(57)【要約】【課題】隣接する２つのＩＣチップを同時に検査することができる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】  第１の被測定ＩＣチップを検査するプローブ群３ａ，３ｂと第２の被測定ＩＣチップを検査するプローブ群４ａ，４ｂのうち、スペーサー領域６とスペーサー領域２０を形成させたことで、同種の端子（入力端子群）に対応するプローブ群３ａとプローブ群４ａ、同種の端子（出力端子群）に対応するプローブ群３ｂとプローブ群４ｂの各プローブの長さの差を小さくし、可能な限り等しい長さにすることができる。また、可能な限りプローブ群３ａとプローブ群４ｂの屈曲部から先端までの長さ（先端長）とプローブ群４ａとプローブ群３ｂの先端長も同じ長さに揃えることとする。【選択図】図１
2007093535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同方向に配置された隣接する２つの被測定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、第１の被測定ＩＣチップの一辺に沿って並設された第１の端子群に接触される第１のプローブ群と、
前記第１の領域から延設され、前記第１の被測定ＩＣチップの一辺に対向する他辺に沿って並設された第２の端子群に接触される第２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、第２の被測定ＩＣチップの一辺に沿って並設された第３の端子群に接触される第３のプローブ群と、前記第２の領域から延設され、前記第２の被測定ＩＣチップの一辺に対向する他辺に沿って並設された第４の端子群に接触される第４のプローブ群とを備え、前記第１の領域が、前記プローブカードの中心方向に第１の突出部を有し、前記第１の突出部から前記第１のプローブ群が延設され、かつ、前記第２の領域が、前記プローブカードの中心方向に第２の突出部を有し、前記第２の突出部から前記第４のプローブ群が延設されていることを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
前記第４のプローブ群のプローブの長さと、前記第２のプローブ群のプローブの長さが等しい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のプローブ群のプローブの長さと、前記第３のプローブ群のプローブ長さが等しい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４】
前記第１の端子群は、前記第１の被測定ＩＣチップの入力端子群であり、前記第２の端子群は、前記第１の被測定ＩＣチップの出力端子群であり、前記第３の端子群は、前記第２の被測定ＩＣチップの入力端子群であり、前記第４の端子群は、前記第２の被測定ＩＣチップの出力端子群であ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】
同方向に配置された隣接する２つの被測定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たプローブ群と、
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たプローブ群とを備え、向かい合うプローブが実質的に同じ長さのプローブから成ることを特徴とするプローブカード。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５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に関し、特に、複数のＩＣチップの電気的特性を同時に測定するプローブカードに関する。
【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。近年の半導体集積回路の高集積化に伴ってプローブテストに費やす時間が増大している観点から、複数のＩＣチップを同時に検査することができるプローブカードが使用されている。
【０００４】
図４は、２つのＩＣチップを同時に検査することができる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。当該プローブカードは、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、隣接する２つの被測定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プローブ群１０２，１０３が、開口部１０１の中心に向けて配置されている。プローブ群１０２，１０３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。
【０００５】
プローブ群１０２は、第１の被測定ＩＣチップ側に配置され、その入力端子群に対応するプローブ群１０２ａと、その出力端子群に対応するプローブ群１０２ｂとに分かれている。同様にプローブ群１０３は、第２の被測定ＩＣチップ側に配置され、その入力端子群に対応するプローブ群１０３ａと、その出力端子群に対応するプローブ群１０３ｂとに分かれている。
【０００６】
そして、プローブ群１０２とプローブ群１０３のプローブの本数は同数であるが、プローブ群１０２ｂ，１０３ｂのプローブの本数は、プローブ群１０２a，１０３ａ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、プローブ群１０２ａ，１０３ａが９本のプローブから成るものであるとすると、プローブ群１０２ｂ，１０３ｂは１９４本のプローブから成る。
【０００７】
また、プローブ群１０２，１０３はエポキシ系樹脂等から成るプローブ固定領域１０４に固定されている。プローブ群１０２が固定されている部位をプローブ固定領域１０４aとし、プローブ群１０３が固定されている部位をプローブ固定領域１０４ｂとする。また、別の言い方をすれば、プローブ固定領域１０４ａはプローブ固定領域１０２のうち、相対的にみて第１の被測定ＩＣチップ側の領域であり、逆に、プローブ固定領域１０４ｂは第２の被測定ＩＣチップ側の領域である。
【０００８】
プローブカードの使用状態について説明する。図５（ａ）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５（ｂ）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を第１の被測定ＩＣチップ１０５の入力端子群１０７，出力端子群１０８に、プローブ群１０３ａ，１０３ｂを第２の被測定ＩＣチップ１０６の入力端子群１０９，出力端子群１１０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。
【０００９】
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各プローブ群１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ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、プローブと入出力端子群１０７，１０８，１０９，１１０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。
【００１０】
そのため、所定回数のプローブテストを行うごとに、図６に示すように、プローブ群１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ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１１５を用いて行われる。そして、プローブ群１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂの先端表面を研磨ウェハまたはクリーニングユニット１１５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１１５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】
【００１１】
しかしながら、上述した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、第１の被測定ＩＣチップ１０５側のプローブ群１０２a，１０２ｂの先端が、第２の被測定ＩＣチップ１０６側のプローブ群１０３ａ，１０３ｂの先端に比べて偏って研磨されてしまい、図６に示すように研磨ウェハまたはクリーニングユニット１１５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。
【００１２】
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１０４にたわみが生じる。従来のプローブカードでは、第１の被測定ＩＣチップ１０５側と第２の被測定ＩＣチップ１０６側とで、プローブ群の構成が異なるため、上記反作用の力に差が出てしまう。つまり、相対的に長いプローブが多く配置されたプローブ固定領域１０４ｂの方が、プローブの密集度が高いため、プローブ固定領域１０４ａよりも反作用の力が大きくかかる。そして、プローブ固定領域１０４ｂの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、反作用の力の弱いプローブ固定領域１０４ａに配置されたプローブ群１０２ａ，１０２ｂの位置が相対的に下がり、プローブ群１０２ａ，１０２ｂが偏って研磨されて偏磨耗が生じるものである。
【００１３】
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。
【００１４】
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】
【００１５】
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、同方向に配置された隣接する２つの被測定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、第１の被測定ＩＣチップの一辺に沿って並設された第１の端子群に接触される第１のプローブ群と、前記第１の領域から延設され、前記第１の被測定ＩＣチップの一辺に対向する他辺に沿って並設された第２の端子群に接触される第２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、第２の被測定ＩＣチップの一辺に沿って並設された第３の端子群に接触される第３のプローブ群と、前記第２の領域から延設され、前記第２の被測定ＩＣチップの一辺に対向する他辺に沿って並設された第４の端子群に接触される第４のプローブ群とを備え、前記第１の領域が、前記プローブカードの中心方向に第１の突出部を有し、前記第１の突出部から前記第１のプローブ群が延設され、かつ、前記第２の領域が、前記プローブカードの中心方向に第２の突出部を有し、前記第２の突出部から前記第４のプローブ群が延設されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るプローブカードは、同方向に配置された隣接する２つの被測定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たプローブ群と、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たプローブ群とを備え、向かい合うプローブが実質的に同じ長さのプローブから成ることを特徴とする。
【００１７】
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】
【００１８】
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】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態のプローブカードを上面から見た概略平面図であり、図２はその部分拡大断面図である。当該プローブカードは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５が配置されている。
【００２１】
また、同方向に配置された２つの被測定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プローブ群３，４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。プローブは、タングステンやニッケル合金などの材質で構成されている。
【００２２】
なお、図示はしないが、プローブ群３，４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。また、各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。
【００２３】
また、プローブ群３は、開口部２の一方辺側、すなわち、第１の被測定ＩＣチップ側のプローブ固定領域５aに固定され、プローブ群４は、開口部２の他方辺側、すなわち、第２の被測定ＩＣチップ側のプローブ固定領域５ｂに固定されている。
【００２４】
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に示すようにプローブ群３が、プローブ群３ａ（上層）とプローブ群３ｂ（下層）の２層であり、プローブ群４がプローブ４ｂ（上層）とプローブ群４ａ（下層）の２層構造であるものとして説明する。
【００２５】
プローブ群３のうち、上層のプローブ群３ａは、第１の被測定ＩＣチップ７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、下層のプローブ群３ｂは他方の辺に沿って並設された出力端子群１０の全ての端子に対応するものである。同様に、プローブ群４のうち、上層のプローブ群４ｂは第２の被測定ＩＣチップの一辺に沿って並設された出力端子群１２の全ての端子に対応するものであり、プローブ群４ａは他方の辺に沿って並設された入力端子群１１の全ての端子に対応するものである。
【００２６】
また、プローブ群３ａは出力端子群１０よりも遠い位置に配置された入力端子群９に対応するものであるため、その基端部から屈曲部までの長さ（以下、アーム長と称する）がプローブ群３ｂに比して若干長く形成されている。
【００２７】
そして、プローブ固定領域５ａにスペーサー領域２０を、プローブ固定領域５ｂにスペーサー領域６を配置することで、その形状を変化させている。すなわち、プローブ群３の上層であるプローブ群３a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２０（突出部）が形成されており、プローブ固定領域５aのうち一部が開口部２の中心方向に突出している。また、プローブ群４の上層であるプローブ群４ｂの基端部にスペーサー領域６（突出部）が形成されており、プローブ固定領域５ｂの一部が開口部２の中心方向に突出している。
【００２８】
スペーサー領域６，２０（突出部）の形成方法の一例について図３を参照して説明する。まず、図３（ａ）に示すように、プローブ群３ａ，４ｂを専用の治具２５，２５に並べて一時的に固定する。次に、図３（ｂ）に示すように、プローブ群３a，４ｂ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２６，２６（後のスペーサー領域６，２０）を形成し固定する。次に、図３（ｃ）に示すように、プローブ群３ｂ，４ａ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３（ｄ）に示すように、プローブ群３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ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２８，２８を形成し固定する。この際、第１のエポキシ樹脂２６，２６と第２のエポキシ樹脂２８，２８とが連続するように、第２のエポキシ樹脂２８，２８を形成する。以上の工程によって、プローブ群３ａ，３ｂが延設され、かつ、プローブ群３ａがそのスペーサー領域２０（突出部）から延設されたプローブ固定領域５ａが形成される。また、同時に、プローブ群４ａ，４ｂが延設され、かつ、プローブ群４ｂがそのスペーサー領域６（突出部）から延設されたプローブ固定領域５ｂが形成される。
【００２９】
そして、図２に示すように、このスペーサー領域２０によって、向かい合うプローブ群３ａの基端部から屈曲部までの長さ（以下、アーム長２１と称する）と、それに向かい合うプローブ群４aのアーム長２２との長さの差が少なくなり、ほぼ同じ長さに揃えられている。例えば、アーム長２１の長さが２０４１μｍとすると、アーム長２２の長さが２０４６μｍである。同様に、スペーサー領域６によって、向かい合うプローブ群３ｂのアーム長１７と、プローブ群４ｂのアーム長１６との長さをほぼ同じ長さに揃えることができる。例えば、アーム長１６の長さが２１５４μｍとすると、アーム長１７の長さが２１３３μｍである。なお、この場合、向かい合う全てのプローブのアーム長を同じ長さにすることが好ましい。
【００３０】
さらには、全てのプローブ群３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂの各プローブのアーム長を同じ長さにすることが好ましい。
【００３１】
以上のように、本実施形態の特徴は、プローブ固定領域５ａのプローブ群３aの基端部にスペーサー領域２０を、プローブ固定領域５ｂのプローブ群４ｂの基端部にスペーサー領域６を形成することで、クリーニング処理の際にプローブ固定領域５ａ，５ｂに生じる反作用のバランスを従来構造に比して改善したことである。同種の入出力端子に対応するプローブ群ごとにアーム長の長さの差が少なくなる分、各プローブに負荷される力が分散されるからである。
【００３２】
そして、さらには、同種の入出力端子に対応して向かい合うプローブ群３ａとプローブ群４ａ，及びプローブ群３ｂとプローブ群４ｂの各プローブのアーム長の長さの差を少なくし、可能な限り等しくなるように構成したことが特徴である。これによって、クリーニング処理の際にプローブ固定領域５ａ，５ｂに生じる反作用のバランスがより均等になる。
【００３３】
なお、プローブ群３ａとプローブ群４ｂの屈曲部から先端までの長さ（以下、先端長と称する）とプローブ群４ａとプローブ群３ｂの先端長も同じ長さに揃えることが望ましい。
【００３４】
以上より、本実施形態によれば、クリーニング処理の際にプローブ固定領域５a，５ｂのいずれか一方が偏ってたわむことはなくなり、いずれかのプローブの位置が相対的に下がることは軽減され、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。
【００３５】
なお、既述のとおり、向かい合うプローブのアーム長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、その差がプローブ全体の長さ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、向かい合うプローブの一方の長さをＬ１、他方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長さであるとして、偏磨耗を防止することができる。
【００３６】
また、以上の説明では、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チップの種類（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、形状などは適宜変更されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明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】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５】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。
【符号の説明】
【００３８】
１  プローブカード基板    ２  開口部    
３，３ａ，３ｂ  プローブ群（第１の被測定ＩＣチップ側）
４，４ａ，４ｂ  プローブ群（第２の被測定ＩＣチップ側）    
５，５ａ，５ｂ  プローブ固定領域    ６  スペーサー領域
７  第１の被測定ＩＣチップ    ８  第２の被測定ＩＣチップ    ９  入力端子群
１０  出力端子群    １１  入力端子群    １２  出力端子群
１６  アーム長    １７  アーム長    ２０  スペーサー領域  ２１  アーム長
２２  アーム長    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    
１０２，１０２ａ，１０２ｂ  プローブ群（第１の被測定ＩＣチップ側）
１０３，１０３ａ，１０３ｂ  プローブ群（第２の被測定ＩＣチップ側）
１０４，１０４ａ，１０４ｂ  プローブ固定領域
１０５  第１の被測定ＩＣチップ    １０６  第２の被測定ＩＣチップ
１０７  入力端子群    １０８  出力端子群    １０９  入力端子群
１１０  出力端子群  １１５  研磨ウェハまたはクリーニングユニット
【図１】
2007093535.tif 000003
【図２】
2007093535.tif 000004
【図３】
2007093535.tif 000005
【図４】
2007093535.tif 000006
【図５】
2007093535.tif 000007
【図６】
2007093535.tif 000008