JP2002162418A - コンタクトストラクチャ並びにその製造方法及びそれを用いたプローブコンタクトアセンブリ - Google Patents
コンタクトストラクチャ並びにその製造方法及びそれを用いたプローブコンタクトアセンブリInfo
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
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Abstract
のコンタクトストラクチャを提供する。 【解決手段】このコンタクトストラクチャは、コンタク
ト基板と、複数のコンタクタとで構成されている。コン
タクタは、接触点を形成するようその軸線方向に突起し
た先端部と、コンタクタの終端が電気的接続用のコンタ
クトパッドとしてコンタクト基板の裏面から突出するよ
うに、コンタクト基板に設けられたスルーホールに挿入
されるベース部と、その先端部とベース部の間に設けら
れ、コンタクタがコンタクトターゲットに押し当てられ
たときに接触バネ力を発揮するためのスプリング部とで
構成されている。
Description
ラクチャとその製造方法、そしてそのコンタクトストラ
クチャを使用したコンタクトアセンブリに関し、特に、
多数のコンタクタを有するコンタクトストラクチャの構
成、およびこのような多数のコンタクタを半導体ウェハ
上に水平方向に形成し、そのコンタクタを半導体ウェハ
上から取り除き、基板上にコンタクタを搭載することに
より、コンタクトプローブアセンブリ、プローブカー
ド、ICチップ、その他のコンタクト機構のようなコン
タクトストラクチャを製造する方法に関する。
た高密度な電子部品をテストするにあたっては、多数の
コンタクタを有するプローブカードのような高性能コン
タクトストラクチャを使用する必要がある。他の応用と
して、ICリード等のICパッケージに、コンタクトス
トラクチャを使用してもよい。本発明は、LSIやVL
SIチップ、半導体ウェハ等のテスト、半導体ウェハや
ダイ等のバーンイン、パッケージされた半導体デバイ
ス、プリント回路基板等のテストとバーンインに使用す
るコンタクトストラクチャの製造方法に関するものであ
る。さらに本発明は、ICチップ、ICパッケージ、他
の電子デバイス等のリードやターミナルピンの形成のた
めにも応用できる。しかし、以下においては、説明の便
宜のために、主として半導体ウェハテストに関連して本
発明を説明する。
は、ICテスタのような半導体テストシステムは、自動
的に半導体ウェハをテストするために、自動ウェハプロ
ーバのような基板ハンドラと接続して用いられる。その
ような例が第1図に示されており、半導体テストシステ
ムは、一般に別のハウジングとして形成されケーブル束
110でテストシステム本体に接続されたテストヘッド
を有している。テストヘッド100と基板ハンドラ40
0は、モーター510により駆動されるマニピュレータ
500により、互いに機械的および電気的に接続されて
いる。被試験半導体ウェハは、基板ハンドラ400によ
って、自動的にテストヘッド100のテスト位置に供給
される。
体ウェハには、半導体テストシステムにより生成された
テスト信号が供給されている。被試験半導体ウェハ(半
導体ウェハ上に形成したIC回路)から、テスト信号の
結果としての出力信号が、半導体テストシステムに送信
される。半導体テストシステムでは、半導体ウェハ上に
形成したIC回路が正しく機能しているかを検証するた
めに、半導体ウェハからの出力信号を期待値データと比
較する。
板ハンドラ400は、インタフェース部140を介して
互いに接続されている。インタフェース部140は、テ
ストヘッドの電気的配線形状に固有の電気回路接続を有
するプリント回路基板であるパフォーマンスボード12
0(第2図)と、同軸ケーブル、ポゴピン、コネクタ等
で構成されている。第2図において、テストヘッド10
0は、多数のプリント回路基板を有し、それら回路基板
は半導体テストシステムのテストチャンネル(テストピ
ン)の数に対応している。プリント回路基板のそれぞれ
は、パフォーマンスボード120に備えられた対応する
コンタクトターミナル121と接続するためのコネクタ
160を有している。パフォーマンスボード120上に
は、さらにフロッグリング130が、基板ハンドラ40
0に対するコンタクト位置を正確に決定するために搭載
されている。フロッグリング130は、例えばZIFコ
ネクタまたはポゴピンのような、多数のコンタクトピン
141を有しており、同軸ケーブル124を介して、パ
フォーマンスボード120のコンタクトターミナル12
1に接続している。
は基板ハンドラ400上に配置しており、インタフェー
ス部140を介して機械的および電気的に基板ハンドラ
400に接続している。基板ハンドラ400には、チャ
ック180上に被試験半導体ウェハ300が搭載されて
いる。この例では、プローブカード170が被試験半導
体ウェハ300の上部に備えられている。プローブカー
ド170は、被試験半導体ウェハ300上のIC回路の
回路端子またはコンタクトパッドのようなコンタクトタ
ーゲットと接触するために、多数のプローブコンタクタ
(カンチレバーまたはニードル)190を有している。
るいはコンタクトリセプタクル(コンタクトパッド)
は、フロッグリング130に備えられたコンタクトピン
141と電気的に接続している。コンタクトピン141
は、同軸ケーブル124により、パフォーマンスボード
120上のコンタクトターミナル121に接続してい
る。それぞれのコンタクトターミナル121は、テスト
ヘッド100内の対応するプリント回路基板150に接
続している。また、プリント回路基板150は、数百の
内部ケーブルを有するケーブル束110を介して、半導
体テストシステム本体と接続している。
体ウェハ300の表面(コンタクトターゲット)に、プ
ローブコンタクタ190が接触し、半導体ウェハ300
にテスト信号を与え、かつ半導体ウェハ300から、そ
のテスト信号に対する結果としての出力信号を受ける。
被試験半導体ウェハ300からの出力信号は、半導体ウ
ェハ300上の回路が正しく機能しているかを検証する
ために、半導体テストシステムにおいて、期待値と比較
される。
の底面図を示している。この例では、プローブカード1
70は、ニードルまたはカンチレバーとも呼ばれるプロ
ーブコンタクタ190が複数搭載されたエポキシリング
を有している。第2図において半導体ウェハ300を搭
載したチャック180が上方に移動すると、カンチレバ
ー190の先端は、半導体ウェハ300上のコンタクト
パッドまたはバンプ(コンタクトターゲット)と接触す
る。カンチレバー190の他端はワイヤ194に接続
し、そのワイヤ194は更にプローブカード170に形
成された送信ライン(図示せず)に接続している。送信
ラインは複数の電極(コンタクトパッド)197に接続
しており、その電極197は更に第2図のコンタクトピ
ン141に接続している。
ンド層、パワー層、および信号伝送ライン層等のような
複数のポリイミド基板等により構成された多層基板とな
っている。この技術分野では周知のように、それぞれの
信号伝送ラインは、例えば50オームのような特性イン
ピーダンスとなるように、ポリイミドの誘電率や透磁
率、プローブカード170内の信号経路のインダクタン
スやキャパシタンスのようなパラメータを設定してい
る。従って、信号伝送ラインはインピーダンスマッチし
たラインとなっており、半導体ウェハに定常状態で電流
を供給するとともに、過渡状態においても瞬間的な高ピ
ーク電流を供給できるような高周波数伝送帯域を確立し
ている。プローブカード170には、ノイズ除去の為
に、キャパシタ193と195がパワー層とグラウンド
層間に備えられている。
る高周波数特性の限界を説明するために、第3図のプロ
ーブカード170の等価回路を示している。第4図
(A)と第4図(B)に示されているように、プローブ
カード170上の信号伝送ラインは、電極197から、
ストリップライン(インピーダンスマッチしている)1
96、ワイヤ194、ニードルまたはカンチレバー(コ
ンタクタ)190に達している。ワイヤ194とニード
ル190はインピーダンスマッチしていないので、これ
らの部分は、第4図(C)に示すように、高周波数帯域
では等価的にインダクタLとして機能する。ワイヤ19
4とニードル190の全体の長さが20−30mmなの
で、被試験部品の高周波性能のテストは、このインダク
タによって大きく制限される。
する他の要因は、第4図(D)と第4図(E)に示すパ
ワー用ニードルとグラウンド用ニードルにある。もしパ
ワーラインが被試験部品に十分な電流を供給できるので
あれば、被試験部品のテストにおける周波数帯域をさほ
ど制限することはない。しかし、パワー供給のために直
列接続したワイヤ194とニードル190や、パワーと
信号をグラウンドするための直列接続したワイヤ194
とニードル190は、インダクタと等価になるので、高
速電流は大きく制限される。
るいはノイズを除去して被試験部品の正しい性能を検証
するために、キャパシタ193とキャパシタ195がパ
ワーラインとグラウンドラインの間に備えられている。
キャパシタ193は、10uF(マイクロファラッド)
のような比較的大きな値であり、必要に応じてスイッチ
でパワーラインから接続をはずすこともできる。キャパ
シタ195は、0.01uFのような比較的小さいキャ
パシタンスの値をとり、DUTの近くに固定的に取り付
けられている。これらのキャパシタは、パワーラインに
おける高周波成分を除去する。したがって、これらのキ
ャパシタは、プローブコンタクタの高周波数性能を制限
する結果となる。
るプローブコンタクタでは、周波数帯域が約200MH
z程度に制限されてしまい、最近の半導体部品をテスト
するには不十分である。半導体業界では、現在では1G
Hzからそれを超えるテスター自体の性能の周波数帯域
に相当するだけの周波数帯域が、近い将来にはプローブ
コンタクタに必要になると見られている。また、テスト
のスループットを向上するために、プローブカードによ
り、特にメモリデバイスのような半導体部品を同時に多
数個取り扱えることが望ましい。
ーブカードとプローブコンタクタは、手作業で製造さ
れ、そのため品質にばらつきがある。そのような品質の
ばらつきは、サイズ、周波数帯域、コンタクトフォース
(接触力)、コンタクトレジスタンス(接触抵抗)等の
ばらつきとして現れる。従来技術のプローブコンタクタ
において、コンタクトパフォーマンス(接触性能)の信
頼性を低下する別の要因は、プローブコンタクタと被テ
スト半導体ウェハが異なる温度膨張係数であることであ
る。従って、温度変化が生じると、コンタクト位置が変
位してしまい、コンタクトフォース(接触力)、コンタ
クトレジスタンス(接触抵抗)、周波数帯域等に悪影響
を与えてしまう。よって、次世代半導体テスト技術の要
項を満たすことのできる、新概念を用いたコンタクトス
トラクチャが必要とされている。
は、高周波帯域、高ピンカウント、高コンタクトパフォ
ーマンス、そして高信頼性を有し、コンタクトターゲッ
トと電気的接触する多数のコンタクタを有するコンタク
トストラクチャを提供することにある。
技術のテスト要件を満たすような高周波数帯域を有し、
半導体部品テストのような応用において被試験部品との
電気接続を確立するためのプローブカードを形成するた
めのコンタクトストラクチャを提供することである。
部品のテストのような応用において、多数の半導体部品
を並列に同時にテストするのに適した、被試験部品との
電気接続を確立するためのコンタクトストラクチャを提
供することにある。
サイズで所定数のコンタクタを有するプローブコンタク
トアセンブリを形成するために、複数のコンタクトスト
ラクチャを組み立てることができる構成とそのアセンブ
リ機構を提供することである。
クトストラクチャを形成するにあたって、シリコン基板
上に2次元的に多数のコンタクタを製造し、そのコンタ
クタを取りはずして、コンタクト基板上に3次元的に搭
載する方法を提供することである。
クトストラクチャを形成するにあたって、シリコン基板
上に2次元的に多数のコンタクタを製造し、そのコンタ
クタをシリコン基板から取り除き、それを接着テープに
移転させて、その後コンタクト基板上に搭載する方法を
提供することである。
ウェハ、パッケージされたLSI、プリント回路基板等
の被試験デバイスをテスト(バーンインも含む)するた
めコンタクトストラクチャは、半導体製造プロセスで確
立されているフォトリソグラフィー技術を用いてシリコ
ン基板の平坦な表面に製造された多数のコンタクタを有
している。本発明のコンタクトストラクチャはさらに、
ICリードやピン等のような電子デバイスの一部として
使用してもよい。
ットと電気的接続するためのコンタクトストラクチャの
構成である。本発明のコンタクトストラクチャは、コン
タクト基板と、それぞれがほぼ直線的な形状をした複数
のコンタクタとで構成されている。各コンタクタは、接
触点を形成するための先端部と、コンタクタの終端が電
気的接続用のコンタクトパッドとしてコンタクト基板の
裏面から突出するように挿入されるベース部と、その先
端部とベース部の間に設けられ、コンタクタがコンタク
トターゲットに押し当てられたときに接触バネ力を発揮
するためのスプリング部とで構成されている。
リコン基板上に2次元的に製造し、そのコンタクタをシ
リコン基板から取り除いて、コンタクトストラクチャを
製造する方法である。本発明の製造方法は、(a)犠牲
層をシリコン基板の表面に形成するステップと、(b)
フォトレジスト層をその導犠牲層上に形成するステップ
と、(c)コンタクタのイメージを有したフォトマスク
を上記フォトレジスト層上に位置合わせし、そのフォト
マスクを介してフォトレジスト層を紫外線で露光するス
テップと、(d)そのフォトレジスト層の表面にコンタ
クタのイメージのパターンを現像するステップと、
(e)電気メッキのプロセスにより電気導電材料による
コンタクタの第1層を上記フォトレジスト層のパターン
に形成するステップと、(f)コンタクタの第2層また
はそれを超える層を形成するために、上記のステップ
(b)から(e)を繰り返すステップと、(g)上記フ
ォトレジスト層を取り除くステップと、(h)上記コン
タクタをシリコン基板から分離するために上記犠牲層を
エッチングで取り除くステップと、(i)各コンタクタ
の少なくとも1の端部が電気的接続のためのコンタクト
パッドとして機能するように、コンタクタをコンタクト
基板に搭載するステップと、により構成されている。
リコン基板上に2次元的に製造し、そのコンタクタを接
着テープに移し、さらにその接着テープから取り外し
て、コンタクトストラクチャを製造する方法である。本
発明の製造方法は、(a)犠牲層を基板の表面に形成す
るステップと、(b)基板上のその犠牲層上にフォトレ
ジスト層を形成するステップと、(c)コンタクタのイ
メージを有したフォトマスクを上記フォトレジスト層上
に位置合わせし、そのフォトマスクを介してフォトレジ
スト層を紫外線で露光するステップと、(d)上記フォ
トレジスト層の表面にコンタクタのイメージのパターン
を現像するステップと、(e)電気メッキのプロセスに
より電気導電材料によるコンタクタの第1層を上記フォ
トレジスト層のパターンに形成するステップと、(f)
コンタクタの更なる層を形成するために、コンタクタの
上記第1層上に上記ステップ(b)−(e)を繰り返す
ステップと、(g)上記フォトレジスト層を取り除くス
テップと、(h)上記コンタクタの上面が接着テープに
付着するように接着テープをコンタクタに当てるステッ
プと、(i)上記シリコン基板から接着テープに付着し
たコンタクタが上記基板から分離するように、上記犠牲
層をエッチングにより取り除くステップと、(j)各コ
ンタクタの少なくとも1の端部が電気的接続のためのコ
ンタクトパッドとして機能するように、コンタクタをコ
ンタクト基板に搭載するステップと、により構成されて
いる。
リコン基板上に2次元的に製造し、そのコンタクタをシ
リコン基板から接着テープに移動する製造方法である。
本発明の製造方法は、(a)導電材料により構成された
導電基板を誘電体基板上に形成するステップと、(b)
フォトレジスト層を上記導電基板上に形成するステップ
と、(c)コンタクタのイメージを有するフォトマスク
を上記フォトレジスト層上に位置合わせし、上記フォト
マスクを介して上記フォトレジスト層を紫外線で露光す
るステップと、(d)上記フォトレジスト層の表面にコ
ンタクタのイメージのパターンを現像するステップと、
(e)電気メッキのプロセスにより導電材料により構成
したコンタクタの第1層をフォトレジスト層のパターン
に形成するステップと、(f)コンタクタの更なる層を
形成するために、コンタクタの上記第1層上に上記ステ
ップ(b)−(e)を繰り返すステップと、(g)上記
フォトレジスト層を取り除くステップと、(h)上記誘
電体基板から接着テープに付着したコンタクタが分離す
るように上記導電基板を剥がし取るステップと、(i)
上記のコンタクタの表面が接着テープに付着するよう
に、上記コンタクタの上面に接着テープを当てるステッ
プであり、上記コンタクタと上記接着テープ間の接着力
が、上記コンタクタと上記導電基板間の接着力よりも大
であり、(j)その接着テープに付着したコンタクタが
上記導電基板から分離するように上記導電基板を剥がし
取るステップと、(k)各コンタクタの端部が電気的接
続のためのコンタクトパッドとして機能するように、コ
ンタクト基板に搭載するステップと、により構成されて
いる。
タクトストラクチャを有したプローブコンタクトアセン
ブリである。本発明のプローブコンタクトアセンブリ
は、その表面に複数のコンタクタを搭載したコンタクト
基板と、そのコンタクト基板を搭載し備えられた電極と
そのコンタクタの間に電気コミュニケーションを確立す
るためのプローブカードと、そのプローブカードに取り
付けられたときそのプローブカードと半導体テストシス
テム間をインタフェースするための複数のコンタクトピ
ンを有するピンブロックとにより構成される。
に垂直に、あるいは直交方向に搭載されてもよい。各コ
ンタクタはほぼ直線的な形状を有している。それぞれの
コンタクタは、コンタクト点を形成するための先端部
と、コンタクト基板上の対応するスルーホールに挿入さ
れるベース部と、その先端部とベース部との間に形成さ
れ、コンタクトストラクチャがコンタクトターゲットに
対して押されたときに接触バネ力を生成するスプリング
部とで構成される。先端部は、それぞれのコンタクタ
が、コンタクト点を形成するために垂直方向に、あるい
はその軸線方向に突き出ていてもよい。スプリング部は
接触バネ力を発揮するために、曲線形、傾斜形、蛇行
形、あるいはジグザグ形のような形状を有しており、ベ
ース部の上部表面がコンタクト基板の表面から突起し外
部部品との電気接続のためにコンタクトパッドとして機
能する。
は、次世代半導体技術のテスト要件を満たすような高周
波数帯域を有している。多数のコンタクタが、手作業を
用いることなく基板上に同時に製造されているので、コ
ンタクトパフォーマンスの均一な品質、高信頼性、長い
寿命、そして低価格を達成させることが可能である。ま
た、コンタクタが被試験部品と同じ基板材料上に形成さ
れているので、温度の変化により生じる位置エラーを除
去することが可能である。
較的単純な技術を用いて多数のコンタクタをシリコン基
板上に水平方向に製造することが可能である。コンタク
タは基板上から取り除かれ、コンタクト基板に搭載され
る。基板上から取り除かれたコンタクタは、コンタクト
基板に垂直方向にあるいはその軸線方向に搭載されても
よい。本発明により製造されたコンタクトストラクチャ
は、低価格で高能率、そして高い機械的強度と高信頼性
を有する。
チャの実施例を第5図−第7図に示す。各コンタクトス
トラクチャは、コンタクト基板20とコンタクタ30と
で構成されている。第5図の例においては、各コンタク
タ301はほぼ垂直方向に延長しており、コンタクト基
板20に接続したベース部と、好ましくは鋭利な形状を
したコンタクト(接触)点と、ベース部とコンタクト点
の間に形成されコンタクトスプリングとして機能する蛇
行部とにより形成されている。
ほぼ垂直方向に延長しており、コンタクト基板20に接
続したベース部と、2個またはそれを超える点に分岐し
好ましくは鋭利な形状をしたコンタクト点と、ベース部
とコンタクト点の間に形成され、コンタクトスプリング
として機能するジグザグ部とで形成されている。
フック形状を有してほぼ垂直方向に延長しており、コン
タクト基板20に接続されたベース部と、好ましくは鋭
利な形状を有し垂直方向に形成されたコンタクト点と、
ベース部とコンタクト点の間に形成され、コンタクトス
プリングとして機能する曲線部とで形成されている。
ハまたはプリント回路基板300上のコンタクトパッド
320に押し当てられたとき、第5図−第7図に示す各
コンタクタは、主に水平方向にカーブした曲線部、例え
ばコンタクタの蛇行形、ジグザグ形、曲線形等により発
生されたバネ力による接触圧力を発生する。また、この
接触圧力により、コンタクタの先端(コンタクト点)が
コンタクトパッド320の上面に対しすり削り効果(ス
クラビング)を発揮する。このようなすり削り作用にお
いては、コンタクトパッド320の導電材料と電気接触
をするように、コンタクト点がコンタクトパッド320
の酸化膜表面をすり削ることにより、酸化膜表面を有し
たパッド320に対するコンタクトパフォーマンスがよ
り向上する。
1、302そして303は相互に交換可能であり、同様
に使用及び製造可能であるが、本発明のコンタクトスト
ラクチャとその製造方法の説明においては、便宜上、単
に1または2のタイプのコンタクタを用いて説明してい
る。また、第9図−第13図を参照して、本発明の他の
様々なタイプのコンタクタを後に説明するが、その詳細
な説明は限られたコンタクタにしか行わない。第5図−
第7図と第9図−第13図に示した本発明のコンタクタ
は、傾いているというより、むしろ垂直にコンタクト基
板の水平表面に搭載されているので、多数のコンタクタ
が、コンタクト基板の限られた面積に搭載できる。
発明の基本的なアイデアを第8図(A)−第8図(B)
に示す。本発明において、第8図(A)に示すように、
コンタクタ30は、シリコン基板40あるいは他の誘電
体基板の平面上に水平方向、すなわち2次元的に製造さ
れる。そして、コンタクタ30はシリコン基板40から
取り除かれ、第5図−第7図に示すようなコンタクト基
板20、例えばプリント回路基板、ICチップ、その他
のコンタクト機構等に垂直方向、すなわち3次元的に搭
載される。
は他の誘電体基板40の平面上に、水平方向に製造され
たコンタクタ30は、シリコン基板40から接着部材9
0に、例えば、接着テープ、接着フィルム、接着プレー
ト等(以後「接着テープ」又は「中間プレート」と総称
する)に移動される。接着テープ90上のコンタクタ3
0は、その後接着テープから取り除かれ、第5図−第7
図に示すコンタクト基板20、例えばプリント回路基
板、ICチップ、他のコンタクト機構に、ピックアンド
プレース機構を用いて垂直方向すなわち3次元的に搭載
される。
第7図に示す方法でコンタクト基板上に搭載する本発明
のコンタクタの様々な形状例を示している。第9図
(A)−第9図(E)の例では、一端に第5図−第7図
のコンタクト基板20の上部表面から突起するための平
坦なベースとなっており、他端はコンタクト先端となっ
ている。第9図(A)−第9図(E)のコンタクト先端
は、低いコンタクト抵抗でコンタクトターゲットの表面
と接触できるようにするための様々な形状をしている。
第9図(D)の例では、垂直方向に弾性を実現するため
に、スプリング形状のコンタクト先端となっている。プ
ローブアセンブリを組み立てるに当たって、第23図を
参照して後述するように、コンタクタがコンタクトター
ゲットに接触するときに垂直方向にスプリング力又は弾
性を発揮するように、導電エラストマを用いてもよい。
5図−第7図のコンタクト基板20の上部表面から突起
するベース部が三角形の形状となっている。第9図
(A)−第9図(I)の各コンタクタは、全体としてほ
ぼ直線的形状となっており、コンタクト基板の水平表面
に対してほぼ垂直に搭載されている。第9図(A)−第
9図(E)の例と同様に、第9図(F)−第9図(I)
のコンタクト先端は、低いコンタクト抵抗でコンタクト
ターゲットの表面と接触するような様々な形状を有して
いる。プローブコンタクトアセンブリの組み立てについ
て第23図を参照して後述するように、コンタクタがコ
ンタクトターゲットに接触するときに垂直方向にスプリ
ング力又は弾性を発揮するように、導電エラストマを用
いてもよい。
明のコンタクタの具体的な例を示しており、第10図
(A)は正面図、第10図(B)は側面図である。第1
0図のコンタクタは、第5図−第7図のコンタクト基板
20に搭載する際に、その基板の上部表面から上部端が
突起するように構成したベース部と、コンタクトターゲ
ットの表面に接触するための接触点を有する下端のコン
タクト部と、そのベース部とコンタクト部の間に形成さ
れ、第5図−第7図のコンタクト基板20に挿入される
直線体部とにより構成している。コンタクト部はコンタ
クトターゲットに対して押し付けられた際に、スプリン
グとして機能するように、蛇行形あるいはジグザグ形を
している。
ンタクタのベース部は左右方向に延長している。第10
図(B)の側面図に示すように、コンタクト部は、容易
に変形できるようにベース部や直線体部よりも薄く構成
されており、これにより、コンタクトターゲット対して
押されたときにスプリング力を生成するようになってい
る。このように2種類の異なる厚さの構成、すなわちコ
ンタクト部より薄い面と直線体部やベース部より厚い面
とを有する構成とするために、コンタクタの形成過程に
おいて2層またはそれを超える導電層を形成するため
に、導電材料を2回またはそれを超える回数にわたりデ
ポジットを行う。第10図のコンタクタのサイズの例と
しては、a=1050.00um, b=330.00um, c=200.00um, d=50.
00um, e=150.00um, f=20.00um, g=50.00um, h=20.00um
である(umは「マイクロメータ」以下同じ)。
明のコンタクタの他の具体的な例を示しており、第11
図(A)はその正面図で、第11図(B)はその側面図
である。第11図のコンタクタは、第5図−第7図のコ
ンタクト基板20に取り付けられたときにその基板の上
部表面から上部端が突起するように構成されたベース部
と、コンタクトターゲットの表面に接触するための接触
点を有する下端のコンタクト部と、そのベース部とコン
タクト部の間に形成され、第5図−第7図のコンタクト
基板20に挿入される直線体部とにより構成している。
コンタクト部はコンタクトターゲットに対して押し付け
られた際に、スプリングとして機能するように、蛇行形
あるいはジグザグ形をしている。
のコンタクタのベース部は、第22図−第24図に示す
プローブカードのような外部部品と接触するための表面
面積を増加させるために、その厚さが最大となってい
る。さらに第11図(B)の側面図に示すように、コン
タクト部は、容易に変形できるように、直線体部または
ベース部よりも薄い形状となっており、これによりコン
タクトターゲット対して押されたときにスプリング力を
生成するようになっている。このようにこのコンタクタ
は、第1にコンタクト部の厚さ、第2に直線体部の厚
さ、第3にベース部の厚さのように、3種類の異なる厚
さとなっているので、コンタクタの製造行程において、
3層またはそれを超える導電層を形成するために、3回
またはそれを超える回数にわたりデポジットを行う。第
11図のコンタクタのサイズの例としては、a=1000.00u
m, b=1,330.00um, c=200.00um, d=50.00um, f=20.00um,
g=80.00um, h=20.00um, i=50.00umである。
明のコンタクタのさらに他の具体的な例を示しており、
第12図(A)はその正面図で、第12図(B)はその
側面図である。第12図のコンタクタは、第5図−第7
図のコンタクト基板20に取り付けられたとき、その基
板の上部表面から上部端が突起するように構成されたベ
ース部と、コンタクトターゲットの表面に接触するため
の接触点を有する下端のコンタクト部と、そのベース部
とコンタクト部の間に形成され、第5図−第7図のコン
タクト基板20に挿入される直線体部とを有して構成し
ている。コンタクト部はコンタクトターゲットに対して
押されたときにスプリングとして機能するように、蛇行
形あるいはジグザグ形をしている。
ンタクタのベースは、左右方向に延長している。第12
図(B)の側面図に示すように、コンタクト部は、容易
に変形できるように直線体部またはベース部よりも薄い
形状となっており、コンタクトターゲットに対して押さ
れたときにスプリング力を生成するようになっている。
この例のコンタクト部の厚さは、第10図と第11図の
例よりもはるかに小さな値となっている。このように2
つの異なる厚さを有するので、コンタクタの製造過程に
おいて、2層またはそれを超える導電層を形成するため
に、導電材料のデポジットを2回またはそれを超える回
数にわたり行う。第12図のコンタクタのサイズの例
は、a=1050.00um, b=330.00um, c=200.00um, d=50.00u
m, e=150.00um, f=10.00um, g=50.00um, そしてh=10.00
umである。
明のコンタクタの更に他の具体的な例を示しており、第
13図(A)はその正面図で、第13図(B)はその側
面図である。第13図のコンタクタは、第5図−第7図
のコンタクト基板20に取り付けられたときその基板の
上部表面から上部端が突起するように構成されたベース
部と、コンタクトターゲットの表面に接触するための接
触点を有する下端のコンタクト部と、そのベース部とコ
ンタクト部の間に形成され第5図−第7図のコンタクト
基板20に挿入される直線体部とを有して構成してい
る。コンタクト部はコンタクトターゲットに対して押さ
れたときにスプリングとして機能するように、2つのル
ープ形スプリングの形状となっている。
タクタのベース部は左右方向に延長している。第13図
(B)の側面図に示すように、コンタクト部は、容易に
変形できるように直線体部またはベース部よりも薄い形
状となっており、コンタクトターゲット対して押された
ときにスプリング力を生成するようになっている。この
ように2つの異なる厚さを有しているので、コンタクタ
の製造工程において、2層またはそれを超える導電層を
形成するために、導電材料を2回またはそれを超える回
数にわたりデポジットする。第13図のコンタクタのサ
イズの例としては、a=1050.00um, b=500.00um, c=200.0
0um, d=50.00um, e=150.00um, f=20.00um, g=50.00um,
そしてh=20.00umである。
タクタ30(例えば第7図のコンタクタ303)を製造
するための本発明の製造プロセスの例を示す概念図であ
る。第14図(A)において、犠牲層42をシリコン基
板40上に形成する。基板40はシリコン基板が一般的
であるが、例えばガラス基板あるいはセラミック基板等
の他の誘電体基板でも実施可能である。犠牲層42は、
例えばケミカルべーパーデポジション(CVD)等のデ
ポジション(堆積)プロセスによる二酸化シリコン(S
iO2)で構成されている。犠牲層42は、この製造方
法の後段階において、コンタクタ30をシリコン基板か
ら分離させる機能を果たす。
44を、第14図(B)に示すように、犠牲層42上
に、例えば蒸着等により形成する。アドヒージョンプロ
モータ層44の構成材料例としては、例えば厚さが20
0−1000オングストロームのクロミウム(Cr)や
チタニウム(Ti)がある。アドヒージョンプロモータ
層44は、第14図(C)に示す導電層46のシリコン
基板40への接着を促進させる働きを有している。導電
層46の構成材料の例としては、例えば厚さが1000
−5000オングストロームの銅(Cu)やニッケル
(Ni)がある。導電層46は、後の段階で用いる電気
メッキプロセスにおいて、電気伝導を確立させる働きを
有している。
すように、フォトレジスト層48を導電層46上に形成
し、その上には紫外線で露光するためにフォトマスク5
0を正確に位置合わせする。フォトマスク50は、フォ
トレジスト層48に生成するコンタクタ30の2次元の
イメージをあらわしている。この技術分野では周知のよ
うに、ポジテイブ反応とネガテイブ反応のフォトレジス
トをこのような目的に使用することができる。ポジテイ
ブ反応レジストを使用した場合、フォトマスク50のオ
ペーク(不透明)部よりカバーされたフォトレジスト
は、露光後にキュア(凝固)する。フォトレジストの構
成材料の例には、Novolak、PMMA(ポリメチ
ルメタクリレート)、SU−8、フォトセンシテイィポ
リイミド等がある。現像行程において、レジストの露光
部を溶解して除去すると、第15図(E)のフォトレジ
スト層48には隙間、すなわちパターン「A」が残る。
従って、第15図(F)の上面図に示すような、コンタ
クタ303のイメージ(形状)を有するフォトレジスト
層48のパターン、すなわち隙間「A」が形成される。
いて、この技術分野では周知のように、フォトレジスト
層48は、紫外線のみならず、電子ビームやX線等を使
用して露光することも可能である。さらに、フォトレジ
スト層48に直接書き込みする電子ビーム、X線、光源
(レーザー)等により、コンタクトストラクチャの形状
イメージをフォトレジスト層48上に直接形成すること
も可能である。
0を形成するために、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、
アルミニウム(Al)、ロジウム(Rh)、パラジウム
(Pd)、あるいはタングステン(W)等の金属、また
はニッケル・コバルト(NiCo)等の合金を、フォト
レジスト層48のパターン「A」に電気メッキ等により
デポジット(堆積)する。後で説明するように、互いの
エッチング特性を識別するために、導電層46と異なる
導電材料を、コンタクタの材料として使用することが好
ましい。第15図(G)に示すコンタクタ30のメッキ
過剰部分は、第15図(H)に示す研磨(平面化)プロ
セスにより取り除かれる。
回数で繰り返して導電層を形成することにより、第10
図−第13図に示した異なる厚さのコンタクタを製造す
ることができる。すなわち、第1層のコンタクタ(導電
材料)を形成した後、必要とあれば、コンタクタ30の
第1層の上に第2層あるいはそれを超える層を形成する
ために、第14図(D)−第15図(H)のプロセスが
繰り返される。
に、フォトレジスト層48を、レジスト除去のプロセス
により取り除く。一般的にはウェットケミカル法により
取り除くが、他のストリッピング法として、アセトンを
基にした除去方法や、二酸化プラズマによる除去方法を
用いてもよい。次に、第16図(J)に示すように、コ
ンタクタ30をシリコン基板から分離するために、犠牲
層42をエッチングにより取り除く。また、第16図
(K)に示すように、コンタクタ30を、アドヒージョ
ンプロモータ層44と導電層46から分離させるため
に、別のエッチング行程をさらに行う。
ンタクタ30をエッチングせずに、アドヒージョンプロ
モータ層44と導電層46のみをエッチングするよう
に、エッチング条件を設定する。すなわち、上述のよう
にコンタクタ30をエッチングせずに導電層46のみを
エッチングするために、コンタクタ30の導電材料と導
電層46の導電材料を異ならせる。最後に第16図
(L)の斜視図に示すように、コンタクタ30を、他の
全ての材料からも分離する。上述した第14図(A)−
第16図(L)の製造プロセス例には、1つのコンタク
タ30のみしか示していないが、実際の製造プロセスに
おいては、第8図(A)−第8図(B)に示すように、
多数のコンタクタを同時に製造する。
明のコンタクタを製造する方法の他の例を示す概念図で
ある。この例では、コンタクタ30を、シリコン基板4
0から接着テープに移転させるために、接着テープ(中
間プレート)90を製造プロセスに用いている。第17
図(A)−第17図(D)は、製造プロセスのうち、接
着テープが関係する後半段階の製造プロセスのみを示し
ている。
の製造段階を示しており、レジストストリッピング法に
よりフォトレジスト層48を取り除いた行程を示してい
る。この第17図(A)の行程において、接着テープ
(中間プレート)90をコンタクタ30の上面に当て
て、コンタクタ30が接着テープ90に接着するように
している。第8図(B)に関して先に言及したように、
本発明の態様において、接着フィルムや接着プレート等
の他の接着用部材もこの接着テープ(中間プレート)9
0の概念に含まれている。また、磁気プレートや磁気テ
ープ、電気的チャージされたプレートやテープ等、コン
タクタ30を引き付ける他の部材もこの接着テープ90
の概念に含まれる。
タクタ30をシリコン基板40から分離させるために、
犠牲層42をエッチングにより取り除く。また、第17
図(C)に示すように、コンタクタ30をアドヒージョ
ンプロモータ層44と導電層46から分離させるため
に、別のエッチングの行程が行われる。
グせずに、導電層46のみをエッチングするには、コン
タクタ30の導電材料と導電層46の導電材料を、互い
に異なるものとしなければならない。第17図(A)−
第17図(C)に示す製造方法には、1つのコンタクタ
しか示していないが、実際の製造プロセスにおいては、
多数のコンタクタ30が同時に製造される。従って、第
17図(D)の上面図に示すように、多数のコンタクタ
30が、シリコン基板や他の材料から分離して、接着テ
ープ90に移転される。
タクタを接着テープまたは中間プレートに移転する本発
明のコンタクタ30を製造する別の製造方法例を示す概
念図である。第18図(A)では、電気メッキシード層
342を、シリコンあるいはガラス等の材料による基板
340に形成する。シード層342は、例えば厚さが1
000−5000オングストロームの銅(Cu)あるい
はニッケル(Ni)により構成されている。第18図
(B)に示すように、クロム・インコネル層344を、
シード層342上に、例えばスパッタリング法により形
成する。
346をクロム・インコネル層344上に形成する。導
電基板346は、例えば厚さが100−130マイクロ
メータのニッケル・コバルト(NiCo)合金により構
成されている。導電基板346を不導体化(パシベーシ
ョン)した後、第18図(D)に示すように、厚さが1
00−120マイクロメータのフォトレジスト層348
を導電基板346上に形成する。さらに、第18図
(E)に示すように、フォトレジスト層348を紫外線
で露光するために、フォトマスク350を正確に位置合
わせする。フォトマスク350には、フォトレジスト層
348の表面に生成するコンタクタ30の2次元のイメ
ージが印刷されている。
解し除去すると、コンタクタ30(例えば第7図のコン
タクタ303)のイメージを有するフォトマスク350
から印刷されたプレーテイング(メッキ)パターンを有
する第19図(F)のフォトレジスト層348が残る。
第19図(G)の行程において、フォトレジスト層34
8のプレーテイングパターンに、50−60マイクロメ
ータの厚さでコンタクタ用導電材料を電気メッキする。
導電材料の一例としては、ニッケル・コバルト(NiC
o)の合金がある。このコンタクタ材料としてのニッケ
ル・コバルト合金は、導電基板346材料としてのニッ
ケル・コバルト合金との間での接着力は大きくはならな
い。
回数で繰り返して導電層を形成することにより、第10
図−第13図に示した異なる厚さのコンタクタを製造す
ることができる。すなわち、第1層のコンタクタ(導電
材料)を形成した後、必要とあれば、コンタクタ30の
第1層の上に第2層あるいはそれを超える層を形成する
ために、コンタクタ第18図(D)−第19図(G)の
プロセスが繰り返される。
ように、フォトレジスト層348を、レジストストリッ
ピング法により取り除く。第19図(I)では、導電基
板346を基板340上のクロム・インコネル層344
から剥がし取る。導電基板346は、コンタクタ30が
比較的弱い接着力で付着している薄い基板である。コン
タクタ30を有する導電基板346の上面図を第19図
(J)に示す。
に接着テープ(中間プレート)90を乗せて接着させる
プロセスを示している。接着テープ90とコンタクタ3
0間の接着力は、コンタクタ30と導電基板346間の
接着力よりも強力である。従って、接着テープ90を導
電基板346から取りはずすときには、第20図(L)
に示すように、コンタクタ30は導電基板346から接
着テープ90へと移転する。第20図(M)は、コンタ
クタ30を有する接着テープ90の上面図であり、第2
0図(N)は、コンタクタ30を有する接着テープ90
の断面図である。
タクタ30を接着テープ(中間プレート)90から取り
除き(ピック)、それをコンタクト基板20に搭載する
(プレース)方法の一例を示す概念図である。第21図
(A)と第21図(B)に示すこの「ピックアンドプレ
ース」作用は、接着テープを用いた第17図(A)−第
17図(D)と第18図(A)−第20図(N)で説明
したような本発明の製造方法により製造したコンタクタ
に有利に適用できる。第21図(A)は、ピックアンド
プレース・メカニズム80の前半の動作を示す前面図で
ある。第21図(B)は、ピックアンドプレース・メカ
ニズム80の後半の動作を示す前面図である。
メカニズム80は、コンタクタ30を取り上げ(ピッ
ク)、それを配置(プレース)するためのトランスファ
ー機構84と、トランスファー機構をXYZ方向に移動
するためのモービルアーム86、87と、その位置をX
YZ方向に調整できるテーブル81、82と、例えばC
CDイメージセンサー等を有するモニターカメラ78と
で構成されている。トランスファー機構84には、コン
タクタ30をサクション(吸引:ピック動作)とサクシ
ョンリリース(吸引停止:プレース動作)するサクショ
ンアーム85を有している。サクションフォース(吸引
力)は、例えば真空等のネガテイブ圧力により生成され
る。サクションアーム85は、90度等の所定の角度で
回転する。
動作において、コンタクタ30を有する接着テープ90
と、ボンディング位置32(またはスルーホール)を有
するコンタクト基板20とを、ピックアンドプレース・
メカニズム80のそれぞれテーブル81と82に配置す
る。第21図(A)に示すように、トランスファー機構
84は、サクションアーム85の吸引力により、コンタ
クタ30を接着テープ90から取り上げる(ピック)。
コンタクタ30を取り上げた後、サクションアーム85
は、第21図(B)に示すように、例えば90度に回転
する。従って、コンタクタ30の方向は、水平方向から
垂直方向へと変更される。この方向の変更機能は、単な
る1例であり、この技術分野の通常の知識を有する者
は、コンタクタの方向を変更する他の多くの方法がある
ことを理解できる。トランスファー機構84は、コンタ
クタ30をコンタクト基板20上のボンデイング位置3
2(またはスルーホール)に搭載する。コンタクタ30
は、コンタクト基板20の表面にボンディング、または
スルーホールに挿入して取り付けられる。
チャ用いてプローブコンタクトアセンブリを形成するた
めの、全体組立構造の例を示した断面図である。プロー
ブコンタクトアセンブリは、第2図に示すように、被試
験デバイス(DUT)とテストヘッド間のインタフェー
スとして使用される。この例では、第22図に示すよう
に、プローブコンタクトアセンブリは、コンタクトスト
ラクチャの他に、プローブカード260と、ポゴピンブ
ロック(フロッグリング)130を有している。コンタ
クトストラクチャはコンタクト基板20上に搭載された
複数のコンタクタ301で形成される。コンタクタのそ
れぞれのベース部は、コンタクトパッド35としてコン
タクト基板20の上部表面から突起している。
130、そしてコンタクトストラクチャは、互いに機械
的および電気的に接続して、プローブコンタクトアセン
ブリを形成している。従って、同軸ケーブル124とパ
フォーマンスボード120を介して、コンタクタ301
の接触点からテストヘッド100までの電気通路が形成
される(第2図)。したがって、半導体ウェハ300と
プローブコンタクトアセンブリが押し合わされたとき、
DUT(半導体ウェハ300のコンタクトパッド32
0)とテストシステム間に電気通路が成立する。
0は、第2図のポゴピンブロックと等価であり、プロー
ブカード260とパフォーマンスボード120との間の
インタフェースとなる多数のポゴピンを有している。ポ
ゴピンの上端では、同軸ケーブルのようなケーブル12
4が、パフォーマンスボード120を介して第2図のテ
ストヘッド100のプリント回路基板(ピンエレクトロ
ニクスカード)150に信号を送信するために接続され
ている。プローブカード260は、その上部表面と下部
表面にエレクトロード(電極)262と265を多数有
している。組み立てられたときには、コンタクタ30の
ベース部のコンタクトパド35はエレクトロード262
に接触する。エレクトロード262と265は、ポゴピ
ンブロック130のポゴピンのピッチに合うように、コ
ンタクトストラクチャのピッチをファンアウト(拡大)
するために、相互接続トレイス263に接続されてい
る。
チャを用いたプローブコンタクトアセンブリの他の例を
示した断面図である。プローブコンタクトアセンブリ
は、第2図に示されるように、被試験テスト部品(DU
T)とテストヘッド間のインタフェースとして使用され
る。この例では、プローブコンタクトアセンブリは、コ
ンタクトストラクチャの上部に導電エラストマ250、
プローブカード260、およびポゴピンブロック(フロ
ッグリング)130とをそれぞれ有した構成となてい
る。
ラクチャとプローブカード260の間に設けられてい
る。組み立てられると、コンタクタ30のベース部のコ
ンタクトパッド35は導電エラストマ250に接触す
る。導電エラストマ250は、平面の不均一性や垂直方
向のギャップの不均一性を補正することで、コンタクタ
301のベース部のコンタクトパド35とプローブカー
ド260のエレクトロード262間に、電気コミュニケ
ーションを確立するためのものである。導電エラストマ
250の1例は、垂直方向に導電ワイヤを多数有する柔
軟なシートである。例えば、導電エラストマ250は、
多数の列配列された金属フィラメント(ワイヤ)とシリ
コンゴムシートで構成されている。金属フィラメント
は、第23図の垂直方向、すなわち導電エラストマ25
0の水平シートに対して直角に埋設されている。金属フ
ィラメント間のピッチは、シリコンゴムシートの厚さが
約0.2mmのとき、例えば0.05mmかそれ以下で
ある。そのような導電エラストマは、シンエツポリマー
社の製造するものがあり、市場で入手できる。
チャを用いたプローブコンタクトアセンブリの別の例を
示した断面図である。プローブコンタクトアセンブリ
は、コンタクトストラクチャが複数のコンタクトストラ
クチャ(基板)ブロックで形成されているということを
除けば、第23図のものと基本的に同じである。またこ
のコンタクトストラクチャブロックは複数の標準シリコ
ン基板又はシリコンウェハを積み重ねて用いている。例
えば、第24図のコンタクトストラクチャは、それぞれ
が標準シリコンウェハ221、222、および223を
有するコンタクトストラクチャ(基板)ブロック201
と202 で形成している。
ンタクタ301が、それぞれのコンタクタ301の端が
コンタクト基板22のスルーホール25に挿入するよう
にして、コンタクト基板20に取り付けられている。一
般に、コンタクト基板22は、シリコンウェハで構成さ
れているが、セラミック、ガラス、ポリイミドのような
他の誘電材料を用いることも可能である。好ましい実施
例では、コンタクト基板22は、互いに重なった3個の
ウェハ221、222そして223のような、複数の標
準シリコンウェハを有する多層基板である。複数のシリ
コンウェハを使用する理由は、機械的な寸法のトレラン
スを増加させずにコンタクト基板の必要充分な厚さを得
るためである。したがって、固有の設計要求に応じて、
シリコンウェハの数は、1個あるいはそれを超えるよう
に自由に選択することが出来る。積み重ねた標準シリコ
ンウェハは同じ厚さであるが、第27図に示すように、
端部の外形は異なっており、契合凹凸のような機械的な
接触を形成する構成となっている。歯と凹みのような機
械的な接触を形成する構成となっていてもよい。
ブリに組み込まれた本発明のコンタクトストラクチャの
詳細を示した断面図である。曲線形状またはフック形状
のコンタクタ301は、そのコンタクタ301の端部が
スルーホールに挿入されることにより、コンタクト基板
20に取り付けられている。この例では、コンタクト基
板20は、それぞれ積み重ねられフュージョンボンドさ
れた3枚の標準シリコンウェハ221、222そして2
23を有する多層基板である。シリコンウェハ221−
223の厚さは約0.5mmである。コンタクト基板2
0に取り付けたとき、コンタクタ301の端部は、コン
タクトパッド35を形成するために、コンタクト基板2
0の底表面から突起している。一例として、コンタクト
パッド35のサイズは、その幅が0.5mmである。コ
ンタクタ301は、スルーホール25に設けられたステ
ップ(段)に適合するためのフランジ部34を有してい
る。コンタクタ301の先端のコンタクト点は、コンタ
クトターゲットの表面に削り効果を発揮するように鋭利
になっていることが好ましい。
そのスルーホールを形成するプロセスを、次に簡単に説
明する。まず、第2ウェハ222と第3ウェハ223
を、例えばシリコンフュージョンボンディングにより直
接結合する。そして、それらウェハ222とウェハ22
3の結合体は、その表面と裏面の両方を磨かれ、エッチ
ング過程によりスルーホールが形成される。そのような
深溝のエッチングは、例えばリアクティブガスプラズマ
を使用したリアクティブイオンエッチングにより達成す
ることができる。第2ウェハ222と第3ウェハ223
上のスルーホールの径サイズは、スルーホールに第25
図に示すようなステップを形成するために、コンタクタ
30のフランジ部34の外形より小さな寸法で形成する
必要がある。
面を磨かれ、上述の深溝エッチングによりスルーホール
が形成される。第1ウェハ221のスルーホールのサイ
ズは、上述したようにコンタクタ30のフランジ部34
を受け入れるために、第2ウェハ222と第3ウェハ2
23のスルーホールの径サイズよりも大きい。第1ウェ
ハ221は第2ウェハ222と第3ウェハ223に対し
て正確に位置合わせをしてフュージョンボンディングに
より結合される。電気的絶縁を得るために、例えば少な
くとも1マイクロメートルのシリコン酸化層を、コンタ
クト基板全体の表面に形成することが好ましい。コンタ
クタ30は、必要であれば接着剤でスルーホールに固定
される。
8図(B)に示す過程で生成した多数のコンタクタを有
する本発明のコンタクトストラクチャ(基板)ブロック
の例を示す斜視図である。この例では、所定のサイズと
コンタクタ数を有するコンタクトストラクチャを形成す
るために、相互に結合して組み立てる複数のコンタクト
ストラクチャブロック20を示している。第26図にお
いては、それぞれのコンタクトストラクチャブロックは
1列に取り付けられたコンタクタを有しているが、本発
明のコンタクトストラクチャブロックは、1列に限るこ
となく、例えばマトリックス状のように2列またはそれ
を超える列に整列してコンタクタを取り付けてもよい。
数のコンタクトストラクチャブロック20を自由に組み
合わせることにより、全体として所定のサイズやコンタ
クタと数を有したコンタクトストラクチャ(プローブコ
ンタクトアセンブリ)を実現することができることであ
る。第26図の例では、4個のコンタクトストラクチャ
ブロック20が互いに接続するようになっている。第2
6図の例には示されていないが、それぞれのコンタクト
基板22には、係合歯のような結合用メカニズムを有し
ている。
トストラクチャ(基板)ブロック(コンタクト基板2
2)で形成されるコンタクトストラクチャの斜視図であ
る。この例では、5個コンタクトストラクチャブロック
を相互に結合して、全体としてのサイズが各コンタクト
ストラクチャブロックのサイズの正数倍であるコンタク
トストラクチャを形成している。図示の簡素化のため
に、コンタクタはこれらのコンタクト基板22上に示し
ていない。このようにコンタクト基板22を組み合わせ
ることで、所定のサイズ、例えば12インチの半導体ウ
ェハのサイズに等価のコンタクトアセンブリが実現でき
る。
端には、すなわち、一側端と他側端には、係合歯55と
リセス(係合凹)65が備えられている。係合歯55と
リセス65のサイズは右と左の側端で互いに同じであ
る。しかし係合歯55とリセス65の位置は1個分だけ
シフトしている。よって、コンタクト基板22の他側端
は、他のコンタクト基板22の一側端に結合する。第2
7図には示されていないが、コンタクト基板22の遠方
端に、コンタクト基板の近端の溝70に結合するような
突起が備えられている。このような突起と溝に代えて、
上述の一側端と他側端のような係合歯とリセス(係合
凹)を用いることも可能である。コンタクタ30は、第
26図に示された方法でスルーホール25により、コン
タクト基板22上に搭載される。
述した開示に基づき、添付した請求の範囲で、本発明の
精神と範囲を離れることなく、本発明の様々な形態や変
形が可能である。
は、次世代半導体技術のテスト要件を満たすような高周
波数帯域を有している。手作業を用いることなく基板上
に同時に多数のコンタクタを製造することができるの
で、そのコンタクトパフォーマンス(接続性能)は、均
一な品質と、高信頼性、長寿命を達成することが可能で
ある。また、本発明のコンタクタは、被試験部品と同じ
基板材料上に形成することができるので、被試験部品の
温度膨張係数を補正することが可能であり、したがって
位置エラーを除去することができる。また、比較的単純
な技術を用いてシリコン基板上に多数のコンタクタを水
平方向に製造することが可能である。本発明により製造
されたコンタクトストラクチャは、低価格で高効率、そ
して機械的に高い強度と高信頼性を有する。本発明の製
造方法により製造されたコンタクトストラクチャは、半
導体ウェハ、パッケージされたLSI、マルチチップモ
ジュール等のバーンインテストを含めたテストに有利に
適用することができる。
基板ハンドラとの構造関係を示した概念図である。
ムのテストヘッドを基板ハンドラに接続するための構造
をより詳細に示した展開図である。
ポキシリングを有する従来技術におけるプローブカード
の例を示した底面図である。
ブカードの等価回路を示した概念図である。
ト基板上に直交して搭載されるコンタクタを用いた本発
明のコンタクトストラクチャの構成例を示した概念図で
ある。
ト基板上に直交して搭載されるコンタクタを用いた本発
明のコンタクトストラクチャの別の構成例を示した概念
図である。
ト基板上に直交して搭載されるコンタクタを用いた本発
明のコンタクトストラクチャの更に別の構成例を示した
概念図である。
コン基板の平面に形成し、後のプロセスにより取り除く
という本発明の製造方法の基本コンセプトを示した概念
図である。
ラクチャの製造過程で形成され本発明のコンタクトスト
ラクチャで使用されるコンタクタの形状例を示した概念
図である。
構成例を示した図であって、コンタクタの正面図であ
り、(B)はコンタクタの側面図である。
構成の他の例を示した図であって、コンタクタの正面図
であり、(B)はコンタクタの側面図である。
構成のさらに他の例を示した図であって、コンタクタの
正面図であり、(B)はコンタクタの側面図である。
構成のさらに他の例を示した図であって、コンタクタの
正面図であり、(B)はコンタクタの側面図である。
ための本発明の製造プロセスの例を示した概念図であ
る。
ための本発明の製造プロセスの例を示した他の概念図で
ある。
ための本発明の製造プロセスの例を示した、さらに他の
概念図である。
ための本発明の製造プロセスの他の例を示した概念図で
ある。
ンタクトストラクチャを製造し中間プレートにコンタク
タを移動するための行程例を示した概念図である。
ンタクトストラクチャを製造し中間プレートにコンタク
タを移動するための行程例を示した他の概念図である。
ンタクトストラクチャを製造し中間プレートにコンタク
タを移動するための行程例を示した、さらに他の概念図
である。
トラクチャを形成するために、コンタクタを取り外し
(ピック)、多層シリコン基板等の基板上に配置する
(プレース)ためのピックアンドプレース機構の例を示
した概念図である。
ローブコンタクトアセンブリを、半導体テストシステム
のテストヘッドと被試験デバイスとの間のインタフェー
スとして用いた例を示した断面図である。
ローブコンタクトアセンブリを、半導体テストシステム
のテストヘッドと被試験デバイスとの間のインタフェー
スとして用いた他の例を示した断面図である。
ローブコンタクトアセンブリを、半導体テストシステム
のテストヘッドと被試験デバイスとの間のインタフェー
スとして用いたさらに他の例を示した断面図である。
タクタと、多層構成した複数の標準シリコン基板を有す
る本発明のコンタクトストラクチャの例を示した概念図
である。
リを形成するために、相互に取り付け可能に構成されか
つ多数のコンタクタを有する複数のコンタクトストラク
チャを示した斜視図である。
ローブコンタクトアセンブリを形成するように複数のコ
ンタクト基板が互いに接続された本発明のコンタクトス
トラクチャの斜視図である。
Claims (17)
- 【請求項1】 コンタクトターゲットと電気的接続を形
成するためのコンタクトストラクチャにおいて、 その表面上に複数のコンタクタを保持するコンタクト基
板と、 導電材料により構成され、上記コンタクト基板の表面に
取り付けられる複数のコンタクタと、 上記各コンタクタは、接触点を形成する先端部と、コン
タクト基板に挿入するベース部と、その先端部とベース
部の間に形成され、コンタクトストラクチャがコンタク
トターゲットに押し当てられたときに接触バネ力を発揮
するスプリング部とを備え、 上記スプリング部は接触バネ力を発生するために、曲線
状、傾斜状、蛇行状、あるいはジグザグ状の形状を有し
ており、 上記ベース部は外部素子との電気接続を実現するための
コンタクトパッドとして機能するために、上記コンタク
ト基板の表面からその上部表面が突起しており、 上記を具備することを特徴とするコンタクトストラクチ
ャ。 - 【請求項2】 上記コンタクト基板は単一のシリコンウ
ェハあるいは複数のシリコンウェハを互いに接着して一
体的に形成され、 上記コンタクタを搭載するためのスルーホールをそのコ
ンタクト基板に形成し、 上記スルーホールはエッチングの行程によりそのコンタ
クト基板に形成される、請求項1に記載のコンタクトス
トラクチャ。 - 【請求項3】 上記コンタクタを搭載するためのスルー
ホールをそのコンタクト基板に形成し、 上記各コンタクタは、上記スルーホールに係合するよう
に、その底部にフランジ形状部が形成されている、請求
項1に記載のコンタクトストラクチャ。 - 【請求項4】 上記コンタクト基板は単一のシリコンウ
ェハにより形成され、上記コンタクタを搭載するための
上記スルーホールをそのコンタクト基板に形成した、請
求項1に記載のコンタクトストラクチャ。 - 【請求項5】 上記コンタクト基板は第1のシリコンウ
ェハと第2のシリコンウェハを互いに接着して一体的に
形成され、上記コンタクタを搭載するための上記スルー
ホールをそのコンタクト基板に形成した、請求項1に記
載のコンタクトストラクチャ。 - 【請求項6】 上記コンタクト基板は3層のシリコンウ
ェハを互いに接着して一体的に形成され、上記コンタク
タを搭載するための上記スルーホールをそのコンタクト
基板に形成した、請求項1に記載のコンタクトストラク
チャ。 - 【請求項7】 上記3層のシリコンは、第1、第2およ
び第3のシリコンウェハにより構成され、その第2シリ
コンウェハと第3シリコンウェハを互いに接着し、その
第2および第3シリコンウェハに第2のスルーホールを
形成し、その第1シリコンウェハにその第2のスルーホ
ールより大きな第1のスルーホールを形成し、その第1
シリコンウェハを第1および第2のスルーホール位置が
合致するように位置合わせして、上記第2シリコンウェ
ハ上に接着して構成した、請求項6に記載のコンタクト
ストラクチャ。 - 【請求項8】 上記コンタクタは、平坦な基板の表面上
にその平坦基板と並行な方向に形成され、その後その平
坦基板から取り除かれて、上記コンタクト基板の表面と
直交する方向にそのコンタクト基板上に搭載される、請
求項1に記載のコンタクトストラクチャ。 - 【請求項9】 所定のサイズのコンタクトアセンブリを
形成する為に、上記コンタクト基板はその外部エッジに
おいて他のコンタクト基板の外部エッジと接続するため
の結合メカニズムを有する、請求項1に記載のコンタク
トストラクチャ。 - 【請求項10】 上記結合メカニズムは上記コンタクト
基板の一側端および他側端にそれぞれ形成された係合凹
凸の組み合わせであり、1のコンタクト基板の側端に形
成された係合凹凸による結合メカニズムが、他のコンタ
クト基板の反対側端に形成された係合凹凸による結合メ
カニズムと係合し、これにより複数のコンタクト基板が
所定のサイズ、形状、コンタクト数のコンタクトアセン
ブリを形成するように互いに組み合わせることができ
る、請求項9に記載のコンタクトストラクチャ。 - 【請求項11】 上記コンタクト基板はシリコンで構成
されている、請求項1に記載のコンタクトストラクチ
ャ。 - 【請求項12】 上記コンタクト基板は、ポリイミド、
セラミック、またはガラスのような誘電体材料で構成さ
れている、請求項1に記載のコンタクトストラクチャ。 - 【請求項13】 コンタクトストラクチャを形成するた
めの製造方法において、 (a)犠牲層をシリコン基板の表面に形成するステップ
と、 (b)フォトレジスト層をその犠牲層上に形成するステ
ップと、 (c)コンタクタのイメージを有したフォトマスクを上
記フォトレジスト層上に位置合わせし、そのフォトマス
クを介してフォトレジスト層を紫外線で露光するステッ
プと、 (d)そのフォトレジスト層の表面にコンタクタのイメ
ージのパターンを現像するステップと、 (e)電気メッキのプロセスにより電気導電材料による
コンタクタの第1層を上記フォトレジスト層のパターン
に形成するステップと、 (f)コンタクタの第2層またはそれを超える層を形成
するために、上記のステップ(b)から(e)を繰り返
すステップと、 (g)上記フォトレジスト層を取り除くステップと、 (h)上記コンタクタをシリコン基板から分離するため
に上記犠牲層をエッチングで取り除くステップと、 (i)各コンタクタの少なくとも1の端部が電気的接続
のためのコンタクトパッドとして機能するように、コン
タクタをコンタクト基板に搭載するステップと、 を具備することを特徴とするコンタクトストラクチャの
製造方法。 - 【請求項14】 コンタクトストラクチャを形成するた
めの製造方法において、 (a)犠牲層を基板の表面に形成するステップと、 (b)基板上のその犠牲層上にフォトレジスト層を形成
するステップと、 (c)コンタクタのイメージを有したフォトマスクを上
記フォトレジスト層上に位置合わせし、そのフォトマス
クを介してフォトレジスト層を紫外線で露光するステッ
プと、 (d)上記フォトレジスト層の表面にコンタクタのイメ
ージのパターンを現像するステップと、 (e)電気メッキのプロセスにより電気導電材料による
コンタクタの第1層を上記フォトレジスト層のパターン
に形成するステップと、 (f)コンタクタの更なる層を形成するために、コンタ
クタの上記第1層上に上記ステップ(b)−(e)を繰
り返すステップと、 (g)上記フォトレジスト層を取り除くステップと、 (h)上記コンタクタの上面が接着テープに付着するよ
うに接着テープをコンタクタに当てるステップと、 (i)上記シリコン基板から接着テープに付着したコン
タクタが上記基板から分離するように、上記犠牲層をエ
ッチングにより取り除くステップと、 (j)各コンタクタの少なくとも1の端部が電気的接続
のためのコンタクトパッドとして機能するように、コン
タクタをコンタクト基板に搭載するステップと、 を具備することを特徴とするコンタクトストラクチャの
製造方法。 - 【請求項15】 コンタクトストラクチャを形成するた
めの製造方法において、 (a)導電材料により構成された導電基板を誘電体基板
上に形成するステップと、 (b)フォトレジスト層を上記導電基板上に形成するス
テップと、 (c)コンタクタのイメージを有するフォトマスクを上
記フォトレジスト層上に位置合わせし、上記フォトマス
クを介して上記フォトレジスト層を紫外線で露光するス
テップと、 (d)上記フォトレジスト層の表面にコンタクタのイメ
ージのパターンを現像するステップと、 (e)電気メッキのプロセスにより導電材料により構成
したコンタクタの第1層をフォトレジスト層のパターン
に形成するステップと、 (f)コンタクタの更なる層を形成するために、コンタ
クタの上記第1層上に上記ステップ(b)−(e)を繰
り返すステップと、 (g)上記フォトレジスト層を取り除くステップと、 (h)上記誘電体基板から接着テープに付着したコンタ
クタが分離するように上記導電基板を剥がし取るステッ
プと、 (i)上記のコンタクタの表面が接着テープに付着する
ように、上記コンタクタの上面に接着テープを当てるス
テップであり、上記コンタクタと上記接着テープ間の接
着力が、上記コンタクタと上記導電基板間の接着力より
も大であり、 (j)その接着テープに付着したコンタクタが上記導電
基板から分離するように上記導電基板を剥がし取るステ
ップと、 (k)各コンタクタの端部が電気的接続のためのコンタ
クトパッドとして機能するように、コンタクタをコンタ
クト基板に搭載するステップと、 を具備することを特徴とするコンタクトストラクチャの
製造方法。 - 【請求項16】 コンタクトターゲットと電気的接続を
形成するためのプローブコンタクトアセンブリにおい
て、 その表面上に複数のコンタクタを有するコンタクト基板
と、 その表面に設けられた電極と上記コンタクタとの間の電
気コミュニケーションを確立するためにそのコンタクト
基板を搭載するためのプローブカードと、 複数のコンタクトピンを有し、上記プローブカードに取
り付けられたとき、上記プローブカードと半導体テスト
システムの間をインタフェースするピンブロックと、に
より構成され、 上記コンタクタはそのコンタクト基板の表面に取り付け
られ、その各コンタクタはほぼ直線形状を有し、接触点
を形成する先端部と、コンタクト基板に挿入するベース
部と、その先端部とベース部の間に形成され、コンタク
トストラクチャがコンタクトターゲットに押し当てられ
たときに接触バネ力を発揮するスプリング部とにより構
成され、 上記スプリング部は接触バネ力を発生するために、曲線
状、傾斜状、蛇行状、あるいはジグザグ状の形状を有し
ており、上記ベース部は外部素子との電気接続を実現す
るためのコンタクトパッドとして機能するために、上記
コンタクト基板の表面からその上部表面が突起している
ことを特徴とするプローブコンタクトアセンブリ。 - 【請求項17】 上記ベース部の上部表面とプローブカ
ードの電極との間に電気コミュニケーションを確立する
ために、上記コンタクト基板とプローブカードとの間に
供給された導電エラストマを有する、請求項16に記載
のプローブコンタクトアセンブリ。
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