JP2001159643A - 接続装置および検査システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】接触端子群のならい動作を確実にして、接触端
子及び半導体素子等の電極の損傷を防止する接続装置及
び検査システムの提供。 【解決手段】被検査対象物上に電極と接触して電気信号
の授受を行うための接続装置において、支持部材７と、
多層フィルム６と、多層フィルムの押さえ部材８、２２
と、押さえ部材の仮平行だし支え部材１０と、各接触端
子先端を各電極に接触させる接触圧付与手段１３と、複
数のスプリング性を有した押圧機構１３、１４で押さえ
部材を仮平行だし支え部材に押し当てて支えた状態か
ら、接触端子群４の先端面を電極群の面に接触させるこ
とによって、押さえ部材を仮平行だし支え部材から浮上
させて接触端子群の先端面が電極群の面に倣って平行出
しされるように押さえ部材を支持部材に対して係合させ
るコンプライアンス機構１３ａ、１４ａとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対接する電極に接
触した接触端子を通して電極に電気信号を伝送して半導
体素子あるいは配線基板等の被検査対象物の良否判定を
実施する接続装置および検査システムに関し、特に、半
導体素子等の被検査対象物の狭ピッチ多ピンの電極に対
して、所望の荷重を加えて確実に接触し、半導体素子等
の被検査対象物の電気信号検査を行う接続装置および検
査システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の製造方法および半導体素子
へのプロービング方法を含めて接続装置および検査シス
テムの従来技術としては、特開平７−７０５６号公報
（従来技術１）、特開平１０−３０８４２３号公報（従
来技術２）および特開平１１−２３６１５号公報（従来
技術３）等において知られている。従来技術１には、薄
膜支持フレームと、この支持フレームに固定されたフレ
キシブルな薄膜と、試験される装置の接触パッド上に加
圧されるように薄膜の外面の中央領域に設けられた複数
の試験プローブ接触子と、各プローブ接触子を試験回路
へ接続する薄膜上の複数の導電性トレースと、プローブ
試験接触子が試験されるべき装置の接触パッド上に加圧
されたときに前記薄膜中央領域を自動的に回動させる手
段（中央領域の薄膜の内面に固定された加圧プレートと
この加圧プレートの中央をピボット的に加圧する頭部が
半球形のピボットポストとからなる）とを具備した自己
水平化薄膜試験プローブが記載されている。

【０００３】また、従来技術２、３には、支持部材と、
先端を尖らせた接触端子をプロービング側の領域部に複
数並設し、該各接触端子に電気的につながって引き出さ
れる複数の引き出し用配線と絶縁膜を挾んでグランド層
とを有する多層フィルムと、多層フィルムにおける裏側
に前記領域を囲むように固定された枠と、前記多層フィ
ルムにおける前記領域の弛みをなくすように領域部を張
り出させる部分を有して前記枠を取り付ける押さえ部材
と、前記各接触端子の先端を各電極に接触させるための
接触圧を前記支持部材から前記押さえ部材に対して付与
する接触圧付与手段と、前記接触端子群の先端面を前記
電極群の面に接触させる際、接触端子群の先端面が電極
群の面に倣って平行出しされるように前記押さえ部材を
前記支持部材に対して係合させるコンプライアンス機構
とを備えた接続装置が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術１は、接
触端子を加圧するために薄膜の周辺部を完全に固定し、
薄膜全体が伸びた状態で、加圧する方式である。したが
って加圧プレートと被検査対象物との平行出しは薄膜の
張力に依存しており、動作できる角度にも限界がある。
加圧時にはより多くの引っ張り力が薄膜にかかってしま
うため、断線してしまう可能性がある。また、薄膜が伸
びた状態であるため、接触端子個別の変位も小さくなっ
てしまう。さらに、ピボットポストと加圧プレートに
は、初期的な平行だし機構がなく、かなり傾いた状態で
被検査対象物に片当たりしてしまう可能性もあり、被検
査対象物を損傷する恐れが大きい。

【０００５】また、従来技術２および３では、接触端子
群が被検査対象面に接触していない初期の状態での押さ
え部材の平行出しを多層フィルムの周辺の弛みに頼って
いるため、不安定であり、実際に接触端子群を被検査対
象面に対して接触させた際、片当たりが生じて平行出し
ならいが円滑に実行することが難しい課題を有してい
る。しかも、従来技術２および３では、接触圧荷重も、
平行出しならいも、センターピボットの周囲に設けられ
たスプリングプローブで行われるため、両立するように
スプリング圧を設定することも難しく、さらに押さえ部
材が横方向に大きくずれてしまうという課題を有してい
た。以上説明したように、何れの従来技術においても、
半導体素子等の被検査対象物の高密度化に伴う狭ピッチ
多ピンへのプロービングを、被検査対象物および接触端
子を損傷させることなく、低荷重で安定して実現しよう
とする点について、十分考慮されていなかった。

【０００６】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
接触端子群を半導体素子等の電極群に対して低荷重で平
行に近い状態で加圧しはじめるようにして接触端子群の
ならい動作を確実にして、接触端子および半導体素子等
の電極の損傷を防止することができるようにした接続装
置および検査システムを提供することにある。また、本
発明の他の目的は、接触端子群が被接触対象の電極群に
接触しはじめてから、全接触端子群が全電極群に接触し
て、その後もある程度加圧する（押し込まれる）までの
微小な変位（１００〜２００μｍ程度）の間、ほぼ一定
の所望の荷重を保持でき、しかも接触端子群のならい動
作を確実にして、接触端子および半導体素子等の電極の
損傷を防止することができるようにした接続装置および
検査システムを提供することにある。また、本発明の更
に他の目的は、接触端子群が半導体素子等の電極群と接
触する際の位置精度を良好にして、接触端子群が確実に
半導体素子等の電極群にプロービングができるようにし
た接続装置および検査システムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、被検査対象物上に配列された電極と電気
的に接触して電気信号の授受を行うための接続装置およ
びその検査システムにおいて、前記接続装置を支持する
支持部材と、前記接続装置の接触端子をプロービング側
の領域部に複数並設し、該各接触端子に電気的につなが
って周辺部に引き出される複数の引き出し用配線を有す
る多層フィルムと、該多層フィルムを取り付ける押さえ
部材と、前記支持部材に取り付けられ、前記押さえ部材
をスプリング性を有した押圧機構で押圧した際、前記押
さえ部材の一部を押しつけることにより仮平行だしして
支える仮平行だし支え部材と、前記各接触端子の先端を
各電極に接触させるための接触圧を前記支持部材から前
記押さえ部材に対して付与する接触圧付与手段と、前記
接触端子群の先端面を前記電極群の面に接触させる際、
前記押圧機構で押圧される押さえ部材を前記仮平行だし
支え部材から浮上させて接触端子群の先端面が電極群の
面に倣って平行出しされるように前記押さえ部材を前記
支持部材に対して係合させるコンプライアンス機構とを
備えたことを特徴とする接続装置およびその検査システ
ムである。

【０００８】また、本発明は、被検査対象物上に配列さ
れた電極と電気的に接触して電気信号の授受を行うため
の接続装置およびその検査システムにおいて、前記接続
装置を支持する支持部材と、前記接続装置の接触端子を
プロービング側の領域部に複数並設し、該各接触端子に
電気的につながって周辺部に引き出される複数の引き出
し用配線を有する多層フィルムと、前記多層フィルムに
おける前記領域部の弛みをなくすようにして多層フィル
ムを取り付ける押さえ部材と、前記支持部材に取り付け
られ、前記押さえ部材をスプリング性を有した押圧機構
で押圧した際、前記押さえ部材の一部を押しつけること
により仮平行だしして支える仮平行だし支え部材と、前
記各接触端子の先端を各電極に接触させるための接触圧
を前記支持部材から前記押さえ部材に対して付与する接
触圧付与手段と、前記接触端子群の先端面を前記電極群
の面に接触させる際、前記押圧機構で押圧される押さえ
部材を前記仮平行だし支え部材から浮上させて接触端子
群の先端面が電極群の面に倣って平行出しされるように
前記押さえ部材を前記支持部材に対して係合させるコン
プライアンス機構とを備えたことを特徴とする接続装置
およびその検査システムである。

【０００９】また、本発明は、前記接続装置およびその
検査システムにおける接触圧付与手段は、前記支持部材
から前記押さえ部材の中心部に対して押圧力を付与する
ようにスプリング性を有する押圧機構（例えばスプリン
グプランジャ）で構成することを特徴とする。また、本
発明は、前記接続装置およびその検査システムにおける
仮平行だし支え部材は、前記押さえ部材が所望の値以上
に横ずれが生じないように前記押さえ部材を上下動可能
に案内する機能を有することを特徴とする。また、本発
明は、前記接続装置およびその検査システムにおける仮
平行だし支え部材は、下端に支え部を有する筒状体で形
成することを特徴とする。以上説明したように、前記構
成によれば、半導体素子の高密度化に伴う狭ピッチ多ピ
ンへのプロービングを、被検査対象物および接触端子を
損傷させることなく、低荷重で安定してすることができ
る。

【００１０】また、前記構成によれば、多層フィルムに
おける接触端子を並設した領域部の弛みをなくすと共
に、あらかじめある程度平行出ししておく機構および傾
きを補正してならわせるためのコンプライアンス機構を
設けることによって、接触端子の群を被検査対象物上の
電極の群に、１ピン当たり低荷重（３〜１５０ｍＮ程
度）で、単に押しつけることによって、安定した接続を
実現することができる。特に、多層フィルムを取り付け
た押さえ部材を、仮平行だし支え部材に複数のスプリン
グプランジャで押し当てることにより、機械精度および
組立精度の範囲であらかじめある程度平行だししておく
ことができ、片当たりを極力少なくして、直ちに被接触
対象面に安定してならわせることができ、その結果、半
導体素子の高密度化に伴う狭ピッチ多ピンへのプロービ
ングを、被検査対象物および接触端子を損傷させること
なく、低荷重で安定してすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る接続装置および検査
システムの実施の形態について図面を用いて説明する。
被検査対象の一例であるＬＳＩ用の半導体素子（チッ
プ）２は、図６に示すようにウエハ１に多数並設されて
形成され、その後切り離されて使用に供される。図６
（ａ）はＬＳＩ用の半導体素子２が多数並設されたウエ
ハ１を示す斜視図であり、図６（ｂ）は１個の半導体素
子２を拡大して示した斜視図である。半導体素子２の表
面には、周辺に沿って多数の電極３が配列されている。
ところで、半導体素子は高集積化に伴って上記電極３が
高密度化および狭ピッチ化が更に進む状況にある。電極
の狭ピッチ化としては、０．２ｍｍ程度以下で、例え
ば、０．１３ｍｍ、０．１ｍｍ、それ以下となってきて
おり、電極の高密度化としては、周辺に沿って、１列か
ら２列へ、更に全面に配列される傾向となってきてい
る。

【００１２】本発明に係る接続装置（プロービング装
置）は、ウエハの状態において、多数並設された半導体
素子の内、１個または多数個の半導体素子について同時
に、所望の接触圧（１ピン当たり３〜１５０ｍＮ程度）
で半導体素子の電極に確実に接続させて、テスタにより
各半導体素子について動作試験を行うものである。即
ち、本発明に係る接続装置（プロービング装置）は、上
記電極の高密度化および狭ピッチ化に対応でき、しかも
多数個チップ同時プロービングによる検査を可能にする
ものである。

【００１３】まず、本発明に係る接続装置の第１の実施
の形態について図１および図３を用いて説明する。図１
（ａ）は、本発明に係る接続装置の第１の実施の形態の
要部を示す断面図であり、図１（ｂ）は、その主要部品
を分解して図示した斜視図である。本接続装置の第１の
実施の形態は、支持部材（上部固定板）７と、該支持部
材７の中央部に高さ方向に調整可能に固定され、下部先
端に球１３ａを有してセンターピボットの働きをし、押
圧力を付与するばね１３ｂを装填したセンタースプリン
グプランジャ１３と、該センタースプリングプランジャ
１３を中心に３方向に対称に上記支持部材７に固定設置
され、下部先端に球１４ａを有し、押圧力を付与するば
ね１４ｂを装填した３個のスプリングプランジャ１４
と、多層フィルム６に接着固定された押さえ板８ａと該
押さえ板８ａにねじ止め固定した押さえ板保持基板８ｂ
とからなる押さえ部材８と、上記多層フィルム６の中央
に形成された接触端子群４が半導体素子２の電極群３
（被接触対象面）と接触していないとき、各スプリング
プランジャ１３および１４の先端の球と上記押さえ板保
持基板８ｂとの係合を維持させるために上記押さえ板保
持基板８ｂの下方への動きを規制し、しかも上記押さえ
板保持基板８ｂの横方向のずれを±５μｍ〜±１５μｍ
程度に規制するように案内（ガイド）し、上記支持部材
７の下面に取付けられた下部に支え部を有する筒状体か
らなる仮平行だし支え部材１０とを備え、上記スプリン
グプランジャ１３および１４を、装填しているばね（ス
プリング）１３ｂ、１４ｂによる押圧力により球１３
ａ、１４ｂを介して押さえ板保持基板８ｂに対して押し
付け係合させながら、押さえ部材８を中央部に設置した
センタースプリングプランジャ１３の先端の球１３ａに
より微傾動可能に保持し、該センタースプリングプラン
ジャ１３および周囲に設置した低荷重（１プランジャ当
たり１．５Ｎ程度）のスプリングプランジャ１４によ
り、所望のほぼ一定の押付け力（例えば、図４に示す２
５０ピン程度の場合、押し込み量１５０μｍで３０Ｎ程
度、図３に示す５００ピン程度の場合、押し込み量１５
０μｍで７０Ｎ程度）を付与する（押圧する）構造のコ
ンプライアンス機構である。なお、押さえ板保持基板８
ｂの上面中央には、球１３ａと係合する円錐溝が形成さ
れている。

【００１４】上記多層フィルム６は、図１（ａ）（ｂ）
に示すように、シートのプロービング側の中央領域部に
半導体素子２の電極群３と接触するための接触端子群４
を形成し、４つの周辺部に多層配線基板５０との信号授
受のための電極群５を形成し、該接触端子群４と電極群
５との間に多数の引き出し配線２０と絶縁層を挾んでグ
ランド層とを形成した多層薄膜で形成される。更に、上
記接触端子群４を形成した領域の多層フィルム６の裏面
には、押さえ板８ａが接着固定され、信号授受のための
多層フィルム６の周辺の電極群５を形成した部分の裏面
には、電極押さえ板９が接着固定される。更に、上記押
さえ板８ａは、押さえ板保持基板８ｂにねじ止めされ
る。この押さえ板保持基板８ｂは、仮平行だし支え部材
１０によって横方向のずれを±５μｍ〜±２０μｍ程度
に規制するように案内（ガイド）され、常に、センター
スプリングプランジャ１３の下部先端の球１３ａが、押
さえ板保持基板８ｂの上面中央に形成された円錐溝と係
合するように構成される。この場合、押さえ板保持基板
８ｂの外径（外形が四角、多角形、円、楕円等の形状を
含む）と仮平行だし支え部材（下部に支え部を有する筒
状体からなる。）１０の内径（内形が四角、多角形、
円、楕円等の形状を含む）との間の間隙が片側で５μｍ
〜２０μｍ程度である。特に、押さえ板保持基板８ｂが
仮平行だし支え部材１０によって、２次元的に高精度
（片側で５μｍ〜２０μｍ程度以下）に位置決めされる
ので、接触端子群４を半導体素子２の電極群３に対して
高精度にプロービングをすることができる。押さえ板保
持基板８ｂの外径および仮平行だし支え部材１０の内径
が円形でも２次元的に位置決めされるので、使用するこ
とが可能となる。このように円形形状にすれば、加工は
容易となる。

【００１５】また、押さえ板保持基板８ｂの下部の四角
形部分８ｃの形状に合わせて、仮平行だし支え部材１０
の下部の押し付け部分１０ａの形状を、該押さえ板保持
基板８ｂの下部の四角形部分８ｃとのクリアランス（５
〜２０μｍ程度）を確保した四角形形状にすれば、図２
（ｂ）に示すように押さえ板保持基板８ｂの上部の外径
および仮平行だし支え部材１０の上部の内径が両者とも
加工が容易な円形としても高精度に位置決めが可能とな
る。そして、多層フィルム６の周辺の電極群５を多層配
線基板５０の内周部に配列された電極群に接触させ、つ
いで上記支持部材７の外枠部分を多層配線基板５０の内
周部に取り付けることにより、図１（ａ）に示す接続装
置が得られる。なお、多層フィルム６の周辺の電極群５
と多層配線基板５０の内周部に配列された電極群との接
続は、電極押さえ板９をねじで押圧することによって行
われる。なお、多層フィルム６については、例えば、特
開平１０−３０８４２３号公報および特開平１１−２３
６１５号公報に記載された方法を用いて製造することが
できる。

【００１６】ところで、従来技術（特開平１０−３０８
４２３号公報、特開平１１−２３６１５号公報）と比較
して本接続装置の特徴とするところは、次に説明するこ
とである。 （１）押さえ部材８を微傾動可能に球１３ａを介して係
合させる中央部のセンタースプリングプランジャ１３に
も、微小な変位（例えば、０．２ｍｍ程度のストロー
ク）の範囲ではほぼ一定のばね圧を有するばね（押圧手
段）１３ｂを内蔵したことにある。これにより、センタ
ースプリングプランジャ１３は、その先端の球１３ａに
より、ならい機構（コンプライアンス機構）の働きをす
ると同時に、内蔵したばね（押圧手段）１３ｂにより、
微小な変位（例えば、０．２ｍｍ程度のストローク）の
範囲では、ほぼ所望の一定の接触荷重を付加することが
できる。即ち、センタースプリングプランジャ１３によ
り、押さえ部材８の微傾動に関係無く中心部から接触端
子群４に対して所望の一定の接触荷重を付与することが
できる。

【００１７】（２）接触端子群４を形成した領域の多層
フィルム６の裏面に接着固定された押さえ部材８は、接
触端子群４が被接触対象面（半導体素子２の電極群３）
と接触していないとき仮平行だし支え部材１０によって
下方向の動きが規制されて平行だしされると共にスプリ
ングプランジャ１３および１４との係合を維持し、しか
も仮平行だし支え部材１０によって横方向にずれが生じ
ないように上下動可能に案内されるので、３つのスプリ
ングプランジャ１４からの押圧力によって接触端子群４
の被接触対象面に対して平行だしならい（左右の接触圧
の均一化）がなされる。なお、接触端子群４が被接触対
象面に接触して所望の接触荷重を付与した際、押さえ板
保持基板８ｂの下面は、仮平行だし支え部材１０から離
間（浮上）することになる。また、押さえ部材８は、仮
平行だし支え部材１０に対して、仮平行維持が可能なよ
うに、あらかじめ機械精度および組立精度（４０μｍ以
内程度）で、取り付けられている。即ち、初期状態で
は、押さえ部材８の両端が仮平行だし支え部材１０で支
えられるので、接触端子群４を被接触対象面（半導体素
子等の電極群）に対して低荷重で平行に近い状態で加圧
をしはじめることが可能なり、その結果被接触対象面に
対する接触端子群のならい動作を確実にして、片当たり
による接触端子および半導体素子等の電極の損傷を防止
することができる。

【００１８】このように押さえ部材８の下方向の動きを
仮平行だし支え部材１０で支え、上記押さえ部材８に対
して上記センタースプリングプランジャ１３を主に接触
荷重を付与すると共に微傾動可能に係合させ、スプリン
グプランジャ１４で左右の接触圧の均一化（平行だしな
らい）を図ることにある。即ち、複数のスプリングプラ
ンジャ１４で押さえ部材８を、接続装置本体である支持
部材７に固定された仮平行だし支え部材１０に押し当て
ることにより、機械精度および組立精度の範囲（例え
ば、２０〜４０μｍ程度）であらかじめある程度平行だ
ししておくことができるので、実際に接触端子群４を被
接触対象面に接触させて食い込ませた際片当たりを極力
少なくして、直ちに被接触対象面にならわせることが可
能となる。

【００１９】その結果、図３に示すような押し込み量
（変位）と荷重との関係が得られる。即ち、接触端子群
４を被接触対象面に接触させた際、主としてセンタース
プリングプランジャ１３による押圧力により０．１５ｍ
ｍ程度のストロークで、１ピン当たり０．１４５Ｎ程度
（５００ピンで７２．５Ｎ程度）のほぼ一定値を実現す
ることが可能となり、しかも予め押さえ板保持基板８ｂ
の両端を仮平行だし支え部材１０で支えて４０μｍ以下
で平行だしされた状態から、センタースプリングプラン
ジャ１３の周辺に等角度間隔で配置された複数のスプリ
ングプランジャ１４からの低荷重の押圧力によって接触
端子群４が被接触対象面に対して平行だしならいに移行
されるので、接触端子群４の被接触対象面に対する平行
だしならい（左右の接触圧の均一化）を確実に高信頼度
で実現することができる。

【００２０】次に、本発明に係る接続装置の第２の実施
の形態を図２および図４を用いて説明する。図２（ａ）
は、本発明に係る接続装置の第２の実施の形態の要部を
示す断面図であり、図２（ｂ）は、その主要部品を分解
して図示した斜視図である。本接続装置の第２の実施の
形態における第１の実施の形態と相違する点は、多層フ
ィルム６の裏面への押さえ部材２２の取付け方法および
その構造にある。即ち、局部押さえ部材２２を、多層フ
ィルム６の接触端子群４が形成された領域の外側の裏面
に接着固定された枠２１と、多層フィルム６の接触端子
群４が形成された領域の裏面との間にシリコーンシート
などの緩衝材２３を挾むための局所的な凸部（例えば枠
状の突起）を中央部に有し、上記枠２１にねじ止めされ
る局部押さえ部材２２ａと、該局部押さえ部材２２ａに
ねじ止めされる局部押さえ板保持基板２２ｂとにより構
成する。そして、この局部押さえ板保持基板２２ｂと仮
平行だし支え部材１０との関係は、第１の実施の形態に
おける押さえ板保持基板８ｂと仮平行だし支え部材１０
との関係と同様である。図２に示す場合、局部押さえ板
保持基板２２ｂの側面（外周面）には、局部押さえ板保
持基板２２ｂが仮平行だし支え部材１０に対してより多
く傾動可能なように円弧形状に形成している。第１の実
施の形態においても、押さえ板保持基板８ｂの側面（外
周面）を円弧形状に形成してもよい。このように、局部
押さえ板保持基板２２ｂおよび押さえ板保持基板８ｂの
側面（外周面）を円弧形状に形成した場合、局部押さえ
板保持基板２２ｂおよび押さえ板保持基板８ｂの外径
（外形が四角、多角形、円、楕円等の形状を含む）と仮
平行だし支え部材１０の内径（内形が四角、多角形、
円、楕円等の形状を含む）との間の間隙を片側で例えば
５μｍ程度に狭めることも可能となる。

【００２１】以上説明した第２の実施の形態において
も、第１の実施の形態と同様な作用効果を得ることがで
きる。その結果、図４に示すような押し込み量（変位）
と荷重との関係が得られる。即ち、接触端子群４を被接
触対象面に接触させた際、主としてセンタースプリング
プランジャ１３による押圧力により０．１５ｍｍ程度の
ストロークで、１ピン当たり０．１４５Ｎ程度（２５０
ピンで３６Ｎ程度）のほぼ一定値を実現することが可能
となり、しかも予め局部押さえ板保持基板２２ｂの両端
を仮平行だし支え部材１０で支えて４０μｍ以下で平行
だしされた状態から、センタースプリングプランジャ１
３の周辺に等角度間隔で配置された複数のスプリングプ
ランジャ１４からの低荷重の押圧力によって接触端子群
４が被接触対象面に対して平行だしならいに移行される
ので、接触端子群４の被接触対象面に対する平行だしな
らい（左右の接触圧の均一化）を確実に高信頼度で実現
することができる。

【００２２】更に、第２の実施の形態の場合、中央部に
局所的な凸部を有する局部押さえ部材２２ａを枠２１に
ねじ締め固定する際、多層フィルム６における接触端子
群４が形成された領域がシリコーンシートなどの緩衝材
２３を介して適宜に押し出されて張り出されて弛みをな
くすことが可能なる。その結果、弛みがなくなることに
より、第１の実施の形態よりも、接触端子群４の均一性
を良くすること、即ち接触端子群４の平坦度を高精度に
確保することが可能となる。また、緩衝材２３は、当
然、接触端子群４が被接触対象面に接触した際の緩衝の
役目も果たすことができる。

【００２３】次に、以上説明した本発明に係る接続装置
（プロービング装置）を用いて被検査対象である半導体
素子（チップ）に対する電気的特性検査について図５を
用いて説明する。図５は、本発明に係る検査装置の全体
構成を示す図である。検査装置は、半導体装置の製造に
おけるウエハプローバとして構成されている。この検査
装置は、被検査対象である半導体ウエハ１を支持する試
料支持系１６０と、被検査対象（ウエハ）１の電極群３
に接触して電気信号の授受を行なうプローブ系１２０
と、試料支持系１６０の動作を制御する駆動制御系１５
０と、被検査対象１の温度制御を行なう温度制御系１４
０と、半導体素子（チップ）２の電気的特性の検査を行
なうテスタ１７０とで構成される。この半導体ウエハ１
は、多数の半導体素子（チップ）が配列され、各半導体
素子の表面には、半導体素子の高集積化に伴って外部接
続電極としての電極群３が配列されている。試料支持系
１６０は、半導体ウエハ１を着脱自在に載置してほぼ水
平に設けられた試料台１６２と、この試料台１６２を支
持するように垂直に配置される昇降軸１６４と、この昇
降軸１６４を昇降駆動する昇降駆動部１６５と、この昇
降駆動部１６５を支持するＸ−Ｙステージ１６７とで構
成される。Ｘ−Ｙステージ１６７は、筐体１６６の上に
固定される。昇降駆動部１６５は、例えば、ステッピン
グモータなどから構成される。試料台１６２の水平およ
び垂直方向における位置決め動作は、Ｘ−Ｙステージ１
６７の水平面内における移動動作と、昇降駆動部１６５
による上下動などとを組み合わせることにより行われ
る。また、試料台１６２には、図示しない回動機構が設
けられており、水平面内における試料台１６２の回動変
位が可能にされている。

【００２４】試料台１６２の上方には、プローブ系１２
０が配置される。即ち、ブローブ系１２０は、図１また
は図２に示す如く筐体１６６上に取り付けられる多層配
線基板５０に装着された接続装置（プロービング装置）
によって構成され、試料台１６２に平行に対向する姿勢
で設けられる。多層フィルム６に設けられた接触端子群
４は、引出し用配線２０を介して、多層配線基板５０の
電極５０ａおよびビア５０ｄと、内部配線５０ｂとを通
して、多層配線基板５０に設けられた接続端子５０ｃに
接続され、該接続端子５０ｃに接続されるケーブル１７
１を介して、テスタ１７０と接続される。駆動制御系１
５０は、ケーブル１７２を介してテスタ１７０と接続さ
れる。また、駆動制御系１５０は、試料支持系１６０の
各駆動部のアクチュエータに制御信号を送って、その動
作を制御する。すなわち、駆動制御系１５０は、内部に
コンピュータを備え、ケーブル１７２を介して伝達され
るテスタ１７０のテスト動作の進行情報に合わせて、試
料支持系１６０の動作を制御する。また、駆動制御系１
５０は、操作部１５１を備え、駆動制御に関する各種指
示の入力の受付、例えば、手動操作の指示を受け付け
る。試料台１６２には、半導体素子２を加熱させるため
のヒータ１４１が備えられている。温度制御系１４０
は、試料台１６２のヒータ１４１あるいは冷却治具を制
御することにより、試料台１６２に搭載された半導体ウ
エハ１の温度を制御する。また、温度制御系１４０は、
操作部１５１を備え、温度制御に関する各種指示の入力
の受付、例えば、手動操作の指示を受け付ける。

【００２５】以下、検査装置の動作について説明する。
まず、被検査対象である半導体ウエハ１は、試料台１６
２の上に位置決めして載置され、Ｘ−Ｙステージ１６７
および回動機構を駆動制御し、半導体ウエハ１上に配列
された複数個の半導体素子上に形成された電極群３を、
接続装置に並設された多数の接触端子群４の直下に位置
決めする。その後、駆動制御系１５０は、昇降駆動部１
６５を作動させて、多数の電極（被接触材）３の全体の
面が接触端子の先端に接触した時点から１５０μｍ程度
押し上げる状態になるまで試料台１６２を上昇させるこ
とによって、多層フィルム６において多数の接触端子が
並設された領域部４ａを張り出させて平坦度を高精度に
確保された接触端子群４における接触端子の各々の先端
を、コンプライアンス機構により半導体素子に配列され
た多数の電極群（全体）３の面に追従するように倣って
平行出しすると共に、主にスプリングプランジャ１３の
押圧力により０．１５ｍｍ程度のストロークで、１ピン
当たり０．１４５Ｎ程度のほぼ一定値の接触荷重を付与
することによって半導体ウエハ１上に配列された各被接
触材（電極）に倣って均一な荷重（１ピン当たり３〜１
５０ｍＮ程度）に基づく押し込みによる接触が行われ、
接触端子群４と電極群３との間において低抵抗（０．０
１Ω〜０．１Ω）で接続されることになる。

【００２６】特に、本発明に係る接続装置においては、
前述したように、主にセンタースプリングプランジャ１
３の押圧力により０．１５ｍｍ程度のストロークで、１
ピン当たり０．１４５Ｎ程度のほぼ一定値の接触荷重を
付与し、しかも周辺に設けられた複数のスプリングプラ
ンジャ１４からの低荷重の押圧力で容易に平行出し倣い
ができるように構成したので、従来技術（特開平１０−
３０８４２３号公報、特開平１１−２３６１５号公報）
のようにセンタピボットの周辺に設けられた複数のスプ
リングプローブで接触荷重と平行出し倣いとを併用する
場合に比較して、確実に高信頼度で所望の接触荷重と平
行だしならいとを得ることができ、その結果、均一な荷
重（１ピン当たり３〜１５０ｍＮ程度）に基づく押し込
みによる接触が確実に行われ、接触端子群４と電極群３
との間において確実に高信頼度で低抵抗（０．０１Ω〜
０．１Ω）で接続させることが可能となる。

【００２７】さらに、ケーブル１７１、配線基板５０、
多層フィルム６、および接触端子４を介して、半導体ウ
エハ１に形成された半導体素子とテスタ１７０との間
で、動作電力や動作試験信号などの授受を行い、当該半
導体素子の動作特性の可否などを判別する。さらに、上
記の一連の試験動作が、半導体ウエハ１に形成された複
数の半導体素子の各々について実施され、動作特性の可
否などが判別される。

【００２８】本実施の形態によれば、多層フィルムに接
触端子を形成した領域部の弛みをなくすと共に平行出し
するコンプライアンス機構を設けることによって、接触
端子の群を被検査対象物上の電極の群に、１ピン当たり
低荷重（３〜１５０ｍＮ程度）で、単に押しつけること
によって、０．０５Ω〜０．１Ω程度の低抵抗で安定し
た接続を実現することができる。

【００２９】即ち、本実施の形態によれば、以下の諸効
果を実現した。本実施の形態によれば、多層フィルムに
おける接触端子を並設した領域部の弛みをなくすと共
に、あらかじめある程度平行出ししておく機構および傾
きを補正してならわせるためのコンプライアンス機構を
設けることによって、接触端子の群を被検査対象物上の
電極の群に、１ピン当たり低荷重（３〜１５０ｍＮ程
度）で、単に押しつけることによって、安定した接続を
実現することができる。特に、多層フィルムを取り付け
た押さえ部材を、該押さえ部材の該多層フィルムを取り
付けた反対部分でつり下げるように接続装置本体に固定
された押さえ部材仮平行だし板に複数のスプリングプラ
ンジャーで、該押さえ部材を押さえ部材仮平行だし板に
押し当てることにより、機械精度および組立精度の範囲
（例えば、２０〜４０μｍ程度）であらかじめある程度
平行だししておくことができ、片当たりを極力少なくし
て、直ちに被接触面にならわせることができる。

【００３０】また、本実施の形態によれば、多層フィル
ムを取り付けた押さえ部材と接続装置本体に固定された
押さえ部材平行だし板とのクリアランスを小さく（例え
ば、１５μｍ程度）することにより、接触端子が半導体
素子の電極群と接触する位置精度が良好な（例えば、３
０μｍ以内）接続装置を実現することができる。また、
本実施の形態によれば、球状の先端部を有したスプリン
グプランジャーを使用することにより、コンプライアン
ス機構にばね性を付加させることにより、接続装置の接
触端子を被接触対象の電極に接触させる場合に、該接触
端子が該電極に接触しはじめてから、全接触端子が全電
極に接触して、その後もある程度加圧する（押し込まれ
る）までの微小な変位（１００〜２００μｍ程度）の
間、ほぼ一定の所望の荷重を保持できる加圧機構を実現
することができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、接触端子群を半導体素
子等の電極群に対して低荷重で平行に近い状態で加圧し
はじめるようにして接触端子群のならい動作を確実にし
て、接触端子および半導体素子等の電極の損傷を防止す
ることができ、その結果、接触端子の群を被検査対象物
上の電極の群に、１ピン当たり低荷重（３〜１５０ｍＮ
程度）で、単に押しつけることによって、０．０５Ω〜
０．１Ω程度の低抵抗で安定した接続を実現することが
できる効果を奏する。

【００３２】また、本発明によれば、接触端子群が被接
触対象の電極群に接触しはじめてから、全接触端子群を
全電極群に接触して、その後もある程度加圧する（押し
込まれる）までの微小な変位（１００〜２００μｍ程
度）の間、ほぼ一定の所望の荷重を保持でき、しかも接
触端子群のならい動作を確実にして、接触端子および半
導体素子等の電極の損傷を防止することができるように
した接続装置および検査システムを実現することができ
る。

【００３３】また、本発明によれば、接触端子群が半導
体素子等の電極群と接触する際の位置精度を良好にし
て、接触端子群が確実に半導体素子等の電極群にプロー
ビングができるようにした接続装置および検査システム
を実現することができる。また、本発明によれば、ウエ
ハの状態において、多数並設された半導体素子（チッ
プ）の内、１個または多数個の半導体素子の電極に確実
に接続させて、テスタにより各半導体素子について動作
試験を行うことができる。即ち、前記構成によれば、電
極の高密度化および狭ピッチ化に対しても、チップ電極
に損傷を与えない状態で多数個チップ同時プロービング
による検査を可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明に係る接続装置の第１の実施
の形態における押さえ部材を含んだ多層フィルムの要部
を示す断面図であり、（ｂ）はその主要部品を分解して
図示した斜視図である。

【図２】（ａ）は、本発明に係る接続装置の第２の実施
の形態における局所押さえ部材および枠を含んだ多層フ
ィルムの要部を示す断面図であり、（ｂ）はその主要部
品を分解して図示した斜視図である。

【図３】本発明に係る接続装置の第１の実施の形態の接
続装置の押し込み量と荷重の関係を示す図である。

【図４】本発明に係る接続装置の第２の実施の形態の接
続装置の押し込み量と荷重の関係を示す図である。

【図５】本発明に係る検査システムの一実施の形態を示
す全体概略構成を示す図である。

【図６】（ａ）は、半導体素子（チップ）が配列された
被接触対象であるウエハを示す斜視図であり、（ｂ）は
半導体素子（チップ）を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…ウエハ、２…半導体素子（チップ）、３…電極群
（被接触材）、４…接触端子群、５…電極、６…多層フ
ィルム、７…支持部材（上部固定板）、８…押さえ部
材、８ａ…押さえ板、８ｂ…押さえ板保持基板、９…電
極押さえ板、１０…仮平行だし支え部材、１３…センタ
ースプリングプランジャ、１３ａ…球、１３ｂ…ばね、
１４…スプリングプランジャ、１４ａ…球、１４ｂ…ば
ね、２０…引き出し配線、２１…枠、２２ａ…局部押さ
え部材、２２ｂ…局部押さえ部材保持基板、２３…緩衝
材、５０…多層配線基板、５０ａ…電極、５０ｂ…内部
配線、５０ｃ…接続端子、５０ｄ…ビア、１２０…プロ
−ブ系、１４０…温度制御系、１４１…ヒータ、１５０
…駆動制御系、１５１…操作部、１６０…試料支持系、
１６２…試料台、１６４…昇降軸、１６５…昇降駆動
部、１６６…、１６７…Ｘ−Ｙステージ、１７０…テス
タ、１７１…ケーブル、１７２…ケーブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 勝久 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 萩原 太郎 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 Ｆターム(参考） 2G003 AA07 AA10 AB01 AG04 AG12 AG16 AG20 AH05 2G011 AA17 AB01 AB04 AC06 AC14 AC31 AD01 AE03 AE11 AF07 2G032 AF01 AL03 4M106 AA01 AA02 BA01 DD06 DD10 DD13 DD17

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査対象物上に配列された電極と電気的
   に接触して電気信号の授受を行うための接続装置におい
   て、 前記接続装置を支持する支持部材と、 前記接続装置の接触端子をプロービング側の領域部に複
   数並設し、該各接触端子に電気的につながって周辺部に
   引き出される複数の引き出し用配線を有する多層フィル
   ムと、 該多層フィルムを取り付ける押さえ部材と、 前記支持部材に取り付けられ、前記押さえ部材をスプリ
   ング性を有した押圧機構で押圧した際、前記押さえ部材
   を仮平行だしして支える仮平行だし支え部材と、 前記各接触端子の先端を各電極に接触させるための接触
   圧を前記支持部材から前記押さえ部材に対して付与する
   接触圧付与手段と、 前記接触端子群の先端面を前記電極群の面に接触させる
   際、前記押圧機構で押圧される押さえ部材を前記仮平行
   だし支え部材から浮上させて接触端子群の先端面が電極
   群の面に倣って平行出しされるように前記押さえ部材を
   前記支持部材に対して係合させるコンプライアンス機構
   とを備えたことを特徴とする接続装置。
2. 【請求項２】被検査対象物上に配列された電極と電気的
   に接触して電気信号の授受を行うための接続装置におい
   て、 前記接続装置を支持する支持部材と、 前記接続装置の接触端子をプロービング側の領域部に複
   数並設し、該各接触端子に電気的につながって周辺部に
   引き出される複数の引き出し用配線を有する多層フィル
   ムと、 前記多層フィルムにおける前記領域部の弛みをなくすよ
   うにして多層フィルムを取り付ける押さえ部材と、 前記支持部材に取り付けられ、前記押さえ部材をスプリ
   ング性を有した押圧機構で押圧した際、前記押さえ部材
   を仮平行だしして支える仮平行だし支え部材と、 前記各接触端子の先端を各電極に接触させるための接触
   圧を前記支持部材から前記押さえ部材に対して付与する
   接触圧付与手段と、 前記接触端子群の先端面を前記電極群の面に接触させる
   際、前記押圧機構で押圧される押さえ部材を前記仮平行
   だし支え部材から浮上させて接触端子群の先端面が電極
   群の面に倣って平行出しされるように前記押さえ部材を
   前記支持部材に対して係合させるコンプライアンス機構
   とを備えたことを特徴とする接続装置。
3. 【請求項３】前記接触圧付与手段は、前記支持部材から
   前記押さえ部材の中心部に対して押圧力を付与するよう
   にスプリング性を有する押圧機構で構成することを特徴
   とする請求項１または２記載の接続装置。
4. 【請求項４】前記仮平行だし支え部材は、前記押さえ部
   材が所望の値以上に横ずれが生じないように前記押さえ
   部材を上下動可能に案内する機能を有することを特徴と
   する請求項１または２記載の接続装置。
5. 【請求項５】前記仮平行だし支え部材は、下端に支え部
   を有する筒状体で形成することを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の接続装置。
6. 【請求項６】被検査対象物を載置して支持する試料支持
   系を設け、 支持部材と、接触端子をプロービング側の領域部に複数
   並設し、該各接触端子に電気的につながって周辺部に引
   き出される複数の引き出し用配線を有する多層フィルム
   と、該多層フィルムを取り付ける押さえ部材と、前記支
   持部材に取り付けられ、前記押さえ部材をスプリング性
   を有した押圧機構で押圧した際、前記押さえ部材を仮平
   行だしして支える仮平行だし支え部材と、前記各接触端
   子の先端を各電極に接触させるための接触圧を前記支持
   部材から前記押さえ部材に対して付与する接触圧付与手
   段と、前記接触端子群の先端面を前記電極群の面に接触
   させる際、前記押圧機構で押圧される押さえ部材を前記
   仮平行だし支え部材から浮上させて接触端子群の先端面
   が電極群の面に倣って平行出しされるように前記押さえ
   部材を前記支持部材に対して係合させるコンプライアン
   ス機構とを有する接続装置を設置し、 該接続装置の多層フィルムの周辺部に引き出された引き
   出し用配線と電気的に接続されたテスタを設け、 前記接続装置の多層フィルムに並設された接触端子の群
   と被検査対象物に配列された電極の群とを位置合わせす
   る位置合わせ手段を設け、 該位置合わせ手段で位置合わせされた接触端子の群と電
   極の群とを接触させて前記テスタから被検査対象物に対
   して電気信号を授受して検査を行うように構成したこと
   を特徴とする検査システム。
7. 【請求項７】被検査対象物を載置して支持する試料支持
   系を設け、 支持部材と、接触端子をプロービング側の領域部に複数
   並設し、該各接触端子に電気的につながって周辺部に引
   き出される複数の引き出し用配線を有する多層フィルム
   と、前記多層フィルムにおける前記領域部の弛みをなく
   すようにして多層フィルムを取り付ける押さえ部材と、
   前記支持部材に取り付けられ、前記押さえ部材をスプリ
   ング性を有した押圧機構で押圧した際、前記押さえ部材
   を仮平行だしして支える仮平行だし支え部材と、前記各
   接触端子の先端を各電極に接触させるための接触圧を前
   記支持部材から前記押さえ部材に対して付与する接触圧
   付与手段と、前記接触端子群の先端面を前記電極群の面
   に接触させる際、前記押圧機構で押圧される押さえ部材
   を前記仮平行だし支え部材から浮上させて接触端子群の
   先端面が電極群の面に倣って平行出しされるように前記
   押さえ部材を前記支持部材に対して係合させるコンプラ
   イアンス機構とを有する接続装置を設置し、 該接続装置の多層フィルムの周辺部に引き出された引き
   出し用配線と電気的に接続されたテスタを設け、 前記接続装置の多層フィルムに並設された接触端子の群
   と被検査対象物に配列された電極の群とを位置合わせす
   る位置合わせ手段を設け、 該位置合わせ手段で位置合わせされた接触端子の群と電
   極の群とを接触させて前記テスタから被検査対象物に対
   して電気信号を授受して検査を行うように構成したこと
   を特徴とする検査システム。