JP2010539476A - Branch probe for semiconductor device test - Google Patents

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Abstract

より効率的に変位エネルギーを弾性的に蓄える分岐型屈曲要素を含む、新規なプローブカードで使用する新規な分岐型プローブデザインを提供する。詳細には、かかる新規なプローブカードは基板と基板に接続した分岐型プローブとを含む。分岐型プローブは基板に接続したベースと、ベースに接続し、分岐部接続構造を介して第2分岐部に接続した第1分岐部を少なくとも有すると共に、分岐部接続構造に接続したハンドルを有する分岐型屈曲要素と、を含む。第1分岐部にはプローブ頂部が接続し、このプローブ頂部はDUTと接触するよう用いるものである。プローブカードに対する改善点として、第1分岐部及び第2分岐部が屈曲することにより、プローブ頂部がDUTと接触する際に各分岐部が変位エネルギーの一部を弾性的に蓄えるようにしたことが挙げられる。また、分岐型屈曲要素はフォトリソグラフィ及び層状化フォトリソグラフィを使用して製造することができる。各分岐部は異なる材料から成るものであり得る。分岐型屈曲要素は、ニッケル合金から成るものであり得る。また、第2分岐部よりも硬くなるように第1分岐部を製造することで、接触長をより短くすることができる。分岐部の剛性は、それらの形状及び/又は材料を変えることにより操作可能である。
【選択図】図1
A novel bifurcated probe design for use with a novel probe card is provided that includes a bifurcated bending element that more efficiently elastically stores displacement energy. Specifically, such a new probe card includes a substrate and a branching probe connected to the substrate. The branch probe has at least a base connected to the substrate, a first branch connected to the base and connected to the second branch via the branch connection structure, and a handle having a handle connected to the branch connection structure. A mold bending element. A probe top is connected to the first branch, and this probe top is used to contact the DUT. As an improvement with respect to the probe card, the first branch part and the second branch part are bent so that each branch part elastically stores a part of the displacement energy when the probe top part contacts the DUT. Can be mentioned. Branched bending elements can also be manufactured using photolithography and layered photolithography. Each branch may be made of a different material. The branched bending element may be made of a nickel alloy. Moreover, a contact length can be shortened by manufacturing a 1st branch part so that it may become harder than a 2nd branch part. The stiffness of the bifurcations can be manipulated by changing their shape and / or material.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は半導体装置をテストする装置に関し、より詳細にはかかるテストを行うプローブ接触子のデザインに関する。   The present invention relates to an apparatus for testing a semiconductor device, and more particularly to a design of a probe contact for performing such a test.

半導体ウェハをパターン化して処理することにより、集積回路は一括並列処理で製造される。各ウェハは、同一の集積回路を多数コピーした「ダイ」と称するものを含む。ダイをカットして個別の集積回路にし、販売用にパッケージする前に、半導体ウェハをテストすることが好ましい。欠陥を検出した場合には、欠陥のあるパーツをパッケージして資源を浪費しないうちに、欠陥のあるダイを選定することができる。ダイをカットして個々の集積回路にした後、パッケージ化する前又は後のいずれかに、個々のダイをテストしてもよい(ここでの「パッケージ化」とは、ダイを保護して配線ボードに組み込めるようにする電気的相互接続パッケージに接続する工程をいう)。   By patterning and processing the semiconductor wafer, the integrated circuit is manufactured by batch parallel processing. Each wafer includes what is referred to as a “die”, which is a large number of copies of the same integrated circuit. Preferably, the semiconductor wafer is tested before the die is cut into individual integrated circuits and packaged for sale. If a defect is detected, a defective die can be selected before packaging the defective part and wasting resources. Individual dies may be tested either after cutting the dies into individual integrated circuits and before or after packaging ("packaging" here refers to protecting the dies and wiring The process of connecting to an electrical interconnect package that can be incorporated into a board).

ウェハ又は個々のダイ(一般的には被試験デバイス又はDUTと称する)をテストするために、通例としてDUTの表面と接触するプローブカードを使用する。一般にプローブカードには3つの独特な特徴がある:(1)Z方向に移動してダイパッドと接触するXYアレイの個別のプローブ;(2)カードを回路テスト装置と接続する電気的インタフェース;(3)プローブカードを適切な位置に正確に取り付けるよう画定した固定基準面。プローブカードをダイパッドと接触させる際、Z方向に移動させることでプローブ頂部と確実に接触させることができる。プローブカードは、最終的には回路テスト装置を一時的にDUTと接続させることを可能にする電気的インタフェースを提供するものである。多くのダイを同時にテストすることができるため、このダイテスト方法は極めて効率的である。この効率をより高めるために、プローブカードの製造業者は、プローブの数をより増大させた、より大きいプローブカードを製造している。   In order to test a wafer or individual die (commonly referred to as a device under test or DUT), a probe card that typically contacts the surface of the DUT is used. In general, a probe card has three unique features: (1) an individual probe in an XY array that moves in the Z direction and contacts the die pad; (2) an electrical interface that connects the card to the circuit test equipment; ) A fixed reference plane defined to accurately attach the probe card in place. When the probe card is brought into contact with the die pad, it can be reliably brought into contact with the probe top by moving in the Z direction. The probe card ultimately provides an electrical interface that allows the circuit test apparatus to be temporarily connected to the DUT. This die test method is extremely efficient because many dies can be tested simultaneously. In order to increase this efficiency, probe card manufacturers are making larger probe cards with a greater number of probes.

現在は2つの主な種類のプローブデザイン、即ちカンチレバー型とねじれ型を使用して、半導体ダイをテストしている。図6A及び図6Bは、従来のカンチレバー型プローブを示している。プローブ(605)はプローブ頂部(610)と、屈曲要素(615)と、基板(625)に取り付けたプローブベース(620)とを含む。ここではこの構造全体をプローブカードと称する。一般に、DUTをプローブカードに対してZ方向(矢印630で示す)に移動させることで屈曲要素(615)が屈曲し、これによってプローブ頂部(610)が試験対象のダイパッドと接触する。図6Bは、プローブ屈曲要素(635)がダイと接触している間どのように屈曲するかを示している。個々のプローブがDUT接触パッドと接触するよう移動する(これをタッチダウンと称する)と、プローブ頂部が接触パッドと接触することで完全にダイと電気的接触をなし、テストが開始される。典型的にはアルミニウムである(ただし金やはんだであることもあり、銅の使用も増加している)ダイ接触パッドは、多くの場合、酸化アルミニウムの薄い層又はその他の望ましくない不動態化コーティングの薄い層でコーティングされており、プローブ頂部は完全な電気的接続をなすためにコーティング層を突き破る必要がある。テストが完了すると、プローブ(605)はダイパッドから離れるように移動し、プローブは元の位置にはね返される。   Currently, two main types of probe designs are used to test semiconductor dies using cantilever and twist types. 6A and 6B show a conventional cantilever type probe. Probe (605) includes a probe top (610), a bending element (615), and a probe base (620) attached to a substrate (625). Here, this entire structure is referred to as a probe card. In general, the bending element (615) bends by moving the DUT in the Z direction (indicated by arrow 630) relative to the probe card, which causes the probe top (610) to contact the die pad under test. FIG. 6B shows how the probe bending element (635) bends while in contact with the die. As each probe moves to contact the DUT contact pad (referred to as touchdown), the probe top contacts the contact pad to make full electrical contact with the die and the test begins. Die contact pads, typically aluminum (although gold and solder, and increasing use of copper), are often thin layers of aluminum oxide or other undesirable passivation coatings The top of the probe needs to penetrate the coating layer to make a complete electrical connection. When the test is complete, the probe (605) moves away from the die pad and the probe is bounced back to its original position.

しかし、カンチレバー型のデザインにはいくつか欠点がある。典型的なカンチレバー型プローブは長い屈曲要素を有する設計となっており、ダッチダウンの際のプローブ頂部の接触角は(典型的なねじれ型プローブデザインにおける同サイズの頂部と比べて)より小さいものとなる。この結果、頂部接触域がより大きくなり、酸化アルミニウム層を突き破るためにより大きな力が必要となる。一枚のプローブカード上の何百もの或いは何千ものプローブがこのような力をかけるとすれば、大きな力を受け止めるようプローブカードを製造する必要があるが、これは通常プローブカード構成を強化することを意味し、ひいてはプローブカードのコストが増大し、テストシステムが複雑化する。   However, the cantilever design has several drawbacks. A typical cantilever probe is designed with a long bending element, and the contact angle of the probe top during the dutch down is smaller (compared to the same size top in a typical torsional probe design) Become. This results in a larger top contact area and a greater force is required to break through the aluminum oxide layer. If hundreds or thousands of probes on a single probe card exert such a force, the probe card must be manufactured to accept a large force, which usually enhances the probe card configuration. This means that the cost of the probe card increases and the test system becomes complicated.

別の欠点は応力が非効率的に分布することである。タッチダウンの間カンチレバー型プローブが屈曲すると、プローブに生じた応力が、プローブのプローブベース端付近で屈曲要素の上面及び底面に集中する。図7Aは、カンチレバー型プローブの屈曲要素によって生じる応力の長さ方向の断面図を示し、図7Bは屈曲要素の各端における応力の幅方向の断面図(A−A断面及びB−B断面)を示す。図面の左側、A−A断面付近は、屈曲要素のプローブベース付近の部分(部分705で示す)であり、図面右側のB−B断面付近はプローブ頂部付近の部分(部分710)である。最大応力の50%よりも大きい応力を受ける屈曲要素の領域を斜線で示す(815)。最大応力の50%よりも大きい応力を受ける屈曲棒の量は、カンチレバー棒全体の量の約25%であるが、この量はプローブベース付近(705)に集中している。屈曲棒の逆側(710)にかかる応力は非常に小さいものである。応力を吸収するのは屈曲要素のわずかな部分のみであるため、非効率に応力が分布することが図7A及び図7Bから明白である。製造業者が屈曲要素を(多くの場合はプローブの末端を広くすることにより)強化して応力を減少させ故障を防止することができないのは、これらわずかな部分においてである。   Another drawback is that the stress is distributed inefficiently. When the cantilever probe is bent during the touchdown, the stress generated in the probe is concentrated on the top and bottom surfaces of the bending element near the probe base end of the probe. FIG. 7A is a cross-sectional view in the length direction of the stress generated by the bending element of the cantilever probe, and FIG. 7B is a cross-sectional view in the width direction of the stress at each end of the bending element (AA cross section and BB cross section). Indicates. The left side of the drawing, the vicinity of the AA cross section is a portion (indicated by a portion 705) near the probe base of the bending element, and the vicinity of the BB cross section on the right side of the drawing is a portion near the probe top (portion 710). The area of the bending element that receives a stress greater than 50% of the maximum stress is indicated by diagonal lines (815). The amount of bent bar that receives a stress greater than 50% of the maximum stress is about 25% of the total amount of the cantilever bar, but this amount is concentrated near the probe base (705). The stress applied to the opposite side (710) of the bending bar is very small. Since only a small part of the bending element absorbs the stress, it is apparent from FIGS. 7A and 7B that the stress is distributed inefficiently. It is only in these small parts that the manufacturer cannot strengthen the bending element (often by widening the probe end) to reduce stress and prevent failure.

図8では、屈曲要素(810)において一定の接触幅を有するカンチレバー型プローブ(805)を示す。色の濃い領域(815)に示すように、カンチレバー型プローブ(805)はプローブベースにおいて最も多くの応力を受ける。図8におけるカンチレバー型プローブ(820)は、プローブベースにおいて幅がより広くなっていると共に、プローブ頂部に向けてテーパ形状を成す屈曲要素(825)を有する。色の濃い領域(830)で示すように、屈曲要素(825)の受ける応力は、幅広でないデザインよりもはるかに少ない。しかしこのデザインには経費がかかる。屈曲要素をプローブベース付近でより広くすると、図9で示すようにプローブカードの記録密度に悪影響が及ぼされる。記録密度が効率的でなければ、(パッド同士がより密接になる部分で)より繊細なピッチでDUTをテストするためにプローブのレイアウトとデザインを調整することが困難となる。   FIG. 8 shows a cantilever probe (805) having a constant contact width at the bending element (810). As shown in the dark area (815), the cantilever probe (805) experiences the most stress at the probe base. The cantilever probe (820) in FIG. 8 has a bending element (825) that is wider at the probe base and tapers toward the probe top. As shown by the darker region (830), the bending element (825) receives much less stress than the non-wide design. But this design is expensive. If the bending element is made wider near the probe base, the recording density of the probe card is adversely affected as shown in FIG. If the recording density is not efficient, it will be difficult to adjust the probe layout and design to test the DUT at a finer pitch (where the pads are closer together).

第2の種類のプローブはこれらの欠点の一部を克服するために開発されたねじれ型デザインに基づくものである。例えば、特許文献1は、ねじりばねデザインを開示している。図6Cはねじれ型プローブデザインを示している。プローブ頂部(81)がDUT接触パッドと接触すると、頂部(81)に対して垂直方向にかかる力に応じて頂部が柔軟に動く。頂部(81)の垂直方向の動きによってアーム(82)が押し下げられ、ねじれ要素(83)が矢印(90)の示す方向にねじれて屈曲する。ねじれ要素(83)がねじりバネとして働くことで、頂部(81)に復元力が及ぼされる。   The second type of probe is based on a torsional design developed to overcome some of these drawbacks. For example, Patent Document 1 discloses a torsion spring design. FIG. 6C shows a twisted probe design. When the probe top (81) contacts the DUT contact pad, the top moves flexibly according to the force applied in the direction perpendicular to the top (81). The vertical movement of the top (81) pushes down the arm (82), and the torsion element (83) is twisted and bent in the direction indicated by the arrow (90). As the torsion element (83) acts as a torsion spring, a restoring force is exerted on the top (81).

ねじれ型のデザインはカンチレバー型デザインを超える幾つか利点を有する。典型的なねじれ型プローブのアームは短く設計されているため、ダッチダウンの間、プローブ頂部が(典型的なカンチレバー型プローブデザインにおける同サイズの頂部に比べて)より大きい頂部接触角を呈することとなる。これにより頂部の接触領域がより小さくなると共に、酸化アルミニウム層を突き破るのにもプローブの力がより小さい力でよく、プローブカードの及ぼす全体的な力が小さくなる。全体的な力が小さくなれば、同等のカンチレバー型デザイン程の補強をプローブカードに対して行う必要がなくなるため、製造コストを削減でき、又は1枚のカードによって多くのプローブを作ることができる。   The twisted design has several advantages over the cantilevered design. The typical torsional probe arm is designed to be short, so that the top of the probe exhibits a larger top contact angle (as compared to the same size top in a typical cantilever probe design) during the dutch down Become. This results in a smaller contact area at the top and a smaller force for the probe to break through the aluminum oxide layer, reducing the overall force exerted by the probe card. If the overall force is reduced, there is no need to reinforce the probe card as much as an equivalent cantilever design, thereby reducing the manufacturing cost or making many probes with a single card.

最後に、ねじれ型デザインはねじれ要素の全体にわたってより効率的に応力を分散させる。図10Aは、ねじれ要素の及ぼす応力の長さ方向の断面図を示し、図10Bはねじれ要素の各端における応力の幅方向の断面図(C−C断面及びD−D断面)を示す。最大応力の50%よりも大きい応力を受けるねじれ要素の領域を斜線領域(1005)で示しているが、ねじれ要素の中心(1010)が受ける応力は最小の応力である。最大応力の50%よりも大きい応力を受けるねじれ要素の対応量は、ねじれ要素の全体の量の約60%である。カンチレバー型デザインとは異なり、この応力はねじれ要素の全長にわたってかかっており、プローブベースに集中していない。従って、ねじり棒の幅を均一にして記録密度を高めることが、より効率的である。   Finally, the torsional design distributes stress more efficiently throughout the torsional element. FIG. 10A shows a cross-sectional view in the length direction of the stress exerted by the torsion element, and FIG. 10B shows cross-sectional views in the width direction of the stress (CC cross section and DD cross section) at each end of the torsion element. The area of the torsion element that receives a stress greater than 50% of the maximum stress is indicated by the hatched area (1005), but the stress that the center (1010) of the torsion element receives is the minimum stress. The corresponding amount of torsional elements subjected to stresses greater than 50% of the maximum stress is about 60% of the total amount of torsional elements. Unlike the cantilever design, this stress is applied over the entire length of the torsion element and is not concentrated on the probe base. Therefore, it is more efficient to increase the recording density by making the torsion bar uniform in width.

しかし、ねじれ型プローブにも欠点がある。まず、アームがより短いという典型的なねじれ型デザインの場合、接触長が概して長くなり、DUTに対する接触パッドのサイズが制限される。第二に、典型的にアームの長さが短い形状であるため、検査を行っている間プローブ頂部をより大きくZ形に移動させるために、大きいねじれ力が必要となる。このようにねじれが大きいことで、素材疲労によってねじれ要素がわずかにZ形に変形し、これがZ形シフトにつながる可能性がある。第三に、ねじれ型プローブもDUTレイアウト形状によっては記録密度が制限される。図11Aは、プローブベース(1110)とプローブ頂部(1115)を有するねじれ型プローブ形状(1105)を示す。この形状では、プローブカードはプローブ頂部の構成に合った接触パッド形状を有するDUTを効果的にテストすることができる。図11Bは、異なるプローブ頂部の構成(1125)を有する新たなプローブ構成(1120)を示す。しかし、少なくとも2つの領域(1130及び1135)においてプローブ同士が妨害し合い、プローブカードが効率的に稼働することができないため、この構成は機能しない。   However, twisted probes also have drawbacks. First, for a typical twisted design with shorter arms, the contact length is generally longer, limiting the size of the contact pad for the DUT. Second, since the arm is typically short in shape, a large torsional force is required to move the probe top to a larger Z shape during the test. Such a large twist may cause the torsion element to slightly deform into a Z shape due to material fatigue, which may lead to a Z-shaped shift. Third, the recording density of the torsional probe is limited depending on the DUT layout shape. FIG. 11A shows a torsional probe shape (1105) having a probe base (1110) and a probe top (1115). In this configuration, the probe card can effectively test a DUT having a contact pad configuration that matches the configuration of the probe top. FIG. 11B shows a new probe configuration (1120) with a different probe top configuration (1125). However, this configuration does not work because the probes interfere with each other in at least two regions (1130 and 1135) and the probe card cannot operate efficiently.

米国特許第6,426,638号US Pat. No. 6,426,638 米国特許出願第11/019912号US Patent Application No. 11/019912 米国特許出願第11/102982号US Patent Application No. 11/102982 米国特許出願第11/194,801号US patent application Ser. No. 11 / 194,801

従って、ねじれ型プローブデザインとカンチレバー型プローブデザインの両方の利点を利用しつつ、それらに関連する欠点を減少させたプローブが必要である。   Accordingly, there is a need for a probe that takes advantage of both the twisted probe design and the cantilever probe design while reducing the disadvantages associated therewith.

本開示では、プローブに一層効率的に変位エネルギーを蓄えることにより、従来技術の欠点に対応した新規な分岐型プローブデザインを提供する。詳細には、かかる新規なプローブカードは基板と基板に接続した分岐型プローブとを含む。分岐型プローブは基板に接続したベースと、ベースに接続し、分岐部接続構造を介して第2分岐部に接続した第1分岐部を少なくとも有する分岐型屈曲要素を含み、分岐部接続構造はハンドルに接続する。第1分岐部にはプローブ頂部が接続し、このプローブ頂部はDUTと接触するよう用いるものである。プローブカードに対する改善点として、第1分岐部及び第2分岐部とハンドルが屈曲することにより、プローブ頂部がDUTと接触する際にそれらが変位エネルギーを弾性的に蓄えるようにしたことが挙げられる。同様に、分岐型屈曲要素はフォトリソグラフィ及び層状化フォトリソグラフィを使用して製造することができる。各分岐部は異なる材料から成るものであり得る。分岐型屈曲要素は、ニッケル合金から成るものであり得る。また、第2分岐部よりも硬くなるように第1分岐部を製造することで、接触長をより短くすることができる。分岐部の剛性は、それらの形状及び/又は材料組成を変えることにより、操作可能である。   The present disclosure provides a novel branched probe design that addresses the shortcomings of the prior art by storing displacement energy in the probe more efficiently. Specifically, such a new probe card includes a substrate and a branching probe connected to the substrate. The branch type probe includes a base connected to the substrate, and a branch type bending element having at least a first branch part connected to the base and connected to the second branch part via the branch part connection structure. Connect to. A probe top is connected to the first branch, and this probe top is used to contact the DUT. As an improvement with respect to the probe card, the first branch part and the second branch part and the handle are bent so that when the probe top part comes into contact with the DUT, they store elastically the displacement energy. Similarly, a branched bending element can be manufactured using photolithography and layered photolithography. Each branch may be made of a different material. The branched bending element may be made of a nickel alloy. Moreover, a contact length can be shortened by manufacturing a 1st branch part so that it may become harder than a 2nd branch part. The stiffness of the bifurcations can be manipulated by changing their shape and / or material composition.

一実施形態では、基板はピボットを含み、第2分岐部はプローブ頂部がDUTと接触している間ピボットと接触する。   In one embodiment, the substrate includes a pivot, and the second bifurcation contacts the pivot while the probe top is in contact with the DUT.

別の実施形態では、分岐型屈曲要素は、第2分岐部を介してベースに接続する。この実施形態は基板に接続したピボットをさらに含み、分岐型屈曲要素はプローブ頂部がDUTと接触している間、ハンドルを介してピボットと接触する。   In another embodiment, the bifurcated bending element is connected to the base via the second bifurcation. This embodiment further includes a pivot connected to the substrate, and the bifurcated bending element contacts the pivot via the handle while the probe top is in contact with the DUT.

別の実施形態では、分岐型屈曲要素はハンドルを介してベースに接続する。この実施形態は基板に接続したピボットをさらに含み、第2分岐部はプローブ頂部がDUTと接触している間ピボットと接触する。   In another embodiment, the bifurcated bending element connects to the base via a handle. This embodiment further includes a pivot connected to the substrate, and the second bifurcation contacts the pivot while the probe top is in contact with the DUT.

さらに別の実施形態ではピボットは第2分岐部に接続し、ピボットはプローブ頂部がDUTと接触している間基板と接触する。   In yet another embodiment, the pivot connects to the second bifurcation and the pivot contacts the substrate while the probe top is in contact with the DUT.

また本明細書では、基板に接続するよう使用するベースと、ベースに接続した分岐型屈曲要素とを含む新規な分岐型プローブデザインを開示する。分岐型屈曲要素は少なくとも第1分岐部を含み、該第1分岐部は分岐部接続構造を介して第2分岐部に接続し、分岐部接続構造はハンドルに接続する。プローブ頂部は、第1分岐部に接続する。分岐型プローブに対する改善点として、第1分岐部及び第2分岐部とハンドルが屈曲することにより、プローブ頂部がDUTと接触する際にそれらが変位エネルギーを弾性的に蓄積するようにしたことがある。また、分岐型屈曲要素はフォトリソグラフィ及び層状化フォトリソグラフィを用いて製造することができる。各分岐部は、異なる材料から成るものであり得る。分岐型屈曲要素は、ニッケル合金から成るものであり得る。   Also disclosed herein is a novel bifurcated probe design that includes a base used to connect to a substrate and a bifurcated bending element connected to the base. The branch-type bending element includes at least a first branch portion, and the first branch portion is connected to the second branch portion via the branch portion connection structure, and the branch portion connection structure is connected to the handle. The probe top is connected to the first branch. As an improvement over the branched probe, the first and second branches and the handle bend so that when the top of the probe contacts the DUT, they store displacement energy elastically. . Further, the branch-type bending element can be manufactured using photolithography and layered photolithography. Each branch may be made of a different material. The branched bending element may be made of a nickel alloy.

一実施形態では、分岐型屈曲要素は第2分岐部を介してベースに接続する。別の実施形態では、分岐型屈曲要素は、ハンドルを介してベースに接続する。さらに別の実施形態では、ピボットは第2分岐部又はハンドルに接続する。   In one embodiment, the bifurcated bending element connects to the base via the second bifurcation. In another embodiment, the bifurcated bending element connects to the base via a handle. In yet another embodiment, the pivot connects to the second bifurcation or handle.

新規な分岐型プローブデザインの実施形態を示す図である。It is a figure which shows embodiment of a novel branched probe design. 係合していない構成と係合した構成(即ちプローブ頂部がDUTと接触している)の両構成の図1の実施形態を示す図である。FIG. 2 shows the embodiment of FIG. 1 in both configurations, an unengaged configuration and an engaged configuration (ie, the probe top is in contact with the DUT). 係合していない構成と係合した構成(即ちプローブ頂部がDUTと接触している)の両構成の図1の実施形態を示す図である。FIG. 2 shows the embodiment of FIG. 1 in both configurations, an unengaged configuration and an engaged configuration (ie, the probe top is in contact with the DUT). 係合していない構成と係合した構成(即ちプローブ頂部がDUTと接触している)の両構成の、別の新規な分岐型プローブデザインを示し、3C及び3Dは、ねじれ型プローブ構成の不十分な記録密度と分岐型プローブ構成の記録密度とを比較した図である。FIGS. 3C and 3D show another novel bifurcated probe design for both an unengaged configuration and an engaged configuration (ie, the probe top is in contact with the DUT). It is the figure which compared sufficient recording density and the recording density of a branched probe structure. 係合していない構成と係合した構成(即ちプローブ頂部がDUTと接触している)の両構成の、別の新規な分岐型プローブデザインを示し、3C及び3Dは、ねじれ型プローブ構成の不十分な記録密度と分岐型プローブ構成の記録密度とを比較した図である。FIGS. 3C and 3D show another novel bifurcated probe design for both an unengaged configuration and an engaged configuration (ie, the probe top is in contact with the DUT). It is the figure which compared sufficient recording density and the recording density of a branched probe structure. 係合していない構成と係合した構成(即ちプローブ頂部がDUTと接触している)の両構成の、別の新規な分岐型プローブデザインを示す図である。FIG. 6 shows another novel bifurcated probe design for both an unengaged configuration and an engaged configuration (ie, the probe top is in contact with the DUT). 係合していない構成と係合した構成(即ちプローブ頂部がDUTと接触している)の両構成の、別の新規な分岐型プローブデザインを示す図である。FIG. 6 shows another novel bifurcated probe design for both an unengaged configuration and an engaged configuration (ie, the probe top is in contact with the DUT). 係合していない構成と係合した構成(即ちプローブ頂部がDUTと接触している)の両構成の、さらに別の新規な分岐型プローブデザインを示す図である。FIG. 10 shows yet another novel bifurcated probe design for both a non-engaged configuration and an engaged configuration (ie, the probe top is in contact with the DUT). 係合していない構成と係合した構成(即ちプローブ頂部がDUTと接触している)の両構成の、さらに別の新規な分岐型プローブデザインを示す図である。FIG. 10 shows yet another novel bifurcated probe design for both a non-engaged configuration and an engaged configuration (ie, the probe top is in contact with the DUT). カンチレバー型プローブを示し、6Cはねじれ型プローブを示す図である。A cantilever type probe is shown, and 6C is a diagram showing a torsion type probe. カンチレバー型プローブを示し、6Cはねじれ型プローブを示す図である。A cantilever type probe is shown, and 6C is a diagram showing a torsion type probe. カンチレバー型プローブの屈曲要素の受ける応力に関して長さ方向の断面と幅方向の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of a length direction, and the cross section of the width direction regarding the stress which the bending element of a cantilever type probe receives. カンチレバー型プローブの屈曲要素の受ける応力に関して長さ方向の断面と幅方向の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of a length direction, and the cross section of the width direction regarding the stress which the bending element of a cantilever type probe receives. 一定の幅の屈曲要素と幅広にした屈曲要素を有するカンチレバー型プローブの受ける力を示す図である。It is a figure which shows the force which the cantilever type probe which has the bending element of a fixed width | variety and the bending element made wide has received. 幅広にした屈曲要素を有するカンチレバー型プローブの記録密度を示す図である。It is a figure which shows the recording density of the cantilever type probe which has the bending element made wide. ねじれ型プローブのねじれ要素の受ける応力に関して長さ方向の断面と幅方向の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of a length direction, and the cross section of the width direction regarding the stress which the torsion element of a torsion type probe receives. ねじれ型プローブのねじれ要素の受ける応力に関して長さ方向の断面と幅方向の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of a length direction, and the cross section of the width direction regarding the stress which the torsion element of a torsion type probe receives. ねじれ型プローブ構成の記録密度とそれに付随する欠点を示す図である。It is a figure which shows the recording density of a twist type | mold probe structure, and the fault accompanying it. ねじれ型プローブ構成の記録密度とそれに付随する欠点を示す図である。It is a figure which shows the recording density of a twist type | mold probe structure, and the fault accompanying it.

分岐型屈曲要素を含む新規な分岐型プローブデザインについて以下で説明する。この分岐型屈曲要素により、分岐型プローブはプローブ構造のより多くにわたって一層効率よく変位エネルギーを蓄えることができる。分岐型プローブには、記録密度がより大きくなる、素材疲労によるプローブの故障が減る、プローブカードの力が小さい、接触長がより短い、といった利点がある。分岐型プローブデザインは、特定の用途を最適化するよう操作することもでき、さらにプローブカードの効率と費用対効果が高まる。   A novel bifurcated probe design including a bifurcated bending element is described below. This bifurcated bending element allows the bifurcated probe to store displacement energy more efficiently over more of the probe structure. The branched probe has advantages such as higher recording density, reduced probe failure due to material fatigue, less probe card force, and shorter contact length. The bifurcated probe design can also be manipulated to optimize a specific application, further increasing the efficiency and cost effectiveness of the probe card.

図1は新規な分岐型プローブ(105)の実施形態を示す。分岐型プローブ(105)は、基板(図示せず)に接続するプローブベース(110)と、分岐型屈曲要素(115)(説明のため色を濃くして示す)とを含む。分岐型屈曲要素(115)は、テーブルフォークのようなものを想起するのが最もよいが、該要素は少なくとも2つの分岐部(120)及び(125)と、これら分岐部同士の間の分岐部接続構造(127)と、ハンドル(129)とを含み、該ハンドルはプローブベース(110)と分岐部接続構造(127)とを接続する。プローブ頂部(130)は、プローブ柱部(135)を介して第1分岐部(120)に接続する。基板にはピボット(140)(停止点としても知られている)が接続し、ピボットは第2分岐部(125)から一定の距離をおいて配置されている。図1は斜視図であるため、ピボット(140)と第2分岐部(135)の間の小さい間隙は見えない。   FIG. 1 shows an embodiment of a novel bifurcated probe (105). The bifurcated probe (105) includes a probe base (110) that connects to a substrate (not shown) and a bifurcated bending element (115) (shown in dark color for illustration). The bifurcated bending element (115) is best reminiscent of something like a table fork, the element comprising at least two bifurcations (120) and (125) and a bifurcation between these bifurcations A connection structure (127) and a handle (129) are included, and the handle connects the probe base (110) and the branch connection structure (127). The probe top (130) is connected to the first branch (120) via the probe pillar (135). A pivot (140) (also known as a stop point) is connected to the substrate, and the pivot is arranged at a certain distance from the second branch (125). Since FIG. 1 is a perspective view, the small gap between the pivot (140) and the second branch (135) is not visible.

図2A及び図2Bは、図1の実施形態と同じ実施形態を示す。図2Aは係合していない構成、即ち、プローブ頂部がDUTと接触していない構成の分岐型プローブ(105)の側面図である。この視点からであれば、ピボット(140)と第2分岐部(135)の間の間隙が見える。図2Bでは、分岐型プローブ(105)は係合した構成(即ちDUTと接触している)であり、力(205)がプローブ頂部にかかっている。力(205)が分岐型屈曲要素を屈曲させ、これにより変位エネルギーが弾性的に蓄えられる。分岐型屈曲要素の形状のため、エネルギーは単純なカンチレバーデザインよりも均等に配分される。詳細には、プローブ(105)は第1分岐部(120)の位置215、第2分岐部(135)の位置225、ハンドル(129)の位置220及び位置210等、分岐型屈曲要素(色の濃い部分)にわたってエネルギーを配分する。応力がより均等に配分される利点は、単純なカンチレバーデザインの場合のように効率的に動作させるためにプローブを特別な材料で補強する必要がないことであり、分岐型プローブ(105)により、より一層効率的で好適な記録密度が可能となる。   2A and 2B show the same embodiment as that of FIG. FIG. 2A is a side view of a bifurcated probe (105) in an unengaged configuration, ie, a configuration in which the probe top is not in contact with the DUT. From this point of view, the gap between the pivot (140) and the second branch (135) is visible. In FIG. 2B, the bifurcated probe (105) is in an engaged configuration (ie, in contact with the DUT) and a force (205) is applied to the top of the probe. The force (205) causes the bifurcated bending element to bend, so that the displacement energy is stored elastically. Due to the shape of the bifurcated bending element, energy is distributed more evenly than a simple cantilever design. In detail, the probe (105) has a bifurcated bending element (colored position) such as a position 215 of the first branch (120), a position 225 of the second branch (135), a position 220 and a position 210 of the handle (129). Distribute energy over dark areas). The advantage that the stress is more evenly distributed is that the probe does not need to be reinforced with a special material to operate efficiently as in the case of a simple cantilever design, and the bifurcated probe (105) An even more efficient and suitable recording density is possible.

分岐型プローブデザインの別の利点は、ねじれ型プローブに比べて接触長が短いことである。図2Aを参照すると、プローブ(105)が係合していても第2分岐部(135)がピボット(140)と接触する前であれば、プローブ(105)は接触長に関してカンチレバーと同じように働く。第2分岐部(135)がピボット(140)と接触すると、第2分岐部(135)はピボット(140)をスライドし始め、これによりプローブ頂部にわずかな並進移動が生じる。ただしプローブ頂部の移動(そしてこれによる接触長)は、ねじれ型プローブデザインのものよりもはるかに小さい。したがって、分岐型プローブはねじれ型プローブデザインより一層高い記録密度をもたらす。   Another advantage of the bifurcated probe design is a shorter contact length compared to the twisted probe. Referring to FIG. 2A, even if the probe (105) is engaged, if the second branch (135) is not in contact with the pivot (140), the probe (105) is the same as the cantilever with respect to the contact length. work. When the second branch (135) contacts the pivot (140), the second branch (135) begins to slide on the pivot (140), which causes a slight translational movement at the probe top. However, the movement of the probe top (and thus the contact length) is much smaller than that of the torsional probe design. Thus, a branched probe provides a higher recording density than a twisted probe design.

材料の組成及び/又は分岐部の形状の両方を操作することにより、接触長をさらに細かく調整することができる。例えば図2Aにおいて、第1分岐部(120)よりも硬くなるように第2分岐部(135)を作製することで、接触長を短くすることができる。接触長が短くなる利点は、より小さい接触パッドを用いてダイをテストすることが可能になることである。逆に、第2分岐部(135)を第1分岐部(120)よりも硬くならないよう作製すれば、接触長を長くすることができる。適切な材料を選択することにより、それぞれの分岐部の剛性を操作できる。ヤング率の低い材料はより柔軟であり、剛性は低下する。ヤング率が高くなれば、剛性が増す。分岐部を長くする及び/又は薄くすれば剛性は低下し、逆に分岐部を短くする、厚くする、及び/又は幅を広くすれば剛性が増すということで、剛性の調整を行うことができる。分岐型屈曲要素のハンドルにも同様の操作を行うことができる。   By manipulating both the composition of the material and / or the shape of the bifurcation, the contact length can be further finely adjusted. For example, in FIG. 2A, a contact length can be shortened by producing the 2nd branch part (135) so that it may become harder than a 1st branch part (120). The advantage of a shorter contact length is that it is possible to test the die using smaller contact pads. Conversely, if the second branch part (135) is made not to be harder than the first branch part (120), the contact length can be increased. By selecting an appropriate material, the rigidity of each branch can be manipulated. A material with a low Young's modulus is more flexible and less rigid. The rigidity increases as the Young's modulus increases. Rigidity can be adjusted by decreasing the rigidity by increasing the length and / or thickness of the branch, and conversely by increasing the rigidity by shortening, increasing the thickness and / or increasing the width of the branch. . A similar operation can be performed on the handle of the branched bending element.

特許文献2及び特許文献3で開示されたものを含め、幾つかの手法で分岐型プローブを作製することができる。なお、それら両特許出願の権利は本出願の出願人が所有しており、本明細書ではかかる両特許出願の内容を参照して本文の記載の一部とする。それら2つの出願は、一般的なフォトリソグラフィ・パターンめっき技術を犠牲金属の使用と組み合わせて使用して、プローブ等の微細構造をさらに作製することを示している。プローブはいくつかの種類の材料を使用して作製することができる。その中で最も一般的なものは、性能が高く好適にめっきできるニッケル合金である。そのような合金としてニッケルコバルト合金及びニッケルマンガン合金があるが、ニッケルマンガン合金はより柔軟である−即ちヤング率が最も低い。   A branched probe can be produced by several methods including those disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3. The rights of both of these patent applications are owned by the applicant of this application, and in this specification, the contents of both of these patent applications are referred to as part of the description of the text. These two applications show that general photolithographic pattern plating techniques can be used in combination with the use of sacrificial metals to further produce microstructures such as probes. Probes can be made using several types of materials. Among them, the most common is a nickel alloy that has high performance and can be suitably plated. Such alloys include nickel cobalt alloys and nickel manganese alloys, but nickel manganese alloys are more flexible-that is, have the lowest Young's modulus.

特許文献4は、種々の層にフォトリソグラフィを行っている間にプローブの種々の部分を形成することを教示しているが、この特徴は、特許文献2及び特許文献3に記載されたフォトリソグラフィプロセスを使用して可能となったものである。この技術を使用して、分岐型プローブの種々の部分を異なる材料で製造することが可能であり、これによりハイブリッドなプローブ特徴をさらに細かく調整することが可能となる。例えば、接触長をより短くするために第2分岐部(135)をニッケルマンガン(柔軟性が高い)で製造し、第1分岐部(120)をニッケルコバルト(柔軟性が低い)で製造することができる。接触長をより長くしたい場合には、前記材料の選択とは逆の選択が可能である。   U.S. Pat. No. 6,099,056 teaches forming various portions of a probe while performing photolithography on various layers. This feature is described in U.S. Pat. Made possible by using a process. Using this technique, various parts of the branched probe can be made of different materials, which allows for finer tuning of the hybrid probe characteristics. For example, to make the contact length shorter, the second branch part (135) is made of nickel manganese (high flexibility), and the first branch part (120) is made of nickel cobalt (low flexibility). Can do. When it is desired to make the contact length longer, the selection opposite to the selection of the material is possible.

図3A及び図3Bは、別の新規な分岐型プローブ(305)の実施形態を示している。図3Aは係合していない構成、即ち、プローブ頂部がDUTと接触していない構成の分岐型プローブ(305)の側面図である。分岐型プローブ(305)は、基板(312)に接続したプローブベース(310)と、分岐型屈曲要素(315)を含む。分岐型屈曲要素(315)は少なくとも2つの分岐部(320)及び(325)と、分岐部同士の間の分岐部接続構造(327)と、分岐部接続構造(327)に接続したハンドル(329)をさらに含む。プローブ頂部(330)は、プローブ柱部(335)を介して第1分岐部(320)に接続する。ハンドル(329)から一定の距離(345)をおいて配置したピボット(340)が基板に接続している。代替的に、ピボット(340)をハンドル(329)に取り付けても良い。図3Bでは、分岐型プローブ(305)は係合した構成(即ちDUTと接触した構成)にあり、力(350)がプローブ頂部にかかっている。力(350)により分岐型屈曲要素が屈曲し、これにより弾性的に変位エネルギーが蓄えられる。上記のように分岐型屈曲要素の形状により、単純なカンチレバーデザインよりも一層均等にエネルギーを配分することができる。即ち、分岐型プローブ(305)には高い応力を受ける領域が少なくとも4つ(355、360、365、及び370)あり、それら領域は第1分岐部(320)、第2分岐部(325)、及びハンドル(329)に散在している。分岐型プローブ(305)は、一層均等に配分された応力プロファイルを有することにより、単純なカンチレバーデザインのように補強したり余分な設計を行ったりする必要なく、より一層効果的且つ効率的に動作することができる。当然のことながら、分岐型プローブ(305)は所望の性能仕様に達するように種々の材料及び/又は形状で構成することができる。   3A and 3B show another novel bifurcated probe (305) embodiment. FIG. 3A is a side view of the bifurcated probe (305) in an unengaged configuration, i.e., a configuration in which the probe top is not in contact with the DUT. The branched probe (305) includes a probe base (310) connected to the substrate (312) and a branched bending element (315). The branched bending element (315) includes at least two branches (320) and (325), a branch connection structure (327) between the branches, and a handle (329) connected to the branch connection structure (327). ). The probe top portion (330) is connected to the first branch portion (320) via the probe column portion (335). A pivot (340) arranged at a fixed distance (345) from the handle (329) is connected to the substrate. Alternatively, pivot (340) may be attached to handle (329). In FIG. 3B, the bifurcated probe (305) is in an engaged configuration (ie, in contact with the DUT) and a force (350) is applied to the top of the probe. The bifurcated bending element is bent by the force (350), so that the displacement energy is elastically stored. As described above, the shape of the branched bending element allows energy to be distributed more evenly than a simple cantilever design. That is, the branched probe (305) has at least four regions (355, 360, 365, and 370) that receive high stress, and these regions include the first branch portion (320), the second branch portion (325), And scattered in the handle (329). The bifurcated probe (305) has a more evenly distributed stress profile, allowing it to operate more effectively and efficiently without the need for reinforcement or extra design like a simple cantilever design can do. Of course, the bifurcated probe (305) can be constructed of various materials and / or shapes to achieve the desired performance specifications.

分岐型プローブ(305)の利点は、分岐型プローブの構成によって接触方向が実際に変化するため、図1及び図2に関して述べたものよりも一層短い接触長を有することである。図3Aを参照すると、プローブ(305)は係合しているものの分岐型屈曲要素(315)がピボットに当接する前であれば、プローブ(305)は接触長に関してカンチレバーと同様に動作する。この第1モードの接触長の方向を矢印375により示す。分岐型屈曲要素(315)がハンドル(329)を介してピボット(340)に当接すると、ハンドル(329)はピボット(340)をスライドし始め、これによりプローブ頂部が矢印380の方向にわずかに並進移動するため、第2モードでは自身がたどった経路を戻るように接触方向が変わる。最終的に、接触長は従来のカンチレバーよりも短く、ねじれ型プローブデザインよりはるかに短い。したがって、分岐型プローブ(305)は非常に高い記録密度で使用することができる。   The advantage of the bifurcated probe (305) is that it has a shorter contact length than that described with respect to FIGS. 1 and 2 because the contact direction actually changes with the configuration of the bifurcated probe. Referring to FIG. 3A, if the probe (305) is engaged but before the bifurcated bending element (315) abuts the pivot, the probe (305) operates in the same manner as the cantilever with respect to the contact length. The direction of the contact length in this first mode is indicated by an arrow 375. When the bifurcated bending element (315) abuts the pivot (340) via the handle (329), the handle (329) begins to slide the pivot (340), which causes the probe top to slightly move in the direction of the arrow 380. Due to the translational movement, in the second mode, the contact direction changes so as to return along the path followed by itself. Finally, the contact length is shorter than conventional cantilevers and much shorter than the twisted probe design. Therefore, the branched probe (305) can be used at a very high recording density.

また、分岐型プローブはねじれ型プローブを超える利点を有する。図3C及び図3Dでは、ねじれ型プローブの記録密度を分岐型プローブのものと比較している。図3Cは図11Bと同じ図であるが、比較を行い易くするためにここでも提示している。少なくとも2つの領域(1130及び1135)でプローブ同士が相互に妨害し合って、プローブカードの効率的な稼働を阻止するため、このプローブ構成(1120)は機能しないことを想起されたい。しかし、図3Dで示すように分岐型プローブを用いることで、同じプローブ頂部の構成を達成することができる。プローブ頂部の構成(385)はねじれ型プローブ頂部の構成(1125)と同じであるが、ねじれ型デザインのようにプローブ同士が妨害し合うことはない。したがって、分岐型プローブはねじれ型プローブより多くのプローブ頂部の構成を含むことができる。   In addition, the branched probe has advantages over the torsional probe. 3C and 3D, the recording density of the torsional probe is compared with that of the branched probe. FIG. 3C is the same view as FIG. 11B, but is also presented here for ease of comparison. Recall that this probe configuration (1120) does not work because the probes interfere with each other in at least two regions (1130 and 1135) and prevent efficient operation of the probe card. However, the same probe top configuration can be achieved by using a branched probe as shown in FIG. 3D. The probe top configuration (385) is the same as the torsional probe top configuration (1125), but the probes do not interfere with each other as in the torsional design. Thus, a branched probe can include more probe top configurations than a torsional probe.

図4A及び図4Bは、新規な分岐型プローブ(405)のさらに別の実施形態を示す。図4Aは係合しない構成、即ち、プローブ頂部がDUTと接触しない構成の分岐型プローブ(405)の側面図である。分岐型プローブ(405)は基板(412)に接続したプローブベース(410)と分岐型屈曲要素(415)(説明のため色を濃くして示す)を含む。分岐型屈曲要素(415)は、少なくとも2つの分岐部(420)及び(425)と、分岐部同士の間の分岐部接続構造(427)と、プローブベース(410)及び分岐部接続構造(427)に接続したハンドル(429)をさらに含む。プローブ頂部(430)はプローブ柱部(435)を介して第1分岐部(420)に接続している。基板(412)から一定の距離(445)をおいて配置したピボット(440)が第2分岐部(425)に接続する。図4には示していないが、基板上に第2ピボットを備えてピボット(440)が第2ピボットと接触し得るようにすることも可能である。図4Bでは、分岐型プローブ(405)は係合した構成(即ちDUTと接触している)にあり、力(450)がプローブ頂部にかかっている。力(450)が分岐型屈曲要素を屈曲させるため、変位エネルギーが弾性的に蓄えられる。上記のように、分岐型屈曲要素の形状により、単純なカンチレバーデザインよりもエネルギーを一層均等に配分することができる。詳細には、分岐型プローブ(405)は分岐型プローブ屈曲要素(415)にわたって高い応力を受ける領域が5つある−即ち、第1分岐部(420)は位置455において、第2分岐部(425)は位置460及び465において、ハンドル(427)は位置470及び475において、それぞれ高い応力を受ける。より均等に配分された応力プロファイルを有することにより、分岐型プローブ(405)は、単純なカンチレバーデザインのように補強したり余分な設計を行ったりする必要なく、より効果的且つより効率的に動作することが可能である。   4A and 4B show yet another embodiment of the novel bifurcated probe (405). FIG. 4A is a side view of a bifurcated probe (405) in an unengaged configuration, i.e., a configuration in which the probe top does not contact the DUT. The branched probe (405) includes a probe base (410) connected to a substrate (412) and a branched bending element (415) (shown in dark color for illustration). The branch-type bending element (415) includes at least two branch portions (420) and (425), a branch portion connection structure (427) between the branch portions, a probe base (410), and a branch portion connection structure (427). And a handle (429) connected to. The probe top portion (430) is connected to the first branch portion (420) via the probe column portion (435). A pivot (440) disposed at a certain distance (445) from the substrate (412) is connected to the second branch (425). Although not shown in FIG. 4, it is also possible to provide a second pivot on the substrate so that the pivot (440) can contact the second pivot. In FIG. 4B, the bifurcated probe (405) is in an engaged configuration (ie, in contact with the DUT) and a force (450) is applied to the probe top. Because the force (450) bends the bifurcated bending element, the displacement energy is stored elastically. As described above, the shape of the branch-type bending element allows energy to be distributed more evenly than a simple cantilever design. Specifically, the bifurcated probe (405) has five regions that are subject to high stress across the bifurcated probe bending element (415)-i.e., the first bifurcation (420) is at position 455 and the second bifurcation (425). ) At positions 460 and 465 and the handle (427) is highly stressed at positions 470 and 475, respectively. By having a more evenly distributed stress profile, the bifurcated probe (405) operates more effectively and more efficiently without the need for reinforcement or extra design like a simple cantilever design. Is possible.

図5A及び図5Bは、新規な分岐型プローブ(505)のさらに別の実施形態を示しているが、これは上記の実施形態に類似したものである。図5Aは係合していない構成、即ち、プローブ頂部がDUTと接触していない構成の分岐型プローブ(505)の側面図である。分岐型プローブ(505)は基板(512)に接続したプローブベース(510)と、分岐型屈曲要素(515)(説明のため色を濃くして示す)とを含む。分岐型屈曲要素(515)は、少なくとも2つの分岐部(520)及び(525)と、分岐部同士の間の分岐部接続構造(527)と、ハンドル(529)をさらに含み、該ハンドルはプローブベース(510)と分岐部接続構造(527)の両方に接続している。プローブ頂部(530)は、プローブ柱部(535)を介して第1分岐部(520)に接続する。基板(512)から一定の距離(545)をおいて配置したピボット(540)が第2分岐部(525)に接続する。図5では示していないが、基板上に第2ピボットを設け、ピボット(540)が第2ピボットと接触し得るようにすることも可能である。図5Bでは、分岐型プローブ(505)は係合した構成(即ちDUTと接触した構成)であり、プローブ頂部には力(550)がかかっている。力(550)により分岐型屈曲要素が屈曲して、変位エネルギーが分岐型プローブ(505)にわたって効率的に弾性的に蓄えられる。詳細には、分岐型プローブ(505)には高い応力を受ける5つの領域、即ち555、560、565、570、及び575がある。これらの高い応力を受ける領域の各々は、第1分岐部(520)(位置555)、第2分岐部(525)(位置565及び575)、並びにハンドル(529)(位置560及び570)を含む分岐型屈曲要素の構造にわたって高い応力が蓄えられる。本明細書に記載したすべての実施形態と同様に、分岐型プローブ(505)は望ましい性能仕様に達するように種々の形状と種々の材料で構成することができる。   5A and 5B show yet another embodiment of the novel bifurcated probe (505), which is similar to the above embodiment. FIG. 5A is a side view of a bifurcated probe (505) in an unengaged configuration, i.e., a configuration where the probe top is not in contact with the DUT. The branched probe (505) includes a probe base (510) connected to a substrate (512) and a branched bending element (515) (shown in dark color for illustration). The bifurcated bending element (515) further includes at least two branches (520) and (525), a branch connection structure (527) between the branches, and a handle (529), the handle being a probe It is connected to both the base (510) and the branch connection structure (527). The probe top portion (530) is connected to the first branch portion (520) via the probe column portion (535). A pivot (540) arranged at a certain distance (545) from the substrate (512) is connected to the second branch (525). Although not shown in FIG. 5, a second pivot may be provided on the substrate so that the pivot (540) can contact the second pivot. In FIG. 5B, the bifurcated probe (505) is in an engaged configuration (ie, in contact with the DUT) and a force (550) is applied to the top of the probe. The bifurcated bending element is bent by the force (550), and the displacement energy is efficiently and elastically stored across the bifurcated probe (505). Specifically, the bifurcated probe (505) has five regions subject to high stress: 555, 560, 565, 570, and 575. Each of these highly stressed areas includes a first branch (520) (position 555), a second branch (525) (positions 565 and 575), and a handle (529) (positions 560 and 570). High stress is stored across the structure of the bifurcated bending element. As with all embodiments described herein, the bifurcated probe (505) can be constructed with a variety of shapes and materials to achieve the desired performance specifications.

本明細書に記載した実施形態を使用することにより、ねじれ型デザインの利点、即ち、応力の分散がより均等であること及び記録密度に関する利点、そして単純なカンチレバーデザインの利点、即ち、接触長がより短いという利点を併せて利用する分岐型プローブを製造することができる。分岐型プローブの利点は、プローブが全体量のより多くにわたって変位エネルギーを効率的に吸収するために、プローブを補強する必要性が減ることである。同じく、分岐型屈曲要素を含む分岐部の剛性を操作することにより、接触長を短くすることができる。分岐型プローブの構造を操作することで、接触の方向を変えることもできる。これにより、記録密度がより高くなり、故障率が低下し、そして過度の応力からくる素材疲労を原因とするプローブの故障がより少なくなる等、プローブカードがより効率的で費用効果の高いものとなる。分岐部の形状と材料の組成を通して分岐型プローブを細かに調整して、特定の用途にカスタマイズすることで、プローブカードの効率と費用効果をさらに高めることができる。   By using the embodiments described herein, the advantages of the torsional design, i.e. the benefits of more uniform stress distribution and recording density, and the advantages of a simple cantilever design, i.e. contact length A branched probe can be manufactured that also takes advantage of the shorter length. An advantage of a bifurcated probe is that the need to reinforce the probe is reduced because the probe efficiently absorbs displacement energy over a larger amount. Similarly, the contact length can be shortened by manipulating the rigidity of the branch portion including the branch-type bending element. The direction of contact can also be changed by manipulating the structure of the branched probe. This makes the probe card more efficient and cost-effective, with higher recording density, lower failure rate, and fewer probe failures due to material fatigue resulting from excessive stress. Become. The efficiency and cost effectiveness of the probe card can be further enhanced by finely adjusting the branch probe through the shape of the branch and the composition of the material and customizing it for a specific application.

上記は本発明の特定の実施形態に関して説明したものであるが、本発明の主旨を逸脱することなく多くの変形を施すことができることは、当業者には容易に明らかであろう。添付の特許請求の範囲は、かかる変形も本発明の主旨及び範囲に含むものとする。従って、本明細書に示した実施形態はあらゆる点で例示であると共に、何ら制約を加えるものではなく、発明の範囲は上記の記載ではなく添付の特許請求の範囲により示すものである。特許請求の範囲と同等の意味及び同等の範囲内にある変更は、全て特許請求の範囲内に含むものとする。さらに出願人は、以下の特許請求の範囲と「明細書中の実施形態が厳密に同一の広がりを持つ」ことを特には意図していない。Phillips対AHW Corp.、415 F. 3d 1303, 1323(米国連邦巡回控訴裁判所、2005年)(大法廷)の判例を参照。   Although the foregoing has been described with reference to specific embodiments of the invention, it will be readily apparent to those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the spirit of the invention. The appended claims are intended to cover such modifications within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the embodiments shown herein are illustrative in all respects and are not intended to impose any limitation, and the scope of the invention is indicated by the appended claims rather than the foregoing description. All changes that come within the meaning and range of equivalency of the claims are to be embraced within their scope. Furthermore, Applicants do not specifically intend that the following claims and "the embodiments in the specification have exactly the same scope". See the case of Phillips v. AHW Corp., 415 F. 3d 1303, 1323 (US Federal Court of Appeals, 2005) (large court).

105 分岐型プローブ
110 プローブベース
120、125 分岐部
127 分岐部接続構造
129 ハンドル
130 プローブ頂部
135 プローブ柱部
140 ピボット
105 Branch type probe 110 Probe base 120, 125 Branch part 127 Branch part connection structure 129 Handle 130 Probe top part 135 Probe column part 140 Pivot

Claims (32)

半導体装置をテストするためのプローブカードであって、
基板と、
前記基板に接続した分岐型プローブと、を含み、
前記分岐型プローブが、
前記基板に接続したベースと、
前記ベースに接続し、分岐部接続構造を介して第2分岐部に接続した第1分岐部を少なくとも有すると共に、前記分岐部接続構造に接続したハンドルを有する分岐型屈曲要素と、
前記第1分岐部に接続したプローブ頂部と、
を含むことを特徴とするプローブカード。
A probe card for testing a semiconductor device,
A substrate,
A branched probe connected to the substrate,
The branched probe is
A base connected to the substrate;
A branch-type bending element having at least a first branch portion connected to the base and connected to a second branch portion via a branch portion connection structure, and having a handle connected to the branch portion connection structure;
A probe top connected to the first branch;
A probe card comprising:
前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触する際に、前記第1分岐部、前記第2分岐部、及び前記ハンドルが屈曲して変位エネルギーを弾性的に蓄えるようにしたこと、
を特徴とする請求項1に記載のプローブカード。
When the top of the probe comes into contact with the semiconductor device, the first branch portion, the second branch portion, and the handle are bent to elastically store displacement energy,
The probe card according to claim 1.
前記基板に接続したピボットをさらに含み、前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触している間、前記第2分岐部が前記ピボットと接触すること、を特徴とする請求項1に記載のプローブカード。   The probe card according to claim 1, further comprising a pivot connected to the substrate, wherein the second branch portion contacts the pivot while the probe top portion is in contact with the semiconductor device. 前記基板に接続したピボットをさらに含み、前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触している間、前記ハンドルが前記ピボットと接触すること、を特徴とする請求項1に記載のプローブカード。   The probe card according to claim 1, further comprising a pivot connected to the substrate, wherein the handle contacts the pivot while the probe top is in contact with the semiconductor device. 前記分岐型屈曲要素が前記第2分岐部を介して前記ベースに接続すること、を特徴とする請求項1に記載のプローブカード。   The probe card according to claim 1, wherein the branch-type bending element is connected to the base via the second branch portion. 前記基板に接続したピボットをさらに含み、前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触している間、前記ハンドルが前記ピボットと接触すること、を特徴とする請求項5に記載のプローブカード。   The probe card according to claim 5, further comprising a pivot connected to the substrate, wherein the handle contacts the pivot while the probe top is in contact with the semiconductor device. 前記ハンドルに接続したピボットをさらに含み、前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触している間、前記ピボットが前記基板と接触すること、を特徴とする請求項5に記載のプローブカード。   6. The probe card of claim 5, further comprising a pivot connected to the handle, wherein the pivot contacts the substrate while the probe top is in contact with the semiconductor device. 前記分岐型屈曲要素が前記ハンドルを介して前記ベースに接続すること、を特徴とする請求項1に記載のプローブカード。   The probe card according to claim 1, wherein the branched bending element is connected to the base via the handle. 前記基板に接続したピボットをさらに含み、前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触している間、前記第2分岐部が前記ピボットと接触すること、を特徴とする請求項8に記載のプローブカード。   The probe card according to claim 8, further comprising a pivot connected to the substrate, wherein the second branch portion contacts the pivot while the probe top portion is in contact with the semiconductor device. 前記第2分岐部に接続したピボットをさらに含み、前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触している間、前記ピボットが前記基板と接触すること、を特徴とする請求項8に記載のプローブカード。   9. The probe card according to claim 8, further comprising a pivot connected to the second branch portion, wherein the pivot contacts the substrate while the probe top is in contact with the semiconductor device. フォトリソグラフィを用いて前記分岐型屈曲要素を製造すること、を特徴とする請求項1に記載のプローブカード。   The probe card according to claim 1, wherein the branched bending element is manufactured using photolithography. 第1のフォトリソグラフィ層を用いて前記第1分岐部を製造し、第2のフォトリソグラフィ層を用いて前記第2分岐部を製造すること、を特徴とする請求項1に記載のプローブカード。   The probe card according to claim 1, wherein the first branch portion is manufactured using a first photolithography layer, and the second branch portion is manufactured using a second photolithography layer. 前記第1分岐部が第1の材料から成り、前記第2分岐部が第2の材料から成ること、を特徴とする請求項1に記載のプローブカード。   The probe card according to claim 1, wherein the first branch portion is made of a first material, and the second branch portion is made of a second material. 前記分岐型屈曲要素がニッケル合金から成ること、を特徴とする請求項1に記載のプローブカード。   The probe card according to claim 1, wherein the branched bending element is made of a nickel alloy. 短い接触長を達成するため、前記第2分岐部に対する前記第1分岐部の相対的な剛性を選択すること、を特徴とする請求項1に記載のプローブカード。   The probe card according to claim 1, wherein a relative rigidity of the first branch portion with respect to the second branch portion is selected to achieve a short contact length. 短い接触長を達成するため、前記第2分岐部の長さに対する前記第1分岐部の相対的な長さを選択すること、を特徴とする請求項1に記載のプローブカード。   The probe card according to claim 1, wherein a relative length of the first branch portion with respect to a length of the second branch portion is selected in order to achieve a short contact length. 前記第1分岐部が前記第2分岐部よりも硬いこと、を特徴とする請求項1に記載のプローブカード。   The probe card according to claim 1, wherein the first branch portion is harder than the second branch portion. 前記第1分岐部の特徴を形状、材料、及びそれらの組み合わせを含む群から選択し、前記特徴を変えることにより前記第1分岐部の剛性を達成すること、を特徴とする請求項17に記載のプローブカード。   The rigidity of the first branch portion is achieved by selecting the feature of the first branch portion from a group including a shape, a material, and a combination thereof, and changing the feature. Probe card. 半導体装置をテストするための分岐型プローブであって、
基板に接続するよう使用するベースと、
前記ベースに接続し、分岐部接続構造を介して第2分岐部に接続した第1分岐部を少なくとも有すると共に、前記分岐部接続構造に接続したハンドルを有する分岐型屈曲要素と、
前記第1分岐部に接続したプローブ頂部と、
を含むことを特徴とする分岐型プローブ。
A branched probe for testing a semiconductor device,
A base used to connect to the board, and
A branch-type bending element having at least a first branch portion connected to the base and connected to a second branch portion via a branch portion connection structure, and having a handle connected to the branch portion connection structure;
A probe top connected to the first branch;
A branched probe comprising:
前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触する際に、前記第1分岐部、前記第2分岐部、及び前記ハンドルが屈曲して変位エネルギーを弾性的に蓄えるようにしたこと、を特徴とする請求項19に記載の分岐型プローブ。   The displacement energy is elastically stored by bending the first branch portion, the second branch portion, and the handle when the top of the probe contacts the semiconductor device. 20. The branched probe according to 19. 前記分岐型屈曲要素が前記第2分岐部を介して前記ベースに接続すること、を特徴とする請求項19に記載の分岐型プローブ。   The branched probe according to claim 19, wherein the branched bending element is connected to the base via the second branched portion. 前記第2分岐部に接続したピボットをさらに含むこと、を特徴とする請求項19に記載の分岐型プローブ。   The branch probe according to claim 19, further comprising a pivot connected to the second branch. 前記分岐型屈曲要素が前記ハンドルを介して前記ベースに接続すること、を特徴とする請求項19に記載の分岐型プローブ。   The branched probe according to claim 19, wherein the branched bending element is connected to the base via the handle. 前記第2分岐部に接続したピボットをさらに含むこと、を特徴とする請求項23に記載の分岐型プローブ。   The branched probe according to claim 23, further comprising a pivot connected to the second branch. フォトリソグラフィを用いて前記分岐型屈曲要素を製造すること、を特徴とする請求項19に記載の分岐型プローブ。   20. The branched probe according to claim 19, wherein the branched bending element is manufactured using photolithography. 第1のフォトリソグラフィ層を用いて前記第1分岐部を製造し、第2のフォトリソグラフィ層を用いて前記第2分岐部を製造すること、を特徴とする請求項19に記載の分岐型プローブ。   The branched probe according to claim 19, wherein the first branch is manufactured using a first photolithography layer, and the second branch is manufactured using a second photolithography layer. . 前記第1分岐部が第1の材料から成り、前記第2分岐部が第2の材料から成ること、を特徴とする請求項19に記載の分岐型プローブ。   The branched probe according to claim 19, wherein the first branch portion is made of a first material, and the second branch portion is made of a second material. 前記分岐型屈曲要素がニッケル合金から成ること、を特徴とする請求項19に記載の分岐型プローブ。   The branched probe according to claim 19, wherein the branched bending element is made of a nickel alloy. 短い接触長を達成するため、前記第2分岐部に対する前記第1分岐部の相対的な剛性を選択すること、を特徴とする請求項19に記載の分岐型プローブ。   20. The branched probe according to claim 19, wherein a relative rigidity of the first branch with respect to the second branch is selected to achieve a short contact length. 短い接触長を達成するため、前記第2分岐部の長さに対する前記第1分岐部の相対的な長さを選択すること、を特徴とする請求項19に記載の分岐型プローブ。   The branched probe according to claim 19, wherein a relative length of the first branch portion with respect to a length of the second branch portion is selected to achieve a short contact length. 前記第1分岐部が前記第2分岐部よりも硬いこと、を特徴とする請求項19に記載の分岐型プローブ。   The branched probe according to claim 19, wherein the first branch portion is harder than the second branch portion. 前記第1分岐部の特徴を形状、材料、及びそれらの組み合わせを含む群から選択し、前期特徴を変えることにより前記第1分岐部の剛性を達成すること、を特徴とする請求項31に記載の分岐型プローブ。   32. The rigidity of the first branch portion is achieved by selecting a feature of the first branch portion from a group including a shape, a material, and a combination thereof, and changing the first-stage feature. Branch type probe.
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