(57)【要約】      （修正有）【課題】  集積回路用プローブカードにおいて、集積回路デバイスの導電体間誘電体構造を損傷させずに、プローブピンとパッド間の接触抵抗を低減する。【解決手段】  集積回路デバイス用プローブカード３０は、プリント回路基板３２、プリント回路基板３２上に配置された少なくとも１本のプローブピン３６及び超音波エネルギーを発生するように構成された少なくとも１つの超音波発生器４０を備える。プローブピン３６がパッド２２に接触すると、超音波発生器４０が超音波エネルギーを発生してプローブピン３６を振動させることによってパッド２２上の酸化物層などの誘電体層２４の表面上にくぼみを形成し、次いでプローブピン３６が押し下げられて誘電体層２４を掻き取って信号チャネルを形成する。【選択図】図４
2007093574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板、
前記第１の基板上に配置された少なくとも１本のプローブピン、及び
超音波エネルギーを発生して前記プローブピンを振動させるように構成された少なくとも１つの超音波発生器、
を備えることを特徴とする集積回路用プローブカード。
【請求項２】
前記超音波発生器が前記第１の基板上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の集積回路用プローブカード。
【請求項３】
前記プローブピンが前記第１の基板の第１の表面上に配置され、前記超音波発生器が前記第１の基板の第２の表面上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の集積回路用プローブカード。
【請求項４】
前記超音波発生器が第２の基板上に配置され、前記プローブピンが前記第１の基板の第１の表面上に配置され、前記第２の基板が前記第１の基板の第２の表面上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の集積回路用プローブカード。
【請求項５】
前記超音波発生器が試験ヘッド上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の集積回路用プローブカード。
【請求項６】
前記超音波発生器が前記プローブカードから動作電力を得ることを特徴とする請求項１に記載の集積回路用プローブカード。
【請求項７】
前記超音波発生器が外付電源から動作電力を得ることを特徴とする請求項１に記載の集積回路用プローブカード。
【請求項８】
パッド上の誘電体層を掻き取るための方法において、プローブピンを移動させて前記パッドに接触させ、前記プローブピンを振動させて前記パッド上の前記誘電体層を掻き取ることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記プローブピンを超音波エネルギーによって振動させることを特徴とする請求項８に記載のパッド上の誘電体層を掻き取るための方法。
【請求項１０】
前記超音波エネルギーが前記プローブピンを往復態様で振動させることを特徴とする請求項９に記載のパッド上の誘電体層を掻き取るための方法。
【請求項１１】
前記超音波エネルギーが前記プローブピンを振動させて前記誘電体層の表面上にくぼみを形成することを特徴とする請求項９に記載のパッド上の誘電体層を掻き取るための方法。
【請求項１２】
前記くぼみが形成された後に前記プローブピンを下方に動かして前記誘電体層を貫通させることを特徴とする請求項１１に記載のパッド上の誘電体層を掻き取るための方法。
【請求項１３】
プローブピンとパッドの間の接触抵抗を低減させるための方法において、前記プローブピンを動かして前記パッドに接触させ、前記プローブピンを振動させて前記プローブと前記パッドの間の接触を強めることを特徴とするプローブピンとパッドの間の接触抵抗を低減させるための方法。
【請求項１４】
前記プローブピンを超音波エネルギーによって振動させることを特徴とする請求項１３に記載のプローブピンとパッドの間の接触抵抗を低減させるための方法。
【請求項１５】
前記超音波エネルギーが前記プローブピンを振動させて前記パッドの表面を擦することを特徴とする請求項１４に記載のプローブピンとパッドの間の接触抵抗を低減させるための方法。
【請求項１６】
前記超音波エネルギーが前記プローブピンを往復態様で振動させることを特徴とする請求項１４に記載のプローブピンとパッドの間の接触抵抗を低減させるための方法。
【請求項１７】
プローブピンをクリーニングする方法において、超音波エネルギーを用いて前記プローブピンを振動させて、前記プローブピンから汚染物を除去することを特徴とするプローブピンをクリーニングする方法。
【請求項１８】
前記超音波エネルギーが前記プローブピンを往復態様で振動させることを特徴とする請求項１７に記載のプローブピンをクリーニングする方法。
【請求項１９】
前記プローブピンの先端をクリーニングパッド上に配置した後に前記プローブピンを振動させることを特徴とする請求項１７に記載のプローブピンをクリーニングする方法。
【請求項２０】
前記超音波エネルギーが前記クリーニングパッド上で前記プローブピンを往復態様で振動させることを特徴とする請求項１９に記載のプローブピンをクリーニングする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は集積回路用プローブカードに関し、さらに詳しくは、超音波エネルギーを用いてプローブカードのプローブピンを振動させて集積回路のパッド上の誘電体層を掻き取ることによってプローブピンとパッドの間の接触抵抗を低減させる、集積回路用プローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、集積回路デバイスが製品仕様を満たすことを検証するために、ウエハレベルで集積回路デバイスの電気特性を試験する必要がある。全ての電気特性が仕様を満たしている集積回路デバイスが選択されて後続のパッケージ封入プロセスに続けられるが、それ以外のデバイスは余分のパッケージ封入コストを避けるために廃棄される。パッケージ封入プロセスの完了後、仕様を満たさないデバイスを選別して製品歩留を上げるために、この集積回路デバイスに対して別の電気特性試験が行われる。すなわち、集積回路デバイスは製造プロセス中にいくつかの試験にかけられる。
【０００３】
図１は、集積回路デバイス２０の電気的試験に適用される、従来技術によるプローブカード１０を示す。プローブカード１０はプローブピン１２を用いて集積回路デバイス２０のパッド２２に接触し、試験信号を集積回路デバイス２０に送り且つ試験パラメータを（図面には示されていない）試験装置に送るための信号経路を形成する。通常、自然酸化によって酸化物層などの誘電体層２４がパッド２２の表面上に形成されるが、誘電体層２４の抵抗が非常に高く、信号経路の形成に不利である。したがって、プローブピン１２の先端がパッド２２の表面への接触した後、プローブピン１２が約６０〜７０μｍ押し下げられ、そのためプローブピン１２の先端が誘電体層２４を貫通して信号経路を形成できる。しかし、パッド２２の表面上の誘電体層の硬度は高く、プローブピン１２は誘電体層２４を貫通することができないから、通常プローブピン１２は誘電体層２４上を滑ることになる。誘電体層２４を貫通させるため、従来技法では、プローブピン１２の先端が誘電体層２４の硬度に打ち勝って誘電体層２４を貫通できるように、プローブピン１２を増速駆動する。
【０００４】
半導体製造技術がナノメートルスケールに進むにつれ、それに対応して線幅及びピッチが小さくなり、その結果、導電体抵抗及び導電体間容量の増大によるＲＣ遅延効果が生じる。ＲＣ遅延は、信号伝搬速度の低下、クロストーク雑音及び電力消費の増大などの多くの悪影響をもたらし、中でも伝搬速度の低下は最も深刻な影響である。ＲＣ遅延効果を軽減するため、研究者らは、先端集積回路製造プロセスにおいて導電体間の誘電体構造を作成するために多孔質低ｋ誘電体材料を使用している。
【０００５】
二酸化ケイ素などの従来の誘電体材料は、プローブピン１２が増速駆動される際に印加される力に耐える、より高い機械的特性を有する。しかし、先端集積回路製造プロセスに用いられる多孔質低ｋ誘電体材料は機械的特性が低く、プローブピン１２が７０μｍをこえて増速駆動される際に印加される力に耐えることができない。したがって、プローブピン１２を増速駆動することによって固い誘電体層２４を貫通させると、プローブピン１２によって印加される力に耐えられないため、パッド２２下の多孔質低ｋ誘電体材料の圧壊を引き起こすことがある。これは導電体間の誘電体構造を破壊し、集積回路デバイス２０は障害を起こすか、または損傷する。
【０００６】
さらに、プローブカード１０を用いて集積回路デバイス２０の電気的試験を行うと酸化物破片のなどの汚染物がプローブピン１２に付着する。試験装置のクリーニングパッド上でプローブピン１２を擦ることによってプローブピン１２から汚染物を除去するオンラインクリーニングプロセスを実施することもできる。しかし、クリーニングプロセスは試験装置によって制御され、ある長さの時間が必要であり、効率を低下させる。さらに、従来のクリーニングプロセスは全ての汚染物を完全に除去することができず、いくらかの汚染物がプローブピン１２上に残ることがある。さらに詳しくは、クリーニングプロセスの擦り動作がプローブピン１２を損傷させることが多い。従来技術によれば、プローブピン１２から汚染物を除去するためにプローブピン１２をクリーニング液に漬けることによるオフラインクリーニングプロセスを実施することもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、集積回路デバイスの導電体間誘電体構造を損傷させずに、プローブピンとパッド間の接触抵抗を低減できる、集積回路デバイス用プローブカードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、超音波エネルギーを用いてプローブカードのプローブピンを振動させて集積回路のパッド上の誘電体層を掻き取り、よってプローブピンとパッドの間の接触抵抗を低減させる集積回路用プローブカード、及び超音波エネルギーによりプローブピンをクリーニングする方法を提供することである。
【０００９】
上記目的を達成し、従来技術の問題を回避するため、本発明の一実施形態は、第１の基板と、第１の基板上に配置された少なくとも１本のプローブピンと、第１の基板上に配置され、超音波エネルギーを発生してプローブピンを振動させるための超音波発生器とを備えるプローブカードを開示する。超音波発生器は、プローブカードを用いて電気的試験を行う際に第１の基板に組み付けることができる第２の基板上に配置することができる。さらに、超音波発生器及びその電源は試験装置の試験ヘッドに組み込むことができ、超音波発生器は、試験ヘッドがプローブカードに結合されたときに、超音波エネルギーを発生してプローブピンを振動させる動作電力を試験ヘッドの電源から得ることができる。
【００１０】
プローブピンが試験下の集積回路デバイスのパッドに接触すると、超音波発生器が超音波エネルギーを発生して、パッド上の誘電体層にくぼみを形成するようにプローブピンを振動させることができ、プローブピンが次いで押し下げられてくぼみを通してパッドに接触し、弱い増速駆動で信号経路を形成する。超音波エネルギーはＸＹＺ−３次元態様でプローブピンを振動させることが可能であることが好ましい。また、プローブピンが集積回路デバイスのパッドの表面に接触したときに、好ましくは超音波エネルギーがプローブピンをＸＹ−２次元態様で振動させた状態で超音波エネルギーがプローブピンを振動させて、パッドの表面を擦る、すなわち掻き取ることもできる。この結果、誘電体が除去されたことによるプローブピンとパッドの間の接触の改善により、プローブピンとパッドの間の接触抵抗を低減させることができる。
【００１１】
要約すれば、本発明の実施形態は、超音波エネルギーを用いてプローブピンを振動させてくぼみを形成し、次いでプローブピンを押し下げて弱い増速駆動でパッドの表面に接触させるか、あるいはプローブピンを振動させてパッドの表面を擦ってプローブとパッドの間の接触を強めることによって接触抵抗を小さくする。また、プローブカードを用いて集積回路デバイスの電気的試験を実施するときに酸化物破片などの汚染物がプローブピンに付着するが、超音波エネルギーを用いてプローブピンを振動させれば、どのような付着汚染物もプローブピンから除去することができる。
【００１２】
従来技法では、パッドの表面上の誘電体層を掻き取るためにプローブピンを継続して増速駆動しなければならず、プローブピンを滑らせるか、あるいは高プローブ圧の下でパッド下の多孔質低ｋ誘電体材料を圧壊して導電体間の誘電体構造を損傷させることになりかねない。逆に、プローブピンがパッドの表面に接触するときに、本発明の実施形態は超音波エネルギーを用いてプローブピンを振動させてくぼみを形成し、次いで弱い増速駆動でプローブピンをパッドに接触させて信号経路を形成する。くぼみによって自動的にプローブピンの位置が定まり、よってプローブピンの滑りの発生を回避できるから、パッドへの接触を精確に行うことができる。
【００１３】
さらに、超音波エネルギーがプローブピンを振動させてくぼみを形成してから、プローブピンが押し下げられてくぼみの精確な場所で誘電体層を掻き取るから、プローブピンを増速駆動しなくともプローブピンは誘電体層を掻き取ることができる。したがって、本発明は、増速駆動せずともプローブピンがパッド上の誘電体層を掻き取ることができるから、パッド下の多孔質低ｋ誘電体層の圧壊を防止して導電体間の誘電体構造を維持することができる。
【００１４】
また、プローブピンを振動させてパッドの表面を擦ってパッド上の誘電体層を清浄にするために超音波エネルギーを用いることもできる。次いでプローブピンが集積回路デバイスのパッドに接触し、プローブピンとパッドの間の接触が改善された結果として、接触抵抗を低減させることができる。さらに、超音波エネルギーは、試験中にプローブピンを振動させて汚染物を除去するために用いることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の目的及び利点は、以下の説明を読み、添付図面を参照すると、明らかになるであろう。
【００１６】
図２及び図３は本発明の第１の実施形態にしたがうプローブカード３０を示す。プローブカード３０は、第１の基板３２，第１の基板３２の第１の表面３４Ａ上に配置された複数本のプローブピン３６及び第１の基板３２の第２の表面３４Ｂ上に配置された超音波発生器４０を備える。超音波発生器４０は、超音波エネルギーを発生してプローブピン３６を振動させるためにチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電材料でつくることができ、外付電源５０から動作電力を得ることができる。あるいは、超音波発生器４０はプローブカード３０から動作電力を得ることもできる。また、超音波発生器４０及び電源５０は（図面には示されていない）試験装置の試験ヘッドに組み込むことができ、超音波発生器４０は、プローブカード３０が試験ヘッドに組み付けられたときに、試験ヘッドの電源から動作電力を得て超音波エネルギーを発生し、プローブピン３６を振動させることができる。
【００１７】
図４及び図５は、集積回路デバイス２０の電気的試験に適用された、本発明の第１の実施形態にしたがうプローブカード３０を示す。プローブピン３６は、支持体３８及びエポキシ樹脂３８を介して第１の基板３２の第１の表面３４Ａ上に配置される。第１の基板３２は、セラミック、ガラスファイバ入りポリイミド、またはＦＲ−４でつくられた回路基板とすることができる。プローブピン３６はタングステン、タングステン合金またはレニウム合金でつくることができる。支持体３８はセラミックでつくることができる。集積回路デバイス２０は、アルミニウム、銅または金などの導電材料でつくられたパッド２２を備える。プローブピン３６が集積回路デバイス２０のパッド２２に接触すると、超音波発生器４０が超音波エネルギーを発生してプローブピン３６を振動させ、よってパッド２２上の誘電体層２４に開けられたくぼみ２６を形成することができ、次いでプローブピン３６が増速駆動させられてパッド２２に接触し、信号経路を形成する。例えば本実施形態はカンチレバー形態のプローブピン３６を用いるが、当業者であれば、垂直プローブピンなどの別のタイプのプローブピンに本発明を適用できることを理解し得る。
【００１８】
プローブピン３６が集積回路デバイス２０のパッド２２に接触し、次いでプローブピン２０が下方向に若干増速駆動させられた後、超音波発生器４０が起動されて超音波エネルギーを発生し、くぼみ２６を形成することが好ましい。超音波エネルギーの持続時間、動作電力及び振動タイプは、プローブピン３２，パッド２２及び誘電体層２４のタイプに依存する。したがって、超音波発生器４０の動作パラメータは実験結果または基準プリセットパラメータの標準的組合せにしたがって求めることができる。
【００１９】
図２を改めて参照すれば、超音波エネルギーはプローブピン３６をＺ方向、Ｘ方向またはＹ方向に沿って振動させることが好ましく、プローブピン３６の先端４６は、プローブピン３６を振動させることによるくぼみ２６の形成後に、若干押し下げられて誘電体層２４を貫通する。すなわち、従来技術によるプローブピンの増速駆動の代りに、本発明を用いれば、超音波エネルギーがプローブピン３６を若干振動させることによって誘電体層２４を掻き取り、よってくぼみ２６を形成し、次いでプローブピン３６を下方向に軽く増速駆動させてパッド２２に接触させて信号経路を形成することが可能である。
【００２０】
一般的に言って、プローブピン３６を下方に増速駆動するだけではプローブピン３６とパッド２２の間に小さな点接触しか形成されず、接触抵抗は高くなる。接触抵抗を低減するため、本発明では、プローブピン３６がパッドに接触すると超音波発生器４０を起動して超音波エネルギーを発生させ、プローブピン３６をＸＹ−２次元態様で振動させ、よって誘電体層２４を掻き取り、プローブピン３６とパッド２２の間の酸化物破片を除去することができる。この結果、プローブピン３６とパッド２２の間の接触が改善され、よって接触抵抗を低減させることができる。パッド２２の表面上に誘電体層２４がない場合であっても、超音波エネルギーを用いてプローブピン３６をＸＹ−２次元態様で振動させることによってパッド２２の表面を擦ることによって、どのような界面不純物または粒子も除去することができる。したがって、プローブピン３６とパッド２２の間の接触が改善されるから、接触抵抗を低減させることもできる。
【００２１】
図６は本発明の第２の実施形態にしたがうプローブカード６０を示す。図４に示されるプローブカード３０と比較すると、図６に示されるプローブカード６０の超音波発振器４０は、第１の基板３２の第２の表面３４Ｂに組み付けることができる第２の基板４４上に配置される。詳しくは、超音波発振器４０はどこにでも、あるいは第２の基板４４などの外付基板上に配置することができ、電気的試験を行うためにプローブカード６０が用いられる場合に、超音波エネルギーを発生させてプローブピン３６を振動させるために第１の基板３２に結合することができる。さらに、超音波発生器４０は、発生した超音波エネルギーがプローブピン３６を駆動して往復パターンで振動させて誘電体層２４を掻き取ることができる態様であれば、どのような態様で第１の基板３２またはプローブピン３６に結合してもよい。
【００２２】
プローブピンをクリーニングするための従来技法の代りとして、本発明を用いて、プローブカード３０がプローブ台に組み付けられているときに、プローブピン３６をクリーニングパッド上におき、次いで超音波発生器４０を起動して超音波エネルギーを発生させることによってプローブピン３６をクリーニングパッド上において往復態様で振動させ、付着汚染物を除去することができる。本発明では、実際の電気的試験の合間に、プローブピン３６に対するオンラインクリーニングプロセスを実施できる。超音波エネルギーはプローブピン３６を往復態様で振動させるから、プローブピン３６を損傷させずに付着汚染物を効果的に除去することができる。また、プローブカード３０が電気的試験の実施に用いられていないときでも、超音波発生器４０は超音波エネルギーを発生してプローブピン３６を振動させて付着汚染物を除去することができ、よってオフラインでクリーニングプロセスを実施することができる。要約すれば、本発明は、従来技術で可能であるより効率的にプローブピン３６に対してオンライン及びオフラインでクリーニングプロセスを実施することができる。
【００２３】
従来技法では、パッドの表面上の誘電体層を掻き取るためにプローブピンを継続的に増速駆動しなければならず、プローブピンを滑らせるか、またはパッド下の多孔質低ｋ誘電体材料を圧壊して、導電体間の誘電体構造を損傷させることになりかねない。これに対し、本発明においては、プローブピンがパッドの表面に接触すると、超音波エネルギーが用いてプローブピンを振動させてくぼみを形成し、次いでプローブピンを押し下げて誘電体層を掻き取って信号経路を形成する。くぼみによってプローブピンの位置が自動的に定めまるのでプローブの滑りの発生を回避できるため、誘電体層を精確に掻き取ることができる。
【００２４】
さらに、超音波エネルギーがプローブピンを振動させてくぼみを形成してから、プローブピンが下方向に増速駆動させられてくぼみの精確な位置でパッドに接触するから、プローブピンの増速駆動を最も弱くして、あるいは全く増速駆動せずに、誘電体層を掻き取ることができる。したがって、プローブピンが最小の増速駆動で、あるいは全く増速駆動せずに、パッド上の誘電体層を掻き取ることができるから、本発明はパッド下の多孔質低ｋ誘電体材料の圧壊を防止して導電体間の誘電体構造を維持することができる。
【００２５】
プローブピンが集積回路デバイスのパッドに接触したときに、プローブピンを振動させてパッドまたはパッド上の誘電体層の表面を擦るために超音波エネルギーを用いることができ、プローブピンとパッドの間の改善された接触によって接触抵抗を低減させることができる。また、超音波エネルギーを用いてプローブピンを振動させて汚染物を除去することもできる。
【００２６】
本発明の上述した実施形態は単なる説明用のものとして解釈されるべきものである。添付される特許請求の範囲を逸脱することなく、数多くの別の実施形態が当業者によって案出されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】集積回路デバイスの電気的試験に適用された、従来技術にしたがうプローブカードを示す
【図２】本発明の第１の実施形態にしたがうプローブカードを示す
【図３】本発明の第１の実施形態にしたがうプローブカードを示す
【図４】集積回路デバイスの電気的試験に適用された、本発明の第１の実施形態にしたがうプローブカードを示す
【図５】本発明の第１の実施形態にしたがう、集積回路デバイスの電気的試験に適用されたプローブカードを示す
【図６】本発明の第２の実施形態にしたがうプローブカードを示す
【符号の説明】
【００２８】
１０，３０，６０    プローブカード
１２，３６    プローブピン
２０    集積回路デバイス
２２    パッド
２４    誘電体層
２６    くぼみ
３２    第１の基板
３４Ａ    第１の表面
３４Ｂ    第２の表面
３８    支持体
４０    超音波発生器
４４    第２の基板
５０    電源
【図１】
2007093574.tif 000003
【図２】
2007093574.tif 000004
【図３】
2007093574.tif 000005
【図４】
2007093574.tif 000006
【図５】
2007093574.tif 000007
【図６】
2007093574.tif 000008