JP3103957B2 - プローブ装置 - Google Patents

プローブ装置

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JP3103957B2
JP3103957B2 JP05200023A JP20002393A JP3103957B2 JP 3103957 B2 JP3103957 B2 JP 3103957B2 JP 05200023 A JP05200023 A JP 05200023A JP 20002393 A JP20002393 A JP 20002393A JP 3103957 B2 JP3103957 B2 JP 3103957B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプローブ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
ウエハプロセスが終了してウエハ内にICチップが完成
した後、電極パターンのショート、オープンやICチッ
プの入出力特性などを調べるためにプローブテストと呼
ばれる電気的測定が行われ、半導体ウエハ(以下「ウエ
ハ」という。)の状態でICチップの良否が判別され
る。その後ウエハはICチップに分断され、良品のIC
チップについてパッケージングされてから例えば所定の
プローブテストを行って最終製品の良否が判定される。
【0003】このプローブ装置においては、従来図4に
示すように例えばX、Y、Z、θ方向に移動可能なウエ
ハ載置台1の上方側に、ウエハW内のICチップの例え
ばアルミニウムよりなる電極パッド配列に対応して配列
され、斜め下方にのびる横針と呼ばれるプローブ針11
を備えたプローブカード12を配置し、ウエハ載置台1
を移動させてウエハW内のICチップの電極パッドとプ
ローブ針11とを位置合わせした後プローブ針11と電
極パッドとを接触させ、更にウエハ載置台1を所定量上
昇させてオーバドライブをかけ、これにより電極パッド
表面に形成されたアルミニウムの自然酸化膜をプローブ
針により突き破り、確実な電気的接触を確保している。
そして電極パッドをプローブ針11とポゴピン13など
を含むコンタクトリング14とを介してテストヘッド1
5に電気的に接触させ、例えばICの使用速度に対応す
る高周波を用いて電気的測定を行ってICチップの良否
を判定するようにしている。
【0004】ところでチップが増々微細化し、回路の集
積度が高くなってくると、電極パッドのサイズが微細化
しかつその間隔も狭くなり、プローブ針の針立てが困難
化し限界に近づきつつある。このため最近ではプローブ
針に代って18金やニッケルなどの金属よりなるバンプ
を接触子として用いることが検討されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一方ウエハ表面は大気
にさらされているためその表面に自然酸化膜が形成され
るが、電極パッドと接触子との確実な接触を得るために
は接触子がこの自然酸化膜を突き破ってパッドの金属表
面に接触することが必要である。そこで従来のプローブ
針である横針の場合には、プローブ針と電極パッドとが
接触した後オーバドライブをかけることによりプローブ
針が内方側に撓んで横ずれし、これによって自然酸化膜
を擦過して突き破っている。
【0006】しかしながら接触子としてバンプを用いた
場合には、オーバドライブをかけても横針のように撓ま
ないし、またバンプの先端を鋭利に形成することが難か
しいので、自然酸化膜を突き破って電極パッドの表面に
確実に接触させることが困難であるという問題がある。
【0007】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、その目的は、プローブカード側の導電性
突起と被検査体の電極パッドとを確実に電気的に接触さ
せて精度の高い電気的測定を行うことのできるプローブ
装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、被検査体載置
台上に載置された被検査体の電極パッドにプローブカー
ドの接触子を接触させ、この接触子を介してテスタによ
り被検査体の電気的測定を行うプローブ装置において、
プローブカードを、可撓性の基板の一面側に接触子をな
す導電性突起を配列して構成し、前記プローブカ−ドと
被検査体載置台とを相対的に接近させるための駆動機構
と、前記プローブカードを、導電性突起の配列された面
が被検査体の被検査面と並行のまま、被検査面に並行な
軸のまわりに回動させるリンク機構と、前記プローブカ
ードの他面側を押圧するための緩衝手段と、を備え、被
検査体の電極パッドが導電性突起に接触した後、導電性
突起を緩衝手段の復元力に抗して相対的に押圧すると共
に、リンク機構のリンク作用によりプローブカードを被
検査面にそって移動させることを特徴とする。
【0009】
【作用】被検査体載置台をプローブカードに対して相対
的に接近させて導電性突起と電極パッドとを接触させ、
次いで導電性突起を電極パッドに対して押圧した状態で
相対的に被検査体の被検査面に沿って動かす。この動作
は、リンク機構を設けたことにより、被検査体と導電性
突起とが接触した後これらが互に押圧されながら横方向
に位置ずれする動作となる。これにより導電性突起が電
極パッドの表面を擦過するため、電極パッドの表面に形
成された自然酸化膜を擦過して電極パッドに確実に接触
する。
【0010】
【実施例】図1及び図2は、夫々本発明の実施例を示す
側面図及び要部を示す分解斜視図である。図中2はウエ
ハ載置台であり、このウエハ載置台2は、駆動機構21
によって例えば位置合せのためにX、Y、θ方向に微量
に駆動されると共に、検査領域と移載領域との間をZ方
向に駆動されるように構成される。このウエハ載置台2
には、ウエハWの受け渡し時に当該ウエハWを載置面か
ら浮上させるための昇降ピン(図示せず)や、高温/低
温試験を行う場合には温調手段などが内蔵されている。
【0011】前記ウエハ載置台2の上方側には、これに
対向するようにプローブカード3が配設されている。こ
のプローブカード3は、フレキシブルな多層配線基板3
1例えばポリイミドによる絶縁膜と銅による配線パタ−
ンよりなる基板31と、この基板31の下面側にて、ウ
エハWの全てのチップの電極パッドに夫々一括して接触
するように当該全ての電極パッドに対応して配列された
導電性突起である例えば18金、白金、ロジウム、タン
グステンあるいはニッケル合金などからなるバンプ32
とを備えてなり、バンプ32は例えば図3(a)、
(b)に示すように下方に向いた逆円錐形状に構成され
ている。なおバンプ32の形状はこの例に限られるもの
ではなく、瘤型などであってもよい。
【0012】前記プローブカード3の上方側には、可動
プレート4が配設されており、この可動プレート4は、
中央部に、バンプ32の配列領域を包有する大きさの角
形の切欠部41が透設されると共に、この切欠部41の
左右両側に、夫々前記基板41の前後幅に対応する長さ
の長穴42、42が形成されている。更に前記可動プレ
ート4の上方側には、下面側に補強プレート33が重ね
て設けられたプリント基板5が装置本体の外装部50に
固定して設けられており、このプリント基板5及び補強
プレート33における前記長穴42、42よりも若干左
右外側位置に、当該長穴42、42と同様な長穴(5
1、51)、(34、34)が形成されている。
【0013】そして前記プローブカード3は、バンプ3
2の配列されている領域が可動プレート4の切欠部41
に臨むように可動プレート4の下面側に固定されると共
に、フレキシブルな基板31の左右両端部は、夫々可動
プレート4の長穴42、42を通り更にプリント基板5
及び補強プレート33の長穴(51、51)、(34、
34)を通って外側に折り返されてプリント基板5の表
面に固定されている。前記多層配線基板31は、夫々バ
ンプ32に電気的に接続された導電路である配線層が多
数積層されると共に、多層配線層の上下両面及び配線層
間には接地電位の接地層が介在して構成され、これら配
線層及び接地層の外端側の接点(図示せず)がプリント
基板5の接点52に接続されている。前記プリント基板
5の上方側には、伸縮自在な導電性のピンよりなるいわ
ゆるポゴピン61が上下に突出した、中間接続体をなす
コンタクトリング62が配置されており、ポゴピン61
の下端は、プリント基板5の前記接点52にプリント配
線を介して電気的に接続されている電極53に接触する
一方、ポゴピン61の上端は、上方側のテストヘッド6
3の図示しない電極に接触し、こうしてテストヘッド6
3はポゴピン61プリント基板5及び多層配線基板31
を介して接触子であるバンプ31に電気的に接続されて
いる。
【0014】前記補強板33の裏面側に設けられた取り
付け部54、54と可動プレート4の左右両端部との間
には、リンクアーム43を有するリンク機構が設けられ
ており、このリンクアーム43は、可動プレート4を水
平に維持したままウエハWの表面に並行な軸を中心と描
かれる、ウエハ載置台2側に膨らむ円弧軸跡に沿って移
動できるように、両端が夫々取り付け部54及び可動プ
レート4に軸支されている。
【0015】そしてリンクアーム43は、プローブカー
ド3がウエハWと接触していないときに例えば図1に示
すように斜めの状態にあるように、図示しないストッパ
により図1中時計方向の回動が阻止されている。また前
記プローブカード3におけるバンプ32が配列されてい
る領域の上面には、フレキシブルな多層配線基板31を
介してバンプ32をウエハW側に押圧するための緩衝手
段、例えばプローブカード3とプリント基板5との間に
圧入された例えばエアバッグやゴム製マットなどの緩衝
体44が設けられている。
【0016】次に上述実施例の作用について述べる。先
ず図示しない搬送アームより被検査体例えばウエハW
を、ウエハ載置台2に内蔵された図示しない昇降ピンを
介してウエハ載置台2に受け渡す。次いでプローブカー
ド3とウエハWとの平面方向の位置合わせを行う。この
位置合わせは、例えばプローブカード3とウエハWとの
間に、ウエハWの表面とプローブカード3のバンプ32
の配列された面との画像を同時に取り込める光学系ユニ
ットを挿入し、オペレータが両画像を見ながらウエハ載
置台2のX、Y、θ方向の位置調整を行ったことにより
実行することができる。ただしこのような方法以外の方
法により位置合わせを行ってもよい。
【0017】続いてウエハ載置台2を上昇させるとウエ
ハWの全てのチップの電極パッドが全てのバンプ32に
一括して当接するが、更にウエハ載置台2を上昇させる
と緩衝体44が押圧され、その復元力により、フレキシ
ブルな多層配線基板31を介してバンプ32がウエハW
上の電極パッドを押圧すると共に、可動プレート4はリ
ンク機構43により上昇しながら横方向に動くので、バ
ンプ32が電極パッドを擦りながら横にずれる。こうし
て先述したようにウエハW上の電極パッドはバンプ32
を通じてテストヘッド63に電気的に接続され、この状
態でテストヘッド63は所定の電源電圧や検査パルス信
号をウエハWのチップに与え、チップ側からの出力パル
ス信号を取り込んでチップの良否を判定する。
【0018】このような実施例によれば、バンプ31が
電極パッドに接触した後電極パッドを押圧しながら横ず
れするため、電極パッドの表面に形成された自然酸化膜
を擦過して突き破り、確実に電極パッドの金属面(例え
ばアルミニウムの面)に接触させることができ、従って
良好な電気的接触を確保できるので精度の高い測定を行
うことができる。
【0019】以上においてプローブカード3をウエハW
を押圧しながら横方向に動かす機構としては、例えば多
層配線基板31のバンプ32の裏面側に堅いプレートを
配置し、ウエハWとバンプ32とが当接した後リンクア
ーム43を別途設けた駆動機構により時計方向に回動さ
せるようにしてもよいし、あるいはウエハ載置台2側に
リンク機構を設けてもよい。またリンク機構を設けず
に、ウエハ載置台2とプローブカード3とを相対的に横
に移動させる機構を別途設けるか、あるいはウエハ載置
台2の駆動機構21を利用して、ウエハWとバンプ32
とを押圧した後これらを相対的に横ずれ例えばX、Y、
またはθ方向に移動させるようにしてもよい。
【0020】更にまたプローブカード3は、バンプ32
がウエハW上の電極パッドの全部に一括して接触するタ
イプのものに限らず、一部の電極パッドに接触する、い
わば部分的マルチタイプのものであってもよく、この場
合には、バンプ32群が順次電極パッド群に接触するよ
うにウエハ載置台を移動できる構成とすればよい。なお
本発明は、ウエハ載置台を水平に配置するものに限らず
垂直に配置したプローブ装置に対しても適用できる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、プローブカードの接触
子である導電性突起が電極パッドに接触した後これらが
互に押圧された状態で被検査面に沿って移動するので、
導電性突起が電極パッドの表面の自然酸化膜を突き破っ
て電極パッドと確実に接触し、このため精度の高い測定
を行うことができる。またプローブカードがリンク機構
により被検査面に沿って移動しながら被検査面と反対側
に動く一方、緩衝手段により被検査体側に押圧されるた
め、導電性突起が電極パッドに対して無理なく横ずれで
き、従って導電性突起の摩耗が抑えられるなどの効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す側面図である。
【図2】本発明の実施例の要部を示す分解斜視図であ
る。
【図3】バンプ(導電性突起)を示す側面図である。
【図4】従来のプローブ装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
2 ウエハ載置台 3 プローブカード 31 多層配線基板 32 バンプ 4 可動プレート 43 リンクアーム 44 緩衝体 5 プリント基板 62 コンタクトリング 63 テストヘッド W 半導体ウエハ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検査体載置台上に載置された被検査体
    の電極パッドにプローブカードの接触子を接触させ、こ
    の接触子を介してテスタにより被検査体の電気的測定を
    行うプローブ装置において、 プローブカードを、可撓性の基板の一面側に接触子をな
    す導電性突起を配列して構成し、 前記プローブカ−ドと被検査体載置台とを相対的に接近
    させるための駆動機構と、 前記プローブカードを、導電性突起の配列された面が被
    検査体の被検査面と並行のまま、被検査面に並行な軸の
    まわりに回動させるリンク機構と、 前記プローブカードの他面側を押圧するための緩衝手段
    と、 を備え、 被検査体の電極パッドが導電性突起に接触した後、導電
    性突起を緩衝手段の復元力に抗して相対的に押圧すると
    共に、リンク機構のリンク作用によりプローブカードを
    被検査面にそって移動させることを特徴とするプローブ
    装置。
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