JPS6365638A - 集積回路ウエハ・プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は集積回路ウェハを試験するためのウェハ・プロ
ーブ装置に関する。

［従来例とその問題点］ 集積回路（ＩＣ）を製造の際の重要な工程の一つは、各
ＩＣを試験してＩＣが正しく製造されたかどうかを判断
する工程である。このＩＣ試験工程は、製造工程中ので
きるだけ早い時期に行うことが望ましい、最も早い時期
は、ウェハ処理完了時点、即ちウェハをチップに分割す
る前である。

ＩＣ試験工程の次に早い時期は、チップをパッケージに
実装する前である。何れの時点でのＩＣ試験においても
、ＩＣ試験後の実装及びリード線接続に支障のないよう
に、ＩＣのボンディング・パッドに非破壊的に電気的接
続を行うことが必要である。

更に、ＩＣ試験の際には、回路の通常の動作状態での試
験の他に、回路の許容動作範囲付近での試験も必要であ
る。ＩＧＨ２を超える信号帯域幅を有する高速動作ＩＣ
の試験では、高速で回路動作を試験或いは評価すること
が重要である。しかし、この高速試験は、従来のＩＣウ
ェハ・プローブ装置では、帯域幅制限により困難或いは
不可能であった。

従来のウェハ・プローブ装置での帯域幅制限の一原因は
、装置内の異なった構成の伝送ライン（線路）間のトラ
ンジションである。トランジション（信号の偏移）は、
伝送ラインと伝送ラインを接続する接続点で発生する。

従来のウェハ・プローブ装置では、プローブ接点から試
験装置に至るまでの間に、各伝送ラインに３以上のトラ
ンジションが発生する。各トランジションは、信号反射
の原因となると共に及びＶＳＷＲ（電圧定在波比）を大
きくするので装置の信号帯域幅を狭めることになる。

更に、従来のウェハ・プローブ装置では、プローブ接点
から試験装置に至る伝送ラインの長さを最適値にするこ
とが、困難或いは不可能という問題がある。即ち、２つ
の相反する要求或いは要望により、伝送う・インを最適
値にすることが極めて困難である。つまり、第１は、伝
送ラインが長くなるに従って帯域幅が減少するので、伝
送ラインをできるだけ短くしたいという要求である。第
２は、伝送ラインの試験装置側の端部に接続する複数の
同軸コネクタが大きすぎるため、必要数のコネクタを配
置するための空間を得るなめに、プローブ接点から延び
る伝送ラインを長くしたいという要求である。つまり、
従来の装置における伝送ラインの最適長とは、第２の要
求を満たす最小値である。

従来のウェハ・１０−プ装置では、伝送ラインの長さは
、主に、１０−ブ装置の筐体の大きさにより決定される
。つまり、このような伝送ライン長の決定では、上述の
２つの要求には考慮が払われていないので、従来のウェ
ハ・プローブ装置の伝送ラインの長さは最適値とは言え
ない、したがって、ｆ＆遠なプローブ動作は期待できな
い。

上述の如く、従来のウェハ・プローブ装置の動作は不適
当な伝送ライン長により装置の帯域幅が減少する等の影
響があるが、更に、次のような欠点も指摘できる。

従来の装置は、比較的接点数の少ないＩＣを試験する場
合には、不必要に大きく、このため伝送ラインは不必要
に長い、したがって装置の帯域幅は減少することになる
。一方、接点数の非常に多いＩＣを試験する場合は、装
置の筐体は、多くのコネクタを収納するには小さすぎる
という問題がある。このなめ、接点数の非常に多いＩＣ
を試験できるウェハ・プローブ装置は、通常、入手する
ことができない。

したがって、上述の問題を解決した装置が待望されてい
る。

［目的］ 本発明の目的は、試験しようとするウェハから試験装置
に至る伝送ラインのトランジション数を減少させたウェ
ハ・プローブ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、プローブ接点と試験装置に至るま
での中間接続点とを接続する伝送ラインの長さを、装置
の筐体の大きさと無関係にしたウェハ・プローブ装置を
提供することである。

本発明の更に他の目的は、数百の接点を有するウェハ・
プローブの全接点を、同軸コネクタに接続できるウェハ
・プローブ装置を提供することである。

［概要］ 本発明によれば、プローブ接点と試験装置との接続を、
複数の伝送ラインを有する柔軟なリボン・ケーブルによ
り行っている。リボン・ケーブルは、ウェハ・プローブ
装置の筐体に固定されていないので、ケーブルの長さは
、装置の筐体の寸法とは無関係であり、したがって、プ
ローブの動作を最適にするように選択できる。リボン・
ケーブルの使用により伝送ラインのトランジションを減
することができるので、ウェハ・プローブ装置の帯域幅
を狭めることはない、更に、リボン・ケーブルを、直接
、試験装置に接続することも可能なので、伝送ラインの
トランジションを全て除去することができる。

［実施例コ 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明する
。

第１図は本発明に係る半導体ウェハ・グローブ装置１０
の平面図である。第１図において、プローブ装Ｒ１０は
、プローブ・ヘッド１２と複数のリボン・ケーブル１４
を有する。各リボン・ケーブル１４は、プローブ・ヘッ
ド１２上に設けたウェハ接点を試験装置（図示せず）に
接続する複数の伝送ラインを有する。

第２図は第１図の装置の部分拡大底面図、第３図は第２
図の線３−３から見た断面図、第４図は第２図の線４−
４から見た断面図である。第２図乃至第４図において、
プローブ・ヘッド１２はポリイミド製の透明フィルム１
６を有し、このポリイミド・フィルム１６の第１の面に
は、複数の導電性の突起（バンブ）状のプローブ接点（
ウェハと接触する接点）１８がある。複数のプローブ接
点１８は、例えばニッケル製であり、試験すべき集積回
路（ＩＣ）上のボンディング・パッドに対応するように
、配置されている。接地板（接地導体）１７は、プロー
ブ・ヘッド１２の第１の面に沿って延び、プローブ接点
１８の近傍の端部２１に達している。接地板１７は、装
置１０とウェハとの浮遊結合を少なくするためのもので
ある。

プローブ接点１８は、リボン・ケーブル１４を介して、
試験装置（図示せず）に接続している。

第３図から明らかなように、リボン・ケーブル１４は、
上部及び下部接地板（接地導体）２６．２８間に埋め込
んだ複数の細い帯状の共面伝送ライン（即ち、同一平面
上に設けた伝送ライン）２０を有する。プローブ・ヘッ
ド１２を構成するポリイミド・フィルム１６の端部は、
４個のリボン・ケーブル１４の内部に延び、伝送ライン
２０を接地板２６．２８から絶縁する絶縁部材（３０で
示す）となる、伝送ライン２０は、フィルム１６を貫通
するめっきしたと７２２により、プローブ接点１８と接
続している。

隣接する伝送ライン２０は、プローブ接点１８側の端部
（第１の端部）では、数１０μｍの間隔を有するが、プ
ローブ・ヘッド１２から離れるにしたがい、リボン・ケ
ーブル内で放射状に延びて伝送ライン間の間隔は広がる
。したがって、隣接する伝送ライン２０の端部（プロー
ブ・ヘッド１２と反対側の端部（第２の端部））の間隔
は、この端部にＳＭＡ同軸コネクタ等の接続具を接続す
るのに充分な程度に広がることになる。

本発明の好適な実施例では、絶縁部材３０、伝送ライン
２０及び接地板２６．２８等の材質及び厚さは、リボン
・ケーブル１４が柔軟性を有するように選択される。リ
ボン・ケーブル１４が柔軟性を有することにより、ケー
ブル１４の試験装置への接続が便利となり、更に、後述
するように、ケーブル１４を試験装置のパネルに直接接
続することが可能となる。

上述したように、第１図では４本のリボン・ケーブル１
４を使用している。しかし、３本以下或いは５本以上の
リボン・ケーブルを使用してもよい。更に、第１図に示
すように、隣接するリボン・ケーブル１４の端部は略３
５度の角度で外方に延びているが、この角度に限定され
るものではない０例えば、第１図のように４つのリボン
・ケーブルを使用する場合、２つのリボン・ケーブルを
重ねれば、隣接するリボン・ケーブルのなす角度は１８
０度となる。

本発明は、種々のウェハ・プローブ装置に応用可能であ
る。ウェハ・プローブ装置は、一般に、ウェハ支持手段
、プローブ支持手段、ウェハに対するプローブの位置決
め手段から成る。

第１図乃至第４図には、本発明の実施に好適なプローブ
支持手段３１を示した。第１図乃至第４図に示したプロ
ーブ支持手段３１は、弾性ブロック３２、非弾性の支持
板３４、支持柱３６、補強　　　′用リム３８を有する
０例えばシリコン・ゴム等の材質から成る弾性ブロック
３２は、プローブ接点１８の反対側のプローブ・ヘッド
１２の表面上に設けられ、非弾性の支持板３４により借
かに圧縮された状態で保持されている。プローブ接点１
８がウェハに対して押圧されると、プローブ・ヘッド１
２及びプローブ接点１８は弾性ブロック３２により偏位
し、ウェハに加わる力を緩和する。一方、支持板３４は
、補強用リム３８に固定された支持柱３６によりその位
置が保持されている。更に、補強用リム３８は、プロー
ブ・ヘッド１２の周辺付近の接地板２６に固定され、弾
性ブロック３２の膨張力によってグローブ・ヘッド１２
が曲がるのを防止している。

第５図は、リボン・ケーブルをプローブ・ヘッドに接続
する他の実施例を示す断面図である。第５図の実施例で
は、プローブ・ヘッド１２は、リボン・ケーブル１４と
は別個に製作された後、リボン・ケーブル１４に接続さ
れる。リボン・ケーブル１４は、第１図乃至第４図に示
した実施例と同様に、上部及び下部接地板２６．２８間
に埋め込んだ複数の細い帯状の共面伝送ライン２０を有
する。

第５図において、リボン・ケーブル１４をプローブ・ヘ
ッド１２に接続するために、接地板２６、絶縁部材３０
の一部をリボン・ケーブル１４の端部から除去し、伝送
ライン２０の端部が露出するようにしている。露出した
伝送ライン２０の端部は、ワイヤ４０により、ポリイミ
ド・フィルム１６上のプローブ接点１８の端部に接続さ
れる。第５図に示すように、プローブ・ヘッド１２の表
面（プローブ接点１８と反対側）に設けた絶縁板１７は
、ウェハとの浮遊接続を少なくするために、プローブ接
点１８の端部近傍に伸びている。

第６図は、リボン・ケーブル１４の端部（プローブ・ヘ
ッド１２と反対側の端部）を示す断面斜視図である６図
示の如く、伝送ライン２０の一部を露出させるために、
接地板２６及び絶縁部材３０の一部を除去している。接
点用突起５０を、第７図で説明するケーブル同志の押圧
接続のために、伝送ライン２０の露出面に設けている。

リボン・ケーブル１４に設けた案内用の開口５２は、リ
ボン・ケーブル１４の伝送ラインと接続用ケーブル（リ
ボン・ケーブル１４を試験装置に接続するケーブル）が
整合するように、接続用ケーブルを所定位置に保持する
ためのものである。

第１図乃至第６図の実施例では、複数の伝送ライン２０
夫々の長さは等しいので、プローブ接点１８から対応す
る伝送ライン２０の端部迄の信号の伝搬遅延は等しい。

第７図は、第６図に示したリボン・ケーブル１４の端部
に、接続用ケーブル（リボン・ケーブル５３）の一方の
端部を接続する様子を示す断面図である。尚、リボン・
ケーブル５３の他方の端部は試験装置に接続している。

第７図において、リボン・ケーブル５３のライン５４は
、伝送ライン２０と同様に、ケーブル５３の内部に埋め
こまれた細い帯状のものであり、上部及び下部接地板６
２．５６によりシールドされている。埋めこまれたライ
ン５４の端部を露出するために（即ち、リボン・ケーブ
ル１４との接続のために）、接地板５６及び絶縁層５８
の一部を除去する。更に、リボン・ケーブル５３の接地
板６２を露出するために、ライン５４と絶縁層５８の一
部を除去する。

尚、露出した接地板６２は、剛性の補強板６４により補
強されている。補強板６４及びライン５４を貫通する開
口６５は、リボン・ケーブル１４゜５３を接続位置にす
ると、開口５２と合致するように設けられている。尚、
開口６５は隣接するライン２０の間に設けられ、開口５
２は隣接するライン２０の間に設けられている。接続位
置にしたリボン・ケーブル１４．５３を、ボルト６６等
の接続具により押圧して電気的に接続する。ボルト６６
は、補強板６４、開口６５．５２を貫通し、クランプ６
８で固定される。ボルト６６は、ライン２０．５４を押
圧して電気的に接続する機能の他に、ライン２０．５４
の位置を保持する機能も有する。

尚、第７図のようにボルトを使用してリボン・ケーブル
１４．５４を押圧して接続する他に、第６図のリボン・
ケーブル１４を、第７図に示したリボン・ケーブル５４
に直接接続してもよい。直接接続にすれば、ウェハ用接
点を試験装置に接続する伝送ラインでの全トランジショ
ンを除去することができる。

更に他の実施例として、リボン・クープル１４内の複数
の伝送ラインの夫々の端部を、ＳＭＡ同軸コネクタ等の
接続具に接続してもよい、この実施例を、第８図及び第
９図を参照して以下に説明する。

伝送ライン２０の端部をＳＭＡ同軸コネクタに接続する
なめに、リボン・ケーブル１４の試験装置く図示せず）
側の端部を第６図に示したように加工する（但し本実施
例では接続用突起５０は不要である）、公知のＳＭＡコ
ネクタ８０を、参照番号８２で示す箇所で且つ伝送ライ
ン２０の軸と平行に切り欠く、この切り欠きにより、Ｓ
ＭＡコンクタ内の中央導体８４の一部を切り取り（切り
取る前の中央導体８４の断面は略々円形）、平面を形成
する０次に、リボン・ケーブル１４の端部を上記の切り
欠きに挿入し、ＳＭＡコネクタ８０の端部（きり欠き部
分を含む端部）を矢印Ａの方向に両側から押圧し、ＳＭ
Ａコネクタの中央導体８４と伝送ラインの端部を圧力に
より電気的に接続する。更に、第９図に示すように、上
記のＳＭＡコネクタ８０の端部を押圧することにより、
ＳＭＡコネクタの外側の導体８６（接地されている）と
リボン・ケーブル２４の接地板２８を電気的に接続する
。尚、リボン・クープル１４の端部に接続したＳＭＡコ
ネクタを、ケーブル１４に対して僅かだけ移動できるよ
うに、リボン・ケーブル１４に放射状に切り込みを入れ
てもよい（第６図及び第９図参照）。

第８図及び第９図の実施例では、リボン・ケーブル１４
を雌型のＳＭＡコネクタに接続しているが、リボン・ケ
ーブル１４は、ＳＭＡコネクタの雄型、及び、他の種々
のコネクタの雌型及び雄型に接続可能である。リボン・
ケーブル１４を雄型のコネクタに接続すれば、試験装置
の前面パネルに設けた雌型コネクタに接続するのに便利
である。

［効果］ 以上説明したように、本発明によれば、プローブ接点と
試験装置との接続を複数の伝送ラインを有する柔軟なリ
ボン・ケーブルにより行っている。

リボン・ケーブルは、ウェハ・プローブ装置の筐体に固
定されていないので、ケーブルの長さは、装置の筐体の
寸法とは無関係であり、したがって、プローブの動作を
最適にするように選択できる。

リボン・ケーブルの使用により伝送ラインのトランジシ
ョンを減することができるので、ウェハ・プローブ装置
の帯域幅を狭めることはない、更に、リボン・ケーブル
を、直接、試験装置に接続することも可能なので、この
場合には、伝送ラインのトランジションを全て除去する
ことができる。

［変形・変更］ 上述の実施例では、絶縁部材に埋め込んだ細い帯状の伝
送ラインを使用したが、共面伝送ライン（同一面に設け
たライン）或いは積層ラインを埋め込んでもよい、更に
、プローブ接点とリボン・ケーブルの接続は上述の実施
例の如く直接接続に限定されることなく、例えば、圧力
による接続によってもよい、更に又、実施例のプローブ
−・ヘッドの代わりに、ニードル・プローブを使用する
ことも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体ウェハ・プローブ装置の平
面図、第２図は第１図の装置の部分拡大底面図、第３図
は第２図の線３−３から見た断面図、第４図は第２図の
線４−４から見た断面図、第５図は本発明に係る他の実
施例の断面図、第６図は一部切り久いたリボン・ケーブ
ルの断面斜視図、第７図はリボン・クープルの接続を示
す分解断面図、第８図は本発明に係るリボン・ケーブル
とＳＭＡ同軸ケーブルの接続を示す断面図、第９図は第
８図の線９−９から見た断面図である。 図中、１０は半導体ウェハ・１０−ブ装置、１２はプロ
ーブ・ヘッド、１４はリボン・ケーブル、１６はポリイ
ミド・フィルム、２０．５４は伝送ライン、３２は弾性
ブロックを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のウェハ・プローブ接点を有するウェハ支持手段と
   、上記複数のウェハ・プローブ接点に接続する柔軟なケ
   ーブルとを有し、 該ケーブルは、第１及び第２の端部と、複数の伝送ライ
   ンと、少なくとも１つの接地導体とを有し、 上記複数の伝送ラインは、絶縁部材により夫々相互に絶
   縁されると共に上記接地導体から絶縁され、上記複数の
   伝送ラインの間隔は、上記第１端部から離れるに従つて
   大きくなり、上記複数の伝送ラインは、上記第１の端部
   において上記複数のウェハ・プローブ接点に接続する ことを特徴とする集積回路ウェハ・プローブ装置。