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2006年9月号
Inspection, Measurement and Test
プローブカードでテストとカードの交換作業を簡素化
Alexander E. Braun
＊　＊　＊　＊
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　メモリーへの価格圧力が常に高く、テストコストは削減する必要に迫られている。そんな中、多くの企業はデバイスの同時測定個数を増やしてテスト工程のスループットを向上させている。従来テスト工程ではプローブカードが追加ダイの並列テストを可能にしてきた。DUT (Device Under Test)での同時測定個数は32個から64個、128個へと増えテストプラットフォームの数は減少した。加えて300mmウェーハでは、4タッチダウン(TD)テストが1タッチダウンで済むようになりスループット向上に寄与している。
　控えめに言っても、フラッシュメモリーのテスト時間は10分かかる。これはウェーハ入れ替え前に行われる1回のテスト時間だが、更にこのウェーハ入れ替えに2分、ウェーハボートの入れ替えに3分かかるので、テスターを使用している時間の80％までしか実際のテストに当てられていないことになる。セットアップの時間や計画的/非計画的メンテナンスといったその他の要件によって、生産時間がさらに5％減少する可能性もある。テスターがウェーハをプロービングしていない時間の約60％はプローバあるいはテスト装置関連の問題が原因であり、40％はプローブカード関連の問題が原因である。あるデバイスを流すのに、それぞれTDカードが1個付いたテスターを5個しか持たない企業もあるだろう。テスターが1個故障すれば、スループットは20％落ちる。プローブカードは高価でスペア用カードの購入は容易ではないため、修理性やサポート体制が重要になってくる。
　この問題を対処するため、米FormFactor社は、同じプローブタイルを4個備えたプラグアンドプローブ型プローブカード「Harmony」(図)を発表した。破損した場合、プローブヘッド全体ではなく、破損した場所のプローブタイルのみ交換すればよい。スペア用タイルは4分割された円上のどこにでも当てはまるようになっている。モノリシック構成だとレイアウト表面によって制限が加えられるが、4分円タイルはプローブ先端の平面にセットすることができ、全体ではなく局所部分のセラミックに合わせられる。
図　Harmonyブリッジ(黄)がテストヘッドに組み込まれ、プローバ、テスター、プローブカードとの橋渡しをしている。荷重はシステムにより抑制、制御される。プローブカードはブリッジとウェーハ間にあり、テストヘッドやプローバー公差の多くを取り除き、ブリッジとチャック上ウェーハという2つの平面が同時に動作可能となっている。プローブカードがウェーハに対して上下に動くので、ヘッドはそのままとなる
(出典：米FormFactor社)
　Harmonyシステムのアプローチでは、テスター、プローバ、プローブカードを考慮し、プローブカードの部品を取り除くことでより多くのスペースを確保している。
　DRAMはより小型のチップで、さらに将来的には最大5万本のピンが必要になるかもしれず、荷重に関して懸念が生じる。1つ5gのスプリングが1万個あると、システムに50kgの荷重がかかると予想され、そうなると4万個では200kgもの荷重となる。
　平面性もパッド破損に影響する。平面性が悪いとプローブカードのオーバードライブ量が増え、それによって荷重が増え、デバイスボンドパッド上に残るマークも大きくなる。平面性には2つの要素がある。スプリング先端の自然な平面性(ウェーハ全面の距離によって影響を受ける)と、プローブカードとユーザーシステムの相関関係である。傾きが傾斜角XになるとY量移動する、といった具合だ。300mmウェーハに当てはめた場合、傾斜角は同じだが距離が2倍になり、平面性の問題も2倍になる。各スプリングがシステムに対してより荷重を加えることになるので、傾きによってウェーハに最も近づいたプローブカード部分は過剰に移動し、大きなスクラブマークを残す。一方、ウェーハから最も離れた部分では接触抵抗の問題が起き、不可視のマークが残るかもしれない。300mmという大きさと、その全面に再現性のあるコンタクトを作らなくてはならないことを考えると、システムに対してカードを傾かせることは優位性を持つことになる。

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