JP2000214183A - プロ―ブカ―ド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップの電極部にプローブ針を確実にしかも
ばらつきを生じさせることなく接触させることができる
とともに、高周波信号のロスを減少させることができる
ことにより、常に正確な検査データを得ることができ、
かつ電極部の間隔が狭いチップにも対応できるプローブ
カードを実現する。 【解決手段】 プローブカード１は、被検査体であるウ
エハのチップの被検査面上の電極部に接触させるプロー
ブ針２と、このプローブ針２を保持する基板３とを備え
てなり、プローブ針２が基板３に形成されてＩＣテスタ
ーと接続する配線５に電気的に接続されているとともに
基板面３ａに対して略垂直に保持された垂直針式のもの
において、上記プローブ針２は、その先端部２ａが曲げ
られて基板面３ａに略垂直な方向に対して傾斜した状態
に形成されているとともに、配線５に直に接続された構
成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プローブカードに
関し、詳細には半導体集積回路（ＩＣ）が形成された半
導体ウエハ（以下、ウエハと記す）のチップの電気特性
を検査するプローブ装置に備えられる垂直針式のプロー
ブカードに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりＬＳＩ等の半導体装置の製造工
程では、ウエハプロセスが終了してウエハに複数のＩＣ
チップ（以下、チップと記す）等が形成された後、プロ
ーバーとも呼ばれるプローブ装置を用い、ウエハ状態の
ままで各チップの電気特性を検査することが行われてい
る。プローブ装置は、図１および図２に示すように被検
査体である例えばシリコンからなるウエハ２０のチップ
２１の被検査面上に形成された電極部（パッド）２２
と、測定器であるＩＣテスター（外部テスター）１０と
を電気的に接続する役割を持つプローブカード３１を有
して構成されたものである。

【０００３】プローブカード３１は、チップ２１の電極
部２２に先端部を接触させる複数本のプローブ針３２
と、プローブ針３２を保持する基板３３とを備えてお
り、図６に示すようにプローブ針３２の先端部と反対側
の端部（以下、後端部と記す）が、基板３３の上面に形
成された配線３５に、はんだ３６を用いて電気的に接続
されたものとなっている。プローブ針３２の材質として
は、例えばタングステン銅が使用されている。なお、基
板３３の上面の配線３５はＩＣテスター１０のケーブル
１１に電気的に接続されており、したがってプローブ針
３２は基板３３の上面の配線３５を経てＩＣテスター１
０に電気的に接続されたものとなっている。

【０００４】このようなプローブカード３１には、例え
ばプローブ針３２が基板３３の下面（以下、基板面と記
す）３３ａに対して略垂直に保持された垂直針式のもの
が知られている。垂直針式のプローブカード３１では、
プローブ針３２の後端部と基板３３の上面の配線３５と
の間にＵ字型のスプリング３７を介在させており、これ
によってチップ２１の電極部２２とプローブ針３２の先
端部とを接触させる際に上方から加わる押圧力に対して
プローブ針３２にある程度の弾力性を持たせている。

【０００５】またそのスプリング３７付きのプローブ針
３２を基板面３３ａに対して垂直に固定保持するため、
図７に示すようにプローブ針３２の配列に対応して筒状
の針位置固定穴（以下、固定穴と記す）３４ａを形成し
た針保持機構３４が基板面３３ａの下に設けられてお
り、その固定穴３４ａ内にスプリング３７とプローブ針
３２とが収められている。スプリング３７のプローブ針
３２側と反対の側は、基板３３の上面にてはんだ３６に
より固定されており、よってプローブ針３２がスプリン
グ３７の弾力性により固定穴内３４ａを上下に動く構造
となっている。

【０００６】ここで、チップ２１の電極部２２に対する
プローブ針３２の先端部の接触は、上方からの押圧力に
対するスプリング３７の弾性力により、図８の針跡３８
の図に示すごとく点接触になっている。すなわち、プロ
ーブ針３２がその先端部まで基板面３３ａに対して垂直
に延びているため、真上からの押圧力により先端部が横
方向に滑ることなくチップ２１の電極部２２に点接触す
る。よって電極部２２には、プローブ針３２の先端部が
電極部２２に接触した面しか針跡３８が残らない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のプローブカード３１では、図６に示したように
筒状の固定穴３４ａ内にプローブ針３２およびスプリン
グ３７を収めて固定穴３４ａ内を上下に動かす構造のた
め、プローブ針３２と固定穴３４ａとの摩擦や、プロー
ブ針３２が大気にさらされることによる酸化等により、
使用回数が増加するにつれて固定穴３４ａ内におけるプ
ローブ針３２の動きが鈍く（悪く）なり、プローブ針３
２とチップ２１の電極部２２との接触性（コンタクト
性）が悪化する。またスプリング特性のばらつきによ
り、接触性がばらつく。

【０００８】また半導体装置の製造では時折、製造中に
チップ２１の電極部２２表面に薄膜が形成されることが
ある。ところが、従来のプローブカード３１では、スプ
リング３７による上方からの押圧力がプローブ針３２に
加わるのみであるため、図８の針跡３８の図に示したよ
うにプローブ針３２の先端部の横方向への滑り量がほと
んどない。よって、上述のようにチップ２１の電極部２
２に薄膜が存在した場合には、プローブ針３２がその薄
膜を確実に突き破って本来の電極部２２と接触し難い状
態にある。

【０００９】また図６に示したように、プローブ針３２
と基板３３の上面の配線３５との間にスプリング３７を
介在させているため、配線３５とプローブ針３２との間
の電気的な接触抵抗が大きくなるうえ、リアクタンス成
分も大きくなる。このことにより、扱う高周波信号の周
波数が大きくなればなるほと交流的な抵抗成分、つまり
リアクタンス成分をＬ〔Ｈ（ヘンリー）〕とした場合に
｛２×π（３．１４）×周波数〔Ｈｚ〕×Ｌ〔Ｈ〕｝
〔Ω〕で表されるインピーダンスも増大し、結果として
信号のロス（減衰）が生じてチップ２１の電極部２２へ
の入力レベルが減少してしまう。

【００１０】さらに従来の構造では、各プローブ針３２
の直径ｘを例えば８０μｍとした場合、プローブ針３２
の直径ｘよりも大きい直径ｙ、例えば８４μｍの固定穴
３４ａを設ける必要があり、また固定穴３４ａの間隔ｚ
も例えば６５μｍ程度の寸法を確保する必要がある。し
たがって、固定穴３４ａだけでも１つのプローブ針３２
に対して４μｍもの領域が余分に必要があり、近年の半
導体装置の高集積化に伴い開発が進展している電極部２
２の間隔が狭いチップ２１については対応できないもの
も出てきてしまう。

【００１１】したがって、チップの電極部にプローブ針
を確実にしかもばらつきを生じさせることなく接触させ
ることができるとともに、高周波信号のロスを減少させ
ることができることにより、常に正確な検査データを得
ることができ、かつ電極部の間隔が狭いチップにも対応
できるプローブカードの開発が切望されている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで上記課題を解決す
るために本発明に係るプローブカードは、被検査体の被
検査面上の電極部に接触させるプローブ針と、このプロ
ーブ針を保持する基板とを備えてなり、プローブ針が基
板に形成されて外部テスターと接続する配線に電気的に
接続されているとともに基板面に対して略垂直に保持さ
れた垂直針式のものにおいて、上記プローブ針は、その
先端部が曲げられて基板面に略垂直な方向に対して傾斜
した状態に形成されているとともに、上記配線に直に接
続された構成となっている。

【００１３】本発明のプローブカードでは、プローブ針
の先端部がプローブ針を保持する基板面に略垂直な方向
に対して傾斜した状態に形成されているため、このプロ
ーブカードを用いて被検査体を検査するに際し、被検査
面上の電極部にプローブ針の先端部を接触させるべくプ
ローブ針を上方から押圧すると、電極部に対して斜め方
向からプローブ針の先端部が挿入される状態になる。し
かもこの時、プローブ針の先端部の曲げが弾性体として
働くため、プローブ針の先端部が電極部を抉るように滑
る。これにより、たとえ電極部に薄膜が存在していても
薄膜が完全に突き破られるため、プローブ針と電極部と
が確実に接触する。

【００１４】また従来のようにプローブ針を固定穴に収
めてスプリング等により針自身を動かす構成でないた
め、プローブ針の動きが鈍くなることもなく、スプリン
グ特性のばらつきによる接触性のばらつきも生じない。
また、プローブ針のみを基板に保持させる構成であり、
固定穴が不要であることから、プローブ針を狭い間隔で
多数本、基板に設けることが可能になる。よって、電極
部の間隔が狭い被検査体に対しても対応可能なものとな
る。

【００１５】さらにプローブ針が直に、外部テスターと
接続する基板の配線に電気的に接続されているため、配
線とプローブ針との間の電気的な接触抵抗が０Ωとな
る。加えて、配線とプローブ針との間にスプリングが介
在していないことによりリアクタンス成分も減少するた
め、扱う高周波信号のインピーダンスも減少し、信号の
ロスも極力少なくなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るプローブカー
ドの実施形態を図面に基づいて説明する。図１はプロー
ブカードを用いて被検査体の電気特性検査を行う一般的
な様子を示した説明図である。また図２は図１の要部を
拡大して示した斜視図であり、プローブカードにおける
プローブ針の配設状態を示した図である。また図３は
本実施形態のプローブカードの説明図であり、（ａ）は
概略構成を示す側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部分の拡大
断面図である。

【００１７】図１〜図３に示すように本実施形態のプロ
ーブカード１において、従来のプローブカードと相違す
るところは、プローブ針２の先端部２ａの形状、基板３
におけるプローブ針２の保持状態、および基板３の上面
に形成された配線４とプローブ針２との接続状態の構成
が相違していることにある。

【００１８】すなわち、図１に示すように本実施形態の
プローブカード１は、従来と同様、ウエハ２０の各チッ
プ２１上面に形成された電極部２２に先端部２ａを接触
させる複数本のプローブ針２と、これらプローブ針２を
保持する基板３とを備えて構成されたもので、測定器で
あるＩＣテスター（外部テスター）１０と、各チップ２
１の電極部２２とを電気的に接続する役割を持つもので
ある。

【００１９】プローブ針２は、従来と同様に、各チップ
２１の電気特性検査においてプローブカード１をウエハ
２０の上方に配置した際、ウエハ２０に臨む側となる基
板面３ａ（下面）側に、図２に示すごとくチップ２１の
電極部２２の配列に対応して配設されている。また各プ
ローブ針２は、基板面３ａに対して略垂直な状態で保持
されている。つまり、このプローブカード１は垂直針式
のものからなっている。プローブ針２の材質としては、
例えばタングステン銅が使用されている。

【００２０】一方、従来とは異なり、プローブカード１
は、図３に示すようにプローブ針２の電極部２２に接触
させる先端部２ａと反対側の後端部２ｂが、基板面３ａ
に対して略垂直な状態で樹脂等からなる針保持機構４に
よりスプリングを介在させることなく直接固定保持され
たものとなっている。さらにプローブ針２の後端部２ｂ
が、基板３の上面に形成されてＩＣテスター１０のケー
ブル１１に電気的に接続された配線５と、はんだ６によ
り直に電気的接続がなされたものとなっている。

【００２１】またプローブ針２は、その先端部２ａが曲
げられて基板面３ａに略垂直な方向に対して傾斜した状
態に形成されている。本実施形態においては、プローブ
針２の直径ｘが例えば８０μｍ程度のものとなってお
り、このようなプローブ針２の針先から所定寸法ｓ（例
えば２００μｍ程度）分、後端部２ｂ側の位置で折り曲
げられて、先端部２ａがチップ２１の内側方向に傾斜し
ている。このとき、プローブ針２の基板面３ａに対して
垂直な後端部２ｂ側と先端部２ａとがなす角度（傾斜角
度）αは、チップ２１内側から見て、例えば１６７度に
設定されている。

【００２２】上記のように構成されたプローブカード１
を用いてウエハ２０の各チップ２１の電気特性検査を行
うにあたっては、従来と同様、チップ２１の上方にプロ
ーブカード１を配置し、チップ２１の電極部２２とプロ
ーブ針２の先端部２ａとを接触させるべくプローブカー
ド１の上面に上方から押圧力を加える。すると、プロー
ブカード１は、プローブ針２の先端部２ａが折り曲げら
れて、基板面３ａに略垂直な方向に対して傾斜した状態
に形成されているため、この折り曲げが弾性体として働
く。また電極部２２に対して、チップ２１の外側から内
側方向といった具合に斜め方向からプローブ針２の先端
部２ａが挿入する形となる。

【００２３】つまり、プローブ針２の先端部２ａが、曲
げの弾力性と電極部２２への斜め方向からの挿入とによ
り、図５の針跡７の図に示すように電極部２２を抉るよ
うに滑る。上述のような寸法、形状にプローブ針２が構
成されている場合、滑り量ｔは例えば１５μｍ程度とな
る。この結果、たとえ電極部２２に薄膜が存在していて
も、プローブ針２が薄膜を完全に突き破り、本来の電極
部２２に確実に接触する状態になる。このようにプロー
ブ針１によれば、プローブ針２と電極部２２とを常に確
実に接触させることができる。

【００２４】またプローブカード１では、従来のように
プローブ針２自身を移動させる構成となっていないの
で、プローブ針２の動きが鈍くなることもなく、スプリ
ング特性のばらつきによる接触性のばらつきも生じるこ
とがない。したがって、チップ２１の電気特性を正確に
検査することができ、検査の信頼性を向上させることが
できる。

【００２５】またプローブカード１では、プローブ針２
のみを基板３に保持させる構成であり、従来のように固
定穴を設ける必要がない。よって、プローブ針２を狭い
間隔で多数本、基板３に設けることができるため、電極
部２２の間隔が狭いチップ２１に対しても対応可能なも
のとなる。

【００２６】さらにプローブ針２が直に基板３上面の配
線５に電気的に接続されているので、配線５とプローブ
針２との間の電気的な接触抵抗が０Ωとなる。加えて、
配線５とプローブ針２との間にスプリングを介在させて
いないのでリアクタンス成分も減少させることができ
る。このため、扱う高周波信号のインピーダンスも減少
でき、信号のロスも極力少なくすることができる。この
ことによっても、検査の信頼性を向上させることがで
き、常に正確な検査を行える効果が得られる。

【００２７】またプローブカード１では、使用回数が増
加してもプローブ針２の先端部の劣化のみによる接触性
が悪化するだけであるため、従来に比較して長寿命化さ
れたものとなる。よって、プローブ針２の交換回数が少
なくて済むため、メンテナンスが容易になり、メンテナ
ンスに要するコストも低減することができる。

【００２８】なお、本実施形態のプローブカード１は一
例であって、プローブ針の先端部が曲げられて基板面に
略垂直な方向に対して傾斜した状態に形成されていると
ともに、基板の上面の配線に直に接続されていれば、種
々の形態を採用することができる。例えば、プローブ針
の先端部をアーチ状に傾斜させて、プローブ針の弾力性
をより向上させたものとしても良い。

【００２９】またチップの電極部へのプローブ針の滑り
量を調整するために、先端部の傾斜角度を変えても良い
のは言うまでもない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るプロー
ブカードによれば、プローブ針の先端部が傾斜した状態
に形成されており、プローブ針を上方から押圧すると、
被検査面上の電極部に対して斜め方向から先端部が挿入
され、しかもその先端部の曲げが弾性体として働いて電
極部を抉るように滑るので、たとえ電極部に薄膜が存在
していてもプローブ針と電極部とを確実に接触させるこ
とができる。またプローブ針自身が動く構成でないた
め、プローブ針の動きが鈍くなったり、スプリング特性
がばらつくことによる接触性のばらつきも回避できる。
またプローブ針のみを基板に保持させる構成のため、電
極部の間隔が狭い被検査体に対しても対応可能なものと
なる。さらにプローブ針が直に基板の配線に電気的に接
続されていることから、配線とプローブ針との間の電気
的な接触抵抗をなくすことができ、リアクタンス成分も
減少させることができる。よって、信号のロスによる電
極部への入力レベルの減少を防止できる。したがって、
常に正確な検査データを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プローブカードを用いて被検査体の電気特性検
査を行う一般的な様子を示した説明図である。

【図２】図１の要部を拡大して示した斜視図であり、プ
ローブカードにおけるプローブ針の配設状態を示した図
である。

【図３】本発明に係るプローブカードの一実施形態の説
明図であり、（ａ）は概略構成を示す断面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ部分の拡大図である。

【図４】一実施形態に係るプローブカードの要部を示す
図であり、（ａ）は基板の下面側から見たときの模式
図、（ｂ）は側面図である。

【図５】一実施形態に係るプローブカードにおけるプロ
ーブ針の滑り量を説明する図であり、（ａ）は電極部の
平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部分の拡大図である。

【図６】従来のプローブカードの説明図であり、（ａ）
は概略構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ部分の拡
大図である。

【図７】従来のプローブカードの要部を示す図であり、
（ａ）は基板の下面側から見たときの模式図、（ｂ）は
断面図である。

【図８】従来のプローブカードにおけるプローブ針の滑
り量を説明する図であり、（ａ）は電極部の平面図、
（ｂ）は（ａ）のＤ部分の拡大図である。

【符号の説明】

１…プローブカード、２…プローブ針、２ａ…先端部、
２ｂ…後端部、３…基板、３ａ…基板面、５…配線、２
０…ウエハ、２１…チップ、２２…電極部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査体の被検査面上の電極部に接触さ
   せるプローブ針と、該プローブ針を保持する基板とを備
   えてなり、前記プローブ針が前記基板に形成されて外部
   テスターと接続する配線に電気的に接続されているとと
   もに前記基板面に対して略垂直に保持された垂直針式の
   プローブカードにおいて、 前記プローブ針は、その先端部が曲げられて前記基板面
   に略垂直な方向に対して傾斜した状態に形成されている
   とともに、前記配線に直に接続されてなることを特徴と
   するプローブカード。