JPH1126525A - 大面積のウェーハを精査するためのプローブタイル及びプラットホーム - Google Patents
大面積のウェーハを精査するためのプローブタイル及びプラットホームInfo
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- JPH1126525A JPH1126525A JP10096030A JP9603098A JPH1126525A JP H1126525 A JPH1126525 A JP H1126525A JP 10096030 A JP10096030 A JP 10096030A JP 9603098 A JP9603098 A JP 9603098A JP H1126525 A JPH1126525 A JP H1126525A
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Abstract
方法と、破損することなく幅広い温度でウェーハを精査
できるプローブカードとを提供する。 【解決手段】 9つのセラミックタイルが、3×3の平
坦なマトリックスに形成されており、プロービングプラ
ットホームによって適所に保持されている。各セラミッ
クタイルは、X方向及びY方向に独立して移動できるよ
うになっている。プローブプラットホームは、タイルを
X方向に移動できるように該プローブプラットホームの
側部に設けられた3つの制御ノブと、タイルをY方向に
移動できるように該プローブプラットホームの前部に設
けられた3つの制御ノブ107とを備えている。制御ノ
ブは、伝動シャフト111に取り付けられている。伝動
シャフト109,111は、3つのボール戻り止め位置
内に向けて前後に摺動する。ボール戻り止め位置は、ど
のタイルが係合され、操作できるかを決定する。
Description
験装置に関し、特に、半導体ウェーハの広い面積に亘っ
て半導体ウェーハを電気的に精査するためのプローブタ
イル及びプローブプラットホーム用のシステムと方法に
関する。
多くの電子デバイスにアクセスする必要がある。半導体
産業が成長し半導体デバイスがより複雑になるにしたが
って、エンジニアや科学者は、半導体ウェーハ上の電子
デバイスに迅速且つ容易にアクセスできるツール(器
具)が必要になってきた。多くのウェーハは、数時間、
数日、または数週間かけて試験が行われており、また、
かかるウェーハの試験は並行して同時に効率的に行うこ
とが望ましい。プローブカードが開発され、ウェーハの
長い行や領域を精査できるようになってきた。しかしな
がら、これらのプローブカードは、短時間の電気的試験
に適合されたものであり、温度範囲が制限されている。
査は、典型的には、FR−4、ポリアミド、または同様
な材料を用いて構成されたプローブカードで行われてい
る。そのようなプローブカードは、典型的には、エポキ
シ環を使用して、タングステンプローブを適所に保持す
ることができる。これらのタイプのプローブカードは、
概ね、狭い温度範囲で一度に、ウェーハ上の1つのデバ
イスをプロービングすなわち精査できるように設計され
ている。これらのプローブカードの大手の売り主は、C
erprobe,Probe Technology,
MJC Japanなどである。Electragla
ss及びTELのような会社によって作られた精査装置
は、ウェーハ上のデバイスを電気的に精査できるよう
に、ウェーハを横切ってプローブカードを階段的に移動
させていた。
なプローブカードが開発されたが、しかしながら、これ
らのプローブカードは、単一のデバイスを精査すること
に限定され且つその目的のために設計されていた。別の
セラミック製のプローブカードは、狭い温度範囲で、1
つのウェーハのうち限定された領域だけを精査するよう
に設計されていた。また、これらのプローブカードがウ
ェーハ内に突っ込むように駆動された場合、永久的なダ
メージを受け、破損する可能性もあった。
数の位置を精査する方法は、現在まで知られていなかっ
た。設計上、デバイスは小型化の傾向があり、デバイス
の速度は速くなり、また、デバイスの出荷は高い割合で
成長を続けているので、半導体ウェーハ上の数個の位置
にアクセスする必要性が増加してきている。そのため、
半導体ウェーハ上の多数の位置を精査できる方法が必要
になっている。さらに、破損することなく、幅広い温度
で、ウェーハを精査できる丈夫なプローブカードが必要
になっている。
ーハの広い面積に亘って該半導体ウェーハを電気的に精
査するためのプローブタイル及びプラットホーム用のシ
ステム及び方法を提供するものである。9つのセラミッ
クタイルが、3×3の平坦なマトリックスに形成されて
おり、プロービングプラットホームによって適所に保持
されている。各セラミックタイルは、X方向及びY方向
に独立して移動できるようになっている。プローブプラ
ットホームは、1つのタイルをX方向に移動できるよう
に該プローブプラットホームの側部に設けられた3つの
制御ノブと、1つのタイルをY方向に移動できるように
該プローブプラットホームの前部に設けられた3つの制
御ノブとを備えている。前記制御ノブは、伝動シャフト
に取り付けられている。伝動シャフトは、3つのボール
戻り止め位置(ball detent positi
on)内に向けて前後に摺動する。前記ボール戻り止め
位置は、どのタイルが係合され、操作できるかを決定す
る。セラミックタイルは、自己整合タングステンプロー
ブチップを保持して、半導体ウェーハを幅広い温度領域
に亘って試験できるようにしている。
に図示されており、同様な参照符号は同様な要素を示し
ている。
ては、添付した図面を参照する。添付図面は、好適な実
施例の一部を形成している。また、添付図面は、本願発
明を実施する具体的な実施例を実例として示している。
他の実施例を用いることもでき、また、本願発明の範囲
を離れることなく、構造的な変更も可能であるというこ
とを理解すべきである。
解できるように、多数の特定の細部が下記の説明で示さ
れている。しかしながら、当業者にとっては、これらの
特定の細部なしに本願発明を実施できるということは明
らかである。他の例においては、説明を容易にするため
に、周知の構造や装置が、ブロック線図の形態で示され
ている。
数のダイを精査するために必要な時間を著しく削減する
ことができる。本願発明は、半導体の信頼性に関する決
定を支援する上で有用である。また、本願発明は、デバ
イス製造業者が、デバイス開発、研究開発、プロセス開
発、歩どまり強化、デバイス故障分析、及びデバイス試
験をする際にこれを支援するのに有効である。
を、半導体ウェーハの広い面積上に亘って電気的に精査
するためのプローブタイル及びプローブプラットホーム
を提供する。9つのセラミックタイルが、3×3の平坦
なマトリックスに形成されている。9つのセラミックタ
イルは、また、プロービングプラットホームによって適
所に保持されている。9つのセラミックタイルは、1.
8インチ(45.7mm)の長さと、1.8インチ(4
5.7mm)の幅と、0.125インチ(3.2mm)
の高さからなる寸法を備えることが好ましい。しかし、
普遍性を失うことなく、他の寸法のタイル、例えば、4
インチタイルや6インチタイルを使用してもよいことは
当業者にとって理解できるであろう。各タイルは、独立
してX方向及びY方向に移動することができる。プロー
ブプラットホームは、タイルをX方向に移動させること
ができるようにその一方の側に設けられた3つのコント
ロールノブ1101と、タイルをY方向に移動させるこ
とができるように前方側に設けられたコントロールノブ
1101とを備えている。コントロールノブ1101
は、伝動シャフト109、111、1201、1301
に取り付けられている。伝動シャフト109、111、
1201、1301は、3つのボール戻り止め位置(b
all detent position)1803内
で前後に摺動する。ボール戻り止め位置1803は、ど
のタイルが係合して操作できるか決定する。コントロー
ルノブ1101とボール戻り止め位置1803は、手に
よって操作されることが好ましい。しかし、コントロー
ルノブ1101とボール戻り止め位置1803とは、試
験をしている間に半導体ウェーハやダイを自動的に位置
決めし且つ選択するためのモータや他の運動機構に取り
付けることもできる。セラミックタイルの数、コントロ
ールノブの数、及び伝動シャフトの数を、普遍性を失う
ことなく、増加させたり、減少させたりすることができ
ることを当業者は理解できるであろう。例えば、本願発
明は、16個のタイルで形成することができる。その1
6個のタイルは、4つのコントロールノブと伝動シャフ
トとをプラットホームの一方の側に備え、4つのコント
ロールノブと伝動シャフトとをプラットホームの前方に
備えている。
B、及び図1Cに示されている。円形のノブ107が、
伝動シャフト109、111に接続されている。ノブ1
07によって、ユーザは、回転力を伝動シャフトに伝達
することができる。3つのノブ107と、伝動シャフト
109、111とは、プロービングプラットホームの右
側に設けられており、3つのノブ107と、伝動シャフ
ト109、111とは、プロービングプラットホームの
前方にも設けられている。
ヤ101に接続されている。伝動シャフト109、11
1は、回転力をギヤ101に伝達する。各円形のノブ1
07と伝動シャフト109、111とは、丸められた戻
り止め受座(detentstrike)123に接続
されている。戻り止め受座123は、ボールプランジャ
ー135と一緒になって、3つの戻り止め位置で戻り止
め受座123を前後に移動させることにより、一度に、
ユーザの1つのギヤのみへの係合を許容している。ギヤ
101は、伝動シャフト109、111に接続されてい
る。ギヤは、回転入力を、伝動シャフトからスタブシャ
フトギヤ(stub shaft gear)103に
伝達する。
フト113、1401に接続されている。スタブシャフ
トギヤ103は、回転入力を、ギヤからスタブシャフト
113、1401に伝達する。スタブシャフト113、
1401が回転したとき、ねじにより、X移送ブロック
119がX方向において前後に移動し、または、Y移送
ブロック121がY方向において前後に移動する。
ャフト109、111、1201、1301は、角形の
ベアリング117、1501によって適所に保持されて
いる。16個の角形のベアリング117、1501が設
けられていることが好ましい。1つの角形のベアリング
117、1501が、3×3マトリックスの各コーナに
設けられている。
ブッシュ105、1001及び平頭ねじ21によって、
X移送ブロック119、1601と、Y移送ブロック1
21、1701に固定されている。各タイルで使用され
る3つのねじと3つのタイルブッシュ105、1001
とが設けられていることが好ましい。角形のベアリング
117は、取付けプレート115によって適所に保持さ
れていることが好ましい。取付けプレート115は、前
方隆起部127、後方隆起部129、左側隆起部13
1、及び右側隆起部133によって、適所に保持されて
いる。前方隆起部127、後方隆起部129、左側隆起
部131、及び右側隆起部133は、また、参照符号1
901、2001,及び2101によっても示されてい
る。隆起部は、ベースプレート137に取り付けられて
いる。
9が、プラットホームに設けられている。取付けプレー
ト115の形状に概ね一致する取外し可能な不透明なカ
バーは、図示されていないが、光感知実験の間、ガラス
プレート139上に亘って配置するようにしてもよい。
ベースプレート137に取り付けられた真空カップリン
グもまた図示されていない。真空カップリングは、真空
引きして、ベースプレート137をプローブステーショ
ンに保持できる。
のうち他のある部分と共に、全体に亘って、303ステ
ンレス鋼から構成されていることが好ましい。これによ
って、高温での試験が可能になり、プラットホームの部
分全体において、等しい熱膨張係数を与えることができ
る。
イル201が、幅広い温度範囲に亘って半導体ウェーハ
を試験できるように、電気化学的にエッチングされたタ
ングステンプローブチップ203を保持している。プロ
ーブ205は自己整合しており、高密度の0.020イ
ンチ(約0.508mm)の直線ピッチを備えているこ
とが好ましい。図2に示されているように、プローブ
は、プローブプラットホームのタイルパターンに適合で
きるように形成されている。タングステンプローブ20
5は、高温セラミックエポキシ樹脂で、各セラミックタ
イルに穿孔されたドリル孔(ドリルホール)内に設定さ
れることが好ましい。しかし、当業者は、普遍性を失う
ことなく、他の方法や他の手段によって、プローブを取
付けるようにしてもよいことを理解するであろう。ま
た、プローブ205をタングステンから形成してもよい
ことが理解できるであろう。また、プローブ205は、
幅広い温度領域に亘って導電性を維持し、そして実質的
に変形しない、ベリリウム銅(BeCu)のような導電
性材料から形成してもよいことが理解できるであろう。
図3に示されているように、セラミックタイル301
は、プローブプラットホームへ接続できるように、特別
な取付け用の孔303とガイド305とを備えている。
ブッシュ307、1001を使用して、タイルをプロー
ブプラットホームに取り付けることができる。
プローブ205は、典型的に、半導体ウェーハ207上
の接着パッドにプローブを自己整合できるように、セラ
ミックタイル401に機械加工されたガイド403とド
リル孔405に正確に設けられている。半導体ウェーハ
上のプローブの数は、主に、半導体ウェーハのタイプ
と、電気接点の数に依存している。1つのプローブはで
きるだけ小さくすることができ、さもなければ、半導体
ウェーハ1つにつきプローブの数を多くすることができ
る。セラミックタイル401のドリル孔405とテーパ
付き孔403とは、タングステンプローブ205を収容
できるように設けられている。半導体ウェーハ207
は、セラミックタイル201より下で、半導体ウェーハ
チャックに載置されている。それによって、タングステ
ンプローブ205は、そのとき、半導体ウェーハ207
の接着パッドに電気的に接触できる。
つかまたは全部に選択的に設けることができる。目視孔
209を設けることによって、ある用途で必要な場合、
半導体ウェーハ207を目視することができる。セラミ
ックタイル201をロープロファイル(低輪郭)に形成
するよって、半導体ウェーハ207の近くに、乾燥した
窒素環境を構成することができる。選択的に設けられた
目視孔209によって、窒素環境を破壊することなく、
試験(DUT)の下で装置を目視できる。乾燥した窒素
環境を維持するために、クリアなガラスプレートがプラ
ットホームに設けられ、これによって、プラットホーム
を密封することができる。正圧の窒素環境が維持される
場合、密封は緩く行うようにしてもよい。あるいは、正
圧の窒素環境を使用しない場合、密封は気密にしてもよ
い。
別の実施例が図5、図6、図7、及び図8に示されてい
る。図5に示されているように、好適な実施例のタイル
は、3つのリテーナスロット503を備える62mm×
62mm平方のタイル501とすることができる。リテ
ーナスロット503の各々1つは、タイルの4つのコー
ナーのうち3つに設けられている。図6に示されている
ように、別の実施例のタイルは、4つのリテーナスロッ
ト603を備える110mm×110mm平方のタイル
601とすることができる。リテーナスロット603の
各々1つは、タイルの各エッジに沿って設けることがで
き、また、各側に沿って実質的に中心部に位置決めする
ことができる。図7に示されているように、また別の実
施例のタイルは、4つのリテーナスロット703を備え
る160mm×160mm平方のタイル701とするこ
とができる。リテーナスロット703の各々1つは、タ
イルの各エッジに沿って設けることができ、また、各側
に沿って実質的に中心を外して設けることができる。図
8に示されているように、もう一つの別の実施例のタイ
ルは、200mm平方の合成半径を備えたパイ形状のタ
イル801とすることができる。各タイルは、3つのリ
テーナスロット803を備えている。リテーナスロット
803の各々1つは、タイル801の3つのコーナーの
各々に設けられている。当業者は、タイルの寸法、リテ
ーナスロットの数、及びタイル上へのリテーナスロット
の配置を、普遍性を失うことなく、上述した実施例から
変更することができることを理解できるであろう。
る。ギヤホイール901が、図1のギヤ101によって
示されているように、行シャフト109と列シャフト1
11に取り付けられている。ギヤホイールは互いに係合
し、行シャフトまたは列シャフトから回転力を伝達し、
X方向あるいはY方向のいずれかの方向にプローブを移
動させることができる。
好適な実施例の点から説明したが、当業者は、本願発明
を、他の異なったハードウェア及びソフトウェア環境に
おいて変形して実施できることを理解するであろう。
及びプローブプラットホームの上面図を示している。図
1Bは、本願発明に適合したプローブタイル及びプロー
ブプラットホームの正面図を示している。図1Cは、本
願発明に適合したプローブタイル及びプローブプラット
ホームの側面図を示している。
ル、プローブワイヤ、及び半導体ウェーハの詳細を図示
している。
を備えたセラミックタイルの分解図を示している。
己整合孔を示している。
ラミックタイルを示している。
クタイルを示している。
ラミックタイルを示している。
ックタイルを示している。
示している。
ルブッシュを示している。
を示している。
伝動シャフトを示している。
伝動シャフトを示している。
ブシャフトを示している。
リングを示している。
ロックを示している。
ロックを示している。
止め受座を示している。
隆起部を示している。
隆起部を示している。
隆起部を示している。
ートを示している。
ートを示している。
トギヤ 105 円形のタイルブッシュ 107 ノブ 109 伝動シャフト 111 伝動シャフト 113 スタブシャフト 115 取付けプレー
ト 117 角形のベアリング 119 X移送ブロッ
ク 121 Y移送ブロック 123 円形の戻り止
め受座 123 戻り止め受座 127 前方隆起部 129 後方隆起部 131 左側隆起部 133 右側隆起部 135 ボールプラン
ジャー 137 ベースプレート 139 ガラスプレー
ト 1001 円形のタイルブッシュ 1101 コントロールノブ1101 1201 伝動シャフト 1301 伝動シャフ
ト 1401 スタブシャフト 1501 角形のベア
リング 1601 X移送ブロック 1701 Y移送ブロ
ック 1803 ボール戻り止め位置 21 平頭ねじ 201 セラミックタイル 203 タングステンプローブチップ 205 プローブ 205 タングステンプローブ 207 半導体ウェーハ 209 目視孔 301 セラミックタイル 303 取付け用の孔 305 ガイド 307 ブッシュ 401 セラミックタイル 403 ガイド 403 テーパ付き孔 405 ドリル孔 501 62mm×62mm平方のタイル 503 リテーナスロット 601 110mm×110mm平方のタイル 701 160mm×160mm平方のタイル 801 タイル 803 リテーナスロ
ット 901 ギヤホイール
Claims (3)
- 【請求項1】 プローブプラットホームであって、 前記プローブプラットホームに取り付けられた複数の試
験表面を備えており、前記試験表面は、X軸線と、これ
に直交するY軸線とを有するマトリックスに形成されて
おり、前記試験表面の各々は、前記X軸線及び前記Y軸
線に対して平行に独立して移動でき、 前記プローブプラットホームは、また、 前記X軸線に平行な前記複数の試験表面に取り付けられ
た複数の行伝動シャフトを備えており、前記行伝動シャ
フトの各々は、前記行伝動シャフトの長手方向の軸線の
周囲で回転力を前記行伝動シャフトに伝えるための行制
御面を備えており、前記行伝動シャフトの各々は、前記
X軸線に対して平行に複数の行位置内に摺動でき、前記
行位置の各々は、どの試験表面を前記X軸線に対して平
行に移動させることができるかを決定し、 前記プローブプラットホームは、さらに、 前記Y軸線に平行な前記複数の試験表面に取り付けられ
た複数の列伝動シャフトを備えており、前記列伝動シャ
フトの各々は、前記列伝動シャフトの長手方向の軸線の
周囲で回転力を前記列伝動シャフトに伝えるための列制
御面を備えており、前記列伝動シャフトの各々は、前記
Y軸線に対して平行に複数の列位置内に摺動でき、前記
列位置の各々は、どの試験表面を前記Y軸線に対して平
行に移動させることができるかを決定することを特徴と
するプローブプラットホーム。 - 【請求項2】 プローブプラットホームであって、 前記プローブプラットホームに取り付けられた複数の試
験表面を備えており、前記試験表面は、X軸線と、これ
に直交するY軸線とを有するマトリックスに形成されて
おり、前記試験表面の各々はタイルを備えており、前記
タイルは、自己整合する導電性のプローブを備えている
ことを特徴とするプローブプラットホーム。 - 【請求項3】 自己整合する導電性のプローブを備えて
いることを特徴とするタイル。
Applications Claiming Priority (4)
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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