JPH06258385A - 半導体検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度に依存する特性を正確に検査できる半導
体検査装置を提供する。 【構成】 半導体デバイス１をセットする穴付きソケッ
ト部１６を収容する高温チャンバー７の雰囲気を加温す
るヒータ９と、この雰囲気温度を測定する温度センサ８
と、穴付きソケット部１６の測定穴を介して非接触で半
導体デバイス１の表面温度を測定する非接触表面温度セ
ンサ１４と、温度制御ユニット１０と、半導体テスタ４
と、穴付きソケット部１６と半導体テスタ４との間を接
続する計測データ入出力回線３と、非接触表面温度セン
サ１４と温度制御ユニット１０および半導体テスタ４と
を接続する温度計測制御回線１１とから構成した。 【効果】 半導体テスタが温度制御指示を行うことで半
導体デバイスを高精度な温度管理下で検査を行うことが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＣＤ，メモリ，ロジ
ック等の半導体デバイス、または半導体ウェハなどの半
導体検査装置に係り、特に半導体デバイスやウェハの温
度依存性に基づいてその諸特性を検査する半導体検査装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ，メモリ，ロジック等の半導体デ
バイス、または半導体ウェハなどの半導体の検査におい
ては、半導体自体の温度とその特性との関係，すなわち
温度依存性に基づいて製造工程あるいは完成品の物理的
欠陥、その他の動作特性を検査する必要がある。

【０００３】図４は従来の半導体検査装置の構成を説明
する模式図であって、１は被検査体である半導体装置
（以下半導体デバイスという）、２は半導体デバイスを
セットするソケット部、３は計測データ入出力回線、４
は半導体テスタ、４１はデータ入出力インターフェー
ス、５は温度制御部、５１は温度制御部インターフェー
ス、６は温度設定部、７は高温チャンバー、８は温度セ
ンサ、９はヒータである。

【０００４】同図において、半導体デバイス１は高温チ
ャンバー７内に設置されたソケット部２にセットされ
る。ソケット部２からは計測データ入出力回線３がデー
タ入出力インターフェース４１を介して半導体テスタ４
に接続されている。一方、半導体デバイス１の温度を制
御するための温度制御部５が設けられており、温度設定
部６からの設定値が温度制御部インターフェース５１を
介して入力される。

【０００５】この温度制御部５は温度設定部６で設定し
た温度設定値に恒温チャンバー７の雰囲気温度を合わせ
るためのものであり、高温チャンバー７に設けた温度セ
ンサ８から出力される高温チャンバー７の雰囲気温度値
を入力して設定温度値と演算し、ヒータ９による加熱温
度を制御する温度制御ループを構成する。この温度制御
ループにより高温チャンバー７の雰囲気温度を温度設定
部６で設定された一定温度値となるように制御される。

【０００６】半導体デバイス１は高温チャンバー７の雰
囲気温度に曝されており、半導体デバイス１の温度制御
が上記の温度制御ループで制御されるようになってい
る。上記したように、半導体デバイスの検査は、検査し
ようとする半導体デバイス１が温度制御された状態で実
行される。すなわち、半導体テスタ４から計測データ入
出力回線３を通してソケット部２を検査可能状態にし、
半導体デバイス１の特性を上記計測データ入出力回線３
を通して計測データとして収集し、そのときの温度によ
る検査データとして、例えばＣＣＤではその高温白点不
良等の欠陥検査を行うものである。

【０００７】なお、この種の半導体検査に関する従来技
術を開示した文献としては、産業図書（株）発行、河東
田隆編著「半導体評価技術」初版第１刷（１９８９年２
月２８日）を挙げることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術におい
ては、下記のような問題点がある。 （１）半導体デバイス１の温度は温度制御部６の設定温
度と見做され、半導体テスタ４とはオフラインで温度制
御がなされるものであるため、半導体テスタ４側にとっ
てはあずかり知らぬ温度となっている。

【０００９】（２）半導体デバイス１の温度は、半導体
デバイス１が高温チャンバー７の雰囲気で間接的に加温
制御されるているので、その値は明確でない。さらに、
温度センサ８は高温チャンバー７の雰囲気温度を計測し
ているものであって、その温度計測値は半導体デバイス
１の実体温度ではない。すなわち、従来の半導体検査装
置では、半導体テスタ４は半導体デバイス１自体の温度
を確認することができず、また温度センサ８が半導体デ
バイス１の温度を直接計測するものでないため、精密な
温度制御ができず、半導体の検査を正確に行うことがで
きない。

【００１０】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消し、被検査体である半導体デバイスの精密計測を可
能とした半導体検査装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、図１に示したように、半導体デバイス１
をセットする測定穴１６−１を有する穴付きソケット部
１６、上記半導体デバイス１をセットする穴付きソケッ
ト部１６を収容する高温チャンバー７と、高温チャンバ
ー７の雰囲気を加温するヒータ９と、上記高温チャンバ
ー７の雰囲気温度を測定する温度センサ８と、上記穴付
きソケット部１６の測定穴１６−１を介して非接触で上
記半導体デバイス１の表面温度を測定する非接触表面温
度センサ１４と、温度制御ユニット１０と、半導体テス
タ４と、上記穴付きソケット部１６と上記半導体テスタ
４との間を接続する計測データ入出力回線３と、上記非
接触表面温度センサ１４と上記温度制御ユニット１０お
よび上記半導体テスタ４とを接続する温度計測制御回線
１１とから構成したことを特徴とする。

【００１２】上記において、計測データ入出力回線３，
半導体テスタ４，高温チャンバー７，温度センサ８およ
びヒータ９は前記従来の技術と同様のものである。温度
制御ユニット１０は従来の温度制御部に温度計測制御回
線１１を受ける温度計測インターフェース１２を持ち、
また半導体テスタ４に温度計測インターフェース１３を
備えている。そして、非接触表面温度センサ１４にも温
度計測インターフェース１５を備えている。

【００１３】非接触表面温度センサ１４は、高温チャン
バー７内にセットされた穴付きソケット部１６の測定穴
１６−１を通して半導体デバイス１の表面温度を非接触
で測定するように配置される。非接触表面温度センサ１
４からの温度計測データは温度計測制御回線１１を通し
て半導体テスタ４と温度制御ユニット１０に伝送され
る。

【００１４】穴付きソケット部１６で計測した計測デー
タを計測データ入出力回線３を通して半導体テスタ４に
伝送する構成は従来技術と同様である。なお、半導体デ
バイス１の表面温度の測定手段は上記の非接触表面温度
センサ１４に限らず、既知のサーモカップル等を穴付き
ソケット部１６に設置し、半導体デバイス１を穴付きソ
ケット部１６にセットしたときに、このサーモカップル
に半導体デバイス１が直接接触する機構としてもよい。

【００１５】

【作用】上記本発明の構成において、半導体テスタ４は
非接触表面温度センサ１４からの温度計測データ（半導
体デバイス１の表面温度値）を温度計測制御回線１１を
通して受け、温度制御ユニット１０に温度指示を行う。
この温度指示値に基づいて温度制御ユニット１０は温度
センサ８により高温チャンバー７の雰囲気温度を検出
し、検出した雰囲気温度と上記温度指示値とを演算して
所定の温度になるように、ヒータ９の加熱を制御するこ
とにより、高温チャンバー７の雰囲気温度を制御する。

【００１６】一方、非接触表面温度センサ１４は、半導
体デバイス１の表面温度を計測しているので、半導体テ
スタ４は、温度計測インターフェース１３，温度計測制
御回線１１，温度計測インターフェース１５を介して半
導体デバイス１の表面温度（すなわち、半導体デバイス
１自体の温度）データとして読むことができる。半導体
テスタ４に組み込まれた検査プログラムに温度指示値を
指示し、その温度値で検査する場合、その第１番目の方
法として、まず非接触温度センサ１４で半導体デバイス
１の温度を計測し、もし温度指示値よりも計測値が低い
場合は温度制御ユニット１０に高い温度の設定を指示
し、もし温度指示値よりも計測値が高い場合は温度制御
ユニット１０に低い温度の設定を指示する。

【００１７】このような制御ループにより、温度指示値
の許容範囲内に半導体デバイス１の温度を制御して検査
を開始する。そして、第２番目の簡便な方法として、温
度制御ユニット１０に予め高い温度を指示しておき、高
温チャンバー７の雰囲気温度を高くしておく。半導体デ
バイス１は高温チャンバー７に設置されたソケット部１
６に載置セットされ、半導体テスタ４で非接触表面温度
センサ１４の測定値をリアルタイムで見ていると、低温
から上昇を始めて検査温度指示値に近づき、さらに高温
になっていくことになる。この過程で検査温度指示値に
なったとき素早く検査を行う。

【００１８】本発明の半導体検査装置では、半導体テス
タが温度制御指示を行うことができ、リアルタイムで半
導体デバイスの温度計測が可能となるので、高精度の温
度管理下で半導体デバイスの検査を行うことができる。

【００１９】

【実施例】半導体デバイスの検査は、ウェハ状態で検査
するプローブ検査、デバイス状態で検査する最終選別検
査とがあり、それぞれ所謂ウェハプローバ、ハンドラが
使用される。本発明は上記いずれの検査にも適用できる
ものであるが、本実施例ではハンドラによる最終選別検
査を例とし、また被検査体としてはメモリ，ロジック，
ＣＣＤなどが対象となるが、本実施例ではＣＣＤを例と
する。

【００２０】以下、本発明の実施例につき、図面を参照
して詳細に説明する。図２は本発明による半導体検査装
置をの構成を説明する側面模式図、また図３は半導体検
査装置を構成するＣＣＤハンドラ部分に構成を説明する
上面模式図である。同各図において、１０はＣＣＤ、１
３は温度計測制御インターフェース、１４は非接触表面
温度センサ、１６は穴付きソケット部、１７はＣＣＤテ
スタ、１８はＣＰＵ、１９はデバイス（ＣＣＤ）に駆動
信号を与えるデバイス測定制御ユニット、２０は外部機
器制御インターフェース、２１はＣＣＤハンドラ、２２
は温度制御ユニット、２３は高温チャンバー温度制御ユ
ニット、２４は高温チャンバー、２５はヒートプレート
温度制御ユニット、２６はヒートプレート、２７はハン
ドラ制御部、２８は未検査ＣＣＤ収納マガジン、２９は
デバイス搬送部で直線搬送路２９−１と分岐搬送路２９
−２とから構成される。また、３０はロボット式搬送
部、３１は検査済ＣＣＤマガジンで３１−１は良品を収
納する収納マガジン（１）、３１−２は不良品を収納す
る収納マガジン（２）、３２は温度センサ、３３はヒー
タ、３４は送風機である。

【００２１】ＣＣＤテスタ１７は、ＣＰＵ１８、デバイ
ス測定制御ユニット１９、外部機器制御インターフェー
ス２０、温度計測制御インターフェース１３を備えてい
る。なお、符号は付さないが半導体検査装置を含む装置
に電力を供給するための電源を備えている。ＣＣＤハン
ドラ２１は、ＣＣＤに係る温度計測制御系として、非接
触表面温度センサ１４、温度計測ユニット２２、穴付き
ソケット１６、チャンバー温度制御ユニット２３、高温
チャンバー２４、ヒートプレート温度制御ユニット２
５、およびヒートプレート２６等を備える。また、ＣＣ
Ｄ搬送系としてハンドラ制御部２７があり、未検査ＣＣ
Ｄマガジン２８、検査済ＣＣＤ収納マガジン３１、デバ
イス搬送部２９、およびロボット式搬送部３０などをシ
ーケンス制御する。

【００２２】ＣＣＤ１０の処理の流れは、次のとうりで
ある。ＣＣＤ１０は未検査ＣＣＤマガジン２８より取り
出され、直線搬送路２９−１を通過して、ヒートプレー
ト２６で１次加熱される。さらに、ロボット式搬送部３
０により穴付きソケット１６にセットされる。ここで、
検査作業を実施し、再びロボット式搬送部３０より取り
出され、検査結果により検査済収納マガジン３１に収納
される。検査済収納マガジン３１は良品を収納する収納
マガジン（１）と不良品を収納する収納マガジン（２）
とからなり、検査で良とされたＣＣＤ１０は収納マガジ
ン（１）に、不良とされたＣＣＤ１０は収納マガジン
（２）に収納されることになる。

【００２３】温度計測制御系では、各温度制御ユニット
でヒートプレート温度、高温チャンバー２４の雰囲気温
度などで制御する。また、ＣＣＤ１０の表面温度は非接
触表面温度センサ１４を計測制御する温度計測ユニット
２２のインターフェースよりＣＣＤテスタ１７にリアル
タイムで計測データとして伝送する。次に、本実施例の
ＣＣＤ検査の動作を具体的に説明する。

【００２４】まず、ＣＣＤテスタ１７の指示により検査
したい指示温度に対してヒートプレート２６の温度を高
めに、また高温チャンバー２４の雰囲気温度を低めに制
御する。それぞれの温度が安定したところで、ＣＣＤ１
０の検査を開始する。検査が開始されると、インターフ
ェース２０よりＣＣＤ搬送指令がハンドラ制御部２７に
与えられる。このＣＣＤ搬送指令により、ＣＣＤ１０は
まずヒートプレート２６で高温に加熱される。次の搬送
指令で、ロボット式搬送部３０により穴付きソケット１
６にセットされ、検査可能状態とする。

【００２５】このとき、高温チャンバー２４の雰囲気温
度は、指示温度に対し低温であるので、ＣＣＤ１０は徐
々に温度を下げて行く。ＣＣＤテスタ１７は非接触表面
温度センサ１４により、ＣＣＤ自体の実際の温度をリア
ルタイムに感知しながら指示温度になるまで待ち、指示
温度に達したとき、検査を実施する。

【００２６】なお、ＣＣＤテスタ１７の検査作業は高速
で行われるため、ＣＣＤ１０の温度は許容範囲を越える
ことはない。なお、図示の装置において、被検査ＣＣＤ
は未検査ＣＣＤマガジン２８で搬入されて検査装置に装
填される。そして、個々のＣＣＤ１０は搬送路２９に取
り出されヒートプレート２６で余熱されて穴付きソケッ
ト１６上にセットされる。

【００２７】そして、前記で説明したようなシーケンス
で温度制御され、検査が実行される。検査されたＣＣＤ
１０は搬送路２９で検査済ＣＣＤマガジン３１方向に搬
送され、検査結果に従って分類されて検査済ＣＣＤマガ
ジン３１の３１−１と３１−２に振り分け収納される。

【００２８】本実施例におけるＣＣＤ検査作業は、上記
したシーケンスを連続搬送される１連のＣＣＤ１０に実
施され、ＣＣＤテスタ１７の支配下で温度計測制御がな
されるため、またＣＣＤ自体の温度を直接計測すること
ができるため、さらに、ＣＣＤテスタ１７でＣＣＤ１０
の温度を感知することができるため、高精度の温度管理
下で正確な検査を行うことが可能となる。

【００２９】以上のＣＣＤ検査装置は一例に過ぎず、本
発明の基本構成を逸脱することなく、これ以外に様々な
構成とすることができ、また上記の例は被検査体として
の半導体デバイスをＣＣＤとしているが、本発明はその
他の半導体デバイスの検査装置に実施できることは言う
までもない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体テスタが温度制御指示を行う構成としたことで、
リアルタイムで半導体デバイスの温度計測が可能とな
り、高精度の温度管理下で半導体デバイスの検査を行う
ことができる半導体検査装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を説明する模式図である。

【図２】本発明による半導体検査装置をの構成を説明す
る側面模式図である。

【図３】半導体検査装置を構成するＣＣＤハンドラ部分
に構成を説明する上面模式図である。

【図４】従来の半導体検査装置の構成を説明する模式図
である。

【符号の説明】

１ 半導体デバイス ３ 計測データ入出力回線 ４ 半導体テスタ ７ 高温チャンバー ８ 温度センサ ９ ヒータ １０ 温度制御ユニット １１ 温度計測制御回線 １３ 温度計測制御インターフェース １４ 非接触表面温度センサ １６ 半導体デバイス１をセットする穴付きソケット １７ ＣＣＤテスタ １８ ＣＰＵ １９ デバイス（ＣＣＤ）に駆動信号を与えるデバイス
測定制御ユニット ２０ 外部機器制御インターフェース ２１ ＣＣＤハンドラ ２２ 温度制御ユニット ２３ 高温チャンバー温度制御ユニット ２４ 高温チャンバー ２５ ヒートプレート温度制御ユニット ２６ ヒートプレート ２７ ハンドラ制御部 ２８ 未検査ＣＣＤ収納マガジン ２９ デバイス搬送部 ３０ ロボット式搬送部 ３１ 検査済ＣＣＤマガジン ３２ 温度センサ ３３ ヒータ ３４ 送風機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大多和 昌則 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 半野 勉 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体デバイスをセットする測定穴を有す
   る穴付きソケット部と、上記穴付きソケット部を収容す
   る高温チャンバーと、上記高温チャンバーの雰囲気を加
   温するヒータと、上記高温チャンバーの雰囲気温度を測
   定する温度センサと、上記穴付きソケット部の測定穴を
   介して非接触で上記半導体デバイスの表面温度を測定す
   る非接触表面温度センサと、温度制御ユニットと、半導
   体テスタと、上記穴付きソケット部と上記半導体テスタ
   との間を接続する計測データ入出力回線と、上記非接触
   表面温度センサと上記温度制御ユニットおよび上記半導
   体テスタとを接続する温度計測制御回線とから構成した
   ことを特徴とする半導体検査装置。