JP2007530931A - 検査ヘッド及びコンタクトプローブの形成方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、複数の半導体集積電子装置を検査するのに有効な検査ヘッド用コンタクトプローブ(40)を提供する。このコンタクトプローブ(40)は、所定の輪郭の横断面を有するとともに、少なくとも一端に対応して接触先端部(P)が設けられている棒状のプローブ本体(41)を備えている。本発明によれば、接触先端部(P)を、プローブ本体の横断面の輪郭内に位置させている。本発明はまた、偏心した接触先端部(P)を有する複数のコンタクトプローブ(40)を備えたバーティカルプローブを有する検査ヘッドと、偏心した接触先端部(P)を有するコンタクトプローブを形成する方法とをも提供する。
Description
本発明は、いわゆるコンタクトパッドを複数個備えた半導体集積電子装置を複数個検査するのに有効な検査ヘッド用コンタクトプローブに関する。
より詳しくは、本発明は、半導体集積電子装置を複数個検査するのに有効な検査ヘッド用コンタクトプローブであって、このコンタクトプローブは、横断面が所定の輪郭を有し、少なくとも一端に対応して偏心した接触先端部が設けられている棒状のプローブ本体を有している。
本発明はまた、少なくとも第1および第2のプレート状のホルダを備えた種類のバーティカルプローブを有する検査ヘッドであって、これらのホルダはそれぞれ、検査すべき集積電子装置の対応するコンタクトパッドと機械的および電気的に接触させるのに有効な少なくとも1つのコンタクトプローブを収容する少なくとも1つの案内孔を有しており、前記コンタクトプローブが、所定の輪郭の横断面を有する棒状のプローブ本体を備え、このプローブ本体の少なくとも一端に対応して偏心した接触先端部が設けられている当該検査ヘッドに関するものである。
また、本発明は、所定の輪郭の横断面を有する少なくとも1つの棒状のプローブ本体を有する種類のコンタクトプローブであって、前記プローブ本体の少なくとも一方の先端部分に対応して偏心した接触先端部が設けられている当該コンタクトプローブを形成する方法に関する。
本発明は特に、半導体集積電子装置を検査するためのバーティカルプローブを有する検査ヘッドに関するものであり、以下の説明は例示の便宜上この適用分野に関するものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
周知の通り、検査ヘッドは元来、半導体集積電子装置の複数のコンタクトパッドを、検査を行う検査機械の対応するチャネルに電気的に相互接続するのに効果的な装置である。
集積電子装置に実施する検査は、製造工程中においてすでに欠陥のある装置を検出し、分離するのに効果的である。すなわち検査ヘッドは通常、半導体集積電気装置もしくはシリコンウェア上に集積化された装置を切断してチップを収容するパッケージ内に組み込む前に、これを電気的に検査するのに用いられる。
検査装置と検査される集積電子装置のコンタクトパッドとの間の接続は、複数のコンタクト素子もしくはプローブを用いることにより達成される。
特に、これらのコンタクトプローブは通常、電気的および機械的特性が良好な特殊な合金のワイヤから形成されている。
またプローブとコンタクトパッドとの間の良好な接続は、各コンタクトプローブをそれぞれのコンタクトパッド上に押圧することによっても達成される。
バーティカルプローブを有する検査ヘッドは、空隙や複数のコンタクトプローブを確保するために互いに特定の距離だけ離して配置された少なくとも一対のダイもしくはプレート状の平行ホルダを備えている。
ここで考慮している技術分野および以下の説明においてダイと称する各プレート状ホルダには、それぞれ複数の貫通案内孔が設けられ、一方のダイにおける各案内孔は他方のダイの案内孔に対応しており、これらの案内孔内にはそれぞれコンタクトプローブが摺動的に係合されて案内されている。特に、可動コンタクトプローブは、2つのダイ間の空隙内で弾性的に曲げられる。
この種類の検査ヘッドは、一般に“バーティカルプローブ”と称されている。
図1に線図的に示されているように、既知の種類の検査ヘッド1は少なくとも上部ダイ2および下部ダイ3を有し、これらダイにはそれぞれ、上部貫通案内孔4および下部貫通案内孔5があけられており、これらの貫通案内孔には少なくとも1つのコンタクトプローブ6が摺動的に係合している。
コンタクトプローブ6は、接触端部すなわち先端部7を有している。特に、この接触先端部7は、検査すべき集積電子装置のコンタクトパッド8と機械的に接触し、同時に検査ヘッドが終端素子となっている検査装置(図示せず)と前記集積電子装置との間で電気的に接触している。
上部ダイ2および下部ダイ3は互いに適切に離間して空隙9を形成し、この空隙9が、検査ヘッドの通常の動作中、すなわちこの検査ヘッドが検査すべき集積電子装置と接触している際に、コンタクトプローブ6を変形させたり或いは傾斜させたりしうるようにする。さらに、上部貫通案内孔4および下部貫通案内孔5は、コンタクトプローブ6を案内するのに適切な寸法となっている。
図1は、全体として10で示してあるマイクロコンタクトストリップ又はスペーストランスと関連する、ルーズフィット式プローブを有する検査ヘッド1を線図的に示している。
この場合、コンタクトプローブ6は、スペーストランス10の複数のコンタクトパッド11に向けた他の接触先端部を有しており、コンタクトプローブとスペーストランス10との間の良好な電気接触は、スペーストランス10のコンタクトパッド11上にコンタクトプローブ6を押圧することにより、検査すべき集積電子装置との接触と同様にして達成される。
特定の技術分野における非常に切実な問題点は、検査すべき装置のコンタクトパッド8を互いに分離する距離が減少しているということであり、当該技術分野においてこの距離は“ピッチ”として知られている。
特に、チップの技術的発達および小型化には、検査すべき集積電子装置のピッチ、従って検査を行う検査ヘッドの隣接する2つのプローブ6間を常に減少させる必要がある。
最小ピッチは、幾何学的な構成およびプローブ6の寸法に依存し、以下の式で表すことができる。Pitchmin=E+2Amin+Wmin
なお、Amin=(F−E)/2である。
なお、Amin=(F−E)/2である。
上記の式において、従来技術による検査ヘッド1の一部の断面図を示した図2に示されているように、
Pitchminは、最小ピッチ、すなわち検査すべき集積電子装置の隣接する2つのコンタクトパッド8の中心間の最小距離であり、
Eは、プローブ6の横断面の軸線の長さである。
Pitchminは、最小ピッチ、すなわち検査すべき集積電子装置の隣接する2つのコンタクトパッド8の中心間の最小距離であり、
Eは、プローブ6の横断面の軸線の長さである。
又、Wminは、案内孔4および5と次の案内孔との間の壁厚の最小値であり、例えば、検査ヘッド1の構造のある機械的な強度を保証するものであり、
Fは、案内孔4の横断面の軸線の長さである。
Fは、案内孔4の横断面の軸線の長さである。
現在のバーティカル技術においては、通常横断面が円形のプローブが使用されており、プローブ6の寸法、特にその横断面の軸線の長さE(プローブの横断面が円形である場合にはその最小直径に対応する)を短くすることによってピッチの値を減少させており、前述の関係式における他の因子は、検査ヘッドの実現を技術的に制限することにより実際上固定されている。
この解決策は、接点の小型化を保った状態でプローブによって実行される接触強度を保証しうるようにするために断面積を充分大きくしたプローブを用いる必要がある場合を満足しない。
さらに、大部分の集積装置は、検査すべき装置の4辺全てにコンタクトパッドを有している。この場合、装置の角度に対応したプローブの配置を考慮し、プローブ同士が接触して実施される検査の結果を無効にするのを回避するようにする必要がある。
図3に線図的に示すように、プローブ本体から横方向に突出した剛性アームを備えた検査ヘッド用コンタクトプローブを実現することは、本願の出願人により2001年3月19日に出願されたイタリア国特許出願MI2001A000567、およびこれに対応する2002年3月15日出願の欧州特許出願第1,243,931号明細書から既知である。
特に、図3に示されている検査ヘッド30は、コンタクトプローブ14を収容するのに有効な案内孔13Aおよび13Bをそれぞれ有する上部ダイ12Aおよび下部ダイ12Bを備えている。
コンタクトプローブ14は、線図的に示されている検査すべき集積電子装置7の複数のコンタクトパッド16上に当接させるための接触先端部15を有している。
図3に示されている検査ヘッド30は、他の端部18がマイクロコンタクトストリップもしくはスペーストランス19と接触しているルーズフィット式プローブを備えている。
剛性アーム20は、プローブ14に対して垂直方向もしくは適切な角度で傾斜した方向に延在しており、すなわちコンタクトプローブ14の軸線A−Aに対して垂直方向もしくは傾斜した軸線B−Bを有しており、検査すべき集積電子装置17のコンタクトパッド16に対するコンタクトプローブ14の接触先端部15において終端している。
このようにすることにより、プローブ14の先端部15とパッド16との間の接触点は、コンタクトプローブ14自体の軸線A−Aから距離Zだけ離間し、従って接触先端部15の最小ピッチの値を減少させることができ、また接触中心Cが近接した、すなわちピッチが減少したコンタクトパッド16を有する集積電子装置の検査を行うことが可能となる。ここでZとは、軸線A−Aとプローブの接触中心Cを通る平行軸線との間の距離のことである。
従来技術による検査ヘッド30は、幾つかの観点では有利であるが、種々の欠点を有している。
種々の欠点のうちの第1の欠点は、剛性アーム20を実現するためには、プローブ本体21を変形させる必要があることである。それゆえコンタクトプローブを実現するための方法においては、同一の検査ヘッドに属するすべてのプローブの適合性(フィッティング)を保証するために、極めて正確で再現性のある変形工程を提供する必要がある。
この変形によれば、コンタクトプローブを実現するための方法に臨界的な工程を付加する以外に、プローブ自体の本体21に脆弱性の要素を導入する。
さらに、このようにして実現されたコンタクトプローブの全占有空間は、剛性アーム20によって導入される長手方向の寸法Dによって影響を受ける。
本発明の基礎をなす技術的課題は、構成が簡単で、プローブ自体の本体を変形処理する必要がなく、検査すべき集積電子装置との良好な電気接触を有効に達成でき、一方、検査ヘッドにおける隣接プローブ間の距離の最小値を低減させることができ、従って検査すべき集積電子装置のコンタクトパッドのピッチをも低減させることのできるコンタクトプローブを提供することにある。
本発明の基礎をなす解決策は、偏心する接触先端部がプローブ本体の横断面の輪郭内に位置するコンタクトプローブを提供することにある。
この解決策に基づいて、前述した種類のコンタクトプローブであって、請求項1の特徴部分により規定したコンタクトプローブを用いることにより、前述した技術的問題が解決される。
また、前述した種類の検査ヘッドであって、請求項7の特徴部分により規定した検査ヘッド、および前述した種類のコンタクトプローブの製造方法であって、請求項14の特徴部分により規定したコンタクトプローブの製造方法により、前述した技術的問題が解決される。
本発明によるコンタクトプローブ、検査ヘッドおよび方法の特徴および利点は、添付図面を参照した以下の実施例の説明により明らかになるであろう。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
図面、特に図4Aを参照するに、符号40は、本発明によるコンタクトプローブの全体を線図的に示している。
図4Bは、検査すべき装置のコンタクトバッド(図示せず)に有効に接触する接触先端部Pが対応して設けられた、プローブの1つの端部すなわち先端部分42の拡大図を示している。
従来技術を参照することからも明らかなように、コンタクトプローブ40は、軸線X−Xおよび所定の輪郭の横断面を有するほぼ棒状のプローブ本体41を備えている。このプローブ本体41には、少なくとも一端に対応して偏心した接触先端部Pが設けられている。
本発明によれば、有利なことに、プローブ40の接触先端部Pは、横断面の平面πに対するこの接触先端部Pの投影点P’を示す図4Bから明らかなように、プローブ本体41の横断面の輪郭の内側に位置している。
プローブ本体の横断面の“輪郭”とは、一般的に、プローブ本体の最大占有空間を規定する、この横断面のエンベロープを意味し、このエンベロープは、凸部があったり凸角がもうけられているなど構成が特殊な場合にはその横断面の幾何学的な全周とは一致するものではないことに注意すべきである。同様に、プローブ本体が均一の横断面を持たない場合、“輪郭”という語は、この場合もプローブ本体の最大領域を規定する種々の横断面の集合を表わしている。
本発明によれば、有利なことに、先端部分42は、プローブの軸線X−Xに対して偏心させた先端部Pを規定するが、それによって全体の占有空間を増大させることはない。
従って、検査すべき装置の1つの辺又はより多くの辺に沿ってコンタクトヘッド50が配置されている場合に、本発明によるプローブ40を複数個用いて検査ヘッドを実現し、図6Aおよび6Bに示されているように、これらプローブを互い違いに配置することにより、プローブ自体間の距離を減少させることができる。
実際、偏心した接触先端部Pを有するコンタクトプローブ40は、軸線X−Xに平行で接触先端部を通る軸線Y−Yに対して、占有空間が異なる部分を有している。
特に、図4Bに示されているように、軸線Y−Yを通る平面Τは、第1プローブ部分40Aおよび第2プローブ部分40Bを規定し、これらの部分は互いに異なる占有空間を有しており、特に第1プローブ部分40Aは前記の第2プローブ部分40Bよりも小さい全占有空間を有している。
従って、プローブ40のうち占有空間が大きい方の部分を互い違いに配向させることにより、プローブ自体の密度を高めることができ、従って、このようにして形成した検査ヘッドにより検査可能となる装置のピッチを減少させることができる。
図5は、接触先端部Pが、プローブ本体の横断面の輪郭上にあるプローブ40の好適な実施例を示している。
このようにすることにより、プローブ40の占有空間は、軸線Y−Yに対して完全に一方の側方にあり、従って、これらのプローブは、図6Aおよび6Bに示されているようにコンタクトパッドに対応して互い違いに配置することにより、最大限に近づけることができる。
特に、図6Aにおいては、プローブ40は、コンタクトパッド50の配列軸線W−Wに対して傾斜している横断面の軸線Z−Zを有している。
さらに、本発明によれば、コンタクトプローブ40を互い違いに配置するとともに、これらを適切に、特に45°の角度に傾斜させるのが有利である。このようにすると、パッドが、互いに直角である配列軸線W−WおよびW’−W’を有している図6Bに示すように、コンタクトプローブ40間の距離は、検査すべき集積装置の4辺上にあるコンタクトパッドの配置角度にも応じて決定される。
さらに、図4A、4Bおよび5に示される実施例においては、コンタクトプローブ40の横断面は、円形でないようにするのが有利である。このようにすることにより、対応する案内孔を用いることで、プローブを簡単且つ安全に所望通りに配向させることができるようになる。また、横断面がほぼ方形で、特に隅部が丸まったコンタクトプローブ40を用いても有利である。
図4A、4Bおよび5には横断面が円形でなく、特に方形としたコンタクトプローブが示されているが、実際には本発明はこれらの実施例に制限されるものではなく、横断面が円形である従来のプローブや、横断面が楕円形のプローブを用いることができる。
本発明によれば、偏心した接触先端部を有し、従って占角空間が異なる部分を有する複数のコンタクトプローブを備える検査ヘッドを得ることができ、占角空間が異なる部分を互い違いとなるように適切に配向させることによりプローブ間の最小安全距離を低減させ、従って検査すべき装置上の対応するコンタクトパッドを互いに接触させる、すなわちこの装置のピッチを低減させることができる。
特に、本発明による検査ヘッドは、少なくとも、上部貫通案内孔および下部貫通案内孔をそれぞれ有する上部ダイ2および下部ダイ3を備えており、これらの案内孔内に、偏心した接触先端部Pを有する少なくとも1つのコンタクトプローブ40が摺動的に係合される。
一般に、検査ヘッドは、互いに隣接するプローブが検査すべき装置のコンタクトパッド50の配列軸線W−Wに対して傾斜した軸線Z−Zを有するように整列された複数のコンタクトプローブ40を備えている。
好適な実施例においては、図6Aおよび6Bに示されているように、プローブ40の軸線Z−Zとコンタクトパッドの配列軸線W−Wとが、互いに45°の角度を成すようにする。
また、検査ヘッドが、少なくとも上部および下部ダイ間に空隙を有し、前記コンタクトチップPを検査すべき装置の対応するコンタクトパッドに当接させる際にコンタクトプローブ40が有効に変形できるようにすることもできる。
本発明による検査ヘッドの好適な実施例においては、コンタクトプローブ40を、少なくとも一個所だけ予め変形させておくことができる。
本発明はまた、少なくとも1つのプローブ本体とコンタクトプローブの偏心した接触先端部が規定されている先端部分とを備えた種類の当該コンタクトプローブの製造方法をも提供するものであり、該方法は、横断面平面πに対して傾斜し且つ偏心した接触先端部Pを通る複数の切断平面に応じて、コンタクトプローブの先端部分をすくなくとも1回切断する工程を備える。
図5に示されているような横断面が方形なコンタクトプローブの場合、本発明によるコンタクトプローブの製造方法は、
横断面平面πに対して傾斜し且つ接触先端部Pを通る第1の切断平面αに沿った第1の切断工程と、
横断面平面πに対して傾斜し且つ接触先端部Pを通る第2の切断平面βに沿った第2の切断工程と
を備えるのが有利である。
横断面平面πに対して傾斜し且つ接触先端部Pを通る第1の切断平面αに沿った第1の切断工程と、
横断面平面πに対して傾斜し且つ接触先端部Pを通る第2の切断平面βに沿った第2の切断工程と
を備えるのが有利である。
特に、これらの切断平面αおよびβは、横断面平面πに対して45°の角度を成しており、これらの平面は互いに90°回転していてプローブ本体の横断面の輪郭内に位置する偏心した接触先端部Pを規定している。
以上要するに、本発明によれば、偏心した先端部を有する上述したコンタクトプローブによって、接触先端部Pの最小ピッチの値を低減させ、従って接触中心Cが互いに極めて近接した、すなわちピッチが極めて低減されたコンダクトパッドを有する集積電子装置の検査が可能となる検査ヘッドを形成でき、有利である。
接触先端部Pとコンタクトプローブの長手軸線A−Aとを偏心させ、接触先端部をプローブ本体の横断面の輪郭内に位置させ、コンタクトプローブを適切に配向させることによって、実際にコンタクトプローブ40をコンタクトパッドに対して順次に逆の位置に(互い違いに)配置することができ、従って案内孔を形成しうる空間がかなり増大し、従って従来技術において使用することのできたプローブよりも直径の大きいプローブを使用することができるようになる。従って、ピッチが極めて小さい集積電子装置をより一層信頼的に検査しうるに検査ヘッドが得られる。
さらに、本発明によれば、横断面平面πに対して傾斜し且つ接触先端部Pを通る切断平面に沿った切断工程によって、偏心した接触先端部を形成するのが有利である。
特に、プローブが、横断面平面πに対して傾斜し且つプローブ本体の横断面の輪郭上にある接触先端部Pを通る第1の平面αおよび第2の平面βに沿った2回の切断処理しか必要としない方形の横断面を有する場合には、本発明による方法は極めて簡単となる。
Claims (17)
- 複数の半導体集積電子装置を検査するのに有効な検査ヘッドに用いるコンタクトプローブ(40)であって、このコンタクトプローブが、所定の輪郭の横断面を有するとともに偏心した接触先端部(P)が少なくとも一端に対応して設けられた棒状のプローブ本体(41)を備えている当該コンタクトプローブにおいて、前記プローブ本体(41)の横断面を円形とせず、前記接触先端部(P)が前記横断面の前記輪郭内に位置されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
- 請求項1に記載のコンタクトプローブ(40)において、前記接触先端部(P)が前記横断面の前記輪郭上にあることを特徴とするコンタクトプローブ。
- 請求項1に記載のコンタクトプローブ(40)において、前記プローブ本体(41)が方形の横断面を有することを特徴とするコンタクトプローブ。
- 請求項1に記載のコンタクトプローブ(40)において、前記偏心した接触先端部(P)が、前記プローブ本体(41)の軸線(X−X)に対して直行する横断面の平面(π)に対して傾斜しており、且つ前記偏心した接触先端部(P)を通る切断平面(α)に沿った切断によって得られていることを特徴とするコンタクトプローブ。
- 請求項4に記載のコンタクトプローブ(40)において、前記偏心した接触先端部(P)が、前記横断面の平面(π)に対して傾斜しており、且つ前期偏心した接触先端部(P)を通る更なる切断平面(β)に沿った切断によって得られていることを特徴とするコンタクトプローブ。
- 請求項5に記載のコンタクトプローブ(40)において、前記切断平面(α、β)が前記横断面の平面(π)に対して45°の角度で傾斜しており、これら切断平面は互いに90°で回転していることを特徴とするコンタクトプローブ。
- 少なくとも第1のダイおよび第2のダイを備える種類のバーティカルプローブを有する検査ヘッドであって、前記第1のダイおよび第2のダイはそれぞれ、検査すべき集積電子装置の対応するコンタクトパッド(50)と機械的および電気的に接触させるのに有効な少なくとも1つのコンタクトプローブを収容する少なくとも1つの案内孔を有しており、前記コンタクトプローブが、所定の輪郭の横断面を有する棒状のプローブ本体(41)を備え、このプローブ本体の少なくとも一端に対応して偏心した接触先端部(P)が設けられている検査ヘッドにおいて、前記プローブ本体(41)の横断面を円形とせず、前記偏心した接触先端部(P)が前記横断面の前記輪郭内に位置されていることを特徴とする検査ヘッド。
- 請求項7に記載のバーティカルプローブを有する検査ヘッドにおいて、互いに隣接するコンタクトプローブ(40)が、前記プローブ本体(41)の前記横断面の軸線(Z−Z)を有し、この軸線(Z−Z)が前記コンタクトパッド(50)の配列軸線(W−W)に対して傾斜していることを特徴とする検査ヘッド。
- 請求項8に記載のバーティカルプローブを有する検査ヘッドにおいて、前記プローブ本体(41)の前記横断面の軸線(Z−Z)と、前記コンタクトパッド(50)の前記配列軸線(W−W)とが互いに45°の角度を成していることを特徴とする検査ヘッド。
- 請求項7に記載のバーティカルプローブを有する検査ヘッドにおいて、この検査ヘッドが、前記第1および第2のダイの間に位置する少なくとも1つの空隙を有し、前記偏心した接触先端部(P)を前記コンタクトパッドに当接させる際に、前記空隙により前記コンタクトプローブ(40)が有効に変形しうるようにしたことを特徴とする検査ヘッド。
- 請求項7に記載のバーティカルプローブを有する検査ヘッドにおいて、前記コンタクトプローブ(40)が、少なくとも1個所だけ予め変形されていることを特徴とする検査ヘッド。
- 請求項7に記載のバーティカルプローブを有する検査ヘッドにおいて、前記偏心した接触先端部(P)が前記輪郭上にあることを特徴とする検査ヘッド。
- 請求項7に記載のバーティカルプローブを有する検査ヘッドにおいて、前記コンタクトプローブ(40)が、方形の横断面を有していることを特徴とする検査ヘッド。
- 所定の輪郭の横断面を有する少なくとも1つの棒状のプローブ本体(41)を有する種類のコンタクトプローブであって、前記プローブ本体の少なくとも一方の先端部分に対応して偏心した接触先端部(P)が設けられている当該コンタクトプローブを形成する方法において、該方法が、前記プローブ本体(41)の軸線(X−X)に対して直行する横断面の平面(π)に対して傾斜しているとともに、前記横断面の輪郭内に位置する前記偏心した接触先端部(P)を通っている複数の切断平面に沿って前記先端部分を切断する少なくとも1つの工程を有する方法。
- 請求項14に記載の方法において、この方法が、
前記横断面の平面(π)に対して傾斜し且つ前記偏心した接触先端部(P)を通る第1の切断平面(α)に沿った第1の切断工程と、
前記横断面の平面(π)に対して傾斜し且つ前記偏心した接触先端部(P)を通る第2の切断平面(β)に沿った第2の切断工程と
を備えている方法。 - 請求項15に記載の方法において、前記第1および第2の切断平面(α、β)が、前記横断面の輪郭上に位置する前記偏心した接触先端部(P)を決定するようにすることを特徴とする方法。
- 請求項15に記載の方法において、前記第1および第2の切断平面(α、β)が、前記横断面の平面(π)に対して45°の角度で傾斜しているとともに互いに90°回転しているようにすることを特徴とする方法。
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