JPH11142437A - プローブカードとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体テスト装置のプローブカードにおい
て、ファインピッチ化するＩＣのウエハテストの同側数
を増やした状態でも充分対応できる高精度で安価な装置
を提供する。 【解決手段】 半導体ウエハのチップ上の電極に接触し
て電気的テストを行なうプローブ針２を装着したプロー
ブカードにおいて、プローブ針２の先端部３が貫通する
ガイド穴を備えたガイド板７を設け、プローブ針３の電
極接触の際のオーバードライブ時に、プローブ針の先端
部がガイド穴により案内されるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回路
（ＩＣ）のウエハテスト時に使用するプローブカードに
関し、特に片持ち（Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）型プローブ
針（探針）で構成され、高精度な位置決めを行なうプロ
ーブカードとその安価な製造方法に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、集積回路（ＩＣ）、高密度集積
回路（ＬＳＩ）等を製造する工程の中には、半導体ウエ
ハ上の個々のチップが良品か不良品かをテストするウエ
ハテスト工程が存在する。このウエハテストは、通常プ
ローバーと呼ばれる装置にプローブカードを装着し、プ
ローブカードのプローブ針を半導体ウエハのチップ上の
所定のパッド（電極）にコンタクト（接触）させて行な
われる。具体的には電気的な接触として、前記コンタク
ト後に更にプローブ針とパッド間にある一定の圧力（針
圧と称する）を加え（オーバードライブと称する）、プ
ローブ針がパッド表面を滑りながら削る動作で酸化アル
ミを除去し、その下のアルミニウムと低接触抵抗にてコ
ンタクトすることによって達成される。

【０００３】この片持ち（Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）型の
プローブ針及びプローブカードの外形の概要は、実公昭
５７−１４６３４０号公報に開示されているので、ここ
での説明は省略するが、その製造方法については記述さ
れていない。

【０００４】ここで、片持ち（Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）
型プローブ針の一般的な製造方法について説明する。図
５及び図６は従来の片持ち型プローブ針の製造方法を示
すものであり、まず、図５に示すように、所定形状に設
計・製造されたプローブ針２を複数個その先端が所定の
位置を示すように一体成形のユニットを作成する。すな
わち、プローブ針の先端部３を所定形状に加工し、その
後、複数のプローブ針２を整然と重ねてエポキシ樹脂等
で作成した板又は枠状の固定具４により一体成形のユニ
ットを作成する。

【０００５】次に、図６に示すようにユニット化された
図５のプローブ針を基板に取り付けてプローブカードを
完成する。すなわち、プローブカード用の基板１を用意
し、この基板１に前記プローブ針の固定具４を押え金具
５を介して取り付ける。一方、プローブ針２の他方の端
は、前記基板１の所定のパターンに半田付け部分６を介
して接続する。そして、最終的なプローブ針の先端部３
の縦・横・高さの調整を行ない、半導体ウエハ検査に供
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、最近のプロー
ブカードの仕様とその問題点について説明する。現状で
は、プローブ針の先端径はパッドの小型化により約３０
〜４０μｍφに、そのピッチ間隔は約１００μｍになっ
ており、１６個のＩＣの同測テストのためにプローブ針
は１６×７０＝約１１００本程必要となる。さらに最近
の傾向として、まず、同測数に関して、１６個から３２
個へとなり倍の２０００本以上のプローブ針が必要とな
り、ファイン（微細）ピッチ化として１００μｍから８
０μｍへと狭隙化の要求が強い。これは、前記絶対寸法
の値が小さいばかりでなく、それぞれの寸法値の精度も
数〜十数μｍという厳しい値が必要となることを意味し
ている。

【０００７】前記プローブカードの仕様に対して、前記
従来のプローブカードの製造方法の延長線上で対応して
いる現在では、その要求される精度の高さから、その調
整・組立は非常に複雑で困難となり、その結果、作業性
の悪化、納期の遅延、高価格化等の現象を招いている。
さらに、プローブ針のコンタクトの信頼性にも大きな問
題を抱えている。

【０００８】この様に、片持ち型プローブカードに要求
される大きな課題は、（１）プローブ針の位置精度の向
上、（２）価格の低下、である。

【０００９】この発明は、前記のような課題を解消する
ためになされたものであり、片持ち型プローブカード等
において、ファインピッチ化するＩＣのウエハテストの
同側数を増やした状態でも充分対応できる高精度で安価
なテスト装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のプローブ
カードの発明は、半導体ウエハのチップ上の電極に接触
して電気的テストを行なうプローブ針を装着したプロー
ブカードにおいて、前記プローブ針の先端部が貫通する
ガイド穴を備えたガイド板を設け、前記プローブ針の電
極接触の際のオーバードライブ時に、プローブ針の先端
部が前記ガイド穴により案内されるようにしたものであ
る。

【００１１】請求項２記載のプローブカードの発明は、
前記プローブ針の電極接触の際のオーバードライブ時
に、前記ガイド穴から飛び出したプローブ針の先端部が
ウエハ上の電極に接触し、その後プローブ針の先端部が
前記ガイド穴に隠れることなく電極表面をスクライブす
るようにしたものである。

【００１２】請求項３記載のプローブカードの発明は、
前記プローブ針の先端部が、前記ガイド板に設けたガイ
ド穴に対してほぼ垂直方向に上下動作するようにしたも
のである。

【００１３】請求項４記載のプローブカードの発明は、
前記ガイド板の材質を半導体ウエハと同材質（一般的に
はシリコンの化合物）にしたことを特徴とする。

【００１４】請求項５記載のプローブカードの製造方法
の発明は、半導体ウエハのチップ上の電極に接触して電
気的テストを行なうプローブ針を装着したプローブカー
ドの製造方法において、プローブ針の先端部が貫通する
ガイド穴を備えたガイド板と、プローブ針の先端部の位
置を正確に設定するための穴を備えた位置決め穴付ガイ
ド板と、プローブ針の他端を位置決めするガイド台とに
より、プローブ針の正確な位置決めを行なうものであ
る。

【００１５】請求項６記載のプローブカードの製造方法
の発明は、前記両ガイド板の材質を半導体ウエハと同材
質にしたことを特徴とする。

【００１６】請求項７記載のプローブカードの製造方法
の発明は、前記ガイド板に微細穴を空ける手段として、
放電加工方法を適用したことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１によるプローブカードの側面断面図であ
る。図において、１はプローブカード用の基板、２はプ
ローブ針、３はプローブ針の先端部、４はエポキシ樹脂
等で作成した板又は枠状の固定具、５は基板１に前記固
定具４を取り付けるための押え金具、６は半田付け部分
を示している。

【００１８】本実施の形態１のプローブカードの特徴
は、プローブ針の先端部３が縦・横の位置を揃える穴付
きのガイド板７を貫通する構造となっており、コンタク
ト時のオーバードライブ時にプローブ針２がこの穴を上
下動作するように構成されている。

【００１９】すなわち、前記ガイド板７は前記プローブ
針の先端部３が貫通する縦・横の位置を揃えるための穴
付きのガイド板であり、例えばＩＣチップのウエハと同
じシリコンの化合物（例えばＳｉ₃Ｎ₄）により構成され
ている。そしてこのガイド板７は支え金具８によりプロ
ーブカードの基板１に固定されている。

【００２０】このように構成された本発明のプローブカ
ードのプローブ針の先端部３は、被試験対象であるウエ
ハチップのパッドと同位置に空けたガイド板７の穴を上
下するため、そのコンタクトの位置精度に関して、あら
ゆる温度環境下で、正確かつ高品質のプローブカードを
提供することができる。

【００２１】次に、図２〜図４に基づいて、図１のプロ
ーブカードの製造が如何に簡単で安価にできるかについ
て詳細に説明する。

【００２２】図２はプローブ針を正確に位置決めする方
法について説明するための図であり、（ａ）は作業側面
図、（ｂ）は作業平面図である。図において、９は作業
台、１０は前記ガイド板７の下側に重ねる別のガイド板
であり、ガイド板７と同じ位置に穴を持つが、プローブ
針の先端部３の位置をより正確に設定するためにプロー
ブ針先端径より若干大きめ程度の穴を要求している。

【００２３】また、このガイド板１０の穴は位置決めす
るのが目的であるために、必ずしも貫通した穴である必
要はなく途中まででも空いていれば良い。一方、ガイド
板７の穴径はプローブ針の先端３が上下動作しやすいよ
うにガイド板１０の穴よりも若干大きめで遊びが必要で
ある。

【００２４】さらに、作業台９の上にはガイド台１１が
置かれており、複数の隣り合うプローブ針２の広げ方、
例えば放射状であればこの上に放射状のプローブ針の入
る溝を掘り、プローブ針の先端部３をガイド板７、１０
の穴に入れ、その反対方向の端をこの溝に入れて位置決
めする。図２では、２列プローブ針の並びのためにガイ
ド板１１は左右に描いているが、それらは枠として繋が
っていても良い。

【００２５】前記ガイド板７、１０とガイド台１１とは
所定の位置関係に配置固定されており（特別に図示せ
ず）、この３点に支えられたプローブ針の位置決めは、
簡単な手順で非常に位置合せ精度の高いものが可能とな
り、特別な技能・経験がなくても実現できることは明白
である。その結果、作業コストが軽減され、安いプロー
ブカードが量産できる。従来のプローブカードが高価で
ある原因は、プローブ針の位置合せ作業に特別な配慮が
なく、その調整費が高いことに起因している。

【００２６】次に、図３は図２により複数のプローブ針
の定まった位置関係をエポキシ樹脂等で固めて固定した
状態を示す図である。図３において、１２はエポキシ樹
脂等の材料で一連のプローブ針２を固定する板又は枠状
の固定具である。この固定具１２は基本的には図１の固
定具４と同様であるが、ガイド板７、１０を仮支えする
金具１３を付けているところが異なる。この図３の作業
によって、複数のプローブ針２は固められたエポキシ樹
脂で一体化され、作業台９やガイド板１１から取り外さ
れても高精度な位置関係は維持される。

【００２７】そして、図４は図３の状態から必要な部分
だけを残して組立のために使用した道具を取除いた状態
を示したものであり、プローブ針２、固定具１２、ガイ
ド板７、そしてガイド板７のみを支える金具１３の４点
のみとなっている。

【００２８】この状態のものをプローブカード基板１
に、取付金具５とガイド板７の支え金具８で組み立て固
定すれば、図１に示した本実施の形態１による新たなプ
ローブカードになる。

【００２９】このように、プローブ針の先端３が、材質
がＩＣチップのウエハと同じシリコンの化合物の材料で
あるガイド板７に案内されているため、あらゆる温度環
境下でも高品質なコンタクト性能が得られること、ま
た、ファインピッチの高精度の位置決めに技能・経験が
不要なため、安価に大量にできることが本実施の形態の
プローブカードの特徴である。

【００３０】また、プローブ針の先端部３が、オーバー
ドライブ時にガイド板７の穴を上下動作する時にスムー
ズに引掛かることが無いようにするため、プローブ針先
端はガイド板に対して垂直方向にプローブ針で構成され
るのが良いことはいうまでもない。

【００３１】更に、ＩＣチップのウエハと同じシリコン
の化合物を材料とする２種類のガイド板７，１０に微細
な穴を空ける方法としては、レーザー光、エッチング、
ブラスト噴射、放電等による加工方法があるが、ここで
は放電加工を使用した。なおこれらの加工方法に限ら
ず、ガイド板が厚く問題になる場合には、薄いものを使
用したり、穴を空ける部分（プローブ針先端側ではなく
プローブカード側のガイド板の表面）を削ってザグリ薄
くして穴を空ければ短時間で空けられ、その加工時間、
加工費の軽減ができる。そして、ガイド台の溝の加工に
ついては、その材料の選定に特別な課題がないので、色
々な加工方法が考えられる。

【００３２】前記実施の形態では、片持ち（Ｃａｎｔｉ
ｌｅｖｅｒ）型プローブカードに関して、高精度位置決
め可能なタイプのものを簡単な作業で安価に提供できる
ことを示したが、垂直型プローブカードに対しても、Ｉ
Ｃチップのウエハと同じシリコンの化合物を材料とする
ガイド板に微細な穴を空けて高精度な位置決めに利用す
る方法を応用することができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１から請求項３記載の発明によれ
ば、プローブカードのプローブ針の先端は被試験対象で
あるウエハチップのパッドと同位置に空けたガイド板の
ガイド穴を上下動作するため、そのコンタクトの位置精
度に関して、あらゆる温度環境下で、正確かつ高品質の
テスト装置が得られる。

【００３４】更に、請求項４記載の発明によれば、プロ
ーブ針の先端が半導体ウエハと同材質のガイド板のガイ
ド穴に案内されるため、あらゆる温度環境下でも高品質
なコンタクト性能が得られること、また、ファインピッ
チの高精度の位置決めに技能・経験が不要なため、安価
に大量にできる。

【００３５】請求項５記載の発明によれば、所定の位置
関係に配置固定されている２つのガイド板とガイドによ
りプローブ針の位置決めを行なうので、簡単な手順で非
常に位置合せ精度の高いものが可能となり、特別な技能
・経験がなくても実現できる。その結果、作業コストが
軽減され、安いプローブカードが量産できる。

【００３６】請求項６から請求項７記載の発明によれ
ば、両ガイド板の材質を半導体ウエハと同材質にし、両
ガイド板に微細穴を空ける手段として放電加工方法を適
用することにより、より正確なガイド穴を有するガイド
板及び正確な位置決めが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１によるプローブカー
ドの側面断面図である。

【図２】 実施の形態１のプローブ針を正確に位置決め
する方法について説明図であり、（ａ）は作業側面図、
（ｂ）は作業平面図である。

【図３】 複数のプローブ針の定まった位置関係をエポ
キシ樹脂等で固めて固定した状態を示す図である。

【図４】 図３の状態から必要な部分だけを残して組立
のために使用した道具を取除いた状態を示す図である。

【図５】 従来の片持ち型プローブ針の製造方法を示す
もので、プローブ針を一体化したユニットを示す図であ
る。

【図６】 従来の片持ち型プローブ針の製造方法を示す
もので、組み立てられたプローブカードを示す図であ
る。

【符号の説明】

１ プローブカード用の基板、２ プローブ針、３ プ
ローブ針の先端、４プローブ針の固定具、５ 押え金
具、６ 半田付け部分、７ ガイド板、８ ガイド板の
支え金具、９ 作業台、１０ ガイド板、１１ ガイド
台、１２ 固定具、１３ 仮支え金具。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハのチップ上の電極に接触し
   て電気的テストを行なうプローブ針を装着したプローブ
   カードにおいて、 前記プローブ針の先端部が貫通するガイド穴を備えたガ
   イド板を設け、前記プローブ針の電極接触の際のオーバ
   ードライブ時に、プローブ針の先端部が前記ガイド穴に
   より案内されるようにしたことを特徴とするプローブカ
   ード。
2. 【請求項２】 前記プローブ針の電極接触の際のオーバ
   ードライブ時に、前記ガイド穴から飛び出したプローブ
   針の先端部がウエハ上の電極に接触し、その後プローブ
   針の先端部が前記ガイド穴に隠れることなく電極表面を
   スクライブするようにしたことを特徴とする請求項１記
   載のプローブカード。
3. 【請求項３】 前記プローブ針の先端部が、前記ガイド
   板に設けたガイド穴に対してほぼ垂直方向に上下動作す
   るようにした請求項１又は請求項２記載のプローブカー
   ド。
4. 【請求項４】 前記ガイド板の材質を半導体ウエハと同
   材質にしたことを特徴とする請求項１から請求項３のい
   ずれか１項に記載のプローブカード。
5. 【請求項５】 半導体ウエハのチップ上の電極に接触し
   て電気的テストを行なうプローブ針を装着したプローブ
   カードの製造方法において、 プローブ針の先端部が貫通するガイド穴を備えたガイド
   板と、プローブ針の先端部の位置を正確に設定するため
   の穴を備えた位置決め穴付ガイド板と、プローブ針の他
   端を位置決めするガイド台とにより、プローブ針の正確
   な位置決めを行なうことを特徴とするプローブカードの
   製造方法。
6. 【請求項６】 前記両ガイド板の材質を半導体ウエハと
   同材質にしたことを特徴とする請求項５記載のプローブ
   カードの製造方法。
7. 【請求項７】 前記両ガイド板に微細穴を空ける手段と
   して、放電加工方法を適用したことを特徴とする請求項
   ５又は請求項６記載のプローブカードの製造方法。