JP2725812B2

JP2725812B2 - 半導体装置の測定装置

Info

Publication number: JP2725812B2
Application number: JP32092688A
Authority: JP
Inventors: 清久米; 彰柳澤
Original assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1988-12-19
Publication date: 1998-03-11
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: JPH02164047A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、ウェハ上に形成された半導体装置の特性を
測定する測定装置に関するものである。

（ロ）従来の技術複数の半導体装置がウェハ上に形成された状態で、夫
々の半導体装置の特性を測定する場合、一般にICプロー
バと称する測定装置を使用する。この測定装置の先行技
術としては、例えば特開昭59−143340号公報、特開昭57
−93543号公報等が詳しい。

第３図は、前者の特開昭59−143340号公報に示された
測定装置の断面図であり、プローブカード（101）は基
板（102）とプローブリング（103）とを備える。基板
（102）は周辺回路（図示省略）が組込まれており、ま
た、中央部に貫通孔（104）が形成され、この貫通孔（1
04）の近傍にはねじ止め用の透孔（105）…（105）が数
か所穿設されている。そして、この基板（102）の底部
に、リング部材（106）がねじ（107）…（107）とナッ
ト（108）…（108）で固着されている。このリング部材
（106）は、ほぼ中空円盤状をなし、その下面にはプロ
ーブリング（103）を嵌着する複数のピン部（109）…
（109）が形成されている。

またリング部材（106）のピン部（109）…（109）よ
り外方には取付穴（110）…（110）が数か所穿設されて
いる。一方、プローブリング（103）は円筒状の基部（1
11）と、この基部（111）から外方に張出したフランジ
部（112）とを有し、基部（111）の底面には被測定の集
積回路の端子数に対応した複数のプローブニードル（11
3）…（113）が取付けられ、また基部（111）の上面に
は、プローブニードル（113）…（113）と同数で、各プ
ローブニードル（113）…（113）と電気的に接続された
ソケット部（114）…（114）が設けられている。さら
に、フランジ部（112）にはこのプローブリング（103）
を支持部材（115）にねじ（116）…（116）で固定、支
持するための取付穴（117）が数か所形成されている。
上記支持部材（115）は断面Ｕ字状のフレームで、基板
（102）を包むように形成されており、その中央にはプ
ローブリング（103）の基部（111）の外径とほぼ同径の
嵌合孔（118）が穿設され、また、この嵌合孔（118）の
近傍にねじ穴（119）…（119）が数か所設けられてい
る。

リング部材（106）はねじ（107）とナット（108）で
基板（102）に常時固定されている。従って、この状態
からプローブリング（103）を取付けるには、まずプロ
ーブリング（103）の基部（111）を支持部材（115）の
嵌合孔（118）に嵌合し、次いでプローブリング（103）
のソケット部（114）…（114）をリング部材（106）の
ピン部（109）…（109）に嵌着する。これにより、各プ
ローブニードル（113）…（113）はプローブリング（10
3）とリング部材（106）とを介して基板（102）上の周
辺回路に電気的に接続される。次いで、ねじ（116）…
（116）を適用してプローブリング（103）のフランジ部
（112）を支持部材（115）に確実に固定する。プローブ
ニードル（113）…（113）が損傷して使えなくなったと
きにはねじ（116）…（116）をゆるめて、リング部材
（106）からプローブリング（103）を引き抜き、プロー
ブリング（103）ごと取り替える。

（ハ）発明が解決しようとする課題前述の構成に於いて、ねじ（116）…（116）でプロー
ブリング（103）と支持部材（115）を固定するが、ねじ
（116）…（116）の締め方によっては、ピン部（109）
…（109）とソケット部（111）…（111）との接合が均
等とならない。

そのために、プローブリング（103）全体を均一に締
めるために、本願の第１のホルダー（３）、両端に接触
部のあるピン（20）…（20）が固定された中間部材
（５）を採用した構成を考えた。

しかし、半導体装置の多機能化に伴い、半導体チップ
の周辺に設けられる電極パッドの数が増大するために、
前記ピン（20）…（20）の数が増大し、このピン（20）
…（20）はスプリングを有するので前記プローブリング
（２）を下方へ押出している。そのために第１のホルダ
ー（３）の装着の際に、大きな力を必要とする問題を有
していた。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、前述の課題に鑑みてなされ、第１のホルダ
ー（３）を剛体部（１）に固定する際に、前記ピン（2
0）…（20）が上昇することで解決するものである。

（ホ）作用例えばピン（20）…（20）を上昇するために、このピ
ン（20）…（20）が固着されている中間部材（５）を上
昇できる構成とすると、このピン（20）…（20）はプロ
ーブリング（２）を下方へ押さないので、第１のホルダ
ー（３）は小さな力で装着できるようになる。

（ヘ）実施例以下に本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。

まず主要な構成を第１図を使って述べる。また説明の
理解を助けるために、第２図に第１図の分解図を設けて
おく。測定装置本体に取付けられた剛体（１）があり、
この剛体（１）の下面にはプローブリング（２）があ
る。またこのプローブリング（２）の下面には、剛体
（１）に前記プローブリング（２）を取付けるための第
１のホルダー（３）がある。一方、前記剛体（１）の嵌
合孔（４）と上面に設けられる中間部材（５）があり、
この中間部材（５）の上面にマザーボード（６）が設け
られる。更にはこのマザーボード（６）と前記中間部材
（５）を前記剛体（１）に取付けるための第２のホルダ
ー（７）がある。

次に前述した構成の夫々を更に詳しく述べる。先ずプ
ローブリング（２）について述べる。このプローブリン
グ（２）は円板状であり、厚さが3mm〜5mm程度のエポキ
シ樹脂等の比較的硬い材料より成っている。下面にはタ
ングステン等より成るプローブニードル（11）…（11）
が、パターン電極にろう材で固着されている。このパタ
ーン電極の任意の領域では、プローブリング（２）の表
から裏に設けられた第１のスルーホール（12）…（12）
と電気的に接続されている。またこの第１のスルーホー
ル（12）…（12）は同心円状に複数列設けられている。
ここでは３列設けられ、一番配線の余裕がない内側の列
は、グランドピンとしている。

次に剛体（１）について述べる。この剛体（１）は、
剛性を有したステンレス板等が好ましく、嵌合孔（４）
が設けられ、この嵌合孔（４）の近傍は下方に肉厚部
（13）が設けられ、下方に突出している。この嵌合孔の
内側は、後で述べるが中間部材（５）が嵌合される。ま
た前記肉厚部（13）の外周には、第１のねじ（14）が固
着されている。この第１のねじ（14）は、前記中間部材
（５）が上方へスライドできるように、スライド部（1
5）が設けられ、上端には前記中間部材（５）の落下を
防止するためのストッパー部（16）を有している。また
第１のねじ（14）と異なる所にねじ（17）が形成され、
本体と固定している剛体（１）に前記第１のホルダー
（３）が固着される。またこの剛体（１）には、プロー
ブリング（２）を正確な位置に設けるために、位置決定
ピン（18）が１個以上設けられている。またマザーボー
ド（６）と中間部材（５）の位置決めピンも、剛体
（１）の上面に設けられている。

続いて、第１のホルダー（３）について述べる。この
第１のホルダー（３）は、前記剛体（１）とプローブリ
ング（２）とを一体的に取付けるため、内側にねじ部
（17）が形成され、更にはプローブニードル（11）…
（11）が半導体装置上のパッドと接触できるように、貫
通孔（19）が設けられている。またこの貫通孔（19）
は、第１のホルダー（３）とプローブリング（11）との
短絡を防止するために、広く形成されている。

続いて中間部材（５）について述べる。この中間部材
（５）は、ピン（20）…（20）が埋込まれ、また前記プ
ローブリング（２）の第１のスルーホール（12）…（1
2）とピン（20）…（20）とが接触するように厚い基部
（21）がある。またこの厚い基部（21）は、前記剛体
（１）の嵌合孔に嵌合する。この嵌合の際、前記中間部
材（５）の中のピン（20）…（20）が所定位置に到達
し、また後述する第２のホルダー（７）で固定できるよ
うに、基部（21）の周囲にはフランジ部（22）が設けら
れ、このフランジ部（22）の複数部に、第２のホルダー
（７）に取付けられたねじ（23）の通る貫通孔が設けら
れている。

一方、この中間部材（５）に取付けられたピン（20）
…（20）は、第４図に示すように、両端がばねやスプリ
ングの作用によって弾性的に可動し、先端（24）は円錐
形である。プローブリング（２）とマザーボード（６）
に取付けられた第１および第２のスルーホール（12），
（25）の径は、この円錐（24）の最大径より小さく、こ
の円錐の側辺とスルーホールの上端や下端が接触し、電
気的に接続できるようになっている。ここで、第４図に
おいては、ピン（20）の接触構造を示すために、中間部
材（５）は省略した。

更に、マザーボード（６）について述べる。このマザ
ーボード（６）は、例えばエポキシ樹脂等より成り、通
常のプリント基板の如く両面には周辺回路を構成するた
めの、パターン電極が形成され、両面のパターン電極を
接続するために、スルーホールが多数が形成されてい
る。また中心部には、プローブニードル（11）の第１の
スルーホール（12）…（12）、中間部材（５）のピン
（20）…（20）と対応した領域に第２のスルーホール
（25）…（25）が同心円状に設けられている。そして前
記周辺回路を構成するための素子は、主に第２のホルダ
ー（７）の外周領域に設けられている。

最後に第２のホルダー（７）について述べる。この第
２のホルダー（７）は、例えばリング状を成し、剛性の
あるステンレス等より作られている。そのため、第２の
ホルダー（７）と前記マザーボード（６）との短絡を防
止する目的で、第２のホルダー（７）の下端には絶縁部
材（26）が設けられ、この絶縁部材（26）は、ねじ（2
7）によって第２のホルダー（７）に固定されている。
また、この第２のホルダー（７）は、前記中間部材
（５）、マザーボード（６）を剛体（１）に固定するた
めに、ねじ（23）が取付けられ、このねじ（23）は、マ
ザーボード（６）、中間部材（５）の貫通孔を通して、
剛体（１）に作られたメスねじによって固定される。ま
たねじ（23）の径は、第２のホルダー（７）、マザーボ
ード（６）および中間部材（５）の貫通孔よりも小さく
形成され、短絡を防止している。また第２のホルダー
（７）の上面と接触するねじ（23）の領域には、絶縁部
（28）が設けられている。

このピン（20）…（20）は両端にオスのピンが形成さ
れている。従って半導体機種に応じて作られる夫々のマ
ザーボードにピンを設ける必要がなくなり、大幅なコス
トダウンができる。

またピン（20）…（20）は、夫々弾性的に上下可動す
るもので、前記プローブリング（２）、マザーボード
（６）がゆがんでも夫々が良好にコンタクトする。つま
り、ブロープリング（２）、マザーボード（６）を取付
けない時、前記ピン（20）…（20）の寸法は、中間部材
（５）の基部（21）の厚さより大きく、前記プローブリ
ング（２）、マザーボード（６）を取付けると、夫々の
ピン（20）…（20）は加圧された状態となるためであ
る。またマザーボード（６）と中間部材（５）を平面的
に密着できるように、ピン（20）…（20）の形成領域に
は凹部（29）が設けられ、またプローブリング（２）と
中間部材（５）との間にも隙間が設けられている。

本発明の特徴とする所は、ピン（20）…（20）が上昇
する点にある。

本構成では前記中間部材（５）が上昇することによっ
て達成されており、ピン（20）…（20）はプローブリン
グ（２）を加圧しない構成にすることができる。

従って第１のホルダー（３）を装着する際に、このピ
ンを上昇することに寄って、小さな力で第１のホルダー
（３）を剛体（１）に取付けることができる。

ここで中間部材（５）を前述の如く可動とし、しかも
作業中にこの中間部材（５）が落下しないように、第１
のねじ（14）を第１図の如くした。つまりストッパー
（16）で落下を防止でき、スライド部（15）で容易に中
間部材（５）を上方へ動かすことができる。

（ト）発明の効果以上の説明からも明らかな如く、ピン（20）…（20）
の接触部（24）…（24）を両端に設けることで、機種に
応じて夫々のマザーボードにピンを設ける必要がなくな
り、またピン（20）…（20）が弾性的に可動するもの
で、プローブカードやマザーボードがゆがんでも良好な
接触を得られる。

しかもピン（20）…（20）は、上昇し、プローブリン
グ（２）を加圧しないので、小さな力で第１のホルダー
（３）を取付けることができ、作業性が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体装置の測定装置を示す断面図、
第２図は第１図を分解した断面図、第３図は従来の半導
体装置の測定装置を分解した断面図、第４図はピンとス
ルーホールのコンタクトを示す斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−64271（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−117268（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−142530（ＪＰ，Ａ) 特開平１−241141（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−123568（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−96578（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−4130（ＪＰ，Ｕ) 特公平７−109839（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭58−56436（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】測定用のプローブニードルが取付けられた
プローブリングと、このプローブリングの上方に配置され、周辺回路が組込
まれたマザーボードと、前記プローブリングとこのマザーボードとの間に設けら
れた複数のピンが嵌着された中間部材と、この中間部材の外周近傍と前記プローブリングの外周近
傍との間に固定された本体へ延在される剛体部と、この剛体部の下周辺と固定され、前記プローブニードル
を下方へ延在するための貫通孔を有した第１のホルダー
と、前記中間部材と前記マザーボードを前記剛体部に固定す
るための第２のホルダーとを備え、前記第１のホルダーを固定する際は、前記ピンが上昇す
ることを特徴とした半導体装置の測定装置。
【請求項２】前記中間部材は、前記剛体部に装着され、
且つ可動することを特徴とした請求項第１項記載の半導
体装置の測定装置。