JP2008510966A - 一度に多数方式でワイヤボンドプローブカードを作製する方法 - Google Patents

Abstract

非常に微細なピッチ間隔で製造できかつ支持基板に正確に配置できる、ウエハテストプロービングで用いるための弾性ばね接点が、提供される。弾性接触構造体は、スペース変換基板上の電気回路へのワイヤボンディング用に適合されている。付着ばね接点を備えた支持基板を一緒に数多く製造し、スペース変換基板へ付着させる前にダイシングおよびテストをして、歩留まりを改善することができる。弾性ばね接点は、剥離層上に接点を形成するためにフォトリソグラフィ技術を用いて製造され、その後ばね接点は、支持基板にエポキシで接着され、剥離層は除去される。支持基板は、接点の整列および下方の光学部品のテストを可能にするために、透明にすることができる。支持基板には、インピーダンス整合の改善のために、ばね接点の下に設けられた接地プレートを含むことができる。

Description

技術分野
本発明は、電気部品間の圧力接触をもたらす弾性電気接触要素またはばね接点に関し、特に、ウエハ上の集積回路（ＩＣ）をテストするプロービングに用いるプローブカードを形成するばね接点およびばね接点を基板に付着させるための構造体に関する。

関連技術
弾性接触要素またはばね接点は、様々な形状で製造される。ウエハ上のＩＣをプロービングするために用いられる一タイプのばね接点が、「犠牲部材を用いた、電気接点の製造方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔｓ， Ｕｓｉｎｇ ａ Ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ Ｍｅｍｂｅｒ）」なる名称の米国特許第５，４７６，２１１号明細書ならびにその対応分割特許である米国特許第５，８５２，８７１号明細書および米国特許第６，０４９，９７６号明細書（全てカンドロス（Ｋｈａｎｄｒｏｓ）による）に説明されている。これらの特許は、フレキシブルで細長いコア要素（たとえばワイヤ「ステム」または「スケルトン」）を電子部品の端子に取り付けること、および１つまたは複数の材料の「シェル」でフレキシブルコア要素をコーティングし、結果として得られるばね接点の弾性特性を保証することによって、弾性相互接続要素を作製する方法を開示している。コア要素の例示的な材料には、金が含まれる。弾性コーティングの例示的な材料には、ニッケルおよびその合金が含まれる。結果として得られるばね接触要素は、プローブカードとウエハ上の集積回路との間をはじめとして２以上の電子部品間の圧力接続をもたらすために用いられる。

基板にばね接点を接続してプローブカード、またはばね接点を備えた他の構造体を形成することが、エルドリッジ（Ｅｌｄｒｉｄｇｅ）、グルーベ（Ｇｒｕｂｅ）、カンドロス（Ｋｈａｎｄｒｏｓ）およびマシュー（Ｍａｔｈｉｅｕ）による「プローブカードアセンブリのプローブ要素の先端を平坦化する方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｐｌａｎａｒｉｚｉｎｇ Ｔｉｐｓ ｏｆ Ｐｒｏｂｅ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ａ Ｐｒｏｂｅ Ｃａｒｄ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）」なる名称の米国特許第５，９７４，６６２号明細書に説明されている。この特許は、「スペース変換器」を形成するために細長い弾性ばね接触要素を取り付けた基板をはじめとして、プローブカードアセンブリについて説明している。スペース変換器は、一表面において、端子を第１のピッチまたは端子間の間隔に配置し、かつ反対表面における第２のピッチに、対応する端子を配置した多層相互接続基板である。スペース変換は、第１のピッチから第２のピッチへ「ピッチ拡張」を達成するために用いられる基板の層におけるルーティング線によって提供される。使用において、細長いばね接触要素の自由端（先端）が、プロービングまたはテストされる電子部品の対応する端子との圧力接続をもたらす。

別のタイプのばね接触要素が、エルドリッジ（Ｅｌｄｒｉｄｇｅ）、グルーベ（Ｇｒｕｂｅ）、カンドロス（Ｋｈａｎｄｒｏｓ）およびマシュー（Ｍａｔｈｉｅｕ）による「マイクロエレクトロニクスばね接触要素および複数のばね接触要素を有する電子部品（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｐｒｉｎｇ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｈａｖｉｎｇ Ａ Ｐｌｕｒａｌｉｔｙ Ｏｆ Ｓｐｒｉｎｇ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）」なる名称の米国特許第６，４８２，０１３号明細書に説明されており、この特許は、参照により本明細書に援用されている。この特許は、弾性接触要素を作製するために、機械技術ではなくフォトリソグラフィ技術について説明している。機械的に形成された接触要素と同様に、リソグラフィ技術を用いて形成された弾性接触要素には、ニッケルおよびその合金などの弾性材料が含まれる。フォトリソグラフィ技術を用いて、弾性接点を備えたプローブカードまたは他の基板を製造するために、ばね接点が、材料のめっきまたは堆積、フォトレジストの適用、フォトリソグラフィ技術を用いたマスキング、およびエッチングを含む一連のステップによって、基板表面の金属相互接続パッドに形成される。スペース変換器については、弾性接点が自身に形成された相互接続パッドは、スペース変換基板内のルーティング線に弾性接点を接続する。フォトリソグラフィ技術を用いれば、精密許容誤差を実現して、パッドに形成されたばね接点と、テストされる集積回路上の対応する接触パッドとの整列を保証することができる。

概要
本発明に従い、非常に微細なピッチで製造することができ、かつ支持基板上に正確に配置できる弾性接触構造体を説明する。弾性接触構造体は、回路との電気接触をなすために一端部においてワイヤボンディング用に適合される一方で、別の端部ではばね接点を提供する。これらのばね接点を備えた支持基板は、一度に多数方式で製造することができ、製造コストを低減し、製造歩留まりを向上させる冗長性を提供する。

本発明による弾性接触構造体は、フォトリソグラフィ技術を用いて作製される。弾性接触構造体は、犠牲基板の剥離層上に形成され、次に、犠牲基板が除去される前に、接着剤によって支持基板に貼付される。ここで次に、弾性接触構造体を支持する支持基板は、伝送線を含むベース基板に付着される。ベース基板は、接着剤を用いて直接付着できる。代替として、ベース基板は、支持基板が弾性プラットフォームを提供するように、弾性ばねによって装着される。

一実施形態においてベース基板の伝送線は、ワイヤボンディングによって弾性接点に付着される。別の実施形態において、ばねを用いて弾性プラットフォームを作る場合には、フレキシブル導電リード線を用いて弾性接点をベース基板に接続する。ベース基板の伝送線が、一表面における弾性接点から、より微細なピッチの接点セットへ信号をルーティングし、それによって、ウエハプロービングで典型的に用いられる「スペース変換器」基板を形成できる。便宜上、以後はベース基板をスペース変換基板と呼ぶ。

一実施形態において、支持基板は、接地プレートを形成する金属コーティングを、付着された弾性接触構造体の下に設けている。次に、弾性接触構造体を支持基板に付着させる接着剤は、エポキシなどの非導電性材料であり、接触構造体を接地プレートから電気的に絶縁する。次に、接地プレートは、弾性接触構造体、およびスペース変換基板の線路へ接続するワイヤボンドを通して、より良好なインピーダンス整合を提供する。

さらなる実施形態において、支持基板は、ガラスなどの透明誘電材料で作製される。透明であることによって、スペース変換基板に支持基板を装着するための整列を容易に実行して、弾性ばね接点が、被テストウエハなどの別のデバイス上の接点と整列することを保証できる。さらに透明基板を備えれば、基板を通して光源を設け、感光部品をテストできる。

さらなる実施形態において、導電性ビアが、支持基板を通して設けられる。一実施形態におけるビアには、スペース変換基板上のトレースへ付着させるための、一つの側におけるはんだバンプが含まれる。導電性エポキシなど、はんだバンプ以外の接続機構または他の方法を用いて、ビアを、スペース変換基板上のトレースに付着できる。弾性接触要素は、ビアに接続するトレースにワイヤボンディングされるか、または支持基板の反対側のビアに直接ワイヤボンディングされる。接地プレートが支持基板に用いられる場合には、信号線ビアと支持基板における接地プレート領域との間に絶縁が提供される。接地プレートは、ビアによって、スペース変換基板の接地線へさらに接続できる。

追加実施形態において、弾性接触要素は、単一の支持基板上に群で形成され、製造後、支持基板は、１つまたは複数のスペース変換基板に接合するために個別タイルにダイシングされる。タイルには、単一の被試験体（ＤＵＴ）または多数のＤＵＴのＩＣをテストするように配置されたばね接点を含むことができる。スペース変換基板にタイルを付着させた後で、ワイヤボンディングまたはワイヤを付着させる別の方式を実行して、弾性接触要素を、スペース変換基板における伝送線に電気的に接続する。支持基板のダイシングによって、不良接点を備えたタイルを廃棄できる一方で、欠陥のないタイルは用いられ、製造歩留まりが向上される。

本発明のさらなる詳細を、添付の図面を用いて説明する。

詳細な説明
図１Ａ〜図１Ｐは、本発明に従ってタイル基板に設けられる弾性接触要素の製造ステップを示し図解している。本発明は、図示の製造ステップに限定されない。

図１Ａに示すように、プロセスは、シリコンウエハなどの適切な犠牲基板１０２で始まる。犠牲基板１０２は、さらに、アルミニウム、銅、セラミック、チタンタングステンなどの材料で構成できる。犠牲基板上には、窒化ケイ素または二酸化ケイ素などのエッチストップ材料のブランケット層１０５が施される。次に、フォトレジストなどのマスキング材料層１０４が、エッチストップ材料１０５上に施される。次に、マスキング材料１０４は、フォトリソグラフィ技術を用いてイメージングおよび現像され、犠牲基板１０２上のエッチストップ材料１０５のエリア１０６を露出させる。代替として、フォトレジスト１０４の選択された部分は、レーザを伴う周知の技術などの他の技術を用いて除去することができ、結果として得られるマスキング層１０４の露出部分は、化学的エッチングプロセスを用いて除去することができ、その結果として、エッチストップ材料１０５の表面に至る、フォトレジスト１０４の開口部１０６が作成される。

図１Ｂに示す次のステップで、露出したエッチストップ材料１０５は、フッ化水素酸（ＨＦ）などのエッチング液でエッチングされ、開口部１０６において基板１０２を露出させる。次に、残りのフォトレジスト材料１０４が除去され、開口部１０６以外の基板１０２のエリアにわたってエッチストップ材料１０５が残される。

図１Ｃに示す次のステップで、犠牲基板１０２は、基板を選択的にエッチングするための周知の化学作用を用いて、開口部１０６においてエッチングされる。たとえば、シリコン基板は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いて選択的にエッチングできる。これによって、基板１０２に小さな幾何学的貫入部（凹部またはトレンチ）１１０が作成され、その深さは、貫入部の所望の深さに対応するエッチングタイミングによって制御される。また、犠牲基板１０２としてシリコンウエハを用いる場合には、貫入部１１０の側壁１１２は、垂直以外の角度になる。以下に続く説明で明らかなように、貫入部またはトレンチ１１０は、弾性接触構造体の先端に存在する位相的特徴（角錐、角錐台等）を画定する。水酸化カリウムを用いてエッチングによって形成されることに加えて、貫入部はまた、金属基板のディンプリング、反応性イオンエッチングによるようなドライエッチング、または当該技術分野において周知の他の手順によって形成できる。

貫入部１１０を作成した後で、エッチストップ材料１０５は、図１Ｄの断面に示すように、除去するのが好ましい。図１Ｄ−１は、貫入部１１０を備えた、図１Ｄの断面に示す犠牲基板１０２の上面図を示す。

図１Ｅに示す次のステップにおいて、フォトレジストの追加層１２０が、フォトリソグラフィ技術を用いて、施されてパターニングされ、貫入部１１０に隣接するフォトレジストエリアが露出されている。フォトレジスト１２０は、さらに、図１Ｆに示すように、エリア１２２において、任意にスランピングさせるかまたは成形してもよい。スランピング部１２２は、フォトレジストの加熱により実現される。成形は、エリア１２２におけるフォトレジスト材料１２０の角度露光および次に続くエッチングにより行なってもよい。スランピングエリアは、弾性接触構造体における屈曲部のための型を形成する。スランピングまたは成形によって、フォトレジストの表面をスパッタリングにより金属化することがより容易になる。代替として、図１Ｆの断面は、前に参照した米国特許第６，４８２，０１３号明細書に説明されているように、二酸化ケイ素または窒化ケイ素などのエッチストップ材料を施し、次にエッチングすることによって作製してもよい。

図１Ｇに示す次のステップにおいて、１つまたは複数の金属層１３０が、スパッタリングなどによって、基板１０２上にブランケット堆積される。一実施形態において、金属層は、２つの材料、すなわち、剥離層として選択された、アルミニウムなどの第１の材料、および次の層の堆積のための「シード」層として働く第２の層から構成されている。例として、金属層１３０は、アルミニウムの剥離層およびそれに続く銅のシード層で構成してもよい。剥離材によって、（ここで説明するように）犠牲基板上に作製されたばね接触要素が支持基板に取り付けられた後で、犠牲基板を除去することが可能になる。剥離材は、剥離プロセスの間に、保護「キャッピング」層の役割を果たした後で、最終ばね接点から除去してもよい。

次に、図１Ｈに示すように、フォトレジストなどの追加マスキング層１３２が、基板１０２に施される。フォトレジスト１３２は、結果として得られるばね接点要素のための望ましい長さおよび幅を画定する型を効果的に形成する開口部を画定するように、パターニングされる。

次に、弾性接触構造体１４０は、弾性接点を形成するために、図１Ｉに示すようにフォトレジストエリア１３２間に金属層を施すことによって形成される。フォトレジストエリア１３２間に堆積される比較的厚い「構造的」金属層は、前述のように、ニッケルなどの弾性材料の電気めっきなどの適切なプロセスを用いて、剥離層１３０の上に施される。電気めっきの代替として、化学気相成長法（ＣＶＤ）、物理気相成長法（ＰＶＤ）または当該技術分野において利用可能な他の技術などの技術を用いて、弾性接触構造体１４０を形成する金属を施すことが可能である。

弾性接触構造体１４０を形成するように説明した金属層は、結果として得られるばね接触要素の機械的特徴を制御または支配するように意図されている。弾性接触構造体の強化に追加層を含んでもよいことは、本発明の範囲内にある。たとえば、ニッケルなどの弾性材料を堆積する前に、導電率、低接触抵抗、はんだ付け性および耐腐食性の優れた電気特性のために選択された材料層を堆積してもよい。たとえば金またはロジウム（これらは両方とも、良好な接触材料である）、ニッケルコバルト（ろう付けの良好な材料）がある。一実施形態において、弾性材料を堆積する前に、金、アルミニウム、パラジウムコバルトなど、ワイヤボンディングに適した材料が施される。

図１Ｊに示すように、接触構造体１４０およびフォトレジスト材料１３２は、一旦形成されると、任意に、平坦にラッピング（ＬＡＰＰＩＮＧ）できる。ばね動作がばね接点の厚さの関数であるので、ラッピングによって、ばね定数のより正確な制御が可能になる。接触構造体１４０は、研削、化学機械研磨（ＣＭＰ）、フライス削り、または平坦化に用いられる他の適切なプロセスによって、平坦化できる。図示の細長い弾性接触構造体１４０には単一の屈曲領域が含まれているが、前に参照した米国特許第６，４８２，０１３号明細書に説明されているように、多数の屈曲部を含んでもよい。

図１Ｋに示す次のステップにおいて、フォトレジスト材料１３２が剥がされ、ばね接点１４０の端部が露出される。図１Ｌに示すように、露出したブランケットスパッタ金属１３０がさらに除去され、弾性接点１４０の下のスパッタ金属１３０だけが残される。

図１Ｍに示す次のステップにおいて、エポキシなどの接着剤１４４が、弾性接点１４０の端部およびフォトレジスト１２０の一部の上に施される。当該技術分野において周知のように、接着剤は、さらなる強度のために粒子で満たしてもよい。図１Ｎに示すさらなるステップにおいて、支持基板１５０が、エポキシの上に貼付され、エポキシが硬化する。図１Ｏに示すように、硬化したエポキシは、支持基板１５０を弾性接点１４０に接合する。一実施形態において、支持基板１５０は、ガラスなどの透明材料であり、弾性接点１４０をスペース変換基板に配置するときに、透明基板を通して見ることによって、弾性接点１４０の視覚的な整列を可能にする。支持基板１５０は同様に、重合体もしくはセラミックなどの別の誘電材料、または金属などの導電性材料にすることができる。

一実施形態において、図１Ｎに示すように、導電性金属材料１５２を、支持基板１５０の１つまたは複数の領域に施して、弾性接点１４０の下にある接地プレートを形成することができる。接地プレート１５２は、弾性接点１４０の下で容量層を提供して、より良好なインピーダンス整合を提供する役目をする。接触要素１４０の下にある１つまたは複数の接地プレート領域１５２のサイジングは、図１Ｎにおけるギャップ幅「ｇ」のサイジングと同様に、インピーダンス整合のために調節できる。一実施形態において、支持基板１５０全体は、導電性金属材料から形成でき、接着剤１４４は、支持基板（または接地プレート）を弾性接点１４０から電気的に絶縁する非導電性誘電体を形成する。接地プレートはまた、支持基板１５０の反対側に形成できる。

弾性接点１４０が、接着剤１４４によって支持基板に１５０に貼付され、次のステップにおいて、図１Ｏに示すように、フォトレジスト材料１２０が剥がされ、図１Ｐに示すように、犠牲基板１０２を分離している残されたブランケットスパッタ金属１３０が、犠牲基板１０２と共にエッチングされる。

図１Ａ〜図１Ｐは、支持基板に細長い弾性（ばね）相互接続（接触）要素を作製するための例示的なプロセスを説明している。これは、続いて説明するように、さらに利用可能な「中間」製品と見なすことができる。

図１Ａ〜図１Ｐにおいて形成された接触構造体１４０を備えた支持基板１５０は、図２に示すように、一実施形態において電気ルーティング線１６１を含むさらなる基板１６０に接着または接合される。次に、接触構造体１４０は、基板１６０におけるルーティング線１６１に接続するボンドパッド１６３に接触するワイヤボンド１６２によって接続される。一実施形態において、接地プレート領域１５２は、１つまたは複数のワイヤボンド１６４によって、基板１６０を通して設けられた接地接続線１６５にさらに接続される。基板１６０が、ワイヤボンドパッド１６３から、ルーティング線１６１を通って、基板１６０の反対面の別のピッチにおける接点へ電気ルーティングを提供するので、基板１６０は、「スペース変換器」基板を効果的に形成する。スペース変換基板１６０に取り付けて示しているが、基板１６０は、その表面にのみルーティング線を備えた基板または「スペース変換」を少しも提供しない、貫通線ビアを備えた基板などの他の形状を取ることができる。基板１６０は、多層セラミック材料、効果的にＰＣＢを形成する高分子材料、または適していると当業者には考えられるような他の材料から、形成できる。便宜上、支持基板１５０などの弾性接点支持基板に付着している基板１６０などの基板のさらなる言及では、「スペース変換基板」と呼ぶ。

図３は、スペース変換基板１６０に取り付けるための別の構成を示すが、この場合には、支持基板１５１は、ビア１７２を含むように変更されている。ビア１７２は、支持基板１５１の表面上のボンドパッド１７７から、支持基板１５１の反対側に設けられたはんだバンプ１７４へ導電線を提供する。はんだバンプ１７４は、支持基板１５１をスペース変換基板１６０に接続するように働く。代替として、はんだバンプ１７４に加えて、エポキシまたは当該技術分野において周知のアンダーフィル（図示せず）などの粘着性充填材料を、支持基板１５１とスペース変換基板１６０との間にさらに設けて、基板を接続する。はんだバンプ１７４は、ビア１７２を、スペース変換基板１６０内の電気ルーティング線１６１に接続する。ビア１７２の反対側端部にはバンプまたはボンドパッド１７７が含まれるが、これらは次に、ワイヤボンド１７５によって接触構造体１４０に接続される。１つまたは複数の追加ビア１７３を設けて、接地プレート領域１５２を、スペース変換基板１６０内の接地線１６１に接続できる。

図４は、取り付けのための別の構成を示すが、この場合には、弾性ばね２００が、支持基板１５０とプリント回路基板（ＰＣＢ）１６５との間に設けられている。支持構造体１５０は、弾性ばね２００に取り付けられることによって、ウエハ上の部品をテストするための弾性プラットフォームを形成し、弾性性質によって、テストプロービング中に、ウエハまたはその上に形成された部品を損傷する可能性が制限される。弾性ばね２００は、図示のような金属コイルばね、弾性接点１４０と類似の細長いばね、弾性エラストマから作製されたばね構造体もしくはゴムなどのフレキシブル材料、または当該技術分野において周知の他の弾性材料にすることができる。フレキシブル導電接続部２０２は、ＰＣＢ１６５を弾性接点１４０に接続する。フレキシブル接続部２０２は、支持構造体１５０上のパッド２０４、およびＰＣＢ基板１６５上のソケット２０６または他のフレキシブル接続部に接合されるように、図４に示されている。フレキシブル接続部２０２は、超音波圧縮または当該技術分野において周知の他の接合手順を用いて、ボンドパッド２０４およびソケット２０６に接続される。ワイヤボンド１７５は、弾性接点１４０をボンドパッド２０４に接続する。スペース変換ＰＣＢ１６５（図示せず）内のルーティング線は、ウエハテスタに接続するために、フレキシブル接続部２０２を、ＰＣＢ１６５の反対側のコネクタ２０８へ接続する。

別個のワイヤボンド１７５を用いずに、弾性接点１４０が、フレキシブル接続部２０２によって、ＰＣＢ基板１６５上のパッド２０６に直接接続されるように、図５は、図４の弾性プラットフォーム構成に対する変更を示す。図５の構造は、フレキシブル接続部が弾性接点１４０にそれほどの量の力をかけない場合、または弾性接点１４０からＰＣＢ基板１６５へのより短い電気経路を有することによって、より良好な電気特性が得られる場合には、製造を単純化するために有用であり得る。

図６は、弾性接点１４０が透明支持基板１５０に設けられ、かつＰＣＢ１６５に取り付けられた別の構成を示すが、ＰＣＢ１６５は、光が透明支持基板１５０を通過して感光装置をテストできるようにする１つまたは複数の開口部２１０を有する。基板１５０は、接着剤１４４と類似のエポキシなどの接着剤を用いてか、または図４〜図５におけるように弾性プラットフォームを形成する弾性ばねを用いて、ＰＣＢ１６５に付着できる。図６の構成は、ウエハ２１２の上方に設けて示したが、弾性接点１４０は、ウエハ上のＩＣをテストするために、ウエハ２１２上のプロービングパッド２１４に対して整列されている。弾性接点１４０への信号およびそこからの信号は、図４〜図５に示すように、コネクタ２０８を通ってテスタに供給される。ウエハ２１２を、電荷結合素子（ＣＣＤ）、カメラ付携帯電話用画像センサ、または感光性の類似光学部品などの感光装置２１６と共にさらに示す。レーザまたは発光ダイオードなどの光源２１８は、テスト構造体の上方に設けて示す。光源２１８から放射された光は、ＰＣＢ１６５における開口部２１０および透明支持基板１５０を通して供給され、テストのために、ウエハ２１２上の感光部品２１６に信号を供給する。したがって、ウエハ２１２上の光学および電気部品のテストは、同時に行うことができる。

図７は、単一ＤＵＴにおけるパッドの一構成と接触するように設定された、支持基板１５０上の弾性接触構造体１４０の上面図を示す。図７では、図２の断面で示す構成と同様に、ワイヤボンディングが、弾性接触構造体１４０から、スペース変換基板１６０上のボンドパッド１６３へ提供されている。弾性接触構造体１４０は、（図１Ｄ−１に示す貫入部１１０に形成された）先端部１８０がＤＵＴ接触パッド（図示せず）の上に提供されるように、支持基板１５０上に配置される。破線はＤＵＴの周辺エリアを示すが、パッドの一構成がＤＵＴの周辺部辺りに配置されている。ワイヤボンド１６２が、接触構造体１４０を、スペース変換基板１６０上の接触パッド１６３に接続する。さらなるワイヤボンド１６４が、支持基板１５０の表面における接地プレートを、スペース変換基板１６０上の接地線接触パッド１７８に接続する。接地に至るワイヤボンド１６４は、良好な信号忠実度のために、信号線のすぐ近くに配置される。単一の接地線１６４だけを示すが、信号忠実度を改善するために追加の線路を設けることができる。図７では、接地プレートが、支持基板１５０の表面全体にわたって設けられていると仮定されているが、しかし１つまたは複数の接触構造体１４０の下にある個別接地プレート領域を代替として用いてもよい。非導電性接着剤１４４が、接地プレート領域を接触構造体１４０から分離する。一実施形態において、接触パッド１６３および１７８は、図２に示す線路の配置と同様に、スペース変換器１６０の内部線路に接続されていると仮定されている。

図８は、図３の配置と同様に、スペース変換基板１６６に接続するためのパッドおよびビアを代替として有する支持基板１５１上の弾性接触構造体１４０の上面図を示す。信号ビアは、基板１５１のパッド１７７で終端する。次に、支持基板１５１における接地プレート領域１５２は、ビアに接続する信号パッド１７７を電気的に絶縁するために開口部１５３を有する。接地プレート領域１５２は、信号パッド１７７を囲んで示されているが、代替として、信号パッド１７７は、支持基板１５１における接地プレート領域の外に設けることが可能である。次に、接地プレート領域１５２は、ビア１７３によって、スペース変換基板１６０における接地線に直接接続される。接触構造体１４０は、非導電性接着剤１４４によって、接地プレート１５２から電気的に絶縁される。弾性接触構造体１４０は、ワイヤボンド１７５によって、ボンドパッド１７７に接続される。前述のように、接地プレート領域１５２（または、別個の接地プレートが各接点の下にある場合には領域）のサイズは、ワイヤボンド１７５および接触構造体１４０を通して、結果として生じるインピーダンスを制御するように調節できる。一実施形態において、接着剤２２２は、多くのプローブにわたって連続的なビーズに分配できる。前に言及したように、接着剤２２２は、曲げ強さを改善するか、または支持基板１５１からのプローブ１４０の剥離を防ぐために提供される。接着剤２２２の例には、エポキシ樹脂、充填エポキシ、シアン酸エステル、ＢＣＢ、または当該技術分野で認められた接着性を備えた他の材料が含まれる。

図８に示すように弾性接点１４０をビア上のパッド１７７へ直接ワイヤボンディングする代わりとして、図９に示すように、ある長さのトレース１８１を加えることができる。トレース１８１の長さによって、ボンドワイヤ１７５はビア１７２に接続される。トレース１８１の長さおよびサイズは、インピーダンス整合を改善するために調節できる。トレース１８１には、インピーダンス整合を提供するサイズの薄膜抵抗器をさらに含むことができる。より高いインピーダンスは、トレース１８１を構成する導電線のサイズを単に調節するのとは対照的に、薄膜抵抗器をトレース１８１に設けることで達成できる。薄膜抵抗器は、導電線の直列素子として、または終端部として働くことが可能である。トレース１８１にはまた、高周波コンデンサを含むことができる。コンデンサは、別個の直列素子として働くことか、または接地へのバイパスを提供することが可能である。図９の代替を図１０に示すが、そこでは、ビアを用いるのではなく、トレース１８１がボンドパッド接続部を提供する。図１０に示すように、第１のボンドワイヤ１９４が、弾性接点１４０をトレース１８１の第１の端部に接続する一方で、別のボンドワイヤ１９６が、トレース１８１の第２の端部をスペース変換基板１６０上のボンドパッド１９８に接続する。スペース変換基板１６０における内部ルーティング線１９７が、ボンドパッド１９８を基板１６０の反対側に接続する。

図１１は、支持基板１５０上の弾性接触構造体１４０の配置のために図７および８に示した構成に対する代替構成の上面図を示す。図示のように、弾性接触構造体１４０は、先端部１８０が、ＤＵＴの中心線に沿って配置されたパッドの上に配列されるように、再配置される。ＤＵＴの周囲は、破線によって示されている。図７には示していないが、ワイヤボンディングおよび接地プレートは、前述のように提供できる。

図１２は、弾性接触構造体を自身の上に形成した基板１５０の上面図を示し、製造歩留まりを改善するためにどのように基板１５０を製造し、次にダイシングすることができるかを例示する。図示の構成には、図７および８に示すように自身の周辺近くに接点を有するＤＵＴ上のパッドと接触するように構成されている弾性ばね接点群が含まれる。ばね接点の２６の群が、ウエハ形状を有する支持基板１５０に形成されて示されている。線は、ばね接点群のうちの個別ばね接点の境界を示す。切断は、支持基板１５０を２６の個別ＤＵＴテスト構造体へダイシングするための線に沿って行うことができる。個別支持基板タイルは、ダイシングの前または後にテストすることができ、テストによって、タイルが機能できると証明された場合には、前述のように、タイルを、スペース変換基板に付着できる。支持基板１５０をダイシングして個別タイルを形成し、機能しないタイルを廃棄することによって、製造歩留まりを改善できる。

図１２に示す線に沿ってダイシングする代わりとして、ダイシングは、より大きな破線１９０で示すように、弾性接点群のうちの２つ以上を一緒にして実行することができる。したがって、互いに対して接点群の正確な整列を維持できる一方で、４つの群のいくつかを、それらが機能しない場合には廃棄することで、製造歩留まりの増加がやはり提供される。

図１３は、プローブカードの構成要素の断面図を示すが、テストシステムコントローラに接続するためのコネクタ２０３を含むＰＣＢ１６５に接続するために、図４〜図５で用いられる弾性ばね２００の代替として、スペース変換基板１６０の柔軟な取り付けを例示する。スペース変換基板１６０は、図２〜図３に示すようにかまたは図６と類似の光学的接続を可能にする開口部を備えたシステムとして、図１３に示すシステムを用いて柔軟に取り付けるように構成できる。図７〜図１１に示す他の構成も同様に、図１３に示すように柔軟に取り付けできる。

図１３のプローブカードは、ウエハに直接接触するプローブ１４０に対して電気経路および機械的支持の両方を提供するように構成して示す。図１３には、図２に示すように構成されたスペース変換器１６０が含まれる。プローブカードの電気経路は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１６５と同様にスペース変換器１６０、およびインタポーザ２３２を通して設けられている。テストシステムコントローラのためのテストデータは、ＰＣＢ１６５の周辺部辺りに接続されたポゴピンまたはゼロ挿入力（ＺＩＦ）コネクタ２０３を通して供給される。チャネル伝送線２４０は、ＰＣＢ１６５において水平にテスタインタフェースコネクタ（ポゴまたはＺＩＦ）２０３からＰＣＢ１６５上の接触パッドへ信号を分配し、スペース変換器１６０上のパッドのルーティングピッチと一致させる。インタポーザ２３２には、ばねプローブ電気接点４４が両側に配置された基板４２が含まれる。インタポーザ２３２は、ＰＣＢ１６５上の個別パッドを、スペース変換器１６０にランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）を形成しているパッドへ電気的に接続する。ＬＧＡパッド接続部は、典型的には規則的な多列パターンで配置される。スペース変換器１６０の基板４５における伝送線２４６は、ＬＧＡから、アレイに構成されたばねプローブ１４０へ、信号線を分配または「スペース変換」する。埋め込み回路、プローブおよびＬＧＡを備えたスペース変換器１６０は、プローブヘッドと呼ばれる。

電気部品の機械的支持は、バックプレート２５０、ブラケット２５２、フレーム２５４、板ばね２５６およびレベリングピン２６２によって提供される。バックプレート２５０がＰＣＢ１６５の一つの側に設けられる一方で、ブラケット２５２は、もう一方の側に設けられてねじ２５９で装着される。板ばね２５６は、ねじ２５８によってブラケット２５２に装着される。板ばね２５６は延びて、フレーム２５４をブラケット２５２の内壁内に可動に保持する。次に、フレーム２５４は、スペース変換器１６０を支持するための水平拡張部２６０を、その内壁内に含む。フレーム２５４は、プローブヘッドを囲んで、横移動を制限するようにブラケット２５２に対して精密許容誤差を維持する。

レベリングピン２６２は、電気部品の機械的支持を完成させ、スペース変換器２３４の水平化を提供する。レベリングピン２６２を調節して、真鍮球体２６６が、スペース変換器１６０との点接触を提供するようにする。球体２６６は、スペース変換器１６０におけるＬＧＡの周囲の外側で接触し、電気部品からの絶縁を維持する。基板の水平化は、レベリングピンと呼ばれる前進ねじ２６２を用いることを介して、これらの球体を正確に調節することによって達成される。レベリングピン２６２は、スペース変換器１６０を水平にするように調節可能であり、全てのプローブ１４０がウエハと接触することを保証する。レベリングピン２６２は、バックプレート２５０において支持部２６５を通して回される。球体２６６がスペース変換器１６０と接したままになるように、レベリングピンねじ２６２の動きは、板ばね２５６によって対抗される。板ばね２５６は、インタポーザ２３２よりずっと強くなるように設計され、その結果、レベリングねじ２６２の上昇および下降は、板ばね２５６によって対抗され、インタポーザ２３２のばね２４２および２４４は、スペース変換器１６０がＰＣＢ１６５に対して移動するときに、電気接触が、スペース変換器１６０間に維持されるように保証するためにのみ働く。

上記で本発明を詳細に説明したが、それは、単に、どのように本発明を作製し用いるかを当業者に教示するためのものである。本発明の範囲が特許請求の範囲によって定義されているように、多くの追加的な変更が本発明の範囲に包含される。

本発明に従って支持基板に設けられる弾性接触要素の製造ステップを示す断面図である。 支持構造体上の弾性接触構造体の断面図であり、支持構造体がスペース変換基板に付着され、ワイヤボンドが、接触要素および接地プレートの両方から、スペース変換基板上の接点に設けられている。 支持構造体上の弾性接触構造体の断面図であり、支持基板が、スペース変換基板におけるルーティング線へはんだバンプによって付着されたビアを含み、ワイヤボンドが、弾性接触構造体からビアへ設けられている。 支持基板が、ウエハをプロービングするための弾性プラットフォームを形成する弾性ばねによって、ＰＣＢに付着されている断面図である。 別個のワイヤボンディングの必要なしに、弾性接触構造体が、フレキシブルリード線によってＰＣＢに直接接続されるように、図４の弾性プラットフォーム構成の修正を示す。 ウエハプロービングを可能にするための、ＰＣＢに付着された透明支持構造体における弾性接触構造体を示す断面図であり、ＰＣＢは、感光装置のテストを可能にするために、光が透明支持体を通過できるようにする開口部を有する。 図２に示すような弾性接触構造体のワイヤボンディングを伴い、ＤＵＴ上のパッドの一構成と接触するように構成された、支持基板上の弾性接触構造体の上面図を示す。 図３に示すように、スペース変換基板に接続するためのビアを代替として有し、かつビアへの弾性接触構造体のワイヤボンディングを伴う支持基板における弾性接触構造体の上面図を示す。 図８と同様に、ボンドパッドへのワイヤボンディングを伴うが、トレースが中間にワイヤボンディングされた弾性接点を示す。 図９と同様に、ボンドパッドへの、トレースを通したワイヤボンディングを伴うが、ボンドパッドがトレースによってビアに接続された弾性接点を示す。 図７および８に示す構成と異なるＤＵＴパッドの構成と接触するように設定された弾性接触構造体の代替構成の上面図を示す。 弾性接触構造体を自身の上に形成した基板の上面図を示し、製造歩留まりを改善するために基板をどのようにダイシングできるかを例示する。 プローブカードの構成要素の断面図を示し、図４〜図５の代替として、スペース変換基板の柔軟な取り付けを例示する。

Claims (34)

1. 接着剤によって支持基板に取り付けられたばね接触要素を含む装置。
2. 前記接着剤がエポキシを含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記接着剤が非導電性であり、前記ばね接触要素を前記支持基板から電気的に絶縁する、請求項１に記載の装置。
4. 前記ばね接触要素の少なくとも一部にわたって連続的なビーズで施される接着剤をさらに含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記支持基板が透明である、請求項１に記載の装置。
6. 前記支持基板がガラスである、請求項１に記載の装置。
7. 前記支持基板が、前記ばね接触要素の少なくとも１つの下にある接地プレート領域を含む、請求項１に記載の装置。
8. 前記接着剤が非導電性であり、前記接地プレートを前記ばね接触要素から電気的に絶縁する、請求項７に記載の装置。
9. ボンドパッドを有する追加基板と、
   前記支持基板を前記追加基板に接続する弾性要素と、
   前記ばね接触要素を前記ボンドパッドに接続するフレキシブル導電要素と、
   をさらに含む、請求項１に記載の装置。
10. ボンドパッドを有する追加基板と、
    前記支持基板を前記追加基板に接続する弾性要素と、
    前記ばね接触要素を前記支持基板上のボンドパッドに接続するフレキシブル導電要素と、
    前記追加基板の前記ボンドパッドを前記支持基板上のボンドパッドに接続するワイヤボンドと、
    をさらに含む、請求項１に記載の装置。
11. ボンドパッドを有する追加基板であって、前記支持基板が取り付けられた追加基板と、
    前記ばね接触要素を前記ボンドパッドに接続するワイヤボンドと、
    をさらに含む、請求項１に記載の装置。
12. 前記支持基板が取り付けられた追加基板と、
    前記支持基板に設けられたトレースであって、前記支持基板が前記追加基板上の電気接点を前記トレースに接続する信号ビアを含む、トレースと、
    前記ばね接触要素を前記トレースに接続するワイヤボンドと、
    をさらに含む、請求項１に記載の装置。
13. ボンドパッドを有する追加基板であって、前記支持基板が取り付けられた追加基板と、
    前記支持基板に設けられたトレースと、
    前記ばね接触要素を前記トレースの第１の端部に接続する第１のワイヤボンドと、
    前記トレースを前記ボンドパッドに接続する第２のワイヤボンドと、
    をさらに含む、請求項１に記載の装置。
14. 前記トレースの少なくとも１つが薄膜抵抗器を含む、請求項１３に記載の装置。
15. 前記トレースの少なくとも１つがコンデンサを含む、請求項１３に記載の装置。
16. 前記支持基板が信号ビアを含む、請求項１に記載の装置。
17. 前記ばね接触要素が、前記信号ビアの導電性バンプにワイヤボンディングされる、請求項１６に記載の装置。
18. 前記支持基板が、前記ばね接触要素の下にある前記信号ビアから電気的に絶縁された接地プレートを含み、前記接地プレートが、前記支持基板内の少なくとも１つの追加ビアに接続されている、請求項１７に記載の装置。
19. 請求項１に記載の装置によってテストされるデバイス。
20. リソグラフィで形成され、エポキシに捕捉されたばね接触要素を含む装置。
21. リソグラフィで形成され、ガラス基板に取り付けられたばね接触要素を含む装置。
22. リソグラフィで形成され、透明支持基板に取り付けられたばね接触要素を含む装置。
23. 前記透明支持基板を介して、前記ばね接触要素に接続可能なデバイスに光信号を供給するための光源をさらに含む、請求項２２に記載の装置。
24. 前記ばね接触要素に接続された電気ルーティング線を含む前記透明基板に取り付けられた追加基板であって、透明基板を介した光信号の伝送のために光が通過可能な開口部を有する追加基板をさらに含む、請求項２２に記載の装置。
25. 請求項２２に記載の装置によってテストされるデバイス。
26. 導電性伝送線にワイヤボンディングされたばね接触要素を含む装置。
27. 請求項２６に記載の装置によってテストされるデバイス。
28. ワイヤボンディングに適した表面を有するばね接触要素。
29. 多数のプローブリード線を単一の基板に形成すること、および、
    前記基板を別個のユニットにダイシングすること、
    を含む方法。
30. ばね接点に隣接して設けられた接地プレートのサイズを調節して、前記ばね接点のインピーダンスを制御することを含む方法。
31. 接触要素を支持基板に形成する方法であって、
    犠牲基板を設けること、
    前記犠牲基板に、前記接触要素のための接触先端部を形成するための貫入部を形成すること、
    フォトレジストの第１の層を施し、かつ前記フォトレジストをパターニングして、前記貫入部および前記貫入部に隣接する前記犠牲基板の領域の上に開口部を形成すること、
    前記露出した犠牲基板上の導電層および第２のフォトレジスト層を施すこと、
    フォトレジストの第２の層を施しかつパターニングして、前記第１のフォトレジスト層の一部、および前記貫入部とは別個の前記犠牲基板上に開口部を形成すること、
    フォトレジストの前記第２の層の領域間に形成された開口部に弾性金属材料を施し、フォトレジストの前記第２の層を除去すること、
    前記貫入部とは別個の、前記接触要素の一部の上に接着剤を施すこと、
    前記支持基板を前記接着剤に付着させること、
    前記第１のフォトレジスト材料を除去すること、および、
    前記犠牲基板を除去すること、
    を含む方法。
32. 前記支持基板を、自身内のルーティング線にボンドパッドを付着させたスペース変換基板に取り付けること、および、
    前記接触要素を前記ボンドパッドの１つにワイヤボンディングすること、
    をさらに含む、請求項３１に記載の方法。
33. 前記接着剤を用いて前記支持基板を前記接触要素に取り付ける前に、金属接地プレート領域を前記支持基板に施すことであって、前記接着剤が非導電性であり、前記接触要素を前記接地プレート領域から絶縁することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
34. 前記接地プレートを前記ボンドパッドの１つにワイヤボンディングすることをさらに含む、請求項３３に記載の方法。

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