JP2002022767A - プローブコンタクトシステムの平面調整機構 - Google Patents
プローブコンタクトシステムの平面調整機構Info
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Abstract
の距離を単純で低コストの機構により調整するプローブ
コンタクトシステムを提供する。 【解決手段】 平面調整機構は、多数のコンタクタを有
するコンタクト基板と、コンタクタと半導体テストシス
テムのテストヘッド間に電気的接続を形成するためのプ
ローブカードと、コンタクト基板とプローブカード間に
設けられた導電エラストマと、コンタクト基板とプロー
ブカードをコンタクト基板上の3点の位置において接続
し、コンタクト基板とプローブカード間の距離を調整で
きるように回転する接続部材と、コンタクト基板の各点
位置に近接して設けられ、コンタクト基板とターゲット
基板間のギャップを計測するギャップセンサーと、各3
点位置においてコンタクト基板とターゲット基板間のギ
ャップが同一となるように接続部材を回転する回転調整
デバイスとにより構成している。
Description
との電気的接続を確立するための多数のコンタクタを有
する半導体テストシステムに関する。特に本発明は、コ
ンタクタの先端と被試験半導体ウェハのコンタクトパッ
ドのようなコンタクトターゲットとの距離を調整する平
面調整機構を有するプローブコンタクトシステムに関す
る。
かつ高スピードの電子デバイスをテストする場合には、
プローブカード上に装備された高性能のコンタクトスト
ラクチャを使用しなければならない。コンタクトストラ
クチャは、基本的に、多数のコンタクタまたはプローブ
素子を有するコンタクト基板により構成されている。コ
ンタクト基板は、プローブカード上に搭載され、LSI
やVLSIチップ、半導体ウェハ、半導体ウェハやダイ
のバーンイン、パッケージされた半導体デバイスのテス
トやバーンイン、プリント回路基板等をテストするため
に用いられる。
ている場合には、ICテスタのような半導体テストシス
テムを、自動ウェハプローバ等の基板ハンドラに接続し
て、その半導体ウェハのテストを自動的に実行する。こ
のような例を第1図に示しており、半導体テストシステ
ムは、一般に別のハウジングとして形成されたテストヘ
ッド100を有し、そのテストヘッド100とテストシ
ステムは、ケーブル束110により電気的に接続してい
る。テストヘッド100と基板ハンドラ400は、モー
ター510により作動するマニピュレータ500により
互いに機械的及び電気的に接続される。被試験半導体ウ
ェハは、基板ハンドラ400によりテストヘッド100
のテスト位置に自動的に供給される。
システムにより生成されたテスト信号が、被試験半導体
ウェハに供給される。被試験半導体ウェハ(半導体ウェ
ハ上に形成されたIC回路)からテストの結果として出
力される信号は、半導体テストシステムに送信される。
半導体テストシステムは、その出力信号と期待値データ
を比較し、半導体ウェハ上のIC回路が正しく機能して
いるかを決定する。
板ハンドラ400は、インタフェース部140を介して
互いに接続されている。インタフェース部140は、テ
ストヘッドの電気的配線形状に固有の電気回路接続を有
するプリント回路基板であるパフォーマンスボード12
0(第2図)と、同軸ケーブル、ポゴピン、コネクタと
で構成している。第2図において、テストヘッド100
は多数のプリント回路基板を有し、それら回路基板は半
導体テストシステムのテストチャンネル(テストピン)
の数に対応している。プリント回路基板のそれぞれは、
パフォーマンスボード120に備えられた対応するコン
タクトターミナル121と接続するためのコネクタ16
0を有している。パフォーマンスボード120上には、
さらにフロッグリング130が、基板ハンドラ400に
対するコンタクト位置を正確に決定するために搭載され
ている。フロッグリング130は、例えばZIFコネク
タまたはポゴピンのような、多数のコンタクトピン14
1を有しており、同軸ケーブル124を介して、パフォ
ーマンスボード120のコンタクトターミナル121に
接続している。
は基板ハンドラ400上に配置しており、インタフェー
ス部140を介して機械的および電気的に基板ハンドラ
400に接続している。基板ハンドラ400には、チャ
ック180上に被試験半導体ウェハ300が搭載されて
いる。この例では、プローブカード170が被試験半導
体ウェハ300の上部に備えられている。プローブカー
ド170は、被試験半導体ウェハ300上のIC回路の
回路端子またはコンタクトパッドのようなコンタクトタ
ーゲットと接触するために、多数のプローブコンタクタ
(カンチレバーまたはニードル)190を有している。
るいはコンタクトリセプタクル(コンタクトパッド)
は、フロッグリング130に備えられたコンタクトピン
141と電気的に接続している。コンタクトピン141
は、同軸ケーブル124を経由して、パフォーマンスボ
ード120上のコンタクトターミナル121に接続して
いる。それぞれのコンタクトターミナル121は、テス
トヘッド100内の対応するプリント回路基板150に
接続している。また、プリント回路基板150は、数百
の内部ケーブルを有するケーブル束110を介して、半
導体テストシステム本体と接続している。
体ウェハ300の表面(コンタクトターゲット)に、プ
ローブコンタクタ190が接触し、半導体テストシステ
ムから半導体ウェハ300にテスト信号を与え、かつ半
導体ウェハ300からの結果出力信号を半導体テストシ
ステムが受け取る。被試験半導体ウェハ300からの結
果出力信号は、半導体ウェハ300上の回路が正しく機
能しているかを検証するために、半導体テストシステム
において、期待値と比較される。
は、例えば数百または数千のような多数のコンタクタを
使用しなければならない。そのような構成において、全
てのコンタクタが、コンタクトターゲットに対して同一
の圧力で同時に接触するために、各コンタクタの先端の
平面高さを均一にする(平坦化)必要がある。コンタク
タの先端が平坦化できない場合には、一部のコンタクタ
のみが対応するコンタクトターゲットと電気的接続を形
成し、他のコンタクタは電気接続を形成しない状態が生
じることになり、半導体ウェハのテストを正確に実施す
ることが不可能になる。この場合、全てのコンタクタを
コンタクトターゲットに接続するには、半導体ウェハを
プローブカードにより強く押し当てなければならなくな
る。その結果、コンタクタにより、過度の圧力を受けた
半導体ウェハ上のダイが、物理的な損傷を被るような問
題が生じてしまう。
カードの先端平面化システムを開示している。このシス
テムは、プローブカードの複数の接触点により定義され
た第1面を、プローバー上に支持された半導体ウェハの
上面により定義された第2面に対して平坦化する。この
平坦化プロセスを簡単に説明する。半導体ウェハの上面
を基準として、プローブカード上の接触点として選択し
た少なくとも3点について、その高さをカメラで計測す
る。そして、測定された値に基づいて、第2面を基準と
する第1面の位置を計算する。
の幾何学的位置情報を用いて、2点の高さ変更点につい
て、その高さ変数を決定して、第2面に対する第1面を
平坦化する。この従来技術は、接触点の高さを平坦化す
るために、その高さを目視するためにカメラを必要とす
るため、コストが増加し、またシステム全体としての信
頼性を低下させる問題がある。
カードアセンブリのプローブ素子の先端を平坦化する方
法を開示している。プローブ素子は、スペーストランス
フォーマ(コンタクト基板)に直接に取り付けられてい
る。スペーストランスフォーマの方向、したがってプロ
ーブ素子の方向は、プローブカードの方向を変更せず
に、調整することができるように構成されている。この
方法では、電気導電金属板(仮想ウェハ)が、目的とす
る半導体ウェハの代わりに基準面として用いられる。さ
らにケーブルとコンピュータが設けられ、コンピュータ
の画面上において、プローブの先端のそれぞれが導電金
属板と電気通路を形成したか否かを、例えば白黒のドッ
トにより表示する。
づいて、プローブの先端の平面高さを、プローブの先端
全てが金属板と同時に接触するように、差動(ディファ
レンシャル)ネジを回転させて調整する。しかし、この
従来技術は、プローブ素子全ての導電通路を確立させる
ために導電金属板を用いるので、金属板を装着してそれ
を目的とする半導体ウェハに置き換えるための余分な時
間を必要とする。更に、この方法は、プローブ素子の導
電金属板との接触、非接触の状態を表示するために、コ
ンピュータと表示器を必要とするため、全体としての費
用が必然的に増加する。
表面に対して、コンタクタの先端部の平坦面を、より簡
単に低コストで調整できるプローブコンタクトシステム
が必要とされている。
は、全コンタクタの先端高さ平面と被試験半導体ウェハ
の表面間の距離を調整することができる平面調整機構を
有するプローブコンタクトシステムを提供することにあ
る。
クタを有するコンタクト基板により構成されたコンタク
トストラクチャを搭載したプローブカードとコンタクタ
の先端高さ平面調整機構を備えたプローブコンタクトシ
ステムを提供することにある。
ト基板上に設けられたコンタクタの全てが、半導体ウェ
ハの表面に同時に接触するように、コンタクト基板と被
試験半導体ウェハ間の距離を調整する平面調整機構を備
えたプローブコンタクトシステムを提供することにあ
る。
タが半導体ウェハに接触する際に、各コンタクタが半導
体ウェハの表面に対し同一の圧力を発揮するように、コ
ンタクト基板と被試験半導体ウェハ間の距離を調整する
平面調整機構を備えたプローブコンタクトシステムを提
供することにある。
ターゲットと電気的接続を形成するためのプローブコン
タクトシステムに装備された平面調整機構は、多数のコ
ンタクタを有するコンタクト基板と、そのコンタクタと
半導体テストシステムのテストヘッド間に電気的接続を
形成するためのプローブカードと、そのコンタクト基板
とプローブカード間に設けられた導電エラストマと、コ
ンタクト基板とプローブカードをコンタクト基板上の3
点の位置において接続する部材であって、それぞれがコ
ンタクト基板とプローブカード間の距離を調整可能に回
転する接続部材と、そのコンタクト基板の各3点位置に
近接して設けられ、コンタクト基板と半導体ウェハまた
は基準プレート(ターゲットとする基板)間のギャップ
を計測するギャップセンサーと、各3点位置においてコ
ンタクト基板と半導体ウェハ間のギャップが互いに同一
となるように接続部材を回転する回転調整デバイスとに
より構成している。
クト基板とプローブカードを接続する接続部材は、ボル
トとナットにより構成されており、ナットはプローブカ
ードの表面に回転可能に支持され、回転調整デバイスは
そのナットと係合するための底部開口を有し、それぞれ
3点の位置において、コンタクト基板とターゲット基板
間のギャップが互いに同一になるように、その底部開口
とナットを係合して回転する。
平面調整装置は、コンタクト基板とターゲット基板間の
距離を調整する自動システムである。平面調整装置は、
コントローラからのコントロール信号に基づいてナット
を回転させるためのモーターを有している。コントロー
ラは、測定されたギャップを計算してコントロール信号
を形成する。
テムは、コンタクタの先端と被試験半導体ウェハまたは
基準プレートの表面間の距離を調整することができる。
平面調整機構を用いて、コンタクト基板と半導体ウェハ
間の距離を調整することにより、コンタクト基板に搭載
したコンタクタの全てが、半導体ウェハの表面に同一の
圧力で同時に接触することができる。本発明のプローブ
コンタクトシステムに用いる平面調整機構は、細かなス
テップでプローブカード上のナットを回転させる回転調
整デバイスを有しており、これによりコンタクト基板と
半導体ウェハ間の距離を容易に且つ正確に調整すること
ができる。本発明の平面調整機構は、プローブカードに
ナットを駆動するモーターと、ギャップセンサーで測定
されたギャップ値に基づいて、モーターにコントロール
信号を送出するコントローラを用いることにより、自動
システムとして構成することも可能である。
施例において説明する。
るコンタクトストラクチャの例について、第3図と第4
図を参照して説明する。他の多くの異なるタイプのコン
タクトストラクチャも、本発明のプローブコンタクトシ
ステムに実現可能である。第3図のコンタクトストラク
チャ10は、半導体製造工程を介して生成されたビーム
形状の(シリコンフィンガ)コンタクタ30を有してい
る。コンタクトストラクチャ10は、基本的に、コンタ
クト基板20とシリコンフィンガコンタクタ30から構
成されている。コンタクトストラクチャ10は、被試験
半導体ウェハ300上のコンタクトパッドのようなコン
タクトターゲット320上に位置合わせされており、コ
ンタクタ30と半導体ウェハ300が押し当てられたと
きに、その間で電気的接続が確立される。第3図には、
2つのコンタクタ30しか示していないが、半導体ウェ
ハのテスト等の実際の応用では、数百または数千のよう
な多数のコンタクタ30を、コンタクト基板20に配列
して用いられる。
基板上において、フォトリソグラフィ(写真製版)工程
のような半導体製造工程により同時に作成され、例えば
セラミックにより構成するコンタクト基板20に搭載さ
れる。半導体ウェハ上のコンタクトターゲット320間
のピッチは、50マイクロメータまたはそれ以下の微小
サイズであり、コンタクト基板20に搭載されるコンタ
クタ30は、半導体ウェハ300と同様の半導体製造工
程により形成されるので、容易に同等のピッチで配列す
ることができる。
図および第4図に示すようにコンタクト基板20上に直
接的に搭載してコンタクトストラクチャを形成し、その
コンタクトストラクチャを第2図のプローブカード17
0に搭載している。シリコンフィンガコンタクタ30
は、非常に小さなサイズで作成することができるので、
コンタクトストラクチャ、したがって本発明のコンタク
タを搭載したプローブカードの動作可能な周波数範囲を
容易に2GHzあるいはそれ以上に増加させることがで
きる。また、微小サイズであるため、プローブカードの
コンタクタの数は2000またはそれ以上に増加させる
ことができ、これによって例えば32個またはそれ以上
のメモリデバイスのテストを、同時に並行に実施するこ
とができる。
ガ(ビーム)形状の導電層35を有する。また、コンタ
クタ30は、さらにコンタクト基板20に固定するベー
ス40を有する。コンタクト基板20の底部において、
導電層35と相互接続トレース24が接続されている。
このような相互接続トレース24と導電層35間は、例
えばハンダボール28を介して接続される。コンタクト
基板20は更に、バイアホール23と電極22を有して
いる。電極22は、ワイヤまたは導電エラストマを介し
て、コンタクト基板20をポゴピンブロックあるいはI
Cパッケージ等の外部のストラクチャに相互接続させ
る。
すると、シリコンフィンガコンタクタ30と半導体ウェ
ハ300上のコンタクトターゲット320は、互いに機
械的及び電気的に接続する。その結果、コンタクトター
ゲット320からコンタクト基板20上の電極22にわ
たり信号通路が形成される。相互接続トレース24、バ
イアホール23、電極22は、ポゴピンブロックまたは
ICパッケージ等の外部のストラクチャのピッチに適合
するように、コンタクタ30の微小ピッチをファンアウ
ト(拡大)する機能も同時に果たしている。
30は、ばね力を有するので、半導体ウェハ300がコ
ンタクト基板20に押し付けられたとき、導電層35の
先端に十分な接触力が発揮される。導電層35の先端
は、コンタクトターゲット320に押し当てられたと
き、そのターゲット上の酸化金属層を貫通するような、
削り取り作用(スクラビング)を達成できるように、鋭
利にすることが望ましい。
トターゲット320の表面に酸化アルミニウム層を有す
る場合は、低接触抵抗で電気的接続を実現するために削
り取り作用が必要となる。ビーム形状のコンタクタ30
により生じたばね力により、コンタクトターゲット32
0に対し適切な接触力をもたらす。また、シリコンフィ
ンガコンタクタ30のばね力により発揮された弾性によ
り、コンタクト基板20、コンタクトターゲット32
0、半導体ウェハ300、及びコンタクタ30のそれぞ
れにおけるサイズまたは平面のばらつきを補償すること
ができる。しかし、コンタクタ全てをコンタクトターゲ
ットに対し、ほぼ同一の圧力で同時に接続させるために
は、本発明による平面調整機構を用いる必要がある。
ミニウム、銅、ニッケルパラジウム、ロジウム、ニッケ
ル金、イリジウム、または他のデポジションが可能な材
料等である。半導体テストの応用の場合におけるシリコ
ンフィンガコンタクタ30のサイズの例は、100−5
00マイクロメータの全体的高さ、100−600マイ
クロメータの水平方向長さ、そして50マイクロメータ
またはそれ以上のピッチを有するコンタクトターゲット
320に対し、30−50マイクロメータのビーム幅で
ある。
クタ30を有する第3図のコンタクト基板20の底面図
を示している。実際のシステムでは、数百の多数のコン
タクタが、第4図に示すように配列される。相互接続ト
レース24は、第4図に示すように、コンタクタ30の
ピッチをバイアホール23と電極22のピッチに拡張さ
せる。コンタクタ30のベース40とコンタクト基板2
0の接触点(コンタクタ30の内側)には、接着剤33
が供給されている。接着剤33は更に、コンタクタ30
の横側(第4図の一連のコンタクタ30の上部と下部)
にも供給されている。接着剤33の例は、エポキシ、ポ
リイミド、シリコン等の熱硬化性樹脂接着剤、アクリ
ル、ナイロン、フェノキシ等の熱可塑性樹脂接着剤、及
び紫外線硬化性接着剤等である。
トストラクチャを用いて、プローブコンタクトシステム
を形成する際のトータルスタックアップ(全体組立)構
成を示す断面図である。プローブコンタクトシステム
は、被試験デバイスと第2図のテストヘッド間のインタ
フェースとして用いられる。この例では、インタフェー
ス部は、導電エラストマ50と、プローブカード60
と、ポゴピンブロック(フロッグリング)130とが、
第5図に示すような順で、コンタクトストラクチャ10
上に装備されている。
0、ポゴピンブロック130は、互いに機械的及び電気
的に接続されている。従って、同軸ケーブル124とパ
フォーマンスボード120を介して、コンタクタ30の
先端からテストヘッド100までの間に電気的通路が作
成される(第2図参照)。このような構成において、半
導体ウェハ300とプローブコンタクトシステムが押し
付けられると、被試験デバイス(半導体ウェハ300上
のコンタクトターゲット320)と半導体テストシステ
ム間に電気的コミュニケーションが確立する。
0は、第2図において、多数のポゴピンを有して、プロ
ーブカード60とパフォーマンスボード120間をイン
タフェースするものと同一である。ポゴピンの上端に
は、同軸ケーブル等のケーブル124が接続され、パフ
ォーマンスボード120を介して、第2図のテストヘッ
ド100のプリント回路基板(ピンエレクトロニクスカ
ード)150に信号を伝送する。プローブカード60
は、多数の電極すなわちコンタクトパッド62、65
を、その上面と底面に有している。電極62、65は、
相互接続トレース63を介して接続されており、ポゴピ
ンブロック130のポゴピンのピッチに合うように、コ
ンタクトストラクチャのピッチをファンアウト(拡大)
している。
クチャ10とプローブカード60間に備えられている。
導電エラストマ50は、コンタクトストラクチャの電極
22とプローブカードの電極62間の垂直方向の不均一
性やばらつきを補償することにより、その間の電気的コ
ミュニケーションを確保する。例として、導電エラスト
マ50は、シリコンゴムシートと多数の縦配列の金属フ
ィラメント等から構成されている。金属フィラメント
(ワイヤ)は、第5図の垂直方向、例えば導電エラスト
マ50の水平シートに直交して設けられている。金属フ
ィラメント間のピッチは例えば0.02mm、シリコン
ゴムシートの厚さは例えば0.2mm等である。このよ
うな導電エラストマは、例えば信越ポリマー社により製
造されており、市場で入手できる。
プローブコンタクトシステムの構成を示す断面図であ
る。複数のコンタクタ30を搭載したコンタクト基板2
0は、サポートフレーム55と導電エラストマ50を介
して、プローブカード60に取り付けられている。コン
タクト基板20を支持するサポートフレーム55は、ボ
ルト252とナット250で構成する固定手段によりプ
ローブカード60に接続している。このようなボルトと
ナットは、プローブカード60の3点で、例えば正三角
形の各頂点の位置に取り付ける。ボルトとナットに代え
て、例えば差動スクリュー等の他の固定手段を用いるこ
とも可能である。第5図を参照して上で説明したよう
に、導電エラストマ50は、垂直方向のみに、したがっ
て、コンタクト基板20とプローブカード60間に電気
的伝導を実現している。
ートフレーム55に接続されたボルト252に近接した
位置に、電極292が設けられている。コンタクト基板
20の上表面に代えて、この電極292を、サポートフ
レーム55の底面に形成することも可能である。被試験
半導体ウェハ300は、ウェハプローバのチャック18
0に配置される。第6図の例ではさらに、半導体ウェハ
300上に設けられたギャップセンサー290と、ギャ
ップセンサー290から信号を受信するギャップ測定器
280を示している。ギャップセンサー290は基本的
に電極であり、半導体ウェハ300の表面において、コ
ンタクト基板20の底面に設けられた上記電極292と
対向する位置、したがって、例えば上記の3点位置に配
置される。また、客に出荷する前に、プローブコンタク
トシステムの平坦調整を実施するために、半導体ウェハ
300に代えて、セラミックやアルミナ等による基板を
基準プレートとして用いることもできる。
プでナット250を回転させるために特別に作成された
ツールである。ナット250の回転により、ボルト25
2を垂直に動作させるので、プローブカード60とコン
タクト基板20間の平行度を変えることになり、結果と
してコンタクト基板20と半導体ウェハ300間の平行
度を変えることになる。この構成において、コンタクト
基板20の垂直位置は、ボルト252が接続された3点
の位置で変更されるので、コンタクト基板20に搭載さ
れたコンタクタ30の先端高さを、半導体ウェハ300
の表面に対し均一に調整することができる。
キャパシタンスセンサーであって、ギャップセンサー2
90と対向する電極292との間(ギャップ)のキャパ
シタンスを測定するものである。測定されたキャパシタ
ンスの値は、センサーと電極間の距離の関数となる。こ
のようなギャップセンサーの例としては、米国マサチュ
ーセッツ州のキャパシテック社が提供するモデルHPT
−500−Vがある。ギャップ測定器280により測定
された、ギャップセンサー290と電極292間のギャ
ップを監視することにより、システム使用者は、3点の
位置のそれぞれのギャップが互いに同一になるように、
回転調整デバイス220を用いてナット250を回転さ
せる。
ステムにおいて、プローブカード60の上面を示す斜視
図である。回転調整デバイス220の底部は、プローブ
カード60上のナット250に適合する開口を有してい
る(第8図(C))。プローブカード60には、回転調
整デバイス220による回転度を簡単に観察できるよう
に、ナット250の周りに半径状のスケール262また
はマークを有している。プローブカード60には更に、
回転調整デバイス220のペグ(突起)225が挿入で
きるペグ穴264を有している。
回転調整デバイス220のそれぞれ上面図、正面図、底
面図である。第8図(B)に示すように、回転調整デバ
イス220は、基本的に、上部ノブ221、下部ノブ2
22、ノブベース223とにより構成されている。第8
図(A)に示すように、上部ノブ221の上面には、プ
ローブカードに備えられた半径状スケール262との組
み合わせにより、使用者が回転の度合いが分かるような
マークが設けられている。上部ノブ221と下部ノブ2
22は、例えばネジ等で結合穴221aを介して固定さ
れる。上部ノブ221の横面には、滑り止めのために、
切込み(ノッチ)または把持テープを設けることが好ま
しい。
うに、ノブベース223と下部ノブ222は、互いに回
転可能に接続されている。ノブベース223は、底部に
ペグ225を有しており、そのペグ225をプローブカ
ード60のペグ穴264に挿入する。従って、使用する
際には、ノブベース223はプローブカード60に固定
され、上部ノブ221と下部ノブ222はノブベース2
23上を回転してナット250を調整する。上部ノブ2
21は、下方に延長した部分221bと開口221cを
有する。ナット250は、この開口221cに係合し、
上部ノブ221と下部ノブ222の回転によって回転さ
れる。
回転調整デバイス220を示す分解図である。第9図
(A)の上部ノブ221は、下方に延長した部分221
bを有しており、平坦調整するときにプローブカード6
0上のナット250に届くようになっている。第9図
(D)の下部ノブ222は、第9図(C)のプランジャ
233と第9図(B)のばね232が挿入できる多数の
保持穴235を有する。図には無いが、保持穴235の
底の直径は、下部ノブ222の底面からプランジャ23
3の先端だけが突き出るよう減少している。プランジャ
233は、例えば低フリクションプラスティック、ある
いはデュポン社から提供されているアセテルやデリン等
の潤滑プラスティックにより構成されている。
上面に多数の半径溝236を有している。アセンブリさ
れたとき、プランジャ233の先端は、ばね232によ
る下方への圧力により、この半径溝236に係合する。
下部ノブ222の保持穴235のピッチとノブベース2
23の半径溝236の周辺方向ピッチは、互いに少し異
なるように構成されている。したがって、ナット250
を回転するとき、回転調整デバイス220は、利用者に
クリックを響かせながら、半径溝236のプランジャ2
33の適合により、極めて小さな回転ステップを形成す
る。
保持リング234と第9図(G)の下部保持リング23
8により、下部ノブ222に取り付けられている。フラ
ンジ237を有する上部保持リング234は、下部ノブ
222の開口から挿入され、下部ノブ222の底部の位
置で保持される。ノブベース223を、下部ノブ222
と下部保持リング238間に挟んだ状態で、上部保持リ
ング234と下部保持リング238を接続することによ
って、ノブベース223を下部ノブ222と上部ノブ2
21に回転可能に固定する。
のプローブコンタクトシステムの別の実施例を示す断面
図である。この例では、ギャップセンサー290は、第
6図の例に示した半導体ウェハの上面に代えて、コンタ
クト基板の底面に設けられている。この構成において
は、半導体ウェハの表面には各種の導電パターンを有す
るので、ギャップを測定するための特別の電極は不要と
なる。第6図と同様に、客に出荷する前に平坦調整する
ために、半導体ウェハ300の代わりに、上記3点位置
で導電パッドを有するセラミックまたはアルミナ等の基
準プレートを使用してもよい。
のプローブコンタクトシステムのさらに別の実施例を示
す断面図である。この例の平面調整機構は、コンタクト
基板と半導体ウェハまたは基準プレート間の距離を調整
する自動システムになっている。平面調整機構は、コン
トローラ430からのコントロール信号に基づいて、ナ
ット250を回転するためのモーター420を有してい
る。コントローラ430は、ギャップ測定器280から
のギャップ測定値を計算することにより、コントロール
信号を発生する。
した開示に基づき、添付した請求の範囲で、本発明の精
神と範囲を離れることなく、本発明の様々な形態や変形
が可能である。
ステムは、コンタクタの先端と被試験半導体ウェハまた
は基準プレートの表面間の距離を調整することができ
る。平面調整機構を用いて、コンタクト基板と半導体ウ
ェハ間の距離を調整することにより、コンタクト基板に
搭載したコンタクタの全てが、半導体ウェハの表面に同
一の圧力で同時に接触することができる。
いる平面調整機構は、細かなステップでプローブカード
上のナットを回転させる回転調整デバイスを有してお
り、これによりコンタクト基板と半導体ウェハ間の距離
を容易に且つ正確に調整することができる。本発明の平
面調整機構は、プローブカードにナットを駆動するモー
ターと、ギャップセンサーで測定されたギャップ値に基
づいて、モーターにコントロール信号を送出するコント
ローラを用いることにより、自動システムとして構成す
ることも可能である。
基板ハンドラの構成を示す概念図である。
ンドラに接続するための詳細な構成例を示す図である。
ブカードに搭載するビーム形状(シリコンフィンガ)の
コンタクタを有するコンタクトストラクチャを示す断面
図である。
のコンタクトストラクチャの底面を示す概念図である。
を被試験デバイスと第2図のテストヘッド間のインタフ
ェースとして構成したプローブコンタクトシステムの全
体組立構成(トータルスタックアップ)を示す断面図で
ある。
クトシステムの構成を示す断面図である。
ンタクトシステムのプローブカードの上面を示す斜視図
である。
スのそれぞれ上面図、正面図、および底面図である。
スに用いる各部品とその組立構造を示す分解図である。
コンタクトシステム例を示す断面図である。
ローブコンタクトシステム例を示す断面図である。
Claims (17)
- 【請求項1】 コンタクトターゲットと電気的接続を形
成するためのプローブコンタクトシステムに用いる平面
調整機構において、 その表面に多数のコンタクタを有するコンタクト基板
と、 そのコンタクタと半導体テストシステムのテストヘッド
間に電気的接続を形成するためのプローブカードと、 そのコンタクト基板とプローブカード間に設けられた導
電エラストマと、 コンタクト基板とプローブカードを、コンタクト基板上
の3点位置において接続するための部材であって、それ
ぞれがコンタクト基板とプローブカード間の距離を調整
可能に回転する接続部材と、 そのコンタクト基板の上記3点の各位置に近接して設け
られ、上記コンタクト基板と半導体ウェハまたは基準プ
レートまたはターゲット基板間のギャップを計測するギ
ャップセンサーと、 上記3点の各位置において、コンタクト基板と半導体ウ
ェハ間のギャップが互いに同一となるように、上記接続
部材を回転する回転調整デバイスと、 により構成することを特徴とするプローブコンタクトシ
ステムの平面調整機構。 - 【請求項2】 上記コンタクト基板とプローブカードを
接続するための上記接続部材は、ボルトとナットで構成
される、請求項1に記載のプローブコンタクトシステム
の平面調整機構。 - 【請求項3】 上記コンタクト基板とプローブカードを
接続するための上記接続部材は、差動スクリューで構成
される、請求項1に記載のプローブコンタクトシステム
の平面調整機構。 - 【請求項4】 上記ギャップセンサーは、上記コンタク
ト基板とターゲット基板との間のギャップを、そのギャ
ップセンサーとそれに対向する電極との間のキャパシタ
ンスを計測することにより決定する、請求項1に記載の
プローブコンタクトシステムの平面調整機構。 - 【請求項5】 上記ギャップセンサーは、上記ターゲッ
ト基板の上表面あるいは上記コンタクト基板の底表面に
設けられる、請求項1に記載のプローブコンタクトシス
テムの平面調整機構。 - 【請求項6】 上記基準プレートは、上記ギャップセン
サーに対向する位置に電極を設けたセラミックまたはア
ルミナ基板で構成される、請求項1に記載のプローブコ
ンタクトシステムの平面調整機構。 - 【請求項7】 上記コンタクト基板上の上記3点の各位
置は、正三角形の頂点に対応している、請求項1に記載
のプローブコンタクトシステムの平面調整機構。 - 【請求項8】 上記コンタクト基板とプローブカードを
接続する上記接続部材は、ボルトとナットにより構成さ
れており、そのナットは上記プローブカードの表面に回
転可能に支持され、上記回転調整デバイスはそのナット
と係合するための底部開口を有し、上記3点位置の各位
置において、コンタクト基板とターゲット基板との間の
ギャップが互いに同一になるように、その底部開口とナ
ットを係合して回転する、請求項1に記載のプローブコ
ンタクトシステムの平面調整機構。 - 【請求項9】 上記回転調整デバイスは、上部ノブと下
部ノブとノブベースにより構成され、その上部ノブと下
部ノブは互いに機械的に接続されており、その下部ノブ
とノブベースは互いに回転可能に取り付けられており、
上記ノブベースは上記プローブカードに固定的に適合
し、上記上部ノブは底部に開口を有した下方延長部を有
して、その回転により上記3点位置の各位置における上
記ギャップを調整する、請求項8に記載のプローブコン
タクトシステムの平面調整機構。 - 【請求項10】 上記回転調整デバイスの上記下部ノブ
は、プランジャーとスプリングを搭載するための複数の
保持穴を備えており、そのスプリングのバネ力により、
そのプランジャーの下部先端がその下部ノブの底面から
突起するようにその保持穴に搭載され、上記回転調整デ
バイスの上記ノブベースは、複数の半径溝が設けられて
おり、上記上部ノブと下部ノブが回転するとき上記プラ
ンジャーの上記下部先端がその溝に係合し、上記保持穴
のピッチと上記半径溝の円周方向ピッチは互いに異なっ
ている、請求項9に記載のプローブコンタクトシステム
の平面調整機構。 - 【請求項11】 上記プランジャーは、低フリクション
プラスティック、あるいは潤滑プラスティックにより構
成されている、請求項10に記載のプローブコンタクト
システムの平面調整機構。 - 【請求項12】 上記コンタクト基板と上記導電エラス
トマとの間に、上記コンタクト基板を支持するためのサ
ポートフレームをさらに有しており、上記接続部材は、
上記プローブカードとそのサポートフレームとの間に引
き渡されている、請求項11に記載のプローブコンタク
トシステムの平面調整機構。 - 【請求項13】 上記導電エラストマは、シリコンゴム
シートと垂直方向に設けられた金属フィラメントにより
構成され、これにより垂直方向にのみ電気通信を形成す
る、請求項1に記載のプローブコンタクトシステムの平
面調整機構。 - 【請求項14】 コンタクトターゲットと電気的接続を
形成するためのプローブコンタクトシステムに用いる平
面調整機構において、その表面に多数のコンタクタを有
するコンタクト基板と、そのコンタクタと半導体テスト
システムのテストヘッド間に電気的接続を形成するため
のプローブカードと、そのコンタクト基板とプローブカ
ード間に設けられた導電エラストマと、コンタクト基板
とプローブカードを、コンタクト基板上の3点位置にお
いて接続するための部材であって、それぞれがコンタク
ト基板とプローブカード間の距離を調整可能に回転する
接続部材と、そのコンタクト基板の上記3点の各位置に
近接して設けられ、上記コンタクト基板と半導体ウェハ
または基準プレートまたはターゲット基板間のギャップ
を計測するギャップセンサーと、そのギャップセンサー
により計測したギャップ値に基づいて、制御信号を発生
するコントローラと、そのコントローラからの制御信号
に応答して、上記3点の各位置において、コンタクト基
板と半導体ウェハ間のギャップが互いに同一となるよう
に、上記接続部材を回転させるモータと、により構成す
ることを特徴とするプローブコンタクトシステムの平面
調整機構。 - 【請求項15】 上記ギャップセンサーは、上記コンタ
クト基板とターゲット基板との間のギャップを、そのギ
ャップセンサーとそれに対向する電極との間のキャパシ
タンスを計測することにより決定する、請求項14に記
載のプローブコンタクトシステムの平面調整機構。 - 【請求項16】 上記ギャップセンサーは、上記ターゲ
ット基板の上表面あるいは上記コンタクト基板の底表面
に設けられる、請求項14に記載のプローブコンタクト
システムの平面調整機構。 - 【請求項17】 上記基準プレートは、上記ギャップセ
ンサーに対向する位置に電極を設けたセラミックまたは
アルミナ基板で構成される、請求項14に記載のプロー
ブコンタクトシステムの平面調整機構。
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