JP2000241457A - プロービングカード - Google Patents

プロービングカード

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JP2000241457A
JP2000241457A JP11049171A JP4917199A JP2000241457A JP 2000241457 A JP2000241457 A JP 2000241457A JP 11049171 A JP11049171 A JP 11049171A JP 4917199 A JP4917199 A JP 4917199A JP 2000241457 A JP2000241457 A JP 2000241457A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 米国特許第５９２８２２６号明細書に記載の
プロービングカードの場合には、プローブを構成する梁
がポストから張り出しているため、プローブを配置する
際に他のプローブとの干渉を避けるためにプローブの配
置に特別の工夫を要し、高集積化にも自ずと限界があ
る。 【解決手段】 本発明のプロービングカード１は、ウエ
ハに形成された複数のＩＣチップにそれぞれプローブ３
を接触させて各ＩＣチップの電気的特性検査を行うもの
で、プローブ２は、基板２上に設けられた角柱状突起３
１と、この角柱状突起３１の上端面に固定されたスペー
サ３２と、このスペーサ３２に一端が固定されたバネ性
を有する渦巻状プレート３３と、この渦巻状プレート３
３の他端に固定された接触端子３４とを有し、渦巻状プ
レート３３の接触端子３４を有する部分が自由端として
形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被検査体の電気的
特性検査を行う際に用いられるプロービングカードに関
する。
【０００２】
【従来の技術】被検査体、例えば半導体ウエハ（以下、
単に「ウエハ」と称す。）に多数形成されたメモリ回路
やロジック回路等のＩＣチップの電気的特性検査を行う
場合にはコンタクタとしてプロービングカードが用いら
れる。このプロービングカードは検査時にウエハの電極
用パッドと接触した時にテスタとＩＣチップ間で検査用
信号の授受を中継する役割を果たしている。このプロー
ビングカードは、例えばＩＣチップ上に形成された複数
の電極パッドに対応したワイヤータイプのプローブを複
数有し、各プローブと各電極パッドとをそれぞれ電気的
に接触させてＩＣチップの検査を行うようにしている。
【０００３】ところで最近、ＩＣチップの集積度が高ま
って電極パッドの数が急激に増加すると共に電極パッド
の配列が益々狭ピッチ化している。これに伴ってプロー
ビングカードのプローブの本数が急激に増加し、狭ピッ
チ化している。しかも、ウエハの大口径化に伴ってウエ
ハ内のＩＣチップ数が急激に増加し、検査に長時間を要
し、検査時間の短縮が重要課題になっている。そこで、
プロービングカードによって検査を行う場合にも、ＩＣ
チップを１個ずつ検査するのではなく、同時に検査する
ＩＣチップの数（同測数）を増やし、検査時間を短縮す
るようにしている。多ピン化及び同測数の増加に対処し
たプロービングカードとして例えばバンプ状のプローブ
を有するメンブレンタイプのものがある。この種のプロ
ービングカードは、微細化したＩＣチップに対応させて
プローブを高集積化できるが、プローブ自体に弾力がな
く、しかも高集積化すればプローブ間の寸法が余りにも
短いため、メンブレンが電極パッドの高低差に追随し難
く、プローブとＩＣチップの電極パッドとの安定した接
触を確保することが難しい。
【０００４】メンブレンタイプのプロービングカードの
上述の問題点を解決したプロービングカードとしては例
えば米国特許第５９２８２２６号明細書に記載のものが
ある。このプロービングカードのプローブ１０は、図７
に示すように、基板１１上に立設されたポスト１２と、
このポスト１２で片持ち支持され梁１３とを有し、梁１
３の弾性変形によってＩＣチップＴの電極パッドＰの高
低差を吸収するようになされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、米国特
許第５９２８２２６号明細書に記載のプロービングカー
ドの場合には、ＩＣチップの高集積化に対応させること
でき、しかも電極パッドとの良好な接触を確保すること
ができるが、梁１３がポスト１２から張り出しているた
め、プローブ１０を配置する際に他のプローブ１０との
干渉を避けるためにプローブ１０の配置に工夫を要し、
高集積化にも限界がある。
【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、素子の高集積化及び同測数の増加等によっ
て素子の電極数が増え高密度化しても、その電極の配列
に合わせてプローブを高集積化して配列数を増やすこと
ができ、しかも全てのプローブを素子の電極と確実に接
触させて信頼性の高い検査を行うことができるプロービ
ングカードを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のプロービングカードは、被検査体に形成された複数の
素子にそれぞれプローブを接触させて上記各素子の電気
的特性検査を行うプロービングカードにおいて、上記プ
ローブは、基板上に設けられた柱状突起と、この柱状突
起の上端面に固定されたスペーサと、このスペーサに一
端が固定されたバネ性を有する渦巻状プレートと、この
渦巻状プレートの他端に固定された接触端子とを有し、
上記渦巻状プレートの他端が自由端として形成されてな
ることを特徴とするものである。
【０００８】また、本発明の請求項２に記載のプロービ
ングカードは、請求項１に記載の発明において、上記各
プローブはそれぞれの渦巻状プレートが互いに干渉しな
い間隔を持って配置されてなることを特徴とするもので
ある。
【０００９】また、本発明の請求項３に記載のプロービ
ングカードは、請求項１または請求項２に記載の発明に
おいて、上記渦巻状プレートは高周波特性を阻害しない
範囲の渦巻として形成されてなることを特徴とするもの
である。
【００１０】また、本発明の請求項４に記載のプロービ
ングカードは、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記
載の発明において、上記接触端子は上記柱状突起の上端
面の内側に配置されてなることを特徴とするものであ
る。
【００１１】また、本発明の請求項５に記載のプロービ
ングカードは、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記
載の発明において、上記柱状突起は横方向断面の幅寸法
が数１０〜数１００μｍに形成されてなることを特徴と
するものである。
【００１２】以下、図１〜図６に示す実施形態に基づい
て本発明を説明する。本実施形態のプロービングカード
１は、例えば図３に示すように、基板２と、この基板２
表面にＩＣチップそれぞれの電極パッド（図示せず）に
対応してマトリックス状に配列された複数本（例えば、
２０００本程度）のプローブ３とを備え、複数個のＩＣ
チップを同時に検査できるようになっている。基板２は
例えば複数の配線層が積層されたセラミックスからな
り、積層配線を介して表面のプローブ３が裏面側の電極
パッドに接続されている。プローブ３の基端は基板表面
にマトリックス状に形成された電極パッド（図示せず）
に電気的に接続されている。
【００１３】而して、上記プローブ３は、例えば図１の
（ａ）、（ｂ）に示すように、図示しない電極パッド上
に立設された、略正方形の平面を呈する角柱状突起３１
と、この角柱状突起３１の上端面に隅角部に固定された
角柱状のスペーサ３２と、このスペーサ３２に一端が固
定されたバネ性を有する渦巻状プレート３３と、この渦
巻状プレート３３の他端に固定された接触端子３４とを
有し、渦巻状プレート３３の他端が自由端として形成さ
れている。そして、プローブ３は全体が例えばニッケル
あるいはその合金で形成されている。
【００１４】上記角柱状突起３１は、ＩＣチップの電極
パッドの大きさに即して形成され、その一辺が略数１０
〜数１００μｍの長さに形成されている。また、上記渦
巻状プレート３３は、図１の（ａ）に示すように、スペ
ーサ３２を基点として角柱状突起３１の上端面と平行を
保ちながら反時計方向に上端面の形状に従って外側から
内側へ四角の渦巻状に延設されている。そして、隣り合
うプローブ３はそれぞれの渦巻状プレート３３が互いに
干渉しない間隔で配置されている。また、渦巻状プレー
ト３３の延長端は自由端として形成され、この自由端部
に固定された接触端子３４が角柱状突起３１上端面の略
中央に位置している。そして、同図の（ｂ）に示す角柱
状突起３１の上端面と渦巻状プレート３３の自由端の間
の空間Ｓは接触端子３４がオーバードライブする時の移
動空間として形成されている。上記接触端子３４は、円
柱突起部３４Ａと、この円柱突起部３４Ａ上端面に固定
された四角錘台部３４Ｂとからなっている。円柱状突起
３１、円柱突起部３４Ａ及び四角錘台部３４Ｂは図面上
それぞれの軸心が略一致しているが、これらの軸心は必
ずしも一致している必要はない。本実施形態では接触端
子３４が円柱突起部３４Ａと四角錘台部３４Ｂから形成
されているが、本発明では接触端子３４としてはこれら
のいずれか一方を有したものであれば良い。
【００１５】図２の（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施
形態のプローブを示す図である。このプローブ３’は、
円柱状突起３１’、円柱状のスペーサ３２’、円形渦巻
状プレート３３’及び接触端子３４’を有し、全体とし
て円柱状に形成されている以外は上記実施形態のプロー
ブ３と同様に形成されている。
【００１６】図１に示すプローブ３は図３に示すように
セラミックス製の基板２上にマトリックス状に配設さ
れ、プロービングカード１の検査用信号の入出力部とし
て形成されている。この基板２裏面には図示しない基板
２よりも大きく多層配線構造に形成されたセラミックス
製の中継ボードが接続され、この中継ボードを介して各
プローブ３はプリント配線基板（図示せず）に接続され
ている。この中継ボード表面の中央部には基板２裏面の
各電極パッド（プローブ３に対応する）とそれぞれ接触
する接触端子がマトリックス状に形成され、その裏面に
は多層配線を介して各接触端子とそれぞれ接続された電
極パッドが形成されている。即ち、中継ボードは基板２
の各プローブ３の配列を拡大してプリント配線基板に接
続している。従って、プロービングカード１は、プロー
ブ３を有する基板２、中継ボード及びプリント配線基板
が一体化したカードとして構成され、プリント配線基板
を介してテスタ側と接続されている。
【００１７】さて、上記プローブ３を基板２上に設ける
場合には例えば以下の手順で行う。まず、図５の（ａ）
〜（ｄ）に示す手順で接触端子３４を作った後、図６の
（ａ）〜（ｅ）に示す手順で渦巻状プレート３３、スペ
ーサ３２及び角柱状突起３１を一体化し、次いで、これ
らを基板２上に転写する。この手順を以下詳述する。
【００１８】ところで、上記プローブ３は例えばＬＩＧ
Ａ(Lithographie,Galvanoformung,Abformung)プロセス
を用いて作製される。即ち、図５の（ａ）に示すように
例えばシリコン基板４１表面にシリコン酸化膜４１Ａが
形成された後、その表面にレジスト膜４２が塗布され
る。次いで、シリコン基板４１がプローブ３の配列に即
した四角錘台部３４Ｂのパターンを有するフォトマスク
４３を介して露光された後、レジスト膜４２が現像処理
されると、同図に示すようにレジスト膜４２に四角形の
孔４２Ａが形成される。引き続き、孔４２Ａの部分のシ
リコン酸化膜４１Ａが除去され、シリコン基板４１に異
方性エッチングが施されると、同図の（ｂ）に示すよう
に逆四角錐台状の孔４１Ｂが形成される。次いで、レジ
スト膜４２及びシリコン酸化膜４１Ａが除去される。更
に、同図（ｃ）に示すようにシリコン基板４１の表面に
酸化膜４４が形成され、その表面にチタン膜４５が形成
される。次いで、レジストが塗布され、孔４１Ｂに相当
する部分のレジスト膜が露光、現像処理により除去され
て孔４１Ｂが開口された後、ニッケルまたはニッケル合
金がスパッタリングされ、同図の（ｄ）に示すようにシ
リコン基板４１の孔４１Ｂがニッケルまたはニッケル合
金で埋められて四角錘台部３４Ｂが形成される。シリコ
ン酸化膜４４は四角錘台部３４Ｂをシリコン基板４１の
孔４１Ｂから分離する時の分離層となり、チタン膜４５
が四角錘台部３４Ｂを形成するニッケルまたはニッケル
合金の金属拡散防止用のバリア層になる。
【００１９】しかる後、図６の（ａ）に示すようにポリ
メチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含有し透明度の高
いレジストがシリコン基板４１表面に塗布されて犠牲層
４６が形成され、この犠牲層４６に対して所定のフォト
マスクを介して露光、現像処理が施され、円柱突起部３
４Ａを形成するための孔４６Ａが形成される。透明度の
高いＰＭＭＡを用いることによりＸ等の光線が犠牲層４
６を直進して透過し、アスペクト比の高い孔４６Ａが形
成される。次いで、図６の（ｂ）に示すように電鋳処理
により例えばニッケルで孔４６Ａが埋められて円柱突起
部３４Ａが一体化した接触端子３４が形成される。次
に、図６の（ｂ）で示す犠牲層４６表面及びニッケル合
金からなる円柱部９Ａの表面に、同図の（ｃ）に示すよ
うにチタン膜の分離層（図示せず）及びＰＭＭＡを含有
するレジストにより犠牲層４７が順次形成され後、露
光、現像処理により円柱突起部３４Ａの該当箇所及び渦
巻状プレート３３に相当する部分が開口されて犠牲層４
７に渦巻状プレート３３に相当する凹部が形成される。
引き続き、図６の（ｃ）に示すようにニッケルによる電
鋳処理が行われると接触端子３４と一体化した渦巻状プ
レート３３が形成される。更に、渦巻状プレート３３を
設ける場合と同様の手順で分離膜（図示せず）及び犠牲
層４８が形成された後、露光、エッチング処理を経て、
ニッケルによる電鋳処理により図６の（ｄ）に示すよう
にスペーサ３２が形成される。次いで、同様の手順で図
６の（ｄ）の表面に分離層及び犠牲層７９が順次形成さ
れ、露光、エッチング処理の後、ニッケルによる電鋳処
理により図６の（ｅ）に示すように角柱状突起３１が形
成される。この一連の工程により基板２上の電極パッド
に対応したプローブ３を作製することができる。次い
で、このシリコン基板４１の各角柱状突起３１（プロー
ブ３）が基板２の電極パッドに接続して各プローブ３が
基板２に転写された後、フッ酸等で処理して分離層及び
犠牲層４６、４７、４８、４９が除去され、基板２と一
体化したプローブ３がシリコン基板４１から分離し、プ
ロービングカード１の基板２及びプローブ３が作製され
る。
【００２０】次に、例えばプロービングカード１をプロ
ーブ装置に装着した場合のプローブ３の動作について説
明する。例えば図４に示すように、プローブ装置内でプ
ロービングカード１の各プローブ３とウエハの各電極パ
ッドの位置合わせを行い、ウエハが載置された載置台が
上昇するとウエハＷに形成された複数個分のＩＣチップ
の電極パッドがコンタクタ１の全てのプローブ３と一括
接触する。更に、載置台がオーバドライブするとプロー
ブ３が実線位置から仮想線で示す位置まで上昇し、それ
ぞれの針圧で電極パッドと接触する。この際、ウエハの
各電極パッド間に高低差があってもそれぞれの電極パッ
ドの高さに応じて渦巻状プレート３３が弾性変形してそ
れぞれの高低差を吸収すると共に、プローブ３の角錘台
部３４Ｂが渦巻状プレート３３のバネ力で各電極パッド
内に確実に食い込んで電極パッドと電気的に接触し、テ
スタと各ＩＣチップ間を導通し、ＩＣチップについて検
査する。その後、載置台が下降し、Ｘ方向またはＹ方向
へ移動してウエハをインデックス送りし、次の複数個分
のＩＣチップについて検査を行う。
【００２１】以上説明したように本実施形態によれば、
プローブ３は、基板２上に設けられた角柱状突起３１
と、この柱状突起３１の上端面に固定されたスペーサ３
２と、このスペーサ３２に一端が固定されたバネ性を有
する渦巻状プレート３３と、この渦巻状プレート３３の
他端に固定された接触端子３４とを有し、渦巻状プレー
ト３３の他端が自由端として形成されているため、ＩＣ
チップの高集積化及び同測数の増加等によってＩＣチッ
プの電極パッド数が増え高密度化しても、その電極パッ
ドの配列に合わせてプローブを高集積化して配列数を増
やすことができ、しかも全てのプローブ３を電極パッド
と確実に接触させて信頼性の高い検査を行うことができ
る。
【００２２】また、本実施形態によれば、各プローブ３
はそれぞれの渦巻状プレート３３が互いに干渉しない間
隔を持って配置されているため、ＩＣチップの電極パッ
ドの配列に合わせたプローブ３を作製することができ
る。また、渦巻状プレート３３は高周波特性を阻害しな
い範囲の一回のターンで形成されているため、ノイズの
影響が少ない、安定した検査を行うことができる。ま
た、プローブ３の接触端子３４は角柱状突起３１の上端
面の内側の略中央部に配置されているため、電極パッド
に対する位置合わせを容易に行うことができる。
【００２３】尚、上記各実施形態ではプローブ３（プロ
ーブ３’）が角柱状（円柱状）に形成されたものについ
て説明したが、本発明のプローブはこれらの形状に制限
されるものではない。また、接触端子３４（接触端子３
４’）が角柱状突起部３４Ａ（円柱状突起部３４Ａ’）
及び四角錘台部３４Ｂ（円錐台部３４Ｂ’）を有するも
のについて説明したが、四角錘台部３４Ｂ（円錐台部３
４Ｂ’）を省略しても良い。更に、プローブ３、３’を
ニッケルにより作製する場合に説明したが、プローブは
ニッケルに制限されるものではなく、その他ニッケル合
金等のバネ性のある金属で作製したものであれば良い。
また、渦巻状プレートはエッチング加工したものや精密
プレスによって打ち抜き加工したものであっても良い。
【００２４】
【発明の効果】本発明の請求項１〜請求項５に記載の発
明によれば、素子の高集積化及び同測数の増加等によっ
て素子の電極数が増え高密度化しても、その電極の配列
に合わせてプローブを高集積化して配列数を増やすこと
ができ、しかも全てのプローブを素子の電極と確実に接
触させて信頼性の高い検査を行うことができるプロービ
ングカードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプロービングカードの一実施形態のプ
ローブを示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその
要部を示す側面図である。
【図２】本発明のプロービングカードの他の実施形態の
プローブを示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそ
の要部を示す側面図である。
【図３】図１に示すプローブを有するプロービングカー
ドを模式的に示す平面図である。
【図４】図１に示すプローブの動作説明図である。
【図５】図１に示すプローブの接触端子を作製する工程
の概要を示す説明図である。
【図６】図１に示すプローブの接触端子に渦巻状プレー
ト、スペーサ及び角柱状突起を設ける工程の概要を示す
説明図である。
【図７】従来のプロービングカードのプローブの動作説
明図である。
【符号の説明】
１ プロービングカード ２ セラミック基板 ３ プローブ ３１ 角柱状突起 ３２ スペーサ ３３ 渦巻状プレート ３４ 接触端子

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被検査体に形成された複数の素子にそれ
    ぞれプローブを接触させて上記各素子の電気的特性検査
    を行うプロービングカードにおいて、上記プローブは、
    基板上に設けられた柱状突起と、この柱状突起の上端面
    に固定されたスペーサと、このスペーサに一端が固定さ
    れたバネ性を有する渦巻状プレートと、この渦巻状プレ
    ートの他端に固定された接触端子とを有し、上記渦巻状
    プレートの他端が自由端として形成されてなることを特
    徴とするプロービングカード。
  2. 【請求項２】 上記各プローブはそれぞれの渦巻状プレ
    ートが互いに干渉しない間隔を持って配置されてなるこ
    とを特徴とする請求項１に記載のプロービングカード。
  3. 【請求項３】 上記渦巻状プレートは高周波特性を阻害
    しない範囲の渦巻として形成されてなることを特徴とす
    る請求項１または請求項２に記載のプロービングカー
    ド。
  4. 【請求項４】 上記接触端子は上記柱状突起の上端面の
    内側に配置されてなることを特徴とする請求項１〜請求
    項３のいずれか１項に記載のプロービングカード。
  5. 【請求項５】 上記柱状突起は横方向断面の幅寸法が数
    １０〜数１００μｍに形成されてなることを特徴とする
    請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のプロービン
    グカード。
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