微小電気機械システムを修復するための装置及び方法
半導体試験に使用するプローブカードを含むＭＥＭＳシステムを修復するための新規な装置及び方法を開示する。一実施形態において、半導体ウェハ試験において診断用コンピュータと併せて使用するプローブカードは、基板と、該基板に接続され該診断用コンピュータと電気的に接続するように構成された複数の操作プローブと、該基板に接続された複数の代替プローブとを備え、該複数の操作プローブと該複数の代替プローブは、実質的に同じ製造工程で作製される。修復可能な新規なプローブカードも開示する。具体的には、半導体ウェハ試験において診断用コンピュータと併せて使用するプローブカードは、基板と、該基板に接続された複数の操作プローブとを備え、該複数の操作プローブは該診断用コンピュータと電気的に接続するように構成され、該複数の操作プローブは電圧の印加によって活性化する犠牲材料を含む。プローブカードから損傷プローブを除去する方法も開示する。該方法は、基板に接続された複数の操作プローブを含むプローブカードから損傷プローブを除去し、該複数の操作プローブは、該電圧の印加によって活性化する犠牲材料を備える。該方法は、該損傷プローブを特定することと、該損傷プローブに該電圧を印加することと、該損傷プローブをエッチング液に曝すことと、該損傷プローブをプローブカードから除去することと、を含む。プローブカードの損傷プローブを修復するための第２の方法も開示する。該方法は、基板に接続された複数の操作プローブと、該基板に接続された複数の代替プローブとを含むプローブカードの損傷プローブを修復し、該複数の操作プローブと該複数の代替プローブは実質的に同じ製造工程で作製される。該方法は、該損傷プローブを特定するステップと、該損傷プローブをプローブカードから除去するステップと、該複数の代替プローブのいずれか１つを該基板から分離するステップと、該複数の代替プローブから分離した該１つのプローブを、該損傷プローブを除去した箇所に設置するステップとを含む。それらの装置及び方法の改良点をいくつか開示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体試験に使用するプローブカードを含む微小電気機械システムの修復に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は大量並列工程で半導体ウェハをパターニングし加工することによって製造される。それぞれのウェハは「ダイ」と称する多数の同一集積回路コピーを有する。半導体ウェハの試験は、ダイが個々の集積回路に切断され、販売のためにパッケージングされる前に行うことが望しい。欠陥が検出された場合は、かかる不良ダイは不具合のある部品をパッケージングして資源を無駄にする前に処分することができる。個々の集積回路に切断されパッケージングされた後にダイの試験を行うこともできる。
【０００３】
通常、試験対象装置（ＤＵＴ）と称するウェハ又は個々のダイの試験においては、微小電気機械（ＭＥＭＳと称す）プローブカードアセンブリを使用し、これをＤＵＴの表面に接触させる。通常、プローブカードは（１）ダイパッドと接触するためＺ方向に動くＸＹプローブ配列と、（２）カードを回路試験装置に接続する電気的インターフェイスと、（３）プローブカードを適切な位置に正確に搭載するための剛性基準面、という３つの固有の特徴を備える。ダイパッドにプローブカードを接触させる際には、Ｚ方向の動きによってプローブ先端部との密な接触が可能となる。プローブカードは最終的には回路試験装置をＤＵＴに一時的に接続するための電気的インターフェイスを提供する。このダイ試験方法であれば多数のダイを同時に試験できるため、極めて効率的である。この効率性をさらに高めるため、プローブカードの製造業者はプローブの数を増やしたプローブカードの大型化を図っている。
【０００４】
現在、半導体ダイ試験に使われているプローブの設計には、カンチレバー型とトーション型の２種類がある。図７Ａ及び７Ｂは、従来のカンチレバー型プローブを示す図である。このプローブ（７０５）はプローブ先端部（７１０）と、屈曲素子（７１５）と、基板（７２５）に装着されるプローブ台座（７２０）とを備える。ここではかかる構造全体をプローブカードと称する。通常はプローブカード全体がＺ方向（矢印７３０で示す）に動くことによって屈曲素子（７１５）が曲がり、プローブ先端部（７１０）が試験対象ダイパッドに接触する。図７Ｂは屈曲素子（７３５）が曲がってダイと接触する様子を示している。個々のプローブが移動してＤＵＴのコンタクトパッドに接触する（このことをタッチダウンと称する）と、プローブ先端部によってコンタクトパッドが擦れ、ダイとの電気的接触が成立し、試験を開始できる。通常はアルミニウム製のダイコンタクトパッドには薄い酸化アルミニウム層やその他の保護塗膜がしばしば塗布されるが、電気的接続を成立させるには、プローブ先端部でこの塗膜を切り込まなければならない。試験が完了すると、プローブ（７０５）はダイパッドから遠ざかって元の位置に戻る。
【０００５】
２番目のタイプのプローブはトーション型設計に基づく。例えば特許文献１にはトーションバネ設計が記載されている。図８はトーション型プローブ設計を示す図である。ＤＵＴコンタクトパッドに接触するプローブ先端部（８１）は、プローブ先端部（８１）に垂直にかかる力に応じて撓む。先端部（８１）の垂直運動によってアーム（８２）が押圧され、トーション素子（８３）は矢印（９０）の方向に捻じ曲がる。トーション素子（８３）がトーションバネの働きをすることによって先端部（８１）に復元力が与えられる。
【０００６】
プローブは、トーション型であってもカンチレバー型であっても損傷することがあり、損傷した場合は交換しなければならない。損傷は使用の繰り返しから生じ得る。例えば、個々のプローブが数千回ものタッチダウンを経て、通常の擦り切れによって損傷することがある。また、当初より欠陥のあるプローブが早期に壊れることもある。あるいはプローブカードの取り扱いに誤りがあってプローブが損傷することもある。損傷の理由に関わらず、通常は、損傷したプローブを修復してプローブカード全体の使用を再開したほうが有利である。
【０００７】
プローブカードの製造業者が従来の手法を用いてプローブカードを修復するには、最初に新しいプローブを作製し、損傷したプローブをプローブカードから取り除き、新しいプローブをプローブカードに設置しなければならない。プローブ構造の作製方法は、例えば特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５及び特許文献６に記載されている。特許文献７にはバネ接点で修復を行う方法が記載されている。特許文献７の方法では、まずバネ接点を切ってスタブを残すか、局所的加熱により半田からバネを外すことにより、バネ接点を除去する。特許文献８に記載の損傷プローブワイヤを修復する方法では「ワイヤを基礎の部分で破断するまで引っ張る」ことにより損傷したプローブワイヤを除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，４２６，６３８号公報
【特許文献２】米国特許第５，１９０，６３７号公報
【特許文献３】米国特許第６，４３６，８０２号公報
【特許文献４】米国特許第６，４５２，４０７号公報
【特許文献５】米国特許第６，２９７，１６４号公報
【特許文献６】米国特許第６，５２０，７７８号公報
【特許文献７】米国特許第６，７７７，３１９号公報
【特許文献８】米国特許第６，５２３，２５５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Journal of MicroMechanical Microengineering, 9(1999) 97-104, entitled In-situ fabrication of sacrificial layer in electrodeposited NiFe microstructures（電着ＮｉＦｅ微細構造における元位置での犠牲層作製）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ただし、上記の技術にはいくつかの欠点がある。例えば、新しいプローブの作製には数週間かかることがある。プローブカードが組み立てラインから外されて効率がかなり損なわれるばかりでなく、少量代替プローブを事後に作製するのはかなり費用がかかる。また、製造法のばらつきのため、新たに作製されるプローブの特性が元のプローブと同じではなくなる可能性がある。新たに交換されたプローブの性能がプローブカード上の他のプローブと異なり、修復済みのプローブカードの使用が再開した際に効率が悪くなる可能性がある。さらに、特許文献８及び特許文献７に記載されている現在の損傷プローブ除去方法は手際が悪く、他の隣接するプローブを傷めるおそれがある。
【００１１】
したがって、ＭＥＭＳプローブカードを修復するための、廉価で迅速で正確な構造及び方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
プローブカードを含む半導体試験用ＭＥＭＳシステムを修復するための新規な装置及び方法を開示する。一実施形態においては、半導体ウェハ試験において診断用コンピュータと併せて使用するプローブカードは、基板と、該基板に接続され該診断用コンピュータと電気的に接続するように構成された複数の操作プローブと、該基板に接続された複数の代替プローブとを備え、該複数の操作プローブと該複数の代替プローブは実質的に同じ製造工程で作製される。この実施形態の改良として、該製造工程では所望の構造が形成されるまでマスキング、機械加工、電気メッキを行うことができる。また、該複数の代替プローブは剥離層を含んでもよい。かかる剥離層は電圧の印加によって活性化できる。
【００１３】
修復可能な新規なプローブカードも開示する。具体的には、半導体ウェハ試験において診断用コンピュータと併せて使用するプローブカードは、基板と、該基板に接続された複数の操作プローブとを備え、該複数の操作プローブは診断用コンピュータと電気的に接続するように構成され、該複数の操作プローブは電圧の印加によって活性化する犠牲材料を含む。
【００１４】
別の実施形態では、別の新規なプローブカードを開示する。具体的には、半導体ウェハ試験において診断用コンピュータと併せて使用するプローブカードは、基板と、該基板に接続された複数の操作プローブとを備え、該複数の操作プローブは診断用コンピュータと電気的に接続するように構成され、該複数の操作プローブは電圧の印加によって活性化する剥離層を含む。
【００１５】
プローブカードから損傷プローブを除去する方法を開示する。かかる方法は、基板に接続された複数の操作プローブを含むプローブカードから損傷プローブを除去し、該複数の操作プローブは、該損傷プローブと、電圧の印加によって活性化する犠牲材料とを備える。かかる方法は、該損傷プローブを特定することと、該損傷プローブに該電圧を印加することと、該損傷プローブをエッチング液に曝すことと、該損傷プローブを該プローブカードから除去することと、を含む。この実施形態の改良として、該プローブカードは該基板に接続された複数の代替プローブをさらに備え、該複数の操作プローブと該複数の代替プローブは実質的に同じ製造工程で作製され、かかる方法は該複数の代替プローブのいずれか１つを該基板から分離するステップと、分離した該１つのプローブを、該損傷プローブを除去した箇所に設置するステップと、をさらに含む。該複数の代替プローブから１つのプローブを分離するステップは、機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、犠牲層エッチング、及びそれらの組み合わせを含み得る。かかる方法に用いる該プローブカード上の該複数のプローブは、第２の電圧の印加によって活性化する剥離層をさらに備えてもよく、該複数の代替プローブから該１つのプローブを分離するステップは、該１つのプローブに該第２の電圧を印加することと、該１つのプローブを第２のエッチング液に曝すことと、をさらに含んでもよい。また、該複数の代替プローブからの該１つのプローブの分離は、該プローブカードを使用のために載置する前に実行できる。最後に、分離された該１つのプローブを設置するステップは、ダイボンダ等の適切な手段を用いて実行できる。
【００１６】
プローブカードの損傷プローブを修復するための方法も開示する。かかる方法は、基板に接続された複数の操作プローブと、基板に接続された複数の代替プローブとを含むプローブカードの損傷プローブを修復し、該複数の操作プローブと該複数の代替プローブは実質的に同じ製造工程で作製される。かかる方法は、損傷した操作プローブを特定するステップと、該損傷した操作プローブを該プローブカードから除去するステップと、複数の代替プローブのいずれか１つを該基板から分離するステップと、該複数の代替プローブから分離した該１つのプローブを、該損傷した操作プローブを除去した箇所に設置するステップとを含む。この実施形態の改良として、該複数の代替プローブは、電圧の印加によって活性化する剥離層を備え、該複数の代替プローブから該１つのプローブを分離するステップは、該１つのプローブに電圧を印加することと、該１つのプローブをエッチング液に曝すことと、さらに含む。また、該複数の代替プローブから該１つのプローブを分離するステップは、機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、犠牲層エッチング、及びそれらの組み合わせによって実行でき、且つ該プローブカードを使用のために載置する前に実行できる。分離された該１つのプローブを設置するステップは、ダイボンダ等の適切な手段を用いて実行できる。最後に、該損傷した操作プローブを除去するステップは、機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、及びそれらの組み合わせによって果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】複数の操作プローブと複数の代替プローブの両方を備える新規なプローブカードを示す図である。
【図１Ｂ】複数の代替プローブと複数の操作プローブとを、図１よりも高い倍率で示す図である。
【図２Ａ】剥離層を備える新規なカンチレバー型プローブの構造を示す図である。
【図２Ｂ】剥離層を備える新規なカンチレバー型プローブの構造を示す図である。
【図２Ｃ】剥離層を備える新規なトーション型プローブの構造を示す図である。
【図２Ｄ】剥離層を備える新規なトーション型プローブの構造を示す図である。
【図３Ａ】カンチレバー型プローブの台座に電圧活性化剥離層を具備する新規なプローブカード設計を示す図である。
【図３Ｂ】カンチレバー型プローブ全体が電圧活性化犠牲材料からなる新規なプローブカード設計を示す図である。
【図３Ｃ】新規なプローブカード設計で、損傷プローブが除去され代替プローブが設置される様子を示す図である。
【図４Ａ】トーション型プローブの台座に電圧活性化剥離層を具備する新規なプローブカード設計を示す図である。
【図４Ｂ】新規なプローブカード設計で、損傷したトーション型プローブが除去され、旋回軸を維持している様子を示す図である。
【図４Ｃ】新規なプローブカード設計で、損傷プローブが除去され代替プローブが設置される様子を示す図である。
【図５】損傷プローブを除去するための新規な方法の概要を示すフローチャートである。
【図６】損傷プローブを修復するための新規な方法の概要を示すフローチャートである。
【図７Ａ】カンチレバー型設計を採用した先行技術のプローブを示す図である。
【図７Ｂ】カンチレバー型設計を採用した先行技術のプローブを示す図である。
【図８】トーション型設計を採用した先行技術のプローブを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
プローブカードを含む半導体試験用ＭＥＭＳシステムを修復するための新規な装置及び方法を開示する。図１Ａはプローブカード（１００）を示す図であり、プローブカード（１００）は２０個の単独ダイプローブ領域（１０５）を含み、２０個のダイを同時に試験できる。それぞれのダイプローブ領域（１０５）は複数の操作プローブ（１１０及び１１２）を有し、ダイの試験においてはそれらの操作プローブを診断用コンピュータに接続できる。かかるプローブカードを製造する際には複数の代替プローブ（１１５及び１２０）も製造する。操作プローブという用語は、ダイの試験に使用することを意図したプローブを意味し、代替プローブは、後で損傷した代替プローブを修復する際に使用するプローブである。もちろん、損傷した操作プローブの修復に使われる代替プローブは操作プローブとしてダイ試験に使われることになる。
【００１９】
かかる新規なプローブカードの製造には数通りの方法があり、犠牲層による多段階フォトリソグラフィ（又はＸ線リソグラフィ）を含む場合がある。例えば、特許文献２に記載の方法では多数のマスク曝露によって事実上自由な三次元形状を作ることができる。この場合はまず、基板表面上にメッキベースを設け、このメッキベースにフォトレジスト層を塗布する。フォトレジストを一定のパターンで放射線に曝露し、曝露パターン（すなわちマスク）で溶解するようにする。このフォトレジストを除去し、除去した箇所のメッキベースに第１の金属層を電気メッキする。そして残りのフォトレジストを除去する。第１の一次金属層を覆って取り囲むため、第１の二次金属層をメッキベースに電気メッキを施す。この二次金属は、一次金属を実質的にエッチングせず、差別的にエッチングできるものを選ぶ。さらに、二次金属の露出面を平坦な表面に機械加工し、第１の一次金属層が露出する高さにする。このマスキングと機械加工と電気メッキからなる工程を所望の構造が形成されるまで繰り返す。特許文献３、特許文献４、特許文献５、及び特許文献６に開示されている方法等、その他の方法は当業者には明らかであろう。
【００２０】
特許文献２に記載の工程では、プローブ構造が完成するまで層ごとにプローブ構造を構築していく。複数の操作プローブと代替プローブの両方を同じ製造過程で製造することもできる。例えば、操作プローブと代替プローブのプローブ台座を同じ層に作ってもよい。同様に、カンチレバー型設計によるプローブ屈曲素子やトーション型設計によるトーション素子を同じ層に作ってもよい。
【００２１】
加えて、代替プローブ（１１５及び１２０）と操作プローブの設計を統一することもできる。具体的には、複数の操作プローブ（１１０及び１１２）を含む単一ダイプローブ領域（１０５）を図１Ｂに示す。ダイの試験においては、それらの操作プローブを診断用コンピュータへ接続できる。複数の代替プローブ（１１５及び１２０）も示してある。代替プローブ（１１５）の設計は操作プローブ（１１０）の設計と同じであり、代替プローブ（１２０）の設計は操作プローブ（１１２）のそれと同じである。
【００２２】
プローブカードを製造した後にウェハ基板から代替プローブを分離できる。かかる分離は、プローブカードを使用のために載置する前に行うことができ、その場合は後での使用のためにプローブを保管する。あるいはカードを使用のために載置した後に代替プローブを分離してもよい。また、全ての代替プローブを除去したり、修復に必要な数だけ除去してもよい。
【００２３】
代替プローブの除去には数通りの方法がある。その１つの方法を図２Ａに示す。基板（２００）上に搭載したカンチレバー型プローブ（２０５）を示してある。このプローブ（２０５）は剥離層（２１０）を具備する。図２Ｂに示すように、この剥離層によって代替プローブ（２１５）全体を基板（２００）から分離することができる。図２Ｃはトーション型プローブ（２３０）に応用された剥離層（２２５）を示す図である。ここでも、剥離層（２２５）を用いることで代替プローブ（２３０）全体を基板（２３５）から分離することができる。剥離層は、代替プローブ構造の作製後にエッチングされる犠牲層でもよく、電圧印加とエッチング液によって活性化される犠牲層を含んでもよい。非特許文献１を参照されたい。かかる新規なプローブカードに複数の代替プローブに至る独立した電気的接続を設けると有利である。そうすることで、代替プローブに選択的に電圧を印加でき、液中では代替プローブの剥離層に限って選択的にエッチアウェイされる。
【００２４】
代替プローブを備えた新規なプローブカードにはいくつかの利点がある。第１に、操作プローブと代替プローブは実質的に同じ製造工程で製造されるため、両プローブの公差は、全く同じではなくともほぼ同じにはなる。第２に、同じ製造工程で製造される代替プローブと操作プローブの材料特性は、同じか、またはほぼ同じになる。第３に、代替プローブと操作プローブの設計は同じになる。第４に、操作プローブと共に作製される代替プローブのコストはごくわずかである。第５に、代替プローブは予め用意されているため、損傷した操作プローブの修復にかかる時間は格段に短縮される。最後に、損傷した操作プローブの修復にかかる時間とコストが抑えられるため、新規なプローブの使用効率は格段に向上する。
【００２５】
現在の手法では、それらの利点を求めることはできない。現在の手法で代替プローブを作製するのは、当初のプローブカードが使用のために載置された後である。それには、必要とされるごく少数の代替プローブに合わせて機械加工を変更しなければならないため、数週間を要する。当然ながら、少数の代替プローブの作製に機械が独占され、時間と費用がかかり、機械はラインから外され、他のプローブカードは製造できなくなる。さらに、代替プローブを別の製造工程で製造すると、損傷していないプローブと代替プローブの材料特性に大きなばらつきが生じる。材料のばらつきにより、無損傷プローブに比べて代替プローブの性能に影響を与える可能性がある。最後に、代替プローブの公差は無損傷プローブのそれと異なる。プローブカードを最初に製造する際には、種々の構造間に不整合性が生じる。ただし、全てのプローブが同じ製造工程で製造されるとすれば、不整合性はプローブカード上の全てのプローブに共通する。不整合性が共通であれば各プローブはほぼ同じ性能を発揮し、不整合性を是正するためにプローブカードを調整することもできる。しかし、別の製造工程で作製される代替プローブの不整合性は、無損傷プローブのそれと異なったものとなる。このため、代替プローブと無損傷のプローブとで性能に違いが生じる。通常、プローブ性能のばらつきは非効率的で容認されない。特に、台座、旋回軸、先端部の３点で整合性が要求されるトーション型プローブ設計の場合は、損傷プローブとの不均一な整合性の問題が重大となる。
【００２６】
以下に、修復可能な新規なプローブカードを開示する。プローブカードは数個の（場合によっては数千の）プローブを有する非常に複雑な構造物であり、各プローブは診断用コンピュータに至る独立した電気的接続を有することがある。次に、この複雑な構造を使用する新規なプローブカードを開示する。具体的には、図３Ａのカンチレバー型プローブ（３０５）を備えるプローブカード基板（３００）を参照する。プローブ（３０５）は、電圧によって活性化する犠牲材料でできた剥離層（３１０）を具備する。この種の材料については上述した通りである。非特許文献１も参照されたい。損傷が確認されたプローブには電圧を印加し、エッチング液に曝す。種々のプローブに至る独立した電気的接続がプローブカードに用意されていれば、損傷プローブに対して選択的に電圧を印加でき、液中の剥離層は選択的にエッチアウェイされる。剥離層がエッチアウェイされた後に基板から損傷プローブを除去する。図３Ｂに示す実施形態では、カンチレバー型プローブ（３１０）全体が電圧活性化犠牲材料からなる。損傷プローブを除去した後に代替プローブ（３１５）を設置できる。代替プローブ（３１５）からプローブカードにかけての良好な電気的接続を果たすための箇所を用意するため、プローブパッド（３２０）を現状のまま残しておくことが望ましい場合もある（図３Ｃ参照）。通常、プローブパッド（３２０）は金等の高導電性材で製造され、上述の工程ではエッチアウェイされない。電圧活性化エッチング材を使用する前に、損傷プローブの一部を機械的に剪断もしく摘取するか、レーザ切断することが望ましい場合もある。
【００２７】
前述したカンチレバー型プローブ設計と同様、修復可能なトーション型プローブ設計を図４Ａから４Ｃに示す。図４Ａではトーション型プローブ（４００）が基板（４０５）上に装着されており、プローブ台座は剥離層（４１０）を具備する。剥離層（４１０）は電圧活性化犠牲材料からなる。この種の材料は上述した通りである。また非特許文献１も参照されたい。損傷が確認されたプローブには電圧を印加し、エッチング液に曝す。種々のプローブに至る独立した電気的接続がプローブカードに用意されていれば、損傷プローブに対して選択的に電圧を印加でき、液中の剥離層は選択的にエッチアウェイされる。剥離層がエッチアウェイされた後に基板から損傷プローブを除去する。電圧活性化エッチング材を使用する前に、損傷プローブの一部を機械的に剪断もしくは摘取するか、レーザ切断することが望ましい場合もある。
【００２８】
図４Ｂはプローブ（４００）が除去された基板を示す。プローブ旋回軸（４１５）とプローブパッド（４２０）は現状のまま残っているため、代替プローブ（４２５）からプローブカードにかけて良好な電気的な接続を果たすことができる。図４Ｃではプローブパッド（４２０）に代替プローブが設置されている。
【００２９】
図５は損傷プローブを除去する方法を示す図である。最初に電圧活性化犠牲材料を備えるプローブカードを製造し（５００）、使用のために載置する（５０５）。かかるプローブカードについては図３Ａから４Ｃを参照しつつ説明した通りである。ユーザは使用中のプローブカードで不具合に気付くことがある（５１０）。これは、ある特定のダイプローブ領域で極端に多い偽陽性を発生することによって判明することがある。つまり、プローブカード上の特定の箇所で絶えず欠陥ＤＵＴが記録される状態である。あるいは、ユーザが定期的に組み立てラインからプローブカードを取り除き、平面性試験、診断試験、目視点検を行うことで判明する場合もある。非効率に気付く手段が何であっても、損傷プローブも特定されることになる（５１５）。そこで損傷プローブに電圧を印加し（５２０）、エッチング液（５２５）に曝す。次にプローブカード基板から損傷プローブを除去する（５３０）。この時点でプローブカードを修復できる（５３５）。プローブカードを修復する方法の１つを以下で説明する。
【００３０】
図６を参照し、損傷した操作プローブを修復する方法を開示する。まずは操作プローブと代替プローブとを備えるプローブカードを製造し（６００）、使用のために載置する（６０５）。かかるプローブカードについては図１Ａから２Ｄを参照しつつ説明した通りである。ユーザは使用中のプローブカードで不具合に気付くことがある（６１０）。これは、ある特定のダイプローブ領域で極端に多い偽陽性を経験することによって判明することがある。言い換えると、プローブカード上の特定の箇所で絶えず欠陥ＤＵＴが記録される状態である。あるいはユーザが定期的に組み立てラインからカードを取り除き、平面性試験、診断試験、目視点検を行うことで判明する場合もある。非効率に気付く手段が何であっても、損傷した操作プローブも特定されることになる（６１５）。損傷プローブは除去しなければならない（６２０）。機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、犠牲層エッチング、ならびにそれらの組み合わせを含み、またそれらに限定されない、何らかの適切な手段によって損傷した操作プローブを除去できること（６２２）は、当業者には明らかであろう。損傷した操作プローブを除去した後に代替プローブを設置しなければならない。そのため、最初に代替プローブを用意しなければならない（６２５）。それには、カードを使用のために載置する前に基板から代替プローブを分離し（６３０）、後で使用できるように保管する（６３５）。あるいは、カードを使用のために載置した後に代替プローブを基板から分離することもできる（６４０）。機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、犠牲層エッチング、ならびにそれらの組み合わせを含み、ただしそれらに限定されない、何らかの適切な手段によって、代替プローブをステップ６３０又は６４０で基板から分離できること（６４５）は、当業者には明らかであろう。代替プローブは、損傷した操作プローブを除去した箇所に設置できる（６５０）。これはプローブパッドに直接設置できる。ダイボンディングを含み、ただしこれに限定されない、代替プローブの設置に適した種々の手段は、当業者には明らかであろう。例えば、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＭｏｄｅｌ ８６０ Ｅａｇｌｅ Ｏｍｎｉ Ｂｏｎｄｅｒを参照されたい。
【００３１】
代替プローブを設置したら、代替プローブを、場合によってはプローブカード全体を試験し、運用公差と仕様を満たしていることを確認する（６５５）。代替プローブ／プローブカードが公差と仕様を満たしていれば、プローブカードの使用を再開する（６６０）。満たさない場合は、公差と仕様を満たすまでプローブカードを調整するが（６６５）、これは代替プローブの交換をともなう場合がある。
【００３２】
本発明による方法及び構造をいくつかの好適な実施形態を参照しつつ詳細に説明したが、添付の請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱しない範囲で変形及び変更が可能であることは明らかであろう。さらに、本出願人は添付の請求の範囲と「明細書の実施形態が厳密に同延である」ことを意図しないことを明言する（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ ｖ． ＡＨＷ Ｃｏｒｐ．， ４１５ Ｆ．３ｄ １３０３， １３２３（Ｆｅｄ． Ｃｉｒ． ２００５） （ｅｎ ｂａｎｃ）の事例参照）。
【符号の説明】
【００３３】
１００ プローブカード
１０５ ダイプローブ領域
１１０、１１２ 操作プローブ
１１５、１２０、２１５、３１５、４１５ 代替プローブ
２００、２３５、４０５ 基板
２０５、３０５、３１０ カンチレバー型プローブ
２１０、２２５、４１０ 剥離層
２３０ トーション型プローブ
３００ プローブカード基板
３２０、４２０ プローブパッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体試験に使用するプローブカードを含む微小電気機械システムの修復に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は大量並列工程で半導体ウェハをパターニングし加工することによって製造される。それぞれのウェハは「ダイ」と称する多数の同一集積回路コピーを有する。半導体ウェハの試験は、ダイが個々の集積回路に切断され、販売のためにパッケージングされる前に行うことが望しい。欠陥が検出された場合は、かかる不良ダイは不具合のある部品をパッケージングして資源を無駄にする前に処分することができる。個々の集積回路に切断されパッケージングされた後にダイの試験を行うこともできる。
【０００３】
通常、試験対象装置（ＤＵＴ）と称するウェハ又は個々のダイの試験においては、微小電気機械（ＭＥＭＳと称す）プローブカードアセンブリを使用し、これをＤＵＴの表面に接触させる。通常、プローブカードは（１）ダイパッドと接触するためＺ方向に動くＸＹプローブ配列と、（２）カードを回路試験装置に接続する電気的インターフェイスと、（３）プローブカードを適切な位置に正確に搭載するための剛性基準面、という３つの固有の特徴を備える。ダイパッドにプローブカードを接触させる際には、Ｚ方向の動きによってプローブ先端部との密な接触が可能となる。プローブカードは最終的には回路試験装置をＤＵＴに一時的に接続するための電気的インターフェイスを提供する。このダイ試験方法であれば多数のダイを同時に試験できるため、極めて効率的である。この効率性をさらに高めるため、プローブカードの製造業者はプローブの数を増やしたプローブカードの大型化を図っている。
【０００４】
現在、半導体ダイ試験に使われているプローブの設計には、カンチレバー型とトーション型の２種類がある。図７Ａ及び７Ｂは、従来のカンチレバー型プローブを示す図である。このプローブ（７０５）はプローブ先端部（７１０）と、屈曲素子（７１５）と、基板（７２５）に装着されるプローブ台座（７２０）とを備える。ここではかかる構造全体をプローブカードと称する。通常はプローブカード全体がＺ方向（矢印７３０で示す）に動くことによって屈曲素子（７１５）が曲がり、プローブ先端部（７１０）が試験対象ダイパッドに接触する。図７Ｂは屈曲素子（７３５）が曲がってダイと接触する様子を示している。個々のプローブが移動してＤＵＴのコンタクトパッドに接触する（このことをタッチダウンと称する）と、プローブ先端部によってコンタクトパッドが擦れ、ダイとの電気的接触が成立し、試験を開始できる。通常はアルミニウム製のダイコンタクトパッドには薄い酸化アルミニウム層やその他の保護塗膜がしばしば塗布されるが、電気的接続を成立させるには、プローブ先端部でこの塗膜を切り込まなければならない。試験が完了すると、プローブ（７０５）はダイパッドから遠ざかって元の位置に戻る。
【０００５】
２番目のタイプのプローブはトーション型設計に基づく。例えば特許文献１にはトーションバネ設計が記載されている。図８はトーション型プローブ設計を示す図である。ＤＵＴコンタクトパッドに接触するプローブ先端部（８１）は、プローブ先端部（８１）に垂直にかかる力に応じて撓む。先端部（８１）の垂直運動によってアーム（８２）が押圧され、トーション素子（８３）は矢印（９０）の方向に捻じ曲がる。トーション素子（８３）がトーションバネの働きをすることによって先端部（８１）に復元力が与えられる。
【０００６】
プローブは、トーション型であってもカンチレバー型であっても損傷することがあり、損傷した場合は交換しなければならない。損傷は使用の繰り返しから生じ得る。例えば、個々のプローブが数千回ものタッチダウンを経て、通常の擦り切れによって損傷することがある。また、当初より欠陥のあるプローブが早期に壊れることもある。あるいはプローブカードの取り扱いに誤りがあってプローブが損傷することもある。損傷の理由に関わらず、通常は、損傷したプローブを修復してプローブカード全体の使用を再開したほうが有利である。
【０００７】
プローブカードの製造業者が従来の手法を用いてプローブカードを修復するには、最初に新しいプローブを作製し、損傷したプローブをプローブカードから取り除き、新しいプローブをプローブカードに設置しなければならない。プローブ構造の作製方法は、例えば特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５及び特許文献６に記載されている。特許文献７にはバネ接点で修復を行う方法が記載されている。特許文献７の方法では、まずバネ接点を切ってスタブを残すか、局所的加熱により半田からバネを外すことにより、バネ接点を除去する。特許文献８に記載の損傷プローブワイヤを修復する方法では「ワイヤを基礎の部分で破断するまで引っ張る」ことにより損傷したプローブワイヤを除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，４２６，６３８号公報
【特許文献２】米国特許第５，１９０，６３７号公報
【特許文献３】米国特許第６，４３６，８０２号公報
【特許文献４】米国特許第６，４５２，４０７号公報
【特許文献５】米国特許第６，２９７，１６４号公報
【特許文献６】米国特許第６，５２０，７７８号公報
【特許文献７】米国特許第６，７７７，３１９号公報
【特許文献８】米国特許第６，５２３，２５５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Journal of MicroMechanical Microengineering, 9(1999) 97-104, entitled In-situ fabrication of sacrificial layer in electrodeposited NiFe microstructures（電着ＮｉＦｅ微細構造における元位置での犠牲層作製）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ただし、上記の技術にはいくつかの欠点がある。例えば、新しいプローブの作製には数週間かかることがある。プローブカードが組み立てラインから外されて効率がかなり損なわれるばかりでなく、少量代替プローブを事後に作製するのはかなり費用がかかる。また、製造法のばらつきのため、新たに作製されるプローブの特性が元のプローブと同じではなくなる可能性がある。新たに交換されたプローブの性能がプローブカード上の他のプローブと異なり、修復済みのプローブカードの使用が再開した際に効率が悪くなる可能性がある。さらに、特許文献８及び特許文献７に記載されている現在の損傷プローブ除去方法は手際が悪く、他の隣接するプローブを傷めるおそれがある。
【００１１】
したがって、ＭＥＭＳプローブカードを修復するための、廉価で迅速で正確な構造及び方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
プローブカードを含む半導体試験用ＭＥＭＳシステムを修復するための新規な装置及び方法を開示する。一実施形態においては、半導体ウェハ試験において診断用コンピュータと併せて使用するプローブカードは、基板と、該基板に接続され該診断用コンピュータと電気的に接続するように構成された複数の操作プローブと、該基板に接続された複数の代替プローブとを備え、該複数の操作プローブと該複数の代替プローブは実質的に同じ製造工程で作製される。この実施形態の改良として、該製造工程では所望の構造が形成されるまでマスキング、機械加工、電気メッキを行うことができる。また、該複数の代替プローブは剥離層を含んでもよい。かかる剥離層は電圧の印加によって活性化できる。
【００１３】
修復可能な新規なプローブカードも開示する。具体的には、半導体ウェハ試験において診断用コンピュータと併せて使用するプローブカードは、基板と、該基板に接続された複数の操作プローブとを備え、該複数の操作プローブは診断用コンピュータと電気的に接続するように構成され、該複数の操作プローブは電圧の印加によって活性化する犠牲材料を含む。
【００１４】
別の実施形態では、別の新規なプローブカードを開示する。具体的には、半導体ウェハ試験において診断用コンピュータと併せて使用するプローブカードは、基板と、該基板に接続された複数の操作プローブとを備え、該複数の操作プローブは診断用コンピュータと電気的に接続するように構成され、該複数の操作プローブは電圧の印加によって活性化する剥離層を含む。
【００１５】
プローブカードから損傷プローブを除去する方法を開示する。かかる方法は、基板に接続された複数の操作プローブを含むプローブカードから損傷プローブを除去し、該複数の操作プローブは、該損傷プローブと、電圧の印加によって活性化する犠牲材料とを備える。かかる方法は、該損傷プローブを特定することと、該損傷プローブに該電圧を印加することと、該損傷プローブをエッチング液に曝すことと、該損傷プローブを該プローブカードから除去することと、を含む。この実施形態の改良として、該プローブカードは該基板に接続された複数の代替プローブをさらに備え、該複数の操作プローブと該複数の代替プローブは実質的に同じ製造工程で作製され、かかる方法は該複数の代替プローブのいずれか１つを該基板から分離するステップと、分離した該１つのプローブを、該損傷プローブを除去した箇所に設置するステップと、をさらに含む。該複数の代替プローブから１つのプローブを分離するステップは、機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、犠牲層エッチング、及びそれらの組み合わせを含み得る。かかる方法に用いる該プローブカード上の該複数のプローブは、第２の電圧の印加によって活性化する剥離層をさらに備えてもよく、該複数の代替プローブから該１つのプローブを分離するステップは、該１つのプローブに該第２の電圧を印加することと、該１つのプローブを第２のエッチング液に曝すことと、をさらに含んでもよい。また、該複数の代替プローブからの該１つのプローブの分離は、該プローブカードを使用のために載置する前に実行できる。最後に、分離された該１つのプローブを設置するステップは、ダイボンダ等の適切な手段を用いて実行できる。
【００１６】
プローブカードの損傷プローブを修復するための方法も開示する。かかる方法は、基板に接続された複数の操作プローブと、基板に接続された複数の代替プローブとを含むプローブカードの損傷プローブを修復し、該複数の操作プローブと該複数の代替プローブは実質的に同じ製造工程で作製される。かかる方法は、損傷した操作プローブを特定するステップと、該損傷した操作プローブを該プローブカードから除去するステップと、複数の代替プローブのいずれか１つを該基板から分離するステップと、該複数の代替プローブから分離した該１つのプローブを、該損傷した操作プローブを除去した箇所に設置するステップとを含む。この実施形態の改良として、該複数の代替プローブは、電圧の印加によって活性化する剥離層を備え、該複数の代替プローブから該１つのプローブを分離するステップは、該１つのプローブに電圧を印加することと、該１つのプローブをエッチング液に曝すことと、さらに含む。また、該複数の代替プローブから該１つのプローブを分離するステップは、機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、犠牲層エッチング、及びそれらの組み合わせによって実行でき、且つ該プローブカードを使用のために載置する前に実行できる。分離された該１つのプローブを設置するステップは、ダイボンダ等の適切な手段を用いて実行できる。最後に、該損傷した操作プローブを除去するステップは、機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、及びそれらの組み合わせによって果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】複数の操作プローブと複数の代替プローブの両方を備える新規なプローブカードを示す図である。
【図１Ｂ】複数の代替プローブと複数の操作プローブとを、図１よりも高い倍率で示す図である。
【図２Ａ】剥離層を備える新規なカンチレバー型プローブの構造を示す図である。
【図２Ｂ】剥離層を備える新規なカンチレバー型プローブの構造を示す図である。
【図２Ｃ】剥離層を備える新規なトーション型プローブの構造を示す図である。
【図２Ｄ】剥離層を備える新規なトーション型プローブの構造を示す図である。
【図３Ａ】カンチレバー型プローブの台座に電圧活性化剥離層を具備する新規なプローブカード設計を示す図である。
【図３Ｂ】カンチレバー型プローブ全体が電圧活性化犠牲材料からなる新規なプローブカード設計を示す図である。
【図３Ｃ】新規なプローブカード設計で、損傷プローブが除去され代替プローブが設置される様子を示す図である。
【図４Ａ】トーション型プローブの台座に電圧活性化剥離層を具備する新規なプローブカード設計を示す図である。
【図４Ｂ】新規なプローブカード設計で、損傷したトーション型プローブが除去され、旋回軸を維持している様子を示す図である。
【図４Ｃ】新規なプローブカード設計で、損傷プローブが除去され代替プローブが設置される様子を示す図である。
【図５】損傷プローブを除去するための新規な方法の概要を示すフローチャートである。
【図６】損傷プローブを修復するための新規な方法の概要を示すフローチャートである。
【図７Ａ】カンチレバー型設計を採用した先行技術のプローブを示す図である。
【図７Ｂ】カンチレバー型設計を採用した先行技術のプローブを示す図である。
【図８】トーション型設計を採用した先行技術のプローブを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
プローブカードを含む半導体試験用ＭＥＭＳシステムを修復するための新規な装置及び方法を開示する。図１Ａはプローブカード（１００）を示す図であり、プローブカード（１００）は２０個の単独ダイプローブ領域（１０５）を含み、２０個のダイを同時に試験できる。それぞれのダイプローブ領域（１０５）は複数の操作プローブ（１１０及び１１２）を有し、ダイの試験においてはそれらの操作プローブを診断用コンピュータに接続できる。かかるプローブカードを製造する際には複数の代替プローブ（１１５及び１２０）も製造する。操作プローブという用語は、ダイの試験に使用することを意図したプローブを意味し、代替プローブは、後で損傷した代替プローブを修復する際に使用するプローブである。もちろん、損傷した操作プローブの修復に使われる代替プローブは操作プローブとしてダイ試験に使われることになる。
【００１９】
かかる新規なプローブカードの製造には数通りの方法があり、犠牲層による多段階フォトリソグラフィ（又はＸ線リソグラフィ）を含む場合がある。例えば、特許文献２に記載の方法では多数のマスク曝露によって事実上自由な三次元形状を作ることができる。この場合はまず、基板表面上にメッキベースを設け、このメッキベースにフォトレジスト層を塗布する。フォトレジストを一定のパターンで放射線に曝露し、曝露パターン（すなわちマスク）で溶解するようにする。このフォトレジストを除去し、除去した箇所のメッキベースに第１の金属層を電気メッキする。そして残りのフォトレジストを除去する。第１の一次金属層を覆って取り囲むため、第１の二次金属層をメッキベースに電気メッキを施す。この二次金属は、一次金属を実質的にエッチングせず、差別的にエッチングできるものを選ぶ。さらに、二次金属の露出面を平坦な表面に機械加工し、第１の一次金属層が露出する高さにする。このマスキングと機械加工と電気メッキからなる工程を所望の構造が形成されるまで繰り返す。特許文献３、特許文献４、特許文献５、及び特許文献６に開示されている方法等、その他の方法は当業者には明らかであろう。
【００２０】
特許文献２に記載の工程では、プローブ構造が完成するまで層ごとにプローブ構造を構築していく。複数の操作プローブと代替プローブの両方を同じ製造過程で製造することもできる。例えば、操作プローブと代替プローブのプローブ台座を同じ層に作ってもよい。同様に、カンチレバー型設計によるプローブ屈曲素子やトーション型設計によるトーション素子を同じ層に作ってもよい。
【００２１】
加えて、代替プローブ（１１５及び１２０）と操作プローブの設計を統一することもできる。具体的には、複数の操作プローブ（１１０及び１１２）を含む単一ダイプローブ領域（１０５）を図１Ｂに示す。ダイの試験においては、それらの操作プローブを診断用コンピュータへ接続できる。複数の代替プローブ（１１５及び１２０）も示してある。代替プローブ（１１５）の設計は操作プローブ（１１０）の設計と同じであり、代替プローブ（１２０）の設計は操作プローブ（１１２）のそれと同じである。
【００２２】
プローブカードを製造した後にウェハ基板から代替プローブを分離できる。かかる分離は、プローブカードを使用のために載置する前に行うことができ、その場合は後での使用のためにプローブを保管する。あるいはカードを使用のために載置した後に代替プローブを分離してもよい。また、全ての代替プローブを除去したり、修復に必要な数だけ除去してもよい。
【００２３】
代替プローブの除去には数通りの方法がある。その１つの方法を図２Ａに示す。基板（２００）上に搭載したカンチレバー型プローブ（２０５）を示してある。このプローブ（２０５）は剥離層（２１０）を具備する。図２Ｂに示すように、この剥離層によって代替プローブ（２１５）全体を基板（２００）から分離することができる。図２Ｃはトーション型プローブ（２３０）に応用された剥離層（２２５）を示す図である。ここでも、剥離層（２２５）を用いることで代替プローブ（２３０）全体を基板（２３５）から分離することができる。剥離層は、代替プローブ構造の作製後にエッチングされる犠牲層でもよく、電圧印加とエッチング液によって活性化される犠牲層を含んでもよい。非特許文献１を参照されたい。かかる新規なプローブカードに複数の代替プローブに至る独立した電気的接続を設けると有利である。そうすることで、代替プローブに選択的に電圧を印加でき、液中では代替プローブの剥離層に限って選択的にエッチアウェイされる。
【００２４】
代替プローブを備えた新規なプローブカードにはいくつかの利点がある。第１に、操作プローブと代替プローブは実質的に同じ製造工程で製造されるため、両プローブの公差は、全く同じではなくともほぼ同じにはなる。第２に、同じ製造工程で製造される代替プローブと操作プローブの材料特性は、同じか、またはほぼ同じになる。第３に、代替プローブと操作プローブの設計は同じになる。第４に、操作プローブと共に作製される代替プローブのコストはごくわずかである。第５に、代替プローブは予め用意されているため、損傷した操作プローブの修復にかかる時間は格段に短縮される。最後に、損傷した操作プローブの修復にかかる時間とコストが抑えられるため、新規なプローブの使用効率は格段に向上する。
【００２５】
現在の手法では、それらの利点を求めることはできない。現在の手法で代替プローブを作製するのは、当初のプローブカードが使用のために載置された後である。それには、必要とされるごく少数の代替プローブに合わせて機械加工を変更しなければならないため、数週間を要する。当然ながら、少数の代替プローブの作製に機械が独占され、時間と費用がかかり、機械はラインから外され、他のプローブカードは製造できなくなる。さらに、代替プローブを別の製造工程で製造すると、損傷していないプローブと代替プローブの材料特性に大きなばらつきが生じる。材料のばらつきにより、無損傷プローブに比べて代替プローブの性能に影響を与える可能性がある。最後に、代替プローブの公差は無損傷プローブのそれと異なる。プローブカードを最初に製造する際には、種々の構造間に不整合性が生じる。ただし、全てのプローブが同じ製造工程で製造されるとすれば、不整合性はプローブカード上の全てのプローブに共通する。不整合性が共通であれば各プローブはほぼ同じ性能を発揮し、不整合性を是正するためにプローブカードを調整することもできる。しかし、別の製造工程で作製される代替プローブの不整合性は、無損傷プローブのそれと異なったものとなる。このため、代替プローブと無損傷のプローブとで性能に違いが生じる。通常、プローブ性能のばらつきは非効率的で容認されない。特に、台座、旋回軸、先端部の３点で整合性が要求されるトーション型プローブ設計の場合は、損傷プローブとの不均一な整合性の問題が重大となる。
【００２６】
以下に、修復可能な新規なプローブカードを開示する。プローブカードは数個の（場合によっては数千の）プローブを有する非常に複雑な構造物であり、各プローブは診断用コンピュータに至る独立した電気的接続を有することがある。次に、この複雑な構造を使用する新規なプローブカードを開示する。具体的には、図３Ａのカンチレバー型プローブ（３０５）を備えるプローブカード基板（３００）を参照する。プローブ（３０５）は、電圧によって活性化する犠牲材料でできた剥離層（３１０）を具備する。この種の材料については上述した通りである。非特許文献１も参照されたい。損傷が確認されたプローブには電圧を印加し、エッチング液に曝す。種々のプローブに至る独立した電気的接続がプローブカードに用意されていれば、損傷プローブに対して選択的に電圧を印加でき、液中の剥離層は選択的にエッチアウェイされる。剥離層がエッチアウェイされた後に基板から損傷プローブを除去する。図３Ｂに示す実施形態では、カンチレバー型プローブ（３１０）全体が電圧活性化犠牲材料からなる。損傷プローブを除去した後に代替プローブ（３１５）を設置できる。代替プローブ（３１５）からプローブカードにかけての良好な電気的接続を果たすための箇所を用意するため、プローブパッド（３２０）を現状のまま残しておくことが望ましい場合もある（図３Ｃ参照）。通常、プローブパッド（３２０）は金等の高導電性材で製造され、上述の工程ではエッチアウェイされない。電圧活性化エッチング材を使用する前に、損傷プローブの一部を機械的に剪断もしく摘取するか、レーザ切断することが望ましい場合もある。
【００２７】
前述したカンチレバー型プローブ設計と同様、修復可能なトーション型プローブ設計を図４Ａから４Ｃに示す。図４Ａではトーション型プローブ（４００）が基板（４０５）上に装着されており、プローブ台座は剥離層（４１０）を具備する。剥離層（４１０）は電圧活性化犠牲材料からなる。この種の材料は上述した通りである。また非特許文献１も参照されたい。損傷が確認されたプローブには電圧を印加し、エッチング液に曝す。種々のプローブに至る独立した電気的接続がプローブカードに用意されていれば、損傷プローブに対して選択的に電圧を印加でき、液中の剥離層は選択的にエッチアウェイされる。剥離層がエッチアウェイされた後に基板から損傷プローブを除去する。電圧活性化エッチング材を使用する前に、損傷プローブの一部を機械的に剪断もしくは摘取するか、レーザ切断することが望ましい場合もある。
【００２８】
図４Ｂはプローブ（４００）が除去された基板を示す。プローブ旋回軸（４１５）とプローブパッド（４２０）は現状のまま残っているため、代替プローブ（４２５）からプローブカードにかけて良好な電気的な接続を果たすことができる。図４Ｃではプローブパッド（４２０）に代替プローブが設置されている。
【００２９】
図５は損傷プローブを除去する方法を示す図である。最初に電圧活性化犠牲材料を備えるプローブカードを製造し（５００）、使用のために載置する（５０５）。かかるプローブカードについては図３Ａから４Ｃを参照しつつ説明した通りである。ユーザは使用中のプローブカードで不具合に気付くことがある（５１０）。これは、ある特定のダイプローブ領域で極端に多い偽陽性を発生することによって判明することがある。つまり、プローブカード上の特定の箇所で絶えず欠陥ＤＵＴが記録される状態である。あるいは、ユーザが定期的に組み立てラインからプローブカードを取り除き、平面性試験、診断試験、目視点検を行うことで判明する場合もある。非効率に気付く手段が何であっても、損傷プローブも特定されることになる（５１５）。そこで損傷プローブに電圧を印加し（５２０）、エッチング液（５２５）に曝す。次にプローブカード基板から損傷プローブを除去する（５３０）。この時点でプローブカードを修復できる（５３５）。プローブカードを修復する方法の１つを以下で説明する。
【００３０】
図６を参照し、損傷した操作プローブを修復する方法を開示する。まずは操作プローブと代替プローブとを備えるプローブカードを製造し（６００）、使用のために載置する（６０５）。かかるプローブカードについては図１Ａから２Ｄを参照しつつ説明した通りである。ユーザは使用中のプローブカードで不具合に気付くことがある（６１０）。これは、ある特定のダイプローブ領域で極端に多い偽陽性を経験することによって判明することがある。言い換えると、プローブカード上の特定の箇所で絶えず欠陥ＤＵＴが記録される状態である。あるいはユーザが定期的に組み立てラインからカードを取り除き、平面性試験、診断試験、目視点検を行うことで判明する場合もある。非効率に気付く手段が何であっても、損傷した操作プローブも特定されることになる（６１５）。損傷プローブは除去しなければならない（６２０）。機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、犠牲層エッチング、ならびにそれらの組み合わせを含み、またそれらに限定されない、何らかの適切な手段によって損傷した操作プローブを除去できること（６２２）は、当業者には明らかであろう。損傷した操作プローブを除去した後に代替プローブを設置しなければならない。そのため、最初に代替プローブを用意しなければならない（６２５）。それには、カードを使用のために載置する前に基板から代替プローブを分離し（６３０）、後で使用できるように保管する（６３５）。あるいは、カードを使用のために載置した後に代替プローブを基板から分離することもできる（６４０）。機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、犠牲層エッチング、ならびにそれらの組み合わせを含み、ただしそれらに限定されない、何らかの適切な手段によって、代替プローブをステップ６３０又は６４０で基板から分離できること（６４５）は、当業者には明らかであろう。代替プローブは、損傷した操作プローブを除去した箇所に設置できる（６５０）。これはプローブパッドに直接設置できる。ダイボンディングを含み、ただしこれに限定されない、代替プローブの設置に適した種々の手段は、当業者には明らかであろう。例えば、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＭｏｄｅｌ ８６０ Ｅａｇｌｅ Ｏｍｎｉ Ｂｏｎｄｅｒを参照されたい。
【００３１】
代替プローブを設置したら、代替プローブを、場合によってはプローブカード全体を試験し、運用公差と仕様を満たしていることを確認する（６５５）。代替プローブ／プローブカードが公差と仕様を満たしていれば、プローブカードの使用を再開する（６６０）。満たさない場合は、公差と仕様を満たすまでプローブカードを調整するが（６６５）、これは代替プローブの交換をともなう場合がある。
【００３２】
本発明による方法及び構造をいくつかの好適な実施形態を参照しつつ詳細に説明したが、添付の請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱しない範囲で変形及び変更が可能であることは明らかであろう。さらに、本出願人は添付の請求の範囲と「明細書の実施形態が厳密に同延である」ことを意図しないことを明言する（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ ｖ． ＡＨＷ Ｃｏｒｐ．， ４１５ Ｆ．３ｄ １３０３， １３２３（Ｆｅｄ． Ｃｉｒ． ２００５） （ｅｎ ｂａｎｃ）の事例参照）。
【符号の説明】
【００３３】
１００ プローブカード
１０５ ダイプローブ領域
１１０、１１２ 操作プローブ
１１５、１２０、２１５、３１５、４１５ 代替プローブ
２００、２３５、４０５ 基板
２０５、３０５、３１０ カンチレバー型プローブ
２１０、２２５、４１０ 剥離層
２３０ トーション型プローブ
３００ プローブカード基板
３２０、４２０ プローブパッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハ試験において診断用コンピュータと併せて使用するプローブカードであって、前記プローブカードは、
基板と、
前記基板に接続され、前記診断用コンピュータと電気的に接続するように構成された複数の操作プローブと、
前記基板に接続された複数の代替プローブとを備え、
前記複数の操作プローブと前記複数の代替プローブが実質的に同じ製造工程で作製されること、
を特徴とするプローブカード。
【請求項２】
前記製造工程が、マスキング、機械加工、電気メッキ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されること、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】
前記複数の操作プローブと前記複数の代替プローブがトーション型プローブ設計からなること、を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項４】
前記複数の操作プローブと前記複数の代替プローブがカンチレバー型プローブ設計からなること、を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項５】
前記複数の代替プローブが剥離層を備えること、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】
前記剥離層が電圧の印加によって活性化されること、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】
半導体ウェハ試験において診断用コンピュータと併せて使用するプローブカードであって、前記プローブカードは、
基板と、
前記基板に接続され、前記診断用コンピュータと電気的に接続するように構成された複数の操作プローブとを備え、
前記複数の操作プローブが、電圧の印加によって活性化する犠牲材料を備えること、
を特徴とするプローブカード。
【請求項８】
半導体ウェハ試験において診断用コンピュータと併せて使用するプローブカードであって、前記プローブカードは、
基板と、
前記基板に接続され、前記診断用コンピュータと電気的に接続するように構成された複数の操作プローブとを備え、
前記複数の操作プローブが、電圧の印加によって活性化する剥離層を備えること、
を特徴とするプローブカード。
【請求項９】
プローブカードから損傷プローブを除去する方法であって、前記プローブカードは、基板に接続された複数の操作プローブを備え、前記複数の操作プローブは前記損傷プローブと、電圧の印加によって活性化する犠牲材料とを備え、
前記方法は、
（ａ）前記損傷プローブを特定することと、
（ｂ）前記損傷プローブに前記電圧を印加することと、
（ｃ）前記損傷プローブをエッチング液に曝すことと、
（ｄ）前記損傷プローブを前記プローブカードから除去することと、を含むこと、
を特徴とする方法。
【請求項１０】
前記プローブカードは前記基板へ接続された複数の代替プローブをさらに備え、前記複数の操作プローブと前記複数の代替プローブは実質的に同じ製造工程で作製され、
前記方法は、
（ｅ）前記複数の代替プローブのいずれか１つを前記基板から分離するステップと、
（ｆ）ステップ（ｅ）で分離した前記１つのプローブを、ステップ（ｄ）で前記損傷プローブを除去した箇所に設置するステップと、をさらに含むこと、
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の代替プローブは第２の電圧の印加によって活性化する剥離層を備え、
前記方法のステップ（ｅ）は、
（ｅ）（１）前記１つのプローブに前記第２の電圧を印加することと、
（ｅ）（２）前記１つのプローブを第２のエッチング液に曝すこと、をさらに含むこと、
を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ｅ）の分離方法が、機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、犠牲層エッチング、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されること、
を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記プローブカードが使用のために載置される前に前記方法のステップ（ｅ）が実行されること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記方法のステップ（ｆ）がダイボンダを用いて実行されること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
プローブカードの損傷プローブを修復するための方法であって、前記プローブカードは、基板に接続された複数の操作プローブと、前記基板に接続された複数の代替プローブとを備え、前記複数の操作プローブと前記複数の代替プローブは実質的に同じ製造工程で作製され、
前記方法は、
（ａ）前記損傷プローブを特定するステップと、
（ｂ）前記損傷プローブを前記プローブカードから除去するステップと、
（ｃ）前記複数の代替プローブのいずれか１つを前記基板から分離するステップと、
（ｄ）ステップ（ｃ）で分離した前記１つのプローブを、ステップ（ｂ）で前記損傷プローブを除去した箇所に設置するステップと、をさらに含むこと、
を特徴とする方法。
【請求項１６】
前記複数の代替プローブは、電圧の印加によって活性化する剥離層を備え、
前記方法のステップ（ｃ）は、
（ｃ）（１）前記１つのプローブに前記電圧を印加することと、
（ｃ）（２）前記１つのプローブをエッチング液に曝すこと、をさらに含むこと、
を特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ステップ（ｃ）の分離方法が、機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、犠牲層エッチング、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されること、
を特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記プローブカードが使用のために載置される前に前記方法のステップ（ｃ）が実行されること、を特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法のステップ（ｄ）がダイボンダを用いて実行されること、を特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
ステップ（ｂ）の前記除去方法が、機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されること、
を特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１】
半導体ウェハ試験において診断用コンピュータと併せて使用するプローブカードであって、前記プローブカードは、
基板と、
前記基板に接続され、前記診断用コンピュータと電気的に接続するように構成された複数の操作プローブと、
前記基板に接続された複数の代替プローブとを備え、
前記複数の操作プローブと前記複数の代替プローブが実質的に同じ製造工程で作製されること、
を特徴とするプローブカード。
【請求項２】
前記製造工程が、マスキング、機械加工、電気メッキ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されること、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】
前記複数の操作プローブと前記複数の代替プローブがトーション型プローブ設計からなること、を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項４】
前記複数の操作プローブと前記複数の代替プローブがカンチレバー型プローブ設計からなること、を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項５】
前記複数の代替プローブが剥離層を備えること、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】
前記剥離層が電圧の印加によって活性化されること、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】
半導体ウェハ試験において診断用コンピュータと併せて使用するプローブカードであって、前記プローブカードは、
基板と、
前記基板に接続され、前記診断用コンピュータと電気的に接続するように構成された複数の操作プローブとを備え、
前記複数の操作プローブが、電圧の印加によって活性化する犠牲材料を備えること、
を特徴とするプローブカード。
【請求項８】
半導体ウェハ試験において診断用コンピュータと併せて使用するプローブカードであって、前記プローブカードは、
基板と、
前記基板に接続され、前記診断用コンピュータと電気的に接続するように構成された複数の操作プローブとを備え、
前記複数の操作プローブが、電圧の印加によって活性化する剥離層を備えること、
を特徴とするプローブカード。
【請求項９】
プローブカードから損傷プローブを除去する方法であって、前記プローブカードは、基板に接続された複数の操作プローブを備え、前記複数の操作プローブは前記損傷プローブと、電圧の印加によって活性化する犠牲材料とを備え、
前記方法は、
（ａ）前記損傷プローブを特定することと、
（ｂ）前記損傷プローブに前記電圧を印加することと、
（ｃ）前記損傷プローブをエッチング液に曝すことと、
（ｄ）前記損傷プローブを前記プローブカードから除去することと、を含むこと、
を特徴とする方法。
【請求項１０】
前記プローブカードは前記基板へ接続された複数の代替プローブをさらに備え、前記複数の操作プローブと前記複数の代替プローブは実質的に同じ製造工程で作製され、
前記方法は、
（ｅ）前記複数の代替プローブのいずれか１つを前記基板から分離するステップと、
（ｆ）ステップ（ｅ）で分離した前記１つのプローブを、ステップ（ｄ）で前記損傷プローブを除去した箇所に設置するステップと、をさらに含むこと、
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の代替プローブは第２の電圧の印加によって活性化する剥離層を備え、
前記方法のステップ（ｅ）は、
（ｅ）（１）前記１つのプローブに前記第２の電圧を印加することと、
（ｅ）（２）前記１つのプローブを第２のエッチング液に曝すこと、をさらに含むこと、
を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ｅ）の分離方法が、機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、犠牲層エッチング、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されること、
を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記プローブカードが使用のために載置される前に前記方法のステップ（ｅ）が実行されること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記方法のステップ（ｆ）がダイボンダを用いて実行されること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
プローブカードの損傷プローブを修復するための方法であって、前記プローブカードは、基板に接続された複数の操作プローブと、前記基板に接続された複数の代替プローブとを備え、前記複数の操作プローブと前記複数の代替プローブは実質的に同じ製造工程で作製され、
前記方法は、
（ａ）前記損傷プローブを特定するステップと、
（ｂ）前記損傷プローブを前記プローブカードから除去するステップと、
（ｃ）前記複数の代替プローブのいずれか１つを前記基板から分離するステップと、
（ｄ）ステップ（ｃ）で分離した前記１つのプローブを、ステップ（ｂ）で前記損傷プローブを除去した箇所に設置するステップと、をさらに含むこと、
を特徴とする方法。
【請求項１６】
前記複数の代替プローブは、電圧の印加によって活性化する剥離層を備え、
前記方法のステップ（ｃ）は、
（ｃ）（１）前記１つのプローブに前記電圧を印加することと、
（ｃ）（２）前記１つのプローブをエッチング液に曝すこと、をさらに含むこと、
を特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ステップ（ｃ）の分離方法が、機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、犠牲層エッチング、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されること、
を特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記プローブカードが使用のために載置される前に前記方法のステップ（ｃ）が実行されること、を特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法のステップ（ｄ）がダイボンダを用いて実行されること、を特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
ステップ（ｂ）の前記除去方法が、機械的摘取、機械的剪断、レーザ切断、電圧活性化エッチング、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されること、
を特徴とする請求項１５に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【公表番号】特表２０１０−５３３８６１（Ｐ２０１０−５３３８６１Ａ）
【公表日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１６９６２（Ｐ２０１０−５１６９６２）
【出願日】平成１９年７月１６日（２００７．７．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７３５７９
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０１１６９６
【国際公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【出願人】（５０８０３４５６５）タッチダウン・テクノロジーズ・インコーポレーテッド (6)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１６日（２００７．７．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７３５７９
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０１１６９６
【国際公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【出願人】（５０８０３４５６５）タッチダウン・テクノロジーズ・インコーポレーテッド (6)
【Ｆターム（参考）】
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