JPH06140482A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被検査体における微小化、狭ピッチ化した電
極パッドに対しても対応することができ、しかもコスト
を低く抑えること。 【構成】 プリント基板３２に、例えばウエハ上のＩＣ
チップの三辺に広いピッチで配列された電極パッド列に
対応するようにタングステンよりなるワイヤタイププロ
ーブ針４を設けると共に前記ＩＣチップの残り一辺に狭
いピッチで配列された電極パッド列に対応するように水
晶プローブ針５を配列する。この水晶プローブ針５は水
晶板６の先端部をエッチングしてその表面に金メッキ処
理により電極パターンを形成して構成される。水晶プロ
ーブ針５を用いているため電極パッドの微小化、狭ピッ
チ化に対応でき、しかも広いピッチの電極パッドに対し
てはワイヤタイププローブ針を接触させているのでコス
トも抑えられ、このようにピッチの混在した電極パッド
を備えた被検査体に対して有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプローブ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
ウエハプロセスが終了してウエハ内にＩＣチップが完成
した後、電極パターンのショート、オープンやＩＣチッ
プの入出力特性などを調べるためにプローブテストと呼
ばれる電気的測定が行われ、ウエハの状態でＩＣチップ
の良否が判別される。その後ウエハはＩＣチップに分断
され、良品のＩＣチップについてパッケージングされて
から例えば所定のプローブテストを行って最終製品の良
否が判定される。

【０００３】ここでウエハの状態でプローブテストを行
うためには、従来例えばＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動可能
なウエハ保持台の上方側に、ウエハ内のＩＣチップの電
極パッド配列に対応して複数のプローブ針を配列したプ
ローブカードを配置し、ウエハ保持台を移動させてウエ
ハ内のＩＣチップの電極パッドとプローブ針とを位置合
わせした後プローブ針と電極パッドとを接触させ、電極
パッドをプローブ針とポゴピンなどを含むコンタクトリ
ングを介してテストヘッドに電気的に接続し、例えばＩ
Ｃの使用速度に対応する周波数信号て電気的測定を行な
ってＩＣチップの良否を判定するようにしている。

【０００４】そして上述のプローブ針としては従来例え
ばタングステン材に縮径加工を施して製造したワイヤ形
状のワイヤタイププローブ針が用いられており、このプ
ローブ針はプローブカードの下面（ウエハ保持台と対向
している面）中央部付近の例えば左右両側に取り付けら
れると共に、プローブ針の各々の先端がウエハの電極パ
ッドの配列に対応してプローブカードの中央に向けて斜
め下方に延伸して配列されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでＩＣチップの
機能、容量の増大に伴って電極数の増加が必要になる一
方、実装部品の縮小化が要求されることから電極パッド
の縮小化及び狭ピッチ化が進んでおり、電極パッド群の
一部には微小エリア内にかなりの数の電極パッドを配列
しなければならない場合ある。例えばカラーＬＣＤは、
画素数が増大する傾向にあり、１個の画素に対して３色
分の信号ラインが必要であることから、ＬＣＤドライバ
としては、例えばＩＣチップの一縁側には８０μｍ角程
度の比較的大きなサイズの電極パッドが例えば１５０μ
ｍ〜２００μｍの配列ピッチで配列されているが、他縁
側には、例えば４５μｍ〜６５μｍ角程度と非常に小さ
なサイズの電極パッドが狭ピッチで例えば５０μｍ〜７
０μｍ程度のピッチで多数配列されるものもある。また
スーパーコンピュータ用のＩＣチップの中にも電極パッ
ド群の一部にこのように狭ピッチで配列されるものがあ
る。

【０００６】一方既述のワイヤタイププローブ針の配列
作業は手作業により行っているので電極パッドの微小
化、狭ピッチ化が進むと非常に手間を要するようにな
る。またタングステン材を縮径加工するには限界があ
り、正確に測定できる限界は、電極パッドの一辺が７０
μｍ程度、電極パッドの配列ピッチが１５０μｍ〜２０
０μｍ程度である。従ってワイヤタイププローブ針は、
上述のようなＬＣＤドライバやスーパーコンピュータの
ＩＣチップに対してはもはや対応することができなくな
っている。

【０００７】そこで非常に小さな電極パッドが狭いピッ
チで配列されているＩＣチップの電気的測定には従来の
ワイヤタイププローブ針の代わりに水晶プローブ針を備
えた水晶プローブ装置を用いることが検討されている。
なぜならば水晶はその結晶中にＸ軸（光軸）、Ｙ軸（電
気軸）、Ｚ軸（化学軸）を持ち各軸のエッチング速度が
Ｘ軸：Ｙ軸：Ｚ軸＝６：１：１００であるので、１枚の
水晶板を例えばフッ酸などのエッチング溶液でＺ軸と相
直交するＸ軸及びＹ軸で規定されるＸ−Ｙ平面をエッチ
ングすることにより非常に小さく狭ピッチで配列された
電極パッドに対応した複数の微細な水晶プローブ針を当
該水晶板に一体形成することができる。従って水晶プロ
ーブ針はワイヤタイププローブ針に比べて異方性エッチ
ングにより狭ピッチ例えばピッチ５０μｍ程度とするこ
とができ、また一辺単位で製作するフォトリソ工程によ
って多ピン化に対応して高性度に針の位置を設定するこ
とができ、更に結晶に疲労が生じない水晶単結晶である
のでメンテナンスフリーで長寿命を実現することができ
るからである。

【０００８】しかしながら、水晶は高価であると共に、
水晶板をエッチングする費用特にエッチング用の版を起
こす費用も高いので水晶プローブ装置は高価格となって
しまうし、例えば既述したＩＣチップなどは電極パッド
群の一部の配列パターンがＬＣＤの仕様やコンピュータ
の仕様に応じて変わり、仕様毎に水晶プローブ針を製作
しなければならないので非常に高価格となってしまう。
また電極パッドの配列パターンに合わせるように水晶プ
ローブ針の位置を調整する作業や調整器なども必要とな
ってしまう。

【０００９】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、その目的は、微小化、狭ピッチ化した電極
パッド群を備えた被検査体に対応することができ、しか
も安価なプローブ装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検査体に配
列された電極パッドに、プローブカードに配列された複
数のプローブ針を接触させて電気的測定を行なうプロー
ブ装置において、前記プローブカードに、ワイヤタイプ
プローブ針と水晶プローブ針とを設けたことを特徴とす
る。

【００１１】

【作用】被検査体に狭ピッチで配列された電極パッドに
対しては水晶プローブ針が接触するので電極パッドの狭
ピッチ化に対応でき、例えばデバイスの高集積化に対応
できる。一方広いピッチで配列された電極パッドに対し
てはワイヤタイププローブ針が接触するので、この部分
においては水晶プローブ針よりもコストが安くなり、例
えば広いピッチで配列された電極パッドのみがＩＣなど
の仕様に応じて変わる場合には、水晶プローブ針につい
ては共通の版を用いながらワイヤタイププローブ針につ
いてのみ変更すればよいため、非常に有効である。

【００１２】

【実施例】図１、図２及び図３は夫々本発明の実施例に
係るプローブ装置の要部を説明するための平面図、縦断
側面図及び概観斜視図であり、図４は同実施例に係るプ
ローブ装置の全体構成を示す縦断面図である。この実施
例では図４に示すようにプローブ装置全体の外装部をな
す筐体１内には例えば駆動機構２１によりＸ、Ｙ、Ｚ、
θ方向に移動可能なウエハ保持台２が配置されると共
に、このウエハ保持台２の上方側にはウエハＷ内のＩＣ
チップの電極パッドの配列に対応して配列された後で詳
述するワイヤタイププローブ針４と水晶プローブ針５と
を備えたプローブカード３が配置されており、またこの
プローブカード３は、ポゴピン１１などを含むコンタク
トリング１２を介してテストヘッド１３に電気的に接続
されいる。

【００１３】前記プローブカード３は、図１〜図３に示
すように中央に覗き窓３１を備えたプリント基板３２
と、このプリント基板３２の下面にてウエハＷ上の長方
形のＩＣチップの三辺に配列された電極パッドに接触す
るように三方から中央側に延び出しているワイヤタイプ
針４と、ＩＣチップの残り一辺に配列された電極パッド
に接触するように一方からフレキシブル回路基板７を介
して覗き窓３１の中央側に伸び出している水晶プローブ
針５とを有している。

【００１４】前記ワイヤタイププローブ針４は例えばタ
ングステン材に縮径加工を施したワイヤ形状を有してお
り、このワイヤタイププローブ針４の針先が、例えばＩ
Ｃチップの一辺側（例えばＩＣチップの左長辺側）に配
列された電極パッド配列に対応するように、前記プリン
ト基板３２の下面にて、上述の如く三方からコ字形の針
固定台３３を越えて中央に向けて斜め下方に延伸して配
列されている。

【００１５】前記水晶プローブ針５はエッチング速度が
Ｘ軸（光軸）：Ｙ軸（電気軸）：Ｚ軸（化学軸）＝６：
１：１００である水晶板６の先端部を例えばフッ酸など
のエッチング溶液でＺ軸方向にエッチングすることによ
って、各々の針先５０が例えば上記のＩＣチップの一辺
側（ＩＣチップの右長辺側）に配列された電極パッド配
列に対応するように櫛歯状に形成されていると共に、こ
の水晶板６の表面にはスパッタリング処理によって例え
ばクロム及び金などよりなる図示しない下地層が形成さ
れ、更にこの上に金メッキ処理などによって図３に示す
ように夫々針先５０から基端部側に広がる電極パターン
５１が形成されている。

【００１６】次にプローブカード３に対する水晶板６の
取り付け構造に関して述べると、前記フレキシブル回路
基板７は、パターン配線を有する例えば合成樹脂よりな
る薄い板状体の先端部を下方側に折曲し、かつ覗き窓３
１の中央部に向かって延び出す折曲面部７１が形成され
ており、基端部側の水平面部７２の下面がプローブカー
ド３の上面に図示しないネジなどによって接合されて固
定され、またフレキシブル回路基板７のパターン配線
は、プリント基板３２のコンタクトピン３４に夫々対応
して電気的に接続されている。

【００１７】そして前記フレキシブル回路基板７の上面
には水晶板６の電極パターン５１とフレキシブル回路基
板７のパターン配線とが接触するように水晶板６の基端
部が摺動自在に接合されており、この摺動部分には、水
晶プローブ針５とワイヤタイプ針７との各針先の高さを
揃えたり、水晶プローブ針５が一括して電極パッドに接
触させるように水晶板６の例えばＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向
の位置合わせを行うための位置調整機構８が設けられて
いる。なお電極パタ−ン５１は水晶板６の裏面側に形成
されているが、図３では便宜上水晶板６の表面側に記載
してある。

【００１８】前記位置調整機構８は、θ軸調整ネジ８１
によりθ方向に動くθ軸調整部材８２と、このθ軸調整
部材８２に連結ピン８３により連結され、互に平行リン
ク機構を構成すると共に夫々Ｘ軸調整ネジ８４及びＹ軸
調整ネジ８５によりＸ軸方向、Ｙ軸方向に動くＸ軸調整
部８６及びＹ軸調整部８７と、Ｚ軸方向の調整を行うた
めのＺ軸調整ネジ８８とを有してなる。

【００１９】次に上述の実施例の作用について説明す
る。先ず位置調整機構８のＸ軸調整ネジ８１、Ｙ軸調整
ネジ８２及びθ軸調整ネジ８３を回動させて水晶プロー
ブ針５のＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向の位置合わせを行なう。
なおＸ、Ｙ、θ方向の位置合わせは、水晶板６がフレキ
シブル回路基板７に沿って摺動することにより行われ、
Ｚ方向の位置合わせはフレキシブル回路基板７に対する
水晶板６の押圧力を調整することによって行われる。そ
して例えば図５に示すようにＩＣチップ１０の三辺に約
８０μｍ角の比較的大きなサイズの金バンプよりなる電
極パッドＰ１が約３００〜４００μｍのピッチで配列さ
れると共に、残りの一辺に約５０〜７０μｍ角と比較的
小さなサイズの金バンプよりなる電極パッドＰ２が約４
５〜６５μｍのピッチで配列されている、被検査体であ
るウエハＷをウエハ保持台２上に載置し、プローブカー
ド３に配列されているワイヤタイププローブ針４とウエ
ハＷの電極パッドＰ１とが対応するように駆動機構２１
によりウエハ保持台２をＸ、Ｙ及びθ方向に移動させる
ことによってワイヤタイププローブ針４と電極パッドＰ
１との位置合わせ及び、水晶プローブ針５と電極パッド
Ｐ２との位置合わせを行う。

【００２０】次いで、駆動機構２１によりウエハ保持台
２を所定の高さ位置まで上昇させて図５に示すようにワ
イヤタイププローブ針４と電極パッドＰ１とを接触させ
ると共に、水晶プローブ針５と電極パッドＰ２とを接触
させる。これらの接触の様子を図６に示すと、ワイヤタ
イププローブ針４は、電極パッドＰ１に突き刺って当該
電極パッドＰと接触し、また水晶プローブ針５は金バン
プ（電極パッドＰ２）の肩に斜めに接触し、水晶プロー
ブ針５の表面の電極パターン５１（金メッキ）と金バン
プとが接触して電気的接続が確保される。こうして電極
パッドＰ１（Ｐ２）→ワイヤタイププローブ針４（水晶
プローブ針５）→プローブカード３→コンタクトリング
１１→テストヘッド１３の電気的経路が形成され、テス
トヘッド１３により電気的測定が行われてＩＣチップの
良否が判定される。

【００２１】このような実施例に係るプローブ装置によ
れば、水晶板６に異方性エッチングにより一体成形され
た水晶プローブ針５を用いているので、上述のように狭
ピッチで配列されている非常に小さいサイズの電極パッ
ドＰ２に対しても容易にかつ確実に接触させることがで
き、微小化、狭ピッチ化した電極パッド群を備えたＩＣ
チップに対応することができる。

【００２２】そして水晶プローブ針５と共にワイヤタイ
ププローブ針４を併用しているので上述のように比較的
広いピッチで配列されている比較的大きいサイズの電極
パッドＰ１の測定に対しては当該ワイヤタイププローブ
針４により十分対応することができ、ワイヤタイププロ
ーブ針４はコストが水晶プローブ針５に対して格段に安
いことから水晶プローブ針５のみを用いたものに比べて
コストを抑えることができる。また狭ピッチで配列され
ている電極パッドＰ１についてはＩＣの仕様例えばカラ
ーＬＣＤのドライバの仕様が異なっても配列パタ−ンが
変わることなく定型化されたものであって、広いピッチ
で配列されている電極パッドＰ２についてのみ前記ドラ
イバの仕様に応じて配列パタ−ンが変わる場合には、別
のプローブカードを製作するにあたり、ワイヤタイププ
ローブ針４のみを変更すればよく、水晶プローブ針５の
版は共通化できるのでコスト上非常に有利であり、従っ
て電極パッドの微小化、狭ピッチ化に対応することがで
きるものでありながらコストを抑えることができる。

【００２３】以上において本発明では、電極パッド列に
応じてワイヤタイププローブ針と水晶プローブ針との分
担を選定すればよく、例えばＩＣチップの三方の電極パ
ッドについては水晶プローブ針を用い、残り一列につい
てはワイヤタイププローブ針を用いる場合や、電極パッ
ド列の一列の中でワイヤタイププローブ針と水晶プロー
ブ針とを接触させる場合であってもよい。

【００２４】またワイヤタイププローブ針としては、電
極パッドに突き刺すタイプのものに限らずバンプの肩に
接触するものであってもよいし、更にはいわゆる横針に
限らずプローブカードから垂直に伸びている垂直針であ
ってもよい。なお被検査体としては半導体ウエハに限ら
ずＬＣＤ基板などであってもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、ワイヤタイププローブ
針と水晶プローブ針とを併用しているのでコストを抑え
ながら微小化、狭ピッチ化した電極パッド群を備えた被
検査体の測定に対応することができ、例えば狭ピッチ化
された電極パッドについては定型的でかつ広いピッチの
電極パッドについては仕様に応じて変わる被検査体を測
定する場合には特に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るプローブ装置の要部を説
明するための平面図である。

【図２】本発明の実施例に係るプローブ装置の要部を説
明するための断面図である。

【図３】本発明の実施例に係るプローブ装置の要部を説
明するための斜視図である。

【図４】本発明の実施例に係るプローブ装置を全体構成
を示す縦断側面図である。

【図５】プローブ針と電極パッドとの接触状態を示す部
分平面図である。

【図６】水晶プローブ針と電極パッドとの接触状態を示
す縦断側面図である。

【符号の説明】

２ ウエハ保持台 ３ プロ−ブカ−ド ４ ワイヤタイププロ−ブ針 ５ 水晶プロ−ブ針 ５１ 電極パタ−ン ６ 水晶板 ７ フレキシブル回路基板 ８ 位置調整機構 Ｐ１、Ｐ２ 電極パッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査体に配列された電極パッドに、プ
   ローブカードに配列された複数のプローブ針を接触させ
   て電気的測定を行なうプローブ装置において、 前記プローブカードに、ワイヤタイププローブ針と水晶
   プローブ針とを設けたことを特徴とするプローブ装置。