JPH0494147A - プローブカード - 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、半導体集積回路装置における電気的特性の測
定技術に関し、特に半導体ウェハに形成された半導体チ
ップの複数の電極に同時に接触させる場合において、電
極に接触される複数のプローブ針の針圧調整が可能とさ
れるプローブカードに適用して有効な技術に関する。

口従来の技術］ たとえば、ウェハ製造工程が終了した半導体ウェハには
、半導体チップが基盤の目状に規則的に配設され、これ
らの各半導体チップの電気的特性を測定するために、株
式会社工業調査会、昭和５８年１１月１５日発行「電子
材料別冊、１９８３年版！ＬＳＩ製造・試験製蓋ガイド
ブック」Ｐ１９５〜Ｐ１９８などの文献に記載されるよ
うなウエハブローバが用いられる。

この場合に、プリント基板に複数のプローブ針カ配設さ
れたプローブカードが装着され、各半導体チップの電極
にプローブ針が機械的に接触することによって電気的特
性の測定が行われる。すなわち、半導体チップの電極に
対して信号および電源を供給し、半導体チップの動作状
態に応じて出力された信号を半導体テスタに人力するこ
とによって実施される。

また、ウエハブローμに使用されるプローブカードにつ
いては、たとえばプリント基板の中央部に開口が設けら
れ、半導体チップの電極数に応じたプローブ針が所定の
間隔で開口の周辺に配設されている。

さらに、プローブ針はその一端がプリント基板に固定さ
れ、他端すなわち先端側が所定の範囲において弾性可能
に斜め下方に延伸されている。そして、電気的特性の測
定時に、プローブ針の先端が弾性をもって半導体チップ
の電極に接触される構造となっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記のような従来技術においては、プローブ
針が所定範囲の弾性を備えているものの、半導体チップ
の電極に接触させる場合の針圧などの問題に対しては充
分な配慮がされておらず、針ずれおよび針圧不適当など
の問題がある。

従って、実際の電気的特性の測定時において、プローブ
針の針圧過小による接触不良または針圧過大による電極
破壊などを生じ易いという問題がある。

そこで、本発明の目的は、プローブカードのプローブ針
を半導体チップの複数の電極に同時に接触させる場合に
おいて、複数のプローブ針の針圧マージンを大きくする
ことができ、広い範囲における針圧調整が可能とされる
プローブカードを提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

［課題を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明のプローブカードは、測定対象物の電
極に対して信号および電源を供給し、この測定対象物の
動作状態に応じた信号を取り出す複数のプローブ針がプ
リント基板に配設されたプローブカードであって、プロ
ーブ針を針先方向に伸縮自在な弾性力を備えて形成し、
かつプリント基板に対して垂直に配設したものである。

また、プリント基板の主面に、プローブ針の針先の位置
マークを設けるようにしたものである。

さらに、プリント基板を透明な材料により形成するよう
にしたものである。

また、プリント基板をプローブ針を支えるプローブ部と
ブローμに接続する接続部とに分離し、プローブ部と接
続部とを弾性体で連結するようにしたものである。

［作用］ 前記したプローブカードによれば、測定対象物の電極へ
の信号および電源入出力用の複数のプローブ針が、針先
方向に伸縮自在な弾性力を備えて形成され、かつプリン
ト基板に対して垂直に配設されることにより、電極への
接触時における各プローブ針の針圧マージンを大きく設
定することができる。これにより、各プローブ針の寸法
誤差または各電極の高さ誤差などによる寸法上のばらつ
きがある場合においても、所定の針圧を加えることによ
って各プローブ針の針ずれを防止し、また所定圧以上の
過大な針圧を加えた場合でも、過大な針圧を各プローブ
針の弾性力によって吸収し、測定対象物の各電極に対し
て複数の各プローブ針から常に所定の針圧を加えること
ができる。

また、プリント基板の主面にプローブ針の針先の位置マ
ークが設けられたり、またはプリント基板が透明な材料
によって形成されることにより、測定対象物に対するプ
ローブ針の位置合わせを容易に行うことができる。これ
により、位置合わせ工数の低減と、高精度の位置合わせ
によって歩留りの向上を図ることができる。

さらに、プリント基板がプローブ針を支えるプローブ部
とブローμに接続する接続部とに分離され、弾性体で連
結されることにより、プローブ針の針圧マージンを大き
く設定することができると同時に、プローバへの設晋を
簡単かつ容易に行うことができる。

［実施例１ 第１図は本発明の一実施例であるプローブカードを示す
断面図、第２図は本実施例のプローブカードによって測
定される半導体ウェハを示す平面図、第３図は本実施例
のプローブカードを用いた測定装置を示すブロック図、
第４図は本実施例のプローブカードが半導体ウェハに接
触される状態を示す正面図、第５図（ａ）、（ｂ）およ
び（Ｃ）は本実施例のプローブカードのプローブ針の変
形を示す正面図である。

まず、第１図により本実施例のプローブカードの構成を
説明する。

本実施例のプローブカードは、たとえば測定対象物であ
る半導体ウェハ１の電気的特性を測定するプローブカー
ド２とされ、半導体ウェハ１のチップ電極数に対応する
複数のプローブ針３が、四角柱形状に形成されたプリン
ト基板４に垂直に配設されている。

半導体ウェハ１は、ウェハ製造工程が終了した段階にお
いて、第２図に示すように基盤の目状に規則的に複数の
半導体チップ５が形成され、信号および電源入出力用の
電極６が配設されている。

プローブ針３は、たとえば螺旋形状のスプリング７を介
して伸縮自在な弾性力を備えて形成され、針圧の大きさ
によって針先方向に伸縮されるようになっている。また
、プローブ針３は、一方の固定端がプリント基板４に垂
直に固定され、他方の先端が半導体チップ５の電極６に
接触される間隔で配設されている。

プリント基板４は、たとえばアクリル樹脂などのように
透明な材料によって形成され、その上面にプローブ針３
の垂設位置に対応する位置マーク８が設けられている。

また、プリント基板４には、プローブ針３の固定端に接
続される回路パターン（図示せず）が形成され、この回
路パターンの入出力端に測定装置が接続されている。

以上のように構成されるプローブカード２は、たとえば
第３図に示すように、半導体ウェハ１のハンドリングか
らウェハアライメントまでを自動で行うプローバ９と、
半導体ウェハ１に対して所定の信号右よび電源を出力し
、半導体ウェハ１の動作状態に応じて入力された信号に
より特性測定を行う半導体テスタ１０とから構成される
装置置に装着され、半導体ウェハ１の各半導体チップ５
の電気的特性の測定が行われる。

この場合に、プローブカード２は、第４図に示すように
ＸＹＺ軸駆動およびθ軸回転可能なウェハステージ１１
に載置される半導体ウェハ１に、所定の針圧で接触され
る構造となっている。

次に、本実施例の作用について、実際に第３図の測定装
置の構成により半導体ウェハ１の電気的特性の測定を行
う場合について説明する。

始めに、ウェハステージ１１に測定する半導体ウェハ１
を載置し、半導体ウェハ１のオリエンテーションフラッ
トを検出して平行合わせを行う。

そして、プローバ９に設定されたプローブカード２のプ
ローブ針３と、半導体ウェハｌの半導体チップ５の電極
６とが接触する位置にウェハステージ１１をＸＹ軸方向
へ微動させた後に、測定の開始ポイントに半導体ウェハ
１を移動する。この場合に、プリント基板４が透明な材
料によって形成されたり、またはプリント基板４の上面
にプローブ針３の垂設位置に対応する位置マーク８が設
けられていることにより、半導体ウェハ１の位置合わせ
を容易に行うことができる。

さらに、測定開始スイッチを押すことによってウェハス
テージ１ｌを上昇させ、プローブ針３と電極６とを接触
させて測定を開始する。この場合に、それぞれのプロー
ブ針３がスプリング７の介在によって針圧マージンが大
きく形成されるので、各プローブ針３の寸法誤差または
各電極６の高さ誤差などによる寸法上のばらつきがある
場合においても、一方の電極６にプローブ針３が接触し
てからさらにプローブ針３を押し付けても複数のプロー
ブ針３のそれぞれにおいて針圧の調整が行われる。たと
えば、電極６との間が狭いブローブ針３に過大な針圧が
加えられた場合でも、スプリング７によって過大分の針
圧を吸収することができるので、各プローブ針３を半導
体チップ５の各電極６に対して常に所定の針圧で接触さ
せることができる。

そして、測定終了後にウェハステージ１１を下降し、さ
らにＸ軸またはＹ軸方向に移動させ、次の半導体チップ
５の測定を開始する。このようにして、半導体ウェハ１
の全ての半導体チップ５の測定を行う。

従って、本実施例のプローブカード２を用いた測定装置
によれば、プローブ針３に所定の針圧を加えることによ
って針ずれを防止することができ、たとえ過大な針圧で
押さえつけた場合においても、過大な針圧をプローブ針
３のスプリング７によって吸収し、常に所定の針圧を加
えることができる。

こ−れにより、電極６の破壊のみならず、針ずれが防止
されることによって電極６以外の損傷も防ぐことができ
る。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

たとえば、本実施例のプローブカード２については、プ
ローブ針３に螺旋形状に形成されるスプリング７が介在
される場合について説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、たとえば第５図（ａ）のよう
に屈曲形状に形成されるスプリング７などの種々の変形
が可能であり、また螺旋回数および屈曲回数についても
材質ふよび必要な弾性力に応じて第５図ｂ）および（Ｃ
）などのように変更可能である。

また、プローブ針３については、スプリング７などの弾
性体を介在することなく、たとえばプローブ針３自体を
弾性体で形成する場合などについても適用可能とされ、
特に針先方向に伸縮自在な弾性力を備えて形−成される
ものであればよい。

さらに、ブリーント基板４を、プローブ針３を支えるプ
ローブ部とブロー、バ９に接続する接続部とに分離し、
このプローブ部と接続部とがスプリング７などの弾性体
で連結されるような構造のプローブカード２についても
適用可能である。

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその利用分野である半導体集積回路装置の半導体ウ
ェハ１に用いられるプローブカード２に適用した場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、た
とえばマニピュレータのようにプローブ針３を単独に動
かす場合、トランジスタなどのように単体特性を測定す
る場合、プリント基板に実装された部品を測定するよう
な場合など、プローブ針３を使用して電気的特性を測定
する他のプローブカード２についてモ広り適用可能であ
る。

［発明の効果］ 本Ｉｌｌこおいて開示される発明のうち、代表的なもの
によって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとお
りである。

（１）、複数のプローブ針が針先方向に伸縮自在な弾牌
力を備えて形成され、か２プリント基板に対して垂直に
配設されることにより、測定対象物の電極への接触時に
おける各プローブ針の針圧マージンを大きく設定するこ
とができるので、各プローブ針の寸法誤差または各電極
の高さ誤差などによる寸法上のばらつきがある場合にお
いても、所定の針圧を加えることによって各プローブ針
の針ずれを防止し、また所定圧以上の過大な針圧を加え
た場合でも、過大な針圧を各プローブ針の弾性力によっ
て吸収し、測定対象物の各電極に対して複数の各プロー
ブ針から常に所定・の針圧を加えることができる。

（２）、プリント基板の主面にブＰ−ブ針の針先の位習
マークが設けられたり、またはプリント基板が透明な材
料・によ−って形成されることにより、測定対象物に対
するプロ、７ブ針の位置合わせを容易に行うことができ
るので、位置合わせ工数の低減と、高精度な位置合わせ
が可能となる。

（３）、プリン鼾基板がプローブ針を支えるプローブ部
とブローμに接続する接続部とに分離され、ブより、プ
ローブ針の針圧マージンを大きく設定することができる
と同時に、ブローバへの設置を簡単かつ容易に行うこと
ができる。

（４）、前記（１）により、測定対象物に対する針圧マ
ージンを大きくすることができるので、プローブ針との
コンタクト抵抗が低減され、電気的特性の高精度な測定
が可能である。

（５）、前記（１）〜〔４〕により、プローブ針の針圧
不適当による接触不良または電極破壊、さらに針ずれの
防止による電極以外の損傷防止により製品の歩留り向上
が可能にされると同時に、測定精度の高いプローブカー
ドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるプローブカードを示す
断面図、 第２図は本実施例のプローブカードによって測定される
半導体ウェハを示す平面図、 第３図は本実施例のプローブカードを用いた測定製蓋を
示すブロック図、 第４図は本実施例のプローブカードが半導体ウェハに接
触される状態を示す正面図、 第５図（ａ）、　（ｂ）および（Ｃ）は本実施例のプロ
ーブカードのプローブ針の変形を示す正面図である。 １・・・半導体ウェハ（測定対象物）、２・・・プロー
ブカード、３・・・プローブ針、４・・・プリント基板
、５・・・半導体チップ、６・・・電極、７・・・スプ
リング（弾性体）、８・・位置マーク、９・・・ブロー
ハ　】０・・・半導体テスタ、１１・・・ウェハステー
ジ。 第２図 ４ニブリント基板 ６：電極 第 図 第 図 第 図 （ａ） （ｂ） （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、測定対象物の電極に対して信号および電源を供給し
   、該測定対象物の動作状態に応じた信号を取り出す複数
   のプローブ針がプリント基板に配設されたプローブカー
   ドであって、前記プローブ針が針先方向に伸縮自在な弾
   性力を備えて形成され、かつ前記プリント基板に対して
   垂直に配設されることを特徴とするプローブカード。 ２、前記プリント基板の主面に、前記プローブ針の針先
   の位置マークが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。 ３、前記プリント基板が、透明な材料により形成されて
   いることを特徴とする請求項１記載のプローブカード。 ４、前記プリント基板が、前記プローブ針を支えるプロ
   ーブ部とプローバに接続する接続部とに分離され、該プ
   ローブ部と接続部とが弾性体で連結されていることを特
   徴とする請求項１記載のプローブカード。