JP2590251B2 - Method of manufacturing probe head for semiconductor LSI inspection apparatus and inspection apparatus - Google Patents

Method of manufacturing probe head for semiconductor LSI inspection apparatus and inspection apparatus

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JP2590251B2 JP1029787A JP2978789A JP2590251B2 JP 2590251 B2 JP2590251 B2 JP 2590251B2 JP 1029787 A JP1029787 A JP 1029787A JP 2978789 A JP2978789 A JP 2978789A JP 2590251 B2 JP2590251 B2 JP 2590251B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,LSIに代表される半導体装置の検査装置用プ
ローブヘッドの製造方法に係り,特に高密度多ピン化に
おいて高精度にプローブを形成するに好適な製造方法お
よびそれを用いた半導体LSI検査装置に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a probe head for an inspection device of a semiconductor device represented by an LSI, and particularly to a method of forming a probe with high precision in a high-density and multi-pin configuration. The present invention relates to a manufacturing method suitable for such a method and a semiconductor LSI inspection apparatus using the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体LSIの電極パッドに接触して電気信号を検査装
置に伝送するプローブヘッドとして、従来の装置は、例
えばテストプローブを形成するのに、予め準備されたプ
ローブピンを個別にプローブ構造体に設けた貫通孔に挿
入した構造のものである。また、プローブピンの先端部
は、電気的接触特性を向上させるため尖鋭化する必要が
あり、プローブピンをプローブ構造体に固着させた後、
切削、研磨により平坦面を得てエッチングによりその先
端を半球状もしくは円錐状に露出形成している。なお、
この種の装置として関連するものには例えば特開昭61−
80067号が挙げられる。
As a probe head that contacts an electrode pad of a semiconductor LSI and transmits an electric signal to an inspection device, a conventional device includes, for example, a probe pin separately prepared in advance in a probe structure to form a test probe. It has a structure inserted into the through hole. Also, the tip of the probe pin needs to be sharpened to improve the electrical contact characteristics, and after fixing the probe pin to the probe structure,
A flat surface is obtained by cutting and polishing, and the tip is exposed and formed in a hemispherical or conical shape by etching. In addition,
Related devices of this type include, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 80067.

〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術は、プローブピンの高密度多ピン化の点
について配慮されておらず、プローブピンの組立性やピ
ン先端部位置の高密度化に解決すべき技術上の課題があ
った。つまり、従来技術では貫通開孔を有するプローブ
構造体にプローブピンを個々に挿入して組立てるため、
プローブピンの高密度化、多ピン化に対して高精度な挿
入組立技術が必要となり、一定の限界がある。更に、挿
入したプローブピンの先端部は、特に半導体ウェハの電
極パッド(はんだバンプ)に接触する先端部の場合、ス
プリングレスで、ピン−パッド間の接触抵抗特性を確保
するため一定のエリア(1チップ分)内で、高さ方向及
び横方向の位置を高精度でそろえる必要がある。従来技
術では、プローブピンの先端部をエッチングにより形成
しているが、特に先端部の位置について高精度化の必要
性が配慮されていない。
[Problems to be Solved by the Invention] The above-mentioned prior art does not consider the point of increasing the density of the probe pins and increasing the number of pins. There were the above issues. In other words, in the prior art, since the probe pins are individually inserted into the probe structure having a through-hole and assembled,
A high-precision insertion / assembly technique is required for increasing the density of probe pins and increasing the number of pins, and there is a certain limit. Furthermore, the tip of the inserted probe pin is spring-less, particularly in the case of the tip contacting the electrode pad (solder bump) of the semiconductor wafer, and is fixed in a certain area (1) to ensure the contact resistance characteristics between the pin and the pad. It is necessary to align the positions in the height direction and the horizontal direction within the chip) with high precision. In the prior art, the tip of the probe pin is formed by etching, but the necessity of improving the accuracy of the tip, especially, is not considered.

本発明の目的は、上記課題を解決することにあり、プ
ローブヘッド部のピン組立性を向上させると共に、信頼
性の高い高精度ピン立てを実現させるプローブヘッドの
製造方法及びそれを用いた半導体LSI検査装置を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to improve a pin assemblability of a probe head portion and to realize a method of manufacturing a probe head for realizing a highly accurate and accurate pin setting, and a semiconductor LSI using the same. An object of the present invention is to provide an inspection device.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

高密度多ピン化における上記目的は、配線基板上に電
極パッドを形成後、パッド保護用導電層を形成した上に
フォトレジスト層を形成し、これのピンプローブ位置に
対応する位置をパッド保護用導電層が露出するまで筒状
にエッチング除去し、このエッチング除去した場所にピ
ンプローブ形成材料を成長させ、この基板上に形成した
ピンプローブ形成材料およびフォトレジスト層の表面を
平滑に加工して用い、ピン先端部をこの微小な平滑面と
した構造としてピン状にエッチング加工することにより
達成される。
The purpose of the high-density multi-pin configuration is to form an electrode pad on a wiring board, form a conductive layer for pad protection, and then form a photoresist layer on the pad. It is etched and removed in a cylindrical shape until the conductive layer is exposed, a pin probe forming material is grown in the place where the etching is removed, and the surfaces of the pin probe forming material and the photoresist layer formed on the substrate are smoothed and used. This is achieved by etching the pin tip into a pin-shaped structure with this minute smooth surface.

更に本発明の構成を詳細に述べれば、以下のようにな
る。
The configuration of the present invention will be described in detail below.

つまり、本発明は、半導体LSIの電極パッドに接触し
て電気信号を検査装置本体に伝送するプローブヘッドを
製造するに際し、多層配線構造体を内装し、かつ両面に
電極パッドパターンが予め所定間隔で設けられた多層配
線基板を準備する第1の工程と;前記多層配線基板の一
方の面に必要に応じてパッド保護用導電層を被覆形成す
る第2の工程と;前記パッド保護用導電層上にフォトレ
ジスト層を形成する第3の工程と;前記フォトレジスト
層上に前記電極パッドと中心軸を一致させたマスクパタ
ーンを形成する第4の工程と;前記マスクパターンをマ
スクにして前記フォトレジスト層にエッチングを施しピ
ンプローブ形成用導電層を形成するパターンを形成する
第5の工程と;前記パターン間にピンプローブ形成用導
電を形成すると共にその表面をプローブの必要とする高
さに相当する厚さに平坦化する第6の工程と;前記プロ
ーブ形成用導電層上に前記電極パッドと中心軸を一致さ
せたマスクパターンを形成する第7の工程と;前記マス
クパターンをマスクにして前記プローブ形成用導電層に
エッチングを施しピン形状を形成する第8の工程と;前
記のフォトレジスト層を除去し、前記パッド保護層の露
出部分をエッチング除去する第9の工程と;前記のプロ
ーブ形成用導電層上のマスクパターンを除去する第10の
工程とを有して成ることを特徴とする半導体LSI検査装
置用パターンヘッドの製造方法から構成される。
In other words, the present invention, when manufacturing a probe head that contacts an electrode pad of a semiconductor LSI and transmits an electric signal to the inspection apparatus main body, includes a multilayer wiring structure therein, and electrode pad patterns on both surfaces are arranged at predetermined intervals in advance. A first step of preparing the provided multi-layer wiring board; a second step of forming a pad protection conductive layer on one surface of the multi-layer wiring board as necessary; and on the pad protection conductive layer A third step of forming a photoresist pattern on the photoresist layer; a fourth step of forming a mask pattern on the photoresist layer with the center axis aligned with the electrode pad; and the photoresist using the mask pattern as a mask. A fifth step of forming a pattern for forming a conductive layer for forming a pin probe by etching the layer; forming a conductive pattern for forming a pin probe between the patterns; A sixth step of flattening the surface to a thickness corresponding to the required height of the probe; and a seventh step of forming a mask pattern having the same central axis as the electrode pad on the probe forming conductive layer. An eighth step of forming a pin shape by etching the probe-forming conductive layer using the mask pattern as a mask; removing the photoresist layer and removing an exposed portion of the pad protective layer by etching; And a tenth step of removing the mask pattern on the probe-forming conductive layer. .

そして、更に好ましくは、上記第10の工程に引続きピ
ン表面に耐食性,良導体あるいは硬度の高いめっきを施
す第11の工程を付加することである。
More preferably, an eleventh step of plating the pin surface with corrosion resistance, a good conductor or high hardness is added to the above-mentioned tenth step.

本願において開示される半導体LSI検査装置の発明の
うち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通り
である。
The outline of a representative one of the inventions of the semiconductor LSI inspection apparatus disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、板状の被検査物(半導体ウェハ)を変位自
在に支持する試料台と、試料台に載置された被検査物に
対向して配設された多層配線基板に突設される複数のピ
ンプローブとからなり、多層配線基板に対して試料台を
相対的に変位させることにより、被検査物とピンプロー
ブとを接触させて所定の検査を行う検査装置であって、
多層配線基板および試料台の少なくとも一方に、ピンプ
ローブと被検査物とを相対的に接近する方向に変位させ
る圧電アクチュエータを設けたものである。
That is, a plurality of sample tables that are movably supported on a plate-like inspection object (semiconductor wafer) and a plurality of multi-layer wiring boards protruding from a multilayer wiring board disposed opposite to the inspection object mounted on the sample table. An inspection apparatus comprising a pin probe and performing a predetermined inspection by contacting an object to be inspected with the pin probe by relatively displacing the sample table with respect to the multilayer wiring board,
At least one of the multilayer wiring board and the sample stage is provided with a piezoelectric actuator for displacing the pin probe and the object to be inspected in a relatively approaching direction.

〔作用〕[Action]

配線基板上に電極パッドを形成後、パッド保護用導電
層を形成した上にフォトレジスト層を形成した基板を用
い所望するマスクパターンを用いてエッチングによりピ
ンプローブ形成用導電層を形成するパターンを形成し、
このパターンを用いてピンプローブ形成用導電層を形成
すると共にその表面をプローブの必要とする高さに相当
する厚さに平坦化した上に、所望とするマスクパターン
を用いてエッチングによりピンプローブを一括形成する
と、高密度多ピン化においてプローブヘッド部のピン組
立性を向上させることができる。更に、電極パッドとピ
ンプローブ形成用導体シートをロウ付けする場合に比べ
てもピン組立工程を減らすことができ、プローブヘッド
形成時にロウ付けのバラツキによる不良をなくすことが
できる。
After forming an electrode pad on a wiring board, a pattern for forming a conductive layer for forming a pin probe is formed by etching using a desired mask pattern using a substrate on which a conductive layer for protecting a pad is formed and a photoresist layer is formed on a conductive layer for protecting a pad. And
A conductive layer for forming a pin probe is formed using this pattern, the surface thereof is flattened to a thickness corresponding to the required height of the probe, and then the pin probe is etched by using a desired mask pattern. By forming them all at once, the pin assemblability of the probe head can be improved in increasing the number of pins with high density. Furthermore, the number of pin assembling steps can be reduced as compared with the case where the electrode pad and the pin probe forming conductor sheet are brazed, and defects due to brazing variations at the time of forming the probe head can be eliminated.

更に、ピン先端部となるプローブ基板表面を平滑にし
てピン形成用のマスクパターンを形成し、上記電極パッ
ド部の中央に位置する部分に微小なフラット面が残るよ
うにアンダーカットを行なうことにより、ピン先端部の
高さ方向バラツキをプローブ基板の平滑面と同レベルに
することができ、かつ横方向バラツキをマスクパターン
の寸法精度に近いレベルにもっていくことができるの
で、プローブヘッド部の高精度ピン立てを実現させるこ
とができる。
Further, by forming a mask pattern for pin formation by smoothing the probe substrate surface serving as a pin tip portion, and by undercutting such that a fine flat surface remains in a portion located at the center of the electrode pad portion, The variation in the height direction of the pin tip can be at the same level as the smooth surface of the probe board, and the variation in the lateral direction can be brought to a level close to the dimensional accuracy of the mask pattern. Pinning can be realized.

前記の半導体LSI検査装置によれば、たとえば、試料
台の変位によって、当該試料台に載置された被検査物を
多層配線基板に突設されたピンプローブに所定の距離ま
で接近させる第1の段階と、圧電アクチュエータによる
変位によって被検査物とピンプローブとを接触させる第
2の段階とを経て被検査物とピンプローブとを接触させ
ることにより、単に試料第の相対的な移動動作のみによ
る被検査物とピンプローブとの接触動作に比較して、試
料台や当該試料台の駆動系などの慣性によるオーバーシ
ュートに起因する被検査物の過度の塑性変形が回避され
る。
According to the above-described semiconductor LSI inspection apparatus, for example, the first object that is placed on the sample table is brought closer to a pin probe protruding from the multilayer wiring board to a predetermined distance by the displacement of the sample table. By bringing the test object into contact with the pin probe through the step and the second step of bringing the test object into contact with the pin probe by displacement by the piezoelectric actuator, the test object can be simply moved by the relative movement of the sample alone. Compared to the contact operation between the inspection object and the pin probe, excessive plastic deformation of the inspection object due to overshoot due to inertia of the sample stage and the drive system of the sample stage is avoided.

これにより、ピンプローブに接触する際の被検査物の
過度の塑性変形によって、ピンプローブと被検査物との
間に不安定な隙間を生じることが回避され、検査中にお
ける被検査物とピンプローブとの接触を安定に維持する
ことができる。
This prevents an unstable gap between the pin probe and the test object due to excessive plastic deformation of the test object when coming into contact with the pin probe. Contact can be stably maintained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。第1
図は、本発明の一実施例となる多層配線基板1上に多ピ
ンを形成するための製造プロセスを工程順に示したもの
である。
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples. First
FIG. 1 shows a manufacturing process for forming multiple pins on a multilayer wiring board 1 according to an embodiment of the present invention in the order of steps.

第1図(a)は、給電層と信号層(入出力)と接地層
とを有する多層配線基板1上にフォトレジスト層2を形
成した工程後を示す。多層配線基板1は厚膜セラミック
基板であり、両面にタングステン系の電極パッド部3,4
を形成し、これら両面のパッド3,4間は基板内の配線構
造体(図面省略)を介して相互に電気的に接続されてい
る。電極パッド部3の上にはパッド保護用導電層5とし
て例えば銅を蒸着する。また電極パッド部4にはニッケ
ルめっき6、金めっき7を施している。パッド保護層を
必要に応じて形成すればよい。パッド保護用導電層5を
形成した上にフォトレジスト層2を例えばポジ型レジス
トのシプレイ社製,TF−20を塗布し、ピンプローブの高
さにより塗布膜厚を制御し、ここでは150μmに設定し
た。
FIG. 1A shows a state after a step of forming a photoresist layer 2 on a multilayer wiring board 1 having a power supply layer, a signal layer (input / output), and a ground layer. The multilayer wiring board 1 is a thick-film ceramic substrate, and has tungsten-based electrode pads 3, 4 on both sides.
The pads 3 and 4 on both sides are electrically connected to each other via a wiring structure (not shown) in the substrate. For example, copper is vapor-deposited on the electrode pad portion 3 as the pad protection conductive layer 5. The electrode pad portion 4 is provided with nickel plating 6 and gold plating 7. A pad protection layer may be formed as needed. The photoresist layer 2 is coated with, for example, TF-20, a positive type resist manufactured by Shipley Co., Ltd., on which the pad protecting conductive layer 5 is formed, and the coating thickness is controlled by the height of the pin probe. did.

第1図(b)は、フォトレジスト層2上にホトリソグ
ラフィ加工用の層9を形成した工程後を示す。ホトリソ
グラフィ加工用の9としては、フォトレジスト層2上に
光遮蔽膜8として、厚さ0.3μmのアルミニウム蒸着膜
を被着し、さらに上記光遮蔽膜8をパターニングするた
めに厚さ1μmのフォトレジスト膜9を形成する。
FIG. 1B shows a state after the step of forming a layer 9 for photolithography on the photoresist layer 2. As the photolithography processing 9, a 0.3 μm-thick aluminum vapor-deposited film is deposited as a light shielding film 8 on the photoresist layer 2, and further a 1 μm thick photo-deposited film is formed to pattern the light shielding film 8. A resist film 9 is formed.

第1図(c)はフォトレジスト層2上にマスクパター
ン10を形成した工程後を示す。このフォトレジスト層2
上のマスク8,9のパターン加工は、化学エッチング(エ
ッチング液:リン酸,硝酸,酢酸,水晶液)による通常
のホトリングラフィ加工に従って行ない、ピンプローブ
形成用パターン10を形成する。
FIG. 1C shows a state after the step of forming the mask pattern 10 on the photoresist layer 2. This photoresist layer 2
The pattern processing of the upper masks 8 and 9 is performed in accordance with normal photolithography processing by chemical etching (etching solution: phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, crystal liquid) to form a pin probe forming pattern 10.

次に第1図(d)に示すように、多層配線基板1をレ
ジスト現像液11に浸漬し、同時に光12を照射する。ポジ
型のレジストを使用すると、光が照射された部分のみが
現像液11中に溶解する。このような露光,現象を連続的
に繰り返すことにより、第1図(e)に示すように、フ
ォトレジスト層2に対し、レジスト膜厚150μmでサイ
ド現像量が10μm以下というサイド現像量の増加が僅か
で高精度なピンプローブ形成用パターンの加工を行なっ
た。
Next, as shown in FIG. 1 (d), the multilayer wiring board 1 is immersed in a resist developer 11 and irradiated with light 12 at the same time. When a positive resist is used, only a portion irradiated with light dissolves in the developer 11. By repeating such exposure and phenomenon continuously, as shown in FIG. 1 (e), an increase in the side development amount with respect to the photoresist layer 2 such that the side development amount is 10 μm or less at a resist film thickness of 150 μm. A small and highly accurate pin probe forming pattern was processed.

次に第1図(f)に示すように、めっきによりピンプ
ローブ形成層13を形成する。ピンプローブ形成層13とし
ては、銅あるいはニッケル銅合金等の導電材を通常の無
電解めっきあるいは電気めっきによりピンプローブイ形
成用パターンを埋めるように形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (f), a pin probe forming layer 13 is formed by plating. As the pin probe forming layer 13, a conductive material such as copper or a nickel copper alloy is formed by ordinary electroless plating or electroplating so as to fill the pin probe forming pattern.

第1図(g)は、ピンプローブ形成層13を形成後、ピ
ンプローブの高さを一定にするためにグラインダ加工あ
るいは研摩なでどピンプローブ形成層13およびフォトレ
ジスト層2の表面を平坦化した工程後を示す。
FIG. 1 (g) shows that after the pin probe forming layer 13 is formed, the surfaces of the pin probe forming layer 13 and the photoresist layer 2 are flattened by grinding or polishing to keep the height of the pin probe constant. This is shown after the step.

第1図(h)は、上記平坦面上にマスクパターン14を
形成した工程後を示す。マスク14としてはメタルマスク
でもよいし、感光性レジストをマスクとしても良い。こ
の場合は、クロム(Cr)を用いたものであり、平坦面の
上にクロムを蒸着し、その上に感光性レジストを塗布
し、円形パターンを露光、現像後、不要な部分を除去
し、レジストをマスクとしてクロム膜をフェリシアン化
カリウム系水溶液によりエッチングし、クロムのマスク
14が形成される。なおピン立ての条件から通常電極パッ
ド部3とマスク14の中心軸は一致するように形成され
る。この他にも、マスク14に用いるメタルマスクとして
はモリブデン(Mo),チタン(Ti),タンタル(Ta),
ニオブ(Nb),マグネシウム(Mg),珪素(Si),酸化
珪素(SiO2),窒化珪素(Si3N4)等を用いてもよい。
FIG. 1H shows a state after the step of forming the mask pattern 14 on the flat surface. The mask 14 may be a metal mask or a photosensitive resist. In this case, chromium (Cr) is used, chromium is deposited on a flat surface, a photosensitive resist is applied thereon, a circular pattern is exposed and developed, and unnecessary portions are removed. The chromium film is etched with a potassium ferricyanide aqueous solution using the resist as a mask, and the chromium mask is etched.
14 is formed. Note that the center axis of the electrode pad portion 3 and the center axis of the mask 14 are formed so as to coincide with each other from the condition of pinning. In addition, as a metal mask used for the mask 14, molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum (Ta),
Niobium (Nb), magnesium (Mg), silicon (Si), silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), or the like may be used.

第1図(i)はピンプローブ形成層13のエッチング工
程終了後を示す。例えばニッケル銅合金をピンプローブ
形成層13として用い、マスク14としてクロムを用いた場
合、マスク14を形成した面から、(NH42S2O8とNH4Cl
の混合系水溶液を用いた電解エッチング等を行う。この
電解エッチングの条件を制御することにより、アンダー
カット(サイドエッジ、側面腐食ともいう)を積極的に
利用し、所望の形状となる様にピンプローブ形成層13を
電極パッド部3近傍を残して除去する。この結果、エッ
チング面15がマスク14を残した状態で形成される。
FIG. 1 (i) shows the state after the etching step of the pin probe forming layer 13 is completed. For example, when a nickel copper alloy is used as the pin probe forming layer 13 and chromium is used as the mask 14, (NH 4 ) 2 S 2 O 8 and NH 4 Cl
Electrolytic etching or the like using a mixed aqueous solution. By controlling the conditions of the electrolytic etching, the undercut (also referred to as side edge or side corrosion) is positively utilized, and the pin probe forming layer 13 is left so as to leave the vicinity of the electrode pad portion 3 so as to have a desired shape. Remove. As a result, the etching surface 15 is formed with the mask 14 left.

さらに第1図(j)に示す示すように、不要部のレジ
ストを除去した後、パッド保護用導電層5の露出部分を
電解エッチングにより除去することにより、電気的に分
離したピンプローブ16を形成し、ピンプローブ16の先端
部のマスク14を選択エッチングにより除去して、第1図
(k)に示した先端部に微小なフラット面を有するピン
プローブ16を形成する。
Further, as shown in FIG. 1 (j), an unnecessary portion of the resist is removed, and then the exposed portion of the pad protecting conductive layer 5 is removed by electrolytic etching to form an electrically isolated pin probe 16. Then, the mask 14 at the tip of the pin probe 16 is removed by selective etching to form the pin probe 16 having a minute flat surface at the tip shown in FIG. 1 (k).

なお、第1図(j)でマスク14を選択エッチングした
後、パッド保護用導電層5の露出部分を電解エッチング
により除去して、ピンプローブ16を形成してもよい。
After the mask 14 is selectively etched in FIG. 1 (j), the exposed portion of the pad protection conductive layer 5 may be removed by electrolytic etching to form the pin probe 16.

なお、この後にピンプローブ16の表面に金やロジュー
ムのめっき皮膜を形成することにより、電気的な接触特
性を安定にし、かつ向上させることができる。
After that, by forming a gold or rhodium plating film on the surface of the pin probe 16, electrical contact characteristics can be stabilized and improved.

ピンプローブ16の材質としてほかの物質でもかまわな
い。例えば、銅を使用する場合、マスク14としてクロム
を用いた場合、硫酸銅の水溶液を用いて電解エッチング
して、ピンプローブ16の形状までエッチング加工した
後、表面をニッケル(Ni)のような銅よりも硬度の高い
金属でめっきあるいはスパッタ、蒸着などの表面処理を
した後、焼入れすることにより合金化して、硬度の高い
ピンプローブを形成することができる。さらにピンプロ
ーブ16の材質としてはモリブデン(Mo),チタン(T
i),クロム(Cr),タンタル(Ta),ニオブ(Nb),
銅−ベリリウム(Be)基合金及び表面を銅よりも硬質の
金属でメッキした銅基材等でもよい。
Other materials may be used as the material of the pin probe 16. For example, when copper is used, when chromium is used as the mask 14, electrolytic etching is performed using an aqueous solution of copper sulfate, and etching is performed to the shape of the pin probe 16, and then the surface is coated with copper such as nickel (Ni). After a surface treatment such as plating or sputtering or vapor deposition with a metal having a higher hardness than that of the metal, quenching and alloying can be performed to form a pin probe having a higher hardness. Further, the material of the pin probe 16 is molybdenum (Mo), titanium (T
i), chromium (Cr), tantalum (Ta), niobium (Nb),
A copper-beryllium (Be) -based alloy or a copper base material whose surface is plated with a metal harder than copper may be used.

第1図(h)までの工程終了後、ただちに第2(a)
に示すように、不要部のフォトレジスト層2を除去した
後、第2図(b)のようにパッド保護用導電層5の露出
部分および、プローブ形成層13上のマスク14のエッチン
グ時のアンダーカットを積極的に利用し、所望のピンプ
ローブ形状となる様にプローブ形成層13を除去して、第
2図(c)のようにピンプローブ16の先端部のマスク14
を除去してピンプローブ16を形成してもよい。本実施例
によれば電極パッド部3のピットとして250μmで、高
さ100μm、幅100μmのピンプローブを1000ピン/10mm
の密度で製造できた。また、ピンの高さの精度として
±10μm以内の精度を達成できた。更に、ピンプローブ
の高さと幅の比を1;1としたまま電極パッド部3のピッ
チとして50μmまで本実施例では形成可能である。ピン
プローブの高さをhとし、電極パッド間のピッチをdと
したとき、本実施例によればh=0.3〜5dを満足するピ
ンプローブを形成できる。
Immediately after completion of the steps up to FIG.
As shown in FIG. 2, after the unnecessary portion of the photoresist layer 2 is removed, as shown in FIG. 2 (b), the exposed portion of the pad protecting conductive layer 5 and the underlayer during etching of the mask 14 on the probe forming layer 13 are removed. By actively using the cut, the probe forming layer 13 is removed so as to have a desired pin probe shape, and the mask 14 at the tip of the pin probe 16 is removed as shown in FIG.
May be removed to form the pin probe 16. According to the present embodiment, a pit of the electrode pad portion 3 is 250 μm, a pin probe having a height of 100 μm and a width of 100 μm is 1000 pins / 10 mm.
Produced at the density of the mouth . In addition, the accuracy of the height of the pin was within ± 10 μm. Further, in this embodiment, it is possible to form the pitch of the electrode pads 3 up to 50 μm while keeping the ratio between the height and the width of the pin probe at 1: 1. When the height of the pin probe is h and the pitch between the electrode pads is d, according to this embodiment, a pin probe satisfying h = 0.3 to 5d can be formed.

第1図(e)に示したピンプローブ形成用導電層を形
成するパターンの他の形成方法として、フォトレジスト
層2に代えて、感光性ポリイミドを用いてもよい。この
場合の実施例の一部を第3図に示した。
As another method for forming the pattern for forming the pin probe forming conductive layer shown in FIG. 1E, a photosensitive polyimide may be used instead of the photoresist layer 2. FIG. 3 shows a part of the embodiment in this case.

第3図(a)は、前記の多層配線基板1の表面に形成
した電極パッド3上にパッド保護用導電層5を形成する
工程に次いで、前記パッド保護用導電層上にほぼプロー
ブの必要とする高さに相当する厚さの感光性ポリイミド
層(E Merck製,Selectilux HTR3)17を積層形成した
工程後を示す。
FIG. 3A shows that after the step of forming the pad protecting conductive layer 5 on the electrode pads 3 formed on the surface of the multilayer wiring board 1, a probe is almost required on the pad protecting conductive layer. This shows a state after the step of laminating and forming a photosensitive polyimide layer (manufactured by E Merck, Selectilux HTR3) 17 having a thickness corresponding to the required height.

第3図(b)は、ピンプローブを形成するための前記
電極パッド3の中心軸上にマスクパターンの中心を位置
合せしたマスクパターン18を準備して、前記マスクパタ
ーン18をマスクとして前記感光性ポリイミド層17を光19
を照射する工程を示す。ポジ型のマスクパターン18を使
用すると、光19が照射された部分のみの感光性ポリイミ
ド層20が硬化する。
FIG. 3 (b) shows a mask pattern 18 prepared by aligning the center of the mask pattern on the central axis of the electrode pad 3 for forming a pin probe, and using the mask pattern 18 as a mask. Light 19 on polyimide layer 17
Is shown. When the positive mask pattern 18 is used, the photosensitive polyimide layer 20 is hardened only in the portion irradiated with the light 19.

第3図(c)は、前記の光照射した感光性ポリイミド
層20を現象液(E Merck製,Selectilast HTRD)で現像
して熱硬化した工程後を示した図である。以下の工程
は、第1図(e)に示した前述のフォトレジスト層2を
用いた場合と同様に、フォトレジスト層2を感光性ポリ
イミド層で置き代えた条件で行なえばよい。この場合、
熱硬化後の感光性ポリイミド層20のエッチング液として
E Merck製 Losoliu HTRを用いればよい。
FIG. 3 (c) is a view showing a state after the light-irradiated photosensitive polyimide layer 20 is developed with a developing solution (E Merck, Selectilast HTRD) and thermally cured. The following steps may be performed under the condition that the photoresist layer 2 is replaced with a photosensitive polyimide layer, as in the case where the above-described photoresist layer 2 shown in FIG. 1 (e) is used. in this case,
As an etching solution for the photosensitive polyimide layer 20 after heat curing, a Losoliu HTR manufactured by E Merck may be used.

第4図は、本発明のプローブピンを用いた一実施例で
ある検査装置の要部を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a main part of an inspection apparatus which is an embodiment using the probe pins of the present invention.

本実施例においては、検査装置が半導体装置の製造に
おけるウェハプローバとして構成されている。
In the present embodiment, the inspection device is configured as a wafer prober in manufacturing a semiconductor device.

すなわち、ほぼ水平に設けられた試料台21の上には、
半導体ウェハ22(被検査物)が着脱自在に載置されてい
る。
That is, on the sample stage 21 provided substantially horizontally,
A semiconductor wafer 22 (inspection object) is removably mounted.

この半導体ウェハ22の表面には、外部接続電極として
の複数のはんだバンプ22aが形成されている。
A plurality of solder bumps 22a as external connection electrodes are formed on the surface of the semiconductor wafer 22.

試料台21は、垂直な昇降軸23を介して、たとえばステ
ッピングモータなどから昇降駆動部24に支持され、さら
にこの昇降駆動部24は、筐体25に支持されるX−Yステ
ージ26の上に固定されている。
The sample stage 21 is supported by a vertical drive unit 24 via, for example, a stepping motor via a vertical vertical shaft 23. The vertical drive unit 24 is further mounted on an XY stage 26 supported by a housing 25. Fixed.

そして、X−Yステージ26の水平面内における移動動
作と、昇降駆動部24による上下動などを組み合わせるこ
とにより、試料台21の水平および垂直方向における位置
決め動作が行われるものである。
Then, by moving the XY stage 26 in the horizontal plane in combination with the vertical movement of the elevation drive unit 24, the horizontal and vertical positioning of the sample stage 21 is performed.

また、試料台21には、図示しない回動機構が設けられ
ており、水平面内における試料台21の回動変位が可能に
されている。
Further, the sample table 21 is provided with a rotation mechanism (not shown) so that the sample table 21 can be rotationally displaced in a horizontal plane.

試料台21の上方には、当該試料台21に平行に対向する
姿勢でベース27が設けられ、このベース27の試料台21に
対する対向面には、プローブカード28および多層配線基
板1が水平に固定されている。
A base 27 is provided above the sample table 21 in a posture facing the sample table 21 in parallel, and a probe card 28 and the multilayer wiring board 1 are horizontally fixed to a surface of the base 27 facing the sample table 21. Have been.

この多層配線基板1には、半導体ウェハ22に形成され
た複数のはんだバンプ22aの各々に一致するように所定
のピッチで配列された前記のピンプローブ16が垂直下向
きに形成されており、各々のピンプローブ16は、多層配
線基板1に接続された配線基板28に接続されるケーブル
29を介してテスタ30に接続されている。
On the multilayer wiring board 1, the pin probes 16 arranged at a predetermined pitch so as to match each of the plurality of solder bumps 22a formed on the semiconductor wafer 22 are formed vertically downward. The pin probe 16 is a cable connected to a wiring board 28 connected to the multilayer wiring board 1.
It is connected to the tester 30 via 29.

この場合、プローブカード28を支持するベース27と、
このベース27の上側の筐体25との間には、複製のピエゾ
素子などの圧電アクチュエータ31が介設されており、各
々の圧電アクチュエータ31には、複数のケーブル32を介
して複数の駆動電源33が接続されている。
In this case, a base 27 supporting a probe card 28,
A piezoelectric actuator 31 such as a duplicate piezo element is interposed between the upper housing 25 of the base 27 and a plurality of driving power supplies via a plurality of cables 32 to each piezoelectric actuator 31. 33 is connected.

この圧電アクチュエータ31は、たとえば、100〜1000V
程度の電圧の印加によって、当該電圧に比例して長さ方
向に10〜100μm程度の伸びが生じるものである。
This piezoelectric actuator 31 is, for example, 100 to 1000 V
By applying a voltage of the order, an elongation of about 10 to 100 μm occurs in the length direction in proportion to the voltage.

そして、駆動電源33から圧電アクチュエータ31に印加
される電圧に応じて当該圧電アクチュエータ31に発生す
る上下に伸縮する方向の歪によって、多層配線基板1に
形成されたピンプローブ16の上下方向の微動動作が、オ
ーバーシュートなどを生ずることなく実現されるように
構成されている。
The vertical movement of the pin probe 16 formed on the multilayer wiring board 1 is caused by the vertical strain generated in the piezoelectric actuator 31 in response to the voltage applied to the piezoelectric actuator 31 from the driving power supply 33. Is realized without causing overshoot or the like.

複数の駆動電源33は、制御バス34を介してマイクプロ
セッサ35に接続されており、このマイクロプロセッサ35
によって統括して制御される構造とされている。
The plurality of drive power supplies 33 are connected to a microprocessor 35 via a control bus 34, and the microprocessor 35
It is a structure that is controlled collectively by.

同様に、前述の昇降駆動部24の動作を制御する昇降駆
動制御部24aは、制御バス34を介してマイクロプロセッ
サ35に接続されており、昇降駆動部24による試料台21の
上下動と、圧電アクチュエータ31による多層配線基板1
の試料台21に対する上下方向の微動動作とを連携して行
わせることを可能としている。
Similarly, the elevation drive control unit 24a that controls the operation of the elevation drive unit 24 described above is connected to the microprocessor 35 via the control bus 34. Multi-layer wiring board 1 by actuator 31
And the fine movement of the sample table 21 in the vertical direction can be performed in cooperation.

なお、プローブの上下方向の動作量を検出する手段と
して、被検査物(はんだバンプ22aあるいは半導体ウェ
ハ22の表面)そのもの、あるいは、その近傍を、前記被
検査物で反射されるレーザの光路変化を検出することに
よって当該被検査物の位置を検出するレーザ変位計36に
よる試料台21の位置情報を、当該試料台21の駆動機構
に、変位センサ制御部37が接続している制御バス34を介
して帰還して制御することにより、精密な昇降駆動を行
なわせることが可能である。
As means for detecting the amount of vertical movement of the probe, the object to be inspected (the solder bump 22a or the surface of the semiconductor wafer 22) itself or the vicinity thereof can be measured by changing the optical path of the laser reflected by the object to be inspected. The position information of the sample table 21 by the laser displacement meter 36 that detects the position of the inspection object by detecting the position information is transmitted to a drive mechanism of the sample table 21 via a control bus 34 connected to a displacement sensor control unit 37. By performing the feedback control, it is possible to perform a precise elevation drive.

以下、本実施例の操作および効果について説明する。 Hereinafter, operations and effects of the present embodiment will be described.

試料台21の上に、半導体ウェハ22を固定し、X−Yス
テージ26および回動機構を用いて、該半導体ウェハ22に
形成されたはんだバンプ22aを、多層配線基板1に形成
されたピンプローブ16の直下に位置決め調節する。その
後、昇降駆動制御部24aを介して昇降駆動部24を作動さ
せ、試料台21を所定の高さまで上昇させることによっ
て、多層配線基板1のピンプローブ16の先端と試料台21
に載置された半導体ウェハ22のはんだバンプ22aとを接
触あるいは被接触な状態で所定の距離まで接近させる。
(第1の段階) 次に、複数の駆動電源33の各々から複数の圧電アクチ
ュエータ31に対して所定の値まで徐々に電圧を印加する
ことにより、個々の圧電アクチュエータ31を所定量だけ
伸長させ、オーバーシュートなどを生じることなく、多
層配線基板1を試料台21に平行な姿勢を保ったまま当該
試料台21に所定の距離だけ下降させ、多層配線基板1に
形成されている複数のピンプローブ16の各々の先端を目
的の半導体素子における複数のはんだバンプ22aの各々
に所定量だけ確実にめり込ませ、個々のピンプローブ16
とはんだバンプ22aとが電気的に確実に接続された状態
にする。
A semiconductor wafer 22 is fixed on a sample stage 21, and the solder bumps 22 a formed on the semiconductor wafer 22 are transferred to a pin probe formed on the multilayer wiring board 1 by using an XY stage 26 and a rotating mechanism. Adjust the position just below 16. Thereafter, the elevation drive unit 24 is operated via the elevation drive control unit 24a, and the sample table 21 is raised to a predetermined height, whereby the tip of the pin probe 16 of the multilayer wiring board 1 and the sample table 21 are moved.
Is brought close to a predetermined distance in a state of contact or contact with the solder bumps 22a of the semiconductor wafer 22 placed on the semiconductor wafer 22.
(First Step) Next, by gradually applying a voltage to each of the plurality of piezoelectric actuators 31 to a predetermined value from each of the plurality of driving power sources 33, each of the piezoelectric actuators 31 is extended by a predetermined amount, The multi-layered wiring board 1 is lowered by a predetermined distance on the sample base 21 while maintaining the attitude parallel to the sample base 21 without causing overshoot or the like, and a plurality of pin probes 16 formed on the multilayer wiring base 1 are formed. Of each of the plurality of solder bumps 22a of the target semiconductor device by a predetermined amount.
And the solder bumps 22a are electrically connected to each other.

(第2の段階) この状態で、ケーブル29および複数のピンプローブ16
などを介して、半導体ウェハ22に形成された半導体素子
とテスタ30との間で動作電力や動作試験信号などの授受
を行い、当該半導体素子の動作特性の可否などを判別す
る。上記の一連の操作が半導体ウェハ22に形成された複
数の半導体素子の各々について実施され、すべての半導
体素子について動作特性の可否などが判別される。
(Second stage) In this state, the cable 29 and the plurality of pin probes 16
The operation power and the operation test signal are transmitted and received between the semiconductor element formed on the semiconductor wafer 22 and the tester 30 via, for example, to determine whether or not the semiconductor element has the operation characteristic. The above-described series of operations is performed for each of the plurality of semiconductor elements formed on the semiconductor wafer 22, and whether or not the operation characteristics of all the semiconductor elements are appropriate is determined.

その結果、前記のピンプローブ先端部の高さ方向のバ
ラツキが極めて小さなプローブヘッドを使用して、上記
の一連の操作で半導体ウェハの検査を行なうことによ
り、試料台21や当該試料台の駆動系などの慣性によるオ
ーバーシュートに起因するはんだバンプ22aの過度の塑
性変形によって、ピンプローブ16とはんだバンプ22aと
の間に不安定な隙間を生じることが回避され、検査中に
おけるバンプ22aとピンプローブ16との接触を安定に維
持できる検査装置が実現できる。
As a result, by using a probe head having a very small variation in the height direction of the tip portion of the pin probe, the semiconductor wafer is inspected by the series of operations described above, whereby the sample stage 21 and the drive system of the sample stage are driven. Excessive plastic deformation of the solder bump 22a due to overshoot due to inertia or the like prevents generation of an unstable gap between the pin probe 16 and the solder bump 22a. An inspection apparatus capable of stably maintaining contact with the apparatus can be realized.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、プローブピンの高密度多ピン化にお
いて、配線基板の電極パッド部に高密度かつ高品質の多
ピンを一括形成することができるのでピン立ての組立性
を大幅に向上させる効果がある。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the high-density multi-pin configuration of the probe pins, high-density and high-quality multi-pins can be collectively formed on the electrode pad portion of the wiring board, so that the assemblability of the pin stand is greatly improved. There is.

更に、ピン先端部の方向バラツキをプローブ基板の平
滑面と同レベルにでき、かつ横方向バラツキをマスクパ
ターンの寸法精度に近いレベルにもっていくことができ
るので、プローブヘッド部のピン先端部位置精度を大幅
に向上させる効果がある。
Furthermore, the direction variation at the tip of the pin can be at the same level as the smooth surface of the probe substrate, and the variation in the lateral direction can be at a level close to the dimensional accuracy of the mask pattern. Has the effect of significantly improving

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例の多ピンのプローブ基板を形
成する製造プロセスを示す断面図、第2図(a),
(b),(c)は第1図の製造プロセス(h)に引き続
いて実施する他の実施例を示す断面図、第3図(a),
(b),(c)は第1図の製造プロセス(a)〜(e)
の代りに用いる他の製造プロセスの実施例を示す断面図
である。 第4図は、本発明に係る半導体LSI検査装置の要部を示
す図である。 1……多層配線基板、2……フォトレジスト層、 3……電極パッド部、4……電極パッド部、 5……パッド保護用導電層、6……ニッケルめっき、 7……金めっき、8……光遮蔽膜、 9……フォトレジスト膜、10……マスクパターン、 11……レジスト現像液、12……光、 13……ピンプローブ形成層、 14……マスク、15……エッチング面、 16……ピンプローブ、 17……感光性ポリイミド層、 18……マスクパターン、19……光、 20……感光性ポリイミド層、 21……試料台、22……半導体ウェハ、 22a……はんだバンプ、23……垂直な昇降軸、 24……昇降駆動部、24a……昇降駆動制御部、 25……筐体、26……X−Yステージ、 27……ベース、28……プローブカード、 29……ケーブル、30……テスタ、 31……圧電アクチュエータ、 32……ケーブル、33……駆動電源、 34……制御バス、 35……マイクロプロセッサ、 36……レーザ変位計、37……変位センサ制御部。
FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process for forming a multi-pin probe substrate according to an embodiment of the present invention.
3 (b) and 3 (c) are cross-sectional views showing another embodiment to be carried out subsequent to the manufacturing process (h) of FIG. 1, and FIGS.
(B) and (c) show the manufacturing processes (a) to (e) in FIG.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of another manufacturing process used in place of FIG. FIG. 4 is a diagram showing a main part of the semiconductor LSI inspection apparatus according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Multilayer wiring board, 2 ... Photoresist layer, 3 ... Electrode pad part, 4 ... Electrode pad part, 5 ... Conductive layer for pad protection, 6 ... Nickel plating, 7 ... Gold plating, 8 ... light shielding film, 9 ... photoresist film, 10 ... mask pattern, 11 ... resist developer, 12 ... light, 13 ... pin probe forming layer, 14 ... mask, 15 ... etched surface, 16 ... Pin probe, 17 ... Photosensitive polyimide layer, 18 ... Mask pattern, 19 ... Light, 20 ... Photosensitive polyimide layer, 21 ... Sample stand, 22 ... Semiconductor wafer, 22a ... Solder bump , 23 vertical elevator shaft, 24 vertical drive unit, 24a vertical drive control unit, 25 housing, 26 XY stage, 27 base, 28 probe card, 29 …… Cable, 30 …… Tester, 31 …… Piezoelectric actuator, 32 …… Cable, 33 …… Driver Dynamic power supply 34 Control bus 35 Microprocessor 36 Laser displacement meter 37 Displacement sensor controller.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飛田 賢治 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日 立製作所デバイス開発センタ内 (56)参考文献 特開 昭54−148484(JP,A) 特開 昭51−97547(JP,A) 特開 昭63−187642(JP,A) 特開 平1−141379(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kenji Tobita 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Inside the Device Development Center, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-54-148484 (JP, A) JP-A-51 -97547 (JP, A) JP-A-63-187642 (JP, A) JP-A-1-141379 (JP, A)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体LSIの電極パッドに接触して電気信
号を検査装置本体に伝送するプローブヘッドの製造方法
であって,一方の面にはピンプローブを形成するための
電極パッドが配列されており,その裏面には検査装置と
上記LSIの電極パッド間の電気信号を伝送するための電
極パッドが配列されており,しかも前記表裏両面のパッ
ド間が電気的に相互接続された配線基板を準備する第1
の工程と;前記ピンプローブを形成するための電極パッ
ド上に必要に応じてパッド保護用導電層を形成する第2
の工程と;次いで前記パッド保護用導電層を含む前記配
線基板上にほぼプローブの必要とする高さに相当する厚
さのフォトレジスト層を積層形成する第3の工程と;前
記ピンプローブを形成するための電極パッドの中心軸上
にマスクパターンの中心を位置合せしたマスクパターン
を形成する第4の工程と;前記マスクパターンをマスク
として前記フォトレジスト層をエッチングすることによ
りピンプローブ形成用導電層を形成するパターンを形成
する第5の工程と;前記パターン間にピンプローブ形成
用導電層を形成すると共にその表面をプローブの必要と
する高さに相当する厚さに平坦化する第6の工程と;前
記プローブ形成用導電層上に前記電極パッドと中心軸を
一致させたマスクパターンを形成する第7の工程と;前
記マスクパターンをマスクにして前記プローブ形成用導
電層にエッチングを施しピン形状を形成する第8の工程
と;前記のフォトレジスト層を除去し、前記パッド保護
層の露出部分をエッチング除去する第9の工程と;前記
のプローブ形成用導電層上のマスクパターンを除去する
第10の工程とを有して成ることを特徴とする半導体LSI
検査装置用プローブヘッドの製造方法。
1. A method of manufacturing a probe head for transmitting an electrical signal to a main body of an inspection device by contacting an electrode pad of a semiconductor LSI, wherein an electrode pad for forming a pin probe is arranged on one surface. On the back surface, electrode pads for transmitting electric signals between the inspection device and the above-mentioned LSI electrode pads are arranged, and a wiring board is prepared in which the front and back surface pads are electrically interconnected. First
Forming a pad-protecting conductive layer on the electrode pad for forming the pin probe as necessary.
And a third step of laminating a photoresist layer having a thickness substantially equivalent to the height required for a probe on the wiring board including the pad protection conductive layer; and forming the pin probe. Forming a mask pattern in which the center of the mask pattern is aligned on the central axis of the electrode pad for performing the etching; and etching the photoresist layer using the mask pattern as a mask to form a pin probe forming conductive layer. A fifth step of forming a pattern for forming a pin; and a sixth step of forming a conductive layer for forming a pin probe between the patterns and flattening the surface to a thickness corresponding to a required height of the probe. A seventh step of forming a mask pattern on the conductive layer for probe formation, the center pattern of which is aligned with the electrode pad; An eighth step of etching the probe forming conductive layer using a mask to form a pin shape; a ninth step of removing the photoresist layer and etching away an exposed portion of the pad protection layer; A tenth step of removing the mask pattern on the probe-forming conductive layer.
A method for manufacturing a probe head for an inspection apparatus.
【請求項2】半導体LSIの電極パッドに接触して電気信
号を検査装置本体に伝送するプローブヘッドの製造方法
であって,一方の面にはピンプローブを形成するための
電極パッドが配列されており,その裏面には検査装置と
上記LSIの電極パッド間の電気信号を伝送するための電
極パッドが配列されており,しかも前記表裏両面のパッ
ド間が電気的に相互接続された配線基板を準備する第1
の工程と;前記ピンプローブを形成するための電極パッ
ド上にパッド保護用導電層を形成する第2の工程パッド
保護用導電層を含む前記配線基板上にほぼプローブの必
要とする高さに相当する厚さの感光性ポリイミドを積層
形成する第3の工程と;前記ピンプローブを形成するた
めの電極パッドの中心軸上にマスクパターンの中心を位
置合せしたマスクパターンを準備する第4の工程と;前
記マスクパターンをマスクとして前記感光性ポリイミド
層をエッチングすることによりピンプローブ形成用導電
層を形成するパターンを形成する第5の工程と;前記パ
ターン間にピンプローブ形成用導電層を形成すると共に
その表面をプローブの必要とする高さに相当する厚さに
平坦化する第6の工程と;前記プローブ形成用導電層上
に前記電極パッドと中心軸を一致させたマスクパターン
を形成する第7の工程と;前記マスクパターンをマスク
にして前記プローブ形成用導電層にエッチングを施しピ
ン形状を形成する第8の工程と;前記の感光性ポリイミ
ド層を除去し、前記パッド保護層の露出部分をエッチン
グ除去する第9の工程と;前記のプローブ形成用導電層
上のマスクパターンを除去する第10の工程とを有して成
ることを特徴とする半導体LSI検査装置用プローブヘッ
ドの製造方法。
2. A method of manufacturing a probe head for transmitting an electric signal to a main body of an inspection device by contacting an electrode pad of a semiconductor LSI, wherein an electrode pad for forming a pin probe is arranged on one surface. On the back surface, electrode pads for transmitting electric signals between the inspection device and the above-mentioned LSI electrode pads are arranged, and a wiring board is prepared in which the front and back surface pads are electrically interconnected. First
A second step of forming a pad protecting conductive layer on an electrode pad for forming the pin probe. The second step includes a pad protecting conductive layer. A third step of laminating and forming a photosensitive polyimide having a thickness of about 4 mm; and a fourth step of preparing a mask pattern in which the center of the mask pattern is aligned on the central axis of the electrode pad for forming the pin probe. A fifth step of forming a pattern for forming a pin probe forming conductive layer by etching the photosensitive polyimide layer using the mask pattern as a mask; and forming a pin probe forming conductive layer between the patterns; A sixth step of flattening the surface to a thickness corresponding to the required height of the probe; and forming the electrode pad on the probe-forming conductive layer. A seventh step of forming a mask pattern having the center axes coincident with each other; an eighth step of etching the probe forming conductive layer using the mask pattern as a mask to form a pin shape; and the photosensitive polyimide. A ninth step of removing a layer and etching away an exposed portion of the pad protective layer; and a tenth step of removing a mask pattern on the probe-forming conductive layer. Of manufacturing a probe head for a semiconductor LSI inspection device.
【請求項3】上記第7の工程に引続き、フォトレジスト
層にエッチングを施し、除去する第8の工程と;次いで
プローブ形成用導電層およびパッド保護層の露出部分を
エッチング除去してピンプローブ形状を形成する第9の
工程と;プローブ形成用導電層上のマスクパターンを除
去する第10の工程とを有して成ることを特徴とする請求
項1若しくは2記載の半導体LSI検査装置用プローブヘ
ッドの製造方法。
3. An eighth step of etching and removing the photoresist layer subsequent to the seventh step; and etching and removing exposed portions of the conductive layer for forming a probe and the pad protective layer to form a pin probe. 3. A probe head for a semiconductor LSI inspection device according to claim 1, comprising: a ninth step of forming a mask pattern; and a tenth step of removing a mask pattern on the probe-forming conductive layer. Manufacturing method.
【請求項4】上記第10の工程に引続きピン表面に導体、
耐食性あるいは硬度の高い金属めっきを施す第11の工程
を付加したことを特徴とする請求項3記載の半導体LSI
検査装置用プローブヘッドの製造方法。
4. A conductor is provided on the pin surface following the tenth step.
4. The semiconductor LSI according to claim 3, further comprising an eleventh step of applying a metal plating having high corrosion resistance or hardness.
A method for manufacturing a probe head for an inspection apparatus.
【請求項5】上記第11の工程に引続き、ピン表面に施し
た金属めっきを焼成する第12の工程を付加したことを特
徴とする請求項4記載の半導体LSI検査装置用プローブ
ヘッドの製造方法。
5. A method of manufacturing a probe head for a semiconductor LSI inspection apparatus according to claim 4, further comprising a twelfth step of firing the metal plating applied to the pin surface, following the eleventh step. .
【請求項6】上記ピンプローブ形成用導電層が銅(Cu)
−ニッケル(Ni)基合金,銅(Cu),タングステン
(W),モリブデン(Mo),チタン(Ti),クロム(C
r),タンタル(Ta),ニオブ及び(Nb),ベリリウム
(Be)−銅(Cu)合金から成る群のいずれか1種の金属
から成り,蒸着,めっき,CVDもしくはスパッタリングの
成膜形成方法により形成することを特徴とする請求項1,
2,3,4若しくは5記載の半導体LSI検査装置用プローブヘ
ッドの製造方法。
6. The conductive layer for forming a pin probe is made of copper (Cu).
-Nickel (Ni) based alloys, copper (Cu), tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), chromium (C
r), tantalum (Ta), niobium and (Nb), and beryllium (Be) -copper (Cu) alloy. Claim 1, characterized in that it is formed
6. The method of manufacturing a probe head for a semiconductor LSI inspection device according to 2, 3, 4, or 5.
【請求項7】上記ピンプローブの配線基板からの高さを
hとし,隣接するピンプローブの基部電極パッド間のピ
ッチをdとしたとき,h=0.3〜5dを満足するよう上記パ
ッド保護用導電層及びピンプローブ形成用導電層を積層
形成することを特徴とする請求項1,2,3,4,5若しくは6
記載の半導体LSI検査装置用プローブヘッドの製造方
法。
7. When the height of the pin probe from the wiring board is h and the pitch between the base electrode pads of adjacent pin probes is d, the pad protecting conductive material satisfies h = 0.3 to 5d. 7. A layer and a conductive layer for forming a pin probe are formed by lamination.
A method for manufacturing a probe head for a semiconductor LSI inspection apparatus according to the above.
【請求項8】上記配線基板は給電層と信号入出力層とを
接地層とから成る少なくとも3種の配線層を有する多層
配線基板から成ることを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6
若しくは7記載の半導体LSI検査装置用プローブヘッド
の製造方法。
8. The wiring board according to claim 1, wherein said wiring board comprises a multilayer wiring board having at least three types of wiring layers each comprising a power supply layer and a signal input / output layer and a ground layer. , 5,6
Or a method of manufacturing a probe head for a semiconductor LSI inspection device according to claim 7.
【請求項9】上記多層配線基板がセラミックの多層積層
板から成ることを特徴とする請求項8記載の半導体LSI
検査装置用プローブヘッドの製造方法。
9. The semiconductor LSI according to claim 8, wherein said multilayer wiring board comprises a ceramic multilayer laminate.
A method for manufacturing a probe head for an inspection apparatus.
【請求項10】半導体ウェハを変位自在に支持する試料
台と、該試料台に載置された前記半導体ウェハの電極に
対向して配設された多層配線基板に形成された請求項1
〜9のいずれかに記載の半導体LSI検査装置用プローブ
ヘッドからなり、前記多層配線基板に対して前記試料台
を相対的に変位させることにより,前記半導体ウェハに
形成された電極と前記ピンプローブとを接触させて所定
の検査を行なう検査装置であって、前記多層基板側ある
いは前記試料台の少なくとも一方に、前記ピンプローブ
と前記半導体ウェハの電極とを相対的に接近する方向に
変位させる圧電アクチュエータを設けたことを特徴とす
る半導体LSI検査装置。
10. A semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor wafer is displaceably supported on a sample stage, and said semiconductor wafer is mounted on said sample stage.
10. The probe head for a semiconductor LSI inspection device according to any one of claims 9 to 9, wherein the sample stage is relatively displaced with respect to the multilayer wiring board to thereby form an electrode formed on the semiconductor wafer and the pin probe. A piezoelectric actuator for displacing the pin probe and the electrode of the semiconductor wafer relative to at least one of the multi-layer substrate side and the sample stage in a direction relatively approaching the multilayer substrate or the sample stage. A semiconductor LSI inspection device, comprising:
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