JPH07109839B2 - 半導体装置の測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、ウェハ上に形成された半導体装置の特性を測
定する測定装置に関するものである。

（ロ）従来の技術 複数の半導体装置がウェハ上に形成された状態で、夫々
の半導体装置の特性を測定する場合、一般にICプローバ
と称する測定装置を使用する。この測定装置の先行技術
としては、例えば特開昭59−143340号公報、特開昭57−
93543号公報等が詳しい。

第３図は、前者の特開昭59−143340号公報に示された測
定装置の断面図であり、プローブカード（101）は基板
（102）とプローブリング（103）とを備える。基板（10
2）には周辺回路（図示省略）が組み込まれており、ま
た、中央部に貫通孔（104）が形成され、この貫通孔（1
04）の近傍にはねじ止め用の透孔（105）…（105）が数
か所穿設されている。そして、この基板（102）の底部
に、リング部材（106）がねじ（107）…（107）とナッ
ト（108）…（108）で固着されている。このリング部材
（106）は、ほぼ中空円盤状をなし、その下面にはプロ
ーブリング（103）を嵌着する複数のピン部（109）…
（109）が形成されている。

またリング部材（106）のピン部（109）…（109）より
外方には取付穴（110）…（110）が数か所穿設されてい
る。一方、プローブリング（103）は円筒状の基部（11
1）と、この基部（111）から外方に張出したフランジ部
（112）とを有し、基部（111）の底面には被測定の集積
回路の端子数に対応した複数のプローブ・ニードル（11
3）…（113）が取付けられ、また基部（111）の上面に
は、プローブ・ニードル（113）…（113）と同数で、各
プローブ・ニードル（113）…（113）と電気的に接続さ
れたソケット部（114）…（114）が設けられている。さ
らに、フランジ部（112）にはこのプローブリング（10
3）を支持部材（115）にねじ（116）…（116）で固定，
支持するための取付穴（117）が数か所形成されてい
る。上記支持部材（115）は断面Ｕ字状のフレームで、
基板（102）を包むように形成されており、その中央に
はプローブリング（103）の基部（111）の外径とほぼ同
径の嵌合孔（118）が穿設され、また、この嵌合孔（11
8）の近傍にねじ穴（119）…（119）が数か所設けられ
ている。

リング部材（106）はねじ（107）とナット（108）で基
板（102）に常時固定されている。従って、この状態か
らプローブリング（103）を取付けるには、まずプロー
ブリング（103）の基部（111）を支持部材（115）の嵌
合孔（118）に嵌合し、次いでプローブリング（103）の
ソケット部（114）…（114）をリング部材（106）のピ
ン部（109）…（109）に嵌着する。これにより、各プロ
ーブ・ニードル（113）…（113）はプローブリング（10
3）とリング部材（106）とを介して基板（102）上の周
辺回路に電気的に接続される。次いで、ねじ（116）…
（116）を適用してプローブリング（103）のフランジ部
（112）を支持部材（115）に確実に固定する。プローブ
・ニードル（113）…（113）が損傷して使えなくなった
ときにはねじ（116）…（116）をゆるめて、リング部材
（106）からプローブリング（103）を引き抜き、プロー
ブリング（103）ごと取り替える。

（ハ）発明が解決しようとする課題 前述の構成に依れば、プローブ・ニードル（113）…（1
13）は、ソケット部（114）…（114）とピン部（109）
…（109）を介して、リング部材（106）まで電気的に接
続される。またリング部材（106）と基板（102）を電気
的に接続するためには、前記ソケット部とピン部が更に
必要である。例えば基板（102）にピンを付け、リング
部材（106）にソケットを付けると、この基板（102）と
リング部材（106）に夫々ピンを設ける必要があり、製
造コストが高くなる問題がある。

また半導体装置の多機能化に伴い、半導体チップの周辺
に設けられる電極パッドが増大しているためプローブリ
ング（103）に固定されているプローブ・ニードル（11
3）…（113）も増大し、例えば100本〜200本も必要とな
って来た。一方、測定時にはプローブ・ニードル（11
3）…（113）に加える圧力は、１本当り約16gであるの
で、全体では約1kgから3kgの力が加わることになる。従
って支持部材（115）のゆがみによって、ピンとソケッ
トとの接合不良や、プローブリング（103）のゆがみに
よってプローブ・ニードル（113）…（113）の接触抵抗
が増大する問題を有している。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は前述の課題に鑑みてなされ、プローブリング
（２）とマザーボード（従来例で説明した基板（102）
に該当するもの。）（６）との間に、中間部材（５）を
設ける。この中間部材（５）に、両端が接触部のピン
（19）を設け、このピン（19）によってプローブリング
（２）とマザーボード（６）を電気的に接続することで
解決するものである。

（ホ）作 用 第４図に示すように、両端（24）が可動で且つコンタク
トピンとして働くピン（19）を中間部材に設けるため、
マザーボード（６）に設ける必要は全く無くなる。

またピン（19）の内部には、バネやスプリング等を有し
ているので、弾性的に矢印のように可動できるので、マ
ザーボード（６）やプローブリング（２）がゆがんでも
良好に電気的接続を実施できる。

（ヘ）実施例 以下に本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

先ず主要な構成を第１図を使って述べる。また説明の理
解を助けるために、第２図に第１図の解体図を設けてお
く。測定装置本体に取付けられた剛体（１）があり、こ
の剛体（１）の下面にはプローブリング（２）がある。
またこのプローブリング（２）の下面には、剛体（１）
に前記プローブリング（２）を取付けるための第１のホ
ルダー（３）がある。一方、前記剛体（１）の嵌合孔
（４）と上面に設けられる中間部材（５）があり、この
中間部材（５）の上面にマザーボード（６）が設けられ
る。更にはこのマザーボード（６）と前記中間部材
（５）を前記剛体（１）に取付けるための第２のホルダ
ー（７）がある。

次に前述した構成の夫々を更に詳しく述べる。先ずプロ
ーブリング（２）について述べる。このプローブリング
（２）は円板状であり、厚さが3mm〜5mm程度のエポキシ
樹脂等の比較的硬い材料より成っている。下面にはタン
グステン等より成るプローブ・ニードル（11）…（11）
が、パターン電極にろう材で固着されている。このパタ
ーン電極の任意の領域は、プローブリング（２）の表か
ら裏に設けられた第１のスルーホール（12）…（12）と
電気的に接続されている。またこの第１のスルーホール
（12）…（12）は同心円状に複数列設けられている。こ
こでは３列設けられ、一番配線の余裕がない内側の列
は、グランドピンとしている。

次に剛体（１）について述べる。この剛体（１）は、剛
性を有したステンレス板等が好ましく、嵌合孔（13）が
設けられ、この嵌合孔（13）の近傍は下方に肉厚部（1
4）が設けられ、下方に突出している。この嵌合部（1
3）の内側は、後で述べるが中間部材（５）が嵌合され
る。

また前記肉厚部（14）の外周には、ねじ部（15）が形成
され、前記第１のホルダーが固着される。またこの剛体
（１）には、プローブリング（11）…（11）を正確な位
置に設けるために、位置決定ピン（16）が１個以上設け
られている。またマザーボード（６）と中間部材（５）
の位置決めピンも、剛体（１）の上面に設けられてい
る。

続いて、第１のホルダー（３）について述べる。この第
１のホルダー（３）は、前記剛体（１）とプローブリン
グ（２）とを一体的に取付けるため、内側にねじ部（1
7）が形成され、更にはプローブ・ニードル（11）…（1
1）が半導体装置上のパッドと接触できるように、貫通
孔（18）が設けられている。またこの貫通孔（18）は、
第１のホルダー（３）とプローブリング（２）との短絡
を防止するために、広く形成されている。

続いて中間部材（５）について述べる。この中間部材
（５）は、ピン（19）…（19）が埋込まれ、また前記プ
ローブリング（２）の第１のスルーホール（12）…（1
2）とピン（19）…（19）とが接触するように厚い基部
（20）がある。またこの厚い基部（20）は、前記剛体
（１）の嵌合孔（13）に嵌合する。この嵌合の際、前記
中間部材（５）の中のピン（19）…（19）が所定位置に
到達し、また後述する第２のホルダー（７）で固定でき
るように、基部（20）の周囲にはフランジ部（21）が設
けられ、このフランジ部（21）の複数部に、第２のホル
ダー（７）に取付けられたねじ（22）の通る貫通孔（2
3）が設けられている。

一方、この中間部材（５）に取付けられたピン（19）…
（19）は、第４図に示すように、両端がバネやスプリン
グの作用によって弾性的に可動し、先端（24）は円錐形
である。プローブリング（２）とマザーボード（６）に
取付けられた第１および第２のスルーホール（12），
（25）の径は、この円錐（24）の最大径より小さく、こ
の円錐の側近とスルーホールの上端や下端が接触し、電
気的に接続できるようになっている。ここで、第４図に
おいては、ピン（19）の接触構造を示すために、中間部
材（５）は省略した。

更に、マザーボード（６）について述べる。このマザー
ボード（６）は、例えばエポキシ樹脂等より成り、通常
のプリント基板の如く両面には周辺回路を構成するため
の、パターン電極が形成され、両面のパターン電極を接
続するために、スルーホールが多数形成されている。ま
た中心部には、プローブ・ニードル（11）の第１のスル
ーホール（12）…（12）、中間部材（５）のピン（19）
…（19）と対応した領域に第２のスルーホール（25）…
（25）が同心円状に設けられている。そして前記周辺回
路を構成するための素子は、主に第２のホルダー（７）
の外周領域に設けられている。

最後に第２のホルダー７について述べる。この第２のホ
ルダー（７）は、例えばリング状を成し、剛性のあるス
テンレス等より作られている。そのため、第２のホルダ
ー（７）と前記マザーボード（６）との短絡を防止する
目的で、第２のホルダー（７）の下端には絶縁部材（2
6）が設けられ、この絶縁部材（26）は、ねじ（27）に
よって第２のホルダー（７）に固定されている。また、
この第２のホルダー（７）は、前記中間部材（５）、マ
ザーボード（６）を剛体（１）に固定するために、ねじ
（22）が取付けられ、このねじ（22）は、マザーボード
（６）、中間部材（５）の貫通孔を通して、剛体（１）
に作られたメスねじ（27）によって固定される。またね
じ（22）の径は、第２のホルダー（７）、マザーボード
（６）および中間部材（５）の貫通孔よりも小さく形成
され、短絡を防止している。また第２のホルダー（７）
の上面と接触するねじ（22）の領域には、絶縁部（28）
が設けられている。

本発明の特徴とする点は、前記中間部材（５）に取付け
られたピン（19）…（19）にある。このピン（19）…
（19）は両端にオスのピンが形成されている。従って半
導体機種に応じて作られる夫々のマザーボードにピンを
設ける必要がなくなり、大幅なコストダウンができる。

またピン（19）…（19）は、夫々弾性的に上下可動する
ので、前記プローブリング（２）、マザーボード（６）
がゆがんでも夫々が良好にコンタクトする。つまりプロ
ーブリング（２）、マザーボード（６）を取付けない
時、前記ピン（19）…（19）の寸法は、中間部材（５）
の基部（20）の厚さより大きく、前記プローブリング
（２）、マザーボード（６）を取付けると、夫々のピン
（19）…（19）は加圧された状態となるためである。ま
たマザーボード（６）と中間部材（５）を平面的に密着
できるように、ピン（19）…（19）の形成領域には凹部
（29）が設けられ、またプローブリング（２）と中間部
材（５）との間にも隙間が設けられている。

（ト）発明の効果 以上の説明からも明らかな如く、ピン（19）…（19）の
接触部（24）（オスのピン）を両端に設けることで、機
種に応じたマザーボード夫々にピンを設けることがなく
なる。また全ての機種のピン（19）…（19）の数を統一
できるように、夫々のスルーホールの数も統一すれば、
中間部材（５）は１つですむので、大幅なコストダウン
ができる。

またピン（19）の先端（24）が円錐形で、弾性的に可動
するので、プローブリング（２）やマザーボード（６）
がゆがんでも、スルーホールの端部と良好にコンタクト
でき、測定時の接触抵抗を考える必要がなくなる。

続いて、第１のホルダー（３）で剛体（１）にプローブ
リング（２）を容易に固定できるので、作業性が向上す
る。

同じく、第２のホルダー（７）で剛体（１）にマザーボ
ード（６）と中間部材（５）を容易に固定できるので、
作業性が向上する。

更には、剛体（１）、第１および第２のホルダー
（３），（７）を剛性のあるステンレスで形成したの
で、マザーボード（６）やプローブリング（２）のゆが
みも防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体装置の測定装置の断面図、第２
図は第１図を解体して示す断面図、第３図は従来の半導
体装置の測定装置を解体して示す断面図、第４図は第１
図のピンとピンホールの接触を説明する図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定用のプローブ・ニードルが取り付けら
   れたプローブリングと、前記測定のための周辺回路が組
   み込まれたマザーボードと、 前記プローブリングと前記マザーボードとの間に設けら
   れ、両端が接触部であり、前記プローブリングと前記マ
   ザーボード上に設けられた回路とを電気的に接続する複
   数本のピンが嵌着された中間部材と、 前記中間部材と前記プローブリングとの間には、前記中
   間部材を嵌合するための嵌合孔および下方外周に設けら
   れたねじ部とを有する剛体と、 前記剛体のねじ部とその内側で勘合するねじ部および前
   記プローブニードルが被測定体と接触できるように設け
   られた貫通孔とを有する剛性のある第１のホルダーと、 前記中間部材および前記マザーボードを前記剛体に固定
   するために前記マザーボードの上方に設けられる第２の
   ホルダーと、 前記第２のホルダーの表面からこの第２のホルダー、前
   記マザーボードおよび前記中間部材の貫通孔を介して挿
   入され、前記剛体に固定する固定手段とを有することを
   特徴とした半導体装置の測定装置。