JPH08220137A - プローブカードおよびこれを用いた半導体の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プローブ針と半導体のパッドとの当接状態を
的確に調整できるプローブカードおよびこれを用いた半
導体の測定方法を提供すること。 【構成】 本発明のプローブカード１は、保持基台２の
取付け面２ａに対して角度αで延出する測定用プローブ
針３１と、角度αよりも小さい角度βで延出する調整用
プローブ針３２とを備えている。また調整用プローブ針
３２の開放端の位置を測定用プローブ針３１の開放端の
位置よりも外側に配置するものでもある。また、先ず、
調整用パッド１２ｂへ調整用プローブ針３２を当接して
その当接状態を得ておき、次いで、この当接状態に基づ
いて測定用プローブ針３１を測定用パッド１２ａへ当接
して所定の測定を行う半導体の測定方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウエハ等の基板に形成
されたチップ状の半導体の特性評価を行うにあたり、こ
の半導体のパッドと電気的な接触を得るプローブカード
およびこれを用いた半導体の測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、１枚のシリコンウエハ等に複数形
成されたメモリ素子やロジック素子などから成るチップ
状の半導体に対してその電気的な特性評価を行う場合に
は、チップの素子領域周辺に設けられたパッドと電気的
な接触を得るプローブカードが用いられている。

【０００３】プローブカードは、複数のパッドに対して
各々当接する複数のプローブ針と、このプローブ針を保
持するための保持基台とを備えている。プローブ針は保
持基台の取付け面から所定の角度を持って延出してお
り、そのばね性を利用して半導体のパッドとの接触を得
ている。このプローブカードを用いて半導体の特性測定
を行う場合には、ウエハをのせているステージをプロー
ブカードに近づけてプローブ針の先端をパッドに当接さ
せ、所定の電気信号を半導体に与えてその応答信号に基
づいた特性評価を行う。この際、予め、プローブ針とパ
ッドとの接触位置および接触圧力等の当接状態を調整し
ておく作業を行っている。これによって、プローブ針と
パッドとが接触不良なく的確に当接して正確な測定デー
タを得られるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年で
は半導体の小型化とともに高集積化が図られ、素子領域
周辺に配置されるパッドの数増加および面積縮小化が進
んでいる。このため、プローブ針の取付け面に対する角
度を急峻にしてプローブ針がパッドに当接した際のパッ
ド上でのずれ量をなるべく小さくし、隣のプローブ針と
の接触やパッドからプローブ針がはみ出ないように対応
している。ところが、プローブ針の角度を急峻にすれば
するほどウエハと保持基台とのわずかな接近によって大
きな接触圧力がパッドに加わるようになるため、測定前
の当接状態の微調整が非常に困難となる。しかも、プロ
ーブ針の針先が見えないことと、また、パッドの間隔が
狭くなることに対応してプローブ針の開放端の間隔も狭
くなり、接触位置を調整する際の目視が非常に困難とな
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために成されたプローブカードおよびこれを
用いた半導体の測定方法である。すなわち、本発明のプ
ローブカードは、所定の保持基台と、この保持基台の取
付け面に固定端が取付けられ固定端から開放端に向けて
所定の角度で延出する複数本のプローブ針とを備えるも
のであり、この複数本のプローブ針として、保持基台の
取付け面に対して一の角度で延出する測定用プローブ針
と、取付け面に対して先の一の角度よりも小さい他の角
度で延出する調整用プローブ針とを備えているものであ
る。しかも、半導体の素子領域周辺に設けられたパッド
の位置に対応して測定用プローブ針の開放端が配置され
ている場合に、調整用プローブ針の開放端の位置を測定
用プローブ針の開放端の位置よりも外側に配置したもの
でもある。

【０００６】また、本発明のプローブカードを用いた半
導体の測定方法は、先ず、このプローブカードにおける
調整用プローブ針を測定対象となる半導体に設けられた
パッドへ当接してパッドに対する調整用プローブ針の当
接状態を得ておき、次いで、この調整用プローブ針の当
接状態に基づいて測定用プローブ針を半導体のパッドへ
当接して所定の測定を行うものである。

【０００７】

【作用】本発明のプローブカードでは、複数本のプロー
ブ針として、保持基台の取付け面に対して一の角度で延
出する測定用プローブ針と、この一の角度よりも小さい
他の角度で延出する調整用プローブ針とを備えている。
すなわち、調整用プローブ針は測定用プローブ針よりも
保持基台の取付け面に対する角度が小さいため、半導体
のパッドに対して圧力を加える段階での動きが大きくな
り当接状態の把握が容易となる。また、半導体の素子領
域周辺に設けられたパッドの位置に対応して測定用プロ
ーブ針の開放端が配置されている場合に、調整用プロー
ブ針の開放端の位置を測定用プローブ針の開放端の位置
よりも外側に配置することで、隣合う測定用プローブ針
の開放端の間隔が狭くても調整用プローブ針の開放端の
位置を容易に認識できるようになる。

【０００８】また、本発明のプローブカードを用いた半
導体の測定方法では、先ず、調整用プローブ針を測定対
象となる半導体に設けられたパッドへ当接してその当接
状態を得ておき、この当接状態に基づいて測定用プロー
ブ針をパッドへ当接して測定を行っている。つまり、特
性測定を行う前に調整用プローブ針とパッドとの接触位
置および接触圧力等の当接状態を得ておくことで、実際
の特性測定で使用する測定用プローブ針とパッドとの当
接状態を事前に把握しておくことができるようになる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明のプローブカードおよびこれ
を用いた半導体の測定方法における実施例を図に基づい
て説明する。図１は本発明を説明する図であり、（ａ）
はプローブカードの概略斜視図、（ｂ）はプローブカー
ドの断面図、（ｃ）はチップの平面図である。図１
（ａ）に示すように、本発明のプローブカード１は、所
定の配線（図示せず）が施された保持基台２と、この保
持基台２の取付け面２ａ（図１（ｂ）参照）に対して所
定の角度で取付けられ保持基台２の配線と導通する複数
本のプローブ針３とを備えている。また、この複数本の
プローブ針３は、保持基台２の取付け面２ａに対して一
の角度（図１（ｂ）に示す角度α）で延出する測定用プ
ローブ針３１と、一の角度αよりも小さい角度（図１
（ｂ）に示す角度β）で延出する調整用プローブ針３２
とから構成されている。

【００１０】測定用プローブ針３１は、各チップ１１に
形成される素子領域１１ａの周辺に設けられたパッド１
２に対応して設けられており、プローブカード１の保持
基台２をウエハ１０に近づけることでその開放端がパッ
ド１２と接触するようになっている。さらに、素子領域
１１ａが略四角形から成る場合に、調整用プローブ針３
２が素子領域１１ａの各隅部の位置に対応して４本設け
られている。図１（ｃ）に示すように、素子領域１１ａ
の周辺に設けられるパッドとしては実際に素子領域１１
ａ内の回路との電気的な入出力を行うための測定用パッ
ド１２ａと、素子領域１１ａの４つの隅部に対応して配
置される調整用パッド１２ｂとが設けられている。

【００１１】つまり、測定用パッド１２ａにはプローブ
カード１の測定用プローブ針３１が当接し、調整用パッ
ド１２ｂには調整用プローブ針３２が当接できるように
なっている。しかも、保持基台２に取付けられる調整用
プローブ針３２の開放端と測定用プローブ針３１の開放
端との位置関係は正確に設定されており、調整用プロー
ブ針３２の開放端と調整用パッド１２ｂとを位置合わせ
することで測定用プローブ針３１の開放端と測定用パッ
ド１２ａとの位置合わせが正確にできるようになってい
る。

【００１２】また、先に説明したように調整用プローブ
針３２は測定用プローブ針３１よりも保持基台２の取付
け面２ａに対して小さい角度で延出しているため、調整
用プローブ針３２および測定用プローブ針３１の開放端
が調整用パッド１２ｂおよび測定用パッド１２ａに各々
当接した状態から所定の接触圧力を加える段階（保持基
台２とウエハ１０との間隔を縮める段階）で、調整用プ
ローブ針３２の方が測定用プローブ針３１よりも大きく
動く状態となる。このため、測定用プローブ針３１の角
度が急峻であっても調整用プローブ針３２の動きを検知
（オペレータが目視してもよい）することで接触圧力の
微妙な調節を容易に行うことが可能となる。

【００１３】このようなプローブカード１を用いて半導
体の電気的特性の測定を行う場合には、測定を始める前
に予めプローブ針３のパッド１２への当接状態を調整し
ておき、ウエハ１０に形成された複数のチップ１１に対
する測定を順次連続して行う。つまり、プローブ針３の
当接状態の調整は、例えば１枚のウエハ１０を測定する
前や複数枚（例えば１ロット）のウエハ１０を測定する
前に１度行っておく。本発明のプローブカード１を用い
る場合には、このプローブ針３の当接状態を調整するに
あたり、調整用プローブ針３２を使用する点に特徴があ
る。

【００１４】次に、このプローブカード１を用いた半導
体の測定方法について説明する。図２は半導体の測定方
法を説明するフローチャートである。以下、このフロー
チャートに沿って測定方法の手順を説明する。なお、図
２に示されない符号は図１を参照するものとする。

【００１５】先ず、図２のステップＳ１に示すように、
調整用プローブ針３２を調整用パッド１２ｂに当接する
処理を行う。先に説明したように本発明のプローブカー
ド１における調整用プローブ針３２は、測定用プローブ
針３１よりも保持基台２の取付け面２ａに対して小さい
角度で延出している（図１（ｂ）参照）。このため、調
整用プローブ針３２を調整用パッド１２ｂに当接させ所
定の接触圧力を加える段階で、その動きを容易に把握で
き微妙な圧力調整を行うことが可能となる。

【００１６】また、この調整用プローブ針３２を調整用
パッド１２ｂに当接させる際にはその接触位置の調整も
行うようにする。この接触位置の調整を行うにあたり、
予め調整用プローブ針３２の開放端の位置を測定用プロ
ーブ針３１の開放端の位置よりも外側に設けておくこと
で調整用プローブ針３２の開放端を容易に認識でき、調
整用パッド１２ｂとの確実な位置合わせを行うことが可
能となる。さらに、素子領域１１ａの４つの隅部に対応
して設けられる４本の調整用プローブ針３２の位置関係
から、プローブカード１の回転方向の位置合わせを的確
に行うことも可能となる。

【００１７】次に、図２のステップＳ２に示すように、
調整用プローブ針３２の当接状態の検知を行う。当接状
態としては先に説明したような調整用パッド１２ｂとの
接触圧力および接触位置、接触ずれ量などがあり、この
調整用プローブ針３２の当接状態を検知することによっ
て測定用プローブ針３１の測定用パッド１２ａに対する
当接状態を得ることが可能となる。

【００１８】つまり、調整用プローブ針３２の延出角度
と測定用プローブ針３１の延出角度との差や相対的な位
置関係に基づき、調整用プローブ針３２の当接状態から
測定用プローブ針３１の当接状態を得るようにする。測
定用プローブ針３１の当接状態を得るには、調整用プロ
ーブ針３２の当接状態をオペレータが目視しながらこれ
を基準として測定用プローブ針３１の当接状態を把握す
るようにしたり、または調整用プローブ針３２の延出角
度と測定用プローブ針３１の延出角度との差や相対的な
位置関係、ウエハ１０の保持基台２方向への移動量に基
づき所定の計算式によって算出するようにしてもよい。

【００１９】次に、図２のステップＳ３に示すように測
定用プローブ針３１の当接を行う。つまり、先のステッ
プＳ２で調整用プローブ針３２の当接状態に基づいて得
た測定用プローブ針３１の当接状態を参考にして、実際
の測定で使用する測定用パッド１２ａに測定用プローブ
針３１を当接する。つまり、ステップＳ２において調整
用プローブ針３２の当接状態から測定用プローブ針３１
の当接状態を得ているため、ステップＳ３での測定用プ
ローブ針３１の当接では、即座に的確な接触圧力、接触
位置および接触ずれ量での当接を行うことが可能とな
る。

【００２０】次いで、ステップＳ４に示す測定として、
測定用プローブ針３１を測定用パッド１２ａに当接した
状態で保持基台２に設けられた配線（図示せず）、測定
用プローブ針３１および測定用パッド１２ａを介して素
子領域１１ａ内へ所定の電気信号を与え、その応答信号
を再び測定用プローブ針３１を介してプローブカード１
側で得る。そして、この応答信号に基づいて所定のチッ
プ１１における電気的特性評価を行う。

【００２１】実際の測定では、例えば１ウエハや１ロッ
ト（数ロットでもよい）の測定を始める前にステップＳ
１〜Ｓ２に示す調整用プローブ針３２での当接状態検知
処理を行っておく。そして、チップ１１毎の測定を順次
行う際にはステップＳ３〜Ｓ４を繰り返すようにする。
つまり、調整用パッド１２ｂと測定用パッド１２ａとの
位置関係が同じものであれば、１度の調整用プローブ針
３２の当接状態検知に基づき、連続した測定用プローブ
針３１での的確な当接状態を得ることが可能となる。な
お、機械的な移動誤差や測定用プローブ針３１の磨耗、
変形等が発生した場合には、再びステップＳ１〜Ｓ２に
示す調整用プローブ針３２での当接状態検知処理を行う
ようにすればよい。

【００２２】なお、本実施例においては調整用プローブ
針３２を４本設ける例を説明したが本発明はこれに限定
されない。また、調整用プローブ針３２が当接する調整
用パッド１２ｂとしては、図１に示すような四角形に限
定されず位置合わせの基準にしやすい大きさおよび形状
で設けておくようにする。さらに、調整用プローブ針３
２と測定用プローブ針３１との当接の際のずれ量の違い
を考慮して調整用パッド１２ｂを測定用パッド１２ａよ
りも大きくしておいてもよい。

【００２３】また、調整用パッド１２ｂを調整用プロー
ブ針３２の接触圧力や当接の際のずれ量のゲージとして
使用してもよい。例えば、調整用パッド１２ｂの中心位
置を基準としてここに調整用プローブ針３２の開放端を
位置合わせし、その後圧力を加えた際に生じる開放端の
ずれを調整用パッド１２ｂの縁までで止めるようにす
る。なお、この際の圧力としては、同じ圧力を測定用プ
ローブ針３１に加えた場合に、測定用プローブ針３１の
開放端がずれても測定用パッド１２ａからはみ出ない大
きさとなるよう対応付けておく。これによって、調整用
パッド１２ｂに対する調整用プローブ針３２の開放端の
位置に応じてその接触圧力やずれ量を正確に調整できる
とともに、これに基づいて測定用プローブ針３１の当接
状態を的確に調整することが可能となる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプローブ
カードおよびこれを用いた半導体の測定方法によれば次
のような効果がある。すなわち、半導体の小型化および
高集積化によってパッドの数の増加および縮小化が進
み、測定用プローブ針の角度が急峻となっても、測定用
プローブ針より延出角度の小さい調整用プローブ針によ
ってその当接状態を容易に調整することが可能となる。
このため、測定用プローブ針をパッドに対して的確な位
置、圧力およびずれ量で接触させることができ、半導体
の電気的特性測定を正確に測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明する図で、（ａ）は概略斜視図、
（ｂ）はプローブカード断面図、（ｃ）はチップ平面図
である。

【図２】本発明における測定方法を説明するフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１ プローブカード ２ 保持基台 ３ プローブ針 １０ ウエハ １１ チップ １１ａ 素子領域 １２ パッド １２ａ 測定用パッド １２ｂ 調整用パッド ３１ 測定用プローブ針 ３２ 調整用プローブ針

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の保持基台と、該保持基台の取付け
   面に固定端が取付けられ該固定端から開放端に向けて所
   定の角度で延出する複数本のプローブ針とを備えるプロ
   ーブカードであって、 前記複数本のプローブ針は、前記取付け面に対して一の
   角度で延出する測定用プローブ針と、 前記取付け面に対して前記一の角度よりも小さい他の角
   度で延出する調整用プローブ針とから成ることを特徴と
   するプローブカード。
2. 【請求項２】 半導体の素子領域周辺に設けられたパッ
   ドの位置に対応して前記測定用プローブ針の開放端が配
   置されている場合において、 前記調整用プローブ針の開放端の位置は、前記測定用プ
   ローブ針の開放端の位置よりも外側に配置されることを
   特徴とする請求項１記載のプローブカード。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のプローブ
   カードを用いた半導体の測定方法であって、 先ず、測定対象となる半導体に設けられたパッドへ前記
   調整用プローブ針を当接して該パッドに対する該調整用
   プローブ針の当接状態を得ておき、 次いで、前記調整用プローブ針の当接状態に基づいて前
   記測定用プローブ針を半導体のパッドへ当接して所定の
   測定を行うことを特徴とするプローブカードを用いた半
   導体の測定方法。