DE19616810C2 - Halbleiter-Prüfvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Prüfvorrichtung mit mehreren Prüfkanälen.

Beim Prüfen eines Halbleiterbausteins, der in Form eines Wafers bzw. einer Halbleiterscheibe vorliegt, wird gewöhnlich ein Halbleiter-Prüfsystem mit einem Scheibenmeßprüfer verbunden, um automatisch die Halbleiterscheibe zu prüfen. Ein Halbleiter-Prüfsystem hat einen Prüfkopf, der sich normalerweise in einem separaten Gehäuse befindet und mit dem Prüfsystem elektrisch über ein Kabelbündel verbunden ist. Der Prüfkopf und der Scheibenmeßprüfer sind mechanisch verbunden, und zu prüfende Halbleiterscheiben werden automatisch zu einer dem Prüfkopf entsprechenden Position durch den Scheibenmeßprüfer geführt.

Am Prüfkopf werden der zu prüfenden Halbleiterscheibe die durch das Halbleiter-Prüfsystem erzeugten Prüfsignale zu­ geführt. Die resultierenden Ausgabesignale von der gerade ge­ prüften Halbleiterscheibe werden zum Halbleiter-Prüfsystem übertragen, in dem sie mit den erwarteten Daten verglichen werden, um zu bestimmen, ob IC-Schaltungen auf der Halblei­ terscheibe korrekt arbeiten.

Vor der Prüfung durchläuft das Halbleiter-Prüfsystem ein Eigendiagnoseverfahren. Eine solche Eigendiagnose kann zu je­ der festgelegten Zeit erfolgen, z. B. jeden Morgen oder bei Änderung einer Halbleiterscheibenart oder zu anderen Anläs­ sen, z. B. Fehlersuche für das Halbleiter-Prüfsystem.

Der Prüfkopf und der Scheibenmeßprüfer sind mit einer Leistungsleiterplatte gekoppelt, bei der es sich um eine ge­ druckte Leiterplatte mit elektrischen Schaltungsverbindungen handelt, die einer zu prüfenden Halbleiterscheibe eigen sind. Im Eigendiagnoseverfahren wird die Leistungsleiterplatte durch eine Eigendiagnose-Leiterplatte mit elektrischen Ver­ bindungen und Schaltungen ausgetauscht, um die Leistung des Halbleiter-Prüfsystems wirksam zu prüfen.

Ein Beispiel für ein Verfahren zum Durch­ führen einer Eigendiagnose durch Austauschen einer Leistungs­ leiterplatte durch eine Eigendiagnose-Leiterplatte ist in Fig. 3 und 4 gezeigt. Ein Prüfkopf 100 ist mit dem Halblei­ ter-Prüfsystem über ein Kabel 110 verbunden. Beim Kabel 110 handelt es sich eigentlich um ein Bündel aus mehreren hundert Kabeln. Beim Prüfen von Halbleiterscheiben sind der Prüfkopf 100 und ein Scheibenmeßprüfer 400 über eine Leistungsleiter­ platte 120 gemäß der Darstellung auf der rechten Seite in Fig. 3 verbunden.

Für die Eigendiagnoseprüfung muß der Prüfkopf 100 vom Scheibenmeßprüfer 400 getrennt werden, und die Leistungslei­ terplatte 120 wird durch eine Eigendiagnose-Leiterplatte 200 gemäß der Darstellung auf der linken Seite in Fig. 3 ausge­ tauscht. Da der Prüfkopf 100 eine schwere Ausrüstung mit z. B. 200 kg oder mehr ist, unterstützt ein Manipulator 300 die Bewegung des Prüfkopfs 100 beim Verbinden mit dem Schei­ benmeßprüfer 400 oder Trennen von ihm. Der Manipulator 300 dreht sich um etwa 180 Grad durch die Antriebskraft eines Mo­ tors 310.

Auch mit Unterstützung des Manipulators 300 ist eine ge­ naue Positionierung zwischen dem Prüfkopf 100 und dem Schei­ benmeßprüfer keine einfache Aufgabe. Außerdem müssen gewöhn­ lich mehrere Personen an der Arbeit zum Drehen des Prüfkopfs aus Sicherheitsgründen beteiligt sein, da der Prüfkopf 100 sehr schwer ist. Da der Prüfkopf 100 mehrere hundert Prüfka­ näle zum Prüfen eines Halbleiterbausteins mit mehreren hun­ dert Eingabe- und Ausgabestiften hat, sind die Leistungslei­ terplatte und die Eigendiagnose-Leiterplatte relativ groß und weisen eine große Anzahl von Verbindern entsprechend diesen Prüfkanälen auf. Folglich ist der Austausch dieser Leiter­ platten ein kompliziertes und zeitraubendes Verfahren.

Fig. 4 zeigt ein detaillierteres Bild für den Austausch der Leistungsleiterplatte durch die Eigendiagnose-Leiter­ platte am Prüfkopf. Da der Prüfkopf 100 vom Scheibenmeßprüfer 400 getrennt und durch den Manipulator 300 von Fig. 3 um 180 Grad gedreht wird, kommt die Leistungsleiterplatte 120 über dem Prüfkopf zu liegen und wird vom Prüfkopf 100 getrennt.

Der Prüfkopf 100 weist eine große Anzahl von gedruckten Leiterplatten 150 auf, die der Anzahl von Prüfkanälen ent­ sprechen. Jede der gedruckten Leiterplatten hat einen Verbin­ der 160 zum Aufnehmen eines entsprechenden Kontaktanschlusses 121 der Leistungsleiterplatte 120. Ein Flog-Ring 130 ist an der Leistungsleiterplatte 120 angebracht, um die Kontaktposi­ tion zum Scheibenmeßprüfer 400 genau zu bestimmen. Der Flog- Ring 130 hat eine große Anzahl von Kontaktstiften 141, z. B. ZIF-Verbinder oder Pogo-Stifte, die mit den Kontaktanschlüs­ sen 121 verbunden sind.

Die Eigendiagnose-Leiterplatte 200 hat Kontaktanschlüsse 260 zur Aufnahme durch die Verbinder 160 der gedruckten Lei­ terplatte 150 des Prüfkopfs 100. Außerdem weist die Eigendia­ gnose-Leiterplatte 200 Schaltungsverbindungen 220 auf, die wirksam die Gesamtleistung des Halbleiter-Prüfsystems prüfen sollen.

Da die Leistungsleiterplatte 120 groß ist, z. B. 600 mm × 600 mm, und eine große Anzahl von Kontaktanschlüssen 121 hat, z. B. über 500, ist das Verfahren zum Verbinden oder Trennen der Leistungsleiterplatte zeitraubend und erfordert besondere Vorsichtsmaßnahmen, da die Kontaktanschlüsse je­ weils in einem geringen Abstand ausgerichtet sind. Ferner geht mit einem solchen Verfahren die Gefahr einher, daß die Kontaktstifte oder -anschlüsse beschädigt werden können. Das Anbringen der Eigendiagnose-Leiterplatte 200 am Prüfkopf 100 benötigt auch eine relativ lange Zeit und bringt die Gefahr einer Beschädigung der Kontaktanschlüsse 260 mit sich.

Fig. 5 zeigt einen Aufbau des Scheibenmeßprüfers 400, des Prüfkopfs 100 und der Leistungsleiterplatte 120 beim Prü­ fen einer Halbleiterscheibe. Gemäß der Darstellung auf der rechten Seite von Fig. 3 wird der Prüfkopf 100 über dem Scheibenmeßprüfer 400 plaziert sowie mechanisch und elek­ trisch mit dem Scheibenmeßprüfer über die Leistungsleiter­ platte 120 verbunden.

Im Scheibenmeßprüfer 400 ist eine zu prüfende Halblei­ terscheibe 300 auf einer Einspannvorrichtung 180 angebracht. Eine Meßprüfkarte 170 ist oberhalb der zu prüfenden Halblei­ terscheibe 300 vorgesehen. Die Meßprüfkarte 170 hat eine große Anzahl von Meßprüfnadeln 190 zum Kontaktieren von Schaltungsanschlüssen in der IC-Schaltung der Scheibe 300. Da sich die Ausrichtung der Meßprüfnadeln 190 je nach Art der zu prüfenden Halbleiterscheibe ändert, wird die Meßprüfkarte 170 durch eine weitere Meßprüfkarte mit geeigneter Ausrichtung der Meßprüfnadeln 190 ausgetauscht, wenn eine Halbleiter­ scheibe anderer Art zu prüfen ist.

Folglich werden mehrere unterschiedliche Meßprüfkarten 170 vorbereitet, und eine Meßprüfkarte wird durch eine andere ersetzt, wenn eine zu prüfende Halbleiterscheibenart eine un­ terschiedliche Meßprüfkarte 170 benötigt. In einem modernen Scheibenmeßprüfer erfolgt ein solcher Austausch der Meßprüf­ karte durch einen manuellen oder automatischen Spezialmecha­ nismus, der für den Scheibenmeßprüfer vorgesehen ist. Daher braucht der Prüfkopf 100 nicht vom Scheibenmeßprüfer 400 ge­ trennt zu werden.

Elektrische Anschlüsse oder Kontaktsteckbuchsen der Meß­ prüfkarte 170 sind elektrisch mit den am Flog-Ring 130 vorge­ sehenen Kontaktstiften 141 verbunden. Die Kontaktstifte 141 sind außerdem mit den Kontaktanschlüssen 121 der Leistungs­ leiterplatte 120 verbunden, auf der jeder Kontaktanschluß 121 mit der gedruckten Leiterplatte 150 des Prüfkopfs 100 verbun­ den ist. Ferner sind die gedruckten Leiterplatten 150 mit dem Halbleiter-Prüfsystem über das Kabel 110 mit mehreren hundert Innenkabeln verbunden.

Bei dieser Anordnung kontaktieren die Meßprüfnadeln 190 die Oberfläche der Halbleiterscheibe 300 auf der Einspannvor­ richtung 180, um Prüfsignale an der Halbleiterscheibe 300 an­ zulegen und Ausgabesignale von der Scheibe 300 zu empfangen. Die Ausgabesignale werden mit den erwarteten Daten vergli­ chen, die durch das Halbleiter-Prüfsystem erzeugt werden, um zu bestimmen, ob die geprüfte Halbleiterscheibe 300 korrekt arbeitet.

Gemäß Fig. 5 gibt es zahlreiche Verbindungspunkte im Ge­ samtsystem zwischen dem Prüfkopf 100 und der zu prüfenden Halbleiterscheibe 300. Da der Prüfmanipulator eine große An­ zahl von Prüfkanälen hat, z. B. 500 oder mehr, ist die Ver­ bindungsposition (a) von Fig. 5, in der die gedruckten Lei­ terplatten 150 und die Leistungsleiterplatte 120 verbunden sind, eine der wichtigen Punkte, um zu gewährleisten, daß al­ le Verbindungen richtig funktionieren. Eine weitere wichtige Verbindungsposition ist die Position (b) von Fig. 5, in der die Kontaktstifte 141 die Kontaktsteckbuchsen der Meßprüf­ karte 170 kontaktieren.

Da im beschriebenen Halbleiter-Prüfsystem die Leistungs­ leiterplatte durch die Eigendiagnose-Leiterplatte gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgetauscht wird, werden mögliche Verbindungsfehler oder Schaltungsfehler in den Positionen (a) und (b) unter den eigentlichen Prüfbedingungen nicht wirksam diagnostiziert. Das heißt, die Eigendiagnoseprüfung in diesem Prüfsystem kann Probleme im Halbleiter-Prüfsystem nicht ausreichend identifizieren.

Da außerdem der Austausch der Leistungsleiterplatte eine Bewegung des Prüfkopfs um 180 Grad erfordert und da bei einer solchen Prüfkopfbewegung mehrere Personen gemäß der vorste­ henden Beschreibung mitzuwirken haben, muß vor der Eigendia­ gnoseprüfung eine beträchtliche Arbeitszeit aufgewendet wer­ den. Ferner besteht die Gefahr, daß die Kontaktanschlüsse während des Austauschens beschädigt werden können. Außerdem wird das den Prüfkopf und das Halbleiter-Prüfsystem verbin­ dende Kabelbündel bei jeder Drehung des Prüfkopfs zum Aus­ tausch der Leiterplatten beansprucht, was Kabelschäden verur­ sachen kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Halbleiter-Prüfvor­ richtung bereitzustellen, die eine Eigendiagnose-Leiterplatte oh­ ne Trennen des Prüfkopfs der Halbleiter-Prüfvorrichtung von einem Scheibenmeßprüfer einbauen kann bzw. eine Stiftkarte in einem Scheiben­ meßprüfer mit einer Eigendiagnose-Leiterplatte ohne Trennen des Prüfkopfs der Halbleiter-Prüfvorrichtung vom Scheibenmeßprü­ fer austauschen kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Halb­ leiter-Prüfvorrichtung nach Patentanspruch 1 gelöst.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, einen Leiterplatten-Austauschmechanismus für eine Halbleiter-Prüfvor­ richtung bereitzustellen, der eine Eigendiagnoseprüfung unter Be­ dingungen durchführen kann, die im wesentlichen die gleichen wie die eigentlichen Prüfbedingungen für eine Halbleiter­ scheibe sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, einen Leiterplatten-Austauschmechanismus für eine Halbleiter-Prüfvor­ richtung bereitzustellen, der eine Eigendiagnoseprüfung an einem Ort durchführen kann, der näher an der zu prüfenden Halblei­ terscheibe liegt.

Eine weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, einen Leiterplatten-Austauschmechanismus für eine Halbleiter-Prüfvor­ richtung bereitzustellen, der eine Stiftkarte eines Scheibenmeß­ prüfers mit einer Eigendiagnose-Leiterplatte leicht austau­ schen kann, ohne eine lange Arbeitszeit zu benötigen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, einen Leiterplatten-Austauschmechanismus für eine Halbleiter-Prüfvor­ richtung bereitzustellen, der eine Eigendiagnoseprüfung ohne Trennen des Prüfkopfs des Halbleiter-Prüfsystems vom Schei­ benmeßprüfer durchführen kann, um die Gefahr einer Beschädi­ gung von Kontaktstiften oder -anschlüssen des Prüfkopfs und einer Leistungsleiterplatte zu beseitigen.

In der Erfindung beseitigt der Leiterplatten-Austausch­ mechanismus für ein Eigendiagnoseverfahren die Notwendigkeit, den Prüfkopf vom Scheibenmeßprüfer zum Einbauen einer Eigen­ diagnose-Leiterplatte zu trennen.

Erfindungsgemäß kann die Eigendiagnose-Leiterplatte ohne Trennen des Prüfkopfs des Halbleiter-Prüfsystems vom Schei­ benmeßprüfer eingebaut werden. Der Leiterplatten-Austauschme­ chanismus der Erfindung kann die Stiftkarte im Scheibenmeß­ prüfer durch die Eigendiagnose-Leiterplatte ohne Trennen des Prüfkopfs des Halbleiter-Prüfsystems vom Scheibenmeßprüfer austauschen.

In der Erfindung kann der Leiterplatten-Austauschmecha­ nismus für das Halbleiter-Prüfsystem die Eigendiagnoseprüfung unter den Bedingungen durchführen, die im wesentlichen die gleichen wie die eigentlichen Prüfbedingungen für eine Halb­ leiterscheibe sind, indem die Eigendiagnoseprüfung an einem Ort durchgeführt wird, der näher an der zu prüfenden Halblei­ terscheibe liegt.

Da der Prüfkopf eine schwere Ausrüstung ist, kann durch Beseitigen der Notwendigkeit einer Trennung des Prüfkopfs beim Durchführen der Eigendiagnoseprüfung der Leiterplatten- Austauschmechanismus der Erfindung die Stiftkarte des Schei­ benmeßprüfers durch die Eigendiagnose-Leiterplatte leicht austauschen, ohne daß lange Arbeitszeiten notwendig sind.

Ferner kann der Leiterplatten-Austauschmechanismus für ein Halbleiter-Prüfsystem der Erfindung die Eigendiagnoseprü­ fung ohne Trennen des Prüfkopfs des Halbleiter-Prüfsystems vom Scheibenmeßprüfer durchführen, wodurch die Gefahr einer Beschädigung von Kontaktstiften oder -anschlüssen des Prüf­ kopfs und der Leistungsleiterplatte ausgeschlossen werden kann.

Da außerdem die wiederholten Bewegungen des Prüfkopfs nicht mehr notwendig sind, erfolgt keine Beanspruchung des den Prüfkopf und das Halbleiter-Prüfsystem verbindenden Ka­ bels in der Erfindung, was das Gesamtsystem zuverlässiger macht.

Fig. 1 ist eine teilweise ausgeschnittene Vorderansicht eines Prüfkopfs und eines Scheibenprüfers bzw. -meßprüfers zur Erläuterung eines Mechanismus zum Austauschen einer Meßprüfkarte durch eine Eigendiagnose-Leiterplatte.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine Eigendiagnose-Lei­ terplatte mit Kontaktsteckbuchsen und Eigendiagnoseschaltun­ gen.

Fig. 3 ist eine Vorderansicht eines Beispiels für ein Verfahren zum Verbinden und Trennen eines Prüf­ kopfs unter Verwendung eines Manipulators.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer Situation, in der eine Leistungsleiterplatte durch eine Eigendiagnose-Leiter­ platte im Prüfsystem ausgetauscht wird.

Fig. 5 ist eine Vorderansicht eines Aufbaus eines Prüf­ kopfs, einer Leistungsleiterplatte und eines Scheibenmeßprü­ fers zum Prüfen einer Halbleiterscheibe im Halbleiter-Prüfsystem.

Fig. 1 ist eine teilweise ausgeschnittene Vorderansicht eines Prüfkopfs und eines Scheibenprüfers bzw. -meßprüfers zur Erläuterung eines Mechanismus zum Austauschen einer Meßprüfkarte durch eine Eigendiagnose-Leiterplatte. In einem Eigendiagnosever­ fahren wird ohne Trennen eines Prüfkopfs 100 von einem Schei­ benmeßprüfer 400 eine Meßprüfkarte 170 im Scheibenmeßprüfer 400 herausgezogen und durch eine Eigendiagnose-Leiterplatte 210 durch einen Meßprüfkarten-Austauschmechanismus ausge­ tauscht. Anschließend geht das Halbleiter-Prüfsystem zu einem Eigendiagnoseprogramm über.

In dieser Anordnung durchlaufen Prüfsignale für die Ei­ gendiagnoseprüfung den Prüfkopf 100, die Verbindungen zwi­ schen gedruckten Leiterplatten 150 und einer Leistungsleiter­ platte 120 und die Verbindungen zwischen Kontaktstiften 141 eines Flog-Rings 130 und der Eigendiagnose-Leiterplatte 210. Dadurch kann die Eigendiagnoseprüfung etwaige Probleme iden­ tifizieren, die in den Verbindungen zwischen der Leistungs­ leiterplatte 120 und den gedruckten Leiterplatten 150 sowie den Verbindungen zwischen den Kontaktstiften 141 und der Ei­ gendiagnose-Leiterplatte 210 vorliegen.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine Eigendiagnose-Leiter­ platte zur Verwendung in der Erfindung. Die Eigendiagnose- Leiterplatte 210 hat den gleichen Durchmesser und die gleiche Dicke wie die Stiftkarte 170. Auf einer Oberseite der Eigen­ diagnose-Leiterplatte 210 sind zahlreichen Kontaktsteckbuch­ sen 235 vorgesehen, um genau mit den Kontaktstiften 141 des Flog-Rings 130 verbunden zu werden. Eine Innenfläche der Lei­ terplatte 210 ist eine Eigendiagnoseschaltung 230, die wirk­ sam etwaige Probleme im Halbleiter-Prüfsystem identifizieren soll. Die Kontaktsteckbuchsen 235 sind elektrisch mit der Ei­ gendiagnoseschaltung 230 verbunden. Die Eigendiagnoseschal­ tung 230 ist vorzugsweise innerhalb einer Fläche angeordnet, die kleiner als ein durch den Flog-Ring 130 gebildeter Raum ist.

Zum vollständigen Prüfen eines gesamten Halbleiter-Prüf­ systems ist ein Schaltungsaufbau in großem Maßstab erforder­ lich, was als Beispiel die herkömmliche Eigendiagnose-Leiter­ platte mit der Größe von 600 mm × 600 mm zeigt. Da die Größe der Eigendiagnose-Leiterplatte 210 der Erfindung beträchtlich kleiner als die der Leistungsleiterplatte 120 oder der her­ kömmlichen Eigendiagnose-Leiterplatte ist, werden mehrere Ei­ gendiagnose-Leiterplatten 210 vorbereitet, um das gesamte Halbleiter-Prüfsystem vollständig zu diagnostizieren.

Claims (1)

1. Halbleiter-Prüfvorrichtung mit mehreren Prüfkanälen, mit:
einem Prüfkopf (100), der mit einem Halbleiter-Prüfsystem verbunden ist und mehrere gedruckte Leiterplatten (150) entsprechend der Anzahl von Prüfkanälen aufweist;
einem Waferprüfer (400) mit einer Stiftkarte (170) zum elektrischen Kontaktieren einer zu prüfenden Halbleiterscheibe (300) und zum Zuführen von Prüfsignalen von dem Halbleiter-Prüfsystem zu der Halbleiterscheibe (300) und Übertragen von Ausgabesignalen von der Halbleiterscheibe (300) zu dem Halbleiter-Prüfsystem;
einer Verbindungsleiterplatte (120) zum elektrischen Verbinden der gedruckten Leiterplatten (150) und der Stiftkarte (170), wenn der Prüfkopf (100) und der Waferprüfer (400) mechanisch miteinander verbunden sind;
einem Leiterplatten-Austauschmechanismus zum Austauschen der Stiftkarte (170) gegen eine gleich große Eigendiagnose-Leiterplatte (210), während der Prüfkopf (100) und der Waferprüfer (400) mechanisch miteinander verbunden sind, wodurch die Verbindungsleiterplatte (120) die gedruckten Leiterplatten (150) mit der Eigendiagnose-Leiterplatte (210) elektrisch verbindet.