(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハレベルのバーンインスクリーニングに用いられるプロービングユニットにおいて、
半導体チップが形成された半導体ウェハと、
スクリーニングの際にテスターと信号を交信するＤＵＴボードと、
半導体ウェハと位置合わせされるプローブカードと、
半導体ウェハに温度負荷を与える温度制御ステージと、
温度制御ステージを保持して固定する温度制御ステージ用トレイと、
複数の第１の吸着パッドによりプローブカードを温度制御ステージ用トレイに吸着させる第１の固定装置と、
第２の吸着パッドにより半導体ウェハを温度制御ステージに吸着させる第２の固定装置と、
を備え、
第１の吸着パッドをプローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない部分に設置することで、第１の吸着パッドと第２の吸着パッドとを空間的に分離させて一体化することを特徴とするプロービングユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のプロービングユニットであって、第１の固定装置は、第１の吸着パッドに真空吸着させる第１の真空カプラを備えることを特徴とするプロービングユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のプロービングユニットであって、第１の吸着パッドは、プローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない部分に複数箇所設置されることを特徴とするプロービングユニット。
【請求項４】
請求項３に記載のプロービングユニットであって、第１の吸着パッドは、プローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない四隅に設置されることを特徴とするプロービングユニット。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプロービングユニットであって、第２の固定装置は、第２の吸着パッドに真空吸着させる第２の真空カプラを備えることを特徴とするプロービングユニット。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプロービングユニットであって、第１の固定装置は、第１の吸着パッドに接続された第１の逆止弁を備え、第２の固定装置は、第２の吸着パッドに接続された第２の逆止弁を備えることを特徴とするプロービングユニット。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプロービングユニットであって、第１の吸着パッドは、第２の逆止弁にも接続し、第１の吸着パッドと第２の吸着パッドとを共に真空吸着させることを特徴とするプロービングユニット。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプロービングユニットであって、温度制御ステージには、半導体ウェハを加熱するヒーター、及び半導体ウェハの表面温度を計測する温度センサーが装備されることを特徴とするプロービングユニット。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプロービングユニットであって、温度制御ステージは、温度制御ステージ用トレイにより温度制御ステージの側面及び底面を覆われるように内蔵されることを特徴とするプロービングユニット。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のプロービングユニットであって、ＤＵＴボードには、ＤＵＴボード又はプローブカードの変形を抑える、複数のスチフナーが設けられた補強板が取り付けられることを特徴とするプロービングユニット。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載のプロービングユニットを用いたバーンインスクリーニングシステムにおいて、
アライメントステージに保持されたプロービングユニットの半導体ウェハとプローブカードとを位置合わせするアライメント装置と、
プロービングユニットを収納するユニット保持部を備えたチャンバーにテスターが接続されたバーンイン装置と、を備え、
バーンイン装置は、アライメント装置から分離された複数個のプロービングユニットを一括してバーンインスクリーニングすることを特徴とするバーンインスクリーニングシステム。
【請求項１２】
半導体ウェハレベルのバーンインスクリーニング方法において、
プローブカードと半導体ウェハとをアライメント装置により位置合わせするステップと、
プローブカードと、ＤＵＴボードと、半導体ウェハと、温度制御ステージと、温度制御ステージ用トレイ0とをロービングユニットとして一体化させるステップと、
プロービングユニットをアライメント装置から分離させるステップと、
複数のプロービングユニットをバーンイン装置に収納するステップと、
バーンイン装置内において、温度制御ステージにより半導体ウェハに直接温度負荷を与え、かつ半導体ウェハを直接温度管理することでバーンインスクリーニングを行うステップと
を備えることを特徴とするバーンインスクリーニング方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のバーンインスクリーニング方法であって、アライメント装置により位置合わせするステップでは、固定装置により、半導体ウェハを温度制御ステージに固定させて位置合わせを行い、プロービングユニットが一体化されるステップでは、固定装置により、プローブカードを温度制御ステージ用トレイに固定させ、半導体ウェハを温度制御ステージに固定させてプロービングユニットとして一体化することを特徴とするバーンインスクリーニング方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載のバーンインスクリーニング方法であって、温度制御ステージは、プロービングユニットが一体化されるステップにおいて半導体ウェハに温度負荷を与えるヒーター、及び半導体ウェハの表面温度を計測する温度センサーを既に搭載していることを特徴とするバーンインスクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロービングユニット（Ｐｒｏｂｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、及びプロービングユニットを用いたバーンインスクリーニングシステム（Ｂｕｒｎ−ｉｎ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）及びバーンインスクリーニング方法に係り、特に、ウェハレベル（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ）の信頼性検査に用いられるプロービングユニット、及び、プロービングユニットを用い、アライメント（Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）装置及びバーンイン（Ｂｕｒｎ−ｉｎ）装置から構成されるバーンインスクリーニングシステム、及びプロービングユニットのアライメント工程及びバーンイン工程から構成されるバーンインスクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バーンインスクリーニング（Ｂｕｒｎ−ｉｎ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）とは、半導体チップに一定時間温度負荷を与えて駆動させることで半導体チップに潜在する初期不良を早期に発生させ、それを除去する半導体チップの信頼性検査をいう。そして、このバーンインスクリーニングをウェハ上に形成された全ての半導体チップに対して同時に一括して行う方法をウェハレベルバーンイン（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｂｕｒｎ−ｉｎ，ＷＬＢI）という。このＷＬＢＩは、パッケージの状態で実施されるパッケージバーンインに代わり半導体チップの信頼性検査において主流となりつつある。
【０００３】
ＷＬＢＩ装置では、ウェハバーンイン装置に対して、半導体ウェハが収納されているウェハカセット毎に投入及び取り出しを行う方式が採用されている。例えば、特許文献１には、バーンイン検査が終了した半導体ウェハ、又はトラブルが発生した半導体ウェハが収納されているウェハカセット毎に、投入及び取り出しができるウェハバーンイン装置が開示されている。ここでは、ウェハバーンイン装置は、上下方向又は左右方向に並んで配置された複数のウェハバーンインユニットを備えている。各ウェハバーンインユニットは、ウェハトレイ、ウェハカセット収納部、温度制御手段、及びドライバボードから構成される。ウェハトレイには、複数の半導体集積回路が形成された半導体ウェハが保持される。ウェハカセット収納部には、半導体ウェハの複数の半導体集積回路の各外部電極と対向する位置にプローブ（探針）端子を有するプローブカードとが一体化されてなるウェハカセットが収納される。温度制御手段は、ウェハカセットのウェハトレイに保持される半導体ウェハの温度を制御する。ドライバボードは、ウェハカセットのウェハトレイに保持される半導体ウェハの複数の半導体集積回路を駆動する。
【０００４】
また、ウェハカセット収納部に収納されるウェハカセットは、ウェハ保持部を有するアルミニウム等の金属板よりなるウェハトレイと、ウェハトレイの周縁部の溝に嵌合されたシリコンゴム等からなるリング状のシール材と、このウェハトレイのウェハ保持部に保持される半導体ウェハと、ウェハトレイに嵌合されたシール材の上に保持されるガラス基板よりなり多層配線層を有するプローブカードとから構成されている。そして、ウェハトレイには、ウェハトレイ、シール材及びプローブカードによって形成される密封空間の圧力を調整するための真空バルブが設けられることが記載されている。すなわち、ウェハカセットは、内部を密封空間にすることで一体化されたウェハトレイ、シール材、ウェハ、及びプローブカードから構成され、カセットとしてウェハバーンイン装置のウェハカセット収納部に収納され、カセットとしてウェハバーンイン装置に設けられた温度制御手段により温度制御されることが示されている。
【０００５】
上述したウェハカセットを採用することで、プローブ（探針）とウェハとの位置出しをしてウェハカセットとするアライメント作業と、アライメントされたウェハカセットに対して信頼性検査を行うバーンイン作業とをそれぞれ独立させることが可能となった。すなわち、ウェハカセットの内部を密封空間にすることでアライメントされた状態を保持することができ、ウェハバーンイン装置において個々のウェハカセットを、ウェハバーンイン装置に設けられた温度制御手段によりそのまま加熱することができる。このように、ウェハカセットの採用により、アライメント作業とバーンイン作業とを独立させて効率的に作業を行うことができるようになった。
【０００６】
特許文献２には、半導体ウェハに対する温度制御が正確になると共に、少ない時間及び少ないエネルギーで半導体ウェハに対する温度制御ができるウェハバーンイン装置が開示されている。ここでは、ウェハカセット収納部の内部には、ウェハトレイの下側において半導体ウェハの温度を制御する下側温度制御手段が設けられていると共に、ウェハトレイの上側において半導体ウェハの温度を制御する上側温度制御手段が設けられることが記載されている。
【０００７】
また、バーンイン装置において、構成部品を真空吸引装置を用いて固定する技術が提案されている。例えば、特許文献３には、プローブシートのすべてのバンプを半導体ウェハのすべての検査用端子に確実に接触させると共に、多数の半導体ウェハに対して同時にバーンインスクリーニングを行なえる半導体ウェハ収納器、接続方法、接続装置及び半導体集積回路の検査方法が開示されている。ここでは、保持板上に半導体ウェハを載置すると共に、吸引管から半導体ウェハを吸引することで、半導体ウェハは保持板に固定されると共に半導体ウェハの反りがなくなると記載されている。また、第６実施例において、保持板の周縁部の上に、加圧されると弾性的に大きく収縮するリング状のシリコンゴム等よりなるシール材を配置して、配線基板と保持板との間に密封空間を形成し、保持板に設けられた開閉弁により開閉される吸引管からこの密封空間を減圧することが記載されている。すなわち、加熱された半導体ウェハの反りを防止するために吸引管から半導体ウェハを吸引する技術と、配線基板と保持板とを一体化するために配線基板と保持板との間に密封空間を形成して減圧することが示されている。
【０００８】
また、特許文献４には、半導体ウェハに形成された半導体装置を確実にスクリーニングするバーンイン装置及び半導体ウェハが開示されている。ここでは、ウェハホルダは、底板と、真空チャックと、排気口と、圧着リングと、電極板と、共通配線と、固定板と、固定金具と、から構成されている。そして、底板は、真空チャックと排気口を備えている。底板は、半導体ウェハを載置し、真空ポンプ等によって排気口から真空チャック内の空気を排出し、半導体ウェハを吸着することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１８６３４９号公報
【特許文献２】特開平１１−２３８７６９号公報
【特許文献３】特開平８−５６６６号公報
【特許文献４】特開２０００−２６９２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したウェハカセットは、構成するウェハトレイ、シール材、ウェハ、及びプローブカードについて内部を密封空間とし、真空バルブによりその内部を減圧して大気圧によりウェハ全面を加圧する一体化の方式を採用する。この真空バルブによる減圧は、ウェハとプローブカードとをアライメント装置により調整した後の工程となる。そのため、この減圧によりシリコンゴム等の弾性体からなるシール材が内部側へ孕むように変形する。また、プローブカード及びウェハトレイは、減圧により内部側へ凹状に変形する。さらに、これらの構成部品の変形に従い密封空間の内部の空気が微妙に移動する。そして、これらの一体化や加圧により生じる変形及び内部空気の移動により、プローブカードのプローブとウェハチップの電極とにずれが生じてしまい接触の不良率が高くなるという一体化の問題がある。
【００１１】
また、ウェハカセットは、ウェハバーンイン装置に設けられた温度制御手段により加熱されるが、半導体ウェハ自体に熱が伝達又は伝導されるまでにウェハバーンイン装置の内部が加熱される。また、ウェハカセット自体もプローブカード及びウェハトレイにより挟まれているためウェハが加熱される前にプローブカード又はウェハトレイに熱変形が生じる。しかし、変形量が各部品の各部位によりばらつくため各部品の形状が微妙に歪んでしまう。この歪みによりプローブカードとチップの電極とがずれを生じてしまい接触の不良率が高くなるという温度制御の問題がある。
【００１２】
さらに、ウェハカセットは、構成するウェハトレイ、シール材、ウェハ、及びプローブカードにより内部を密封空間とするため、ウェハの温度分布を直接計測する熱電対などの温度計測装置を密封空間内に貫通させることが難しい。そのため、精度の低い温度管理しかできないという問題がある。
【００１３】
本願の目的は、かかる課題を解決し、一体化されたプロービングユニットを用い、温度負荷を与える際に精度の高い温度管理及び熱歪管理のもとで大量のウェハを迅速に処理でき、信頼性及び生産性の高いバーンインスクリーニングシステム及びバーンインスクリーニング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（プロービングユニット）
上記目的を達成するため、本発明に係るプロービングユニットは、半導体ウェハレベルのバーンインスクリーニングに用いられるプロービングユニットにおいて、半導体チップが形成された半導体ウェハと、スクリーニングの際にテスターと信号を交信するＤＵＴボードと、半導体ウェハと位置合わせされるプローブカードと、半導体ウェハに温度負荷を与える温度制御ステージと、温度制御ステージを保持して固定する温度制御ステージ用トレイと、複数の第１の吸着パッドによりプローブカードを温度制御ステージ用トレイに吸着させる第１の固定装置と、第２の吸着パッドにより半導体ウェハを温度制御ステージに吸着させる第２の固定装置と、を備え、第１の吸着パッドをプローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない部分に設置することで、第１の吸着パッドと第２の吸着パッドとを空間的に分離させて一体化することを特徴とする。
【００１５】
上記構成により、プロービングユニットは、ＤＵＴボード、プローブカード、温度制御ステージ、及び温度制御ステージ用トレイを半導体ウェハと共に一体化させる。すなわち、第１の固定装置の第１の吸着パッドにより、プローブカードが温度制御ステージ用トレイに固定される。また、第２の固定装置の第２の吸着パッドにより、半導体ウェハが温度制御ステージに固定される。一方、温度制御ステージ用トレイは温度制御ステージを保持して固定する。従って、第１の固定装置の第１の吸着パッド及び第２の固定装置の第２の吸着パッドによりプロービングユニットの構成要素の全体が確実に一体化され、ユニットとしての信頼性が獲得できる。また、プロービングユニットは、第１の吸着パッドがプローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない部分に設置されることで、第１の吸着パッドと第２の吸着パッドとが空間的に分離させて一体化される。すなわち、プローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向する部分には、第２の吸着パッドが設けられ、半導体ウェハが温度制御ステージに固定される。従って、第１の吸着パッドと第２の吸着パッドとは空間的に重ならずに分離される。これにより、第１の吸着パッドによる一体化の影響がプローブカードと半導体ウェハとの位置合わせには影響を及ぼさない。
【００１６】
このプロービングユニットについて、第１及び第２の固定装置の吸着パッドを用いた信頼性の高い一体化により、位置合わせされたプローブカードのプローブと半導体ウェハの半導体チップの電極とにずれが生じることがない。そのため、半導体ウェハレベルのバーンインスクリーニングにおいて、位置合わせされて一体化されたプロービングユニットを容易に搬送して後の作業工程を迅速に処理でき、生産性を高めることができる。
【００１７】
また、各プロービングユニットは、それぞれ個別に温度制御ステージを内蔵する。これにより、半導体ウェハを加熱するヒーターを半導体ウェハに隣接して配備でき、加熱の対象に直接的に負荷温度を与えることができる。また、温度制御ステージは密封空間に封入されない。このため、気密状態を維持させる必要が無く、半導体ウェハの表面温度を計測する温度センサーを温度制御ステージ内に自在に配備できる。これにより、温度負荷を与える際に精度の高い温度管理が可能になり、信頼性の高いバーンインスクリーニングができる。
【００１８】
また、プロービングユニットは、一体化させた上で温度負荷を与える方式により、プロービングユニットの各部位に発生する温度負荷による歪みが抑制される。すなわち、半導体ウェハは、第２の吸着パッドにより温度制御ステージに吸着により固定されるが、この吸着により温度制御ステージにより負荷された熱源が確実に半導体ウェハに伝導される。すなわち、温度制御ステージは、半導体ウェハを吸着するという役割と、半導体ウェハを加熱するという役割とを共に効果的に担うことができる。また、温度制御ステージ用トレイは、第１の吸着パッドによりプローブカードに吸着されて固定するが、温度制御ステージを保持することから、温度制御ステージにより加熱された半導体ウェハの熱を外部に逃がさない、という機能を有する。さらに、プロービングユニットの他の構成要素であるＤＵＴボード、プローブカード、温度制御ステージ用トレイ等の温度負荷による歪みは、半導体ウェハに直接接触させないためより少なく抑えられる。これにより、ウェハとプローブとの位置ずれを解消し、熱歪に対する高い精度を確保し、信頼性の高いバーンインスクリーニングができる。
【００１９】
また、プロービングユニットは、第１の固定装置は、第１の吸着パッドに真空吸着させる第１の真空カプラを備えることが好ましく、また、第１の吸着パッドが、プローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない部分に複数箇所設置されることが好ましく、特に、第１の吸着パッドが、プローブカードの半導体ウェハ側の面であって半導体ウェハが対向しない四隅に設置されることが好ましい。これにより、一体化されたプロービングユニットは、数個の吸着パッドによりプローブカードをより強固に固定し、プローブカードの各部位に発生する熱膨張による歪みを抑え込むことができる。また、プローブカードの内部に密封空間を形成することなく吸着パッドにより局部的に吸着させてプロービングユニットの一体化を可能とする。
【００２０】
また、プロービングユニットは、第２の固定装置は、第２の吸着パッドに真空吸着させる第２の真空カプラを備えることが好ましい。これにより、半導体ウェハを温度制御ステージに自在に吸着することが可能となり、半導体の「反り」等を防ぎ信頼性の高いバーンインスクリーニングができる。
【００２１】
また、プロービングユニットは、第１の固定装置が、第１の吸着パッドに接続された第１の逆止弁を備え、第２の固定装置は、第２の吸着パッドに接続された第２の逆止弁を備えることが好ましい。これにより、吸着パッドの吸着が切れた場合であっても逆止弁により真空状態を維持でき、プロービングユニットとしての信頼性を獲得できる。また、位置合わせされて一体化されたプロービングユニットを容易に搬送して後の作業工程を迅速に処理でき、生産性を高めることができる。
【００２２】
また、プロービングユニットは、第１の吸着パッドが、第２の逆止弁にも接続し、第１の吸着パッドと第２の吸着パッドとを共に真空吸着させることが好ましい。これにより、プロービングユニットを一体化させる際に、第１の固定装置により、プローブカードを温度制御ステージ用トレイに固定させると共に、第２の固定装置により、半導体ウェハを温度制御ステージに固定させることができ、一体化の信頼性を確保できる。
【００２３】
また、プロービングユニットは、ＤＵＴボードには、ＤＵＴボード又はプローブカードの変形を抑える、複数のスチフナーが設けられた補強板が取り付けられることが好ましい。これにより、ＤＵＴボード又はプローブカードには、温度制御ステージによる温度負荷が行われても「反り」等の有害な変形が生じず、精度の高い熱歪管理のもとで信頼性及び生産性の高いバーンインスクリーニングができる。
【００２４】
また、プロービングユニットは、温度制御ステージには、半導体ウェハを加熱するヒーター、及び半導体ウェハの表面温度を計測する温度センサーが装備されることが好ましい。このように、プロービングユニットに内蔵された温度制御ステージは、密封空間にないため半導体ウェハを加熱するヒーターが半導体ウェハに対してより近接して配備でき、温度負荷を与える際に精度の高い熱歪み管理が可能になる。また、半導体ウェハの表面温度を計測する温度センサーが自在に配備でき、温度負荷を与える際に精度の高い温度管理が可能になる。
【００２５】
（バーンインスクリーニングシステム）
また、上記目的を達成するため、本発明に係るプロービングユニットを用いたバーンインスクリーニングシステムは、プロービングユニットを用いたバーンインスクリーニングシステムにおいて、アライメントステージに保持されたプロービングユニットの半導体ウェハとプローブカードとを位置合わせするアライメント装置と、プロービングユニットを収納するユニット保持部を備えたチャンバーにテスターが接続されたバーンイン装置と、を備え、バーンイン装置は、アライメント装置から分離された複数個のプロービングユニットを一括してバーンインスクリーニングすることが好ましい。これにより、アライメント装置による半導体ウェハとプローブカードとの位置合わせの工程と、バーンイン装置によるバーンインスクリーニング工程とをそれぞれ独立して行うことができ、このように並行して作業をすることにより全体作業の効率化が実現し、生産性の高いバーンインスクリーニングが可能となる。
【００２６】
（バーンインスクリーニング方法）
上記目的を達成するため、本発明に係るバーンインスクリーニング方法は、プローブカードと半導体ウェハとをアライメント装置により位置合わせするステップと、プローブカードと、ＤＵＴボードと、半導体ウェハと、温度制御ステージと、温度制御ステージ用トレイとをロービングユニットとして一体化させるステップと、プロービングユニットをアライメント装置から分離させるステップと、複数のプロービングユニットをバーンイン装置に収納するステップと、バーンイン装置内において、温度制御ステージにより半導体ウェハに直接温度負荷を与え、かつ半導体ウェハを直接温度管理することでバーンインスクリーニングを行うステップと、を備えることを特徴とする。
【００２７】
上記構成により、プロービングユニットは、プローブカード、温度制御ステージ、及び温度制御ステージ用トレイを半導体ウェハと共に一体化される前に、プローブカードと半導体ウェハとがアライメント装置により位置合わせされる。すなわち、アライメント装置において位置合わせの後に、第１の吸着パッドによりプローブカードが温度制御ステージ用トレイに吸着により固定され、第２の吸着パッドにより半導体ウェハが温度制御ステージに吸着により固定される。温度制御ステージ用トレイは温度制御ステージを保持することから、第１の吸着パッド及び第２の吸着パッドによりプロービングユニットの構成要素の全体が、プローブカードと半導体ウェハとが位置合わせされた状態を保持したまま確実に一体化される。これにより、プロービングユニットとしての高い信頼性を獲得できる。
【００２８】
また、プロービングユニットは、一体化された状態でアライメント装置から分離されてバーンイン装置に収納される。すなわち、アライメント装置においてプロービングユニットが固定装置により全体として確実に一体化されている。そのため、アライメント装置からの分離、及びバーンイン装置への収納といった搬送によりプロービングユニット内のプローブカードと半導体ウェハとの位置がずれて接触不良が生じる虞は極めて少ない。これにより、信頼性の高いバーンインスクリーニングができる。
【００２９】
さらに、各プロービングユニットはそれぞれ半導体ウェハに直接温度制御ステージを内蔵した状態で一体化されてバーンイン装置へ収納される。これにより、半導体チップを高温下で駆動させる際に個別のウェハに対応した温度制御ステージにより、半導体ウェハに対して個別に直接温度負荷を与えることができる。また、温度制御ステージは密封空間にないため半導体ウェハを加熱するヒーター及び温度センサーが半導体ウェハに対してより近接して配備でき、温度負荷を与える際に精度の高い熱歪み管理が可能になり、半導体ウェハを直接温度管理することが可能になる。
【００３０】
また、バーンインスクリーニング方法は、アライメント装置により位置合わせするステップでは、固定装置により、半導体ウェハを温度制御ステージに固定させて位置合わせを行い、プロービングユニットが一体化させるステップでは、一つの固定装置により、プローブカードを温度制御ステージ用トレイに固定させるとともに、他の固定装置により、半導体ウェハを温度制御ステージに固定させてプロービングユニットとして一体化することが好ましい。これにより、プロービングユニットを一体化させる際に、半導体ウェハを温度制御ステージに固定させながらプローブカードを温度制御ステージ用トレイに固定させることができ、一体化の信頼性を確保できる。
【００３１】
さらに、バーンインスクリーニング方法は、温度制御ステージが、プロービングユニットが一体化されるステップにおいて半導体ウェハに温度負荷を与えるヒーター、及び半導体ウェハの表面温度を計測する温度センサーを既に搭載していることが好ましい。このように、温度制御ステージは、ヒーター及び温度センサーを内蔵した状態でアライメント装置から分離され、バーンイン装置に収納される。これにより、バーンインスクリーニングの際に半導体ウェハに集中的に温度負荷を与え、精度の高い温度管理をすることができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように、本発明に係るプロービングユニット、及びバーンインスクリーニングシステム及びバーンインスクリーニング方法によれば、一体化されたプロービングユニットを用い、温度負荷を与える際に精度の高い温度管理及び熱歪管理のもとで大量のウェハを迅速に処理でき、信頼性及び生産性の高いバーンインスクリーニングシステム及びバーンインスクリーニング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るプロービングユニットの１つの実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図２】補強板、プローブカード、半導体ウェハ、温度制御ステージ、及び温度制御ステージ用トレイから構成されるプロービングユニットを示す分解した斜視図である。
【図３】プロービングユニットの補強板及びＤＵＴの一部分を示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】プロービングユニットの温度制御ステージ及び温度制御ステージ用トレイを図１のＢ−Ｂ断面から見た平面図である。
【図５】プローブカードを裏面から示す、図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】第１吸着装置及び第２吸着装置を示す詳細図である。
【図７】プローブカードに設けられるプローブと、半導体ウェハ上に形成された半導体チップと、をアライメントにより接続する方法を示す詳細図である。
【図８】本発明に係るバーンインスクリーニングシステム全体の１つの実施形態の概略構成を示す説明図である。
【図９】アライメント装置の構成を示す説明図である。
【図１０】バーンイン装置の構成を示す説明図である。
【図１１】本発明に係るバーンインスクリーニング方法の１つの実施形態の概略構成を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
（プロービングユニット）
以下に、図面を用いて本発明に係るプロービングユニット（Ｐｒｏｂｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１の実施形態につき、詳細に説明する。図１に、本発明に係るプロービングユニット１の１つの実施形態の概略構成を断面図で示す。また、図２に、補強板５、プローブカード（Ｐｒｏｂｅ  Ｃａｒｄ）２、半導体ウェハ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｗａｆｅｒ）３、温度制御ステージ７、及び温度制御ステージ用トレイ８から構成されるプロービングユニット１を分解した斜視図で示す。
【００３５】
本発明に係るプロービングユニット１は、半導体ウェハ３の信頼性検査の一種であるバーンインスクリーニング（Ｂｕｒｎ−ｉｎ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）が行われる。このバーンインスクリーニングの方法は、大別してパッケージ状態で実施するパッケージバーンインと、ウェハの状態で実施するウェハレベルバーンイン（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｂｅｌ  Ｂｕｒｎ−ｉｎ，ＷＬＢＩ）とがある。本発明に係るプロービングユニット１は、後者のウェハレベルバーンインに用いられる。バーンインスクリーニングとは、半導体チップ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｃｈｉｐ）６を一定時間、高温で動作させることにより半導体チップ６の初期不良を早期に発見して除去する方法をいう。また、ウェハレベル（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｂｅｌ）とは、半導体チップ６を半導体ウェハ３から切断して分離する前に半導体デバイスの電気的な検査を行うことをいう。さらに、ウェハレベルのバーンインとは、半導体ウェハ３上に形成された総ての半導体チップ６に対して同時に一括して実施する方法をいう。具体的には、半導体ウェハ３に形成された半導体チップ６の電極にプローブカード２を接触させる。そして、このプローブカード２にテスター２５を接続し、電源から電気を供給して信号の入出力を行い、半導体ウェハ３上の半導体チップ６を高温下で駆動させる。そして、半導体チップ６のＯＮ／ＯＦＦのスクリーニングを行い、初期不良の半導体チップ６を発生させてそれを除去する方法である。
【００３６】
本発明に係るプロービングユニット１について図１及び図２を用いて説明する。ここで、プロービング（Ｐｒｏｂｉｎｇ）とは、ウェハレベルの電気的な検査を行う際に、金属のプローブ（探針）１６を用いて半導体チップ６のボンディングパッドと電気的に接触させ、接触不良の半導体チップ６にマーキングを行って排除する作業をいう。本発明に係るプロービングユニット１は、上述したウェハレベルのバーンインスクリーニングをシステムとして捉え、そのシステム全体の効果を上げるために開発されたユニットである。ウェハレベルのバーンインスクリーニングにおいて基本となる工程はアライメントの工程及びバーンインの工程である。アライメントとは、半導体ウェハ３に形成された半導体チップ６の電極にプローブカード２を接触させる工程であり、後述するアライメント装置２０において実施される。一方、バーンインとは、半導体チップ６を一定時間、高温で動作させることにより半導体チップ６の初期不良を早期に発見して除去する工程であり、後述するバーンイン装置３０において実施される。本発明に係るプロービングユニット１は、アライメントの工程で製作され、バーンインの工程に持ち込まれてプロービングされる信頼性検査用の供試体であり、アライメント装置２０及びバーンイン装置３０により構成されるシステムにおいて、より効果的な信頼性検査を達成するために設計開発されたユニット１である。
【００３７】
本プロービングユニット１は、図２の斜視図に上部から順に示すように補強板５、ＤＵＴボード４、プローブカード２、半導体ウェハ３、温度制御ステージ７、及び温度制御ステージ用トレイ８から構成される。検査対象である半導体ウェハ３の表面にはスクリーニングされる半導体チップ６が形成されている。この半導体ウェハ３とプローブカード２とがアライメント装置２０により位置合わせ(アライメント)される。すなわち、半導体ウェハ３に形成された半導体チップ６の電極にプローブカード２から突出するプローブ１６が接触する。なお、図１では、プロービングユニット１を位置合わせされる半導体チップ６とプローブカード２とで分離して図示し、図中の矢印により位置合わせを表現する。そして、ＤＵＴボード４により電源の供給及びテスター２５との信号の入出力が行われてスクリーニングが実施される。
【００３８】
このスクリーニングにおいて重要なポイントは、各プローブカード２から突出するプローブ１６がそれぞれ対応する半導体チップ６の電極に適切に接触しなければ半導体チップ６のＯＮ／ＯＦＦに異常が発生してしまい、正常な半導体チップ６が不良品として除外されてしまう点である。従って、本発明に係るプロービングユニット１は、構成される各要素が一体化されなければならない。つまり、アライメント装置２０により位置合わせが行われた以降は、プロービングが完了するまで補強板５、ＤＵＴボード４、プローブカード２、半導体ウェハ３、温度制御ステージ７、及び温度制御ステージ用トレイ８が一体化されなければならない。
【００３９】
従来、ウェハレベルのバーンインスクリーニングにおいてプロービングユニット１の一体化には２つの問題が存在していた。第１の問題は、「プロービングユニット１の熱膨張を抑制しながら半導体チップ６に対して温度負荷を与えなければならない。」という点である。上述した従来技術の場合、半導体ウェハ３に熱負荷を与えると、半導体ウェハ３の周囲の構成要素に熱膨張が発生し、その熱歪みが半導体チップ６の電極とプローブカード２から突出するプローブ１６とのずれの原因となってしまう。半導体ウェハ３自体に熱が伝達又は伝導されるまでに他の構成要素が加熱されて熱変形が生じてしまう。
【００４０】
また、第２の問題は、従来技術のように半導体ウェハ３とプローブカード２とを含む空間を減圧して吸着させてユニット１を一体化させる方法を採用すると数々の問題が生じる。例えば、半導体ウェハ３とプローブカード２とを含む空間を減圧すると、空間内の空気が移動してそれがずれの原因となってしまう。また、減圧した空間の周囲がシール材などで密封されている場合には、ユニット１をアライメント装置２０からバーンイン装置３０へ移動される際の衝撃や変形などにより外部の空気が侵入して一体化が崩れてしまう。つまり、シール材の全長が長いため、ほんの少しの衝撃や変形によりシール材が切れて密封の効果が消滅する。
【００４１】
本発明に係るプロービングユニット１は、第１の問題に対しては、プロービングユニット１自体に半導体ウェハ３に直接温度負荷を与える温度制御ステージ７及び温度制御ステージ７を保持する温度制御ステージ用トレイ８を設けることで問題を解決した。また、第２の問題に対しては、プロービングユニット１の構成要素を一体化する固定装置(第１固定装置、第２固定装置)により問題を解決した。以下、これらの点に係る、温度制御機構、及び一体化機構について図を参照しながら説明する。さらに、温度制御ステージ７及び温度制御ステージ用トレイ８の多機能な特性について説明する。
【００４２】
（温度制御機構）
図３は、プロービングユニット１の補強板５及びＤＵＴボード４の一部分を示す図１のＡ−Ａ断面図である。本実施形態では、ＤＵＴボード４の外部側には、熱負荷による面外変形を抑えるために、円形スチフナー２８ａ、放射状スチフナー２８ｂ、外枠１８などがネットワークを組む補強板５が取り付けられる。また、補強板５には、ＤＵＴボード４に接続するための補強板固定用孔１９が設けられ、補強板５によりＤＵＴボード４やプローブカード２の熱変形が補強される。この補強板固定用孔１９は、半導体ウェハ３とプローブカード２との位置合わせが行われる円形のアライメントゾーン４０の円周近傍に設けられる。その固定用孔１９を繋ぐ円形スチフナー２８ａにより、円形のアライメントゾーン４０の中心から放射状に伸縮する熱膨張が抑えられる。また、補強板固定用孔１９の内部を補強する放射状スチフナー２８ｂにより、アライメントゾーン４０内部でも面外変形が抑えられる。このように、補強板５は、ＤＵＴボード４やプローブカード２の温度制御機構として機能する。
【００４３】
また、本実施形態では、ＤＵＴボード４の一端には、コネクター２７が設けられ、このコネクター２７はテスター２５と接続されて信号の入出力が行われる。すなわち、各プローブカード２から突出するプローブ１６がそれぞれ対応する半導体チップ６の電極に接触して半導体チップ６のＯＮ／ＯＦＦを計る。その入出力信号は、ＤＵＴボード４の板厚内においてネットワーク状に配線され、ＤＵＴボード４の一端に設けられたコネクター２７へと接続される。このコネクター２７は、ＤＵＴボード４の側面に集約されて配置されるが、この方式に限らず、ＤＵＴボード４の上面に設けられても良い。
【００４４】
図４は、プロービングユニット１の温度制御ステージ７及び温度制御ステージ用トレイ８を図１のＢ−Ｂ断面から見た平面図である。この温度制御ステージ７はヒートアップステージとも称される。温度制御ステージ７には、半導体ウェハ３を加熱するヒーター２２及び半導体ウェハ３の表面温度を計測する温度センサーが装備される。なお、本実施形態では、温度センサーとして熱電対２３を用いるが、それ以外の温度センサーであっても良い。ヒーター２２及び熱電対２３は、温度制御ステージ７の内部に適切に配置又は配線される。また、アライメントゾーン４０内には、第２吸着装置１１ｂの第２吸引口１３ｂが備えられる。この第２吸引口１３ｂから下方に第２吸引管１４ｂが延びて連結管１５により集約され、第２逆止弁１７ｂを介して第２真空カプラ１２ｂに接続される。
【００４５】
図５は、プローブカード２を裏面から示す、図１のＣ−Ｃ断面図である。プローブカード２の図面上の奥側にはＤＵＴボード４が一部見えている。また、４個の第１吸着装置１１ａが、四隅に設けられている。第１吸着装置１１ａは、プローブカード２に設けられて温度制御ステージ用トレイ８に接触する複数の第１吸着パッド９ａと、第１吸着パッド９ａに接続する第１真空カプラ１２ａとを備える。第１吸着パッド９ａは、その中心に第１吸引口１３ａを有し、第１吸引口１３ａの周囲には蓋が設けられ、第１真空カプラ１２ａにより第１吸引口１３ａから吸引された際に蓋を補強する吸引口用補強材４１が設けられている。また、アライメントゾーン４０には、プローブカード２からプローブ１６が整列して突出している。
【００４６】
（一体化機構）
本実施形態では、固定装置(第１固定装置、第２固定装置を含む)の実施例として、図１に示すように、第１吸着パッド９ａ及び第２吸着パッド９ｂを用いて一体化する吸着装置(第１吸着装置１１ａ、第２吸着装置１１ｂ)を示す。しかし、プロービングユニット１の構成要素を固定する装置であれば吸着装置に限らず、例えば接着装置などであっても良い。図１に示すように、本発明に係るプロービングユニット１は、プローブカード２を温度制御ステージ用トレイ８に吸着して固定する第１吸着装置１１ａと、半導体ウェハ３を温度制御ステージ７に吸着させて固定する第２吸着装置１１ｂと、の二種類の固定装置を備える。この吸着パッド９は、例えば、ニトリル・シリコーン・ウレタンからなる公知の製品である。この吸着パッド９を複数個用意し、固定する構成要素に対して各吸着パッド９により局所的に固定しながら、全体として安定的に吸着して一体化する。これらの吸着パッド９は、従来技術に示されるシール材と比較して吸着パッド９内の密封性は極めて高い。また、密封する領域は極めて狭い箇所に限定される。なお、本固定装置は、プロービングユニット１の構成要素を一体化する技術であれば本吸着パッド９に限らず、他の構造の吸着材であっても良い。
【００４７】
本発明に係るプロービングユニット１は、第１吸着パッド９ａによりプローブカード２を温度制御ステージ用トレイ８に吸着して固定する第１吸着装置１１ａを備える。本実施形態では、図２に示すように、第１吸着パッド９ａは、プローブカード２の半導体ウェハ３側の面であって半導体ウェハ３が対向しない四隅にそれぞれ１個ずつ設置される。この第１吸着パッド９ａが設置される個数は、これに限らず、より少ない個数、或いはより多い個数が設置されても良い。また、この第１吸着パッド９ａが設置される箇所は、これに限らず、より少ない箇所、或いはより多い箇所に設置されても良い。これにより、一体化されたプロービングユニット１は、複数個の第１吸着パッド９ａによりプローブカード２をより強固に固定する。また、プロービングユニット１は、図１に示すように、複数の第１吸引口１３ａと、各第１吸引口１３ａに対応する第１吸着パッド９ａと、各第１吸着パッド９ａに接続する第１逆止弁１７ａを備え、第１真空カプラ１２ａと第１逆止弁１７ａとを接続する第１吸引管１４ａを備える。これにより、第１吸着パッド９ａの吸着が切れた場合であっても、第１逆止弁１７ａにより真空状態を維持することができる。また、この第１真空カプラ１２ａは、各第１吸着パッド９ａに対応して個別に設けられても良い。この場合には、第１吸着パッド９ａごとに吸着の程度を制御できる。一方、第１真空カプラ１２ａを複数の各第１吸着パッド９ａに接続して一括して吸引しても良い。この場合には、複数の第１吸着パッド９ａの吸着の程度を一括して制御できる。
【００４８】
また、本発明に係るプロービングユニット１は、第１吸着パッド９ａと比較してより小型である第２吸着パッド９ｂにより半導体ウェハ３を温度制御ステージ７に吸着させて固定する第２吸着装置１１ｂを備える。温度制御ステージ７には、第２吸着装置１１ｂが設けられる。この第２吸着装置１１ｂは、複数の第２吸引口１３ｂと、第２吸引口１３ｂから温度制御ステージ７の内部に延びる複数の第２吸引管１４ｂと、複数の第２吸引管１４ｂを相互に連結する連結管１５と、連結管１５に接続する第２逆止弁１７ｂと、第２逆止弁１７ｂに接続する第２真空カプラ１２ｂと、から構成される。これにより、第２吸着パッド９ｂの吸着が切れた場合であっても、第２逆止弁１７ｂにより真空状態を維持することができる。また、第２吸着装置１１ｂは、温度制御ステージ７の半導体ウェハ３側の表面に設けられた吸引口１３から温度制御ステージ７上に配置された半導体ウェハ３を複数箇所で吸引して吸着させる。
【００４９】
このように、第１吸着装置１１ａにより、プローブカード２が温度制御ステージ用トレイ８に吸着により固定される。また、第２吸着装置１１ｂにより、半導体ウェハ３が温度制御ステージ７に吸着により固定される。一方、温度制御ステージ用トレイ８は温度制御ステージ７を保持する。従って、第１吸着装置１１ａ及び第２吸着装置１１ｂによりプロービングユニット１の構成要素の全体が一体化され、ユニットとしての信頼性を獲得できる。また、第１吸着装置１１ａは、第１吸着パッド９ａにより局所的に固定し、その固定箇所を複数箇所とすることで、プローブカード２を温度制御ステージ用トレイ８に吸着により固定する。従って、減圧される空間は各第１吸着パッド９ａの内部に限られ、半導体ウェハ３とプローブカード２との位置合わせに対して減圧の影響を与えず、半導体ウェハ３の電極とプローブカード２のプローブ１６とにおける「ずれ」の発生を回避できる。また、各第１吸着パッド９ａのシール部分はその外周が短いため、減圧や熱負荷、或いはアライメント装置２０からバーンイン装置３０へ横持ちされた際の衝撃などにより外部の空気が侵入して一体化が崩れる虞は極めて少ない。
【００５０】
図６に、第１吸着装置１１ａ及び第２吸着装置１１ｂの詳細な断面を示す。図６(ａ)は第１吸着装置１１ａを示す。第１吸着装置１１ａには第１吸引パッド９ａが用いられ、温度制御ステージ用トレイ８に接触して吸引する。第１吸引パッド９ａは、固定用ボルト２９によりプローブカード２に固定される。そして、第１吸引管１４ａから吸引され、第１吸引パッド９ａの内部が真空状態になる。また、図６（ｂ）は第２吸着装置１１ｂを示す。第２吸着装置１１ｂには第２吸引パッド９ｂが用いられ、半導体ウェハ３に接触して吸引する。第２吸着パッド９ｂは、第１吸着パッド９ａとは逆方向に向けられる。第２吸着装置１１ｂは、タップ２４により温度制御ステージ７に固定される。そして、第２吸引管１４ｂから吸引され、第２吸引パッド９ｂの内部が真空状態になる。
【００５１】
（温度制御ステージ及び温度制御ステージ用トレイの多機能性）
上述したように、温度制御ステージ７は温度制御機構としては、半導体ウェハ３上に設けられた半導体チップ６を加熱するヒーター２２の機能を有する。一方、温度制御ステージ７は一体化機構としては、半導体ウェハ３を吸着して固定する役割を有する。そして、温度制御ステージ７は、半導体ウェハ３に直接接触した状態で半導体ウェハ３全体を効率的に加熱する。また、温度制御ステージ７は、半導体ウェハ３を複数の第２吸着パッド９ｂにより直接吸着する。すなわち、いずれの機構も半導体ウェハ３に対して直接接触することで効果的な機構となり、相乗的な効果を生み出す。このことから、温度制御ステージ７は多機能なステージとなる。
【００５２】
温度制御ステージ用トレイ８は、温度制御ステージ７を保持する「保持容器」である。また、温度制御機構としては、温度制御ステージ７の外壁となることにより、温度制御ステージ７により加熱された半導体ウェハ３の熱を外部に逃がさない「断熱容器」しての機能を有する。一方、温度制御ステージ用トレイ８は一体化機構としては、プローブカード２の第１吸着パッド９ａによる吸着で固定する「接合容器」としての役割を有する。すなわち、温度制御ステージ用トレイ８は、温度制御ステージ７の周囲を取り囲むことにより、温度制御機構と一体化機構とに適した多機能な容器となる。
【００５３】
（アライメント）
図７に、プローブカード２に設けられるプローブ１６と、半導体ウェハ３上に設けられる半導体チップ６と、をアライメントにより接続する方法を詳細図で示す。アライメントとは、各プローブ１６の先端部を半導体ウェハ３上に設けられた対応する半導体チップ６の適切な箇所に接触させることをいう。このプローブ１６はプローブホルダー３６により保持されている。プローブカード２の半導体ウェハ３側にはプローブ１６が突出している。また、プローブホルダー３６のＤＵＴボード４側にはワイヤー４２が延びている。このワイヤー４２は、図７に破線で示すように、ＤＵＴボード４の厚みの中を通過し、図１に示すコネクター２７に集約される。そして、コネクター２７はテスター２５に接続され、半導体チップ６にプローブ１６が接触して発生した電気信号がテスター２５に伝送される。
【００５４】
また、プローブカード２は、上部プレート３７、中間部プレート３８、下部プレート３９から構成され、プローブ１６及びプローブホルダー３６を保持する。このプローブカード２のプレートの構成は、これに限らず、プローブ１６及びプローブホルダー３６を保持するものであれば他の構成であっても良い。上部プレート３７は、ＤＵＴボード４側のプローブホルダー３６の先端位置を支持する。また、下部プレート３９は、半導体ウェハ３側のプローブ１６の先端位置を支持する。
【００５５】
上部プレート３７の内部には、プローブ１６に接続する弾性バネ(図示せず)が設けられている。この弾性バネの反発力によりプローブ１６が押し出され、半導体チップ６の電極に安定的に接触する。プローブカード２に設けられるプローブ１６と、半導体ウェハ３上に設けられる半導体チップ６とのアライメントは、このような構成により行われるため、熱負荷により半導体ウェハ３の前後に設けられたプローブカード２やＤＵＴボード４が熱負荷により反るとプローブ１６は半導体チップ６の所定の位置にある電極からずれてしまう。
【００５６】
（バーンインスクリーニングシステム）
図８に、本発明に係るバーンインスクリーニングシステム１０全体の１つの実施形態の概略構成を示す。また、図９に、アライメント装置２０の構成を説明図で示す。図９(ａ)は側面から見た説明図であり、図９(ｂ)は図９(ａ)のＤ−Ｄ断面図である。さらに、図１０に、バーンイン装置３０の構成を説明図で示す。
【００５７】
図８に示すように、プロービングユニット１を用いたバーンインスクリーニングシステム１０は、アライメント装置２０及びバーンイン装置３０を備える。そして、プローブカード２と半導体ウェハ３とはアライメント装置２０により位置合わせが行われる。そして、吸着パッド９を含む第１吸着装置１１ａ及び第２吸着装置１１ｂにより、プローブカード２と温度制御装置７及び温度制御ステージ用トレイ８とは半導体ウェハ３を含んで一体化されてプロービングユニット１となる。さらに、一体化された複数のプロービングユニット１は、アライメント装置２０から分離されてバーンイン装置３０のチャンバー３２内のプロービングユニット収納部３４に収納される。そして、各プロービングユニット１は、それぞれテスター２５に接続されてバーンインスクリーニングが行われる。
【００５８】
図９に示すように、アライメント装置２０には、その装置内にアライメントステージ２１が設けられている。アライメントステージ２１は、プロービングユニット１を摺動する機構を備える。すなわち、平面上を直交するＸ軸及びＹ軸のそれぞれの方向に摺動し、ＸＹ面に直交するＺ軸の方向に摺動し、さらに、ＸＹ面のΘ方向に回転する機構である。このアライメントステージ２１には、プロービングユニット１の温度制御ステージ用トレイ８が設置されて固定される。一方、プローブカード２はアライメント装置２０の上部に固定される。これにより、プロービングユニット１は、アライメントステージ２１により、その半導体ウェハ３の位置が調節されて、アライメント装置２０に固定されたプローブカード２に位置合わせされる。このアライメントの際に温度制御ステージ７には、事前にヒーター２２及び熱電対２３が設置されており、その状態でプロービングユニット１は一体化される。
【００５９】
図１０に示すように、バーンイン装置３０は、チャンバー３２、及びテスター２５から構成され、チャンバー３２は、プロービングユニット１ａ〜１ｘを収納するプロービングユニット収納部３４ａ〜３４ｘ、制御部３１、及び電源３５を備える。そして、テスター２５ａ〜２５ｘは、ＤＵＴボード４のコネクター２７に接続されて信号の入出力が行われる。このように、バーンイン装置３０とアライメント装置２０とは完全に分離され、複数個のプロービングユニット１ａ〜１ｘを一括してバーンインスクリーニングを行うことができる。これにより、アライメント装置２０による半導体ウェハ３とプローブカード２との位置合わせの工程と、バーンイン装置３０によるバーンインスクリーニングの工程とをそれぞれ独立して行うことができる。
【００６０】
プロービングユニット１の温度制御ステージ７は、バーンイン装置３０に収納された状態で搭載されたヒーター２２により半導体ウェハ３に温度負荷を与え、搭載された熱電対２３により半導体ウェハ３の表面温度を計測する。これにより、プロービングユニット１は、アライメントの前段階でヒーター２２と熱電対２３とを備えた温度制御ステージ７を内蔵することになる。
【００６１】
（バーンインスクリーニング方法）
図１１に、本発明に係るバーンインスクリーニング方法の１つの実施形態の概略構成をフロー図で示す。各ステップの順番は、符号Ｓ１〜Ｓ５により示す。
【００６２】
まず、プローブカード２と半導体ウェハ３とをアライメント装置２０により位置合わせする（Ｓ１）。この位置合わせにより、半導体ウェハ３に形成された半導体チップ６の電極に対して、その電極に対応するプローブ１６が適切に接触する。そして、プローブカード２と、ＤＵＴボード４と、半導体ウェハ３と、温度制御ステージ７と、温度制御ステージ用トレイ８とをプロービングユニット１として一体化させる（Ｓ２）。この一体化には補強板５が含まれていても良い。このステップ（Ｓ２）は、アライメント装置２０においてステップ（Ｓ１）の後に連続して速やかに行われる。そして、プロービングユニット１をアライメント装置２０から分離させ（Ｓ３）、複数のプロービングユニット１をバーンイン装置３０に収納する（Ｓ４）。さらに、温度制御ステージ７により半導体ウェハ３に温度負荷を与える（Ｓ５）。
【００６３】
この方法により、プロービングユニット１は、プローブカード２、温度制御ステージ７、及び温度制御ステージ用トレイ８などを半導体ウェハ３と共に一体化される前に、プローブカード２と半導体ウェハ３とがアライメント装置２０により位置合わせされる。すなわち、アライメント装置２０において位置合わせの後に、第１吸着装置１１ａの第１吸着パッド９ａによりプローブカード２が温度制御ステージ用トレイ８に固定され、第２吸着装置１１ｂの第２吸着パッド９ｂにより半導体ウェハ３が温度制御ステージ７に固定される。温度制御ステージ用トレイ８は温度制御ステージ７を保持することから、第１吸着装置１１ａ及び第２吸着装置１１ｂによりプロービングユニット１の構成要素の全体が、プローブカード２と半導体ウェハ３とが位置合わせされた状態を保持したまま確実に一体化される。
【００６４】
また、プロービングユニット１は、一体化された状態でアライメント装置２０から分離されてバーンイン装置３０に収納される。すなわち、アライメント装置２０においてプロービングユニット１が吸着装置１１ａ，１１ｂにより全体として確実に一体化されている。そのため、アライメント装置２０からの分離、及びバーンイン装置３０への収納といった搬送によりプロービングユニット１内のプローブカード２と半導体ウェハ３との位置がずれて接触不良が生じる虞は極めて少ない。
【００６５】
また、アライメント装置２０により位置合わせするステップ（Ｓ１）では、第２吸着装置１１ｂにより、半導体ウェハ３を温度制御ステージ７に固定させて位置合わせを行う。一方、プロービングユニット１が一体化されるステップ（Ｓ２）では、第１吸着装置１１ａにより、プローブカード２を温度制御ステージ用トレイ８に固定させ、半導体ウェハ３を温度制御ステージ７に固定させてプロービングユニット１として一体化する。これにより、プロービングユニット１を一体化させる際に、半導体ウェハ３を温度制御ステージ７に固定させながらプローブカード２を温度制御ステージ用トレイ８に固定させることができる。
【００６６】
さらに、温度制御ステージ７は、プロービングユニット１が一体化されるステップ（Ｓ２）において半導体ウェハ３に温度負荷を与えるヒーター２２、及び半導体ウェハ３の表面温度を計測する熱電対２３を既に搭載している。すなわち、本発明に係るプロービングユニット１は、アライメントの段階からヒーター２２及び熱電対２３を内蔵した温度制御ステージ７を備え、これらのヒーター２２及び熱電対２３を内蔵した状態でアライメント装置２０から分離され、バーンイン装置３０に収納される。これにより、バーンインスクリーニングの際に半導体ウェハ３に集中的に温度負荷を与えることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  プロービングユニット、２  プローブカード、３  半導体ウェハ、４  ＤＵＴボード、５  補強板、６  半導体チップ、７  温度制御ステージ、８  （温度制御ステージ用）トレイ、９  吸着パッド，９ａ  第１吸着パッド，９ｂ  第２吸着パッド、１０  バーンインスクリーニングシステム、１１  吸着装置(又は固定装置)，１１ａ  第１吸着装置(又は第１固定装置)，１１ｂ  第２吸着装置(又は第２固定装置)、１２  真空カプラ，１２ａ  第１真空カプラ，１２ｂ  第２真空カプラ、１３  吸引口，１３ａ  第１吸引口，１３ｂ  第２吸引口、１４  吸引管，１４ａ  第１吸引管，１４ｂ  第２吸引管、１５  連結管、１６   プローブ又は探針、１７  逆止弁，１７ａ  第１逆止弁，１７ｂ  第２逆止弁、１８  外枠、１９  補強板固定用孔、２０  アライメント装置、２１  アライメントステージ、２２  ヒーター、２３  熱電対又は温度センサー、２４  タップ、２５  テスター、２６  温度制御ステージ固定用孔、２７  コネクター、２８  スチフナー，２８ａ  円形スチフナー、２８ｂ  放射状スチフナー、２９  固定用ボルト、  ３０  バーンイン装置、３１  制御部、３２  チャンバー、３４  プロービングユニット収納部、３５  電源、３６  プローブホルダー、３７  上部プレート、３８  中間部プレート、３９  下部プレート、４０  アライメントゾーン、４１  吸引口用補強材、４２  ワイヤー。
【要約】
【課題】一体化されたプロービングユニットを用い、温度負荷を与える際に精度の高い温度管理及び熱歪管理のもとで大量のウェハを迅速に処理でき、信頼性及び生産性の高いバーンインスクリーニングシステム及びバーンインスクリーニング方法を提供する。
【解決手段】バーンインスクリーニングシステム１は、半導体チップが形成された半導体ウェハ３と、スクリーニングの際にテスターと信号を交信するＤＵＴボード４と、半導体ウェハ３と位置合わせされるプローブカード２と、半導体ウェハ３に温度負荷を与える温度制御ステージ７と、温度制御ステージを保持する温度制御ステージ用トレイ８と、プローブカード２を温度制御ステージ用トレイ８に固定させる第１の固定装置１１ａと、半導体ウェハ３を温度制御ステージ７に固定させる第２の固定装置１１ｂと、を備える。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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