JP2008542745A

JP2008542745A - プローブカード

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Publication number: JP2008542745A
Application number: JP2008514553A
Authority: JP
Inventors: ハンムイ
Original assignee: パイコムコーポレーション
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2026-06-01
Also published as: US7859280B2; US20090212797A1; WO2006129971A1; CN101189711B; CN101189711A; DE112006001477T5; KR20060125335A; JP4614108B2; TW200700732A; DE112006001477B4; TWI314994B; KR100675487B1

Abstract

【課題】本発明は組立及び維持補修が容易し、テスト工程のとき熱的変形等の様々な原因によって、位置調節部材の調節された水平度がずれることを防止する構造を有するプローブカードを提供する。
【解決手段】プローブカードは、プローブ針１６０が形成された装着部材１００と、その上部に配置される印刷回路基板２００を有する。印刷回路基板の上部には補強板３００が固定され、印刷回路基板と補強板との間には接触部材４００が配置される。接触部材と装着部材は印刷回路基板に形成された挿し込み穴２４４を通じて挿入される連結部材５００によって固定され、装着部材の水平度を調節する調節ボルト６００は下から上の方に装着部材１００、印刷回路基板２００、補強板３００に形成された調節穴１４６、２４６、３２４に順に挿入される。接触部材４００は上の方に向けて膨らんでいる弧形の上面を有し、水平度調節のとき装着部材及び接触部材が傾けられていても補強板と接触を維持する。
【選択図】図５

Description

本発明は半導体ウェハをテストする装置に係り、より詳しくは半導体チップの電気的な特性をテストするために使用されるプローブカードに関する。

一般的に半導体製品を生産するためには、純粋シリコンウェハを製造する工程、純粋シリコンウェハ上にパターンを形成して半導体チップを製造する工程、半導体チップの不良を判別するために半導体チップの電気的な特性をテストするＥＤＳ（ｅｌｅｃｔｒｉｃｄｉｅｓｏｒｔｉｎｇ）工程、良品の半導体チップをパッケージする工程、パッケージされた半導体チップを最終にテストする工程等を必要とする。

半導体チップの電気的な特性をテストする工程を通じて不良に判別されたチップ等の中で修理が可能であるチップは、修理して良品化し、修理不能のチップは、組立工程の前に外される。従って、電気的な特性のテスト工程は半導体チップの製造工程の収率向上及び製造費用の減少の面で重要である。

ＥＤＳ工程を実行する装置は、ウェハの様な被検査体に形成された導電性のパッドと接続して電気信号を印加するプローブ針が形成されたプローブカードを具備する。前記プローブ針の先端は、対応するパッドと接続不良が発生しない様に、同じ高さに位置しなければならない。

プローブ針は、プローブカードの位置調節部材の下面から下の方に突出して形成される。しかし、図１に図示された様に位置調節部材４２の厚さが一様でないと、位置調節部材４２が水平に位置してもプローブ針４６の高さのバラツキによって、パッドとプローブ針４６との間に接続不良が発生する。

図２は位置調節部材４２の下面の水平度が調節できる構造を有する一般的なプローブカードを概略的に示す断面図である。図２を参照すれば、印刷回路基板１０の上部には円板形の上部補強板３０が形成され、下にはリング形の下部補強板２０が形成され、これらはボルト７０によって固定される。下部補強板２０の内側には装着部材４０が形成される。装着部材４０はプローブ針４６が設置された位置調節部材４２と、その位置調節部材を保持する保持板４４を有する。保持板４４は板バネ５０によって下部補強板２０と結合される。上部補強板３０と印刷回路基板１０には微細調節ができる複数の調節ボルト６０が挿入される穴１２が形成され、各々の調節ボルト６０の挿入精度を調節して調節ボルト６０が位置調節部材４２の押す力を調節することによって、位置調節部材４２の下面の水平度を調節する。このとき、図３に図示された様に、調節ボルト６０の押す力Ｆ１と復元力によって板バネ５０が保持板４４を押す力Ｆ２が均衡を取ることにより、位置調節部材４２の位置決めをする。印刷回路基板１０と位置調節部材４２との間には、電気的な接続のためポゴピン８０の様な弾性手段が形成される。

しかし、テスト工程はウェハが高温に加熱された状態で行われるので、従来構造のプローブカードを長時間使用すれば、板バネ５０が熱により変形されて板バネ５０の弾性係数が変化される。これによって、板バネ５０の復元力が弱くなり、位置調節部材４２の水平度のズレが発生する。

また、複数の板バネ５０、上部補強板３０、下部補強板２０等の多数の構成要素が使用されるので、プローブカードの組立又は維持補修のときに時間が掛かり過ぎる。

本発明はプローブ針の先端が同じ高さへ位置できる様に、プローブ針の水平度が調節できる構造のプローブカードを提供することを目的とする。

また、本発明は高温で使用するときも位置調節部材の水平度がずれることを防止する構造を有するプローブカードを提供することを目的とする。

また、本発明はプローブカードの組立が容易である構造を有するプローブカードを提供することを目的とする。

本発明は組立及び維持補修が容易で、テスト工程のとき、熱的変形等の様々な原因によって位置調節部材の水平度がずれることを防止する構造を有するプローブカードを提供する。本発明のプローブカードは、ウェハの様な半導体の電気的な特性をテストするために使用される。

本発明の一つの特徴によると、プローブカードは、下面に被検査体と電気的に接続されるプローブ針が形成された装着部材と、上面及び下面にパッドが形成された印刷回路基板と、前記装着部材と前記印刷回路基板との間に介されて前記プローブ針と前記印刷回路基板の下面に形成されたパッドを電気的に接続させる相互接続部材と、前記印刷回路基板との間に空間が形成される様に前記印刷回路基板の上部に位置すると共に前記印刷回路基板に結合される補強板と、前記空間の内に形成されると共に上面の一部が前記補強板に接触される接触部材と、前記印刷回路基板に形成された挿し込み穴を通じて挿入されると共に前記接触部材及び前記装着部材を結合させる連結部材を含む。前記装着部材、前記補強板、前記印刷回路基板に各々形成された調節穴には、挿入深さの微細調節ができる複数の調節部材が挿入され、前記装着部材の水平度を調節して前記装着部材を前記印刷回路基板に固定する。

本発明のプローブカードは、従来のプローブカードに比べて単純な構造を有するので組立及び維持補修が便利である。また、テスト工程のとき、前記プローブ針とウェハとの接触点で、下から上の方に前記装着部材に圧力が加えられても前記装着部材と結合された前記接触部材が前記補強板との接触によって保持されるので前記装着部材の調節された水平度がずれない。

本発明の他の特徴によると、前記調節部材はボルトであり、前記補強板に形成された調節穴にはねじ山が形成され、前記ボルトは下から上の方に前記装着部材、前記印刷回路基板、前記補強板に形成された調節穴の順に挿入される。これは前記装着部材の調節された水平度を維持するために板バネの様な弾性部材を使用しないので、テスト工程のとき、前記装着部材の調節された水平度がずれない。

本発明の他の特徴によると、前記接触部材の上面は上の方に向けて凸形を有し、前記空間を形成するために前記補強板の下面は平面になっている。これは前記装着部材の水平度を調節するとき、前記装着部材及びその装着部材に固定された接触部材が傾けられていても前記接触部材の上面の一部が前記補強板に接触された状態を維持する様にする。

本発明の他の特徴によると、前記印刷回路基板に形成された挿し込み穴の中から前記連結部材が所定の角度だけ傾けられる様に前記挿し込み穴の横断面は、前記連結部材の横断面より広く形成される。これは前記装着部材の水平度の調節のとき、挿し込み穴から連結部材の遊動を自由にする。

本発明の他の特徴によると、前記装着部材は、前記プローブ針が設置された位置調節部材と、前記位置調節部材を取り囲むと共に前記位置調節部材を保持する保持板を具備する。前記保持板は、前記連結部材と結合され、前記調節部材が挿入される前記調節穴は前記保持板に形成される。

また、本発明によるプローブカードは、下面に被検査体と電気的に接続されるプローブ針が形成された装着部材と、前記装着部材の上部に配置されると共に前記プローブ針と電気的に接続される相互接続部材及び上面に前記相互接続部材と電気的に接続されるパッドが形成された印刷回路基板と、前記印刷回路基板の上部に結合される補強板と、前記印刷回路基板に形成された調節穴を貫通して前記装着部材のねじ山が形成された調節穴に挿入され、挿入深さの微細調節ができる様に下から上の方に挿入される複数の調節ボルトを含む。

また、本発明によるプローブカードを組立する方法は、接触部材を連結部材に固定する段階、前記接触部材が前記印刷回路基板の上部に位置する様に前記連結部材を前記印刷回路基板に形成された挿し込み穴に挿入する段階、前記接触部材を介して補強板を前記印刷回路基板に固定し、プローブ針が設置された装着部材が前記印刷回路基板の下に位置する様に前記装着部材を前記連結部材に固定する段階、前記接触部材の上面の一部が前記補強板に接触される様に前記装着部材、前記印刷回路基板、前記補強板に形成された調節穴にボルトを挿入する段階、前記装着部材の下面の水平度が調節できる様に前記調節穴に挿入される前記ボルトの挿入深さを調節する段階を含む。

本発明のプローブカードによると、位置調節部材の調節された水平度を維持させるために板バネを使用しないのでテスト工程のとき、位置調節部材の調節された水平度が板バネの熱的変形によってずれる恐れはない。

また、本発明のプローブカードによると、位置調節部材と接触部材が固定され、接触部材の上面が補強板と接触されるのでテスト工程のとき、プローブ針とウェハとの接触により生じる圧力が掛かっても、位置調節部材の調節された水平度はずれない。

また、本発明のプローブカードは、構造が簡単なのでプローブカードの組立及び維持補修が容易である。

以下に、本発明の実施形態を図４乃至図１１を参照して詳しく説明する。本発明の実施形態は様々な形態に変形でき、本発明の範囲は実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は、この技術分野で普通の知識を持つ者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。また、図面は明確な説明のために誇張された。

本発明のプローブカード１は、半導体ウェハの様な被検査体の電気的な特性をテストするために使用される。図４は本発明の一実施形態によるプローブカード１の斜視図であり、図５は図４のＩ-Ｉ線に沿って切断した断面図であり、図６は図５のプローブカード１が分離された状態を示す。図４乃至図６を参照すれば、プローブカード（Ｐｒｏｂｅｃａｒｄ）１は装着部材１００、印刷回路基板２００、補強板３００、接触部材４００、連結部材５００、調節部材６００を具備する。

装着部材１００は円板形であり、装着部材１００には工程を進めるとき、ウェハ（図示せず）に形成されたパッドに接続されて電気信号を印加するプローブ針１６０が設置される。装着部材１００はプローブ針１６０が設置された位置調節部材１２０と、この位置調節部材を保持する保持板１４０を具備する。位置調節部材１２０は円板形であり、プローブ針１６０は位置調節部材１２０の底面から下の方に突出される。位置調節部材１２０の側面は上端が下端より外方に突出される様に段差が形成される。プローブ針１６０は位置調節部材１２０と別体に製作されて位置調節部材１２０に結合されたり位置調節部材１２０と一体に製作される。位置調節部材１２０の上面には複数のパッド１２２が形成され、位置調節部材１２０の中にはプローブ針１６０とパッド１２２を電気的に接続する信号ライン等（図示せず）が形成される。保持板１４０はリング形であり、位置調節部材１２０を側方から取り囲む様に配置される。保持板１４０の内側面は下端の直径が上端の直径より大きく様に段差が形成される。上述した位置調節部材１２０の側方から突出された上端は上述した保持板１４０の内側下端の突出部の上に載せられた状態で、前記位置調節部材１２０は保持板１４０にボルト（図示せず）によって固定される。また、位置調節部材１２０を保持板１４０に強制に嵌め込んで固定しても良い。

位置調節部材１２０の上部には印刷回路基板２００が配置される。円板形の印刷回路基板２００は上面及び下面にパッド２０１、２０２が形成され、保持板１４０より大きい直径を有する。印刷回路基板２００の下面には、ポゴピン２２０の様な相互接続部材が複数個設置される。ポゴピン２２０は導電性の金属材質からなり、上部端子及び下部端子と、これらを連結するバネを有する。ポゴピン２２０は位置調節部材１２０の上面に形成されたパッド１２２と印刷回路基板２００の下面に形成されたパッド２０１とを互いに繋ぐ様に設置される。印刷回路基板２００は下面に前記パッド２０１が形成され、上面縁部にパッド２０２が形成され、内部には前記パッド２０１とパッド２０２を電気的に接続する信号ライン等（図示せず）が形成される。そして、別のテスト装置（図示せず）が前記印刷回路基板２００のパッド２０２に電気的に接続される。

印刷回路基板２００の上面には補強板３００が配置される。補強板３００は下部が開放された空間３０２を有する円筒形になっている。

補強板３００の側壁にはねじ山を有する複数の締結穴３２２が形成され、印刷回路基板２００にはこれらの締結穴３２２と向い合う部分に締結穴２４２が形成される。補強板３００の下面は略平坦に形成される。下から上の方に締結穴２４２と締結穴３２２にボルト２８０を挿入して締めることにより補強板３００は印刷回路基板２００に固定される。

補強板３００と印刷回路基板２００が結合されると、補強板３００及び印刷回路基板２００によって取り囲まれる空間３０２が形成され、空間３０２の内には接触部材４００が形成される。接触部材４００の上面は補強板３００の内面に接触される様に配置される。接触部材４００は円形の平坦な下面４２０と、縁から中央の方に向けて略弧形になっている上面４４０を有する。印刷回路基板２００は締結穴２４２より内側に上下貫通する複数の挿し込み穴２４４を有する。

挿し込み穴２４４には接触部材４００と保持板１４０を連結する連結部材５００が挿入される。棒形の連結部材５００は中心軸の方に貫通してねじ山が形成された穴５２２を具備する。連結部材５００は印刷回路基板２００の厚さ以上の長さを有し、連結部材５００が挿し込み穴２４４に挿入されると、連結部材５００の上端は印刷回路基板２００の上部に突出され、下端は印刷回路基板２００の下部に突出される。接触部材４００及び保持板１４０は連結部材５００に形成された穴５２２に対応する位置にねじ山が形成された穴４６０、１４４を有する。上から下の方に接触部材４００及び連結部材５００に形成された穴４６０、５２２にボルト５４０を挿入し、下から上の方に保持板１４０及び連結部材５００に形成された穴１４４、５２２にボルト５６０を挿入して締めることにより、連結部材５００は接触部材４００と保持板１４０に固定される。

連結部材５００が挿し込み穴２４４に挿入されると、挿し込み穴２４４の中から連結部材５００が所定の角度だけ自由に傾けられる様に挿し込み穴２４４は連結部材５００より広く形成される。例えば、挿し込み穴２４４の横断面と連結部材５００の横断面が円である場合、挿し込み穴２４４の直径は連結部材５００の直径より大きく形成される。

位置調節部材１２０の一側及び他側の厚さに誤差がある状態で、位置調節部材１２０が印刷回路基板２００に対して平坦に設置されても、プローブ針１６０の先端が同じ高さに位置しない場合がある。調節部材６００は装着部材１００と補強板３００を結合し、作業者が調節部材６００を緩め又は締め動作を行ってプローブ針１６０の先端が同じ高さに位置する様に位置調節部材１２０の下部面の水平度を調節する。

より詳しく説明すると、調節部材６００は装着部材１００を補強板３００に固定するような機能を有している。尚、ボルト（図示せず）の様な固定部材を用いて、調節部材６００と装着部材１００を完全に結合してもよい。

印刷回路基板２００の締結穴２４２と挿し込み穴２４４の間には上下に貫通する調節穴２４６が形成され、補強板３００及び保持板１４０の各々には、上述した調節穴２４６に対応する位置に上下に貫通し、ねじ山が形成された調節穴３２４、１４６が形成される。調節穴３２４、１４６には挿入深さを微細調節できる調節部材６００が挿入される。調節部材６００としては調節ボルトが使用され、補強板３００に形成された調節穴３２４には位置調節部材１２０の下部面の水平度を精密に調節できるねじ山が形成される。調節部材６００は３個乃至５個が好ましい。調節部材６００が２個以下であれば、水平度を正確に調節するのが難しくなり、調節部材６００が６個以上であれば、水平度の調節に多い時間が掛かる。しかし、より精密し、安定的な調節のためには調節部材６００を６個以上にしても良い。調節部材６００は正多角形になる様に配置するのが好ましいが、多角形に配置しても良い。

上述した様に本発明のプローブカード１は、接触部材４００の上面の一部が補強板３００と接触される。これはテスト工程を進めるとき、プローブ針１６０とウェハに形成されたパッドの接触点で、下から上の方に力が加えるとき、補強板３００と接触部材４００の接触点で、上から下の方に前記力に対応する圧力が発生することを意味する。これによって位置調節部材１２０の調節された水平度がずれることを防止する。

接触部材４００の上面４４０が補強板３００に接触されるまで調節部材６００を締め付けて、装着部材１００、印刷回路基板２００、補強板３００を結合する。このとき、プローブ針１６０の先端の高さは互いに違う。これは、位置調節部材１２０の水平調節の誤差又は位置調節部材１２０の厚さの偏差等の様々な原因によって発生する（図１０参照）。従って、プローブ針１６０の先端が同じ高さに位置する様に位置調節部材１２０の下面の水平度を調節しなければならない。これは、調節部材６００の挿入深さを精密に調節することによって行われる。位置調節部材１２０の水平度の調節のとき、位置調節部材１２０が傾けられると連結部材５００と接触部材４００も同時に傾けられる。しかし、接触部材４００の上面４４０が弧形に膨らんでいて、弧形部分に接触される補強板３００の下面３４０は平坦になっているので、接触部材４００が傾けられていても接触部材４００と補強板３００の接触は維持される。また、挿し込み穴２４４の直径が連結部材５００の直径より大きく形成されているので連結部材５００が挿し込み穴２４４の中で所定の角度だけ傾けられる。また、ポゴピン２２０は内部にバネを有するので位置調節部材１２０が傾けられている場合も、上面に形成されたパッド１２２と印刷回路基板２００の下側に形成されたパッド２０１の接触を維持する（図１１参照）。

上述した実施形態は、接触部材４００が切断された球体形になっているが、完全に球体形にしても良い。

また、接触部材４００は位置調節部材の水平度が調節される間にも、補強板と接触が維持できる様々な形象にしても良い。

一般的なプローブカードに於いて、位置調節部材の調節された水平度は板バネの復元力によって維持される。従って、高温のテスト工程では、板バネの弾性係数が変化されて位置調節部材の調節された水平度がずれる可能性が高い。しかし、本発明のプローブカード１は位置調節部材１２０の調節された水平度を維持するため、板バネを使用しないので熱的変形によって位置調節部材１２０の調節された水平度がずれない。

また、本発明のプローブカード１は位置調節部材１２０と接触部材４００が固定され、接触部材４００の上面が補強板３００と接触されるので、テスト工程のときプローブ針とウェハとの接続により発生する圧力が加えられても位置調節部材１２０の調節された水平度がずれない。

図７乃至図１１は図５のプローブカード１を組立する過程を順に示す図面である。位置調節部材１２０の水平度を調節する過程を説明する。先に、連結部材５００を接触部材４００に固定する（図７）。その後、接触部材４００が印刷回路基板２００の上部に位置する様に連結部材５００を印刷回路基板２００の挿し込み穴２４４に挿入する（図８）。続いて、補強板３００を印刷回路基板２００に固定し、印刷回路基板２００の下に位置する装着部材１００を連結部材５００に固定する（図９）。接触部材４００が補強板３００に接触される位置まで装着部材１００、印刷回路基板２００、補強板３００に形成された調節穴１４６、２４６、３２４に調節部材６００を挿入して、これらを結合する（図１０）。その後、各々の調節部材６００の挿入深さを調節して位置調節部材１２０の水平度を調節する（図１１）。

プローブカードの使用のとき、位置調節部材の調節された水平度がずれることを防止することができるので、半導体チップの電気的な特性のテストに効率的に利用できる。

一般的なプローブカードの問題点を説明するための図面である。一般的なプローブカードの構造を概略的に示す断面図である。図２のプローブカードに加えられる圧力を示す図面である。本発明のプローブカードの斜視図である。図４のＩ-Ｉ線に沿って切断した断面図である。図５のプローブカードの分解図である。本発明のプローブカードを組立する過程を説明するための図面である。本発明のプローブカードを組立する過程を説明するための図面である。本発明のプローブカードを組立する過程を説明するための図面である。本発明のプローブカードを組立する過程を説明するための図面である。本発明のプローブカードを組立する過程を説明するための図面である。

Claims

下面に被検査体と電気的に接続されるプローブ針が形成された装着部材と、
上面及び下面に電気的に接続されるパッドが形成された印刷回路基板と、
前記装着部材と前記印刷回路基板との間に介されて前記印刷回路基板の下面に形成されたパッドと前記プローブ針を電気的に接続する相互接続部材と、
前記印刷回路基板との間に空間が形成される様に前記印刷回路基板の上部に結合する補強板と、
前記空間の内に形成されて上面の一部が前記補強板に接触される接触部材と、
前記印刷回路基板に形成された挿し込み穴を通じて挿入され、前記接触部材及び前記装着部材を結合する連結部材と、
前記装着部材の水平度を調節し、前記装着部材を前記印刷回路基板に固定するために、前記装着部材、前記印刷回路基板、前記補強板に各々形成された調節穴に挿入されると共に挿入深さの微細調節ができる複数の調節部材を含むことを特徴とするプローブカード。
前記調節部材はボルトであり、前記補強板に形成された調節穴にはねじ山が形成され、
前記ボルトは、下から上の方に前記装着部材、前記印刷回路基板、前記補強板に形成された調節穴に順に挿入されることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
前記接触部材の上面は、上の方に向けて弧形を有することを特徴とする請求項２に記載のプローブカード。
前記空間を形成するために前記補強板の下面は、平面になっていることを特徴とする請求項３に記載のプローブカード。
前記印刷回路基板に形成された挿し込み穴の中から前記連結部材が傾けられる様に前記挿し込み穴の横断面は、前記連結部材の横断面より広く形成されることを特徴とする請求項１から４の中で何れか一つに記載のプローブカード。
前記装着部材は、
前記プローブ針が設置された位置調節部材と、
前記位置調節部材を取り囲むと共に前記位置調節部材を保持し、前記連結部材と結合し、前記調節部材が挿入される様に前記調節穴が形成された保持板を含むことを特徴とする請求項５に記載のプローブカード。
前記調節部材は、３個乃至５個であることを特徴とする請求項５に記載のプローブカード。
下面に被検査体と電気的に接続されるプローブ針が形成された装着部材と、
上面及び下面に電気的に接続されるパッドが形成された印刷回路基板と、
前記装着部材と前記印刷回路基板との間に介されて前記印刷回路基板の下面に形成されたパッドと前記プローブ針を電気的に接続する相互接続部材と、
前記印刷回路基板の上部に位置する様に前記印刷回路基板に結合される補強板と、前記プローブ針の水平度を調節し、前記装着部材を前記補強板に固定するために、前記印刷回路基板に形成された調節穴を貫通して前記補強板のねじ山が形成された調節穴に挿入され、挿入深さの微細調節ができる様に下から上の方に挿入される複数の調節ボルトを含むことを特徴とするプローブカード。