JP2004150874A

JP2004150874A - プローブ

Info

Publication number: JP2004150874A
Application number: JP2002314254A
Authority: JP
Inventors: Chikaomi Mori; 親臣森; Tetsuji Ueno; 哲司上野; Shigekazu Tanaka; 茂和田中; Katsuhiko Sato; 勝彦佐藤; Masanari Nakajima; 雅成中島
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: JP4014040B2

Abstract

【課題】半導体デバイスの電極パッドに接触するプローブにおいて、異物が付着しにくくなって導通不良を抑制し電気的接触を良化させた、検査周波数帯域を向上させた高性能なプローブを提供することを目的とする。
【解決手段】少なくとも接触部５は、先端層９と支持層１０からなる２層の積層体で、先端層９は、電気的特性の優れた導電性材料から形成し、支持層１０は、絶縁材料などで形成する。支持層１０の先端層９とは反対側の表面に接地電位と同電位とした金属層１１を設ける。接触部５の先端部分は、支持層の先端１２より先端層９をはみ出させた位置まで延長して一定厚みｔで形成した小径の先端部１３を有する。先端部１３の少なくとも片辺を丸みを帯びた曲形形状の曲辺１４のように構成する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＬＳＩチップなどの半導体デバイスの電気的諸特性を測定するプローブカードのプローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩチップなどの半導体デバイスの電気的諸特性を測定するプローブカードのプローブは、半導体デバイスの電極パッドに押圧接触（オーバードライブ）させられる。
【０００３】
従来、プローブは、導電性の一定長さの円形断面をした金属線の先端を機械研磨や電解研磨によって、四角錐や円錐状のシャープな形状に尖らせることで形成されている。
【０００４】
図６は、従来のプローブの斜視構造を示す概念図である。プローブ５１は、直径が０．１〜０．５ｍｍ程度のタングステン線を所定の長さに切断し、機械研磨や電解研磨によって、接触部５２の先端部５３をシャープに尖らせて形成している。
【０００５】
図７は、従来のプローブの先端の正面と側面断面構造を示す概念図である。その接触部の先端部は、図７（ａ）の四角錐形状や、図７（ｂ）の円錐形状のようなほぼシャープな形状をしている。このような形状をした接触部５２は、電極パッドに何度も押圧され摩耗して行くと、その先端部５３の形状はつぶれて形状変化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術によるプローブは、半導体デバイスの電極パッドに接触する場合、シャープな四角錐や円錐状の形状をした先端部を持つ接触部が、電極パッド表面に対してオーバードライブして、一度前へ押して後、引くことによって接触するようにしている。このため、プローブの先端には、電極パッドが削りとられたアルミニウムＡｌなどの粉などの異物が付着する。この異物により、プローブと電極パッドとの間の導通不良が生じ、電気的接触が悪化するので、正確な特性の測定が不可能になる。
【０００７】
また、従来、プローブには金属線そのままが使用されるので、検査における周波数帯域特性も狭いという問題があった。
【０００８】
本発明は、半導体デバイスの電極パッドに接触するプローブにおいて、異物が付着しにくくなって導通不良を抑制し電気的接触を良化させた、検査周波数帯域を向上させた、高品質なプローブを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、本発明のプローブは、その解決手段として、測定対象物の電極パッドに接触するプローブで、プローブは、基板に接続される接続端子部と、電極パッドに先端で接触する接触部とを有し、少なくとも前記接触部が、先端層と支持層の少なくとも２層からなる積層体を含むように構成するものである。
【００１０】
また、具体的には、接触部は、先端層が支持層の少なくとも一部に堆積されるように構成するものである。
【００１１】
また、更に具体的には、接触部は、支持層の先端より先端層をはみ出させた形で形成した先端部を有するように構成するものである。
【００１２】
また、更に具体的には、接触部は、一定の厚みを有しているように構成するものである。
【００１３】
また、更に具体的には、接触部は、前記先端部の形状が、前記先端部の両辺が直線状である台形形状、あるいは少なくとも片辺が曲形形状であるように構成するものである。
【００１４】
また、具体的には、先端層は、電気的特性に優れた導電性材料から形成され、支持層は、絶縁材料から形成され、支持層の表面には金属層を設けるように構成するものである。
【００１５】
また、更に具体的には、先端層は、電気的特性に優れた導電性材料から形成され、支持層は、弾性を有する金属材料から形成されるように構成するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態であるプローブを含むプローブカードの一部の断面構造を示す概念図である。プローブ１は、触針部２と、その一端に半導体デバイスチップなどの測定対象物３のアルミニウムＡｌ電極パッド４に先端で接触する接触部５と、他端に基板６の接続用電極７に接続される接続端子部８とを有する。
【００１８】
図２は、本発明の実施形態のプローブの先端の一部を拡大した上面と側面断面構造を示す概念図である。図２において、プローブの略全体、あるいは少なくとも接触部５は、先端層９と支持層１０とからなる２層の積層体であるように形成し、あるいは、先端層９と支持層１０の少なくとも２層からなる積層体を含むように形成している。先端層９は、電気的特性の優れた導電性材料、例えばニッケルＮｉやパラジウムＰｄなどから形成する。支持層１０は、絶縁材料、例えばポリイミド樹脂などで形成しており弾性を有する。図２では、先端層９と支持層１０と、更に、絶縁材料から形成した支持層１０の先端層９とは反対側の表面に金メッキ層などの金属層１１を形成して３層の積層体としていて、金属層１１を接地電位と同電位とする。
【００１９】
図２に示すように、接触部５の先端部分には、支持層１０からオフセットの形で、支持層の先端１２より先端層９をはみ出させた位置まで延長して形成した一定厚みｔの小径の先端部１３を設ける。そして、接触部５の一定厚みの先端部１３の少なくとも片辺を、丸みを帯びた曲形形状の曲辺１４のように形成する。好ましくは、電極パッドにプローブ１の先端をオーバードライブで押し付けて後、引いて来る方向にある接触部５の先端部１３の片辺を曲形形状に形成する方が望ましい。電極パッドに対してプローブ１を最初前へ押したときに、電極パッドのアルミニウムＡｌ表面を引っ掻くように、先端部１３の他辺は直線形状であっても良い。
【００２０】
図３は、本発明の実施形態の他の例であるプローブ先端の一部を拡大した上面と側面断面構造を示す概念図である。少なくとも接触部５を、先端層９と支持層１０とからなる２層の積層体として形成している。また、接触部５の一定厚みの先端部１３の両側の辺を直線形状の直辺２０のように、先端部を台形形状に形成する。接触部の先端部分に、支持層の先端よりはみ出した形で形成した先端部の両側に直辺を持つ台形形状の先端部を有することにより、接触部が小径の形状の先端部を持つことになり、電極パッドの削りクズなどの異物が付着しにくくなり、導通不良を抑制できる。また、図３で、少なくとも接触部５を先端層９と支持層１０からなる２層の積層体としているが、接触部５を、先端層９を少なくとも支持層１０の一部に堆積あるいは積層し、先端層と支持層の一部が互いに重なり合い重畳されるように形成してもよい。
【００２１】
図４は、本実施形態の他の実施例のプローブの先端の一部を拡大した側面断面構造を示す概念図である。図２と同じ構成のものは同じ参照番号を付与している。図４（ａ）において、接触部５は先端層９を二層とし支持層１０を一層挟んだ３層の積層体である。図４（ｂ）において、先端層９一層を支持層１０二層で挟み込んだ３層の積層体であり、さらに支持層１０の先端層９とは反対側の両表面には金属層１１が形成され接地される。この他、支持層、先端層を組み合わせたさらに多層からなる積層体でも同様に実施可能である。図４においても、支持層の先端より先端層を延長させて形成した先端部により接触部５を構成するのは、図２、図３の実施例と同じである。
【００２２】
図５は、本発明の実施形態のプローブ先端の正面と側面構造を示す概念図である。図２で、接触部５の先端部分は、支持層１０の先端１２より先端層９をはみ出させた位置まで延長して先端部１３を一定厚みｔで形成し、さらに少なくともその片辺を、丸みを帯びた曲形形状に形成している。従って、図２に示すプローブの接触部の上面と側面構造は図５に示すようになり、検査する度に、接触部５が電極パッドに接触し摩耗しても先端部１３は常に一定の厚みｔの一定幅を有した形状を保つので、プローブ先端をＣＣＤカメラで繰り返し認識する際も誤認識する事が少なく、プローブ１の接触部５の先端部１３の位置決めは容易になる。
【００２３】
また、図１において、基板６の接続用電極７の上面部１６に印刷法、ディスペンサー等で半田ペーストを塗布し、半田接合をおこない、プローブ１を電気的物理的に基板６に接続固定する。
【００２４】
次に、プローブ１は以下のように製造する。犠牲基板の第１の表面にスピコーターなどでレジストを塗布し、第１のレジスト層を形成する。次に、第１のレジスト層の表面に、先端層９となるパターンをパターンニングされた第１のマスクを配置しステッパー等で露光する。次に、現像液に付け、第１のレジスト層の露光された部分のみレジストを除去し第１の空隙を形成する。次に、電解メッキにより、第１の空隙に、電気的特性の優れた材料を積層しプローブの先端層９を形成する。第１のレジスト層および先端層９の表面上にレジストを塗布し、第２のレジスト層を形成する。第２のレジスト層表面に、支持層１０となるパターンをパターンニングされた第２のマスクを配置し露光する。次に、現像液に付け、第２のレジスト層の露光された部分のみレジストを除去し第２の空隙を形成する。次に、電解メッキにより、第２の空隙に、弾性のある材料を積層しプローブの支持層１０を形成する。第１および第２のレジスト層を露光し、エッチングで完全に除去し、犠牲基板からプローブ１を取り出す。そしてプローブ全面に金メッキ処理を施し、プローブ１を製造する。
【００２５】
上記で、プローブ略全体、あるいは少なくとも接触部を、先端層と支持層とからなる少なくとも２層の積層体で形成し、更に、接触部の先端部分に、支持層の先端よりはみ出した形で形成した先端層の先端部を有することにより、また、先端部の両側に直辺を有し、先端部の形状を台形形状とすることにより、接触部が小径の形状の先端部を持つことになり、電極パッドの削りクズなどの異物が付着しにくくなり、導通不良を抑制できる。
【００２６】
また、接触部を、その先端部の少なくとも片辺を曲形形状にしたことにより、電極パッドにプローブ先端を押し付けて後、引いて来たときに、電極パッドの削りクズなどの異物が更に付着しにくくなり、導通不良を更に抑制でき電気的接触を更に良化し安定させることが可能になる。
【００２７】
また、接触部の先端部分に、支持層の先端よりはみ出した形で形成した先端部の両側に直線状の直辺を持つ台形形状の先端部を有することにより、接触部が小径の形状の先端部を持つことになり、電極パッドの削りクズなどの異物が付着しにくくなり、導通不良を抑制できる。
【００２８】
また、上記で、接触部を、先端層を支持層の先端より延長して一定の厚み幅を有して形成しているので、接触部が検査の度に接触を繰り返し摩耗しても、先端部は一定の幅形状を維持し、その形状を容易に認識することができスムーズに検査の操作を進めることができる。更にプローブ痕の形状は、接触部が接触を繰り返しても一定形状になる。
【００２９】
また、先端層を、電気的特性の優れた導電性材料から形成し、支持層を、絶縁材料から形成して、支持層の先端層とは反対表面に接地電位と同電位にした金属層を形成したことにより、マイクロストリップライン構造になり、プローブの検査周波数帯域を拡大でき高周波数の信号を扱うことが可能になる。
【００３０】
なお、以上の説明では、先端層を、電気的特性の優れた導電性材料から形成し、支持層を、絶縁材料から形成する構成で説明したが、先端層を、電気的特性の優れた導電性材料から形成し、支持層をバネ性のある弾性を有する金属材料で形成しても同様に実施可能である。
【００３１】
また、上記で、支持層の表面に形成する金属層を金メッキ層とするとしたが、プローブ全面に金メッキ処理が施されていても同様に実施可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プローブの少なくとも接触部を、先端層と支持層とからなる少なくとも２層の積層体とし、更に、接触部の先端部分に、支持層の先端よりはみ出した先端層の先端部を有することにより、また、先端部の両側に直線状の直辺を有し、先端部が台形形状となることにより、接触部は小径の形状の先端部となり、電極パッドの削りクズなどの異物が付着しにくくなり、導通不良を抑制できる。
【００３３】
また、接触部を、その先端部の少なくとも片辺を曲形形状にしたことにより、電極パッドにプローブ先端をオーバードライブで押し付けて後、引いて来たときに、削りクズなどの異物が更に付着しにくくなり、導通不良を更に抑制でき電気的接触を更に良化し安定させることが可能になる。
【００３４】
また、接触部を、先端層を支持層の先端より延長して一定の厚み幅を有して形成しているので、接触部が検査の度に接触を繰り返し摩耗しても、先端部は一定の幅形状を維持し、その形状を容易に認識することができスムーズに検査の操作を進めることができる。
【００３５】
また、先端層を、電気的特性の優れた導電性材料から形成し、支持層を、絶縁材料から形成して、支持層の先端層とは反対表面に接地電位と同電位にした金属層を形成したことにより、マイクロストリップライン構造になり、プローブの検査周波数帯域を拡大でき高周波数の信号を扱う事が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるプローブを含むプローブカードの一部の断面構造を示す概念図
【図２】本発明の実施形態のプローブの先端の一部を拡大した上面と側面断面構造を示す概念図
【図３】本実施形態の他の実施例のプローブの先端の一部を拡大した上面と側面断面構造を示す概念図
【図４】本実施形態の他の実施例のプローブの先端の一部を拡大した側面断面構造を示す概念図
【図５】本発明の実施形態のプローブの先端の正面と側面構造を示す概念図
【図６】従来のプローブの斜視構造を示す概念図
【図７】従来のプローブの先端の正面と側面断面構造を示す概念図
【符号の説明】
１プローブ
２触針部
３測定対象物
４電極パッド
５接触部
６基板
７接続用電極
８接続端子部
９先端層
１０支持層
１１金属層
１２支持層の先端
１３先端部
１４曲辺
１５底面部
１６上面部
２０直辺

Claims

測定対象物の電極パッドに接触するプローブで、前記プローブは、基板に接続される接続端子部と、前記電極パッドに先端で接触する接触部とを有し、少なくとも前記接触部が、先端層と支持層の少なくとも２層からなる積層体を含むように構成したプローブ。
前記接触部は、前記先端層が前記支持層の少なくとも一部に堆積されるように構成した請求項１に記載のプローブ。
前記接触部は、前記支持層の先端より前記先端層をはみ出させた形で形成した先端部を有するように構成した請求項１から２のいずれかに記載のプローブ。
前記接触部は、前記先端層が一定の厚みを有しているように構成した請求項１から３のいずれか一項に記載のプローブ。
前記接触部は、前記先端部の形状が、前記先端部の両辺が直線状である台形形状、あるいは少なくとも片辺が曲形形状であるように構成した請求項１から４のいずれか一項に記載のプローブ。
前記先端層は、電気的特性に優れた導電性材料から形成され、前記支持層は、絶縁材料から形成され、前記支持層の表面には金属層を設けるように構成した請求項１から５のいずれか一項に記載のプローブ。
前記先端層は、電気的特性に優れた導電性材料から形成され、前記支持層は、弾性を有する金属材料から形成されるように構成した請求項１から５のいずれか一項に記載のプローブ。