JPH04233480A

JPH04233480A - 電子デバイスの試験装置

Info

Publication number: JPH04233480A
Application number: JP3196064A
Authority: JP
Inventors: Mark F Bregman; マーク・フィールディング・ブレグマン; Paul R Hoffman; ポール・ロバート・ホフマン; Peter G Ledermann; ピーター・ジェラード・リーダーマン; Paul A Moskowitz; ポール・アンドリュー・モスコヴィッツ; Roger A Pollak; ロジャー・アラン・ポラク; Timothy Clark Reiley; ティモシー・クラーク・レイリー; Mark B Ritter; マーク・ビー・リター
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1991-07-11
Publication date: 1992-08-21
Also published as: US5189363A; EP0475050A3; EP0475050A2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、集積回路の試験シス
テムに関するものであり、さらに詳細には、電子デバイ
スと試験システムとの間のインターフェースに関するも
のである。

【０００２】

【従来技術】従来、集積回路デバイスは、ダイシングお
よびパッケージングを行う前に、欠陥があるかどうかの
試験を行っていた。このような集積回路の性能の評価は
、製造工程のいくつかの時点と、製造終了時に行ってい
る。このような回路を試験するには、集積回路の多くの
接続点を電気的に接続する必要がある。その後で試験信
号を回路に与えて性能を評価する。

【０００３】従来技術では、このような集積回路デバイ
スを試験するため、各種の方法が開示されている。１つ
の問題は、半導体ウェーハの自動大量生産が非常に進ん
できたために、同様に試験すべき大量の製品を処理でき
る試験装置を設計しなければならないことである。単一
の試験ステーションで、１日に何千回もの試験を行うこ
とが必要となることがある。各試験ごとに、接点アレイ
を、同一のウェーハ上または一連のウェーハ上の位置の
異なる試験個所に接触させたり分離させたりすることが
必要である。この試験法の結果、接触プローブが摩耗し
、頻繁に交換しなければならなくなる。接点アレイの交
換に要する時間の間には、試験機は稼働することができ
ない。このため、半導体製品のコストが増加する。

【０００４】もう１つの問題は、回路の寸法が減少する
につれて、パッケージング前にウェーハ・レベルの電気
試験を行うのが次第に困難になることである。さらに、
ＶＬＳＩ回路の場合、必要な入出力端子の接続の数が増
大する。したがって、このような回路が複雑になり、入
出力の必要が増大するにつれて、入出力パッドの寸法と
間隔が減少する。ピッチが数ミル（１ミルは約０．０２
５ｍｍ）程度になると、従来のプローブ方式は使用でき
なくなる。したがって、寸法が１ミル（０．０２５ｍｍ
）程度のプローブ・アレイを作成するには、フォトリソ
グラフィ技術を使用しなければならない。

【０００５】従来技術の方式を、寸法が１ミル程度のパ
ッドに使用する場合のもう１つの問題は、従来のプロー
ブの機械的構成である。こうした方式では、高い位置精
度が得られず、摩耗および研磨等の再平坦化技術を用い
た再表面処理によってそれが一層ひどくなる。この場合
も、プローブ・アレイを作成するのにリソグラフィ技術
が必要となる。

【０００６】電気的界面の問題もある。最近のＶＬＳＩ
チップは、多数の入出力を使用し、高速で作動するため
、多数のオフチップ・ドライバが試験中に同時に切り換
わるとき、ノイズが誘発される確率が増大する。この同
時切換えは、試験中のプローブの電気的性能に、きわめ
て苛酷な要求を課す。現在の方法は、使用可能な限度に
近付いており、試験データの誤りの原因ともなっている
。誘発ノイズを減少させるため、誘導結合が最小になる
ようにプローブを設計しなければならない。

【０００７】超小型部品を試験するために従来用いられ
てきた代表的な従来技術は、米国特許第３４９３８５８
号明細書に記載されており、一連の導体を取り付けたフ
レーム上に延びる可撓性バッグを使用するものである。導体は、電気メッキしたＣｕからなり、マイラ（ポリエ
ステル）フィルム上にフォトグラフィによってパターン
付けされている。可撓性部材と、試験中のデバイスとの
端子部の整合は、回路上の対応する端子領域に接触する
ように延長させたプローブによって達成される。

【０００８】米国特許第３４０５３６１号および第４０
６５７１７号明細書は、いずれもプローブを担持する可
撓性シート状の部材を使用し、半導体デバイスに接触さ
せる多点プローブに関するものである。可撓性シートの
パターンによって、接点を試験中の部材の周囲に分布さ
せることができる。この可撓性部材は、流体が導入され
るチェンバの一部を構成し、それが変形することによっ
て、プローブを半導体デバイスに接触させる。上記の米
国特許第３４０５３６１号明細書では、リソグラフィに
よって形成したプローブにバンプ・ティップをメッキし
ている。

【０００９】試験中のデバイス上のパッドの高さのばら
つきを考慮に入れた方法も、従来技術で開示されている
。米国特許第３８２６９８４号明細書は、非導電性支持
ディスクから円形の基材開口部に向かって内側に半径方
向に延びる一連の片持ちビームを有する接点が開示され
ている。他の片持ち式プローブの例は、米国特許第４６
４９３３８号、および第４６７７４７４号明細書に見ら
れる。接点は垂直方向に偏寄して、接点パッドの高さの
ばらつきに順応することができる。

【００１０】米国特許第３８３２６３２号明細書は、圧
縮可能な弾性材料製のプローブ・ティップを使用して、
高さのばらつきの問題を処理している。この方法では、
環状片持ち設計が用いられている。

【００１１】米国特許第４６４９３３９号明細書は、上
記の従来技術に類似した特徴を有するプローブについて
記載している。このプローブは、開口部のない連続した
可撓性シートからなり、一連の導線が中央の開口部から
放射状に出ている。接点はリソグラフィによってパター
ン付けしたＣｕであり、シートはポリイミドであり、開
口部はない。フィルムの両面に金属を使用して、接地面
によって制御されるインピーダンス構造を構成すること
ができる。開口部では、線がシートの反対側の接点に接
続される。接点は、チップとコネクタ・パッドの電気接
続の形成に使用される。ばね付きの中央導体により、内
面の端子と試験中のデバイス上のパッドの接触を行う。他の従来技術の装置と同様に、この試験プローブ・ヘッ
ドは、空気圧を利用して力を加えて、プローブ・ティッ
プを試験中のデバイスと接触させる。

【００１２】米国特許第４６７３８３９号明細書も、チ
ップ・プローブ試験システムに関するものである。この
システムは、小さい正方形の熱可塑性ポリイミド・フィ
ルム製の可撓性プローブを使用する。フィルムの下側に
は、複数の金属パッドが、チップ上の接点パッドと一致
するパターンで配列されている。パッドは、圧電素子等
のマイクロストリップ・ライン・ジオメトリを使用して
電気的に接続される。さらに、半導体を試験するための
ストリップ・ラインの別の例は、特開昭６０−２６０８
６１に記載されている。多数のコネクタを有するＸ形ス
トリップ・フィルムをジグで取り付け、試験中の半導体
デバイスに接触するよう移動させる。ジグに与える力を
変化させることにより、接点端子に加わる力を調節する
ことができる。

【００１３】上述の技術は、試験装置に組み込んだ一体
型プローブ・アレイの使用に関するものである。穴を有
するフィルムを使用する限り、これらの穴は単純な円形
または四角形であり、連続していないため、フィルム上
に複数のパターンを形成することはできない。

【００１４】上記のとおり、従来技術では、集積回路素
子を試験するための技術が多数提案されている。しかし
、これらはすべて、程度の差があっても、上記のような
欠点を有する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、チ
ップ上の微細ピッチのパッドに使用する、改良されたプ
ローブを提供することにある。

【００１６】この発明の他の目的は、ＶＬＳＩチップを
低コストで試験することのできる、テープ式プローブを
提供することにある。

【００１７】この発明の他の目的は、この試験手順がＶ
ＬＳＩチップの生産速度に適合する形で使用できるよう
に、プローブ素子を容易に交換できる方法を提供するこ
とにある。

【００１８】この発明の他の目的は、ＶＬＳＩチップ上
の微細ピッチの入出力パッドを試験する方法を提供する
ことにある。

【００１９】この発明の他の目的は、従来のプローブよ
りも高速交流試験の電気的性能を改良し、接点の信頼性
を高めることにより、試験の信頼性を向上させることに
ある。

【００２０】この発明の他の目的は、製造コストを低下
させるとともに、プローブの機械的保全性を改善する、
微細ピッチのプローブ用の可撓性回路構造を提供するこ
とにある。

【００２１】この発明の他の目的は、平坦性を確保する
ための、微細ピッチのプローブ用の支持構造を提供する
ことにある。

【００２２】この発明の他の目的は、電気チップの試験
において、従来の材料ほど急速に摩耗しない新規の材料
を提供することにある。

【００２３】この発明の他の目的は、試験リードの端部
に達する透明な光経路を有する試験構造を画定すること
により、試験リードと試験中の構造の位置合せを簡単に
することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この発明の上記およびそ
の他の目的は、一連のパターン付けされたプローブを有
する重合体テープを使用することによって達成される。各プローブは、それぞれ重合体の開口部（ウィンドウ）
に突き出したリードを備えた一連の金属パターンを有す
る。リードの端部は、試験中のチップの入出力パッドと
はまり合うように配列している。リードの一端は、チッ
プの入出力パッドで、平面状のビーム、またはテープ製
造中に形成される球、尖端等の形で成端する。リードの
他端は、試験装置の他の部分に接続するのに便利なパタ
ーンで配列された、パッドまたは球となっている。この
ようにして、テープは試験中のチップ上の微細ピッチの
パッドから、試験機におけるより粗いピッチへの放射状
の広がりを与える。このようなプローブは、エリア・ア
レイ構造のパッドにも適用でき、試験用の接続の数に関
する融通性が増す。

【００２５】テープは、接地面となる金属層をも有する
ことができる。接地面を有するテープを使用することに
より、試験中のデバイスから試験用電子回路までのイン
ピーダンスが制御できる。

【００２６】テープを使用することにより、プローブ・
セットが使用により損傷または摩耗した場合に、フィル
ムを送ることによって容易にプローブ・セットを交換す
ることができる。さらにテープには、試験パッドのフッ
トプリントの異なるフレームを連続して設けることが可
能であり、これによりパッドの設計が異なるチップでも
、テープを交換せずに検査することができる。適切な試
験パッドのフットプリントが試験中のチップの上にくる
まで、フィルムを１方向に巻き取ればよい。

【００２７】テープ・リードは、銅でも銅とニッケルの
合金でもよく、寿命を延長するために他の合金を使用し
てもよい。テープ・リードとプローブの端部は、信頼性
とサイクル寿命を向上させるため、メッキを行う。ハー
ド・ゴールド、パラジウム、ニッケル等、従来のメッキ
用金属を使用する。

【００２８】操作に際しては、この発明の１態様によれ
ば、圧力アンビルを使ってプローブ・ティップの裏面に
圧力を加えることにより、試験中のチップのパッドにテ
ープ式プローブを接触させる。これにより、プローブ・
ティップのプローブ圧を精密に制御することができる。プローブ・ティップの凹凸やウェーハとの共平面性の欠
如を補償するため、圧力アンビルにエラストマ材料をコ
ーティングすることができる。さらに、エラストマのコ
ーティングにより、加えた圧力をプローブ・ティップ間
に均一に分散させることができる。圧力アンビルとコー
ティングは、位置合せを容易にするため、透明にするこ
とができる。

【００２９】この発明の別の態様によれば、基材を、ス
ロットを設けた自由に移動するヒンジ付きの可撓性部片
（フラップ）の形状にし、この上にリードを配置する。たとえば、基材のエッチングによって正方形の穴を形成
する場合、各コーナに１対の独立したスロットを形成す
ると、対向するリードがフラップ上で屈曲することがで
きる。こうするだけで、基材上に取り付けたプローブは
、均一に偏寄し、接触のための平坦性を維持することが
できる。コーナを切り欠いた長方形や、複数のスロット
を備える長方形等、他の幾何形状も使用できる。このよ
うに、この発明のこの態様によれば、下の基材が、プロ
ーブ・アレイ用の自由に屈曲する支持フラップをもたら
される。

【００３０】しかし、この発明はこのような幾何形状に
限定されるものではない。たとえば、エリア・アレイに
ついては、基材のアレイに相当する位置にウィンドウを
設けることができる。これにより、基材のウィンドウを
通り開口を貫通する金属トレースを形成して、接触ティ
ップのアレイを設けることができる。

【００３１】リード端部を圧印して、プローブ検査に適
した形状にすることができる。この圧印は、点、曲線、
または偏球状にすることができる。偏球は、米国特許第
４８１４８５５号明細書に開示された方法で形成するこ
とができる。使用材料には、金メッキした銅やニッケル
と銅の合金等がある。基材としては、通常、絶縁性ポリ
イミド基材を使用する。

【００３２】

【実施例】最初に図１および２を参照すると、この発明
の重合体テープが示されている。テープ１０は、基材と
なる重合体フィルム１２から構成される。基材の材質は
、テープ自動ボンディング（ＴＡＢ）に使用するものと
類似のもので、基材上に複数の金属リード・フレームを
パターン付けし、チップに位置合せした後接着する。この発明によれば、重合体基材１２に、パターン付けし
た金属、たとえば金メッキした銅を、複数の試験リード
の配列として設ける。このパターンの１つを、基材１２
上の素子１４として示し、また隣接する１つをパターン
１６として示す。さらに、試験装置中でテープを送るた
め、テープ１０の縁部に一連のスプロケット穴１８を形
成することができる。

【００３３】図２に詳細に示す通り、パターン付けした
金属１４は、一連のリード２０を形成している。これら
のリードは、ウィンドウ２２、すなわち基材１２に設け
た穴に突き出している。特定のパターン２０は、試験中
のチップ２４の入出力パッド３４とはまり合うように設
計されたリード端子２６を有する（図２、３、５参照）
。リード２０の末端は、チップ端部で平坦なビーム、球
状、または他の圧印形状（図１３ないし図１５参照）と
なっている。接触ボール・ティップを有するリード構造
の製法について記載した米国特許第４８１４８５５号明
細書を参照されたい。

【００３４】リード２０の他端は、パッドまたはボール
２８となっており、試験装置に接続できるようにパター
ン付けされている。テープ式プローブのパターンは、チ
ップのフットプリントに合わせることができる。試験装
置から界面までは、チップへのリードのパターンに関係
なく、同じパターンとすることができる。図１に示すよ
うに、このテープにより、試験中のチップに接触する微
細ピッチのパッドから、それよりピッチの粗い試験装置
の結線まで、放射状に拡げることができる。

【００３５】図２は、ウィンドウの縁部に沿って配列さ
れ、一般に、試験中のチップ上の入出力パッド３４のレ
イアウトと整合するリードの端部を示しているが、この
発明が、エリア・アレイ構成のパッドや、図３に示すよ
うな互い違いの周辺列にも適用できることは明らかであ
る。この図では、入出力パッド３４は互い違いになって
おり、したがってプローブ・パターン２０は、長さの異
なるプローブを有する。このように、プローブは片持ち
式にウィンドウに向かって内側に、チップの周囲に配置
されていない接触パッドにまで延びる。そのため、この
発明はエリア・アレイにも、周辺接点アレイにも適する
。

【００３６】次に図４および５を参照すると、この発明
のシステムの諸態様が示されている。図４に示すように
、テープは一般に送りリール３０から巻き取りリール３
２へ送られる。テープ１０は、使用されるリード・パタ
ーンがチップ上方の試験区域に来るまで送られる。

【００３７】フィルムの粗位置合せは、光センサを用い
て行う。センサは、テープ中の光学的位置合せ穴５２の
有無を判定する。穴５２は、パターンに対して所定の位
置にあるため、テープを停止させて、試験個所でパター
ンをチップと粗く位置合せすることができる。図５に示
すように、リード・フレームは、このようにして試験中
のチップ２４と粗く位置合せされる。微細な位置合せは
、透明な圧力アンビルと基材をウィンドウとして使用す
る、光学的方法によって行う。

【００３８】粗位置合せは、１本または複数本のピン５
４を下げて、テープ上の穴５６と噛み合わせることによ
っても行うことができる。テープをわずかに動かすと、
ピンは下部のガイド（図示せず）を通り、位置決めされ
る。真空技術を使用してテープを定位置に保持すること
ができる。

【００３９】このようにして、テープの終端２６が、チ
ップ上の入出力パッド３４と位置合せされる。試験中の
チップ２４は、ウェーハ・ステージ３６上の定位置に保
持される。これにより、チップを損傷させることなく、
上からの力が確実に支持される。ステージは、チップを
加工および試験のために微細に位置決めする手段ともな
る。圧力アンビル３８により、プローブは均一に偏寄し
て、パッド３４の全部に接触する。

【００４０】圧力アンビル３８は、試験個所および試験
プローブの、手動または自動の光学的位置合せおよび点
検が可能なように、ガラス、プラスチック、シリコーン
・ゴム等の透明な材料とすることが好ましい。図５に示
す圧力アンビルは、圧力をプローブ・リード全部に均一
に配分するため、平坦な表面を有する。図１０に示す実
施例の場合は、アンビル３８の側面３９に斜角を付け、
フラップが均一に偏寄するのに必要な保持面を形成させ
ることができる。この方法では、フラップが試験中のデ
バイスの方向に下向きに折れ曲り、適切なスタンド−オ
フを行う。

【００４１】各リードの片持ち作用があるものとすると
、パッドの高さのばらつきによる食違いがこの配置によ
って効果的に補償される。図５には、アンビル３８上で
のエラストマ層４０の使用も示す。この材料は、ビーム
の寸法または変形の不均一性をさらに補償するために使
用される。

【００４２】図５に示すように、それぞればね４４付き
の一連のテスタ接点４２が、各リード２０に対して取り
付けられている。テスタ接点は、順次付勢されてリード
２０に接触する。これにより、入出力パッドからリード
およびケーブル４６を介してテスタ電子回路（図示せず
）へのテスタ接続が行われる。試験中のチップは、この
ようにしてテスタ接点４２の選択的付勢により電気的導
通、開路、および短絡、または動的回路応答について試
験される。

【００４３】テープに第２のメタライズ層６０（図６）
を設け、接地面とすることができる。これにより、テス
タからチップまでのインピーダンスが制御できる。した
がって、高速交流試験が可能になる。図６に示すように
、絶縁性の重合体基材１２が金属リード２０を接地面６
０から分離する。

【００４４】別法として、テープ式プローブを試験カー
ドにはんだ付けして、このカードをテスタに接続するこ
とができる。これは、一連のパターンを基材１２上に設
ける代わりに行う。

【００４５】図１ないし図５に示す装置を使用すれば、
テープ式プローブの製造コストが低下することが明らか
である。フレームすなわちテープのプローブを有する部
分は、使用中に摩耗または損傷した場合、交換すること
ができる。そうするには、プープ１０を新しいリード構
成になるまで送るだけでよい。すなわち、プローブ・シ
ステムのテープ部分だけを交換すればよい。さらに、テ
ープ・テスタ構成のパターンを維持しながら、新しい設
計のチップを試験するためのプローブを速く安価に製作
することができる。これは、リード・フレームの製造ま
たはテープ自動ボンディングによる製造と整合する形で
行うことができる。この方法を使用することにより、試
験装置の配線の変更を減らすまたはなくすることができ
ることを理解されたい。

【００４６】以上のことから明らかなように、この発明
によれば、ＶＬＳＩチップの表面上のどこにあっても、
微細ピッチの入出力パッドの電気的プローブ検査が可能
になる。プローブが連続したテープ上に取り付けられて
いるので、単にテープを次の完成したアセンブリに位置
合せするだけで、プローブ素子が容易に交換できる。こ
れにより、従来のプローブ装置に比べて、試験の柔軟性
が増大し、使用できない時間が短縮される。

【００４７】重要なことであるが、ビームの片持ち式構
造とティップの構造により、パッドを破損することなく
接触させることができる。ティップ自体は安価なため、
「犠牲」となる。試験の間の損傷が減少し、試験の信頼
性が向上するため、チップの歩留りが向上するので、試
験操作全体の費用効果が高くなる。

【００４８】この発明の第１の実施例では、生産速度、
費用節減、信頼性などが改善されるが、ポリイミド中の
長方形のウィンドウにリードを配置することにより、リ
ードに力が加わった場合、基材が変形する。図７および
８を参照すると、この現象が示されている。図７は、ポ
リイミド・フィルムの長方形のウィンドウ２２の１つを
拡大した図である。この説明では、金属回路は反対側に
あるもののみを示す。

【００４９】図８に示すように、圧力アンビル３８で力
を加えると、ポリイミド１２はウィンドウの縁部に沿っ
て偏寄し変形する傾向がある。これは図８に領域１３と
して示してある。したがってリード２０は、図８に示す
ように、平坦ではない。リード１３は、ポリイミド・フ
ィルムの縁部の変形に応じて偏寄する。このプローブ検
査に必要な平坦性の欠如は、長方形のウィンドウを大き
くし、リードを縁部の中央に集中させることによってあ
る程度緩和できるが、基材が裂けたり破損したりする問
題が生じる可能性がある。平坦性が欠如すると、ポリイ
ミド・フィルム上のプローブ・ティップのリードは、反
ってその共通面から離れたとき、平坦なウェーハ表面と
接触するが、これは予期することができず、かつ多少信
頼できない。この問題は、図９に示すこの発明の第２の
実施例である、自由に屈曲する支持フラップによって緩
和される。

【００５０】当技術で認識されているように、可撓性プ
ローブは、ウェーハ上の試験ランドと接触するために、
可撓性回路の平面から突き出した複数の電気接点を備え
ていなければならない。この第２の実施例は、基材がポ
リイミドであってもユピレックス等であっても、平面外
の機械的偏寄によってプローブ・リードへのアクセスが
できるように絶縁性基材を変形することによって、第１
の実施例より改善されている。

【００５１】図９はこの実施例の底面図である。単一層
の基材１２は、Ｈ字形の穴２２を有する。この穴は、ポ
リイミドまでエッチングされている。金属トレースの形
のリードが、ポリイミドの縁部を越えて、Ｈの横線とし
て画定された穴の中に、対向する位置関係で延びている
。この幾何形状により、１対のフラップ２１および２３
が基材１２上で画定される。フラップ自体は、ポリイミ
ド基材自体の変形を最小にしながら、平面から折れ曲が
ることができる。

【００５２】図１０は、フラップが偏寄したプローブ構
造の側面図であるが、ポリイミドのフラップが下方に折
れ曲がった場合、屈曲したビームのティップは、リード
端部を形成しなくても、容易にプローブ構造に接触する
ような方向に向く。こうなるのは、リードが偏寄したフ
ラップと同一平面上にあるからである。すなわち、この
第２の実施例では、高さの差またはプローブの偏寄ある
いはその両方を補償するためにバンプを使用する必要は
ない。

【００５３】この発明のこの実施例は、基材にＨ字形の
穴を設けたものだけに限定されるものではない。

【００５４】図１１および１２に２種類の代替構成を示
す。図１１では、コーナを切り拡げた正方形の開口が画
定されている。これにより、直角に配置した４つのフラ
ップが画定される。この代替例は、図１に示すものに代
わるもので、個別に屈曲するフラップにより、ウィンド
ウの周囲全体で均一にプローブ検査することができる。

【００５５】図１２は、それぞれＨ字形をした複数のス
ロットを使用する別の構成を示す。ただし、スロットは
、開口間の共通領域であるフラップ間で共通のメタライ
ゼーションが利用できるような相対的位置関係で設けて
ある。すなわち、図１１は、図９のものと同様のフラッ
プ２１および２３と、第２の１対の対向するフラップ２
５および２７を示す。メタライゼーション２０は、４つ
のフラップのそれぞれに設けられる。開口２２のコーナ
が切り拡げられているため、フラップが画定される。

【００５６】図１２では、開口２２は図９のものと同じ
である。ただし、メタライゼーション２０は共通のパタ
ーンを共用するので、配線の必要量が少なくなる。各実
施例で、基材を、たとえばエッチングによって切開して
、平面から折れ曲がったときその保全性を維持する機械
的構造を形成させる。これらのフラップの形成により、
プローブが均一に接触するために不可欠な平坦性を維持
する方法が得られる。

【００５７】図９、図１０、図１２および図１３に示す
プローブ・ティップはすべて、処理を行わなくても基本
的に直線状である。したがって、受け入れられる最も簡
単な方法は、図１０に示すように、単にエッチングした
リードの端部をプローブ・ティップとして使用すること
である。このようなプローブは、リードをダイで切開し
て、ウィンドウ内で対向する２つのプローブ・ティップ
を作成することによっても形成できる。このように、図
９、図１１および図１２に示すような対称形の配列では
、個々のメタライゼーションを切断するだけで、１対の
対向するティップが形成できる。

【００５８】図１３、図１４および図１５は、３種類の
代替プローブ・ティップを示す。これらは試験中のデバ
イスの形状に応じて使い分けることができる。プローブ
からのリードの端部を圧印して、下方に延びる尖端６１
を形成することができる。これは、図１３に示す。また
、曲面の接触領域を形成するため、Ｕ字曲線または屈曲
部６２を設けることもできる。これは図１４に示す。また、米国特許第４８１４８５５号明細書の方法を用い
て、偏球６４を形成することもできる。

【００５９】代替材料に関しては、金またはニッケルで
メッキした銅のプローブが、商業的製造が最も容易で、
最も安価にメタラジが得られる。テープ自動ボンディン
グでは、通常金メッキした銅を用いる。したがって、こ
の発明のすべての実施例では、そのようなメタラジを使
用するプローブは、周知の方法を用いて作成することが
できる。

【００６０】しかし、金メッキした銅のプローブ接点で
は保全性が不十分な場合もある。たとえば、パッドのプ
ローブ検査で生じる主要な問題の１つは、パッド表面の
酸化物が突き破られることである。この問題は、プロー
ブの材質がパッドの表面より硬いために生じる。反対に
、プローブの材質がパッド表面より軟らかいと、パッド
表面の酸化物は容易に突き破れないが、プローブのヘッ
ドが変形する。このように平らになったプローブは、次
回使用する時には接触面積が大幅に増大する。したがっ
て、図１３、図１４および図１５に示す実施例の場合の
ように１点に力が加わって非常に高い圧力が得られる代
わりに、広い面積に圧力が分散して、十分な接触が行わ
れる機会が減少する。

【００６１】テープ式プローブは、巻き取り等によって
交換可能であるが、時間と材料に関連してコストがかか
る。したがって、金属合金をプローブとして適するよう
にするには、いくつかの要件がある。第１に、プローブ
はパッド上の酸化物層を貫通するのに十分な硬度を持つ
必要がある。第２に、プローブを繰り返し使用しても、
ヘッドの変形を起こしてはならない。第３に、レーザに
よる球形成が必要な場合は、金属はこの工程に適するも
のでなければならない。第４に、メッキをせずに、酸化
物のない表面が得られなければならない。最後に、摩損
し難い耐摩耗性の表面が必要である。

【００６２】これらの要件を満たす合金は、ニッケルと
銅の合金である。ニッケルと銅の合金は安価で、テープ
の製造に適する。Ｎｉ−Ｃｕ合金は、連続した範囲のも
のが入手可能で、たとえば、Ｎｉ（３０％）−Ｃｕ（７
０％）合金は、純粋な銅の３倍ないし４倍の硬度があり
、しかも耐酸化性である。

【００６３】プローブ検査の物理的要件を満たす合金の
例は他にもあるが、Ｎｉ−Ｃｕ合金より高価で、処理が
難しい。他の候補には、米国コネチカット州ブルームフ
ィールドのネイ・カンパニー（ＮｅｙＣｏｍｐａｎｙ）
製のネイオロＧ（Ｎｅｙｏｒｏ　Ｇ）やパリネイ７（Ｐ
ａｌｉｎｅｙ−７）等の合金がある。この２種の合金の
融点は、銅よりやや低く、それぞれ９２５℃、１０１５
℃である。したがって、これらの合金もレーザによる球
形成の候補となる。

【００６４】ニッケルと銅の合金の利点は、この合金が
銅より硬く、酸化しないことである。したがって、表面
を金メッキする必要はない。このプローブ・ヘッドは全
体が同一材質であるため、連続使用およびこれに伴うテ
ィップの摩耗によって、酸化されやすい下層の金属が露
出することはない。

【００６５】この発明の第４の実施例を、図１６、図１
７および図１８に示す。この実施例は、エリア・アレイ
に関するもので、図３に示す構成の変形である。その実
施態様を図１６および１７に示す。この実施例では、基
材上のプローブ接点が必要な部分にエッチングによって
ウィンドウを形成する。メタライゼーション２０を、ウ
ィンドウからオーバーハングさせ、次に精密ダイ、ロー
ラ、その他の成形装置を使用してウィンドウ内へ押し下
げる。このようにすると、リードは絶縁性ポリイミド構
造から突き出して、下のウェーハに接触する。これを図
１７および１８に示す。

【００６６】このように、これらの実施例ではすべて、
可撓性フィルム上に取り付けた微細ピッチのプローブは
、リールに巻いて使用することができる。これにより、
プローブ・ティップが摩耗した場合に自動的に交換を行
うことが可能になる。すなわち、図４に示すようなこの
ようなリール巻取り方式の装置は、図１に示す実施例の
ほか、図９、１１、１２、１６、１７、１８の実施例に
も使用できる。別法として、１つまたは複数の可撓性プ
ローブを含む個々のフレームを切開し、構造中に取り付
けて、プローブ・ヘッド内に配置することもできる。

【００６７】この発明が変形されうることは、当業者に
は明らかである。たとえば、本発明によれば、テープ式
プローブの自動変換が可能で、プローブをリールに巻き
取ることができるが、同じ柔軟性により、複数個所の検
査も可能である。すなわち、複数のチップ位置を同時に
プローブ検査することにより、検査工程のスループット
を高めることができる。これには、供給リールと巻取り
リールの間に複数のテスタを設ける必要がある。

【００６８】さらに、同じテープ上に異なるプローブ・
パターンを用いることもできる。これにより、テープに
インデックスを付けて、異なるチップ・パッド構成の試
験を平行して行うことも可能になる。

【００６９】さらに、ＴＡＢフレームを小型のカード（
たとえば、印刷回路板）に取り付けると、その取扱いが
容易になり、プローブ検査とＴＡＢの交換が便利になる
。すなわち、ＴＡＢフレームのカルーセルまたはマガジ
ンを、リール巻取り方式ではなく、小型カード上に配列
することができる。この方式も、ＴＡＢの歩留りが低い
場合に有効で、事前選択および試験が可能になる。

【００７０】この発明はまた、複数個所のプローブ検査
も可能である。１つのウェーハ上の複数のチップ位置を
同時にプローブ検査することが可能となり、試験装置の
スループットが向上する。

【００７１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明は、チップ
上の微細ピッチのパッドに使用するための、改良された
集積回路の試験システムのプローブを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の重合体テープ式プロ
ーブの概略部分上面図である。

【図２】図１の各プローブ部の部分拡大図である。

【図３】図２の変更態様で、エリア・アレイのプローブ
構成を示す図である。

【図４】図１のテープ式プローブを使用する、チップ試
験装置の概略側面図である。

【図５】図４の試験部の拡大図である。

【図６】接地面層を使用する変更実施例の部分概略図で
ある。

【図７】長方形のウィンドウに取り付けたプローブの偏
寄様式を示す上面図である。

【図８】長方形のウィンドウに取り付けたプローブの偏
寄様式を示す横断面図である。

【図９】この発明の第２の実施例によるプローブ構成の
底面図である。

【図１０】偏寄した状態のプローブ構成を示す、この発
明の第２の実施例の側面図である。

【図１１】図９および１０の構成の代替構成を示す図で
ある。

【図１２】図９および１０の構成の代替構成を示す図で
ある。

【図１３】プローブ検査に適した形状を示す、リード端
部の概略側面図である。

【図１４】プローブ検査に適した形状を示す、リード端
部の概略側面図である。

【図１５】プローブ検査に適した形状を示す、リード端
部の概略側面図である。

【図１６】エリア・アレイ・プローブ構造の、この発明
の第３の実施例を示す上面図である。

【図１７】エリア・アレイ・プローブ構造の、この発明
の第３の実施例を示す側面図である。

【図１８】エリア・アレイ・プローブ構造の、この発明
の第３の実施例を示す側面図である。

【記号の説明】

１０　　テープ１２　　重合体基材２０　　リード２２　　ウィンドウ２４　　試験中のチップ２８　　パッド３４　　入出力パッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に複数の接触位置を有する電子デバイ
スの試験装置において、誘電層と、表面の複数のビーム
・リードとを有する可撓性テープと、上記ビーム・リー
ドの内側ビーム端部がその中に突き出すように上記の層
に設けられた開口部と、上記可撓性テープを送る手段と
、上記ビーム・リードの内側ビーム端部で上記電子デバ
イス上の上記接触位置と接合するように該ビーム・リー
ドを加圧する手段とを備える装置。
【請求項２】上記テープが複数の層からなり、その少な
くとも１つが接地面であることを特徴とする、請求項１
の装置。
【請求項３】上記開口部に突き出す上記ビーム・リード
のそれぞれの端部の延びる長さが異なることを特徴とす
る、請求項１の装置。
【請求項４】上記テープが、パターン付けされた重合体
フィルムであることを特徴とする、請求項１の装置。
【請求項５】上記パターンが、第１のビーム・リード・
アレイに接続された第１のコネクタ・アレイと、第２の
ビーム・リード・アレイに接続された第２のコネクタ・
アレイとを備え、上記第１のコネクタ・アレイは、上記
第２のコネクタ・アレイとパターンが異なることを特徴
とする、請求項４の装置。
【請求項６】上記加圧手段が、上記開口部の上方に配置
され、上記内側ビーム端部を加圧するアンビルであるこ
とを特徴とする、請求項１の装置。
【請求項７】さらに、上記アンビル上に、上記内側ビー
ム端部に接触するエラストマ層を備える、請求項６の装
置。
【請求項８】上記アンビルが、透明材料からなることを
特徴とする、請求項６の装置。
【請求項９】さらに、上記ビーム・リードとテスタ・イ
ンターフェースとの間で選択的に電気的導通を確立する
テスタ・インターフェースとを備える、請求項１の装置
。
【請求項１０】さらに、上記テープ内に位置合せ穴を備
え、上記テスタ・インターフェースが、上記位置合せ穴
に合わせて上記テープを移動させることにより、上記テ
ープを上記テスタ・インターフェースと整合させる、可
動ピンを備える、請求項８の装置。
【請求項１１】さらに、上記テスタ・インターフェース
に対する上記開口部の相対位置を検出する光センサを備
える、請求項８の装置。
【請求項１２】上記開口部がフラップを形成するパター
ンを画定し、上記フラップは上記加圧手段によって屈曲
可能であり、上記ビーム・リードが上記フラップ上に取
り付けられていることを特徴とする、請求項１の装置。
【請求項１３】上記開口部がＨ字形のパターンで２つの
対向するフラップを形成し、上記ビーム・リードが上記
フラップのそれぞれに取り付けられていることを特徴と
する、請求項１２の装置。
【請求項１４】上記開口部が、長方形の各辺に位置する
４つのフラップを有するパターンを画定し、上記ビーム
・リードがそれぞれ上記開口部に突き出す４つの組を画
定することを特徴とする、請求項１２の装置。
【請求項１５】上記ビーム・リードのそれぞれが、上記
開口部中に片持ち式に突き出すことを特徴とする、請求
項１の装置。
【請求項１６】上記ビーム・リードのそれぞれの末端が
、下向きに延びる尖端となっていることを特徴とする、
請求項１５の装置。
【請求項１７】上記ビーム・リードのそれぞれの末端が
、Ｕ字形になっていることを特徴とする、請求項１５の
装置。
【請求項１８】上記ビーム・リードのそれぞれの末端が
、球形になっていることを特徴とする、請求項１５の装
置。
【請求項１９】上記テープが、第１および第２のビーム
・リードを有し、第１のビーム・リードは第１の開口部
中に突き出し、第２のビーム・リードは第２の開口部に
突き出すことを特徴とする、請求項１の装置。
【請求項２０】上記第１および第２のビーム・リードが
、互いに平行であることを特徴とする、請求項１９の装
置。
【請求項２１】上記第１の開口部および上記第２の開口
部が、上記のテープ上に互い違いに設けられていること
を特徴とする、請求項１９の装置。
【請求項２２】電子デバイスを試験する装置において、
複数の開口部を有するテープと、端子を有する複数のパ
ターン付けされたリードとを備え、各リード・パターン
が上記電子デバイスの１つへの接点アレイを画定し、各
接点アレイが上記複数の開口部の１つに対して相対的に
位置決めされて上記開口部内に突き出し、上記開口部が
それぞれ上記テープ上に隔置された関連するリード・パ
ターンを有することを特徴とする装置。
【請求項２３】さらに、上記テープ中に、各開口部に対
する位置合せ穴を有する、請求項２２の装置。
【請求項２４】上記位置合せ穴が、ピンと噛み合って、
上記テープを試験中のデバイスと整合させる貫通穴を有
することを特徴とする、請求項２３の装置。
【請求項２５】上記位置合せ穴が、上記接点アレイから
離れた位置に、上記テープの位置を決定するための光学
的ウィンドウを形成する穴を有することを特徴とする、
請求項２３の装置。
【請求項２６】さらに、上記テープの表面上に、接地面
として機能する金属層を備える、請求項２２の装置。
【請求項２７】上記複数のパターン付けしたリードが、
第１および第２の接点アレイを備え、上記第１の接点ア
レイが、第１の開口部中に突き出すリード・パターンを
有し、上記第２の接点アレイが、第２の開口部中に突き
出す上記パターンとは異なるリード・パターンを有する
ことを特徴とする、請求項２２の装置。
【請求項２８】上記複数のパターン付けしたリードのそ
れぞれが、上記テープ上で接点パターンで終端し、上記
接点パターンが第１および第２の接点アレイで同一であ
ることを特徴とする、請求項２６の装置。
【請求項２９】電子デバイスを試験するための装置にお
いて、可撓性基材と、該基材中の開口部とを備え、該基
材が、該開口部中に延びて該基材の平面から偏寄する第
１のフラップを有し、かつ該第１のフラップに取り付け
られて該開口部中に延びる試験リードを備える装置。
【請求項３０】さらに、上記第１のフラップ上に取り付
けられた複数の試験リードを備える、請求項２９の装置
。
【請求項３１】さらに、上記開口部中に延びる第２のフ
ラップと、該第２のフラップ上に取り付けられ、上記開
口部中に延びる第２の試験リードとを備える、請求項２
９の装置。
【請求項３２】上記第１のフラップと上記第２のフラッ
プが、上記開口部中で互いに向き合うことを特徴とする
、請求項３１の装置。
【請求項３３】上記第１のフラップと上記第２のフラッ
プが、互いに直角であることを特徴とする、請求項３１
の装置。
【請求項３４】上記試験リードが、ニッケルと銅の合金
であることを特徴とする、請求項２９の装置。
【請求項３５】さらに、上記第１のフラップを上記基材
の平面から下向きに偏寄させ、これにより上記試験リー
ドを上記電子デバイスに接触させる手段を備える、請求
項２９の装置。
【請求項３６】上記フラップ偏寄手段が圧力アンビルか
らなり、上記アンビルが上記基材に接触する水平な載荷
面を有することを特徴とする、請求項３５の装置。
【請求項３７】上記基材が、個別のフレームを備えるこ
とを特徴とする、請求項２９の装置。
【請求項３８】上記基材が、複数の開口部を有する長く
延びたテープを備えることを特徴とする、請求項２９の
装置。
【請求項３９】さらに、上記複数の可撓性基材を収容す
る手段を含むことを特徴とする、請求項２９の装置。
【請求項４０】上記収容手段がカルーセルであることを
特徴とする、請求項３９の装置。
【請求項４１】上記収容手段がマガジンであることを特
徴とする、請求項３９の装置。