JP2005043146A - プローブカード及びその製造方法、ウェハプローバ、半導体装置の製造方法 - Google Patents
プローブカード及びその製造方法、ウェハプローバ、半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】被測定端子電極の微細化に対応しつつ、ノイズの影響を低減し安定した測定、プローブ試験を達成するプローブカード及びその製造方法、ウェハプローバ、半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】プローブカードの配線基板１０における開口部１１の一方辺側には被測定チップ領域ＣＨＩＰの入力端子電極群ＤＩＮにそれぞれ接触させるニードルタイプを有する探針群１２が設けられ、他方辺側には出力端子電極群ＤＯＵＴにそれぞれ接触させるリソグラフィタイプを有する探針群１３が設けられる。探針群１３は緩衝部材１３４や補強板１３５を含む。ＤＩＮ側の信号伝達経路は電源系も含まれ、ＤＯＵＴ側の信号伝達経路は主として信号系が含まれる。配線基板１０の信号伝達経路のうち、信号系配線と出力系配線は配線基板１０内部の配線（１０１）、電源系配線は配線基板１０上部での配線（１０２）が好ましい。
【選択図】 図１
【解決手段】プローブカードの配線基板１０における開口部１１の一方辺側には被測定チップ領域ＣＨＩＰの入力端子電極群ＤＩＮにそれぞれ接触させるニードルタイプを有する探針群１２が設けられ、他方辺側には出力端子電極群ＤＯＵＴにそれぞれ接触させるリソグラフィタイプを有する探針群１３が設けられる。探針群１３は緩衝部材１３４や補強板１３５を含む。ＤＩＮ側の信号伝達経路は電源系も含まれ、ＤＯＵＴ側の信号伝達経路は主として信号系が含まれる。配線基板１０の信号伝達経路のうち、信号系配線と出力系配線は配線基板１０内部の配線（１０１）、電源系配線は配線基板１０上部での配線（１０２）が好ましい。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェハ状態におけるＬＳＩチップのパッドに探針を機械的に接触させて電気的特性を測定するプローブカード及びその製造方法、ウェハプローバ、半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プローブカードは、ＩＣチップ組立工程前におけるウェハ状態での試験に用いられるものである。プローブカードは、被測定領域であるチップ領域の端子電極（Ａｌパッド、Ａｕバンプ、はんだバンプ等の接続部上面）に対応して接触させる探針（プローブピン、ニードルまたはカンチレバーともいう）を有する。この探針を用いて被測定チップに対する試験信号または試験パターンの入力、結果出力の伝達をする。
【０００３】
プローブカードは、ウェハプローバに電気的に接続される。ウェハプローバはテスターを伴いテストシステムを構築する。テスターは、プローブカードを介し、ＩＣチップ領域からの出力値を期待値と比較して機能の良否を判定する。また、入出力信号、電源部分の電圧、電流などのアナログ値等の測定をする。このようなウェハプロービング試験を経て良品として選別されたＩＣチップが組立工程へと回される。
【０００４】
ＩＣチップの多様化、微細化は著しく、データの入出力数は多くなっている。これに伴いチップ１個あたりのパッド数は増大し、チップ周囲に狭いピッチで配列されるものも少なくない。こうなると、プローブカードの各探針を全パッド（あるいはバンプ）それぞれに当てることが困難になってくる。液晶ドライバーＩＣ製品を例にとれば、出力端子を中心とする微細化された電極パッドには各探針の安定したコンタクトに相当の注意が必要である。
【０００５】
また、従来では、フレキシブル基板から伸長するメッキ形成した配線パターン先端部をプローブピンとする技術もある（例えば、特許文献１参照）。これにより、端子電極が狭ピッチ化されたＩＣのプローブ試験においても対応可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−３２４０８１号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
液晶ドライバーＩＣ製品の出力側等、微細化が進む電極パッドに対し、ニードルタイプの探針が適切に構成されたとしても、プローブカードとウェハプローバとの電気的接続、測定の安定化に問題がある。その理由は次のようである。プローブカード基板はテスターに繋がるテストヘッドと中継回路基材を利用して電気的に接続される。プローブカード基板と中継回路基材の配線は、ジャンパー配線数の限界から基板内配線（マルチワイヤー）が主流となってきている。基板内配線では電源系と信号系の配線が入り組んで交差する状態になっていることも少なくない。これにより、ノイズの影響を少なからず受け、測定の安定性が保てなくなる恐れがある。
【０００８】
また、［特許文献１］のような、フレキシブル基板上にメッキ形成するプローブピンでは、微細コンタクトに対応できても次のような問題がある。フレキシブル基板上のパターン配線容量の増大、または、電源配線と信号配線が隣り合う場合に電源周りがノイズの影響を受け易い。これにより、測定の安定性が保てなくなる恐れがある。
【０００９】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、被測定端子電極の微細化に対応しつつ、ノイズの影響を低減し安定した測定、プローブ試験を達成するプローブカード及びその製造方法、ウェハプローバ、半導体装置の製造方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプローブカードは、ウェハ上の被測定チップ領域に対向させ信号の授受を担うプローブカードであって、前記被測定チップ領域における第１の端子電極群にそれぞれ接触させるニードルタイプを有する第１の探針群と、前記被測定チップ領域における前記第１の端子電極群よりも配列ピッチが小さい第２の端子電極群にそれぞれ接触させるリソグラフィタイプを有する第２の探針群と、前記第１の探針群及び前記第２の探針群それぞれの信号伝達経路を配した配線基板と、を具備したことを特徴とする。
【００１１】
上記本発明に係るプローブカードによれば、被測定チップ領域において、第１の端子電極群は、入力端子中心でその配列ピッチは比較的大きく、また電源系が含まれるので、ニードルタイプを有する第１の探針群での配列ピッチで対応するのが好適である。そして、第２の極群は、出力端子中心でその配列ピッチは比較的小さく、また信号系が含まれるので、リソグラフィタイプを有する第２の探針群での配列ピッチで対応するのが好適である。
【００１２】
なお、上記本発明に係るプローブカードは信頼性を得るために次のような好ましい特徴を有する。
前記第２の探針群は、前記配線基板との間に少なくとも緩衝部材と補強部材を具備していることを特徴とする。
前記配線基板において、前記信号伝達経路のうち、信号系配線と出力系配線は前記配線基板内部での配線を含み、電源系配線は前記配線基板上部での配線を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るプローブカードは、ウェハ上の被測定チップ領域に対向させ信号の授受を担うプローブカードであって、前記被測定チップ領域における第１の端子電極群にそれぞれ接触させるニードルタイプを有する第１の探針群と、前記被測定チップ領域における前記第１の端子電極群よりも配列ピッチが小さい第２の端子電極群にそれぞれ接触させるフレキシブル基板に支持された配線を有する第２の探針群と、前記第１の探針群及び前記第２の探針群それぞれの信号伝達経路を配した配線基板と、を具備したことを特徴とする。
【００１４】
上記本発明に係るプローブカードによれば、被測定チップ領域において、第１の端子電極群は、入力端子中心でその配列ピッチは比較的大きく、また電源系が含まれるので、ニードルタイプを有する第１の探針群での配列ピッチで対応するのが好適である。そして、第２の極群は、出力端子中心でその配列ピッチは比較的小さく、また信号系が含まれるので、フレキシブル基板に支持された配線を有する第２の探針群での配列ピッチで対応するのが好適である。
【００１５】
なお、上記本発明に係るプローブカードは信頼性を得るために次のような好ましい特徴を有する。
前記第２の探針群は、前記配線先端にバンプ電極を配し、前記フレキシブル基板と前記配線基板との間に少なくとも緩衝部材と補強部材を具備していることを特徴とする。
前記配線基板において、前記信号伝達経路のうち、信号系配線と出力系配線は前記配線基板内部での配線を含み、電源系配線は前記配線基板上部での配線を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るプローブカードの製造方法は、所定の信号伝達経路を配した配線基板の一方側の接続領域に、被測定チップ領域における第１の端子電極群にそれぞれ接触させるためのニードルタイプを有する第１の探針群を配する工程と、前記配線基板の他方側の接続領域に、前記被測定チップ領域における前記第１の端子電極群よりも配列ピッチが小さい第２の端子電極群にそれぞれ接触させるためフレキシブル基板に支持された配線を有する第２の探針群を配する工程と、を具備し、少なくとも前記第２の探針群各先端の配置位置または押圧力を調整するように前記フレキシブル基板と前記配線基板との間に少なくとも緩衝部材と補強部材を設けることを特徴とする。
【００１７】
上記本発明に係るプローブカードの製造方法によれば、被測定チップ領域への接触に対して、第１の探針群と第２の探針群がそれぞれ同様の針圧が得られるように、フレキシブル基板と配線基板との間に少なくとも緩衝部材と補強部材を設ける。
【００１８】
本発明に係るウェハプローバは、半導体ウェハの設置領域、前記半導体ウェハにおける電気的特性検査に関る信号の授受を担う信号伝達機構、及び前記電気的特性検査に利用されるための信号の生成、解析に関係するテストシステムが構築されたテスター本体を備えたウェハプローバであって、前記半導体ウェハ上の被測定チップ領域に対向させ信号の授受を担うプローブカードが、前記被測定チップ領域における第１の端子電極群にそれぞれ接触させるニードルタイプを有する第１の探針群と、前記被測定チップ領域における前記第１の端子電極群よりも配列ピッチが小さい第２の端子電極群にそれぞれ接触させるリソグラフィタイプを有する第２の探針群と、を具備したことを特徴とする。
【００１９】
上記本発明に係るウェハプローバによれば、被測定チップ領域の端子電極に合わせて、好適なプローブカードが用いられる。被測定チップ領域において第１の端子電極群は、入力端子中心でその配列ピッチは比較的大きく、また電源系が含まれるので、ニードルタイプを有する第１の探針群での配列ピッチで対応するのが好適である。そして、第２の極群は、出力端子中心でその配列ピッチは比較的小さく、また信号系が含まれるので、リソグラフィタイプを有する第２の探針群での配列ピッチで対応するのが好適である。
【００２０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上述のいずれかの特徴を有するプローブカードを用いてプローブ試験を行う工程を有する半導体装置の製造方法であって、被測定チップ領域における第１の端子電極群及び第２の端子電極群にそれぞれ対応するように第１の探針群及び第２の探針群を接触させ導通可能な状態とすることにより前記プローブ試験を行う工程を具備したことを特徴とする。
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、プローブ試験の精度が向上する。半導体装置に高信頼性が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第１実施形態に係るプローブカードの要部構成を示しており、（ａ）は上面からの概観図、（ｂ）は横からの任意の断面を示す概略図である。
プローブカードを構成する配線基板１０は、半導体ウェハＷＦ上の複数のチップ領域ＣＨＩＰに対向させて信号の授受を担うものである。配線基板１０は、例えば図示しないテストヘッドに繋がるウェハプローバに装着される。ウェハＷＦ及び被測定チップ領域ＣＨＩＰは破線で示されている。このチップ領域ＣＨＩＰは、例えば液晶ドライバー用ＩＣである。
【００２２】
被測定チップ領域ＣＨＩＰには外部端子、ここではバンプ電極ＢＭＰが設けられている。被測定チップ領域ＣＨＩＰは、入力端子電極群ＤＩＮと、出力端子電極群ＤＯＵＴが区分されており、入力端子電極群ＤＩＮに比べて出力端子電極群ＤＯＵＴ側が狭ピッチのバンプ配列となっている。
【００２３】
配線基板１０には開口部１１が設けられている。この開口部１１の一方辺側には被測定チップ領域ＣＨＩＰにおける入力端子電極群ＤＩＮにそれぞれ接触させるニードルタイプを有する探針群１２が設けられている。さらに、開口部１１の他方辺側には被測定チップ領域ＣＨＩＰにおける出力端子電極群ＤＯＵＴにそれぞれ接触させるリソグラフィタイプを有する探針群１３が設けられている。探針群１２はタングステンやＮｉ合金等のニードルで構成され、伸長元が多層になっているものも考えられる。探針群１３は、ポリイミドなどのフレキシブル基板１３１に銅またはＮｉ合金等のフレキシブル配線１３２がフォトリソグラフィ技術を用いて形成されている。フレキシブル配線１３２先端部は端子電極接触用のバンプ電極１３３が形成されている。フレキシブル基板１３１はポリイミドやシリコンゴム等の緩衝部材１３４、樹脂材または金属、ガラス等を含む補強板１３５に支持される形態をとっている。
【００２４】
図１を参照しながらプローブカードの製造方法の要部を次に説明する。探針群１２は、例えばニードル伸長元が固定される樹脂ユニット１２１の構成であり、ニードル各探針に対応したユニット１２１縁部の接続部と配線基板１０側の接続部とを電気的接続領域２１で相互に繋がるように取付ける。また、探針群１３は、例えばポリイミド製のフレキシブル基板１３１にフォトリソグラフィ工程を経て形成したＮｉ合金によるフレキシブル配線１３２、及びフレキシブル配線１３２先端部にはプローブ接触用にＮｉが主のバンプ電極１３３を電解メッキ法により形成する。図示しないが、フレキシブル配線１３２上にはレジスト保護材が被覆されている。このようなフレキシブル配線について、緩衝部材１３４や補強板１３５を伴い、プローブ接触側と反対のフレキシブル配線１３２の端部と配線基板１０側の接続部とが電気的接続領域２２で相互に繋がるように取付ける。緩衝部材１３４や補強板１３５は、探針群１３の各先端（バンプ電極１３３）を探針群１２のニードル先端と共に被測定チップ領域ＣＨＩＰの各端子電極（ＤＩＮ，ＤＯＵＴ）にそれぞれ適切に接触させるために設けられている。ここでは、緩衝部材１３４はポリイミド、補強板１３５はガラス材で構成され、必要箇所は接着部材（図示せず）で固着する。これにより、探針群１３の各先端配置位置または押圧力が調整されるようになっている。
【００２５】
液晶ドライバー用ＩＣとしての被測定チップ領域ＣＨＩＰにおいて、入力端子電極群ＤＩＮ側の信号伝達経路は電源系も含まれる。出力端子電極群ＤＯＵＴ側の信号伝達経路は主として信号系が含まれる。配線基板１０の信号伝達経路のうち、信号系配線と出力系配線は配線基板１０内部での配線（１０１）が好適である。電源系配線は配線基板１０上部での配線（１０２）が好適である。これにより、ノイズの影響を受け難いプローブカードが構成できる。
【００２６】
上記第１実施形態の構成及び方法によれば、プローブカードは、被測定チップ領域ＣＨＩＰについて次のように作用する。配列ピッチが比較的大きく、電源系も含まれる入力端子電極群ＤＩＮには、ニードルタイプを有する探針群１２での対応が好適である。そして、配列ピッチが微細で、信号系が主な出力端子電極群ＤＯＵＴは、フォトリソグラフィタイプを有する探針群１３での対応が好適である。信号系配線と出力系配線は配線基板１０内部での配線（１０１）が好適である。また、配線基板１０の信号伝達経路に関し、電源系配線は配線基板１０上部に、信号系配線と出力系配線は配線基板１０内部に配するように構成する。これにより、ノイズの影響を低減すると共に狭ピッチの端子電極を含んでいても安定した測定、プローブ試験を達成することが可能となる。
【００２７】
図２（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第１実施形態に係るプローブカードの要部構成を示しており、（ａ）は上面からの概観図、（ｂ）は横からの任意の断面を示す概略図である。
この実施形態では、前記第１実施形態に比べて、探針群１３の補強部材が異なり、金属材料を用いている。補強板２３５は例えば所定厚さのステンレス板であり、基板１０とネジ等（図示せず）で固定されている。補強板２３５は押圧で撓み、緩衝部材１３４と同様な機能も持ち合わせている。その他の構成は前記第１実施形態と同様であるため、同一の符号を付している。すなわち、補強板２３５と緩衝部材１３４は、探針群１３の各先端（バンプ電極１３３）を探針群１２のニードル先端と共に被測定チップ領域ＣＨＩＰの各端子電極（ＤＩＮ，ＤＯＵＴ）にそれぞれ適切に接触させるために設けられ、探針群１３の各先端配置位置または押圧力が調整されるようになっている。
【００２８】
なお、補強板２３５はステンレス板としたが、別の金属材料でもかまわない。また、フレキシブル基板１３１が補強板２３５で支持されるような形態を維持しつつ補強板として樹脂系の部材を用いることも考えられる。
図３は、第３実施形態を示し、上述したような変形例で、前記図２（ｂ）に相当する断面図である。上記フレキシブル基板１３１が補強板２３５で支持されるような形態を維持しつつ、補強板として樹脂系の補強板３３５部材を用いている。
【００２９】
上記第２実施形態、第３実施形態それぞれの構成によれば、によれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、プローブカードは、被測定チップ領域ＣＨＩＰについて次のように作用する。配列ピッチが比較的大きく、電源系も含まれる入力端子電極群ＤＩＮには、ニードルタイプを有する探針群１２での対応が好適である。そして、配列ピッチが微細で、信号系が主な出力端子電極群ＤＯＵＴは、フォトリソグラフィタイプを有する探針群１３での対応が好適である。また、プローブカードの配線基板１０の信号伝達経路に関し、電源系配線は配線基板１０上部に、信号系配線と出力系配線は配線基板１０内部に配するように構成する。これにより、ノイズの影響を低減すると共に狭ピッチの端子電極を含んでいても安定した測定、プローブ試験を達成することが可能となる。
【００３０】
図４は、本発明の第４実施形態に係るウェハプローバの要部を示す構成図である。プローバー４０内には半導体ウェハＷＦを載置する移動制御ステージ４１及びプローブカード４２、信号中継用の回路基材４３が配備されている。プローバー４０は移動制御ステージ４１の設定温度を制御している。移動制御ステージ４１によるウェハＷＦの移動制御により、プローブカード４２はウェハＷＦの被測定チップ領域ＣＨＩＰと対向する。プローブカード４２は上述の第１〜３実施形態いずれかの構成が用いられる。すなわち、被測定チップ領域ＣＨＩＰの入力端子電極群ＤＩＮにはニードルタイプを有する探針群１２がそれぞれ接触され、被測定チップ領域ＣＨＩＰの出力端子電極群ＤＯＵＴにはリソグラフィタイプを有する探針群１３がそれぞれ接触される。これにより、各探針群１２，１３それぞれに試験信号または試験パターンが入力され、また、結果としての出力信号を得る。
【００３１】
プローバー４０に送られる被測定チップＣＨＩＰへの信号（試験信号または試験パターン）は、テスター４５本体からテストヘッド４４を介して伝達される。プローバー４０とテストヘッド４４は、図示しない開閉機構で電気的接続／開放がなされるようになっている。すなわち、テストヘッド４４は、プローバー４０上部の回路基材４３に設けられた信号伝達用の端子（図示せず）に接触、開放させるようになっている。
【００３２】
プローバー４０によって得られる被測定チップＣＨＩＰからの信号結果は、テストヘッド４４を介してテスター４５本体へ伝達される。テスター４５は、期待値と比較して被測定チップＣＨＩＰにおける機能の良否を判定する。また、入出力信号、電源部分の電圧、電流などのアナログ値等の測定、解析をする。このようなウェハプロービング試験によって良品として選別されたＩＣチップのみが組立工程へと回される。
【００３３】
上記実施形態の構成によれば、前記第１実施形態〜第３実施形態で示したようないずれかのプローブカードの構成を採用したウェハプローバを用い、プローブ試験が実施される。この結果、配列ピッチが微細な端子電極を含むＩＣチップであっても、ノイズの影響を低減しつつ、安定した測定、プローブ試験を達成することが可能となる。
また、半導体装置の製造方法において、このようなプローブカードあるいはウェハプローバを用いてプローブ試験を行う工程を具備することによって、プローブ試験の精度が向上する、ひいては半導体装置に高信頼性が得られる。
【００３４】
以上説明したように本発明によれば、配列ピッチが比較的大きく、電源系も含まれる入力端子電極群には、ニードルタイプを有する探針群での対応、配列ピッチが微細で、信号系が主な出力端子電極群には、フォトリソグラフィタイプを有する探針群での対応が有用である。さらに、プローブカード配線基板の信号伝達経路に関し、電源系配線は配線基板上部に、信号系配線と出力系配線は配線基板内部に配するように構成する。これにより、ノイズの影響を低減すると共に狭ピッチの端子電極を含んでいても安定した測定、プローブ試験を達成することが可能となる。この結果、被測定端子電極の微細化に対応しつつ、ノイズの影響を低減し安定した測定、プローブ試験を達成するプローブカード及びその製造方法、ウェハプローバ、半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るプローブカードの要部構成を示す各図。
【図２】第２実施形態に係るプローブカードの要部構成を示す各図。
【図３】第３実施形態に係るプローブカードの要部構成を示す図。
【図４】第４実施形態に係るウェハプローバの要部を示す構成図。
【符号の説明】
１０…配線基板（プローブカード）、１０１，１０２…配線、１１…開口部、１２，１３…探針群、１２１…樹脂ユニット、１３１…フレキシブル基板、１３２…フレキシブル配線、１３３…バンプ電極、１３４…緩衝部材、１３５，２３５，３３５…補強板、２１，２２…電気的接続領域、ＷＦ…半導体ウェハ、ＣＨＩＰ…被測定チップ領域、ＢＭＰ…バンプ電極、ＤＩＮ…入力端子電極群、ＤＯＵＴ…出力端子電極群。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェハ状態におけるＬＳＩチップのパッドに探針を機械的に接触させて電気的特性を測定するプローブカード及びその製造方法、ウェハプローバ、半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プローブカードは、ＩＣチップ組立工程前におけるウェハ状態での試験に用いられるものである。プローブカードは、被測定領域であるチップ領域の端子電極（Ａｌパッド、Ａｕバンプ、はんだバンプ等の接続部上面）に対応して接触させる探針（プローブピン、ニードルまたはカンチレバーともいう）を有する。この探針を用いて被測定チップに対する試験信号または試験パターンの入力、結果出力の伝達をする。
【０００３】
プローブカードは、ウェハプローバに電気的に接続される。ウェハプローバはテスターを伴いテストシステムを構築する。テスターは、プローブカードを介し、ＩＣチップ領域からの出力値を期待値と比較して機能の良否を判定する。また、入出力信号、電源部分の電圧、電流などのアナログ値等の測定をする。このようなウェハプロービング試験を経て良品として選別されたＩＣチップが組立工程へと回される。
【０００４】
ＩＣチップの多様化、微細化は著しく、データの入出力数は多くなっている。これに伴いチップ１個あたりのパッド数は増大し、チップ周囲に狭いピッチで配列されるものも少なくない。こうなると、プローブカードの各探針を全パッド（あるいはバンプ）それぞれに当てることが困難になってくる。液晶ドライバーＩＣ製品を例にとれば、出力端子を中心とする微細化された電極パッドには各探針の安定したコンタクトに相当の注意が必要である。
【０００５】
また、従来では、フレキシブル基板から伸長するメッキ形成した配線パターン先端部をプローブピンとする技術もある（例えば、特許文献１参照）。これにより、端子電極が狭ピッチ化されたＩＣのプローブ試験においても対応可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−３２４０８１号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
液晶ドライバーＩＣ製品の出力側等、微細化が進む電極パッドに対し、ニードルタイプの探針が適切に構成されたとしても、プローブカードとウェハプローバとの電気的接続、測定の安定化に問題がある。その理由は次のようである。プローブカード基板はテスターに繋がるテストヘッドと中継回路基材を利用して電気的に接続される。プローブカード基板と中継回路基材の配線は、ジャンパー配線数の限界から基板内配線（マルチワイヤー）が主流となってきている。基板内配線では電源系と信号系の配線が入り組んで交差する状態になっていることも少なくない。これにより、ノイズの影響を少なからず受け、測定の安定性が保てなくなる恐れがある。
【０００８】
また、［特許文献１］のような、フレキシブル基板上にメッキ形成するプローブピンでは、微細コンタクトに対応できても次のような問題がある。フレキシブル基板上のパターン配線容量の増大、または、電源配線と信号配線が隣り合う場合に電源周りがノイズの影響を受け易い。これにより、測定の安定性が保てなくなる恐れがある。
【０００９】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、被測定端子電極の微細化に対応しつつ、ノイズの影響を低減し安定した測定、プローブ試験を達成するプローブカード及びその製造方法、ウェハプローバ、半導体装置の製造方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプローブカードは、ウェハ上の被測定チップ領域に対向させ信号の授受を担うプローブカードであって、前記被測定チップ領域における第１の端子電極群にそれぞれ接触させるニードルタイプを有する第１の探針群と、前記被測定チップ領域における前記第１の端子電極群よりも配列ピッチが小さい第２の端子電極群にそれぞれ接触させるリソグラフィタイプを有する第２の探針群と、前記第１の探針群及び前記第２の探針群それぞれの信号伝達経路を配した配線基板と、を具備したことを特徴とする。
【００１１】
上記本発明に係るプローブカードによれば、被測定チップ領域において、第１の端子電極群は、入力端子中心でその配列ピッチは比較的大きく、また電源系が含まれるので、ニードルタイプを有する第１の探針群での配列ピッチで対応するのが好適である。そして、第２の極群は、出力端子中心でその配列ピッチは比較的小さく、また信号系が含まれるので、リソグラフィタイプを有する第２の探針群での配列ピッチで対応するのが好適である。
【００１２】
なお、上記本発明に係るプローブカードは信頼性を得るために次のような好ましい特徴を有する。
前記第２の探針群は、前記配線基板との間に少なくとも緩衝部材と補強部材を具備していることを特徴とする。
前記配線基板において、前記信号伝達経路のうち、信号系配線と出力系配線は前記配線基板内部での配線を含み、電源系配線は前記配線基板上部での配線を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るプローブカードは、ウェハ上の被測定チップ領域に対向させ信号の授受を担うプローブカードであって、前記被測定チップ領域における第１の端子電極群にそれぞれ接触させるニードルタイプを有する第１の探針群と、前記被測定チップ領域における前記第１の端子電極群よりも配列ピッチが小さい第２の端子電極群にそれぞれ接触させるフレキシブル基板に支持された配線を有する第２の探針群と、前記第１の探針群及び前記第２の探針群それぞれの信号伝達経路を配した配線基板と、を具備したことを特徴とする。
【００１４】
上記本発明に係るプローブカードによれば、被測定チップ領域において、第１の端子電極群は、入力端子中心でその配列ピッチは比較的大きく、また電源系が含まれるので、ニードルタイプを有する第１の探針群での配列ピッチで対応するのが好適である。そして、第２の極群は、出力端子中心でその配列ピッチは比較的小さく、また信号系が含まれるので、フレキシブル基板に支持された配線を有する第２の探針群での配列ピッチで対応するのが好適である。
【００１５】
なお、上記本発明に係るプローブカードは信頼性を得るために次のような好ましい特徴を有する。
前記第２の探針群は、前記配線先端にバンプ電極を配し、前記フレキシブル基板と前記配線基板との間に少なくとも緩衝部材と補強部材を具備していることを特徴とする。
前記配線基板において、前記信号伝達経路のうち、信号系配線と出力系配線は前記配線基板内部での配線を含み、電源系配線は前記配線基板上部での配線を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るプローブカードの製造方法は、所定の信号伝達経路を配した配線基板の一方側の接続領域に、被測定チップ領域における第１の端子電極群にそれぞれ接触させるためのニードルタイプを有する第１の探針群を配する工程と、前記配線基板の他方側の接続領域に、前記被測定チップ領域における前記第１の端子電極群よりも配列ピッチが小さい第２の端子電極群にそれぞれ接触させるためフレキシブル基板に支持された配線を有する第２の探針群を配する工程と、を具備し、少なくとも前記第２の探針群各先端の配置位置または押圧力を調整するように前記フレキシブル基板と前記配線基板との間に少なくとも緩衝部材と補強部材を設けることを特徴とする。
【００１７】
上記本発明に係るプローブカードの製造方法によれば、被測定チップ領域への接触に対して、第１の探針群と第２の探針群がそれぞれ同様の針圧が得られるように、フレキシブル基板と配線基板との間に少なくとも緩衝部材と補強部材を設ける。
【００１８】
本発明に係るウェハプローバは、半導体ウェハの設置領域、前記半導体ウェハにおける電気的特性検査に関る信号の授受を担う信号伝達機構、及び前記電気的特性検査に利用されるための信号の生成、解析に関係するテストシステムが構築されたテスター本体を備えたウェハプローバであって、前記半導体ウェハ上の被測定チップ領域に対向させ信号の授受を担うプローブカードが、前記被測定チップ領域における第１の端子電極群にそれぞれ接触させるニードルタイプを有する第１の探針群と、前記被測定チップ領域における前記第１の端子電極群よりも配列ピッチが小さい第２の端子電極群にそれぞれ接触させるリソグラフィタイプを有する第２の探針群と、を具備したことを特徴とする。
【００１９】
上記本発明に係るウェハプローバによれば、被測定チップ領域の端子電極に合わせて、好適なプローブカードが用いられる。被測定チップ領域において第１の端子電極群は、入力端子中心でその配列ピッチは比較的大きく、また電源系が含まれるので、ニードルタイプを有する第１の探針群での配列ピッチで対応するのが好適である。そして、第２の極群は、出力端子中心でその配列ピッチは比較的小さく、また信号系が含まれるので、リソグラフィタイプを有する第２の探針群での配列ピッチで対応するのが好適である。
【００２０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上述のいずれかの特徴を有するプローブカードを用いてプローブ試験を行う工程を有する半導体装置の製造方法であって、被測定チップ領域における第１の端子電極群及び第２の端子電極群にそれぞれ対応するように第１の探針群及び第２の探針群を接触させ導通可能な状態とすることにより前記プローブ試験を行う工程を具備したことを特徴とする。
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、プローブ試験の精度が向上する。半導体装置に高信頼性が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第１実施形態に係るプローブカードの要部構成を示しており、（ａ）は上面からの概観図、（ｂ）は横からの任意の断面を示す概略図である。
プローブカードを構成する配線基板１０は、半導体ウェハＷＦ上の複数のチップ領域ＣＨＩＰに対向させて信号の授受を担うものである。配線基板１０は、例えば図示しないテストヘッドに繋がるウェハプローバに装着される。ウェハＷＦ及び被測定チップ領域ＣＨＩＰは破線で示されている。このチップ領域ＣＨＩＰは、例えば液晶ドライバー用ＩＣである。
【００２２】
被測定チップ領域ＣＨＩＰには外部端子、ここではバンプ電極ＢＭＰが設けられている。被測定チップ領域ＣＨＩＰは、入力端子電極群ＤＩＮと、出力端子電極群ＤＯＵＴが区分されており、入力端子電極群ＤＩＮに比べて出力端子電極群ＤＯＵＴ側が狭ピッチのバンプ配列となっている。
【００２３】
配線基板１０には開口部１１が設けられている。この開口部１１の一方辺側には被測定チップ領域ＣＨＩＰにおける入力端子電極群ＤＩＮにそれぞれ接触させるニードルタイプを有する探針群１２が設けられている。さらに、開口部１１の他方辺側には被測定チップ領域ＣＨＩＰにおける出力端子電極群ＤＯＵＴにそれぞれ接触させるリソグラフィタイプを有する探針群１３が設けられている。探針群１２はタングステンやＮｉ合金等のニードルで構成され、伸長元が多層になっているものも考えられる。探針群１３は、ポリイミドなどのフレキシブル基板１３１に銅またはＮｉ合金等のフレキシブル配線１３２がフォトリソグラフィ技術を用いて形成されている。フレキシブル配線１３２先端部は端子電極接触用のバンプ電極１３３が形成されている。フレキシブル基板１３１はポリイミドやシリコンゴム等の緩衝部材１３４、樹脂材または金属、ガラス等を含む補強板１３５に支持される形態をとっている。
【００２４】
図１を参照しながらプローブカードの製造方法の要部を次に説明する。探針群１２は、例えばニードル伸長元が固定される樹脂ユニット１２１の構成であり、ニードル各探針に対応したユニット１２１縁部の接続部と配線基板１０側の接続部とを電気的接続領域２１で相互に繋がるように取付ける。また、探針群１３は、例えばポリイミド製のフレキシブル基板１３１にフォトリソグラフィ工程を経て形成したＮｉ合金によるフレキシブル配線１３２、及びフレキシブル配線１３２先端部にはプローブ接触用にＮｉが主のバンプ電極１３３を電解メッキ法により形成する。図示しないが、フレキシブル配線１３２上にはレジスト保護材が被覆されている。このようなフレキシブル配線について、緩衝部材１３４や補強板１３５を伴い、プローブ接触側と反対のフレキシブル配線１３２の端部と配線基板１０側の接続部とが電気的接続領域２２で相互に繋がるように取付ける。緩衝部材１３４や補強板１３５は、探針群１３の各先端（バンプ電極１３３）を探針群１２のニードル先端と共に被測定チップ領域ＣＨＩＰの各端子電極（ＤＩＮ，ＤＯＵＴ）にそれぞれ適切に接触させるために設けられている。ここでは、緩衝部材１３４はポリイミド、補強板１３５はガラス材で構成され、必要箇所は接着部材（図示せず）で固着する。これにより、探針群１３の各先端配置位置または押圧力が調整されるようになっている。
【００２５】
液晶ドライバー用ＩＣとしての被測定チップ領域ＣＨＩＰにおいて、入力端子電極群ＤＩＮ側の信号伝達経路は電源系も含まれる。出力端子電極群ＤＯＵＴ側の信号伝達経路は主として信号系が含まれる。配線基板１０の信号伝達経路のうち、信号系配線と出力系配線は配線基板１０内部での配線（１０１）が好適である。電源系配線は配線基板１０上部での配線（１０２）が好適である。これにより、ノイズの影響を受け難いプローブカードが構成できる。
【００２６】
上記第１実施形態の構成及び方法によれば、プローブカードは、被測定チップ領域ＣＨＩＰについて次のように作用する。配列ピッチが比較的大きく、電源系も含まれる入力端子電極群ＤＩＮには、ニードルタイプを有する探針群１２での対応が好適である。そして、配列ピッチが微細で、信号系が主な出力端子電極群ＤＯＵＴは、フォトリソグラフィタイプを有する探針群１３での対応が好適である。信号系配線と出力系配線は配線基板１０内部での配線（１０１）が好適である。また、配線基板１０の信号伝達経路に関し、電源系配線は配線基板１０上部に、信号系配線と出力系配線は配線基板１０内部に配するように構成する。これにより、ノイズの影響を低減すると共に狭ピッチの端子電極を含んでいても安定した測定、プローブ試験を達成することが可能となる。
【００２７】
図２（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第１実施形態に係るプローブカードの要部構成を示しており、（ａ）は上面からの概観図、（ｂ）は横からの任意の断面を示す概略図である。
この実施形態では、前記第１実施形態に比べて、探針群１３の補強部材が異なり、金属材料を用いている。補強板２３５は例えば所定厚さのステンレス板であり、基板１０とネジ等（図示せず）で固定されている。補強板２３５は押圧で撓み、緩衝部材１３４と同様な機能も持ち合わせている。その他の構成は前記第１実施形態と同様であるため、同一の符号を付している。すなわち、補強板２３５と緩衝部材１３４は、探針群１３の各先端（バンプ電極１３３）を探針群１２のニードル先端と共に被測定チップ領域ＣＨＩＰの各端子電極（ＤＩＮ，ＤＯＵＴ）にそれぞれ適切に接触させるために設けられ、探針群１３の各先端配置位置または押圧力が調整されるようになっている。
【００２８】
なお、補強板２３５はステンレス板としたが、別の金属材料でもかまわない。また、フレキシブル基板１３１が補強板２３５で支持されるような形態を維持しつつ補強板として樹脂系の部材を用いることも考えられる。
図３は、第３実施形態を示し、上述したような変形例で、前記図２（ｂ）に相当する断面図である。上記フレキシブル基板１３１が補強板２３５で支持されるような形態を維持しつつ、補強板として樹脂系の補強板３３５部材を用いている。
【００２９】
上記第２実施形態、第３実施形態それぞれの構成によれば、によれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、プローブカードは、被測定チップ領域ＣＨＩＰについて次のように作用する。配列ピッチが比較的大きく、電源系も含まれる入力端子電極群ＤＩＮには、ニードルタイプを有する探針群１２での対応が好適である。そして、配列ピッチが微細で、信号系が主な出力端子電極群ＤＯＵＴは、フォトリソグラフィタイプを有する探針群１３での対応が好適である。また、プローブカードの配線基板１０の信号伝達経路に関し、電源系配線は配線基板１０上部に、信号系配線と出力系配線は配線基板１０内部に配するように構成する。これにより、ノイズの影響を低減すると共に狭ピッチの端子電極を含んでいても安定した測定、プローブ試験を達成することが可能となる。
【００３０】
図４は、本発明の第４実施形態に係るウェハプローバの要部を示す構成図である。プローバー４０内には半導体ウェハＷＦを載置する移動制御ステージ４１及びプローブカード４２、信号中継用の回路基材４３が配備されている。プローバー４０は移動制御ステージ４１の設定温度を制御している。移動制御ステージ４１によるウェハＷＦの移動制御により、プローブカード４２はウェハＷＦの被測定チップ領域ＣＨＩＰと対向する。プローブカード４２は上述の第１〜３実施形態いずれかの構成が用いられる。すなわち、被測定チップ領域ＣＨＩＰの入力端子電極群ＤＩＮにはニードルタイプを有する探針群１２がそれぞれ接触され、被測定チップ領域ＣＨＩＰの出力端子電極群ＤＯＵＴにはリソグラフィタイプを有する探針群１３がそれぞれ接触される。これにより、各探針群１２，１３それぞれに試験信号または試験パターンが入力され、また、結果としての出力信号を得る。
【００３１】
プローバー４０に送られる被測定チップＣＨＩＰへの信号（試験信号または試験パターン）は、テスター４５本体からテストヘッド４４を介して伝達される。プローバー４０とテストヘッド４４は、図示しない開閉機構で電気的接続／開放がなされるようになっている。すなわち、テストヘッド４４は、プローバー４０上部の回路基材４３に設けられた信号伝達用の端子（図示せず）に接触、開放させるようになっている。
【００３２】
プローバー４０によって得られる被測定チップＣＨＩＰからの信号結果は、テストヘッド４４を介してテスター４５本体へ伝達される。テスター４５は、期待値と比較して被測定チップＣＨＩＰにおける機能の良否を判定する。また、入出力信号、電源部分の電圧、電流などのアナログ値等の測定、解析をする。このようなウェハプロービング試験によって良品として選別されたＩＣチップのみが組立工程へと回される。
【００３３】
上記実施形態の構成によれば、前記第１実施形態〜第３実施形態で示したようないずれかのプローブカードの構成を採用したウェハプローバを用い、プローブ試験が実施される。この結果、配列ピッチが微細な端子電極を含むＩＣチップであっても、ノイズの影響を低減しつつ、安定した測定、プローブ試験を達成することが可能となる。
また、半導体装置の製造方法において、このようなプローブカードあるいはウェハプローバを用いてプローブ試験を行う工程を具備することによって、プローブ試験の精度が向上する、ひいては半導体装置に高信頼性が得られる。
【００３４】
以上説明したように本発明によれば、配列ピッチが比較的大きく、電源系も含まれる入力端子電極群には、ニードルタイプを有する探針群での対応、配列ピッチが微細で、信号系が主な出力端子電極群には、フォトリソグラフィタイプを有する探針群での対応が有用である。さらに、プローブカード配線基板の信号伝達経路に関し、電源系配線は配線基板上部に、信号系配線と出力系配線は配線基板内部に配するように構成する。これにより、ノイズの影響を低減すると共に狭ピッチの端子電極を含んでいても安定した測定、プローブ試験を達成することが可能となる。この結果、被測定端子電極の微細化に対応しつつ、ノイズの影響を低減し安定した測定、プローブ試験を達成するプローブカード及びその製造方法、ウェハプローバ、半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るプローブカードの要部構成を示す各図。
【図２】第２実施形態に係るプローブカードの要部構成を示す各図。
【図３】第３実施形態に係るプローブカードの要部構成を示す図。
【図４】第４実施形態に係るウェハプローバの要部を示す構成図。
【符号の説明】
１０…配線基板（プローブカード）、１０１，１０２…配線、１１…開口部、１２，１３…探針群、１２１…樹脂ユニット、１３１…フレキシブル基板、１３２…フレキシブル配線、１３３…バンプ電極、１３４…緩衝部材、１３５，２３５，３３５…補強板、２１，２２…電気的接続領域、ＷＦ…半導体ウェハ、ＣＨＩＰ…被測定チップ領域、ＢＭＰ…バンプ電極、ＤＩＮ…入力端子電極群、ＤＯＵＴ…出力端子電極群。
Claims (9)
- ウェハ上の被測定チップ領域に対向させ信号の授受を担うプローブカードであって、
前記被測定チップ領域における第１の端子電極群にそれぞれ接触させるニードルタイプを有する第１の探針群と、
前記被測定チップ領域における前記第１の端子電極群よりも配列ピッチが小さい第２の端子電極群にそれぞれ接触させるリソグラフィタイプを有する第２の探針群と、
前記第１の探針群及び前記第２の探針群それぞれの信号伝達経路を配した配線基板と、
を具備したことを特徴とするプローブカード。 - 前記第２の探針群は、前記配線基板との間に少なくとも緩衝部材及び補強部材を具備していることを特徴とする請求項１記載のプローブカード。
- 前記配線基板において、前記信号伝達経路のうち、信号系配線と出力系配線は前記配線基板内部での配線を含み、電源系配線は前記配線基板上部での配線を含むことを特徴とする請求項１または２記載のプローブカード。
- ウェハ上の被測定チップ領域に対向させ信号の授受を担うプローブカードであって、
前記被測定チップ領域における第１の端子電極群にそれぞれ接触させるニードルタイプを有する第１の探針群と、
前記被測定チップ領域における前記第１の端子電極群よりも配列ピッチが小さい第２の端子電極群にそれぞれ接触させるフレキシブル基板に支持された配線を有する第２の探針群と、
前記第１の探針群及び前記第２の探針群それぞれの信号伝達経路を配した配線基板と、
を具備したことを特徴とするプローブカード。 - 前記第２の探針群は、前記配線先端にバンプ電極を配し、前記フレキシブル基板と前記配線基板との間に少なくとも緩衝部材と補強部材を具備していることを特徴とする請求項４記載のプローブカード。
- 前記配線基板において、前記信号伝達経路のうち、信号系配線と出力系配線は前記配線基板内部での配線を含み、電源系配線は前記配線基板上部での配線を含むことを特徴とする請求項４または５記載のプローブカード。
- 所定の信号伝達経路を配した配線基板の一方側の接続領域に、被測定チップ領域における第１の端子電極群にそれぞれ接触させるためのニードルタイプを有する第１の探針群を配する工程と、
前記配線基板の他方側の接続領域に、前記被測定チップ領域における前記第１の端子電極群よりも配列ピッチが小さい第２の端子電極群にそれぞれ接触させるためフレキシブル基板に支持された配線を有する第２の探針群を配する工程と、を具備し、
少なくとも前記第２の探針群各先端の配置位置または押圧力を調整するため前記フレキシブル基板と前記配線基板との間に少なくとも緩衝部材と補強部材を設けることを特徴とするプローブカードの製造方法。 - 半導体ウェハの設置領域、前記半導体ウェハにおける電気的特性検査に関る信号の授受を担う信号伝達機構、及び前記電気的特性検査に利用されるための信号の生成、解析に関係するテストシステムが構築されたテスター本体を備えたウェハプローバであって、
前記半導体ウェハ上の被測定チップ領域に対向させ信号の授受を担うプローブカードが、前記被測定チップ領域における第１の端子電極群にそれぞれ接触させるニードルタイプを有する第１の探針群と、前記被測定チップ領域における前記第１の端子電極群よりも配列ピッチが小さい第２の端子電極群にそれぞれ接触させるリソグラフィタイプを有する第２の探針群と、
を具備したことを特徴とするウェハプローバ。 - 請求項１〜６のうちのいずれか一つに記載のプローブカードを用いてプローブ試験を行う工程を有する半導体装置の製造方法であって、
被測定チップ領域における第１の端子電極群及び第２の端子電極群にそれぞれ対応するように第１の探針群及び第２の探針群を接触させ導通可能な状態とすることにより前記プローブ試験を行う工程を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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