JP4285063B2

JP4285063B2 - Semiconductor chip inspection method and semiconductor chip inspection apparatus using the method

Info

Publication number: JP4285063B2
Application number: JP2003123711A
Authority: JP
Inventors: 範洋大沼; 直子玉田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2023-04-28
Also published as: JP2004325385A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップの検査方法及びその方法を用いた半導体チップ検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より各種電子機器に広く使用されている半導体装置は、製造後に動作試験を行い、良品と判定されたもののみを出荷する一方、不良品と判定されたものについて不良原因の解析を行っていた。
【０００３】
かかる半導体装置の不良解析においては、半導体装置のパッケージを開封して内部の半導体チップの表面を露出させた後に、半導体チップの表面に形成された保護膜を集束イオンビーム（FIB:Focused Ion Beam）法や反応性イオンエッチング（RIE:Reactive Ion Etching）法を用いて除去し、その後、半導体チップ検査装置を用いて半導体チップの所要回路を部分的に順に動作させることによって不良個所の特定を行っていた。
【０００４】
そして、従来の半導体チップ検査装置は、半導体チップ上に形成される素子や配線の微細化に伴って、走査型電子顕微鏡と微細プローバーとを組合わせたものが使用されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この半導体チップ検査装置は、吸引ポンプを接続した真空チャンバーの内部に走査型電子顕微鏡と微細プローバーと検査台とを収容配設するとともに、微細プローバーに検査器を接続して構成していた。
【０００６】
そして、従来の半導体チップ検査装置では、半導体チップの表面に酸化膜が形成されることによってプローブと半導体チップとの接触不良が発生するのを防止するとともに、走査型電子顕微鏡を用いて半導体チップの表面を良好に観察できるようにするために、真空チャンバーの内部を真空状態としたままで、微細プローバーの操作や検査器での検査を行っていた。
【０００７】
すなわち、従来の半導体チップ検査装置では、検査台の上部に表面を露出させた半導体チップを載置した後に、吸引ポンプを用いて真空チャンバーの内部を真空状態とし、その状態で微細プローバーを操作することによって半導体チップの所要位置にプローブを接触させ、その後、検査器を用いて半導体チップの所要回路に電源やテスト信号を入出力することによって半導体チップの検査を行っていた。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２１７２５８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の半導体チップの検査にあっては、真空チャンバーの内部を真空状態としたままで検査器での検査を行っていたために、大気圧下での実際の使用状態と大幅に試験環境が異なっており、半導体チップの温度が上昇してしまい、半導体チップの故障状態を再現することができず、故障個所や故障原因を特定することが困難であった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１に係る本発明では、チャンバーの内部を真空状態にし、当該チャンバー内の半導体チップの表面を走査型電子顕微鏡で観察しながらプローバーを操作することによって前記半導体チップの所要位置にプローブを接触させ、その後、前記チャンバーの内部を大気圧状態にし、前記プローブに接続した検査器を用いて前記半導体チップの検査を行う半導体チップの検査方法を提供するものである。
【００１１】
また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記半導体チップの全ての配線パターンに予めパターン幅と同等サイズのパッドを形成しておき、そのパッドに前記プローブを接触させて前記半導体チップの検査を行うことにした。
【００１２】
また、請求項３に係る本発明では、圧力変更手段を設けたチャンバーの内部に、半導体チップを載置するための検査台と、前記半導体チップの所要位置にプローブを接触させるためのプローバーと、前記半導体チップの表面を観察するための走査型電子顕微鏡とを配設するとともに、前記プローブに検査器を接続し、前記圧力変更手段で前記チャンバーの内部を真空状態にし、前記半導体チップの表面を走査型電子顕微鏡で観察しながら前記プローバーの操作を行うプローバー操作モードと、前記圧力変更手段で前記チャンバーの内部を大気圧状態にして前記検査器での検査を行う検査モードとに切替可能に構成した半導体チップ検査装置を提供するものである。
【００１３】
また、請求項４に係る本発明では、前記請求項３に係る本発明において、前記検査台及び前記プローバーは、防振手段を介して前記チャンバーの内部に配設することとしたものである。
また、請求項５に係る本発明では、前記請求項３又は前記請求項４に係る本発明において、前記検査モードにおいて、前記走査型電子顕微鏡を前記チャンバー外に移動可能としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る半導体チップ検査装置は、チャンバーの内部の圧力を真空状態と大気圧状態とに変更するための圧力変更手段をチャンバーに接続し、このチャンバーの内部に、検査対象となる半導体チップを載置するための検査台と、半導体チップの所要位置にプローブを接触させるためのプローバーとを防振手段を介して配設するとともに、プローブに検査器を接続し、さらには、チャンバーの内部に走査型電子顕微鏡を配設している。
【００１５】
しかも、半導体チップ検査装置は、圧力変更手段でチャンバーの内部を真空状態にしてプローバーの操作を行うプローバー操作モードと、圧力変更手段でチャンバーの内部を大気圧状態にして検査器での検査を行う検査モードとに切替ることができるように構成している。
【００１６】
そして、半導体チップの故障解析などの検査を行うに際しては、まず、半導体装置のパッケージを開封して内部の半導体チップの表面を露出させた後に、半導体チップの表面に形成された保護膜を集束イオンビーム（FIB:Focused Ion Beam）法や反応性イオンエッチング（RIE:Reactive Ion Etching）法を用いて除去する。
【００１７】
なお、半導体チップには、全ての配線パターンの所定位置にパターン幅とほぼ同幅（同径）の円柱状のパッドを形成しており、保護膜を除去することによって全てのパッドの上端面を露出させている。
【００１８】
次に、半導体装置の周辺回路を実装したテスト基板に半導体チップを搭載し、検査台の上部に半導体チップをテスト基板とともに載置する。
【００１９】
次に、半導体チップ検査装置の動作モードをプローバー操作モードにして、チャンバーの内部を真空状態にする。そして、その状態で半導体チップの表面を走査型電子顕微鏡で観察しながらプローバーを操作することによって半導体チップの所要位置にプローブを接触させる。
【００２０】
次に、半導体チップ検査装置の動作モードを検査モードに切替えて、チャンバーの内部を大気圧状態にする。そして、プローブに接続した検査器を用いて半導体チップの検査を行う。
【００２１】
なお、１回の検査だけでは半導体チップの故障個所や故障原因を特定することができない場合には、再度半導体チップ検査装置の動作モードをプローバー操作モードにして、プローブの接触位置を変更した後に、動作モードを検査モードに切替えて検査を行い、これを半導体チップの故障個所や故障原因を特定できるまで繰り返し行うことになる。
【００２２】
このように、本発明では、真空状態で走査型電子顕微鏡で観察しながら半導体チップにプローブを接触させているため、半導体チップの表面に酸化膜が形成されてしまうのを未然に防止することができ、プローブと半導体チップとの接触不良の発生を防止することができるとともに、走査型電子顕微鏡を用いて半導体チップの表面を良好に観察することができる。
【００２３】
しかも、本発明では、大気圧状態で検査器を用いて半導体チップの検査を行っているため、半導体チップの実際の使用状態とほぼ同様の環境下で検査器を用いた半導体チップの検査を行うことができ、半導体チップの温度上昇を防止することができるので、半導体チップの故障状態を再現することができて、故障個所や故障原因を容易に特定することができる。
【００２４】
特に、チャンバーの内部に検査台及びプローバーを防振手段を介して配設しているため、チャンバーの内部を真空状態から大気圧状態に変更した際に、チャンバーの内部で振動が発生しても、半導体チップの表面からプローブの先端が離反してしまうのを防止することができ、半導体チップの検査を正確に行うことができる。
【００２５】
また、半導体チップの全ての配線パターンに予めパターン幅と同等サイズのパッドを形成しておき、そのパッドにプローブを接触させて半導体チップの検査を行った場合には、半導体チップ上に形成された全ての素子についての検査を行うことができる。
【００２６】
また、半導体チップとしてアナログ集積回路を形成したものを用いた場合には、アナログ集積回路の故障解析を行うことができる。
【００２７】
以下に本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２８】
本発明に係る半導体チップ検査装置１は、半導体チップ２の故障解析に用いられるものであり、図１に示すように、矩形箱形状の真空チャンバー３の底壁に防振手段としての４個のダンパー４の基端部を取付け、同ダンパー４の先端部に矩形板状の検査台５を取付け、同検査台５の左上部にプローバー６を取付けている。
【００２９】
プローバー６は、操作部７での操作に連動して微細プローブ８が前後左右に変位移動するように構成している。
【００３０】
そして、プローバー６には、真空チャンバー３の外部に配置した検査器９が接続されており、同検査器９と微細プローブ８とが電気的に接続されている。
【００３１】
この検査器９は、電源装置、アナログ・ディジタル信号発生器、オシロスコープなどの各種電源や測定器具から構成している。
【００３２】
また、半導体チップ検査装置１は、真空チャンバー３の天井部に走査型電子顕微鏡10を取付けている。この走査型電子顕微鏡10は、真空チャンバー３に移動可能に取付けて、半導体チップ２の検査時に真空チャンバー３の外部にまで移動できるようにしてもよい。
【００３３】
さらに、半導体チップ検査装置１は、真空チャンバー３の右側壁に圧力変更手段11を連通連結している。
【００３４】
この圧力変更手段11は、真空ポンプ、圧力調整弁、排気弁、開閉弁などから構成されており、真空ポンプで真空チャンバー３の内部の空気を吸引することによって真空チャンバー３の内部を真空状態にし、また、排気弁を開放することによって真空チャンバー３の内部を大気圧状態にすることができる。
【００３５】
そして、プローバー６や検査器９や走査型電子顕微鏡10や圧力変更手段11には、これらの装置を駆動制御する制御装置12が接続されている。
【００３６】
この制御装置12には、半導体チップ検査装置１の動作モードを切替えるためのモードスイッチ13が設けられており、このモードスイッチ13を操作することによって、半導体チップ検査装置１の動作モードをプローバー操作モードと検査モードとの切替えられるようになっている。
【００３７】
ここで、プローバー操作モードとは、操作者が走査型電子顕微鏡10で半導体チップ２の表面を観察しながらプローバー６の操作部７を操作して、半導体チップ２の表面の所要位置に微細プローブ８の先端を接触（当接）させる動作モードである。
【００３８】
そして、モードスイッチ13によって動作モードがプローバー操作モードになっている場合には、制御装置12は、プローバー６と走査型電子顕微鏡10と圧力変更手段11を駆動し、特に圧力変更手段11によって真空チャンバー３の内部を真空状態にする。
【００３９】
これにより、プローバー操作モードでは、真空状態で走査型電子顕微鏡10で観察しながら半導体チップ２に微細プローブ８を接触させることができる。そのため、プローバー操作モードでは、半導体チップ２の表面に酸化膜が形成されてしまうのを未然に防止することができ、微細プローブ８と半導体チップ２との接触不良の発生を防止することができるとともに、走査型電子顕微鏡10を用いて半導体チップ２の表面を良好に観察することができる。
【００４０】
一方、検査モードとは、操作者が検査器９を用いて半導体チップ２の各種検査を行う動作モードである。
【００４１】
そして、モードスイッチ13によって動作モードが検査モードになっている場合には、制御装置12は、検査器９と圧力変更手段11を駆動し、特に圧力変更手段11によって真空チャンバー３の内部を大気圧状態にする。
【００４２】
これにより、検査モードでは、大気圧状態で検査器９を用いて半導体チップ２の検査を行うことができる。そのため、検査モードでは、半導体チップ２の実際の使用状態とほぼ同様の環境下（圧力下）で検査器９を用いた半導体チップ２の検査を行うことができ、半導体チップ２の温度上昇を防止することができるので、半導体チップ２の故障状態を再現することができて、故障個所や故障原因を容易に特定することができる。
【００４３】
しかも、モードスイッチ13をプローバー操作モードから検査モードに切替えることによって真空チャンバー３の内部を真空状態から大気圧状態に変更した際に真空チャンバーの内部で振動が発生するおそれがあるが、半導体チップ検査装置１では、真空チャンバー３の底壁と検査台５及びプローバー６との間に防振手段を介設しているため、真空チャンバー３の内部での振動を防振手段で吸収することができ、これにより、半導体チップ２の表面から微細プローブ８の先端が離反してしまうのを防止することができ、半導体チップ２の検査を正確に行うことができる。
【００４４】
半導体チップ検査装置１は、以上のように構成されており、検査時には、半導体装置14の周辺回路を実装したテスト基板15に半導体チップ２を搭載し、検査台５の上部に半導体チップ２をテスト基板15とともに載置する。
【００４５】
そして、半導体チップの故障解析などの検査を行うに際しては、図２に示すように、半導体装置14のパッケージ16を開封して内部の半導体チップ２の表面を露出させ、その後、半導体チップ２の表面に形成された保護膜を除去しておく。
【００４６】
また、半導体チップ２には、図３に示すように、全ての配線パターン17の所定位置にパターン幅とほぼ同幅（同径）の円柱状のパッド18を形成しており、保護膜を除去することによって全てのパッド18の上端面を露出させておき、このパッド18の上端面に微細プローブ８の先端を接触させる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４８】
すなわち、請求項１に係る本発明では、チャンバーの内部を真空状態にし、当該チャンバー内の半導体チップの表面を走査型電子顕微鏡で観察しながらプローバーを操作することによって前記半導体チップの所要位置にプローブを接触させ、その後、前記チャンバーの内部を大気圧状態にし、前記プローブに接続した検査器を用いて前記半導体チップの検査を行うようにしているため、半導体チップの実際の使用状態とほぼ同様の環境下で検査器を用いた半導体チップの検査を行うことができ、半導体チップの温度上昇を防止することができるので、半導体チップの故障状態を再現することができて、故障個所や故障原因を容易に特定することができる。
【００４９】
また、請求項２に係る本発明では、半導体チップの全ての配線パターンに予めパターン幅と同等サイズのパッドを形成しておき、そのパッドにプローブを接触させて半導体チップの検査を行うため、半導体チップ上に形成された全ての素子についての検査を行うことができる。
【００５０】
また、請求項３に係る本発明では、圧力変更手段を設けたチャンバーの内部に、半導体チップを載置するための検査台と、前記半導体チップの所要位置にプローブを接触させるためのプローバーと、前記半導体チップの表面を観察するための走査型電子顕微鏡とを配設するとともに、前記プローブに検査器を接続し、前記圧力変更手段で前記チャンバーの内部を真空状態にし、前記半導体チップの表面を走査型電子顕微鏡で観察しながら前記プローバーの操作を行うプローバー操作モードと、前記圧力変更手段で前記チャンバーの内部を大気圧状態にして前記検査器での検査を行う検査モードとに切替可能に構成しているため、半導体チップ検査装置の動作モードを検査モードとすることで、半導体チップの実際の使用状態とほぼ同様の環境下で検査器を用いた半導体チップの検査を行うことができ、半導体チップの温度上昇を防止することができるので、半導体チップの故障状態を再現することができて、故障個所や故障原因を容易に特定することができる。
【００５１】
また、請求項４に係る本発明では、前記検査台及び前記プローバーを防振手段を介して前記チャンバーの内部に配設しているため、チャンバーの内部を真空状態から大気圧状態に変更した際に、チャンバーの内部で振動が発生しても、半導体チップの表面からプローブの先端が離反してしまうのを防止することができ、半導体チップの検査を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体チップ検査装置を示す説明図。
【図２】半導体装置を示す説明図。
【図３】半導体チップを示す説明図。
【符号の説明】
１半導体チップ検査装置
２半導体チップ
３真空チャンバー
４ダンパー
５検査台
６プローバー
７操作部
８微細プローブ
９検査器
10 走査型電子顕微鏡
11 圧力変更手段
12 制御装置
13 モードスイッチ
14 半導体装置
15 テスト基板
16 パッケージ
17 配線パターン
18 パッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor chip inspection method and a semiconductor chip inspection apparatus using the method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, semiconductor devices that have been widely used in various electronic devices have been subjected to operation tests after manufacturing, and only those that have been determined to be non-defective products have been shipped, while those that have been determined to be defective have been analyzed for the cause of defects. .
[0003]
In such failure analysis of a semiconductor device, the package of the semiconductor device is opened to expose the surface of the internal semiconductor chip, and then the protective film formed on the surface of the semiconductor chip is focused on a focused ion beam (FIB). And then using reactive ion etching (RIE) method, and then using semiconductor chip inspection equipment, the required circuit of the semiconductor chip is partially operated in order to identify the defective part. It was.
[0004]
As a conventional semiconductor chip inspection apparatus, a combination of a scanning electron microscope and a fine prober is used as elements and wirings formed on a semiconductor chip are miniaturized (for example, Patent Documents). 1).
[0005]
This semiconductor chip inspection apparatus is configured by accommodating a scanning electron microscope, a fine prober, and an inspection table in a vacuum chamber connected with a suction pump, and connecting an inspection device to the fine prober.
[0006]
In the conventional semiconductor chip inspection apparatus, an oxide film is formed on the surface of the semiconductor chip, thereby preventing a contact failure between the probe and the semiconductor chip, and using a scanning electron microscope. In order to be able to observe the surface satisfactorily, the inside of the vacuum chamber was kept in a vacuum state, and the operation of the fine prober and the inspection with the inspection device were performed.
[0007]
That is, in a conventional semiconductor chip inspection apparatus, after placing a semiconductor chip whose surface is exposed on the upper part of the inspection table, the inside of the vacuum chamber is evacuated using a suction pump and the fine prober is operated in that state. Thus, the probe is brought into contact with a required position of the semiconductor chip, and then the semiconductor chip is inspected by inputting and outputting a power source and a test signal to a required circuit of the semiconductor chip using an inspection device.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-217258
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional semiconductor chip inspection, since the inside of the vacuum chamber was in a vacuum state, the inspection was performed by an inspection device, so that the actual use state under atmospheric pressure and the test environment were greatly reduced. However, the temperature of the semiconductor chip rises, the failure state of the semiconductor chip cannot be reproduced, and it is difficult to specify the failure location and the cause of the failure.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the probe to the desired position of the semiconductor chip by the present invention according to claim 1, in which the interior of the chamber in a vacuum state, operating the prober while observing the surface of the semiconductor chip of the chamber with a scanning electron microscope contacting the then the inside of the chamber to atmospheric pressure, is the inspection of the semiconductor chip using a tester connected to the probe is provided a method of inspecting a row cormorant semiconductor chip.
[0011]
Further, in the present invention according to claim 2, in the present invention according to claim 1, pads having the same size as the pattern width are formed in advance on all the wiring patterns of the semiconductor chip, and the probe is attached to the pads. The semiconductor chip was inspected by bringing it into contact.
[0012]
Further, in the present invention according to claim 3, an inspection table for placing a semiconductor chip inside a chamber provided with a pressure changing means, a prober for bringing a probe into contact with a required position of the semiconductor chip , A scanning electron microscope for observing the surface of the semiconductor chip, an inspection device connected to the probe, the inside of the chamber being evacuated by the pressure changing means, and the surface of the semiconductor chip being It is possible to switch between a prober operation mode in which the prober is operated while observing with a scanning electron microscope, and an inspection mode in which the inside of the chamber is brought into an atmospheric pressure state with the pressure changing means and the inspection with the inspection device is performed. were there is provided a semi-conductor chip inspection apparatus.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the present invention according to the third aspect, the inspection table and the prober are disposed inside the chamber via a vibration isolating means.
In the present invention according to claim 5, in the present invention according to claim 3 or claim 4, the scanning electron microscope can be moved out of the chamber in the inspection mode.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the semiconductor chip inspection apparatus according to the present invention, a pressure changing means for changing the pressure inside the chamber between a vacuum state and an atmospheric pressure state is connected to the chamber, and a semiconductor chip to be inspected is placed inside the chamber. An inspection table for mounting and a prober for bringing the probe into contact with the required position of the semiconductor chip are arranged through vibration isolation means, an inspection device is connected to the probe, and further inside the chamber A scanning electron microscope is provided.
[0015]
In addition, the semiconductor chip inspection apparatus performs a prober operation mode in which the inside of the chamber is evacuated by the pressure changing means and the prober is operated, and the inside of the chamber is in the atmospheric pressure state by the pressure changing means and inspects with the inspection device. It can be switched to the inspection mode.
[0016]
When performing inspection such as failure analysis of a semiconductor chip, first, the package of the semiconductor device is opened to expose the surface of the internal semiconductor chip, and then the protective film formed on the surface of the semiconductor chip is focused on the focused ion. Removal is performed by using a beam ion (FIB) method or a reactive ion etching (RIE) method.
[0017]
The semiconductor chip is formed with cylindrical pads having the same width (same diameter) as the pattern width at predetermined positions of all the wiring patterns, and the upper end surfaces of all the pads are removed by removing the protective film. It is exposed.
[0018]
Next, a semiconductor chip is mounted on a test substrate on which peripheral circuits of the semiconductor device are mounted, and the semiconductor chip is placed on the inspection table together with the test substrate.
[0019]
Next, the operation mode of the semiconductor chip inspection apparatus is set to a prober operation mode, and the inside of the chamber is evacuated. In this state, the probe is brought into contact with a required position of the semiconductor chip by operating the prober while observing the surface of the semiconductor chip with a scanning electron microscope.
[0020]
Next, the operation mode of the semiconductor chip inspection apparatus is switched to the inspection mode, and the inside of the chamber is brought into an atmospheric pressure state. Then, the semiconductor chip is inspected using an inspection device connected to the probe.
[0021]
If the failure location and cause of the semiconductor chip cannot be identified by a single inspection, the operation mode of the semiconductor chip inspection apparatus is set to the prober operation mode again, and the probe contact position is changed. The inspection is performed by switching the operation mode to the inspection mode, and this is repeated until the failure location and the cause of failure of the semiconductor chip can be identified.
[0022]
Thus, in the present invention, since the probe is brought into contact with the semiconductor chip while observing with a scanning electron microscope in a vacuum state, it is possible to prevent the oxide film from being formed on the surface of the semiconductor chip. In addition, the occurrence of contact failure between the probe and the semiconductor chip can be prevented, and the surface of the semiconductor chip can be favorably observed using a scanning electron microscope.
[0023]
In addition, in the present invention, since the semiconductor chip is inspected using the inspection device in the atmospheric pressure state, the semiconductor chip is inspected using the inspection device in an environment almost the same as the actual usage state of the semiconductor chip. Since the temperature rise of the semiconductor chip can be prevented, the failure state of the semiconductor chip can be reproduced, and the failure location and the failure cause can be easily identified.
[0024]
In particular, since an inspection table and a prober are disposed inside the chamber via vibration isolation means, even when vibration is generated inside the chamber when the inside of the chamber is changed from a vacuum state to an atmospheric pressure state. The tip of the probe can be prevented from separating from the surface of the semiconductor chip, and the semiconductor chip can be accurately inspected.
[0025]
In addition, when a wiring having the same size as the pattern width is formed in advance on all the wiring patterns of the semiconductor chip and the semiconductor chip is inspected by bringing the probe into contact with the pad, it is formed on the semiconductor chip. All elements can be inspected.
[0026]
In addition, when an analog integrated circuit formed as a semiconductor chip is used, failure analysis of the analog integrated circuit can be performed.
[0027]
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
A semiconductor chip inspection apparatus 1 according to the present invention is used for failure analysis of a semiconductor chip 2 and, as shown in FIG. 1, four bottoms of a rectangular box-shaped vacuum chamber 3 are provided as vibration isolating means. A base end portion of the damper 4 is attached, a rectangular plate-like inspection table 5 is attached to the distal end portion of the damper 4, and a prober 6 is attached to the upper left portion of the inspection table 5.
[0029]
The prober 6 is configured such that the fine probe 8 is displaced forward and backward and left and right in conjunction with the operation on the operation unit 7.
[0030]
The prober 6 is connected to an inspection device 9 disposed outside the vacuum chamber 3, and the inspection device 9 and the fine probe 8 are electrically connected.
[0031]
The tester 9 is composed of various power supplies and measuring instruments such as a power supply device, an analog / digital signal generator, and an oscilloscope.
[0032]
In the semiconductor chip inspection apparatus 1, a scanning electron microscope 10 is attached to the ceiling portion of the vacuum chamber 3. The scanning electron microscope 10 may be movably attached to the vacuum chamber 3 so that it can be moved to the outside of the vacuum chamber 3 when the semiconductor chip 2 is inspected.
[0033]
Further, in the semiconductor chip inspection apparatus 1, pressure changing means 11 is connected to the right side wall of the vacuum chamber 3 in communication.
[0034]
The pressure changing means 11 is composed of a vacuum pump, a pressure adjusting valve, an exhaust valve, an on-off valve, etc., and the inside of the vacuum chamber 3 is evacuated by sucking air inside the vacuum chamber 3 with the vacuum pump. Moreover, the inside of the vacuum chamber 3 can be brought into an atmospheric pressure state by opening the exhaust valve.
[0035]
A control device 12 for driving and controlling these devices is connected to the prober 6, the inspection device 9, the scanning electron microscope 10, and the pressure changing means 11.
[0036]
The control device 12 is provided with a mode switch 13 for switching the operation mode of the semiconductor chip inspection apparatus 1, and operating the mode switch 13 changes the operation mode of the semiconductor chip inspection apparatus 1 to a prober operation mode. And inspection mode can be switched.
[0037]
Here, the prober operation mode means that the operator operates the operation unit 7 of the prober 6 while observing the surface of the semiconductor chip 2 with the scanning electron microscope 10, and places the fine probe 8 at a required position on the surface of the semiconductor chip 2. It is the operation mode which makes the front-end | tip contact (contact | abut).
[0038]
When the operation mode is set to the prober operation mode by the mode switch 13, the control device 12 drives the prober 6, the scanning electron microscope 10 and the pressure changing means 11, and in particular the vacuum changing chamber 11 by the pressure changing means 11. 3 is evacuated.
[0039]
Thus, in the prober operation mode, the fine probe 8 can be brought into contact with the semiconductor chip 2 while observing with a scanning electron microscope 10 in a vacuum state. Therefore, in the prober operation mode, it is possible to prevent an oxide film from being formed on the surface of the semiconductor chip 2 and to prevent a contact failure between the fine probe 8 and the semiconductor chip 2. The surface of the semiconductor chip 2 can be satisfactorily observed using the scanning electron microscope 10.
[0040]
On the other hand, the inspection mode is an operation mode in which the operator performs various inspections of the semiconductor chip 2 using the inspection device 9.
[0041]
When the operation mode is set to the inspection mode by the mode switch 13, the control device 12 drives the inspection device 9 and the pressure changing means 11. In particular, the pressure changing means 11 causes the inside of the vacuum chamber 3 to be at atmospheric pressure. Put it in a state.
[0042]
Thereby, in the inspection mode, the semiconductor chip 2 can be inspected using the inspection device 9 in the atmospheric pressure state. Therefore, in the inspection mode, it is possible to inspect the semiconductor chip 2 using the inspection device 9 under the environment (under pressure) almost the same as the actual usage state of the semiconductor chip 2, and prevent the temperature of the semiconductor chip 2 from rising. Therefore, the failure state of the semiconductor chip 2 can be reproduced, and the failure location and the failure cause can be easily identified.
[0043]
In addition, when the mode switch 13 is switched from the prober operation mode to the inspection mode, when the inside of the vacuum chamber 3 is changed from the vacuum state to the atmospheric pressure state, vibration may occur inside the vacuum chamber. In the apparatus 1, since the vibration isolating means is interposed between the bottom wall of the vacuum chamber 3 and the inspection table 5 and the prober 6, the vibration inside the vacuum chamber 3 can be absorbed by the vibration isolating means. As a result, it is possible to prevent the tip of the fine probe 8 from separating from the surface of the semiconductor chip 2, and the semiconductor chip 2 can be accurately inspected.
[0044]
The semiconductor chip inspection apparatus 1 is configured as described above. At the time of inspection, the semiconductor chip 2 is mounted on the test board 15 on which the peripheral circuit of the semiconductor device 14 is mounted, and the semiconductor chip 2 is tested above the inspection table 5. Placed together with the substrate 15.
[0045]
When performing inspection such as failure analysis of the semiconductor chip, as shown in FIG. 2, the package 16 of the semiconductor device 14 is opened to expose the surface of the internal semiconductor chip 2, and then the surface of the semiconductor chip 2 is exposed. The protective film formed in the step is removed.
[0046]
Further, as shown in FIG. 3, the semiconductor chip 2 is formed with columnar pads 18 having substantially the same width (same diameter) as the pattern width at predetermined positions of all the wiring patterns 17 to remove the protective film. By doing so, the upper end surfaces of all the pads 18 are exposed, and the tips of the fine probes 8 are brought into contact with the upper end surfaces of the pads 18.
[0047]
【The invention's effect】
The present invention is implemented in the form described above, and has the following effects.
[0048]
That is, the probe to the desired position of the semiconductor chip by the present invention according to claim 1, in which the interior of the chamber in a vacuum state, operating the prober while observing the surface of the semiconductor chip of the chamber with a scanning electron microscope contacting the then the inside of the chamber to atmospheric pressure, since by using a tester connected to the probe has a test of the semiconductor chip in rows Migihitsuji, substantially similar to the actual use of the semiconductor chip The semiconductor chip can be inspected using an inspection device in the environment of the above, and the temperature rise of the semiconductor chip can be prevented, so that the failure state of the semiconductor chip can be reproduced, the failure location and the cause of failure Can be easily identified.
[0049]
Further, in the present invention according to claim 2, since a pad having the same size as the pattern width is formed in advance on all the wiring patterns of the semiconductor chip, and the probe is brought into contact with the pad to inspect the semiconductor chip. All elements formed on the chip can be inspected.
[0050]
Further, in the present invention according to claim 3, an inspection table for placing a semiconductor chip inside a chamber provided with a pressure changing means, a prober for bringing a probe into contact with a required position of the semiconductor chip , A scanning electron microscope for observing the surface of the semiconductor chip, an inspection device connected to the probe, the inside of the chamber being evacuated by the pressure changing means, and the surface of the semiconductor chip being A prober operation mode in which the prober is operated while observing with a scanning electron microscope, and an inspection mode in which the inside of the chamber is brought into an atmospheric pressure state by the pressure changing means and an inspection with the inspection device can be switched. Therefore, by setting the operation mode of the semiconductor chip inspection device to the inspection mode, the environment is almost the same as the actual usage state of the semiconductor chip. The semiconductor chip can be inspected using an inspection device and the temperature rise of the semiconductor chip can be prevented, so that the failure state of the semiconductor chip can be reproduced, and the failure location and the cause of failure can be easily Can be identified.
[0051]
Further, in the present invention according to claim 4, since the inspection table and the prober are disposed inside the chamber via the vibration isolating means, the inside of the chamber is changed from a vacuum state to an atmospheric pressure state. In addition, even if vibration is generated inside the chamber, it is possible to prevent the tip of the probe from separating from the surface of the semiconductor chip, and the semiconductor chip can be accurately inspected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a semiconductor chip inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a semiconductor device.
FIG. 3 is an explanatory view showing a semiconductor chip.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor chip inspection apparatus 2 Semiconductor chip 3 Vacuum chamber 4 Damper 5 Inspection stand 6 Prober 7 Operation part 8 Fine probe 9 Inspection device
10 Scanning electron microscope
11 Pressure change means
12 Control unit
13 Mode switch
14 Semiconductor devices
15 Test board
16 packages
17 Wiring pattern
18 pads

Claims

The interior of the chamber in a vacuum state, is contacted with the probe to the desired position of the semiconductor chip by operating the prober while observing the surface of the semiconductor chip of the chamber with a scanning electron microscope,
Thereafter, the inside of the chamber to atmospheric pressure, the inspection method of line power sale semiconductors chip testing of the semiconductor chip using a tester connected to the probe.

The forming all pads pre-patterned width equal size to the wiring pattern of the semiconductor chip advance, the inspection method according to the inspection of the semiconductor chip are brought into contact with the probe in its pad line cormorants請 Motomeko 1.

An inspection table for placing a semiconductor chip, a prober for bringing a probe into contact with a required position of the semiconductor chip, and a scanning for observing the surface of the semiconductor chip inside a chamber provided with pressure changing means A type electron microscope and a probe connected to the probe ,
A prober operation mode in which the inside of the chamber is evacuated by the pressure changing means and the prober is operated while observing the surface of the semiconductor chip with a scanning electron microscope, and the inside of the chamber is enlarged by the pressure changing means. semiconductors chip inspection apparatus switchably configured into a test mode in the pressure state is inspected in the inspection apparatus.

It said testing station and the prober, semiconductor chip test apparatus according to 請 Motomeko 3 which is arranged in the interior of the chamber via the vibration isolating means.

5. The semiconductor chip inspection apparatus according to claim 3, wherein the scanning electron microscope is movable outside the chamber in the inspection mode.