JP2007538263A - 速い製作サイクルを有する高密度の相互接続システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コネクタ用、ソケットアゼンブリ用および/またはプローブカード・システム用などの改善された相互接続システムおよび方法が、記載される。典型的なシステムは、プローバー内に搭載された半導体ウェハに対する電気的接続を確立するためのプローブカード・インタフェース・アゼンブリ(PCIA)を有する。PCIAは、上面および対向する下部平らな搭載面を有する、半導体ウェハに平行なマザーボード、マザーボードの下面とウェハ間に設置される少なくとも3つのポイントにより定義される基準平面、マザーボード搭載面の下に設置される少なくとも1つのコンポーネント、およびウェハに対する基準平面の平面性を調整するためのメカニズムを有する。そこから延在する複数のスプリングプローブを有するプローブチップは、さらなる平面性の調整を必要とせずに、搭載可能かつPCIAから取り外し可能である。相互接続構造および方法は、改善された製作サイクルを提供することが好ましい。
【選択図】図5
Description
・ウェハ基準面(WRS)54とプローブ先端との間の寸法112;
・ウェハ基準面(WRS)54とプローブチップ前面との間の寸法111;
・ウェハ基準面(WRS)54とプローブチップ・アゼンブリ搭載面66との間の寸法113;
・ウェハ基準面(WRS)54とプローブチップ・アゼンブリ搭載基準平面92との間の寸法114;
・ウェハ基準面(WRS)54とPCIA搭載面94aとの間の寸法115;および
・プローブチップ・アゼンブリ搭載基準平面92とPCIA搭載面94aとの間の寸法116。
図 15は、最適のプローブ先端平面性の平面280が、製作される時のプローブチップ68に対して決定される、プローブチップ平坦化プロセス275における第1のステップ270を示す。図15に示されるように、プローブチップ68は、プローブ面93およびこのプローブ面93aの反対側のボンディング面93bを有するプローブチップ基板272、集積回路20のボンディングパッドに対応するように配置され273、かつ複数のプローブ先端181を定義するようにプローブ面93aから延在するこのプローブ面93a上の複数のスプリングプローブ180、ボンディング面93b上に設置されかつ第2の標準構成275に配置される対応する第2の複数のボンディングパッド278、およびスプリングプローブ180の各々から対応する第2の複数のボンディングパッド278の各々へ延在する電気的接続274を有する。
限定的ではないが、シム厚さおよび/または差動式ネジセッティングなどの機械的な平行度較正データは、PCIA62に対して、および非平行なプローブチップ・アゼンブリ68に対して、工場で取られることが好ましい。較正データは、データベース内に、またはPCIA62またはプローブチップ・アゼンブリ68に搭載された不揮発性メモリ・チップ内に、格納することが可能である。PCIA較正データは、PCIA搭載面48を基準としてプローブチップ搭載基準平面92を確立するために必要とされる情報を提供する。PCIA較正データと組み合わせたプローブチップ・アゼンブリ較正データは、プローブチップ68上の応力金属スプリング(SMS)プローブ先端181をPCIA搭載面48の平面に平行にするために、PCIA平面性調整を設定するために必要とされる情報を提供する。
Zブロック較正ツールは、PCIA 62範囲内にプローブチップ・アゼンブリ搭載基準平面92を確立するために使用される。このツールは、プローブチップ・アゼンブリ搭載基準平面92の平行度調整パラメータを正確に決定するために、その面間に十分に高水準の平坦度および平行度を有する機械的参照標準として機能するように製作される。
プローブチップ・アゼンブリ68のいくつかの実施例は、加速試験およびPCIAの検証のために、特定のウェハプローバー12、またはAPI Precision Point VX、またはそのツールがPCIA62におけるプローブチップ・アゼンブリ搭載基準平面92の平面性を調整するために使用可能である同様の機能を有する他のツールを使用し、組み付けられかつ使用されるように設計されることが好ましい。較正プローブチップ・アゼンブリは、PCIAおよび/またはプローブチップ技術の信頼性、精度、および診断テストを助けるテスト構造を含むように設計される。
プローブチップ・インタフェース・アゼンブリ(PCIA)62に関するプローブチップ・アゼンブリ搭載基準平面(92)に対する平行度誤差は、下記参照により、測定かつ修正可能である:
・オプションで、製品ZブロックまたはZブロック較正ツール、またはオプションで、較正プローブチップ・アゼンブリを組み付けること;
・(API Precision Point VXまたは同等物、またはウェハプローバー(上方監視カメラカメラ、プローブマーク検査、コンタクト抵抗プロファイル、等)上などで)平行度誤差のインシトゥ測定を実行すること;
・テスト中のPCIA(62)と関連した、プローブチップ・アゼンブリ搭載基準平面(92)に対して平行度修正を決定すること;
・将来の使用のために、較正データを保存すること;および
・プローブカードを取り除くこと;および必要な時に、
・解体し、かつ適切な機械的オフセットで任意の平行度誤差を修正すること。
・予め較正されたプローブチップ・アゼンブリ搭載基準平面(92)を有するPCIA(62)内に非平行なプローブチップ(68)を組み付ける;
・(API、インハウスツール、またはウェハプローバー(上方監視カメラカメラ、プローブマーク検査、コンタクト抵抗プロファイル、等)上で)平行度誤差のインシトゥ測定を実行すること;
・テスト中の非平行なプローブチップに対して平行度修正を決定すること;
・将来の使用のためにデータを保存すること;
・プローブカードを取り除くこと;および
・解体し、かつ適切な機械的オフセットで任意の平行度誤差を修正すること。
クイックチェンジ・プローブチップ・システム64および方法220は、プローブカード・アゼンブリ68全体を製造業者に送り返す必要なく、ユーザがプローブチップ・アゼンブリ68を容易に変更することを可能にすることにより、所有コストを下げる。クイックチェンジ・プローブチップ・システム64および方法220は、訓練されたユーザまたは現場のサービスエンジニアが、ユーザサイトで、プローブチップ68をすばやく変更することを可能にする。
32 プローブカード・マザーボード
34 プローブチップ・アゼンブリ搭載システム
62 プローブカード・インタフェース・アゼンブリ(PCIA)
66 プローブチップ・アゼンブリ搭載面
68 プローブチップ
90 プローブカード・アゼンブリ64の詳細な線図
92 プローブチップ・アゼンブリ搭載基準平面(PCIA搭載面に平行)
93a プローブ面
93b プローブ面93aの反対側の搭載面
Claims (40)
- 半導体ウェハ上に設置された、少なくとも1つの集積回路デバイス上の1つ以上のボンディングパッドへ接続を確立するためのプローブカード・インタフェース・アゼンブリであって:
上面、前記上面の反対側のかつ前記半導体ウェハに平行な下部平らな搭載面、および前記上面の反対側の前記下部平らな搭載面の間に延在する複数の電気的接続を有するマザーボード;
前記マザーボードの前記下部平らな搭載面と前記半導体ウェハとの間に設置された、少なくとも3つのポイントにより定義される基準平面;
上部搭載面と前記上部搭載面の反対側のプローブチップ・アゼンブリ搭載面とを有する、少なくとも1つのコンポーネントを有するプローブチップ・アゼンブリ搭載システム;および
前記半導体ウェハに対して前記基準面の前記平面性を調整するためのメカニズム、を有するプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。 - プローブ面および前記プローブ面の反対側の搭載面を有するプローブチップ基板と、前記プローブチップ・アゼンブリ搭載システムの前記プローブチップ・アゼンブリ搭載面に取り付けられた前記搭載面と、前記ボンディングパッドに対応するように配置された複数のプローブ先端を定義する、前記プローブ面から延在する、前記プローブ面上の複数のスプリングプローブと、前記搭載面上に設置された、対応する第2の複数の電気的コンタクトと、前記スプリングプローブの各々から前記対応する第2の複数の電気的コンタクトの各々へ延在する電気的接続を有する少なくとも1つのプローブチップと、をさらに有し;
前記プローブチップの前記プローブ面および前記搭載面のいずれかの平面性が、前記平面性メカニズムにより調整可能である、請求項1に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。 - 前記プローブ先端が、前記プローブ先端を前記プローブチップ基板の前記プローブ面および前記搭載面のいずれかに平行な固定冶具内に制限し、かつ、前記プローブ先端が、前記固定冶具に一致するように、熱を前記プローブチップ・アゼンブリに加えることにより、平坦化される、請求項2に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- 前記平面性調整メカニズムが、調整可能なネジ、差動式ネジ、シム、スペーサ、ワッシャー、スプリングワッシャー、ハンダ接合、接着剤接合、スプリング、およびこれらの任意の組み合わせのいずれかを有する請求項2に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- 前記プローブチップ・アゼンブリを搭載することが、前記プローブチップの前記プローブ面および前記搭載面のいずれかと前記プローブチップ・アゼンブリの前記プローブ・アゼンブリ搭載面との間に、本質的に、平行度を提供する請求項2に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- 前記プローブチップ・アゼンブリが、取り外し可能である請求項2に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- 前記下部平らな搭載面と、前記プローブチップの前記プローブ面および前記搭載面のいずれかとの間の平行度を測定する、および調整する、のいずれかの手段を、さらに有する請求項2に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- プローブ面および前記プローブ面の反対側の搭載面を有するプローブチップ基板と、前記ボンディングパッドに対応するように配置された複数のプローブ先端を定義する、前記プローブ面から延在する、前記プローブ面上の複数のスプリングプローブと、前記搭載面上に設置された、対応する第2の複数の電気的コンタクトと、前記スプリングプローブの各々から前記対応する第2の複数の電気的コンタクトの各々へ延在する電気的接続とを有する代替のプローブチップをさらに有し;
前記代替のプローブチップ・アゼンブリの前記搭載面が、前記プローブカード・インタフェース・アゼンブリの前記下部平らな面に搭載可能である請求項1に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。 - 前記代替のプローブチップ・アゼンブリが、さらなる較正無しに、平面性を提供するために、前記第1のプローブチップ・アゼンブリの代わりに、搭載可能である請求項8に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- 前記下部平らな搭載面と、前記基準平面および前記プローブチップ・アゼンブリ搭載面のいずれかとの間の平行度を測定する、および調整する、のいずれかの手段を、さらに有する請求項1に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- 前記プローブチップ・アゼンブリ搭載システムが:
インターポーザコンタクト面および前記インターポーザコンタクト面の反対側のプローブチップ搭載面を有する基板と、前記インターポーザコンタクト面上に配置された第1の複数の電気的コンタクトパッドと、前記プローブチップ搭載面上の対応する第2の複数のボンディングパッドと、前記第1の複数のボンディングパッド内の前記コンタクトパッドの各々から前記第2の複数のボンディングパッド内の前記対応するボンディングパッドの各々へ延在する電気的接続とを有する下部Zブロックと;
複数の電気的コンタクトを有する、前記下部Zブロックと前記マザーボードとの間に設置される上部インタフェースとを有し;
前記下部Zブロックが、前記ウェハプローバー搭載面と平行であるように方向付けられた前記インターポーザコンタクト面を用いて、前記マザーボードに取り付ける、請求項1に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。 - 前記下部Zブロックの前記基板が、セラミック、多層セラミック、および同時焼成セラミックのいずれかを有する請求項11に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- プローブ面および前記プローブ面の反対側の搭載面を有するプローブチップ基板と、前記下部Zブロックの前記プローブチップ搭載面にハンダ付けされた前記搭載面と、前記ボンディングパッドに対応するように配置された複数のプローブ先端を定義する、前記プローブ面から延在する、前記プローブ面上の複数のスプリングプローブと、前記搭載面上に設置された、対応する第2の複数の電気的コンタクトと、前記スプリングプローブの各々から前記対応する第2の複数の電気的コンタクトの各々へ延在する電気的接続と、を有する少なくとも1つのプローブチップをさらに有し;
前記平面性メカニズムが、前記プローブ面および前記半導体ウェハ間の平面性に影響を及ぼすように、前記基準平面を調整するように制御可能であり、
前記プローブの前記プローブ面および前記搭載面のいずれかの平面性が、前記平面性メカニズムにより調整可能である請求項11に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。 - 前記上部インタフェースが:
前記下部Zブロックと前記マザーボードとの間に設置される少なくとも1つのインターポーザであって、前記少なくとも1つのインターポーザの各々が、上面および前記上面の反対側の下面と、前記上面上の複数のコンプライアントな電気的コンタクトと、前記下面上の複数の電気的コンタクトと、前記複数のコンプライアントな電気的コンタクトおよび前記複数の電気的コンタクト間の複数の導電性の接続とを有するインターポーザと;
第1面および前記第1面の反対側の第2面と、前記第2面および前記マザーボード間の複数のハンダ接合とを有するマザーボードZブロックと、のいずれかを有する請求項13に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。 - 前記マザーボードZブロックが、そこを通って延在するファン・アウト電気的接続を含む請求項14に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- 前記コンプライアントな電気的コンタクトが、めっきされる請求項14に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- 前記インターポーザの前記下面上の前記複数の電気的コンタクトが、ハンダボールおよびスプリングプローブのいずれかを有する請求項14に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- 前記スプリングプローブが、めっきされる請求項17に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- 前記プローブチップの前記プローブ面と、前記下部Zブロックの前記インターポーザコンタクト面および前記インターポーザの前記上面の何れかとの間の平行度を調整するための手段をさらに有する請求項14に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- 前記下部平らな搭載面と前記マザーボードZブロックの前記第1面との間の平行度を調整する任意の手段をさらに有する請求項14に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- 前記下部Zブロックの前記インターポーザコンタクト面上に配置された前記電気的コンタクトパッドが、前記下部Zブロックの前記プローブチップ搭載面上の前記対応する第2の複数のボンディングパッドの前記間隔より大きなピッチで間隔をあけられる請求項11に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- 前記スプリングプローブが、応力金属スプリング、フレキシブルなスプリング、コンプライアントなスプリング、および細長い弾力のあるプローブエレメントのいずれかを有する請求項2に記載のプローブカード・インタフェース・アゼンブリ。
- 半導体ウェハ上に設置される少なくとも1つの集積回路デバイス上のボンディングパッドに接続を確立するためのプロセスであって:
上面、前記上面の反対側のかつ前記半導体ウェハに平行な下部平らな搭載面、および前記上面の反対側の前記下部平らな搭載面の間に延在する複数の電気的接続を有する基板を有するマザーボードを提供するステップと;
前記マザーボードの前記下面および前記半導体ウェハ間に設置される、少なくとも3つのポイントにより基準平面を定義するステップと;
上部搭載面および前記上部搭載面の反対側のプローブ・アゼンブリ搭載面を有する、少なくとも1つのコンポーネントを有するプローブチップ・アゼンブリ搭載システムを提供するステップと;
前記半導体ウェハに対する前記基準平面の前記平面性を調整するステップとを有する、プロセス。 - プローブ面および前記プローブ面の反対側の搭載面を有するプローブチップ基板と、前記プローブチップ・アゼンブリ搭載システムの前記プローブチップ・アゼンブリ搭載面に取り付けられた前記搭載面と、前記ボンディングパッドに対応するように配置された複数のプローブ先端を定義する、前記プローブ面から延在する、前記プローブ面上の複数のスプリングプローブと、前記搭載面上に設置された、対応する第2の複数の電気的コンタクトと、前記スプリングプローブの各々から前記対応する第2の複数の電気的コンタクトの各々へ延在する電気的接続とを有するプローブチップを提供するステップと;
前記プローブ面、前記搭載面、および前記プローブチップの前記プローブ先端と前記半導体ウェハのいずれかの間の平面性に影響を及ぼすように、前記基準平面を調整するステップとをさらに有する請求項23に記載のプロセス。 - 前記マザーボードをプローバーに搭載するステップと;
半導体ウェハ上に設置される少なくとも1つの集積されたデバイスをテストするステップと、をさらに有し;
前記プローブ先端が、平面性のさらなる調整無しに、前記半導体ウェハに十分に平らである、請求項24に記載のプロセス。 - 前記プローブ面および前記プローブチップ基板の前記ボンディング面のいずれかに平行な固定冶具内の前記プローブ先端を制限するステップと、
前記プローブ先端が、前記固定冶具に一致するように、熱を前記プローブチップ・アゼンブリに加えるステップと、をさらに有する請求項24に記載のプロセス。 - 前記加熱ステップの前および後のいずれかで前記プローブ先端をめっきするステップをさらに有する請求項26に記載のプロセス。
- 前記プローブチップを前記プローブ・アゼンブリ搭載面から取り除くステップと;
さらなる較正無しに平面性を提供するために、前記同じプローブチップおよび代替のプローブチップのいずれかを、前記プローブ・アゼンブリ搭載面に搭載するステップと、をさらに有する請求項24に記載のプロセス。 - 前記基準平面と前記下部平らな搭載面との間の平行度を測定すること、および調整することのいずれかを、さらに有する請求項23に記載のプロセス。
- インターポーザコンタクト面および前記インターポーザコンタクト面の反対側のプローブチップ搭載面を有する基板と、前記インターポーザコンタクト面上に配置された第1の複数の電気的コンタクトパッドと、前記プローブチップ搭載面上の対応する第2の複数のボンディングパッドと、前記第1の複数のボンディングパッド内の前記コンタクトパッドの各々から前記第2の複数のボンディングパッド内の前記対応するボンディングパッドの各々へ延在する電気的接続とを有する下部Zブロックを提供するステップと;
複数の電気的コンタクトを有する、前記下部Zブロックと前記マザーボードとの間に設置される上部インタフェースを提供するステップと;
前記下部Zブロックが、前記下部平らな搭載面と平行であるように方向付けられた前記インターポーザコンタクト面を用いて、前記マザーボードに取り付けるステップと、をさらに有する請求項23に記載のプロセス。 - プローブ面および前記プローブ面の反対側の搭載面を有するプローブチップ基板と、前記下部Zブロックの前記プローブチップ搭載面にハンダ付けされた前記搭載面と、前記ボンディングパッドに対応するように配置された複数のプローブ先端を定義する、前記プローブ面から延在する、前記プローブ面上の複数のスプリングプローブと、前記搭載面上に設置された、対応する第2の複数の電気的コンタクトと、前記スプリングプローブの各々から前記対応する第2の複数の電気的コンタクトの各々へ延在する電気的接続と、を有する、少なくとも1つのプローブチップを提供するステップと;
前記プローブ面および前記半導体ウェハ間の平面性に影響を及ぼすように、前記基準平面を調整するステップと、をさらに有する請求項30に記載のプロセス。 - 前記上部インタフェースが:
前記下部Zブロックと前記マザーボードとの間に設置される少なくとも1つのインターポーザであって、前記少なくとも1つのインターポーザの各々が、上面および前記上面の反対側の下面と、前記上面上の複数のコンプライアントな電気的コンタクトと、前記下面上の複数の電気的コンタクトと、前記複数のコンプライアントな電気的コンタクトと、前記複数の電気的コンタクトとの間の複数の導電性の接続とを有するインターポーザと;
Zブロックの第1面および前記第1面の反対側の第2面と、前記第2面および前記マザーボード間の複数のハンダ接合とを有するマザーボードと、のいずれかを有する請求項30に記載のプロセス。 - 半導体ウェハをテストするための、速いサイクル時間のカスタマイズ可能なプローブカードの製造方法が:
速い設計および製作プロセスサイクル時間を有する、カスタマイズ可能なコンポーネントを提供すること、
前記標準コンポーネントの少なくとも1つの前記設計および製作プロセスサイクル時間が、前記カスタマイズ可能なコンポーネントの前記速いサイクル時間より長い、標準コンポーネントを提供すること、および
前記カスタマイズ可能なコンポーネントおよび前記標準コンポーネントからプローブカードを組み立てかつテストすることを有し、前記プローブカードを組み立て、かつテストする前記時間が、前記カスタマイズ可能なコンポーネントの前記最も長い時間に等しい、製造方法。 - 速いサイクル時間を有する、前記カスタマイズ可能なコンポーネントが、マザーボードおよびプローブチップ・アゼンブリのいずれかを有し;かつ
前記マザーボードおよびプローブチップのそれらより長い可能性があるサイクル時間を有する、前記標準コンポーネントが、プローブ先端支持基板および少なくとも1つのインターポーザのいずれかを有する請求項33に記載の方法。 - 積層された複数の構造を有する相互接続アゼンブリを製作する方法であって:
複数の構造を提供するステップと;
組み立て前の前記構造少なくとも1つの前記平面性を改善すること、および少なくとも2つの前記構造の間で1つ以上の接続の前記間隔を変化させることにより、組み立て中に、前記構造の非平面性を補償すること、のいずれかにより、前記相互接続アゼンブリの前記平面性を改善するステップと、を有する方法。 - 前記相互接続アゼンブリが、半導体ウェハへの接続のためのプローブカード・アゼンブリであり、前記プローブカード・アゼンブリZブロック、マザーボード、およびインターポーザのいずれかであり、かつ前記接続が、ハンダ接合、スプリングプローブ、および機械的接続のいずれかを有する、請求項35に記載の方法。
- 前記平面性の改善が:
プローブチップ基板から延在するスプリングプローブを平坦化するステップと;
前記少なくとも2つの構造の間で前記複数の接続の少なくとも1つの前記間隔を変化させることにより、前記複数の構造の少なくとも2つの間で複数のハンダ接合を制御可能に確立するステップと、のいずれかを有する請求項35に記載の方法。 - プロセスであって:
プローブ面および前記プローブ面の反対側の搭載面を有するプローブチップ基板と、前記プローブ面上の、かつ複数のプローブ先端を定義する前記プローブ面から延在する、複数のスプリングプローブと、前記搭載面上に設置された対応する複数の電気的コンタクトと、前記スプリングプローブの各々から前記対応する複数の電気的コンタクトの各々へ延在する電気的接続とを有するプローブチップを提供するステップと;
前記プローブ面および前記プローブチップ基板の前記ボンディング面のいずれかに平行な、固定冶具内の前記プローブ先端を制限するステップと、
前記プローブ先端が、前記固定冶具に一致するように、前記プローブチップに熱を加えるステップと、を有するプロセス。 - 前記加熱ステップの前および後のいずれかで、前記プローブ先端をめっきするステップをさらに有する請求項38に記載のプロセス。
- 前記スプリングプローブが、応力金属スプリング、フレキシブルなスプリング、コンプライアントなスプリング、および細長い弾力のあるプローブエレメントのいずれかを有する請求項38に記載のプロセス。
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