WO2019171932A1 - 検査装置 - Google Patents

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WO2019171932A1
WO2019171932A1 PCT/JP2019/005988 JP2019005988W WO2019171932A1 WO 2019171932 A1 WO2019171932 A1 WO 2019171932A1 JP 2019005988 W JP2019005988 W JP 2019005988W WO 2019171932 A1 WO2019171932 A1 WO 2019171932A1
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electronic device
led
refrigerant
temperature
inspected
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PCT/JP2019/005988
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河西 繁
小林 将人
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東京エレクトロン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an inspection apparatus for inspecting an electronic device mounted on a mounting table.
  • a large number of electronic devices having a predetermined circuit pattern are formed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”).
  • the formed electronic device is inspected for electrical characteristics and the like, and sorted into a non-defective product and a defective product.
  • the inspection of the electronic device is performed using an inspection apparatus in a state of the wafer before being divided into the respective electronic devices.
  • An electronic device inspection apparatus called a prober (hereinafter referred to as “prober”) includes a probe card having a large number of pin-shaped probes, a mounting table on which a wafer is mounted, and an IC tester (Patent Literature). 1).
  • This prober inspects the electrical characteristics of an electronic device by bringing each probe of the probe card into contact with an electrode pad or solder bump provided corresponding to the electrode of the electronic device and transmitting a signal from the electronic device to an IC tester.
  • the temperature of a mounting base is controlled by the refrigerant
  • the temperature of the electronic device under inspection is controlled by the refrigerant flow path or heater provided in the mounting table in the prober of Patent Document 1, and the heat load is applied to the other electronic devices.
  • a method for suppressing this is conceivable.
  • the wafer temperature can be controlled as a whole, but the wafer temperature is limited to a local area, for example, only in the vicinity of the electronic device under inspection. It is impossible to control and suppress the thermal load on other electronic devices. This is because it is difficult to downsize the refrigerant flow path and the heater, and it is difficult to locally arrange the refrigerant flow path and the heater in the mounting table.
  • An object of the technology according to the present disclosure is to provide an electronic device inspection apparatus capable of suppressing the high cost of the electronic device.
  • one embodiment of the present invention is an inspection apparatus that inspects an electronic device by bringing a contact terminal into electrical contact with the electronic device provided on the object to be inspected, which can transmit light.
  • a mounting table in which the object to be inspected is placed, and a side opposite to the placing side of the object to be inspected is formed of a light transmitting member,
  • a light irradiation mechanism having a plurality of LEDs arranged to face a surface opposite to the mounting side of the object to be inspected in the mounting table; heat absorption by the refrigerant;
  • a control unit that controls heating by light and controls the temperature of the electronic device to be inspected, and the control unit is based on at least the measured temperature of the electronic device to be inspected from the LED.
  • the light output of And based on the light output of the LED, for controlling the heat absorption by the refrigerant.
  • the inspection apparatus of one aspect of the present invention it is possible to suppress an increase in cost of the electronic device.
  • FIG. 1 and 2 are a perspective view and a front view, respectively, showing an outline of a configuration of a prober 1 as an inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 in order to show components housed in a later-described storage chamber and loader of the prober 1 of FIG. 1, a part thereof is shown in cross section.
  • the prober 1 in FIG. 1 and FIG. 2 inspects the electrical characteristics of each of a plurality of electronic devices (see reference numeral D in FIG. 3 described later) formed on a wafer W as an object to be inspected.
  • a storage chamber 2 for storing wafers, a loader 3 disposed adjacent to the storage chamber 2, and a tester 4 disposed to cover the storage chamber are provided.
  • the storage chamber 2 is a hollow casing and has a stage 10 on which a wafer W to be inspected is fixed.
  • the stage 10 sucks and holds the wafer W so that the position of the wafer W with respect to the stage 10 does not shift.
  • the stage 10 is configured to be movable in the horizontal direction and the vertical direction. With this configuration, the relative position between a probe card 11 and a wafer W, which will be described later, is adjusted, and the electrode on the surface of the wafer W is attached to the probe card 11. It can be brought into contact with the probe 11a.
  • a probe card 11 is disposed above the stage 10 in the storage chamber 2 so as to face the stage 10.
  • the probe 11a is an example of a contact terminal in the embodiment.
  • the probe card 11 is connected to the tester 4 via the interface 12.
  • each probe 11 a contacts the electrode of each electronic device on the wafer W, each probe 11 a supplies power to the electronic device from the tester 4 via the interface 12, or signals from the electronic device are sent via the interface 12.
  • the loader 3 takes out the wafer W accommodated in a FOUP (not shown) as a transport container and transports it to the stage 10 in the storage chamber 2. In addition, the loader 3 receives the wafer W for which the inspection of the electrical characteristics of the electronic device D has been completed from the stage 10 and stores it in the FOUP.
  • a FOUP not shown
  • the loader 3 includes a base unit 13 as a control unit that performs various controls such as temperature control of the electronic device to be inspected, a potential difference measuring unit 14 that measures a potential difference in a potential difference generation circuit (not shown) in each electronic device, and Have
  • the potential difference generation circuit is, for example, a diode, a transistor, or a resistor.
  • the potential difference measuring unit 14 is connected to the interface 12 via the wiring 15, acquires the potential difference between the two probes 11 a contacting the two electrodes corresponding to the potential difference generating circuit, and transmits the acquired potential difference to the base unit 13. To do.
  • the connection structure of each probe 11a and wiring 15 in the interface 12 will be described later.
  • the base unit 13 is connected to the stage 10 via the wiring 16 and controls a flow rate control valve that adjusts the flow rate of the refrigerant to the light irradiation mechanism 40 described later and the mounting table 30 described later.
  • the base unit 13 and the potential difference measuring unit 14 may be provided in the storage chamber 2, and the potential difference measuring unit 14 may be provided in the probe card 11.
  • the tester 4 has a test board (not shown) that reproduces a part of the circuit configuration of the motherboard on which the electronic device is mounted.
  • the test board is connected to a tester computer 17 that determines the quality of the electronic device based on a signal from the electronic device.
  • the circuit configuration of a plurality of types of mother boards can be reproduced by replacing the test board.
  • the prober 1 includes a user interface unit 18 for displaying information for the user and for the user to input an instruction.
  • the user interface unit 18 includes, for example, an input unit such as a touch panel and a keyboard and a display unit such as a liquid crystal display.
  • the tester computer 17 transmits data to a test board connected to the electronic device via each probe 11a when inspecting the electrical characteristics of the electronic device. Then, the tester computer 17 determines whether or not the transmitted data is correctly processed by the test board based on the electrical signal from the test board.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the configuration of the wafer W.
  • a plurality of electronic devices D are formed on the surface of the wafer W at predetermined intervals by performing etching processing and wiring processing on a substantially disc-shaped silicon substrate.
  • An electrode E is formed on the surface of the electronic device D, that is, the wafer W, and the electrode E is electrically connected to circuit elements inside the electronic device D. By applying a voltage to the electrode E, a current can be passed to the circuit elements inside each electronic device D.
  • FIG.4 is a cross-sectional view schematically showing the upper structure of the stage 10
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing the structure of a light irradiation mechanism 40 described later.
  • the stage 10 includes a mounting table 30 and a light irradiation mechanism 40 in order from the top in the upper part.
  • the mounting table 30 has the wafer W mounted on the upper surface thereof, and the light irradiation mechanism 40 heats the lid member 31 by irradiating the lid member 31 mounted on the mounting table 30 with light.
  • the wafer W is heated, and the electronic device D formed on the wafer W is heated.
  • the mounting table 30 has a lid member 31 on the mounting side of the wafer W, that is, on the upper side, and a bottomed member 32 on the side opposite to the mounting side of the wafer W, that is, on the lower side. It abuts via the O-ring 33.
  • the lid member 31 is formed in a disc shape, and is made of, for example, SiC.
  • SiC has high thermal conductivity and Young's modulus, and also has high absorption efficiency for light from the light irradiation mechanism 40. Therefore, by forming the lid member 31 with SiC, the wafer W placed on the lid member 31 can be efficiently heated / cooled when the lid member 31 is heated / cooled. It is possible to prevent cracks and the like from being generated in 31, and furthermore, the lid member 31, that is, the wafer W can be efficiently heated by the light from the light irradiation mechanism 40. Moreover, since the green sheet method etc. can be used for SiC, since the workability is high, the manufacturing cost of the prober 1 can be reduced.
  • a suction hole (not shown) for sucking the wafer W is formed on the upper surface of the lid member 31.
  • a plurality of temperature sensors 31 a are embedded in the lid member 31 at positions separated from each other in plan view.
  • the bottomed member 32 is formed in a disk shape having substantially the same diameter as the lid member 31 and is formed of a light transmitting member that transmits light from the light irradiation mechanism 40.
  • a light transmitting member that transmits light from the light irradiation mechanism 40.
  • the light from the light irradiation mechanism 40 is near infrared light
  • polycarbonate, quartz, polyvinyl chloride, acrylic resin, or glass can be used as the light transmitting member.
  • these materials are easy to process and mold, the manufacturing cost of the prober 1 can be reduced.
  • a groove for allowing the refrigerant to flow inside the mounting table 30 is formed on the upper surface of the bottomed member 32, and the groove is covered with the lid member 31 to form a refrigerant flow path 32a.
  • the mounting table 30 has a refrigerant flow path 32a formed by the lid member 31 and the bottomed member 32 therein.
  • the prober 1 cools the electronic device formed on the wafer W by cooling the wafer W mounted on the mounting table 30 with the coolant flowing through the coolant channel 32a, that is, absorbs heat from the electronic device. .
  • a supply port 32b and a discharge port 32c communicating with the refrigerant flow path 32a are formed on the side portion of the bottomed member 32.
  • a supply pipe 34 for supplying a refrigerant to the refrigerant flow path 32a is connected to the supply port 32b, and a discharge pipe 35 for discharging the refrigerant from the refrigerant flow path 32a is connected to the discharge port 32c.
  • the supply pipe 34 is provided with a flow rate control valve 36 that controls the flow rate of the refrigerant supplied to the refrigerant flow path 32a.
  • the flow rate control valve 36 may be a chiller coolant flow rate control valve that can change the flow rate at high speed.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 32a for example, water, which is a liquid that can transmit light, is used, and a pump (not shown) provided outside the prober 1 is connected to the refrigerant flow path 32a via the supply pipe 34. Supplied.
  • the operation of the flow control valve 36 and the like for adjusting the flow rate of the refrigerant is controlled by the base unit 13.
  • the light irradiation mechanism 40 is disposed so as to face the surface opposite to the mounting side of the wafer W in the mounting table 30, in other words, disposed so as to face the lower surface of the bottomed member 32.
  • the light irradiation mechanism 40 has a plurality of LEDs 41 directed to the wafer W.
  • the light irradiation mechanism 40 includes a plurality of LED units U each including a plurality of LEDs 41 and a base 42 on which the LED units U are mounted.
  • the LED units U in the light irradiation mechanism 40 are square units U ⁇ b> 1 in plan view arranged in the same number and in the same manner as the electronic devices D (see FIG. 3) formed on the wafer W.
  • the unit U2 having a non-square shape in plan view covering the outer periphery covers substantially the entire surface of the base 42, whereby at least the wafer W on the lid member 31 is mounted by the light from the LEDs 41 of the LED unit U. It is comprised so that the whole can be irradiated.
  • Each LED 41 irradiates light toward the wafer W.
  • each LED 41 emits near infrared light.
  • Light emitted from the LED 41 (hereinafter may be abbreviated as “LED light”) passes through the bottomed member 32 of the mounting table 30 made of a light transmitting member.
  • the light that has passed through the bottomed member 32 passes through the coolant that can pass through the coolant channel 32 a of the mounting table 30 and enters the lid member 31.
  • the LED light incident on the lid member 31 on which the wafer W is placed on the placement table 30 is controlled in units of LED units U. Therefore, the light irradiation mechanism 40 can irradiate the LED light only at an arbitrary position on the lid member 31, or can change the intensity of the irradiated light between an arbitrary position and another position.
  • the temperature of the electronic device D to be inspected formed on the wafer W on the mounting table 30 is kept constant at the target temperature by heating with light from the light irradiation mechanism 40 and heat absorption by the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 32a. Control to become. For this temperature control, the prober 1 measures the temperature of the wafer W.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the configuration of a circuit for measuring the temperature of the electronic device D in the prober 1.
  • each probe 11 a is connected to the tester 4 by a plurality of wirings 20 arranged in the interface 12.
  • a potential difference generation circuit for example, an electronic device D
  • a relay 21 is provided on each of the two wires 20 connecting the two probes 11a and the tester 4 in contact with the two electrodes E of the diode).
  • Each relay 21 is configured to be able to switch and transmit the potential of each electrode E to either the tester 4 or the potential difference measurement unit 14. For example, when inspecting the electrical characteristics of the electronic device D, each relay 21 is mounted on each electrode E. The potential of each electrode E is transmitted to the potential difference measuring unit 14 at a predetermined timing after the hour voltage is applied.
  • the potential difference generation circuit it is known that a potential difference generated when a predetermined current flows is different depending on temperature. Therefore, based on the potential difference of the potential difference generation circuit of the electronic device D, that is, the potential difference between the two electrodes E (probe 11a) of the potential difference generation circuit, the temperature of the electronic device D can be measured in real time during the inspection.
  • the potential difference measurement unit 14 acquires the potential difference of the potential difference generation circuit of the electronic device D based on the potential of each electrode E transmitted from each relay 21, and further transmits the acquired potential difference to the base unit 13.
  • the base unit 13 measures the temperature of the electronic device D based on the transmitted potential difference and the temperature characteristic of the potential difference of the potential difference generation circuit.
  • the method for measuring the temperature of the electronic device D is not limited to the above, and other methods may be used as long as the temperature of the electronic device D can be measured.
  • FIG. 7 is a block diagram schematically showing the outline of the configuration of the base unit.
  • the base unit 13 is composed of, for example, a computer and has a program storage unit (not shown).
  • the program storage unit stores a program for controlling various processes such as a temperature control process for the electronic device D in the prober 1.
  • the program is recorded on a computer-readable storage medium such as a computer-readable hard disk (HD), flexible disk (FD), compact disk (CD), magnetic optical desk (MO), or memory card. Or installed in the base unit 13 from the storage medium.
  • a computer-readable storage medium such as a computer-readable hard disk (HD), flexible disk (FD), compact disk (CD), magnetic optical desk (MO), or memory card. Or installed in the base unit 13 from the storage medium.
  • the base unit 13 includes a storage unit 13a, a device temperature information acquisition unit 13b, a device temperature calculation unit 13c, an LED operation amount determination unit 13d, a valve operation amount determination unit 13e, an LED control unit 13f, and a valve control unit. 13g and a mounting table temperature acquisition unit 13h.
  • the storage unit 13a stores the target temperature of the electronic device D, the target value of the operation amount of the LED 41 of the light irradiation mechanism 40, the temperature of the refrigerant, and the like.
  • the target value of the operation amount of the LED 41 and the temperature of the refrigerant are determined in advance from the target temperature of the electronic device D, the maximum output of the LED 41, and the like.
  • the storage unit 13a also stores information on the temperature characteristics of the potential difference of the potential difference generation circuit in the electronic device D.
  • the device temperature information acquisition unit 13b acquires the potential difference information of the potential difference generation circuit in the electronic device D from the potential difference measurement unit 14 as the temperature information of the electronic device D to be inspected.
  • the device temperature calculation unit 13c is based on the potential difference of the potential difference generation circuit of the electronic device to be inspected obtained from the information acquired from the device temperature information acquisition unit 13b and the temperature characteristic of the potential difference of the potential difference generation circuit. The temperature of the electronic device D is calculated.
  • the LED operation amount determination unit 13d is for performing feedback control (for example, PID control) so that the temperature of the electronic device D to be inspected becomes constant at the target temperature, and determines the operation amount of the LED 41. Specifically, the LED operation amount determination unit 13d calculates a deviation between the temperature of the electronic device D calculated by the device temperature calculation unit 13c and the target temperature of the electronic device D stored in the storage unit 13a, for example, The operation amount of the LED 41 corresponding to the target electronic device D is calculated / determined by the PID operation from the above deviation.
  • PID control for example, PID control
  • the valve operation amount determination unit 13e is for performing feedback control (for example, PID control) so that the operation amount of the LED 41 determined by the LED operation amount determination unit 13d is constant at the target value.
  • the operation amount of the flow control valve 36 that controls the flow rate of the refrigerant flowing through the passage 32a is determined.
  • the valve operation amount determination unit 13e calculates, for example, a deviation between the operation amount of the LED 41 calculated by the LED operation amount determination unit 13d and the target value of the operation amount of the LED 41 stored in the storage unit 13a.
  • the operation amount of the flow control valve 36 is calculated / determined by the PID operation from the deviation. Information on the temperature of the refrigerant necessary for calculating the operation amount of the flow control valve 36 is stored in the storage unit 13a.
  • the LED control unit 13f adjusts the light output of the LED 41 based on the operation amount calculated by the LED operation amount determination unit 13d. Thereby, heating of the electronic device D to be inspected by the light from the LED 41 is controlled.
  • the valve control unit 13g adjusts the opening degree of the flow rate control valve 36 based on the operation amount calculated by the valve operation amount determination unit 13e, and adjusts the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 32a inside the mounting table 30. Thereby, the heat absorption of the electronic device D to be inspected by the refrigerant is controlled.
  • the base unit 13 controls heating by the light output from the LED 41 corresponding to the electronic device D based on the temperature of the electronic device D to be inspected, and based on the light output from the LED 41.
  • the heat absorption by the refrigerant in the refrigerant flow path 32a of the mounting table 30 is controlled, and the temperature of the electronic device D to be inspected is controlled.
  • the base unit 13 performs cascade control with the operation amount relating to the light output from the LED 41 having a quick response as the master side and the operation amount relating to the flow rate of the slow-response refrigerant as the slave side. .
  • the control method that is the basis for temperature control of the base unit 13 is sliding mode control that uses both a linear element and a nonlinear element.
  • the light output from the LED 41 is used as the linear element, and the flow rate of the refrigerant is used as the nonlinear element.
  • the control operation amount is usually divided into a linear control operation amount and a non-linear control operation amount.
  • the linear control manipulated variable minimizes the control deviation on the switching hyperplane, and the nonlinear control manipulated variable directs the control system state to the switching hyperplane if there are modeling errors or uncertain disturbances. .
  • the mounting table temperature acquisition unit 13h of the base unit 13 acquires the temperature information of the mounting table 30, specifically the temperature information of the lid member 31, from the temperature sensor 31a.
  • the wafer W is taken out from the FOUP of the loader 3 and transferred to and placed on the stage 10.
  • the stage 10 is moved to a predetermined position.
  • the potential difference of the above-described potential difference generation circuit in the electronic device D to be inspected is acquired by the potential difference measurement unit 14. Then, the potential difference is calibrated on the assumption that the temperature of the lid member 31 made uniform in the plane substantially matches the temperature of the electronic device D to be inspected, that is, the temperature characteristic information of the potential difference is corrected.
  • the stage 10 is moved, and the probe 11a provided above the stage 10 and the electrode E of the electronic device D to be inspected on the wafer W are brought into contact with each other.
  • a signal is input to the probe 11a for inspection.
  • the inspection of the electronic device D is started.
  • the LED unit U corresponding to the device so that the temperature of the electronic device D becomes the test temperature / target temperature based on the information of the potential difference generated in the potential difference generation circuit of the electronic device D to be inspected during the inspection.
  • the light output from the LED 41 that is, the applied voltage of the LED 41 is controlled, and the flow rate of the refrigerant in the mounting table 30, that is, the opening degree of the flow control valve 36 is controlled so that the output from the LED 41 becomes a target value.
  • the flow rate of the refrigerant in the mounting table 30 can be controlled using the flow control valve 36.
  • the light irradiation mechanism 40 is disposed so as to face the bottomed member 32 located on the opposite side of the mounting table 30 from the mounting side of the wafer W, and the bottomed member 32 is made of a light transmitting member. Light can also pass through the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 32a. Therefore, the LED light from each LED 41 can pass through the refrigerant or the like and reach the lid member 31 of the mounting table 30. Further, the light irradiation mechanism 40 can locally irradiate LED light to the lid member 31 by each LED unit U.
  • the temperature of the electronic device D may be controlled only by controlling the flow rate of the refrigerant without controlling the LED light.
  • the temperature of the electronic device D is also controlled by controlling the LED light. Specifically, while the lid member 31 is entirely cooled by the refrigerant in the mounting table 30, the lid member 31 is locally irradiated with LED light, and only the electronic device D being inspected is heated. That is, in the wafer W, the other electronic device D is cooled while controlling the temperature of only the electronic device D under inspection. Therefore, it can suppress that the heat load from the electronic device D under test is given to the other electronic device D.
  • the light irradiation mechanism 40 can also locally change the intensity of light irradiated to the lid member 31 by each LED unit U. Therefore, it is possible to locally change the irradiation state of the LED light to the lid member 31 while cooling the lid member 31 as a whole with the refrigerant in the mounting table 30, and thus heating the electronic device D being inspected. The state can also be different from other electronic devices.
  • the electronic device D to be inspected can be inspected while controlling the temperature of both the electronic device D to be inspected and the other electronic device D.
  • the light irradiation mechanism 40 is turned on to adjust the distribution. In this mode, since the heat generation amount of the wafer is small, the adjustment can be made only by the LED irradiation amount.
  • the heat absorption of the electronic device by the refrigerant is controlled by adjusting the flow rate of the refrigerant having a quick response rather than the temperature of the refrigerant having a slow response. Then, as described above, the base unit 13 controls heating by the light output from the LED 41 corresponding to the electronic device D based on the temperature of the electronic device D to be inspected, and based on the light output from the LED 41. Thus, the heat absorption by the refrigerant in the refrigerant flow path 32a of the mounting table 30 is controlled, and the temperature of the electronic device D to be inspected is controlled.
  • the temperature rise of the electronic device when the heat generation amount of the electronic device becomes very large In order to suppress the degree, it is necessary to use an LED having a large maximum output or to increase the density of the LED.
  • the LED 41 having a large maximum output is expensive, and the cost increases when the density of the LEDs 41 is increased. Further, when the LED 41 having a large maximum output is used or the density of the LED 41 is increased, the LED 41 itself needs to be cooled.
  • the control since the control is performed as described above, it is not necessary to use the LED 41 having a large maximum output or increase the number of the LEDs 41. Therefore, it is possible to prevent an increase in cost and to cool the LED 41. Is unnecessary. Furthermore, since the failure rate of the LED 41 when the LED 41 is not cooled is low, the reliability of the prober 1 can be maintained.
  • water is used as the refrigerant that absorbs heat. Therefore, heat absorption by the refrigerant can be performed at a higher speed than in the case of using a chlorofluorocarbon refrigerant. Furthermore, in this embodiment, since SiC is used for the lid member 31 of the mounting table 30 using water as a refrigerant for heat absorption, temperature response characteristics are high. Further, in the present embodiment, when the electronic device D is inspected, it is not necessary to cut out the electronic device D into a chip, and it can be performed on a wafer basis.
  • FIGS. 8 and 9 are diagrams for explaining a prober as an electronic device inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an upper structure of a stage included in the prober.
  • FIG. 9 is a block diagram schematically showing an outline of the configuration of the base unit included in the prober.
  • the heat absorption of the electronic device by the refrigerant is controlled using the flow rate control valve 36 that controls the flow rate of the refrigerant.
  • the heat absorption of the electronic device by the refrigerant is controlled by using a high-speed switching valve 50 that switches between execution and stop of the supply of the refrigerant.
  • the state where the supply of the refrigerant is executed may be referred to as an ON state
  • the state where the supply of the refrigerant is stopped may be referred to as an OFF state.
  • the high-speed switching valve 50 As the high-speed switching valve 50, a gas valve or the like in an ALD (Atomic Layer Deposition) film forming apparatus capable of switching the supply execution / stop of the refrigerant at high speed can be used. Note that the refrigerant in the present embodiment is also water.
  • the base unit 13 of the present embodiment includes a valve operation amount determination unit 60 and a valve control unit 61.
  • the valve operation amount determination unit 60 is for performing feedback control so that the operation amount of the LED 41 determined by the LED operation amount determination unit 13d falls within a predetermined range from the target value, and the operation amount of the high-speed switching valve 50 is determined. decide. Specifically, the valve operation amount determination unit 60, for example, based on whether or not the operation amount of the LED 41 calculated by the LED operation amount determination unit 13d exceeds a predetermined value (target value). Determine the amount of operation.
  • the valve operation amount determination unit 60 can lock the control target on the hyperplane and realize the sliding mode.
  • the switching time of the high-speed switching valve 50 is actually limited. Since this is time and causes chattering, the predetermined value has hysteresis. That is, when the high-speed switching valve 50 is in the OFF state, the high-speed switching valve 50 is switched to the ON state when the operation amount of the LED 41 calculated by the LED operation amount determination unit 13d exceeds the target value.
  • the high speed switching valve 50 When the operation amount is determined and the high speed switching valve 50 is in the ON state, the high speed switching valve 50 is switched to the OFF state when the operation amount of the LED 41 falls below a value obtained by subtracting the predetermined value from the target value. Determine the amount of operation. Information relating to hysteresis, that is, the predetermined value is stored in the storage unit 13a.
  • the valve operation amount determination unit 60 can also be said to perform feedback control so that the average value of the operation amounts of the LED 41 determined by the LED operation amount determination unit 13d is constant at the target value.
  • the valve control unit 61 switches the opening and closing of the high-speed switching valve 50 based on the operation amount determined by the valve operation amount determination unit 60. Thereby, the heat absorption of the electronic device D etc. by the said refrigerant
  • the light output from the LED 41 is adjusted so that the temperature of the electronic device becomes the test temperature / target temperature.
  • switching of execution / stop of refrigerant supply into the mounting table 30, that is, opening and closing of the high-speed switching valve 50 is controlled so that the average value of the output from the LED 41 becomes the target value.
  • the base unit 13 controls the heating by the light output from the LED 41 corresponding to the electronic device D based on the temperature of the electronic device D to be inspected, and based on the light output from the LED 41,
  • the heat absorption by the refrigerant in the refrigerant flow path 32a of the mounting table 30 is controlled, and the temperature of the electronic device D to be inspected is controlled. Therefore, it is not necessary to use the LED 41 having a large maximum output or increase the number of the LEDs 41, so that an increase in cost can be prevented and the cooling of the LED 41 is unnecessary. Furthermore, since the failure rate of the LED 41 when the LED 41 is not cooled is low, the reliability of the prober 1 can be maintained.
  • the high-speed switching valve 50 does not require a motor for the valve, so that the cost can be reduced and the space can be saved.
  • the control target can be locked to the hyperplane without causing chattering.
  • control method that is the basis for temperature control of the base unit 13 is sliding mode control that uses a linear element and a non-linear element in combination.
  • the light output from the LED 41 is used as the linear element, and the non-linear element is used.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a prober as an electronic device inspection apparatus according to the third embodiment of the present invention, and is a block diagram schematically showing a schematic configuration of a base unit included in the prober.
  • the base unit 13 includes an LED operation amount determination unit 70 and an LED control unit 71, as shown in FIG.
  • the LED operation amount determination unit 70 is for feedback control so that the temperature of the electronic device D to be inspected is constant at the target temperature, and is based on the temperature of the electronic device D and the temperature of the mounting table 30.
  • the operation amount of the LED 41 is determined.
  • the LED operation amount determination unit 70 calculates, for example, a deviation between the temperature of the electronic device D calculated by the device temperature calculation unit 13c and the target temperature of the electronic device D stored in the storage unit 13a. From this, the temperature of the mounting table 30 is estimated. The estimation is performed by, for example, time integration of the deviation.
  • the LED operation amount determination unit 70 calculates a deviation between the estimated temperature of the mounting table 30 and the temperature of the mounting table 30 acquired through the mounting table temperature acquisition unit 13h, and from the deviation, The operation amount of the LED 41 corresponding to the electronic device D is calculated / determined. That is, the LED operation amount determination unit 70 calculates / determines the operation amount of the LED 41 by performing state feedback using the temperature of the mounting table 30 as a state amount.
  • the LED control unit 71 adjusts the light output of the LED 41 based on the operation amount calculated by the LED operation amount determining unit 70. Thereby, heating of the electronic device D to be inspected by the light from the LED 41 is controlled.
  • the state feedback is performed with the temperature of the mounting table 30 (more specifically, the lid member 31) as the state quantity. Therefore, the temperature of the electronic device D to be inspected can be controlled more accurately.
  • the present embodiment can also be applied to the case where the heat absorption is controlled by switching the execution / stop of the supply of the refrigerant using the high-speed switching valve 50 as a valve.
  • the above example is an example in which there is one electronic device D to be inspected at the same time.
  • each of the above-described embodiments can be applied to a case where there are a plurality of electronic devices D to be inspected at the same time.
  • the operation amount related to the heat absorption by the refrigerant is determined so that, for example, the average value of the operation amounts of the LEDs corresponding to the electronic devices is constant at the target value.
  • FIGS. 11 to 16 are diagrams showing simulation results of the temperature of the electronic device when the electronic device to be inspected instantaneously generates heat as Comparative Examples 1 and 2 and Test Examples 1 to 4.
  • the right vertical axis indicates the LED operation amount in FIGS. 11 and 12, and in FIGS.
  • the opening degree of the refrigerant flow control valve and FIGS. 15 and 16 show the open / close state of the fast switching valve, respectively.
  • “1” indicates that the valve is open.
  • “0” indicates that the valve is closed.
  • each figure (B) is the elements on larger scale of each figure (A).
  • Comparative Examples 1 and 2 are simulation results when a comparative prober is used.
  • the comparative prober is different from the prober of the first embodiment only in the temperature control method of the electronic device, and the heat absorption by the refrigerant is constant.
  • the temperature of the electronic device is controlled only by controlling the heating by the light output.
  • Test examples 1 and 2 are simulation results when the prober of the first embodiment described above is used, and test examples 3 and 4 are simulation results when the prober of the second embodiment described above is used.
  • the electronic device generated heat for about 10 seconds after about 80 seconds had elapsed.
  • the coolant is water
  • the material of the lid member 31 of the mounting table 30 is SiC
  • the maximum output of the LED is 90 W
  • the target operation amount of the LED is 30 W.
  • the target temperature of the electronic device was 85 ° C. except for Test Example 4, and the target temperature in Test Example 4 was 105 ° C.
  • the calorific value of the electronic device was 50 W in Comparative Example 1, 100 W in Comparative Example 2, 200 W in Test Example 1, 300 W in Test Example 2, Test Example 3, and 765 W in Test Example 4.
  • the temperature of the electronic device is 88 ° C. This can be controlled within a suitable range from the target temperature.
  • the calorific value of the electronic device is very large, for example, in the case of 300 W as in Test Example 2 in FIG. 14, the temperature rises to 93.8 ° C.
  • the temperature of the electronic device is 85.9 ° C. at the maximum. It can be controlled within a range very close to the target temperature.
  • the calorific value of the electronic device is larger, for example, in the case of 765 W where the calorific value is twice or more than that of Test Example 3 as in Test Example 4 of FIG. Even so, if the target temperature is 105 ° C., the temperature of the electronic device is 107.2 ° C., which is at most 2.2 ° C. higher than the target temperature, and can be controlled within a suitable range from the target temperature. .
  • the present invention is useful for a technique for inspecting an electronic device.

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Abstract

電子デバイスに接触端子を電気的に接触させて当該電子デバイスを検査する検査装置は、光を透過可能な冷媒が流通する冷媒流路を内部に有し、被検査体の載置側と反対側が光透過部材で形成された載置台と、当該載置台における被検査体の載置側と反対側の面と対向するように配置され、被検査体を指向する複数のLEDを有する光照射機構と、冷媒による吸熱と当該LEDからの光による加熱を制御し、検査対象の電子デバイスの温度を制御する制御部とを備え、当該制御部は、測定された検査対象の電子デバイスの温度に基づいて、当該LEDからの光出力を制御し、当該LEDの光出力に基づいて冷媒による吸熱を制御する。

Description

検査装置
(関連出願の相互参照)
 本願は、2018年3月5日に日本国に出願された特願2018-38843号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 本発明は、載置台に載置された電子デバイスを検査する検査装置に関する。
 半導体製造プロセスでは、所定の回路パターンを持つ多数の電子デバイスが半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)上に形成される。形成された電子デバイスは、電気的特性等の検査が行われ、良品と不良品とに選別される。電子デバイスの検査は、例えば、各電子デバイスに分割される前のウェハの状態で、検査装置を用いて行われる。
 プローバ等と称される電子デバイスの検査装置(以下、「プローバ」という)は、多数のピン状のプローブを有するプローブカードと、ウェハを載置する載置台と、ICテスターとを備える(特許文献1参照)。このプローバは、プローブカードの各プローブを電子デバイスの電極に対応して設けられた電極パッドや半田バンプに接触させ、電子デバイスからの信号をICテスターへ伝達させて電子デバイスの電気的特性を検査する。また、特許文献1のプローバでは、電子デバイスの電気的特性を検査する際、当該電子デバイスの実装環境を再現するために、載置台内の冷媒流路やヒータによって載置台の温度が制御されることにより、ウェハの温度が制御される。
特開平10―135315号公報
 ところで、近年、電子デバイスは高速化や微細化が進み、集積度が高くなり、動作時の発熱量が非常に増大しているため、ウェハにおいて一の電子デバイスの検査中に隣接する他の電子デバイスに熱負荷が与えられてしまい当該他の電子デバイスに不具合を生じさせるおそれがある。
 この不具合が生じるのを防ぐ方法として、特許文献1のプローバにおいて載置台内に設けられている冷媒流路やヒータで、検査中の電子デバイスの温度を制御し、他の電子デバイスへ熱負荷がかかるのを抑制する方法が考えられる。しかしながら、載置台内の冷媒流路やヒータを用いた場合、ウェハの温度を全体的に制御することができるものの、ウェハの温度を局所的、例えば、検査中の電子デバイスの近傍のみに限って制御し、他の電子デバイスへ熱負荷がかかるのを抑制することは不可能である。なぜならば、冷媒流路やヒータの小型化は困難であり、載置台内に冷媒流路やヒータを局所的に配置するのは困難であるからである。
 そこで、例えば、検査中の電子デバイスに印加する電圧を、実装環境において印加されるべき比較的高い実装時電圧より小さくすることにより、隣接する他の電子デバイスへ熱負荷が与えられることを避けている。しかし、その結果、実装時電圧の印加時に発生する不具合を電子デバイスのパッケージング前に発見することができず、パッケージの歩留まりを低下させ、コスト高を招くという問題が生じている。
 本開示にかかる技術の目的は、電子デバイスのコスト高を抑制することができる電子デバイスの検査装置を提供することにある。
 上記目的を達成するために、本発明の一態様は、被検査体に設けられた電子デバイスに接触端子を電気的に接触させて当該電子デバイスを検査する検査装置であって、光を透過可能な冷媒が流通する冷媒流路を内部に有すると共に、前記被検査体が載置されるものであり、前記被検査体の載置側と反対側が光透過部材で形成された載置台と、前記載置台における前記被検査体の載置側と反対側の面と対向するように配置され、前記被検査体を指向する複数のLEDを有する光照射機構と、前記冷媒による吸熱と前記LEDからの光による加熱を制御し、検査対象の前記電子デバイスの温度を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、少なくとも測定された前記検査対象の前記電子デバイスの温度に基づいて、前記LEDからの光出力を制御し、前記LEDの光出力に基づき、前記冷媒による吸熱を制御する。
 本発明の一態様の検査装置によれば、電子デバイスのコスト高を抑制することができる。
本発明の第1実施形態にかかる検査装置の構成の概略を示す斜視図である。 本発明の第1実施形態にかかる検査装置の構成の概略を示す正面図である。 被検査体であるウェハの構成を概略的に示す平面図である。 ステージの構成を概略的に示す断面図である。 光照射機構の構成を概略的に示す平面図である。 図1の検査装置におけるウェハの温度測定用の回路の構成を概略的に示す図である。 ベースユニットの構成の概略を模式的に示すブロック図である。 本発明の第2実施形態にかかる検査装置が有するステージの上部構成を概略的に示す断面図である。 本発明の第2実施形態にかかるベースユニットの構成の概略を模式的に示すブロック図である。 本発明の第3実施形態にかかるベースユニットの構成の概略を模式的に示すブロック図である。 検査対象の電子デバイスが瞬間的に発熱したときの電子デバイスの温度のシミュレーション結果(比較例1)を示す図である。 検査対象の電子デバイスが瞬間的に発熱したときの電子デバイスの温度のシミュレーション結果(比較例2)を示す図である。 検査対象の電子デバイスが瞬間的に発熱したときの電子デバイスの温度のシミュレーション結果(試験例1)を示す図である。 検査対象の電子デバイスが瞬間的に発熱したときの電子デバイスの温度のシミュレーション結果(試験例2)を示す図である。 検査対象の電子デバイスが瞬間的に発熱したときの電子デバイスの温度のシミュレーション結果(試験例3)を示す図である。 検査対象の電子デバイスが瞬間的に発熱したときの電子デバイスの温度のシミュレーション結果(試験例4)を示す図である。
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(第1実施形態)
 図1及び図2はそれぞれ、本発明の第1実施形態にかかる検査装置としてのプローバ1の構成の概略を示す斜視図及び正面図である。図2では、図1のプローバ1の後述の収容室とローダが内蔵する構成要素を示すため、その一部が断面で示されている。
 図1及び図2のプローバ1は、被検査体としてのウェハWに形成された複数の電子デバイス(後述の図3の符号D参照)それぞれの電気的特性の検査を行うものであり、検査時にウェハを収容する収容室2と、収容室2に隣接して配置されるローダ3と、収容室を覆うように配置されるテスター4とを備える。
 収容室2は、内部が空洞の筐体であり、検査対象のウェハWが固定されるステージ10を有する。ステージ10は、該ステージ10に対するウェハWの位置がずれないようにウェハWを吸着保持する。また、ステージ10は、水平方向及び鉛直方向に移動自在に構成されており、この構成により、後述のプローブカード11とウェハWの相対位置を調整してウェハWの表面の電極をプローブカード11のプローブ11aと接触させることができる。
 収容室2における該ステージ10の上方には、該ステージ10に対向するようにプローブカード11が配置される。プローブ11aは、実施の形態における接触端子の一例である。
 また、プローブカード11は、インターフェース12を介してテスター4へ接続されている。各プローブ11aがウェハWの各電子デバイスの電極に接触する際、各プローブ11aは、テスター4からインターフェース12を介して電子デバイスへ電力を供給し、または、電子デバイスからの信号をインターフェース12を介してテスター4へ伝達する。
 ローダ3は、搬送容器であるFOUP(図示省略)に収容されているウェハWを取り出して収容室2のステージ10へ搬送する。また、ローダ3は、電子デバイスDの電気的特性の検査が終了したウェハWをステージ10から受け取り、FOUPへ収容する。
 さらに、ローダ3は、検査対象の電子デバイスの温度制御等の各種制御を行う制御部としてのベースユニット13と、各電子デバイスにおける電位差生成回路(図示省略)における電位差を測定する電位差測定ユニット14とを有する。上記電位差生成回路は、例えば、ダイオード、トランジスタまたは抵抗である。電位差測定ユニット14は、配線15を介してインターフェース12に接続され、上記電位差生成回路に対応する2つの電極へ接触する2つのプローブ11a間の電位差を取得し、取得した電位差をベースユニット13へ伝達する。インターフェース12における各プローブ11a及び配線15の接続構造については後述する。ベースユニット13は配線16を介してステージ10へ接続され、後述の光照射機構40や後述の載置台30への冷媒の流量を調整する流量制御バルブを制御する。なお、ベースユニット13や電位差測定ユニット14は収容室2に設けられてもよく、また、電位差測定ユニット14は、プローブカード11に設けられてもよい。
 テスター4は、電子デバイスが搭載されるマザーボードの回路構成の一部を再現するテストボード(図示省略)を有する。テストボードは、電子デバイスからの信号に基づいて、該電子デバイスの良否を判断するテスターコンピュータ17に接続される。テスター4では、上記テストボードを取り替えることにより、複数種のマザーボードの回路構成を再現することができる。
 さらに、プローバ1は、ユーザ向けに情報を表示したりユーザが指示を入力したりするためのユーザインターフェース部18を備える。ユーザインターフェース部18は、例えば、タッチパネルやキーボード等の入力部と液晶ディスプレイ等の表示部とからなる。
 上述の各構成要素を有するプローバ1では、電子デバイスの電気的特性の検査の際、テスターコンピュータ17が、電子デバイスと各プローブ11aを介して接続されたテストボードへデータを送信する。そして、テスターコンピュータ17が、送信されたデータが当該テストボードによって正しく処理されたか否かを当該テストボードからの電気信号に基づいて判定する。
 次に、上述のプローバ1の被検査体であるウェハWについて図3を用いて説明する。図3は、ウェハWの構成を概略的に示す平面図である。
 ウェハWには、略円板状のシリコン基板にエッチング処理や配線処理を施すことにより、図3に示すように、複数の電子デバイスDが互いに所定の間隔をおいて、表面に形成されている。電子デバイスDすなわちウェハWの表面には、電極Eが形成されており、該電極Eは当該電子デバイスDの内部の回路素子に電気的に接続されている。電極Eへ電圧を印加することにより、各電子デバイスDの内部の回路素子へ電流を流すことができる。
 次に、ステージ10の構成について図4及び図5を用いて説明する。図4はステージ10の上部構成を概略的に示す断面図であり、図5は後述の光照射機構40の構成を概略的に示す平面図である。
 ステージ10は、図4に示すように、上部において、上方から順に、載置台30と、光照射機構40とを有する。載置台30は、その上面にウェハWが載置されるものであり、光照射機構40は、載置台30に載置された蓋部材31に光を照射して当該蓋部材31を加熱することにより、ウェハWを加熱し、該ウェハW上に形成された電子デバイスDを加熱する。
 載置台30は、蓋部材31をウェハWの載置側すなわち上側に、有底部材32をウェハWの載置側と反対側すなわち下側に有し、蓋部材31と有底部材32とはOリング33を介して当接する。
 蓋部材31は、円板状に形成されており、例えばSiCから形成される。SiCは、熱伝導率及びヤング率が高く、光照射機構40からの光に対する吸収効率も高い。したがって、蓋部材31をSiCで形成することにより、当該蓋部材31を加熱/冷却したときに当該蓋部材31に載置されたウェハWを効率良く加熱/冷却することができ、また、蓋部材31に割れ等が生じるのを防止することができ、さらに、光照射機構40からの光により効率的に蓋部材31すなわちウェハWを加熱することができる。また、SiCはグリーンシート法等を用いることができるため、加工性が高いため、プローバ1の製造コストを低減させることができる。
 蓋部材31の上面には、ウェハWを吸着するための吸着穴(図示省略)が形成されている。また、蓋部材31には、複数の温度センサ31aが平面視において互いに離間した位置に埋設されている。
 有底部材32は、蓋部材31と略同径の円板状に形成されており、光照射機構40からの光を透過する光透過部材で形成される。光照射機構40からの光が近赤外光である場合、上記光透過部材として、ポリカーボネイト、石英、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂又はガラスを用いることができる。また、これらの材料は、加工や成型が容易であるため、プローバ1の製造コストを低減させることができる。
 また、有底部材32の上面には、載置台30の内部に冷媒を流すための溝が形成されており、該溝は、蓋部材31に覆われて冷媒流路32aを形成する。言い換えると、載置台30は、蓋部材31と有底部材32とにより形成される冷媒流路32aをその内部に有する。プローバ1では、冷媒流路32aを流れる冷媒で載置台30上に載置されたウェハWを冷却することによって、当該ウェハWに形成された電子デバイスを冷却し、すなわち、電子デバイスの吸熱を行う。
 また、有底部材32の側部には、冷媒流路32aと連通する供給口32bと排出口32cとが形成されている。供給口32bには、冷媒流路32aに冷媒を供給する供給管34が接続されており、排出口32cには、冷媒流路32aから冷媒を排出する排出管35が接続されている。供給管34には、冷媒流路32aに供給する冷媒の流量を制御する流量制御バルブ36が設けられている。流量制御バルブ36には、高速に流量を変化させることが可能な、チラーの冷媒流量制御用のバルブ等を用いることができる。また、この流量制御バルブ36として三方バルブを設置し、冷媒流路32aをバイパスするようなバイパス流路を設ける応用も可能である。更に冷媒流路32aとバイパス流路のバルブが可変コンダクタンスバルブの場合、冷媒流路32aのコンダクタンスをCv、バイパス流路のコンダクタンスをCvbとするとCv+Cvb=一定となるようにすることで、全体のコンダクタンスを変えず制御が出来る。
 冷媒流路32aを流れる冷媒としては、例えば、光が透過可能な液体である水が用いられ、プローバ1の外部に設けられたポンプ(図示省略)によって供給管34を介して冷媒流路32aへ供給される。なお、冷媒の流量を調整する流量制御バルブ36等の動作はベースユニット13により制御される。
 光照射機構40は、載置台30におけるウェハWの載置側と反対側の面と対向するように配置されており、言い換えると、有底部材32の下面と対向するように配置されている。
 この光照射機構40は、ウェハWを指向する複数のLED41を有する。具体的には、光照射機構40は、複数のLED41がユニット化されたLEDユニットUを複数有すると共に、これらLEDユニットUが表面に搭載されるベース42を有する。光照射機構40におけるLEDユニットUは、例えば、図5に示すように、ウェハW上に形成された電子デバイスD(図3参照)と同数で同様に配列された平面視正方形状のユニットU1と、その外周を覆う平面視非正方形状のユニットU2とでベース42の略全面を覆っており、これにより、LEDユニットUのLED41からの光で、少なくとも蓋部材31におけるウェハWが搭載される部分全体を照射することができるよう構成されている。
 各LED41は、ウェハWに向けて光を照射する。本例では、各LED41は近赤外光を出射する。LED41から出射された光(以下、「LED光」と省略することがある。)は、光透過部材からなる載置台30の有底部材32を通過する。有底部材32を通過した光は、載置台30の冷媒流路32aを流れる、光を透過可能な冷媒を通過し、蓋部材31に入射する。
 光照射機構40では、載置台30におけるウェハWが載置される蓋部材31に入射されるLED光は、LEDユニットU単位で制御される。したがって、光照射機構40は、蓋部材31における任意の箇所へのみLED光を照射したり、また、照射する光の強度を任意の箇所と他の箇所とで異ならせたりすることができる。
 プローバ1では、光照射機構40からの光による加熱と冷媒流路32aを流れる冷媒による吸熱とにより、載置台30上のウェハWに形成された検査対象の電子デバイスDの温度を目標温度で一定になるように制御する。この温度制御のために、プローバ1では、ウェハWの温度を測定している。
 図6は、プローバ1における電子デバイスDの温度測定用の回路の構成を概略的に示す図である。
 プローバ1では、図6に示すように、各プローブ11aがインターフェース12に配置された複数の配線20によってテスター4に接続されるが、各配線20のうち、電子デバイスDにおける電位差生成回路(例えば、ダイオード)の2つの電極Eに接触する2つのプローブ11aとテスター4を接続する2つの配線20のそれぞれに、リレー21が設けられる。
 各リレー21は、各電極Eの電位をテスター4及び電位差測定ユニット14のいずれかへ切り替えて伝達可能に構成され、例えば、電子デバイスDの電気的特性の検査を行う際、各電極Eへ実装時電圧が印加されてから所定のタイミングで各電極Eの電位を電位差測定ユニット14へ伝達する。上記電位差生成回路では所定の電流を流した際に生じる電位差が温度によって異なることが知られている。したがって、電子デバイスDの電位差生成回路の電位差、すなわち、電位差生成回路の2つの電極E(プローブ11a)間の電位差に基づいて、電子デバイスDの温度を検査中においてリアルタイムに測定することができる。プローバ1では、電位差測定ユニット14が各リレー21から伝達された各電極Eの電位に基づいて電子デバイスDの電位差生成回路の電位差を取得し、さらに、取得した電位差をベースユニット13へ伝達する。ベースユニット13は、伝達された電位差と、電位差生成回路の電位差の温度特性とに基づいて、電子デバイスDの温度を測定する。
 なお、電子デバイスDの温度の測定方法は、上述に限られず、電子デバイスDの温度が測定可能であれば他の方法であってもよい。
 続いて、ベースユニット13の電子デバイスDの温度制御にかかる構成について図7を用いて説明する。図7はベースユニットの構成の概略を模式的に示すブロック図である。
 ベースユニット13は、例えばコンピュータ等から構成され、プログラム格納部(図示せず)を有している。プログラム格納部には、プローバ1における電子デバイスDの温度制御処理等の各種処理を制御するプログラムなどが格納されている。
  なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルデスク(MO)、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体からベースユニット13にインストールされたものであってもよい。
 ベースユニット13は、記憶部13aと、デバイス温度情報取得部13bと、デバイス温度算出部13cと、LED操作量決定部13dと、バルブ操作量決定部13eと、LED制御部13fと、バルブ制御部13gと、載置台温度取得部13hを有する。
 記憶部13aは、電子デバイスDの目標温度、光照射機構40のLED41の操作量の目標値や、冷媒の温度等を記憶する。LED41の操作量の目標値や冷媒の温度は、電子デバイスDの目標温度やLED41の最大出力等から予め決定される。また、記憶部13aは、電子デバイスDにおける電位差生成回路の電位差の温度特性の情報も記憶する。
 デバイス温度情報取得部13bは、検査対象の電子デバイスDの温度の情報として、当該電子デバイスDにおける前述の電位差生成回路の電位差の情報を電位差測定ユニット14から取得する。
 デバイス温度算出部13cは、デバイス温度情報取得部13bから取得した情報から得られる、検査対象の電子デバイスの電位差生成回路の電位差と、電位差生成回路の電位差の温度特性とに基づいて、検査対象の電子デバイスDの温度を算出する。
 LED操作量決定部13dは、検査対象の電子デバイスDの温度を目標温度で一定となるようにフィードバック制御(例えばPID制御)するためのものであり、LED41の操作量を決定する。具体的には、LED操作量決定部13dは、例えば、デバイス温度算出部13cが算出した電子デバイスDの温度と記憶部13aに記憶された電子デバイスDの目標温度との偏差を算出し、検査対象の電子デバイスDに対応するLED41の操作量を上記偏差からPID動作により算出/決定する。
 バルブ操作量決定部13eは、LED操作量決定部13dが決定するLED41の操作量を目標値で一定となるようにフィードバック制御(例えばPID制御)するためのものであり、載置台30の冷媒流路32aを流れる冷媒の流量を制御する流量制御バルブ36の操作量を決定する。具体的には、バルブ操作量決定部13eは、例えば、LED操作量決定部13dが算出したLED41の操作量と記憶部13aに記憶されたLED41の操作量の目標値との偏差を算出し、該偏差からPID動作により流量制御バルブ36の操作量を算出/決定する。流量制御バルブ36の操作量の算出に必要な、冷媒の温度の情報は記憶部13aに記憶されている。
 LED制御部13fは、LED操作量決定部13dが算出した操作量に基づいてLED41の光出力を調節する。これにより、LED41からの光による検査対象の電子デバイスD等の加熱が制御される。
 バルブ制御部13gは、バルブ操作量決定部13eが算出した操作量に基づいて流量制御バルブ36の開度を調節し、載置台30の内部の冷媒流路32aを流れる冷媒の流量を調整する。これにより、上記冷媒による検査対象の電子デバイスD等の吸熱が制御される。
 上述のような構成により、ベースユニット13は、検査対象の電子デバイスDの温度に基づいて、当該電子デバイスDに対応するLED41からの光出力による加熱を制御すると共に、LED41からの光出力に基づいて、載置台30の冷媒流路32a内の冷媒による吸熱を制御し、検査対象の電子デバイスDの温度を制御する。言い換えると、上述のような構成により、ベースユニット13は、応答の速いLED41からの光出力に係る操作量をマスター側、応答の遅い冷媒の流速に係る操作量をスレーブ側としたカスケード制御を行う。ベースユニット13の温度制御の基となる制御方法は、線形要素と非線形要素を併用するスライディングモード制御であり、線形要素としてLED41からの光出力を用い、非線形要素として冷媒の流量を用いる。スライディングモード制御では、制御操作量は、通常、線形制御操作量と非線形制御操作量へ分割される。線形制御操作量は制御システムの状態を切換超平面上で制御偏差を最小にするようにし、非線形制御操作量はモデル化誤差や不確かな外乱があると制御システムの状態を切換超平面へ向かわせる。
 なお、ベースユニット13の載置台温度取得部13hは、載置台30の温度の情報、具体的には蓋部材31の温度の情報を温度センサ31aから取得する。
 次に、プローバ1を用いたウェハWに対する検査処理の一例について説明する。
 まず、ローダ3のFOUPからウェハWが取り出されてステージ10に搬送され載置される。次いで、ステージ10が所定の位置に移動される。
 そして、光照射機構40の全てのLED41を点灯させ、蓋部材31の温度センサ31aから取得される情報に基づいて、蓋部材31の温度が面内で均一になるように、LED41からの光出力と、載置台30内を流れる冷媒の流量を調整する。
 この状態で、電位差測定ユニット14により、検査対象の電子デバイスDにおける前述の電位差生成回路の電位差を取得する。そして、面内で均一とされた蓋部材31の温度が検査対象の電子デバイスDの温度と略一致するものとして、上記電位差の校正を行い、すなわち、上記電位差の温度特性の情報を補正する。
 その後、ステージ10を移動させて、ステージ10の上方に設けられているプローブ11aと、ウェハWの検査対象の電子デバイスDの電極Eとを接触させる。
 そして、プローブ11aに検査用に信号が入力される。これにより、電子デバイスDの検査が開始される。なお、上記検査中、検査対象の電子デバイスDの電位差生成回路に生じる電位差の情報に基づいて、当該電子デバイスDの温度が試験温度/目標温度になるように、当該デバイスに対応するLEDユニットUのLED41からの光出力すなわちLED41の印加電圧が制御されると共に、LED41からの出力が目標値となるように、載置台30内の冷媒の流量すなわち流量制御バルブ36の開度が制御される。
 以後、電子デバイスDにおける電位差生成回路の電位差の校正より後の工程は、全ての電子デバイスDの検査が完了するまで繰り返される。
 以下、本実施形態の効果について説明する。
 本実施形態では、載置台30内の冷媒の流量を流量制御バルブ36を用いて制御することができる。また、載置台30におけるウェハWの載置側と反対側に位置する有底部材32と対向するように光照射機構40が配置され、有底部材32が光透過部材からなり、載置台30の冷媒流路32aを流れる冷媒も光が透過可能である。そのため、各LED41からのLED光を、冷媒等を透過させて載置台30の蓋部材31に到達させることができる。さらに、光照射機構40は各LEDユニットUによって蓋部材31へ局所的にLED光を照射することができる。上述のように冷媒の流量を流量制御バルブ36により制御することが可能な構成であれば、LED光の制御によらずに冷媒の流量の制御のみで電子デバイスDの温度を制御することも考えられるが、本実施形態では、LED光の制御も行って電子デバイスDの温度を制御する。具体的には、載置台30内の冷媒によって蓋部材31を全体的に冷却しつつ、蓋部材31へ局所的にLED光を照射し、検査中の電子デバイスDのみを加熱する。すなわち、ウェハWにおいて、検査中の電子デバイスDのみの温度を制御しつつ他の電子デバイスDを冷却する。そのため、検査中の電子デバイスDからの熱負荷が他の電子デバイスDへ与えられるのを抑制することができる。その結果、所望の電子デバイスDへ実装時電圧を印加させることができ、もって、実装時電圧の印加時に発生する不具合をパッケージング前に発見することができ、パッケージの歩留まりの低下を抑制してコスト高を招くのを防止することができる。なお、光照射機構40は、各LEDユニットUによって、蓋部材31に照射する光の強度を局所的に変更することもできる。したがって、載置台30内の冷媒によって蓋部材31を全体的に冷却しつつ、蓋部材31へのLED光の照射状態を局所的に変更することもでき、もって、検査中の電子デバイスDの加熱状態を他の電子デバイスと異ならせることもできる。すなわち、ウェハWにおいて、検査対象の電子デバイスDと、他の電子デバイスDとの両方を温度制御しながら検査対象の電子デバイスDの検査をすることができる。
 また、D-RAM等で採用されている一括コンタクトプロービングでは光照射機構40全面を点灯して分布調整する。このモードにおいてはウェハ発熱量が少ないのでLED照射量だけで調整できる。
 また、本実施形態では、冷媒による電子デバイスの吸熱の制御を、応答が遅い冷媒の温度ではなく、応答が早い冷媒の流量を調節することにより行っている。そして、ベースユニット13は、前述のように、検査対象の電子デバイスDの温度に基づいて、当該電子デバイスDに対応するLED41からの光出力による加熱を制御すると共に、LED41からの光出力に基づいて、載置台30の冷媒流路32a内の冷媒による吸熱を制御し、検査対象の電子デバイスDの温度を制御する。
 本実施形態とは異なり、LEDからの光出力による加熱のみを制御し冷媒による電子デバイスの吸熱を一定とする場合、電子デバイスの発熱量が非常に大きくなったときにおける当該電子デバイスの温度の上昇度を抑えるには、最大出力の大きいLEDを用いたり、LEDの密度を増やしたりする必要がある。しかし、最大出力の大きいLED41は高価であり、また、LED41の密度を増やすとコストが増加する。また、最大出力の大きいLED41を用いたりLED41の密度を増やしたりする場合は、LED41自体の冷却が必要となる。
 それに対し、本実施形態では、上述のように制御を行うため、最大出力の大きいLED41を用いたりLED41の個数を増やしたりする必要がないので、コスト増を防ぐことができ、また、LED41の冷却が不要である。さらに、LED41を冷却しない場合の当該LED41の故障率が低いため、プローバ1の信頼性を維持することができる。
 また、本実施形態では、吸熱にかかる冷媒に水を用いている。したがって、フロン系冷媒を用いた場合に比べて、冷媒による吸熱を高速に行うことができる。
 さらに、本実施形態では、吸熱にかかる冷媒に水を用いて載置台30の蓋部材31にSiCを用いているため、温度応答特性が高い。
 また、本実施形態では、電子デバイスDの検査に際し、当該電子デバイスDをチップに切り出す必要がなく、ウェハ単位で行うことができる。
(第2実施形態)
 図8及び図9は、本発明の第2の実施形態に係る電子デバイス検査装置としてのプローバを説明するための図であり、図8は、プローバが有するステージの上部構成を概略的に示す断面図、図9は、プローバが有するベースユニットの構成の概略を模式的に示すブロック図である。
 第1実施形態のプローバでは、図4に示すように冷媒による電子デバイスの吸熱の制御を、冷媒の流量を制御する流量制御バルブ36を用いて行っていた。それに対し、第2実施形態のプローバでは、図8に示すように、冷媒による電子デバイスの吸熱の制御を、冷媒の供給の実行と停止を切り替える高速切替バルブ50を用いて制御する。なお、以下では、高速切替バルブ50について、冷媒の供給が実行される状態をON状態、冷媒の供給が停止される状態をOFF状態ということがある。
 高速切替バルブ50には、高速に冷媒の供給実行/停止を切り替えることが可能な、ALD(Atomic Layer Deposition)成膜装置におけるガス用のバルブ等を用いることができる。
 なお、本実施形態における冷媒も水である。
 図9に示すように、本実施形態のベースユニット13は、バルブ操作量決定部60と、バルブ制御部61とを有する。
 バルブ操作量決定部60は、LED操作量決定部13dが決定するLED41の操作量が目標値から所定の範囲内に収まるようにフィードバック制御するためのものであり、高速切替バルブ50の操作量を決定する。具体的には、バルブ操作量決定部60は、例えば、LED操作量決定部13dが算出したLED41の操作量が所定の値(目標値)を超えたか否かに基づいて、高速切替バルブ50の操作量を決定する。
 また、バルブ操作量決定部60は、理論上高速切替バルブ50の切り替え時間がゼロならば制御対象が超平面にロックされてスライディングモードが実現できるが、実際は高速切替バルブ50の切り替え時間が有限の時間でありチャタリングを生じさせるので上記所定の値にヒステリシスを持たせている。つまり、高速切替バルブ50がOFF状態にある場合は、LED操作量決定部13dが算出したLED41の操作量が上記目標値に所定値を超えたときにON状態に切り替わるように高速切替バルブ50の操作量を決定し、高速切替バルブ50がON状態にある場合は、LED41の操作量が上記目標値から上記所定値を減じた値を下回ったときにOFF状態に切り替わるように高速切替バルブ50の操作量を決定する。ヒステリシスに関する情報すなわち上記所定値は記憶部13aに記憶されている。
 なお、バルブ操作量決定部60は、LED操作量決定部13dが決定するLED41の操作量の平均値が目標値で一定になるようにフィードバック制御するものとも言うことができる。
 バルブ制御部61は、バルブ操作量決定部60が決定した操作量に基づいて高速切替バルブ50の開閉を切り替える。これにより、上記冷媒による電子デバイスD等の吸熱が制御される。
 本実施形態では、電子デバイスDの検査中、当該電子デバイスDの電位差生成回路に生じる電位差の情報に基づいて、当該電子デバイスの温度が試験温度/目標温度になるようにLED41からの光出力が制御されると共に、LED41からの出力の平均値が目標値となるように、載置台30内への冷媒供給の実行/停止の切り替え、すなわち高速切替バルブ50の開閉が制御される。
 本実施形態でも、ベースユニット13は、検査対象の電子デバイスDの温度に基づいて、当該電子デバイスDに対応するLED41からの光出力による加熱を制御すると共に、LED41からの光出力に基づいて、載置台30の冷媒流路32a内の冷媒による吸熱を制御し、検査対象の電子デバイスDの温度を制御する。したがって、最大出力の大きいLED41を用いたりLED41の個数を増やしたりする必要がないので、コスト増を防ぐことができ、また、LED41の冷却が不要である。さらに、LED41を冷却しない場合の当該LED41の故障率が低いため、プローバ1の信頼性を維持することができる。
 また、本実施形態は、高速切替バルブ50は、流量制御バルブ36とは異なり、バルブにモータが不要であるため、コストを抑えることができ、省スペース化を図ることができる。
 さらに、本実施形態は、LED41の操作量の目標値にヒステリシスを持たせているため、チャタリングを起こさず制御対象を超平面にロックすることができる。
 なお、本実施形態においても、ベースユニット13の温度制御の基となる制御方法は、線形要素と非線形要素を併用するスライディングモード制御であり、線形要素としてLED41からの光出力を用い、非線形要素として冷媒の供給の切り替え(実行/停止)を用いる。
(第3実施形態)
 図10は、本発明の第3の実施形態に係る電子デバイス検査装置としてのプローバを説明するための図であり、プローバが有するベースユニットの構成の概略を模式的に示すブロック図である。
 本実施形態のプローバは、図10に示すように、ベースユニット13が、LED操作量決定部70と、LED制御部71とを有する。
 LED操作量決定部70は、検査対象の電子デバイスDの温度を目標温度で一定となるようにフィードバック制御するためのものであり、当該電子デバイスDの温度と載置台30の温度とに基づいてLED41の操作量を決定する。具体的には、LED操作量決定部70は、例えば、デバイス温度算出部13cが算出した電子デバイスDの温度と記憶部13aに記憶の電子デバイスDの目標温度との偏差を算出し、該偏差から載置台30の温度の推定を行う。上記推定は、例えば、上記偏差を時間積分すること等により行われる。そして、LED操作量決定部70は、推定した載置台30の温度と、載置台温度取得部13hを介して取得された載置台30の温度との偏差を算出し、該偏差から、検査対象の電子デバイスDに対応するLED41の操作量を算出/決定する。つまり、LED操作量決定部70は、載置台30の温度を状態量とする状態フィードバックを施してLED41の操作量を算出/決定する。
 LED制御部71は、LED操作量決定部70が算出した操作量に基づいてLED41の光出力を調節する。これにより、LED41からの光による検査対象の電子デバイスD等の加熱が制御される。
 本実施形態のプローバでは、検査対象の電子デバイスDの温度のフィードバック制御に際し、載置台30(より具体的には蓋部材31)の温度を状態量とする状態フィードバックを施している。したがって、検査対象の電子デバイスDの温度をより正確に制御することができる。
 なお、本実施形態は、バルブとして高速切替バルブ50を用い冷媒の供給の実行/停止を切り替えることにより吸熱を制御する場合にも適用することができる。
 以上の例は、同時に検査する電子デバイスDが1つである例である。ただし、上述の各実施形態は、同時に検査する電子デバイスDが複数である場合にも適用することができる。この場合、冷媒による吸熱にかかる操作量は、例えば、各電子デバイスに対応する各LEDの操作量の平均値が目標値で一定になるように決定される。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
 図11~図16は、比較例1、2及び試験例1~4として検査対象の電子デバイスが瞬間的に発熱したときの電子デバイスの温度のシミュレーション結果を示す図である。各図において、横軸は時間、左側の縦軸は電子デバイスの温度、電子デバイスの発熱量を示しており、右側の縦軸は図11及び図12ではLED操作量、図13及び図14では冷媒の流量制御バルブの開度、図15及び図16では高速切替バルブの開閉状態をそれぞれ示しており、図15及び図16の右側の縦軸において、“1”はバルブが開状態であること、“0”はバルブが閉状態であることを示している。また、各図(B)は各図(A)の部分拡大図である。
 比較例1、2は、比較用のプローバを用いた場合のシミュレーション結果であり、上記比較用のプローバは、第1実施形態のプローバと電子デバイスの温度制御方法のみが異なり、冷媒による吸熱を一定とし光出力による加熱の制御のみで電子デバイスの温度を制御する。試験例1、2は、上述の第1実施形態のプローバを用いた場合のシミュレーション結果であり、試験例3、4は、上述の第2実施形態のプローバを用いた場合のシミュレーション結果である。
 なお、上記シミュレーションでは、約80秒経過後約10秒間にわたって電子デバイスが発熱したものとした。また、冷媒は水、載置台30の蓋部材31の材料はSiC、LEDの最大出力は90W、LEDの目標操作量は30Wであるものとした。さらに、電子デバイスの目標温度は、試験例4を除き、85℃であるものとし、試験例4における上記目標温度は105℃であるものとした。電子デバイスの発熱量は、比較例1において50W、比較例2において100W、試験例1において200W、試験例2、試験例3において300W、試験例4において765Wとした。
 上記比較用のプローバでは、図11の比較例1から明らかな通り、電子デバイスの発熱量が50Wと小さければ、温度を目標温度から好適な範囲内(目標温度+3℃以内)に制御することができる。しかし、図12の比較例2から明らかな通り、電子デバイスの発熱量が100Wになると、電子デバイスの温度が目標温度から好適な範囲外まで、具体的には92.7℃まで上昇してしまう。
 それに対し、第1実施形態のプローバでは、図13の試験例1から明らかな通り、電子デバイスの発熱量が比較例2の場合より大きい200Wであっても、電子デバイスの温度は最大でも88℃以下であり、目標温度から好適な範囲内に制御することができる。ただし、第1実施形態のプローバでは、電子デバイスの発熱量が非常に大きい場合、例えば、図14の試験例2のように300Wの場合、93.8℃まで温度が上昇する。
 一方、第2実施形態のプローバでは、図15の試験例3から明らかな通り、電子デバイスの発熱量が非常に大きい300Wの場合でも、電子デバイスの温度は、最大でも85.9℃という目標温度に非常に近い値であり、目標温度から非常に近い範囲内に制御することができる。さらに、第2実施形態のプローバでは、電子デバイスの発熱量がさらに大きい場合、例えば、図16の試験例4のように試験例3のときよりも発熱量が2倍以上である765Wの場合であっても、目標温度が105℃であれば、電子デバイスの温度は、最大でも目標温度より2.2℃だけ高い107.2℃であり、目標温度から好適な範囲内に制御することができる。
 本発明は、電子デバイスを検査する技術に有用である。
1 プローバ
2 収容室
3 ローダ
4 テスター
10 ステージ
11 プローブカード
11a プローブ
12 インターフェース
13 ベースユニット
13a 記憶部
13b デバイス温度情報取得部
13c デバイス温度算出部
13d,70 LED操作量決定部
13e,60 バルブ操作量決定部
13f,71 LED制御部
13g,61 バルブ制御部
13h 載置台温度取得部
14 電位差測定ユニット
17 テスターコンピュータ
18 ユーザインターフェース部
31a 温度センサ
32 有底部材
32a 冷媒流路
36 流量制御バルブ
40 光照射機構
41 LED
50 高速切替バルブ
E 電極
U LEDユニット
W ウェハ
 
 

Claims (9)

  1. 被検査体に設けられた電子デバイスに接触端子を電気的に接触させて当該電子デバイスを検査する検査装置であって、
    光を透過可能な冷媒が流通する冷媒流路を内部に有すると共に、前記被検査体が載置されるものであり、前記被検査体の載置側と反対側が光透過部材で形成された載置台と、
    前記載置台における前記被検査体の載置側と反対側の面と対向するように配置され、前記被検査体を指向する複数のLEDを有する光照射機構と、
    前記冷媒による吸熱と前記LEDからの光による加熱を制御し、検査対象の前記電子デバイスの温度を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
     少なくとも測定された前記検査対象の前記電子デバイスの温度に基づいて、前記LEDからの光出力を制御し、
     前記LEDの光出力に基づき、前記冷媒による吸熱を制御するように構成されている。
  2. 請求項1に記載の検査装置において、
    前記制御部は、
     前記検査対象の前記電子デバイスの温度が一定になるように、前記LEDの出力を制御し、
     前記LEDの出力が一定になるように、前記冷媒による吸熱を制御するように構成されている。
  3. 請求項2に記載の検査装置において、
    前記制御部は、測定された前記検査対象の前記電子デバイスの温度と測定された前記載置台の温度とに基づいて、前記検査対象の前記電子デバイスの温度が一定になるように、前記LEDの出力を制御するように構成されている。
  4. 請求項2に記載の検査装置において、
    前記制御部は、前記LEDの出力が一定になるように、前記冷媒の流量を制御して、前記冷媒による吸熱を制御するように構成されている。
  5. 請求項3に記載の検査装置において、
    前記制御部は、前記LEDの出力が一定になるように、前記冷媒の流量を制御して、前記冷媒による吸熱を制御するように構成されている。
  6. 請求項2に記載の検査装置において、
    前記制御部は、前記LEDの出力が所定の値を超えたか否かに基づいて、前記冷媒の供給の実行と停止の切り替えを行うことにより、前記冷媒による吸熱を制御するように構成されている。
  7. 請求項3に記載の検査装置において、
    前記制御部は、前記LEDの出力が所定の値を超えたか否かに基づいて、前記冷媒の供給の実行と停止の切り替えを行うことにより、前記冷媒による吸熱を制御するように構成されている。
  8. 請求項6に記載の検査装置において、
    前記制御部は、前記所定の値にヒステリシスを持たせている。
  9. 請求項7に記載の検査装置において、
    前記制御部は、前記所定の値にヒステリシスを持たせている。
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