JPH10501895A - 垂直型の針を有するプローブカードおよびプローブカードの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は半導体集積回路のチップの良否を検査するプローブカードに関する。本発明によるプローブカードは垂直な針を上方と下方の固定板に取付けている垂直な針のモジュールと、半導体集積回路のチップのパットへの垂直な針の接触を滑らかにするために垂直な針のモジュールに固定された質量リングと、質量リングと垂直な針のモジュールとの動きを容易にしかつ質量リングを垂直な針のモジュールとが下方へ偏向しないようにさせるガイドリングと、質量リングのための動きの空間を作る可動空間形成装置と、該装置がガイドリングの上部に配され、空間形成装置の上部に形成され、信号パターンを設けるＰＣＢとを有し、該ＰＣＢが横方向の動きに対して上方の固定板を保護しかつ上方への偏向に対して針のモジュールを保護する働きをすることを特徴とする。プローブカードは半導体集積回路のチップの上面に形成されたパットと垂直な針との間の接触をなめらかにさせ、多くの半導体集積回路のチップを同時に試験させ得る。

Description

【発明の詳細な説明】 垂直型の針を有するプローブカードおよび プローブカードの製造法 技術分野 本発明は、ウエハに形成された半導体集積回路のチップの良否を検査するプロ ーブカードに関し、特に詳述すれば、多数の半導体集積回路のチップを同時に検 査可能な垂直型の針を有するプローブカードおよびそのプローブカードの製造法 に関する。 背景技術 最近、半導体集積回路のチップを製造する技術がより集積化を可能としかつよ り高機能を可能とするので、集積回路のチップの寸法も小さくなっている。そし て、集積回路のチップの良否を試験するために次の二種の試験方法がなされる 第１の方法は、集積回路のチップをウエハ状態のままで試験するウエハプロー ブ試験方法であり、第２の方法は、ウエハ状態の集積回路のチップをパッケージ 型のチップに製造した後、集積回路のパッケージを試験する最終テスト方法であ る。 図１は一般的なウエハプローブ試験装置を示すがこの装置は前述したウエハプ ローブ試験のため用いられる。図１を参照するが、ウエハプローブ試験装置は、 ウエハ状態の集積回路のチップを試験するための集積回路チップ試験システム１ と、該システム１に電気的に接続される集積回路のチップのテストヘッド２を備 え、半導体集積回路のチップ４Ａが形成される。ウエハ４はワーク台６の頂部に 装着され、このワーク台１６がウエハプローブステーション７に配置される。図 ２Ａに示すプローブカード３Ａは水平な針９を有し、このプローブカード３Ａは 集積回路のチップテストヘッド２とウエハ４との間に配される。半導体集積回路 のチッ プ４Ａの良否を試験するために、半導体集積回路のチップ４Ａに形成されたパッ ド５がプローブカード３Ａに装架された水平な針９に接触され、水平な針９を有 するプローブカード３Ａが集積回路チップ試験ヘッド２に電気的に接続される。 それ故に、集積回路チップ試験システム１は、パット５に接触するプローブカー ド３Ａに装着された水平な針９の助けで、半導体集積回路のチップ４Ａの良否を 試験できる。 水平な針９を有する常用のプローブカード３Ａは図２Ａと２Ｂに詳細に示され る。 一般に、水平な針９の各々は４０〜５０mmの長さと２００〜２５０μm の外径 を有す。水平な針９は、好ましくは、タングステン（Ｗ）のような導電性材料か ら作られ、これとは別に、硬度、摩耗性および導電性のような要件を考慮して、 水平な針９の材料として、ベリリウム−コッパー（Be−Cu）を使用してもよい。 又、金（Au）や銅（Cu）のメッキ材を使用してもよい。 曲がった先端を有する水平な針９を前述した材料の一つから製造した後、針の モジュールは、プローブカード３Ａ上に水平な針９を固定させるようエポキシ樹 脂からなるプローブリング１０を形成することで完成される。その後、針のモジ ュールは既成のプリント配線板(printed circuit board)即ちＰＣＢ３のプロー ブカード上に固定される。次いで、水平な針９の各々は半田付けでＰＣＢ３上に 設けた信号パターン上に固定される。この場合、ＰＣＢ３上に水平な針９を固定 させかつ針のモジュールを製造するに必要な一連の処理を実施するため顕微鏡を 用いる。かくして、針のモジュールを製造するとき、水平な針９の長さを調節し かつその位置を決めるのがとても難しい。 又、針の先端を曲げるとき、水平な針９に先端の角度を制御し かつ修正させるのも難しい。信号パターン上に針を装着させるとき、水平な針間 の空隙を維持させるが困難なため、プローブカードを製造するのに長い時間の作 業とプローブカードの高不良品率といった他の不具合がある。 さらに、針９の長さによって、周波性特性やインピーダンス特性が悪くなると いう別の不具合もある。又、針の配置、幅、長さの制御や修正がより複雑、困難 になり、不良品率が高い。何故なら、パットの寸法、配列、ピッチ、位置に応じ て針のモジュールを製造するに際しての空間が制約され、針を２−４回配置させ ることにより、多数の半導体集積回路のチップを検査する針のモジュールを必ず 製造しなければならないからである。これは、又、製造できる針の数を制限させ る。さらに、又、一定の値に各針の張力を制御させるのも難しい。 それ故に、前述した問題点、不具合に基因して、パットを半導体集積回路のチ ップ上に配置させるとき、設計上の制約があり、これが、最終的に、多数のチッ プ試験の阻げとなる。 図３Ａと３Ｂに、他の公知のプローブカードを示す。膜型のドットプローブカ ード３Ａの構成は水平な針を有するプローブカードの構成と基本的に同じである 。膜型プローブカード３Ａでは半導体集積回路のチップに装着されるパッド５と 接する部分は水平な針でなく、とがった隆起１３であり、この隆起１３がパット ５に柔らかく接する。この場合、隆起１３が可撓性の膜１２により保持され、こ の膜１２が隆起１３とパット５との間に一定の接触圧を維持させる働きをする。 又、張力を維持する補助的装置として、バネ材からなる圧力維持調整具１５と圧 力維持箱カバー１４とが膜１２上に形成され、隆起１３をパット５に滑らかに接 触させかつパット５の損傷を防止させる。 膜型ドットプローブカードは、水平な針を有する通常のプローブカードの多く の欠点を解消する手段となるが、このプローブカードの構成が水平な針の構成と 基本的に近いものである。故に、前述した不具合は膜型ドットプローブカードに もある。即ち、多数の半導体集積回路のチップを検査するための膜型ドットプロ ーブカードの製造上の制約は一定の張力を維持させるための膜の寸法上の制約か らくるものであり、加えて、膜１２の張力を制御するのが難しいことから、接触 不良が隆起１３とパット５との間に部分的に生じるという他の不具合がある。又 、ウエハとプローブカードの間の接触不良が、隆起１３の長さが非常に短いこと から起るであろう。 発明の開示 本発明の目的は、前述した従来技術の不具合を解消させるため、切欠きを形成 している垂直な針を有するプローブカードを提供することにある。 本発明の他の目的はパットと針との間の信頼性のある接触を提供することにあ る。 本発明の別の目的は、複数個の半導体集積回路のチップを同時に検査可能とす ることにある。 前述の目的を達成させるため、本発明のプローブカードは垂直な針を上方と下 方の固定板に取付けている垂直な針のモジュールと、半導体集積回路のチップの パットへの垂直な針の接触を滑らかにするために垂直な針のモジュールに固定さ れた質量リングと、質量リングと垂直な針のモジュールとの動きを容易にしかつ 質量リングと垂直な針のモジュールとが下方へ偏向しないようにさせるガイドリ ングと、質量リングのための動きの空間を作る可動空間形成装置と、該装置がガ イドリングの上部に配され、空間形成 装置の上部に形成され、信号パターンを設けるＰＣＢとを有し、該ＰＣＢが横方 向の動きに対して上方の固定板を保護しかつ上方への偏向に対して針のモジュー ルを保護する働きをすることを特徴とする。 又、本発明によるプローブカードの製造方法は、上方と下方の固定板のための フィルムを組立てること、上方と下方の固定板のためのフィルム間に垂直な針を 挿入すること、上方と下方の固定板のためのフィルム間に熱硬化性樹脂を注入す ることで作られる上方と下方の固定板を作る針のモジュールとさせること、針の モジュールを質量リングに取付けかつ針のモジュールをガイドリングを取付ける ＰＣＢに組付け、質量リングとＰＣＢとの間に補助ユニットを組付けることより なる。 図面の簡単な説明 本発明の構成と方法は添付図面と関連させて記載される次の実施例の記述から より理解されよう。 図１は集積回路のチップのプローブ試験を実施するための一般のウエハプロー ブ試験装置の斜視図である。 図２Ａは集積回路のチップのプローブ試験を実施するための水平な針を有する 通常のプローブカードの平面図である。 図２Ｂは図２Ａに示した水平な針を有するプローブカードの断面図である。 図３Ａは集積回路のチップのプローブ試験を実施するための通常の膜型ドット プローブカードの平面図である。 図３Ｂは図３Ａに示した膜型ドットプローブカードの断面図である。 図４Ａは本発明の集積回路のチップのプローブ試験を実施するための垂直な針 を有するプローブカードの平面図である。 図４Ｂは図４Ａ内に示された垂直な針を有するプローブカードの実施例の断面 図である。 図４Ｃは本発明による垂直な針を有するプローブカードに使用する複数の針の 斜視図である。 図５は本発明の他の実施例による集積回路のチップのプローブ試験を実施する ための垂直な針を有するプローブカード、バネ制御体を該プローブカードに取付 けている例の断面図である。 図６は本発明の別の実施例による集積回路のチップのプローブ試験を実施する ための垂直な針を有するプローブカード、空気や流体のバッファー制御体を該プ ローブカードに取付けている例の断面図である。 発明の詳細な説明 図４Ａは本発明による垂直な針を有するプローブカードの平面図であり、ガイ ドリング１６が信号パターン１１を形成するＰＣＢ３の下面に固定される。図４ Ｂに示した垂直な針のモジュール１７と質量リング１８がガイドリング１６の内 部に配される。ガイドリング１６と質量リング１８とが銅、アルミニウム、ステ ンレス、スチールのような金属から、又、テフロン、プラスチックや熱可塑性樹 脂のような非金属材から、重量、硬度、温度特性、表面摩擦力等を考慮して作ら れる。 図４Ｂは垂直な針１９を有するプローブカードの実施例の断面図であり、信号 パターン１１はＰＣＢ３の上に形成される。垂直な針１９が上方の固定板２０と 下方の固定板２０Ａとに形成された孔に挿入される。円形のガイドリング１６が 、ガイドリング固定板２３により、ＰＣＢ３の下部に取付けられる。ガイドリン グ固定板２３は垂直な針１９を動かすための空間を作る。空間は質量リング１８ の補助ユニットを装着するための付加空間として利 用し、垂直な針１９を有するプローブカードの全張力を制御させ得る。垂直な針 のモジュール１７がＰＣＢ３の中央孔部分に形成される。 垂直な針１９がモジュール１７の上方の固定板２０と下方の固定板２０Ａに固 定され、モジュール１７が質量リング１８に取付けられる。信号パターン１１が 信号線２１により垂直な針１９の各々に接続される。信号線２１が閉型のカバー ２２により覆れかつ保護される。図１に示された垂直な針１９とパット５との間 の接触は、質量リング１８の重量を含む針のモジュール１７の重みと垂直な針１ ９の小さな張力の双方により制御され、図４Ｃに示した針１９に形成した切欠き ２４は後述されよう。 図４Ｃは下方の固定板２０Ａに固定された複数の垂直な針１９を示す。種々な 形の切欠き２４が垂直な針１９に形成できる。 切欠き２４は、図１に示したパット５と垂直な針１９との間の接触力の制御を なす質量制御方法に加えて、垂直な針１９自身の曲げに基因する弾性力による針 １９とパット５との間の好ましい接触（図１）のためのものである。又、垂直な 針１９は、該針19を固定板２０、２０Ａに固定したときに生じる高さ方向の誤差 を補償させるため、小さな張力とさせる形状となっている。それ故に、垂直な針 １９自身は、高さの小さな差からくる接触不良を補うことを可能とさせる。 即ち、本発明の垂直な針を有するプローブカードは、針の全接触を制御させ得 る質量制御方法と、垂直な針の各々に形成された切欠きを用いかつ各々の垂直な 針の高さの小さな差を制御できる垂直な針の切欠き方法との組合せを利用する。 切欠きが形成される針の製造法を説明する。最初に、板の表面に複数個の細長 い溝を設け、垂直な針１９を溝を用いて板に据え つける。その後、フォトレジストのような塗膜を垂直な針１９の各々に付ける。 そして、塗膜を、写真石版手法を用い切欠きを形成する針１９の各部から除去す る。垂直な針１９を据えつけた板をエッチング溶液内にドブづけし、針１９のエ ッチング処理の完了後、塗膜の残部を洗浄液により除去させる。最後に、切欠き を形成した垂直な針１９が針を板から取外すことで得られる。最終製品としての 垂直な針１９の導電性と半田付け特性のために、かつ最終製品としての垂直な針 １９の酸化と他の化学反応を防止するために、垂直な針19にニッケル、クロムニ ウム、銅、又は金メッキをつける。 切欠きを作る前述の方法に加えて、正確な切削やレーザ加工により垂直な針１ ９に切欠きを形成させることもできる。 図５は、本発明の他の実施例による垂直な針を有するプローブカードの断面図 である。バネ制御体が図５に示されたプローブカード内に組込まれる。即ち、質 量リング１８と上方のＰＣＢ３との間に、板バネのようなバネ２５の補助具を付 加的に取付けることにより、パット５と垂直な針１９との間の全接触張力が制御 され、この張力がパット５と垂直な針１９との間に望ましい接触を作ることを可 能にさせる。 図６は、本発明による別の実施例の垂直な針１９を有するプローブカードを示 す。図６に示した垂直な針１９を有するプローブカードの全接触張力が空気の袋 や液体の袋のようなバッファー26を用いる方法により制御される。バッファー２ ６は図４Ｂに示された質量リング１８を用いる接触圧制御法に組込まれる。それ 故に、バッファー２６と質量リング１８との組合せが、垂直な針19とパット５と の間の良好な接触を提供でき、その間、パット５は損傷に対して保護され、図１ に示した集積回路４の試験をする。 図１に示したパット５と垂直な針１９との間全接触張力を制御させるため、水 圧や空気圧、大気圧を使用するピストン手法を、他の制御法として、使用できる 。 前述した如く、本発明による垂直な針を有するプローブカードは次の利点を有 す。即ち、多くのチップを試験できるプローブカードが容易に製造できる。針の モジュールの構成がマトリックスタイプを有するのでパットと針の位置を自由に 設計できる。プローブカードを自動的にかつ簡単に製造でき、プローブカードの 製造コストを下げさせ得る。 記述しかつ図示した特別のプローブカードは前述した本発明の目的や効果を十 分達成できるけれども、これは本発明の好ましい実施例の単なる例示でありかつ 添付した請求の範囲以外の構成、設計や方法に限定することを意図するものでな い。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．垂直型の針を取付ける上方の固定板と下方の固定板とを有する垂直な針のモ ジュールと； 半導体集積回路のチップのパットへの垂直な針の滑らかな接触のため垂直な 針のモジュールに取付けた質量リングと、 質量リングと垂直な針のモジュールとの滑らかな運動と下向きの偏向に対して 質量リングと垂直な針のモジュールを保護するためのガイドリングと、 質量リングの動き空間を得るための空間形成装置と、該装置がガイドリング上 に配され；および 信号パターンがその上に形成され、空間形成装置上に形成されたプローブカー ドＰＣＢと、上方の固定板の横方向への動きを防止しかつ上向きの偏向に対して 針のモジュールを保護させることを特徴とする垂直な針を有するプローブカード 。 ２．半導体集積回路のチップのパットに接触する切欠きを垂直な針の各々に形成 し、針自身に張力を持たせる請求の範囲第１項のプローブカード。 ３．空間形成装置がガトドリングとプローブカードＰＣＢとの間に位置する請求 の範囲第１項記載のプローブカード。 ４．バネにより制御される装置が質量リングとプローブカードＰＣＢとの間に付 加的に配される請求の範囲第３項記載のプローブカード。 ５．バネにより制御される装置が板バネである請求の範囲第４項記載のプローブ カード。 ６．バネにより制御される装置がポイントバネ又はＰＯＧＯピンバネである請求 の範囲第４項記載のプローブカード。 ７．バッファー装置が質量リングとプローブカードＰＣＢとの間 に付加的に配される請求の範囲第１項記載のプローブカード。 ８．バッファー装置が空気袋である請求の範囲第７項記載のプローブカード。 ９．バッファー装置が液体袋式バッファーである請求の範囲第７項記載のプロー ブカード。 10．バッファー装置が、水圧又は空気圧を使用することにより、パットと垂直な 針との間の全張力を制御するためのピストンである請求の範囲第７項記載のプロ ーブカード。 11．さらに、プローブカードＰＣＢの上部に形成された閉型のカバーを有し、該 カバーが信号パターンを垂直な針の各々に接続させる信号線を保護しかつ補助的 に圧力を制御させる請求の範囲第１項記載のプローブカード。 12．パットと垂直な針との間の全張力を制御するため垂直な針のモジュールと質 量リングを用いる請求の範囲第１項記載のプローブカード。 13．パットと垂直な針との間の小さな張力を制御するため切欠きを使用する請求 の範囲第２項記載のプローブカード。 14．上方の固定板と下方の固定板のためのフィルムを組立てること； 上方の固定板と下方の固定板とのためのフィルム間に垂直な針を挿入すること ； 上方の固定板と下方の固定板とのためのフィルム間に熱硬化性樹脂を射出させ ることにより作られる上方の固定板と下方の固定板を形成することによる針のモ ジュールを提供すること、 質量リングに針のモジュールを取付けかつガイドリングを取付けているＰＣＢ に針のモジュールを組付けること、および 質量リングとＰＣＢとの間に補助的なユニットを組付けること よりなる垂直な針を有するプローブカードを製造する方法。