JP2023520244A - プローブカード製造用治具、これを含むプローブ整列システム、およびこれを用いて製造されたプローブカード - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (45)
- 複数のプローブを所定の位置において直立させ、前記所定の位置においてプローブがマイクロプローブヘッド(Micro Probe Head,MPH)に直立した状態で結合するように構成されたプローブカード製造用治具であって、
ウェハーまたは半導体チップに配列された複数のパッドの位置に対応するテスト座標を有し、前記テスト座標の位置においてプローブをそれぞれ収容する複数のガイドホールが形成されているガイドホールプレートと、
前記ガイドホールプレートがその上に着脱可能に結合され、前記ガイドホールを通じて導入されたプローブの先端がその上に安着されて、前記ガイドホールと共に前記プローブを直立した状態で支持する基準プレートと、を含み、
前記ガイドホールプレートは、ガイドホールの内面に沿ってプローブの導入と離脱を誘導し、前記ガイドホールに導入されたプローブが、その位置から前記マイクロプローブヘッドにボンディング結合された後、前記ガイドホールに沿って離脱するように構成された、治具。 - 前記ガイドホールプレートは、地面に対して平行に位置するときに地面に最隣接する下部面、前記下部面の対向面である上部面、前記上部面と下部面の外周に沿って延長されて、前記上部面と下部面を連結する側面を含み、
前記ガイドホールは、前記上部面から下部面まで垂直に連通して、前記上部面に形成された第1開口部、前記下部面に形成された第2開口部、および前記第1開口部と第2開口部の外周辺の間から延長された内側面を含む中空であり、
前記基準プレートは、前記第1開口部を通じて導入されたプローブが前記第2開口部を通過してガイドホールプレートを離脱しないように前記下部面に密着して前記第2開口部を密閉させ、前記内側面と共に第1開口部だけが開放された形態の内部空間を設定する、請求項1に記載の治具。 - 前記第1開口部を通じて導入されるプローブが、前記内側面の少なくとも一部に接触した状態で前記第2開口部に向かって下降するように構成された、請求項2に記載の治具。
- 前記プローブの基端に外向に突出した支持段差が、前記第1開口部の外周の一領域に掛るように構成された、請求項2に記載の治具。
- 1つの前記ガイドホールプレートに形成されたすべてのガイドホールは、円形、三角形、正方形、および長方形の中1つの同一の形状を有し、第1開口部から第2開口部までの横断面の形状および面積が同一の構造である、請求項2に記載の治具。
- 前記ガイドホールに挿入された前記プローブは、その先端が前記第2開口部を通じて前記基準プレートに接触して前記内部空間において直立した状態を維持する、請求項2に記載の治具。
- 前記プローブが直立した状態で維持されるとき、前記プローブの基端側の一部が前記第1開口部を通じて突出するように直立した前記プローブの全体の高さに対して、前記ガイドホールの深さが70%ないし99.9%である、請求項6に記載の治具。
- 前記ガイドホールプレートの下部面には、磁石に導かれ得る金属被覆層が形成されているが、前記金属被覆層がガイドホールの内側面には存在せず、
前記金属被覆層は、ニッケル、鉄、コバルト、タングステン、およびステンレススチールからなる群から選択される1つ以上を含むか、または前記群から選択される2つ以上が合金されたものである、請求項2に記載の治具。 - 前記ガイドホールプレートは、それ自体で磁石に導かれ得る磁性体である、請求項2に記載の治具。
- 前記ガイドホールプレートは、磁石に導かれない物質からなる、請求項2に記載の治具。
- 前記第1開口部の外周辺の中、少なくとも一部が、面取り処理されてテーパードされた傾斜構造を有する、請求項2に記載の治具。
- 前記ガイドホールプレートおよび基準プレートは、それぞれウェハーまたは半導体チップを検査するための回路が形成されたマイクロプローブヘッドおよび/またはウェハーまたは半導体チップの熱膨張係数に対して、90%ないし100%の熱膨張係数を有する素材からなる、請求項1に記載の治具。
- 前記素材は、シリコン、セラミック系物質、および/または金属系物質を含み、
前記金属系物質は、SUS304、SUS420系列、インバー、コバール、ノビナイト、およびこれらの合金を含み、
前記セラミック系物質は、低温同時焼成セラミック(LTCC)、アルミナ、およびムライトを含む、請求項12に記載の治具。 - 前記基準プレートは、
前記ガイドホールプレートの前記下部面に対面した状態で前記ガイドホールプレートが安着する安着部と、
前記安着部の対向面である底面と、
1つ以上の磁石を、磁力が基準プレートの安着部全部に均一に作用するように前記基準プレートの内部に形成されている磁石内蔵部と、
前記磁石内蔵部に着脱可能に装着される磁石と、を含む、請求項2に記載の治具。 - 前記基準プレートは、前記安着部から前記底面まで鉛直方向に連通されている1つ以上の吸入口をさらに含む、請求項14に記載の治具。
- 前記吸入口は、それぞれ、前記安着部に形成されたそれの開放された一側が、ガイドホールの第2開口部が存在しない前記ガイドホールプレートの下部面に位置し、開放された他側に空気を吸入してその内部に陰圧(negative pressure)を形成し、
前記ガイドホールプレートは、前記吸入口に形成された陰圧によって前記安着部上に密着される、請求項15に記載の治具。 - 前記磁石は、前記ガイドホールプレートを鉛直方向に引っ張って前記安着部上に密着させ、
前記ガイドホールプレートおよび基準プレートは、前記磁石の磁力によって互いに対して固定される、請求項14に記載の治具。 - 前記磁石は、400℃以上の温度でも磁力を維持し、常温で磁性によって前記ガイドホールに導入されるプローブを前記安着部まで移動させ、前記安着部に支持されたプローブの流動を防止する、請求項14に記載の治具。
- 前記磁石は、300℃以上の温度で磁力を喪失し、常温で磁性によって前記ガイドホールに導入されるプローブを前記安着部まで移動させ、前記安着部に支持されたプローブの流動を防止する、請求項14に記載の治具。
- 前記ガイドホールプレートおよび前記基準プレートを機械的に固定するクランプ部材をさらに含む、請求項1に記載の治具。
- 複数のプローブを所定の位置に形成されたガイドホールに内蔵して直立させ、前記ガイドホールからプローブがマイクロプローブヘッドに直立した状態で結合されるように前記プローブを整列する治具と、
前記プローブが直立した状態で前記ガイドホールに挿入されるように一方向に配列されて直立した1つ以上のプローブを収容し、前記ガイドホールに前記プローブを供給するプローブ保存部と、を含む、プローブ整列システム。 - 前記プローブ保存部は、
1つのプローブ、または2つ以上のプローブの側面が接しつつ一列に配列されたプローブ配列体を内部に収容するマガジン(magazine)と、
プローブを前記マガジンに1つずつ連続的に供給するフィーディング部と、を含み、
前記マガジンの一側において前記フィーディング部が連結されており、他側において最外郭に位置するプローブが、前記マガジンから離脱してガイドホールに挿入され得るように構成され、
前記他側からプローブが離脱すると、前記フィーディング部から供給されるプローブを含むプローブ配列体が構成されて、プローブが前記他側に順次移動される、請求項21に記載のプローブ整列システム。 - 前記マガジンは、
前記他側に位置する側板と、
前記の一側に位置し、フィーディング部に連結される連結部と、前記側板と連結部の間から延長されており、その延長方向にプローブが安定的に移動するようにプローブを支持する1つ以上の支持体と、を含み、
前記フィーディング部から供給されるプローブが、前記支持体に沿って一側から他側に移動する、請求項22に記載のプローブ整列システム。 - 前記他側からプローブが離脱すると、前記フィーディング部から供給されるプローブによってプローブが前記他側に順次移動し、ここで、最外郭に位置するプローブが前記側板の内面に接触して支持され、前記フィーディング部から供給されるプローブが前記一側から他側方向に移動し、加圧しつつプローブ配列体が前記一方向に一列配列されて直立した状態を維持する、請求項23に記載のプローブ整列システム。
- 前記連結部は、前記一側から他側方向に加圧してプローブを円滑に移動させる加圧手段を含み、
前記フィーディング部から供給されるプローブが、前記加圧手段およびこれに隣接するプローブの間に供給され、前記他側からプローブが離脱すると、前記加圧手段がフィーディング部から供給されるプローブを前記一側から他側方向に加圧してプローブが前記他側に順次移動し、ここで、最外郭に位置するプローブが前記側板の内面に接触して支持され、前記加圧手段がプローブを一側から他側方向に加圧しつつプローブ配列体が前記一方向に一列配列されて直立した状態を維持する、 請求項23に記載のプローブ整列システム。 - 前記支持体は、
前記プローブの第1側面に対面する1つ以上の第1支持体と、
前記プローブの第2側面に対面する1つ以上の第2支持体と、を含み、
前記プローブの基端には、第2側面方向に突出した支持段差が形成されており、前記支持段差が第2支持体の端部に掛り、
前記第1支持体および第2支持体それぞれが前記側板と連結部の間から延長されており、前記側板と連結部にそれぞれ結合される、請求項23に記載のプローブ整列システム。 - 前記側板には、前記一側から他側方向に湾入され側板の内面をなし、上端および下端に開放された排出口を形成する第1湾入部が形成されており、
前記第1湾入部に収容されたプローブは、外力によって前記第1湾入部に沿って下向または上向にスライディングされて、前記排出口の上端または下段に離脱するように構成された、請求項23に記載のプローブ整列システム。 - 前記側板は、前記第1湾入部と対向する外側面に前記第1湾入部に収容されたプローブを磁力で固定させる磁石が装着されている、請求項27に記載のプローブ整列システム。
- 前記側板は、その外部から第1湾入部に収容されたプローブの基端または先端が外側に露出するように前記排出口と隣接する上端および/または前記排出口と隣接する下端が対向する端部方向に湾入された第2湾入部を含む、請求項27に記載のプローブ整列システム。
- 前記フィーディング部は振動フィーダーである、請求項22に記載のプローブ整列システム。
- 前記治具は、
プローブをそれぞれ収容する複数のガイドホールがウェハーまたは半導体チップのテスト座標に対応する位置において形成されており、前記ガイドホールの内面に沿ってプローブの導入と離脱を誘導し、前記ガイドホールに導入されたプローブがその位置において前記マイクロプローブヘッドにボンディング結合された後、前記ガイドホールに沿って離脱するように構成されたガイドホールプレートと、
前記ガイドホールプレートがその上に着脱可能に結合され、前記ガイドホールを通じて導入されたプローブの先端がその上に安着されて、前記ガイドホールと共に前記プローブを直立した状態で支持する基準プレートと、を含む、請求項21に記載のプローブ整列システム。 - 複数のビームが組み立てされた躯体であるメインフレームと、
前記メインフレームに分離可能に装着される真空ポンプと、
前記メインフレームに分離可能に装着される、長方形の上板と、
前記メインフレームに分離可能に装着されるが、前記上板に対して垂直方向に延長された第1アーム(arm)および前記第1アームに対して垂直をなしつつ前記上板に対して平行に延長された第2アームを含むアーム部材と、
前記メインフレームに設けられて、複数のプローブを所定の位置に形成されたガイドホールに内蔵して直立させ、前記ガイドホールからプローブがマイクロプローブヘッドに直立した状態でボンディング結合されるように前記プローブを整列する治具と、
プローブが直立した状態で前記ガイドホールに挿入されるように一方向に一列配列されて直立した複数のプローブを収容し、プローブがガイドホールに供給されるように位置するプローブ保存部と、
前記メインフレームの上板に装着されて、治具を左右、前後移動、および軸回転して任意のガイドホールにプローブ保存部から排出されるプローブの挿入位置に治具を整列させる第1ステージと、
前記プローブ保存部に収容されたプローブの中、最外郭に配列されたプローブを前記ガイドホールに挿入させるプローブキャリアと、
前記プローブキャリアが装着され、前記プローブキャリアを動かすアクチュエータと、
前記アーム部材に装着された状態において、前記アクチュエータが装着され、前記アクチュエータを前後、左右、および上下に動かして前記アクチュエータに装着された前記プローブキャリアがプローブ保存部から排出されるプローブの挿入または抜取位置に移動させる第2ステージと、
前記プローブ保存部を前記メインフレームまたは前記第2ステージに機械的に装着させる締結部と、
前記プローブ保存部に収容されたプローブの中、最外郭に配列されたプローブと挿入するガイドホールを識別するビジョン部と、
前記ビジョン部が識別する画像を示すモニタリング部と、
前記治具、第1ステージ、第2ステージ、アクチュエータ、ビジョン部、モニタリング部、および/またはプローブ保存部の駆動および入力されたガイドホールの座標移動を制御するように所定のプログラムが内在したコンピュータを含むコントロール部と、を含む、プローブ整列装置。 - 前記ビジョン部は、前記プローブ保存部に収容されたプローブの中、最外郭に配列されたプローブの先端および基端を識別し、プローブを挿入するガイドホールの座標を確認して算出された距離に関する情報を、所定のプログラムを内在したコンピュータを含むコントロール部に提供するように構成され、
前記コントロール部は、前記ビジョン部から提供された情報を処理して、前記プローブキャリアがプローブの中、最外郭に配列されたプローブの位置に正確に位置するかを決定する、請求項32に記載のプローブ整列装置。 - 前記第2アームは、前記第1ステージの上部に位置し、
前記第2ステージは、前記第2アームの端部に分離可能に装着され、前記第1ステージの上部において前記第1ステージと対面する、請求項32に記載のプローブ整列装置。 - 前記第2ステージは、
高さのZ軸、横のX軸、および縦のY軸を有する立方体を基準に、
Z軸に延長された2つ以上の第1ガイドレールが設置されており、前記アーム部材に分離可能に装着する第1プレートと、
前記第1ガイドレールに相補的に係合されて、前記第1ガイドレールに沿ってZ軸方向にスライディングするように構成された垂直部、および前記垂直部の下端部から垂直をなしてY軸方向に延長されており、下端にX軸に延長された2つ以上の第2ガイドレールが設置されている水平部を含む第2プレートと、
前記第2ガイドレールに相補的に係合されて、前記第2ガイドレールに沿ってX軸方向にスライディングするように構成されており、下端にY軸に延長された2つ以上の第3ガイドレールが設置されている第3プレートと、
前記第3ガイドレールに相補的に係合されて、前記第3ガイドレールに沿ってY軸方向にスライディングするように構成されており、前面下端に前記アクチュエータが装着され、一側面に前記ビジョン部が装着され、他側面に、前記プローブ保存部が締結された状態の締結部が締結される締結具を有する第4プレートと、を含む、請求項32に記載のプローブ整列装置。 - 前記ビジョン部は、X軸と対応する第4プレートの側面に装着され、前記X軸の方向に前記プローブ保存部に収容されたプローブの中、最外郭に配列されたプローブの先端および基端を識別し、プローブを挿入するガイドホールの座標を確認して算出された距離に関する情報を、所定のプログラムを内在したコンピュータを含むコントロール部に提供するように構成され、
前記コントロール部は、前記ビジョン部によって、前記プローブキャリアがプローブの中、最外郭に配列されたプローブが挿入されるガイドホールの位置に正確に位置するかを決定する、請求項32に記載のプローブ整列装置。 - 前記アクチュエータは、回転軸およびカム(cam)を含むカム運動アクチュエータまたは上下に昇降運動する電子式アクチュエータである、請求項32に記載のプローブ整列装置。
- 前記プローブキャリアは、前記第2ステージおよび/またはアクチュエータの動きに対応して、プローブ保存部に収容された最外郭に配列されたプローブを下向に押し出して前記プローブ保存部から離脱させ、ガイドホールに挿入されるように誘導するブレードまたは角形または棒形のピンであり、
前記プローブキャリアは、プローブの挿入後に鉛直上方に復元する復元力が入力された制御プログラムによって印加される、請求項32に記載のプローブ整列装置。 - 前記プローブキャリアは、プローブの基端側において面接触した状態で内部に陰圧を形成してプローブを固定した状態で、前記第2ステージおよび/またはアクチュエータの動きに対応して前記プローブ保存部から上向に離脱させる中空型吸入器である、請求項32に記載のプローブ整列装置。
- 前記基端に接触する吸入器の端部は、前記基端の表面に接触する第1端部および前記第1端部の境界と垂直をなして下向に延長されており、前記基端の表面と隣接する側面に接触する第2端部を含み、
前記第1端部が前記基端の表面を吸着し、前記第2端部が前記基端の表面と隣接する側面を吸着するように構成された、請求項39に記載のプローブ整列装置。 - 前記第1ステージは、
地面に対して平行であり、横のX軸および縦のY軸を有する平面を基準に、
治具が装着され、治具をθ方向に回転させるθ軸駆動部と、
前記θ軸駆動部が装着され、前記θ軸駆動部をX軸に沿って移動させるX軸駆動部、および前記θ軸駆動部をY軸に移動させるY軸駆動部と、を含む、請求項32に記載のプローブ整列装置。 - 前記プローブキャリアは、状況に応じてブレード、ピン、および中空型吸着器の中1つのみを使用する選択的構成である、請求項32ないし請求項41の中いずれかに記載のプローブ整列装置。
- 前記プローブ整列装置のすべての駆動は、ビジョン部によって識別および認識され、前記コントロール部が前記ビジョン部による識別および認識を所定の情報とテスト座標、挿入順序を含むプログラムとその制御論理によって、プローブを治具のガイドホールに挿入することを順次進められるように制御する、請求項32ないし請求項41の中いずれかに記載のプローブ整列装置。
- 請求項1に係る治具、請求項21に係るプローブ整列システム、または請求項32に係るプローブ整列装置を用いてプローブカードを製造する方法であって、
プローブを製作する段階と、
ガイドホールプレートと基準プレートを準備結合させる段階と、
プローブを挿入する複数のガイドホール座標と挿入順序を入力する段階と、
所定のテスト座標を有するウェハーまたは半導体チップのテスト回路に接触するための複数のプローブを、前記テスト座標に対応する位置に形成された複数のガイドホールにそれぞれ挿入する段階と、
前記テスト座標に対応する位置において、前記ウェハーまたは半導体チップを検査するための複数の回路が形成されているマイクロプローブヘッドを準備する段階と、
前記マイクロプローブヘッドの回路それぞれに導電性ペースト接着剤を加える段階と、
前記テスト座標に対応して挿入されているプローブの基端および前記テスト座標に対応して形成された前記マイクロプローブヘッドの回路が、互いに対面するようにマイクロプローブヘッドを前記ガイドホールプレートに整列する段階と、
前記プローブの基端と前記マイクロプローブヘッドの回路が接触するようにマイクロプローブヘッドをガイドホールプレートの上端面に対面および接触させて、複数のプローブがマイクロプローブヘッドの回路上に直立で接着するように操作する段階と、
接着された前記回路とプローブに対してリフロー工程を遂行して、前記回路およびプローブをボンディング結合させる段階と、
プローブがボンディングされているマイクロプローブヘッドから、磁石、基準プレート、およびガイドホールプレートを順次分離させる段階と、
マイクロプローブヘッドをメインプリント回路基板と結合させるが、マイクロプローブヘッドとメインプリント回路基板が電装部品とインターポーザによって電気的に相互接続する段階と、
テストするウェハーまたは半導体チップとプローブカードの特性に対応する複数の電装部品およびプローブステーションを連結する複数のコネクタを付着し、変形防止機構物装置を締結する段階と、を含む、方法。 - 請求項44に係るプローブカードを製造する方法によって製造された、垂直型メムス(MEMS)プローブカード。
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