JPH02118459A - プローブ装置 - 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〕 （産業上の利用分野） この発明は、プローブ装置に関する。

（従来の技術） 一般に、プローブカードは、プローブ装置に設置され被
検査体例えば半導体ウェハ上に形成されたＩＣチップの
電極パッドとテスタを電気的に配線する接続体として用
いられている。

今般、半導体製造工程の技術革新により、ＩＣチップの
高集積化が進み、一定面積に対してＩＣチップを構成す
る回路数が増加している。又、１チツプあたりの電極パ
ッド数も回路数とともに増加している。即ち、回路を構
成するリード線や電極パッドが超微細化されている。又
、各リード線や各ｆｆ１ｔｆｉパッド間隔も狭くなって
いる。このようなＩＣチップを検査する際に、プローブ
カードも対応要求されている。このような要求に対して
、プローブカードの接触子となるプローブ端子数を一定
面積内に増加する手段として１例えばプローブ端子を被
検査体に対してほぼ垂直に実装したものが、特公昭５８
−１１７４１号、特開昭６０−１８９９４９号、特開昭
６１−１５４１３７号、特開昭６１−２０５８７０号、
実公昭５９−１２６１５号、実公昭６２−３６１３９号
、実公昭６２−４４３６５号公報等に提案されている。

又、絶縁基板に、フォトリソ技術により導電パターンお
よびプローブ端子を形成しプローブ端子の増加に対処し
たものは、例えば特公昭５８−１１７３９号、特公昭５
９−１８８６４号、特公昭６１−１４６５９号、特開昭
５８−１６２０４５号。

特開昭５８−１９７８３５号、特開昭５９−９９３４号
、特開昭５９−９９３５号、特開昭５９−１９３４２号
、特開昭５９−１４１２３９号、特開昭５９−１４４１
４２号、特開昭５９−１４８３４５号。

特開昭６０−１９８８３８号、特開昭６１−２３３８号
、特開昭６１−１５４０４４号公報等に開示されている
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記記載の、基板にプローブ端子を垂直
固定したものは、電極パッドへの接触時に、プローブ端
子先端を被検査体である電極パッド表面に衝撃的に接触
させる。そして、さらにオーバードライブを加える。こ
のため、プローブ端子と基板との取着部に衝撃が伝わり
、歪等のダメージを受ける。すると、取着部の取着部材
等が、微細化されたＩＣチップ上に剥れ落ちる。このこ
とは、リード線の断線やその逆に、取着部材が導電体の
場合、各リード線間が狭いので必要のない所で各リード
線間のショートを招くこととなり、ＩＣチップに悪影響
を与えていた。即ち、ＩＣチップの不良が増加し、歩留
まりの低下となっていた。

又、フォトリソ技術により形成したプローブカードでは
、フオトリソ工程中リード線やプローブ端子の形成で加
熱を含む処理を実行する。この加熱時に、リード線およ
びプローブ端子が膨張状態になり、これら工程後常温状
態に戻った時収縮する。この履歴により、リード線やプ
ローブ端子、および形成する基板に歪等が発生する。す
ると、歪のある部分は、耐久性がなくなり、その部分が
脆くなり、使用中に剥れ落ちる。このことは、上記プロ
ーブ端子を垂直に実装したものと同様に、ＩＣチップに
形成されたリード線の断線や、逆に、各リード線間でシ
ョートしてしまう。即ち、ＩＣチップに悪影響を与え、
ＩＣチップの不良が増加し、歩留まりの低下となってい
た。

この発明は、上記点に対処してなされたもので、プロー
ブカードからの塵等の発生を抑止し、超微細化されたＩ
Ｃチップの検査に際し、ＩＣチップに悪影響を与えるこ
となく、ＩＣチップの不良を押え歩留まりの向上を可能
とするプローブ装置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、プローブカードの接触端子と被検査体の電
極パッドを電気的に接触させて検査するプローブ装置に
おいて、上記電極パッドとの接触部以外の少なくとも電
気的配線部を絶縁材質で被覆したプローブカードにより
検査を行なうことを特徴とする。

（作用効果） 被検査体の電極パッドとの接触部以外の少なくとも電気
的配線部を絶縁材質で被覆したプローブカードで検査を
行なうことにより、プローブカードからの塵等の発生を
抑止できるので、超微細化された被検査体の検査を正確
に行なえる。即ち、被検査体への塵等の付着を防止でき
、ＩＣチップに悪影響を与えることなく、不良率を低下
でき、ひいては歩留まりを向上する効果が得られる。

（実施例） 次に、本発明プローブ装置を被検査体として半導体ウェ
ハを検査するウエハプローバに適用した一実施例につき
図面を参照して説明する。

被検査体例えば半導体ウェハ■に規則的に形成されたＩ
Ｃチップ■の多数の電極パッド■列と、電気的特性の検
査を行なうテスタ（図示せず）との接続を行なうプロー
ブカードに）は、プローブ装置に設けられている。

上記プローブカード（イ）は第１図に示すように、ステ
ージ■と、熱歪みに対して補償する水晶板０と、この水
晶板（へ）に被着されるワイヤリングフィルム■と、こ
のワイヤリングフィルム■の所定の位置に形成された被
検査体と接触をとるプローブ端子（ハ）とから構成され
ている。

上記水晶板０上に設けられるワイヤリングフィルム■は
、絶縁性の樹脂例えばポリイミド樹脂層が厚さ例えば５
〜１０μｓで形成されている。そして、このフィルム■
が、厚さ例えば１００μｓの恒弾性体例えば水晶板（へ
）上に、例えばアクリル系樹脂接着剤により接着されて
いる。又、上記フィルム■には、導電部材例えば銅箔を
ラミネートした後、プリント基板の印刷技術、即ち、フ
ォトエツチング工程を経て、厚さ例えば１０〜ＺＯ虜、
幅例えば２０μｍのリードパターン（９）が形成されて
いる。このり−ドパターン■は、夫々絶縁状態で多数形
成されていて、一端側において、上記ＩＣチップ■の電
極パッド■配列パターンと対応するように配置されてい
る。又、リードパターン０の他端は、一箇所に集中配線
されている。このリードパターン（９）は、予め所望に
応じて厚さ及び幅が決定できるので、リードパターン（
９）の断面積を大きくできる。すると、電気抵抗を低減
することができる。さらに、リードパターン■の電極パ
ッド■に対応した位置において、第３図（Ａ）に示すよ
うに各リードパターン■）毎に上記フィルム■の先端が
針状に鋭角状態になる如く、所定のエツチング技術によ
り形成されている。又、同様に、水晶板０もこのことに
対応して、上記フィルム■と同形状に一端側がエツチン
グされている。そして、フィルム■が鋭角状態に形成さ
れ、その鋭角位置に配線されている各リードパターン（
９）の先端には、所望に応じて第３図（Ｂ）に示すよう
にプローブ端子（８）として酸化膜を破壊可能な導電材
質例えば金、クロム又はニッケル等の金属が例えば電解
メツキにより形成されでいる。この金属のプローブ端子
（ハ）は、各リードパターン（９）に対して高さ例えば
３０〜１００ＩＵの略円錐状に形成されていて、　ＩＣ
チップ■の電極パッド■と接触可能とされている。この
ようにして、被検査体との接触をとる接触部が構成され
ている。

次に、上記接触部を保持する保持部について説明する。

この保持部は、絶縁性で弾性変形しない材質例えばセラ
ミックスからなる支持体例えばステージ■構造であり、
所定の位置に上記ＩＣチップ■の形状よりやや大きめの
開口部（１０）が設けられている。

そして、この開口部（１０）のステージ■の一表面に周
設するように、セラミックス環のステージ０と同材質の
突起（１１）が設けられている。又、突起（１１）が設
けられた表面側に上記開口部（１０）の周縁から、夫々
電気的に絶縁状態で導電性のパターン（１２）が、テス
タと接続するコネクタ位置まで配線されている。

このような保持部の開口部（１０）に沿って、北記接触
部が１乃至複数設置されている。この設置は、接触部の
水晶板０と、セラミックスステージ■とを、樹脂例えば
アクリル系樹脂接着剤により接着されている。この時、
水晶板０を全面接着するのではなく、セラミックスステ
ージ■に設けられた突起（１１）に、水晶板０の予め定
められた位置で当接し、開口部（１０）位置においてプ
ローブ端子（８）が遊端となる如く接着されている。即
ち、各プローブ端子（８）が、被検査体となるＩＣチッ
プ■の電極バッド■配列パターンと対応する如く配置さ
れている。又、上記接触部が、ＩＣチップ■の各辺に対
応して別々に形成されていた場合、第２図に示すように
セラミックスステージ■の開口部（１０）の各々に、上
記説明した接着方法により夫々の接触部を接着すれば良
い。そして、この接着後、接触部のフィルム■のリード
パターン■）と、セラミックスステージ■の導電性のパ
ターン（１２）とをワイヤーボンディング法により例え
ば金線（１３）を電気的導通状態として接続する。この
ようにしてプローブカード（イ）が構成されている。

さらに、上記プローブカード（イ）は、以下に説明する
発塵防止対策がなされている。

被検査体であるウェハ■は、例えば−５０℃〜１５０℃
程度の冷却もしくは加熱状態で検査を行なうことがある
。このような場合、ウェハ（１）周辺雰囲気に設けられ
るプローブカード（ハ）にも温度変化の影響がある。即
ち、冷却および加熱の検査を繰返すことにより、リード
パターン■や、ステージ０に形成された導体パターン（
１２）や、リードパターン（９）と導体パターン（１２
）を電気的に接続する金線（１３）およびその接続部に
歪等が発生する。又、プローブ端子は検査時に、　ＩＣ
チップ■の電極パッド■と衝撃的に接触する。すると、
上記各点に発生した歪部分が脆くなり剥れ落ちることが
ある。このため、上記プローブカードに）の表面には、
電気的に絶縁性の材質例えば樹脂Ｗ　（１４）が厚さ例
えば３０μｓ被覆例えばコーティングされている。この
樹脂は、上記プローブカード（イ）の使用環境に対応し
て融点および軟化点が高く、熱分解や熱劣化がおこりに
くく、なおかつ熱可塑性で溶解性があり加工しやすい例
えばポリイミド樹脂が望ましい。このような樹脂層（１
４）は、ＩＣチップ■の各電極パッドと電気的に接触す
る部分を除いた部分、即ち、プローブ端子（８）先端を
除く部分で、少なくとも電気的配線部の表面にコーティ
ングすれば良いが、コーティング方法を容易にするため
に、プローブカード（イ）のプローブ端子（８）先端を
除く全面にコーティングしても良い。このようにしてプ
ローブカード（４）が構成されている。

次に上記したプローブカード（イ）を、半導体ウェハ（
１）の検査装置であるプローブ装置に配置し、半導体ウ
ェハωの検査における動作作用を説明する。

まず、被検査体例えばＩＣチップ■が多数規則的に形成
された半導体ウェハ■を、プローブカード（イ）の設置
対向位置に設置する。

この時既に、当該品種のウェハ（イ）に対応して、ウェ
ハ０）は、検査基準の温度に設定されている。

例えば冷却もしくは加熱状態である。すると、このウェ
ハ（イ）の周辺雰囲気に設置されたプローブカード（４
）に温度変化が起こる。このような状態で、ウェハ■と
プローブカード６）とを相対的に近接する如く移動例え
ばウェハ（ト）を上昇して、プローブカード（イ）の各
プローブ端子■とＩＣチップ■の電極パッド■とを当接
させる。そして、さらにウェハ■を上昇し、即ち、オー
バードライブを例えば６０〜１００μｓかける。　この
オーバードライブにより、プローブ端子（ハ）で、ＩＣ
チップ■の電極パッド（３）に形成された自然酸化膜等
を破壊し、プローブ端子（８）と電極パッド■の導電部
材とを正確に接続する。

この時、保護のため、プローブ端子（８）が設置されて
いる水晶板０の弾性力により、やや」１方に押しあげら
れる。即ち、ステージ■に取着された水晶板０が弾性変
形する。

このプローブ端子（８）と電極パッド（３）の電気的な
接触により、プローブ端子（８）及びプローブカード＠
）に？＃撃が伝わる。この衝撃の繰返しと、上記プロー
ブカード（イ）の温度変化により、プローブカード＠）
に歪等の悪影響が起こる。特に、電気的配線部にはその
傾向が顕著である。即ち、電気的配線部は、金属を加工
して形成しであるので、ある水準を越えると、微小な欠
陥が生じ易くなる。しかし、このプローブカード０）は
、プローブ端子（８）の先端部を除いた部分に、樹脂層
（１４）がコーティングされている。このため、上記の
理由によりプローブカード（イ）に、歪等の欠陥部が発
生したとしても、微小な金属片等の欠落を防止できる。

次に、上記のようなプローブ端子（８）と電極パッド■
の接続状態で、ＩＣチップ■の入力電極にテスタ（図示
せず）から出力されたテスト信号をプローブ端子（８）
より印加し、ＩＣチップ■の出力電極に発生する電気的
信号を他のプローブ端子（８）からテスタに出力し、テ
スタで期待される信号と比較してＩＣチップ■の良否お
よび機能レベルを判定する。

この検査終了後、ウェハ０）を所定量だけ下降する。

このことによりプローブ端子（８）と電極パッド■は非
接触状態となる。この時プローブ端子（８）は水晶板０
の弾性変形により、元の所定の位置に復帰する。

上述したように、被検査体の電極パッドとの接触部以外
の少なくとも電気的配線部を樹脂コーティングしたプロ
ーブカードにより検査を行なうことにより、プローブカ
ードからの塵等の発生を抑止できるので、超微細化され
た被検査体の検査を正確に行なえる。即ち、被検査体の
リード線の断線や各リード線間のショー１−を防止でき
、被検査体に悪影響を与えることなく検査できる。又、
このことにより、不良率を低減でき、ひいては歩留まり
を向上する効果が得られる。

この発明は上記実施例に限定されるものではなく、被検
査体は半導体ウェハでなくとも、液晶ＴＶなどの画像表
示装置などに用いられるＬＣＤ基板の検査に用いても同
様な効果が得られる。

又、上記実施例では、プローブカードとして、ワイヤリ
ングフィルムを取着した水晶板をステージに取付けたも
のについて説明したが、これに限定するものではなく次
に説明するようなプローブカードに、被検査体の電極パ
ッドとの接触部を除く部分に樹脂層（１４ａ）をコーテ
ィングしたものでも良い。例えば第４図に示すように、
例えばほぼ円形の開口部（１５）が設けられ、この開口
部（１５）から夫々絶縁され放射状にプリント配線され
たプリント基板（１６）が設けられている。上記開口部
（１５）と同心的に電気的絶縁性の支持リング（１７）
が上記プリント基板（１６）に取着されている。上記支
持リング（１７）上に多数のプローブ端子となるプロー
ブ針（１８）の遊端が、被検査体の電極パッドの配列パ
ターンに対応して配設されている。又、プローブ針（１
８）の他端は、上記プリント基板（１６）のプリント配
線部に電気的に接続されている。このようなプローブカ
ードでも上記実施例と同様な効果が得られる。

さらに、上記実施例のプローブカードでは、ステージに
導体パターンを形成し、この導体パターンとワイヤリン
グフィルムのリード線とをワイヤボンディング法により
金線で接続したものについて説明したが、これに限定す
るものではなく、例えば第５図に示すように構成しても
良い。即ち、ワイヤリングフィルム（１９）を水晶板（
２０）に取着した位置からステージ（２１）位置まで延
長する。そして、所定の位置に樹脂層（１４ｂ）をコー
ティングする。すると、ステージ（２０）には導体パタ
ーンを設ける必要がなく、プローブカードの製造の工数
を少なくでき、コストを低減できる。

さらに又、上記実施例では、オーバードライブ時にプロ
ーブ端子の保護のため、ワイヤリングフィルムに水晶板
を設けたものについて説明したが、これに限定するもの
ではなく、水晶板のかわりに、ポリイミド膜を複数枚重
ね合わせたものでも良い。

さらに又、プローブカードの補強板として、プローブカ
ードのステージ部を覆うようにガラスエポキシ製のボー
ドを設けても良い。

さらに又、プローブカードにコーティングする材質は、
絶縁性で塵等の発生が少なく、温度環境の変化に対応で
きるものなら何れでも良い６

【図面の簡単な説明】

第１＠は本発明プローブ装置の一実施例を説明するため
のプローブ装置に設置するプローブカードの構成図、第
２図は第１図プローブカードの下面図、第３図は第１図
プローブカードの要部説明図、第４図、第５図は第１図
の他の実施例を説明するための図である。 １・・半導体ウェハ、　４・・・プローブカード５・・
・ステージ、　　　　６・・・水晶板、７・・・ワイヤ
リングフィルム、 ８・・・プローブ端子、　１４・・・樹脂層。 第１図 特許出願人　東京エレクトロン株式会社第２図 第３図 （Ａ） 手続補正書翰発） １、事件の表示 特願昭６３−１９５９０１号 ２、発明の名称 プローブ装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 〒１６３ ４、補正命令の日付　自発 ５゜補正の対象 ■　明細書の発明の詳細な説明の欄 ■　明細書の図面の簡単な説明の欄 第４図 第５図 ６、補正の内容 α）明細書の第１５頁第１７行目の「・・・水晶板（２
０）に取着し、」を、Ｆ・・・水晶２面平板（以下、水
晶板と略記する）　（２０）に取着し」と訂正する。 ■　明細書の第１７頁第２行目の「６・・・水晶板、」
を「６・・・水晶７面平板、」と訂正する。 ■　第１図を別紙の通り訂正する。 ン・ ヤ 手続補正書、ヵえ、 １．１２．　８ 第 図 １゜ ２゜ ３゜ 事件の表示 昭和６３年特許願第１９５９０１、 発明の名称 プローブ装置 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４゜ ５゜ 補正命令の日付 平成１年１２月 補正の対象 平成１年５月３ ５日 （全送日） １日付提出の手続補正書の 補正の内容 平成１年５月３１日付提出の手続補正書の第２頁第７行
目の［第１図を・・・・・・訂正する。」を「第１図を
別紙の通り訂正する。別紙に第２図を記載したが、内容
に変更なし。」と補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プローブカードの接触端子と被検査体の電極パッドを電
   気的に接触させて検査するプローブ装置において、上記
   電極パッドとの接触部以外の少なくとも電気的配線部を
   絶縁材質で被覆したプローブカードにより検査を行なう
   ことを特徴とするプローブ装置。