(57)【要約】【課題】  プローブカード、半導体集積回路試験装置及び半導体集積回路試験方法に関し、多数個並列テストを行う際の測定プローブ針の損傷を防止するとともに、検査効率を高める。【解決手段】  複数の半導体集積回路チップ７に対応する複数のプローブ針セット３を備えたプローブカード１に、各プローブ針セット３毎に半導体集積回路チップ７への接触状態／非接触状態を切り替える機構５を設ける。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体集積回路チップに対応する複数のプローブ針セットを備えたプローブカードであって、前記各プローブ針セット毎に前記半導体集積回路チップへの接触状態／非接触状態を切り替える機構を有していることを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
前記接触状態／非接触状態を切り替える機構が、電磁石を用いた圧縮／伸長機構であることを特徴とする請求項１記載のプローブカード。
【請求項３】
前記接触状態／非接触状態を切り替える機構が、空気圧を用いた圧縮／伸長機構であることを特徴とする請求項１記載のプローブカード。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプローブカードを具備するとともに、前記接触状態／非接触状態を切り替える機構を駆動する手段を備えたことを特徴とする半導体集積回路試験装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体集積回路試験装置を用いた半導体集積回路装置試験方法であって、前記プローブカードに設けた複数のプローブ針セットのうち、半導体ウェーハの端部の非製品チップ領域にかかるプローブ針セットのみを非接触状態にして、半導体集積回路チップの試験を行うことを特徴とする半導体集積回路試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプローブカード、半導体集積回路試験装置、及び、半導体集積回路試験方法に関するものであり、特に、多数個並列テストを行う際の測定プローブ針の損傷防止のための構成に特徴のあるプローブカード、半導体集積回路試験装置、及び、半導体集積回路試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体集積回路装置の製造工程においては、シリコンウェーハに多数の集積回路装置を形成したのち、まず、ウェーハ状態で各半導体集積回路装置について基本的な電気特性試験を行って良品／不良品の選別を行い、次いで、ウェーハを半導体チップにダイシングし、良品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、ウエハ状態での電気的試験（以下、一次試験）における試験時間も増大傾向にある。
この対策として、一次試験時に、複数の半導体集積回路チップを同時に測定する多数個並列テスト手法が取られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
このような多数個並列テスト手法において、複数の半導体集積回路チップを同時に測定するとき、複数のチップに同時に測定プローブ針を接触させるためにインターフェース（以下、プローブカード）を使用している。
【０００５】
しかし、複数のチップに、同時に測定プローブ針を接触させるため、ウェーハの周辺端のチップを測定する場合など、他方のチップ測定用の針セットが、ウェーハの端に接触する場合があり、針先が損傷してしまう問題がある。
【０００６】
この問題を解決するために、測定プローブ針がウェーハの端に接触しないように、測定する場所を工夫して移動させることを実施している。
【特許文献１】特開２００３−２７０２６８号公報
【特許文献２】特開２００４−１５６９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、測定する場所を工夫して移動させる場合には、移動レイアウトが複雑になり、プログラミング工数の増大や入力ミスが発生するという問題がある。
【０００８】
また、測定場所によっては、例えば、ウェーハの周辺部近傍においては、試験対象となる半導体集積回路チップの数がチップ測定用の針セットの数より少なくなり、用意した複数のチップ測定用の針セットの一部しか試験できない場合もあり、十分な試験時間短縮を実現できていない場合もある。
【０００９】
したがって、本発明は、多数個並列テストを行う際の測定プローブ針の損傷を防止するとともに、検査効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記の課題を解決するために、本発明は、プローブカード１において、複数の半導体集積回路チップ７に対応する複数のプローブ針セット３を備えたプローブカード１であって、各プローブ針セット３毎に半導体集積回路チップ７への接触状態／非接触状態を切り替える機構５を有していることを特徴とする。
【００１１】
このように、各プローブ針セット３毎の半導体集積回路チップ７への接触状態／非接触状態を切り替える機構５を備えることによって、複数のチップ用プローブ針セット３が半導体ウェーハ６の端部近傍に来たときに、半導体ウェーハ６の端部にかかるチップ用プローブ針セット３のみを非接触（ＯＦＦ）状態にすることができ、それによって、半導体ウェーハ６の端部との接触を避けることができるので、プローブ針４の損傷を回避できる。
【００１２】
この場合の接触状態／非接触状態を切り替える機構５としては、電磁石を用いた圧縮／伸長機構を用いても良いし、空気圧を用いた圧縮／伸長機構を用いても良く、それによって、試験測定の所要時間に影響を与えない程度の高速で接触状態／非接触状態を切り替えることができる。
【００１３】
また、上述のプローブカード１を具備することによって、半導体ウェーハ６の端部領域近傍のチップの試験において、プローブ針４の損傷が発生することのない半導体集積回路試験装置を実現することができる。
【００１４】
また、上述のプローブカード１を具備した半導体集積回路試験装置を用いて試験を行った場合、半導体ウェーハ６の端部領域の非製品チップ領域８にかかるプローブ針セット３のみを非接触状態にして、半導体集積回路チップ７の試験を行うことができ、それによって、半導体ウェーハ６の端部との接触を避けることができるので、プローブ針４の損傷を回避できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、プローブ針セット毎の前記半導体集積回路チップへの接触状態／非接触状態を切り替える機構を有することにより、複数のチップ用プローブ針セットが半導体ウェーハ端近傍に来たときに、試験測定の所要時間に影響を与えない程度の高速で接触状態／非接触状態を切り替えることができ、それによって、大掛りなプログラミングを必要とすることなく、半導体ウェーハ端にかかるチップ用プローブ針セットのみを非接触（ＯＦＦ）状態にして半導体ウェーハ端との接触を避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、複数の半導体集積回路チップに対応する複数のプローブ針セットに、各プローブ針セット毎の半導体集積回路チップへの接触状態／非接触状態を切り替える機構、典型的には、電磁石を用いた圧縮／伸長機構或いは空気圧を用いた圧縮／伸長機構を備えたプローブカードを具備した半導体集積回路試験装置を用いて試験を行う際に、複数のチップ用プローブ針セットが半導体ウェーハ端近傍に来たときに、半導体ウェーハ端の非製品チップにかかるチップ用プローブ針セットのみを非接触（ＯＦＦ）状態にして、他の製品チップの測定を行うものである。
【実施例１】
【００１７】
次に、図２乃至図５を参照して、本発明の実施例１のプローブカードを説明するが、ここでは、４個同時測定プローブカードとして説明する。
図２参照  
図２は、本発明の実施例１のプローブカードの概念的構成図であり、プローブカード基板１１に４つのプローブ針セット１２が設けられている。
各、プローブ針セット１２は、例えば、１００本のプローブ針１５を備えており、このプローブ針１５は裏面に強磁性体からなる吸着部１４を備えた支持基板１３に取り付けられており、また、この支持基板１３には、非接触状態／接触状態制御機構１６が設けられている。
【００１８】
図３参照  
図３は、本発明の実施例１のプローブ針セットの概念的構成図であり、非接触状態／接触状態制御機構１６は、互いにストッパーとなる突起部１９，２０を有するとともに、突起部１９，２０により摺動自在に係合するステンレス等の金属製のスライド外壁部材１７，１８を備え、その内部には測定時にプローブ針１５を半導体チップに所定の圧力で押し付けるバネ部材２１を備えており、バネ部材２１は圧縮状態になっており、測定時にプローブ針１５は弾性変形して１００〜２００μｍ程度沈み込む。
【００１９】
また、非接触状態／接触状態制御機構１６には、電磁石ソレノイド２２が設けられており、電磁石ソレノイド２２に通電して強磁性体からなる吸着部１４を電磁吸着して引き上げることによって、非接触状態、即ち、ＯＦＦ状態を実現する。
また、電磁石ソレノイド２２への通電を停止すると、バネ部材２１の復元力によって元の初期状態（測定時には、ＯＮ状態）に戻る。
【００２０】
なお、初期状態における非接触状態／接触状態制御機構１６の高さは、バネ部材の復元力によりスライド外壁部材１７，１８に設けた突起部１９，２０が互いに係合した状態となって、例えば、１〜２ｃｍ程度であり、非接触状態においては、電磁石ソレノイド２２に通電して例えば、５００μｍ程度引き上げる。
【００２１】
なお、プローブ針１５による検出信号は、支持基板１３、非接触状態／接触状態制御機構１６、及び、プローブカード基板１１に設けられた配線を介して半導体集積回路試験装置に送られる。
【００２２】
図４参照  
図４は、本発明の実施例１のプローブカードを用いた測定状態の説明図であり、半導体ウェーハ３０に設けた半導体チップ３１を４個単位毎にプローブカード１０で測定を行う。
なお、半導体ウェーハ３０の端部に掛かる非製品チップ３２に対してはプローブ針セット１２が非接触状態となるように、プログラム化しておく。
【００２３】
図５参照  
図５は、本発明の実施例１のプローブカードを用いた測定時のプローブ針セットの接触状況の説明図であり、製品となる半導体チップ３１に対しては電磁石ソレノイド２２に通電せずに伸長状態のままでプローブ針セット１２を所定の押圧力で半導体チップ３１に当接させて電気的特性の試験を行う。
【００２４】
一方、半導体ウェーハ３０の端部に掛かる非製品チップ３２に対しては電磁石ソレノイド２２に通電して、例えば、５００μｍ程度収縮した状態として、非製品チップ３２に当接しない非接触状態とする。
【００２５】
この様に、本発明の実施例１においては、電磁石による吸引機構を設けてバネ部材をさらに圧縮して非接触状態／接触状態制御機構を圧縮しているので、半導体ウェーハ端の非製品チップにかかるチップ用プローブ針セットのみを非接触状態にしているので、プローブ針が半導体ウェーハの端部に引っ掛かって損傷することがない。
【００２６】
また、従来のように、プローブ針がウェーハの端に接触しないように、測定する場所を工夫して移動させる必要はないので、プログラミング工数の増大や入力ミスが発生することがない。
【実施例２】
【００２７】
次に、図６を参照して本発明の実施例２のプローブカードを説明するが、この実施例２は、非接触状態／接触状態制御機構を空気圧を利用した機構に置き換えただけで、基本的構成は上記の実施例１と全く同様であるので、プローブ針セットの構成のみを説明する。
図６参照  
図６は、本発明の実施例２のプローブ針セットの概念的構成図であり、プローブカード基板４１に備えられた各プローブ針セット４２は、例えば、１００本のプローブ針４４を備えており、このプローブ針４４は支持基板４３に取り付けられており、また、この支持基板４３には、空気圧を利用した非接触状態／接触状態制御機構４５が設けられている。
【００２８】
この非接触状態／接触状態制御機構４５は、互いにストッパーとなる突起部４８，４９を有するとともに、摺動自在に係合するステンレス等の金属製のスライド外壁部材４６，４７を備え、その内部には測定時にプローブ針４４を半導体チップに所定の圧力で押し付けるバネ部材５０を備えており、バネ部材５０は圧縮状態になっており、測定時にプローブ針４４は弾性変形して１００〜２００μｍ程度沈み込む。
【００２９】
また、スライド外壁部材４６，４７を備えた非接触状態／接触状態制御機構４５は、真空吸引に耐える気密性を有しており、プローブカード基板４１に設けた吸気口５１を介して真空吸引し、支持基板４３を引き上げることによって、非接触状態、即ち、ＯＦＦ状態を実現する。
なお、真空装置のような厳密な気密性は必要ではない。
【００３０】
なお、この場合も、初期状態における非接触状態／接触状態制御機構４５の高さは、バネ部材の復元力によりスライド外壁部材４６，４７に設けた突起部４８，４９が互いに係合した状態となって、例えば、１〜２ｃｍ程度であり、非接触状態においては、真空吸引によって例えば、５００μｍ程度引き上げる。
また、真空吸引を停止すると、バネ部材５０の復元力によって元の初期状態（測定時には、ＯＮ状態）に戻る。
【００３１】
このように、本発明の実施例２においては、空気圧を利用したを非接触状態／接触状態制御機構を設けているので、上記の実施例１と同様に、プローブ針が半導体ウェーハの端部に引っ掛かって損傷することがない。
【００３２】
また、実施例２においては、電磁ソレノイドを使用していないので、磁場が発生することがなく、したがって、電気的試験測定において、磁場の影響を排除することができる。
【実施例３】
【００３３】
次に、図７を参照して本発明の実施例３のプローブカードを説明するが、この実施例２は、非接触状態／接触状態制御機構を空気圧による伸長を利用した機構に置き換えただけで、基本的構成は上記の実施例２と全く同様であるので、プローブ針セットの構成のみを説明する。
図７参照  
図７は、本発明の実施例３のプローブ針セットの概念的構成図であり、プローブカード基板４１に備えられた各プローブ針セット４２は、例えば、１００本のプローブ針４４を備えており、このプローブ針４４は支持基板４３に取り付けられており、また、この支持基板４３には、空気圧による伸長を利用した非接触状態／接触状態制御機構５２が設けられている。
【００３４】
この非接触状態／接触状態制御機構５２は、互いにストッパーとなる突起部５５，５６を有するとともに、摺動自在に係合するステンレス等の金属製のスライド外壁部材５３，５４を備え、その内部にはプローブカード基板４１と支持基板４３との間に固定されるとともに、無負荷状態よりも伸長しているバネ部材５７を備えている。
【００３５】
また、スライド外壁部材５３，５４を備えた非接触状態／接触状態制御機構５２は、真空吸引に耐える気密性を有しており、プローブカード基板４１に設けた送気口５８を介して真空吸引し、支持基板４３を引き上げることによって、非接触状態、即ち、ＯＦＦ状態を実現する。
なお、この場合も、真空装置のような厳密な気密性は必要ではない。
【００３６】
なお、この場合は、初期状態における非接触状態／接触状態制御機構５２の高さは、バネ部材の復元力により収縮状態となって、例えば、１〜２ｃｍ程度の非接触状態となり、接触状態、即ち、ＯＮ状態においては、空気を送り込むことによって、例えば、５００μｍ程度引き下げる。
また、送風を停止すると、バネ部材５７の復元力によって元の初期状態の非接触状態に戻る。
【００３７】
このように、本発明の実施例３においては、空気圧による伸長を利用したを非接触状態／接触状態制御機構を設けているので、上記の実施例２と同様に、プローブ針が半導体ウェーハの端部に引っ掛かって損傷することがない。
また、実施例３の場合も、電磁ソレノイドを使用していないので、磁場が発生することがなく、したがって、電気的試験測定において、磁場の影響を排除することができる。  
【００３８】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、上記の各実施例においては、４個同時測定を行うプローブカードとしているが、４個に限られるものではなく、２個同時測定、８個同時測定、或いは、１６個同時測定等の他の多数個同時測定プローブカードとして良いものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の活用例としては、半導体集積回路装置の多数個並列テストに用いるプローブカードが典型的なものであるが、試験対象は半導体集積回路装置に限られるものではなく、超電導回路等の他の電子回路装置にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１のプローブカードの概念的構成図である。
【図３】本発明の実施例１のプローブ針セットの概念的構成図である。
【図４】本発明の実施例１のプローブカードを用いた測定状態の説明図である。
【図５】本発明の実施例１のプローブカードを用いた測定時のプローブ針セットの接触状況の説明図である。
【図６】本発明の実施例２のプローブ針セットの概念的構成図である。
【図７】本発明の実施例３のプローブ針セットの概念的構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  プローブカード
２  プローブカード基板
３  プローブ針セット
４  プローブ針
５  切り替える機構
６  半導体ウェーハ
７  半導体集積回路チップ
８  非製品チップ領域
１０  プローブカード
１１，４１  プローブカード基板
１２，４２  プローブ針セット
１３，４３  支持基板
１４  吸着部
１５，４４  プローブ針
１６，４５，５２  非接触状態／接触状態制御機構
１７，１８，４６，４７，５３，５４  スライド外壁部材
１９，２０，４８，４９，５５，５６  突起部
２１，５０，５７  バネ部材
２２  電磁石ソレノイド
３０  半導体ウェーハ
３１  半導体チップ
３２  非製品チップ
５１  吸気口
５８  送気口
【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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