JPS6369247A - プローブ装置 - Google Patents

プローブ装置

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JPS6369247A
JPS6369247A JP62221803A JP22180387A JPS6369247A JP S6369247 A JPS6369247 A JP S6369247A JP 62221803 A JP62221803 A JP 62221803A JP 22180387 A JP22180387 A JP 22180387A JP S6369247 A JPS6369247 A JP S6369247A
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probe
chip
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JP62221803A
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ボジダー・ジャンコ
ケネス・アール・スミス
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Tektronix Inc
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はウェハ形状での集積回路用のマルチプルリード
のプローブ装置に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕ＩＣ
チップの製造において重要なことの１つに、チップ内の
回路が仕様どうりに動作するか確認するための試験があ
る。ＩＣチップがパフケージされた後でもＩＣの試験は
できるがウェハをさいの目に切断し、各ＩＣチップをパ
ンケージングすることの費用を考慮すると、欠陥ＩＣに
労力を貸す無駄が省けるので、この製造工程のできる限
り早い段階でＩＣを試験することが望ましい、従って、
ＩＧはウェハの製作が完了した直後、即ちウェハを切断
し分離する前、又は切断した後であってもパンケージン
グする前の段階で試験するのが望ましい、いずれの場合
でも、後続のパフケージングや接続操作の妨げにならな
いよう、非破壊的に回路の全外部接続点（通常接合パッ
ド）と電気的接続を行うことが必要である。
ＩＣは、設計上の通常使用条件下と設計上の限界使用条
件下の両方で試験することが望ましい。
特に典型的な高速ＩＣは、一般に入出力信号の周波数帯
域がＩＧＨｚを超えるよう設計されており、このような
ＩＣの動作はこの高周波数で評価される必要がある。
高速ウェハ・プローブは、１９８１年１１月　４日に出
願された米国特許出願第３１８．０８４号明細書に開示
されている。この特許出願に開示されているウェハ・プ
ローブの実用例は、約１８ＧＨｚまでの信号周波数帯域
の取扱が可能であるが、被試験ＩＣチップに数個（１０
個未満）の接続点しか設けることができない、一方、現
在製造されている５０乃至１０００個の接続ハツトを有
する複雑なＩＣに対して十分な数の接続点を提供するウ
ェハ・プローブでは、それらの限界使用条件下における
試験を行うに適切な周波数帯域を有していない。
従来、金属製導電路が表面に形成されたエラストマ製本
体を含むプローブを用いてＩｃを試験することが提案さ
れている。しかし、このプローブには多くの欠点がある
０例えば、重大な信号劣化が起こらなくても数百メガヘ
ルツ以上の周波数信号を取扱かうことができず、またエ
ラストマ製本体と金属製導電路とで柔軟性が大きく相違
するために機械的安定性に乏しい。
チップ状１ｃを試験するのに用いられるプローブ構体は
例えば特開昭６２−１６３．９７３号公報に開示されて
いる。このプローブ構体は開口部を形成された剛性支持
部材と弾性的に変形可能なフィルムを富む、支持部材及
びフィルムの双方は、誘電体物質とこの誘電体物質に被
着された互いに電気的に絶縁関係にある複数の導体部と
を備えている。導体部は、フィルムの第１主面上にＩＣ
チップの接触面上の接触領域のパターンに対応する第１
パターン状に配置形成されている内部接触部、フィルム
の周辺領域付近に第２パターンで配置形成された外部接
触部、及び夫々内部接触部から外部接触部まで延びる伝
送線とを備えている。支持部材の導体部は開口部周囲に
概して第２パターンに対応するパターンで配された内部
接触部と、支持部材の内部接触部から試験装置まで延び
る伝送線とを備えている。フィルムは開口部を覆うよう
に支持部材に固定され、フィルムの外部接触部は支持部
材の夫々の内部接触部と電気的に接続される。
上述の先行技術に開示されているプローブ構体の実際上
の形状は、支持部材は使用時に水平に配置される回路基
板であり、支持部材の内部接触部は支持部材の上面で露
出される。フィルムの外部接触部はフィルムの第１主面
で露出され、フィルムは、支持部材の開口部にまたがる
エラストマ体を用いて支持部材の上面に周辺部で固定さ
れる。
フィルムの第１主面は支持部材の開口の内面側に下方に
向いており、チップは支持部材の開口内にはいる程の大
きさのチップ支持部上に配置される。
エラストマ体は、フィルムの内部接触部を直接固定する
下方に突出した突起を有し、従って台が持ち上がりチッ
プの接触領域がフィルムの内部接触部と接続される時、
フィルムの上方向の変形は弾性的に砥抗を受け、エラス
トマ体はチップの接触領域とフィルムの内部接触部とを
圧着するための接触力を供給する。支持部材の開口の最
大直線寸法は標準型半導体ウェハの直径より短い、支持
部材はフィルムの下に位置し、更に内部接触部は支持部
材の開口を通して被試験チップに接触するので、このプ
ローブ構体はウェハ形状のＩＣを試験するには適切では
ない。
上述の先行技術に開示されているプローブ構体では、プ
ローブヘッドの伝送線がマイクロストリップ型であり、
接地部は信号導線とは反対側のフィルム上、即ちフィル
ムの上面上にある。このプローブ構体は、伝送線をフィ
ルムの周辺部ではマイクロストリップ型、そしてフィル
ムの中心部に近づくにつれてコプレーナ型（接地部、信
号導線共フィルムの同一側に位置する）または接地コプ
レーナ型（フィルムの一面に接地面が設けられ、他面に
は信号導線と接地部とが設けられ、接地面はメッキされ
たスルーホールを通じて接地部と接続される点を除いて
コプレーナ型と同様）と変更することもできる。この場
合、伝送はフィルムの下面上にある接地部と上面上にあ
る接地部との間にとアを設けることによって行われる。
コブレ−す型または接地コプレーナ型伝送線を用いると
、信号が伝送線を伝達することによって生じる磁界の大
部分はフィルムの誘電体物質中ではなく空気中にあるた
め、純粋なマイクロストリップ型に対して信号導線間の
クロストークを減少し、更に損失をも減少し得るという
利点がある。しかしながら、とアを形成するにはフォト
プロセッシング処理を退加する必要がある。
（問題点を解決するための手段及び作用）本発明に依れ
ば、ＩＣチップを試験するのに用いるプローブ装置は、
開口を形成された剛性支持部材と、弾性的に変形可能な
フィルムとを備えている。フィルムは、第１及び第２の
主面を有し、開口を覆うように第１主面でこの支持部材
に固定されている。支持部材とフィルムの両方は誘電体
物質とこの誘電体物質に被着され互いに電気的に絶縁関
係にある複数の導体部とを備えている。
フィルムの導体部は、ＩＣチップの接触面上の接触領域
のパターンに対応する第１パターンでフィルムの第２主
面上に露出した複数の内部接触部と、フィルムの周辺領
域に第２パターンで配置形成された外部接触部と、夫々
内部接触部から外部接触部まで延びる伝送線とを構成す
る。
支持部材の導体部は、開口周囲に慨して第２パターンに
対応するパターンで配置形成された複数の内部接触部と
、支持部材の内部接触部から試験装置まで延びる複数の
伝送線とを備えている。
フィルムの外部接触部は電気的に支持部材の内部接触部
と接続されている。フィルムの内部接触部は、一部分に
導体材製の接触突起を備えている。
接触突起は、第１主面から第２主面に向かう方向に、接
触突起から被試験チップを含んだウェハの直径より短い
距離にあるプローブの他のどの部分よりも突出している
。
〔実施例〕
第１図及び第２図に示すプローブ構体はプリント回路！
盤（２）、フィルムプローブヘッド（４）、機械的支持
構造体（７）を備えている。試験されるＩＣチップを含
むウェハ（８０）はウェハ支持体（８２）上に取りつけ
られる。チップの上面にはコンタクトパッド（図示せず
）が配されている。このコンタクトパッドが配されてい
るチップの面を、以下チップの接触面と呼ぶことにする
。
プローブヘッド（４）はポリイミド等弾性且つ透明な誘
電体材製のフィルム（１２）　　（第２図）を備えてい
る。導電性材料のパターンは標準的なフォトリソグラフ
ィ及びエツチング技法を用いてフィルム（１２）上に形
成されている。導電性材料のパターンは、フィルム（１
２）の上面に導電路（１４）とフィルム（１２）の下面
に連続した接地面（１６）とを備えている。導電路（１
４）はフィルム（１２）の中央部（１５）と外周部との
間に延びている。又、耐摩耗性金属製の接触突起（１８
）が導電路（１４）の内側端部からフィルム（１２）の
開口を通して延びる金属製のコラム（１８’）の下端部
に形成されている。フィルム（１２）の開口は従来のマ
スキング及びエツチング技法により形成し、コラム（１
８’）と接触突起（１８）の金属はメッキされて開口に
挿入される。コラム（１Ｂ’）と接触突起（１８）には
、２つの異なるメッキ浴槽を用いて、２つの異なる金属
、例えばコラムには金、接触突起にはニッケルをメンキ
してもよい、フィルムに開口を形成する工程と突起（１
８）をメッキする工程との間にフォトプロセッシング処
理、即ちマスキングと選択エツチング処理を行う必要は
ない、接触突起（１８）のフィルム（１２）の下面での
幾何学的配置は、チップの接触面上のコンタクトパッド
の幾何学的配置と対応する。従って、突起（１８）は、
チップの夫々のコンタクトパッドと導電的に圧着するこ
とができる。接地面（１６）はフィルム（１２）の中央
部を除いてフィルムの下面全体に延びている。フィルム
（１２）の中央部はフィルムの上方から接触突起を臨め
ろように、接地面に覆われないままになっている。プロ
ーブヘッドの使用時には、接地面（１６）は接地され、
そのため導電路（１４）と接地面（１６）は共に接触突
起（１８）からフィルムの周辺部に延びる伝送線を構成
する。フィルム（１２）は、フィルム（１２）の上面で
接地面（１６）とパッド（６２）　との間の電気的接続
を行うメッキされたスルーホールを形成されている。
プリント回路基ｇｉ（２１は円形であり、窓（２０）を
形成され、窓（２０）の周辺から基盤の周辺へと延びる
導電路（２２）を備えている。導電路（２２）は、プリ
ント回路基盤（２）の上面で窓（２０）の周辺部付近で
露出しており、またプリント回路基盤の外周部において
も露出している。基盤の下面は連続的な接地面（２４）
で覆われている。導電路（２２）と接地面（２４）との
間の間隔は接地面（２４）が導電路（２２）の各々と伝
送線を形成するようになっている。プリント回路基盤（
２）には導電路（２２）とプリント回路基盤（２）の下
面のパッド（６０）との間の電気的接続を行うメッキさ
れたスルーホールカく形成されている。パッド（６０）
は、窓（２ｏ）の周囲に、フィルム（１２）の周辺部に
配置されている導電路（１４）の外端部のパターンに対
応するパターンで配置されている。
フィルムプローブヘッド（４）は、バンド（６ｏ）を導
電路（１４）の外端部に、パッド（６２）を接地面（２
４）にはんだ付けすることにより、プリント回路基盤（
２）の下面に取りつけられている。プローブヘッドは窓
（２０）に懸かり、突起（１８）はプローブヘッドから
下方に突出している。
支持構造体（７）は、開口（３０）を形成された円板（
２８）を備えている。開口（３０）は円形であり、その
直径はウェハ（８０）の直径の２倍より大きい。
円板（２８）の外周には、直立リング（３２）が設けら
れている。このように、プリント回路基盤（２）は支持
構造体（７）によって画成された円形の凹部内に収めら
れている。支持構造体（７）は更に透明な窓（７２）と
一体化した上板（７０）を有する。透明なエラストマ材
製のロッド（７４）が、窓（７２）とフィルム（１２）
上面の中央部（１５）に取りつけられている硬質透明プ
ラスチック材製の圧力パッド（５２）との間に介装され
ている。ロッド（７４）は接触突起（１８）が弾性的に
上方に動くのを制限する。第１図には１１［１ｉ１Ｌか
描いていないが、リング（３２）は、プリント回路基盤
の夫々の導電路（２２）に接続されている内部導体を有
する同軸コネクタ（３４）を備えている。コネクタ（３
４）の外部導体は、支持構造体（７）を通じて接地され
、支持構造体（７）も同様に接地面（２４）に接続され
接地される。
図示したプローブ構体を使用するには、接触突起（１８
）がウェハ（８０）の選択されたチップの適正な接続パ
ッドのすぐ上に位置するようにＸ−Ｙ（水平）方向位置
決め装置（図示せず）を顕微鏡と共に使用する。次に、
Ｚ（縦）方向位置決め装置を用いて、プローブ構体とウ
ェハ支持体との間の相対的縦方向の動きを調整し、接触
突起（１８）と適正な接続パッドとを圧着させる。接触
圧はロッド（７４）によって与えられる。プローブヘッ
ドの柔軟性とロッド（７４）の弾性は、圧力接触によっ
てチップが損傷を受けないことを保証し、更に接続パッ
ド及び／または突起（１８）の接触面の縦方向の微小な
変化を補う、最初のチップの試験が終わると、位置決め
装置は自動的にウェハ支持体を勅かし、次に試験される
チップを接触突起の下に送出し、そのチップが試験され
ることになる。
接地面が導電路（１４）とウェハ（８０）との間に位置
しているので、被試験チップは導電路（２２）中の信号
による影響から保護されている。又、導電路を含む伝送
路のインピーダンスは、プローブヘッドと金属製のウェ
ハ支持体（８２）との距離が変化しても、一定である。
プローブヘッド（４）の構成により、導電路（１４）の
終端部までの実質的全行程にわたって特性インピーダン
スを均一とすることができ（ブレーナ型または接地プレ
ーナ型伝送路を使用することなく）、更に上記先行技術
に開示されたプローブを変更したコプレーナ／マイクロ
ストリップ混成型よりも少ないフォトブロセッシング工
程でプローブヘッドを製造することができる。特に、コ
ラム（１８’）と接触突起（１８）を形成するためのフ
ィルム（１２）に穿孔して孔を金属メッキする処理は同
一フォトブロセッシング工程で行うことができる。これ
に対して上記先行技術のプローブを変更したコプレーナ
／マイクロストリップ型では、２つのフォトブロセッシ
ング工程、即ちマイクロストリップ線型とコプレーナ型
との間の伝送用ビアを画成するための第１工程と、突起
がメッキされる領域を画成するための第２工程とが必要
である。
開口（３０）内にあるプローブ構体の要素で突起（１８
）を越えて下方に突出するものはない、プリント回路基
盤（２）の開口（２０）は大幅に開口（３０）より小さ
いが、フィルムがプリント回路基盤（２）のド側に取り
つけられているので、プリント回路基盤（２）は開口（
２０）より大きいウェハのチップを試験することの妨げ
にならないのである。
第３図はプリント回路基盤（２）の導電路（２２）をプ
ローブヘッド（４）の導電路（１４）に接続するための
変更技法を図示したものである。第３図に示すように、
導電路（１４）と（２２）を接続するのにボンドワイヤ
（７６）が用いられている。一般的に、均一な特性イン
ピーダンスを維持するために、各接続には多数のボンド
ワイヤが必要であり、更にボンドワイヤは、ボンドワイ
ヤの相対移動を防止するために、ボッティングコンバウ
ンド（７８）で、封入されている。ボンドワイヤの数、
長さ、及び間隔を決めるには、従来のマイクロウェーブ
デザイン技法が用いられる。
図示のプローブ構体は、公知のプローブ構体に対してい
くつかの利点がある０例えば、１つのＩＣチップに数百
の高集積接続点を困難なく設けることが可能である。プ
ローブヘッド自体は、安価で交換可能であり、また従来
の技術で製造可能である。更に、プローブヘッドは、被
試験チップとの接触によって容易に破損することはなく
、またこのような接触のためにチップを破損することも
ない。
図示のプローブ構体では、プローブヘッドの伝送線の特
性インピーダンスは、プリント回路基盤の伝送線の特性
インピーダンスと調和しており、従って、チップの接触
パッドと同軸コネクタ（３４）との間に高集積度の信号
線を配設することができる。
プリント回路基ｉ　（２）とプローブヘッド（４）の伝
送線は、被試験チップに信号接続点を与えるだけでなく
、電源や接地の接続点を与えるのに用いてもよい、電源
接続点の場合、伝送線は、例えば、プローブヘッドの周
辺部では５Ωの特性インピーダンス、コラム（１Ｂ’）
の近傍では５０Ωの特性インピーダンスというように、
プローブヘッドに亘って特性インピーダンスを漸次変化
させ、更にある程度の抵抗を有するようにし、電源の過
渡現象を被試験チップに到達する前に消失させるために
所望のＲＣ時定数を得るようにすることが望ましい。
本発明は、上述し図示した１つの実施例にのみ限るもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形
が可能である０例えば、第１−３図の導電路（１４）は
プローブヘッド（４）の上からアクセス可能なので、信
号線に能動または受動回路素子を容易に取り付けること
がでる。高入力インピーダンス増＠器のような能動素子
を用いて被試験チップに高インピーダンス負荷を与え、
一方間軸コネクタに信号を送るには低インピーダンスの
伝送線を用いてもよい、あるいは、プローブヘッド（４
）上の能動素子を、同一ウェハ上の２個の被試験チップ
間の相互作用をさせるために用いてもよい、又、伝送線
に終端抵抗やバイパスコンデンサを設けるのに受動素子
を用いてもよい、更に、ポリイミド製フィルムを開口（
２０）より僅かに大きい程度に制限する必要はなく、こ
のフィルムはプリント回路基ｌｌ１（２）の周辺部の外
側に延びても構わない、プローブヘッドの伝送線と基盤
の伝送線とが第２図に示すように接続される時、接続点
はプリント回路基盤の開口から間隔がおいてもよい。
図に示すプリント回路基盤はセラミック混成回路に代替
してもよい、プローブヘッドとその支持部材はブレーナ
型である必要はなく、例えば皿型を代わりに用いてもよ
い、この場合、支持部材はアルミニウム製の皿状板とな
る。又、プローブヘッドは板の皿状に合わせた輪郭とす
る必要がある。
ポリイミド製プローブヘッドの場合、これは切目を入れ
ることによって達成される。自動ステップ機構をプロー
ブ構体に対するウェハの位置決めに用いるなら、プロー
ブヘッドを透明にする必要はない、勿論、チップの接触
パッドを接触面の周辺部に設けたのと同様に接触面の内
部に設けてもよい。
（発明の効果〕 本発明のプローブ構体は、１つのＩＣチップに数百の高
集積接続点を困難なく設けることが可能である。プロー
ブヘッド自体は、安価で交換可能であり、また従来の技
術で製造可能である。更に、プローブヘッドは、被試験
チップとの接触によって容易に破損することはなく、ま
たこのような接触のためにチップを破損することもない
。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明を実施した第２のプローブ構体の部分
的断面図、第２図は、第１図の詳細の拡大図、第３図は
、第２図に示した詳細の代替構成の第２図と同様な図で
ある。 図中、（２）はプリント回路基盤、（４１はプローブヘ
ッド、（７）は機械的支持構造体、（１８）は接触突起
、（２０）は開口、（８０）はウェハ、（８２）はウェ
ハ支持体である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第１及び第２の対向主面を有する誘電性フィルムと、 該フィルムの第１主面上に夫々配置され、被試験チップ
    の接触パターンに対応した第１パターンの内部接触部、
    及び該内部接触部に接続された第２パターンの外部接触
    部と、 上記フィルムの内部接触部に接続され、上記第２主面か
    ら上記被試験チップ側に突出した接触突起と、 開口を有する誘電性支持部材と、 該支持部材の開口の周囲で上記被試験チップ側に上記第
    ２パターンに対応して配置され、試験装置に接続される
    接触部とを具え、 上記フィルムの外部接触部が上記支持部材の接触部に接
    触することを特徴とするプローブ装置。
JP62221803A 1986-09-05 1987-09-04 プローブ装置 Pending JPS6369247A (ja)

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