JP2003188218A

JP2003188218A - プローブカード及びその製造方法、プローブ装置及びこれを用いた検査方法

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Publication number: JP2003188218A
Application number: JP2001384455A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Taguchi; 和男田口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2003-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】高周波に対応するプローブ針で且つ多ピンへ
の対応が容易なプローブカードを提供する。【解決手段】本発明のプローブカードは、半導体基板
に形成され、製品チップの電極とミラー位置に配置され
たスタッドバンプ２２を有するニードル用チップ２１
と、このチップ２１上に配置されたプローブカード基板
２０と、チップ２１下に配置され、基板２０にチップ２
１を実装する第１のフィルム２３と、第１のフィルム下
に配置された第２のフィルム１３と、を具備する。第１
のフィルム２３は、バンプ２２が挿入されたビアホール
２３ａ，２３ｂと、バンプ２２と基板２０とが電気的に
接続された配線パターンと、を有し、第２のフィルム１
３は、バンプ２２が挿入されたホール２３ｃ，２３ｄ
と、接地電位に接続される導電膜と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プローブカード及
びその製造方法、プローブ装置及びこれを用いた検査方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のＩＣプローブカードはプローブニ
ードルを備えており、このプローブニードルはＷ、Ｂｅ
Ｃｕなどを材料とする針を曲げ加工した後、半田付けな
どでプローブカード上に固定されるものである。プロー
ブ検査を行う際は、プローブニードルの針先を精密にコ
ントロールすることで、ニードルの接触圧とパッドもし
くはバンプ表面の保護をバランスさせている。また、プ
ローブ検査において高周波を用いて測定する際は、プロ
ーブニードルとそれをコネクタに継ぐ配線を複数用いる
ことでシールドしたり、あるいは同軸化することで、ク
ロスカップルや輻射ノイズの低減を図っていた。

【０００３】ウエハ上に多数個形成された半導体ＩＣの
電気的な特性試験を行うために、プローバテストシステ
ムが用いられている。このシステムは、各半導体ＩＣの
電極パターンに応じて配置された複数の導電体のプロー
ブニードル（プローブ針）を備えたプローブカードを有
している。

【０００４】図８は、従来の高周波プローブカードの一
部切欠き斜視図である。この高周波プローブカードは、
ガラスエポキシ樹脂、アルミナセラミック等からなる２
枚の平板状の誘電体基板１１０ｃ、１１０ｄを有し、そ
の２枚の誘電体基板が接着剤等で積層状態に接合されて
いる。この誘電体基板には、円形の開口部１１０ａと図
示せぬ高周波用の測定器が取り付けられるコネクタ部１
１０ｂとが形成されている。上層の誘電体基板１１０ｃ
の表面には銅箔等からなる複数の電源用導体１１１が形
成され、さらに上層と下層の誘電体基板１１０ｃ、１１
０ｄ間には銅箔等からなる複数の帯状ストリップ導体１
１２が形成されている。この各ストリップ導体１１２は
幅Ｗを有し、電源用導体１１１と共に、誘電体基板の開
口部１１０ａからコネクタ部１１０ｂまで延設されてい
る。

【０００５】下層の誘電体基板１１０ｄの裏面には、そ
の全面又はストリップ導体１１２と対向する箇所に、ア
ースと接続される銅箔等のアース面導体１１３が形成さ
れている。これらのアース面導体１１３とストリップ導
体１１２とは、厚みＨの誘電体基板１１０ｄを介してほ
ぼ平行に配置され、マイクロストリップ線路を構成して
いる。さらに、誘電体基板１１０ｃ、１１０ｄにおける
開口部１１０ａの壁面には、その開口部１１０ａの下方
へ突出する複数のプローブ針１１４が取り付けられ、そ
れぞれ電源用導体１１１及びストリップ導体１１２に接
続されている。

【０００６】このような高周波プローブカードを用いて
高周波素子のプロービングテストを行うには、誘電体基
板１１０ｃ、１１０ｄのコネクタ部１１０ｂを測定器に
取り付け、プローブ針１１４の先端を高周波素子の入出
力端子に機械的に接触させる。測定器から電源電流及び
高周波信号を出力すると、電源電流は電源用導体１１１
及びプローブ針１１４を通して高周波素子に供給される
と共に、高周波信号はストリップ導体１１２及びプロー
ブ針１１４を通して高周波素子に供給される。すると、
高周波素子が駆動し、その高周波素子からの信号がプロ
ーブ針１１４及びストリップ導体１１２を通して測定器
側へ送られるので、その測定器によって高周波素子に対
する種々の高周波特性が測定できる。

【０００７】図９は、他の従来のプローブ装置を示す構
成図である。図１０は、図９に示すプローブ装置の同軸
型プローブ針を示す斜視図である。

【０００８】図９に示すウエハ１０１上のＩＣ、ＬＳＩ
等の電気的特性を測定するのに、高い周波数領域でも電
気的特性の測定が可能なプローブ針として図１０に示す
同軸ケーブル１０３の先端中心に信号線１０４を突出さ
せ、同軸ケーブル１０３の先端外周にグランド部１０５
を取り付けてその先端を信号線１０４の先端に平行に２
００μｍ程度接近させて成る同軸型プローブ針１０６を
用いる。図９に示すように、計測器１０７のＸ、Ｙ、Ｚ
軸方向に移動可能なアーム１０８に同軸型プローブ針１
０６をセットし、ウエハ１０１上のＩＣ、ＬＳＩ等のパ
ッド１０２に接触させて電気的特性を測定する方法が採
られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したような高周波
に対応するプローブ針は一般に高価であり、ＩＣチップ
上にも余計な電源パッドが必要であったり、シールドと
の間隔に制約が大きいなどの理由により、多ピンへの適
用は非常に困難である。

【００１０】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、高周波に対応するプロー
ブ針で且つ多ピンへの対応が容易なプローブカード及び
その製造方法、プローブ装置及びこれを用いた検査方法
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るプローブカードは、プローブ検査を行
う際に製品チップと電気的に接続させるプローブカード
であって、半導体基板に形成され、製品チップの電極と
ミラー位置に配置された突起部を有するニードル用チッ
プと、このニードル用チップ上に配置されたプローブカ
ード基板と、ニードル用チップ下に配置され、プローブ
カード基板にニードル用チップを実装するための第１の
フィルムと、第１のフィルムの下に配置された第２のフ
ィルムと、を具備し、第１のフィルムは、突起部が挿入
されたホールと、突起部とプローブカード基板とが電気
的に接続された配線パターンと、を有するものであり、
第２のフィルムは、突起部が挿入されたホールと、接地
電位に接続される導電膜と、を有することを特徴とす
る。

【００１２】上記プローブカードによれば、ニードル用
チップにプローブニードルとして使用する突起部を形成
し、この突起部を製品チップの電極位置に対してミラー
位置に配置している。このようにプローブニードルに代
えて突起部をニードル用チップに形成しているため、狭
ピッチの電極を備えた製品チップに容易に対応させるこ
とができる。また、ニードル用チップに第１及び第２の
フィルムを取り付け、第１のフィルムに形成した配線パ
ターンを信号線用として用い、第２のフィルムの下面に
形成した導電膜をシールドとして用いることにより、高
周波に対応するプローブカードを形成することが可能と
なる。

【００１３】本発明に係るプローブカードは、プローブ
検査を行う際に製品チップと電気的に接続させるプロー
ブカードであって、半導体基板に形成され、製品チップ
の電極とミラー位置に配置された突起部を有するニード
ル用チップと、このニードル用チップ上に配置されたプ
ローブカード基板と、ニードル用チップ下に配置され、
プローブカード基板にニードル用チップを実装するため
のフィルムと、このフィルムに形成され、上記突起部が
挿入されたホールと、フィルムの一方の面に形成され、
突起部とプローブカード基板とが電気的に接続された配
線パターンと、フィルムの他方の面に形成され、接地電
位に接続される導電膜と、を具備することを特徴とす
る。

【００１４】また、本発明に係るプローブカードにおい
て、上記ニードル用チップには、半導体基板に形成さ
れ、上記突起部に電気的に接続された接合用パッドをさ
らに含み、この接合用パッドが上記配線パターンに電気
的に接続されていることも可能である。

【００１５】また、本発明に係るプローブカードにおい
ては、上記第１のフィルムに形成され、配線パターンに
電気的に接続された接合ステージをさらに含み、この接
合ステージと上記接合用パッドとをＡＣＦによって電気
的に接続していることも可能である。

【００１６】また、本発明に係るプローブカードにおい
ては、上記突起部がバンプであることが好ましい。

【００１７】また、本発明に係るプローブカードにおい
て、上記半導体基板は、導電体であって、プローブ検査
の際に所定の電位に固定されるものであることも可能で
ある。ニードル用チップが測定するチップの上面をカバ
ーすることになるので、ニードル用チップの基板電位を
固定することで、外部からのノイズなどの外乱の混入を
防ぐシールドとして作用させることができる。

【００１８】また、本発明に係るプローブカードにおい
ては、上記ニードル用チップにアンプが作り込まれてい
ることも可能である。これにより、微小な信号などは適
切な処理をした上で出力させることが可能になる。

【００１９】また、本発明に係るプローブカードにおい
ては、上記第２のフィルムの下に配置された弾性膜をさ
らに含むことも可能である。これにより、第２のフィル
ムの下に弾性膜を配置しているので、突起部をウエハの
製品チップの電極に押圧して接触させてプローブ検査を
行う際に、過剰な押圧をウエハ面に分散させることがで
きる。これにより、プローブニードルとして作用する突
起部の先を保護しながら接触圧を確保することができ
る。また、本発明に係るプローブカードにおいては、上
記フィルムの下に配置された弾性膜をさらに含むことも
可能である。

【００２０】本発明に係るプローブカードの製造方法
は、プローブ検査を行う際に製品チップと電気的に接続
させるプローブカードの製造方法であって、半導体基板
に形成され、製品チップの電極とミラー位置に配置され
た突起部を有するニードル用チップを準備する工程と、
プローブカード基板を準備する工程と、上記突起部に対
応する位置に配置されたホール及び配線パターンを備え
た第１のフィルムと、上記突起部に対応する位置に配置
されたホール及び接地電位に接続される導電膜を備えた
第２のフィルムと、を準備する工程と、ニードル用チッ
プ上にプローブカード基板を配置し、このニードル用チ
ップの突起部を第１のフィルムのホールに挿入し、上記
配線パターンによって突起部とプローブカード基板とを
電気的に接続することにより、第１のフィルムによって
ニードル用チップをプローブカード基板に実装する工程
と、第１のフィルムの下に第２のフィルムを配置し、ニ
ードル用チップの突起部を第２のフィルムのホールに挿
入する工程と、を具備することを特徴とする。

【００２１】本発明に係るプローブカードの製造方法
は、プローブ検査を行う際に製品チップと電気的に接続
させるプローブカードの製造方法であって、半導体基板
に形成され、製品チップの電極とミラー位置に配置され
た突起部を有するニードル用チップを準備する工程と、
プローブカード基板を準備する工程と、上記突起部に対
応する位置に配置されたホール、配線パターン、及び、
接地電位に接続される導電膜を備えたフィルムを準備す
る工程と、ニードル用チップ上にプローブカード基板を
配置し、このニードル用チップの突起部をフィルムのホ
ールに挿入し、上記配線パターンによって突起部とプロ
ーブカード基板とを電気的に接続することにより、フィ
ルムによってニードル用チップをプローブカード基板に
実装する工程と、を具備することを特徴とする。

【００２２】また、本発明に係るプローブカードの製造
方法において、上記半導体基板には上記突起部に電気的
に接続された接合用パッドが形成されており、上記実装
する工程では、該接合用パッドを上記配線パターンに電
気的に接続していることも可能である。

【００２３】また、本発明に係るプローブカードの製造
方法において、上記第１のフィルムには配線パターンに
電気的に接続された接合ステージが形成されており、上
記実装する工程では、該接合ステージと上記接合用パッ
ドとをＡＣＦによって電気的に接続していることも可能
である。

【００２４】また、本発明に係るプローブカードの製造
方法においては、上記突起部がバンプであることが好ま
しい。

【００２５】また、本発明に係るプローブカードの製造
方法において、上記半導体基板は、導電体であって、プ
ローブ検査の際に所定の電位に固定されるものであるこ
とも可能である。

【００２６】また、本発明に係るプローブカードの製造
方法においては、上記ニードル用チップにアンプが作り
込まれていることも可能である。

【００２７】また、本発明に係るプローブカードの製造
方法において、上記第２のフィルムの下には弾性膜が配
置されていることも可能である。また、本発明に係るプ
ローブカードの製造方法において、上記フィルムの下に
は弾性膜が配置されていることも可能である。

【００２８】本発明に係るプローブ装置は、製品チップ
にプローブ検査を行うためのプローブ装置であって、製
品チップに電圧を印加する電源及び製品チップからの出
力を取り込む入力部を有するテストヘッドと、このテス
トヘッドに接続されたプローブカードと、製品チップを
有する半導体ウエハを保持するステージと、を具備し、
上記プローブカードは、半導体基板に形成され、製品チ
ップの電極とミラー位置に配置された突起部を有するニ
ードル用チップと、このニードル用チップ上に配置され
たプローブカード基板と、ニードル用チップ下に配置さ
れ、プローブカード基板にニードル用チップを実装する
ための第１のフィルムと、第１のフィルムの下に配置さ
れた第２のフィルムと、を備え、第１のフィルムは、突
起部が挿入されたホールと、突起部とプローブカード基
板とが電気的に接続された配線パターンと、を有するも
のであり、第２のフィルムは、突起部が挿入されたホー
ルと、接地電位に接続される導電膜と、を有することを
特徴とする。

【００２９】本発明に係るプローブ装置は、製品チップ
にプローブ検査を行うためのプローブ装置であって、製
品チップに電圧を印加する電源及び製品チップからの出
力を取り込む入力部を有するテストヘッドと、このテス
トヘッドに接続されたプローブカードと、製品チップを
有する半導体ウエハを保持するステージと、を具備し、
上記プローブカードは、半導体基板に形成され、製品チ
ップの電極とミラー位置に配置された突起部を有するニ
ードル用チップと、このニードル用チップ上に配置され
たプローブカード基板と、ニードル用チップ下に配置さ
れ、プローブカード基板にニードル用チップを実装する
ためのフィルムと、このフィルムに形成され、上記突起
部が挿入されたホールと、フィルムの一方の面に形成さ
れ、突起部とプローブカード基板とが電気的に接続され
た配線パターンと、フィルムの他方の面に形成され、接
地電位に接続される導電膜と、を有することを特徴とす
る。

【００３０】また、本発明に係るプローブ装置において
は、上記突起部がバンプであることが好ましい。

【００３１】また、本発明に係るプローブ装置におい
て、上記ニードル用チップは、上記半導体基板に形成さ
れ、上記突起部に電気的に接続された接合用パッドをさ
らに含み、この接合用パッドが上記配線パターンに電気
的に接続されていることも可能である。

【００３２】また、本発明に係るプローブ装置におい
て、上記第１のフィルムは、上記配線パターンに電気的
に接続された接合ステージをさらに含み、この接合ステ
ージと上記接合用パッドとをＡＣＦによって電気的に接
続していることも可能である。

【００３３】また、本発明に係るプローブ装置におい
て、上記半導体基板は、導電体であって、プローブ検査
の際に所定の電位に固定されるものであることも可能で
ある。

【００３４】また、本発明に係るプローブ装置において
は、上記ニードル用チップにアンプが作り込まれている
ことも可能である。

【００３５】また、本発明に係るプローブ装置におい
て、上記第２のフィルムの下には弾性膜が配置されてい
ることも可能である。また、本発明に係るプローブ装置
において、上記フィルムの下には弾性膜が配置されてい
ることも可能である。

【００３６】本発明に係るプローブ装置を用いた検査方
法は、上述したプローブ装置を用いてプローブ検査を行
う方法であって、ステージに半導体ウエハを保持し、製
品チップとプローブカードのニードル用チップを位置合
わせし、製品チップの電極にニードル用チップの突起部
を接触させ、導電膜に接地電位を印加し、テストヘッド
から製品チップに電圧を印加し、製品チップからの出力
をテストヘッドに取り込むことにより、プローブ検査を
行うことを特徴とする。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は、本発明に係る第１
の実施の形態によるプローブカードの概略を示す構成図
である。

【００３８】プローブカード５はプローブカード基板２
０を有しており、このプローブカード基板２０の表面及
び内部にはプリント配線（図示せず）が設けられてい
る。プローブカード基板２０の中央部下にはニードル用
チップ２１が配置されており、このニードル用チップ２
１の下面にはプローブニードルとして作用するスタッド
バンプ２２が複数形成されている。これらのスタッドバ
ンプ２２はプローブ検査が行われるチップのパッド位置
に一致するように配置されている。つまり、該チップの
パッド位置を鏡に写した位置（以下、「ミラー位置」と
いう。）にスタッドバンプ２２は配置されている。ただ
し、ミラー位置には、パッド位置を鏡に写した位置に完
全に一致するものだけでなく、一部が一致するものも含
むものとする。

【００３９】ここでは、ニードル用チップ２１にスタッ
ドバンプ２２を形成しているが、このスタッドバンプに
限定されるものではなく、プローブニードルとして作用
するような突起部であれば、他のバンプ、例えばマイク
ロバンプをニードル用チップに形成することも可能であ
る。マイクロバンプを用いる場合は、ニードル用チップ
のみにマイクロバンプを取り付けても良い。

【００４０】ニードル用チップ２１の下面にはスタッド
バンプ２２の部分にビアホール２３ａ，２３ｂが開けら
れた第１のフィルム２３及びホール２３ｃ，２３ｄが開
けられた第２のフィルム１３が配置されており、第１の
フィルム２３と第２のフィルム１３は２枚重ねて貼り合
わされている。このビアホール２３ａ，２３ｂ及びホー
ル２３ｃ，２３ｄからスタッドバンプ２２が下方に突出
している。また、第１のフィルム２３の一部はプローブ
カード基板２０に貼り付けられている。第１のフィルム
２３には電極（図示せず）及び配線パターン（図示せ
ず）が形成されており、これら電極及び配線パターンは
図示せぬＡＣＦ（anisotropic conductivefilm;異方性
導電膜）によってスタッドバンプ２２に電気的に接続さ
れている。また、配線パターンはプローブカード基板２
０のプリント配線に電気的に接続されている。第２のフ
ィルム１３の下面には導電膜（図示せず）が全面に形成
されており、この導電膜は接地電位に接続されている。

【００４１】なお、ＡＣＦとは、熱可塑性または熱硬化
性の樹脂内に導電性の微小な粒子を分散させてシート状
にした膜であり、上下から加熱・加圧することで樹脂が
軟化し、導電性粒子が接触して電気的な接続を得られる
ものである。ここでは、ＡＣＦを用いているが、ＡＣＦ
に代えてメンブレンを用いることも可能である。また、
第１及び第２のフィルム２３，１３としては、種々のフ
ィルムを用いることも可能であり、例えばＴＡＢ(Tape
Automated Bonding)フィルムを用いることも可能であ
る。

【００４２】次に、上記ニードル用チップ２１を製造す
る方法について図２〜図４を参照しつつ説明する。図２
（ａ）は、製品チップ及びニードル用チップを作り込ん
だウエハを示す概略平面図であり、図２（ｂ）は、図２
（ａ）に示す製品チップの能動面側を拡大した平面図で
あり、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示すニードル用チッ
プの能動面側を拡大した平面図である。図３は、図２
（ｃ）に示すニードル用チップに第１及び第２のフィル
ムを取り付けた状態を示す断面図である。図４（ａ）
は、図３に示す第１のフィルムの上面の一部を示す平面
図であり、図４（ｂ）は、図３に示す第１のフィルムの
下面の一部を示す平面図である。図４（ｃ）は、図３に
示す第２のフィルムの下面の一部を示す平面図である。

【００４３】図２（ａ）に示すように、ウエハ（シリコ
ン基板）２５にニードル用チップ２１及び製品チップ２
４を製作する。次いで、このウエハ２５をダイシングす
ることにより、図２（ｂ），（ｃ）に示す製品チップ２
４及びニードル用チップ２１を分離する。ニードル用チ
ップ２１の表面には、スタッドバンプ２２及びそれに接
続された接合用パッド２９が形成されている。また、高
周波対応の場合、プローブの直近のニードル用チップ２
１にはアンプ１８が作り込まれ、処理した信号を出力す
ることが好ましい。アンプ１８の入力端子及びアンプの
オフセットなどの調整用入力端子は所定のスタッドバン
プに接続されている。アンプの出力端子の接続先にスタ
ッドバンプは必ずしも必要ではなく、フィルムとの接合
を確保できるＡＣＦ接合ステージがあれば良いこともあ
るし、また、ＡＣＦ接合ステージがない場合はフィルム
とテスターとを完全に直結しても良い。また、製品チッ
プ２４の表面にはバンプ２６が形成されている。スタッ
ドバンプ２２は、製品チップ２４のバンプ２６の位置に
対してミラー位置に配置されている。なお、バンプは電
界メッキ法などの種々の方法により形成される。また、
電源や微調整用の制御信号がスタッドバンプを介さずに
テスターから直接供給されるようにしても良い。また、
高周波対応ではないものの場合でも複数のアンプをニー
ドル用チップに作り込むことも可能である。

【００４４】次に、図３に示すように、スタッドバンプ
部分にビアホール２３ａ，２３ｂが開けられた第１のフ
ィルム２３及びホール２３ｃ，２３ｄが開けられた第２
のフィルム１３を準備する。第１のフィルム２３の上面
（ニードル用チップ側の面）には、図４（ａ）に示すよ
うに、ビアホール２３ａ，２３ｂそれぞれに電気的に接
続されたＡＣＦ接合ステージ２７が形成されている。ま
た、第１のフィルム２３の下面（ニードル用チップ側と
逆の面）には、図４（ｂ）に示すように、ビアホール２
３ａ，２３ｂそれぞれに電気的に接続された配線パター
ン２８が形成されている。図４（ｃ）に示すように、第
２のフィルム１３にはホール２３ｃ，２３ｄが形成され
ており、第２のフィルム１３の下面の全面には導電膜１
９が形成されている。なお、ホール２３ｃ，２３ｄそれ
ぞれはビアホール２３ａ，２３ｂに対応した位置に配置
されており、ホール２３ｃ，２３ｄの大きさはスタッド
バンプ２２より大きく形成されている。

【００４５】ここでは、配線パターン２８を第１のフィ
ルム２３の片側の面のみに形成しているが、配線パター
ンはプローブカードへの実装形態次第なので、第１のフ
ィルムの両面に配線パターンを形成することも可能であ
り、また第１のフィルムの逆側の片面のみに形成するこ
とも可能である。また、第２のフィルム１３では片面に
導電膜を形成しているが、もう一方の面に配線パターン
などを形成することも可能である。また、必ずしも２枚
のフィルムを用いる必要はなく、一方の面に配線パター
ンを形成し、他方の面（接地面）に導電膜を形成するこ
とにより、１枚のフィルムでプローブカード基板２０に
ニードル用チップ２１を実装することも可能である。ま
た、３枚以上のフィルムでプローブカード基板にニード
ル用チップを実装することも可能である。

【００４６】次いで、図３に示すように、第１のフィル
ム２３をニードル用チップ２１の表面にＡＣＦ（図示せ
ず）を介して被せ、ビアホール２３ａ，２３ｂにスタッ
ドバンプ２２を貫通させ、ＡＣＦによってＡＣＦ接合ス
テージ２７をニードル用チップ２１の接合用パッド２９
に電気的に接続させる。次いで、第２のフィルム１３を
第１のフィルム２３の下に被せ、ホール２３ｃ，２３ｄ
にスタッドバンプ２２を貫通させる。このスタッドバン
プは導電膜１９に電気的に接続されていない。なお、予
め第１のフィルム２３と第２のフィルム１３を貼り合わ
せておき、この貼り合わせ済みのフィルムを用いること
も可能である。

【００４７】このようにして製造した第１及び第２のフ
ィルム２３，１３を備えたニードル用チップ２１を、図
１に示すようにプローブカード基板２０に搭載し、第１
及び第２のフィルム２３，１３とプローブカード基板２
０を電気的に接続させる。これにより、スタッドバンプ
２２は接合用パッド２９、ＡＣＦ接合ステージ２７、ビ
アホール２３ａ、配線パターン２８を介してプローブカ
ード基板２０のプリント配線に電気的に接続され、プロ
ーブカードが製造される。

【００４８】図５は、図１に示すプローブカードを適用
したプローブ装置の要部を示す構成図である。このプロ
ーブ装置は、図示せぬ昇降機構によって昇降可能に構成
されたテストヘッド１と、このテストヘッド１の下方で
図示せぬ装置本体内に順次配置されたパフォーマンスボ
ード２と、このパフォーマンスボード２と接続するよう
にインサートリング３により支持された接続リング４
と、この接続リング４の下方に配置されたプローブカー
ド５を備えている。

【００４９】上記テストヘッド１の内部には被検査体と
して半導体ウエハＷ上の製品チップに電圧を印加する試
料用電源や製品チップからの出力を測定部に取り込むた
めの入力部などからなるピンエレクトロニクス６が内蔵
されている。このピンエレクトロニクス６はパフォーマ
ンスボード２上に搭載された複数の電子部品回路７に対
して電気的に接続されている。これら電子部品回路７
は、例えばマトリックス・リレー、ドライバ回路等から
なる各種測定回路として構成されている。各電子部品回
路７の接続リング４との接続端子８はパフォーマンスボ
ード２の本体である例えばエポキシ系樹脂製の基板９の
下面に例えば基板９と同心円をなす４つの円周上に配列
されている。

【００５０】また、上記接続リング４の上面には接続端
子８に対応するポゴピン４０が同心円をなすように形成
された４つの円周上に配列され、その下面には各ポゴピ
ン４０に導通するポゴピン１１がプローブカード５の接
続端子（図示せず）に対応して設けられている。これに
よりテストヘッド１は、パフォーマンスボード２及び接
続リング４を介してプローブカード５と電気的に接続で
きるように構成されている。

【００５１】プローブカード５の下方には略円形状のス
テージ３７が設けられ、このステージ３７の上面に配置
されたウエハチャック３８により半導体ウエハＷを水平
に保持するようになっている。このウエハチャック３８
の内部には加熱装置３９及び冷却媒体の循環路３０が温
度調整機構として設けられている。検査時に必要に応じ
て加熱装置３９により半導体ウエハＷを例えば１５０℃
まで加熱でき、また循環路３０を流れる冷却媒体により
半導体ウエハＷを例えば−１０℃まで冷却できるように
なっている。

【００５２】また、上記ステージ３７はウエハチャック
３８を水平方向、上下方向及びθ方向で駆動させる駆動
機構（図示せず）を有している。半導体ウエハＷのアラ
イメント時に駆動機構の駆動によりステージ３７がレー
ル３１，３２上でＸ、Ｙ方向へ移動すると共にウエハチ
ャック３８がθ方向で回転し、更に、ウエハチャック３
８にはターゲット板３３が取り付けられており、その上
方に配置された光学的撮像装置３４，３５及び静電容量
センサ３６によりターゲット板３３及び所定の製品チッ
プを検出し、この検出信号に基づいてプローブカード５
と半導体ウエハＷ上の製品チップの位置を演算するよう
になっている。そして、この演算結果に基づいてステー
ジ３７の駆動機構が駆動制御されて半導体ウエハＷ上の
検査すべき製品チップをプローブカード５にアライメン
トするようにしてある。

【００５３】次に、動作について説明する。例えば１５
０℃の温度下で半導体ウエハＷの電気的検査を行う場合
には、加熱装置３９を作動させ半導体ウエハＷを加熱
し、例えば１５０℃に温度設定し、その温度を維持す
る。次いで、ターゲット板３３、光学的撮像装置３４、
３５及び静電容量センサ３６などから得られた検出デー
タに基づいてステージ３７が駆動して半導体ウエハＷを
プローブカード５に対してアライメントする。

【００５４】アライメント終了後、テストヘッド１を下
降させると共にプローブカード５を上昇させる。これに
よりパフォーマンスボード２下面の接続端子８が接続リ
ング４上面のポゴピン４０と電気的に接続されると共
に、プローブカード５の接続端子（図示せず）が接続リ
ング４下面のポゴピン１１と電気的に接続される。その
結果、テストヘッド１のピンエレクトロニクス６とパフ
ォーマンスボード２の電子部品回路７が電気的に接続さ
れ、更にこれらは接続リング４のポゴピン４０，１１を
介してプローブカード５の接続端子に電気的に接続さ
れ、ピンエレクトロニクス６とニードル用チップのスタ
ッドバンプ２２とが導通可能な状態になる。

【００５５】その後、ウエハチャック３８を上昇させて
半導体ウエハＷ上の製品チップの各電極（図２（ｂ）に
示すバンプ２６）にスタッドバンプ２２の先端を接触さ
せ、更にウエハチャック３８を所定量オーバードライブ
させてスタッドバンプ２２とバンプ２６とを導通可能な
状態にする。

【００５６】この状態でテストヘッド１から所定の電気
信号を送信し、パフォーマンスボード２、接続リング
４、スタッドバンプ２２及びバンプ２６を介して製品チ
ップに電気信号を入力すると、この入力信号に基づいた
出力信号が製品チップから接続リング４及びパフォーマ
ンスボード２の電子部品回路７を介してピンエレクトロ
ニクス６に取り込まれ、製品チップの電気的検査が行わ
れる。

【００５７】このようにしてウエハチャック３８内の加
熱装置３９により半導体ウエハＷを例えば１５０℃に設
定維持した高温下で製品チップの電気的検査を行うた
め、製品チップについて信頼性の高い電気的検査を行う
ことができる。

【００５８】上記第１の実施の形態によれば、ウエハ２
５に製品チップ２４及びニードル用チップ２１を作りこ
み、このニードル用チップ２１にプローブニードルとし
て使用するスタッドバンプ２２を形成し、このスタッド
バンプ２２を製品チップ２４のバンプ２６の位置に対し
てミラー位置に配置している。このようなニードル用チ
ップ２１をプローブカード基板２０に搭載してプローブ
カード５を形成し、このプローブカード５を備えたプロ
ーブ装置を用いて製品チップの電気的検査を行ってい
る。プローブ針に代えてスタッドバンプ２２をニードル
用チップ２１に形成しているため、狭ピッチの電極（パ
ッド又はバンプ）を備えた製品チップに容易に対応させ
ることができる。また、狭ピッチへの対応が容易である
ので、従来のプローブカードに比べて圧倒的に安価に実
現することができる。

【００５９】また、両面配線可能なフィルム２３，１３
を２枚貼り合わせることで、信号線をシールドして所定
の特性インピーダンスを得ることができる。つまり、ニ
ードル用チップ２１に第１及び第２のフィルム２３，１
３を取り付け、第１のフィルム２３に形成した配線パタ
ーンを信号線用として用い、第２のフィルム１３の下面
全面に形成した導電膜１９をシールドとして用いること
により、高周波に対応するプローブカードを形成するこ
とが可能となる。また、第１のフィルム２３の配線パタ
ーンの一部をシールド線として用いた場合、若干の配線
間隔を増大させることは必要であるが、このシールド線
のパターンに自由度は大きいため、比較的に多ピンのＩ
Ｃに適用することができる。また、プローブ検査を行う
際、スタッドバンプ２２を搭載したニードル用チップ２
１が測定するチップの上面をカバーすることになるの
で、ニードル用チップの基板電位を固定することで、外
部からのノイズなどの外乱の混入を防ぐシールドとして
作用させることも可能である。

【００６０】また、製品の流動がある限りニードル用チ
ップ２１の補充も可能である。また、ニードル用チップ
をプローブカード基板から交換することも比較的容易で
ある。従って、メンテナンスが簡単で低コスト化が可能
となる。

【００６１】また、上述したようにスタッドバンプ２２
を製品チップ２４のバンプ２６の位置に対してミラー位
置に配置し、製品チップと同じダイを用いているため、
ニードル用チップと製品チップをピッタリ重ねれば良
く、針先位置の検出は不要となる。従って、高い精度の
位置合わせの必要がなく、位置合わせが容易となる。よ
って、画像処理などの制御系の負担を小さくすることが
でき、装置価格を低く抑えることが期待できる。

【００６２】また、前述したようにニードル用チップに
アンプ１８を搭載することも可能である。これにより、
微小な信号などは適切な処理をした上で出力させること
が可能になる。

【００６３】尚、上記第１の実施の形態では、第２のフ
ィルム１３の下面全面に導電膜１９を形成しているが、
導電膜をシールドとして作用させることができれば、必
ずしも第２のフィルム１３の下面全面に形成する必要は
ない。また、上記第１の実施の形態では、ニードル用チ
ップ２１にアンプ１８を作り込んでいるが、アンプに限
られるものではなく、ニードル用チップにアンプに代え
て又はアンプと共に所定の負荷（Ｒ、Ｃ等）を作り込む
ことも可能である。

【００６４】図６は、本発明に係る第２の実施の形態に
よるプローブカードの概略を示す構成図であり、図１と
同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ
説明する。

【００６５】第２のフィルム１３の下方（即ちプローブ
検査を行う際のウエハ側）には所定の厚さの弾性膜４１
が貼り付けられている。弾性膜４１の材質は、弾性のあ
る膜であれば種々の材質を用いることも可能である。

【００６６】次に、プローブカードを製造する方法につ
いて図６及び図７を参照しつつ説明するが、第１の実施
の形態と同一部分の説明は省略する。

【００６７】図７は、図６に示すニードル用チップに第
１及び第２のフィルム２３，１３を取り付けた状態を示
す断面図である。

【００６８】図７に示すように、第２のフィルム１３を
第１のフィルム２３の下に被せ、ホール２３ｃ，２３ｄ
にスタッドバンプ２２を貫通させた後、第２のフィルム
１３の下に弾性膜４１を貼り付ける。このようにして製
造した第１及び第２のフィルム２３，１３を備えたニー
ドル用チップ２１を、図６に示すようにプローブカード
基板２０に搭載する。

【００６９】図６に示すプローブカードは図５に示すプ
ローブ装置に適用することができる。上記第２の実施の
形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得るこ
とができる。

【００７０】また、上記第２の実施の形態では、第２の
フィルム１３の下に弾性膜４１を貼り付けているので、
スタッドバンプ２２をウエハの製品チップの電極（パッ
ド又はバンプ）に押圧して接触させてプローブ検査を行
う際に、過剰な押圧をウエハ面に分散させることができ
る。これにより、プローブ針として作用するスタッドバ
ンプ２２の先を保護しながら接触圧を確保することがで
きる。従って、比較的もろい材料でスタッドバンプ２２
を形成することが可能となり、スタッドバンプ２２の寿
命を延ばすことができる。また、バンプを形成した製品
チップのように比較的デリケートなチップのプローブ検
査にニードル用チップ２１を適用しても、バンプを損傷
することを抑制できる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ニ
ードル用チップにプローブニードルとして使用する突起
部を形成し、この突起部を製品チップの電極位置に対し
てミラー位置に配置し、また、ニードル用チップに第１
及び第２のフィルムを取り付け、第１のフィルムに配線
パターンを形成し、第２のフィルムの下面に導電膜を形
成している。したがって、高周波に対応するプローブ針
で且つ多ピンへの対応が容易なプローブカード及びその
製造方法、プローブ装置及びこれを用いた検査方法を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態によるプローブ
カードの概略を示す構成図である。

【図２】（ａ）は、製品チップ及びニードル用チップを
作り込んだウエハを示す概略平面図であり、（ｂ）は、
（ａ）に示す製品チップの能動面側を拡大した平面図で
あり、（ｃ）は、（ａ）に示すニードル用チップの能動
面側を拡大した平面図である。

【図３】図２（ｃ）に示すニードル用チップに第１及び
第２のフィルムを取り付けた状態を示す断面図である。

【図４】（ａ）は、図３に示す第１のフィルムの上面の
一部を示す平面図であり、（ｂ）は、図３に示す第１の
フィルムの下面の一部を示す平面図であり、（ｃ）は、
図３に示す第２のフィルムの下面の一部を示す平面図で
ある。

【図５】図１に示すプローブカードを適用したプローブ
装置の要部を示す構成図である。

【図６】本発明に係る第２の実施の形態によるプローブ
カードの概略を示す構成図である。

【図７】図６に示すニードル用チップに第１及び第２の
フィルムを取り付けた状態を示す断面図である。

【図８】従来の高周波プローブカードの一部切欠き斜視
図である。

【図９】他の従来のプローブ装置を示す構成図である。

【図１０】図９に示すプローブ装置の同軸型プローブ針
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…テストヘッド１０１…ウエハ２…パフォーマンスボード１０２…パッド３…インサートリング１０３…同軸ケーブ
ル４…接続リング１０４…信号線５…プローブカード１０５…グランド部６…ピンエレクトロニクス１０６…同軸型プロ
ーブ針７…電子部品回路１０７…計測器８…接続端子１０８…アーム９…基板１１０ａ…開口部１０，２０…プローブカード基板１１０ｂ…コネク
タ部１０ａ…開口部１１０ｃ，１１０
ｄ…誘電体基板１１，４０…ポゴピン１１１…電源用導
体１２…固定リング１１２…ストリッ
プ導体１３…第２のフィルム１１３…アース面
導体１４…プローブニードル１４ａ…アーム部１４ｂ…触針部１６…樹脂部１８…アンプ１９…導電膜２１…ニードル用チップ２２…スタッドバンプ２３…第１のフィルム２３ａ，２３ｂ…ビアホール２３ｃ，２３ｄ…ホール２４…製品チップ２５…ウエハ２６…バンプ２７…ＡＣＦ接合ステージ２８…配線パターン２９…接合用パッド３０…循環路３１，３２…レール３３…ターゲット板３４，３５…光学的撮像装置３６…静電容量センサ３７ステージ３８…ウエハチャック３９…加熱装置４１…弾性膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プローブ検査を行う際に製品チップと電
気的に接続させるプローブカードであって、半導体基板に形成され、製品チップの電極とミラー位置
に配置された突起部を有するニードル用チップと、このニードル用チップ上に配置されたプローブカード基
板と、ニードル用チップ下に配置され、プローブカード基板に
ニードル用チップを実装するための第１のフィルムと、第１のフィルムの下に配置された第２のフィルムと、を具備し、第１のフィルムは、突起部が挿入されたホールと、突起
部とプローブカード基板とが電気的に接続された配線パ
ターンと、を有するものであり、第２のフィルムは、突起部が挿入されたホールと、接地
電位に接続される導電膜と、を有することを特徴とする
プローブカード。
【請求項２】プローブ検査を行う際に製品チップと電
気的に接続させるプローブカードであって、半導体基板に形成され、製品チップの電極とミラー位置
に配置された突起部を有するニードル用チップと、このニードル用チップ上に配置されたプローブカード基
板と、ニードル用チップ下に配置され、プローブカード基板に
ニードル用チップを実装するためのフィルムと、このフィルムに形成され、上記突起部が挿入されたホー
ルと、フィルムの一方の面に形成され、突起部とプローブカー
ド基板とが電気的に接続された配線パターンと、フィルムの他方の面に形成され、接地電位に接続される
導電膜と、を具備することを特徴とするプローブカード。
【請求項３】上記ニードル用チップには、半導体基板
に形成され、上記突起部に電気的に接続された接合用パ
ッドをさらに含み、この接合用パッドが上記配線パター
ンに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１
に記載のプローブカード。
【請求項４】上記第１のフィルムに形成され、配線パ
ターンに電気的に接続された接合ステージをさらに含
み、この接合ステージと上記接合用パッドとをＡＣＦに
よって電気的に接続していることを特徴とする請求項３
に記載のプローブカード。
【請求項５】上記突起部がバンプであることを特徴と
する請求項１〜４のうちいずれか１項記載のプローブカ
ード。
【請求項６】上記半導体基板は、導電体であって、プ
ローブ検査の際に所定の電位に固定されるものであるこ
とを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の
プローブカード。
【請求項７】上記ニードル用チップにアンプが作り込
まれていることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれ
か１項記載のプローブカード。
【請求項８】上記第２のフィルムの下に配置された弾
性膜をさらに含むことを特徴とする請求項１、３、４の
うちいずれか１項記載のプローブカード。
【請求項９】上記フィルムの下に配置された弾性膜を
さらに含むことを特徴とする請求項２に記載のプローブ
カード。
【請求項１０】プローブ検査を行う際に製品チップと
電気的に接続させるプローブカードの製造方法であっ
て、半導体基板に形成され、製品チップの電極とミラー位置
に配置された突起部を有するニードル用チップを準備す
る工程と、プローブカード基板を準備する工程と、上記突起部に対応する位置に配置されたホール及び配線
パターンを備えた第１のフィルムと、上記突起部に対応
する位置に配置されたホール及び接地電位に接続される
導電膜を備えた第２のフィルムと、を準備する工程と、ニードル用チップ上にプローブカード基板を配置し、こ
のニードル用チップの突起部を第１のフィルムのホール
に挿入し、上記配線パターンによって突起部とプローブ
カード基板とを電気的に接続することにより、第１のフ
ィルムによってニードル用チップをプローブカード基板
に実装する工程と、第１のフィルムの下に第２のフィルムを配置し、ニード
ル用チップの突起部を第２のフィルムのホールに挿入す
る工程と、を具備することを特徴とするプローブカードの製造方
法。
【請求項１１】プローブ検査を行う際に製品チップと
電気的に接続させるプローブカードの製造方法であっ
て、半導体基板に形成され、製品チップの電極とミラー位置
に配置された突起部を有するニードル用チップを準備す
る工程と、プローブカード基板を準備する工程と、上記突起部に対応する位置に配置されたホール、配線パ
ターン、及び、接地電位に接続される導電膜を備えたフ
ィルムを準備する工程と、ニードル用チップ上にプローブカード基板を配置し、こ
のニードル用チップの突起部をフィルムのホールに挿入
し、上記配線パターンによって突起部とプローブカード
基板とを電気的に接続することにより、フィルムによっ
てニードル用チップをプローブカード基板に実装する工
程と、を具備することを特徴とするプローブカードの製造方
法。
【請求項１２】上記半導体基板には上記突起部に電気
的に接続された接合用パッドが形成されており、上記実
装する工程では、該接合用パッドを上記配線パターンに
電気的に接続していることを特徴とする請求項１０に記
載のプローブカードの製造方法。
【請求項１３】上記第１のフィルムには配線パターン
に電気的に接続された接合ステージが形成されており、
上記実装する工程では、該接合ステージと上記接合用パ
ッドとをＡＣＦによって電気的に接続していることを特
徴とする請求項１２に記載のプローブカードの製造方
法。
【請求項１４】上記突起部がバンプであることを特徴
とする請求項１０〜１３のうちいずれか１項記載のプロ
ーブカードの製造方法。
【請求項１５】上記半導体基板は、導電体であって、
プローブ検査の際に所定の電位に固定されるものである
ことを特徴とする請求項１０〜１４のうちいずれか１項
記載のプローブカードの製造方法。
【請求項１６】上記ニードル用チップにアンプが作り
込まれていることを特徴とする請求項１０〜１５のうち
いずれか１項記載のプローブカードの製造方法。
【請求項１７】上記第２のフィルムの下には弾性膜が
配置されていることを特徴とする請求項１０、１２、１
３のうちいずれか１項記載のプローブカードの製造方
法。
【請求項１８】上記フィルムの下には弾性膜が配置さ
れていることを特徴とする請求項１１に記載のプローブ
カードの製造方法。
【請求項１９】製品チップにプローブ検査を行うため
のプローブ装置であって、製品チップに電圧を印加する電源及び製品チップからの
出力を取り込む入力部を有するテストヘッドと、このテストヘッドに接続されたプローブカードと、製品チップを有する半導体ウエハを保持するステージ
と、を具備し、上記プローブカードは、半導体基板に形成され、製品チ
ップの電極とミラー位置に配置された突起部を有するニ
ードル用チップと、このニードル用チップ上に配置され
たプローブカード基板と、ニードル用チップ下に配置さ
れ、プローブカード基板にニードル用チップを実装する
ための第１のフィルムと、第１のフィルムの下に配置さ
れた第２のフィルムと、を備え、第１のフィルムは、突
起部が挿入されたホールと、突起部とプローブカード基
板とが電気的に接続された配線パターンと、を有するも
のであり、第２のフィルムは、突起部が挿入されたホー
ルと、接地電位に接続される導電膜と、を有することを
特徴とするプローブ装置。
【請求項２０】製品チップにプローブ検査を行うため
のプローブ装置であって、製品チップに電圧を印加する電源及び製品チップからの
出力を取り込む入力部を有するテストヘッドと、このテストヘッドに接続されたプローブカードと、製品チップを有する半導体ウエハを保持するステージ
と、を具備し、上記プローブカードは、半導体基板に形成され、製品チ
ップの電極とミラー位置に配置された突起部を有するニ
ードル用チップと、このニードル用チップ上に配置され
たプローブカード基板と、ニードル用チップ下に配置さ
れ、プローブカード基板にニードル用チップを実装する
ためのフィルムと、このフィルムに形成され、上記突起
部が挿入されたホールと、フィルムの一方の面に形成さ
れ、突起部とプローブカード基板とが電気的に接続され
た配線パターンと、フィルムの他方の面に形成され、接
地電位に接続される導電膜と、を有することを特徴とす
るプローブ装置。
【請求項２１】上記突起部がバンプであることを特徴
とする請求項１９又は２０に記載のプローブ装置。
【請求項２２】上記ニードル用チップは、上記半導体
基板に形成され、上記突起部に電気的に接続された接合
用パッドをさらに含み、この接合用パッドが上記配線パ
ターンに電気的に接続されていることを特徴とする請求
項１９に記載のプローブ装置。
【請求項２３】上記第１のフィルムは、上記配線パタ
ーンに電気的に接続された接合ステージをさらに含み、
この接合ステージと上記接合用パッドとをＡＣＦによっ
て電気的に接続していることを特徴とする請求項２２に
記載のプローブ装置。
【請求項２４】上記半導体基板は、導電体であって、
プローブ検査の際に所定の電位に固定されるものである
ことを特徴とする請求項１９〜２３のうちいずれか１項
記載のプローブ装置。
【請求項２５】上記ニードル用チップにアンプが作り
込まれていることを特徴とする請求項１９〜２３のうち
いずれか１項記載のプローブカード。
【請求項２６】上記第２のフィルムの下には弾性膜が
配置されていることを特徴とする請求項１９、２２、２
３のうちいずれか１項記載のプローブ装置。
【請求項２７】上記フィルムの下には弾性膜が配置さ
れていることを特徴とする請求項２０に記載のプローブ
装置。
【請求項２８】請求項１９〜２７のうちのいずれか１
項に記載のプローブ装置を用いてプローブ検査を行う方
法であって、ステージに半導体ウエハを保持し、製品チップとプロー
ブカードのニードル用チップを位置合わせし、製品チッ
プの電極にニードル用チップの突起部を接触させ、導電
膜に接地電位を印加し、テストヘッドから製品チップに
電圧を印加し、製品チップからの出力をテストヘッドに
取り込むことにより、プローブ検査を行うことを特徴と
するプローブ装置を用いた検査方法。