WO2007052622A1 - プローブカードの製作方法 - Google Patents

Abstract

課題　高さ方向に十分な大きさを有し、十分な針圧を確保したプローブを備え、プローブのレイアウトや多個取りを自由に設定可能なプローブカードの製作方法を提供する。 解決手段　所定の間隔で隣接する複数のプローブを第１の基板上に配列したプローブユニットを作成する工程と、所定数の上記プローブユニットを第２の基板上に配列する工程とによって上記第２の基板上に所定数のプローブを配列するようにしたプローブカードの製作方法であって、上記プローブおよび第１の基板を縦方向にし、上記プローブと第２の基板上に設けられた配線とを直接接合する。

Description

プローブカードの製作方法

技術分野

[0001] 本発明は、半導体ウェハの試験に用いるプローブカードの製作方法に関し、特に プローブユニットを用いたプローブカードの製作方法に関する。 背景技術

[0002] 従来のカンチレバー型プローブカードの製作方法方の一つとして、プローブカード の第 2の基板上に MEMS技術を用いてプローブを直接一括形成する方法がある。

[0003] これにより、高密度プローブカードが得られ、近年の半導体ウェハの高集積化およ び高速ィ匕による電極パッドの狭ピッチ化およびエリアアレイ化といった電極の高密度 配置に対応している。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] しかし従来のプローブカードの製作方法において、 MEMS技術によって形成され るプローブは、縦方向に十分に成長させることが難しぐ高さ方向が取れず、十分な 針圧を確保するのが難 、と 、う問題があった。

[0005] また、プローブのビーム長が長くなり、プローブのレイアウトや多個取りの自由度が 十分に無 ヽと 、う問題もあった。

[0006] さらに、従来のプローブカードの製作方法で、 MEMS技術を用いた、プローブカー ドのコンタクト基板上に MEMS技術を用いてプローブを直接一括形成する場合は、 プローブ形成工程において、種々の薬品を使用することから、コンタクト基板の耐薬 品'性が課題となっている。

[0007] また、コンタクト基板の電極上に直接プローブを形成するので、電極の凹凸がプロ ーブの品質に悪影響を及ぼす恐れがあった。

[0008] 本発明はこのような従来のプローブカードの製作方法において、 MEMS技術を用

V、たプローブの直接一括形成方法が有して 、た課題を解決するために、直接コンタ タト基板上にプローブを形成することなぐ高密度なプローブの配置に対応可能で、 高さ方向に十分な大きさを有し、十分な針圧を確保したプローブを備え、プローブの レイアウトや多個取りを自由に設定可能なプローブカードの製作方法を提供すること を目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明のプローブカードの製作方法は、所定の間隔で隣接する複数のプローブを 第 1の基板上に配列したプローブユニットを作成する工程と、所定数の上記プローブ ユニットを第 2の基板上に配列する工程とによって上記第 2の基板上に所定数のプロ ーブを配列するようにしたことを特徴とする。

[0010] 本発明のプローブカードの製作方法は、所定の間隔で隣接する複数のプローブを 第 1の基板上に配列したプローブユニットを作成する工程と、所定数の上記プローブ ユニットを第 2の基板上に配列する工程とによって上記第 2の基板上に所定数のプロ ーブを配列するようにしたプローブカードの製作方法であって、上記プローブおよび 第 1の基板を縦方向にし、上記プローブと第 2の基板上に設けられた配線とを直接接 合することを特徴とする。

[0011] また、上記第 2の基板の表面に異方性エッチングにより溝を設け、上記溝に上記プ ローブユニットを入れてプローブと第 2の基板の配線を接合することが好ましい。 発明の効果

[0012] 本発明のプローブカードの製作方法は、所定の間隔で隣接する複数のプローブを 第 1の基板上に配列したプローブユニットを作成する工程と、所定数の上記プローブ ユニットを第 2の基板上に配列する工程とによって上記第 2の基板上に所定数のプロ ーブを配列するようにしたことにより、狭ピッチで複雑なプローブの配置が可能であり 、基板の耐薬品性の問題も解決することができる。

[0013] 本発明のプローブカードの製作方法は、所定の間隔で隣接する複数のプローブを 第 1の基板上に配列したプローブユニットを作成する工程と、所定数の上記プローブ ユニットを第 2の基板上に配列する工程とによって上記第 2の基板上に所定数のプロ ーブを配列するようにしたプローブカードの製作方法であって、上記プローブおよび 第 1の基板を縦方向にし、上記プローブと第 2の基板上に設けられた配線とを直接接 合することにより、高さ方向に十分な大きさを有し、十分な針圧を確保したプローブを 備え、プローブのレイアウトや多個取りの自由に設定可能なプローブカードの製作が 可能となる。

[0014] また、上記第 2の基板の表面に異方性エッチングにより溝を設け、上記溝に上記プ ローブユニットを入れてプローブと第 2の基板の配線を接合することにより、プローブ と第 2の基板の接合がより強くなり、さらなるプローブの針圧の向上が期待できる。 発明を実施するための最良の形態

[0015] 本発明について図を用いて以下に詳細に説明する。図 1は、本発明のプローブ力 ードの製作方法に用いるプローブユニット 1の斜視図であり、図 2は本発明のプロ一 ブカードの製作方法の各工程を順番に示した図である。

[0016] 本発明のプローブカードの製作方法は、所定の間隔で隣接する複数のプローブ 2 を第 1の基板 3上に配列したプローブユニット 1を作成する工程と、所定数の上記プロ ーブユニット 1を第 2の基板 8上に配列する工程とによって上記第 2の基板 8上に所定 数のプローブ 2を配列する。ここで、第 2の基板 8が従来のコンタクト基板 8に相当する ことになる。

[0017] 本発明に用いるプローブ 2は、支持部 4、支持部 4から延在しパネ性を有する形状の アーム部 5、およびアーム部 5の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する 接触部 6から構成される。

[0018] はじめに複数のプローブを第 1の基板上に配列したプローブユニットを作成する工程 について説明する。従来の MEMS技術を用いた、プローブカードのコンタクト基板 上に直接一括形成されるプローブ 2は、図 6に示すように、コンタクト基板 8上に直接 形成するが、本発明に用いるプローブ 2は、コンタクト基板 8上ではなく第 1の基板 3 上に複数形成する。第 1の基板 3上には横一列に複数のプローブ 2を形成して ヽる。

[0019] 第 1の基板 3上に MEMS技術によって上記複数のプローブ 2を一括形成した後、上 記複数のプローブ 2を保護材 7にて覆う。第 1の基板 3は絶縁基板であり、保護材 7は 後ほど除去するので、溶解除去可能な榭脂等を用いる。

[0020] 保護材 7でプローブ 2を覆いプローブ 2の保護を行った後、第 1の基板 3をカットして 不要な部分を除去する。図 2の（b)に示すように、プローブ 2の支持部 4の付近を残し それ以外の部分を除去する。このとき、図 1の斜視図のように、横 1列に整列した状態 でプローブ 2を保持するように第 1の基板 3を残す。

[0021] 第 1の基板 3の不要な部分を除去した後、保護材 7を溶解除去する。これ〖こより図 2 ( d)に示すように、保護材 7により保護されていたプローブ 2が露出される。そして、図 1 に示すように、複数のプローブ 2が第 1の基板 3上に横一列に並んだプローブュ-ッ ト 1が形成される。

[0022] 上記プローブユニット 1をプローブカードの第 2の基板 8に取り付けることにより複数 のプローブ 2を一括して取り付けることができる。図 3がプローブユニット 2を用いたプ ローブ 1の取り付け方法を示す図である。

[0023] プローブユニット 1を第 2の基板 8上に配列する工程について詳しく説明する。図 3 ( a)に示す様に、第 2の基板 8にプローブユニット 1を接合する。次に図 3 (b)に示す様 に、第 2の基板 8上に設けられた電極 9とプローブユニット 1のプローブ 2とをワイヤボ ンド 10で接合する。

[0024] プローブ 2と電極 9を接合して!/、るワイヤボンド 10および電極 9をディスペンサー等 により榭脂封止 11を行う。これにより、プローブ 2の第 2の基板 8への取り付けが完了 する。

[0025] このようにプローブユニット 1を用いた本発明のプローブカードの製作方法により、 複数のプローブ 2を 1度に取り付けることができるようになり、そして従来の MEMS技 術によるプローブの直接一括形成にぉ ヽて問題となって!/、た、第 2の基板 8の耐薬 品性の問題も解決することができる。さらに、第 2の基板 8とプローブ 2の形成を並行 して行うことができるので、工程の短縮を図ることができる。また、フラットな第 1の基板 3上に直接プローブ 2を形成するので、プローブ形成工程における歩留まりが向上す る

[0026] 次に、プローブ 2と電極 9をワイヤボンド 10により接合するのではなぐプローブュ- ット 1の第 1の基板 3の表面に複数の第 1の配線 12を形成し、第 2の基板 8と接合する 実施形態について説明する。

[0027] 図 4に示すのが本実施形態のプローブカードの製作方法である。プローブユニット 1 の第 1の基板 3上に、複数の第 1の配線 12を設ける。上記第 1の配線 12のそれぞれ に対応して接するように複数のプローブ 2を MEMS技術を用いて第 1の基板 3上に 形成する。上記第 1の基板 3に絶縁基板を用い、第 1の配線 12は、 Au等の接合しや す 、材料を用いることが好まし 、。

[0028] そして、プローブユニット 1を第 2の基板 8に取り付け、第 2の基板 8上の電極 9とプロ ーブユニット 1に設けられた第 1の配線 12をワイヤボンド 10で接合する。その後、第 1 の配線 12、ワイヤボンド 10および電極 9をディスペンサー等により榭脂封止 11を行う

[0029] 本実施形態では、第 1の配線 12とプローブ 2とを直接接続する方法について説明 した力 第 1の配線 12とプローブ 2とをワイヤボンドにより接合する方法について説明 する。

[0030] 図 4 (c) , (d)に示すのが第 1の配線 12とプローブ 2とをワイヤボンドにより接合する 方法である。

[0031] 絶縁基板である第 1の基板 3の表面に複数の第 1の配線 12を形成し、上記第 1の 配線 12に対応する複数のプローブ 2を MEMS技術によって一括形成する。この際、 第 1の配線 12とプローブ 2はそれぞれ対応しており第 1のワイヤボンド 14により接合さ れている。

[0032] 同じく絶縁基板である第 2の基板 8の表面にも複数の第 2の配線 13を形成する。上 記第 2の配線 13を第 1の基板 3の第 1の配線 12と第 2のワイヤボンド 15により接合す る。上記第 2のワイヤボンド 15によりプローブ 2は第 1の基板 8と接合される。

[0033] 上記第 2のワイヤボンド 15による接合が完了した後に、第 1のワイヤボンド 14および 第 2のワイヤボンド 15をディスペンサー等により榭脂封止 11を行う。図 4 (d)に示して いるのは、第 1のワイヤボンド 14および第 2のワイヤボンド 15を同時に榭脂封止 11を 行った場合である力 第 1のワイヤボンド 14と第 2のワイヤボンド 15を別個に榭脂封 止 11を行ってもよい。

[0034] 図 2に示すプローブユニット 1を用いて、従来よりも狭ピッチのプローブ 2の配置を可 能とするプローブカードの製作方法について説明する。図 5 (a)に示すのがその方法 である。

[0035] 図 5 (a)に示す右側のプローブユニット 1を上述の方法ではじめに取り付ける。次に 2列目となる左側のプローブユニット 1の取り付けを行う。この時、 2列目となる左側の プローブユニット 1のプローブ 2を 1列目となる右側のプローブユニット 1の上方に、接 しない状態で覆いかぶさるように配置する。このような配置により、プローブ 2はより狭 ピッチでの配置が可能となる。この手順を繰り返し行い、プローブユニットを取り付け ていく。

[0036] 従来は、プローブ 2を第 2の基板 8に MEMS技術を用いて直接一括形成するため に、このようなプローブ 2同士が重なった状態で位置することはできな力つたの力 プ ローブユニット 1を用いることにより、プローブユニット 1が重なった配置が可能となり、 プローブ 2の間隔をより狭くすることができる。

[0037] また、図 5 (b)示すように、 1列目（右側）のプローブユニット 1と 2列目（左側）のプロ ーブユニット 1上に設けられた第 1の配線 12の配置を変えることにより、さらにプロ一 ブ 2の間隔を狭くすることも可能である。

[0038] つまり、 1列目のプローブユニット 1は第 1の基板 3上で右側に配線 12を設け、右側 で電極 9とワイヤボンド 10により接合し、 2列目のプローブユニット 1は第 1の基板 3上 で左側に配線 12を設け、左側で電極 9とワイヤボンド 10により接合する。このように配 線 12の位置をプローブユニット毎に変更することで、プローブ 2の間隔はより狭くする ことができる。

[0039] 別の、プローブカードの製作方法について説明を行う。図 5 (c)に示すのがその方 法である。

[0040] 図 5 (c)に示す最も右側のプローブユニット 1を上述の方法ではじめに取り付ける。

次に 2列目となる真ん中のプローブユニット 1の取り付けを行う。この時、 2列目となる 真ん中のプローブ 2を 1列目となる右側のプローブ 2の上方に、 1列目のプローブュ ニット 1の榭脂封止 11の上に、真ん中のプローブユニット 1のプローブ 2のアーム部 5 が接するように真ん中のプローブユニット 1を配置する。

[0041] このような配置を行うために、榭脂封止 11はエラストマを用いて行う。このように、榭 脂封止 11により、次の列のプローブユニット 1のプローブ 2のアーム部 5を支持するこ とにより、プローブ 2の針圧を向上させることが可能となる。

[0042] このように、本発明のプローブカードの製作方法により、プローブ工程の歩留まりの 向上、工程の短縮が可能となる。また、プローブの間隔を狭くすることができるので、 より狭ピッチのプローブの配置が可能となる。

[0043] さらに別の実施形態について図を用いて以下に詳細に説明する。図 7は、本発明 のプローブカード製作方法に用いるプローブユニット 1の斜視図であり、図 8は上記 プローブユニット 1を作成する手順を示す図である。

[0044] 本発明のプローブカードの製作方法は、所定の間隔で隣接する複数のプローブ 2 を第 1の基板 3上に配列したプローブユニット 1を作成する工程と、所定数の上記プロ ーブユニット 1を第 2の基板 8上に配列する工程とによって上記第 2の基板 8上に所定 数のプローブ 2を配列する方法であって、上記プローブ 2および第 1の基板 3を図 4に 示すような縦方向にし、上記プローブ 2と第 2の基板 8上に設けられた配線 16とを直 接接合する。

[0045] 本発明に用いるプローブ 2は、支持部 4、支持部 4から延在しパネ性を有する形状の アーム部 5、およびアーム部 5の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する 接触部 6から構成される。

[0046] はじめに複数のプローブ 2を第 1の基板上に配列したプローブュ-ット 1を作成する 工程について説明する。本発明に用いるプローブ 2を、第 1の基板 3上に MEMS技 術によって直接一括形成し、第 1の基板 3上に横一列に複数のプローブ 2を整列させ る。

[0047] 上記プローブ 2の接触部 6の被検査対象物の電極との接触性を高めるために、プロ ーブ 2の形成後、図 9に示すように、接触部 6の先端部分を鋭利に加工することも可 能である。

[0048] 第 1の基板 3上に MEMS技術によって上記複数のプローブ 2を一括形成した後、上 記複数のプローブ 2を保護材 7にて覆う。第 1の基板 3は絶縁基板であり、保護材 7は 後ほど除去するので、溶解除去可能な榭脂等を用いる。

[0049] 保護材 7でプローブ 2を覆いプローブ 2の保護を行った後、第 1の基板 3をカットして 不要な部分を除去する。図 8の (b)に示すように、プローブ 2の支持部 4の先端と同じ ラインでカットし、支持部 4よりも少し大きくなるように第 1の基板 3を残しそれ以外の部 分を除去する。このとき、図 7の斜視図のように、横 1列に整列した状態でプローブ 2 を保持するように第 1の基板 3を残す。 [0050] 第 1の基板 3の不要な部分を除去した後、保護材 7を溶解除去する。これ〖こより図 8 ( d)に示すように、保護材 7により保護されていたプローブ 2が露出される。そして、図 7 に示すように、複数のプローブ 2が第 1の基板 3上に横一列に並んだプローブュ-ッ ト 1が形成される。

[0051] 上記プローブユニット 1を縦方向にしてプローブカードの第 2の基板 8に取り付ける ことにより、プローブ 1の高さ方向を十分に確保した状態で複数のプローブ 2を一括し て取り付けることができる。図 10がプローブユニット 2を用いたプローブ 1の取り付け 方法を示す図である。

[0052] プローブユニット 1を第 2の基板 8上に配列する工程について詳しく説明する。プロ ーブユニット 1の第 1の基板 3の前端切断面の角度 Θ (図 8 (d)参照）によって、プロ一 ブ 2の取り付け角度が変化するので、角度 Θが鋭角の場合と角度 Θが鈍角の場合に 分けて説明する。図 10 (a)は角度 Θが鋭角な場合で、図 10 (b)は角度 Θが鈍角の 場合である。先に角度 Θが鋭角の場合について説明する。

[0053] 図 10 (a)に示す様に、第 2の基板 8の表面に設けられた配線 16にプローブユニット 1 を縦方向にしてはんだ等を用いて接合する。この時、プローブ 2と配線 16は直接接 触するように接合し、第 1の基板 3の前端面が角度 Θを有することにより生じる、プロ ーブユニット 1と配線 16との間隙に接合に用いるはんだ等により充填しておく。

[0054] 上述のプローブカードの製作方法により、プローブ 2が縦方向に取り付けることが可 能となり、プローブ 2が高さ方向に十分な長さを有した状態で第 2の基板 8に取り付け られるので、プローブ 2の針圧が十分に確保され、第 2の基板 8上に縦長のプローブ 2を配置することができるので、より狭ピッチのプローブの配置が可能となる。

[0055] 次に角度 Θが鈍角な場合について説明する。図 10 (b)が角度 Θが鈍角の場合で あるが、鋭角の場合と同様に、第 2の基板 8の表面に設けられた配線 16にプローブ ユニット 1を縦方向にしてはんだ等を用いて接合する。この時、プローブ 2と配線 16は 直接接触するように接合する。接合強度が不足する場合は、接着剤等を用い補強を 行ってもよい。

[0056] 上述の実施形態は、第 2の基板 8の表面には加工を施さずにそのままプローブュ- ット 1を接合したが、より接合強度を高めるために、第 2の基板 8の表面に異方性エツ チングを施す方法につ!、て説明する。

[0057] 図 10 (c)に示すのが第 2の基板 8の表面に異方性エッチングを施す場合である。配 線 16が設けられた第 2の基板 8の表面に異方性エッチングにより溝 18を設ける。図 1 0 (c)に示す溝 18は断面が V字型をしており、この溝 18にプローブユニット 1を入れ て、はんだ 17等により接合する。

[0058] このように溝 18にプローブユニット 1を入れて力も接合するので、接合強度を高くす ることができ、プローブ 2の針圧も向上する。

[0059] このように、本発明のプローブカードの製作方法により、高さ方向に十分な大きさを 有し、十分な針圧を確保したプローブを備え、プローブのレイアウトや多個取りを自 由に設定可能なプローブカードが実現できる。

図面の簡単な説明

[0060] [図 1]本発明のプローブカード製作方法に使用するプローブユニットの斜視図。

[図 2]プローブユニットの形成方法を示す側面図。

[図 3]プローブカードの製作方法を示す側面図。

[図 4]プローブカードの製作方法の別の実施形態を示す側面図。

[図 5]プローブカードの製作方法のさらに別の実施形態を示す側面図。

[図 6]従来のプローブカードの製作方法を示す側面図。

[図 7]本発明のプローブカード製作方法に使用するプローブユニットの斜視図。

[図 8]プローブユニットの形成方法を示す側面図。

[図 9]プローブの接触部の別の形態を示す斜視図。

[図 10]プローブユニットを第 2の基板に取り付ける 3種類の方法を示す側面図。

符号の説明

[0061] 1 プローブユニット

2 プローブ

3 第 1の基板

4 支持部

5 アーム部

6 接触部 保護材

第 2の基板 電極

ワイヤボンド 樹脂封止 配線

第 2の配線 第 1のワイヤボンド 第 2のワイヤボンド 配線

はんだ

Claims

請求の範囲

[1] 所定の間隔で隣接する複数のプローブを第 1の基板上に配列したプローブユニット を作成する工程と、所定数の上記プローブユニットを第 2の基板上に配列する工程と によって上記第 2の基板上に所定数のプローブを配列するようにしたことを特徴とす るプローブカードの製作方法。

[2] 所定の間隔で隣接する複数のプローブを第 1の基板上に配列したプローブユニット を作成する工程と、所定数の上記プローブユニットを第 2の基板上に配列する工程と によって上記第 2の基板上に所定数のプローブを配列するようにしたプローブカード の製作方法であって、上記プローブおよび第 1の基板を縦方向にし、上記プローブと 第 2の基板上に設けられた配線とを直接接合することを特徴とする請求項 1に記載の プローブカードの製作方法。

[3] 上記第 2の基板の表面に異方性エッチングにより溝を設け、上記溝に上記プローブ ユニットを入れてプローブと第 2の基板の配線を接合することを特徴とする請求項 2に 記載のプローブカードの製作方法。