JPH0644586B2 - Probe device - Google Patents

Probe device

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JPH0644586B2
JPH0644586B2 JP61260098A JP26009886A JPH0644586B2 JP H0644586 B2 JPH0644586 B2 JP H0644586B2 JP 61260098 A JP61260098 A JP 61260098A JP 26009886 A JP26009886 A JP 26009886A JP H0644586 B2 JPH0644586 B2 JP H0644586B2
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JP
Japan
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probe
test head
pin electronics
probe needle
probe device
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JP61260098A
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Inventor
武敏 糸山
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Tokyo Electron Ltd
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Tokyo Electron Ltd
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【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明はプローブ装置に設置するテストヘッド、特に
高周波測定用のプローブ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Industrial field of application) The present invention relates to a test head installed in a probe device, and more particularly to a probe device for high frequency measurement.

(従来の技術) トランジスタや集積回路(IC)等の半導体素子の製造工
程における検査の1つとしてウエハプローブ検査があ
る。このプローブ検査を行なう装置は、半導体ウエハ上
に形成された各チップの電極パッドと、電気的特性を測
定するためのテスタと接続して、不良と判定された半導
体チップをアッセンブリ工程の手前で排除し、コストダ
ウン或いは生産性の向上を計るように構成されている。
上記電極パッドとテスタとの接続はプローブカードを介
して行なわれている。
(Prior Art) A wafer probe test is one of the tests in the manufacturing process of semiconductor devices such as transistors and integrated circuits (ICs). This probe inspection device connects the electrode pads of each chip formed on the semiconductor wafer to a tester for measuring electrical characteristics, and eliminates semiconductor chips that have been determined to be defective before the assembly process. However, the cost is reduced or the productivity is improved.
The connection between the electrode pad and the tester is made via a probe card.

テスタには、接続形式の違いにより、プローブ装置本体
のプローブカードと長いケーブルを介してテスタとを接
続しているタイプとプローブ装置本体のプローブカード
部の真上にテスタを配置し、プローブカードとテスタと
を接続するテストヘッド型との2つのタイプが存在して
いる。
Depending on the connection type, the tester has a type that connects the probe card of the probe device main body to the tester via a long cable, and the tester is placed directly above the probe card part of the probe device main body. There are two types, a test head type that connects with a tester.

(発明が解決しようとする問題点) 最近の半導体デバイスの高集積化,多機能化,高速化に
伴い、プローブ装置においてもテストスピードの高速化
が求められている。
(Problems to be Solved by the Invention) As semiconductor devices have become more highly integrated, multifunctional, and faster, there is a demand for higher test speeds in probe devices as well.

したがって、従来のプローブカードとテスタを多数の長
いケーブルで接続し測定する方法では、測定周波数の関
係で正常な測定ができないデバイスがあるばかりでな
く、多数の長いケーブルが負荷となり、高速化にも支障
がある。このようなデバイスに対しては、前述したよう
なドライバ,コンパレータなどのアナログ回路部をピン
エレクトロニクスボードと呼ばれる基板に組み込み、そ
の基板を半導体チップの各電極ごとに設置したテストヘ
ッドをプローブカードのすぐ上に設置して測定する高周
波タイプのプローブ装置が対応しているが、それでもな
お正常な測定が困難である場合もある。その原因の第1
としては、従来のこのタイプのテストヘッドには、ウエ
ハ上に形成された半導体チップの電極パッドにプローブ
針を高精度に位置決めするためのマイクロスコープ等の
挿入穴をプローブカードに必要としている点があげられ
る。この挿入穴を設けることは、プローブ針はこの挿入
穴の縁部に沿って設けることにより最短距離を選択する
が、当然のことながらその挿入穴の大きさの分距離は長
くなり、テストヘッド内の各種電気回路基板のインピー
ダンスを高めることになる。即ち、高周波特性を著しく
劣化させている。
Therefore, the conventional method of connecting a probe card and a tester by connecting a large number of long cables not only makes some devices unable to perform normal measurement due to the measurement frequency, but also loads many long cables and increases the speed. There is a problem. For such devices, analog circuits such as the drivers and comparators described above are built into a board called a pin electronics board, and a test head in which the board is installed for each electrode of the semiconductor chip is installed directly in the probe card. Although a high-frequency type probe device installed and measured on the top is compatible, there are still cases where normal measurement is difficult. The first of the causes
As a conventional test head of this type, the probe card requires an insertion hole for a microscope or the like for accurately positioning the probe needle on the electrode pad of the semiconductor chip formed on the wafer. can give. The provision of this insertion hole selects the shortest distance by providing the probe needle along the edge of this insertion hole, but of course the distance becomes longer due to the size of the insertion hole, and the test head Will increase the impedance of various electric circuit boards. That is, the high frequency characteristics are significantly deteriorated.

この発明は、上記点を改良するためになされたもので高
周波信号による測定を可能ならしめると共に測定の高速
化も可能とするプローブ装置を提供するものである。
The present invention has been made in order to improve the above points, and provides a probe device which enables measurement by a high frequency signal and also enables high speed measurement.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

(問題を解決するための手段) この発明は、ウエハチャックに載置された半導体ウエハ
に形成された半導体チップの電極パッドに対応したプロ
ーブ針を設けたプローブカードと、前記プローブ針と配
線により結線され前記半導体チップの電気的特性を測定
するピンエレクトロニクスと、このピンエレクトロニク
スが内蔵されたテストヘッドと、前記電極パッドと前記
ブローブ針との像を光ファイバーを介して撮像するカメ
ラを備えたプローブ装置において、前記テストヘッドに
穿設した穴に前記光ファイバーを挿入し、前記穴を十分
小さくすることにより、前記テストヘッド内に配置した
前記ピンエレクトロニクスを前記プローブ針に近接せし
め、両者を連結する前記配線を短縮可能としたことを特
徴とするプローブ装置を提供するものである。
(Means for Solving the Problem) The present invention relates to a probe card provided with a probe needle corresponding to an electrode pad of a semiconductor chip formed on a semiconductor wafer mounted on a wafer chuck, and a connection between the probe needle and wiring. In a probe device including pin electronics for measuring electrical characteristics of the semiconductor chip, a test head having the pin electronics built therein, and a camera for capturing an image of the electrode pad and the probe needle through an optical fiber. By inserting the optical fiber into the hole formed in the test head and making the hole sufficiently small, the pin electronics arranged in the test head is brought close to the probe needle, and the wiring connecting the two is connected. To provide a probe device characterized by being shortenable. It

〔作 用〕[Work]

本発明のプローブ装置は、テストヘッドに光ファイバー
を挿入するに十分な小さな穴を穿設してピンエレクトロ
ニクスとプローブ針との配線を短縮して結線できるよう
にテストヘッド内にピンエレクトロニクスを配置したの
で、従来の迂回線路によって生じていた容量、インピー
ダンスの影響などを回避し、高周波での測定機能を高め
ることができる。
In the probe device of the present invention, the pin electronics are arranged in the test head so that the test electronics can be connected by shortening the wiring between the pin electronics and the probe needle by forming a hole small enough to insert an optical fiber. It is possible to improve the measurement function at high frequencies by avoiding the influence of capacitance and impedance, which are caused by the conventional bypass line.

(実施例) 以下、本発明の一実施例である高周波測定用のプローブ
装置を図面を参照して説明する。
(Embodiment) A probe device for high frequency measurement according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

この種のプローブ装置は、ピンエレクトロニクスボード
(1)と呼ばれる基板に多種のアナログ回路部を組み込
み、その電気基板(1)を半導体ウエハに設けられている
多数の半導体チップの各電極パッドごとに設置したテス
トヘッド(2)をプローブカード部(3)の真上に配置する。
プローブカード部(3)は電気的特性を検査するためウエ
ハ(4)上の各チップに形成された電極パッドに接触させ
るプローブ針(5)を有し、プローブ装置のヘッドプレー
ト内に設けられたリングインサート部に保持されてい
る。テストヘッド(2)は、プローブ装置本体側面に取り
付けられたヒンジ部を中心に回動し、プローブカード
(3)上に設置される。テストヘッド(2)とプローブカード
部(3)のプローブ針(5)は、テストヘッド(2)−配線−ボ
ード−ポゴピン−ボード−配線−ボード−プローブカー
ド部(3)といった接続がなされているのが通常である
が、テストヘッド(2)に直線プローブカード(3)を固定
し、配線すなわち測定ケーブルを短縮する有効な方法等
もある。
This kind of probe device is a pin electronics board
A probe card unit with a test head (2) in which various analog circuit units are installed on a substrate called (1) and the electric substrate (1) is installed for each electrode pad of many semiconductor chips provided on a semiconductor wafer. Place it directly above (3).
The probe card unit (3) has probe needles (5) that come into contact with the electrode pads formed on each chip on the wafer (4) in order to inspect the electrical characteristics, and are provided in the head plate of the probe device. It is held by the ring insert. The test head (2) rotates around the hinge part attached to the side of the probe device body,
(3) Installed on top. The probe heads ( 5) of the test head (2) and the probe card section (3) are connected as follows: test head (2) -wiring-board-pogo pin-board-wiring-board-probe card section (3). However, there is also an effective method of fixing the linear probe card (3) to the test head (2) and shortening the wiring, that is, the measurement cable.

本発明実施例では、プローブ針と電極パッドの先端状態
を監視する手段として使用して、プローブカード(3)と
ウエハ(4)の状態を撮像し、CRTに入力してCRTを目視し
ながらウエハの位置合わせの調整を行なうようにしてい
るため、従来のテストヘッド(2)に必要とされていたマ
イクロスコープ(6)等の挿入穴をなくしてもよい。
In the embodiment of the present invention, the state of the probe card (3) and the wafer (4) is imaged and used as a means for monitoring the tip condition of the probe needle and the electrode pad, and input to the CRT to observe the CRT and the wafer. Since the adjustment of the position adjustment is performed, the insertion hole for the microscope (6) and the like, which is required for the conventional test head (2) , may be eliminated.

このことにより、テストヘッド(2)内部のピンエレクト
ロニクスボードを従来マイクロスコープ(6)等の挿入の
ための円筒形の穴が存在している部分にまで配置可能と
なる。さらにテストヘッド(2)とプローブカード(3)の連
結のための線長を短縮することができる。
As a result, the pin electronics board inside the test head (2) can be arranged even in a portion where a cylindrical hole for inserting the conventional microscope (6) or the like exists. Further, the line length for connecting the test head (2) and the probe card (3) can be shortened.

このことは、容量インピーダンスを低く押え、ひいては
高周波での測定を可能とするテストヘッド(2)を提供で
きることになる。
This means that it is possible to provide a test head (2) that can suppress the capacitance impedance to a low level and thus can measure at high frequencies.

ウエハ(4)上の電極パッドとプローブ針(5)の位置合わせ
状態等の監視を行う上記ITVカメラへの光学系は、第1
図(a),(b)に示すように、光ファイバー(7)を使用する
ことによりITVカメラを所望の位置に設定できる。光の
損失はあるが、電気的特性劣下はないので、このプロー
ブ装置においては、顕著な効果がある。
The optical system for the ITV camera, which monitors the alignment of the electrode pad on the wafer (4) and the probe needle (5), is the first
As shown in FIGS. (A) and (b), the ITV camera can be set at a desired position by using the optical fiber (7). Although there is a loss of light, there is no deterioration in electrical characteristics, so this probe device has a remarkable effect.

第1の方法として第1図(a)に示すようにテストヘッド
(2),プローブカード(3)にプローブ針(5)の配置にイン
ピーダンスの影響を与えないような細い穴(8)があいて
いる場合においては、その穴に光ファイバー(7)例えば
大開口光ファイバーを挿入し、プローブ針(5)のほぼ真
上にファイバースコープがくるように位置して位置合わ
せ状態を監視できる。(第1図(a))この光ファイバは
多数の光ファイバを束ね、先端入射光面を面状のそろえ
た構成にするとさらによい。
As the first method, as shown in Fig. 1 (a), the test head
(2) If the probe card (3) has a thin hole (8) that does not affect the impedance of the probe needle (5), the optical fiber (7), for example, a large aperture optical fiber By inserting, the fiberscope can be positioned almost directly above the probe needle (5) so that the alignment state can be monitored. (FIG. 1 (a)) It is more preferable that a large number of optical fibers are bundled in this optical fiber and the front incident light surfaces are arranged in a plane.

大開口光ファイバー(7)の使用により充分な光量を捕集
することが可能である。
It is possible to collect a sufficient amount of light by using the large aperture optical fiber (7).

また、テストヘッド(2)に穴をあけない場合としては、
例えば、テストヘッド(2)の下面に沿ってファイバース
コープをはわせ、プローブ針(5)上からプローブ針(5)と
ウエハ(4)上のチップ位置等の状態を監視するようにし
てもよい。(第1図(b)) 本発明は、ピンエレクトロニクスボード(1)とプローブ
針(5)までの線長の距離をできる限り短縮するためにテ
ストヘッド(2)内のピンエレクトロニクスボード(1)のマ
イクロスコープ(6)等の挿入穴を小さくあるいは削除し
たプローブ装置であるので、上記述べたファイバー(7)
利用の実施例に限られることなく、他のウエハ(4)及び
プローブ針(5)を検出可能な装置と組み合わせてプロー
ブ検査を行なっても同様の効果があることは明らかであ
る。
Also, when not making a hole in the test head (2) ,
For example, a fiberscope may be attached along the lower surface of the test head (2) , and the probe needle (5) and the state of the chip position on the wafer (4) may be monitored from above the probe needle (5). . (FIG. 1 (b)) In the present invention, the pin electronics board (1) in the test head (2) is designed to shorten the line length distance between the pin electronics board (1) and the probe needle (5) as much as possible. Since it is a probe device in which the insertion hole of the microscope (6) etc. of is small or deleted, the fiber (7) described above
It is obvious that the same effect can be obtained even if the probe inspection is carried out by combining the other wafer (4) and the probe needle (5) with a device capable of detecting, without being limited to the embodiment of use.

さらに、プローブ装置にマイクロスコープ(6)等の付加
物を挿入するための構造を要することがなくなるためプ
ローブ装置の簡略化,小型化にも有効である。
Further, since it is not necessary to provide a structure for inserting an additional object such as a microscope (6) in the probe device, it is effective in simplifying and downsizing the probe device.

さらに、上記実施例では、ITVカメラで各チップの電極
パッドとプローブ針との位置合わせを監視した例につい
て説明したが、勿論光ファイバー(7)のITVカメラ設定位
置にマイクロスコープを設定すれば、マイクロスコープ
でも肉眼で監視できることは説明するまでもないことで
ある。
Further, in the above embodiment, an example in which the alignment of the electrode pad of each chip and the probe needle was monitored by the ITV camera was explained, but of course, if the microscope is set at the ITV camera setting position of the optical fiber (7), the It goes without saying that the scope can also be visually monitored.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明によれば、半導体ウエハ上の電極パ
ッドとプローブカードのプローブ針との状態を、テスト
ヘッドに穿設した穴に挿入した光ファイバーを介してカ
メラで撮像する構成とし、かつテストヘッドに穿設する
穴を十分小さくしてピンエレクトロニクスとプローブ針
との配線を短縮して結線できるようにピンエレクトロニ
クスをテストヘッド内に配置しているので、従来の迂回
線路によって生じていた容量、インピーダンスの影響な
どを回避し、高周波での測定機能を高めるという効果が
ある。
As described above, according to the present invention, the state of the electrode pad on the semiconductor wafer and the probe needle of the probe card is imaged by the camera through the optical fiber inserted into the hole formed in the test head, and the test is performed. Since the pin electronics are arranged in the test head so that the holes drilled in the head can be made sufficiently small and the wiring between the pin electronics and the probe needle can be shortened and connected, the capacitance generated by the conventional bypass line path, This has the effect of avoiding the effects of impedance and enhancing the measurement function at high frequencies.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係るプローブ装置の一実施例を説明す
るための概略図、第2図は従来のプローブ装置を説明す
るための概略図である。 1……ピンエレクトロニクスボード ……テストヘッド 3……プローブカード 5……プローブ針
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a probe device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a conventional probe device. 1 ... Pin electronics board 2 ... Test head 3 ... Probe card 5 ... Probe needle

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ウエハチャックに載置された半導体ウエハ
に形成された半導体チップの電極パッドに対応したプロ
ーブ針を設けたプローブカードと、前記プローブ針と配
線により結線され前記半導体チップの電気的特性を測定
するピンエレクトロニクスと、このピンエレクトロニク
スが内蔵されたテストヘッドと、前記電極パッドと前記
プローブ針との像を光ファイバーを介して撮像するカメ
ラを備えたプローブ装置において、 前記テストヘッドに穿設した穴に前記光ファイバーを挿
入し、前記穴を十分小さくすることにより、 前記テストヘッド内に配置した前記ピンエレクトロニク
スを前記プローブ針に近接せしめ、両者を連結する前記
配線を短縮可能としたことを特徴とするプローブ装置。
1. A probe card provided with a probe needle corresponding to an electrode pad of a semiconductor chip formed on a semiconductor wafer mounted on a wafer chuck; and electrical characteristics of the semiconductor chip connected to the probe needle by wiring. In a probe device equipped with a pin electronics for measuring the, a test head having the pin electronics built-in, and a camera for capturing an image of the electrode pad and the probe needle through an optical fiber, the test head is provided with a hole. By inserting the optical fiber into the hole and making the hole small enough, the pin electronics arranged in the test head can be brought close to the probe needle, and the wiring connecting them can be shortened. Probe device.
JP61260098A 1986-10-31 1986-10-31 Probe device Expired - Lifetime JPH0644586B2 (en)

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WO2008156181A1 (en) 2007-06-19 2008-12-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Work positioning method, and positioning device

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