JP2002170855A - プローバ - Google Patents

プローバ

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JP2002170855A
JP2002170855A JP2000365693A JP2000365693A JP2002170855A JP 2002170855 A JP2002170855 A JP 2002170855A JP 2000365693 A JP2000365693 A JP 2000365693A JP 2000365693 A JP2000365693 A JP 2000365693A JP 2002170855 A JP2002170855 A JP 2002170855A
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JP
Japan
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probe card
card holder
card
chuck mechanism
prober
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000365693A
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English (en)
Inventor
Eizo Wada
榮造 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Seimitsu Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Seimitsu Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スループットが低下することなく、かつ半導
体デバイスの電極バッド及びプローブカード等に損傷を
与えることがないカード保持具を備えているプローバを
提供する。 【解決手段】 本発明のプローバは、ウェハ10のチャ
ック機構4はヒートプレート5を備えており、プローブ
カード1はカード保持具2に載置され、カード保持具が
ヘッドプレート3に固定される構造となっている。カー
ド保持具は、熱伝導性の良い材質と熱膨張係数の小さい
材質との組み合わせにより構成されており、ヒートプレ
ートからの熱影響をなくすようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハ上に形成さ
れた複数の半導体デバイスの電気的特性を測定するため
に、ウェハを移動ステージに設けられたチャック機構上
に載置して保持し、テスタに接続されるプローブカード
の触針(プローブニードル)を各半導体デバイスの電極
パッドに順次接触させて、半導体デバイスの電気的な特
性検査を行うプローバに関するもので、特にプローブカ
ードを保持する機構の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
製造効率を向上させるために、ウェハに形成された多数
の半導体デバイスの電極パッドにプローブカードの触針
を接触させて、ICテスタからの試験信号を印加して半
導体デバイスからの出力信号を検出し、正常に動作しな
いデバイスは後の組み立て工程から除くと共に、その検
査結果が速やかにフィードバックされ、後の製造工程に
反映される。この検査に使用されるのがプローバであ
る。
【0003】このプローバは、例えば真空吸着等により
ウェハを保持するチャック機構を備えており、このウェ
ハのチャック機構上には、半導体デバイスの電極パッド
に対応した多数の触針を備えたプローブカードが固定さ
れている。そして駆動機構によりチャック機構を支持し
ているステージをX−Y−Z−θ方向に移動させ、チャ
ック機構に保持されたウェハの半導体デバイスの電極に
触針を接触させ、この触針を介してテスタにより試験測
定を行うように構成されている。
【0004】近年においては、半導体デバイスの耐久性
をテストすること、及び使用条件に合わせてテストする
必要性等から、ウェハのチャック機構内部に加熱装置を
設けて、例えば約150℃にチャック機構を加熱した高
温状態で、ウェハに形成された半導体デバイスの試験測
定が行われている。しかしながら、このような高温状態
で半導体デバイスの試験測定を行うプローバでは、ウェ
ハのチャック機構に近接、対向して配置されたプローブ
カードが、チャック機構からの輻射熱により熱膨張を起
こす。ところが、従来プローブカードは、その周囲がカ
ード保持具によって固定されているため、熱膨張を起こ
すと全体が反るように変形する。このためプローブカー
ドの触針の高さ(Z軸方向位置)が変化する。したがっ
てプローブカードの触針と半導体デバイスの電極パッド
との接触が不十分になり精度の良い試験測定を行えなか
ったり、逆に触針と電極パッドとが強く接触し過ぎて、
電極パッド等が損傷を受ける等の問題が生じる。
【0005】この問題を解決するものとして、従来より
特開平6−53294号公報に示されるようにプローブ
カードに、これを所定温度に加熱する温度制御機構を設
けたものが提案されている。しかしながら、この従来装
置は、プローブカードがその周囲をカード保持具によっ
て固定されていたので、このようなプローブカードの熱
膨張の問題が生じていたものであった。また、プローブ
カードの上面は、テスタ側から多数の電源ピン等が延出
しているので、プローブカードに温度制御機構を設ける
ことは実際には非常に難しい問題があった。
【0006】また、近年においては、プローブカードを
マシン外に引き出し簡単にセッテングできるようにする
ため、カードチェンジャー方式が採用されており、この
場合、図3で示されるようにプローブカード1はカード
保持具2の上に単に置かれているだけで、このカード保
持具2がヘッドプレート3に着脱自在に固定されるよう
になっている。ウェハ10はヒートプレート5を内蔵し
たチャック機構4に保持されている。なお、プローブカ
ード1は、図示しないスプリングで付勢されたコンタク
タによりカード保持具2に垂直方向に押し付けられてい
る。
【0007】このようなカードチェンジャー方式では、
プローブカード1はカード保持具2に固定されていない
ため、プローブカード1自体は熱膨張によって反るよう
な変形を起すことはないが、カード保持具2がヘッドプ
レート3に着脱自在に固定される構造となっているた
め、図3で点線に示すようにカード保持具2が、チャッ
ク機構4のヒートプレート5の輻射熱により下方に反る
ように変形する。この場合、上方に反るように変形する
場合も考えられるが、カード保持具2はコンタクタによ
る下方への押圧力を受けているので、通常は下方に撓み
変形する。そのため、プローブカード1の触針7の位置
も下方に下がる。この撓みは、最大で約100μmにも
達する。これはZ方向の変位ばかりでなく、X方向、Y
方向にも変位を生ずる原因となっている。
【0008】このことは、図4(a),(b)に示すよ
うに通常は触針7の電極パッド8へのオーバードライブ
(触針のパッドに当てる深さ)を約20〜80μmで管
理しているが、カード保持具2の撓みにより、図4
(b)に点線で示すようにこれをはるかにオーバーし
て、オーバードライブ(約120〜180μm)するこ
とになり、電極パッド8及びプローブカード1に損傷を
与えることになる。
【0009】また一方において、プローブカードの温度
が高い状態で常に触針7と電極パッド8との接触が行わ
れるように、試験測定開始時にプローブカードとウェハ
のチャック機構とを近接した状態にして、プレヒーティ
ングを行いプローブカードの温度上昇を待って試験測定
を開始する等の方法も採られているが、この場合はスル
ープットが低下し、作業効率が低下するという問題があ
った。
【0010】そこで、本出願人は、先に特願2000−
138259号として、プローブカードを載置するカー
ド保持具にヒータを設けたプローバを提案しており、こ
れにより、ウェハを保持するチャック機構の加熱装置か
らの熱の影響を受けることなく、プローブカードの触針
の位置を一定に保つようにしている。しかしながら、こ
のプローバにおいても、カード保持具にヒータを設置す
る必要があり、コストの面及びヒータの立ち上げ等に待
ち時間を要し、スループットの低下等の問題がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
に鑑みなされたもので、その目的は、スループットが低
下することなく、かつ半導体デバイスの電極パッド及び
プローブカードの触針に損傷を与えることのないプロー
ブカードのカード保持具を備えたプローバを提供するこ
とである。また、更なる目的は、ヒータを使用すること
なく、ウェハチャック機構の加熱装置から熱の影響を受
けずにプローブカードの触針の位置を一定に保つことが
できるプローブカードのカード保持具を備えたプローバ
を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載のプローバを提供する。請求項1に記載のプローバ
は、プローブカードを載置するカード保持具を熱伝導性
の良い材質と熱膨張係数の少ない材質との組み合わせよ
り構成したものであり、これにより、加熱装置をもつチ
ャック機構に近いところを熱膨張係数の小さい材質にし
て熱変形を減らし、他の部分を熱伝導性の良い材質にし
てカード保持具の温度上昇を減らしている。従って、ウ
ェハを保持するチャック機構からの熱の影響を受けるこ
となく、プローブカードの触針の位置を一定に保てるの
で、測定時に触針と半導体デバイスの電極パッドとが強
く接触し過ぎて、電極パッド及びプローブカード等が損
傷を受けることがない。
【0013】請求項2に記載のプローバは、請求項1に
記載の構造のカード保持具に加えて、カード保持具を固
定したヘッドプレートが強制冷却機能を有する構造とし
たものであり、カード保持具の熱をより一層効果的に下
げることができ、チャック機構からの熱の影響を一層排
除できる。請求項3に記載のプローバは、カード保持具
が熱膨張係数の異なる材質の重ね合わせにより構成する
ようにしたものであり、カード保持具にバイメタルの効
果を持たせ熱変形を相殺することで、その熱変形を防止
するようにしている。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態のプローブカードのカード保持具を備えたプロ
ーバについて説明する。本発明のプローバでは、ウェハ
10を、例えば真空吸着等で保持するチャック機構4の
内部には加熱装置としてヒートプレート5が設けられて
いる。このチャック機構は、図示しない駆動機構により
X,Y,Z,θ方向に動くことができる。チャック機構
4の上方には、多数の触針7を有した円板状プローブカ
ード1が円環状のカード保持具2上に載置されて配置さ
れている。これらの触針7は、ウェハ10上に形成され
た半導体デバイスの電極パッド8に対応して配列されて
いる。プローブカード1は、図示されていないスプリン
グ付勢されたコンタクタによってカード保持具2に押圧
されている。カード保持具2は、その上面がヘッドプレ
ート3に適宜の固定手段を用いて着脱自在に固定されて
いる。したがって、プローブカード1を交換するとき
は、カード保持具2をヘッドプレート3から外してマシ
ン外に引き出すことで容易にプローブカード1の交換及
びセッテングが行えるカードチェンジャー方式を採用で
きる。
【0015】1つの実施形態においては、カード保持具
2は、熱伝導性の良い材質と熱膨張係数の小さい材質と
の組み合わせにより構成されている。即ち、チャック機
構4に近い側で、プローブカード1の載置面を形成して
いる部分2aの材料を熱膨張係数の小さい材質を使用
し、ヘッドプレート3に近く、これに当接している側の
部分2bの材料を熱伝導性の良い材質を使用し、これら
を例えばネジ等により固着して、カード保持具2を形成
している。熱膨張係数の小さい材質としては、例えば鉄
系低熱膨張鋳造品(ノビナイト(商標))等が、熱伝導
性の良い材質としては、例えばAl等が好適である。更
に、チャック機構4のヒートプレート5からカード保持
具2が受ける熱を有効に放熱するために、ヘッドプレー
ト3に強制冷却機能を付加することも有効である。この
強制冷却機能としては、例えばヘッドプレート3に放熱
フィンを設けたり、又はヘッドプレート3を通る冷却水
通路を設ける等が有効である。
【0016】また別の実施形態においては、カード保持
具2を熱膨張係数が小さい材質と熱膨張係数が大きい材
質とを重ね合わせて、貼り合わせて形成することもでき
る。特にカード保持具2のプローブカード1を載置する
載置面を形成している薄肉部分のヒートチャック機構4
側の部分2cを熱膨張係数が大きな材質で、プローブカ
ード1の載置面側の部分2dを熱膨張係数が小さな材質
で形成されている。これにより、カード保持具2の内周
側の先端が上方に曲がって伸びようとする力と、下方に
曲がって伸びようとする力とを相殺するようにして、バ
イメタル効果でカード保持具2の変形を防止している。
この場合、熱膨張係数が大きな材質としては、例えば、
ステンレス鋼等を使用し、熱膨張係数が小さな材質とし
ては、例えば、鉄系低熱膨張鋳造品(ノビナイト(商
標))等が使用される。
【0017】以上のように構成された本発明のプローバ
では、カセットから搬送装置(図示せず)によってウェ
ハ10を順次、チャック機構4上にロード・アンロード
し、図示しない駆動機構によりチャック機構4をX,
Y,Z,θ方向に移動させることにより、ウェハ10の
半導体デバイスの電極パッド8をプローブカード1の触
針7に順次接触させ、触針7を介してテスタ(図示せ
ず)により半導体デバイスの電気的試験測定を行う。こ
の際、ウェハ10の耐久性又は使用条件での特性を検査
するために、ウェハ10はチャック機構4に設けられた
ヒートプレート5により、使用温度である、例えば15
0℃程度に加熱される。このチャック機構4の加熱によ
る輻射熱により、カード保持具2自身も60℃程に加熱
されるが、本実施形態のカード保持具2は、熱変形を受
け易い部分2aが熱膨張係数の小さい材質で形成されて
いて、他の部分2bが熱伝導性の良い材質で形成されて
いるので、カード保持具2は、従来のものに比べ1/3
〜1/5程の熱変形ですむ。特にヘッドプレート3が強
制冷却機能を有しているものでは、この輻射熱により受
ける熱が速やかに放熱される。
【0018】また別の実施形態のカード保持具2でも、
熱膨張係数の大きな材質と熱膨張係数の小さな材質との
バイメタル効果により、その熱による変形量を少なくす
ることができる。したがって、カード保持具2は、チャ
ック機構4のヒートプレート5の加熱による輻射熱によ
る影響を受けることなく、熱変形が防止できるので、プ
ローブカード1の触針7の位置(主にZ方向)が変動す
ることなく、常に所定圧力(オーバドライブ20〜80
μm)で触針7が半導体デバイスの電極パッド8に当接
することができ、精度の良い一連の試験測定が行える。
触針の圧力をかけ過ぎて、電極パッド及びプローブカー
ド等の損傷も防止できる。
【0019】更に、従来のプローバのようにカード保持
具がチャック機構の加熱による輻射熱により昇温し、そ
の温度が安定するのを待って測定を開始する必要がなく
なり、半導体デバイスの電気的試験測定のスループット
が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のプローバの要部の構成を
示す図である。
【図2】本発明の別の実施の形態のプローバの要部の構
成を示す図である。
【図3】従来のプローバの要部の構成を示す図である。
【図4】触針と電極パッドのオーバドライブを説明する
図で(a)は側面図、(b)は平面図である。
【符号の説明】
1…プローブカード 2…カード保持具 3…ヘッドプレート 4…チャック機構 5…ヒートプレート 7…触針 8…電極パッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G003 AD01 AG03 AG04 AG08 AG11 AG12 AH05 AH07 2G011 AA02 AA17 AB10 AC06 AC14 AE03 AF07 2G032 AB02 AE04 AF02 AL03 4M106 AA01 BA01 CA01 DD03 DD10 DD18 DD30 DJ02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェハ上に形成された複数の半導体デバ
    イスの電極パッドに対応して多数の触針が配列されたプ
    ローブカードと、該プローブカードを載置し、ヘッドプ
    レートに上面又は下面の一部が着脱自在に固定されるカ
    ード保持具と、加熱装置を備えているウェハのチャック
    機構と、該チャック機構を駆動して該プローブカードの
    触針と該半導体デバイスの電極パッドとを接触させる駆
    動機構とを具備しているプローバにおいて、 前記カード保持具が、熱伝導性の良い材質と熱膨張係数
    の小さい材質との組み合わせにより構成されていること
    を特徴とするブローバ。
  2. 【請求項2】 前記カード保持具を固定した前記ヘッド
    プレートが、強制冷却機能を有する構造としたことを特
    徴とする請求項1に記載のプローバ。
  3. 【請求項3】 ウェハ上に形成された複数の半導体デバ
    イスの電極パッドに対応して多数の触針が配列されたプ
    ローブカードと、該プローブカードを載置し、ヘッドプ
    レートに上面又は下面の一部が着脱自在に固定されたカ
    ード保持具と、加熱装置を備えているウェハのチャック
    機構と、該チャック機構を駆動して該プローブカードの
    触針と該半導体デバイスの電極パッドとを接触させる駆
    動機構とを具備しているプローバにおいて、 前記カード保持具が、熱膨張係数の異なる材質の重ね合
    わせにより構成されていることを特徴とするプローバ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006132064A1 (ja) * 2005-06-07 2006-12-14 Advantest Corporation アダプタ、該アダプタを備えたインタフェース装置及び電子部品試験装置
US7501843B2 (en) 2005-05-31 2009-03-10 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Movement amount operation correction method for prober, movement amount operation correction processing program, and prober
JP2014531583A (ja) * 2011-09-06 2014-11-27 ケーエルエー−テンカー コーポレイション 熱負荷に曝されるスピンドル、ステージ、または部品の受動的位置補償

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