JPH04326540A - プローバ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プローバに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスの製造工程にあ
っては、半導体ウエハ上に形成されたＩＣ、ＬＳＩ等の
電子回路（チップ）等の電気的特性を効率よく試験する
ために、各チップの電極に接触子を自動的に接触させて
、接触子に接続した外部のテスタにより各チップの電気
的試験を可能とすると共に、テスタが不良と判断したチ
ップを識別可能とする装置として、プローバが使用され
ている。このプローバは、エポキシまたはポリイミド等
に銅箔を積層して形成した基盤をベースにタングステン
等の針をセラミックのガイドを用いて固定したプローブ
カードを有しており、このタングステンの接触子を被検
査ＩＣの電極パッドに接触させることにより、そのＩＣ
の検査を行なうようになっている。ところで、半完成品
の半導体デバイスのスクリーニング試験としては、常温
乃至室温において前記プローバを用いて半導体デバイス
の電気的試験を行なうことの他に、半導体デバイスを高
温にして温度ストレスや電圧ストレスを加えることによ
り固有欠陥、潜在的不良等を持ったデバイスを除くバー
ンインが行なわれている。

【０００３】このバーンインを行なうには、半導体ウエ
ハをバーンイン用のチャンバで暖めてからこれより出し
て、半導体ウエハ中のワンチップのみをプロービングし
て、それを何回も繰り返すことにより半導体ウエハ上の
全チップを試験するようにしていた。また、試験効率を
向上させるために、プローブカードの寸法を大きくして
、一度に多数のチップを同時に一括してコンタクトでき
るように構成したプローブも開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようする課題ところで、一
回にワンチップずつコンタクトするプローバにあって、
全体としての検査時間が非常に長くなってしまって効率
的でない。また、同時に一括して比較的多数のチップに
コンタクトできるプローブにあっては、確かに検査効率
は向上するが、熱膨張による制約からプローブカードの
接触子の部分の大きさが制限されてしまい、一括してコ
ンタクトできるチップ数に限界が発生していた。 【０００５】例えば、被測定用ＩＣの電極パッドのサイ
ズの最小値を１００μｍφとし、許容される寸法誤差を
かりに約３０μｍとすると、これから１２５℃のバーン
イン時の温度差を考慮したプローブ針の一辺の長さは４
５ｍｍ角以内となる。この条件でＶＬＳＩ（ＩＭ以上の
メモリ）の多チップを一括して同時に測定しようとする
と、一括で測定できるチップの数は、上記一辺の長さに
よって制御されてしまうことになる。すなわち、樹脂等
よりなるプローブカードは、特に、測定条件温度が室温
と比べて大きな差があるようなバーンイン等の高温試験
においては、線膨張係数によって決まる伸縮が発生する
が、このため、例えばパッド間隔が狭くなるＶＬＳＩデ
バイス等ではプローブ針相互間の間隔の変化が大きくな
り、最悪の場合には被測定ＩＣのパッドにプローブ針が
接触できないことも予測される。例えば、半導体ウエハ
の２点間距離をかりに１３０ｍｍとし、ウエハスケール
のプロービングの温度測定条件を室温２５℃から１５０
℃まで加熱したとして考えた場合、この２点間での熱膨
張は１００μｍにもなり、パッドが２００μｍφ以下の
大きさであれば、プローブ針がコンタクトできない状態
も生ずる。

【０００６】また、最近ではＬＣＤ（液晶表示）基盤の
ように単一の被検査体の一辺の電極配列長が１００ｍｍ
をこえるものも出現してきており、このような長尺なウ
エハまたは基盤に対しては、一括してコンタクトできな
いという事態も生ずる。更には、例えば１５０℃の高温
に暖められた半導体ウエハに室温の冷たいプローブ針が
接触するとプローブ針の剛性が変わるのでコンタクト状
況も変動し、測定結果に影響を与えることになる。その
ため、この影響を避けるために安定化するまで測定を控
えなければならないという問題点もあった。本発明は、
以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく
創案されたものである。本発明の目的は、被検査体の電
極間の寸法とプローバの接触子相互間の寸法を高温時に
おいても補償することができるプローバを提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、保持部材に保持された多数の接触子を
有し、高温状態にある被検査体の複数の電極に前記接触
子を間接或いは直接に接触させて前記被検査体の電気的
試験を行なうプローバにおいて、前記保持部材に設けら
れた加熱手段と、前記保持部材の温度を検出するための
第１温度検出手段と、前記被検査体の温度を検出するた
めの第２温度検出手段と、前記第１温度検出手段の出力
値と前記第２温度検出手段の出力値とに基づいて、前記
加熱手段を制御することにより前記保持部材の温度を制
御する温度制御手段とを備えるようにしたものである。

【０００８】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、バーン
インを行なう高温状態に維持された被検査体の温度は第
２温度検出手段により検出され、その値は温度制御手段
へ入力される。この温度制御手段においては、予め被検
査体の、例えば線膨張係数と接触子を保持する保持部材
の例えば、線膨張係数と加味して、接触子相互間の間隔
を被検査体の電極相互間の間隔が一致するような保持部
材の温度が、例えばテーブルとして記憶されている。従
って、温度制御手段は、上記入力値に対応する値を上記
テーブルから求め、その値になるように保持部材に設け
た加熱手段を動作する。そして、保持部材の温度は第１
温度検出手段によりモニタされ、温度制御手段へフィー
ドバックされる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明に係るプローバの一実施例を
添付図面に基づいて詳述する。図１及び図２に示す如く
、このプローバ２は、例えばエポキシまたはポリイミド
等の樹脂に、例えば銅箔を積層してなる保持部材として
のプリント回路基板（ＰＣＢ）４を有しており、このＰ
ＣＢ４の下面には、可撓性のあるフレキシブルプリント
回路（ＦＰＣ）６を介して、例えば伝導性の良好な銅よ
りなるパターン８が形成されている。この銅パターン８
には、被検査体としての半導体ウエハ１０上に形成され
た多数のチップ１２の、例えばバンプのごとき凸状の多
数の電極１４のそれぞれに対向させて凸状の接触子１６
が多数、例えば数１０００個形成されている。そして、
この銅パターン８の下面には、全面に接触粒子が充填さ
れ、所定の押圧力を加えると圧力を加えた部分のみ圧力
方向に導通する導電ゴムコネクタ１８が全面に渡って設
けられており、検査時に上記接触子１６と凸状電極１４
との間で導電ゴムコネクタ１８を押圧することにより、
これらを間接的に接触させてこの部分を導通状態にし得
るように構成されている。また、上記ＦＰＣ６は、リー
ド線２０等によりテスタ（図示せず）へ接続されており
、上記チップ１２の電気的試験を行なうように構成され
ている。

【００１０】また、上記半導体ウエハ１０は、例えば吸
引等により半導体ウエハを固定するための、例えばホッ
トチャックのようなチャック盤２２に取付けられており
、このチャック盤２２には、バーンイン試験用に半導体
ウエハを加熱するための加熱ヒータ２４と、その時の半
導体ウエハの温度を検出するための第２温度検出手段２
６が設けられている。一方、前記保持部材４には、これ
を加熱するための加熱手段２８が設けられている。この
加熱手段２８は、加熱ヒータ３０を埋め込んだある程度
の熱容量をもったブロック３２よりなり、このブロック
３２には第１温度検出手段２５が埋め込まれて保持部材
４の温度を測定するように構成されている。そして、上
記第１及び第２温度検出手段２５、２６の出力値は、温
度制御手段３４側へ入力されており、これら入力値に基
づいて上記加熱手段２８を駆動して保持部材１４の温度
を制御するように構成されている。具体的には、この温
度制御手段３４は、可変電圧源３６と、例えばマイクロ
コンピュータ等よりなるＰＩＤ制御部３８と、この制御
部３８へ接続されたパルス幅変調器４０と、この変調器
４０からの出力により上記加熱ヒータ３０を実際に駆動
するドライバ４２とにより主に構成されている。

【００１１】ここで、上記制御部３８のマイクロコンピ
ュータ等は、半導体ウエハの熱膨張率乃至線膨張率と接
触子１６を保持するＦＰＣ６または保持部材４の熱膨張
率乃至線膨張率とを加味して、バーンイン時の半導体ウ
エハ温度に対するチップ１２の電極１４の位置と、プロ
ーバ２の接触子１６との位置が相互に一致するような保
持部材４の温度を予め求めてテーブルとして記憶された
ＲＯＭ等を有している。例えば、バーンイン試験を１２
５℃、１５０℃にて行なう場合には、それぞれの温度に
対するバンプ位置を求め、このバンプ位置にプローバ２
の接触子が一致したときの保持部材４側の温度、例えば
１２５℃、１７０℃を予め求めてこの温度の相関関係を
ＲＯＭに記憶しておく。バーンイン試験温度は、上記２
種類に限らず、増加してもよいのは勿論である。また、
線膨張率がともにリニアな範囲においては、バーンイン
試験温度が設定されると、例えば線膨張率を加味した計
算によりバンプ位置と接触子の位置が一致する保持部材
４側の温度を求めることができるので、この計算機能を
上記制御部３８に内蔵するように構成してもよい。通常
、半導体ウエハ１０に対する保持部材４側の線膨張率は
１０数倍大きいので、あらゆるバーンイン試験温度に対
応できるが、通常良く使用される１２５℃或いは１５０
℃のバーンイン温度において、保持部材４側も同じ温度
に加熱することにより接触子とバンプの位置の一致が図
れるようにプローバ側を初期設定するのが好ましい。

【００１２】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、バーンイン温度を、例え
ば１５０℃に設定した場合には、チャック盤２２に設け
た加熱ヒータ２４を作動して半導体ウエハ１０を１５０
℃に加熱する。この時の温度は、第２温度検出手段２６
により検出され、温度制御手段３４の制御部３８へ自動
的に入力される。一方、上記温度入力を受けた制御部３
８は、バーンイン試験に先立って、パルス幅変調器４０
及びドライバ４２を駆動して加熱手段２８の加熱ヒータ
３０を作動してブロック３２、保持部材４、ＦＰＣ６及
び銅パターン８を予め所定の温度に加熱しておく。この
時の加熱温度は、制御部３８内のＲＯＭ等に予め記憶さ
れているテーブルから求められ、例えば１７０℃に保持
部材４を加熱する。この時、保持部材４側の温度は、第
１温度検出手段２５によりモニタされて、制御部３８へ
フィードバック信号として入力されているので、常に設
定温度１７０℃が維持されている。

【００１３】従って、プローバ２の接触子１６の位置す
なわちピッチ幅は、保持部材４側の熱膨張を利用して、
バーンイン時における半導体ウエハ１０のバンプ１４の
位置乃至ピッチ間隔を一致するように合わせ込まれる。 この時、導電ゴムコネクタ１８の熱膨張による影響も考
えられるが、チップ側との間でグリドフリーの接続が得
られるので問題は生じない。尚、実際は、銅パターン８
よりＦＰＣ６や保持部材（ＰＣＢ）２の方が線膨張率は
大きが、これらの膨張に追従して銅パターン８も引き伸
ばされるので問題は生じない。このようにして、半導体
ウエハのバーンイン試験時にチップ上のバンプ１４のピ
ッチ変位に対応させて、プローバ２側の接触子１４のピ
ッチ間隔が一致するように補償することができる。

【００１４】従って、接触子を、例えば５０ｍｍ以上の
長さにわたって並べたプローバにより、一辺の電極配列
が長いＬＣＤ基板やウエハスケールでの一括プロービン
グも行なうことが可能となる。上記実施例にあっては、
プローバ２の接触子１６として銅パターン８に形成した
凸部を用いたが、これに限定されず、例えば図３に示す
ようなタングステンによるプローブ針５０を用いても良
い。

【００１５】また、プローブ針５０を使用した場合には
、保持部材４側の温度を、バーンイン試験温度と同じに
なるように制御部３８により制御するように構成すれば
、或いは僅かな温度差でもってプローバ針５０のピッチ
間隔を補償できるように初期設定しておけば、半導体ウ
エハ１０とプローブ針１０が直接接触する前にこれらの
温度はほぼ同一となり、従って、接触後の熱移動がほと
んどなく、プローバ針の剛性に変化が生ずることを防止
でき、オートドライブＳをかける際に、安定したコンタ
クトを確保することができる。また、上記実施例にあっ
ては、半導体ウエハ１０の検出温度を自動的に制御部３
８へ入力するようにしたが、これを手動で制御部３８へ
入力するように構成してもよい。更に、電極として凸状
のバンプ１４でなく、パッドを用いた場合にも適用でき
るのは勿論である。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明によれば次
のような優れた作用効果を発揮することができる。被検
査体の電極のピッチ間隔に対して、プローバ側の接触子
のピッチ間隔を、バーンインのような高温時においても
合わせ込むことが可能となる。従って、寸法の大きい被
検査体の一括プロービングすなわち多チップの一括プロ
ービング及びＬＣＤ装置のごとく一辺あたりの寸法が大
型化した単品の一括プロービングが可能となり、検査時
間を大幅に削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプローバを示す概略構成図である
。

【図２】本発明の要部拡大図である。

【図３】接触子としてプローバ針を用いた場合の説明図
である。

【符号の説明】

２　　　　プローバ ４　　　　保持部材（ＰＣＢ） ６　　　　フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）１０　
　半導体ウエハ（被検査体） １２　　チップ １４　　電極（バンプ） １６　　接触子 ２４　　加熱ヒータ ２５　　第１温度検出手段 ２６　　第２温度検出手段 ２８　　加熱手段 ３０　　加熱ヒータ ３４　　温度制御手段 ３６　　制御部 ５０　　プローブ針

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】保持部材に保持された多数の接触子を有し
   、高温状態にある被検査体の複数の電極に前記接触子を
   間接或いは直接に接触させて前記被検査体の電気的試験
   を行なうプローバにおいて、前記保持部材に設けられた
   加熱手段と、前記保持部材の温度を検出するための第１
   温度検出手段と、前記被検査体の温度を検出するための
   第２温度検出手段と、前記第１温度検出手段の出力値と
   前記第２温度検出手段の出力値とに基づいて、前記加熱
   手段を制御することにより前記保持部材の温度を制御す
   る温度制御手段とを備えたことを特徴とするプローバ。