WO2007086144A1 - プローブカードおよびその製造方法、ならびにプローブカードのリペア方法 - Google Patents

Abstract

　凹部１１を形成した基板１上に薄膜部２１を有するプローブピン２を立体的に形成し、そのプローブピン２の基端部にバンプ３を形成し、基板１をフリップチップボンダによって支持してプローブカード基板４側に移動させ、バンプ３を介してプローブピン２をプローブカード基板４のパッド４２に接合し、その後、基板１をフリップチップボンダによってプローブカード基板４から離隔する側に移動させ、プローブピン２を薄膜部２１の隣接部で破断させて、プローブピン２から基板１を機械的に除去することにより、プローブカード６を製造する。

Description

明 細 書

プローブカードおよびその製造方法、ならびにプローブカードのリペア方 法

技術分野

[0001] 本発明は、プローブカードおよびその製造方法、ならびにプローブカードのリペア 方法に関するものである。

背景技術

[0002] 半導体集積回路を有する ICデバイス等の電子部品を製造する場合、その製造歩 留まりを向上させるために、通常、半導体ウェハの段階 (前工程)で集積回路の動作 テストを行っている。

[0003] そのような試験には通常プローバが使用され、テストヘッドに電気的に接続された 多数のプローブピンを備えたプローブカードと被試験半導体ウェハとを近接させて、 プローブピンの先端部と半導体ウェハの外部端子とを電気的に接触させ、電気信号 の授受を行うことにより、集積回路の動作テストを行っている。

[0004] プローブカードを製造する方法として、シリコン等力 なるプローブピン形成基板に 、所定の形状を有するプローブピンを形成し、そのプローブピンをプローブ基板に接 合した後、プローブピン形成基板をエッチングによって除去し、もってプローブ基板 に複数のプローブピンが接合されてなるプローブカードを得る方法が知られて 、る ( 特許文献 1)。

特許文献 1：特開 2002— 350465

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、上記プローブカードの製造方法において、プローブピン形成基板を エッチングによって除去する工程は煩雑であり、時間も要するという問題があった。

[0006] また、近年では、集積回路の高密度化およびそれによる電子部品の外部端子の狭 ピッチィヒに伴って、プローブピンは微小なものとなっている。かかるプローブピンを備 えたプローブカードにおいては、一部のプローブピンが変形、破損等した場合であつ ても、プローブピンは微小なため、手作業で当該プローブピンだけをリペアすることは 非常に困難であった。

[0007] 本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、容易にプローブカードを製 造することのできるプローブカード製造方法、ならびに容易にプローブピンをリペアす ることのできるプローブカードおよびプローブカードのリペア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

[0008] 上記目的を達成するために、第 1に本発明は、基板上にプローブピンを立体的に 形成し、プローブカード基板のパッドに、接合材を介して前記基板上のプローブピン を接合し、前記プローブピン力も前記基板を機械的に除去することを特徴とするプロ ーブカードの製造方法を提供する (発明 1)。

[0009] 上記発明（発明 1)によれば、基板全体をエッチングによって溶解させる必要がなく 、プローブピン力も基板を短時間で簡単に除去することができ、したがって容易にプ ローブカードを製造することができる。

[0010] 上記発明（発明 1)においては、前記プローブピンと前記基板とを引き離すことによ り、前記プローブピン力 前記基板を除去することが好ましい (発明 2)。

[0011] 上記発明（発明 1)においては、前記基板を支持装置によって支持しながら、前記 基板上のプローブピンを前記プローブカード基板のパッドに接合した後、前記支持 装置によって支持している基板を前記プローブカード基板力 離隔することにより、 前記プローブピン力 前記基板を除去することが好ましい (発明 3)。

[0012] 上記発明（発明 1)にお 、ては、前記プローブピンに、あら力じめ機械的強度の低 、 部分を形成しておくことが好ましい (発明 4)。力かる発明によれば、プローブピンの所 望の部分にぉ 、て、プローブピンと基板とを分離することができる。

[0013] 上記発明（発明 4)にお 、ては、前記機械的強度の低!、部分を、前記プローブピン の薄膜部または孔部によって形成することが好まし ヽ (発明 5)。

[0014] 上記発明（発明 5)においては、前記基板に凹部を形成しておき、前記凹部を含む ようにして前記プローブピンを形成し、もって前記凹部にプローブピンの薄膜部また は孔部を形成することが好ましい (発明 6)。通常、プローブピンは金属膜を堆積、パ ターニングすることにより形成することができるが、基板の凹部を含むようにして金属 膜を堆積すると、その凹部にプローブピンの薄膜部または孔部が形成され易い。

[0015] 上記発明（発明 6)においては、前記凹部をエッチングによって形成することが好ま しい (発明 7)。

[0016] 上記発明（発明 1)においては、前記基板上に複数のプローブピンを前記プローブ カード基板のパッドの配列に対応する配列で形成することが好まし 、 (発明 8)。かか る発明によって得られるプローブピン形成基板を使用すれば、複数のプローブピンを 同時にプローブカード基板に接合することができるため、プローブカードの製造工程 の短縮ィ匕を図ることができる。

[0017] 上記発明（発明 8)においては、基板上に、先端部が所定の直線上に並ぶように、 一方向力 斜めに延びている複数のプローブピンを並列させて形成するとともに、前 記基板上または別の基板上に先端部が所定の直線上に並ぶように、他方向から斜 めに延びて 、る複数のプローブピンを並列させて形成し、前者のプローブピン群の プローブピンの先端部と後者のプローブピン群のプローブピンの先端部とを交互に 配列するようにして、前者のプローブピン群と後者のプローブピン群とをプローブカー ド基板のパッドに接合するようにしてもよい (発明 9)。

[0018] 上記発明（発明 9)によれば、プローブピンの先端部を通常の半分のピッチで配置 することができるため、得られるプローブカードは、非常に狭ピッチな外部端子を有す る半導体ウェハまたは電子部品に対応することができる。

[0019] 上記発明（発明 1)においては、前記接合材と前記プローブカード基板のパッドとの 密着強度を、前記プローブカード基板の基板本体とパッドとの密着強度および前記 プローブピンと前記接合材との密着強度よりも小さくすることが好まし 、(発明 10)。

[0020] 上記発明（発明 10)によれば、一部のプローブピンが変形、破損等してリペアが必 要になったときであっても、リペア対象のプローブピンに外力を与えることにより、接合 材とともにプローブピンをプローブカード基板のノッドから容易に外すことができ、し たがってプローブピンのリペアを容易に行うことができる。

[0021] 第 2に本発明は、プローブカード基板のパッドに、接合材を介してプローブピンが 接合されたプローブカードであって、前記接合材と前記プローブカード基板のノ ッド との密着強度は、前記プローブカード基板の基板本体とパッドとの密着強度および 前記プローブピンと前記接合材との密着強度よりも小さいことを特徴とするプローブ カードを提供する (発明 11)。

[0022] 第 3に本発明は、プローブカード基板のパッドに、接合材を介してプローブピンが 接合されたプローブカードであって、先端部が所定の直線上に並ぶように一方向か ら斜めに延びている複数の並列しているプローブピンと、同じく先端部が前記所定の 直線上に並ぶように他方向力も斜めに延び延びて!/、る複数の並列して 、るプローブ ピンとを備えており、前者のプローブピン群のプローブピンの先端部と後者のプロ一 ブピン群のプローブピンの先端部とが交互に配列されていることを特徴とするプロ一 ブカードを提供する (発明 12)。

[0023] 第 4に本発明は、プローブカード基板のパッドに、接合材を介してプローブピンが 接合され、前記接合材と前記プローブカード基板のパッドとの密着強度が、前記プロ ーブカード基板の基板本体とパッドとの密着強度および前記プローブピンと前記接 合材との密着強度よりも小さいプローブカードにおけるプローブピンのリペア方法で あって、リペア対象であるプローブピンに外力を与えて、前記接合材とともに前記プロ ーブピンを前記プローブカード基板のパッド力も外し、その後、別のプローブピンを、 接合材を介して前記プローブカード基板のノ ッドに接合することを特徴とするプロ一 ブカードのリペア方法を提供する (発明 13)。

[0024] 上記発明（発明 13)においては、マイクロマ-ュピレータを使用して、前記プローブ ピンに外力を与えてもよいし (発明 14)、シェアテスタを使用して、前記プローブピン に外力を与えてもょ 、(発明 15)。

発明の効果

[0025] 本発明のプローブカード製造方法によれば、プローブピン力 基板を短時間で簡 単に除去することができ、したがって容易にプローブカードを製造することができる。 また、本発明のプローブカードおよびプローブカードのリペア方法によれば、容易に プローブピンを取り換えることができる。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]図 1は、本発明の一実施形態に係るプローブカード製造方法の一工程を示す 部分断面側面図である。

[図 2]図 2は、同実施形態に係るプローブカード製造方法の一工程を示す部分断面 側面図である。

[図 3]図 3は、同実施形態に係るプローブカード製造方法の一工程を示す部分断面 側面図である。

[図 4]図 4は、同実施形態に係るプローブカード製造方法で使用する基板およびプロ ーブピンの一部の底面図である。

[図 5]本発明の一実施形態に係るプローブカードの一部を示す斜視図である。

[図 6]本発明の一実施形態に係るプローブカードの一部を示す部分断面側面図であ る。

符号の説明

[0027] 1…基板

11…凹部

2…プローブピン

21…薄膜部

3…バンプ (接合材）

4…プローブカード基板

41…基板本体

4₂…パッド

5…支持装置

6…プローブカード 発明を実施するための最良の形態

[0028] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図 1〜図 3は、本発明の一実施形態に係るプローブカード製造方法を示す図である

[0029] 最初に、図 1に示すように、基板 1上にプローブピン 2を立体的に形成したものと、プ ローブ基板 4とをそれぞれ製造する。プローブ基板 4は常法によって製造することが でき、基板本体 41の表面にパッド 42を備えてなる。かかるプローブ基板 4としては、 例えば、インピーダンス整合を施したビルドアップ多層基板を使用することができる。

[0030] 基板 1上へのプローブピン 2の形成は、例えば、 MEMS技術を利用して行うことが できる。具体的には、シリコン力もなる基板 1に、プローブピン 2を構成する金属膜を 堆積、ノターユングすることにより、プローブピン 2を立体的に形成することができる。 力かる方法によれば、例えば、長さ数百 m、幅 m、厚さ 20 m程度の微小な プローブピン 2を形成することができる。

[0031] 本実施形態では、基板 1に凹部 11を形成しておき、その凹部 11を含むようにして プローブピン 2を製膜する。それによつて、プローブピン 2は、凹部 11において薄膜 部になる力、凹部 11の深さによっては孔部になる。この薄膜部または孔部に隣接す る部分は、プローブピン 2において機械的強度の低い部分となる。本実施形態では、 一例として、図 1〜図 4にプローブピン 2の薄膜部 21を示す。

[0032] 基板 1における凹部 11の形成は、エッチングによって行うことが好ましい。凹部 11 の形状は、図 4 (a)に示すように、矩形が断続的に並んだものであってもよいし、図 4 ( b)に示すように、直線状になっていてもよい。いずれの場合であっても、凹部 11の位 置は、プローブピン 2がプローブカード基板 4に接合される基端部（プローブピン 2の 先端部と反対側の端部）に隣接する部分とする。

[0033] プローブピン 2に効果的な薄膜部または孔部を形成するために、基板 1における凹 部 11の深さは、 10〜 15 mとすることが好まし!/、。

[0034] 基板 1上には、複数のプローブピン 2をプローブカード基板 4のパッド 42の配列に 対応する配列で形成することが好ましい。これにより、複数のプローブピン 2を同時に プローブカード基板 4に接合することができ、プローブカードの製造工程の短縮化を 図ることができる。

[0035] ここで、図 5に示すようなプローブカード 6を製造する場合には、基板 1上に、先端 部（半導体ウェハや電子部品の外部端子と接触する部分)が所定の直線上に並ぶよ うに、一方向力 斜めに延びている複数のプローブピン 2を並列させて形成する（この 複数のプローブピン 2を第 1のプローブピン群という。）とともに、上記と同一または別 の基板 1上に、先端部が所定の直線上に並ぶように、他方向力 斜めに延びている 複数のプローブピン 2を並列させて形成する（この複数のプローブピン 2を第 2のプロ ーブピン群という。）ことが好ましい。

[0036] 図 1に示すように、プローブピン 2の基端部には、接合材としてのバンプ 3を形成す る。バンプ 3の材料としては、例えば、金、金および錫の合金、銀および錫の合金、半 田等を使用することができる。なお、このバンプ 3は、プローブカード基板 4のパッド 4 2側に形成してもよ 、し、プローブピン 2側およびパッド 42側の両方に形成してもよ ヽ

[0037] なお、プローブピン 2の先端部には、半導体ウェハや電子部品の外部端子と接触 する突起部を形成することが好ましい。プローブピン 2は、この突起部を有することに より、半導体ウェハや電子部品の外部端子に確実に電気的に接続し得るものとなる。 力かる突起部は、メツキやジェットプリンティングにより形成することができる。

[0038] 本実施形態では、図 1に示すように、基板 1は、支持装置、例えばフリップチップボ ンダ等によって支持する。フリップチップボンダによれば、支持した基板 1を、高い精 度で位置制御することが可能である。

[0039] 次に、図 2に示すように、支持装置を駆動して基板 1をプローブカード基板 4側に移 動させ、プローブピン 2上のバンプ 3をプローブカード基板 4のパッド 42に接触させる 。そして、バンプ 3が接着力を発揮する条件にして、バンプ 3を介してプローブピン 2と プローブカード基板 4のパッド 42とを接合する。

[0040] このとき、バンプ 3とパッド 42との密着強度 Fを、プローブピン 2とバンプ 3との密着

A

強度 Fおよびプローブカード基板 4の基板本体 41とパッド 42との密着強度 Fよりも

B C

小さくすることが好ましい（図 6 (a)参照)。このようにすることにより、後述するようにプ ローブピン 2のリペアが容易になる。

[0041] バンプ 3とパッド 42との密着強度 F は、プローブピン 2の基端部に形成するバンプ

A

3の大きさ（表面積）、またはバンプ 3をプローブカード基板 4のパッド 42に接合する 時の条件、例えば、温度、圧力、超音波出力、それらの時間等を調整することによつ て制御することができる。

[0042] なお、図 5に示すようなプローブカード 6を製造する場合には、上記第 1のプローブ ピン群のプローブピン 2の先端部と第 2のプローブピン群のプローブピン 2の先端部と を交互に配列するようにして、第 1のプローブピン群のプローブピン 2と第 2のプロ一 ブピン群のプローブピン 2とをそれぞれプローブカード基板 4のパッド 42に接合する。

[0043] 次に、図 3に示すように、支持装置を駆動して基板 1をプローブカード基板 4力も離 隔する。このとき、本実施形態におけるプローブピン 2には薄膜部 21が形成されてお り、薄膜部 21に隣接する部分の機械的強度が低くなつているため、プローブピン 2は その薄膜部 21に隣接する部分、すなわちプローブカード基板 4のノ ッド 42に接合し たプローブピン 2の基端部の端にて破断する。本実施形態によれば、上記のようにし て、エッチング等によることなぐ基板 1をプローブピン 2から短時間で機械的に簡単 に除去することができる。

[0044] なお、上記第 1のプローブピン群および第 2のプローブピン群を使用した場合には 、図 5に示すようなプローブカード 6が得られる。このプローブカード 6においては、先 端部が所定の直線上に並ぶように一方向力 斜めに延びて 、る複数の並列して!/、る プローブピン 2 (第 1のプローブピン群）と、同じく先端部が上記所定の直線上に並ぶ ように他方向力 斜めに延び延びて!/、る複数の並列して!/、るプローブピン 2 (第 2の プローブピン群）とが設けられており、第 1のプローブピン群のプローブピン 2の先端 部と第 2のプローブピン群のプローブピン 2の先端部とが交互に配列されている。

[0045] このようなプローブカード 6においては、プローブピン 2の先端部を通常の半分のピ ツチで配置することができるため、上記プローブカード 6は、非常に狭ピッチな外部端 子を有する半導体ウェハまたは電子部品に対応することができる。

[0046] ここで、プローブピン 2をプローブカード基板 4のパッド 42に接合するときに、バンプ 3とパッド 42との密着強度 Fを、プローブピン 2とバンプ 3との密着強度 Fおよびプロ

A B

ーブカード基板 4の基板本体 41とパッド 42との密着強度 Fよりも小さくした場合には

C

、一部のプローブピンが変形、破損等してリペアが必要になったときであっても、図 6 (b)に示すように、移動部材 7によって、リペア対象のプローブピン 2に外力を与える ことにより、バンプ 3とともにプローブピン 2をプローブカード基板 4のパッド 42から容 易に外すことができる。

[0047] 移動部材 7としては、例えば、高精度な位置制御が可能なマイクロマニュピレータゃ シェアテスタが備えているものを使用することが好ましい。力かる装置によれば、プロ ーブピン 2が微小なものであっても、リペア対象のみのプローブピン 2をターゲットにし て外すことができる。

[0048] その後、別のプローブピン 2を、バンプ 3を介して上記パッド 42に接合すればよい。

このとき、前述したプローブカード製造方法と同様の方法によってプローブピン 2を接 合することができる。

[0049] 上記リペア方法によれば、手作業によることなぐ容易にプローブピン 2をリペアする ことができる。

[0050] 以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであ つて、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態 に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物を も含む趣旨である。

[0051] 例えば、基板 1上のプローブピン 2に薄膜部または孔部を形成する替わりに、基板 1 とプローブピン 2との間に、両者が引き離され易い材料を形成してもよい。

産業上の利用可能性

[0052] 本発明は、微小なプローブピンを有するプローブカードの製造およびリペアに有用 である。

Claims

請求の範囲

[1] 基板上にプローブピンを立体的に形成し、

プローブカード基板のパッドに、接合材を介して前記基板上のプローブピンを接合 し、

前記プローブピン力 前記基板を機械的に除去する

ことを特徴とするプローブカードの製造方法。

[2] 前記プローブピンと前記基板とを引き離すことにより、前記プローブピン力 前記基 板を除去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造方法。

[3] 前記基板を支持装置によって支持しながら、前記基板上のプローブピンを前記プ ローブカード基板のノ ッドに接合した後、前記支持装置によって支持している基板を 前記プローブカード基板力 離隔することにより、前記プローブピン力 前記基板を 除去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造方法。

[4] 前記プローブピンに、あら力じめ機械的強度の低い部分を形成しておくことを特徴 とする請求項 1に記載のプローブカードの製造方法。

[5] 前記機械的強度の低い部分を、前記プローブピンの薄膜部または孔部によって形 成することを特徴とする請求項 4に記載のプローブカードの製造方法。

[6] 前記基板に凹部を形成しておき、前記凹部を含むようにして前記プローブピンを形 成し、もって前記凹部にプローブピンの薄膜部または孔部を形成することを特徴とす る請求項 5に記載のプローブカードの製造方法。

[7] 前記凹部をエッチングによって形成することを特徴とする請求項 6に記載のプロ一 ブカードの製造方法。

[8] 前記基板上に複数のプローブピンを前記プローブカード基板のパッドの配列に対 応する配列で形成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造方 法。

[9] 基板上に、先端部が所定の直線上に並ぶように、一方向から斜めに延びている複 数のプローブピンを並列させて形成するとともに、前記基板上または別の基板上に 先端部が所定の直線上に並ぶように、他方向から斜めに延びて 、る複数のプローブ ピンを並列させて形成し、前者のプローブピン群のプローブピンの先端部と後者のプ ローブピン群のプローブピンの先端部とを交互に配列するようにして、前者のプロ一 ブピン群と後者のプローブピン群とをプローブカード基板のパッドに接合することを特 徴とする請求項 8に記載のプローブカードの製造方法。

[10] 前記接合材と前記プローブカード基板のパッドとの密着強度を、前記プローブカー ド基板の基板本体とパッドとの密着強度および前記プローブピンと前記接合材との密 着強度よりも小さく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造方法

[11] プローブカード基板のパッドに、接合材を介してプローブピンが接合されたプロ一 ブカードであって、

前記接合材と前記プローブカード基板のパッドとの密着強度は、前記プローブカー ド基板の基板本体とパッドとの密着強度および前記プローブピンと前記接合材との密 着強度よりも小さいことを特徴とするプローブカード。

[12] プローブカード基板のパッドに、接合材を介してプローブピンが接合されたプロ一 ブカードであって、

先端部が所定の直線上に並ぶように一方向力 斜めに延びて 、る複数の並列して いるプローブピンと、同じく先端部が前記所定の直線上に並ぶように他方向力 斜め に延び延びている複数の並列しているプローブピンとを備えており、前者のプローブ ピン群のプローブピンの先端部と後者のプローブピン群のプローブピンの先端部とが 交互に配列されていることを特徴とするプローブカード。

[13] プローブカード基板のパッドに、接合材を介してプローブピンが接合され、前記接 合材と前記プローブカード基板のパッドとの密着強度が、前記プローブカード基板の 基板本体とパッドとの密着強度および前記プローブピンと前記接合材との密着強度 よりも小さいプローブカードにおけるプローブピンのリペア方法であって、

リペア対象であるプローブピンに外力を与えて、前記接合材とともに前記プローブ ピンを前記プローブカード基板のパッドから外し、その後、別のプローブピンを、接合 材を介して前記プローブカード基板のノ ッドに接合する

ことを特徴とするプローブカードのリペア方法。

[14] マイクロマ-ュピレータを使用して、前記プローブピンに外力を与えることを特徴と する請求項 13に記載のプローブカードのリペア方法。

シェアテスタを使用して、前記プローブピンに外力を与えることを特徴とする請求項 13に記載のプローブカードのリペア方法。