JP2008275409A - プローブカード - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハが接触子非形成領域に接触して破損してしまうことを防止することができるプローブカードを提供すること。
【解決手段】本発明のプローブカード１Ａは、配線層２Ａ、再配線層３Ａおよび接触子４を備える。配線層２Ａは、接触子形成領域ＣＡを接触子非形成領域ＣＢよりも突出させて形成されている。再配線層３Ａは、接触子形成領域ＣＡを接触子非形成領域ＣＢよりも高くして配線層２Ａの表面２Ａａに形成されている。接触子４は、再配線層３Ａにおける接触子形成領域ＣＡの表面３Ａａに形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プローブカードに係り、特に、立体らせん状の接触子を有するプローブカードに好適に利用できるプローブカードに関する。

一般的に、ＩＣ（集積回路）やＬＳＩ （大型集積回路）といった半導体部品に対する不良の有無を検査するため、プローブカードが頻繁に用いられている。

一般的なプローブカードにおいては、半導体部品に用いるウエハに形成された多数の電極をプローブカードの配線層（配線層の表面に再配線層が形成されている場合はその再配線層）の表面に形成された多数の接触子にそれぞれ１個ずつ接触させることにより半導体部品の導通検査を行ない、その半導体部品が良品であるか否かを検査する。このプローブカードに用いる接触子の形態としては、大きく分けて２種類ある。

１種目の接触子としては、プローブピンと称される針の根元にばねが付いた接触子であり、一般的に広く用いられている（特許文献１を参照）。このプローブピンを採用するメリットとしては、ストローク長を容易に長くすることができることが挙げられる。しかし、半導体部品の狭小化による電極の高密度化に対し、プローブピンの形状および構造上、１５０μｍピッチ以下のプローブピンの高密度化が困難であるというデメリットがあった。また、ストローク長が長いため、高周波特性を向上させることが難しかった。

そこで、図７に示すように、従来のプローブカード１０１においては、接触子の高密度化および高周波特性の向上に対応すべく、プローブカード１０１の配線層１０２に積層された再配線層１０３の表面１０３ａに薄膜素線をスパイラル状に形成して薄膜素線にばね性をもたせた接触子１０４が２種目の接触子として採用されていた（特許文献２を参照）。

特開平６−１４０４８１号公報 特開２００６−２６９１４８号公報

しかしながら、２種目のスパイラル状の接触子１０４においては、その高さを高くして形成することが困難であるため、針状に形成された１種目の接触子のストローク長よりも２種目の接触子１０４のストローク長を長く形成することができなかった。そのため、図８に示すように、プローブカード１０１に対して半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）１１０が斜めに接触した場合、半導体部品が接触子１０４だけでなく、配線層１０２または再配線層１０３の接触子非形成領域ＣＢにも接触してしまい、半導体部品のウエハ１１０が破損してしまうという問題があった。

また、図９に示すように、２種目の接触子１０４の直径が１００μｍ程度であり、その高さは５０μｍ程度であることから、配線層１０２または再配線層１０３の接触子形成領域ＣＡの平坦度が２５〜３０μｍ程度であると、各々の接触子１０４がそれぞれ接触子形成領域ＣＡの平坦度に依存して大きく傾いてしまう。そのため、傾いた接触子１０４の全てに電極を接触させようとすると、ウエハ１１０が接触子非形成領域ＣＢにも接触してしまう場合もあるため、ウエハ１１０が配線層１０２または再配線層１０３の接触子非形成領域ＣＢに接触した場合、前述と同様、ウエハ１１０が破損してしまうという問題があった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ウエハが接触子非形成領域に接触して破損してしまうことを防止することができるプローブカードを提供することを本発明の目的としている。

前述した目的を達成するため、本発明のプローブカードは、その第１の態様として、接触子形成領域を接触子非形成領域よりも突出させて形成されている配線層と、配線層における突出した接触子形成領域の高さを利用して接触子形成領域を接触子非形成領域よりも高くして配線層の表面に形成されている再配線層と、再配線層における接触子形成領域の表面に形成されている接触子とを備えていることを特徴としている。

本発明の第１の態様のプローブカードによれば、接触形成領域が接触子非形成領域よりも高く形成されているため、ウエハが配線層に対して斜めに接触した場合であっても、ウエハが接触子非形成領域に接触することを防止することができる。

本発明の第２の態様のプローブカードは、第１の態様のプローブカードにおいて、再配線層における接触子形成領域の表面に形成されており、再配線層と接触子との間に介在している樹脂配線層を備えていることを特徴としている。

本発明の第２の態様のプローブカードによれば、樹脂配線層が形成されていない配線層よりも接触子形成領域の平坦度を向上させることができる。また、樹脂配線層の厚さ分だけ接触子形成領域を高くすることができる。

本発明の第３の態様のプローブカードは、接触子形成領域および接触子非形成領域を表面に有する配線層と、配線層の表面に形成されている再配線層と、再配線層における接触子形成領域の表面にのみ形成されているとともに最配線層における接触子非形成領域よりも高く形成されている樹脂配線層と、樹脂配線層の表面に形成されている接触子とを備えていることを特徴としている。

本発明の第３の態様のプローブカードによれば、接触形成領域が接触子非形成領域よりも高く形成されているため、ウエハが配線層に対して斜めに接触した場合であっても、ウエハが接触子非形成領域に接触することを防止することができる。

本発明の第４の態様のプローブカードは、第２または第３の態様のプローブカードにおいて、樹脂配線層に用いる樹脂基板は、再配線層の表面に液体樹脂をコーティングした後に液体樹脂を硬化させることにより、その表面を平滑にして形成されていることを特徴としている。

本発明の第４の態様のプローブカードによれば、樹脂配線層により平坦度を１０μｍ以下にすることができるので、コーティング以外の方法により再配線層が形成された場合の接触子形成領域の平坦度よりもその平坦度を向上させることができる。

本発明の第５の態様のプローブカードは、第１から第４のいずれか１の態様のプローブカードにおいて、再配線層に用いる再配線基板は、樹脂を用いて薄膜形成されていることを特徴としている。

本発明の第５の態様のプローブカードによれば、ウエハが接触子非形成領域に接触しても、再配線層が緩衝材となってウエハの破損を防止することができる。また、接触子形成領域に形成された配線層の平坦度よりも再配線層の平坦度を滑らかに形成することができるため、接触子が傾いてしまうことを防止することができる。

本発明の第６の態様のプローブカードは、第２から第５のいずれか１の態様のプローブカードにおいて、配線層に用いる配線基板は、セラミックを用いて形成されていることを特徴としている。

本発明の第６の態様のプローブカードによれば、セラミックは熱ひずみが小さいので、配線基板が反り曲がってウエハと接触してしまうことを防止することができる。

本発明のプローブカードによれば、ウエハが接触子非形成領域に接触することを防止しているともに、仮にウエハが接触子非形成領域に接触しても再配線層をクッション化してウエハに大きな衝撃が加わることを防止しているので、ウエハが接触子非形成領域に接触して破損してしまうことを防止することができるという効果を奏する。

以下、図を用いて、本発明のプローブカードをその２つの実施形態により説明する。

はじめに、図１を用いて、第１の実施形態のプローブカード１Ａを説明する。図１は、第１の実施形態のプローブカード１Ａを示す縦断面図である。第１の実施形態のプローブカード１Ａは、図１に示すように、配線層２Ａ、再配線層３Ａおよび接触子４を備えている。

配線層２Ａは、配線基板２１、ビア２２および図示しない内層電極を有している。第１の実施形態の配線基板２１は、樹脂やセラミックなどの絶縁材料を用いて形成された絶縁基板２１ａを積層させることにより形成されている。ただし、この配線基板２１は、単層の絶縁基板２１ａであっても良い。第１の実施形態の配線基板２１としては、ＬＴＣＣ（低温焼成セラミック）基板もしくはＨＴＣＣ（高温焼成セラミック）基板などのセラミック基板を積層させたセラミック多層基板が用いられている。

また、第１の実施形態の配線基板２１においては、接触子形成領域ＣＡに積層される絶縁基板２１ａの積層枚数を接触子非形成領域ＣＢに積層される絶縁基板２１ａの積層枚数よりも多くすることにより、接触子形成領域ＣＡを接触子非形成領域ＣＢよりも突出させて形成されている。この配線層２ＡがＷＩＰ（温間静水圧）などの等方加圧により圧縮形成される場合、接触子形成領域ＣＡに積層された絶縁基板２１ａに加える圧力を接触子非形成領域ＣＢに積層される絶縁基板２１ａに加える圧力よりも減圧することにより、相対的に接触子形成領域ＣＡを突出させてもよい。

再配線層３Ａは、再配線基板３１、ビア３２および内層電極３３を有して形成されている。またこの再配線層３Ａは、配線層２Ａの表面２Ａａにおいて、配線層２Ａにおける突出した接触子形成領域ＣＡの高さを利用してその接触子形成領域ＣＡを接触子非形成領域ＣＢよりも高くして形成されている。この再配線基板３１は、樹脂やセラミックなどの絶縁材料を用いて形成された絶縁基板３１ａを積層させることにより形成されており、その厚さは１０μｍ〜２０μｍ程度である。ただし、この再配線基板３１は、単層の絶縁基板３１ａであっても良い。

第１の実施形態においては、この再配線基板３１は、ポリイミドなどの感光性樹脂を用いて任意の形状に形成された多数の樹脂基板を絶縁基板３１ａとして積層させることにより形成されている。再配線基板３１の作成方法は、樹脂シートの貼付や液体樹脂のコーティング（スピンコート法、ディップ法、ロールコート法、スプレーコート法など均一の厚さに塗布する液体樹脂塗布方法）など、一般的な樹脂層の形成方法を用いることができる。第１の実施形態において、この再配線基板３１は、スピンコート法を用いて液体樹脂を遠心力により配線層２Ａの表面２Ａａに均一にコーティングした後に硬化させることにより形成された樹脂基板を積層枚数分だけ積層することによって形成されている。そのため、再配線基板３１は、セラミック製の配線層２Ａの平坦度よりも滑らかな平坦度をもって形成されている。

再配線層３Ａのビア３２は、配線層２Ａのビア２２よりも狭いピッチをもって配設されている。第１の実施形態において、配線層２Ａにおけるビア２２のピッチは２００μｍ程度であるが、再配線層３Ａにおけるビア３２のピッチは５０μｍ〜１５０μｍ程度となっている。

接触子４は、薄膜素線を立体らせん状に形成されている。この接触子４は、従来と同様、円錐状のレジストの表面にらせん溝を形成し、そのらせん溝に金属薄膜をめっき形成した後、円錐状のレジストを除去する方法によって形成されている。接触子４の直径は１００μｍ程度であり、その高さは５０μｍ程度である。また、この接触子４は、再配線層３Ａにおける接触子形成領域ＣＡの表面３Ａａに配設されている。図１においては、接触子４が３個ほどしか示されていないが、実際には、５０μｍ〜１５０μｍピッチで５０００個〜１００００個ほど配設されている。

次に、図２を用いて、第１の実施形態のプローブカード１Ａの作用を説明する。図２は、第１の実施形態のプローブカード１Ａに係る配線層２Ａに対してウエハ１０が斜めに接触した状態を示す縦断面図である。

第１の実施形態のプローブカード１Ａにおいては、図２に示すように、接触子４が接触子形成領域ＣＡに形成されている。従来においては、傾いたウエハ１０がプローブカード１Ａの接触子非形成領域ＣＢに接触してウエハ１０が破損してしまうおそれがあった（図８を参照）。第１の実施形態のプローブカード１Ａにおいては、配線層２Ａの接触子形成領域ＣＡが接触子非形成領域ＣＢよりも突出している。接触子形成領域ＣＡが接触子非形成領域ＣＢよりも突出すると、接触子４が接触子非形成領域ＣＢの表面３Ａａの高さから底上げされるため、接触子４の頂部から接触子非形成領域ＣＢの高さまでの距離を長くすることができる。このことから、接触子４のストローク長を長くすることができなくてもウエハ１０と再配線基板３１とのクリアランスを大きくすることができるので、ウエハ１０が接触子非形成領域ＣＢに接触して破損することを防止することができる。

この配線基板２１は、セラミックを用いて形成されていることが好ましい。プローブカード１Ａを用いて半導体部品の高温導通検査を行なう場合があるが、セラミックは熱ひずみが小さいので、配線基板２１の接触子非形成領域が熱ひずみによりウエハ１０側に出っ張るように反り曲がってしまい、配線基板２１がウエハ１０と接触してしまうことを防止することができる。

また、第１の実施形態のプローブカード１Ａにおいては、図２に示すように、接触子形成領域ＣＡが突出した配線層２Ａの表面２Ａａに再配線層３Ａが形成されている。この再配線層３Ａに用いられる再配線基板３１は、樹脂を用いて形成されているため、ウエハ１０が接触子非形成領域ＣＢに接触しても、再配線層３Ａが緩衝材となってウエハ１０の破損を防止することができる。また、配線基板２１はセラミック製であるため、２５〜３０μｍ程度の平坦度が限界であるが、再配線基板３１は樹脂製であるため、その平坦度を１０μｍ以下程度にまで滑らかにすることができる。このことから、接触子形成領域ＣＡに形成された配線層２Ａの平坦度よりも再配線層３Ａの平坦度を滑らかに形成することができるため、接触子４が大きく傾いてしまうことを防止することができる。接触子４が傾いておらずに同一平面から同一方向にそろって突出していれば、傾いて配置された接触子（図９参照）と比較して接触子４のストローク長を有効に利用して接触子４と全ての電極とを確実に接触させることができるので、従来のようにプローブカード１Ａの接触子４にウエハ１０の電極を必要以上に押し込むことになってウエハ１０が再配線層３Ａに接触することを防止することができる。

すなわち、第１の実施形態のプローブカード１Ａによれば、ウエハ１０がプローブカード１Ａの接触子非形成領域ＣＢに接触することを防止しているともに、仮にウエハ１０がプローブカード１Ａの接触子非形成領域ＣＢに接触しても再配線層３Ａをクッション化してウエハ１０に大きな衝撃が加わることを防止しているので、ウエハ１０が接触子非形成領域ＣＢに接触して破損してしまうことを防止することができるという効果を奏する。

なお、再配線層３Ａの平坦度を滑らかにすることが困難である場合、図３に示すように、再配線層３Ａにおける接触子形成領域ＣＡの表面３Ａａであって、再配線層３Ａと接触子４との間に樹脂配線層５Ａが形成されていることが好ましい。この樹脂配線層５Ａは樹脂基板５１およびビア５２を有しており、その樹脂基板５１は、再配線層３Ａの表面３Ａａに液体樹脂を遠心力により均一に引き延ばしてコーティングした後にコーティングされた液体樹脂を硬化させることにより、形成されている。液体樹脂をコーティングして樹脂基板５１を形成すると、液体樹脂の自重で樹脂配線層５Ａの表面５Ａａが滑らかになる。そのため、樹脂配線層５Ａにより平坦度を１０μｍ以下にすることができるので、コーティング以外の方法により再配線層３Ａが形成された場合の接触子形成領域ＣＡの平坦度よりもその平坦度を向上させることができる。

次に、図４および図５を用いて、第２の実施形態のプローブカード１Ｂを説明する。図４は、第２の実施形態のプローブカード１Ｂを示す縦断面図である。第２の実施形態のプローブカード１Ｂは、配線層２Ｂ、再配線層３Ｂ、樹脂配線層５Ｂおよび接触子４を備えている。第１の実施形態のプローブカード１Ａとの差異は、配線層２Ｂにおける接触子形成領域ＣＡが突出していないことである。

第２の実施形態の配線層２Ｂは、配線基板２１、ビア２２および図示しない内層電極を有している。第１の実施形態と同様、配線基板２１は絶縁基板２１ａを積層することにより形成されているが、積層枚数に特段の制限はなく、接触子形成領域ＣＡおよび接触子非形成領域ＣＢをその表面２Ｂａに有していればよい。よって、第２の実施形態の配線基板２１における接触子形成領域ＣＡまたは接触子非形成領域ＣＢは、他方に対して突出しておらず、均一の厚さに形成されている。配線層２Ｂに用いる配線基板２１は、第１の実施形態と同様、セラミックを用いて形成されている。

再配線層３Ｂは、再配線基板３１、ビア３２および内層電極３３を有しており、配線層２Ｂの表面２Ｂａに形成されている。再配線基板３１は、平板状の樹脂基板を絶縁基板３１ａとして積層させて形成されており、均一の厚さになっている。配線層２Ｂにおいて接触子形成領域ＣＡおよび接触子非形成領域ＣＢが他方に対して突出していないため、再配線層３Ｂにおける接触子形成領域ＣＡおよび接触子非形成領域ＣＢは他方に対して突出しておらず、均一の厚さに形成されている。

樹脂配線層５Ｂは、樹脂基板５１、ビア５２および電極を有しており、再配線層３Ｂにおける接触子形成領域ＣＡの表面３Ｂａにのみ形成されている。第２の実施形態のプローブカード１Ｂにおいては、配線層２Ｂおよび再配線層３Ｂがともに均一の厚さに形成されているため、樹脂配線層５Ｂの厚さ分だけ接触子形成領域ＣＡが接触子非形成領域ＣＢよりも高くなる。したがって、樹脂配線層５Ｂの厚さは、接触子形成領域ＣＡと接触子非形成領域ＣＢとの高さの差をどの位だけ所望するかによって決定されている。第２の実施形態の樹脂配線層５Ｂの厚さは１０μｍ〜２０μｍ程度になっている。もし、配線層２Ｂまたは再配線層３Ｂの厚さが均一でない場合、配線層２Ｂおよび再配線層３Ｂにおける接触子形成領域ＣＡから接触子非形成領域ＣＢまでの高さの差に樹脂配線層５Ｂの厚さを加えることにより、プローブカード１Ｂにおける接触子形成領域ＣＡが接触子非形成領域ＣＢよりも高くなるように、樹脂配線層５Ｂの厚さが設定されている。

樹脂配線層５Ｂに用いる樹脂基板５１は、再配線層３Ｂの表面３Ｂａに液体樹脂をコーティングした後に液体樹脂を硬化させることにより、その表面５Ｂａを平滑にして形成されている。コーティングの一例としては、スピンコート法、ディップ法、ロールコート法、スプレーコート法などが挙げられるが、第２の実施形態においては、スピンコート法が採用されている。また、接触子形成領域ＣＡのみに樹脂配線層５Ｂの樹脂基板５１を形成する方法としては、図５に示すように、ポリイミドなどの感光性樹脂を用いて、接触子形成領域ＣＡおよび接触子非形成領域ＣＢに均一に液体樹脂層を形成し、不要部６を露光・現像して除去することにより、樹脂配線層５Ｂにおける接触子形成領域ＣＡと接触子非形成領域ＣＢとの高低差を設ける。

接触子４は、第１の実施形態と同様、立体らせん状に形成されており、樹脂配線層５Ｂの表面５Ｂａに多数配置されている。

次に、図６を用いて、第２の実施形態のプローブカード１Ｂに係る作用を説明する。

第３の実施形態のプローブカード１Ｂにおいては、図６に示すように、均一の厚さの配線層２Ｂの表面２Ｂａに均一の厚さの再配線層３Ｂが形成されているとともに、その再配線層３Ｂにおける接触子形成領域ＣＡの表面３Ｂａに樹脂配線層５Ｂが形成されている。このことから、接触子形成領域ＣＡが接触子非形成領域ＣＢよりも高く形成されるため、ウエハ１０が配線層２Ｂに対して斜めに接触した場合であっても、ウエハ１０が接触子非形成領域ＣＢに形成された再配線層３Ｂに接触することを防止することができる。

また、樹脂配線層５Ｂに用いる樹脂基板５１は、再配線層３Ｂの表面３Ｂａに液体樹脂をコーティングした後に液体樹脂を硬化させることにより、その表面５Ｂａを平滑にして形成されている。液体樹脂のコーティングにより樹脂基板５１を形成すると、樹脂配線層５Ｂの平坦度を１０μｍ以下にすることができる。このことから、コーティング以外の方法により樹脂配線層５Ｂが形成された場合の接触子形成領域ＣＡの平坦度よりも樹脂配線層５Ｂの平坦度を向上させることができるので、接触子４が大きく傾いてしまうことを防止することができる。接触子４が傾いておらずに同一平面から同一方向にそろって突出していれば、接触子４のストローク長を有効に利用することができるので、プローブカード１Ｂの接触子４にウエハ１０を必要以上に押し込んでウエハ１０が再配線層３Ｂに接触することを防止することができる。

仮に、ウエハ１０が再配線層３Ｂに接触したとしても、第１の実施形態と同様、再配線層３Ｂに用いる再配線基板３１は、樹脂を用いて形成されており、セラミックと比較して弾力性および柔軟性を有しているため、再配線層３Ｂが緩衝材となってウエハ１０の破損を防止することができる。また、接触子形成領域ＣＡに形成された配線層２Ｂの平坦度よりも再配線層３Ｂの平坦度を滑らかに形成することができるため、接触子４が傾いてしまうことを防止することができる。

また、再配線層３Ｂの下層に位置する配線層２Ｂの配線基板２１は、第１の実施形態と同様、セラミックを用いて形成されていることが好ましい。プローブカード１Ｂを用いて半導体部品の高温導通検査を行なう場合があるが、セラミックは熱ひずみが小さいので、配線基板２１がウエハ１０側に反り曲がってウエハ１０と接触してしまうことを防止することができる。

すなわち、第２の実施形態のプローブカード１Ｂによれば、ウエハ１０が接触子非形成領域ＣＢに接触することを防止しているともに、仮にウエハ１０が接触子非形成領域ＣＢに接触しても再配線層３Ｂをクッション化してウエハ１０に大きな衝撃が加わることを防止しているので、ウエハ１０が接触子非形成領域ＣＢに接触して破損してしまうことを防止することができるという効果を奏する。

なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

第１の実施形態のプローブカードを示す部分縦断面図 第１の実施形態のプローブカードにウエハが押し込まれた状態を示す部分縦断面図 第１の実施形態のプローブカードにおいて再配線層に樹脂配線層を形成した状態を示す部分縦断面図 第２の実施形態のプローブカードを示す部分縦断面図 第２の実施形態の樹脂配線層における不要部を示す部分縦断面図 第２の実施形態のプローブカードにウエハが押し込まれた状態を示す部分縦断面図 従来のプローブカードの一例を示す部分縦断面図 従来のプローブカードにウエハが押し込まれた状態を示す部分縦断面図 従来のプローブカードにおいて接触子が傾いて配置された状態を示す縦断面図

符号の説明

１Ａ、１Ｂ プローブカード
２Ａ、２Ｂ 配線層
３Ａ、３Ｂ 再配線層
４ 接触子
５Ａ、５Ｂ 樹脂配線層
ＣＡ 接触子形成領域
ＣＢ 接触子非形成領域

Claims (6)

1. 接触子形成領域を接触子非形成領域よりも突出させて形成されている配線層と、
   前記配線層における突出した前記接触子形成領域の高さを利用して前記接触子形成領域を前記接触子非形成領域よりも高くして前記配線層の表面に形成されている再配線層と、
   前記再配線層における前記接触子形成領域の表面に形成されている接触子と
   を備えていることを特徴とするプローブカード。
2. 前記再配線層における前記接触子形成領域の表面に形成されており、前記再配線層と前記接触子との間に介在している樹脂配線層を備えている
   ことを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
3. 接触子形成領域および接触子非形成領域を表面に有する配線層と、
   前記配線層の表面に形成されている再配線層と、
   前記再配線層における接触子形成領域の表面にのみ形成されているとともに、前記最配線層における接触子非形成領域よりも高く形成されている樹脂配線層と、
   前記樹脂配線層の表面に形成されている接触子と
   を備えていることを特徴とするプローブカード。
4. 前記樹脂配線層に用いる樹脂基板は、前記再配線層の表面に液体樹脂をコーティングした後に前記液体樹脂を硬化させることにより、その表面を平滑にして形成されている
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のプローブカード。
5. 前記再配線層に用いる再配線基板は、樹脂を用いて前記配線層の平坦度よりも滑らかな平坦度をもって形成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプローブカード。
6. 前記配線層に用いる配線基板は、セラミックを用いて形成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプローブカード。

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