JPH02163664A - 自動補償装置及び自己レベリング膜プローブ装置 - Google Patents

自動補償装置及び自己レベリング膜プローブ装置

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JPH02163664A
JPH02163664A JP1264815A JP26481589A JPH02163664A JP H02163664 A JPH02163664 A JP H02163664A JP 1264815 A JP1264815 A JP 1264815A JP 26481589 A JP26481589 A JP 26481589A JP H02163664 A JPH02163664 A JP H02163664A
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JP
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membrane
pivot pin
probe
support
under test
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JP1264815A
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English (en)
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Richard E Huff
リチャード・イー・ハフ
Farid Matta
ファリッド・マッタ
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HP Inc
Original Assignee
Hewlett Packard Co
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/0735—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card arranged on a flexible frame or film

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、一般に、エレクトロニクス産業における集積
回路（ＩＣ）の非破壊試験に関するものであり、とりわ
け、一般に、平面膜試験プローブカードを用いた、高速
かつ精確なＩＣの試験に関するものである。
Ｕ従来技術止その問題点コ 現在、集積回路のテストのための非破壊方法が存在して
いる。集積回路は、一般に、ウェーハと呼ばれる薄い平
面基板に、入力／出力パッドを備えた複数の半導体チッ
プを一時に多量得るべく、１層ずつ成長、すなわち、形
成されていく。ウェーハを個々のチップに分割する前に
、各チップ毎に回路の検査及びチエツクを行なわねばな
らない。
ダイを切り離して、パッケージに収納した後のテストは
、極度に高くつくので、このテストは、通常、回路がま
だ単一のウェーハ上にいっしょにある間に行なわれる。
試験プローブ、平面試験膜、または、平面膜試験カード
から各デバイスに入力信号を送り込み、小さな回路上の
選択された出力位置における電圧レベルをモニターする
ことによって、各ウェーハ毎に数百の独立したデバイス
を解析する。
各チップには、他のデバイスと電気的に接触するように
設計された試験パッドが設けられている。
これらのパッドは高さが異なるため、従来のプローブ装
置では、接触エラーを生じることがよくあり、従って試
験結果が不正確になる。これらの表面造作（Ｓｕｒｆａ
ｃｅ　Ｆｅａｔｕｒｅ）間における幾何学的形状及び高
さの不一致が大きくなると、試験ブｏ　−ブと被試験デ
バイス（ＤＵＴ）の入力／出力パッド間に、誤った電気
的接続が生じる。
特に、従来の試験膜を支持する支持構造は、試験プロー
ブ膜の平面とＤＵＴとの不整列を補償することができな
い。試験膜は、多数のチップを支持するウェーハと同一
面上にくるように整列されないので、このチップのテス
ト技術では排除すべきテストのエラーがきまって生じる
。
この平面整列（ｐｌａｎｅ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）の問
題のため、試験者は、試験パッドのふぞろいな高さによ
って生じる試験の不正確さを最小限にとどめて、信頼に
足る試験を均一にかつ高速度で実施するのが困難になる
。
［本発明の目的］ 本発明は、膜プローブカードすなわちその膜に関する自
動自己レベリング作用が得られるようにする方法及び装
置を提供するこ吉により、上記の問題を解決する目的を
有する。
［発明の概要］ 本発明は、ウェーハ」二にある集積回路のアレイに高速
テスト信号を加えるのに用いることができる。
本発明の革新的な技法によれば、プローブの接点と、被
試験入力／出力パッドとの完全な電気的結合が行なえず
に生じる不正確なテスト結果の発生率が低下する。
本発明の一実施例の自己レベリング膜プローブは、被試
験ウェーハ表面の高さの異なる造作に膜プローブが適合
しないため発生する信頼できないテスト結果に関する問
題を克服するものである。
自己レベリング膜プローブは、協働してベアリンクとし
て機能する枢軸（ｐｉｖｏｔ＞ピンと受けを利用する。
このベアリングによって、プローブと被試験デバイスの
間における不整列に応答して、自動的に補償回転が生じ
る。
支持体からつるされた１組のたわみ枢軸によって、支持
体の下方に突き出た中央並進台が保持されており、それ
は支持体の底を横切って張られた、たわみ薄膜に対し押
しつけられている。膜の被試験デバイスに面した側には
、被試験ウェーハ上の入力／出力パッドまで降下する膜
上の導電性接点バンプが含まれている。
膜の接点バンプのある側の反対側は、回転板と円錐井戸
から成る受けによって占められている。
この円錐井戸は、並進台によってビンの上方につり下げ
られた固定基準板に埋め込まれた枢軸ビンの先端部（ポ
イント）を受けるように設計されている。
接点バンプが、プローブに対する不均一な表面をなして
いる１群のテストパッドに当ると、回転板の一方の端が
、被試験ウェーハから上方に押し上げられる。固定基準
板によって枢軸ビンが一定の垂直位置に保持されるので
、回転板は下方から加えられる不均衡な力に応答して円
錐井戸の底に装着されている枢軸ビンの尖＠１部まわり
で回転する。その結果生じる回転板の偏角によって、膜
上の接点バンプと入力／出力パッドの傾斜角が合致する
。
なお、米国において提出され、本願出願人に譲渡された
下記の米国出願の明細書は、本願明細書に関連する内容
を含んでいる。（ｉ）１９８８年９月２３日に提出され
た米国出願第２４９４８１号：　Ｒｉｃｈａｒｄ　Ｈｕ
ｆｆ及びＢｒ１ａｎ　Ｌｅｓｌｉｅによる”Ｆｏｒｃｅ
　Ｄｅｌｉｖｅｒｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｉｍｐｒ
ｏｖｅｄ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ＭｅｍｂｒａｎｅＰｒ
ｏｂｅ”；　（２）１９８８年９月２６日に提出された
米国出願第２４９４７４号：　８１ｉｚａｂｅｔｈ　Ａ
、　Ｂｅ１ｌｏｌｉ他による”Ｍｉｃｒｏ−３ｔｒｉｐ
　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　Ｍｅｍｂｒａｎ
ｅ　Ｔｅ５ｔ　Ｐｒｏｂｅ”；　（３）１９８８年９月
２８日に提出された米国出願第２５０４８号　Ｒｉｃｈ
ａｒｄｆｌｕｆｆによる’Ｍｅｍｂｒａｎｅ　Ｐｒｏｂ
ｅ　ｗｉｔｈ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔａｃｔ　
５ｃｒｕｂ　Ａｃｔｉｏｎ”；及び、（４，）１９８７
年１月に提出された米国出願第０１３４７４号Ｆａｒｉ
ｄ　Ｍａｔｔａによる’Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｔ。
Ｓ−ｅｌｆ−Ａｌｉｇｎ　　ｔｈｅ　　Ｐｌａｎｅ　　
ｏｆ　　Ｔｅ５ｔ　　Ｐｒｏｂｅ　　ｔｏ　　ｔｈｅ　
　Ｐｌ−ａｎｅ　ｏｆ　Ｄｅｖｉｃｅ　Ｕｎｄｅｒ　Ｔ
ｅ５ｔ”［発明の実施例］ 以下に詳述する本発明の一実施例に関連する特定の構造
例は、本発明を実施する上で、最良の態様の構造例の１
つである。
［システムの概要］ 第１図には、自己レベリング膜プローブ１．０（以下プ
ローブ１０と呼称する）の構造例の概要が示されている
。プローブ１０は、自動補償作用を生じて、膜プローブ
と被試験デバイス（ＤＵＴ）がほぼ平行にアライメント
のとれるようにする装置である。
プローブ１０には、支持手段１２と、支持手段１２を並
進手段１８に結合するばね手段１４が含まれている。
また、支持手段１２と並進手段１８の両方に結合される
たわみ平面２２も、含まれている。たわみ平面２２に設
けられた複数の電気接点３４によって、被試験デバイス
との電気的接続が行なわれる。
さらに、並進手段１８に結合した枢軸手段２６も含まれ
ている。受は手段３２は、たわみ平面２２と隣接して枢
軸手段２６を受けるようになっており、これにより、受
は手段３２と回転手段３０が、枢軸手段２６まわりで自
由に移動することができる。
［システムの詳細］ 第１図には、本発明の一実施例に従って形成さ１　〇　
− れた自己レベリング膜プローブ１０の構成例の断面図が
示されている。
上部円形支持体１２と並進台１８の両方に接続ボルト１
６で固定されている３つのたわみ枢軸１４が、上部円形
支持体Ｉ２によって支持されている。下部支持体２０が
、下部中央開口２１を横切るたわみ薄膜２２を保持して
いる。この薄膜２２は、下部支持体２０と並進台１８の
間に延びる外部領域が、比較的弱い張力下に維持されて
いる。
並進台１８の下部中央開口２１を横切る薄膜２２の内部
領域は、比較的強い張力下に保持されている。
固定基準板２４が、並進台１Ｂの中央領域と上方領域に
結合している。この基準板２４には、剛性枢軸ビン２６
の一方の端が埋め込まれている。基準板２４と枢軸ビン
２６は、両方とも、薄膜２２に向かって下方へ延び、並
進台１８の中央空洞２８内に入り込んでいる。
第３図に最もよく示されているように、枢軸ビン２６に
は、ポイントａ１、円錐形＃ｊ部ｂ１、シャンクｃ１、
カラーｄ１、及び、基準板２４に固定されたベースｅ１
が備わっている。枢軸ビン２６の垂直軸は、そのとがっ
た端部ａ１からベースｅ１まで、シャンクＣＩと平行に
上方へ延びている。この垂直軸は、被試験デバイスを通
る理想の仮想水平面に対して垂直である。
回転板３０は、枢軸ビン２６の下方への力によって薄膜
に押しつけられた状態に保たれる。回転板３０は、座ａ
２、円錐井戸ｂ２、内壁ｃ２、開口ｄ２、及び、フラン
ジｅ２から成る（第４図参照）、枢軸ビンが装着される
受け３２を包囲している。被試験デバイスの入力・出力
パッド（不図示）上に押下される。複数の接点バンプ３
４の真向かいに位置した薄膜２２の最も内側のセクショ
ンの中央に、回転板３０がくるようになっている。
回転板３０と薄膜２２の間には、弾性ベツド３３かはさ
れまれでいて、被試験デバイスにかかるプローブ１０の
力を和らげるようになっている。前記８Ｉｌｚａｂｅｈ
　Ａ、　Ｂｅ１ｌｏｌｉ他による”Ｍｉｃｒｏ−３ｔｒ
ｉｐ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　Ｍｅｍｂｒ
ａｎｅ　Ｔｅ５ｔ　Ｐｒｏｂｅｌ＋と題する、米国特許
願の明細書に本発明における薄膜２２と同様＝１２ のたわみ表面に導電性信号経路、端子、接点バンプ、及
びビアを形成するのに用いられる、製造プロセスが記載
されている。
第１図及び第２図には、例示の自己レベリング膜プロー
ブ１０の働きが、最もよく明らかにされている。
ウェーハの上の被試験デバイスの入力・出力パッドは、
高さがふぞろいのため、接点パッド３４が、該パッドを
横切って均等にそろうということは、しばしば、不可能
になる。補正を施さなければ、この不整列によって、接
点バンプ３４を支えている薄膜２２の中央領域の片側が
、テストデバイスと結合できなくなる。
その一方で、薄膜２２がウェーハと平行な接触平面に沿
って接点バンプ３４を押しつけられないと、集積回路を
破壊するような過度の力が生じる可能性もある。
自己レベリング膜プローブ１０は、回転板３０の補償偏
向によって向きが制御される薄膜２２を設けることによ
って、この問題を解決するものである。
例えば、被試験デバイスの左側が、右側に比べて高くな
ると（第２図に示すように）、まずその高くなった目標
領域の上方の接点バンプ３４が、被試験デバイスにぶつ
かり、回転板３０の対応する端部が、上方へ偏向する。
この回転すなわち傾斜については、第２図に釦線で示さ
れている。
テストパッドの高さが異なることによって生じる接触力
の不均衡は、テストウェーハの公称水平面に対し垂直位
置に固定されたままの、枢軸ビンの先Ｍａｌのまわりに
働くトルクによって、自動的に均衡がとられる。回転板
３０の反対側の端は、接点バンプ３４を支持する薄膜２
２の部分が、傾斜したテストパッド表面と平行になるま
で、被試験デバイスに向かって下降する。この相対的に
わずかな回転によって補正される高さの誤差の大きさは
、一般に、５〜１０ミクロンである。
自己レベリング膜プローブＩＯの望ましい実施例の場合
、固定基準板２４と回転板３０の両方とも、高さが０１
２０インチ（３，０５ｍ＋ｎ）である。枢軸ビンのベー
スｅ１は、幅が０．０４フインチ（ｉ，、ｌｈ＋ｍ　）
である。枢軸ピンの先端ａ１からの距離は、薄膜２２を
押しつける回転板３０の表面から０．０５５インチ（ｉ
，４０ｍｍ）である。
薄膜２２から枢軸ビンの先端（ポイント）ａｌまでの距
離を比較的短くして、薄膜２２のひずみを最小限にしな
がら、回転板３０が被試験デバイスに対する接点バンプ
３４の不整列に応答して自由に移動できるようにしなけ
ればならない。円錐井戸ｂ２の角度は、ピボットピン２
６の円錐形端部ｂ１の角度に比べて大きくなるようにし
て、ピンが井戸内で自由に運動するようにしなければな
らない。枢軸ビン２６と円錐井戸ｂ２は、一般に、両方
ともステンレス鋼で作られるが、什較的軽い荷重に制限
される状況の場合には、他の材料で製作することも可能
である。
枢軸ビン２６及び円錐井戸ｂ２は、低摩擦で、自動調心
式のソケット接合部すなわちベアリングとして働き、０
１　ミリラジアン−１０ミリラジアンの範囲内の精確な
整列を可能にする。この極めて精確な補償メカニズムに
よって、とりわけ、高温で薄膜２２の張力が低下する場
合には、回転板３０がスライドして、中心からずれるの
が防止される。回転板３０は、水平からの被回転すなわ
ち被偏向が最大で２．１４度になるよう設計されている
。
自己レベリング膜プローブ１０は、一般に、固定チャッ
クで利用され、テストウエーノ＼は、移動チャックに取
りつけられたプローブの下をステップ移動する。この設
計は低コストながらテストデバイスに対するプローブの
均一な接触が確保され、信頼性の高いシステムが得られ
る。自動補償作用は、接点バンプの耐用年数にわたって
有効であり、同時に、被試験ウェーハの損傷を最小限に
抑えるものである。
［発明の効果］ 以上、本発明の一実施例からも明らかなように、本発明
の実施により、よしんば被試験デバイスの入力・出力パ
ッド表面と膜プローブの接点バンプ表面に従来なら不整
列の生ずる場合でも、自動レベリング作用によって、そ
の不整列は回避される。
従って、集積回路の安定で精確な試験が可能となり、実
用に供して有益である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に従って作られた自己レベリ
ング膜プローブの断面図である。 第２図は第１図の枢軸ビンを含む部分の拡大図で、自己
レベリング作用を説明するための図である。 第３図は枢軸ビン２６の断面図である。 第４図は受け３２の断面図である。 ｌＯ：自己レベリング膜プローブ（プローブ）１２：上
部支持体 １４：たわみ枢軸 １６：結合ボルト １８：並進台 ２０；下部支持体 ２１：下部中央開口 ２２：薄膜 ２４：固定基準板 ２６：枢軸ビン ａｌ：ポイント ｂｌ：円錐形端部 Ｃ１：シャンク ｄｌ：カラー ｅ：ベース ２８：中央空洞 ３０：回転板 ３２：受け Ｃ２：座 ｂ２：円錐井戸 Ｃ２：内壁 ｄ２コ開口 Ｃ２：フランジ ３３：弾性ベツド ３４：接点突起（バンプ）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、下記の（イ）及至（ニ）から構成され、実質的に平
    坦な膜プローブと実質的に平坦な被試験デバイス（以下
    ＤＵＴと呼称する）間の実質的な共平面整列を生起せし
    める自動補償装置。 （イ）支持手段 （ロ）下記の（ｉ）及至（ｉｖ）の特徴を有する並進手
    段。 （ｉ）少くとも上部板と下部板に分離されている。 （ｉｉ）前記上部板は前記支持手段の下部表面に固着さ
    れている。 （ｉｉｉ）前記上部板は、該上部板より前記下部板へ向
    って延伸する枢軸を含むように形 成される。 （ｉｖ）前記下部板は、それ自身の内に、前記枢軸を受
    けるための大きさと向きをもつ 受けを決定している。 （ハ）前記支持手段と前記並進手段とを結合するための
    ばね手段。 （ニ）下記（ｉ）及至（ｉｉ）の特徴を有する実質的に
    平坦な表面。 （ｉ）該表面は前記支持手段と前記並進手段へ結合され
    るように形成される。 （ｉｉ）該表面は前記被試験デバイスへの少くとも１つ
    の電気的接続を確立するように 位置決めされた複数の電気接点を外部表 面に有するように形成される。 従って、前記枢軸手段は、前記受け手段に 支持されて、前記２つの板が相互に浮動して、揺動する
    。 その結果、前記膜プローブは、被試験デバ イスに接触する一方、前記ＤＵＴの各部の電気的接触を
    おこなうように該ＤＵＴに渉り浮動して揺動できる。 ２、下記（イ）及至（ト）より成り、複数の接点バンプ
    とそれらに対応する被試験デバイス上の複数の入力／出
    力パッド間の不整列を補正するための自己レベリング膜
    プローブ装置。 （イ）上部支持体。 （ロ）下部中央開口をその中に決定した並進台。 （ハ）上部支持体と並進台に付属する複数のたわみ枢軸
    。 （ニ）下部支持体。 （ホ）下記（ｉ）及至（ｉｉｉ）の特徴を有するたわみ
    膜。 （ｉ）該たわみ膜はその周辺へ向けて前記下部支持体へ
    添付される。 （ｉｉ）該たわみ膜は、下部支持体から前記並進台の前
    記下部中央開口を横切って伸張 される。 （ｉｉｉ）該たわみ膜は、前記被試験デバイスに係合す
    る複数の接点バンプを有する。 （へ）前記並進台に内蔵された枢軸ピン。 （ト）前記枢軸ピンを保持し、前記たわみ膜の中央表面
    と前記枢軸ピンの受けが該枢軸ピ ンの垂直軸のまわりに自由に運動するよう に位置づけられた枢軸ピン受け。 ３、前記枢軸ピン受けが下記（イ）及至（ロ）を含む請
    求項２記載の自己レベリング膜プローブ。 （イ）前記たわみ膜に、前記接点バンプの反対側から、
    前記枢軸ピンによって押しつけら れる回転板。 （ロ）前記回転板に支持された円錐井戸に保持された前
    記枢軸ピン。
JP1264815A 1988-10-11 1989-10-11 自動補償装置及び自己レベリング膜プローブ装置 Pending JPH02163664A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US256,029 1988-10-11
US07/256,029 US4906920A (en) 1988-10-11 1988-10-11 Self-leveling membrane probe

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JP (1) JPH02163664A (ja)

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