JPH09321102A

JPH09321102A - 検査装置

Info

Publication number: JPH09321102A
Application number: JP8160828A
Authority: JP
Inventors: Shinji Iino; 伸治飯野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1997-12-12
Also published as: US6075373A

Abstract

(57)【要約】【課題】機械的な経路切換機構を設けることにより、
簡単で軽量な検査装置を提供する。【解決手段】被検査体Ｗを載置する載置台４２と、ヘ
ッドプレートに固定されて、前記被検査体の接続パッド
３０Ａに相対的に離脱可能に接触される複数のプローブ
針２８を下面に有しこのプローブ針に個別的に接続され
た複数のプローブパッド３２を上面に有するプローブカ
ード２６と、前記プローブパッドに接触される、前記プ
ローブパッドの数よりも少ない数の接触ピン５２有する
接触ブロック３４と、前記接触ブロックを支持すると共
にこれを前記プローブパッドの配列方向に沿って移動さ
せるブロック移動機構５４と、前記接触ブロックを必要
に応じて昇降させて前記接触ピンと前記プローブパッド
との接触離脱を行なうブロック昇降機構８０と、前記接
触ブロックの接触ピンに電気的に接続されるテスタ部３
８とを備えるように構成する。これにより、接触ブロッ
クを所定量ずつ移動させて接触ピンを異なるプローブパ
ッドにマルチプレクサーのように順次接触させて経路切
換を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ上に
形成されたチップ等の電気的特性の検査を行なう検査装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣの製造技術の革新により半導
体集積回路の高密度化、高集積化及び動作速度の高速化
が推進されている。また、半導体ウエハ上に形成されて
た多数のチップは、パッケージングされる前に正常な電
気的特性を示すか否か順次検査が行なわれる。ウエハ上
の各チップの検査を行なうには検査装置、例えばプロー
ブ装置が用いられ、このプローブ装置は、テスタ側から
の高周波検査信号をプローブカード側へ伝えるポゴピン
リングや多数のプローブ針を植設したプローブカードを
有しており、このプローブ針の先端をＩＣチップの各パ
ッドに接触させて高周波の検査用信号をテスタ側から流
して検査するようになっている。

【０００３】ここで従来のプローブ装置について説明す
る。図８は一般的なプローブ装置を示す概略構成図であ
る。被検査体としての半導体ウエハＷを載置保持する載
置台２は、Ｘ・Ｙ・Ｚステージ４によりＸ方向、Ｙ方向
及びＺ方向へ移動可能になされると共にＺ軸のまわり方
向であるθ方向へも回転可能になされている。この載置
台２の上方には、この装置全体を被うケーシング６の上
部にヒンジ８を介して起倒自在になされた重量物のテス
トヘッド１０が設けられており、このテストヘッド１０
は数１００〜数１０００本程のリードを束ねてなる配線
束１２を介して、高周波の検査信号を送出するテスタ部
（図示せず）に接続されている。

【０００４】テストヘッド１０の下面中央部には、プリ
ント配線基板よりなるパフォーマンスボード１４、ばね
等により出没可能になされた多数のポゴピン１６を備え
た例えばガラスエポキシ系樹脂製のポゴピンリング１８
が設けられている。また、ケーシング６の天井部のヘッ
ドプレート２０の検査孔にはウエハ上のチップのパッド
列に対応させて植設された多数のプローブ針２２を有す
るプローブカード２４が取り付けられており、このプロ
ーブカード２４のパッドに、テストヘッド１０を倒した
時にそのポゴピン１６の下端が接触して導通を図るよう
になっている。そして、上記プローブカード２４のプロ
ーブ針２２をウエハ上のチップのパッドに接触させた状
態で検査信号を流すことにより、各チップの電気的特性
を検査するようになっている。ここで、プローブ針２２
とポゴピン１６は、通常は１対１対応になされ、同数設
けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、チップのテ
スト方法には、ウエハ中の１チップに対して多数のパッ
ドとのコンタクトを図る必要のある特性テストの外に、
特定チップだけのトランジスタ特性の検査を行なうＴＥ
Ｇ（ＴｅｓｔｏｆＥｌｅｍｅｎｔＧｒｏｕｐｅ）
テストや温度等のストレスを付加することによって潜在
欠陥が存在するか否かをチェックするバーンインテスト
などのように、１チップに対して数ピンのみの出力をモ
ニタすればよいようなテストも存在する。

【０００６】一般に、このようなテストを行なう場合に
は、テストの迅速性を必要とすることから一度に多数の
チップにコンタクトを図ったり、或いは更に迅速性を必
要とする場合には１枚のウエハ中の全てのチップに対し
て同時にコンタクトを図ることが行われている。このよ
うなテストを一度に行なうには数１００ピン〜数１００
０ピンものコンタクトが必要となるが、このために、数
１０００ピンに対応する信号処理を行なうために、前述
したようなテストヘッド１０中の配線ラインやリレー数
が膨大となってその重さが益々重くなり、高コスト化を
余儀なくされている。特に、ウエハサイズの大型化によ
ってウエハ１枚中のチップ数が増加傾向にある今日にお
いては、更なるピン数の増加が要求され、上記した問題
点を早期に解決することが望まれている。本発明は、以
上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創
案されたものである。本発明の目的は、機械的な経路切
換機構を設けることにより、簡単で軽量な検査装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、被検査体を載置する載置台と、ヘッド
プレートに固定されて、前記被検査体の接続パッドに相
対的に離脱可能に接触される複数のプローブ針を下面に
有しこのプローブ針に個別的に接続された複数のプロー
ブパッドを上面に有するプローブカードと、前記プロー
ブパッドに接触される、前記プローブパッドの数よりも
少ない数の接触ピン有する接触ブロックと、前記接触ブ
ロックを支持すると共にこれを前記プローブパッドの配
列方向に沿って移動させるブロック移動機構と、前記接
触ブロックを必要に応じて昇降させて前記接触ピンと前
記プローブパッドとの接触離脱を行なうブロック昇降機
構と、前記接触ブロックの接触ピンに電気的に接続され
るテスタ部とを備えるように構成する。

【０００８】以上のように構成することにより、まず、
被検査体を載置台上に載置固定し、プローブカードのプ
ローブ針の先端を、上記被検査体の特定の接続パッドに
接触させる。接触ブロックにはプローブカードのプロー
ブパッドよりも少ない数の接触ピンが設けられており、
ブロック移動機構とブロック昇降機構を交互に組み合わ
せて動作することによって上記接触ピンを検査に必要な
全てのプローブパッドに対して順に接触して、これによ
り機械的なマルチプレクサ機能を発揮させ、その都度、
信号電流を流してテスタ部にて特性検査を行なう。この
場合、プローブパッドはリング状に配列されており、ブ
ロック移動機構は、これに対応する周方向移動リング部
材を有し、上記接触ブロックをそのリング周方向に沿っ
て動かすことで、プローブパッドと順に接触することに
なる。この接触ブロックは、複数個設けるようにしても
よく、上記周方向移動リング部材に着脱可能に取り付け
るようにするのが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る検査装置の
一実施例を添付図面を参照して詳述する。図１は本発明
の検査装置を示す概念図、図２は本発明の検査装置を示
す断面図、図３は図２に示す検査装置の接触ブロックの
近傍を示す拡大図、図４はプローブカードを示す平面
図、図５は被検査体の検査を行なっている時の検査装置
の主要部を示す平面図である。

【００１０】まず、図１を参照して本発明の概念につい
て説明する。図１において、２６はプローブカードであ
り、この中心には開口部が形成されており、この開口部
に多数のプローブ針２８が植設されている。この多数の
プローブ針２８の先端を、被検査体である半導体ウエハ
の表面に形成された複数のチップ３０の所望の多数の接
続パッド３０Ａに一括して接触させるようになってい
る。図示例では、４つのチップ３０の接続パッド３０Ａ
に一括してプローブ針２８を接触させている状態が示さ
れる。各プローブ針２８は、プローブカード２６の周辺
部に複数の群に分けて配置した多数のプローブパッド３
２に、プリント配線等を介して１対１対応で電気的に接
続されている。プローブカード２６の周辺部には、これ
に沿って移動可能に接触ブロック３４を設けてあり、こ
の接触ブロック３４には１つの群のプローブパッド３２
の数に対応する数の接触ピン（図示せず）を設けて、こ
れらを同時に一括接触できるようになっている。各接触
ピンには、個別に配線が接続され、これらを束ねた配線
束３６が回路素子の特性検査を行なうテスタ部３８に接
続されている。

【００１１】このような構成により、接触ブロック３４
を図示例に示すところに位置させた状態で１つのチップ
の電気特性を検査したならば、次にこの接触ブロック３
４を例えばプローブカード２６の周辺部に沿って９０度
回転移動させて、次のプローブパッド３２に接触させ、
同様にこのチップの電気特性を検査する。以下同様に、
接触ブック３４を９０度ずつ移動させることにより、プ
ローブ針の１回のコンタクトで４つのチップの検査を行
なうことが可能となる。

【００１２】次に、図２乃至図５を参照して本発明装置
を更に詳しく説明する。図２に示すようにこの検査装置
４０は、被検査体としての例えば半導体ウエハＷを載置
保持する載置台４２を有し、この載置台４２は、Ｘ・Ｙ
・Ｚステージ４４によりＸ方向、これに直交するＹ方向
及びＸ・Ｙ方向を含む面に直交するＺ方向（図中上下方
向）へ移動可能になされると共に、Ｚ軸の回り方向であ
るθ方向へも回転可能になされている。この装置の外側
を覆う箱状のケーシング４６の天井部であるヘッドプレ
ート４６Ａには、ウエハ径よりも僅かに大きくなされた
検査孔４８が形成され、この検査孔４８に、例えばガラ
スエポキシ樹脂或いはアルミニウム等よりなる円盤状の
プローブカード２６が支持具５０により着脱可能に設け
られている。

【００１３】このプローブカード２６は図４にも示され
ており、その中心部には４つの開口部が形成されてお
り、カード裏面側のそれぞれの開口に下向き傾斜された
複数のプローブ針２８が植設されている。このプローブ
針２８の先端は前述のようにウエハ表面の複数のチップ
の多数の接続パッドと一括して接触し得るように配置さ
れている。図示例では構造を簡単化して理解を容易にす
るために４つのチップの１６個のパッドに一括してコン
タクトできるように１６本のプローブ針２８を設けた場
合を例にとって記載しているが、実際には数１００〜数
１０００本のプローブ針２８が設けられ、例えば３２個
のメモリーチップのパッドに同時に一括してコンタクト
できるようになっている。

【００１４】プローブカード２６の表側の周縁部には、
複数の群に分けられた多数のプローブパッド３２が配置
されており、各プローブパッド３２と上記プローブ針２
８とは、例えばプリント配線などにより１対１対応で電
気的に接続されている。図示例では、１６個のプローブ
パッド３２を４個ずつ４つの群に分けている。隣接する
プローブ針２８間の距離は、実際には４０μｍ〜１００
μｍであるのに対して、隣接するプローブパッド３２間
の距離Ｌ１は上記よりも遥かに広い、例えば１．２５ｍ
ｍ〜２．４５ｍｍ程度あり、グリット変換によりコンタ
クトを容易にしている。

【００１５】図２に戻って、上記プローブカード２６の
上方には、多数のプローブパッド３２（図３参照）に対
して群毎に選択的に接触を図るための例えばアルミニウ
ム製の接触ブロック３４が設置される。具体的には、こ
の接触ブロック３４は、その下方に、例えばスプリング
ピンよりなる図中４本の接触ピン５２を有しており、こ
の先端を１群の４つのプローブパッド３２に同時に一括
して接触させて電気的な導通状態を得るようになってい
る。この接触ピン５２は、内部に例えばスプリング等の
弾発部材が介在されており、一定の僅かなストロークで
もって出没可能になされている。

【００１６】そして、この接触ブロック３４は、開口の
周縁部に沿ってヘッドプレート４６Ａ側に設けたブロッ
ク移動機構５４により、プローブカード２６の周方向に
沿って移動できるようになっている。具体的には、この
ブロック移動機構５４は、開口の周縁部のヘッドプレー
ト４６Ａに固定して設けたリング状の案内リング５６を
有しており、この上面の幅方向中心部にリング状の案内
レール５８を突出させて設けている。この案内リング５
６の上面には、下面に上記案内レール５８と遊嵌する案
内溝６０を有するリング状の周方向移動リング部材６２
が設けられている。そして、この案内溝６０の両側にこ
の溝６０を挟み込むようにして、且つリングの周方向の
適当箇所に回転ローラ６４が設けられており、リング部
材６２がプローブカード２６の周方向へ回転可能になさ
れている。

【００１７】図５に示すようにこの周方向移動リング部
材６２の側面には、これに沿ってラック７０が形成され
ており、このラック７０に歯合させてウォーム７２を設
け、このウォーム７２をリング駆動モータ７４の駆動軸
に取り付けて回転することにより、リング部材６２を任
意の方向に回転移動し得ることになる。尚、ここで上記
案内リング５６及び周方向移動リング部材６２は、位置
精度を高く維持するために硬い材料、例えばステンレス
スチールにより形成するのが好ましい。そして、このリ
ング部材６２に、ネジ６６により固定される例えばアル
ミニウム製のブック台６８を介して上記接触ブロック３
４が支持されることになる。従って、この接触ブロック
３４は、周方向移動リング部材６２と一体的に回転移動
する。

【００１８】上記ブロック台６８と接触ブロック３４の
取り付けは、ブロック台６８に設けた上下方向に延びる
スライドレール７６を、接触ブロック３４に設けたスラ
イド溝７８内に嵌装することにより取り付けられ、接触
ブロック３４は、図中上下方向へスライド移動可能にな
されている。また、このブロック台６８には、図中上下
方向に伸縮するブック昇降機構としてのアクチュエータ
８０が設けられており、このアクチュエータ８０の伸縮
ロッド８０Ａを、接触ブロック３４から延びるアーム３
４Ａに連結して必要に応じて接触ブロック３４を昇降し
得るようになっている。また、この接触ブロック３４の
各接触ピン５２には個別に配線（図示せず）が接続さ
れ、この配線は束ねられて配線束３６となってテスタ部
３８に接続される。このテスタ部３８からは、高周波、
例えば１０ＭＨｚから数１００ＭＨｚ程度の検査信号を
送出したり、チップ側からの返り信号を受信したりする
ことから、インピーダンスをできるだけ小さくし、且つ
プローブカード２６側とのインピーダンス整合を図るた
めに配線束３６の長さはできるだけ短く設定する。

【００１９】次に、以上のように構成された上記装置の
動作について説明する。まず、半導体ウエハＷを載置台
４２上に載置して位置合わせし、これをＺ方向に上昇さ
せてプローブ針２８の先端に所定の複数のチップ３０の
各接続パッド３０Ａに接触させる。この状態では、例え
ば図５においては、プローブ針２８は４つのチップの各
接続パッド３０Ａに同時に、且つ一括して接触されてい
る。

【００２０】一方、プローブカード２６の上方に位置す
る接触ブロック３４は、下方に降下されており、その下
端部の４本の接触ピン５２は、プローブカード２６の上
面に設けたプローブパッド３２の一群に弾性的に接触さ
れて導通状態となっている。図５に示す例では、接触ブ
ロック３４はプローブカード２６の左端に位置され、こ
こに設けた一群の４つのプローブパッド３２に接触ピン
５２を接触させている。この状態で、テスタ部８４から
高周波の検査信号を供給し、これを接触ピン５２及びプ
ローブ針２８等を介して対応するチップに流してチップ
の特性検査を行なう。ここでは、当然のこととして図５
中に示される４つのチップの内、検査信号の流された１
つのチップのみの特性検査が行なわれる。

【００２１】このようにして、１つのチップの特性検査
が終了したならば、図６に示すようにブロック台６８に
設けられているブロック昇降機構としてのアクチュエー
タ８０を駆動してこの伸縮ロッド８０Ａを上方へ伸ばす
ことにより、接触ピン５２を保持している接触ブロック
３４を僅かな距離だけ上方へ移動させ、接触ピン５２を
今まで接触していたプローブパッド３２から離間させて
両者の接触を断つ。

【００２２】次に、ブロック移動機構５４のリング駆動
モータ７４を駆動することによりラック７０と歯合する
ウォーム７２を回転し、周方向移動リング部材６２を図
５において例えば矢印Ｂ方向へ９０度だけ回転させるこ
とによって図中、一点鎖線で示すように接触ブロック３
４を次に検査位置、すなわち図中プローブカード２６の
上端に位置させる。次に、再度、ブロック昇降機構であ
るアクチュエータ８０を縮退方向へ駆動して接触ブロッ
ク３４を降下させて、その下部に設けた４つの接触ピン
５２を新たな４つのプローブパッド３２に接触させて両
者を導通させる。そして、この状態で前述と同様にテス
タ部３８から検査信号を供給して接触状態のプローブパ
ッド３２に対応するチップの特性検査を行なう。

【００２３】以下、同様にして１つのチップの特性検査
の終了毎に接触ブロック３４を９０度ずつ矢印Ｂ方向へ
回転させて新たなチップの特性検査を行ない、最終的に
４つの全てのチップの検査を行なう。言うまでもなく、
この４つのチップの検査を終了するまでは、Ｘ・Ｙ・Ｚ
ステージ４４は停止された状態にあり、プローブ針２８
と検査対象チップの接続パッド３０Ａは一括して接触状
態を維持している。上述のようにして４つのチップの特
性検査が完了したならば、Ｘ・Ｙ・Ｚステージ４４を歩
進させて、新たな４つの検査対象チップに対してプロー
ブ針２８を相対移動させ、上述したと同様に特性検査を
行なう。

【００２４】この場合、配線束３６のねじれを防止する
ために、接触ブロック３４の移動は矢印Ｂ方向とこの反
対方向へ交互に異ならせる。このように、複数の検査対
象チップの接続パッドに対して一括してプローブ針２８
でコンタクトを図り、その後は、接触ブロック３４を順
次移動させることによって信号経路を切り換えては検査
を行なうようにしたので、検査速度をそれ程低下させる
ことなくチップの特性検査を行なうことが可能となる。

【００２５】また、従来装置にあっては、重量物のテス
トヘッドを設けていたが、ＴＥＧテストのように１チッ
プあたり、数ピン程度のコンタクトを図ればよいような
テストの場合には、本実施例のような機械的な経路切換
機構により簡単に信号経路を切り換えるようにしたの
で、構造が簡単化でき、低コスト化を図ることができ
る。更には、構造が簡単化された結果、接触点が少なく
なるのみならず、信号経路長が短くなり、抵抗やインピ
ーダンスの悪化を招くこともない。上記実施例では１つ
の接触ブロック３４に４つの接触ピン５２を設けて４つ
のプローブパッド３２に一度にコンタクトできる構造と
したが、この接触ピン５２の数は一例を示したに過ぎ
ず、これにより少なくても、或いはこれより多くしても
よいのは勿論である。

【００２６】また、ここでは一度に４つのチップに対し
てプローブ針を一括接触させた場合を例にとって説明し
たが、このチップ数に限定されず、これより少ない、或
いは多い数のチップに対して一括接触させるようにして
もよい。また、プローブカード２６の構造は、検査対象
となる４つのチップをその中心部に集合させた構造とな
っているが、これをプローブカード内の任意の場所に位
置させてもよいのは勿論である。更には、この実施例で
は接触ブロック３４を１つ設けた場合を例にとって説明
したが、これに限定されず、複数個設けるようにしても
よい。例えば接触ブロックを２つ設ける場合には、プロ
ーブカード２６の中心に対して対称となる位置に２つの
ブロックを設ければよいし、４つ設ける場合には、プロ
ーブカード２６の中心に対して９０度ずつ位置ずれさせ
た位置に設けるようにすればよい。この場合、各接触ブ
ロックに対応させてテスタ部を接続するのは勿論であ
る。

【００２７】また、上記実施例では、１つのチップに対
して１回の接触ブロックのコンタクトで済む場合を例に
とって説明したが、１つのチップに対して複数回の接触
ブロックのコンタクトを行なう場合にも適用してもよ
い。

【００２８】図７は本発明装置の他の実施例を示す概略
構成図である。図示例においては、４つの接触ブロック
３４が周方向移動リング部材６２に等間隔で設けられて
いる。プローブカード２６の中心部には、開口を設け、
ここに多数本のプローブ針２８が植設される。ここで
は、１つのチップ３０の多数の接続パッドに対して多数
本のプローブ針２８を一括して接触させる場合を示し、
各プローブカード２６の周辺部に４つずつ８個の群に分
けて配置している。尚、前述のように各接触ブック３４
には図示しないテスタ部が個別に接続されるのは勿論で
ある。また、この周方向移動リング部材６２には、２つ
で一対となる多数のボトル孔８６が設けられ、任意の位
置に、任意の数の接触ブロックを着脱可能に取り付けら
れるようになっている。この場合には、周方向移動リン
グ部材６２を４５度だけ回転移動させるだけで、チップ
の特性検査を行なうことが可能となる。尚、上記実施例
では、被検査体として半導体ウエハを例にとって説明し
たが、これに限定されず、例えばＬＣＤ基板等の検査に
も適用し得るのは勿論である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の検査装置
によれば、次のように優れた作用効果を発揮することが
できる。接触ピンを有する接触ブロックを移動させつつ
異なるプローブパッドに順次接触させることにより機械
的に経路を切り換えて、その都度、検査を行なうように
したので、従来装置で必要とされた重量物のテストヘッ
ドをなくし、構造を簡単化できる。構造を簡単化した結
果、接触点が少なくなって信号経路長も短くなり、抵抗
やインピーダンスの悪化を招くこともなく、高い精度の
測定を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の検査装置を示す概念図である。

【図２】本発明の検査装置を示す断面図である。

【図３】図２に示す検査装置の接触ブロックの近傍を示
す拡大図である。

【図４】プローブカードを示す平面図である。

【図５】被検査体の検査を行なっている時の検査装置の
主要部を示す平面図である。

【図６】接触ブロックを上昇させた時の状態を示す図で
ある。

【図７】本発明の実施例を示す概略構成図である。

【図８】従来の検査装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

２６プローブカード２８プローブ針３０チップ３０Ａ接続パッド３２プローブパッド３４接触ブロック３６配線束３８テスタ部４０検査装置４２載置台４４Ｘ・Ｙ・Ｚステージ４６Ａヘッドプレート５２接触ピン５４ブロック移動機構６２周方向移動リング部材６８ブロック台７０ラック７２ウォーム７４リング駆動手段８０アクチュエータ（ブロック昇降機構）Ｗ半導体ウエハ（被検査体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査体を載置する載置台と、ヘッドプ
レートに固定されて、前記被検査体の接続パッドに相対
的に離脱可能に接触される複数のプローブ針を下面に有
しこのプローブ針に個別的に接続された複数のプローブ
パッドを上面に有するプローブカードと、前記プローブ
パッドに接触される、前記プローブパッドの数よりも少
ない数の接触ピン有する接触ブロックと、前記接触ブロ
ックを支持すると共にこれを前記プローブパッドの配列
方向に沿って移動させるブロック移動機構と、前記接触
ブロックを必要に応じて昇降させて前記接触ピンと前記
プローブパッドとの接触離脱を行なうブロック昇降機構
と、前記接触ブロックの接触ピンに電気的に接続される
テスタ部とを備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項２】前記プローブパッドは、前記プローブカ
ードの周辺部に沿って配列されており、前記ブロック移
動機構は、前記配列されたプローブパッドに対応してリ
ング状に配置した周方向移動リング部材を有することを
特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項３】前記接触ブロックは、複数個設けられて
いることを特徴とする請求項１または２記載の検査装
置。
【請求項４】前記接触ブロックは、前記周方向移動リ
ング部材に着脱可能に設けられていることを特徴とする
請求項２または３記載の検査装置。