JP5351389B2 - プローブカード - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子の検査装置に使用するプローブカードに関する。

半導体素子の検査時に、電源とグランドがショートした不良デバイスに半導体検査装置のプローブがコンタクトすると、プローブに過電流が生じ、プローブに針焼けが発生する。

例えば、プローブカード、プローブカードが取付けられるテストヘッドおよびテスタによって構成される検査装置において、従来は、不良デバイスによる過電流に対してプローブの針焼け防止と上記テスタの保護のために、テスタあるいはテストヘッドに保護回路あるいは電流制限回路のような保護手段が設けられている。

このような保護手段の例としては、特開２００４−７７１６６号公報、特開２００６−８４３９５号公報、特開２００６−３１９２０９号公報等がある
特開２００４−７７１６６号公報 特開２００６−８４３９５号公報 特開２００６−３１９２０９号公報

このような、従来の保護手段は様々な半導体素子を想定して、広い範囲の電流値に対応できるように設定されていた。しかし、電流を制限する保護手段の動作応答時間が遅く、針先における発熱量が大きくなって、電流が所定値以下に制限されるまでに針先の温度が上昇し、針焼けが生じることがあった。

つまり、従来のテスタあるいはテストヘッドに設ける保護手段は、いわば汎用装置向けであり、検査対象である半導体素子の仕様に応じて個別の状態を設定するには不十分であった。

このような針焼けを防止する方法として、ヒューズを用いることが考えられる。プローブ針の許容電流程度の通常のヒューズを用いると、ヒューズが切れる前に針先が焼けることがわかっている。特殊な速断ヒューズを用いると針焼けを防止することができるが、電源−グランドがショートした時にヒューズが切れる頻度が多すぎて、実用不可能であった。

さらに、別の針焼け防止方法として、プローブ針への電源経路に保護抵抗を入れる方法が考えられ、例えば、ＬＣＤドライブの場合には２ｋΩ程度の抵抗を用いれば保護効果があることが判っている。しかし、抵抗値を高くすると電圧降下により、検査装置本体での電流判定に支障がでてくるので、検査時の抵抗としては抵抗値が３０〜数百Ω程度が実用の限界となっている。

このような、抵抗値では、針先の発熱量を十分に制限することができずに、針焼け防止としては、効果が不十分であった。

このように、従来の検査装置のテスタあるいはテストヘッドに設けられた保護手段では防止することのできない、極短時間（数ｍ秒）の間に生じる針焼けを防止するために、様々な方法を考えたが、十分な効果を得ることができなかった。

そこで、本発明では、検査装置のテスタあるいはテストヘッドに設けられた保護手段が作動するまでの短時間に生じる過電流からプローブを保護し、針焼けを防止することが可能なプローブカードを提供することを目的とする。

本発明のプローブカードは、検査対象物に接触して電流を供給するプローブ、外部から供給される電流を受ける電源電極、上記プローブと上記電源電極とを接続する電気配線、および上記電気配線に設けられ、上記外部から供給される電流が所定値よりも大きくなった場合に、上記プローブに供給される電流を制限する電流制限手段を備えたことを特徴とする。

そして、上記電気配線とグランドの間にコンデンサが接続されており、上記電流制限手段が上記コンデンサよりも上記プローブに近い位置に設けられていることが好ましい。

また、上記電流制限手段が、１００μ秒以内に短絡時電流値の１／５０以下に電流を制限することが好ましい。

本発明のプローブカードは、検査対象物に接触して電流を供給するプローブ、外部から供給される電流を受ける電源電極、上記プローブと上記電源電極とを接続する電気配線、および上記電気配線に設けられ、上記外部から供給される電流が所定値よりも大きくなった場合に、上記プローブに供給される電流を制限する電流制限手段を備えたことにより、検査装置のテスタあるいはテストヘッドに設けられた保護手段が作動するまでの短時間に生じる過電流からプローブを保護し、針焼けを防止することが可能となる。

そして、上記電気配線とグランドの間にコンデンサが接続されており、上記電流制限手段が上記コンデンサよりも上記プローブに近い位置に設けられていることにより、蓄積されている電位に関係なく瞬時に電流制限の機能を発揮することが可能となる。

また、上記電流制限手段が、１００μ秒以内に短絡時電流値の１／５０以下に電流を制限することにより、プローブの針先の熱量を１ｍＪ程度に抑えることが可能となり、針焼け防止効果を十分に高めることが可能となる。

本発明を実施するための最良の形態

以下に図を用いて本発明のプローブカード１について詳しく説明する。図１がプローブカード１の概略的な構成図である。

本発明のプローブカード１は、図１に示すように、検査対象物となる半導体ウエハ９に接触して電流を供給するプローブ２、外部から供給される電流を受ける電源電極４、上記プローブ２と上記電源電極４とを接続する電気配線７および、上記電気配線７に設けられ、上記外部から供給される電流が所定値よりも大きくなった場合に、上記プローブ２に供給される電流を制限する電流制限手段３を備える。

そして、本発明のプローブカード１を含む検査装置は、プローブカード１が取付けられるテストヘッド５およびテスタ８を備える。上記テストヘッド５には、電源とグランドがショートした不良デバイスにプローブ２が接触した時に針先に流れる過電流を防止するための保護回路６が設けられている。そして、上記保護回路６は、過電流が生じたときに、３ｍ秒程度で作動する。

上記プローブカード１、テストヘッド５およびテスタ８を含む検査装置全体の概略回路図を図２示す。図２に示すように、本発明のプローブカード１には、上記電源電極４と上記プローブ２を接続する電気配線７と、グランドとの間にはコンデンサ１０が設けられている。

上記コンデンサ１０は、上記電源電極４と上記電流制限手段３の間に設けられている。このような配置により、上記電流制限手段３が上記コンデンサ１０よりも上記プローブ２に近い位置に配置され、蓄積されている電位に関係なく瞬時に電流制限の機能を発揮することが可能となる。

上記電流制限手段３の一例としては、図３に示すような回路が挙げられる。図３に示す上記電流制限手段３は、ＦＥＴ１１、コントロールバッファ１２、電流検出抵抗１３から構成され、所定の電流値以上の電流を制限するようにする。このような従来用いられているような回路を電流制限手段３として用いることができる。

次に、本発明のプローブカード１によりどのようにして検査装置のテスタあるいはテストヘッドに設けられた保護手段が作動するまでの短時間に生じる過電流からプローブ２を保護し、針焼けを防止するかを説明する。ここでは上記電流制限手段３が１００μ秒以内に短絡時電流値の１／５０以下に電流を制限するプローブカード１について説明する。

本実施形態では、プローブカード１に設けられた上記電流制限手段３が作動する電流値をｉ１＝１００ｍＡ（短絡時電流値の１／５０以下）に設定し、テストヘッド５の保護回路６が作動する電流値をｉ２＝６ｍＡ＜ｉ１と設定する。

半導体ウエハ１０上のデバイスに不良デバイスが存在した場合、過電流が生じる。この過電流が生じた時間を図４に示すグラフでｔ０とする。この時、グラフに示すように電流値が上昇する。

過電流がｉ１＝１００ｍＡを超えると、上記電流制限手段３が作動する。過電流が生じた時間ｔ０から上記電流制限手段３が作動し電流を１００ｍＡ以下に制限するまでの作動時間ｔ１が、約１００μ秒となる。このようにして上記電流制限手段３が作動すると、電流値は１００ｍＡに抑えられる。

そして、電流値が１００ｍＡの状態で時間が経過すると、依然としてテストヘッド５の保護回路６が作動する電流値ｉ２＝６ｍＡをオーバーしているために、保護回路６が作動する。過電流が生じた時間ｔ０から上記保護回路６が作動するまでの作動時間ｔ２が、約３ｍ秒となる。このように、上記電流制限手段３の作動後にさらにテストヘッド５の保護回路６が作動することにより、プローブ２に流れる電流値は、６ｍＡ（必要電流＋α程度）に抑えることが可能となる。

このようにして、本発明のプローブカード１は電流値を制御することが可能となる。この時のプローブ２の針先の熱量は、約１ｍＪに抑えることができる。このように、針先の熱量を抑えることにより、プローブ２の針焼けを防止することが可能となっている。

この時、図４に示すグラフを見るとよくわかるが、グラフの領域Ａが、従来であれば、針焼けが生じていた領域である。従来であれば、一点鎖線で示すように、電流値ｉ４まで上昇した電流が、テストヘッド５の保護回路６が作動し、電流値ｉ２まで制限するのに、ｔ２（約３ｍ秒）掛かっている間に、針先の熱量が上昇し、針焼けを生じていた。

この領域Ａが、本発明により、実線で示される電流の推移のように抑制されることにより、針焼けの防止が可能となっている。

そして、電流制限手段３だけでは、制限電流値ｉ１（１００ｍＡ）の状態が続き、このままの電流値が長時間続くことになり、針や回路への負担がかかる恐れがあるが、テストヘッド５の保護回路６が作動することにより、ｉ２（６ｍＡ（必要電流＋α））の電流値に制御することが可能となり、プローブと回路の保護が可能となっている。

したがって、本発明のプローブカード１は、プローブカード１に設けられた電流制限手段３を用いることにより、テストヘッド５の保護回路６が作動するまでに生じる針焼けを防止することが可能となっている。

また、本発明は、プローブカード側で針焼け防止が可能となっているので、検査装置のテスタあるいはテストヘッドは、汎用的な用途に対応したままで、プローブカードの電流制限手段を、測定対象となるデバイスの種類や使用電流に応じて変更することにより、様々なデバイスの測定に使用することが可能となる。

本実施形態では、ゲートドライバの検査に使用することを想定して、制限電流を決めているが、制限電流は特にこれに限定するものではなく、対象となるデバイスに応じて適宜設定することが可能である。

本発明のプローブカードの概略的な構成図である。 本発明のプローブカードを含めた検査装置全体の概略的な構成図である。 本発明のプローブカードに設けられた電流制限手段の回路図である。 本発明のプローブカードにより過電流に対応した時の時間の経過と電流の変化を示すグラフである。

符号の説明

１ プローブカード
２ プローブ
３ 電流制限手段
４ 電源電極
５ テストヘッド
６ 保護回路
７ 電気配線
８ テスタ
９ 半導体ウエハ
１０ コンデンサ
１１ ＦＥＴ
１２ コントロールバッファ
１３ 電流検出抵抗

Claims (2)

1. 検査対象物に接触して電流を供給するプローブ、
   外部から供給される電流を受ける電源電極、
   上記プローブと上記電源電極とを接続する電気配線、
   および上記電気配線に設けられ、上記外部から供給される電流が基準値よりも大きくなった場合に、上記プローブに供給される電流を、１００μ秒以内に短絡時電流値の１／５０以下の電流値に制限し、その後、制限された電流値で電流が上記プローブに供給されるようにする電流制限手段を備えることを特徴とするプローブカード。
2. 上記電気配線とグランドの間にコンデンサが接続されており、上記電流制限手段が上記コンデンサよりも上記プローブに近い位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載のプローブカード。