JP6006345B2 - 検査用ウエハおよび試験システム - Google Patents

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Description

本発明は、検査用ウエハおよび試験システムに関する。
被試験デバイスを検査する場合において、テストヘッドと当該被試験デバイスが設けられたウエハとの間に、プローブカードが設けられる。従来、当該プローブカードを検査する場合、被試験デバイスを検査する場合に用いる試験装置とは異なる、プローブカードを検査するための検査装置を用いていた(例えば、特許文献1参照)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開平05−166893号公報
このため、プローブカードを検査する場合、被試験デバイスの試験装置から、プローブカード用の検査装置にプローブカードを移す必要があった。
本発明の第1の態様においては、被試験デバイスの端子と接続される複数のプローブ端子を有するプローブカードを検査する検査用ウエハであって、プローブカードの2つのプローブ端子を電気的に接続する接続配線を備える検査用ウエハを提供する。
本発明の第2の態様においては、被試験デバイスを試験する試験システムであって、信号を入力または出力する複数の試験ピンを有する試験部と、被試験デバイスの端子と接続される複数のプローブ端子を有し、被試験デバイスおよび試験部との間で信号を伝送するプローブカードと、プローブカードの検査時に被試験デバイスに代えてプローブカードに接続され、且つ、2つのプローブ端子を電気的に接続する接続配線を有する検査用ウエハとを備え、試験部は、2つのプローブ端子に接続された2つの試験ピンにおける少なくとも一方の出力を測定して、2つのプローブ端子の良否を判定する試験システムを提供する。
なお、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、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
試験システム100を示す図である。 分岐有りピンの他の例である。 試験ユニット12、プローブカード30およびDUT80を示す図である。 プローブカード30を検査する場合の試験システム100を示す図である。 試験ユニット12、プローブカード30および回路パターン42を示す図である。 検査用ウエハ41の平面図である。 検査用ウエハ41の1つの回路パターン42の詳細を示す図である。 検査用ウエハ41の1つの回路パターン42の他の例を示す図である。 DUT80における端子23の配列例を示す図である。
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かか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、試験システム100を示す図である。試験システム100は、被試験ウエハ40に形成された複数の被試験デバイス(DUT)80を試験する。試験システム100は、試験部としてのテストヘッド10、プローブカード30、およびプローバ60を備える。
プローブカード30は、テストヘッド10と被試験ウエハ40との間に設けられる。プローブカード30は、プローバ60に載置された被試験ウエハ40と接続する複数のプローブ端子34を有する。プローバ60は、被試験ウエハ40を載置して移動するウエハステージ50を有する。
プローブ端子34は、複数のDUT80の各端子に対応して設けられる。プローブ端子34の1つの束が、1つのDUT80に対応して設けられる。図1の例においては、プローブ端子34の束は、Y方向に整列して設けられている。しかしながら、プローブ端子34の束は、X方向に整列して設けられてもよいし、2列以上設けられてもよい。プローブ端子34の配置は、デバイスの設計に従い、適宜修正されてよい。プローブカード30は内部に接続配線32を有する。接続配線32は、テストヘッド10と、プローブ端子34とを接続する。
プローバ60は、プローブカード30に対する被試験ウエハ40の相対的な位置を、X方向、Y方向およびZ方向に移動させる。X方向およびY方向は、水平面を規定する2つの平行でない方向である。Z方向は、垂直方向を規定する方向である。プローバ60により、DUT80の端子は複数のプローブ端子34に接続される。
プローブカード30は、複数のDUT80とテストヘッド10との間で信号を伝送する。テストヘッド10は、複数の試験ユニット12および接続配線19を有する。接続配線19は、試験ユニット12とプローブ端子34とを接続する。
それぞれの試験ユニット12は、信号を出力する機能、および、信号を測定する機能の少なくとも一方を有する。DUT80を試験する場合、それぞれのDUT80に接続される試験ユニット12のうち、少なくとも1つの試験ユニット12は、DUT80に信号を出力する。プローブカード30は、試験ユニット12が出力した信号をDUT80に入力する。また、プローブカード30は、DUT80が生成した信号を、いずれかの試験ユニット12に入力する。テストヘッド10は、試験ユニット12における信号の測定結果に基づいて、DUT80の良否を判定する。テストヘッド10は、テスタのメインフレームと協働して信号を生成し、DUT80の良否を判定してよい。
また、テストヘッド10は、試験ユニット12からDUT80に供給される信号に基づいてDUT80の良否を判定してよい。例えばテストヘッド10は、試験ユニット12からDUT80に供給される電圧または電流のレベルが、所定の範囲か否かによりDUT80の良否を判定してよい。
それぞれの試験ユニット12は、複数のプローブ端子34に接続されてよい。ただし、一つのDUT80に接続される複数の試験ユニット12のうち、少なくとも一つの試験ユニット12は、一つのプローブ端子34と一対一に対応して接続される。図1の例では、試験ユニット12−2とプローブ端子34−3とが一対一に対応して接続される。なお、一つの試験ユニット12と一対一に接続されるプローブ端子34を、本明細書では分岐無しピンと称する。
分岐無しピンではない他のプローブ端子34を、本明細書では分岐有りピンと称する。図1の例では、試験ユニット12−1とプローブ端子34−1およびプローブ端子34−2とは、プローブカード30内で分岐して接続される。つまり、プローブ端子34−1およびプローブ端子34−2は、分岐有りピンである。
試験ユニット12−3とプローブ端子34−4およびプローブ端子34−Mとは、プローブカード30内で分岐して接続される。なお、図1に記載のLおよびMは自然数である。プローブ端子34−4は、DUT80−1に接続される。プローブ端子34−Mは、DUT80−1とは別のDUT80−2に接続される。つまり、プローブ端子34−4とプローブ端子34−Mとは異なるDUT80に接続する。
図2は、分岐有りピンの他の例である。本例の分岐有りピンにおいて、接続配線32は、分岐31とプローブ端子34−3との間のスイッチ36をさらに有する。
スイッチ36は、制御信号37によりオンまたはオフされる。スイッチ36は、例えば、テストヘッド10から出力される制御信号37により制御される。スイッチ36がオン状態のとき、接続配線32は分岐有りピンの配線として機能する。つまり、試験ユニット12−1は、プローブ端子34−1およびプローブ端子34−2に接続される。これに対して、スイッチ36がオフ状態のとき、試験ユニット12−1およびプローブ端子34−1が接続され、試験ユニット12−1およびプローブ端子34−2は分離される。これにより、接続配線32は分岐無しピンの配線として機能する。
プローブカード30は、本例の分岐有りピンを複数有してよい。複数の分岐有りピンにおける各々のスイッチ36は、制御信号37によりそれぞれオンまたはオフとされる。よって、プローブカード30におけるスイッチ36の制御により、複数の分岐有りピンを選択的に分岐無しピンとすることができる。
図3は、試験ユニット12、プローブカード30およびDUT80を示す図である。それぞれの試験ユニット12は、ドライバ部13、コンパレータ部14、直流ユニット15、スイッチ21およびスイッチ22を有する。ドライバ部13は、所定のデータパターンに応じた波形を有する信号を出力する。コンパレータ部14は、入力信号のレベルを所定の参照レベルと比較して、入力信号を2値の信号に変換する。直流ユニット15は、所定の電圧または電流を出力したときの電流値または電圧値を測定する。
スイッチ21は、ドライバ部13およびコンパレータ部14を、プローブカード30に接続するか否かを切り替える。スイッチ22は、直流ユニット15を、プローブカード30に接続するか否かを切り替える。
DUT80の機能試験を行う試験ユニット12においては、スイッチ21がオン、スイッチ22がオフになる。機能試験を行ういずれかの試験ユニット12のドライバ部13は、所定のデータパターンを有する試験信号を出力する。プローブカード30は、DUT80のいずれかの端子23に試験信号を入力する。また、プローブカード30は、DUT80のいずれかの端子23から出力される応答信号を、機能試験を行う他の試験ユニット12に入力する。応答信号が入力された試験ユニット12のコンパレータ部14は、応答信号を2値の信号に変換する。テストヘッド10は、当該2値の信号のパターンが、所定の期待値パターンと一致するか否かを判定する。
DUT80の直流試験を行う試験ユニット12においては、スイッチ21がオフ、スイッチ22がオンになる。直流試験を行う試験ユニット12の直流ユニット15は、設定されたレベルの電圧を出力し、このときに直流ユニット15が出力する電流レベルを測定する。または、直流ユニット15は、設定されたレベルの電流を出力し、このときに直流ユニット15が出力する電圧レベルを測定する。
このような構成により、試験システム100は、DUT80を試験する。また、試験システム100は、テストヘッド10にプローブカード30を接続した状態で、プローブカード30を検査する機能を有する。
図4は、プローブカード30を検査する場合の試験システム100を示す図である。本例の試験システム100におけるプローバ60は、被試験ウエハ40に代えて、検査用ウエハ41を載置する。他の構成は、図1および図3における試験システム100と同一である。
検査用ウエハ41は、複数の回路パターン42を有する。検査用ウエハ41は、被試験ウエハ40と同一の形状を有してよい。複数の回路パターン42は、複数のDUT80と同一のパターンで、検査用ウエハ41に配列される。
図5は、試験ユニット12、プローブカード30および回路パターン42を示す図である。回路パターン42は、2つのプローブ端子34を接続する接続配線43、および、端子74を有する。2つの試験ユニット12は、接続配線43を介して電気的に接続される。
接続配線43を介して接続された試験ユニット12は、所定の信号を出力する。例えば一方の直流ユニット15が所定の電圧を出力し、他方の直流ユニット15が接地電位を出力する。接続配線43を介して接続された、プローブカード30における2つのプローブ端子34および2つの接続配線32が導通していれば、2つの試験ユニット12間に電流が流れる。従って、少なくとも一方の試験ユニット12において、2つの試験ユニット12間に流れる電流を測定することで、2つのプローブ端子34および2つの接続配線32の導通を検査することができる。また、一方の試験ユニット12におけるドライバ部13が、所定のデータパターンを有する信号を出力し、他方の試験ユニット12におけるコンパレータ部14が、当該データパターンの信号を受信できるか否かによって、2つのプローブ端子34および2つの接続配線32の導通を検査してもよい。
本例の接続配線43は、特定プローブ端子34−3および他のプローブ端子34−4からなる2つのプローブ端子を電気的に接続する。接続配線43は、特定プローブ端子34−3および他のプローブ端子34−4に対応する、回路パターン42における2つの領域を接続する。回路パターン42における2つの領域とは、特定プローブ端子34−3と他のプローブ端子34−4との間隔35と同一の間隔を有する2つの領域であってよい。
上述したように、試験システム100は、2つのプローブ端子34に接続された2つの試験ユニット12における少なくとも一方の出力を測定する。例えば試験システム100は、特定プローブ端子34−3に接続された試験ユニット12−2の出力を測定する。
試験ユニット12−2から入力される電気信号が、接続配線43を介して、試験ユニット12−3に出力される場合、試験システム100は、特定プローブ端子34−3およびプローブ端子34−4は良好と判定する。一方、試験ユニット12−2から入力される電気信号が、接続配線43を介して、試験ユニット12−3に出力されない場合、試験システム100は、特定プローブ端子34−3およびプローブ端子34−4の少なくとも一方は不良と判定する。なお図5の例では、端子74は接続配線43に接続されていない。それゆえ、試験ユニット12−2から入力される電気信号は、端子74を介して試験ユニット12−4に出力されない。
図5においては、一つの接続配線43を有する回路パターン42を示したが、回路パターン42は、複数の接続配線43を有してよい。複数の接続配線43は、複数のプローブ端子34のうち特定プローブ端子34−3と、他の各プローブ端子34とを接続する。特定プローブ端子34−3とプローブ端子34−4との電気的導通検査が終了すると、特定プローブ端子34−3と他のプローブ端子34−5との電気的導通が検査される。例えば、プローバ60は、特定プローブ端子34−3とプローブ端子34−5とを接続するべく、検査用ウエハ41の位置を変更する。
試験システム100においては、プローブカード30を検査する場合に、被試験ウエハ40に代えて検査用ウエハ41を用いる。これにより、プローブカード30を試験システム100から取り外さなくとも、プローブカード30を検査できる。また、プローブカード30を検査するための専用の検査装置が不要となる。
図6は、検査用ウエハ41の平面図である。検査用ウエハ41は複数の回路パターン42を有する。図面の見やすさを優先して、回路パターン42のうち、一つの回路パターン42のみに参照番号を付した。上述したように、複数の回路パターン42は、DUT80と同一のパターンで配列される。各々の回路パターン42は、対応する各々のプローブ端子34の束に接続される。このため、DUT80毎に設けられたプローブ端子34の複数の束を並列に検査することができる。これにより本例の試験システム100は、短時間で導通試験を完了することができる。
図7は、検査用ウエハ41の1つの回路パターン42の詳細を示す図である。回路パターン42は検査用ウエハ41の表面に設けられる。本例の回路パターン42は、針跡位置精度確認用パターン44、全ピンショートパターン46、および個別導通検査パターン48を有する。
本例の針跡位置精度確認用パターン44は、アライメントマーク70および複数の端子72を有する。図面の見やすさを優先して、複数の端子72のうち、一つの端子72のみに参照番号を付した。複数の端子72は、X方向およびY方向に行列状に設けられる。Y方向の一列分の端子72の配列間隔は、複数のプローブ端子34の配列間隔と同一である。アライメントマーク70および複数の端子72は、アルミニウムにより形成されてよい。
一列分の端子72は、DUT80の端子23と同一の間隔で配置される。ただし、DUT80の端子23のうち、試験に用いない端子23に対しては、プローブカード30にプローブ端子34が設けられない。このため、検査用ウエハ41においても、試験に用いないDUT80の端子23に対応する端子72は設けない。このため、一列の端子72は不等間隔に配列される。
複数の端子72は、複数のプローブ端子34の先端位置を確認するために用いられる。プローブ端子34は、先端が先鋭な針である。それゆえ、プローブ端子34が針跡位置精度確認用パターン44に一度接触すると、アルミニウムの端子72は部分的に削り取られる。このため、複数の端子72は、針跡位置精度確認に用いることができる。複数の端子72のX方向の行数分、針跡位置精度確認できる。
本例のアライメントマーク70は、端子72の間の領域に設けられる。つまり本例では、列方向において端子72間の間隔が最大となる領域に設けられる。なお、アライメントマーク70は、全ピンショートパターン46または個別導通検査パターン48に設けられてもよい。アライメントマーク70は、プローブカード30に対する検査用ウエハ41の相対位置を決定するために用いられる。例えば、試験システム100は、アライメントマーク70を撮影するカメラを設けて、プローブカード30に対する検査用ウエハ41の相対位置を特定する。
本例のアライメントマーク70は、十字のパターンを有する。またアライメントマーク70は、当該十字の各辺に対して線対称なL字のマークを有する。試験システム100は、当該アライメントマーク70を用いて、プローブカード30に対する回路パターン42のX方向およびY方向の相対位置を同時に特定することができる。なお、アライメントマーク70は、プローブカード30に対する回路パターン42のX方向およびY方向の相対位置を特定することができる限り、他の形状としてもよい。
全ピンショートパターン46は、アルミニウムで形成されてよい。本例では、全ピンショートパターン46は、矩形のパターンである。なお、矩形平面内はアルミニウムがいわゆるベタ膜で設けられる。全ピンショートパターン46は、一つのDUT80に対応する全てのプローブ端子34を接続するためのパターンである。全てのプローブ端子34を全ピンショートパターン46において短絡させることで、GND電位に対する導通検査を行うことができる。
個別導通検査パターン48は、複数の接続配線43−1から接続配線43−21および複数の端子74を有する。複数の接続配線43は、特定プローブ端子34−3以外のプローブ端子34であって、1つの回路パターン42に向かい合って設けられるプローブ端子34と同数設けられる。個別導通検査パターン48はまた、アルミニウムのパターンにより形成された列番号を有してよい。なお、図面の見やすさを優先して、複数の端子74のうち、一つの端子74のみに参照番号を付した。
複数の接続配線43は、特定プローブ端子34−3以外のプローブ端子34と一対一に対応する。それぞれの接続配線43は、対応するプローブ端子34と、特定プローブ端子34−3とを接続する。それぞれの接続配線43は、Y方向において、対応するプローブ端子34と、特定プローブ端子34−3との間隔に等しい長さを有する。本例では、プローブカード30においてY方向に配列された複数のプローブ端子34のうち、3番目のプローブ端子34を特定プローブ端子34−3とする。
複数の端子74は、複数の端子72と同様に行列方向に配列される。ただし、複数の端子74の列は、特定プローブ端子34−3以外のプローブ端子34と一対一に対応して設けられる。複数の端子74の各列において、当該列に対応付けられたプローブ端子34に対応する端子74と、特定プローブ端子34−3に対応する端子74とは、接続配線43により接続される。本例では、接続配線43の両端が、これらの端子74として機能する。
複数の接続配線43のY方向の長辺は、互いに平行に設けられる。それぞれの接続配線43の一端は、特定プローブ端子34−3と接続される。検査用ウエハ41をX方向に平行移動することで、特定プローブ端子34−3をそれぞれの接続配線43の一端に順番に接続できるように、接続配線43の一端はX方向の直線上に並んでいる。さらに、各々の接続配線43は、角が直角であり90度回転させたU字の形状を有する。つまり、接続配線43は、X方向に伸びる2つの行延伸部と、Y方向に伸びて2つの行延伸部を接続する列延伸部とを有する。各々の接続配線43の当該U字形状の中に、1以上の端子74が設けられる。つまり、各々の接続配線43の2つの行延伸部の間に、1以上の端子74が設けられる。
本例では、接続配線43−1は、第1列目の2つの端子74のうち、第1行目の端子74と第3行目の端子74とを接続する配線である。接続配線43−2は、第2列目の2つの端子のうち、第2行目の端子74と第3行目の端子74とを接続する配線である。接続配線43−3は、第3列目の2つの端子74のうち、第3行目の端子74と第4行目の端子74とを接続する配線である。以降、接続配線43−Nは、第N列目における2つの端子74のうち、第3行目の端子74と第(N+1)行目の端子74とを接続する配線である。なお、Nは1から21の自然数である。
上述したように、複数の接続配線43は、複数のプローブ端子34のうち、一つの特定プローブ端子34−3と、他の各プローブ端子34とを順番に接続する。例えば、接続配線43−1は、プローブ端子34−1と特定プローブ端子34−3とを接続する。プローブ端子34−1および特定プローブ端子34−3の検査終了後、プローバ60は、検査用ウエハ41をX方向に移動させる。これにより接続配線43−2は、特定プローブ端子34−2とプローブ端子34−3とを接続する。
なお、特定プローブ端子34−3と、検査対象のプローブ端子34とを接続配線43で接続すると、他のプローブ端子34は、端子74に接続される。このため、接続配線43および端子74における針跡を確認することで、複数のプローブ端子34の先端位置を確認することもできる。
本例の回路パターン42は、針跡位置精度確認用パターン44、全ピンショートパターン46、および個別導通検査パターン48を有する。しかしながら、回路パターン42は個別導通検査パターン48を有していればよく、針跡位置精度確認用パターン44および全ピンショートパターン46の少なくとも一方を省略してもよい。
図8は、検査用ウエハ41の1つの回路パターン42の他の例を示す図である。本例では、1つの回路パターン42に対向する複数のプローブ端子34のうち、Y方向にある2つを特定プローブ端子34とする。この場合、複数の端子74の各列には、2つの特定プローブ端子34に対応する2つの接続配線43が設けられる。それぞれの接続配線43は、一端が特定プローブ端子34に接続され、他端が他のプローブ端子34に接続される。それぞれのプローブ端子34を、2つの特定プローブ端子34のうち、より近いほうに接続するように接続配線43が設けられてよい。また、検査用ウエハ41は、複数の端子74の各列に、3以上の接続配線43を有してもよい。
図9は、DUT80における端子23の配列例を示す図である。DUT80は、Y方向に配列された複数の端子23を有する。複数の端子23は、試験に用いる端子23−1と、試験に用いない端子23−2とを含む。図7および図8において説明した端子72および端子74は、列方向において、端子23−1と同一のパターンで配列される。
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、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又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、および図面中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、この順序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。
10 テストヘッド、12 試験ユニット、13 ドライバ部、14 コンパレータ部、15 直流ユニット、19 接続配線、21 スイッチ、22 スイッチ、23 端子、30 プローブカード、31 分岐、32 接続配線、34 プローブ端子、35 間隔、36 スイッチ、37 制御信号、40 被試験ウエハ、41 検査用ウエハ、42 回路パターン、43 接続配線、44 針跡位置精度確認用パターン、46 全ピンショートパターン、48 個別導通検査パターン、50 ウエハステージ、60 プローバ、70 アライメントマーク、72 端子、74 端子、80 DUT、100 試験システム

Claims (4)

  1. 被試験デバイスの端子と接続される複数のプローブ端子を有するプローブカードを検査する検査用ウエハであって、
    前記複数のプローブ端子のうち、いずれか一つの特定プローブ端子と、他の各プローブ端子とを順番に接続するための複数の接続配線を備え
    前記複数の接続配線の各々において前記一つの特定プローブ端子と接続される一端は、予め定められた方向の直線上に並んで設けられている
    査用ウエハ。
  2. 前記検査用ウエハは、
    行列状に配置された複数の端子を有する針跡位置精度確認用パターンと、
    全ピンショートパターンと、
    前記複数の接続配線が設けられる個別導通検査パターンと
    を有する
    請求項1に記載の検査用ウエハ。
  3. 被試験デバイスを試験する試験システムであって、
    信号を入力または出力する複数の試験ユニットを有する試験部と、
    前記被試験デバイスの端子と接続される複数のプローブ端子を有し、前記被試験デバイスおよび前記試験部との間で信号を伝送するプローブカードと、
    前記プローブカードの検査時に前記被試験デバイスに代えて前記プローブカードに接続され、且つ、前記複数のプローブ端子のうちいずれか一つの特定プローブ端子と他の各プローブ端子とを順番に接続するための複数の接続配線を有する検査用ウエハと
    を備え、
    前記特定プローブ端子は、前記複数の試験ユニットのいずれかと一対一に接続され、
    前記試験部は、前記一つの特定プローブ端子と一つの他のプローブ端子とに接続された2つの試験ユニットにおける少なくとも一方の出力を測定して、前記一つの特定プローブ端子および前記一つの他のプローブ端子の良否を判定し、
    前記複数の接続配線の各々において前記一つの特定プローブ端子と接続される一端は、予め定められた方向の直線上に並んで設けられている
    験システム。
  4. 前記複数の試験ユニットの各々は、
    予め定められたデータパターンに応じた波形を有する信号を出力するドライバ部と、
    前記信号のレベルを予め定められた参照レベルと比較するコンパレータ部と
    を有する
    請求項3に記載の試験システム。
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