JPH0384470A - 半固定プローブボード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半固定プローブボードに関し、例えばフレ
キシブルなフィルム上に形成された配線をプローブとし
て用いるものに利用して有効な技術に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来のようにタングステン等からなる細い線条のプロー
ブ針を用いたプローブボードに代え、フレキシブルなフ
ィルムベース上に写真技術を利用して微細パターンから
なる配線を形成し、それをプローブとして用いるプロー
ブカードが開発されている。このプローブカードでは、
写真技術を用いてプローブとして作用する信号線を形成
することができるから、従来の細い線条からなるプロー
ブ針を用いたものでは、測定不能な高密度の電極を持つ
半導体集積回路の測定が可能になる。このようなプロー
ブカードに関しては、例えば雑誌「セミコンダクタ　イ
ンターナショナル（ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＩＮＴ
ＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ）　Ｊ　１９８８年８月号、頁９
８〜頁１０１がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のプローブカードでは、半導体チップに対応した底
面を持つ錐状の一体構造のフィルムベースに配線層が形
成されてなるものである。それ故、半導体チップの電極
に接触する配線先端は、完全に固定された状態にある。

この構成では、半導体千ツブのアルミニュウム層等から
なる電極上に酸化膜が形成されたり、あるいは付着した
ゴミ等を突き破ることができず、安定的に良好な電気的
接触を得ることができないという問題を有する。また、
上記のように一体的にフィルムベースに、プローブとし
て作用させる配線の先端部を形成する場合先端の位置合
わせが難しくなる。すなわち、写真技術によりフィルム
ベース上に微細パターンを正確に形成することができる
が、フィルムベース自体が熱膨張性を持つものであるこ
との他、例え平面的なフィルムベースに正確に配線パタ
ーンを形成しても、その後にフィルムベースを錐状前に
加工するときフィルムベースが伸縮する虞れがある。ま
た、信号伝達経路としての配線層の容量結合について配
慮がなされておらず、信号伝達経路としての配線層が隣
接して高密度に形成されているため、容量結合等によっ
て信号の相互干渉が生じて高周波数成分について良好な
信号伝達ができないという問題がある。

この発明の目的は、安定的に良好な電気的接触を得るこ
とができる半固定プローブボードを提供することにある
。

この発明の他の目的は、ギガヘルツ等のような。

高周波数帯まで良好な信号伝達特性を得ることができる
半固定プローブボードを提供することにある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は
、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。

Ｃ課題を解決するための手段〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。

すなわち、フレキシブルなフィルム上に測定すべき半導
体集積回路の１ないし４つの辺にそれぞれ形成された測
定電極に合わせて先端部がそれぞれ形成された配線層を
形成し、上記配線の先端部が垂直方向に可動可能となる
ようにそれぞれボードに取り付けて半導体チップの１個
ずつの辺に対応した半固定プローブボードを構成し、上
記配線の先端部の位置を調整するマニピューレークに上
記ボードを取り付ける。また、信号伝達経路としての信
号線の間にはシールド線を設けるか、又はマイクロスト
リップ線路を構成する。

〔作　用〕

上記した手段によれば、半導体集積回路の各辺に設けら
れる電極に対応してそれぞれフレキシブルなフィルムベ
ース上にプローブを形成するものであるから、その製造
が簡単に行えるとともに電極との接触の際に先端部が垂
直方向に移動し、その結果として先端が半導体チップの
電極上を水平方向に滑って酸化膜やゴミ等を突き破って
良好な電気的接続が得られる。また、上記シールド線や
マイクロストリップ線路により良好な信号伝達経路を構
成できるからギガヘルツのような高周波数帯までの信号
伝達が可能になる。

〔実施例〕

第１図には、この発明に係る半固定プローブボードを構
成するプローブ部の一実施例の下面図が示されている。

フレキシブルフラットケーブル等の製造技術を利用し、
フレキシブルなフィルムベースに写真技術を用い、半導
体ウェハ上に充放された測定すべき半導体集積回路（半
導体チップ）における各辺に設けられる電極（ポンデイ
ングパツド等）にそれぞれ合わせて、その先端部が位置
合わせされて配線層が放射状形成される。すわなち、帯
状のフラットケーブルの先端が半導体集積回路の１つの
辺に対応した辺を持つように先細りに構成され、それに
放射状にされた配線層が形成される。この配線層は、半
導体集積回路の電極に対応した先端部がプローブとして
作用するものである。すなわち、この実施例のプローブ
ボードでは、プローブと信号伝達経路が一体的に構成さ
れるものである。

また、この配線相互の間には、実質的に同軸ケーブルと
同様な良好な信号伝達を行うようにするため、同図で点
線で示したようなシールド線を設ける。先端部において
配線層が密集することによって上記シールド線を形成す
るスペースが不足するようなら、その部分を除いてシー
ルド線が設けられる。

この実施例では、半導体集積回路の４つの辺にそれぞれ
測定電極が設けられる場合、それぞれの辺に対応して４
つのフレキシブルフラットケーブルＦＰＣ１ないしＦＰ
Ｃ４が形成される。これらは相互に分離されて構成され
る。それ故、従来のように１つの半導体集積回路の電極
に対して、全てのプローブとして作用する配線が一体的
に形成されることと大きく異なる。このことから、この
実施例のプローブボードは半固定プローブボードとなる
。なぜなら、４つからなるフレキシブルフラットケーブ
ルＦＰＣＩないしＦＰＣ４は、それぞれの配線が対応す
る半導体集積回路の電極にのみ位置合わせされて形成さ
れるのだけに止まり、それぞれの相互の位置関係が固定
プローブボードのように固定的に構成されていないから
である。

したがって、後述するように、半導体集積回路への位置
合わせのときには、従来のように全プローブが一体的に
半導体チップに対して位置合わせされるのではなく、フ
レキシブルフラットケーブルＦＰＣＩないしＦＰＣ４毎
にそれぞれ位置合わせを行う必要がある。

後述するような位置合わせ手段により、１つの半導体集
積回路に対して上記４つのフレキシブルフラットケーブ
ルＦＰＣＩないしＦＰＣ４が位置合わせされたとき、半
導体集積回路に対応した個所に開口部が構成される。す
なわち、前記従来のブローボカードとは異なり、開口は
固定的に設けられるのではなく、上記のように４つのフ
レキシブルフラットケーブルが取り付けられて針先を観
測するための開口部が構成される。この開口部の形状及
び大きさは、上記のように半導体集積回路チップの形状
とはｙ゛一致している。

特に制限されないが、同図におけるフィルムベースの反
対側の面には、上記シールド線の先端部を結ぶにように
配置され、スルーホールを介して接地電位を与える先端
接地線、及びその先端接地線に接地電位を与える接地線
が設けられる。また、半導体集積回路に電源電圧や接地
電位を与える電源線は、上記フィルムベースの反対側に
太い配線により開口付近まで導き、そこからスルーホー
ルを介してプローブとして作用する配線層と接続するも
のであってもよい。このようにすることによって、電源
インピーダンスを小さくすることができる。

この実施例では、特に制限されないが、上記フィルムベ
ースの他端側はそのまま一体的にフレキシブルフラット
ケーブルを構成するよう、延長させる構成としてもよい
。すわなち、同図において、各フレキシブルフラットケ
ーブルＦＰＣＩないしＦＰＣ４の他端は省略されている
が、そのままＩＣテスタまで延びるよう比較的長い長さ
に形成される。あるいは、上記適当な長さで切断し、他
のフラットケーブル又は同軸ケーブルを介してＩＣテス
ターと接続するようにしてもよい。このとき、上記フレ
キシブルフラットケーブルと同軸ケーブルとのインピー
ダンス整合を採るよう、フラットケーブルのインピーダ
ンスを設定するか、あるいはインピーダンス整合用バッ
ファアンプを設けるようにするものである。

第２図には、この発明に係る半固定プローブボードの一
実施例の側面図が示されている。

同図には、上記第１図におけて左右に配置される２つの
半固定プローブ−ホードが代表として例示的に示されて
いる。上記のようなフレキシブルフラットケーブルから
なるプローブを支えるために、支持体が設けられる。支
持体は、全体としての形状は楔形とされ、フレキシブル
フラットケーブルＦＰＣＩの先端が一定の角度で下方の
向かうようボードとフレシキブルフラットケーブルＦＰ
Ｃ１との間に設けてられる。このことは、他の代表とし
て例示的に示されているフレキシブルフラットケーブル
ＦＰＣ３と支持体及びボードとの関係についても同様で
ある。ただし、その先端部にまで支持体は設けられない
。これにより、支持体により支えられるフレキシブルな
フィルムの先端部は、自由に上下に可動可能にされる。

この先端部を所望のバネ性を持って、上記ボードの下面
に対して一定の角度に沿った面で支持するためのバネ材
が設けられる。

このバネ材は、特に制限されないが、同図に示すように
薄い仮バネ材からなり、ボードに取り付は部では逆り字
状になっており、フレキシブルフラットケーブルとの接
合部では上記フレキシブルフラットケーブルが上記一定
の角度を持って延びるよう略り字状にされる。そして、
特に制限されないが、その先端に向かって板バネの厚み
が薄くされ、所望の接触圧を持つようにされる。特に制
限されないが、プローブとして作用する信号線の先端部
には、前記公知のプローブカードと同様な電極が設けら
れる。４つのボードにより開口部が構成され、上側から
顕微鏡又は撮像装置によりプローブ先端と測定すべき半
導体チップの電極とが拡大され、その位置合わせを観測
することが可能にされる。このようなプローブ先端の観
測のために、フレキシブルフィルムベースは、透明又は
半透明とされ、プローブとしての配線層の先端の位置が
上記開口部を介して上側から顕微鏡又は撮像装置を用い
て観察可能にされる。

上記のようにプローブ及びケーブルとして作風するフレ
キシブルフラットケーブルＦＰＣＩ、ＦＰＣ３等が取り
付けられたボードは、その先端部の位置合わせ手段とし
てのマニピュレータ１．マニピュレータ３に取り付けら
れる。これらのマニピュレータ１．マニピュレータ３は
、その先端の位置をＸ方向、Ｙ方向、Ｘ方向及びθ方向
にそれぞれ調整する調整捻子が設けられる。これらのマ
ニピュレータは、従来の調整式のプローバ等において多
用されるものであり、それと同じか類似の機構を用いて
構成することができる。なお、第１図に示したフレキシ
ブルフラットケーブルＦＰＣ２及びＦＰＣ４に対応した
ボードも、上記同様なマニピュレータにそれぞれ取り付
けられ、そのプローブの先端の位置合わせが行われる。

第３図には、この発明に係る半固定プローブボードの他
の一実施例の側面図が示されている。

フレキシブルなフィルムに形成された信号線を利用した
プローブに弾力性を持たせるため、前記実施例のように
仮バネ材を用いた場合、測定すべき半導体チップの電極
が形作る平面に凸凹が存在すると、最も高い電極により
プローブ先端の接触電極面が形作る面が規定され、最も
低い電極に対して接触不良ないし接触圧不足になってし
まうという虞れがある。そこで、この実施例では、バネ
材として例えばシリコンゴムを用いるものである。

すなわち、支持体により作られるフレキシブルフラット
ケーブルの面を維持するようにシリコンゴムが設けられ
る。このため、ボードの先端部は、フレキシブルフラッ
トケーブルＦＰＣ１，ＦＰＣ３の先端に対応した位置ま
で延びるよう構成される。これにより、シリコンゴムの
ような弾力性を持つ材料がボードの下面側とプローブと
して作用する信号線が設けられたフィルムベースの上面
側との間に設けられる。この構成では、シリコンゴム等
の持つ弾力性によってフィルムベースをフレキシブルに
支えるものとなり、個々の信号線を半導体チップの電極
に存在する多少の凸凹を吸収して両者を接触させるよう
にすることができる。この他、上記のような板ハネを用
いた場合の接触不良を回避するためには、板バネに対し
て信号線に沿で複数の切り込みを設けて仮バネを等価的
に線条バネにして、上記接触すべき電極の平面度のバラ
ツキに対応して信号線の接触電極の高さが異なるように
してもよい。

第４図には、この発明に係るプローブボードの接触動作
の概念を説明するための概略断面図が示されている。

同図において、Ａは上記支持体開口部に対応しており、
Ｂはその先端部を示す。それ故、先端Ｂは上記Ａ点を固
定点として上下に可動可能にされる。なお、同図では、
プローブとしての信号線とフレキシブルなフィルムベー
スとを一体的に描いている。

プローブの接触端であるＢが半導体チップＩＣの電極に
接触を開始した時から、更に半導体チップＩＣを垂直方
向にΔＺだけ押し上げる（Ｚアップ）すると、それに対
応して接触端ＢもＢ”のように押し上げられる。これに
より、半導体チップの電極とプローブ先端が一定の接触
圧を持って電気的に接続される。このとき、上記のよう
なＺアップ動作に対応して、プローブ先端Ｂ゛は、その
前方に向かってΔＸ（又はΔＹ）だけ電極面上を滑って
移動する。このうなプローブ先端と測定すべきＩＣの電
極面とが所定の接触圧を持ちながら滑って移動する動作
によって、半導体チップの電極表面に形成された酸化膜
や付着したゴミを突き破ることができる。このような接
触動作によって安定的に良好な電気的接触を得ることが
できるものとなる。

したがって、前記のようにプローブとして作用する信号
線の両側には、シールド線が設けられることよる良好な
信号伝達特性と相俟ってギガヘルツ（ＧＨｚ）のような
高周波数まで高信頼性を持って半導体集積回路の交流試
験（機能試験）を実現できるものとなる。

また、半導体集積回路の電極が形成される各辺にそれぞ
れ対応して独立にフレキシブルフラットケーブルを利用
したプローブ及びそれと一体的に構成されるケーブルを
構成するものである。このため、プローブの写真技術に
より先端を正確に半導体集積回路の電極に合わせて形成
するとき、１つの辺に対応した電極にのみ合わせて形成
すればよいからその製造が簡単になる。すなわち、従来
のように全てのプローブを１つのフレキシブルなフィル
ムベース上に一体的に形成する場合に比べて大幅に製造
プロセスの簡素化が可能になる。

上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 （１）フレキシブルなフィルム上に測定すべき半導体集
積回路の１ないし４つの辺にそれぞれ形成された測定電
極に合わせて先端部がそれぞれ形成された配線層を形成
し、上記配線の先端部が垂直方向に可動可能となるよう
にそれぞれボードに取り付けて半導体チップの１個ずつ
の辺に対応した半固定プローブボードを構成し、上記配
線の先端部の位置を調整するマニピューレークに上記ボ
ードを取り付ける。この構成では、半導体集積回路の各
辺に設けられる電極に対応してそれぞれフレキシブルな
フィルムベース上にプローブを形成するものであるから
、その製造が簡単に行えるとともに電極との接触の際に
プローブ先端部が垂直方向に移動し、その結果として先
端が半導体チップの電極上を水平方向に滑って酸化膜や
ゴミ等を突き破って良好な電気的接続が可能になるとい
う効果が得られる。

（２）上記フレキシブルなフィルムベース先端部にバネ
性を持たせるハネ材としてシリコンゴムを用い、その弾
力性によってフィルムベースをフレキシブルに支えるこ
とにより、個々の信号線を半導体チップの電極にける多
少の凸凹を吸収して両者を接触させるようにすることが
できるという効果が得られる。

（３）信号伝達経路としての信号線の間にはシールド線
を設けることにより、等価的に同軸ケーブルと類似した
信号伝達経路を構成できるから高周波数（ＧＨ２）まで
の信号伝達が可能になるという効果が得られる。

（４）上記（１）ないしく３）が相乗的に作用し、高信
頼性を持ち、高周波数（ＧＨｚ）までの電気的測定を可
能としたプローブボードを得ることができるとうい効果
が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、測定すべき半
導体集積回路がダイナ周ンク型ＲＡＭ　（ランダム・ア
クセス・メモリ）のようにチップの対向する両側の辺に
のみ電極が設けられる場合、電極が設けられる辺に対応
して２つからなる前記同様なフレキシブルなフィルムベ
ースを用いたプローブボードが構成される。

このときには、上記２つのボードが２つのマニピュレー
タに取り付けられる。なお、配線密度に余裕があれば、
信号線は第１図に示すように放射状態にする必要がない
。信号線とシールド線との間隔が先端部に対して遠くに
なる従い開くことによって、信号路の特性インピーダン
スが一定にできないなら、シールド線の太さを外周に向
かって太くなるようにし、信号線とシールド線との間隔
が常に一定なるようにするものであってもよい。フラッ
トケーブルに測定を行うべき半導体集積回路に入力する
人カバターン信号を一時的に保持したり、半導体集積回
路から出力されるデータを一時的に保持したり、信号の
シリアル／パラレル変換を行ったり、あるいは期待値と
の比較行う等のテスターの一部を構成する各種半導体集
積回路装置を実装させるものであってもよい。

上記のようなフレキシブルなフィルムベースに形成され
た配線層をＩＣテスター側と接続する手段は、前記フラ
ットケーブルを用いるもの他、ボードに形成された配線
と接続して、このボードに設けられた接続電極にポゴピ
ン等により接続させる構成等種々の実施形態を採ること
ができるものである。

更に、信号線及びプローブの構成は、フィルムベースを
誘電体として用い、その一方の面倒ニ前記のような配線
とプローブとして作用する導体を形成し、その他方の面
倒全体に導体を形成するという公知のストリップ線路（
ｓｔｒｉｐ　１ｉｎｅ）を用いるものであってもよい。

このようなマイクロストリップ線路においては、極めて
高い周波数では、わずかながら基板表面に表面波を誘起
し、進行方向に電磁界成分を持つ。このようなことから
ストリップ線路を伝播する信号を準ＴＥＭ波（ｑｕａｓ
ｉＴＥＭ）波とよぶことが多い。

プローブボードの上面からプローブ先端と半導体チップ
の表面を観察する場合において、プローブボードの下面
側からプローブ先端部を観察する方式を採るものであっ
てもよい。すなわち、半導体ウェハブローバにおいて、
プローブボードの下面側から撮像素子により先端の位置
を観察しておいて、その位置情報に基づき自動的に半導
体チップの位置合わせする等が考えられる。

半導体集積回路の電極が形成された各辺に対応して設け
られるプローブ先端を位置合わせするマニピュレータの
構成は、種々の実施形態を採ることができるものである
。マニピュレータのようにＸ、Ｙ、Ｚ及びθ調整を行う
ものの他、上記電極が形成された半導体チップの各辺に
対応して設けられる各プローブボードをブローバに取り
付けのときに、同様な調整を行いながら固定するもので
あってもよい。このとき、適当な位置合わせ治具やマー
ク等を利用することが便利である。

この発明は、半導体集積回路等のような各種小型電子部
品の測定に用いられるプローブボードとして広く利用す
ることができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、フレキシブルなフィルム上に測定すべき半
導体集積回路の１ないし４つの辺にそれぞれ形成された
測定電極に合わせて先端部がそれぞれ形成された配線層
を形成し、上記配線の先端部が垂直方向に可動可能とな
るようにそれぞれボードに取り付けて半導体チップの１
個ずつの辺に対応した半固定プローブボードを構威し、
上記配線の先端部の位置をｇＪ！整するマニピューレー
タに上記ボードを取り付ける。この構成では、半導体集
積回路の各辺に設けられる電極に対応してそれぞれフレ
キシブルなフィルムベース上にプローブを形成するもの
であるから、その製造が簡単に行えるとともに電極との
接触の際にプローブ先端部が垂直方向に移動し、その結
果として先端が半導体チップの電極上を水平方向に滑っ
て酸化膜やゴミ等を突き破って良好な電気的接続が可能
になる。また、信号伝達経路としての信号線の間にはシ
ールド線を設けたり、マイクロストリップ線路を用いる
ことにより、等価的に同軸ケーブルと類似した信号伝達
経路を構成できるからギガヘルツ（ＧＨｚ）のような高
周波数までの信号伝達が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る半固定プローブボードの一実
施例を示す下面図、 第２図は、この発明に係る半固定プローブボードの一実
施例を示す概略側面図、 第３図は、この発明に係る半固定プローブボードの他の
一実施例を示す概略側面図、 第４図は、この発明に係る半固定プローブボードの接触
動作の概念を説明するための概略断面図である。 ＦＰＣＩ〜ＦＰＣ４・・フレシキブルフラットケーブル
（プローブと信号線）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フレキシブルなフィルム上に測定すべき半導体集積
   回路の１ないし４つの辺にそれぞれ形成された測定電極
   に合わせて先端部がそれぞれ形成された配線層を含み、
   上記配線の先端部が垂直方向に可動可能となるようにそ
   れぞれボードに取り付けられて成り、これらのボードが
   上記配線の先端部の位置を調整してプローバにそれぞれ
   固定して取り付けられ、若しくはプローバのマニピュー
   レータにそれぞれ取り付けられるものであることを特徴
   とする半固定プローブボード。 ２、上記垂直方向に可動可能にされた部分には、先端部
   が弾力性を持つように上記配線層が設けられる面の反対
   側とボードとの間に弾力性を持つバネ材又はシリコンゴ
   ムが設けられるものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の半固定プローブボード。 ３、上記配線層は、配線相互の信号の干渉を防止するた
   めのシールド線が設けられ又はマイクロストリップ線路
   とされ、他端側がそのまま延びてテスタに接続されるも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲第１又は第２
   項記載の半固定プローブボード。