JP2000314748A - ウエハ測定用ボード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プローバ，テスタと共にウエハテストシステ
ムを構成するウエハ測定用ボードにおいて、テストボー
ドの周辺だけでなく、従来穴部であった中央部をもウエ
ハ測定用部品類の実装エリアとして使用できるようにし
て、アナログ系デバイスの測定をより精度よく行うこ
と。 【解決手段】 テストボード１２とプローブカード１６
とから構成されるウエハ測定用ボード１１において、被
測定ウエハと距離的に最も近いテストボード１２の中央
部が新たにテストボード１２の新たな部品実装エリア１
４ａとして利用可能とし、テストボード１２を環状に配
置された挿抜ピン受け１３の周辺部のみでなく、その環
状内部をもウエハ測定用部品類の実装エリア１４，１４
ａとして使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
製造工程において、テスタ、プローバと共に用いられ、
シリコンウエハ上に形成された回路パターンの電気特性
を測定するためのウエハ測定用ボードに関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路などの半導体デバイスの製造工
程は、回路パターンの形成を行う前工程と、ウエハの切
断、ボンディング、パッケージングなどの後工程に分か
れる。本発明のウエハ測定用ボードは、半導体デバイス
の製造工程の前工程の最終工程として、シリコンウエハ
上に形成された各デバイスの回路パターンの電気的特性
を測定するためのもので、被測定シリコンウエハと共に
プローバに載置され、テスタからの指令により、回路パ
ターンの電気特性が測定される。

【０００３】図６は、このようなシリコンウエハ上に形
成された各デバイスの回路パターンの電気的特性を測定
するための、従来のテストシステムの概要を示す図であ
る。

【０００４】図６において、プローバ７１の上部にテス
トボード６２が取付けられ、このテストボード６２にプ
ローブ針６８のついたプローブカード６６が結合されて
いる。プローブ針６８はウエハ７２上の回路パターンの
電極に対して接触する針である。またプローバ７１は、
ウエハ７２を載置するウエハステージ７３を有し、これ
を駆動機構７４により前後、左右及び上下に移動させ
て、プローブ針６８をウエハ７２上に形成されている複
数のデバイスの内の特定のデバイスのパッドに接触させ
る。

【０００５】ウエハ測定用ボードは、テストボード６２
とプローブカード６６とから構成される。テストボード
６２は、その上面図である図７をも参照して、中央に円
形に挿抜ピン受け６３が配列され、上側の周辺部、主に
左右の部品実装エリア６４にウエハ測定に必要な部品類
を配置する。また、円形に配列された挿抜ピン受け６３
の内側にはプローブ針６８とウエハ７２の位置合わせ調
整用の穴６５があけられており、プローブカード６６を
受けるための凹部が形成されている。なお、テストボー
ド６２のやや幅狭となっている端部には外部接続用のコ
ネクタ端子が配置されている。

【０００６】プローブカード６６は、挿抜ピン受け６３
と対応して挿抜ピン６７が植設されており、各挿抜ピン
６７から中央部に向けてプローブ針６８が設けられてお
り、このプローブ針６８は各プローブ針６８の固定点か
ら先端までの長さが等しくなるように途中でワイヤモー
ルドされている。なお、プローブ針６８は、測定される
デバイスに応じて必要な部分に設けられることになる。
また、円形に配列された挿抜ピン６７の内側にはプロー
ブ針６８とウエハ７２の位置合わせ調整用の穴６９があ
けられている。

【０００７】このように構成されたプローブカード６６
を挿抜ピン６７が挿抜ピン受け６３に挿入されるように
位置あわせして押し込み、テストボード６２の凹部に嵌
合させて一体化し、ウエハ測定用ボード５１とする。

【０００８】そして、図８に示されるように、プローブ
針６８をウエハ７２上に形成されている複数のデバイス
の内の特定のデバイス７２−１のパッド７２−２に接触
させた状態で、ＬＳＩテスタ７５からプローブカード６
６を介してテスト信号をウエハ７２上の回路パターンに
送受信し、電気特性を測定することになる。このため
に、従来はウエハ７２とプローブカード６６との最終的
な位置合わせを、図９に示されるように行っていた。

【０００９】すなわち、テストボード６２とプローブカ
ード６６を一体化したウエハ測定用ボード６１とウエハ
ステージ７３上のシリコンウエハ７２とは、最初のセッ
トアップ時に正確に位置合わせを行うために、顕微鏡７
６を用いて、プローブ針６８がウエハ７２上に形成され
ている複数のデバイスの内の特定のデバイス７２−１の
パッド７２−２に正確に接触するように、オペレータが
その状態を上方からテストボード６２の穴６５，プロー
ブカード６６の穴６９を通して確認しつつ、微調整して
合わせていた。

【００１０】このテストシステムでは、ウエハ測定に必
要な部品類を被測定デバイスの近くであるテストボード
６２上に配置する必要がある。特に、アナログ系デバイ
スの測定においては、高周波信号の測定や微少信号の測
定である場合が多いが、これらのアナログ値を正確に測
ろうとすれば、当該被測定アナログデバイスの近くで入
力信号を適正レベルまで低減したり、また出力信号を増
幅したり、あるいは関連電子部品自体を近くに配置した
りする必要がある。また、多品種の被測定デバイスに対
応するとか、高機能の被測定デバイスに対応するために
は、プローブカード６６のピン数も多くなり、また被測
定デバイスの近傍に配置すべきウエハ測定に必要な部品
類が多くなることが避けられない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来のテ
ストシステムでは、ウエハ測定に必要な部品類を配置す
るべき部品実装エリア４４がテストボード６２の周辺
部、主に上側の左右の一部分に限定されてしまってい
る。

【００１２】ところで、最近のプローバの改良により、
従来オペレータが顕微鏡を覗き込んで調整作業を行って
いた、テストボード６２とプローブカード６６を一体化
したウエハ測定用ボード５１とウエハステージ７３上の
シリコンウエハ７２との位置合わせを、全て自動的に行
えるようになってきた。しかしながら、テストボード６
２には穴６５が依然として明けられたままの旧態然とし
た形状とされている。

【００１３】このように、従来のテストシステム、特に
ウエハ測定用ボードでは、アナログデバイスのためのウ
エハ測定に必要な部品類を近傍に配置することが困難で
あり、近傍に配置できない部品類についてはやむを得
ず、測定精度を犠牲にしてテスタ７５側に配置するな
ど、測定すべきウエハから離れた場所に配置せざるを得
なかった。

【００１４】そこで、本発明は、ウエハ測定用ボードの
構成に着目し、そのテストボードの周辺部だけでなく、
挿抜ピン受けの内側の領域すなわち従来の穴部をもウエ
ハ測定用部品類の実装エリアとして使用できるようにし
て、アナログ系デバイスの測定をより精度よく行うこと
ができるウエハ測定用ボードを提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１のウエハ測定用
ボードは、一面側に外部接続用の第１端子群が環状に配
置され、他面側に前記第１端子群と導電接続されている
第２端子群が配置されると共に、前記環状に配置された
第１端子群の内部領域に位置調整用の穴を有さないテス
トボードと、一面側の前記テストボ−ドの他面側に配置
されている前記第２端子群と対応する位置に第３端子群
が設けられると共に、他面側にプローブ針が前記第３端
子群と導電接続されかつ選択的に設けられているプロー
ブカードとを備え、前記テストボードと前記プローブカ
ードとを一体的に結合すると共に、前記テストボードの
一面側の周辺部及び環状に配置された前記第１端子群の
内部側領域を、ウエハ測定用部品類の実装エリアとする
ことを特徴とする。

【００１６】この請求項１記載の構成によれば、テスト
ボードの外部接続用に環状に配置された第１端子群の周
辺部に加えて、従来調整用の穴が設けられていた第１端
子群の内部側領域をウエハ測定用部品類の実装エリアと
している。このことにより、被測定ウエハと最も近いテ
ストボードの中心部にウエハ測定用部品類を実装するこ
とで、特にアナログ系デバイスの測定をより精度よく行
うことができる。

【００１７】また、近年、多品種のデバイスとか、高機
能のデバイスの測定のためにテストボードのピン数の増
加に伴い、従来調整用の穴が設けられていた第１端子群
の内部側領域が広くなり、また被測定デバイスの近傍に
配置すべきウエハ測定に必要な部品類が多くなる傾向に
あるが、本発明では、ピン数の増加と関係なく、テスト
ボードに部品実装エリアを確保することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面を参照して、説明する。

【００１９】図１は、本発明の実施例に係るウエハ測定
用ボードの構成図を示し、（ａ）はその上面図、（ｂ）
はその側面から見た断面図を示す。なお、全体的なテス
トシステム構成については、前述の図６におけると同様
であるので説明を省略する。

【００２０】図１において、ウエハ測定用ボード１１
は、テストボード１２とプローブカード１６とから構成
されている。なお、被測定デバイスが作り込まれている
ウエハ（図示しない）は、プローブカード１６の下側に
配置されることになる。

【００２１】テストボード１２は、その下面側の中央部
に、例えば円形に挿抜ピン受け１３が所定個数だけ設け
られる。この挿抜ピン受け１３の数は、７０ピン、１２
０ピンなどがあり任意であるが、近年このピン数が増加
する傾向にある。そして、上側の左右（一般的には周辺
部も含む）を部品実装エリア１４として使用すると共
に、環状に配置された挿抜ピン受け１３の内部側領域
を、新たにウエハ測定用部品類の部品実装エリア１４ａ
として使用する。

【００２２】これは従来のテストボードでは、ウエハ
（図示しない）とウエハ測定用ボード１１との位置合わ
せをオペレータが顕微鏡を覗き込んで調整作業を行って
いた関係上、テストボード（プローブカードにも）に調
整用の穴があけられていた。ところが、最近のプローバ
の改良により、従来オペレータが顕微鏡を覗き込んで調
整作業を行っていた、ウエハ測定用ボード１１とシリコ
ンウエハとの位置合わせを全て自動的に行えるようにな
ってきた。しかしながら、テストボード１２は穴が依然
として明けられたままの旧態然とした形状とされていた
のを、改善し、テストボードに穴を設けず、この部分を
測定されるウエハに最も近い場所として新たにウエハ測
定用部品類の部品実装エリア１４ａとして使用するもの
である。

【００２３】一方、プローブカード１６の上面側には、
テストボード１２の挿抜ピン受け１３と対応して挿抜ピ
ン１７が設けられている。プローブカード１６の下面側
には、各挿抜ピン１７に電気的に接続されている導電端
子から中央部に向けて等長のプローブ針１８が設けられ
ており、このプローブ針１８は途中でワイアモールド１
８ａされている。なお、プローブ針１８は、全ての挿抜
ピン１７に対応して設けることも可能であるが、測定さ
れるデバイスに応じて必要な部分に選択的に設けられる
ことになる。

【００２４】そして、テストボード１２はプローバ（図
示しない）に取り付けられ、またプローブカード１６が
位置合わせされた上で挿抜ピン１７を挿抜ピン受け１３
に挿入し、このようにしてテストボード１２，プローブ
カード１６が一体化され、ウエハ測定用ボード１１が構
成される。

【００２５】従って、被測定ウエハと距離的に最も近い
テストボード１２の中央部が新たにテストボード１２の
新たな部品実装エリア１４ａとして利用可能になり、テ
ストボード１２を環状に配置された挿抜ピン受け１３の
周辺部のみでなく、その環状内部をもウエハ測定用部品
類の実装エリア１４，１４ａとして使用することができ
る。

【００２６】このことにより、被測定ウエハと最も近い
テストボード１２の中心部１４ａにウエハ測定用部品類
を実装することで、特にアナログ系デバイスの測定をよ
り精度よく行うことができる。

【００２７】また、近年、多品種のデバイスとか、高機
能のデバイスの測定のためにテストボード１２のピン数
の増加に伴い、従来調整用の穴が設けられていた環状の
挿抜ピン受け１３の内部側領域が広くなり、また被測定
デバイスの近傍に配置すべきウエハ測定に必要な部品類
が多くなる傾向にあるが、本発明では、ピン数の増加と
関係なく、テストボード１２に充分な部品実装エリアを
確保することができる。

【００２８】以下、本発明の具体的な実施例について、
図２〜図４を参照して、順次説明する。

【００２９】図２は、新たに本発明によって確保された
部品実装領域１４ａに高周波アナログ信号の減衰器２
１，増幅器２２を設けたものである。なお、２３は同軸
コネクタ、２４は同軸伝送線である。

【００３０】アナログデバイスの高周波測定や微少信号
測定などでは、信号源をできる限りデバイスの近くで供
給したり、またデバイスの出力信号をできる限りデバイ
ス近辺で取り込むことにより、これらの測定を実現でき
る可能性が高くなる。本発明のように、テストボードの
中央部という、被測定デバイスの近傍で信号を所定値ま
で減衰させたり、また出力信号を充分に増幅させること
ができるから、アナログデバイスの高周波測定や微少信
号測定などを、リーズナブルに実行することができる。

【００３１】図３は、新たに本発明によって確保された
部品実装領域１４ａに、システムチェックやデバッグの
ための、完成品デバイス３２を取り付けるソケット３１
を設けたものである。

【００３２】本発明のウエハ測定用ボードは、前述のよ
うに、テスタ、プローバと共に用いられ、半導体デバイ
スの製造工程においてシリコンウエハ上に形成された回
路パターンの電気特性を測定するためのものであるが、
半導体デバイスの測定に先立ちこの測定システム自体の
システムチェックやプログラムのデバッグのために、被
測定半導体デバイスと同条件の状態に完成品を配置する
必要がある。

【００３３】本発明では、この完成品としてのソケット
３１と完成品デバイス３２の配置場所を新たに確保され
た部品実装領域１４ａに定めることにより、プローブ針
１８を使用しての被測定半導体デバイスの測定とほぼ同
一条件となるため、測定値の比較が容易になる。

【００３４】図４は、新たに本発明によって確保された
部品実装領域１４ａに、受光素子デバイスの測定のため
の光源を配置したものである。

【００３５】受光素子デバイスの感度測定においては、
従来はテストボードの中央部に穴があったために、また
位置合わせのために顕微鏡の使用上の障害となるため
に、測定精度を犠牲にして受光素子デバイスを照射する
光源を斜め上方に設置していた。

【００３６】本発明では、受光素子デバイスを照射する
光源を、テストボード１２の中央に穴をあけて光源を取
り付け、受光素子デバイスの真上から照射することによ
り、受光素子デバイスの測定精度を向上することができ
る。

【００３７】また、以上説明したいずれの実施例にも共
通することであるが、本発明においては、テストボード
の穴がなくされており、またその他の部分は密閉されて
いるから、この測定装置に外部からの光が入り込むこと
はなくなる。半導体デバイスにおいては、光デバイスに
限らず、予定外の外部からの光によって雑音が生成さ
れ、本来の電気信号に重畳されてしまうことになる。特
に、微少信号を取り扱うアナログデバイスにおいては、
この外部からの光による生成雑音が重畳されることは直
接に測定精度に影響を与えてしまうことになる。ところ
が本発明では、テストボードの穴がなくされているか
ら、そのような外部からの光による生成雑音が重畳され
ることはなく、微少信号を取り扱うアナログデバイスの
測定において、測定のために必要とされる部品が被測定
デバイスの近傍に配置されることと相まって、高精度の
測定を行うことが可能となる。

【００３８】以上の各実施例では、テストボード１２と
プローブカード１６との接続を挿抜ピン１７と挿抜ピン
受け１３とにより行うこととしている。この接続手段と
して、挿抜ピン１７と挿抜ピン受け１３とに代えて、図
５に示されるような、ポゴピンとポゴ座による接続とす
ることができる。

【００３９】図５において、テストボード１２にはその
上面側に外部接続用の端子５１を設け、この端子５１と
導電的に接続されるポゴ座５２をその下面側に設ける。
一方、プローブカード１６には、ポゴピン５３が穴５５
内に導電性スプリング５４により弾性的に圧力に応じて
出入り自在に保持されており、その先端部がポゴ座５２
に点接触する。穴５５の内側面は導電性物質（金属）で
形成されており、プローブ針１８に導電接続されてい
る。なお、ポゴ座５２とポゴピン５３の位置関係を逆
に、すなわちテストボード１２にポゴピンを、プローブ
カード１６にポゴ座を設けるようにしてもよい。

【００４０】このポゴ座と、ポゴピンによる接続手段に
よると、挿抜ピンによる接続に比べて、１ピン当たりの
所要面積が少なくて済むことから、所要ピン数が多い場
合に有効である。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、テストボードの外部接
続用に環状に配置された第１端子群の周辺部に加えて、
従来調整用の穴が設けられてい た第１端子群の内部
側領域をウエハ測定用部品類の実装エリアとしている。
このことにより、被測定ウエハと最も近いテストボード
の中心部にウエハ測定用部品類を実装することで、特に
アナログ系デバイスの測定をより精度よく行うことがで
きる。

【００４２】また、近年、多品種のデバイスとか、高機
能のデバイスの測定のためにテストボードのピン数の増
加に伴い、従来調整用の穴が設けられていた第１端子群
の内部側領域が広くなり、また被測定デバイスの近傍に
配置すべきウエハ測定に必要な部品類が多くなる傾向に
あるが、本発明では、ピン数の増加と関係なく、テスト
ボードに部品実装エリアを確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るウエハ測定用ボードの構
成図。

【図２】本発明の実施例に係る第１の具体的な適用例を
示す図。

【図３】本発明の実施例に係る第２の具体的な適用例を
示す図。

【図４】本発明の実施例に係る第３の具体的な適用例を
示す図。

【図５】テストボードとプローブカードとの接続手段を
ポゴピンとポゴ座とした構成図。

【図６】従来のテストシステムの概要を示す図。

【図７】従来のテストボードの上面図。

【図８】プローブ針をウエハのデバイスパッドに接触さ
せた状態図。

【図９】従来のウエハとプローブカードとの位置合わせ
図。

【符号の説明】

１１ ウエハ測定用ボード １２ テストボード １３ 挿抜ピン受け １４，１４ａ 部品実装エリア １６ プローブカード １７ 挿抜ピン １８ プローブ針 ２１ 減衰器 ２２ 増幅器 ３１ ＩＣソケット ３２ ＩＣ ４１ 光源 ５２ ポゴ座 ５３ ポゴピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一面側に外部接続用の第１端子群が環状
   に配置され、他面側に前記第１端子群と導電接続されて
   いる第２端子群が配置されると共に、前記環状に配置さ
   れた第１端子群の内部領域に位置調整用の穴を有さない
   テストボードと、 一面側の前記テストボ−ドの他面側に配置されている前
   記第２端子群と対応する位置に第３端子群が設けられる
   と共に、他面側にプローブ針が前記第３端子群と導電接
   続されかつ選択的に設けられているプローブカードとを
   備え、 前記テストボードと前記プローブカードとを一体的に結
   合すると共に、前記テストボードの一面側の周辺部及び
   環状に配置された前記第１端子群の内部側領域を、ウエ
   ハ測定用部品類の実装エリアとすることを特徴とするウ
   エハ測定用ボード。