JP2004020209A

JP2004020209A - プローブカード

Info

Publication number: JP2004020209A
Application number: JP2002171330A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Deguchi; 出口　善宣
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】種々の温度条件のウエハテストにおいてもプローブカード基板の反りが起こりにくく、安定してＬＳＩのパッドとプローブ針とを接触させることができるプローブカードを得る。
【解決手段】プローブカード基板１０の一方の主面にプローブ針７および、プローブ針固定用リング１１を備え、プローブカード基板１０のプローブ針７と反対の主面にプローブ針固定用リング１１と実質的に同じ線膨張率を持つ材料からなる反り抑制板２１を備えたプローブカード。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハに形成された半導体集積回路（以下ＬＳＩと称する）の試験（以下ウエハテストと称する）に用いるプローブカードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩの製造工程においては、ウエハプロセス終了後、半導体ウエハに形成されたＬＳＩが正常に動作するかどうかを調べるため、ウエハテストを実施する。図６は従来のプローブカードを用いたウエハテスト方法を示す概略説明図で、従来のウエハテスト方法を本図により説明する。
【０００３】
図６において、１はウエハテストに必要な電気信号をＬＳＩ２に入力するとともに、ＬＳＩ２から出力される電気信号が正常がどうかを判定するための装置であるＬＳＩテスタ（図示せず）の電気信号入出力部であるテストヘッド、３は半導体ウエハ４に形成されたＬＳＩ２に設けられたパッド５に接触してテストヘッド１とＬＳＩ２との電気的接続を行うためのプローブカード、６はプローブカード３に設けられたプローブ針７とパッド５との位置合わせを行うための装置であるプローバ装置（図示せず）の、半導体ウエハ４を載置し、半導体ウエハ４を水平および垂直方向に移動させるための機構であるウエハステージ、８は被テスト状態にある半導体ウエハ４を所定の温度に加熱するためのウエハステージ加熱装置、９は被テスト状態にある半導体ウエハ４を所定の温度に冷却するためのウエハステージ冷却装置である。
【０００４】
図７は、従来のプローブカード３を詳細に説明するための断面図で、７はパッド５に接触するため一端が図中下向きに曲げられたプローブ針、１０はガラスエポキシ樹脂等からなるプローブカード基板、１１はそのプローブカード基板１０の一主面に接して取り付けられたプローブ針７を配列して固定するためのシリコン等の材料からなるプローブ針固定用リング、１２はプローブカード基板１０の反対の一主面に接して取り付けられたプローブ針７がパッド５と接触する時に受ける応力等によるプローブカード基板１０の変形・破損を防止するための金属等で作られた補強板である。なお、プローブ針７の図中下向きに曲げられた端のもう一方の端はプローブカード基板１０のランド１３に半田等１４で接続され、プローブ針７の中腹部は耐熱性の樹脂１５でプローブ針固定用リング１１に取り付けられている。また、補強板１２はねじ１６によりプローブカード基板１０に取り付けられている。
【０００５】
次に動作について説明する。まず、半導体ウエハ４を載置したウエハステージ６を水平および垂直方向に移動させ、パッド５とプローブ針７とを接触させる。次に、テストヘッド１からウエハテストに必要な電気信号を出力させる。その電気信号は、パフォーマンスボード１７、ポゴピンリング１８に設けられたポゴピン１９、プローブカード３を順次経由し、パッド５に入力する。ＬＳＩ２は、入力した電気信号に基づいた動作を行い、その結果の電気信号をパッド５から出力する。その電気信号は、入力時と反対の経路でテストヘッド１に伝送され、ＬＳＩテスタは、その電気信号に基づき、ＬＳＩ２が良品であるか、不良品であるかを判定する。
【０００６】
なお、ウエハテストを高温、または低温で実施する必要がある場合は、ウエハステージ６に設けられたウエハ加熱装置８、またはウエハ冷却装置９で半導体ウエハ４を加熱、または冷却し、半導体ウエハ４を所定の温度に設定する。温度設定後の手順は前記のとおりである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
現在、上記ウエハテストはＬＳＩ２の信頼性を高める目的で８０℃以上の高温や、０℃以下の低温で実施することが求められているが、従来のプローブカード３は、プローブカード基板１０とプローブ針固定用リング１１の材料の線膨張率が異なっていたため、ウエハテスト時の熱負荷によりプローブカード基板１０が反り、プローブ針７とＬＳＩ２のパッド５とを安定して接触させることができないという問題があった。さらにＬＳＩ２の多機能化の進展により、プローブ針７の本数、プローブカード基板１０上のプローブ針配置面積は増加傾向にあり、前記問題はより顕著になってきている。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、いかなる温度条件のもとでも反りが起こりにくく、ウエハテスト時、安定してＬＳＩのパッドとプローブ針との接触がとれるプローブカードを得ることを目的とする。
【０００９】
【問題を解決するための手段】
第一の発明に係るプローブカードは、プローブカード基板と、前記プローブカード基板の一主面に接するプローブ針固定用リングと、前記プローブ針固定用リングに固定されたプローブ針と、前記プローブカード基板の前記一主面と反対の一主面に接する前記プローブ針固定用リングと実質的に同じ線膨張率を持つ材料からなる反り抑制板を備えたものである。
【００１０】
また、第二の発明に係るプローブカードは、第一の発明において、反り抑制板のプローブカード基板と接する一主面と反対の一主面に、補強板を備えたものである。
【００１１】
さらに、第三の発明に係るプローブカードは、第二の発明において、反り抑制板の厚みを補強板の厚みより薄くしたものである。
【００１２】
また、第四の発明に係るプローブカードは、プローブカード基板と、前記プローブカード基板の一主面に接するプローブ針固定用リングと、前記プローブ針固定用リングに固定されたプローブ針を備え、前記プローブカード基板が前記プローブ針固定用リングと実質的に同じ線膨張率を持つ材料からなるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施形態１によるプローブカードを示す断面図、図３はその平面図、図４はその下面図である。図において、７は半導体ウエハ４に形成されたＬＳＩ２のパッド５に接触するため一端が図１中下向きに曲げられたプローブ針、１０はガラスエポキシ樹脂等からなるプローブカード基板、１１はそのプローブカード基板１０の一主面に取り付けられたプローブ針７を配列して固定するためのシリコン等からなるプローブ針固定用リングで、プローブ針７の図１中下向きに曲げられた端のもう一方の端はプローブカード基板１０のランド１３に半田等１４で接続され、プローブ針７の中腹部は耐熱性の樹脂１５でプローブ針固定用リング１１に取り付けられている。
【００１４】
２１はプローブカード基板１０のプローブ針７とは反対の一主面に接して取り付けられたプローブ針固定用リング１１と実質的に同じ線膨張率を持つ材料からなる反り抑制板、１２は反り抑制板２１のプローブカード基板１０とは反対の一主面に取り付けられたプローブ針７がパッド５と接触する時に受ける応力等によるプローブカード基板１０の変形・破損を防止するための金属等で作られた補強板である。なお、反り抑制板２１、補強板１２は、ねじ１６によりプローブカード基板１０に取り付けられている。また、この反り抑制板２１の製造方法についてであるが、例えば、プローブ針固定用リング１１がシリコン製であれば、反り抑制板２１もシリコン板を使用するのが最善で、このシリコン製反り抑制板２１は、既設部品であるシリコン製プローブ針固定用リング１１を加工するのと同様の機械加工により製造できる。すなわち、反り抑制板２１の形状は単純な板状で良いため、反り抑制板は、シリコン以外についても既設部品であるプローブ針固定用リング１１の加工技術を使うことにより容易に製造できる。
【００１５】
次に本プローブカードを用いたウエハテスト方法を説明する。図２はこの実施の形態１におけるプローブカードを用いたウエハテスト方法を示す概略説明図で、１はウエハテストに必要な電気信号をＬＳＩ２に入力するとともに、ＬＳＩ２から出力される電気信号が正常がどうかを判定するための装置であるＬＳＩテスタ（図示せず）の電気信号入出力部であるテストヘッド、３はパッド５に接触してテストヘッド１とＬＳＩ２との電気的接続を行うためのプローブカード、６はプローブカード３に設けられたプローブ針７とパッド５との位置合わせを行うための装置であるプローバ装置（図示せず）の半導体ウエハ４を載置し、半導体ウエハ４を水平および垂直方向にに移動させるための機構であるウエハステージ、８は被テスト状態にある半導体ウエハ４を所定の温度に加熱するためのウエハステージ加熱装置、９は被テスト状態にある半導体ウエハ４を所定の温度に冷却するためのウエハステージ冷却装置である。
【００１６】
次に動作について説明する。まず、半導体ウエハ４を載置したウエハステージ６を水平および垂直方向に移動させ、パッド５とプローブ針７とを接触させる。次に、テストヘッド１からウエハテストに必要な電気信号を出力させる。その電気信号は、パフォーマンスボード１７、ポゴピンリング１８に設けられたポゴピン１９、プローブカード３を順次経由し、パッド５に入力する。ＬＳＩ２は、入力した電気信号に基づいた動作を行い、その結果の電気信号をパッド５から出力する。その電気信号は、入力時と反対の経路でテストヘッド１に伝送され、ＬＳＩテスタは、その電気信号に基づき、ＬＳＩ２が良品であるか、不良品であるかを判定する。
【００１７】
なお、ウエハテストを高温、または低温で実施する必要がある場合は、ウエハステージ６に設けられたウエハ加熱装置８、またはウエハ冷却装置９で半導体ウエハ４を加熱、または冷却し、半導体ウエハ４を所定の温度に設定する。温度設定後の手順は前記のとおりである。
【００１８】
このウエハ加熱装置８で半導体ウエハ４を加熱した場合、加熱装置の熱はプローブカード３にも伝わり、プローブカード３自身が熱せられ、反り等の熱変形が起ころうとする。しかし、本プローブカード基板１０は線膨張率の等しいプローブ針固定用リング１１、反り抑制板２１で挟まれているため図２中上下どちらにもほとんど反ることがない。このためプローブ針７とウエハステージ６との水平度が保たれるので、安定してプローブ針７とパッド５とを接触させることができる。以上高温のウエハテストについて説明したが、低温のウエハテストにおいても同様である。
【００１９】
なお、実施の形態１のプローブカード３において、反り抑制板２１は、熱膨張による反りを抑制するためのもので、プローブカード基板１０の応力等による変形は金属等からなる補強板１２が防止する。よって反り抑制板２１には物理的な強度が特に必要無いため、その厚みは補強板１２より薄くても構わない。反り抑制板２１を薄くすれば、その製作費用を低減することができる。
【００２０】
また、実施の形態１のプローブカード３には金属等からなる補強板１２が存在するが、この補強板１２はプローブ針７がパッド５に接触したときに受ける応力等によるプローブカード基板１０の変形・破損を防止するためのもので、熱による反りを防止するものではない。そのため、プローブ針７の本数が少ない等、プローブカード基板１０が受ける応力が小さい場合は、補強板１２は無くても構わない。
【００２１】
また、実施の形態１のプローブカード３には図１中上側からプローブ針を確認できるようにするための開口部を特に設けていないが、前記目的の開口部を各構成部材に設けても構わない。
【００２２】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施形態２によるプローブカードを示す断面図であり、図において、７は半導体ウエハ４に形成されたＬＳＩ２のパッド５に接触するため一端が図中下向きに曲げられたプローブ針、１０ａはプローブカード固定リング１１と実質的に同じ線膨張率を持つ材料からなるプローブカード基板、１１はそのプローブカード基板の一主面に接して取り付けられたプローブ針７を配列して固定するためのプローブ針固定用リングで、プローブ針７の図中下向きに曲げられた端のもう一方の端はプローブカード基板１０ａのランド１３に半田等１４で接続され、プローブ針７の中腹部は耐熱性の樹脂１５でプローブ針固定用リング１１に取り付けられている。なお、プローブカード基板１０ａにはプローブ針を取り付けるためのランド１３、プローブカード基板１０ａ内の電気信号の経路であるスルーホール３１、金属配線３２、プローブカード基板１０ａとポゴピン１９との電気的接続を行うためのランド１３ａが必要になるが、これらは基板材質に応じた切削、エッチング、スルーホールへの導体埋め込み、スパッタリング、メッキ等の既存の加工技術で作りこむことが可能である。
【００２３】
１２はプローブカード基板１０ａのプローブ針７とは反対の一主面に取り付けられた、プローブ針７がパッド５と接触する時に受ける応力等によるプローブカード基板１０ａの変形・破損を防止するための金属等で作られた補強板である。なお、補強板１２はねじ１６によりプローブカード基板１０ａに取り付けられている。
【００２４】
実施の形態２のプローブカード３は、プローブ針固定用リング１１とプローブカード基板１０ａが実質的に同じ線膨張率の材料でできているため反りが起こりにくい。よってウエハテスト時、プローブ針７とパッド５とを安定して接触させることができる。
【００２５】
なお、実施の形態２についても実施の形態１と同じ理由で、補強板１２を省略することができる。また、図中上側からプローブ針を確認するための開口部を各構成部材に設けても構わない。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、第一の発明に係るプローブカードは、プローブカード基板と、前記プローブカード基板の一主面に接するプローブ針固定用リングと、前記プローブ針固定用リングに固定されたプローブ針と、前記プローブカード基板の前記一主面と反対の一主面に接する前記プローブ針固定用リングと実質的に同じ線膨張率を持つ材料からなる反り抑制板を備えたものであるあるため、線膨張率の違いによるプローブカード基板の反りが起こりにくく、安定してウエハテストを実施できる。
【００２７】
また、第二の発明に係るプローブカードは、第一の発明において、反り抑制板のプローブカード基板と接する一主面と反対の一主面に、補強板を備えたものであるため、線膨張率の違いによるプローブカード基板の反りが起こりにくく、安定してウエハテストを実施できる。
【００２８】
また、第三の発明に係るプローブカードは、第二の発明において、反り抑制板の厚みを補強板の厚みより薄くしたものであるため、プローブカードの製作費用を低減できる。
【００２９】
また、第四の発明に係るプローブカードは、プローブカード基板と、前記プローブカード基板の一主面に接するプローブ針固定用リングと、前記プローブ針固定用リングに固定されたプローブ針を備え、前記プローブカード基板が前記プローブ針固定用リングと実質的に同じ線膨張率を持つ材料からなるものであるため、線膨張率の違いによるプローブカード基板の反りが起こりにくく、安定してウエハテストを実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるプローブカードを示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるプローブカードを使用したウエハテスト方法を示す概略説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるプローブカードを示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるプローブカードを示す下面図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるプローブカードを示す断面図である。
【図６】従来のプローブカードを使用したウエハテスト方法を示す概略説明図である。
【図７】従来のプローブカードを示す断面図である。
【符号の説明】
２　　　　　半導体集積回路
３　　　　　プローブカード
４　　　　　半導体ウエハ
７　　　　　プローブ針
１０、１０ａ　プローブカード基板
１１　　　　　プローブ針固定用リング
１２　　　　　補強板
２１　　　　　反り抑制板

Claims

半導体ウエハに形成された半導体集積回路の試験に用いられるプローブカードであって、プローブカード基板と、前記プローブカード基板の一主面に接するプローブ針固定用リングと、前記プローブ針固定用リングに固定されたプローブ針と、前記プローブカード基板の前記一主面と反対の一主面に接する前記プローブ針固定用リングと実質的に同じ線膨張率を持つ材料からなる反り抑制板を備えたことを特徴とするプローブカード。
反り抑制板のプローブカード基板と接する一主面と反対の一主面に、補強板を備えたことを特徴とする請求項１記載のプローブカード。
反り抑制板の厚みを補強板の厚みより薄くしたことを特徴とする請求項２記載のプローブカード。
半導体ウエハに形成された半導体集積回路の試験に用いられるプローブカードであって、プローブカード基板と、前記プローブカード基板の一主面に接するプローブ針固定用リングと、前記プローブ針固定用リングに固定されたプローブ針を備え、前記プローブカード基板が前記プローブ針固定用リングと実質的に同じ線膨張率を持つ材料からなることを特徴とするプローブカード。