JPH10132852A - 半導体チップの品質検査をするためのプローブ基板、及びそのプローブ基板の製造方法、及びそのプローブ基板を用いた半導体チップの品質検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プローブ基板を透明なものとし、半導体チップ
のアルミパッドとプローブ基板の突起の位置合せを外部
から確認できる半導体チップの品質検査するためのプロ
ーブ基板、及びそのプローブ基板の製造方法、及びその
プローブ基板を用い、半導体チップのアルミパッドとプ
ローブ基板の突起の接触状態を確認しながら半導体チッ
プの設置位置の微細調整ができる半導体チップの品質検
査装置を提供する。 【解決手段】半導体集積回路チップの品質検査するため
のプローブ基板は、透明基板と、前記透明基板上に形成
される配線パターンと、前記配線パターン上に形成さ
れ、半導体チップのパッドと接触する導電性突起と、よ
り構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体チップの
品質検査をするためのプローブ基板に係り、特に、品質
保証されたベアチップの選別をするための検査用プロー
ブ基板及びそのプローブ基板の製造方法、及びそのプロ
ーブ基板を用いた半導体チップの品質検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】通常、半導体製造工程では、ウェハ工程
の最後に個々の半導体チップに対し１個あるいは数個ず
つプロービングによる機能検査を行い、良品と不良品と
の選別を行う。その後、個々のチップに分割し、組み立
て、封止を行った後、最終機能検査を経て製品として出
荷される。

【０００３】パッケージしていないベアチップを複数個
搭載したプリント基板、いわゆる、マルチチップモジュ
ール（Ｍｕｌｔｉ Ｃｈｉｐ Ｍｏｄｕｌｅ）（以下、
ＭＣＭと略称する）は、組み立て前のベアチップの状態
で最終製品と同等の試験が行われている必要がある。

【０００４】これら複数のベアチップに対し、品質保証
されたベアチップ（ＫｎｏｗｎＧｏｏｄ Ｄｉｅ）（以
下、ＫＧＤと略称する）を選別するための非破壊検査方
法は、電子機器の発展に伴いＭＣＭを採用する際には着
目すべき重要な事項となってきている。

【０００５】それはＫＧＤ単体の歩留まりが、ＭＣＭの
歩留まりに大きく左右するからであり、如何に工程の上
流で不良を見付け、それ以降の工程に不良を持ち込まな
いかが、リペア工程、再検査に要する不要なコストの低
減に繋がるからである。

【０００６】ＫＧＤを選別するための非破壊検査方法の
一つに検査用のプローブ基板にタングステン製の微小針
を設け、その先端を検査されるＫＧＤのアルミパッドの
位置に位置合せした後、機械的に接触させ、それにより
電気的導通を図り検査するものがある。

【０００７】しかしながら、従来の複数本のタングステ
ン針を配置したプローブ基板は、基板自体の製造に制約
が生じてきている。チップの小形化、多ピン化に伴いパ
ッド数が増大し、更には、ピン密度の増大によるパッド
ピッチの狭小化が進んできているからである。

【０００８】このため、ＭＣＭにおけるＫＧＤのニーズ
に応えて、複数のコンポーネントよりなるベアチップ試
験用のソケットシステムが開発されている。

【０００９】これは、ベアチップをキャリアに搭載し、
このキャリアをそれに対応するソケットに装着し、チッ
プのアルミパッドと微細配線を設けたプローブ基板の突
起とを機械的に接触させ、プローブ基板とソケットの上
型とでチップを挟み固定するものである。試験完了後、
ソケットからＫＧＤは外される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たベアチップ試験用のソケットシステムには、以下のよ
うな欠点が指摘されていた。

【００１１】即ち、プローブ基板が、非透明のため、チ
ップのアルミパッドとプローブ基板の突起の位置合せの
確認が外部からできない。

【００１２】チップをプローブ基板上の突起に対向する
ように一旦設置してしまうと、その後に位置ずれが検知
されても位置の微調整ができない。従って、チップの位
置の最初の機械的設定が、後工程での突起の位置との位
置合せ作業を難しくしている。

【００１３】この発明は、上記欠点を改善し、プローブ
基板を透明なものとし、半導体チップのアルミパッドと
プローブ基板の突起の位置合せを外部から確認できる半
導体チップの品質検査をするためのプローブ基板を提供
することを目的とする。

【００１４】また、この発明は、そのプローブ基板の製
造方法、及びそのプローブ基板を用い、半導体チップの
アルミパッドとプローブ基板の突起の接触状態を確認し
ながら半導体チップの設置位置の微細調整ができる半導
体チップの品質検査装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の半導体集積回路チップの品質検査をする
ためのプローブ基板は、透明基板と、前記透明基板上に
形成される配線パターンと、前記配線パターン上に形成
され、半導体チップのパッドと接触する導電性突起と、
より構成される。

【００１６】また、この発明のプローブ基板の製造方法
は、透明基板上に配線パターンを形成する工程と、前記
配線パターン上にレジストを形成した後、半導体チップ
のアルミパッドと接触する位置にレジスト開口部を形成
する工程と、前記レジスト開口部を金属メッキで埋めた
後、前記レジストを除去して半導体チップのパッドと接
触する導電性突起を形成する工程と、より構成される。

【００１７】更に、この発明のプローブ基板を用いた半
導体チップの品質検査装置は、検査すべき半導体チップ
の支持位置の修正を可能にした半導体チップ駆動手段
と、前記半導体チップ駆動手段に接続され、その駆動を
制御する前記半導体チップ駆動制御手段と、前記半導体
チップのパッドに接触する突起を有する透明プローブ基
板側に設置され、前記半導体チップのパッドと前記透明
プローブ基板の突起との接触状態を観測する観測手段
と、前記観測手段で観測された前記接触状態を画像認識
し、前記駆動制御手段を介して前記接触状態を修正する
制御信号を発生する画像認識手段と、より構成される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、この発明の
半導体集積回路チップの品質検査をするためのプローブ
基板の実施の形態について説明する。

【００１９】図１は、本発明の一実施の形態を示すプロ
ーブ基板の製造工程を示し、図１（Ａ）に示す寸法（５
０×５０×１．０ｍｍｔ）の石英ガラス基板１の片面
に、真空蒸着法で銅を約０．１μｍの厚さで成膜し、銅
薄膜より成る導電性薄膜２を得る。

【００２０】この場合、真空蒸着法に限らずイオンプレ
ーティング法、スパッタリング法、無電解メッキ法、ま
たはＣＶＤ法であっても導電性薄膜２が形成されるもの
であれば限定されない。尚、前記導電性薄膜２は、銅に
限定するものでなくアルミニウムであってもよい。

【００２１】次に、電解銅メッキ法により前記導電性薄
膜２上に銅メッキ膜を約１０μｍ電析した後、この銅メ
ッキ膜の面上に、フォトレジストを塗布し、露光、現
像、エッチング、レジスト剥膜などの一連のフォトファ
ブリケーションを経て、図１（Ｂ）に示す微細配線パタ
ーン３を形成する。この微細配線パターン３の厚さは、
成膜時間の制約から、約１０μｍの厚さが好ましい。

【００２２】この配線パターン形成法は、フォトファブ
リケーションに限定されるものでなくジェットプレーテ
ィング法による直接形成でもよい。

【００２３】前記微細配線パターン３上にポジ型厚付け
用フォトレジスト４を厚さ約２０μｍ塗布した後、露光
及び現像を行い、チップのアルミパッドに合致する位置
に図１（Ｃ）に示すようなレジスト開口部６を設ける。

【００２４】前記石英ガラス基板１を電解ニッケルメッ
キ液に浸漬し、前記レジスト開口部６がほぼ埋まる厚さ
約２０μｍまでニッケルでメッキする。

【００２５】次いで、硬質金メッキ液中で電解メッキ作
業を行い、ニッケルメッキ皮膜の上に厚さ約０．１μｍ
の金メッキ膜を形成する。前記レジスト４は、専用の剥
膜液を用いて溶解除去する。このようにして、図１
（Ｄ）に示すような前記微細配線パターン３上に検査用
の導電性突起７が形成される。

【００２６】前記突起７は、金メッキ／ニッケルメッキ
の組み合わせに限定されるものでなくパラジウム、ロジ
ウム、ニッケル合金、ダイヤモンドやシリカなどの硬質
粉末を含有した複合メッキ皮膜など多様な組み合わせで
もよい。

【００２７】前記突起７が形成された石英ガラス基板１
は、ダイシング装置で適切なサイズに切断されベアチッ
プ検査用の透明プローブ基板８が完成する。

【００２８】前記石英ガラス基板１の突起７に、チップ
のアルミパッドを当接し、その接触状態を基板１の裏側
から拡大観察したところ、従来の非透明基板の使用時に
は確認できなかった接触状態及び相互の位置ずれ状態の
確認が容易となり、また、斜めからの観測でも位置ずれ
状態の確認が可能となった。

【００２９】図２は、本発明の他の実施の形態を示すプ
ローブ基板の製造工程を示し、図２（Ａ）に示す寸法
（５０×５０×１．０ｍｍｔ）の石英ガラス基板１１の
片面に、スパッタリング法でＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔ
ｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜１２を約０．４μｍの厚さで成膜
し、その上にポジ型フォトレジストを塗布し、露光、現
像、ＩＴＯ膜のエッチング、レジスト剥膜などの一連の
フォトファブリケーションを経て、図２（Ｂ）に示す透
明微細配線パターン１３を形成する。

【００３０】ＩＴＯ膜は、厚さが厚いほど抵抗値は低く
なるが、光透過率は、悪くなる。好ましくは、０．４μ
ｍの厚さがあればよく、例えば、３００×３００ｍｍの
ガラス板上の０．４μｍの厚さのＩＴＯ膜の抵抗値は、
５Ω以下であるが、光透過率は、７０％（λ＝５５０ｎ
ｍ）である。

【００３１】次に、前記透明微細配線パターン１３上に
ポジ型厚付け用レジスト１４を厚さ約２０μｍ塗布した
後、露光及び現像を行い、チップのアルミパッドに合致
する位置にレジスト開口部１６を設ける。

【００３２】前記石英ガラス基板１１を電解ニッケルメ
ッキ液に浸漬し、前記レジスト開口部１６がほぼ埋まる
厚さ約２０μｍまでニッケルでメッキする。

【００３３】次いで、硬質金メッキ液中で電解メッキ作
業を行い、ニッケルメッキ皮膜の上に厚さ約０．１μｍ
の金メッキ膜を形成する。前記レジスト１４は、専用の
剥膜液を用いて溶解除去する。このようにして、前記透
明微細配線パターン１３上に検査用の突起１７が形成さ
れる。

【００３４】前記突起１７は、金メッキ／ニッケルメッ
キの組み合わせに限定されるものでなくパラジウム、ロ
ジウム、ニッケル合金、ダイヤモンドやシリカなどの硬
質粉末を含有した複合メッキ皮膜など多様な組み合わせ
でもよい。

【００３５】前記突起１７が形成された石英ガラス基板
１１は、ダイシング装置で適切なサイズに切断されベア
チップ検査用の透明プローブ基板１８が完成する。

【００３６】前記石英ガラス基板１１の突起１７に、チ
ップのアルミパッドを当接し、その接触状態を石英ガラ
ス基板１１の裏側から拡大観察したところ、従来の非透
明基板の使用時には確認できなかった接触状態及び相互
の位置ずれ状態の確認が容易となり、また、斜めからの
観測でも位置ずれ状態の確認が可能となった。

【００３７】更に、前記突起１７以外の配線部分もＩＴ
Ｏ膜を用いた透明微細配線としたことにより、突起１７
とアルミパッドとの接触状態は、石英ガラス基板１１の
上方または、下方のいずれの方向からでも確実に認識で
きる。

【００３８】尚、前記基板１（１１）は、石英ガラスに
限らず透明材より成るものであればよい。

【００３９】次に、図３を参照して、上述した本発明の
プローブ基板を用いた半導体チップの品質検査装置につ
いて説明する。

【００４０】図１及び図２で示す、この発明の透明プロ
ーブ基板８（１８）の導電性突起７（１７）と、検査す
べき半導体チップ２０のアルミパッド２１との接触状態
を拡大観察し、接触状態を微調整することのできるシス
テム化した品質検査装置は、前記半導体チップ２０を支
持し、微小な駆動を可能にした半導体チップ駆動装置２
２が配設され、前記透明プローブ基板８（１８）側に観
測装置、例えばＣＣＤカメラ２３が設置される。

【００４１】前記半導体チップ駆動装置２２は、駆動制
御装置２４で駆動制御され、前記ＣＣＤカメラ２３で撮
像された半導体チップ２０のアルミパッド２１との接触
状態は、透明プローブ基板８（１８）側から、画像認識
装置２５によって確認できる。

【００４２】前記画像認識装置２５は、前記駆動制御装
置２４に連結される。

【００４３】前記ＣＣＤカメラ２３で写し出された前記
突起７（１７）と前記アルミパッド２１との接触状態
は、前記画像認識装置２５で認識され、位置ずれが生じ
ていた場合は、位置ずれに対応する制御信号を発生し、
前記駆動制御装置２４を制御し、前記半導体チップ２０
の位置を微調整し正しい接触状態に修正できる。

【００４４】図４は、前記ＣＣＤカメラ２３で捕らえた
前記導電性薄膜２（１２）上の突起７（１７）と前記半
導体チップ２０のアルミパッド２１との接触状態を、観
測して摸式的に示した図である。

【００４５】前記半導体チップ２０は、個片チップにダ
イシングせずにウエハ状態のままで個々のチップを検査
することもできる。

【００４６】上述のようなシステム化した品質検査装置
を用いれば、半導体チップ２０の搬送、前記突起７（１
７）と前記アルミパッド２１の位置合せ、検査、搬送の
一連の作業を全て自動で、しかも迅速に行うことができ
る。従って、作業性がよく、検査工程の大幅なコストの
低減を図ることができる。

【００４７】

【発明の効果】この発明の半導体チップの品質検査をす
るためのプローブ基板は、石英ガラス等から成る透明基
板とすることにより、プローブ基板に設けられた突起と
検査すべき半導体チップ（ＫＧＢ）のアルミパッドとの
接触状態及び相互の位置ずれ状態の確認が容易となり、
また、斜めからの観測でも位置ずれ状態の確認が可能と
なった。

【００４８】更に、本発明のプローブ基板は、前記突起
以外の配線部分もＩＴＯ膜を用いた透明微細配線とした
場合には、突起とアルミパッドとの接触状態は、石英ガ
ラス等の透明基板の上方または、下方のいずれの方向か
らでも上述の接触状態は、確実に認識できる。

【００４９】また、本発明のプローブ基板に設けられた
突起と、前記半導体チップのアルミパッドとの接触状態
は、システム化した品質検査装置を用いて画像を観測し
ながら両者の位置ずれを微調整することができ、更に、
半導体チップの搬送、検査用突起との位置合せ、検査、
搬送の一連の作業を全て自動で、しかも迅速に行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すプローブ基板の製
造工程を示す図。

【図２】本発明の他の実施の形態を示すプローブ基板の
製造工程を示す図。

【図３】本発明のプローブ基板を用いた半導体チップの
品質検査装置のシステム構成図。

【図４】本発明のプローブ基板の突起と半導体チップの
パッドとの接触状態を観測し、摸式的に示した図。

【符号の説明】

１ 透明基板 ３ 配線パターン ７ 導電性突起 ８ プローブ基板 ２０ 半導体チップ ２１ 半導体チップのパッド ２２ 半導体チップ駆動装置 ２３ 観測装置 ２４ 半導体チップ駆動制御装置 ２５ 画像認識装置

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 勝美 茨城県日立市助川町３丁目１番１号 日立 電線株式会社電線工場内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板と、前記透明基板上に形成される
   配線パターンと、前記配線パターン上に形成され、半導
   体チップのパッドと接触する導電性突起と、より成るこ
   とを特徴とする半導体チップの品質検査をするためのプ
   ローブ基板。
2. 【請求項２】前記透明基板は、石英ガラス基板より成る
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体チップの品質
   検査をするためのプローブ基板。
3. 【請求項３】前記配線パターンは、透明導電配線を構成
   することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体
   チップの品質検査をするためのプローブ基板。
4. 【請求項４】前記透明導電配線は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕ
   ｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜から形成されることを特徴
   とする請求項３に記載の半導体チップの品質検査をする
   ためのプローブ基板。
5. 【請求項５】透明基板上に配線パターンを形成する工程
   と、前記配線パターン上にレジストを形成した後、半導
   体チップのパッドと接触する位置にレジスト開口部を形
   成する工程と、前記レジスト開口部を金属メッキで埋め
   た後、前記レジストを除去して半導体チップのパッドと
   接触する導電性突起を形成する工程と、より成る半導体
   チップの品質検査をするためのプローブ基板の製造方
   法。
6. 【請求項６】前記透明基板上に形成される配線パターン
   は、透明配線パターンであることを特徴とする請求項５
   に記載のプローブ基板の製造方法。
7. 【請求項７】検査すべき半導体チップの支持位置の修正
   を可能にした半導体チップ駆動手段と、前記半導体チッ
   プ駆動手段に接続され、その駆動を制御する前記半導体
   チップ駆動制御手段と、前記半導体チップのパッドに接
   触する突起を有する透明プローブ基板側に設置され、前
   記半導体チップのパッドと前記透明プローブ基板の突起
   との接触状態を観測する観測手段と、前記観測手段と前
   記半導体チップ駆動制御手段との間に接続され、前記観
   測手段で観測された前記接触状態を画像認識し、前記駆
   動制御手段を介して前記接触状態を修正する制御信号を
   発生する画像認識手段と、より成るプローブ基板を用い
   た半導体チップの品質検査装置。
8. 【請求項８】前記観測手段は、ＣＣＤカメラより成るこ
   とを特徴とする請求項７に記載のプローブ基板を用いた
   半導体チップの品質検査装置。