JP2830757B2

JP2830757B2 - シリコン・テスタの測定治具

Info

Publication number: JP2830757B2
Application number: JP6321149A
Authority: JP
Inventors: 一雄中泉; 政幸與島
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-12-01
Filing date: 1994-12-01
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JPH08162508A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェハの測定に関
し、特に、ＬＳＩテスタの機能の少なくとも一部を有す
る半導体ウェハから成るシリコン・テスタ・ウェハを用
いて被測定ウェハを測定するシリコン・テスタ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体チップ又はウェハの測定に
おいては、ＬＳＩテスタから被測定チップ又はウェハに
必要とされるチップ数分の電源、及びＩ／Ｏ数分のクロ
ック、アドレス、データ等の各種信号を供給し、被測定
チップ又はウェハからの出力をＬＳＩテスタに取り込
み、その判定回路にて判定している。

【０００３】図３に、従来のウェハ測定（試験）の例と
して、ＬＳＩテスタの一種であるメモリ・テスタを用い
たウェハ測定において、ＤＲＡＭ（ダイナミックランダ
ムアクセスメモリ）の８チップ並列測定の例を示す。

【０００４】図３を参照して、21はメモリ・テスタ本
体、22は電源・信号ケーブル、23はウェハ・プローバ、
24は真空チャック台、25は被測定ウェハ（ＤＲＡＭ）、
26は８チップ分のプローブ・カード、27は８チップ分の
ウェハ内のボンディング・パッドとの接触針である。

【０００５】メモリ・テスタ本体21からは測定に必要な
８チップ分の電源電位と信号が供給され、これらの電源
電位と信号は電源・信号ケーブル22を介してプローブ・
カード26に取付けられた接触針27より被測定ウェハ25上
の８個のメモリ・チップに供給され、被測定ウェハ25の
８個のメモリ・チップからの出力データは接触針25より
電源・信号ケーブル22を介してメモリ・テスタ本体21に
伝達され、コンパレータにて期待値パターンと比較判定
される。８チップ分の測定終了後、次の８チップの測定
のためにウェハ・プローバ23にてプローブ・カード26が
移動する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この従来のウェハ・プ
ローバによるウェハの測定では、ウェハ内のチップ中最
大８チップにて並列測定を順次実行してウェハ内の全チ
ップを測定するため、測定時間が長時間になるという問
題点があった。

【０００７】従って、本発明は、前記問題点を解消し、
ＬＳＩテスタの機能の少なくとも一部を有する半導体ウ
ェハからなるシリコン・テスタ・ウェハを用いて、被測
定ウェハの全チップ同時測定を可能とする、全く新しい
概念のシリコン・テスタの測定装置を提供することを目
的とする。また本発明は、高温測定を可能とするシリコ
ン・テスタの測定装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のシリコン・テ
スタの測定治具は、半導体ウェハにＬＳＩテスタの機能
の少なくとも一部を機能させる回路群を具備し、被測定
ウェハに対向して配置され前記被測定ウェハ上の複数の
チップの測定を並列に行なうシリコン・テスタ・ウェハ
と、前記シリコン・テスタ・ウェハを前記被測定ウェハ
に電気的に接続する手段と、前記シリコン・テスタ・ウ
ェハを真空チャックにて固定する真空チャック穴を有す
る第１の部材と、前記被測定ウェハを真空チャックにて
固定する真空チャック穴を有する第２の部材と、前記第
１及び第２の部材をそれぞれ所定の固定手段を介して固
定する第１及び第２の固定ボードと、前記第１の固定ボ
ードと前記第２の固定ボードとを位置決め調整自在に互
いに固定する手段と、を備え、前記第１及び第２の部材
が、強化ガラスを含み、前記シリコン・テスタ・ウェハ
と前記被測定ウェハの発熱をそれぞれ放熱するための放
熱穴を備えたことを特徴とする。

【０００９】

【本発明の好適な態様】本発明は、好ましい態様とし
て、シリコン・テスタ・ウェハと被測定ウェハを接触す
るシリコン樹脂の異方性導電膜と、該シリコン・テスタ
・ウェハを真空チャックにて固定する真空チャック穴と
放熱穴を有する強化ガラスと被測定ウェハを真空チャッ
クにて固定する真空チャック穴と放熱穴を有する強化ガ
ラスと、該真空チャック穴と放熱穴を有する強化ガラス
１を止めネジにて固定する固定ボード１と、該真空チャ
ック穴と放熱穴を有する強化ガラス２を止めネジにて固
定する固定ボード２と、該固定ボード１を該固定ボード
２と固定する際、伸縮機能と左右移動機能と該固定ボー
ドを回転する機能を有するフレキシブル止め棒と、該固
定ボードに該シリコン・テスタ・ウェハに供給する電源
と、信号を通す差し込み用のソケット又はコネクタと、
該固定ボードと該シリコン・テスタ・ウェハを電気的に
接続するケーブルとを備えている。

【００１０】

【作用】本発明によれば、シリコン・テスタ・ウェハに
ＬＳＩテスタの機能を実装したことにより、被測定ウェ
ハ上の有効チップ数全てを同時に、且つチップ一個分の
測定時間で測定できるため、ウェハ測定時間を特段に短
縮化し、また、例えばピン数（ピンエレクトロニクスカ
ード数）の少ない簡易且つ安価なＬＳＩテスタを用い
て、被測定ウェハ上の全有効チップを同時に測定するこ
とを可能とする。

【００１１】また、本発明のシリコン・テスタの測定治
具によれば、ウェハの取り替え作業を容易化したことに
より、取り替え時間を短縮化し、ウェハ試験工程を特段
に効率化している。

【００１２】さらに、本発明のシリコン・テスタの測定
治具によれば、シリコン・テスタ・ウェハと被測定ウェ
ハにおける発熱の効率的に放熱する手段を備えたことに
より、ウェハと周囲温度との差、及びウェハ表面の内側
と外側の温度差の発生を抑止している。

【００１３】

【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。

【００１４】

【実施例１】図１は本発明の一実施例の構成を説明する
図である。本実施例においては、並列測定を行なうため
の多ピン構成の高性能テスタは不要とされ、メモリ・テ
スタは、例えば、一つのＩ／Ｏ（入出力）分のデータを
シリコン・テスタ・ウェハに出力し、被測定メモリの測
定個数に対応したＩ／Ｏ分の判定結果のみをシリコン・
テスタ・ウェハから入力すればよく、このため簡易な構
成のメモリ・テスタでよい。ここに、一つのＩ／Ｏ（入
出力）分のデータとは、メモリ・チップのデータのビッ
ト幅が例えば８ビットであれば、このビット幅８に対応
するＩ／Ｏピンのデータをいう。

【００１５】図１は、この簡易型のメモリ・テスタに接
続されたシリコン・テスタ・ウェハの測定治具によるウ
ェハ測定の構成を示している。

【００１６】以下の説明で明らかとされるように、本発
明のシリコン・テスタ・ウェハの測定治具を用いること
により、従来のメモリ・テスタよりも遥かに簡易な、従
って安価なメモリ・テスタと組合せて、従来のメモリ・
テスタと同等又はそれ以上の測定が可能になる。

【００１７】図１を参照して、１は簡易型のメモリ・テ
スタ、２はメモリ・テスタ１とメモリ・テスタ・ボード
３を電気的に接続する第１の電源・信号ケーブル、４は
メモリ・テスタ・ボード３に取付けられたコネクタ、５
は第１の固定ボード10に取付けられたコネクタ４との接
続用のソケット、６はシリコン・テスタ・ウェハであ
る。

【００１８】７は真空ポンプ、８はＤＲＡＭ等の被測定
ウェハ、９はシリコン・テスタ・ウェハ６を真空チャッ
クして安定に固定するための真空チャック穴を有する第
１の強化ガラス、９Ａは被測定ウェハ８を真空チャック
して安定に固定する真空チャック穴を有する第２の強化
ガラスである。第１及び第２の強化ガラス９、９Ａは、
シリコンウェハと熱膨張率が略等しい。そして、第１及
び第２の強化ガラス９、９Ａには、シリコン・テスタ・
ウェハ６及び被測定ウェハ８からの発熱をそれぞれ放熱
させるための放熱穴が設けられている。

【００１９】シリコン・テスタ・ウェハ６は、簡易型の
メモリ・テスタ１から一つのＩ／Ｏ分のデータを入力
し、被測定ウェハ８上の被測定メモリの個数に対応する
Ｉ／Ｏ分の複数の入力データを被測定ウェハ８に供給す
ると共に、被測定メモリの個数分の複数の出力データを
コンパレータにて判定し、好ましくは、メモリ・テスタ
１には判定結果のみを出力する。より詳細には、シリコ
ン・テスタ・ウェハ６は、好ましくは、被測定ウェハ８
上のチップのパッドに対応する位置にパッドを備えると
共に、メモリ・テスタ１から供給された一つのＩ／Ｏ分
のデータに基づき被測定ウェハ８上の複数のチップに印
加する信号を生成し、被測定ウェハ８上の複数のチップ
からの出力を入力してこれを判定する回路群を少なくと
も備えている。

【００２０】10と10Ａは第１及び第２強化ガラス９、９
Ａを止めネジ11にて固定する第１、第２の固定ボードで
ある。12は第１、第２の固定ボード10、10Ａを固定し
て、シリコン・テスタ・ウェハ６と被測定ウェハ８の各
ボンディング・パッドを異方性導電膜13を介して当接す
る際の位置合わせ用のフレキシブル止め棒であり、第
１、第２の固定ボード10、10Ａを互いに、垂直・水平移
動及び回転移動させる機能を有する。異方性導電膜13
は、シリコン樹脂等からなり導電性粒子を含有し加圧さ
れた方向に導電性を有するものであり、端部がシリコン
・テスタ・ウェハ６のパッドと被測定ウェハ８の対応す
るパッドにそれぞれ当接する。

【００２１】14は第１の固定ボード10とシリコン・テス
タ・ウェハ６を接続する第２の電源・信号ケーブル、15
は被測定ウェハ８がＤＲＡＭの場合、被測定ウェハの表
面に負電圧（ＶBB、基板電位）を供給するためのＶBBケ
ーブル、16はシリコン・テスタ・ウェハ６と被測定ウェ
ハ８の測定の際の発熱を放熱するための放熱ファンであ
る。

【００２２】次に図１の本実施例に係る測定治具の組立
方法を説明する。

【００２３】先ず、第１の強化ガラス９にシリコン・テ
スタ・ウェハ６を真空ポンプ７を作動させて真空チャッ
クして固定する。

【００２４】次に、異方性導電膜13の接触部（一側端
部）とシリコン・テスタ・ウェハ６のボンディング・パ
ッドとを位置合わせして接着材にて固定する。

【００２５】次に、第１の固定ボード10に止めネジ11に
て、シリコン・テスタ・ウェハ６と異方性導電膜13と第
１の強化ガラス９を固定する。

【００２６】その後、第２の強化ガラス９Ａに被測定ウ
ェハ８を真空ポンプ７にて真空チャックして固定する。

【００２７】そして、第２の強化ガラス９Ａと被測定ウ
ェハ８を止めネジ11にて第２の固定ボードに固定する。

【００２８】最後に、第１の固定ボード10と第２の固定
ボード10Ａとをフレキシブル止め棒12にて、垂直移動、
水平移動、又は回転させ、被測定ウェハ８のボンディン
グ・パッドと異方性導電膜13の接触部（他側端部）とを
位置合せして固定する。

【００２９】以下に、本実施例において、被測定ウェハ
８がＤＲＡＭの場合の測定方法について説明する。

【００３０】簡易型のメモリ・テスタ１より、一入出力
分のデータ、アドレス、クロック、電源が、第１の電源
・信号ケーブル２、メモリ・テスタ・ボード３、コネク
タ４、ソケット５、第２の電源・信号ケーブル14を介し
てシリコン・テスタ・ウェハ６に供給される。

【００３１】シリコン・テスタ・ウェハ６にて、被測定
ウェハ８内の全ての有効チップの個数に対応する全Ｉ／
Ｏ分の入力データを生成し、生成された入力データはシ
リコン・テスタ・ウェハ６のパッドから異方性導電膜13
を介し、被測定ウェハ８のＤＲＡＭチップの対応するボ
ンディング・パッドに供給される。

【００３２】被測定ウェハ８の全有効チップの同時測定
による発熱は、放熱ファン16によりウェハ面内にて均一
表面温度となるよう放熱される。

【００３３】被測定ウェハ８のメモリ・チップからの出
力は、異方性導電膜13を介しシリコン・テスタ・ウェハ
６に伝達される。シリコン・テスタ・ウェハ６では被測
定ウェハ８からのメモリ・チップの出力と、メモリ・テ
スタ１からすでに伝達された出力期待値とをコンパレー
タにて比較判定し、判定結果のみを、メモリ・テスタ１
に送出する。より詳細には、シリコン・テスタ・ウェハ
６からの判定結果は第２の電源・信号ケーブル14の信号
ケーブル、第１の固定ボード10、ソケット５、コネクタ
４、メモリ・テスタ・ボード３、第１の電源・信号ケー
ブル２の信号ケーブルを介して簡易型のメモリ・テスタ
１に伝達され、メモリ・テスタ１では判定結果の処理を
実行する。

【００３４】以上本実施例によれば、フレキシブル止め
棒12を用いて、第１の固定ボード10と第２の固定ボード
10Ａとを固定するため、１枚の被測定ウェハの取り替え
に要する時間が短縮化され、例えば典型的には５分程度
で取り替えが可能とされ、ウェハ１枚の測定時間は、被
測定ウェハ上の有効チップ数が200個の場合、１チップ
当りのテスト時間が２分であるものとして、シリコン・
テスタ・ウェハ６により全チップ（200個）の測定は、
ウェハの取り替え時間を含めて約７分で完了する。

【００３５】これに対して、従来のウェハ・プローバに
よるウェハ測定では８チップ並列測定時において、ウェ
ハ上の有効チップ全て（200個）を測定するには約50分
要し、ウェハ取替えは約１〜数分程度で行なえるとして
も、全チップ（200個）の測定はウェハの取り替え時間
を含めて、約51分以上要する。

【００３６】従って、本実施例によれば、一ウェハ当た
りの測定時間を従来のウェハ測定の約１／７にまで短縮
している。

【００３７】また、本実施例によれば、全チップ同時測
定時において、シリコン・テスタ・ウェハ６と被測定ウ
ェハ８の温度が発熱により、例えば周囲温度より４０℃
上昇した場合にも、放熱ファン16により内周の放熱穴を
大きくした第１及び第２の強化ガラス９、９Ａの放熱穴
から放熱することにより、両ウェハの表面温度を周囲温
度に対して、例えば５℃以内に維持することが可能とさ
れる。また、放熱ファン16、及び第１、第２の強化ガラ
ス９、９Ａの放熱穴から両ウェハの発熱を放熱して、シ
リコン・テスタ・ウェハ６と被測定ウェハ８の外周と内
周の温度差（例えば２０℃）を略５℃以内に抑えること
ができるため、外周と内周の温度差による両ウェハの特
性のバラツキを低減し、高精度な測定を可能としてい
る。

【００３８】

【実施例２】図２は、本発明の第２の実施例を説明する
図であり、シリコン・テスタの測定治具によるＢＴ（バ
ーンインテスト）装置内でのウェハ測定の様子を示して
いる。

【００３９】図２を参照して、ＢＴ装置31内のＢＴボー
ド32にコネクタ34を取付けてあり、シリコン・テスタの
測定治具33を差し込んで固定してある。ＢＴボード32
は、図１を参照して説明したメモリ・テスタ・ボード３
に対応しており、ＢＴ装置31から出力された一つのＩ／
Ｏ分のデータが、ＢＴボード32を介してシリコン・テス
タ・ウェハ６に供給され、シリコン・テスタ・ウェハ６
から被測定ウェハ８上の被測定チップにデータが入力さ
れ、被測定ウェハ８上の被測定チップからの出力は、シ
リコン・テスタ・ウェハ６の判定回路にて判定され、判
定結果のみがＢＴ装置31に伝達されるものである。測定
治具33の構成は前記第１の実施例と同様であるためその
説明を省略する。

【００４０】本実施例においては、高温（例えば125
℃）で長時間（例えば48時間）同一テストを繰り返して
継続するものである。

【００４１】また、本実施例によれば、被測定ウェハ上
の全チップの同時測定時において、シリコン・テスタ・
ウェハと被測定ウェハの温度が発熱により、例えば周囲
温度より４０℃上昇する場合においても、１２５℃のバ
ーンインテスト時の熱暴走を、放熱ファンにより内周の
放熱穴を大きくした第１及び第２の強化ガラスの放熱穴
から放熱することにより回避し、両ウェハの表面温度を
周囲温度に対して５℃以内に維持することが可能とされ
る。また、シリコン・テスタ・ウェハと被測定ウェハの
外周と内周の温度差、例えば２０℃による、両ウェハの
特性のバラツキを、放熱ファン、及び第１、第２の強化
ガラスの放熱穴から両ウェハの発熱を放熱し、両ウェハ
の外周と内周の温度差を５℃以内とすることにより低減
し、高精度な測定を可能としている。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
シリコン・テスタ・ウェハにＬＳＩテスタの機能の一部
又は全部を実装したことにより、被測定ウェハ上の有効
チップ数全てを同時に、且つチップ一個分の測定時間で
測定できるため、従来のウェハ・プローバを用いたウェ
ハ測定と比較して測定時間を、例えば一桁程度も短縮化
し、測定効率を向上し、テスト費用を低減すると共に、
例えばピン数（ピンエレクトロニクスカード数）の少な
い、簡易且つ安価なＬＳＩテスタを用いて、被測定ウェ
ハ上の全有効チップを同時に測定することを可能とす
る。

【００４３】また本発明のシリコン・テスタの測定治
具によれば、ウェハの取り替え作業を容易化し、取り替
え時間を短縮化し、ウェハ試験工程を特段に効率化して
いる。そして、本発明によれば、ウェハの熱膨張率に匹
敵する熱膨張率を有する部材、好ましくは強化ガラスに
より真空チャックされ、ウェハ固定時のそり、あるいは
不要な応力等の発生を回避し、高温ＢＴ試験においても
高精度測定を可能としている。

【００４４】さらに、本発明のシリコン・テスタの測定
治具によれば、シリコン・テスタ・ウェハと被測定ウェ
ハにおける発熱の効率的に放熱する手段を備えたことに
より、ウェハと周囲温度との差、及びウェハの内側と外
側の温度差を僅少に抑えることを可能とし、被測定ウェ
ハ上の全有効チップを高精度に測定することを可能とし
ている。そして、本発明によれば、例えば１２５℃の高
温ＢＴ測定時において、全チップの同時測定時による、
シリコン・テスタ・ウェハと被測定ウェハの発熱によ
り、ウェハが例えば周囲温度より４０℃上昇する場合に
おいても、放熱手段を備えたことにより、両ウェハの表
面温度を周囲温度に対して５℃以内に維持することが可
能とされ、熱暴走を回避することが可能とされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を説明する図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施例を説明する図である。

【図３】従来例のウェハ・プローバによるウェハ測定を
説明する図である。

【符号の説明】

１簡易型メモリ・テスタ２第１の電源・信号ケーブル３メモリ・テスタ・ボード４コネクタ５ソケット６シリコン・テスタ・ウェハ７真空ポンプ８被測定ウェハ９、９Ａ第１、第２の強化ガラス 10、10Ａ第１、第２の固定ボード 11 止めネジ 12 フレキシブル止め棒 13 異方性導電膜 14 第２の電源・信号ケーブル 15 ＶＢＢケーブル 31 ＢＴ装置 32 ＢＴボード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−21544（ＪＰ，Ａ) 特開平４−262551（ＪＰ，Ａ) 特開平４−145638（ＪＰ，Ａ) 特開平５−206227（ＪＰ，Ａ) 特開平６−273466（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−51700（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−44845（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−157146（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−157145（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/66 G01R 31/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウェハにＬＳＩテスタの機能の少
なくとも一部を機能させる回路群を具備し、被測定ウェ
ハに対向して配置され前記被測定ウェハ上の複数のチッ
プの測定を並列に行なうシリコン・テスタ・ウェハと、
前記シリコン・テスタ・ウェハを前記被測定ウェハに
電気的に接続する手段と、前記シリコン・テスタ・ウ
ェハを真空チャックにて固定する真空チャック穴を有す
る第１の部材と、前記被測定ウェハを真空チャックに
て固定する真空チャック穴を有する第２の部材と、前記第１及び第２の部材をそれぞれ所定の固定手段を介
して固定する第１及び第２の固定ボードと、前記第１の固定ボードと前記第２の固定ボードとを位置
決め調整自在に互いに固定する手段と、を備え、前記第１及び第２の部材が、強化ガラスを含み、前記シ
リコン・テスタ・ウェハと前記被測定ウェハの発熱をそ
れぞれ放熱するための放熱穴を備えたことを特徴とする
シリコン・テスタの測定治具。
【請求項２】前記シリコン・テスタ・ウェハを前記被測
定ウェハに電気的に接続する手段が、異方性導電膜を含
む、前記シリコン・テスタ・ウェハのそれぞれのパッド
と前記被測定ウェハの対応するパッドとを電気的に接続
する、ことを特徴とする請求項１記載のシリコン・テス
タの測定治具。
【請求項３】前記第１の固定ボードが、前記シリコン・
テスタ・ウェハに供給する電源と信号を供給するソケッ
ト又はコネクタを備え、前記第１の固定ボードと前記シ
リコン・テスタ・ウェハとを電気的に接続するケーブル
を備えることを特徴とする請求項１記載のシリコン・テ
スタの測定治具。
【請求項４】前記第１の固定ボードと前記第２の固定ボ
ードとを位置決め調整自在に固定する手段が、前記第１
の固定ボードと前記第２の固定ボードとを、互いに垂直
及び水平方向に移動自在で、且つ回転自在に調整するこ
とを特徴とする請求項１記載のシリコン・テスタの測定
治具。
【請求項５】放熱ファンにより前記強化ガラスの放熱穴
から前記シリコン・テスタ・ウェハと前記被測定ウェハ
の発熱を放熱させる放熱手段を更に備えたことを特徴と
する請求項１記載のシリコン・テスタの測定治具。