JP2010243352A - Method of manufacturing probe card - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路のような平板状被検査体の電気的試験に用いるプローブカードに関し、特に被検査体とその電気的試験を行うテスターの電気回路との接続に用いられるプローブカードに関する。 The present invention relates to a probe card used for an electrical test of a flat test object such as a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a probe card used to connect the test object and an electric circuit of a tester that performs the electrical test.
この種のプローブカード(すなわち、電気的接続装置)において、被検査体に対する針先の高さ位置(すなわち、Z座標位置)が不揃いであると、針先に作用するオーバードライブ力が大きく異なり、また被検査体の電極に押圧されない接触子(すなわち、プローブ)が存在することになる。また、被検査体と平行な面(X,Y座標)内における被検査体の電極に対する針先の位置(すなわち、XY座標位置)がずれていると、その接触子は被検査体の電極に押圧されない。 In this type of probe card (i.e., electrical connection device), if the height position (i.e., the Z coordinate position) of the needle tip with respect to the object to be inspected is uneven, the overdrive force acting on the needle tip is greatly different, Further, there are contacts (that is, probes) that are not pressed by the electrodes of the object to be inspected. Further, when the position of the needle tip (that is, the XY coordinate position) with respect to the electrode of the object to be inspected in the plane (X, Y coordinates) parallel to the object to be inspected, the contact becomes the electrode of the object to be inspected. Not pressed.
上記のことから、プローブカードは、被検査体の電極に対する針先のZ座標位置及びXY座標位置が仕様書通りになるように、製造されていなければならない。これら座標位置の1つでも仕様書と異なっていると、被検査体の正確な試験結果を得ることができない。 From the above, the probe card must be manufactured so that the Z coordinate position and the XY coordinate position of the needle tip with respect to the electrode of the object to be inspected are in accordance with the specifications. If even one of these coordinate positions is different from the specification, an accurate test result of the object to be inspected cannot be obtained.
そのようなプローブカードの1つとして、下面を有する支持体と、該支持体の下面に保持された配線基板と、該配線基板の下側に間隔をおいて配置されかつ取り付け具を用いて前記支持体に取り付けられたプローブ基板と、前記配線基板と前記プローブ基板との間に配置されて前記配線基板に取り付けられた電気接続器と、前記プローブ基板の下面に取り付けられた複数の接触子とを含むものがある(例えば、特許文献1及び2)。 As one of such probe cards, a support body having a lower surface, a wiring board held on the lower surface of the support body, and a space disposed below the wiring board and using a fixture A probe board attached to a support, an electrical connector disposed between the wiring board and the probe board and attached to the wiring board, and a plurality of contacts attached to the lower surface of the probe board; (For example, Patent Documents 1 and 2).
上記のプローブカードにおいては、複数の接触子が試験時に被検査体の電極に同じ力(オーバードライブ力)で押圧されるように、被検査体からの針先の高さ位置が共通の仮想面に位置され、針先が被検査体の対応する電極に接触するように、針先がXY座標位置に正しく調整されている。 In the above probe card, a virtual surface where the height position of the needle tip from the object to be inspected is common so that the plurality of contacts are pressed against the electrode of the object to be inspected with the same force (overdrive force) during the test. The needle tip is correctly adjusted to the XY coordinate position so that the needle tip is in contact with the corresponding electrode of the object to be inspected.
一方、集積回路の試験においては、被検査体を高温に維持した状態で試験することが行われている。そのような高温環境下における試験の間、被検査体は、これを保持するチャックトップ又は該チャックトップに備えられた発熱体により、高温状態に維持される。これにより、プローブカードは、それ自体が被検査体やチャックトップ等からの熱により下方側から加熱されるような高温環境下で使用される。 On the other hand, in a test of an integrated circuit, a test is performed in a state where a device under test is maintained at a high temperature. During a test under such a high temperature environment, the device under test is maintained at a high temperature by a chuck top that holds the device under test or a heating element provided on the chuck top. As a result, the probe card is used in a high temperature environment where the probe card itself is heated from below by heat from an object to be inspected or a chuck top.
しかし、プローブカードが上記のような高温環境下で使用されると、上記従来のプローブカードでは、プローブ基板、配線基板、支持体等の下方側がそれらの上方側より高温に加熱される。それにより、プローブ基板、配線基板、支持体等は、それらの中央部が下方に凸になるような熱変形を生じる。 However, when the probe card is used in the high temperature environment as described above, in the conventional probe card, the lower side of the probe board, the wiring board, the support and the like is heated to a higher temperature than the upper side thereof. As a result, the probe substrate, the wiring substrate, the support body, and the like are thermally deformed such that the central portion thereof protrudes downward.
プローブ基板、配線基板、支持体等の上記のような熱変形は、被検査体の電極に対する針先の高さ位置を、中央部は低く、周辺部は高くなるように、不揃いに変化させ、それにより被検査体の電極に対する針先のXY座標位置を変化させてしまう。その結果、針先に作用するオーバードライブ力が大きく異なり、また被検査体の電極に押圧されないプローブが存在することになる。 The above-mentioned thermal deformation of the probe board, wiring board, support body, etc., changes the height position of the needle tip with respect to the electrode of the object to be inspected, so that the center part is low and the peripheral part is high, As a result, the XY coordinate position of the needle tip with respect to the electrode of the object to be inspected is changed. As a result, the overdrive force acting on the needle tip is greatly different, and there is a probe that is not pressed against the electrode of the object to be inspected.
上記のような熱変形に起因する、針先の高さ位置、ひいてはXY座標位置に関する課題は、半導体ウエーハ上の未切断の多数の被検査体を一回で又は複数回に分けて同時に検査する場合のように、備えるべき接触子の数が多いほど、大きい。 The problem concerning the height position of the needle tip, and thus the XY coordinate position, caused by the thermal deformation as described above, is to inspect a large number of uncut objects on the semiconductor wafer at one time or in multiple times at the same time. As is the case, the larger the number of contacts to be provided, the larger.
特許文献1,2等に記載されたプローブカードの上記課題を解決するために、支持体をプローブ基板の熱膨張率の1.2〜1.4倍の熱膨張率を有する材料製とするプローブカードが提案されている(特許文献3)。 In order to solve the above problems of the probe card described in Patent Documents 1 and 2, etc., a probe made of a material having a thermal expansion coefficient 1.2 to 1.4 times the thermal expansion coefficient of the probe substrate A card has been proposed (Patent Document 3).
特許文献3に記載されたプローブカードによれば、下方側から加熱されるプローブ基板が該プローブ基板の上側に配置される支持体より高温度に加熱される。これにより、熱膨張率が支持体のそれより小さいプローブ基板の熱膨張量は、支持体のそれより大きくなる。その結果、支持体とプローブ基板との熱変形がそれらを相殺するように機能するから、プローブ基板は、プローブ基板の中央部が下方に凸になる熱変形を抑制されて、平坦に維持される。 According to the probe card described in Patent Document 3, the probe substrate heated from the lower side is heated to a higher temperature than the support body arranged on the upper side of the probe substrate. Thereby, the thermal expansion amount of the probe substrate whose thermal expansion coefficient is smaller than that of the support becomes larger than that of the support. As a result, since the thermal deformation of the support and the probe substrate functions to cancel them, the probe substrate is kept flat by suppressing the thermal deformation in which the central portion of the probe substrate protrudes downward. .
しかし、例えば、特許文献4に記載されているように、発熱体をプローブ基板に設ける技術を特許文献3に記載されたプローブカードに適用すると、上記した熱膨張率の差に起因して、プローブ基板はその中央部が上方に凸になる熱変形を生じ、それにより被検査体の電極に対する針先のXY座標位置を変化させてしまうことを避けることができない。
However, for example, as described in
上記のような熱変形は、支持体及びプローブ基板が下方側から加熱されるような高温環境下でプローブカードが使用される場合のみならず、被検査体が冷却されて、支持体及びプローブ基板が下方側から冷却されるような低温環境下でプローブカードが使用される場合にも生じる。 The thermal deformation as described above is performed not only when the probe card is used in a high temperature environment in which the support and the probe substrate are heated from below, but also when the object to be inspected is cooled and the support and probe substrate are cooled. This also occurs when the probe card is used in a low temperature environment where the card is cooled from below.
本発明は、支持体及びプローブ基板の熱変形に起因する針先のXY座標位置の変化を可能な限り抑制することを目的とする。 An object of this invention is to suppress the change of the XY coordinate position of the needle point resulting from the thermal deformation of a support body and a probe board as much as possible.
本発明者等は、種々の実験及び研究の結果、完成されたプローブ基板の熱膨張率が、プローブ基板の内部配線の量や形状等に応じて、プローブ基板の素材の熱膨張率と異なること、完成されたプローブ基板の熱膨張率が、取り付け具及び支持体に対するプローブ基板の拘束の有無に応じて、プローブカードに組み立てられる前と後とで異なることを見出し、本発明を完成した。 As a result of various experiments and researches, the inventors have found that the coefficient of thermal expansion of the completed probe board differs from the coefficient of thermal expansion of the probe board material, depending on the amount and shape of the internal wiring of the probe board. The present invention has been completed by finding that the coefficient of thermal expansion of the completed probe board differs before and after assembling to the probe card depending on whether the probe board is restrained with respect to the fixture and the support.
本発明に係る、プローブカードの製造方法は、プローブ基板を支持体の下面に取り付け具により取り付けて、カード組立体を得る第1の行程と、前記支持体又は前記プローブ基板に備えられた温度調整部材に電力を供給することにより前記カード組立体を設定温度に加熱又は冷却し、その設定温度における前記プローブ基板の熱変形率を決定する第2の行程と、決定した熱変形率を基に、前記プローブ基板への接触子の取り付け位置を決定する第3の行程と、決定した取り付け位置を基に前記接触子を前記プローブ基板の下面に取り付けて、プローブカードを得る第4の行程と、前記発熱体に電力を供給することにより前記プローブカードを前記設定温度に加熱又は冷却し、前記プローブカードが前記設定温度におかれているときの前記接触子の針先位置を測定する第5の行程と、測定した針先位置が基準範囲内にあるか否かを判定する第6の行程と、前記第6の行程における判定結果を基に、前記プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度を決定する第7の行程とを含む。 The method for manufacturing a probe card according to the present invention includes a first step of attaching a probe board to a lower surface of a support body with a fixture to obtain a card assembly, and a temperature adjustment provided in the support body or the probe board. By supplying power to the member, the card assembly is heated or cooled to a set temperature, and based on the determined second step of determining the thermal deformation rate of the probe substrate at the set temperature, A third step of determining the attachment position of the contact to the probe substrate, a fourth step of attaching the contact to the lower surface of the probe substrate based on the determined attachment position, and obtaining a probe card; Heating or cooling the probe card to the set temperature by supplying power to a heating element, the contact when the probe card is at the set temperature Based on the fifth stroke for measuring the needle tip position, the sixth stroke for determining whether or not the measured needle tip position is within the reference range, and the determination result in the sixth stroke, And a seventh step of determining a temperature when the card is used for testing the object to be inspected.
前記第4の行程は、前記接触子を前記プローブ基板に取り付ける前に、前記プローブ基板を前記支持体から分離すること、及び前記接触子を前記プローブ基板に取り付けた後に、そのプローブ基板を前記支持体に取り付けることを含むことができる。 The fourth step includes separating the probe substrate from the support before attaching the contact to the probe substrate, and supporting the probe substrate after attaching the contact to the probe substrate. Can include attaching to the body.
前記取り付け位置は、前記プローブ基板が前記設定温度と異なる取り付け温度におかれているときの前記プローブ基板に対する前記接触子の座標位置として決定し、前記接触子は、前記プローブ基板が前記取り付け温度におかれているときに前記プローブ基板に取り付けることができる。前記取り付け温度は常温を含むことができる。 The attachment position is determined as a coordinate position of the contact with respect to the probe substrate when the probe substrate is placed at an attachment temperature different from the set temperature, and the contact is determined by the probe substrate at the attachment temperature. When placed, it can be attached to the probe substrate. The attachment temperature may include room temperature.
前記第7の行程は、前記第6の行程における判定結果が前記基準範囲内であるときに、前記設定温度を、前記プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度に決定することを含むことができる。 In the seventh step, when the determination result in the sixth step is within the reference range, the set temperature is determined to be a temperature when the probe card is used for a test of an object to be inspected. Can be included.
前記第7の行程は、前記第6の行程における判定結果が前記基準範囲内ではないときに、前記プローブカードの温度を前記設定温度と異なる新たな温度に設定し、該新たな温度における前記接触子の針先位置を測定し、該針先位置が基準範囲内にあるか否かを判定し、該判定の結果を基に、プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度を決定することを含むことができる。 In the seventh step, when the determination result in the sixth step is not within the reference range, the temperature of the probe card is set to a new temperature different from the set temperature, and the contact at the new temperature is performed. Measure the needle tip position of the child, determine whether the needle tip position is within the reference range, and based on the result of the determination, determine the temperature when the probe card is used for testing the object to be inspected Can include.
前記熱変形率は、前記カード組立体を加熱又は冷却した前記設定温度における前記プローブ基板の熱変形量を測定し、測定した熱変形量を基に決定してもよい。 The thermal deformation rate may be determined based on the measured thermal deformation amount by measuring the thermal deformation amount of the probe board at the set temperature at which the card assembly is heated or cooled.
本発明においては、接触子をプローブ基板の下面に取り付ける前に、カード組立体を設定温度に加熱又は冷却して、その設定温度におけるプローブ基板の熱変形率を求め、求めた値を基にして、プローブ基板への接触子の取り付け位置を決定する。また、接触子をプローブ基板の下面に取り付けた後、プローブカードを前記設定温度に加熱又は冷却して、プローブカードが設定温度におかれているときの接触子の針先位置を測定する。その後、測定した針先位置が基準範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果を基に、プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度を決定する。 In the present invention, before attaching the contact to the lower surface of the probe board, the card assembly is heated or cooled to a set temperature, the thermal deformation rate of the probe board at the set temperature is obtained, and the calculated value is used as a basis. Then, the attachment position of the contact to the probe substrate is determined. Further, after the contact is attached to the lower surface of the probe substrate, the probe card is heated or cooled to the set temperature, and the needle tip position of the contact when the probe card is at the set temperature is measured. Thereafter, it is determined whether or not the measured needle tip position is within the reference range, and based on the determination result, the temperature at which the probe card is used for testing the object to be inspected is determined.
被検査体の試験時のプローブカードの温度は、測定した針先位置が基準範囲内にあるときの、プローブカードの温度とすることができる。このため、本発明によれば、決定した使用温度にプローブカードを加熱又は冷却した状態で、被検査体の試験をすることができるから、支持体及びプローブ基板の熱膨張率の差に関係なく、熱変形に起因するXY座標位置の変化が抑制される。 The temperature of the probe card during the test of the object to be inspected can be the temperature of the probe card when the measured needle tip position is within the reference range. For this reason, according to the present invention, since the probe card can be tested while the probe card is heated or cooled to the determined use temperature, regardless of the difference in thermal expansion coefficient between the support and the probe substrate. The change in the XY coordinate position due to thermal deformation is suppressed.
接触子をプローブ基板に接触子を取り付ける前に、プローブ基板を支持体から分離し、また接触子をプローブ基板に取り付けた後に、そのプローブ基板を支持体に取り付けると、プローブ基板への接触子の取り付け作業が容易になる。 Before attaching the contact to the probe board, the probe board is separated from the support, and after the contact is attached to the probe board, the probe board is attached to the support. Installation work becomes easy.
プローブ基板が設定温度と異なる取り付け温度におかれているときのプローブ基板に対する接触子の座標位置として取り付け位置を決定し、プローブ基板がその取り付け温度状態におかれているときに、接触子をプローブ基板に取り付けると、プローブ基板が作業しやすい温度のときに、接触子をプローブ基板に取り付けることができ、プローブ基板への接触子の取り付け作業が容易になる。 The mounting position is determined as the coordinate position of the contact with respect to the probe board when the probe board is at a mounting temperature different from the set temperature, and the probe is probed when the probe board is in the mounting temperature state. When the probe is attached to the substrate, the contact can be attached to the probe substrate at a temperature at which the probe substrate is easy to work, and the attachment of the contact to the probe substrate is facilitated.
針先位置が許容範囲内にないとき、プローブ基板の温度を設定温度と異なる新たな温度に設定して、該新たな温度における接触子の針先位置を測定し、プローブカードの使用時の温度を決定すると、最初の判定時で許容範囲に入らない針先を有するプローブカードの使用時の温度を得ることができる。 When the probe tip position is not within the allowable range, set the probe board temperature to a new temperature different from the set temperature, measure the probe tip position at the new temperature, and use the probe card temperature. Is determined, the temperature at the time of use of the probe card having the needle tip that does not fall within the allowable range at the time of the first determination can be obtained.
[製造するプローブカード及びその測定装置の実施例] [Examples of probe card to be manufactured and measuring apparatus thereof]
図1を参照するに、電気的接続装置すなわちプローブカード10は、円板状の半導体ウエーハに形成された複数の集積回路を被検査体とし、それらの集積回路を一回で又は複数回に分けて同時に検査すなわち試験するテスターに用いられる。各集積回路は、パッド電極のような複数の電極を上面に有する。
Referring to FIG. 1, an electrical connection device, that is, a
プローブカード10は、その熱膨張率や針先位置等を決定するために、後に説明するプローブ基板40の熱変形量や、後に説明する接触子42の針先の座標位置等を測定装置12により測定される。
In order to determine the coefficient of thermal expansion and the position of the tip of the
測定装置12は、測定基板14と、測定基板14を受ける測定ステージ16と、プローブカード10及び測定ステージ12を制御する信号処理装置18と、信号処理装置18により制御されて、測定ステージ16を駆動させると共に、信号処理装置18及び測定ステージ16の間の信号の受け渡しを制御するドライバー20と、信号処理装置18に制御されて、プローブカード10を制御すると共に、信号処理装置18及びプローブカード10の間の信号の受け渡しをするテスターヘッド22とを含む。
The
測定基板14は、上記した被検査体と同様に、未切断の複数の集積回路を有する円板状の半導体ウエーハであり、パッド電極のような複数の電極14aを上面に有する。
The
測定ステージ16は、測定基板14を水平に受けて、解除可能に吸着するチャックトップ24と、チャックトップ24を三次元的に移動させるステージ機構26と、チャックトップ24を加熱又は冷却する1以上の温度調整部材28と、チャックトップ24の温度を検出する1以上の温度センサ30と、プローブカード10に備えられた基準マーク及び針先(いずれも、後に説明する)を撮影するビデオカメラ32とを備える。
The
チャックトップ24は、測定基板14を解除可能に真空的に吸着する機能を備えた既知のものである。ステージ機構26も、チャックトップ24をこれに受けた測定基板14と平行な面内で左右及び上下の三次元の方向に移動されると共に、上下方向へ延びるθ軸線の周りに角度的に回転させる既知のものである。
The
温度調整部材28、温度センサ30及びビデオカメラ32は、いずれも、ドライバー20を介して信号処理装置18に電気的に接続されている。温度調整部材28は、図示の例では、信号処理装置18から加熱電力(加熱電流)を供給されて発熱する発熱体である。加熱電力は、信号処理装置18に備えられた図示しない電力源からドライバー20に供給される。
The
温度センサ30は、信号処理装置18により制御されて、チャックトップ24の温度に対応する温度信号を出力する。ビデオカメラ32は、CCDカメラのようなエリアセンサであり、また信号処理装置18により制御されて、基準マーク、針先等の目的物を撮影し、それにより得られた画像信号を出力する。
The
ドライバー20は、信号処理装置18により制御されて、チャックトップ24を三次元的に移動させると共に、θ軸線の周りに角度的に回転させるように、ステージ機構26を駆動させる。チャックトップ24の三次元的な移動量及びθ軸線の周りの回転量は、ステージ機構に備えられた複数のセンサ(図示せず)により検出されて、それらのセンサからドライバー20を介して信号処理装置18に供給される。
The
ドライバー20は、また、信号処理装置18により指示された加熱電力を温度調整部材28に供給すると共に、温度センサ30からの温度信号やビデオカメラ32からの画像信号等を信号処理装置18に出力する。ドライバー20のそれらの機能も信号処理装置18により制御される。
The
図1及び図2を参照するに、プローブカード10は、平坦な下面を有する補強部材34と、補強部材34の下面に保持された円形平板状の配線基板36と、配線基板36の下面に配置された平板状の電気接続器38と、電気接続器38の下面に配置されたプローブ基板40と、プローブ基板40の下面に片持ち梁状に支持された複数の接触子42とを含む。
Referring to FIGS. 1 and 2, the
図示の例では、各接触子42は、クランク状の形状を有し、かつ先端をビデオカメラ32で撮影可能の針先とする板状のプローブを用いている。そのような接触子42は、例えば、特開2005-201844号公報等に記載されている公知のものである。
In the illustrated example, each contactor 42 uses a plate-like probe having a crank shape and having a tip that can be photographed by the
しかし、各接触子42は、タングステン線のような金属細線から製作されたプローブ、フォトリソグラフィー技術と堆積技術とを用いて製作された板状のプローブ、ポリイミドのような電気絶縁シートの一方の面に複数の配線を形成し、それら配線の一部を接触子として用いるプローブ等、従来から知られたものであってもよい。
However, each
補強部材34は、ステンレス板のような金属材料で円形平板状に製作されている。例えば特開2008−145238号公報に記載されているように、補強部材34は、内方環状部と、外方環状部と、両環状部を連結する複数の連結部と、外方環状部から半径方向外方へ延びる複数の延長部と、内方環状部の内側に一体的に続く中央枠部とを有し、それらの部分の間が上下の両方向に開放する空間として作用する形状とする、平板状の正面形状を有することができる。
The reinforcing
また、例えば、特開2008−145238号公報に記載されているように、補強部材34の上側に補強部材34の熱変形を抑制する環状の熱変形抑制部材を配置し、その熱変形抑制部材の上にカバーを配置してもよい。
Further, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-145238, an annular thermal deformation suppressing member that suppresses thermal deformation of the reinforcing
配線基板36は、図示の例では、ガラス入りエポキシ樹脂のような電気絶縁樹脂により円板状に製作されており、また接触子42に対する測定信号の受け渡しに用いる複数の導電路すなわち内部配線44(図2参照)と、加熱電力(加熱電流)の供給に用いる複数の給電路46(図2参照)とを有している。
In the illustrated example, the
測定信号は、試験のために集積回路に供給する供給信号、供給信号に対する集積回路からの応答信号、後に説明する温度センサ66からの温度信号等の電気信号である。上記の加熱電力は、温度調整部材62としての発熱体に供給する電力であり、また温度調整部材28に供給する電力と同様に、信号処理装置18に備えられた図示しない電力源から供給される。
The measurement signal is an electric signal such as a supply signal supplied to the integrated circuit for testing, a response signal from the integrated circuit to the supply signal, and a temperature signal from a
プローブカード10と信号処理装置18との間における、測定信号、加熱電力、温度信号等の測定信号の受け渡しは、テスターヘッド22を介して行われる。
Measurement signals such as measurement signals, heating power, and temperature signals are exchanged between the
テスターヘッド22は、集積回路用のテスターに備えられている既知の機能に加え、温度調整部材62に供給する加熱電力のON/OFFを制御する機能、加熱電力量を制御する機能、温度センサ66の出力信号を信号処理装置18に伝達する機能等、付加的な機能を備えている。しかし、付加的な機能は、他の回路で行うようにしてもよい。
The
配線基板36の内部配線44及び給電路46のそれぞれは、例えば配線基板36の上面の環状周縁部に設けられたコネクタの端子やテスターランド等、接続端子(図示せず)を介して、テスター(図示せず)の電気回路又は電力源に接続される。
Each of the internal wiring 44 and the
補強部材34と配線基板36とは、補強部材34の下面と配線基板36の上面とが互いに当接された状態に、複数のねじ部材(図示せず)により同軸的に結合されている。
The reinforcing
電気接続器38は、例えば特開2008−145238号公報に記載されている公知のものである。電気接続器38は、板状をした電気絶縁性のピンホルダ46と、ピンホルダ46を上下方向に貫通して伸びるポゴピンのような多数の接続ピン48及び複数の接続ピン50とを備える。
The
電気接続器38は、また、配線基板36の内部配線44及び給電路46を、それぞれ、接続ピン48及び50によりプローブ基板40の後に説明する導電路52及び給電路54(いずれも、図2参照)に電気的に接続している。
The
電気接続器38は、ピンホルダ46の上面が配線基板36の下面に当接された状態に、複数のねじ部材及び適宜な部材(いずれも、図示せず)により、ピンホルダ46において配線基板36の下面に結合されている。
The
図2に示す例では、接続ピン48及び50のそれぞれは、その上端及び下端をスプリングにより離間させたポゴピンを用いている。接続ピン48及び50のそれぞれは、また、上端を配線基板36の内部配線44又は給電路46の下端部に続く端子部(図示せず)に押圧されていると共に、下端をプローブ基板40の導電路52又は給電路54の上端部に続く端子部(図示せず)に押圧されている。
In the example shown in FIG. 2, each of the connection pins 48 and 50 uses a pogo pin whose upper end and lower end are separated by a spring. Each of the connection pins 48 and 50 has its upper end pressed against a terminal portion (not shown) following the internal wiring 44 of the
プローブ基板40は、図示の例では、ポリイミド樹脂のような電気絶縁性の樹脂を後に説明する内部配線60と共に多層にかつ一体的に積層した多層の配線シートすなわちシート状基板56と、電気絶縁性の材料を後に説明する温度調節部材62と共に多層にかつ一体的に積層した多層の板状基板58とを、シート状基板56が板状基板58の下面に位置するように、一体的に積層した併用基板であり、またシート状基板56の下面に接触子42を片持ち状に取り付けている。
In the illustrated example, the
シート状基板56は、前記した複数の内部配線60(図2参照)を内部に多層に有すると共に、内部配線60に電気的に接続された複数のプローブランド61(図2参照)を下面に有する公知の形状及び構造を有する多層基板とされており、また板状基板58と一体的に形成されている。
The sheet-like substrate 56 has a plurality of internal wirings 60 (see FIG. 2) inside in multiple layers, and a plurality of probe lands 61 (see FIG. 2) electrically connected to the
各接触子42は、その先端(すなわち、針先)を下方に突出させた状態に、半田のような導電性接合材による接合、レーザによる溶接等の手法により、プローブランド61に片持ち梁状に装着されている。
Each
図2に示すように、板状基板58は、前記した多数の導電路52と、前記した複数の給電路54とを備えると共に、電力により発熱又は吸熱する1以上の前記した温度調整部材62を内部に備える板状の多層基板とされている。図示の例では、板状基板58は、これが高温に加熱されることから、セラミックを主材料とする多層のセラミック基板とされている。
As shown in FIG. 2, the plate-like substrate 58 includes the above-described multiple
温度調整部材62は、プローブカード10においては、加熱電力により発熱するヒータのような発熱体であり、また板状基板58に1以上の層状に形成されている。
In the
板状基板58の各導電路52は、シート状基板56の内部配線60に電気的に接続されていると共に、接続ピン48を介して、配線基板36の内部配線44に電気的に接続されており、またそれら内部配線44及び60と共に、接触子42に対する測定信号の受け渡しに利用される。
Each
これに対し、板状基板58の各給電路54は、接続ピン50を介して、配線基板36の内部配線46に電気的に接続されており、またそれら接続ピン50及び内部配線46と共に、温度調整部材62としての発熱体への加熱電力の供給に用いられる。加熱電力は、信号処理装置18に備えられた前記した電力源から、テスターヘッド22を介して供給される。
On the other hand, each
プローブ基板40は、また、複数の基準マーク64(図1参照)をシート状基板56の下面の左右方向及び前後方向に間隔をおいた複数箇所のそれぞれに有すると共に、板状基板58の温度を検出する1以上の温度センサ66(図1参照)を板状基板58に有する。
The
各基準マーク64は、周囲と識別可能にビデオカメラ32により撮影するように、明度が周囲の明度と異なる丸印状、十字状等の形状を有する。後に説明するように、特定の1つの基準マーク64の位置から複数の方向にわたる熱変形量を測定するためには、3以上の基準マーク64を備えることが好ましい。
Each
各温度センサ66は、板状基板58に備えられた図示しない内部配線、電気接続器38に備えられた図示しない他の接続ピン、配線基板に備えられた図示しない内部配線、テスターヘッド22等を介して、信号処理装置18に接続されており、また検出した温度に対応する温度信号を信号処理装置18に供給する。
Each
信号処理装置18は、また、温度センサ30及び66からの温度信号を基に、チャックトップ24(ひいては、試験基板14)の温度、及び板状基板58(ひいては、プローブ基板40)の温度が、被検査体の試験時の加熱温度(又は、冷却温度)に対応した設定温度(被検査体の試験温度)となるような加熱電力を温度調整部材28及び62に供給するように、ドライバー20及びテスターヘッド22を制御する。
The
上記のようなプローブ基板40は、図2に示すように、板状基板58の上面が電気接続器38の下面に向けて押された状態に、複数箇所のそれぞれにおいてスペーサ68及びねじ部材70により、補強部材34に支持されている。このため、図示の例においては、補強部材34はプローブ基板40を支持する支持体として作用する。
As shown in FIG. 2, the
上記のようにプローブ基板40を補強部材34に支持させるために、図示の例では、複数の固定部72をプローブ基板40の上面、特に板状基板58の上面に形成している。各固定部72は、筒状のスペーサ68の下端が当接する頂面と、ボルト状のねじ部材70の下端部が螺合された、上方に開放する雌ねじ穴72aとを有する。
In order to support the
各スペーサ68は、補強部材34の上面に当接された頭部68aと、補強部材34の雌ねじ穴34aに螺合された雄ねじ部68bとを上部に有しており、また配線基板36及びピンホルダ46を上方から下方に貫通して、下端を固定部72の頂面に当接されている。
Each
各ねじ部材70は、スペーサ68の貫通穴68cに上方から下方に通されて、頭部70aをスペーサ68の頭部68aの頂面に当接させていると共に、雄ねじ部70bの下端部を固定部72の雌ねじ穴72aに螺合されている。各スペーサ68は、これの頭部68a及び下端がそれぞれ補強部材34の上面及び固定部72の頂面に押圧され状態に、雌ねじ穴34aに螺合されている。
Each
上記の結果、プローブ基板40は、スペーサ68及びねじ部材70により、補強部材34に支持されている。スペーサ68、ねじ部材70及び固定部72は、取り付け具として作用する。
As a result, the
上記のプローブカード10において、補強部材34と、プローブ基板40、特に板状基板58とは、ほぼ同じ熱膨張率を有する材料、好ましくは補強部材34の熱膨張率がプローブ基板40の熱膨張率に対し、0.75から1.12倍の範囲内、より好ましくは0.9から1.12倍の範囲内となる材料で製作されている。
In the
上記のような材料として、補強部材34は10.4ppm/°Cの熱膨張率を有するステンレス鋼(SUS410)、板状基板58は10.0ppm/°Cの熱膨張率を有するフォルステライト(ファインセラミック)を挙げることができる。
As the above materials, the reinforcing
他の材料として、補強部材34は5から6ppm/°Cの熱膨張率を有する商品名ニレジスト(タイプ5)のようなオーステナイト材、板状基板58は5.5ppm/°Cの熱膨張率を有するガラスアルミナを挙げることができる。
As another material, the reinforcing
さらに、他の材料として、補強部材34は2.5から3.5、好ましくは3から3.5ppm/°Cの熱膨張率を有する商品名ノビナイトのような低熱膨張材、板状基板58は3.4ppm/°Cの熱膨張率を有するシリコンを挙げることができる。
Further, as another material, the reinforcing
しかし、プローブ基板40、特に板状基板58の熱膨張率は、内部配線52,54の量や形状等に応じて、プローブ基板の主たる素材の熱膨張率と異なる。
However, the thermal expansion coefficient of the
[製造方法の実施例] [Example of manufacturing method]
以下図1から図3を参照して、プローブカードの製造方法の一実施例について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a probe card manufacturing method will be described with reference to FIGS.
先ず、プローブカード10の製造に必要な上記した各種の部品が準備される(ステップ100)。接触子42は、これをプローブ基板40に取り付けるまでに準備される。しかし、接触子42は、ステップ100において準備してもよい。
First, the above-described various parts necessary for manufacturing the
ステップ100で準備される補強板34、配線基板36、電気接続器38及びプローブ基板40は、いずれも、接触子42がプローブ基板40に取り付けられていないことを除いて、上記した形状、構造及び機能を有する。
The reinforcing
次いで、配線基板36と電気接続器38結合され、接触子42が取り付けられていないプローブ基板40が支持体としての補強板34に取り付けられる(ステップ101)。これにより、接触子40を備えないカード組立体が組み立てられる。
Next, the
次いで、加熱電力が信号処理装置18から温度調整部材28及び62に供給されて、チャックトップ24(測定基板14)及びプローブカード10(前記したカード基板)が前記した設定温度に加熱され、その温度状態におけるプローブ基板30の熱膨張率が決定される(ステップ102)。
Next, the heating power is supplied from the
プローブ基板30の熱膨張率は、次のように算出することができる。
(1)適宜な1つの基準マーク64をビデオカメラ32で撮影して、その基準マークのXY座標値を信号処理装置18において求める。
(2)チャックトップ24をステージ機構26によりビデオカメラ32が他の基準マーク64を撮影する箇所まで移動させて、他の基準マークのXY座標値を信号処理装置18において求める。
(3)そのときのチャックトップ24の移動量(加熱前と加熱後の熱変形量)を信号処理装置18により求める。
(4)求めた移動量と加熱前(常温時)の両基準マーク64との距離とから、信号処理装置18により熱膨張率を算出する。
The coefficient of thermal expansion of the
(1) An appropriate one
(2) The
(3) The movement amount (the amount of thermal deformation before and after heating) of the
(4) The coefficient of thermal expansion is calculated by the
上記(2)及び(3)において、複数の他の基準マークを用いて、ビデオカメラ32が最初の基準マークから他の基準マーク64を撮影する箇所までチャックトップ24を移動させて、他の基準マークのXY座標値を求め、そのときのチャックトップ24の移動量を求めることを、他の基準マーク毎に回行うことにより、最初の基準マークから複数の方向における熱膨張率を算出してもよい。
In the above (2) and (3), by using a plurality of other reference marks, the
ステップ102においては、加熱電力を温度調整部材28に供給せず、すなわちチャックトップ24を加熱しなくてもよい。また、基準マーク64を用いる代わりに、適宜な複数のプローブランド61、好ましくは端部に位置する複数のプローブランド61を用いてもよい。
In
また、上記ステップ102においては、測定ステージ16の代わりに、精密な光学顕微鏡を備えた公知の測定装置を用い、この測定装置において、プローブ基板40を加熱した状態で、光学顕微鏡で適宜な1つの基準マークの位置を確認し得る位置から他の基準マークの位置を確認し得る位置まで、プローブ基板40と光学顕微鏡とを相対的に移動させて、両者の相対的移動量を求め、求めた移動量と加熱前の両基準マーク64との距離とから熱膨張率を算出してもよい。
In
次いで、得られた熱膨張率、設定温度(被検査体の試験温度)、被検査体の電極のXY座標位置、各接触子42の寸法等の確定値を基に、プローブ基板40への接触子42の取り付け時(常温状態時)におけるプローブ基板40への各接触子42のXY座標位置が信号処理装置18により取り付け位置として決定される。
Next, based on the obtained thermal expansion coefficient, set temperature (test temperature of the object to be inspected), XY coordinate position of the electrode of the object to be inspected, dimensions of each contactor 42, etc., contact with the
前記取り付け位置は、プローブ基板40及び被検査体が使用温度(すなわち、試験温度)に加熱された状態において、各接触子42の針先が被検査体の電極に接触するような結果が得られるXY座標位置であって、プローブ基板40への接触子42の取り付け時におけるプローブ基板40への接触子42のXY座標位置である。
As for the attachment position, a result is obtained in which the probe tip of each contactor 42 is in contact with the electrode of the object to be inspected when the
被検査体の電極のXY座標位置及び被検査体の試験温度は、この実施例におけるプローブカードの製作時のプローブ基板の加熱温度であり、また設定温度として説明されている。 The XY coordinate position of the electrode of the object to be inspected and the test temperature of the object to be inspected are the heating temperature of the probe substrate at the time of manufacturing the probe card in this embodiment, and are described as the set temperature.
上記の試験温度は、プローブカード10の使用者の側において予め決定される。各接触子42の寸法、特にプローブ基板40への各接触子の取り付け箇所から針先までの寸法は、既知の値である。被検査体の熱膨張率も、既知であるが、プローブ基板40と同様に測定してもよい。
The test temperature is determined in advance on the user side of the
このため、前記取り付け位置は、例えば、上記のような各種の確定値を基に、プローブ基板40及び測定基板14が設定温度に加熱された状態における各接触子42の針先及びプローブ基板40への取り付け箇所の理想的なXY座標値を求め、求めた理想的なXY座標値、得られた熱膨張率、設定温度等から求めることができる。
For this reason, for example, the attachment position is based on the various fixed values as described above, to the probe tip of each contactor 42 and the
次いで、接触子42を備えていないプローブ基板40がその支持体である補強部材34から取り外され、取り外されたプローブ基板40に複数の接触子42が取り付けられる(ステップ104)。
Next, the
プローブ基板40への接触子42の取り付け時、補強部材34、配線基板36、電気接続器38等がプローブ基板40への接触子42の取り付け作業の妨げにならないし、プローブ基板40が作業しやすい温度、例えば常温のときに、接触子42をプローブ基板40に取り付けることができるから、プローブ基板40への接触子42の取り付け作業が容易になる。
When the
次いで、接触子42を備えるプローブ基板40が補強部材34に取り付けられて、プローブカード10が組み立てられる(ステップ105)。
Next, the
次いで、加熱電力が信号処理装置18から温度調整部材28及び62加熱電力が温度調整部材28,62に供給されて、チャックトップ24(測定基板14)及びプローブカード10(プローブ基板40)が前記した設定温度に再度加熱され、その温度状態における各接触子42の針先のXY座標位置が測定されて、そのXY座標位置が信号処理装置18において針先位置と決定される(ステップ106)。
Next, the heating power is supplied from the
各接触子42の針先のXY座標位置は、各接触子42の針先を、ビデオカメラ32で撮影しつつ、その出力信号を用いてXY座標値を信号処理装置18において求めることにより測定することができる。
The XY coordinate position of the needle point of each
ステップ106においても、加熱電力を温度調整部材28に供給せず、したがってチャックトップ24を加熱しなくてもよい。このため、上記ステップ106において、精密な光学顕微鏡を備えた公知の測定装置において、プローブ基板40を加熱した状態で、光学顕微鏡で各接触子42の針先を確認しつつ、プローブ基板40と光学顕微鏡とを相対的に移動させて、確認された針先のXY座標位置を得ることにより、針先位置を求めてもよい。
Also in
次いで、各接触子42の針先位置が予め定められた許容範囲以内であるか否かの判定が信号処理装置18において行われる(ステップ107)。
Next, a determination is made in the
ステップ107における判定結果が許容範囲外であると、プローブカード10の加熱温度が設定温度と異なる温度に変更され、その温度状態における各接触子42の針先のXY座標位置が測定されて、そのXY座標位置が信号処理装置18において針先位置と決定され(ステップ108)、その後ステップ107戻る。
If the determination result in
ステップ107及び108は、全ての接触子42の針先位置が予め定められた許容範囲以内になるまで繰り返される。
ステップ107における判定結果が許容範囲内であると、そのときのプローブ基板40の加熱温度がプローブカード10を使用するときの温度、すなわち使用温度と信号処理装置18において決定される(ステップ109)。
If the determination result in
プローブカード10において、被検査体の試験時の温度は、測定した針先位置が基準範囲内にあるときの温度とされる。このため、プローブカード10は、決定した使用温度に加熱した状態で、被検査体の試験をすることができるから、そのときの各接触子42の針先の高さ位置及びXY座標位置は、その結果、補強部材34及びプローブ基板40の熱膨張率の差に関係なく、熱変形に起因するXY座標位置の変化が抑制される。
In the
被検査体をマイナス数十度Cのような極低温下で試験するテスターに用いられるプローブカードの場合、上記のような温度調整部材62として、発熱体の代わりに、冷却電力により冷却されるサーモモジュール(商品名)のような吸熱体(冷却体)がプローブ基板40、特に板状基板58内に設けられる。
In the case of a probe card used for a tester that tests an object to be inspected at an extremely low temperature such as minus several tens of degrees C, a thermostat that is cooled by cooling power instead of a heating element is used as the
上記の場合、プローブ基板40は、その下側から被検査体及び検査ステージにより冷却されると共に、温度調整部材62としての吸熱体により冷却されて、被検査体の温度に応じた温度に維持される。
In the above case, the
プローブカード10を加熱状態及び冷却状態のいずれか一方に選択的に使用する場合、上記した発熱体及び冷却体の2種類の温度調整部材62がプローブ基板に配置される。
When the
プローブカード10において、電力を受けて発熱(又は、吸熱)する発熱体(又は、吸熱体)のような他の温度調整部材70(図1参照)を補強部材34の内部にも設けてもよい。そのようにすれば、補強部材34もが他の温度調整部材70により加熱又は冷却されて、補強部材34が被検査体及びプローブ基板40の温度に応じた温度に維持される。
In the
これにより、中央部が下方又は上方に凸となる補強部材34及びプローブ基板40の熱変形がより効果的に抑制されるのみならず、プローブ基板40の熱変形をより効果的に抑制するように、補強部材34及びプローブ基板40の温度を容易に調整することができる。この温度調整も、温度センサ66の検出信号を基に制御装置において制御される。
Thereby, not only the thermal deformation of the reinforcing
プローブカード10において、プローブ基板40に設けられた温度調整部材62を省略し、その代わりに温度調整部材62を補強部材34の内部に設けてもよい。この場合、プローブ基板40は、測定基板14及び測定ステージ16により下方側から加熱又は冷却されると共に、温度調整部材62により上方から加熱又は冷却されることにより、測定基板14の温度に急速に加熱又は冷却されて、その温度に維持される。
In the
プローブ基板40を補強部材34に支持させる代わりに、配線基板36に支持させてもよい。この場合、補強部材34を省略することができ、また配線基板36が支持体として作用する。これとは逆に、配線基板36又は電気接続器38を省略してもよい。
Instead of supporting the
本発明は、測定ステージ16の代わりに、前記した測定装置のような他の装置を用いても、実施することができる。
The present invention can also be implemented using another apparatus such as the above-described measuring apparatus instead of the measuring
本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit described in the claims.
10 プローブカード
12 測定装置
14 測定基板
16 測定ステージ
18 信号処理装置
20 ドライバー
22 テストヘッド
24 チャックトップ
26 ステージ機構
28,62,70 温度調整部材
30,66 温度センサ
32 ビデオカメラ
34 補強部材
36 配線基板
38 電気接続器
40 プローブ基板
42 接触子
64 基準マーク
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記支持体又は前記プローブ基板に備えられた温度調整部材に電力を供給することにより前記カード組立体を設定温度に加熱又は冷却し、その設定温度における前記プローブ基板の熱変形率を決定する第2の行程と、
決定した熱変形率を基に、前記プローブ基板への接触子の取り付け位置を決定する第3の行程と、
決定した取り付け位置を基に前記接触子を前記プローブ基板の下面に取り付けて、プローブカードを得る第4の行程と、
前記発熱体に電力を供給することにより前記プローブカードを前記設定温度に加熱又は冷却し、前記プローブカードが前記設定温度におかれているときの前記接触子の針先位置を測定する第5の行程と、
測定した針先位置が基準範囲内にあるか否かを判定する第6の行程と、
前記第6の行程における判定結果を基に、前記プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度を決定する第7の行程とを含む、プローブカードの製造方法。 A first step of attaching the probe substrate to the lower surface of the support with a fixture to obtain a card assembly;
A power is supplied to a temperature adjusting member provided on the support or the probe board to heat or cool the card assembly to a set temperature, and a second thermal deformation rate of the probe board at the set temperature is determined. And the process of
Based on the determined thermal deformation rate, a third step of determining the attachment position of the contact to the probe substrate;
A fourth step of attaching the contact to the lower surface of the probe substrate based on the determined attachment position, and obtaining a probe card;
The probe card is heated or cooled to the set temperature by supplying power to the heating element, and a probe tip position of the contact when the probe card is at the set temperature is measured. The process,
A sixth step of determining whether or not the measured needle tip position is within the reference range;
And a seventh step of determining a temperature when the probe card is used for a test of an object to be inspected based on a determination result in the sixth step.
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