JP2008082734A - Electric contact device, high frequency measuring system, and high frequency measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チップ形状またはウェハ形状の被検査デバイスと電気的接触をとって高周波測定を行うときに用いる電気的接触装置と、当該電気的接触装置をプローバ装置に含む高周波測定システムと、当該電気的接触装置の高周波特性を測定結果から除去可能な高周波測定方法とに関する。 The present invention relates to an electrical contact device used when performing high-frequency measurement by making electrical contact with a chip-shaped or wafer-shaped device to be inspected, a high-frequency measurement system including the electrical contact device in a prober device, and the electrical The present invention relates to a high frequency measurement method capable of removing high frequency characteristics of a mechanical contact device from measurement results.
高周波デバイスにおいては、各種のプローブやプローブカードを用いて、ウェハ状態やベアチップ状態での高周波の電気的特性の測定が行われている。 In a high-frequency device, measurement of high-frequency electrical characteristics in a wafer state or a bare chip state is performed using various probes and probe cards.
例えばウェハ測定の場合、この測定に用いる測定装置は、LSIテスタとプローバ装置とを備える。プローバ装置内に、プローブカードが着脱可能に設けられている。プローブカードは、多数の測定プローブを備える。複数の測定プローブの配列は、被検査デバイス(DUT)である、ウェハに形成されているチップ状の高周波デバイスの電極パッド配置に適合している。
一方、プローバ装置内には高周波デバイスが形成されている半導体ウェハが載置されるステージを有する。ステージ上のウェハの高周波デバイスに形成されている電極パッドに、上記測定プローブの先端を接触させる。
この状態で、LSIテスタから高周波信号およびバイアス電圧が送られ、高周波デバイスの電極パッドに印加される。すると、高周波デバイスの他の電極パッドに出力信号(高周波信号)が発生し、出力信号をLSIテスタが検出し、その検出結果を基に測定値の評価を行う。検査では、この測定と評価を繰り返し、良品と不良品を判別する。
For example, in the case of wafer measurement, a measurement device used for this measurement includes an LSI tester and a prober device. A probe card is detachably provided in the prober device. The probe card includes a large number of measurement probes. The arrangement of the plurality of measurement probes is adapted to the electrode pad arrangement of a chip-shaped high-frequency device formed on a wafer, which is a device under test (DUT).
On the other hand, the prober apparatus has a stage on which a semiconductor wafer on which a high-frequency device is formed is placed. The tip of the measurement probe is brought into contact with an electrode pad formed on the high frequency device of the wafer on the stage.
In this state, a high frequency signal and a bias voltage are sent from the LSI tester and applied to the electrode pads of the high frequency device. Then, an output signal (high-frequency signal) is generated on the other electrode pad of the high-frequency device, the LSI tester detects the output signal, and the measurement value is evaluated based on the detection result. In the inspection, this measurement and evaluation are repeated to discriminate between good products and defective products.
このように、プローブカードはLSIテスタと高周波デバイスの電極パッドとを電気的に接続する役割を持っている。被検査デバイス(高周波デバイス)の高周波特性を精度良く測定するためには、プローブカードの伝送路で、高周波信号の減衰や反射をいかに少なくして伝搬させるかが重要である。 Thus, the probe card has a role of electrically connecting the LSI tester and the electrode pads of the high-frequency device. In order to accurately measure the high-frequency characteristics of the device under test (high-frequency device), it is important to reduce the attenuation and reflection of the high-frequency signal on the transmission path of the probe card.
しかしながら、理想の伝送路を実現させるのは不可能であり、伝送路で、ある程度の減衰や反射が存在してしまう。そのため、高周波デバイスの測定ではプローブカードが持つ高周波信号伝送路の高周波特性を測定して、その測定値を誤差補正モデルとして使用する。ここで誤差補正モデルとは、上記伝送路をある一定の高周波特性を有する等価回路モデルと見立てたときに、その一定の高周波特性を表す評価値の集合をいう。
誤差補正モデルを用いる測定では、誤差補正モデルを予め、プローブカード単独、あるいはプローブカードをウェハ測定ボードに装着された状態で測定する。そして、高周波デバイスを測定し、上記誤差補正モデルを、実測した高周波特性から差し引くことにより高周波測定デバイスの高周波特性の、より真値に近い特性を得る。
However, it is impossible to realize an ideal transmission path, and some attenuation and reflection exist in the transmission path. Therefore, in the measurement of the high frequency device, the high frequency characteristic of the high frequency signal transmission path of the probe card is measured, and the measured value is used as an error correction model. Here, the error correction model refers to a set of evaluation values representing a certain high frequency characteristic when the transmission path is regarded as an equivalent circuit model having a certain high frequency characteristic.
In the measurement using the error correction model, the error correction model is measured in advance with the probe card alone or with the probe card mounted on the wafer measurement board. Then, the high frequency device is measured and the error correction model is subtracted from the actually measured high frequency property to obtain a characteristic closer to the true value of the high frequency characteristic of the high frequency measuring device.
このような方法で、被検査デバイスの測定パスを較正すると共に、較正した被検査デバイスの測定パスに接続させた状態で被検査デバイスを測定するための方法及びシステムが知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、ベクトル補正された電気測定値の較正方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
There are known methods and systems for calibrating a measurement path of a device under test in such a manner and measuring the device under test while being connected to the measurement path of the calibrated device under test (for example, Patent Document 1).
Moreover, a calibration method for vector-corrected electrical measurement values is known (see, for example, Patent Document 2).
高周波デバイスは、高周波信号を入出力する信号電極と、その信号電極に対応するグラウンド電極が隣接して存在しているものがある。代表的なものでは、コープレーナラインと称される信号線パターンを有する半導体デバイスがある。この場合、プローブカードの高周波信号の伝送路も、信号を通す信号導体と、その信号に対応しグラウンド電位で保持されるグラウンド導体を備える必要がある。 Some high-frequency devices include a signal electrode that inputs and outputs a high-frequency signal and a ground electrode that corresponds to the signal electrode. A typical example is a semiconductor device having a signal line pattern called a coplanar line. In this case, the high-frequency signal transmission path of the probe card also needs to include a signal conductor for passing the signal and a ground conductor corresponding to the signal and held at the ground potential.
かかるプローブカードの役目を果たすウェハへの電気的接触装置として、同軸コネクタを有するマイクロ波ウェハプローブが知られている(例えば、特許文献3参照)。
特許文献3に記載されているマイクロ波ウェハプローブには、高周波デバイスのコープレーナラインに対応して、高周波信号プローブと、それに隣接するグラウンドプローブとが、プローブ先端を揃えて設けられている。そして、同軸コネクタの中心軸が高周波信号プローブにつながり、グラウンドプローブは、同軸コネクタの胴体部に電気的に接触している。
A microwave wafer probe having a coaxial connector is known as an electrical contact device for a wafer that serves as a probe card (see, for example, Patent Document 3).
The microwave wafer probe described in Patent Document 3 is provided with a high-frequency signal probe and a ground probe adjacent to the high-frequency signal probe in alignment with the coplanar line of the high-frequency device. The central axis of the coaxial connector is connected to the high-frequency signal probe, and the ground probe is in electrical contact with the body portion of the coaxial connector.
また、同様な用途に用いることが可能で同軸針を用いたプローブカードが知られている(例えば、特許文献4参照)。
特許文献4に記載されているプローブカードは、同軸針、すなわちグラウンド被覆導体が信号プローブ(芯線)の周囲に絶縁されて形成されているものを有する。その同軸針の芯線の先端部分はグラウンド被覆導体が除去されて、その除去により形成されたグラウンド被覆導体の端部に、導電性接着剤により接合されたグラウンド針が設けられている。
A probe card using a coaxial needle that can be used for similar purposes is known (see, for example, Patent Document 4).
The probe card described in Patent Document 4 has a coaxial needle, that is, a ground-covered conductor formed by being insulated around a signal probe (core wire). The ground covered conductor is removed from the tip of the core wire of the coaxial needle, and a ground needle joined by a conductive adhesive is provided at the end of the ground covered conductor formed by the removal.
一方、マイクロストリップラインの配線構造を有する高周波プローブが知られている(例えば、特許文献5参照)。
特許文献5に記載されている高周波プローブは、マイクロストリップライン構造とするために、プローブ基板の一方面先端部に電極と接触する部分が設けられ、そのプローブ基板の裏側にグランド面が形成されている。
Since the high-frequency probe described in
ところで、被検査デバイスに、高周波デバイスを測定するためにグラウンド電極が必要であるが、信号電極のみで、その信号電極に印加される高周波信号に対応するグラウンド電極が無い場合がある。
前記特許文献3および4に記載されているプローブカードやプローブを備える電気的接触装置では、このようなグランド電極が無い被検査デバイスの高周波測定ができない。
また、誤差補正モデル単独で、当該電気的接触装置の高周波測定ができない。よって、かかる電気的接触装置を用いると、誤差補正モデルを用いて実測値を補正する高周波測定方法の適用ができず、測定精度が悪い。
By the way, the device under test needs a ground electrode in order to measure a high-frequency device, but there may be a case where only a signal electrode is present and there is no ground electrode corresponding to a high-frequency signal applied to the signal electrode.
In the electrical contact device including the probe card and the probe described in Patent Documents 3 and 4, high-frequency measurement cannot be performed on a device to be inspected without such a ground electrode.
In addition, the error correction model alone cannot perform high-frequency measurement of the electrical contact device. Therefore, when such an electrical contact device is used, it is not possible to apply a high-frequency measurement method that corrects an actual measurement value using an error correction model, resulting in poor measurement accuracy.
一方、前記特許文献5に記載されているマイクロストリップライン構造の高周波プローブは、被検査デバイスの信号電極に接触するプローブ先端の近傍に、グラウンド電位で保持された導体(グラウンド面)が存在するため、誤差補正モデルの高周波測定は、接触のとり方を工夫すれば可能である。
しかし、この高周波プローブは、マイクロストリップライン構造の信号伝送路を形成する先端基板を支持するグラウンドブロックを備え、その上面側に上記先端基板が形成されているため、グラウンドブロックの下方部分が邪魔になり、ウェハ状態の被検査デバイスの測定が困難と考えられる。また、プローブ先端がフレキシブル基板で接触時にたわみ易いため、これをグラウンド面から支持する板ばねが必要で、その板ばねをネジ止めする大きな本体ブロックも必要で、複雑な構造を有している。このため、高周波プローブが高価となることが避けられない。
なお、高周波プローブをマイクロストリップライン構造とすることや、同軸構造とすること自体は好ましいが、誤差補正モデルを前提とすると、これらの構造は必ずしも必要でない。なぜなら、誤差補正モデルの高周波特性は安定に測ることができれば、その特性成分を実測値から除去して誤差補正するため、その特性成分(誤差成分)の良し悪しは余り問題とならないからである。
On the other hand, the high frequency probe having the microstrip line structure described in
However, this high-frequency probe has a ground block that supports the tip substrate that forms the signal transmission path of the microstrip line structure, and the tip substrate is formed on the upper surface side thereof, so the lower part of the ground block is obstructive. Therefore, it is considered difficult to measure the device under inspection in the wafer state. Further, since the tip of the probe is easily bent when contacted by a flexible substrate, a plate spring for supporting the probe from the ground surface is required, and a large main body block for screwing the plate spring is also required, which has a complicated structure. For this reason, it is inevitable that the high-frequency probe is expensive.
Although it is preferable that the high-frequency probe has a microstrip line structure or a coaxial structure itself, these structures are not necessarily required if an error correction model is assumed. This is because if the high-frequency characteristic of the error correction model can be measured stably, the characteristic component is removed from the actual measurement value and error correction is performed, so the quality of the characteristic component (error component) is not a problem.
本発明が解決しようとする課題は、信号電極に対応して隣接するグラウンド電極が被検査デバイスにない場合でも測定が可能で、かつ、誤差補正モデルを用いた測定に好適で安価な、高周波信号プローブを備える電気的接触装置および高周波測定システムを提供することである。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、上記電気的接触装置と同様な構成の装置を用いて、被検査デバイス単独の高周波特性を取得可能な高周波測定方法を提供することである。
The problem to be solved by the present invention is that a high-frequency signal that can be measured even when the device to be inspected does not have an adjacent ground electrode corresponding to the signal electrode, and is suitable for measurement using an error correction model, is inexpensive. It is an object to provide an electrical contact device and a high-frequency measurement system comprising a probe.
Another problem to be solved by the present invention is to provide a high-frequency measurement method capable of acquiring high-frequency characteristics of a device under test alone using an apparatus having a configuration similar to that of the electrical contact apparatus.
本発明に係る電気的接触装置は、本体と、前記本体に支持され、被検査デバイスの電極パッドの配列に対応する、1対または複数対の仮想対向辺に沿うように先端が配列されている複数の測定プローブと、前記複数の測定プローブのうち高周波信号が入力または出力する複数の高周波信号プローブに直接または電気回路を介して電気的接続をとるために、前記本体に設けられている複数の信号コネクタと、前記高周波信号プローブごとに設けられて前記本体に支持され、グラウンド電位で保持される前記信号コネクタの部分または接地コネクタと電気的に接続している複数の接地プローブと、を有し、前記複数の接地プローブは、その各先端が、対応する前記高周波信号プローブの先端に近接し、かつ、前記仮想対向辺の外側に位置している。
本発明では好適に、前記接地プローブの先端と、対応する前記高周波信号プローブとの先端とは、前記本体と平行な面内で両先端間の距離が、前記被検査デバイスの電極パッド中心から、被検査デバイス間のウェハ部分であるスクライブラインの幅中心までの距離と同じか、大きく設定されている。
さらに好適に、前記接地プローブと前記高周波信号プローブとの先端同士の距離が、前記電極パッド中心から前記スクライブラインの幅中心までの距離より大きい場合、前記仮想対向辺に垂直な仮想線上から斜めにずれて、前記接地プローブの先端が前記高周波信号プローブの先端に対して配置されている。
The electrical contact device according to the present invention has a main body and a tip that is supported by the main body and arranged along one or more pairs of virtual opposing sides corresponding to the arrangement of the electrode pads of the device to be inspected. A plurality of measurement probes and a plurality of measurement probes provided in the main body for electrical connection directly or via an electric circuit to a plurality of high-frequency signal probes that receive or output a high-frequency signal among the plurality of measurement probes. A signal connector, and a plurality of ground probes provided for each of the high-frequency signal probes, supported by the main body, and electrically connected to a portion of the signal connector or a ground connector held at a ground potential. Each of the plurality of ground probes has a tip that is close to a tip of the corresponding high-frequency signal probe and is located outside the virtual opposing side.
Preferably, in the present invention, the tip of the ground probe and the tip of the corresponding high-frequency signal probe have a distance between both tips in a plane parallel to the main body from the center of the electrode pad of the device under test. It is set to be equal to or larger than the distance to the center of the width of the scribe line that is the wafer portion between the devices to be inspected.
More preferably, when the distance between the tips of the ground probe and the high-frequency signal probe is larger than the distance from the center of the electrode pad to the width center of the scribe line, it is inclined from the virtual line perpendicular to the virtual opposing side. The tip of the grounding probe is displaced with respect to the tip of the high-frequency signal probe.
本発明に係る高周波測定システムは、ウェハ状態またはチップ状態の半導体デバイスに電気的接触をとる電気的接触装置を含むプローバ装置と、前記プローバ装置に接続され、前記半導体デバイスの高周波特性を測定するテスタと、を備え、前記電気的接触装置が、本体と、前記本体に支持され、被検査デバイスの電極パッドの配列に対応する、1対または複数対の仮想対向辺に沿うように先端が配列されている複数の測定プローブと、前記複数の測定プローブのうち高周波信号が入力または出力する複数の高周波信号プローブに直接または電気回路を介して電気的接続をとるために、前記本体に設けられている複数の信号コネクタと、前記高周波信号プローブごとに設けられて前記本体に支持され、グラウンド電位で保持される前記信号コネクタの部分または接地コネクタと電気的に接続している複数の接地プローブと、を有し、前記複数の接地プローブは、その各先端が、対応する前記高周波信号プローブの先端に近接し、かつ、前記仮想対向辺の外側に位置している。 A high-frequency measurement system according to the present invention includes a prober device including an electrical contact device that makes electrical contact with a semiconductor device in a wafer state or a chip state, and a tester that is connected to the prober device and measures high-frequency characteristics of the semiconductor device. And the electrical contact device is supported by the main body, and tips are arranged along one or more pairs of virtual opposing sides corresponding to the arrangement of the electrode pads of the device under test. A plurality of measurement probes, and a plurality of high-frequency signal probes to which a high-frequency signal is input or output among the plurality of measurement probes are provided directly or via an electric circuit. A plurality of signal connectors and the signal connector provided for each of the high-frequency signal probes, supported by the body, and held at a ground potential. A plurality of ground probes electrically connected to a portion of the connector or a ground connector, wherein each of the plurality of ground probes has a tip close to a tip of the corresponding high-frequency signal probe, and It is located outside the virtual facing side.
本発明に係る高周波測定方法は、被検査デバイスの電極パッドの配列に対応する、1対または複数対の仮想対向辺に沿うように先端が配列されている複数の測定プローブと複数の信号コネクタを備え、当該複数の測定プローブに高周波信号プローブと接地プローブを対で複数含む電気的接触装置を用いて、前記被検査デバイスの高周波特性を測定する高周波測定方法であって、一の高周波信号プローブの先端と、当該高周波信号プローブと電気的に接続されている一の信号コネクタと、を高周波測定装置にケーブル接続し、かつ、前記信号コネクタのグラウンド電位で保持されている部分または接地コネクタと、前記高周波信号プローブの前記先端付近に近接し前記仮想対向辺の外側に位置している一の接地プローブの先端と、を前記高周波測定装置のグラウンド電位に接続する第1ステップと、前記高周波測定装置に接続されている前記高周波信号プローブと前記信号コネクタ間の高周波特性を測定する第2ステップと、他の高周波信号プローブ全てに対して前記第1および第2ステップを繰り返し、前記電気的接触装置の高周波特性を取得する第3ステップと、前記接地プローブの全てを、前記被検査デバイスがチップ形状の場合は当該被検査デバイスと非接触に、または、前記被検査デバイスがウェハ形状の場合は当該接地プローブの全てがウェハと非接触あるいはデバイス間のスクライブラインに接触する状態となるように、前記被検査デバイスの複数の電極パッドに前記複数の測定プローブを接触させる第4ステップと、前記第4ステップの状態で前記複数の信号コネクタに前記高周波測定装置をケーブル接続し、かつ、全ての前記接地プローブを前記高周波測定装置のグラウンド電位と共通接続する第5ステップと、前記第5ステップの状態で、前記電気的接触装置と前記被検査デバイスの合成された高周波特性を測定する第6ステップと、前記第6ステップで得られた特性から、前記第3ステップで得られた特性を用いて前記被検査デバイス単独の高周波特性を取得する第7ステップと、を含む。 A high-frequency measurement method according to the present invention includes a plurality of measurement probes and tip signal connectors whose tips are arranged along one or more pairs of virtual opposing sides corresponding to the arrangement of electrode pads of a device under test. A high-frequency measurement method for measuring high-frequency characteristics of the device under test using an electrical contact device that includes a plurality of pairs of high-frequency signal probes and ground probes in the plurality of measurement probes. A tip and a signal connector electrically connected to the high-frequency signal probe; and a portion connected to a high-frequency measuring device and held at a ground potential of the signal connector or a ground connector; and A tip of one grounding probe that is close to the vicinity of the tip of the high-frequency signal probe and is located outside the virtual opposing side; and A first step of connecting to a ground potential of a fixed device, a second step of measuring high-frequency characteristics between the high-frequency signal probe connected to the high-frequency measuring device and the signal connector, and all other high-frequency signal probes. The first step and the second step are repeated, and the third step of acquiring the high frequency characteristics of the electrical contact device, and all of the grounding probes are not connected to the device under test when the device under test has a chip shape. If the device to be inspected is in the shape of a wafer, all the ground probes are not in contact with the wafer or in contact with the scribe line between the devices. A fourth step of contacting the plurality of measurement probes; and the plurality of signal connectors in the state of the fourth step. The high-frequency measuring device is connected to the cable and all the ground probes are commonly connected to the ground potential of the high-frequency measuring device, and the electrical contact device and the object to be covered are in the state of the fifth step. From the sixth step of measuring the synthesized high frequency characteristic of the inspection device and the characteristic obtained in the sixth step, the high frequency characteristic of the device under test alone is obtained using the characteristic obtained in the third step. And a seventh step.
前述した本発明の電気的接触装置および高周波測定システムによれば、被検査デバイスの電極パッドの配列に対応する、1対または複数対の仮想対向辺に沿うように先端が配列されている複数の測定プローブのうち、高周波信号プローブの各々に、先端同士が近接した接地プローブが1つずつ設けられている。
この電気的接触装置の測定プローブを被検査デバイスと電気的に接触させる場合、当該被検査デバイスがチップ形状を有するときは、接地プローブは、チップの外側に位置して、チップと非接触状態となる。一方、被検査デバイスがウェハ形状を有するときは、ほとんどの場合、チップ間のスクライブラインに接触するか、電極よりスクライブラインが十分低いときは、その段差が理由で、スクライブライン上方で非接触となる。また、ウェハの端のデバイスでは、段差が小さい場合でも接地プローブはウェハの外に位置して非接触となる場合も考えられる。スクライブラインは、通常、ベアの半導体基板が露出しているか測定段階では絶縁膜で覆われている。よって、スクライブラインに接地プローブが接触しても測定に影響しない。
According to the above-described electrical contact device and high-frequency measurement system of the present invention, a plurality of tips whose ends are arranged along one or more pairs of virtual opposing sides corresponding to the arrangement of the electrode pads of the device under test. Among the measurement probes, one high-frequency signal probe is provided with one ground probe whose tips are close to each other.
When the measurement probe of the electrical contact device is in electrical contact with the device to be inspected, when the device to be inspected has a chip shape, the ground probe is positioned outside the chip and is in a non-contact state with the chip. Become. On the other hand, when the device to be inspected has a wafer shape, in most cases, it contacts the scribe line between the chips, or when the scribe line is sufficiently lower than the electrode, it is not contacted above the scribe line because of the step. Become. Further, in the device at the end of the wafer, even when the level difference is small, the ground probe may be located outside the wafer and contactless. The scribe line is usually covered with an insulating film at the measurement stage whether the bare semiconductor substrate is exposed. Therefore, even if the ground probe contacts the scribe line, the measurement is not affected.
このような電気的接触装置を用いる本発明の高周波測定方法では、前述した第1〜第3ステップで当該電気的接触装置の高周波特性が高周波測定装置により測定され、取得される。このとき上記高周波信号プローブと上記接地プローブとが先端側で近接しているため、その両方の先端に電気的接続が容易であり、正確に電気的接触装置の特性が測定される。
つぎに第4ステップにて被検査デバイスを電気的接触装置に電気的に接続するための接触が行われる。このとき、接地プローブがスクライブラインに接触するか、デバイスに非接触な状態で、全ての高周波信号プローブがデバイスの電極パッドに接触する。そして第5ステップで、当該電気的接触装置が高周波測定装置とケーブル接続され、第6ステップで高周波測定が行われる。この測定で得られた特性は、電気的接触装置と被検査デバイスとの各特性が合成された特性である。したがって、次の第7ステップで誤差補正を行って、被検査デバイス単独の正確な高周波特性を得る。
In the high frequency measurement method of the present invention using such an electrical contact device, the high frequency characteristics of the electrical contact device are measured and acquired by the high frequency measurement device in the first to third steps described above. At this time, since the high-frequency signal probe and the grounding probe are close to each other on the distal end side, electrical connection to both distal ends is easy, and the characteristics of the electrical contact device are accurately measured.
Next, contact for electrically connecting the device to be inspected to the electrical contact device is performed in the fourth step. At this time, all the high-frequency signal probes come into contact with the electrode pads of the device while the ground probe is in contact with the scribe line or is not in contact with the device. In the fifth step, the electrical contact device is connected to the high-frequency measuring device by a cable, and in the sixth step, high-frequency measurement is performed. The characteristic obtained by this measurement is a characteristic obtained by combining the characteristics of the electrical contact device and the device under test. Accordingly, error correction is performed in the next seventh step to obtain an accurate high frequency characteristic of the device under test alone.
本発明によれば、信号電極に対応して隣接するグラウンド電極が被検査デバイスにない場合でも測定が可能で、かつ、誤差補正モデルを用いた測定に好適で安価な、高周波信号プローブを備える電気的接触装置および高周波測定システムを提供することができる。
また、上記電気的接触装置と同様な構成の装置を用いて、被検査デバイス単独の高周波特性を取得可能な高周波測定方法を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to perform measurement even when the device to be inspected does not have an adjacent ground electrode corresponding to the signal electrode, and it is suitable for measurement using an error correction model and is provided with an inexpensive high-frequency signal probe. A mechanical contact device and a high frequency measurement system can be provided.
In addition, it is possible to provide a high-frequency measurement method capable of acquiring high-frequency characteristics of a device under test alone using an apparatus having the same configuration as the electrical contact apparatus.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
最初に、本実施形態に関わる電気的接触装置としてプローブカードを用いる高周波測定システムの概要を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, an outline of a high-frequency measurement system using a probe card as an electrical contact device according to this embodiment will be described.
[高周波測定システム]
図1は、高周波測定システムの概略構成図である。
図解する高周波測定システムは、そのプローバ装置5と、LSIテスタ1とに大別される。
プローバ装置5は、本体5Aと、テストヘッド5Bと、テストヘッド5Bをアーム5Cを介して上下に駆動する駆動ユニット5Dと、を有する。
[High-frequency measurement system]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a high-frequency measurement system.
The illustrated high-frequency measurement system is roughly divided into a
The
本体5A内にXYZテーブル8を有し、その上にウェハステージ7が設けられている。ウェハステージ7上に半導体ウェハ6が、例えば真空吸着などにより固定されている。半導体ウェハ6に、被検査デバイスとしての半導体ICチップ(以下、単にチップという)が多数形成されている。
XYZテーブル8はウェハステージ7をX方向、Y方向およびZ方向に3軸移動させることができ、ウェハステージ7の移動にともなって半導体ウェハ6も移動する。
An XYZ table 8 is provided in the
The XYZ table 8 can move the
本体5Aとテストヘッド5Bとの間に、ウェハ測定ボード2が設けられている。ウェハ測定ボード2をテストヘッド5B側に固定してもよいが、ここではウェハ測定ボード2が本体5A上に固定されている。
ウェハ測定ボード2に、被検査デバイスとしてのチップ(以下、検査中のデバイスという意味でDUT(device under test)10という)の測定回路が形成されている。この測定回路はDC電源の供給回路やインターフェイス回路等を含む。ウェハ測定ボード2は、被検査デバイスに応じたものに取替え可能である。
A wafer measurement board 2 is provided between the
On the wafer measurement board 2, a measurement circuit of a chip as a device to be inspected (hereinafter referred to as DUT (device under test) 10 in the meaning of a device under inspection) is formed. This measurement circuit includes a DC power supply circuit, an interface circuit, and the like. The wafer measurement board 2 can be replaced with one corresponding to the device to be inspected.
ウェハ測定ボード2の下面、すなわちDUT10側の面にプローブカード4が着脱可能に取り付けられている。プローブカード4は、DUT10の電極間配置に応じたプローブ先端の配置が決められており、通常、DUT10が異なればプローブカード4も対応したものと取り替えられる。ただしマイナーチェンジの半導体ICでは同じプローブカード4を使用することもある。プローブカード4の詳細については後述する。
A probe card 4 is detachably attached to the lower surface of the wafer measurement board 2, that is, the surface on the
なお、アーム5Cを介した駆動ユニット5Dによりテストヘッド5Bを上方に移動させると、ウェハ測定ボード2およびプローブカード4の開口部を介してDUT10が視認できる。テストヘッド5Bは、テスト中には下に下げられて、その状態でテスト環境を整えテストが開始可能である。テストヘッド5Bはウェハ測定ボード2の種類が異なっても共通な、高周波測定システムとのインターフェイスを提供するように構成される場合がある。この場合、図示のようにLSIテスタ1からのケーブル3aは、テストヘッド5Bに設けられた、信号コネクタの一種である同軸コネクタ3bに接続される。なお、同軸コネクタ3bは、ウェハ測定ボード2に設けられる場合もあり、また、特殊なデバイス(例えば高周波ディスクリートデバイスや簡単なIC)では、測定回路が殆ど不要なため測定回路や信号コネクタがプローブカード4自身に設けられる場合もある。
ケーブル3aは一般に同軸ケーブルであり、同軸コネクタ3bも同軸コネクタである。
When the
The
本実施形態では、LSIテスタ1内に高周波測定装置としてのベクトル・ネットワーク・アナライザ(VNA)1A、電源部1Bおよび制御部1Cが設けられている。なおLSIテスタ1内には、通常DC測定のための測定器も有するが、これは図示を省略している。
ベクトル・ネットワーク・アナライザ1Aは、高周波回路、デバイスの高周波特性(インピーダンスなど)を測る計測器であり、回路や素子に高周波を入力し、回路からの反射、通過を測って回路や素子の高周波特性を測定する機器である。
電源部1Bは、高周波測定時およびDC測定時に、不図示のケーブルを介してテストヘッド5Bまたはウェハ測定ボード2に、DUT10に印加するDC電源を供給する装置である。また、電源部1Bはベクトル・ネットワーク・アナライザ1Aおよび制御部1C等の電源供給も行う。
制御部1Cはコンピュータベースの機器であり、内蔵するあるいは外部からインストールされるプログラムに従って、ベクトル・ネットワーク・アナライザ1A、電源部1Bおよびその他のテスタ部分(例えばDC測定器およびスイッチングリレー回路等)を制御して、所定のテストを実行する。
In the present embodiment, the LSI tester 1 is provided with a vector network analyzer (VNA) 1A, a
The
The
The control unit 1C is a computer-based device, and controls the
図2に、高周波測定系の簡略化された測定経路構成を示す。
この測定系では、DUT10の一の電極パッドに高周波信号を付与し、他の一の電極パッドからの信号(高周波信号)を測定する最も簡素な2端子測定の場合を例示する。なお、複数の電極パッドに高周波信号を与える場合、複数の電極パッドから高周波の出力信号を得る場合でも、その基本は図示のようになるため、以下、この2端子測定の場合で本実施形態をさらに説明する。
FIG. 2 shows a simplified measurement path configuration of the high-frequency measurement system.
This measurement system exemplifies the simplest two-terminal measurement in which a high frequency signal is applied to one electrode pad of the
ベクトル・ネットワーク・アナライザ1Aと同軸コネクタ3bが図示のように接続されている(図1参照)。
そして、同軸コネクタ3bからDUT10の一の信号入出力端(電極パッド)までの信号伝送路(伝送路A)101A、および、他の同軸コネクタ3bからDUT10の他の信号入力端(他の電極パッド)までの信号伝送路(伝送路B)101Bが、誤差補正モデルを得る必要がある測定経路部分である。
ここで、ベクトル・ネットワーク・アナライザ1A自身、および、ベクトル・ネットワーク・アナライザ1Aから実際の測定で使用するケーブル3aの端部同士(2つの同軸コネクタ3b)までの較正(キャリブレーション)が既に終了していると仮定する。その前提の下では、信号伝送路101A,101Bの高周波特性がそれぞれ測定可能ならば、図2に示す測定系における高周波測定の実測値から、当該信号伝送路101A,101Bの高周波特性をそれぞれ考慮する(通常、差し引く)ことにより、DUT10のより正確な高周波特性が得られる。
The
The signal transmission path (transmission path A) 101A from the
Here, the calibration (calibration) from the
[電気的接触装置]
本発明の「電気的接触装置」は、この高周波測定装置(ベクトル・ネットワーク・アナライザ1A)にケーブル3aを介して接続される同軸コネクタ3bから、DUT10の電極パッドに接触するプローブ先端までを含むものである。
よって、本発明の電気的接触装置は、高周波測定装置とケーブル接続される同軸コネクタ3bがどこに設けられてくるかに応じて様々な形態を有する。
[Electric contact device]
The “electric contact device” of the present invention includes from the
Therefore, the electrical contact device of the present invention has various forms depending on where the
例えば図1に示す高周波測定システムで、同軸コネクタ3bがウェハ測定ボード2に設けられている場合は、その同軸コネクタ3bからウェハ測定ボード2内の信号経路(電気回路を含む)、ウェハ測定ボード2とプローブカード4の接続部、および、プローブカード4内の信号経路を上記電気的接触装置に含む。
また、同軸コネクタ3bがプローブカード4に設けられている場合は、そのプローブカード4内の信号経路(電気回路を有する場合は、その電気回路を含む)とプローブ端までの信号経路を上記電気的接触装置に含む。
一方、同軸コネクタ3bがテストヘッド5Bに設けられている場合は、ウェハ測定ボード2およびプローブカード4の信号経路のみならず、テストヘッド5B内の信号経路(電気回路を有する場合は、その電気回路を含む)を上記電気的接触装置に含む。
For example, in the high-frequency measurement system shown in FIG. 1, when the
When the
On the other hand, when the
以下、図面および説明の簡略化のため、同軸コネクタ3bがプローブカード4に設けられている場合を例として、本実施形態に関わる電気的接触装置(プローブカード4)の詳細な構成を説明する。
Hereinafter, in order to simplify the drawings and description, the detailed configuration of the electrical contact device (probe card 4) according to the present embodiment will be described by taking as an example the case where the
図3(B)は、半導体ウェハ6と接触した状態のプローブカード4の概略的な断面図である。
プローブカード4は、カード本体41と、カード本体41の上面に固定されている複数の同軸コネクタ3bと、半導体ウェハ6に先端が接触している測定プローブ42と、半導体ウェハ6に先端が接触している接地プローブ43と、測定プローブ42および接地プローブ43をカード本体41の下面側で保持し、これらをカード本体41に固定するためのプローブ保持部44とを備える。
測定プローブ42と接地プローブ43は、共に先端部が一方(図の下方)に曲げられ、その先端が半導体ウェハ6に接触している。
カード本体41は、中心に開口部41Aを有する。
FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of the probe card 4 in contact with the
The probe card 4 has a
The
The
図3(A)は、この開口部41Aの上方から見た図である。
半導体ウェハ6には、格子状のスクライブライン61により周囲を囲まれた半導体ICチップ(DUT10)が規則的に配置されている。
DUT10は、その1対の対向辺に沿った領域に、電極パッド11A〜11Hが設けてある。電極パッドは他の1対の対向辺に沿った領域にも設けられる場合がある。
FIG. 3A is a view as seen from above the
On the
In the
図3では、電極パッド11A〜11Hのいずれも、高周波信号が入力または出力されるか、他の低周波の信号やDC電圧が印加されるかは任意である。つまり、当該プローブカード4は、DUT10の電極配列が同じならば、電極パッドの使用方法、すなわち、電極パッドと信号や電圧の対応関係は任意であり、そのため汎用性が高いものである。よって、全ての測定プローブ42A〜42Hが、高周波信号が入力または出力される高周波信号プローブとして利用可能である。
測定プローブ42A〜42Hは、その先端が、それぞれ対応する電極パッド11A〜11Hの何れかに接触している。
In FIG. 3, whether any of the
The tips of the measurement probes 42A to 42H are in contact with any of the
測定プローブ42A〜42Hの各々に、接地プローブ43A〜43Hの何れかが対で設けられている。また、対を成す2本のプローブ(測定プローブ42と接地プローブ43、以下、プローブ対とも言う)に対し、同軸コネクタ3bA〜3bHの何れか1つが設けられている。
例えば測定プローブ42Aには、接地プローブ43Aが、その2つの先端同士を近接して設けられ、測定プローブ42Aが同軸コネクタ3bAの軸芯に電気的に接続され、接地プローブ43Aが、そのグランド電位がケーブル接続時に印加される胴体部に電気的に接続されている。
このプローブ先端の近接配置と電気的接続との関係は、他の測定プローブ42B〜42Hに関しても同様である。
Each of the measurement probes 42A to 42H is provided with any one of the ground probes 43A to 43H. Further, any one of coaxial connectors 3bA to 3bH is provided for two pairs of probes (
For example, the
The relationship between the close arrangement of the probe tips and the electrical connection is the same for the other measurement probes 42B to 42H.
ただし、接地プローブ43A〜43Hの先端は、測定プローブ42A〜42Hの各先端がなす仮想対向辺の対向方向外側に位置する。
その関係を図3(C)に1対のプローブで代表して示すと、測定プローブ42と接地プローブ43の先端同士の直線距離D2は、測定プローブ42の先端が位置する電極パッド11の中心からスクライブライン61の幅方向中心までの最短直線距離D1より大きい。これは、上面から見やすくするため測定プローブ42と接地プローブ43をずらして配置した結果である。ただし、2つの距離D1とD2を同じにしても構わない。
However, the tips of the ground probes 43A to 43H are located on the outside in the facing direction of the virtual facing sides formed by the tips of the measurement probes 42A to 42H.
When the relationship is representatively shown in FIG. 3C as a pair of probes, the linear distance D2 between the tips of the
本発明では測定プローブの少なくとも2つが、当該測定プローブと接地プローブとで対となっていればよい。
図4に、近接配置したプローブ対を2対有するプローブカード4の上面視を示す。
DUT10の電極パッド11Cに接触する測定プローブ42Cに対し接地プローブ43Cが設けられ、電極パッド11Fに接触する測定プローブ42Fに対し接地プローブ43Fが設けられ、他の測定プローブ42には接地プローブが設けられていない。
高周波信号プローブが決められている場合は、このようにその数だけ接地プローブを設ける。なお、本実施形態では、プローブ対は3対以上、7対以下の範囲で任意数設けることもできる。
以上の構成は、DUT10の残りの対向辺側で電気的接触をとる場合、電極パッドが8個以外でも、同様に適用される。
In the present invention, it is sufficient that at least two of the measurement probes are paired with the measurement probe and the ground probe.
FIG. 4 shows a top view of the probe card 4 having two pairs of probes arranged close to each other.
A
When high frequency signal probes are determined, the number of ground probes is provided in this way. In the present embodiment, an arbitrary number of probe pairs can be provided in the range of 3 pairs or more and 7 pairs or less.
The above configuration is similarly applied to the case where electrical contact is made on the remaining opposing side of the
図5に、プローブ対42,43と同軸コネクタ3bの接続構造を示す。
カード本体41の下面に信号接続配線45が形成され、これにより測定プローブ42と同軸コネクタ3bの軸芯の外部端子31とが電気的に接続されている。
カード本体41の上面に接地接続配線46が形成され、これにより接地プローブ43と同軸コネクタ3bの胴体部32とが電気的に接続されている。
なお、プローブ保持部44の材料は任意であるが、例えば樹脂からなる。
FIG. 5 shows a connection structure between the probe pairs 42 and 43 and the
A
A
In addition, although the material of the probe holding |
参考例として、本発明が適用されていない場合のプローブカードの上面視を図6(A)に示し、その断面を図6(B)に示す。
この参考例と、本実施形態に関わる図3および図4を比較すると、本実施形態では接地電位で保持される接地プローブ43が少なくとも2本追加されていることが分かる。
As a reference example, FIG. 6A shows a top view of a probe card when the present invention is not applied, and FIG. 6B shows a cross section thereof.
Comparing this reference example with FIG. 3 and FIG. 4 relating to the present embodiment, it can be seen that at least two ground probes 43 held at the ground potential are added in the present embodiment.
[高周波測定方法]
図7は、本実施形態における高周波測定方法の測定手順を示すフローチャートである。
ステップST1では、同軸ケーブル端での較正を行う。この較正は、図2に示す信号伝送路101A,101BとDUT10に代えて、ケーブル3aの開放端と、他のケーブル3aの開放端との間に、スルー(through)、オープン(open)、ショート(short)、ロード(load)と呼ばれる所定の標準器を順に接続し、その度に、ベクトル・ネットワーク・アナライザ1Aで散乱パラメータ(Sパラメータ)を求める測定を行う。なお、標準器の種類は較正法の違いで異なり、上記4例に限定されない。
これによりベクトル・ネットワーク・アナライザ1Aの状態によるばらつき、接続端での信号反射、ケーブルによる信号遅延などが補正される。
[High-frequency measurement method]
FIG. 7 is a flowchart showing a measurement procedure of the high-frequency measurement method in the present embodiment.
In step ST1, calibration at the end of the coaxial cable is performed. In this calibration, instead of the
As a result, variations due to the state of the
つぎに、図7のステップST2にて、プローブカード4の接続を行う。
図8に、その接続方法を示す。
図3(B)に示すプローブカード4を、例えば測定プローブ42および接地プローブ43の針先を上にして、図8の固定治具120に取り付ける。そして、ベクトル・ネットワーク・アナライザ1Aの一の端子に接続されている較正済みのケーブル3aを、プローブカード4の同軸コネクタ3bに接続する。また、ベクトル・ネットワーク・アナライザ1Aの他の端子に接続されている較正済みの他のケーブル3aに、少なくとも2つのプローブの先端に接触可能な測定ヘッド112を有する高周波プローバ110を接続する。図示する高周波プローバ110は同軸コネクタ111を備えており、その同軸コネクタ111にケーブル3aの先端の同軸コネクタを接続する。この状態で高周波プローバ110を固定治具120の3軸移動可能なステージに取り付ける。
Next, in step ST2 of FIG. 7, the probe card 4 is connected.
FIG. 8 shows the connection method.
The probe card 4 shown in FIG. 3B is attached to the fixing
その後、当該ステージを制御して、図8に一部拡大して示すように、高周波プローバ110の測定ヘッド112に設けられている2つのプローブ113と114に対して、測定プローブ42と接地プローブ43をそれぞれ接触させる。
この状態で、ベクトル・ネットワーク・アナライザ1Aから高周波のテスト信号をプローブカード4に印加し、測定プローブ42と同軸コネクタ3bの軸芯までの高周波特性を、接地プローブ43から同軸コネクタ3bの接地胴体までを十分に接地した状態で取得する。これにより図7のステップST3(予備測定)が終了する。
なお、プローブカード4に複数の高周波信号の伝送路が有る場合は、それぞれについて測定を行う。例えば図3(A)の場合は高周波信号の伝送路となり得る測定プローブが8本あるので、その8本の測定プローブ42A〜42Hのそれぞれについて当該予備測定を行う。一方、図4の場合、高周波プローブは測定プローブ42Cの1本なので、その測定プローブについて当該予備測定を行う。
このプローブカード4の高周波特性は、図1に示す制御部1Cの所定の記憶領域に一時保存される。
Thereafter, the stage is controlled, and the
In this state, a high-frequency test signal is applied to the probe card 4 from the
When the probe card 4 has a plurality of high-frequency signal transmission paths, measurement is performed for each. For example, in the case of FIG. 3A, since there are eight measurement probes that can serve as a transmission path for a high-frequency signal, the preliminary measurement is performed for each of the eight
The high-frequency characteristics of the probe card 4 are temporarily stored in a predetermined storage area of the control unit 1C shown in FIG.
図7のステップST4にて、信号経路が較正済み(高周波特性取得済み)のプローブカード4を、図8に示す固定治具120から外し、図1に示すプローバ装置5にセットする。そして、既に較正済みで図8の予備測定で用いたケーブル3aを、プローバ装置5の所定の同軸コネクタ(本例では、プローブカード4に設けられた同軸コネクタ3b)に接続する。
In step ST4 of FIG. 7, the probe card 4 whose signal path has been calibrated (high-frequency characteristics have been acquired) is removed from the fixing
つぎに、プローバ装置5内のXYZテーブル8を制御して、図3(A)または図4に示すように、測定対象のDUT10に設けられた電極パッド11A〜11Hに、測定プローブ42A〜42Hを十分な針圧で接触させる(ステップST5)。このとき、接地プローブ43A〜43Hは、スクライブライン61に接触する。あるいは、電極パッドとスクライブラインの高さの違い、すなわち半導体ウェハ6の厚さ方向の段差が比較的大きいときは、接地プローブ43A〜43Hはスクライブライン61への接触にまで至らないこともある。しかし、どちらの場合も、信号経路(高周波プローブ)に対して接地導体(接地プローブ)が予備測定時と同じ状態で近接していることに変わりなく、測定精度への影響は一定している。
この状態で、ステップST6にて本測定を行い、予め決められたプログラムにしたがって様々な高周波特性が行われる。
Next, by controlling the XYZ table 8 in the
In this state, the main measurement is performed in step ST6, and various high frequency characteristics are performed in accordance with a predetermined program.
本測定の後は、ステップST7にて、誤差補正モデル、すなわちステップST3の予備測定で取得した電気的接触装置(プローブカード4)の高周波特性の評価値を、ステップST6で得られた本測定の評価値から差し引く。この計算は、図1に示す制御部1Cがベクトル・ネットワーク・アナライザ1Aから入力した本測定の結果と、一時保存している予備測定の結果とを用いて、所定のプログラムに従って実行する。
その結果、図7のステップST8に示すように、被検査デバイス(DUT10)のより正確な高周波特性が得られる。その後、必要なら、測定対象を変更して、上記ステップST5〜ST8を必要回繰り返し、測定結果を表示または印刷することで、当該高周波測定が終了する。
After the actual measurement, in step ST7, the error correction model, that is, the evaluation value of the high frequency characteristics of the electrical contact device (probe card 4) obtained in the preliminary measurement in step ST3 is used as the actual measurement obtained in step ST6. Subtract from the evaluation value. This calculation is executed according to a predetermined program using the result of the main measurement input from the
As a result, as shown in step ST8 of FIG. 7, more accurate high frequency characteristics of the device under test (DUT 10) can be obtained. Thereafter, if necessary, the measurement target is changed, the above steps ST5 to ST8 are repeated as many times as necessary, and the measurement result is displayed or printed, thereby completing the high frequency measurement.
[変形例]
以下、本実施形態の変形例(variations)を説明する。
上記説明における測定プローブは、図3(B)等に示すようにプローブ保持部44から突き出るようなカンチレバー(cantilever)型である。同じカンチレバー型でも、例えばプローブ保持部44に、針先の位置が調整可能なネジを設け、測定プローブ42と接地プローブ43の針先の相対的な位置関係を変更できるようにしてもよい。ただし、この場合、針先の位置関係が変更されると高周波特性も変化するので、針先の位置関係を測定対象のデバイスに合わせて調整した後に図8に示す予備測定を行い、その針先の位置関係を変えることなく本測定を実行する必要がある。
[Modification]
Hereinafter, variations of the present embodiment will be described.
The measurement probe in the above description is a cantilever type that protrudes from the
また、前述した特許文献4と同様な同軸針を用いた場合に、そのグランド被膜導体の端部に導電性接着剤により接合されるグラウンド針の先端を、図3(A)のように高周波信号プローブの先端がなす仮想対向辺の外側に位置させることによっても、本発明の適用が可能である。 Further, when the same coaxial needle as in Patent Document 4 described above is used, the tip of the ground needle joined to the end of the ground coating conductor by a conductive adhesive is connected to a high-frequency signal as shown in FIG. The present invention can also be applied by positioning it outside the virtual opposing side formed by the tip of the probe.
さらに、外部からの圧力で変形自在で、例えばブレード形状を有する金属等に絶縁状態で埋め込まれたマイクロストリップ構造の導体を設け、その導体の先にプローブを取り付けた構造でもよい。
さらにプローブ全体を変形自在な導電材料から形成してもよい。
ただし、いずれの場合も、針先の位置調整のみならず、変形自在な信号経路全体を、予備測定時と本測定時で変えないことが必要である。
Furthermore, a structure having a microstrip structure conductor that can be deformed by pressure from the outside and embedded in a metal having a blade shape in an insulating state, for example, and a probe attached to the end of the conductor may be used.
Further, the entire probe may be formed from a deformable conductive material.
However, in any case, it is necessary not only to adjust the position of the needle tip but also to change the entire deformable signal path between the preliminary measurement and the main measurement.
さらに、プローブの形状や素材およびその支持構造に関し、プローブは先の尖った針に限定されず、面接触をとるものでもよい。以下、この面接触可能な測定プローブの例を、図面を用いて説明する。 Furthermore, regarding the shape and material of the probe and its support structure, the probe is not limited to a pointed needle, and may be in surface contact. Hereinafter, an example of the measurement probe capable of surface contact will be described with reference to the drawings.
図9に、いわゆるメンブレイン(membrane)型の支持台を有する面接触型のプローブカードを示す。
図解するプローブカード4Aは、そのカード本体41Bが、開口部を有しない。そしてカード本体41Bの下面に、斜めのテーパー部を有し2次元的に広がりを持ったメンブレイン型の支持台47が固定されている。メンブレイン型の支持台47の斜めのテーパー部に沿って測定プローバとしてのフレキシブル基板42x,42yが配置され、その各々の外側に、接地プローバとしてフレキシブル基板43x,43yが配置されている。このフレキシブル基板は、高周波信号伝送路あるいはグラウンド電位導体となる導電膜の厚さ方向の両側を絶縁性薄膜で覆った3層構造を有する。
なお、図解しているフレキシブル基板は2対であるが、メンブレイン型の支持台47の4つのテーパー部において、所定のテーパー部に必要な数だけ設けられる。
FIG. 9 shows a surface contact type probe card having a so-called membrane type support.
In the illustrated
Although the illustrated flexible substrates are two pairs, the four taper portions of the membrane-
フレキシブル基板42xと43x、あるいは、42yと43yの組み合わせで2枚分の隙間ができるようにメンブレイン型の支持台47より一回り大きなキャップ状の外側支持部48が取り付けられている。
そして、高周波信号を伝送するフレキシブル基板42x,42yは、その端部がメンブレイン型の支持台47内側に折り曲げられて当該支持台47の下面(平坦面)に固定されている。このフレキシブル基板42x,42yの各端部は、下面側の絶縁性薄膜が一部除去され、その部分に面接触導体49x,49yが形成されている。
一方、グラウンド電位が印加されるフレキシブル基板43x,43yは、その端部が外側支持部48の下面に固定されている。このフレキシブル基板43x,43yの各端部は、下面側の絶縁性薄膜が一部除去され、その部分に面接触導体50x,50yが形成されている。
A cap-shaped
The
On the other hand, the end portions of the
図示するように半導体ウェハ6との接触時には、フレキシブル基板42x,42yの先端部に設けられている面接触導体49x,49yが、それぞれDUT10の電極パッド11x,11yと面接触する。このとき、他の面接触導体50x,50yはスクライブライン61と接触していない。ただし、前述したように、この状態でも測定精度に影響はない。
フレキシブル基板42x,42yの他方端において、その高周波信号伝送路としての導電膜が同軸コネクタ3bの外部端子31と接続されている。また、フレキシブル基板43x,43yの他方端において、そのグラウンド電位導体としての導電膜が同軸コネクタ3bの胴体部32に接地接続配線46を介して接続されている。
よって、図3(B)と同じような、DUT10の電極パッド11x,11yと同軸コネクタ3bとの電気的接続が実現されている。
As shown in the figure, when contacting the
At the other end of the
Therefore, the electrical connection between the
このプローブカード4Aは面接触型であるため、電極パッド11x,11yの表面に傷がつくことが防止でき、また、接触抵抗も小さいという利点がある。また、プローブ対を成すフレキシブル基板42xと43x、あるいは42yと43yは、グラウンド電位が印加されるフレキシブル基板43x,43y内の導電膜を、相対的に幅広にすれば、いわゆるマイクロストリップラインに似た構造となり、ノイズ等により信号線のインピーダンス変動を抑制できる。また、フレキシブル基板であるため、比較的コストが低い。
Since the
図9の破線の丸で囲む領域Aの支持構造は、例えば図10(A)または図10(B)に示すように変更可能である。
つまりメンブレイン型の支持台47に代えて、図10では内側支持部材47Aまたは47Bが設けられ、外側支持部48に代えて、図10では外側支持部材48Aまたは48Bが設けられている。
図10(A)はフレキシブル基板対42y,43yの先端部を、当該フレキシブル基板対に接する側から支持する構造例であり、図10(B)は、外側から支持する構造例である。その他支持の仕方は種々変更可能である。
The support structure of the region A surrounded by the broken-line circle in FIG. 9 can be changed, for example, as shown in FIG. 10 (A) or FIG. 10 (B).
That is, instead of the membrane-
FIG. 10A is a structural example in which the tip portions of the
図11に、図9の破線の丸で囲む領域Bの変更例を示す。この変更は、図10(A)または図10(B)との組み合わせも可能である。
図11では、面接触導体49x,49yと電極パッド11x,11yとの間に、異方性導電ゴム51が介在している。これは、複数の測定プローブ、この図ではフレキシブル基板42x,42yで共通に設けられている。異方性導電ゴム51は、全ての測定プローブに共通でもよいし、幾つかの測定プローブに1つ設けるようにしてもよい。例えば図3(A)を用いて説明すると、インラインで配置されたラインごと、図3(A)に示す例で言うと測定プローブ42A〜42Dで1つ、他の測定プローブ42E〜Hで1つ、異方性導電ゴム51を設けてもよい。いずれにしても、異方性導電ゴム51は測定プローブの面接触導体に導電性接着材等で固定される。
異方性導電ゴム51は、図11に示すように、圧力が加わるとその圧力が加わった局部のみ導電性を示す。よって、電極パッド間の絶縁性は保たれる。
このように異方性導電ゴム51を用いると接触抵抗は十分低くしながら、なお一層、電極パッドに傷が付きにくくすることが可能である。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
FIG. 11 shows a modification example of the region B surrounded by a broken-line circle in FIG. This change can be combined with FIG. 10A or FIG. 10B.
In FIG. 11, anisotropic
As shown in FIG. 11, the anisotropic
As described above, when the anisotropic
In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
本実施形態によれば、グラウンド電極が無い高周波デバイスに対し、ウェハ状態またはチップ状態で精度良く高周波測定ができるようになった。これは以下の理由による。
複数の測定プローブのうち高周波信号が伝送される高周波信号プローブと対で接地プローブが設けられ、それらの先端同士が互いに近接し、かつ、カード本体からの高さがほぼ揃っている。そのため、図8に示すような同じ高さのプローブ113と114を有する一般的な高周波プローバ110を用いて、高周波測定(予備測定)が可能である。
また、実際の高周波デバイス(DUT10)を測定するときに、複数の測定プローブの先端がなす仮想対向辺の外側に、接地プローブの針先が位置するため、DUT10の回路部分を傷つけ、あるいは他の電極パッドに接触することがない。接地プローブは半導体ウェハに接触したとしても、そこがスクライブラインとなるように、プローブ対の先端同士の位置関係が設定されている。
以上の理由から、このプローブ対を含む電気的接触装置独自の高周波特性が測定され、その特性が、当該電気的接触装置を用いて行うデバイス測定時の結果から除去する誤差補正方法の適用を可能とする。よって、より精度が高い高周波デバイス測定が可能である。
According to this embodiment, high-frequency measurement can be performed with high accuracy in a wafer state or a chip state with respect to a high-frequency device having no ground electrode. This is due to the following reason.
A grounding probe is provided in a pair with a high-frequency signal probe that transmits a high-frequency signal among a plurality of measurement probes, their tips are close to each other, and the height from the card body is substantially uniform. Therefore, high frequency measurement (preliminary measurement) is possible using a general
Further, when measuring an actual high-frequency device (DUT 10), the tip of the ground probe is located outside the virtual opposing side formed by the tips of the plurality of measurement probes, so that the circuit portion of the
For the above reasons, it is possible to apply an error correction method that measures the unique high-frequency characteristics of the electrical contact device including this probe pair, and removes the characteristics from the results of device measurement performed using the electrical contact device. And Therefore, high-frequency device measurement with higher accuracy is possible.
また、本実施形態の電気的接触装置は、基本的にマイクロストリップライン構造でないが、それでも測定精度は高い。なぜなら、治具特性を測定する予備測定は安定性、つまり複数回の測定でほぼ同じ結果が得られることが重要で、その特性の良し悪しは余り問題とならない。特性が良くても悪くても予備測定の結果は最終的にはデバイス評価結果から排除されるからである。
よって、様々な変形例も含め本実施形態の電気的接触装置は、高い精度のマイクロストリップライン構造を有する高周波プローブに比べ低コストで製造可能である。
Moreover, although the electrical contact apparatus of this embodiment is not basically a microstrip line structure, the measurement accuracy is still high. This is because it is important that the preliminary measurement for measuring the jig characteristics is stable, that is, it is possible to obtain almost the same result by a plurality of measurements, and the quality of the characteristics is not a problem. This is because the result of the preliminary measurement is finally excluded from the device evaluation result regardless of whether the characteristics are good or bad.
Therefore, the electrical contact device of this embodiment including various modifications can be manufactured at a lower cost than a high-frequency probe having a highly accurate microstrip line structure.
1…LSIテスタ、1A…ベクトル・ネットワーク・アナライザ、1B…電源部、1C…制御部、2…ウェハ測定ボード、3a…ケーブル、3b…同軸コネクタ、4,4A…プローブカード、5…プローバ装置、5A…本体、5B…テストヘッド、5C…アーム、5D…駆動ユニット、6…半導体ウェハ、7…ウェハステージ、8…XYZテーブル、10…DUT、11等…電極パッド、41,41B…カード本体、41A…開口部、42等…測定プローブ、43等…接地プローブ、44…プローブ保持部、45…信号接続配線、46…接地接続配線、47…メンブレイン型の支持台、48…外側支持部、49x,49y,50x,50y…面接触導体、51…異方性導電ゴム、101A,101B…信号伝送路、110…高周波プローバ、111…同軸コネクタ、112…測定ヘッド、113,114…プローブ、120…固定治具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... LSI tester, 1A ... Vector network analyzer, 1B ... Power supply part, 1C ... Control part, 2 ... Wafer measurement board, 3a ... Cable, 3b ... Coaxial connector, 4, 4A ... Probe card, 5 ... Prober device, 5A ... Main body, 5B ... Test head, 5C ... Arm, 5D ... Drive unit, 6 ... Semiconductor wafer, 7 ... Wafer stage, 8 ... XYZ table, 10 ... DUT, 11 etc ... Electrode pad, 41, 41B ... Card body, 41A ... opening, 42, etc .... measurement probe, 43 ... ground probe, 44 ... probe holding part, 45 ... signal connection wiring, 46 ... ground connection wiring, 47 ... membrane-type support base, 48 ... outer support part, 49x, 49y, 50x, 50y ... surface contact conductor, 51 ... anisotropic conductive rubber, 101A, 101B ... signal transmission path, 110 ... high frequency prober, 111 ...
Claims (8)
前記本体に支持され、被検査デバイスの電極パッドの配列に対応する、1対または複数対の仮想対向辺に沿うように先端が配列されている複数の測定プローブと、
前記複数の測定プローブのうち高周波信号が入力または出力する複数の高周波信号プローブに直接または電気回路を介して電気的接続をとるために、前記本体に設けられている複数の信号コネクタと、
前記高周波信号プローブごとに設けられて前記本体に支持され、グラウンド電位で保持される前記信号コネクタの部分または接地コネクタと電気的に接続している複数の接地プローブと、
を有し、
前記複数の接地プローブは、その各先端が、対応する前記高周波信号プローブの先端に近接し、かつ、前記仮想対向辺の外側に位置している
電気的接触装置。 The body,
A plurality of measurement probes supported by the main body and having tips arranged along one or more pairs of virtual opposing sides corresponding to the arrangement of the electrode pads of the device under test;
A plurality of signal connectors provided in the main body for electrical connection directly or via an electric circuit to a plurality of high-frequency signal probes to which high-frequency signals are input or output among the plurality of measurement probes;
A plurality of ground probes provided for each of the high-frequency signal probes, supported by the main body, and electrically connected to a portion of the signal connector or a ground connector held at a ground potential;
Have
Each of the plurality of ground probes is an electrical contact device in which each tip is close to the tip of the corresponding high-frequency signal probe and is located outside the virtual facing side.
請求項1に記載の電気的接触装置。 The tip of the ground probe and the tip of the corresponding high-frequency signal probe are such that the distance between the two tips in a plane parallel to the main body is from the center of the electrode pad of the device under test to the wafer between the devices under test. The electrical contact device according to claim 1, wherein the electrical contact device is set to be equal to or larger than a distance to a width center of a scribe line as a part.
請求項2に記載の電気的接触装置。 When the distance between the tips of the ground probe and the high-frequency signal probe is larger than the distance from the center of the electrode pad to the width center of the scribe line, it is obliquely displaced from the virtual line perpendicular to the virtual opposing side, The electrical contact device according to claim 2, wherein a tip of the ground probe is disposed with respect to a tip of the high-frequency signal probe.
請求項1〜3の何れかに記載の電気的接触装置。 4. The electrical contact device according to claim 1, wherein each of the plurality of measurement probes including the high-frequency signal probe and the grounding probe has a probe conductor having a pointed tip that performs point contact. 5.
請求項1〜3の何れかに記載の電気的接触装置。 The electrical contact device according to claim 1, wherein each of the plurality of measurement probes including the high-frequency signal probe and the ground probe includes a conductor surface that performs surface contact at a tip.
請求項1〜3の何れかに記載の電気的接触装置。 Each of the plurality of measurement probes including the high-frequency signal probe and the ground probe includes a conductor surface for each probe that makes surface contact, and a common anisotropic conductive member between the plurality of probes. The contact between the plurality of probes and the plurality of electrode pads of the device to be inspected is made by utilizing the fact that the anisotropic conductive member is locally conductive at the pressure of The electrical contact device as described.
前記プローバ装置に接続され、前記半導体デバイスの高周波特性を測定するテスタと、を備え、
前記電気的接触装置が、
本体と、
前記本体に支持され、被検査デバイスの電極パッドの配列に対応する、1対または複数対の仮想対向辺に沿うように先端が配列されている複数の測定プローブと、
前記複数の測定プローブのうち高周波信号が入力または出力する複数の高周波信号プローブに直接または電気回路を介して電気的接続をとるために、前記本体に設けられている複数の信号コネクタと、
前記高周波信号プローブごとに設けられて前記本体に支持され、グラウンド電位で保持される前記信号コネクタの部分または接地コネクタと電気的に接続している複数の接地プローブと、
を有し、
前記複数の接地プローブは、その各先端が、対応する前記高周波信号プローブの先端に近接し、かつ、前記仮想対向辺の外側に位置している
高周波測定システム。 A prober apparatus including an electrical contact device for making electrical contact with a semiconductor device in a wafer state or a chip state;
A tester connected to the prober device and measuring high-frequency characteristics of the semiconductor device,
The electrical contact device comprises:
The body,
A plurality of measurement probes supported by the main body and having tips arranged along one or more pairs of virtual opposing sides corresponding to the arrangement of the electrode pads of the device under test;
A plurality of signal connectors provided in the main body for electrical connection directly or via an electric circuit to a plurality of high-frequency signal probes to which high-frequency signals are input or output among the plurality of measurement probes;
A plurality of ground probes provided for each of the high-frequency signal probes, supported by the main body, and electrically connected to a portion of the signal connector or a ground connector held at a ground potential;
Have
Each of the plurality of ground probes has a tip that is close to a tip of the corresponding high-frequency signal probe and is located outside the virtual facing side.
一の高周波信号プローブの先端と、当該高周波信号プローブと電気的に接続されている一の信号コネクタと、を高周波測定装置にケーブル接続し、かつ、前記信号コネクタのグラウンド電位で保持されている部分または接地コネクタと、前記高周波信号プローブの前記先端付近に近接し前記仮想対向辺の外側に位置している一の接地プローブの先端と、を前記高周波測定装置のグラウンド電位に接続する第1ステップと、
前記高周波測定装置に接続されている前記高周波信号プローブと前記信号コネクタ間の高周波特性を測定する第2ステップと、
他の高周波信号プローブ全てに対して前記第1および第2ステップを繰り返し、前記電気的接触装置の高周波特性を取得する第3ステップと、
前記接地プローブの全てを、前記被検査デバイスがチップ形状の場合は当該被検査デバイスと非接触に、または、前記被検査デバイスがウェハ形状の場合は当該接地プローブの全てがウェハと非接触あるいはデバイス間のスクライブラインに接触する状態となるように、前記被検査デバイスの複数の電極パッドに前記複数の測定プローブを接触させる第4ステップと、
前記第4ステップの状態で前記複数の信号コネクタに前記高周波測定装置をケーブル接続し、かつ、全ての前記接地プローブを前記高周波測定装置のグラウンド電位と共通接続する第5ステップと、
前記第5ステップの状態で、前記電気的接触装置と前記被検査デバイスの合成された高周波特性を測定する第6ステップと、
前記第6ステップで得られた特性から、前記第3ステップで得られた特性を用いて前記被検査デバイス単独の高周波特性を取得する第7ステップと、
を含む高周波測定方法。 A plurality of measurement probes and tip connectors arranged along one or more pairs of virtual opposing sides corresponding to the arrangement of the electrode pads of the device to be inspected are provided. A high-frequency measurement method for measuring high-frequency characteristics of the device under test using an electrical contact device including a plurality of pairs of signal probes and ground probes,
A portion in which the tip of one high-frequency signal probe and one signal connector electrically connected to the high-frequency signal probe are cable-connected to the high-frequency measuring device and held at the ground potential of the signal connector Alternatively, a first step of connecting a ground connector and a tip of one ground probe located near the tip of the high-frequency signal probe and outside the virtual facing side to a ground potential of the high-frequency measurement device; ,
A second step of measuring high-frequency characteristics between the high-frequency signal probe connected to the high-frequency measuring device and the signal connector;
Repeating the first and second steps for all other high frequency signal probes to obtain a high frequency characteristic of the electrical contact device;
All of the ground probes are in non-contact with the device to be inspected when the device to be inspected is in a chip shape, or all of the ground probes are in non-contact with the wafer or in the case of the device to be inspected in a wafer shape A fourth step of bringing the plurality of measurement probes into contact with the plurality of electrode pads of the device to be inspected so as to be in contact with the scribe line therebetween;
A fifth step of connecting the high-frequency measuring device to the plurality of signal connectors in the state of the fourth step, and connecting all the ground probes in common with a ground potential of the high-frequency measuring device;
A sixth step of measuring the combined high frequency characteristics of the electrical contact device and the device under test in the state of the fifth step;
From the characteristic obtained in the sixth step, a seventh step of obtaining the high frequency characteristic of the device under test alone using the characteristic obtained in the third step;
A high frequency measurement method including:
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