JP2007129090A - Wafer test system, prober, wafer test method and probe card - Google Patents

Wafer test system, prober, wafer test method and probe card Download PDF

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Akira Yamaguchi
晃 山口
Taichi Fujita
太一 藤田
Masatoshi Tabayashi
正敏 田林
Takashi Motoyama
崇 元山
Shinichi Sakuyama
真一 佐久山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a wafer test system in which the temperature of a device inspected can be set accurately through a simple arrangement. <P>SOLUTION: The wafer test system comprises a tester 21, a prober, and a communication path 25 connecting the tester and the prober and performs electrical inspection of a semiconductor device formed on a wafer. The prober comprises a probe card 17 having a probe 18, a wafer chuck 11 for holding a wafer W, a means 20 for regulating the temperature of a wafer chuck, and a control section 16. The tester 21 detects the temperature of the semiconductor device by detecting the electric characteristics of an element formed in the semiconductor device and transmits detected temperature data to the prober via the communication path. The control section 16 of the prober controls the temperature regulation means 20 based on the received temperature data. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体装置(デバイス)の電気的な検査を行うウエハテストシステム及びウエハテスト方法、更にウエハテストシステムを構成するプローバ及びそこで使用されるプローブカードに関し、特にウエハを保持するウエハチャックの表面を加熱及び冷却して高温及び低温環境で検査が行えるウエハテストシステム、ウエハテスト方法、プローバ及びプローブカードに関する。   The present invention relates to a wafer test system and a wafer test method for electrically inspecting a plurality of semiconductor devices (devices) formed on a semiconductor wafer, a prober constituting the wafer test system, and a probe card used therein, In particular, the present invention relates to a wafer test system, a wafer test method, a prober, and a probe card that can perform inspection in a high and low temperature environment by heating and cooling the surface of a wafer chuck that holds a wafer.

半導体製造工程では、薄い円板状の半導体ウエハに各種の処理を施して、半導体装置(デバイス)をそれぞれ有する複数のチップ(ダイ)を形成する。各ダイは電気的特性が検査され、その後ダイサーで切り離なされた後、リードフレームなどに固定されて組み立てられる。上記の電気的特性の検査は、プローバとテスタで構成されるウエハテストシステムにより行われる。プローバは、ウエハをステージに固定し、各ダイの電極パッドにプローブを接触させる。テスタは、プローブに接続される端子から、電源および各種の試験信号を供給し、ダイの電極に出力される信号をテスタで解析して正常に動作するかを確認する。   In the semiconductor manufacturing process, various processes are performed on a thin disk-shaped semiconductor wafer to form a plurality of chips (dies) each having a semiconductor device (device). Each die is inspected for electrical characteristics, then separated by a dicer, and then fixed to a lead frame and assembled. The inspection of the electrical characteristics is performed by a wafer test system composed of a prober and a tester. The prober fixes the wafer to the stage and brings the probe into contact with the electrode pad of each die. The tester supplies power and various test signals from a terminal connected to the probe, and analyzes the signals output to the electrodes of the die with the tester to confirm whether it operates normally.

半導体装置は広い用途に使用されており、−55°Cのような低温環境や、200°Cのような高温環境でも使用される半導体装置(デバイス)もあり、プローバにはこのような環境での検査が行えることが要求される。そこで、プローバにおいてウエハを保持するウエハチャックのウエハ載置面の下に、例えば、ヒータ機構、チラー機構、ヒートポンプ機構などのウエハチャックの表面の温度を変えるウエハ温度調整手段を設けて、ウエハチャックの上に保持されたウエハを過熱又は冷却することが行われる。   Semiconductor devices are used in a wide range of applications, and there are semiconductor devices (devices) that can be used in low-temperature environments such as -55 ° C and high-temperature environments such as 200 ° C. It is required that the inspection can be performed. Therefore, a wafer temperature adjusting means for changing the surface temperature of the wafer chuck such as a heater mechanism, a chiller mechanism, and a heat pump mechanism is provided under the wafer mounting surface of the wafer chuck for holding the wafer in the prober. The wafer held on is overheated or cooled.

図1は、ウエハ温度調整手段を有するプローバを備えるウエハテストシステムの概略構成を示す図である。プローバは、ウエハWを保持するウエハチャック11と、検査する半導体チップの電極配置に合わせて作られたプローブ18を有するプローブカード17と、制御部16と、を有する。ウエハチャック11内には、冷却液経路12及びヒータ13が設けられる。冷却液経路12には冷却装置14から経路15を介して冷却液が流され、ウエハWを保持するウエハチャック11の表面を冷却する。また、ヒータ13は発熱してウエハWを保持するウエハチャック11の表面を加熱する。制御部16は、ウエハチャック11の表面の近くに設けられた温度センサ19の検出した温度に基づいて、冷却装置14及びヒータ13を制御して、ウエハチャック11の表面が所望の温度になるようにする。プローバは、この他にも、ウエハチャック11のX、Y及びZ方向の3軸移動・回転機構、ウエハ上に形成されたダイの配列方向を検出するアライメント用カメラと、プローブの位置を検出する針位置検出カメラと、それらを収容する筐体などが設けられ、上記のプローブカード17は、筐体に設けられたカードホルダに取り付けられる。このような構成要素は本発明に直接関係しないので、ここでは図示を省略している。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a wafer test system including a prober having a wafer temperature adjusting means. The prober includes a wafer chuck 11 for holding the wafer W, a probe card 17 having a probe 18 made in accordance with the electrode arrangement of a semiconductor chip to be inspected, and a control unit 16. A coolant path 12 and a heater 13 are provided in the wafer chuck 11. A cooling liquid flows from the cooling device 14 to the cooling liquid path 12 via the path 15 to cool the surface of the wafer chuck 11 holding the wafer W. The heater 13 generates heat to heat the surface of the wafer chuck 11 that holds the wafer W. The control unit 16 controls the cooling device 14 and the heater 13 based on the temperature detected by the temperature sensor 19 provided near the surface of the wafer chuck 11 so that the surface of the wafer chuck 11 reaches a desired temperature. To. In addition to this, the prober detects the position of the probe and the triaxial movement / rotation mechanism of the wafer chuck 11 in the X, Y, and Z directions, the alignment camera that detects the arrangement direction of the dies formed on the wafer, and the probe. A needle position detection camera and a housing for housing them are provided, and the probe card 17 is attached to a card holder provided in the housing. Since such components are not directly related to the present invention, illustration is omitted here.

テスタは、テスタ本体21と、接続部22と、接続部22の端子とプローブカード17の端子を電気的に接続するコネクション部23と、を有する。コネクション部22は、バネを使用した接続端子機構、いわゆるスプリングピン構造を有する。テスタとプローバは通信経路25で接続されており、プローバは、ウエハテストにおいてテスタと連携して測定を行うが、その電源系や機構部分はテスタ本体及びテストヘッドとは独立した装置である。   The tester includes a tester body 21, a connection part 22, and a connection part 23 that electrically connects the terminal of the connection part 22 and the terminal of the probe card 17. The connection part 22 has a connection terminal mechanism using a spring, a so-called spring pin structure. The tester and the prober are connected by a communication path 25, and the prober performs measurement in cooperation with the tester in the wafer test. The power supply system and the mechanism part are devices independent of the tester body and the test head.

ウエハチャック11内には、他にもウエハWを真空吸着するための真空経路などが設けられ、ウエハチャック11内における冷却液経路12、ヒータ13及び真空経路の配置については各種の変形例がある。以下の説明では、冷却液経路12及び冷却装置14を含めた冷却機構と、ヒータ13を含む加熱機構をまとめてウエハ温度調整手段と称する。従って、ウエハ温度調整手段が、冷却機構と加熱機構の一方のみを有する場合もある。   In addition, a vacuum path or the like for vacuum-sucking the wafer W is provided in the wafer chuck 11, and there are various modified examples of the arrangement of the coolant path 12, the heater 13, and the vacuum path in the wafer chuck 11. . In the following description, the cooling mechanism including the coolant path 12 and the cooling device 14 and the heating mechanism including the heater 13 are collectively referred to as wafer temperature adjusting means. Therefore, the wafer temperature adjusting means may have only one of a cooling mechanism and a heating mechanism.

ウエハ温度調整手段は、ウエハチャック11に保持されたウエハWを、例えば、−55°Cから+200°Cまでの任意の温度に設定できる。ウエハ温度調整手段は、ヒートポンプ機構などで実現することも可能である。   The wafer temperature adjusting means can set the wafer W held on the wafer chuck 11 to an arbitrary temperature from −55 ° C. to + 200 ° C., for example. The wafer temperature adjusting means can also be realized by a heat pump mechanism or the like.

ウエハを所定の温度にして検査を行う場合、ウエハWをウエハチャック11に保持した状態で、制御部16は温度センサ19の検出した温度に基づいてウエハ温度調整手段を制御し、ウエハチャック11が所定の温度になるようにする。ウエハチャック11は、アルミニューム、銅、セラミックなどの熱伝導性の良好な材料で作られており、ウエハWを保持する表面はほぼ同じ温度になると考えられている。従って、温度センサ19は1個だけ設けられ、検出したウエハチャック11の温度は、他の部分でも同じであるとして制御が行われる。   When the wafer is inspected at a predetermined temperature, the control unit 16 controls the wafer temperature adjusting means based on the temperature detected by the temperature sensor 19 while the wafer W is held on the wafer chuck 11. Set to a predetermined temperature. The wafer chuck 11 is made of a material having good thermal conductivity such as aluminum, copper, or ceramic, and the surface holding the wafer W is considered to have substantially the same temperature. Therefore, only one temperature sensor 19 is provided, and control is performed assuming that the detected temperature of the wafer chuck 11 is the same in other portions.

以上説明したプローバ及びウエハテストシステムの構成は、広く知られているので、ここではこれ以上の説明を省略する。   Since the configuration of the prober and wafer test system described above is widely known, further description is omitted here.

特開2001−210683号公報(全体)JP 2001-210683 A (Overall)

デバイスの電気的特性を検査する場合、デバイスに電源及び信号を供給して動作させ、出力信号を検出する。そのため、デバイスは検査時に発熱する。しかし発熱してもウエハチャック11の熱容量は大きく、またウエハチャック11の熱伝導度は良好なので、検査中のデバイスの温度は、温度センサ19で検出できると考えて制御が行われてきた。   When inspecting the electrical characteristics of a device, a power supply and a signal are supplied to the device to operate, and an output signal is detected. Therefore, the device generates heat during inspection. However, even if heat is generated, the heat capacity of the wafer chuck 11 is large and the thermal conductivity of the wafer chuck 11 is good. Therefore, it has been controlled that the temperature of the device under inspection can be detected by the temperature sensor 19.

しかし、ウエハチャック11も、内部の構造などのために、表面の熱抵抗が十分に小さいとはいえず、保持したウエハのデバイスが発熱すると、その部分の温度が他の部分の温度より上昇することがわかった。特に発熱量の大きなデバイスを検査する時で、検査中のデバイスと温度センサが離れている時には、実際の検査中のデバイスの温度と温度センサの検出する温度の差が無視できないことが分かってきた。言い換えれば、検査するデバイスを正確に検査温度に設定することができないという問題があった。   However, the wafer chuck 11 also cannot be said to have a sufficiently low surface thermal resistance due to the internal structure and the like, and when the held wafer device generates heat, the temperature of that part rises above the temperature of the other part. I understood it. It has been found that the difference between the actual temperature of the device being inspected and the temperature detected by the temperature sensor cannot be ignored, especially when testing a device with a large amount of heat generated and the temperature sensor is far from the device being inspected. . In other words, there is a problem that the device to be inspected cannot be set to the inspection temperature accurately.

このような問題を解決するため、特許文献1は、ウエハチャック11の表面を複数の領域に分割し、各領域毎に独立に制御可能な温度調整手段(加熱機構と冷却機構)及び温度センサを設け、各温度センサの検出した温度に基づいて各領域の温度調整手段を制御することを記載しているが、高コストになるという問題がある。   In order to solve such a problem, Patent Document 1 divides the surface of the wafer chuck 11 into a plurality of regions, and includes temperature adjusting means (heating mechanism and cooling mechanism) and a temperature sensor that can be controlled independently for each region. Although it is described that the temperature adjusting means in each region is controlled based on the temperature detected by each temperature sensor, there is a problem that the cost increases.

更に、ウエハWは薄い板状であり、ウエハチャック11に吸着されて保持された状態では、ウエハWとウエハチャック11の表面の熱抵抗は十分に小さく、ウエハWの全面が短時間でウエハチャック11の表面温度になると考えられてきた。しかし、実際には、ウエハチャック11の表面の粗さなどのためにウエハWとウエハチャック11の表面の熱抵抗は十分に小さいとはいえないことも分かってきた。そこで、ウエハチャック11の表面の粗さを低減して、保持したウエハとウエハチャックの表面の熱抵抗を低減することも、検査中のデバイスの温度と温度センサの検出する温度の差を小さくする上で有効であるが、やはり高コストであり、効果も十分とはいえないという問題があった。   Further, the wafer W has a thin plate shape, and when it is attracted to and held by the wafer chuck 11, the thermal resistance between the wafer W and the surface of the wafer chuck 11 is sufficiently small, and the entire surface of the wafer W can be quickly removed from the wafer chuck 11. 11 surface temperatures have been considered. However, it has been found that the thermal resistance between the surface of the wafer W and the wafer chuck 11 is not sufficiently small due to the roughness of the surface of the wafer chuck 11 in practice. Therefore, reducing the surface roughness of the wafer chuck 11 to reduce the thermal resistance between the held wafer and the surface of the wafer chuck also reduces the difference between the temperature of the device under inspection and the temperature detected by the temperature sensor. Although effective above, there is still a problem that the cost is high and the effect is not sufficient.

本発明は、このような問題を解決するもので、ウエハテストシステム及び方法、及びそれに使用されるプローバで、検査中のデバイスの温度をより正確に検出して、デバイスを所望の温度に正確に設定できるようにすることを目的とする。   The present invention solves such problems, and more accurately detects the temperature of a device under inspection with a wafer test system and method, and a prober used therein, so that the device can be accurately set to a desired temperature. The purpose is to be able to set.

本願発明者は、上記のような問題が生じるのは、温度センサが検出している温度が、ウエハチャックの温度であり、デバイスの温度でないことに原因があり、デバイスの温度を直接検出できればこのような問題が解決できることに着目した。デバイスの温度を直接検出する方法としては、デバイス内に形成された素子の電気的特性を検出することによりデバイスの温度が検出できるので、テスタを利用して検出する方法と、プローブカードのプローブは検査するデバイスの付近のウエハ表面に接触するので、プローブカードに温度検出用のプローブを設けて、温度検出用のプローブが接触したウエハ表面の部分の温度を検出する方法などがある。   The inventor of the present application has the above problem because the temperature detected by the temperature sensor is the temperature of the wafer chuck, not the temperature of the device. If the temperature of the device can be detected directly, We focused on solving such problems. As a method of directly detecting the temperature of the device, the temperature of the device can be detected by detecting the electrical characteristics of the elements formed in the device, so the method of detecting using a tester and the probe of the probe card are Since the wafer surface near the device to be inspected is contacted, there is a method in which a probe for detecting the temperature is provided on the probe card and the temperature of the portion of the wafer surface in contact with the probe for detecting the temperature is detected.

本発明の第1の態様のウエハテストシステムは、テスタと、プローバと、前記テスタと前記プローバを接続する通信経路と、を備え、ウエハ上に形成された半導体装置の電気的検査を行うウエハテストシステムであって、前記プローバは、前記半導体装置の電極に接触するプローブを有し、前記半導体装置の電極を前記テスタの端子に接続するプローブカードと、ウエハを保持するウエハチャックと、前記ウエハチャックの前記ウエハを保持する部分の温度を調整する温度調整手段と、各部を制御する制御部と、を備え、前記テスタは、前記半導体装置内に形成された素子の電気的特性を検出することにより、前記半導体装置の温度を検出し、検出した温度データを前記プローバに前記通信経路を介して送信し、前記プローバの前記制御部は、受信した前記半導体装置の温度データに基づいて前記温度調整手段を制御することを特徴とする。   A wafer test system according to a first aspect of the present invention includes a tester, a prober, and a communication path connecting the tester and the prober, and performs a wafer test for performing electrical inspection of a semiconductor device formed on the wafer. The prober has a probe that contacts an electrode of the semiconductor device, a probe card that connects the electrode of the semiconductor device to a terminal of the tester, a wafer chuck that holds a wafer, and the wafer chuck Temperature adjusting means for adjusting the temperature of the part holding the wafer and a control unit for controlling each part, and the tester detects the electrical characteristics of the elements formed in the semiconductor device. The temperature of the semiconductor device is detected, and the detected temperature data is transmitted to the prober via the communication path, and the control unit of the prober And controlling the temperature adjusting means based on the temperature data of said received semiconductor device.

本発明の第1の態様によれば、テスタが半導体装置(デバイス)内の素子の電気的特性を検出することにより、直接デバイスの温度を検出するので、デバイスの温度を正確に検出することができる。しかも、従来のシステムでも、テスタとプローバは通信経路で接続されており、それを利用して温度データを送信するだけでよく、ハードウエアを追加せずに、ソフトウエアを変更するだけで実現できる。検査で規定されているのはデバイスの温度であり、本発明では直接検出したデバイスの温度に基づいて温度制御が行われるので、デバイスを正確に検査温度に設定することができる。   According to the first aspect of the present invention, since the tester directly detects the temperature of the device by detecting the electrical characteristics of the elements in the semiconductor device (device), the temperature of the device can be accurately detected. it can. Moreover, even in the conventional system, the tester and the prober are connected via a communication path, and it is only necessary to transmit temperature data using the communication path, which can be realized by changing the software without adding hardware. . What is prescribed in the inspection is the temperature of the device. In the present invention, temperature control is performed based on the directly detected device temperature, so that the device can be accurately set to the inspection temperature.

テスタでデバイスの温度を検出するには、プローブがデバイスの電極に接触して検査可能な状態にあることが必要である。従って、直ぐには検査を行わない時でもプローブをデバイスの電極に接触させて温度を検出できるようにしてもよいが、従来と同様にウエハチャックに温度センサを設けてウエハを保持する部分の温度を検出し、デバイスを検査しない時には、温度センサの検出した温度データに基づいて温度調整手段を制御するようにすることが望ましい。この場合、ウエハチャック及びウエハは、デバイスが発熱しないので、全面における温度差は小さく、問題を生じない。例えば、デバイスを所定の温度に設定する場合、所定の温度に近づくまでは温度センサの検出した温度データに基づいて制御を行い、ある程度所定の温度に近づいた段階でプローブを検査するデバイスの電極に接触させてテスタが検出するデバイスの温度に基づいて制御を行い、所定の温度になった時に検査を開始する。   In order for the tester to detect the temperature of the device, it is necessary that the probe is in contact with the electrode of the device and in a state where it can be inspected. Therefore, even if the inspection is not performed immediately, the probe may be brought into contact with the electrode of the device so that the temperature can be detected. However, as in the prior art, a temperature sensor is provided on the wafer chuck to control the temperature of the portion holding the wafer. When detecting and not inspecting the device, it is desirable to control the temperature adjusting means based on the temperature data detected by the temperature sensor. In this case, since the device does not generate heat in the wafer chuck and the wafer, the temperature difference across the entire surface is small and does not cause a problem. For example, when the device is set to a predetermined temperature, control is performed based on temperature data detected by the temperature sensor until the temperature approaches the predetermined temperature, and the probe is inspected at the stage where the temperature is approached to some extent. Control is performed based on the temperature of the device that is contacted and detected by the tester, and inspection is started when the temperature reaches a predetermined temperature.

第1の態様のウエハテストシステムを構成するプローバは、従来の構成において、外部から送信されるウエハ上の半導体装置の温度に関するデータを受信可能にし、受信した半導体装置の温度データに基づいて温度調整手段を制御するように構成する。   In the conventional configuration, the prober constituting the wafer test system of the first aspect makes it possible to receive data related to the temperature of the semiconductor device on the wafer transmitted from the outside, and adjust the temperature based on the received temperature data of the semiconductor device. Configure to control the means.

本発明の第2の態様のプローバは、ウエハ上に形成された複数の半導体装置をテスタで検査をするために、前記テスタの各端子を前記半導体装置の電極に接続するプローバであって、前記半導体装置の電極に接触するプローブを有し、前記半導体装置の電極を前記テスタの端子に接続するプローブカードと、ウエハを保持するウエハチャックと、前記ウエハチャックの前記ウエハを保持する部分の温度を制御する温度調整手段と、各部を制御する制御部と、を備え、前記プローブカードは、ウエハ上の半導体装置に接触して、接触部分の温度を検出し、温度データを出力するプローブ温度センサを備え、前記制御部は、前記プローブ温度センサの温度データに基づいて前記温度調整手段を制御することを特徴とする。   A prober according to a second aspect of the present invention is a prober for connecting each terminal of the tester to an electrode of the semiconductor device in order to inspect a plurality of semiconductor devices formed on the wafer with a tester. A probe card for contacting the electrode of the semiconductor device; a probe card for connecting the electrode of the semiconductor device to a terminal of the tester; a wafer chuck for holding a wafer; and a temperature of a portion of the wafer chuck for holding the wafer. A probe temperature sensor for detecting temperature of the contact portion and outputting temperature data by contacting the semiconductor device on the wafer. And the control unit controls the temperature adjusting unit based on temperature data of the probe temperature sensor.

本発明の第2の態様によれば、プローブカードの温度検出用のプローブが検査するデバイスの近傍のウエハ表面に直接接触して、接触したウエハ表面の温度を検出するので、デバイスの温度を正確に検出することができる。従って、本発明では、デバイスを正確に検査温度に設定することができる。温度検出用プローブは、テスタでの検査に直接関係しないプローブであり、別途設けられる。温度検出用プローブは、例えば、デバイスの検査に使用しない電極パッドに接触するか、デバイスの間の回路素子が形成されていない部分(例えばダイシング時に溝が形成される部分)に接触することが望ましく、回路素子が形成されている部分に直接接触することは望ましくない。もし、回路素子のある部分に接触する時には、スプリングプローブなどを利用して低接触圧で接触するようにする。温度検出用プローブは、例えば、先端にサーミスタなどを有するプローブで構成できる。   According to the second aspect of the present invention, the probe card temperature detection probe directly contacts the wafer surface in the vicinity of the device to be inspected, and detects the temperature of the contacted wafer surface. Can be detected. Therefore, in the present invention, the device can be accurately set to the inspection temperature. The temperature detection probe is a probe that is not directly related to the inspection by the tester, and is provided separately. Desirably, the temperature detection probe contacts, for example, an electrode pad that is not used for inspection of the device, or a portion where a circuit element between the devices is not formed (for example, a portion where a groove is formed during dicing). It is not desirable to directly contact the part where the circuit element is formed. If contact is made with a part of the circuit element, contact is made with a low contact pressure using a spring probe or the like. The temperature detection probe can be constituted by, for example, a probe having a thermistor at the tip.

サーミスタを使用する場合、温度検出用プローブ先端のサーミスタへの電圧の供給や検出を行う検出回路は、プローブカードに設けても、プローブカードの外に設けて、配線のみを接続するようにしてもよい。   When a thermistor is used, the detection circuit that supplies and detects the voltage to the thermistor at the tip of the temperature detection probe may be provided on the probe card or outside the probe card, and only the wiring may be connected. Good.

以上説明したように、本発明によれば、低コストで、デバイスの温度を所望の温度に正確に設定できるようになる。   As described above, according to the present invention, the device temperature can be accurately set to a desired temperature at a low cost.

図2は、本発明の第1実施例のプローバを有するウエハテストシステムの構成を示す図である。図1と比較して明らかなように、第1実施例のウエハテストシステムは従来例と類似の構成を有する。温度調整手段20は、冷却経路12、冷却装置14及び経路15で構成される冷却機構と、ヒータ13で構成される加熱機構の両方又は一方を有する。また、温度調整手段20は、ウエハチャック11のウエハWを保持する部分の温度が調整できるものであれば、どのようなものでもよい。   FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a wafer test system having a prober according to the first embodiment of the present invention. As is apparent from comparison with FIG. 1, the wafer test system of the first embodiment has a configuration similar to that of the conventional example. The temperature adjusting unit 20 includes both or one of a cooling mechanism configured by the cooling path 12, the cooling device 14 and the path 15, and a heating mechanism configured by the heater 13. The temperature adjusting means 20 may be anything as long as the temperature of the portion of the wafer chuck 11 that holds the wafer W can be adjusted.

以上のように、第1実施例のウエハテストシステムは従来例と類似の構成を有するが、テスタ本体21が、ウエハW上のデバイス内に形成された素子の電気的特性を検出することによりデバイスの温度を検出して、その温度データを通信経路25を介してプローバの制御部16に送信し、制御部16は受信した温度データに基づいて温度調整手段20を制御する点が、従来例と異なる。   As described above, the wafer test system of the first embodiment has a configuration similar to that of the conventional example, but the tester main body 21 detects the electrical characteristics of the elements formed in the device on the wafer W, thereby detecting the device. And the temperature data is transmitted to the prober control unit 16 via the communication path 25, and the control unit 16 controls the temperature adjusting means 20 based on the received temperature data. Different.

電気的特性を検出することにより素子の温度、すなわちデバイスの温度を検出する方法は各種あるが、例えばダイオードに電圧を印加して電圧−電流特性を検出すると、その特性は温度に応じて変化するので、温度を検出することができる。   There are various methods for detecting the temperature of an element, that is, the temperature of a device by detecting an electrical characteristic. For example, when a voltage is applied to a diode to detect a voltage-current characteristic, the characteristic changes depending on the temperature. So the temperature can be detected.

テスタでデバイスの温度を検出するには、プローブ18がデバイスの電極に接触して検査可能な状態にあることが必要である。従って、検査を行わない時でもプローブ18をデバイスの電極に接触させればデバイスの温度を検出できる。しかし、第1実施例では、従来例と同様にウエハチャック11に温度センサ19が設けられているので、デバイスを検査しない時には、温度センサ19の検出した温度データに基づいて温度調整手段20を調整する。例えば、デバイスを所定の温度に設定する場合、所定の温度に近づくまでは温度センサ19の検出した温度データに基づいて制御を行い、ある程度所定の温度に近づいた段階でプローブ18を検査するデバイスの電極に接触させてテスタが検出するデバイスの温度に基づいて制御を行い、所定の温度になった時に検査を開始する。   In order to detect the temperature of the device with the tester, the probe 18 needs to be in contact with the electrode of the device and in a state where it can be inspected. Therefore, even when the inspection is not performed, the temperature of the device can be detected by bringing the probe 18 into contact with the electrode of the device. However, in the first embodiment, the temperature sensor 19 is provided on the wafer chuck 11 as in the conventional example. Therefore, when the device is not inspected, the temperature adjusting means 20 is adjusted based on the temperature data detected by the temperature sensor 19. To do. For example, when the device is set to a predetermined temperature, control is performed based on temperature data detected by the temperature sensor 19 until the device approaches the predetermined temperature, and the probe 18 is inspected when the device approaches the predetermined temperature to some extent. Control is performed based on the temperature of the device detected by the tester in contact with the electrode, and inspection is started when the temperature reaches a predetermined temperature.

温度センサ19の検出した温度に基づいて制御している時には、デバイスが発熱しないので、ウエハチャック11及びウエハWは、全面における温度差は小さく、ほぼ同じ温度になる。   When the control is performed based on the temperature detected by the temperature sensor 19, the device does not generate heat. Therefore, the temperature difference between the wafer chuck 11 and the wafer W is almost the same, with a small temperature difference across the entire surface.

以上説明したように、第1実施例のウエハテストシステムでは、テスタがデバイスの温度を直接検出するので、デバイスの温度を正確に検出することができ、しかも従来から設けられている通信経路を介して温度データをプローバに送信でき、プローバは受信した温度データに基づいて温度調整手段を制御するので、検査するデバイスを所定の検査温度に正確に設定することができる。   As described above, in the wafer test system of the first embodiment, since the tester directly detects the device temperature, it is possible to accurately detect the device temperature, and through a communication path provided conventionally. The temperature data can be transmitted to the prober, and the prober controls the temperature adjusting means based on the received temperature data, so that the device to be inspected can be accurately set to a predetermined inspection temperature.

図3は、本発明の第2実施例のプローバを有するウエハテストシステムの構成を示す図である。図2と比較して明らかなように、第2実施例のウエハテストシステムは第1実施例のシステムと類似の構成を有するが、プローブカード17に、プローブ温度センサを設けた点が異なる。プローブ温度センサは、プローブ31とは異なるスプリングプローブ31の先端に設けたサーミスタと、サーミスタに電源を供給してスプリングプローブ31のウエハWとの接触部分の温度を検出する検出回路30と、を有する。制御部16は、検出回路30の出力する温度データを読み取って温度調整手段20を制御する。なお、第2実施例では、第1実施例のように、テスタ本体21がデバイスの温度データを通信経路25を介してプローバの制御部16に送信しない。   FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a wafer test system having a prober according to the second embodiment of the present invention. As apparent from the comparison with FIG. 2, the wafer test system of the second embodiment has a configuration similar to that of the system of the first embodiment, except that the probe card 17 is provided with a probe temperature sensor. The probe temperature sensor has a thermistor provided at the tip of a spring probe 31 different from the probe 31 and a detection circuit 30 that supplies power to the thermistor and detects the temperature of the contact portion of the spring probe 31 with the wafer W. . The control unit 16 reads the temperature data output from the detection circuit 30 and controls the temperature adjustment unit 20. In the second embodiment, the tester body 21 does not transmit the device temperature data to the prober control unit 16 via the communication path 25 as in the first embodiment.

スプリングプローブ31は、検査するデバイスの近傍のウエハ表面に直接接触して、接触したウエハ表面の温度を検出する。従って、デバイスの温度を正確に検出することができるので、デバイスを正確に検査温度に設定することができる。スプリングプローブ31は、例えば、デバイスの検査に使用しない電極パッドに接触するか、デバイスの間の回路素子が形成されていない部分、例えばダイシング時に溝が形成される部分に接触する。しかし、スプリングプローブ31の接触圧が小さければ、回路素子が形成されている部分に直接接触しても回路を破壊することはないが、あまり望ましくない。検出回路30は、プローブカード23上に設けても、プローブカード23の近くのプローバ内に設けてもよい。   The spring probe 31 directly contacts the wafer surface in the vicinity of the device to be inspected, and detects the temperature of the contacted wafer surface. Therefore, since the temperature of the device can be accurately detected, the device can be accurately set to the inspection temperature. The spring probe 31 contacts, for example, an electrode pad that is not used for the inspection of the device, or a portion where a circuit element between the devices is not formed, for example, a portion where a groove is formed during dicing. However, if the contact pressure of the spring probe 31 is small, the circuit is not destroyed even if it directly contacts the portion where the circuit element is formed, but it is not very desirable. The detection circuit 30 may be provided on the probe card 23 or in a prober near the probe card 23.

第2実施例のシステムの他の制御は第1実施例と同じであり、第2実施例では、デバイスの温度を直接検出するので、デバイスの温度を正確に検出することができ、検出した温度データに基づいて温度調整手段を制御するので、検査するデバイスを所定の検査温度に正確に設定することができる。   The other control of the system of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. In the second embodiment, since the temperature of the device is directly detected, the temperature of the device can be accurately detected. Since the temperature adjusting means is controlled based on the data, the device to be inspected can be accurately set to a predetermined inspection temperature.

以上、本発明の実施例を説明したが、他にも各種の変形例が可能であるのはいうまでもない。   As mentioned above, although the Example of this invention was described, it cannot be overemphasized that various modifications are possible.

本発明は、高温又は低温などの所定の温度条件でウエハの検査を行うプローバであれば、どのようなものにも適用可能である。本発明を適用することにより、簡単な構成で検査するデバイスの温度を正確に設定することができる。   The present invention can be applied to any prober that inspects a wafer under a predetermined temperature condition such as high temperature or low temperature. By applying the present invention, the temperature of a device to be inspected can be accurately set with a simple configuration.

ウエハ温度調整機構を有するプローバを備えるウエハテストシステムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a wafer test system provided with the prober which has a wafer temperature adjustment mechanism. 本発明の第1実施例のウエハテストシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the wafer test system of 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例のウエハテストシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the wafer test system of 1st Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 ウエハチャック
16 制御部
17 プローブカード
18 プローブ
19 温度センサ
20 温度調整手段
21 テスタ本体
32 制御部
W ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Wafer chuck 16 Control part 17 Probe card 18 Probe 19 Temperature sensor 20 Temperature adjustment means 21 Tester main body 32 Control part W Wafer

Claims (8)

テスタと、プローバと、前記テスタと前記プローバを接続する通信経路と、を備え、ウエハ上に形成された半導体装置の電気的検査を行うウエハテストシステムであって、
前記プローバは、
前記半導体装置の電極に接触するプローブを有し、前記半導体装置の電極を前記テスタの端子に接続するプローブカードと、
ウエハを保持するウエハチャックと、
前記ウエハチャックの前記ウエハを保持する部分の温度を調整する温度調整手段と、
各部を制御する制御部と、を備え、
前記テスタは、前記半導体装置内に形成された素子の電気的特性を検出することにより、前記半導体装置の温度を検出し、検出した温度データを前記プローバに前記通信経路を介して送信し、
前記プローバの前記制御部は、受信した前記半導体装置の温度データに基づいて前記温度調整手段を制御することを特徴とするウエハテストシステム。
A wafer test system comprising a tester, a prober, and a communication path connecting the tester and the prober, and performing an electrical inspection of a semiconductor device formed on the wafer,
The prober is
A probe card for contacting the electrode of the semiconductor device, and a probe card for connecting the electrode of the semiconductor device to a terminal of the tester;
A wafer chuck for holding the wafer;
Temperature adjusting means for adjusting the temperature of the portion of the wafer chuck that holds the wafer;
A control unit for controlling each unit,
The tester detects the temperature of the semiconductor device by detecting the electrical characteristics of elements formed in the semiconductor device, and transmits the detected temperature data to the prober via the communication path.
The wafer test system, wherein the control unit of the prober controls the temperature adjusting means based on the received temperature data of the semiconductor device.
前記プローバは、前記ウエハチャックの前記ウエハを保持する部分の温度を検出する温度センサを備え、
前記プローバの前記制御部は、前記半導体装置を検査していない時には、前記温度センサの検出した温度データに基づいて前記温度調整手段を制御する請求項1に記載のウエハテストシステム。
The prober includes a temperature sensor that detects a temperature of a portion of the wafer chuck that holds the wafer,
The wafer test system according to claim 1, wherein the control unit of the prober controls the temperature adjusting unit based on temperature data detected by the temperature sensor when the semiconductor device is not inspected.
ウエハ上に形成された複数の半導体装置をテスタで検査をするために、前記テスタの各端子を前記半導体装置の電極に接続するプローバであって、
前記半導体装置の電極に接触するプローブを有し、前記半導体装置の電極を前記テスタの端子に接続するプローブカードと、
ウエハを保持するウエハチャックと、
前記ウエハチャックの前記ウエハを保持する部分の温度を調整する温度調整手段と、
各部を制御する制御部と、
外部との通信経路と、を備え、
前記プローバは、前記通信経路を介して外部から送信されるウエハ上の半導体装置の温度に関するデータを受信し、
前記制御部は、受信した前記半導体装置の温度データに基づいて前記温度調整手段を制御することを特徴とするプローバ。
A prober for connecting each terminal of the tester to an electrode of the semiconductor device in order to inspect a plurality of semiconductor devices formed on the wafer with a tester,
A probe card for contacting the electrode of the semiconductor device, and a probe card for connecting the electrode of the semiconductor device to a terminal of the tester;
A wafer chuck for holding the wafer;
Temperature adjusting means for adjusting the temperature of the portion of the wafer chuck that holds the wafer;
A control unit for controlling each unit;
A communication path with the outside,
The prober receives data relating to the temperature of the semiconductor device on the wafer transmitted from the outside via the communication path,
The prober, wherein the controller controls the temperature adjusting means based on the received temperature data of the semiconductor device.
前記ウエハチャックの前記ウエハを保持する部分の温度を検出する温度センサを備え、
前記制御部は、前記半導体装置を検査していない時には、前記温度センサの検出した温度データに基づいて前記温度調整手段を制御する請求項3に記載のプローバ。
A temperature sensor that detects a temperature of a portion of the wafer chuck that holds the wafer;
4. The prober according to claim 3, wherein the control unit controls the temperature adjusting unit based on temperature data detected by the temperature sensor when the semiconductor device is not inspected.
ウエハ上に形成された半導体装置の電気的検査を行うウエハテスト方法であって、
テスタは、前記半導体装置内に形成された素子の電気的特性を検出することにより、前記半導体装置の温度を検出し、検出した温度データをプローバに送信し、
前記プローバは、受信した前記半導体装置の温度データに基づいて、ウエハを保持するウエハチャックの温度を制御することを特徴とするウエハテスト方法。
A wafer test method for performing electrical inspection of a semiconductor device formed on a wafer,
The tester detects the temperature of the semiconductor device by detecting the electrical characteristics of the elements formed in the semiconductor device, and transmits the detected temperature data to the prober.
The wafer test method, wherein the prober controls the temperature of a wafer chuck that holds a wafer based on the received temperature data of the semiconductor device.
前記プローバは、前記半導体装置を検査していない時には、前記ウエハチャックに設けられた温度センサで前記ウエハを保持する部分の温度を検出し、温度センサで検出した温度データに基づいて前記ウエハチャックの温度を制御する請求項5に記載のウエハテスト方法。   When the prober is not inspecting the semiconductor device, the prober detects a temperature of a portion holding the wafer by a temperature sensor provided in the wafer chuck, and based on the temperature data detected by the temperature sensor, the prober The wafer test method according to claim 5, wherein the temperature is controlled. ウエハ上に形成された複数の半導体装置をテスタで検査をするために、前記テスタの各端子を前記半導体装置の電極に接続するプローバであって、
前記半導体装置の電極に接触するプローブを有し、前記半導体装置の電極を前記テスタの端子に接続するプローブカードと、
ウエハを保持するウエハチャックと、
前記ウエハチャックの前記ウエハを保持する部分の温度を調整する温度調整手段と、
各部を制御する制御部と、を備え、
前記プローブカードは、ウエハ上の半導体装置に接触して、接触部分の温度を検出し、温度データを出力するプローブ温度センサを備え、
前記制御部は、前記プローブ温度センサの温度データに基づいて前記温度調整手段を制御することを特徴とするプローバ。
A prober for connecting each terminal of the tester to an electrode of the semiconductor device in order to inspect a plurality of semiconductor devices formed on the wafer with a tester,
A probe card for contacting the electrode of the semiconductor device, and a probe card for connecting the electrode of the semiconductor device to a terminal of the tester;
A wafer chuck for holding the wafer;
Temperature adjusting means for adjusting the temperature of the portion of the wafer chuck that holds the wafer;
A control unit for controlling each unit,
The probe card includes a probe temperature sensor that contacts a semiconductor device on a wafer, detects a temperature of a contact portion, and outputs temperature data;
The prober, wherein the control unit controls the temperature adjusting means based on temperature data of the probe temperature sensor.
ウエハ上に形成された複数の半導体装置の電極をテスタの各端子に接続するプローブカードであって、
ウエハ上の半導体装置に接触して、接触部分の温度を検出し、温度データを出力するプローブ温度センサを備えることを特徴とするプローブカード。
A probe card for connecting electrodes of a plurality of semiconductor devices formed on a wafer to each terminal of a tester,
A probe card comprising a probe temperature sensor that contacts a semiconductor device on a wafer, detects the temperature of the contact portion, and outputs temperature data.
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