(57)【要約】【課題】プローブカードにおいて、研磨ウェハまたはクリーニングユニットによる研磨に際して、プローブ（探針）先端の高さが不揃いになるという問題（偏磨耗）の防止を図る。【解決手段】入力端子群９側のプローブ固定領域７aに、出力端子群１０と接触するプローブ群３を配置する。さらに言えば、入力端子群９側のプローブ固定領域７aに固定される第１のプローブ群（プローブ群３とプローブ群４とから成る）と、出力端子群１０側のプローブ固定領域７ｂに固定される第２のプローブ群（プローブ群５とプローブ群６とから成る）とのプローブの本数をほぼ同数（例えば、共に８１本）とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ＩＣチップに対向させ、信号の授受をするためのプローブカードであって、
前記プローブカードに形成されたプローブ固定領域と、
前記プローブ固定領域の第１の領域から延設され、前記被測定ＩＣチップの第１の辺に沿って並設された第１の端子群に接触されるプローブを含む第１のプローブ群と、
前記第１の領域に対向する前記プローブ固定領域の第２の領域から延設され、前記被測定ＩＣチップの前記第１の辺に対向する第２の辺に沿って並設された第２の端子群の一部の端子に接触される第２のプローブ群とを備え、
前記第１のプローブ群のうち、少なくとも一つのプローブが、前記第２の端子群の残りの端子に接触されるプローブであることを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
前記第１のプローブ群のプローブの本数と、前記第２のプローブ群のプローブの本数とを同数に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。
【請求項３】
前記第１の端子群は、前記被測定ＩＣチップの入力端子群であり、
前記第２の端子群は、前記被測定ＩＣチップの出力端子群であり、
前記第１の端子群の端子数は、前記第２の端子群の端子数に比して少ない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。
【請求項４】
前記プローブ固定領域の第１の領域または第２の領域のいずれか一方または両方が、前記プローブカードの中心の方向に突出部を有し、前記突出部から延設されたプローブを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のプローブカード。
【請求項５】
前記第１及び第２のプローブ群の各プローブが階層状に配置され、
各階層ごとのプローブの長さが等しいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のプローブカード。
【請求項６】
前記第１及び第２のプローブ群の全てのプローブの長さが等しいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のプローブカード。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のプローブカードを用いて、前記被測定ＩＣチップの電気的特性を測定することを特徴とする半導体装置の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣチップの入出力端子にプローブ（探針ともいう）を機械的に接触させて電気的特性を測定するプローブカード及び半導体装置の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、ウェハプロセスが終了してウェハ内にＩＣチップが完成した後、ＩＣチップの良否を判定するためのプローブテストと呼ばれる電気的特性の検査が行われる。
【０００３】
このプローブテストに用いられるものがプローブカードである。図５（ａ）は、従来のプローブカードを上面から見た概略平面図である。プローブカードは、プローブカード基板１００のほぼ中央部に四角形状の開口部１０１が形成されている。そして、この開口部１０１の周辺部には、被測定ＩＣチップの入出力端子（ボンディングパッドやバンプ電極など）のそれぞれに対応して接触するための複数のプローブ１０２が、開口部１０１の中心に向けて配置されている。プローブ１０２の材質としては、タングステンやニッケル合金などが用いられる。
【０００４】
また、プローブ１０２は、被測定ＩＣチップの入力端子側に配置されたもの（プローブ群１０２ａ）と、出力端子側に配置されたもの（プローブ群１０２ｂ）に分かれており、プローブ群１０２ｂのプローブの本数は、プローブ群１０２ａのプローブの本数に比べて非常に多い。ある種のＩＣチップ（例えば、ＬＣＤドライバーチップ）は出力端子数の方が入力端子数に比べて多いからである。例えば、図示はしないが、入力端子側のプローブ群１０２ａが３４本のプローブから成るものであるとすると、出力端子側のプローブ群１０２ｂは１２８本のプローブから成る。
【０００５】
また、プローブ群１０２a，１０２ｂはエポキシ系樹脂等から成るプローブ固定領域１０３に固定されている。プローブ群１０２aが固定されている部位をプローブ固定領域１０３aとし、プローブ群１０２ｂが固定されている部位をプローブ固定領域１０３ｂとする。また、別の言い方をすれば、プローブ固定領域１０３ａはプローブ固定領域１０３のうち、相対的にみて被測定ＩＣチップの入力端子側の領域であり、逆に、プローブ固定領域１０３ｂは被測定ＩＣチップの出力端子側の領域である。
【０００６】
プローブカードの使用状態について説明する。図５（ｂ）は、従来のプローブカードの使用状態を示す拡大平面図であり、図６はその断面図である。プローブテストでは、通常、プローバーと呼ばれる装置にプローブカードを装着し、プローブ群１０２ａ，１０２ｂを、それぞれ被測定ＩＣチップ１０４の入力端子群１０５及び出力端子群１０６に所定の針圧で接触させ、その状態で試験装置に予め設定されたプログラムに基づいてテストが行なわれる。
【０００７】
しかし、長期間にわたって何度も使用されると、削り取られた入出力端子のアルミニウムの金属微粒子や酸化物などの異物がプローブ群１０２ａ，１０２ｂの先端表面に付着する。これらの異物が過度に付着すると、プローブ群１０２ａ，１０２ｂと入出力端子群１０５，１０６の間の電気的な接触が悪化するため、プローブテストの精度や評価に悪影響を及ぼす。そのため、所定回数のプローブテストを行うごとに、図７に示すように、プローブ群１０２ａ，１０２ｂの先端表面をクリーニング処理する必要がある。このクリーニング処理は、主に、クリーニング用の研磨ウェハまたはクリーニングユニット１０７を用いて行われる。そして、プローブ群１０２ａ，１０２ｂの先端表面を研磨ウェハまたはクリーニングユニット１０７の表面に押し当てて、その状態で研磨ウェハまたはクリーニングユニット１０７を垂直方向に動作させて研磨し、付着物質を除去する。
【特許文献１】特開２００４―３０４１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のプローブカードでは、研磨ウェハまたは、クリーニングユニットによるクリーニング処理を行った場合、入力端子群１０５側のプローブ群１０２aの先端が、出力端子群１０６側のプローブ群１０２ｂの先端に比べて偏って研磨されてしまい、図７に示すように研磨ウェハまたはクリーニングユニット１０７に対して垂直方向の先端の高さが不揃いになるという問題があった。以下、これを偏磨耗と呼ぶことにする。
【０００９】
本発明者は、当該偏磨耗の発生メカニズムを以下のように考察する。すなわち、研磨の際に各プローブにかかる負荷の反作用によって、各プローブを固定しているプローブ固定領域１０３にたわみが生じる。従来のプローブカードでは、入力端子群１０５側と出力端子群１０６側ではプローブ密度が異なるため上記反作用の力に差が出てしまう。そうすると、プローブ密度の大きなプローブ固定領域１０３ｂでは、プローブ密度の小さなプローブ固定領域１０３ａよりも反作用の力が大きくかかるため、たわみが大きく生じ、その結果上方に持ち上げられる。従って、反作用の力が弱い入力端子群１０５側のプローブ群１０２ａの位置が相対的に下がるため、プローブ群１０２ａが偏って研磨され、偏磨耗が生じるものである。
【００１０】
この偏磨耗は、その後のプローブテストの際、プローブと入出力端子との接触不良を引き起こすため、テストの精度や評価の質が劣化することになる。また、プローブの使用期間が短くなるため、ランニングコストが増大することにも繋がる。そこで、本発明は、偏磨耗の問題を解消させ、クリーニング処理後の正確なプローブテストが行えること、及びその使用期間を長く保持することができるプローブカード及び半導体装置の測定方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その主な特徴は以下のとおりである。すなわち、本発明に係るプローブカードは、被測定ＩＣチップに対向させ、信号の授受をするためのプローブカードであって、前記プローブカードに形成されたプローブ固定領域と、前記プローブ固定領域の第１の領域から延設され、前記被測定ＩＣチップの第１の辺に沿って並設された第１の端子群に接触されるプローブを含む第１のプローブ群と、前記第１の領域に対向する前記プローブ固定領域の第２の領域から延設され、前記被測定ＩＣチップの前記第１の辺に対向する第２の辺に沿って並設された第２の端子群の一部の端子に接触される第２のプローブ群とを備え、前記第１のプローブ群のうち、少なくとも一つのプローブが、前記第２の端子群の残りの端子に接触されるプローブであることを特徴とする。また、前記第１のプローブ群のプローブの本数と、前記第２のプローブ群のプローブの本数とを同数にしたことを特徴とする。
【００１２】
さらにまた、本発明に係るプローブカードは、前記プローブ固定領域の第１の領域または第２の領域のいずれか一方または両方が、前記プローブカードの中心の方向に突出部を有し、前記突出部から延設されたプローブを備えることを特徴とする。
【００１３】
そして、本発明の半導体装置の測定方法は、上記プローブカードを用いて、被測定ＩＣチップの電気的特性を測定するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プローブと研磨ウェハまたはクリーニングユニットとの接触によって各プローブ固定領域に生じる反作用の力のバランスが改善されるため、クリーニング処理の際にいずれかのプローブの位置が相対的に下がることはなく、プローブの偏磨耗が防止される。その結果として、プローブテストの精度及び評価の質が向上するとともに、プローブカードの使用期間を長く保持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための最良の実施形態に係るプローブカード及び半導体装置の測定方法について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るプローブカードを上面から見た概略平面図であり、図１（ｂ）はその部分拡大図である。プローブカード基板１のほぼ中央部に四角形状の開口部２が形成されている。そして、この開口部２の周辺部には、開口部２に沿って、エポキシ系樹脂等から成るプローブ固定領域７が配置されている。
【００１７】
また、被測定ＩＣチップの入出力端子（ボンディングパッドやバンプ電極など）のそれぞれに対応して接触するための複数のプローブ群３，４，５，６が、開口部２の中心に向けて、所定の進入角で斜め下方に突き出すように配置されている。なお、図示はしないが、プローブ群３，４，５，６の一端はプローブカード基板１上の配線と接続されており、当該配線を介してＬＳＩテスター（試験装置）と電気的な接続が可能になっている。
【００１８】
また、後述するようにプローブの先端は進入角が大きくなるように、さらに下方に向かって屈曲されている。なお、プローブは、タングステンやニッケル合金等の材質で構成されている。
【００１９】
また、プローブ群３，４，５，６は、開口部２の一方辺側、すなわち、被測定ＩＣチップ８の入力端子群９側のプローブ固定領域７ａに固定された第１のプローブ群（プローブ群３とプローブ群４とから成る）と、開口部２の他方辺側、すなわち、出力端子群１０側のプローブ固定領域７ｂに固定された第２のプローブ群（プローブ群５とプローブ群６とから成る）とに分かれている。
【００２０】
また、必要なプローブの本数や入出力端子の位置などに応じて、各プローブとプローブ固定領域との接点（以下、基端部と称する）は、プローブカード基板１に対して上下方向に階層状に固定されている。本実施形態では、便宜上図２に示すように第１のプローブ群が、プローブ群３（上層）とプローブ群４（下層）の２層であり、第２のプローブ群がプローブ５群（上層）とプローブ群６（下層）の２層構造であるものとして説明する。
【００２１】
そして、第１のプローブ群のうちプローブ群４は、被測定ＩＣチップ８の一辺に沿って並設された入力端子群９の全ての端子に対応するものであり、プローブ群３は他方の辺に沿って並設された出力端子群１０の一部の端子に対応するものであり、第２のプローブ群は出力端子群１０の残りの端子に対応するものである。また、プローブ群３は出力端子群１０に対応するものであるため、その長さがプローブ群４に比して若干長く形成されている。例えば、プローブ群４の各プローブの長さが３６６０μｍとした場合に、プローブ群３では４６７０μｍである。また、例えば、プローブ群５の各プローブの長さが３８３０μｍとした場合に、プローブ群６では３６６０μｍである。
【００２２】
そして、本実施形態の特徴は、入力端子群９側のプローブ固定領域７aに、出力端子群１０の一部のプローブと接触するプローブ群３を配置したことにある。そして、第１のプローブ群（プローブ群３とプローブ群４とから成る）と第２のプローブ群（プローブ群５とプローブ群６とから成る）の本数の差を少なくし、ほぼ同数（例えば、共に８１本）としたことである。
【００２３】
本実施形態に係るプローブカードの使用状態について図１（ｂ）を参照して説明する。プローブ群３，４，５，６を、それぞれ被測定ＩＣチップ８の入力端子群９及び出力端子群１０に所定の針圧で接触させ、その状態で試験装置に予め設定されたプログラムに基づいてテストが行なわれる。本実施形態では、従来のプローブカードと異なり、入力端子群９側に配置されたプローブ群３が、出力端子群１０の一部の端子と接触されて、プローブテストが行われる。
【００２４】
次に、本発明に係るプローブ群３，４，５，６の先端表面をクリーニング処理する方法について、図２を参照して説明する。研磨ウェハまたはクリーニングユニット１５の表面にプローブ群３，４，５，６の先端を押し当て、その状態で、研磨ウェハまたはクリーニングユニット１５を垂直方向に動作させて研磨し、プローブ先端表面の異物を除去する。
【００２５】
本実施形態によれば、入力端子群９側の第１のプローブ群のプローブの本数と、出力端子群１０側の第２のプローブ群のプローブの本数との差が少なくなるか、差がなくなるため、研磨ウェハの接触によってプローブ固定領域７ａ，７ｂに生じる反作用の力のバランスが良くなる。従って、クリーニング処理の際にいずれかのプローブの位置が相対的に下がることはなくなり、入力端子群９側の第１のプローブ群が、出力端子群１０側の第２のプローブ群よりも偏って研磨されることを防止できる。当該偏磨耗防止の効果を得るためには、出力端子群１０に接触させるプローブを少なくとも一つ入力端子９側のプローブ固定領域７ａに配置すればよく、より好ましくは、第１のプローブ群と第２のプローブ群の両者のプローブの数を実質的に同数とすることである。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施形態について、図３を参照して説明する。図３は、本発明の第２の実施形態のプローブカードを示す部分拡大断面図である。上記第１の実施形態と同様の構成については同記号を用いて説明を省略するか、簡略する。
【００２７】
本実施形態のプローブカードは、被測定ＩＣチップ８の入力端子群９側に設けられたプローブ固定領域７ａに固定された第１のプローブ群（プローブ群３とプローブ群４とから成る）と、出力端子群１０側に設けられたプローブ固定領域７ｂに固定された第２のプローブ群（プローブ群５とプローブ群６とから成る）とを備える。
【００２８】
また、各プローブ群３，４，５，６は開口部２の中心に向けて、所定の進入角で斜め下方に突き出すように配置され、その先端は屈曲部を有し、さらに斜め下方に向かって屈曲している。このように、入力端子群９側のプローブ固定領域７aに、出力端子群１０と接触するプローブ群３を配置した点は第１の実施形態と同様である。
【００２９】
本実施形態では、入力端子群９側のプローブ固定領域７ａの形状を変化させている。すなわち、第１のプローブ群のうち上層であるプローブ群３の基端部にエポキシ系樹脂などから成るスペーサー領域１６（突出部）が設けられており、プローブ固定領域７aのうち一部が開口部２の中心の方向に突出している。
【００３０】
スペーサー領域１６（突出部）の形成方法の一例について図４を参照して説明する。まず、図４（ａ）に示すように、プローブ群３，５を専用の治具２５，２５に並べて一時的に固定する。次に、図４（ｂ）に示すように、プローブ群３の各プローブの一部を被覆するように第１のエポキシ樹脂２６（後のスペーサー領域１６）を形成し固定する。次に、図４（ｃ）に示すように、プローブ群４，６を同様に専用の治具２７，２７に並べて一時的に固定する。次に、図４（ｄ）に示すように、プローブ群３，４，５，６の各プローブの一部を被覆するように第２のエポキシ樹脂２８を形成し固定する。この際、第１のエポキシ樹脂２６と第２のエポキシ樹脂２８とが連続するように、第２のエポキシ樹脂２８を形成する。以上の工程によって、プローブ群３，４が延設され、かつ、プローブ群３の基端部にスペーサ領域１６が設けられたプローブ固定領域７ａが形成される。また、同時に、プローブ群５，６が延設されたプローブ固定領域７ｂが形成される。
【００３１】
そして、図３に示すように、プローブ群３の基端部から屈曲部までの長さ（以下、アーム長１７と称する）と、同じ階層のプローブ群５のアーム長１８とがほぼ同じ長さに揃えられている。
【００３２】
また、好ましくはプローブ群３の屈曲部から先端までの長さ１９（以下、先端長と称する）とプローブ群５の先端長２０もほぼ同じ長さに揃える。同様に、下層に配置されたプローブ群４と、同じく下層に配置されたプローブ群６のアーム長及び先端長もほぼ同じ長さに揃える。
【００３３】
なお、図示はしないが、上記アーム長と先端長の長さを揃えるために、プローブ固定領域７ｂ側にスペーサ領域としての突出部を設けても良い。
【００３４】
以上のように、本実施形態の特徴の一つは、入力端子群９側あるいは出力端子群１０側のプローブ固定領域７a，７ｂにスペーサー領域としての突出部を設けたことであり、そして、各階層ごとのプローブの長さの差を少なくし、できるだけ長さが等しくなるように構成したことである。また、より好ましくは、全てのプローブの長さが等しくなるように構成する。
【００３５】
上記のように構成されたプローブカードでは、前記第１の実施形態で得られた偏磨耗防止の効果が更に向上する。本実施形態では、入力端子群９側のプローブ固定領域７ａに、出力端子群１０と接触するプローブ群３を配置した上で、対応する各階層ごとのプローブのアーム長と先端長の一方またはその両方を揃えているため、研磨ウェハまたはクリーニングユニット１５との接触の際、プローブ固定領域７ａ，７ｂに生じる反作用の力のバランスを等しくすることができる。従って、プローブ固定領域７a，７ｂのいずれか一方が偏ってたわむことはなくなるため、クリーニング処理の際にいずれかのプローブの位置が相対的に下がることはなく、偏磨耗を効果的に防止することができる。また、かかるプローブカードを用いて半導体装置の動作特性を測定することで、測定の精度及び評価の質が向上するとともに、使用期間を長く保持することができる。
【００３６】
なお、既述のとおり、各階層ごとのプローブの長さが等しいことがより好ましいが、各プローブの長さは被測定ＩＣチップの入出力端子の配置などに応じて設計変更されるものであり、完全に同じ長さでなくとも、その差がプローブの長さ全体から見て微差であれば偏磨耗を有効に防止できるものである。例えば、各階層の一方のプローブ固定領域のプローブの長さをＬ１、同層の他方のプローブ固定領域のプローブの長さをＬ２（Ｌ１≧Ｌ２とする）とした場合に、０≦（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１≦０．１程度の微差であるように、各プローブの長さを調整する。また、各プローブ群を構成する個々のプローブについても同様であり、厳密に同じ長さでなくともその差が微差であれば実質的には各プローブの長さは同じであるとして、偏磨耗を防止することができる。
【００３７】
また、以上の実施形態では、プローブ固定領域の対向する各一辺にプローブが固定され、プローブが交互に突出するように配置されているが、被測定ＩＣチップの入出力端子の配置などに応じてプローブの配置位置、本数、形状などは変更されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプローブカードを説明する平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るプローブカードを説明する断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るプローブカードを説明する断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るプローブカードを説明する断面図である。
【図５】従来例に係るプローブカードを説明する平面図である。
【図６】従来例に係るプローブカードを説明する断面図である。
【図７】従来例に係るプローブカードを説明する断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  プローブカード基板    ２  開口部    ３  プローブ群（入力端子側，上層）
４  プローブ群（入力端子群側，下層）    ５  プローブ群（出力端子群側，上層）
６  プローブ（出力端子群側，下層）    ７  プローブ固定領域
７ａ  プローブ固定領域（入力端子群側）    
７ｂ  プローブ固定領域（出力端子群側）    
８  被測定ＩＣチップ    ９  入力端子群    １０  出力端子群    
１５  研磨ウェハまたはクリーニングユニット    １６  スペーサ領域      
１７  アーム長    
１８  アーム長    １９  先端長
２０  先端長
２５  治具    ２６  第１のエポキシ樹脂    ２７  治具    
２８  第２のエポキシ樹脂    １００  プローブカード基板    １０１  開口部    
１０２  プローブ群    １０２ａ  プローブ群（入力端子側）
１０２ｂ  プローブ群（出力端子側）
１０３，１０３ａ，１０３ｂ  プローブ固定領域    １０４  被測定ＩＣチップ
１０５  入力端子群    １０６  出力端子群
１０７  研磨ウェハまたはクリーニングユニット
【図１】
2007093534.tif 000003
【図２】
2007093534.tif 000004
【図３】
2007093534.tif 000005
【図４】
2007093534.tif 000006
【図５】
2007093534.tif 000007
【図６】
2007093534.tif 000008
【図７】
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