JPH0774216A - Prober - Google Patents

Prober

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JPH0774216A
JPH0774216A JP5218704A JP21870493A JPH0774216A JP H0774216 A JPH0774216 A JP H0774216A JP 5218704 A JP5218704 A JP 5218704A JP 21870493 A JP21870493 A JP 21870493A JP H0774216 A JPH0774216 A JP H0774216A
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JP
Japan
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prober
substrate
semiconductor
probe
contact
Prior art date
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Pending
Application number
JP5218704A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuyoshi Nakano
勝吉 中野
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AGING TESUTA KAIHATSU KYODO KU
AGING TESUTA KAIHATSU KYODO KUMIAI
Original Assignee
AGING TESUTA KAIHATSU KYODO KU
AGING TESUTA KAIHATSU KYODO KUMIAI
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Filing date
Publication date
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Priority to EP94103001A priority patent/EP0615131A1/en
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Priority to US08/547,383 priority patent/US5555422A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To probe even many objects, to be inspected, at a time, with high accuracy and with high reliability by a method wherein a probing part is provided in the central part of a prober substrate whose coefficient of thermal expansion is substantially the same as that, of a semiconductor substrate and lead parts for the probing part are formed so as to be extended to the outer circumferential direction from the central part of the prober substrate. CONSTITUTION:A prober substrate 1 whose coefficient of thermal expansion is substantially the same as that of a semiconductor substrate is provided, an opening part 13 is formed in the central part of the prober substrate 1, and a probing part 2 including a plurality of lead parts 5 which are extended to the outer circumferential direction from the inside is installed at its circumference. Contacts 6 which are used to come into contact with pad parts for an IC element are formed near outside end parks of the individual lead parts 5, and conductive layers 4 one end of which is connected to the individual contacts 6 and the other end of which is terminated near the outer peripheral edge of the prober substrate 1 are formed. Thereby, the area of the IC element as an object to be inspected can be made equal too, or smaller than, an area occupied by a probing mechanism.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、シリコンなどの半導体
基板表面に形成された半導体集積回路(IC)素子(被
検体)の特性検査やエージング等を行うために使用する
プローバに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a prober used for performing characteristic inspection and aging of a semiconductor integrated circuit (IC) element (inspection object) formed on the surface of a semiconductor substrate such as silicon.

【0002】[0002]

【従来の技術】構造上複数の被検体や1つのウエハー全
体に形成された多数の被検体を同時にプロービングする
ことができるようなプローバに対する要求は、次のよう
なことからも強いものとなってきている。例えば、カッ
ティング以前のウエハーの段階で特性検査やエージング
処理を行ない不良品を発見、駆除し、良品のみを後処理
の段階に流すことができれは、特に歩留りの悪いICの
生産ラインの効率を大きく向上させ得ると同時に、近年
需要が多くなってきたIC素子をペレットの状態で販売
する所謂チップセールスにも対応することができるとい
う大きな効用がある。
2. Description of the Related Art Demands for a prober capable of simultaneously probing a plurality of specimens or a large number of specimens formed on one wafer due to their structure are becoming stronger from the following points. ing. For example, it is possible to detect and eliminate defective products by performing characteristic inspection and aging treatment at the wafer stage before cutting, and to pass only good products to the post-treatment stage. At the same time, it can be greatly improved, and at the same time, it has a great advantage that it can be applied to so-called chip sales in which IC elements, which have been in high demand in recent years, are sold in a pellet state.

【0003】しかし、複雑なICの製造工程を経ること
によって変形した複数の被検体やウエハーを対象として
同時に高精度、高信頼度でプロービングを行うことは非
常に困難であり、従来は、主に長寸の金属針などを用い
て被検体の周辺からプロービングを行ったり、またスプ
リングを併用した金属針を剣山状に配置したプローバを
用いたりしていた。
However, it is extremely difficult to simultaneously perform probing with high precision and high reliability on a plurality of specimens or wafers that have been deformed by undergoing a complicated IC manufacturing process. Probing was performed from the periphery of the subject using a long metal needle or the like, and a prober in which metal needles combined with springs were arranged in the shape of a sword was used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の長寸の金属針を
用いるものでは、1個の被検体の配置寸法に比較してプ
ロービング機構の寸法が非常に大きく複数の被検体を同
時にプロービングを行うように構成することは不可能で
あった。また、スプリングを併用した金属針を剣山状に
配置したプローバは、加工に高精度が要求されるために
非常に多くの被検体を同時にプロービングできるような
ものを無欠陥で製作するのは困難で、かつ量産向きでな
く、非常に高価になるという欠点があった。
In the conventional one using a long metal needle, the size of the probing mechanism is very large as compared with the arrangement size of one object, and a plurality of objects are simultaneously probed. Was impossible to configure. In addition, a prober with metal needles combined with springs arranged in a sword-like shape requires high precision in processing, so it is difficult to manufacture a probe that can probe a large number of objects at the same time without defects. In addition, it is not suitable for mass production and has the drawback of being extremely expensive.

【0005】また、加速エージングは、常温から125
°C程度の加熱、冷却サイクルによって行われるので、
被検体とプローバ機構との熱膨張係数に差があると接触
状態を保持するのが従来のプローバの構成では難しかっ
た。特に、近年はウエハーが大型化し8インチ程度のも
のが主流になっているので、その熱膨張による寸法偏位
は非常に大きくなり、従来のプローバの構成では、その
大型ウエハー上の多数の被検体を一度にプロービングす
ることは不可能に近かった。
Accelerated aging is carried out from room temperature to 125
Since it is performed by a heating and cooling cycle of about ° C,
If there is a difference in thermal expansion coefficient between the subject and the prober mechanism, it is difficult to maintain the contact state with the conventional prober structure. Particularly, in recent years, the size of wafers has become large and the size of about 8 inches has become the mainstream, so that the dimensional deviation due to the thermal expansion becomes very large, and in the conventional prober configuration, a large number of specimens on the large wafer can be detected. It was nearly impossible to probe at once.

【0006】本発明の目的は、前述したような従来技術
の問題点を解消し、IC素子等の被検体の多数個でも、
高精度、高信頼性をもって一度にプロービングできるよ
うなプローバを提供することである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a large number of test objects such as IC elements.
It is to provide a prober that can perform probing at once with high accuracy and high reliability.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
基板表面に形成された半導体集積回路素子の性能をテス
トするために使用するプローバにおいて、前記半導体基
板と実質的に同じ熱膨張係数を有するプローバ基板を備
え、該プローバ基板は、その中央部に、前記半導体集積
回路素子のパッド部のそれぞれに対応する複数のリード
部が形成された探触部を有し、前記リード部には、その
プローバ基板を前記半導体基板表面上に載置するとき、
前記各対応するパッド部に接触する接点が設けられ、さ
らに、前記プローバ基板には、前記各接点に一端を接続
し、他端をそのプローバ基板の外周縁近傍にて終端させ
た導電層を形成したことを特徴とする。
According to the present invention, a prober used for testing the performance of a semiconductor integrated circuit device formed on the surface of a semiconductor substrate has a coefficient of thermal expansion substantially the same as that of the semiconductor substrate. A prober substrate having, wherein the prober substrate has a probe portion having a plurality of lead portions corresponding to respective pad portions of the semiconductor integrated circuit element in a central portion thereof, and the lead portion, When mounting the prober substrate on the surface of the semiconductor substrate,
Contact points are provided in contact with the respective corresponding pad portions, and further, a conductive layer is formed on the prober substrate, one end of which is connected to each of the contact points and the other end of which is terminated near the outer peripheral edge of the prober substrate. It is characterized by having done.

【0008】[0008]

【実施例】次に、添付図面に基づいて、本発明の実施例
について本発明をより詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

【0009】先ず、本発明の具体的な実施例について説
明する前に、本発明の原理的な面について説明してお
く。前述したような従来の技術の問題点を解決するに
は、先ず、プロービング機構の単位占有面積が被検体の
単位面積以下であり、かつICの製造工程中に発生する
半導体基板の歪みなどにもかかわらず、被検体のパッド
部と完全な接触を保つことのできる如き融通性のある構
造を持ち、さらにエージング中でも被検体と完全な接触
を保つために被検体基板と同じ程度の熱膨張係数を持つ
プローバ基板や機構が必要になる。
First, the principle of the present invention will be described before describing specific examples of the present invention. In order to solve the problems of the conventional techniques as described above, first, the unit occupying area of the probing mechanism is equal to or less than the unit area of the object to be tested, and the distortion of the semiconductor substrate generated during the IC manufacturing process is also considered. Regardless, it has a flexible structure such that it can maintain complete contact with the pad part of the subject, and it has the same coefficient of thermal expansion as the subject substrate to maintain perfect contact with the subject even during aging. You will need a prober board and mechanism.

【0010】このためには、IC素子単体の面積に対す
る単位プロービング機構の占有面積との比率が同等以下
で、かつICの製造工程中に発生する半導体基板の歪に
もかかわらずパッド部と完全な接触を保つのに必要な弾
性や可撓性、すなわち適応性状を有する探触部を持った
プローバを開発することが必要である。
For this purpose, the ratio of the area occupied by the unit probing mechanism to the area of the IC element alone is equal or less, and the pad portion and the pad portion are completely formed in spite of the distortion of the semiconductor substrate generated during the IC manufacturing process. It is necessary to develop a prober with a probe that has the elasticity and flexibility necessary to maintain contact, that is, the adaptability.

【0011】そこで、本発明者は、このような課題を解
決すべく種々検討した結果、エージングの加熱、冷却サ
イクル中にも被検体を形成してあるウエハーとの接触を
保持するには、プローバ基板の材料としてウエハーと略
同じ熱膨張係数を有するものを用いる必要があるので、
ガラスやセラミックまたは半導体などの材料によってプ
ローバ基板を製作し、強度増加を図るためにその熱膨張
係数に近い金属材料などからなる構造体を裏付けする構
造や、さらにプローバ基板の材料としてウエハーと同様
の結晶方位を持つ半導体基板を用い、プロービングに必
要な構造などを形成するのに結晶方向をウエハーと揃え
ることにより、温度による寸法の熱膨張、収縮や歪など
により生ずるプローバ基板上の接点と被検体パッド部と
の位置誤差を減少させることに着目した。
Therefore, as a result of various studies to solve such a problem, the present inventor found that a prober is required to maintain contact with the wafer on which the sample is formed even during the aging heating and cooling cycles. Since it is necessary to use a material having the same coefficient of thermal expansion as that of the wafer as the material of the substrate,
Prober substrate is made of materials such as glass, ceramics, or semiconductors, and the structure is backed by a structure made of a metal material having a thermal expansion coefficient close to that of the prober to increase strength. By using a semiconductor substrate with a crystal orientation and aligning the crystal direction with the wafer to form the structure required for probing, the contact point on the prober substrate and the object to be inspected caused by thermal expansion, contraction or distortion of the dimension due to temperature. We focused on reducing the position error with the pad.

【0012】そして、そのプローバ基板に、被検体であ
る半導体基板表面に形成されたIC素子のパッド部と正
確に対応する配置や寸法を有する櫛歯状部分とを設け、
該櫛歯状部分の個々の歯状部分、すなわちリード部やそ
の付近に厚さ、寸法、形状、組成を変えるなどの手段に
よって必要な適応性状を持たせ、さらに、該プローバ基
板上に導電体被膜あるいは導電層よりなる電気回路を形
成すると共に、各リード部先端の電気回路上にパッド部
との接点として金属の凸部を形成し探触部とする如き構
成とした。
Then, the prober substrate is provided with a comb-tooth-shaped portion having an arrangement and dimensions exactly corresponding to the pad portion of the IC element formed on the surface of the semiconductor substrate which is the subject,
The individual tooth-like portions of the comb-tooth-like portion, that is, the lead portion and its vicinity are provided with necessary adaptability by means of changing the thickness, size, shape, composition, etc., and further, the conductor is provided on the prober substrate. An electric circuit composed of a coating film or a conductive layer is formed, and a metallic convex portion is formed as a contact point with the pad portion on the electric circuit at the tip of each lead portion to form a probe portion.

【0013】一般に、シリコンなどの半導体やガラス、
あるいはセラミックなどの材料において厚みが大きい場
合には、外部応力に対して割れ易いが、薄くしたり細く
するにつれて可撓性が大きくなり、また、焼き入れなど
の操作を行なうことにより弾性が大きくなる。したがっ
て、本発明者は、これら材料からなる基板を櫛歯状に加
工し、かつ櫛歯状部分(リード部)またはその付近の厚
さ、寸法、形状、組成などを変えるなどの手段により、
プロービングの目的に適した性状を持つように設定する
ことができるが、この他に熱膨張係数の小さな金属に絶
縁被膜を施したものなども同様の目的に使用することが
できることに着目したのである。
Generally, semiconductors such as silicon and glass,
Alternatively, when a material such as ceramic has a large thickness, it is easily cracked by an external stress, but as it is made thinner or thinner, the flexibility becomes larger, and the elasticity becomes larger by the operation such as quenching. . Therefore, the present inventor processes a substrate made of these materials into a comb-teeth shape, and changes the thickness, size, shape, composition, etc. of the comb-teeth-shaped portion (lead portion) or the vicinity thereof by means such as
Although it can be set so as to have properties suitable for the purpose of probing, it was noted that a metal with a small coefficient of thermal expansion coated with an insulating film can be used for the same purpose. .

【0014】この場合において、探触部の櫛歯状部分
(リード部)の構造や加工は写真法と化学処理により、
あるいは放電加工などにより行われ、また近年精度が高
くなってきた機械加工も併用することができるが、半導
体基板の放電加工をする部分には予め不純物濃度を高く
して導電性を持たせておく必要がある。
In this case, the structure and processing of the comb-teeth-shaped portion (lead portion) of the probe portion are determined by photographic method and chemical treatment.
Alternatively, it is possible to use mechanical processing that is performed by electric discharge machining or the like and has become more accurate in recent years. However, a portion of the semiconductor substrate to be electric discharge machined has a high impurity concentration in advance to have conductivity. There is a need.

【0015】また、プローバ基板上の導電被膜あるいは
導電層は、金属などの導体を鍍金、塗布、貼付あるいは
蒸着などの手段によって形成することができるが、該基
板が半導体などの場合には表面に不純物拡散などを行な
うことによっても生成することができ、そして導電被膜
あるいは導電層を、例えば、プリント基板やIC製造な
どの関連技術または鍍金や電鋳技術などを応用して加工
し回路を作製する。
The conductive coating or conductive layer on the prober substrate can be formed by plating a conductor such as a metal by means such as plating, coating, sticking or vapor deposition. When the substrate is a semiconductor or the like, it is formed on the surface. It can also be produced by diffusing impurities, etc., and the conductive film or conductive layer is processed by applying a related technique such as printed circuit board or IC manufacturing, or plating or electroforming technique to form a circuit. .

【0016】さらに、接点もまたプリント基板やIC製
造などの関連技術または鍍金や電鋳技術などを応用する
ことにより、探触部のリード部の先端部に摩耗に強い高
硬度の白金やロジウム、ニッケルなどの金属によって凸
部を形成する。
Furthermore, the contact is also applied to the tip of the lead portion of the probe by applying the related technology such as printed circuit board or IC manufacturing or the plating or electroforming technology. The convex portion is formed of a metal such as nickel.

【0017】次に、このような原理に基づく本発明の具
体的な実施例としてのプローバの詳細な構成例について
説明する。添付図面の図1は、本発明の一実施例として
の単位プローバの構成例を示す平面図である。この実施
例の単位プローバは、図3に平面図にて示すような被検
体である基板7上に形成され基板7の周縁にそって多数
のパッド部8を有するIC素子に対するプロービングを
行なうためのものである。
Next, a detailed configuration example of the prober as a specific embodiment of the present invention based on such a principle will be described. FIG. 1 of the accompanying drawings is a plan view showing a configuration example of a unit prober as one embodiment of the present invention. The unit prober of this embodiment is used for probing an IC device having a large number of pad portions 8 formed on a substrate 7 which is a subject as shown in the plan view of FIG. 3 and along the periphery of the substrate 7. It is a thing.

【0018】このプローバは、全体として板状のプロー
バ基板1からなり、このプローバ基板1の中心部には、
後述するような被検体との位置合わせを行ない易くする
ための矩形状の開口部13が形成されている。そして、
プローブ基板1の中央部で開口部13の周囲には、複数
のC字形またはコ字形の空隙1Aによって切り出された
内側から外周方向に延びる複数個のリード部5を含む櫛
歯状構造の探触部2が設けられている。これらリード部
5の数と配置は、このプローブが適用される被検体であ
るIC素子のパッド部8の数と配置に対応するようにさ
れている。
The prober is composed of a plate-like prober substrate 1 as a whole, and the central portion of the prober substrate 1 is
A rectangular opening 13 is formed for facilitating alignment with a subject as described later. And
A probe having a comb-like structure including a plurality of lead portions 5 extending from the inner side to the outer periphery in the central portion of the probe substrate 1 around the opening 13 and cut out by a plurality of C-shaped or U-shaped voids 1A. A section 2 is provided. The number and arrangement of these lead portions 5 correspond to the number and arrangement of the pad portions 8 of the IC element which is the subject to which this probe is applied.

【0019】各リード部5の外側の端部近くには、被検
体であるIC素子のパッド部8にそれぞれ接触するため
の接点6が設けられている。さらにまた、プローバ基板
1には、各接点6に一端を接続し、他端をそのプローバ
基板の外周縁近傍に配設された各対応する端子4に終端
させた複数の導電層4が形成されていて、被検体の性能
テストを行なうための外部回路への接続のための電気回
路を構成している。
Near the outer ends of the lead portions 5, contacts 6 are provided for making contact with the pad portions 8 of the IC element which is the subject. Furthermore, the prober board 1 is formed with a plurality of conductive layers 4 each having one end connected to each contact 6 and the other end terminating at each corresponding terminal 4 arranged near the outer peripheral edge of the prober board. In addition, an electric circuit for connecting to an external circuit for performing a performance test of the subject is configured.

【0020】図2は、図1のプローブのリード部5の部
分の断面を拡大して示す図であり、この図2からよく分
かるように、この実施例では、リード部5の厚みは、プ
ローブ基板1の他の部分の厚みに比較して、薄くされて
いる。これは、プローバ基板1の全体の強度あるいは剛
性を保つのはかなりの厚みが必要であるが、リード部5
は、被検体に係わるウエハーの歪による凹凸などに追従
できる程度の適応性状を持たせる必要があり、より大き
な弾性や可撓性を持たす必要があるからである。この実
施例では、リード部5の厚みを薄くしたのであるが、リ
ード部のその他の寸法や形状を変えることによっても、
同様の目的を達成できる。また、リード部5の組成を他
の部分と変えるようにすることによっても、同様の目的
を達成できる。
FIG. 2 is an enlarged view showing a cross section of the lead portion 5 of the probe shown in FIG. 1. As is clearly understood from FIG. 2, in this embodiment, the thickness of the lead portion 5 depends on the probe. It is thinner than the other parts of the substrate 1. This requires a considerable thickness to maintain the strength or rigidity of the entire prober substrate 1, but the lead portion 5
The reason is that it is necessary to have an adaptability that can follow the unevenness due to the distortion of the wafer related to the subject, and it is necessary to have greater elasticity and flexibility. In this embodiment, the thickness of the lead portion 5 is thin, but it is also possible to change the other dimensions and shape of the lead portion.
Similar goals can be achieved. The same purpose can be achieved by changing the composition of the lead portion 5 from that of other portions.

【0021】逆に、プローバ基板1の材料と略同じ熱膨
張係数を有する金属やセラミックスなどの材料からなる
補強手段をプローバ基板1に裏付けすることにより、プ
ロービングに係わる機構全体の強度を高めるようにして
もよい。
On the other hand, by backing the prober substrate 1 with a reinforcing means made of a material such as metal or ceramics having a coefficient of thermal expansion substantially the same as that of the prober substrate 1, the strength of the entire mechanism relating to probing is increased. May be.

【0022】このような構成の単位プローバは、特に、
探触部2のリード部5を、被検体の内側から外周方向、
すなわち、プローバ基板1の中心部から外周方向へと延
長させるように形成したことにより、導電層4を含む電
気回路などに要する面積も含めてもIC素子単体の面積
に対するプロービング機構の占有面積との比率を同等以
下とすることが可能なので、単位プローバをウエハー上
の被検体配列と同等のピッチでプローバ基板1上に複数
形成することが可能である。図4は、このように単位プ
ローバをプローバ基板上に複数形成した場合の本発明の
別の実施例のプローバを示す平面図である。図1のプロ
ーバと同様な構成部分については、図1で使用したと同
じ参照符号を用いて示し、その部分については、ここで
は繰り返し詳述しない。
The unit prober having such a structure is
Connect the lead portion 5 of the probe unit 2 from the inside of the subject to the outer peripheral direction,
That is, since the prober substrate 1 is formed so as to extend from the central portion toward the outer peripheral direction, even if the area required for an electric circuit including the conductive layer 4 is included, the area occupied by the probing mechanism with respect to the area of the IC element alone is reduced. Since the ratio can be made equal to or less than that, it is possible to form a plurality of unit probers on the prober substrate 1 at the same pitch as the arrangement of the subject on the wafer. FIG. 4 is a plan view showing a prober of another embodiment of the present invention when a plurality of unit probers are formed on the prober substrate as described above. Components similar to those of the prober of FIG. 1 are designated with the same reference numerals as used in FIG. 1 and will not be described in detail again here.

【0023】また、図4の実施例のプローバでは、プロ
ーバ基板1上の多数の導電層4を含む電気回路は、その
プローバ基板1上に形成された各単位プローバと接続す
るデータバスやアドレスバスなどを構成するものである
が、バスバッファなどのバス強化手段を用いたり、デコ
ーダ9やエンコーダ10などを適用することにより、テ
ストのための外部回路(図示していない)との間の配線
数を減少させることができる。図4の実施例では、プロ
ーバ基板1の一端部上に、デコーダ9およびエンコーダ
10を実装して、テストのための外部回路から伝送され
る探触部2の指定コードをデコードしたり、それぞれの
単位プローバから出力されるデータをエンコードするこ
とにより、多数の導電層4と外部回路との間の接続手段
である接続端子11の数を減少させ、配線数を減少させ
ている。
In the prober of the embodiment shown in FIG. 4, an electric circuit including a large number of conductive layers 4 on the prober substrate 1 has a data bus and an address bus connected to each unit prober formed on the prober substrate 1. However, the number of wirings to an external circuit (not shown) for testing is obtained by using bus strengthening means such as a bus buffer or by applying the decoder 9 or the encoder 10. Can be reduced. In the embodiment of FIG. 4, the decoder 9 and the encoder 10 are mounted on one end of the prober board 1 to decode the designated code of the probe unit 2 transmitted from the external circuit for the test, and By encoding the data output from the unit prober, the number of connection terminals 11 which are connection means between a large number of conductive layers 4 and external circuits is reduced, and the number of wirings is reduced.

【0024】また、近年は、ICの集積密度が高まり、
複雑なパッド配列形状を持つものやパッド数の多いIC
素子が多くなってきているが、このような場合には、探
触部2の形状を不画一的にするとか探触部2を千鳥状な
どに配置するなど櫛歯状部分の配列を目的に合わせて行
なうことにより対応することができる。
Further, in recent years, the integration density of ICs has increased,
ICs with complicated pad array shapes and many pads
Although the number of elements is increasing, in such a case, the shape of the probe 2 should be made uniform, or the probe 2 should be arranged in a zigzag pattern, etc. It can be dealt with by performing according to.

【0025】プローバ基板1の材料として半導体を用い
た場合には、表面にIC作成と同様の手段により導電層
4による電気回路を作製することにより密度の高いもの
とすることができると共に、さらにプローバ基板1とし
て被検体に係わるウエハーと同様の結晶方位を持つ半導
体基板を用い、その結晶方向をウエハーと揃えて配置す
ることにより、X方向およびY方向に関して熱膨張、収
縮や歪などをキャンセルすることができ、熱による被検
体のパッド部8と接点6との位置ずれを僅少にすること
ができる。
When a semiconductor is used as the material of the prober substrate 1, the density of the prober substrate 1 can be increased by forming an electric circuit by the conductive layer 4 on the surface by the same means as the IC formation, and further, the prober substrate can be formed. As a substrate 1, a semiconductor substrate having a crystal orientation similar to that of a wafer related to a subject is used, and its crystal direction is aligned with the wafer to cancel thermal expansion, contraction, strain, etc. in the X and Y directions. This makes it possible to minimize the positional deviation between the pad portion 8 and the contact 6 of the subject due to heat.

【0026】また、プローバ基板1の材料としては被検
体と略同じ熱膨張係数と復元性や適応性状を有する金属
などを用い、その表面に絶縁体を塗布するか絶縁薄膜材
を貼り付けするなどの手段により絶縁被膜を作ることに
よって使用することができるが、導電層4を含む電気回
路に係わる浮遊容量が大きくなり動作速度が低下するこ
とや加工が繁雑になるなどの欠点がある。
As the material of the prober substrate 1, a metal or the like having substantially the same coefficient of thermal expansion, resilience and adaptability as the subject is used, and an insulator is applied to the surface thereof or an insulating thin film material is attached. Although it can be used by forming an insulating film by the means described above, there are drawbacks such that the stray capacitance associated with the electric circuit including the conductive layer 4 increases, the operating speed decreases, and the processing becomes complicated.

【0027】実際にウエハーやペレットに係わる諸特性
の測定やエージングを行なう場合には、プローバ基板1
と被検体との位置合わせを行った後にプローバ基板1を
被検体に圧接することによってパッド部8と接点6との
接触を行なうが、圧接力が必要以上に大きくなった場合
には、プローバや被検体の破壊を招くことがある。この
ようなことを防止できるようにした本発明の別の実施例
のプローバを図5に断面図にて示している。
When actually measuring and aging various characteristics relating to the wafer and the pellet, the prober substrate 1 is used.
After the position of the prober 1 is aligned with the subject, the prober substrate 1 is brought into pressure contact with the subject to bring the pad portion 8 and the contact 6 into contact with each other. This may result in destruction of the subject. FIG. 5 is a sectional view showing a prober of another embodiment of the present invention capable of preventing such a situation.

【0028】図5は、その別の実施例のプローバを被検
体であるIC素子を形成した半導体基板上にプロービン
グのために載置した状態を示しており、プローバの断面
位置は、図1の実施例のプローバで言えば、A−A線に
そった断面位置に相当する位置である。図5において、
図1から図3に示した構成部分に対応する構成部分につ
いては、同じ参照符号を用いている。図5から分かるよ
うに、この実施例のプローバでは、プローバ基板1の探
触部2のリード部5以外の部分に接点6の厚みより若干
薄い受圧部12を設け、リード部5の接点6が被検体基
板7のパッド部8に対して押し付けられてリード部5が
上方に弾性的に若干偏移するときに、その受圧部12が
被検体基板7のパッド部8以外の部分に圧接することに
より、探触部2の各リード部5にそれ以上の偏移力が加
えられないようにしている。したがって、各リード部5
が過大な偏移力を受けて破損したり、被検体基板7や接
点6やパッド部8に過大な圧力がかかって破損したりし
てしまうことを防止することができる。
FIG. 5 shows a state in which the prober of another embodiment is mounted for probing on a semiconductor substrate on which an IC element as an object is formed, and the cross-sectional position of the prober is shown in FIG. In the case of the prober of the example, it is a position corresponding to the cross-sectional position along the line AA. In FIG.
The same reference numerals are used for components corresponding to those shown in FIGS. 1 to 3. As can be seen from FIG. 5, in the prober of this embodiment, the pressure receiving portion 12 which is slightly thinner than the thickness of the contact 6 is provided in the portion other than the lead portion 5 of the prober substrate 1 and the contact 6 of the lead portion 5 is When the lead portion 5 is elastically slightly displaced upward by being pressed against the pad portion 8 of the subject substrate 7, the pressure receiving portion 12 thereof should be in pressure contact with a portion other than the pad portion 8 of the subject substrate 7. As a result, no further deviation force is applied to each lead portion 5 of the probe portion 2. Therefore, each lead portion 5
Can be prevented from being damaged due to an excessive shift force, or can be prevented from being damaged due to excessive pressure applied to the subject substrate 7, the contact point 6 or the pad portion 8.

【0029】この場合、受圧部12を絶縁層や絶縁膜あ
るいは弾性膜で形成するか、それらと受圧部12と組み
合わせるなどの手段により、被検体の構造や導電層4を
含む電気回路に影響を及ぼさないように保護することも
可能である。
In this case, the structure of the subject and the electric circuit including the conductive layer 4 are affected by means such as forming the pressure receiving portion 12 with an insulating layer, an insulating film, or an elastic film, or combining it with the pressure receiving portion 12. It is also possible to protect it from reaching.

【0030】また、プロービングを行なう際に必要な被
検体のパッド部8と接点6との位置合わせについては、
前述の実施例では、プローバ基板1の中心部にそのため
の開口部13を設けたのであるが、このような位置合わ
せは、通常光学的な手段により行われるので、プローバ
基板1を透明な材料で形成しておくと、このような開口
部を形成しないでも、位置合わせを容易に行えるであろ
う。また、本発明によれば、プローバ基板1を可視光あ
るいは紫外線、赤外線などに透明なガラスやセラミック
などの材料で構成することが可能である上に、探触部2
の付近に空隙1Aが存在するので、それらを利用するこ
とによって容易に位置合わせを行なうこともできる。
Regarding the alignment of the contact pad 6 and the pad portion 8 of the subject, which is necessary for probing,
In the above-described embodiment, the opening 13 for the prober substrate 1 is provided at the center of the prober substrate 1. However, since such alignment is usually performed by optical means, the prober substrate 1 is made of a transparent material. If formed, the alignment can be easily performed without forming such an opening. Further, according to the present invention, the prober substrate 1 can be made of a material such as glass or ceramic that is transparent to visible light, ultraviolet rays, infrared rays, etc.
Since the void 1A exists in the vicinity of, the alignment can be easily performed by utilizing them.

【0031】しかし、ウエハーの如く多数の被検体を同
一の被検体基板7上に形成したものを1度にプロービン
グする場合などにおいては、プローバ基板1や被検体基
板7の面積が大きくなるので、双方の基板の歪などの影
響も増大し、単純に探触部2のリード部5に係わる適応
性状のみに依存する方法では多数の接点6とパッド部8
との間で適正な接触圧を得ることが難しい場合があり、
信頼性の高いプロービングを行なうことが難しくなるこ
とが考えられる。このような場合には、プローバの探触
部2の各リード部5を積極的に弾性的に偏移させて、そ
の接点6が対応する被検体基板7のパッド部8に対して
圧接されるようにすることが考えられる。
However, when probing a large number of specimens formed on the same specimen substrate 7 such as wafers at one time, the area of the prober substrate 1 and the specimen substrate 7 becomes large. The influence of distortion of both substrates also increases, and in a method that simply depends only on the adaptability relating to the lead portion 5 of the probe portion 2, a large number of contact points 6 and pad portions 8 are formed.
It may be difficult to obtain a proper contact pressure between
It may be difficult to perform reliable probing. In such a case, each lead part 5 of the probe part 2 of the prober is positively and elastically displaced so that the contact point 6 is pressed against the corresponding pad part 8 of the subject substrate 7. It is possible to do so.

【0032】図6は、このようにした本発明のさらに別
の実施例を示す図5と同様の断面図である。この図6の
実施例のプローバでは、探触部2の各リード部5の接点
6を設けた側の面とは反対の側の面に、パーマロイなど
の磁性体14を付着させている。一方、被検体基板7を
設置する基台15に下部に、励磁コイル16を配置する
構成としている。このような配置構成とすれば、プロー
ビング時に励磁コイル16に電流を印加し発生する磁界
により磁性体14を吸引させることにより、各リード部
5を吸引することによって、各接点6とパッド部8とを
確実に接触させるようにすることができる。
FIG. 6 is a sectional view similar to FIG. 5, showing yet another embodiment of the present invention as described above. In the prober of the embodiment shown in FIG. 6, a magnetic substance 14 such as permalloy is attached to the surface of each probe 5 of the probe 2 opposite to the surface on which the contact 6 is provided. On the other hand, the excitation coil 16 is arranged below the base 15 on which the subject substrate 7 is installed. With such an arrangement configuration, a current is applied to the exciting coil 16 during probing to attract the magnetic body 14 by the generated magnetic field, thereby attracting the lead portions 5, thereby forming the contact points 6 and the pad portions 8. Can be surely brought into contact with each other.

【0033】このような実施例によれば、励磁コイル1
6に流す電流を制御することにより適正な接触圧を得る
ことができる。また、励磁コイル16に流す電流として
交流や脈流成分を混合したものを使用すれば、リード部
5を振動させることもでき、これにより、接点6により
パッド部8の表面に発生する酸化被膜を破壊することが
できるという効果も得られる。
According to such an embodiment, the exciting coil 1
An appropriate contact pressure can be obtained by controlling the current flowing through 6. Moreover, if a mixture of alternating current and pulsating current components is used as the current flowing through the exciting coil 16, the lead portion 5 can be vibrated, whereby the oxide film generated on the surface of the pad portion 8 by the contact 6 can be prevented. The effect of being able to destroy is also obtained.

【0034】また、このようにリード部5の裏側に磁性
体14を付着させる方法としては、蒸着、鍍金、電着、
塗布、貼付け、その他の種々な方法が考えられる。ま
た、基台15は、磁性体で形成されたものの方がプロー
バ基板1付近の磁界が平均化され励磁電流も少なくて済
むので都合が良い。
As a method of attaching the magnetic body 14 to the back side of the lead portion 5 as described above, vapor deposition, plating, electrodeposition,
Various methods such as application, sticking, and the like can be considered. Further, the base 15 made of a magnetic material is more convenient because the magnetic field near the prober substrate 1 is averaged and the exciting current is smaller.

【0035】また、ウエハーなどの如き多数の被検体全
体を一度にプロービングする場合に、不良部分が混在し
ていると検査やエージングを行なうことが困難になる
が、例えば、個々の被検体毎に励磁コイル16を設置
し、不良部分に対応するもの以外のものに対応する励磁
コイル16を選択して駆動するようにすることもでき
る。また、リード部5をバイモルフ構造とし必要なリー
ド部5のみに電圧を印加して活動させるように構成する
ことにより、探触部2の個々のリード部5を選択して可
動させることもできる。このような構成をとることによ
り、ウエハーを対象とした場合の如く多数の被検体を一
度にプロービングを行なう際には、不良部分を避けてプ
ロービングを行なうことができる。
Further, when probing a large number of whole objects such as wafers at one time, if defective portions are mixed, it becomes difficult to perform inspection and aging. For example, for each individual object, It is also possible to install the exciting coils 16 and select and drive the exciting coils 16 corresponding to those other than those corresponding to the defective portion. Further, by configuring the lead portion 5 to have a bimorph structure and applying a voltage to only the necessary lead portion 5 to activate the lead portion 5, it is possible to selectively move the individual lead portions 5 of the probe portion 2. By adopting such a configuration, when probing a large number of test objects at once such as when a wafer is targeted, it is possible to perform probing while avoiding a defective portion.

【0036】この他、探触部2のリード部5等の部分に
は、近年躍進を遂げている所謂マイクロマシンに係わる
技術を応用することが考えられる。
In addition to the above, it is possible to apply to the lead portion 5 and the like of the probe portion 2 a technique relating to a so-called micromachine, which has made rapid progress in recent years.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によるプローバは、被検体である
IC素子等の面積に対するプロービン機構の占有面積と
の比率を同等以下とすることができるので、被検体個々
のプロービングは勿論のこと、単位プローバを複数個集
合してなるプローバにより複数被検体やさらにウエハー
全体のプロービングを同時に行なうこともできる。
Since the prober according to the present invention can make the ratio of the area occupied by the probing mechanism to the area of the IC element or the like which is the subject to be equal to or less than that, it is not limited to the probing of each subject, It is also possible to simultaneously perform probing on a plurality of test objects and further on the entire wafer by means of a prober formed by collecting a plurality of probers.

【0038】また、本発明のプローバを使用した本体装
置をIC製造ラインに導入した場合には、ウエハーにI
C素子を形成した段階でエージングと特性検査とを行な
い、発見した不良品を駆除すれば最終工程においては動
作チェックのみを行えばよいので、特に歩留りの悪いI
Cの生産ラインの効率を大きく向上させうることがで
き、同時に近年需要が多くなってきたIC素子をペレッ
トの状態で販売する所謂チップセールスにも対応するこ
とができるという効果もある。
When the main body apparatus using the prober of the present invention is introduced into an IC manufacturing line, the I
Aging and characteristics inspection are performed at the stage of forming the C element, and if the found defective product is eliminated, only the operation check need be performed in the final process.
There is also an effect that the efficiency of the C production line can be greatly improved, and at the same time, so-called chip sales, in which IC elements, which have been in great demand in recent years, are sold in a pellet state, can be dealt with.

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

【図1】本発明の一実施例としての単位プローバの構成
例を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration example of a unit prober as an embodiment of the present invention.

【図2】図1のプローブのリード部5の部分の断面を拡
大して示す図である。
FIG. 2 is an enlarged view showing a cross section of a portion of a lead portion 5 of the probe shown in FIG.

【図3】IC素子を形成した被検体基板の一例を示す平
面図である。
FIG. 3 is a plan view showing an example of a subject substrate on which an IC element is formed.

【図4】単位プローバをプローバ基板上に複数形成した
場合の本発明の別の実施例のプローバを示す平面図であ
る。
FIG. 4 is a plan view showing a prober of another embodiment of the present invention when a plurality of unit probers are formed on a prober substrate.

【図5】本発明の別の実施例のプローバをプロービング
状態にて示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a prober according to another embodiment of the present invention in a probing state.

【図6】本発明のさらに別の実施例を示す図5と同様の
断面図である。
FIG. 6 is a sectional view similar to FIG. 5, showing yet another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プローバ基板 1A 空隙 2 探触部 3 端子 4 導電層 5 リード部 6 接点 7 被検体基板 8 パッド部 9 デコーダ 10 エンコーダ 11 接続端子 12 受圧部 13 開口部 14 磁性体 15 基台 16 励磁コイル 1 Prober Board 1A Gap 2 Probe 3 Terminal 4 Conductive Layer 5 Lead 6 Contact 7 Contact Substrate 8 Pad 9 Decoder 10 Encoder 11 Connection Terminal 12 Pressure Receptor 13 Opening 14 Magnetic Material 15 Base 16 Excitation Coil

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板表面に形成された半導体集積
回路素子の性能をテストするために使用するプローバで
あって、前記半導体基板と実質的に同じ熱膨張係数を有
するプローバ基板を備え、該プローバ基板は、その中央
部に、前記半導体集積回路素子のパッド部のそれぞれに
対応する複数のリード部が形成された探触部を有してお
り、前記リード部には、そのプローバ基板を前記半導体
基板表面上に載置するとき、前記各対応するパッド部に
接触する接点が設けられており、さらに、前記プローバ
基板には、前記各接点に一端を接続し、他端をそのプロ
ーバ基板の外周縁近傍にて終端させた導電層が形成され
ていることを特徴とするプローバ。
1. A prober used for testing the performance of a semiconductor integrated circuit device formed on a surface of a semiconductor substrate, comprising a prober substrate having a coefficient of thermal expansion substantially the same as that of the semiconductor substrate. The substrate has a probe section in the center of which a plurality of lead sections corresponding to the respective pad sections of the semiconductor integrated circuit device are formed, and the probe section is provided with the prober substrate in the semiconductor section. When placed on the surface of the substrate, contacts are provided for contacting the respective corresponding pad portions, and further, the prober substrate has one end connected to each of the contacts and the other end outside the prober substrate. A prober, characterized in that a conductive layer terminated near the periphery is formed.
【請求項2】 前記プローバ基板には、前記半導体基板
表面に形成された半導体集積回路素子の数に等しい探触
部が、前記半導体基板表面に形成された半導体集積回路
素子の配列位置に対応させた位置に設けられている請求
項1記載のプローバ。
2. The prober substrate has probe portions equal in number to the semiconductor integrated circuit elements formed on the surface of the semiconductor substrate, corresponding to the arrangement positions of the semiconductor integrated circuit elements formed on the surface of the semiconductor substrate. The prober according to claim 1, which is provided at a different position.
【請求項3】 前記リード部は、そのプローブ基板の厚
みより薄くされており、前記プローブ基板には、前記リ
ード部の前記接点の設けられた面側と同じ面側に、それ
ら接点の厚みより若干薄い厚みを有する受圧部が設けら
れている請求項1または2記載のプローバ。
3. The lead portion is made thinner than the thickness of the probe substrate thereof, and the probe substrate has a thickness on the same surface side of the lead portion as the contact surface on which the contact portion is provided. The prober according to claim 1 or 2, wherein a pressure receiving portion having a slightly thin thickness is provided.
【請求項4】 前記プローバ基板は、前記半導体基板と
同様の半導体材料で形成し、その結晶方位と前記探触部
との間の関係を、前記半導体基板の結晶方位と前記半導
体集積回路素子との関係と同じにした請求項1または2
または3記載のプローバ。
4. The prober substrate is formed of the same semiconductor material as that of the semiconductor substrate, and the relationship between the crystal orientation of the prober substrate and the probe section is defined by the crystal orientation of the semiconductor substrate and the semiconductor integrated circuit element. Claim 1 or 2 which has the same relationship as
Or the prober described in 3.
【請求項5】 前記リード部には、前記プローバ基板が
前記半導体基板表面の上に載置された状態にて、非接触
にて外部より作用力を受けてその接点が前記対応するパ
ッド部に対して確実に接触するようにする偏移手段が設
けられている請求項1から4のうちのいずれかに記載の
プローバ。
5. The lead portion, in a state where the prober substrate is placed on the surface of the semiconductor substrate, receives a force from the outside in a non-contact manner so that its contact point becomes the corresponding pad portion. The prober according to any one of claims 1 to 4, which is provided with a shift means for ensuring positive contact with the prober.
【請求項6】 前記偏移手段は、選択に作動されるよう
にされた請求項6記載のプローバ。
6. A prober according to claim 6, wherein said shifting means is adapted to be selectively actuated.
【請求項7】 前記プローバ基板は、可視光、紫外線、
または赤外線に対して透明な材料で形成されている請求
項1から6のうちのいずれかに記載のプローバ。
7. The prober substrate comprises visible light, ultraviolet light,
Alternatively, the prober according to any one of claims 1 to 6, which is formed of a material transparent to infrared rays.
【請求項8】 前記プローバ基板には、前記半導体基板
表面に形成された半導体集積回路素子との位置合わせの
ための開口部が形成されている請求項1から6のうちの
いずれかに記載のプローバ。
8. The prober substrate according to claim 1, wherein an opening for alignment with a semiconductor integrated circuit element formed on the surface of the semiconductor substrate is formed in the prober substrate. Prober.
JP5218704A 1993-03-10 1993-09-02 Prober Pending JPH0774216A (en)

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EP94103001A EP0615131A1 (en) 1993-03-10 1994-02-28 Prober for semiconductor integrated circuit element wafer
US08/547,383 US5555422A (en) 1993-03-10 1995-10-24 Prober for semiconductor integrated circuit element wafer

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