JP5226022B2 - 試験装置および試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、試験装置および試験方法に関する。

下記の特許文献１には、一枚のウエハに形成された複数の半導体集積回路を一括して検査する検査装置が記載されている。これによりウエハ一枚当たりの検査時間を短縮して生産性を向上させている。

特開２００６−２７８９４９号公報

集積度の向上並びに基板の大型化に伴い、基板単位で試験をする場合の試験対象の規模も巨大になっている。これに対して、半導体集積回路の数と同数の試験回路および接触端子を設けると、試験装置の規模も大きくなる。このため、試験装置は大型且つ高価になり、半導体装置の製造コストにも影響を与えている。

上記課題を解決すべく、本発明の第１の態様として、半導体ウエハ上に形成された複数の被試験デバイスを試験する試験装置であって、半導体ウエハに重ね合わされる接続面において複数の被試験デバイスのデバイスパッドにそれぞれ接続される複数のバンプを有し、接続面の裏面に複数のバンプに対応する複数のコンタクトパッドを有するプローブカードと、試験に応じた電気回路を実装されたピンエレクトロニクスと、ピンエレクトロニクスに接続されたスプリングピンを保持するコンタクタハウジング、および、コンタクタハウジングを支持する三次元アクチュエータを含むコンタクタとを有し、三次元アクチュエータが半導体ウエハの面に沿った方向に移動し且つ面に垂直な方向に伸縮してコンタクタハウジングを移動させることにより、スプリングピンを複数のコンタクトパッドのうちの一部分ずつに順次、接続させるテストヘッドと、プローブカードおよびコンタクタの一方に設けられ、プローブカードの表面に対して傾斜する斜面と、プローブカードおよびコンタクタの他方に設けられ、斜面に当接するローラと、斜面およびローラを、プローブカードに平行に相対移動させることによりプローブカードおよびコンタクタを相互に押し付ける作動バーとを備え、テストヘッドは、複数のコンタクトパッドの一部分に押し付けられたコンタクタに結合されたピンエレクトロニクスにより半導体ウエハ上の複数の被試験デバイスを試験する試験装置が提供される。

また、本発明の第２の態様として、半導体ウエハ上に形成された複数の被試験デバイスを試験する試験装置であって、半導体ウエハに重ね合わされる接続面において複数の被試験デバイスのデバイスパッドにそれぞれ接続される複数のバンプを有し、接続面の裏面に複数のバンプに対応する複数のコンタクトパッドを有するプローブカードと、プローブカードおよび半導体ウエハを、半導体ウエハの面に沿った方向および面に垂直な方向に移動させる三次元アクチュエータと、試験に応じた電気回路を実装されたピンエレクトロニクスと、ピンエレクトロニクスに接続されたスプリングピンを保持するコンタクタハウジング、および、コンタクタハウジングを支持するコンタクタとを有し、三次元アクチュエータがプローブカードおよび半導体ウエハを移動させることにより、スプリングピンを複数のコンタクトパッドのうちの一部分ずつに順次、接続させるテストヘッドと、プローブカードおよびコンタクタの一方に設けられ、プローブカードの表面に対して傾斜する斜面と、プローブカードおよびコンタクタの他方に設けられ、斜面に当接するローラと、斜面およびローラを、プローブカードに平行に相対移動させることによりプローブカードおよびコンタクタを相互に押し付ける作動バーとを備え、テストヘッドは、複数のコンタクトパッドの一部分に押し付けられたコンタクタに結合されたピンエレクトロニクスにより半導体ウエハ上の複数の被試験デバイスを試験する試験装置が提供される。

また、本発明の第３の態様として、半導体ウエハ上に形成された複数の被試験デバイスを試験する試験装置であって、前記半導体ウエハに重ね合わされる接続面において前記複数の被試験デバイスのデバイスパッドにそれぞれ接続される複数のバンプを有し、前記複数のバンプに対応する複数のコンタクトパッドを前記接続面の裏面に有するプローブカードと、試験に応じた電気回路を実装されたピンエレクトロニクスと、前記ピンエレクトロニクスに接続されたスプリングピンを保持するコンタクタハウジング、および、前記コンタクタハウジングを支持する三次元アクチュエータを含むコンタクタとを有し、前記三次元アクチュエータが前記半導体ウエハの面に沿った方向に移動し且つ前記面に垂直な方向に伸縮して前記コンタクタハウジングを移動させることにより、前記スプリングピンを前記複数のコンタクトパッドのうちの一部分ずつに順次、接続させるテストヘッドと、前記プローブカードに配され、前記コンタクタハウジングを前記プローブカードに引き付けるガイドユニットとを備え、前記テストヘッドは、前記ガイドユニットに引き付けられた前記コンタクタハウジングに結合された前記ピンエレクトロニクスにより、前記半導体ウエハ上の前記複数の被試験デバイスを試験する試験装置が提供される。

また、本発明の第４の態様として、半導体ウエハ上に形成された複数の被試験デバイスを試験する試験装置であって、前記半導体ウエハに重ね合わされる接続面において前記複数の被試験デバイスのデバイスパッドにそれぞれ接続される複数のバンプを有し、前記複数のバンプに対応する複数のコンタクトパッドを前記接続面の裏面に有するプローブカードと、前記プローブカードおよび前記半導体ウエハを、前記半導体ウエハの面に沿った方向および前記面に垂直な方向に移動させる三次元アクチュエータと、試験に応じた電気回路を実装されたピンエレクトロニクスと、前記ピンエレクトロニクスに接続されたスプリングピンを保持するコンタクタハウジング、および、前記コンタクタハウジングを支持するコンタクタとを有し、前記三次元アクチュエータが前記プローブカードおよび前記半導体ウエハを移動させることにより、前記スプリングピンを前記複数のコンタクトパッドのうちの一部分ずつに順次、接続させるテストヘッドと、前記プローブカードに配され、前記コンタクタハウジングを前記プローブカードに引き付けるガイドユニットとを備え、前記テストヘッドは、前記ガイドユニットに引き付けられた前記コンタクタハウジングに結合された前記ピンエレクトロニクスにより、前記半導体ウエハ上の前記複数の被試験デバイスを試験する試験装置が提供される。

また、本発明の第５の態様として、半導体ウエハ上に形成された複数の被試験デバイスを試験する試験装置であって、前記半導体ウエハに重ね合わされる接続面において前記複数の被試験デバイスのデバイスパッドにそれぞれ接続される複数のバンプを有し、前記接続面の裏面に前記複数のバンプに対応する複数のコンタクトパッドを有するプローブカードと、前記半導体ウエハの面に沿った方向および前記面に垂直な方向に移動する三次元アクチュエータ、および、前記三次元アクチュエータに駆動されて前記複数のコンタクトパッドを含む領域の配列に対してｎ列おき、ただしｎは２以上の整数、に試験実行領域を形成する複数のコンタクタを有するテストヘッドとを備え、前記複数のコンタクタを前記複数のコンタクトパッドに順次接続することにより電気的接続を形成して、前記試験実行領域に対応する素子領域の複数の被試験デバイスを前記テストヘッドにより順次試験する試験装置が提供される。

また、本発明の第６の態様として、半導体ウエハ上に形成された複数の被試験デバイスを試験する試験装置であって、半導体ウエハに重ね合わされる接続面において複数の被試験デバイスのデバイスパッドにそれぞれ接続される複数のバンプを有し、接続面の裏面に複数のバンプに対応する複数のコンタクトパッド、および、を有するプローブカードと、プローブカードおよび半導体ウエハを、半導体ウエハの面に沿った方向および面に垂直な方向に移動させる三次元アクチュエータと、複数のコンタクトパッドを含む領域の配列に対してｎ列おき、ただしｎは２以上の整数、に試験実行領域を形成する複数のコンタクタを有するテストヘッドとを備え、複数のコンタクタを複数のコンタクトパッドに順次接続することにより電気的接続を形成して、試験実行領域に対応する素子領域の複数の被試験デバイスをテストヘッドにより順次試験する試験装置が提供される。

上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これら特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。

試験装置１００の正面図である。 試験装置１００の部分縦断面図である。 試験装置１００の部分水平断面図である。 アライメントユニット４００の部分縦断面図である。 テストヘッド２００の断面図である。 プローブカード３００の分解図である。 メンブレンユニット３７０の部分拡大断面図である。 ＰＣＲシート３４０、３６０の部分拡大断面図である。 インタポーザ３５０の部分断面図である。 配線基板３２０の平面図である。 配線基板３２０の平面図である。 コンタクタ２０２の部分分解斜視図である。 コンタクタ２０２の拡大断面図である。 コンタクタハウジング２８０における信号配列を示す図である。 テストヘッド２００およびプローブカード３００の断面図である。 テストヘッド２００およびプローブカード３００の断面図である。 試験実行領域１０３を示す平面図である。 試験実行領域１０３を示す平面図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、試験装置１００全体を示す正面図である。試験装置１００は、ＥＦＥＭ１１０、操作部１２０、ロードユニット１３０、チラー１４０を備える。

ＥＦＥＭ１１０は、試験対象となる基板を試験装置１００の内部で搬送する機構を内蔵する。試験装置１００のなかでＥＦＥＭ１１０は寸法が最も大きいので、試験装置１００の動作状態を示すシグナルランプ１１２と、試験装置１００を非常停止させる場合に操作するＥＭＯ１１４とが、ＥＦＥＭ１１０前面の高い位置に配される。

操作部１２０も、ＥＦＥＭ１１０に支持される。操作部１２０は、ディスプレイ１２２、アーム１２４および入力装置１２６を有する。アーム１２４は、一端をＥＦＥＭ１１０に結合され、他端においてディスプレイ１２２および入力装置１２６を移動自在に支持する。

ディスプレイ１２２は、例えば液晶表示装置等を含み、試験装置１００の動作状態、入力装置１２６からの入力内容のエコーバック等を表示する。入力装置１２６は、キーボード、マウス、トラックボール、ジョグタイヤル等を含み得、試験装置１００の設定、操作等を受け付ける。

ロードユニット１３０は、ロードテーブル１３２およびロードゲート１３４を有する。ロードテーブル１３２は、試験の対象となる半導体ウエハを収容した容器が載せられる。ロードゲート１３４は、試験装置１００に半導体ウエハを搬入または搬出する場合に開閉する。これにより、試験装置１００内部の清浄度を低下させることなく、外部から半導体ウエハをロードできる。

チラー１４０は、試験装置１００における試験動作により温度が上昇したウエハを搬出前に冷却する場合等に、冷却された冷媒を供給する。このため、チラー１４０は、熱交換器を有して、試験を実行するテストヘッドの近傍に配される。なお、チラー１４０は、多くの場合は冷媒を冷却する目的で使用される。しかしながら、加熱用熱源を供給する目的で、熱媒の加熱に使用される場合もある。また、冷却または加熱された熱媒の供給源が試験装置１００の外部に別途用意されている場合は、チラー１４０が試験装置１００から省かれる場合もある。

図２は、試験装置１００の部分縦断面図である。図１と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。試験装置１００は、ロードユニット１３０、ＥＦＥＭ１１０、メインフレーム１６０、アライメントユニット４００、プローブカード３００およびテストヘッド２００を備える。この図ではチラー１４０の図示は省いた。

この試験装置１００においては、ロードユニット１３０、ＥＦＥＭ１１０およびメインフレーム１６０が、前面（図中の左側）から後方（図中の右側）に向かって順次隣接して配される。また、アライメントユニット４００、プローブカード３００およびテストヘッド２００は、メインフレーム１６０の上に積層される。

ロードユニット１３０のロードテーブル１３２には、ＦＯＵＰ１５０が載せられている。ＦＯＵＰ１５０は、試験対象となるウエハ１０１を複数格納する。また、試験終了後のウエハ１０１を回収する場合にも、ＦＯＵＰ１５０にウエハが収納される。

ＥＦＥＭ１１０は、ロボットアーム１１６を内蔵する。ロボットアーム１１６は、レール１１５に沿って走行するコラム１１７に搭載され、ロードユニット１３０およびアライメントユニット４００の間でウエハを搬送する。このため、ロードユニット１３０とＥＦＥＭ１１０、アライメントユニット４００とＥＦＥＭ１１０は、それぞれ内部で気密に連通し、これらの内部は高い清浄度を保たれる。

メインフレーム１６０は、試験装置１００全体の動作を制御する。例えば、操作部１２０に接続されて、入力装置１２６から入力を受け付け、それを試験装置１００の各部に反映させる。また、試験装置１００の動作状態を反映させた表示内容を生成して、ディスプレイ１２２に表示させる。

更に、メインフレーム１６０は、ロードユニット１３０、ＥＦＥＭ１１０およびアライメントユニット４００の動作を同期させて、ウエハ１０１を相互に受け渡しさせる。また更に、ＥＭＯ１１４が操作された場合は、試験装置１００各部の動作を直ちに停止させる。これらの動作は、試験の対象となるウエハ１０１の種類、試験の内容に関わらず求められるので、メインフレーム１６０は試験装置１００に恒常的に装備される。

アライメントユニット４００は、アライメントステージ４１０を有する。換言すれば、プローブカード３００を交換することにより、レイアウトの異なるウエハ１０１に試験装置１００を対応させることができる。

アライメントステージ４１０は、ウエハトレイ４５０およびウエハ１０１を搭載してレール４０２に沿って走行する。また、アライメントステージ４１０は、垂直方向に伸縮して、搭載したウエハ１０１を上昇または降下させることができる。これにより、プローブカード３００に対してウエハ１０１を位置合わせした後、ウエハ１０１を上方のプローブカード３００に押し付ける。

プローブカード３００は、試験装置１００において試験を実行する場合に、テストヘッド２００とウエハ１０１との間に介在して、テストヘッド２００およびウエハ１０１を電気的に接続する。これにより、テストヘッド２００とウエハ１０１との間に電気的な信号経路が形成される。

テストヘッド２００は、複数のピンエレクトロニクス２１０を格納する。ピンエレクトロニクス２１０は、試験の対象および試験の内容に応じて求められる電気回路を実装される。換言すれば、テストヘッド２００は、下面に装着されたコンタクタ２０２を介して、プローブカード３００に対して電気的に接続される。

上記のような試験装置１００において、試験に供するウエハ１０１は、ＦＯＵＰ１５０に収容された状態で、ロードテーブル１３２に搭載される。ロボットアーム１１６は、ロードゲート１３４を通してウエハ１０１を１枚ずつ取り出して、アライメントユニット４００に搬送する。

アライメントユニット４００において、ウエハ１０１は、アライメントステージ４１０上のウエハトレイ４５０に搭載される。アライメントステージ４１０は、搭載されたウエハ１０１をプローブカード３００に対して位置合わせした後、プローブカード３００に対して下方から押し付ける。以後の動作については後述する。

図３は、試験装置１００の部分水平断面図である。図１および図２と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。試験装置１００は、４基のロードユニット１３０と、４基のテストヘッド２００とを備える。また、ロードユニット１３０の各々には、ＦＯＵＰ１５０が装填される。

ＥＦＥＭ１１０およびアライメントユニット４００は１基ずつ配される。また、アライメントユニット４００は、単一のアライメントステージ４１０を備える。

ＥＦＥＭ１１０において、ロボットアーム１１６を支持するコラム１１７は、レール１１５に沿って、ＥＦＥＭ１１０の略全幅にわたって移動する。従って、ロボットアーム１１６は、４基のロードユニット１３０および４基のテストヘッドの全てにウエハ１０１を搬送できる。

なお、ＥＦＥＭ１１０内部の、チラー１４０と反対側の端部に、プリアライナ１１８が配される。プリアライナ１１８は、ロボットアーム１１６に対するウエハ１０１の搭載位置を、テストヘッド２００が要求する精度よりは低いが相当に高い精度で調整する。

これにより、ロボットアーム１１６がウエハトレイ４５０にウエハ１０１を搭載する場合の初期位置精度が向上され、プローブカード３００に対する位置合わせに要する時間が短縮される。また、試験装置１００のスループットを向上させることができる。

アライメントユニット４００は、レール４０２、４２２、ステージキャリア４２０、アライメントステージ４１０およびマイクロスコープ４３０を有する。レール４０２は、筐体４０１底面の略全幅にわたって配される。ステージキャリア４２０は、レール４０２に沿って、筐体４０１の長手方向に移動する。

ステージキャリア４２０は、筐体４０１のレール４０２に直行するレール４２２を上面に有する。アライメントステージ４１０は、レール４２２の上を筐体４０１の短手方向に移動する。

マイクロスコープ４３０の一部は、テストヘッド２００の各々に対応して、プローブカード３００の各々の直近に配される。これらのマイクロスコープ４３０は、筐体４０１の天井面に、下方に向かって配される。

また、一対のマイクロスコープ４３０が、アライメントステージ４１０と共に、ステージキャリア４２０に搭載される。この一対のマイクロスコープ４３０は、アライメントステージ４１０と共に移動する。また、これらのマイクロスコープ４３０は、上方に向かって配される。

これらのマイクロスコープ４３０を用いることにより、プローブカード３００に対してアライメントステージ４１０上のウエハ１０１を位置合わせすることができる。即ち、アライメントステージ４１０上の上に搭載された段階では、ウエハ１０１の位置は、プリアライメントの精度で位置決めされている。そこで、下方を向いたマイクロスコープ４３０でウエハ１０１の例えば縁部を検出することにより、ウエハ１０１の位置を正確に検出することができる。

一方、筐体４０１に配されたマイクロスコープのプローブカード３００に対する相対位置は既知である。これにより、ウエハ１０１の位置とプローブカード３００の位置との差分を検出し、それが補償されるようにアライメントステージ４１０を移動させて、ウエハ１０１およびプローブカード３００を位置合わせすることができる。

なお、ウエハ１０１の検出は、縁部の検出に限られるわけではなく、ディスプレイ１２２にマイクロスコープ４３０の映像を表示して、手動で位置合わせしてもよい。また、ウエハトレイ４５０等に設けたフュディシャルマークを参照して、試験装置１００が自動的に位置合わせしてもよい。

図４は、アライメントユニット４００の構造を示す部分縦断面図である。図１から図３と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。アライメントユニット４００は、筐体４０１、アライメントステージ４１０およびハンガフック４４０を備える。

筐体４０１は、複数のテストヘッド２００、例えば４基のテストヘッド２００に応じた幅を有する。また、筐体４０１の上面には、テストヘッド２００の各々に対応して４枚のプローブカード３００が装着される。更に、筐体４０１内部の天井面には、テストヘッド２００の各々に対応する位置に、開閉するハンガフック４４０がそれぞれ配される。

ハンガフック４４０は、閉じた場合にはウエハトレイ４５０を懸下して、プローブカード３００の直下に保持する。ハンガフック４４０が開いた場合、ウエハトレイ４５０は開放される。これにより、アライメントユニット４００は、テストヘッド２００およびプローブカード３００の各々の直下に、それぞれウエハトレイ４５０を待機させる。

アライメントステージ４１０は、筐体４０１の底面に配されたレール４０２に沿って、いずれのテストヘッド２００の下方にも移動できる。また、アライメントステージ４１０は、垂直方向に伸縮して、搭載したウエハトレイ４５０等を上昇または降下させることができる。

上記のような構造を有するアライメントユニット４００において、ハンガフック４４０に保持されたウエハトレイ４５０は、下方からアライメントステージ４１０を上昇させることにより、いったん、単独でアライメントステージ４１０に搭載される。続いて、ハンガフック４４０を開いて開放した状態でアライメントステージ４１０を降下させることにより、ウエハトレイ４５０をハンガフック４４０から開放する。

更に、アライメントステージ４１０の降下により上面を開放されたウエハトレイ４５０に、ＥＦＥＭ１１０のロボットアーム１１６がウエハ１０１を搭載する。こうして、アライメントステージ４１０は、ウエハトレイ４５０に載せられた状態でウエハ１０１を搭載できる。

次に、アライメントステージ４１０は、プローブカード３００に対してウエハ１０１を位置合わせしつつ、ウエハトレイ４５０を上昇させて、プローブカード３００の下面に押し付ける。プローブカード３００は、押し付けられたウエハトレイ４５０およびウエハ１０１を吸着する。プローブカード３００がウエハ１０１およびウエハトレイ４５０を吸着する構造については後述する。

アライメントステージ４１０は、ウエハ１０１およびウエハトレイ４５０を残して移動し、他のウエハ１０１を搬送する。こうして、ウエハ１０１を、テストヘッド２００に対して装填できる。

なお、試験を終えたウエハ１０１を回収する場合は、上記の一連の操作を逆の順序で実行すればよい。これにより、ロボットアーム１１６によりウエハ１０１を搬出できると共に、ウエハトレイ４５０は、テストヘッド２００の直下で待機する。

図示の例では、図上で右側のテストヘッド２００の直下で、ウエハトレイ４５０およびウエハ１０１が、プローブカード３００に吸着されている。ハンガフック４４０は閉じているが、ウエハトレイ４５０には接していない。

右から２番目のテストヘッド２００の直下では、アライメントステージ４１０が、搭載したウエハトレイ４５０およびウエハ１０１を押し上げて、プローブカード３００の下面に密着させている。他のテストヘッド２００の下方では、ハンガフック４４０がウエハトレイ４５０を保持して待機している。

このように、アライメントユニット４００においては、４基のテストヘッド２００の各々に対応してウエハトレイ４５０が装備される。これにより、テストヘッド２００の各々が個別にウエハ１０１を試験できる。

なお、複数のテストヘッド２００は、互いに同じ種類の試験を実行してもよいし、互いに異なる種類の試験を実行してもよい。また、後者の場合、時間のかかる試験を複数のテストヘッドに担わせることにより、試験装置１００のスループットを向上させることもできる。

このように、試験装置１００においては、単一のアライメントステージ４１０およびロボットアーム１１６を、複数のテストヘッド２００に対して用いる。これにより、試験を実行している期間は不要なアライメントステージ４１０およびロボットアーム１１６の利用効率を向上させることができる。

図５は、テストヘッド２００の断面図である。図１から図４と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。テストヘッド２００は、筐体２０１、コンタクタ２０２、ピンエレクトロニクス２１０、マザーボード２２０およびフラットケーブル２３０を備える。

筐体２０１の内部には、複数の中継コネクタ２２４を有するマザーボード２２０が水平に配される。中継コネクタ２２４は、マザーボード２２０の上面側および下面側にそれぞれレセプタクルを有し、マザーボード２２０を貫通する信号経路を形成する。

マザーボード２２０の上面において、中継コネクタ２２４の各々には、アングルコネクタ２２２を介してピンエレクトロニクス２１０が装着される。このような構造により、試験対象の仕様および試験内容に応じてピンエレクトロニクス２１０を交換することができる。

複数のピンエレクトロニクス２１０は、互いに同じ仕様である場合も、互いに異なる仕様である場合もある。また、一部の中継コネクタ２２４に、ピンエレクトロニクス２１０が装着されない場合もある。

マザーボード２２０の下面において、中継コネクタ２２４の各々には、アングルコネクタ２２６を介して小基板２２８が接続される。小基板２２８には、フラットケーブル２３０の一端が接続される。これにより、筐体２０１内部のピンエレクトロニクス２１０と、後述するコンタクタ２０２とを、フラットケーブル２３０を介して接続できる。

筐体２０１の下面には、コンタクタ２０２が装着される。コンタクタ２０２は、支持基板２４０、三次元アクチュエータ２５０、コンタクタ基板２６０、サブ基板２７０およびコンタクタハウジング２８０を有する。

支持基板２４０は、上面を筐体２０１に対して固定されると共に、下面において、三次元アクチュエータ２５０の上端を支持する。三次元アクチュエータ２５０の下端は、コンタクタ基板２６０を支持する。更に、コンタクタ基板２６０の下面には、サブ基板２７０およびコンタクタハウジング２８０が固定される。

三次元アクチュエータ２５０は、支持基板２４０の下面に沿って水平方向に移動し得ると共に、垂直方向に伸縮する。これにより、コンタクタ基板２６０を、三次元的に移動させることができる。コンタクタ基板２６０が移動した場合、コンタクタ基板２６０と共に、サブ基板２７０およびコンタクタハウジング２８０も移動する。

なお、フラットケーブル２３０の下端は、コンタクタハウジング２８０に保持された端子、例えばスプリングピンに結合される。これにより、ピンエレクトロニクス２１０は、テストヘッド２００の最下面まで電気的に接続される。

図６は、プローブカード３００の分解図である。プローブカード３００は、配線基板３２０、ＰＣＲシート３４０、３６０、インタポーザ３５０およびメンブレンユニット３７０を備える。

配線基板３２０は、比較的機械強度の高い絶縁基板、例えばポリイミド板により形成される。配線基板３２０の周縁部は、互いに積層してネジ３１６により締結された、それぞれが枠状の上部フレーム３１２および下部フレーム３１４に挟まれる。これにより、配線基板３２０の機械的強度は更に向上される。

また、配線基板３２０は、上面にガイドユニット３３０を複数有する。ガイドユニット３３０は、コンタクタ２０２が配線基板３２０に当接する場合に、コンタクタ２０２を案内して位置決めする。

更に、配線基板３２０の下面には、接触により電気的接続を得られる複数のコンタクトパッド３２３が配される。コンタクトパッド３２３は、配線基板３２０の上面において、ガイドユニット３３０の内側に配された、図示されていないコンタクトパッドに電気的に接続される。

ＰＣＲシート３４０は、表裏を貫通する貫通電極３４１を有する。また、ＰＣＲシート３４０の貫通電極３４１は、配線基板３２０下面のコンタクトパッド３２３と同じレイアウトを有する。これにより、配線基板３２０とＰＣＲシート３４０とが密接して積層された場合、コンタクトパッド３２３および貫通電極３４１は、互いに電気的に接続される。

インタポーザ３５０は、上面および下面に、それぞれコンタクトパッド３５１、３５３を有する。上面のコンタクトパッド３５１は、ＰＣＲシート３４０の貫通電極３４１と同じレイアウトを有する。これにより、ＰＣＲシート３４０とインタポーザ３５０とが密接して積層された場合、貫通電極３４１およびコンタクトパッド３５１は、互いに電気的に接続される。

インタポーザ３５０下面のコンタクトパッド３５３は、上面のコンタクトパッド３５１と異なるレイアウトを有する。このため、インタポーザ３５０の表裏では、コンタクトパッド３５１、３５３のピッチが異なっている。ただし、下面のコンタクトパッド３５３には、対応する上面のコンタクトパッド３５１があり、対応するコンタクトパッド３５１、３５３は互いに電気的に接続される。

ＰＣＲシート３６０は、表裏を貫通する貫通電極３６１を有する。また、ＰＣＲシート３６０の貫通電極３６１は、インタポーザ３５０下面のコンタクトパッド３５３と同じレイアウトを有する。これにより、インタポーザ３５０とＰＣＲシート３６０とが密接して積層された場合、コンタクトパッド３５３および貫通電極３６１は、互いに電気的に接続される。

メンブレンユニット３７０は、弾性シート３７２、コンタクトパッド３７１、バンプ３７３およびフレーム３７６を有する。弾性シート３７２は、弾性を有する絶縁材料により形成される。

コンタクトパッド３７１は、ＰＣＲシート３６０下面における貫通電極３６１と同じレイアウトで、弾性シート３７２の上面に配される。従って、ＰＣＲシート３４０とメンブレンユニット３７０とが密接して積層された場合、貫通電極３６１およびコンタクトパッド３７１は互いに電気的に接続される。

バンプ３７３は、弾性シート３７２の下面に配される。フレーム３７６は、弾性シート３７２の周縁部を把持して、弾性シート３７２を平坦な状態に維持する。

なお、ＰＣＲシート３４０、３６０、インタポーザ３５０およびメンブレンユニット３７０の各々は、表裏を貫通する貫通穴３４４、３５４、３６４、３７４を有する。貫通穴３４４、３５４、３６４、３７４は、相互に概ね同じ位置にレイアウトされる。これにより、ＰＣＲシート３４０、３６０、インタポーザ３５０およびメンブレンユニット３７０を積層した場合に貫通穴３４４、３５４、３６４、３７４が連通して、部材相互の間の排気を助ける。

図７は、メンブレンユニット３７０の部分拡大断面図である。メンブレンユニット３７０において、バンプ３７３は、試験対象となるウエハ１０１上の回路において試験に供されるデバイスパッドと同じレイアウトに配される。

また、バンプ３７３は、ウエハ１０１上の個々の回路に対応して複数のバンプ３７３を含むセットを形成し、更に、当該セットが、ウエハ１０１上の回路の数と同数形成される。更に、バンプ３７３の各々は、下方に向かって中央が突出した形状を有する。これにより、バンプ３７３は、プローブカード３００の最下面において、ウエハ１０１に対するプローブ端子として機能する。

また、バンプ３７３のそれぞれは、弾性シート３７２に埋設されたスルーホール３７５を介して、コンタクトパッド３７１のいずれかに電気的に接続される。既に説明した通り、コンタクトパッド３７１は、ＰＣＲシート３６０の貫通電極３６１、および、インタポーザ３５０下面のコンタクトパッド３５３と同じレイアウトを有する。従ってメンブレンユニット３７０、ＰＣＲシート３６０およびインタポーザ３５０が相互に積層された場合、バンプ３７３からインタポーザ３５０に至る電気的接続が形成される。

図８は、ＰＣＲシート３４０、３６０の部分拡大断面図である。ＰＣＲシート３４０、３６０は、貫通電極３４１、３６１、フレーム３４２、３６２および弾性支持部３４３、３６３を有する。

フレーム３４２、３６２は、金属等の比較的剛性の高い材料で形成され、貫通電極３４１、３６１の外径よりも大きな内径を有する貫通穴３４６、３６６を複数有する。貫通電極３４１、３６１の各々は、貫通穴３４６、３６６の内側において、弾性支持部３４３、３６３を介してフレーム３６２から支持される。

弾性支持部３４３、３６３は、シリコンゴム等の柔軟な材料により形成される。また、貫通電極３４１、３６１は、フレーム３６２の厚さよりも大きな長さを有する。これにより、ＰＣＲシート３４０、３６０がインタポーザ３５０および配線基板３２０の間、あるいは、インタポーザ３５０およびメンブレンユニット３７０の間に挟まれた場合、各部材の凹凸のばらつきを吸収して、良好な電気的接合を形成する。

図９は、インタポーザ３５０の部分断面図である。インタポーザ３５０の基板３５２は、基板３５２を表裏に貫通する複数のスルーホール３５５を有する。スルーホール３５５の各々は、配線層３５７を介して、コンタクトパッド３５１、３５３に接続される。これにより、基板３５２の表裏のコンタクトパッド３５１、３５３が電気的に接続される。

また、スルーホール３５５とコンタクトパッド３５１、３５３との間に配線層３５７が介在するので、上面のコンタクトパッド３５１と裏面のコンタクトパッド３５３とに異なるレイアウトを与えることができる。従って、インタポーザ３５０下面のコンタクトパッド３５３を、試験対象となるウエハ１０１のデバイスパッドに一致させた場合でも、インタポーザ３５０上面のコンタクトパッド３５１を任意にレイアウトできる。

より具体的には、ウエハ１０１のデバイスパッドは、集積回路に造り込まれているので、それぞれの面積も、デバイスパッド相互のピッチも小さい。しかしながら、インタポーザ３５０下面のコンタクトパッド３５３のピッチＰ２をデバイスパッドに合わせる一方、インタポーザ３５０上面のコンタクトパッド３５１のピッチＰ１をより大きくすることにより、インタポーザ３５０の上側に積層されるＰＣＲシート３４０および配線基板３２０においては、貫通電極３４１およびコンタクトパッド３２３のピッチを大きくすることができる。

このように、プローブカード３００上面に配されたコンタクトパッド３２１のピッチは、コンタクタ２０２のスプリングピンメンブレンユニット３７０のバンプ３７３よりも広くすることができる。また、コンタクトパッド３２１の面積は、バンプ３７３よりも広くすることができる。これにより、コンタクタ２０２とプローブカード３００との接続を容易にしてもよい。

また、インタポーザ３５０の上面におけるコンタクトパッド３５１の面積を、下面のコンタクトパッド３５３の面積よりも大きくすることにより、インタポーザ３５０、ＰＣＲシート３４０および配線基板３２０に相互の位置精度要求を緩和できると共に、接触抵抗等に起因する電気特性も改善できる。

図１０は、配線基板３２０平面図である。配線基板３２０は、点線で示すウエハ１０１に外接する矩形よりもわずかに大きな矩形の平面形状を有する。スティフナ３１０は、配線基板３２０の外側を包囲する。また、スティフナ３１０は、配線基板３２０を横切るクロスメンバ３１８を有する。

クロスメンバ３１８は、枠状のスティフナ３１０に対して高剛性に取り付けられる。これにより、スティフナ３１０と一体化された配線基板３２０全体の曲げ剛性が向上されると共に、ねじれ剛性も高くなる。従って、配線基板３２０の反り等の変形も抑制できる。なお、クロスメンバ３１８を含むスティフナ３１０全体を、当初より一体に成形してもよい。

ガイドユニット３３０は、スティフナ３１０およびクロスメンバ３１８の間で、配線基板３２０の上面に互いに並行に多数配される。また、ガイドユニット３３０の各々の内側には、配線基板３２０上面の複数のコンタクトパッドが集まってパッド群３２４を形成する。このように、プローブカード３００の複数のコンタクトパッド３２１は、互いに同一の信号配列を有するｎセットのパッド群３２４により形成してもよい。

パッド群３２４は、互いに同じ配置を有する。パッド群３２４を形成するコンタクトパッドの各々は、配線基板３２０下面のコンタクトパッド３２１のいずれかに電気的に接続されるが、パッド群３２４相互では、個々のコンタクトバッドに対する信号配列が共通している。

このように、コンタクタ２０２による一回の接続において試験対象となるパッド群３２４は、ウエハ１０１において互いに同一の信号配列を有するデバイスパッドに対応した配列にしてもよい。これにより、仕様の同じコンタクタ２０２を用いてパッド群３２４に電気的接続を形成できる。また、ひとつのコンタクタ２０２を移動させて、複数のパッド群３２４に対して電気的接続を形成することもできる。

配線基板３２０は、ウエハ１０１と重なる領域にもコンタクパッドが配され、ウエハ１０１に近い占有面積を有する。従って、配線基板３２０を含むプローブカード３００の小型化に寄与すると共に、試験装置１００の省スペース化にも寄与する。

図１１は、パッド群３２４のレイアウトが異なる配線基板３２０の平面図である。以下に説明する点を除くと、図１０に示した配線基板３２０と同じ構造を有する。そこで、共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

配線基板３２０には、複数のガイドユニット３３０が配され、ガイドユニット３３０の各々の内側にはパッド群３２４が配される。ただし、この配線基板３２０では、ガイドユニット３３０によって、配されたパッド群３２４の数が異なる。

即ち、例えば、試験装置１００の試験の対象となるウエハ１０１のデバイスパッドの数が少ない場合は、プローブカード３００におけるコンタクトパッド３２１の数を減じてもよい。これにより、プローブカード３００のコストを抑制して、試験にかかるコストを低減できる。また、試験装置１００にかかる負荷も低減できる。

図１２は、コンタクタ２０２の部分分解斜視図である。コンタクタ２０２は、サブ基板２７０およびコンタクタハウジング２８０を有する。サブ基板２７０は、コンタクタハウジング２８０の長手方向の寸法に略等しい長さと、コンタクタハウジング２８０の幅よりも大きな幅を有してもよい。

また、サブ基板２７０は、自身を厚さ方向に貫通するネジ穴２７２およびレセプタクル２７６を有する。ネジ穴２７２は、後述するコンタクタハウジング２８０のネジ穴２８２と同じ配置を有し、ネジ２７９を挿通し得る内径を有する。

レセプタクル２７６は、コネクタハウジング２３２から下方に突出するコンタクトピン２３４と相補的な形状を有する。コネクタハウジング２３２は、フラットケーブル２３０の下端に装着され、コンタクトピン２３４の各々は、フラットケーブル２３０の各素線に電気的に接続される。

また、レセプタクル２７６は、サブ基板２７０の図示していない配線に接続される。これにより、コンタクトピン２３４がレセプタクル２７６に挿された場合、フラットケーブル２３０とサブ基板２７０の配線とが電気的に接続される。

サブ基板２７０の上面には、絶縁シート２７１、補強部材２７５および実装部品２７４が配される。絶縁シート２７１および補強部材２７５は、それぞれコンタクタハウジング２８０と略同じ占有面積を有する。また、絶縁シート２７１および補強部材２７５は、サブ基板２７０のネジ穴２７２と同じ配置を有し、それぞれが厚さ方向に貫通するネジ穴２７３、２７７を有する。

絶縁シート２７１は、誘電体材料により形成され、サブ基板２７０および補強部材２７５の間に間挿される。これにより、サブ基板２７０の上面に回路を形成した場合でも、補強部材２７５として導電性の金属等を用いることができる。

実装部品２７４は、例えばバイパスコンデンサ等の電気素子であり得る。この種の素子をサブ基板２７０に実装することにより、ウエハ１０１の直近においてノイズを抑制できる。

なお、サブ基板２７０の寸法は要求に応じて変更できる。即ち、サブ基板２７０に多数の実装部品２７４を実装する場合は、隣接するコンタクタハウジング２８０のサブ基板２７０と干渉しない範囲で、サブ基板２７０の寸法を大きくすることができる。一方、フラットケーブル２３０をコンタクタハウジング２８０に直結する等、他の構造を採る場合は、サブ基板２７０を省略することもできる。

コンタクタハウジング２８０は、上面に開口する多数のハウジング穴２８４と、側面に形成され、傾斜部２８３および水平部２８５を含む段差とを有する。ハウジング穴２８４は、コンタクタハウジング２８０を高さ方向に貫通する。水平部２８５および傾斜部２８３は、コンタクタハウジング２８０の高さ方向について中程に配され、長手方向の一部は段差のない通過部２８１をなす。

補強部材２７５および絶縁シート２７１とコンタクタハウジング２８０とは、間にサブ基板２７０を挟んだ状態でネジ２７９により締結される。これにより、サブ基板２７０、絶縁シート２７１、補強部材２７５は相互に一体化され、高い機械的強度を発揮する。

ガイドユニット３３０は、チャネル部材３３２、ローラ３３３、作動バー３３５およびスピンドル３３７を有する。チャネル部材３３２は、一対の垂直壁の両端を、水平な一対の連結部３３４により結合した形状を有する。連結部３３４の中央にはネジ穴３３６が配される。

長穴３３１は、チャネル部材３３２の垂直壁を貫通して、チャネル部材３３２の長手方向に延在する。ローラ３３３は、長穴３３１に挿通されたスピンドル３３７の一端に支持され、チャネル部材３３２の内側に配される。スピンドル３３７の他端は、作動バー３３５により連結される。

これにより、作動バー３３５が、チャネル部材３３２の長手方向に移動した場合、複数のローラ３３３も一斉に移動する。なお、ガイドユニット３３０は、ネジ穴３３６に挿通されたネジ３３９により、配線基板３２０の上面に取り付けられる。

図１３は、コンタクタ２０２の拡大断面図である。他の図と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

コンタクタハウジング２８０は、ハウジング穴２８４のそれぞれにスプリングピン２８６を内蔵する。スプリングピン２８６は伸長する方向に両端が付勢されている。従って、コンタクタハウジング２８０がサブ基板２７０に装着された段階で、スプリングピン２８６の上端は、サブ基板２７０下面のコンタクトパッド２７８に押し付けられ、サブ基板２７０の配線に電気的に接続される。

試験装置１００において試験が実行される場合、コンタクタハウジング２８０は、ガイドユニット３３０の内側に入り込む。ガイドユニット３３０のローラ３３３の間隔は、段差よりも上の部分では、コンタクタハウジング２８０の幅に略等しい。従って、通過部２８１を通過したローラ３３３が段差の上側に到達した段階で作動バー３３５を移動させることにより、ローラ３３３を段差に沿って移動させることができる。

通過部２８１から傾斜部２８３を通過したローラ３３３は、やがて水平部２８５の上に乗り上げる。この過程で、コンタクタハウジング２８０は、配線基板３２０に向かって押し下げられる。これにより、スプリングピン２８６の各々の下端は、配線基板３２０の上面のコンタクトパッド３２１に押し付けられる。こうして、配線基板３２０を含むプローブカード３００から、コンタクタ２０２およびフラットケーブル２３０を介して、テストヘッドまでの信号経路が形成される。

なお、上記の構造は、コンタクタ２０２の構造の一例に過ぎない。コンタクタ２０２に求められる機能に応じて、例えば、コンタクタハウジング２８０の強度を増して、補強部材２７５および絶縁シート２７１を省略することができる。また、コンタクタハウジング２８０の上面にレセプタクル２７６を配して、サブ基板２７０全体を省略することもできる。

なお、コンタクタハウジング２８０は、ガイドユニット３３０単位で個々に引きつけられて配線基板３２０に押し付けられる。従って、コンタクタ２０２全体に大きな圧力をかけなくとも、確実な電気的結合が得られる。また、コンタクタハウジング２８０およびガイドユニット３３０が個々に引き合うので、プローブカード３００全体に大きな圧力をかけることなく電気的結合が得られる。

上記の例では、ガイドユニット３３０に配したローラ３３３が、コンタクタハウジング２８０の側面に設けた段差に係合してコンタクタ２０２を引き付ける構造としたが、このような機能はさまざまな形態で形成できる。例えば、コンタクタハウジング２８０の側にピンあるいはローラを設け、ガイドユニット３３０側に段差等を設ける構造としてもよい。また、ガイドユニット３３０に対して移動するローラ３３３を設ける代わりに、ガイドユニット３３０自体が移動する構造としてもよい。

図１４は、コンタクタハウジング２８０におけるスプリングピン２８６の信号配列を示す図である。ひとつのコンタクタハウジング２８０には、３つの群をなすハウジング穴２８４が配される。この各群に挿入されたスプリングピン２８６の信号配列を相互に一定とすることにより、仕様の同じコンタクタ２０２を用いてパッド群３２４に電気的接続を形成できる。また、ひとつのコンタクタ２０２を移動させて、複数のパッド群３２４に対して電気的接続を形成することもできる。

図示の例では、コンタクタハウジング２８０の端部に位置するスプリングピン２８６に電源ラインを２８７、コンタクタハウジング２８０の中程のスプリングピン２８６に信号ライン２８９を割り当て、両者の間にグランドライン２８８を配している。このような配列により、電源ライン２８７を共通化して、スプリングピン２８６の数を低減している。また、電源ライン２８７から信号ライン２８９へのノイズの飛び込みを抑制している。

図１５は、テストヘッド２００およびプローブカード３００の断面図である。他の図と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

ウエハトレイ４５０は、流路４５２、４５４と、ダイヤフラム４５６とを有する。流路４５２は、ウエハトレイ４５０の上面においてウエハ１０１を搭載する領域に一端を開口する。流路４５２の他端は、バルブ５１２を介して減圧源５１０に結合される。これにより、ウエハ１０１を搭載した状態でバルブ５１２を連通させると、ウエハトレイ４５０はウエハ１０１を吸着して保持する。

ウエハトレイ４５０の流路４５４は、ウエハトレイ４５０の上面においてウエハ１０１を搭載する領域の外側に開口する。流路４５４の他端は、バルブ５２２を介して減圧源５２０に結合される。

また、ダイヤフラム４５６は、弾性を有する材料により形成され、流路４５４の開口の更に外側でウエハトレイ４５０の周縁部に気密に取り付けられる。アライメントステージ４１０が上昇してウエハ１０１がプローブカード３００の下面に押し付けられた場合、ダイヤフラム４５６の上端もプローブカード３００の下面に接して、ウエハトレイ４５０およびプローブカード３００の間を気密に封止する。これにより、ウエハ１０１を搭載した状態でバルブ５２２を連通させると、ウエハトレイ４５０はプローブカード３００の下面に吸いついて、保持したウエハ１０１をプローブカード３００に押し付ける。

更に、プローブカード３００の最下面に位置するメンブレンユニット３７０の弾性シート３７２には、貫通穴３７４が設けられている。従って、プローブカード３００およびウエハトレイ４５０の間の空間が減圧された場合、プローブカード３００の内部も減圧される。これにより、プローブカード３００の配線基板３２０、ＰＣＲシート３４０、３６０、インタポーザ３５０およびメンブレンユニット３７０は相互に押し付けられ、ウエハ１０１からテストヘッド２００に至る信号経路を確実に形成する。

このように、ウエハ１０１に形成された複数のデバイスを試験する試験装置１００であって、ウエハ１０１に重ね合わされるプローブカード３００の下面において複数のデバイスパッドにそれぞれ接続され、プローブカード３００の上面に対応する複数のコンタクトパッド３２１が配されるプローブカード３００と、プローブカード３００の複数のコンタクトパッド３２１のうちの一部分ずつに順次、接続するコンタクタ２０２とを備えた試験装置１００が形成される。

図１６は、テストヘッド２００およびプローブカード３００の断面図である。この図は、コンタクタ２０２のコンタクタ基板２６０およびコンタクタハウジング２８０が移動して、図１５の場合とは異なるガイドユニット３３０に嵌合している点を除いて、図１５と変わらない。そこで、共通の要素に同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

ガイドユニット３３０の作動バー３３５を移動させてローラ３３３を通過部２８１の位置まで移動させることにより、コンタクタハウジング２８０をガイドユニット３３０から上昇させることができるようになる。この状態で、コンタクタ２０２において、三次元アクチュエータ２５０を動作させることにより、コンタクタ基板２６０、サブ基板２７０およびコンタクタハウジング２８０を引き上げて、コンタクタハウジング２８０をガイドユニット３３０から引き抜くことができる。

更に、三次元アクチュエータ２５０を動作させることにより、コンタクタ基板２６０、サブ基板２７０およびコンタクタハウジング２８０を水平に移動して（図示の例では右側）、他の位置で再び降下させることにより、図１５の状態では空いていたガイドユニット３３０にコンタクタハウジング２８０を挿入できる。他のガイドユニット３３０の内部においても、ローラ３３３による引きつけ機構と、コンタクトパッド３２１に対する信号配列は共通なので、同じテストヘッド２００を用いて、他のガイドユニット３３０において同じ試験を実行することができる。

図１７は、ウエハ１０１において試験を実行される領域を示す平面図である。コンタクタ２０２およびプローブカード３００が図１５に示すように接続された場合に、例えば、ウエハ１０１の複数の素子領域１０２のうち、左端の列から１列おきの素子領域１０２が、図中に斜線で示すように、試験を実施される試験実行領域１０３となる。

また、その余の素子領域１０２は、コンタクタ２０２が接続されていないガイドユニット３３０に対応し、試験を実行しない試験非実行領域１０５となる。

図１８も、ウエハ１０１において試験を実行される領域を示す平面図である。ただし、図１８は、コンタクタ２０２が変位して図１６に示すようにコンタクタ２０２およびプローブカード３００が接続された場合を示す。

この場合、図１７では試験実行領域１０３であった素子領域１０２が試験非実行領域１０５となる。また、図１７で試験非実行領域１０５であった領域は、試験実行領域１０３となる。

このように、プローブカード３００上のパッド群３２４の各々が、ウエハ１０１において隣接した素子領域１０２に順次、接続されていてもよい。これにより、コンタクタ２０２を移動させることにより、２回に分けてウエハ１０１全体を試験することができる。換言すれば、ウエハ１０１全体を１回で試験する場合に比較すると、テストヘッド２００の規模を半分にすることができる。

また、コンタクタ２０２は、コンタクトパッド３２１のピッチおよび面積が拡大されたプローブカード３００の上面に対して当接、離間する構造なので、ウエハ１０１に対して直接にコンタクタ２０２を当接させる構造に比較してコンタクタ２０２の位置決め精度に余裕がある。これにより、コンタクタ２０２の昇降および移動を高速にでき、試験装置１００のスループットを向上させることができる。

なお、部分毎に試験してウエハ１０１全体を試験する場合の回数は２回に限られるわけではなく、ウエハ１０１上の配列におけるｎ個毎の複数の素子領域１０２に対応する複数のスプリングピン２８６を含むコンタクタ２０２を順次、接続することにより、ｎ回に分けてウエハ１０１全体を試験できる。なおここでｎは２以上の整数である。一枚のウエハ１０１に対する試験の実行をｎ回に分けた場合は、プローブカード３００にコンタクタ２０２を押し付ける力は１／ｎになり、試験装置１００の強度および動力源に余裕が生じる。また、プローブカード３００等の強度にも余裕が生じると共に、ウエハ１０１に反りを生じるような大きな負荷をかけずに試験できる。

更に、そのような小さな押し付け力でコンタクタ２０２を押し付けても、コンタクタ２０２とプローブカード３００との電気的な接続が確実に得られる。なお、ウエハ１０１に形成されたデバイスの数、配線基板３２０上で有効なパッド群３２４を有するガイドユニット３３０の数等によっては、コンタクタ２０２の接続先がｎ個毎である場合の接続回数がｎ回にならない場合もある。

また、試験実行領域１０３および試験非実行領域１０５の配置も図示の例に限られるわけではない。例えば、試験実行領域１０３が一松模様を描くようにして、試験による素子領域１０２の発熱をウエハ１０１に均一に分布させてもよい。

このように、ウエハ１０１上に配列された多数の素子領域１０２のうちの一部に対応した複数のコンタクタ２０２を有し、プローブカード３００を介してウエハ１０１に順次、接続することにより、何回かに分けて試験を実行してもよい。これにより、コストへの影響が高い電気接点の数およびピンエレクトロニクスの数を減らして、試験装置１００を低コスト化できる。

また、上記のように構成要素の数を減じることにより、試験装置１００の寸法を小さくすることもできる。例えば、上記の例では４基のテストヘッド２００を備えるが、テストヘッド２００の各々が搭載するピンエレクトロニクス２１０の数を半分に減らすことにより、テストヘッド２００の個々の寸法を略半分にすることができる。

更に、４基のテストヘッド２００で１基のＥＦＥＭ１１０を共通に使用するので、用いるロボットアーム１１６の数を減らすことができることはもちろん、複数のテストヘッド２００を近接して配置できる。これにより、試験装置１００全体を大幅に小型化できる。また更に、ロードユニット１３０の数を減らして、試験装置１００の小型化、省コスト化を一段と進めることもできる。

なお、上記実施形態では、固定されたプローブカード３００に対してコンタクタ２０２を動かして、異なるパット群３２４にコンタクタ２０２を接続する構造とした。しかしながら、試験装置１００の構造がこれに限定されるわけではなく、コンタクタ２０２を固定して、プローブカード３００、ウエハ１０１およびウエハトレイ４５０を一体的に移動させる構造とすることもできる。この場合には、三次元アクチュエータでウエハ１０１の面に垂直な方向へプローブカード３００をコンタクタ２０２から離間し、ウエハ１０１の面に沿った平行へ移動し、および、ウエハ１０１の面に垂直な方向へプローブカード３００とコンタクタ２０２と近接させる動作を繰り返すことにより、プローブカード３００とコンタクタ２０２とを順次、接続する。

また、上記の例では、ウエハ１０１およびプローブカード３００の接続、または、プローブカード３００およびコンタクタ２０２の接続が、バンプ３７３、コンタクトパッド３２１等の接触による場合について説明した。しかしながら、試験装置１００においては、近接した導体間の容量結合による信号伝送、あるいは対向する端面間における光信号伝送等により、接続が形成される場合もある。さらに、上記の例において、ウエハ１０１等は水平に配され、テストヘッド２００がプローブカード３００に対して鉛直方向に近接および離間する動作と水平方向に移動する動作を繰り返しているが、配置方向および移動方向はこれに限られない。他の例として、ウエハ１０１が鉛直に配され、テストヘッド２００がプローブカード３００に対して水平方向に近接および離間する動作と鉛直方向に移動する動作を繰り返してもよい。さらに水平、鉛直に限られず、テストヘッド２００とプローブカード３００との一方が、他方に対して、ウエハ１０１の面に垂直な方向に近接および離間する動作とウエハ１０１の面に沿った方向に移動する動作を繰り返せばよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップおよび段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１００ 試験装置、１０１ ウエハ、１０２ 素子領域、１０３ 試験実行領域、１０５ 試験非実行領域、１１０ ＥＦＥＭ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ）、１１２ シグナルランプ、１１４ ＥＭＯ（ＥＭｅｒｇｅｎｃｙ Ｏｆｆ）、１１５、４０２、４２２ レール、１１６ ロボットアーム、１１７ コラム、１１８ プリアライナ、１２０ 操作部、１２２ ディスプレイ、１２４ アーム、１２６ 入力装置、 １３０ ロードユニット、１３２ ロードテーブル、１３４ ロードゲート、１４０ チラー、１５０ ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）、１６０ メインフレーム、２００ テストヘッド、２０１、４０１ 筐体、２０２ コンタクタ、２１０ ピンエレクトロニクス、２２０ マザーボード、２２２、２２６ アングルコネクタ、２２４ 中継コネクタ、２２８ 小基板、２３０ フラットケーブル、２３２ コネクタハウジング、２３４ コンタクトピン、２４０ 支持基板、２５０ 三次元アクチュエータ、２６０ コンタクタ基板、２７０ サブ基板、２７１ 絶縁シート、２７２、２７３、２７７、２８２、３３６ ネジ穴、２７４ 実装部品、２７５ 補強部材、２７６ レセプタクル、２７８、３２１、３２３、３５１、３５３、３７１ コンタクトパッド、２７９、３１６、３３９ ネジ、２８０ コンタクタハウジング、２８１ 通過部、２８３ 傾斜部、２８４ ハウジング穴、２８５ 水平部、２８６ スプリングピン、２８７ 電源ライン、２８８ グランドライン、２８９ 信号ライン、３００ プローブカード、３１０ スティフナ、３１２ 上部フレーム、３１４ 下部フレーム、３１８ クロスメンバ、３２０ 配線基板、３２４ パッド群、３３０ ガイドユニット、３３１ 長穴、３３２ チャネル部材、３３３ ローラ、３３４ 連結部、３３５ 作動バー、３３７ スピンドル、３４０、３６０ ＰＣＲシート（ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｒｕｂｅｒ Ｓｈｅｅｔ）、３４１、３６１ 貫通電極、３４３、３６３ 弾性支持部、３４２、３６２ フレーム、３４４、３４６、３５４、３６４、３６６、３７４ 貫通穴、３５０ インタポーザ、３５２ 基板、３５５、３７５ スルーホール、３５７ 配線層、３７０ メンブレンユニット、３７２ 弾性シート、３７３ バンプ、３７６ フレーム、４００ アライメントユニット、４１０ アライメントステージ、４２０ ステージキャリア、４３０ マイクロスコープ、４４０ ハンガフック、４５０ ウエハトレイ、４５２、４５４ 流路、４５６ ダイヤフラム、５１０、５２０ 減圧源、５１２、５２２ バルブ

Claims (7)

1. 半導体ウエハ上に形成された複数の被試験デバイスを試験する試験装置であって、
   前記半導体ウエハに重ね合わされる接続面において前記複数の被試験デバイスのデバイスパッドにそれぞれ接続される複数のバンプを有し、前記接続面の裏面に前記複数のバンプに対応する複数のコンタクトパッドを有するプローブカードと、
   試験に応じた電気回路を実装されたピンエレクトロニクスと、前記ピンエレクトロニクスに接続されたスプリングピンを保持するコンタクタハウジング、および、前記コンタクタハウジングを支持する三次元アクチュエータを含むコンタクタとを有し、前記三次元アクチュエータが前記半導体ウエハの面に沿った方向に移動し且つ前記面に垂直な方向に伸縮して前記コンタクタハウジングを移動させることにより、前記スプリングピンを前記複数のコンタクトパッドのうちの一部分ずつに順次、接続させるテストヘッドと、
   前記プローブカードおよび前記コンタクタの一方に設けられ、前記プローブカードの表面に対して傾斜する斜面と、
   前記プローブカードおよび前記コンタクタの他方に設けられ、前記斜面に当接するローラと、
   前記斜面および前記ローラを、前記プローブカードに平行に相対移動させることにより前記プローブカードおよび前記コンタクタを相互に押し付ける作動バーと
   を備え、前記テストヘッドは、前記複数のコンタクトパッドの一部分に押し付けられた前記コンタクタに結合された前記ピンエレクトロニクスにより前記半導体ウエハ上の前記複数の被試験デバイスを試験する試験装置。
2. 半導体ウエハ上に形成された複数の被試験デバイスを試験する試験装置であって、
   前記半導体ウエハに重ね合わされる接続面において前記複数の被試験デバイスのデバイスパッドにそれぞれ接続される複数のバンプを有し、前記接続面の裏面に前記複数のバンプに対応する複数のコンタクトパッドを有するプローブカードと、
   前記プローブカードおよび前記半導体ウエハを、前記半導体ウエハの面に沿った方向および前記面に垂直な方向に移動させる三次元アクチュエータと、
   試験に応じた電気回路を実装されたピンエレクトロニクスと、前記ピンエレクトロニクスに接続されたスプリングピンを保持するコンタクタハウジング、および、前記コンタクタハウジングを支持するコンタクタとを有し、前記三次元アクチュエータが前記プローブカードおよび前記半導体ウエハを移動させることにより、前記スプリングピンを前記複数のコンタクトパッドのうちの一部分ずつに順次、接続させるテストヘッドと、
   前記プローブカードおよび前記コンタクタの一方に設けられ、前記プローブカードの表面に対して傾斜する斜面と、
   前記プローブカードおよび前記コンタクタの他方に設けられ、前記斜面に当接するローラと、
   前記斜面および前記ローラを、前記プローブカードに平行に相対移動させることにより前記プローブカードおよび前記コンタクタを相互に押し付ける作動バーと
   を備え、前記テストヘッドは、前記複数のコンタクトパッドの一部分に押し付けられた前記コンタクタに結合された前記ピンエレクトロニクスにより前記半導体ウエハ上の前記複数の被試験デバイスを試験する試験装置。
3. 半導体ウエハ上に形成された複数の被試験デバイスを試験する試験装置であって、
   前記半導体ウエハに重ね合わされる接続面において前記複数の被試験デバイスのデバイスパッドにそれぞれ接続される複数のバンプを有し、前記複数のバンプに対応する複数のコンタクトパッドを前記接続面の裏面に有するプローブカードと、
   試験に応じた電気回路を実装されたピンエレクトロニクスと、前記ピンエレクトロニクスに接続されたスプリングピンを保持するコンタクタハウジング、および、前記コンタクタハウジングを支持する三次元アクチュエータを含むコンタクタとを有し、前記三次元アクチュエータが前記半導体ウエハの面に沿った方向に移動し且つ前記面に垂直な方向に伸縮して前記コンタクタハウジングを移動させることにより、前記スプリングピンを前記複数のコンタクトパッドのうちの一部分ずつに順次、接続させるテストヘッドと、
   前記プローブカードに配され、前記コンタクタハウジングを前記プローブカードに引き付けるガイドユニットと
   を備え、前記テストヘッドは、前記ガイドユニットに引き付けられた前記コンタクタハウジングに結合された前記ピンエレクトロニクスにより、前記半導体ウエハ上の前記複数の被試験デバイスを試験する試験装置。
4. 半導体ウエハ上に形成された複数の被試験デバイスを試験する試験装置であって、
   前記半導体ウエハに重ね合わされる接続面において前記複数の被試験デバイスのデバイスパッドにそれぞれ接続される複数のバンプを有し、前記複数のバンプに対応する複数のコンタクトパッドを前記接続面の裏面に有するプローブカードと、
   前記プローブカードおよび前記半導体ウエハを、前記半導体ウエハの面に沿った方向および前記面に垂直な方向に移動させる三次元アクチュエータと、
   試験に応じた電気回路を実装されたピンエレクトロニクスと、前記ピンエレクトロニクスに接続されたスプリングピンを保持するコンタクタハウジング、および、前記コンタクタハウジングを支持するコンタクタとを有し、前記三次元アクチュエータが前記プローブカードおよび前記半導体ウエハを移動させることにより、前記スプリングピンを前記複数のコンタクトパッドのうちの一部分ずつに順次、接続させるテストヘッドと、
   前記プローブカードに配され、前記コンタクタハウジングを前記プローブカードに引き付けるガイドユニットと
   を備え、前記テストヘッドは、前記ガイドユニットに引き付けられた前記コンタクタハウジングに結合された前記ピンエレクトロニクスにより、前記半導体ウエハ上の前記複数の被試験デバイスを試験する試験装置。
5. 半導体ウエハ上に形成された複数の被試験デバイスを試験する試験装置であって、
   前記半導体ウエハに重ね合わされる接続面において前記複数の被試験デバイスのデバイスパッドにそれぞれ接続される複数のバンプを有し、前記接続面の裏面に前記複数のバンプに対応する複数のコンタクトパッドを有するプローブカードと、
   前記半導体ウエハの面に沿った方向および前記面に垂直な方向に移動する三次元アクチュエータ、および、前記三次元アクチュエータに駆動されて前記複数のコンタクトパッドを含む領域の配列に対してｎ列おき、ただしｎは２以上の整数、に試験実行領域を形成する複数のコンタクタを有するテストヘッドと
   を備え、
   前記複数のコンタクトパッドのピッチは、前記複数のバンプのピッチより大きく、前記複数のコンタクタを前記複数のコンタクトパッドに順次接続することにより電気的接続を形成して、前記試験実行領域に対応する素子領域の複数の被試験デバイスを前記テストヘッドにより順次試験する試験装置。
6. 半導体ウエハ上に形成された複数の被試験デバイスを試験する試験装置であって、
   前記半導体ウエハに重ね合わされる接続面において前記複数の被試験デバイスのデバイスパッドにそれぞれ接続される複数のバンプを有し、前記接続面の裏面に前記複数のバンプに対応する複数のコンタクトパッドを有するプローブカードと、
   前記プローブカードおよび前記半導体ウエハを、前記半導体ウエハの面に沿った方向および前記面に垂直な方向に移動させる三次元アクチュエータと、
   前記複数のコンタクトパッドを含む領域の配列に対してｎ列おき、ただしｎは２以上の整数、に試験実行領域を形成する複数のコンタクタを有するテストヘッドと
   を備え、
   前記複数のコンタクトパッドのピッチは、前記複数のバンプのピッチより大きく、前記複数のコンタクタを前記複数のコンタクトパッドに順次接続することにより電気的接続を形成して、前記試験実行領域に対応する素子領域の複数の被試験デバイスを前記テストヘッドにより順次試験する試験装置。
7. 前記複数のコンタクトパッドの面積は、前記複数のバンプの面積より広い請求項５又は６に記載の試験装置。

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