JP5643476B2

JP5643476B2 - Double elastic mechanism probe card

Info

Publication number: JP5643476B2
Application number: JP2008106832A
Authority: JP
Inventors: 新一郎古崎; 永田　一志; 一志永田; 隆一郎森; 輝久坂田; 友弘石田; 一道町田
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 2008-04-16
Filing date: 2008-04-16
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2028-04-16
Also published as: JP2009257910A

Description

本発明は、半導体ウェハ上に高密度に集積されたチップデバイスの電気的特性検査に使用されるプローブカードの構造に関し、すなわち、チップデバイスの電極配置の高密度化、微細化に対応した微小寸法のプローブを採用した場合に、オーバードライブを課しても損傷又は破壊しない機構を持つプローブカードとその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a structure of a probe card used for inspection of electrical characteristics of a chip device integrated at a high density on a semiconductor wafer, that is, a micro-dimension corresponding to high density and miniaturization of the electrode arrangement of the chip device. The present invention relates to a probe card having a mechanism that does not damage or break even when an overdrive is imposed, and a method of manufacturing the same.

通常、半導体ウエハ上のチップデバイスについて電気的機能試験を行う試験装置は、半導体ウエハのチップデバイスの電極とプローブカードのプローブとの接触位置を調節して、次いで、オーバードライブを掛けてプローブをチップデバイスの電極に圧接して導通をとるためにウエハ載置台を上下左右に移動させるプローバと、チップデバイスに電気的測定信号をプローブ、プローブ基板、回路基板を経由して入出力して電気的機能試験を行うテスタと、から構成される。 Usually, a test apparatus for performing an electrical function test on a chip device on a semiconductor wafer adjusts the contact position between the electrode of the chip device on the semiconductor wafer and the probe of the probe card, and then applies overdrive to chip the probe. A prober that moves the wafer mounting table up, down, left, and right to press and contact the device electrodes, and electrical functions by inputting and outputting electrical measurement signals to the chip device via the probe, probe board, and circuit board And a tester for testing.

チップデバイスの電気的特性の検査に使用されるプローブカード２１は、図７に示すように、複数のテスタ接続端子２４ａが接続された回路基板２４と、複数のプローブ２２が装着されたプローブ基板２３と、テスタ接続端子２４ａに対応する回路基板２４の接続端子２５ａと各プローブ２２に対応するプローブ基板２３の接続端子２３ａとを電気的に接続するための中継接続ピン２５群と、回路基板２４の機械的強度を補強する補強板２６と、回路基板２４及び補強板２６とプローブ基板２３を所定位置に保持する支持体２７と支持ボルト２８と、から構成される。この回路基板２４及びプローブ基板２３は内部に印刷回路を施し、一定の剛性を有する円形又は方形の平板である。回路基板２４に固着された中継接続ピン２５は弾性を有し、支持体２７、支持ボルト２８の調節により生ずるプローブ基板２３の押圧力により回路基板２４の中継接続ピン２５の先端部と、対応するプローブ基板２３の接続端子２３ａとが接触して電気的接続が得られる。さらに、プローブ２２にオーバードライブ数十ミクロンを掛けるためにウエハ３０を載せたウエハ載置台３１が移動し、これによりプローブ２２とウエハ３０の電極間の電気的接続が確保される。 As shown in FIG. 7, the probe card 21 used for the inspection of the electrical characteristics of the chip device includes a circuit board 24 to which a plurality of tester connection terminals 24a are connected and a probe board 23 to which a plurality of probes 22 are attached. A relay connection pin 25 group for electrically connecting the connection terminal 25a of the circuit board 24 corresponding to the tester connection terminal 24a and the connection terminal 23a of the probe board 23 corresponding to each probe 22; A reinforcing plate 26 that reinforces mechanical strength, a circuit board 24, a supporting body 27 that holds the reinforcing board 26 and the probe board 23 in a predetermined position, and a supporting bolt 28 are configured. The circuit board 24 and the probe board 23 are circular or rectangular flat plates having a certain rigidity and printed circuit inside. The relay connection pin 25 fixed to the circuit board 24 has elasticity and corresponds to the tip of the relay connection pin 25 of the circuit board 24 by the pressing force of the probe board 23 generated by adjusting the support 27 and the support bolt 28. The connection terminal 23a of the probe board 23 contacts and an electrical connection is obtained. Further, the wafer mounting table 31 on which the wafer 30 is placed is moved in order to apply an overdrive of several tens of microns to the probe 22, thereby ensuring electrical connection between the probe 22 and the electrode of the wafer 30.

近年、半導体ウエハの大型化と、チップデバイスの高密度・高機能化に伴い、チップデバイスの電極配置間隔（電極ピッチ）はますます小さくなって来ている。例えば、近い将来には、記憶素子では５０ミクロン間隔、論理素子では２５ミクロン間隔、論理素子の中の液晶表示器を駆動する半導体素子では１０ミクロン間隔が実現されようとしている。これらのチップデバイスの試験は、微小寸法のプローブが要求され、このプローブがチップデバイスの電極に対してオーバドライブを掛けて、その押圧力で電極の酸化皮膜を破壊し、確実な電気接続が行われて試験測定が遂行される。この際のオーバドライブによる押圧力は、プローブ内部に応力を発生させるので、プローブはこの応力に耐える必要がある。この場合に、従来と同程度のオーバドライブを与えても、高密度化に対応してプローブ寸法が小さくなるから内部に発生する応力は著しく大きくなる。この応力はプローブ材の許容最大応力に極めて近い状態になるか、又はそれを越えてしまうことになり、その結果プローブが破壊又は損傷を受けるに至る。このようにプローブが損傷を受けると、試験が正常な条件で遂行されないため良品を不良品と判定したりするので、大きい経済損失が発生する。また、プローブに損傷が発見されれば、試験を中断して試験装置の修復作業が必要となり、生産性を悪化させることになる。 In recent years, with the increase in size of semiconductor wafers and the increase in density and functionality of chip devices, the electrode arrangement interval (electrode pitch) of chip devices has become increasingly smaller. For example, in the near future, 50 micron intervals will be realized for memory elements, 25 micron intervals for logic elements, and 10 micron intervals for semiconductor elements that drive liquid crystal displays in the logic elements. In testing these chip devices, a probe with a minute dimension is required, and this probe overdrives the electrode of the chip device, and the pressing force destroys the oxide film of the electrode, so that a reliable electrical connection is made. The test measurement is performed. The pressing force generated by overdrive at this time generates a stress in the probe, and the probe needs to withstand this stress. In this case, even if an overdrive of the same level as in the prior art is given, the stress generated inside becomes remarkably large because the probe size is reduced corresponding to the increase in density. This stress can be very close to or exceed the maximum allowable stress of the probe material, resulting in damage or damage to the probe. When the probe is damaged in this way, the test is not performed under normal conditions, and a non-defective product is determined to be a defective product, resulting in a large economic loss. In addition, if damage is found in the probe, the test is interrupted and the test apparatus needs to be repaired, which deteriorates productivity.

また、プローブカードのプローブ群の先端面とウェハ載置面とは互いにわずかではあるが一定の傾きをもつことも多く、中にはプローブの測定試験時のオーバドライブに比して無視し得ない程度の傾きになることがある。このような状態の場合に試験を行うと、プローブの許容変形限度を超える危険性がさらに増加する。例えば、ウェハ上のチップデバイスの電極に押圧接触するために、プローブの縦方向のオーバドライブが２０ミクロンを必要とする場合、もしプロープ群の先端面とウェハ載置台の平面とが１０ミクロン差の傾きがあるとすると、チップデバイスに適切な２０ミクロンのオーバドライブを掛けようとすると、傾きが影響して、最大のオーバドライブは３０ミクロンに達し、そのプローブの持つ許容最大応力に対して余裕がない状態となり、それだけプローブが損傷又は破壊する危険性が増加することになる。 In addition, the tip surface of the probe group of the probe card and the wafer placement surface often have a slight but constant inclination, and cannot be ignored compared to the overdrive during the probe measurement test. There may be a degree of inclination. If the test is performed in such a state, the risk of exceeding the allowable deformation limit of the probe is further increased. For example, if the vertical overdrive of the probe requires 20 microns to press-contact the chip device electrode on the wafer, the tip surface of the probe group and the plane of the wafer mounting table may be 10 microns apart. If there is a tilt, if you try to apply an appropriate 20 micron overdrive to the chip device, the tilt will affect and the maximum overdrive will reach 30 microns, leaving room for the maximum allowable stress of the probe. This increases the risk of damage or destruction of the probe.

このプローブの許容最大応力というのはプローブ材質固有の物性値に依存し、プローブの材質と形状が定まってくると、当該プロープの許容最大応力、すなわち許容最大縦方向変位（オーバドライブ）が決まってしまう。この許容最大オーバドライブはプローバを操作するうえでの許容最大オーバドライブとなる。測定試験において制御するものは、プローバ装置の操作上のオーバドライブである。したがって、チップデバイスの電極配置の高密度化、微細化に対応する測定試験のために、プローブ寸法が小さくなっていくと、プローブの許容最大変形限度が小さくなるので、このプローブを装着したプローブカードを使用する場合に、破壊又は損傷を受け易く、ひいては経済的損失を被る恐れがある。これを防ぐために、プローバ装置から見て許容最大オーバドライブを増加するための解決策が求められている。 The maximum allowable stress of this probe depends on the physical properties specific to the probe material. When the probe material and shape are determined, the allowable maximum stress of the probe, that is, the maximum allowable vertical displacement (overdrive) is determined. End up. This allowable maximum overdrive is the maximum allowable overdrive for operating the prober. What is controlled in the measurement test is the operational overdrive of the prober device. Therefore, as the probe dimensions become smaller for the measurement test corresponding to the higher density and miniaturization of the electrode arrangement of the chip device, the allowable maximum deformation limit of the probe becomes smaller. Is susceptible to destruction or damage, which can incur economic losses. In order to prevent this, there is a need for a solution to increase the maximum allowable overdrive seen from the prober device.

この許容最大オーバドライブを高めた微小形状のプローブの先行技術が開示されている（文献１）。この先行技術は、ブレードタイプの形状を工夫したものであるが、プローブの高集積度化において配置上に、また製作上で従来のカンチレバー型プローブに比し複雑さを伴うものである。
特開２００６−１８９３７０号公報〔００３０，００３７−３８、００４３、図１〕 A prior art of a micro-shaped probe with an increased maximum allowable overdrive has been disclosed (Reference 1). This prior art is devised in the shape of a blade type, but is complicated in arrangement and manufacturing in comparison with a conventional cantilever type probe in increasing the integration degree of the probe.
JP 2006-189370 A [0030, 0037-38, 0043, FIG. 1]

本発明は、上記事情に鑑みて、これらの問題を解決するために成したものであって、半導体ウェハの直径が２００ｍｍから３００ｍｍへと大型化される状況の中で、高密度に集積され、高機能化されたチップデバイスの電気的機能特性の検査に使用するプローブカードにおいて、微小寸法のプローブを採用した場合に、適切なオーバドライブを掛けてもプローブが損傷又は破壊されないための機構を有するプローブカード及びその製造方法を提供するものである。 The present invention was made in order to solve these problems in view of the above circumstances, and in a situation where the diameter of the semiconductor wafer is increased from 200 mm to 300 mm, it is integrated at a high density, In a probe card used for inspection of electrical functional characteristics of a highly functional chip device, when a probe with a small size is adopted, it has a mechanism for preventing the probe from being damaged or destroyed even if an appropriate overdrive is applied. A probe card and a manufacturing method thereof are provided.

前述の目的を達成するために、請求項１の二重弾性機構プローブカードの発明は、回路基板と、上記回路基板の一方の面側に配置され、所定位置に複数の弾性変形するプローブを形成した複数のプローブモジュール基板を表面に複数行・複数列に配置したプローブ基板、上記回路基板と上記プローブ基板との間で対抗する面に設けられた電気的に接続する複数の中継接続ピンとを備え、上記プローブモジュール基板が上記プローブ基板から懸垂定点支持されると共に上記プローブ基板との間に電気的に接続し、かつオーバードライブによって垂直方向に変位、する弾性接続ピンを設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the invention of the double elastic mechanism probe card according to claim 1 forms a circuit board and a plurality of probes that are arranged on one surface side of the circuit board and elastically deform at predetermined positions. A plurality of probe module boards arranged in a plurality of rows and columns on the surface, and a plurality of relay connection pins electrically connected to each other provided on a surface facing the circuit board and the probe board. The probe module board is supported by a fixed fixed point from the probe board, and is electrically connected to the probe board , and is provided with an elastic connection pin that is displaced vertically by overdrive. .

また、二重弾性機構プローブカードの発明は、回路基板と、上記回路基板の一方の面側に複数行・複数列に配置され、所定位置に複数の弾性変形するプローブを形成したプローブモジュール基板、上記回路基板の他方の側に配置され、プローブカードの全体の変形を抑制する補強板と、を備え、上記プローブモジュール基板が上記補強板から懸垂定点支持されると共に上記回路基板との間に電気的に接続し、かつオーバードライブによって垂直方向に変位する弾性接続ピンを設けている。 The invention of the double elastic mechanism probe card includes a circuit board, said on one surface side of the circuit board arranged in a plurality of rows and plurality of columns, probe module substrate formed with the probe to a plurality of elastically deformable to a predetermined position, A reinforcing plate that is disposed on the other side of the circuit board and suppresses deformation of the entire probe card, and the probe module board is supported from the reinforcing plate by a suspension point and is electrically connected to the circuit board. Elastic connection pins are provided which are connected together and are displaced in the vertical direction by overdrive.

また、二重弾性機構プローブカードの発明は、回路基板と、上記回路基板の一方の面側に複数行・複数列に配置され、表面の所定位置に複数の弾性変形するプローブを形成したプローブモジュール基板と、上記プローブモジュール基板と上記回路基板との間に形成した弾性接続ピンとを備え、上記弾性接続ピンが上記プローブモジュール基板と上記回路基板とに固着して接続されると共に、オーバードライブによって垂直方向に変位する。 Further , the invention of the double elastic mechanism probe card includes a circuit board and a probe module which is arranged in a plurality of rows and a plurality of columns on one surface side of the circuit board, and a plurality of probes which are elastically deformed at predetermined positions on the surface. A board, and an elastic connection pin formed between the probe module board and the circuit board, and the elastic connection pin is fixedly connected to the probe module board and the circuit board and is vertically driven by overdrive. It displaced in the direction.

また、二重弾性機構プローブカードの発明は、上記弾性変形するプローブのばね定数（Ｋ_１）と対応する上記弾性接続ピンのばね定数（Ｋ_２）の比（Ｋ_１／Ｋ_２）が０．５〜１．５の範囲である。 The invention of the double elastic mechanism probe card, the ratio of the spring constant of the probe to the upper Symbol elastically deformed (K ₁₎ and the corresponding spring constant of the elastic connecting pins _{_{(K 2) (K 1 /}} K 2) is 0 area by der of .5～1.5.

本発明は、プローバから見て許容最大オーバドライブを増加するために、プローブモジュール基板とプローブ基板又は回路基板との間に弾性接続ピンである弾性体を介在させて、測定試験時に、該弾性体が動作できるようにした弾性変形するプローブとオーバードライブによって垂直方向に変位する弾性体との二重の弾性機構をもつプローブカードである。プローブモジュール基板とプローブ基板又は回路基板との間に弾性体を介在させて、それが動作する場合、プローバ又はウエハからみれば、このプローブカードは全体としてプローブ群という「ばね」と、介在弾性体の「ばね」を直列に結合した弾性体と見なすことができる。プローブ１本のばね定数をk₁、プローブ総数をＮ本、プローブモジュール基板とプローブ基板又は回路基板との間に介在させる弾性体１本のばね定数をk_２、弾性体総数はプローブ総数Ｎ本に一対一で対応しているからＮ本とすると、プローブ群全体のばね定数K₁はK₁＝k₁×N、弾性体群全体のばね定数K_２はK_２＝k_２×Nであり、ウェハからみたプローブカード全体のばね定数をＫとすると、ウェハからみたプローブカード全体のばね定数は、Ｋ＝（Ｋ_１×Ｋ_２）／（Ｋ_１＋K₂）となる。この弾性体群を介在させることにより、プローバ又はウエハからみたばね定数は小さくなり、その分、プローブによる所定の押圧力を得るためのオーバドライブが多く要することになる。すなわち、プローブ単体の許容最大応力に達するまでのプローバからみた許容最大オーバドライブは、その分だけ大きくすることができる。これがプローブモジュール基板とプローブ基板又は回路基板との間に弾性体を介在させることによる効果である。 In the present invention, in order to increase the allowable maximum overdrive as viewed from a prober, an elastic body which is an elastic connection pin is interposed between the probe module board and the probe board or the circuit board, and the elastic body is measured during a measurement test. Is a probe card having a double elastic mechanism of an elastically deformable probe that can operate and an elastic body that is displaced in the vertical direction by overdrive . When an elastic body is interposed between the probe module board and the probe board or the circuit board and it operates, this probe card as a whole is seen as a probe group from a prober or a wafer, and a spring group called an intervening elastic body. These “springs” can be regarded as elastic bodies coupled in series. The spring constant of _one probe is k ₁ , the total number of probes is N, the spring constant of one elastic body interposed between the probe module board and the probe board or circuit board is k ₂ , and the total number of elastic bodies is N total probes. Since the spring constant K _{1 of the} entire probe group is K ₁ = k ₁ × N, and the spring constant K _{2 of the} entire elastic body group is K ₂ = k ₂ × N. If the spring constant of the entire probe card viewed from the wafer is K, the spring constant of the entire probe card viewed from the wafer is K = (K ₁ × K ₂ ) / (K ₁ + K ₂ ). By interposing this elastic body group, the spring constant viewed from the prober or the wafer becomes small, and accordingly, an overdrive for obtaining a predetermined pressing force by the probe is required. That is, the allowable maximum overdrive as viewed from the prober until the allowable maximum stress of the probe alone is reached can be increased accordingly. This is an effect obtained by interposing an elastic body between the probe module substrate and the probe substrate or the circuit substrate.

例えば、オーバドライブ25ミクロンで0.5ｇｆの押圧力を発生し、その許容最大応力が荷重0.75ｇｆに対応する内部応力となっているプローブが2,000本実装された複数のプローブモジュール基板の場合を考えると、K₁＝1,000ｇｆ／25ミクロン、許容最大オーバドライブ゛37.5ミクロンとなる。一方K₂＝1,000ｇｆ／25ミクロンの弾性体を介在させた場合、弾性体がない場合（K₂＝∞）は、ウェハからみたばね定数:K＝1,000ｇｆ／25ミクロンに対し、弾性体が介在する場合は、ウェハからみたばね定数:K＝5００ｇｆ／25ミクロンとなり、プローブの許容最大応力は変わらないから、ばね定数は半分になる。つまり、弾性体が介在しない場合は、プロープ１本あたり0.5gfの電極への押圧力を得るために、25ミクロンのオーバドライブが必要であり、プローバからみた許容最大オーバドライブは37.5ミクロンであるから、プローバ操作におけるオーバドライブの余裕代は12.5ミクロンである。一方、弾性体が介在する場合は、プローブ１本あたり0.5gfの電極への押圧力を得るために、50ミクロンのオーバドライブが必要であり、プローバからみた許容最大オーバドライブは７５ミクロンであるから、プローバ操作におけるオーバドライブの余裕代は２５ミクロンとなる。プローバ操作におけるオーバドライブの余裕代は12.5ミクロンから２５ミクロンと倍増する。よって、本発明の二重弾性構造のプローブカードによれば、測定試験時にオーバードライブを掛けるプローバ操作に余裕が生まれることになり、微小プローブが損傷又は破壊して測定試験が完遂できない危険性を少なくすることができる。 For example, consider a case of a plurality of probe module boards on which 2,000 probes are mounted that generate a pressing force of 0.5 gf with an overdrive of 25 microns and the maximum allowable stress is an internal stress corresponding to a load of 0.75 gf. , K ₁ = 1,000 gf / 25 microns, allowable maximum overdrive 37.5 microns. On the other hand, when an elastic body of K ₂ = 1,000 gf / 25 microns is interposed, and there is no elastic body (K ₂ = ∞), the elastic body is in contrast to the spring constant as seen from the wafer: K = 1,000 gf / 25 microns. If it is present, the spring constant as seen from the wafer is K = 500 gf / 25 microns, and the allowable maximum stress of the probe does not change, so the spring constant is halved. In other words, in the absence of an elastic body, a 25 micron overdrive is required to obtain a pressing force to the electrode of 0.5 gf per probe, and the maximum allowable overdrive from the point of view of the prober is 37.5 microns. The margin of overdrive in the prober operation is 12.5 microns. On the other hand, when an elastic body is interposed, an overdrive of 50 microns is necessary to obtain a pressing force to the electrode of 0.5 gf per probe, and the allowable overdrive from the viewpoint of the prober is 75 microns. The margin of overdrive in the prober operation is 25 microns. Overdrive margin in prober operation doubles from 12.5 microns to 25 microns. Therefore, according to the probe card of the double elastic structure of the present invention, there is a margin in the prober operation for overdrive during the measurement test, and the risk that the measurement test cannot be completed due to damage or destruction of the microprobe is reduced. can do.

また、本発明のプローブモジュール基板とプローブ基板又は回路基板との間に弾性体を介在させた二重弾性機構を有するプローブカードでは、プローブモジュール基板はオーバドライブの動作時に上方向に移動するので、この移動前後において、チップデバイスの電極とプローブ先端の押圧接触を確実にするために、プローブ先端部の平面（X-Y）の位置精度を維持する必要がある。このために、請求項１，２に係る二重弾性機構プローブカードにおいては、プローブモジュール基板はプローブ基板又は回路基板（補強板）から懸垂定点支持される。この懸垂定点支持は、プローブモジュール基板がプローブ基板又は回路基板（補強板）から上下移動可能に吊り下げられ、同時に平面（Ｘ，Ｙ軸）方向には定位置を維持するガイド機構を有していることを意味する。また、請求項３に係る二重弾性機構プローブカードにおいては、上下に変形可能で、平面的に変位しない形状の弾性接続ピンをプローブモジュール基板と回路基板との各端子間で固着することにより、上記の懸垂定点支持の役割を果たすことができる。 Further, in the probe card having a double elastic mechanism in which an elastic body is interposed between the probe module board of the present invention and the probe board or circuit board, the probe module board moves upward during the overdrive operation. Before and after the movement, in order to ensure the pressing contact between the electrode of the chip device and the probe tip, it is necessary to maintain the positional accuracy of the plane (XY) of the probe tip. For this reason, in the double elastic mechanism probe card according to the first and second aspects, the probe module substrate is supported from a probe substrate or a circuit substrate (reinforcing plate) at a fixed point. This suspension fixed point support has a guide mechanism in which the probe module board is suspended from the probe board or the circuit board (reinforcing plate) so as to be vertically movable, and at the same time, maintains a fixed position in the plane (X, Y axis) direction. Means that Further, in the double elastic mechanism probe card according to claim 3, by fixing the elastic connection pin that is deformable up and down and does not displace in a plane between the terminals of the probe module board and the circuit board, It can play the role of the above suspension fixed point support.

また、本発明の二重弾性機構プローブカードにおいて、弾性変形するプローブ群の総合ばね定数（Ｋ_１）と対応する弾性接続ピン群の総合ばね定数（Ｋ_２）の比（Ｋ_１／Ｋ_２）が０．５〜１．５の範囲であると、測定試験において、該プローブ群のオーバドライブと、それに伴うプローブモジュール基板のオーバドライブのバランスがよく、プローバ又はウエハのオーバドライブ操作がし易いし、プローブの許容最大オーバドライブの余裕代が十分とれ、かつ、許容最大応力にも余裕をとることができる。また、プローブモジュール基板をプローブ基板又は回路基板に対して複数行、複数列にわたり分割して配置した上で、懸垂定点支持しているので、ウェハ面とプローブ面とが互いに傾きを持っていた場合でも、プローブモジュール基板がその傾きに倣うように移動して、均等にオーバドライブを掛ける効果が得られる。 Further, in the double elastic mechanism probe card of the present invention, the ratio of the overall spring constant of the elastic connecting pin group and the corresponding total spring constant of the probe group to the elastic deformation _{_{(K 1) (K 2)}} (K 1 / K 2) Is in the range of 0.5 to 1.5, in the measurement test, the overdrive of the probe group and the overdrive of the probe module substrate associated therewith are well balanced, and the prober or wafer overdrive can be easily operated. The margin for the allowable maximum overdrive of the probe is sufficient, and the allowable maximum stress can be secured. Also, since the probe module board is divided and arranged over multiple rows and multiple columns with respect to the probe board or circuit board and supported by the suspension fixed point, the wafer surface and the probe surface are inclined with respect to each other However, it is possible to obtain an effect that the probe module substrate moves so as to follow the inclination, and overdrive is applied uniformly.

また、請求項５の二重弾性機構プローブカードの製造方法は、請求項１から４のいずれかに記載の二重弾性機構プローブカードにおいて、プローブモジュール基板の電極の上に複数の片持ち梁状プローブをリソグラフィと電鋳の反復実施により形成し、次いで犠牲層をエッチングで除去する方法によりプローブモジュール基板を製造することを特徴とする。また、請求項６の二重弾性機構プローブカードの製造方法は、請求項１から４のいずれかに記載の二重弾性機構プローブカードにおいて、プローブ基板またはプローブモジュール基板の電極の上に複数の弾性接続ピンをリソグラフィと電鋳の反復実施により形成し、次いで犠牲層をエッチングで除去する方法により弾性接続ピンを製造することを特徴とする。また、請求項７の二重弾性機構プローブカードの製造方法は、請求項５に記載の二重弾性機構プローブカードの製造方法により、上記プローブモジュール基板の電極の上に複数の上記片持ち梁状プローブをリソグラフィと電鋳の反復実施により犠牲層と共に設けて形成し、次いで、請求項６に記載の二重弾性機構プローブカードの製造方法により、上記プローブモジュール基板のもう一方の面の電極上に複数のクランク型弾性接続ピンをリソグラフィと電鋳の反復実施により犠牲層と共に設けて形成し、次いで、複数の上記プローブモジュール基板を上記クランク型弾性接続ピンを介して回路基板に固着した後に、上記犠牲層を除去することにより二重弾性機構プローブカードを製造することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a double elastic mechanism probe card according to any one of the first to fourth aspects, wherein a plurality of cantilever beams are formed on the electrode of the probe module substrate. A probe module substrate is manufactured by a method in which a probe is formed by repeated execution of lithography and electroforming, and then a sacrificial layer is removed by etching. According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a double elastic mechanism probe card manufacturing method comprising: It is characterized in that the connecting pin is formed by repeated execution of lithography and electroforming, and then the elastic connecting pin is manufactured by a method of removing the sacrificial layer by etching. According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a double elastic mechanism probe card according to the fifth aspect of the present invention, wherein a plurality of cantilever beams are formed on the electrodes of the probe module substrate. A probe is formed with a sacrificial layer by repeated execution of lithography and electroforming, and then formed on the electrode on the other surface of the probe module substrate by the method of manufacturing a double elastic mechanism probe card according to claim 6. A plurality of crank-type elastic connection pins are provided and formed together with a sacrificial layer by repeated execution of lithography and electroforming, and then a plurality of the probe module substrates are fixed to the circuit board via the crank-type elastic connection pins, A double elastic mechanism probe card is manufactured by removing the sacrificial layer.

これらの製造方法によれば、プローブモジュール基板に実装する複数の片持ち梁状プローブをリソグラフィと電鋳の反復実施により精密に微細形状のものを形成できるので、高密度化に対応する微小寸法のプローブを形状や位置の精度を高めてエリアアレイ製造することができる。また、プローブ基板又はプローブモジュール基板に実装する複数の弾性接続ピンをリソグラフィと電鋳の反復実施により精密に微細形状のものを形成できるので、高密度化に対応する微小寸法の片持ち梁状又はクランク形状の弾性接続ピンを形状や位置の精度を高めてエリアアレイ製造することができる。また、プローブモジュール基板の両面に実装する複数の片持ち梁状プローブとクランク形状の弾性接続ピンをリソグラフィと電鋳の反復実施により精密に微細形状のものを形成できるので、高密度化に対応する微小寸法のプローブと弾性接続ピンをプローブモジュール基板に対して形状や位置の精度を高めたエリアアレイの製造できる。次いで、複数の上記プローブモジュール基板が上記弾性接続ピンを介して回路基板に固着された後に、上記犠牲層を除去することによりエリアアレイされた二重弾性機構プローブカードを製造することができる。これにより微細形状のプローブを有する二重弾性機構プローブカードが得られ、電極間隔が微小な高密度化されたチップデバイスの電気的性能試験に対し効率よく確実に対応することができる。 According to these manufacturing methods, a plurality of cantilever probes to be mounted on the probe module substrate can be precisely formed in a fine shape by repetitive execution of lithography and electroforming. The probe can be manufactured in an area array with increased accuracy in shape and position. In addition, since a plurality of elastic connection pins to be mounted on the probe board or probe module board can be precisely formed in a fine shape by repeated execution of lithography and electroforming, a minute size cantilever shape corresponding to high density or A crank-shaped elastic connecting pin can be manufactured in an area array with increased accuracy in shape and position. In addition, a plurality of cantilevered probes mounted on both sides of the probe module substrate and crank-shaped elastic connection pins can be precisely formed in a fine shape through repeated execution of lithography and electroforming, thus supporting high density. It is possible to manufacture an area array in which the precision of the shape and position of the probe and the elastic connecting pin with respect to the probe module substrate is increased with respect to the minute dimensions. Then, after the plurality of probe module substrates are fixed to the circuit board through the elastic connection pins, the sacrificial layer is removed to manufacture an area arrayed double elastic mechanism probe card. As a result, a double elastic mechanism probe card having a probe having a fine shape is obtained, and it is possible to efficiently and surely cope with an electrical performance test of a high-density chip device having a minute electrode interval.

本発明による請求項１から４までの構成の二重弾性機構プローブカードによれば、半導体ウェハ上に高密度に集積されたチップデバイスの電気的特性の検査において、現在又は将来チップデバイスの電極間隔が数十ミクロンから十ミクロン台と小さくなる趨勢があり、これに対応するプローブ寸法がより小さくなり、許容最大応力が小さくなる中で、プローブの許容最大オーバドライブを増大することができるので、プローバ又はウエハのオーバドライブ操作がし易く、電気的特性検査を容易に、確実に実施できると共に、プローブの損傷又は破壊による検査時間の延長及び検査の不正確さに伴う経済的利益の逸失をふせぐことができる。また、本発明の二重弾性機構プローブカードは、プローブモジュール基板とプローブ基板又は回路基板との間に弾性体を介在させた簡易な構造であって、微小のプローブの高密度化にも対応できるし、容易に製造することもできるから、電極間隔が最小化したチップデバイスの検査機器の実用化に貢献することができる。また、プローブモジュール基板を複数行、複数列に分割して設けているから、ウエハーの平面に倣って検査できるので、ウエハの平坦度のバラツキ傾きにも対応することができる。 According to the double elastic mechanism probe card having the configuration of claims 1 to 4 according to the present invention, in the inspection of the electrical characteristics of the chip device integrated on the semiconductor wafer with high density, the electrode spacing of the current or future chip device The probe's allowable maximum overdrive can be increased while the corresponding probe size is reduced and the allowable maximum stress is reduced. Or, it is easy to perform overdrive operation of the wafer, and electrical property inspection can be performed easily and reliably, and the loss of economic benefits due to extended inspection time and inaccuracy of inspection due to probe damage or destruction Can do. Moreover, the double elastic mechanism probe card of the present invention has a simple structure in which an elastic body is interposed between the probe module substrate and the probe substrate or the circuit substrate, and can cope with a high density of minute probes. And since it can also manufacture easily, it can contribute to the practical use of the test | inspection apparatus of the chip device with which the electrode space | interval was minimized. In addition, since the probe module substrate is provided divided into a plurality of rows and a plurality of columns, inspection can be performed following the plane of the wafer, so that it is possible to cope with variations in the flatness of the wafer.

本発明による請求項５から７までの構成の二重弾性機構プローブカードの製造方法によれば、半導体ウエハの大型化、かつ高密度化に対応するプローブカードが製造できるもので、微小寸法でのプローブやこれに対応する弾性接続ピンを形状に制約されることなく、すなわち、適切なばね定数等を持たせて、リソグラフィ・電鋳プロセスで精度よく製造することができるので、電極間隔の微小なチップデバイスの検査に対応したプローブカードを供給することができる。また、許容オーバードライブに余裕が生ずる片持ち梁状プローブやクランク型弾性接続ピンを組み合わせた二重弾性機構プローブカードを簡易に、精度良く製造することができる。 According to the method for manufacturing a double elastic mechanism probe card having the structure of claims 5 to 7 according to the present invention, a probe card corresponding to an increase in size and density of a semiconductor wafer can be manufactured. The probe and the corresponding elastic connection pin can be manufactured with high precision by lithography and electroforming processes without being restricted by the shape, that is, by having an appropriate spring constant, etc. A probe card corresponding to the inspection of the chip device can be supplied. In addition, a double elastic mechanism probe card combining a cantilever probe and a crank-type elastic connection pin that allow a margin for allowable overdrive can be easily and accurately manufactured.

以下、本発明に係る二重弾性機構プローブカードの最良の実施形態を図面に基いて説明する。図１は、本発明に係わる二重弾性機構プローブカードの実施形態であって、（ａ）はプローブモジュール基板が弾性接続ピンを介してプローブ基板に取り付けられたプローブカードの模式的断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部の模式的拡大図である。図２は、本発明に係わる二重弾性機構プローブカードの別の実施形態であって、回路基板とプローブ基板間にスプリング状接続ピンを介在させたプローブカードの模式的断面図である。図３は、本発明に係わる二重弾性機構プローブカードの別の実施形態であって、プローブモジュール基板が弾性接続ピンを介して回路基板に取り付けられたプローブカードの模式的断面図である。図４は、本発明に係わる二重弾性機構プローブカードの実施形態であって、プローブモジュール基板をプローブ基板に実装したプローブ基板の模式的平面図である。図５は、本発明に係わる二重弾性機構プローブカードの製造方法の実施形態であって、（ａ）はプローブ基板に中継接続ピンを実装する方法の概略説明図、（ｂ）はプローブモジュール基板にプローブを実装する方法の概略説明図である。図６は、本発明に係わる二重弾性機構プローブカードの製造方法の実施形態に関し、プローブカードの形成方法であって、（ａ）は本方法によるプローブカードの模式的断面図、（ｂ）はプローブカードを形成する方法の概略説明図である。 Hereinafter, the best embodiment of the double elastic mechanism probe card according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a double elastic mechanism probe card according to the present invention, wherein (a) is a schematic cross-sectional view of a probe card in which a probe module substrate is attached to a probe substrate via elastic connection pins. b) is a schematic enlarged view of part A of FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the double elastic mechanism probe card according to the present invention, in which a spring-like connection pin is interposed between the circuit board and the probe board. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a probe card according to another embodiment of the dual elastic mechanism probe card of the present invention, in which a probe module board is attached to a circuit board via elastic connection pins. FIG. 4 is a schematic plan view of a probe board, which is an embodiment of a double elastic mechanism probe card according to the present invention, in which a probe module board is mounted on the probe board. FIG. 5 is an embodiment of a method for manufacturing a double elastic mechanism probe card according to the present invention, wherein (a) is a schematic explanatory view of a method of mounting a relay connection pin on a probe board, and (b) is a probe module board. It is a schematic explanatory drawing of the method of mounting a probe on. FIG. 6 relates to an embodiment of a method for manufacturing a double elastic mechanism probe card according to the present invention, and is a method for forming a probe card, wherein (a) is a schematic sectional view of the probe card according to the present method, and (b) It is a schematic explanatory drawing of the method of forming a probe card.

図１（ａ）、（ｂ）を用いて、本発明の実施の形態である二重弾性機構プローブカード１の構成について説明すると、プローブカード１は、回路基板６と、回路基板６の一方の面側に配置されたプローブ基板４ａと、プローブ基板４ａに対して複数のプローブモジュール基板３が複数行・複数列に配置され、プローブモジュール基板３の所定位置に複数の片持ち梁状プローブ２を形成している。回路基板６とプローブ基板４ａとの間の対抗する面に設けられ、電気的にも接続する複数の片持ち梁状の中継接続ピン８ａを設け、さらに、プローブ基板４ａとプローブモジュール基板３との間の対抗する面に電気的にも接続する複数の片持ち梁状の弾性接続ピン５ａを設ける。本発明は、プローブモジュール基板３を挟んで、片持ち梁状プローブ２と、対応する弾性接続ピン５ａとの複数組を設けた二重弾性機構を有しているのが特徴である。また、各プローブモジュール基板３はプローブ基板４ａから懸垂定点支持され、すなわち、吊り下げ具９と複数の位置決めピン１０との組み合わせで、プローブモジュール基板３を上下移動可能に吊り下げるが、平面的には動かないように位置固定できるのが特徴である。プローブ基板４ａに対して、プローブモジュール基板３が複数行・複数列に配置された状態を図４に示しており、プローブモジュール基板３を分割して設けているから、ウエハーの平面に倣って検査できるので、ウエハの平坦度のバラツキや傾きにも対応できる。また、回路基板６の背面に機械的強度を補強する補強板７が設けられ、支持ボルト１７が補強板７と回路基板６とを挿通し、プローブ基板４ａの端部を支持する支持体１６に螺着している。なお、回路基板６の接続端子８ｃに固着された片持ち梁状中継接続ピン８ａは、通常の中継接続の役割を果たし、押圧力に比例して生ずる反力によりプローブ基板４ａの接続端子８ｃと電気的接続を確保するのが主体で、二重弾性機構としての弾性体としての役割ではない。 The configuration of the double elastic mechanism probe card 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B. The probe card 1 includes a circuit board 6 and one of the circuit boards 6. A probe board 4a arranged on the surface side, and a plurality of probe module boards 3 are arranged in a plurality of rows and columns with respect to the probe board 4a, and a plurality of cantilevered probes 2 are placed at predetermined positions on the probe module board 3. Forming. A plurality of cantilevered relay connection pins 8a are provided on the opposing surface between the circuit board 6 and the probe board 4a and electrically connected, and the probe board 4a and the probe module board 3 are connected to each other. A plurality of cantilevered elastic connection pins 5a that are electrically connected to the opposing surfaces are provided. The present invention is characterized in that it has a double elastic mechanism in which a plurality of sets of cantilevered probes 2 and corresponding elastic connection pins 5a are provided with the probe module substrate 3 interposed therebetween. In addition, each probe module substrate 3 is supported from the probe substrate 4a by a suspension fixed point, that is, the probe module substrate 3 is suspended in a vertically movable manner by a combination of the suspending tool 9 and a plurality of positioning pins 10. The feature is that the position can be fixed so that it does not move. FIG. 4 shows a state in which the probe module substrates 3 are arranged in a plurality of rows and a plurality of columns with respect to the probe substrate 4a. Since the probe module substrate 3 is provided in a divided manner, the inspection follows the plane of the wafer. Therefore, it is possible to cope with variations in wafer flatness and inclination. Further, a reinforcing plate 7 that reinforces the mechanical strength is provided on the back surface of the circuit board 6, and support bolts 17 are inserted into the reinforcing board 7 and the circuit board 6 to support the end 16 of the probe board 4a. Screwed. The cantilever-like relay connection pin 8a fixed to the connection terminal 8c of the circuit board 6 serves as a normal relay connection, and is connected to the connection terminal 8c of the probe board 4a by a reaction force generated in proportion to the pressing force. The main purpose is to ensure electrical connection, not the role of an elastic body as a double elastic mechanism.

プローブモジュール基板３、プローブ基板４ａ及び回路基板６の形状は所定の厚みを有する円形又は方形の平板である。また、前記基板３、４ａ及び６は、一定の剛性のある合成樹脂製又はセラミック製のプリント板であって、プローブモジュール基板３では、各接続端子５ｃと下面の対応するプローブ２の端子２ａとをプリントした内部配線３ｂで接続し、また、プローブ基板４ａでは、各接続端子５ｃと上面の対応する接続端子８ｃとをプリントした内部配線で接続している。一方の回路基板６でも各テスタ接続端子４ａと下面の対応する接続端子８ｃとをプリントした内部配線で接続している。円形又は方形のプローブモジュール基板３の下面全体に、被測定物である半導体チップデバイスの電極に対応するプローブ２が秩序立って配設される。これらのプローブ２は、プローブ基板３のプローブ接続端子２ａに根元を固着されて、片持ち梁状にプローブ２を保持して弾性体としての機能を有し、その先にチップデバイスの電極（図示しない）と接触可能な針先を有する一体構造のものである。この片持ち梁状プローブ２の線径は、チップデバイスの規模にもよるが、２０〜１００μｍの範囲であり、プローブ数も数百から千本超える規模である。片持ち梁状プローブ２の材料としては、通常、パラヂウム合金、ベリリウム銅合金、タングステン合金等から選択された一種類の合金が用いられ、製造はダイス伸線で製造されるか、又は一部微細寸法の片持ち梁状プローブはリガプロセスで製造される。また、補強板７は、回路基板４の平面度を維持するための背面を補強するために用いられ、この場合、強度が高い金属製を用い、耐熱性、耐候性、耐汚染性及び被加工性の点からステンレス鋼を用いることが望ましい。 The probe module substrate 3, the probe substrate 4a, and the circuit substrate 6 are circular or square flat plates having a predetermined thickness. The substrates 3, 4a and 6 are printed boards made of synthetic resin or ceramic having a certain rigidity. In the probe module substrate 3, the connection terminals 5c and the corresponding terminals 2a of the probe 2 on the lower surface In the probe board 4a, each connection terminal 5c and the corresponding connection terminal 8c on the upper surface are connected by a printed internal wiring. On one circuit board 6, each tester connection terminal 4a and the corresponding connection terminal 8c on the lower surface are connected by printed internal wiring. Probes 2 corresponding to electrodes of a semiconductor chip device, which is an object to be measured, are arranged in an orderly manner on the entire lower surface of a circular or square probe module substrate 3. These probes 2 are fixed to the probe connection terminals 2a of the probe substrate 3 at their roots, hold the probe 2 in a cantilever shape, and have a function as an elastic body. No)) and a unitary structure having a needle tip that can be contacted. The wire diameter of the cantilever probe 2 is in the range of 20 to 100 μm, depending on the scale of the chip device, and the number of probes is several hundred to more than 1,000. As a material of the cantilever probe 2, one kind of alloy selected from palladium alloy, beryllium copper alloy, tungsten alloy, etc. is usually used, and the production is produced by die drawing or partially fine. Dimensional cantilevered probes are manufactured in a Riga process. The reinforcing plate 7 is used to reinforce the back surface for maintaining the flatness of the circuit board 4. In this case, the reinforcing plate 7 is made of a metal having high strength, and has heat resistance, weather resistance, contamination resistance, and workability. From the viewpoint of properties, it is desirable to use stainless steel.

また、プローブモジュール基板３とプローブ基板４ａとの間に介在する複数の片持ち梁状弾性接続ピン５ａは、良導電性の金属製がよく、例えばＢｅ−Ｃｕ合金等である。片持ち梁状弾性接続ピン５ａの総合ばね定数（Ｋ_２＝ｋ_２×Ｎ、因みに、ｋ_２：一個の片持ち梁状弾性接続ピン５ａのばね定数、Ｎ：弾性接続ピン５ａの総数）は片持ち梁状プローブ２群の総合ばね定数（Ｋ_１＝ｋ_１×Ｎ、因みに、ｋ_１：一個のプローブ２のばね定数、Ｎ：プローブの総数）の０．５〜１．５の範囲にあるのが、プローバによって負荷するオーバドライブをプローブ２と弾性接続ピン５ａとにバランスよく分配することができる。片持ち梁状弾性接続ピン５ａは、押圧力により上方へ圧縮移動が生ずると共に、対応する接続端子５ｃとの水平方向の位置関係がずれなくする形状が求められるから、片持ち梁状であるカンチレバー型が製作容易な点でよく、また、コイルばね型、クランク型ばねでもよい。弾性接続ピン５ａの材料は、弾性があり、電気伝導性が良好な材料が望ましく、銅系の燐系銅合金、ベリリウム系銅合金、ニッケル合金等が用いられる。 The plurality of cantilevered elastic connection pins 5a interposed between the probe module substrate 3 and the probe substrate 4a are preferably made of a highly conductive metal, such as a Be-Cu alloy. The total spring constant of the cantilever-like elastic connection pin 5a (K ₂ = k ₂ × N, where k _{2 is} the spring constant of one cantilever-like elastic connection pin 5a and N is the total number of elastic connection pins 5a). In the range of 0.5 to 1.5 of the total spring constant (K ₁ = k ₁ × N, where k _{1 is} the spring constant of one probe 2 and N is the total number of probes) of the cantilever probe 2 group The overdrive loaded by the prober can be distributed to the probe 2 and the elastic connection pin 5a in a balanced manner. Since the cantilever-like elastic connecting pin 5a is required to have a shape that compresses and moves upward due to the pressing force and does not shift the horizontal positional relationship with the corresponding connecting terminal 5c, the cantilever has a cantilever shape. The mold may be easy to manufacture, and may be a coil spring type or a crank type spring. The material of the elastic connection pin 5a is preferably a material having elasticity and good electrical conductivity, and a copper-based phosphorus-based copper alloy, beryllium-based copper alloy, nickel alloy, or the like is used.

前述のように、プローブモジュール基板３は、プローブ基板４ａに対して、線棒状の吊り下げ具９により垂直方向に上下移動可能に吊り下げられ、かつ、介在する複数の片持ち梁状弾性接続ピン５ａの反力とのバランスで上下方向の位置が定められる。この状態からオーバドライブが掛けられると、プローブモジュール基板３は、３乃至４本の複数で、かつ、プローブ基板４ａから垂直方向に延在する棒状位置決めピン１０により水平方向の動きが拘束されているから、介在する複数の片持ち梁状弾性接続ピン５ａを押圧して上方へ正確に移動し、片持ち梁状プローブ２がチップデバイスの電極と確実に押圧接触することができる。オーバドライブが解除されると、このときXY平面における片持ち梁状プローブ２の位置は、プローブモジュール基板３が懸垂定点支持されているから、正確にもとの位置にもどる。 As described above, the probe module substrate 3 is suspended from the probe substrate 4a by the wire rod-shaped suspending tool 9 so as to be vertically movable, and a plurality of cantilever-like elastic connection pins are interposed. The position in the vertical direction is determined by the balance with the reaction force 5a. When overdrive is applied from this state, the horizontal movement of the probe module substrate 3 is restricted by the rod-shaped positioning pins 10 extending in the vertical direction from the probe substrate 4a. Then, the intervening cantilever-like elastic connection pins 5a are pressed and accurately moved upward, and the cantilever-like probe 2 can be surely brought into press contact with the electrode of the chip device. When the overdrive is released, the position of the cantilever probe 2 in the XY plane at this time returns to the original position accurately because the probe module substrate 3 is supported by the suspension fixed point.

また、図２を用いて、本発明に係わる二重弾性機構プローブカードの別の実施形態であるプローブカード１について、図１（ａ）、（ｂ）と相違する点について説明すると、プローブカード１は、回路基板６と、回路基板６の一方の面側に配置されたプローブ基板４ａと、プローブ基板４ａに対して複数のプローブモジュール基板３が複数行・複数列に配置され、プローブモジュール基板３の所定位置に複数の片持ち梁状プローブ２を形成しているのは、図１（ａ）、（ｂ）と同じであるが、異なる点は、回路基板６とプローブ基板４ａとの間で対抗する面に電気的にも接続する複数のつる巻きスプリング状接続ピン８ｂを設けており、プローブ基板４ａと回路基板６の接続端子８ｃ群に個々に根元を固着して、電気的に接続する構成としている。また。つる巻きスプリング状接続ピン８ｂの両端が接続端子８ｃ群に固着せずに押圧接触している場合には、つる巻きスプリング状接続ピン８ｂをその位置に保持するピンカバー１５を設けるとよい。 Further, with respect to a probe card 1 which is another embodiment of the double elastic mechanism probe card according to the present invention, the points different from FIGS. 1A and 1B will be described with reference to FIG. The circuit board 6, the probe board 4a arranged on one surface side of the circuit board 6, and a plurality of probe module boards 3 are arranged in a plurality of rows and a plurality of columns with respect to the probe board 4a. A plurality of cantilever-like probes 2 are formed at predetermined positions in the same manner as in FIGS. 1A and 1B, except for the difference between the circuit board 6 and the probe board 4a. A plurality of helical spring-like connection pins 8b that are electrically connected to the opposing surface are provided, and the bases are individually fixed to the group of connection terminals 8c of the probe board 4a and the circuit board 6 to be electrically connected. As composition That. Also. When both ends of the helical spring-like connection pin 8b are in pressure contact without being fixed to the group of connection terminals 8c, a pin cover 15 that holds the helical spring-like connection pin 8b in that position may be provided.

また、図３を用いて、本発明に係わる二重弾性機構プローブカードの別の実施形態であるプローブカード１について、図１（ａ）、（ｂ）、図２と相違する点について説明すると、プローブカード１は、回路基板６と、回路基板６の一方の面側に複数行・複数列に配置された複数のプローブモジュール基板３とから構成され、プローブモジュール基板３の所定位置に複数の片持ち梁状プローブ２を形成し、回路基板６とプローブモジュール基板３との間で対抗する面に電気的にも接続する複数の片持ち梁状弾性接続ピン５ａを設けており、回路基板６の接続端子５ｃに個々に根元を固着して、プローブモジュール基板３の接続端子５ｃに電気的に接続する構成としている。この場合も、プローブモジュール基板３を挟んで、片持ち梁状プローブ２と、対応する弾性接続ピン５ａとの複数組を設けた二重弾性機構を有しているのが特徴である。 Further, with respect to the probe card 1 which is another embodiment of the double elastic mechanism probe card according to the present invention with reference to FIG. 3, points different from FIGS. 1A, 1 </ b> B, and 2 will be described. The probe card 1 includes a circuit board 6 and a plurality of probe module boards 3 arranged in a plurality of rows and a plurality of columns on one surface side of the circuit board 6, and a plurality of pieces are provided at predetermined positions on the probe module board 3. The cantilever probe 2 is formed, and a plurality of cantilever-like elastic connection pins 5 a that are electrically connected to the opposing surface between the circuit board 6 and the probe module board 3 are provided. The base is individually fixed to the connection terminal 5 c and electrically connected to the connection terminal 5 c of the probe module substrate 3. Also in this case, the probe module substrate 3 has a double elastic mechanism in which a plurality of sets of cantilevered probes 2 and corresponding elastic connection pins 5a are provided.

また、プローブモジュール基板３は、補強板７から回路基板６を通して、線棒状の吊り下げ具９により垂直方向に上下移動可能に吊り下げられ、かつ、介在する複数の片持ち梁状弾性接続ピン５ａの反力とのバランスで上下方向の位置が定められる。この状態からオーバドライブが掛けられると、プローブモジュール基板３は、３乃至４本の複数で、かつ、補強板７から垂直方向に延在するの棒状位置決めピン１０により水平方向の動きが拘束されているから、介在する複数の片持ち梁状弾性接続ピン５ａを押圧して上方へ正確に移動し、片持ち梁状プローブ２がチップデバイスの電極と確実に押圧接触することができる。オーバドライブが解除されると、このときXY平面における片持ち梁状プローブ２の位置は、プローブモジュール基板３が懸垂定点支持されているから、正確にもとの位置にもどる。 Further, the probe module substrate 3 is suspended from the reinforcing plate 7 through the circuit substrate 6 so as to be vertically movable by a wire rod-shaped suspending tool 9, and has a plurality of interposed cantilever-like elastic connection pins 5a. The position in the vertical direction is determined by the balance with the reaction force. When overdrive is applied from this state, the horizontal movement of the probe module substrate 3 is restrained by the rod-shaped positioning pins 10 extending in the vertical direction from the reinforcing plate 7 in a plurality of 3 to 4 probe modules. Therefore, the intervening cantilever-like elastic connection pins 5a are pressed and accurately moved upward, and the cantilever-like probe 2 can be surely pressed and contacted with the electrode of the chip device. When the overdrive is released, the position of the cantilever probe 2 in the XY plane at this time returns to the original position accurately because the probe module substrate 3 is supported by the suspension fixed point.

図５には、二重弾性機構プローブカード１のプローブ基板４ａ及びプローブモジュール基板３の製造方法を示している。図５に示す製造方法は、微細寸法の片持ち梁状プローブ２とそれに対応する片持ち梁状弾性接続ピン５ａをエリアアレイに製作して、プローブモジュール基板３及びプローブ基板４ａの各接続端子２ａ、５ｃに固着する方法である。図５ａには、片持ち梁状弾性接続ピン５ａを複数個セットにしてエリアアレイに製作して、プローブ基板４ａの接続端子５ｃに固着する方法を示している。先ず、複数個セットの片持ち梁状弾性接続ピン５ａをリソグラフィと電鋳の反復実施して、型であるＣｕの犠牲層１２中に形成する。次いで、上記セットの片持ち梁状弾性接続ピン５ａを半田付け等でプローブ基板４ａの接続端子５ｃに固着する。その後、Ｃｕの犠牲層１２をエッチングで除去して、プローブ基板４ａの接続端子５ｃに実装した片持ち梁状弾性接続ピン５ａが製造できる。また、図５ｂには、片持ち梁状プローブ２を複数個セットにしてエリアアレイに製作して、プローブモジュール基板３の接続端子２ａに固着する方法を示している。先ず、複数個セットの片持ち梁状プローブ２をリソグラフィと電鋳の反復実施して、型であるＣｕの犠牲層１２中に形成する。次いで、上記セットの片持ち梁状プローブ２を半田付け等でプローブモジュール基板３の接続端子２ａに固着する。その後、Ｃｕの犠牲層１２をエッチングで除去して、プローブモジュール基板３の接続端子２ａに実装した片持ち梁状プローブ２が製造できる。これにより、微細寸法の片持ち梁状プローブ２とそれに対応する片持ち梁状弾性接続ピン５ａを有する二重弾性機構プローブカード１を製造することができる。 FIG. 5 shows a method of manufacturing the probe board 4a and the probe module board 3 of the double elastic mechanism probe card 1. In the manufacturing method shown in FIG. 5, the cantilever-like probe 2 having a fine dimension and the corresponding cantilever-like elastic connection pin 5a are manufactured in an area array, and each connection terminal 2a of the probe module substrate 3 and the probe substrate 4a is manufactured. It is a method of adhering to 5c. FIG. 5a shows a method in which a plurality of cantilevered elastic connection pins 5a are made into an area array and fixed to the connection terminals 5c of the probe substrate 4a. First, a plurality of sets of cantilever-like elastic connection pins 5a are formed in the Cu sacrificial layer 12 as a mold by repeatedly performing lithography and electroforming. Next, the set of cantilevered elastic connection pins 5a are fixed to the connection terminals 5c of the probe substrate 4a by soldering or the like. Thereafter, the sacrificial layer 12 of Cu is removed by etching, and the cantilevered elastic connection pin 5a mounted on the connection terminal 5c of the probe substrate 4a can be manufactured. FIG. 5 b shows a method in which a plurality of cantilevered probes 2 are made into an area array and fixed to the connection terminals 2 a of the probe module substrate 3. First, a plurality of sets of cantilever-like probes 2 are formed in the Cu sacrificial layer 12 as a mold by repeatedly performing lithography and electroforming. Next, the set of cantilever probes 2 are fixed to the connection terminals 2a of the probe module substrate 3 by soldering or the like. Thereafter, the sacrificial layer 12 of Cu is removed by etching, and the cantilever probe 2 mounted on the connection terminal 2a of the probe module substrate 3 can be manufactured. Thereby, the double elastic mechanism probe card 1 having the cantilever-like probe 2 having a fine dimension and the corresponding cantilever-like elastic connecting pin 5a can be manufactured.

図６ａに示す二重弾性機構プローブカード１は、回路基板６と、回路基板６の一方の面側に複数行・複数列に配置され、表面の所定位置に複数の片持ち梁状プローブ２を形成し、内部配線３ａを有するプローブモジュール基板３と、プローブモジュール基板３と回路基板６との間に形成した複数のクランク型弾性接続ピン５ｂとを備え、弾性接続ピン５ｂがプローブモジュール基板３と回路基板６とに固着して接続されている。この場合、複数の片持ち梁状プローブ２及び複数のクランク型弾性接続ピン５ｂはリソグラフィと電鋳の反復実施により犠牲層１２の型内に形成され、次いで犠牲層１２をエッチングにより除去して、エリアアレイの微細寸法の片持ち梁状プローブ２及びクランク型弾性接続ピン５ｂを製造することができる。これにより、チップデバイスの電極間隔が微小であっても、これに対応して性能試験測定ができる二重弾性機構プローブカード１を提供することができる。 The double elastic mechanism probe card 1 shown in FIG. 6a is arranged in a plurality of rows and a plurality of columns on one surface side of the circuit board 6 and the circuit board 6, and a plurality of cantilever-like probes 2 are arranged at predetermined positions on the surface. A probe module board 3 having an internal wiring 3 a and a plurality of crank-type elastic connection pins 5 b formed between the probe module board 3 and the circuit board 6, and the elastic connection pins 5 b are connected to the probe module board 3. It is fixedly connected to the circuit board 6. In this case, the plurality of cantilever probes 2 and the plurality of crank-type elastic connection pins 5b are formed in the mold of the sacrificial layer 12 by repeated execution of lithography and electroforming, and then the sacrificial layer 12 is removed by etching, The cantilever-like probe 2 and the crank-type elastic connection pin 5b having a fine dimension of the area array can be manufactured. Thereby, even if the electrode interval of a chip device is very small, it is possible to provide a double elastic mechanism probe card 1 that can perform performance test measurement correspondingly.

また、二重弾性機構プローブカード１の製造は、電極１１ａと１１ｂを結ぶ内部配線３ａを有するプローブモジュール基板３の電極１１ａの上に複数の片持ち梁状プローブ２をリソグラフィと電鋳の反復実施により犠牲層１２と共に設けて形成すると共に、プローブモジュール基板３のもう一方の面の電極上１１ｂに各片持ち梁状プローブ２対応する複数のクランク型弾性接続ピン５ｂをリソグラフィと電鋳の反復実施により犠牲層１２と共に設けて形成し（図６ｂ（１））、次いで、犠牲層１２をエッチングで除去して、プローブモジュール基板３上に複数の片持ち梁状プローブ２を形成し（図６ｂ（２））、次いで、複数のプローブモジュール基板３をクランク型弾性接続ピン５ｂを介して回路基板６に対しボンディング半田層１３で固着し（図６ｂ（３））、次いで、クランク型弾性接続ピン５ｂの犠牲層１２をエッチングで除去することにより、回路基板６にクランク型弾性接続ピン５ｂを介して複数の片持ち梁状プローブ２を有する複数のプローブモジュール基板３を固着した二重弾性機構プローブカード１を製造することができる（図６ｂ（４））。 Also, the double elastic mechanism probe card 1 is manufactured by repeatedly performing lithography and electroforming a plurality of cantilevered probes 2 on the electrode 11a of the probe module substrate 3 having the internal wiring 3a connecting the electrodes 11a and 11b. A plurality of crank-type elastic connection pins 5b corresponding to each cantilever probe 2 are repeatedly formed on the electrode 11b on the other surface of the probe module substrate 3 by lithography and electroforming. Then, the sacrificial layer 12 is removed by etching to form a plurality of cantilevered probes 2 on the probe module substrate 3 (FIG. 6b (1)). 2)) Next, the plurality of probe module boards 3 are fixed to the circuit board 6 with the bonding solder layer 13 via the crank-type elastic connection pins 5b. Then, the sacrificial layer 12 of the crank-type elastic connection pin 5b is removed by etching, whereby a plurality of cantilever probes 2 are connected to the circuit board 6 via the crank-type elastic connection pin 5b. A double elastic mechanism probe card 1 to which a plurality of probe module substrates 3 having the above are fixed can be manufactured (FIG. 6b (4)).

半導体ウェハにおいて、特に、高集積化チップデバイスの電気的特性検査に使用するプローブカードに利用することができる。 In a semiconductor wafer, the present invention can be used particularly for a probe card used for electric characteristic inspection of a highly integrated chip device.

本発明に係わる二重弾性機構プローブカードの実施形態であって、（ａ）はプローブモジュール基板が弾性接続ピンを介してプローブ基板に取り付けられたプローブカードの模式的断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部の模式的拡大図である。It is embodiment of the double elastic mechanism probe card concerning this invention, Comprising: (a) is typical sectional drawing of the probe card with which the probe module board was attached to the probe board via the elastic connection pin, (b) is ( It is a typical enlarged view of the A section of a). 本発明に係わる二重弾性機構プローブカードの別の実施形態であって、回路基板とプローブ基板間にスプリング状接続ピンを介在させたプローブカードの模式的断面図である。It is another embodiment of the double elastic mechanism probe card according to the present invention, and is a schematic cross-sectional view of a probe card in which spring-like connection pins are interposed between the circuit board and the probe board. 本発明に係わる二重弾性機構プローブカードの別の実施形態であって、プローブモジュール基板が弾性接続ピンを介して回路基板に取り付けられたプローブカードの模式的断面図である。It is another embodiment of the double elastic mechanism probe card according to the present invention, and is a schematic cross-sectional view of a probe card in which a probe module board is attached to a circuit board via elastic connection pins. 本発明に係わる二重弾性機構プローブカードの実施形態であって、プローブモジュール基板をプローブ基板に実装したプローブ基板の模式的平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of a probe board in which a probe module board is mounted on a probe board, which is an embodiment of a double elastic mechanism probe card according to the present invention. 本発明に係わる二重弾性機構プローブカードの製造方法の実施形態であって、（ａ）はプローブ基板に中継接続ピンを実装する方法の概略説明図、（ｂ）はプローブモジュール基板にプローブを実装する方法の概略説明図である。It is embodiment of the manufacturing method of the double elastic mechanism probe card concerning this invention, Comprising: (a) is schematic explanatory drawing of the method of mounting a relay connection pin in a probe board, (b) mounts a probe on a probe module board It is a schematic explanatory drawing of the method to do. 本発明に係わる二重弾性機構プローブカードの製造方法の実施形態に関し、プローブカードの形成方法であって、（ａ）は本方法によるプローブカードの模式的断面図、（ｂ）はプローブカードを形成する方法の概略説明図である。The embodiment of the method for manufacturing a double elastic mechanism probe card according to the present invention is a method for forming a probe card, wherein (a) is a schematic sectional view of the probe card according to the present method, and (b) is a probe card formed. It is a schematic explanatory drawing of the method to do. 従来のプローブカードの一例であって、プローブカードの模式的断面図である。It is an example of the conventional probe card, Comprising: It is typical sectional drawing of a probe card.

Explanation of symbols

１：プローブカード２：プローブ２ａ：プローブ端子
３：プローブモジュール基板３ａ：内部配線３ｂ：内部配線
４：プローブユニット４ａ：プローブ基板４ｂ：内部配線
５：接続ピン５ａ：片持ち梁状弾性接続ピン５ｂ：クランク型弾性接続ピン
５ｃ：接続ピン端子６：回路基板６ａ：テスタ接続端子７：補強板
８：中継接続ピン８ａ：片持ち梁状接続ピン８ｂ：スプリング状接続ピン
８ｃ：接続ピン端子
９：吊下げ具１０：位置決めピン１１ａ、ｂ：電極
１２：犠牲層１３：ボンディング用半田層
１５：ピンカバー１６：支持体１７：支持ボルト２１：プローブカード
２２：プローブ２３：プローブ基板２３ａ：接続端子
２４：回路基板２４ａ：テスタ接続端子２５：中継接続ピン２５ａ：接続端子２６：補強板２７：支持体２８：支持ボルト３０：半導体ウエハ３１：ウエハ載置台
1: Probe card 2: Probe 2a: Probe terminal 3: Probe module substrate 3a: Internal wiring 3b: Internal wiring 4: Probe unit 4a: Probe substrate 4b: Internal wiring 5: Connection pin 5a: Cantilevered elastic connection pin 5b : Crank-type elastic connection pin 5c: Connection pin terminal 6: Circuit board 6a: Tester connection terminal 7: Reinforcing plate
8: Relay connection pin 8a: Cantilever connection pin 8b: Spring connection pin 8c: Connection pin terminal
9: Hanging tool 10: Positioning pin 11a, b: Electrode 12: Sacrificial layer 13: Solder layer for bonding
15: Pin cover 16: Support body 17: Support bolt 21: Probe card 22: Probe 23: Probe board 23a: Connection terminal 24: Circuit board 24a: Tester connection terminal 25: Relay connection pin 25a: Connection terminal 26: Reinforcement plate 27 : Support 28: Support bolt 30: Semiconductor wafer 31: Wafer mounting table

Claims

A circuit board and a probe board arranged on one surface of the circuit board and having a plurality of probe module boards formed with a plurality of elastically deformed probes at predetermined positions arranged in a plurality of rows and columns on the surface, the circuit board And a plurality of relay connection pins electrically connected to each other between the probe board and the probe board. The probe module board is supported from the probe board by a suspended fixed point, and between the probe board and the probe board. A double elastic mechanism probe card characterized in that an elastic connection pin that is electrically connected and is displaced in the vertical direction by overdrive is provided.