(57)【要約】【課題】  単純な組立工程により制作時間および費用を低減することができ，メンテナンスを容易に行うことが可能となる。【解決手段】  本発明によるプローブ装置は，半導体集積回路に直接接触して半導体集積回路に電流を伝達するマイクロピン２１０と，マイクロピンを囲む固定ブロック２１２と，マイクロピンを挿入させる溝が形成され，マイクロピンを介して半導体集積回路に電流を伝送するインターフェースボード２３０と，マイクロピンとインターフェースボードとの間の接触性を向上させるマイクロピン接触部２２０と，インターフェースボードの上にマウントされ，マイクロピンがインターフェースボードから離脱しないように固定するマスクボード２４０と，マスクボードをインターフェースボードに固定させるマスクボード固定部２５０とを含むことを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路の機能が正常であるかどうかを検査するプローブ装置において：
前記半導体集積回路に直接接触して半導体集積回路に電流を伝達するマイクロピンと；
前記マイクロピンを囲む固定ブロックと；
前記マイクロピンを挿入させる溝が形成され，前記マイクロピンを介して半導体集積回路に電流を伝送するインターフェースボードと；
前記マイクロピンとインターフェースボードとの間の接触性を向上させるマイクロピン接触部と；
前記インターフェースボードの上にマウントされ，前記マイクロピンがインターフェースボードから離脱しないように固定するマスクボードと；
前記マスクボードを前記インターフェースボードに固定させるマスクボード固定部と；
を含むことを特徴とする，プローブ装置。
【請求項２】
前記マイクロピンは，
第１マイクロピン，第２マイクロピンおよびコイルスプリングを含んで構成され，収縮および弛緩を通じて前記第１マイクロピンおよび第２マイクロピンが長手方向に可動することを特徴とする，請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項３】
前記マスクボードは，
前記マイクロピンを突出させるためのホールを有しており，前記ホールの大きさは，前記マイクロピンは突出可能であるが，前記固定ブロックは離脱不可能な大きさのホールであることを特徴とする，請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項４】
前記マイクロピン接触部は，
乾式メッキ方法によりコーティングされることを特徴とする，請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項５】
前記マスクボード固定部は，
固定用ボルトと固定用ナットから構成され，前記固定用ボルトが前記マスクボードと前記インターフェースボードとを貫通して，前記固定用ナットと結合することを特徴とする，請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項６】
前記インターフェースボードは，
前記マスクボード固定部が固定用ボルトから構成される場合，前記固定用ボルトの固定のためのねじ形態の溝を含むことを特徴とする，請求項１に記載のプローブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，マイクロピンがインターフェースボードに挿入されるプローブ装置に関し，より詳しくは，半導体集積回路の性能を検査するプローブ装置において，インターフェースボードに溝を形成して，形成された溝にマイクロピンを挿入させた後，マスクをかぶせることによって構成されるプローブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造においては，精密写真伝写技術などを利用して半導体ウエハ（Wafer）上に多数（複数）の半導体デバイスを一度に形成し，以後，それぞれのデバイスを切断している。このような半導体デバイス製造工程では，従来から，半完成品である半導体デバイスの電気的特性をプローブ（Probe）装置を利用して半導体ウエハ状態でテストし，このテストの結果，良品と判定されたものだけをパッケージングなどの後工程に送ることによって生産性の向上を図っている。
【０００３】
このようなテストは，半導体ウエハ上に形成された，デバイスの電極パッドにプローブチップを接触させて，該プローブチップに電流を印加し，その入力と出力信号を分析するテスターを用いて電池的特性を測定することによって行われる。
【０００４】
近来では，半導体デバイスがますます高機能化および小型化されて回路の集積度が高まっており，電極パッドのサイズも微細化され，その電極パッドの間隔も非常に狭くなっている。したがって，プローブ装置の制限された空間に数百個から数千個のプローブチップが必要となり，さらに，該プローブチップが電極パッドの中心部に正確，かつ，安定して接触するような技術が必要となる。
【０００５】
図１は，従来のプローブ装置の構成を概略的に示す図である。
【０００６】
従来のプローブ装置１００は，プローブチップ（Needle Pin）１１０，支持台１２０，回路基板１３０，ハンダ１４０，半導体集積回路１５０，電極パッド１５２および固定ブロック部１６０を含む。
【０００７】
ここで，プローブチップ１１０は，通常，ニードル（Needle）形状であり，図１の（ａ）のように回路基板１３０上で支持台１２０により支持され，その一側がハンダ１４０で結合されている。また，プローブチップ１１０は，図１の（ｂ）のように，固定ブロック部１６０に囲まれて保護されている。そして，プローブチップ１１０は棒（Bar）形態の他側が折り曲げられて傾斜部１１０ｂが形成され，その端部には接触端部１１０ａが形成されている。
【０００８】
このような形状のプローブチップ１１０は，半導体集積回路１５０の電極パッド１５２にその接触端部１１０ａが接触することによって，半導体集積回路１５０のテストがなされるものである。小型電子素子は，機能性および信頼性を検証するために，製造工程の途中で一連の検査過程を経ることになる。しかしながら，ウエハ上の全てのチップがウエハプローブ検査で良好であると判明されるものではないので，歩留まりは，１００％に満たない。
【０００９】
半導体ウエハ上に形成されたそれぞれのデバイスは，切断装置などによりそれぞれのチップに型取られ（切断され），さらにテストを通過した良好なチップは組立てられてパッケージングされる。欠陥がある素子を抜出するために，パッケージングされた素子は，バーンイン（Burn-in）基板上のソケットに搭載され，８時間〜７２時間のバーンイン期間の間，１２５〜１５０℃の温度から電気的に動かされ，ダイナミックバーンイン過程を経ることになる。バーンイン検査は，破損メカニズムを促進させて素子の初期破損および故障を起こさせ，このような欠陥がある素子が商業的に使われる前に機能性電気検査により選り分けられるようにする検査である。
【００１０】
完全機能検査は，パッケージングされた素子に対して実施され，素子の最大動作速度に応じてそれぞれの素子をクラスに分類するために，パッケージングされた素子を多様な動作速度で動作させる。
【００１１】
このような検査を遂行するためのプローブ装置は，図１に示されるように回路基板１３０上にプローブチップ１１０を，ハンダ１４０を介して連結するので，プローブ装置自体に不具合が生じてもその不具合箇所の分離およびメインテナンスが困難である。また，多数（複数）のプローブチップ１１０を使用する場合，プローブチップ１１０毎にハンダを行う必要があるので，プローブ装置製作時間および費用が多く消耗される問題がある。
【００１２】
また，従来においては，プローブチップ１１０と回路基板１３０，または，プローブチップ１１０と半導体集積回路１５０との間の接触が正確になされない場合が生じ得る。特に，プローブチップ１１０と半導体集積回路１５０との間の接触に関しては，プローブチップ１１０の端部の折曲によりその傾斜部１１０ｂの傾斜角が大きくなり，これによって，接触端部１１０ａと電極パッド１５２との接触時に，接触端部１１０ａが電極パッド１５２に繰り返し圧力を受け，その接触端部１１０ａが半導体集積回路１５０の電極パッド１５２に押されながら，必要以上のスリップ（Slip）が発生することになる。
【００１３】
こうして，接触端部１１０ａが電極パッド１５２に押される際，電極パッド１５２上での移動範囲が大きくなり，接触端部１１０ａは電極パッド１５２の中心部から外れ，甚だしい場合，パッドの損傷を与えることになる。
【００１４】
また，上記のニードル形状のプローブ装置では，多数のプローブチップ１１０で多数の電極パッド１５２を同時にテストするには限界があり，前述したウエハレベルのバーンインテストに適用が難しいという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は，従来のプローブ装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，単純な組立工程により制作時間および費用を低減することができ，メンテナンスを容易に行うことが可能な，新規かつ改良されたプローブ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，半導体集積回路の機能が正常であるかどうかを検査するプローブ装置において：上記半導体集積回路に直接接触して半導体集積回路に電流を伝達するマイクロピンと；上記マイクロピンを囲む固定ブロックと；上記マイクロピンを挿入させる溝が形成され，上記マイクロピンを介して半導体集積回路に電流を伝送するインターフェースボードと；上記マイクロピンとインターフェースボードとの間の接触性を向上させるマイクロピン接触部と；上記インターフェースボードの上にマウントされ，上記マイクロピンがインターフェースボードから離脱しないように固定するマスクボードと；上記マスクボードを上記インターフェースボードに固定させるマスクボード固定部と；を含むことを特徴とする，プローブ装置が提供される。
【００１７】
上記マイクロピンは，第１マイクロピン，第２マイクロピンおよびコイルスプリングを含んで構成され，収縮および弛緩を通じて上記第１マイクロピンおよび第２マイクロピンが長手方向に可動するとしても良い。
【００１８】
上記マスクボードは，上記マイクロピンを突出させるためのホールを有しており，上記ホールの大きさは，上記マイクロピンは突出可能であるが，上記固定ブロックは離脱不可能な大きさのホールであるとしても良い。
【００１９】
上記マイクロピン接触部は，乾式メッキ方法によりコーティングされるとしても良い。かかる構成により，上記マイクロピンと上記インターフェースボードとの間の接触性が向上する。
【００２０】
上記マスクボード固定部は，固定用ボルトと固定用ナットから構成され，上記固定用ボルトが上記マスクボードと上記インターフェースボードとを貫通して，上記固定用ナットと結合するとしても良い。
【００２１】
上記インターフェースボードは，上記マスクボード固定部が固定用ボルトから構成される場合，上記固定用ボルトの固定のためのねじ形態の溝を含むとしても良い。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば，インターフェースボードにマイクロピンを挿入させた後，カバー（マスクボード）をかぶせてプローブ装置を構成することによって，ハンダを利用することなく簡単な組立工程だけでプローブ装置を構成することが可能となる。従って，製作時間および費用を低減することができる。また，マイクロピンまたはマイクロピン接触部で異常が発生し，検査が正しく行われない場合においても，固定ねじを分離しマスクボードを外して，異常が発生したマイクロピンまたはマイクロピン接触部を入れ替え，またマスクボードをかぶせ固定ねじを用いてマスクボードを固定させることのみによってメンテナンスを行うことが可能となる。
【００２３】
そして，インターフェースボードに溝を設けてマイクロピンを挿入させることによって，マイクロピンが確実に接触し，従来のマイクロピンの固定のために使用していたハウジング（Housing）製作が不要となり，製作コストが低減され，不良率も低くなる。また，１００μｍ以下のファインピッチ（Fine Pitch）回路での繊細な作業でも正確な検査が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また，本実施形態の説明において，関連した公知構成または公知機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることができると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。
【００２５】
図２は，本発明の実施形態に係るマイクロピンがインターフェースボードに挿入されるプローブ装置の構成図である。
【００２６】
本実施形態に係るマイクロピンがインターフェースボードに挿入されるプローブ装置は，図２のように，マイクロピン２１０と，マイクロピン接触部２２０と，インターフェースボード２３０と，マスクボード２４０と，マスクボード固定部２５０とを含んで構成される。
【００２７】
マイクロピン２１０は，検査対象である半導体集積回路１５０に直接接触して電流を伝達する部分であって，半導体集積回路１５０への電流の伝導を助けるため，導電性材質，例えば銅系列合金であるベリリウムコパー（ＢｅＣｕ），鉄合金（ＳＫ４），タングステン，チタニウムなどで形成され，強度を高めるための熱処理が可能な材質が使用される。
【００２８】
このようなマイクロピン２１０は，第１マイクロピンと第２マイクロピンに分離されており，第１マイクロピンと第２マイクロピンとの間にはコイルスプリングが配置されている。第１マイクロピンは半導体集積回路１５０の電極パッド１５２と接触し，第２マイクロピンはインターフェースボード２３０の溝の内部に挿入されるマイクロピン接触部２２０と接触する。第１マイクロピンが電極パッド１５２と接触すれば，コイルスプリングにより第２マイクロピン方向に挿入され，第１マイクロピンと第２マイクロピンとの接触によりプローブ装置の電流が半導体集積回路１５０に伝えられる。
【００２９】
また，マイクロピン２１０は，固定ブロック２１２により囲まれており，固定ブロック２１２の内部には前述のコイルスプリングが含まれている。固定ブロック２１２は上下が開口された円筒形状で構成される。そして，固定ブロック２１２の上段部は内側に折曲部が形成され，マイクロピン２１０が固定ブロック２１２の外部に離脱することを防止する。ここで，固定ブロック２１２の材質は絶縁材であって，３.１５程度の比誘電率値を有するＰＥＩ（Poly Ether Imide）と強度および加工性の良いエンジニアリングプラスチック（TORON）またはセラミック（アルミナ）などを使用することが可能である。
【００３０】
ここで，マイクロピン２１０は，第１マイクロピン，第２マイクロピンおよびコイルスプリングから構成される形態を挙げて説明したが，突出部を有する一つのマイクロピンと突出部にかかってマイクロピンの収縮および弛緩を調節するコイルスプリングで構成される形態，２つの連結されたマイクロピンで構成され，一つのマイクロピンの一部が他のマイクロピンの内部に挿入される形態など，多様な形態のマイクロピンが利用可能である。
【００３１】
また，上記の記載では，コイルスプリングが弾性復原力のみを提供する用途で使われる構造を挙げて説明したが，コイルスプリングが導電性物質からなりコイルスプリングを介して第１マイクロピンと第２マイクロピンとの間に電流を伝達するように設定することも可能である。
【００３２】
マイクロピン接触部２２０は，マイクロピン２１０とインターフェースボード２３０との間の信号または電流を伝達する部分であって，金，白金などのように，耐蝕性，耐摩耗性，そして電気伝導性の良い金属が利用される。また，接触性を良くするために乾式メッキの方法を使用することもできる。ここで，乾式メッキは，スパッタ（Sputter）や化学蒸着装置（ＣＶＤ : Chemical Vapor Deposition）などのような装置を利用して金属をコーティングする方法をいう。
【００３３】
インターフェースボード２３０は，多層構造からなっている印刷回路基板またはセラミック積層基板であって，半導体集積回路１５０のテストのための適切な電流を伝送するためのインピーダンスをマッチングする基板である。また，本実施形態によりインターフェースボード２３０は，マイクロピン２１０の挿入のために溝が形成されており，マスクボード固定部２５０の挿入のためのホールが形成されている。
【００３４】
マスクボード２４０は，インターフェースボード２３０の上にマウント（Mount）されて，インターフェースボード２３０内に挿入されたマイクロピン２１０が外に離脱しないように固定する役割を担う。このために，マスクボード２４０には，マイクロピン２１０が突出できるように孔が開けられている。また，マスクボード２４０は，上層部に凹凸を含んで被検査体である半導体集積回路１５０を固定させて，電極パッド１５２とマイクロピン２１０が一対一に対応するように位置を合せる役割も担う。ここで，マスクボード２４０は，マイクロピン２１０間の干渉を最小化するために絶縁体で構成することができる。
【００３５】
マスクボード固定部２５０は，マスクボード２４０をインターフェースボード２３０に固定させる役割を担う。マスクボード固定部２５０は，固定用ボルト２５２と固定用ナット２５４から構成されることが一般的であるが，固定用ボルト２５２に代えてガイドピンなどを使用することもでき，インターフェースボード２３０の内部にねじ形態の溝を形成してナット２５４に代えて使用することも可能である。
【００３６】
このような構成要素を結合してマイクロピンがインターフェースボードに挿入されるプローブ装置を構成する。
【００３７】
図３は，本発明の実施形態に係るマイクロピンがインターフェースボードに挿入されるプローブ装置の断面図である。
【００３８】
本実施形態に係るプローブ装置のインターフェースボード２３０は，挿入されたマイクロピン２１０の数だけの溝を含んでいる。各溝にはマイクロピン接触部２２０とマイクロピン２１０が挿入され，溝の深さはマイクロピン２１０の固定ブロック２１２が完全に挿入される程の深さである。
【００３９】
インターフェースボード２３０の溝にマイクロピン接触部２２０とマイクロピン２１０が挿入されれば，その上にマスクボード２４０がマウントされ，マスクボード２４０のホールを通じてマイクロピン２１０が突出する。この際，マスクボード２４０のホール部分にはマイクロピン２１０のみ突出し，マイクロピン２１０を囲んでいる固定ブロック２１２は大きさの制限でこのホールを通過できない。
【００４０】
そして，固定用ボルト２５２とナット２５４を利用してマスクボード２４０とインターフェースボード２３０とを固定させる。この際，確実な固定のために固定用ボルト２５２とナット２５４は２個以上であることが望ましい。
【００４１】
このように，プローブ装置が構成されれば，マイクロピン２１０を半導体集積回路１５０の電極パッド１５２に接触させて，該半導体集積回路の異常の有無を点検することができる。
【００４２】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来のプローブ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るマイクロピンがインターフェースボードに挿入される方式のプローブ装置の構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係るマイクロピンがインターフェースボードに挿入される方式のプローブ装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１０    プローブチップ（Needle Pin）
１２０    支持台
１３０    回路基板
１４０    ハンダ
１５０    半導体集積回路
１５２    電極パッド
１６０    固定ブロック部
２１０    マイクロピン
２１２    固定ブロック
２２０    マイクロピン接触部
２３０    インターフェースボード
２４０    マスクボード
２５０    マスクボード固定部
２５２    固定用ボルト
２５４    固定用ナット
【図１】
2006194886.tif 000003
【図２】
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【図３】
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