JPH10112483A - ウエハテスト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プローブ針２１位置の信号や波形を容易にモニ
タあるいは測定可能な配線回路や測定端子をプローブカ
ードあるいはプローブカードを含む周辺装置に予め設け
たウエハテスト装置の実現。 【解決手段】プローブカードのプローブ針位置における
電気信号をテストヘッド側でモニタあるいは測定する為
の電気配線手段。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ検査に使用
するウエハテスト装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエハテスト装置において、新品種のウ
エハ上の被試験デバイスを立ち上げ試験する場合や被試
験デバイスの品種に対応したプローブカード２０に交換
する場合において、実際のプローブカード２０上のプロ
ーブ針２１の信号や波形のモニタ確認が要求される場面
が多々ある。このような場合、高密度実装された所望プ
ローブ針２１の信号をその都度外部に引出してモニタあ
るいは測定実施する必要がある。またウエハテスト装置
にトラブル発生時や、メンテナンス時や、消耗品である
プローブカード２０の交換時点等においても同様のモニ
タ確認等の測定実施が行われる。また中継するポゴピン
やポゴピン接触用パッドとのコンタクト位置ずれや接触
不良の有無や接触抵抗の増加等の最終確認をする観点か
らもプローブ針２１位置の電気信号を直接モニタする必
要性がある。

【０００３】図９のウエハテスト装置の概略図を示して
プローブ針２１関連の接続構造を説明する。テストヘッ
ド４０はテストシステムの一部であり、主にピンエレク
トロニクス回路を有していて、パフォーマンスボード３
０とリングインサート３１を介してプローブカード２０
と電気的に接続されている。プローブカード２０は被試
験ウエハに対応して高密度実装された多数のプローブ針
２１を備えて電気的にコンタクトするものである。

【０００４】図８はテスタ９０からプローブ針２１迄の
１つの線路についての電気的配線の等価回路図である。
テストヘッドの端子４１の信号は、図４、図５に示すよ
うにパフォーマンスボード３０を介し、リングインサー
ト３１のポゴピン３２を含むテスト信号路５を介し、プ
ローブカード２０のポゴピン接触用パッド１３を介し、
プローブカード２０内プローブ針・パッド１１を介して
プローブ針２１に接続されている。

【０００５】ここでプローブカード２０の平面構造例に
ついて図６と図７に示して説明をする。図６に示すＡ面
図（上面）には、前記リングインサート３１側のポゴピ
ンに対応して外周にポゴピン接触用パッド１３を有し、
中央部にはプローブ針固定と電気的接続用スルホールの
プローブ針・パッド１１を有して外周のポゴピン接触用
パッド１３とパターン配線されている。そして、図７に
示すプローブカードのＢ面図（底面）には、このスルホ
ールにプローブ針２１（図示せず）が高密度配列ではん
だ付け固定されている。

【０００６】次にプローブ針２１位置における従来の電
気信号の引出し例について図４と図５を示して説明す
る。図５のプローブカード部分の側断面図に示すよう
に、複数プローブ針２１は対応するプローブ針・パッド
１１のスルホール穴に高密度配列で取り付けられて固定
支持されている為、下側から信号線を取り出すことは困
難である。この為、上側の開放領域のプローブ針・パッ
ド１１にピン７を立ててオシロスコープ用プローブ９に
接続したり、ツイスト線や同軸ケーブル８をプローブ針
・パッド１１に半田付けをして引出し線とし、図４の引
出し概観図のように外部に取り出す方法がとられてい
た。引出し線の出し口としては、第１にパフォーマンス
ボード３０とリングインサート３１の隙間から無理やり
出したり、第２にテストヘッド４０の上部から引き出す
方法があるが、何れも引出し作業が困難であり、場合に
よっては作業中に誤って隣接回路とショート状態になっ
たり、無用なトラブルを引き起こす要因となる場合もあ
り、引出し端の接続作業やケーブル配線引き回し上の難
点であった。また引出し作業の都度システムの電源を切
る必要があり、システムの立ち上げ初期化時間待ちが多
い為作業効率の難点ともなっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明が解決し
ようとする課題は、プローブ針２１位置の信号や波形を
容易にモニタあるいは測定可能な配線回路や測定端子を
プローブカードあるいはプローブカードを含む周辺装置
に予め設けたウエハテスト装置の実現を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１に、上記課題を解決
するために、本発明の構成では、プローブカード２０の
プローブ針２１位置における電気信号をテストヘッド４
０（あるいはテストステーション）側でモニタあるいは
測定する為の電気配線手段を、少なくとも一本設ける構
成手段とする。これにより、テストヘッド４０（あるい
はテストステーション）と多数プローブ針２１を設けた
プローブカード２０を有するウエハテスト装置におい
て、プローブ針２１位置の信号や波形を容易にモニタあ
るいは測定可能となる。

【０００９】第２に、上記課題を解決するために、本発
明の構成では、プローブカード２０のプローブ針２１位
置における電気信号をテストヘッド４０側でモニタある
いは測定する為の電気配線手段を、少なくとも一本設
け、電気配線手段において、プローブ針２１位置におけ
る電気信号とテストヘッド４０との間に電気的緩衝手段
（例えばＦＥＴバッファアンプやアッテネータ）を挿入
して設ける構成手段とする。この場合は、プローブ針・
パッド１１位置に対する波形歪等の影響を防止しなが
ら、忠実な波形のモニタあるいは測定を容易にできる。

【００１０】第３に、上記課題を解決するために、本発
明の構成では、プローブカード２０のプローブ針２１位
置における電気信号をテストヘッド４０側でモニタある
いは測定する為の電気配線手段を、少なくとも一本設
け、電気配線手段において、プローブ針２１位置におけ
る電気信号とテストヘッド４０との間に電気的な接続開
閉手段（例えばスイッチによる接続開閉やジャンパ配線
による接続開閉）を挿入して設ける構成手段とする。こ
の場合は、少数本のモニタあるいは測定する為の電気配
線手段を選択的に接続して使用できる。

【００１１】第４に、上記課題を解決するために、本発
明の構成では、プローブカード２０のプローブ針２１位
置における少なくとも一本の電気信号をテストヘッド４
０側のピンエレクトロニクス回路に有るコンパレータピ
ンに接続する電気配線手段と、コンパレータピンにより
プローブ針２１位置における電気信号を受けて、テスト
装置の電圧測定手段・波形測定手段・タイミング測定手段
である測定資源を活用してテスト装置本体側（例えば表
示画面上に）でソフト的にモニタ表示あるいは測定する
る構成手段とする。この場合は、外部のモニタあるいは
測定装置を設置して接続することなく、テスト装置本体
のみで使用できる。

【００１２】第５に、上記課題を解決するために、本発
明の構成では、プローブカード２０のプローブ針２１位
置における電気信号をモニタあるいは測定する為の電気
配線手段をプローブカード２０外面に少なくとも一本設
ける構成手段とする。この場合は、ポゴピン接触用パッ
ド１３１やテストヘッド４０への中継構造や回路を不要
にできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を実施
例と共に詳細に説明する。

【００１４】

【実施例】本発明では、プローブ針２１位置の信号を外
部から容易にモニタあるいは測定可能な位置に測定端子
を追加して設ける手段としている。

【００１５】（実施例１）実施例１は、テストヘッド４
０（テストステーションとも言う）側に測定用端子３０
１を設け、プローブ針・パッド１１近辺に信号引出しラ
ンド１５０を設け、この信号引出しランド１５０とプロ
ーブ針・パッド１１の両端間を選択的に配線（ジャンパ
配線やスイッチ切替え）する手段と、信号引出しランド
１５０とテストヘッド４０側の測定用端子３０１間を接
続する電気配線手段とする例である。図１（Ａ）に実施
例１のジャンパ接続方式の１つの線路についての等価回
路図を示す。この等価回路は図８に示すテスタ９０から
のテスト信号路５やプローブ針・パッド１１へのパター
ン配線である既存の信号回路については除いた回路であ
る。図３はプローブカード上における信号引出しランド
１５０の配置例を示す平面図である。図３に示すプロー
ブカード２００上において、プローブ針・パッド１１近
くに該プローブ針・パッド１１より少数の信号引出しラ
ンド１５０を設ける。かつこの間のパターン配線はしな
い。実際の使用時には、利用者が所望のプローブ針・パ
ッド１１対象にジャンパ接続して電気的接続する形態に
する。このジャンパ接続方式とする理由は、測定用端子
３０１を少数設ける為と、プローブ針・パッド１１が一
般に数百ピンの多数ピンに及ぶ点と、同時に多数ピンの
モニタ使用される使用頻度が殆ど無い点と、ポゴピンの
増設に限度がある点を考慮する為である。ここでジャン
パ配線による接続開閉手段の代わりに選択スイッチをプ
ローブカード上に設けてスイッチ切替えで選択的に信号
を切替える接続開閉手段の構成としても良い。

【００１６】プローブカード２００の外周にはポゴピン
接触用パッド１３１を設け（あるいは未使用パッドを使
用）て、信号引出しランド１５０間をパターン配線す
る。ここでポゴピン接触用パッド１３１は図１（Ａ）に
示すようにＧＮＤパッド付きの同軸伝送形態とする場合
は２個ペアのパッドとポゴピンを必要とするが、単線で
良い場合には所望によりＧＮＤ回路を削除して１個のパ
ッドとポゴピンを使用する構成としても良い。このポゴ
ピン接触用パッド１３１とテストヘッド４０側に設けた
測定用端子３０１間との接続は、従来構造同様の接続手
段を増設（あるいは未使用経路を使用）したポゴピン３
２１を有する信号路６を介して接続する。テストヘッド
４０上には、外部から接続容易な位置に測定用端子３０
１を設けて、前記信号路６と接続する。この測定用端子
３０１と外部の測定装置を適宜接続して所望プローブ針
・パッド１１位置の電気信号のレベルや波形を直接モニ
タあるいは測定実施する。これによりプローブ針２１位
置の信号を測定用端子３０１から安全かつ容易にモニタ
あるいは測定可能となる利点が得られ、また従来のよう
な作業中に隣接回路とショートさせたりする無用なトラ
ブルを解消できる利点も得られる。

【００１７】（実施例２）実施例２は、上記実施例１の
選択的な配線手段部分（ジャンパ配線やスイッチ切替
え）において、この間を固定パターン配線する例であ
り、他は実施例１と同様である。図１（Ｂ）に実施例２
の固定パターン接続方式の１つの線路についての等価回
路図を示す。即ち、上記実施例１の回路ではプローブ針
・パッド１１とランド１５０間のパターン配線はしない
場合であったが、本実施例２では、この間を固定のパタ
ーン配線１５２を設ける回路例である。プローブカード
は、試験対象であるウエハ毎にどのピンが何に使用され
るか予め決められている場合が多くある。このような場
合において、モニタあるいは測定すべきピン対象は自ず
と限定される。この限定されたピンに対して固定のパタ
ーン配線１５２としておくことにより、予めジャンパ配
線等の接続作業が不要になり、この点において一層利便
性が良くなる。無論プローブ針・パッド１１ピンの全ピ
ンに対して適用可能な場合には全ピンに適用しても良
い。また図１（Ｂ）におけるランド１５０を削除した回
路構成としても良い。実施例２では引出し作業や切替え
作業が無くなる為、その都度システムの電源を切る必要
がなくなり、無用なシステムの立ち上げ時間待ちが無く
なる為作業効率が一層向上する利点が得られる。

【００１８】（実施例３）実施例３は、実施例１あるい
は実施例２の構成に対して、電気的緩衝手段であるアッ
テネータを追加してプローブ針・パッド１１位置に対す
る波形歪等の影響を防止しながら、より忠実な波形のモ
ニタあるいは測定可能とした構成である。図２（Ａ、
Ｂ）に実施例３の１つの線路についての等価回路図を示
す。この等価回路も図８に示す既存の信号回路について
は除いた回路である。図２（Ａ）は図１（Ａ）に対応す
るジャンパ接続方式であり、図２（Ｂ）は図１（Ｂ）に
対応する固定パターン配線接続方式である。両図中にお
いて、高抵抗Ｒ１とＲ２は直流的アッテネータを構成
し、コンデンサＣ１とトリマコンデンサＣ２は信号波形
の高域補償を行う。この高抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１は
プローブ針・パッドの直近位置に配置する。これらの結
果測定用端子３０１側では所定減衰量の信号が出力さ
れ、信号反射が無くより忠実な波形のモニタあるいは測
定に使用でき、またプローブ針・パッド１１位置側では
アッテネータの挿入により波形歪の影響を解消できる利
点が得られる。

【００１９】前記実施例３の構成では、アッテネータと
して高抵抗Ｒ１とＲ２とを設けた例であったが、モニタ
あるいは測定側に抵抗を設けて使用する利用形態もある
為、所望により高抵抗Ｒ２を削除した構成としても良
い。またトリマコンデンサＣ２を使用する例で説明して
いたが、分布容量はほぼ一定である為、所望により固定
コンデンサＣ２とする構成としても良い。またモニタあ
るいは測定側に高域補償手段を有する場合には所望によ
りトリマコンデンサＣ２を削除した構成としても良い。

【００２０】なお、上記実施例の説明では、測定用端子
３０１を設けて外部の波形モニタあるいは測定をする場
合を想定した具体例で説明していたが、所望により測定
用端子３０１の代わりにテストヘッド４０が有するピン
エレクトロニクス回路のコンパレータピンに接続する回
路構成とし、このコンパレータピンによりプローブ針・
パッド１１位置における電気信号を受けて、テスト装置
自体が有する電圧測定手段・波形測定手段・タイミング測
定手段等の測定資源を活用し、テスト装置本体でソフト
的にモニタ表示、測定する手段としても良く、当業者で
あれば実施可能である。また、前記コンパレータピンへ
の接続手段と測定用端子３０１を併設する構成としても
良い。

【００２１】また上記実施例の説明では、測定用端子３
０１をテストヘッド４０に設ける具体例で説明していた
が、所望によりこの測定用端子３０１の設置位置として
パフォーマンスボード３０の外部から接続可能な位置に
設ける構成としても良い。

【００２２】また上記実施例の説明では、測定用端子３
０１をテストヘッド４０に設ける具体例で説明していた
が、所望によりこの測定用端子３０１の設置位置として
プローブカード２０の外面や外周に直接設ける構造手段
としても良い。この場合は、ポゴピン接触用パッド１３
１やテストヘッド４０への中継構造や回路を不要にでき
る利点がある。

【００２３】また上記実施例３の説明では、信号の反射
や波形歪等の影響を防止する為の電気的緩衝手段として
アッテネータ方式の具体例で説明していたが、この他に
ＦＥＴ増幅器等のバッファアンプによる電気的緩衝手段
としても良い。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、以上説明した内容から、下記
に記載される効果を奏する。高密度実装されているプロ
ーブ針２１位置の信号や波形を外部から容易にモニタあ
るいは測定可能となる効果が得られる。このことは、被
試験ウエハとの接点であるプローブ針２１位置における
直接的な測定が安全かつ容易に実施可能となることとな
る。この結果、従来のような作業中に隣接回路とショー
トさせたりする無用なトラブルを解消できる利点も得ら
れる。また、ウエハテスト装置システムの立ち上げ時の
最終確認や各種トラブルの確認や新規プローブカード２
０の交換やその他メンテナンス作業が的確迅速容易に実
施可能となり、また引出し作業の都度システムの電源を
切る頻度が減る（あるいは無くなる）為、無用なシステ
ムの立ち上げ時間待ちが減少して大幅なる作業効率向上
が期待でき、これらから本発明の産業上の効果は大であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の、（Ａ）実施例１の１つの線路につ
いてのジャンパ接続方式の等価回路図と、（Ｂ）実施例
２の固定パターン接続方式の１つの線路についての等価
回路図である。

【図２】 本発明の、電気的緩衝手段であるアッテネー
タを追加した等価回路図である。

【図３】 本発明の、プローブカード上における信号引
出しランド１５０の配置例を示す平面図である。

【図４】 従来技術によるプローブカードからの信号引
出し説明図である。

【図５】 従来技術によるプローブカード部分の側断面
図である。

【図６】 従来技術によるプローブカードのＡ面の平面
図である。

【図７】 従来技術によるプローブカードのＢ面の底面
図である。

【図８】 テスタ９０からプローブ針２１迄の１つの線
路についての電気的配線の等価回路図である。

【図９】 ウエハテスト装置の全体概略図である。

【符号の説明】

５ テスト信号路 ６ 信号路 １１ プローブ針・パッド １３ １３１ ポゴピン接触用パッド ２０、２００ プローブカード ２１ プローブ針 ３０ パフォーマンスボード ３１ リングインサート ３２、３２１ ポゴピン ４０ テストヘッド ９０ 半導体テスタ １５０ 信号引き出しランド １５２ パターン配線 ３０１ 測定用端子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テストヘッドと多数プローブ針を設けた
   プローブカードを有するウエハテスト装置において、 プローブカードのプローブ針位置における電気信号をテ
   ストヘッド側でモニタあるいは測定する為の電気配線手
   段を、少なくとも一本設け、 以上を具備したことを特徴とするウエハテスト装置。
2. 【請求項２】 テストヘッドと多数プローブ針を設けた
   プローブカードを有するウエハテスト装置において、 プローブカードのプローブ針位置における電気信号をテ
   ストヘッド側でモニタあるいは測定する為の電気配線手
   段を、少なくとも一本設け、 該電気配線手段において、プローブ針位置における電気
   信号とテストヘッドとの間に電気的緩衝手段を挿入して
   設ける手段とし、 以上を具備したことを特徴とするウエハテスト装置。
3. 【請求項３】 テストヘッドと多数プローブ針を設けた
   プローブカードを有するウエハテスト装置において、 プローブカードのプローブ針位置における電気信号をテ
   ストヘッド側でモニタあるいは測定する為の電気配線手
   段を、少なくとも一本設け、 該電気配線手段において、プローブ針位置における電気
   信号とテストヘッドとの間に電気的な接続開閉手段を挿
   入して設ける手段とし、 以上を具備したことを特徴とするウエハテスト装置。
4. 【請求項４】 テストヘッドと多数プローブ針を設けた
   プローブカードを有するウエハテスト装置において、 プローブカードのプローブ針位置における少なくとも一
   本の電気信号をテストヘッド側のピンエレクトロニクス
   回路に有るコンパレータピンに接続する電気配線手段
   と、 該コンパレータピンによりプローブ針位置における電気
   信号を受けて、テスト装置の測定資源を活用してテスト
   装置本体側でソフト的にモニタあるいは測定する手段
   と、 以上を具備したことを特徴とするウエハテスト装置。
5. 【請求項５】 多数プローブ針を設けたプローブカード
   を有するウエハテスト装置において、 プローブカードのプローブ針位置における電気信号をモ
   ニタあるいは測定する為の電気配線手段を該プローブカ
   ード外面に少なくとも一本設け、 以上を具備したことを特徴とするウエハテスト装置。