JPH05307049A - 半導体ウェーハ特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウェーハの高集積度化に容易に対応で
き、プローブ針交換が容易で経済的に行える半導体ウェ
ーハ特性測定装置を提供する。 【構成】 プローブカード（4）の下面に固定したソケ
ット（12）に針ブロック（11）が着脱自在に取付けられ
る。針ブロック（11）は、２枚の矩形枠状の針固定板
（6）（7）を積層一体化して構成される。各針固定板
（6）（7）は、それぞれに１本のプローブ針（5）が嵌
挿固定される溝（8）（9）を略放射状に複数有し、この
溝（8）（9）が上下で交互に位置ずれするようにして、
２枚の針固定板（6）（7）が上下に積層される。各プロ
ーブ針（5）の狭ピッチ側の先端部が、半導体ウェーハ
（1）の半導体ペレット（2）の電極に接触して特性測定
が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハに形成
した半導体ペレットの電極に、プローブカードに設けた
複数のプローブ針を接触させて、半導体ペレットの特性
測定を行う半導体ウェーハ特性測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハに形成された複数の半導
体ペレットの特性測定を、半導体ウェーハ専用のプロー
ブカードを使用して行う測定装置の従来例を、図７を参
照して説明する。

【０００３】水平なステージ（3）上に半導体ウェーハ
（1）が位置決め載置される。半導体ウェーハ（1）に
は、複数の半導体ペレット（2）が形成されている。半
導体ウェーハ（1）の上方に平行にプローブカード（2
0）が配置される。

【０００４】プローブカード（20）の下面に、複数のプ
ローブ針（22）を位置決め支持した針固定板（21）が固
定される。プローブ針（22）の上端の基端部が、プロー
ブカード（20）の配線パターン〔図示せず〕に接続さ
れ、配線パターンを介して特性測定回路〔図示せず〕に
接続される。プローブ針（22）の先端部は、針固定板
（21）から下方に突出する。プローブ針（22）は、半導
体ウェーハ（1）における１半導体ペレット（2）の複数
の電極に対応した数であり、その先端は１半導体ペレッ
ト（2）の電極の配列ピッチに一致させてある。

【０００５】針固定板（21）は、プローブ針（22）を所
定のピッチで安定に支持するためのもので、プローブ針
（22）が並列に、或いは放射状に嵌挿される溝〔図示せ
ず〕を有する。針固定板（21）から導出されたプローブ
針（22）の基端部がプローブカード（20）に半田接続さ
れる。

【０００６】半導体ウェーハ（1）をステージ（3）で間
欠駆動させ、１半導体ペレット（2）の電極を対応する
プローブカード（20）のプローブ針（22）の先端に接触
させ、プローブカード（20）で測定信号を取り出すこと
で、１半導体ペレット（2）の特性測定が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年の半導体ウェーハ
（1）に形成される半導体ペレット（2）の高集積度化、
多ピン化に伴い、その電極ピッチは益々縮小化される傾
向にある。この傾向で、プローブカード（20）のプロー
ブ針（22）に、先端ピッチの益々小さなものが要求され
ている。

【０００８】ところで、プローブ針（22）の配列ピッチ
が縮小化される程、針固定板（21）のプローブ針位置規
制用溝の幅や配列ピッチが益々縮小化され、その溝加工
が困難となる。そのため、プローブ針（22）の配列密
度、配列位置精度を上げることが困難となり、半導体ペ
レット（2）の高集積度化、多ピン化に十分対応できな
くなっているのが現状である。

【０００９】また、半導体ウェーハ（1）の半導体ペレ
ット（2）の電極に直接接触するプローブ針（22）は、
何回か使用すると先端が摩耗したり、曲がることがあっ
て、半導体ペレット（2）の正確な特性測定ができなく
なることがある。そこで、プローブ針（22）がある程度
摩耗などすると、これを交換するようにしている。

【００１０】ところが、プローブ針（22）がプローブカ
ード（20）に直接に半田接続されているので、プローブ
針（22）だけの交換は技術的に困難であり、針交換はプ
ローブカード（20）毎に行うようにしている。そのた
め、針交換に伴う材料無駄が多くなり、測定装置のラン
ニングコストが高く付く不具合があった。

【００１１】本発明の目的は、半導体ウェーハの高集積
度化、プローブ針の高配列密度化に容易に対応でき、針
交換が容易で経済的に行える半導体ウェーハ特性測定装
置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のプロー
ブ針を分割して支持する複数の針固定板を積層一体化し
た針ブロックをプローブカードに取付けた装置にて、上
記目的を達成する。

【００１３】すなわち、上記針固定板は、片面に略放射
状の配列で形成され、各々にプローブ針が１本ずつ嵌挿
されて固定される複数条の溝を有し、この針固定板の複
数枚を、それぞれの溝の略放射状方向を揃え、かつ、そ
れぞれの溝の上下位置を横にずらせた状態で上下複数段
に積層一体化して上記針ブロックが構成される。

【００１４】また、本発明はプローブ針交換を容易、経
済的に行う目的達成のため、プローブカードに配線固定
されたソケットを介して針ブロックを、プローブカード
に着脱自在に取付けることが望ましい。

【００１５】

【作用】針ブロックの複数枚の針固定板に複数のプロー
ブ針を分割して取付けるようにすることで、各針固定板
に形成されるプローブ針位置規制用溝の配列ピッチが大
きく設定できて、溝加工が容易となり、プローブ針の高
配列密度化、高配列位置精度化に容易に対応し得る。

【００１６】また、針ブロックをプローブカードにソケ
ットを介して着脱自在に取付けることで、プローブ針の
交換は針ブロックの交換だけで実施でき、プローブカー
ドを交換する必要が無くなる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図６を参
照して説明する。

【００１８】同図実施例に示される測定装置は、プロー
ブカード（4）の下面側に針ブロック（11）を取付けて
いる。針ブロック（11）は、半導体ウェーハ（1）の半
導体ペレット（2）の電極に対応した複数のプローブ針
（5）を固定する。針ブロック（11）は、プローブ針
（5）を複数群に分けて支持する複数、例えば２枚の矩
形枠状の針固定板（6）（7）を積層一体化して構成され
る。

【００１９】針ブロック（11）は、例えばプローブカー
ド（4）に配線固定されたソケット（12）を介して、プ
ローブカード（4）に着脱自在に取付けられる。ソケッ
ト（12）は、針ブロック（11）と同様な矩形枠状のもの
で、図５に示すように、外周から導出した複数のリード
端子（13）の先端部が、プローブカード（4）の配線パ
ターン（14）に半田（15）で接続される。

【００２０】針ブロック（11）の２枚の針固定板（6）
（7）は、図６に示すように、それぞれに同一側の片面
に複数の略放射状の溝（8）（9）を有する。溝（8）
（9）の各々に、１本のプローブ針（5）が嵌挿されて、
位置決め固定される。以下、一方の第１の針固定板
（6）の溝（8）に固定されるプローブ針を（5a）とし、
他の第２の針固定板（7）の溝（9）に固定されるプロー
ブ針を（5b）とする。

【００２１】第１の針固定板（6）はソケット（12）に
合う形状で、ソケット（12）と反対の片面に略放射状の
複数条の溝（8）を有し、この各溝（8）の間に針挿通孔
（16）を有する。また、各溝（8）の底の一部に針挿通
孔（17）が形成される。各針挿通孔（16）（17）は横一
列に並ぶ。

【００２２】第１の針固定板（6）の溝（8）に嵌挿され
るプローブ針（5a）は、溝（8）から針挿通孔（17）を
貫通する端子部（5a-1）と、溝（8）に嵌挿される固定
座部（5a-2）と、固定座部（5a-2）の内側先端から直角
に折曲された接点部（5a-3）で構成される。端子部（5a
-1）を針挿通孔（17）に挿通し、固定座部（5a-2）を溝
（8）に嵌挿して接着剤などで固定することで、第１の
針固定板（6）に複数のプローブ針（5a）が固定され
る。

【００２３】第１の針固定板（6）のソケット取付面側
から各プローブ針（5a）の端子部（5a-1）は、同一長さ
で突出する。また、第１の針固定板（6）の内側に各プ
ローブ針（5a）の接点部（5a-3）は、端子部（5a-1）と
反対方向に同一長さで突出する。各プローブ針（5a）の
端子部（5a-1）の配列ピッチが広く、接点部（5a-3）の
配列ピッチが狭くなるように、各溝（8）が略放射状に
配列されている。

【００２４】第２の針固定板（7）は、第１の針固定板
（6）と反対の片面に略放射状の複数条の溝（9）を有す
る。各溝（9）の底の一部に針挿通孔（18）が形成され
る。各針挿通孔（18）は横一列に並ぶ。

【００２５】第２の針固定板（7）の溝（9）に嵌挿され
るプローブ針（5b）は、溝（9）から針挿通孔（18）を
貫通する端子部（5b-1）と、溝（9）に嵌挿される固定
座部（5b-2）と、固定座部（5b-2）の内側先端から直角
に折曲された接点部（5b-3）で構成される。端子部（5b
-1）を針挿通孔（18）に挿通し、固定座部（5b-2）を溝
（9）に嵌挿して接着剤などで固定することで、第２の
針固定板（7）に複数のプローブ針（5b）が固定され
る。なお、第２の針固定板（7）の溝（9）のある片面に
矩形枠のカバー（10）を固定して、カバー（10）でプロ
ーブ針（5b）を固定するようにしてもよい。

【００２６】第２の針固定板（7）から各プローブ針（5
b）の端子部（5b-3）は同一長さで突出し、各接点部（5
b-3）は端子部（5b-1）と反対方向に同一長さで突出す
る。第２の針固定板（7）から突出する端子部（5b-3）
は、第１の針固定板（6）の針挿通孔（16）を貫通す
る。

【００２７】２枚の針固定板（6）（7）は、図２に示す
ように、互いの溝（8）（9）の位置が交互に横にずれる
ようにして積層一体化される。この積層一体化は、次の
ように行われる。

【００２８】図６に示すように、第１の針固定板（6）
の溝（8）にプローブ針（5a）を嵌挿し、固定する。こ
の第１の針固定板（6）に第２の針固定板（7）を重ね、
固定しておいて、第２の針固定板（7）の溝（9）に対応
するプローブ針（5b）を嵌挿し、固定する。あるいはプ
ローブ針（5b）を嵌挿固定した第２の針固定板（7）を
第１の針固定板（6）に重ねて固定する。最後に第２の
針固定板（7）にカバー（10）を固定して、針ブロック
（11）が形成される。

【００２９】針ブロック（11）の第１の針固定板（6）
から突出する各プローブ針（5a）（5b）の端子部（5a-
1）（5b-1）の突出長は一定で、この端子部（5a-1）（5
b-1）がソケット（12）のリード端子（13）に着脱自在
に電気的且つ機械的に接続される。

【００３０】針ブロック（11）から突出させた各プロー
ブ針（5a）（5b）の接点部（5a-3）（5b-3）の先端は、
半導体ウェーハ（1）の半導体ペレット（2）の電極に対
応した数、ピッチで同一面に並ぶ。この各接点部（5a-
3）（5b-3）の先端を半導体ペレット（2）の電極に接触
させて特性測定が行われる。

【００３１】かかる針ブロック（11）において、２枚の
針固定板（6）（7）の溝（8）（9）を交互に横にずらせ
ているので、２群に分けられたプローブ針（5a）（5b）
は交互に並ぶ。したがって、各プローブ針（5a）（5b）
の接点部（5a-3）（5b-3）の先端配列ピッチを半導体ウ
ェーハ（1）の半導体ペレット（2）の電極に合わせて小
さくしても、各プローブ針（5a）（5b）の端子部（5a-
1）（5b-1）の配列ピッチや、各針固定板（6）（7）の
溝（8）（9）の配列ピッチは、接点部（5a-3）（5b-3）
の先端配列ピッチの２倍以上となる。その分、溝（8）
（9）の加工が容易となり、高精度な溝加工が可能とな
って、全体としてのプローブ針（5）の高配列密度化、
高配列位置精度化が容易となる。

【００３２】また、プローブカード（4）に針ブロック
（11）をソケット（12）を介して着脱自在に取付けるこ
とにより、針ブロック（11）の交換が容易に、経済的に
できる。つまり、針ブロック（11）のプローブ針（5）
の先端が摩耗などして、プローブ針（5）を交換する場
合、ソケット（12）から針ブロック（11）を外して、新
しい同一種類の針ブロックをソケット（12）に取付けれ
ばよい。このようにすればプローブカード（4）がその
まま再使用でき、経済的である。

【００３３】また、プローブカード（4）の配線パター
ン（14）とソケット（12）のリード端子（13）を、多品
種の針ブロック（11）に対応させて多目に設けておけ
ば、１つのプローブカード（4）とソケット（12）に多
品種の針ブロック（11）が選択的に取付けられる。つま
り、プローブカード（4）が多品種の針ブロック（11）
に共用されて、尚更に経済的となる。

【００３４】なお、本発明は上記実施例に限らず、針固
定板を３枚以上積層した針ブロック構造や、針ブロック
に平行にプローブ針を千鳥状に配置した構造などが可能
である。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、針ブロックの各針固定
板に形成されるプローブ針位置規制用溝の配列ピッチが
大きく設定できるので、高精度な溝加工が容易となり、
近年の半導体ウェーハの高集積度化、多ピン化に伴うプ
ローブ針の高配列密度化、高配列位置精度化に容易に対
応し得る。

【００３６】また、針ブロックをプローブカードにソケ
ットを介して着脱自在に取付けることで、プローブ針の
交換は針ブロックの交換だけで容易に実施でき、しか
も、プローブカードを交換する必要が無くなり、経済的
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例を示す半導体ウェー
ハ特性測定装置の側面図、（ｂ）はその要部の上下を逆
にした拡大斜視図

【図２】図１装置の要部の拡大下面図

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図

【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図

【図５】図１（ｂ）の要部の分解斜視図

【図６】図５における針ブロックの分解斜視図

【図７】従来の半導体ウェーハ特性測定装置の側面図

【符号の説明】

1 半導体ウェーハ 2 半導体ペレット 4 プローブカード 5 プローブ針 5a プローブ針 5b プローブ針 6 針固定板 7 針固定板 8 溝 9 溝 11 針ブロック 12 ソケット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェーハに形成された半導体ペレ
   ットの複数の電極に、プローブカードより突出する複数
   のプローブ針の先端を接触させて特性測定する装置であ
   って、片面に略放射状の配列で形成され、各々に前記プ
   ローブ針が１本ずつ嵌挿されて固定される複数条の溝を
   有する針固定板の複数枚を、それぞれの溝の略放射状方
   向を揃え、かつ、それぞれの溝の上下位置を横にずらせ
   た状態で上下複数段に積層一体化して成る針ブロック
   を、前記プローブカードに取付けたことを特徴とする半
   導体ウェーハ特性測定装置。
2. 【請求項２】 プローブカードに配線固定されたソケッ
   トを介して針ブロックを、プローブカードに電気的機械
   的に、かつ、着脱自在に取付けたことを特徴とする請求
   項１記載の半導体ウェーハ特性測定装置。