JP2000346875A

JP2000346875A - プローブカードおよびこれを用いたｉｃ試験装置

Info

Publication number: JP2000346875A
Application number: JP11158891A
Authority: JP
Inventors: Takahide Nishiura; 孝英西浦
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】プローブカードの熱変形による接触信頼性の低
下を防止するとともにスループットを高めることができ
るＩＣ試験装置用プローブカードを提供する。【解決手段】ＩＣ試験装置のテストヘッド１の基板に電
気的に接続され、ウェハＷに電気的に接触する複数のニ
ードル２１１が一主面に設けられたプローブカード２で
あり、プローブカードの基板２０に発熱パターン２６が
設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路素
子などの各種電子部品（以下、代表的にＩＣと称す
る。）をテストするためのＩＣ試験装置に関し、特にテ
ストヘッドと被試験物とを接続するために用いられるプ
ローブカードに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路素子は、シリコンウェハ
などに多数個造り込まれたのち、ダイシング、ワイヤボ
ンディングおよびパッケージングなどの諸工程を経て電
子部品として完成する。こうしたＩＣにあっては、出荷
前に動作テストが行われ、このＩＣのテストは、完成品
の状態でもウェハ状態でも行われる。

【０００３】ウェハ状態の被試験ＩＣをテストするＩＣ
試験装置としては、たとえば実開平５−１５４３１号公
報に開示されたものが知られている。この種のウェハＩ
Ｃ試験装置では、ウェハチャックに被試験物であるウェ
ハを真空吸着し、プローブカードに設けられたニードル
（針状接点）をウェハに造り込まれた接点に接触させる
ことで試験が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のウェハＩＣ試験装置にあっては、ウェハチャックに埋
め込まれたヒータによりウェハに高温の熱ストレスを印
加して高温試験を行うので、ウェハの熱が主にニードル
を介してプローブカードにも伝わり、試験中においてニ
ードルおよびプローブカード基板が昇温することにな
る。

【０００５】これにより、試験中にプローブカード全体
が熱変形し、こうしたニードルの熱変形とプローブカー
ド基板の熱変形とによって、ウェハの接点とニードルと
の相対位置も変動する。このような状態でニードルをウ
ェハに繰り返し接触させると、ニードルがウェハに接触
する際の押圧力が変化して接触信頼性が低下するといっ
た問題があった。このため、従来のウェハＩＣ試験装置
では、プローブカードが充分に昇温してニードルの熱変
形が安定するまで試験の開始を遅らせる必要があり、た
とえば１００℃の高温試験においては１枚のウェハを測
定する度に３０分前後のロスタイムが生じていた。

【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、プローブカードの熱変形に
よる接触信頼性の低下を防止するとともにスループット
を高めることができるＩＣ試験装置用プローブカードを
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成
するために、本発明のＩＣ試験装置用プローブカード
は、ＩＣ試験装置のテストヘッド基板に電気的に接続さ
れ、被試験物に電気的に接触する複数の針状接点が一主
面に設けられたＩＣ試験装置用プローブカードにおい
て、前記プローブカードの基板に発熱体が設けられてい
ることを特徴とする。

【０００８】本発明のＩＣ試験装置用プローブカードで
は、プローブカードの基板に発熱体が設けられているの
で、被試験物に高温熱ストレスを印加する際に発熱体に
よりプローブカードをも加熱すれば、プローブカード基
板は即座に熱変形し、その変形を維持したまま安定す
る。したがって、この状態で試験を行えば、試験中にお
いて針状接点と被試験物との相対位置が変動するのを防
止でき、接触信頼性が向上する。またこのとき、プロー
ブカード基板は短時間で昇温するので、ＩＣ試験装置の
スループットも向上する。

【０００９】しかも、発熱体がプローブカード基板に設
けられているので、ＩＣ試験装置に装着することなくプ
ローブカードの状態でプローブカード自体の熱変形を検
査することができる。すなわち、たとえば針状接点をプ
ローブカードに装着したのちに当該針状接点の針位置を
確認する検査をプローブカードの状態で行うことがで
き、著しく便利である。

【００１０】（２）上記発明において、発熱体はプロー
ブカードの基板に設けられるが、特に好ましくは、請求
項２記載のように、前記発熱体は、前記プローブカード
の基板の前記針状接点の近傍に設けられる。

【００１１】被試験物に対して印加された高温の熱スト
レスは、針状接点を介してプローブカード基板に伝熱す
ることから、発熱体により針状接点の近傍を加熱するこ
とで、試験中における伝熱が防止でき、これにより試験
中におけるプローブカード基板の熱変形を防止すること
ができる。

【００１２】この場合、特に限定はされないが、プロー
ブカード基板が積層基板で構成されているときは、針状
接点の装着位置に近接した内層、特に針状接点が装着さ
れた主面側の表面近傍層に発熱体をプリントパターンな
どで形成することが好ましい。また、プローブカード基
板の内層以外にも、たとえば針状接点が装着された主面
側の表面にシート状ヒータ等を貼り付けても良い。

【００１３】さらに、上記発明においては特に限定され
ないが、プローブカードの基板の温度を検出するセンサ
と、前記センサからの検出温度に基づいて前記発熱体の
温度を制御するコントローラとをさらに備えることがよ
り好ましい。

【００１４】こうすることで、プローブカード基板の温
度を被試験物と同じ温度にコントロールすることができ
るので、試験中において温度勾配がなくなり熱変形が防
止できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明のプローブカードが適
用されるＩＣ試験装置のテストヘッドを示す要部分解斜
視図、図２は図１のプローブカードがテストヘッドに組
み付けられた状態を示す断面図、図３は図１のプローブ
カードを示す平面図、図４は本発明のプローブカードの
実施形態を示す要部断面図、図５は本発明のプローブカ
ードの他の実施形態を示す要部断面図である。

【００１６】図１に示すように、被試験物であるウェハ
ＩＣ（以下、単にウェハＷともいう。）は、１枚のウェ
ハに多数の半導体回路が集積されたものであり、テスト
を行う場合にはウェハチャック３に真空吸着され、高精
度に位置出しされた状態で保持される。図示は省略する
が、ウェハＷに所定の温度を印加して高温テストを実行
する場合には、ウェハチャック３に内装されたヒータを
介してウェハＷが加熱されるようになっている。

【００１７】ウェハチャック３の上部に位置するカード
ホルダ４は、中央に円形状通孔４１が形成され、この通
孔４１の周縁にプローブカード２を保持するための段部
４２が形成されている。このカードホルダ４は、図２に
示すようにリングキャリア４３に固定されており、後述
するトッププレート１１に対する位置出しは、リングキ
ャリア４３側に設けられたガイドピン４４をトッププレ
ート１１側に設けられたガイドブッシュ１３に挿入する
ことにより行われる。

【００１８】本実施形態のプローブカード２は、円形状
に形成された基板２０を有し、その一主面（図１，２，
４および図５において下面）の略中央に、２個のＩＣを
同時測定可能なように２対のニードル群２１（本発明の
針状接点に相当する。）が設けられている。この２対の
ニードル群２１は、図３に示すようにウェハＩＣに集積
されたＩＣの形状に応じた形状（図示する例では一つの
ものが正方形）のものが２個千鳥状（互い違い）に配置
されてなる。

【００１９】このうちの一つのニードル群２１は、ウェ
ハＩＣ上に集積形成された１個のＩＣの端子（ワイヤボ
ンディングする前の状態の接点）のそれぞれに接触する
数だけのニードル２１１が設けられてなり、図２および
図４，５に示すように、このニードル２１１の先端がウ
ェハＩＣ側に向かうとともに、他端はプローブカード２
の基板２０に固定されている。

【００２０】ちなみに、２つのニードル群２１を図示す
るように千鳥状に配置するのは、それぞれのニードル２
１１が互いに干渉するのを回避するためである。また、
本実施形態では２個同時測定する例を挙げたが、本発明
のプローブカード２は同時測定個数には何ら限定され
ず、単数測定または３個以上の同時測定を行うタイプの
ものであっても良い。

【００２１】また、本実施形態のプローブカード２で
は、基板２０の反対側の主面（図１および図２では上
面）の外周縁に、ゼロ挿抜力コネクタの一方２２ａがほ
ぼ等しい間隔で実装されている。

【００２２】このゼロ挿抜力コネクタ（Zero Insersion
Force Connector）とは、後述するコンタクトリング１
２に設けられた他方のゼロ挿抜力コネクタ２２ｂと互い
に挿抜する際に、挿抜方向（本例では上下方向）に力を
加える必要がないタイプのコネクタをいい、たとえばコ
ネクタ内に長手方向に組み込まれているレールをシリン
ダにより前後に駆動させて、レールと係合しているカム
を上下させ、そのカムの上下によりピンコンタクトを挟
むソケットコンタクトの間隔を狭めたり広げたりする方
式、あるいはその他の方式のものを用いることができ
る。

【００２３】各ニードル２１１とゼロ挿抜力コネクタ２
２ａの各接点とは、プローブカード２の基板２０に形成
された配線パターン２４やスルーホール２５（図４、５
参照）により電気的に接続されている。

【００２４】なお、本発明のＩＣ試験装置では、プロー
ブカード２とテストヘッド１とを電気的に接続する手段
は上述したゼロ挿抜力コネクタ２２ａ，２２ｂにのみ限
定されることはなく、他の種類のコネクタや接続端子で
あっても何ら問題はない。

【００２５】一方、ウェハチャック３の上部には、ＩＣ
試験装置のテストヘッド１が位置し、図示は省略するが
ここにパフォーマンスボードなどの各種基板が設けられ
ている。このテストヘッド１の最下面には、図１および
図２に示すようにトップパネル１１が固定されており、
さらにこのトップパネル１１の下面にコンタクトリング
１２が固定されている。

【００２６】本実施形態のコンタクトリング１２は、図
１に示すようにリング状に形成されてなり、外周に形成
された断片的な扇形の通孔１２１に、上述したゼロ挿抜
力コネクタの他方２２ｂが固定されている。図２の断面
図にこのゼロ挿抜力コネクタ２２ｂの取り付け状態を示
す。

【００２７】また、上述したプローブカード２とコンタ
クトリング１２との位置出しは、プローブカード２側に
設けられたガイドピン２３を、コンタクトリング１２側
に設けられたガイドブッシュ１２２に係合させることに
より行われる。

【００２８】ちなみに、図示は省略するが、コンタクト
リング１２側に取り付けられたゼロ挿抜力コネクタ２２
ｂと、テストヘッド１内のパフォーマンスボードとは多
数の配線あるいはドータボードにより電気的に接続され
る。

【００２９】特に本実施形態のプローブカード２は、図
４に示すようにゼロ挿抜力コネクタ２２ａとニードル２
１１とを電気的に接続するための配線パターン２４およ
びスルーホール２５が積層基板構造で形成されている
が、さらにニードル２１１が装着された主面（同図にお
いてプローブカード基板２０の下面）の表面近傍に発熱
パターン２６（本発明の発熱体に相当する。）が造り込
まれている。この発熱パターン２６は、たとえば面状発
熱体等のように電流を流すことで発熱する抵抗体から構
成され、配線パターン２４を印刷する際に同時に印刷法
等により形成される。発熱パターン２６は、好ましくは
ニードル２１１の装着基部の周囲であって、プローブカ
ード基板２０の下面に近い層内に形成されている。

【００３０】なお、本発明の発熱体は、積層基板の層内
に発熱パターン２６として形成する以外にも、図５に示
すように面状発熱体などのシート状ヒータ２６ａをプロ
ーブカード基板２０の表面に貼り付けることで構成する
こともできる。この場合も、シート状ヒータ２６ａは、
好ましくはニードル２１１の装着基部の周囲であって、
プローブカード基板２０の表面に貼り付けられる。

【００３１】また、図４に示すようにプローブカード基
板２０の温度を検出するための温度センサ２７をプロー
ブカード基板２０自体に設け、この温度センサ２７によ
り検出された温度に基づいてコントローラ２８から発熱
パターン２６に流す電力を制御するように構成しても良
い。

【００３２】次に作用を説明する。ウェハＩＣをテスト
する場合には、まずそのウェハＷをウェハチャック３に
位置決めしながら吸着保持した状態で、目的とする２個
のＩＣの接点にプローブカード２のニードル２１１が接
触するように、ウェハチャック３をＸ−Ｙ平面において
位置出ししながら上昇させる。これにより、最初の２個
のＩＣのテストが実行されるが、このテストを終了する
と、ウェハチャック３を僅かに下降させ、次の２個のＩ
Ｃの接点にプローブカード２のニードル２１１が接触す
るように、ウェハチャック３をＸ−Ｙ平面において位置
出ししながら再び上昇させる。順次この動作を繰り返
し、全ての領域におけるウェハＩＣのテストを行う。こ
のウェハＷに対して高温テスト行う場合には、ウェハチ
ャック３に内装されたヒータを作動させてウェハＷをた
とえば１００℃まで加熱昇温させる。

【００３３】特に本実施形態のプローブカード２では、
高温テストを行う場合、発熱パターン２６に電流を流す
ことでプローブカード基板２０をウェハＷの昇温値まで
加熱する。これにより、ウェハチャック３に内装された
ヒータによるウェハＷの昇温と並行して、プローブカー
ド基板２０もニードル２１１の装着基部の周囲から昇温
することになる。プローブカード基板２０は、所定量の
熱量を吸収すると熱変形するが、熱変形が安定したとこ
ろでニードル２１１とウェハＷの接点との相対位置を位
置出しし、この初期値に基づいてテストを実行する。こ
れにより、テスト中におけるプローブカード基板２０の
熱変形による相対位置の変動が抑制され、ニードル２１
１とウェハ接点との接触力が著しく安定することにな
る。すなわち本実施形態では、プローブカード２を試験
される温度に素早く昇温させ、熱変形させた状態でニー
ドル２１１とウェハＷとの位置出しを行ったのち試験を
行うので、試験中にプローブカード基板２０が変形する
ことがなくなりニードル２１１の接触力を均一に維持す
ることができるものである。

【００３４】なかでも、温度センサ２７によりプローブ
カード基板２０の温度を検出しながらコントローラ２８
により発熱パターンへの供給電力を制御すると、プロー
ブカード基板２０をウェハＷと同じ温度に正確に維持す
ることができ、ウェハＷとの温度勾配がなくなるので、
試験中にニードル２１１を介して熱が伝導することが防
止される。

【００３５】また、プローブカード基板２０に発熱パタ
ーン２６やシート状ヒータ２６ａを設けておけば、プロ
ーブカード基板２０にニードル２１１を装着したのち、
当該プローブカード２単体で熱変形によるニードル位置
精度を検査することができ、ＩＣ試験装置に使用する前
にプローブカード２の良否を判断することができる。

【００３６】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、試験
中において針状接点と被試験物との相対位置が変動する
ことが防止でき、接触信頼性が向上する。またこのと
き、プローブカード基板は短時間で昇温するので、ＩＣ
試験装置のスループットも向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプローブカードが適用されるＩＣ試験
装置のテストヘッドを示す要部分解斜視図である。

【図２】図１のプローブカードがテストヘッドに組み付
けられた状態を示す断面図である。

【図３】図１のプローブカードを示す平面図である。

【図４】本発明のプローブカードの実施形態を示す要部
断面図である。

【図５】本発明のプローブカードの他の実施形態を示す
要部断面図である。

【符号の説明】

１…テストヘッド１１…トッププレート１２…コンタクトリング１２１…通孔１２２…ガイドブッシュ１３…ガイドブッシュ２…プローブカード２０…プローブカード基板２１…ニードル群２１１…ニードル（針状接点）２２ａ…ゼロ挿抜力コネクタ（プローブカード側）２２ｂ…ゼロ挿抜力コネクタ（コンタクトリング側）２３…ガイドピン２４…配線パターン２５…スルーホール２６…発熱パターン（発熱体）２６ａ…シート状ヒータ（発熱体）３…ウェハチャック４…カードホルダ４１…円形状通孔４２…段部４３…リングキャリア４４…ガイドピン

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｇ０１Ｒ 31/28 ＫＦターム(参考） 2G003 AA07 AA10 AB01 AC03 AD03 AG04 AG10 AG12 AG16 AG20 AH04 2G011 AA02 AA17 AB10 AC06 AC14 AC21 AE03 AF06 2G032 AB01 AB13 AE03 AE11 AF02 AK03 AL03 AL11 4M106 AA01 AA02 BA01 BA14 CA60 DD03 DD04 DD10 DD13 DD16 DD30 DJ02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＩＣ試験装置のテストヘッド基板に電気的
に接続され、被試験物に電気的に接触する複数の針状接
点が一主面に設けられたＩＣ試験装置用プローブカード
において、前記プローブカードの基板に発熱体が設けら
れていることを特徴とするＩＣ試験装置用プローブカー
ド。
【請求項２】前記発熱体は、前記プローブカードの基板
の前記針状接点の近傍に設けられていることを特徴とす
る請求項１記載のＩＣ試験装置用プローブカード。
【請求項３】前記発熱体は、前記プローブカードの基板
の前記一主面の表面近傍に埋設されていることを特徴と
する請求項１または２記載のＩＣ試験装置用プローブカ
ード。
【請求項４】前記発熱体は、前記プローブカードの基板
の前記一主面の表面に設けられていることを特徴とする
請求項１または２記載のＩＣ試験装置用プローブカー
ド。
【請求項５】前記プローブカードの基板の温度を検出す
るセンサと、前記センサからの検出温度に基づいて前記
発熱体の温度を制御するコントローラとをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のＩＣ試
験装置用プローブカード。
【請求項６】請求項１〜５の何れかに記載のプローブカ
ードを備えたことを特徴とするＩＣ試験装置。