JPH1048255A

JPH1048255A - プローブカード

Info

Publication number: JPH1048255A
Application number: JP8200736A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Yano; 貴之矢野
Original assignee: NEC Kyushu Ltd
Current assignee: NEC Kyushu Ltd
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体集積回路の電気的特性を測定する際に用
いるプローブカードのプローブ部の脱着を容易にし、修
理の簡便化を図る。【解決手段】このプローブカードは積層構造を持ち、か
つ、その内部に配線パターン１２を有するカード基板１
１上に接続用ピン１５、配線１３、各種素子１４および
カード基板１１から脱着可能な構造を有するプローブ１
８が設けられたプローブブロック１６により構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプローブカードに係
わり、特にウェハ状態における半導体集積回路の電気的
特性を測定する検査工程において用いられるプローブカ
ードに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来のプローブカードの一例が
特開平３−１６３３６４号公報に記載されている。同公
報記載の拡散工程終了直後の半導体集積回路（Ｉｎｔｅ
ｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ：以下ＩＣと称する）
は、半導体基板（以下ウェハと称する）上に複数のＩＣ
回路（一つ一つをチップと称する）が形成されており、
これらは、組立工程中のスクライブ工程において、個々
のＩＣチップに切り離される前に電気的特性の試験が行
われている。

【０００３】この検査では、ウェハプローバ（以下、プ
ローバと称する）と称され、複数のプローブ（ＩＣのチ
ップ上に配置してあるボンディングパット（電極）に対
して電気的な接続をするための探針）が設けられたプロ
ーブカードを有する装置と、ＩＣの動作に必要な電源や
信号をプローブカードを介してＩＣに供給し、またＩＣ
からの出力信号を同じくプローブカードを介して測定す
るＬＳＩテスタと呼ばれる装置により、ＩＣの良品およ
び不良品の判定を行う。良品および不良品の識別は、Ｉ
Ｃチップにマーカによりキズをつけたり、特殊インクを
用いて印をつけることによって行う。

【０００４】プローバの構成概略図を示した図６を参照
すると、このプローバは、ウェハを装置内へ搬送する搬
送機構６１と、ウェハの目合わせを行う光学機構６２
と、実際の測定動作を行うステージ機構６３と顕微鏡６
４とに分類される。その中でプローブカードは、ステー
ジ系の一部を構成する。

【０００５】プローバ装置内のプローブカード取付部分
の概略図を示した図７を参照すると、テストヘッド装置
７２の下面、すなわちウェハステージと対向する面に
は、天板と呼ばれるヘッドプレート７１を含む接続ユニ
ット７３が設けられ、この接続ユニット７３の下面、す
なわちテストヘッド装置７２とは反対側の面にプローブ
カード７６が装着されている。接続ユニット７３はテス
ト装置７２とプローブカード７６とを電気的および機械
的に接続するための仲介の役割をもっている。

【０００６】テストヘッド装置７２の下面に装着された
プローブカード７６は、プローバのウェハステージ７４
上のウェハ７５と対面する状態にセットされることにな
る。

【０００７】プローブカード７６がウエハと対向する側
の面（表面）の平面図を示した図８（ａ）、その反対側
の面（裏面）でヘッド装置と対向する面の平面図を示し
た図８（ｂ）および側面図を示した図８（ｃ）を参照す
ると、プローブカード本体となる基板８１、実際のＩＣ
チップのパット部に接触するプローブ８２、プローブカ
ード本体の支持とＬＳＩテスタとの間で電気的接続をす
るソケットピン８３、プローブの支持材８４、配線パタ
ーン８６、そして配線材８７と、場合によっては抵抗素
子や容量素子８８などが取り付けられている。

【０００８】プローブカード基板中央部には、窓８５が
設けてある。この窓８５は、プローバにあらかじめ取り
付けてある顕微鏡により上方向から見ると、被測定ＩＣ
チップやそのパッド、そしてプローブ等を見ることがで
き、プローブとチップのパットとの位置あわせを行う際
に使用される。

【０００９】プローブの側面図を示した図９を参照する
と、その一端（以下、基端部と称する）はプローブカー
ド基板９１のパターンに半田９３により固定され、その
先は配線パタンによりソケットピン９５に接続されてい
る。反対側の他端（以下、先端部と称する）はＬ字型に
曲げてあり、ＩＣチップのボンディングパットに接触す
る。

【００１０】プローブ９４の中央導体部分は、プローブ
カード基板９１に固定された樹脂製の支持材９２により
支持されている。

【００１１】ウェハは、プローバによる目合わせが終了
した後、プローブとパッドの位置合わせが行われる。オ
ペーレータは、プローバに設けてある顕微鏡で観察しな
がらウェハ上のＩＣチップのパッドとプローブカードの
プローブの先端部が一致するように、プローバのステー
ジの位置調整を行う。この位置調整では水平方向の位置
合わせと、回転方向の位置合わせとを行う。

【００１２】これらの目合わせ、位置合わせが終了した
後、オペレータがプローバに設けてあるテストスタート
スイッチを押すと、ＬＳＩテスタへテストスタート信号
が送られ、チップの電気的特性テストが実行される。

【００１３】テストの結果、ＩＣチップが良品と判定さ
れた場合、プローバは次の測定対象チップへウェハステ
ージを移動させる。反対に、不良品と判定された場合
は、ＩＣチップに不良の印をマーカなどによりつけた
後、次の測定対象チップとプローブカードを接続させる
ため、ウェハステージを移動させる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のプロー
ブカードでの第１の問題点は、プローブを取り替える場
合は、非常に手間がかかるということである。

【００１５】その理由は、プローブは通常、プローブカ
ード基板上の配線パターンにその一方、つまり基端部が
半田により固定され、同じくプローブカード基板上の樹
脂製の支持台に取り付けられている。その為、プローブ
を取り替える際には、ハンダを取り去り、その後支持台
を暖めながら、プローブを抜き取るという手順を踏む必
要があったからである。

【００１６】第２の問題点は、従来のプローブカードで
は、プローブの取り替えをおこなった後のプローブカー
ド先端部とＩＣチップ上にあるボンディングパットとの
位置合わせが難しいという点である。

【００１７】その理由は、プローブカードの新規作成の
場合を除き、プローブ交換時の位置合わせは、実際のＩ
Ｃチップのボンディングパット上にプローブ交換済みの
プローブカードをあわせて行っていたからである。その
ため、前後左右方向のズレ合わせの他に、高さ方向の合
わせ込みも行わなければならず、非常に手間がかかって
いた。

【００１８】第３の問題点は、従来のプローブカードで
は修理が困難な場合、プローブカード全体を廃棄してい
た為、廃棄物の発生原因の一つとなっていたことであ
る。

【００１９】その理由は、修理に要するコストと新規発
注の場合のコストのトレードオフによる。

【００２０】本発明の目的は、上述した従来の欠点に鑑
みなされたものであり、プローブの着脱を容易にし、プ
ローブカードの保守性の向上と資源の再利用性を高める
ことにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明のプローブカード
の特徴は、半導体基板上に半導体集積回路が形成された
半導体ウエハの電気的特性を測定する際に用いられるプ
ローブカードにおいて、前記半導体集積回路の電極に接
触するプローブ部分が脱着式構造を有することにある。

【００２２】また、前記着脱式構造は、導体の一端の先
端部および他端の基部が違いに逆方向にＬ字型に折り曲
げられた前記プローブと、前記Ｌ字型の基部が挿入され
て取り付けられるコネクタ孔が底面から上面に貫通して
設けられた平板状の第１のコネクタ板と、前記プローブ
の先端部が挿入される貫通孔が端部近傍に設けられ前記
第１のコネクタ板よりも大きな平板状の位置決めプレー
トと、前記プローブを前記第１のコネクタ板に取り付け
た状態のとき前記プローブを下から支持するとともにこ
のプローブの導体部を所定の長さだけはめ込む溝が略中
央部から１方の端部に向けて設けられたプローブブロッ
クガイドとを有し、前記第１のコネクタ板の貫通孔に前
記プローブの基部を、前記位置決めプレートの貫通孔に
先端部を、前記導体部を前記溝にそれぞれはめ込んで密
着させた状態のとき前記基部の端部は前記第１のコネク
タ板の上面に配設された配線パタンと接続されるブロッ
クからなり、さらにこのブロックには前記プローブを避
けた位置にこのブロックをプローブカード基板に取り付
けるためのネジ穴が設けられている。

【００２３】さらに、前記プローブカード基板の前記プ
ローブブロック取り付け面には、前記配線パタンに接触
するためのピンが設けられ、このピンは前記プローブブ
ロックの傾きに追従するようにスプリング機構を有して
はめ込まれている。

【００２４】さらにまた、前記位置決めプレートと前記
プローブブロックガイドと前記プローブとに変えてバン
プ基板と第２のコネクタ板とバンプとがそれぞれ用いら
れ、前記バンプ基板上に配設され前記バンプに接続され
るバンプ基板配線パタンと前記第１のコネクタ板の配線
パタンとが導電体で接続される。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明のプローブカードでは、プ
ローブを交換する必要が発生した場合、プローブカード
基板に取り付けられたプローブ装着部（プローブブロッ
ク）を取り外し、そのプローブブロックを分解すること
でプローブ一本一本を交換できる。プローブブロック
は、プローブを固定する機構の中に、位置合わせ機構も
有しているためプローブの交換後の位置合わせも容易で
ある。

【００２６】本発明の第１の実施の形態について、図面
を参照しながら説明する。図１は本発明のプローブカー
ドの概略図を示したものである。また、図２は、プロー
ブカード基板２３がウエハと対抗する側の面（表面）の
平面図を示した図２（ａ）、その反対側の面（裏面）で
ヘッド装置と対向する面の平面図を示した図２（ｂ）お
よび側面図を示した図２（ｃ）を参照すると、プローブ
カードは、厚さ３．２ｍｍ、直径１３２ｍｍのエポキシ
樹脂と金メッキが施された配線パターンの積層構造を有
するプローブカード本体基板１１上に、金メッキの施さ
れた配線パターン１２および配線１３、各種素子１４、
鉄材表面に金メッキを施したソケットピン１５、樹脂製
のプローブブロック１６とプローブガイド１７そして、
タングステン製プローブ１８から形成されている。

【００２７】配線パターンは、ピン毎に一本ずつあるの
ではなく、途中で切り離されており、必要に応じて、各
種素子１４や配線１３が施される。最終的にその配線パ
ターンの一方は、ソケットピン１５へそしてもう一方は
プローブ１８へ接続される。

【００２８】各種素子１４は、ＩＣチップ測定時に必要
な場合のみ取り付けられる。これには、コンデンサ、抵
抗、リレー素子等がある。配線１３は配線パターン１２
相互を、および配線パターンと素子１４とを接続するた
めに用いられる。プローブブロック１６は、プローブ１
８とプローブガイド１７そして本体から構成されてい
る。

【００２９】再び図２を参照すると、プローブ２１、プ
ローブソケット２２、プローブカード基板２３、ソケッ
トピン２４、配線パターン２５が配置されている。

【００３０】プローブブロック１６の一部を拡大した図
３を参照すると、プローブ３１は直径０．２ｍｍのタン
グステン製であり、プローブブロック本体のガイド３２
で支持され、ＩＣのボンディングパットと接触する部分
は先端径で約２０μｍφ以下の形状を有し、位置決めプ
レート３３の開孔部に差し込まれている。もう一方はプ
ローブブロック本体のコネクタ３４に挿入され、配線パ
ターンに接続されている。

【００３１】プローブは上下方向にはある程度の自由度
を持つ。これは、プローブ先端部は１５μｍの高さのば
らつきを持つ。それを補正するため、プローバでは、オ
ーバードライブと呼ばれる、プローブのいずれか一本と
ＩＣチップのボンディングパットが接触した位置からさ
らに８０μｍ分ＩＣチップを持ち上げるパラメータ量が
設定される。このことを実行するためには、プローブ自
体にある程度の上下方向に対する自由度が必要なためで
ある。

【００３２】プローブブロック４２の側面図を示した図
４を参照すると、プローブブロック４２はプローブカー
ド基板本体に取り付けられる。この例では、プローブカ
ード本体の、スプリング機構を有するピン４１とプロー
ブブロック４２の配線パターン４３が接触し、電気的接
続が行われる。

【００３３】さらに、プローブブロック４２は、プロー
ブカード基板４４とはネジ４５あるいはその他の取付法
により固定され、取り外しと位置決めが容易に行えるよ
うな構造を持っている。

【００３４】一方、プローブ４６の交換は以下のように
して行う。まず、プローブブロック４２をプローブカー
ド本体４４から取り外した後、位置決めプレート４７と
プローブガイド部４８を取り外す。

【００３５】古いプローブをプローブブロック本体のコ
ネクタ４９から取り外した後、新しいプローブを今とは
逆の手順で取り付ける。これで、交換が完了する。

【００３６】プローブ先端部の、ＩＣチップのボンディ
ングパットとの位置合わせは、位置決めプレート４７に
開口した穴にプローブ４６の先端部分を挿入するだけで
可能であり、従来の様な経験や特別な技術、工数を必要
としない。

【００３７】本発明の第２の実施の形態のプローブカー
ドの概略図を示した図５を参照すると、プローブカード
基板の構造は、第１の実施の形態と基本的には同様の構
造を有している。本実施の形態では、プローブ部分がバ
ンプブロック５２で形成され、プローブブロックとバン
プブロック５２とが対応する。

【００３８】図５はバンプブロック５２の一部を拡大し
たものである。バンプ５１は、リソグラフィ技術を使用
してあらかじめ銅等の金属製のバンプ基板５３上に作成
され、アルミや金などで形成される。バンプ５１が接続
される導体配線（不図示）は、エポキシ樹脂製のバンプ
ブロック本体５２の金メッキが施されたコネクタ５４の
スルーホールを介して、金メッキ施された配線パターン
５５に電気的に接続されている。

【００３９】バンプブロック５２は、図５に示す矢印の
方向に組み合され、プローブカード本体５７に取り付け
られる。

【００４０】この例ではプローブカード基板５７から
の、スプリング機構を有するピン５６とバンプブロック
５２の配線パターン５５が接触し、バンプ５１とバンプ
基板の導体配線とコネクタ５４とピン５６とが電気的に
接続される。

【００４１】バンプブロック５２は、プローブカード基
板とは、ネジ５８或いはその他の取付方法により固定さ
れ、取り外しと位置決めが容易に行えるような構造を持
っている。

【００４２】バンプの交換は以下のようにして行う。本
実施の形態の場合、バンプ一個毎の交換は不可能なた
め、バンプ基板５３毎の交換となる。交換は、バンプ基
板５３をバンプブロック本体５２から取り外した後、新
しいバンプ基板を取り付けることで完了する。

【００４３】以上説明した実施の形態により、保守性向
上としては、プローブ部の固定方式を改善することで、
プローブ部の脱着性を従来よりも容易に出来るようにし
た。また、従来困難であったプローブ部先端の位置合わ
せも、位置合わせ機構を付加することで容易となるよう
にした。

【００４４】資源の再利用性としては、本発明では交換
部品としては、プローブとコネクタのみとなるため、従
来のような基板単位で廃棄するといった無駄を省くこと
ができ廃棄物の低減にも貢献することができる。

【００４５】

【発明の効果】半導体集積回路の電極に接触するプロー
ブ部分が脱着式構造を有するので、第１の効果は、プロ
ーブの電極の交換が容易になる。

【００４６】その理由は、プローブの交換を行うには、
まず、プローブブロックをプローブカード基板から取り
外した後、プローブブロックを固定するネジを外し、プ
ローブの位置決めプレートを取り外すことで取り外しが
可能である。従来の様に、半田を使用して作業を行う必
要はない。また、位置決めプレートにプローブの先端を
挿入するだけで、プローブの位置合わせが出来るため、
従来のようなＩＣチップの実物を用意する必要もない。

【００４７】第２の効果は廃棄材料の量を軽減できる。

【００４８】その理由は、本発明では、プローブの全数
も容易に交換できるが、従来では、プローブの全数交換
は非常に困難であり、その場合には、プローブカード全
体を廃棄処分にする場合が多々あった。本発明では最悪
の場合でも、プローブブロックのみを行えばよいため、
通常では不具合の原因となったプローブのみの廃棄で済
むため廃棄物も少量で済むことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第1の実施の形態のプローブカードの
斜視図である。

【図２】（ａ）本発明のプローブカードの表面側の平面
図である。（ｂ）本発明のプローブカードの裏面側の平面図であ
る。（ａ）本発明のプローブカードの側面図である。

【図３】第１の実施の形態のプローブブロックの拡大図
である。

【図４】プローブブロック取付部分の概略図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態のバンプブロック取
付部分の概略図である。

【図６】従来のプローバの概略図である。

【図７】従来のプローブカード取付部分の概略図であ
る。

【図８】従来のプローブカードの概略図である。

【図９】従来のプローブ取付部分の概略図である。

【符号の説明】

１１、２３，４４，５７，８１，９１プローブカー
ド本体基板１２、２５，４３，５５，８６配線パターン１３配線１４各種素子１５、２４，８３，９５ソケットピン１６、４２プローブブロック１７、４８プローブガイド１８、２１，３１，４６，８２，９４プローブ２２プローブソケット３２プローブブロックガイド３３位置決めプレート３４、４９，５４コネクタ４１、５６ピン４５、５８ネジ４７位置決めプレート５１バンプ５２バンプブロック５３バンプ基板６１ウェハ搬送機構部６２光学機構部６３ステージ機構部６４顕微鏡７１ヘッドプレート７２テストヘッド装置７３接続ユニット７４ウェハステージ７５ウェハ７６プローブカード８４、９２支持材８５窓８７配線材８８抵抗／容量素子９３半田

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に半導体集積回路が形成さ
れた半導体ウエハの電気的特性を測定する際に用いられ
るプローブカードにおいて、前記半導体集積回路の電極
に接触するプローブ部分が脱着式構造を有することを特
徴とするプローブカード。
【請求項２】前記着脱式構造は、導体の一端の先端部
および他端の基部が違いに逆方向にＬ字型に折り曲げら
れた前記プローブと、前記Ｌ字型の基部が挿入されて取
り付けられるコネクタ孔が底面から上面に貫通して設け
られた平板状の第１のコネクタ板と、前記プローブの先
端部が挿入される貫通孔が端部近傍に設けられ前記第１
のコネクタ板よりも大きな平板状の位置決めプレート
と、前記プローブを前記第１のコネクタ板に取り付けた
状態のとき前記プローブを下から支持するとともにこの
プローブの導体部を所定の長さだけはめ込む溝が略中央
部から１方の端部に向けて設けられたプローブブロック
ガイドとを有し、前記第１のコネクタ板の貫通孔に前記
プローブの基部を、前記位置決めプレートの貫通孔に先
端部を、前記導体部を前記溝にそれぞれはめ込んで密着
させた状態のとき前記基部の端部は前記第１のコネクタ
板の上面に配設された配線パタンと接続されるブロック
からなり、さらにこのブロックには前記プローブを避け
た位置にこのブロックをプローブカード基板に取り付け
るためのネジ穴が設けられている請求項１記載のプロー
ブカード。
【請求項３】前記プローブカード基板の前記プローブ
ブロック取り付け面には、前記配線パタンに接触するた
めのピンが設けられ、このピンは前記プローブブロック
の傾きに追従するようにスプリング機構を有してはめ込
まれている請求項２記載のプローブカード。
【請求項４】前記位置決めプレートと前記プローブブ
ロックガイドと前記プローブとに変えてバンプ基板と第
２のコネクタ板とバンプとがそれぞれ用いられ、前記バ
ンプ基板上に配設され前記バンプに接続されるバンプ基
板配線パタンと前記第１のコネクタ板の配線パタンとが
導電体で接続された請求項２記載のプローブカード。