JP5294954B2 - Probe card manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a change in XY-coordinate position of a needle point caused by thermal deformation of a support and a probe substrate to the extent possible. <P>SOLUTION: A method of manufacturing a probe card includes the steps of: heating or cooling a card assembly not including a contact to a set temperature; determining a thermal deformation ratio of the probe substrate under the temperature condition; determining a position of mounting the contact on the probe substrate based on the determined thermal deformation ratio; putting the contact on a lower surface of the probe substrate based on the determined mounting position; and obtaining the probe card. The method includes steps of: thereafter heating or cooling the probe card to the set temperature; measuring a needle point position of the contact when the probe card is put under the set temperature; determining whether the measured needle point position is within a reference range; and determining a temperature for using the probe card in testing an object to be tested. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、半導体集積回路のような平板状被検査体の電気的試験に用いるプローブカードに関し、特に被検査体とその電気的試験を行うテスターの電気回路との接続に用いられるプローブカードに関する。   The present invention relates to a probe card used for an electrical test of a flat test object such as a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a probe card used to connect the test object and an electric circuit of a tester that performs the electrical test.
この種のプローブカード(すなわち、電気的接続装置)において、被検査体に対する針先の高さ位置(すなわち、Z座標位置)が不揃いであると、針先に作用するオーバードライブ力が大きく異なり、また被検査体の電極に押圧されない接触子(すなわち、プローブ)が存在することになる。また、被検査体と平行な面(X,Y座標)内における被検査体の電極に対する針先の位置(すなわち、XY座標位置)がずれていると、その接触子は被検査体の電極に押圧されない。   In this type of probe card (i.e., electrical connection device), if the height position (i.e., the Z coordinate position) of the needle tip with respect to the object to be inspected is uneven, the overdrive force acting on the needle tip is greatly different, Further, there are contacts (that is, probes) that are not pressed by the electrodes of the object to be inspected. Further, when the position of the needle tip (that is, the XY coordinate position) with respect to the electrode of the object to be inspected in the plane (X, Y coordinates) parallel to the object to be inspected, the contact becomes the electrode of the object to be inspected Not pressed.
上記のことから、プローブカードは、被検査体の電極に対する針先のZ座標位置及びXY座標位置が仕様書通りになるように、製造されていなければならない。これら座標位置の1つでも仕様書と異なっていると、被検査体の正確な試験結果を得ることができない。   From the above, the probe card must be manufactured so that the Z coordinate position and the XY coordinate position of the needle tip with respect to the electrode of the object to be inspected are in accordance with the specifications. If even one of these coordinate positions is different from the specification, an accurate test result of the object to be inspected cannot be obtained.
そのようなプローブカードの1つとして、下面を有する支持体と、該支持体の下面に保持された配線基板と、該配線基板の下側に間隔をおいて配置されかつ取り付け具を用いて前記支持体に取り付けられたプローブ基板と、前記配線基板と前記プローブ基板との間に配置されて前記配線基板に取り付けられた電気接続器と、前記プローブ基板の下面に取り付けられた複数の接触子とを含むものがある(例えば、特許文献1及び2)。   As one of such probe cards, a support body having a lower surface, a wiring board held on the lower surface of the support body, and a space disposed below the wiring board and using a fixture A probe board attached to a support, an electrical connector disposed between the wiring board and the probe board and attached to the wiring board, and a plurality of contacts attached to the lower surface of the probe board; (For example, Patent Documents 1 and 2).
上記のプローブカードにおいては、複数の接触子が試験時に被検査体の電極に同じ力(オーバードライブ力)で押圧されるように、被検査体からの針先の高さ位置が共通の仮想面に位置され、針先が被検査体の対応する電極に接触するように、針先がXY座標位置に正しく調整されている。   In the above probe card, a virtual surface where the height position of the needle tip from the object to be inspected is common so that the plurality of contacts are pressed against the electrode of the object to be inspected with the same force (overdrive force) during the test. The needle tip is correctly adjusted to the XY coordinate position so that the needle tip is in contact with the corresponding electrode of the object to be inspected.
一方、集積回路の試験においては、被検査体を高温に維持した状態で試験することが行われている。そのような高温環境下における試験の間、被検査体は、これを保持するチャックトップ又は該チャックトップに備えられた発熱体により、高温状態に維持される。これにより、プローブカードは、それ自体が被検査体やチャックトップ等からの熱により下方側から加熱されるような高温環境下で使用される。   On the other hand, in a test of an integrated circuit, a test is performed in a state where a device under test is maintained at a high temperature. During a test under such a high temperature environment, the device under test is maintained at a high temperature by a chuck top that holds the device under test or a heating element provided on the chuck top. As a result, the probe card is used in a high temperature environment where the probe card itself is heated from below by heat from an object to be inspected or a chuck top.
しかし、プローブカードが上記のような高温環境下で使用されると、上記従来のプローブカードでは、プローブ基板、配線基板、支持体等の下方側がそれらの上方側より高温に加熱される。それにより、プローブ基板、配線基板、支持体等は、それらの中央部が下方に凸になるような熱変形を生じる。   However, when the probe card is used in the high temperature environment as described above, in the conventional probe card, the lower side of the probe board, the wiring board, the support and the like is heated to a higher temperature than the upper side thereof. As a result, the probe substrate, the wiring substrate, the support body, and the like are thermally deformed such that the central portion thereof protrudes downward.
プローブ基板、配線基板、支持体等の上記のような熱変形は、被検査体の電極に対する針先の高さ位置を、中央部は低く、周辺部は高くなるように、不揃いに変化させ、それにより被検査体の電極に対する針先のXY座標位置を変化させてしまう。その結果、針先に作用するオーバードライブ力が大きく異なり、また被検査体の電極に押圧されないプローブが存在することになる。   The above-mentioned thermal deformation of the probe board, wiring board, support body, etc., changes the height position of the needle tip with respect to the electrode of the object to be inspected, so that the center part is low and the peripheral part is high, As a result, the XY coordinate position of the needle tip with respect to the electrode of the object to be inspected is changed. As a result, the overdrive force acting on the needle tip is greatly different, and there is a probe that is not pressed against the electrode of the object to be inspected.
上記のような熱変形に起因する、針先の高さ位置、ひいてはXY座標位置に関する課題は、半導体ウエーハ上の未切断の多数の被検査体を一回で又は複数回に分けて同時に検査する場合のように、備えるべき接触子の数が多いほど、大きい。   The problem concerning the height position of the needle tip, and thus the XY coordinate position, caused by the thermal deformation as described above, is to inspect a large number of uncut objects on the semiconductor wafer at one time or in multiple times at the same time. As is the case, the larger the number of contacts to be provided, the larger.
特許文献1,2等に記載されたプローブカードの上記課題を解決するために、支持体をプローブ基板の熱膨張率の1.2〜1.4倍の熱膨張率を有する材料製とするプローブカードが提案されている(特許文献3)。   In order to solve the above problems of the probe card described in Patent Documents 1 and 2, etc., a probe made of a material having a thermal expansion coefficient 1.2 to 1.4 times the thermal expansion coefficient of the probe substrate A card has been proposed (Patent Document 3).
特許文献3に記載されたプローブカードによれば、下方側から加熱されるプローブ基板が該プローブ基板の上側に配置される支持体より高温度に加熱される。これにより、熱膨張率が支持体のそれより小さいプローブ基板の熱膨張量は、支持体のそれより大きくなる。その結果、支持体とプローブ基板との熱変形がそれらを相殺するように機能するから、プローブ基板は、プローブ基板の中央部が下方に凸になる熱変形を抑制されて、平坦に維持される。   According to the probe card described in Patent Document 3, the probe substrate heated from the lower side is heated to a higher temperature than the support body arranged on the upper side of the probe substrate. Thereby, the thermal expansion amount of the probe substrate whose thermal expansion coefficient is smaller than that of the support becomes larger than that of the support. As a result, since the thermal deformation of the support and the probe substrate functions to cancel them, the probe substrate is kept flat by suppressing the thermal deformation in which the central portion of the probe substrate protrudes downward. .
しかし、例えば、特許文献4に記載されているように、発熱体をプローブ基板に設ける技術を特許文献3に記載されたプローブカードに適用すると、上記した熱膨張率の差に起因して、プローブ基板はその中央部が上方に凸になる熱変形を生じ、それにより被検査体の電極に対する針先のXY座標位置を変化させてしまうことを避けることができない。   However, for example, as described in Patent Document 4, when the technique of providing the heating element on the probe substrate is applied to the probe card described in Patent Document 3, the probe is caused by the difference in the coefficient of thermal expansion described above. It cannot be avoided that the substrate undergoes thermal deformation in which the central portion is convex upward, thereby changing the XY coordinate position of the needle tip with respect to the electrode of the object to be inspected.
上記のような熱変形は、支持体及びプローブ基板が下方側から加熱されるような高温環境下でプローブカードが使用される場合のみならず、被検査体が冷却されて、支持体及びプローブ基板が下方側から冷却されるような低温環境下でプローブカードが使用される場合にも生じる。   The thermal deformation as described above is performed not only when the probe card is used in a high temperature environment in which the support and the probe substrate are heated from below, but also when the object to be inspected is cooled and the support and probe substrate are cooled. This also occurs when the probe card is used in a low temperature environment where the card is cooled from below.
本発明は、支持体及びプローブ基板の熱変形に起因する針先のXY座標位置の変化を可能な限り抑制することを目的とする。   An object of this invention is to suppress the change of the XY coordinate position of the needle point resulting from the thermal deformation of a support body and a probe board as much as possible.
本発明者等は、種々の実験及び研究の結果、完成されたプローブ基板の熱膨張率が、プローブ基板の内部配線の量や形状等に応じて、プローブ基板の素材の熱膨張率と異なること、完成されたプローブ基板の熱膨張率が、取り付け具及び支持体に対するプローブ基板の拘束の有無に応じて、プローブカードに組み立てられる前と後とで異なることを見出し、本発明を完成した。   As a result of various experiments and researches, the inventors have found that the coefficient of thermal expansion of the completed probe board differs from the coefficient of thermal expansion of the probe board material, depending on the amount and shape of the internal wiring of the probe board. The present invention has been completed by finding that the coefficient of thermal expansion of the completed probe board differs before and after assembling to the probe card depending on whether the probe board is restrained with respect to the fixture and the support.
本発明に係る、プローブカードの製造方法は、プローブ基板を支持体の下面に取り付け具により取り付けて、カード組立体を得る第1の工程と、前記支持体又は前記プローブ基板に備えられた温度調整部材に電力を供給することにより前記カード組立体を設定温度に加熱又は冷却し、その設定温度における前記プローブ基板の熱変形率を決定する第2の工程と、決定した熱変形率を基に、前記プローブ基板への接触子の取り付け位置を決定する第3の工程と、決定した取り付け位置を基に前記接触子を前記プローブ基板の下面に取り付けて、プローブカードを得る第4の工程と、前記温度調整部材に電力を供給することにより前記プローブカードを前記設定温度に加熱又は冷却し、前記プローブカードが前記設定温度におかれているときの前記接触子の針先位置を測定する第5の工程と、測定した針先位置が基準範囲内にあるか否かを判定する第6の工程と、前記第6の工程における判定結果を基に、前記プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度を決定する第7の工程とを含む。 The method for manufacturing a probe card according to the present invention includes a first step of obtaining a card assembly by attaching a probe board to a lower surface of a support by a fixture, and temperature adjustment provided in the support or the probe board. Based on the determined thermal deformation rate, the second step of heating or cooling the card assembly to a set temperature by supplying power to the member, and determining the thermal deformation rate of the probe substrate at the set temperature, A third step of determining an attachment position of the contact to the probe substrate; a fourth step of obtaining a probe card by attaching the contact to the lower surface of the probe substrate based on the determined attachment position; the probe card by powering the temperature adjusting member is heated or cooled to said set temperature, prior to when the probe card is placed in the set temperature A fifth step of measuring the tip positions of the contact, a sixth step of determining whether the measured tip positions is within the reference range, the decision result in the sixth step based, And a seventh step of determining a temperature when the probe card is used for testing the object to be inspected.
前記第4の工程は、前記接触子を前記プローブ基板に取り付ける前に、前記プローブ基板を前記支持体から分離すること、及び前記接触子を前記プローブ基板に取り付けた後に、そのプローブ基板を前記支持体に取り付けることを含むことができる。 The fourth step includes separating the probe substrate from the support before attaching the contact to the probe substrate, and supporting the probe substrate after attaching the contact to the probe substrate. Can include attaching to the body.
前記取り付け位置は、前記プローブ基板が前記設定温度と異なる取り付け温度におかれているときの前記プローブ基板に対する前記接触子の座標位置として決定し、前記接触子は、前記プローブ基板が前記取り付け温度におかれているときに前記プローブ基板に取り付けることができる。前記取り付け温度は常温を含むことができる。   The attachment position is determined as a coordinate position of the contact with respect to the probe substrate when the probe substrate is placed at an attachment temperature different from the set temperature, and the contact is determined by the probe substrate at the attachment temperature. When placed, it can be attached to the probe substrate. The attachment temperature may include room temperature.
前記第7の工程は、前記第6の工程における判定結果が前記基準範囲内であるときに、前記設定温度を、前記プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度に決定することを含むことができる。 In the seventh step, when the determination result in the sixth step is within the reference range, the set temperature is determined to be a temperature when the probe card is used for a test of an object to be inspected. Can be included.
前記第7の工程は、前記第6の工程における判定結果が前記基準範囲内ではないときに、前記プローブカードの温度を前記設定温度と異なる新たな温度に設定し、該新たな温度における前記接触子の針先位置を測定し、該針先位置が基準範囲内にあるか否かを判定し、該判定の結果を基に、プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度を決定することを含むことができる。 The seventh step sets the temperature of the probe card to a new temperature different from the set temperature when the determination result in the sixth step is not within the reference range, and the contact at the new temperature. Measure the needle tip position of the child, determine whether the needle tip position is within the reference range, and based on the result of the determination, determine the temperature when the probe card is used for testing the object to be inspected Can include.
前記熱変形率は、前記カード組立体を加熱又は冷却した前記設定温度における前記プローブ基板の熱変形量を測定し、測定した熱変形量を基に決定してもよい。   The thermal deformation rate may be determined based on the measured thermal deformation amount by measuring the thermal deformation amount of the probe board at the set temperature at which the card assembly is heated or cooled.
本発明においては、接触子をプローブ基板の下面に取り付ける前に、カード組立体を設定温度に加熱又は冷却して、その設定温度におけるプローブ基板の熱変形率を求め、求めた値を基にして、プローブ基板への接触子の取り付け位置を決定する。また、接触子をプローブ基板の下面に取り付けた後、プローブカードを前記設定温度に加熱又は冷却して、プローブカードが設定温度におかれているときの接触子の針先位置を測定する。その後、測定した針先位置が基準範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果を基に、プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度を決定する。   In the present invention, before attaching the contact to the lower surface of the probe board, the card assembly is heated or cooled to a set temperature, the thermal deformation rate of the probe board at the set temperature is obtained, and the calculated value is used as a basis. Then, the attachment position of the contact to the probe substrate is determined. Further, after the contact is attached to the lower surface of the probe substrate, the probe card is heated or cooled to the set temperature, and the needle tip position of the contact when the probe card is at the set temperature is measured. Thereafter, it is determined whether or not the measured needle tip position is within the reference range, and based on the determination result, the temperature at which the probe card is used for testing the object to be inspected is determined.
被検査体の試験時のプローブカードの温度は、測定した針先位置が基準範囲内にあるときの、プローブカードの温度とすることができる。このため、本発明によれば、決定した使用温度にプローブカードを加熱又は冷却した状態で、被検査体の試験をすることができるから、支持体及びプローブ基板の熱膨張率の差に関係なく、熱変形に起因するXY座標位置の変化が抑制される。   The temperature of the probe card during the test of the object to be inspected can be the temperature of the probe card when the measured needle tip position is within the reference range. For this reason, according to the present invention, since the probe card can be tested while the probe card is heated or cooled to the determined use temperature, regardless of the difference in thermal expansion coefficient between the support and the probe substrate. The change in the XY coordinate position due to thermal deformation is suppressed.
接触子をプローブ基板に接触子を取り付ける前に、プローブ基板を支持体から分離し、また接触子をプローブ基板に取り付けた後に、そのプローブ基板を支持体に取り付けると、プローブ基板への接触子の取り付け作業が容易になる。   Before attaching the contact to the probe board, the probe board is separated from the support, and after the contact is attached to the probe board, the probe board is attached to the support. Installation work becomes easy.
プローブ基板が設定温度と異なる取り付け温度におかれているときのプローブ基板に対する接触子の座標位置として取り付け位置を決定し、プローブ基板がその取り付け温度状態におかれているときに、接触子をプローブ基板に取り付けると、プローブ基板が作業しやすい温度のときに、接触子をプローブ基板に取り付けることができ、プローブ基板への接触子の取り付け作業が容易になる。   The mounting position is determined as the coordinate position of the contact with respect to the probe board when the probe board is at a mounting temperature different from the set temperature, and the probe is probed when the probe board is in the mounting temperature state. When the probe is attached to the substrate, the contact can be attached to the probe substrate at a temperature at which the probe substrate is easy to work, and the attachment of the contact to the probe substrate is facilitated.
針先位置が許容範囲内にないとき、プローブ基板の温度を設定温度と異なる新たな温度に設定して、該新たな温度における接触子の針先位置を測定し、プローブカードの使用時の温度を決定すると、最初の判定時で許容範囲に入らない針先を有するプローブカードの使用時の温度を得ることができる。   When the probe tip position is not within the allowable range, set the probe board temperature to a new temperature different from the set temperature, measure the probe tip position at the new temperature, and use the probe card temperature. Is determined, the temperature at the time of use of the probe card having the needle tip that does not fall within the allowable range at the time of the first determination can be obtained.
本発明に係る製造方法に用いる測定装置の一実施例を製造されるプローブカードと共に示す正面図である。It is a front view shown with the probe card by which one Example of the measuring apparatus used for the manufacturing method which concerns on this invention is manufactured. 図1に示すプローブカードにおける支持体へのプローブ基板の支持状態の一実施例を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows one Example of the support state of the probe board | substrate to the support body in the probe card shown in FIG. 本発明に係る製造方法の一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of the manufacturing method which concerns on this invention.
[製造するプローブカード及びその測定装置の実施例]   [Examples of probe card to be manufactured and measuring apparatus thereof]
図1を参照するに、電気的接続装置すなわちプローブカード10は、円板状の半導体ウエーハに形成された複数の集積回路を被検査体とし、それらの集積回路を一回で又は複数回に分けて同時に検査すなわち試験するテスターに用いられる。各集積回路は、パッド電極のような複数の電極を上面に有する。   Referring to FIG. 1, an electrical connection device, that is, a probe card 10 uses a plurality of integrated circuits formed on a disk-shaped semiconductor wafer as an object to be inspected, and divides these integrated circuits into one or more times. At the same time for testing or testing testers. Each integrated circuit has a plurality of electrodes such as pad electrodes on the top surface.
プローブカード10は、その熱膨張率や針先位置等を決定するために、後に説明するプローブ基板40の熱変形量や、後に説明する接触子42の針先の座標位置等を測定装置12により測定される。   In order to determine the coefficient of thermal expansion and the position of the tip of the probe card 10, the measuring device 12 determines the amount of thermal deformation of the probe substrate 40, which will be described later, and the coordinate position of the needle tip of the contactor 42 which will be described later. Measured.
測定装置12は、測定基板14と、測定基板14を受ける測定ステージ16と、プローブカード10及び測定ステージ12を制御する信号処理装置18と、信号処理装置18により制御されて、測定ステージ16を駆動させると共に、信号処理装置18及び測定ステージ16の間の信号の受け渡しを制御するドライバー20と、信号処理装置18に制御されて、プローブカード10を制御すると共に、信号処理装置18及びプローブカード10の間の信号の受け渡しをするテスターヘッド22とを含む。   The measurement device 12 is controlled by the measurement substrate 14, the measurement stage 16 that receives the measurement substrate 14, the signal processing device 18 that controls the probe card 10 and the measurement stage 12, and the signal processing device 18 to drive the measurement stage 16. The signal processing device 18 and the measurement stage 16 are controlled by the driver 20 and the signal processing device 18 to control the probe card 10 and the signal processing device 18 and the probe card 10. And a tester head 22 for passing signals between them.
測定基板14は、上記した被検査体と同様に、未切断の複数の集積回路を有する円板状の半導体ウエーハであり、パッド電極のような複数の電極14aを上面に有する。   The measurement substrate 14 is a disk-shaped semiconductor wafer having a plurality of uncut integrated circuits, and has a plurality of electrodes 14a such as pad electrodes on the upper surface, similarly to the above-mentioned object to be inspected.
測定ステージ16は、測定基板14を水平に受けて、解除可能に吸着するチャックトップ24と、チャックトップ24を三次元的に移動させるステージ機構26と、チャックトップ24を加熱又は冷却する1以上の温度調整部材28と、チャックトップ24の温度を検出する1以上の温度センサ30と、プローブカード10に備えられた基準マーク及び針先(いずれも、後に説明する)を撮影するビデオカメラ32とを備える。   The measurement stage 16 receives the measurement substrate 14 horizontally and chucks the releasable chuck top 24, a stage mechanism 26 that moves the chuck top 24 three-dimensionally, and one or more ones that heat or cool the chuck top 24. The temperature adjustment member 28, one or more temperature sensors 30 for detecting the temperature of the chuck top 24, and a video camera 32 for photographing a reference mark and a needle tip (both will be described later) provided on the probe card 10. Prepare.
チャックトップ24は、測定基板14を解除可能に真空的に吸着する機能を備えた既知のものである。ステージ機構26も、チャックトップ24をこれに受けた測定基板14と平行な面内で左右及び上下の三次元の方向に移動されると共に、上下方向へ延びるθ軸線の周りに角度的に回転させる既知のものである。   The chuck top 24 is a known one having a function of vacuum-sucking the measurement substrate 14 in a releasable manner. The stage mechanism 26 is also moved in the three-dimensional directions left and right and up and down in a plane parallel to the measurement substrate 14 received by the chuck top 24 and is rotated angularly around the θ axis extending in the up and down direction. It is a known one.
温度調整部材28、温度センサ30及びビデオカメラ32は、いずれも、ドライバー20を介して信号処理装置18に電気的に接続されている。温度調整部材28は、図示の例では、信号処理装置18から加熱電力(加熱電流)を供給されて発熱する発熱体である。加熱電力は、信号処理装置18に備えられた図示しない電力源からドライバー20に供給される。   The temperature adjustment member 28, the temperature sensor 30, and the video camera 32 are all electrically connected to the signal processing device 18 through the driver 20. In the illustrated example, the temperature adjusting member 28 is a heating element that generates heat when supplied with heating power (heating current) from the signal processing device 18. The heating power is supplied to the driver 20 from a power source (not shown) provided in the signal processing device 18.
温度センサ30は、信号処理装置18により制御されて、チャックトップ24の温度に対応する温度信号を出力する。ビデオカメラ32は、CCDカメラのようなエリアセンサであり、また信号処理装置18により制御されて、基準マーク、針先等の目的物を撮影し、それにより得られた画像信号を出力する。   The temperature sensor 30 is controlled by the signal processing device 18 and outputs a temperature signal corresponding to the temperature of the chuck top 24. The video camera 32 is an area sensor such as a CCD camera, and is controlled by the signal processing device 18 to photograph a target object such as a reference mark or a needle tip and output an image signal obtained thereby.
ドライバー20は、信号処理装置18により制御されて、チャックトップ24を三次元的に移動させると共に、θ軸線の周りに角度的に回転させるように、ステージ機構26を駆動させる。チャックトップ24の三次元的な移動量及びθ軸線の周りの回転量は、ステージ機構に備えられた複数のセンサ(図示せず)により検出されて、それらのセンサからドライバー20を介して信号処理装置18に供給される。   The driver 20 is controlled by the signal processing device 18 to drive the stage mechanism 26 so as to move the chuck top 24 three-dimensionally and to rotate it angularly around the θ axis. The three-dimensional movement amount of the chuck top 24 and the rotation amount around the θ axis are detected by a plurality of sensors (not shown) provided in the stage mechanism, and signal processing is performed from these sensors via the driver 20. Supplied to device 18.
ドライバー20は、また、信号処理装置18により指示された加熱電力を温度調整部材28に供給すると共に、温度センサ30からの温度信号やビデオカメラ32からの画像信号等を信号処理装置18に出力する。ドライバー20のそれらの機能も信号処理装置18により制御される。   The driver 20 also supplies heating power instructed by the signal processing device 18 to the temperature adjustment member 28 and outputs a temperature signal from the temperature sensor 30, an image signal from the video camera 32, and the like to the signal processing device 18. . Those functions of the driver 20 are also controlled by the signal processing device 18.
図1及び図2を参照するに、プローブカード10は、平坦な下面を有する補強部材34と、補強部材34の下面に保持された円形平板状の配線基板36と、配線基板36の下面に配置された平板状の電気接続器38と、電気接続器38の下面に配置されたプローブ基板40と、プローブ基板40の下面に片持ち梁状に支持された複数の接触子42とを含む。   Referring to FIGS. 1 and 2, the probe card 10 is arranged on a reinforcing member 34 having a flat lower surface, a circular flat circuit board 36 held on the lower surface of the reinforcing member 34, and a lower surface of the wiring board 36. And a plurality of contacts 42 supported in a cantilevered manner on the lower surface of the probe substrate 40.
図示の例では、各接触子42は、クランク状の形状を有し、かつ先端をビデオカメラ32で撮影可能の針先とする板状のプローブを用いている。そのような接触子42は、例えば、特開2005-201844号公報等に記載されている公知のものである。   In the illustrated example, each contactor 42 uses a plate-like probe having a crank shape and having a tip that can be photographed by the video camera 32 at the tip. Such a contact 42 is a known one described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-201844.
しかし、各接触子42は、タングステン線のような金属細線から製作されたプローブ、フォトリソグラフィー技術と堆積技術とを用いて製作された板状のプローブ、ポリイミドのような電気絶縁シートの一方の面に複数の配線を形成し、それら配線の一部を接触子として用いるプローブ等、従来から知られたものであってもよい。   However, each contact 42 is a probe made from a fine metal wire such as a tungsten wire, a plate-like probe made using a photolithography technique and a deposition technique, or one surface of an electrical insulating sheet such as polyimide. A conventionally known probe or the like may be used, such as a probe in which a plurality of wirings are formed in the wiring and a part of the wirings is used as a contact.
補強部材34は、ステンレス板のような金属材料で円形平板状に製作されている。例えば特開2008−145238号公報に記載されているように、補強部材34は、内方環状部と、外方環状部と、両環状部を連結する複数の連結部と、外方環状部から半径方向外方へ延びる複数の延長部と、内方環状部の内側に一体的に続く中央枠部とを有し、それらの部分の間が上下の両方向に開放する空間として作用する形状とする、平板状の正面形状を有することができる。   The reinforcing member 34 is made of a metal material such as a stainless steel plate into a circular flat plate shape. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-145238, the reinforcing member 34 includes an inner annular portion, an outer annular portion, a plurality of connecting portions that connect both annular portions, and an outer annular portion. It has a plurality of extensions that extend radially outward and a central frame that continues integrally inside the inner annular portion, and has a shape that acts as a space that opens in both the upper and lower directions between these portions. It can have a flat front shape.
また、例えば、特開2008−145238号公報に記載されているように、補強部材34の上側に補強部材34の熱変形を抑制する環状の熱変形抑制部材を配置し、その熱変形抑制部材の上にカバーを配置してもよい。   Further, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-145238, an annular thermal deformation suppressing member that suppresses thermal deformation of the reinforcing member 34 is disposed on the upper side of the reinforcing member 34, and the thermal deformation suppressing member A cover may be placed on top.
配線基板36は、図示の例では、ガラス入りエポキシ樹脂のような電気絶縁樹脂により円板状に製作されており、また接触子42に対する測定信号の受け渡しに用いる複数の導電路すなわち内部配線44(図2参照)と、加熱電力(加熱電流)の供給に用いる複数の給電路46(図2参照)とを有している。   In the illustrated example, the wiring board 36 is manufactured in a disk shape from an electrically insulating resin such as glass-filled epoxy resin, and a plurality of conductive paths, that is, internal wiring 44 ( 2) and a plurality of power supply paths 46 (see FIG. 2) used for supplying heating power (heating current).
測定信号は、試験のために集積回路に供給する供給信号、供給信号に対する集積回路からの応答信号、後に説明する温度センサ66からの温度信号等の電気信号である。上記の加熱電力は、温度調整部材62としての発熱体に供給する電力であり、また温度調整部材28に供給する電力と同様に、信号処理装置18に備えられた図示しない電力源から供給される。   The measurement signal is an electric signal such as a supply signal supplied to the integrated circuit for testing, a response signal from the integrated circuit to the supply signal, and a temperature signal from a temperature sensor 66 described later. The heating power is power supplied to the heating element as the temperature adjustment member 62, and is supplied from a power source (not shown) provided in the signal processing device 18 in the same manner as the power supplied to the temperature adjustment member 28. .
プローブカード10と信号処理装置18との間における、測定信号、加熱電力、温度信号等の測定信号の受け渡しは、テスターヘッド22を介して行われる。   Measurement signals such as measurement signals, heating power, and temperature signals are exchanged between the probe card 10 and the signal processing device 18 via the tester head 22.
テスターヘッド22は、集積回路用のテスターに備えられている既知の機能に加え、温度調整部材62に供給する加熱電力のON/OFFを制御する機能、加熱電力量を制御する機能、温度センサ66の出力信号を信号処理装置18に伝達する機能等、付加的な機能を備えている。しかし、付加的な機能は、他の回路で行うようにしてもよい。   The tester head 22 has a function of controlling ON / OFF of heating power supplied to the temperature adjusting member 62, a function of controlling the amount of heating power, a temperature sensor 66, in addition to the known functions provided in the tester for integrated circuits. Additional functions such as the function of transmitting the output signal to the signal processing device 18. However, additional functions may be performed by other circuits.
配線基板36の内部配線44及び給電路46のそれぞれは、例えば配線基板36の上面の環状周縁部に設けられたコネクタの端子やテスターランド等、接続端子(図示せず)を介して、テスター(図示せず)の電気回路又は電力源に接続される。   Each of the internal wiring 44 and the power supply path 46 of the wiring substrate 36 is connected to a tester (not shown) via a connection terminal (not shown) such as a connector terminal or a tester land provided on the annular peripheral portion of the upper surface of the wiring substrate 36. Connected to an electrical circuit or power source (not shown).
補強部材34と配線基板36とは、補強部材34の下面と配線基板36の上面とが互いに当接された状態に、複数のねじ部材(図示せず)により同軸的に結合されている。   The reinforcing member 34 and the wiring board 36 are coaxially coupled by a plurality of screw members (not shown) in a state where the lower surface of the reinforcing member 34 and the upper surface of the wiring board 36 are in contact with each other.
電気接続器38は、例えば特開2008−145238号公報に記載されている公知のものである。電気接続器38は、板状をした電気絶縁性のピンホルダ46と、ピンホルダ46を上下方向に貫通して伸びるポゴピンのような多数の接続ピン48及び複数の接続ピン50とを備える。   The electrical connector 38 is a known one described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-145238. The electrical connector 38 includes a plate-like electrically insulating pin holder 46, a plurality of connection pins 48 such as pogo pins extending through the pin holder 46 in the vertical direction, and a plurality of connection pins 50.
電気接続器38は、また、配線基板36の内部配線44及び給電路46を、それぞれ、接続ピン48及び50によりプローブ基板40の後に説明する導電路52及び給電路54(いずれも、図2参照)に電気的に接続している。   The electrical connector 38 also connects the internal wiring 44 and the power supply path 46 of the wiring board 36 to the conductive path 52 and the power supply path 54 described after the probe board 40 by connection pins 48 and 50 (both see FIG. 2). ) Is electrically connected.
電気接続器38は、ピンホルダ46の上面が配線基板36の下面に当接された状態に、複数のねじ部材及び適宜な部材(いずれも、図示せず)により、ピンホルダ46において配線基板36の下面に結合されている。   The electrical connector 38 includes a plurality of screw members and appropriate members (both not shown) in a state where the upper surface of the pin holder 46 is in contact with the lower surface of the wiring substrate 36, and the lower surface of the wiring substrate 36 in the pin holder 46. Is bound to.
図2に示す例では、接続ピン48及び50のそれぞれは、その上端及び下端をスプリングにより離間させたポゴピンを用いている。接続ピン48及び50のそれぞれは、また、上端を配線基板36の内部配線44又は給電路46の下端部に続く端子部(図示せず)に押圧されていると共に、下端をプローブ基板40の導電路52又は給電路54の上端部に続く端子部(図示せず)に押圧されている。   In the example shown in FIG. 2, each of the connection pins 48 and 50 uses a pogo pin whose upper end and lower end are separated by a spring. Each of the connection pins 48 and 50 has its upper end pressed against a terminal portion (not shown) following the internal wiring 44 of the wiring substrate 36 or the lower end portion of the power supply path 46, and has its lower end electrically conductive to the probe substrate 40. It is pressed by a terminal portion (not shown) following the upper end portion of the path 52 or the feeding path 54.
プローブ基板40は、図示の例では、ポリイミド樹脂のような電気絶縁性の樹脂を後に説明する内部配線60と共に多層にかつ一体的に積層した多層の配線シートすなわちシート状基板56と、電気絶縁性の材料を後に説明する温度調節部材62と共に多層にかつ一体的に積層した多層の板状基板58とを、シート状基板56が板状基板58の下面に位置するように、一体的に積層した併用基板であり、またシート状基板56の下面に接触子42を片持ち状に取り付けている。   In the illustrated example, the probe substrate 40 includes a multilayer wiring sheet, that is, a sheet-like substrate 56 in which an electrically insulating resin such as a polyimide resin is integrally laminated together with an internal wiring 60 described later, and an electrical insulating property. A multilayer plate-like substrate 58 in which the above-described materials are laminated in a multilayer and integrally with a temperature control member 62 to be described later is integrally laminated so that the sheet-like substrate 56 is located on the lower surface of the plate-like substrate 58. The contactor 42 is attached to the lower surface of the sheet-like substrate 56 in a cantilever manner.
シート状基板56は、前記した複数の内部配線60(図2参照)を内部に多層に有すると共に、内部配線60に電気的に接続された複数のプローブランド(図示せず)を下面に有する公知の形状及び構造を有する多層基板とされており、また板状基板58と一体的に形成されている。 The sheet-like substrate 56 has a plurality of internal wirings 60 (see FIG. 2) described above in multiple layers, and a plurality of probe lands (not shown) electrically connected to the internal wirings 60 on the lower surface. The multi-layer substrate has the shape and structure described above, and is formed integrally with the plate-like substrate 58.
各接触子42は、その先端(すなわち、針先)を下方に突出させた状態に、半田のような導電性接合材による接合、レーザによる溶接等の手法により、前記プローブランドに片持ち梁状に装着されている。 Each contact 42 has a cantilever-like shape on the probe land by a technique such as bonding with a conductive bonding material such as solder, welding with a laser, or the like with its tip (that is, the needle tip) protruding downward. It is attached to.
図2に示すように、板状基板58は、前記した多数の導電路52と、前記した複数の給電路54とを備えると共に、電力により発熱又は吸熱する1以上の前記した温度調整部材62を内部に備える板状の多層基板とされている。図示の例では、板状基板58は、これが高温に加熱されることから、セラミックを主材料とする多層のセラミック基板とされている。   As shown in FIG. 2, the plate-like substrate 58 includes the above-described multiple conductive paths 52 and the above-described plurality of power supply paths 54, and includes one or more temperature adjusting members 62 that generate or absorb heat by electric power. It is a plate-like multilayer substrate provided inside. In the illustrated example, the plate-like substrate 58 is heated to a high temperature, so that it is a multilayer ceramic substrate mainly made of ceramic.
温度調整部材62は、プローブカード10においては、加熱電力により発熱するヒータのような発熱体であり、また板状基板58に1以上の層状に形成されている。   In the probe card 10, the temperature adjustment member 62 is a heating element such as a heater that generates heat by heating power, and is formed in one or more layers on the plate-like substrate 58.
板状基板58の各導電路52は、シート状基板56の内部配線60に電気的に接続されていると共に、接続ピン48を介して、配線基板36の内部配線44に電気的に接続されており、またそれら内部配線44及び60と共に、接触子42に対する測定信号の受け渡しに利用される。   Each conductive path 52 of the plate-like substrate 58 is electrically connected to the internal wiring 60 of the sheet-like substrate 56 and is also electrically connected to the internal wiring 44 of the wiring substrate 36 via the connection pins 48. In addition, together with the internal wirings 44 and 60, it is used for passing measurement signals to the contact 42.
これに対し、板状基板58の各給電路54は、接続ピン50を介して、配線基板36の内部配線46に電気的に接続されており、またそれら接続ピン50及び内部配線46と共に、温度調整部材62としての発熱体への加熱電力の供給に用いられる。加熱電力は、信号処理装置18に備えられた前記した電力源から、テスターヘッド22を介して供給される。   On the other hand, each power supply path 54 of the plate-like substrate 58 is electrically connected to the internal wiring 46 of the wiring board 36 through the connection pins 50, and together with the connection pins 50 and the internal wiring 46, the temperature is increased. It is used for supplying heating power to the heating element as the adjusting member 62. Heating power is supplied from the power source provided in the signal processing device 18 via the tester head 22.
プローブ基板40は、また、複数の基準マーク64(図1参照)をシート状基板56の下面の左右方向及び前後方向に間隔をおいた複数箇所のそれぞれに有すると共に、板状基板58の温度を検出する1以上の温度センサ66(図1参照)を板状基板58に有する。   The probe substrate 40 also has a plurality of reference marks 64 (see FIG. 1) at a plurality of positions spaced in the left-right direction and the front-rear direction of the lower surface of the sheet-like substrate 56, and the temperature of the plate-like substrate 58. One or more temperature sensors 66 (see FIG. 1) to be detected are provided on the plate-like substrate 58.
各基準マーク64は、周囲と識別可能にビデオカメラ32により撮影するように、明度が周囲の明度と異なる丸印状、十字状等の形状を有する。後に説明するように、特定の1つの基準マーク64の位置から複数の方向にわたる熱変形量を測定するためには、3以上の基準マーク64を備えることが好ましい。   Each fiducial mark 64 has a round shape, a cross shape, or the like whose brightness is different from the surrounding brightness so that the video camera 32 can photograph the reference mark 64 so that it can be distinguished from the surrounding. As will be described later, in order to measure the amount of thermal deformation across a plurality of directions from the position of one specific reference mark 64, it is preferable to provide three or more reference marks 64.
各温度センサ66は、板状基板58に備えられた図示しない内部配線、電気接続器38に備えられた図示しない他の接続ピン、配線基板に備えられた図示しない内部配線、テスターヘッド22等を介して、信号処理装置18に接続されており、また検出した温度に対応する温度信号を信号処理装置18に供給する。   Each temperature sensor 66 includes an internal wiring (not shown) provided on the plate substrate 58, other connection pins (not shown) provided on the electrical connector 38, an internal wiring (not shown) provided on the wiring board, the tester head 22, and the like. And a temperature signal corresponding to the detected temperature is supplied to the signal processing device 18.
信号処理装置18は、また、温度センサ30及び66からの温度信号を基に、チャックトップ24(ひいては、試験基板14)の温度、及び板状基板58(ひいては、プローブ基板40)の温度が、被検査体の試験時の加熱温度(又は、冷却温度)に対応した設定温度(被検査体の試験温度)となるような加熱電力を温度調整部材28及び62に供給するように、ドライバー20及びテスターヘッド22を制御する。   The signal processing device 18 also determines the temperature of the chuck top 24 (and hence the test substrate 14) and the temperature of the plate-like substrate 58 (and thus the probe substrate 40) based on the temperature signals from the temperature sensors 30 and 66, respectively. The driver 20 and the temperature control members 28 and 62 are supplied with a heating power so as to have a set temperature (test temperature of the test object) corresponding to the heating temperature (or cooling temperature) at the time of testing the test object. The tester head 22 is controlled.
上記のようなプローブ基板40は、図2に示すように、板状基板58の上面が電気接続器38の下面に向けて押された状態に、複数箇所のそれぞれにおいてスペーサ68及びねじ部材70により、補強部材34に支持されている。このため、図示の例においては、補強部材34はプローブ基板40を支持する支持体として作用する。   As shown in FIG. 2, the probe substrate 40 as described above is formed by the spacer 68 and the screw member 70 at each of a plurality of positions in a state where the upper surface of the plate-like substrate 58 is pushed toward the lower surface of the electrical connector 38. The reinforcing member 34 is supported. For this reason, in the illustrated example, the reinforcing member 34 functions as a support for supporting the probe substrate 40.
上記のようにプローブ基板40を補強部材34に支持させるために、図示の例では、複数の固定部72をプローブ基板40の上面、特に板状基板58の上面に形成している。各固定部72は、筒状のスペーサ68の下端が当接する頂面と、ボルト状のねじ部材70の下端部が螺合された、上方に開放する雌ねじ穴72aとを有する。   In order to support the probe substrate 40 on the reinforcing member 34 as described above, in the illustrated example, a plurality of fixing portions 72 are formed on the upper surface of the probe substrate 40, particularly on the upper surface of the plate substrate 58. Each fixing portion 72 has a top surface with which the lower end of the cylindrical spacer 68 abuts, and a female screw hole 72a opened upward, into which the lower end portion of the bolt-shaped screw member 70 is screwed.
各スペーサ68は、補強部材34の上面に当接された頭部68aと、補強部材34の雌ねじ穴34aに螺合された雄ねじ部68bとを上部に有しており、また配線基板36及びピンホルダ46を上方から下方に貫通して、下端を固定部72の頂面に当接されている。   Each spacer 68 has a head portion 68a in contact with the upper surface of the reinforcing member 34 and a male screw portion 68b screwed into the female screw hole 34a of the reinforcing member 34, and the wiring board 36 and the pin holder. 46 is passed through from the upper side to the lower side, and the lower end is in contact with the top surface of the fixing portion 72.
各ねじ部材70は、スペーサ68の貫通穴68cに上方から下方に通されて、頭部70aをスペーサ68の頭部68aの頂面に当接させていると共に、雄ねじ部70bの下端部を固定部72の雌ねじ穴72aに螺合されている。各スペーサ68は、これの頭部68a及び下端がそれぞれ補強部材34の上面及び固定部72の頂面に押圧された状態に、雌ねじ穴34aに螺合されている。 Each screw member 70 is passed through the through hole 68c of the spacer 68 from the top to the bottom so that the head portion 70a abuts against the top surface of the head portion 68a of the spacer 68 and the lower end portion of the male screw portion 70b is fixed. It is screwed into the female screw hole 72a of the portion 72. Each spacer 68 is in a state of this head 68a and the lower end is pressed against the top surface and the top surface of the fixed portion 72 of each reinforcing member 34 is screwed to a female screw hole 34a.
上記の結果、プローブ基板40は、スペーサ68及びねじ部材70により、補強部材34に支持されている。スペーサ68、ねじ部材70及び固定部72は、取り付け具として作用する。   As a result, the probe substrate 40 is supported on the reinforcing member 34 by the spacer 68 and the screw member 70. The spacer 68, the screw member 70, and the fixing portion 72 function as an attachment tool.
上記のプローブカード10において、補強部材34と、プローブ基板40、特に板状基板58とは、ほぼ同じ熱膨張率を有する材料、好ましくは補強部材34の熱膨張率がプローブ基板40の熱膨張率に対し、0.75から1.12倍の範囲内、より好ましくは0.9から1.12倍の範囲内となる材料で製作されている。   In the probe card 10 described above, the reinforcing member 34 and the probe substrate 40, particularly the plate-like substrate 58, are made of materials having substantially the same thermal expansion coefficient, preferably the thermal expansion coefficient of the reinforcing member 34 is the thermal expansion coefficient of the probe substrate 40. On the other hand, it is made of a material in the range of 0.75 to 1.12 times, more preferably in the range of 0.9 to 1.12 times.
上記のような材料として、補強部材34は10.4ppm/°Cの熱膨張率を有するステンレス鋼(SUS410)、板状基板58は10.0ppm/°Cの熱膨張率を有するフォルステライト(ファインセラミック)を挙げることができる。   As the above materials, the reinforcing member 34 is stainless steel (SUS410) having a thermal expansion coefficient of 10.4 ppm / ° C, and the plate-like substrate 58 is forsterite (fine fine material having a thermal expansion coefficient of 10.0 ppm / ° C). Ceramic).
他の材料として、補強部材34は5から6ppm/°Cの熱膨張率を有する商品名ニレジスト(タイプ5)のようなオーステナイト材、板状基板58は5.5ppm/°Cの熱膨張率を有するガラスアルミナを挙げることができる。   As another material, the reinforcing member 34 is an austenitic material such as Niresto (type 5) having a thermal expansion coefficient of 5 to 6 ppm / ° C, and the plate-like substrate 58 has a thermal expansion coefficient of 5.5 ppm / ° C. Examples thereof include glass alumina.
さらに、他の材料として、補強部材34は2.5から3.5、好ましくは3から3.5ppm/°Cの熱膨張率を有する商品名ノビナイトのような低熱膨張材、板状基板58は3.4ppm/°Cの熱膨張率を有するシリコンを挙げることができる。   Further, as another material, the reinforcing member 34 is a low thermal expansion material such as novinite having a thermal expansion coefficient of 2.5 to 3.5, preferably 3 to 3.5 ppm / ° C. Mention may be made of silicon having a coefficient of thermal expansion of 3.4 ppm / ° C.
しかし、プローブ基板40、特に板状基板58の熱膨張率は、内部配線52,54の量や形状等に応じて、プローブ基板の主たる素材の熱膨張率と異なる。   However, the thermal expansion coefficient of the probe substrate 40, particularly the plate-shaped substrate 58, differs from the thermal expansion coefficient of the main material of the probe substrate depending on the amount and shape of the internal wirings 52 and 54.
[製造方法の実施例]   [Example of manufacturing method]
以下図1から図3を参照して、プローブカードの製造方法の一実施例について説明する。   Hereinafter, an embodiment of a probe card manufacturing method will be described with reference to FIGS.
先ず、プローブカード10の製造に必要な上記した各種の部品が準備される(ステップ100)。接触子42は、これをプローブ基板40に取り付けるまでに準備される。しかし、接触子42は、ステップ100において準備してもよい。   First, the above-described various parts necessary for manufacturing the probe card 10 are prepared (step 100). The contact 42 is prepared before it is attached to the probe board 40. However, the contact 42 may be prepared in step 100.
ステップ100で準備される補強板34、配線基板36、電気接続器38及びプローブ基板40は、いずれも、接触子42がプローブ基板40に取り付けられていないことを除いて、上記した形状、構造及び機能を有する。   The reinforcing plate 34, the wiring board 36, the electrical connector 38, and the probe board 40 prepared in step 100 are all the same in shape, structure, and structure as described above, except that the contact 42 is not attached to the probe board 40. It has a function.
次いで、配線基板36と電気接続器38とが結合され、接触子42が取り付けられていないプローブ基板40が支持体としての補強板34に取り付けられる(ステップ101)。これにより、接触子40を備えないカード組立体が組み立てられる。 Next, the wiring board 36 and the electrical connector 38 are coupled, and the probe board 40 to which the contact 42 is not attached is attached to the reinforcing plate 34 as a support (step 101). Thereby, the card assembly which is not provided with the contact 40 is assembled.
次いで、加熱電力が信号処理装置18から温度調整部材28及び62に供給されて、チャックトップ24(測定基板14)及びプローブカード10(前記したカード基板)が前記した設定温度に加熱され、その温度状態におけるプローブ基板30の熱膨張率が決定される(ステップ102)。   Next, the heating power is supplied from the signal processing device 18 to the temperature adjusting members 28 and 62, and the chuck top 24 (measurement board 14) and the probe card 10 (the card board described above) are heated to the set temperature described above. The coefficient of thermal expansion of the probe substrate 30 in the state is determined (step 102).
プローブ基板30の熱膨張率は、次のように算出することができる。
(1)適宜な1つの基準マーク64をビデオカメラ32で撮影して、その基準マークのXY座標値を信号処理装置18において求める。
(2)チャックトップ24をステージ機構26によりビデオカメラ32が他の基準マーク64を撮影する箇所まで移動させて、他の基準マークのXY座標値を信号処理装置18において求める。
(3)そのときのチャックトップ24の移動量(加熱前と加熱後の熱変形量)を信号処理装置18により求める。
(4)求めた移動量と加熱前(常温時)の両基準マーク64との距離とから、信号処理装置18により熱膨張率を算出する。
The coefficient of thermal expansion of the probe substrate 30 can be calculated as follows.
(1) An appropriate one reference mark 64 is photographed by the video camera 32, and the XY coordinate value of the reference mark is obtained by the signal processing device 18.
(2) The chuck top 24 is moved to a position where the video camera 32 captures another reference mark 64 by the stage mechanism 26, and the XY coordinate value of the other reference mark is obtained by the signal processing device 18.
(3) The movement amount (the amount of thermal deformation before and after heating) of the chuck top 24 at that time is obtained by the signal processing device 18.
(4) The coefficient of thermal expansion is calculated by the signal processing device 18 from the obtained amount of movement and the distance between both reference marks 64 before heating (at room temperature).
上記(2)及び(3)において、複数の他の基準マークを用いて、ビデオカメラ32が最初の基準マークから他の基準マーク64を撮影する箇所までチャックトップ24を移動させて、他の基準マークのXY座標値を求め、そのときのチャックトップ24の移動量を求めることを、他の基準マーク毎に行うことにより、最初の基準マークから複数の方向における熱膨張率を算出してもよい。 In the above (2) and (3), by using a plurality of other reference marks, the chuck top 24 is moved from the first reference mark to a position where the other reference mark 64 is photographed by moving the chuck top 24 to another reference mark. The coefficient of thermal expansion in a plurality of directions may be calculated from the first reference mark by obtaining the XY coordinate value of the mark and obtaining the amount of movement of the chuck top 24 at that time for each other reference mark. .
ステップ102においては、加熱電力を温度調整部材28に供給せず、すなわちチャックトップ24を加熱しなくてもよい。また、基準マーク64を用いる代わりに、適宜な複数の前記プローブランド、好ましくは端部に位置する複数の前記プローブランドを用いてもよい。 In step 102, the heating power is not supplied to the temperature adjustment member 28, that is, the chuck top 24 may not be heated. Further, instead of using the reference mark 64, a plurality of appropriate probe lands , preferably a plurality of the probe lands positioned at the end may be used.
また、上記ステップ102においては、測定ステージ16の代わりに、精密な光学顕微鏡を備えた公知の測定装置を用い、この測定装置において、プローブ基板40を加熱した状態で、光学顕微鏡で適宜な1つの基準マークの位置を確認し得る位置から他の基準マークの位置を確認し得る位置まで、プローブ基板40と光学顕微鏡とを相対的に移動させて、両者の相対的移動量を求め、求めた移動量と加熱前の両基準マーク64との距離とから熱膨張率を算出してもよい。   In step 102, a known measuring device having a precise optical microscope is used in place of the measuring stage 16, and in this measuring device, the probe substrate 40 is heated and one appropriate optical microscope is used. The relative movement of the probe substrate 40 and the optical microscope is obtained from the position where the position of the reference mark can be confirmed to the position where the position of the other reference mark can be confirmed, the relative movement amount of both is obtained, and the obtained movement The coefficient of thermal expansion may be calculated from the amount and the distance between both reference marks 64 before heating.
次いで、得られた熱膨張率、設定温度(被検査体の試験温度)、被検査体の電極のXY座標位置、各接触子42の寸法等の確定値を基に、プローブ基板40への接触子42の取り付け時(常温状態時)におけるプローブ基板40への各接触子42のXY座標位置が信号処理装置18により取り付け位置として決定される。   Next, based on the obtained thermal expansion coefficient, set temperature (test temperature of the object to be inspected), XY coordinate position of the electrode of the object to be inspected, dimensions of each contactor 42, etc., contact with the probe substrate 40 The XY coordinate position of each contact 42 to the probe substrate 40 when the child 42 is attached (at the normal temperature state) is determined by the signal processing device 18 as the attachment position.
前記取り付け位置は、プローブ基板40及び被検査体が使用温度(すなわち、試験温度)に加熱された状態において、各接触子42の針先が被検査体の電極に接触するような結果が得られるXY座標位置であって、プローブ基板40への接触子42の取り付け時におけるプローブ基板40への接触子42のXY座標位置である。   As for the attachment position, a result is obtained in which the probe tip of each contactor 42 is in contact with the electrode of the object to be inspected when the probe substrate 40 and the object to be inspected are heated to the use temperature (that is, the test temperature). The XY coordinate position is the XY coordinate position of the contact 42 on the probe board 40 when the contact 42 is attached to the probe board 40.
被検査体の電極のXY座標位置及び被検査体の試験温度は、この実施例におけるプローブカードの製作時のプローブ基板の加熱温度であり、また設定温度として説明されている。   The XY coordinate position of the electrode of the object to be inspected and the test temperature of the object to be inspected are the heating temperature of the probe substrate at the time of manufacturing the probe card in this embodiment, and are described as the set temperature.
上記の試験温度は、プローブカード10の使用者の側において予め決定される。各接触子42の寸法、特にプローブ基板40への各接触子の取り付け箇所から針先までの寸法は、既知の値である。被検査体の熱膨張率も、既知であるが、プローブ基板40と同様に測定してもよい。   The test temperature is determined in advance on the user side of the probe card 10. The dimension of each contact 42, in particular, the dimension from the attachment position of each contact to the probe substrate 40 to the needle tip is a known value. The coefficient of thermal expansion of the object to be inspected is also known, but may be measured in the same manner as the probe substrate 40.
このため、前記取り付け位置は、例えば、上記のような各種の確定値を基に、プローブ基板40及び測定基板14が設定温度に加熱された状態における各接触子42の針先及びプローブ基板40への取り付け箇所の理想的なXY座標値を求め、求めた理想的なXY座標値、得られた熱膨張率、設定温度等から求めることができる。   For this reason, for example, the attachment position is based on the various fixed values as described above, to the probe tip of each contactor 42 and the probe substrate 40 when the probe substrate 40 and the measurement substrate 14 are heated to the set temperature. It is possible to obtain an ideal XY coordinate value of the attachment location of the, and obtain from the obtained ideal XY coordinate value, the obtained coefficient of thermal expansion, the set temperature, and the like.
次いで、接触子42を備えていないプローブ基板40がその支持体である補強部材34から取り外され、取り外されたプローブ基板40に複数の接触子42が取り付けられる(ステップ104)。   Next, the probe substrate 40 that does not include the contacts 42 is removed from the reinforcing member 34 that is the support, and the plurality of contacts 42 are attached to the removed probe substrate 40 (step 104).
プローブ基板40への接触子42の取り付け時、補強部材34、配線基板36、電気接続器38等がプローブ基板40への接触子42の取り付け作業の妨げにならないし、プローブ基板40が作業しやすい温度、例えば常温のときに、接触子42をプローブ基板40に取り付けることができるから、プローブ基板40への接触子42の取り付け作業が容易になる。   When the contact 42 is attached to the probe board 40, the reinforcing member 34, the wiring board 36, the electrical connector 38, etc. do not hinder the work of attaching the contact 42 to the probe board 40, and the probe board 40 is easy to work. Since the contact 42 can be attached to the probe substrate 40 at a temperature, for example, room temperature, the attaching operation of the contact 42 to the probe substrate 40 is facilitated.
次いで、接触子42を備えるプローブ基板40が補強部材34に取り付けられて、プローブカード10が組み立てられる(ステップ105)。   Next, the probe board 40 including the contacts 42 is attached to the reinforcing member 34, and the probe card 10 is assembled (step 105).
次いで、加熱電力が信号処理装置18から温度調整部材28及び62に供給されて、チャックトップ24(測定基板14)及びプローブカード10(プローブ基板40)が前記した設定温度に再度加熱され、その温度状態における各接触子42の針先のXY座標位置が測定されて、そのXY座標位置が信号処理装置18において針先位置と決定される(ステップ106)。 Next, the heating power is supplied from the signal processing device 18 to the temperature adjusting members 28 and 62, and the chuck top 24 (measurement substrate 14) and the probe card 10 (probe substrate 40) are heated again to the set temperature described above, and the temperature The XY coordinate position of the needle tip of each contactor 42 in the state is measured, and the XY coordinate position is determined as the needle tip position in the signal processing device 18 (step 106).
各接触子42の針先のXY座標位置は、各接触子42の針先を、ビデオカメラ32で撮影しつつ、その出力信号を用いてXY座標値を信号処理装置18において求めることにより測定することができる。   The XY coordinate position of the needle point of each contact 42 is measured by obtaining the XY coordinate value in the signal processing device 18 using the output signal while photographing the needle point of each contact 42 with the video camera 32. be able to.
ステップ106においても、加熱電力を温度調整部材28に供給せず、したがってチャックトップ24を加熱しなくてもよい。このため、上記ステップ106において、精密な光学顕微鏡を備えた公知の測定装置において、プローブ基板40を加熱した状態で、光学顕微鏡で各接触子42の針先を確認しつつ、プローブ基板40と光学顕微鏡とを相対的に移動させて、確認された針先のXY座標位置を得ることにより、針先位置を求めてもよい。   Also in step 106, the heating power is not supplied to the temperature adjustment member 28, and therefore the chuck top 24 does not have to be heated. For this reason, in step 106 described above, in a known measuring apparatus equipped with a precise optical microscope, the probe substrate 40 and the optical fiber are checked with the probe substrate 40 while the probe substrate 40 is heated and the probe tip of each contact 42 is confirmed with the optical microscope. The needle tip position may be obtained by relatively moving the microscope and obtaining the XY coordinate position of the confirmed needle tip.
次いで、各接触子42の針先位置が予め定められた許容範囲以内であるか否かの判定が信号処理装置18において行われる(ステップ107)。   Next, a determination is made in the signal processing device 18 as to whether or not the needle tip position of each contactor 42 is within a predetermined allowable range (step 107).
ステップ107における判定結果が許容範囲外であると、プローブカード10の加熱温度が設定温度と異なる温度に変更され、その温度状態における各接触子42の針先のXY座標位置が測定されて、そのXY座標位置が信号処理装置18において針先位置と決定され(ステップ108)、その後ステップ107戻る。 If the determination result in step 107 is outside the allowable range, the heating temperature of the probe card 10 is changed to a temperature different from the set temperature, and the XY coordinate position of the needle tip of each contactor 42 in that temperature state is measured. The XY coordinate position is determined as the needle tip position in the signal processing device 18 (step 108), and then the process returns to step 107.
ステップ107及び108は、全ての接触子42の針先位置が予め定められた許容範囲以内になるまで繰り返される。   Steps 107 and 108 are repeated until the needle tip positions of all the contacts 42 are within a predetermined allowable range.
ステップ107における判定結果が許容範囲内であると、そのときのプローブ基板40の加熱温度がプローブカード10を使用するときの温度、すなわち使用温度と信号処理装置18において決定される(ステップ109)。   If the determination result in step 107 is within the allowable range, the heating temperature of the probe substrate 40 at that time is determined by the temperature at which the probe card 10 is used, that is, the use temperature and the signal processing device 18 (step 109).
プローブカード10において、被検査体の試験時の温度は、測定した針先位置が基準範囲内にあるときの温度とされる。このため、プローブカード10は、決定した使用温度に加熱した状態で、被検査体の試験をすることができるから、そのときの各接触子42の針先の高さ位置及びXY座標位置は、その結果、補強部材34及びプローブ基板40の熱膨張率の差に関係なく、熱変形に起因するXY座標位置の変化が抑制される。   In the probe card 10, the temperature at the time of testing the object to be inspected is the temperature when the measured needle tip position is within the reference range. For this reason, since the probe card 10 can test the inspected object in a state heated to the determined use temperature, the height position and XY coordinate position of the needle tip of each contactor 42 at that time are: As a result, regardless of the difference in thermal expansion coefficient between the reinforcing member 34 and the probe substrate 40, changes in the XY coordinate position due to thermal deformation are suppressed.
被検査体をマイナス数十度Cのような極低温下で試験するテスターに用いられるプローブカードの場合、上記のような温度調整部材62として、発熱体の代わりに、冷却電力により冷却されるサーモモジュール(商品名)のような吸熱体(冷却体)がプローブ基板40、特に板状基板58内に設けられる。   In the case of a probe card used for a tester that tests an object to be inspected at an extremely low temperature such as minus several tens of degrees C, a thermostat that is cooled by cooling power instead of a heating element is used as the temperature adjustment member 62 as described above. An endothermic body (cooling body) such as a module (trade name) is provided in the probe substrate 40, particularly the plate-like substrate 58.
上記の場合、プローブ基板40は、その下側から被検査体及び検査ステージにより冷却されると共に、温度調整部材62としての吸熱体により冷却されて、被検査体の温度に応じた温度に維持される。   In the above case, the probe substrate 40 is cooled from below by the object to be inspected and the inspection stage, and is also cooled by the heat absorbing body as the temperature adjusting member 62, and is maintained at a temperature corresponding to the temperature of the object to be inspected. The
プローブカード10を加熱状態及び冷却状態のいずれか一方に選択的に使用する場合、上記した発熱体及び冷却体の2種類の温度調整部材62がプローブ基板に配置される。   When the probe card 10 is selectively used in one of a heating state and a cooling state, the above-described two types of temperature adjusting members 62 of the heating element and the cooling body are arranged on the probe substrate.
プローブカード10において、電力を受けて発熱(又は、吸熱)する発熱体(又は、吸熱体)のような他の温度調整部材74(図1参照)を補強部材34の内部にも設けてもよい。そのようにすれば、補強部材34他の温度調整部材74により加熱又は冷却されて、補強部材34被検査体及びプローブ基板40の温度に応じた温度に維持される。 In the probe card 10, another temperature adjustment member 74 (see FIG. 1) such as a heating element (or heat absorption body) that generates power (or absorbs heat) by receiving electric power may be provided inside the reinforcing member 34. . By doing so, the reinforcing member 34 is heated or cooled by the other temperature adjusting member 74 , and the reinforcing member 34 is also maintained at a temperature according to the temperatures of the device under test and the probe substrate 40.
これにより、中央部が下方又は上方に凸となる補強部材34及びプローブ基板40の熱変形がより効果的に抑制されるのみならず、プローブ基板40の熱変形をより効果的に抑制するように、補強部材34及びプローブ基板40の温度を容易に調整することができる。この温度調整も、温度センサ66の検出信号を基に制御装置において制御される。   Thereby, not only the thermal deformation of the reinforcing member 34 and the probe substrate 40 whose center part is convex downward or upward is more effectively suppressed, but also the thermal deformation of the probe substrate 40 is more effectively suppressed. The temperatures of the reinforcing member 34 and the probe substrate 40 can be easily adjusted. This temperature adjustment is also controlled by the control device based on the detection signal of the temperature sensor 66.
プローブカード10において、プローブ基板40に設けられた温度調整部材62を省略し、その代わりに温度調整部材62を補強部材34の内部に設けてもよい。この場合、プローブ基板40は、測定基板14及び測定ステージ16により下方側から加熱又は冷却されると共に、温度調整部材62により上方から加熱又は冷却されることにより、測定基板14の温度に急速に加熱又は冷却されて、その温度に維持される。   In the probe card 10, the temperature adjustment member 62 provided on the probe substrate 40 may be omitted, and the temperature adjustment member 62 may be provided inside the reinforcing member 34 instead. In this case, the probe substrate 40 is heated or cooled from the lower side by the measurement substrate 14 and the measurement stage 16 and is heated or cooled from the upper side by the temperature adjusting member 62 to rapidly heat the probe substrate 40 to the temperature of the measurement substrate 14. Or it is cooled and maintained at that temperature.
プローブ基板40を補強部材34に支持させる代わりに、配線基板36に支持させてもよい。この場合、補強部材34を省略することができ、また配線基板36が支持体として作用する。これとは逆に、配線基板36又は電気接続器38を省略してもよい。   Instead of supporting the probe board 40 by the reinforcing member 34, the probe board 40 may be supported by the wiring board 36. In this case, the reinforcing member 34 can be omitted, and the wiring board 36 acts as a support. On the contrary, the wiring board 36 or the electrical connector 38 may be omitted.
本発明は、測定ステージ16の代わりに、前記した測定装置のような他の装置を用いても、実施することができる。   The present invention can also be implemented using another apparatus such as the above-described measuring apparatus instead of the measuring stage 16.
本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit described in the claims.
10 プローブカード
12 測定装置
14 測定基板
16 測定ステージ
18 信号処理装置
20 ドライバー
22 テストヘッド
24 チャックトップ
26 ステージ機構
28,62,74 温度調整部材
30,66 温度センサ
32 ビデオカメラ
34 補強部材
36 配線基板
38 電気接続器
40 プローブ基板
42 接触子
64 基準マーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Probe card 12 Measurement apparatus 14 Measurement board 16 Measurement stage 18 Signal processing apparatus 20 Driver 22 Test head 24 Chuck top 26 Stage mechanism 28, 62, 74 Temperature adjustment member 30, 66 Temperature sensor 32 Video camera 34 Reinforcement member 36 Wiring board 38 Electrical connector 40 Probe board 42 Contactor 64 Reference mark
WO 2007/046153WO 2007/046153 WO 2008/114464WO 2008/114464 特開平11−51972号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-51972 特開2008−298749号公報JP 2008-298749 A

Claims (7)

  1. プローブ基板を支持体の下面に取り付け具により取り付けて、カード組立体を得る第1の工程と、
    前記支持体又は前記プローブ基板に備えられた温度調整部材に電力を供給することにより前記カード組立体を設定温度に加熱又は冷却し、その設定温度における前記プローブ基板の熱変形率を決定する第2の工程と、
    決定した熱変形率を基に、前記プローブ基板への接触子の取り付け位置を決定する第3の工程と、
    決定した取り付け位置を基に前記接触子を前記プローブ基板の下面に取り付けて、プローブカードを得る第4の工程と、
    前記温度調整部材に電力を供給することにより前記プローブカードを前記設定温度に加熱又は冷却し、前記プローブカードが前記設定温度におかれているときの前記接触子の針先位置を測定する第5の工程と、
    測定した針先位置が基準範囲内にあるか否かを判定する第6の工程と、
    前記第6の工程における判定結果を基に、前記プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度を決定する第7の工程とを含む、プローブカードの製造方法。
    A first step of attaching a probe substrate to a lower surface of a support with a fixture to obtain a card assembly;
    A power is supplied to a temperature adjusting member provided on the support or the probe board to heat or cool the card assembly to a set temperature, and a second thermal deformation rate of the probe board at the set temperature is determined. And the process of
    A third step of determining the attachment position of the contact to the probe substrate based on the determined thermal deformation rate;
    A fourth step of obtaining a probe card by attaching the contact to the lower surface of the probe substrate based on the determined attachment position;
    The probe card is heated or cooled to the set temperature by supplying electric power to the temperature adjusting member , and the probe tip position of the contact when the probe card is at the set temperature is measured. And the process of
    A sixth step of determining whether or not the measured needle tip position is within a reference range;
    Wherein based on the determination result in the sixth step includes a seventh step of determining the temperature when using the probe card for testing the device under test, a manufacturing method of a probe card.
  2. 前記第4の工程は、前記接触子を前記プローブ基板に取り付ける前に、前記プローブ基板を前記支持体から分離すること、及び前記接触子を前記プローブ基板に取り付けた後に、そのプローブ基板を前記支持体に取り付けることを含む、請求項1に記載の製造方法。 The fourth step includes separating the probe substrate from the support before attaching the contact to the probe substrate, and supporting the probe substrate after attaching the contact to the probe substrate. The manufacturing method of Claim 1 including attaching to a body.
  3. 前記取り付け位置は、前記プローブ基板が前記設定温度と異なる取り付け温度におかれているときの前記プローブ基板に対する前記接触子の座標位置として決定し、前記接触子は、前記プローブ基板が前記取り付け温度におかれているときに前記プローブ基板に取り付ける、請求項1及び2のいずれか1項に記載の製造方法。   The attachment position is determined as a coordinate position of the contact with respect to the probe substrate when the probe substrate is placed at an attachment temperature different from the set temperature, and the contact is determined by the probe substrate at the attachment temperature. The manufacturing method according to claim 1, wherein the method is attached to the probe substrate when placed.
  4. 前記取り付け温度は常温を含む、請求項3に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 3, wherein the attachment temperature includes normal temperature.
  5. 前記第7の工程は、前記第6の工程における判定結果が前記基準範囲内であるときに、前記設定温度を、前記プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度に決定することを含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の製造方法。 In the seventh step, when the determination result in the sixth step is within the reference range, the set temperature is determined to be a temperature when the probe card is used for a test of an object to be inspected. The manufacturing method of any one of Claim 1 to 4 containing.
  6. 前記第7の工程は、前記第6の工程における判定結果が前記基準範囲内ではないときに、前記プローブカードの温度を前記設定温度と異なる新たな温度に設定し、該新たな温度における前記接触子の針先位置を測定し、該針先位置が基準範囲内にあるか否かを判定し、該判定の結果を基に、プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度を決定することを含む、請求項1から5のいずれか1項に記載の製造方法。 The seventh step sets the temperature of the probe card to a new temperature different from the set temperature when the determination result in the sixth step is not within the reference range, and the contact at the new temperature. Measure the needle tip position of the child, determine whether the needle tip position is within the reference range, and based on the result of the determination, determine the temperature when the probe card is used for testing the object to be inspected The manufacturing method of any one of Claim 1 to 5 including doing.
  7. 前記熱変形率は、前記カード組立体を加熱又は冷却した前記設定温度における前記プローブ基板の熱変形量を測定し、測定した熱変形量を基に決定する、請求項1から5のいずれか1項に記載の製造方法。   The thermal deformation rate is determined based on the measured thermal deformation amount by measuring the thermal deformation amount of the probe board at the set temperature at which the card assembly is heated or cooled. The production method according to item.
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