JP2001007165A - プローブカード装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定用半導体基板に形成された複数の半導
体装置のパッドと確実に電気的に接続されるプローブカ
ードウェハを備えたプローブカード装置を提供する。 【解決手段】 プローブカード装置は、絶縁物ボード２
と、複数のバンプ２１が配設され、被測定用ウェハと同
じ材質からなるプローブカードウェハ１とを備えてい
る。プローブカードウェハ１には、被測定用ウェハを真
空吸着するために、被測定用ウェハとプローブカードウ
ェハ１との間をシールするスペーサ３と、真空引きのた
めのウェハ貫通孔１６が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプローブカード装置
に関し、特に、ウェハに形成された複数の半導体装置を
ウエハに形成された状態で検査することのできるプロー
ブカード装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の信頼性を向上するために、
出荷前の半導体装置において、電源電圧を通常の使用状
態よりも上げて動作させたり、半導体装置の周辺温度を
通常の使用温度よりも厳しい状態で動作させたり、また
はその状態を保持することにより、初期故障を起こす半
導体装置を除去する検査が行なわれている。この検査
は、バーンインと呼ばれている。

【０００３】次に、そのバーンインを行うための従来の
バーンイン装置について説明する。バーンイン装置に
は、半導体装置がウェハに形成された状態でバーンイン
を行うための装置と、ウェハに形成された半導体装置を
アセンブリした状態でバーンインを行うための装置があ
る。

【０００４】ここでは、前者のバーンイン装置について
説明する。図１７を参照して、半導体装置が形成された
被測定用ウェハ１０１がウェハプローバ１０５に載置さ
れる。その被測定用ウェハ１０１に対向するように、バ
ーンインボード１０２が配設される。バーンインボード
１０２は、テストヘッド１０６および信号ケーブル１０
７を介してテスタ１０８と電気的に接続されている。

【０００５】そのバーンインボード１０２には、図１８
に示すように、半導体装置に形成された複数の電極（パ
ッド）とそれぞれ接触する複数のボード針１０３と、テ
ストヘッドと電気的に接続されるボードコネクトピン１
０４が設けられている。

【０００６】また、図１９に示すように、バーンインの
処理の能力を上げるために、個々の半導体装置に対応す
る１連のボード針１０３の組を複数組備えたバーンイン
ボード１０２も用いられる。従来のバーンイン装置は上
記のように構成されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バーンイン装置では、以下に示すような問題点があっ
た。バーンインボード１０２は、ガラスエポキシ樹脂ま
たはポリイミド樹脂等から形成されているのに対して、
被測定用ウェハ１０１は一般にシリコンから形成されて
おり、両者の熱膨張率が異なる。

【０００８】このため、温度を上げてバーンインを行う
と、バーンインボード１０２と被測定用ウェハ１０１と
の熱膨張率の差によって、被測定用ウェハ１０１の面に
おいてボード針１０３が半導体装置の所定のパッドから
ずれてしまうことがあった。

【０００９】また、バーンインボード１０２の反りと被
測定用ウェハ１０１の反りとの違いから、ボード針１０
３が半導体装置のパッドから浮いてしまうことがあっ
た。その結果、バーンインを良好に行なうことができな
いという問題点があった。

【００１０】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、被測定用半導体基板に
形成された半導体装置の所定の電極に確実に接触して、
バーンインを良好に行なうことのできるプローブカード
装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプローブカ
ード装置は、被測定用基板上に形成された複数の半導体
装置を検査するためのプローブカード装置であって、被
測定用基板と対向するように配置され、半導体装置と電
気的に接触する複数のプローブ電極が配設された、被測
定用基板と同じ材質からなるプローブ基板を備えてい
る。そのプローブ基板は、第１のシール部材と基板貫通
孔とを有している。第１のシール部材は、被測定用基板
を真空吸着するために被測定用基板と対向する一方の面
に設けられ、被測定用基板とプローブ基板との間をシー
ルする。基板貫通孔は、真空引きのためにプローブ基板
を貫通している。

【００１２】この構成によれば、プローブ基板は、被測
定用基板と同じ材質からなるため、プローブ基板と被測
定用基板の熱膨張率が同じになる。これによって、検査
の際の温度の上昇に対しても、プローブ基板に形成され
た複数のプローブ電極とそのプローブ電極に対応する被
測定用基板上に形成された半導体装置の所定の電極とが
相対的にずれることがなくなる。その結果、プローブ電
極と所定の電極とがそれぞれ確実に接触して、半導体装
置の検査が良好に行なわれる。

【００１３】好ましくは、プローブ基板の一方の面と反
対側の他方の面には、検査の際に被測定用基板と反りを
合せるための膜が形成されている。

【００１４】この場合には、検査の際に、プローブ基板
と被測定用基板との間隔が被測定基板面内においてほぼ
一定になる。その結果、プローブ基板に形成された複数
のプローブ電極と半導体装置の電極とが離れてしまうこ
とがなくなり、両者がさらに確実に接触する。

【００１５】また好ましくは、プローブ基板の一方の面
には、ダイシングラインによって区切られた複数のパタ
ーンが形成され、基板貫通孔はそのダイシングラインの
領域に形成されている。

【００１６】この場合には、被測定用基板を真空吸着す
るために、プローブ基板と被測定用基板との間にある空
気を脱気する際の流動抵抗が緩和されて、効率よく均一
に真空引きすることができる。その結果、被測定用基板
を均一に吸着することができる。

【００１７】好ましくは、パターンの１ショット分のサ
イズは、被検査用基板に形成された半導体装置の１ショ
ット分のサイズと異なっている。

【００１８】この場合には、被測定用基板の反りに合わ
せて、プローブ基板のプローブ電極を被測定用基板に形
成された半導体装置の所定の電極に確実に接触させるこ
とができる。すなわち、被測定用基板がプローブ基板の
側とは反対の側に向かって凸になるように反っている場
合には、パターンの１ショット分のサイズを、半導体装
置の１ショット分のサイズよりも小さくすることで、両
者の電極を確実に接触させることができる。一方、被測
定用基板がプローブ基板の側に向かって凸になるように
反っている場合には、パターンの１ショット分のサイズ
を、半導体装置の１ショット分のサイズよりも大きくす
ることで、両者の電極を確実に接触させることができ
る。

【００１９】また好ましくは、プローブ基板のパターン
には、少なくとも２層の配線層が設けられている。

【００２０】この場合には、プローブ基板に形成された
パターンの自由度が向上する。また、半導体装置を検査
するために十分な電流を安定して供給することができ
る。

【００２１】また好ましくは、プローブ基板のパターン
には、被測定用基板を検査する際に使用する所定の回路
部パターンを含んでいる。その所定の回路部パターンと
して、電源発生回路、クロック信号発生回路、テスト回
路またはカウンタ回路を含んでいる。

【００２２】この場合には、たとえば半導体装置の特定
部分の故障を早期に発見したり、半導体装置をより高速
で動作させることができる。これにより、初期故障を起
こす半導体装置を早期に除去することができる。また、
半導体装置の故障率や故障箇所のデータを収集して、半
導体装置の品質管理を容易に行なうことができる。

【００２３】好ましくは、プローブ基板に形成されたプ
ローブ電極はバンプ電極を含んでいる。

【００２４】この場合には、被測定用基板に形成された
半導体装置の所定の電極へのダメージを抑えることがで
きる。これにより、半導体装置の所定の電極として、ワ
イヤがボンディングされるパッド電極が適用される場合
には、パッド電極へのワイヤボンディング不良をなくす
ことができる。

【００２５】また好ましくは、プローブ基板に形成され
た第１のシール部材は、プローブ基板の外周近傍に沿っ
て形成されたリング状絶縁膜を含んでいる。

【００２６】この場合には、リング状絶縁膜が被測定用
基板の外周近傍に接触して、被測定用基板を確実に真空
吸着することができる。

【００２７】また好ましくは、プローブ基板には、被測
定用基板との位置合せのために、半導体装置に形成され
たアライメントマークに対応する基板側アライメントマ
ークが少なくとも２ヵ所形成されている。

【００２８】この場合には、被測定用基板を真空吸着す
る際に、被測定用基板に対してプローブ基板を容易に位
置合せすることができる。

【００２９】さらに好ましくは、基板側アライメントマ
ークのサイズと、半導体装置に形成されたアライメント
マークのサイズとは異なり、基板側アライメントマーク
および半導体装置に形成されたアライメントマークのう
ち、サイズの大きい方のアライメントマークは赤外線を
反射する材質から形成され、サイズの小さい方のアライ
メントマークは赤外線に対して不透明または半透明な材
質からなる。

【００３０】この場合には、赤外線をスキャンさせて、
サイズの大きいアライメントマークで反射された赤外線
を観測し、その反射した赤外線が、サイズの小さいアラ
イメントマークに遮られる位置関係から、被測定用基板
に対するプローブ基板の位置決めを容易に行なうことが
できる。

【００３１】好ましくは、プローブ基板の他方の面に対
向するように配置される絶縁物ボードをさらに備えてい
る。その絶縁物ボードおよびプローブ基板の対向する面
の少なくとも一方には、プローブ基板と被測定用基板と
を真空吸着するために、プローブ基板と絶縁物ボードと
の間をシールする第２のシール部材が設けられ、絶縁部
ボードは、基板貫通孔を介して被測定用基板を真空引き
するためのボード貫通孔を有している。

【００３２】この場合には、絶縁物ボードと被測定用基
板との間にプローブ基板を介在させて検査が行なわれ
る。この際に、検査に必要なテスタに接続されたケーブ
ルを直接プローブ基板に接続することなく、絶縁物ボー
ドに接続することができ、プローブ基板の取扱いが容易
になる。

【００３３】また好ましくは、第２のシール部材で囲ま
れる絶縁物ボードの面には溝が形成されている。

【００３４】この場合には、プローブ基板を介して被測
定用基板を真空吸着するために、絶縁物ボードとプロー
ブ基板との間にある空気を脱気する際の流動抵抗が緩和
されて、効率よく均一に真空引きでき、プローブ基板お
よび被測定用基板を均一に吸着することができる。

【００３５】さらに好ましくは、第２のシール部材は、
プローブ基板の外周近傍に沿って形成された基板側リン
グ状電極と、絶縁物ボードに形成され、基板側リング状
電極に接触するボード側リング状電極とを含んでいる。

【００３６】この場合には、両リング状電極によりシー
ルを兼ねることができ、シールのためのみの部材をプロ
ーブ基板や絶縁物ボードに設ける必要がなくなる。

【００３７】また好ましくは、プローブ基板はプローブ
電極と電気的に接触される基板側電極を有し、絶縁物ボ
ードは、基板側電極と接触するボード側電極を有してい
る。

【００３８】この場合には、検査装置のケーブルがボー
ド側電極、基板側電極を介してプローブ基板に設けられ
た複数のプローブ電極と電気的に接続される。

【００３９】さらに好ましくは、基板側電極はプローブ
基板の外周部に沿って放射状に複数形成され、ボード側
電極は絶縁物ボードの外周部に沿って放射状に複数形成
されている。

【００４０】この場合には、検査の際の温度上昇によっ
て、プローブ基板および絶縁物ボードが熱膨張したとし
ても、放射状に膨張するため、各電極の相対的な位置ず
れを吸収することができ、確実に接触した状態を維持す
ることができる。

【００４１】基板側電極として、具体的にはプローブ基
板の一方の面から周縁を経て他方の面にわたって連続し
て形成されているものが望ましい。また、基板側電極に
は絶縁被膜されたケーブルが電気的に接続され、その絶
縁被膜されたケーブルがプローブ基板の外周部に形成さ
れた貫通孔を通って電極と電気的に接続されていること
が好ましい。

【００４２】さらに好ましくは、プローブ基板の絶縁物
ボード側の外周部にはテーパ面が設けられ、基板側電極
はそのテーパ面に形成され、基板側電極にワイヤがボン
ディングされ、そのワイヤが電極と電気的に接続されて
いる。

【００４３】この場合には、特にプローブ基板と絶縁物
ボードが接触する際に、ワイヤがボンディングされた部
分が絶縁物ボードに直接当たるのを防ぐことができる。

【００４４】

【発明の実施の形態】実施の形態１ 本発明の実施の形態１に係るプローブカード装置を備え
たバーンイン装置について図を用いて説明する。図１お
よび図２に示すように、複数の半導体装置が形成された
被測定用ウェハ４と対向するように、その被測定用ウェ
ハ４と同じ材質からなるプローブカードウェハ１が配置
される。被測定用ウェハ４がたとえばシリコンウェハの
場合には、プローブカードウェハ１もシリコンウエハか
ら成る。そのプローブカードウェハ１に対して被測定用
ウェハ４が位置する側とは反対の側に、絶縁物ボード２
が配置される。

【００４５】絶縁物ボード２には、ボード貫通孔７が設
けられ、そのボード貫通孔７の部分に、真空引きのため
のフレキシブルチューブ８とバルブ９が取付けられてい
る。絶縁物ボード２には、テスタ（図示せず）と電気的
に接続されたボードコネクタ５から延びるボード配線ケ
ーブル６が接続されている。

【００４６】ボード配線ケーブル６が絶縁物ボード２に
直接接続され、プローブカードウェハ１には直接接続さ
れていないことで、プローブカードウェハ１の取扱いが
容易になる。

【００４７】さらに、図３、図４および図５に示すよう
に、絶縁物ボード２のプローブカードウェハ１側の面に
は、外周近傍に沿ってリング状のボード側電極１０が形
成されている。このリング状のボード側電極１０は、絶
縁物ボード２のエッジから１０ｍｍ以内の領域に形成さ
れることが望ましく、その幅は１００μｍ以上であるこ
とが望ましい。

【００４８】そのボード側電極１０の外側には、ボード
配線ケーブル６と電気的に接続される放射状の複数のボ
ード側電極１１が、外周に沿って形成されている。この
ボード側電極１１は１ｍｍ以上の長さを有していること
が望ましい。リング状のボード側電極１０によって囲ま
れた絶縁物ボード２の面には、真空吸着のための溝１２
が形成されている。

【００４９】次に図６に示すように、プローブカードウ
ェハ１の被測定用ウェハ４側の面には、ダイシングライ
ン３４によって区切られた複数のバーンインユニット１
３が形成されている。プローブカードウェハ１を貫通す
る複数のウェハ貫通孔１６は、そのダイシングライン３
４の領域に開口するように形成されている。この貫通孔
１６は、バーンインユニット１３の４ショット分に対し
て１つ以上形成されていることが望ましい。

【００５０】また、プローブカードウェハ１の外周近傍
に沿って、被測定用ウェハ４を真空吸着するためのリン
グ状のスペーサ３が形成されている。このスペーサ３と
しては、プローブカードウェハ１の外縁から内側に５ｍ
ｍ以内の領域Ｗに形成され、その高さｈはバンプ２１の
高さの１０〜１５％分だけ高いことが望ましい。

【００５１】バーンインユニット１３には、被測定用ウ
ェハ４に形成された半導体装置の所定の電極と接触する
バンプが設けられ、これらは２層構造の配線１４、１５
によって電気的に接続されている。配線１４、１５を多
層にすることで、半導体装置を検査するために十分な電
流を安定して供給することができる。また、バーンイン
ユニット１３のパターンの自由度が向上する。そして、
２層構造の配線１４、１５を形成するために、バーンイ
ンユニット１３には少なくとも３層の絶縁膜が形成され
ていることが望ましい。

【００５２】一方、プローブカードウェハ１の被測定用
ウェハ４と対向する面とは反対側の面には、バーンイン
の際に被測定用ウェハと反りを合わせるための膜とし
て、ウェハ裏面絶縁膜２３が形成されている。ウェハ裏
面絶縁膜としては、被測定用ウェハ４に形成される絶縁
膜と同じ絶縁膜をすべて形成したものが好ましい。ま
た、あらかじめ、被測定用ウェハ４の反りの大きさが判
明している場合では、プローブカードウェハの反りの大
きさが同じになるように、所定の厚さの絶縁膜を形成す
ることが好ましい。

【００５３】また、図７に示すように、プローブカード
ウェハ１には、外周近傍に沿ってリング状のウェハ側電
極１８が形成されている。そのウェハ側電極１８の外側
には、放射状の複数のウェハ側電極１７が外周に沿って
形成されている。このリング状のウェハ側電極１８の幅
は１００μｍ以上であることが望ましい。また、放射状
のウェハ側電極１７は１ｍｍ以上の長さを有しているこ
とが望ましい。

【００５４】バーンインの際には、放射状ウェハ側電極
１７は、絶縁物ボード２に形成された放射状のボード側
電極１１とそれぞれ電気的に接続される。また、リング
状のウェハ側電極１８は、絶縁物ボード２に形成された
リング状のボード側電極１０と電気的に接続される。リ
ング状のウェハ側電極１８とボード側電極１０とが互い
に接触することで、プローブカードウェハ１と絶縁物ボ
ード２との間をシールするシール部材としての役目を果
たす。

【００５５】プローブカードウェハ１に形成されるバー
ンインユニット１３は、たとえば図８に示すような被測
定用ウェハ４に形成された複数の半導体装置のパターン
にそれぞれ対応するように形成されている。その被測定
用ウェハ４に形成された複数の半導体装置１９の１ショ
ット分のパターンが、図９に示すように、４つのパッド
２６と２つのアライメントマーク２９、３０が形成され
ている場合には、１ショット分のバーンインユニット１
３には、図１０および図１１に示すように、パッド２６
にそれぞれ電気的に接触するバンプ２１と、アライメン
トマーク２９、３０に対応するアライメントマーク２
７、２８とが少なくとも形成されている。

【００５６】そのバンプ２１はパッド２５上にそれぞれ
形成され、それぞれ所定の配線１４、１５に接続されて
いる。パッド２５は、上層配線と同じ層から形成されて
いることが望ましい。また、パッド２５を除いたバーン
インユニット１３の領域にはパッシベーション膜で覆わ
れていることが望ましい。

【００５７】さらに、２つのアライメントマーク２７、
２８は、半導体装置に形成されたアライメントマーク２
９、３０よりもサイズが大きくなっている。本実施の形
態に係るバーンイン装置は上記のように構成される。

【００５８】次に、上述したバーンイン装置の動作につ
いて説明する。まず、被測定用ウェハ４と対向するよう
にプローブカードウェハ１を所定の位置に配置し、その
プローブカードウェハ１を介在させて被測定ウェハ４と
対向するように絶縁物ボード２を配置する。なお、プロ
ーブカードウェハ１の位置合せについては後で詳しく説
明する。

【００５９】次に、フレキシブルチューブ８のバルブ９
を開ける。このとき、プローブカードウェハ１と被測定
用ウェハ４との間はスペーサ３によってシールされ、プ
ローブカードウェハ１と絶縁物ボード２との間は、リン
グ状のボード側電極１０およびウェハ側電極１８によっ
てシールされる。これにより、被測定用ウェハ４がプロ
ーブカードウェハ１を介して絶縁物ボード２に真空吸着
される。

【００６０】このとき、ウェハ貫通孔６がダイシングラ
イン３４の領域に開口するように形成されていることに
よって、プローブカードウェハ１と被測定用ウェハ４と
の隙間にある空気を排気する際の流動抵抗が緩和され
る。また、同様に、絶縁物ボード２に溝１２が形成され
ていることによって、絶縁物ボード２とプローブカード
ウェハ１との隙間にある空気を排気する際の流動抵抗が
緩和される。これにより、それぞれの隙間を効率よく均
一に真空引きを行なうことができる。その結果、プロー
ブカードウェハ１を介して被測定用ウェハ４を均一に吸
着することができる。

【００６１】以上の操作により、被測定用ウェハ４に形
成された半導体装置のパッド２６に、プローブカードウ
ェハ１に形成されたバーンインユニットのバンプ２１が
それぞれ接触する。そのバンプ２１は、配線１４、１
５、ウェハ側電極１７、１８およびボード側電極１０、
１１を介してテスタ（図示せず）に接続されたボード配
線ケーブル６と電気的に接続されることになる。

【００６２】次に、温度を上昇させて半導体装置のバー
ンインを行う。このとき、プローブカードウェハ１は、
被測定用ウェハ４と同じ材質からなるため、プローブカ
ードウェハ１と被測定用ウェハ４の熱膨張率が同じにな
る。これにより、熱膨張のためにプローブカードウェハ
１に形成されたバンプ２１と、そのバンプ２１にそれぞ
れ対応する被測定用ウェハ４に形成されたパッド２６と
が相対的にずれることがなくなる。その結果、バンプ２
１がパッド２６に確実に接触して、バーンインを良好に
行なうことができる。

【００６３】また、プローブカードウェハ１に裏面絶縁
膜２３が形成されていることによって、バーンインにお
ける被測定用ウェハ４の反りに合わせてプローブカード
ウェハ１が反ることになる。これによって、被測定用ウ
ェハ４とプローブカードウェハ１との隙間の間隔が被測
定ウェハ４の面内においてほぼ一定になる。その結果、
バンプ２１がパッド２６から離れてしまうことがなくな
り、バンプ２１とパッド２１とがより確実に接触する。

【００６４】さらに、プローブカードウェハ１のバンプ
２１が被測定用ウェハ４に形成されたパッド２６に接触
することによって、従来のボード針がパッドに接触する
場合と比較すると、パッド２６に対するダメージが大幅
に減少する。その結果、半導体装置のパッド２６へのワ
イヤのボンディングを良好に行なうことができる。さら
に、被測定用ウェハ４に形成された複数の半導体装置を
同時に検査することができ、検査の効率が大幅に向上す
る。

【００６５】また、バンプ２１とパッド２１とをより確
実に接触させるために、プローブカードウェハ１に裏面
絶縁膜２３を形成することに加えて、被測定用ウェハ４
の反りの状態に合せて、プローブカードウェハ１に形成
するバーンインユニット１３のサイズを被測定用ウェハ
４に形成された半導体装置の１ショット分のサイズと異
ならせることが望ましい。

【００６６】たとえば図１２に示すように、被測定用ウ
ェハ４がプローブカードウェハ１の側と反対の側に向か
って凸になるように反っている場合では、バーンインユ
ニット１３の１ショット分のサイズＬ２を半導体装置の
１ショット分のサイズＬ１よりも小さくすることが望ま
しい。

【００６７】具体的には、プローブカードウェハ１の反
りの曲率半径をｒとし、被測定用ウェハ４とプローブカ
ードウェハ１との距離をｄとすると、Ｌ２＝ｒ・Ｌ１／
（ｒ＋ｄ）で与えられるサイズＬ２を採用することが望
ましい。

【００６８】一方、被測定用ウェハ４がプローブカード
ウェハ１の側に向かって凸になるように反っている場合
には、Ｌ２の値をＬ１よりも大きくすることが望まし
い。具体的には、Ｌ２＝ｒ・Ｌ１／（ｒ−ｄ）で与えら
れるサイズＬ２を採用することが望ましい。

【００６９】上述したサイズＬ２を有するバーンインユ
ニットをプローブカードウェハ１に形成することによっ
て、被測定用ウェハ４の反り合わせてプローブカードウ
ェハ１に形成されたバンプ２１を被測定用ウェハ４の半
導体装置に形成されたパッド２６に確実に接触させるこ
とができる。その結果、バーンインをさらに良好に行な
うことができる。なお、図１２において、φはプローブ
カードウェハ１の直径を示す。

【００７０】次に、プローブカードウェハ１の位置決め
方法の一例について図を用いて説明する。図１３を参照
して、被測定用ウェハ４には、アライメントマーク２９
等が形成されている。一方、プローブカードウェハ１に
は、アライメントマーク２９のサイズより大きいサイズ
のアライメントマーク２７が形成されている。被測定用
ウェハ４に対してプローブカードウェハ１が位置する側
と反対の側から赤外光源４１によって赤外線４３をスキ
ャンさせながら照射する。

【００７１】被測定用ウェハ４が、たとえばシリコン基
板の場合には、赤外線４３はシリコン基板を透過してプ
ローブカードウェハ１に到達する。到達した先にアライ
メントマーク２７が位置していると、赤外線はアライメ
ントマーク２７で反射される。反射した赤外線は被測定
用ウェハ４を透過し、ビームスプリッタ４０を経て検出
器４２に到達する。

【００７２】被測定用ウェハ４に対してプローブカード
ウェハ１の位置決めが最も良好な状態は、アライメント
マーク２７の中心とアライメントマーク２９の中心が、
スキャンされる赤外線の光軸に位置する場合である。こ
の場合、アライメントマーク２７はアライメントマーク
２９よりもサイズが大きいため、アライメントマーク２
７で反射した赤外線がアライメントマーク２９で遮られ
ずに、検出器４２で一旦観測される。その後、赤外線の
スキャンにより、反射した赤外線はアライメントマーク
２９によって遮られて観測されない。さらに赤外線のス
キャンに伴い、反射した赤外線はアライメントマーク２
９で遮られなくなり、再び検出器４２で検出される。

【００７３】このように、反射した赤外線を検出器４２
にて検出して、上記の状態になるようにプローブカード
ウェハ１の位置を合わせることによって、プローブカー
ドウェハ１の位置決めを容易に行なうことができる。

【００７４】上述した方法では、赤外線が被測定用ウェ
ハ４を透過するため、被測定用ウェハ４の比抵抗の値が
比較的高い場合には有効であるが、比抵抗の値が比較的
低い場合には有効でない。すなわち、被測定用ウェハ中
の不純物濃度が高く、被測定用ウェハの比抵抗が１Ω・
ｃｍ以下の場合には、赤外線の透過率が低下して良好に
反射光を検出することができなくなる。

【００７５】そこで、プローブカードウェハ１の位置決
め方法の他の例として、被測定用ウェハ４の比抵抗の値
が比較的低い場合の位置決めについて図を用いて説明す
る。この場合には、図１４に示すように、被測定用ウェ
ハ４に対してプローブカードウェハ１が位置する側から
赤外線４３をスキャンさせながら照射する。したがっ
て、被測定用ウェハ４には、プローブカードウェハ１に
形成されたアライメントマーク２７のサイズよりも大き
なサイズのアライメントマーク２９等が形成されてい
る。

【００７６】このとき、赤外線はプローブカードウェハ
１を透過するため、プローブカードウェハ１には、特
に、アライメントマーク２７が形成された部分の反対側
の面が研磨されていることが好ましく、その部分の厚さ
が約１００μｍ以下であることが望ましい。特にこの場
合には、プローブカードウェハとして、ＳＯＩ（Silico
n On Insulator）ウェハを用いることでアライメントマ
ークが形成されたウェハの部分を容易に薄くすることが
できる。

【００７７】この場合も、図１３に示す場合と同様に、
アライメントマーク２９で反射した赤外線はアライメン
トマーク２９で遮られずに、検出器４２で一旦観測され
るが、赤外線のスキャンにより、反射した赤外線はアラ
イメントマーク２９によって遮られて観測されなくな
る。さらに赤外線のスキャンに伴い、反射した赤外線は
アライメントマーク２７で遮られなくなり、再び検出器
４２で検出される。この状態を検出することで、プロー
ブカードウェハ１の位置決めが行われる。

【００７８】なお、前者の方法では、アライメントマー
ク２７の材質としては、赤外線に対して反射率の高い材
質、たとえばアルミニウムで形成されていることが望ま
しい。アライメントマーク２９は、赤外線の波長領域に
対して不透明な材質、たとえば窒化チタン等で形成され
ていることが望ましい。

【００７９】一方、後者の方法では、反対に、アライメ
ントマーク２７は赤外線の波長領域に対して不透明な材
質で形成されていることが望ましく、アライメントマー
ク２９は赤外線の反射率の高い材質から形成されている
ことが望ましい。

【００８０】実施の形態２ 次に、実施の形態２に係るバーンイン装置について図を
用いて説明する。実施の形態１では、プローブカードウ
ェハ１に形成された放射状のウェハ側電極１７は、図３
に示すように、プローブカードウェハ１の一方の面から
その周縁を経て他方の面にわたって連続して形成されて
いる。

【００８１】ところが、プローブカードウェハ１の周縁
部分にウェハ側電極１７を形成するのが容易ではなく、
また、形成されたとしても、容易に剥がれてしまうおそ
れがある。そこで、本実施の形態では、これを解消する
プローブカードウェハを備えたバーンイン装置について
説明する。

【００８２】図１５に示すように、プローブカードウェ
ハ１の外周部分には、一方側から他方側へ通ずる貫通孔
３５が形成されている。放射状のウェハ側電極１７は、
絶縁ボード２と対向する面にのみ形成されている。その
ウェハ側電極１７と外周パッド２０とが貫通孔３５に通
されたワイヤ４４によって電気的に接続されている。な
お、ワイヤ４４は絶縁被覆されている。

【００８３】上記のプローブカードウェハ１を用いるこ
とによって、実施の形態１において説明した効果に加え
て、ウェハ側電極と外周パッド２０との電気的な接続が
さらに確実になるとともに、放射状のウェハ側電極１７
を容易に形成することができるという効果が得られる。

【００８４】実施の形態３ 実施の形態２において説明したプローブカードウェハ１
では、ワイヤ４４が放射状のウェハ側電極１７に接続さ
れていた。このウェハ側電極１７は、絶縁物ボード２に
形成された放射状のボード側電極１１に接触するため、
ワイヤ４４が切れてしまうおそれがある。

【００８５】そこで、本実施の形態では、これを解消す
るプローブカードウェハを備えたバーンイン装置につい
て説明する。図１６に示すように、プローブカードウェ
ハ１の絶縁物ボード２と対向する面の外周部分には、テ
ーパ面４６が形成されている。そのテーパ面４６上に放
射状のウェハ側電極１７が形成されている。ウェハ側電
極１７と外周パッド２０とはワイヤ４５によって電気的
に接続されている。

【００８６】このプローブカードウェハ１によれば、絶
縁物ボード２に形成されたボード側電極１１とプローブ
カードウェハ１に形成されたウェハ側電極１８とが接触
する際に、ワイヤ４５がウェハ側電極１７に接続されて
いる部分には直接当たることがないため、ボンディング
部分でワイヤ４５が断線するのを防止することができ
る。その結果、バーンインを検査をより良好に行なうこ
とができる。

【００８７】実施の形態４ 本発明の実施の形態４に係るバーンイン装置について説
明する。プローブカードウェハ１がシリコンウェハの場
合には、被測定用ウェハ４と同じ製造工程を経ることに
よって、バーンインユニットに配線以外の、たとえばト
ランジスタなどの能動素子を形成することができる。

【００８８】そこで、本実施の形態では、バーンインユ
ニットに、検査の際に使用する電源の発生回路、クロッ
ク信号を発生するクロック信号発生回路、半導体装置の
故障情報を得るためのＢＩＳＴ回路およびカウンタ回路
とが形成されたプローブカードウェハを有するバーンイ
ン装置について説明する。

【００８９】被測定用ウェハに形成された半導体装置
が、外部から印加される電圧とは別の内部電源で動作す
るような場合には、バーンインの際により広範囲の電流
を供給する必要が生じる。この場合に、バーンインユニ
ットに電源発生回路が形成されていることによって、半
導体装置の内部電源発生回路では電流供給能力が不足す
る場合にこれを補うことができる。また、制御された電
圧を半導体装置の外部から入力することで、半導体装置
の特定の部分の故障を早期に抽出することができる。

【００９０】また、クロック信号発生回路が形成されて
いることにより、高速（〜１００ＭＨｚ以上）のクロッ
ク信号を発生させて、半導体装置を高速で動作させるこ
とができ、初期故障を起こす半導体装置をより速く取除
くことができる。

【００９１】また、ＢＩＳＴ（Built In Self Test）回
路やカウンタ回路が形成されていることによって、半導
体装置の故障箇所に関する情報や、故障率に関するデー
タを取込むことができ、半導体装置の品質管理が容易に
なる。

【００９２】なお、上記各実施の形態におけるプローブ
カードウェハ１に設けられるスペーサ３の材質として
は、シリコン樹脂やシリコン変形エポキシ樹脂などを適
用することができる。

【００９３】また、上記各実施の形態では、被測定用ウ
ェハとして、シリコン基板を例に挙げたが、この他に、
ガリウム砒素（ＧａＡｓ）や、シリコンゲルマニウム
（ＳｉＧｅ）などからなるウェハを適用してもよい。

【００９４】この場合にも、プローブカードウェハとし
て、ガリウム砒素や、シリコンゲルマニウムなどからな
るウェハをそれぞれ適用することによって、被測定用ウ
ェハとプローブカードウェハの熱膨張率が同じになる。
その結果、プローブカードウェハに形成されたプローブ
電極と半導体装置のパッドとが相対的にずれることがな
くなるなどの実施の形態１で説明した効果と同様の効果
が得られる。

【００９５】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００９６】

【発明の効果】本発明に係るプローブカード装置によれ
ば、プローブ基板と被測定用基板の熱膨張率が同じにな
り、プローブ電極と所定の電極とがそれぞれ確実に接触
して、半導体装置の検査が良好に行なわれる。

【００９７】好ましくは、プローブ基板の一方の面と反
対側の他方の面には、検査の際に被測定用基板と反りを
合せるための膜が形成されていることにより、プローブ
基板に形成された複数のプローブ電極と半導体装置の電
極とが離れてしまうことがなくなり、両者がさらに確実
に接触する。

【００９８】また好ましくは、プローブ基板の一方の面
には、ダイシングラインによって区切られた複数のパタ
ーンが形成され、基板貫通孔はそのダイシングラインの
領域に形成されていることにより、被測定用基板を均一
に吸着することができる。

【００９９】好ましくは、パターンの１ショット分のサ
イズは、被検査用基板に形成された半導体装置の１ショ
ット分のサイズと異なっていることにより、被測定用基
板の反りに合わせて、プローブ基板のプローブ電極を被
測定用基板に形成された半導体装置の所定の電極に確実
に接触させることができる。

【０１００】また好ましくは、プローブ基板のパターン
には、少なくとも２層の配線層が設けられていることに
より、プローブ基板に形成されたパターンの自由度が向
上するとともに、半導体装置を検査するために十分な電
流を安定して供給することができる。

【０１０１】また好ましくは、プローブ基板のパターン
には、被測定用基板を検査する際に使用する所定の回路
部パターンを含み、その所定の回路部パターンとして、
電源発生回路、クロック信号発生回路、テスト回路また
はカウンタ回路を含んでいることにより、バーンインを
より効率よく行うことができる。

【０１０２】好ましくは、プローブ基板に形成されたプ
ローブ電極はバンプ電極を含んでいることにより、パッ
ド電極へのワイヤボンディング不良をなくすことができ
る。

【０１０３】また好ましくは、プローブ基板に形成され
た第１のシール部材は、プローブ基板の外周近傍に沿っ
て形成されたリング状絶縁膜を含んでいることにより、
被測定用基板を確実に真空吸着することができる。

【０１０４】また好ましくは、プローブ基板には、被測
定用基板との位置合せのために、半導体装置に形成され
たアライメントマークに対応する基板側アライメントマ
ークが少なくとも２ヵ所形成されていることにより、被
測定用基板に対してプローブ基板を容易に位置合せする
ことができる。

【０１０５】さらに好ましくは、基板側アライメントマ
ークのサイズと、半導体装置に形成されたアライメント
マークのサイズとは異なり、基板側アライメントマーク
および半導体装置に形成されたアライメントマークのう
ち、サイズの大きい方のアライメントマークは赤外線を
反射する材質から形成され、サイズの小さい方のアライ
メントマークは赤外線に対して不透明または半透明な材
質からなることにより、反射された赤外線を観測するこ
とで、被測定用基板に対するプローブ基板の位置決めを
容易に行なうことができる。

【０１０６】好ましくは、プローブ基板の他方の面に対
向するように配置される絶縁物ボードをさらに備え、そ
の絶縁物ボードおよびプローブ基板の対向する面の少な
くとも一方には、プローブ基板と被測定用基板とを真空
吸着するために、プローブ基板と絶縁物ボードとの間を
シールする第２のシール部材が設けられ、絶縁部ボード
は、基板貫通孔を介して被測定用基板を真空引きするた
めのボード貫通孔を有していることにより、検査に必要
なテスタに接続されたケーブルを直接プローブ基板に接
続することなく、絶縁物ボードに接続することができ、
プローブ基板の取扱いが容易になる。

【０１０７】また好ましくは、第２のシール部材で囲ま
れる絶縁物ボードの面には溝が形成されていることによ
り、効率よく均一に真空引きでき、プローブ基板および
被測定用基板を均一に吸着することができる。

【０１０８】さらに好ましくは、第２のシール部材は、
プローブ基板の外周近傍に沿って形成された基板側リン
グ状電極と、絶縁物ボードに形成され、基板側リング状
電極に接触するボード側リング状電極とを含んでいるこ
とにより、シールのためのみの部材をプローブ基板や絶
縁物ボードに設ける必要がなくなる。

【０１０９】また好ましくは、プローブ基板はプローブ
電極と電気的に接触される基板側電極を有し、絶縁物ボ
ードは、基板側電極と接触するボード側電極を有してい
ることにより、検査装置のケーブルがボード側電極、基
板側電極を介してプローブ基板に設けられた複数のプロ
ーブ電極と電気的に接続される。

【０１１０】さらに好ましくは、基板側電極はプローブ
基板の外周部に沿って放射状に複数形成され、ボード側
電極は絶縁物ボードの外周部に沿って放射状に複数形成
されていることにより、検査の際の温度上昇によって、
プローブ基板および絶縁物ボードが熱膨張したとして
も、確実に接触した状態を維持することができる。

【０１１１】基板側電極として、具体的にはプローブ基
板の一方の面から周縁を経て他方の面にわたって連続し
て形成されているものが望ましい。また、基板側電極に
は絶縁被膜されたケーブルが電気的に接続され、その絶
縁被膜されたケーブルがプローブ基板の外周部に形成さ
れた貫通孔を通って電極と電気的に接続されていること
が好ましい。

【０１１２】さらに好ましくは、プローブ基板の絶縁物
ボード側の外周部にはテーパ面が設けられ、基板側電極
はそのテーパ面に形成され、基板側電極にワイヤがボン
ディングされ、そのワイヤが電極と電気的に接続されて
いることにより、特にプローブ基板と絶縁物ボードが接
触する際に、ワイヤがボンディングされた部分が絶縁物
ボードに直接当たるのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係るバーンイン装置
の斜視図である。

【図２】 同実施の形態におけるバーンイン装置の一断
面図である。

【図３】 図２に示すＡの部分の部分拡大断面図であ
る。

【図４】 同実施の形態におけるバーンイン装置の絶縁
物ボードの一平面図である。

【図５】 同実施の形態における絶縁物ボードの他の平
面図である。

【図６】 同実施の形態におけるプローブカードウェハ
の一平面図である。

【図７】 同実施の形態におけるプローブカードウェハ
の他の平面図である。

【図８】 被測定用ウェハの一平面図である。

【図９】 被測定用ウェハに形成された半導体装置の１
ショット分のパターンを示す図である。

【図１０】 プローブカードウェハに形成されたバーン
インユニットの１ショット分のパターンを示す図であ
る。

【図１１】 図１０に示されたＸＩ−ＸＩにおける断面
図である。

【図１２】 被測定用ウェハの反りとバーンインユニッ
トのサイズとの関係を示す一断面図である。

【図１３】 プローブカードウェハの位置合せを説明す
るための光学配置を示す図である。

【図１４】 プローブカードウェハの位置合せを説明す
るための他の光学配置を示す図である。

【図１５】 本発明の実施の形態２に係るバーンイン装
置のプローブカードウェハの部分拡大断面図である。

【図１６】 本発明の実施の形態３に係るバーンイン装
置のプローブカードウェハの部分拡大断面図である。

【図１７】 従来のバーンイン装置の構成を示す図であ
る。

【図１８】 従来のバーンイン層におけるバーンインボ
ードと被測定用半導体基板との関係を示す斜視図であ
る。

【図１９】 従来のバーンイン装置におけるバーンイン
ボードと被測定用半導体基板との関係を示す他の斜視図
である。

【符号の説明】

１ プローブカードウェハ、２ 絶縁物ボード、３ ス
ペーサ、４ 被測定用ウェハ、５ ボードコネクタ、６
ボード配線ケーブル、７ ボード貫通孔、８フレキシ
ブルチューブ、９ バルブ、１０、１１ ボード側電
極、１２ 溝、１３ バーンインユニット、１４、１５
配線、１６ ウェハ貫通孔、１７、１８ ウェハ側電
極、１９ 半導体装置、１９ａ 半導体装置１ショット
分、２０外周パッド、２１ バンプ、２２ ボンディン
グワイヤ、２３ ウェハ裏面絶縁膜、２４ ウェハ表面
絶縁膜、２５、２６ パッド、２７、２８、２９、３０
アライメントマーク、３３、３４ ダイシングライン、
３５ 貫通孔、４０ビームスプリッタ、４１ 赤外光
源、４２ 検出器、４３ 赤外線、４４、４５ボンディ
ングワイヤ、４６ テーパ面。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定用基板上に形成された複数の半導
   体装置を検査するためのプローブカード装置であって、 被測定用基板と対向するように配置され、半導体装置と
   電気的に接触する複数のプローブ電極が配設された、被
   測定用基板と同じ材質からなるプローブ基板を備え、 該プローブ基板は、 被測定用基板を真空吸着するために被測定用基板と対向
   する一方の面に設けられ、被測定用基板と前記プローブ
   基板との間をシールする第１のシール部材と、 真空引きのための前記プローブ基板を貫通する基板貫通
   孔とを有する、プローブカード装置。
2. 【請求項２】 前記プローブ基板の、前記一方の面と反
   対側の他方の面には、検査の際に被測定用基板と反りを
   合せるための膜が形成された、請求項１記載のプローブ
   カード装置。
3. 【請求項３】 前記プローブ基板の前記一方の面には、
   ダイシングラインによって区切られた複数のパターンが
   形成され、 前記基板貫通孔は該ダイシングラインの領域に形成され
   ている、請求項１または２に記載のプローブカード装
   置。
4. 【請求項４】 前記パターンの１ショット分のサイズ
   は、被検査用基板に形成された半導体装置の１ショット
   分のサイズと異なっている、請求項３記載のプローブカ
   ード装置。
5. 【請求項５】 前記パターンには、少なくとも２層の配
   線層が設けられている、請求項３または４に記載のプロ
   ーブカード装置。
6. 【請求項６】 前記パターンは、被測定用基板を検査す
   る際に使用する所定の回路パターンを含み、 該所定の回路パターンは、半導体装置に電流を供給する
   ための電源発生回路、クロック信号を発生するクロック
   信号発生回路、半導体装置をテストするテスト回路およ
   び半導体装置の故障に関するデータを扱うためのカウン
   ター回路を含む、請求項３〜５のいずれかに記載のプロ
   ーブカード装置。
7. 【請求項７】 前記プローブ基板に形成された前記プロ
   ーブ電極はバンプ電極を含む、請求項１〜６のいずれか
   に記載のプローブカード装置。
8. 【請求項８】 前記プローブ基板に形成された前記第１
   のシール部材は、前記プローブ基板の外周近傍に沿って
   形成されたリング状絶縁膜を含む、請求項１〜７のいず
   れかに記載のプローブカード装置。
9. 【請求項９】 前記プローブ基板には、被測定用基板と
   の位置合せのために、半導体装置に形成されたアライメ
   ントマークに対応する基板側アライメントマークが少な
   くとも２ヵ所形成されている、請求項１〜８のいずれか
   に記載のプローブカード装置。
10. 【請求項１０】 前記基板側アライメントマークのサイ
    ズと、半導体装置に形成されたアライメントマークのサ
    イズとは異なり、 前記基板側アライメントマークおよび半導体装置に形成
    されたアライメントマークのうち、サイズの大きい方の
    アライメントマークは赤外線を反射する材質から形成さ
    れ、サイズの小さい方のアライメントマークは赤外線に
    対して不透明または半透明な材質からなる、請求項９記
    載のプローブカード装置。
11. 【請求項１１】 前記プローブ基板の前記他方の面に対
    向するように配置される絶縁物ボードをさらに備え、 該絶縁物ボードおよび前記プローブ基板の互いに対向す
    る面の少なくとも一方には、前記プローブ基板と前記被
    測定用基板とを真空吸着するために、前記プローブ基板
    と前記絶縁物ボードとの間をシールする第２のシール部
    材が設けられ、 前記絶縁物ボードは、前記基板貫通孔を介して被測定用
    基板を真空引きするためのボード貫通孔を有する、請求
    項１〜１０のいずれかに記載のプローブカード装置。
12. 【請求項１２】 前記第２のシール部材で囲まれる前記
    絶縁物ボードの面には溝が形成されている、請求項１１
    記載のプローブカード装置。
13. 【請求項１３】 前記第２のシール部材は、 前記プローブ基板の外周近傍に沿って形成された基板側
    リング状電極と、 前記絶縁物ボードに形成され、前記基板側リング状電極
    に接触するボード側リング状電極とを含む、請求項１１
    または１２に記載のプローブカード装置。
14. 【請求項１４】 前記プローブ基板は、前記プローブ電
    極と電気的に接続される基板側電極を有し、前記絶縁物
    ボードは、前記基板側電極と接触するボード側電極を有
    する、請求項１１〜１３のいずれかに記載のプローブカ
    ード装置。
15. 【請求項１５】 前記基板側電極は前記プローブ基板の
    外周部に沿って放射状に複数形成され、 前記ボード側電極は前記絶縁物ボードの外周部に沿って
    放射状に複数形成されている、請求項１４記載のプロー
    ブカード装置。
16. 【請求項１６】 前記基板側電極は、前記プローブ基板
    の一方の面から周縁を経て他方の面にわたって連続して
    形成されている、請求項１５記載のプローブカード装
    置。
17. 【請求項１７】 前記基板側電極には、絶縁被膜された
    ケーブルが電気的に接続され、 該絶縁被膜されたケーブルは、前記プローブ基板の外周
    部に形成された貫通孔を通って前記電極と電気的に接続
    されている、請求項１５記載のプローブカード装置。
18. 【請求項１８】 前記プローブ基板の前記絶縁物ボード
    側の外周部には、テーパ面が設けられ、 前記基板側電極は該テーパ面に形成され、 前記基板側電極にワイヤがボンディングされ、該ワイヤ
    が前記電極と電気的に接続されている、請求項１５記載
    のプローブカード装置。