JP4585434B2

JP4585434B2 - プローブカード

Info

Publication number: JP4585434B2
Application number: JP2005346124A
Authority: JP
Inventors: 寿憲村田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: US7352175B2; US20070120558A1; JP2007147568A; US7183763B1

Description

本発明は、チップ上の磁気センサの出力をセンシングするプローブカードに関する。

従来より、磁力を利用して試験対象物の試験を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、磁気センサを搭載した半導体デバイスが知られている。この磁気センサには、磁力を受けてその磁力に応じた出力を生成する磁界センシング部とその磁界センシング部で生成された出力を外部からセンシングするための磁気センサ端子とが設けられている。磁気センサを搭載した半導体デバイスの製造工程においては、ウエハ上の状態のまま、そのウエハ上のチップに組み込まれた磁気センサの特性を試験する試験装置が使用される。この試験装置では、磁気センサの特性を試験することによりチップの良否が判定される。

図５は、従来例として、半導体デバイス上の磁気センサの特性を試験する試験装置の構成を示す図である。

この試験装置５０には、半導体デバイスをチップとして切り出す前のウエハ状態で試験するためのプローバ５１が備えられている。

このプローバ５１には載置台５２が設けられており、この載置台５２の所定位置にウエハ５３が載置される。この載置台５２は、駆動装置（不図示）によりＸＹＺ軸方向に駆動される。

また、このプローバ５１には、試験対象となる各チップの磁気センサ端子（不図示）に接触してその磁気センサ端子に表れる出力をセンシングするプローブピン５５を有するプローブカード５４が備えられている。このプローブカード５４の上方には、チップ上の磁界センシング部（不図示）に磁力を印加する磁界発生装置６０が設けられている。鉄心６１にはコイル６２が巻かれて電磁石６３を構成しており、電磁石駆動電源６４がオンされてコイル６２に電流が流れることにより、電磁石６３が磁界を発生する。この電磁石６３の空隙部から磁界が漏れ、チップ上の磁界センシング部（不図示）には、この漏れた磁界が印加される。このチップ上の磁界センシング部に磁界が印加されると、磁力に応じて磁界センシング部の出力が変化する。そこで、磁界センシング部と電気的に接続した磁気センサ端子にプローブピン５５が接触することにより、このプローブピン５５により、磁気センサ端子に表れる出力がセンシングされる。計測部６５は、配線６６を介して、プローブピン５５でセンシングされた磁気センサ端子の出力を計測し、その計測結果からチップの良否を決定する。
特開平１１−２３７３６８号公報

従来の試験装置５０には、プローブピン５５の先端位置を基準として、プローブピン５５の先端位置から電磁石６３の空隙部までの距離を調整するために、電磁石６３を上下に移動させる位置合わせ機構（不図示）が備えられている。

また、従来の試験装置５０には、広範囲に磁界を発生させるために大型の電磁石が備えられているが、プローバ５１の外部に電磁石を配置する制約から、プローブピン５６の先端位置から電磁石の空隙部までの距離が遠くなり、所望の磁力が得られない場合があるという問題がある。

また、大型の電磁石を用いた場合、電磁石の空隙部を広げることで広範囲に磁界を均一にできるメリットがあるものの、磁気センサの磁界センシング部に局所的に磁界を印加したい場合もある。また、高磁場発生電磁石を使用した場合、コイルのインダクタンスが高く、駆動電流の周波数を上げると減衰が大きくその減衰を補う必要上電圧が数百ボルトを超えるため、市販電源が使えなくなりコスト高となるという問題が生じてしまう。

本発明は、上記事情に鑑み、低コスト化を実現して、局所的な磁界や高周波磁界を磁界センシング部に高精度に印加する工夫が施されたプローブカードを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のプローブカードは、磁力を受けてその磁力に応じた出力を生成する磁界センシング部と、その磁界センシング部で生成された出力を外部からセンシングするための磁気センサ端子とを有する磁気センサが形成されたチップが配備されたウエハ上の、各チップ上の磁気センサの特性を試験する試験装置に固定されて用いられる、各チップの磁気センサ端子に接触してその磁気センサ端子に表れる出力をセンシングするプローブピンを備えたプローブカードにおいて、
上記プローブピンを支持する基体と、
上記基体に支持された、上記プローブピンが上記ウエハ上の１つのチップの磁気センサ端子に接触したときにその１つのチップと同一のチップの磁界センシング部に磁力を与える電磁石とを備えたことを特徴とする。

本発明は、上記電磁石が上記プローブピンとともに上記基体に備えられている構成にすることで、プローブカード上方に電磁石を設ける必要がなく、電磁石の空隙部の位置調整が不要となる。

また、本発明の場合、磁界センシング部と電磁石との間の距離が、従来例と比較して極めて短距離となり、その分、磁界を印加するための電力を低く抑えることができる。また、電磁石の小型化による部材費の削減がなされ、駆動電源容量の縮小により電源の購入コストを抑えることができる。

さらに、本発明では、局所的な磁界を磁気センサに高精度に印加することができる。高磁場発生電磁石を用いた場合でも、コイルのインダクタンスを低く抑えることができるため、数百ボルトもの高電圧の電源を必要とせず、市販の電源を使用することができる。

また、これまで１００Ｈｚ程度の磁場周波数を用いて磁気センサの特性試験が行われていたが、ＭＨｚオーダまでの試験評価が可能となる。

ここで、上記本発明のプローブカードにおいて、上記プローブピンが上記磁気センサ端子に接触したときにそのウエハによりそのウエハに接した状態に持ち上げられるように、上記電磁石が上記基体に上下動自在に支持されたものであることが好ましい。

上記電磁石が上記基体に上下動自在に支持される構成にすることにより、プローブピンの磨耗などが発生した場合であっても、電磁石の空隙部と磁界センシング部との距離が常に一定となり、磁界強度も一定に保たれる。

以上説明したように、本発明によれば、低コスト化を実現して、局所的な磁界や高周波磁界を磁界センシング部に高精度に印加する工夫が施されたプローブカードを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態であるプローブカードが採用された試験装置の構成を示す図である。

図１に示されるように、試験装置１には、プローバ２０が備えられている。

このプローバ２０は、ウエハ７上に形成されたチップ７１上の磁気センサ７５の特性を試験するものである。

このプローバ２０には、ウエハ７を載置台２１に載置し、ウエハ７を３軸方向に移動させるとともに任意のチップを試験位置に移動させる駆動装置２２が設けられている。

このウエハ７には、多数個のチップ７１が形成されており、各チップ７１には、磁気センサ７５が設けられている。磁気センサ７５は、磁界センシング部７２、磁気センサ端子７４、および電気的配線７３を有している。

なお、説明をわかりやすくするために、ウエハ７には１つのチップ７１が描かれているが、上述の通り、このウエハ７には、多数個のチップが形成されている。

この磁界センシング部７２は、磁界に応じて変化する出力をセンシングするものである。この磁気センサ端子７４は、電気的配線７３を介して磁界センシング部７２と電気的に接続されており、磁界センシング部７２で得られた出力を外部からセンシングさせるものである。

このプローバ２０には、本発明の第１の実施形態であるプローブカード１０が、プローバ２０の上部に取り付けられている。

このプローブカード１０には、プローブピン４と電磁石８とを支持する基体１１が備えられている。この基体１１は、試験位置に移動してきた磁気センサ端子７４の真上にある位置にプローブピン４を支持するものである。このプローブピン４は、試験位置に順次移動してきた各チップの磁気センサ端子７４に順次接触して磁気センサ端子７４に表れる出力をセンシングするものである。

このプローブカード１０には、プローブピン４がセンシングする磁気センサ端子７４に表れる出力を計測部１３に導くための配線５ａ、５ｂ、端子６ａ、および６ｂが設けられている。

また、このプローブカード１０には磁界センシング部７２に磁力を与える電磁石８が備えられており、この電磁石８は、基体１１に支持されている。この電磁石８は、鉄心２にコイル３が巻かれたものであり、この電磁石８はプローブピン４がウエハ７上の１つのチップの磁気センサ端子７４に接触したときにその１つのチップと同一のチップの磁界センシング部７２に位置している。

このプローブカード１０には、端子６ｃ、６ｄ、配線５ｃ、５ｄ、および５ｅが備えられている。端子６ｃ、６ｄ、配線５ｃ、５ｄ、および５ｅは、コイル３に電流を導くものである。

また、この試験装置１には、電磁石駆動電源１２が備えられている。この、電磁石駆動電源１２は、電磁石８を励磁するための電源である。

また、この試験装置１には、計測部１３が設けられている。この計測部１３は、プローブピン４を介して、磁気センサ７５の電気的特性としての電流および電圧を測定し、チップの良否を判定するものである。

次に、この図１に示す、本発明の第１の実施形態の動作について説明する。

先ず、プローバ２０は、載置台２１に載置されたウエハ７に形成された任意のチップ７１を駆動装置２２によって試験位置に移動する。プローバ２０は、不図示のセンサによってプローブピン４を検出し、磁気センサ端子７４とプローブピン４とが電気的に接触するようにウエハ７を駆動装置２２により上昇させる。

図１に示すように、磁気センサ端子７４とプローブカード１０のプローブピン４とが電気的に接触し、電磁石８は、磁界を磁気センシング部７２に印加する。この磁気センシング部７２では、起電力を生じ、出力電流が配線７３を介して流れ、プローブピン４によってセンシングされる。

図２は、本発明の第１の実施形態であるプローブカードを用いた計測部の処理を説明するための図である。

計測部１３には、計測用電源１３１、電圧計１３２、電流計１３３が備えられている。

磁気センシング部７２の起電力は電圧計１３２で計測され、磁気センシング部７２出力電流は電流計１３３で計測される。

この計測部１３では、それら電圧計１３２および電流計１３３による計測結果に基づきチップ７１の良否を判定する。

以上により、電磁石８がプローブピン４とともに基体１１に備えられている構成にすることで、プローブカード１０上方に電磁石を設ける必要がなく、プローブピンの先端位置から電磁石の空隙部までの距離の調整が不要となる。

また、磁界センシング部７２と電磁石８との間の距離が、従来例と比較して極端に短距離となり、その分、磁界を印加するための電力を低く抑えることができる。また、電磁石の小型化による部材費の削減がなされ、駆動電源容量の縮小により電源の購入コストを抑えることができる。

また、局所的磁界を磁気センサ７５に高精度に印加することができ、高磁場発生電磁石を用いた場合でも、コイルのインダクタンスを低く抑えることができるため、数百ボルトもの高電圧の電源を必要とせず、市販の電源を使用することができる。また、これまで１００Ｈｚ程度の磁場周波数を用いて磁気センサの特性試験が行われていたが、ＭＨｚオーダまでの試験評価が可能となる。

以上で、本発明の第１実施形態の説明を終了し、次に、本発明の第２実施形態について説明する。

なお、本発明の第１実施形態と本発明の第２実施形態とでは、内部構成が一部異なるが、それ以外はほぼ同様の構成を有するため、相違点について説明する。

図３は、本発明の第２の実施形態であるプローブカードが採用された試験装置の構成を示す図である。

この第２の実施形態であるプローブカード１０＿２の基体１１＿２には、電磁石８を上下動自在に支持する支持部１４ａ、１４ｂが備えられている。電磁石８の構成部品である鉄心２の上部両端には、部材１５ａ、１５ｂが設けられている。部材１５ａは、支持部１４ａによって上下方向に移動自在に支持されている。また同様に、部材１５ｂは、支持部１４ｂによって上下方向に移動自在に支持されている。

図４は、本発明の第２の実施形態であるプローブカードの支持部の支持機構を説明する図である。

図４（ａ）は、プローブカード１０＿２とウエハ７とが離れている状態を示す図である。

図４（ｂ）は、載置台２１が上昇してプローブカード１０＿２に備えられている電磁石８とプローブピン４とがウエハ７に接触した状態を示す図である。

図４（ｃ）は、プローブピン４が磨耗した場合における、載置台２１が上昇してウエハ７が電磁石８に接触した状態を示す図である。ここで、プローブピン４の先端部の磨耗が発生した場合、載置台２１が上昇したときには、先に電磁石８がウエハ７と接触する。図４（ｃ）に示すように、電磁石８がウエハ７と接したときには、プローブピン４とウエハ７との距離は、ａである。

図４（ｄ）は、プローブピン４とウエハ７とが接触するまで、電磁石８が載置台２１から距離ａだけ持ち上げられた状態を示す図である。

このような構成にすることにより、電磁石８がウエハ７により持ち上げられるので、チップ７１が破損するおそれが回避される。

そして、磁気センサ端子７４とプローブカード１０＿２のプローブピン４とが電気的に接触し、電磁石８は、磁界を磁気センシング部７２に印加する。この磁気センシング部７２では、起電力を生じ、出力電流が配線７３を介して流れ、プローブピン４によってセンシングされる。

以上により、プローブピンの磨耗などが発生した場合であっても、電磁石の空隙部と磁界センシング部との距離が常に一定となり、磁界強度も一定に保たれる。

本発明の第１の実施形態であるプローブカードが採用された試験装置の構成を示す図である。本発明の第１の実施形態であるプローブカードを用いた計測部の処理を説明するための図である。本発明の第２の実施形態であるプローブカードが採用された試験装置の構成を示す図である。本発明の第２の実施形態であるプローブカードの支持部の支持機構を説明する図である。従来例として、半導体デバイス上の磁気センサの特性を試験する試験装置の構成を示す図である。

符号の説明

１、５０試験装置
２、６１鉄心
３、６２コイル
４、５５プローブピン
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ配線
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ端子
７、５３ウエハ
８、６３電磁石
１０、１０＿２、５４プローブカード
１１、１１＿２基体
１２、６４電磁石駆動電源
１３計測部
１３１計測用電源
１３２電圧計
１３３電流計
１４ａ、１４ｂ支持部
１５ａ、１５ｂ部材
２０、５１プローバ
２１、５２載置台
２２駆動装置
６０磁界発生装置
６５計測部
６６配線
７１チップ
７２磁気センシング部
７３電気的配線
７４磁気センサ端子

Claims

磁力を受けて該磁力に応じた出力を生成する磁界センシング部と、該磁界センシング部で生成された出力を外部からセンシングするための磁気センサ端子とを有する磁気センサが形成されたチップが配備されたウエハ上の、各チップ上の磁気センサの特性を試験する試験装置に固定されて用いられる、各チップの磁気センサ端子に接触して該磁気センサ端子に表れる出力をセンシングするプローブピンを備えたプローブカードにおいて、
前記プローブピンを支持する基体と、
前記基体に支持された、前記プローブピンが前記ウエハ上の１つのチップの磁気センサ端子に接触したときに該１つのチップと同一のチップの磁界センシング部に磁力を与える電磁石とを備え、
前記電磁石が、前記プローブピンが前記磁気センサ端子に接触したときに該ウエハにより該ウエハに接した状態で持ち上げられているように、前記基体に上下動自在に支持されたものであることを特徴とするプローブカード。