JP2013224876A - 半導体試験装置、プローブカード及び半導体試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブの柔軟性の限界を超えてプローブの先端に荷重が加わると、プローブの形状が元に戻ることができなくなったり、プローブが折れたりするので、プローブの先端に過荷重が加わることを抑制する。
【解決手段】半導体試験装置１は、プローブカード基板４と、プローブカード基板に設けられたプローブ８と、プローブカード基板に設けられ、プローブの上方に配置された接触部材と、プローブと接触部材との接触を検知する検知部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体試験装置、プローブカード及び半導体試験方法に関する。

ステージに載置された半導体ウエハに形成された半導体装置の電極にプローブ（探針）の先端を接触させ、プローブから半導体装置の電極に所定の電圧を印加することにより、半導体装置の電気的特性の試験が行われている。半導体装置の電気的特性の試験の際、プローブの先端と半導体装置の電極との接触位置から更にステージを上昇させ、プローブの先端に荷重を加えることにより、半導体装置の電極とプローブとを確実に接触させることが行われている。

特開２００４−９３２４８号公報 特開平１１−３０４８３７号公報

プローブの先端と反対側の端部はプローブカードに固定されており、プローブの先端に荷重を加えることによりプローブは撓る様に曲がる。プローブの先端に加えられた荷重をなくすと、プローブ自体の柔軟性により、プローブは元の形状に戻る。しかし、プローブの柔軟性の限界を超えてプローブの先端に荷重が加わると、プローブの形状が元に戻ることができなくなったり、プローブが折れたりする等のプローブの破損が起こる。プローブの破損が起こると、プローブの交換等の修理を行わなければ、プローブの使用ができなくなる。本開示は、プローブの先端に過荷重が加わることを抑制することを目的とする。

本開示の一観点による半導体試験装置は、プローブカード基板と、前記プローブカード基板に設けられたプローブと、前記プローブカード基板に設けられ、前記プローブの上方に配置された接触部材と、前記プローブと前記接触部材との接触を検知する検知部と、を備える。

本開示によれば、プローブの先端に過荷重が加わることを抑制することができる。

図１は、実施例１に係る半導体試験装置の構成を示す図である。 図２Ａは、実施例１に係るプローブカードの上面図である。 図２Ｂは、図２Ａの点線Ａ−Ａ’におけるプローブカードの断面図である。 図２Ｃは、実施例１に係るプローブカードの部分拡大斜視図である。 図３は、実施例１に係る等価回路図である。 図４は、実施例１に係る電気的特性の試験の説明図であり、半導体装置の電気的特性の試験を行う前の通常時の状態を示している。 図５は、実施例１に係る電気的特性の試験の説明図であり、半導体装置の電気的特性の試験開始時の状態を示している。 図６は、実施例１に係る電気的特性の試験の説明図であり、半導体装置の電気的特性の試験時の状態を示している。 図７は、実施例１に係る電気的特性の試験の説明図であり、プローブの屈曲部と絶縁ワイヤとが接触し、絶縁ワイヤが上方向に押し上げられた状態を示している。 図８は、実施例１に係るプローブカードの部分拡大斜視図である。 図９は、実施例２に係る等価回路図である。 図１０は、実施例２に係る電気的特性の試験の説明図である。 図１１は、実施例３に係るプローブカードの部分拡大斜視図である。 図１２は、実施例３に係る電気的特性の試験の説明図である。

以下、図面を参照して本実施形態に係る半導体試験装置、プローブカード及び半導体試験方法について説明する。以下の実施例の構成は例示であり、本実施形態に係る半導体試験装置、プローブカード及び半導体試験方法は実施例の構成に限定されない。

本実施形態に係る半導体試験装置、プローブカード及び半導体試験方法の第１の実施例（実施例１）について説明する。

〈半導体試験装置の構成〉
図１は、実施例１に係る半導体試験装置（プローブ装置）１の構成を示す図である。図１に示すように、半導体試験装置１は、半導体ウエハ２が設置されるステージ（載置台）３と、プローブカード４と、プローブカード４が接続されているテストヘッド５と、制御装置６と、計測装置７と、を備える。制御装置６は、検知部の一例である。半導体ウエハ２の表面（上面）には、トランジスタ等の機能素子、コンデンサ等の受動素子及び配線層等によって半導体装置が形成されている。半導体ウエハ２には、複数の半導体装置がアレイ状に形成されている。

ステージ３は、駆動装置（図示せず）により、上下方向及び水平方向、即ち、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動可能である。テストヘッド５は、駆動装置（図示せず）により、上下方向及び水平方向、即ち、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動可能である。

プローブカード４には、半導体装置の電極と接触する複数のプローブ（探針）８が設けられている。具体的には、プローブカード４の下面（一方の面）に電極端子９が設けられ、電極端子９にプローブ８が接続されている。プローブ８は、例えば、カンチレバー型のプローブである。プローブカード４の上面（他方の面）には電極端子１０が設けられ、電極端子１０は、テストヘッド５の電極端子１１に接続されている。

制御装置６は、ステージ３の駆動装置及びテストヘッド５の駆動装置を制御することにより、ステージ３及びテストヘッド５を所定方向に移動させる。制御装置６は、マイクロプロセッサ又はＣＰＵ（Central Processing Unit）等の１又は複数のプロセッサと、こ
のプロセッサの処理に利用される周辺回路（ＲＯＭ、ＲＡＭ、インタフェース回路等）と、を有する。制御装置６は、ＲＯＭ等の記憶装置に記憶されているプログラムを実行するとともに、各種データについての演算と各構成の制御とを実行することにより、半導体試験装置１の処理を実行する。計測装置７は、電流計又は電圧計である。また、計測装置７は、電流計及び電圧計としての機能を有する装置であってもよい。

ステージ３に載置された半導体ウエハ２に形成された半導体装置の電極にプローブ８の先端を接触させて、半導体装置に試験信号等を入力することにより、半導体装置の電気的特性の試験が行われる。試験信号は、ケーブル２０を介して半導体試験装置１と接続されたテスタ２１によって生成される。

図１では、半導体試験装置１内に計測装置７を設ける例を示すが、テスタ２１内に計測装置７を設けるようにしてもよいし、半導体試験装置１及びテスタ２１とは異なる装置内に計測装置７を設けるようにしてもよい。また、計測装置７をプローブカード４内に設けるようにしてもよいし、計測装置７をテストヘッド５内に設けるようにしてもよい。

プローブカード４は、略円形状のプローブカード基板１２と、プローブカード基板１２の下側に配置された複数のプローブ８と、プローブ８を固定するモールド樹脂１３と、を有している。プローブカード基板１２の中央部には、プローブカード基板１２を貫通する開口部１４が設けられている。

〈プローブカードの構成〉
図２Ａは、実施例１に係るプローブカード４の上面図である。図２Ｂは、図２Ａの点線Ａ−Ａ’におけるプローブカード４の断面図である。図２Ｃは、実施例１に係るプローブカード４の部分拡大斜視図である。

プローブカード４の下面には、プローブ８が固定されるモールド樹脂１３が設けられている。開口部１４の周辺には、複数のプローブ８が平行に配列されている。すなわち、開口部１４の一辺又は複数辺に沿って複数のプローブ８が配置されている。プローブ８は、途中で屈曲した屈曲部８Ａを有しており、プローブ８は、略Ｌ字状の形状となっている。プローブ８の根元部（一方の端部）は、プローブカード基板１２の下面に設けられた電極端子９に接続されている。プローブ８の中間部分の一部は、モールド樹脂１３で固定されている。モールド樹脂１３で固定されているプローブ８の部分を固定部とも称する。

ステージ３を上方向（＋Ｚ方向）に移動させて、半導体ウエハ２を上昇させることにより、プローブ８の先端部（他方の端部）８Ｂが、半導体ウエハ２と直角又は直角よりも少し傾斜した角度で半導体装置の電極３０と接触する。

プローブ８の先端部８Ｂと半導体装置の電極３０とを接触させた状態で、半導体ウエハ２を更に上昇させることによりプローブ８に荷重を加えると、プローブ８の先端部８Ｂから屈曲部８Ａまでは、上方向（＋Ｚ方向）に押し上げられる。プローブ８の先端部８Ｂと半導体装置の電極３０とを接触させた状態でプローブ８に荷重を加えることを、オーバードライブとも称する。

半導体装置の複数の電極３０に高低差がある場合、複数のプローブ８が半導体装置の全ての電極３０に接触するまで、半導体ウエハ２を上昇させ、複数のプローブ８と半導体装置の複数の電極３０とを電気的に接続させる。この場合、高さが高い電極３０と接触するプローブ８に対してオーバードライブが行われることになる。また、半導体装置の電極３０の表面に酸化膜が形成されている場合、プローブ８の先端部８Ｂと半導体装置の電極３０とを単に接触させただけでは、プローブ８と半導体装置の電極３０とが電気的に接続されない。オーバードライブを行い、プローブ８の先端部８Ｂを半導体装置の電極３０上で滑らすことにより、半導体装置の電極３０の表面に形成された酸化膜が削り取られ、プローブ８と半導体装置の電極３０とが電気的に接続される。

オーバードライブが行われると、プローブ８の屈曲部８Ａから固定部までが湾曲する。プローブ８の上方には、導体の周囲を絶縁性の樹脂で被覆した絶縁ワイヤ４０が設けられている。絶縁ワイヤ４０は、接触部材の一例である。プローブ８の屈曲部８Ａが上方向（＋Ｚ方向）に所定位置を越えて押し上げられた場合、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０とが接触する。また、プローブ８の屈曲部８Ａから固定部までの何れかの部分が上方向（＋Ｚ方向）に所定位置を越えて押し上げられた場合、プローブ８の屈曲部８Ａから
固定部までの何れかの部分と絶縁ワイヤ４０とが接触するようにしてもよい。

プローブカード４の開口部１４の角には突起部４１が設けられている。絶縁ワイヤ４０の両端の端子は、プローブカード４の突起部４１が有する孔部に挿入され、プローブカード４の内部配線４２と接続されている。図２Ａに示す例では、プローブカード４の開口部１４の角に突起部４１を設けているが、突起部４１をプローブカード４の下面に設けるようにしてもよい。プローブカード４の内部配線４２は、テストヘッド５を介して計測装置７に接続されている。

プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０とが接触すると、絶縁ワイヤ４０が上方向（＋Ｚ方向）に押し上げられ、絶縁ワイヤ４０の一方の端子とプローブカード４の内部配線４２との接続が外れる。制御装置６は、計測装置７によって計測される計測値を読み取る。制御装置６は、読み取った計測値に変化があった場合、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との接触を検知する。

例えば、図３の等価回路図に示すように、直流電源５０から電圧が印加され、電流計５１によって電流が計測される。図３の等価回路図において、直流電源５０による印加電圧値を１００ｍＶとし、抵抗５２の抵抗値を５Ωとする。プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０とが接触する前は、電流計５１によって計測される電流値は２０ｍＡである。

プローブ８の屈曲部８Ａが絶縁ワイヤ４０に接触し、絶縁ワイヤ４０が上方向（＋Ｚ方向）に押し上げられることにより、絶縁ワイヤ４０の一方の端子とプローブカード４の内部配線４２との接続が外れる。絶縁ワイヤ４０の一方の端子とプローブカード４の内部配線４２との接続が外れると、絶縁ワイヤ４０とプローブカード４の内部配線４２との電気的接続が解除される。

絶縁ワイヤ４０とプローブカード４の内部配線４２との電気的接続が解除されると、図３に示す等価回路の抵抗値は５Ωから∞Ωになる。その結果、電流計５１によって計測される電流値は、２０ｍＡから０ｍＡに変化する。制御装置６は、電流計５１によって計測される電流値が２０ｍから０ｍＡに変化したことを検出することにより、絶縁ワイヤ４０とプローブカード４の内部配線４２との電気的接続が解除されたことを検知する。すなわち、制御装置６は、電流計５１によって計測される電流値が２０ｍから０ｍＡに変化したことを検出することにより、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との接触を検知する。

図３の等価回路図は、電圧印可電流測定の例を示しているが、電流計５１に替えて電圧計を設け、電流印可電圧測定により、制御装置６は、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との接触を検知してもよい。

制御装置６は、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との接触を検知する場合、オーバードライブを解除する。すなわち、制御装置６は、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との接触を検知する場合、ステージ３を制御することにより、ステージ３の上昇を停止するとともに、ステージ３を下降させる。

〈電気的特性試験の説明〉
図４から図７は、実施例１に係る電気的特性の試験の説明図である。図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、半導体装置の電気的特性の試験を行う前の通常時の状態を示している。図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示す例では、プローブ８と半導体装置との位置合わせが行われた状態（セットアップ初期状態）において、プローブ８の先端部８Ｂと半導体ウエハ２との距離は、２００μｍに設定されている。したがって、プローブ８の先端部８Ｂは、半導体装置
の電極３０とは接触していない。また、図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示す例では、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との距離は、５０μｍに設定されている。

図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、半導体装置の電気的特性の試験開始時の状態を示している。図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、プローブ８の先端部８Ｂと半導体装置の電極３０とが接触している。例えば、図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示す半導体装置の電極３０の高さが５μｍである場合、制御装置６は、ステージ３の駆動装置を制御し、ステージ３を上方向（＋Ｚ方向）に１９５μｍ移動させることにより、プローブ８の先端部８Ｂと半導体装置の電極３０とを接触させる。

図６の（Ａ）及び（Ｂ）は、半導体装置の電気的特性の試験時の状態を示している。図６の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、プローブ８の先端部８Ｂと半導体装置の電極３０とが接触している。半導体装置の電気的特性の試験時においては、オーバードライブが行われており、プローブ８の先端部８Ｂから屈曲部８Ａまでは、上方向（＋Ｚ方向）に押し上げられる。したがって、半導体装置の電気的特性の試験時におけるプローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との距離は、半導体装置の電気的特性の試験開始時におけるプローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との距離よりも短くなる。図６の（Ａ）及び（Ｂ）に示す例では、制御装置６は、ステージ３の駆動装置を制御し、ステージ３を上方向（＋Ｚ方向）に更に４０μｍ移動させることにより、オーバードライブを行い、半導体装置の電気的特性の試験を行う。図６の（Ａ）及び（Ｂ）に示す例では、ステージ３が上方向（＋Ｚ方向）に更に４０μｍ移動したため、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との距離は、１０μｍとなっている。

図７の（Ａ）及び（Ｂ）は、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０とが接触し、絶縁ワイヤ４０が上方向（＋Ｚ方向）に押し上げられた状態を示している。図７の（Ｂ）に示すように、絶縁ワイヤ４０の一方の端子とプローブカード４の内部配線４２との接続が外れ、絶縁ワイヤ４０とプローブカード４の内部配線４２との電気的接続が解除されている。制御装置６は、計測装置７によって計測される計測値を読み取ることによって、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との接触を検知し、オーバードライブを解除する。制御装置６は、ステージ３の駆動装置を制御し、ステージ３を下方向（−Ｚ方向）に移動させることにより、ステージ３をセットアップ初期状態の位置に戻す。

プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０とが接触する場合、オーバードライブが解除されることにより、過剰なオーバードライブが行われることが抑制される。すなわち、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０とが接触する場合、オーバードライブが解除されることにより、プローブ８に対して過荷重が加わることが抑制される。プローブ８に対する荷重量が大きいと、プローブ８の湾曲した部分が元に戻らなくなったり、プローブ８が折れたりする等のプローブ８の破損が起こる場合がある。

ステージ３がセットアップ初期状態の位置に戻った後、目視や顕微鏡カメラ等による検査を実施し、プローブ８に対する過荷重の原因の確認が行われる。例えば、ステージ３の初期状態の位置がずれているかどうか、プローブ８の先端部８Ａと半導体装置の電極３０との間に異物があるかどうか等の確認が行われる。プローブ８に対する過荷重の原因が除去された後、半導体試験装置１の再セットアップ、プローブ８と半導体装置との位置合わせが実施され、半導体装置の電気的特性の試験が行われる。

オーバードライブが行われる際、プローブ８の破損が起こる前にプローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０とが接触するように、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との距離を設定しておく。また、半導体装置の電気的特性の試験を阻害しないように、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との距離を設定しておく。すなわち、過剰なオーバー
ドライブが行われずに半導体装置の電気的特性の試験が実施されている場合、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０とが接触しないように、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との距離を設定しておく。プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との距離は、プローブ８の材質、半導体装置の電極３０の材質、プローブ８の屈曲部８Ａの角度等により、予め算出しておけばよい。

実施例１によれば、隣接するプローブ８とプローブ８との距離が短い場合であっても、プローブ８の上方に絶縁ワイヤ４０を設けることが可能である。そのため、実施例１によれば、隣接するプローブ８とプローブ８との距離が短い場合であっても、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との接触を検知することができ、プローブ８に対して過荷重が加わることを抑制することができる。

実施例１によれば、プローブ８の上方に絶縁ワイヤ４０を設けており、プローブ８に対して過荷重が加わる場合、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０とが接触するため、半導体装置の電気的特性の試験に対する影響が少ない。実施例１によれば、プローブ８の上方に絶縁ワイヤ４０を設けているため、プローブ８が１ピンであっても、プローブ８が複数ピンであっても、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との接触を検知することができる。したがって、プローブ８が１ピンであっても、プローブ８が複数ピンであっても、プローブ８に対して過荷重が加わることを抑制することができる。

実施例１では、制御装置６が、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との接触を検知する例を示した。これに限らず、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との接触を検知する検知装置を、プローブカード４又はテストヘッド５の内部に設けるようにしてもよい。検知装置は、検知部の一例である。検知装置は、プローブ８の屈曲部８Ａと絶縁ワイヤ４０との接触を検知する場合、制御装置６に検知信号を送り、制御装置６が検知信号を受け取ることにより、オーバードライブを解除するようにしてもよい。

本実施形態に係る半導体試験装置、プローブカード及び半導体試験方法の第２の実施例（実施例２）について説明する。実施例２では、図８に示すように、実施例１の絶縁ワイヤ４０に替えて、プローブ８の上方に導電体６０を設け、制御装置６が、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との接触を検知することにより、オーバードライブを解除する。図８は、実施例２に係るプローブカード４の部分拡大斜視図である。導電体６０は、接触部材の一例である。

以下、図面を参照して、実施例２の詳細な説明を行う。実施例２に係る半導体試験装置１及びプローブカード４については、実施例１とほぼ同様であるので、実施例１と異なる構成要素について説明し、実施例１と同一の構成要素については、実施例１と同一の符号を付し、その説明を省略する。

オーバードライブが行われると、プローブ８の屈曲部８Ａから固定部までが湾曲する。プローブ８の上方には、導電体６０が設けられている。導電体６０は、例えば、金属ワイヤ及び金属プレート等である。プローブ８の屈曲部８Ａが上方向（＋Ｚ方向）に所定位置を越えて押し上げられた場合、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０とが接触する。また、プローブ８の屈曲部８Ａから固定部までの何れかの部分が上方向（＋Ｚ方向）に所定位置を越えて押し上げられた場合、プローブ８の屈曲部８Ａから固定部までの何れかの部分と導電体６０とが接触するようにしてもよい。

プローブカード４の開口部１４の角には突起部４１が設けられている。導電体６０の両端は、プローブカード４の突起部４１が有する孔部に挿入され、導電体６０の一端が、プ
ローブカード４の内部配線４２と接続されている。図２Ａに示す例では、プローブカード４の開口部１４の角に突起部４１を設けているが、突起部４１をプローブカード４の下面に設けるようにしてもよい。プローブカード４の内部配線４２は、テストヘッド５を介して計測装置７に接続されている。計測装置７は、電流計又は電圧計である。また、計測装置７は、電流計及び電圧計としての機能を有する装置であってもよい。

プローブ８の根元部（一方の端部）は、プローブカード基板１２の下面に設けられた電極端子９に接続され、プローブカード４の内部配線４２を介して計測装置７に接続されている。プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０とが接触すると、プローブ８と導電体６０とが電気的に接続される。制御装置６は、計測装置７によって計測される計測値を読み取る。制御装置６は、読み取った計測値に変化があった場合、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との接触を検知する。例えば、図９の等価回路図に示すように、直流電源５０から電圧が印加され、電流計５１によって電流が計測される。図９の等価回路図において、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０とが接触する前は、電流計５１によって計測される電流値は０ｍＡである。

図９の等価回路図において、直流電源５０による印加電圧値を１００ｍＶとし、抵抗５２の抵抗値を５Ωとする。プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０とが接触し、プローブ８と導電体６０とが電気的に接続されることにより、電流計５１によって計測される電流値は、０ｍＡから２０ｍＡに変化する。制御装置６は、電流計５１によって計測される電流値が０ｍから２０ｍＡに変化したことを検出することにより、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との接触を検知する。

図９の等価回路図は、電圧印可電流測定の例を示しているが、電流計５１に替えて電圧計を設け、電流印可電圧測定により、制御装置６は、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との接触を検知してもよい。また、電流計５１に替えて所定値を越える電流が流れると溶断するヒューズを設け、制御装置６がヒューズの溶断を検知することにより、制御装置６は、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との接触を検知してもよい。

制御装置６は、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との接触を検知する場合、オーバードライブを解除する。すなわち、制御装置６は、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との接触を検知する場合、ステージ３を制御することにより、ステージ３の上昇を停止するとともに、ステージ３を下降させる。

〈電気的特性試験の説明〉
図１０は、実施例２に係る電気的特性の試験の説明図である。半導体装置の電気的特性の試験を行う前の通常時の状態及び半導体装置の電気的特性の試験開始時の状態については、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

図１０の（Ａ）は、半導体装置の電気的特性の試験時の状態を示している。図１０の（Ａ）に示すように、プローブ８の先端部８Ｂと半導体装置の電極３０とが接触している。半導体装置の電気的特性の試験時においては、オーバードライブが行われており、プローブ８の先端部８Ｂから屈曲部８Ａまでは、上方向（＋Ｚ方向）に押し上げられる。したがって、半導体装置の電気的特性の試験時におけるプローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との距離は、半導体装置の電気的特性の試験開始時におけるプローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との距離よりも短くなる。

図１０の（Ｂ）は、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０とが接触した状態を示している。図１０の（Ｂ）に示すように、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０とが接触し、プローブ８と導電体６０とが電気的に接続されている。制御装置６は、計測装置７によって
計測される計測値を読み取ることによって、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との接触を検知し、オーバードライブを解除する。制御装置６は、ステージ３の駆動装置を制御し、ステージ３を下方向（−Ｚ方向）に移動させることにより、ステージ３をセットアップ初期状態の位置に戻す。

プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０とが接触する場合、オーバードライブが解除されることにより、過剰なオーバードライブが行われることが抑制される。すなわち、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０とが接触する場合、オーバードライブが解除されることにより、プローブ８に対して過荷重が加わることが抑制される。

オーバードライブが行われる際、プローブ８の破損が起こる前にプローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０とが接触するように、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との距離を設定しておく。また、半導体装置の電気的特性の試験を阻害しないように、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との距離を設定しておく。すなわち、過剰なオーバードライブが行われずに半導体装置の電気的特性の試験が実施されている場合、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０とが接触しないように、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との距離を設定しておく。プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との距離は、プローブ８の材質、半導体装置の電極３０の材質、プローブ８の屈曲部８Ａの角度等により、予め算出しておけばよい。

実施例２によれば、隣接するプローブ８とプローブ８との距離が短い場合であっても、プローブ８の上方に導電体６０を設けることが可能である。そのため、実施例２によれば、隣接するプローブ８とプローブ８との距離が短い場合であっても、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との接触を検知することができ、プローブ８に対して過荷重が加わることを抑制することができる。

実施例２によれば、プローブ８の上方に導電体６０を設けており、プローブ８に対して過荷重が加わる場合、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０とが接触するため、半導体装置の電気的特性の試験に対する影響が少ない。実施例２によれば、プローブ８の上方に導電体６０を設けているため、プローブ８が１ピンであっても、プローブ８が複数ピンであっても、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との接触を検知することができる。したがって、プローブ８が１ピンであっても、プローブ８が複数ピンであっても、プローブ８に対して過荷重が加わることを抑制することができる。

実施例２では、制御装置６が、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との接触を検知する例を示した。これに限らず、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との接触を検知する検知装置を、プローブカード４又はテストヘッド５の内部に設けるようにしてもよい。検知装置は、検知部の一例である。検知装置は、プローブ８の屈曲部８Ａと導電体６０との接触を検知する場合、制御装置６に検知信号を送り、制御装置６が検知信号を受け取ることにより、オーバードライブを解除するようにしてもよい。

本実施形態に係る半導体試験装置、プローブカード及び半導体試験方法の第３の実施例（実施例３）について説明する。実施例３では、図１１に示すように、実施例１の絶縁ワイヤ４０に替えて、プローブ８の上方に同軸ケーブル７０を設け、制御装置６が、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との接触を検知することにより、オーバードライブを解除する。図１１は、実施例３に係るプローブカード４の部分拡大斜視図である。同軸ケーブル７０は、接触部材の一例である。

以下、図面を参照して、実施例３の詳細な説明を行う。実施例３に係る半導体試験装置
１及びプローブカード４については、実施例１とほぼ同様であるので、実施例１と異なる構成要素について説明し、実施例１と同一の構成要素については、実施例１と同一の符号を付し、その説明を省略する。

オーバードライブが行われると、プローブ８の屈曲部８Ａから固定部までが湾曲する。プローブ８の上方には、同軸ケーブル７０が設けられている。プローブ８の屈曲部８Ａが上方向（＋Ｚ方向）に所定位置を越えて押し上げられた場合、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０とが接触する。また、プローブ８の屈曲部８Ａから固定部までの何れかの部分が上方向（＋Ｚ方向）に所定位置を越えて押し上げられた場合、プローブ８の屈曲部８Ａから固定部までの何れかの部分と同軸ケーブル７０とが接触するようにしてもよい。

プローブカード４の開口部１４の角には突起部４１が設けられている。同軸ケーブル７０の両端は、プローブカード４の突起部４１が有する孔部に挿入され、プローブカード４の内部を通り、計測装置７に接続されている。例えば、特性インピーダンス５０Ωで、０ｄＢｍの高周波信号が入力される場合、１ｄＢ／ｍの損失が生じる同軸ケーブル７０を用いてもよい。

計測装置７は、信号発生器（シグナルジェネレータ）及びスペクトラムアナライザとしての機能を有する装置であってもよい。信号発生器は、所定周波数の計測用信号を生成して同軸ケーブル７０に入力する。スペクトラムアナライザは、計測用信号の周波数成分毎の電力又は電圧を計測する。

計測装置７は、信号発生器及びパワーディテクタとしての機能を有する装置であってもよい。パワーディテクタは、計測用信号の電力に応じた電圧を計測する。パワーディテクタによって計測された電圧値は、図示しないＡＤ変換器によってＡＤ変換され、制御装置６に入力される。ＡＤ変換器は、制御装置６又は計測装置７に設けられていてもよい。

計測装置７が信号発生器及びスペクトラムアナライザとしての機能を有する装置である場合、計測装置７は、高周波信号を同軸ケーブル７０に入力し、高周波信号の周波数成分毎の電力又は電圧を計測する。プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０とが接触すると、計測装置７によって計測される高周波信号の波形が歪む。すなわち、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０とが接触すると、同軸ケーブル７０を介して計測装置７によって計測される電力又は電圧が変化する。制御装置６は、計測装置７によって計測される電力値又は電圧値を読み取る。制御装置６は、読み取った電力値又は電圧値に変化がある場合、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との接触を検知する。

計測装置７が信号発生器及びパワーディテクタとしての機能を有する装置である場合、計測装置７は、高周波信号を同軸ケーブル７０に入力し、高周波信号の電力に応じた電圧を計測する。プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０とが接触すると、同軸ケーブル７０を介して計測装置７によって計測される電圧が変化する。制御装置６は、計測装置７によって計測される電圧値を読み取る。制御装置６は、読み取った電圧値に変化がある場合、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との接触を検知する。

制御装置６は、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との接触を検知する場合、オーバードライブを解除する。すなわち、制御装置６は、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との接触を検知する場合、ステージ３を制御することにより、ステージ３の上昇を停止するとともに、ステージ３を下降させる。

〈電気的特性試験の説明〉
図１２は、実施例３に係る電気的特性の試験の説明図である。半導体装置の電気的特性の試験を行う前の通常時の状態及び半導体装置の電気的特性の試験開始時の状態については、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

図１２の（Ａ）は、半導体装置の電気的特性の試験時の状態を示している。図１２の（Ａ）に示すように、プローブ８の先端部８Ｂと半導体装置の電極３０とが接触している。半導体装置の電気的特性の試験時においては、オーバードライブが行われており、プローブ８の先端部８Ｂから屈曲部８Ａまでは、上方向（＋Ｚ方向）に押し上げられる。したがって、半導体装置の電気的特性の試験時におけるプローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との距離は、半導体装置の電気的特性の試験開始時におけるプローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との距離よりも短くなる。

図１２の（Ｂ）は、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０とが接触した状態を示している。図１２の（Ｂ）に示すように、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０とが接触し、同軸ケーブル７０を介して計測装置７によって計測される電力又は電圧が変化する。制御装置６は、計測装置７によって計測される電力値又は電圧値を読み取ることによって、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との接触を検知し、オーバードライブを解除する。制御装置６は、ステージ３の駆動装置を制御し、ステージ３を下方向（−Ｚ方向）に移動させることにより、ステージ３をセットアップ初期状態の位置に戻す。

プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０とが接触する場合、オーバードライブが解除されることにより、過剰なオーバードライブが行われることが抑制される。すなわち、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０とが接触する場合、オーバードライブが解除されることにより、プローブ８に対して過荷重が加わることが抑制される。

オーバードライブが行われる際、プローブ８の破損が起こる前にプローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０とが接触するように、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との距離を設定しておく。また、半導体装置の電気的特性の試験を阻害しないように、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との距離を設定しておく。すなわち、過剰なオーバードライブが行われずに半導体装置の電気的特性の試験が実施されている場合、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０とが接触しないように、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との距離を設定しておく。プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との距離は、プローブ８の材質、半導体装置の電極３０の材質、プローブ８の屈曲部８Ａの角度等により、予め算出しておけばよい。

実施例３によれば、隣接するプローブ８とプローブ８との距離が短い場合であっても、プローブ８の上方に同軸ケーブル７０を設けることが可能である。そのため、実施例３によれば、隣接するプローブ８とプローブ８との距離が短い場合であっても、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との接触を検知することができ、プローブ８に対して過荷重が加わることを抑制することができる。

実施例３によれば、プローブ８の上方に同軸ケーブル７０を設けており、プローブ８に対して過荷重が加わる場合、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０とが接触するため、半導体装置の電気的特性の試験に対する影響が少ない。実施例３によれば、プローブ８の上方に同軸ケーブル７０を設けているため、プローブ８が１ピンであっても、プローブ８が複数ピンであっても、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との接触を検知することができる。したがって、プローブ８が１ピンであっても、プローブ８が複数ピンであっても、プローブ８に対して過荷重が加わることを抑制することができる。

実施例３では、制御装置６が、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との接触を
検知する例を示した。これに限らず、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との接触を検知する検知装置を、プローブカード４又はテストヘッド５の内部に設けるようにしてもよい。検知装置は、検知部の一例である。検知装置は、プローブ８の屈曲部８Ａと同軸ケーブル７０との接触を検知する場合、制御装置６に検知信号を送り、制御装置６が検知信号を受け取ることにより、オーバードライブを解除するようにしてもよい。

例えば、カメラ等でプローブ８の先端部８Ｂの位置を確認することによって、過剰なオーバードライブが行われる前にオーバードライブを解除する方法がある。この方法は、プローブ８の先端部８Ｂの位置の確認が高頻度で実施されるため、半導体装置の電気的特性の試験に要する時間が長くなる。実施例１から実施例３に係る半導体試験方法によれば、過剰なオーバードライブが行われているか否かをリアルタイムに検知することができるため、プローブ８の先端部８Ｂの位置の確認の頻度が大幅に削減され、半導体装置の電気的特性の試験に要する時間を短縮することができる。

実施例１から３では、ステージ３を上方向（＋Ｚ方向）に移動させて、半導体ウエハ２を上昇させることにより、プローブ８の先端部８Ｂと半導体装置の電極３０とを接触させる例を示した。また、実施例１から３では、ステージ３を上方向（＋Ｚ方向）に移動させて、半導体ウエハ２を上昇させることにより、オーバードライブを行う例を示した。本実施形態では、プローブカード４を下方向（−Ｚ方向）に移動させて、プローブ８を下降させることにより、プローブ８の先端部８Ｂと半導体装置の電極３０とを接触させてもよい。また、本実施形態では、プローブカード４を下方向（−Ｚ方向）に移動させて、プローブ８を下降させることにより、オーバードライブを行うようにしてもよい。

以上の実施例１から３を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
プローブカード基板と、
前記プローブカード基板に設けられたプローブと、
前記プローブカード基板に設けられ、前記プローブの上方に配置された接触部材と、
前記プローブと前記接触部材との接触を検知する検知部と、
を備えることを特徴とする半導体試験装置。
（付記２）
前記接触部材は、絶縁ワイヤであり、
前記検知部は、前記絶縁ワイヤと、前記絶縁ワイヤに接続される配線との電気的接続が解除されたことを検出することにより、前記プローブと前記絶縁ワイヤとの接触を検知する、
ことを特徴とする付記１に記載の半導体試験装置。
（付記３）
前記接触部材は、導電体であり、
前記検知部は、前記プローブと前記導電体とが電気的に接続されたことを検出することにより、前記プローブと前記導電体との接触を検知する、
ことを特徴とする付記１に記載の半導体試験装置。
（付記４）
前記接触部材は、同軸ケーブルであり、
前記同軸ケーブルを介して測定される高周波信号の電力又は電圧の変化を検出することにより、前記プローブと前記同軸ケーブルとの接触を検知する、
ことを特徴とする付記１に記載の半導体試験装置。
（付記５）
プローブカード基板と、
前記プローブカード基板に設けられたプローブと、
前記プローブカード基板に設けられ、前記プローブの上方に配置された接触部材と、
前記プローブと前記接触部材との接触を検知する検知部と、
を備えることを特徴とするプローブカード。
（付記６）
前記接触部材は、絶縁ワイヤであり、
前記検知部は、前記絶縁ワイヤと、前記絶縁ワイヤに接続される配線との電気的接続が解除されたことを検出することにより、前記プローブと前記絶縁ワイヤとの接触を検知する、
ことを特徴とする付記５に記載のプローブカード。
（付記７）
前記接触部材は、導電体であり、
前記検知部は、前記プローブと前記導電体とが電気的に接続されたことを検出することにより、前記プローブと前記導電体との接触を検知する、
ことを特徴とする付記５に記載のプローブカード。
（付記８）
前記接触部材は、同軸ケーブルであり、
前記同軸ケーブルを介して測定される高周波信号の電力又は電圧の変化を検出することにより、前記プローブと前記同軸ケーブルとの接触を検知する、
ことを特徴とする付記５に記載のプローブカード。
（付記９）
プローブカード基板に設けられたプローブを半導体ウエハの電極に接触させて半導体ウエハの電気的特性を試験する工程と、
前記プローブと、前記プローブカード基板に設けられ、前記プローブの上方に配置された接触部材との接触を検知する工程と、
を備えることを特徴とする半導体試験方法。
（付記１０）
前記接触部材は、絶縁ワイヤであり、
前記検知する工程は、前記絶縁ワイヤと、前記絶縁ワイヤに接続される配線との電気的接続が解除されたことを検出することにより、前記プローブと前記絶縁ワイヤとの接触を検知する、
ことを特徴とする付記９に記載の半導体試験方法。
（付記１１）
前記接触部材は、導電体であり、
前記検知する工程は、前記プローブと前記導電体とが電気的に接続されたことを検出することにより、前記プローブと前記導電体との接触を検知する、
ことを特徴とする付記９に記載の半導体試験方法。
（付記１２）
前記接触部材は、同軸ケーブルであり、
前記検知する工程は、前記同軸ケーブルを介して測定される高周波信号の電力又は電圧の変化を検出することにより、前記プローブと前記同軸ケーブルとの接触を検知する、
ことを特徴とする付記９に記載の半導体試験方法。

１ 半導体試験装置
２ 半導体ウエハ
３ ステージ
４ プローブカード
５ テストヘッド
６ 制御装置
７ 計測装置
８ プローブ
８Ａ 屈曲部
８Ｂ 先端部
９、１０、１１ 電極端子
１２ プローブカード基板
１３ モールド樹脂
１４ 開口部
２０ ケーブル
２１ テスタ
３０ 電極
４０ 絶縁ワイヤ
４１ 突起部
４２ 内部配線
５０ 直流電源
５１ 電流計
５２ 抵抗
６０ 導電体
７０ 同軸ケーブル

Claims (6)

1. プローブカード基板と、
   前記プローブカード基板に設けられたプローブと、
   前記プローブカード基板に設けられ、前記プローブの上方に配置された接触部材と、
   前記プローブと前記接触部材との接触を検知する検知部と、
   を備えることを特徴とする半導体試験装置。
2. 前記接触部材は、絶縁ワイヤであり、
   前記検知部は、前記絶縁ワイヤと、前記絶縁ワイヤに接続される配線との電気的接続が解除されたことを検出することにより、前記プローブと前記絶縁ワイヤとの接触を検知する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体試験装置。
3. 前記接触部材は、導電体であり、
   前記検知部は、前記プローブと前記導電体とが電気的に接続されたことを検出することにより、前記プローブと前記導電体との接触を検知する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体試験装置。
4. 前記接触部材は、同軸ケーブルであり、
   前記同軸ケーブルを介して測定される高周波信号の電力又は電圧の変化を検出することにより、前記プローブと前記同軸ケーブルとの接触を検知する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体試験装置。
5. プローブカード基板と、
   前記プローブカード基板に設けられたプローブと、
   前記プローブカード基板に設けられ、前記プローブの上方に配置された接触部材と、
   前記プローブと前記接触部材との接触を検知する検知部と、
   を備えることを特徴とするプローブカード。
6. プローブカード基板に設けられたプローブを半導体ウエハの電極に接触させて半導体ウエハの電気的特性を試験する工程と、
   前記プローブと、前記プローブカード基板に設けられ、前記プローブの上方に配置された接触部材との接触を検知する工程と、
   を備えることを特徴とする半導体試験方法。

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