检查装置的制作方法

专利名称：检查装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对半导体晶片等被检查体进行电特性检查的检查装 置，更详细而言，涉及即使在高温下或低温下，也能以较高的可靠性 进行检査的检查装置。
背景技术：
如图6所示，现有的检查装置具有载置被检查体(例如半导体晶 片)W的可移动的载置台1、在水平方向和上下方向移动载置台1的 驱动机构2、配置在载置台1的上方的探测卡3、使探测卡3的多个探 针3A和载置台1上的半导休晶片W的多个电极衬垫的位置重合的对 准机构4、以及控制包含载置台1和对准机构4的各种机器的控制装置 5。在控制装置5的控制下，进行载置台1上的半导体晶片W的多个 电极衬垫和探测卡3的多个探针3A的位置重合，在使多个电极衬垫和 多个探针3A接触后，过激励(overdrive)半导体晶片W，在规定的接 触负荷下，进行半导体晶片W的电特性的检查。
对准机构4具有对载置台1上的半导体晶片W摄象的第一摄像机 4A;对探测卡3的探针3A摄象的第二摄像机4B;对第一，第二摄像 机4A、 4B的拍摄图像进行图像处理的图像处理部4C、 4D。根据半导 体晶片W的多个电极衬垫和探测卡3的多个探针3A各自的拍摄图像 进行多个电极衬垫和多个探针3A的位置重合。另外，在图6中，4E 为对准电桥。
例如，在进行半导体晶片W的高温检查的情况下，利用装在载置 台1内的温度调节机构，将载置台1上的半导体晶片W加热至150°C。 另一方面，通过对准机构4，进行放载台1上的半导体晶片W的多个 电极衬垫和探测卡3的多个探针3A的对准，利用升降驱动机构使载置 台1上升，在使多个电极衬垫和多个探针3A接触后，进一步过激励半 导体晶片W，在规定的接触负载下，使多个电极衬垫和多个探针3A
3电接触，在15(TC的高温下，进行半导体晶片W的电特性检查。
然而，在检査的初期阶段，半导体晶片w被加热至i5crc的高温，
但由于探测卡3没有被加热，所以在半导体晶片W和探针3A之间有 较大的温度差。由此，在检查时，当多个探针3A与半导体晶片W的 最初的电极衬垫接触时，多个探针3A被载置台1上的半导体晶片W 直接加热而热膨胀伸长。另外，探测卡3主体也由于来自半导体晶片 W的放热逐渐被加热而热膨胀。在反复进行半导体晶片W内的器件的 检查期间，探测卡3主体和探针3A的温度慢慢地变高，探针3A从图 7 (a)所示的状态，如该图(b)中细线所示延伸。由于探针针尖位置 慢慢地从当初的位置位移，所以当以预先设定的过激励量对半导体晶 片W进行过激励时，来自探针3A的接触负荷过大，会损伤探针3A 或电极衬垫P。另外，还存在探测卡3热膨胀，至探针3A的针尖位置 稳定需要长的时间的问题。
因此，在进行高温检查的情况下，预先加热探测卡，使探测卡完 全热膨胀，在尺寸稳定后进行高温检查。然而，伴随着探测卡的大型 化，预热需要例如2O 30分的长时间。因此，在专利文献l所述的技 术中，使探针与设定为检查时的高温的半导体晶片直接接触，从探测 卡附近预热探测卡。:日本特开2007-088203
然而，在专利证文献1的技术中，在高温检查中，探测卡几乎不 热膨胀，通过规定的过激励，可得到探针和半导体晶片的稳定的接触 负荷，可以防止探测卡或半导体晶片的损伤。但在检查时间之外还需 要探测卡的预热时间，存在检查时间延长一个预热时间的问题。另外， 当被检査体交换或对准等，载置台1离开探测卡3时，存在探测卡冷 却而使探针3A的位置变动的问题。

发明内容
本发明是为了解决上述问题提出的，其目的是提供不预热探测卡， 就可进行高温检査，即使探针的针尖位置变动，也可以实时地校正为 适当的接触负荷，进行可靠性高的检查，进而可以防止探测卡或被检 查体的操作的检查装置。本发明的第一方面所述的一种检查装置，它具有载置被检查体的 可移动的载置台、配置在上述载置台的上方的探测卡、和控制上述载 置台的控制装置它可以过压激励上述载置台，在规定的接触负荷下使 载置在上述载置台上的上述被检査体的多个电极和上述探测卡的多个 探针接触，进行被检查体的检查；其特征为，
上述载置台具有可调整温度的载置体、支撑载置体的支撑体、设 在支撑体内的升降驱动机构。在载置体和支撑体之间设置检测接触负 荷的压力传感器。另外，控制装置根据压力传感器的检测信号控制升 降驱动机构。
本发明的第二方面所述的检查装置，其特征为，沿着上述载置体 的外周配置多个上述压力传感器。
本发明的第三方面所述的检查装置为如第一或第二方面所述的检 查装置，其特征为，上述压力传感器由静电电容式压力传感器构成。
另外，本发明的第四方面所述的检查装置为如第一或第二方面所 述的检查装置，其特征为，上述压力传感器作为多个静电电容式压力
另外，本发明的第五方面所一^!的;金查装置为如第四方面所述的检
查装置，其特征为，上述控制装置根据上述压力传感器的检测信号， 三维或二维地简化上述接触负荷的三维分布状态，利用显示装置进行 可视化。
发明的效果
根据本发明，可以提供不需预先加热探测卡，就可进行高温检查， 即使探针的针尖位置变动，也可以实时地校正为适当的接触负荷，进 行可靠性高的检查，并可防止损伤探测卡或被检查体的检查装置。


图1为表示本发明的检查装置的主要部分的侧视图。
图2 (a) (c)为分别表示本发明的检查装置所使用的载置台的 一个是实施例的图；(a)为分解立体图，(b)为表示(a)所示的载置 台的主要部分的平面图，(c)为表示载置台的主要部分的截面图。
图3 (a) (b)为分别模式表示图2所示的压力传感器的图；(a)为俯视图，(b)为放大表示(a)的一部分的截面图4为表示具有图2所示的载置台的检查装置控制系统的方框图； 图5 (a) (b)为分别部分地放大表示在图2所示的载置台上，使 半导体晶片和探测卡接触，进行高温检查的状态的图；(a)表示接触 后的截面图，(b)为表示探测卡热膨胀的状态的截面图； 图6为模式表示现有的检査装置的一个例子的构成图； 图7 (a) (b)为分别部分地放大表示使用图2所示的检查装置， 使半导体晶片和探测卡接触，进行高温检査的状态的图；(a)为表示 接触后的截面图；(b)为表示探测卡热膨胀的状态的截面图。
符号说明
10载置台
11载置体
12支撑体
15压力传感器
30探测卡
31探针
40控制装置
151静电电容式压力传感元件 W半导体晶片(被检査体)。
具体实施例方式
以下，根据图2 图5所示的实施例说明本发明。另外，在各图中， 图1为表示本发明的检查装置的主要部分的侧视图。图2 (a) (c) 为分别表示在本发明的检查装置所使用的载置台的一个是实施例的 图，(a)为分解立体图，(b)为表示(a)所示的载置台的主要部分的 俯视图，(c)为表示载置台的主要部分的截面图。图3 (a) (b)为分 别模式表示图2所示的压力传感器的图，(a)为俯视图，(b)为放大 表示(a)的一部分的截面图。图4为表示具有图2所示的载置台的检 查装置的控制系统的方框图。图5 (a) (b)为分别部分地放大表示在 图2所示的载置台上，使半导体晶片和探测卡接触，进行高温检查的状态的图，(a)表示接触后的截面图，(b)为表示探测卡热膨胀状态 的截面图。
如图1所示，本实施例的检查装置包括载置被检査体(例如半
导体晶片)W，可'在X、 Y、 Z和9方向移动的载置台10;在X、 Y方 向移动载置台10的X、 Y工作台20;配置在载置台10的上方的探测 卡30;使探测卡30的探针31和载置台10上的半导体晶片的电极衬垫 对准的对准机构(未图示)；和控制载置台10和对准机构等机器的控 制装置40 (参照图4)。在控制装置40的控制下，通过载置台10过激 励半导体晶片W，以规定的接触负荷使多个探针31和半导体晶片W 的多个电极衬垫电接触，来进行半导体晶片W的高温检查或低温检查。 如图2的(a) (c)所示，载置台10具有，内部装有将半导体 晶片W加热或冷却至规定温度的温度调整机构的载置体11、在下表面 中央支撑载置体11的支撑体12、在支撑体12的外周面上沿圆周方向 空出相等的间隔而配置在3个部位并且可通过升降导轨13A可升降地 对支撑体12进行的升降支撑体13。将载置体11上的半导体晶片W加 热至规定的高温温度(例如150°C)，使载置体11上的半导体晶片W 的多个电极衬垫和探测卡30的多个探针31电接触，进行半导体晶片 W的高温检查。
如图2 (a)、 (b)所示，支撑体12具有形成为直径比载置体11的 外径小的圆筒状的支撑体主体12A、从沿支撑体主体12A的外周面的 圆周方向隔开相等的间隔的三个部位伸出的辅助增强部12B。这些辅 助增强部12B形成为分别从支撑体12的下端向上端逐渐向外宽度扩大 的大致直角三角形。
如图2 (a)、 (b)所示，在支撑体主体12A的内侧空间中收容有 构成升降驱动机构14的电机(未图示)和球螺栓14A。球螺栓14A与 固定在支撑体12内部的螺母构件螺合，利用电机的驱动，通过球螺栓 14A和螺母构件，使支撑体12在XY工作台20 (参照图2 (a)上升降。
另外，当进行例如半导体晶片W的高温检査时，探测卡30由于 与被加热的半导体晶片W的接触和来自半导体晶片W的放热而热膨 胀。由此，即W通过载置载置台10仅以规定的距离对半导体晶片进 行过激励，也会使探测卡30的热膨胀使探针31的针尖位置变动，使接触负荷超过规定的值，从而损伤探测卡30和半导体晶片W。因此，
在本实施例中，设置压力传感器，可将多个探针31和半导体晶片W的
多个电极衬垫的接触负荷维持为对高温检查适合的接触负荷。
艮口，如图2 (c)所示，在载置体11和支撑体12的三个部位的辅 助增强部12B的上端面之间分别安装作成片状的有弹力的压力传感器 15。这些压力传感器15分别在各自的位置检测载置体11上的半导体 晶片W和探测卡30的多个探针31的接触负荷，将各检测信号输出至 控制装置40。控制装置40根据三个部位的压力传感器15的检测信号， 控制载置台10的升降驱动机构14，使载置体11和支撑体12升降，将 多个探针31和半导体晶片W的多个电极衬垫校正为规定的接触负荷， 保持规定的适当的接触负荷。因此，首先说明压力传感器15和载置11 与支撑体12的位置关系。另外，由于三个部位的辅助增强部12B的结 构相同，举其中的一个为例说明。
如图2 (a) (c)所示，在辅助增强部12B的上端面上形成承受 载置体11的台座部12C。该台座部12C在从支撑体主体12A的上端面 向径向方向的延长端部形成，作成比其内侧的平坦面稍高(例如2mm). 在该台座部12C的内侧设置压力传感器15。如图2 (c)所示，压力传 感器15的厚度作成比台座部12C的高度h稍高。利用该压力传感器 15直接支撑载置体11。因此，在不进行半导体晶片W的检查时，如 图2 (c)所示，在载置体11和台座部12C之间形成小间隙S ，在进行 半导体晶片W的检查时，载置体11利用接触负荷在小间隙S的范围 内压縮压力传感器15。通过的压縮压力传感器15，检测半导体晶片W 的多个电极衬垫和探测卡30的多个探针31的接触负荷。
探测卡30的多个探针31和半导体晶片W的多个电极衬垫的接触 负荷分散在三个部位的压力传感器15上，利用多个探针31的接触位 置，三个部位的压力传感器15检测不同的接触负荷(压力)。如果与 多个探针31的接触负荷在半导体晶片的任何地方都一定，则三个部位 的压力传感器15的检测压力的合计值始终为一定的接触负荷。因此， 通过将三个部位的压力传感器15的检测压力的合计值控制为高温检查 要求的适当的接触负荷，可以进行可靠性高的高温检查。
压力传感器15已知有例如静电电容式或电阻型等各种形式，在本实施例中，利用静电电容式压力传感器。如图3 (a) (b)所示，这种
压力传感器15形成为多个静电电容式压力传感元件151纵横排列的阵 列传感器。图3 (b)为放大表示静电电容式压力传感元件151的截面 图。
如图3 (b)所示，静电电容式压力传感元件151具有上下二个电 极151A、 151B;用于在这些电极151A、 L51B之间形成具有规定尺寸 的间隙的有弹性的绝缘支撑体151C;覆盖由绝缘支撑体151C形成的 间隙和上下电极151A、 151B的全部表面的有弹性的绝缘体(例如硅 橡胶)151D;和各电极151A、 151B的引线152、 15iE。例如元件主 体形成为1mmX2mm口大小的压力传感元件。绝缘支撑体151C和绝 缘体151D可以为不同的材料，也可以为相同的材料。如箭头所示当 接触负荷作用在压力传感器15上时，绝缘支撑体151C和硅橡胶151D 被压縮，这样，上下二个电极151A、 151B之间的尺寸变化，电极151A、 151B之间的静电电容变大。静电电容C与电极面积S以及电极间尺寸 d的关系为C=k (S/d)，式中k为比例常数。硅橡胶151C覆盖阵列传 感器的全部区域。另外，本实施例的压力传感器15为配置多个静电电 容式压力传感元件151构成，但是，也可以利用一个静电电容式压力 传感器来构成。
这样，由于压力传感器15构成为多个静电电容式压力传元件151 纵横排列的阵列传感器，所以通过以各静电电容式压力传感元件151 的位置为X、 Y坐标，以坐标位置的检测压力为Z坐标，根据由各静 电电容式压力传感元件151检测的信号，可以三维地掌握压力分布。
如图4所示，三个部位的压力传感器15分别通过引线152与检测 部153连接，通过各自的检测部153将检测信号输出至控制装置40。 如图4所示，控制装置40具有存储部41，其用于存储根据三个部位的 压力传感器15的检测信号，控制升降驱动机构14的控制程序，并将 多个探针31和半导体晶片W的多个电极衬垫的适当的接触负荷作为 基准接触负荷进行存储；以及中央计算处理部42，其从存储部41读出 控制程序，根据来自三个部位的压力传感器15的检测信号进行计算处 理，来控制升降驱动机构14。
中央计算处理部42具有如下功能，即，在控制程序的指令信号下，
9合计三个部位的压力传感器15各自的检测压力，检测多个探针31和
半导体晶片w的多个电极衬垫的接触负荷，根据该检测的接触负荷和 从存储部41读出的基准接触负荷的比较结果，控制载置台10的升降 驱动机构14升降。
另外，中央计算处理部42具有如下功能，即，在控制程序的指令 信号下，根据三个部位的压力传感器15的各静电电容式压力传感元件 151的检测信号求压力分布，并在显示装置50中三维地表示该压力分 布。因此，在显示装置50中可以视觉地确认由三个部位的压力传感器 15检测的压力分布。
其次，参照图5说明本实施例的检查装置的动作。首先，将载置 台10的载置体11加热至例如能将半导体晶片设定为W 150°C的温度。 当将半导体晶片W载置在载置体11上时，在载置台10移动期间，通 过对准机构对载置体11上的半导体晶片W的多个电极衬垫和探测卡 30的多个探针31进行对准。在此期间，载置体11上的半导体晶片W 被设定为150UC
然后，载置台10的升降驱动机构14驱动，使载置体il和支撑 体12—体地上升。这样，在载置体ll上的半导体晶片W的多个电极 衬垫和探测卡30的多个探针号31接触后，进一歩实施过激励时，如 图4、图5 (a)所示，载置体.11上的半导体晶片W的多个电极衬垫和 多个探针31接触，三个部位的压力传感器15在检测部153检测出这 时的接触负荷。检测出各检测信号的检测部153将来自三个部位的压 力传感器15的检测信号输出至控制装置40的中央计算处理部42。中 央计算处理部42根据从存储部41读出的控制程序，求出三个部位的 压力传感器15的接触负荷的合计值，将该合计值和从存储部41读出 的基准接触负荷进行比较，根据该比较结果，控制升降驱动机构14。
在进行半导体晶片W的高温检查期间，探测卡30因来自半导体 晶片W的放热而热膨胀，多个探针31从图5 (a)所示的状态渐渐地 伸长，当相对于载置体ll的接触负荷增强时，三个部位的压力传感器 15检测增加后的接触负荷。中央计算处理部42比较三个部位的压力传 感器15的检测接触负荷和基准接触负荷，根据比较结果，如图5 (b) 所示，使升降能动机构15从点划线所示位置下降至实线所示位置，吸
10收探测卡30的热膨胀引起的多个探针31的伸长，校正接触负荷，设
定为基准接触负荷，在适当的接触负荷下使多个探针31和半导体晶片 W的多个电极衬垫电接触，能够可靠地进行半导体晶片W的高温检查。
在高温检查中即使探测卡30热膨胀，中央计算处理部42可根据 三个部位的压力传感器15的检测信号使升降驱动机构14下降，吸收 探测卡30的热膨胀引起的多个探针31的伸长，将多个探针31和半导 体晶片W的多个电极衬垫的接触负荷始终校正为适当的接触负荷，可 以稳定而可靠地进行可靠性高的高温检查。因此高温检查时，探针长 30的热膨胀不会损坏探测卡30和半导体晶片W。
另外，由于中央计算处理部42可以根据三个部位的压力传感器15 的多个静电电容式压力传感元件151的检测信号，求出接触负荷的三 维压力分布，在显示装置50上三维地可视化显示该压力分布，因此可 以利用显示装置50视觉上三维地掌握接触负荷的压力分布。
如以上所述，根据本实施方式，由于具有载置卞导体晶片W的可 移动的载置台10、和配置在载置台10上的探测卡30、以及控制载置 台10的控制装置40，并且在控制装置40的控制下，过激励载置台10 而以规定的接触负荷使载置在载置台10上的半导体晶片W的多个电 极和探测卡30的多个探针31接触，来进行半导体晶片W的高温检查 吋，载置台IO具有可以调整温度的载置体11、支撑载置体11的支撑 体12、以及设在支撑体12内的升降驱动机构14，在载置体ll和支撑 体12之间设置检测接触负荷的压力传感器15，进而，控制装置40根 据压力传感器15的检测信号控制升降驱动机构14，因此，可以不要预 先加热探测卡30，进行高温检查。即使探针31伸长，针尖位置变动， 控制装置40也可以根据压力传感器15的检测信号，使升降驱动机构 14下降，实时地吸收探针31的伸长，将探针31和半导体晶片W的接 触负荷保持为适当的接触负荷，从而可以进行可靠性高的检査，并且 不会损伤半导体晶片W或探测卡30。
另外，根据本实施方式，由于压力传感器15构成为纵横排列多个 静电电容式压力传感元件151的阵列传感器，所以可以作为三维的压 力分布显示多个探针31和半导体晶片W的多个电极衬垫的接触负荷。 另外，由于控制装置40根据压力传感器15的检测信号，使接触负荷的分布状态三维化，并可以通过显示装置5 0实现可视化，因此可以利
用显示装置50视觉地掌握接触负荷的三维压力分布。
另外，本发明不限于上述实施方式，可以适当地设计变更本发明 的构成要素。在上述各实施方式中，以具有多个静电电容式压力传感
元件151的阵列传感器152作为压力传感器为例进行了说明，但也可 以是单独的静电电容式压力传感器。另外，也可以是静电电容式压力 传感器以外的电阻型压力传感器。 产生上利用的可能性
本发明可较好地利用于对半导体晶片等的被检查体进行高温检查 的检查装置中。
权利要求
1. 一种检查装置，其具有载置被检查体的能够移动的载置台、配置在所述载置台的上方的探测卡、和控制所述载置台的控制装置，其过激励所述载置台，使载置在所述载置台上的所述被检查体的多个电极和所述探测卡的多个探针以规定的接触负荷接触，检查所述被检查体，其特征在于所述载置台具有可调整温度的载置体、支撑所述载置体的支撑体、设在所述支撑体内的升降驱动机构，在所述载置体和所述支撑体之间设置检测所述接触负荷的压力传感器，另外，所述控制装置根据所述压力传感器的检测信号控制所述升降驱动机构。
2. 如权利要求1所述的检查装置，其特征在于 沿着所述载置体的外周部配置有多个所述压力传感器。
3. 如权利要求1或2所述的检查装置，其特征在于 所述压力传感器由静电电容式压力传感器构成。
4. 如权利要求1或2所述的检查装置，其特征在于-所述压力传感器构成为多个静电电容式压力传感元件纵横排列的 阵列传感器。
5. 如权利要求4所述的检查装置，其特征在于-所述控制装置根据所述压力传感器的检测信号，三维或二维地简化所述接触负荷的三维分布状态，并通过显示装置实现可视化。
全文摘要
提供不需预先加热探测卡，就可进行高温检查，并且即使探针的针尖位置变动，也可以实时地校正为适当的接触负荷，进行可靠性高的检查，并可防止损伤探测卡或被检查体的检查装置。本发明的检查装置具有载置半导体晶片W的可移动的载置台(10)、配置在载置台(10)上的探测卡(30)、控制载置台(10)的控制装置(40)、支撑载置体(11)的支撑体(12)、和设在支撑体(12)内的升降驱动机构(14)。在载置体(11)和支撑体(12)之间设置检测接触负荷的压力传感器(15)。另外，控制装置(40)根据压力传感器(15)的检测信号控制升降驱动机构(14)。
文档编号G01R31/28GK101441246SQ20081017705
公开日2009年5月27日 申请日期2008年11月19日 优先权日2007年11月22日
发明者萩原顺一 申请人:东京毅力科创株式会社