JP5528617B1 - プロービングユニット、及びプロービングユニットを用いたバーンインスクリーニングシステム及びバーンインスクリーニング方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バーンインスクリーニングシステム1は、半導体チップが形成された半導体ウェハ3と、スクリーニングの際にテスターと信号を交信するDUTボード4と、半導体ウェハ3と位置合わせされるプローブカード2と、半導体ウェハ3に温度負荷を与える温度制御ステージ7と、温度制御ステージを保持する温度制御ステージ用トレイ8と、プローブカード2を温度制御ステージ用トレイ8に固定させる第1の固定装置11aと、半導体ウェハ3を温度制御ステージ7に固定させる第2の固定装置11bと、を備える。
【選択図】図1
Description
上記目的を達成するため、本発明に係るプロービングユニットは、半導体ウェハレベルのバーンインスクリーニングに用いられるプロービングユニットにおいて、半導体チップが形成された半導体ウェハと、スクリーニングの際にテスターと信号を交信するDUTボードと、半導体ウェハと位置合わせされるプローブカードと、半導体ウェハに温度負荷を与える温度制御ステージと、温度制御ステージを保持して固定する温度制御ステージ用トレイと、複数の第1の吸着パッドによりプローブカードを温度制御ステージ用トレイに吸着させる第1の固定装置と、第2の吸着パッドにより半導体ウェハを温度制御ステージに吸着させる第2の固定装置と、を備え、第1の吸着パッドをプローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない部分に設置することで、第1の吸着パッドと第2の吸着パッドとを空間的に分離させて一体化することを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明に係るプロービングユニットを用いたバーンインスクリーニングシステムは、プロービングユニットを用いたバーンインスクリーニングシステムにおいて、アライメントステージに保持されたプロービングユニットの半導体ウェハとプローブカードとを位置合わせするアライメント装置と、プロービングユニットを収納するユニット保持部を備えたチャンバーにテスターが接続されたバーンイン装置と、を備え、バーンイン装置は、アライメント装置から分離された複数個のプロービングユニットを一括してバーンインスクリーニングすることが好ましい。これにより、アライメント装置による半導体ウェハとプローブカードとの位置合わせの工程と、バーンイン装置によるバーンインスクリーニング工程とをそれぞれ独立して行うことができ、このように並行して作業をすることにより全体作業の効率化が実現し、生産性の高いバーンインスクリーニングが可能となる。
上記目的を達成するため、本発明に係るバーンインスクリーニング方法は、プローブカードと半導体ウェハとをアライメント装置により位置合わせするステップと、プローブカードと、DUTボードと、半導体ウェハと、温度制御ステージと、温度制御ステージ用トレイとをロービングユニットとして一体化させるステップと、プロービングユニットをアライメント装置から分離させるステップと、複数のプロービングユニットをバーンイン装置に収納するステップと、バーンイン装置内において、温度制御ステージにより半導体ウェハに直接温度負荷を与え、かつ半導体ウェハを直接温度管理することでバーンインスクリーニングを行うステップと、を備えることを特徴とする。
以下に、図面を用いて本発明に係るプロービングユニット(Probing Unit)1の実施形態につき、詳細に説明する。図1に、本発明に係るプロービングユニット1の1つの実施形態の概略構成を断面図で示す。また、図2に、補強板5、プローブカード(Probe Card)2、半導体ウェハ(Semiconductor Wafer)3、温度制御ステージ7、及び温度制御ステージ用トレイ8から構成されるプロービングユニット1を分解した斜視図で示す。
図3は、プロービングユニット1の補強板5及びDUTボード4の一部分を示す図1のA−A断面図である。本実施形態では、DUTボード4の外部側には、熱負荷による面外変形を抑えるために、円形スチフナー28a、放射状スチフナー28b、外枠18などがネットワークを組む補強板5が取り付けられる。また、補強板5には、DUTボード4に接続するための補強板固定用孔19が設けられ、補強板5によりDUTボード4やプローブカード2の熱変形が補強される。この補強板固定用孔19は、半導体ウェハ3とプローブカード2との位置合わせが行われる円形のアライメントゾーン40の円周近傍に設けられる。その固定用孔19を繋ぐ円形スチフナー28aにより、円形のアライメントゾーン40の中心から放射状に伸縮する熱膨張が抑えられる。また、補強板固定用孔19の内部を補強する放射状スチフナー28bにより、アライメントゾーン40内部でも面外変形が抑えられる。このように、補強板5は、DUTボード4やプローブカード2の温度制御機構として機能する。
本実施形態では、固定装置(第1固定装置、第2固定装置を含む)の実施例として、図1に示すように、第1吸着パッド9a及び第2吸着パッド9bを用いて一体化する吸着装置(第1吸着装置11a、第2吸着装置11b)を示す。しかし、プロービングユニット1の構成要素を固定する装置であれば吸着装置に限らず、例えば接着装置などであっても良い。図1に示すように、本発明に係るプロービングユニット1は、プローブカード2を温度制御ステージ用トレイ8に吸着して固定する第1吸着装置11aと、半導体ウェハ3を温度制御ステージ7に吸着させて固定する第2吸着装置11bと、の二種類の固定装置を備える。この吸着パッド9は、例えば、ニトリル・シリコーン・ウレタンからなる公知の製品である。この吸着パッド9を複数個用意し、固定する構成要素に対して各吸着パッド9により局所的に固定しながら、全体として安定的に吸着して一体化する。これらの吸着パッド9は、従来技術に示されるシール材と比較して吸着パッド9内の密封性は極めて高い。また、密封する領域は極めて狭い箇所に限定される。なお、本固定装置は、プロービングユニット1の構成要素を一体化する技術であれば本吸着パッド9に限らず、他の構造の吸着材であっても良い。
上述したように、温度制御ステージ7は温度制御機構としては、半導体ウェハ3上に設けられた半導体チップ6を加熱するヒーター22の機能を有する。一方、温度制御ステージ7は一体化機構としては、半導体ウェハ3を吸着して固定する役割を有する。そして、温度制御ステージ7は、半導体ウェハ3に直接接触した状態で半導体ウェハ3全体を効率的に加熱する。また、温度制御ステージ7は、半導体ウェハ3を複数の第2吸着パッド9bにより直接吸着する。すなわち、いずれの機構も半導体ウェハ3に対して直接接触することで効果的な機構となり、相乗的な効果を生み出す。このことから、温度制御ステージ7は多機能なステージとなる。
図7に、プローブカード2に設けられるプローブ16と、半導体ウェハ3上に設けられる半導体チップ6と、をアライメントにより接続する方法を詳細図で示す。アライメントとは、各プローブ16の先端部を半導体ウェハ3上に設けられた対応する半導体チップ6の適切な箇所に接触させることをいう。このプローブ16はプローブホルダー36により保持されている。プローブカード2の半導体ウェハ3側にはプローブ16が突出している。また、プローブホルダー36のDUTボード4側にはワイヤー42が延びている。このワイヤー42は、図7に破線で示すように、DUTボード4の厚みの中を通過し、図1に示すコネクター27に集約される。そして、コネクター27はテスター25に接続され、半導体チップ6にプローブ16が接触して発生した電気信号がテスター25に伝送される。
図8に、本発明に係るバーンインスクリーニングシステム10全体の1つの実施形態の概略構成を示す。また、図9に、アライメント装置20の構成を説明図で示す。図9(a)は側面から見た説明図であり、図9(b)は図9(a)のD−D断面図である。さらに、図10に、バーンイン装置30の構成を説明図で示す。
図11に、本発明に係るバーンインスクリーニング方法の1つの実施形態の概略構成をフロー図で示す。各ステップの順番は、符号S1〜S5により示す。
Claims (14)
- 半導体ウェハレベルのバーンインスクリーニングに用いられるプロービングユニットにおいて、
半導体チップが形成された半導体ウェハと、
スクリーニングの際にテスターと信号を交信するDUTボードと、
半導体ウェハと位置合わせされるプローブカードと、
半導体ウェハに温度負荷を与える温度制御ステージと、
温度制御ステージを保持して固定する温度制御ステージ用トレイと、
複数の第1の吸着パッドによりプローブカードを温度制御ステージ用トレイに吸着させる第1の固定装置と、
第2の吸着パッドにより半導体ウェハを温度制御ステージに吸着させる第2の固定装置と、
を備え、
第1の吸着パッドをプローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない部分に設置することで、第1の吸着パッドと第2の吸着パッドとを空間的に分離させて一体化することを特徴とするプロービングユニット。 - 請求項1に記載のプロービングユニットであって、第1の固定装置は、第1の吸着パッドに真空吸着させる第1の真空カプラを備えることを特徴とするプロービングユニット。
- 請求項2に記載のプロービングユニットであって、第1の吸着パッドは、プローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない部分に複数箇所設置されることを特徴とするプロービングユニット。
- 請求項3に記載のプロービングユニットであって、第1の吸着パッドは、プローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない四隅に設置されることを特徴とするプロービングユニット。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のプロービングユニットであって、第2の固定装置は、第2の吸着パッドに真空吸着させる第2の真空カプラを備えることを特徴とするプロービングユニット。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のプロービングユニットであって、第1の固定装置は、第1の吸着パッドに接続された第1の逆止弁を備え、第2の固定装置は、第2の吸着パッドに接続された第2の逆止弁を備えることを特徴とするプロービングユニット。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のプロービングユニットであって、第1の吸着パッドは、第2の逆止弁にも接続し、第1の吸着パッドと第2の吸着パッドとを共に真空吸着させることを特徴とするプロービングユニット。
- 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のプロービングユニットであって、温度制御ステージには、半導体ウェハを加熱するヒーター、及び半導体ウェハの表面温度を計測する温度センサーが装備されることを特徴とするプロービングユニット。
- 請求項1乃至8のいずれか1項に記載のプロービングユニットであって、温度制御ステージは、温度制御ステージ用トレイにより温度制御ステージの側面及び底面を覆われるように内蔵されることを特徴とするプロービングユニット。
- 請求項1乃至9のいずれか1項に記載のプロービングユニットであって、DUTボードには、DUTボード又はプローブカードの変形を抑える、複数のスチフナーが設けられた補強板が取り付けられることを特徴とするプロービングユニット。
- 請求項1乃至10のいずれかに記載のプロービングユニットを用いたバーンインスクリーニングシステムにおいて、
アライメントステージに保持されたプロービングユニットの半導体ウェハとプローブカードとを位置合わせするアライメント装置と、
プロービングユニットを収納するユニット保持部を備えたチャンバーにテスターが接続されたバーンイン装置と、を備え、
バーンイン装置は、アライメント装置から分離された複数個のプロービングユニットを一括してバーンインスクリーニングすることを特徴とするバーンインスクリーニングシステム。 - 半導体ウェハレベルのバーンインスクリーニング方法において、
プローブカードと半導体ウェハとをアライメント装置により位置合わせするステップと、
プローブカードと、DUTボードと、半導体ウェハと、温度制御ステージと、温度制御ステージ用トレイ0とをロービングユニットとして一体化させるステップと、
プロービングユニットをアライメント装置から分離させるステップと、
複数のプロービングユニットをバーンイン装置に収納するステップと、
バーンイン装置内において、温度制御ステージにより半導体ウェハに直接温度負荷を与え、かつ半導体ウェハを直接温度管理することでバーンインスクリーニングを行うステップと
を備えることを特徴とするバーンインスクリーニング方法。 - 請求項12に記載のバーンインスクリーニング方法であって、アライメント装置により位置合わせするステップでは、固定装置により、半導体ウェハを温度制御ステージに固定させて位置合わせを行い、プロービングユニットが一体化されるステップでは、固定装置により、プローブカードを温度制御ステージ用トレイに固定させ、半導体ウェハを温度制御ステージに固定させてプロービングユニットとして一体化することを特徴とするバーンインスクリーニング方法。
- 請求項12又は13に記載のバーンインスクリーニング方法であって、温度制御ステージは、プロービングユニットが一体化されるステップにおいて半導体ウェハに温度負荷を与えるヒーター、及び半導体ウェハの表面温度を計測する温度センサーを既に搭載していることを特徴とするバーンインスクリーニング方法。
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