JPH04326539A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ上に設け
られた半導体チップの検査等に用いられるプローブ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の製造工程では、半導体
ウエハ上に多数形成された半完成品の半導体チップの電
気的特性を検査し、良品チップと不良品チップとを選別
する。このような検査において、検査すべき半導体チッ
プとテスタとの電気的接続を得るためにプローブ装置が
用いられる。

【０００３】従来の代表的なプローブ装置は、プリント
基板の中央に形成した窓に電気絶縁性の支持体リングを
取り付け、この窓の内側でプローブ針の先端列が電極パ
ッド列と重なるように該支持体リング上に多数のプロー
ブ針を放射状に配設してなる構成で、プローブ針の各先
端を被検査チップの各電極パッドに接触せしめることで
被検査体との電気的接続を確立するようにしている。こ
のような放射プローブ形の装置は、チップ周縁部に電極
パッドを配列した半導体チップの検査に用いられている
が、チップ面全体にわたり多数の電極パッドをマトリク
ス状に配列した超ＬＳＩチップの検査には使えない。

【０００４】このような高密度の電極パッドパターンに
対しては、プローブ針を基板に垂直に取り付ける垂直プ
ローブ形の装置が使われている。この垂直プローブ形の
装置には、針金状のプローブ針を直接基板に植設する方
式のものと、軸方向に移動可能なプローブ針を有する市
販のプローブ単体を基板の所定位置に植設されたソケッ
トに嵌着取付する方式のものとがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したような放射プ
ローブ形にせよ、垂直プローブ形にせよ、従来のプロー
ブ装置は、半導体チップ上の小径の電極パッドに極細の
プローブ針を接触させるものであるため、検査を何回か
繰り返すと、プローブ針にガタ・変形を来しやすく、交
換・修理が面倒で、コストも高くついていた。

【０００６】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、耐久性、メンテナンス性、コスト性にすぐれ、
かつ信頼性の高い検査測定を可能とするプローブ装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のプローブ装置は、被検査体の複数の電極パ
ッドに対応した所定位置にそれぞれ電極を配設した一方
の板面と、前記一方の板面上の各電極にスルーホールを
介して１対１の関係で電気的に接続される複数のプロー
ブパッドを離散的に配設した他方の板面とを有する検査
板と、前記検査板の一方の板面上に設けられた加圧導電
性部材と、前記検査板の他方の板面上のプローブパッド
にほぼ均一な加圧力でそれぞれ弾力的に圧接するための
複数のプローブピン手段とを具備する構成とした。

【０００８】

【作用】被検査体と検査板との位置合わせが行われた状
態で両者が互いに押し付けられることにより、被検査体
は加圧導電性部材に圧接し、各電極パッドと検査体の各
電極とが対向する部分では、局所的に強い加圧力が加わ
るため加圧導電性部材が導通状態となる。これにより、
各電極パッドは、加圧導電性部材を介して各電極バンプ
と電気的に接続され、ひいては検査板のスルーホール、
プローブパッドおよびプローブピン手段等を介してテス
タと電気的に接続される。この際、被検査体側から検査
板に対して加えられる押圧力は、加圧導電性部材の圧縮
変形によって一部吸収されるが、大部分は検査板を介し
てプローブピン手段に均等に受け止められる。これによ
り、検査板が平行状態を保ったまま、各電極チップと各
電極バンプ、各プローブパッドと各プローブピン手段と
がそれぞれ均等な（平均化された）加圧力で圧接し、良
好な電気的接続が確立される。

【０００９】このように、本発明では、被検査体の電極
パッドに対してプローブ針ではなく検査板の一方の板面
に設けられた電極が加圧導電性部材を介して圧接する。 そして、被検査体側から受ける押圧力を検査板の背後で
多数のプローブピン手段が弾力的に受け止める。

【００１０】

【実施例】以下、添付図を参照して本発明の一実施例を
説明する。図１はこの実施例によるプローブ装置の全体
構成を示す略側面図、図２および図３はこのプローブ装
置の要部の構成を示す部分断面図、図４は検査板の上面
のプローブパッドおよびプリント配線のパターン例を示
す平面図、図５は加圧導電性部材の加圧導電特性を示す
グラフ、図６は変形例の構成を示す略側面図である。

【００１１】図１において、本実施例のプローブ装置は
、プリント基板１０、プローブピン１２、ガイドピン１
６、検査板取付ブロック１８、検査板２０、検査板保持
部材３０より構成される。４０は半導体ウエハ、４４は
チャックトップである。

【００１２】プリント基板１０には多数のプローブピン
１２が離散的に植設されている。これらのプローブピン
１２は、市販のものでよいが、電極パッドと接触するた
めの極細プローブ針よりもずっと大きく頑丈なプローブ
ピンである。各プローブピン１２は、ワイヤ１４を介し
てプリント基板１０上のプリント配線に接続され、ひい
てはテスタ（図示せず）の入出力端子に接続される。

【００１３】プリント基板１０の下面端部には、各々が
下向きの垂直ガイドピン１６を有する複数の検査板取付
ブロック１８が固着され、それらの垂直ガイドピン１６
に検査板２０のガイド孔２２を通すようにして検査板２
０がブロック１８およびプリント基板１０に対して水平
に取付される。そして、検査板取付ブロック１８に取り
付けられた保持部材３０が、検査板２０の両端の段部に
係止することで、検査板２０を担持する。

【００１４】検査板２０の上面には、図２に明示するよ
うに、プローブピン１２と対向する位置にプローブパッ
ド２２が配設されていて、検査板２０の取付の際には、
各プローブパッド２２がそれと対向するプローブピン１
２の下端面に当たり、そのプローブピン１２をいくらか
押し上げる。これにより、検査板２０の取付状態におい
て、各プローブピン１２は適度な加圧力でそれと対応す
るプローブパッド２２に圧接している。

【００１５】検査板２０の下面には、半導体ウエハ４０
上の電極パッド４２に対応する所定位置に電極バンプ２
４が配設されている。各電極バンプ２４は、検査板２０
内に設けられたスルーホール２６および検査板２０の上
面に設けられたプリント配線２８を介して、それと対応
するプローブパッド２２に電気的に接続されている。こ
れらの電極バンプ２４にかぶさるようにして板状の加圧
導電性ゴム３２が検査板２０の下面に貼着されている。

【００１６】この加圧導電性ゴム３２は、たとえばシリ
コンゴム３２Ａに金属粒子フィラー３２Ｂを含むもので
、外部から加圧されると、その加圧方向に金属粒子フィ
ラー３２Ｂが圧接することにより、被加圧部分が電気的
に導通する性質（機能）を有している。すなわち、図５
に示すように、加圧導電性ゴム３０においては、加圧力
が一定レベル（歪率５％）に達すると、抵抗値が急激に
低下して、それ以上の歪域では金属に迫る導電率が得ら
れる。図５において、ｔは加圧導電性ゴム３０の厚さ、
Δｔは歪、Ｒは抵抗値を表す。

【００１７】なお、図４に示すように、本プローブ装置
では、たとえば４つの半導体チップを一括検査するため
、検査板２０上には４組の電極パターンが設けられる。 各電極パターンにおいて、スルーホール２６（およびそ
の真下の電極バンブ２４）は電極パッド４２に対応した
小さいピッチで高密度に配列されるが、プローブバンプ
２２はその周囲に比較的大きなピッチで配列される。し
たがって、プローブバンプ２２と１対１の対応関係で接
触するプローブピン１２も、図４に示すようなパターン
でプリント基板１０に植設される。

【００１８】次に、本プローブ装置の作用について説明
する。先ず、図１および図２に示すように、所定位置に
固定配置された本プローブ装置の真下まで、チャックト
ップ４４がＸＹステージ（図示せず）により送られてき
て、半導体ウエハ４０上の被検査チップの各電極パッド
４２がそれと対応する検査板２０の下面の電極バンプ２
４と各々対向するように位置合わせが行われる。この時
点では、図２に明示するように、各プローブピン１２は
検査板２０側から基準値の加圧力を受け、各々のピン１
２Ａは圧縮コイルバネ１２Ｂに抗して所定のストローク
Ｈ０　だけ後退している。

【００１９】位置合わせの後、チャックトップ４４およ
び半導体ウエハ４２が図１においてそれぞれ鎖線４４’
，４０’の位置まで持ち上げられることにより、半導体
ウエハ４０が検査板２０に押し当てられる。そうすると
、図２に示すように、半導体ウエハ４０の上面が加圧導
電性ゴム３２に圧接し、被検査チップの電極パッド４２
と検査板２０の下面の電極バンプ２４とが相対向する部
分においては、局所的に強い加圧力が加わるため、金属
粒子フィラー３２Ｂが導通状態となる。これにより、電
極パッド４２は、加圧導電性ゴム３２を介して電極バン
プ２４と電気的に接続されたことになり、ひいては検査
板２０のスルーホール２６，プリント配線２８およびプ
ローブパッド２２、およびプローブピン１２、プリント
基板１０を介してテスタと電気的に接続される。

【００２０】上記のようにして本プローブ装置と半導体
ウエハ４０上の被検査チップとの電気的接続が確立され
るに際し、半導体ウエハ４２側から検査板２０に対して
加えられる押圧力は、加圧導電性ゴム３２の圧縮変形に
よって一部吸収されるが、大部分は検査板２０を介して
プローブピン１２に受け止められる。この結果、図３に
示すように、各プローブピン１２のピン１２Ａは圧縮コ
イルバネ１２Ｂに抗してさらにΔＨだけ上方に移動し、
ストロークＨ１　（Ｈ０　＋ΔＨ）まで後退する。この
ように、検査板２０の上面に離散的に配置された多数の
プローブピン１２によって検査板２０と被検査体との間
の接触加圧力が平均化されて受け止められるため、検査
板２０が平行状態を保ったまま、各電極チップ４２と各
電極バンプ２４、各プローブパッド２２と各プローブピ
ン１２とがそれぞれ均等な加圧力で圧接する。これによ
り、本プローブ装置と半導体ウエハ４０上の被検査チッ
プとの間に良好な電気的接続が確実に形成される。した
がって、信頼性の高い電気特性検査が行われる。

【００２１】また、本プローブ装置では、被検査チップ
の電極パッド４２に対して、検査板２０の下面の電極バ
ンプ２４が加圧導電性ゴム３２を介して圧接するため、
従来のようなプローブ針のガタ・破損等の問題がなく、
したがって修理・交換の必要性も少ない。また、装置の
製作においても、従来のように電極パッドと直接接触す
るための極細プローブ針を高密度に正確なピッチで配列
する組立作業がないので、製作コストを安価に抑えられ
る。

【００２２】なお、本実施例では、検査板２０の下面に
隆起状の電極バンブ２４を電極として設けたが、このよ
うに隆起したものでなくとも、電極パッド４２との間で
局所的に導通状態を得ることは可能である。

【００２３】図６は、上述したプローブ装置において、
半導体ウエハ側からの押圧力に対する弾性力を増強する
ために、バネ部材４６をプローブピン１２と並列に設け
たものである。あるいは別の方式として、たとえば一定
間隔でマトリクス状にプローブピン１２を設けておき、
被検査電極パターンに合わせて検査板２０の上面のプロ
ーブバンブ２２の配置位置を選択するようにしてもよく
、その場合は一部のプローブピン１２だけが電気的接触
機能をも兼ねることになる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明のプローブ装置に
よれば、被検査体の電極パッドに対してプローブ針では
なく検査板の一方の板面に設けられた電極が加圧導電性
部材を介して圧接するため、破損・故障のおそれが少な
く、修理・交換作業が大幅に削減され、製作も簡単で低
コストである。そして、被検査体側から受ける押圧力を
検査板の背後で多数のプローブピン手段が弾力的に受け
止めるため、良好な電気的接続を得ることができ、信頼
性の高い検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるプローブ装置の全体構
成を示す略側面図である。

【図２】検査前における実施例のプローブ装置の要部の
状態を示す部分断面図である。

【図３】検査時における実施例のプローブ装置の要部の
状態を示す部分断面図である。

【図４】実施例のプローブ装置における検査板上のプロ
ーブパッドおよびプリント配線のパターンの一例を示す
平面図である。

【図５】実施例のプローブ装置で用いる加圧導電性部材
の加圧導電特性を示すグラフである。

【図６】実施例の変形例の構成を示す略側面図である。

【符号の説明】

１０　　　　プリント基板 １２　　　　プローブピン １８　　　　検査板取付ブロック ２０　　　　検査板 ２２　　　　プローブパッド ２４　　　　電極バンプ ２６　　　　スルーホール ２８　　　　プリント配線 ３２　　　　加圧導電性ゴム ４０　　　　半導体ウエハ ４２　　　　電極パッド ４６　　　　スプリング部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被検査体の複数の電極パッドに対応し
   た所定位置にそれぞれ電極を配設した一方の板面と、前
   記一方の板面上の各電極にスルーホールを介して１対１
   の関係で電気的に接続される複数のプローブパッドを離
   散的に配設した他方の板面とを有する検査板と、前記検
   査板の一方の板面上に設けられた加圧導電性部材と、前
   記検査板の他方の板面上のプローブパッドにほぼ均一な
   加圧力でそれぞれ弾力的に圧接するための複数のプロー
   ブピン手段と、を具備することを特徴とするプローブ装
   置。