JPS5821823B2 - ブロ−プソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプローブ装置に係るものである。

半導体基板の処理に於て、基板は１５００乃至１６００
℃という高い温度に加熱され得る。

例えば、多層セラミック基板を処理する場合には、この
比較的高い温度はセラミック基板に例えば１５乃至２０
係の如き相当量の縮みを生せしめる。

異なる処理は個々の基板に異なる縮みを生じて、チップ
位置が所望の電気的接続を有しているか否かを確認した
いときに基板をその設計寸法から変化させてしまう。

この様に基板の全体的寸法に変化が生じる結果、隣接す
るチップ位置相互間の距離にも同様な変化が生じる。

従って、多数のプローブ・ヘッドがチップ位置相互間の
設計距離に対応する成る選択された距離・を相互間に有
している様に支持体上に装着されている場合に、基板の
処理の変化によりチップ位置相互間の設計距離から変化
が生じれば、各プローブ・ヘッドに於けるプローブは各
チップ位置上のパッドに接触することが出来なくなり得
る。

基板１の寸法及びチップ位置相互間の間隔に於てこの様
な変化が生じるために、これ迄に於て、プローブがパッ
ドに係合し得る様に基板の膨張又は収縮を補償するため
充分に大きな領域を有するパッドを形成することが提案
されている。

； しかしながら、各パッドの領域をプローブにより係
合されるために要する領域以上に大きくした場合には、
チップ位置の領域が大きくなり、そのために一定寸法の
基板上に於けるチップ位置の数が減少し又は基板の領域
が他の目的に用いられる１可能性が減少する結果となっ
た。

又、パッドの領域が大きくなることにより、パッドが相
互に近接するために電気的短絡を生じる可能性が増す。

本発明は、プローブ・ヘッド相互間の間隔が処理後の基
板の全体的寸法に於ける設計寸法からのン変化に従って
プローブがパッドに係合する前に調節されるプローブ装
置を提供することによって上記の問題を効果的に解決す
る。

これは、各パッドの領域を拡大することを必要とせずに
各プローブ・ヘッドのプローブがチップ位置上のパッド
に接触ｉし得ることを可能にする。

本発明は既知の膨張率を有する材料から成りそして良好
な熱伝導率を有している支持素子上にプローブ・ヘッド
を装着することによって上記の問題を解決する。

上記支持素子は、プローブ・ヘッド相互間の間隔がその
温度に於てチップ位置相互間の設計間隔に等しくなる様
に、室温よりも高い成る選択された又は所定の温度に維
持される。

テスト前に行われる処理が完了したときに、基板の少な
くとも１つの全体的寸法が得られる。

処理中に基板の全体的寸法が設計による縮み率よりも多
く又は少なく収縮したかを決定するため、上記の全体的
寸法が設計寸法と比較される。

全体的寸法に於て生じるその設計寸法からの変化は隣接
するチップ位置相互間の間隔に於て生じるそれらの設計
間隔からの変化と同一の百分率で生じるので、基板の全
体的な長さ又は幅の寸法に於て生じたその設計寸法から
の変化が確認される。

それから、基板の全体的な長さ又は幅の寸法に於ける変
化を補償するため、プローブ・ヘッドが支持素子上に装
着されている方向に支持素子を膨張又は収縮させるため
に、支持素子の温度が上記の変化に従って変化される。

従って、基板が処理中に極めて少ししか縮まなかった場
合には、プローブ・ヘッド相互間の間隔がチップ位置相
互間の間隔の増した量と同量だけ増す様に支持基板の温
度が上げられる。

同様に、基板が処理中に余りに多く縮んだ場合には、プ
ロ。

−ブ・ヘッド相互間の距離が減少して基板上のチップ位
置と整合する様に支持素子の長さを減少させるため支持
素子の温度が低下される。

従って、本発明の目的は、プローブ装置上のプローブ・
ヘッド相互間の間隔を変化させるための配置を提供する
ことである。

本発明の他の目的は、プローブ装置上のプローブ・ヘッ
ドと協働するチップ位置相互間の間隔に於ける変化に従
ってプローブ・ヘッド相互間の距離が変化され得るプロ
ーブ装置を提供することである。

次に、図面を参照して、本発明について詳細に説明する
。

第１図に於て、表面上に複数個のチップ位置１１を配置
されておりそして例えばセラミックとして酸化アルミニ
ウムを用いた多層セラミック基板であり得る基板１０が
示されている。

各チップ位置１１は表面上に複数個のパッド１２を有し
ている。

チップ位置１１は相互間に同一距離を置いて配置されて
いることが好ましいが、これは本発明が好ましい動作を
行うために必須とされる条件ではない。

２列のチップ位置１１のみが図に示されているが、基板
１０は任意の列数のチップ位置１１を有し得ることを理
解されたい。

複数個のプローブ・ホルダ１４（第２，４及び５図参照
）が長手方向の支持バー１５（第２及び３図）上に支持
されている。

バー１５はその表面１７中に形成された複数個のＶ形の
溝１６を有している。

各■形溝１６は一対の傾斜した壁１８及び１９並びに表
面１７と略平行な底壁２０を含んでいる。

第４図及び第５図に示されている如く、プローブ・ホル
ダ１４は部分２１が溝１６内に嵌合するようバー１５中
の■形溝１６と同一形状のＶ形部分２１を有する様に形
成されている。

プローブ・ホルダ１４は又、■形部分２１から延長され
ている矩形部分２２を含んでいる。

矩形部分２２は第２図に示されている様にバー１５の表
面又は壁１７から突出している。

バー１５は、■形溝１６の底壁２０からバー１５の本体
を貫通して壁１７及び２０に対して略平行である壁又は
表面２４迄延びている開孔２３（第３図参照）有してい
る。

ねじ２５は壁２０及び２４に略垂直な開孔２３を通りそ
してプローブ・ホルダ１４のＶ形部分２１に於けるねじ
切りされた開孔２６（第５図参照）中に伸びている。

従って、各プローブ・ホルダ１４は、各対の隣接してい
るプローブ・ホルダ相互間の距離がバー１５の室温より
も高い成る特定の温度に於ける所定の距離に配置される
様に、バー１５の一定の位置に装着されている。

バー１５は良好な熱伝導率及び既知の膨張率を有してい
る適当な材料から形成されている。

その材料は例えば青銅又は黄銅であり得る。

バー１５を室温よりも高いことが好ましい成る選択され
た温度に加熱するためにバー１５中に加熱素子２７（第
２図参照）が配置されている。

チップ位置１１の設計間隔のためバー１５が加熱素子２
Ｔにって加熱される温度は、好ましくはバー１５が室温
よりも高い成る温度迄冷却され得る様に、しかしながら
必要であれば基板１０の最大の縮みを補償するためにバ
ー１５が充分に収縮され得る室温以下の温度迄冷却され
得る様に、選択される。

バー１５が膨張されるべき場合には、加熱素子２７の温
度が上昇される。

処理中に基板１０が設計の場合よりも大きい縮みを生じ
たためにバー１５が収縮されるべき場合には、バー１５
内の冷却管２８中に適当な冷却用流体が供給される。

冷却用流体は凍結又は沸騰を生じることなく所望の冷却
範囲を生じ得ることが必要である。

冷却用流体の１つの適当な例は、英国ＩＳＣ社よりＰＰ
９ （商品名）として販売されている弗化炭素であり、
これは１６０℃から一７０℃迄の範囲を有している。

従って、バー１５が加熱される選択された温度として４
０℃を用いることが出来、冷却用流体を凍結又は沸騰さ
せることなくその上下に１００℃の範囲を有している。

温度範囲が１０００Ｃ以下である場合には、１００°Ｃ
に於て沸騰しそして冷媒として用いられたとき０℃に於
て凍結する水が用いられ得る。

加熱素子２７は調整器３０を経て電源２９に接続されて
いる。

調整器３０の適当な１つの例としては、米国ＢＴＵ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社により 。

”Ａｃ ｃｕ ｔ ｒ ｏ ｌ ”の商品名の下にＭｏ
ｄｅｌ １２８Ｄとして販売されているものが挙げら
れる。

調整器３０はリード線３１を経てバー１５内に装着され
ている熱電対３２に接続されている。

調整器３０は、プローブ・ホルダ１４が相互間に設。

計距離を置いて配置される選択された温度迄加熱素子２
７が加熱される様に設定される。

熱電対３２は、バー１５が選択された温度に達したとき
調整器３０が加熱素子２７への電流の流れを停止させる
様にしそしてバー１５の温度が選択された。

温度よりも低くなったときには加熱素子２７への電流の
流れを生せしめる様にする。

各プローブ・ホルダ１４は、■形部分２１と反対側の矩
形部分２２の表面３４中に装着されている複数個のプロ
ーブ３３（第２及び４図参照）を有している。

プローブ３３は、特定のプローブ・ホルダ１４のプロー
ブ３３が協働すべきチップ位置１１上のパッド１２の配
置に従って各プローブ。

ホルダ１４上に配置されている。

プローブ３３の適当な１つの例が米国特許第３８０６８
０１号明細書に示されているが、任意の他の適当なプロ
ーブも用いられ得る。

基板１０の処理が完了してチップ位置１１のテストが行
われるとき、基板１０の全体的長さに於けるその設計長
さからの変化が得られる。

基板１０の設計縮みからの変化はチップ位置１１相互間
に於て略均−であるので、チップ位置１１の方向に於け
る基板１０の全体的寸法の変化の百分率は隣接するチッ
プ位置１１相互間の距離の変化の百分率と略同−である
。

この変化が確認された後、バー１５の温度が調節される
。

基板１０の全体的寸法がその設計寸法よりも小さい場合
には、プローブ・ホルダ１４が相互に近づく様にバー１
５を収縮させるため冷却管２８中に冷却用流体を供給す
ることによりバー１５の温度が低下される。

又、バー１５がプローブ・ホルダ１４相互間の間隔がテ
ストされるべき基板１０上のチップ位置１１相互間の間
隔と同一である様にバー１５の長さを維持する温度であ
る新しく選択された温度になる様に、加熱素子２７によ
りバー１５に供給される熱を変化させるよう、調整器３
０が調節される。

同様に、基板１０の全体的長さが設計長さよりも大きい
場合には、隣接するプローブ・ホルダ１４相互間の距離
に必要な膨張を達成するため加熱素子２７からバー１５
に更に熱が供給され得る様に調節されている調整器３０
によりバー１５の温度が上昇される。

基板１０の縮みに於ける変化が例えば±０．３％であり
そして一列の両端に於けるチップ位置１１相互間の中心
間隔が例えば５ｃｒｆＬ（２０００ミル）である場合に
は、全体的長さに於ける設計長さからの変化の最大は略
０．１５ｍｍ（±６ミル）である。

バー１５が３０Ｘ１０−６／’Ｃの膨張率を有する青銅
から形成されている場合には、１０００Ｃの温度変化は
相互間に５ＣＩｒＬの間隔を有しているバー１５の両端
のプローブ・ホルダ１４の中心間隔に０．１５ｍｍの変
化を生じる。

従って、基板１０の長さが処理後にその設計長さよりも
０．３％大きい場合には、プローブ・ホルダ１４相互間
の設計間隔のために設定されている温度よりも１００℃
高くバーを加熱することによりプローブ・ホルダ１４相
互間の距離に必要な膨張が達成される。

同様に、基板１０の長さが処理後にその設計長さよりも
０．３％小さい場合には、バー１５の温度を１００℃低
下させることによりプローブ・ホルダ１４相互間の距離
はそれらがチップ位置１１と整合された状態に維持され
る様に所望の量だけ収縮される。

調整器３０はバー１５がその最低温度に於ける室温より
も低い温度を含む必要な温度の上昇及び下降を生じ得る
様にバー１５の温度を設定する。

以上に於て、バー１５は青銅又は黄銅から成るものとし
て述べられたが、適当な熱伝導率及び温度の僅かな変化
が長さに於て相当な変化を生じ得る膨張率を有する任意
の他の適当な材料も用いられ得ることを理解されたい。

従って ２５ ｘｉ Ｏ−’／°Ｃの膨張率を有するア
ルミニウム又は３５Ｘ１０−６／℃の膨張率を有する亜
鉛も用いられ得る。

より高い膨張率の場合には、バー１５の長さに所望の変
化を生せしめるために、より少量の熱しか必要としない
ことを理解されたい。

以上に於て、プローブ・ホルダ１４のための支持体とし
てバー１５が示されているが、所望であれば、例えばす
べての列のチップ位置１１のためのプローブ・ホルダ１
４が表面上に支持されているプレートも使用され得るこ
とを理解されたい。

プレートに熱が加えられると、プレートはその長さ及び
幅の両方に沿って実質的に均一に膨張して、各列のチッ
プ位置１１に対するプローブ・ホルダ１４の所望の関係
が達成される。

以上に於て、バー１５の膨張及び収縮は熱を用いること
によって達成される様に述べられたが、プローブ・ホル
ダ１４相互間の距離に於ける変化を制御するための任意
の他の適当な手段も用いられ得ることを理解されたい。

例えば、プローブ・ホルダ１４は相互間に例えばゴムの
如き弾性材のバンドを有する様に装着されてもよく、そ
の場合は弾性パッドにより相互に接続されているプロー
ブ・ホルダ１４相互間の間隔を増加又は減少させるため
に締め金が用いられ得る。

バー１５は磁性材であるニッケルから形成されそしてバ
ー１５の長さに於ける変化を決定する磁界の強さととも
にその長さを変化させるため磁界を加えられてもよい。

バー１５が電圧の変化に応答してその長さを変える例え
ばチタン酸バリウムの如き適当な材料から形成されてい
れば、バー１５上のプレートを介してブ＊−ＺＳの両端
に電圧を加えることによりバー１５の長さを変えること
も可能である。

以上に於て、プローブ・ホルダ１４は基板１０のチップ
位置１１上のパッド１２とともに用いられる様に述べら
れたが、プローブ・ホルダ１４はその設計寸法に於て変
化を生じる装置をテストしたい場合に於て用いられ得る
ことを理解されたい。

従って、プローブ・ホルダ１４は処理中にその設計寸法
に於て変化を生じ得る装置の種々の領域に於ける端子に
接触され得る。

以上に於て、バー１５は冷却管２８中を流れる冷却用流
体によって冷却される様に示されたが、任意の適当な冷
却手段が用いられ得ることを理解ンされたい。

従って、バー１５を冷却するためにバー１５上に又はバ
ー１５中の開孔を通して空気を流してもよい。

バー１５は又、冷却管２８を用いた場合よりも比較的長
期間を要するが室温を用いて冷却されてもよい。

１ 本発明の１つの利点は、プローブ・ヘッド支持体上
の複数個のプローブ・ヘッド相互間の間隔が処理後に基
板のチップ位置相互間の間隔に従って調節され得ること
である。

本発明のもう１つの利点は、本発明によってチップ位置
上のパッドの領ン域を拡大する必要がなくなりそして個
々の基板に於て処理が異なることにより設計寸法から変
化が生じた場合でもテストが可能なことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は表面上に複数個のチップ位置を有するｉ基板を
部分的に示している概略的平面図であり、第２図はプロ
ーブ・ヘッド相互間の所望の間隔に従ってその長さが制
御されているバー上に装着されているプローブ・ヘッド
を示している概略的立面図であり、第３図はプローブ・
ヘッドが装着さ２れるバーの一部を示している部分的斜
視図であり、そして第４図及び第５図は本発明によるプ
ローブ・ホルダの１つを示している斜視図である。 １０・・・・・・基板、１１・・・・・・チップ位置、
１２・・・・・・パッド、１４・・・・・・プローブ・
ホルダ、１５・・・・・・支；持バー、１６・・・・・
・■形溝、１７．２４．３４・・・・・・表面、１８．
１９・・・・・・傾斜した壁、２０・・・・・・底壁、
２１・・・・・・Ｖ形部分、２２・・・・・・矩形部分
、２３・・・・・・開孔、２５・・・・・・ねじ、２６
・・・・・・ねじ切りされた開孔、２７・・・・・・加
熱素子、２８・・・・・・冷ノ却管、２９・・・・・・
電源、３０・・・・・・調整器、３１・・・・・・リー
ド線、３２・・・・・・熱電対、３３・・・・・・プロ
ーブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プローブと協働すべき装置の成る領域に於ける端子
   の配置に従って配置されている複数個のプローブを各々
   有し、そして上記装置の領域相互間の設計間隔に従って
   各々相互間に成る選択された距離を置いて配置されてい
   る複数個のプローブ・ヘッドを装置されている既知の膨
   張率を有する材料から成る支持手段と、上記装置の領域
   相互間の設計間隔に関して生じた上記装置の領域相互間
   の間隔の変化に従って上記プローブ・ヘッド相互間に於
   ける上記の選択された距離を変化させるため上記支持手
   段の長さ又は幅の寸法の少なくとも一方を変化させるた
   めの手段とを含むプローブ装置。