JPH01309346A - 高周波測定用プローブ装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は高周波測定用プローブ装置に関する。

（従来の技術） 一般に、プローブ装置は、半導体製造工程において、半
導体ウェハ上に形成された半導体チップの試験測定に利
用される。

すなわち、プローブ装置は、真空チャック等により試料
台上に半導体ウェハを吸着保持し、この試料台を駆動し
て半導体ウェハに形成された半導体チップの電極パッド
にプローブカードの探針を次々と接触させる。そして、
テスタからプローブカードに所定の検査信号を供給する
とともに、このテスタによって半導体チップからの出力
を測定する。

従来、このようなプローブ装置では、試料台およびこの
試料台を駆動する機構等はプローブ装置筐体内に収容さ
れており、このプローブ装置筐体には試料台上部に位置
する部位に開口部が形成され、この開口部にテストヘッ
ドを載置し、固定することにより、テストヘッドとプロ
ーブカードとの電気的な接続を行うよう構成されたもの
が多い。

これは、テストヘッドとプローブカードとの間の電気的
な接続ラインの長さをできるだけ短くするためである。

例えば、半導体ウェハ上に形成された半導体チップの試
験に於いて、高速ＡＣテストを正確に実行するためにプ
ローブカード上にテストヘッドを搭載する。その構成は
第１１図に示す通りである。

■に示すテストヘッドは、ピンエレクトロニクスカード
（１ａ）とパフォーマンスボード（１ｂ）より構成され
ている。ピンエレクトロニクスカード（１ａ）は、半導
体チップに印加する信号を出力するためのドライバ回路
と、半導体チップから出力される信号を検出するための
コンパレータ回路と負荷インピーダンスを開閉するため
のリレードライブ回路が実装され、測定ビン数に対応し
て、デス１−ヘツド■内に配置されている。パフォーマ
ンスボード（１ｂ）は、上記ピンエレクトロニクスカー
ド（１ａ）の入出力ピンとプローブ装置側のプローブカ
ードアンシイ間に配線されたパターンとリレーを含む負
荷終端回路が実装されている。これらの回路は４１１定
ピン数に対応してパターン化されている。

■に示すプローブカードアンシイは、コンタクトボード
■と、インサートリングアラシイ（４）と、カードソケ
ット０より構成されている。コンタクトボード（３）は
、テストヘッド（１）側のパフォーマンスボード（１ｂ
）の入出力信号ラインを中継するボードである。リング
インサートアラシイ６）は、上記のコンタクトボード■
により中継された入出力信号ラインをプローブカード０
のピン配置に対応して配線する品種対応のケーブルアラ
シイである。

カードソケット■は、プローブカード０との中継ボード
である。

上記に示した構成に於いて、品種に対応して変更の必要
がある部分は、パフォーマンスボード（１ｂ）に実装さ
れている負荷インピーダンス回路と、測定ピンに対応し
て配線されているインサートリングアラシイ（４）と、
プローブカード０である。従って作業者は品種変更時に
はテストヘッド■を回転開放し、パフォーマンスボード
（１ｂ）とプローブカードアンシイ■とプローブカード
（６つを交換することになる。

第１２図は、高周波測定用プローブ装置に於いて、テス
トヘット■を左側に１８０°回転させる構造を示すもの
である。これは、上記に説明した理由による。また、テ
スタ特にテストヘッド■のチェックをするために左側に
回転設置して完成ＬＳＩ又は、ダミーデバイスを装着す
る■をデバイスアダプタボードと称し、（８）が完成Ｌ
ＳＩである。

そして、テストヘッド■を左側に回転させる事によりチ
ェック用プローブにてパフォーマンスボード（１ｂ）上
の入出力波形を監視する。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように、従来のプローブ装置では品種変更時のプ
ローブカード、パフォーマンスボード。

インサートリングアラシイの交換、完成ＬＳＩ又はダミ
ーデバイスによるテストヘットのチェック及び入出力信
号のチェックのために、プローブ装置筐体の試料台上部
には開口部が形成されており、この開口部に例えばスイ
ング機構等を備えたテストヘッドを載置する構造になっ
ている。しかしながらこのような構造に起因する次のよ
うな問題がある。　品種変更時にはテストヘッドａ）を
回転させテストヘット（ト）とプローブカードアンシイ
■の接点部を開放させ、パフォーマンスボード（１ｂ）
の交換及びプローブカードを含むプローブカードアンシ
イ■の交換作業を行い、再度テストヘッド（Ｄをもとの
位置に設定して接点の接触を確認する。

特にロジック工程に於いては多品種のウェハが流れるた
め装置によっては１日当り数回に及ぶ事もあるため、そ
の設定作業にかかる時間は大きく、生産効率が大幅に低
下する問題がある。

従って上記の作業を単純化し作業者の所要工数を減少さ
せる事により生産効率を上げ、生産コストを下げる事が
重要である。

また、近年カスタマＬＳＩを始めとして多ピンＬＳＩが
生産されていることは周知の通りである。テスタにとっ
てその影響が大きい部分はデス１−ヘッド（１）の部分
でありピン数に比例してピンエレクトロニクスカード（
１ａ）の枚数が増加するために、テストヘッド■は大型
化している。例えばテストヘッド■の重量は２５６ピン
：　１００ｋｇ、　５１２ピン：　１７０ｋｇである。

そのためにテストヘッド■の回転制御機構も大型化し、
その異常時の対策２作業者に対する安全対策の方法も複
雑化している。

これ等の装置側制御機構の多様化の原因はテストヘッド
（ト）の回転にあり構造上の問題となっている。

さらに、テストヘッド■とテスタ本体とはケーブルが布
線されており、テスタの布線設計により変わるが概略信
号線がピン数×２６．電源ラインが１０電源Ｘ　ｎ本の
多芯ケーブルとなる、従ってテストヘッド（１）の回転
によりケーブルに負担がかかり回転頻度が増すとその断
線事故が多く避けることは出来ない。この点が作業者側
から大きな問題として指摘されている。

さらにまた、ＬＳＩの集積度が上がり、ウェハテストに
於いてもそのクリーン化対策は必要であり、リダンダン
シー工程に於いては０．３μｓφ、クラス１０のクリー
ン度が要求されている。しかしながら従来の高周波測定
用プローブ装置に於いては、品種変更時にテストヘッド
（ト）を回転させブローブカートアッシイ■を交換する
ため試料台の上部が開放され負圧に保つことが出来ない
。従って要求のクリーン度を保証することが出来ない。

さらにまた、コンピュータの高速化に伴いウェハテスト
に於いては特に−３０℃〜−５０℃の低温特性をテスト
するウェハが流れる。この場合上記と同様にテストヘッ
ド■の回転操作を行った場合に試料台周辺に充満してい
る乾燥空気又はＮ２ガスが外部に流出し結露現象を呈す
る。従って品種変更時には前もって時間をかけて常温に
戻し、テストヘッド（１）を回転させ、必要な交換作業
を行う事になり非常に作業効率が低下する問題がある。

この発明は上記点に対処してなされたもので、テストデ
ータの向上やテスタの信頼性の向上、安全対策構造の簡
略化がはかれ、また、作業性の向上とともにコストの低
下にも寄与する高周波測定用プローブ装ばを提供するも
のである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、半導体ウェハを保持する試料台を駆動して
、ウェハ上の半導体チップの電極パットにプローブカー
ドの探針を接触させ、更にプローブカードの上部にテス
タのピンエレクトロニクスカードを含むテストヘッドを
搭載した前記半導体チップの高周波測定用プローブ装置
に於いて、前記テストヘッドを前記プローブカードの上
部に固定設置したことを特徴とする （作用効果） テストヘッドをプローブカードの上部に固定設置したこ
とにより、テストデータの向上、テスタの信頼性の向上
、安全対策構造の簡略化がはかれ、また、作業性の向上
とともにコストの低下にも寄与することができる効果が
得られる。

（実施例） 以下本発明の高周波ｄｉ’Ｊｌ定用プローブ装置の一実
施例を図面を参照して説明する。

筐体（９）は気密的に構成されており、この筐体（９）
内には、中央に測定部（９ａ）が、その両側には、それ
ぞれカード収容部（９ｂ）とウェハ収容部（９ｃ）が配
置されている。

上記測定部（９ａ）には、例えば真空チャック等により
半導体ウェハ（１０）を吸着保持する試料台（１１）が
設けられている。この試料台（１１）は、ステージベー
ス（１２）上に配置されたＸ−Ｙ−Ｚ・０ステージ（１
３）に接続され、Ｘ、Ｙ、Ｚおよびθ方向に移動可能に
構成されている。

上記試料台（１１）の」二方には、中央に開口部が形成
され、　カー１−組立体ガイドピン（１４ａ）　、カー
ド組立体グランプ（１４ｂ）を備えたヘッドプレーｈ（
１４）が配置されており、ヘッドプレート（１４）の上
部には、パフォーマンスボード（１５ａ）およびピンエ
レクトロニクス収容部（１５ｂ）からなるテストヘッド
（１５）が一体的に配置されている。そして、上記ヘッ
ドプレート（１４）の開口部に、カード組立体（１６）
が配置さ九、上記テストヘッド（１５）に電気的に接続
されるよう構成されている。なお、ピンエレクトロニク
スは、テスタ（図示せず）のテストジェネレータの操作
によりピンの選択を可能に構成されている。

また、第２図に示すように、上記カード組立体（１６）
は、複数の探針を植設されたプローブカード（１６ａ）
と５　このプローブカード（１６ａ）を支持するととも
にテストヘット（１５）に接続される電気的な接続機構
を有するテスタアダプタボード（１６ｄ）と、プローブ
カード（１６ａ）との電気的な接続を行うためのカード
アダプタボード（１６ｃ）とテストヘッド（１５）との
機構的ガイド孔を有する機構部であるカードプレート（
１６ｂ）とから構成されている。

一方、カード収容部（９ｂ）には１例えば箱状に形成さ
れ内部に対向する如く設けられた複数対の溝によって複
数のカード組立体（１６）を支持するカード収容棚（１
７）および測定対象によってテストヘッド（１５）に取
付けられたカード組立体（１６）をカード収容棚（１７
）の所定のカード組立体（１６）に自動的に交換するカ
ード組立体交換機構（１８）が配置されている。なお、
カード収容棚（１７）には、所定の測定品種に対応した
複数のカード組立体（１６）とともに、完成品デバイス
の測定を可能とするチェック用治具（１９）が収容され
ており、カード組立体（１６）の代りにこのチェック用
治具（１９）をデス１−ヘッド（１５）に取付けて完成
品デバイスの測定を行うことにより、デス１−ヘッド（
１５）の機能チェックを行うことができるよう構成され
ている。

さらに、ウェハ収容部（９ｃ）には、複数のカセット載
置台（２０）が配置されている。このカセット載置台（
２０）は、駆動機構（２１）に接続されており、複数例
えば２５枚の半導体ウェハ（１０）を収容可能とされた
ウェハカセット（２２）が載置され、このウェハカセッ
ト（２２）を上下動可能に構成されている。また、ウェ
ハ収容部（９ｃ）には、例えば搬送アームおよび位置決
め手段等からなるウェハローディング機構（２３）が配
置されている。そして、カセット載置台（２０）を上下
動させることにより、ウニバカセット（２２）内の所望
の半導体ウェハ（１ｏ）を所定の高さに配置し、ウェハ
カセット（２２）内の所望の半導体ウェハ（１０）をウ
ェハローディング機構（２３）により取り出し、測定部
（９ａ）の試料台（１１）上にロード・アンロード可能
に構成されている。

なお、ウェハ収容部（９ｃ）に、検査を行う半導体ウェ
ハ（１０）の他に、予め完成品半導体デバイスを配置さ
れたチェック用治具（２４）を収容しておき、ウェハロ
ーディング機構（２３）によりチェック用冶具（２４）
を試料台（１１）に口、−トし、テストヘッド（１５）
の機能チェックを行うことができるよう構成されている
。チェック用治具（２４）には完成品デバイスが取り付
けられており、測定部（９ａ）にてカード組立部（１６
）によりテストヘッド（１５）のチェックが可能である
。

上記構成のこの実施例のプローブ装置では、ウェハロー
ディング機構（２３）により、ウェハカセット（２２）
内の半導体ウェハ（１０）を試料台（１１）にロードし
、試料台（１１）を駆動することにより半導体ウェハ（
１０）に形成された半導体チップの電極バットとプロー
ブカード（１６ａ）の探針とを接触させ所定の測定を行
う。そして、１枚の半導体ウェハ（１０）の測定が終了
すると、ウェハローディング機構（２３）によりアンロ
ードしてウェハカセット（２２）に収容する。このよう
な操作を繰返し、自動的に多数の半導体ウェハ（１０）
の８１！Ｉ定を実行する。

また、測定品種を変更する場合は、まず、カード組立体
交換機構（１８）により、テストヘッド（１５）に取付
けられたカード組立体（１６）をカード収容棚（１７）
に収容された所定のチェック用治具（１９）に交換する
とともに、ピンエレクトロニクス収容部（１５ｂ）のピ
ンを所定のピンに変更する。そして、ウェハローディン
グ機構（２３）により完成品半導体デバイスを配置され
たチェック用治具（２４）を試料台（１１）にロードし
て、テストヘッド（１５）の機能チェックを行う。

この後、カード組立体交換機構（１８）により、テスト
ヘッド（１５）のチェック用治具（１９）を所定のカー
ド組立体（１６）に交換するとともに、ウェハローディ
ング機構（２３）により試料台（１１）上のチェック用
治具（２４）をアンロードして、測定を行う半導体ウェ
ハ（１０）がロードされて前述のように測定を行う。

すなわち、この実施例のプローブ装置によれば、試料台
（１１）の上方に、筐体（９）と一体的にテストヘッド
（１５）が設けられており、筐体（９）内は気密的に構
成されている。したがって、例えばＬＳＩウェハの測定
を行う場合でも、遮光を完全に行うことができ、従来に
較べてテストデータを安定化させることができる。

また、例えばメモリーデバイスのりダンダンシー工程に
おける測定を行う場合であって、クラス１０〜１００等
のクリーン度が要求されるような場合においても、例え
ば試料台（１１）近傍から排気を行う機構を設けること
等により、半導体ウェハ（１０）の面上を負圧とするこ
とができる。そのため従来に較べてクリーン度を大幅に
向上させることができる。

また、低温測定等を必要とする場合でも、試料台（１１
）近傍の温度を所定温度に容易に制御することができ、
かつ、露結防止対策も容易に行うことができる。

さらに、テストヘッド（１５）を固定化するために、従
来品種変更に伴って行われていたプローブカード交換お
よびカード組立体の交換等の取扱い操作を、全て自動的
に行うように構成したので、オペレータ操作を削減し、
作業効率の大幅な向上を図ることができる。

上述のように、本発明高周波測定用のプローブ装置では
、従来に比べてオペレータの操作効果を大幅に改善し、
原価低減を計るとともに遮光、クリーン度、温度等の制
御を容易に行うことができる。

（他の実施例） 以下本発明の高周波測定用プローブ装置の一実施例を図
面を参照して説明する。

品種に対応する回路及び部品をブローブカードアッシイ
（２５）とプローブカード（２６）に実装する。

特に殊んどの品種に対しては、プローブカード（２６）
の交換のみで対応できる様に実装配分する。

第３図に示すように、パフォーマンスボード（２７ｂ）
はコンタクトボード（２８）　、インサートリングアラ
シイ（２９）及びカードソケット（３０）より構成され
、コンタクトボード（２８）はポゴピンを使用し、パフ
ォーマンスボード（２７ｂ）との着脱が簡単に行なえる
構造とする。又、ブローブカードアッシイ（２５）は全
ての品種に対応出来るように内部の配線及びパターンを
低インピーダンスの同軸仕様とする。パフォーマンスボ
ード（２７ｂ）との入出力信号ラインは、デバイス、ド
ライブ信号、デバイス出力信号負荷終端用リレードライ
ブ信号及び電源ラインを、テスタの仕様に基づき設定さ
れるものとする。

（２９ａ）はデバイスドライブ信号、（２９ｃ）はデバ
イス出力信号、（２９ｅ）は電源ラインであり、従来の
インサートリングアラシイ（２９）と同様である。

（２９ｂ）は品種に対応して付加されるべき回路で発振
回路、デイレイ回路等である。これらの回路のうち出来
るだけ前もって実装しておくものとする。

（２９ｄ）は負荷終端回路でテスト項目に従い、リレー
ドライブ信号（２９ａ）により、　リレーを開閉しデバ
イス出力を一定負荷で終端するものである。この回路は
デバイス出力信号（２９ｃ）全ピンに対して接続する。

プローブカード（２６）は探針（２６ａ）配列が各品種
毎に異なるため必ず交換しなければならない。

従って構造上実装出来る回路及び部品は出来るだけプロ
ーブカー１〜（２６）に実装することが好ましい。第３
図に於いて、（３０ｂ）はデバイスドライブ信号（３０
ａ）に対する波形嬌正回路で、インピーダンス不整合に
よる波形歪を補正することを目的とする。

（３０ｄ）は電源ラインであり一般に電源は、デス１〜
ヘツド（２７）から固定されたピン配置で配線されるた
め、デバイスのピン配置に対応してプローブカード（２
６）にてパターン化又は、配線する。デバイスドライブ
信号（３０ａ）及びデバイス出力信号（３０ｃ）はテス
タのプログラムによりピンアサインを制御出来る。

上記の通り、ブローブカードアッシイ（２５）とプロー
ブカード（２６）の実装構成を設ける事により品種変更
に対してはプローブカード（２６）の交換により対応し
、プローブカード（２６）により対応不可の品種に対し
てのみ、ブローブカードアッシイ（２５）を交換する。

従ってテストヘッド（２７）内のパフォーマンスボード
（２７ｂ）の交換又は改修を必要としないため、次に示
すデス１〜ヘツド（２７）の固定化の実現が可能となる
。

品種変更時にブローブカードアッシイ（２５）をプロー
ブ装置の側面より交換する機構を設定する必要がある。

その場合のブローブカードアツシイの駆動に関する基本
構造図を第４図に示す。テストヘッド（２７）がヘッド
プレー１−（３１）の上方に固定されており、　そのた
めパフォーマンスボード（２７ｂ）に配置されている入
出力信号ピンの位置が固定される事になるので、ブロー
ブカードアッシイ（２５）は２方向及びθ方向に駆動さ
れ、パフォーマンスボード（２７ｂ）の入出力信号パッ
ドに正確に設定された上で接触する。

更にブローブカードアッシイ（２５）はプローブ装置の
側面に引き出し又は、側面からヘッドプレート（３１）
の下に移動設定する必要があり第４図に示すＳ軸に沿っ
て移動する。例えば、 Ｓ軸ス１−ローラ　３５０ｍ 停止精度　　±０．０５＋ｍ＋ 停止位置　　マニュアルセット位置←→プローブセンタ
（センサにて検出して停止させる） 駆動方法　　ステップモータ ２軸ストローク　０．８ｎｍ 停止精度　　±０．１ｎｗｎ 停止位置　　セパレート位置−コンタクト位置（機構的
なストップにより停止させる）駆動方法　　エアシリン
ダ ０軸ストローク　０．５６ 分解能　　　０．０１゜ 停止位置　　プローブ装置の画像認識ユニットにてプロ
ーブカードの針の位置を検出（又は針跡を提出）したデ
ータに従い、制御され停止する。

駆動方法　　ステップモータ 上に示した駆動系の詳細図が第５図である。ブローブカ
ードアッシイ（２５）はヘッドプレート（３１）のガイ
ドピン（３２）に合わせてヘッドプレート（３１）上に
位置決めされている。上述した通り、ブローブカードア
ッシイ（２５）を２．θ、Ｓ方向に駆動するために各Ｚ
軸、θ軸、Ｓ軸の駆動機構と駆動源がヘッドプレート（
３１）に設置されている。

Ｚ軸はエアシリンダ構造の（３３）によりＺピン（３３
ａ）　（３ケ所）を通して、リングプレート（３４）を
上下に駆動する。カードブル−ト（３５）にはθ用モー
タ（３６）が取り付けられており、ウオームギヤ（３６
ａ）によりスライド面（３６ｂ）に沿ってリングプレー
　Ｉ−（３４）をθ駆動する。カードプレー１〜（３５
）とヘッドプレート（３１）の間はボールベアリングを
介して■溝レール（３７）により連結されている。ベル
ト（３７ａ）　、ローラ（３７ｂ）及び図示していない
モータによりカードプレート（３５）をスライド駆動す
る。本構造によりブローブカードアッシイ（２５）をプ
ローブ装置の側面より設定し、リモート制御によりプロ
センタ即ちヘッドプレート（３１）の下に自動設定した
後、θを制御し２アツプさせてパフォーマンスボード（
２７ｂ）のパッドに接触させ設置させることが出来る。

また、品種変更の際にはリモート制御によりブローブカ
ードアッシイ（２５）を側面に引き出すことが出来る。

第６図、第７図はテスタをチェックするためにテストヘ
ッド（２７）に負荷するチェック用モジュールであって
第６図は完成ＬＳＩ（３８）をＤＯＴソケットボード（
３９）に装着するモジュールとする。本モジュールによ
るテスタチェックは品種に対応してウェハ上のデバイス
の代わりに完成ＬＳＩ（３８）を使用するため、基本的
な構成は該当品種に対応するブローブカードアッシイ（
２５）を使用する。

第７図はテスタチェック用に治具として製作するモジュ
ールであり各半導体メーカーによりチェック用ボード（
４０）を独白に設定して装備する。

ただし、本プローブ装置のブローブカードアッシイ（２
５）の装着手段を利用する必要があるため、装着用ガイ
ド（４１）を含むブローブカードアッシイ（２５）と全
く同じ構造とする他ハウジングはコンタクト用ガイド（
２８ａ）を含むコンタクトボード（２８）はブローブカ
ードアッシイ（２５）に使用するコンタクトボード（２
８）を使用する。

第８図はパフォーマンスボード（２７ｂ）上の各信号を
波形チェック等をするために設定されたチェック用治具
モジュールであって、テストヘッド（２７）を固定化す
るに当っては必要となる。

（４２）は標準のコンタクトボード（２８）とほぼ同じ
構造とするがプローブピン（４３）と接触するためのパ
ッド（４４）にパターン配線されている。

（４５）はチェックするための負荷ボードであり着脱可
能とする。プローブピン（４３）はパフォーマンスボー
ド（２７ｂ）上に円周上に配列されている入出力ピンの
配置に従い必要な個数を設置する。一般に２〜３個とな
る。これらのプローブピン（４３）を取り付けた回転プ
レートはベアリング（４６）に沿ってモータ（４７）の
駆動により制御され回転設定される。更にエアシリンダ
（４８）によりＺ方向に０．５ｍ上下に駆動され、チェ
ック時にナツプする。

ハウジング（４９）はブローブカードアッシイ（２５）
と同一構造としてリングプレート（３４）に装着可能な
構造とする。

これによりリモート制御により本チェック用冶具モジュ
ールをテストヘッド（２７）下に移動させ、パフォーマ
ンスボード（２７ｂ）の入出力ピンにプローブピンをコ
ンタクトさせてチェックすることが出来る。

第９図と第１０図はプローブ装置に連結した場合の総合
系統図と外観構成図である。

第１０図に示す通りプローブ装置本体（５０）の上部に
テストヘッド（２７）が設置されており試料台（５１）
の上に吸着されているウェハ（５２）のデバイスパター
ンとの中間にブローブカードアッシイ（２５）が設定さ
れてテストピンに合致するように位置づけられる。

ブローブカードアッシイ（２５）は上記に示した通す品
種に対応する測定回路特に（２９ｂ）　（２９ｄ）を実
装する。

また、ブローブカードアッシイ（２５）は、カードプレ
ート（３５）内のリングプレート（３４）にガイドピン
（３２）により位置決めされて設置された後、Ｓ軸モー
タ　（３７ｃ）によりヘッドプレート（３１）の下にス
ライド移動する。

プローブ装置内の画像認識ユニットによりプローブカー
ド（２６）の探針（２６ａ）の角度を検出し、その検出
データに従いθ軸モータ（３６）によりリングプレート
（３４）を回転させる。この時プローブカード（２６）
の探針（２６ａ）の配置とプローブステージ（５３）の
ＸＹ力方向が一致される。上記のプローブカード（２６
）の探針（２６ａ）の角度検出は、針跡をカメラにより
検出する方法等親にその方法が提案されている。

次にカードプレート（３５）に内蔵されている２軸エア
シリンダ（３３）によりＺ軸を上昇させることによりブ
ローブカードアッシイ（２５）を上昇させ、ガイドピン
（２８ａ）をガイドとしてコンタクトピン（２８ｂ）が
パフォーマンスボード（２７ｂ）上のコンタクトパッド
に接触する。これにより準備完了となりプローブ装置の
制御によりプローブステージ（５３）を駆動し更に試料
台（５１）を上昇させることによりウェハ（５２）の上
のデバイスパターンとテスタからの入出力信号ライン（
２９ａ）、　（２９ｃ）及び電源供給ライン（２９ｅ）
がリンクされてテストを実行する。Ｓ。

ｚ、０はコントローラ（５４）により制御され、プロー
ブ装置のコントローラ（５５）とデータ交信されること
により上記のシーケンス制御が実行される。

又現在テストのためにテストヘッド（２７）の下に設定
されているブローブカードアッシイ（２５）をプローブ
装置の側面に引き出す場合には上述の手順を逆方向に駆
動する事により可能である。

テスタの自己診断等を行う場合には、上記に示したモジ
ュールを上記ブローブカードアッシイ（２５）の代わり
に設定し上記と同様にしてテスタの入出力信号ピンに接
触させることにより実現出来る。

テスタの入出力信号の波形チェック等を行う場合には上
記に示した入出力信号チェックをモジュールを上記ブロ
ーブカードアッシイ（２５）の代りに設定し、上記と同
様にして実現出来る。この場合プローブピン（４３）の
出カケープル（５５）はシンクロスコープ等の測定器に
接続し、θ、２軸制御はコントローラ（５４）により行
われる。

上記により実現した高周波プローブ装置の全体的な構成
図は第１０図に示す通りであり、本装置に於いてブロー
ブカードアツシイ（２５）及びプローブカード（２６）
を複数個ストックして自動化する構造にすることはテス
トヘッド（２７）を固定化することにより更に容易に実
現出来る。

上記のようにこの実施例では、テストヘッド内のパフォ
ーマンスボード（２７ｂ）に実装されている負荷終端回
路及びリレーを取り除き、ブローブカードアッシイ（２
５）に実装する。これは負荷終端回路を出来るだけ負荷
即ちウェハ上のデバイスに近い点に接続することにより
全ての品種に対応して出力波形を改善させるためである
。第３図に示したブローブカードアッシイ（２５）の回
路構成図に於いて全ピンに対応する負荷終端回路（２９
ｄ）を実装し、更に品種に対応するユーティリティ回路
（２９ｂ）を実装可能とすることにより、品種変更時に
於いて最悪ブローブカードアッシイ（２５）を交換する
だけで充分である。又殊んどの品種変更に対してはプロ
ーブカード（２６）の交換のみで対応可能とすることが
できる。すなわち、プローブカード（２６）を含めてブ
ローブカードアッシイ（２５）をプローブ装置の側面よ
り、リモート制御によって交換できる。

これらの事により負荷終端回路及びリレーをブローブカ
ードアッシイ（２５）内に実装する。又その他に品種に
対応して負荷される部品（コイ・ル、コンデンサ）及び
回路モジュールをブローブカードアッシイ（２５）に実
装する。これらを全て実装したブローブカードアッシイ
（２５）をプローブ装置の側面より着脱する手段を次の
通り提供するものである。

即ち第４図の基本構造図に示す通り、ブローブカードア
ッシイ（２５）を載置した移動ステージをヘッドプレー
ト（３１）に組み込みスライド軸ｓ、Ｚ軸Ｚ９回転軸θ
に沿って、駆動制御することによりブローブカードアッ
シイ（２５）をＳ方向、Ｚ方向。

０方向に移動制御する。

Ｓ軸はブローブカードアッシイ（２５）をプローブ装置
の側面外に移動するものであり高精度モータ制御により
３５０Ｉ以上のストロークを必要とする。

Ｚ軸は上部のテストヘッド（２７）に接触させるために
ガイドに沿って昇降させるものであり、モーター又はエ
アシリンダーにより制御する。

そのストロークは最少限（０，５〜１　、　Ｏｒｒｍ　
）に設定して一定の駆動距離を制御する。

θ軸はプローブカード（２６）のピン配置と試料台（５
１）の上に吸着されているウェハ上のデバイスパターン
方向に合わせるために回転させるものでありバックラッ
シュ誤差の少ないモータ駆動制御とする。そのストロー
クは、上方設置のテストヘッド（２７）に実装されてい
るパフォーマンスボード（２７ｂ）上のコンタクトパッ
ドからはずれない程度の最少限の角度（０，５°ＭＡＸ
）を制御する。上記の構造によりプローブ装置のＸ−Ｙ
−Ｚ−０ステージに干渉しない他、その駆動特性に影響
を与える事がない。

又、試料台上方に設置されているテストヘッドの入出力
バットに正確に合致する様に設計されている。

又、上記に示した品種対応のブローブカードアッシイを
装置側面より着脱可能とした手段を利用し、同様にテス
タチェック用デバイスアダプタボードを装置側面より設
定出来る様にデバイスアダプタボードを設計する。

本デバイスアダプタボードは、完成ＬＳＩ用としても又
テスタチェック用ダミーデバイスとしても使用出来るも
のであリテスタの全てのチェックをすることが出来る。

テストヘッドの固定化に伴い、その入出力ピンがテスト
ヘッドの下部に配置されることになるため入出力信号の
レベルチェック及び波形チェックの方法が非常に困難に
なることは明白である。本発明は、入出力信号のチェッ
クのためにピンセレク１へが外部制御可能なモジュール
を提供するものである。

このモジュールはテストヘッドに合致する様に製造され
たものであり、第８図に示す通り、入出力信号をアダプ
タカード（４２）にて受け、プローブピン（４３）によ
りコンタクトさせる。プローブピン（４３）は　Ｚ方向
、θ方向（３６０”Ｉに駆動制御される。

このチェック用モジュールは上記に示すデバイスアダプ
タボードによる自己診断で充分にチェック出来ない。次
に示す場合に使用できる。

ａ）　テストデータ又は自己診断の結果ピンエレクトロ
ニクスカードに異常があると判断した場合。

ｂ）　高速テストの際、ＡＣ特性を解析するために各信
号ラインの波形をチェックする場合。

Ｃ）新しい品種が投入されてその波形観測を必要とする
場合。

さらに、テストヘッドを固定化することによりクリーン
化対策、低温テスト時の結露対策についてはその構造上
容易に対処出来ることは明白である。少くとも従来のデ
ス１〜ヘツドを開閉する構造に比べた場合、その対処手
段は容易に設定出来る。

上述のように高周波プローブ装置に於いては、従来の高
周波プローブ装置に比べ次に示す種々の点が改善され、
特に品種変更の多いロジック用ウェハのテスト工程に於
いて操作性、ナス１〜データの向上、テスタの信頼性向
上、安全対策構造の簡略化に於いて大きな効果がある。

テストヘッド（２７）をプローブ装置の上部に固定設置
することにより品種変更時及びテスタの保守チェック時
にその回転操作が完全になくなるため、ａ）操作性が向
上し、オペレータの工数が大幅に軽減されるために生産
効率が上がり更にはロス１−低下に効果がある。

ｂ）大型テストヘッドの回転操作がないため装置ｄ側の
安全対策機構が不要となり簡略化される他、対人及び対
装置の障害に関して全く不安がなくなる。

Ｃ）　テストヘッドに連結されている本体とのケーブル
の断線事故が全くなくなる。

ｄ）従来のテストヘッドテーブル等の設置が不要となる
ため、装置全体の設置スペースを減らすことが出来るた
め、生産の効率向上及び生産コストの低下に寄与する。

またパフォーマンスボード内の品種対応の回路をプロー
ブカードアノシイに実装し、更に多品種対応の回路（電
源配線、波形矯正回路）をプローブカードに実装するこ
とにより、 ａ）　高周波測定のうち特にＡＣ特性のデス１−データ
　　４を向上し、テストサイクルを上げる事が出来る。

ｂ）　少なくともプローブカードアノシイの変換作業で
品種変更に対応することが出来る。又殆んどの品種に対
してはプローブカードの交換のみで対応出来る。そのた
めに品種変更時の操作が大幅に簡略化されることになる
。

さらに、テストヘッドを固定し、プローブカードアノシ
イをプローブ装置側面より着脱可能とすることにより、 ａ）特にロジックウェハのテスト工程の無人化システム
の構築が実現し易くなる。

ｂ）　クリーン化対策が簡略になり特に品種変更時のウ
ェハ周辺のエアの流れが安定化されるためクリーン度が
向上する。

Ｃ）低温測定時のウェハ周辺の密閉構造が可能となるた
め品種変更時の作業効率が大幅に向上する。

ｄ）　ウェハ上のデバイスに入力される外部の光を遮断
する構造が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための高周波測定
用プローブ装置の構成を示す図、第２図は第１図のカー
ド組立体の構成を示す図、第３図は第１図の他の実施例
を説明するためのテストヘッドとプローブカードアノシ
イとプローブカードの回路構成を示す図、第４図は第３
図のプローブカードアノシイの着脱及びコンタクト駆動
を示す基本構造図、第５図は第３図のプローブカードア
ノシイ周辺の詳細構造図、第６図、第７図は第３図のテ
スタチェック用モジュール構造図、第８図は第３図の入
出力信号チェック用モジュールの構造図、第９図は第７
３図の高周波測定用プローブ装置の系統図、第１０図は
第３図の高周波４１ｇ定用プロ−ブ装置の外観図、第１
１図は従来の高周波測定用プローブ装置における測定用
キットの配置図、第１２図は第１１図の高周波測定用プ
ローブ装置の外観図である。 １．０．５２・・・半導体ウェハ、１１．５１・・・試
料台、１５．２７・・・テストヘッド、 １５ａ、２７ｂ・・・パフォーマンスボード、１６ａ、
２６・・プローブカード。 特許出願人　東京エレク１〜ロン株式会社第３図 第４因 第　６　因 耳８図 Ｊｌ　　　　　　　　’）Ｑ 第１２図 手続補正書（自発） １、事件の表示 特願昭６３−２６３３９９号 ２、発明の名称 高周波測定用プローブ装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４、ｆｆｆｌ正命令の日付 自　　　　発 ５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄 ６゜補正の内容 明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり補正２、特許請
求の範囲 （１）半導体ウェハを保持する試料台を駆動して、ウェ
ハ上の半導体チップの電極パッドにプローブカードの探
針を接触させ、更にプローブカードの上部にテスタのピ
ンエレクトロニクスカーＩ゛を含むテストヘッドを搭載
した半導体チップの高周波測定用プローブ装置に於いて
、前記テストへノドを前記プローブカードの上部に固定
設置したことを特徴とする高周波測定用プローブ装置。 （２）品種変更に伴い交換作業を必要とするケス１ヘツ
ド側のパフォーマンスボードとプローブカード上部に設
置されている測定用配線キノ１−とを一体化し、装置側
面より設定可能としたことを特徴とする請求項１記載の
高周波測定用プローブ装置。 （３）　　テスタチェック用完成ＬＳＩ又はダミー１ハ
イスをプローブ装置の側面より設定可能としたことを特
徴とする請求項１記載の高周波測定用プローブ装置。 （４）　　テストヘッドのチエ／り用入出力端了を外部
から切替制御することにより、テス１−・７ドの入出力
波形をチェックすることを特徴とする請求項１記載の高
周波測定用プローブ装置。 占・°測−プローブ装置す−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェハを保持する試料台を駆動して、ウェ
   ハ上の半導体チップの電極パッドにプローブカードの探
   針を接触させ、更にプローブカードの上部にテスタのピ
   ンエレクトロニクスカードを含むテストヘッドを搭載し
   た半導体チップの高周波測定用プローブ装置に於いて、
   前記テストヘッドを前記プローブカードの上部に固定設
   置したことを特徴とする高周波測定用プローブ装置。
2. （２）品種変更に伴い交換作業を必要とするテストヘッ
   ド側のパフォーマンスボードとプローブカード上部に設
   置されている測定用配線キットとを一体化し、装置側面
   より設定可能としたことを特徴とする請求項１記載の高
   周波測定用プローブ装置。
3. （３）テスタチェック用完成ＬＳＩ又はダミーデバイス
   をプローブ装置の側面より設定可能としたことを特徴と
   する請求項１記載の高周波測定用プローブ装置。
4. （４）テストヘッドのチェック用入出力端子を外部から
   切替制御することにより、テストヘッドの入出力波形を
   チェックすることを特徴とする請求項１記載の高周波測
   定用プローブ装置。