(57)【要約】【課題】  半導体装置のウェハテストにおいては、多数個同時測定のためテストエリアが拡大し、プローブユニットは巨大となり、プローブユニットを平行に固定することが大変厳しくなっている。その結果、プローブピンの高さ位置のばらつき保証が大変困難になっている。【解決手段】  プローブユニットとポリィミド基板との間にゲル物質を含むゲルシートまたはゲルインタポーザシートを介在させ、プローブユニットとポリィミド基板とを固定させる。プローブユニットとポリイミド基板との接触面においてゲル物質が均等な厚さとなることで、両者の平行度を高精度に保証可能になるとともに、さらにゲル物質の表面張力及び接着力による接着にて安定的に固定できる効果がある。これらの構成とすることで、プローブピンの高さを一定にできる多数個同時測定用のプローブカードが得られる。【選択図】  図１
2006098064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップをテストするときに使用されるプローブカードにおいて、電気試験装置からの電気信号を伝達する基板とプローブピンを備えたプローブユニットとの間にゲル層を有することを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
前記ゲル層には貫通する導電配線が設けられ、前記プローブユニットとプローブユニットとを導通させることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項３】
前記プローブユニットをユニット固定治具により前記基板に固定することを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブカード。
【請求項４】
前記ゲル層は一定の厚さを有し、前記基板とプローブユニットとを平行に保持することを特徴とする請求項３に記載のプローブカード。
【請求項５】
前記ゲル層は、変成シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項６】
前記ゲル層は、その粘度が２５Ｐａ・ｓから１００Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項５に記載のプローブカード。
【請求項７】
半導体チップをテストするときに使用されるプローブカードにおいて、電気試験装置からの電気信号を伝達する基板とプローブピンを備えたプローブユニットとの間にゲルシートを有することを特徴とするプローブカード。
【請求項８】
前記ゲルシートは、前記基板とプローブユニットとを平行に保持し、さらに前記プローブユニットとプローブユニットとを導通させる導電配線が設けられたことを特徴とする請求項７に記載のプローブカード。
【請求項９】
半導体チップをテストするときに使用されるプローブカードにおいて、電気試験装置からの電気信号を伝達する基板とプローブピンを備えたプローブユニットとの間にゲルインタポーザシートを有することを特徴とするプローブカード。
【請求項１０】
前記ゲルインタポーザシートは、前記プローブユニットとプローブユニットとを導通させる導電ポゴピンを備えた領域と、前記基板とプローブユニットとを平行に保持するゲルウォール領域とを備え、前記ゲルウォール領域により前記基板とプローブユニットとを平行に保持することを特徴とする請求項９に記載のプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定用プローブカードに係り、特に多数個同時測定できるプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ、ＶＬＳＩの製造工程において、半導体基板上に多数個のチップを製造した後、個々のチップが良品であるか、不良品であるかをテストするウェハテスト工程がある。ウェハテスト工程においてはプローバーと呼ばれる装置にプローブカードを接続し、プローブカードのプローブピンをチップ表面の電極（パッド）に接続させた状態でテストが行われる。
【０００３】
これらのウェハテスト工程において、多数個のチップを同時測定することでテスト効率を向上させている。最近の半導体装置のＶＬＳＩに伴い１個のチップサイズも大きくなり、かつ、これらのＶＬＳＩのチップを同時測定する個数が増えることから、その測定するエリアも広くなっている。
【０００４】
ウェハテストにおいて、プローブカードのプローブピンをチップ表面の電極（パッド）に接触させ、電気的に導通させる必要があり、このためにはプローブカードを半導体基板と平行に保ち、プローブピンの高さを一定にすることが重要である。半導体装置のチップ当たりのピン数の増加、多数個同時測定のためのテストエリアの拡大により、プローブユニットは巨大となり、プローブユニットを平行に固定することが大変厳しくなっている。その結果、ピンの高さ位置のばらつき保証が大変困難になっている。
【０００５】
従来技術の多数個同時測定用プローブカードを図３に示す。多数個同時測定用プローブカード１０１は、プローブユニット２１、プローブピン２０、ポリィミド基板２２、ユニット固定ネジ２３から構成される。チップ５１が形成された半導体基板５０がステージ６０に吸着固定されている。プローブピン２０はチップ５１の電極（パッド）に対応してそれぞれ配置されている。
【０００６】
ポリィミド基板２２には図示していない電気試験装置（テスター）からの電気信号を導くための配線が施され、配線電極ランドによりプローブユニット２１に接続される。プローブピン２０を備えたプローブユニット２１はポリィミド基板２２にユニット固定ネジ２３で固定され、ユニット電極ランドによりポリィミド基板２２の配線電極ランドと接続されている。プローブユニット２１をポリイミド基板２２へ固定する手段としてユニット固定ネジ２３が用いられているため、ネジ固定の際、トルク量が大きい場合にはプローブユニット２１に歪みが生じ、図示するようにプローブピン２０の高さがばらつきをもつ。一方、トルク量が少ない場合にはポリイミド基板２２に対するプローブユニット２１の固定が不安定になり電気的導通が不十分になる。こためにトルク量の管理が重要であるが、その管理は困難であった。
【０００７】
プローブユニット２１は例えばＮ個のチップを同時測定する場合に１個のチップに対応するプローブピンを備えたプローブユニットをＮ個構成としてもよく、Ｎ／４個のチップに対応するプローブピンを備えたプローブユニットを４個構成としてもよく、Ｎ個のチップに対応するプローブピンを備えたプローブユニットを１個構成とすることが出来る。
【０００８】
ウェハテストは、ステージ６０によりプローブピン２０と対応するチップ５１のパッドとの位置合わせを行った後、ステージ６０は上昇し、プローブピン２０とチップ５１のパッドとをそれぞれ接触させ、テスターからの電気信号により行われる。その後ステージ６０は下降し、次のテストを行うチップの位置までステップアンドリピートし、再度上昇し次のチップのテストを行う。これらを繰り返すことで全てのチップをテスト、良否判定を行う。
【０００９】
これらのテストにおいては、プローブピン２０とチップの電極との導通が不十分の場合にはそのチップは不良として判定されるため確実な導通を確保する必要があり、プローブピン２０高さの制御が重要となる。しかし、ユニット固定ネジにより固定する場合にはその管理が難しいという問題があった。
【００１０】
これらの解決法として特許文献１には、プローブユニットのネジ取り付け部に補強部材を設けている技術が開示されている。また特許文献２にはプローブユニットと基板との間に弾力性シートを介在させテスター側基板との接触を改善する技術がそれぞれ開示されている。これらの文献においてはコイルスプリング付きのプローブピンが使用されプローブピンの高さ調整はコイルスプリング、または弾性部材及び筒部材により行っている。
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−０６４４４０号公報
【特許文献２】特開２００３−０８４０４７号公報
【特許文献３】特開平０８−０１５３１６号公報
【特許文献４】特開平１１−１２５６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、これらの従来技術においてはいずれもネジにより固定されているためネジによる基板の歪を完全に排除することはできないという問題がある。また従来技術のプローブピンは第１と第２のプローブピンの間にコイルスプリングを備えており、プローブピンとチップ電極との高さ調整はコイルスプリングで行っている。これらのコイルスプリング付きのプローブピンは高価であり、さらにその大きさはコイルスプリングなしのプローブピンに比較して大きく、集積度の高いＶＬＳＩにはコイルスプリング付きのプローブピンは使用しにくいという問題がある。さらにプローブピンとチップ電極との高さ調整を、弾性部材及び筒部材により行う場合を構造が複雑であるという問題がある。
【００１３】
本願の目的は、これらの問題を解決し、コイルスプリングなしのプローブピンを使用した低コストでプローブピンの高さ調整できる多数個同時測定可能なプローブカードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願発明の半導体チップをテストするときに使用されるプローブカードは、電気試験装置からの電気信号を伝達する基板とプローブピンを備えたプローブユニットとの間にゲル層を有することを特徴とする。
【００１５】
本願発明のプローブカードにおいて、前記ゲル層には貫通する導電配線が設けられ、前記プローブユニットとプローブユニットとを導通させることを特徴とする。
【００１６】
本願発明のプローブカードにおいて、前記プローブユニットをユニット固定治具により前記基板に固定することを特徴とする。
【００１７】
本願発明のプローブカードにおいて、前記ゲル層は一定の厚さを有し、前記基板とプローブユニットとを平行に保持することを特徴とする。
【００１８】
本願発明のプローブカードにおいて、前記ゲル層は、変成シリコーン樹脂であることを特徴とする。
【００１９】
本願発明のプローブカードにおいて。前記ゲル層は、その粘度が２５Ｐａ・ｓから１００Ｐａ・ｓであることを特徴とする。
【００２０】
本願発明の半導体チップをテストするときに使用されるプローブカードは、半導体チップをテストするプローブカードにおいて、電気試験装置からの電気信号を伝達する基板とプローブピンを備えたプローブユニットとの間にゲルシートを有することを特徴とする。
【００２１】
本願発明のプローブカードにおいて、前記ゲルシートは、前記基板とプローブユニットとを平行に保持し、さらに前記プローブユニットとプローブユニットとを導通させる導電配線が設けられたことを特徴とする。
【００２２】
本願発明の半導体チップをテストするときに使用されるプローブカードは、半導体チップをテストするプローブカードにおいて、電気試験装置からの電気信号を伝達する基板とプローブピンを備えたプローブユニットとの間にゲルインタポーザシートを有することを特徴とする。
【００２３】
本願発明のプローブカードにおいて、前記ゲルインタポーザシートは、前記プローブユニットとプローブユニットとを導通させる導電ポゴピンを備えた領域と、前記基板とプローブユニットとを平行に保持するゲルウォール領域とを備え、前記ゲルウォール領域により前記基板とプローブユニットとを平行に保持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
プローブピンが配置されたプローブユニットと、ポリイミド基板との間へ設けたゲルシート又はゲルインタポーザシートが、プローブユニットとポリイミド基板との両部材の接触面において均等な厚さとなるため、両部材間の平行度を高精度に保障可能になるとともに、ゲルシートの表面張力現象及び粘着力（接着力）にて安定的に固定できる。プローブユニットとポリイミド基板とをゲルシート又はゲルインタポーザシートを使って接着させることで、広い領域においてプローブピンの高さを一定にできる多数個同時測定用のプローブカードが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明のプローブカードについて、図を参照して説明する。
【実施例１】
【００２６】
本発明の実施例１について図１を用いて説明する。図１（Ａ）にプローブカードの概略図、図１（Ｂ）にゲルシートの拡大図を示す。
【００２７】
図１（Ａ）に示す本発明の多数個同時測定用プローブカード１００は、プローブユニット１１、プローブピン１０、ポリィミド基板１２、ユニット固定治具１３及びゲルシート１５から構成される。チップ５１が形成された半導体基板５０がステージ６０に吸着固定されている。
【００２８】
ポリィミド基板１２には図示していない電気試験装置（テスター）からの電気信号を導くための配線が施され、さらに配線電極ランドによりゲルシート１５の導電配線１７に接続される。ゲルシート１５はゲル物質からなる絶縁媒体１６と導電配線１７とで構成され、プローブユニット１１とポリイミド基板１２との間に設けられている。導電配線１７は、プローブユニット１１上面のユニット電極ランドとポリイミド基板１２の配線電極ランドとを電気的に導通させる。導電配線１７は可撓性を有する構造、例えばバネ、スプリングとして形成することができる。絶縁媒体はゲル物質を含む複数の層で構成しても良い。
【００２９】
チップ５１の電極位置に対応して配置されたプローブピン１０を備えたプローブユニット１１はポリィミド基板１２にユニット固定治具１３で固定され、ユニット電極ランドによりゲルシート１５の導電配線１７に接続されている。ユニット固定治具１３はＬ字形状に構成され、フックとしてプローブユニット２１をポリイミド基板２２へ固定する。さらにプローブユニット１１とポリィミド基板１２との間に設けたゲルシート１５は、ユニット固定治具１３による一定の接圧に対し、プローブユニット２１とポリイミド基板２２との接触全面において均等な厚さとなるため、両者の平行度を高精度に保証可能になるとともに、表面張力現象及びゲルの接着力にて安定的に固定できる。
【００３０】
プローブユニット１１の固定手段として、プローブユニット１１全面を均等な力量で固定できるようユニット固定治具１３を用いるとともにゲルシート１５の表面張力現象を利用することにより、プローブユニット１１を安定的に固定できるプローブユニット１１のプローブピンの高さを一定にできる。
【００３１】
プローブユニット１１は例えばＮ個のチップを同時測定する場合に１個のチップに対応するプローブピンを備えたプローブユニットをＮ個構成としてもよく、Ｎ／４個のチップに対応するプローブピンを備えたプローブユニットを４個構成としてもよく、Ｎ個のチップに対応するプローブピンを備えたプローブユニットを１個構成とすることが出来る。
【００３２】
電気試験装置（テスター）からの電気信号はポリィミド基板１２の配線と配線電極ランド、ゲルシート１５の導電配線１７、プローブピン１０、を経由してチップ５１の電極に伝達される。
【００３３】
ここで、ステージ６０によりプローブピン１０と対応するチップ５１のパッドとの位置合わせを行った後、ステージ６０は上昇し、プローブピン１０とチップ５１のパッドとを、それぞれ接触させ、テスターからの電気信号によりテストを行う。その後ステージ６０は下降し、次のテストを行うチップの位置までステップアンドリピートし、再度上昇し次のチップのテストを行う。これらを繰り返すことで全てのチップをテストし、良否判定を行う。
【００３４】
上記したように、ユニット固定治具１３によりプローブユニット１１の周辺部を、ゲルシート１５を介在させた状態でポリィミド基板に軽く固定する。プローブユニット１１の周辺部を軽く固定するためにプローブユニット１１には固定することによる歪は生じない。さらにプローブユニット１１とポリィミド基板１２との間に介在するゲルシート１５の表面張力、接着力によりプローブユニット１１とポリィミド基板１２を保持させることでプローブユニット１１とポリィミド基板１２は平行となる。プローブユニット１１とポリィミド基板１２とを平行とすることでプローブユニット１１のプローブピン２０は一定の高さでチップ５１の電極と接触し、完全な導通が得られる。
【００３５】
本実施例においては、ゲルシート１５をプローブユニット１１とポリィミド基板１２との間に介在させプローブユニット１１とポリィミド基板１２とを固定させる。ユニット固定治具１３による一定の接圧によりプローブユニット１１とポリイミド基板１２との接触全面においてゲルシート１５が均等な厚さとなることで、両者の平行度を高精度に保証可能になるとともに、さらにゲルシートの接着力にて安定的に固定できる効果がある。これらの構成とすることで、プローブピンの高さを一定にできる多数個同時測定用のプローブカードが得られる。
【実施例２】
【００３６】
本願の実施例２を図２に示す。図２（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ‘における断面図である。実施例２は実施例１の改良実施例であり、実施例１におけるゲルシート１５の代りにゲルインタポーザシート３０を用いた実施例である。ゲルインタポーザシート３０は導電ポゴピン３８とゲルウォール３９と保持シート３７から構成される。ゲルインタポーザシート３０はポリィミド基板１２とプローブユニット１１の間に設置される。
【００３７】
導電ポゴピン３８はポリィミド基板１２の下面にある配線電極ランドとプローブユニット１１のユニット電極ランドとを接続する機能は実施例１の導電配線１７と同じである。しかし、導電ポゴピン３８は保持シート３７に保持されており、導電ポゴピン３８の存在する領域にはゲル物質からなる絶縁媒体のゲルウォール３９は存在しない。導電ポゴピン３８が存在しない領域には絶縁媒体のゲルが充填されゲルウォール３９を構成する。保持シート３７はゲルウォール３９と同じ材質であっても、異なる材質であってもよく、絶縁性を有する材質であればよい。
【００３８】
最近のＶＬＳＩはピン間が狭ピッチになり、必然的に導電ポゴピン３８の間隔も狭ピッチになる。狭ピッチの導電ポゴピンに対してゲルを充填させると導電ポゴピンに沿ってゲルが盛り上がり、ゲルの厚さが均等にならない虞がある。このために導電ポゴピン３８の存在する領域には絶縁媒体のゲルウォール３９は形成しない。ゲルウォール３９でポリィミド基板１２とプローブユニット１１の平行度を保持する。
【００３９】
本実施例においては、電気試験装置（テスター）からの電気信号はポリィミド基板１２の配線と配線電極ランド、ゲルインタポーザシート３０の導電ポゴピン３８、プローブピン１０、を経由してチップ５１の電極に伝達されることでテスターからの電気信号がチップに伝わりテストされる。
【００４０】
本実施例においては、プローブユニット１１とポリィミド基板１２との間にゲルインタポーザシート３０を介在させ、プローブユニット１１とポリィミド基板１２とを固定させる。ユニット固定治具１３による一定の接圧によりプローブユニット１１とポリイミド基板１２との接触面においてゲルインタポーザシート３０が均等な厚さとなることで、両者の平行度を高精度に保証可能になるとともに、さらにゲルウォールの表面張力及び接着力による接着にて安定的に固定できる効果がある。これらの構成とすることで、プローブピンの高さを一定にできる多数個同時測定用のプローブカードが得られる。
【実施例３】
【００４１】
本発明の実施例３として、ゲルシート及びゲルインタポーザシート３０に使用されるゲル物質に関して説明する。
【００４２】
本願のゲルを形成する材料としてはシリコーン樹脂と呼ばれる珪素系樹脂が使用できる。シリコーン樹脂は珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）のような無機物の骨組みに有機の基がついたものであり、これらを高分子に構成したシリコーン樹脂（シリコーンゴム）である。粘度は２０Ｐａ・ｓから１００Ｐａ・ｓ程度が良い。ここで、さらに接着効果を高めるために、他の樹脂（例えば尿素系）と混合しても良い。さらに色素を混合してもよく、必要に応じ他の樹脂、物質とを混合することができ、これらを変成シリコーン樹脂と称する。
【００４３】
ゲルシートの製法としては、例えば、シリコーンゴムをシート状にし、シートに金属細線を貫通させ、上記ゲルをその両面にコーティングし、これらを約１２０℃で硬化させることで実施例１におけるゲルシートが得られる。また導電ポゴピンを囲う治具を用いてピンが配置されてない領域にゲルを充填し、これらを約１２０℃で硬化させることで実施例２のゲルインタポーザが得られる。
【００４４】
本実施例のゲル物質を使用することで、ポリィミド基板とプロープユニットを平行に保ち、ゲルの表面張力及び接着力による接着にて安定的に固定できる。平行に固定できることから、プローブピンの高さを一定にできる多数個同時測定用のプローブカードが得られる。
【００４５】
以上本願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。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本願の実施例１における概略図であり、（Ａ）全体図、（Ｂ）ゲルシートの断面図である。
【図２】本願の実施例２におけるゲルインタポーザシートの概略図であり、（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図である。
【図３】従来例における概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０、２０    ブローブピン
１１、２１    プローブユニット
１２、２２    ポリィミド基板
１３          ユニット固定治具
１５          ゲルシート
１６          絶縁媒体
１７          導電配線
２３          ユニット固定ネジ
３０          ゲルインタポーザシート
３７          保持シート
３８          導電ポゴピン
３９          ゲルウォール
５０          半導体基板
５１          チップ
６０          ステージ
１００、１０１  プローブカード
【図１】
2006098064.tif 000003
【図２】
2006098064.tif 000004
【図３】
2006098064.tif 000005