JP3727040B2

JP3727040B2 - プローブカード

Info

Publication number: JP3727040B2
Application number: JP10088097A
Authority: JP
Inventors: 力仁山坂
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2017-03-07
Also published as: JPH10253662A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プローブカードに関し、更に詳しくはメンブレンタイプのプローブカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程は、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と称す。）に形成されたＩＣチップをパッケージングする前にウエハ状態で各ＩＣチップの電気的特性検査を行い、予め良品ＩＣチップをスクリーニングする検査工程を有している。この検査工程では例えばプローブ装置が用いられる。プローブ装置は、一般に、ウエハを搬送するローダ部と、これに隣接し、ローダ部から搬送されて来たウエハの電気的特性検査を行うプローバ部とを備えている。プローバ部内にはＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向で移動可能なメインチャックが配設され、ローダ部の上面にはメインチャックと対向するプローブカードが固定されている。
【０００３】
そして、プローブ装置を用いて検査する時には、ローダ部から移載されたウエハをメインチャック上で真空吸着した状態で、メインチャックがＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動してウエハの各ＩＣチップの電極パッド（例えば、アルミニウムによって形成されている）とプローブカードの接触子とを位置合わせした後、メインチャックがＺ方向に上昇して各電極パッドと各接触子とが電気的に接触して各ＩＣチップの電気的特性検査を行う。
【０００４】
さて、最近、ウエハが大口径化すると共にＩＣチップの集積度が急激に高まり、ＩＣチップの配線構造が超微細化し、電極パッドの配列が益々狭ピッチ化している。これに伴ってプローブカードのプローブ針も狭ピッチ化する。そのため、電極パッドの狭ピッチ化に柔軟に対応できるプローブカードとしてメンブレンタイプのプローブカード（以下、「メンブレンカード」と称す。）ががある。
【０００５】
メンブレンカードは、例えば図６に示すように、基材となる合成樹脂製のメンブレン１と、このメンブレン１に形成された銅等の良導性金属からなる配線パターン２と、この配線パターン２の端部に設けられた良導性金属（例えば、金、金合金）の突起状接触子３と、配線パターン２を保護する保護膜４とを備えたものである。このタイプのプローブカードは、ウエハの電極パッドが狭ピッチ化しても、電極パッドに即して突起状接触子３を作ることができ、しかも、電極パッドの凹凸が不揃いであってもメンブレンがその形状に追随して比較的安定した接触圧を確保することができる。
【０００６】
ところが、ウエハの電極パッドは例えばアルミニウムによって形成されているため、電極パッドが極めて酸化され易く、ウエハの製造過程あるいは搬送過程等で電極パッドが酸化して絶縁性の酸化膜が形成される。この酸化膜は例えば９００〜１２００オングストロームの膜厚に達する。そのため、ウエハの検査を行う時には電極パッドの酸化膜を除去する必要がある。
【０００７】
上述したメンブレンカードを用いて検査を行う時には、例えば図７に示すように、メインチャックをＺ方向に上昇させてオーバードライブさせて突起状接触子３の接触圧を高めると共にＸまたはＹ方向に移動させて突起状接触子３によって酸化膜Ｏを削り取り、突起状接触子３と電極パッドＰとの導通を図るようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のメンブレンカードの場合には、図７に示すように突起状接触子３の先端が丸くなっているため、突起状接触子３が電極パッドＰに食い込み難いため、食い込みに十分な接触圧を付与した後、ウエハＷをＸまたはＹ方向に移動させて電極パッドＰの酸化膜Ｏを削り取って検査するが、突起状接触子３と電極パッドＰとの接触面積が僅かで十分な接触抵抗を確保することが難しく、しかも突起状接触子３を擦り付けるため摩耗し易いという課題があった。また、十分な接触抵抗を確保しようとして突起状接触子３の接触圧を高めると、酸化膜Ｏを削り取る際に突起状接触子３が電極パッドＰ内に深く食い込み過ぎ、酸化アルミニウムがシリコンに達して混入し、ＩＣチップの電気特性を損なう虞があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、突起状接触子と被検査体の電極とを圧接させるだけという簡単な操作で突起状接触子と電極との接触抵抗を十分に確保することができ、信頼性の高い検査を行うことができ、しかも耐摩耗性に優れたメンブレンタイプのプローブカードを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のプローブカードは、基材と、この基材の表面に形成された突起状接触子とを備え、上記突起状接触子と被検査体の電極とが電気的に接触して上記被検査体の電気的特性検査を行うプローブカードにおいて、上記突起状接触子は基端部から先端部に渡って徐々に細く形成されていると共にその先端に平坦面を有し、且つ、上記接触子の周面にネジ刃を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載のプローブカードは、請求項１に記載の発明において、上記接触子を上記検査用電極の硬度より高い硬度の材料により形成したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項３に記載のプローブカードは、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記接触子を円錐台または角錐台に形成したことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態のプローブカード１０は、例えば図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、ポリイミド系樹脂、シリコン系樹脂等の合成樹脂からなるメンブレン１１と、このメンブレン１１の表面に銅等の良導性金属によって形成された配線パターン１２と、この配線パターン１２の端部にウエハの１個または複数個のＩＣチップの電極パッドの配列に合わせて形成された複数の突起状接触子１３と、上記配線パターン１２を保護するポリイミド系樹脂等の合成樹脂からなる保護膜１４とを備え、１個または複数個のＩＣチップの電気的検査を行うようにしてある。また、配線パターン１２は、突起状接触子１３の数が多くなれば複数層に渡って形成されている。そして、各層の配線パターン１２と突起状接触子１３とはスルーホール等を介して接続されている。尚、メンブレン１１と保護膜１４は同一材料によって形成しても良いし、異なる材料で形成しても良い。
【００１５】
更に、図示してないが、このプローブカード１０はプリント配線基板と支持部材とを備えている。そして、メンブレン１１はプリント配線基板の中央開口部に張設され、配線パターン１２がプリント配線基板の配線パターンと接続されている。この中央開口には支持部材が装着され、メンブレン１１を裏面から支持すると共に、メンブレン１１に接触圧を付与するようにしてある。
【００１６】
上記突起状接触子１３は、例えば図１の（ｂ）に示すように、基端部から先端部に渡って徐々に細くなり、しかもその先端にほぼ正方形の平坦面１３Ａを有する、四角錐台状に形成されている。この突起状接触子１３は、図２に示すように、電極パッドより硬度の高い材料、例えばダイヤモンド、サファイヤ、石英等の鉱石によって四角錐台状に形成された基体部１３１と、その外面に例えば金、ロジウムあるいはこれらの合金等の良導性金属によってコーティングされた導電膜１３２とからなっている。そして、導電膜１３２の基端部が配線パターン１２と接続され、導電膜１３Ｂを介して電極パッドとの導通を図っている。突起状接触子１３は配線パターン１２からの高さが例えば１２０〜２５０μｍに形成され、その先端の平坦面１３Ａの辺長は例えば１０〜１５μｍに形成されている。特に、平坦面１３Ａの辺長が３０μｍ以上では突起状接触子１３の電極パッドに対する食い込みが足りず、突起状接触子１３の周面と電極パッドとの接触抵抗を十分確保することが難しく、４０μｍを超えると電極パッドに対する食い込みが難しくなる虞がある。また、平坦面１３Ａの辺長が８μｍ以下では突起状接触子１３が電極パッドに食い込むものの、突起状接触子１３の周面と電極パッドとの接触抵抗を十分確保することが難しくなる。
【００１７】
次に、動作について図３を参照しながら説明する。図示しないメインチャック上にウエハを載置し、所定の位置合わせを行った後、メインチャックにオーバードライブを掛ける。すると、同図に示すようにウエハＷがＺ方向に上昇しプローブカード１０の突起状接触子１３と接触し、更にウエハＷが上昇すると、突起状接触子１３は電極パッドＰよりも硬度が高いため、その先端の平坦面１３Ａ周囲のエッジから電極パッドＰに対してせん断力が作用し、その表面をエッジで切断し、突起状接触子１３が電極パッドＰに食い込み始める。その後のウエハＷの上昇で、突起状接触子１３の周面で電極パッドＰを周囲へ押し広げながら徐々に食い込み同図の実線で示す位置に到達する。この状態では突起状端子１３の平坦面１３Ａは酸化膜Ｏと接触し電極パッドＰとは絶縁されているが、その周面は電極パッドＰに食い込んだ部分が電極パッドＰの切断面である無垢のアルミニウムと完全に密着して十分の接触抵抗を確保し、電極パッドＰとの良好な導通を確保する。この状態で検査を実施すれば、突起状接触１３と電極パッドＰとの間で確実に信号の授受を行うことができ信頼性の高い検査を行うことができる。
【００１８】
以降説明したように本実施形態によれば、プローブカード１０の突起状接触子１３が電極パッドＰより硬度の高いダイヤモンド、サファイヤ、石英等の鉱石により形成されており、しかも先端部に平坦面１３Ａが形成されているため、突起状接触子１３が電極パッドＰと圧接するだけという簡単な操作で、突起状接触子１３の平坦面１３Ａのエッジから電極パッドＰにせん断力が作用し、電極パッドＰを切断して食い込み、突起状接触子１３の周面が電極パッドＰの無垢のアルミニウムと密着して信頼性の高い検査を行うことができる。また、本実施形態ではメインチャックにオーバドライブを掛けるだけの操作で済むため、メインチャックの動作が単純でその制御が簡単であり、しかも突起状接触子１３が電極パッドＰと摺擦しないため、耐摩耗性が格段に向上し、寿命が延びる。
【００１９】
これと比較して図７に示す従来のプローブカードの場合には、突起状接触子３の先端が丸いため、単にメインチャックにオーバードライブを掛けただけでは、電極パッドＰに対して十分に食い込まず、メインチャックをＸまたはＹ方向に横移動させて食い込ませている。このように突起状接触子３が食い込んでもその先端が丸いため電極パッドＰとの接触抵抗を十分に確保することができない。
【００２０】
また、本発明のプローブカード１０の接触子は図４の（ａ）、（ｂ）〜図５の（ａ）、（ｂ）に示すものであっても良い。図４の（ａ）、（ｂ）に示す突起状接触子２３は、円錐台状に形成されたものであり、図５の（ａ）、（ｂ）に示す突起状接触子３３は四角錐台状に形成され、更に周面にネジ刃が形成されたものである。特に、図５に示す突起状接触子３３は、ネジ刃によって電極パッドＰの内周面に切り溝を作りながら食い込み、接触面積が格段に大きくなり、より信頼性の高い検査を行うことができる。
【００２１】
尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではない。例えば、突起状接触子の形状は、基端部から先端部に渡って徐々に細く形成され、その先端に平坦面が形成されたものであれば良い。また、上記各実施形態では突起状接触子がダイヤモンド等の鉱石からなる基体部とその表面を被覆する導電膜とから構成されているものについて説明したが、基体部が電極パッドよりも硬度を高い導電性金属によって形成すれば、導電膜を設けなくても良い。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜請求項３に記載の発明によれば、突起状接触子と被検査体の電極とを圧接させるだけという簡単な操作で突起状接触子と電極との接触抵抗を十分に確保することができ、信頼性の高い検査を行うことができ、しかも耐摩耗性に優れたメンブレンタイプのプローブカードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプローブカードの一実施形態の一部を拡大して示す図で、（ａ）は要部を示す部分断面図、（ｂ）は突起状接触子を中心に拡大して示す部分斜視図である。
【図２】図１に示す突起状接触子の構成を拡大して示す断面図である。
【図３】図１に示すプローブカードの突起状接触子の動作説明図である。
【図４】本発明のプローブカードの他の実施形態の突起状接触子を拡大して示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明のプローブカードの更に他の実施形態の突起状接触子を拡大して示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】従来のメンブレンタイプのプローブカードを示す図１に相当する断面図である。
【図７】図６に示すプローブカードの突起状接触子の動作説明図である。
【符号の説明】
１０プローブカード
１１メンブレン（膜部材）
１２配線パターン
１３、２３、３３突起状接触子
１３Ａ平坦面

Claims

基材と、この基材の表面に形成された突起状接触子とを備え、上記突起状接触子と被検査体の電極とが電気的に接触して上記被検査体の電気的特性検査を行うプローブカードにおいて、上記突起状接触子は基端部から先端部に渡って徐々に細く形成されていると共にその先端に平坦面を有し、且つ、上記接触子の周面にネジ刃を設けたことを特徴とするプローブカード。
上記接触子を上記検査用電極の硬度より高い硬度の材料により形成￥したことを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
上記接触子を円錐台または角錐台に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローブカード。