JPS63244750A - プロ−ブカ−ドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的Ｊ （産業上の利用分野） 本発明は、高い精度のプローブカードおよび、それを容
易に製造可能としたプローブカードの製造方法に関する
。

（従来の技術） 従来から半導体製造工程においては、半導体ウェハに形
成されたチップを検査するため、導体パターンの形成さ
れた各チップの電極パッドにプローブカードのプローブ
接触端を接触させて各種電気特性を測定することが行わ
れている。このようなプローブカードの製造方法として
は、例えば特公昭５４−２３７９８号公報に開示された
方法がある。

第７図および第８図に示すように、プリント基板２の中
央に形成した円形の窓を囲んで放射状に多数の独立した
導体パターン１を印刷し、このプリント回路板２の円形
の窓と同心的に電気絶縁性の支持体リング３を上記回路
板２に接着し、この支持体リング３上に多数のブロー・
ブ４を配設する。

すなわち、プローブ４を放射状に位置決め配列してエポ
キシ樹脂のような熱硬化性樹脂ａによりプローブ４を接
着固定する。このプローブ４の後端側をそれぞれプリン
ト回路板２の異なる導体パターン１に半田接続する。

このプリント回路板２の反対側の面と導通をとるスルー
ホールが形成された各導体パターン１と電気的に接続さ
れたビン５が設けられている。

上記支持リング３の円孔と同心的に、上記リング３の傾
斜と同じ傾斜の、第９図に示すような断面が内側下り傾
斜したすり林状のチルパー面６を有し中央に円孔７が形
成されたプローブ保持部材８を設ける。この円孔７には
半導体ウェハ各チップのパッドと対応して微小孔が穿設
されたフィルム９が貼着され、プローブ４の接触端４ａ
を位置決めする位置決め部材１０が設けられていた。

まず、上記プローブ保持部材８のテーパー面６に離型剤
を塗布し第１のプローブ４の先端の折り曲げられた接触
端４ａをフィルム９の微小孔の一つに挿入して、プロー
ブ保持部材８の上に放射状の模様に沿って配置する。次
いで同様にして第２、第３、・・・のプローブ４の接触
端４ａをフィルム９の他の微小孔に順に挿入し、各１０
−プ４をブロー１保持部材８上の放射状の模様に沿って
配置する。このようにしてプローブ４の接触端４ａの位
置決めを行う。しかる後、支持体リング３の凹溝にエポ
キシ樹脂のような熱硬化性樹脂ａを塗布し、この塗布面
を、支持体リング３の凹溝にプローブ４が嵌合するよう
にプローブ保持部材８のテーパー面上に同心的に接触さ
せ、この状態を保持したまま加熱して熱硬化性樹脂ａを
硬化させると、離型剤を塗布された保持部材８とは接着
眩ず支持体リング３と各プローブ４とが固定する。しか
る後支持体リング３とプローブ４とをプローブ保持部材
８およびフィルム９から引きはがす。そして支持体リン
グ３をプリント回路板２の円形の窓へ各プローブ４が導
体パターン１と一致するように嵌合させて接着剤により
固定し、さらに各プローブ６の後端部を、プリント回路
板２の導体パターン１に半田接続してプローブカードが
完成する。

（発明が解決しようとする問題点） しかるにこのような従来のプローブカードの製造方法で
は、支持体リング３とプローブ保持部材８との中心位置
合Ｖや、プローブ４の接触端４ａの位置合せを人手によ
りフィルムの微小孔に挿入して行うため非常に手数がか
かる上に、熱硬化性樹脂の固化に長時間を要し、かつこ
の固化工程間の熱伸縮によりプローブ４の位置がずれや
ずいという難点があった。

またプローブカードは多品種小ロツト生産であるため、
フィルムの半導体ウェハのパッドに対応する微小孔の形
成にも非常に手数がかかるという問題があった。

またプローブの接触端間の位置精度は±５μ−程度の精
度が要求され゛（いるが、第１０図に示すように、半導
体ウェハ１１のパッド１２にプローブ４の接触端４ａを
接触させて加圧すると接触端４ａが矢印方向に移動する
ため、測定時にパッド１２の中心Ａ点に接触端４ａを位
置させるためにはフィルム９に形成する微小孔の位置を
パッド１２の中心よりやや手前側に偏寄したＢ点に形成
する必要がある。しかしながら半導体ウェハ１１の・パ
ッド１２が直線的に配置されているのに対してプローブ
４が放射状に配置されるため、第１１図に示すように、
各プローブ４によって偏寄させる方向がそれぞれ異なっ
てしまいこのためフィルムへの穿孔を非常に困難なもの
としている。

本発明はかかる従来の難点を解消すべくなされたもので
、高い精度のプローブカード、およびその自動化による
製造を可能にしたプローブカードの製造方法を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明のプローブカードは、セラミックス製の支持体に
、放射状に多数の凹溝を形成し、これ、らの凹溝内に接
触端を中心側に向けてプローブを所定の位置関係で嵌合
するとともに、これらブ［］−ブを前記凹溝内に半田に
より固定して成ることを特徴としており、またその製造
方法は、接触端が所定の空間上の位置を占めるようにブ
ロー１を空間上で位置決めする工程と、舶記位置決めさ
れたプローブと支持体とを所定の位置関係となるよう相
対的に接近させる工程と、前記プローブと支持体とを前
記関係を維持したまま固定する工程とを含むことを特徴
としている。

（作用） 本発明のプローブカードは、プローブの固定に有機質の
接着剤を使用しないので各部の熱膨張率が均一化されて
高い精度が得られる。また本発明の製造方法によれば、
各プローブは、その接触端が半導体ウェハのパッドの配
列となるよう、例えば６軸駆動のロボットハンドおよび
高倍率の工業用テレビカメラ等により、直接空間上で位
置合せされる。そしてプローブと支持体とが、例えば数
値制御により所定の位置関係となるよう相対的に接近さ
れ、両者が半田等によりｖ１定される。この方法によれ
ば従来プローブカードの組立ての際使用されていた各種
の治具が不必要となり、またサーボ制御および数値制御
を用いて自動化をはかることも可能である。この場合、
各プローブの接触端の位置データとしてパッドとの接触
により偏寄した後の位置データを入力しておけば位置ず
れの補正のなされたプローブカードを製造することがで
きる。

（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例に使用する装置を概念的に示す
図である。

この装置は、予め定められた空間上の基準点（プローブ
接触端）に向けて垂直下方向および水平方向に高倍率の
２台の第１および第２の工業用テレビカメラ２０．２１
を設置する。これらの１業用テレビカメラ２０．２１に
よる撮像出力をパターン認識処理するパターン党派装置
２２を設け、上記プローブ２３をＸ、ＹＳＺ軸方向およ
びＵ、ｖｌＷの３方向の回転を行う６軸駆動のロボット
ハンド２４により把持する。このロボットハンド２４を
制御する制御装置２５を設ける。さらに上記プローブを
支持する環状のセラミックス製の支持体リング２６をＸ
、Ｙ、Ｚ方向お゛よびＺ軸内で回転可能に構成されたＸ
Ｙテーブル２７上に載置して設ける。さらに、上記リン
グ２６のプローブ取り付は面２６ａに対して、垂直方向
下方に向けてレーザ光を出力する如くレーデ照射装置２
８が設けられている。

上記第１の工業用テレビカメラ２０は基準点近傍にロボ
ットハンド２４により移動されてくるプローブ２３の接
触端２３ａを先端側からほぼ軸方向に直視してプローブ
２３先端（接触端２３ａ）正面の円形のパターンを拡大
してｌ像する。他方、第２の工業用テレビカメラ２１は
プローブ２３の接触端２３ａの側面をほぼ軸と平行にａ
視して先端（接触端２３ａ）の棒状のパターンを拡大し
てｌｌｉ像するようにそれぞれ配置されている。これら
第１および第２の工業用テレビカメラ２０．２１の撮影
したパターンと予め設定された接触端２３ａが基準位置
にあるときのそれぞれの基準パターンとをパターン認識
装置２２で比較照合する。そしてこのパターン認識装置
２２の出力に応じて各テレビカメラ２０１２１による映
像パターンが各基準パターンと一致するようにロボット
ハンド２４を制御装置２５によりサーボ制御する。すな
わち、接触ｆａ　２３　ａの先端正面と側面の位置決め
を行う。この制御装置ｆ２５はこのようにロボットハン
ド２４をサーボ制御でる他、予め設定されたプログラム
に従ってこのロボットハンド２４を数値制御する。

またＸＹテーブル２７は、基準位置から各プローブが距
離ｐたけロボットハンド２４が垂直下方に降下して支持
体リング２６の予め定めた凹溝２６ｂにブＩ」−ブ２３
を挿入し固定する。このような工程を全プロー１２３に
実行し、最終的に支持体リング２６とプローブ２３とが
第７図に示したような位置関係となるように、その移動
および回転が図示を省略した制御装置２５により数値制
御される。

さらに、この実施例に使用されるセラミックス製の支持
体リング２６は、１２図に示すように、片側に円錐台状
のゆるいテーパー面２６ａを有しており、このテーパー
而２６ａ上に゛はプローブ２３の外径よりやや幅広で、
かつプローブ２３の外径よりやや深さの深い放射状に凹
溝２６ｔ）を形成しておく。そしてこの凹溝２６ｂの底
面および側面には、第３図に示すように、ニッケル、銅
、金、その他の半田のぬれ性が良好な金ｆｆｉ［２９が
形成されている。この金属１ｊ１２９は、例えば第４図
に示すように、支持体リング２６のテーパー面２６ａの
全面に無電解めっき、蒸着、スパッタリング等の公知の
方法により金１１ｉ１１Ｉ１２９を形成し、次に矢印で
示すように凹溝２９内のみを残してテーパー而２６ａ上
の金属薄８１２８を機械加工等により切削除去すること
により各凹溝２６ｂ１面のみに形成することができる。

次にプローブカードを製造する方法について説明する。

まず支持体リング２６をＸＹテーブル２７上の取付治具
２７ａに厳密に方向および高さなど位置決めＭｔＡして
セットする。また、第５図に示すように、支持体リング
２６については各凹溝２６ｂ内に粉末半田や半田クリー
ムのようなプローブ２３の挿入に支障とならない形態の
半田３０を予め充填されているものを用いる。次にトレ
イストッカ（図示せず）に整列されたプｌコープ２３を
第１番目のプローブ２３から人手により、または自動的
にロボットハンド２４でストッカから把持取り出す。そ
してこのロボットハンド２４により搬送し、プローブ２
３の接触端２３ａが第１および第２の工業用テレビカメ
ラ２０．２１の視野内の基準点近傍に位置するように移
動する。そして第１および第２の工業用テレビカメラ２
０，２１により上記したプログラムによりプローブ２３
の接触端２３ａをそれぞれ異なる方向から撮像し、ａｍ
出力信号を２値化してパターン認識装置２２に供給し、
予め設定された基準パターン（標準位置信号）と比較し
て制御装＠２５により両者が一致するように、ロボット
ハンド２４を移動させてプローブ２３をｘ、ｙ、ｚ軸に
沿って移動させ、かっＵ、Ｖ、Ｗ方向に回転させて、プ
ローブ２３の接触端２３ａを空間上の基準位置に位置決
めする。

一方、ＸＹテーブル２７は、ロボットハンド２４が第１
番目のプローブを把持した後、基準位置からプローブ２
３を垂直に下方に降下させたとき、このプローブ２３が
所定の凹溝内に挿入されかつその接触端が支持体リング
２６と所定の位置関係をなすように、回転およびＸ、Ｙ
、Ｚ方向の移動を行って待機する。

そして上記位置決め後回溝２６ｂ位置に移動させた時半
田３０を溶融状態にしておくことにより、ロボットハン
ド２４はサーボ制御による一致がとれて、次いで数値制
御により所定の距離βだけ垂直に下方に降下した時、第
６図に示すようにプローブ２３を支持体リング２６の凹
溝２６ｂの空ｒ１内で底面および側面から浮いた状態に
移動設定できる。この状態で半田を固化する。

上記半田３０の溶融は、レーザー照射装置２８から短時
間レーザービームを、プローブ２６を挿入する凹溝２６
ｂ内に照射しで行い、凹溝２６ｂ内の半田３０を溶融さ
せプローブ２３が支持体リング２６の凹溝２６ｂに挿入
位置決めされた状態を維持して固化固定する。

しかる後、ロボットハンド２４は第１番目のプローブ２
３を放し再び元の位置に復帰して第２番目のプローブ２
３を把持する。一方、ＸＹテーブルは、数値制御により
、基準位置からプローブが垂直下方に距ＩＪだけ降下し
たときこのプローブ２３が第２の凹溝内に挿入されかつ
その接触端２３ａが支持体リング２６と所定の相対的位
置関係をなすように、回転および移動が制御されて待機
状態となる。そして前述した第１のプローブ２３の場合
と同じ動作が繰り返され、ブ０−７２３が支持体リング
２６の隣接する！！ｌ満２６ｂに固定される。

このようにして全部の凹溝２６ｂにプローブ２３が固定
されたところで以上の動作は終了する。

そして支持体リング２６を各プローブとともに取付治具
２７ａから取り外し、各プローブ２ご３が導体パターン
と一致するようにプリント回路板に穿設された窓に設け
られた状態で接着剤により接着する。このプリント回路
板への取着は°、この回路板にプリントされている導電
パターンの端部で形成される中心に位置する如く位置決
めする。続いて公知の手段によりプローブ２３の後端と
プリント回路板の対応する導体パターンとが半田付けさ
れてプローブカードが完成する。

なお以上の実施例では、プローブ２３をロボットハンド
２３でサーボ制御した後、ロボットハンド２３を数値制
御により降下させて支持体リング２６の凹溝内に位置さ
せるようにした例について説明したが、ロボットハンド
２３は６軸の動きが可能であり、ＸＹテーブル２７もｘ
、ｙＳｚｈ向の移動および回転を行わせることが可能で
あるので、これらの動きの任意の組合せを用いて、プロ
ーブ２３と支持体リングとを相対的に接近させることが
可能である。

さらにこの実施例では、プローブ２３を支持体リング２
６の各凹溝２８内に固定するのに、半田を用いた例につ
いて説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるも
のではなく、比較的短時間でプローブを支持体に固定可
能な手段であればいかなる固定手段をとることもできる
。

また上記実施例ではプローブ２３について位置決めする
手段について説明したが、支持体リング２６のｒｇＪ溝
２６ｂとさらに正確に合せるには、ブ０−ブ２３の位置
決め模第１のテレビカメラ２０で凹溝２６ｂをｍ像し、
この凹溝２６ｂを位Ｉ！認識することにより正確に凹溝
２６ｂに挿入位置決めできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のプローブカードは、有機
質の接着剤を使用しないので、各部の熱膨張率が均一化
され、ざらに高温長時間にわたる加熱処理を必要としな
いので高い精度を得ることができる。さらに本発明の製
造方法によれば、従来のような人手による繁雑な工程を
必要とせずに高精度のブロー１を製造することがぐきる
。また本発明の全工程を自動化することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための図、第２図
はこの実施例に使用される支持体リングを示す斜視図、
第３図は第２図の■−■線に沿う断面図、第４図はこの
支持体リングの凹溝の′％造方法を説明するための断面
図、第５図および第６図はこの実施例の支持体リングの
凹溝を示す断面図、第７図はプルーブカードの平面図、
第８図はその側面図、第９図は従来のプローブカードの
製造方法を説明するための断面図、第１０図はプローブ
の接触端のパッド上における移動の状態を示す側面図、
第１１図はその平面図である。 １・・・・・・導体パターン１．２・・・・・・プリン
ト回踏板、２０，２１・・・・・・工業用テレビカメラ
、２２・・・・・・パターン認識装置、４．２３・・・
・・・プローブ、２４・・・・・・ロボットハンド、２
５・・・・・・制御Ｉ装置、３．２６・・・・・・支持
体リング、２７・・・・・・ＸＹテーブル、２８・・・
・・・レーザ照射装置、ａ・・・・・・熱硬化性樹脂 出願人　　東京エレクトロン株式会社 代理人弁理士　　須　山　佐　− 第３図 第４図 口 困 第５図 ′下７− 第９図 Ｓ 第１０図 第１１図

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス製の支持体に、放射状に多数の凹溝
   を形成し、これらの凹溝内に接触端を中心側に向けてプ
   ローブを所定の位置関係で嵌合するとともに、これらプ
   ローブを前記凹溝内に半田により固定して成ることを特
   徴とするプローブカード。
2. （２）凹溝内には、金属薄膜が形成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のプローブカード。
3. （３）プローブは、前記支持体の凹溝内で、その底面お
   よび側面から浮いた状態で位置決めされていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載のプロ
   ーブカード。
4. （４）接触端が所定の空間上の位置を占めるようにプロ
   ーブを空間上で位置決めする工程と、前記位置決めされ
   たプローブおよび支持体が所定の位置関係になるよう相
   対的に接近させる工程と、 前記プローブおよび支持体を前記関係を維持したまま固
   定する工程とを含むことを特徴とするプローブカードの
   製造方法。
5. （５）プローブの位置決めは、少くともプローブ接触端
   正面および側面の２方向のパターンから予め定めた位置
   に前記プローブを動かすことにより行われることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載のプローブカードの製
   造方法。
6. （６）支持体が、セラミックスリングからなることを特
   徴とする特許請求の範囲第４項または第５項記載のプロ
   ーブカードの製造方法。
7. （７）支持体には、プローブの外径よりやや幅広でかつ
   深さの深い凹溝が放射状に形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第４項ないし第６項のいずれか１項
   記載のプローブカードの製造方法。
8. （８）凹溝の内面には金属被膜が形成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第７項記載のプローブカード
   の製造方法。
9. （９）プローブの前記支持体への固定が半田付けにより
   行われることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の
   プローブカードの製造方法。
10. （１０）半田の溶融が高エネルギービームにより行われ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載のプロー
    ブカードの製造方法。
11. （１１）プローブの位置決めが、ロボットハンドにより
    行われることを特徴とする特許請求の範囲第４項ないし
    第１０項のいずれか１項記載のプローブカードの製造方
    法。