JP2000111577A - Probe card - Google Patents

Probe card

Info

Publication number
JP2000111577A
JP2000111577A JP11281664A JP28166499A JP2000111577A JP 2000111577 A JP2000111577 A JP 2000111577A JP 11281664 A JP11281664 A JP 11281664A JP 28166499 A JP28166499 A JP 28166499A JP 2000111577 A JP2000111577 A JP 2000111577A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
contact
probe card
measured
insulating substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11281664A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Don Il Kim
ドン イル キム
Yon Gyom An
ヨン ギョム アン
Sam Won Jon
サム ウォン ジョン
Byon Chan Son
ビョン チャン ソン
Ha Pun Jon
ハ プン ジョン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amst Co Ltd
Original Assignee
Amst Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amst Co Ltd filed Critical Amst Co Ltd
Publication of JP2000111577A publication Critical patent/JP2000111577A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/06711Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06716Elastic
    • G01R1/06727Cantilever beams
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/06711Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06755Material aspects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/06794Devices for sensing when probes are in contact, or in position to contact, with measured object
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/073Multiple probes
    • G01R1/07307Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07314Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being perpendicular to test object, e.g. bed of nails or probe with bump contacts on a rigid support
    • G01R1/07328Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being perpendicular to test object, e.g. bed of nails or probe with bump contacts on a rigid support for testing printed circuit boards
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/073Multiple probes
    • G01R1/07307Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07342Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being at an angle other than perpendicular to test object, e.g. probe card
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of measuring instruments, e.g. of probe tips

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To install a more number of probes than in the existing system, to keep the size of the probe constant, and to improve electrical characteristics by bringing one edge part of the probe into contact with one contact of an element to be measured, and by stopping deformation before the probe reaches an elastic deformation limit. SOLUTION: On an insulation substrate 1, a body 2 of a probe with elasticity is formed. At an edge 3 of the probe, a material with high hardness such as tungsten is jointed, and electric wiring 4 is formed. When needed, thousands of probes or more are formed. In an element 6 to be measured, a contact 5 is formed on the surface. In this case, when a working shelf where the element 6 to be measured is fitted is moved upward or a head plate where the body 2 of the probe is fixed is lowered, and the contact 5 of the element to be measured is brought into contact with the edge of 3 of the probe, the body 2 of the probe is subjected to elastic deformation. After that, when electrical measurement is advanced for completing, the body 2 of the probe is restored to its original shape.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は小型電子素子の電気
的検査に使用される探針カードの一種である垂直型探針
カードの構造及びその製作方法に関するもので、詳しく
は半導体ウェーハ等に製作された電子素子の電気的特性
を測定する探針カード(Probe card;例え
ば、垂直型微細探針カード)の製作に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a vertical probe card which is a kind of a probe card used for electrical inspection of a small electronic device, and a method of manufacturing the same. The present invention relates to the manufacture of a probe card (for example, a vertical micro probe card) for measuring the electrical characteristics of a manufactured electronic device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体集積回路素子(semi
conductor integrated circ
uit device)等の電気回路素子(elect
rical circuit device)を製作す
る時には、素子の製作工程中、製作の後、そしてリード
フレーム(lead frame)を付ける前に、その
全体的または部分的な電気的特性が設計と一致するよう
に製造されたかを試験することになる。このような試験
に使用される装備が探針装備(probe stati
on)であり、図7にその概略図を提示した。この装備
には、探針カード(Probe card)が装着され
るが、この探針カードは、探針装備内の各種電気的信号
の測定装置と、測定の対象となる半導体ウェーハ(wa
fer)上に形成された単一または複数の素子上の電気
接点(Pad)間を連結させる役割をする。探針カード
の構造は2つの部分で構成されている。そのひとつは探
針を構造的に支持し探針装備と探針を連結する回路が形
成されている回路基板12であり、もう1つは基板に装
着される探針13で、この探針が図8に示したように直
接測定対象素子6に接触する。
2. Description of the Related Art Generally, semiconductor integrated circuit devices (semi
conductor integrated circ
electric circuit elements (select devices)
In manufacturing a circuit device, a device is manufactured such that its overall or partial electrical characteristics are consistent with the design during the device fabrication process, after fabrication, and before attaching a lead frame. Will be tested. The equipment used for such a test is the probe equipment.
on), and a schematic diagram thereof is presented in FIG. A probe card is mounted on this equipment, and the probe card includes a measuring device for various electric signals in the probe equipment and a semiconductor wafer (wa) to be measured.
fer) and serves to connect electrical contacts (Pad) on one or more devices formed on the fer. The structure of the probe card is composed of two parts. One is a circuit board 12 on which a circuit for supporting the probe structurally and connecting the probe equipment and the probe is formed, and the other is a probe 13 attached to the substrate, and this probe is As shown in FIG. 8, it comes into direct contact with the element 6 to be measured.

【0003】探針カードは、探針装備外郭の頭板(HE
AD PLATE)10により支持された挿入リングの
下面に付着される。探針カードの下には、作業棚14が
位置し、作業棚は水平方向(X,Y軸方向)と垂直方向
(Z軸方向)との3次元に動けるように製作されてい
る。この作業棚上に測定対象素子6が置かれる。
[0003] The probe card is a headboard (HE
(AD PLATE) 10 attached to the lower surface of the insertion ring. A work shelf 14 is located below the probe card, and the work shelf is manufactured so as to be movable three-dimensionally in a horizontal direction (X and Y axis directions) and a vertical direction (Z axis direction). The measurement target element 6 is placed on this work shelf.

【0004】測定は、まず、優先測定対象素子を作業棚
に固定させることから始まる。その後、作業棚をX軸方
向とY軸方向に移動し、探針カードの探針を測定対象素
子の接点5上に配置する。その後、Z軸方向に沿って探
針13を下方に移動するか作業棚14を上方に移動し
て、探針と測定対象素子の接点5との接触が起こるよう
にする。その後、探針装備は、素子の電気的特性を測定
するための電気的信号を発生させるが、この電気的信号
はいわゆるポゴピン(pogo pin;符号11)を
介して探針カードの固路基板12に伝達される。この信
号は、回路基板から探針13の尖端まで連結された電気
配線を通じて、回路基板から探針に、そして探針から測
定対象素子に移動する。その後、素子から出てくる電気
的応答信号は、上記順の逆を辿って移動し探針装備に伝
達される。
[0004] The measurement starts by fixing the priority measurement target element to the work shelf. Thereafter, the work shelf is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the probe of the probe card is arranged on the contact 5 of the element to be measured. Thereafter, the probe 13 is moved downward or the work shelf 14 is moved upward along the Z-axis direction so that contact between the probe and the contact 5 of the element to be measured occurs. Thereafter, the probe equipment generates an electrical signal for measuring the electrical characteristics of the element, and the electrical signal is transmitted through a so-called pogo pin (symbol 11) to the fixed substrate 12 of the probe card. Is transmitted to This signal travels from the circuit board to the probe and from the probe to the element to be measured through electrical wiring connected from the circuit board to the tip of the probe 13. Thereafter, the electrical response signal coming out of the element moves in the reverse order of the above order and is transmitted to the probe equipment.

【0005】図7,8に示した既存の方式は、水平方式
(horizontal type)またはタングステ
ン針(tungsten needle)方式と言われ
ている。この方式は、端部を尖らせて加工したタングス
テン針13を枠に固定させて、その尖端を測定対象素子
の接点5と接触するようにして測定を施行する方式であ
る。しかし、最近の半導体素子の電気接点は非常に小さ
くなり、数十マイクロメートル以下のサイズを有する接
点が数マイクロメートルの間隔で、素子当たり数十個ず
つ配列されている場合もある。かかる既存方式の場合、
探針として用いられるタングステン針の厚さは数百マイ
クロメートル範囲であるため、従来の探針によっては、
隣接している接点に対して測定を行ったり所望する回路
パターンを全て測定することは不可能である。また、接
点のサイズが小さいため、探針を微細な接点の特定位置
に正確に接触するように設置することも困難である。
The existing methods shown in FIGS. 7 and 8 are referred to as a horizontal type or a tungsten needle type. This method is a method in which a tungsten needle 13 having a sharpened end is fixed to a frame, and the tip is brought into contact with the contact 5 of the element to be measured to perform the measurement. However, the electrical contacts of recent semiconductor devices have become very small, and tens of contacts having a size of several tens of micrometers or less may be arranged at intervals of several micrometers per device. In the case of such an existing system,
Since the thickness of the tungsten needle used as a probe is in the range of several hundred micrometers, depending on the conventional probe,
It is impossible to measure adjacent contacts or measure all desired circuit patterns. Further, since the size of the contact is small, it is also difficult to install the probe so as to accurately contact a specific position of the fine contact.

【0006】このような点を改善しようと開発されたの
が垂直方式である。垂直方式は微細な探針を基板に配列
する形態になっているので多数の探針を狭い間隔で配置
でき、探針の長さも短いので製作された探針カ一ドの電
気的特性が優れている。
The vertical system has been developed to improve such a point. In the vertical method, fine probes are arranged on the substrate, so many probes can be arranged at narrow intervals, and the probe length is short, so the electrical characteristics of the fabricated probe card are excellent. ing.

【0007】垂直探針の製作時の重要点は、設置された
探針が全て測定対象素子の電気接点(Pad)と接触す
るようにするべきことである。このためには、接点との
接触を補償できるように、それぞれの探針が特定の値以
上の圧力で接点を押して接触し、製作された探針の尖端
が非常に均一に配列されていてその偏平度が優れてお
り、それぞれの探針が一定程度以上の弾性を有していな
ければならない。この探針が弾性を有し弾性変形を起こ
すことができれば、探針尖端の偏平度に微細な誤差があ
ったり、或は測定対象素子の接点の位置に誤差がある場
合、例えば素子が形成された半導体ウェーハが完全に平
坦でなく、若干の捩れがある場合にも探針カードを使用
して必要な電気的測定を施行することができる。このよ
うな方式の探針の製作技術として公開されたものは、米
国特許番号第4,961,052号や米国特許番号第
5,172,050号、そして米国特許番号第5,72
3,347号などがある。
An important point in manufacturing the vertical probe is that all the installed probes should be in contact with the electrical contact (Pad) of the element to be measured. For this purpose, each probe pushes the contact with a pressure equal to or higher than a specific value so that the contact with the contact can be compensated, and the tips of the manufactured probes are arranged very evenly. The flatness must be excellent, and each probe must have a certain degree of elasticity or more. If the probe has elasticity and can be elastically deformed, if there is a small error in the flatness of the tip of the probe, or if there is an error in the position of the contact point of the element to be measured, for example, the element is formed. The required electrical measurements can be performed using a probe card even when the semiconductor wafer is not perfectly flat and slightly twisted. No. 4,961,052, U.S. Pat. No. 5,172,050, and U.S. Pat.
No. 3,347.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、既存の
探針カードは探針が大きくて長いため、その配置係数と
位置とに制限があり、電気的特性がよくないという問題
点があった。従って本発明の目的は、既存の方式により
多数の探針を設置し、探針のサイズも一定に維持し、電
気的特性が向上された新形態の探針カードを提供するこ
とにある。
However, since the existing probe card has a large and long probe, there is a problem that the arrangement coefficient and the position are limited, and the electric characteristics are not good. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a new type of probe card in which a large number of probes are installed according to an existing method, the size of the probes is kept constant, and the electrical characteristics are improved.

【0009】本発明は、要求される機械的特性、例え
ば、適切な弾性変形と機械的強度とを有する垂直型探針
を製作し、この探針を基板(substrate)上の
適切な位置に高密度で付着した探針カードを提供する。
探針カードに付着された探針は、測定対象素子の電気接
点と接触して測定対象素子の電気的特性を測定できなけ
ればならない。この時、探針と探針との間には漏洩電流
があってはならない。また、探針は、測定後、元形態に
復元されなければならず、そのカードの決まった寿命
(例:30万回の接触)の間、変形もあってはならな
い。
The present invention produces a vertical probe having the required mechanical properties, for example, appropriate elastic deformation and mechanical strength, and moves the probe to an appropriate position on a substrate. Provide a probe card attached at a density.
The probe attached to the probe card must be able to measure the electrical characteristics of the device under test by contacting the electrical contacts of the device under test. At this time, there should be no leakage current between the probes. Also, the probe must be restored to its original form after measurement, and must not deform during the fixed life of the card (eg, 300,000 contacts).

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このために、複数の探針
を測定対象素子の接点と接触させ前記測定対象素子の電
気的特性を測定するための探針カードであって、回路基
板上に固定され電気的に絶縁された絶縁基板と、絶縁基
板上に固定され、弾性を有し、尖端部を備える復数の突
出された探針と、探針から絶縁基板を経由し回路基板ま
で形成された電導性配線部とを含み、探針は光学石版法
でパターンを定義した後、蝕刻(エッチング)法によりパ
ターンに定義された部分だけを残して蝕刻する方式で製
作され、探針の一つの尖端部が測定対象素子の一つの接
点と接触し、絶縁基板は探針が弾性変形限界に到達する
前に変形が停止するように制限する探針カードを堤供す
る。
For this purpose, there is provided a probe card for measuring the electrical characteristics of the device under test by bringing a plurality of probes into contact with the contacts of the device under test. A fixed and electrically insulated insulating substrate, a plurality of protruding probes fixed on the insulating substrate, having elasticity, and having a sharp end, and formed from the probe to the circuit board via the insulating substrate. The probe is manufactured by a method in which a pattern is defined by an optical lithography method, and then only a portion defined in the pattern is etched by an etching (etching) method. The two tips contact one contact of the device under test, and the insulating substrate provides a probe card that limits the deformation of the probe to stop before it reaches its elastic deformation limit.

【0011】また、測定対象素子の接点と接触しその電
気的特性を測定するための探針カードであって、絶縁材
料からなる基板と、基板に固定され、測定対象素子の接
点と接触する尖端部とその尖端部と連結され尖端部を支
持する本体部を含み、半導体材料からなる探針部と、導
電体からなり、探針部に固定されており測定対象素子の
接点から伝達される電気信号及び測定対象素子の接点に
伝達される電気信号を導電させる配線部と、を含む探針
カードが提供される。
A probe card for contacting a contact of a device to be measured and measuring an electrical characteristic thereof, comprising: a substrate made of an insulating material; a tip fixed to the substrate and in contact with a contact of the device to be measured. A probe part made of a semiconductor material, and a body made of a conductor and fixed to the probe part and transmitted from a contact point of the element to be measured. A probe card is provided that includes a wiring portion that conducts a signal and an electric signal transmitted to a contact point of a device to be measured.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は本発明を適用した例の一つ
である。本探針カードは絶縁基板1上に弾性を有する探
針2を形成し、探針の尖端にはタングステンのように硬
度の強い材料3を接合させた後、配線4を形成して製作
される。図1では、単に2つの探針だけを示している
が、必要に応じて数千個以上の探針を形成することもで
きる。図2は、図1を側面から見たものである。測定対
象になる素子6は、その表面に接点5を有している。こ
の時、測定対象素子を装着した作業棚が上向に移動した
り又は探針を固定させた頭板が下降して、接点5と探針
の尖端3とが接触し、この時に探針は図3のように弾性
変形を起こすことになる。その後、電気的測定が進行さ
れ、測定完了後、図2のように探針は再び元の形に復元
される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an example to which the present invention is applied. This probe card is manufactured by forming a probe 2 having elasticity on an insulating substrate 1, bonding a material 3 having a high hardness such as tungsten to a tip of the probe, and then forming a wiring 4. . Although only two probes are shown in FIG. 1, thousands or more probes can be formed as necessary. FIG. 2 is a side view of FIG. The element 6 to be measured has a contact 5 on its surface. At this time, the work shelf on which the element to be measured is mounted moves upward, or the head plate to which the probe is fixed descends, and the contact 5 contacts the tip 3 of the probe. The elastic deformation occurs as shown in FIG. Thereafter, the electrical measurement proceeds, and after the measurement is completed, the probe is restored to its original shape as shown in FIG.

【0013】一般的な製作方法は次の通りである。The general manufacturing method is as follows.

【0014】例えば、単結晶シリコンウェーハ(sin
gle crystal silicon wafe
r)のような探針材料に光学石版術(photolit
hography)を使用して探針形成領域のパターン
を定義した後、湿式蝕刻法(wet etching)
または乾式蝕刻法(dry etching)を使用し
て探針材料の不要な部分を除去する。その後、例えばガ
ラス(glass)やセラミック(ceramic)な
どの材料からなる基板(substrate)に部分的
に蝕刻された探針材料を、例えば融解接合法(fusi
on bonding)または電気接合法(anodi
c bonding)などを使用して接合させる。その
後、探針の先端部及び本体部を形成するために、探針材
料の不要な部分を湿式蝕刻(wet etching)
または乾式蝕刻(dry etching)を使用して
数回にわたって除去することによって探針の形状を製作
する。製作された探針の基本的な形状上にスパッタリン
グ法(sputtering)、蒸発法(evapor
ation)、または化学気相蒸着法(chemica
l vapor deposition;CVD)など
を利用して電気電導層及び電気絶縁層を蒸着し、光学石
版術と蝕刻法を使用して電気回路を構成する。構成され
た回路は、電気的相互干渉を最小化するために適切な位
置に接地された配線を含み、必要時には回路部分の上ま
たは下に絶縁膜と電導性膜を形成させることもできる。
図2に示した形態のように製作された探針の尖端部3、
即ち、測定対象素子の接点と接触する部分には、必要に
応じて硬度の高い材料、例えばタングステン膜を蒸着す
ることもできる。または、タングステンで別途の探針の
尖端3、即ち測定対象素子の接点と接触する部分には、
必要に応じて硬度の高い材料、例えばタングステン膜を
蒸着することもできる。またタングステンで別途に探針
の尖端を製作して、溶接のような方法で探針に付着させ
ることができる。
For example, a single crystal silicon wafer (sin
gle crystal silicon wafer
r) Photolithography (photolithography)
After defining the pattern of the probe forming area using the HOG, the wet etching method is used.
Alternatively, unnecessary portions of the probe material are removed using dry etching. Thereafter, the probe material partially etched on a substrate made of a material such as glass or ceramic is, for example, melt-bonded (fusi).
on bonding or electrical bonding (anodi)
Bonding using c bonding or the like. Thereafter, an unnecessary portion of the probe material is wet-etched to form a tip portion and a main body portion of the probe.
Alternatively, the shape of the probe may be manufactured by removing it several times using dry etching. On the basic shape of the manufactured probe, a sputtering method (sputtering) and an evaporation method (evaporator) are applied.
) or chemical vapor deposition (chemica)
An electrically conductive layer and an electrically insulating layer are deposited using l vapor deposition (CVD) or the like, and an electrical circuit is formed using optical lithography and etching. The formed circuit includes a grounded wiring at an appropriate position to minimize electrical interference, and an insulating film and a conductive film may be formed above or below the circuit portion as necessary.
The tip 3 of the probe manufactured as shown in FIG.
That is, a material having a high hardness, for example, a tungsten film can be deposited on a portion of the device to be measured which is in contact with the contact. Alternatively, the tip 3 of a separate probe made of tungsten, that is, the portion that comes into contact with the contact point of the element to be measured,
If necessary, a material having high hardness, for example, a tungsten film can be deposited. Alternatively, the tip of the probe may be separately manufactured from tungsten and attached to the probe by a method such as welding.

【0015】本発明の探針製作方法の詳細な例は次の通
りである。
A detailed example of the probe manufacturing method of the present invention is as follows.

【0016】両面を研磨加工(po1ishing)し
た〈110〉方向の結晶方向を有するシリコンウェーハ
に、酸化シリコン薄膜や窒化シリコン薄膜を熱分解化学
蒸着法(thermal CVD)、物理蒸着法(PV
D)、プラズマ化学蒸着法(PECVD)などの方法を
使用して蒸着し、光学石版術(photolithog
raphy)を使用して探針形成領域のパターンを定義
して蝕刻し、シリコン蝕刻用マスク(mask)として
使用する。KOH溶液を利用した非等方性湿式蝕刻(a
nisotropic wet etching)法を
使用して、5〜500マイクロメートルの深さでシリコ
ン層を垂直に蝕刻する。この時、蝕刻深さは、後述する
探針尖端の高さより大きいことも小さいこともあるが、
探針の尖端を除外した他の部分が測定対象素子に当たる
可能性を無くすためには、探針の高さより低いことが有
利である。その後、シリコンの蝕刻された面をガラス基
板(glass substrate)上に接触させた
後、1〜5気圧の圧力を加え湿度を300℃〜600℃
に上げ、シリコンとガラス基板とを融解接合(fusi
on bond)させる。または、温度を200℃〜5
00℃に上げた後に100V〜2000Vの電圧を印加
し1mA〜100mAの電流が流れるようにして、シリ
コンとガラス基板とを電気接合(anodic bon
d)させることもできる。接合直後、製作中である素子
の側面形成は図4と同じであり、蝕刻された部分7は空
いた空間で残ることになる。接合後、接合されたシリコ
ンの厚さが必要以上であれば、シリコンの接合面20と
反対側の側面21に対して研磨を施し必要な厚さに合せ
る。シリコンの厚さは製作しようとする探針のサイズに
応じて決定される。そして、接合されたシリコンの側面
21に酸化シリコン薄膜や窒化シリコン薄膜を熱分解化
学蒸着法、物理蒸着法、プラズマ化学蒸着法(Plas
ma enhanced CVD)等の方法を使用して
蒸着し、光学石版術の方法で探針尖端部形成領域のパタ
ーンを定義して蝕刻する。蝕刻された酸化シリコン薄膜
や窒化シリコン薄膜をシリコン蝕刻用マスク(mas
k)として使用し、KOH溶液を利用した非等方性湿式
蝕刻法を使用して5〜500マイクロメートルの深さで
シリコン層を垂直に除去することによって、探針の尖端
部3を製作する。その後、酸化シリコン薄膜や窒化シリ
コン薄膜を熱分解化学蒸着法、物理蒸着法、プラズマ化
学蒸着法などの方法を使用して全体的に蒸着し、光学石
版術を使用して探針本体部形成領域のパターンを定義し
蝕刻して探針の本体部2を製作する。蝕刻工程は、例え
ばKOH溶液を利用した非等方性湿式蝕刻法を使用して
5〜500マイクロメートルの深さでシリコン層を垂直
に蝕刻することによって行われる。以上のような工程を
経て探針の基本的な形態が製作される。一方、探針の電
気電導度を高めるために、硼素(boron)や燐(p
hosphorus)をイオン注入(ion impl
antation)方法や熱処理法でシリコン探針に添
加させる工程を進行させることもできる。その後、スパ
ッタリング法や蒸発法、または化学気相蒸着法などの電
導体蒸着法と光学石版術とを使用して探針の尖端部3か
ら絶縁基板1まで配線を形成する。配線は、絶縁基板の
探針が設置された面、または、探針設置側面の反対面に
形成させることができ、絶縁基板を貫通したりその内部
に多重層に形成させることもできる。完成された探針
は、絶縁基板に付着されている状態で回路基板に接着さ
れる。回路基板と絶縁基板上に形成された配線とを連結
させる方法は多様であるが、その中で2つの例を図5と
図6に示した。図6では、絶縁基板を貫通する孔を形成
し、その内部に電導体を充填させて電線を連結する方法
を提示している。図5では、探針と絶縁基板の上に配線
を形成させ、その配線に直接線材接合(wire bo
nding)を施した場合を示している。
A silicon oxide thin film or a silicon nitride thin film is formed on a silicon wafer having a <110> crystal direction by polishing both sides (polishing) by thermal decomposition chemical vapor deposition (thermal CVD) or physical vapor deposition (PV).
D), deposition using a method such as plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and photolithography.
Then, the pattern of the probe forming region is defined and etched by using the same as a mask for silicon etching. Anisotropic wet etching using KOH solution (a
The silicon layer is vertically etched to a depth of 5 to 500 micrometers using a nisotropic method. At this time, the etching depth may be larger or smaller than the height of a probe tip described later,
In order to eliminate the possibility that other parts except the tip of the probe hit the element to be measured, it is advantageous that the height is lower than the height of the probe. Thereafter, the etched surface of the silicon is brought into contact with a glass substrate, and then a pressure of 1 to 5 atm is applied to increase the humidity to 300 to 600 ° C.
And fusion bonding of silicon and glass substrate (fusi
on bond). Or, if the temperature is
After the temperature was raised to 00 ° C., a voltage of 100 V to 2000 V was applied so that a current of 1 mA to 100 mA flowed, and the silicon and the glass substrate were electrically bonded (anodic bond).
d) It is also possible. Immediately after bonding, the side surface formation of the element being manufactured is the same as in FIG. 4, and the etched portion 7 remains in the empty space. After the bonding, if the thickness of the bonded silicon is more than necessary, the side surface 21 opposite to the bonding surface 20 of silicon is polished to match the required thickness. The thickness of the silicon is determined according to the size of the probe to be manufactured. Then, a silicon oxide thin film or a silicon nitride thin film is formed on the side surface 21 of the bonded silicon by thermal decomposition chemical vapor deposition, physical vapor deposition, plasma chemical vapor deposition (Plas).
A method such as ma enhanced CVD) is used for the deposition, and the pattern of the probe tip forming region is defined and etched by an optical lithography method. The etched silicon oxide thin film or silicon nitride thin film is masked with a silicon etching mask (mas).
k), the tip 3 of the probe is made by vertically removing the silicon layer at a depth of 5 to 500 micrometers using an anisotropic wet etching method using a KOH solution. . Thereafter, a silicon oxide thin film or a silicon nitride thin film is entirely deposited by using a method such as thermal decomposition chemical vapor deposition, physical vapor deposition, or plasma chemical vapor deposition, and the probe main body forming area is formed using optical lithography. The pattern 2 is defined and etched to manufacture the main body 2 of the probe. The etching process is performed by vertically etching the silicon layer to a depth of 5 to 500 micrometers using, for example, an anisotropic wet etching method using a KOH solution. Through the above steps, the basic form of the probe is manufactured. On the other hand, in order to increase the electric conductivity of the probe, boron (boron) or phosphorus (p
hosthorus) by ion implantation (ion impl)
The step of adding the silicon probe to the silicon probe may be performed by a method such as an annealing method or a heat treatment method. Thereafter, wiring is formed from the tip 3 of the probe to the insulating substrate 1 by using a conductor deposition method such as a sputtering method, an evaporation method, or a chemical vapor deposition method and optical lithography. The wiring may be formed on the surface of the insulating substrate on which the probe is provided or on the surface opposite to the side surface on which the probe is provided, and may be penetrated through the insulating substrate or formed in multiple layers therein. The completed probe is adhered to the circuit board while being attached to the insulating substrate. There are various methods for connecting the circuit board and the wiring formed on the insulating substrate, and two examples are shown in FIGS. 5 and 6. FIG. 6 shows a method of forming a hole that penetrates an insulating substrate, filling the inside with a conductor, and connecting a wire. In FIG. 5, a wire is formed on the probe and the insulating substrate, and the wire is directly bonded to the wire (wire bob).
nding).

【0017】[0017]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、高さが非常に均一で精密に配置された探針を偏平な
基板上に設置することができ、多数の半導体素子の電気
的特性を同時に正確に測定することができる。
As described above, according to the present invention, a probe having a very uniform height and precisely arranged probes can be set on a flat substrate, and the electric power of a large number of semiconductor elements can be reduced. Characteristic can be simultaneously and accurately measured.

【0018】また、本発明によれば、探針の長さが短
く、それぞれの探針のサイズが一定であるため、優秀な
電気的特性を有する探針カードの製作が可能になる。
Further, according to the present invention, since the length of the probe is short and the size of each probe is constant, it is possible to manufacture a probe card having excellent electric characteristics.

【0019】また、本発明によれば、製作された探針が
単結晶シリコンで製作される場合、非常に優れた弾性特
性及び復元力を有しているため、使用中に焼成変形(p
lastic deformation)がほとんど発
生せず、探針カードの寿命が長くなるという効果があ
る。
Further, according to the present invention, when the fabricated probe is made of single crystal silicon, it has very excellent elastic properties and restoring force, so that it can be fired during use (p.
There is an effect that almost no deformation occurs and the life of the probe card is extended.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の探針カードの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a probe card of the present invention.

【図2】本発明の探針カードの側面図である。FIG. 2 is a side view of the probe card of the present invention.

【図3】本発明の探針カードが使用される時に弾性変形
された形状の側面図である。
FIG. 3 is a side view of a shape that is elastically deformed when the probe card of the present invention is used.

【図4】シリコンウェーハを1次蝕刻した後、絶縁基板
に付着した形態を示す側面図である。
FIG. 4 is a side view showing a form in which a silicon wafer is first etched and then attached to an insulating substrate.

【図5】配線を連結する一例を示した図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of connecting wires.

【図6】配線を連結する他の例を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing another example of connecting wires.

【図7】従来技術による探針装置の概略図である。FIG. 7 is a schematic view of a probe device according to the related art.

【図8】従来技術による探針装置の探針部分の拡大斜視
図である。
FIG. 8 is an enlarged perspective view of a probe portion of a probe device according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…絶縁基板 2…探針の本体 3…探針の尖端 4…電気配線 5…測定対象素子の接点 6…測定対象素子 7…探針製作時形成された空洞 8…探針に連結された電極 9…探針に線材接合法で接合された金(go1d)電線 10…探針装備頭板 11…ポゴピン(pogo pin) 12…回路基板 13…タングステン針 14…作業棚 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating substrate 2 ... Probe main body 3 ... Tip of a probe 4 ... Electrical wiring 5 ... Contact of a device to be measured 6 ... Device to be measured 7 ... Cavity formed at the time of manufacturing the probe 8 ... Connected to the probe Electrode 9: gold (go1d) electric wire joined to the probe by wire joining method 10: probe-equipped head plate 11: pogo pin 12: circuit board 13: tungsten needle 14: work shelf

フロントページの続き (72)発明者 アン ヨン ギョム 大韓民国,ギョンギド,ソンナム市,ブン ダング,ヤタップドン 266,ドンシンビ ラ 904−403 (72)発明者 ジョン サム ウォン 大韓民国,ソウルトクビョル市,ソンパ グ,シンチョンドン,ミソンアパートメン ト 1−803 (72)発明者 ソン ビョン チャン 大韓民国,ソウルトクビョル市,グァンア クグ,ボンチョンドン,グァンアクヒョン デアパートメント 111−1401 (72)発明者 ジョン ハ プン 大韓民国,ギョンギド,スウォン市,グォ ンソング,ホメシルドン,エルジーサムイ クアパートメント 110−801Continued on the front page (72) Inventor Ahn Yong-Gyeum Republic of Korea, Gyeonggi-do, Seongnam, Bun-dang, Yatapdong 266, Dongsinvila 904-403 (72) Inventor John Sam Wong Republic of Korea, Seoul, Seoul, Seoul, Songpag, Sinchondong , Missung Apartment 1-803 (72) Inventor Song Byung Chan South Korea, Seoul, Tokbyul, Gwang-Ak Kg, Boncheong-dong, Gwang-Ak Hyun De-Apartment 111-1401 (72) Inventor John Hapun South Korea, Gyeonggi-do, Suwon City, Gongsong, Homesildon, Elsie Samui Apartment 110-801

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の探針を測定対象素子の接点と接触
させ、前記測定対象素子の電気的特性を測定するための
探針カードであって、 回路基板上に固定され電気的に絶縁された絶縁基板と、 前記絶縁基板上に固定され、弾性を有し、尖端部を備え
る複数の突出された探針と、 前記探針から前記絶縁基板を経由し前記回路基板まで形
成された電導性配線部を含み、 前記探針は、光学石版法でパターンを定義した後、蝕刻
法によりパターンに定義された部分だけを残し蝕刻する
方式で製作され、前記探針の一つの尖端部が前記測定対
象素子の一つの接点と接触し、前記絶縁基板は、前記探
針が弾性変形限界に到達する前に変形が停止するように
制限することを特徴とする探針カード。
1. A probe card for contacting a plurality of probes with a contact point of a device to be measured and measuring electrical characteristics of the device to be measured, the probe card being fixed on a circuit board and electrically insulated. An insulating substrate, a plurality of protruding probes fixed on the insulating substrate, having elasticity, and having a sharp end; and a conductive member formed from the probe through the insulating substrate to the circuit board. The probe includes a wiring portion, and the probe is formed by defining a pattern by an optical lithography method, and then etching by leaving only a portion defined in the pattern by an etching method, and one tip of the probe is measured by the measuring method. A probe card in contact with one contact of a target element, wherein the insulating substrate restricts the probe from stopping deformation before reaching the elastic deformation limit.
【請求項2】 測定対象素子の接点と接触し、該測定対
象素子の電気的特性を測定するための探針カードであっ
て、 絶縁材料からなる基板と、 前記基板に固定され、前記測定対象素子の接点と接触す
る尖端部と、前記尖端部と連結され前記尖端部を支持す
る本体部を含み、半導体材料からなる探針部と、 導電体からなり、前記探針部に固定されており前記測定
対象素子の接点から伝達される電気信号及び前記測定対
象素子の接点に伝達される電気信号を導電させる配線部
と、を含むことを特徴とする探針カード。
2. A probe card for contacting a contact point of a device to be measured and measuring an electrical characteristic of the device to be measured, wherein the substrate is made of an insulating material; A tip portion, which is in contact with the contact point of the element, includes a body portion connected to the tip portion and supporting the tip portion, a probe portion made of a semiconductor material, and a conductor, which is fixed to the probe portion. A probe card, comprising: a wiring portion for conducting an electric signal transmitted from a contact of the measurement target element and an electric signal transmitted to a contact of the measurement target element.
【請求項3】 前記探針が単結晶シリコンで構成される
ことを特徴とする請求項1または2に記載の探針カー
ド。
3. The probe card according to claim 1, wherein the probe is made of single crystal silicon.
【請求項4】 前記探針の電気電導度を向上させるため
に、単結晶シリコン内にイオン注入法や熱拡散法により
不純物を注入して製作したことを特徴とする請求項3に
記載の探針カード。
4. The probe according to claim 3, wherein an impurity is implanted into the single crystal silicon by an ion implantation method or a thermal diffusion method in order to improve the electric conductivity of the probe. Needle card.
【請求項5】 前記探針は、融解接合法や電気接合法に
より前記絶縁基板に固定されることを特徴とする請求項
1または2に記載の探針カード。
5. The probe card according to claim 1, wherein the probe is fixed to the insulating substrate by a fusion bonding method or an electric bonding method.
【請求項6】 前記絶縁基板は、ガラスまたはセラミッ
クスからなることを特徴とする請求項1または2に記載
の探針カード。
6. The probe card according to claim 1, wherein the insulating substrate is made of glass or ceramic.
【請求項7】 前記探針は、光学石版法と共に湿式蝕刻
法や乾式蝕刻法を使用して製作されることを特徴とする
請求項1または2に記載の探針カード。
7. The probe card according to claim 1, wherein the probe is manufactured using a wet etching method or a dry etching method together with an optical lithography method.
【請求項8】 反応性イオン蝕刻や等方性乾式蝕刻で前
記乾式蝕刻法を進行させ製作されたことを特徴とする請
求項7に記載の探針カード。
8. The probe card according to claim 7, wherein the dry etching is performed by reactive ion etching or isotropic dry etching.
【請求項9】 前記電導性配線は、スパッタリング、化
学気相蒸着、または昇華蒸着法で蒸着され、光学石版法
と共に蝕刻法またはリフトオフ法を使用してパターン形
成されることを特徴とする請求項1または2に記載の探
針カード。
9. The method according to claim 1, wherein the conductive wiring is deposited by sputtering, chemical vapor deposition, or sublimation deposition, and is patterned using an etching method or a lift-off method together with an optical lithography method. The probe card according to 1 or 2.
【請求項10】 前記複数の探針が互いに構造的、電気
的に分離されており、探針材料とは異なる材質の基板に
接合されることを特徴とする請求項1または2に記載の
探針カード。
10. The probe according to claim 1, wherein the plurality of probes are structurally and electrically separated from each other, and are bonded to a substrate made of a material different from a probe material. Needle card.
【請求項11】 前記探針の尖端をタングステンやタン
グステンシリサイドでメッキしたことを特徴とする請求
項1または2に記載の探針カード。
11. The probe card according to claim 1, wherein the tip of the probe is plated with tungsten or tungsten silicide.
【請求項12】 前記探針の尖端がタングステンで製造
され探針に付着されることを特徴とする請求項1または
2に記載の探針カード。
12. The probe card according to claim 1, wherein a tip of the probe is made of tungsten and is attached to the probe.
JP11281664A 1998-10-01 1999-10-01 Probe card Pending JP2000111577A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980041311A KR100319130B1 (en) 1998-10-01 1998-10-01 Fine cantilever probe for measuring electrical characteristics of semiconductor wafers
KR1998-41311 1998-10-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000111577A true JP2000111577A (en) 2000-04-21

Family

ID=19552916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11281664A Pending JP2000111577A (en) 1998-10-01 1999-10-01 Probe card

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2000111577A (en)
KR (1) KR100319130B1 (en)
TW (1) TW562935B (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007017955A1 (en) * 2005-08-09 2007-02-15 Kabushiki Kaisha Nihon Micronics Probe for energization test
KR100753555B1 (en) 2006-05-29 2007-08-31 (주)엠투엔 Probe of a probe card
JP2008281564A (en) * 2007-05-11 2008-11-20 Amst Co Ltd Probe card and its manufacturing method
US11768227B1 (en) 2019-02-22 2023-09-26 Microfabrica Inc. Multi-layer probes having longitudinal axes and preferential probe bending axes that lie in planes that are nominally parallel to planes of probe layers

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000059206A (en) * 2000-07-21 2000-10-05 홍영희 Vertically moving probe and probe card
KR100595373B1 (en) * 2002-12-02 2006-07-03 주식회사 유니테스트 Bridge-type probe card and method for manufacturing the same using silicon micromachining technology
US6956386B2 (en) 2003-08-01 2005-10-18 Amst Company Limited Micro-cantilever type probe card
KR100827994B1 (en) * 2006-02-14 2008-05-08 전자부품연구원 Hybrid and high strength tip structures by using binding method of different kinds of electroplating material and a manufacturing method thereof
KR100748023B1 (en) * 2006-06-16 2007-08-09 주식회사 유니테스트 Method for manufacture probe structure of probe card
KR100838511B1 (en) * 2006-07-31 2008-06-17 주식회사 파이컴 Method of forming the probe
KR100858649B1 (en) * 2008-03-11 2008-09-16 주식회사 파이컴 A plurality interconnection element for probing an electric component
KR100858018B1 (en) * 2008-03-11 2008-09-10 주식회사 파이컴 Method for producing interconnection element
KR100859120B1 (en) * 2008-03-11 2008-09-18 주식회사 파이컴 Interconnection element for probing an electric component
KR101004911B1 (en) 2008-08-12 2010-12-28 삼성전기주식회사 Fabrication method of micro electro-mechanical component
US11740279B2 (en) * 2020-04-24 2023-08-29 Kla Corporation Measuring temperature-modulated properties of a test sample

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007017955A1 (en) * 2005-08-09 2007-02-15 Kabushiki Kaisha Nihon Micronics Probe for energization test
US7629807B2 (en) 2005-08-09 2009-12-08 Kabushiki Kaisha Nihon Micronics Electrical test probe
JP4792465B2 (en) * 2005-08-09 2011-10-12 株式会社日本マイクロニクス Probe for current test
KR100753555B1 (en) 2006-05-29 2007-08-31 (주)엠투엔 Probe of a probe card
JP2008281564A (en) * 2007-05-11 2008-11-20 Amst Co Ltd Probe card and its manufacturing method
US11768227B1 (en) 2019-02-22 2023-09-26 Microfabrica Inc. Multi-layer probes having longitudinal axes and preferential probe bending axes that lie in planes that are nominally parallel to planes of probe layers

Also Published As

Publication number Publication date
KR100319130B1 (en) 2002-04-22
KR20000024688A (en) 2000-05-06
TW562935B (en) 2003-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7852101B2 (en) Semiconductor device testing apparatus and power supply unit for semiconductor device testing apparatus
JP2000111577A (en) Probe card
US6414501B2 (en) Micro cantilever style contact pin structure for wafer probing
JP4786679B2 (en) Probe card and manufacturing method thereof
US20090079455A1 (en) Reduced scrub contact element
JPH0850146A (en) Connecting device and its manufacture
WO2004092749A1 (en) Inspection probe
KR20020014677A (en) Probe, Probe Card and Manufacturing Method of Probe
KR100633456B1 (en) Probe card with deeply recessed trench and method manufacturing thereof
US7119362B2 (en) Method of manufacturing semiconductor apparatus
KR100328540B1 (en) Vertical type probe card
JPH077052A (en) Electric properties measurement probe
US6667627B2 (en) Probe for inspecting semiconductor device and method of manufacturing the same
KR100278104B1 (en) Probe card
JP2002139540A (en) Probe structure and its manufacturing method
JP3379699B2 (en) Prober manufacturing method
KR100955597B1 (en) Probe manufacturing methods using semiconductor or display panel device test
KR100823311B1 (en) Method for manufacturing probe card and probe card thereby
KR100977289B1 (en) Probe using semiconductor or display panel device test
KR20080109270A (en) Method for producing probe card
JP3658334B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR20000059206A (en) Vertically moving probe and probe card
JP2004029035A (en) Connection device
KR20080085345A (en) Method for manufacturing probe card and probe card thereby
JP2000065862A (en) Connection device and its manufacture