JPH07135240A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】装置台上の被測定体と薄膜との空隙に、エア−
を噴出させ、跳ね返りのエア−圧で薄膜の撓みを除去
し、被測定体面に対してバンプ以外の接触を排除する。 【構成】被測定体１の対向面に薄膜１３が保持される保
持台２３を設け、この保持台２３に薄膜１３を配設し、
この薄膜１３に形成されたバンプ６が被測定体１と接続
して被測定体１の電気的特性を検査する装置において、
被測定体１の被測定体面と薄膜１３の薄膜面との空隙２
７に適正な噴射量を噴射するエア−調整機構２８ａと、
この調整機構２８ａで調整されたエア−を空隙２７に噴
射し、この噴射したエア−で空隙の圧力を大気より高め
るエア−供給機構２８とから成り、このエア−の圧力に
より薄膜面の撓みを除去することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、異方導電性の薄膜（フ
イルム）に形成されたバンプを被測定体の電極に接続さ
せるように用いて、電気的特性を検査するプロ−ブ装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程に、チップの電気的特性
が仕様通りに動作するか否かを確認する検査工程があ
る。この検査工程では、プリント積層板に細長いプロ−
ブ針を放射状に並べたプロ−ブカ−ドをウエハプロ−バ
に用いて、電気的特性の検査を行っていた。

【０００３】最近、電子機器の多機能化と小型計量化に
伴い半導体分野においては集積回路が超微細化され、多
ピンおよび狭ピッチの回路パタ−ンの検査は従来の積層
板にプロ−ブ針を放射状に並べたプロ−ブカ−ドでは検
査が困難になってきた。また回路パタ−ンが絶縁フイル
ムに形成した薄膜フイルムにバンプが形成されたフイル
ムが脚光を浴びるようになってきた。このフイルムは異
方導電性薄膜であり、この異方導電性薄膜を用いたプロ
−ブカ−ドが出現してきた。この技術は、例えば特開平
２−１２６１５９号公報に記載されている。即ち、図１
０に示すように、薄膜１０６に設けられたバンプ１０１
とウエハ１０２との接続時に生じる衝撃をバンプ１０１
の裏面に設けたクッション（緩衝材）１０３で吸収し、
更に保持台１００を構成する環状移動体１０４を３箇所
の長バネ１０５で上方向（図では矢印方向）に移動させ
て吸収する構成になっている。

【０００４】また、特開平２−１１６３６６４号公報に
は上記公報と同じプロ−ブカ−ドが開示され、更にバン
プが形成される領域のフイルムが正確に上方向に移動さ
せるガイドを設けたプロ−ブカ−ドが開示されている。
更に、特開平２−１２６１６０号公報には、絶縁フイル
ム（薄膜とも言う）がウエハとの接触圧で上方向に移動
される環状移動体を放射状で均等配置された３箇所の長
板バネで支え、この２箇所が可変長板バネで支えるプロ
−ブカ−ドが開示されている。

【０００５】また、特開平１−２６９０６５号公報に
は、バンプが形成されている領域のフイルム（メンブレ
ン）を相手側の面に合わせる機構を有したプロ−ブカ−
ドが開示されている。更に、特公平５−１７７０５号公
報には、プロ−ブヘッドを容易に交換できるプロ−ブ装
置が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平２−１２６１５９、特開平２−１１６３６６４、特
開平１−２６９０６５号、特公平５−１７７０５号公報
等のプロ−ブ装置では、曲げた長板バネ１０５で環状移
動体１０４を３箇所で支えている。即ち、図１０に示す
ように、バンプ１０１を形成した薄膜１０６を所定の段
差で曲げて、均等配分された３枚の長板バネ１０５に装
着された環状移動体１０４で支持している。上記フレキ
シブルな薄膜は、例えば高さｈの環状移動体１０４に固
定されている。この高さｈの許容誤差を５０ミクロンに
するのは非常に困難であり、横ズレを５０ミクロンに押
さえるのも困難である。しかも長板バネ１０５の材質の
経年変化により３枚の長板バネ５５にバラツキが生じて
しまう。ミクロン台を追う世界の半導体製造工程では、
これらの原因によりウエハの電極パッドに対するバンプ
の位置合わせが上記公報の開示された技術では解決でき
ない。例えば、ウエハの電極パッド１００角ミクロンに
バンプ先端φ６０ミクロンとの接続に対し、横ズレが２
１ミクロンあるとバンプ先端が電極パッドから外れてし
まう。

【０００７】しかも、特開平２−１６３６６４号公報の
発明は即ちバンプの中央に上下方向のガイドを設けたも
のであるが、例えば、軸の許容誤差を最大５０ミクロン
とし、穴の許容誤差を０（理想誤差）ミクロンとした場
合、軸穴の隙間は２５ミクロンであり横ズレが２５ミク
ロン生じてしまう。

【０００８】また、フレキシブルな絶縁フイルムの外周
を支持体に固定しても、ウエハ面に対する絶縁フイルム
の歪（平坦度）が非常に大きく、バンプをウエハの電極
パッドに接続した状態では、歪だ一部の絶縁フイルム表
面がウエハ面に触れてしまう。即ち、例えばバンプ高さ
は６０〜７０ミクロンであり、このバンプを形成した絶
縁フイルムの撓み高さ例えば２５０〜３００ミクロンで
あれば、１９０〜２３０ミクロン、ウエハ面に触れてし
まう。

【０００９】この触れはチップ表面の回路パタ−ンを短
絡させる原因になる。またこの触れを繰り返す事により
絶縁フイルムの破損につながる。そこで、本発明者はエ
ア−ベアリング構造を上記薄膜とウエハ面に使用するこ
とを考えついた。

【００１０】本発明は上記問題点に鑑みされたもので、
この発明の第１の目的は、装置台上の被測定体と薄膜と
の空隙に、エア−を噴出させ、跳ね返りエア−圧で薄膜
の撓みを除去し、被測定体面に対しバンプ以外の接続を
排除したプロ−ブ装置を提供することにある。

【００１１】この発明の第２の目的は、被測定体の対向
面に設けられた保持台に薄膜を負圧で吸着し、この吸着
により保持台下面に密着させ、薄膜面に生じている撓み
を除去し、被測定体面に対しバンプ以外の接続を排除
し、薄膜が接触すること無く検査できるプロ−ブ装置を
提供することにある。

【００１２】この発明の第３の目的は、薄膜に形成され
たバンプにダイアモンドパウダを付着させ、このダイア
モンドパウダの凹凸で被測定体の電極パッドに接続する
ようにし、接続性を向上させたプロ−ブ装置を提供する
ことにある。

【００１３】この発明の第４の目的は、ダイアモンドパ
ウダが付着されたバンプを傾斜するようにプロ−ブカ−
ドに配置し、この傾斜したバンプを被測定体面の電極に
酸化膜を削り取って接続させ、酸化膜が付着した被測定
体であっても検査できるプロ−ブ装置を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願の第１の発明は、被
測定体の対向面に薄膜が保持される保持台を設け、この
保持台に薄膜を配設し、この薄膜に形成されたバンプが
上記被測定体と接続して上記被測定体の電気的特性を検
査する装置において、上記被測定体の被測定体面と上記
薄膜の薄膜面との空隙に適正な噴射量を噴射するエア−
調整機構と、この調整機構で調整されたエア−を空隙に
噴射し、この噴射したエア−で上記空隙の圧力を大気よ
り高めるエア−供給機構とから成り、このエア−の圧力
により薄膜面の撓みを除去することを特徴とする。

【００１５】本願の第２の発明は、被測定体の対向面に
薄膜が保持される保持台を設け、この保持台に薄膜を配
設し、この薄膜に形成されたバンプが上記被測定体と接
続して上記被測定体の電気的特性を検査する装置におい
て、上記保持台に開口された吸着孔で上記薄膜を上記保
持台に吸着する真空吸着機構と、上記保持台に上記薄膜
を適正負圧で吸着するように負圧を調整する負圧調整機
構とから成り、上記真空吸着機構による負圧で上記薄膜
の裏面を吸引して薄膜面の撓みを除去することを特徴と
する。

【００１６】本願の第３の発明は、上記バンプと被測定
体との接触時の衝撃を吸収する緩衝部材を設け、この緩
衝部材の一面を上記保持台の上記被測定体の対向面に接
着層を介して接着し、上記緩衝部材の他面が上記薄膜を
押圧するように上記薄膜の外周を上記保持台に固定した
ことを特徴とする。

【００１７】本願の第４の発明は、上記薄膜に形成され
た上記バンプは銅バンプにニッケルまたはクロム鍍金を
施し、この鍍金にダイアモンドパウダを付着させ、更に
クロム鍍金を施し、更にまた金鍍金を施したことことを
特徴とする。

【００１８】本願の第５の発明は、ダイアモンドパウダ
が付着された上記バンプを上記被測定体に対して傾斜さ
せて設けたことを特徴とする。

【００１９】

【作用】上記第１の発明では、上記被測定体面と上記薄
膜面との空隙にエア−を適正な噴射量で噴射するのに必
要なエア−調整機構およびエア−供給機構を設けている
ので、薄膜と被測定体との空隙に噴射したエア−はエア
−ベアリング効果で大気より高圧に成り、この高圧領域
のフレキシブルな薄膜面は圧力によりプロ−ブカ−ド側
の取付面の平坦度に倣い押し付け固定される。この押し
付け固定される取付面は、予め被測定体面と平行に配設
されているので、取り付けられた薄膜面も取付面の平坦
度に倣った状態で、プロ−ビングが可能になる。従っ
て、フレキシブルなフイルム状の薄膜であっても薄膜特
有の撓みや湾曲等が除去される。

【００２０】上記第２の発明では、薄膜を保持台に保持
する機構として、保持台に薄膜を適正な負圧で吸着する
負圧調整機構および真空吸着機構を設けているので、保
持台例えばプロ−ブカ−ド部材に設けた薄膜の裏面を負
圧で吸引し、薄膜の撓みの除去において、吸着圧不足の
場合は、自動的に吸着圧を増加させる事が可能になる。
即ち、適正な吸着圧で吸着可能となる。

【００２１】上記第３の発明では、上記バンプに上記被
測定体を接続させる時の衝撃を吸収する緩衝部材の一面
を保持台側に接着し、緩衝部材の他面に薄膜を配設した
ので、接着面に影響されることなく、薄膜のみの平坦度
でプロ−ブカ−ド部材に固定することができる。

【００２２】上記第４の発明では、上記薄膜に形成され
たバンプは銅バンプにニッケルまたはクロム鍍金を施
し、この鍍金にダイアモンドパウダを付着させ、更にク
ロム鍍金を施し、更にまた金鍍金を施したので、バンプ
表面はダイアモンドパウダにより凹凸が形成される。こ
の形成された凸部は被測定体の電極に一部がめり込んで
接続する。従って、このような接続は接続不良を起こし
にくくなるので、信頼性が向上する。

【００２３】上記第５の発明では、上記ダイアモンドパ
ウダが付着されたバンプを上記被測定体に対し、傾斜し
て接続するので、バンプが被測定体と接続する時、初期
接続から更に深く接続する終期接続間にバンプが横ズレ
を起こし、この横ズレで被測定体に付着した付着物、例
えば酸化膜を除去して接続する。従って、付着物を有す
る被測定体であっても、バンプを電極に確実に接続する
ことができる。

【００２４】

【実施例】次に、本発明のプロ−ブ装置を半導体ウエハ
検査装置に用いた一実施例を図を用いて説明する。上記
半導体ウエハ検査装置は、図１（ａ）（ｂ）に示すよう
に、大別すると、ウエハ１の電極パッド２に検査信号を
与え、この信号の応答信号から特性の判断をし、そのチ
ップ３の良否の検査を行うテスタ４と、ウエハ１のチッ
プ３の電極パッド２にプロ−ブカ−ド５のバンプ６を合
致させ、複数のチップを順次プロ−ビングさせるウエハ
プロ−バ７とから構成されている。

【００２５】前者のテスタ４は、テストヘッド４ａと、
ウエハプロ−バ７の測定部に到着したウエハ１の電極パ
ッド２と電気的に導通される端子９が設けられたパ−フ
オマンスボ−ド１０とを備え、端子９はウエハプロ−バ
７側に設けられた中継板１１を介してプロ−ブカ−ド５
と電気的または物理的に接続されている。即ち、中継板
１１はメジャリングケ−ブル１２を介してプロ−ブカ−
ド５に設けられた薄膜１３のバンプ６と導通接続されて
いる。

【００２６】後者のウエハプロ−バ７は、ウエハ載置台
２６上にウエハ１を搬送する搬送部（図示せず）と、ウ
エハ１を測定して良否を検査する測定部８とから構成さ
れている。ここで、ウエハカセット（図示せず）から取
り出して測定部８まで搬送する搬送部は特開昭６２−１
６９３４１号公報に記載されているので説明を省略す
る。

【００２７】上記測定部８は、測定部中央に設けたプロ
−ブカ−ド５の真下に到着したウエハ１について、バン
プ６と電極パッド２とを位置合わせした後、バンプ６に
ウエハ１を上昇させて電気的に接続するように構成され
ている。また、測定部８は、ウエハプロ−バ７のベ−ス
（基盤）１４から立設されたヘッドプレ−ト１５の中央
に開口された中空部にθ回転可能に装着されたリングイ
ンサ−ト１６と、このリングインサ−ト１６の下面に固
定されたプロ−ブカ−ド５と、このプロ−ブカ−ド５の
下に達したウエハ２のチップ３の電極パッド２とプロ−
ブカ−ド５のバンプ６とを位置合わせする位置合わせ機
構を構成すると共に上記チップ３を順次歩進（チップ長
毎にステップ）移動させるＸＹステ−ジ１７と、ウエハ
１にオ−バ−ドライブを掛ける昇降機構１８とからなっ
ている。

【００２８】ここで、プロ−ブカ−ド５の薄膜１３のバ
ンプ６にウエハ１が接続する速度は途中が早く、接続す
る直前に遅く上昇し、オ−バ−ドライブを掛ける時、適
切な速度で上昇するように予め定められている。この速
度はウエハの種類によっても換えることができるように
なっている。それにより、バンプ６とウエハ１との接続
がソフトに制御できるのでバンプおよびチップの破損防
止効果がある。ここで、上記ＸＹステ−ジ１７、上記位
置合わせ機構および上記昇降機構１８は、既に特開昭６
２−１６９３４１号公報に記載されていて周知なので説
明を省略する。

【００２９】上記リングインサ−ト１６には、図２
（ａ）に示すように、測定部８に到着したウエハ１上面
の対向面にプロ−ブカ−ド５を固定する固定具５ａが着
脱可能に装着されている。リングインサ−ト１６は、例
えば鍔部外径がφ２００ｍｍ、胴部外径がφ１８０ｍ
ｍ、内径がφ１７０ｍｍ、高さ３０ｍｍで、アルミ材ま
たはセラッミック材で形成され、固定具５ａには、例え
ばビス止め、またはθ回転によりカムとロ−ラで止める
カム機構等が採用されている。なお、図２（ｂ）に示す
ようにカム機構の場合には、リングインサ−ト１６とプ
ロ−ブカ−ド部材２３との接触面には滑らかなθ回転を
させるためにスラストヘアリング２０を使用した方法で
も良い。この場合塵防止の効果がある。

【００３０】上記リングインサ−ト１６の上面にはテス
タ４とのインタ−フェイスの役目を果たす中空部を有す
る中継板１１が補強板２１およびスタッド部材２１ａを
介して固定され、中継板１１は例えば外径φ１２０ｍ
ｍ、内径φ７０ｍｍ、厚さｔ＝２ｍｍで形成され、補強
板２１は例えば外径φ１２０ｍｍ、内径φ９０ｍｍ、厚
さｔ＝３，２ｍｍで、絶縁されたアルミまたは絶縁性セ
ラッミックで形成されている。

【００３１】上記プロ−ブカ−ド５は、更に、真空室２
９およびエア−溜まり室２２を形成したプロ−ブカ−ド
部材２３と、測定されるチップ３の電極パッド２と対応
したバンプ６を形成した薄膜１３と、この薄膜１３が緩
衝材２４を介してプロ−ブカ−ド部材２３に真空吸着さ
せる真空吸着機構２５と、この吸着された薄膜面（バン
プが形成されている薄膜面）１３ａと載置台２６上のウ
エハ１上面との空隙２７にエア−を流入させるエア−供
給機構２８とからなっている。

【００３２】上記プロ−ブカ−ド部材２３は、図３
（ａ）に示すように、薄膜１３がプロ−ブカ−ド部材２
３に緩衝材２４を介して均等負圧で真空吸着する為の真
空室２９と、上記薄膜１３の下面と載置台２６上のウエ
ハ１の上面との空隙に均等圧のエア−を噴射させるエア
−溜まり室２２と、ウエハ１の上面がバンプ６に接触し
た際に発生する衝撃を和らげる緩衝材２４とから形成さ
れている。

【００３３】ここで、上記緩衝材２４は、例えばポリウ
レタン材、ラバ−材等のエラステック材で形成され、上
記プロ−ブカ−ド部材２３の下面に接着層で固定されて
おり、緩衝材２４の下面はウエハ１の上面と平行で、撓
み（平坦度）が例えば３０ミクロンに押さえられてい
る。なお、上記薄膜１３はフレキシブルでそれ自体が複
雑に湾曲してしまうので、上記撓みとは、薄膜１３の湾
曲とねじれ等を含むものである。

【００３４】上記プロ−ブカ−ド部材２３の真空室２９
は、図３（ｂ）に示すように、例えば、外径がφ１２０
ｍｍで、厚さがｔ＝５ｍｍのアルミ材またはセラミック
材からなるプロ−ブカ−ド部材２３の上面に、例えば、
外径がφ６０ｍｍの円柱状の凸部を形成し、この形成し
た凸部上に真空用の気密な真空室２９を形成するように
一方を塞さいだ真空室構成部材３０が装着されている。
更に、この塞いで形成された真空室２９を真空引きする
真空引き孔が開口され、この開口部は負圧調整機構２５
ａを介して真空吸着機構２５に配管部材、例えば内径φ
２ｍｍビニ−ル系配管材で接続されている。

【００３５】更に、上記真空室２９には、プロ−ブカ−
ド部材２３の下面に一体化した緩衝材２４とエア−溜ま
り室２２とを貫通した吸着孔３３が規則正しく開口され
ている。従って、この吸着孔３３により緩衝材２４の緩
衝面に接する薄膜１３、即ちバンプを形成している薄膜
１３の背面を真空室２９の負圧で真空吸引するようにな
っている。

【００３６】上記プロ−ブカ−ド部材２３のエア−溜ま
り室２２は、上記プロ−ブカ−ド部材２３の下面に凹
部、例えば内径φ６０ｍｍ凹部を形成し、この形成した
凹部を例えば外径φ７０ｍｍのキャップ部材２３ａで気
密に塞いで構成されている。このキャップ部材２３ａの
下面に沿って例えば外径φ６５ｍｍ、厚さｔ＝１ｍｍ
で、材質がポリウレタンまたはネオプレン等からなる円
錐台形の緩衝材２４が接着層２４ａで固定されている。

【００３７】図４に示すように、この一体化された緩衝
材２４に接する薄膜１３の裏面には、エア−溜まり室２
２から薄膜１３と載置台２６上のウエハ１上面との空隙
２７エア−を噴射させる噴射孔３２が緩衝材２４および
薄膜１３を貫通して開口されている。この開口された噴
射孔３２はエア−を円滑に流すオリフイス３１が配設さ
れている。

【００３８】このオリフイス３１は、例えば直径ａ＝
１，６〜２ｍｍ、長さｂ＝３ｍｍ、内径ｃ＝１，２ｍ
ｍ、噴射孔ｄ＝０，１〜０，５ｍｍで、ステンレス材で
形成され、図４（ｂ）に示すように、プロ−ブカ−ド部
材２３の噴射孔３２に、プロ−ブカ−ド部材２３から緩
衝材２４に少し入り込む長さで圧入されている。緩衝材
２４の噴射孔径ｅは上記オリフイスの外径ａより小さく
段差が設けられている。この圧入されたオリフイス３１
の内径ｃ、ｄも段差が設けられている。即ち、内側の内
径ｃは噴射口ｄより大きい径で開口されている。また、
オリフイス３１下面の緩衝材２４の下面の薄膜１３の噴
射孔の径ｆは、上記緩衝材２４に開口された噴射孔の径
ｅより大きくなっている。

【００３９】ここで、上記プロ−ブカ−ド部材２３に圧
入されたオリフイス３１の噴射孔径は、緩衝材２４の噴
射孔径ｅおよび薄膜１３の噴射孔径ｆより小さく形成さ
れているので、オリフイス３１の噴射エア−は緩衝材２
４および薄膜１３に干渉せず噴射される。また、オリフ
イス３１を圧入した緩衝材２４下面、および薄膜１３の
噴射孔の上面周辺は接着層で固定されている。このよう
に、周縁のみ接着するので跳返ったエア−は緩衝材２４
と薄膜との間に進入しにくい。

【００４０】ここで、噴射孔の説明をしたが、吸着孔３
３も同様に吸着孔３３の低部は緩衝材２４に少し入込む
長さで圧入し、さらに緩衝材２４の穴は吸着孔３３の外
径より小さく、吸着孔３３の内径より大きく開口されて
いる。この様に構成されたプロ−ブカ−ド部材２３の外
周縁は、図５に示すように傾斜して形成され、そこにコ
ンタクト部材３５がビス３６によって固定され、バンプ
６を形成した薄膜１３の電極部３４がコンタクト部材３
５の電極面と接続するように固定具によって着脱可能に
固定されている。ここでコンタクト部材３５の他端には
上記電極部３４と導通する接続ピン３４ａが形成されて
いる。この接続ピン３４ａがメジャリングケ−ブル１２
を介して中継板１１に導通されている。上記のように設
けられたコンタクト部材３５の電極面に薄膜１３の電極
部３４が接続するように構成されている。

【００４１】上記薄膜１３は、図６に示すように、ポリ
イミド等の異方性絶縁フイルム１３ａに導電層１３ｂを
積層し、更にこの積層した導電層１３ｂ上面にラミネ−
ト１３ｃ等の接着性樹脂層で絶縁されている。例えば外
径φ１００ｍｍ、厚さｔ＝０．３ｍｍの上記薄膜１３の
中央には、例えば外径φ３０ミクロンで、高さｈ＝６０
ｍｍの金属突出物、即ちバンプ６が形成されている。し
かも、薄膜１３の外周縁はバンプ６の存在面と反対面に
円錐台形に曲げられている。

【００４２】また、上記薄膜１３には、載置台２６のウ
エハ１上面と薄膜１３との空隙２７にエア−を噴射させ
る噴射孔３２が規則的に開口されている。そして、薄膜
１３をプロ−ブカ−ド５に取り付ける時の位置合わせす
る位置合わせ部、例えば２箇所の半径が異なる半長孔溝
３７ａ、３７ｂを設け、この半長孔溝３７ａ、３７ｂに
プロ−ブカ−ド側の半長突起（図示せず）が合致し、こ
れにより位置合わせする。ここで、上記薄膜１３に形成
された金属突起物、即ちバンプ６はチップ３の電極パッ
ド２の配列と対応している。

【００４３】本実施例では、上記薄膜１３を円形薄膜と
して略円形の半導体ウエハ上のチップを検査する装置に
ついて説明したが、必ずしもこれに限定されるものでは
なく、上記薄膜は、液晶テレビの画面やノ−トタイプの
パソコンの画面等に使用されるＬＣＤ基板の検査にも適
用することができる。ただし、この場合には四角形状の
薄膜を使用して測定検査した方が効果的である。

【００４４】なお、上記バンプ６は、図７に示すように
例えば外径φ３０ミクロンの銅製の突起物６ａに、ニツ
ケルまたはクロ−ムメッキ６ｂを施し、その外周面にダ
イアモンドパウダ処理６ｃを施し、再度クロ−ムメッキ
６ｄを施し、更にその外周面に金メッキ６ｅを施して形
成され、その外径は約φ６０ミクロンに設定されてい
る。

【００４５】なお、図３（ａ）に示すように上記薄膜１
３は、コンタクト部材３５を介して円錐台状のプロ−ブ
カ−ド部材２３の外周縁に固定具１９を介して例えばビ
ス３６ａ等で取り付けられている。なお、図２に示すよ
うに上記真空吸着機構２５は、プロ−ブカ−ド部材２３
の真空室２９の開口から例えば内径φ２ｍｍのビニ−ル
系配管材等の配管部材を介して接続された負圧調整機構
２５ａに連通し、この負圧調整機構２５ａは制御装置６
０に接続されており、予め制御装置６０にプログラムさ
れた数値により駆動制御される。

【００４６】上記エア−供給機構２８では、工場が常時
設備としての例えば４キロ／平方センチの空気圧がある
エア−供給配管から空気をエア−ドライアで除湿し、エ
ア−フイルタで清浄化し、この清浄化した空気は、エア
−調整機構２８ａを通してプロ−ブカ−ド部材２３のエ
ア−溜まり室２２に供給される。そして、供給された空
気はエア−溜まり室２２から薄膜１３と載置台２６上の
ウエハ１との空隙に流入するように構成されている。

【００４７】次に、本発明の半導体ウエハ検査装置の動
作について説明する。プロ−ビング検査の初期段階にお
いて、ウエハプロ−バ７のウエハカセット内に収納され
たウエハの有無を確認し、ＯＫであればテスト開始信号
をテスタ４側に要求し、テスタ４からウエハプロ−バ７
にテスト開始信号を発信する。そして、ウエハプロ−バ
７側の真空吸着機構２５の正常確認とエア−供給機構２
８の正常を確認する。これらは予めプログラムされた制
御装置６０によって行なわれる。

【００４８】ここで、上記真空吸着機構２５の正常確認
は、プローブカード部材２３に薄膜１３が吸着したこと
の確認まで行う。この薄膜１３に形成したバンプ６の高
さＳ１は、図８（ａ）に示すように例えば４０ミクロン
とする。次に、図９（ａ）に示すように、ウエハカセッ
ト（図示せず）からダミ−ウエハ１ａをハンドリングア
−ム（図示せず）で取り出し、受け渡し位置に待機して
いる載置台２６に受け渡す。この載置台２６は測定部８
に設けたプロ−ブカ−ド５の真下まで移動する。

【００４９】そして、ダミ−ウエハ１ａが載置された載
置台２６を上昇させ、バンプ６にダミ−ウエハ１ａを接
触させる。この接触の検知は、例えばバンプ６とダミ−
ウエハ１ａと載置台２６のル−プ回路の接続検知回路６
１で検知する。この検知の確認と同時に、ダミ−ウエハ
１ａの上昇値およびバンプ６のＺ方向の高さを記憶装置
に記憶する。

【００５０】次に、ダミ−ウエハ１ａを載置台上からア
ンロ−ドして、ウエハカセット（図示せず）からロ−ド
側のハンドリングア−ム（図示せず）によって既に取り
出されて待機しているウエハ１を載置台２６に受け渡
す。載置した載置台２７は測定部８に設けたプロ−ブカ
−ド５の真下まで移動する。この移動の途中でウエハ１
の電極パッド２とバンプ６との位置合わせを図示しない
アライメント装置で行う。

【００５１】図９（ｂ）（ｃ）に示すように、アライメ
ントされたバンプ６とウエハ１上面との距離が予めプロ
グラムしたＨ１、例えば５０ミクロンになるまで載置台
２６を上昇させる。ここで、薄膜１３の下面とウエハ１
上面とは５０ミクロンの空隙であるが、ｈ１＝４０ミク
ロンの高さを有するバンプ６の先端とウエハ１上面とは
１０ミクロンの空隙となる。

【００５２】上記５０ミクロンの空隙の設定は、既にダ
ミ−ウエハ１ａの使用によりバンプ６の先端位置が記憶
されているので、この記憶された高さから５０ミクロン
載置台を降下する位置を認識することにより行われる。
この距離設定の前に、エア−供給機構２８が駆動し、噴
射孔３２に設けたオリフイス３１から適正な噴射エア−
が薄膜１３とウエハ１間の空隙２７に噴射される。

【００５３】この噴射によってウエハ１の上面と薄膜１
３との空隙２７は大気より高圧に成る。この高圧になっ
た領域のフレキシブルな薄膜１３はプロ−ブカ−ド５の
緩衝材２４の下面に倣う。なお、フレキシブルな薄膜１
３は、両方向に対して一定の形状を維持することが困難
であり、どうしても複雑に湾曲してしまう。そこで、こ
の湾曲を緩衝材２４の下面に倣わせることより湾曲を除
去する。薄膜１３の湾曲除去により、薄膜１３に形成し
たバンプ６先端が薄膜１３の下面より低いので、ウエハ
１の上面にはバンプ６のみが接触することになる。

【００５４】更に、図９（ｅ）に示すように、バンプ６
の先端とウエハ１上のチップの電極バッドとの接触位置
から上記載置台を例えばＴ３＝３０ミクロン上昇させ、
３０ミクロンのオ−バドライブを掛ける。このオ−バ−
ドライブによりバンプ６はウエハ１に対して例えば１本
当り３グラムの押圧力を受けて電気的に確実に接続され
る。また、この押圧力によりバンプ６の上端は緩衝材材
２４に埋設する。ここで、上記バンプ６の先端がウエハ
面に接触した時のウエハと薄膜との間の間隙Ｔ１は４０
ミクロンであり、オ−バ−ドライブ後の間隙Ｔ２はほぼ
１０ミクロンになる。

【００５５】なお、本実施例では薄膜１３をウエハ１の
上面と平行にしたものについて説明したが、プロ−ブカ
−ド部材の下面を球面状に形成し、このプロ−ブカ−ド
部材の表面に球面形状に沿って厚さ約１ｍｍの緩衝部材
を設け、この緩衝部材の表面に薄膜を吸着孔で真空吸着
すると共に、ウエハとの間隙に噴射孔から空気を噴射し
ても良い。

【００５６】このようにプロ−ブカ−ドを球面状にする
と、球面に設けたバンプの先端がウエハ面に対して傾斜
した状態で初期接触することになり、その後、例えば３
０ミクロンのオ−バドライブを掛けると、傾斜したバン
プの先端がウエハ面を横ズレし、この横ズレは電極パッ
ド上の酸化膜を削り取り、酸化膜を除去した状態でバン
プと電極パッドが電気的に接続されるので信頼性の高い
プロ−ビングが可能となる。

【００５７】また、図８（ｂ）に示すように、プロ−ブ
カ−ド５の中央の薄膜１３ａの中央を凹型の球面形状に
しても良く、この球状部は薄膜１３が最も湾曲する部分
であり、この部分を真空吸着するように形成する。この
ように凹型の球面形状部を設けると、中央の薄膜１３ａ
が抉れているので、よけいな付着物があっても、それほ
ど神経を使わなくてもプロ−ブカ−ドの取付けが可能と
なる。

【００５８】更に、図８（ｃ）に示すように、球面を有
するプロ−ブカ−ド５の中央の薄膜１３ａのみがウエハ
上面と平行的になるように形成されたプロ−ブカ−ド５
であっても良い。また、上記バンプ６にダイアモンドパ
ウダを付着させれば、バンプ表面に凹凸が形成され、こ
の凹凸がウエハ１の電極パッド２に食い込むように接続
するので、接続が更に強固になる。従って、接続不良が
極めて少なくなる。この場合、載置台２６を距離Ｓ２上
昇させることによりバンプ６ａの先端がウエハ面に接触
する。

【００５９】更に、上記バンプ６ａにダイアモンドパウ
ダを付着させると共にバンプ６ａを傾斜させ、この傾斜
したバンプ６ａをウエハ１ａに接触させると、図８
（ｃ）に一点鎖線で示すようにバンプ６が例えば８ミク
ロンの横ズレを起こし、電極パッド２ａ（図示せず）に
付着した自然酸化膜等を除去して電気的に接続される。
従って、自然酸化膜が生じた電極パッドであっても、特
別な機構を設けることなく酸化膜等を除去して電気的に
接続することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように上記第１の発
明では、保持体に固定された薄膜面と被測定体面の空隙
にエア−を噴射させ、エア−ベアリング構造にし大気よ
り高圧にしたので、被測定体面との対向のフレキシブル
な薄膜の湾曲が除去される。この除去により、薄膜面は
被測定体面と平行を保って位置するので、被測定体面に
薄膜面が触れることなく測定できる。しかも、薄膜面と
被測定体面の空隙にはエア−ベアリング効果が働き、バ
ンプが被測定体に対し均等圧で接続するので、被測定体
に対する接触電気抵抗が均等になり、高精度の測定が可
能になる。

【００６１】また、上記第２の発明では、薄膜を保持台
に負圧で吸着するので、吸着前の薄膜には微小の撓みが
あるが、吸着後には薄膜は均等位置に開口された吸着孔
で吸着固定され、この固定により撓みを薄膜から除去す
ることができる。

【００６２】また、上記第３の発明では、上記バンプに
上記被測定体を接続させる時の衝撃を吸収する緩衝部材
の一面を保持台側に接着し、この緩衝部材の他面は薄膜
と大幅に接着しないので、緩衝部材の材質と薄膜の材質
との熱膨張率の違いによる歪の発生を防止することがで
きる。

【００６３】また、上記第４の発明では、薄膜に形成さ
れたバンプにダイアモンドパウダを付着させたので、被
測定体の電極に一部がめり込んで接続し、接続不良を起
こしにくい。従って、接続の信頼性が向上する。また、
上記第５の発明では、ダイアモンドパウダが付着された
バンプを上記被測定体に対し、傾斜して接続するので、
被測定体に付着した付着物を除去して接続することがで
きる。

【００６４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をウエハプロ−バに用いた一実施例の全
体構成図。

【図２】図１の測定部の説明図。

【図３】図１のプロ−ブカ−ドの分解説明図。

【図４】図１のプロ−ブカ−ドのオリフイスの説明図。

【図５】図１のプロ−ブカ−ドと薄膜の固定方法を示す
取付説明図。

【図６】図１のプロ−ブカ−ドの薄膜の構造を示す説明
図。

【図７】図１のプロ−ブカ−ドのバンプの構造を示す説
明図。

【図８】（ａ）は上記実施例の動作を示す説明図、
（ｂ）（ｃ）は図１の他のプロ−ブカ−ドの説明図。

【図９】図１のウエハプロ−バの動作説明図。

【図１０】従来のプロ−ブカ−ドの説明図である。

【符号の説明】

１…ウエハ（被測定体） ２…電極パッド ４…テスタ ５…プロ−ブカ−ド ６…バンプ ７…ウエハプロ−バ ８…測定部 １３…薄膜 １６…リングインサ−ト １７…ＸＹステ−ジ １８…昇降機構 １９…固定具 ２０…スラストベアリング ２１…補強板 ２２…エア−溜まり室 ２３…プロ−ブカ−ド部材（保持台） ２４…緩衝材（緩衝部材） ２５…真空吸着機構 ２５ａ…負圧調整機構 ２７…空隙 ２８…エア−供給機構 ２８ａ…エア−調整機構 ２９…真空室 ３０…真空室構成部材 ３１…オリフイス ３２…噴射孔 ３３…吸着孔 ３４…電極部 ３５…コンタクト部材 ３６…ビス

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定体の対向面に薄膜が保持される保
   持台を設け、この保持台に薄膜を配設し、この薄膜に形
   成されたバンプが上記被測定体と接続して上記被測定体
   の電気的特性を検査する装置において、 上記被測定体の被測定体面と上記薄膜の薄膜面との空隙
   に適正な噴射量を噴射するエア−調整機構と、この調整
   機構で調整されたエア−を空隙に噴射し、この噴射した
   エア−で上記空隙の圧力を大気より高めるエア−供給機
   構とから成り、このエア−の圧力により薄膜面の撓みを
   除去することを特徴とするプロ−ブ装置。
2. 【請求項２】 被測定体の対向面に薄膜が保持される保
   持台を設け、この保持台に薄膜を配設し、この薄膜に形
   成されたバンプが上記被測定体と接続して上記被測定体
   の電気的特性を検査する装置において、 上記保持台に開口された吸着孔で上記薄膜を上記保持台
   に吸着する真空吸着機構と、上記保持台に上記薄膜を適
   正負圧で吸着するように負圧を調整する負圧調整機構と
   から成り、上記真空吸着機構による負圧で上記薄膜の裏
   面を吸引して薄膜面の撓みを除去することを特徴とする
   プロ−ブ装置。
3. 【請求項３】 上記バンプと被測定体との接触時の衝撃
   を吸収する緩衝部材を設け、この緩衝部材の一面を上記
   保持台の上記被測定体の対向面に接着層を介して接着
   し、上記緩衝部材の他面が上記薄膜を押圧するように上
   記薄膜の外周を上記保持台に固定したことを特徴とする
   請求項１または２に記載のプロ−ブ装置。
4. 【請求項４】 上記薄膜に形成された上記バンプは銅バ
   ンプにニッケルまたはクロム鍍金を施し、この鍍金にダ
   イアモンドパウダを付着させ、更にクロム鍍金を施し、
   更にまた金鍍金を施したことを特徴とする請求項１乃至
   ３のいずれか１項に記載のプロ−ブ装置。
5. 【請求項５】 ダイアモンドパウダが付着された上記バ
   ンプを上記被測定体に対して傾斜させて設けたことを特
   徴とする請求項４に記載のプロ−ブ装置。