JP4523438B2 - プローブユニット、プローブアッセンブリ及び電子デバイスの検査方法 - Google Patents
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特許文献1、2、3には、プローブの先端部が曲がったプローブユニットが開示されている。特許文献1、2に開示されたプローブユニットによると、電子デバイスの電極頂面にプローブの先鋭な先端を強く押し当てたり、プローブの先鋭な先端で電子デバイスの電極頂面を引っ掻く必要があるため、プローブが電子デバイスの電極頂面を傷つけてしまい、その結果、実装時に電子デバイスに対する配線不良が生じるおそれがある。また特許文献1、2、3に開示されたプローブユニットによると、プローブの先端部に電極の削り屑が付着することにより、プローブと電子デバイスとの接続不良が生ずるおそれがあるため、プローブに付着した屑を定期的に除去する作業が必要になる。また、特許文献1,2,3に開示されたプローブユニットによると、プローブの先端と電子デバイスの電極とを正確に位置合わせする必要があるため、高い精度でプローブユニットと電子デバイスとを位置合わせしなければならない。
本発明によると、導線が固定される導線固定面が検体が形成されるウェハに対してほぼ垂直になる。このため、本発明によるプローブユニットを複数用いることにより、ウェハ上に狭い間隔で形成された複数の検体を同時に検査することができる。また本発明によると、検体の電極に接触する接触部が導線固定面を含む仮想面から離れる方向に延伸しているため、導線固定面がウェハに対してほぼ垂直な状態でも、接触部の先端以外の非鋭利部位を検体の電極の頂面又は頂面角部に摺接させることができる。したがって本発明によると、導線の先端(鋭利部位)で検体の電極の頂面を傷つけることを防止できる。また本発明によると、接触部の先端を検体の電極に接触させる場合に比べると、検体の電極と接触部との位置合わせに高い精度が要求されない。
本発明によると、プローブユニットの複数の導線が互いに平行に配列される結果、複数の導線からなる導線群の幅を拡散配線部の複数の連絡線からなる連絡線群の幅とほぼ同一にできるため、ウェハ上の検体とほぼ同じ幅でプローブユニット及び拡散配線部を形成することができる。したがって、ウェハ上に極めて狭い間隔で配列された検体に応じて複数のプローブユニット及び複数の拡散配線部を配列することができる。また本発明によると、検体の電極間隔に応じて狭い幅でプローブユニットの導線を配列したとしても、拡散配線部の第二電極が導線間隔よりも広くなるため、プローブユニットに対する配線が容易である。
本発明では、前記基板は、リソグラフィを用いて複数の前記導線と一体に形成されている。
本発明によると、高い位置精度で導線を配列することができる。
本発明によると、検体の電極に導線が押し当てられたときに導線が導線固定面から剥離しにくい。
本発明によると、基板に固定された導線の接触部を検体に対して正確に位置決めすることができる。
本発明によると、連絡部と外部電極とを接続する配線を連絡部に接合する必要がないため、プローブユニット単位で部品交換が可能になる。また本発明によると、外部電極の頂面を傷つけることなく連絡部と外部電極とを確実に接続することができる。
本発明によると、導線が固定された基板を検体が形成されたウェハに対してほぼ垂直な姿勢で検体に接近させるため、ウェハ上に狭い間隔で形成された複数の検体を同時に検査することができる。また本発明によると、導線固定面を含む仮想面から離れる方向に延伸している接触部を検体の電極に摺接させるため、導線固定面がウェハに対してほぼ垂直な状態でも、接触部の先端以外の非鋭利部位を検体の電極の頂面又は頂面角部に摺接させることができる。したがって本発明によると、導線の先端(鋭利部位)で検体の電極の頂面を傷つけることを防止できる。また本発明によると、接触部の先端を検体の電極に接触させる場合に比べると、検体の電極と接触部との位置合わせに高い精度が要求されない。
1.プローブカードと検体
図1は、本発明の一実施例によるプローブカードを示す平面図である。
図1に示すように、プローブカード1は、円形の配線盤11と、配線盤11上に取り付けられているプローブアッセンブリ10とを備える。プローブカード1は、1枚のウェハに形成された4つのLCDドライバICを同時に検査するためのものである。検体としてのLCDドライバICは、図2に示すように、チップの周辺にAuで形成された電極3が狭小な間隔で多数設けられている。プローブカード1は、検査装置本体から出力される検査信号を検体2の電極に入力し、検体2の電極から出力信号を取り出して検査装置本体に伝達する機能を有する。
2−1.プローブブロックの構成
図5(A)はプローブブロック12を示す斜視図である。図5(B)はプローブユニット18を示す斜視図である。
<第一の構成>
図7から図10は、1つの検体に対応する複数のプローブユニットを整列させるための第一の構成を示す図である。
図11は、1つの検体に対応する複数のプローブユニットを整列させるための第二の構成を示す図である。
図11に示すように、第二の構成では、二枚の位置決め板15をブロックの第一面と、第一面と反対側の第二面とに固定し、位置決め板15をそれぞれプローブユニット18の櫛歯状に突出している第一突出部32又は第二突出部34に嵌合させることで、四つのプローブユニット18の全ての第一突出部32が一つの検体2の4辺に沿って設けられた電極に対して正確な位置に整列する。位置決め板15は、リソグラフィを用いて形成され、プローブユニット18の導線24の第一突出部32間又は第二突出部34間に嵌合する突出部27を外縁に有する。
図12から図14は、1つの検体に対応する複数のプローブユニットを整列させるための第三の構成を示す図である。尚、図14(A)では導線の図示を省略した。
図12に示すように、第三の構成では、四つのプローブユニットのうちブロックを間に挟んで対向する2つのプローブユニット35aに第一位置決め部28を設ける。第一位置決め部28は、リソグラフィを用いて基板26又は保護膜30と一体に、プローブユニット35aがプローブブロック12を構成するとき内側になる面の両縁に導線と平行に延びる直線状の凸形状に形成されている。図12には、基板26に第一位置決め部28が形成されているプローブユニット35aを図示した。
図15及び図16は、1つの検体に対応する複数のプローブユニットを整列させるための第四の構成を示す斜視図である。
図15及び図16に示すように、第四の構成では、ブロックを二つの小ブロック20a、20bで構成する。小ブロック20aの側面41a、41bには位置決めロッド13が突出している。小ブロック20aの側面41a、41bにそれぞれ接合されるプローブユニット35aには、基板26に第一位置決め部28が形成されている。小ブロック20aの側面41a、41bから突出している位置決めロッド13と、プローブユニット35aの第一位置決め部28の切り欠き部位とを当接させることにより、小ブロック20aを間に挟んで対向する二つのプローブユニット35a同士を整列させる。プローブユニット35aと小ブロック20aとはプローブユニット35a同士が整列した状態で接着、ねじ等により結合される。同様に、小ブロック20bの対向する二つの側面43a、43bから突出している位置決めロッド13と、二つのプローブユニット35bの第一位置決め部28とを当接させ、プローブユニット35b同士を整列させる。プローブユニット35bと小ブロック20bとはプローブユニット35b同士が整列した状態で接着、ねじ等により結合される。小ブロック20aと小ブロック20bとは接着、ねじ等により結合される。小ブロック20a、20bに予め位置決め部を形成しておき、その位置決め部同士を合わせることで、小ブロック20a、20b同士を高精度に嵌合させることができる。
図17は、1つの検体に対応する複数のプローブユニットを整列させるための第五の構成を示す図である。
図17に示すように、第五の構成では、一つの検体2に対応する四つのプローブユニット18をそれぞれ別のユニット位置決め部68に固定し、そのユニット位置決め部68を個々に調整することで四つのプローブユニット18を一つの検体2に対応するように整列させるプローブブロックを構成する。ユニット位置決め部68は、第一ブロック55a、第二ブロック55b、第三ブロック55c及び位置微調整ねじ57a、57bからなる。プローブユニット18と第一ブロック55aとは、プローブユニット18に形成された第一位置決め部28と第一ブロック55aに形成される位置決めロッド13との当接によって位置合わせされ固定される。第一ブロック55aは第二ブロック55bに位置微調整ねじ57aで結合され、第二ブロック55bはさらに第三ブロック55cに位置微調整ねじ57bで結合される。位置微調整ねじ57aは第二ブロック55bから第一ブロック55aに基板26a、26b、26cに対して垂直にねじ込まれ、位置微調整ねじ57bは第二ブロック55bから第三ブロック55cに基板26に平行にねじ込まれている。
図18及び図19は、プローブユニット同士の整列条件を説明するための模式図である。
図18(A)は、四つのプローブユニット18a、18b、18c、18dが位置ずれなく正確に整列した状態を示す。図18(A)に示すように、正確に整列した四つのプローブユニット18a、18b、18c、18dの導線24の第一突出部32は全て、1つの検体2の電極3に一対一に対応して接触する。
図20から図28は、プローブユニット18を製造する方法を示す図である。以下、プローブユニット18の製造方法を(1)から(7)の順に説明する。
(1)犠牲膜形成工程
はじめに図20に示すように、基板26に溝状の凹部36を形成し、凹部36が犠牲膜38で充填されるように基板26上に犠牲膜38を成長させた後、表面の研磨、研削、ポリッシュ等により平坦面40を形成する。凹部36の壁面が基板26の完成状態の2つの端面を形成するように凹部36の位置及び形状を設定する。基板26にはガラス基板、セラミック基板、シリコン基板、樹脂基板、金属基板などを用いる。金属基板を用いる場合には、予めその表面を有機絶縁層または無機絶縁層で被覆してから用いる。基板26の厚みは例えば0.1mm以上2mm以下にする。
犠牲膜38には後続工程で選択的に除去可能な素材を用いる。例えばCuやSnなどのようにエッチングで選択的に除去可能な金属を用いる。Cuを用いた場合、無電解めっきまたはスパッタにより第一層形成段階と、電解めっきによる第二層形成段階とによって犠牲膜38を形成する。また、レジスト剥離液で除去可能なハードベークされたレジスト、不飽和ポリエステルなどのように加水分解で除去可能な有機ポリマーを用いてもよい。あるいはRIEで除去可能なSiO2のCVD膜を用いてもよい。
次に図21に示すように、導線24の第一突出部32及び第二突出部34の下層を構成する第一膜24aを犠牲膜38上に至るように平坦面40上に形成する。第一膜24aは、導線24の基板26に近い部位に大きな引っ張り応力を内部に残存させるために形成する。第一膜24aの厚みは例えば1μm以上10μm以下にする。第一膜24aには感光性ポリイミド、フォトレジストなどの有機膜を用いる。またはNi、Fe、Co、Mn、Cr、Ti、Cu、Au、Pt、Pd、Rhなどの金属単体膜、あるいはその合金膜を用いる。尚、第一膜24aは、導線24の下層全体を構成するように形成してもよい。
次に図24に示すように、基板26の完成形領域の真上に絶縁性の保護膜30を形成する。その結果、第二膜24b及び第三膜24cの中間部と第一膜24aの一部は基板26及び保護膜30によって覆われる。第一膜24a、第二膜24b及び第三膜24cの犠牲膜38上に形成された部位は、第一突出部32及び第二突出部34となるため、保護膜30を形成しないようにする。保護膜30は、導線24が外力によって傷つけられ剥離したりごみなどの付着によってショートしたりするのを防止し、導線24を保護するために形成される。尚、保護膜30は必ずしも形成しなくてもよい。
次に図25に示すように、基板26の導線24と反対側の面を犠牲膜38が露出するまで研磨し、基板26及び犠牲膜38からなる研磨面42を形成する。
次に図26に示すように、基板26の研磨面42側に第一位置決め部28又は第二位置決め部31を形成する。第一突出部32及び第二突出部34が内向きになるようにブロック20に固定されるプローブユニット18の場合、本工程で第一位置決め部28を形成する。第一突出部32及び第二突出部34が外向きになるようにブロック20に固定されるプローブユニット18の場合、本工程で第二位置決め部31を形成する(図5参照)。以下、研磨面42に第一位置決め部28を形成する場合を例に採り、説明する。
次に図27に示すように、保護膜30上に第二位置決め部31を形成する。プローブユニット18の第二位置決め部31は、プローブブロック12を検体2に対して位置決めするための接続位置決め板16に当接する。第二位置決め部31の具体的な形成方法は、上述の(5)の第一位置決め部28の形成工程に準じる。上述の(5)の工程で第二位置決め部31を形成した場合は、本工程で第一位置決め部28を形成する。このようにリソグラフィを用いて第二位置決め部31を形成することにより、複数のプローブブロック同士の相対的な位置を正確に設定できるため、1つの検体の複数の電極に対し複数のプローブユニットを高精度に整列させることができる。
次に図28に示すように、犠牲膜38をエッチングで除去する。犠牲膜38を除去すると、基板26の両端の不要な部位がプローブユニット18から分離する。また、第一膜24a、第二膜24b及び第三膜24cの犠牲膜38上に形成された部位は、犠牲膜38の支持がなくなって片持ち梁状態となる。さらに、第一膜24aの引張り応力の作用、又は第二膜24bの圧縮応力の作用によって、第一膜24a、第二膜24b及び第三膜24cの基板26から突出した部位は基板26の裏面側に回り込む方向に湾曲する。その結果、第一突出部32及び第二突出部34が形成される。
上述の方法で製造されたプローブユニット18は、図29(A)に示すように、第一膜24aの引張り応力の作用、又は第二膜24bの圧縮応力の作用によって基板26の裏面側に回り込む方向に湾曲する第一突出部32を有する。この第一突出部32の凸面を検体2の電極3に押し付けても、導線24が基板26から剥がれようとする方向に荷重が加えられない。これに対し図29(B)に示すように、導線24を構成する第一膜24a、第二膜24b及び第三膜24cの形成順序を逆にすると、犠牲膜38を除去することで導線24の両端部は基板26から離れる方向に湾曲する。基板26から離れる方向に湾曲した第一突出部32の凸面を検体2の電極3に押し付けると、導線24が基板26から剥がれようとする方向に荷重が加えられ、導線24が基板26から剥がれ易くなる。
図30は、拡散配線部14を示す図である。
図30に示すように、拡散配線部14は、基板44と、基板44の第一面44aに設けられた複数の第一電極46と、基板44の第二面44bに設けられた複数の第二電極48とを備える。基板44にはFRP、セラミック、シリコンなどが用いられる。第二電極48は、基板44に形成された互いに平行な直線状の連絡線50によって第一電極46に導通している。尚、連絡線50は互いに平行でなくてもよいし、直線状でなくてもよい。プローブユニット19の導線24が互いに平行な直線状であるため、ウェハ上の検体とほぼ同じ幅で拡散配線部14を形成することができる。第一電極46は、プローブユニット18の第二突出部34に一対一に対応して接触するように配列されている。第二電極48は、配線盤11の電極又はインターポーザの電極の配列間隔に応じて、第一電極46の配列方向に直交する方向では第一電極46よりも広い間隔で配列されている。このため、プローブユニット18の第二突出部34の配列間隔が狭くても、プローブユニット18と配線盤11とを容易に接続することができる。第一電極46及び第二電極48は、接触抵抗を低下させるためにAuや、Pt、Pd、Rhなどの白金族で形成することが望ましい。また配線抵抗を低下させるために、連絡線50はCu、Alなどで形成することが望ましい。
図31に示すように、接続位置決め板16は、複数のプローブブロック12を位置決めするための複数の位置決め部56と、複数の拡散配線部14を位置決めするための複数の位置決め部58とを有する。位置決め部56及び位置決め部58は、複数のプローブブロック12をウェハ上の複数の検体2に対して位置決めし、プローブユニット18に対して拡散配線板14を位置決めするために、リソグラフィによって高い位置精度で形成されている。
尚、接続位置決め板16には補強部17を取り付けてもよいし取り付けなくてもよい。例えば図3及び図31に示したように、二つの接続位置決め板16を補強部17で連結して用いてもよい。
図32は、配線盤を示す図である。
図32に示すように、配線盤11は、円形の基板59と、基板59の中心付近に設けられた複数の電極60と、基板59の外縁部に設けられた複数の外部接続電極62と、電極60から放射状に配線盤11内部を通って延びている配線(図示せず)とを有する。配線は、電極60と外部接続電極62とを導通させている。
Claims (6)
- 導線固定面を有し、検体が形成されるウェハに対して前記導線固定面がほぼ垂直になるようブロックに固定される基板と、
前記導線固定面に固定され、前記基板の一端から突出して前記導線固定面を含む仮想面から離れる方向に延伸し前記基板を包み込むようにして前記基板の一端近傍の部分から先端にかけて滑らかに湾曲する形状に形成される接触部と、前記基板の他端から突出して前記仮想面から離れる方向に延伸し前記基板を包み込むような方向に湾曲する連絡部とを有し、前記連絡部が外部電極に接続され、前記接触部の非鋭利部位が前記検体の電極の頂面又は頂面角部に摺接する導線と、
複数の前記導線が互いに平行に配列されたプローブユニットと、
前記プローブユニットの前記連絡部に一対一に対応して接触可能なよう配列される複数の第一電極と、前記第一電極に一対一に対応し、前記第一電極の配列方向に直交する方向では前記第一電極同士の間隔より広い間隔で配列される複数の第二電極と、対応する前記第一電極と前記第二電極とを導通させる連絡線とを有する拡散配線部と、を備え、
前記基板は、リソグラフィを用いて複数の前記導線と一体に形成されていることを特徴とするプローブアッセンブリ。 - 前記検体の電極に摺接する前記導線の第一面の裏面に相当する前記導線の第二面が前記導線固定面に固定されることを特徴とする請求項1に記載のプローブアッセンブリ。
- 前記基板は、前記基板を前記検体に対して位置決めするための相手部材に当接しリソグラフィにより形成された位置決め部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のプローブアッセンブリ。
- 前記連絡部は、前記基板から突出して前記導線固定面を含む仮想面から離れる方向に延伸し外部電極の頂面又は頂面角部に摺接することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のプローブアッセンブリ。
- 前記接触部の前記検体の電極と摺接する部位は金又は白金属元素からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のプローブアッセンブリ。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のプローブアッセンブリを用いた検査方法であって、
導線が固定された基板を検体が形成されたウェハに対してほぼ垂直な姿勢で前記検体に接近させることにより、前記基板から突出し前記基板の導線固定面を含む仮想面から離れる方向に延伸する前記導線の接触部の非鋭利部位を前記検体の電極の頂面又は頂面角部に摺接させる摺接段階と、
前記摺接段階の後に、前記導線を介して前記検体に検査信号を入力する検査段階と、
を含むことを特徴とする電子デバイスの検査方法。
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