特許 5933239 テスタ及びそのテスタを含んだテスト装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5933239

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月8日

(54)【発明の名称】テスタ及びそのテスタを含んだテスト装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20160526BHJP

   G01R 31/28 20060101ALI20160526BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/66 B

   G01R31/28 K

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2011-265518(P2011-265518)

(22)【出願日】2011年12月5日

(65)【公開番号】特開2012-124482(P2012-124482A)

(43)【公開日】2012年6月28日

【審査請求日】2014年12月1日

(31)【優先権主張番号】10-2010-0122677

(32)【優先日】2010年12月3日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】金 洋起

【審査官】 井上 弘亘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０６４８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０７６０７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｒ ３１／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転するＺＩＦリングを具備したテストヘッドと、
前記テストヘッドに電気的に連結され、ウェーハ内の多数の半導体デバイスをテストするための信号を、前記テストヘッドに伝達するテスト本体と、を含み、
前記ＺＩＦリングにプローブカードが結合し、前記ＺＩＦリングの回転によって、前記プローブカードが１回のタッチで、前記ウェーハの半導体デバイスを領域別にテストし、
前記テストヘッドは、
本体に該当するテストヘッド・ボードと、
前記テストヘッド・ボードの下部に突出したリング状のベースと、
前記ベースの下面に配される前記ＺＩＦリングと、
前記ベースと前記ＺＩＦリングとを結合させ、前記ＺＩＦリングを回転させる回転結合部と、を含むテスタ。

【請求項2】

回転するＺＩＦリングを具備したテストヘッドと、
前記テストヘッドに電気的に連結され、ウェーハ内の多数の半導体デバイスをテストするための信号を、前記テストヘッドに伝達するテスト本体と、を含み、
前記ＺＩＦリングにプローブカードが結合し、前記ＺＩＦリングの回転によって、前記プローブカードが１回のタッチで、前記ウェーハの半導体デバイスを領域別にテストし、
前記ＺＩＦリングには、円周方向に沿って所定間隔に配される雄コネクタまたは雌コネクタが形成されており、
前記プローブカードには、前記ＺＩＦリングに対応し、外郭円周方向に沿って雌コネクタまたは雄コネクタが形成されており、
前記ＺＩＦリングとプローブカードは、雌コネクタ及び雄コネクタの結合によって、電気的に連結され、
前記プローブカードの雌コネクタまたは雄コネクタの個数は、前記ＺＩＦリングの雄コネクタまたは雌コネクタの個数のＮ（Ｎは、２以上の整数）倍であり、
前記ＺＩＦリングは、所定角度ずつＮ−１回回転することによって、前記ＺＩＦリングの雄コネクタまたは雌コネクタが、前記プローブカードのあらゆる雌コネクタまたは雄コネクタに１回ずつ結合するテスタ。

【請求項3】

前記ウェーハは、Ｎ個のテスト領域に分けられ、
前記プローブカードの雌コネクタまたは雄コネクタは、Ｎで割った余りに対応して分類され、
最初の前記ＺＩＦリングの雄コネクタまたは雌コネクタが、前記余り０に対応する前記プローブカードの雌コネクタまたは雄コネクタに結合され、前記ウェーハの第１テスト領域内の前記半導体デバイスがテストされ、
最初の回転後に、前記ＺＩＦリングの雄コネクタまたは雌コネクタが、前記余り１に対応する前記プローブカードの雌コネクタまたは雄コネクタに結合され、前記ウェーハの第２テスト領域内の前記半導体デバイスがテストされ、
Ｎ−１回目の回転後に、前記ＺＩＦリングの雄コネクタまたは雌コネクタが、前記余りＮ−１に対応する前記プローブカードの雌コネクタまたは雄コネクタに結合され、前記ウェーハの第Ｎテスト領域内の前記半導体デバイスがテストされることを特徴とする請求項２に記載のテスタ。

【請求項4】

回転するＺＩＦリングを具備したテストヘッドと、前記テストヘッドに電気的に連結され、ウェーハ内の多数の半導体デバイスをテストするための信号を、前記テストヘッドに伝達するテスト本体とを具備したテスタと、
前記ＺＩＦリングと結合するリング状のコネクタ部と、中央部に配され、前記半導体デバイスをテストするための多数の探針が配されているニードル・ブロックとを具備したプローブカードと、
テストされるウェーハが置かれて支持されるウェーハ支持チャックと、を含み、
前記ＺＩＦリングの回転によって、前記プローブカードが１回のタッチで、前記ウェーハの半導体デバイスを領域別にテストし、
前記テストヘッドは、
本体に該当するテストヘッド・ボードと、
前記テストヘッド・ボードの下部に突出したリング状のベースと、
前記ベースの下面に配される前記ＺＩＦリングと、
前記ベースと前記ＺＩＦリングとを結合させ、前記ＺＩＦリングを回転させる回転結合部と、
前記ＺＩＦリングの回転の間、前記プローブカードを前記ベースから離隔させて維持させるサスペンダと、を含むテスト装置。

【請求項5】

前記プローブカードは、
円板状のメイン回路ボードと、
前記ニードル・ブロックを前記メイン回路ボードに物理的及び電気的に連結するインターポーザと、
前記メイン回路ボードの上面の外郭に形成されている前記コネクタ部と、
前記メイン回路ボードの上面中央部分に結合され、前記メイン回路ボードを支持する補強部材と、を含むことを特徴とする請求項４に記載のテスト装置。

【請求項6】

前記サスペンダは、前記ＺＩＦリングが結合される部分の外郭の前記ベースの下面または前記ベースの側面に配されるか、あるいは前記ベースの中央部分に配され、
前記プローブカードのメイン回路ボードまたは補強部材には、前記サスペンダに対応するサスペンダ結合部が形成されており、
前記サスペンダと前記サスペンダ結合部は、前記半導体デバイスのテスト時に、前記プローブカードを前記ベースに密着させ、前記ＺＩＦリングとコネクタ部とがＺＩＦ結合するように密着結合を維持し、前記ＺＩＦリング回転の間、前記プローブカードを前記ベースから離隔させる離隔結合を維持することを特徴とする請求項５に記載のテスト装置。

【請求項7】

前記ＺＩＦリングには、円周方向に沿って所定間隔に配される雄コネクタまたは雌コネクタが形成されており、
前記ＺＩＦリングの雄コネクタまたは雌コネクタに対応し、前記コネクタ部は、前記メイン回路ボードの上面の外郭円周方向に沿って形成された雌コネクタまたは雄コネクタを含み、
前記ＺＩＦリングとプローブカードは、雌コネクタ及び雄コネクタの結合によって互いに電気的に連結されることを特徴とする請求項５に記載のテスト装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体デバイス・テスト装置に係り、特に、回転自在なテスト・インターフェースを具備し、ワンタッチ（one-touch）テストを行うことができる半導体デバイス・テスト装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、半導体製造工程は、ウェーハ上に多数の半導体デバイスを形成するＦＡＢ（fabrication）工程、ウェーハ上に形成された各デバイスの電気的特性をテストするＥＤＳ（electric die sorting）工程、及びＥＤＳ工程によって判別された良品のデバイスを個々に分離させた後、デバイスが外部の機械的、物理的、化学的な衝撃から保護されるようにデバイスをパッケージング（packaging）するアセンブリ（assembly）工程を含む。

【0003】

それら工程のうちＥＤＳ工程は、ウェーハ上に形成されたデバイスの良・不良を判別するための工程であり、ウェーハ上の各デバイスに電気信号を伝達させた後、伝えられた電気信号に対応して出力される信号によって、デバイスの良・不良を判別する。

【0004】

ウェーハ上に形成された各デバイスのサイズは、非常に小さいために、電気信号を発するテスタを各デバイスに直接連結することは非常に困難である。従って、電気信号を発するテスタと、デバイスが形成されたウェーハとの間には、多数の探針（probe needle）が備わったプローブカード（probe card）が中間媒介体として使われる。

【0005】

テスタは、チップのテストのための電気信号を発してプローブカードに伝達し、プローブカードは、探針を介して電気信号を各デバイスに伝達する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、回転自在な構造のテスト・インターフェースを具備することによって、ウェーハ・インデキシング（indexing）なしに、ウェーハにワンタッチ・テストを行うことができるテスタ及びそのテスタを含んだテスト装置を提供するところにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、本発明は、回転するＺＩＦ（zero insertion force）リングを具備したテストヘッドと、前記テストヘッドに電気的に連結され、ウェーハ内の多数の半導体デバイスをテストするための信号を、前記テストヘッドに伝達するテスト本体と、を含み、前記ＺＩＦリングにプローブカードが結合し、前記ＺＩＦリングの回転によって、前記プローブカードが１回のタッチで、前記ウェーハの半導体デバイスを領域別にテストするテスタを提供する。

【0008】

本発明の一実施形態において、前記テストヘッドは、本体に該当するテストヘッド・ボード；前記テストヘッド・ボードの下部に突出したリング状のベース；前記ベースの下面に配される前記ＺＩＦリング；前記ベースと、前記ＺＩＦリングと、を結合させ、前記ＺＩＦリングを回転させる回転結合部；を含む。

【0009】

一方、前記ＺＩＦリングには、円周方向に沿って所定間隔に配される雄コネクタまたは雌コネクタが形成されており、前記プローブカードには、前記ＺＩＦリングに対応して、外郭円周方向に沿って雌コネクタまたは雄コネクタが形成されており、前記ＺＩＦリングとプローブカードは、雌コネクタ及び雄コネクタの結合によって、電気的に連結される。例えば、前記プローブカードの雌コネクタまたは雄コネクタの個数は、前記ＺＩＦリングの雄コネクタまたは雌コネクタの個数のＮ（Ｎは、２以上の整数）倍であり、前記ＺＩＦリングは、所定角度ずつＮ−１回回転することによって、前記ＺＩＦリングの雄コネクタまたは雌コネクタが、前記プローブカードのあらゆる雌コネクタまたは雄コネクタに１回ずつ結合する。

【0010】

もし前記ウェーハがＮ個のテスト領域に分けられる場合、前記プローブカードの雌コネクタまたは雄コネクタは、Ｎで割った余りに対応して分類され、最初の前記ＺＩＦリングの雄コネクタまたは雌コネクタが、前記余り０に対応する前記プローブカードの雌コネクタまたは雄コネクタに結合され、前記ウェーハの第１領域内の前記半導体デバイスがテストされ、最初の回転後に、前記ＺＩＦリングの雄コネクタまたは雌コネクタが、前記余り１に対応する前記プローブカードの雌コネクタまたは雄コネクタに結合され、前記ウェーハの第２領域内の前記半導体デバイスがテストされ、Ｎ−１回目の回転後に、前記ＺＩＦリングの雄コネクタまたは雌コネクタが、前記余りＮ−１に対応する前記プローブカードの雌コネクタまたは雄コネクタに結合され、前記ウェーハの第Ｎ領域内の前記半導体デバイスがテストされる。

【0011】

本発明はまた、前記課題を解決するために、回転するＺＩＦリングを具備したテストヘッドと、前記テストヘッドに電気的に連結され、ウェーハ内の多数の半導体デバイスをテストするための信号を、前記テストヘッドに伝達するテスト本体と、を具備したテスタ；前記ＺＩＦリングと結合するリング状のコネクタ部と、中央部に配され、前記半導体デバイスをテストするための多数の探針が配されているニードル・ブロックと、を具備したプローブカード；テストされるウェーハが置かれて支持されるウェーハ支持チャック；を含み、前記ＺＩＦリングの回転によって、前記プローブカードが１回のタッチで、前記ウェーハの半導体デバイスを領域別にテストするテスト装置を提供する。

【0012】

本発明の一実施形態において、前記テストヘッドは、本体に該当するテストヘッド・ボード；前記テストヘッド・ボードの下部に突出したリング状のベース；前記ベースの下面に配される前記ＺＩＦリング；前記ベースと前記ＺＩＦリングとを結合させ、前記ＺＩＦリングを回転させる回転結合部；前記ＺＩＦリング回転の間、前記プローブカードを前記ベースから離隔させて維持させるサスペンダ；を含む。

【0013】

また、前記プローブカードは、円板状のメイン回路ボード；前記ニードル・ブロックを前記メイン回路ボードに物理的及び電気的に連結するインターポーザ；前記メイン回路ボードの上面の外郭に形成されている前記コネクタ部；前記メイン回路ボードの上面中央部分に結合され、前記メイン回路ボードを支持する補強部材；を含む。

【0014】

一方、前記サスペンダは、前記ＺＩＦリングが結合される部分の外郭の前記ベース下面または前記ベース側面に配されるか、あるいは前記ベースの中央部分に配され、前記プローブカードのメイン回路ボードまたは補強部材には、前記サスペンダに対応するサスペンダ結合部が形成されており、前記サスペンダと前記サスペンダ結合部は、前記半導体デバイスのテスト時に、前記プローブカードを前記ベースに密着させ、前記ＺＩＦリングとコネクタ部とがＺＩＦ結合するように密着結合を維持し、前記ＺＩＦリング回転の間、前記プローブカードを前記ベースから離隔させる離隔結合を維持する。

【発明の効果】

【0015】

本発明によるテスタ及びそのテスタを含んだテスト装置は、従来１枚のウェーハをテストするために、何回かのタッチダウンが必要であったが、回転するテスト・インターフェース、すなわち、回転するＺＩＦリングを具備することによって、ショット（shot）移動が不要であり、ワンタッチでもってウェーハ全体をテストすることが可能である。

【0016】

すなわち、従来、ウェーハテスト時に、何回かのショットのために、ウェーハを移動及び回転させて整列させる装置を具備したプローバが必要であったが、本発明によるテスト装置は、かような複雑な構造のプローバが不要であり、単純にウェーハを支持することができる構造の支持台装置だけ存在すればよい。

【0017】

また、本発明によるテスト装置は、テスタ内部に設けられた信号チャネルの個数が不足していてワンショット・テストが不可能であるとき、ＺＩＦリングの回転によって、多数の信号チャネルを利用することができるので、テスト時間短縮及び単位面積当たりのテスト面積縮小を介して生産性向上を極大化させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】半導体デバイスが形成されたウェーハを示す平面図である。

【図2】図１のＡ部分を拡大して示す平面図である。

【図3】本発明の一実施形態によるテスト装置を概略的に示す概略図である。

【図4】図３のテストヘッド部分をさらに詳細に示す斜視図である。

【図5】図４のテストヘッドで、ＺＩＦリングを除去した様子を示す斜視図である。

【図6】図５の変形例であって、サスペンダが中心部分に形成された様子を示す斜視図である。

【図7】図４のテストヘッドに結合されるプローブカードの上面を示す平面図である。

【図8】図７のプローブカードをＩ−Ｉ’に沿って切り取った断面を示す断面図である。

【図9】図４のテストヘッドにプローブカードが離隔結合されている様子を示す断面図である。

【図10】ＺＩＦリングの回転によってプローブカードが結合する様子を順次に示す概念図である。

【図11】図８のプローブカードのコネクタ部のコネクタとニードル・ブロックとの間に連結された信号チャネル関係を概念的に示す概念図である。

【図12A】本発明の他の実施形態によるテスト装置で、ＺＩＦリングの構造を示す平面図である。

【図12B】本発明の他の実施形態によるテスト装置で、プローブカードのコネクタ部の構造を示す平面図である。

【図13】本発明のさらに他の実施形態による半導体デバイスをテストする方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態について詳細に説明する。以下の説明で、ある構成要素が他の構成要素に連結されると記述されるとき、これは、他の構成要素と直に連結されもするが、その間に第三の構成要素が介在することも可能である。また、図面で、各構成要素の構造やサイズは、説明の便宜性及び明確性のために誇張され、説明と関係ない部分は省略されている。図面上で同一符号は、同じ要素を指す。一方、使われる用語は、単に本発明を説明するための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。

【0020】

図１は、半導体デバイスが形成されたウェーハを示す平面図であり、図２は、図１のＡ部分を拡大して示す平面図である。

【0021】

図１及び図２を参照すれば、ＦＡＢ（fabrication）工程を介して、ウェーハＷ上に複数個の半導体デバイス１が形成され、半導体デバイス１は、スクライブ・ライン３によって分離された後、アセンブリ工程を介して、個別単位チップに製造される。

【0022】

ＦＡＢ工程とアセンブリ工程との間には、ウェーハＷに形成された半導体デバイス１の電気的特性をテストするＥＤＳ（electric die sorting）工程が進められる。ＥＤＳ工程は、ウェーハＷに形成された半導体デバイス１の周辺部に沿って提供される電極パッド５に電気的信号を印加し、印加された電気的信号に対応して出力される信号によって、半導体デバイス１の良否を判断する工程である。

【0023】

ウェーハＷ内の半導体デバイス１の電気的テストのために、テスト装置が利用されるが、該テスト装置は、半導体デバイス１の電極パッド５に電気的信号を印加するために、テストヘッド及びプローブカードなどを具備する。以下、本発明によるテスト装置について詳細に記述する。

【0024】

図３は、本発明の一実施形態によるテスト装置を概略的に示す概略図である。

【0025】

図３を参照すれば、本実施形態のテスト装置１０００は、テストヘッド１００、テスト室２００、プローブカード３００、テスト本体４００及びローダ室５００を含む。ここで、テスト本体４００及びテストヘッド１００を合わせ、一般的にテスタであると称し、テスト本体４００とテストヘッド１００は、電線などを介して電気的に連結されている。

【0026】

テストヘッド１００は、テストヘッド・ボード１１０、ベース１２０及びＺＩＦ（zero insertion force）リング１３０を含む。テストヘッド・ボード１１０は、テストヘッド１００の本体を構成する部分であり、四角の平板状を有し、側面に傾斜を有し、下部面の面積が上部面の面積より狭い。しかし、テストヘッド・ボード１１０の形態はそれに限定されるものではない。例えば、上部面と下部面とが同じ一般的な四角平板状や円形平板状を有することも可能である。

【0027】

ベース１２０は、テストヘッド・ボード１１０の下部面に配され、中央部が空洞であるリング状を有し、このようなベース１２０の下部面に、プローブカード３００がＺＩＦリング１３０を介して結合する。ベース１２０の構造は、プローブカード３００の形態によって、多様な構造を有することができる。

【0028】

ＺＩＦリング１３０は、ベース１２０の下部面に配され、プローブカード３００とベース１２０とをＺＩＦ結合させる。本実施形態でＺＩＦリング１３０は、回転自在であり、このようなＺＩＦリング１３０の回転によって、プローブカード３００は、ウェーハＷへの１回のタッチを介して、ウェーハＷ内の全体の半導体デバイスをテストする。

【0029】

テストヘッド１００に係る具体的な内容は、図４ないし図６に係る説明部分でさらに詳細に記述する。

【0030】

テスト室２００は、半導体デバイスの電気的特性をテストするための空間を提供し、テスト室２００には、ウェーハＷが置かれて支持されるウェーハ支持チャック２２０が配される。本実施形態で、ウェーハ支持チャック２２０は、単にウェーハＷを支持しつつ、上下に移動させる機能を行うことができる。すなわち、ウェーハ支持チャック２２０は、テストされるウェーハＷが当該位置に置かれれば、プローブカード３００の探針３３２とのタッチのためにウェーハを上方に移動させ、テストが終了したウェーハを下方に移動させる。

【0031】

具体的には、テスト室２００上部のオープンされた部分に、探針３３２が下方に向かったプローブカード３００が置かれ、テスト室２００の内側には、プローブカード３００と対面するように、ウェーハ支持チャック２２０上にウェーハＷが置かれる。ウェーハＷがウェーハ支持チャック２２０上に置かれるとき、ウェーハＷのフラットゾーン（flat zone）を利用し、半導体デバイスの電極パッドを、プローブカード３００の探針３３２の配列方向に整列させることができる。このように、デバイスの電極パッドがプローブカード３００の探針３３２の垂直方向下に整列されれば、ウェーハ支持チャック２２０が上下方向に直線移動することによって、ウェーハ内の半導体デバイスの電極パッドが、プローブカード３００の探針３３２に、物理的及び電気的に接触する。

【0032】

従来のテスト装置の場合、１回のタッチではなく何回かのタッチを介して、ウェーハをテストした。すなわち、ウェーハをいくつかのテスト領域に分け、１回のタッチで１つのテスト領域をテストし、次回のタッチによって、他のテスト領域をテストする方式で進め、１つのウェーハに対するテストを完成した。また、このような何回かのタッチを介したテストで、プローブカード内のチャネル・ドライバを介して、ウェーハ内の当該半導体デバイスをインデキシングする過程が必要であった。それにより、ウェーハを支持するプローバは、上下移動だけではなく、前後移動または左右移動そして回転移動を行い、またプローブカードとの正確なタッチのための整列テストなどが行われた。

【0033】

しかし、本実施形態のテスト装置の場合は、１回のタッチによって、ウェーハの全領域をテストすることができるので、ウェーハ・インデキシングや、ウェーハ支持チャック２２０の複雑な移動が不要である。それにより、本実施形態のテスト装置は、非常に簡単な構造のウェーハ支持チャック２２０を採用でき、また、ウェーハ整列のための時間を大幅に短縮させることができる。もちろん、既存のプローバが本実施形態のテスト装置に利用されもする。

【0034】

プローブカード３００は、メイン回路ボード３１０及び探針３２２を含む。メイン回路ボード３１０は、円板状を有し、上面には、円周方向に沿って形成された多数の雄コネクタまたは雌コネクタが形成される。このような雄コネクタまたは雌コネクタが、ＺＩＦリングにＺＩＦ結合することによって、プローブカード３００をベース１２０に結合させる。

【0035】

探針３３２は、ウェーハ内の半導体デバイスの電極パッドに、物理的及び電気的に接触する部分である。プローブカード３００に係る内容は、図８及び図９に係る説明部分でさらに詳細に記述する。

【0036】

テスト本体４００は、半導体デバイスをテストするための電気信号を発し、テストヘッド１００及びプローブカード３００を介して、ウェーハ内の各半導体デバイスに伝達する。また、テスト本体４００には、印加された電気信号からチェックされる信号がプローブカード３００及びテストヘッド１００を介して伝達され、半導体デバイスの良否を判断する。

【0037】

前述のように、一般的にテスト本体４００とテストヘッド１００とを合わせてテスタという。一方、テストヘッド１００とプローブカード３００は、テストを媒介する機能を行うのでテスト・インターフェース（interface）に該当すると見ることができる。

【0038】

ローダ室５００は、テストされるウェーハＷが保存される空間であり、ローダ室５００のウェーハＷは、テストのために、移動手段（図示せず）によって、一つずつテスト室２００のウェーハ支持チャック２２０に移される。

【0039】

図４は、図３のテストヘッド部分をさらに詳細に示す斜視図である。

【0040】

図４を参照すれば、テストヘッド１００は、テストヘッド・ボード１１０、ベース１２０、ＺＩＦリング１３０及びサスペンダ（suspender）１４０を含む。

【0041】

テストヘッド・ボード１１０の上部部分は、長方形の平板構造を有し、下部部分は、側面が所定傾斜を有することによって、水平断面が順次狭くなる構造を有する。もちろん、テストヘッド・ボード１１０の構造は、これに限定されるものではない。

【0042】

ベース１２０は、テストヘッド・ボード１１０の下部面に配されて結合し、中心が空洞であるリング構造を有する。このようなベース１２０は、結合されるプローブカード３００及びプローブカードに対応するＺＩＦリング１３０の構造によって、多様な構造を有することは言うまでもない。

【0043】

ＺＩＦリング１３０は、ベース１２０の下部面に結合し、リング状を有する。ＺＩＦリング１３０には、多数の雄コネクタまたは雌コネクタが形成される。本実施形態では、雌コネクタ１３２がＺＩＦリング１３０に形成され、雌コネクタ１３２は、２個ずつ対をなし、一定間隔で円周に沿って配列される。一方、このような雌コネクタ１３２には、内部に電極端子（図示せず）が形成されており、このような電極端子は、テストヘッド・ボード１００及びベース１２０内部に配される配線を介して、テスト本体４００と電気的に連結される。

【0044】

また、ＺＩＦリング１３０の雌コネクタと、プローブカード３００の雄コネクタとがＺＩＦ結合するとき、雌コネクタの電極端子と、雄コネクタの電極端子とが電気的に連結される。

【0045】

一方、ＺＩＦリング１３０は、回転自在であり、このような回転のために、ベース１２０の下部面には、回転結合部（図示せず）が形成される。回転結合部については、図５及び図６で記述する。ＺＩＦリング１３０が回転しつつ、ＺＩＦリング１３０の雌コネクタは、プローブカード３００の雄コネクタと順次に結合する。例えば、プローブカード３００に、ＺＩＦリング１３０の雌コネクタの３倍に該当する雄コネクタが形成された場合、ＺＩＦリング１３０が、２回の所定角度で回転することによって、プローブカード３００のあらゆる雄コネクタが、ＺＩＦリング１３０の雌コネクタに１回ずつ結合する。

【0046】

以上、ＺＩＦリング１３０に雌コネクタが形成されると述べたが、ＺＩＦリング１３０に雄コネクタが形成され、プローブカード３００に雌コネクタを形成することができることは言うまでもない。また、ＺＩＦリング１３０が回転さえするものであるならば、雌コネクタ及び雄コネクタの構造に限定されるものではなく、電気的な結合が可能な多様な形態のコネクタが、ＺＩＦリング１３０及びプローブカード３００に形成されうることは言うまでもない。

【0047】

サスペンダ１４０は、ベース１２０下面の外郭終端部分に配され、ＺＩＦリング１３０が回転するとき、プローブカードを所定間隔離隔させる機能を行う。すなわち、１回のテストが進められ、次のテストが進められるとき、プローブカード３００は、ＺＩＦリング１３０とのＺＩＦ結合が解除され、サスペンダ１４０を介して、ベース１２０の下面から所定間隔離隔されて維持される。このように、プローブカード３００が離隔されている間、ＺＩＦリング１３０が回転し、回転後に、プローブカード３００は、またＺＩＦリング１３０とＺＩＦ結合を行い、テストを続けて進める。

【0048】

結局、サスペンダ１４０は、テスト時には、プローブカード３００とＺＩＦリング１３０とがＺＩＦ結合するように密着結合させ、ＺＩＦリング１３０の回転時には、プローブカード３００を、ベース１２０の下面から所定間隔を維持するように、離隔結合させる機能を行う。このようなサスペンダ１４０は、本実施形態のように、ベース１２０の下面に配されるが、それに限定されるものではなく、前述の機能を行いさえするものであるならば、どこにでも配される。例えば、ベース１２０の側面に形成されもするし、図６のように、ベース１２０中央部の空洞であるところにも形成されもする。

【0049】

図５は、図４のテストヘッドで、ＺＩＦリングを除去した様子を示す斜視図であり、理解の便宜性のために、テストヘッドをひっくり返して示している。

【0050】

図５を参照すれば、ベース１２０の下面には、ＺＩＦリング１３０が結合されるガードリング１２２が形成され、ガードリング１２２には、ＺＩＦリング１３０を回転させるための回転結合部１２４が形成される。

【0051】

回転結合部１２４は、ガードリング１２２の上面に突出した構造を有し、ＺＩＦリング１３０がガードリング１２２に結合するとき、ＺＩＦリング１３０の内側内部に形成された溝に挿入固定される。また、回転結合部１２４は、ＺＩＦリング１３０に結合した後、回転溝１２６に沿って回転することによって、ＺＩＦリング１３０を回転させることができる。このような回転結合部１２４は、ベース１２０の内部に配された回転駆動部（図示せず）によって回転される。

【0052】

本実施形態の回転結合部１２４は、１つの例示に過ぎない。従って、ＺＩＦリング１３０を回転させることができるさまざまな構造の回転結合部が本実施形態に採用される。例えば、ＺＩＦリング１３０の側面からＺＩＦリング１３０に回転力を与え、ＺＩＦリング１３０を回転させる構造の回転結合部が採用される。

【0053】

図６は、図５の変形例であって、テストヘッドにサスペンダが、中心部分に形成された様子を示す斜視図である。

【0054】

図６を参照すれば、本実施形態でサスペンダ１４０ａは、ベース１２０の空洞であるところの中心部分に配される。本実施形態でのサスペンダ１４０ａも、図４の説明部分で述べた機能を行う。すなわち、ウェーハテスト時には、プローブカード３００とＺＩＦリング１３０とがＺＩＦ結合するように密着結合させ、ＺＩＦリング１３０の回転時には、プローブカード３００を、ベース１２０の下面から、所定間隔を維持するように離隔結合させる機能を行う。サスペンダ１４０ａが、ベース１２０の中心部分に形成された場合、プローブカード３００の対応するサスペンダ結合部も、プローブカードの上面中心部分に形成されることは言うまでもない。

【0055】

図７は、図４のテストヘッドに結合されるプローブカードの上面を示す平面図であり、図８は、図７のプローブカードをＩ−Ｉ’に沿って切り取った断面を示す断面図である。

【0056】

図７及び図８を参照すれば、プローブカード３００は、メイン回路ボード３１０、ニードル・ブロック３２０、補強部材３３０、インターポーザ（interposer）３４０及びコネクタ部３５０を含む。

【0057】

メイン回路ボード３１０は、プローブカードの本体に該当し、内部に多数の配線を含む。メイン回路ボード３１０内の配線を介して、インターポーザ３４０とコネクタ部３５０とが電気的に連結される。一方、メイン回路ボード３１０上面の外郭終端部分には、サスペンダ１４０との結合のために、サスペンダ結合部３１２が形成される。もしサスペンダ１４０が、ベース１２０の中心部分に形成された場合、サスペンダ結合部３１２は、プローブカード３００の中心部分に形成される。

【0058】

ニードル・ブロック３２０には、多数の探針３２２が配される。このような探針３２２は、半導体デバイスのテスト時に、各半導体デバイスの電極パッドに、物理的及び電気的に接触する。このようなニードル・ブロック３２０は、インターポーザ３４０を介して、メイン回路ボード３１０に物理的及び電気的に結合する。

【0059】

本実施形態のニードル・ブロック３２０は、１回のタッチでウェーハ全領域の半導体デバイスをテストするために、ウェーハ全体をカバーするほどのサイズを有する。

【0060】

補強部材３３０は、メイン回路ボード３１０の上面に形成され、メイン回路ボード３１０を支持し、メイン回路ボード３１０の反りや撓みのような変形を防止する機能を行う。本実施形態で補強部材３３０は、図示されたような格子状を有しているが、これに限定されるものではなく、メイン回路ボードを支持することができる多様な形態に形成されることは言うまでもない。

【0061】

多数の雄コネクタ３５２を具備したコネクタ部３５０は、メイン回路ボード３１０の上面に、円周に沿ってリング状に形成される。コネクタ部３５０の雄コネクタ３５２は、２個ずつ対をなすが、ＺＩＦリング１３０の雌コネクタ対の３倍に該当する数の対を有する。これは、ウェーハのテスト領域が３部分に分けられ、それに対応した信号チャネルが３種類に区別されるためである。従って、もし信号チャネルの数が異なり、それによって、ウェーハのテスト領域が異なって分けられる場合、コネクタ部３５０の雄コネクタ３５２の対の個数は変わりうる。

【0062】

前述のように、ＺＩＦリングの雌コネクタ対は、コネクタ部３５０の各対にＺＩＦ結合するが、２回の回転を介して、コネクタ部３５０のあらゆるコネクタ対と１回ずつ結合する。それにより、ニードル・ブロック３２０のあらゆる探針３２２が、ＺＩＦ結合を介して、ＺＩＦリング１３０の雌コネクタ１３２に電気的に連結される。すなわち、ニードル・ブロック３２０の多数の探針３２２は、ニードル・ブロック３２０内部の配線、インターポーザ３４０及びメイン回路ボード３１０内部の配線を介して、コネクタ部３５０の各コネクタ３５２に電気的に連結されている。

【0063】

一方、ＺＩＦリング１３０に、雄コネクタが形成される場合、コネクタ部３５０のコネクタは、雌コネクタとして形成することができることは言うまでもなく、ＺＩＦリング１３０のコネクタが、雌コネクタ及び雄コネクタと異なる構造のコネクタである場合、それによって、コネクタ部３５０のコネクタの構造も異なることは言うまでもない。

【0064】

本実施形態のプローブカード３００は、１つの例示に過ぎない。それにより、本実施形態のテスト装置に採用されるプローブカードは、多様な構造を有する。すなわち、回転するＺＩＦリングに結合する構造であるならば、いかなる構造のプローブカードも、本実施形態のテスト装置に採用される。

【0065】

図９は、図４のテストヘッドに、プローブカードが離隔結合されている様子を示す断面図である。

【0066】

図９を参照すれば、プローブカード３００は、サスペンダ１４０を介して、テストヘッド１００のベース１２０に、物理的に結合する。すなわち、サスペンダ１４０は、プローブカード３００のサスペンダ結合部３１２に結合することによって、プローブカード３００を、ベース１２０に物理的に結合させる。このようなサスペンダ１４０は、前述のように、ウェーハテスト時には、プローブカード３００とＺＩＦリング１３０とがＺＩＦ結合するように密着結合させ、ＺＩＦリング１３０の回転時には、プローブカード３００を、ベース１２０の下面から所定間隔を維持するように、離隔結合させる機能を行うことができる。

【0067】

本図面は、離隔結合状態を示しているが、回転後に再びテストを行うために、サスペンダ１４０が上方に移動し、プローブカード３００をベース１２０に密着させ、それにより、コネクタ部の雄コネクタ３５２が、ＺＩＦリング１３０の雌コネクタ１３２とＺＩＦ結合する。

【0068】

一方、ウェーハ全体に対するテストが終了すれば、サスペンダ１４０によるプローブカード３００の結合が解除され、プローブカード３００がテストヘッド１００から分離する。

【0069】

図１０は、ＺＩＦリングの回転によってプローブカードが結合する様子を順次に示す概念図である。

【0070】

図１０を参照すれば、まず、プローブカード３００のコネクタ部３５０の雄コネクタ３５２対のうち、第１対のコネクタ３５２ａが、ＺＩＦリング１３０の雌コネクタ１３２に結合する。結合した第１対のコネクタ３５２ａが濃厚な色で表示されている（図１０（ａ））。

【0071】

次に、プローブカード３００が、ＺＩＦリング１３０から離隔され、ＺＩＦリング１３０が最初に回転した後、さらにコネクタ部３５０の雄コネクタ３５２対のうち、第２対のコネクタ３５２ｂが、ＺＩＦリング１３０の雌コネクタ１３２に結合する。やはり、結合した第２対のコネクタ３５２ｂが濃厚な色で表示されている（図１０（ｂ））。

【0072】

さらに、プローブカード３００がＺＩＦリング１３０から離隔され、ＺＩＦリング１３０が２回目の回転を行った後、さらにコネクタ部３５０の雄コネクタ３５２対のうち、第３対のコネクタ３５２ｃがＺＩＦリング１３０の雌コネクタ１３２に結合する。やはり、結合した第３対のコネクタ３５２ｃが濃厚な色で表示されている（図１０（ｃ））。

【0073】

このように、ＺＩＦリング１３０の２回の回転を介して、ＺＩＦリング１３０の雌コネクタ１３２は、プローブカード３００のコネクタ部３５０のあらゆる雄コネクタ３５２対に１回ずつ結合し、それにより、３個の信号チャネルにそれぞれ連結された第１対のコネクタ３５２ａ，第２対のコネクタ３５２ｂ及び第３対のコネクタ３５２ｃを介して、ウェーハ全領域の半導体デバイスを、１回のタッチでテストすることができる。すなわち、プローブカード３００が、ウェーハにタッチすれば、ウェーハ全領域の半導体デバイスに対するテストが終了するまでタッチは維持され、サスペンダ１４０を介して密着結合及び離隔結合しつつ、ただＺＩＦリング１３０のみ回転する。

【0074】

図１１は、図８のプローブカードのコネクタ部のコネクタとニードル・ブロックとの間に連結された信号チャネル関係を概念的に示す概略図である。理解の便宜のために、プローブカード３００の下部に位置するニードル・ブロック３２０を分離して上部に図示し、またニードル・ブロックがカバーするウェーハをニードル・ブロック内に図示した。

【0075】

図１１を参照すれば、前述のように、プローブカード３００のコネクタ部３５０の雄コネクタは、２個ずつ対をなして配されるが、３個の信号チャネルに対応し、第１対のコネクタ３５２ａ，第２対のコネクタ３５２ｂ及び第３対のコネクタ３５２ｃに区別される。

【0076】

ウェーハは、３個の信号チャネルに対応し、３個のテスト領域に分けられ、分けられた３個のテスト領域によって、ニードル・ブロック３２０も、第１ブロック領域３２０ａ，第２ブロック領域３２０ｂ及び第３ブロック領域３２０ｃに区別される。第１信号チャネルに対応するコネクタ部３５０の第１対のコネクタ３５２ａは、第１ブロック領域３２０ａの探針に電気的に連結され、第２信号チャネルに対応するコネクタ部３５０の第２対のコネクタ３５２ｂは、第２ブロック領域３２０ｂの探針に電気的に連結され、第３信号チャネルに対応するコネクタ部３５０の第３対のコネクタ３５２ｃは、第３ブロック領域３２０ｃの探針に電気的に連結される。

【0077】

このような信号チャネル連結関係で、本実施形態のテスト装置は、ＺＩＦリング１３０の回転を介して、ＺＩＦリング１３０の雌コネクタ１３２を、コネクタ部３５０の第１対のコネクタ３５２ａ，第２対のコネクタ３５２ｂ及び第３対のコネクタ３５２ｃと順次に結合させることができる。それにより、第１ブロック領域３２０ａ，第２ブロック領域３２０ｂ及び第３ブロック領域３２０ｃに対応したウェーハの３個のテスト領域内の半導体デバイスが順次にいずれもテストされる。

【0078】

本実施形態で、ウェーハとニードル・ブロック３２０とを水平的に分けたが、それに限定されるものではなく、多様な形態に分けることができ、また信号チャネルの使用個数によって、領域区別個数及びコネクタ部３５０のコネクタ対の数も変わりうる。

【0079】

図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明の他の実施形態によるテスト装置で、ＺＩＦリング及びプローブカードのコネクタ部の構造を示す平面図である。

【0080】

図１２Ａ及び図１２Ｂを参照すれば、図１２ＡのＺＩＦリング１３０ａは、図４に図示されたＺＩＦリング１３０と異なり、雌コネクタ１３４が対でもって形成されず、一つずつ個別的に形成されている。また、それに対応し、プローブカードのコネクタ部３５０の雄コネクタも、一つずつ形成され、単に一つずつの第１コネクタ３５４ａ，第２コネクタ３５４ｂ及び第３コネクタ３５４ｃに区別される。

【0081】

本実施形態で、一つずつ形成される雌コネクタ及び雄コネクタの構造を例示したが、これに限定されるものではなく、３つ以上の対でもって形成される雌コネクタ及び雄コネクタの構造も採用されることは言うまでもない。一方、ＺＩＦリング１３０のコネクタが、ＺＩＦリング１３０の全体に形成され、コネクタ部３５０のコネクタが、各チャネルに対応し、互いに隣接する構造に形成されたが、かような構造に限定されるものではなく、他の構造で雌コネクタ及び雄コネクタが形成されもする。

【0082】

例えば、ＺＩＦリング１３０のコネクタが一定部分にのみ形成され、コネクタ部のコネクタは、チャネル別に区別された領域、すなわち０〜１２０゜領域、１２０〜２４０゜領域及び２４０〜３６０゜領域に、第１信号チャネルないし第３信号チャネルに対応するコネクタがそれぞれ形成され、ＺＩＦリング１３０が１回に１２０゜ほど回転し、各チャネルのコネクタに結合させる構造を採用することもできる。

【0083】

図１３は、本発明のさらに他の実施形態による半導体デバイスをテストする方法を示すフローチャートである。理解の便宜のために、図３を共に参照して説明する。

【0084】

図１３を参照すれば、まず、ローダ室５００から、検査するウェーハＷを、テスト室２００のウェーハ支持チャック２２０に配する（Ｓ１１０）。ここで、ウェーハ支持チャック２２０は、単にウェーハを上下移動させる機能を行い、また上面には、ウェーハが正確に配されるように、ウェーハ・フラットゾーンに対応する整列部（図示せず）が形成されている。

【0085】

次に、プローブカード３００の探針３３２がウェーハＷ内のあらゆる半導体デバイスにタッチする（Ｓ１２０）。半導体デバイスに対するタッチは、ウェーハ支持チャック２２０の上方移動によってなされる。一方、半導体デバイスに対するタッチ前に、プローブカード３００は、テストヘッド１００のＺＩＦリング１３０にＺＩＦ結合され、テスト室２００の上部オープン領域に配される。

【0086】

半導体デバイスに対するタッチ後、第１信号チャネルを介して、ウェーハの第１領域上の半導体デバイスをテストする（Ｓ１３０）。前述のように、テストのための電気信号は、テスト本体４００で生成され、テストヘッド１００及びプローブカード３００を経て、ウェーハ上の半導体デバイスに印加される。

【0087】

ウェーハの第１領域上の半導体デバイスに対するテストが終われば、ＺＩＦリング１３０が最初の回転を行う（Ｓ１４０）。ＺＩＦリング１３０の最初の回転は、サスペンダ１４０によるプローブカード３００の離隔結合状態で行われ、ＺＩＦリング１３０の回転後、プローブカード３００は、サスペンダ１４０による密着結合を介して、ＺＩＦリング１３０とＺＩＦ結合する。

【0088】

ＺＩＦリング１３０の最初の回転後、第２信号チャネルを介して、ウェーハの第２領域上の半導体デバイスをテストする（Ｓ１５０）。

【0089】

ウェーハの第２領域上の半導体デバイスに対するテストが終われば、ＺＩＦリング１３０が２回目の回転を行う（Ｓ１６０）。ＺＩＦリング１３０の２回目の回転過程は、先のＺＩＦリング１３０の最初の回転過程と同一である。

【0090】

ＺＩＦリング１３０の２回目の回転後、第３信号チャネルを介して、ウェーハの第３領域上の半導体デバイスをテストする（Ｓ１７０）。第３領域上の半導体デバイスまでのテストが終われば、１つのウェーハ内のあらゆる半導体デバイスに対するテストが終了する。

【0091】

すなわち、本実施形態の半導体デバイス・テスト方法は、図１０で説明した通り、信号チャネルが３種に分類され、ウェーハが３個の領域に分けられてテストされる場合に係るものである。従って、もし信号チャネルが異なって分類され、ウェーハのテスト領域が異なって分類される場合には、それによってテスト過程が変わりうることは言うまでもない。しかし、基本的に、ＺＩＦリングの回転を介して、ウェーハのあらゆる領域に対するテストが行われるということは同一である。

【0092】

一方、ウェーハの第１領域上の半導体デバイスのテスト時から、ウェーハの第３領域上の半導体デバイス・テストまで、ウェーハに対するプローブカード３００のタッチは持続される。すなわち、従来のような何回かのタッチではない１回のタッチを介して、ウェーハのあらゆる領域の半導体デバイスに対するテストが完了される。

【0093】

１つのウェーハに対するテストが終了すれば、検査する他のウェーハが存在するか否かを判断する（Ｓ１８０）。もし検査するウェーハが存在すれば、ＺＩＦリング１３０を反対に回転させる（Ｓ１９０）。すなわち、ＺＩＦリング１３０を、最初の位置に復元させる。ＺＩＦリング１３０の反対回転後、ウェーハ配置段階（Ｓ１１０）に移行し、他のウェーハに対するテストを続けて行う。

【0094】

なお、ＺＩＦリング１３０の反対回転段階（Ｓ１９０）を経ずに、ウェーハ配置段階（Ｓ１１０）に移行してウェーハをテストし、反対に１回ずつ回転しつつテストする方法を利用することもできる。

【0095】

ウェーハ存在判断段階（Ｓ１８０）で、検査するウェーハがそれ以上ない場合、すなわち、あらゆるウェーハに対する検査を終了した場合には、テストを終了する。テスト終了時には、プローブカード３００がテストヘッド１００から分離される。

【0096】

以上、本発明について図面に表示された実施形態を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、本技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解するであろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。

【符号の説明】

【0097】

１ 半導体デバイス
３ スクライブ・ライン
５ 電極パッド
１００ テストヘッド
１１０ テストヘッド・ボード
１２０ ベース
１２２ ガードリング
１２４ 回転結合部
１２６ 回転溝
１３０ ＺＩＦリング
１３２，１３４ 雌コネクタ
１４０，１４０ａ サスペンダ
２００ テスト室
２２０ ウェーハ支持チャック
３００ プローブカード
３１０ メイン回路ボード
３１２ サスペンダ結合部
３２０ ニードル・ブロック
３２０ａ 第１ブロック領域
３２０ｂ 第２ブロック領域
３２０ｃ 第３ブロック領域
３２２ 探針
３３０ 補強部材
３４０ インターポーザ
３５０ コネクタ部
３５２，３５４ 雄コネクタ
３５２ａ 第１対のコネクタ
３５２ｂ 第２対のコネクタ
３５２ｃ 第３対のコネクタ
３５４ａ 第１コネクタ
３５４ｂ 第２コネクタ
３５４ｃ 第３コネクタ
４００ テスト本体
５００ ローダ室
１０００ テスト装置
Ｗ ウェーハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13】