JPH01270242A - プローバ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプローバ装置に関し、特に詳細には、半導体チ
ップ上の回路の温度特性検査に適したプローバ装置に関
する。

〔従来技術〕

半導体チップ上の回路の電気特性の検査は、半導体チッ
プ上の所定の回路に測定用プローブを当接させ、電圧等
を印加又は測定することにより行っている。特に温度特
性の検査においては、半導体チップを載せているステー
ジを所定の温度に加熱し、一定の温度に到達した時の回
路の電気特性を測定していた。

この様な温度特性を測定できるプローバ装置では、半導
体チップを載置するステージが設けられ、このステージ
には、ヒータが設けられている。更に、このステージに
は、それ自身の温度を測定するための熱電対が設けられ
ている。これらのヒータ及び熱電対はそれぞれ温度制御
装置に接続され、所定の温度プロファイルに従って、ス
テージの温度を変更することができる。一方、半導体チ
ップ上の回路に当接するプローブはプローブ支持部材を
介して固定台に固定されており、このプローブ支持部材
は、そこに固定した測定用プローブの位置を調節できる
調節機構を有している。そして、これらの測定用プロー
ブは電気測定装置に電気的に接続されている。ここで検
査作業者は半導体チップ上に設置された実体顕微鏡を覗
いて測定用プローブの先端を回路の所定の位置に調節当
接させ、固定し、ステージを所定の温度に上昇させて、
電気特性を測定していた。

〔発明の解決しようとする課題〕

半導体チップ上の回路の温度特性を測定するには、上記
のようにステージを所定の温度に上昇させなければなら
ないが、このステージの温度上昇にともなって、ステー
ジが熱膨張する。その熱膨張した状態を第５図に示す。

この図において一点鎖線は膨脹したステージの外形を示
す。この図からもわかるように、ステージ２の上面は上
昇し、それにともない、その上面に搭載された半導体チ
ップ１の上面も上昇する。そのため、ステージ２の温度
が低い状態で、半導体チップ上の回路に正確に当接した
測定用プローブ６の先端は、半導体チップの上昇により
押し上げられ、測定用プローブ６が点線のごとく撓い、
測定用プローブ６の針圧が高くなってしまう。測定用プ
ローブ６の針圧が変動すると、測定用プローブの接触部
に於ける接触抵抗が変動し正確な測定ができない。そこ
で検査作業者は、測定用プローブの針圧を一定に保つた
め、常に測定用プローブの位置を調節しなければならず
、検査作業に手間が掛り、温度特性の自動測定を行うこ
とができなかった。

本発明は上記問題点を解決し、温度特性の自動測定を可
能にするプローバ装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のプローバ装置では、半導体チップをその上に搭
載するステージと、測定用プローブと、前記測定用プロ
ーブを保持する保持手段と、前記ステージ上の半導体チ
ップを加熱し、半導体チップの温度を調節する温度調節
手段と、前記測定用プローブの先端の位置を前記半導体
チップの温度に応じて調節する位置調整手段とを有する
ことを特徴とする。

〔作用〕

本発明のプローバ装置では、半導体チップを搭載するス
テージの温度状態に応じて、ｎ１定用プローブの先端位
置を自動的に調節し、プローブの針圧を一定に保持する
ことを可能にしている。

〔実施例〕

以下図面を参照しつつ本発明に従う実施例について説明
する。

同一符号を付した要素は同一機能を有するため重複する
説明は省略する。

第１図は本発明に従う第１の実施例のプローバ装置の概
略構成を示す。

この図に示すように、プローバ装置には半導体チップ１
を搭載するステージ２と、測定用プローブ６を保持する
保持台９が設けられている。この保持台９は固定台９ａ
に固定されている。このステージ２は、それ自身を加熱
するためのヒータ３と、それ自身の上面の実際の温度を
測定するための熱電対４とを内蔵している。これらのヒ
ータ３及び熱電対４は温度制御装置５に接続され、ステ
ージ２の温度はこの温度制御装置５により制御されてい
る。一方、測定用プローブ６は保持台９に固定されてお
り、この保持台９には測定用プローブ６の位置を調節す
るための調節機構８が設けられている。そして、この測
定用プローブ６は電気特性測定装置１１に接続されてい
る。

この保持台９の拡大図を第２図（ａ）に示ア。

この図に示すように、測定用プローブ６は保持台９に設
けられた貫通穴９ｂにその基端部が摺動可能に保持され
ている。そして、この測定用プローブ６の基端部先端に
は錘１２が固定されている。

このように構成することにより、測定用プローブ６の先
端部６ａが矢印Ａ方向に押し上げられた時この先端部６
ａの移動にしたがって測定用プローブ６全体が保持台９
に設けられた貫通穴９ｂに沿って矢印Ａ方向に移動する
ことができる。そして貫通穴９ｂの断面形状を第２図（
ｂ）に示すように矩形状に形成し、測定用プローブ６の
この貫通穴９ｂに挿入される部分もこの断面形状になら
って矩形状に形成しておく。このように構成することに
より、測定用プローブ６が温度特性測定中回転せず、最
初の当接調整後、当接位置が変わるのを防止できる。こ
の断面形状は矩形に限定されず、円形以外形状であれば
同様な効果を得ることができる。更に、この測定用プロ
ーブ６の先端部６ａが半導体チップに当接している場合
、その当接部における針圧は測定用プローブ６の自重と
錘１２の重さとの和になる。したがって、ステージ２が
熱膨脹して、測定用プローブ６の先端部６ａが当接して
いる半導体チップ１の上面が上昇しても、測定用プロー
ブ６がこの上昇に伴って移動し、その針圧が一定に保た
れる。

次に本発明に従う第２の実施例を説明する。この第２の
実施例では、保持台９と測定用プローブ６の構成のみが
第１の実施例と違っている。そのため、保持台９と測定
用プローブ６のみについて第３図を用いて説明する。

この第２の実施例では、測定用プローブ６の中間部に測
定用プローブ６の材質の熱膨張率より小さい熱膨張率を
有する材料より成る温度変形部材６ｂを貼り付ける。そ
してこの測定用プローブ６の基端を保持台９に固定する
。ステージ２の温度が上昇するのに伴い、その周囲の温
度が上昇し、ステージ２の温度と周囲温度とは一定の関
係を有していることが知られている。この第２の実施例
では、この周囲温度の上昇によるバイメタル効果を利用
し、ステージ２の上面の上昇にしたがって測定用プロー
ブ６の中間部が屈曲し先端部６ａを上昇させている。こ
のように構成することにより、ステージ２の温度が上昇
し、その上面が上昇しても、その上昇にしたがって、測
定用プローブ６の先端部６ａが上昇し、針圧が一定に保
たれる。

次に本発明に従う第３の実施例について説明する。この
第３の実施例では、測定用プローブ６の構成のみが第２
の実施例と違っているため、測定用プローブ６のみにつ
いて第４図を用いて説明する。

この第３の実施例では、測定用プローブ６の中間部に圧
電素子等の印加する電圧にしたがってその形状が変化す
るを電圧変形部材６Ｃを貼り付けである。そしてこの変
形部材６Ｃの供給電圧端子６ｄを温度制御装置５に接続
しておく。温度制御装置５は熱電対４により測定された
ステージ２の温度に基づいて電圧変形部材６Ｃの変形す
べき量を計算し、この変形量をおこさせる印加電圧を計
算し、電圧変形部材６Ｃに印加する。このように構成す
ることにより、ステージ２の温度が上昇し、ステージ２
の上面が上昇しても、その上昇にしたがって、測定用プ
ローブ６の先端部６ａが上昇し、針圧が一定に保たれる
。

このようなプローバ装置を使用し、半導体チップ上の回
路の温度特性を測定する時の装置の動作について説明す
る。

まず半導体チップ１をステージ２上に載置し固定する。

この固定方法は、真空吸着を利用すると着脱が便利であ
る。次に、半導体チップ上に設置された実体顕微鏡１０
を覗きつつ調節機構８を動かし、測定用プローブ６の先
端が半導体チップ１上の所定の位置に当接させる。次に
、温度制御装置５を作動させ、ヒータ３によりステージ
２の上面を所定の温度状態にする。ステージ２の上面が
所定の温度状態に到達したら、測定用プローブ６を介し
て回路の電気特性を電気測定装置１１にて測定する。こ
のステージ２の温度状態は熱電対４を介して温度制御装
置５によりモニターされている。

上記実施例では、測定用プローブ６の先端部６ａは、ス
テージ２の温度上昇に伴なう上面の上昇に応じて自動的
に上昇し、常に測定用プローブ６の半導体チップに対す
る針圧を一定に保っている。

これにより、この装置を用いて温度特性検査を行う際、
検査作業者が常時、測定用プローブを調整する必要がな
く自動１１１Ｊ定が可能になる。

本発明は上記実施例に限定されるものでなく、種々の変
形例が考えられ得る。

具体的には、上記実施例では、ステージ２の加熱をヒー
タを用いて行っているが、この代わりに半導体チップに
熱風を吹き付けるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明のプローブ装置では、半導体チップ上の回路の温
度特性測定中、自動的に測定用プローブの針圧を一定に
するようにしているので、簡単でかつ正確な回路の温度
特性を測定することができる。

本発明により、半導体チップ上に形成した回路の温度特
性が自動的にできるので、半導体装置の製造の自動化か
実現可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例の概略構成図、第２図
は、第１の実施例の保持台及び測定用プローブの拡大図
、第３図は、本発明の第２の実施例の保持台及び測定用
プローブの概略構成図、第４図は、本発明の第３の実施
例の保持台及び測定用プローブの概略構成図、第５図は
、ステージの熱膨張状態を説明する図である。 １・・・半導体チップ、２・・・ステージ、３・・・ヒ
ータ、４・・・熱電対、５・・・温度制御装置、６・・
・測定用プローブ、６ａ・・・先端部、６ｂ・・・温度
変形部材、６Ｃ・・・電圧変形部材、８・・・調節機構
、９・・・保持台、９ａ・・・固定台、１０・・・実体
顕微鏡、１１・・・電気測定装置。 保持台 第２図 温度変形部材 第３図 電圧変形部材 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体チップをその上に搭載するステージと、測定
   用プローブと、前記測定用プローブを保持する保持手段
   と、前記ステージ上の半導体チップを加熱し、半導体チ
   ップの温度を調節する温度調節手段と、前記測定用プロ
   ーブの先端の位置を前記半導体チップの温度に応じて調
   節する位置調整手段とを有するプローバ装置。 ２、前記位置調整手段が前記保持手段に設けられた貫通
   穴であり、前記測定用プローブが前記貫通穴に挿入され
   摺動可能に保持されている請求項１記載のプローバ装置
   。 ３、前記位置調整手段が温度に応じてその形状が変化す
   る形状変形部材であって、前記測定用プローブの中間部
   に固定されている請求項１記載のプローバ装置。 ４、前記形状変形部材が、周囲の温度に応じてその形状
   が変化する請求項３記載のプローバ装置。 ５、前記形状変形部材が、前記ステージの温度に応じた
   電圧により、その形状が変化する部材である請求項３記
   載のプローバ装置。