JP2010091542A - プローブ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】 狭ピッチでかつ多ピンを有するＬＳＩの複数チップ同畤検査を容易にするプローブ組立体を提供すること。
【解決手段】 面上にプローブを含む導電部を形成したプローブ付樹脂フィルムからなり、Ｘ方向に延びる１つの前記プローブ付樹脂フィルム上の両端に、バネ変形部を含む２つのプローブ構造部が概略対称に配置された前記プローブ付樹脂フィルムを複数積層したものを半導体チップ上の２つのＹ方向電極パッド配列群に対応するプロープ組立とし、Ｙ方向に延びる１つの前記プローブ付樹脂フィルム上の両端に、バネ変形部を含む２つのプローブ構造部が概略対称に配置された前記プローブ付樹脂フィルムを複数積層したものを半導体チップ上の２つのＸ方向電極パッド配列群に対応するプローブ組立としたプローブ組立体。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＳＩなどの電子デバイスの製造工程において、半導体ウエーハ上に形成された複数の半導体チップの回路検査に使用するプローバ装置のプローブ組立体に関するものである。特に、半導体チップ上に配列される回路端子（パッド）に対しウエーハ状態のままプローブを接触させ、一括して半導体チップの電気的導通を測定するプロービングテストに使用するプローバ装置のプローブ組立体に関する。

半導体技術の進歩に伴って電子デバイスの集積度が向上し、各半導体チップ上の回路端子（パッド）の数も増加し、それにつれてパッド面積の縮小化、パッドピッチの狭小化などによるパッド配列の微細化が進んでいる。

一方、半導体回路上のパッドをプローブ群（探針）により電気的接続を行い半導体回路の検査に用いるプローブカードにおいても、半導体チップ上のパッド数の増加、パッド面積の縮小化、パッドピッチの狭小化に対応すべくプローブ配列の高密度化が実施されている。

（プローブカードの一般構成）
一般にプローブカードは、例えば、特開２００３−０７５５０３号公報で開示されているように、周辺に検査装置と接続を行うための標準的な粗いピッチのランド又はスルーホールを有するプリント配線基板の中央部に、狭ピッチに配列したプローブ組立体を配置し、プローブ組立体近傍の高密度配線を共通配線基板周辺部の標準的な粗いピッチのパッド又はスルーホールへ変換するために、半田付けやフレキシブルフラットケーブル等を介して接続を行っている。

（樹脂フィルム付プローブの例示）
また、例えば、特開２００７−２７９００９号公報で開示されているように、プローブ組立体を、銅合金箔が接着された樹脂フィルムを使用し該銅合金箔をエッチング加工して樹脂フィルム上にプローブ及び出力端子部を含む導電部を形成し、この樹脂フィルム付プローブを複数枚積層したものとし、かつ、出力端子部は樹脂フィルム付プローブを積層した時にそれぞれの配置位置が粗いピッチでずれる様に各樹脂フィルムに形成している。これにより、ＬＳＩの狭ピッチパッドに対応可能でありながら、かつ、プローブ組立体近傍においてもある程度粗いピッチでプリント配線基板に接続することが可能であり、プロービングテスト機能向上に寄与するものである。

（複数チップ同時測定の必要性）
一方、ＬＳＩの低価格化要求に伴いＬＳＩの検査時間の短縮化が要求されている。そのために、同一ウェーハ上の隣接した複数のＬＳＩチップを同時に測定することが可能なプローバ装置が開発され、主としてメモリＬＳＩの分野において既に一部実用化されている。

（周辺配列パッド型ＬＳＩ測定の現状）
周辺配列パッド型ＬＳＩのウェーハ上での電気的測定方法は、図７に示すように、主として機械加工のカンチレバーを被測定ＬＳＩ周辺のパッドに対応すべく配列固定させたプローブ組立体２１を共通配線基板２２の概略中央に配置し、各プローブからフレキシブルフラットケーブル２３等を介して共通配線基板２２の周辺に配置する共通パッド２４に配線しプローブカードとして構成したものを使用している。

しかしながら、前述の構成のようなカンチレバー型プローブ組立体では、１つの被測定ＬＳＩに対し配線のための実装領域が周辺に広く必要であり、周辺４辺にパッド配列された複数の隣接したチップを同時に測定することは困難である。
特開２００３−０７５５０３号公報 特開２００７−２７９００９号公報

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、半導体チップ上のパッドの狭ピッチ化に対応して開発されたプローブ組立体を用いたプローバ装置において、樹脂フィルム付プローブの利点を応用し、周辺４辺に狭ピッチかつ多端子でパッド配列されたＬＳＩに効率良く対応することにより、ＬＳＩの複数同時測定を容易にする安価なプローブ組立体を提供し、ＬＳＩの検査時間の短縮化に寄与するものである。

本発明は、金属箔が接着された樹脂フィルムを使用し、前記金属箔をエッチング加工して樹脂フィルム上にプローブを含む導電部を形成し、前記プローブ付樹脂フィルムを複数枚積層して半導体チップの電極パッドに前記プローブの先端部を一括接触させて半導体チップの回路検査を行うためのプローブ組立体において、ＸＹＺ三次元直交座標系のＸ方向に１つのプローブ付樹脂フィルム上の両端に、バネ変形部を含む２つのプローブ構造部が概略対称に配置されたプローブ付樹脂フィルムを複数積層したものを半導体チップ上の２つのＹ方向電極パッド配列群に対応するプローブ組立とし、Ｙ方向に延びる１つのプローブ付樹脂フィルム上の両端に、バネ変形部を含む２つのプローブ構造部が概略対称に配置されたプローブ付樹脂フィルムを複数積層したものを半導体チップ上の２つのＸ方向電極パッド配列群に対応するプローブ組立としたプローブ組立体である。前記ＸＹＺ三次元直交座標系において、Ｘ方向は半導体チップ上に配列されたパッドの配列方向であり、Ｙ方向は樹脂フィルム面と垂直な方向つまり樹脂フィルムの積層方向である。また、Ｚ方向は半導体チップ面と垂直な方向である。

前記Ｘ方向プローブ付樹脂フィルムのプローブ構造部における垂直プローブの長さを、前記Ｙ方向プローブ付樹脂フィルムのプローブ構造部における垂直プローブの長さよりも長くし、前記Ｙ方向プローブ付樹脂フィルム群を前記Ｘ方向プローブ付樹脂フィルムの垂直プローブを除く前記Ｘ方向プローブ付樹脂フィルム群の下部に配置したプローブ組立体である。

前記プローブ付樹脂フィルムは、Ｚ方向の一端側に前記プローブ構造部を有し、他端側に検査装置に接続する出力端子部を有している。

前記出力端子部は樹脂フィルム付プローブを積層した時にそれぞれの配置位置が概略等ピッチでずれる様に各樹脂フィルムに形成されている。

前記Ｘ方向プローブ付樹脂フィルムの導電部の一部が同一フィルム内のプローブ乃至出力端子の導電部と電気的に独立し、かつ、Ｚ方向の両端に接続端子を有し、
下方の端子が前記Ｙ方向プローブ付樹脂フィルムの端子と接続し、上方の端子が検査装置に接続する出力端子となるプローブ組立体である。

前記垂直プローブの先端部はガイド穴によって保持され位置が規制されるようになっている。

本発明によれば、隣接した周辺４辺のパッド配列を有する複数のＬＳＩチップの組を、プローブ付樹脂フィルムを使用することにより狭ピッチのパッドに対応でき、かつ、効率良い配線が可能となるため、狭ピッチかつ多ピンの周辺４辺のパッド配列を有するＬＳＩの複数チップ同時測定を可能とするものである。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態を示す図で、プローブ組立体の概略構造を示す斜視図である。

図１において、１は本発明におけるプローブ組立体であり、隣接する被検査ＬＳＩ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄの組を同時に測定するためのプローブ組立体である。２ａは被検査ＬＳＩ１０ａにおけるＹ方向パッド配列群１０２及び１０４に対応するプローブ組立であり、３ａは被検査ＬＳＩ１０ａにおけるＸ方向パッド配列群１０１及び１０３に対応するプローブ群である。

同様に、２ｂ及び３ｂはそれぞれ被検査ＬＳＩ１０ｂにおけるＹ方向パッド配列群及びＸ方向パッド配列群に対応するプローブ群、２ｃ及び３ｃはそれぞれ被検査ＬＳＩ１０ｃにおけるＹ方向パッド配列群及びＸ方向パッド配列群に対応するプローブ群、２ｄ及び３ｄはそれぞれ被検査ＬＳＩ１０ｄにおけるＹ方向パッド配列群及びＸ方向パッド配列群に対応するプローブ群である。

これらのプローブ群２ａ乃至２ｄ及び３ａ乃至３ｄは、被検査ＬＳＩ１０ａ乃至１０ｄのパッド配列に対応すべく配置され、支持棒４１乃至４６及び固定台５ａ乃至５ｄにより整列固定され、それらをさらにハウジング７に固定することによりプローブ組立体１を構成している。また、固定台５ａ乃至５ｄに設けた取付ねじ６ａ乃至６ｄにより、プローブ組立体１が共通配線基板（図１では省略）に取付けられる。

プローブ組立体１と被検査ＬＳＩ１０及び共通配線基板９との関係を図２乃至図４を用いて説明する。

図２及び図３はそれぞれ、本発明における構造を示すＹ方向及びＸ方向の側面図を示し、図４は正面図を示す。これらの図において、プローブ群２ａ乃至２ｄ及び３ａ乃至３ｄは、被検査ＬＳＩ１０ａ乃至１０ｄのパッド配列に対応すべく配置され、支持棒４１乃至４６及びハウジング７によりＸ方向およびＹ方向に配列される各々のプローブ群の位置を精密に決定され、また、固定台５ａ乃至５ｄによってプローブ群２ａ乃至２ｄ及び３ａ乃至３ｄのＺ方向位置が精密に決定される。また、固定台５ａ乃至５ｄに設けた取付ねじ６ａ乃至６ｄにより、プローブ組立体１が共通配線基板９に取付けられる。

一方、後述するプローブ群を構成する任意のプローブ付樹脂フィルムに設けた出力端子２０４、２１４、２２４、２３４を共通配線基板９に設けたパッド９１に接触させることにより、検査装置への電気的接続を可能にしている。

図５及び図６はプローブの接続構造を示す部分斜視図である。本図を用いて、プローブ構造及びＬＩＳパッドから共通配線板への接続関係を詳細に説明する。

図５（ａ）において、３ａ−（１）〜３ａ−（ｎ）はプローブ群３ａを構成するプローブ付樹脂フィルムで、２ａ−（１）〜２ａ−（ｍ）はプローブ群２ａを構成するプローブ付樹脂フィルムである。

プローブ付樹脂フィルム２ａ−（１）〜２ａ−（ｍ）は、樹脂フィルム２００（例えばポリイミド樹脂）の上に銅箔などの金属箔（例えばベリリウム銅などがある。この実施の形態では「銅箔」とする）を接着し、銅箔をエッチング加工することにより導電部２０１、２１１、２２１、２３１を形成する。導電部２０１はバネ変形部２０２及び垂直プローブ２０３を有し、被検査ＬＳＩ１０ａの一方のＹ方向パッド配列群１０２−（１）〜１０２−（ｍ）に接続することによりプロービングを行う。また、他端には出力端子２０４を有し、共通配線基板９のパッド９１に接続することにより電気的検査が可能となる。

同様にプローブ付樹脂フィルム２ａ−（１）〜２ａ−（ｍ）の他端の導電部２１１はバネ変形部２１２及び垂直プローブ２１３を有し、被検査ＬＳＩ１０ａの他方のＹ方向パッド配列群１０４−（１）〜１０４−（ｍ）に接続することによりプロービングを行う。また、他端には出力端子２１４を有し、共通配線基板９のパッド９１に接続することにより電気的検査が可能となる。

導電部２２１及び２３１は導電部２０１及び２１１と電気的に独立して形成し、接続端子２２３、２３３及び出力端子２２４、２３４を有する構成としており、後述するプローブ付樹脂フィルム３ａ−（１）〜３ａ−（ｎ）の接続端子３０４又は３１４と接続し、プローブ付樹脂フィルム３ａ−（１）〜３ａ−（ｎ）のプローブによる検査信号を伝達し、共通配線基板９へ経由している。さらに、導電部の不要な場所には、強度を補強する目的でダミー部２４０を設けてもよい。

プローブ付樹脂フィルム３ａ−（１）〜３ａ−（ｎ）は、樹脂フィルム３００（例えばポリイミド樹脂）の上に銅箔（例えばベリリウム銅）を接着し、銅箔をエッチング加工することにより導電部３０１、３１１を形成する。導電部３０１はバネ変形部３０２及び垂直プローブ３０３を有し、被検査ＬＳＩ１０ａの一方のＸ方向パッド配列群１０１−（１）〜１０１−（ｎ）に接続することによりプロービングを行う。また、他端には接続端子３０４を有し、プローブ付樹脂フィルム２ａ−（１）〜２ａ−（ｍ）の導電部２２１又は２３１を経由して共通配線基板９のパッド９１に接続することにより電気的検査が可能となる。

同様にプローブ付樹脂フィルム３ａ−（１）〜３ａ−（ｎ）の他端の導電部３１１はバネ変形部３１２及び垂直プローブ３１３を有し、被検査ＬＳＩ１０ａの他方のＸ方向パッド配列群１０３−（１）〜１０３−（ｎ）に接続することによりプロービングを行う。また、他端には接続端子３１４を有し、プローブ付樹脂フィルム２ａ−（１）〜２ａ−（ｍ）の導電部２２１又は２３１を経由して共通配線基板９のパッド９１に接続することにより電気的検査が可能となる。さらに、導電部の不要な場所には、強度を補強する目的でダミー部３４０を設けてもよい。

プローブ付樹脂フィルム３ａ−（１）〜３ａ−（ｎ）とプローブ付樹脂フィルム２ａ−（１）〜２ａ−（ｍ）との接続は、図５（ｂ）に例示するように、接続端子２２３及び３０４に凹部を有するようにエッチング加工し、相互に嵌合させることにより安定した接続を得ることが可能である。

また、それぞれのプローブ付樹脂フィルムには、支持棒４１乃至４６を通過させるための切り欠き２０５、２１５及び３０５、３１５を有する。

以上説明した各々のプローブ付樹脂フィルムをＬＳＩのパッドに対応すべく支持棒４１乃至４６及び固定台５ａ乃至５ｄを用いて、図１に示すように所定の間隔で配置固定するものである。

図６は、プローブ付樹脂フィルム２ａ−（１）〜２ａ−（ｍ）及びプローブ付樹脂フィルム３ａ−（１）〜３ａ−（ｎ）を積層（図では各々５枚を表示）した概略構造を示す。図６に示すように、各々の出力端子２０４、２１４，２２４、２３４及び接続端子３０４、３１４をその位置を周期的にずらしてピッチを粗く設定することにより、プローブ付樹脂フィルム２ａ−（１）〜２ａ−（ｍ）とプローブ付樹脂フィルム３ａ−（１）〜３ａ−（ｎ）との接続、及びプローブ付樹脂フィルム２ａ−（１）〜２ａ−（ｍ）と共通配線基板９との接続を容易にしている。

以上説明したように、本発明によれば、隣接した周辺４辺のパッド配列を有する複数のＬＳＩチップの組を、プローブ付樹脂フィルムを使用することにより狭ピッチのパッドに対応でき、かつ、効率良い配線が可能となるため、狭ピッチかつ多ピンの周辺４辺のパッド配列を有するＬＳＩの複数チップ同時測定を可能とするものである。

本発明における概略構造を示す斜視図である。 本発明における構造を示すＹ方向側面図である。 本発明における構造を示すＸ方向側面図である。 本発明における構造を示す正面図である。 （ａ）本発明におけるプローブ接続構造を示す部分斜視図である。（ｂ）図５（ａ）におけるプローブ接続部詳細を示す部分斜視図である。 本発明におけるプローブ組立構造を示す部分斜視図である。 従来のプローバ装置の例を示す図である。

符号の説明

１ プローブ組立体
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ Ｙ方向電極パッド配列群に対応するプローブ
２００ 樹脂フィルム
２０１、２１１、２２１、２３１ 導電部
２０２、２１２ バネ変形部
２０３、２１３ 垂直プローブ
２０４、２１４、２２４、２３４ 出力端子
２０５、２１５ 切り欠き
２２３、２３３ 接続端子
２４０ ダミー部
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ Ｘ方向電極パッド配列群に対応するプローブ
３００ 樹脂フィルム
３０１、３１１ 導電部
３０２、３１２ バネ変形部
３０３、３１３ 垂直プロープ
３０４、３１４ 接続端子
３０５、３１５ 切り欠き
３４０ ダミー部
４１〜４６ プローブ組立支持棒
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 固定台
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 取付ねじ
７ ハウジング
８ ガイド板
８１、８２ ガイド穴
９ 共通配線基板
９１ パッド
１０ 被検査チップ
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 隣接する被検査チップ
１０１、１０３ Ｘ方向電極パッド配列群
１０２、１０４ Ｙ方向電極パッド配列群
２１ プローブ組立体
２２ 共通配線基板
２３ フレキシブルフラットケーブル
２４ 共通パッド
２５ 被検査ＬＳＩ
２６ ウェーハ

Claims (6)

1. 導電性の金属箔が接着された樹脂フィルムを使用し、前記金属箔をエッチング加工して樹脂フィルム上にプローブを含む導電部を形成し、前記プローブ付樹脂フィルムを複数枚積層して半導体チップの電極パッドに前記プローブの先端部を一括接触させて半導体チップの回路検査を行うためのプローブ組立体において、
   ＸＺ直交平面上のＸ方向に長い１つの前記プローブ付樹脂フィルム（以下、Ｘ方向プローブ付樹脂フィルム）上の両端に、バネ変形部を含む２つのプローブ構造部が概略対称に配置し、前記プローブ付樹脂フィルムを複数積層したものを半導体チップ上の２つのＹ方向電極パッド配列群に対応するプローブ組立とし、
   ＹＺ直交平面上のＹ方向に長い１つの前記プローブ付樹脂フィルム（以下、Ｙ方向プローブ付樹脂フィルム）上の両端に、バネ変形部を含む２つのプローブ構造部が概略対称に配置し、前記プローブ付樹脂フィルムを複数積層したものを半導体チップ上の２つのＸ方向電極パッド配列群に対応するプローブ組立としたことを特徴とするプローブ組立体。
2. 前記Ｘ方向プローブ付樹脂フィルムのプローブ構造部における垂直プローブの長さを、前記Ｙ方向プローブ付樹脂フィルムのプローブ構造部における垂直プローブの長さよりも長くし、前記Ｙ方向プローブ付樹脂フィルム群を前記Ｘ方向プローブ付樹脂フィルムの垂直プローブを除く前記Ｘ方向プローブ付樹脂フィルム群の下部に配置したことを特徴とする請求項１記載のプローブ組立体。
3. 前記プロープ付樹脂フィルムは、Ｚ方向の一端側に前記プローブ構造部を有し、他端側に検査装置に接続する出力端子部を有することを特徴とする請求項１及び請求項２記載のプローブ組立体。
4. 前記出力端子部は樹脂フィルム付プローブを積層した時にそれぞれの配置位置が概略等ピッチでずれる様に各樹脂フィルムに形成されていることを特徴とする請求項３記載のプローブ組立体。
5. 前記Ｘ方向プローブ付樹脂フィルムの導電部の一部が同一フィルム内のプローブ乃至出力端子の導電部と電気的に独立し、かつ、Ｚ方向の両端に接続端子を有し、下方の端子が前記Ｙ方向プローブ付樹脂フィルムの接続端子と接続し、上方の端子が検査装置に接続する出力端子となることを特徴とする請求項２記載のプローブ組立体。
6. 前記垂直プローブの先端部はガイド穴によって保持され位置が規制されるようになっていることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載のプローブ組立体。

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