JP3224519B2 - ウェーハ測定治具、テストヘッド装置およびウェーハ測定装置 - Google Patents

ウェーハ測定治具、テストヘッド装置およびウェーハ測定装置

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JP3224519B2 JP27856297A JP27856297A JP3224519B2 JP 3224519 B2 JP3224519 B2 JP 3224519B2 JP 27856297 A JP27856297 A JP 27856297A JP 27856297 A JP27856297 A JP 27856297A JP 3224519 B2 JP3224519 B2 JP 3224519B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウェーハの測定を
可能とするウェーハ測定治具、テストヘッド装置、およ
びウェーハの良否を判定するウェーハ測定装置に係り、
特にポゴピンを使って電気的接続を圧接により行う技術
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2に従来のウェーハ測定装置を示す。
プローバ2は、その上部がプレート2aで覆われる。プ
レート2aの中央にはポゴピンリング5を係合する係合
孔13が設けられ、係合孔13に係合したポゴピンリン
グ5は係合孔13の周囲でねじ止め固定される。
【0003】係合孔13にねじ止めされるポゴピンリン
グ5は、ポゴピンリング5表面にウェーハ測定用ボード
4のランド部に圧接されるポゴピン10と、ポゴピンリ
ング5裏面にプローブカード6のランド部に圧接される
ポゴピン10とを有する。ポゴピンリング5表面のポゴ
ピン10にポゴピン荷重に抗してウェーハ測定用ボード
4のランド部を圧接し、かつポゴピンリング5裏面のポ
ゴピン10にポゴピン荷重に抗してプローブカード6の
ランド部を圧接することにより、ウェーハ測定用ボード
4とプローブカード6とを電気的に接続するようになっ
ている。
【0004】ポゴピンリング5裏面のポゴピン10に対
するプローブカード6の圧接は、プレート2a裏面の係
合孔13の周縁部に設けられた係止部12をプローブカ
ード6に係合し、ポゴピン荷重に抗してプローブカード
6を押し上げることによって行われる。一方、ポゴピン
リング5表面のポゴピン10に対するウェーハ測定用ボ
ード4の圧接は、テストヘッド1を下降して、パフォー
マンスボード3を介して取り付けられたウェーハ測定用
ボード4を押し下げることによって行われる。
【0005】ウェーハ測定用ボードとプローブカードと
を確実に接続するには、固定されたポゴピンリング5の
表裏面のポゴピン10、10に対してウェーハ測定用ボ
ード4およびプローブカード6をそれぞれ高精度に位置
合せして、ウェーハ測定用ボード4およびプローブカー
ドのランド部に接触不良が生じないようにする必要があ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ICが年々、
多ピン化、高密度化するにつれて、ポゴピン数がますま
す多くなるとポゴピンとの接触不良が起きやすくなる。
ポゴピンとの接触不良の原因には、位置合せ不良の他
に、ポゴピン外部の汚れやポゴピンの内部不良などがあ
るが、これら全てがポゴピン数に依存するため、ポゴピ
ン数の増加が装置の信頼性を低下させるという問題があ
った。
【0007】また、ウェーハ測定用ボードとプローブカ
ードとをポゴピンリング5の両面からポゴピン荷重に抗
して非常に大きな力でポゴピンリング5側に押し込む必
要があったので、作業性が悪く、安全性にも問題があっ
た。
【0008】本発明の課題は、ポゴピン接触を片面のみ
ですませることによって、前述した従来技術の問題点を
解消して、ICが多ピン化、高密度化しても、接触不良
を従来のものと比べて半減でき、信頼性、作業性、安全
性を向上できるウェーハ測定治具、テストヘッド装置お
よびウェーハ測定装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載のウェー
ハ測定治具は、プローバとテストヘッドとの間に介在し
て、前記プローバ側に保持されるプローブカードと前記
テストヘッド内に設けられる回路とを電気的に接続する
ためのウェーハ測定治具であって前記テストヘッドに
取り付けられ、前記テストヘッド内から接続端子を導出
するためのパフォーマンスボードと、前記パフォーマン
スボードに取り付けられ、前記接続端子をさらに導出す
るためのウェーハ測定用ボードと、前記ウェーハ測定用
ボードに一体的に取り付けられ、裏面に前記プローブカ
ードに圧接されて前記プローブカードと電気的に接続さ
れるポゴピンを有し、表面に前記ウェハ測定用ボードに
よって導出された前記接続端子と電気的に接続されるポ
ゴピンとは異なるコネクタ端子を有するポゴピン支持体
とを備えたものである。
【0010】請求項2に記載のテストヘッド装置は、プ
ローバに対して着脱自在に取り付けられるテストヘッド
と、請求項1に記載のウェハ測定治具とを備えたもので
ある。
【0011】請求項3に記載のウェーハ測定装置は、プ
ローバと、前記プローバ内に設けられ、ウェーハを保持
してプローブカードのプローブ針にウェーハを接触させ
るステージと、請求項2に記載のテストヘッド装置と、
前記ポゴピン支持体の裏面側に配置され、前記ウェーハ
に接触するプローブ針を有するとともに、前記ポゴピン
支持体の裏面に設けたポゴピンに圧接されるプローブカ
ードと、前記プローバに設けられ、前記テストヘッドの
移動により押し下げられる前記ウェーハ測定用ボードを
一体化した前記ポゴピン支持体の、裏面に設けたポゴピ
ンに圧接されるプローブカードが受けるポゴピン荷重に
抗して前記プローブカードを下方から支承する係止部と
を備えたものである。
【0012】
【0013】本発明によれば、テストヘッドをプローバ
に装着するときは、テストヘッドでウェーハ測定用ボー
ドを一体化したポゴピン支持体をポゴピン荷重に抗して
押下げ、ポゴピンをプローブカードに圧接してウェーハ
測定用ボードとプローブカードとを電気的に接続する。
この電気的接続は、ウェーハ測定用ボードとポゴピン支
持体とが予め一体的に取り付けてあるので、裏面のポゴ
ピンをプローブカードに圧接するだけでよく、表裏の両
面でポゴピンの圧接を要していたものに比して、ピン接
触不良が半減する。また、ポゴピン支持体は、ウェーハ
測定用ボードに一体的に取り付けられて、ウェーハ測定
用ボードおよびパフォーマンスボードを介してテストヘ
ッドに支持されテストヘッドとともに移動するので、プ
ローバに固定支持する必要がなくなる。
【0014】ウェーハ測定用ボードをポゴピン支持体に
一体的に取り付ける手段は、特に限定されない。最も簡
易かつ安価なねじ止めとすることもできるが、着脱を容
易にするために公知のゼロフォース型コネクタを用いて
もよい。本発明のように、ウェーハ測定用ボードをポゴ
ピン支持体に一体的に取り付ける場合には、ポゴピン支
持体の表面にポゴピンは不要であるが、裏面と同様に表
面にもポゴピンを取り付け、このポゴピンをウェーハ測
定用ボードに圧接した状態で、ポゴピンリングとウェー
ハ測定用ボードとを固着一体化するようにしてもよい。
【0015】一方、テストヘッドをプローバから離脱す
るときは、ウェーハ測定用ボードとポゴピン支持体が一
体化されているので、ウェーハ測定用ボードおよびパフ
ォーマンスボードのみならず、ポゴピン支持体もテスト
ヘッドと一緒にプローバから離脱でき、ポゴピン支持体
の着脱が容易になる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図1にウェーハ測定装置の概略構成図を示す。ウ
ェーハ測定装置は、ウェーハ8の電気的試験を行うプロ
ーバ2と、プローバ2に装着されて電気的試験の良否を
判定するテストヘッド装置22とから構成される。テス
トヘッド装置22は、さらにテストヘッド1とウェーハ
測定治具21とから構成され、ウェーハ測定治具21は
パフォーマンスボード3、ウェーハ測定用ボード4、ポ
ゴピンリング5から構成される。
【0017】プローバ2は、その上部がプレート2aで
覆われる。プレート2aの中央には挿入孔23が設けら
れ、ポゴピン支持体としてのポゴピンリング5を挿入で
きるようになっている。
【0018】プレート2aに設けた挿入孔23に対応し
たプローバ2の内部には、ウェーハ8を保持、加熱する
ステージ9が移動自在に設けられ、そのステージ9上に
保持されたウェーハ8の電極パッドに、係止部12に係
止されるプローブカード6の導電性プローブ針7を接触
させるようになっている。
【0019】プローブカード6を係止するための係止部
12は、プレート2a裏面の挿入孔23の周縁部に設け
られ、ポゴピンリング5により上から押し付けられるプ
ローブカード6を下部から支承するようになっている。
【0020】テストヘッド1は、昇降自在(矢印A方
向)または回転自在(矢印B方向)に設けられ、プロー
バ2に対して着脱できるようになっている。このテスト
ヘッド1は、ウェーハ8に印加する電源、ウェーハ8へ
の信号出力部及びウェーハ8からの信号入力部などを備
え、プローブカード6のプローブ針7を介してウェーハ
8と接続されてウェーハ8の評価を行う。テストヘッド
1側には、プローバ2と対向する面にテストヘッド1内
の各種の測定回路にウェーハ8を接続するための複数の
接続端子(図示略)をテストヘッド1から導出するパフ
ォーマンスボード3と、パフォーマンスボード3に複数
の支柱11を介して機械的に連結されるとともに、リー
ド線16により前記複数の接続端子をさらに導出するウ
ェーハ測定用ボード4とが、ネジなどの手段により着脱
自在に取り付けられている。ウェーハ測定用ボード4
は、汎用性のあるパフォーマンスボード3に対して被測
定ウェーハの種類に合せた専用ボードである。
【0021】前記ウェーハ測定用ボード4はポゴピンリ
ング5に一体的に取り付けられて、ウェーハ測定用ボー
ド4の接続端子とポゴピンリング5のポゴピン10とが
予め電気的に接続されるようになっている。
【0022】ウェーハ測定用ボード4に一体的に取り付
けられたポゴピンリング5は、ウェーハ監視用の孔が開
いたリング状をしており、ポゴピンリング5表面にウェ
ーハ測定用ボード4の接続端子と接続されるコネクタ端
子(図示略)と、ポゴピンリング5裏面にプローブカー
ド6のランド部に圧接されるポゴピン10とを有する。
【0023】ポゴピンリング5のウェーハ測定用ボード
4への取付け手段はねじ止めでよく、接続端子とコネク
タ端子の電気的接続は通常のコネクタ接続で行う。ま
た、ポゴピンリング5裏面のポゴピン10にポゴピン荷
重に抗してプローブカード6のランド部を圧接すること
により、ウェーハ測定用ボード4とプローブカード6と
を電気的に接続するようになっている。プローブカード
6の圧接は、テストヘッド1を降下させてポゴピンリン
グ5を押し下げることにより行う。
【0024】このようにポゴピンリング5の表面にはポ
ゴピンを使用せず、ポゴピン10によるバネ接触はポゴ
ピンリング5裏面側に配置されるプローブカード6だけ
としている。
【0025】次に、上記のような構成における作用を説
明する。
【0026】プローバ2の上部を覆うプレート2aに設
けた係止部12でプローブカード6を定位置に支承す
る。そのうえで、テストヘッド1をプローバ2に装着す
るために、パフォーマンスボード3およびポゴピンリン
グ5を一体的に取り付けたウェーハ測定用ボード4の取
付面を下に向けてテストヘッド1をプローバ2に向かっ
て上から降下するか、または回転する。
【0027】テストヘッド1を正確に位置決めして押し
下げ、テストヘッド1の下部に取り付けられたポゴピン
リング5の裏面のポゴピン10を、係止部12に支承さ
れたプローブカード6のランド部に圧接する。この圧接
によってウェーハ測定用ボード4とプローブカード6と
の間が電気的に接続される。接続後、ウェーハ8を保持
したステージ9を迫り上げて、ポゴピンリング5と係止
部12との間に拘束されたプローブカード6のプローブ
針7に接触させ、テストヘッド1によるウェーハ8の測
定を行う。
【0028】ウェーハ測定終了時、またはウェーハ測定
用ボード4、パフォーマンスボード3、またはテストヘ
ッド1の回路基板のメンテナンス等のために、テストヘ
ッド1をプローバ2から離脱させる場合は、テストヘッ
ド1を矢印方向Aに上昇、または矢印方向Bに回転し
て、ポゴピンリング5、ウェーハ測定用ボード4、パフ
ォーマンスボード3ごとテストヘッド1をプローバ2か
ら離脱させる。
【0029】このように本実施形態では、ウェーハ測定
用ボード4をポゴピンリング5と一体化して、ポゴピン
リング5の上面側のポゴピン接触をなくし、ポゴピン接
触は下面側でのプローブカード6間でのみ行うようにし
たので、ピン接触不良が半減する。またポゴピン10は
プローブカード6のランド部と位置合せをするだけで済
むので、ポゴピン合せ作業に要する時間も、大きなポゴ
ピン荷重による危険も半分で済む。
【0030】なお、実施形態で測定対象をウェーハとし
たが、これにはガラス基板も含まれる。また、ウェーハ
測定用ボードをポゴピンリングに一体化して、ポゴピン
リングとプローブカードとの間をポゴピン接触とした
が、これとは反対にプローブカードをポゴピンリングに
一体化して、ウェーハ測定用ボードとポゴピンリングと
の間をポゴピン接触とすることも可能である。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、ウェーハ測定用ボード
をポゴピン支持体に一体的に取り付けるようにしたの
で、ウェーハ測定用ボードとポゴピン支持体とが別体
で、ポゴピンにより圧接接続される従来のものと異な
り、両者間の接触不良をなくすことができ信頼性を向上
できる。また、ポゴピン支持体のポゴピンをプローブカ
ードに圧接するだけでよいので、ポゴピン荷重を半減で
き、作業性および安全性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態によるウェーハ測定装置の概略構成
図。
【図2】従来例のウェーハ測定装置の概略構成図。
【符号の説明】
1 テストヘッド 2 プローバ 3 パフォーマンスボード 4 ウェーハ測定用ボード 5 ポゴピンリング(ポゴピン支持体) 6 プローブカード 7 プローブ針 8 ウェーハ 9 ステージ 10 ポゴピン 12 係止部 21 ウェーハ測定治具 22 テストヘッド装置

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プローバとテストヘッドとの間に介在し
    て、前記プローバ側に保持されるプローブカードと前記
    テストヘッド内に設けられる回路とを電気的に接続する
    ためのウェーハ測定治具であって前記テストヘッドに取り付けられ、前記テストヘッド内
    から接続端子を導出するためのパフォーマンスボード
    と、 前記パフォーマンスボードに取り付けられ、前記接続端
    子をさらに導出するためのウェーハ測定用ボードと、 前記ウェーハ測定用ボードに一体的に取り付けられ、裏
    面に前記プローブカードに圧接されて前記プローブカー
    ドと電気的に接続されるポゴピンを有し、表面に前記ウ
    ェハ測定用ボードによって導出された前記接続端子と電
    気的に接続されるポゴピンとは異なるコネクタ端子を有
    するポゴピン支持体とを備えた ウェーハ測定治具。
  2. 【請求項2】プローバに対して着脱自在に取り付けられ
    るテストヘッドと、請求項1に記載のウェハ測定治具と を備えたテストヘッ
    ド装置。
  3. 【請求項3】プローバと、 前記プローバ内に設けられ、ウェーハを保持してプロー
    ブカードのプローブ針にウェーハを接触させるステージ
    と、請求項2に記載のテストヘッド装置と、 前記ポゴピン支持体の裏面側に配置され、前記ウェーハ
    に接触するプローブ針を有するとともに、前記ポゴピン
    支持体の裏面に設けたポゴピンに圧接されるプローブカ
    ードと、 前記プローバに設けられ、前記テストヘッドの移動によ
    り押し下げられる前記ウェーハ測定用ボードを一体化し
    た前記ポゴピン支持体の、裏面に設けたポゴピンに圧接
    されるプローブカードが受けるポゴピン荷重に抗して前
    記プローブカードを下方から支承する係止部とを備えた
    ウェーハ測定装置。
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