TW201333472A - 半導體試驗裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種重複性優異且易維護之半導體晶圓之探測試驗裝置。供給用於防止探針11之氧化之抗氧化氣體之氣體注入口係設置於以包圍晶圓14之外側面之方式安裝於探測器內之晶圓探測台上之遮蔽構造物13的內側壁。藉由使抗氧化氣體23自該氣體注入口經由晶圓之外周部及晶圓表面上而流向探針11之與晶圓之接觸部分，從而以抗氧化氣體維持探針周邊之氣體環境。藉此，無需將噴射噴嘴設置於探針卡12之上部，故而無需伴隨探針卡之更換而進行噴嘴之位置調整。又，無論探針卡之構成如何，即便於垂直型探針卡時仍可吹送抗氧化氣體。

Description

半導體試驗裝置

本發明係關於一種半導體試驗裝置，尤其關於一種用於進行半導體晶圓之探測試驗之半導體試驗裝置。

使用探針卡作為用於檢查處於晶圓狀態之半導體晶片之治具的晶圓測試係藉由使探針(probe)接觸於形成在積體電路上之電極而進行。

於圖6中表示先前技術中進行晶圓之探測試驗步驟之裝置之系統構成。圖6中，半導體試驗裝置40包含噴出噴嘴41、安裝有探針42之懸臂型之探針卡43、固定晶圓44之晶圓探測台45、及探測器46，且包含信號處理部47，其生成用於經由探針42而輸入至晶片上之電極墊之電信號，且分析於該電極墊輸出之輸出信號而判定晶片之良與不良。

此處，藉由利用噴出噴嘴41將抗氧化氣體(例如，氮氣)吹送至探針42，而防止探針42之氧化。

如此，先前之半導體試驗裝置中，藉由經由噴射噴嘴向探針吹送抗氧化氣體，而防止探針前端之氧化(例如，參照下述專利文獻1)。

進而，專利文獻2所示之半導體試驗裝置中，使用噴射噴嘴，進而以盒包圍晶圓台全體，藉由於該盒內注入抗氧化氣體，而維持淨化氣體環境，從而防止探針前端之氧化。

另一方面，使用此種噴射噴嘴之構成難以利用於中央部不具有 開口部之垂直型探針卡。專利文獻3中，於探針卡之上部基板與下部基板之間設置有中空部，且於上部基板及下部基板設置有用於使抗氧化氣體通過之孔，藉此即便對於垂直型探針卡，仍可利用該噴射噴嘴。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平7-273157號公報

[專利文獻2]日本專利特開2001-7164號公報

[專利文獻3]日本專利特開平11-218548號公報

如上所述，將噴射噴嘴安裝於探針上部之情形時，存在如下問題：對於在針上部不存在開口部之探針卡、或於開口部上部安裝有零件之探針卡，事實上無法實現抗氧化氣體之吹送。使用垂直型探針卡之情形時，例如專利文獻3所述般，必需針對探針卡之構造進行設計，使用特殊構造之探針卡。

進而，伴隨探針之針建面積之擴大，該噴射噴嘴亦必需為複數路徑，且對於針全體難以實現均等之吹送。

又，根據噴射噴嘴之配置，於例如專利文獻1所示之噴嘴配置之情形時，根據探針之針長而有可設置噴嘴之間隙不足，難以進行吹送之虞。

進而，專利文獻1~3中係噴射噴嘴與探針卡為物理性連接，或者即便未物理性連接，於探針卡每次更換時亦必需進行噴嘴之位置調整之構造，從而重複性上留有疑慮。

又，未就使探針接觸於電極墊時產生之灰塵進行考慮，因僅進行抗氧化氣體之吹出，故有灰塵飛舞之虞，從而尤其難以運用於影像 感測器等之感測裝置。

鑒於上述問題，本發明之目的在於提供一種可以抗氧化氣體維持探針之周邊之氣體環境，並且探針卡之重複性優異，且易維護之半導體試驗裝置。

用於達成上述目的之本發明之半導體試驗裝置之特徵在於：其係進行半導體晶圓之探測試驗者，其包含：供給用於防止探針之氧化之氣體之1個或複數個第1氣體注入口；及安裝於探測器內之晶圓探測台上且包圍上述晶圓之外側面之遮蔽構造物。

且，上述第1氣體注入口係設置於上述遮蔽構造物之內側壁；使上述氣體自上述第1氣體注入口經由上述晶圓外周部及上述晶圓表面上而流向上述探針之與上述晶圓之接觸部分，並使上述氣體滯留於上述探針周邊。

根據上述特徵之半導體試驗裝置，藉由以遮蔽構造物包圍晶圓之外側面，且使抗氧化氣體自該遮蔽構造物之內側流向探針，而由抗氧化氣體維持探針周邊之氣體環境。藉此，無需先前探針卡之上部所設置之噴射噴嘴，無論探針卡之構成如何，即便於中央部不具有開口部之垂直型探針卡時仍可實現抗氧化氣體向探針前端之吹送。

上述特徵之半導體試驗裝置進而較佳為於上述遮蔽構造物之上表面，包含用以自下方吹送用於防止上述探針氧化之氣體之第2氣體注入口。藉由設為此種構成，可防止晶圓探測台上方之氣體之橫向洩漏，而由抗氧化氣體維持探針周邊之氣體環境。

另，本發明中，遮蔽構造物之「上表面」、或者自「下方」吹送抗氧化氣體等之情形之上下方向之基準係以探針之突出方向為基準。即，相對於探針之突出方向相反之方向為上方，與探針之突出方向相同之方向為下方。

上述特徵之半導體試驗裝置進而較佳為於上述遮蔽構造物之內側壁，包含用於抽吸灰塵之氣體抽吸口。

上述特徵之半導體試驗裝置進而較佳為上述第1氣體注入口之至少1個可切換為上述氣體抽吸口。

藉由包含氣體抽吸口，可抽吸探針與電極墊接觸時產生之鋁屑等之灰塵，從而於影像感測器等中可降低灰塵引起之不良。

上述特徵之半導體試驗裝置進而較佳為設置有密封構造，其以堵塞設置於上述探針周圍之探針卡開口部之方式密封探針卡上之與上述探針之突出方向為相反側之空間。藉由設為此種構造，可防止含氧空氣自探針上方之與探針之突出方向相反之側滲入，從而以抗氧化氣體維持探針周邊之氣體環境。

上述密封構造尤其可包含堵塞上述探針卡與彈簧針環之間隙之分隔件、及堵塞上述相反側之空間之蓋板而構成。

上述特徵之半導體試驗裝置進而較佳為於上述密封構造內，包含用以注入用於防止上述探針氧化之氣體之第3氣體注入口。

藉由包含第3氣體注入口，與探針之突出方向為相反側之空間由抗氧化氣體填充，且該抗氧化氣體通過探針卡開口部而均等地吹送，故而即便於同時計測多個晶片般之探針之針建面積增大之情形時，亦可對於針全部實施均等之吹送。

用於達成上述目的之本發明之半導體試驗裝置之其他特徵在於：其係進行半導體晶圓之探測試驗者，其包含：氣體注入口，其供給用於防止探針氧化之氣體；及密封構造，其以堵塞設置於上述探針周圍之探針卡開口部之方式密封探針卡上之與上述探針之突出方向為相反側之空間；且使上述氣體自上述氣體注入口經由上述密封構造內而流向上述晶圓表面上之與上述探針之接觸部分，並使上述氣體滯留於上述探針 周邊。

以上，根據本發明，因無需於探針卡之上部設置噴射噴嘴，故亦無需伴隨探針卡之更換而進行噴嘴之位置調整，從而可實現重複性優異且易維護之半導體試驗裝置。

1~3‧‧‧本發明之一實施形態之半導體試驗裝置(本發明裝置)

11、42‧‧‧探針

12、19、43‧‧‧探針卡

13‧‧‧遮蔽構造物

14、44‧‧‧晶圓

15、45‧‧‧晶圓探測台

16、46‧‧‧探測器本體

17、47‧‧‧信號處理部

18‧‧‧形成於晶圓上之晶片

20‧‧‧灰塵

21a~21h‧‧‧第1氣體注入口

22‧‧‧第2氣體注入口

23~25‧‧‧抗氧化氣體

31‧‧‧彈簧針環

32‧‧‧分隔件

33‧‧‧內蓋

34‧‧‧第3氣體注入口

35‧‧‧由分隔件及內蓋密封之密封空間

36‧‧‧安裝零件

37‧‧‧蓋板

40‧‧‧先前技術之半導體試驗裝置

41‧‧‧噴射噴嘴

圖1係表示本發明之一實施形態之半導體試驗裝置之構成例之側面構造之模式圖。

圖2係表示本發明之一實施形態中，配置於晶圓探測台上之遮蔽構造物之構成之模式圖。

圖3(a)、(b)係表示本發明之一實施形態中，抽吸灰塵之情形之遮蔽構造物之構成之模式圖。

圖4係表示本發明之一實施形態之半導體試驗裝置之構成例之側面構造之模式圖。

圖5係表示本發明之一實施形態之半導體試驗裝置之構成例之側面構造之模式圖。

圖6係先前構成之半導體試驗裝置之構成例之側面構造之模式圖。

<第1實施形態>

於圖1之側視圖中顯示本發明之一實施形態之半導體試驗裝置之構成例。圖1所示之半導體試驗裝置1(以下，適當稱為「本發明裝置1」)包含探針11、安裝探針11之探針卡12、遮蔽構造物13、用於固定晶圓14之晶圓探測台15、探測器16、及信號處理部17。探針卡12於本實施形態中為於探針11上部不存在開口部之垂直型探針卡。

於晶圓探測台15上，以包圍晶圓14之外側面之方式配置遮蔽構 造物13。於圖2中顯示由該遮蔽構造物13包圍之晶圓14之狀態。於遮蔽構造物13之內側壁及上表面部分，分別設置第1氣體注入口21(21a~21h)及第2氣體注入口22。另，圖2中，8個第1氣體注入口21a~21h中之21d~21f因被遮蔽構造物13遮擋故未圖示。

探測試驗步驟中，在形成於晶圓14上之複數個晶片18中選擇某一個，使探針11接觸於該晶片之電極墊，並經由探針11將電信號輸入至電極墊，分析作為該輸入結果之於電極墊輸出之輸出信號而判定各晶片18之良與不良。信號處理部17生成該電信號，且分析該輸出信號而判定各晶片18之良與不良。同時，信號處理部17以使探針11與試驗對象之晶片18之電極墊接觸之方式進行晶圓探測台15之定位控制。進而，本發明裝置1包含控制經由第1氣體注入口21及第2氣體注入口22而供給之抗氧化氣體之流量之裝置。

第1氣體注入口21係令用於防止探針11之氧化之抗氧化氣體(例如，氮氣)23經由晶圓14之外周部及晶圓表面上，而流向晶圓14上之探針11之與晶圓14之接觸部分，並使抗氧化氣體23滯留於探針周邊。

第2氣體注入口22係自下方朝上方吹送用於防止探針之氧化之抗氧化氣體(例如，氮氣)24，從而於探測器16內之遮蔽構造物13之上方間隙之空間形成由抗氧化氣體24所形成之壁。藉此，防止滯留於晶圓探測台15上方之抗氧化氣體23、24之橫向洩漏，並且使位於晶圓探測台15外周之氣體不滲入至由遮蔽構造物13包圍之晶圓14之上方，從而將探針周邊之氣體環境維持為抗氧化氣體23或24。

此處，於遮蔽構造物13之內側壁面設置有複數個(圖2中為8個)第1氣體注入口21，可將其中至少1個第1氣體注入口切換至氣體抽吸口而使用。藉由如此構成，可有效率地抽吸於探針與電極墊接觸時產生之鋁屑等灰塵。

圖3中顯示該灰塵抽吸方法之具體例。圖3(a)係模式性表示探測 試驗結束後之晶圓14之狀態且為晶圓14上散佈有灰塵20之狀態。

於除去灰塵20之情形時，例如，如圖3(b)所示，一邊自第1氣體注入口21中之一半(21a~21d)吹送抗氧化氣體23，一邊將第1氣體注入口21中之剩餘一半(21e~21h)切換至氣體抽吸口而使用。藉此，可利用抗氧化氣體23之風壓使分散存在於晶圓14整體之灰塵向氣體抽吸口21e~21h之某側移動，並且經由氣體抽吸口21e~21h將其除去。

因上述本發明裝置1係自設置於遮蔽構造物13之內側壁面之第1氣體注入口21噴射抗氧化氣體者，故與於探針卡12之上部設置有抗氧化氣體供給用之噴射噴嘴之先前構成不同，無需伴隨探針卡12之更換而進行噴射噴嘴(第1氣體注入口21)之連接及位置調整。

又，上述本發明裝置1無論探針卡之構成如何均可進行抗氧化氣體向探針前端之吹送，尤其適合於中央部不具有開口部之例如垂直型之探針卡。

<第2實施形態>

上述本發明裝置1中，以探針卡12為中央部不具有開口部之垂直型之探針卡之情形為例進行了說明，但本發明並不限於此。於圖4中顯示利用具有開口部之探針卡之情形之構成例。圖4之側視圖中所示之半導體試驗裝置2(以下，適當稱為「本發明裝置2」)除上述本發明裝置1之各構成要素以外，進而包含堵塞懸臂型之探針卡19與彈簧針環(POGO pin ring)31之間隙之分隔件32、堵塞探針11之上方之蓋板37、內蓋33、及第3氣體注入口34。

藉由分隔件32、蓋板37、及內蓋33，堵塞探針卡19之開口部，使探針11之上方之密封空間35與探測器16外部之含氧空氣分離。藉此，即便於探針卡19具有開口部之情形時，該空氣仍不會滲入至探針11之上方之密封空間35，從而可防止探針11接觸空氣。

進而，該密封空間35係經由第3氣體注入口34而由用於防止探針 之氧化之抗氧化氣體(例如，氮氣)25填充。藉由將抗氧化氣體25經由探針卡19之開口部而吹送至探針11之與晶圓14之接觸部分，可將探針周邊之氣體環境維持為抗氧化氣體23~25。

此時，以大致均等之壓力將抗氧化氣體25吹送至探針卡19之開口部，從而即便於探針之針建面積增大之情形時，仍可對於全部針實施均等之吹送。

此時，內蓋33係可於上下方向上移動，根據探針卡19上方之零件安裝之狀態而將密封空間35之體積設定為必要最低限度之空間，從而可降低抗氧化氣體25之必需量。例如，於圖4之情形時，安裝有繼電器、電容器、光源、電源模組、或安裝該等之基板等搭載於探針卡19上方之零件36，於不存在該零件36之構成之情形時，可將內蓋33移動至更下側，而實現更省能源之運轉。

另，關於本發明裝置2之其他構成，例如遮蔽構造物13、晶圓14、晶圓探測台15、探測器16、及信號處理部17之構成係與上述之本發明裝置1之說明相同，故省略說明。

上述之本發明裝置2係將來自第3氣體注入口34之抗氧化氣體25經由密封空間35供給至探針11之針前端，而無需進行第3氣體注入口34與探針卡19之連接之分離型構造，因此與先前構成不同，無需伴隨探針卡19之更換而進行噴射噴嘴(第3氣體注入口34)之位置調整。本發明裝置2尤其適合於中央部具有開口部之例如懸臂型之探針卡。

<第3實施形態>

於圖5之側視圖中表示本發明之一實施形態之半導體試驗裝置之其他構成例。圖5所示之半導體試驗裝置3(以下，適當稱為「本發明裝置3」)包含探針11、安裝有探針11之探針卡19、晶圓14、晶圓探測台15、探測器16、信號處理部17。進而，本發明裝置3包含堵塞探針卡19與彈簧針環31之間隙之分隔件32、堵塞探針11之上方之蓋板37、 及內蓋33。探針卡19為於探針11上部具有開口部之例如懸臂型之探針卡。

即，本發明裝置3係作為於上述之本發明裝置2中不包含遮蔽構造物13者之情形。即便為此種構成，仍可藉由經由第3氣體注入口34利用抗氧化氣體25填充密封空間35，並將抗氧化氣體25經由探針卡19之開口部吹送至探針11之與晶圓14之接觸部分，而以抗氧化氣體25維持探針周邊之氣體環境。又，與本發明裝置2同樣地，無需伴隨探針卡19之更換而進行噴射噴嘴(第3氣體注入口34)之位置調整。

另，上述第1及第2實施形態中，於圖2及圖3中構成為分別包含複數個設置於遮蔽構造物13之內側壁之第1氣體注入口21(21a~21h)、及設置於遮蔽構造物13之上表面之第2氣體注入口22，但本發明並不受該等氣體注入口之個數影響。又，本發明並不受第1氣體注入口21及第2氣體注入口22之形狀及大小限定。例如，即便於僅有1個第1氣體注入口21之情形時，仍可根據第1氣體注入口21之形狀及大小，自該第1氣體注入口21吹送抗氧化氣體23，而將探針周邊之氣體環境維持為抗氧化氣體23。

[產業上之可利用性]

本發明係可作為半導體試驗裝置加以利用，尤其可利用於進行半導體晶圓之探測試驗之裝置。

1‧‧‧本發明之一實施形態之半導體試驗裝置(本發明裝置)

11‧‧‧探針

12‧‧‧探針卡

13‧‧‧遮蔽構造物

14‧‧‧晶圓

15‧‧‧晶圓探測台

16‧‧‧探測器本體

17‧‧‧信號處理部

23‧‧‧抗氧化氣體

24‧‧‧抗氧化氣體

Claims (7)

1. 一種半導體試驗裝置，其特徵在於：其係進行半導體晶圓之探測試驗者，其包含：1個或複數個第1氣體注入口，其供給用於防止探針之氧化之氣體；及遮蔽構造物，其安裝於探測器內之晶圓探測台上且包圍上述晶圓之外側面；且上述第1氣體注入口係設置於上述遮蔽構造物之內側壁；使上述氣體自上述第1氣體注入口經由上述晶圓外周部及上述晶圓表面上而流向上述探針之與上述晶圓之接觸部分，並使上述氣體滯留於上述探針周邊。
2. 如請求項1之半導體試驗裝置，其中於上述遮蔽構造物之上表面，包含用以自下方吹送用於防止上述探針氧化之氣體之第2氣體注入口。
3. 如請求項1之半導體試驗裝置，其中於上述遮蔽構造物之內側壁，包含用於抽吸灰塵之氣體抽吸口。
4. 如請求項3之半導體試驗裝置，其包含複數個上述第1氣體注入口；且上述第1氣體注入口之至少1個可切換至上述氣體抽吸口。
5. 如請求項1至4中任一項之半導體試驗裝置，其中設置有密封構造，該密封構造係以堵塞設置於上述探針周圍之探針卡開口部之方式密封探針卡上之與上述探針之突出方向為相反側之空間。
6. 如請求項5之半導體試驗裝置，其中上述密封構造係包含堵塞上述探針卡與彈簧針環之間隙之分隔件、及堵塞上述相反側之空 間之蓋板而構成。
7. 如請求項5之半導體試驗裝置，其中於上述密封構造內，包含用以注入用於防止上述探針氧化之氣體之第3氣體注入口。