JP5299089B2 - 半導体チップの試験装置および試験方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、被検体である半導体チップのスイッチング試験、Ｌ（インダクタンス）負荷アバランシェ試験、負荷短絡試験およびバーンイン試験等の被検体の破壊を伴うスクリーニング試験に用いられる半導体チップの試験装置および試験方法に関するものである。

図８は、従来の試験装置の構成図である。ここでは、破壊を伴うスクリーニング試験として、ＩＧＢＴチップ５８の誘導負荷スイッチング試験に用いられる試験装置５００を例に挙げた。
試験装置５００は、被検体であるＩＧＢＴチップ５８を載置する試料台５２とＩＧＢＴチップ５８上部に押し当てるコンタクトプローブ５４を有するコンタクトブロック５３とコンタクトプローブ５４を介してＩＧＢＴチップ５８に試験電流を供給する回路部５６で構成される。
コンタクトブロック５３はＩＧＢＴチップ５８の上部（エミッタ電極）を圧接（押し当てて電気的に接続をとること。）する多数のコンタクトプローブ５４と、この多数のコンタクトプローブ５４を支持する支持板５５で構成される。コンタクトプローブ５４でＩＧＢＴチップ５８の上部を圧接して試験電流をＩＧＢＴチップ５８に通電する。

回路部５６は、図９に示すように、試験電源、負荷コイル、負荷コイルに並列に接続されたＦＷＤ（フリーホイーリングダイオード）、遮断用ＳＷ（スイッチ）、スナバ回路、保護用ＦＷＤ、被検体であるＩＧＢＴチップ５８およびＩＧＢＴチップ５８を駆動するＧＤＵ（駆動回路)で構成される。
試験装置５００を構成しないコントロール部５７は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）で構成され、回路部５６の動作を指示する信号やコンタクトブロック５３の上下運動などを指示する信号を出力する。
スクリーニング試験は、試験電源により試験電圧（ＶＤＣ）がＩＧＢＴチップ５８に印加された状態で、ＩＧＢＴチップ５８のゲート電極にゲート抵抗を介して矩形波のスイッチングパルスを入力し、ＩＧＢＴチップ５８をスイッチング（オン／オフ）させることで行われる。

図１０は、図８の試験装置を用いて行うスクリーニング試験の工程図である。図の下に記した（１）〜（５）は工程の順番である。供給部６１にダイシング済ウェハ６２を配置し（（１）の工程）、ダイシング済ウェハ６２に搬送部６４を構成する吸着コレット６４ａを押し当てＩＧＢＴチップ５８を１個つづピックアップし、試験部５１を構成する試料台５２上まで搬送する（（２）の工程））。
試料台５２上のＩＧＢＴチップ５８に試験部５１を構成するコンタクトブロック５３（コンタクトプローブ５４）を押し当て、回路部５６からコンタクトプローブ５４を通してＩＧＢＴチップ５８に電流を供給してスクリーニング試験を行う。スクリーニング試験時の電流・電圧波形は図示しないオシロスコープで操作者が監視する。ＩＧＢＴチップ５８が破壊すると試験電源からの供給電流は停止する。また、破壊しない場合でも、専用の測定器で耐圧をチェックして特性不良の有無を判定する（（３）の工程）。

試験を終えたＩＧＢＴチップ５８は搬送部６５の吸着コレット６５ａで排出部６６まで搬送され((４)の工程)、試験結果に応じて排出部６６を構成するチップ用のトレイ６６ａに良否を仕分けされて排出される（（５）の工程））。
また、特許文献１には、電極パッドに生じた針跡をＣＣＤカメラで検出し、針跡が電極パッドの許容範囲内にあるか否かを検査して、電極パッドに対する針ズレ発生をチェックするオートセットアップ式プローブ検査方法が開示されている。

特開平７−１４７３０４号公報

図１１は誘導負荷スイッチング試験において、ＩＧＢＴチップが破壊した時の状態を示す図であり、同図（ａ）は還流電流（破壊後に流れる電流）の経路を示す図、同図（ｂ）はＩＧＢＴチップが破壊した時の電圧・電流波形の図である。
図１１（ａ）に示すように、浮遊インダクタンスを含む回路を構成するインダクタンスやスナバ回路の充電電流に起因した還流電流７１、７２（続流）がＩＧＢＴチップ５８に流れる。この還流電流７１，７２により、ＩＧＢＴチップ５８の破損が拡大するが、このときシリコンやアルミニウム等のチップ構成材が溶融・飛散する。
図１１（ｂ）に示すように、ＩＧＢＴチップ５８が破壊するときは、電圧波形は激しく振動し、遮断時のオフ電圧を維持できなくなり、電流（コレクタ電流）が流れ続ける。電流が徐々に低下するのは遮断用ＳＷがオフ状態になるためである。

図１２は、ＩＧＢＴチップが破壊した状態を示す図であり、同図（ａ）は要部平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ部の拡大図である。同図（ａ）において、コンタクトプローブ５４の圧接痕８３はエミッタ電極８１に多数あり、ゲートパッド８２には最低でも１箇所ある（コンタクト状態をチェックするために、通常２箇所ある）。
破壊はＩＧＢＴチップ５８の製造プロセスに起因した欠陥で発生するため、図１２（ａ）に示すように、基本的に破壊箇所（破壊痕８４）はＩＧＢＴチップ５８のエミッタ電極８１内のランダムな位置に発生する。ＩＧＢＴチップ５８の破壊痕８４とコンタクトプローブ５４の圧接痕８３との間の距離Ｔ（図１２（ｂ））がゼロ（接する）の場合や小さい（近い）場合には、図１１（ａ）で示す還流電流７１，７２（破壊電流）が隣接したコンタクトプローブ５４に流れ込む。

図１３は、破壊痕がコンタクトプローブの下に位置した場合の図であり、同図（ａ）は要部断面図、同図（ｂ）はＩＧＢＴチップのエミッタ電極からコンタクトプローブ先端を離したときの要部断面図、同図（ｃ）は破壊後のエミッタ電極の要部平面図である。
図１３（ｃ）のように、圧接痕８３と破壊痕８４が重なった場合には、図１３（ｂ）のようにコンタクトプローブ５４の先端部に溶融したＩＧＢＴチップ５８の構成材８５が溶着する。
図１４に示すように、構成材８５が溶着したコンタクトプローブ５４で新規のＩＧＢＴチップ５８を押さえると新規のＩＧＢＴチップ５８に損傷を与える。
図１５は、破壊痕が圧接痕から離れた場所に位置した場合の図であり、同図（ａ）は要部断面図、同図（ｂ）はＩＧＢＴチップのエミッタ電極からコンタクトプローブ先端を離したときの要部断面図、同図（ｃ）は破壊後のエミッタ電極８１の要部平面図である。

図１５（ｃ）に示す距離Ｔが小さい場合には、１５（ａ）に示すように、還流電流７１，７２は破壊箇所に近接しているコンタクトプローブ５４に集中して流れて、１５(ｂ)に示すようにコンタクトプローブ５４の先端に溶融した構成材８５が付着する。
通常、コンタクトプローブ５４は通電性能を満足し、かつＩＧＢＴチップ５８にダメージを与えない接触面圧を達成できる荷重で設計・使用されるが、コンタクトプローブ５４の先端が構成材５８の溶着などで損傷すると、同一の荷重であっても、接触面積が小さくなる為、接触面圧が上昇し、程度によっては新規のＩＧＢＴチップ５８に損傷を与える。
このため、通常、ＩＧＢＴチップ５８の破壊が起こる度にコンタクトブロック５３を交換するか、コンタクトプローブ５４の先端部の構成材８５を磨いて落とす（研磨する）などのメンテナンスを行い、その後で試験を継続する。しかし設備停止によるロスや、交換に伴う人件費、交換材料の費用が発生するとの問題がある。

これは、上述した誘導負荷スイッチング試験の他に、Ｌ負荷アバランシェ試験、負荷短絡試験やバーンイン試験等のスクリーニング試験において、被検体であるチップ５８の破壊を伴う試験の場合に共通している。
また、特許文献１で開示されているようなカメラを使った検査装置はいろいろあるが、これをコンタクトプローブのメンテナンスに結びつけたものは無かった。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、チップのスクリーニング試験を行う試験装置において、試験装置を構成するコンタクトブロックのメンテナンスを短時間で行うことができる半導体チップの試験装置と試験方法を提供することである。

前記の目的を達成するために、特許請求の範囲の請求項１記載の発明によれば、半導体チップを第１試料台に載置し、前記半導体チップの上部電極をコンタクトプローブの先端部で押さえる工程と、試験回路と接続する前記第１試料台と前記コンタクトプローブを介し前記半導体チップに試験電流を通電することでスクリーニング試験を行う工程と、通電後の前記半導体チップを第２試料台に運搬し、スクリーニング試験で破壊した前記半導体チップの上部電極の表面状態を画像取得装置で捕らえる工程と、該画像取得装置からの画像情報を取得して破壊した前記半導体チップの上部電極の状態をモニタテレビに映し出す工程と、該モニタテレビの画像を目視し前記半導体チップの破壊痕と前記コンタクトプローブの圧接痕の間の距離を計測し、該距離が判定基準距離以下と判断したとき前記コンタクトプローブを人手でメンテナンスを行う工程と、を含む半導体チップの試験方法とする。

また、特許請求の範囲の請求項２記載の発明によれば、半導体チップを載置する第１試料台と、該第１試料台に載置された半導体チップの上部電極を先端部で押さえるコンタクトプローブと、前記第１試料台と前記コンタクトプローブと接続し前記半導体チップに試験電流を通電してスクリーニング試験を行うための試験回路と、通電後の前記半導体チップを第２試料台に運搬する搬送部と、前記第２試料台に載置され前記スクリーニング試験で破壊した半導体チップの上部電極の表面状態を捕らえる画像取得装置と、該画像取得装置からの画像情報を取得し破壊した前記半導体チップの上部電極に形成された破壊痕と前記コンタクトプローブの圧接痕との距離を計測し、該距離が判定基準距離以下のとき、前記コンタクトプローブのメンテナンスを知らせる警告発生器へ信号を伝送するコンピュータシステムと、を備える構成の半導体チップの試験装置とする。

また、特許請求の範囲の請求項３記載の発明によれば、半導体チップを第１試料台に載置し、前記半導体チップの上部電極をコンタクトプローブの先端部で押さえる工程と、試験回路と接続する前記第１試料台と前記コンタクトプローブを介して前記半導体チップに試験電流を通電してスクリーニング試験を行う工程と、通電後の半導体チップを第２試料台に運搬し、前記スクリーニング試験で破壊した前記半導体チップの上部電極の表面状態を画像取得装置で捕らえる工程と、該画像取得装置からの画像情報をコンピュータシステムで取得し破壊した半導体チップの上部電極に形成された破壊痕と前記コンタクトプローブの圧接痕の距離を前記コンピュータシステムで計測する工程と、前記距離が判定基準距離以下であると前記コンピュータシステムが判定したとき、該コンピュータシステムから警告発生器へ信号を伝送する工程と、前記警告発生器からの警告を人的に感受し、前記コンタクトプローブを人手でメンテナンスを行う工程と、を含む半導体チップの試験方法とする。

また、特許請求の範囲の請求項４記載の発明によれば、半導体チップを載置する第１試料台と、該第１試料台に載置された半導体チップの上部電極を先端部で押さえるコンタクトプローブと、前記第１試料台と前記コンタクトプローブと接続し前記半導体チップに試験電流を通電してスクリーニング試験を行うための試験回路と、通電後の半導体チップを第２試料台に運搬する搬送部と、前記スクリーニング試験で破壊した前記半導体チップの上部電極の表面状態を捕らえる画像取得装置と、該画像取得装置からの画像情報を取得し破壊した前記半導体チップの上部電極に形成された破壊痕と前記コンタクトプローブの圧接痕の距離を計測し、該距離が判定基準距離以下のとき、前記コンタクトプローブのメンテナンスを指示する信号を発信するコンピュータシステムと、該信号を受けて前記コンタクトプローブをメンテナンスするメンテナンス装置と、を備える構成の半導体チップの試験装置とする。

また、特許請求の範囲の請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の発明において、前記メンテナンス装置が、前記コンタクトプローブを交換する交換器もしくは前記コンタクトプローブの先端部を研磨する研磨器であるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の発明において、前記交換器が、前記コンタクトプローブと該コンタクトプローブが固定される支持板とで構成されるコンタクトブロックを交換するコンタクトブロック交換器であるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項７記載の発明によれば、請求項２、３または４に記載の発明において、前記画像取得装置が、カメラであるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項８記載の発明によれば、半導体チップを第１試料台に載置し、前記半導体チップの上部電極をコンタクトプローブの先端部で押さえる工程と、試験回路に接続する前記第１試料台と前記コンタクトプローブを介して前記半導体チップに試験電流を通電してスクリーニング試験を行う工程と、通電後の前記半導体チップを第２試料台に運搬し、前記スクリーニング試験で破壊した前記半導体チップの上部電極の表面状態を画像取得装置で捕らえる工程と、該画像取得装置からの画像情報をコンピュータシステムで取得し破壊した半導体チップの上部電極に形成された破壊痕と前記コンタクトプローブの圧接痕の距離を前記コンピュータシステムで計測する工程と、該距離が判定基準距離以下と前記コンピュータシステムが判定したとき、該コンピュータシステムからメンテナンス装置に信号が伝送される工程と、該信号を受けて前記メンテナンス装置が稼動しコンタクトプローブをメンテナンスする工程と、を含む半導体チップの試験方法とする。

また、特許請求の範囲の請求項９記載の発明によれば、請求項１、３または８のいずれか一項に記載の発明において、前記のメンテナンスが、前記コンタクトプローブと該コンタクトプローブが固定される支持板とで構成されるコンタクトブロックを交換することで行われるとよい。

特許請求の範囲の請求項１０記載の発明によれば、半導体チップまたは該半導体チップを多数含む半導体ウェハを載置する試料台と、該試料台に載置された前記半導体チップまたは前記半導体ウェハの１個の半導体チップの上部電極を先端部で押さえるコンタクトプローブと、前記試料台と前記コンタクトプローブと接続し前記半導体チップに試験電流を通電してスクリーニング試験を行うための試験回路と、前記スクリーニング試験で破壊した半導体チップの上部電極の表面状態を捕らえる画像取得装置と、該画像取得装置からの画像情報を取得し破壊した前記半導体チップの上部電極に形成された破壊痕と前記コンタクトプローブの圧接痕との距離を計測し、該距離が判定基準距離以下のとき、前記コンタクトプローブのメンテナンスを知らせる警告発生器へ信号を伝送するコンピュータシステムと、を備える半導体チップの試験装置とする。

特許請求の範囲の請求項１１記載の発明によれば、半導体チップまたは該半導体チップを多数含む半導体ウェハを載置する試料台と、該試料台に載置された前記半導体チップまたは前記半導体ウェハの１個の半導体チップの上部電極を先端部で押さえるコンタクトプローブと、前記試料台と前記コンタクトプローブと接続し前記半導体チップに試験電流を通電してスクリーニング試験を行うための試験回路と、前記スクリーニング試験で破壊した前記半導体チップの上部電極の表面状態を捕らえる画像取得装置と、該画像取得装置からの画像情報を取得し破壊した前記半導体チップの上部電極に形成された破壊痕と前記コンタクトプローブの圧接痕の距離を計測し、該距離が判定基準距離以下のとき、前記コンタクトプローブのメンテナンスを指示する信号を発信するコンピュータシステムと、該信号を受けて前記コンタクトプローブをメンテナンスするメンテナンス装置と、を備える半導体チップの試験装置とする。

特許請求の範囲の請求項１２記載の発明によれば、請求項２，４，５，６，７，１０，１１のいずれか１項に記載の発明において、前記判定基準距離が０〜０．５ｍｍであるとよい。
特許請求の範囲の請求項１３記載の発明によれば、請求項１，３，８，９のいずれか１項に記載の発明において、前記判定基準距離が０〜０．５ｍｍであるとよい。

この発明によれば、チップが破壊した場合に、チップの上部電極に付いたコンタクトプローブの圧接痕とチップの破壊痕の距離を測定し、この距離が判定基準距離以下のときにコンタクトプローブをメンテナンスすることで、従来のようにチップの破壊が発生する都度、コンタクトプローブをメンテナンスしていた場合と比べて、試験装置停止時間及びメンテナンスコストの低減により半導体チップの製造コストの低減を図ることができる。
また、試験装置に、距離を計測し判定基準距離以下の場合メンテナンスを指令する機能を有するコンピュータシステムを付加することで、試験装置停止時間及びメンテナンスコストの低減が一層できる。
さらに、試験装置に、コンタクトプローブのメンテナンス装置を付加することで、試験装置停止時間及びメンテナンスコストのさらなる低減が可能となる。

前記の試験装置を用いることで、試験装置停止時間削減の効果については、例えば、従来破壊発生時に２分の停止が発生していたものが、０．１分〜０．３分程度に停止時間を短縮できる。

この発明の第１実施例の試験装置の構成図である。 図１の試験装置を用いた試験工程図である。 ＩＧＢＴチップ２０の破壊状況を示す図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図である。 この発明の第２実施例の試験装置の構成図である。 図４の試験装置を用いた試験工程図である。 この発明の第３実施例の試験装置の構成図である。 図６の試験装置を用いた試験工程図である。 従来の試験装置の構成図である。 回路部５６の構成を示す回路図である。 図８の試験装置を用いて行うスクリーニング試験の工程図である。 誘導負荷スイッチング試験において、ＩＧＢＴチップが破壊した時の状態を示す図であり、（ａ）は還流電流（破壊後に流れる電流）の経路を示す図、（ｂ）はＩＧＢＴチップが破壊する時の電圧・電流波形の図である。 ＩＧＢＴチップが破壊した状態を示す図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部の拡大図である 破壊痕がコンタクトプローブの下に位置した場合の図であり、（ａ）は要部断面図、（ｂ）はＩＧＢＴチップのエミッタ電極からコンタクトプローブ先端を離したときの要部断面図、（ｃ）は破壊後のエミッタ電極の要部平面図である。 構成材が溶着したコンタクトプローブで新規のＩＧＢＴチップを加圧する様子を示した要部断面図である。 破壊痕が圧接痕から離れた場所に位置した場合の図であり、（ａ）は要部断面図、（ｂ）はＩＧＢＴチップのエミッタ電極からコンタクトプローブ先端を離したときの要部断面図、（ｃ）は破壊後のエミッタ電極８１の要部平面図である。

実施の形態を以下の実施例で説明する。従来構造の部位と同じ部位には同じ符号を付した。

図１は、この発明の第１実施例の半導体チップの試験装置の構成図である。ここでは、破壊を伴うスクリーニング試験として、パワー半導体チップの誘導負荷スイッチング試験の試験装置を例に挙げた。本装置には従来装置と同様に静特性をチェックする回路も付加されているが、ここでは省略されている。
試験装置は、試験部１と搬送部７および画像認識部９で構成される。搬送部７は、試験部１でスクリーニング試験した後のＩＧＢＴチップ２０を画像認識部９の試料台１０に搬送する。
試験部１は、ＩＧＢＴチップ２０を載置する試料台２とＩＧＢＴチップ２０上部（エミッタ電極）に押し当てる複数のコンタクトプローブ４を有するコンタクトブロック３とコンタクトプローブ４を介してＩＧＢＴチップ２０に試験電流を供給する回路部６で構成される。コンタクトプローブ４の直径は０．５ｍｍ程度（これは流す電流の大きさで異なる）あり、ＩＧＢＴチップ２０の上部電極であるエミッタ電極との圧接痕の直径は５０μｍ程度である。

コンタクトブロック５はＩＧＢＴチップ２０のエミッタ電極を圧接する多数のコンタクトプローブ４とこの多数のコンタクトプローブ４を支持する支持板５で構成される。コンタクトプローブ４がＩＧＢＴチップ２０のエミッタ電極を圧接して試験電流をＩＧＢＴチップ２０に通電する。
回路部６は、図９に示す回路部５６と同じであるので説明を省略する。但し、ＩＧＢＴチップ５８はＩＧＢＴチップ２０に代える。
画像認識部９は、試料台１０と画像取得装置であるカメラ１１とカメラ１１からの画像情報を映像化するモニタテレビ１２で構成される。
試験装置１００に入らないコントロール部１３はＣＰＵで構成され、回路部６の駆動回路の動作を指示する信号やコンタクトブロック３の上下運動などを指示する信号や搬送部７の動作を指示する信号などを出力する。

図２は、図１の試験装置を用いた半導体チップの試験工程図である。図の下に記した（１）〜（７）は工程の順番である。以下に示す試験工程の内、（５）の工程がメンテナンスに関係する工程である。
（１）供給部２１において、ダイシング済のウェハ２２を貼り付けたダイシングテープ２３ａを保持するウェハリング２３が図示しない支持台に載置されている。ウェハ２２はダイシングされた多数のチップ２０により構成され、各チップはダイシングテープ２３ａに貼り付けられている。
（２）供給部２１にあるダイシング済のウェハ２２からチップ２０を搬送部２４の吸着コレット２４ａでピックアップし、試験部１の試料台２まで搬送する。
（３）チップ２０の上部にコンタクトブロック３を配置しチップ２０上部にコンタクトプローブ４を押し当てる。つぎに、回路部６からチップ２０に電流を流し、誘導負荷スイッチング試験を実施する。試験が終わった段階で回路部６を停止させコンタクトブロック３を上昇させる。
（４）誘導負荷スイッチング試験が終わったチップ２０を搬送部７の吸着コレット８で画像認識部９の試料台１０まで搬送する。
（５）画像認識部９のカメラ１１でチップ２０表面の画像情報を取得し、その画像情報をモニタテレビ１２に映し出す。操作者がモニタテレビ１２の画像を目視し、チップ２０の破壊痕とコンタクトプローブ４の圧接痕との位置関係（図３の距離Ｌ）を測定する。ここで、同一画面に距離を容易に測定出来る様、スケール等の基準を同時に表示すると短時間で的確に距離Ｌの測定が可能である。

測定した距離Ｌが判定基準距離（例えば０．５ｍｍ）以下の場合、コンタクトプローブ４に構成材が溶着することが多いので、コンタクトプローブ４の先端部は損傷したと判断し、コンタクトブロック３をメンテナンスする（これはコンタクトプローブ４をメンテナンスすることになる）。メンテナンスとしてはコンタクトブロック３の交換が一般的であるがコンタクトプローブ４の先端部を研磨することもある。この距離Ｌが判定基準距離を超える場合は、コンタクトプローブ４は損傷しないと判断して、コンタクトブロック３はメンテナンスせずに試験を継続する。
（６）画像認識部９の一連の作業が終了したチップ２０を搬送部２５の吸着コレット２５ａで排出部２６のトレイ２６ａに運搬する。
（７）運搬されたチップ２０を吸着コレット２５ａから離し、トレイ２６ａに入れる。このとき良品チップは良品トレイに、不良チップは不良トレイに入れて仕分けする。

図３は、ＩＧＢＴチップ２０の破壊状況を示す図であり、同図（ａ）は要部平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ部拡大図である。この平面図はエミッタ電極３１とゲートパッド３２を表し、エミッタ電極３１には数十μｍ程度の直径のコンタクトプローブ４の圧接痕３３と誘導負荷スイッチング試験で破壊したときのＩＧＢＴチップ２０の破壊痕３４が示されている。ゲートパッド３２には圧接痕３３が最低でも１箇所ある（コンタクト状態をチェックするために、通常２箇所ある）。Ｌは圧接痕３３の外周端と破壊痕３４の外周端の間の最小距離を示す。以下、この最小距離のことを単に圧接痕３３と破壊痕３４の距離Ｌと称す。
多数の実験から、大容量（電流容量が１０Ａ以上）のＩＧＢＴチップについては、圧接痕３３と破壊痕３４の距離Ｌが０．５ｍｍ以下ではコンタクトプローブ４の先端部にＩＧＢＴチップ２０の構成材が溶着する頻度が高い。なお、チップ構成材のプローブ４の先端部への溶着頻度は、試験温度や試験時間（電流通電時間）、チップ破壊後の電流遮断条件、プローブ配置及び本数に依存する。そのため、距離Ｌの判定値（判定基準距離）はこれらの試験の条件に応じて、０と０．５ｍｍの間の値（０．５ｍｍを含む）に設定すればよい。

また、小容量（電流容量が１０Ａ未満）のＩＧＢＴチップについては、圧接痕３３と破壊痕３４が接している場合にコンタクトブロック３をメンテナンスすればよいという知見を得ている。この場合、距離Ｌの判定値（判定基準距離）は０とすればよい。

このように、ＩＧＢＴチップ２０の破壊痕３４とコンタクトプローブ４の圧接痕３３の位置をモニタテレビ１２を見ながら操作者が判断し（距離Ｌを計測し）、距離Ｌが判定基準距離を超える場合は、コンタクトブロック３を交換せずに誘導負荷スイッチング試験を継続することができる。そのため、ＩＧＢＴチップ２０が破壊する度にコンタクトブロック３を交換していた従来の場合に比べて、設備停止の割合やコンタクトブロック３のメンテナンスコストを低減することができる。

図４は、この発明の第２実施例の半導体チップの試験装置の構成図である。図１の試験装置１００との違いは、この試験装置２００の画像認識部９ａには画像検査機能を有するコンピュータシステム２７が付加されていることである。また、このコンピュータシステム２７にカメラ１１からの信号２７ａを入力して、ＩＧＢＴチップ２０の破壊痕３４とコンタクトプローブ４の圧接痕３３のそれぞれの位置を認識させる機能を付加したことである。また、コンピュータシステム２７にコンタクトブロック３のメンテナンスの要否を判断させる機能を付加したことである。さらに、コンピュータシステム２７の信号２７ｂをコントロール部１３に送り、メンテナンス有の場合にはこのコントロール部１３から図示しないアラーム（警報）発信器へ信号を送り、アラーム音を出して操作者に知らせるようにしたことである。操作者へ知らせる手段はアラーム音に限らずパテライトなど光によるものでも構わない。

操作者は、アラーム音を聞いて、コンタクトブロックをメンテナンスする。
このように、圧接痕３３と破壊痕３４の距離Ｌをコンピュータシステム２７で計測し、距離が判定基準距離（例えば０．５ｍｍ）以下が否かにより、コンタクトプローブ４のメンテナンスの有無を自動的に判断するので、第１実施例の場合より、設備停止の割合やコンタクトブロックのメンテナンスコストを低減することができる。
尚、圧接痕３３と破壊痕３４の状態は、コンピュータシステム２７を介してモニタテレビ１２で操作者が監視できるようになっている。
また、圧接痕３３の直径が数十μｍと小さいため、コンタクトプローブ４の中心軸（圧接痕３３の中心）と破壊痕３４の外周端との最小距離をＬとしてその判定値（判定基準距離）を前記の０．５ｍｍにする場合もある。

図５は、図４の試験装置を用いた半導体チップの試験工程図である。コンピュータシステム２７はカメラ筐体に収容されることが多い。
図２で説明した試験方法と違う点は、前記の（５）の工程（メンテナンス方法）において、カメラ１１で取得した画像情報を、コンピュータシステム２７に送信し、コンピュータシステム２７で自動認識・判定する点である。コンピュータシステム２７がコンタクトブロック３の交換を判定した場合は、コンピュータシステム２７からコントロール部１３へ信号が送られ、回路部６の動作を停止させ、前記したようにアラーム音を出させる。このアラーム音により、操作者がコンタクトブロック３のメンテナンスを行う。メンテナンスとしてはコンタクトブロック３の交換が一般的であるが、コンタクトプローブ４の先端部を研磨することもある。

圧接痕３３は通常、０．２〜数μｍ程度の深さに凹んでおり、光の反射量や色合いが圧接痕のない平坦部と異なり、平坦部との判別が比較的容易である。
また、チップ２０の破壊痕３４は表面が凹み光の反射条件が正常部と異なり、また黒色化するため、カメラ１１の画像情報から破壊痕３４と正常部との判別が比較的容易である。
この破壊痕３４の位置情報と、前記のコンタクトプローブ４の圧接痕３３の位置情報を照合し、チップ２０の破壊痕３４とコンタクトプローブ４の圧接痕３３のそれぞれ位置の関係（距離Ｌ）を自動測定・判定する。この方法により、前記したように実施例１の場合より停止時間やメンテナンスに発生する費用をさらに削減することができる。
また、前記したように、コンタクトプローブ４の中心軸と破壊痕３４の外周端との最小距離をＬとして判定することとし、圧接痕３３に関するデータの代わりにコンタクトプローブ４の中心軸の位置をコンピュータシステム２７に記憶させ、このプローブ４の中心軸の位置から距離Ｌの判定基準距離（０．５ｍｍ）以内に破壊痕３４が存在する場合、コンピュータシステム２７にメンテナンス有と判定させても構わない。

図６は、この発明の第３実施例の半導体チップの試験装置の構成図である。図４の試験装置との違いは、この試験装置３００の試験部１ａにはコンタクトブロック交換器２８が付加されていることである。また、コントロール部１３からアラーム発信器へ送る信号と同様の信号１３ａをこのコンタクトブロック交換器２８へ送り、自動でコンタクトブロック３のメンテナンスを実施できるようにしたことである。図示しないが、複数個の新規のコンタクトブロックを予めコンタクトブロック交換器２８にセットしておき、メンテナンスの判定が出た段階で、不良のコンタクトブロックを新規のコンタクトブロックと交換する。新規のコンタクトブロックがなくなった段階で試験装置３００を停止させて、新規コンタクトブロックを補充する。
この新規のコンタクトブロックと交換する方法について具体的に説明をする。コンタクトブロック交換器２８が図示しない円盤で形成されている場合である。

円盤の周囲に多数のコンタクタブロックを設置しておく。そのひとつのコンタクトブロック３を用いて試験を行う。ＩＧＢＴチップ２０が破壊してコンタクトプローブ４が損傷したことを知らせるコンタクトブロック３のメンテナンス判定が出たときには、この円盤を回転させて、試料台２上に新規のコンタクトブロックが位置するようにする。この円盤の回転により不良となったコンタクトブロック３は試験する次のＩＧＢＴチップ２０の上には位置しなくなる。新規のコンタクトプローブを次のＩＧＢＴチップ２０上に接触させて試験を継続する。
損傷を受けたコンタクトプローブのあるコンタクトブロックは外され、新規のコンタクトブロックと交換される。
別の方法として、損傷を受けたコンタクトプローブ４の先端を研磨して、再度用いて試験を継続する方法もある。この場合は試験部１ａにはコンタクトブロック交換器２８の代わりにコンタクトプローブ４を研磨する研磨装置が付加される。さらに、損傷受けたコンタクトプローブ４のあるコンタクトブロック３を研磨装置まで運ぶ移動装置と、研磨が終了したコンタクトプローブ４が付いているコンタクトブロック３を元の位置に戻す移動装置が付加される。

このように、コンタクトブロック３のメンテナンスを自動で行うことで、実施例２の場合よりさらに設備停止の割合やコンタクトブロックのメンテナンスコストを低減することができる。
図７は、図６の試験装置を用いた半導体チップの試験工程図である。実施例２で説明した方法との違いは、アラーム音は出さずに、アラーム信号を試験部が受けて、試験部１ａに付加したメンテナンス機能を有する前記の各装置を動作させコンタクトブロック３のメンテナンスを自動で実施する点である。コンタクトブロックのメンテナンスを自動化することにより、実施例２の場合より停止時間やメンテナンスに発生する費用をさらに削減することができる。
また、実施例２で説明したように、圧接痕３３に関するデータの代わりにコンタクトプローブ４の中心軸の位置をコンピュータシステム２７に記憶させ、このプローブの中心位置から判定基準距離（０．５ｍｍ）以内に破壊痕が存在する場合、コンピュータシステム２７にコンタクトブロック３のメンテナンス有と判定させても構わない。

前記の実施例１〜実施例３では被検体はチップ２０単体であったが、ダイシング前のウェハでも本発明の試験装置を用いて前記のスクリーニング試験を行うことができる。図示しないが、チップが集合したウェハの場合は、当該ウェハの全チップの試験が終わった後で次のウェハの各チップの試験が開始される。また、不良チップが発生した場合は不良チップにマーキングし、さらにコンタクトブロック３のメンテナンス判定が出たときにはコンタクトブロック３をメンテナンスして、つぎのチップの試験を開始する。ウェハ内の全チップの試験が終了した後、ウェハをダイシングしてチップ化し、各チップを吸着コレットで吸着してトレイ２６ａまで運搬し、良品チップと不良チップに仕分けされる。
このチップが集合したウェハの試験装置では、不良チップが発生した場合にウェハを載置した試料台をカメラ１１の下に移動させるか、カメラ１１をウェハが載置された試料台上に移動させることで、メンテナンスの判定を行う。また、スクリーニング試験前にチップが集合したウェハを載置した試料台上に予めカメラ１１をセットし、その状態でスクリーニング試験とコンタクトブロックのメンテナンスの判定を行っても構わない。これらの方法はチップが集合したウェハの他に、チップ単体の場合にも勿論、適用できる。

このチップが集合したウェハのスクリーニング試験は当然試験を受けるのはウェハに集合した個々のチップであるので、このチップが集合したウェハでの試験装置もまた半導体チップの試験装置と言うことができるので、本発明の名称を半導体チップの試験装置とした。

１、１ａ 試験部
２、１０ 試料台
３ コンタクトブロック
４ コンタクトプローブ
５ 支持板
６ 回路部
７、２４、２５ 搬送部
８、２４ａ、２５ａ 吸着コレット
９、９ａ 画像認識部
１１ カメラ
１２ モニタテレビ
１３ コントロール部
１３ａ、１４、２７ａ、２７ｂ 信号
２０ ＩＧＢＴチップ
２１ 供給部
２２ ウェハ
２３ ウェハリング
２３ａ ダイシングテープ
２６ 排出部
２６ａ トレイ
２７ コンピュータシステム
２８ コンタクトブロック交換器
３１ エミッタ電極
３２ ゲートパッド
３３ 圧接痕
３４ 破壊痕
１００、２００、３００ 試験装置
Ｌ 距離

Claims (13)

1. 半導体チップを第１試料台に載置し、前記半導体チップの上部電極をコンタクトプローブの先端部で押さえる工程と、試験回路と接続する前記第１試料台と前記コンタクトプローブを介し前記半導体チップに試験電流を通電することでスクリーニング試験を行う工程と、通電後の前記半導体チップを第２試料台に運搬し、スクリーニング試験で破壊した前記半導体チップの上部電極の表面状態を画像取得装置で捕らえる工程と、該画像取得装置からの画像情報を取得して破壊した前記半導体チップの上部電極の状態をモニタテレビに映し出す工程と、該モニタテレビの画像を目視し前記半導体チップの破壊痕と前記コンタクトプローブの圧接痕の間の距離を計測し、該距離が判定基準距離以下と判断したとき前記コンタクトプローブを人手でメンテナンスを行う工程と、を含むことを特徴とする半導体チップの試験方法。
2. 半導体チップを載置する第１試料台と、該第１試料台に載置された半導体チップの上部電極を先端部で押さえるコンタクトプローブと、前記第１試料台と前記コンタクトプローブと接続し前記半導体チップに試験電流を通電してスクリーニング試験を行うための試験回路と、通電後の前記半導体チップを第２試料台に運搬する搬送部と、前記第２試料台に載置され前記スクリーニング試験で破壊した半導体チップの上部電極の表面状態を捕らえる画像取得装置と、該画像取得装置からの画像情報を取得し破壊した前記半導体チップの上部電極に形成された破壊痕と前記コンタクトプローブの圧接痕との距離を計測し、該距離が判定基準距離以下のとき、前記コンタクトプローブのメンテナンスを知らせる警告発生器へ信号を伝送するコンピュータシステムと、を備えることを特徴とする半導体チップの試験装置。
3. 半導体チップを第１試料台に載置し、前記半導体チップの上部電極をコンタクトプローブの先端部で押さえる工程と、試験回路と接続する前記第１試料台と前記コンタクトプローブを介して前記半導体チップに試験電流を通電してスクリーニング試験を行う工程と、通電後の半導体チップを第２試料台に運搬し、前記スクリーニング試験で破壊した前記半導体チップの上部電極の表面状態を画像取得装置で捕らえる工程と、該画像取得装置からの画像情報をコンピュータシステムで取得し破壊した半導体チップの上部電極に形成された破壊痕と前記コンタクトプローブの圧接痕の距離を前記コンピュータシステムで計測する工程と、前記距離が判定基準距離以下であると前記コンピュータシステムが判定したとき、該コンピュータシステムから警告発生器へ信号を伝送する工程と、前記警告発生器からの警告を人的に感受し、前記コンタクトプローブを人手でメンテナンスを行う工程と、を含むことを特徴とする半導体チップの試験方法。
4. 半導体チップを載置する第１試料台と、該第１試料台に載置された半導体チップの上部電極を先端部で押さえるコンタクトプローブと、前記第１試料台と前記コンタクトプローブと接続し前記半導体チップに試験電流を通電してスクリーニング試験を行うための試験回路と、通電後の半導体チップを第２試料台に運搬する搬送部と、前記スクリーニング試験で破壊した前記半導体チップの上部電極の表面状態を捕らえる画像取得装置と、該画像取得装置からの画像情報を取得し破壊した前記半導体チップの上部電極に形成された破壊痕と前記コンタクトプローブの圧接痕の距離を計測し、該距離が判定基準距離以下のとき、前記コンタクトプローブのメンテナンスを指示する信号を発信するコンピュータシステムと、該信号を受けて前記コンタクトプローブをメンテナンスするメンテナンス装置と、を備えることを特徴とする半導体チップの試験装置。
5. 前記メンテナンス装置が、前記コンタクトプローブを交換する交換器もしくは前記コンタクトプローブの先端部を研磨する研磨器であることを特徴とする請求項４に記載の試験装置。
6. 前記交換器が、前記コンタクトプローブと該コンタクトプローブが固定される支持板とで構成されるコンタクトブロックを交換するコンタクトブロック交換器であることを特徴とする請求項５に記載の半導体チップの試験装置。
7. 前記画像取得装置が、カメラであることを特徴とする請求項２または４に記載の半導体チップの試験装置。
8. 半導体チップを第１試料台に載置し、前記半導体チップの上部電極をコンタクトプローブの先端部で押さえる工程と、試験回路に接続する前記第１試料台と前記コンタクトプローブを介して前記半導体チップに試験電流を通電してスクリーニング試験を行う工程と、通電後の前記半導体チップを第２試料台に運搬し、前記スクリーニング試験で破壊した前記半導体チップの上部電極の表面状態を画像取得装置で捕らえる工程と、該画像取得装置からの画像情報をコンピュータシステムで取得し破壊した半導体チップの上部電極に形成された破壊痕と前記コンタクトプローブの圧接痕の距離を前記コンピュータシステムで計測する工程と、該距離が判定基準距離以下と前記コンピュータシステムが判定したとき、該コンピュータシステムからメンテナンス装置に信号が伝送される工程と、該信号を受けて前記メンテナンス装置が稼動しコンタクトプローブをメンテナンスする工程と、を含むことを特徴とする半導体チップの試験方法。
9. 前記のメンテナンスが、前記コンタクトプローブと該コンタクトプローブが固定される支持板とで構成されるコンタクトブロックを交換することで行われることを特徴とする請求項１、３または８のいずれか一項に記載の半導体チップの試験方法。
10. 半導体チップまたは該半導体チップを多数含む半導体ウェハを載置する試料台と、該試料台に載置された前記半導体チップまたは前記半導体ウェハの１個の半導体チップの上部電極を先端部で押さえるコンタクトプローブと、前記試料台と前記コンタクトプローブと接続し前記半導体チップに試験電流を通電してスクリーニング試験を行うための試験回路と、前記スクリーニング試験で破壊した半導体チップの上部電極の表面状態を捕らえる画像取得装置と、該画像取得装置からの画像情報を取得し破壊した前記半導体チップの上部電極に形成された破壊痕と前記コンタクトプローブの圧接痕との距離を計測し、該距離が判定基準距離以下のとき、前記コンタクトプローブのメンテナンスを知らせる警告発生器へ信号を伝送するコンピュータシステムと、を備えることを特徴とする半導体チップの試験装置。
11. 半導体チップまたは該半導体チップを多数含む半導体ウェハを載置する試料台と、該試料台に載置された前記半導体チップまたは前記半導体ウェハの１個の半導体チップの上部電極を先端部で押さえるコンタクトプローブと、前記試料台と前記コンタクトプローブと接続し前記半導体チップに試験電流を通電してスクリーニング試験を行うための試験回路と、前記スクリーニング試験で破壊した前記半導体チップの上部電極の表面状態を捕らえる画像取得装置と、該画像取得装置からの画像情報を取得し破壊した前記半導体チップの上部電極に形成された破壊痕と前記コンタクトプローブの圧接痕の距離を計測し、該距離が判定基準距離以下のとき、前記コンタクトプローブのメンテナンスを指示する信号を発信するコンピュータシステムと、該信号を受けて前記コンタクトプローブをメンテナンスするメンテナンス装置と、を備えることを特徴とする半導体チップの試験装置。
12. 前記判定基準距離が０〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項２，４，５，６，７，１０，１１のいずれか１項に記載の半導体チップの試験装置。
13. 前記判定基準距離が０〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１，３，８，９のいずれか１項に記載の半導体チップの試験方法。

Images