JP2963828B2 - Probe device - Google Patents
Probe deviceInfo
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体デバイスのよ
うな被検査体の電気的特性を測定するプローブ装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a probe device for measuring electrical characteristics of a device under test such as a semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】周知の如く、半導体デバイスは、半導体
ウエハ上に精密写真転写技術等を用いて多数形成され、
この後、各半導体デバイス毎にウエハは切断される。こ
のような半導体デバイスの製造工程では、従来からプロ
ーブ装置を用いて、半完成品の半導体デバイスの電気的
な特性の試験判定を、半導体ウエハの状態で行い、この
試験測定の結果良品と判定されたもののみをパッケージ
ング等の後工程に送り、生産性の向上を図ることが行わ
れている。2. Description of the Related Art As is well known, a large number of semiconductor devices are formed on a semiconductor wafer by using a precision photo transfer technique or the like.
Thereafter, the wafer is cut for each semiconductor device. In the manufacturing process of such a semiconductor device, a test determination of electrical characteristics of a semi-finished semiconductor device is conventionally performed using a probe device in a semiconductor wafer state, and as a result of the test measurement, it is determined that the semiconductor device is non-defective. Only those that have been sent are sent to a post-process such as packaging to improve productivity.
【0003】前記プローブ装置は、X−Y−Z−θ方向
に移動可能に構成された被検査体載置台としての載置台
を備えており、この載置台上には、被検査体としての半
導体ウエハの電極パッドに対応した多数のプローブ針を
備えたプローブカードが固定される。そして、載置台上
に半導体ウエハを設置し、載置台を駆動して半導体ウエ
ハの電極パッドにプローブ針を接触させ、このプローブ
針を介してテスタにより試験測定を行うよう構成されて
いる。[0003] The probe device includes a mounting table as a test object mounting table configured to be movable in XYZ-θ directions, and a semiconductor device as a test object is mounted on the mounting table. A probe card having a large number of probe needles corresponding to the electrode pads on the wafer is fixed. Then, the semiconductor wafer is set on the mounting table, the mounting table is driven to bring a probe needle into contact with the electrode pad of the semiconductor wafer, and test measurement is performed by a tester via the probe needle.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、近年、半導
体デバイスが益々微細化し、回路の集積度が高くなって
きており、電極パッドのサイズが微細化し、その間隔も
極狭くなってきている。例えば、半導体デバイスの各電
極パッドは、一辺が60μm〜100μm角であり、各
電極パッド列の相互間ピッチ距離は100μm〜200
μmである。したがって、前述のように、プローブカー
ドの限られたスペースに、例えば数百本と多数本のプロ
ーブ針を配置することが技術的に困難で、限界に近付き
つつある。However, in recent years, semiconductor devices have been increasingly miniaturized, the degree of integration of circuits has been increased, the size of electrode pads has been miniaturized, and the intervals between them have become extremely narrow. For example, each electrode pad of the semiconductor device has a side of 60 μm to 100 μm square, and the pitch distance between the electrode pad rows is 100 μm to 200 μm.
μm. Therefore, as described above, it is technically difficult to arrange, for example, hundreds of probe needles in a limited space of the probe card, and it is approaching its limit.
【0005】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、半導体デバイスの微
細化に伴って電極パッドのサイズが微細化し、その間隔
も高密度化されてきていても、その電極パッドに対応し
てプローブカードに接触子を配置することができ、電極
パッドに対して接触子を確実に位置決めして接触させる
ことができ、半導体デバイスの電気的特性の測定が高精
度に行うことができるプローブ装置を提供することにあ
る。The present invention has been made in view of the above circumstances. It is an object of the present invention to miniaturize the size of electrode pads and to increase the intervals between the electrode pads with the miniaturization of semiconductor devices. However, the contacts can be arranged on the probe card corresponding to the electrode pads, the contacts can be reliably positioned and contacted with the electrode pads, and the electrical characteristics of the semiconductor device can be measured. It is an object of the present invention to provide a probe device which can be performed with high accuracy.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は前記目的を達
成するために、請求項1は、被検査体を載置する載置台
を有した装置本体と、この装置本体に設けられ前記載置
台に載置された被検査体に対向するプリント基板と、こ
のプリント基板の配線層に両端部が電気的に接続され、
中間部に前記被検査体の電極パッドに接触する接触子を
配置した接触子配置領域を備えた可撓性を有するプロー
ブカードと、このプローブカードの接触子配置領域の裏
面側に設けられると共に流体供給源に接続され、前記被
検査体の接触パッドと接触子とが接触したとき、その接
触部に接触圧を付与するための膨張・収縮自在な流体チ
ャンバと、この流体チャンバの圧力を検出し流体供給量
を制御して流体チャンバの内圧を制御する制御装置とを
具備したことにある。In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus main body having a mounting table for mounting an object to be inspected, and a mounting table provided on the apparatus main body. The printed circuit board facing the object to be inspected placed on the, and both ends are electrically connected to the wiring layer of the printed circuit board,
A flexible probe card having a contact arrangement region in which a contact for contacting the electrode pad of the test object is arranged in an intermediate portion, and a fluid provided on the back side of the contact arrangement region of the probe card A fluid chamber connected to a supply source and capable of expanding and contracting to apply a contact pressure to the contact portion when the contact pad and the contact of the test object come into contact with each other, and detecting the pressure of the fluid chamber. A control device for controlling the fluid supply amount to control the internal pressure of the fluid chamber.
【0007】[0007]
【作用】プローブカードの接触子配置領域の裏面側に流
体チャンバを設け、この流体チャンバの内圧を制御する
ことにより、被検査体の接触パッドと接触子とが接触し
たとき、その接触部に弾性的に接触圧を付与することが
でき、被検査体の接触パッドに多少の凹凸が存在して
も、両者がフィットして接触パッドと接触子とが接触し
て電気的に導通状態となる。A fluid chamber is provided on the back side of the contact arrangement area of the probe card, and by controlling the internal pressure of the fluid chamber, when the contact pad of the device under test comes into contact with the contact, the contact portion has an elasticity. A contact pressure can be applied to the contact pad of the test object, and even if there is some unevenness, the two fit and the contact pad and the contact come into contact with each other to be in an electrically conductive state.
【0008】[0008]
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。図1および図2はプローブカードの取付け構
造を示す縦断正面図、図3はプローブ装置全体の構成
図、図4は載置台の斜視図である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are vertical front views showing a mounting structure of a probe card, FIG. 3 is a configuration diagram of the entire probe device, and FIG. 4 is a perspective view of a mounting table.
【0009】図3において、符号10はプローブ装置本
体を示し、ほぼ中央にはメインステージ11が設けられ
ている。このメインステージ11には、被検査体として
の半導体ウエハ12の、後述する載置台13が取り付け
られている。このメインステージ11は水平面内におい
てX方向ならびにY方向に載置台13と共に移動可能に
なっている。この載置台13の上方には後述するプロー
ブ機構14が設けられている。図示していないが、装置
本体10の中央手前側にはアラインメントユニットが設
けられている。このユニットには、アラインメント用の
画像認識装置としてのカメラが設けられている。アライ
ンメントのために、載置台13はこのカメラの下方にま
で移動される。In FIG. 3, reference numeral 10 denotes a probe device main body, and a main stage 11 is provided substantially at the center. A mounting table 13 for a semiconductor wafer 12 as an object to be inspected, which will be described later, is attached to the main stage 11. The main stage 11 is movable with the mounting table 13 in the X direction and the Y direction in a horizontal plane. Above the mounting table 13, a probe mechanism 14 described later is provided. Although not shown, an alignment unit is provided on the front side of the center of the apparatus main body 10. This unit is provided with a camera as an image recognition device for alignment. For alignment, the mounting table 13 is moved below the camera.
【0010】装置本体10の右側にはオートローダ15
が、また左側にはプローブカード交換機16が夫々設け
られている。オートローダ15には多数の半導体ウエハ
12を互いに垂直方向に所定間隔を有して収容したウエ
ハカセット17がカセット載置台18上に交換可能に配
置されている。このウエハカセット17と前記載置台1
3との間には水平面内で移動可能なローダステージ19
と、図示しないY方向駆動機構とZ方向昇降機構とによ
り駆動可能なウエハハンドリングアーム20とが設けら
れている。半導体ウエハ12をプローブ検査するときに
は、ウエハはローダステージ19により載置台13近く
に搬送され、ハンドリングアーム20により載置台13
上に移される。検査後は、ウエハはハンドリングアーム
20によりローダステージ19上に移され、ローダステ
ージ19によりウエハカセット17に搬送される。On the right side of the apparatus main body 10, an autoloader 15 is provided.
However, a probe card exchange 16 is provided on the left side, respectively. In the autoloader 15, a wafer cassette 17 that accommodates a large number of semiconductor wafers 12 at predetermined intervals in a vertical direction is exchangeably arranged on a cassette mounting table. The wafer cassette 17 and the mounting table 1 described above
3 and a loader stage 19 movable in a horizontal plane.
And a wafer handling arm 20 that can be driven by a Y-direction drive mechanism and a Z-direction elevating mechanism (not shown). When performing a probe test on the semiconductor wafer 12, the wafer is transported by the loader stage 19 to the vicinity of the mounting table 13, and is handled by the handling arm 20.
Moved up. After the inspection, the wafer is transferred onto the loader stage 19 by the handling arm 20 and transferred to the wafer cassette 17 by the loader stage 19.
【0011】プローブカード交換機16には後述する複
数種類のプローブカード21がカードホルダ22に対し
て支持され、垂直方向に所定間隔を有して複数個収容さ
れている。In the probe card exchange 16, a plurality of types of probe cards 21, which will be described later, are supported by a card holder 22 and are accommodated at predetermined intervals in the vertical direction.
【0012】前記載置台13を、図4を参照してさらに
詳しく説明する。この載置台13は、X方向に延在され
る2本のレールに沿ってX方向に移動可能なXステージ
31aと、このXステージ31a上をY方向に延在され
る2本のレールに沿ってY方向に移動可能なYステージ
31bとを備えている。このX,Yステージ31a,3
1bは、パルスモータなどを含む慣用の駆動機構によっ
て水平面内をX方向とY方向とに駆動される。Yステー
ジ31b上に搭載されたチャック32は、慣用の昇降機
構によって上下方向(Z方向)に駆動されると共に、そ
の中心を通りZ軸に平行な中心線の周りに慣用の回転機
構によって回転されるようになっている。The mounting table 13 will be described in more detail with reference to FIG. The mounting table 13 includes an X stage 31a movable in the X direction along two rails extending in the X direction, and an X stage 31a along the two rails extending in the Y direction on the X stage 31a. And a Y stage 31b movable in the Y direction. This X, Y stage 31a, 3
1b is driven in a horizontal plane in the X and Y directions by a conventional drive mechanism including a pulse motor or the like. The chuck 32 mounted on the Y stage 31b is driven in a vertical direction (Z direction) by a conventional elevating mechanism, and is rotated by a conventional rotating mechanism around a center line passing through the center thereof and parallel to the Z axis. It has become so.
【0013】Yステージ31bの側面には昇降機構34
が固定されている。この昇降機構34には上下方向に昇
降自在な移動カメラ33が保持されている。この移動カ
メラ33は、高倍率部33aと低倍率部33bとから構
成されている。A lifting mechanism 34 is provided on the side of the Y stage 31b.
Has been fixed. The elevating mechanism 34 holds a movable camera 33 that can move up and down in the vertical direction. The moving camera 33 includes a high magnification section 33a and a low magnification section 33b.
【0014】チャック32の側面には、その径方向に水
平に突出する小片35が固定されている。この小片35
は、導電性薄膜、例えばITO(indium tin oxide)薄
膜あるいはクロムを用いて描かれた十字マークの中心に
よって定義されるターゲット35aが表面に形成された
短冊状の透明板からなる。これはカメラ33により検出
する際の基準点として機能する。また、十字状の薄膜の
周辺には、これを覆うように導電性透明薄膜、例えばI
TOの薄膜が配設される。導電性透明薄膜は、静電容量
センサによるZ方向の位置検出を可能とするために配設
されている。A small piece 35 that projects horizontally in the radial direction is fixed to the side surface of the chuck 32. This small piece 35
Is formed of a conductive thin film, for example, an ITO (indium tin oxide) thin film or a strip-shaped transparent plate having a target 35a defined by the center of a cross mark drawn using chromium formed on the surface. This functions as a reference point for detection by the camera 33. Further, a conductive transparent thin film, for example, I
A thin film of TO is provided. The conductive transparent thin film is provided to enable position detection in the Z direction by the capacitance sensor.
【0015】ターゲット35aが形成された小片35
は、チャック32の回転により移動カメラ33の高倍率
部の光軸上に移動し、かつここから退避できるようにな
っている。また、小片35はチャック32に着脱自在に
取付けるように構成することも可能である。Small piece 35 on which target 35a is formed
Is moved on the optical axis of the high magnification portion of the moving camera 33 by the rotation of the chuck 32 and can be retracted therefrom. Further, the small piece 35 may be configured to be detachably attached to the chuck 32.
【0016】また、この発明の要部であるプローブ機構
14は、図1、図2に示すように構成されている。すな
わち、装置本体10の上部にはメインステージ11に対
向してエポキシ系のプリント基板42が固定されてい
る。このプリント基板42の下面には硬質の合成樹脂材
料または金属材料からなる支持ブロック49が固定ねじ
または接着剤によってプリント基板42に対して固定さ
れている。この支持ブロック49は肉厚の矩形枠状に形
成され、中央部の空間部50が形成されていると共に、
下面に係合段部51が形成されている。そして、前記支
持ブロック49に対して前記プローブカード21が支持
された状態で、プリンク基板42に対して着脱可能に取
付けられている。The probe mechanism 14, which is an essential part of the present invention, is configured as shown in FIGS. That is, an epoxy-based printed circuit board 42 is fixed to the upper part of the apparatus main body 10 so as to face the main stage 11. A support block 49 made of a hard synthetic resin material or a metal material is fixed to the lower surface of the printed circuit board 42 with a fixing screw or an adhesive. The support block 49 is formed in a thick rectangular frame shape, and has a central space 50 formed therein.
An engagement step 51 is formed on the lower surface. The probe card 21 is detachably attached to the link substrate 42 while the probe card 21 is supported by the support block 49.
【0017】すなわち、プローブカード21は、可撓性
を有する矩形状の絶縁板状体からなる基板21aにフレ
キシブルプリント回路(FPC)21bを組み合わせた
ものであり、基板21aの長手方向の両端部にはコネク
タ21cが設けられている。このコネクタ21cにはフ
レキシブルプリント回路21bと電気的に接続された複
数のコネクタピン(図示しない)が設けられ、前記プリ
ント基板42と電気的に接続されるようになっている。That is, the probe card 21 is formed by combining a flexible printed circuit (FPC) 21b with a substrate 21a made of a flexible rectangular insulating plate, and is provided at both ends in the longitudinal direction of the substrate 21a. Is provided with a connector 21c. The connector 21c is provided with a plurality of connector pins (not shown) electrically connected to the flexible printed circuit 21b, and is electrically connected to the printed board 42.
【0018】さらに、基板21aの長手方向の中間部に
は接触子配置領域52が設けられ、この接触子配置領域
52には前記半導体ウエハ12の1つのチップに対応し
て同サイズで、同チップの電極パッドと同ピッチに配置
された多数の接触子53が基板21aの下面から突出し
た状態に設けられている。Further, a contact placement area 52 is provided at a longitudinally intermediate portion of the substrate 21a. The contact placement area 52 has the same size and the same size as one chip of the semiconductor wafer 12. A large number of contacts 53 arranged at the same pitch as the electrode pads are provided so as to protrude from the lower surface of the substrate 21a.
【0019】また、前記支持ブロック49の空間部50
には流体チャンバ54が収納されている。この流体チャ
ンバ54は内部に気体または液体を封入した可撓性を有
する袋体によって形成されている。この流体チャンバ5
4の下面には剛性を有する平板状の接触板55が設けら
れている。この接触板55は金属板または硬質合成樹脂
等の剛性を有するベース56とこの下面に設けられた2
層のエラストマ57とからなり、この接触板55が前記
プローブカード21に形成された接触子配置領域52の
裏面に接合している。The space 50 of the support block 49
Houses a fluid chamber 54. The fluid chamber 54 is formed by a flexible bag body in which gas or liquid is sealed. This fluid chamber 5
On the lower surface of 4, a flat contact plate 55 having rigidity is provided. The contact plate 55 includes a base 56 having rigidity such as a metal plate or a hard synthetic resin and a base 56 provided on the lower surface thereof.
The contact plate 55 is joined to the back surface of the contact placement area 52 formed on the probe card 21.
【0020】接触板55を含む流体チャンバ54の周囲
には横方向の膨張を規制するためのガイド部材58が囲
繞して設けられ、この下端部には接触板55の周縁部と
当接して流体チャンバ54の下降ストロークを規制する
ストッパ58aが一体に設けられている。そして、流体
チャンバ54に所定量以上の流体が供給されて加圧され
たとき、膨張してその上面がプリント基板42の下面
に、下面が接触板55を介してプローブカード21の裏
面に圧接するようになっており、流体が排出された内部
が減圧されると、収縮して接触板55がプローブカード
21の裏面と離間するようになっている。A guide member 58 for restricting lateral expansion is provided around the fluid chamber 54 including the contact plate 55, and a lower end of the guide member 58 is in contact with the peripheral edge of the contact plate 55 to be in contact with the fluid. A stopper 58a for regulating the lowering stroke of the chamber 54 is provided integrally. When a predetermined amount or more of fluid is supplied to the fluid chamber 54 and pressurized, the fluid chamber 54 expands and the upper surface thereof comes into pressure contact with the lower surface of the printed circuit board 42 and the lower surface thereof comes into pressure contact with the rear surface of the probe card 21 via the contact plate 55. When the pressure is reduced in the inside from which the fluid is discharged, the contact plate 55 contracts and separates from the back surface of the probe card 21.
【0021】さらに、流体チャンバ54には圧力センサ
59が設けられていると共に、流体供給源(図示しな
い)と接続する流体流入口60および流体流出口61が
設けられている。この流体流入口60および流体流出口
61にはそれぞれ電磁バルブ60a,61aが設けられ
ている。そして、この電磁バルブ60a,61aは圧力
センサ59の圧力検出信号に基づいて制御装置62によ
り開閉制御され、流体チャンバ57の圧力がコントロー
ルされるようになっている。Further, the fluid chamber 54 is provided with a pressure sensor 59 and a fluid inlet 60 and a fluid outlet 61 connected to a fluid supply source (not shown). The fluid inlet 60 and the fluid outlet 61 are provided with electromagnetic valves 60a and 61a, respectively. The electromagnetic valves 60a and 61a are controlled to open and close by a control device 62 based on a pressure detection signal of a pressure sensor 59, so that the pressure of the fluid chamber 57 is controlled.
【0022】例えば、前記制御装置62には圧力センサ
59の圧力検出信号を受信するCPU63およびこのC
PU63からの出力信号によって電磁バルブ60a,6
1aの開閉および開度調整する流量コントローラ64,
65が設けられている。For example, the control unit 62 has a CPU 63 for receiving a pressure detection signal of the pressure sensor 59 and a C
The electromagnetic valves 60a, 60
1a, a flow controller 64 for adjusting the opening / closing and opening degree,
65 are provided.
【0023】このように構成されたプローブカード21
は、基板21aの両端部のコネクタ21cを前記支持ブ
ロック49の下面の係合段部51に嵌合し、支持ブロッ
ク49に対して固定ねじまたは真空吸着等によって位置
決め固定される。同時に、基板21aの長手方向の両端
部のコネクタはプリント基板42とプローブカード21
とが電気的に接続される。The probe card 21 configured as described above
The connectors 21c at both ends of the board 21a are fitted to the engagement step portions 51 on the lower surface of the support block 49, and are positioned and fixed to the support block 49 by fixing screws or vacuum suction. At the same time, the connectors at both ends in the longitudinal direction of the board 21a are connected to the printed board 42 and the probe card 21.
Are electrically connected.
【0024】したがって、プリント基板42に対してプ
ローブカード21が電気的および機械的に接続状態とな
る。なお、図3において、66はプリント基板42の上
部に設けられたコンタクトリングであり、上下に突出す
る導電性ピン67が配置され、プリント基板42と電気
的に接続されており、このコンタクトリング66にはテ
ストヘッド68が載置されている。このテストヘッド6
8はテスタ69に接続されている。そして、テスタ69
は所定の電源電圧や検査パルス信号を半導体ウエハ12
のチップに印加し、チップ側からの出力信号を取り込ん
でチップの良否を判定するようになっている。Accordingly, the probe card 21 is electrically and mechanically connected to the printed circuit board 42. In FIG. 3, reference numeral 66 denotes a contact ring provided on the upper portion of the printed circuit board 42, on which conductive pins 67 projecting up and down are arranged and electrically connected to the printed circuit board 42. Is mounted with a test head 68. This test head 6
8 is connected to a tester 69. And tester 69
Transmits a predetermined power supply voltage and a test pulse signal to the semiconductor wafer 12.
And the output signal from the chip side is taken in to determine the quality of the chip.
【0025】次に、前述のように構成されたプローブ装
置の作用について説明する。まず、ウエハカセット17
の内部の半導体ウエハ12をハンドリングアーム20に
よって把持してメインステージ11の載置台13に受け
渡す。載置台13にはチャック32が設けられ、半導体
ウエハ12をチャッキングした後、公知の手段によって
チャック32をX、Y、θ方向の位置調整し、プローブ
カード21と半導体ウエハ12との平面方向の位置合わ
せを行う。Next, the operation of the probe device configured as described above will be described. First, the wafer cassette 17
Is held by the handling arm 20 and transferred to the mounting table 13 of the main stage 11. The mounting table 13 is provided with a chuck 32, and after chucking the semiconductor wafer 12, the position of the chuck 32 in the X, Y, and θ directions is adjusted by a known means, so that the probe card 21 and the semiconductor wafer 12 in the planar direction are adjusted. Perform positioning.
【0026】この場合、1枚の半導体ウエハ12には例
えば64個の半導体チップが形成されており、プローブ
カード21には1個の半導体チップに対応する接触子配
置領域52が設けられているため、チャック32をX、
Y、θ方向の位置調整し、プローブカード21の接触子
配置領域52と半導体ウエハ12の半導体チップとを位
置決めする。In this case, for example, 64 semiconductor chips are formed on one semiconductor wafer 12, and the probe card 21 is provided with the contact arrangement area 52 corresponding to one semiconductor chip. , The chuck 32 is X,
The positions in the Y and θ directions are adjusted, and the contact placement area 52 of the probe card 21 and the semiconductor chip of the semiconductor wafer 12 are positioned.
【0027】一方、プローブカード21の裏面側に設け
られた流体チャンバ54が減圧状態にあっては、図2
(a)に示すように、流体チャンバ54が収縮して接触
板55がプローブカード21の裏面から離間した状態に
あるが、流体チャンバ54に所定量の流体が供給される
と、図2(b)に示すように、膨張してプローブカード
21を接触板55を介して裏面側から弾性的に押圧し、
プローブカード21の接触子配置領域52が下方へ突出
した状態となる。On the other hand, when the fluid chamber 54 provided on the back side of the probe card 21 is in a reduced pressure state, FIG.
As shown in FIG. 2A, the fluid chamber 54 contracts and the contact plate 55 is separated from the back surface of the probe card 21, but when a predetermined amount of fluid is supplied to the fluid chamber 54, FIG. ), The probe card 21 expands and elastically presses the probe card 21 from the back side via the contact plate 55,
The contact placement area 52 of the probe card 21 projects downward.
【0028】次に、載置台13をZ方向、つまり上昇さ
せると、半導体ウエハ12の半導体チップに形成された
電極パッドがプローブカード21の接触子配置領域52
に設けられた接触子53に接触する。すなわち、載置台
13の上昇によって半導体ウエハ12の電極パッドがプ
ローブカード21の接触子53と弾性的に圧接状態とな
り、半導体ウエハ12の各電極パッドは接触子53を介
してプローブカード21に電気的に接続される。Next, when the mounting table 13 is raised in the Z direction, that is, when the mounting table 13 is lifted, the electrode pads formed on the semiconductor chips of the semiconductor wafer 12 are brought into contact with the contact placement area 52 of the probe card 21.
Contacts the contact 53 provided in the contact. That is, as the mounting table 13 is raised, the electrode pads of the semiconductor wafer 12 are elastically pressed against the contacts 53 of the probe card 21, and each electrode pad of the semiconductor wafer 12 is electrically connected to the probe card 21 via the contacts 53. Connected to.
【0029】したがって、半導体ウエハ12はプローブ
カード21からテストヘッド68を介してテスタ69に
電気的に導通状態となり、テストヘッド68は所定の電
圧や検査信号を半導体ウエハ12の半導体チップに与
え、半導体チップ側からの出力信号を取り込んでチップ
の良否を判定する。Accordingly, the semiconductor wafer 12 is electrically connected to the tester 69 from the probe card 21 via the test head 68, and the test head 68 applies a predetermined voltage and a test signal to the semiconductor chips of the semiconductor wafer 12, and The output signal from the chip is taken in to determine the quality of the chip.
【0030】このようにプローブカード21の接触子配
置領域52の裏面側を接触板55を介して流体チャンバ
54によって押圧することにより、接触子配置領域52
と半導体ウエハ12との平行度を保つことができる。さ
らに、プローブカード21が可撓性を有し、その接触子
配置領域52の裏面側から流体チャンバ54によって接
触子配置領域52にバックアップを付与することによ
り、半導体ウエハ12の接触パッドと接触子53とが接
触したとき、その接触部に弾性的に接触圧を付与するこ
とができる。この結果、半導体ウエハ12の接触パッド
に多少の凹凸が存在しても、両者がフィットして接触パ
ッドと接触子53とが確実に接触して電気的に導通状態
となるため、精度の高い測定を行うことができる。By pressing the back side of the contact placement area 52 of the probe card 21 by the fluid chamber 54 via the contact plate 55 in this manner, the contact placement area 52 is pressed.
And the semiconductor wafer 12 can be kept parallel. Further, the probe card 21 is flexible, and the contact chamber 52 is backed up by the fluid chamber 54 from the back side of the contact chamber 52 so that the contact pads of the semiconductor wafer 12 and the contact pads 53 are provided. When contact is made, a contact pressure can be elastically applied to the contact portion. As a result, even if the contact pad of the semiconductor wafer 12 has some unevenness, the two are fitted and the contact pad and the contact 53 are surely brought into contact with each other to be in an electrically conductive state. It can be performed.
【0031】また、流体チャンバ54の内部圧力は圧力
センサ59によって常時検出され、CPU63に検出信
号を送信している。したがって、内部圧力が低下した場
合、CPU63から流量コントローラ64に開弁指令信
号を出力し、流量コントローラ64によって電磁バルブ
60aを開弁制御することにより、流体チャンバ54に
流体を供給して内部圧力を上昇させることができる。The pressure inside the fluid chamber 54 is constantly detected by the pressure sensor 59, and a detection signal is transmitted to the CPU 63. Therefore, when the internal pressure decreases, the CPU 63 outputs a valve opening command signal to the flow rate controller 64, and the flow rate controller 64 controls the opening of the electromagnetic valve 60a, thereby supplying fluid to the fluid chamber 54 and reducing the internal pressure. Can be raised.
【0032】また、周囲温度の上昇等の何等かの影響に
よって流体チャンバ54の内部圧力が上昇した場合、圧
力センサ59がこれを検出し、CPU63に検出信号を
送信することにより、CPU63から流量コントローラ
65に開弁指令信号を出力し、流量コントローラ65に
よって電磁バルブ61aを開弁制御することにより、流
体チャンバ54の流体を排出して内部圧力を低下させる
ことができる。When the internal pressure of the fluid chamber 54 increases due to some influence such as an increase in the ambient temperature, the pressure sensor 59 detects this and transmits a detection signal to the CPU 63 so that the CPU 63 By outputting a valve opening command signal to the valve 65 and controlling the electromagnetic valve 61 a to be opened by the flow controller 65, the fluid in the fluid chamber 54 can be discharged and the internal pressure can be reduced.
【0033】さらに、接触板55を含む流体チャンバ5
4はガイド部材58によって囲繞され、その下端部にス
トッパ58aが設けられているため、接触板55がスト
ッパ58aに当接した時点で電磁バルブ60a,61a
を閉弁することにより、流体チャンバ54の内圧を一定
に保つことができ、またストッパ58aによって流体チ
ャンバ54の下降ストロークを規制することができるた
め、プローブカード21を過剰に押圧して破損させるこ
とを未然に防止できる。Further, the fluid chamber 5 including the contact plate 55
4 is surrounded by a guide member 58 and provided with a stopper 58a at the lower end thereof, so that the electromagnetic valves 60a and 61a are provided when the contact plate 55 contacts the stopper 58a.
By closing the valve, the internal pressure of the fluid chamber 54 can be kept constant, and the lowering stroke of the fluid chamber 54 can be regulated by the stopper 58a. Can be prevented beforehand.
【0034】なお、前記一実施例においては、プローブ
カード21に、半導体ウエハ12に設けられた例えば6
4個の半導体チップのうち、1個の半導体チップに対応
する1個の測定チップを接触子配置領域52に設け、チ
ャック32をX、Y、θ方向の位置調整し、プローブカ
ード21の測定チップと半導体ウエハ12の半導体チッ
プとを位置決めするようにしたが、プローブカード21
に1枚の半導体ウエハ12に形成された例えば64個の
半導体チップに対応する64個の測定チップを接触子配
置領域52に設け、64個の半導体チップを同時に、ま
たは1個もしくは複数個ずつ逐次測定するようにしても
よい。In the above-described embodiment, the probe card 21 has, for example, six
Of the four semiconductor chips, one measuring chip corresponding to one semiconductor chip is provided in the contact placement area 52, the position of the chuck 32 is adjusted in the X, Y, and θ directions, and the measuring chip of the probe card 21 is adjusted. And the semiconductor chips of the semiconductor wafer 12 are positioned.
For example, 64 measuring chips corresponding to, for example, 64 semiconductor chips formed on one semiconductor wafer 12 are provided in the contact placement area 52, and 64 semiconductor chips are simultaneously or one by one or more. You may make it measure.
【0035】このようにプローブカード21に測定チッ
プを設けるには、図5(a)に示すように、半導体チッ
プと同一サイズの測定チップパターン70を設け、この
測定チップパターン70の四辺に半導体ウエハ12の電
極パッドに対応してバンプ71を設け、これらバンプ7
1に電力線や信号線としての配線72を接続する必要が
ある。ところで、プローブカード21に複数の測定チッ
プを設ける、マルチ測定プローブカードとして例えば、
4マルチの場合には図5(b)に示すパターンとなり、
8マルチの場合には図5(c)に示すパターンとなる。In order to provide a measurement chip on the probe card 21 as described above, a measurement chip pattern 70 having the same size as a semiconductor chip is provided as shown in FIG. Bumps 71 are provided corresponding to the twelve electrode pads.
1, it is necessary to connect a wiring 72 as a power line or a signal line. By the way, a probe card 21 is provided with a plurality of measurement chips.
In the case of 4 multis, the pattern shown in FIG.
In the case of 8 multis, the pattern shown in FIG.
【0036】したがって、4マルチの場合も、8マルチ
の場合も、パターンの外周縁部に位置するバンプ71か
ら配線72を放射状に引き出すことはスペース的に問題
とならないが、4マルチの場合は、測定チップパターン
71相互が隣り合う隣接ライン73の部分はバンプ7
1,71間に1本の配線72を必要とし、8マルチの場
合は、測定チップパターン71相互が隣り合う隣接ライ
ン73の部分はバンプ71,71間に3本の配線72を
必要となる。Therefore, in the case of the 4-multi or 8-multi, it is not a problem in terms of space to radially pull out the wiring 72 from the bump 71 located at the outer peripheral portion of the pattern. The adjacent lines 73 where the measurement chip patterns 71 are adjacent to each other are bumps 7
One wiring 72 is required between the bumps 71 and 71. In the case of 8-multi, the portion of the adjacent line 73 where the measurement chip patterns 71 are adjacent to each other requires three wirings 72 between the bumps 71 and 71.
【0037】しかし、半導体ウエハ12の半導体チップ
の高密度化に伴って電極パッドが密集しており、それに
伴って測定チップパターン70のバンプ71相互間の間
隙も極狭くなってきている。高密度の測定チップパター
ン70においては、図5(d)で示すように、バンプ7
1の一辺の長さLは、例えば100μm前後の正方形で
あり、バンプ71相互間の間隙Gは50〜70μm前後
である。一方、配線72はパターンで形成されるが、そ
の幅Wは16μm前後の極細いものであるが、それでも
バンプ71相互間の50〜70μmの間隙Gに通すには
2本が限度であり、3本は不可能である。しかも、配線
72には電力線と信号線があり、電力線は電流量が大き
くなると、太く(断面積を大きく)する必要があり、ま
た、信号線は細くてもよいが、信号線の両側にはそれよ
り太いグランドラインを通すことが望まれるなどの種々
の問題があり、マルチパターンの設計、製造に限度があ
った。However, with the increase in the density of the semiconductor chips on the semiconductor wafer 12, the electrode pads are densely packed, and the gap between the bumps 71 of the measurement chip pattern 70 is becoming extremely narrow. In the high-density measurement chip pattern 70, as shown in FIG.
The length L of one side is, for example, a square of about 100 μm, and the gap G between the bumps 71 is about 50 to 70 μm. On the other hand, the wiring 72 is formed in a pattern, and its width W is as thin as about 16 μm. However, two wires are limited to pass through the gap G of 50 to 70 μm between the bumps 71. Is impossible. In addition, there are a power line and a signal line in the wiring 72, and the power line needs to be thicker (larger cross-sectional area) as the amount of current increases, and the signal line may be thinner. There are various problems such as the desire to pass a thicker ground line, and the design and manufacture of multi-patterns are limited.
【0038】そこで、この発明においては、図5(e)
に示すようにプローブカード21に複数の測定チップパ
ターン73を千鳥状に連続的に配置したことにある。こ
のように測定チップパターン73を千鳥状に連続的に配
置することによって、図5(b)(c)に示すような隣
接ライン73が存在しない。しかも、測定チップパター
ン73相互間には測定チップパターン73と同一サイズ
の配線スペース74が形成される。したがって、各測定
チップパターン73の外周縁部に設けられたバンプ71
から配線72を放射状に引き出すことができ、バンプ7
1相互間の狭い間隙に配線72を通す必要がなく、配線
が容易となる。この結果、電力線は、太く(断面積を大
きく)して電流量を大きくすることができ、また、信号
線の両側にそれより太いグランドラインを通すことがで
きることになる。したがって、マルチパターンのプロー
ブカードの設計、製造が容易化を図ることができ、コス
トダウンを図ることができる。Therefore, in the present invention, FIG.
As shown in FIG. 7, a plurality of measurement chip patterns 73 are continuously arranged in a staggered manner on the probe card 21. By arranging the measurement chip patterns 73 continuously in a staggered manner, there is no adjacent line 73 as shown in FIGS. 5B and 5C. Moreover, a wiring space 74 having the same size as the measurement chip pattern 73 is formed between the measurement chip patterns 73. Therefore, the bumps 71 provided on the outer peripheral edge of each measurement chip pattern 73
The wiring 72 can be drawn radially from the
There is no need to pass the wiring 72 through a narrow gap between the wirings 1, thereby facilitating wiring. As a result, the power line can be made thicker (larger cross-sectional area) to increase the current amount, and a thicker ground line can be passed on both sides of the signal line. Therefore, the design and manufacture of the multi-pattern probe card can be facilitated, and the cost can be reduced.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、可撓性を有するプローブカードに接触子を設けるこ
とにより、半導体デバイスの微細化に伴って電極パッド
のサイズが微細化し、その間隔も高密度化されてきてい
ても、その電極パッドに対応してプローブカードに接触
子を配置することができる。As described above, according to the present invention, by providing the contacts on the flexible probe card, the size of the electrode pads is reduced along with the miniaturization of the semiconductor device, and the space between the electrode pads is reduced. Even if the density is increased, the contacts can be arranged on the probe card corresponding to the electrode pads.
【0040】さらに、可撓性を有するプローブカードの
裏面側から流体チャンバによって接触子配置領域にバッ
クアップを付与することにより、被検査体の接触パッド
と接触子とが接触したとき、その接触部に弾性的に接触
圧を付与することができる。この結果、被検査体の接触
パッドに多少の凹凸が存在しても、両者がフィットして
接触パッドと接触子とが確実に接触して電気的に導通状
態となるため、精度の高い測定を行うことができるとい
う効果を奏する。Further, by providing a back-up to the contact arrangement region by the fluid chamber from the back side of the flexible probe card, when the contact pad of the test object comes into contact with the contact, the contact portion is provided. The contact pressure can be elastically applied. As a result, even if there is some unevenness in the contact pad of the test object, the two fit together and the contact pad and the contact are surely in contact with each other to be in an electrically conductive state. This has the effect that it can be performed.
【図1】この発明の第1の実施例を示すプローブ装置の
要部の縦断正面図。FIG. 1 is a longitudinal sectional front view of a main part of a probe device showing a first embodiment of the present invention.
【図2】同実施例のプローブ装置の作用説明図。FIG. 2 is an operation explanatory view of the probe device of the embodiment.
【図3】同実施例のプローブ装置の全体の概略的構成
図。FIG. 3 is an overall schematic configuration diagram of the probe device of the embodiment.
【図4】同実施例の載置台の斜視図。FIG. 4 is a perspective view of the mounting table of the embodiment.
【図5】この発明の変形例を示す測定チップパターンの
説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of a measurement chip pattern showing a modification of the present invention.
10…装置本体、12…半導体ウエハ(被検査体)、1
3…載置台、21…プローブカード、44…プリント基
板、52…接触子配置領域、53…接触子、54…流体
チャンバ、62…制御装置。10: apparatus main body, 12: semiconductor wafer (inspection object), 1
3 mounting table, 21 probe card, 44 printed circuit board, 52 contact placement area, 53 contact, 54 fluid chamber, 62 control device.
Claims (3)
本体と、 この装置本体に設けられ前記載置台に載置された被検査
体に対向するプリント基板と、 このプリント基板の配線層に両端部が電気的に接続さ
れ、中間部に前記被検査体の電極パッドに接触する接触
子を配置した接触子配置領域を備えた可撓性を有するプ
ローブカードと、 このプローブカードの接触子配置領域の裏面側に設けら
れると共に流体供給源に接続され、前記被検査体の接触
パッドと接触子とが接触したとき、その接触部に接触圧
を付与するための膨張・収縮自在な流体チャンバと、 この流体チャンバの圧力を検出し流体供給量を制御して
流体チャンバの内圧を制御する制御装置と、 を具備したことを特徴とするプローブ装置。An apparatus main body having a mounting table on which an object to be inspected is mounted, a printed circuit board provided in the apparatus main body and facing the object to be inspected mounted on the mounting table, and wiring of the printed circuit board A flexible probe card having both ends electrically connected to the layer, and a contact placement area in which a contact for contacting the electrode pad of the device under test is disposed at an intermediate portion; An inflatable / contractible fluid that is provided on the back side of the probe placement area and is connected to a fluid supply source and applies a contact pressure to the contact portion when the contact pad of the test object comes into contact with the contact. A probe device comprising: a chamber; and a control device that detects a pressure in the fluid chamber and controls a fluid supply amount to control an internal pressure of the fluid chamber.
可能にガイド部材によって案内され、このガイド部材に
は流体チャンバの下降ストロークを規制するストッパが
設けられていることを特徴とする請求項1記載のプロー
ブ装置。2. The fluid chamber is guided by a guide member so as to be able to expand and contract in a vertical direction, and the guide member is provided with a stopper for regulating a downward stroke of the fluid chamber. A probe device as described.
る接触板を有しており、この接触板を介してプローブカ
ードの接触子配置領域の裏面側を押圧していることを特
徴とする請求項1または2記載のプローブ装置。3. The fluid chamber has a rigid contact plate on the lower surface thereof, and presses the back surface of the contact arrangement area of the probe card via the contact plate. Item 3. The probe device according to item 1 or 2.
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