JP3135231B2 - 半導体用テストプローブの位置調整用具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、テストプローブ
を備えたプローブカードを使用して半導体チップを試験
する分野に関し、詳しくは、半導体チップ等の試験に用
いるテストプローブの位置調整を行うための用具に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップは、半導体ウエーハに対す
る格子状のパターンに製造される。半導体チップ用の製
造工程では、製造効率を上げるために、半導体ウエーハ
上の各半導体チップのボンディングパッドにニードル状
のテストプローブを接触させ、そのテストプローブを通
じて試験信号を送るとともに検知するウエーハテストを
行っている。このテストを終了すると、ウエーハ上の各
チップはダイシングされて分離され、組立工程に移行さ
れる。ウエーハテストにおいて不良と検出されたチップ
は、組立工程において排除される。

【０００３】特に、半導体チップ用の試験装置とウエー
ハ上の各チップとの電気的接触は、プローブカードと呼
ばれるプリント基板を用いて行われる。このプローブカ
ードは、半導体ウエーハに接近するための開口部を備え
ている。この開口部は、導電性パッドによって縁取りさ
れており、この導電性パッドは、そのプローブカードに
よって、試験装置に接続するためのプローブカード用端
末に接続されている。通常、タングステン製のニードル
状のテストプローブは、選択された導電性パッドに固定
されていて、このテストプローブは、プローブカードの
開口部から突出されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ウエーハテスト工程で
は、ウエーハはプローブカードの下に配置される。各テ
ストプローブの長さと方向は、その先端がウェーハ上の
一つの半導体チップのボンディングパッドに接触するよ
うに設定されている。試験として有効な電気的接触を得
るために、テストプローブの先端は、十分な押圧力でボ
ンディングパッドに対して押し当てられ、ボンディング
パッドと確実な電気的接触を得られるようになっている
必要がある。しかしながら、使用期間中には、テストプ
ローブが曲がってしまったり、その整列状態が乱れてく
る場合もある。このため、テストプローブの位置を調整
する道具、特に、曲がったり、整列状態が乱れたりした
テストプローブを再調整するための道具が望まれてい
る。さらに、集積化された半導体チップにおいて、テス
トプローブ同士の間隔が非常に狭いような場合には、そ
の位置調整道具には精密性が要求される。さらに、その
用具の製造コストは安価である方が好ましい。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、半
導体テスト装置に備えられたテストプローブの位置調整
を行う調整用具を提供する。すなわち、本発明は、平坦
でかつ調整しようとするテストプローブの配列状態に応
じた形状の底部を有する先端部を備える半導体用テスト
プローブの位置調整用具を提供する。また、柱状の基部
と、平坦でかつ調整しようとするテストプローブの配列
状態に応じた形状の底部を有する先端部と、前記基部か
ら前記先端部を指向して収束する形状を有する中間部、
とを備える半導体用テストプローブの位置調整用具を提
供する。本発明は、当該基部は略円柱状であり、その直
径が５００μｍである半導体用テストプローブの位置調
整用具、前記中間部の長さが１．５ｍｍである半導体用
テストプローブの位置調整用具も提供する。本発明は、
また、これらの位置調整用具において、全長が１０ｍｍ
である半導体用テストプローブの位置調整用具、前記先
端部は方形状の底部を有する半導体用テストプローブの
位置調整用具、タングステンから形成されている半導体
用テストプローブの位置調整用具、表面に窒化チタン層
を備える半導体用テストプローブの位置調整用具も提供
する。なお、前記窒化チタン層の膜厚が、３μｍ以上５
μｍ以下である位置調整用具も提供する。

【０００６】本発明は、柱状の基部と、凹部を有する先
端部、とを備える半導体用テストプローブの位置調整用
具を提供する。この位置調整用具において、全長が１０
ｍｍである半導体用テストプローブの位置調整用具、前
記凹部の幅が２００μｍである半導体用テストプローブ
の位置調整用具、前記用具は、タングステンから形成さ
れている半導体用テストプローブの位置調整用具、表面
に窒化チタン層を備える半導体テストプローブの位置調
整用具も提供する。また、前記先端部は、円形状の底部
を有する位置調整用具、及び前記先端部は、末端に細く
収束する形態である位置調整用具も提供する。これらの
位置調整用具によれば、前記先端部の凹部においてテス
トプローブの長手方向に沿って、テストプローブの方向
などを調整することができる。

【０００７】本発明は、柱状の基部と、フック状の先端
部、とを備える半導体用テストプローブの位置調整用具
を提供する。この位置調整用具において、全長が１０ｍ
ｍである半導体用テストプローブの位置調整用具、前記
基部は略円柱状であり、その直径が２００μｍである半
導体用テストプローブの位置調整用具、前記先端部断面
が円形であり、その直径が２００μｍである半導体用テ
ストプローブの位置調整用具、前記先端部は略Ｕ字状で
ある半導体用テストプローブの位置調整用具、前記用具
は、タングステンから形成されている半導体用テストプ
ローブの位置調整用具、表面に窒化チタン層を備える半
導体用テストプローブの位置調整用具も提供する。

【０００８】これらの位置調整用具が使用済みのテスト
プローブから形成されると、製造コストを低下させるこ
とができる。また、テストプローブと同種あるいは近似
した材質で位置調整用具が形成されるため、テストプロ
ーブを損傷しにくい位置調整用具が提供される。これら
の位置調整用具は、タングステンから形成されると、テ
ストプローブを損傷しにくい位置調整用具が提供され
る。また、位置調整のしやすい位置調整用具が得られ
る。これらの位置調整用具の表面に窒化チタン層を備え
ると、使用寿命の長い位置調整用具が得られる。

【０００９】本発明は、また、ハンドル部と、ハンドル
部に対して回転可能に取り付けられた回転部と、回転部
が第１の方向に回転するときは被保持具を保持し、回転
部が前記第１の方向と他方向に回転するときは被保持具
を解除する挟持手段、とを備える、被保持具を保持する
ハンドリング装置を提供する。このハンドリング装置に
よれば、被保持具の保持及び解除が容易に行われる。特
に、このハンドリング装置は、半導体用テストプローブ
の位置調整用具のハンドリング装置として好ましい。

【００１０】本発明の調整用具は、半導体用テストプロ
ーブの方向や位置を調整するための用具である。好まし
くは、使用中に曲がったり位置ずれを生じたテストプロ
ーブの方向や位置を再調整するための用具である。特
に、好ましくは、格子状に配列されたテストプローブ、
あるいは、テストプローブ間隔が狭く配列されたテスト
プローブの位置を調整し、再調整する。本発明の調整用
具が適用されるテストプローブは、好ましくは、半導体
ウエーハ上の半導体チップのボンディングパッドと接触
するように位置されるテストプローブを備える半導体試
験装置のものである。具体的には、ウエーハテストに用
いられるプローブカードである。プローブカードは、テ
ストプローブ多数個がプリント基板上に配列されたもの
である。ただし、テストプローブが少数個設けられた、
主として不良解析用の半導体チップ用の試験装置にも本
発明の用具を使用できる。他に、実装プリント基板のベ
アボードテスター、インサーキットテスター等のテスト
プローブにも適用される。本発明の位置調整用具は、好
ましくは、ボンディングパッドを格子状に配した半導体
チップ用の試験装置や、集積化されボンディングパッド
間の距離が短い半導体チップ用の試験装置に用いる。

【００１１】本発明の位置調整用具は、使用済みのある
いは中古のテストプローブによって形成されるのが好ま
しい。使用済みのテストプローブは、サンドペーパーチ
ップを取り付けたドリル、あるいは同様の作用を奏する
他の用具で、削られたり、あるいは穿孔されたりして、
本発明の位置調整用具に形成される。廃棄されるテスト
プローブは他に用途もないため、この用具を製造するの
に用いれば、用具の製造コストは低減される。また、廃
棄されるテストプローブを有効に利用できる。

【００１２】本発明の用具の材質は特に問わないが、本
用具を適用する（本用具によって調整される）テストプ
ローブ、特に、その先端を損傷しないような材質が好ま
しい。あるいは、本用具を適用するテストプローブと同
じ材質か、あるいは近似した材質であることが好まし
い。本発明の用具の材質として好ましいのは、タングス
テンである。タングステンは、一般的なテストプローブ
の材料であり、かつ、テストプローブを損傷しにくいか
らである。

【００１３】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１ないし図
３には、それぞれ、本発明の用具の３つの実施形態を示
している。図１には、この発明の第１の実施形態であ
る、テストプローブの位置決めのための用具１０が示さ
れている。この用具１０は、テストプローブを正しい位
置に配置するために主として用いる用具である。図１
（ａ）に、本用具１０の側面図を示し、図１（ｂ）にそ
の正面図を示す。

【００１４】この用具１０は、用具１０は、３つの異な
る部分を備えている。これらの３つの部分は、それぞれ
基部１２と中間部１４と先端部１６である。基部１２の
形状は、柱状であって、その具体的形状は問わないが、
本形態においては、円柱をしている。基部１２は、略円
柱状、角柱であってもよい。基部１２は、好ましくは、
その径（差し渡し径あるいは直径）が約５００μｍであ
る。また、その長さは、好ましくは、約５ｍｍである。
本用具１０においは、直径５００μｍ、長さ５ｍｍとな
っている。

【００１５】中間部１４は、基部１２から先端部１６に
向かって収束する形状を備えている。したがって、少な
くともその一断面形状が、先端部１６に向かって先細り
状に収束するテーパー状、あるいは略逆三角形状となっ
ている。本形態においては、基部１２の終端部１８か
ら、延長された頂点２０に収束される形状となってお
り、外形形状としては、断面円形の終端部１８から断面
方形状の頂点２０に収束する、変形された逆円錐台状と
なっている。中間部１４は、好ましくは、その長さが約
１．５ｍｍである。本用具１０においては、１．５ｍｍ
である。

【００１６】先端部１６は、中間部１４の延長された頂
点２０から延出され、平坦な方形状の板状体に形成され
ている。この先端部１６は、その基部（断面）形状が、
頂点２０形状に対応した方形状となっている。そして、
その自由端である末端に、方形状の底部２２を有してい
る。この底部２２は、平坦である。この底部２２は、好
ましくは、長方形状である。この底部２２は、用具１０
の末端底部を形成している。この底部２２の方形形状
は、好ましくは、短辺が約１００μｍであり、長辺が約
５００μｍである。本用具１０では、１００μｍ×５０
０μｍの長方形状の底部２２となっている。また、この
先端部１６の長さは、好ましくは、約３．５ｍｍであ
り、本形態においては、３．５ｍｍである。なお、本形
態では、底部２２の形状を方形状としたが、これに限定
するものではない。正方形状他の多角形状、調整しよう
とするテストプローブの配列状態に応じて設定すること
ができる。また、底部２２のサイズも、調整しようとす
るテストプローブの配列状態等に応じて設定される。

【００１７】なお、本実施形態においては、基部１２と
中間部１４を備えた用具を示したが、先端部１６のみを
備えているものも本発明の用具とすることができるし、
先端部１６と中間部１４とから構成することもできる。

【００１８】（第２の実施形態）図２には、本発明の用
具の第２の実施形態が示されている。本形態の用具３０
は、テストプローブをその長さ方向に沿って調整（矯
正）する用具である。図２（ａ）には、本用具３０の側
面図を示し、図２（ｂ）には、本用具３０の正面図を示
す。本用具３０は、基部３２と先端部３４とを備えてい
る。基部３２は柱状である。その具体的形状は問わない
が、本形態においては、円柱である。基部３２は、好ま
しくは、その径（差し渡し径あるいは直径）が約５００
μｍである。本形態においては５００μｍである。ま
た、長さは、好ましくは、約９．７ｍｍである。本形態
においては、９．７ｍｍである。

【００１９】図２（ａ）に示すように、本用具３０の先
端部３４は、側方視で略逆三角形状となっている。すな
わち、断面が略逆三角形状となっている。本用具３０の
先端部３４の断面形状は、略逆三角形状に限定するもの
ではないが、末端に細く収束する形態であることが好ま
しい。先端部３４の大きさは、調整しようとするテスト
プローブの配列状態等に応じて、使用しやすいように設
定される。また、図２（ｂ）に示すように、先端部３４
は、２個の円形状の底部３６をその末端に有している。
この底部３６は、本用具３０の底部を構成している。そ
して、この先端部３４の末端においては、一つの凹部３
８が形成されている。凹部３８は、２つの底部３６間に
形成されている。凹部３８は、先端部３４の末端におい
て、前後方向に貫通されており、溝状となっている。こ
の凹部３８は、テストプローブをその長さ方向に抑制す
るものである。すなわち、凹部３８は、テストプローブ
をその長さ方向に沿った曲がりを矯正し、調整するもの
である。

【００２０】この円形の底部３６は、好ましくは、約５
０μｍの直径（差し渡し径）を備える。本形態では直径
５０μｍである。また、この２つの底部３６の間隔は、
好ましくは約２００μｍである。本形態では、２００μ
ｍである。すなわち、凹部３８の好ましい幅が約２００
μｍであり、本形態においては、２００μｍである。な
お、先端部３４の底部３６は、本形態においては、円形
となっているが、これに限定するものではなく、他の３
角形、４角形、５角形等の多角形状であっても、テスト
プローブをその長さ方向に沿って調整あるいは矯正でき
るような形状の凹部を、底部間に形成できるような形状
であればよい。円形である場合には、テストプローブを
損傷しにくいし、テストプローブを調整するのが容易で
ある。なお、本実施形態においては、基部３２を備えた
ものを例示したが、本用具は、先端部３４のみを備える
ものとして構成することもできる。

【００２１】（第３の実施形態）図３には、本発明の第
３の実施形態が示されている。本実施形態の用具は、図
３に示すように、フック状の末端を有する用具４０であ
る。本用具４０は、基部４２とフック部（先端部）４４
とを有している。基部４２の形状は特に限定しないが、
本形態においては、柱形状あるいは略円柱形状となって
いる。柱形状あるいは略円柱形状の場合、その径（差し
渡し径あるいは直径）は、好ましくは約２００μｍであ
る。本形態においては２００μｍとなっている。また、
その長さは、好ましくは、約９．２ミリである。本形態
では９．２ｍｍとなっている。

【００２２】フック部４４は、とくにその具体的形状は
問わないが、実質的にフックとして機能しうる形状を備
えていればよい。例えば、自由端側で折り曲げられた形
態、あるいは自由端側で基部側に折り返された形態等で
あり、具体的には、Ｕ字状、Ｖ字状、Ｌ字状等、あるい
は、これらの形態に近似する略Ｕ字状、略Ｖ字状、略Ｌ
字状等である。好ましくは、Ｕ字状、あるいは略Ｕ字状
である。フック部４４の断面の径（差し渡し径あるいは
直径）は、好ましくは約２００μｍである。本形態のフ
ック部４４は、Ｕ字状であり、断面は円形であり、その
直径は２００μｍとなっている。フック部４４に形成さ
れるＵ字状は、その高さ方向の寸法が、好ましくは、約
８００μｍである。本形態では８００μｍとなってい
る。また、Ｕ字状の幅は、好ましくは、約１ｍｍであ
る。本形態では１ｍｍである。

【００２３】本用具４０は、使用済みのテストプローブ
を１００℃程度に加熱して、その先端をフック状に折り
曲げて形成される。折り曲げ後に冷却され、本用具４０
とされる。

【００２４】上記いずれの実施形態においても、用具１
０、３０、４０の表面には、窒化チタン（ＴｉＮ）の層
を形成することが好ましい。窒化チタン層は、物理的蒸
着法その他の公知の成膜法により、これらの表面に付与
することができる。特に、窒化チタン層は、各用具１
０、３０、４０の各部の表面に形成することができる
が、特に、各先端部１６、３４、４４に付与することが
好ましい。窒化チタン層の層厚は、好ましくは、２μｍ
以上６μｍ以下であり、より好ましくは、３μｍ以上５
μｍ以下である。３μｍ以上５μｍ以下の層厚である
と、窒化チタン層を付与しない場合に比較して本用具の
寿命を５倍から７倍増大させることができる。

【００２５】（第４の実施形態）これらの用具１０、３
０、４０は、それぞれ、図４に示すハンドリング装置４
６によって保持することができる。図４には、ハンドリ
ング用具４６が第３の実施形態に示す用具４０を保持し
ている状態が示されている。ハンドリング装置４６は、
用具４０を保持するのと同様に、用具１０、３０を保持
するように形成することができる。このハンドリング装
置４６は、用具４０を保持するための挟持手段としてピ
ンチ５２を備えている。ハンドリング装置４６は、ハン
ドル部４８を備えている。ハンドル部４８は、使用者が
ハンドリング装置４６を保持し、操作するための部位で
ある。

【００２６】さらに、ハンドリング装置４６は、回転部
５０を備えている。回転部５０は、それを一方向に回す
と、用具４０をきちんと保持するように内側にピンチ５
２を移動させることができるようになっている。一方、
この回転部５０を他方向に回すと、ピンチ５２が外方向
に移動して、用具４０を解除することができるようにな
っている。ピンチ５２は、少なくとも２つ備えており、
３つ以上備えることが好ましい。なお、本ハンドリング
装置４６は、用具保持手段として挟持手段であるピンチ
５２を備えるが、用具保持手段は、他の挟持手段であっ
てもよく、さらに他の保持手段であってもよい。

【００２７】ハンドル部４８と回転部５０は、特に材質
を限定するものではないが、金属あるいはプラスチック
等の適切な材料によって形成されうる。また、ピンチ５
２は、金属あるいはその他の適した材料によって形成さ
れうる。一つの変形例として、このハンドリング装置
を、剛性のある材料から形成されたスティック状体に固
定することもできる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の位置調整用具によれば、テスト
プローブの位置を調整する道具、特に、曲がったり、整
列状態が乱れたりしたテストプローブを再調整するため
の道具が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に示す位置調整用具の
側面を示す図（ａ）と、正面図（ｂ）とを組み合わせた
図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に示す位置調整用具の
側面を示す図（ａ）と、正面図（ｂ）とを組み合わせた
図である。

【図３】本発明の第３の実施形態に示す位置調整用具の
側面を示す図（ａ）と、正面図（ｂ）とを組み合わせた
図である。

【図４】本発明の第４の実施形態に示すハンドリング用
具が第３の実施形態の位置調整用具を保持している状態
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０、３０、４０ 調整用具 １２、３２、４２ 基部 １４ 中間部 １６、３４、４４ 先端部 ２２、３６ 底部 ３８ 凹部 ４６ ハンドリング装置 ４８ ハンドル部 ５０ 回転部 ５２ ピンチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 599002401 ジーメンス・アー・ゲー ドイツ連邦共和国、Ｄ−80333、ミュン ヘン、ヴィッテルスバッハープラッツ ２ (72)発明者 陳 明儀 台湾台北縣新荘市福建里11鄰後港一路 113号５樓 (72)発明者 陳 怡玲 台湾新竹市東区寺前里２鄰竹蓮街167号 (72)発明者 ▲頼▼ 秀娟 台湾彰化縣大村郷貢旗村１鄰大渓路16号 (72)発明者 張 佳鳳 台湾新竹市明湖路466巷６号 (72)発明者 廖 怡紋 台湾桃園縣観音郷（村）10鄰仁愛路106 号 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 1/073 G01R 1/06 G01R 31/28 H01L 21/66

Claims (24)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平板形状の底部を有する先端部を備える半
   導体用テストプローブの位置調整用具。
2. 【請求項２】柱状の基部と、平板形状の底部を有する先
   端部と、前記基部から前記先端部を指向して収束する形
   状を有する中間部、とを備える半導体用テストプローブ
   の位置調整用具。
3. 【請求項３】請求項１あるいは２において、全長が１０
   ｍｍである半導体用テストプローブの位置調整用具。
4. 【請求項４】請求項２において、前記基部は略円柱状で
   あり、その直径が５００μｍである半導体用テストプロ
   ーブの位置調整用具。
5. 【請求項５】請求項２において、前記中間部の長さが
   １．５ｍｍである半導体用テストプローブの位置調整用
   具。
6. 【請求項６】請求項１あるいは２において、前記先端部
   は方形状の底部を有する半導体用テストプローブの位置
   調整用具。
7. 【請求項７】請求項１あるいは２において、タングステ
   ンから形成されている半導体用テストプローブの位置調
   整用具。
8. 【請求項８】請求項１あるいは２において、表面に窒化
   チタン層を備える半導体用テストプローブの位置調整用
   具。
9. 【請求項９】前記窒化チタン層の膜厚が、３μｍ以上５
   μｍ以下である請求項８記載の半導体用テストプローブ
   の位置調整用具。
10. 【請求項１０】柱状の基部と、凹部を有する先端部、と
    を備える半導体用テストプローブの位置調整用具。
11. 【請求項１１】全長が１０ｍｍである半導体用テストプ
    ローブである、請求項１０記載の位置調整用具。
12. 【請求項１２】請求項１０において、前記凹部の幅が２
    ００μｍである半導体用テストプローブの位置調整用
    具。
13. 【請求項１３】請求項１０において、前記用具は、タン
    グステンから形成されている半導体用テストプローブの
    位置調整用具。
14. 【請求項１４】請求項１０において、表面に窒化チタン
    層を備える半導体テストプローブの位置調整用具。
15. 【請求項１５】柱状の基部と、フック状の先端部、とを
    備える半導体用テストプローブの位置調整用具。
16. 【請求項１６】請求項１５において、全長が１０ｍｍで
    ある半導体用テストプローブの位置調整用具。
17. 【請求項１７】請求項１５において、前記基部は略円柱
    状であり、その直径が２００μｍである半導体用テスト
    プローブの位置調整用具。
18. 【請求項１８】請求項１５において、前記先端部断面は
    円形であり、その直径が２００μｍである半導体用テス
    トプローブの位置調整用具。
19. 【請求項１９】請求項１５において、前記先端部は略Ｕ
    字状である半導体用テストプローブの位置調整用具。
20. 【請求項２０】請求項１５において、前記用具は、タン
    グステンから形成されている半導体用テストプローブの
    位置調整用具。
21. 【請求項２１】請求項１５において、表面に窒化チタン
    層を備える半導体用テストプローブの位置調整用具。
22. 【請求項２２】前記先端部は、断面円形状の底部を有す
    る、請求項１０記載の位置調整用具。
23. 【請求項２３】前記先端部は、末端に細く収束する形態
    である、請求項１０記載の位置調整用具。
24. 【請求項２４】ハンドル部と、ハンドル部に対して回転
    可能に取り付けられた回転部と、回転部が第１の方向に
    回転するときは被保持具を保持し、回転部が前記第１の
    方向と他方向に回転するときは被保持具を解除する挟持
    手段、とを備え、前記被保持具を請求項１〜２３のいず
    れかに記載の半導体テストプローブの位置調整用具とす
    る、半導体テストプローブの位置調整用具用ハンドリン
    グ装置。