JP2011221031A - プローブ - Google Patents
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Abstract
【目的】 本発明は、プローブのピッチが小さくなったとしても、簡単且つ確実に実装することが可能であるプローブを提供する。
【構成】 プローブ40’は、配線基板10の配線20上に固着可能である板状のベース部41と、ベース部41の端部に連なる板状の中間部42と、中間部42の端部に連なる円弧状のアーム部43と、アーム部43の先端部に連設されており且つ当該アーム部43から切り離し可能なフレーム45とを備えている。
【選択図】 図5
【構成】 プローブ40’は、配線基板10の配線20上に固着可能である板状のベース部41と、ベース部41の端部に連なる板状の中間部42と、中間部42の端部に連なる円弧状のアーム部43と、アーム部43の先端部に連設されており且つ当該アーム部43から切り離し可能なフレーム45とを備えている。
【選択図】 図5
Description
本発明は半導体ウエハに形成された半導体チップ等の被検査体の電気的特性検査を行なう際に使用されるプローブカードに関し、特に、不良プローブを取り除き、これと容易に交換することにも使用可能なプローブに関する。
従来のプローブカードにおいては、複数のプローブが配線基板上に形成されたパッド上に各々接合されており、破損や磨耗等の不良が発生した場合には、不良プローブをパッドから取り除き、新たなプローブを接合することが行われてきた。
しかしながら、不良プローブを交換するに際して、元のプローブと同等以上の機械的強度を持たせることだけでなく、プローブの先端部の位置が交換前後で変化しないように細心の注意を払うことが必要不可欠である。しかも微少なピッチで配列されているプローブのうち不良プローブのみを除去し、その部分に新たなプローブを接合するという一連の交換作業を正常なプローブを破損させることなく確実に行うことが必要であり、プローブのピッチが小さくなるに従って、その作業が非常に困難になり、これがプローブカードの多ピン化及び狭ピッチ化の推進を図る上で大きな問題になっている。
本発明は上記した背景の下で創作されたものであり、その目的とするところは、プローブのピッチが小さくなっても簡単確実に実装することが可能なプローブを提供することにある。
本発明の第1プローブは、プローブ本体と、前記プローブ本体に連設されており且つ当該プローブ本体から切り離し可能な保持部とを備えている。
このような発明の態様による場合、マニピュレータにより、第1プローブの保持部が把持される。その状態で、第1プローブは、配線基板の配線上に移送され、当該配線上に接合される。その後、保持部がイオンビーム等により切断され、プローブ本体から切り離される。保持部はマニピュレータにより把持されたまま、除去される。よって、保持部が切り離されても、プローブ本体に影響を与えないので、プローブのピッチが小さくなっても簡単確実に実装することが可能になる。
本発明の第2プローブは、幅方向に間隔をあけて一列で配列された複数のプローブ本体と、前記プローブ本体に連設されており且つ当該プローブ本体から切り離し可能な複数の保持部と、前記保持部間を連結する連結部とを備えている。
このような発明の態様による場合、マニピュレータにより、第2プローブの保持部が把持される。その状態で、第2プローブは、配線基板の配線上に移送され、当該配線上に接合される。その後、保持部がイオンビーム等により切断され、プローブ本体から切り離される。保持部はマニピュレータにより把持されたまま、除去される。よって、保持部が切り離されても、プローブ本体に影響を与えないので、プローブのピッチが小さくなっても簡単確実に実装することが可能になる。また、複数のプローブを一度に実装することが可能になる。
前記プローブ本体と前記保持部との間に切れ込みが設けられていることが好ましい。このような発明の態様による場合、プローブ本体から保持部を切り離し易くなる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1はプローブカードの部分斜視図、図2はプローブカードの図1中のA−A線の部分断面図、図3はプローブカードの模式的部分平面図である。
ここに掲げるプローブカードは、図1乃至図3に示すように複数の電気配線20が設けられた配線基板10と、配線基板10上に固着され且つ電気配線20に電気的に接続された複数のプローブ30と、プローブ30のうち破損や磨耗等により不良になった不良プローブ30a(図2参照)を切除した後にその代わりに使用される交換用プローブ40とを具備している。その詳細を説明する。
なお、本実施形態では、不良プローブ30aの先端部を切断し、そのベース部31aを残存させている。このように除去された不良プローブ30aが交換用プローブ40に交換されている。図1乃至図3においては交換後の状態が示されている。図2中破線は不良プローブ30aの切断部分を示している。
配線基板10の面上に電気配線20が所定間隔を開けて形成されている。電気配線20は配線基板10上に形成された幅15μmの銅の配線パターンである。図1及び図3に示すような形状になっており、固着領域21、配置領域22、導通部23及び電極パッド部24が設けられている。即ち、電気配線20の一端が電極パッド部24に接続されている一方、電気配線20の他端が導通部23及び配置領域22を通じて固着領域21に接続されている。
固着領域21はプローブ30が固着される直線状の領域であって、図外の被検査体の電極のピッチに対応して25μmのピッチで一列に並べて配置されている。配置領域22は交換用プローブ40が固着される直線状の領域であって、固着領域21の端部に連なり同一方向に延びている。導通部23は配置領域22の端部に連なったL字状の領域である。電極パッド部24は導通部23の端部に連なった正方形状の領域であり、所定ピッチで一列に並べて配置されている。
プローブ30はニッケル製のカンチレバー式プローブである。本実施形態では、電気配線20が延びた方向に向けて配線基板10上の固着領域21に固着されている。これは、レジストやエッチング等の物理的又は化学的処理を用いて配線基板10上に電気配線20を作成した後、引き続いて同様の処理により作成されたものである。具体的には、図1及び図2に示すような肩持ち梁形状になっており、固着領域21に対応した寸法の板状のベース部31と、ベース部31の端部に連なった略1/4円弧状のアーム部32と、アーム部32の先端部に突起状に形成されたコンタクト部33とを有する。
ベース部31の幅は電気配線20と略同じ15μmにされている一方、その長さは70μmとなっている。アーム部32の先端部の厚みは20〜30μmにされている。コンタクト部33は図外の被検査体の電極に対して付勢接触可能な形状になっている。
交換用プローブ40については、本実施形態では、図1及び図2に示すようにプローブ30と同様の肩持ち梁形状になっており、レジストやエッチング等の物理的又は化学的処理を用いて作成されたものである。具体的には、配置領域22に対応した寸法の板状のベース部41と、ベース部41の端部に段差を付けて連なっており且つプローブ30のベース部31に対応した寸法の略板状の中間部42と、中間部42の端部に連なった略1/4円弧状のアーム部43と、アーム部43の先端部に突起状に形成されたコンタクト部44とを有する。なお、交換用プローブ40が特許請求の範囲のプローブ本体に相当する。
このような交換用プローブ40が不良プローブ30aの電気配線20上であり且つ除去前とは異なる箇所、具体的には不良プローブ30aが固着されていた箇所(固着領域21)から電極パッド部24側に寄った箇所(配置領域22)に電気配線20が延びる方向に向けて取り付けられている。要するに、交換用プローブ40を固着するための領域として配置領域22が設定されている。
また、交換用プローブ40については、配置領域22に取り付けられた状態でプローブ30と全く同じ機能を発揮するように寸法や形状等が設定されている。それ故、交換用プローブ40のコンタクト部44は他のプローブ30のコンタクト部33との間で高さが一致している。さらに、交換前後でプローブ自体の電気的性質が変化しないように材質や断面積をプローブ30と同じに設定している。
交換用プローブ40を配置領域22に取り付けるに際しては、図1及び図2に示すように中間部42を不良プローブ30aのベース部31aの上面に当接させ、この状態でベース部41と配置領域22との間をタングステン、アルミニウム、スズ、タングステン、炭素等の導電部50により接合するようにしている。
このように交換用プローブ40の中間部42が不良プローブ30aのベース部31aの上面に当接していることから、交換用プローブ40の機械的強度が大きい。しかもコンタクト部44が他のプローブ30のコンタクト部33の高さと一致していることから、全てのプローブが同一の高さで被検査体と接触することになり、良好な電気的特性の検査を行うことが可能になる。
次に、プローブ交換方法について図面を参照して説明する。図4は同方法に係る不良プローブ切除工程を示すプローブカードの部分斜視図、図5は同方法に係る交換用プローブ取付工程を示すプローブカードの部分斜視図である。なお、図4及び図5においては配線基板10及び電気配線20の一部が図示省略されている。
本実施形態においては、顕微鏡機能、マニピュレーション機能及びデポジション機能を有する集束イオンビーム加工装置(FIB)を利用し、不良プローブ30aの切除から交換用プローブ40の取り付けまでの工程を半自動で行っている。なお、図4及び図5はプローブカードが同装置のチャンバー(図示省略)内にセットされた状態を示しているものとする。
まず、同装置の顕微鏡機能を用いてチャンバー内にセットされたプローブカードのプローブ30の中から不良プローブ30aを特定する(図4(a)参照)。ユーザにより不良プローブ30aの位置が特定されると、同装置により交換用プローブ40の取り付け箇所にアライメントマークが自動的に付けられる。
引き続いて、アライメントマークにより特定された不良プローブ30aが自動的に切除される(図4(b)及び(c)参照)。即ち、図外のマニピュレータに取り出し用プローブPrがセットされ、不良プローブ30aの先端部32の端面に取り出し用プローブPrの先端部が当接し、アシストデポジション機能により、取り出し用プローブPrが不良プローブ30aに接合される。この状態でイオンビームを照射して不良フローブ30aをベース部分31aを残して切断する。その後、同マニピュレータを逆動作させ、切断された不良プローブ30aをチャンバー内の所定箇所に移送させる。
このように不良プローブ30aが切除されると、引き続いて同装置により交換用プローブ40が以下のようにして配線基板10上に自動的に取り付けられる(図5参照)。
まず、同マニピュレータにフレーム付き交換用プローブ40’がセットされ、フレーム付き交換用プローブ40’を配線基板10に移送させる(図5(a)参照)。そして、フレーム付き交換用プローブ40’のベース部41を配線基板10上の配置領域22に当接させるとともに、フレーム付き交換用プローブ40’の中間部42を不良フローブ30aのベース部分31aに当接させる(図5(b)参照)。この状態では、交換用プローブ40’のコンタクト部44については、その高さがプローブ30のコンタクト部33と一致することになる。
このようにフレーム付き交換用プローブ40’が配線基板10に対して位置合わせされた状態で、アシストデポジション機能によりフレーム付き交換用プローブ40’のベース部41を電気配線20上の配置領域22に接合する。このときデボジションされたものが接合部50である。その後、イオンビームを照射してフレーム付き交換用プローブ40’からフレーム45(保持部)を切断させる(図5(c)参照)。その後、同マニピュレータを逆動作させ、切断したフレーム45をチャンバー内の所定箇所に移送させる。この一連の工程により不良プローブ30aが交換用プローブ40に一本単位で交換される。
なお、フレーム付き交換用プローブ40’については、交換用プローブ40の先端部にフレーム45が付けられたものであって、その全体がレジストやエッチング等の物理的又は化学的処理により作成されたものである。フレーム45の部分を同マニピュレータにより把持されるようになっている。図5(a)中の47は、交換用プローブ40’のアーム部44とフレーム45との間に設けられた切れ込みである。
要するに、取り出し用プローブPrを不良プローブ30aの先端部に接合し、不良プローブ30aを保持した状態で不良プローブ30aの先端部を切断するようにした。また、フレーム付き交換用プローブ40’のフレーム45の部分を把持した状態でフレーム付き交換用プローブ40’を配線基板10に対して位置合わせするようにした。さらに、フレーム付き交換用プローブ40’を電気配線20上でもプローブ30の配列から離れた箇所に位置の配置領域22上に取り付けるようにした。
よって、不良プローブ30aの交換作業は、プローブ30が25μmという微少なピッチで配列されているにもかかわらず、正常なプローブ30、特に不良プローブ30aの両隣りに位置するプローブ30を破損させることなく簡単確実に行うことが可能になった。これは、プローブ30のピッチが現状以上に小さくなっても基本的に変わりがないことから、プローブカードの多ピン化及び狭ピッチ化の推進を図る上で大きな意義がある。これに伴ってプローブカード自体の寿命を長くすることが可能になる。
次にプローブカード及びそのプローブ交換方法の変形例を図6乃至図10を参照して説明する。図6乃至図9はプローブカードの図2と同様の部分断面図、図10は交換用プローブの斜視図である。なお、上記実施形態と同一の構成部品については同一の部品番号を付してその説明は省略するものとする。
図6に示すプローブカードの交換用プローブ70は、図1及び図2に示す交換用プローブ40と同じく肩持ち梁形状であるが、配置領域22に対応した寸法の板状のベース部71と、ベース部71の端部に段差を付けて連なっており且つプローブ30のベース部31をその前後方向に跨がる断面逆凹状の中間部72と、中間部72の端部に連なった略1/4円弧状のアーム部73と、アーム部73の先端部に突起状に形成されたコンタクト部74とを有している。交換用プローブ40と大きく異なるのは、プローブ30のベース部31の前後方向に跨がるような形状であり、ベース部31を覆うようになっている点である。
図7に示すプローブカードの交換用プローブ80は、図1及び図2に示す交換用プローブ40と同じく肩持ち梁形状であるが、配置領域22に対応した寸法の板状のベース部81と、ベース部81の端部に段差を付けて連なっており且つプローブ30のベース部81に比べて若干短い長さの中間部82と、中間部82の端部に連なった略1/4円弧状のアーム部83と、アーム部83の先端部に突起状に形成されたコンタクト部84とを有している。交換用プローブ40と大きく異なるのは、ベース部81の長さであり、ベース部21に残った切除片321にアーム部83に当たらないようになっている点である。
図8に示すプローブカードの交換用プローブ90は、図1及び図2に示す交換用プローブ40と同じく肩持ち梁形状であるが、配置領域22に対応した寸法の板状のベース部91と、ベース部91の端部に段差を付けて連なっており且つプローブ30のベース部92に比べて若干長い長さの中間部92と、中間部92の端部に連なった略1/4円弧状のアーム部93と、アーム部93の先端部に突起状に形成されたコンタクト部94とを有している。交換用プローブ40と大きく異なるのは、ベース部91の長さであり、プローブ30のベース部81が完全に隠れるようになっている点である。
また、図9に示すように配線基板10の面上にポリイミド、感光性ポリイミド、エポキシ系樹脂、感光性エポキシ系樹脂等の絶縁性のコーティング材(絶縁部60)を塗布し、交換用プローブ40をその先端部分を除いて配線基板10への本固定のためにコーティングするようにしても良い。この場合、交換用プローブ40の機械的強度がより高まるという効果がある。なお、交換用プローブとして図6乃至図8に示すものを用いても良いことは当然である。
さらに、プローブ30が不良となるのは外部からの力の作用であることが多いことから、不良プローブ30aの1本ではなく複数本であることが殆どである。例えば、不良プローブ30aが2本又は3本である場合、図10に示すような交換用プローブ群100を用いて不良プローブ30aを再生すると良い。
ここに掲げる交換用プローブ群100は図5(a)に示す交換用プローブ40’の3本を25μmピッチで一列に並べて繋げた構造となっている。なお、図10中46はプローブ40’同士を連結する片(連結部)である。図10中の47は、交換用プローブ40’のアーム部44とフレーム45との間に設けられた切れ込みである。
この交換用プローブ群100を用いて3本の不良プローブ30aを再生する方法については上記例と全く同様であり、1本ずつ再生する場合に比べて3本同時に再生することから、作業効率が格段に向上する。なお、交換用プローブ群を構成するプローブの本数等については上記に限定されないのは当然である。
また、交換用プローブ40の取り付け方法についても問われない。不良プローブ30aを切除する方法については、放電加工装置等を用いて良い。交換用プローブ40を電気配線20に位置合わせする方法については、静電プローブ装置等を用いても良い。さらに、ディスペンサ装置による導電性接着材の塗布等により、交換用プローブ40を電気配線20上に取り付けるようにしても良い。
10・・・配線基板
20・・・電気配線
21・・・固着領域
22・・・配置領域
30・・・プローブ
30a・・不良プローブ
40’・・交換用プローブ(プローブ本体)
41・・ベース部
42・・中間部
43・・アーム部
44・・コンタクト部
45・・フレーム(保持部)
46・・連結する片(連結部)
100・・交換用プローブ群
20・・・電気配線
21・・・固着領域
22・・・配置領域
30・・・プローブ
30a・・不良プローブ
40’・・交換用プローブ(プローブ本体)
41・・ベース部
42・・中間部
43・・アーム部
44・・コンタクト部
45・・フレーム(保持部)
46・・連結する片(連結部)
100・・交換用プローブ群
Claims (3)
- プローブ本体と、
前記プローブ本体に連設されており且つ当該プローブ本体から切り離し可能な保持部とを備えたプローブ。 - 幅方向に間隔をあけて一列で配列された複数のプローブ本体と、
前記プローブ本体に連設されており且つ当該プローブ本体から切り離し可能な複数の保持部と、
前記保持部間を連結する連結部とを備えたプローブ。 - 請求項1又は2記載のプローブにおいて、
前記プローブ本体と前記保持部との間に切れ込みが設けられているプローブ。
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