半导体试验装置制造方法
【专利摘要】提供一种重复性优秀、维护容易的半导体晶元的探测试验装置。将供给用于防止探针（11）的氧化的防氧化气体的气体注入口，以包围晶元（14）的外侧面的方式，设置在探针仪内的晶元探测工作台上安装的遮挡构造物（13）的内侧壁。通过从这样的气体注入口，将防氧化气体（23），经由晶元的外圆周部和晶元表面上，流向探针（11）的与晶元的接触部分，以防氧化气体维持探针周边的气体环境。由此，由于不需要将喷射喷嘴设置于探针卡（12）的上部，所以不需要伴随探针卡的交换的喷嘴的位置调整。另外，不管探针卡的结构，即使在垂直型探针卡中也能进行防氧化气体的喷吹。
【专利说明】半导体试验装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体试验装置，特别是，涉及用于进行半导体晶元的探测试验的半 导体试验装置。
【背景技术】
[0002] 通过使探针（probe)接触形成于集成电路上的电极来进行作为用于检查处于晶元 状态的半导体芯片的夹具而使用探针卡（probe card)的晶元测试。
[0003] 在图6中示出了现有技术中进行晶元的探测试验工序的装置的系统结构。在图6 中，半导体试验装置40具备：喷出喷嘴41、安装有探针42的悬臂型的探针卡43、将晶元44 进行固定的晶元探测工作台45以及探针仪46,还具备生成用于经由探针42输入到芯片上 的电极焊盘的电信号并且分析由这样的电极焊盘输出的输出信号且判定芯片的合格不合 格的信号处理部47。
[0004] 在此，通过由喷出喷嘴41，将防氧化气体(例如，氮气）喷吹到探针42,来防止探针 42的氧化。
[0005] 这样，在现有的半导体试验装置中，通过经由喷射喷嘴，朝向探针喷吹防氧化气 体，来防止探针尖的氧化(例如，参照下述的专利文献1)。
[0006] 进而，在专利文献2所示的半导体试验装置中，在使用喷射喷嘴之后，进而通过以 箱子包围晶元工作台整体，并在这样的箱子内注入防氧化气体来维持吹扫气体环境，防止 探针尖的氧化。
[0007] 另一方面，在中央部不具有开口部的垂直型探针卡中很难利用使用这样的喷射喷 嘴的结构。在专利文献3中，通过在探针卡的上部基板与下部基板之间设置中空部，并在上 部基板和下部基板中设置用于使防氧化气体通过的孔，即便对于垂直型探针卡，也使得这 样的喷射喷嘴的利用成为可能。
[0008] 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :特开平7-273157号公报； 专利文献2 :特开2001-7164号公报； 专利文献3 :特开平11-218548号公报。
【发明内容】
[0009] 本发明所要解决的技术问题 如上所述，在将喷射喷嘴安装于探针上部的情况下，在针上部没有开口部的探针卡、或 者在开口部上部安装有部件的探针卡中，存在防氧化气体的喷吹事实上不可能的问题。在 使用垂直型探针卡的情况下，例如，如专利文献3中记载的那样，需要想方设法改进探针卡 的构造，并使用特殊构造的探针卡。
[0010] 进而，随着探针的针所占面积的扩大，这样的喷射喷嘴也需要多个路径，对全部针 均匀的喷吹变得很难。
[0011] 另外，根据喷射喷嘴的配置，例如在专利文献1所示的喷嘴配置的情况下，存在由 于探针的针长导致能设置喷嘴的间隙不足，喷吹变难的隐患。
[0012] 进而，在专利文献1?3中，喷射喷嘴与探针卡被物理连接、或者即便不被物理连 接也变成在每次交换探针卡时必需进行喷嘴的位置调整的构造，重复性存在不稳定。
[0013] 另外，由于未考虑使探针接触到电极焊盘时产生的粉尘，仅为防氧化气体的吹出， 所以存在粉尘飞舞的隐患，特别是在图像传感器等的传感设备中难以运用。
[0014] 鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种能以防氧化气体维持探针周边的气 体环境，并且探针卡的重复性优秀、维护容易的半导体试验装置。
[0015] 用于解决技术问题的技术方案 用于实现上述目的的本发明的半导体试验装置是进行半导体晶元的探测试验的半导 体试验装置，其特征在于，具备：供给用于防止探针的氧化的气体的一个或多个第一气体注 入口；以及安装于探针仪内的晶元探测工作台上的、包围所述晶元的外侧面的遮挡构造物。
[0016] 而且，所述第一气体注入口被设置于所述遮挡构造物的内侧壁，从所述第一气体 注入口，将所述气体经由所述晶元外圆周部和所述晶元表面上，流向所述探针的与所述晶 元的接触部分，并在所述探针周边使所述气体停留。
[0017] 根据上述特征的半导体试验装置，通过以遮挡构造物包围晶元的外侧面，并从这 样的遮挡构造物的内侧将防氧化气体流向探针，以防氧化气体维持探针周边的气体环境。 由此，不需要在现有探针卡的上部设置的喷射喷嘴，并且不管探针卡的结构，即便在中央部 具有开口部的垂直型探针卡中也变成能进行防氧化气体向探针尖的喷吹。
[0018] 上述特征的半导体试验装置，进一步，优选为，用于在所述遮挡构造物的上表面， 将用于防止所述探针的氧化的气体从下方喷吹的第二气体注入口。通过做成这样的结构， 防止晶元探测工作台上方的气体的侧漏，能以防氧化气体维持探针周边的气体环境。
[0019] 此外，在本发明中，所谓遮挡构造物的"上表面"或将防氧化气体从"下方"喷吹的 情况下的上下方向的基准，以探针的突出方向为基准。即，相对探针的突出方向，相反的方 向为上方向，与探针的突出方向相同的方向为下方向。
[0020] 上述特征的半导体试验装置，进一步，优选为，在所述遮挡构造物的内侧壁，具备 用于抽吸粉尘的气体抽吸口。
[0021] 上述特征的半导体试验装置，进一步，优选为，所述第一气体注入口的至少一个， 能被切换为所述气体抽吸口。
[0022] 通过具备气体抽吸口，抽吸探针与电极焊盘接触时所产生的铝屑等的粉尘，在图 像传感器等中，能减少缘于粉尘的不合格。
[0023] 上述特征的半导体试验装置，进一步，优选为，设置以堵塞设置于所述探针的周围 的探针卡开口部的方式，密封与探针卡上的所述探针的突出方向相反的一侧的空间的密封 构造。通过做成这样的结构，防止从探针上方的、与探针的突出方向相反的一侧浸入包含氧 的空气，能以防氧化气体维持探针周边的气体环境。
[0024] 特别是，作为所述密封构造，能包含堵塞所述探针卡与弹簧顶针环的间隙的隔板 和堵塞所述相反的一侧的空间的盖板而构成。
[0025] 上述特征的半导体试验装置，进一步，优选为，具备用于将用于防止所述探针的氧 化的气体注入到所述密封构造内的第三气体注入口。
[0026] 由于通过具备第三气体注入口，能以防氧化气体填充与探针的突出方向相反的一 侧的空间，并且，这样的防氧化气体能通过探针卡开口部均匀地喷吹，所以即便如许多芯片 同时测量那样，在探针的针所占面积增大的情况下，也变为对全部针能进行均匀的喷吹。
[0027] 用于实现上述目的的本发明的半导体试验装置是进行半导体晶元的探测试验的 半导体试验装置，其别的特征为，具有：供给用于防止探针的氧化的气体的气体注入口；以 及以堵塞设置于所述探针的周围的探针卡开口部的方式，密封与探针卡上的所述探针的突 出方向相反的一侧的空间的密封构造， 从所述气体注入口，将所述气体经由所述密封构造内流向所述晶元表面上的与所述探 针的接触部分，在所述探针周边使所述气体停留。
[0028] 发明效果 由上可知，根据本发明，由于不需要将喷射喷嘴设置在探针卡的上部，所以也不需要伴 随探针卡的交换而进行喷嘴的位置调整，能实现重复性优秀、维护容易的半导体试验装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] [图1]表示涉及本发明的一个实施方式的半导体试验装置的结构例的侧面构造 的不意图；
[图2]表示在本发明的一个实施方式中，配置于晶元探测工作台上的遮挡构造物的结 构的示意图；
[图3]表示在本发明的一个实施方式中，抽吸粉尘的情况下的遮挡构造物的结构的示 意图；
[图4]表示涉及本发明的一个实施方式的半导体试验装置的结构例的侧面构造的示 意图；
[图5]表示涉及本发明的一个实施方式的半导体试验装置的结构例的侧面构造的示 意图；
[图6]表示现有结构的半导体试验装置的结构例的侧面构造的示意图。
【具体实施方式】
[0030] 〈第一实施方式〉 在图1的侧视图中示出了涉及本发明的一个实施方式的半导体试验装置的结构例。图 1所示的半导体试验装置1 (后面，适当地称为"本发明装置1"）具备：探针11、安装有探针 11的探针卡12、遮挡构造物13、用于固定晶元14的晶元探测工作台15、探针仪16以及信 号处理部17。在本实施方式中，探针卡12是在探针11上部没有开口部的垂直型的探针卡。
[0031] 在晶元探测工作台15上，以包围晶元14的外侧面的方式，配置有遮挡构造物13。 图2中示出了以这样的遮挡构造物13包围了晶元14的状态。在遮挡构造物13的内侧壁 和上表面部分，分别设置有第一气体注入口 21 (21a?21h)和第二气体注入口 22。此外， 在图2中，由于8个第一气体注入口 21a?21g中，21d?21f由遮挡构造物13遮挡，所以 未被图示。
[0032] 在探测试验工序中，选择晶元14上形成的多个芯片18中的任一个使探针11接触 到这样的芯片的电极焊盘，并经由探针11将电信号输入到电极焊盘，作为这样的输入的结 果分析由电极焊盘输出的输出信号来判定各芯片18的合格不合格。信号处理部17生成这 样的电信号并且分析这样的输出信号来判定各芯片18的合格不合格。同时，信号处理部17 以探针11与试验对象的芯片18的电极焊盘接触的方式，进行晶元探测工作台15的定位控 制。进而，本发明装置1具备进行经由第一气体注入口 21和第二气体注入口 22供给的防 氧化气体的流量的控制的装置。
[0033] 第一气体注入口 21，将用于防止探针11的氧化的防氧化气体(例如，氮气）23,经 由晶元14的外圆周部和晶元表面上，流向晶元14上的探针11的与晶元14的接触部分，并 在探针周边使防氧化气体23停留。
[0034] 第二气体注入口 22,将用于防止探针的氧化的防氧化气体(例如，氮气)24,从下方 朝向上方喷吹，在探针仪16内的遮挡构造物13的上方的间隙的空间形成基于防氧化气体 24的壁。由此，防止停留在晶元探测工作台15上方的防氧化气体23、24的侧漏，并且以处 于晶元探测工作台15外圆周的气体不浸入由遮挡构造物13包围的晶元14的上方的方式 来做成，将探针周边的气体环境维持为防氧化气体23或24。
[0035] 在此，虽然在遮挡构造物13的内侧壁面设置有多个（图2中为8个)第一气体注入 口 21，但是能将其中至少一个第一气体注入口切换为气体抽吸口来使用。通过这样构成，能 高效地抽吸探针与电极焊盘接触时所产生的铝屑等的粉尘。
[0036] 图3中示出了这样的粉尘抽吸方法的具体例。图3 (a)为试验结束后的晶元14 的状态，并且示意性地示出了晶元14上粉尘20分布的状态。
[0037] 在将粉尘20进行消除的情况下，例如，如图3(b)所示，边从第一气体注入口 21中 的一半（21a?21d)喷吹防氧化气体23,边将第一气体注入口 21中的剩余的一半（21e? 21h)切换为气体抽吸口来使用。由此，使分布于晶元14整体而存在的粉尘，通过防氧化气 体23的风压，移动到气体抽吸口 21e?21h所在的一侧，并且能经由气体抽吸口 21e?21h 进行去除。
[0038] 上述的本发明装置1，由于是从设置于遮挡构造物13的内侧壁面的第一气体注入 口 21，喷射防氧化气体的装置，所以与在探针卡12的上部设置有防氧化气体供给用的喷射 喷嘴的现有结构不同，伴随探针卡12的交换的喷射喷嘴(第一气体注入口 21)的连接和位 置调整变成不需要。
[0039] 另外，上述本发明装置1，不依赖探针卡的结构，而能进行防氧化气体向探针尖的 喷吹，特别是，在中央部不具有开口部的例如垂直型的探针卡中正好适合。
[0040] 〈第二实施方式〉 在上述本发明装置1中，以探针卡12为在中央部不具有开口部的垂直型的探针卡的情 况为例进行了说明，但本发明并不限于此。在图4中示出了利用具有开口部的探针卡的情 况的结构例。图4的侧视图所示的半导体试验装置2 (下面，适当地称为"本发明装置2")， 在上述本发明装置1的各构成要素的基础上，还具备：防止悬臂型的探针卡19与弹簧顶针 环（pogo pin ring) 31的间隙的隔板32、堵塞探针11的上方的盖板37、内盖33以及第三 气体注入口 34。
[0041] 通过隔板32和盖板37以及内盖33,堵塞探针卡19的开口部，并且探针11的上方 的密封空间35与包含探针仪16外部的氧的空气分离。由此，即便在探针卡19具有开口部 的情况下，这样的空气也不会浸入到探针11的上方的密封空间35,能防止探针11与空气接 触。
[0042] 进而，经由第三气体注入口 34,并通过用于防止探针的氧化的防氧化气体(例如， 氮气)25填充这样的密封空间35。防氧化气体25通过经由探针卡19的开口部被喷吹到探 针11的与晶元14的接触部分，能以防氧化气体23?25维持探针周边的气体环境。
[0043] 此时，即便在防氧化气体25以大致均匀的压力被喷吹到探针卡19的开口部，并且 探针的所占面积增大的情况下，也变为能对全部针进行均匀的喷吹。
[0044] 在此，内盖33在上下方向可移动，并且根据探针卡19上方的部件安装的状态，将 密封空间35的体积设定于必要最低限度的空间，能减少防氧化气体25的需要量。例如，在 图4的情况下，虽然安装有搭载于探针卡19上方的继电器、电容器、光源、电源模块或安装 了这些的基板等的部件36,但是在没有这样的部件36的结构的情况下，能使内盖33更向下 侧移动，进一步的节能运转成为可能。
[0045] 此外，关于本发明装置2的其它结构，例如遮挡构造物13、晶元14、晶元探测工作 台15、探针仪16以及信号处理部17的结构，由于与上述的本发明装置1的说明相同，所以 省略说明。
[0046] 上述的本发明装置2,由于是将来自第三气体注入口 34的防氧化气体25经由密封 空间35供给探针11的针尖，并且不需要第三气体注入口 34与探针卡19的连接的分离型构 造，所以与现有结构不同，不需要伴随探针卡19的交换的喷射喷嘴(第三气体注入口 34)的 位置调整。本发明装置2特别是在中央部具有开口部的例如悬臂型的探针卡中正好适合。
[0047] 〈第三实施方式〉 图5的侧视图示出了涉及本发明的一个实施方式的半导体试验装置的其它结构例。图 5所示的半导体试验装置3 (下面，适当地称为"本发明装置3"）具备：探针11、安装有探针 11的探针卡19、晶元14、晶元探测工作台15、探针仪16、信号处理部17。进而，本发明装置 3具备：堵塞探针卡19与弹簧顶针环31的间隙的隔板32、以及堵塞探针11的上方的盖板 37和内盖33。探针卡19为在探针11上部具有开口部的例如悬臂型的探针卡。
[0048] S卩，本发明装置3为，在上述的本发明装置2中不具备遮挡构造物13的情况。即 便为这样的结构，通过密封空间35经由第三气体注入口 34由防氧化气体25被填充，并且 防氧化气体25经由探针卡19的开口部被喷吹到探针11的与晶元14的接触部分，也能以 防氧化气体25维持探针周边的气体环境。另外，与本发明装置2 -样，不需要伴随探针卡 19的交换的喷射喷嘴(第三气体注入口 34)的位置调整。
[0049] 此外，在上述第一和第二实施方式中，在图2和图3中，虽然将设置于遮挡构造物 13的内侧壁的第一气体注入口 21 (21a?21h)和设置于遮挡构造物13的上表面的第二气 体注入口 22,分别具备多个来构成，但本发明不会受到这些气体注入口的个数的影响。另 夕卜，本发明并不是由第一气体注入口 21和第二气体注入口 22的形状和大小限定的发明。例 如，即便在第一气体注入口 21仅为一个的情况下，由于第一气体注入口 21的形状和大小情 况，从这样的第一气体注入口 21喷吹防氧化气体23,也能将探针周边的气体环境维持在防 氧化气体23。
[0050] 工业实用性 本发明能作为半导体试验装置进行利用，特别是，能利用于进行半导体晶元的探测试 验的装置中。
[0051] 附图标记说明： 1?3 :涉及本发明的一个实施方式的半导体试验装置(本发明装置） 11、 42: 探针 12、 19、43: 探针卡 13 ： 遮挡构造物 14、 44 : 晶元 15、 45 :晶元探测工作台 16、 46 : 探针仪主体 17,47 ： 信号处理部 18 :在晶兀上形成的芯片 20 ： 粉尘 21a?21g : 第一气体注入口 22:第二气体注入口 23?25 :防氧化气体 31 ：弹簧顶针环 32 ：隔板 33 ： 内盖 34: 第三气体注入口 35:由隔板和内盖密封的密封空间 36 ： 安装部件 37 ： 盖板 40：涉及现有技术的半导体试验装置 41 ： 喷射喷嘴。
【权利要求】
1. 一种半导体试验装置，进行半导体晶元的探测试验，其特征在于，具备： 一个或多个第一气体注入口，供给用于防止探针的氧化的气体；以及 遮挡构造物，安装于探针仪内的晶元探测工作台上的、包围所述晶元的外侧面， 所述第一气体注入口被设置于所述遮挡构造物的内侧壁， 从所述第一气体注入口，将所述气体经由所述晶元外圆周部和所述晶元表面上，流向 所述探针的与所述晶元的接触部分，并在所述探针周边使所述气体停留。
2. 根据权利要求1所述的半导体试验装置，其特征在于， 具备：第二气体注入口，用于在所述遮挡构造物的上表面，将用于防止所述探针的氧化 的气体从下方喷吹。
3. 根据权利要求1或2所述的半导体试验装置，其特征在于， 具备：气体抽吸口，在所述遮挡构造物的内侧壁，用于抽吸粉尘。
4. 根据权利要求3所述的半导体试验装置，其特征在于， 具备：多个所述第一气体注入口， 所述第一气体注入口的至少一个能被切换为所述气体抽吸口。
5. 根据权利要求1?4的任一项中所述的半导体试验装置，其特征在于， 设置以堵塞设置于所述探针的周围的探针卡开口部的方式，密封与探针卡上的所述探 针的突出方向相反的一侧的空间的密封构造。
6. 根据权利要求5所述的半导体试验装置，其特征在于， 所述密封构造包含堵塞所述探针卡与弹簧顶针环的间隙的隔板和堵塞所述相反的一 侧的空间的盖板而构成。
7. 根据权利要求5或6所述的半导体试验装置，其特征在于， 具备：第三气体注入口，用于将用于防止所述探针的氧化的气体注入到所述密封构造 内。
【文档编号】H01L21/66GK104094391SQ201380008395
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2013年1月30日 优先权日:2012年2月7日
【发明者】吉冈耕治 申请人:夏普株式会社