(57)【要約】【課題】半導体ウエハに画定されたチップ領域に形成された半導体回路を測定する装置に関し，チップ領域の寸法の変化に伴う半導体回路の外部接続端子の位置の変化に対応し且つ半導体ウエハ上の複数のチップ領域における半導体回路を同時に測定できる電気的接続手段を有する半導体回路測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】半導体ウエハに画定されたに複数のチップ領域のそれぞれに対応して配置された複数のコンタクトモジュールと、対応するチップ領域に形成された半導体回路の外部接続端子に接触可能なようにして各々のコンタクトモジュールに支持された探針と、半導体ウエハにおける複数のチップ領域の寸法変更に伴う半導体回路の外部接続端子の位置の移動に応じて探針または複数のコンタクトモジュールの位置を調節する手段とを備えるように構成する。【選択図】　　　図１
2004069558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハに画定された複数のチップ領域のそれぞれに対応して配置された複数のコンタクトモジュールと、
対応する該チップ領域に形成された半導体回路の外部接続端子に接触可能なようにして各々の該コンタクトモジュールに支持された探針と、
該半導体ウエハにおける該複数のチップ領域の寸法変更に伴う該半導体回路の外部接続端子の位置の移動に応じて該探針または複数の該コンタクトモジュールの位置を調節する手段
とを備えたことを特徴とする半導体回路測定装置。
【請求項２】
請求項１において、前記探針の位置を調節する手段として、各々の前記コンタクトモジュールは、対応する前記チップ領域における半導体回路の端外部接続端子に対向する位置を含む複数の位置に設けられた複数の貫通孔を有し、且つ、該半導体回路の外部接続端子の位置が変更された場合、変更された位置に対向する貫通孔に挿入され且つ該位置を変更された外部接続端子に接触する該探針を有する構造であることを特徴とする半導体回路測定装置。
【請求項３】
前記探針は前記外部接続端子との接触に際して受ける応力を緩和するためのバネを有することを特徴とする請求項１または２記載の半導体回路測定装置。
【請求項４】
請求項１において、各々の前記コンタクトモジュールは少なくとも１次元的に配列される形状を有し、前記探針の位置を調節する手段は、隣接する該コンタクトモジュールの互いに接触する側面の各々に設けられた溝と、該溝に嵌合して互いに隣接する該コンタクトモジュールを所定の隙間を以て連結する部材とから成ることを特徴とする半導体回路測定装置。
【請求項５】
請求項４において、前記連結する部材は対応する前記溝に挿抜可能であることを特徴とする半導体回路測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は半導体回路測定装置、特に、半導体ウエハに画定されたチップ領域に形成された半導体回路を半導体ウエハ上の複数のチップ領域について同時に測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機に典型的な例を見るように、多機能化、高性能化する半導体回路を機器に実装する上での省スペース化に対する要求がますます高まっている。その一つの解として、チップサイズパッケージのように、半導体ウエハの段階で、半導体回路を最終的なパッケージに完成する方法の実用化が進められている。この方法によれば、数ないし５ｍｍ四角程度の半導体チップに分離された半導体回路が最終製品となる。この半導体チップが、リードフレームやＴＡＢ　（Ｔａｐｅ−Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）等の接続手段を介さずに、半田バンプ等によって、直接、プリント配線基板に接続される。したがって、外部接続リードや樹脂モールド等が存在しない分、設置スペースが小さくて済む。
【０００３】
ところで、従来の一般的な半導体装置の製造においても、ウエハの状態にあるチップ領域の半導体回路について性能や特性の測定が行われている。この測定において、要求項目を満足した半導体回路を有するチップ領域のみが選別され、樹脂モールド等によるパッケージ化をされたのち、最終試験が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、チップサイズパッケージ型の半導体回路の場合には、前述のように、最終製品であるパッケージが小さいために、個々のチップ領域を分離してから、それぞれにおける半導体回路の性能や特性を測定するのは非能率である。したがって、半導体ウエハの段階で、各チップ領域における半導体回路の性能や特性の測定を行うのが望ましい。また、このような測定においては、できるだけ多数のチップ領域の半導体回路を同時に測定できることが、能率上好ましい。
【０００５】
しかし、一方で、半導体回路の品種によって各チップ領域の寸法が異なり、また、それぞれにおける半導体回路の外部接続端子の配置やその相互間隔（配列ピッチ）が異なる。したがって、半導体ウエハ上の複数のチップ領域に形成された半導体回路を同時に測定する装置が、チップ領域の寸法や半導体回路の外部接続端子の配置の変化に対応できる必要がある。具体的には、このような半導体回路測定装置の側に設けられている測定用の電気的接続手段（いわゆるプローバ）が、半導体回路製品の変化に対応できるようになっていることが必要である。
【０００６】
従来、例えば特開平９−１１４２４４に開示されているように、半導体ウエハ上の半導体回路をチップ領域ごとに測定する装置が提案されている。この装置では、半導体デバイスとの電気的なコンタクトをとるプローブカードの探針を予め多数、等間隔に並べ、各製品に対して必要とされる探針のみ、アダプターによって測定すべきペレットの方向に突き出させる構造を有している。この装置では、探針をｘ方向（長手方向）にスライド可能にしている。これらにより、一つのプローブカードを用い、アダプターを変えるだけで、パッドの配置やチップサイズの異なる製品の測定に対応できるようにしている。すなわち、上記開示の発明によれば、品種ごとにプローブカードを用意する必要がなく、低コストを可能にするとしている。
【０００７】
しかしながら、上記を含め、従来技術は、半導体ウエハ上の単一のチップ領域における半導体回路を測定することを目的とするもので、前述のようにチップサイズパッケージの半導体装置の場合に要求される、複数のチップ領域のそれぞれにおける半導体回路を同時に測定できる半導体回路測定装置は現在のところ見当たらない。
【０００８】
本発明は、半導体回路製品における外部接続端子位置の変更、とくにチップ領域の寸法の縮小に伴う外部接続端子の移動に対応でき、且つ複数のチップ領域における半導体回路を同時に測定できる電気的接続手段を有する半導体回路測定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、半導体ウエハに画定されたに複数のチップ領域のそれぞれに対応して配置された複数のコンタクトモジュールと、対応する該チップ領域に形成された半導体回路の端子に接触可能なようにして各々の該コンタクトモジュールに支持された探針と、該半導体ウエハにおける該複数のチップ領域の寸法変更に伴う該半導体回路の端子の位置の移動に応じて該探針または複数の該コンタクトモジュールの位置を調節する手段とを備えたことを特徴とする本発明に係る半導体回路測定装置によって達成される。
【００１０】
【作用】
上記手段によれば、半導体ウエハ上に画定されるチップ領域が、複数の段階にわたって縮小され、各チップ領域に形成される半導体回路の外部接続端子が移動した場合でも、ウエハ上の半導体回路を半導体回路測定装置に接続する探針を、この移動に対応して容易に且つ低コストで再配置可能となり、しかも、複数のチップ領域における半導体回路を同時に測定可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、半導体ウエハ上における各チップ領域の縮小に伴う半導体回路の外部接続端子（パッド）の位置の変化を示す模式図である。すなわち、チップ領域の寸法が小さくなると共に、図１（ａ），　（ｂ），　（ｃ）　の順に、パッドＡ，Ｂ，Ｃの間隔がＡ’，Ｂ’，Ｃ’、Ａ”，Ｂ”，Ｃ”のように狭くなるとする。
【００１２】
図２は、本発明の第１の実施例を説明するための側面図で、コンタクトモジュール１には、図２（ａ）　に示すように、前記パッドＡ，Ｂ，Ｃに対応する位置に探針ａ，ｂ，ｃが配置されている。また、コンタクトモジュール１には、前記パッドＡ’，Ｂ’，Ｃ’に対応する位置に探針ａ’，ｂ’，ｃが、また、前記パッドＡ”，Ｂ”，Ｃ”に対応する位置に探針ａ”，ｂ”，ｃ”がそれぞれ配置可能なようになっている。具体的には、探針ａ，ｂ，ｃ等は、コンタクトモジュール１に設けられた穴にまたは切欠に挿抜可能に嵌合する、例えばポゴピン（バネによる弾力性を付与された接触針）である。したがって、コンタクトモジュール１には、探針ａ’，ｂ’，ｃ、探針ａ”，ｂ”，ｃ”に対応する穴または切欠が設けられている。
【００１３】
図２　（ｂ）および（ｃ）　は、上記のようにしてコンタクトモジュール１に配置された探針ａ’，ｂ’，ｃ、探針ａ”，ｂ”，ｃ”を示す。なお、探針ａ’，ｂ’，ｃおよび探針ａ”，ｂ”，ｃ”のそれぞれの組は、探針ａ，ｂ，ｃの組と同一物でよく、これらをパッドＡ’，Ｂ’，Ｃ’あるいはパッドＡ”，Ｂ”，Ｃ”の位置に対応して差し替えればよい。探針ａ，ｂ，ｃは、必要に応じて、各チップ領域における半導体回路の外部接続端子と同数ないしそれ以下の数設けられる。各探針には、測定装置との電気的接続をするための配線（図示省略）が設けられている。
【００１４】
探針ａ，ｂ，ｃの配置は、それぞれが接触する半導体回路の外部接続端子の配置に対応して、一直線状、四角形の四辺状、マトリックス状等、任意の配置をとり得る。また、コンタクトモジュール１は、半導体ウエハ上の複数のチップ領域（一般に隣接する領域）をカバーする一つの板状部材でもよく、あるいは、複数のチップ領域のそれぞれに対応する数だけ設けられ、互いに連結されたものでもよい。
【００１５】
上記実施例におけるようなポゴピンのような探針ａ，ｂ，ｃの挿抜による配置変更を行う構造は、カンチレバーのような探針を有するプローバカードに較べて、構造が簡単であり、かつ、再配置の工数が少なく、低コスト化できる利点がある。
図３は、半導体ウエハ上におけるチップ領域の縮小に伴って半導体回路の外部接続端子は移動するが、各チップ領域内での外部接続端子の相互位置には変更が生じない場合の実施例を説明する模式的側面図である。
【００１６】
すなわち、本実施例におけるコンタクトモジュール２には、各チップ領域における半導体回路の外部接続端子に対応する配置の探針２１が設けられている。このようなコンタクトモジュール２の所要個数が、例えば棒状の支持部材３に、互いに相互位置を変えられるようにして支持されている。所定個数のコンタクトモジュール２を支持する例えば棒状の支持部材３を、例えば、複数並列配置することにより、所定の個数のコンタクトモジュール２をマトリックス状等に配置することができる。符号４は、コンタクトモジュール２の相互間隔を変えるための移動機構で、詳細は後述する。移動機構４を駆動することにより、コンタクトモジュール２の相互間隔を図３（ａ）　から図３（ｂ）　のように、チップ領域の縮小に伴って縮めることができる。
【００１７】
なお、探針２１は、コンタクトモジュール２に挿抜可能に嵌合するポゴピン、カンチレバー、その他任意の方式のものでよい。また、各探針２１には、測定装置との電気的接続をするための配線（図示省略）が設けられている。
図４に、図３における移動機構４の具体的実施例のいくつかを示す。
図４（ａ）　は、円柱状または円筒状の部材６の表面に螺旋状の溝６１が設けられている移動機構４の例である。螺旋状の溝６１は、部材６の軸方向における起点６０からの距離に比例してピッチが増加するように形成されている。
【００１８】
図３に示した複数のコンタクトモジュール２を、図４（ａ）　における矢印で示した所定の等間隔の位置に配置し、各コンタクトモジュール２の位置に設けられている突起（図示省略）を、部材６の溝６１に嵌合させるか、または、溝６１をラックとし、これに嵌合したピニオンに結合する。部材６を軸の回りに回転させると、各コンタクトモジュール２は、起点６０からの距離に比例した長さだけ、軸方向に移動する。したがって、移動後における各コンタクトモジュール２は、相互間隔は変化するが、等間隔を保つ。すなわち、図３（ａ）　から図３（ｂ）　まはたその逆のように変化する。
【００１９】
図４（ｂ）　は、交差点ｘｏで回動可能に支持された２本のアーム７１および７２から成る部材７を複数段連結したもの（スライドバーと称する）から成る移動機構４の例である。例えば、等間隔にある複数の交差点ｘｏのそれぞれに、図３に示した複数のコンタクトモジュール２を固定し、スライドバー端部の部材７のアーム７１および７２に取り付けられたレバー７３を操作してスライドバーを延ばしたり縮めたりすることによって、コンタクトモジュール２の相互間隔を変化させる。
【００２０】
図５は、二次元的に配置されたコンタクトモジュール２の相互間隔を変化させる機構の実施例を示す平面図である。すなわち、複数のコンタクトモジュール２がレール５１によって平行移動可能に支持されている。このようなレール５１が、複数列平行に、かつ、相互間隔が変化可能に、フレーム５によって支持されている。このようして、コンタクトモジュール２が行列方向に配置されている。
【００２１】
各行におけるコンタクトモジュール２のうち、同一列に並んでいるコンタクトモジュール２が、棒状部材（バー）５２に結合されている。各バー５２の端部は、Ｘ方向調節機構５３に結合されている。一方、各レール５１は、連結部材５４によって、Ｙ方向調節５５に結合されている。
Ｘ方向調節機構５３およびＹ方向調節機構５５として、図４（ａ）　または（ｂ）　に示した移動機構４を用いることができる。すなわち、バー５２の端部または連結部材５４を、図４（ａ）　の移動機構４の溝６１に嵌合するピニオンに結合させるかまたは図４（ｂ）　の移動機構４の交差点ｘｏに結合すればよい。Ｘ方向調節機構５３およびＹ方向調節機構５５を駆動することにより、二次元配置されたコンタクトモジュール２は、等間隔の関係を保ちながら、相互間隔を変化する。
【００２２】
図６は、チップ領域ごとに独立分離して形成されたコンタクトモジュール２０の実施例説明図であり、個々に分離されたコンタクトモジュール２０は、チップ領域の配列ピッチに応じて、一次元または二次元方向に連結される。すなわち、各コンタクトモジュール２０は、所定の数とピッチで配置された探針２１を有すると共に、その隣接する２側面に突起状の連結部２４Ａ　と２４Ｂ　が、また、別の隣接する２側面に、連結部２４Ａ　と２４Ｂ　が嵌合する溝２５Ａ　と２５Ｂ　が形成されている。連結部２４Ａ　と２４Ｂ　は、コンタクトモジュール２０を構成する母材から削り出して形成するか、コンタクトモジュール２０とは別の部材を適宜結合したものでもよい。連結部２４Ａ　と２４Ｂ　は図６（ａ）　に示すような連続した形状でなく、互いに分離した形状でもよい。また、板状の形状でなく、棒状の形状でもよい。
【００２３】
あるコンタクトモジュール２０の連結部２４Ａ　および２４Ｂ　を、隣接するコンタクトモジュール２０の溝２５Ａ　および２５Ｂ　にそれぞれ挿入することによって、図６（ｃ）　に示すように、複数のコンタクトモジュール２０を一次元または二次元方向に連結することができる。
半導体ウエハ上のチップ領域の寸法が変更された場合、図６（ｂ）　に示すように、コンタクトモジュール２０の連結部２４Ａ　と２４Ｂ　の張り出し長さを短くすることによって、図６（ｄ）　に示すように、隣接するコンタクトモジュール２０間の相互距離を短くすることができる。
【００２４】
図７は、図６におけるコンタクトモジュール２０の連結部２４Ａ　と２４Ｂ　を別部材とした実施例の説明図で、連結部２４Ａ　と２４Ｂ　のみを取り替えることにより、コンタクトモジュール２０の相互距離を大きくして測定する場合に対応できるようにされている。すなわち、図７（ａ）　に示すように、コンタクトモジュール２００　の全側面には環状の溝２７が形成されている。そして、図７（ｂ）　に示すように、この溝２７に嵌合する、例えば板状の連結部材２８Ａ，　２８Ｂ，　２８Ｃ　が用意される。
【００２５】
連結部材２８Ａ　は隣接する二つのコンタクトモジュール２００　ごとに分離した形状、連結部材２８Ｂ　は隣接する二列（または二行）のコンタクトモジュール２００　ごとに共通の形状、連結部材２８Ｃ　は、最外側の列（または行）のコンタクトモジュール２００　に共通の形状を有する。
コンタクトモジュール２００　の配置における列（または行）方向の幅を変えた連結部材２８Ａ　を用いることによって、また、行（または列）方向の幅を変えた連結部材２８Ｂ　を用いることによって、または、このように幅を変えた連結部材２８Ａ　および２８Ｂ　を用いることによって、半導体ウエハ上におけるチップ領域の寸法変更に対応して、コンタクトモジュール２００　の相互間隔を変更できる。
【００２６】
なお、連結部材２８Ａ，　２８Ｂ，　２８Ｃ　のいずれか、またはすべては、少なくともコンタクトモジュール２００　の溝２７に嵌合する部分が板状でなく、例えば棒状の形状を有するものであってもよい。
上記においては、本発明を半導体ウエハ上におけるチップサイズパッケージの半導体回路の測定に適用する場合を説明したが、本発明はチップサイズパッケージの半導体回路の測定に限定されず、その他の半導体ウエハ上のチップ領域における半導体回路を同時に測定する場合に適用可能である。
【００２７】
本発明は以下の態様を含むものとする。
（付記１）　半導体ウエハに画定されたに複数のチップ領域のそれぞれに対応して配置された複数のコンタクトモジュールと、
対応する該チップ領域に形成された半導体回路の外部接続端子に接触可能なようにして各々の該コンタクトモジュールに支持された探針と、
該半導体ウエハにおける該複数のチップ領域の寸法変更に伴う該半導体回路の外部接続端子の位置の移動に応じて該探針または複数の該コンタクトモジュールの位置を調節する手段
とを備えたことを特徴とする半導体回路測定装置。
【００２８】
（付記２）　付記１において、前記探針の位置を調節する手段として、各々の前記コンタクトモジュールは、対応する前記チップ領域における半導体回路の外部接続端子に対向する位置を含む複数の位置に設けられた複数の貫通孔を有し、且つ、該半導体回路の外部接続端子の位置が変更された場合、変更された位置に対向する貫通孔に挿入され且つ該位置を変更された外部接続端子に接触する該探針を有する構造であることを特徴とする半導体回路測定装置。
【００２９】
（付記３）　前記探針は前記外部接続端子との接触に際して受ける応力を緩和するためのバネを有することを特徴とする付記１または２記載の半導体回路測定装置。
（付記４）　付記１において、各々の前記コンタクトモジュールは少なくとも１次元的に配列される形状を有し、前記探針の位置を調節する手段は、隣接する該コンタクトモジュールの互いに接触する側面の各々に設けられた溝と、該溝に嵌合して互いに隣接する該コンタクトモジュールを所定の隙間を以て連結する部材とから成ることを特徴とする半導体回路測定装置。
【００３０】
（付記５）　付記４において、前記連結する部材は対応する前記溝に挿抜可能であることを特徴とする半導体回路測定装置。
（付記６）　一次元方向に配列された複数の前記コンタクトモジュールの両側に配置された長尺の部材であって、その長手方向に沿って各々の該コンタクトモジュールが長尺スライド可能なように支持する一対のレールを備えたことを特徴とする付記１記載の半導体回路測定装置。
【００３１】
（付記７）　前記レールにスライド可能に支持された複数のコンタクトモジュールの相互間隔を変化させる機構を備えたことを特徴とする付記６記載の半導体回路測定装置。
（付記８）　前記複数のコンタクトモジュールの相互間隔を変化させる機構は、回転円筒面上に形成され、該回転円筒面の回転軸を中心とする螺旋形状を有し、該回転軸上の一起点からの距離に比例して該螺旋形状のピッチが増加する溝を有する円筒部材と、一端が該溝内に直接または別の部材を介してスライド可能に嵌合すると共に他端または該一端と他端との間の中間部位で該複数のコンタクトモジュールにそれぞれ結合された複数の連結部材とから成ることを特徴とする付記７記載の半導体回路測定装置。
【００３２】
（付記９）　　前記複数のコンタクトモジュールの相互間隔を変化させる機構は、交差点で回動可能に支持された二つのアームから成る部材を複数段連結して成ることを特徴とする付記７記載の半導体回路測定装置。
（付記１０）　各々の前記コンタクトモジュールは前記探針を前記測定装置に接続するケーブルを備えていることを特徴とする付記１記載の半導体回路測定装置。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体ウエハ上に画定された複数のチップ領域のそれぞれにおける半導体回路を同時に測定でき、かつ、チップ領域の寸法の変更に伴う半導体回路の外部接続端子の位置変更が生じても、これに対応して容易に測定装置側の接触端子の位置を変化可能とし、その結果、新たなプローブカードの作成を必要としないため、従来に比べ大きなコストを必要とせずに、測定を可能とする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体ウエハ上におけるチップ領域の縮小に伴う半導体回路の外部接続端子の位置の変化に応じて探針の位置を変更する実施例を示す模式図
【図２】本発明の第１の実施例を説明するための側面図
【図３】チップ領域内での外部接続端子の相互位置に変更が生じない実施例説明図
【図４】本発明における移動機構の具体的実施例説明図
【図５】二次元配置されたコンタクトモジュールの相互間隔を変化させる機構の実施例説明図
【図６】連結部と一体化されたコンタクトモジュールの実施例説明図
【図７】コンタクトモジュールの連結部を別部材とした実施例の説明図
【符号の説明】
１，　２，　２０，　２００　コンタクトモジュール
３　　支持部材
４　　移動機構
５　　フレーム
６，　７　　部材
２１　　探針
２４Ａ，　２４Ｂ　　連結部
２５Ａ，　２５Ｂ，　２７，　６１　　溝
２８Ａ，　２８Ｂ，　２８Ｃ，　５４　連結部材
５１　　レール
５２　　バー
５３　　Ｘ方向調節機構
５５　　Ｙ方向調節機構
６０　　起点
７１，　７２　　アーム
７３　　レバー
【図１】
2004069558.tif 000003
【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】
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