JP3120760B2 - プローブカード及び該プローブカードを用いた試験方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プローブカードに
関し、更に詳しくは、ウェハー上に区画された複数のペ
レット領域に夫々形成された半導体集積回路の電気的特
性を測定するためのプローブカードに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、大規模半導体集積回路（以下、
ＬＳＩと呼ぶ）は、ウェハー上に形成された格子状のス
クライブ線で区画された多数のペレット領域に形成され
る。各ペレット領域に形成された半導体集積回路は、各
ＬＳＩチップとして分離されないウェハー状態で、電気
的特性がＩＣ試験機を用いて測定される。この測定時、
半導体集積回路の電極パッドは極めて小さいため、ＩＣ
試験機のテストヘッド部にはプローブカードが装着され
る。プローブカードは、各電極パッドに接触し、半導体
集積回路とＩＣ試験機との間で信号の授受を行う多数の
細長いプローブ針を備える。

【０００３】従来のプローブカードでは、ウェハー１枚
当たりで１０００個程度が形成された各ペレット領域の
電気的特性を測定する場合に、プローブ針の先端をウェ
ハーに押し付けて電極パッドとオーミックコンタクトを
とるため、プローブ針の先端が磨耗し易かった。このよ
うなプローブカードの耐用回数は、例えば、数十万回程
度であり、これはウェハーの枚数にすると約５００枚に
匹敵する。特に近年、ＬＳＩの縮小化の要請や組立ボン
ディング技術の進歩等により、ＬＳＩの電極パッドは、
一辺が約１２０μｍ程度のものから約８０μｍ程度のも
のへと縮小されている。これに伴い、プローブカードの
プローブ針の先端外径も、約５０〜３０μｍ程度に細線
化されているため、プローブ針１５の磨耗がより早くな
り、プローブカード自体の耐用回数がほぼ半減してい
る。このため、プローブ針先端の磨耗を軽減する提案が
なされている。

【０００４】図５は、上記提案されたプローブカードを
使用状態で示す平面図である。ウェハー１０上には、格
子状のスクライブ線１２で区画された多数のペレット領
域１７が形成されている。プローブカード１６は、リン
グ状のカード本体１６ａを有し、カード本体１６ａに
は、プローブ針１５、ダミー針２０、２１が開口１６ｂ
のほぼ中心に向かって延在し、円周方向に所定の順序で
配設されている。

【０００５】プローブカード１６は、ＩＣ試験機のテス
トヘッド部（図示せず）に装着され、測定すべきペレッ
ト領域１７をカード本体１６ａのほぼ中心に位置させた
状態で固定される。このとき、各プローブ針１５の先端
は、対応するアルミ電極パッド（以下、単に電極パッド
と呼ぶ）１３に接触する。また、各ダミー針２０の先端
は、隣接するプローブ針１５が接触している電極パッド
１３に接触し、ダミー針２１の先端は、電極パッド１３
が形成されていない保護膜領域に接触する。プローブカ
ード１６では、プローブ針１５及びダミー針２１、２２
をこのように接触させることにより、プローブ針１５に
かかる荷重を減少させて先端の磨耗を軽減している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のプローブカ
ード１６では、測定時には上述のように、同じ電極パッ
ド１３にプローブ針１５とダミー針２０とを同時に接触
させる。このため、目標のペレット領域１７にプローブ
カード１６を位置合わせするとき、アライメントずれに
よってプローブ針１５が電極パッド１３から外れ易く、
オーミックコンタクトがとり難いという問題があった。
また、保護膜領域に接触するダミー針２１が、保護膜を
傷つけてペレット領域１７の耐湿性を劣化させる、或い
は、配線層にダミー針２１の圧力が作用することによっ
て半導体素子が傷つく等のおそれがあった。

【０００７】本発明は、上記に鑑み、オーミックコンタ
クトがとり易く、ダミー針の接触で保護膜を傷つけ、或
いは、ダミー針による圧力が配線層に作用する等のおそ
れがないプローブカードを提供することを目的とする。
本発明は更に、上記プローブカードを用いて好適に実行
できる試験方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のプローブカードは、ウェハー上の複数のペ
レット領域に形成された半導体集積回路の電極パッドに
接触する複数のプローブ針と、前記プローブ針が電極パ
ッドに接触するときに該電極パッドを有するペレット領
域周辺のスクライブ線に接触する複数のダミー針とを備
え、前記複数のダミー針が、前記半導体集積回路のサブ
ストレート電位を供給するプローブ針に電気的に接続さ
れることを特徴とする。

【０００９】本発明のプローブカードでは、測定時に、
プローブ針をダミー針とは別個に電極パッドに接触でき
るので、オーミックコンタクトがとり易くなる。複数の
ダミー針をウェハーのスクライブ線に接触させることに
よって、プローブ針にかかる荷重を減少させることがで
きるので、プローブ針先端の磨耗を軽減することができ
る。また、ダミー針が保護膜領域に接触することがない
ので、ダミー針の接触によって保護膜を傷つけ、或い
は、ダミー針接触時の配線層に対する圧力によってトラ
ンジスタ等の素子を傷める等のおそれを無くすることが
できる。測定すべきペレット領域がカード本体のほぼ中
心に位置した状態でウェハーステージを上昇させると、
プローブ針がその対応する電極パッドに接触する。この
状態で測定する場合に、ダミー針にサブストレート電位
が供給され、ペレット領域上の半導体集積回路とＬＳＩ
テスターとの間で信号の授受が行われる。スクライブ線
は半導体サブストレートと同電位であるので、ダミー針
にサブストレート電位が供給されることにより、誤動作
のない測定が行われる。

【００１０】

【００１１】更に好ましくは、プローブ針及びダミー針
の弾力性が実質的に同じである。この場合、ダミー針を
スクライブ線に接触させることによって得られる、プロ
ーブ針への支持力がより安定する。

【００１２】また、プローブ針及びダミー針は、各先端
の外径が３０μｍ以下に形成されることが好ましい。こ
の場合、近年のＬＳＩ縮小化の要請に十分に応えること
ができる。

【００１３】好適には、プローブカードはリング状に形
成され、プローブ針及びダミー針が円周方向にほぼ交互
に配設される。この場合、プローブ針に対する荷重をダ
ミー針で支える作用をより効果的にすることができる。

【００１４】本発明は、別の態様によると、前記プロー
ブカードを用いた試験方法であって、半導体集積回路の
サブストレート供給電圧と等しい電位をダミー針に供給
しつつ記半導体集積回路の電気的特性を測定することを
特徴とする。

【００１５】スクライブ線は通常、半導体サブストレー
トと同電位であるので、上記試験方法によれば、電気的
特性の測定時にサブストレート電位をダミー針に供給す
ることにより、誤動作なく測定を行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明を更に詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施形態例のプローブ
カードを使用状態で示す平面図である。ウェハー１０上
には、幅ａ（例えば、５０μｍ）で格子状に形成された
スクライブ線１２で区画される多数のペレット領域１７
が形成されている。プローブカード２６は、リング状の
カード本体２６ａを備え、カード本体２６ａには、複数
のプローブ針２５及びダミー針２４が、開口２６ｂのほ
ぼ中心に先端を向けて延在している。

【００１７】プローブ針２５及びダミー針２４は、カー
ド本体２６ａの円周方向にほぼ交互に並ぶように位置決
めされ、後端がカード本体２６ａに固定されている。各
プローブ針２５は、測定すべきペレット領域１７が開口
２６ｂのほぼ中心に位置する正規位置にプローブカード
２６がセットされたときに、対応する電極パッド１３が
適正に接触するように、その位置及び長さが設定されて
いる。また、各ダミー針２４は、各プローブ針２５が電
極パッド１３に接触するときに、この電極パッド１３を
有するペレット領域１７周辺のスクライブ線１２に接触
するように、その位置及び長さが設定されている。本実
施形態例では、プローブ針２５及びダミー針２４の弾力
性が実質的に同じであって、ダミー針１４が計３０本以
上配設されている。各ダミー針１４は、カード本体２６
ａ内で相互に電気的に接続される。

【００１８】図２は、測定時におけるプローブ針、ダミ
ー針及びペレット領域を示す断面図である。プローブ針
２５及びダミー針２４は、各先端が鉤状に折り曲げられ
ており、各先端の外径ｃが例えば３０μｍ以下に形成さ
れている。ウェハーステージ１９上にウェハー１０が載
置されており、このウェハー１０上のペレット領域１１
に備えた電極パッド１３にはプローブ針２５の先端が接
触し、このペレット領域１１周辺のスクライブ線１２に
はダミー針２４の先端が接触している。ペレット領域１
１の一辺の長さｂは、例えば約１２０μｍ程度に形成さ
れる。

【００１９】図３は、図１のプローブカードの測定系を
示す模式図である。プローブカード２６は、ＬＳＩテス
タ２０に装着されており、プローブ針２５及びダミー針
２４が、ＬＳＩテスタ２０に対して所定の状態に電気的
に接続されている。相互に接続された複数のダミー針１
４には、半導体集積回路のサブストレート供給電圧と等
しい電位がＬＳＩテスタ２０から供給される。サブスト
レート電位は通常、電気的特性の測定時に、ＬＳＩ側に
も１ピン乃至複数ピンから供給される。つまり、複数の
プローブ針２５の中でサブストレート電位が供給される
例えば１本に全ダミー針１４が導通している。

【００２０】上記構成のプローブカード２６を用いて測
定を行う場合には、まず、図示しないＩＣ試験機のテス
トヘッド部にプローブカード２６を装着し、測定すべき
ペレット領域１７をカード本体１６ａのほぼ中心に位置
させた状態でプローブカード２６を固定する。ウェハー
ステージ１９を上昇させると、電極パッド１３とプロー
ブ針２５とが接触し、ウェハーステージ１９を下降させ
ると、プローブ針１５から電極パッド１３が離間し、ウ
ェハーステージ１９を平行移動することにより、各ペレ
ット領域１７に順次に送ることができる。

【００２１】測定すべきペレット領域１７がカード本体
１６ａのほぼ中心に位置した状態でウェハーステージ１
９を上昇させると、プローブ針２５がその対応する電極
パッド１３に接触する。この状態で測定する場合に、相
互に電気的に接続されたダミー針１４にＬＳＩテスタ２
０からサブストレート電位が供給され、ペレット領域１
１上の半導体集積回路とＬＳＩテスター２０との間で信
号の授受が行われる。スクライブ線１２は半導体サブス
トレートと同電位であるので、ダミー針２４にサブスト
レート電位が供給されることにより、誤動作のない測定
が行われる。

【００２２】上記測定時に、プローブ針２５をダミー針
とは別個に電極パッド１３に接触できるので、オーミッ
クコンタクトがとり易い。また、複数のダミー針２４を
ウェハー１０のスクライブ線１２に接触させて、プロー
ブ針２５にかかる荷重を減少できるので、プローブ針２
５の先端の磨耗を軽減することができる。図４は、ダミ
ー針の本数とプローブカード耐用回数との相関関係を示
すグラフ図である。ダミー針２４を全く配設しない場合
には、プローブカード耐用回数が２〜３０００回程度で
あるのに対し、ダミー針２４が３０本程度になった時点
からは、プローブカード耐用回数が５００００回に近く
なる。これは、ダミー針２４及びプローブ針２５の弾力
性が実質的に同じ場合の結果であるが、例えば、プロー
ブ針２５より大きい弾力性を持つダミー針２４を用いた
場合には３０本より少なく設けることが可能になる。

【００２３】また、スクライブ線１２は、ウェハー１０
上で格子状に広範囲に分布しているので、ダミー針２５
の配置の自由度は高く、本数の増加が容易である。更
に、ダミー針２５が保護膜領域に接触することがないの
で、ダミー針２５の接触によって保護膜を傷付け、或い
は、ダミー針２５の接触時の配線層に対する圧力でトラ
ンジスタ等の素子を傷める等のおそれがない。

【００２４】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明のプローブカード及び該プロ
ーブカードを用いた試験方法は、上記実施形態例にのみ
限定されるものではなく、上記実施形態例から種々の修
正及び変更を施したプローブカード及び該プローブカー
ドを用いた試験方法も、本発明の範囲に含まれる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプローブ
カードによると、オーミックコンタクトがとり易く、ダ
ミー針の接触で保護膜を傷つけ、或いは、ダミー針によ
る圧力が配線層に作用する等のおそれを無くすることが
できる。また、通常は半導体サブストレートと同電位の
スクライブ線に接触するダミー針にサブストレート電位
を供給するので、本発明の試験方法によると、測定を誤
動作なく実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例のプローブカードを使用
状態で示す平面図である。

【図２】測定時におけるプローブ針、ダミー針及びペレ
ット領域を示す断面図である。

【図３】図１のプローブカードの測定系を示す模式図で
ある。

【図４】ダミー針の本数とプローブカード耐用回数との
相関関係を示すグラフ図である。

【図５】従来のプローブカードを使用状態で示す平面図
である。

【符号の説明】

１０ ウェハー １２ スクライブ線 １３ 電極パッド １７ ペレット領域 ２４ ダミー針 ２５ プローブ針 ２６ プローブカード

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェハー上の複数のペレット領域に形成
   された半導体集積回路の電極パッドに接触する複数のプ
   ローブ針と、 前記プローブ針が電極パッドに接触するときに該電極パ
   ッドを有するペレット領域周辺のスクライブ線に接触す
   る複数のダミー針とを備え、 前記複数のダミー針が、前記半導体集積回路のサブスト
   レート電位を供給するプローブ針に電気的に接続される
   ことを特徴とするプローブカード。
2. 【請求項２】 前記プローブ針及びダミー針の弾力性が
   実質的に同じであることを特徴とする、請求項１に記載
   のプローブカード。
3. 【請求項３】 前記プローブ針及びダミー針は、各先端
   の外径が３０μｍ以下に形成されることを特徴とする、
   請求項１に記載のプローブカード。
4. 【請求項４】 リング状に形成され、前記プローブ針及
   びダミー針が円周方向にほぼ交互に配設されることを特
   徴とする、請求項１乃至３の内の何れか１項に記載のプ
   ローブカード。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のプローブカードを用い
   た試験方法であって、 半導体集積回路のサブストレート供給電圧と等しい電位
   を前記ダミー針に供給しつつ半導体集積回路の電気的特
   性を測定することを特徴とするプローブカードを用いた
   試験方法。