(57)【要約】【課題】プローブ針におけるすべり領域の幅を減少させることができる半導体装置の測定装置および半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置のパッド３に複数のプローブ針２を押し当てて特性を測定する測定装置であって、複数のプローブ針の先端部は直線６に沿うように配列され、その直線を境界線として、複数のプローブ針の針だし方向が、平面的に見て境界線から片方の側の領域にのみ向かう機構を備える。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の測定パッドに複数のプローブ針を押し当てて特性を測定する測定装置であって、
前記複数のプローブ針の先端部は直線に沿うように配列され、
前記直線を境界線として、前記複数のプローブ針の針だし方向が、平面的に見て前記境界線から片方の側の領域にのみ向かう機構を備える、半導体装置の測定装置。
【請求項２】
前記直線が前記測定パッドの配列方向に沿い、平面的に見て前記測定パッドの幅の端である長手側縁部に位置し、前記針だし方向がその測定パッドの幅の中央に向かうようにする、請求項１に記載の半導体装置の測定装置。
【請求項３】
前記複数のプローブ針は、その針だし方向をその測定パッドの前記配列方向の向きに沿わせてその一方の方向に向う、請求項１または２に記載の半導体装置の測定装置。
【請求項４】
平面的に見て、前記複数のプローブ針の針だし方向と、前記配列方向とのなす角度が所定の鋭角以下とする、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の測定装置。
【請求項５】
半導体装置のパッドに複数のプローブ針を押し当てて特性を測定する測定装置であって、
前記複数のプローブ針の針先部は直線に沿うように配列され、
平面的に見て、前記複数のプローブ針の針だし方向と、前記直線とのなす角度を所定の鋭角以下とする針だし機構を備える、半導体装置の測定装置。
【請求項６】
前記複数のプローブ針は、途中で曲がった形状を有する、請求項５に記載の半導体装置の測定装置。
【請求項７】
前記複数のプローブ針は、その針だし方向をその測定パッドの前記配列方向の向きに沿わせてその一方の方向に向う、請求項５または６に記載の半導体装置の測定装置。
【請求項８】
前記請求項１〜７に記載のいずれかの半導体装置の測定装置のプローブ針を押し当てられる測定パッドを有し、前記半導体装置の測定装置によって測定され、その測定パッドの幅が前記プローブ針の針だしにおけるすべりの測定パッド幅方向への長さに適合している、半導体装置。
【請求項９】
複数のプローブ針が接触して測定が行なわれる測定パッドを備える半導体装置であって、
前記測定パッドの幅が４０μｍ以下である、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の測定装置およびその測定装置により特性を測定される半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体装置では、ウエハに作り込まれ、配列された測定パッドにプローブカード測定装置のプローブ針をコンタクトさせ、半導体装置の特性の測定を行なっている。プローブ針は加圧されて測定パッドにコンタクトし、さらに測定パッド上で一定距離のすべりを生じる。確実なコンタクトをとるために測定パッド上でのプローブ針のすべりは必要とされている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２０６１４７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
測定パッド上でプローブ針のすべりを生じるために、測定パッドはすべり距離以上の幅を有する必要があった。従来のプローブカード測定装置では、プローブ針の針出し方向がランダムであったため、プローブ針すべり方向もランダムとなっている。このため、プローブ針すべり開始位置は測定パッドの中央に設定することが必要であった。
【０００５】
また、プローブ針すべり開始位置から針出しの全方向に対して針すべり距離以上のパッド幅が必要であった。この結果、測定パッドの幅は針すべり距離の約２倍の幅が必要であった。
【０００６】
半導体装置では、小型化が常に要求され、上記のパッド幅も小型化できれば、半導体装置の小型化に大きい貢献をすることができる。
【０００７】
本発明は、プローブ針の測定パッドにおけるすべりの、少なくとも幅方向距離を減少させることができる半導体装置の測定装置およびその測定装置によって測定される半導体装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の測定装置は、半導体装置のパッドに複数のプローブ針を押し当てて特性を測定する測定装置である。この測定装置では、複数のプローブ針の先端部は直線に沿うように配列され、その直線を境界線として、複数のプローブ針の針だし方向が、平面的に見て境界線から片方の側の領域にのみ向かう機構を備える。
【０００９】
上記の測定装置を用い、かつ針すべり開始位置を測定パッドの長手側縁部の一方に設定することによって測定パッドの幅を、最も大きい場合たとえば半分程度に短縮することができる。
【００１０】
本発明の他の半導体装置の測定装置は、半導体装置のパッドに複数のプローブ針を押し当てて特性を測定する測定装置である。この測定装置では、複数のプローブ針の先端部は直線に沿うように配列され、平面的に見て、複数のプローブ針の針だし方向と、上記直線とのなす角度を所定の鋭角以下とする針だし機構を備える。
【００１１】
この測定装置を用い、上記の針だし方向と、配列方向（長手方向）とのなす角度を所定鋭角以下とすることにより、パッドの幅を小さくすることができる。上記の角度は、最も広くは９０°未満であるが、測定パッドの長手に沿ってプローブ針をすべらせて測定パッドの幅を狭くするためには、より小さい角度、たとえば６０°以下とすることが望ましい。測定パッドの幅をより一層狭くする場合には上記角度を４５°以下、さらには３０°以下とすることが望ましい。
【００１２】
本発明の半導体装置は、複数のプローブ針が接触して測定が行なわれるパッドを備える半導体装置であって、パッドの幅が４０μｍ以下である。
【００１３】
パッド幅を４０μｍ以下とすることによりこの半導体装置は確実に小型化され、１枚のウエハから採取できる半導体装置の数を増加させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における半導体装置の測定装置に設けられるプローブカードの構造を示す平面図であり、また、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。そして、図３は、プローブカードのプローブ針のすべり方向を示す図である。図１において、プローブカード本体１の裏面に複数のプローブ針２が取り付けられている。プローブカード本体１は透視された状態で描かれている。以後の説明において、プローブカード本体１に取り付けられたプローブ針を示す平面図は、とくに断らないかぎり図１に示すように、プローブ針がプローブカード本体を透視されて見える態を示す。言うまでもなくプローブカード本体１は透明でもよいし、不透明でもよい。
【００１６】
図２に示すように、プローブカードには、半導体装置のパッド３より大きい窓１ａがあけられている。図２では示していないが、パッド３は、複数の電極端子が集合したものであり、所定の領域ごとに電気的に絶縁されている（図４参照）。図１に示すように、プローブ針２の先端部が直線６に沿って配列されている。この直線６は、後で示すように測定パッドの測定方向（長手方向）に平行であり、かつウエハに刻まれるスクラブラインの１つの方向に平行である。上記の「長手方向」は図１では矩形の長手方向であるが、測定パッドが列状に並べられるその列の方向、すなわち「配列方向」と言い換えることができ、その表現がより基本的な言い方である。この配列方向は、プローブ針の配列方向といってもよい。したがって、測定パッドが配列方向により短い矩形の場合は、長手方向という言い方は適正ではなく、測定パッドの配列方向というべきである。これから説明する実施の形態では、すべて測定パッドの配列方向が測定パッドの長手方向に一致するので、長手方向を用いることもある。図１では、この直線６の方向をｘ方向とし、これに直角な方向をｙ方向としている。スクラブラインの他方はｙ方向に平行である。
【００１７】
図２を参照して、半導体装置、したがってその測定パッド３が上昇するか、またはプローブカード本体１が下降するかして、ｚ方向に沿って接近しプローブ針２が半導体装置の測定パッド３に接触した際、プローブ針の針先が測定パッド上で針すべりを起こす。図３に示すように、複数のプローブ針２は、上記の直線６の片側の領域に向ってのみすべる。すなわち、ｙ軸に関してプラス方向に向かってすべるようにする。ｘ軸に関してはプラス方向でもマイナス方向でもよい。
【００１８】
針だし機構の駆動部は、針だしを精度よく行なうことができればどのような機構および駆動力発生装置を用いてもよい。
【００１９】
プローブカードの針だし方向を、測定パッド３の片側のみからとする構造において、たとえば図４に示すように、中心線３１よりも端側の長手側縁部３ａからのみの針だしとした場合、針すべり４の方向は中心線３１に向かう。すなわち、図５に示すように、針すべり開始位置５の設定を測定パッド中心から下側の長手側縁部３ａに合わせる。ｘ軸に関してはプラス方向でもマイナス方向でもよいので、任意のプローブ針のすべり終端位置１５は、可能性のあるすべての針だしを行なった場合の軌跡１０の上にのる。上記の軌跡１０は図５に示すように半円を描く。従来の場合は半円ではなく完全な円を描いていたことになる。上記の設定により測定パッドの幅をＡのように縮小することが可能となる。なお、図４に示すように、パッド３は、複数の電極端子が集合したものであり、所定の領域ごとに電気的に絶縁されている。
【００２０】
図５について説明を加えると、図５における針すべりの軌跡４は、複数のプローブ針のうちの任意の１つのプローブ針がとる針だしのうちの１つの針だしの場合を示している。この任意の１つのプローブ針がとり得るすべての針だしを行なった場合の終端の軌跡１０は、測定パッド３に収まる半円を描くことになる。図５において、とくにことわっておかなければならないことは、上記半円が測定パッドの幅Ａのうちに入ることが重要である。上記終端の軌跡が測定パッドの長手方向（配列方向）に関して収まるかどうかについては、図５に示す半円は測定パッド内に収まるように記載されているが、大体の目安として収まっていることを示している。これは後で説明する図７、図９、図１２、図１４、図１６についても共通することである。
【００２１】
従来のプローブカードでは、プローブ針２がスクラブライン上の測定パッド３にコンタクトした際、プローブ針の針だし方向はパッドの中心線３１をはさんで両側から中心線に向う配置となっていた。また、針だし方向は任意となっているため、針すべり領域は上記中心線の両側、すなわちｙ軸に関してプラス方向とマイナス方向に同じ距離広がっていた。このため、図５を参照して、従来のプローブカードを用いた場合、プローブ針２は、開始位置またはプローブ針先端を結ぶ仮想的な境界線から両側の領域、すなわちｙ軸に関してプラス方向およびマイナス方向の両方に向ってすべり、測定パッド３は幅Ｂが必要であった。ｘ軸に関してはプラス方向でもマイナス方向でもよい。
【００２２】
これに対して、上記本発明の実施の形態では、測定パッド３の幅は、測定パッドの長手側縁部に開始位置を合わせ、直線６から片方の領域（ｙ軸に関してプラス方向）にのみ向ってすべるので、測定パッド３は、幅Ａのように小型化される。この結果、半導体装置を小型化することが可能になり、１枚のウエハからとれる半導体装置（チップ）の数を増大させることができる。
【００２３】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における半導体装置の測定装置に含まれるプローブカードの構成を示す図である。また、図７は、図６のプローブカードを用いた場合のプローブ針のすべり範囲を示す図である。本実施の形態では、プローブカードに取り付けられたプローブ針が、図６に示すように、帯状の窓１ａにおいてｘ軸に沿ってプローブ針を配置し、プローブ針２の針だしの動きを、ｘ軸に関してプラス方向（増大する向き）またはマイナス方向に統一し、またｙ軸に関してはプラス方向（増大する向き）にした点に特徴がある。
【００２４】
上記のプローブ針の配列を有するプローブカードを半導体装置の測定に用いる際、プローブ針２のすべりも針だしの動作と同じ方向となる。すなわちプローブ針のすべりも、ｘ軸に関したとえばプラス成分（右向き）、またｙ軸に関しプラス成分（上向き）の方向をとる。このため、針すべり開始位置５を、測定パッドにおいてｙ軸方向に関して低い端（下端）すなわち下側の長手側縁部３ａ、またｘ軸方向に関して低い端（左端）すなわち中央から右端までの間の範囲と設定することにより、プローブ針のすべり範囲を図７に示すように４分の１円弧に減少させることができる。
【００２５】
図７によれば、ｙ軸方向については、従来Ｂの範囲あったものをＡの範囲内に減少させ、ｘ軸方向については、従来の範囲ＬをＬｓの範囲に減少させることができる。この結果、測定パッドのサイズを減少させて１つのウエハから採取できる半導体装置の数をより多くすることができる。
【００２６】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３における半導体装置の測定装置に含まれるプローブカードを示す図である。本実施の形態では、図８に示すように、平面的に見てプロ−ブ針２とスクラブライン６とのなす角度７の値をθとして、θを所定の鋭角以下の範囲となるようにプローブ針を配置する。すなわち、θ＜９０°である。このような配置によれば、プローブ針のすべり方向を測定パッドの長手方向に平行に近くなるように近づけることになる。プローブカードの複数のプローブ針の針先の配列は、直線６に沿っており、測定パッドの長手方向（ｘ軸方向）に平行に配列されている。ウエハには、ｘ軸およびｙ軸に平行なスクラブラインが形成されている。
【００２７】
図９に示すように、上記のプローブ針の配列を測定パッドの中心線３１に合わせるようにする。すなわち、直線６と測定パッド３の中心線３１とを合わせるように配置する。プローブ針は、中心線３１を中心にｙ軸のプラス、マイナスの両方向にすべるが、すべり方向が中心線３１に沿うように限定されるため、ｙ軸方向の範囲Ａは、従来の範囲Ｂより限定されたものとなる。この結果、測定パッドの幅を減少させ、ウエハから半導体チップの採取数を増大させることが可能となる。
【００２８】
θは９０°未満の範囲のどの角度をとってもよいが、ｙ軸方向の範囲を小さくするためには、中心線３１またはスクラブライン６に沿うように、６０°以下、また４５°以下、より好ましくは３０°以下の小さい値とすることが望ましい。
【００２９】
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４における半導体装置の測定装置に含まれるプローブカードを示す図である。図１１はプローブ針のすべり運動を示す図である。本実施の形態では、プローブ針を途中で曲がった形状とし、プローブ針のすべり軌道と配列方向（長手方向）とのなす角度を所定の鋭角以下とする点に特徴がある。
【００３０】
図１０に示すように、途中で曲がったプローブ針２は直線６をはさむようにその両側に位置し、その針先を直線６に平行に配列している。プローブ針の針だし動作は、図１１に示すように、直線軌道をとる。
【００３１】
上記のプローブカードを用いることにより、実施の形態３におけるプローブカードを用いた場合と実質的に同様な効果を得ることができる。したがって、本実施の形態のプローブカードを用いることにより、図９に示すように、測定パッドの幅を短縮することができる。
【００３２】
なお、上記の説明において、針だしにおけるプローブ針の動きと、針すべりにおけるプローブ針の動きとは区別して説明すべきであるが、上記区別を行なうと説明が非常に煩雑になりかえって分りにくくなるので、両方の動きを同じとして説明した。
【００３３】
（実施の形態５）
図１２は、本発明の実施の形態５における半導体装置の測定装置に含まれるプローブカードを示す図である。本実施の形態では、プローブ針を直線６の片側に配置し、かつ平面的に見てプローブ針と直線６とのなす角度を所定の鋭角以下とする点に特徴がある。
【００３４】
上記のプローブカードをスクラブライン６が、測定パッドの下端に位置するように配置する。このプローブカードを用いることにより、プローブ針をスクラバラインを境として一方の領域に向けてすべらすもの（実施の形態１）と、プローブ針とスクラバラインとのなす角度を所定の鋭角以下にするもの（実施の形態３）との両方の効果を合わせた効果を得ることができる。その結果、図１３に示すように、測定パッドの幅Ａは従来の幅Ｂよりも格段に短縮されたものとすることができる。
【００３５】
（実施の形態６）
図１４は、本発明の実施の形態６における半導体装置の測定装置に含まれるプローブカードを示す図である。本実施の形態では、プローブ針を直線６の片側に配置し、平面的に見てプローブ針と直線６とのなす角度を所定の鋭角以下とし、さらに針だし方向をｘ軸のプラス方向またはマイナス方向のどちらかに限定すること、の３点を組み合せた点に特徴がある。これは実施の形態５における特徴と、実施の形態２における特徴とを組み合せることになる。
【００３６】
上記のプローブカードによる測定では、図１５に示すように、プローブ針のすべり開始位置５を測定パッド３の下側の長手側縁部に設定する。図１５によれば、測定パッドの従来の幅Ｂを幅Ａに短縮し、また長さも従来の長さＬをＬｓに短縮することができる。
【００３７】
次に、上記の実施の形態において紹介した事例も含めて本発明の実施の形態について羅列的に説明する。
【００３８】
上記のプローブ針の先端部が沿う直線が、測定パッドの長手方向に沿い、平面的に見て測定パッドの幅の端である長手側縁部に位置し、針だし方向がその測定パッドの幅の中央に向かうようにしてもよい。
【００３９】
この構成により、測定パッドの幅を半分程度に減少させることができ、１枚のウエハから採取できる半導体チップの数を増大させることができる。
【００４０】
上記の複数のプローブ針は、その針だし方向がｘ軸のプラス方向またはマイナス方向のどちらかとすることができる。
【００４１】
この構成により、測定パッドの長手方向長さを大幅に減少させることができる。
【００４２】
上記の境界線の片側領域に向けて針だしをする測定装置において、平面的に見て、複数のプローブ針の針だし方向と、長手方向とのなす角度を所定の鋭角以下としてもよい。
【００４３】
この構成により、測定パッドの幅を上記角度に応じて減少させることができる。
【００４４】
上記の複数の途中で曲がったプローブ針は、針だし運動において直線軌道をとり、針だし機構は、針だし方向として、配列方向との角度を鋭角とするようにできる。
【００４５】
この構成により、プローブ針の最初の姿勢のいかんによらず、プローブ針の針だしの軌道を調整することにより、測定パッドの幅を減少することができる。
【００４６】
上記の角度を鋭角以下にする測定装置において、複数のプローブ針は、その針だし方向をｘ軸のプラス方向またはマイナス方向のどちらかとすることができる。
【００４７】
この構成により測定パッドの幅だけでなく長さも減少させることができる。
本発明の半導体装置は、上記のすべての半導体装置の測定装置のプローブ針を押し当てられる測定パッドを有し、半導体装置の測定装置によって測定されることにより、その測定パッドの幅を、前記プローブ針の針だしにおけるすべりの測定パッド幅方向への長さに適合するようにできる。
【００４８】
この構成により、測定装置の上記の改良により測定パッドを小型化し、その結果、半導体装置を小型化することができる。この半導体装置は１枚のウエハから数多く採取できるので、大きなコストダウンを得ることができる。なお、「測定パッドの幅を、前記プローブ針の針だしにおけるすべりの測定パッド幅方向への長さに適合する」とは、プローブ針の針だしにおけるすべりの測定パッド幅方向への長さに常識的な範囲の余裕を加えた長さを上記測定パッドの幅とすることをいう。
【００４９】
本発明の半導体装置は、複数のプローブ針が接触して測定が行なわれる測定パッドを備える半導体装置であって、測定パッドの幅が４０μｍ以下であってもよい。
【００５０】
この構成により、測定のために従来５０μｍ〜１００μｍの幅があった測定パッドを４０μｍ以下の幅にすることができる。測定パッドの幅を４０μｍ以下とすることにより、ウエハから採取できる半導体装置の採取数を大幅に増大させることができる。この測定パッドの幅は、さらに好ましくは３７．５μｍ以下に、より採取数を増大させるためには３５μｍ以下にするのがよい。この結果、熾烈な価格競争を強いられている半導体装置の採算性を良好にすることができる。
【００５１】
上記において、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、プローブ針のすべり方向を統制することによりすべり領域の幅および／または長さを減少させ、測定パッドの幅、また所定の場合は長さも減少させることができる。この結果、ウエハからの半導体チップの採取数を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置の測定装置に含まれるプローブカードを示す図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】プローブ針のすべり方向を示す図である。
【図４】プローブ針を測定パッドに配置した状態を示す図である。
【図５】プローブ針のすべり領域が、小型化された測定パッドに含まれることを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２における半導体装置の測定装置に含まれるプローブカードを示す図である。
【図７】プローブ針のすべり領域が、小型化された測定パッドに含まれることを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態３における半導体装置の測定装置に含まれるプローブカードを示す図である。
【図９】プローブ針のすべり領域が、小型化された測定パッドに含まれることを示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態４における半導体装置の測定装置に含まれるプローブカードを示す図である。
【図１１】図１０に示すプローブ針の軌道を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態５における半導体装置の測定装置に含まれるプローブカードを示す図である。
【図１３】プローブ針のすべり領域が、小型化された測定パッドに含まれることを示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態６における半導体装置の測定装置に含まれるプローブカードを示す図である。
【図１５】プローブ針のすべり領域が、小型化された測定パッドに含まれることを示す図である。
【符号の説明】
１  プローブカード本体、１ａ  窓、２  プローブ針、３  測定パッド、３ａ測定パッドの長手側縁部、４  すべり（マクロな直線軌道）、５  針すべり開始位置、６  プローブ針先端部が沿う直線、７  プローブ針と針先が沿う線とのなす角度、１０  すべり最終位置軌道、１５  すべり最終位置。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005030898.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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