JPS5943091B2

JPS5943091B2 - 固定プロ−ブ・ボ−ド

Info

Publication number: JPS5943091B2
Application number: JP56086167A
Authority: JP
Inventors: 義栄長谷川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-06-03
Filing date: 1981-06-03
Publication date: 1984-10-19
Also published as: US4563640A; JPS57201039A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、半導体ウエ・・上に完成された半導体装置
の検査測定に用いられる固定プローブ・ボードに関する
。

従来、きわめて多岐にわたるモノリシック半導体集積回
路等の半導体製造工程の中で、プロービング工程は中間
検査的存在にみられがちであつた。

しかし、全工程をマスクドウエハまでと、それ以降完成
品までの工程に大別したとき、プロービング工程は、ウ
ェハ工程の最終チェック工程であり、後工程での省力化
、合理化に与える影響が極めて大きいことより、極めて
重要な位置づけとなるものである。すなわち、上記完成
品までの後工程における不良発生率が自動化等により大
幅に減少させることが可能となつたことに伴ない、上記
プロービング工程でのチェック精度が製品歩留りに大き
く関係するものとなるからである。

このプロービング工程で使用されるのが固定プローブ・
ボードであり、例えば、昭和４５年１１月５日に発行さ
れた電子材料〔１１月臨時増刊号〕のｐ１４５に「固定
プローブカードの利用」として、及び特公昭５４−４３
３５４号公報により示されているものが公知である。

この固定プローブ・ボードは、上記「電子材料」に示さ
れているように、調整式マルチポイントプローバにおけ
る針合せ、保守等の量産品に対する作業性が悪いという
欠点を解決したものとして、その有用性が示されている
。

そして、その構造の詳細は、特公昭５４−４３３５４号
公報に開示されている。

この固定プローブ・ボード（テスト・プローブ組立体）
は、第１図の要部平面図、及び第２図の断面図に示すよ
うに、プリント基板１にプローブ針２を支持体４と固着
層５とにより円錐放射状に固定したものである。しかし
、被測定物である半導体チップの形状は方形（正方形又
は長方形）であり、その周辺部に設けられる電極（ボン
ディングバッド）に対応して揃えられるプローブ針の尖
端３の配列も必然的に方形を形作るものとなるため、上
述のように、プリント基板の面に関して特定の鋭角をも
つて円錐放射状にプローブ針を固定した場合、固定部か
ら先端までのプローブ針の長さがそれぞれ異なることと
なり、先端部の上記プリント基板の面に対する垂直方向
の距離が異なるものとなる。

すなわち、上記特定の鋭角をθとして、長さの相違をΔ
ｌとした場合の垂直方向の差Δｈは、Δｈ＝Δ１ｓｉｎ
θで求められ、θを９ｈとした場合には、Δ１が０．５
ｍｍ異なるごとに、７８μづつ△ｈが異なるものとなる
。

ちなみに、長さｌ−４ｍｍとｌ−６ｍｍのプローブ針の
間では、３１３μ（△ｈ）も異なつてしまうものである
。そして、上記プローブ・ボードの組立方法は、上記円
錐放射配列を形作り、中央部に測定電極に対応した小孔
が形成された位置合せマスクを有する組立治具を用い、
上記プローブ針の尖端をマスクの／」寸Ｌに挿入した状
態でプローブ針を配列し、支持体にプローブ針を固着し
た後、プリント基板に取り付けるものである。

したがつて、固定されたプローブ針の尖端には上述のよ
うな垂直方向のバラツキが生じ、尖端の平面度（尖端が
形作る平面のバラツキ）が±２５μ以内に目視での観察
による手作業により調整しなければならないという欠点
がある。

なお、プローブ針の先端部ぱ、略垂直方向に曲げられる
ものであるので、上記曲げ部分の垂直方向のバラツキが
あつても、曲げ部分から尖端までの長さを調整すること
により、上記バラツキを補正することが考えられるが、
曲げ部分から尖端までの長さがそれぞれ微小に異なる多
種類のプローブ針を形成しなければならず、その選別を
伴なうプローブ針の配列を必要とし実際的でない。

また、上記調整作業により規定された平面度にプローブ
針の尖端を揃えるものとした場合でも、プローブ針の固
定部から尖端までの長さが異なることにより、被測定物
の電極への圧着時の針圧にバラツキが生じる。この針圧
のバラツキは、プローブ針に対するストレスのバラツキ
を意味し、それぞれ異なる残留ひずみにより尖端の平面
度にバラツキを生じて、平面度の再調整を必要とする時
間的周期が短かくなり、耐久性に欠けるという問題があ
る。

さらに、上述のように、尖端の平面度のバラツキ、及び
プローブ針の長さの相違による針圧のバラツキは、ウエ
ハチツプが不均一な圧力により結晶構造が変化して半導
体素子特性を変化させるというピエーゾ効果を有するも
のであるため、被測定物であるウエハチツプに悪影響を
及ぼすとともにテスト結果の信頼性が保たれないという
問題を生じしめるという上記種々の欠点を有することが
本願発明者の研究によつて判明した。

この発明の目的は、組立時でのプローブ針尖端の平面度
の向上及び針圧を均一化することができる固定プローブ
・ボードを提供することにある。

この発明の他の目的は、コストの低減を図つた固定プロ
ーブ・ボードを提供することにある。この発明に従えば
、被測定半導体ウエハチツプにおける２つの対角線の延
長線上で互いに接合し、上記ウエハチツプのそれぞれの
辺に対して距離が一定になるように近似された円弧を持
つとともにそれぞれの円弧の下に測定面に関してそれぞ
れが同一の鋭角を有する円錐状の４個に分割された支持
面によつてプローブ針が固定される。以下、この発明を
実施例とともに詳細に説明する。

第３図は、この発明の一実施例を説明するための原理図
である。

第３図に示すように、被測定半導体ウエ・・チップ１１
が正方形の場合、１辺に関して、その中心点０１を通る
多数の放射線Ｌｌ，Ｌ２〜Ｌｎを描く。

そして、上記放射線Ｌｌ，Ｌ２〜ＬＯの上記辺から等距
離となる点Ｐｌ，Ｐ２〜Ｐｎを求める。本願発明者は、
これらの点Ｐｌ，Ｐ２〜Ｐｎで構成される軌跡は、中心
点０２で描かれる円周Ｐの弧をもつて良く近似させるこ
とができることを見い出した。すなわち、上記各放射線
Ｌｌ，Ｌ２〜Ｌをプローブ針に置き換えれば、各プロ
ーブ針ｎ
）の自由端長さを均一にすることがで
きる。このことは、他の辺に関しても同様である。

第４図は、上記着想に基づいたプローブ針の支持体形成
方法の一色１を示す平面図である。例えば、同図点線で
示すように正方形のウエハチツプ１１の辺Ａに関して、
前記同様に等距離となる円周Ｐを求める。点０１は、上
記ウエハチツプ１１の中心点であり、点０２は、上記円
周Ｐの中心点である。この中心点０２に関する円周Ｑを
求める。そして、上記円周Ｐを内周とし、上記円周Ｑを
外周とするリング１０／を形成する。このリング１『の
上面は、中心点０２に関して鋭角を持つ円錐状に形成さ
れる。そして、辺Ａに対向するリング１０／は、その中
心点０１を通るウエハチツプ１１の対角線の延長線上で
切断される。

また、辺Ｂに関しては、上記ウエハチツプ１１の位置を
上記中心点０２を中心として１８００回転させた位置１
１ｂとし、この中心点０１′を通る上記同様の対角線の
延長線上で切断される。

さらに、辺Ｃ，Ｄに関しては、上記ウエハチップ１１の
位置を上記中心点０２を中心として正、負それぞれ９０
上づつ回転させた位置１１ｃ，１１ｄとし、この中心点
０１′を通る上記同様の対角線の延長線上で切断される
。

上記の切断により４個に分割されたプローブ針の支持体
片１０ａ，１０ｂ，１０ｃ及び１０ｄは、第５図に示す
ように、上記切断面が互いに接合するように組立てられ
て、１つの支持体１０が形成される。

この支持体１０の各内周と、これらに対向する上記ウエ
・・チツプ１１の各辺とは、それぞれ等距離に保たれる
。そして、上記支持体片１０ａ〜１０ｄの接合部分は、
上記ウエハチップ１１の対角線Ｌｌ，Ｌ２の延長線上と
一致している。また、上記各支持体片１０ａ，１０ｂ，
１０ｃ及び１０ｄの各支持面は、ウエ・・チツプ１１の
中心点０，を通る放射状線に対して円錐状とされる。こ
のことは、後述するようにプローブ針を固定したときに
その尖端の平面度をも均一にする役割を果す。第６図は
、この発明に係る固定プローブ・ボードの一実施例を示
す下面（測定面に対向した面）図である。

この実施例においては、プリント基板１の中央部に開口
９が設けられている。

特に限定されないが、開口９は正方形とされている。こ
の開口９の部分に、多数のプローブ針２のそれぞれの尖
端３が被測定物であるウエハチツプの電極に位置合せさ
れ、これらの尖端が形作る正方形は、ウエハチツプの各
辺に対応している。

そして、この正方形（ウエハチツプ）の中心点を中心と
して、プローブ針２が放射状に配列され上記第５図で示
した支持体１０で固定される。このプロープ針２の支持
体１０への固定は、例えＫ時間の経過とともに、又は加
熱により加工硬化する接着剤で行なわれる。この接着剤
で構成される固着層は、第６図には示されていない。こ
の実施例では、プリント基板１は、実公昭５３−３３５
０４号公報に示されているように、プローブホルダーを
構成する。したがつて、プリント基板１には、ピン１２
を突起させる端子からスルーホールを介して接続された
プリント配線６が設けられており、このプリント配線６
と対応するプローブ針２の接続端側が半田付される。上
述のようにプローブ針２が放射状に配列されることより
、上記プリント配線６及びピン１２は、略円形を形作る
ものとなる。このように構成されたプローブホルダーは
、プラグイン式によりプリント基板（図示せず）に装填
される。なお、プローバに装填される第１図に示すよう
なプリント基板に直接プローブ針を上述のように固定す
るものであつてもよい。

また、第７図の概略断面図に示すように、上記プローブ
針２の先端部は、測定電極（図示せず）に対応する位置
で略垂直に曲げられている。

そして、その尖端３は、電極面（測定面）に対向するよ
うに構成される。この実施例では、この曲げ部分の長さ
は、各プローブ針が同一になるように構成されている。
第７図において、支持体１０の上面は、プリント基板１
の下面と接合して固着されていることが示され、その下
面であるプローブ針支持面が、前述のように円錐状の下
に傾斜していることが示されている。

また、この支持面に接して支持されるプローブ針２が、
固着層５によつて埋設されていることが示されている。
そして、プリント配線６にプローブ針２の接続端が半田
７によつて電気的に接続されていることが示されている
。

また、スルーホール８にピン１２が埋設され、上面側に
突起している。以上説明した実施例によれば、ウエハチ
ップの周辺に設けられる電極が形作る正方形（ウエハチ
ツプの正方形に相似している）の各辺に対向する支持体
１０を構成する各支持片１０ａ〜１０ｄを前述のように
形成するものであるため、上記ウエハチツプの中心点を
通る放射線上にあるように配列されたプローブ針２の自
由端長（支持体から尖端までの長さ）は、各プローブ針
について均一にすることができる。

このことより、各プローブ針の自由端におけるバネ性が
均一になることより、ウエハチップの電極への圧着時に
おける針圧を均一にすることができる。

そして、各プローブ針の自由端におけるスドレスも均一
になるため、繰り返し圧着による残留ひずみも各プロー
ブ針について同様に生じる。したがつて、プローブ針尖
端の平面度の変位も相対的に均一に生じるため、繰り返
し圧着に対する耐久性を向上させることができる。一方
、ウエハチツプに対しては、上述のように針圧が均一に
できることより、ピエーゾ効果による素子特性への悪影
響を防止できることとなり、テスト結果の信頼性が向上
し、結果として製造歩留りを向上させることができる。

また、上述のように、ウエハチツプの各辺に対向し、ウ
エハチツプの２つの対角線の延長線上で分割された４個
の支持体片１０ａ〜１０ｄによつて支持体１０が構成さ
れるとともに、それぞれの支持片１０ａ〜１０ｄの支持
面が円錐状の傾斜を持つている。

この支持面は、第４図に示したようにリング１０７の円
錐面である。したがつて、この支持面上で放射状に支持
されるプローブ針の測定面に対する鋭角を均一にするこ
とができる。このことより、第７図に示すように、プロ
ーブ針２の自由端における垂直方向の長さｄを均一にす
ることができる。また、前述のように、プローブ針２の
先端曲げ長さを均一にしておくものであることより、そ
の尖端３が形作る平面は、理論上バラツキがほとんどな
く、良好な平面度を得ることができる。この実施例では
、支持体１０を構成する各支持片１０ａ〜１０ｄの互い
に接合される部分で、不連続な面となる。

これは、第４図から明らかなように、リング１０７をそ
れぞれ独自の中心点０１，０１′の下に切断して、接合
することに起因している。このように不連続な支持面を
用いることによつて、初めて前述のようにプローブ針の
自由端長さを均一にするとともに、その尖端の平面度を
向上させることができる。

すなわち、特公昭５４−４３３５４号公報に開示されて
いる従来技術のように、円錐放射状、言い換えるならば
、連続的な円錐面をもつてプローブ針を固定したのでは
、プローブ針の自由端長さ及びその尖端の良好な平面度
を得ることができない。

これは、前述のように、プローブ針の尖端が方形を形作
るように並べられるに対して、連続的な円錐面で支持す
るからである。これに対して、この実施例では、前述の
ように分割され、接合部分で不連続となる同一の円錐面
でプローブ針を支持するという極めて斬新な着想によつ
て上記のようにプローブ針の自由端長さ及びその尖端の
平面度を良好に均一にすることができる。

このように、プローブ針の尖端の平面度が良好に構成で
きることより、組立て時の尖端平面調整作業が省略でき
、組立工数の削減と相俟つてコスト低減を図ることがで
きる。なお、第４図において、リング１０′から同図に
示したように４個の分割された支持体片１０ａ〜１０ｄ
を形成したのでは、同図に斜線を付した部分が無駄とな
つてしまう。

したがつて、この無駄部分を少なくするため、中心点０
１′をずらせて、例えば６個の支持片を形成することが
望ましい。この場合には、２つのリング１０′から３個
の支持体１０を形成することができる。第８図は、この
発明の他の一実施例を示す支持体形成方法を示す平面図
である。

この実施例では、同図に実線で示すように長方形のウエ
ハチツプ１１にこの発明を適用した場合を説明する。

上記ウエハチツプ１１の長辺Ａに関して、前記同様に等
距離となる円周Ｐを求める。

点０１は、上記状態のウエハチツプ１１の中心点であり
、点０２は、上記円周Ｐの中心点である。この中心点０
２に関する円周Ｑを求める。そして、上記円周Ｐを内周
とし、円周Ｑを外周とするリング１０′を形成する。こ
の円周Ｐは、上記ウエハチツプ１１の短辺Ｃに対しても
等距離となる円周となる。このことは、同図に示すよう
に、ウエハチツプ１Ｖの短辺Ｃを実線で示したウエハチ
ップ１１の長辺とその中点が一致するように重ね合せる
ことによつて明らかとなろう。この場合のウエハチツプ
１１１の中心点は、０１′のようにずれることとなる。
したがつて、長辺Ａに対向する支持辺１０ａは、実線で
示した対角線で囲まれた角度θ１で切断されて形成され
る。一方、短辺Ｃに対向する支持辺１０ｃは、点線で示
した対角線で囲まれた角度θ２で切断されて形成される
。このような角度θ１，θ２でそれぞれリング１０′が
切断されて第９図に示すように、４個の支持体片１０ａ
〜１０ｄが形成され、切断面で互いに接合して、長方形
のウエハチツプ１１に対する支持体１０が組立てられる
。

このように、この発明に従えば任意の方形のウエハチッ
プに対して、各辺に対向する内弧が等距離となる支持体
１０を形成することができる。そして、それぞれの支持
体片１０ａ〜１０ｄの支持面が同一の円錐面を持つて形
成されることより、この支持面で放射状に固定されるプ
ローブ針の自由端長が均一であるため、その尖端平面も
必然的に均一にすることができる。

この発明は、前記実施例に限定されない。

第７図において支持体１０と、固着層５は、固着層を構
成する接着剤等で一体的に形成するものであつてもよい
。

すなわち、上記支持体１０を形成する金型等を用いて、
前述のようにプローブ針を配列しておいて、金型に接着
剤等を注入して一体的に成型するものであつてもよい。
この場合には、部品点数が削減できるから、上記無調整
化と相俟つてよりいつそう低コスト化を図ることができ
る。なお、第４図又は第８図において、リング１０′の
外周Ｑは、円周である必要はない。

さらに、内円Ｐの径は、プローブ針の自由端長さ、及び
ウニハチツプの辺の長さとが異なる毎に、それぞれ異な
るものである。したがつて、規定されたプローブ針の自
由端長さ、及びウエハチツプの辺の長さより自由端長さ
が均一になるような点に最も近似した円周が求められる
ことになる。この発明に係る固定プローブ・ボードの具
体的構成は、上述のような支持体を含むものであれば何
んであつてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術の一例を示す平面図、第２図は、そ
の断面図、第３図は、この発明を説明するための原理図
、第４図は、この発明に係る支持体形成方法の一実施例
を示す平面図、第５図は、この発明の一実施例を示す支
持体の平面図、第６図は、この発明に係る固定プローブ
・ボードの一実施例を示す下面図、第７図は、その概略
断面図、第８図は、この発明に係る支持体形成方法の他
の一実施例を示す平面図、第９図は、この発明の他の一
実施例を示す支持体の平面図である。１・・・・・・プリント基板（プローブホルダー）、２
・・・・・・プローブ針、３・・・・・・尖端、４・・
・・・・支持体、５・・・・・・固着層、６・・・・・
・プリント配線、７・・・・・・半田、８・・・・・・
スルーホール、９・・・・・・開口、１０・・・・・・
支持体、１０ａ〜１０ｄ・・・・・・支持体片、１０′
・・・・・・リング、１１・・・・・・ウエハチップ、
１２・・・・・・ピン。

Claims

【特許請求の範囲】１被測定半導体ウェハチップにおける２つの対角線の
延長線上で互いに接合し、上記ウエハチップのそれぞれ
の辺に対して距離が一定になるように近似された円弧を
持つとともに、それぞれの円弧の下に測定面に関してそ
れぞれが同一の鋭角を有する円錐状とされたプローブ針
支持面を持つ４個に分割されて構成されたプローブ針支
持体を含むことを特徴とする固定プローブ・ボード。２上記支持体で固定されるプローブ針は、上記対角線
の交点を中心とする放射状に配列されるものであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固定プローブ
・ボード。３上記支持体は、上記支持面の下にプローブ針を埋設
して固定する絶縁性接着剤で構成されるものであること
を特徴とする特許請求の範囲第１又は第２項記載の固定
プローブ・ボード。