JP2001144149A

JP2001144149A - 半導体測定冶具

Info

Publication number: JP2001144149A
Application number: JP32305599A
Authority: JP
Inventors: Teruo Horiguchi; 照生堀口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2001-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】プローブが交換可能で、かつ、半導体装置の
ペレットチェック工程における高周波特性の測定を改善
できる比較的安価な半導体測定冶具を提供すること。【解決手段】半導体チップと接触するための複数のプ
ローブ１が取り付けられ、これらのプローブにそれぞれ
電気的に接続された複数のランドを有するプローブカー
ド２と、半導体チップを測定するための回路の一部が搭
載され、プローブカードの複数のランドに対応して複数
のランドが設けられた基板１０と、プローブカードの複
数のランドと基板の複数のランドとの間でそれぞれ電気
的導通をとるために、ランドの形状に応じて所定の方向
にのみ導電性を有するシ−ト３と、シ−ト３を介してプ
ローブカードと基板とを固定する固定手段１２、４とを
具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のペレ
ットチェック（ＰＣ）に用いる測定冶具に関し、特に、
高速高周波測定を目的としたＰＣ測定冶具に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、家電製品等の小型軽量化が進むに
つれて、それに使用される部品の小型化が早急に要求さ
れている。半導体装置についても例外ではなく、実装ス
ペースの削減のため、半導体チップのままで基板上にマ
ウントすることが考えられている。そのためには、半導
体ウェーハに形成された各半導体チップにプローブ
（針）を当てて電気的特性の測定を行い、半導体チップ
の良否をチェックすることが必要となるが、このことを
ペレットチェック（ＰＣ）と称している。このＰＣ工程
は、通常のモールド品でも行われることがあるが、モー
ルド品の場合には、ＰＣ工程において簡単な機能チェッ
クのみを行い、最終品（モールドサンプル）のチェック
工程（ＦＣ工程）において高周波特性の測定を行ってい
た。

【０００３】図８の（ａ）は、そのような従来のＰＣ工
程において用いられる半導体測定冶具を示す平面図であ
り、（ｂ）は側面図である。この半導体測定冶具８０に
おいては、半導体ウェーハに当てるための複数のプロー
ブ８１が取り付けられたプローブカード８２が、測定回
路の一部を構成する電子部品８３が実装された印刷回路
基板（ＰＣボード）８４に、メールピン８５で接続され
る構造となっていた。このようにプローブカードを取り
外し可能とする理由は、プローブカードが消耗品なの
で、プローブ劣化時に容易にプローブカードのみの交換
を行えるようにするためである。半導体チップの測定に
際しては、図９に示すように、ウェーハ８７を載せたス
テージ８６が上昇して、ウェーハ８７を半導体測定冶具
８０のプローブに押し付ける。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示すような従来の半導体測定冶具によれば、プローブ８
１と電子部品８３との間の配線距離が大きく、また、イ
ンダクタンス成分の比較的大きいメールピン８５によっ
てこれらの接続を行うため、高周波デバイスを測定する
場合に入出力信号のロスが生じたり発振を引き起こして
しまい、高周波特性の測定精度が十分とれなかった。そ
のため、高周波デバイスに対して仕様項目の基準を満た
す測定が困難であり、その結果，高周波特性を保証でき
ず高周波デバイスのチップ出荷が不可能であるという問
題があった。一方、ピラミッドプローブ等の高周波用プ
ローブカードも存在するが、このようなプローブカード
はコストが非常に高く、現実的ではない。

【０００５】ところで、日本国特許出願公開公報（特
開）昭５９−１００５４６号には、プローブカードと基
板との間の配線にシールド線同軸ケーブル又は二重シー
ルド線を用いて高周波特性を改善することが記載されて
いる。しかしながら、シールド線の線間容量は単線より
も大きいので、インダクタンス成分の大きいプローブカ
ードにシールド線を直接接続すると、高周波特性の劣化
や発振の問題がある。

【０００６】また、特開平３−１７７０３８号には、半
導体ＬＳＩの電極に付着された半田ボールに対応して配
置された複数の硬質同軸ケーブルをプローブとして用い
ることにより高周波特性を改善した半導体ＬＳＩ検査装
置が記載されている。しかしながら、半導体チップに半
田ボールを付着することはできないので、この半導体Ｌ
ＳＩ検査装置を半導体チップのＰＣ工程において使用す
ることは出来ない。

【０００７】そこで、上記の点に鑑み、本発明は、プロ
ーブが交換可能で、かつ、半導体装置のペレットチェッ
ク工程における測定系の高周波特性を改善できる比較的
安価な半導体測定冶具を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明の第１の観点による半導体測定冶具は、半
導体チップと接触するための複数のプローブが取り付け
られ、これらのプローブにそれぞれ電気的に接続された
複数のランドを有するプローブカードと、半導体チップ
を測定するための回路の一部が搭載され、プローブカー
ドの複数のランドに対応して複数のランドが設けられた
基板と、プローブカードの複数のランドと基板の複数の
ランドとの間でそれぞれ電気的導通をとるために、ラン
ドの形状に応じて所定の方向にのみ導電性を有するシ−
トと、シ−トを介してプローブカードと基板とを固定す
る固定手段とを具備することを特徴とする。

【０００９】本発明の第２の観点による半導体測定冶具
は、半導体チップと接触するための複数のプローブが取
り付けられ、これらのプローブにそれぞれ電気的に接続
された複数のランドを有するプローブカードと、半導体
チップを測定するための第１の回路部分が搭載され、プ
ローブカードの複数のランドに対応して複数のランドが
設けられた第１の基板と、プローブカードの複数のラン
ドと第１の基板の複数のランドとの間でそれぞれ電気的
導通をとるために、ランドの形状に応じて所定の方向に
のみ導電性を有するシ−トと、シ−トを介してプローブ
カードと第１の基板とを固定する固定手段と、半導体チ
ップを測定するための第２の回路部分が搭載された第２
の基板と、第１の基板及び第２の基板を取り付けるため
のブロックであって、第１の回路部分と第２の回路部分
との接続を行うための導電性のピンを有する上記ブロッ
クとを具備することを特徴とする。

【００１０】上記構成によれば、半導体装置のペレット
チェック工程において、プローブが交換可能な半導体測
定冶具を用いても、測定系の高周波特性を改善できる。

【００１１】ここで、プローブカードが四角形である
と、基板の加工が容易になりコストを削減できる。ま
た、プローブカードのランドとプローブカードに近接す
る基板のランドとの良好な接触を得るために、上記シ−
トとしてゴムシ−トを用いることが望ましい。

【００１２】さらに、プローブカードに近接する基板に
バッファ回路を搭載することにより、配線の引き回しに
よって生ずる高周波損失を低減できる。また、上記固定
手段として、プローブカードに近接する基板に埋め込ま
れた複数の位置決めピンと、該複数の位置決めピンに螺
合する複数のナットとを用いることにより、位置精度を
出すことが出来る。

【００１３】なお、基板を第１の基板と前記第２の基板
とに分けることにより、プローブカードの交換が容易に
なると共に、高さ方向の調整をすることができる。この
場合には、第１の基板及び前記第２の基板を取り付ける
ためのブロックを使用し、ブロック内に第１の回路部分
と第２の回路部分との接続を行うための導電性のピンを
設ける。ただし、高周波特性が厳格に要求される部分の
配線は、同軸ケーブルにより行うことが望ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基いて本発明の実施
の形態について説明する。図１の（ａ）は、本発明の一
実施形態に係る半導体測定冶具を示す平面図であり、
（ｂ）は側面断面図である。この半導体測定冶具は、半
導体ウェーハに当てるための複数のプローブ１が取り付
けられたプローブカード２と、測定回路の一部を構成す
る第１郡の電子部品１３が取り付けられた第１の基板１
０と、プローブカード２と第１の基板１０とを電気的に
接続するための異方性導電シート３と、測定回路の他の
一部を構成する第２郡の電子部品２３が実装された第２
の基板２０と、第１の基板１０及び第２の基板２０を固
定し電気的に接続するためのポゴブロック３０とを含ん
でいる。

【００１５】第１の基板１０には、従来の半導体測定冶
具では被測定デバイスの近くにレイアウトできなかった
バッファやリレー等の電子部品を搭載し、第２の基板２
０には、それ以外の幾つかの電子部品を搭載する。従来
の半導体測定冶具では、プローブのインダクタンス成分
と被測定デバイスや配線の容量成分との結合により、高
周波信号の伝送ロスや発振等の問題があったが、上記の
ように被測定デバイスの近くにバッファ等を配置するこ
とにより、これらの問題を解決することが出来る。第１
及び第２の基板としては、印刷回路基板（ＰＣボード）
を用いるのが一般的であるが、セラミック基板や金属基
板を用いてチップ部品を実装すれば、さらに回路面積を
小型化することができる。

【００１６】図２に示すように、第１の基板１０と第２
の基板２０とは、ポゴブロック３０を挟んで組み合わさ
れ、ネジ１１及び２１によって固定される。図３は、ポ
ゴブロック３０の平面図であるが、ポゴブロック３０の
四隅にはネジ穴３１が形成されており、ポゴブロック３
０の多数の個所に導電材を含むポゴピン３２が埋め込ま
れている。基板を２段構造とすることにより、プローブ
カード２を容易に取り付け、取り外しできる。また、ウ
ェーハ搬送装置のステージ高さが変更できない場合に
は、ポゴブロック３０の高さを変更することにより、各
種の被測定デバイスやプローブカードに対応できる。

【００１７】第１の基板１０には、図４に示すような位
置決めピン１２が埋め込まれており、図５に示すよう
に、この位置決めピン１２に異方性導電シート３とプロ
ーブカード２を通して、ナット４で固定する。固定され
た状態を拡大して示したのが図６である。位置決めピン
を使用することにより、正確な位置精度を出すことがで
きる。固定手段としては、上記の位置決めピンとナット
の他に、第１の基板１０に凹部を形成してプローブカー
ド２をはめ込み、回転可能な押し部によりロックする構
造等も考えられる。

【００１８】プローブカード２は、従来の丸型ではな
く、図７の（ａ）に示すように四角形のものを使用する
ことが望ましい。これにより、プローブカードの基板の
加工が容易となって、コストを削減できる。また、プロ
ーブカード２の大きさは、従来の６０％以下に抑えて、
なるべくプローブの近くに部品を配置できるようにする
ことが望ましい。

【００１９】図７の（ａ）に示すように、プローブカー
ド２の裏面には、プローブカード２に取り付けられた複
数のプローブ１にそれぞれ接続された複数のランドが設
けられている。また、図７の（ｂ）に示すように、第１
の基板１０の表面には、プローブカード２の複数のラン
ドに対応して、測定回路と接続するための複数のランド
が設けられている。

【００２０】プローブカード２と第１の基板１０との間
には、図５又は図６に示すように、異方性導電シート３
が挟まれる。この異方性導電シート３は、プローブカー
ド２の各々のランドと、それに対応する第１の基板１０
のそれぞれのランドとの間でのみ導通を得るように、ラ
ンドの形状に応じて異方向の導電性を有している。この
ような異方性導電シートを用いて電気的な接続を行え
ば、高周波特性を損なうことがない。また、異方性導電
シートを用いることにより、様々なピッチのプリントパ
ターンに対応することが可能である。この導電シートの
材質としては、プローブカードと第１の基板との間で安
定した接続を得るために、導電性ゴムシートが好適であ
る。

【００２１】第１の基板１０の回路と第２の基板２０の
回路とは、ポゴブロック３０に埋め込まれたポゴピン３
１によって接続される。ポゴピンを使用することによ
り、高周波信号のロスをある程度抑えることが出来る。
ただし、より厳しい特性が要求される配線については、
図１の（ｂ）に示すような同軸線４０を使用すれば良
い。

【００２２】なお、上記の実施形態においては、２段構
造の基板を用いる半導体測定冶具について説明したが、
ウェーハ搬送装置のステージの高さが調節可能である場
合等においては、１段構造の基板を用いることも可能で
ある。

【００２３】

【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、半導
体装置のペレットチェック工程において、プローブが交
換可能な半導体測定冶具を用いても、測定系の高周波特
性を改善できる。従って、高周波デバイスのチップ出荷
に対応することが可能となる。さらに、チップ出荷対応
が可能となることで、ファイナルチェック（モールドサ
ンプル測定）が不要になる。また、通常のプローブカー
ドを使用しても良好な高周波特性が得られるため、コス
ト的にもあまり高価とならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る半導体測
定冶具を示す平面図であり、（ｂ）は側面断面図であ
る。

【図２】本発明の一実施形態に係る半導体測定冶具の組
み立てを示す断面図である。

【図３】図２に示すポゴブロック３０の平面図である。

【図４】図２の位置決めピン１２を示す図である。

【図５】位置決めピンとナットを用いて導電シートとプ
ローブカードを固定する構造を示す図である。

【図６】位置決めピンに導電シートとプローブカードが
固定された状態を示す図である。

【図７】（ａ）は、プローブカードの裏面に設けられた
ランドを示す平面図であり、（ｂ）は、第１の基板の表
面に設けられたランドを示す平面図である。

【図８】（ａ）は、従来の半導体測定冶具を示す平面図
であり、（ｂ）は側面図である。

【図９】ステージにウェーハを載せて半導体測定冶具に
より半導体チップの測定を行うやり方を示す図である。

【符号の説明】

１プローブ２プローブカー
ド３導電シート４ナット１０第１の基板１１、２１ネジ１２位置決めピン１３、２３電子
部品２０第２の基板３０ポゴブロック３１ネジ穴３２ポゴピン４０同軸線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体チップと接触するための複数のプ
ローブが取り付けられ、前記複数のプローブにそれぞれ
電気的に接続された複数のランドを有するプローブカー
ドと、前記半導体チップを測定するための回路の一部が搭載さ
れ、前記プローブカードの複数のランドに対応して複数
のランドが設けられた基板と、前記プローブカードの複数のランドと前記基板の複数の
ランドとの間でそれぞれ電気的導通をとるために、ラン
ドの形状に応じて所定の方向にのみ導電性を有するシ−
トと、前記シ−トを介して前記プローブカードと前記基板とを
固定する固定手段と、を具備することを特徴とする半導
体測定冶具。
【請求項２】半導体チップと接触するための複数のプ
ローブが取り付けられ、前記複数のプローブにそれぞれ
電気的に接続された複数のランドを有するプローブカー
ドと、前記半導体チップを測定するための第１の回路部分が搭
載され、前記プローブカードの複数のランドに対応して
複数のランドが設けられた第１の基板と、前記プローブカードの複数のランドと前記第１の基板の
複数のランドとの間でそれぞれ電気的導通をとるため
に、ランドの形状に応じて所定の方向にのみ導電性を有
するシ−トと、前記シ−トを介して前記プローブカードと前記第１の基
板とを固定する固定手段と、前記半導体チップを測定するための第２の回路部分が搭
載された第２の基板と、前記第１の基板及び前記第２の基板を取り付けるための
ブロックであって、前記第１の回路部分と前記第２の回
路部分との接続を行うための導電性のピンを有する前記
ブロックと、を具備することを特徴とする半導体測定冶
具。
【請求項３】前記プローブカードが四角形であること
を特徴とする請求項１記載の半導体測定冶具。
【請求項４】前記プローブカードが四角形であること
を特徴とする請求項２記載の半導体測定冶具。
【請求項５】前記シ−トがゴムシ−トであることを特
徴とする請求項１記載の半導体測定冶具。
【請求項６】前記シ−トがゴムシ−トであることを特
徴とする請求項２記載の半導体測定冶具。
【請求項７】前記回路がバッファを含むことを特徴と
する請求項１記載の半導体測定冶具。
【請求項８】前記第１の回路がバッファを含むことを
特徴とする請求項２記載の半導体測定冶具。
【請求項９】前記固定手段が、前記基板に埋め込まれ
た複数の位置決めピンと、該複数の位置決めピンに螺合
する複数のナットとを含むことを特徴とする請求項１記
載の半導体測定冶具。
【請求項１０】前記固定手段が、前記第１の基板に埋
め込まれた複数の位置決めピンと、該複数の位置決めピ
ンに螺合する複数のナットとを含むことを特徴とする請
求項２記載の半導体測定冶具。
【請求項１１】前記第１の回路部分と前記第２の回路
部分との一部の接続が同軸ケーブルにより行われること
を特徴とする請求項２記載の半導体測定冶具。