導体ウェハに形成された各電極とが接近してさらに圧着されるので、その結果、プローブカード22に形成されているバンプ群の各バンプと半導体ウェハに形成されている複数の集積回路素子の各電極とが電気的に接続される。次に、プローブカード22、半導体ウェハ及びウェハトレイ11が一体化された状態で、プローブカード22の裏面と配線基板(図示せず)とを接触させ、該配線基板をバーンイン装置(図示せず)と接続すれば、ウェハ・バーンインを行なうことができる。
【0028】
次に、図2(c)に示すように、バーンイン装置からウェハカセットを取り出した後、ウェハカセットにおける減圧されていた密閉空間に対して調圧バルブを開いて気密を破ると共に、中空のシールリング15に設けられたバルブ16から、空気を流入させて、シールリング15の環状中心に対する断面積を増大させることにより、シールリング15におけるプローブカード22と接する部分の面積を低減させることができるため、長時間互いに密着していたシールリング15とプローブカード22とを容易に剥離することができる。
【0029】
ここで、さらに、調圧バルブを開いて気密を破るだけでなく、該調圧バルブから空気を流入させて密閉空間の内圧を大気圧以上にまで高めることが好ましい。このようにすると、プローブカード22のバンプ形成面とウェハトレイ11のウェハ保持部との間隔が広がるため、シールリング15におけるプローブカード22と接する部分の面積が一層低減するため、シールリング15とプローブカード22とをさらに容易に剥離させることができる。
【0030】
以上説明したように、本実施形態によると、ウェハトレイ11におけるウェハ保持部の外側に、ウェハトレイ11及びプローブカード22と共に密閉空間を形成するように設けられた環状で且つ中空のシールリング15には、該シールリング15の内部に対する空気の流通通路を開閉するバルブ16が設けられているため、バルブ16からシールリング15の内部に空気を流入させて内圧を高めると、該シールリング15の環状中心に対する断面積が増大するので、シールリング15におけるプローブカード22と接する部分の面積が低減することになる。このため、互いに密着していたシールリング15とプローブカード22とを容易に剥離することができる。
【0031】
さらに、ウェハカセットから半導体ウェハを取り出す際に、密閉空間の内圧を大気圧まで戻すだけでなく、加圧状態にまで移行させれば、シールリング15とプローブカード22との剥離は一層容易となる。
【0032】
以下、本実施形態の使用方法に係る第1変形例について図面を参照しながら説明する。まず、図3(b)に示すように、密閉空間17を減圧する際に、シールリング15に対してバルブ16から空気を流入することにより、図3(a)に示すような空気を流入する前の環状中心に対するシールリング15の断面積(以下、所定断面積という。)よりも大きくする。
【0033】
次に、図3(c)に示すように、検査終了後における半導体ウェハ取り出し時には、シールリング15の環状中心に対する断面積が所定断面積以下にまで小さくなる程度に、バルブ16からシールリング15内部の空気を流出させて内圧を下げる。これにより、シールリング15におけるプローブカード22と接する部分の面積が低減するので、互いに密着していたシールリング15とプローブカード22とが容易に剥離する。
【0034】
また、第2変形例として、図4(b)に示すように、シールリング15に対して内圧を変えることなく、すなわち、所定断面積のままで密閉空間17を減圧してもよい。検査後は、図4(c)に示すように、第1変形例と同様に、シールリング15の内圧を下げて、シールリング15とプローブカード22とを剥離させる。
【0035】
なお、前述したように、ウェハ・バーンイン等の検査時には、プローブカード22に形成されている各バンプと、半導体ウェハに形成されている半導体集積回路素子の各電極とは電気的に確実に接続される必要があるため、プローブカード22のバンプ形成面とウェハトレイ11のウェハ保持部とシールリング15とにより形成される密閉区間17を減圧することにより、各バンプと電極とを圧着させていることから、シールリング15の高さ方向の寸法が重要な要素となる。従って、本実施形態及び各変形例において、シールリング15の所定断面積及び弾性率をそれぞれの場合で最適化する必要がある。
【0036】
【発明の効果】
本発明に係る第1のウェハカセットによると、半導体ウェハが減圧状態で保持されているウェハカセットから該半導体ウェハを取り出す際に、減圧されていた密閉空間に対して減圧手段を用いて該密閉空間の気密を破ると共に、シール部材に設けられたバルブから、例えば、空気を流入又は流出させてシールリングの環状中心に対する断面積を変化させることによって、シール部材におけるプローブカードと接する部分の面積を小さくする。その結果、シール部材におけるプローブカードと接する部分の面積が小さくなるため、シールリングとプローブカードとが容易に剥離するようになるので、検査工程に要する時間が短縮されると共に、検査の自動化を容易にすることができる。
【0037】
本発明に係る第2のウェハカセットによると、半導体ウェハが減圧状態で保持されているウェハカセットから該半導体ウェハを取り出す際に、該密閉空間の減圧状態を大気圧と同一程度の圧力に戻すだけでなく、加圧手段から積極的に密閉空間に空気を流入することにより該密閉空間を加圧状態にすると、プローブカードにおけるプローブ端子形成面と、ウェハトレイにおけるウェハ保持部との間隔が大きくなるため、シール部材におけるプローブカードと接する部分の面積が小さくなる。その結果、シールリングとプローブカードとが容易に剥離するようになるので、検査工程に要する時間が短縮されると共に、検査の自動化を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るウェハカセットを示す構成断面図である。
【図2】(a)〜(c)は本発明の一実施形態に係るウェハカセットの使用方法を示し、ウェハカセットにおけるシールリング部分の部分断面図である。
【図3】(a)〜(c)は本発明の一実施形態の第1変形例に係るウェハカセットの使用方法を示し、ウェハカセットにおけるシールリング部分の断面図である。
【図4】(a)〜(c)は本発明の一実施形態の第2変形例に係るウェハカセットの使用方法を示し、ウェハカセットにおけるシールリング部分の断面図である。
【図5】従来のウェハカセットを示す構成断面図である。
【符号の説明】
11 ウェハトレイ
12 半導体ウェハ
15 シールリング(シール部材)
16 バルブ
17 密閉空間
18 調圧バルブ(減圧手段/加圧手段)
21 バンプ群(プローブ端子)
22 プローブカード
23 剛性リング
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wafer cassette used for simultaneously inspecting a plurality of integrated circuits of chips formed on a semiconductor wafer in a wafer state.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices equipped with semiconductor integrated circuit devices have made remarkable progress in downsizing and cost reduction, and accordingly, demands for downsizing and cost reduction of semiconductor integrated circuit devices have become stronger.
[0003]
Usually, in a semiconductor integrated circuit device, after a semiconductor chip and a lead frame are electrically connected by a bonding wire, the semiconductor chip is supplied in a state of being sealed with resin or ceramics and mounted on a printed board. However, due to the demand for downsizing of electronic equipment, a method of directly mounting a semiconductor integrated circuit device on a circuit board in a state where the semiconductor integrated circuit device is cut out from a semiconductor (hereinafter, the semiconductor integrated circuit device in this state is referred to as a bare chip or simply a chip). Has been developed and it is desired to supply bare chips with guaranteed quality at a low price.
[0004]
In order to perform quality assurance for a bare chip, it is necessary to burn in the semiconductor integrated circuit device in a wafer state.
[0005]
However, burn-in to a semiconductor wafer cannot meet the demand for cost reduction because the handling of the semiconductor wafer becomes very complicated. In addition, since it takes a lot of time to perform burn-in by dividing a plurality of bare chips formed on one semiconductor wafer one by one or several times many times, it is realistic in terms of time and cost. Therefore, it is required that all bare chips be burned in simultaneously in a wafer state.
[0006]
A conventional wafer cassette that can be burned in simultaneously in a wafer state as disclosed in Nikkei Microdevice (July 1997, p. 129) will be described with reference to the drawings.
[0007]
FIG. 5 shows a cross-sectional structure of a conventional wafer cassette for batch burn-in (hereinafter referred to as wafer burn-in). As shown in FIG. 5, the peripheral portion is held by a rigid ring 101 made of ceramics or the like, and a probe card 102 made of a polyimide thin film has an electrode for inspecting integrated circuit elements on a semiconductor wafer 103 on its main surface. A plurality of bumps 104 to be probe terminals provided at corresponding positions are formed. The bump 104 is electrically connected to a wiring board (not shown) through a contact penetrating the surface (back surface) opposite to the main surface of the probe card 102.
[0008]
In order to perform wafer burn-in using the probe card 102, it is necessary to completely contact each bump 104 of the probe card 102 and each electrode of the integrated circuit element formed on the semiconductor wafer 103. As a jig for that purpose, a wafer tray 111 made of a metal such as aluminum and holding the semiconductor wafer 103 is required.
[0009]
A seal made of silicon rubber or the like for forming a sealed space together with the main surface of the probe card 102 and the main surface of the wafer tray 111 at the peripheral portion of the surface (= main surface) facing the main surface of the probe card 102 in the wafer tray 111. A ring 112 is provided, and a vacuum valve 113 is provided on the side to connect the sealed space and the outside and maintain a reduced pressure state.
[0010]
By exhausting the air in the sealed space from the vacuum valve 113 and depressurizing the sealed space, the back surface of the probe card 102 and the back surface of the wafer tray 111 are pressed against each other at atmospheric pressure. The formed bumps 104 and the electrodes formed on the semiconductor wafer 103 approach each other and are further pressure-bonded. As a result, when the probe card 102, the semiconductor wafer 103, and the wafer tray 111 are integrated, the back surface of the probe card 102 and the wiring board are brought into contact with each other, and the wiring board is connected to the burn-in apparatus to perform wafer burn-in. be able to.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional wafer / burn-in wafer cassette, the sealed space formed by the main surface of the probe card 102, the main surface of the wafer tray 111 and the seal ring 112 is decompressed, and each bump 104 of the probe card 102 is When the semiconductor wafer 103 is taken out from the container after the burn-in process is completed after the electrodes of the integrated circuit elements formed on the semiconductor wafer 103 are electrically connected to each other, the seal ring 112 is at a temperature of 100 ° C. or higher. In addition, since the probe card 102 and the wafer tray 111 are left to be pressed for a long time, they are fixed to the main surface of the probe card 102 and the semiconductor wafer 103 cannot be easily taken out.
[0012]
An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and to easily take out a semiconductor wafer from a wafer cassette after completion of an inspection process such as burn-in.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides an annular seal member provided at a peripheral portion of a wafer tray for keeping the wafer tray and the probe card opposed to each other in an airtight state. The internal pressure can be changed.
[0014]
A first wafer cassette according to the present invention applies a voltage to each electrode of a plurality of semiconductor integrated circuit elements formed on a semiconductor wafer, and collects electrical characteristics of the plurality of semiconductor integrated circuit elements at a wafer level. A wafer tray for holding a semiconductor wafer and a wafer holding portion of the wafer tray, the probe terminal being provided at a position corresponding to each electrode of a plurality of semiconductor integrated circuit elements. An annular and hollow seal member provided to form a sealed space together with the wafer tray and the probe card on the outside of the wafer holder in the wafer tray, and the seal member. A valve that opens and closes a fluid inflow / outflow passage and a semiconductor integrated circuit element of a semiconductor wafer by reducing the pressure of the sealed space And a decompression means for electrically connecting each probe terminals of the electrodes and the probe card.
[0015]
According to the first wafer cassette, a hollow and annular seal member provided so as to form a sealed space together with the wafer tray and the probe card outside the wafer holding portion in the wafer tray, and the seal member are provided. And a valve that opens and closes a passage for fluid inflow and outflow to the inside of the semiconductor wafer, so that when the semiconductor wafer is taken out from the wafer cassette held in a reduced pressure state, the reduced pressure is applied to the sealed space. The probe in the sealing member is broken by breaking the airtightness of the sealed space using a pressure reducing means and changing the cross-sectional area with respect to the annular center of the seal ring by, for example, inflowing or outflowing air from a valve provided in the sealing member. The area of the portion in contact with the card can be reduced.
[0016]
A second wafer cassette according to the present invention applies a voltage to each electrode of a plurality of semiconductor integrated circuit elements formed on a semiconductor wafer, and collects electrical characteristics of the plurality of semiconductor integrated circuit elements at a wafer level. A wafer tray for holding a semiconductor wafer and a wafer holding portion of the wafer tray, the probe terminal being provided at a position corresponding to each electrode of a plurality of semiconductor integrated circuit elements. An annular and hollow seal member provided to form a sealed space together with the wafer tray and the probe card on the outside of the wafer holder in the wafer tray , and the seal member. a valve for opening and closing of the flow of the fluid path, a semiconductor integrated circuit element of the semiconductor wafer by vacuum a closed space The pressure reducing means for electrically connecting each electrode of the probe and each probe terminal of the probe card, pressurizing the sealed space, and the interval between the surface of the probe card on which the probe terminal is formed and the wafer holding portion on the wafer tray Pressurizing means for enlarging.
[0017]
According to the second wafer cassette, the sealed space formed by the wafer tray, the probe card, and the annular seal member is pressurized, so that the space between the surface of the probe card on which the probe terminal is formed and the wafer holding portion in the wafer tray is increased. And a pressurizing means for increasing the pressure, so that when the semiconductor wafer is taken out from the wafer cassette in which the semiconductor wafer is held in a reduced pressure state, the reduced pressure state of the sealed space is only returned to the same pressure as the atmospheric pressure. In addition, if the sealed space is pressurized by positively flowing air from the pressurizing means into the sealed space, the distance between the probe terminal forming surface in the probe card and the wafer holding portion in the wafer tray increases. In addition, the area of the seal member in contact with the probe card can be reduced.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a wafer / burn-in wafer cassette according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a wafer tray 11 for holding a semiconductor wafer has a semiconductor wafer 12 on which a plurality of semiconductor integrated circuit elements and their electrodes are formed on an upper surface. A probe card 22 having a plurality of bump groups 21 as a plurality of probe terminals is provided at a position facing the element formation surface of the semiconductor wafer 12 and corresponding to each electrode of the plurality of semiconductor integrated circuit elements.
[0020]
The probe card 22 is made of, for example, an insulating thin film such as polyimide. Each bump of the bump group 21 formed on the main surface penetrates the surface (back surface) opposite to the main surface of the probe card 22. Thus, input / output terminals (not shown) are formed, and the input / output terminals are electrically connected to a wiring board (not shown).
[0021]
The peripheral edge of the probe card 22 on the bump forming surface side is held by a rigid ring 23 made of ceramics or the like.
[0022]
A seal ring 15 made of silicon rubber or the like as an annular and hollow seal member is provided outside the wafer holding portion in the wafer tray 11 so as to face the peripheral portion of the bump group 21 on the main surface of the probe card 22. .
[0023]
Further, a valve 16 is provided on the side of the wafer tray 11 so as to be electrically connected to the hollow seal ring 15 and to open and close a passage for fluid flow into and out of the seal ring 15. Further, a bump of the probe card 22 is provided. A pressure adjusting valve 18 is provided as a pressurizing unit and a depressurizing unit that electrically connect the sealed space 17 formed by the forming surface, the wafer holding portion of the wafer tray 11 and the seal ring 16 to the outside and maintain the internal pressure state. ing.
[0024]
Hereinafter, a method of using the wafer cassette configured as described above will be described with reference to the drawings.
[0025]
2A to 2C show a method of using the wafer cassette according to the present embodiment, and show cross sections in which the seal ring changes in the order of steps.
[0026]
First, as shown in FIG. 2A, the internal pressure of the seal ring 15 is set to about atmospheric pressure, and each bump position of the bump group in the probe card 22 and each electrode of a plurality of integrated circuit elements in the semiconductor wafer 12 are set. Match the position of.
[0027]
Next, as shown in FIG. 2 (b), the air in the sealed section 17 formed by the bump forming surface of the probe card 22, the wafer holding portion of the wafer tray 11, and the seal ring 15 from the pressure regulating valve of the probe card 22. When the sealed space 17 is decompressed by suction, the back surface of the probe card 22 and the back surface of the wafer tray 11 are pressed against each other at atmospheric pressure, so that each bump of the bump group formed on the probe card 22 and the semiconductor wafer are formed. As a result, the bumps of the bump group formed on the probe card 22 and the electrodes of the plurality of integrated circuit elements formed on the semiconductor wafer are electrically connected. Connected to. Next, in a state where the probe card 22, the semiconductor wafer, and the wafer tray 11 are integrated, the back surface of the probe card 22 and a wiring board (not shown) are brought into contact with each other, and the wiring board is connected to a burn-in device (not shown). If connected, wafer burn-in can be performed.
[0028]
Next, as shown in FIG. 2C, after the wafer cassette is taken out from the burn-in apparatus, the pressure regulating valve is opened with respect to the sealed space in the wafer cassette to break the airtightness, and the hollow seal ring The area of the portion of the seal ring 15 in contact with the probe card 22 can be reduced by increasing the cross-sectional area of the seal ring 15 with respect to the annular center by introducing air from the valve 16 provided in the valve 15. The seal ring 15 and the probe card 22 that have been in close contact with each other for a long time can be easily peeled off.
[0029]
Here, it is preferable not only to break the airtightness by opening the pressure regulating valve, but also to increase the internal pressure of the sealed space to atmospheric pressure or higher by introducing air from the pressure regulating valve. In this case, since the gap between the bump forming surface of the probe card 22 and the wafer holding portion of the wafer tray 11 is widened, the area of the seal ring 15 in contact with the probe card 22 is further reduced. 22 can be peeled off more easily.
[0030]
As described above, according to the present embodiment, the annular and hollow seal ring 15 provided so as to form a sealed space together with the wafer tray 11 and the probe card 22 outside the wafer holding portion in the wafer tray 11 includes: Since the valve 16 that opens and closes the air flow passage with respect to the inside of the seal ring 15 is provided, when air is flowed into the seal ring 15 from the valve 16 to increase the internal pressure, Since the cross-sectional area increases, the area of the portion in contact with the probe card 22 in the seal ring 15 is reduced. For this reason, the seal ring 15 and the probe card 22 that are in close contact with each other can be easily peeled off.
[0031]
Further, when the semiconductor wafer is taken out from the wafer cassette, not only the internal pressure of the sealed space is returned to the atmospheric pressure but also the pressure ring is shifted to a pressurized state, so that the seal ring 15 and the probe card 22 can be more easily separated. .
[0032]
Hereinafter, a first modification according to the usage method of the present embodiment will be described with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 3B, when the sealed space 17 is depressurized, air as shown in FIG. 3A flows into the seal ring 15 by flowing air from the valve 16. It is larger than the cross-sectional area of the seal ring 15 with respect to the previous annular center (hereinafter referred to as a predetermined cross-sectional area).
[0033]
Next, as shown in FIG. 3C, when the semiconductor wafer is taken out after completion of the inspection, the valve 16 and the inside of the seal ring 15 are reduced so that the cross-sectional area with respect to the annular center of the seal ring 15 is reduced to a predetermined cross-sectional area or less. To reduce the internal pressure. As a result, the area of the seal ring 15 in contact with the probe card 22 is reduced, so that the seal ring 15 and the probe card 22 that are in close contact with each other are easily peeled off.
[0034]
As a second modification, as shown in FIG. 4B, the sealed space 17 may be decompressed without changing the internal pressure with respect to the seal ring 15, that is, with a predetermined cross-sectional area. After the inspection, as shown in FIG. 4C, the internal pressure of the seal ring 15 is lowered and the seal ring 15 and the probe card 22 are peeled off as in the first modification.
[0035]
As described above, at the time of inspection such as wafer burn-in, each bump formed on the probe card 22 and each electrode of the semiconductor integrated circuit element formed on the semiconductor wafer are electrically and reliably connected. Therefore, each bump and the electrode are pressure-bonded by depressurizing the sealed section 17 formed by the bump forming surface of the probe card 22, the wafer holding portion of the wafer tray 11, and the seal ring 15. The dimension of the seal ring 15 in the height direction is an important factor. Therefore, in this embodiment and each modification, it is necessary to optimize the predetermined cross-sectional area and elastic modulus of the seal ring 15 in each case.
[0036]
【The invention's effect】
According to the first wafer cassette of the present invention, when taking out the semiconductor wafer from the wafer cassette in which the semiconductor wafer is held in a depressurized state, the sealed space is used for the sealed space that has been depressurized. The area of the seal member in contact with the probe card is reduced by changing the cross-sectional area with respect to the annular center of the seal ring, for example, by allowing air to flow in or out from a valve provided on the seal member. To do. As a result, the area of the seal member that contacts the probe card is reduced, so that the seal ring and the probe card can be easily peeled off, reducing the time required for the inspection process and facilitating the automation of the inspection. Can be.
[0037]
According to the second wafer cassette of the present invention, when the semiconductor wafer is taken out from the wafer cassette in which the semiconductor wafer is held in a reduced pressure state, the reduced pressure state of the sealed space is only returned to the same pressure as the atmospheric pressure. In addition, if the sealed space is pressurized by positively flowing air from the pressurizing means into the sealed space, the distance between the probe terminal forming surface in the probe card and the wafer holding portion in the wafer tray increases. The area of the seal member in contact with the probe card is reduced. As a result, the seal ring and the probe card are easily peeled off, so that the time required for the inspection process can be shortened and the inspection can be automated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a wafer cassette according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A to 2C show a method for using a wafer cassette according to an embodiment of the present invention, and are partial cross-sectional views of a seal ring portion in the wafer cassette.
FIGS. 3A to 3C are sectional views of a seal ring portion in the wafer cassette, showing a method of using the wafer cassette according to the first modification of the embodiment of the present invention. FIGS.
FIGS. 4A to 4C are sectional views of a seal ring portion in a wafer cassette, showing a method of using a wafer cassette according to a second modification of the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a structural sectional view showing a conventional wafer cassette.
[Explanation of symbols]
11 Wafer tray 12 Semiconductor wafer 15 Seal ring (seal member)
16 Valve 17 Sealed space 18 Pressure regulating valve (pressure reducing / pressurizing)
21 Bump group (probe terminal)
22 Probe card 23 Rigid ring

Claims (2)

半導体ウェハ上に形成されている複数の半導体集積回路素子の各電極に電圧を印加して、前記複数の半導体集積回路素子の電気的特性をウェハレベルで一括して検査するためのウェハカセットであって、
前記半導体ウェハを保持するウェハトレイと、
前記ウェハトレイのウェハ保持部と対向するように設けられ、前記複数の半導体集積回路素子の各電極と対応する位置にプローブ端子を有するプローブカードと、
前記ウェハトレイにおけるウェハ保持部の外側に、前記ウェハトレイ及びプローブカードと共に密閉空間を形成するように設けられた環状で且つ中空のシール部材と、
前記シール部材に設けられ、該シール部材の内部に対する流体の流出入の通路を開閉するバルブと、
前記密閉空間を減圧して前記半導体ウェハの半導体集積回路素子の各電極と前記プローブカードの各プローブ端子とを電気的に接続させる減圧手段とを備えていることを特徴とするウェハカセット。
A wafer cassette for applying a voltage to each electrode of a plurality of semiconductor integrated circuit elements formed on a semiconductor wafer and collectively inspecting electrical characteristics of the plurality of semiconductor integrated circuit elements at a wafer level. And
A wafer tray for holding the semiconductor wafer;
A probe card provided to face the wafer holding portion of the wafer tray and having a probe terminal at a position corresponding to each electrode of the plurality of semiconductor integrated circuit elements;
An annular and hollow seal member provided outside the wafer holding portion in the wafer tray so as to form a sealed space together with the wafer tray and the probe card;
A valve provided in the seal member, for opening and closing a passage for fluid inflow and outflow to the inside of the seal member;
A wafer cassette comprising pressure reducing means for decompressing the sealed space to electrically connect each electrode of the semiconductor integrated circuit element of the semiconductor wafer and each probe terminal of the probe card.
半導体ウェハ上に形成されている複数の半導体集積回路素子の各電極に電圧を印加して、前記複数の半導体集積回路素子の電気的特性をウェハレベルで一括して検査するためのウェハカセットであって、
前記半導体ウェハを保持するウェハトレイと、
前記ウェハトレイのウェハ保持部と対向するように設けられ、前記複数の半導体集積回路素子の各電極と対応する位置にプローブ端子を有するプローブカードと、
前記ウェハトレイにおけるウェハ保持部の外側に、前記ウェハトレイ及びプローブカードと共に密閉空間を形成するように設けられた環状で且つ中空のシール部材と、
前記シール部材に設けられ、該シール部材の内部に対する流体の流出入の通路を開閉するバルブと、
前記密閉空間を減圧して前記半導体ウェハの半導体集積回路素子の各電極と前記プローブカードの各プローブ端子とを電気的に接続させる減圧手段と、
前記密閉空間を加圧して、前記プローブカードにおける前記プローブ端子が形成されている面と、前記ウェハトレイにおけるウェハ保持部との間隔を大きくする加圧手段とを備えていることを特徴とするウェハカセット。
A wafer cassette for applying a voltage to each electrode of a plurality of semiconductor integrated circuit elements formed on a semiconductor wafer and collectively inspecting electrical characteristics of the plurality of semiconductor integrated circuit elements at a wafer level. And
A wafer tray for holding the semiconductor wafer;
A probe card provided to face the wafer holding portion of the wafer tray and having a probe terminal at a position corresponding to each electrode of the plurality of semiconductor integrated circuit elements;
An annular and hollow seal member provided outside the wafer holding portion in the wafer tray so as to form a sealed space together with the wafer tray and the probe card;
A valve provided in the seal member, for opening and closing a passage for fluid inflow and outflow to the inside of the seal member;
Pressure reducing means for reducing the pressure of the sealed space and electrically connecting each electrode of the semiconductor integrated circuit element of the semiconductor wafer and each probe terminal of the probe card;
A wafer cassette comprising pressurizing means that pressurizes the sealed space to increase a distance between a surface of the probe card on which the probe terminals are formed and a wafer holding portion of the wafer tray. .
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