JP2003232806A - Probe needle and measuring device using probe needle - Google Patents

Probe needle and measuring device using probe needle

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JP2003232806A
JP2003232806A JP2002032878A JP2002032878A JP2003232806A JP 2003232806 A JP2003232806 A JP 2003232806A JP 2002032878 A JP2002032878 A JP 2002032878A JP 2002032878 A JP2002032878 A JP 2002032878A JP 2003232806 A JP2003232806 A JP 2003232806A
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JP
Japan
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core wire
probe needle
insulating layer
electrically insulating
support member
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Application number
JP2002032878A
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Japanese (ja)
Inventor
Toyohiro Tsunakawa
豊廣 綱川
Naoki Hayashida
直樹 林田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a probe needle capable of accurate measurement by preventing a noise received from the outside during measurement of an electric characteristic of a semiconductor chip or its wafer, and by reducing trapping of charge even at the measuring time at a high temperature. <P>SOLUTION: This probe needle 20 used for measurement of the electric characteristic of a measuring object in contact with the measuring object is equipped with a core wire 40 for acquiring an electric signal in contact with the measuring object, and an external conductor 22 for covering the core wire excepting a part of the core wire. In the probe needle 20, an electrical insulating layer 26 comprising the air is formed between the external conductor 22 and the core wire 40. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物の電気的
特性を測定するプローブ針およびこのプローブ針を用い
た測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a probe needle for measuring electrical characteristics of an object to be measured and a measuring device using the probe needle.

【0002】[0002]

【従来の技術】被測定物、例えば半導体ウエハー及びこ
れを用いたIC(半導体集積回路装置)やLSI(大規
模集積回路)などの半導体チップの電気的特性等を測定
する際には、一般的に、プローブ針をこの半導体ウエハ
ー又は半導体チップのパッド又はリード等に接触させて
行う。そして、従来のプローブ針では、単一の針状の導
電体で構成されているため、被測定物の電気的特性の測
定中に外部からノイズの影響を受けやすく、そのため微
小電流や高周波による測定が困難であった。
2. Description of the Related Art Generally, a semiconductor wafer such as a semiconductor wafer and a semiconductor chip such as an IC (semiconductor integrated circuit device) or an LSI (large scale integrated circuit) using the semiconductor wafer is generally measured. Then, the probe needle is brought into contact with the pads or leads of the semiconductor wafer or semiconductor chip. Since the conventional probe needle is composed of a single needle-shaped conductor, it is easily affected by noise from the outside during measurement of the electrical characteristics of the DUT. Was difficult.

【0003】図16は、このように半導体ウエハー10
0の電気的特性の測定中に外部からのノイズの影響を受
けることを防止するために工夫した図である。また図1
7は図16のA−A線断面図であり、プローブ針120
の構造を示す図である。図16では、被測定物のうち半
導体ウエハー100に設けたパッド110にW(タング
ステン)等からなる導電体のプローブ針120を接触さ
せ、半導体ウエハー100の電気的特性を測定する。こ
の測定に際しては、半導体ウエハー100の故障率の程
度や潜在的な故障要因をあぶり出す等のために、加熱器
130をもって半導体ウエハー100を加熱する。その
後、この加熱したパッド110に芯線122を接触させ
て、半導体ウエハー100の電気的特性を測定する。
FIG. 16 shows such a semiconductor wafer 10
It is a figure devised in order to prevent being influenced by noise from the outside during the measurement of the electrical characteristics of 0. See also FIG.
7 is a sectional view taken along the line AA of FIG.
It is a figure which shows the structure of. In FIG. 16, a probe needle 120 made of a conductor such as W (tungsten) is brought into contact with the pad 110 provided on the semiconductor wafer 100 of the object to be measured, and the electrical characteristics of the semiconductor wafer 100 are measured. At the time of this measurement, the semiconductor wafer 100 is heated by the heater 130 in order to expose the degree of failure rate of the semiconductor wafer 100 and potential failure factors. Then, the core wire 122 is brought into contact with the heated pad 110, and the electrical characteristics of the semiconductor wafer 100 are measured.

【0004】ここで、このプローブ針120の構造は、
図17に示されるように、芯線122をプローブ針12
0の中心に配置し、この芯線122の周囲をテフロン
(登録商標)等からなる電気絶縁体材料124で被覆
し、さらにこの電気絶縁体材料124を導電材料126
で被覆する構造をしている。すなわち、芯線122と導
電材料126との間に電気絶縁体材料124を配置する
ことで、半導体ウエハー100の測定中に、導電材料1
26から芯線122側に不要な電流が侵入することによ
るノイズの発生を抑制しようとしている。
Here, the structure of the probe needle 120 is as follows.
As shown in FIG. 17, the core wire 122 is connected to the probe needle 12
The core wire 122 is arranged at the center of 0, and the periphery of the core wire 122 is covered with an electric insulator material 124 made of Teflon (registered trademark) or the like.
The structure is covered with. That is, by disposing the electrical insulator material 124 between the core wire 122 and the conductive material 126, the conductive material 1 is measured during the measurement of the semiconductor wafer 100.
An attempt is made to suppress the generation of noise due to the intrusion of an unnecessary current from 26 to the core wire 122 side.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におけ
る電子機器は小型薄型化が要求されており、電子機器が
小型薄型化されると、この電子機器に用いられる半導体
チップも小型化される。また、現在における半導体チッ
プには、小型薄型化の要求に加え、その処理能力につい
ても高度処理能力化が要求されている。そして、これら
の要請に応えるため、半導体チップについては極小でか
つ低消費電力で動作する高品位な半導体チップが開発さ
れている。しかし、このような高品位の半導体チップ
は、半導体ウエハーにフェムトアンペア(fA)単位の
僅かなリーク電流等が生じても、誤動作を発生させる原
因になる。したがって、プローブ針を用いた測定装置
は、この僅かなリーク等についても測定できなければ、
高品位の半導体チップを開発することも、市場に安定供
給することも困難になってしまう。
By the way, in recent years, electronic devices have been required to be smaller and thinner, and when the electronic devices are made smaller and thinner, the semiconductor chips used in the electronic devices are also made smaller. In addition to the demand for smaller and thinner semiconductor chips at present, higher processing capability is required for their processing capability. In order to meet these demands, a high-quality semiconductor chip, which is extremely small and operates with low power consumption, has been developed. However, such a high-quality semiconductor chip causes a malfunction even if a slight leak current of femtoampere (fA) unit is generated in the semiconductor wafer. Therefore, if the measuring device using the probe needle cannot measure even this slight leak,
It will be difficult to develop high-quality semiconductor chips and to stably supply them to the market.

【0006】一方、上述のように、芯線122をテフロ
ン(登録商標)等からなる電気絶縁体材料124で被覆
する構造のプローブ針120では、外部からのノイズの
影響を防止できたとしても、テフロン(登録商標)等か
らなる電気絶縁体材料124中に、微小な電荷がトラッ
プされることで、芯線122に不要な電流が侵入してノ
イズが発生してしまうおそれがある。特に、摂氏100
℃から摂氏150℃の高温下での測定時においては、電
気絶縁体材料124中に電荷がトラップして、例えば1
00fAの微電流が発生し、ノイズ源となってしまっ
た。したがって、芯線122をテフロン(登録商標)等
からなる電気絶縁体材料124で被覆するプローブ針1
20を用いて、上述のように高品位の半導体ウエハー1
00等の電気的特性を測定しようとしても、微小電流や
高周波による測定をすることが困難となってしまう。
On the other hand, as described above, in the probe needle 120 having a structure in which the core wire 122 is covered with the electric insulating material 124 made of Teflon (registered trademark) or the like, even if the influence of external noise can be prevented, the Teflon material can be prevented. A minute electric charge is trapped in the electric insulator material 124 made of (registered trademark) or the like, which may cause an unwanted current to enter the core wire 122 and generate noise. In particular, 100 degrees Celsius
At the time of measurement at a high temperature of 150 ° C. to 150 ° C., charges are trapped in the electric insulator material 124, and for example, 1
A small current of 00fA was generated and became a noise source. Therefore, the probe needle 1 in which the core wire 122 is coated with the electric insulator material 124 made of Teflon (registered trademark) or the like
20 using the high-quality semiconductor wafer 1 as described above.
However, even if an electric characteristic such as 00 is measured, it becomes difficult to measure with a minute current or a high frequency.

【0007】本発明の目的は、上述の課題を解決するた
めのものであり、半導体チップまたは半導体ウエハーの
電気的特性の測定中に、外部から受けるノイズを防止
し、さらに高温下の測定時においても電荷がトラップす
ることで発生するノイズを抑制して、精度のよい測定を
可能にするプローブ針およびプローブ針を用いた測定装
置を提供することを目的としている。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to prevent noise received from the outside during the measurement of the electrical characteristics of a semiconductor chip or a semiconductor wafer, and during measurement at high temperature. Another object of the present invention is to provide a probe needle and a measuring device using the probe needle, which suppresses noise generated due to trapping of electric charges and enables accurate measurement.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項1の
発明によれば、被測定物に接触して前記被測定物の電気
的特性の測定に用いられるプローブ針であって、前記被
測定物に接触して電気信号を得る芯線と、前記芯線の一
部を除いて前記芯線を覆う導電性の外部体とを備え、前
記外部体と前記芯線との間に空気からなる電気絶縁層を
形成することを特徴とするプローブ針により達成され
る。
According to the invention of claim 1, the above object is to provide a probe needle which is used for measuring an electrical characteristic of the object to be measured by contacting the object to be measured. An electrical insulating layer that includes a core wire that contacts an object to be measured to obtain an electric signal, and a conductive outer body that covers the core wire except a part of the core wire, and that is made of air between the outer body and the core wire. Is achieved by a probe needle.

【0009】請求項1の構成によれば、電気信号を得る
芯線と、この芯線の一部を覆う外部体との間に、空気か
らなる電気絶縁層を備えている。したがって、半導体ウ
エハー等の被測定物の電気的測定中に外部体に電流が流
れたとしても、空気からなる電気絶縁層があるので、こ
の電流が芯線に影響を及ぼして発生する外来ノイズを防
止することができる。さらに、芯線の周囲に存在する電
気絶縁層は空気からなるため、例えば摂氏100℃から
摂氏150℃の高温下の測定時においても、有体物から
なる電気絶縁体材料のように電荷がトラップするような
ことはない。これにより、例えば半導体チップまたは半
導体ウエハーのような被測定物の電気的特性の測定中
に、外部から受けるノイズを防止し、さらに高温下の測
定時においても電荷がトラップすることを抑制して、精
度のよい測定を可能にするプローブ針を提供することが
できる。
According to the structure of claim 1, an electric insulating layer made of air is provided between the core wire for obtaining an electric signal and the external body covering a part of the core wire. Therefore, even if a current flows through an external body during electrical measurement of an object to be measured such as a semiconductor wafer, there is an electrically insulating layer made of air, and this current prevents external noise generated by affecting the core wire. can do. Further, since the electric insulating layer existing around the core wire is made of air, even when the measurement is performed at a high temperature of 100 ° C. to 150 ° C., electric charges are trapped like an electric insulating material made of a tangible material. There is no such thing. This prevents noise received from the outside during measurement of electrical characteristics of an object to be measured such as a semiconductor chip or a semiconductor wafer, and further suppresses trapping of charges even at the time of measurement at high temperature, It is possible to provide a probe needle that enables accurate measurement.

【0010】また、請求項2の発明によれば、請求項1
の構成において、前記空気からなる電気絶縁層は第1の
電気絶縁層であり、前記外部体と前記第1の電気絶縁層
との間であって前記外部体の内面に第2の電気絶縁層を
設ける、ことを特徴とする。請求項2の構成によれば、
外部体と第1の電気絶縁層との間に第2の電気絶縁層が
配置してある。すなわち、外部体の内側に第2の電気絶
縁層を設けている。これにより、請求項1と同様の作用
を発揮し、芯線が外部体に接触してしまった場合であっ
ても、外部体に流れる電流による芯線への影響をさらに
防止して、被測定物の電気的特性測定中のノイズを防止
することができる。また、この第2の電気絶縁層は外部
体の内壁を保護することにもなる。
According to the invention of claim 2, claim 1
In the above configuration, the electrically insulating layer made of air is a first electrically insulating layer, and a second electrically insulating layer is provided between the outer body and the first electrically insulating layer and on the inner surface of the outer body. Is provided. According to the configuration of claim 2,
A second electrically insulating layer is arranged between the outer body and the first electrically insulating layer. That is, the second electrically insulating layer is provided inside the outer body. As a result, the same effect as in claim 1 is exerted, and even when the core wire comes into contact with the external body, the influence of the current flowing through the external body on the core wire is further prevented, and the object to be measured is prevented. It is possible to prevent noise during electric characteristic measurement. The second electrically insulating layer also protects the inner wall of the outer body.

【0011】また、請求項3の発明によれば、請求項1
の構成において、前記芯線と前記外部体との間には、前
記芯線を支持するための電気絶縁性の支持部材を備え
る、ことを特徴とする。請求項3の構成によれば、前記
芯線と前記外部体との間に、前記芯線を支持する支持部
材が設けられている。すなわち、芯線と外部体との間に
空気からなる電気絶縁層を形成するには芯線をいわゆる
中空状に配置する必要があり、そのために、芯線を支持
部材で支持する。これにより、請求項1と同様の作用を
発揮し、さらに支持部材をもって芯線を確実に中空状に
配置して、空気からなる電気絶縁層を形成することが可
能となる。
According to the invention of claim 3, claim 1
In the configuration described above, an electrically insulating support member for supporting the core wire is provided between the core wire and the external body. According to the structure of claim 3, a support member that supports the core wire is provided between the core wire and the external body. That is, it is necessary to arrange the core wire in a so-called hollow shape in order to form the electrical insulating layer made of air between the core wire and the external body, and therefore, the core wire is supported by the supporting member. As a result, the same effect as that of the first aspect can be achieved, and the core wire can be surely arranged in the hollow shape by the supporting member to form the electrically insulating layer made of air.

【0012】また、請求項4の発明によれば、請求項3
の構成において、少なくとも前記支持部材の一部が前記
外部体の開口端部を封止する、ことを特徴とする。これ
により、請求項4の発明は、請求項3と同様の作用を発
揮し、また外部から埃等の浮遊物が空気からなる電気絶
縁層に侵入することを防止し、さらに支持部材とは別の
新たな封止材を設けるなどの必要がなくなるため、部品
点数が減らせる。
Further, according to the invention of claim 4, claim 3
In the above configuration, at least a part of the support member seals the open end of the external body. As a result, the invention of claim 4 exhibits the same effect as that of claim 3, prevents floating substances such as dust from entering the electrically insulating layer of air from the outside, and separates it from the support member. Since it is not necessary to provide a new sealing material, the number of parts can be reduced.

【0013】また上記目的は、請求項5の発明によれ
ば、被測定物に接触して前記被測定物の電気的特性の測
定に用いられるプローブ針を用いる測定装置であって、
前記プローブ針は、前記被測定物に接触して電気信号を
得る芯線と、前記芯線の一部を除いて前記芯線を覆う導
電性の外部体とを備え、前記外部体と前記芯線との間に
空気からなる電気絶縁層を形成する、ことを特徴とする
測定装置により達成される。
Further, according to the invention of claim 5, there is provided a measuring device using a probe needle which is in contact with an object to be measured and is used for measuring an electrical characteristic of the object to be measured,
The probe needle includes a core wire that comes into contact with the object to be measured to obtain an electric signal, and a conductive outer body that covers the core wire except a part of the core wire, and between the outer body and the core wire. And an electrical insulating layer made of air are formed on the measuring device.

【0014】請求項5の構成によれば、測定装置に用い
られるプローブ針は、電気信号を得る芯線と、この芯線
の一部を覆う外部体との間に、空気からなる電気絶縁層
を備えている。したがって、半導体ウエハー等の被測定
物の電気的測定中に外部体に電流が流れたとしても、空
気からなる電気絶縁層があるので、この電流が芯線に影
響を及ぼして発生する外来ノイズを防止することができ
る。さらに、芯線の周囲に存在する電気絶縁層は空気か
らなるため、例えば摂氏100℃から摂氏150℃の高
温下の測定時においても、有体物からなる電気絶縁体材
料のように電荷がトラップするようなことはない。これ
により、例えば半導体チップまたは半導体ウエハーのよ
うな被測定物の電気的特性の測定中に、外部から受ける
ノイズを防止し、さらに高温下の測定時においても電荷
がトラップすることを抑制して、精度のよい測定を可能
にするプローブ針を用いた測定装置を提供することがで
きる。
According to the structure of the fifth aspect, the probe needle used in the measuring device is provided with an electric insulating layer made of air between a core wire for obtaining an electric signal and an external body covering a part of the core wire. ing. Therefore, even if a current flows through an external body during electrical measurement of an object to be measured such as a semiconductor wafer, there is an electrically insulating layer made of air, and this current prevents external noise generated by affecting the core wire. can do. Further, since the electric insulating layer existing around the core wire is made of air, even when the measurement is performed at a high temperature of 100 ° C. to 150 ° C., electric charges are trapped like an electric insulating material made of a tangible material. There is no such thing. This prevents noise received from the outside during measurement of electrical characteristics of an object to be measured such as a semiconductor chip or a semiconductor wafer, and further suppresses trapping of charges even at the time of measurement at high temperature, A measuring device using a probe needle that enables accurate measurement can be provided.

【0015】また、請求項6の発明によれば、請求項5
の構成において、前記空気からなる電気絶縁層は第1の
電気絶縁層であり、前記外部体と前記第1の電気絶縁層
との間であって前記外部体の内面に第2の電気絶縁層を
設ける、ことを特徴とする。請求項6の構成によれば、
外部体と第1の電気絶縁層との間に第2の電気絶縁層が
配置してある。すなわち、外部体の内側に第2の電気絶
縁層を設けている。これにより、請求項5と同様の作用
を発揮し、芯線が外部体に接触してしまった場合であっ
ても、外部体に流れる電流による芯線への影響をさらに
防止して、被測定物の電気的特性測定中のノイズを防止
することができる。また、この第2の電気絶縁層は外部
体の内壁を保護することにもなる。
According to the invention of claim 6, claim 5
In the above configuration, the electrically insulating layer made of air is a first electrically insulating layer, and a second electrically insulating layer is provided between the outer body and the first electrically insulating layer and on the inner surface of the outer body. Is provided. According to the configuration of claim 6,
A second electrically insulating layer is arranged between the outer body and the first electrically insulating layer. That is, the second electrically insulating layer is provided inside the outer body. Thus, the same effect as in claim 5 is exhibited, and even when the core wire comes into contact with the external body, the influence of the current flowing through the external body on the core wire is further prevented, and the object to be measured is prevented. It is possible to prevent noise during electric characteristic measurement. The second electrically insulating layer also protects the inner wall of the outer body.

【0016】また、請求項7の発明によれば、請求項5
の構成において、前記芯線と前記外部体との間には、前
記芯線を支持するための電気絶縁性の支持部材を備え
る、ことを特徴とする。請求項7の構成によれば、前記
芯線と前記外部体との間に、前記芯線を支持する支持部
材が設けられている。すなわち、芯線と外部体との間に
空気からなる電気絶縁層を形成するには芯線をいわゆる
中空状に配置する必要があり、そのために、芯線を支持
部材で支持する。これにより、請求項5と同様の作用を
発揮し、さらに支持部材をもって芯線を確実に中空状に
配置して、空気からなる電気絶縁層を形成することが可
能となる。
According to the invention of claim 7, claim 5
In the configuration described above, an electrically insulating support member for supporting the core wire is provided between the core wire and the external body. According to the configuration of claim 7, a support member that supports the core wire is provided between the core wire and the external body. That is, it is necessary to arrange the core wire in a so-called hollow shape in order to form the electrical insulating layer made of air between the core wire and the external body, and therefore, the core wire is supported by the supporting member. As a result, the same effect as in claim 5 is exerted, and the core wire can be surely arranged in the hollow shape by the supporting member to form the electrically insulating layer made of air.

【0017】また、請求項8の発明によれば、請求項7
の構成において、少なくとも前記支持部材の一部が前記
外部体の開口端部を封止する、ことを特徴とする。これ
により、請求項8の発明は、請求項7と同様の作用を発
揮し、また外部から埃等の浮遊物が空気からなる電気絶
縁層に侵入することを防止し、さらに支持部材とは別の
新たな封止材を設けるなどの必要がなくなるため、部品
点数が減らせる。
According to the invention of claim 8, claim 7 is provided.
In the above configuration, at least a part of the support member seals the open end of the external body. As a result, the invention of claim 8 exhibits the same effect as that of claim 7, prevents floating substances such as dust from entering the electrical insulating layer made of air from the outside, and separates it from the support member. Since it is not necessary to provide a new sealing material, the number of parts can be reduced.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below is a preferred specific example of the present invention,
Although various technically preferable limitations are given, the scope of the present invention is not limited to these forms unless otherwise specified in the description below.

【0019】図1は本実施形態であるプローブ針を備え
る測定装置の概略ブロック図である。また、図2はこの
プローブ針を被測定物に接触させている概略斜視図であ
る。この図1および図2においては、被測定物は例えば
シリコンウエハーをダイシングでカットした半導体ウエ
ハー1であり、この半導体ウエハー1上には電気信号の
入出力を行う複数のパッド2,2,2が設けられてい
る。なお、図1および図2では、測定装置10は半導体
ウエハー1の電気的特性を測定するものであるが、本発
明では、測定装置10は電気的特性を測定するものであ
ればこれに限らず、この半導体ウエハー1を用いた半導
体デバイス等の電気的特性を測定するのに用いてもよ
い。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a measuring apparatus having a probe needle according to this embodiment. Further, FIG. 2 is a schematic perspective view in which the probe needle is brought into contact with the object to be measured. In FIG. 1 and FIG. 2, the object to be measured is a semiconductor wafer 1 obtained by cutting a silicon wafer by dicing, for example, and a plurality of pads 2, 2, 2 for inputting and outputting electric signals are provided on the semiconductor wafer 1. It is provided. 1 and 2, the measuring device 10 measures the electrical characteristics of the semiconductor wafer 1. However, in the present invention, the measuring device 10 is not limited to this as long as it measures the electrical characteristics. It may also be used to measure the electrical characteristics of a semiconductor device or the like using this semiconductor wafer 1.

【0020】本実施形態の測定装置10では、測定環境
を整える要素として、チャック6と、加熱/冷却装置7
と、コントローラ8とが配置されている。このチャック
6は半導体ウエハー1を固定するためのものである。具
体的には、チャック6の上には半導体ウエハー1を載置
する載置面1A場所があり、この載置面1Aに例えば真
空吸着器1Bが設けられており、この真空吸着器1Bは
半導体ウエハー1を載置面1Aに真空吸着して固定す
る。また、加熱/冷却装置7は、半導体ウエハー1の欠
陥率の程度や潜在的な欠陥要因をあぶり出すための加速
寿命テストを行う等のために、半導体ウエハー1を高温
環境又は低温環境下におくための装置である。具体的に
は加熱/冷却装置7はヒーター(図示せず。)等でチャ
ック6を介して半導体ウエハー1を加熱等するようにな
っている。また、コントローラ8は加熱/冷却装置7の
加熱および冷却温度を制御することができるようになっ
ている。したがって、半導体ウエハー1の電気的特性は
任意の温度環境下において測定することができる。
In the measuring device 10 of this embodiment, the chuck 6 and the heating / cooling device 7 are provided as elements for adjusting the measurement environment.
And a controller 8 are arranged. The chuck 6 is for fixing the semiconductor wafer 1. Specifically, there is a mounting surface 1A place on which the semiconductor wafer 1 is mounted on the chuck 6, and the mounting surface 1A is provided with, for example, a vacuum suction device 1B. The wafer 1 is vacuum-adsorbed and fixed on the mounting surface 1A. Further, the heating / cooling device 7 places the semiconductor wafer 1 in a high temperature environment or a low temperature environment in order to perform an accelerated life test for revealing the degree of defect rate of the semiconductor wafer 1 and potential defect factors. It is a device for. Specifically, the heating / cooling device 7 heats the semiconductor wafer 1 via the chuck 6 with a heater (not shown) or the like. Further, the controller 8 can control the heating and cooling temperatures of the heating / cooling device 7. Therefore, the electrical characteristics of the semiconductor wafer 1 can be measured under an arbitrary temperature environment.

【0021】次に、測定装置10では、半導体ウエハー
1上のパッド2に接触して実際に電気的特性を測定する
ための要素であるプローブ針20と、マニュピレーター
50と、計測器60とが配置されている。プローブ針2
0は、半導体ウエハー1上のパッド2に接触して電気信
号を得るための芯線40と、この芯線40を外部空間か
ら遮断するための外部導体22を備えている。この外部
導体22は外部体に相当する。
Next, in the measuring apparatus 10, the probe needle 20 which is an element for contacting the pad 2 on the semiconductor wafer 1 to actually measure the electrical characteristics, the manipulator 50, and the measuring instrument 60 are arranged. Has been done. Probe needle 2
Reference numeral 0 includes a core wire 40 for contacting the pad 2 on the semiconductor wafer 1 to obtain an electric signal, and an external conductor 22 for cutting off the core wire 40 from the external space. The outer conductor 22 corresponds to an outer body.

【0022】芯線40はパッド2から電気信号を得るこ
とができ、さらに、安定した測定等を可能とするための
強靭と弾力性を有する。そのため、芯線40は導電性を
有する金属導体のうち、タングステン、タングステンカ
ーバイト、ベリリウムカッパ等の金属導体からなる。そ
して、半導体デバイスのサイズ極小化に伴って、パッド
2のサイズも極小化されているため、芯線40はこの極
小化されたパッド2に対応して、例えば直径200μm
〜300μmの太さであり、かつパッド2に接触する芯
線40の端部40Aが先細りに形成されている。
The core wire 40 can obtain an electric signal from the pad 2, and has strength and elasticity for enabling stable measurement and the like. Therefore, the core wire 40 is made of a metal conductor such as tungsten, tungsten carbide, or beryllium kappa among the conductive metal conductors. Since the size of the pad 2 is also minimized as the size of the semiconductor device is minimized, the core wire 40 corresponds to the minimized pad 2 and has a diameter of, for example, 200 μm.
The end portion 40A of the core wire 40, which has a thickness of ˜300 μm and is in contact with the pad 2, is tapered.

【0023】外部導体22は、芯線40の一部を除いて
芯線40を管状に覆う通電可能な金属である。このよう
に、外部導体22を通電可能な金属にすることで、プロ
ーブ針20に不必要な電流が侵入した場合においても、
外部導体22は後述するマニュピレーター50を介して
不必要な電流を逃がす所謂アース(接地)としての役割
を果たすことができる。外部導体22は芯線40の直径
よりも大きな内径を有する管状の部材である。図示例で
は断面円形状を有する外部導体22は、両端開放されて
いて、約数μm〜数十μm単位の厚さのNi(ニッケ
ル)やCu(銅)等からなる。
The outer conductor 22 is an electrically conductive metal that covers the core wire 40 in a tubular shape except for a part of the core wire 40. As described above, by making the outer conductor 22 a metal capable of conducting electricity, even when an unnecessary current enters the probe needle 20,
The outer conductor 22 can serve as a so-called earth (ground) for releasing an unnecessary current through a manipulator 50 described later. The outer conductor 22 is a tubular member having an inner diameter larger than the diameter of the core wire 40. In the illustrated example, the outer conductor 22 having a circular cross section is open at both ends and is made of Ni (nickel), Cu (copper) or the like having a thickness of about several μm to several tens of μm.

【0024】図1と図2に示すように、マニュピレータ
ー50は、上述のプローブ針20に設けられた芯線40
をパッド2に接触できるように、位置合せをするための
装置である。すなわち、図2に示すように、マニュピレ
ーター50にはプローブ針20を固定するためのアーム
52が設けられている。マニュピレーター50は、アー
ム52をX軸方向に移動する手段としてX軸マイクロメ
ータヘッド53、Y軸方向に移動する手段としてY軸マ
イクロメータヘッド54、およびZ軸方向に移動する手
段としてZ軸マイクロメータヘッド55を有している。
このマニュピレーター50は、手動でアーム52を介し
てプローブ針20を半導体ウエハー1に対して移動させ
るが、図3に示すように、制御部59でX軸モータ5
6、Y軸モータ57、およびZ軸モータ58を作動させ
て、自動制御でアーム52を介してプローブ針20を移
動させてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the manipulator 50 includes a core wire 40 provided on the probe needle 20 described above.
Is a device for aligning so that the pad can be brought into contact with the pad 2. That is, as shown in FIG. 2, the manipulator 50 is provided with an arm 52 for fixing the probe needle 20. The manipulator 50 includes an X-axis micrometer head 53 as means for moving the arm 52 in the X-axis direction, a Y-axis micrometer head 54 as means for moving the arm 52, and a Z-axis micrometer as means for moving in the Z-axis direction. It has a head 55.
The manipulator 50 manually moves the probe needle 20 with respect to the semiconductor wafer 1 via the arm 52, but as shown in FIG.
6, the Y-axis motor 57 and the Z-axis motor 58 may be operated to automatically move the probe needle 20 via the arm 52.

【0025】また、図1のプローブ針20の後端には、
計測器60が接続されている。この計測器60はプロー
ブ針20からのパッド2の微小電流を計測して数値化す
る。
At the rear end of the probe needle 20 shown in FIG.
The measuring instrument 60 is connected. This measuring instrument 60 measures and digitizes a minute current of the pad 2 from the probe needle 20.

【0026】次に、図4から図6を参照してプローブ針
20の構造について説明する。図4はこのプローブ針2
0の拡大概略斜視図である。図5(a)は図4のB−B
線切断端面図であり、図5(b)は図4のC−C線切断
端面図である。図6は図4のD−D線断面図である。こ
のプローブ針20は、芯線40、外部導体22、及び支
持部材24を有していている。芯線40は、上述のよう
にW(タングステン)等の金属導体からなり、中間部分
40Bと、先端部40Aを含む部分40D、および計測
器60側に電気的に接続されている接続部40Cを有
し、外部導体22の中心線CLに沿って中心を通ってい
る。
Next, the structure of the probe needle 20 will be described with reference to FIGS. Figure 4 shows this probe needle 2
It is an expansion schematic perspective view of 0. FIG. 5A is BB of FIG.
FIG. 5 is a sectional end view taken along line C-C of FIG. 4. FIG. 6 is a sectional view taken along line DD of FIG. The probe needle 20 has a core wire 40, an outer conductor 22, and a support member 24. The core wire 40 is made of a metal conductor such as W (tungsten) as described above, and has an intermediate portion 40B, a portion 40D including the tip end portion 40A, and a connecting portion 40C electrically connected to the measuring instrument 60 side. However, it passes through the center along the center line CL of the outer conductor 22.

【0027】外部導体22は、上述のように通電可能な
Ni(ニッケル)やCu(銅)等の金属からなり、開口
端部22A,22Bを有して、芯線40の直径よりも大
きな内部空間を有している。そして、外部導体22は、
芯線40の中間部分40Bを覆っている。
The outer conductor 22 is made of a metal such as Ni (nickel) or Cu (copper) capable of conducting electricity as described above, has open end portions 22A and 22B, and has an inner space larger than the diameter of the core wire 40. have. The outer conductor 22 is
It covers the intermediate portion 40B of the core wire 40.

【0028】支持部材24は、芯線40を所定の位置に
固定するための部材である。すなわち、図5(a)およ
び図6に示すように、支持部材24は、その中心に孔2
4Aを有する例えばドーナツ状あるいは鍔状の形状であ
り、この孔24Aに芯線40を通すことで、芯線40を
外部導体22の中心線CLに沿って中心を通る位置に固
定している。支持部材24は、外部導体22から支持部
材24を介して芯線40にノイズが発生しないようにす
るために、PBT(ポリブチレンテレフタレート)や例
えばケイ素樹脂、ポリイミド樹脂等の電気絶縁材料を用
いる。
The support member 24 is a member for fixing the core wire 40 at a predetermined position. That is, as shown in FIGS. 5A and 6, the support member 24 has the hole 2 at the center thereof.
The core 40 is fixed in a position passing through the center along the center line CL of the outer conductor 22 by passing the core 40 through the hole 24A. The support member 24 uses PBT (polybutylene terephthalate) or an electrically insulating material such as silicon resin or polyimide resin in order to prevent noise from being generated from the outer conductor 22 to the core wire 40 via the support member 24.

【0029】そして、この支持部材24は、外部導体2
2の開口端部22A,22Bにのみ配置されている。と
ころが、この支持部材24は、図5(b)および図6に
示されるように、外部導体22の中間部分には配置され
ていない。したがって、支持部材24が配置されていな
い外部導体22と芯線40との間に一定の距離W1が保
たれることで、空気からなる電気絶縁層26が形成され
ることとなる。
The support member 24 is formed by the outer conductor 2
The two open end portions 22A and 22B are arranged only. However, the support member 24 is not arranged in the intermediate portion of the outer conductor 22, as shown in FIGS. Therefore, the constant distance W1 is maintained between the outer conductor 22 where the supporting member 24 is not arranged and the core wire 40, whereby the electrical insulating layer 26 made of air is formed.

【0030】そうすると、外部導体22に電流が流れた
場合であっても、空気からなる電気絶縁層26が芯線4
0に対してこの電流の影響を遮断する。さらに、この空
気からなる電気絶縁層26は、例えば摂氏100℃から
摂氏150℃の高温下においても電荷がトラップするこ
とがない。したがって、半導体チップまたは半導体ウエ
ハーの電気的特性の測定中に、外部導体22から芯線4
0が電流を受けることがなく、さらに高温下の測定時に
おいて電荷がトラップすることを抑制して、精度よく電
気的特性を測定することができる。
Then, even when a current flows through the outer conductor 22, the electrical insulating layer 26 made of air is used as the core wire 4.
The effect of this current on 0 is blocked. Further, the electric insulating layer 26 made of air does not trap charges even at a high temperature of 100 ° C. to 150 ° C., for example. Therefore, during measurement of the electrical characteristics of the semiconductor chip or the semiconductor wafer, the outer conductor 22 to the core wire 4 are
Since 0 does not receive a current, it is possible to suppress the trapping of charges during measurement at high temperature, and it is possible to accurately measure the electrical characteristics.

【0031】また支持部材24は、外部導体22の開口
端部22A,22Bにのみ設け、この両端の開口端部2
2A,22B以外の芯線40の周囲には空気からなる電
気絶縁層26が形成されている。このように、支持部材
24を配置する箇所を減らすことで、摂氏100℃から
摂氏150℃の高温下において、支持部材24に電荷が
トラップする頻度を抑えてノイズの発生を低減すること
ができる。また、仮に支持部材24に電荷がトラップし
たとしても、芯線40に与える影響を最低限に抑えるこ
とができる。好ましくは、支持部材24の厚みW2を極
力薄くすることで、高温下において支持部材24に電荷
がトラップして発生するノイズを低減する。
The support members 24 are provided only on the open ends 22A and 22B of the outer conductor 22, and the open ends 2 at both ends of the open ends 22A and 22B.
An electrically insulating layer 26 made of air is formed around the core wire 40 other than 2A and 22B. As described above, by reducing the locations where the support members 24 are arranged, it is possible to suppress the frequency of charge trapping in the support members 24 at a high temperature of 100 ° C. to 150 ° C. and reduce noise generation. Further, even if charges are trapped in the support member 24, the influence on the core wire 40 can be suppressed to the minimum. Preferably, the thickness W2 of the support member 24 is made as thin as possible to reduce noise generated by trapping charges in the support member 24 at high temperature.

【0032】さらに、外部導体22の開口端部22A,
22Bに形成された支持部材24は、開口端部22A,
22Bに隙間を形成しないように設けられている。すな
わち、外部導体22の開口端部22A,22Bを封止し
なければ、外部から浮遊物等が空気層26に混入するお
それがあるので、新たに封止材を設けるか、或いは外部
導体22の先端を例えば円錐状にして芯線40を覆う必
要が生じる。しかし、新たに封止材を設けると、その封
止材を介してノイズが発生してしまうおそれがあり、外
部導体22を例えば円錐上にすると、外部導体22が芯
線40に直接接触して外部導体22から芯線40に電流
が侵入してしまうこともある。
Further, the open end portion 22A of the outer conductor 22 is
The support member 24 formed on 22B has an opening end 22A,
It is provided so as not to form a gap in 22B. That is, if the open end portions 22A and 22B of the outer conductor 22 are not sealed, there is a possibility that a floating substance or the like may be mixed into the air layer 26 from the outside. For example, it is necessary to make the tip end conical and cover the core wire 40. However, if a new sealing material is provided, noise may be generated through the sealing material. If the outer conductor 22 is formed, for example, on a cone, the outer conductor 22 directly contacts the core wire 40 and the An electric current may enter the core wire 40 from the conductor 22.

【0033】そこで、支持部材24は、芯線40の位置
を固定するだけでなく、外部導体22の開口端部22
A,22Bを封止する封止材としての役割も果たさせる
ことで、外部から浮遊物等が空気からなる電気絶縁層2
6に侵入することを防止して電気絶縁性を低下させず、
芯線がよりノイズの影響を受けないようにすることが可
能となる。なお、この支持部材24は芯線40と外部導
体22との間に配置しなくとも、図7に示すように、外
部導体22の開口端部22Aの切断面に接して外側に配
置してもよい。
Therefore, the support member 24 not only fixes the position of the core wire 40, but also opens the end 22 of the outer conductor 22.
The electrical insulating layer 2 in which suspended matters and the like are air from the outside by also serving as a sealing material for sealing A and 22B
6 to prevent it from invading and reducing the electrical insulation,
It is possible to make the core wire less susceptible to noise. The support member 24 need not be arranged between the core wire 40 and the outer conductor 22, but may be arranged outside in contact with the cut surface of the open end 22A of the outer conductor 22, as shown in FIG. .

【0034】図8ないし図11は、第一の実施形態の各
変形例を示している。これらの図において、第一の実施
形態を説明する上で使用した符号と同一の符号を付した
個所は、共通する構成であるから、重複する説明は省略
し、相違点を中心に説明する。図8および図9は第1変
形例を示しており、図8は、第1の変形例を示すプロー
ブ針20の斜視図であり、図9は図8のE−E線切断端
面図であり、外部導体22の端部以外に配置する中央の
支持部材24aの形状を説明するための図である。具体
的には、図8は、図4と比べると外部導体22および芯
線40が屈曲し、外部導体22の端部以外に支持部材2
4aが配置されている点が異なっている。また、この支
持部材24aの形状は、図9に示されるように、図5
(a)に示す支持部材24と比べて形状が異なってい
る。
8 to 11 show each modification of the first embodiment. In these drawings, the same reference numerals as those used in describing the first embodiment are common to each other, and therefore, overlapping description will be omitted and different points will be mainly described. 8 and 9 show a first modification, FIG. 8 is a perspective view of a probe needle 20 showing the first modification, and FIG. 9 is a sectional view taken along line EE of FIG. FIG. 6 is a view for explaining the shape of a central support member 24a arranged at a position other than the end portion of the outer conductor 22. Specifically, in FIG. 8, as compared with FIG. 4, the outer conductor 22 and the core wire 40 are bent, and the supporting member 2 is provided in addition to the ends of the outer conductor 22.
The difference is that 4a is arranged. Further, the shape of the support member 24a is as shown in FIG.
The shape is different from that of the support member 24 shown in FIG.

【0035】すなわち、芯線40をパッド2の表面に対
して所定の角度をつけて接触させるために、図8では外
部導体22および芯線40を屈曲させている。ところ
が、外部導体22および芯線40を屈曲させた場合に
は、芯線40の位置が不安定になり外部導体22に接触
するおそれがある。そして、芯線40が外部導体22に
接触すると、空気からなる電気絶縁層26を形成できな
いばかりか、外部導体22から芯線40に電流が侵入し
て、ノイズが発生してしまう。そこで、外部導体22の
中央の内部に支持部材24aを設けて、芯線40が外部
導体22に接触しないようにして、確実に空気層26を
形成し、ノイズの発生を防止している。なお、支持部材
24aは、支持部材24と同様に、支持部材24aを介
して外部導体22から芯線40に電流が侵入してノイズ
が発生しないようにするため、PBT(ポリブチレンテ
レフタレート)等の絶縁材料を用いる。
That is, in order to bring the core wire 40 into contact with the surface of the pad 2 at a predetermined angle, the outer conductor 22 and the core wire 40 are bent in FIG. However, when the outer conductor 22 and the core wire 40 are bent, the position of the core wire 40 becomes unstable, and the outer conductor 22 may come into contact with the outer conductor 22. When the core wire 40 comes into contact with the outer conductor 22, not only the electric insulating layer 26 made of air cannot be formed, but also current flows from the outer conductor 22 into the core wire 40 to generate noise. Therefore, the support member 24a is provided inside the center of the outer conductor 22 so that the core wire 40 does not contact the outer conductor 22, and the air layer 26 is reliably formed to prevent generation of noise. The support member 24a, like the support member 24, is made of an insulating material such as PBT (polybutylene terephthalate) in order to prevent noise from being generated by the intrusion of current from the outer conductor 22 to the core wire 40 through the support member 24a. Use material.

【0036】ここで、支持部材24aについては、電荷
がトラップしてノイズが発生することを低減するため
に、支持部材24aの数は極力少なくする方が望まし
く、外部導体22又は芯線40の形状や長さ等に応じ
て、適宜に支持部材24aの数およびこれを配置する箇
所を設定する。また、この支持部材24aの形状は、図
9に示すように、断面が十字状に形成されている。これ
により、ドーナツ状あるいは鍔状の支持部材24に比べ
て、支持部材24aの容積は小さくなり、高温下におい
ても支持部材24a中で電荷がトラップしてノイズが発
生することを抑えることができる。なお、外部導体22
の端部以外の箇所に配置する支持部材24aについて
は、図9のように断面が十字状の形状を有するものに限
らず、芯線40を支持することができれば容積が小さい
程よい。
Here, regarding the support member 24a, it is desirable to reduce the number of the support members 24a as much as possible in order to reduce the occurrence of noise due to trapping of electric charges, and the shape of the outer conductor 22 or the core wire 40 or The number of the supporting members 24a and the locations where the supporting members 24a are arranged are appropriately set according to the length and the like. The support member 24a has a cross-shaped cross section as shown in FIG. As a result, the volume of the support member 24a becomes smaller than that of the doughnut-shaped or collar-shaped support member 24, and it is possible to suppress the occurrence of noise due to trapping of charges in the support member 24a even at high temperatures. The outer conductor 22
The support member 24a arranged at a position other than the end portion is not limited to a cross-section having a cross shape as shown in FIG. 9, and the smaller the volume, the better if the core wire 40 can be supported.

【0037】また、図10および図11は第2変形例を
示しており、図10はプローブ針20の概略図であり、
図11(a)は図10のF−F線切断端面図、(b)は
図10のG−G線切断端面図である。第2変形例は、図
6と比べ、空気からなる電気絶縁層26を第1の電気絶
縁層とすると、外部導体22の内周面に第2の電気絶縁
層を配置した点のみが異なっている。第2の電気絶縁層
28は、具体的には、外部導体22の内周面にSiO 2
(酸化ケイ素)やAl23(アルミナ)等の酸化物、或
いは所定のプラスチック材料等を用いた電気絶縁膜であ
る。
Further, FIGS. 10 and 11 show a second modification.
FIG. 10 is a schematic view of the probe needle 20,
11A is a sectional view taken along line FF of FIG. 10, and FIG.
FIG. 11 is a sectional view taken along line GG of FIG. 10. The second modified example is
In comparison with No. 6, the first electrical insulation layer 26 made of air is used.
If it is an edge layer, a second electrical insulation is formed on the inner peripheral surface of the outer conductor 22.
The only difference is the placement of the layers. Second electrically insulating layer
Specifically, 28 is SiO on the inner peripheral surface of the outer conductor 22. 2
(Silicon oxide) and Al2O3Oxides such as (alumina), or
Or an electrically insulating film made of a specified plastic material, etc.
It

【0038】プローブ針20はパッド2のサイズに対応
して小さくなるため、芯線40から外部導体22の内面
までの距離(図11(b)に示す距離W1)も極めて狭
いものとなる。そこで、たとえ芯線40が外部導体22
側に接触しようとした場合であっても、外部導体22か
ら第2の電気絶縁層28に接触するだけで、外部導体2
2には直接接触しないので、外部導体22から芯線40
に電流が流れることを防止して、測定中のノイズの発生
を防止することができる。また、この第2の電気絶縁層
28は外部導体22の内壁を保護することにもなる。
Since the probe needle 20 becomes smaller according to the size of the pad 2, the distance from the core wire 40 to the inner surface of the outer conductor 22 (distance W1 shown in FIG. 11B) is also extremely small. Therefore, even if the core wire 40 is the outer conductor 22
Even when trying to contact the side, the outer conductor 22 can be contacted only by contacting the second electrically insulating layer 28.
2 does not come into direct contact with the core wire 40 from the outer conductor 22.
It is possible to prevent a current from flowing through and to prevent generation of noise during measurement. Further, the second electrically insulating layer 28 also protects the inner wall of the outer conductor 22.

【0039】なお、この第2の電気絶縁膜28から芯線
40までの距離W3が短くなると、第2の電気絶縁膜2
8と芯線40が接触してしまうおそれがある。そして、
第2の電気絶縁膜28と芯線40が接触した状態で、例
えば摂氏100℃から摂氏150℃の高温下で第2の電
気絶縁膜28に電荷がトラップすると、芯線40にノイ
ズが発生してしまう。したがって、電気絶縁膜28の厚
みは、極めて薄い膜状のものが好ましく、図11におい
ては約0.1μm〜数μmの厚みとなっている。
When the distance W3 from the second electric insulating film 28 to the core wire 40 becomes short, the second electric insulating film 2
8 and the core wire 40 may come into contact with each other. And
When electric charges are trapped in the second electric insulating film 28 at a high temperature of 100 ° C. to 150 ° C. while the second electric insulating film 28 and the core wire 40 are in contact with each other, noise is generated in the core wire 40. . Therefore, the thickness of the electric insulating film 28 is preferably an extremely thin film shape, and is about 0.1 μm to several μm in FIG. 11.

【0040】図12は、本発明の第2の実施形態にかか
るプローブカード70の概略概略図であり、図13は、
図12のH−H線断面図である。これらの図において、
第一の実施形態を説明する上で使用した符号と同一の符
号を付した個所は、共通する構成であるから、重複する
説明は省略し、相違点を中心に説明する。
FIG. 12 is a schematic diagram of a probe card 70 according to the second embodiment of the present invention, and FIG.
It is the HH sectional view taken on the line of FIG. In these figures,
The parts denoted by the same reference numerals as those used in describing the first embodiment have the same configuration, and thus duplicated description will be omitted and different points will be mainly described.

【0041】これらの図では、プローブ針20はプロー
ブカード70に設けられている点が第一の実施形態と異
なる。すなわち、プローブカード70は、中央に開口部
72を有するモールド部74を設けている。このモール
ド部74に、複数のプローブ針20が半径方向に沿っ
て、斜めに貫通するように設けられている。このプロー
ブ針20の各々は、加熱/冷却装置(図示せず)によっ
て加熱等された被測定物である例えば半導体チップ76
上に形成されたボンディングパッド78の各々に、接触
させて電気信号を得る。そして、このプローブ針20に
接続された計測器62にこの電気信号が入力されて、計
測器62は例えば半導体チップ76の電気的特性を測定
する。
These drawings differ from the first embodiment in that the probe needle 20 is provided on the probe card 70. That is, the probe card 70 is provided with the mold portion 74 having the opening 72 at the center. A plurality of probe needles 20 are provided in the mold portion 74 so as to obliquely penetrate along the radial direction. Each of the probe needles 20 is, for example, a semiconductor chip 76 that is an object to be measured that is heated by a heating / cooling device (not shown).
Each of the bonding pads 78 formed above is contacted to obtain an electric signal. Then, the electric signal is input to the measuring instrument 62 connected to the probe needle 20, and the measuring instrument 62 measures the electrical characteristics of the semiconductor chip 76, for example.

【0042】ここで、このプローブ針20の構造は、図
13に示すように、芯線40を外部導体22が覆ってい
るが、この芯線40と外部導体22との間の一部に、芯
線40を支持する支持部材24が配置されているため、
芯線40と外部導体22との間に空気からなる電気絶縁
層26が形成されている。
Here, in the structure of the probe needle 20, as shown in FIG. 13, the core wire 40 is covered with the outer conductor 22, but the core wire 40 is partially provided between the core wire 40 and the outer conductor 22. Since the support member 24 supporting the
An electrical insulating layer 26 made of air is formed between the core wire 40 and the outer conductor 22.

【0043】そうすると、第1の実施形態と同様に、プ
ローブ針20内の外部導体22に電流が流れた場合であ
っても、空気からなる電気絶縁層26が電気を遮断す
る。さらに、空気からなる電気絶縁層26は高温下の測
定時においても電荷がトラップすることがない。このよ
うに、空気からなる電気絶縁層26を形成するプローブ
針20を備えたプローブカード70を用いて、半導体チ
ップ76の電気的特性を測定すると、外部から受けるノ
イズを防止し、さらに高温下の測定時においても電荷が
トラップすることを低減して、精度よく電気的特性を測
定することができる。
Then, as in the first embodiment, even when a current flows through the outer conductor 22 in the probe needle 20, the electrically insulating layer 26 made of air shuts off electricity. Further, the electric insulating layer 26 made of air does not trap electric charges even during measurement at high temperature. As described above, when the electrical characteristics of the semiconductor chip 76 are measured by using the probe card 70 including the probe needle 20 that forms the electrical insulating layer 26 made of air, noise received from the outside is prevented, and the temperature is further reduced under high temperature. It is possible to reduce electric charge trapping even during measurement, and to accurately measure the electrical characteristics.

【0044】図14は、本発明の第2の実施形態にかか
る変形例であり、ブレードタイプのプローブカード80
の概略概略図である。また、図15(a)は図14のI
−I線切断端面図であり、図15(b)は、ブレード9
8に支持部材24の役割を兼用させた図である。これら
の図において、第2の実施形態を説明する上で使用した
符号と同一の符号を付した個所は、共通する構成である
から、重複する説明は省略し、相違点を中心に説明す
る。
FIG. 14 shows a modification of the second embodiment of the present invention, which is a blade type probe card 80.
FIG. In addition, FIG. 15A shows I of FIG.
FIG. 15B is a sectional end view taken along line I, and FIG.
FIG. 8 is a view in which 8 also serves as a support member 24. In these figures, the parts denoted by the same reference numerals as those used in describing the second embodiment have the same configuration, and thus duplicate description will be omitted, and different points will be mainly described.

【0045】第2の実施形態と異なるのは、このプロー
ブカード80に用いられるプローブ針82が、略L字型
の取付片であるブレード98を有している点である。す
なわち、このプローブカード80の基板86は中央の開
口部84を有し、この基板86には、セラミック等の電
気絶縁材料からなる複数のブレード98を備えるプロー
ブ針82が半径方向に沿って設けられ、ブレード98の
一端部付近98aは、上記開口部84内に位置するよう
に配置され、ブレード98の他端部付近98bは基板8
6の上に電気的に接続されている。
The difference from the second embodiment is that the probe needle 82 used in this probe card 80 has a blade 98 which is a substantially L-shaped attachment piece. That is, the substrate 86 of the probe card 80 has a central opening portion 84, and the substrate 86 is provided with probe needles 82 having a plurality of blades 98 made of an electrically insulating material such as ceramic along the radial direction. The vicinity of one end 98a of the blade 98 is arranged so as to be located inside the opening 84, and the vicinity 98b of the other end of the blade 98 is arranged near the substrate 8.
6 is electrically connected on top.

【0046】このブレード98内には、半導体チップの
ボンディングパッド等に接触して電気信号を得るための
芯線40が設けられ、この芯線40とブレード98との
間には外部導体22が設けられている。この芯線40と
外部導体22との間の一部には、芯線40を支持するた
めの支持部材24が配置されており、外部導体22と芯
線40との間には、空気からなる電気絶縁層26が形成
される。なお、ブレード98は、図15(b)に示すよ
うに、外部導体22の一部を貫かせて、芯線40を支持
するための支持部材として用いてもよい。この際、ブレ
ード98は、芯線40に電気が流れないように、セラミ
ック等の電気絶縁体材料とする。このようにすること
で、プローブカード80の部品点数を少なくすることが
できる。
A core wire 40 for contacting a bonding pad of a semiconductor chip to obtain an electric signal is provided in the blade 98, and an outer conductor 22 is provided between the core wire 40 and the blade 98. There is. A support member 24 for supporting the core wire 40 is arranged at a part between the core wire 40 and the outer conductor 22, and an electrical insulating layer made of air is provided between the outer conductor 22 and the core wire 40. 26 is formed. Note that the blade 98 may be used as a support member for supporting the core wire 40 by penetrating a part of the outer conductor 22 as shown in FIG. 15B. At this time, the blade 98 is made of an electrically insulating material such as ceramic so that electricity does not flow to the core wire 40. By doing so, the number of parts of the probe card 80 can be reduced.

【0047】また、図14のプローブ針82の被測定物
側と反対方向の端部82aは、計測器(図示せず。)と
の接続部88に電気的に接続されている。そして、この
ような構造を有するプローブ針82の芯線40の接触端
40Aを、半導体チップ等の被測定物に接触させ、被測
定物の電気的特性を測定した場合に、プローブ針82の
外部導体22に電流が流れても、空気からなる電気絶縁
層26が芯線40に対する電気の流れを遮断する。ま
た、空気からなる電気絶縁層26は高温下の測定時にお
いても電荷がトラップすることがない。したがって、外
部から受けるプローブ針82のノイズを防止し、さらに
高温下の測定時においても電荷がトラップすることを低
減して、精度よく電気的特性を測定することができる。
Further, the end portion 82a of the probe needle 82 in the direction opposite to the measured object side of FIG. 14 is electrically connected to a connecting portion 88 for connecting to a measuring instrument (not shown). Then, when the contact end 40A of the core wire 40 of the probe needle 82 having such a structure is brought into contact with an object to be measured such as a semiconductor chip and the electrical characteristics of the object to be measured are measured, an outer conductor of the probe needle 82 Even if a current flows through 22, the electrical insulation layer 26 made of air blocks the flow of electricity to the core wire 40. Further, the electric insulating layer 26 made of air does not trap electric charges even during measurement at high temperature. Therefore, the noise of the probe needle 82 received from the outside can be prevented, and further, the trapping of charges can be reduced even at the time of measurement at high temperature, and the electrical characteristics can be accurately measured.

【0048】本実施形態では、このように空気からなる
電気絶縁層を有するプローブ針およびこのプローブ針を
備える測定装置を用いることで、外来ノイズの遮断を効
果的に行える。また、あらゆる温度環境下でもノイズの
発生を抑止して、被測定物の電気的特性の計測への影響
を受けにくくして微小リーク測定を可能にする。そし
て、このように微小リーク測定の実現に伴い、物性限界
に近づくデザインルールでの研究開発・量産化へも波及
する。
In the present embodiment, external noise can be effectively blocked by using the probe needle having the electric insulating layer made of air as described above and the measuring device equipped with the probe needle. Further, the generation of noise is suppressed even under any temperature environment, and the measurement of the electrical characteristics of the object to be measured is less affected and the minute leak measurement is enabled. In addition, with the realization of minute leak measurement in this way, it will spread to R & D and mass production based on design rules that approach physical property limits.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体チップまたは半導体ウエハーの電気的特性の測定
中に、外部から受けるノイズを防止し、さらに高温下の
測定時においても電荷がトラップすることで発生するノ
イズを抑制して、精度のよい測定を可能にするプローブ
針およびプローブ針を用いた測定装置を提供することが
できる。
As described above, according to the present invention,
Prevents external noise during measurement of electrical characteristics of semiconductor chips or semiconductor wafers, and also suppresses noise generated by trapped charges even at high temperature measurement, enabling accurate measurement. It is possible to provide a probe needle and a measuring device using the probe needle.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本実施形態であるプローブ針を備える測定装
置の概略ブロック図。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a measuring device including a probe needle according to the present embodiment.

【図2】 本実施形態であるプローブ針を被測定物に接
触させた測定装置の概略斜視図。
FIG. 2 is a schematic perspective view of a measuring device in which a probe needle according to the present embodiment is brought into contact with an object to be measured.

【図3】 自動制御でプローブ針を移動させて、プロー
ブ針を被測定物に接触させている概略斜視図。
FIG. 3 is a schematic perspective view in which the probe needle is moved by automatic control to bring the probe needle into contact with the object to be measured.

【図4】 プローブ針の拡大概略斜視図。FIG. 4 is an enlarged schematic perspective view of a probe needle.

【図5】 図5(a)は図4のB−B線切断端面図、図
5(b)は図4のC−C線切断端面図。
5A is a sectional view taken along line BB of FIG. 4, and FIG. 5B is a sectional view taken along line CC of FIG.

【図6】 図4のD−D線断面図であり、支持部材を外
部導体の開口端部にのみ設けたプローブ針の断面図。
6 is a cross-sectional view taken along the line D-D of FIG. 4, showing a cross section of the probe needle in which the support member is provided only at the open end of the outer conductor.

【図7】 支持部材を外部導体の切断面に接して配置し
たプローブ針の断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a probe needle in which a support member is arranged in contact with a cut surface of an outer conductor.

【図8】 本実施形態の第1変形例を示すプローブ針の
斜視図。
FIG. 8 is a perspective view of a probe needle showing a first modified example of the present embodiment.

【図9】 図8のE−E線切断端面図であり、外部導体
の端部以外に配置する支持部材の形状を説明するための
図。
9 is a sectional view taken along line EE of FIG. 8 and is a view for explaining the shape of a support member arranged at a position other than the end portion of the outer conductor.

【図10】 本実施形態の第2変形例を示すプローブ針
の概略図。
FIG. 10 is a schematic view of a probe needle showing a second modification of the present embodiment.

【図11】 本実施形態の第2変形例を示すプローブ針
の端面図であり、図11(a)は図10のF−F線切断
端面図、(b)は図10のG−G線切断端面図。
11 is an end view of a probe needle showing a second modified example of the present embodiment, FIG. 11 (a) is an end view taken along line FF of FIG. 10, and FIG. 11 (b) is a view taken along line GG of FIG. FIG.

【図12】 本発明の第2の実施形態にかかるプローブ
カードの概略概念図。
FIG. 12 is a schematic conceptual diagram of a probe card according to a second embodiment of the present invention.

【図13】 図12のH−H線断面およびプローブ針の
先端部分の拡大図。
13 is an enlarged view of the HH line cross section of FIG. 12 and the tip portion of the probe needle.

【図14】 本発明の第2の実施形態にかかる変形例で
あり、ブレードタイプのプローブカードの概略概略図。
FIG. 14 is a schematic diagram of a blade type probe card, which is a modification example of the second embodiment of the present invention.

【図15】 図15(a)は図14のI−I線切断端面
図であり、図15(b)は、ブレードに支持部材の役割
を兼用させた図
15 (a) is a sectional view taken along the line I-I of FIG. 14, and FIG. 15 (b) is a view in which the blade also serves as a supporting member.

【図16】 半導体ウエハーの電気的特性の測定中に外
部からのノイズの影響を受けることを防止するために工
夫した図。
FIG. 16 is a view devised to prevent the influence of external noise during measurement of the electrical characteristics of a semiconductor wafer.

【図17】 図16のA−A線断面図であり、プローブ
針120の構造を示す図。
FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 16, showing the structure of the probe needle 120.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,100・・・半導体ウエハー、2,110・・・パ
ッド、6・・・チャック、7・・・加熱/冷却装置、8
・・・コントローラ、20,82,120・・・プロー
ブ針、22・・・外部導体、24,24a・・・支持部
材、26・・・空気からなる電気絶縁層、28・・・電
気絶縁膜、40,122・・・芯線、50・・・マニュ
ピレーター、60・・・計測器、70,80・・・プロ
ーブカード
1, 100 ... Semiconductor wafer, 2, 110 ... Pad, 6 ... Chuck, 7 ... Heating / cooling device, 8
... Controller, 20, 82, 120 ... Probe needle, 22 ... External conductor, 24, 24a ... Support member, 26 ... Electrical insulating layer composed of air, 28 ... Electrical insulating film , 40, 122 ... Core wire, 50 ... Manipulator, 60 ... Measuring instrument, 70, 80 ... Probe card

フロントページの続き Fターム(参考) 2G003 AA07 AA10 AB01 AC03 AD01 AG03 AG04 AG20 AH05 AH09 2G011 AA02 AA17 AA22 AB01 AB06 AB09 AB10 AC06 AC13 AC33 AE03 AE22 AF07 2G132 AA00 AA01 AB01 AD01 AE03 AE22 AF01 AK02 AL11 4M106 AA01 AA02 BA01 CA60 CA62 DD03 DD10 DD15 DD30 DJ31Continued front page    F-term (reference) 2G003 AA07 AA10 AB01 AC03 AD01                       AG03 AG04 AG20 AH05 AH09                 2G011 AA02 AA17 AA22 AB01 AB06                       AB09 AB10 AC06 AC13 AC33                       AE03 AE22 AF07                 2G132 AA00 AA01 AB01 AD01 AE03                       AE22 AF01 AK02 AL11                 4M106 AA01 AA02 BA01 CA60 CA62                       DD03 DD10 DD15 DD30 DJ31

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定物に接触して前記被測定物の電気
的特性の測定に用いられるプローブ針であって、 前記被測定物に接触して電気信号を得る芯線と、 前記芯線の一部を除いて前記芯線を覆う導電性の外部体
とを備え、 前記外部体と前記芯線との間に空気からなる電気絶縁層
を形成することを特徴とするプローブ針。
1. A probe needle used for measuring electrical characteristics of an object to be measured by contacting the object to be measured, comprising: a core wire for contacting the object to be measured to obtain an electric signal; A probe needle, comprising: a conductive outer body that covers the core wire excluding a portion, and an electrical insulating layer made of air is formed between the outer body and the core wire.
【請求項2】 前記空気からなる電気絶縁層は第1の電
気絶縁層であり、前記外部体と前記第1の電気絶縁層と
の間であって前記外部体の内面に第2の電気絶縁層を設
ける、ことを特徴とする請求項1に記載のプローブ針。
2. The electrically insulating layer made of air is a first electrically insulating layer, and a second electrically insulating layer is provided between the outer body and the first electrically insulating layer and on the inner surface of the outer body. The probe needle according to claim 1, wherein a layer is provided.
【請求項3】 前記芯線と前記外部体との間には、前記
芯線を支持するための電気絶縁性の支持部材を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載のプローブ針。
3. An electrically insulating support member for supporting the core wire is provided between the core wire and the outer body.
The probe needle according to claim 1, wherein:
【請求項4】 少なくとも前記支持部材の一部が前記外
部体の開口端部を封止する、ことを特徴とする請求項3
に記載のプローブ針。
4. The at least part of the support member seals the open end of the outer body.
The probe needle described in.
【請求項5】 被測定物に接触して前記被測定物の電気
的特性の測定に用いられるプローブ針を用いる測定装置
であって、 前記プローブ針は、 前記被測定物に接触して電気信号を得る芯線と、 前記芯線の一部を除いて前記芯線を覆う導電性の外部体
とを備え、 前記外部体と前記芯線との間に空気からなる電気絶縁層
を形成することを特徴とする測定装置。
5. A measuring device using a probe needle, which is used for measuring electrical characteristics of an object to be measured by contacting the object to be measured, wherein the probe needle is in contact with the object to be measured to generate an electrical signal. And a conductive outer body that covers the core wire except a part of the core wire, and an electric insulating layer made of air is formed between the outer body and the core wire. measuring device.
【請求項6】 前記空気からなる電気絶縁層は第1の電
気絶縁層であり、前記外部体と前記第1の電気絶縁層と
の間であって前記外部体の内面に第2の電気絶縁層を設
ける、ことを特徴とする請求項5に記載の測定装置。
6. The electrically insulating layer made of air is a first electrically insulating layer, and a second electrically insulating layer is provided between the outer body and the first electrically insulating layer and on the inner surface of the outer body. The measuring device according to claim 5, wherein a layer is provided.
【請求項7】 前記芯線と前記外部体との間には、前記
芯線を支持するための電気絶縁性の支持部材を備える、
ことを特徴とする請求項5に記載の測定装置。
7. An electrically insulating support member for supporting the core wire is provided between the core wire and the external body.
The measuring device according to claim 5, wherein:
【請求項8】 少なくとも前記支持部材の一部が前記外
部体の開口端部を封止する、ことを特徴とする請求項7
に記載の測定装置。
8. The method according to claim 7, wherein at least a part of the support member seals the open end of the outer body.
The measuring device according to 1.
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