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KR19990014174A - 반도체장치의 테스트용 프로브침과 그 제조방법 및 이 프로브 침을 사용한 프로브장치 - Google Patents

반도체장치의 테스트용 프로브침과 그 제조방법 및 이 프로브 침을 사용한 프로브장치 Download PDF

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KR19990014174A
KR19990014174A KR1019980029929A KR19980029929A KR19990014174A KR 19990014174 A KR19990014174 A KR 19990014174A KR 1019980029929 A KR1019980029929 A KR 1019980029929A KR 19980029929 A KR19980029929 A KR 19980029929A KR 19990014174 A KR19990014174 A KR 19990014174A
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KR
South Korea
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probe
tip
pad
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radius
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KR1019980029929A
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KR100276422B1 (ko
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시게키 마에카와
메구미 다케모토
가즈노부 미키
무쓰미 가노
다카히로 나가타
요시히로 가시바
Original Assignee
기타오카 바카시
미쓰비시덴키가부시키가이샤
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Priority claimed from JP03843098A external-priority patent/JP3279246B2/ja
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Abstract

프로브 선단과 패드가 충분한 전기적 도통을 얻는 접촉면을 가질 수가 있고, 또 프로빙시에 프로브의 높이 맞춤을 할 때, 측정시의 위치맞춤시간을 단축할 수 있고, 측정의 흐트러짐이 없어진다.
선단부를 반도체장치의 테스트 패드에 압압하고, 선단부와 패드를 전기적으로 접촉시켜서, 반도체장치의 동작을 테스트하는 테스트용 프로브로서, 프로브의 선단형상은 압압시의 패드 표면에서의 프로브 선단면의 접선과 패드표면이 이루는 각도가 15도이상이고, 또 프로브 선단형상 구상의 곡면이고, 그 곡율반경을 R, 패드의 두께를 t 로 하고 압압시의 패드 표면에서의 포르브 선단면의 접선이 패드 표면과 이루는 각도를 θ로 할 때, 구상의 곡면은
θ = cos-1( 1 - t / R ) ≥ 15 °
가 되는 관계를 충족하는 곡율반경 R 의 구상곡면인 반도체장치의 테스트용 프로브이고, 또 프로브 선단에 평탄부를 두었다.

Description

반도체장치의 테스트용 프로브침과 그 제조방법 및 이 프로브침을 사용한 프로브장치
본 발명은 반도체 웨이퍼에 형성된 반도체 집적회로의 동작테스트를 하기 위한 프로브와 그 프로브에 부착한 예를 들면, 금속이나 금속산화물 및 전기적 접촉을 저해하는 오염물질을 제거하기 위한 제거부재에 관한 것이다.
종래의 프로브는 도 22(a) 에 표시하는 바와 같이 선단이 갈고리형으로 구부려진 프로브(202)를 상하운동하는 프로브 카드(201)에 부착하고, 반도체 집적회로의 테스트 패드(이하, 패드라 칭함)에 닿게 할 때 패드표면의 산화막을 찢어서 패드 신생면에 진접촉(전기적 접촉)을 시켜서 테스트(프로빙)를 하고 있었다.
이 프로빙때의 프로브선단의 모양을 도면 22(b) 에 표시한다.
설명을 알기 쉽게 하기 위해 크기등을 모델화하고 있다.
도 22(b) 에 표시한 바와 같이, 종래의 프로브(202)의 선단(200)은 원래 그 선단이 플랫하게 마감되어 있거나 또는 의도적으로 구상태의 곡면에 가공하였어도 그 곡면을 구와 근사했을 때의 곡율반경 R 가 20∼30㎛이상으로 크기 때문에, 예를 들면 이 프로빙시에는 우선 선단플레이트부 전체가 접촉하고 패드(203)표면의 산화막(204)이나 표면의 오염물질이 개재된 채로의 프로빙이 된다.
프로브(202)가 패드(203)에 점점 닿음에 따라 패드(203)표면의 산화막(204)의 일부가 찢어져 전기적 진접촉하는 도통부분(206)이 생기고 도통 테스트가 진행된다.
그러나, 프로빙을 반복함으로써, 가장 응력이 커지는 프로브(202)의 뒤꿈치부분(205)에 산화막(204)이 퇴적해 가므로, 패드(203)와의 진접촉면적이 적어지고, 도통이 불안정하게 된다.
여기서, 예를 들면, 일본국 특개평 6-18560 호 공보에 표시된 바와 같이, 프로브 끝에 진동을 줌으로써, 전기적인 접촉이 확실하게 되도록 되어 있다.
또, 프로브(202)의 재료에 사용되고 있는 텅스텐이 분말 소결체로 재료내부에 결함이 있으므로 해서 프로브(202)로서 선단 형상을 가공함으로서, 그 표면에 재료결함(공구멍)이 나타난다.
이 프로브(202)선단면에 나타난 재료결함에 알루미늄등의 패드재료가 들어가서 부착핵을 형성, 부착물이 성장해서 접촉저항이 증대하였었다.
그래서 일본국 특개평 5-140613 호 공보에서는 텅스텐 소재에 열처리를 해 재료결합을 제거하여 하고 있다.
또, 반도체 집적회로의 웨이퍼의 전기적 특성을 측정하는 테스터와, 반도체 집적회로 사이에서 주고 받는 전기신호의 인터 페이스가 되는 프로브(202)는 반도체 집적회로의 알루미늄 합금의 패드(203)를 깎듯이 압압 접촉된다.
이 때문에 프로브(202)의 선단에는 패드(203)의 재료가 깎여진 알루미늄 및 알루미늄 산화물 또는 패도(203)표면에 남은 오염물질이 부착한다.
따라서, 이 부착물을 프로브(202)의 선단에서 제거하지 않으면 프로브(202)와 패드(203)사이의 접촉저항이 증가하므로 정확하게 반도체 집적회로의 전기적 특성을 측정할 수가 없게 되고 또 프로브(202)의 선단에 부착물이 퇴적된 상태로 장시간 사용하면 접촉저항이 시간에 따라 증대한다.
여기서, 소정회수의 프로빙을 할 때마다 프로브(202)의 선단을 클리닝해서 이물질을 제거하고 있다.
그리고 예를 들면 일본국 특개평 7-244074 호 공보에서는 탄성을 갖는 모체에 연마용의 미분 연마제를 혼합하고 시트상으로 성형해서 연마시트로 하고 이 연마시트를 반도체 집적회로와 프로브의 접촉동작을 실현하는 프로브장치의 웨이퍼 이동테이블에 반도체 웨이퍼 대신에 부착하고, 웨이퍼 이동테이블을 상하로 움직여서 프로브의 선단을 연마시트표면에 압압하고 프로브의 선단 표면과 연마시트내에 분산된 미분연마제와의 사이에 접촉마찰을 일으킴으로써 프로브의 선단에 부착한 이물질을 제거하는 것이 개시되어 있다.
종래의 프로브는 이상과 같이 구성되어 있고, 도 22(b) 에 표시하는 바와 같이, 전기특성 테스트시에 프로브(202)의 선단(200)과 패드(203)와의 진접촉면적(전기적 도통부분)(206)이 극단으로 작아, 충분한 도통이 얻을 수 없는 경우가 있었다.
또 텅스텐의 프로브(202)의 재료는 내부에 공공결함이 있어, 이를 없애기 위해 열처리하는 것이 생각되나, 재결정 온도이상에서의 열처리를 하면 프로브(202)의 재료가 약해지는 문제가 있었다.
또 종래의 프로브(202)의 선단에 부착한 이물질을 제거하기 위한 연마시트는 탄성을 갖는 모재에 미분연마제를 혼합해서 형성되고 프로브(202)의 선단(200)이 연마시트 표면에 압압할 때에 변형하므로, 경우에 따라서는 도 23 에 표시하는 바와 같이, 프로브(202)의 선단(200)이 모재(210)내로 삽입되므로, 도면의 점선에 표시하는 범위에 걸쳐 미분연마제(211)에 의해 연마되고, 클리닝을 반복해서 실시하는 동안에 선단이 가늘어지고, 최후에는 강도부족이 되어 구부러지거나 잘라져 버린다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 된 것으로 프로브 선단과 패드의 진접촉면적을 크게 해서, 확실한 전기적 접촉이 얻어지는 프로브를 제공하는 것이다.
또, 프로브의 선단이 가늘어지는 것을 방지하고, 장 수명화가 가능한 프로브 선단부착 이물질의 제거부재를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
도 1a, 1b 는 본 발명의 실시의 형태 1 에 의한 프로브와 패드의 상태를 표시하는 설명도,
도 2 는 본 발명의 실시의 형태 2 에 의한 프로브와 패드의 관계를 표시하는 도면,
도 3 은 본 발명의 실시의 형태 2 에 의한 프로브에 의해 알루미늄패드에 새긴 프로브흔적을 표시하는 도면,
도 4 는 본 발명의 실시의 형태 3 에 의한 프로브와 패드의 관계를 표시하는 도면,
도 5a 는 본 발명의 실시의 형태 4 에 의한 프로브 및 프로브와 패드의 관계를 표시하는 도면,
도 5b 는 본 발명의 실시의 형태 5 에 의한 프로브 및 프로브와 패드의 관계를 표시하는 도면,
도 6a, 6b, 6c 는 본 발명의 실시의 형태 6 에 의한 프로브의 제조방법을 설명하는 설명도,
도 7a, 7b 는 본 발명의 실시의 형태 6 에 의한 프로브의 패드에 걸리는 응력을 표시하는 설명도,
도 8a 는 본 발명의 실시의 형태 7 에 의한 프로브와 일반적인 프로브의 조직을 SEM에 의해 촬영한 도면,
도 8b 는 본 발명의 실시의 형태 7 에 의한 프로브와 일반적인 프로브를 열처리한 후의 조직을 SEM에 의해 촬영한 도면,
도 9 는 본 발명의 실시의 형태 7 에 의한 프로브와 패드의 관계를 표시하는 도면,
도 10 은 본 발명의 실시의 형태 8 에 의한 프로브를 표시하는 도면,
도 11 은 본 발명의 실시의 형태 9 에 의한 프로브장치를 표시하는 단면구성도,
도 12 는 본 발명의 실시의 형태 10 에 의한 프로브장치를 표시하는 단면구성도,
도 13 은 본 발명의 프로브 선단부착 이물질의 제거부재의 구성을 표시하는 단면도,
도 14 는 본 발명의 실시의 형태 12 에서의 프로브 선단부착 이물질의 제거부재의 구성을 표시하는 단면도,
도 15 는 본 발명의 실시의 형태 13 에서의 프로브 선단부착 이물질의 제거부재의 구성을 표시하는 단면도,
도 16 은 본 발명의 실시의 형태 14 에서의 프로브 선단부착 이물질의 제거부재의 구성을 표시하는 단면도,
도 17 은 본 발명의 실시의 형태 15 에서의 프로브 선단부착 이물질의 제거부재의 구성을 표시하는 단면도,
도 18 은 본 발명의 실시의 형태 16 에서의 프로브 선단부착 이물질의 제거부재의 구성을 표시하는 단면도,
도 19 은 본 발명의 실시의 형태 17 에서의 프로브 선단부착 이물질의 제거부재의 구성을 표시하는 단면도,
도 20 은 본 발명의 실시의 형태 18 에서의 프로브 선단부착 이물질의 제거부재의 구성을 표시하는 단면도,
도 21 은 도 20 에서의 선 ⅩⅩⅠ-ⅩⅩⅠ에 따른 단면을 표시하는 단면도,
도 22a 는 종래의 프로브장치를 설명하기 위한 설명도,
도 22b 는 종래의 프로브와 패드의 상태를 표시하는 설명도,
도 23 은 프로브 선단부착 이물질의 제거부재의 연마시의 프로브와의 관계를 표시하는 단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 프로브, 2 : 패드,
3 : 패드의 결정방향, 4 : (111)의 미끄럼면,
5 : (110),(101),(011)의 미끄럼면, 6 : 최소의 미끄럼면,
7 : 프로브선의 접선방향 벡터, 8 : 패드표면 산화막,
9 : 산화막 응착부분, 10 : 전기적 도통부분,
11 : 전단(shear),
31 : 프로브선단에서 배출된 알루미늄,
32 : 딘플, 51 : 프로브선단 평탄부,
52 : 프로브선단 구면부, 53 : 곡면,
61 : 연막석 입자, 62 : 합성수지,
63 : 연마판, 64 : 세라믹판,
65 : 폴리셔, 90 : 프로브,
91 : 표면 코팅층, 100 : 캔티레버방식 프로브,
101 : 프로브 기판, 102 : 튜브,
103 : 커버, 104 : 플레이트,
105 : 노즐, 110 : 수직식 프로브,
111 : 프로브 고정판, 112 : 튜브,
113 : 플레이트, 114 : 기밀 실,
115 : 가이드 구멍, 200 : 프로브의 선단,
201 : 프로브 카드, 202 : 프로브,
203 : 패드, 204 : 패드표면 산화막,
205 : 프로브「뒤꿈치」부분, 206 : 전기적 도통부분,
300 : 프로브, 300a : 선단면,
301, 309 : 수지부재, 302, 310, 313 : 금속부재,
303, 305, 311, 314 : 세라믹부재, 304 : 제 2 의 금속부재,
306 : 이온입자, 307 : 니켈도금층,
308 : SiC입자, 312 : 섬유부재,
315 : 액체보존부재, 316 : 액체,
317 : 증발방지부재, 317 : 기대,
319 : 제거부재, 320 : 접착층.
실시의 형태 1
본 발명의 실시의 형태를 도면을 사용해서 설명한다.
도 1(a), 도 1(b) 는 본 발명의 실시의 형태 1 에 의한 프로브와 패드상태를 표시하는 설명도이다.
도면에서, 1 은 프로브, 2 는 패드, 3 은 패드(2)의 결정배향, 4, 5, 6 은 미끄럼면, 7 은 프로브끝의 단면의 접선 방향벡터, 8 은 패드(2)의 표면에 형성된 패드표면 산화막, 9 는 산화막 응착부분, 10 은 전기적 도통부분, 11 은 전단이다.
도 1(b) 에 표시하는 바와 같이, 프로브(1)과 패드(2)의 전기적 도통은 프로빙때, 패드(2)를 전단변형해서 표면의 산화막(8)을 찢고 패드 신생면과 접촉함으로써 얻어진다.
전단변형이 일어날 수 있는 각도는 스패터시의 배향으로 결정되어 있다.
예를 들면 알루미늄 패드의 경우는 도 1(a) 에 표시하는 바와 같이 스패터시의 패드(2)의 결정배향(3)이 (111)에 나란히 하는 소위 C축배향으로되어 있는 것이 알려져 있다.
이 (111)의 미끄럼면(4)이 패드 표면과 이루는 각도는 0도이다.
또, 다른 미끄럼면중에서, 패드 표면과 이루는 각도가 가장 작은 미끄럼면(5)는 (110) 및 (101) 및 (011)이고, 그 각도는 35.3°이다.
미끄럼면의 각도만으로만 전단이 일어나지 않는다면 0도 또는 35.3도라는 뛰엄 뛰엄의 값으로만 전단할 것이다.
그러나 실험결과로는 뛰엄 뛰엄의 값이 아니고 여러 가지 각도로 전단하고 있음을 알았다.
이는 상기 미끄럼면(4) 및 상기 미끄럼면(5)에 따른 전단이 조합이 되어, 도 1(b) 에 표시하는 바와 같은 전단(11)이 일어나고 있기 때문이다.
실험에서 명백해진 전단이 일어날 수 있는 최소의 미끄럼면(6)의 각도는 15도이고 안정해서 전단이 일어나는 미끄럼면의 각도는 17도이다.
따라서 프로브 끝의 접선방향 벡터(7)이 패드 표면과 이루는 각도가 15도이상 바람직하기는 17도이상이 되도록 프로브 선단형상이면 패드(2)의 표면의 산화막(8)을 찢고, 패드 신생면과 접촉할 수가 있어, 충분한 전기적 도통이 얻어지도록 된다.
실시의 형태 2
상기 실시의 형태 1 에 표시하는 선단형상의 프로브(1)에서 도 2 에 표시하는 바와 같이 프로브(1)의 선단면 형상을 반경 R의 구상의 곡면으로 했을 때 패드(2)의 막두께를 t, 패드 표면에서 프로브 선단의 접선방향과 패드 표면이 이루는 각도를 θ라고 하면,
R 과 θ 와 t 에는
R - R cos θ = t
의 관계가 있다.
따라서
θ = cos-1( 1 - t / R ) ≥ 15°을 만족시키는 구상의 곡면형상에 프로브(1)의 선단형상을 설계하면, 패드(2)를 작은 힘으로 원활하게 전단변형시킬 수가 있고, 프로브(1)의 선단이 신생면과 접촉해서 충분한 전기적 도통이 얻어지게 된다.
또 패드재료의 전단변형이 일어나는 미끄럼면의 각도와 프로브 선단형상의 관계를 알기 쉽게 설명하기 위해 프로브(1)의 선단면의 형상을 구면으로 해서 도시, 설명하였으나 실제로는 완전한 구면일 필요는 없고 구면에 가까운 곡면형성이면 효과를 얻을 수가 있다.
상기 선단면 형상은 도 6(a) 에 표시하는 바와 같이 연마재입자(61)를 합성수지(62)로 굳힌 연마판(63)에 프로브(1)을 반복 찔러줌으로서 얻을 수가 있다.
예를 들면, 텅스텐 프로브 선단이 플래트한 상태에서 시작해서 실리콘 고무와 #3,000번의 다이아몬드입자를 대략 1:3의 중량비로 구성한 상기 연마판에 3,000∼4,000회 찔러줌으로서 R15㎛정도의 구면상 곡면이 된다.
또 상기 연마재료의 다이아몬드입자를 #6,000∼10,000으로 한 것에 수백번 찔러줌으로서 프로브(1)선단의 면의 거칠기가 대략 1㎛이하로 향상된다.
이 프로브(1)를 사용해서, 일루미늄으로 구성된 패드(2)에 새겨진 프로브 흔적을 도 3 에 표시한다.
알루미늄(31)이 층상(라메라)구조로 되어 있으므로, 프로브(1)의 선단이 패드(2)에 연속해서 전단 변형을 일으키고 있는 것을 알 수 있다.
상기 층상구조는 패드(2)의 두께 0.8㎛을 초과해서 적층되어 있고, 패드(2)상에 돌기를 형성하도록 되어 있다.
상기 패드(2)의 돌기부분은 패드(2)에 외부로부터의 와이어 본딩을 할 때, 패드와 와이어의 저복, 접합의 기점이 되는 효과가 있고, 본딩시간이나 본딩강도의 향상이 기대된다.
또 프로브의 선단면과 패드(2)의 접촉부에 연성 파괴의 증거가 되는 딤플(32)이 관찰되는 것으로부터, 프로브(1)의 선단과 패드(2)간에 신생면 끼리가 접촉하고 있는 것을 알 수 있다.
이 프로브를 사용해서 도통 시험한 결과, 20,000회를 초과한 콘텍트에서, 도통불량은 거의 일어나지 않았다.
또, 본 실시의 형태에서는 테스트 패드재료로 알루미늄을 예로 하였으나 패드재료가 알루미늄과 같은 미끄럼변형(전단변형)을 하는 재료이면 같은 효과를 얻을 수가 있다.
예를 들면, 금, 동, 알루미늄과 동의 합금, 알루미늄과 실리콘의 합금이 적용된다.
실시의 형태 3
도 4 에 표시하는 바와 같이, 프로브의 선단형상이 구상의 곡면인 테스트용 프로브(1)에서, 상기 프로브(1)와 패드(2)의 접촉에 의해 형성되는 프로브 흔적의 폭을 W 라고 했을 때, 프로브(1)의 선단의 곡율반경 R 과의 관계는
( W / 2 )2= R2- ( R - t )2
이고, 따라서
R = ( W2+ 4 t2) / 8 t
로 표시된다.
즉 프로브 흔적의 폭을 감시함으로써 프로브선단의 곡율반경 R 가 구해지고 프로브형상을 관리할 수가 있다.
예를 들면, 지금 패드(2)의 두께가 0.8미크론인 경우, 테스트 패드에 새겨진 프로브 흔적의 폭 W 를 광학현미경으로 관찰한 결과, 그 폭이 9미크론이면 프로브(1)의 선단의 곡율반경은 대략 13미크론인 것을 알 수 있다.
이와 같이, 프로브 흔적을 광학현미경으로 관찰해서, 그 폭 W를 측정함으로써, 프로브(1)의 선단형상의 관리가 쉬워지도록 되고, 종래 프로브장치를 하나 하나 제거해서 오프라인에서 프로브(1)의 선단을 검사했던 공정이 생략되게 된다.
실시의 형태 4
도 5(a) 는 본 발명의 실시의 형태 4 에 의한 프로브를 표시하는 도면이다.
프로브를 테스트 패드에 접촉시키는 동작을 실시하기 위해 프로버라는 장치를 사용하나, 프로브의 위치 결정을 위해 상기 프로버의 기종에 따라서는 프로브 선단을 광학적으로 인식해서 위치결정하는 타입의 것도 있다.
실시의 형태 1 에 표시한 프로브의 선단의 곡율반경이 수 미크론정도가 된 경우, 프로브 선단이 구상의 곡면이고, 프로브 선단을 관측하고 있는 광학계의 초점심도가 낮기 때문에, 화상인식이 안되고 자동위치 맞춤이 안되는 경우가 있다.
그래서, 본 실시의 형태에서는 도 5(a) 에 표시한 바와 같이 프로브 선단에 평탄부(51)를 설치하였다.
이로 인해 프로브 선단의 화상인식이 양호해지고 자동위치 맞춤의 시간이 단축이 가능하다.
또 이 평탄부(51)는 완전한 평면이 아니더라도, 초점심도 3∼6㎛정도의 광학계가 인식가능한 정도의 평탄도를 갖는 평면 또는 큰 곡율반경을 갖는 구상태의 곡면이면 된다.
실시의 형태 5
상기 실시의 형태 4 의 선단형상의 프로브에서 도 5(b) 에 표시하는 바와 같이 프로브선단 구면부(52)의 곡율반경을 R, 프로브선단 평탄부(51)의 반경을 r, 테스트 패드의 막두께를 t, 패드 표면에서 프로브선단 구면부(52)의 접선방향과 패드 표면이 이루는 각도를 θ 라고 했을 때,
( R2- r2)½- R cos θ = t
인 관계가 있으므로,
θ = cos-1[ { ( R2- r2)½- t } / R ] ≥ 15 °
의 관계를 충족시키는 곡율반경 R 의 구상의 곡면으로 가공함으로써, 패드가 전단변형해서 패드 표면의 산화막을 찢고 프로브 선단이 패드 신생면과 접촉할 수가 있고, 충분한 전기적 도통이 얻어지게 된다.
여기서, 실시의 형태 3 과 같은 프로브선단 형상의 관리를 하기 위해서는
( W / 2 )2= R2- { ( R2- r2)½ -t }2
인 관계에 따라같은 관리를 하면 된다.
실시의 형태 6
상기 실시의 형태 4 의 선단형상의 프로브에서 도 5(a) 에 표시하는 바와 같이 평탄부(51)와 구면부(52)를 원활하게 연결하는 곡면(53)을 설치한다.
곡면(53)에 의해 구면부(52)와 평탄부(51)가 연속형상이 된 프로브는 우선, 도 6(a) 에 표시하는 바와 같이 연마입자(61)을 합성수지(62)로 고결시킨 연마판(63)에 프로브(1)를 반복 찔러서 프로브 선단의 곡율반경 R를 정리하고 구상의 곡면부(52)를 형성한다.
다음에 도 6(b) 에 표시한 바와 같이 프로브(1)보다도 강성이 높은 세라믹판에 문질러주므로써 평탄부(51)를 설치한다.
그후 다시 프로브(1)에 비해 강성이 낮은 연마판(플리셔)(65)로 연마함으로써 평탄부(51)와 구상의 곡면부(52)를 미끄러운 곡면(53)으로 연결한다.
이로써 패드(2)에의 응력집중이 감소하고 패드(2)나 패드(2)의 하층에의 손상을 경감시킬 수 있다.
도 7(a),(b) 는 패드(2)에 걸리는 응력분포를 표시하는 도면이고, 도 7(a),(b) 는 각각 연마판(65)에 의한 연마 전,후의 상태를 표시한다.
도 3 에 표시한대로 상기 실시의 형태 1∼6 의 프로브(1)를 사용하면 테스트 패드재료가 특징적인 변형형태를 표시한다.
프로브 선단부분에서 연속된 재료의 전단변형이 발생하고, 패드재료의 배척흔적은 층상으로 쌓여진 구조(라메라 구조)(31)가 된다.
이 라메라 구조가 형성되어 테스트 패드재료가 배척할 때는, 테스트 패드재료의 변형저항은 작고, 이 결과 테스트 패드층의 아래층에의 응력부하도 경감된다.
또 이 패드상에 층상으로 쌓여진 돌기부분이 생기므로 패드에 대한 와이어 본딩시의 접합 핵 형성이 촉진된다.
이 결과, 본딩시의 초음파가진(加振)시간이 짧아도 되거나, 본딩강도의 향상이 기대된다.
실시의 형태 7
도 8 은 본 발명의 실시의 형태 7 에 의한 프로브와 일반적인 프로브의 차이를 표시하기 위해, 각 텅스텐 프로브의 단면에 에칭을 한 후 SEM(scanning erectron microscope) 촬영한 것이다.
도 8(a) 는 일반적인 텅스텐 프로브의 조직이고, 도 8(b) 는 상기 텅스텐 프로브를 열처리한 후의 조직이다.
텅스텐 프로브는 소결체이므로, 소결후의 재료에는 빈 구멍이 포함된다.
이 빈 구멍을 메우기 위해 소결후의 재료를 기계가공으로 압연하고, 다시 선으로 뽑아 프로브상 결정조직으로 하고 있으나, 그래도 1∼2％의 빈 구멍(공극)이 있다.
그래서 이 빈 구멍을 메우기 위해 열처리를 하고 싶으나, 텅스텐 재료가 재결정하는 온도영역에서의 열처리를 가하면 상기 텅스텐재료의 프로브상 결정조직이 흐트러지고 텅스텐 본래의 재료강도가 상실된다.
그래서 본 실시의 형태에서는 비교적 저온도에서 외부로부터 고압력을 가해 온도와 압력의 상승효과로 텅스텐재료 내부의 빈 구멍을 메우도록 하고 있다.
프로브같이 선으로 가공된 금속재료는 재료내부에 상당한 가공 스트레인이(잔류응력)이 남아 있다.
이가공 스트레인에 의해 특히 결정입계 부근의 적당히 배열된 금속원자는 화학적 포텐셜 에너지가 높아져 있다고 생각되며, 비교적 낮은 온도에서도 상기 금속원자의 이동이 일어난다고 생각된다.
그래서 이 가공 스트레인의 큰 금속재료를 비교적 저온으로 해서 금속원자가 이동할 때, 다시 외부에서 정(靜)압을 걸어서 상기 금속재료내부의 결정입계 부근에 있는 빈 구멍을 메우는 것을 노린다.
따라서, 열처리조건으로는 재료의 재결정온도이다.
압력은 상기 금속재료가 퇴적수축하는 압력이상, 그 처리시간은 처리되는 금속재료의 체적수축이 대략 정지할 때까지인데 구체적으로는 처리온도가 300℃∼600℃ 처리압력이 200∼2,000기압, 처리시간 0.5∼5시간 열처리함으로써, 빈 구멍이 격감한다.
상기 열처리조건 범위에서는 특히 처리온도 500℃, 처리압력 1,000기압이상 처리시간 1시간이상일 때에 빈 구멍이 격감하는 것이 실험에서 명백해졌다.
또 압력조건에 대해서는 높은쪽이 처리시간이 짧아도 되나 2000기압이 압력장치의 한계였다.
통상 재료내부의 빈 구멍 결함을 메우기 위해서는 재료의 재결정온도(통상은 그 재료의 융점의 4∼5할의 온도) 부근이상의 온도로 고압을 걸어서 열처리(HIP처리라고 한다)되나 본 실시의 형태의 경우에는, 예를 들면 텅스텐의 융점 3,400℃에 비해, 대략 한자리수 낮은 온도에서 열처리해서 빈 구멍을 메울 수가 있다.
이 열처리에 의해, 프로브재료를 선으로 빼는 방향으로 현저하게 결정배향이 고르게 되는 것을 발견하고 이 효과에 의해, 프로브선단을 가공할때의 에칭이나 연마 레이트가 균일해지고, 프로브선단을 대단히 매끄러운 평활면으로 할 수 있음을 알았다.
이 결과, 프로브선단에 산화물이 부착하기 힘들게 되고 전기적 도통이 좋은 프로빙이 가능해졌다.
또 표 1 에 표시한 바와 같이 기게적 성질도 균일(영율의 흐트러짐이 처리전에는 18.8∼25.2×103㎏f/㎟였는데 대해, 처리후에는 22.3∼26.3×103㎏f/㎟)가 되므로 상기 프로브를 프로브 카드에 부착해서 프로빙함으로써 프로브의 흐트러짐을 고려한 연분의 오버 드라이브, 하중 감소시킬 수 있게 된다.
[표 1]
인장하중 영율
샘플 gf ×103㎏f/㎟
열처리전품 12.800 18.8
12.960 25.2
13.060 18.8
열처리품 13.520 22.3
13.800 23.8
13.840 26.3
또, 프로브의 선단면이 평활하게 가공할 수 있게 되었으므로 프로브가 접촉하는 테스트 패드재료와의 마찰계수를 작게 할 수 있고 종래의 프로브 선단형상에서 구상의 곡면의 곡율반경이 20∼30미크론이상의 것도 패드재료가 프로브의 선단에서 미끄러져 패드재료가 프로브의 전방으로 내밀리도록 되고, 전기적 접촉저항이 작게 안정되는 효과가 얻어지는 것을 알게 되었다.
따라서, 이 프로브를 열처리한 재료를 써서 실시의 형태 4∼5 의 프로브 선단형상을 구성함으로써 안정된 전기 접촉저항에 의한 프로빙과 프로브의 선단위치의 자동인식이 가능해지므로, 테스트 시간과 테스트 코스트가 대폭적으로 저감되게 되었다.
또, 이 프로브를 열처리함으로써 종래에서부터 있던 프로브 선단형상의 것이라도 접촉저항의 안정화가 도모된다.
예를 들면, 도 9 는 프로브의 선단부가 패드에 접촉하는 경우의 프로빙의 모양을 모델화해서 표시한 것이다.
프로브(1)은 선단형상의 구상의 곡면으로 그 곡율반경이 R, 구상의 곡면과 연결되는 빔부분의 직경이 D 이고, 상기 프로브(1)가 눕힌 각도 α로 두께 t의 테스트 패드(2)에 접촉할 때에, 상기 프로브(1)의 빔부분과 구상의 곡면이 교접되는 교선과, 상기 테스트 패드(2)의 저면과의 가장 멀리 떨어진 거리를 H 로 해서,
H = R - R sin (β - α ) ≥ t
(단 β = cos-1( D / 2 R )인 접촉조건을 충족하고 또 패드재료를 전단변형시키기 위해서는 실시의 형태 1 에 표시한 바와 같은 조건이 필수였다.
그러나, 상기 프로브(1)를 비산화성 분위기중에서 처리온도를 상기 금속재료의 재결정온도이하로 하고 상기 비산화성 가스의 압력을 올려 상기 금속재료의 체적에 시간경과와 함께 수축하는 조건으로 가압하고 재료결함을 없게 함으로써 프로브(1)의 선단 표면을 대단히 매끄럽게 다듬질할 수가 있다.
이 결과 패드재료와 프로브(1)의 선단면의 마찰계수가 작아지고 도 9 에 표시하는 바와 같은 접촉상태이면 패드재료가 전방으로 밀려 내리고 프로브(1)의 선단면에서 패드재료의 신생면과 접촉가능해진다.
이 열처리효과에 의해, 종래의 프로브(1)의 선단형상에서도 안정되게 콘텍트할 수 있는 것을 알았다.
실시의 형태 8
도 10 은 본 발명의 실시의 형태 8 에 의한 프로브를 표시하는 도면이다.
프로빙시의 프로브(90)의 선단과 패드(2)의 접촉면은 전단변형에 의해 1,000℃이상의 고온이 되는 경우가 있다.
텅스텐은 고온에서 대단히 산화하기 쉬우므로 산화를 방지하기 위해 실시의 형태 7 에 표시된 열처리를 한 프로브(90)의 선단부분에 막두께 0.01∼0.1㎛의 Pt, Ir, Rh, Au, Cd 및 이들의 합금으로 된 표면코팅층(91)을 도금, 증착한다.
이 프로브(90)를 부착한 프로브장치를 사용해서 프로빙함으로써, 프로브(90)의 끝에 산화물이 부착하기 힘들어지고, 전기적 도통이 좋은 프로빙이 가능하다.
실시의 형태 9
도 11 은 본 발명의 실시의 형태 9 에 의한 프로브 카드를 표시하는 단면 구성도이다.
캔티 레버 방식 프로브(100)를 갖고, 프로브가 부착되지 않은 쪽의 면에서 프로브(100)의 선단부가 보이는 개구부를 갖는 프로브장치에서, 프로브기판(101)의 프로브가 부착되어 있지 않는 쪽면에 프로브(100)의 선단위치에 대응해서, 프로브(100)의 선단에 가스를 불어주도록 구성한 노즐(105)을 갖는 플레이트(104)를 덮고 있다.
또 상기 플레이트(104)를 덮고, 플레이트(104)와의 사이에 공간이 생기는 커버(103)를 부착한다.
상기 커버(103)에는 가스를 주입하기 위한 튜브(102)를 부착하고 있고 상기 커버(103)와 플레이트(104)와의 사이의 공간에 알곤, 질소같은 비산화성가스를 5~10ℓ/분의 비율로 주입한다.
주입된 비산화성가스는 노즐(105)에서 프로브(100)의 선단에 직접 불어지게 되므로, 프로브 선단구조의 비산화성가스농도가 높아지고, 프로브(100)의 산화를 방지할 수가 있게 되었다.
또 세게 가스가 불출하기 때문에, 웨이퍼상의 먼지를 제거할 수가 있게 된다.
또 이런구조를 한 프로브카드에 실시의 형태 7 에 표시된 열처리를 캔티레버 방식프로브를 부착함으로써 전기적도 통성이 양호해지고, 또 프로브(100)의 산화를 방지할 수가 있다.
실시의 형태 10
도 10 은 본 발명의 실시의 형태 10 에 의한 프로브장치를 표시하는 단면구성도이다.
수직식 또는 이에 유사하는 프로브(110)를 갖고, 프로브 고정판(111) 및 프로브(110)의 가이드구멍(115)을 설치한 플레이트(113)등 다층의 구조로 되는 프로브장치이고, 상기 프로브고정판(111) 및 가이드구멍(115)을 설치한 플레이트(113)사이에 공간을 두어, 기밀실(114)에 의해 상기 공간이 밀폐되도록 기밀실 구조로 한다.
또, 가이드구멍(115)은 프로브경보다 1.2~1.5배의 경을 하고 있다.
이 때문에, 상기 밀폐된 공간에 비산화성 가스를 불어넣으므로써 상기 가이드구멍(115)으로부터 비산화성가스를 2~5ℓ/분의 비율로 분출시킴으로써 프로브(110)의 선단근방을 비산화성 분위기로 할수 있고 프로브(110)의 산화를 방지할 수가 있다.
또 힘세게 가스가 분출하기 때문에 웨이퍼 상의 먼지를 제거하게 된다.
또 이런 구조로 한 프로브장치에 실시의 형태 7 에 표시된 열처리를 한 수직식 또는 이에 유사한 프로브를 부착함으로써, 전기적 도통성이 좋게되고 또 프로브의 산화를 방지할 수가 있다.
또 상술한 각 실시의 형태에서는 주로 반도체 집적회로의 웨이퍼테스트를 하기 위한 프로브 및 프로브장치에 의해 설명하였으나, 본 발명에 의한 콘텍트방법에 의하면 예를들면 성막법등 다른 제조프로세스에 의한 반도체 제품의 테스트에 사용하는 프로브에도 적용되고 전기적 도통이 좋은 프로빙이 가능하다.
또 42 알로이등의 소재상에 유연한 땜질을 한 반도체 장치의 리드프레임에 콘텍트하는 경우에도 본 발명의 프로브가 적용가능하고, 전기적 도통이 좋은 파이널 테스트가 가능하다.
또 반도체 장치를 실장한 전자회로 기판의 동작테스트에도 적용이 가능하고 전기적 도통이 좋은 프로빙이 가능하다.
실시의 형태 11
다음 프로브선단 부착 이물질의 제거부재의 발명에 대해 설명한다.
도 13 은 본 발명의 실시의 형태 11 에서의 프로브 선단부착 이물질의 제거부재의 구성을 표시하는 단면도이다.
도면에서, 300 은 프로브로 선단면(300a)은 구상으로 형성되어 있다.
301 은 예를들면 영율이 300kgf/mm2의 폴리이미드수지로 된 기재로서의 수지부재, 302 는 이 수지부재(301)의 표면에 비교적 인장강도가 높은 금속재료, 예를들면 20kgf/mm2이상의 인장강도를 갖는 Ti를 50~150 옹스트롬의 두께로 성막해서 형성되는 금속부재 303 은 이 금속부재(302)의 표면에 TiN를 5미크론이하의 두께로 성막해서 형성된 세라믹 부재이다.
상기와 같이 구성된 프로브(300)의 선단부착 이물질의 제거부재에서 우선 기재로서의 수지부재(301)는 프로브(300)의 선단면(300a)의 구상(예를들면 구 R 0.005~0.02mm)에 따라 변형할 필요가 있다.
변형의 정도는 프로브(4)의 선단의 반구부가 반경의 1/2정도 내려앉을 필요가 있다.
이 때문에 수지부재(5)에 필요한 기계적 성질로서 영율을 「헬쓰의 접촉응력식」등에서 구하면 100~400kgf/mm2가 될필요가 있으므로 이를 만족하는 영율이 300kgf/mm2의 플리이미드수지를 적용하고 있다.
또 수지부재(301)는 폴리이미드수지로 한정되는 것이 아니고, 상기 영율을 만족시키는 탄성재료이면 되고, 테프론수지, 실리콘수지등을 적용해도 프로브(300)의 선단면(300a)의 구상에 따라 변형한다.
또 예를들면 선단부의 직경이 0.03mm 선단면(300a)가 구 R 0.02mm 의 프로브(300)가 접촉압력 7g 로 수지부재(301)의 표면에 접촉한 경우 수지부재(301)의 표면에 작용하는 인장응력은 100kgf/mm2의 오터가 된다.
따라서 폴리이미드의 일반적인 인장강도 10~20kgf/mm2에서는 프로브(300)의 선단부가 수지부재(301)에 꽃히게 된다.
그래서 수지부재(301)의 표면에 Ti를 50~1500A 의 두게로 성막함으로써 금속부재(302)를 형성해 접촉응력에 견디도록 하고 있다.
즉 Ti 는 통상박막이 아닌 상태에서의 인장강도는 최대 60kgf/mm2정도가 된다.
그러나 박막화함으로써 재료결함의 존재확립이 감소하고, 실온, 벌크에서의 최대의 인장강도에 비해 2~3배로 향상하기 때문에, 50~1500A 의 박막으로 함으로써 최대 180kgf/mm2의 인장강도가 되고, 프로브(300)가 수지부재(301)에 꽃혀 표면이 찢어지는 것을 방지하고 있다.
또 금속부재(302)는 Ti 에 한정되는 것은 아니고 비교적 인장강도가 높은 금속재료 예를들면 20kgf/mm2이상의 인장강도를 갖는 텅스텐등도 좋다.
다시 또, 금속부재(302)의 표면에 연마층으로 기능하는 세라믹부재(303)로서 TiN를 0.1~5미크론의 두께로 성막한다.
이 TiN 막의 두께가 0.1 미크론일 때 TiN 막의 면의 거칠기는 거의 수지부재(301)의 면의 거칠기가 반영되어 0.05미크론 Rmax 정도가 된다.
또 TiN 막의 두께가 증가함에 따라 면의 거칠기는 나빠지나 TiN 막의 두께가 5미크론정도일때에는 1미크론 Rmax 정도가 된다.
그리고 그 이상의 막두께가 되면 막의 유연성을 상실시켜, TiN 막에 구부림에 의한 크랙이 들어가 막이 벗겨지는 일이 있다.
또 세라믹부재(303)로는 TiN 외에 다이아몬드 TiCN , SiC 등 세라믹계재료로 , CVD , 스패터링 및 이온 플레이팅등으로 성막가능한 것이면 아무것이나 적용할 수 있다.
이와같이 상기 실시의 형태 11 에 의하면 기재로서 영율이 100~400kgf/mm2로 된 수지부재(301)를 사용함으로써 프로브(300)의 선단면(300a)에 따라 변경이 가능해지고 또 이 수지부재(301)의 표면에 20kgf/mm2이상의 인장강도를 갖고 50~150Å 의 두께로 성막된 금속부재(302)를 배치함으로써 프로브(300)의 선단이 수지부재(301)에 꽃여서 표면이 찢어지는 것을 방지하고 있다.
또 금속부재(302)의 표면에 연마층으로 0.1~5미크론의 두께의 세라믹부재(303)를 형성함으로써 세라믹부재(303)가 금속부재(302)로부터 벗겨지는 것을 방지하고 있으므로, 클리닝을 반복해도 프로브(300)의 선단이 가늘게되는 것을 방지하는 것이 가능해지고, 또 수명이 긴 프로브선단부착 이물질의 제거부재를 얻을수가 있다.
또 상기 실시의 형태 11 에서의 구성에서는, 수지부재(301)로 플리이미드수지를 사용하고 있다.
폴리이미드수지는 내열성이 우수하므로, 금속부재(302)의 성막시에 수지부재(301)가 250~2600C 로 상승하나, 충분히 이겨낼수가 있다.
실시의 형태 12
도 14 는 본 발명의 실시의 형태 12 에서의 프로브선단부착이물질의 제거부재의 구성을 표시하는 단면도이다.
도면에서 상기 실시의 형태 11 에서와 같은 부분은 같은 부호를 부쳐서 설명한다.
304 는 금속부재(302)의 표면에 Aℓ합금을 0.1미크론의 두께로 성막해서 형성되는 제2의 금속부재로, 금속부재(302)와 세라믹부재(303)사이에 개재되어 있다.
이와같이 상기 실시의 형태 12 에 의하면, 금속부재(302)와 세라믹부재(303)사이에 Aℓ합금을 0.1미크론의 두께로 성막해서 형성된 제2의 금속부재(304)를 개재시켰으므로, 프로브(300)의 선단면(300a)의 접촉에 의한 구부림 모멘트로 만일 세라믹부재(303)에 균열이 발생해도 신장율이 큰제2의 금속부재(304)에 의해 균열이 금속부재(302)에 전파하는 것을 막을 수가 있다.
또 상기 구성에서는 제2의 금속부재(304)로서 Aℓ합금을 적용하였으나, 재료로서 신장율이 큰 Cu , Ag , Au 의 어느것이나 또는 이들의 합금으로 성막함으로써 같은 효과를 얻을수가 있다.
실시의 형태 13
도 15 는 본 발명의 실시의 형태 13 에서의 프로브 선단부착 이물질의 제거부재의 구성을 표시하는 단면도이다.
도면에서, 상기 실시의 형태 11 에서와 마찬가지 부분은 동일부호를 부쳐서 설명한다.
305 는 금속부재(302)의 표면에 TiN를 5미크론 이하의 두께로 성막되고 그 표면에 이온입자(306)를 조사해서 조막하게 만들어 줌으로써 면의 조약도가 크게 형성된 세라믹부재이다.
이같이 상기 실시의 형태 13 에 의하면 연마층으로서의 세라믹층으로서의 세라믹부재(305)의 표면을 스패터링에 의해 거칠게 해서 면의 거칠기를 크게하고 있으므로 연마특성을 향상시켜서 부착이물질의 제거를 용이하게 한다.
또 상기 실시의 형태 11 과 같이 수지부재(301)의 표면에 금속부재(302)를 50~1500A 의 두께로 형성하고, 다시 그 표면에 0.1미크론의 두께로 세라믹부재(303)를 형성한 경우, 상술한 바와같이 그 표면의 거칠기는 거의 수지부재(301)의 표면거칠기가 반영되어 0.05미크론 Rmax 정도가 되고, 막두께가 두꺼워짐에 따라 면의 거칠기도 나빠지나 세라믹 부재(303)로서 TiN을 적용한 경우 막의 유연성, 코스트의 면에서 두께 5미크론이 한계이고, 이때의 면의 거칠기는 1미크론정도이다.
본 실시의 형태 13 에서와 같이, 스패터링으로 세라믹부재(305)의 표면을 거칠게 함으로써 최대 3미크론 정도의 면의 거칠기로 가공하는 것이 가능해지고 연마특성은 향상된다.
실시의 형태 14
도 16 은 본 발명의 실시의 형태 14 에서의 프로브선단부착이물질의 제거부재의 구성을 표시하는 단면도이다.
도면에서 상기 실시의 형태 1 에서의 같은 부분은 같은 부호를 부쳐서 설명한다.
307 은 금속부재(302)의 표면에 1미크론의 두께로 형성된 Ni도금층, 308 은 이니켈도금층(307)에 의해 분산고착된 SiC 입자로, 니켈도금층(307)의 두께보다 작은값의 0.3미크론의 직경을 갖고 있다.
이와같이 상기 실시의 형태 14 에 의하면, 금속부재(302)의 표면에 5미크론이하의 니켈도금층(307)을 형성하고 이 니켈도금층(307)에 의해 SiC 입자(308)를 분산고착시키도록 하였으므로, 도면에 표시한대로 SiC 입자(308)의 각이 니켈도금층(307)에서 돌출하고, 프로브의 선단면에 부착한 이물질을 떨구므로 오염물질을 효율좋게 제거할 수 있다.
또 상기 구성에서는 SiC 입자(308)를 니켈도금층(307)에 의해 분산고착시켜서 연마층으로 하고 있다.
이에 한정되는 것은 아니고 세라믹계재료의 입자를 적용할수도 있다.
그러나, Si입자를 적용하면 프로브의 선단면이 부착한 알루미늄이 실리콘과의 화학반응에 의해 융착해, 보다 효율적으로 오염물질이 제거된다.
또 도금층으로는 무전해 도금이 가장 적당하나, 금속부재(302)에 성막되어 있으므로, 전해도금도 가능하다.
실시의 형태 15
도 17 은 본 발명의 실시의 형태 15 에서의 프로브선단부착이물질의 제거부재의 구성을 표시하는 단면도이다.
도면에서, 상기 실시의 형태 11 에서와 같은 부분은 같은 부호를 부쳐서 설명한다.
309 는 표면이 예를들면 화학약품에 의한 부식,이온입자의 충돌, 샌드브러스트등에 의해 거칠어지고, 면의 거침도가 크게 형성된 수지부재, 310,311 은 이 수지부재(309)의 표면에 순차적으로 성막해서 형성된 금속부재 및 세라믹부재로 상기 실시의 형태 11 에서의 금속부재(302) 및 세라믹부재(303)와 같은 것이 적용되고 있다.
이와같이 상기 실시의 형태 15 에 의하면, 수지부재(309)의 표면의 면거칠기를 크게 형성하고, 그 위에 순차금속부재(310) 및 세라믹부재(311)를 성막에 의해 형성하도록 하고 있으므로, 제거부재의 표면으로서 1~10미크론 오터의 거칠기를 쉽게 얻을수가 있고, 프로브선단부착이물질의 제거효율의 향상을 도모할수 있게 된다.
또 상기 실시의 형태 15 에서는 상기 실시의 형태 11 에서와 같이, 수지부재(309)위에 금속부재(310) 및 세라믹부재(311)를 순차 형성한 경우에 대해 설명하였으나, 상기 실시의 형태 12 에서와 같이 금속부재(310)와 세라믹부재(311)사이에 제2의 금속부재가 형성된 경우에 적용해도 같은 효과를 나타내는 것은 말할것도 없다.
실시의 형태 16
도 18 은 본 발명의 실시의 형태 16 에서의 프로브선단부착이물질의, 제거부재의 구성을 표시하는 단면도이다.
도면에서, 상기 실시의 형태 11 에서와 같은 부분은 동일부호를 부쳐서 설명한다.
312 는 예를들면 폴리이미드 섬유등으로 된 섬유부재로, 겉보기상의 영율이 상기 실시의 형태 11 에서의 수지부재(301)와 같은 정도의 것이 사용되고 있고, 내부에 알콜이 함침되어 있다.
010, 014 는 이 섬유부재(312)의 표면에 순차성막해서 형성된 금속부재 및 세라믹부재로 상기 실시의 형태 11 에서의 금속재료(302) 및 세라믹부재(303)과 같은 것이 적용되고 있다.
이와같이 상기 실시의 형태 16 에 의하면, 최하층에 섬유부재(312)를 형성하고 있으므로, 프로브(300)의 선단면(300a)이 세라믹부재(314) 및 금속부재(313)를 뚫고 섬유부재(312)와 접촉하고, 선단면(300a)과 섬유부재(312)의 상대미끄럼에 의해 프로브선단부착이물질이 제거된다.
또 섬유부재(312)내에 함침된 알콜의 표면장력에 의해 프로브선단부착이물질 제거때에 발생하는 미세한 먼지를 포집해서 대기중으로 비산하는 것을 방지할 수가 있다.
또 상기 실시의 형태 16 의 구성에서는 섬유부재(312)로서 폴리이미드 섬유등의 수지섬유를 예로 설명하였으나 포(布)상태로 가공이 가능하고, 겉보기상의 영율이 수지섬유와 같은정도로 할수 있으면 금속섬유를 적용할 수 있는 것은 말할필요도 없다.
실시의 형태 17
도 19 는 본 발명의 실시의 형태 17 에서의 프로브선단부착이물질의 제거부재의 구성을 표시하는 단면도이다.
도면에서, 상기 실시의 형태 11 에서와 같은 부호는 동일부호를 부쳐서 설명한다.
315 는 세라믹부재(303)의 표면에 설치되고, 예를들면 가는 섬유로 가공된 포(布), 스폰지등으로 된 액체보존부재로, 예를들면 알콜등의 액체(316)가 함침되어 있다.
317 은 액체보존부재(315)의 표면을 덮도록 설치되고 예를들면 수지필름등으로 된 증발방지부재이다.
이와같이 상기 실시의 형태 17 에 의하면, 세라믹부재(303)의 표면에 액체(316)가 함침된 액체보존부재(315)를 설치하고, 프로브(300)의 선단면(300a)이 액체보존부재(315)를 뚫고 세라믹부재(303)의 표면에 접촉하도록 하였으므로, 프로브(300)의 선단면(300a)과 세라믹부재(303)의 상대미끄럼에 의해 프로브(300)에서 제거된 산화 알루미늄 등의 먼지나 접촉에 의해 끼여진 세라믹부재(303)의 파편이 발생해도, 액체보존부재(315)의 섬유로 걸어버리는 동시에, 액체(316)의 표면장력에 의해 흡착할 수가 있으므로, 연마후의 프로브(300)의 청정도가 유지되고, 웨이퍼 테스트시에 접촉불량등의 불합리를 방지하는 것이 가능해진다.
또 액체보존부재(315)의 표면을 덮도록 증발방지부재(317)을 설치하고, 있으므로, 알콜등 액체(316)의 증발을 방지하는 것이 가능해진다.
또 액체(316)로 알콜을 예로 설명하였으나, 프로브선단부착이물질의 제거작업후에 프로브(300)를 부식시키지 않고, 휘발하는 것이면 좋고 이에 한정되는 것은 아니다.
실시의 형태 18
도 20 은 본 발명의 실시의 형태 18 에서의 프로브 선단부착이물질의 제거부재 구성을 표시하는 평면도, 도 21 은 도 20 에서의 선 XX1 - XX1 에 따른 단면도이다.
도면에서 상기 실시의 형태 11 에서의 같은 부분은 같은 부호를 부쳐서 설명한다.
318 은 예를들면 테프론, 폴리에틸렌,폴리프로필렌 등의 플라스틱판으로 된 기대로 실리콘웨이퍼와 같은 형상, 같은 치수로 형성되어 있고, 표면에 수지부재(301), 금속부재(302) 및 세라믹부재(303)로 된 제거부재(319)가 예를들면 폴리이미드 재료 또는 에폭시계의 접착제로 된 접착층(320)을 통해서 부쳐져 있다.
이와같이 상기 실시의 형태 18 에 의하면, 제거부재(319)을 실리콘웨이퍼와 같은 형상, 같은치수로 형성된 기대(318)표면에 부쳤으므로, 프로브에 의해 실리콘웨이퍼와 같이 반송할 수가 있으므로, 실리콘웨이퍼의 소정매수마다에 제거부재(319)가 부쳐진 기대(318)를 세트함으로써, 프로브의 선단면에 부착한 이물질을 자동적으로 제거할 수가 있다.
또 기대(318)에 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 플라스틱판을 적용하면 내약품성이 우수하므로, 제거부재(319)에 부착한 알루미늄등을 산이나 알칼리로 화학적으로 제거하고, 반복 재생이 가능하므로, 제거부재(319)의 장수명화가 가능해진다.
또 기대(318)대신에 실리콘 웨이퍼에 제거부재(319)를 직접, 접착층(320)을 통해서 점착하도록 해도 같은 효과를 얻을수가 있다.
실시의 형태 19
상기 실시의 형태 11에서 18 에서는 제거부재의 구성에 대해 설명하였으나, 이 실시의 형태 19 에서는 상기 실시의 형태 18 에서와 같이, 기대(318)또는 직접 실리콘웨이퍼상에 제거부재(319)를 점착하는 제조방법에 대해 설명한다.
우선기대(318)상에 예를들면 경화전의 폴리이미드재료 또는 에폭시계의 접착제의 접착층(320)을 통해서 수지부재(301)를 재치한다.
그리고 진공중에서 프레스로 가압함으로써 수지부지(301)을 기대(318)상에 압착한다.
그후 이 수지부재(301)위에 금속부재(302) 및 세라믹부재(303)를 순차 성막해서 프로브 선단부착 이물질의 제거부재가 완성된다.
이같이 상기 실시의형태 19 에 의하면 기대(318)상에 접착층(320)을 통해서 수지부재(301)를 재치하고, 진공층에서 가압함으로써 수지부재(301)과 기대(318)를 압착하게 하였으므로, 수지부재(301)로서 충분한 두께의 것을 쉽게 얻을수 있게 할수 있다.
실시의 형태 20
상기 실시의 형태 19 에서는 기대(318)상에 접착층(320)을 통해서 수지부재(301)를 재치하고 진공중에서 가압함으로서 수지부재(301)와 기대(318)를 압착하도록 하고 있으나, 이 실시의 형태 20 에서의 제조방법은 수지재료를 기대(318)상에 재치하고, 이를 스핀코트함으로써 형성하는 동시에 가열건조시킴으로써 경화해서 수지부재(301)를 형성하고, 그후 이 수지부재(301)의 위에 금속부재(302) 및 세라믹부재(303)를 순차 성막해서 프로브 선단부착 이물질의 제거부재를 완성하도록 한 것이다.
이와같이 상기 실시의 형태 20 에 의하면 수지재료를 기대(318)상에 직접 스핀코트함으로써 수지부재(301)를 형성하도록 하였으므로 접착공정을 생략할 수가 있고, 제조코스트의 저감이나 제조기간의 단축을 도모할 수가 있다.
이상과 같이 본 발명의 반도체장치의 테스트용 프로브에 의하면, 프로빙시에 프로브선단이 효율좋게 패드를 전단 변형할 수 있고, 프로브 선단과 패드가 충분한 전기적 도통을 얻는 접촉면을 갖일수 있도록 된다.
또 본원 발명의 반도체 장치의 테스트용 프로브에 의하면 프로브선단에서 항상 패드내부의 신생면이 접촉해서 충분한 도통이 되게 된다.
또 본원발명의 반도체 장치의 테스트용 프로브에 의하면 프로빙시에 프로브의 높이를 맞출 때, 측정시의 위치맞춤의 시간이 단축되어 측정의 흐트러짐이 없어진다.
또 본원 발명의 반도체 장치의 테스트용 프로브에 의하면 프로브선단에서 항상 패드내부의 신생면이 접촉해서 충분한 도통이 되게 된다.
또 본원발명의 반도체 장치의 테스트용 프로브의 제조방법에 의하면 프로선단에 평탄부를 두고, 이 평탄부와 프로브를 구상곡면을 매끄러운 곡면으로 연결하는 형태의 프로브끝 형상이 되고, 전기적 도통성이 좋고, 또 프로브위치 맞춤이 쉽게 되는 프로브가 제조된다.
또 패드에의 응력의 집중이 경감되고, 패드나, 패드하층에의 손상이 경감되게 된다.
또, 본 발명의 반도체 장치의 테스트용 프로브의 제조방법에 의하면 상기 금속재료의 결정의 조대화를 억제하면서, 압력의 효과에 의해 결정입계부근의 빈구멍을 메울수 있기 때문에, 상기 빈구멍이 경감하고 기계적 성질이 균일해진다.
따라서 상기 열처리를 한 프로브를 사용함으로써, 전기적 특성이 좋고 균일한 프로브를 제공할 수 있게 된다.
또 이 결과, 패드에의 프로브의 압압량의 마진을 가모시키게 되어 작은 프로브하층으로 모든 프로브의 전기적 도통이 취해지게 된다.
본 발명의 반도체장치의 테스트용 프로브의 제조방법에 의하면 일반적으로 내부에 빈 구멍이 있는 텅스텐등으로 프로브의 경우, 프로빙시에 이 빈구멍에 패드의 산화물등의 전기저항이 큰 물질이 들어가 전기적 도통이 안될때가 있으나, 적절한 열처리를 함으로서 상기 빈구멍이 격감하고 기계적 성질이 균일해지고 전기적 도통성이 좋고 균일한 프로브를 제공할수 있게 된다.
본 발명의 반도체 장치의 테스트용 프로브에 의하면, 프로브 선단면의 다듬질면에 재료결함이 나타나지 않으므로, 종래로부터 있는 프로브선단형상의 프로브라도 안정된 콘텍트를 얻을수가 있다.
본 발명의 반도체 장치의 테스트용 프로브에 의하면 프로빙시의 전단변형에 의해 패드가 고온이 되어도 프로브를 구성하는 금속재료의 산화를 방지할 수 있고, 전기적 도통성이 좋은 프로브를 제공할 수가 있다.
본 발명에 관한 프로브 장치에 의하면 프로브 선단과 패드의 전기적 도통성이 양호한 프로브 장치를 얻을수가 있다.
본 발명에 관한 테스트방법에 의하면, 테스트 패드재료의 신생면을 안정되게 프로브의 선단면에 접촉시킬수가 있어, 전기적 도통이 좋은 프로빙이 가능하게 된다.
본 발명에 관한 다른 테스트방법에 의하면 프로브선단형상의 고나리가 쉽게할 수가 있게 된다.
본 발명에 관한 반도체 장치에 의하면, 테스트 패드상에 돌기가 형성된다.
상기 돌기를 이용해서 예를들면 상기 테스트패드에 와이어본딩을 할 때 본딩시간을 짧게 할수 있다.
이상과 같이 본 발명의 프로브선단 부착이물질의 제거부재에 의하면 프로브의 선단이 가늘어지는 것을 방지하고 장수명화가 가능해진다.
또 본 발명의 프로브 선단 부착이물질 제거부재에 의하면 프로브의 선단이 가늘어지는 것을 방지하고 장수명화가 가능해진다.
또 본 발명의 프로브 선단부착 이물질의 제거부재에 의하면 프로브의 선단이 가늘어지는 것을 방지하는 동시에 세라믹부재의 균열이 금속부재에 전달되는 것을 방지해서 더욱 장수명화가 가능해진다.
또 본 발명의 프로브 선단부착이물질의 제거부재에 의하면, 프로브의 선단이 가늘어지는 것을 방지하는 동시에 세라믹 부재의 균열이 금속부재에 전파하는 것을 방지해서 다시 장수명화가 가능해진다.
또 본 발명의 프로브 선단부착이물질의 제거부재에 의하면 프로브의 선단이 가늘어지는 것을 방지하고, 장수명화가 가능한 것은 물론이고 연마특성의 향상이 가능해진다.
또 본 발명의 프로브 선단부착이물질의 제거부재에 의하면 프로브의 선단이 가늘어지는 것을 방지하고, 장수명화가 가능한 것은 물론이고, 연마특성의 향상이 가능해진다.
또 본 발명의 프로브 선단부착이물질의 제거부재에 의하면, 프로브의 선단이 가늘어지는 것을 방지하고, 장수명화가 가능한 것은 물론이고, 또 연마특성의 향상이 가능해진다.
또 본 발명의 프로브선단부착이물질의 제거부재에 의하면 프로브의 선단이 점차 가늘어지는 것을 방지하고 장수명화가 가능한 것을 물론 기재의 내열성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또 본 발명의 프로브 선단부착 이물질의 제거부재에 의하면 프로브의 선단이 가늘어지는 것을 방지하고 장수명화가 가능한 것을 물론, 제거효율의 향상이 가능해진다.
또 본 발명의 프로브선단부착 이물질의 제거부재에 의하면 프로브의 선단이 가늘어지는 것을 방지하고 장수명화가 가능한 것은 물론 제거 이물질의 대기중에의 비산을 방지하는 것이 가능해진다.
또 본 발명의 프로브선단부착 이물질의 제거부재에 의하면 프로브의 선단이 가늘어지는 것을 방지하고 장수명화가 가능한 것은 물론 제거 이물질의 대기중에의 비산을 방지하는 것이 가능해진다.
또 본 발명의 프로브선단부착 이물질의 제거부재에 의하면 프로브의 선단이 가늘어지는 것을 방지하고, 장수명화가 가능한 것은 물론, 제거 이물질의 대기중에의 비산을 방지하는 것이 가능해진다.
또 본 발명의 프로브선단 부착이물질의 제거부재에 의하면 프로브의 선단이 가늘어지는 것을 방지하고, 장수명화가 가능한 것을 물론이고, 제거이물질의 대기중에의 비산을 또 방지할 수가 있다.
또 본 발명의 프로브선단부착이물질의 제거부재에 의하면, 액체의 증발을 방지하는 것이가능해진다.
또 본 발명의 프로브선단부착 이물질의 제거부재에 의하면 자동화가 가능해진다.
또 본 발명의 프로브선단부착 이물질 제거부재에 의하면 자동화 및 장수명화가 가능해진다.
또 본 발명의 프로브 선단부착 이물질 제거부재의 제조방법에 의하면 충분한 수지부재를 쉽게 얻을수 있는 프로브선단부착 이물질의 제거부재의 제조방법을 제공할 수가 있다.
또 본 발명의 제조방법에 의하면 접착공정을 생략하는 것이 가능해진다.

Claims (2)

  1. 선단부를 반도체 장치의 테스트 패드에 압압하고, 상기 선단부와 상기 패드를 전기적 접촉을 시켜, 상기 반도체 장치의 동작을 테스트하는 테스트용 프로브로서, 상기 프로브의 선단형상은, 압압시의 패드표면에서의 프로브선단면의 접선과 상기 패드표면과 이루는 각도가 15도이상이고 또 프로브선단형상이 구상의 곡면이고, 그 곡율반경을 R 패드의 두께를 t 로 하고 압압시의 패드표면에서의 프로브선단면의 접선이 패드표면과 이루는 각도를 θ라고 할 때 상기 구상의 곡면은
    ≥ 150
    가 되는 관계를 충족하는 곡율반경 R 의 구상의 곡면인 반도체장치의 테스트용 프로브로, 상기 프로브선단에 평탄부를 설치한 반도체장치의 테스트용 프로브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로브는 분말상의 원재료를 소결해서 된 선상의 금속재료로 되고, 상기 프로브에 열처리를 가하고, 그 열처리조건이 비산화성 가스분위기중에서, 처리온도를 상기 금속재료의 재결정온도 이하로 하고 상기 비산화성가스의 압력을 올려 상기 금속재료의 체적이 시간경과와 함께 수축하는 조건으로 가압해서 구성한 반도체장치의 테스트용 프로브.
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