JP2000306961A

JP2000306961A - プローブカード及び半導体装置の試験方法

Info

Publication number: JP2000306961A
Application number: JP11110061A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Maruyama; 茂幸丸山
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2019-04-16
Also published as: EP1045438A2; KR100564046B1; DE60041299D1; EP2023386A2; TW425649B; EP1045438B1; EP1045438B8; US6433563B1; JP3565086B2; EP2023386A3; CN1271178A; KR20000067796A; EP1045438A3; CN1192422C

Abstract

(57)【要約】【課題】チップやＣＳＰをウエハ状態で試験する際に、
各チップやＣＳＰの電極パッドと常に良好なコンタクト
の得られるプローブカード及び半導体装置の試験方法を
提供することを目的とする。【解決手段】フレキシブル性を有するコンタクト基板
と、該コンタクト基板上に所定の配置で設けられた複数
のコンタクト電極群と、該コンタクト電極群の間の該コ
ンタクト基板上に設けられ、コンタクト電極の形成され
た領域の該コンタクト基板を露出する開口部を有する剛
性体と、該コンタクト基板上に設けられ、該コンタクト
電極に接続される配線とを有することを特徴とするプロ
ーブカードにより上記課題を解決できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ上に形成さ
れた複数のチップやチップサイズパッケージ(以下ＣＳ
Ｐ)をウエハ状態で同時に試験するプローブカード及び
チップの形成されたウエハまたはウエハーレベルＣＳＰ
等の半導体装置の試験方法に関する。

【０００２】樹脂等で封止された半導体装置の形状を半
導体素子(以下チップ)に極力近づけるために、チップ上
に突起電極により形成された外部出力端子を設け、ウエ
ハ状態で少なくとも突起電極の側面を樹脂封止し、その
後各チップに切断した構造の半導体パッケージが提案さ
れている。（特開平10-79362参照 ;米国出願番号:09/02
9,608）この半導体装置を試験する時に、切断されたＣ
ＳＰ後で個々に試験するよりも、ウエハ状態で一括して
試験すれば効率的に試験ができる。これは通常のチップ
が複数形成されたウエハでも同じことが言える。本発明
は、チップやＣＳＰが複数形成されているウエハ状態で
各チップを試験するためのプローブカード及び半導体装
置の試験方法に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】図１〜図3は、従来のＣＳＰの一例を示
す図であり、図１はその断面図であり、図２は、図１の
ＣＳＰが個片に切断される前の状態を示し、図３は、図
２の平面図である。

【０００４】図１に示されるＣＳＰは、チップ１上のア
ルミニウムパッド４以外の領域が窒化シリコン膜２で覆
われ、さらにその上にポリイミド層３が形成されてい
る。チップ上に形成されているアルミニウム電極パッド
４は、そのままの配置では間隔が狭過ぎて試験時にプロ
ーバーがコンタクトできなかったり、実装時に実装基板
に実装できない問題がある。そこで、ポリイミド層３上
には再配線層５が形成され、チップ上の適当な位置に引
き回されて銅突起電極６に接続され、アルミニウムパッ
ド４の間隔が広げられている。実装基板に実装するため
に、銅突起電極６上にバリアメタル層７を介して半田ボ
ール８が形成されている。

【０００５】図１のＣＳＰを製造する際に、ウエハ上に
銅突起電極６を形成した後で、少なくとも銅突起電極６
の側面が封止されるように樹脂層９を形成する。その
後、半田ボール８を形成し、図２に示されるように、ダ
イシングライン１２に沿って個片に切断する。

【０００６】しかし、ＣＳＰを試験するにあたり、個片
に切断した後では試験の効率が悪くなってしまうので、
切断される前の図３に示される状態で試験を行いたいと
いう要望が強い。

【０００７】図３は、ＣＳＰがウエハ状態で形成されて
いる状態を示し、ウエハ１１はテープ１０で保持されて
いる。この状態で各チップの電極パッド（不図示）に従
来の針で構成されたプローバーを当てようとしても、パ
ッドの間隔が狭過ぎて針を当てることが非常に難しい。
狭い間隔のパッドを有するチップを試験する一例として
特開平7-263504号に示されるような手法ある。これは、
フレキシブルなシート上にチップのパッド位置に対応し
たコンタクトを形成し、これを負圧によりチップのパッ
ドに押し当ててコンタクトをとるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
7-263504には、従来認識されていなかった問題として図
4に示されるような問題がある。

【０００９】特開平7-263504に紹介されている手法をウ
エハ状態の試験に応用しようとすると、プローブカード
としてコンタクト基板13上にウエハ11上の各チップに対
応する位置にコンタクト電極が形成されているものを用
いてウエハの試験を行うことになる。そして、試験時に
負圧をかけてコンタクト基板13とウエハ11とを密着させ
ると、端部の半田ボール8ａとコンタクト基板はコンタ
クトするものの、中央部の半田ボール８ｂ部分ではコン
タクト基板が浮いてしまい、コンタクトがとれない問題
がある。また、端部の半田ボールが押されることによ
り、端部のボールほど変形しやすいという問題もある。
また、不均一にコンタクト基板が引っ張られるので、局
部的にシートが延びてしまう問題もある。

【００１０】また、シートの中央部と端部とでは、ウエ
ハとシートの熱膨張率の違いから端部にいくほど双方の
電極位置がずれ、コンタクト不良を起こす問題もある。

【００１１】さらに、コンタクト基板の電極から信号線
を外部に引き出さねばならないが、シートが波打つこと
で断線する恐れもある。

【００１２】以上の問題点は、ＣＳＰをウエハ状態で試
験する時に限らず、通常のチップが複数形成されたウエ
ハをウエハ状態で試験する際にも同様の問題が生じてい
る。

【００１３】従って本発明は、チップやＣＳＰをウエハ
状態で試験する際に、各チップやＣＳＰの電極パッドと
常に良好なコンタクトの得られるプローブカード及び半
導体装置の試験方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するために手段】上記の課題は、以下の各
独立項に対応した手段を講じることにより解決すること
ができる。

【００１５】請求項１記載の発明では、フレキシブル性
を有するコンタクト基板と、該コンタクト基板上に所定
の配置で設けられた複数のコンタクト電極群と、該コン
タクト電極群の間の該コンタクト基板上に設けられ、コ
ンタクト電極の形成された領域の該コンタクト基板を露
出する開口部を有する剛性体と、該コンタクト基板上に
設けられ、該コンタクト電極に接続される配線とを有す
ることを特徴とするプローブカードにより上記課題を解
決できる。

【００１６】また、請求項１０記載の発明は、チップの
領域に対応した大きさを有し、フレキシブル性を有する
コンタクト基板と、該コンタクト基板上に所定の配置で
設けられた複数のコンタクト電極群と、該コンタクト電
極群の間の領域に設けられ、コンタクト電極の形成され
た領域の該コンタクト基板を露出する開口部を有する剛
性体と、該コンタクト基板上に設けられ、該コンタクト
電極に接続される配線とを有することを特徴とするプロ
ーブカードにより上記課題を解決できる。

【００１７】また、請求項１１記載の発明は、コンタク
ト基板と、該コンタクト基板上に所定の配置で設けられ
た複数のコンタクト電極群と、該コンタクト電極群の間
の該コンタクト基板上に設けられ、コンタクト電極の形
成された領域の該コンタクト基板を露出する開口部を有
する剛性体と、該コンタクト基板上に設けられ、該コン
タクト電極に接続される配線を有するプローブカードを
準備する工程と、該プローブカードのコンタクト電極を
チップの形成されたウエハに密着させ、該コンタクト電
極とチップの外部電極とをコンタクトさせる工程と、該
配線を介してウエハ上の各チップを試験する工程とを有
することを特徴とする半導体装置の試験方法により上記
課題を解決できる。

【００１８】上述の各手段は次のような作用を有する。

【００１９】請求項１記載のプローブカードは、プロー
ブカード全体としての剛性は、剛性体により保ちつつ、
開口部に対応した領域のコンタクト基板上のコンタクト
電極にフレキシビリティを付与することができる作用を
有する。

【００２０】さらに、開口部内のコンタクト基板はフレ
キシビリティを有しているので、ウエハ上のバンプの高
さが多少ばらついていても、コンタクト基板のフレキシ
ビリティによりバンプの高さのばらつきを吸収すること
ができ、コンタクト不良を起こすことがない。また、剛
性体は格子状に形成されているので、開口部を持たない
板状のものよりウエハの厚さ方向の動きが可能となり、
バンプ高さ不均一によるコンタクト不良は、この点でも
起きにくくなっている。

【００２１】さらに、剛性体の存在により、各チップに
対応したコンタクト基板上のそれぞれのコンタクト電極
は隔てられているので、ウエハの周囲において、ウエハ
とコンタクト基板との熱膨張係数の不一致からくる歪
が、隣の領域のコンタクト電極に及び位置ずれとなって
累積していくことがなく、ウエハのどの位置でも同じ条
件でコンタクトすることができる作用が得られる。

【００２２】また、請求項１０記載のプローブカード
は、コンタクト基板が各開口部ごとに設けられることに
より、コンタクト電極や配線に一部不良が生じたとして
も、その部分のコンタクト基板のみを交換するだけで容
易にプローブカードのリペアが行える作用が得られる。

【００２３】また、請求項１１記載の半導体装置の試験
方法は、使用するプローブカードが開口部を有し、開口
部内のコンタクト基板がフレキシビリティを有している
ので、ウエハ上のバンプの高さが多少ばらついていて
も、コンタクト基板のフレキシビレティによりバンプの
高さのばらつきを吸収することができ、コンタクト不良
を起こすことなくウエハを試験することができる作用が
得られる。また、剛性体は格子状に形成されているの
で、開口部を持たない板状のものよりウエハの厚さ方向
の動きが可能となり、バンプ高さ不均一によるコンタク
ト不良は、この点でも起きにくくなっている。

【００２４】さらに、剛性体の存在により、各チップに
対応したコンタクト基板上のそれぞれのコンタクト電極
は隔てられているので、ウエハの周囲において、ウエハ
とコンタクト基板との熱膨張係数の不一致からくる歪
が、隣の領域のコンタクト電極に及び位置ずれとなって
累積していくことがなく、ウエハのどの位置でも同じ条
件でコンタクトしてウエハを試験することができる作用
が得られる。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に本発明のプローブカード及び
半導体装置の試験方法の実施の形態について図５〜２９
を用いて説明する。（第１実施例）図５〜２０は、本発明の第１実施例を説
明する図であり、図５は第１実施例のプローブカードの
分解斜視図を示し、図６（ａ）は、図５の側面図を示す
図であり、図６（ｂ）は、後述するコンタクト基板２２
の電極形成面からみた平面図である。

【００２６】図中、２１は、複数のＣＳＰもしくは通常
のチップが形成された半導体ウエハを示ている。このウ
エハ２１上に形成されたＣＳＰもしくはチップ（以下単
にチップと言う。）は電極２５を有しており、この上に
はバンプ２５ａ（図７参照）が形成されており、これは
個片に切断された後で実装基板に搭載されるための外部
端子となる。

【００２７】２２は、各チップの電極２５と電気的な接
続をとるためのコンタクト電極２４が形成されたコンタ
クト基板を示し、ポリイミド，シリコンゴム等から形成
されている。このコンタクト基板は、厚さ25〜50μm,熱
膨張率が10〜1,000程度であり、応力が加わった際にあ
る程度のフレキシブル性を有していることが必要であ
る。コンタクト基板の大きさは、被試験ウエハの大きさ
によるがウエハが8インチの場合、400〜500×400〜500m
m程度である。

【００２８】図６（ｂ）に示されるように、コンタクト
電極２４は、ウエハ２１上の各チップの電極２５の配置
に対応して形成され、電極群を構成している。各コンタ
クト電極２４は、配線３１によりコンタクト基板２２の
端部に導かれ、周縁部において幅広に形成された外部接
続端子３２に接続されている。配線３１は、二点鎖線で
示されたウエハ対応領域の外に向かって延びており、コ
ンタクト基板の端部において、配線３１の間隔は十分に
広げられている。幅広に形成された外部接続端子３２に
より、後述する試験ボードと接続することができる。

【００２９】２３は、コンタクト基板２２上に設けられ
たセラミックで形成された厚さ3〜5mm，熱膨張率3.5ppm
の剛性体２３を示している。その直径は被試験ウエハに
るが、ウエハが8インチの場合、それと同一かそれより
大きいものであり、直径200mm(8インチ)〜300mmであ
る。

【００３０】剛性体は、熱膨張率の要求から、被試験ウ
エハがベアウエハの場合、シリコン,ガラス等が適して
おり、被試験ウエハがウエハレベルＣＳＰの場合、ガラ
スエポキシ製プリント板,圧延鋼板等が適している。こ
の剛性体２３は、コンタクト基板２２に形成されたコン
タクト電極２４の電極群の間の領域であるダイシングラ
インに対応した位置に設けられ、コンタクト電極２４の
形成された領域のコンタクト基板２２を露出する開口部
２６を有している。図６（ａ）では、剛性体２３はコン
タクト電極２４が形成されている面とは反対側の面のコ
ンタクト基板に形成されているが、この状態も、剛性体
がコンタクト電極群の間のコンタクト基板上に設けら
れ、コンタクト電極の形成された領域のコンタクト基板
を露出する開口部を有する状態を指している。

【００３１】剛性体２３は、エポキシ系の熱硬化型接着
剤によりコンタクト基板２２に固定されるか、ピンによ
り固定されている。図に示されるように、剛性体２３
は、チップ形成領域以外の領域であるダイシングライン
に対応した位置を覆うことになるので、剛性体２６は格
子状の形状となる。そして、各開口部２６は、ウエハ上
の各チップの領域に対応した位置になる。また、開口部
２６の大きさは、チップの領域より僅かに大きいものと
なる。

【００３２】半導体ウエハ２１は、その表面の複数のチ
ップに周知のウエハプロセスにより電子回路が形成され
ているが、それらのチップを出荷する前に、バーンイン
試験(Burn-in Test)や機能試験（Function Test）が必
要となる。これらの試験を各チップそれぞれ個片に切断
する前に行うには、ウエハ上に形成された各チップそれ
ぞれの電極に接続する何らかの手段が必要となる。本実
施例ではその手段として、剛性体２３を伴ったコンタク
ト基板２２により構成されるプローブカードにより実現
している。

【００３３】この構成により、プローブカード全体とし
ての剛性は、剛性体２３により保たれ、かつ開口部２６
に対応した領域のコンタクト電極の形成されたコンタク
ト基板２２にフレキシビリティを付与することができる
作用が得られる。コンタクト基板は、ウエハのダイシン
グエリアに対応した領域で剛性体により固定され、熱膨
張の影響が隣のチップ領域におよぶことがないので、コ
ンタクト基板の材質として熱膨張率が10〜1,000とかな
り広い幅で選ぶことができる。

【００３４】なお、本発明では、被試験ウエハとして、
ベアウエハとＣＳＰがウエハレベルで形成されているも
のと両方を対象としており、以下単にそれらをウエハと
して扱う。

【００３５】以下にウエハ上に形成された各チップ（ウ
エハレベルＣＳＰの場合は各ＣＳＰ）の試験を行う工程
を説明する。

【００３６】まず、チップ上の電極２５とコンタクト電
極２４との位置合わせをして、ウエハプロセス終了後の
被試験ウエハ２１の上にコンタクト基板２２を重ねて固
定する。固定方法は後述する。

【００３７】次に、コンタクト基板２２上の配線３１を
介してテスト信号を供給し、ウエハ２１上の各チップを
試験する。この時、バーンーイン試験であれば、ウエハ
を高温、多湿の環境において試験を行う。

【００３８】図７にウエハ２１とコンタクト基板２２と
が接触し、試験を行っている状態を示す。各チップ上の
バンプ２５ａは、コンタクト基板２２上に設けられたコ
ンタクト電極２４と接触するが、このコンタクト電極２
４は、剛性体２３の開口部２６内のコンタクト基板上に
位置している。この構成により、開口部２６内のコンタ
クト基板はフレキシビリティを有しているので、ウエハ
２１上のバンプ２５ａの高さが多少ばらついていても、
図８に示されるようにコンタクト基板のフレキシビレテ
ィによりバンプ高さのばらつき（Δｈ）を吸収すること
ができ、コンタクト不良を起こすことがない。

【００３９】本発明でいうコンタクト基板のフレキシブ
ル性とは、上述のように被試験ウエハの電極やバンプと
コンタクト基板の電極とが接触した時に、コンタクト基
板がバンプの位置のばらつきを吸収するように、縦，横
方向にある程度動き得る状態を指している。

【００４０】また、剛性体２３は格子状に形成されてい
るので、開口部を持たない板状のものよりウエハの厚さ
方向の動きが可能となり、バンプ高さ不均一によるコン
タクト不良は、この点でも起きにくくなっている。剛性
体の厚さは、薄ければ厚さ方向の動きが大きくなり、厚
ければ逆に小さくなるので、必要に応じた厚さに設定す
ればよい。

【００４１】また、剛性体２３の存在により、各チップ
に対応したコンタクト基板上のそれぞれのコンタクト電
極２４が隔てられている。この構成により、図９に示さ
れるようにウエハ２１の周囲において、ウエハ２１とコ
ンタクト基板２２との熱膨張係数の不一致からくる歪２
７が、隣の領域のコンタクト電極におよび位置ずれとな
って累積していくことがなく、ウエハのどの位置でも同
じ条件でコンタクトすることができる作用が得られる。
仮に位置ずれが一つのチップ領域内で起こったとして
も、チップサイズが１０ｍｍ角の場合、５ｍｍ×１０ｐ
ｐｍ×１００°Ｃ＝５μm程度のずれであり、問題は生
じない。（２５°Ｃ〜１２５°Ｃでのバーンイン試験の
場合）さらに、剛性体２３がコンタクト基板をチップ領
域ごとに固定しているので、ウエハとコンタクトさせた
時に、コンタクト基板が局部的に延びたり、波うつこと
がなくなり、配線が断線する恐れもなくなる。

【００４２】バーンイン試験のように高温の下で行われ
る試験では、ウエハ２１とコンタクト基板２２の熱膨張
係数は一致していることが望ましいが、ウエハ２１，コ
ンタクト基板２２，剛性体２３のそれぞれを同じ熱膨張
係数の材質で形成するのは、それぞれに求められる機能
が異なるので困難である。そこで、剛性体２３の熱膨張
係数をコンタクト基板２２よりもウエハ２１に近くして
おけば、コンタクト基板２２は前述したようにそのフレ
キシビリティによりある程度撓むことができるので、剛
性体２３がウエハ２１と同程度の伸縮をすることによ
り、ウエハの中央部と周囲の各チップの電極２５とコン
タクト電極２４とが、位置づれを起こすことを最小限に
抑えられる作用が得られる。

【００４３】また、剛性体２３をシリコンで形成すれ
ば、被試験ウエハと全く同一の熱膨張係数の剛性体が得
られる。剛性体の加工は、半導体製造プロセスと同様の
加工技術により形成できる。

【００４４】なお、被試験ウエハが、ウエハレベルＣＳ
Ｐのように外部端子のサイズがベアウエハのチップ電極
よりかなり大きい場合には、熱膨張による位置ずれがシ
ビアではないので、剛性体を鋼やスレンレス等の金属で
形成してもよい。

【００４５】図１０は、本実施例の変形例を示す図であ
る。図に示されるように、剛性体２３の開口部にシリコ
ンゴム等の弾性体により構成されたブロック体２７が嵌
め込まれている。被試験ウエハのピン数が多く、コンタ
クトする全体の圧力が大きくなる場合、コンタクト基板
自身の張力だけでは耐えきれず、コンタクト基板が変形
する問題がある。このような場合に、ブロック体２７を
用いることにより、コンタクト基板の強度を補いつつ、
コンタクト基板のフレキシビリティを保つことができ、
確実に被試験ウエハの全ての電極とコンタクト基板の電
極とをコンタクトすることができるという作用が得られ
る。

【００４６】また、ブロック体２７を剛性体２３より僅
かに突出させれば、その突出部分を加圧することによ
り、被試験ウエハの電極へのコンタクト圧力を集中的に
印加することができる。

【００４７】図１１は本実施例の別の変形例を示す図で
ある。この変形例では、コンタクト基板としてゴムシー
ト２８を用いている。この構成により、ウエハ２１上に
形成されたバンプ２５ａとコンタクト電極との接触が、
ポリイミド等のシート状のコンタクト基板に比べよりソ
フトなものとなる作用が得られる。

【００４８】図１２は、本実施例のさらに別の変形例を
示す図である。この変形例では、剛性体の開口部とし
て、各チップの対応する位置に空間部３０を剛性体２９
に設けている。コンタクト基板２２のコンタクト電極２
４は、この空間部に対応した位置に設けられるので、前
述した開口部２６によるコンタクト基板のフレキシビリ
ティが同様に空間部３０で得られるとともに、剛性体２
９は全体として一体なのでプローブカードとして高い剛
性が得られる作用がある。

【００４９】図１３、１４はコンタクト基板に設けるコ
ンタクト電極及び配線についての本実施例の変形例であ
る。図１３では、コンタクト電極上にバンプ等の突起電
極２４ａを形成し、ウエハ２１上の電極と接触させるも
のである。この構成により、ウエハ上にバンプ等の突起
電極が形成されていないベアウエハに対しても、ウエハ
レベルの試験を行うことができる作用が得られる。

【００５０】図１４は、コンタクト基板２２の剛性体２
３側に、配線３１及び外部接続端子３２を設けたもので
ある。この構成により被試験ウエハに形成されているチ
ップの電極とコンタクト基板の配線とがショートするの
を避けられるという作用が得られる。

【００５１】図１５は、剛性体２３を設ける位置の変形
例である。図に示されるように、剛性体２６が、コンタ
クト電極群の間のコンタクト基板上に設けられ、コンタ
クト電極と同じ側のコンタクト基板２２上に貼り付けら
れ、コンタクト基板２２とウエハ２１との間に位置して
いる。剛性体２３の厚さは、当然ウエハ２１上のバンプ
２５ａより薄い必要がある。開口部２６は、コンタクト
基板２２とウエハ２１との間に形成されることになる
が、開口部におけるコンタクト基板のフレキシビリティ
は、前述の図７の状態と変わらない。また、剛性体２３
は、チップ間のダイシングライン上に位置するので、チ
ップにダメージが加わることはない。このように剛性体
をコンタクト基板とウエハの間に位置させることによ
り、過剰な圧力が被試験ウエハに加わるのを防げる作用
が得られる。

【００５２】図１６も、剛性体２３を設ける位置の変形
例である。図に示されるように、剛性体２３ａと２３ｂ
の２つがコンタクト基板２２の両面に設けられている。
この構成により、コンタクト基板と被試験ウエハとの間
のスペーサとしての機能を剛性体２３ｂで確保し、コン
タクト基板の剛性と熱膨張係数の差を補正する機能を剛
性体２３ａで確保するので、それぞれの機能をコンタク
ト基板の上下に設ける剛性体で最適に設定できるという
作用が得られる。

【００５３】次に、ウエハ２１，コンタクト基板２２，
剛性体２３の接続について説明する。

【００５４】図１７は、ウエハ２１，コンタクト基板２
２，剛性体２３が接続される時の分解斜視図を示し、図
１８は三者が接続された状態の断面図を示している。

【００５５】コンタクト基板２２のウエハ２１に対応し
た領域の周囲には孔３３ａが設けられ、ウエハ２１を固
定しているウエハホルダ３５と、剛性体の周囲に形成さ
れた孔３３ｂをネジ３４によりウエハ２１，コンタクト
基板２２，剛性体２３を締め付けてそれぞれを密着させ
る。

【００５６】図１７に示されるように、ウエハ２１に対
応した領域の周囲で剛性体２３を固定することにより、
コンタクト基板の周縁部に設けた外部接続端子３２をフ
レキシブルな状態にしておくことができる。この構成に
より、次の作用が得られる。

【００５７】図１９，２０はこの作用を説明する図であ
る。図１９は、コンタクト基板の周縁部の外部接続端子
３２をバーンインボード等のテストボード３６の端子３
７に表面実装した状態の斜視図であり、図２０は、この
状態の断面図である。

【００５８】通常、バーンイン試験やファンクションテ
ストでは、試験に必要な信号を供給するための試験ボー
ドが必要である。この試験ボードには複数のウエハが搭
載されて試験されることになる。この時、コンタクト基
板２２と試験ボードとをコネクタ等を介して接続したの
では、その分コストが高くなってしまう。

【００５９】図１９，２０の構成によれば、コンタクト
基板の周縁部に設けた外部接続端子３２がフレキシブル
な状態なので、コンタクト基板２２の周縁部の外部接続
端子３２をそのまま試験ボード３６の端子に半田等によ
り表面実装でき、コネクタを用いない分コストを安くで
きる作用が得られる。（第２実施例）図２１、２２は本発明の第２実施例を説
明する図である。

【００６０】本実施例の構成は、剛性体の構成を除いて
前述の第１実施例と変わりがないので、剛性体以外の説
明は省略する。

【００６１】本実施例の剛性体２３は、図２１に示され
るように複数の層で形成されている。各層は、被試験ウ
エハがベアウエハの場合、シリコン,ガラス（熱膨張
率：０．５〜９．０）等で形成される。被試験ウエハが
ウエハレベルＣＳＰの場合、半田ボール８（図１参照）
のピッチは、再配線層５によりチップ上の電極ピッチよ
り拡大されているので、コンタクト基板の熱膨張に対す
る許容度が大きく、コンタクト基板の材質として、ガラ
スエポキシ製プリント板,圧延鋼板等を用いることがで
きる。剛性体２３の各層の表面には銅の配線パターンが
施され、必要に応じて各層間を接続するためのビアが設
けられている。銅配線パターンやビアは、通常のプリン
ト基板製造技術により形成される。

【００６２】最下層２３ａは、底面に電極４０が設けら
れ、これと対応する位置のコンタクト基板２２上で配線
３１と接続されている。電極４０と反対側の最下層２３
ａの表面には配線層が設けられ、これとビア４１が接続
されている。ビア４１は中間層２３ｂ，２３ｃを貫通
し、最上層２３ｄに達している。最上層２３ｄの表面に
は電極４２が設けられ、ビア４１と接続されている。電
極４２は、剛性体２３の上面に設けられ、第１実施例の
コンタクト基板周縁部の外部接続端子３２に相当し、試
験ボードと接続される。

【００６３】この構成により、コンタクト基板のみで配
線を引き出すには限界があったが、剛性体２３の表面で
十分に間隔の広がった電極４２において、コンタクト基
板２２のコンタクト電極２４からの信号を取り出すこと
ができる作用が得られる。

【００６４】また、第１実施例と異なり、ウエハからの
信号を剛性体の上面で取り出せるので、被試験ウエハの
表面に形成されたチップの電極と、コンタクト電極から
の信号を取り出す配線とがショートする危険を避けれる
という作用も得られる。

【００６５】また、剛性体２３の上面でウエハからの信
号を取り出すので、コンタクト基板の端部に配線を引き
回す必要がなくなり、コンタクト基板を被試験ウエハと
同等か僅かに大きい程度に小型化できる作用も得られ
る。

【００６６】また、剛性体２３の複数の層のなかに電源
層やグランド層を設けることにより、広い配線層でこれ
らを供給でき、高速試験に対応できる作用も得られる。

【００６７】さらに、剛性体をシリコンウエハで構成
し、半導体ウエハ製造プロセスにより加工すれば、上述
したプリント板と同様な機能を有する配線層やビアを容
易に精度高く形成することができる。

【００６８】なお、図２１では剛性体２３が４層からな
る例を示したが、層数はこれに限らず、単層であっても
よい。配線の引回しがそれほど多くない場合には、剛性
体が単層でも十分対応でき、剛性体の上部に電極を配置
することにより、上述した複数の層の場合と同様な作用
も得られる。

【００６９】図２２は、第２実施例の変形例を示し、剛
性体を複数の層で形成するとともに、コンタクト基板２
２の周縁部にも外部接続端子３２を設けたものである。

【００７０】剛性体２３は、図２１のものと同様に複数
の層で構成され、最上層にコンタクト電極２４からの信
号が電極４２に導かれている。さらに、コンタクト基板
２２の端部に向かって、コンタクト電極２４の信号が配
線３１を介して外部接続端子３２に導かれている。

【００７１】コンタクト電極２４の数が多くなった場合
でも、ウエハからの信号を剛性体２３の表面の電極４２
と、コンタクト基板２２の周縁部の外部接続端子３２と
に導くことにより、十分な間隔をもって電極４２や外部
接続端子３２を形成できる作用が得られる。（第３実施例）図２３〜２５は本発明の第３実施例を説
明する図である。

【００７２】本実施例の構成は、コンタクト基板の構成
を除いて前述の第１実施例と変わりがないので、それ以
外の説明は省略する。

【００７３】本実施例のコンタクト基板２２ａ〜２２ｃ
は、図に示されるように試験するチップに対応した大き
さに設定されており、チップより僅かに大きいなものと
なっている。各コンタクト基板２２ａ〜２２ｃは、それ
ぞれその表面にコンタクト電極４３が形成され、各コン
タクト電極４３に配線４４が接続されてコンタクト基板
２２ａの周囲に導かれ電極４５に接続されている。

【００７４】剛性体２３の開口部２６は、チップの領域
に対応した位置と大きさであり、コンタクト電極４３の
形成されている領域のコンタクト基板を露出するように
設けられている。

【００７５】このようにコンタクト基板が各開口部ごと
に設けられることにより、コンタクト電極４３や配線４
４、電極４５に一部不良が生じたとしても、その部分の
コンタクト基板のみを交換するだけで容易にプローブカ
ードのリペアが行える作用が得られる。

【００７６】図２５は本実施例の変形例であり、コンタ
クト基板２２ｅを被試験ウエハの一列のチップに対応し
た一列の開口部２６ごとに短冊状に設けたものである。
この構成により、上述したリペア性を有するとともに、
短冊状のコンタクト基板の端部にコンタクト電極からの
配線を引き出すことができる作用が得られる。（第４実施例）図２６、２７は本発明の第４実施例を説
明する図である。

【００７７】本実施例の構成は、剛性体の表面にヒュー
ズや抵抗等の過剰電流制限素子、試験回路を設ける点を
除いて前述の第１〜第３実施例と変わりがないので、そ
れ以外の説明は省略する。

【００７８】図２６は、剛性体２３表面にヒューズ５３
を設けた状態を示している。剛性体は、第２実施例で説
明したように複数の層（不図示）で形成され、ウエハか
らの信号は、最下層の電極５０でコンタクト基板と接続
され、ビア５１を介して最上層の電極５２に導かれてい
る。剛性体２３の最上層は、比較的その面積にゆとりが
あり、ヒューズを設けることで電極５４の配置に問題を
生じるようなことはない。

【００７９】ヒューズ５３の一端は電極５２に接続さ
れ、他端は電極５４に接続されている。電極５４は試験
ボードに接続されてウエハが試験される。ヒューズは、
不良のチップがあった場合に、他の良品のチップに悪影
響が及ばないように、ヒューズが溶解することで電源供
給をストップし、良品のチップを保護している。

【００８０】ヒューズの代わりに抵抗を設けても、異常
があった場合に良品のチップに過剰な電流が流れるのを
制限する点でヒューズと同様の効果が得られる。

【００８１】また、剛性体がシリコンウエハを加工して
形成された場合、ウエハ上にヒューズや抵抗といった素
子を周知のウエハプロセスで形成することができる。

【００８２】なお、剛性体は、本実施例では複数の層で
形成された例で説明したが、単層で構成してもよい。

【００８３】図２７は、剛性体２３表面に試験回路チッ
プ５５を搭載した状態を示している。剛性体２３は、図
２６と同様に複数の層（不図示）で形成され、ウエハか
らの信号が最下層の電極５０でコンタクト基板と接続さ
れ、ビア５１を介して剛性体２５の上面の電極５２に導
かれている。

【００８４】試験回路チップ５５の一端は、電極５０，
ビア５１，電極５２を介して試験対象のチップの電極と
接続され、他端は、図に示されるように別の経路でやは
り試験対象のチップの別の電極と接続されている。

【００８５】チップのなかには、チップ自身の中に試験
回路を内蔵し、自らを試験するものがある。しかしこの
場合、その試験回路の分だけチップ面積が犠牲となる問
題がある。そこで、図２７に示されるように、試験回路
チップを剛性体２３の表面に設けることにより、試験対
象のチップ、つまり製品となるチップ内に試験回路を設
ける必要がなくなり、試験回路の面積分だけチップのサ
イズを小さくできる。

【００８６】また、剛性体をシリコンウエハを加工して
形成した場合、ウエハ上に試験回路チップを周知のウエ
ハプロセスで形成することができる。

【００８７】以下に図２８，２９を用いて、各実施例で
説明したプローブカードとウエハとの固定方法のうち、
負圧を用いて固定する方法について説明する。

【００８８】図２８は、ウエハ２１とプローブカード
（２２，２３）とを位置合わせして固定する位置合わせ
装置７０の側面図であり、７１はウエハのＸ，Ｙ，θの
位置を調整するためのステージであり、７２はこれらの
ステージを上下させる昇降機構である。

【００８９】ウエハ２１とプローブカードとを固定する
工程は、まずＸ，Ｙ，θテーブル上にウエハ２１を保持
したウエハホルダ６０を搭載する。

【００９０】次に、コンタクト基板の端部を仮止め部７
４にて位置合わせ装置７０に固定し、ウエハ２１の位置
を昇降機構７２により適宜その高さを調整するととも
に、Ｘ，Ｙ，θテーブルによりさらに微調整し、ウエハ
２１の各チップの電極の位置とコンタクト電極２４とを
位置合わせする。この際、画像認識装置７５により両者
の位置合わせを精密に行う。

【００９１】次に、昇降機構７２を上昇させてウエハ２
１をコンタクト基板２２に密着させる。この状態で負圧
をかけてウエハ２１とコンタクト基板とを強固に密着さ
せる。負圧は、真空発生部７３により供給され、ウエハ
ホルダ６０の側面に設けられたバルブ６３を介してウエ
ハホルダに導入される。バルブは真空路６２を介してウ
エハホルダ内のウエハを搭載しているキャビティ６４に
通じており、真空発生部７３から供給される負圧は、こ
のキャビティ６４を負圧にする。

【００９２】図２９は、このキャビティ６４内が負圧に
なった状態を示す拡大図である。キャビティ６４内が負
圧になると、コンタクト基板２２がウエハ２１側に吸い
よせられ、ウエハ２１上の各チップの電極２５とコンタ
クト電極２４とが強固に密着し、電気的導通が取られ
る。バルブ６３を閉じても、キャビティ６４内の負圧は
シール部６１により保たれ、ウエハとコンタクト基板と
の密着は維持される。この後、仮止め部にて固定したコ
ンタクト基板２２を離しても、コンタクト基板とウエハ
との密着は保たれる。

【００９３】もし、コンタクト基板と被試験ウエハのコ
ンタクト圧力が足りない場合は、真空による負圧の他に
機械的な圧力を付加してコンタクト圧力を補えばよい。
具体的には、図１７に示した方法を用いて、ウエハ，コ
ンタクト基板，剛性体を機械的にネジ３４で固定して圧
力を補えばよい。

【００９４】また、図２８で説明した位置合わせ装置７
０は、画像認識装置７５がコンタクト基板２２と被試験
ウエハ２１との間に位置しているが、画像認識装置をコ
ンタクト基板の上部に位置させ、コンタクト基板を透過
してコンタクト電極２４とウエハ２１上の電極との位置
合わせを行ってもよい。これにより、一台のカメラで両
者の位置合わせ行うことができる作用が得られる。

【００９５】なお、図２８，２９は、コンタクト基板が
ウエハと位置合わせされるが、図１９，２０に示したよ
うに、コンタクト基板を試験ボードに表面実装したもの
とウエハとの位置合わせを行い、ウエハを試験してもよ
い。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプローブ
カードを用いれば、チップやＣＳＰをウエハ状態で試験
する際に、各チップやＣＳＰの電極パッドと常に良好な
コンタクトが得られ、信頼性の高い半導体装置の試験方
法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の試験の対象となるＣＳＰを説明する図
である。

【図２】本発明の試験の対象となるウエハ状態のＣＳＰ
を説明する断面図である。

【図３】本発明の試験の対象となるウエハ状態のＣＳＰ
を説明する平面図である。

【図４】特開平7-263504の手法をウエハ状態の試験に応
用した場合の問題点を説明する図である。

【図５】本発明の第１実施例の分解斜視図である。

【図６】本発明のプローブカードの側面図と平面図であ
る。

【図７】コンタクト基板とウエハがコンタクトした状態
の断面図である。

【図８】本発明の第１実施例の作用を示す図である。

【図９】本発明の第１実施例の作用を示す図である。

【図１０】本発明の第１実施例の変形例を示す図であ
る。

【図１１】本発明の第１実施例の変形例を示す図であ
る。

【図１２】本発明の第１実施例の変形例を示す図であ
る。

【図１３】本発明の第１実施例の変形例を示す図であ
る。

【図１４】本発明の第１実施例の変形例を示す図であ
る。

【図１５】本発明の第１実施例の変形例を示す図であ
る。

【図１６】本発明の第１実施例の変形例を示す図であ
る。

【図１７】本発明の剛性体，コンタクト基板，ウエハの
固定方法を説明する図である。

【図１８】図１７の断面図を示す図である。

【図１９】コンタクト基板を試験ボードに表面実装した
状態を示す図である。

【図２０】図１９の断面図を示す図である。

【図２１】本発明の第２実施例を示す図である。

【図２２】本発明の第２実施例の変形例を示す図であ
る。

【図２３】本発明の第３実施例を示す図である。

【図２４】図２３の断面図を示す図である。

【図２５】本発明の第３実施例の変形例を示す図であ
る。

【図２６】本発明の第４実施例を示す図である。

【図２７】本発明の第４実施例の変形例を示す図であ
る。

【図２８】本発明のプローブカードとコンタクト基板を
位置合わせする機構を示す図である。

【図２９】図２８の要部拡大断面図である。

【符合の説明】

２１………ウエハ２２………コンタクト基板２３………剛性体２４………コンタクト電極２５………電極２６………開口部２７………歪２８………ゴムシート２９………剛性体３０………空間部３１………配線３２………外部接続端子３３………孔３４………ネジ３５………ウエハホルダ３６………テストボード３７………端子４０………電極４１………ビア４２………電極４３………電極４４………配線４５………外部接続端子５０………電極５１………ビア５２………電極５３………ヒューズ５４………電極５５………試験回路チップ６０………ウエハホルダ６１………シール部６２………真空路６３………バルブ６４………キャビティ７０………位置合わせ装置７１………ステージ７２………昇降機構７３………真空発生部７４………仮止め部７５………画像認識装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フレキシブル性を有するコンタクト基板
と、該コンタクト基板上に所定の配置で設けられた複数のコ
ンタクト電極群と、該コンタクト電極群の間の該コンタクト基板上に設けら
れ、コンタクト電極の形成された領域の該コンタクト基
板を露出する開口部を有する剛性体と、該コンタクト基板上に設けられ、該コンタクト電極に接
続される配線とを有することを特徴とするプローブカー
ド。
【請求項２】前記剛性体の熱膨張係数が前記コンタクト
基板よりもシリコンに近いかシリコンと同一であること
を特徴とする請求項１記載のプローブカード。
【請求項３】前記コンタクト基板がポリイミドまたはゴ
ムシートからなることを特徴とする請求項１記載のプロ
ーブカード。
【請求項４】前記配線が前記コンタクト基板の端部に引
き出されるとともに、該配線より幅広な外部接続端子に
接続されていることを特徴とする請求項１記載のプロー
ブカード。
【請求項５】コンタクト電極上に突起電極を設けること
を特徴とする請求項１記載のプローブカード。
【請求項６】前記剛性体が、前記コンタクト電極と同じ
側の前記コンタクト基板上に設けられていることを特徴
とする請求項１記載のプローブカード。
【請求項７】前記剛性体が単数または複数の層で構成さ
れ、該剛性体の底面に前記コンタクト基板上の前記配線
と接続される第１の電極を有し、該剛性体の上面に該第
１の電極と接続された第２の電極を有することを特徴と
する請求項１記載のプローブカード。
【請求項８】前記剛性体がプリント基板またはシリコン
ウエハにより形成されることを特徴とする請求項７記載
のプローブカード。
【請求項９】前記剛性体の表面に過剰電流制限素子もし
くは試験回路チップを搭載し、前記第２の電極と接続す
ることを特徴とする請求項７記載のプローブカード。
【請求項１０】被試験チップの領域に対応した大きさを
有し、フレキシブル性を有するコンタクト基板と、該コンタクト基板上に所定の配置で設けられた複数のコ
ンタクト電極群と、該コンタクト電極群の間の領域に設けられ、コンタクト
電極の形成された領域の該コンタクト基板を露出する開
口部を有する剛性体と、該コンタクト基板上に設けられ、該コンタクト電極に接
続される配線とを有することを特徴とするプローブカー
ド。
【請求項１１】コンタクト基板と、該コンタクト基板上
に所定の配置で設けられた複数のコンタクト電極群と、
該コンタクト電極群の間の該コンタクト基板上に設けら
れ、コンタクト電極の形成された領域の該コンタクト基
板を露出する開口部を有する剛性体と、該コンタクト基
板上に設けられ、該コンタクト電極に接続される配線を
有するプローブカードを準備する工程と、該プローブカードのコンタクト電極をチップの形成され
たウエハに密着させ、該コンタクト電極とチップの外部
電極とをコンタクトさせる工程と、該配線を介してウエハ上の各チップを試験する工程とを
有することを特徴とする半導体装置の試験方法。
【請求項１２】前記プローブカードのコンタクト電極を
チップの形成されたウエハに密着させる時に、真空吸引
による負圧により両者を密着させる工程を有することを
特徴とする請求項１１記載の半導体装置の試験方法。
【請求項１３】前記剛性体の熱膨張係数が前記コンタ
クト基板よりもシリコンに近いことを特徴とする請求項
１１記載の半導体装置の試験方法。
【請求項１４】前記剛性体を第１の固定部材により固定
し、前記ウエハを第２の固定部材により固定し、前記コ
ンタクト基板を該第１及び第２の固定手段の間に置いて
固定する工程を有し、前記コンタクト基板周縁部の外部
接続端子を試験ボードに表面実装する工程を有すること
を特徴とする請求項１１記載の半導体装置の試験方法。
【請求項１５】前記コンタクト基板が、該ウエハの各チ
ップに対応した大きさであることを特徴とする請求項１
１記載の半導体装置の試験方法。
【請求項１６】ウエハの各チップ上に突起電極が設けら
れ、少なくとも該突起電極の側面がウエハ状態で樹脂封
止されているウエハを試験の対象とすることを特徴とす
る請求項１１〜１５記載の半導体装置の試験方法。