JP4716264B2 - プローブカード - Google Patents

Description

本発明は、プローブカードに関する。

従来、磁気センサの検査では、ヘルムホルツコイル等により発生させた磁界にパッケージ封入後の磁気センサが配置され、その磁気センサが出力する出力信号が測定される（例えば、特許文献１）。
しかしながら、特許文献１に記載の検査方法では、磁気センサがパッケージ封入された後に検査されるため、検査で異常と判断された磁気センサの組立てコストが無駄になるという問題がある。また磁気センサチップのウェハを製造してから検査をするまでにかかる時間が長いため、検査結果のウェハ製造プロセスへのフィードバックに時間を要するという問題がある。

一方、特許文献２には、磁気発生手段としてのコイルプローバを有する検査装置で磁気センサを検査する方法が開示されている。この検査方法では、ウェハの状態の磁気センサにコイルプローバの先端部分を近接させて磁気センサに磁界を印加し、磁気センサが出力する出力信号をプローブで測定する。そのため磁気センサをウェハの状態で検査することができる。
しかしながら、コイルプローバの先端部分から発生させることができる磁界は単一方向のため、複数方向の外部磁界に対する磁気センサの出力を検査するためには、コイルプローバと磁気抵抗センサとを相対的に回転させる必要がある。
特開平９−５０６０１号公報 特開昭６２−５５９７７号公報

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、外部磁界に対する磁気センサの出力の検査がウェハの状態で行われ、複数方向の外部磁界に対する磁気センサの出力の検査を磁気センサとの相対的な位置を変更することなく行われる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ためのプローブカードは、磁気センサに磁界を方向可変に印加するための複数のコイルと、前記磁気センサの出力信号を検出するためのプローブ群と、前記複数のコイルおよび前記プローブ群を一体に有し、前記プローブ群の一端が表面から垂直に突出している基部と、を備え、前記複数のコイルは、前記基部の平面視において、前記プローブ群の中心を貫く第一仮想直線上に前記プローブ群を挟んで配置され、内側に互いに逆向きの磁界が発生するように電気的に直列に接続され、前記基部に嵌め込まれ固定されている二つの第一コイル、ならびに、前記プローブ群および前記第一コイルの外周側を包囲する第二コイルを有し、前記第一コイルは、前記プローブ群の先端近傍における方向が前記基部の表面に対して平行な磁界ＳＦ１を形成し、前記第二コイルは、前記基部の表面に対して垂直な方向へ磁界ＳＦ３を形成し、二つの前記第一コイルにより発生する前記磁界ＳＦ１と、前記第二コイルにより発生する前記磁界ＳＦ３とを制御することにより、前記基部の表面に対し垂直な仮想平面と平行な任意の合成磁界ＣＦ２を形成することを特徴とする。

以下、本発明の実施の形態を複数の実施例に基づいて説明する。
（第一実施例）
図１は本発明の第一実施例によるプローブカード１を説明するための模式図である。
プローブカード１は、ウェハに形成された集積回路などの電気的特性を検査するための検査装置（プローバ）に装着されるものである。プローブカード１が装着されたプローバによれば、ウェハ４に形成された磁気センサチップ６の外部磁界に対する出力信号を測定することができる（図２参照）。プローブカード１は、後述するようにプローブ２の先端近傍における磁界の方向を任意に制御できるため、特に方位センサ等の外部磁界の方向に対してその出力信号が変化する磁気センサの検査に有用である。プローブカード１は、プローブヘッド８とプリント配線板１０とコイル２１、２２、２３、２４とを備える。

プリント配線板１０は、プローバ本体の検査回路とプローブ２とを電気的に接続する。
プローブヘッド８は、プリント配線板１０に固定されている。プローブヘッド８は基部１２とプローブ群としての多数のプローブ２とを有している。プローブ２は基部１２の中心部に配置されている。プローブ２の一端は、基部１２のプリント配線板１０と反対側の表面から垂直に突出している。プローブ２の基部１２から突出する部分の先端は、ウェハ４に形成された磁気センサチップ６の電極に接触する。尚、プローブ２の配置は基部１２の中心部に限定されない。

コイル２１、２２、２３、２４は、プリント配線板１０を貫通し、底が基部１２に形成されている凹部３１、３２、３３、３４にそれぞれ嵌め込まれて固定されている。コイル２１とコイル２２とは、プローブ２を間に挟んで基部１２の中心に対して点対称に配置されている。同様にコイル２３とコイル２４とは、プローブ２を間に挟んで基部１２の中心に対して点対称に配置されている。コイル２１、コイル２２は、それぞれコイル２３、コイル２４を基部１２の中心を回転中心として９０度回転した位置に配置されている。以下ではコイル２１からコイル２２に向かう方向をＸ方向（矢印Ｘ参照）、コイル２３からコイル２４に向かう方向をＹ方向（矢印Ｙ参照）という。尚、コイル２１、２２、２３、２４を嵌め込む構造は図示の形状に限定されない。またコイル２１、２２、２３、２４を凹部３１、３２、３３、３４に嵌め込むことにより固定する例を説明したが、コイル２１、２２、２３、２４の固定方法はこれに限定されない。また、コイル２１、２２、２３、２４の中心にフェライトやパーマロイ等からなる磁性材またはコア材を配置してもよい。こうすると、少ない電流でも大きな磁界を発生させることができる。

図２はコイル２１および２２により発生する磁界ＳＦ１を説明するための模式図である。図３は、磁界ＳＦ１と、コイル２３および２４により発生する磁界ＳＦ２と、それらの合成磁界ＣＦ１とを説明するための模式図である。
コイル２１とコイル２２とは、コイルの内側に互いに逆向きの磁界が発生するように電気的に直列に接続されている。そのためコイル２１および２２に電流を供給すると、プローブ２の先端近傍における方向がＸ方向（またはＸ方向と逆方向）の磁界ＳＦ１が発生する。同様にコイル２３と２４とは、コイルの内側に互いに逆向きの磁界が発生するように電気的に直列に接続されている。そのためコイル２３および２４に電流を供給すると、プローブ２の先端近傍における方向がＹ方向（またはＹ方向と逆方向）の磁界ＳＦ２が発生する。つまりコイル２１、２２、２３、２４に電流を供給することにより、プローブ２の先端近傍における磁界の方向が互いに直交する磁界ＳＦ１と磁界ＳＦ２とを発生させることができる。

図３に示すように磁界ＳＦ１と磁界ＳＦ２とが発生している状態では、磁界ＳＦ１と磁界ＳＦ２とによる合成磁界ＣＦ１が形成される。合成磁界ＣＦ１の大きさとプローブ２の先端近傍における方向は、磁界ＳＦ１および磁界ＳＦ２の大きさと向きを制御することにより任意に制御できる。磁界ＳＦ１の大きさはコイル２１とコイル２２に供給する電流の大きさを制御することにより制御でき、磁界ＳＦ１の向きはコイル２１とコイル２２に供給する電流の向きを制御することにより制御できる。同様に磁界ＳＦ２の大きさと向きは、コイル２３とコイル２４に供給する電流の大きさと向きとを制御することにより制御できる。
具体的には、プローブ２の先端近傍における磁界の方向がＸ方向と角度θをなす合成磁界ＣＦ１を発生させるためには、次式（１）に示す電流（Ｉ１：図４（Ａ）参照）をコイル２１および２２に供給し、次式（２）に示す電流（Ｉ２：図４（Ｂ）参照）をコイル２３および２４とに供給すればよい。ここで次式（１）および（２）では、Ｉ１の絶対値とＩ２の絶対値とがそれぞれコイル２１（コイル２２）とコイル２３（コイル２４）とに供給する電流の大きさを表し、Ｉ１の符号とＩ２の符号とがそれぞれコイル２１（コイル２２）とコイル２３（コイル２４）とに供給する電流の向きを表す。以下では、合成磁界ＣＦ１の方向をＸ方向（矢印Ｘ参照）となす角度で表す。

Ｉ１＝ａＣＯＳθ ・・・（１）
Ｉ２＝ａＳＩＮθ ・・・（２）

このようにプローブ２の先端近傍における磁界の方向が任意の合成磁界ＣＦ１を発生させることができる（図４（Ｃ）参照）。ここで合成磁界ＣＦ１の大きさ（ｍ）は最大電流値（ａ）に相関し、その関係はコイル２１、２２、２３、２４の巻線数などにより決まる。磁界ＳＦ１と磁界ＳＦ２とが直交するため、以上説明したようにプローブ２の先端近傍における合成磁界ＣＦ１の方向とその大きさとからコイル２１、２２、２３、２４に供給する電流の大きさと向きとを容易に求めることができる。したがってコイル２１、２２、２３、２４の配置は前述のように配置されることが望ましいが、コイル２１、２２、２３、２４の配置は磁界ＳＦ１と磁界ＳＦ２とが平行にならなければ、他の配置でもよい。

図５は、プローブカード１が装着されたプローバによる磁気センサチップ６の検査のフローチャートである。このフローチャートは１枚のウェハ４に形成された磁気センサチップ６の外部磁界に対する出力信号を測定する処理の流れを示している。この検査では磁気センサとしての磁気センサチップ６に外部磁界として合成磁界ＣＦ１を印加する。尚、磁気センサはホール素子でも、磁気抵抗素子でもよい。

まず、未測定の磁気センサチップ６の電極にプローブ２の先端を接触させる（ステップＳ１００参照）。
次に、未測定の方向の外部磁界を磁気センサチップ６に印加する（ステップＳ１０１参照）。具体的には、コイル２１（コイル２２）とコイル２３（コイル２４）とに供給する電流を制御して、プローブ２の先端近傍における磁界の方向が未測定の方向になる合成磁界ＣＦ１を発生させる。例えば、２２．５度の間隔で３６０度の外部磁界に対する出力信号を測定する検査では、プローブ２の先端近傍における磁界の方向が０度、２２．５度、４５．０度、・・・、３３７．５度となる合成磁界ＣＦ１をこの順番で発生させればよい。
ここで磁気センサチップ６に印加する外部磁界の大きさは検査の目的に応じて決まる。そのためプローブカード１は所定範囲の大きさの合成磁界ＣＦ１を形成できることが望ましい。所定範囲の大きさの合成磁界ＣＦ１を形成できれば、例えば磁気センサチップ６に異なる大きさの合成磁界ＣＦ１を印加して、複数目的の検査を一度の検査で実施できる。所定範囲の大きさとは、具体的には０．４Ａ／ｍから４０００Ａ／ｍまでの範囲である。０．４Ａ／ｍは、現状の磁気センサの分解能を考慮した下限値であり、４０００Ａ／ｍは地磁気の大きさを基準に算出した上限値である。尚、プローブカード１は０．４Ａ／ｍ以下の大きさの合成磁界ＣＦ１を形成できてもよいし、４０００Ａ／ｍ以上の大きさの合成磁界ＣＦ１を形成できてもよい。

次に、磁気センサチップ６の出力信号を測定する（ステップＳ１０２参照）。具体的には、磁気センサチップ６の電極に接触しているプローブ２によって磁気センサチップ６の出力信号を読み取る。
次に、磁気センサチップ６から出力信号が出力されたか否かを判断する（ステップＳ１０３参照）。磁気センサチップ６からの出力があったときはステップＳ１０４に進む。磁気センサチップ６からの出力がなかったときは、磁気センサチップ６が故障しているとみなして未測定の方向の外部磁界があってもその磁気センサチップ６の測定を中止し、未測定の磁気センサチップ６の検査に移る。具体的にはステップ１０６に進む。尚、ステップ１０３の処理を実行せず、磁気センサチップ６からの出力がなくてもそのまま測定を継続させてもよい。

ステップＳ１０４では測定結果を記録する。具体的には、測定結果の出力信号に相関するデータをメモリ等の記憶媒体に格納する。
次に、検査を実施する全ての方向の外部磁界に対する出力信号を測定したか否かを判断する（ステップＳ１０５参照）。未測定の方向の外部磁界があればステップＳ１０１に戻る。全ての方向の外部磁界に対して測定済みであればステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、測定した全ての方向の外部磁界に対して磁気センサチップ６が適正な出力信号を出力したか否かを判断し、その結果を検査結果として記録する。具体的には例えば、印加する外部磁界の方向に対する磁気センサチップ６の理想的な出力信号とステップＳ１０４の測定結果とから誤差を算出し、その誤差が測定した全ての方向の外部磁界について予め決められた範囲内にあるか否かを判断する。尚、ステップＳ１０６における判断の基準は適宜決めることができる。

次に、ウェハ４に形成された全ての磁気センサチップ６についての検査が完了したか否かを判断する（ステップＳ１０７）。未検査の磁気センサチップ６があれば、ステップＳ１００に戻る。全ての磁気センサチップ６についての検査済みであれば、ステップＳ１０８に進む。
次に、磁気センサチップ６に検査結果に応じたマークをつける（ステップＳ１０８）。具体的には例えば、不具合のある磁気センサチップ６の所定箇所に不具合品であることを示す所定のマークを印刷する。尚、検査結果に応じたマークの付け方はこれに限定されない。例えば不具合のある磁気センサチップ６の所定箇所に傷をつけてもよいし、正常な磁気センサチップ６にも正常品であることを示す所定のマークを印刷してもよい。またステップＳ１０８の処理は、所定枚数のウェハ４の検査完了後に実施してもよい。そのときは所定枚数のウェハ４の検査結果をメモリ等に記録しておけばよい。

以上説明した本発明の第一実施例に係るプローブカード１によると、コイル２１、２２、２３、２４に電流を供給すると合成磁界ＣＦ１が形成される。合成磁界ＣＦ１を外部磁界として磁気センサチップ６に印加すれば、ウェハ４に形成された磁気センサチップ６の外部磁界に対する出力信号を測定できる。磁気センサチップ６をパッケージに封入する前に検査できるため、磁気センサの組立てコストが無駄にならない。また検査結果をウェハ製造プロセスにすぐにフィードバックできる。
また、コイル２１、２２、２３、２４に供給する電流の大きさと向きを制御することにより、プローブ２の先端近傍における合成磁界ＣＦ１の方向を制御できる。そのためプローブカード１とウェハ４との相対的な位置を変更することなく、複数方向の外部磁界に対する磁気センサチップ６の出力信号を測定できる。

尚、断面円形状のコイル２１、２２、２３、２４を図示して説明したが、コイルの形状はこれに限定されない。例えば図６に示すプローブカード５１のように断面方形状のコイル２１、２２、２３、２４を有してもよいし、断面楕円状のコイルを有してもよい。

（第二実施例）
第二実施例によるプローブカード５２は、プローブ２を間に挟んで両側に２つのコイルを有している。尚、第二実施例では第一実施例と実質的に同一な部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図７は、プローブカード５２を説明するための模式図である。
プローブカード５２は８つのコイル２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂを有している。コイル２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂは、第一実施例に係る凹部３１、３２、３３、３４と実質的に同一形状の凹部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂにそれぞれ嵌め込まれて固定されている。コイル２１ａとコイル２２ａとは、基部１２の中心を通過する仮想直線Ｌ１に線対称にプローブ２を間に挟んで配置されている。コイル２１ｂとコイル２２ｂについても同様に配置されている。またコイル２３ａとコイル２４ａとは、基部１２の中心を通過し仮想直線Ｌ１に直交する仮想直線に線対称にプローブ２を間に挟んで配置されている。コイル２３ｂとコイル２４ｂとついても同様に配置されている。尚、プローブ２を間に挟んだ両側にそれぞれ２つのコイルを配置するとして説明したが、３つ以上のコイルを配置してもよい。

第一実施例に係るコイル２１とコイル２２と同様に、コイル２１ａとコイル２２ａとは電気的に接続され、コイル２１ｂとコイル２２ｂとは電気的に接続されている。第一実施例に係るコイル２３とコイル２４と同様に、コイル２３ａとコイル２４ａとは電気的に接続され、コイル２３ｂとコイル２４ｂとは電気的に接続されている。

コイル２１ａ（コイル２２ａ）とコイル２１ｂ（コイル２２ｂ）とがそれぞれに発生させる磁界のプローブ２の先端近傍における方向は同一方向である。またコイル２３ａ（コイル２４ａ）とコイル２３ｂ（コイル２４ｂ）とがそれぞれに発生させる磁界のプローブ２の先端近傍における方向は同一方向である。つまりプローブ２の先端を磁気センサチップ６の電極に接触させた状態では互いに平行な磁束が磁気センサチップ６を通るため、外部磁界に対する磁気センサチップ６の出力の検査を正確に行うことができる。

（第三実施例）
第三実施例によるプローブカード５３は、基部１２の表面に対して垂直な方向の磁界ＳＦ３を発生させるコイル２５を有している。尚、第三実施例では第一実施例と実質的に同一な部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図８は第三実施例によるプローブカード５３を説明するための模式図である。図９はコイル２５により発生する磁界ＳＦ３を説明するための模式図である。
プローブカード５３の基部１２にはコイル２５が固定されている。コイル２５に電流を供給すると、プローブ２の先端近傍にＺ方向（図９の矢印Ｚ参照）の磁界ＳＦ３が発生する。尚、図１０および図１１に示すようにウェハ４を載置する検査台４０にもコイル２６を備えてもよい。そのときはコイルの内側に同一方向の磁界が発生するようにコイル２５とコイル２６とを電気的に直列に接続する。

コイル２１とコイル２２とにより発生する磁界ＳＦ１とコイル２５により発生する磁界ＳＦ３とを制御することにより、基部１２の表面に垂直な仮想平面に平行な任意方向の合成磁界ＣＦ２を形成できる。

尚、上記複数の実施例では、プローブ２は基部１２から垂直に突出するとして説明したが、プローブ２の形状はこれに限定されない。例えば図１２に示すプローブカード５５のように、プローブ２は基部１２に対して傾斜する姿勢で基部１２から突出していてもよい。

第一実施例によるプローブカードを説明するための模式図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ１−Ａ１線断面図である。 第一実施例によるプローブカードのコイルにより発生する磁界を説明するための模式図である。 第一実施例によるプローブカードのコイルにより発生する磁界と合成磁界を説明するための模式図である。 （Ａ）および（Ｂ）は合成磁界の方向と第一実施例に係るコイルに供給する電流との関係を表すグラフ、（Ｃ）は合成磁界の方向と合成磁界の大きさとの関係を表すグラフである。 第一実施例に係る磁気センサチップの検査のフローチャートである。 第一実施例によるプローブカードを説明するための模式図である。 第二実施例によるプローブカードを説明するための模式図である。 第三実施例によるプローブカードを説明するための模式図である。 第三実施例によるプローブカードのコイルにより発生する磁界を説明するための模式図である。 第三実施例によるプローブカードを説明するための模式図である。 第三実施例によるプローブカードのコイルにより発生する磁界を説明するための模式図である。 複数の実施例によるプローブカードを説明するための模式図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ２−Ａ２線断面図である。

符号の説明

１、５１、５２、５３、５４、５５：プローブカード、２：プローブ、４：ウェハ、６：磁気センサチップ（磁気センサ）、１２：基部、２１、２１ａ、２１ｂ、２２、２２ａ、２２ｂ、２３、２３ａ、２３ｂ、２４、２４ａ、２４ｂ、２５：コイル、ＣＦ１、ＣＦ２：合成磁界（磁界）

Claims (1)

1. 磁気センサに磁界を方向可変に印加するための複数のコイルと、
   前記磁気センサの出力信号を検出するためのプローブ群と、
   前記複数のコイルおよび前記プローブ群を一体に有し、前記プローブ群の一端が表面から垂直に突出している基部と、
   を備え、
   前記複数のコイルは、前記基部の平面視において、前記プローブ群の中心を貫く第一仮想直線上に前記プローブ群を挟んで配置され、内側に互いに逆向きの磁界が発生するように電気的に直列に接続され、前記基部に嵌め込まれ固定されている二つの第一コイル、ならびに、前記プローブ群および前記第一コイルの外周側を包囲する第二コイルを有し、
   前記第一コイルは、前記プローブ群の先端近傍における方向が前記基部の表面に対して平行な磁界ＳＦ１を形成し、
   前記第二コイルは、前記基部の表面に対して垂直な方向へ磁界ＳＦ３を形成し、
   二つの前記第一コイルにより発生する前記磁界ＳＦ１と前記第二コイルにより発生する前記磁界ＳＦ３とを制御することにより、前記基部の表面に対し垂直な仮想平面と平行な任意の合成磁界ＣＦ２を形成することを特徴とするプローブカード。

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