JP3267938B2 - プローバ - Google Patents
プローバInfo
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- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
Description
れた複数の半導体チップの電気的特性を測定するため
に、ウエハをステージに載置して、テスタに接続される
触針を各半導体チップの電極パッドに順次接触させるプ
ローバに関する。
成された多数のチップが正常に動作するか検査すること
が行われる。これは、正常に動作しない不良チップを後
の組み立て工程から除くことによる生産性の向上と共
に、製造工程が正常であるかの検査結果を速やかにフィ
ードバックできるようにするために行われる。ウエハ上
に形成された半導体チップを検査する時には、プローバ
と呼ばれる装置にウエハをセットし、触針(ニードル)
をチップの電極パッドに接触させた上で、ICテスタか
ら所定のニードルに電気信号を印加し、他のニードルに
出力された電気信号を検出する。また、このようにして
検査されたウエハは、ダイシング装置で切り離された
後、組み立てられる。
プを示す図である。図1に示すように、ウエハ100に
は複数の半導体チップ110が格子状に形成される。各
半導体チップ110には、電極パッド120が形成され
ており、組み立て時にはこの電極パッド120とリード
フレームの端子がボンディングワイヤで接続される。半
導体チップの電気的な特性検査は、この電極パッド12
0にニードルを接触させて行われる。
の概略構成を示す図である。図2において、参照番号1
はプローバを、2は載置されたウエハを保持するステー
ジを、3はプローブカードを、4はプローブカード3に
設けられたニードルを、5はプローブカード3を保持す
る部材を、6はテスタを、7は、テスタ7の回転軸を示
す。ステージ2は、移動機構により3次元方向に移動可
能であると共に、ウエハを吸着する機構が設けられてい
る。ニードル4は検査する半導体チップの電極パッドに
合わせて作られており、プローブカード3は検査する半
導体チップの電極パッドの配列が異なる毎に交換され
る。プローブカード3の上面にはニードル4に接続され
る電極が設けられており、検査時にはテスタ6が回転軸
7の回りを回転してプローブカードの電極に接触し、テ
スタ6の端子とニードル4が接続される。この状態で、
テスタ6から所定の信号を印加して半導体チップからの
出力信号を検出し、それが正常であるかを検査する。な
お、検査するウエハ100は、ウエハカセットに複数枚
収容されて供給され、図示していない搬送アームでステ
ージ2に載置され、検査終了後再びウエハカセットに戻
されて回収される。また、ステージ2に載置されたウエ
ハ100は、図示していない画像システムにより半導体
チップの電極とニードル4の位置関係が精密に位置決め
される。ここでは、このような機構は発明に直接関係し
ないので省略してある。
であるX方向とY方向、上下方向であるZ方向の3つの
1次元の移動機構を組み合わせて実現しており、X方向
の移動機構の上にY方向の移動機構を載せ、その上にZ
方向の移動機構を載せている。図3は、ステージ2のZ
方向の移動機構の基本構成を示す図である。参照番号1
2と13で示す部材の間にボールベアリング14が配置
され、ガイド機構を構成する。また、ボールねじ15に
ねじ合わされるねじ部材16は、部材12に取り付けら
れており、パルスモータ17でボールねじ15を回転す
ることにより、部材12がガイドに沿って移動する。ウ
エハを載置する載物台11は部材12に取り付けられて
いるので、パルスモータ17を駆動することにより、ガ
イドに沿って上下方向に移動する。なお、図3では、部
材12の内部にボールねじ15を設けたが、ボールねじ
15により移動方向に付勢される部分をガイドと離れた
部分に設ける場合もあり、その位置関係については各種
の変形例が可能である。ボールねじ15により載物台1
1を移動方向に付勢する構成部分を、ここではアクチュ
エータと呼ぶことにする。図3に示すように、従来のス
テージのZ方向の移動機構は、1個のガイドと1個のア
クチュエータを有している。
プの電極がニードル4の真下に位置するようにステージ
を移動した上で、ステージを上昇させて半導体チップの
電極とニードル4を接触させる。検査が終了するとステ
ージを下降させた上で、次に検査する半導体チップにつ
いて同様の動作を行う。1枚のウエハには多数の半導体
チップが形成されており、これらすべてについて上記の
動作を繰り返すため、1枚のウエハの検査に長い時間が
かかる。
プットの向上が要求されており、そのための方策とし
て、複数の半導体チップを同時に検査するマルチプロー
ビングと呼ばれる方法が取られている。図4はこのマル
チプロービングを説明する図で、ニードル4を4aと4
bの2組設け、隣接する2個の半導体チップ110aと
110bの電極パッドに同時に接触する。図では2個の
半導体チップを同時に検査するように示してあるが、よ
り多数の半導体チップが同時に検査される場合もある。
また、チップの高機能化も図られており、チップ1個当
りの電極パッドの個数が非常に多いものもある。そのた
め、ニードルの本数は非常に大きくなっており、また配
列されたニードルの端から端までの長さも長くなってい
る。
電極パッド120への接触状態を示す図である。図5の
(1)に示すように、ニードル4の先端は曲げられてお
り、この先端部が電極パッド120に接触する。ニード
ル4は細い金属製で弾性があり、ステージに載置された
ウエハ100を押し当てることによりある程度の接触圧
で接触するようにしている。そのため、上記のようにニ
ードルの本数が増加すると、全体ではステージ2に非常
に大きな力がかかることになる。この力がステージ2の
中心付近にかかる場合には特に問題ないが、ステージ2
の周辺部にかかると、ステージ2やガイドのたわみのた
め、ステージの上面が傾く。ステージの上面が傾くと、
すなわちウエハ面とニードル4が平行でなくなり、角度
θをなす。
べてのニードルが均一の接触圧で接触しなくなるという
問題が生じる。図ではニードル4に対してウエハ100
が大きく傾いており、図の右側では接触しているが、左
側では接触しておらず、これでは測定は行えない。図示
のように大きく傾かない場合でも、ある程度傾けば左右
のニードルの接触圧に差が生じる。すべてのニードルが
所定の接触圧の範囲内であればよいが、大きすぎる場合
には、電極パッドを損傷するといった問題が生じ、小さ
い場合には接触抵抗が大きくなり、正常な検査が行えな
いという問題が生じる。この問題は、ニードルの本数が
大きくなって、両端のニードル間の距離が大きくなると
より顕著になる。
上面を回転するための回転機構も有している。そのた
め、ニードルとの接触圧がステージ2の上面の周辺部に
かかった場合には、ひずみは複雑な形で現れるが、模式
的には、図5の(3)に示すように、中心線の下方の回
転中心Oを中心として回転し、その回転量はモーメント
によって決定されると考えられる。このような回転が生
じると、図5の(3)に示すように、ニードルがステー
ジ上面のAの位置で接触するように移動した上で、ステ
ージを上昇させた場合、この回転によりステージ上面の
Aの位置はA’の位置に変化してしまい、接触位置は図
示の分だけずれることになる。このようなずれがある
と、ニードルが電極パッドの外で半導体チップに接触
し、半導体チップを損傷するといった問題が生じる。
る半導体チップがニードルの下に位置するように相対移
動させてからウエハを所定位置まで上昇させてニードル
を半導体チップの電極パッドに接触させているだけで、
ニードルの接触圧については特に制御していなかった。
ニードルには弾性があるので、これでも接触圧は所望の
範囲であった。しかし、上記のようなたわみが生じる場
合には、ウエハをニードルに対して所定位置まで上昇さ
せても、実際の接触圧は接触位置により変化し、接触圧
が所望の範囲に入るとは限らない。
ジの剛性を高めるなどの対策がとられている。しかし、
ニードル数が益々増加しているため全体の接触圧が大き
くなっている上、ウエハの大口径化が進められているた
め、ステージが非常の大型化し、重量も増加する。これ
では、プローバが大型で非常に重いものになり、コスト
も増加するという問題を生じる。
めのもので、載置したウエハに多数のニードルが接触す
る場合にもステージ上面の傾きを生じないプローバを簡
単な機構で実現することを目的とする。
め、本発明のプローバでは、ステージの載物台がガイド
に沿って上下方向に移動するように付勢するアクチュエ
ータを複数個設け、載物台の複数の箇所を付勢する。す
なわち、本発明のプローバは、複数の半導体チップが配
列されたウエハを載置して移動するステージと、各半導
体チップの電極パッドに接触する触針と備えるプローバ
であって、ステージは、ウエハを載置する載物台と、載
物台の上下の移動方向を規制するガイドと、1個のモー
タにより機械的に共通に駆動され、載物台の複数箇所を
付勢する複数のアクチュエータとを備え、載物台が複数
のアクチュエータにより上下方向に移動することを特徴
とする。
ータが載物台の複数箇所を付勢するので、載物台に載置
されたウエハに触針(ニードル)を接触させて載物台に
圧力を加えた場合にも、発生するモーメントを小さくで
きる。例えば、3個のアクチュエータで載物台の周辺の
3箇所を付勢する場合、3箇所をむすぶ3角形の内側に
接触するのであれば、モーメントは生じない。この3角
形の外側に接触する場合には、接触位置と3角形のもっ
とも近い辺の距離に応じたモーメントが生じるが、この
距離は短いので、モーメントは小さくなる。
実現され、その場合には駆動源は、パルスモータやAC
サーボモータ等が使用される。
バのステージのZ方向の移動機構を示す図である。図6
において、参照番号22と23で示す部材の間にボール
(ローラ)ベアリング24が配置され、ガイド機構を構
成する。載物台11は部材22に固定されており、ガイ
ド機構に沿って上下(Z)方向に移動する。部材22の
外筒面及び部材23の内筒面は、直径及び直線性が非常
な高精度で作られており、高精度なボール(ローラ)ベ
アリング24を配置することにより、高精度のガイド機
構が実現される。
ているが、実際には4個のアクチュエータが設けられて
いる。各アクチュエータは、載物台11に固定された部
材31a、31bと、ボールねじ32a、32bと、部
材31a、31bに固定され、ボールねじ32a、32
bにねじ合わされるねじ部材33a、33bと、ボール
ねじ32a、32bを回転駆動するパルスモータ35
a、35bとを有する。部材34a、34bは、パルス
モータ35a、35bを保持するための部分で、Z方向
の移動機構のベースに設けられる。各アクチュエータを
構成する部品は、同じものが使用され、対応する部品間
の誤差が非常に小さいものが選定されて使用される。駆
動信号発生回路36は、プローバのZ方向移動を指示す
る信号に基づいてパルス信号を発生してパルスモータ3
5a、35bに印加する。図示のように、各パルスモー
タ35a、35bには同一のパルス信号が印加されるの
で、各アクチュエータは同一量だけ移動する。
方から見た図である。図示のように、円形の中心にガイ
ド機構が設けられ、円形の周辺の4分割した位置にアク
チュエータが設けられる。載物台11は、アクチュエー
タにより4箇所で付勢されており、その部分では上下
(Z)方向の位置はアクチュエータにより規定されるの
で、ニードルを押し当てる位置がこの4箇所を結ぶ4角
形の内側であれば、押し当てる力が分散してアクチュエ
ータにかかるので、図5の(3)に示したようなモーメ
ントは発生しない。従って、載物台11は傾かないの
で、各ニードルは一様な力でウエハに接触する。図7か
らも明らかなように、載物台11の上面の大部分は、こ
の4角形の内側にあり、ウエハは載物台11の上面より
小さく、ウエハの周辺にはチップは形成されないので、
チップはほとんど4角形の内側に位置し、モーメントは
発生しない。
外側であれば、4角形のもっとも近い辺をモーメント軸
として、ニードルを押し当てる位置からモーメント軸ま
での距離に応じたモーメントが発生する。しかし、ニー
ドルを押し当てる位置からモーメント軸までの距離は小
さいので、モーメントも小さく、載物台11はほとんど
傾かない。
ーメントの発生しない範囲が広がるが、アクチュエータ
の個数が増加するとその分コストやスペースが増加する
ので、これとのトレードオフの関係にある。載物台11
に対するウエハの大きさなどが関係するが、アクチュエ
ータが3個の場合でも、アクチュエータが載物台11を
付勢する3箇所を結ぶ3角形内にほとんどのチップが入
り、入らないチップの3角形の辺からの距離は小さいの
で、アクチュエータは最低でも3個以上であることが望
ましい。また、上記のように、アクチュエータが4個で
あれば、ほとんどのチップが4角形内に入るので、4個
あれば十分であり、ほとんどの場合5個以上のアクチュ
エータを設ける必要はない。但し全体のサイズが制限さ
れている様な場合、5個以上のアクチュエータが有効な
場合もある。
ージのZ方向の移動機構を示す図である。参考例では各
アクチュエータ毎にパルスモータ35a、35bを設け
たが、実施例では、共通に1個のパルスモータ44を設
け、プーリ42、41a、41b及びタイミングベルト
45を介して、各アクチュエータのボールねじ32a、
32bを一緒に駆動する点が異なる。他の部分は参考例
と同じである。参照番号43は、パルスモータ44の保
持部材である。
り各アクチュエータのボールねじ32a、32bが駆動
されるので、各ボールねじ32a、32bは同じように
回転する。従って、各アクチュエータの移動量は同一で
ある。
ールや他のセンサ等も使用できる。以上、本発明の実施
例について説明したが、実施例の構成を示す図では、各
アクチュエータは従来例と同じような大きさであるよう
に示したが、本発明では複数のアクチュエータが使用さ
れるので、各アクチュエータの駆動力は、1個のアクチ
ュエータのみを使用する場合に比べて小さくすることが
でき、その分小型で低コストにできる。また、本発明に
よれば、ステージの剛性をあまり高くする必要がないた
め、載物台などを小型で軽量のものにできる。従って、
この点からもアクチュエータを小さくできる。
ニードルを接触させた場合にも載物面の傾きを生じない
小型で軽量のステージを低コストで実現できる。これに
より、プローバ全体の小型化、軽量化及び低コスト化が
図れる。
体チップの電極パッドを示す図である。
る。
の基本構成を示す図である。
の配置例を示す図である。
の問題点を説明する図である。
の移動機構を示す図である。
の移動機構を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 複数の半導体チップ(110)が配列さ
れたウエハ(100)を載置して移動するステージ
(2)と、 各半導体チップ(110)の電極パッド(120)に接
触する触針(4)と備えるプローバであって、 前記ステージ(2)は、 前記ウエハ(100)を載置する載物台(11)と、 該載物台(11)の上下の移動方向を規制するガイド
(22、23、24)と、 1個のモータ(44)により機械的に共通に駆動され、
前記載物台(11)の複数箇所を付勢する複数のアクチ
ュエータとを備え、前記載物台(11)が前記複数のア
クチュエータにより上下方向に移動することを特徴とす
るプローバ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25253698A JP3267938B2 (ja) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | プローバ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25253698A JP3267938B2 (ja) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | プローバ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000091389A JP2000091389A (ja) | 2000-03-31 |
JP3267938B2 true JP3267938B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=17238747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25253698A Expired - Fee Related JP3267938B2 (ja) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | プローバ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3267938B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7145642B2 (en) | 2002-10-29 | 2006-12-05 | Nec Corporation | Wafer support device and a wafer support method |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012077190A1 (ja) * | 2010-12-07 | 2012-06-14 | パイオニア株式会社 | 半導体検査装置 |
-
1998
- 1998-09-07 JP JP25253698A patent/JP3267938B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7145642B2 (en) | 2002-10-29 | 2006-12-05 | Nec Corporation | Wafer support device and a wafer support method |
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Publication number | Publication date |
---|---|
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