JPS5811741B2 - プロ−ブボ−ド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、主として半導体ウエノ上に完成されたモノ
リシック半導体集積回路装置の検査測定。

に用いられるグローブボードに関する。

従来、半導体ウェハ上に完成されたモノリシック半導体
集積回路装置の検査測定において、上記モノリシック半
導体集積回路装置の入出力端子と電気的接続を得る手段
として、例えば、株式会社工業調査金より昭和４５年１
１月５日に発行された電子材料（１１月臨時増刊号）の
Ｐ１４５に「固定プローブカードの利用」として記載さ
れた技術が公知である。

これは、調整式マルチポイントプローブに換わるもので
あり、プリント基板の開口部中心に向って放射状に取付
片を介して取り付けられ、接触を得るべきウェハチップ
の電極（ポンディングパッド）に相当する位置で電極面
に対して略垂直に曲げた尖端を有するプローブ針を固定
した構造のものである。

ところで、４ｔｎＸ４ｍｍの大きさのウェハチップに、
１２８個と多数の電極を設けたＬＳＩ（大規模半導体集
積回路）においては、一つの電極の大きさは、７０μ×
７０μ程度と小さく、隣接する電極間の間隔は、両電極
の中点間が１２０μ〜１５０μ程度と極めて接近して設
けられるものである。

したがって、直径が２５０μ程度とし、先端部から３１
ｔｖ程度の部分からテーパーを設けて細くする従来のプ
ローブ針では、隣接するプローブ針が互いに接触してし
まい、上述のような高密度の測定には用いることができ
ない。

そこで、プローブ針を細くして上記プローブ針間の間隔
（絶縁）を確保することが考えられるが、プローブ針の
バネ性が弱くなり、必要な接触圧が得にくくなるととも
に、耐久性に欠けるということより実用に供し得ない。

また、上記ワイヤボンディングに換え、ウエノチップの
電極部に半田バンプを形成して外付端子を形成するセラ
ミック基板とを半田付けを行なう場合において、ウェハ
チップとセラミック基板との熱膨張係数が異なることの
機械的ストレスを軽減するため、ウェハチップのより中
心部周辺に半田バンプ（電極）を形成することが考えら
れている。

このような構成のウェハチップにあっては電極間隔がさ
らに狭く複数列に密集して形成されるとともに、半田バ
ンプの表面が略球状となっているため、もはや上記構造
の固定プローブカードを利用することができない。

この発明は、前述のような高密度の測定点を有する被測
定物に対して良好な位置合せ、及び電気的接続を得るこ
とができるブローブボ＝ドを提供するためになされた。

この発明は、測定点に対応して上面と下面とを略垂直に
貫通する小孔を有し、少なくとも上記小孔を含む表面が
絶縁性を有する基板の上記小孔に軸方向に対してバネ性
を持たせた構成の探針を挿入して、上面側において基板
と固着するとともに配線手段を設け、下面側に尖端を突
出させた構造の探針板と、上記測定点に対応して上面と
下面とを貫通する小孔を有する位置合せ板と、上記位置
合せ板に探針板を位置合せして重ね合せるガイド手段と
を含むことを特徴とするものである。

以下、この発明を実施例とともに詳細に説明する。

第１図は、この発明に係る探針板の要部一実施例を示す
拡大した断面図である。

この実施例における探針板は、アルミニュウム板で構成
された基板１に被測定点に対応して上面と下面とを略垂
直に貫通する小孔３を形成して、この小孔３の表面を含
む基板１の表面に酸化アルミニウム膜１ａを形成する。

この酸化アルミニウム膜１ａは、例えば、アルミニウム
の腐蝕しやすい欠点を補う等のための周知の技術である
、いわゆるアルマイト処理、具体的にはしゆう酸溶液中
で電解することにより形成するものである。

上記アルミニウム板を基板として用いたのは、上記測定
点に対応した小孔３を精度良く形成するだめの加工性を
考慮したものである。

しかし、このままでは上記小孔に後述するような探針を
挿入した場合の探針間の絶縁性が得られないことより、
上記小孔３を含む基板１の表面に酸化アルミニウム膜３
ａを形成して、その電気的絶縁性を利用するものである
。

上記基板１の小孔３には、それぞれ導電性を有するコイ
ル状のバネ４ａと尖端を有する針４ｂとで構成された探
針を挿入し、固着材５でバネ４ａの端を基板上面側にお
いて固着するものである。

上記バネ４ａと針４ｂとは、溶接、半田付又は巻き付け
ること等により電気的及び機械的に接続するものである
。

あるいは、針の先端部を細くするとともに、基板１の下
面側にストッパーを設けることにより、針４ｂの離脱を
防止するものとしてもよい。

そして、上面側において、バネ４ａの端にリード線２等
の配線手段を接続して検査装置に導くものである。

第２図は、上記探針板の平面図であり、同図に示すよう
に上ｉｉ孔３は、ポンディングパッド又は半田バンプに
対応して多数設けられるものである。

この実施例においては、図面を描く関係上４０個と少な
いがこの発明で達成しようとするウェハチップの測定は
、前述のように例えば１２０個以上と多数であり、その
間隔も狭く構成されるものであり、それぞれの小孔に上
述のような探針が挿入され設けられるものである（図示
せず）。

この探針板を構成する基板１の周辺に設けられた小孔６
は、基板１の上面と下面を垂直に貫通するものであり、
次に説明する位置合せ板との位置合せを行なうものであ
る。

すなわち、上記構成の探針板にあっては、測定に際して
のウェハチップとの位置合せにおいて、上面側から探針
の尖端の位置を観察することができない。

そこで、この位置合せを容易に行なうため、第３図に示
すような位置合せ板を用いるものである。

この位置合せ板は、上記同様なアルミニウム基板７に測
定点に対応して形成された小孔８を形成するとともに、
この小孔８の形状を探針挿入側である上面側において中
心に向う傾斜面を有する、いわゆるすり林状とする座ぐ
り加工を施すものである。

これは、位置合せ板の小孔８の探針を挿入する際の挿入
を容易にするためのものである。

そして、上記同様に小孔８を含む表面に酸化アルミニウ
ム膜７ａを形成するものである。

また、上記小孔８の周辺に窓１８ａｔ１ａｂを形成し、
この窓１８ａｔ１ｓｂを介してウェハチップ表面を観察
するようにして、この位置合せ板とウェハチップとの位
置合せを容易にしようとするものである。

第４図は、上記位置合せ板の平面図であり、上記小孔８
は、探針板と同様なパターンで多数設けられるものであ
る。

そして、この基板７には、上記探針板の小孔６に対応し
た位置に位置合せのための挿入棒９を上面側において垂
直に設けるものである。

また、上記基板７には、小孔８の他に、この基板７のＸ
軸方向（及び／又はＹ軸方向）にスリット１０を形成し
ておくものである。

これは、ウェハチップのＸ軸（又はＹ軸）との位置合せ
峙に用いるアライニング調整のために用いるものである
。

この実施例においては、第５図に示すように、ウェハチ
ャックトップ１１上に載置されたウェハチップ１２上に
、プローバ本体に固定されて装潰された上記位置合せ板
を設けて、上記小孔８．スリット１０を介して顕微鏡等
によりウェハチップ上面を観察して、小孔８を介して測
定点である例えば半田バンプ１３と対応する小孔８を合
せ、この後、位置合せ板に探針板を上記位置合せガイド
を利用して重ね合せて探針と半田バンプとの位置合せを
行なうものでおる。

すなわち、第６図に示すウエハブローバの概略図に示す
ように、ウェハチップ１２を載置して吸引固定するウェ
ハチャックトップ１１をステージ機構１４によりＸ、Ｙ
方向に移動及びθ方向に回転させることにより、ウェハ
チップの水平方向の移動を行ない、２ステ一ジ機構によ
り上下に移動させるものである。

そして、上記ウェハチャックトップ１１の上面側の所定
の位置に上記位置合せ板７が接続体１５を介してプロー
バ本体１６に固定されるものである。

また、この位置合せ板７の上面側の所定の位置には顕微
鏡等の観察手段１７が取り付けられた構造のものである
。

したがって、上記ウェハチャックトップ１１をＸ軸方向
に移動させ、これをスリット１０を介して観察すること
により、θ方向の調整でウェハチップ配列のＸ軸と上記
スリット１０とが同一方向とするアライニングを行なう
ことができる。

そして、最初に測定すべきチップの半田バンプ等の測定
点が位置合せ板７の小孔８と一致するようにＸ、Ｙステ
ージを制御して位置合せを行なうものである。

この位置合せに際して、窓１８ａ。１８ｂを利用して、
位置合せすべき最初のチップを容易に見い出すことがで
きるものである。

この後、位置合せ板７の挿入棒９に探針板１の位置合せ
小孔６を挿入して、位置合せ板７ど探針板１とを重ね合
せて例えば、ネジ止め等により固定し、上記位置合せ板
７の小孔８を介して探針の尖端部を突出させるものであ
る。

これにより、探針と半田付バンブ等の位置合せを行なわ
せることができる。

上記位置合せに際しては、ウェハチャックトップ１１を
２方向に押し上げた状態として位置合せ板との距離を短
くして観察を容易にすることが望ましい。

また、上記位置合せ板７ど探針板１との重ね合せに際し
ては、ウェハチャックトップ１１を下げた状態で行なう
ものとし、探針板１の上記重ね合せ後、測定時には、ウ
ェハチャックトップ１１を押し上げて、探針に測定点で
ある半田バンプ等を所要の接触圧をもって接続させるも
のである。

なお、次のウェハチップとの位置合せは、Ｘ方向、又は
Ｙ方向にチップ間隔分づつ移動させることにより、自動
的に行なうものである。

以上説明した、この実施例においては、探針板は、探針
を垂直に設ける構造であるため、探針を挿入する小孔を
精度良く形成することにより、探針尖端パターンと被測
定点パターンとの位置合せを行なうことができる。

すなわち、小孔が探針の位置合せガイドとして作用する
ものであり、被測定点への圧着に際して尖端の水平方向
への位置ずれ、曲がりによる探針間の短絡を防止するこ
とができるため、前記高密度の測定を可能にするもので
ある。

また、基板として加工性のすぐれたアルミニウム板を用
いるものであるため、直径が１００μ程度の高精度に位
置合せした小孔を形成することが可能となるものである
。

そして、その表面に酸化アルミニウム膜を形成するもの
であるので、小孔に探針を挿入する場合において、探針
間の絶縁性が保たれ、かつ、小孔表面が上記酸化アルミ
ニウム膜により滑らかなものとなり、プロービングにあ
たり、この小孔をガイドとして上下するプローブ針の上
下動を損うことがない。

なお、上記構造の探針板においては、基板に垂直に探針
を取り付けるものであるので、探針尖端とウェハチップ
の測定点を同時に観察することができない。

そこで、上記探針パターン（ウェハチップの測定パター
ンでもある）を有する小孔及びアライニング用のスリッ
トを設けた位置合せ板を用いて、この位置合せ板の小孔
、スリットを介してウェハチップ表面を観察することが
でき、位置合せ板とウェハチップとの位置合せが実現で
きる。

そして、この位置合せ板に探針板を重ね合せることによ
り、容易に探針板とウェハチップとの位置合せを行なう
ことができるものである。

この発明は、前記実施例に限定されず、探針板及び位置
合せ板を構成する基板は、加工性のすぐれた少なくとも
表面が絶縁処理されたものであれば何んであってもよく
、まだ探針の構造は、軸方向にバネ性を持たせる手段と
して竹の子バネを用いるもの、又は竹の子バネ自体を探
針として利用するもの等が利用できる。

さらに、位置合せ板と探針板とを重ね合せる際の位置合
せ方法は、探針板に挿入棒を形成し、位置合せ板に対応
した挿入孔を設けるもの、又は、第７図に示すように、
探針板と位置合せ板とは、蝶番部９′で接続して、両者
を重ね合せるようにするものとしてもよい。

さらには、位置合せ板にマークを形成しておき、探針板
には上記マークに対応した小孔等を形成しておき、観察
手段で観察しながら両者の位置合せを行なうもの等何ん
であってもよい。

また、窓１８ａ、１８ｂの形状、数は種々変更できるも
のである。

この発明に係るグローブボードは、前記高密度に形成さ
れたウェハチップの測定の他、各種回路が構成された複
数の半導体チップを薄膜技術を用いて各半導体チップ間
を接続する配線及び外部電極が形成されたセラミック基
板に直接ワイヤボンディング又は半田バンプにより接続
して、これらを一体的に封止することにより、１つの複
合的な超ＬＳＩ（大規模集積回路）を得る場合の上記セ
ラミック基板の配線チェックに用いるプローブボード等
、高密度、多数の測定点を有する測定に広く利用できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す探針板の拡大断面
図、第２図は、その平面図、第３図は、この発明の一実
施例を示す位置合せ板の拡大断面図、第４図は、その平
面図、第５図は、被測定物の拡大断面図、第６図は、ウ
エハプローバの概略図、第７図は、この発明の他の一実
施例を示すグローブボードの側面図である。 １・・・・・・基板、１ａ・・・・・・酸化アルミニウ
ム膜、２・・・・・・リード線、３・・・・・・小孔、
４ａ・・・・・・バネ、４ｂ・・・・・・針、５・・・
・・・固着材、６・・・・・・小孔、７・・・・・・基
板、８・・・・・・小孔、９・・・・・・挿入棒、９′
・・・・・蝶番部、１０・・・・・・スリット、１１・
・・・・・ウェハチャック、１２・・・・・・ウェハチ
ップ、１３・・・・・・半田バンプ、１４・・・・・・
ステージ機構、１５・・・・・・接続体、１６・・・・
・・プローバ本体、１７・・・・・・観察手段、１８ａ
ｔ１ｓｂ・・・・・・窓。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測定点に対応して上面と下面とを略垂直に貫通する
   小孔を有し、少なくとも上記小孔を含む表面が絶縁性を
   有する基板の上記小孔に軸方向に対してバネ性を持たせ
   た構成の探針を挿入して、上面側において基板と固着す
   るとともに配線手段を設け、下面側に尖端を突出させた
   構造の探針板と、上記測定点に対応して上面と下面とを
   貫通子る小孔を有する位置合せ板と、上記位置合せ板に
   探針板を位置合せして重ね合せるガイド手段とを含むこ
   とを特徴とするプローブボード。 ２、特許請求の範囲第１項記載の位置合せ板に設ける小
   孔は、探針挿入側において中心に向う傾斜面を有するも
   のであることを特徴とするプローブボード。