(57)【要約】【課題】  上下可動式プローブカード、試験方法及び試験装置に関し、簡単な機構により不具合のあるプローブ針のコンタクトによるテストパッドの損傷を回避する。【解決手段】  測定対象物に設けたパッドに対応する数の１組のプローブ針群と、前記１組のプローブ針群を支持する支持ブロックと、複数の前記支持ブロックを上下動可能に装着する支持部材と、前記支持部材を固着する基盤とを有する上下可動式プローブカードの前記各支持ブロックを、前記支持部材に対してばね部材と係合部材を有する上下動機構を介して装着する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に設けたパッドに対応する数の１組のプローブ針群と、
前記１組のプローブ針群を支持する支持ブロックと、
複数の前記支持ブロックを上下動可能に装着する支持部材と、
前記支持部材を固着する基盤と
を有する上下可動式プローブカードであって、
前記各支持ブロックは、前記支持部材に対してばね部材と係合部材を有する上下動機構を介して装着されている上下可動式プローブカード。
【請求項２】
前記プローブ針群を構成する各プローブ針が、カンチレバー型のプローブ針からなる請求項１に記載の上下可動式プローブカード。
【請求項３】
前記プローブ針群を構成する各プローブ針が、垂直プロービング型のプローブ針からなる請求項１に記載の上下可動式プローブカード。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の上下可動式プローブカードを用いた試験方法であって、前記複数の支持ブロックの内の不具合のあるプローブ針群を有する支持ブロックに対して、前記上下動機構の係合部材の係合を解除して前記不具合のあるプローブ針群を有する支持ブロックのみを選択的に上方に退避させた状態で前記測定対象物の測定を行う試験方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の上下可動式プローブカードを搭載した試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は上下可動式プローブカード、試験方法及び試験装置に関するものであり、例えば、夫々１組のプローブ針群を備えた複数の支持ブロックにより複数の被検査対象物を同時に試験測定する際の不具合のある支持ブロックの退避機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置の製造工程においては、半導体ウェーハに多数の集積回路装置、即ち、半導体チップを形成したのち、ウェーハ状態で各半導体チップに対する第一次の電気的特性試験を行い、良品と不良品の選別を行っている。次いで、半導体ウェーハを半導体チップにダイシングして、選別試験、即ち、プロービング試験で良品と判定された半導体チップのみを取り出してパッケージ化している。
【０００３】
近年の半導体集積回路装置の集積度の向上に伴って、半導体ウェーハ状態でのプロービング試験に要する時間が増大する傾向にある。そこで、プロービング試験では、プローブカード上に搭載されている複数チップ用のプローブ針対を備えた支持ブロックを半導体ウェーハに形成した複数のチップに対して一括でコンタクトすることで試験を実施している（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
図８は、現在使用している一括コンタクト型プローブカードの構成説明図であり、図８（ａ）は概略的平面図であり、図８（ｂ）は一部透視側面図である。ここでは、基盤に２個の支持ブロックを搭載したプローブカードとして説明するが、４個搭載型、８個搭載型、１６個搭載型等の多数のタイプがあるが、基本的関係はみな同様である。
【０００５】
図に示すように、プローブカード６０は、２組のプローブ針群を構成するプローブ針６３,６４を植設した支持ブロック６２が基盤６１上に固定された構造になっている。半導体ウェーハとのコンタクトの際には、プローブ装置内に設けられたウェーハステージのアップ／ダウンにより、接触状態或いは非接触状態の選択がなされている。この際、各プローブ針は、概ね同等の圧力によって半導体チップとコンタクトされる。
【０００６】
プローブ針は簡単な構造で基盤に固定されているため、ウェーハステージからの応力以外で可動することは不可能であり、プローブ針が半導体ウェーハとコンタクトする場合は、いかなる状態であっても全てのプローブ針に対して一律の応力で接触することになる。
【０００７】
このような一括試験では、プローブカード上に搭載された複数チップ分のプローブ針群の一つが正常な測定ができなくなるケースが発生した場合、不良プローブ針群がコンタクトしたチップは不良チップと判定されることになり、製造歩留まりの低下の原因となる。
【０００８】
この時、不良になったプローブ針群をコンタクト対象物から外せば良いが、プローブ針とプローブカードは支持ブロックを介して固定されている構造であるので、不良プローブ針群のみをコンタクト対象から外すことができない。
【０００９】
そのため、電気的にはテスターの制御により試験対象から外していた。試験対象から外した半導体チップに対して、改めて良品プローブ針群をコンタクトされて再試験を行って良品チップ／不良品チップの判定を行っている。
【００１０】
なお、支持ブロックをチップ毎の支持ブロックとし、複数のチップに対して一括してコンタクトすることも提案されている。この場合、支持ブロックの一つが半導体ウェーハの周辺部に必然的形成される未製品チップにコンタクトする場合がある。
【００１１】
このような周辺部に形成される未製品チップは、通常の製品チップとは、パッド等の凹凸状況が異なっているので、コンタクトに際してプローブ針が損傷する恐れがある。そこで、各支持ブロック毎に、電磁コイルや真空吸引等の上下動機構を設けて製品チップにのみコンタクトすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−２７０２６８号公報
【特許文献２】特開２００４−１５６９７６号公報
【特許文献３】特開２００９−１５０７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述のように、テスターの電気的な制御により不良プローブ針群による測定結果を排除しても、当該半導体チップに対しては無駄なコンタクトを行うことになる。その結果、半導体チップ上に配置されているテストパッドに与えるダメージが大きくなり、プローブ針の接触回数に制限のある製品チップに対しては再試験が不可能になるという問題がある。
【００１４】
このような再試験の問題を回避するためには、不具合のあるプローブ針群があるプローブカードをプローブカード毎修理する必要があり、その間に測定を行うことができなくなるという問題がある。また、不良支持ブロックの影響で相関確認などの製品立ち上げ作業の遅延を引き起こし、効率的な立ち上げが行えなくなる問題が発生する。
【００１５】
一方、各支持ブロックに上下動機構を設けたプローブカードの場合には、支持ブロックの不良は問題にしておらず、未製品チップとの接触によるプローブ針の損傷を問題にしている。
【００１６】
したがって、上下同機構は、チップの配置状況を常に監視する必要があるとともに、状況に応じて随時所定の支持ブロックを退避させたり、コンタクトさせたりする必要がある。そのため、上下動機構が複雑になるとともにその制御が複雑化するという問題がある。
【００１７】
したがって、本発明は、簡単な機構により不具合のあるプローブ針のコンタクトによるテストパッドの損傷を回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
開示する一観点からは、測定対象物に設けたパッドに対応する数の１組のプローブ針群と、前記１組のプローブ針群を支持する支持ブロックと、複数の前記支持ブロックを上下動可能に装着する支持部材と、前記支持部材を固着する基盤とを有する上下可動式プローブカードであって、前記各支持ブロックは、前記支持部材に対してばね部材と係合部材を有する上下動機構を介して装着されている上下可動式プローブカードが提供される。
【００１９】
また、開示する別の観点からは、上述の上下可動式プローブカードを用いた試験方法であって、前記複数の支持ブロックの内の不具合のあるプローブ針群を有する支持ブロックに対して、前記上下動機構の係合部材の係合を解除して前記不具合のあるプローブ針群を有する支持ブロックのみを選択的に上方に退避させた状態で前記測定対象物の測定を行う試験方法が提供される。
【００２０】
さらに、開示する別の観点からは、上述の上下可動式プローブカードを搭載した試験装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
開示の上下可動式プローブカード、試験方法及び試験装置によれば、簡単な機構により不良支持ブロックのコンタクトによるテストパッドの損傷を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態の上下可動式プローブカードの構成説明図である。
【図２】本発明の実施例１の上下可動式プローブカードの概念的構造説明図である。
【図３】本発明の実施例１の上下可動式プローブカードの測定時の状態の説明図である。
【図４】本発明の実施例１の上下可動式プローブカードを搭載した試験装置の説明図である。
【図５】試験装置の試験中の説明図である。
【図６】本発明の実施例２の上下可動式プローブカードの概念的構造説明図である。
【図７】本発明の実施例２の上下可動式プローブカードの測定時の状態の説明図である。
【図８】従来のプローブカードの概念的構造説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
ここで、図１を参照して、本発明の実施の形態の上下可動式プローブカードを説明する。図１は、本発明の実施の形態の上下可動式プローブカードの構成説明図であり、図１（ａ）は全てが正常な場合の概略的断面図である、図１（ｂ）は一方の支持ブロックに支持されたプローブ針群が不良の場合の概略的構成図である。
【００２４】
図に示すように複数のプローブ針３１，３２を植設した複数の支持ブロック２１，２２は上下動機構６を備えた支持部材４を介して、プリント回路基板からなる円盤状の基盤１に取り付けられている。なお、図ではプローブ針群は４×４の１６ピンで構成されているが、ピン数は任意であり、また、支持ブロックの数は４個、８個、１６個、２４個、３２個等であっても良い。
【００２５】
また、図においてはペリフェラル型電極を有する試験対象デバイスに対応するものであるが、エリアアレイ型電極を有する試験対象デバイスに対応するように、プローブ針の配置と支持ブロックの構造を変更しても良い。また、試験対象物は半導体集積回路装置に限られるものではなく、各種の電子デバイスに適用されるものである。
【００２６】
支持部材４はその周辺部を利用して基盤１に取り付ける板部材５と、矩形の支持ブロック２１，２２の四隅に対応する位置に設けた８個の上下動機構６を備えている。上下動機構６は貫通孔９と係合部８を有する筒状部７と、ばね押さえ部１１及び可撓性係合部材１２を備え且つ一端が支持ブロック２１，２２に植設された支柱１０とばね１５とによりなる。可撓性係合部材１２は、操作棹１３と係合部１４とからなる。
【００２７】
図１（ｂ）の左図に示すように、支柱１０を押し込んで係合部１４と係合部８とを係合させると、ばね１５の伸長力により、支持ブロック２１，２２は図において下方に押しだされ、各プローブ針３１，３２は試験対象デバイスに当接可能な状態となる。
【００２８】
一方、図１（ｂ）の右図に示すように、支柱１０をさらに押し込んで係合状態を一時的に解除するとともに操作棹１３を支柱１０側に倒した状態で上方に持ち上げると、係合部１４は係合部８より上の位置になり係合状態が最終的に解除される。係合状態が解除されると、ばね１５の伸長力により支持ブロック２１，２２は上に持ち上げられ板部材５に密着することになる。その結果、各プローブ針３１，３２は試験対象デバイスに当接不可能な状態となる。
【００２９】
したがって、一方の支持ブロック２１，２２に植設したプローブ針３１，３２の一方に不具合があった場合には、測定開始前に可撓性係合部材１２により不具合のある支持ブロック２２の係合状態を解除して測定を行えば良い。
【００３０】
この場合、係合状態を一度の機械的操作で解除するだけで、その他の制御機構は全く不要となるので、非常に簡単な機構によって、不具合のあるプローブ針３２と試験対象デバイスのパッドとの接触を確実に回避することができる。また、試験対象デバイスのパッドに当接させるプローブ針３１も最初の機械的操作で係合状態とするだけで確実な試験側を行うことが可能になる。
【００３１】
したがって、本発明の実施の形態の上下可動式プローブカードは、測定開始前にプローブ針の良不良によって係合機構を操作して係合状態／解除状態に設定するだけで、試験対象デバイスのパッドとの不所望な接触を回避した状態で試験を行うことが可能となる。
【００３２】
その結果、不良支持ブロックが存在しても、試験対象デバイスにダメージを与えることなく試験測定を行うことが可能になり、不良支持ブロックの影響で相関確認などの製品立ち上げ作業の遅延を引き起こすことがなく、効率的な立ち上げが可能になる。
【００３３】
なお、上述の特許文献３に記載された機構でも不良プローブ針を備えた支持ブロックの退避は可能であるが、測定中、常時、電磁コイル或いは空気圧等を管理する必要があり、断線や空気漏れがあった場合には所期の作用が得られなくなる。
【実施例１】
【００３４】
次に、図２乃至図５を参照して、本発明の実施例１の上下可動式プローブカードを説明する。図２は、本発明の実施例１の上下可動式プローブカードの概略部材構成説明図であり、図２（ａ）は概略的平面図であり、図２（ｂ）は一部透視側面図である。
【００３５】
図に示すようにカンチレバータイプの複数のプローブ針２３１，２３２を植設した複数の支持ブロック２２１，２２２は上下動機構２６を備えた支持部材２４を介して、プリント回路基板からなる円盤状の基盤２１に取り付けられている。なお、図では横方向のプローブ針群は２本ずつ重なっているが、実際には所定ピッチ分だけずれている。
【００３６】
支持部材２４はその周辺部を利用して基盤２１に取り付ける板部材２５と、矩形の支持ブロック２２１，２２２の四隅に対応する位置に設けた８個の上下動機構２６を備えている。上下動機構２６は貫通孔２９と係合部２８を有する筒状部２７と、ばね押さえ部材３１及び可撓性係合部材３２を備え且つ一端が支持ブロック２２１，２２２に植設された支柱３０とばね３５とによりなる。可撓性係合部材３２は、操作棹３３と係合部３４とからなる。
【００３７】
図３（ａ）はプローブ針の状態が正常な場合の一部透視側面図であり、支柱３０を押し込んで係合部３４と係合部２８とを係合させて、ばね３５の伸長力により、支持ブロック２２１，２２２を図において下方に押しだす。その結果、支持ブロック２２１，２２２の底面は板部材２５から１．０ｍｍ程度浮き上がって、プローブ針２３１，２３２は試験対象デバイスに当接可能な状態となる。
【００３８】
一方、図３（ｂ）に示すように、右側のプローブ針２３２に不具合がある場合には、４つの支柱３０をさらに押し込んで係合状態を一時的に解除するとともに操作棹３３を支柱３０側に倒した状態で上方に持ち上げて、係合状態を最終的に解除する。係合状態が解除されると、ばね３５の伸長力により支持ブロック２２１，２２２は上に持ち上げられ板部材２５に密着することになる。その結果、各プローブ針２３１，２３２は試験対象デバイスに当接不可能な状態となる。
【００３９】
図４は、本発明の実施例１の上下可動式プローブカードを搭載した試験装置の説明図であり、図４（ａ）は、斜視図であり、図４（ｂ）は、プローブカードの取り付け状態を示す斜視図である。図に示すように、試験装置、即ち、プローバ４０は、プローバ本体部４１と、プローバ本体部４１に対して開閉自在に取り付けられたテストヘッド４２とからなる。
【００４０】
テストヘッド４２にはパフォーマンスボード４４が装着され、テストヘッド４２に設けられたコンタクトピン（４３）がパフォーマンスボード４４に当接する。一方、プローバ本体部４１にはフロックリング４６が設けられ、このフロックリング４６に本発明の実施例１の上下可動式プローブカード２０が装着され、フロックリング４６に設けたコンタクトピン（４７）が上下可動式プローブカード２０に当接する。
【００４１】
プローバ本体部４１内にはｘ−ｙ方向に移動可能なワークユニット４８が収容されており、このワークユニット４８の上部には、ｚ方向に移動可能なステージを備えたワークサブユニット４９が設けられている。このステージ上に試験対象物である半導体ウェーハ５０を載置し、試験時にはステージをｚ方向に上昇させて半導体ウェーハ５０に設けたパッドと上下可動式プローブカード２０に設けたプローブ針（２３１，２３２）とを当接させる。
【００４２】
図５は、試験装置の試験中の説明図であり、図５（ａ）は試験中の斜視図であり、また、図５（ｂ）は試験中の各部材の接続状態の説明図である。図５（ａ）に示すように、試験を行う際には、テストヘッド４２を閉じてパフォーマンスボード４４をフロックリング４６に当接させる。
【００４３】
図５（ｂ）に示すように、試験中は、テストヘッド４２に設けられたコンタクトピン４３がパフォーマンスボード４４に当接し、パフォーマンスボード４４に設けたコンタクトピン４５がフロックリング４６に当接する。また、フロックリング４６に設けたコンタクトピン４７が上下可動式プローブカード２０に当接し、上下可動式プローブカード２０に設けたプローブ針２３１，２３２が半導体ウェーハ５０に設けたパッドと当接する。テスターからの電気信号は上述の接続関係を介して半導体ウェーハ５０に入力されて測定が行われる。
【００４４】
この時、上下可動式プローブカード２０をプローバ本体部４１に装着する前に、上下可動プローバ２０に設けたプローブ針２３１，２３２  の状態を把握し、不具合のあるプローブ針が植設された支持ブロックの機械的な係合機構を解除して退避状態としておく。
【００４５】
このように、本発明の実施例１においては、不具合のあるプローブ針が植設された支持ブロックは機械的な係合機構を解除して退避状態とし、正常なプローブ針が植設された支持ブロックは機械的な係合機構により常に係合状態を保ったままの状態にしている。
【００４６】
したがって、いずれの状態に設定しても、プローバ本体部４１に装着する前に機械的な係合機構を一度操作するだけであるので、退避動作が非常に簡素化される。その結果、退避状態或いは当接状態を保つために、外部から電力を供給して電磁コイルを選択的に作動させる必要もないし、或いは、真空ポンプや油圧機構を動作させて吸引状態或いは押圧状態を選択的に制御する必要もない。
【実施例２】
【００４７】
次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施例２の上下可動式プローブカードを説明する。図６は、本発明の実施例２の上下可動式プローブカードの構成説明図であり、図６（ａ）は概略的平面図であり、図６（ｂ）は一部透視側面図である。
【００４８】
図に示すように垂直プロービング型の複数のプローブ針３８１，３８２を植設した複数の支持ブロック３７１，３７２は上下動機構２６を備えた支持部材２４を介して、プリント回路基板からなる円盤状の基盤２１に取り付けられている。また、各プローブ針３８１，３８２は、ワイヤー３９１，３９２を介して基盤２１に設けられた電極と接続されている。このワイヤー３９１，３９２は、どのようなものでも良いが、隣接するワイヤー間のクロストークを防止するために同軸構造のワイヤーが望ましい。
【００４９】
支持部材２４はその周辺部を利用して基盤２１に取り付ける板部材２５と、矩形の支持ブロック２２１，２２２の四隅に対応する位置に設けた８個の上下動機構２６を備えている。上下動機構２６は上記の実施例１と同様であり、貫通孔２９と係合部２８を有する筒状部２７と、ばね押さえ部３１及び可撓性係合部材３２を備え且つ一端が支持ブロック３７１，３７２に植設された支柱３０とばね３５とによりなる。また、可撓性係合部材３２は、操作棹３３と係合部３４とからなる。
【００５０】
図７（ａ）はプローブ針の状態が正常な場合の一部透視側面図であり、支柱３０を押し込んで係合部３４と係合部２８とを係合させばね３５の伸長力により、支持ブロック３７１，３７２を図において下方に押しだす。その結果、支持ブロック３７１，３７２の底面は板部材２５から１．０ｍｍ程度浮き上がって、プローブ針３８１，３８２は試験対象デバイスに当接可能な状態となる。
【００５１】
一方、図７（ｂ）に示すように、右側のプローブ針３８２に不具合がある場合には、４つの支柱３０をさらに押し込んで係合状態を一時的に解除するとともに操作棹３３を支柱３０側に倒した状態で上方に持ち上げて、係合状態を最終的に解除する。係合状態が解除されると、ばね３５の伸長力により支持ブロック３７１，３７２は上に持ち上げられ板部材２５に密着することになる。その結果、各プローブ針３８１，３８２は試験対象デバイスに当接不可能な状態となる。
【００５２】
この本発明の実施例２においては、プローブ針として垂直プロービング型のプローブ針を用いているので、より集積度の高い多ピンタイプのプローブカードに好適である。また、図においては、ペリフェラル電極タイプのチップに対する植設構造であるが、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）のようなエリアアレイ電極タイプのチップに対するプローブカードにも好適である。
【００５３】
また、この本発明の実施例の上下可動式プローブカード３６を搭載したプローバの構成は、図４及び図５に示した上記の実施例１の上下可動式プローブカード２０を搭載したプローバと全く同様である。
【符号の説明】
【００５４】
１，２１，６１  基盤
２，２２，３７，６２  支持ブロック
３，２３，３８，６３，６４  プローブ針
４，２４  支持部材
５，２５  板部材
６，２６  上下動機構
７，２７  筒状部
８，２８  係合部
９，２９  貫通孔
１０，３０  支柱
１１，３１  ばね押さえ部
１２，３２  可撓性係合部材
１３，３３  操作棹
１４，３４  係合部
１５，３５  ばね
２０，３６  上下可動式プローブカード
３９  ワイヤー
４０  プローバ
４１  プローバ本体部
４２  テストヘッド
４３  コンタクトピン
４４  パフォーマンスボード
４５  コンタクトピン
４６  フロックリング
４７  コンタクトピン
４８  ワークユニット
４９  ワークサブユニット
５０  半導体ウェーハ
６０  プローブカード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011196746.tif 000009
【図８】
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