JPS5899760A - プロ−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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、たとえばＬＳＩ試験用のプローブ装置に係り
、特に被測定部表面の絶縁膜を突き破って電気的接触を
得ることの可能なプローブ装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

最近の半導体工業の発展は著しく、微細化技術を用いた
超ＬＳＩなどが実用されつつある。

さらに、これら半導体の薄膜形成技術を用いた電子部品
も増加している。たとえば表面波素子やサーマルヘッド
などである。これら電子部品、たとえばＬＳＩ半導体素
子の不良解析を行なうとき、ＬＳＩの内部回路の各要素
回路の配線を流れる信号−を検出し、測定したいことが
多い。

このような手段として、従来は第１図および第２図に示
すよう、な方法で行われてい′る０すなわち、半導体ク
エハ１に多数のＬＳＩ半導体素子２を形成−したスライ
ス前のフェノ・１の状態で、不良のＬＳＩ半導体素子に
ついて一成回路の要所要所に先端を細くしたプローブ針
３を接触させることにより、動作状態を測定するもので
ある。この場合、Ｌ・ＳＩ半導体素子のアルミニューム
層などで形成されている金属配線４との導通をとるよう
にプローブ針３の先端を接触させるが、通常、配線４の
表面はＡｔ２０．薄膜などの酸化膜が被覆されている０
この友め、プローブ針３の先端を確実に金属配線４に接
触させるためには、表面の酸化膜を突き破って導通をと
る必要がある。

そこで、従来はプローブ針３の細くなっている先端に所
定の針圧を加えることにエリ、酸化′膜を突き破り導通
をとっている。さらに、信号を正確に測定するためには
、可能な限゛り接触抵抗を低くすることが必要で、この
針圧は経験的には２０１Ｗ程度が必要である。しかし、
ＬＳＩの微細化が進むにし友がってＱ　Ｌｓｘ内部の金
属配線４が非常に細くなってきている。このため、上述
し友ように針圧を加えて接触を得る従来の方式では、プ
ローブ針自体が変形してしまい、正確な位置合わせが難
しくなってきている。

さらに、配線４の微細化に対応してプローブ針３の先端
が細くなってきているので、従宍のように高い針圧を加
え几場合にはプローブ針３の先端の変形が益々起こり易
くなり、プローブ針３の寿命も著しく短くなる欠点があ
る０また、表面の酸化膜を突き破って導通をとる他の手
段として第３図に示すようなプローブ装置もある０すな
わち、第１図に示す半導体ウェハ１をウエノ・載置台５
上に設け、このクエ・・載置台５を振動させるとともに
プローブ針３の先端に所定の針圧を加えることにエリ、
酸化膜を突き破って測定を行うものであるｏしたし、ウ
ェハ載置台５は通常、数百グラム程度の質量を有する九
め、この載置台５を振動させるためには大きなエネルギ
を特徴とする特に、微細な配線４を流れて、いる信号を
測定するには、載置台５の゛振１．動振幅を小さくしな
ければ、酸化被覆を突き破って所望する１本の配線４の
みに当接させて測定を行うことは困難である０この場合
、振動振幅を小さくし過ぎると酸化膜を突き破ることも
できない。この振動振幅が小さい状態で配線４の酸化被
膜番突き破るためには、その振動数を上げてやることが
考えられる。ところが、載置台５を高い振動数（たとえ
ば５０ＫＨｚ）で振動させるためには、非常に大きな振
動エネルギが必要となり、実用的でない。さらに、載置
台５を振動させた場合、この振動がプローブ装置の他の
部分、更にはプロー／装置の外界にまで伝わって装置の
部品類および他の機器類の損傷の可能性がある。し九が
って、この工うな載置台５を振動させるプロー／装置は
、ＬＳＩの微細な配線上の内部信号が測定することには
不適当であった○ 〔発明の目的〕 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、微細なＬＳＩの配線でもその表面の絶縁
膜を突き破って正確な位置合わせを行うことができ、し
かも低い接触抵抗で良好な電気的接触が得られ、内部信
号を正確に測定することが可能なプローブ装置を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明は、超音波振動子の先端にプローブ針を装着し、
プローブ針の先端を所望する配線上に接触させたときに
プローブ針に超音波振動を発生させる↓うに構成し九も
のである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第４図において、手指で支持できる太さの筒体１１内に
は超音波振動子が設けられている。

この超音波振動子は、良とえばＰＺＴなどの圧電体の表
裏に電極を設け、この電極間に所定の電圧を印加するこ
とに１って圧電体が振動するものであり、これは当業者
において周知のものである。そして７、このような超音
波振動子を内蔵した筒体１１から、その超音波振動子に
電圧を印加するためのリード線１２が導出されている０
ま次、筒体１ノの一端にはセラミック製の絶縁碍子１３
が装着され、この絶縁碍子１３の先端にはプローブ針１
４を受持する端子１５が一体的に固定されている。この
場合、上記端子１５にはプローブ針１４を着脱自在に取
付は可能な取付孔が設けられていて、この取付孔にプロ
ーブ針１４が装着される。また、上記プローブ針１４は
、たとえばタングステンにぶって形成され、先端方向に
漸次細くなつ九構造となっている。さらに、上記端子１
５に゛は、試験装置（テスタ）に接続されるリード鰺１
６が設けられている。、 この↓うな構成において、超音波振動子に所定の電圧を
印加して超音波振動を発生させることにエリ、プローブ
針１４が超音波振動する。

この超音波、振動している状態のプローブ針１４の先端
を、第１図に示し九半導体ウェハ１の所望すＡＬｓＩ’
半導体素子の配線上に当接することにより、超音波振動
しているプローブ針１４の先端カニ配線上の絶縁膜を容
易に突き破って配線部−に到達し、電気的接触を得るこ
とができる。

この場合、超音波振動子の振動数はたとえば６０ＫＨｚ
で、消費電力は１００ｍＷとし次。また、超音波振動子
自体には厳重なジ−ルートを施し、さらにセラミック製
の絶縁碍子１３によってプローブ針１４を超音波振動子
から絶縁することに：つで、測定時のノイズレよルの低
減をはかった０ 上述したプローブ装置によれば、非常に低い針圧でＬＳ
Ｉの配線の表面に形成されている絶縁膜を突き破って、
プローブ針１４と配線との電気的導通を取り、その接触
抵抗を低減させることができ、これにエリ非常に微細な
配線上における信号を正確に測定せきるものである。

なお、前記実施例では、１本のプローブ針の場合につい
て説明し九が、複数のプローブ針を設けた構成にしても
よい。この場合、１つの超音波振動子で多、数のプロー
ブ針を同時に振動させてもよく、あるいは振動させるプ
ローブ針を選択的に切換えるようにしてもよい。また、
プローブ針に圧力センチを付けておけば、プローブ針の
先端が測定すべき配線の表面に接触し八属後の数秒間だ
け自動的にプローブ針を振動させ、その後は停止させる
ことに：つで測定に影響を及ぼさない様にすることがで
きる。

さらに、従来からＬＳＩめ表面には保護膜としてＳｔＯ
，膜、ＰＳＧｌｉあるいは８ｉ、Ｎ、膜が形成されてい
て、通常はこれら保護膜の上からプローブ針にぶる測定
は難しかったが、保＠膜の種類に工っで超音波振動子の
電力を、たとえば１ワツト（６０ＫＨｚ）に上げるなど
で制御することにエリ、表面の保護膜を突き破って配線
の金属とプローブ針の先端とを電気的に接触させること
ができるため、ＬＳＩの不良解析に著しい効果がある。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、微細なＩ、ＳＩの
配線でもその表面の絶縁膜を突き破って正確な位置合わ
せを行うことができ、しかも低い接触抵抗で良好な電気
的接触が得られ、内部信号を正確に測定することが可能
なプローブ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体ウエノ・のプローブ針による測定
方法を説明する九めの斜視図、−第２図第３図は従来の
他の測定方法を説明する九めの図、第４図は本発明の一
実施例を説明する九めの斜視図である。゛ １１・・・筒体、１２・・・リード線、１３・・絶縁碍
子、Ｉ４・・・プローブ針、１５・・・端子、１６・・
リード線。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　超音波振動する支持体にプローブ針を取着し
   た構成にしたことを特徴とするプローブ装置０
2. （２）前記支持体は超音波振動子と一体的に構成された
   ものである特許請求の範囲第１項記載のプローブ装置。
3. （３）前記支持体は超音波振動子と絶縁体を介して一体
   的に構成し九ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のプローブ装置。
4. （４）前記プローブ針は支持体に着脱自在に取着するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲１ｓ１項記載のプローブ
   装置。