JPH08220140A

JPH08220140A - プローブカードの製造方法及びプローブカード

Info

Publication number: JPH08220140A
Application number: JP7050445A
Authority: JP
Inventors: Masao Okubo; 昌男大久保; Hiroshi Iwata; 浩岩田
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 1995-02-14
Filing date: 1995-02-14
Publication date: 1996-08-30
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JP2691875B2

Abstract

(57)【要約】【目的】微細化、高密度化が進行した半導体集積回路
の電気的諸特性の測定にも対応することができるように
する。【構成】基板２００と、基板２００に形成された配線
要素である配線パターン２２０等と、基板２００の裏面
に配線パターン２２０等に電気的に接続して形成された
導電性突起２１１とを有するプローブカードであって、
導電性突起２１１は、先端が尖った錐型に形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩチップ等の半導
体集積回路の電気的諸特性の測定に用いられるプローブ
カードと製造方法とに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプローブカードを図６を参照しつ
つ説明する。ＬＳＩチップ６１０の電気的諸特性の測定
を行うプローブカードは、絶縁性を有する合成樹脂から
なる基板３００と、この基板３００に取り付けられたリ
ング３３０と、中腹部がリング３３０の傾斜面３３１に
取り付けられた複数本のプローブ１００とを有してお
り、プローブ１００の後端部は基板３００に形成された
パターン配線３１０にスルーホール３１１等を介して電
気的に接続されている。なお、基板３００には、前記パ
ターン配線３１０が接続されたコネクタ３２０が設けら
れている。かかるプローブカードは、可動テーブル８０
０に取付ネジ８１１で固定的に取り付けられる。

【０００３】一方、測定対象物であるＬＳＩチップ６１
０は、個々のＬＳＩチップ６１０にブレーキングする以
前のウエハ６００として固定テーブル６５０に真空吸着
されている。そして、前記プローブ１００の先端の接触
部１１０を各ＬＳＩチップ６１０の電極パッド６１１に
接触させることによって、図外のプローバにより各ＬＳ
Ｉチップ６１０の電気的諸特性を測定するのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記プローブは、一般
に直径が０．１ミリ〜０．３ミリ程度、先端部の直径が
０．０３ミリ〜０．０６５ミリ程度の極細のタングステ
ン針であり、少ないものでも１個のプローブカードに数
十本、多いものになると数千本も使用される。そして、
各プローブの間隔はＬＳＩチップの微細化、高密度化が
進行するとともに縮小していく傾向にある。ここで、プ
ローブの配置には種々の手法があるが、究極的には熟練
者の手作業によって行われている。従って、現在以上に
ＬＳＩチップの微細化等が進行すると、熟練者といえど
もプローブの配置作業は不可能になると考えられてい
る。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
で、熟練者の手作業ではなく半導体集積回路等の製造に
利用されている微細加工技術でプローブに相当するもの
を形成することより、現在以上に微細化、高密度化が進
行したＬＳＩチップの電気的諸特性の測定にも対応する
ことができるプローブカードと、その製造方法とを提供
することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプローブカ
ードの製造方法は、基板と、この基板に形成された配線
要素と、前記基板の裏面に前記配線要素に電気的に接続
して形成された導電性突起とを有するプローブカードの
製造方法であって、前記導電性突起は、微細加工手段に
より測定対象物の電極パッドの配置パターンに対応して
形成するようにしている。

【０００７】また、前記導電性突起は、スパッター手法
により測定対象物の電極パッドの配置パターンに対応し
て形成される。

【０００８】また、前記導電性突起は、他の転写用基板
に測定対象物の電極パッドの配置パターンに対応して予
め形成された導電性バンプを基板に転写することにより
形成される。

【０００９】また、導電性突起は、導電性細線の先端を
略球状に形成し、当該球状の先端を測定対象物の電極パ
ッドの配置パターンに対応する位置に固着するととも
に、導電性細線を切断することによって形成される。

【００１０】さらに、前記導電性突起は、先端が尖った
錐型に形成されている。

【００１１】一方、本発明に係るプローブカードは、基
板と、この基板に形成された配線要素と、前記基板の裏
面に前記配線要素に電気的に接続して形成された導電性
突起とを有しており、前記導電性突起は、先端が尖った
錐型に形成されている。

【００１２】また、このプローブカードは、前記基板に
対して表面から圧力を加える加圧手段を有している。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係るプローブカー
ドの概略的断面図、図２及び図３はこのプローブカード
の導電性突起を形成する手順を説明する概略的断面図、
図４及び図５は本発明の他の実施例に係るプローブカー
ドの概略的断面図である。

【００１４】本実施例に係るプローブカードは、基板２
００と、この基板２００に形成された配線要素と、前記
基板２００の裏面に前記配線要素に電気的に接続して形
成された導電性突起２１１とを有しており、前記導電性
突起２１１は、微細加工手段により測定対象物であるＬ
ＳＩチップ６１０の電極パッド６１１の配置パターンに
対応して形成されている。

【００１５】前記基板２００はある程度の弾力性を有す
る銅箔張積層基板からなり、その裏面には配線要素であ
る配線パターン２２０が形成されている。また、この基
板２００の表面には、基板２００に貫通されたスルーホ
ール２３０（配線要素の一部を構成している。）で前記
配線パターン２２０と電気的に接続される端子２２１が
形成されている。

【００１６】前記配線パターン２２０は、その終端がＬ
ＳＩチップ６１０の電極パッド６１１の配置パターンに
対応するように形成されている。

【００１７】一方、前記配線パターン２２０の終端には
導電性突起２１１が形成されている。この導電性突起２
１１は、ＬＳＩチップ６１０の電極パッド６１１に接触
する部分であって、先端が尖った錐型に形成されてい
る。

【００１８】かかる導電性突起２１１は以下のような微
細加工技術によって製造される。すなわち、基板２００
となる銅箔張積層基板に表面（基板２００では裏面に相
当する）にフォトレジストを塗布し、所定の配線パター
ン２２０やスルーホール２３０等の配線要素を描画した
マスクを用いて露光する。この際、配線パターン２２０
の終端は導電性突起２１１が形成される部分であるの
で、配線パターン２２０の他の部分より若干大きいラン
ド２２２となっている。

【００１９】露光工程の後、塗布したフォトレジストに
適合した現像工程及びエッチング工程を行って、基板２
００に配線パターン２２０等を形成する。

【００２０】また、スルーホール２３０に相当する部分
は孔を開けて、その内面をメタライズすることにより配
線パターン２００とスルーホール２３０とを電気的に接
続する。

【００２１】さらに、基板２００の表面側では上述した
のと同様にしてスルーホール２３０と電気的に接続され
たランド２２１を形成する。

【００２２】このように、表裏両面に配線要素が形成さ
れた基板２００をメタル・スパッター装置に入れ、導電
性突起２１１を形成するためのスパッター工程を実施す
る。すなわち、基板２００をスパッター源に対して３０
°程度傾け、当該基板２００に形成されている前記ラン
ド２２２の上方にスパッターを遮るマスクを設置し、こ
の状態で基板２００を回転させながらシリコンをスパッ
ターするのである。ここで、マスクは形成すべき導電性
突起２１１の底面積より若干大きな孔が開設されてお
り、当該孔が前記ランド２２２とスパッター源との間に
位置するようにセットされる。このようなマスクを用い
たスパッター工程により、先端が尖った略円錐形の導電
性突起２１１がランド２２２の上に形成される。かかる
円錐形の導電性突起２１１は、基底部の直径５０〜５０
０ミクロン、先端部の直径１０〜５０ミクロン、高さ約
１０〜８００ミクロン程度とする。

【００２３】この円錐形の導電性突起２１１にイリデュ
ームの電気メッキを施すとともに、配線パターン２２０
やランド２２１に酸化防止処理を施す。これで導電性突
起２１１を有する基板２００が完成する。

【００２４】かかる基板２００は、図１に示すように、
ガラス繊維強化エポキシ系樹脂からなるマザーボード５
００に取り付けられる。かかるマザーボード５００は、
開口５３０を有しており、当該開口５３０の周囲に前記
基板２００を取り付けるための略リング状の基板保持部
材５４０が取り付けられている。また、このマザーボー
ド５００の表面側には配線パターン５１０や端子５２０
が形成されるとともに、これらと接続されたＩＣ、抵
抗、コンデンサー等の電子部品５１２が搭載されてい
る。

【００２５】さらに、当該マザーボード５００には、前
記配線パターン５１０と電気的に接続されたスルーホー
ル５１１が開設されている。かかるスルーホール５１１
は、前記基板保持部材５４０に取り付けられた基板２０
０のランド２２１の真上に位置するように設定されてい
る。従って、このスルーホール５１１は、いわゆるポゴ
ピン４１１によって前記ランド２２１と電気的に接続さ
れている。従って、前記導電性突起２１１は、ランド２
２２、配線パターン２２０、スルーホール２３０、ラン
ド２２１、ポゴピン４１１、スルーホール５１１、配線
パターン５１０、電子部品５１２の順で端子５２０と電
気的に接続されることになる。

【００２６】なお、マザーボード５００に取り付けられ
た基板２００は、前記開口５３０を介してその表面が覗
けるようになっている。

【００２７】このように形成されたマザーボード５００
は、４隅に開設されたネジ孔５５０と、このネジ孔５５
０に挿入される取付ネジ８１１とによって可動テーブル
８００に取り付けられる。

【００２８】上述した実施例では、導電性突起２１１は
スパッター工程で形成されたが、本発明がこれに限定さ
れるわけではない。以下に図２を参照して以下に述べる
ような手法でも形成することができる。

【００２９】まず、単結晶のシリコンウエハ（結晶方位
１００）を転写用基板７００とし、当該転写用基板７０
０の表面に酸化膜７１０を形成する（図２（Ａ）参
照）。この酸化膜７１０は、湿分を有する水蒸気流中で
加熱することによって形成する。前記酸化膜７１０の表
面にフォトレジスト７２０を塗布し、電極パッド６１１
の配置パターンに対応した孔が開口されたマスクを用い
て露光工程、現像工程を行い、フォトレジスト７２０に
開口７２１を形成する（図２（Ｂ）参照）。なお、マス
クの孔は正方形に設定しておく。

【００３０】次に、エッチング工程を行う。このエッチ
ング工程では、弗酸エッチングを行って酸化膜７１０に
マスクの孔に対応した、すなわち開口７２１に対応した
孔７１１を開設する（図２（Ｃ）参照）。この後、フォ
トレジスト７２０をプラズマ・アッシャーなどを用いて
除去する。

【００３１】そして、さらにアルカリ性のエッチング
液、例えばヒドラジン、苛性カリ、ＥＰＷ（エチレンジ
アミン−ピロカテコール）水溶液を用いて酸化膜７１０
の下層のシリコンウエハである転写用基板７００にエッ
チングを施す。このようなエッチングを行うと、結晶軸
方向により、エッチング速度が異なる異方性エッチング
が行われる。すなわち、垂直方向（１００面）のエッチ
ング速度は側面方向のエッチング速度より遅いため、結
果として斜め方向の面（１１１面）が現れる。従って、
転写用基板７００に正方形の孔を底面とする先端の尖っ
た略逆ピラミッド形状の孔７０１が開設されることにな
る（図２（Ｄ）参照）。

【００３２】このようにして形成された略逆ピラミッド
形状の孔に電気メッキ方法によってイリデュームメッキ
を施し、さらに導電性の金属をＣＶＤ方法等の蒸着によ
って充填し、転写用基板７００をエッチング除去する。
すると、転写用基板７００には、表面にマスクの孔に相
当する底部を露出した略逆ピラミッド形状の導電性突起
２１１となる転写用バンプ７３０が形成されることにな
る（図２（Ｅ）参照）。

【００３３】次に、導電性バンプ７３０を基板２００に
転写する。まず、基板２００のランド２２２にクリーム
半田ペースト (図示省略) を印刷等で塗布し、略逆ピラ
ミッド形状の導電性バンプ７３０の底部を基板２００の
ランド２２２に密着させる（図２（Ｆ）参照）。その
後、加熱炉中でクリーム半田ペーストをリフローさせ
て、ランド２２２に導電性バンプ７３０を溶着させる
（図２（Ｇ）参照）そして、転写用基板７００を基板２
００から取り外せば、先端が尖った略逆ピラミッド形状
の導電性バンプ７３０が基板２００に転写され、導電性
突起２１１となる。

【００３４】また、導電性突起２１１は、上述したよう
なスパッター手法や、転写手法でも形成するだけでな
く、以下に述べるような手法でも形成することができ
る。

【００３５】この方法では、いわゆるワイヤボンディン
グ装置を流用する。ワイヤボンディング装置とは、ＬＳ
Ｉチップの電極パッドと、リードフレームとを導電性細
線（アルミニウム細線や金線等が用いられることが多
い）で電気的に接続する装置であって、図３に示すよう
に、導電性細線９００を電極パッドとリードフレームと
の間で引っ張るキャピラリ９１０と、このキャピラリ９
１０の先端から出ている導電性細線９００の先端を略球
体状に形成するための球体化手段 (図示省略) と、前記
キャピラリ９１０を電極パッドとリードフレームとの間
で移動させる移動機構 (図示省略) とを有している。な
お、このワイヤボンディング装置を流用して導電性突起
２１１を形成する方法では、キャピラリ９１０は電極パ
ッドとリードフレームとの間のように大きな距離を移動
する必要はない。

【００３６】この方法によって導電性突起２１１を形成
する場合にも上述したのと同様の基板２００を使用す
る。

【００３７】まず、キャピラリ９１０の先端から供給さ
れた導電性細線９００の先端を放電装置やトーチ等の球
体化手段で略球体状に形成する（図３（Ａ）参照）。そ
の後、球体化された導電性細線９００の先端を基板２０
０のランド２２２に押しつける。すると、図３（Ｂ）に
示すように、球体化された導電性細線９００の先端をラ
ンド２２２に超音波併用の熱圧着で固着する。従って、
球体化された部分は上面及び下面が平坦に変形する。

【００３８】次いで、キャピラリ９１０を図３（Ｃ）に
示すようなループ状の軌跡で移動させる。すなわち、キ
ャピラリ９１０を若干引き上げた後、水平方向にランド
２２２から遠ざかる方向に若干移動させ、さらに若干上
方向に引き上げる。そして、キャピラリ９１０を先程と
は逆の水平方向に移動させる。この水平方向の移動で
は、ランド２２２を通り過ぎるように行う。さらに、キ
ャピラリ９１０を若干下降させた後、ランド２２２の中
心側に水平方向に移動させ、さらに下降させる。

【００３９】すると、導電性細線９００が、上下方向に
若干潰れた球体状のものの上で括れる（図３（Ｄ）参
照）。この状態で導電性細線９００を切断すると、切断
部が、図３（Ｅ）に示すように尖った形状に形成され
る。

【００４０】このままでは、硬度が不足するので、全体
をイリデューム或いはロディウムのような硬い金属で被
覆することにより導電性突起２１１として使用すること
ができるようになる。

【００４１】導電性突起２１１を有する基板２００を用
いたプローブカードは、可動テーブル８００にマザーボ
ード５００を介して取り付けられ、マザーボード５００
ごとＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動させられる。そして、固定テ
ーブル６５０に真空吸着されているウエハ６００の一部
である各ＬＳＩチップ６１０の電極パッド６１１に導電
性突起２１１が接触することにより、図外のプローバへ
と接続され、各ＬＳＩチップ６１０の電気的諸特性が測
定される。

【００４２】次に、図４を参照しつつ他の実施例に係る
プローブカードについて説明する。このプローブカード
は、基板２００と、この基板２００に形成された配線要
素である配線パターン２２０等と、前記基板２００の裏
面に前記配線パターン２２０等に電気的に接続して形成
された先端が尖った錐型の導電性突起２１１とを有する
プローブカードであって、前記基板２００に対して表面
から圧力を加える加圧手段９５０を有している。

【００４３】基板２００は、上述したのと同様のもので
あり、上述したいずれかの方法で導電性突起２１１がＬ
ＳＩチップ６１０の電極パッド６１１の配置パターンに
対応して形成されている。

【００４４】このプローブカードが上述したものと異な
る点は、加圧手段９５０である。この加圧手段９５０
は、基板２００の表面に接する部分のみが開放された加
圧部材９５１と、この加圧部材９５１に高圧の流体を供
給する流体供給部 (図示省略)とを有している。

【００４５】前記加圧部材９５１は、略逆薄皿状に形成
されており、開放された部分が基板２００の裏面に接し
ている。すなわち、この加圧部材９５１と基板２００と
の間は気密室９５２になっているのである。また、この
気密室９５２には供給管９５３を介して流体供給部が接
続されており、この流体供給部からの高圧の流体（コス
ト、メンテナンス等の観点からは高圧空気が最も使用し
やすい。）が供給されることによって基板２００の表面
側の圧力が高くなるようになっている。

【００４６】ここで、加圧部材９５１の略逆薄皿状に形
成された部分をクリアするために、基板２００とマザー
ボード５００との間を接続する略リング状の基板保持部
材５４０は、図１に示すものよりも背高に形成されてい
る。

【００４７】このプローブカードは、基板２００、マザ
ーボード５００或いは可動テーブル８００等は図１に示
したものと同様であるので詳細な説明は省略する。

【００４８】このプローブカードを使用する場合には、
基板２００の導電性突起２１１を各ＬＳＩチップ６１０
の電極パッド６１１に接触させた後、流体供給部から気
密室９５２に高圧空気を供給して気密室９５２内部の圧
力を適度に高める。すると、基板２００はＬＳＩチップ
６１０側に膨らむから、この膨らみによって電極パッド
６１１に対する導電性突起２１１の接触をより確実なも
のとすることができる。

【００４９】また、加圧手段９５０として上述したもの
に限定されず、例えば、図６に示すように、風船のよう
な気密袋体９５５を開口５３０を介して基板２００の表
面側に密着させ、蓋体９５６で当該気密袋体９５５をカ
バーするようにしたものであってもよい。

【００５０】また、ピエゾ素子を基板２００の表面側に
当接させ、当該ピエゾ素子に通電することよって基板２
００をＬＳＩチップ６１０側に変位させるようにしても
よい。

【００５１】なお、基板２００とマザーボード５００と
の間の電気的接続は、いわゆるポゴピン４１１で行うと
して説明したが、本発明がこれに限定されるわけではな
い。例えば、絶縁性ゴム等の合成樹脂材の内部に導電性
パターンを交互に埋め込んだ異方性導電ゴムのような他
の接続手段であってもよい。この異方性導電ゴムでは、
単に基板２００とマザーボード５００との間で、両者の
配線要素に接触するように挟み込むだげでよいので非常
に製造が簡素化される。もちろん、通常の配線であって
もよい。

【００５２】

【発明の効果】本発明に係るプローブカードの製造方法
は、基板と、この基板に形成された配線要素と、前記基
板の裏面に前記配線要素に電気的に接続して形成された
導電性突起とを有するプローブカードの製造方法であっ
て、前記導電性突起は、微細加工手段により測定対象物
の電極パッドの配置パターンに対応して形成するように
している。

【００５３】このため、より微細化、高密度化した測定
対象物であるＬＳＩチップ等の半導体集積回路の電気的
諸特性の測定を行うことができるプローブカードを製造
することができる。

【００５４】この導電性突起を形成する微細加工技術と
しては、スパッター手法や、他の転写用基板に測定対象
物の電極パッドの配置パターンに対応して予め形成され
た導電性バンプを基板に転写する手法や、導電性細線の
先端を略球状に形成し、当該球状の先端を測定対象物の
電極パッドの配置パターンに対応する位置に固着すると
ともに、導電性細線を切断することによって形成する手
法等がある。

【００５５】いずれの手法も、現在半導体集積回路の製
造に一般的に用いられている手法であるので、従来から
ある製造設備を流用することによって導電性突起を形成
することができる。従って、新たな設備投資をすること
なく、より微細化、高密度化した半導体集積回路のため
のプローブカードを比較的容易に製造することが可能と
なる。

【００５６】さらに、前記導電性突起は、先端が尖った
錐型に形成されている。このため、測定対象物であるＬ
ＳＩチップ等の半導体集積回路の電極パッドに一点で接
触するので、余計な接触抵抗等が生じないので、正確な
電気的諸特性の測定が可能となるプローブカードとする
ことができる。

【００５７】一方、本発明に係るプローブカードは、基
板と、この基板に形成された配線要素と、前記基板の裏
面に前記配線要素に電気的に接続して形成された導電性
突起とを有しており、前記導電性突起は、先端が尖った
錐型に形成されている。従って、測定対象物であるＬＳ
Ｉチップ等の半導体集積回路の電極パッドに一点で接触
するので、余計な接触抵抗等が生じないので、正確な電
気的諸特性の測定が可能となる。

【００５８】また、このプローブカードは、前記基板に
対して表面から圧力を加える加圧手段を有している。こ
のため、導電性突起と電極パッドとの間の圧力を所定の
値に容易に設定することができ、正確な電気的諸特性の
測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るプローブカードの概略
的断面図である。

【図２】このプローブカードの導電性突起を形成する手
順を説明する概略的断面図である。

【図３】このプローブカードの導電性突起を形成する手
順を説明する概略的断面図である。

【図４】本発明の他の実施例に係るプローブカードの概
略的断面図である。

【図５】本発明の他の実施例に係るプローブカードの概
略的断面図である。

【図６】従来のプローブカードの概略的断面図である。

【符号の説明】

２００基板２２０配線パターン（配線要素）２１１導電性突起６１０ＬＳＩチップ６１１電極パッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、この基板に形成された配線要素
と、前記基板の裏面に前記配線要素に電気的に接続して
形成された導電性突起とを有するプローブカードの製造
方法において、前記導電性突起は、微細加工手段により
測定対象物の電極パッドの配置パターンに対応して形成
することを特徴とするプローブカードの製造方法。
【請求項２】基板と、この基板に形成された配線要素
と、前記基板の裏面に前記配線要素に電気的に接続して
形成された導電性突起とを有するプローブカードの製造
方法において、前記導電性突起は、スパッター手法によ
り測定対象物の電極パッドの配置パターンに対応して形
成することを特徴とするプローブカードの製造方法。
【請求項３】基板と、この基板に形成された配線要素
と、前記基板の裏面に前記配線要素に電気的に接続して
形成された導電性突起とを有するプローブカードの製造
方法において、前記導電性突起は、他の転写用基板に測
定対象物の電極パッドの配置パターンに対応して予め形
成された導電性バンプを基板に転写することにより形成
することを特徴とするプローブカードの製造方法。
【請求項４】基板と、この基板に形成された配線要素
と、前記基板の裏面に前記配線要素に電気的に接続して
形成された導電性突起とを有するプローブカードの製造
方法において、前記導電性突起は、導電性細線の先端を
略球状に形成し、当該球状の先端を測定対象物の電極パ
ッドの配置パターンに対応する位置に固着するととも
に、導電性細線を切断することによって形成することを
特徴とするプローブカードの製造方法。
【請求項５】前記導電性突起は、先端が尖った錐型で
あることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のプ
ローブカードの製造方法。
【請求項６】基板と、この基板に形成された配線要素
と、前記基板の裏面に前記配線要素に電気的に接続して
形成された導電性突起とを有するプローブカードにおい
て、前記導電性突起は、先端が尖った錐型であることを
特徴とするプローブカード。
【請求項７】請求項６記載のプローブカードにおい
て、前記基板に対して表面から圧力を加える加圧手段を
具備したことを特徴とするプローブカード。