JPH01147374A

JPH01147374A - マイクロプローバ

Info

Publication number: JPH01147374A
Application number: JP62305636A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Sato; 一雄佐藤; Kenichi Mizuishi; 賢一水石; Takao Mori; 孝夫森; Moritoshi Yasunaga; 守利安永; Hideo Todokoro; 秀男戸所
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-12-04
Filing date: 1987-12-04
Publication date: 1989-06-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は半導体素子の検査に用いられるマイクロプロー
バに係り、特に大規模集積回路の検査に好適な、高密度
・高精度のプローブ触針群を持つプローバに関する。

〔従来の技術〕

従来、半導体素子の検査に用いられる検査装置としては
、金属製の探針を複数植え込んだ方式のプローブカード
（実公昭６２−２１００８　）　、また、フォトエツチ
ングで探針に相当する部材をつくり込んだプローブカー
ド（特公昭６２−２２５２９　＞　　がある。

また、単独の探針としては、シリコンウェハに形成した
プローブ線の周囲をエツチングによって溶解し、輪郭を
鋭くとがらせたものが電子通信学会技術研究報告５ＳＤ
８６−９　（１９８６）ｐｐｌ−７で述べられている。

また、探針だけでなく、電子ビームを併用した素子機能
検査袋Ｗ（特願昭６０−２３７４９９）がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の従来技術には次のような問題点がある。

検査すべき半導体素子の集積化が著しく、触針すべき点
の数およびその配列密度が大きくなるにしたがい、金Ｉ
Ｘ製の探針を植え込んだ方式のプローブカードは針の集
積化が困難になりつつある。

フォトエツチングの手法を用いて、探針に相当する部材
を一枚の金属板から一括して製造するプローブカードで
は、上記の問題点は一部改善されるが、探針の先端を尖
鋭にすることがむずかしく、素子上の微小領域を触針す
るには不都合である。

一方、シリコンウェハ面内のプローブ配線の周囲をエツ
チングして得る触針は、その先端が尖鋭になるものの、
逆の効果として剛性が極端に低下するから、被測定物と
なるＡＱ配線の表面の酸化物の層を破って電気的導通を
得るだけの接触圧力を加えることはむずかしく、その用
途は特殊なものに限られていた。また、被測定物の表面
に対して角度をもってプローブの針を接近する必要があ
るので、本質的に多数のプローブを一括してセツティン
グすることができない。

また、触針の代りに電子ビームを素子の表面に照射して
回路機能を検査する装置においても、給電の目的で金属
針の探触子が使われている。この装置では、金属針の周
辺に電場の乱れが生じるから、金属針で触れる近傍領域
については電子ビームで機能を検査できない。

本発明の目的は、上記の問題点を解決し、適切な接触圧
力に耐える尖鋭な探針を有するマイクロプローパを提供
することにあり、望ましくは高密度に配列する手段を与
え、更に併用する電子ビームの軌道を乱さない構造を与
えることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、接触圧力の付与を目的とする梁状構造体と
、この梁の長手方向と垂直な方向に突出した触針構造と
を単一の結晶体に一体に形成することにより、達成され
る。

〔作用〕

梁状構造体と触針とはフォトリソグラフィの手法で一体
に加工することができ、触針の配列の精度は高く、また
高密度な触針の配列が可能になる。

触針は、単結晶から構成されるので、結晶方位を利用し
た異方性エツチングにより、極めて尖鋭な触針を得るこ
とができる。

触針表面に導電性膜を形成しプローバとしての配線を行
うとともに、この配線と対向する梁の一部を導電体とし
てこれを接地すれば、配線に起因する電場の乱れを防ぐ
ことができる。

〔実施例〕

以下１本発明を実施例により詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施形態に示す断面図である６検
査すべき素子を表面に形成したウェハ１は移動可能なテ
ーブル２の上に固定され、触針基板３によってウェハ上
の個々の信号線、給電線が探針される。これらの細線を
通る電気信号はスルホール基板４を介して、外部接続基
板５上の接続ピン群６より外部に取り出される。また、
図では更に電子ビームによる素子の検査機能を備えるた
め、電子ビーム源（図示せず）、電子レンズ７゜８、デ
ィテクタ（図示せず）が設けられており。

図の上方から電子ビーム９がウェハ１に向けて照射され
る。

本発明の主要要素である触針基板３の一部を第２図に拡
大して示す、同図は、触針側より触針基板をＦｔ［した
ものである。触針１０および触針を抑圧する力を受は持
つ梁状構造体１１はシリコン単結晶から成り、一体の構
造となっている。被測定物の表面に凹凸があっても、す
べての触針の先端がプローブ動作を行うことができるよ
うに、梁状構造体１１にはスリット１２が設けてあり、
触針間が独立に分離されている。梁状構造体の表面には
、信号・給電ＩＸ＆１３が導びかれており、パッド１４
で終端をなしている。信号はパッド１４からスルーホー
ル基板４を経て外部接続基板５に取り出される。

触針基板をシリコン単結晶で構成するのは次の理由によ
る。第１の理由は、尖鋭な触針を得ることにある。触針
基板の素材としてシリコン単結晶の（１００）ウェハを
選び、第３図に示すように触針の先端１５に相当する位
置に幅の狭いエツチングマスクを形成し、次いで水酸化
カリウム水溶液による異方性エツチングを施せば、図に
示す２点鎖線で囲まれた部分が溶失し、（１１１）を斜
面とする突起が残って、先端が尖鋭な触針を加工できる
６針先の寸法はエツチングマスクの寸法に依存するが、
１例として先端の幅寸法が３μｍ、針の高さが６０μｍ
のものが得られる。エツチングマスクは複数の触針につ
いて一括してフォトリソグラフィの手法で形成されるか
ら、触針間の配列位置精度は、従来の金属針を植え付け
る方式に比べて格段に高く、約１μｍ程度の配列誤差し
か生じない。また尖鋭な触針はピラミッド状の形で強固
に梁の本体と一体化しているので測定時の接触圧力を受
持つに十分な構造となる。

触針基板をシリコン単結晶で構成する利点の第２は、電
子ビームによる検査を併用するさいに。

電子ビームの軌道となる空間の電場を乱さないことにあ
る。第３図の触針のＡ−Ａ断面を第４図に示すが、信号
・給電線となる導体１６は基板本体１７の表面に絶縁膜
（例えば５ｉｎ２）１８を施した上に更にＡＱ、Ａｕな
との金属を蒸着して形成される。基板本体もまた導体で
あるから、基板本体を接地１９しておくことにより、信
号・給電線はその裏面から見て、電気的にシールドされ
ることになる。この結果、第１図のような構成で、電子
ビームによる検査を実施すれば、従来の金属針を使用す
る方法で生じていた電場の乱れが無く、触針の極く近傍
まで電子ビームでの検査が可能になる。

なお１本実施例では、シリコン基板のエツチングにさい
して、水酸化カリウム水溶液を用いたが、エチレンジア
ミン・ピロカテコール等、他の薬品によっても異方性エ
ツチング加工は可能であり、本発明を実施することがで
きる。いずれの場合も、エツチングマスクとしては、Ｓ
　ｉ　Ｏｚ　、　Ｓ　ｉｓＮ＋などの膜を用いるのが適
当である。また、本実施例では、シリコン単結晶を素材
としたが、他の単結晶基板を用いても同様の異方性エツ
チング加工が行えることは自明である。

上記のようにして得た触針基板の一例の概略寸法は触針
間隔のピッチ２００μｍ、梁の厚さ（最も薄い部分）４
３μｍ、梁の長さ１．８ｍｍである。

１個の触針圧を１グラム与えるには、被測定ウェハに針
が触れた後、約１００μｍだけ梁の先端がたわむまで針
を押しつければよい。この動きはウェハテーブル２によ
って行われる。触針基板の１辺の長さを５０＋ｍにとる
と、触針数は１辺当り２５０個に及ぶ。これを正方形の
４辺上に配置すれば、約１０００個に及ぶ触針群が得ら
れ、第１図に示すように、その正方形の内部の素子領域
に電子ビームを当てて機能を検査することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、＊少なマイクロプローブを提供するこ
とができ、約１０００個に及ぶ尖鋭な触針群を高密度・
高精度な配列で得ることを可能にす、る、また電子ビー
ムによる素子機能の検査を行うさいには、触針で触れた
近傍の素子領域まで検査が可能になる。このような大規
模プローバを使えばＬＳＩの機能の検査をウェハの状態
のまま行うことができるようになるから、検査後に配線
の補修を行うことにより、ウェハそのものが実装単位と
なる大規模システムをも可能にする６

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のプローバの構成を示す断面
図、第２図はプローバの主要部である触針基板の一部を
拡大した概観図、第３図は触針の形成方法を示す概観図
、第４図は第３図の触針のＡ−Ａ断面図である。１・・・被検査ウェハ、２・・・ステージ、３・・・触
針基板、４・・・スルーホール基板、５・・・外部接続
基板、６・・・接続ピン群、７，８・・・電子レンズ、
９・・・電子ビーＺ　１　　図１２図５　り［含Ｐ接縣王反拓　３　図カ　４　図

Claims

【特許請求の範囲】１、シリコン単結晶から成る梁の一部に、梁の長手方向
に対し垂直方向に突出した、梁と同一素材からなる一体
構造の触針を持つことを特徴とするマイクロプローバ。２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、触針を
持つ複数の梁がその支持体を共有して同一素材から一体
に形成され、触針を含む梁の表面が絶縁膜で被覆され、
触針先端の表面から梁の支持体に至るまでの梁の絶縁膜
上に配線パターンが導体膜によつて形成されていること
を特徴とするマイクロプローバ。３、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、梁の母
材のシリコン単結晶の電位が接地されることを特徴とす
るマイクロプローバ。