JPH0754817B2

JPH0754817B2 - 半導体検査装置

Info

Publication number: JPH0754817B2
Application number: JP63060599A
Authority: JP
Inventors: 憲政大窪; 敬一横田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1988-03-16
Filing date: 1988-03-16
Publication date: 1995-06-07
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: JPH01235345A

Description

【発明の詳細な説明】発明の目的（産業上の利用分野）本発明は、半導体ウエハ上に完成された半導体装置やIC
（集積回路）、LSI（大規模集積回路）などの特性試験
に用いられる試験及び検査装置に関し、特に、プローブ
カードの触針（プローブ）を用いてこれらの被測定テバ
イスの良・不良、電気特性を試験・検査するための装置
に関するものである。

（従来の技術）従来、例えば、プローブカードの接触針を用いる半導体
ウエハ上に完成された半導体装置の検査測定装置（ウエ
ハプローバ）は、第３図及び第４図（Ａ）（Ｂ）に示す
ように、ドライバ部DRとコンパレータ部CMとから成りピ
ンエレクトロニクス部PE及び周辺回路基盤等を内蔵した
テストヘッド31を、テスタ32から分離移動してウエハプ
ローバ33上に直接乗せ、ウエハ34の被測定デバイスDUT
とテストヘッド31に内蔵したピンエレクトロニクス部PE
を、探触針（プローブ）35を有するプローブカード36と
パフォーマンスボード37との間に設けた双方向プローブ
コンタクトピン39により電気的に接続し、テスタ32とピ
ンエレクトロニクス部PEを接続ケーブル等で接続してい
る。なお、第４図（Ａ）（Ｂ）において、37はピンエレ
クトロニクス部PEとの接続を行うパフォーマンスボー
ド、38は多数の双方向プローブコンタクトピン39が埋め
込まれ、かつプローブカード36とパフォーマンスボード
37との接続を行うフロッグリング、40はプローブカード
36が取付けられるインサートリング、41はリングスペー
サである。この装置において、ピンエレクトロニクス部
PEは、第５図に示すように、ウエハ上のIC・LSI等（被
測定デバイス）DUTにテストプログラム通りの電圧・タ
イミングを与えるドライバ部DRと、該被測定デバイスDU
Tからの出力が「１」であるか「０」であるかを比較す
る出力判定回路であるコンパレータ部CMとから成るもの
で、配線長を短縮しインピーダンス不整合による波形歪
みを防止してプローブカード36のプローブ（探触針）35
による被測定デバイスDUTの測定波形を忠実に再現し、
高速テストを実行すべく、上記のように移動可能なテス
トヘッド31に内蔵して、検査時はテストヘッド31ごとピ
ンエレクトロニクス部PEを移動させプローブカード36の
近接上部位置に配置して検査を行うよう構成されてい
る。

また、第６図に示す検査装置は、上記従来の技術以前に
おいて採用されていたもので、同図に示すように、ピン
エレクトロニクス部PEをテスタ32に内蔵し、ウエハプロ
ーバ33とピンエレクトロニクス部PE間をケーブルコネク
タ42等により長い接続ケーブルで電気的に結んだもので
ある。

（発明が解決しようとする技術的課題）しかしながら、第３図乃至第５図に示すようにドライバ
部DRとコンパレータ部CMとから成るピンエレクトロニク
ス部PEを、検査時にプローブカード36近傍位置に移動す
るテストヘッド31に内蔵した場合には、テストヘッド31
の重量が嵩むと同時に大型化し、操作性の悪化、テスト
ヘッド31移動の際の異常振動の発生、テストヘッド31移
動機構の負担増等の問題が生じる。しかも、近年のLSI
等の高集積化、外部端子の多ピン化への対応、半導体ウ
エハ段階での半導体装置の高速テストの要請などによる
プローブ35の放射状多針化等により、テストヘッド31内
の測定周辺回路基盤もそれに合わせて複雑化・大型化
し、ピンエレクトロニクス部PEを含むテストヘッド部31
の重量は益々増加する傾向にあり、その対応が困難にな
っていた。また、このことは、ウエハプローバに限ら
ず、ICハンドラにおいても同様の問題が生じていた。

また、第６図に示すように、ピンエレクトロニクス部PE
をテスタ32に内蔵し、離れたウエハプローバ33から長い
ケーブルで両者を接続したのでは、波形の遅延及びケー
ブル接続間でのインピーダンス不整合による波形歪等が
生じるため、検査精度が悪化し、検査速度を低下せし
め、現在における検査精度、検査速度の水準を到底満た
すことができない。

本発明は、上記従来の技術的欠陥に鑑み発明されたもの
で、その目的とするところは、近年の検査装置における
ピンエレクトロニクス部を含むテストヘッドの不可避的
な重量増、大型化という技術的課題を解決してテストヘ
ッドの軽量化、小型化を図り、もって従来の種々の弊害
を防止し、しかも検査精度を落すことのない半導体検査
装置を提供することにある。

発明の構成（課題を解決するための手段）本発明は、上記課題を解決するため、次の構成を採用し
た。

すなわち、半導体被測定デバイスの試験及び検査装置で
あって、テスタとプローブカードを有するテストヘッド
とを備え、前記テスタとプローブカード間の測定信号の
授受等を行うピンエレクトロニクス部のコンパレータ部
を前記テストヘッドに設け、一方、ピンエレクトロニク
ス部のドライブ部をテストヘッドとテスタとの間に介挿
した。

また、被測定デバイスからの測定信号を増幅器を介して
コンパレータ部に入力するよう構成した。

（作用）以上のような本発明によれば、テストヘッドには相当の
重量を有するドライバ部が内蔵されないので、テストヘ
ッドが軽量化、小型化し、検査装置の操作性が著しく向
上する。このテストヘッドの軽量化により、検査装置の
回転機構部なども小型のもので十分となる。また、ドラ
イバ部の発熱による被測定デバイスへの影響が全くなく
なるので、テストヘッド内の冷却ファンも不要となって
一層小型、軽量化でき、又、ファンの振動によるプロー
バの触針時のウエハ損傷、ファンによるゴミの落下の影
響によるウエハの品質不良などがおきない。

このように小型化、軽量化されることにより、更に、被
測定デバイスとコンパレータ部との測定距離も短縮で
き、プローブで測定された信号を測定時に直ちに外部か
ら観察してプローブの操作性を高めることも可能とな
る。なお、同時に行う外観目視検査において、マイクロ
スコープの視野が広がって操作性が良好となる。

また、被測定デバイスの近傍位置で測定波形がコパレー
タ部に入力されるため、被測定デバイスの測定精度、検
査精度は従来とほぼ変わらず、テストの高速化も満たす
ことができ、現在の精度水準、速度水準をクリアする。
なお、該被測定デバイス近傍に配置した増幅器を介し
て、被測定デバイスからの測定信号をコパレータ部に入
力するようにすれば、回路上のインピーダンスのマッチ
ングを取り、更に測定結果が安定する。

（実施例）以下に、本発明の一実施例を図面を参照しつつ説明す
る。

第１図は、本発明をウエハプローバに適用した一実施例
を示す説明図であり、同図のいて、１はウエハプローバ
で、特に詳細に図示しないが、例えばストロープディス
トリビュータ回路、ストローブ選択回路、コンパレータ
回路、ハイレベル比較器ピン間タイミング調整回路、ロ
ーレベル比較器ピン間タイミング調整回路、ハイレベル
比較器、ローレベル比較器、D/A変換回路等から成り、
テスト結果と標準データの比較を行う出力信号判定回路
であるコンパレータ部CM及び周辺回路基盤を内蔵し被測
定デバイスDUTの各種電気的特性テストの総合制御を行
うテストヘッド２を、テスタ３から分離してウエハプロ
ーバ１上のプローブカード４近傍位置に直接乗せてい
る。そして、従来のウエハプローバ同様、ウエハ５の被
測定デバイスDUTとテストヘッド２を多数のプローブ
（探触針）を有するプローブカード４とパフォーマンス
ボードとの間に設けた双方向プローブコンタクトピンに
より電気的に接続し、テスタ３とテストヘッド２を接続
ケーブル等で接続している。

なお、本発明の検査装置を適用する場合、構造的には、
必ずしも上記したようなものである必要はない。

本実施例において、上記テストヘッド２には、周辺回路
基盤と従来のピンエレクトロニクス部PEのうちの上記コ
ンパレータCM部のみを内蔵し、例えばタイミング発生回
路、クロックディストリビュータ回路、クロック選択回
路、波形モジュレーション回路、ピン間タイミング調整
回路、ドライバ駆動回路、D/A変換回路等から成り、制
御信号により被測定デバイスにテストプログラムどおり
の電圧、タイミング等を与えるドライバ部DRは、このピ
ンエレクトロニクス部PEから除去し、テストヘッド２外
の、テスタ３とテストヘッド２の接続ケーブルの途中に
配置している。このようにテストヘッド２に内蔵される
コパレータ部CMは、プローブカード４のプローブ及び周
辺回路基盤を通る測定信号を比較して結果を接続ケーブ
ルを介してテスタ３に送信する。この場合、テストヘッ
ド２（したがって、コンパレータ部CM）は被測定デバイ
スDUTのごとく近傍位置に位置するから、プローブによ
る測定信号のコンパレートに際し障害が生じることはな
く、検査のスピードも遅れず、ほぼ従来と同様の精度を
保持できる。なお、上記コンパレータ部CMは、高精度の
タイミング補正機構その他の回路が組み込まれたもので
あってもよい。

また、テスタ３とテストヘッド２の接続ケーブルの途中
に配置した上記ドライバ部DRにより、テスタ３との測定
信号等の信号授受を行うか、ドライバ部DRをこのように
ウエハプローバ１のプローピングエリア外に位置させて
も、ドライバ部DRとしての機能が損なわれることはな
い。

第２図は、本発明の他の実施例における被測定デバイス
DUTとコンパレータ部CM、ドライバ部DRの接続関係を示
す部分回路図であり、図中PAは、被測定デバイスとコン
パレータ部CMとの間に設けられたプリアンプである。本
実施例では、同図に示すように、被測定デバイスDUTの
近傍位置の更にプリアンプを設けることにより、ドライ
バ部DRと被測定デバイスDUTとの距離を離した場合によ
り対応させて、回路上のインピーダンスのマッチングを
取るものである。

また、上記各実施例においては、コンパレータ部CMをテ
ストヘッド２に内蔵しているが、必ずしもテストヘッド
２に内蔵する必要はなく、例えばコンパレータ部CMをプ
ローブカード４に実装して更にプローブの最短距離にコ
パレータ部CMを位置させるよう構成することもでき、測
定精度の面からいえばその方が望ましい。また、プロー
ブカード４を取付けるヘッドプレードにコンパレータ部
CMを実装するよう構成してもよく、コンパレータ部CMが
測定時において被測定デバイスDUTになるべく近いプロ
ーピングエリア内に位置するようにすれば、検査時に移
動して位置するよう構成しても、固定的に位置するよう
構成してもよい。

次に上記実施例の作用について説明する。

以上のような本実施例によれば、テストヘッド２には相
当の重量を有するドライバ部DRが内蔵されないので、テ
ストヘッド２が軽量化、小型化し、検査装置の操作性が
著しく向上する。このテストヘッド２の軽量化により、
ウエハプローバ１の回転機構部なども小型のもので十分
となる。また、ドライバ部DRの発熱による半導体ウエハ
５上の半導体装置への影響が全くなくなるので、テスト
ヘッド２内の冷却ファンも不要となって一層小型、軽量
化でき、又、冷却ファンの振動によるプローバの触針時
の半導体装置の損傷、冷却ファンによるゴミの落下の影
響による半導体ウエハ５の半導体装置の品質不良などが
おきない。

このように小型化、軽量化されることにより、更に、半
導体ウエハ５上の半導体装置とコンパレータ部CMとの測
定距離も短縮でき、プローブで測定された信号を測定時
に直ちに外部から観察してプローブの操作性を高めるこ
とも可能となり、更に、多品種の半導体ウエハ５、IC、
LSI（被測定デバイス）への対応が十分にできる。な
お、同時に行う外観目視検査において、マイクロスコー
プ６の視野が広がって操作性が良好となる。

また、テストヘッド部２にはピンエレクトロニクス部PE
のコンパレータ部CMが内蔵され、又はピンエレクトロニ
クス部PEのコンパレータ部CMがプローブカード等に実装
され、コパレータ部CMがプローブ近傍位置におかれるの
で、より完全な測定波形がコンパレータ部CMに入力され
るので、半導体ウエハ上の半導体装置の測定精度、検査
精度は従来とほぼ変わらず、テストの高速化も満たすこ
とができ、現在の精度水準、速度水準をクリアする。な
お、半導体ウエハ５上の半導体装置とコンパレータ部CM
間の半導体ウエハ５近傍に増幅器PAを設けてあれば、回
路上のインピーダンスのマッチングを取り、更に測定結
果が安定する。

発明の効果以上説明した本発明によれば、特に、半導体被測定デバ
イスの試験及び検査装置において、テスタとプローブカ
ードを有するテストヘッドとを備え、テスタとプローブ
カード間の測定信号の授受等を行うピンエレクトロニク
ス部のコンパレータ部をテストヘッドに設け、一方、ピ
ンエレクトロニクス部のドライブ部をテストヘッドとテ
スタとの間に介挿したので、テストヘッドが軽量化、小
型化し、検査装置の操作性が著しく向上する。従って、
今後更なる半導体装置の高集積化、例えば128ピン又は2
56ピン等にも十分に対応し得る検査装置とすることがで
きる。このテストヘッドの軽量化により、検査装置の回
転機構部などの付属機構も小型、軽量化でき、併せて検
査装置の規格化、共通化も図れるので、十分なコスト低
減に寄与する。

また、多品種の被測定デバイスへの対応が十分にできる
ようになり、更に、このような小型化、軽量化されるこ
とにより、被測定デバイスとコンパレータ部との測定距
離も短縮でき、精度向上につながるばかりか、プローブ
で測定された信号を測定時に直ちに外部から観察できる
ためプローブの操作性を高めることも可能となる。

なお、該被測定デバイス近傍に配置した増幅器を介し
て、被測定デバイスからの測定信号をコンパレータ部に
入力するようにすれば、回路上のインピーダンスのマッ
チングを取り、ドライバ部との距離が離れていても安定
して高速、高精度に検査測定を行うことが可能となる、
などの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をウエハプローバに適用した場合の一実
施例を示す概略図、第２図は本発明の他の実施例におけ
る被測定デバイスとコンパレータ部、ドライバ部の接続
関係を示す図であり、第３図は従来のウエハプローバの
一例を示す概略図、第４図（ａ）及び（ｂ）は同上の従
来例のヘッド部を示す図であり、（ａ）は分解斜視図、
（ｂ）は組立状態における平面図及び断面図、第５図は
従来のテストヘッドのピンエレクトロニクス部と被測定
デバイスとの接続関係を示す図、第６図は従来のウエハ
プローバの他例を示す概略図である。１……ウエハプローバ、２……テストヘッド、３……テスタ、４……プローブカード、５……半導体ウエハ、DUT……被測定テバイス、 PE……ピンエレクトロニクス部、 CM……コンパレータ部、DR……ドライバ部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体被測定デバイスの試験及び検査装置
であって、テスタとプローブカードを有するテストヘッ
ドとを備え、前記テスタとプローブカード間の測定信号
の授受等を行うピンエレクトロニクス部のコンパレータ
部を前記テストヘッドに設け、一方、ピンエレクトロニ
クス部のドライバ部をテストヘッドとテスタとの間に介
挿した半導体検査装置。
【請求項２】被測定デバイスからの測定信号を増幅器を
介してコンパレータ部に入力する請求項１記載の半導体
検査装置。