JPH07201935A - プローブカード及び検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のプローブユニットを組み合わせてプロ
ーブカードを構成することにより、１回または少数回
（例えば２〜３回）の接触でウェーハ上のすべてのチッ
プに接触可能にして、検査時間を短縮する。 【構成】 ウェーハ１２には５行×１１列のチップ１４
が形成されており、これに対応して、プローブカードは
１１個のプローブユニット１０を備えている。プローブ
カード全体としては、ウェーハ１２上のすべてのメモリ
チップの電極に同時に接触できるだけのプローブ針を備
えている。各プローブユニットの配線板は、ウェーハ１
２の表面に対して垂直方向に延びている。ウェーハ１２
をプローブカードに押し付けると、すべてのチップの電
極がプローブ針に接触する。そして、テスタを用いて全
チップの検査を並列に実行する。これにより、１回の検
査時間でウェーハ上の全チップの検査が完了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はウェーハ上の多数の集
積回路チップを検査するためのプローブカードに関し、
また、これを用いた検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＲＡＭやＳＲＡＭなどのＩＣメモリの
分野では高集積化がどんどん進み、それに伴って、これ
らのメモリを検査する時間も長くなる傾向にある。ＩＣ
メモリは、一般に、Ｓｉウェーハ上に同一のチップの形
で多数形成される。そして、ウェーハの状態で検査され
てから、ダイシングにより個別のチップに分離される。
ウェーハ上の多数のチップを検査するにはプローブカー
ドとテスタとが用いられる。すなわち、プローブカード
のプローブ針でチップの電極に接触し、テスト回路を有
するテスタによって各チップの検査が実行される。

【０００３】プローブカードのプローブ針は、検査すべ
きチップの電極配置に対応するように配列されていて、
ひとつのチップのすべての被接触電極に同時にプローブ
針が接触するようになっている。

【０００４】ウェーハ上の多数のチップを検査するには
次のようにする。まず、検査すべき最初のチップの電極
に対面するようにプローブカードとウェーハとの相対位
置関係を位置決めする。そして、プローブカードのプロ
ーブ針を被検査チップの電極に押し付けて検査を実行す
る。次に、別のチップに対してプローブカードを位置決
めして同様の検査を実行する。このようにして、順次チ
ップを検査していく。

【０００５】しかし、このようにひとつずつチップを検
査していくと、ウェーハ上のすべてのチップを検査する
には非常に時間がかかる。しかも、メモリの高集積化が
進むにつれて、ひとつのチップを検査する時間が長くな
っているので、ウェーハ上のすべてのチップを検査する
のに要する時間は非常に長くなる傾向にある。

【０００６】ところで、ウェーハ１枚当りの検査時間が
長くなる場合に、複数のテスタを用いて複数のウェーハ
を同時に検査すれば、全体として検査時間の短縮にな
る。しかし、テスタは高価であり、設備費用の負担が大
きくなる。

【０００７】そこで、ウェーハ１枚当りの検査時間を短
縮できるように、数個のチップに同時に接触できるよう
にしたプローブカードが開発されてきた。現在では、最
大１６個のチップに同時に接触できるようなプローブカ
ードが知られている。ひとつのチップに４０個の被接触
電極があると仮定すると、１６個のチップに同時に接触
可能なプローブカードには、４０×１６＝６４０本のプ
ローブ針が設けられていることになる。このようなプロ
ーブカードを用いるときは、テスタ側にも、１６個のチ
ップに対して同時に信号を出力し、かつ、１６個のチッ
プから同時に信号を受けて、並列に検査処理を実行でき
るような機能を設けることが必要である。このようにし
て複数チップを同時に検査することにより、検査時間は
格段に短縮された。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
複数チップの同時検査を実行しても、まだ不十分であ
る。例えば、８インチのＳｉウェーハに２５０個のチッ
プが形成されているとすると、１６個のチップを同時に
検査しても、ウェーハ上のすべてのチップを検査するに
は、少なくとも１６回の検査が必要となる。この場合
に、１回の検査時間が２０分だとすると、ウェーハ上の
すべてのチップを検査するには、少なくとも３２０分か
かることになる。さらに、１６回の検査のそれぞれの間
には、ウェーハとプローブカードとの位置決め作業が必
要となり、所要時間はもっと増加する。

【０００９】そこで、ウェーハ上のすべてのチップの電
極に同時に接触可能なプローブカードを開発することが
当然考えられる。しかし、極めて多数のプローブ針をひ
とつのプローブカードに固着して、ウェーハ上のあらゆ
る位置にあるチップのすべての電極にプローブ針を正し
く接触させるようにするのは、次のような理由で、ほと
んど不可能である。まず、プローブ針が非常に多数にな
ってしまう。各チップに４０個の電極があってチップが
２５０個ある場合には、１万本のプローブ針が必要にな
る。これだけの多数のプローブ針を、ひとつのプローブ
カードの上に固着して、かつこれを正確に位置出しする
ことは、非常に困難である。また、もしできたとして
も、非常に高価なものになる。さらに、プローブ針を直
接支持する支持台も非常に大きくなるので、この支持台
が熱膨張や外力によって変形しやすくなる問題もある。
支持台が変形すると、プローブ針の設定位置がずれるこ
とになる。さらに、極めて多数のプローブ針と、そのた
めの多数の配線とが存在するので、これらのどこかで故
障が生じる可能性も高くなる。そして、この故障が原因
で高価なプローブカード全体を交換するような事態にな
れば、その損害は非常に大きくなる。

【００１０】この発明は上述の問題点を解消するために
なされたものであり、その目的は、１回または少数回
（例えば２〜３回）の接触でウェーハ上のすべてのチッ
プに接触可能なプローブカードを提供することにある。
この発明の別の目的は、複数のプローブユニットを組み
合わせることによって、製造が容易で、かつ、多数のチ
ップに同時に接触可能なプローブカードを提供すること
にある。この発明のさらに別の目的は、ウェーハ上の多
数のメモリチップを短時間で検査する検査方法を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明のプローブカー
ドは、複数のプローブユニットと、これらのプローブユ
ニットを支持する基台と、前記プローブユニットと外部
のテスタとを電気的に接続するための配線板とを備えて
いる。そして、前記プローブユニットは、複数の集積回
路チップの電極に同時に接触可能な多数のプローブ針
と、前記ウェーハの表面に対して垂直方向に延びる配線
板と、プローブユニットを前記基台に取り付けるための
支持体とを備えている。

【００１２】プローブユニットの個数は特に制限はない
が、ウェーハ上のチップがＮ行×Ｍ列で配置されている
とすると、プローブユニットの個数は、Ｎ個，Ｍ個，
（Ｎ／２）個，（Ｍ／２）個などの個数が好ましい。例
えば、８インチのウェーハ上に１２行×２４列でチップ
が配列されている場合には、プローブユニットの個数
は、６個、１２個、２４個などの個数が好ましい。実際
にはチップ上の電極の配列方向に応じて、プローブユニ
ットをＮ個（またはその２分の１など）にするかＭ個
（またはその２分の１など）にするかが決まってくる。

【００１３】このプローブカードで検査する対象はウェ
ーハ上の多数の集積回路チップであり、その集積回路の
種類に特に制限はないが、ＤＲＡＭやＳＲＡＭなどのメ
モリチップに対しては特に有効である。

【００１４】この発明では、ひとつのプローブユニット
に属するすべてのプローブ針の先端を、１本の直線上
か、あるいは、平行な２本の直線上に配列することがで
きる。検査すべきチップの電極がチップの中央に１列に
配列されている場合には、プローブ針の先端は１本の直
線上に配列するのが好ましい。また、検査すべきチップ
の電極がチップの両側に２列に配列されている場合に
は、プローブ針の先端は平行な２本の直線上に配列する
のが好ましい。

【００１５】この発明において、プローブカードの基台
は環状に形成することができ、この基台の中央の開口部
に前記プローブユニットの前記支持台を差し渡して、す
べてのプローブユニットを互いに平行に配置することが
できる。「環状」とは、中央に開口を備える形状を指
し、その外形は特に限定されないが、典型的には円形の
外形とすることが最適であり、必要に応じて矩形などの
その他の外形とすることができる。

【００１６】この発明の検査方法は、上述のプローブカ
ードを用いて、ウェーハ上に形成した多数の同一のメモ
リチップを１回または２回の同時検査によってすべて検
査するようにしたものである。

【００１７】

【作用】複数のプローブユニットを組み合わせてひとつ
のプローブカードを構成したことにより、極めて多数の
プローブ針を有するプローブカードを従来と同様の技術
で製造できる。すなわち、各プローブユニットを別個に
製造することができ、プローブ針の位置出し作業が従来
と同様の技術で可能となる。また、プローブユニット自
体の大きさがあまり大きくならず、プローブ針を２次元
平面の広い範囲内で多数配列させる必要がなくなる。例
えば、プローブユニットに設けるプローブ針の先端は、
１列か２列に並ぶようにすることができ、プローブ針の
配列固定も比較的容易である。

【００１８】いずれかのプローブユニットが故障した場
合には、そのプローブユニットを交換するだけで足り
る。また、プローブユニットのいくつかは互いに同一の
構成とすることができ、その場合は、互換性もある。

【００１９】プローブユニットの配線板はウェーハの表
面に対して垂直方向に延びているので、プローブユニッ
トを密に並べて配置することが可能になる。ウェーハ上
の隣り合うチップを同時に検査するためには、隣り合う
プローブユニットの間隔は、チップの寸法程度にする必
要がある。したがって、プローブユニットの配線板をウ
ェーハの表面に平行に配置することはほとんど不可能に
なり、この発明のようにウェーハの表面に対して垂直に
配置することが必要となる。

【００２０】この発明のプローブカードは次のようにし
て用いる。ウェーハとプローブカードとの相対位置関係
を位置決めしたら、プローブカードのプローブ針をウェ
ーハに押し付ける。このとき、ウェーハ上のすべてのチ
ップの電極がプローブ針に接触する。そして、すべての
チップの検査を同時に実行する。あるいは、ウェーハ上
の全体のチップ数の２分の１のチップにプローブ針を接
触させて、これらを同時に検査し、その後、ウェーハを
所定距離だけ移動させて、残りの半分のチップを同時に
検査する。このように分割して検査する場合には、２分
の１に分割する以外にも、３分の１または４分の１など
に分割して、少数回に分けて検査を実行してもよい。た
だし、多数回に分けて検査をすると、検査時間の短縮の
効果が薄れるので、せいぜい、１回または２回の同時検
査で、すべてのチップの検査が完了するのが最も効果的
である。

【００２１】

【実施例】図１は、この発明の一実施例のプローブカー
ドにおいて、プローブユニットの配列を示す側面断面図
である。なお、この図では、図面を見易くするために、
プローブユニットの個数及びウェーハ上のチップの個数
を少なくしているが、実際には、これらの個数はもっと
多くなるのが普通である。

【００２２】図１において、このプローブカードは１１
個のプローブユニット１０を備えている。検査すべきウ
ェーハ１２（これは斜視図としてある。）には５行×１
１列のチップ１４が形成されている。そして、この１１
列のチップに対応して１１個のプローブユニット１０が
設けられている。なお、ウェーハ１２は円形なので、５
行×１１列のチップ（全部で５５個）のうち、四隅に相
当する領域には、チップが形成されていない。したがっ
て、図面では３９個のチップが形成されている。

【００２３】各チップ１４には、その中央に１列の電極
が配置されていて、プローブユニット１０のプローブ針
１６は、その中央の電極に接触するようになっている。

【００２４】図２は、ひとつのプローブユニット１０を
下から見た斜視図である。プローブ針１６の先端は１本
の直線上に配列されている。この図示したプローブユニ
ット１０は、図１のウェーハ１２の中央のチップ列１８
に対応するものであり、このチップ列１８に属する５個
のチップの電極に対応するすべてのプローブ針を備えて
いる。ひとつのチップに４０個の電極があると仮定する
と、４０×５＝２００本のプローブ針がある。

【００２５】プローブユニット１０の金属製の支持体２
０の両端には取り付け部２２が一体に形成されていて、
この取り付け部２２には、ネジを挿入する孔２４があい
ている。正面側に見える孔２６には、ネジをロックする
ためのロック剤を充填することができる。支持体２０は
線膨張率の小さい金属（例えば、商品名ノビナイト）で
作られている。

【００２６】支持体２０にはセラミック製のプローブ針
支持台２８が接着剤で固定され、このプローブ針支持台
２８にプローブ針１６が樹脂３０で固着されている。ま
た、支持体２０には配線板３２が固定されている。この
配線板３２は、検査すべきウェーハの表面に対して垂直
方向（図面では上下方向）に延びている。この配線板３
２の上縁３４と両側の側縁３６，３７には多数の電極３
８が形成されている。これらの電極３８は、配線板３２
の内部の配線パターンを経由してプローブ針１６につな
がっている。

【００２７】図３は、プローブユニット１０の拡大側面
断面図である。支持体２０に配線板３２とプローブ針支
持台２８が固定され、このプローブ針支持台２８にプロ
ーブ針１６が樹脂３０で固着されている。プローブ針１
６の基端は配線板３２上の電極４０に接続され、配線板
３２の内部の配線パターン４２を経由して、配線板３２
の上縁または側縁の電極３８に接続されている。配線板
３２の上縁と側縁にはコネクタ４４を結合することがで
きて、このコネクタ４４の配線は、プローブカードの基
台に設けた配線板と接続することができる。

【００２８】配線板３２の背面には所定個数のリレー４
６が固定されている。このリレー４６の個数は、プロー
ブユニット１０が１度に接触可能なチップ数（この実施
例では５個）に等しい。検査中に何らかの原因で特定の
チップに過大電流が流れた場合には、そのチップに対応
するリレー４６が遮断されて、問題のチップがテスタか
ら切り離されるようになっている。

【００２９】図４は、プローブユニット１０の一部の正
面断面図であり、プローブカードの基台４８に取り付け
た状態を示している。なお、プローブカードの基台側は
断面図で示してある。プローブユニット１０の支持体２
０の取り付け部２２は、プローブカードの基台４８にネ
ジ５０で固定される。また、ネジ５０の緩みを防ぐため
に、孔２６からロック剤を充填することができる。

【００３０】ウェーハチャック５２の上にはウェーハ１
２が吸着固定され、プローブユニット１０のプローブ針
１６の先端がウェーハ１２上のチップの電極に接触す
る。プローブ針１６は配線板３２を経由して電極３８に
つながり、さらにコネクタ４４を経由して、プローブカ
ードの基台４８上の配線板５６の内側電極５８につなが
っている。この内側電極５８は配線板５６の内部の配線
パターン６０を経由して外側電極６２につながってい
る。この外側電極６２にテスタの端子（ポゴピン）６４
が押し付けられるようになっている。

【００３１】プローブユニット１０の配線板３２がウェ
ーハ１２の表面に対して垂直に配置されているのに対し
て、基台４８の上の配線板５６はウェーハ１２の表面に
平行に配置されている。これらの配線板３２，５６は、
多数の配線経路を必要とするので、必要に応じて多層配
線パターンとすることができる。

【００３２】図５はプローブカードの全体を示す平面図
である。ただし、プローブユニット１０は一点鎖線で示
してある。プローブカードの基台は円形の環状であり、
その中央には、開口６６が形成されている。この開口６
６の近傍にプローブユニット１０の支持体の取り付け部
２２が固定される。基台の上に固定された円環状の配線
板５６の上面には、内側電極５８と外側電極６０が周方
向に密に配置されている。なお、内側電極５８は図面で
はコネクタの形状として描いてある。

【００３３】各プローブユニット１０の支持台は、基台
の中央の開口６６に差し渡されていて、互いに平行に配
置されている。各プローブユニットの長さは、対応する
ウェーハ部分に応じて異なった寸法となっている。すな
わち、中央に配置される５個のプローブユニットは５個
のチップをカバーするように長くなっており、その外側
の合計４個のプローブユニットは３個のチップをカバー
するような長さになっており、一番外側の合計２個のプ
ローブユニットは１個のチップをカバーするように短く
なっている。そして、互いに長さの等しいプローブユニ
ットは互いに同一の構成になっていて互換性がある。

【００３４】次に、このプローブカードの使用方法を説
明する。図４において、ウェーハ１２にはＤＲＡＭまた
はＳＲＡＭからなる多数の同一のメモリチップが形成さ
れている。プローブカードは１１個のプローブユニット
を備えていて、全体として、ウェーハ１２上のすべての
メモリチップの電極に同時に接触できるだけのプローブ
針を備えている。プローブカードに対してウェーハ１２
を位置決めしてから、ウェーハ１２をプローブカードに
押し付けると、すべてのチップの電極がプローブ針に接
触する。そして、テスタを用いてすべてのチップを同時
に検査する。テスタではチップの個数分の検査を並列に
実行する。このようにして、１回の検査時間で、ウェー
ハ上のすべてのチップの検査が完了し、検査時間が格段
に短縮される。

【００３５】図６はこの発明の第２実施例における図１
と同様の側面断面図である。この実施例では、検査すべ
きウェーハ１２ａ上の各チップ１４ａが、両側に２列の
電極を備えている。この電極配置に対応して、プローブ
ユニット１０ａは２列のプローブ針１６ａを備えてい
る。すなわち、ひとつのプローブユニット１０ａに属す
るプローブ針１６ａの先端は、平行な２本の直線上に配
列されている。また、５個のプローブユニット１０ａ
は、ひとつおきのチップ列に対応するように配置されて
いる。したがって、このプローブカードを用いてウェー
ハ１２ａ上のチップを検査するには、２回の同時検査が
必要となる。すなわち、最初の検査で、第１列、第３
列、第５列、第７列、第９列、第１１列のチップをすべ
て同時に検査する。次に、ウェーハ１２ａをチップ幅分
だけ矢印７０の方向に移動して、第２列、第４列、第６
列、第８列、第１０列のチップを同時に検査する。

【００３６】図７はこの発明の第３実施例における図１
と同様の側面断面図である。この実施例では、検査すべ
きウェーハ１２は図１のものと全く同じであるが、プロ
ーブユニット１０の個数を５個にしている。そして、１
列おきのチップを同時に検査するようになっている。し
たがって、図６に示す第２実施例と同様に、２回の同時
検査でウェーハ上のすべてのチップの検査が完了する。

【００３７】この発明のプローブカードを用いると、検
査時間が短縮されるだけでなく、ウェーハとプローブカ
ードとの相対移動機構が極めて簡単になる。図１に示す
方式のように１回の検査でウェーハ上のすべてのチップ
の検査が完了する場合には、ウェーハとプローブカード
とを相対位置関係を順次変更してチップを順次検査する
ようなことが必要なくなり、大きな距離を移動するため
の相対移動機構は全く不要になる。最初の位置決めのた
めの数ｍｍ程度の相対移動機能があれば十分である。ま
た、図６や図７に示すような２回の同時検査を必要とす
る方式においても、せいぜい一つのチップ幅程度の相対
移動機能があれば足りる。

【００３８】図８は、本発明のプローブカードを適用す
るのに効果的な実際のウェーハの平面図である。このＳ
ｉウェーハ１２ｂは、１２行×２４列のチップ配列をも
ち、全部で２３２個のチップ１４ｂがある。このウェー
ハを図１の方式で検査する場合には、２４個のプローブ
ユニットを必要とする。また、図６または図７の方式で
検査する場合には１２個のプローブユニットが必要とな
る。

【００３９】

【発明の効果】この発明によれば、ウェーハ上のすべて
のチップを１回または少数回の同時検査で検査が完了
し、検査時間が格段に短縮される。また、複数のプロー
ブユニットを組み合わせたことにより、極めて多数のプ
ローブ針を有するプローブカードを従来と同様の技術で
製造できるようになり、また、故障時にも問題のプロー
ブカードだけを交換できるようになった。さらに、プロ
ーブユニットの配線板をウェーハの表面に対して垂直に
配置したことにより、複数のプローブユニットを密に配
置することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のプローブカードのプロー
ブユニットの配列を示す側面断面図である。

【図２】プローブユニットを下から見た斜視図である。

【図３】プローブユニットの拡大側面断面図である。

【図４】プローブユニットの一部の正面断面図である。

【図５】プローブカードの全体を示す平面図である。

【図６】この発明の第２実施例における図１と同様の側
面断面図である。

【図７】この発明の第３実施例における図１と同様の側
面断面図である。

【図８】本発明のプローブカードを適用するのに効果的
な実際のウェーハの平面図である。

【符号の説明】

１０ プローブユニット １２ ウェーハ １４ チップ １６ プローブ針 ２０ 支持体 ２２ 取り付け部 ２８ プローブ針支持台 ３０ 樹脂 ３２ 配線板 ４８ 基台 ５０ ネジ ５２ ウェーハチャック ５６ 配線板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハ上の多数の集積回路チップを検
   査するためのプローブカードにおいて、 複数のプローブユニットと、これらのプローブユニット
   を支持する基台と、前記プローブユニットと外部のテス
   タとを電気的に接続するための配線板とを備え、 前記プローブユニットは、複数の集積回路チップの電極
   に同時に接触可能な多数のプローブ針と、前記ウェーハ
   の表面に対して垂直方向に延びる配線板と、プローブユ
   ニットを前記基台に取り付けるための支持体とを備える
   ことを特徴とするプローブカード。
2. 【請求項２】 ひとつのプローブユニットに属するすべ
   てのプローブ針の先端を、１本の直線上に配列したこと
   を特徴とする請求項１記載のプローブカード。
3. 【請求項３】 ひとつのプローブユニットに属するすべ
   てのプローブ針の先端を、平行な２本の直線上に配列し
   たことを特徴とする請求項１記載のプローブカード。
4. 【請求項４】 前記基台を環状に形成して、この基台の
   中央の開口部に前記プローブユニットの前記支持台を差
   し渡し、すべてのプローブユニットを互いに平行に配置
   したことを特徴とする請求項１記載のプローブカード。
5. 【請求項５】 請求項１記載のプローブカードを用い
   て、ウェーハ上に形成した多数の同一のメモリチップを
   １回または２回の同時検査によってすべて検査すること
   を特徴とする検査方法。