JPH05160210A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プローブ針の針先を測定領域の大小にかかわ
らず、確実に半導体デバイスの電極パッドに接触させる
こと。 【構成】 プローブ針２を備えたプローブカード３を、
当該プローブカード３よりも一回わり大きいリング状の
アルミニウムやステンレスなどとの金属よりなるカード
ホルダ７にネジにより固定する。このカードホルダ７の
上面は高精度に加工された平坦な基準面Ｓ１を形成して
おり、この基準面Ｓ１に対してプローブ針２の針先の高
さを揃え、ウエハ保持台１の保持面に対して平行なイン
サートリング６側の基準面Ｓ２と前記基準面Ｓ１とを接
合した状態でカードホルダ７をインサートリングに装着
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プローブ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
ウエハ内にＩＣチップが完成した後、各チップに分断さ
れてパッケージングされるが、パッケージングされる前
に不良チップを排除するためにプローブ装置によりウエ
ハ内の各チップに対してプローブテストと呼ばれる電気
的測定が行われる。

【０００３】前記プローブ装置は、従来図６に示すよう
にＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動可能なウエハ保持台１の上
方側に、ウエハＷ内のＩＣチップの電極パッド配列に対
応して配列されたプローブ針２を備えたプローブカード
３を配置すると共に、このプローブカード３を例えばネ
ジ３１によりコンタクトリング４の下面に固定して、当
該コンタクトリング４とプローブカード３とをコンタク
トリング４側のポゴピン４１を介して電気的に接続し、
更にこのコンタクトリング４をプローブ装置本体のイン
サートリング６に図示しない固定手段により固定して構
成されている。そして上記の装置によるプローブテスト
については、テスタヘッド５をコンタクトリング４の上
面に押し当ててポゴピン４２により当該テスタヘッド５
とコンタクトリング４とを電気的に接続し、ウエハ保持
台１を上昇させてプローブ針２とウエハＷ内のＩＣチッ
プの電極パッドとを接触させ、この状態で図示しないテ
スタにより電気的測定を行ってＩＣチップの良否を判定
するようにしている。

【０００４】ここでプローブ針２の針先の高さにばらつ
きがあると、全ての電極パッドに対してプローブ針２が
均一な押圧力で接触せず、接触不良となったり、あるい
はプローブ針が電極パッドを突き破ってチップを不良品
としてしまうことがあるため、予め針先の並びを電極パ
ッド列に対して平行に設定して針先の高さを揃えておく
必要がある。このため従来では、プローブカード３を予
め別途保持部材に保持した状態で、表面が金メッキ処理
されたプレートにプローブ針２の先端を接触させて電気
的な試験を行い、その試験結果にもとずいて針先の高さ
を揃えるようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなプローブ針
２の針先の高さの調整は、結局プローブカード３を基準
にして行われていることになるが、プローブカード３は
多層構造のプリント基板であるから、基板のそりや曲が
りを持ちやすく、プリント基板の基準面を維持するとい
う機械的精度の信頼性が低くて微視的には平坦性が悪
く、このためプローブカード３をコンタクトリング４に
装着したときに針先の並びが傾くなどウエハ保持台１の
保持面即ちＩＣチップの電極パッドの並びとの平行度が
低くなってしまう。

【０００６】ここで従来では１チップずつあるいは２〜
３チップずつプローブテストを行っており、プローブ針
の数は高々３０ピン前後であって１回のプローブ針の測
定領域（針群によって囲まれる領域）は狭いため、針先
の並びと電極パッドの並びとの平行度がそれ程高くなく
てもすべての電極パッドに対して夫々プローブ針２を接
触させることができた。しかしながら今後１チップのサ
イズが増々大型化する傾向にあり、更にスループットの
向上を図るために多チップを同時にテストする要請が強
くなっていることから、前記測定領域が広くなり、この
結果上記の平行度が低い場合には針先の高さのばらつき
が大きくなってしまうため、針先を各電極パッドに同時
に確実に接触させることが難しく、この結果広い領域に
対して一括して検査を行うことが困難になっている。

【０００７】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、その目的は、プローブ針の針先を測定領域
の大小にかかわらず確実に電極パッドに接触させること
のできるプローブ装置を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、被検査体の全電極パ
ッドに一度に接触できるプロ−ブカ−ドにより効率的な
検査を行うことができ、しかも構造を簡単にすることの
できるプローブ装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、保持
体に装着されたプローブカードの複数のプローブ針を、
被検査体保持台に保持された被検査体の電極パッドに夫
々接触させて電気的測定を行うプローブ装置において、
プローブ針の針先高さの基準面を備えた基準面形成部材
をプローブカードに固定し、被検査体保持台の保持面に
対して平行な保持体の基準面に前記針先高さの基準面を
接合した状態で、プローブカードを前記保持体に装着し
たことを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明は、被検査体保持台に保持
された被検査体の電極パッドとテスタとを電気的に接触
して被検査体の電気的測定を行うプローブ装置におい
て、前記テスタと電気的に接触される信号線を備えたプ
ローブカードと、前記信号線に電気的に接触され、被検
査体の全ての電極パッドに接触されるように当該電極パ
ッドの配列に対応してプローブカードに設けられた多数
の接触子と、前記接触子と被検査体との位置合わせを行
うための位置合わせ機構とを設けてなることを特徴とす
る。

【００１１】

【作用】基準面形成部材の基準面と平行となるようにプ
ローブ針の針先の高さを予め調整する。この調整作業
は、例えば別途用意した保持部材に基準面形成部材を固
定して針先を研磨することなどにより行われる。そして
前記基準面形成部材の基準面が保持体の基準面に接合す
ると、保持体の基準面と被検査体保持台の保持面とは平
行に設定されているので、結局針先の並びと被検査体の
電極パッドの並びとが平行になる。前記基準面形成部材
はプローブカードとは別個の材質で作ることができるた
め、基準面を高精度に製作することが可能であり、従っ
て針先の高さ精度が向上し、針先の並びと電極パッドの
並びとの平行度を非常に高くすることができる。

【００１２】また被検査体の全ての電極パッドの配列に
対応して多数の接触子例えば垂直針や、フィルム配線上
の接触子をプローブカードに設けることにより、全ての
電極パッドに対して接触子を一括して接触させることが
でき、従って一回の接触により被検査体の測定を行うこ
とができる。又、被検査体の複数のチップにわたって、
プロ−ブカ−ドの移動を行っていたＸ、Ｙテ−ブルの移
動を行うことなく検査を行うことができる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の実施例に係るプローブ装置の
要部を示す断面図、図２はプローブ装置の外観図であ
り、図６と同一部分は同一符号を付してある。このプロ
ーブ装置は、図１、図２に示すように内部に図示しない
駆動機構によりＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動可能なウエハ
保持台１が配置されると共に、後述のコンタクトリング
４の装着用の穴６０を形成するリング状のインサートリ
ング６が設けられた筐体６１と、前記インサートリング
６に対して接離できるように筐体６に対して開閉自在に
取り付けられたテスタヘッド５と、プローブ装置の制御
を行うために筐体６１の前面側に設けられたタッチパネ
ル部６２とを備えている。

【００１４】前記ウエハ保持台１の上方側にはこれと対
向するようにプローブカード３が配置されており、この
プローブカード３は、図３及び図４にも示すように中央
に覗き窓３２を備えたプリント基板３３と、このプリン
ト基板３３の下面にて、覗き窓３２の左右両側から針固
定台３４を越えて中央に向けて斜め下方に延伸するよう
に設けられたプローブ針２とを備えており、このプロー
ブ針２は、例えば１つの配列方法として一例に並んだ１
０個のチップを同時に測定できるように、ＩＣチップの
電極パッド列に対応して１チップ当り左右両側に１０本
ずつ２００ミクロン程度の間隔で針を立てて合計２５０
本配列されている。

【００１５】前記プローブカード３の周縁（プリント基
板３３の周縁）には、リング状のカードホルダ７が設け
られており、このカードホルダ７は、インサートリング
６側に取り付けられるように各々外方側に突出しかつ周
方向に間隔を置いて配列された複数の係合突起部７０を
備えた、プローブカード３よりも一回り大きいリング状
の取り付け部７１と、前記プローブカード３の周縁部下
面を保持するように前記取り付け部７１の内周に沿っ
て、当該取り付け部７１よりも段差により低い位置に形
成されたホルダ部７２とを備えている。そしてプローブ
カード３は前記ホルダ部７２に保持された状態で例えば
ネジ７３（図１では図示せず）によりカードホルダ７に
一体的に固定されている。この例では前記カードホルダ
７のリング状取り付け部７１は、基準面形成部材を兼用
すものであり、例えばアルミニウムやステンレスなどの
金属により作られている。そして前記取り付け部７１の
上面は、高精度に加工された平坦性の極めて高い針先の
基準面Ｓ１に形成されており、プローブ針２の針先の高
さは当該基準面Ｓ１を基準として揃えられている。

【００１６】一方前記インサートリング６の穴６０の周
縁下部には、プローブカード３を回動することにより着
脱できるように、カードホルダ７の係合突起部７０を横
方向から導入してこれと密に係合される係合凹部６３を
備えたリンク状の係合部材６４と、この係合部材６４に
プローブカード３を装着したときにカードホルダ７の取
り付け部７１の上面に接合される当接部６５とが設けら
れており、前記係合凹部６３及び当接部６５においてカ
ードホルダ７の基準面Ｓ１と接合される面は、ウエハ保
持台１の保持面に対して高い精度で平行に設定された基
準面Ｓ２をなすものである。なおこの例ではインサート
リング６及び係合部６４は、プローブカード３を保持す
るための保持体をなすものである。

【００１７】前記プローブカード３の上面側には、ホゴ
ピン４１を介して当該プローブカード３の端子と電気的
に接続されるように、図示しない固定手段によりインサ
ートリング６に固定されたコンタクトリング４が配置さ
れており、この例ではプローブカード３はコンタクトリ
ング４に対して電気的に接続されてはいるが固定されて
いない。

【００１８】次に上述実施例の作用について説明する。
先ず予め図４に示すようにカードホルダ７の基準面Ｓ１
に対してプローブ針２の針先の並び（針先が含まれる面
Ｐ）が平行になるように当該基準面Ｓ１を基準にしてプ
ローブ針２の針先の高さを揃える。この調整は例えば別
途用意した図示しない研磨装置の保持部材にカードホル
ダ７を固定し、基準面Ｓ１と平行になるように針先を研
磨することによって行うことができるが、他の方法によ
り行ってもよい。その後カ−ドホルダ７を係合部６４に
装着するが、係合凹部６３が、図示しない押し上げ機構
によって係合突起部７０を、インサ−トリング６の穴６
０の周縁部に設けられた前記当接部６５に向かって押し
上げ、係合突起部７０と係合凹部６３とが密に係合する
ため、カ−ドホルダ７側の基準面Ｓ１と保持体側の基準
面Ｓ２とが接合し、この結果ウエハ保持台１上の被検査
体であるウエハＷ内のＩＣチップの電極パッド列とプロ
ーブ針２の針先の並びとが平行になる。

【００１９】そしてウエハ保持台１を上昇させてウエハ
Ｗとプローブ針２とを接近させ、顕微鏡やＴＶカメラに
よりプローブカード３の覗き窓３２を介して観察しなが
ら例えば１０個のチップの電極パッドに対するプローブ
針２のＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向の位置合わせを行い、その後
プローブ針２と電極パッドとを接触させる。次いでコン
タクトリング４にホゴピン４２を介してテスタヘッド５
を接触させ、テスタヘッド５に接続された図示しないテ
スタにより１０個のチップの電気的測定を同時に行っ
て、チップの良否を判定する。

【００２０】このような実施例によれば、一例に並ぶ１
０個のチップの全ての電極パッドの配列に対応してプロ
ーブ針２が並んでいるため１回の測定における測定領域
（針立の領域）が可成り広いが、カードホルダ７の基準
面Ｓ１を高精度な金属加工により極めて高い平坦面とし
ているため、この基準面Ｓ１を基準として針先の高さを
調整することにより、電極パッド列とプローブ針２との
平行度が極めて高くなり、従ってプローブ針が各電極パ
ッドに対して均一な押圧力で接触し、この結果精度の高
い測定を行うことができる。そしてこのように多チップ
同時測定を行うことによりウエハＷに対するプローブ針
の移動回数を減らすことができるのでスループットが向
上する。

【００２１】以上においてこの実施例では、コンタクト
リング４をインサートリング６に固定せずにカードホル
ダ７に固定するといった構造を採用している。また基準
面形成部材（実施例ではカードホルダの取り付け部７
１）を、係合突起部７０と係合凹部６３との係合によら
ずに例えばネジにより保持体に固定してもよい。

【００２２】更に基準面形成部材の材質としては金属に
限らず硬質なプラスチックやセラミックを用いてもよい
し、基準面Ｓ１はプローブカード３の全周に亘って形成
する代りに一部にのみ形成するようにしてもよい。なお
プローブ針の数はワンチップに対応する数であってもよ
いし、ウエハの全チップに対応する数であってもよく、
あるいは２本のみであってもよい。

【００２３】ここでチップの電気的測定を効率よく行う
ためには、基準面形成部材を用いる代りにプローブ針を
なす垂直針を接触子としてウエハ内の全チップに対して
接触されるように配列されるようにしてもよいし、ある
いははプローブ針以外に例えば導電性ゴムを接触子とし
て同様に配列するようにしてもよい。

【００２４】このような装置の一例として図５に示すよ
うにプローブ針をなす垂直針８を備えたプローブ装置を
用いてもよい。このプローブ装置では、装置本体のプレ
−ト８１に装着されたインサートリング８２の下面部に
信号線としてのプリント回路８３を備えたプロ−ブカ−
ド８４を取り付けると共に、このプロ−ブカ−ド８４の
下方側に垂直針８の配列に対応して形成されたガイド穴
８５を有するガイド板８６を支持部材８７を介して取り
付け、垂直針８の一端をプロ−ブカ−ド８４の上方側に
突き抜けてスルーホール端子部８８により固定しかつ他
端をガイド穴８５内を通して下方側に突出させており、
垂直針８は、ウエハＷ内の全てのＩＣチップの電極パッ
ドの配列に対応して配列されている。従ってこのような
装置では、ウエハＷ内の全チップの電極パッドに対して
垂直針８が一括して同時に接触するので全チップの電気
的測定を同時に行うことができると共に、ウエハと垂直
針８との位置合わせが、例えばウエハ保持体１側に設け
た位置合わせ機構１０により一回で済むから作業を効率
的かつ容易に行うことができ、更にウエハ保持台側ある
いはインサートリング側に微調整用の位置合わせ機構を
設けるのみでよく、大掛かりなウエハ保持台駆動機構が
不要になる。

【００２５】なおこのように垂直針８をウエハの全ての
チップに一括して接触させる装置に対しては、先述した
ように基準面形成部材を介してプロ−ブカ−ド８４をイ
ンサートリング８２に固定することが望ましい。又、垂
直針８の針先の高さを、前記基準面形成部材に対して調
整することにより、精度を向上させることができる。

【００２６】以上本発明のプロ−ブ装置として、被検査
体を半導体ウエハとした場合について述べたが、その他
の被検査体としてＬＣＤ基板等を検査するプロ−ブ装置
であっても良い。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、プローブカー
ドとは別個の基準面形成部材の基準面に対してプローブ
針の針先の高さを調整し、基準面形成部材の材質として
高精度なものを選択できるので基準面を高精度に製作す
ることが可能であるため、電極パッドに確実に接触させ
ることができ、精度の高い電気的測定を行うことができ
る。

【００２８】請求項２の発明によれば、プローブカード
の接触子と被検査体の電極パッドとの接触を一回行うだ
けで被検査体の検査を行うことができるため、良否の検
査を効率的かつ容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の要部を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例に係るプローブ装置の外観を示
す外観斜視図である。

【図３】本発明の実施例に係るプローブカード及びカー
ドホルダを示す斜視図である。

【図４】本発明の実施例の要部を拡大して示す断面図で
ある。

【図５】他の発明の実施例を示す断面図である。

【図６】従来のプローブ装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ウエハ保持台 ２ プローブ針 ３ プローブカード ４ コンタクトリング ５ テスタヘッド ６ インサートリング ７ カードホルダ Ｓ１、Ｓ２ 基準面 ８ 垂直針

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保持体に装着されたプローブカードの複
   数のプローブ針を、被検査体保持台に保持された被検査
   体の電極パッドに夫々接触させて電気的測定を行うプロ
   ーブ装置において、 プローブ針の針先高さの基準面を備えた基準面形成部材
   をプローブカードに設け、 被検査体保持台の保持面に対して平行な保持体の基準面
   に前記針先高さの基準面を接合した状態で、プローブカ
   ードを前記保持体に装着したことを特徴とするプローブ
   装置。
2. 【請求項２】 被検査体保持台に保持された被検査体の
   電極パッドとテスタとを電気的に接触して被検査体の電
   気的測定を行うプローブ装置において、 前記テスタと電気的に接触される信号線を備えたプロー
   ブカードと、 前記信号線に電気的に接触され、被検査体の全ての電極
   パッドに同時に接触されるように当該電極パッドの配列
   に対応してプローブカードに設けられた接触子と、 前記接触子と被検査体との位置合わせを行うための位置
   合わせ機構と、 を設けてなることを特徴とするプローブ装置。