JPS6330585B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプローブ装置特にＺ軸上の面接触を感
知する検出器を有するプローブ装置およびＺ軸上
の表面接触を感知する複数個のこのようなデータ
検出器プローブを有して表面縁を検出し、平面化
の監視を可能として半導体薄片の表面への過剰移
動を制御するマルチプローブテスト装置に関する
ものである。

電子回路の形成において集積回路は上面に多数
のマトリクス即ちマイクロ回路を有する半導体薄
片から製作することができる。一般に各薄片は同
種のマイクロ回路の多数の同じ繰返しマトリクス
を有している。個々のユニツト即ち回路はしばし
ば集積回路チツプもしくは個別バー（individual
bar）と呼ばれる。

配送する前に薄片は所望の集積回路要素もしく
はその組合せに分離するに先立つて薄片即ちウエ
ハ上の各集積回路チツプの各回路をテストするの
が現状である。

各ウエハの各マイクロ回路即ち集積回路は通常
隣接回路ユニツトに関して所定の精度で配置され
ているため、プローブを被試験回路に対応する各
所定点上に正確に配置できるならば回路をテスト
することができる。例えば一つの集積回路上のい
くつかの異なる点を同時にテストすることができ
る。

薄片を損傷せずに信頼できるテストを行なうに
はテスト手順中に克服すべき障害がいくつかあ
る。針が接続された支持体を有するテストプロー
ブの使用における困難の一つは、プローブ針頭が
接触すると半導体ウエハの表面上に擦傷ができる
ことである。これは有効なＺ軸制御が行われない
ために生じる。Ｚ軸はチヤツクのプローブ先端に
対する垂直運動により確立される方向である。特
にＺ軸制御は大きな薄片表面上の127ミクロン
（５ｍミル）にも達する薄片の表面反りを補償し、
ウエハとの接触点を定め、プローブ先端が薄片か
ら離れる時点を定める即ち縁検出に必要である。

半導体薄片テストはカリフオルニア州メンロパ
ーク、エレクトログラス社（Electroglas Corp.）
製モデル1034Xマルチプローブ等のマルチプロー
ブ機上で行われる。マルチプローブ機は半導体薄
片に対して信号を注入してテストデータを集める
一連のデータプローブを付随する印刷回路板であ
るプローブカードを有している。この方法は電気
スイツチ機構を有するデータプローブ形状のプロ
ーブカード上に縁センサを有する。動作上従来の
縁センサはプローブ先端がシリコン薄片と接触す
る時電気的に開路するように作用する。この開路
はマルチプローブ装置によつて検出されテスト手
順が継続される。チヤツク即ち半導体薄片の支持
ブロツクが垂直に移動してプローブ先端と接触し
た時縁センサが接触を検出しないと開路状態は生
じず、マルチプローブ装置はインデツクス手順を
行ない薄片を移動してデータプローブが集積回路
チツプの次の列上に来るようにする。この従来の
縁センサは信頼度が低く、チヤツクが連続的に上
向きに移動してプローブ先端接触が確認されない
時にチツプに損傷を与えマルチプローブ装置の故
障時間の大きな原因となつている。プローブ先端
が薄片と接触した後チヤツクを更に25.4〜27.μ
（１〜５ミル）だけ余分に移動させて酸化物層を
貫通させて能動回路素子と電気的に良好に接触さ
せる必要があり、この技術はスクラブ―イン
（scrub―in）と呼ばれている。プローブと薄片と
の接触が確認されないと過剰移動は制御されず、
その結果プローブ先端が破損し余分な過剰移動が
生じチツプが破損してマルチプローブ機のダウン
タイムを生じる。

本発明の出願人に譲渡された1978年１月30日出
願の米国特許出願第873564号「プローブ接触決定
方法および装置」（Method and apparatus for
determining probe contact）（昭和54年11月13
日公開の特開昭54−145482号に相当）には端検出
およびＺ軸制御装置が説明されている。この装置
は感力材を取付けたプローブ形状をしており、プ
ローブ先端との面接触が行なわれると感力材上に
分布される力が信号を発生し外部検出器回路で検
出されてマルチプローブ装置へ送出される。この
装置は上面に集積回路を有する半導体薄片の縁感
知に使用される。

前記出願に示された感知器はより機械的な縁感
知装置より改良されたものではあるが、一個の縁
感知器を使用すれば固有の問題が生じる。半導体
薄片はその上に規定された集積回路が一連の矩形
パターンであるという性質を有する。半導体薄片
が円形状であるため半導体薄片の縁上には一連の
部分集積回路チツプが生じる。一個の縁感知器を
使用した場合および半分の部分チツプを被試験表
面として確認し、その結果マルチプローブ装置は
これらの部分導帯をテストしようとする時間を浪
費し、部分導帯を不良回路として確認し部分導帯
に確認インクを印す。この一連の事象により時間
とマシンスループツトとインクの損失および支持
構造にインクを印す可能性が生じ無駄な清掃時間
を生じる原因となる。

部分チツプ数が増加する破損した半導体薄片の
テスト時にも問題が生じ、縁検出は一連重要とな
る。

本発明により表面接触を感知する感知材を有す
る一個の縁感知Ｚ軸制御装置を４象限縁感知装置
に置き替えることが提案される。４象限縁感出装
置は物理的電気的に接続された複数個のデータプ
ローブと支持体からなる４個のデータ検出器プロ
ーブとを有する印刷回路板と、支持体に接続され
そこから鉤状に延在する腕とを有する。プローブ
先端はプローブ先端面を変えるねじ等の調節機構
を有する腕に接続されている。テスト検出器プロ
ーブは例えば鉛ジルコネート―鉛チタネート
（PZT）等の感力材が腕に固着される時データプ
ローブおよび縁感知器として働き、プローブ先端
が半導体薄片等の表面と接触する時に機械的に変
形される。半導体薄片をテストする時４個のデー
タ検出器プローブが集積回路チツプの各隅に来る
ように印刷回路板上に配設することにより、薄片
縁のみならず部分集積回路チツプも検出すること
ができる。感力材の発生する信号は検出器回路で
検出されたマルチプローブ装置に信号を送出して
部分導帯の確認と半導体薄片の支持体のインデク
シングを行い、次列の集積回路チツプをテストす
る。４個のデータ検出器プローブが集積回路チツ
プの各隅に１個ずつ配設されているため、いずれ
かの方向に動かして縁感知を行うことができる。
これは不規則な縁を有する破損チツプのテスト時
に特に重要である。

図面特に第１図にプローブカードアセンブリ１
０を示す。プローブカードアセンブリ１０は印刷
回路１２を使用して複数個のデータプローブ１４
と４個のデータ検出器プローブ１６を支持するよ
うな構造となつている。データ検出器プローブ１
６には感知装置から信号を送出する導線１８が接
続されている。第１図でデータ検出器プローブ１
６およびデータプローブ１４は半導体薄片２０に
平行に間隔をとつて示されている。

データ検出器プローブ１６を更に第２図に示
す。構造的にデータ検出器プローブ装置１１０は
夫々第１，第２開口１１４，１１６を有する支持
体１１２を有している。支持体１１２はＬ型構造
とすることができ、第１開口１１４はＬ型の長辺
に配設され第２開口１１６はＬ型構造１１２の短
辺のフランジ内に配設されている。支持体１１２
は例えば真ちゆう等の導電材とすることができ更
に金被膜を施すことができる。

支持体１１２に腕１１８が取付けられそこから
延在している。延在腕１１８もＬ型構造とするこ
とができＬ型腕の短辺はＬ型支持構造の短辺へ付
着されている。延在腕も真ちゆう等の導電材とす
ることができ、金被膜を施すことができる。

支持構造１１２内の前記第２開口１１６内に配
設された調節ねじ１２０が延在腕１１８へ貫通し
ている。

針１２４と針支持スリーブ１２６を有する試験
針アセンブリ１２２が延在腕１１８へ取付けられ
ている。針１２４は上面に集積回路を有する半導
体薄片と接触して、特定集積回路チツプの不良を
示す適切な電気データを得るために使用する。こ
れはデータ収集プローブとして使用する場合の針
１２４の主要機能である。

Ｚ軸接触即ち試験針１２４が半導体表面と接触
する時点を感知するため、テストプローブ検出器
装置１１０の延在腕１１８へ感力材１２８を取付
けることができる。感力材は銀被膜領域１２９で
縁どられている。感力材１２８をプローブ装置１
１０の残りの導電材から絶縁するため、感力材１
２８の銀被膜１２９を絶縁エポキシ材１３０によ
り延在腕１１８へ付着することができる。感力材
１２８は圧電基板即ちモノモルフもしくはバイモ
ルフと呼ばれる圧電サンドイツチ構造を有するこ
とができる。圧電材は発電機として作用できる性
質を有する。この性質は圧電材が変形もしくは撓
んだ時材料自体から電圧信号が発生するようなも
のである。感力材１２８の銀被膜１２９へ一対の
導線即ち導体１３２がはんだ付けされている。こ
うして圧電材を感力材１２８として使用すると、
変形によつて電圧が発生し導線１３２間で感知さ
れる。導線１３２は互いに絶縁されている。各導
線は適合する絶縁で被覆されプローブ検出器テス
ト構造１１０の支持体１１２内の第１開口１１４
を貫通している。次に信号は第３図に示し以下に
説明する検出器回路へ送出される。導線１３２は
エポキシ１３４により腕１１８へ固着することが
できる。

第２図のテスト検出器プローブ装置１１０を第
１図のプローブカードアセンブリ１０で使用する
ことにより、第１図の４個のデータ検出器プロー
ブ１６を半導体薄片２０上に載せて、半導体薄片
２０上の被試験集積回路チツプの４象限の各々に
１個のテスト検出器プローブ１６が来るようにす
ることができる。この４象限手法により縁検出と
薄片縁上の部分集積回路の検出と破損半導体薄片
上の部分集積回路の検出が可能となる。この検出
方法は４個のデータ検出器プローブ１６の半導体
薄片２０に対する移動方向に無関係に使用でき
る。以下第３図のマルチプローブ装置の説明にお
いて４象限手法の詳細動作説明を行なう。

次に第３図にマルチプローブテスト装置２００
を示す。構造上マルチプローブテスト装置２００
は第１図に示した前記したプローブカードアセン
ブリと同様なプローブカードアセンブリユニツト
２１０を有する。プローブカードアセンブリユニ
ツト２１０は半導体薄片２２０上に配置されてい
る。プローブカーブアセンブリ２１０には４個の
データ検出器プローブ２１２と複数個のデータプ
ローブ２１４が取付けられている。データプロー
ブ２１４およびデータ検出器プローブ２１２は電
気的にプローブカード２１８へ接続されており、
半導体薄片２２０から得られるデータを電気的に
マルチプローブ２２２へ転送することができる。
マルチプローブ装置２２２はカリフオルニア州
Menlo Park，エレクトログラス社（Electroglas
Corp.）製モデル1034Xとすることができる。

各データ検出器プローブ２１２が夫々の導体２
２４上へ電圧信号を送出する。導体２２４は検出
器回路２２６とインターフエイスしている。検出
器回路２２６は４チヤネル検出器回路であり、各
チヤネル２２４に対し一本のチヤネルを使用して
いる。各チヤネルは利得が１のバツフア増幅器２
３０に電気的に接続されたRC波器アセンブリ
２２８を有し、RC波器２２８はデータ検出器
プローブ２１２から受信する電圧信号のノイズを
波して応答時間を減衰し、利得が１のバツフア
増幅器は信号を高インピーダンス信号から低イン
ピーダンス信号へ変換する。次にこの低インピー
ダンス信号はレベル識別器アセンブリ２３２へ接
続される。レベル識別器アセンブリ２３２はしき
い値型であり、信号が例えば30mVの所定しきい
値に達しない限り信号は確認されず本質的に阻止
される。しかしながら信号がしきい値以上である
と信号は例えば第３図の回路の5Vの最大電圧に
設定される。スプリアス信号を遮へいした後正規
5Vの所望信号が単安定マルチバイブレータユニ
ツト２３４へ送出される。この単安定マルチバイ
ブレータユニツト２３４はマルチプローブがデー
タを受信する前に必要な例えば0.5msの信号遅延
を提供する。次にこの信号は例えばそれを0Vに
ラツチするラツチ回路２３６へ送出され、他のチ
ヤネルからの信号と共にその信号を一連の正の
“AND”回路２３８へ送出する。全てのデータ検
出器プローブが表面と接触するとマルチプローブ
ユニツト２２２へ出力割込信号が送出される。し
かしながら“ANP”回路へのいずれか一つの入
力が“ハイ”とならない場合、それは一個以上の
データ検出器プローブ２１２が半導体薄片２２０
と接触しておらず縁が検出されたことを示す。こ
の縁検出により割込信号が生じるマルチプローブ
２２２はインデクスを行い新しい列の集積回路チ
ツプのテストを開始する。割込信号であるかある
いは全データプローブ感知器２１２が薄片２２０
と接触したことを示す信号であるかにかかわらず
マルチプローブ２２２へ信号が送出されると、マ
ルチプローブ２２２はラツチ回路２３６へリセツ
ト信号を戻し、ラツチを所定状態へリセツトして
次のチツプをプローブする準備を行なう。

こうして動作的に検出器回路２２６は４個のデ
ータ検出器プローブ２１２の１個以上が半導体薄
片２２０の表面と接触しない時をマルチプローブ
ユニツト２２２が確認できるようにする。テスト
開始前に４個全部のデータ検出器プローブ２１２
が接触しなければならないため、この情報により
部分導帯をテストすることなくプローブ２１２，
２１４に対して新しい列の集積回路チツプをイン
デクス指示することができる。従つてデータ検出
器プローブアセンブリは半導体薄片の縁を検出す
るのみならず、部分集積回路チツプがテストされ
る時点をも確認してテストを阻止し、部分チツプ
上の時間とインクを節約してマシンスル―プツト
を増大する。

第４図に破損して異常にぎざぎざした縁３１０
を有する半導体薄片３００を示す。このような場
合異常にぎざぎざした縁３１０はその縁に沿つた
部分集積回路チツプ３１２の可能性を増強する。
第５図に右下象限の一部が切離され従つて不良チ
ツプである部分集積回路チツプ４００を示す。従
来の縁検出器即ち単に一個の縁検出器を使用する
場合、検出器がいずれかの良好な部分領域内に来
る限り部分チツプであることが表示されない。し
かしながら前記第２図に示したデータ検出器プロ
ーブ１１０を同様なデータ検出器プローブ４１０
を集積回路チツプの４隅に近い各ボンデイングパ
ツド４１２上で使用すれば、、一つのデータ検出
器プローブ４１０が表面を離れ第３図に示し前記
したマルチプローブ装置２００において部分チツ
プ即ち縁が検出されたことを示す信号がマルチプ
ローブへ送られインデクス手順が始まることが判
る。

第６図は第４図のぎざぎざした縁を持たない標
準半導体薄片５００でも４象限手法が有用である
ことを示す。第６図の半導体薄片５００は滑らか
な縁５１２に沿つた一連の部分集積回路チツプ５
１０をも示している。再びデータ検出器プローブ
５１４を半導体薄片５００上の被試験集積回路チ
ツプの各隅に近いボンデインクパツド上に置け
ば、縁５１２上に部分チツプがある場合一つのデ
ータ検出器プローブ５１４が表面を離れ、前記し
た第３図の検出器回路と同様な検出回路によりマ
ルチプローブユニツトは部分チツプ即ち縁を確認
し、それが所望の動作である場合インデクスを行
い新しい列の集積回路チツプのテストを開始す
る。

本発明を特定実施例について説明してきたが本
発明の精神および範囲内でさまざまな変更が可能
なことは理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従つて取付けられた４個のデ
ータ検出器プローブを有するプローブカードアセ
ンブリの頂面図、第２図は第１図の線２―２に沿
つた部分側面断面図で、本発明によるデータ検出
器プローブを示す図、第３図は検出器回路に取付
けられたマルチプローブとインターフエイスして
いる４個のデータ検出器プローブを有するプロー
ブカードを有するマルチプローブテスト装置を示
す部分ブロツクおよび部分回路図、第４図は半導
体薄片の破砕状態透視図、第５図は第４図の半導
体薄片の破砕に沿つた集積回路チツプの拡大図、
第６図は縁に沿つて一連の部分集積回路チツプを
有する通常の半導体薄片の拡大図である。 参照符号の説明、１０，２１８…プローブカー
ドアセンブリ、１２…印刷回路板、１４，２１４
…データプローブ、１６，１８，１１０，２１
２，４１０，５１４…データ検出器プローブ、２
０，２２０，３００，５００…半導体薄片、１２
２…試験針アセンブリ、１２４…試験針、１２８
…感力材、２００…マルチプローブテスト装置、
２２２…マルチプローブ、２２６…検出器回路、
２２８…RC波器アセンブリ、２３０…バツフ
ア増幅器、２３２…レベル識別器アセンブリ、２
３４…単安定マルチバイブレータユニツト、２３
６…ラツチ回路、２３８…AND回路、３１２，
４００，５１０…部分集積回路チツプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プローブ支持装置と、そのプローブ支持装置
   に装着されそれぞれプローブ先端を備えた複数個
   のデータプローブにしてマイクロ電子ユニツトの
   ４隅とプローブ先端との所期の圧力接触につきテ
   ストされている半導体薄片上に前記マイクロ電子
   ユニツトがありそのユニツトと一致するように適
   合された空間領域の４象限のそれぞれの象限内に
   細長いプローブ先端が配置された少なくとも４個
   のデータ検出器プローブを含む前記複数個のデー
   タプローブと、前記４個のデータ検出器プローブ
   のそれぞれに接して設けられ前記各データ検出器
   プローブの先端とマイクロ電子回路ユニツトの隅
   部との圧力接触に応動して自身の変形によりその
   接触を表わす電気信号を発生する装置とを有す
   る、半導体薄片上のマイクロ電子ユニツトをテス
   トする４象限マルチプローブ感知システム。