JPS6375669A

JPS6375669A - Ｉｃプローブ装置

Info

Publication number: JPS6375669A
Application number: JP62221806A
Authority: JP
Inventors: コーネリアス・ティー・ビーネンダール
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1986-09-08
Filing date: 1987-09-04
Publication date: 1988-04-06
Anticipated expiration: 2009-11-24
Also published as: US4751457A; EP0260024A2; KR880004325A; EP0260024A3; JPH0695127B2

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ＩＣプローブ装置、特にウェハ状ＩＣ（集積回
路）の各部にテストプローブを接続しＩＣの動作特性を
測定する装置に関する。

〔従来の技術とその問題点こＩＣテストポイントは、−Ｇに多数のテストポイントを
有し、その端部又は先端はテストポイント面となってい
る。これろテストポイントとして１６乃至４００個のも
のが一般的である。ＩＣウェハやチップ（以下総称して
ウェハという）のテスト中、これらテストポイントはＩ
Ｃウェハの面上のテスト位置と電気的接触をするよう移
動する。これらテストポイントとウェハ表面上のテスト
位置間で接触を行う際に直面する困難性は、テストポイ
ント面とウェハ面とが相互に平行でない場合に起こる。

従って、テストポイント面とプローブしたいＩＣウェハ
表面間の平行度を効果的に確立する装置及び方法の必要
性があった。

〔発明の目的〕

従って、本発明の目的の１つはＩＣプローブの多数のテ
ストポイント先端がなすテストポイント面がプローブさ
れるＩＣウニハの表面と平行性を確立する改良されたＩ
Ｃプローブを提供することである。

本発明の他の目的は手動又は自動的に上述した平行度を
確立する装置及び方法を提供することである。

本発明の別の目的は平行度を確立する比較的簡単、効果
的、迅速且つ安価なＩＣプローブを提供することである
。

：発明の概要〕プローブマウントは先端がテストポイント面をなす少く
とも３個のテストポイントを有するＩＣプローブを有す
る。このプローブマウントは各々テストポイントの近く
にある第１、第２及び第３支持手段により３つの離間し
た位置に支持されている。これらプローブ支持手段は、
プローブマウントに接続され、夫々略平行線に沿う３つ
の位置の各々を独立してシフトできるようにする。これ
らの位置が本目互にシフトされると、テストポイント面
はプローブされるＩＣウェハのウェハ面より成る第２面
と平行になる迄傾斜する。マイクロプロセッサ（ｕｐ）
制御型ステッパモータは必要に応じてテストポイント面
を傾斜するのに使用される。

本発明の別の側面に依ると、テスト面をテストポイント
面方向へ又はそれから遠ざかる方向へ移動できる。この
テスト面は一般に第２面に平行又は一致する面に位置さ
れる。３つのテストポイントとこのテスト面間の接触は
検知手段で検知して３つのテストポイントの各々がテス
ト面と接触する迄傾斜される。これが起こると、テスト
ポイント面と第２面間に平行度が確立する。

本発明の更に別の側面によると、第１駆動メカニズムを
設け、第１位置を第１線に沿っていずれかの方向にシフ
トする。また第２駆動メカニズムを設け、第２位置を第
１線と平行の第２線に沿っていずれか一方向ヘシフトす
る。更に、第３駆動メカニズムを設は第３位置を第１及
び第２線に平行な第３線に沿っていずれかの方向ヘシフ
トする。

更にまた、第４駆動メカニズムを設けて、テスト面を第
１、第２及び第３線と略平行である第４線に沿ってテス
トポイント面に向かって、又はそれから遠ざかる方向ヘ
ンフトする。テスト面は第４駆動メカニズムによりテス
トポイントの１つがテスト面に接触するのを検知するま
で進める。次に、接触しているテストポイントに関連す
る駆動メカニズムはこの駆動メカニズムが接続されてい
るプローブマウント位置を、テスト面の残りの２つの非
接触テストポイントに向かって連続進行に調和してシフ
トする。次に、３つのテストポイントの次の接触を検出
する。これが行われると、今回接触したテストポイント
に関連する駆動メカニズムが作動され、２つのテストポ
イントが接触した位置がテスト面と調和して連続移動さ
せる。最終的には、３つのテストポイントの最後のもの
がテスト面に接触し、第１及び第２面間の平行度が確立
される。

不発明の更に別の側面に依ると、駆動メカニズムの各々
はｕｐ制御ステッピングモータより構成しもよい。更に
ｕｐは３つのテストポイントの総ての接触が行われた各
駆動モータ位置をストアしてもよい。次に、この情報を
用いて夫々の駆動モータを、テストポイント面と第２面
が所望の平行度が再度確立されるよう自動的に制御する
。

〔実施例〕

ＩＣプローブ（１２）を取付けるプローブマウント（１
０）の一形態を第１図に示す。このマウン）　（１０）
は環状板又はリング（１４）を含み、平坦頂部円錐状中
心突起（１６）がリング（１４）の１面から外方に突出
する。このプローブ（１２）は突起（１６）の末端に取
付けられ、多数のテストポイントを含み、プロービング
したいＩＣウェハのテスト位置と電気的接続を行う。こ
れらテストポイントのうちの３つであるテストポイント
（１８）、　（２０）　　及び（２２）を第１図及び第
３図に示す。しかし、典型的なＩＣプローブは１６乃至
４００個以上ものテストポイントを含んでイル。これら
テストポイントは微小ピン又は突起が第３図に示す如く
テストポイント面（２６）上に位置している。

プローブマウント（１０）及び更に特定的にはリング（
１４）が後述する如く３つの離間した場所（３０）。

（３２）及び（３４）にて支持される。更に、リング（
１４）は位置（３０）、　（３２）　　及び（３４）が
リング（１４〉に法線方向に且つ互に独立して移動して
、リング（１４）の面、即ちテストポイント面（２６）
を傾斜させる。図示の実施例では、位置（３０）、　（
３２）　　及び（３４）が夫々１２０゜リング（１４）
の円周上且つプローブ（１２）の中心から離れている。

更に、位置（３０）は隣りのテストポイン）　（１８）
から距離ｄ１　だけ離れており、場所（３２）はテスト
ポイン）　（２０）からｄ２の距離にあり、場所（３４
）はテストポイント（２２）からｄ３の距離にある。ま
た、距離ｄ、、ｄ２及びｄ３は一般的には互に等しい。

また、この構成により、位置（３０）、　（３２）。

（３４）を他のものに対してシフトすると、テストポイ
ント面を傾斜させることとなる。

マウントサポートを設け、板体ないしリング（１４）を
３つの位置（３０）、　（３２）　　及び（３４）で支
持する。

第２図に示す如く図示のマウントサポートは位置（３０
）で板体（１４）に接続した第１支持メカニズム（３６
）を含んでいる。この第１技術メカニズムク３６）は位
置（３０）を一点鎖線（３８）に沿う方向にシフト可能
である。同様の第２支持メカニズム（４０）が板体（１
４）の位置（３２）を支持し、この位置を一点鎖線（４
２）に沿う方向にシフト可能である。更に、第３取付け
（マウント）メカニズム（４４）が板体（１４）の位置
（３４）に接続されて、この場所を線（４６）に沿う方
向にシフト可能にする。線（３８）、　（４２）　　及
び（４６）は図示のとおり相互に略平行である。

更に特定的には、メカニズム＜３６）の図示例テは、回
転可能なジャックねじ（４８）を有し、ねじで板体（１
４）に結合され、ジャックねじをいずれかの方向に線（
３８）に沿って場所（３０）をシフト可能にする。

また、支持メカニズム（４０）及び（４４）も同様のシ
マ／りねじ（５０）、　（５２）　　を有する。これら
ジャンクねじ（４８）、　（５０）及び（５２）の各々
は夫々板体（１４）にピボットしているブッシング（図
示せず）を介してねじ止め可能である。その結果、ジャ
ックねじの１つ以上を他のジャックねじに対して回転す
ることにより、板体（１４）とプローブ（１２）が傾斜
し、その結果テストポイント面（２６）を調整する。

ジャックねじ（４Ｂ）、　（５０）　　及び（５２）は
手動で回転して板体（１４）を夫々線（３８）、　（４
２）　及び（４６）に沿ってシフトさせられるが、駆動
メカニズムは一般的にはこの目的で設けられている。こ
れら駆動メカニズムは夫々ステッピングモータ（５４）
、　（５６）　及び〈５８）より成り対応するジャック
ねじ（４８）、　（５０）　及び（５２）を回転しても
よい。斯るジャックねじモータアセンブリは多くの会社
が市販しているが、例えばコネチカットチェシャイヤの
エアーパックス社があります。ｕ　ｐ　（６０）　　は
これらモータの動作を制御する。ｕｐ　（６０）はバス
（６２）で従来のモータドライバ回路（６４）更に導体
（６６）、　（６８）　　及び（７０）を介してモータ
（５４）、　（５６）　　及び（５８）に結合されてい
る。

ｕｐ　（６０）からの駆動パルスに応じて、モータはス
テップ状にジャックねじを所望方向に回転する。これら
モータは図中（７２）で示す／１ウジング又はベースに
強固に固定され、その結果板体（１４）　（も−タでは
ない）がジャックねじの回転により移動する。

この装置はＩＣウェハ支持メカニズム（８０）を含みプ
ローブしたいＩＣウェハを支持する。斯るメカニズムの
１つは市販の真空チャック（８２）より成り、ウェハ支
持面（８４）を有し、その−面にＩＣウェハ（９４）を
取付けている。次に、取付けられたウェハ（９４）の露
出表面はプローブク１２）でプロービングする為に面（
８４）に平行に位置される。ウェハ（９４）を面（８４
）上に位置させることにより、弁（８６）が手動により
又は制御人力（８８）においてｕｐ（６０）からの制御
信号に応じてソフトして、真空ポンプ（９０）をチャッ
ク（８２）に結合する。これは面（８４）から真空引き
して、ウェハ（９４）を所定位置に保持する。ウェハ（
９４）を取外すには、弁（８６）をソフトしてベント（
９２）を介して真空を解除（ベント）する。

後述する如く、面（８４）はテストポイント面（２６）
とプロービングしたいＩＣウェハの露出面間の平行度を
確立するのに使用されるテスト面より成る。

これに代わって、プロービングするＩＣウェハと同じ厚
さのテストウェハ（９４）を面（８４）上に位置する。

この場合、このテストウェハの露出面（９６）はテスト
面より成り、プロービングしたいＩＣウェハの面と同一
面である。

駆動メカニズノ、はチャック面（８４）のシフトの為に
設けられ、よってテスト面（９６）を線（９８）に沿っ
てプローブ（１２）に向かって又はそれから遠ざかる方
向へ移動する。このチャンク駆動メカニズムはｕｐ　（
６０）の制御下でステッピングモータ（１０２）　　に
より回転するジャックねじ（１００）　　を含んでいる
。これに代わって、ジャックねじ（１００）　　は手動
回転してもよい。加えて、チャック（８２）を等価的に
所定位置に固定し、平行度調整及び回路ブロービング動
作中、モータ（５４）、　（５６）　　及び（５８）に
より線（９Ｂ）に沿ってプローブ（１２）を伸ばしたり
縮めたりする。

しかし、ＩＣウェハテストの速度及び精度はチャック（
８２）を別の駆動メカニズムで駆動することにより強化
できる。

一般に、第３図から判るとおり、テストポイント面（２
６）とテスト面（９６）間には、平行度調整前には微少
角αが存する。この角αを減少して両面間の平行度を確
立する為に次のアプローチを使用する。

先ず、面（９６）とプローブ（１２）間の間隔はモータ
（１０２）　　を制御してテスト面〈９６）を線（９８
）に沿ってプローブ方向に進めることにより縮める。つ
いには、第３図に示す如く、３つの選択したテストポイ
ント（１８）、　（２０）　　及び（２２）　（この場
合にはテストポイント（１ｇ）　）がテスト面（９６）
に接する。これが起こると、この接触テストポイント（
１８）に関連する駆動メカニズム（３６）、即ちモータ
（５４〉とジャックねじ（４８）がＬｌｌｌ（６０）の
制御下で動作して位置（３０）を線（３８）に沿って進
む。位ｆｆ１（３０）は同じ割合で、テスト面（９６）
が線（９８）に沿って他の２つの非接触テストポイン）
　（２０＞、　（２２）　　に向かって継続移動に協調
してシフトする。位［（３０）のシフトはテストポイン
ト面（２６）がテスト面（９６）に向かって傾斜する。

、最緯的には、２つの非接触テストポイントの一方例え
ばテストポイント（２０）がテスト面（９６）に接触す
る。次に、その関連駆動メカニズム（４０）が駆動メカ
ニズム（３６）と同様方法で動作する。即ち、モータ（
５６）がｕｐ（６０）の制御下でジャックねじ（５０）
を回転し、位置（３２）を線（４２）に沿ってテスト面
（９６）の進行に協調してシフトする。同時に、モータ
（５４）は位置（３０）の移動を継続する。最後に、３
つのテストポイントの最後の１つ、即ちテストポイント
（２２）がテスト面（９６）に接触する。これが起こる
と、テスト面（９６）とテストポイント面（２６）の平
行度が確立されてモータ（５４）　−（５８）が停止す
る。

そして、テストポイント面とテストするＩＣウェハ面間
の平行度が完成する。

勿論、もしテストポイント（１８）、　（２０）　　及
び〈２２）が同時にテスト面（９６）に接触すると、板
体（１４）上のそれらの関連位置及び接触テストポイン
トをチャックの異なる移動と調和してシフトすべく関連
駆動モータを作動する。再度、第３テストポイントがテ
スト面と接触すると、平行が確立される。

テストポイントの総てがテスト面（９６）と接触すると
き、参照（基準）面が確立される。ｕｐ　（６０）はモ
ータ（５４）〜（５８）が平行度調整動作中にシフトし
た各位Ｕ（３０）、　（３２）　及び（３４）の位置情
報をテストすることによりこの参照面の位置をストアし
てもよい。これにより、その後にＩＣのブロービングを
行う際には、ジャックねじ（４８）、　（５０）　　及
び（５２）を同じ相対位置に単に工」整するのみで迅速
に平行度を確立することができる。

更に、チャック（８２）は平行度が確立された後に所定
距離だけ退却させてもよい。そ゛の後、テストウェハ（
９４）をブロービングしたい■Ｃウエノ＼と交換しても
よい。その後、チャックを所定距離だけプローブ（１２
）に向かって移動させてテストポイントとＩＣウェハと
の間の接触を確立してもよい。

面（８４）をテストウェハ（９４）のテスト面の代わり
に使用する場合には、ＩＣウエノ（１６）をチャック（
８２）に装着した後、チャック（８２）をプローブ（１
２）に向かって戻すが、その場合の戻し距離はプローブ
接点（１８）、　（２０）　　及び（２２）からウニ／
＼の摩さ分を差引いた値とする。この手法により、チャ
・ツク（８２）が線（９８）に沿って伸び縮みする量を
調整するのみで、異なる厚さのＩＣウェノ＼の迅速なブ
ロービングが可能になる。更に、プローブ（１２）はブ
ロービングしたいウェハ面から平行度が維持できる。

加えて、Ｕρ（６０）はモータ（１０２）　　を調整し
てチャ・ツク（８２）を、例えばＩＣチップ又はウエノ
〜のローディング（取付け）及びアンローディング（取
外し）用位置等の種々の位置にシフトできる。その後、
ｕｐ（５Ｑ）はモータ（１０２）　　を制御してテスト
ポイントに接触する位置にウェハをシフトすることがで
きる。

当業者には、特定のテストポイントとテスト面（９６）
　（又はテスト面の確立の為にチャック自体を使用した
場合には、面（８４））　間の初期接触を検出するには
種々の技法があることが理解できよう。

斯る技法の１つとして電子的にテストポイントとテスト
面間の接触を検出するアプローチを以下に説明する。典
型的にはｕ　ｐ　（６０）　　は導体にてブローブク１
２）の各テストポイントに接続される多くの人出力を有
する。これらのうちの３つを第２図では（１０４）、　
（１０６）　及び（１０８）　　とラベルを付して夫々
導体（１１０）、　（１１２）　　及び（１１４）　　
によりテストポイント（１８）、　（２０）　　及び（
２２）　（第３図参照）に接続される。

テストポイント面と基準面間の平行度を確立したい場合
には、ｕｐ　（６０）が平行度制御信号を線（１１６）
からスイッチ（１１８）　　に送る。これはスイッチ接
点を閉じさせる。閉じると、正の電圧源が電流制限抵抗
（１２０）　　を介して入力（１０４）　　に接続され
る。この電圧はｕｐ　（６０）の論理高又はルベルであ
る。同様に、この電圧が夫々抵抗（１２２）、　（１２
４）　　を介して線（１１２）、　（１１４）　　に結
合される。これは接点（１８）。

（２０）及び（２２）を論理高又はルベルとする。加え
て、テストウェハ（９４）は金メッキされ、線（１２６
）で示す如（電気的に接地した導電ウェハより成るかも
知れない。或いは、テストウェハ（９４）を使用しない
場合には、図中点線（１２６）　　で示す如く接地され
た導電体面（８４）であるかも知れない。

この様に接続していると、人力（１０４）　　はテスト
ポイント（１８）が接地されたテスト面（９６）又は（
８４）に接触するときＯ論理レベルに低下する。同様に
して、ｕｐ　（６０）の人力（１０６）　　もテストポ
イント（２０）がテスト面（９６）に接触すると０論理
レベルに低下する。更にまた、ｕｐ人力（１０８）　　
も、テストポイン）　（２２）がテスト面に接触すると
０論理レベルに低下する。よって、ＬＩｐ（６０）はこ
の接触検出回路により、最初にテストポイントとテスト
面とが接触したことを検出する。接触が検出されると、
モータ（５４）〜〈５８）及び（１０２）　　は上述の
とおり自動的に制御されてテストポイント面（２６）と
テスト面（９６）との間の平行度を確立する。これによ
りテストポイント面（２６）とプロービングするＩＣウ
ェハ（又はチップ）の面間の平行導電が確立される。

以上、本発明のＩＣプローブを好適実施例に基づき図示
巳説明した。しかし、本発明は何ら斯る実施例のみに限
定する意図はな（、必要に応じて種々の変形変更がなし
得ること当業者には自明である。

〔発明の効果コ上述の説明の如く、本発明のＩＣプローブに依ると、プ
ローブマウント又は板体の略等間隔の３点位置のテスト
ポイントを有するテストポイント面をこれと離間して固
定されるテスト面に対して移動させ、いずれか１つのテ
ストポイントとテス青トポインドの接触を検出し、つぎに残りの２つのテスト
ポイントがテスト面に接触するように板体の当該テスト
ポイント対応位置をシフトさせて接触させ、残りのテス
トポイントについても同様にして、テストポイントとテ
スト面の平行度を正確に求める。また、一度求めた平行
位置情報はｕｐ内のメモリにストアしておき、後のＩＣ
ウェハプロービングの際に迅速に且つ確実にプローブの
テストポイント面とテスト面との平行度を確立すること
ができる。よってＩＣウェハのテストを自動的に迅速且
つ確実に行うことができるので、量産ＩＣのテスト評価
用ＩＣプローブとして実用上の効果が極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＩＣプローブのプローブマウント
部の拡大側面図、第２図は本発明によるＩＣプローブの
テストポイント面とテスト面間の平行度確立の為の装置
を示す図、第３図は本発明によるＩＣプローブのプロー
ブマウント部の一例の拡大図である。（１０）はマウント、（１２）はＩＣプローブ、（１４
）はリング、（１８）、　（２０）　　及び（２２）は
夫々テストポイント、（２６）はテストポイント面、（
５４）、　（５６）　　及び（５８）は夫々ステッピン
グモータ、（６０）はマイクロプロセッサ、（６４）は
モータドライバ回路、（９４）はＩＣウェハ、（９６）
はテスト面、（１１８）　　はスイッチである。代　　理　　人　　　　　伊　　藤　　　　　頁間　　
　　　　　　松　　隈　　秀　　盛ＦＩＧ、１了−

Claims

【特許請求の範囲】

ＩＣプローブの互に離間した第１、第２及び第３テスト
ポイントのなす第１面とプロービングしたいＩＣウェハ
表面のなす第２面間の平行度を確立する装置であって、
プローブ取付け手段と、上記第２面に平行に取付けられ
たテスト面手段と、上記テストポイント及び上記テスト
面の接触検知手段と、該検知手段の検知に応じて上記プ
ローブ取付け手段の上記第１面を傾けて上記第１乃至第
３テストポイントが上記テスト面に接触するよう移動す
る平行度調整手段とを具えるＩＣプローブ装置。