JP2007132846A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブピンとウェハとの接触を安定的に維持する。
【解決手段】プリント配線基板１３の外周部の複数箇所に，ネジ５０が設けられる。ネジ５０は，補強板２５に螺合され，プリント配線基板１３の外周部を貫通している。プリント配線基板１３の外周部の下面側には，押さえ板６０が設けられ，ネジ５０の下端面は，押さえ板６０により押さえられている。押さえ板６０は，スペーサ６１を介してカードホルダ１４に固定されている。ネジ５０の上端部側には，ナット５１が取り付けられている。ネジ５０の下端面を押さえ板６０で押さえた状態で，ネジ５０を回すことにより，プリント配線基板１３の外周部が昇降する。複数箇所の各ネジ５０を回してプリント配線基板１３の外周部の高さを調整することによって，プローブカード２全体のウェハに対する平行度を調整できる。
【選択図】図１

Description

本発明は，被検査体の電気的特性を検査するプローブ装置に関する。

例えば半導体ウェハ上に形成されたＩＣ，ＬＳＩなどの電子回路の電気的特性の検査は，プローブ装置に装着されたプローブカードを用いて行われている。プローブカードは，通常，多数のプローブピンを支持するコンタクタと，当該コンタクタと電気的に接続されている回路基板を有している。ウェハの電気的特性の検査は，ウェハの電極をプローブピンに接触させ，回路基板からコンタクタとプローブピンを通じて，ウェハに対して検査用の電気信号を送受信することにより行われている。

ところで，上述の電気的特性の検査を適正かつ安定的に行うためには，プローブピンとウェハとの接触を安定させる必要がある。これを実現するために，コンタクタと回路基板の間に，上下動可能な接続リングを介在することが提案されている（特許文献１参照）。

特開平５-２６４５８９号公報

ウェハとプローブピンとの接触を安定させるには，回路基板やコンタクタが元々備えている加工時の歪みや傾きを吸収するだけでなく，プローブ装置への装着時に生じるプローブカード全体のウェハに対する歪みや傾きにも対応する必要がある。しかしながら，上述の接続リングでは，プローブカード全体の歪みや傾きには対応できず，ウェハとプローブピンとの接触を十分に安定させることはできなかった。

本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，ウェハなどの被検査体とプローブピンとの接触を十分に安定させることをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は，被検査体の電気的特性を検査するプローブ装置であって，被検査体に接触するプローブピンを下面に支持するコンタクタと，コンタクタの上面側に配置され，前記プローブピンとの間で前記コンタクタを通じて電気信号を授受する回路基板とを備えたプローブカードと，前記被検査体に対する前記プローブカード全体の平行度を調整する平行度調整機構と，を有することを特徴とする。

本発明によれば，平行度調整機構によって，プローブカード全体の被検査体に対する歪みや傾きを修正できる。これにより，被検査体とプローブピンとの接触を安定させることができる。

前記プローブ装置は，前記プローブカードの外周部が取り付けられるプローブ装置本体側の取り付け部を有し，前記平行度調整機構は，前記プローブカードの外周部の複数箇所に設けられたネジを備え，前記ネジを回すことによってプローブカードの外周部を前記取り付け部に対して昇降できるように構成されていてもよい。

前記ネジは，前記回路基板の外周部に上下方向に向けて設けられ，当該ネジを回すことにより前記回路基板をネジに対して上下動でき，前記平行度調整機構は，前記ネジの下端面を下から押さえる押さえ部材を有し，前記押さえ部材は，前記取り付け部に対して固定されていてもよい。なお，押さえ部材は，前記取り付け部に直接的に固定されていてもよいし，間接的に固定されていてもよい。

前記回路基板の外周部の上面には，前記回路基板に固定されたネジ取付け用部材が設けられ，前記ネジ取付け用部材には，前記ネジが上下方向に螺合し貫通するネジ穴が形成され，前記回路基板の外周部には，前記ネジ穴を貫通した前記ネジが上下方向に貫通する貫通孔が形成され，前記押さえ部材は，前記貫通孔の下方に配置されていてもよい。

前記取り付け部は，前記回路基板の外周部の上面側に位置し，前記押さえ部材は，前記回路基板の外周部を上下方向に貫通する接続体によって前記取り付け部に接続されていてもよい。

前記ネジは，平面から見て前記プローブカードの中心を円心とする同一円周上に等間隔で配置されていてもよい。また，前記ネジは，３箇所以上に配置されていてもよい。

前記ネジには，前記回転基板を上方から押さえるナットが設けられていてもよい。

前記プローブ装置は，前記プローブカードの上方への動きを規制するストッパ機構を有していてもよい。

前記ストッパ機構は，前記回路基板の外周部を上下方向に貫通しなおかつ下端部が前記取り付け部に対して固定されたストッパ用ネジと，前記ストッパ用ネジに設けられ，前記回路基板を上方から押さえるストッパ用ナットを有するようにしてもよい。

前記ストッパ機構は，平面から見て前記各ネジの両側に設けられていてもよい。

前記プローブカードには，前記コンタクタと前記回路基板との間に介在され，前記コンタクタと前記回路基板とを電気的に接続し，なおかつ上下方向に弾性を有する介在体が設けられていてもよい。

本発明によれば，プローブピンと被検査体との接触が安定し，被検査体の電気的特性の検査を高い精度で行うことができる。

以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本実施の形態にかかるプローブ装置１の構成の概略を示す縦断面の説明図である。

プローブ装置１には，例えばプローブカード２と，被検査体としてのウェハＷを載置する載置台３が設けられている。プローブカード２は，例えば全体が略円盤状に形成され，載置台３の上方に載置台３の上面に対向するように設けられている。

プローブカード２は，例えば複数のプローブピン１０を支持するコンタクタ１１と，介在体としてのインターポーザ１２と，回路基板としてのプリント配線基板１３を下から順に備えている。プローブカード２は，プローブカード２の外周に配置された取り付け部としてのカードホルダ１４によってプローブ装置１本体に装着されている。

コンタクタ１１は，例えば略円盤状に形成され，プローブカード２の下面に設けられている。コンタクタ１１の下面の所定の位置には，複数のプローブピン１０が接合されて支持されている。コンタクタ１１の内部には，下面側の各プローブピン１０と上面側のインターポーザ１２とを電気的に接続する接続配線１１ａが設けられている。

インターポーザ１２は，例えば平板状の保持部材２０と，保持部材２０の上面と下面に取付けられた複数の接触部２１によって構成されている。接触部２１は，例えば保持部材２０の各面から凸状に突出している。下面側の接触部２１は，コンタクタ１１に接触し，上面側の接触部２１は，プリント配線基板１３に接触している。下面側の接触部２１と上面側の接触部２１は，保持部材２０を挟んで互いに対向する位置に対になって設けられている。

各接触部２１は，例えば導電性のあるゴムによって形成されている。このように各接触部２１は，弾性を有しているので，インターポーザ１２は，上下方向に伸縮自在であり，上下のコンタクタ１１やプリント配線基板１３が有する固有の歪みや傾きを吸収できる。また，保持部材２０の内部には，上下の接触部２１を通電させるための通電路２０ａが形成されている。インターポーザ１２は，導電性の接触部２１と保持部材２０の通電路２０ａを通じて，コンタクタ１１と回路基板１３との間を通電できる。

プリント配線基板１３は，例えば略円盤状に形成され，コンタクタ１１と略平行になるように配置されている。プリント配線基板１３は，コンタクタ１１よりも径が大きく外側に突出している。プリント配線基板１３の内部には，プローブピン１０に対して電気的特性の検査のための電気信号を送受信する回路が形成されている。

プリント配線基板１３の上面には，プリント配線基板１３を補強する補強板２５が設けられている。補強板２５は，例えば略円盤状に形成され，例えば図２に示すように同心円の２重のリング部２５ａ，２５ｂと，そのリング部２５ａ，２５ｂ間を径方向に沿って接続する複数の接続部２５ｃによって形成されている。なお，図１は，図２に示すＸ−Ｘ’線に沿って切断した場合のプローブカード２の縦断面を示している。

図１に示すようにコンタクタ１１の外周には，例えばコンタクタ１１の外周部を支持するリング状の支持部材３０が設けられている。支持部材３０は，例えばボルト３１によってプリント配線基板１３の下面に固定されている。支持部材３０の下面には，ボルト３２によって板ばね３３が固定されており，この板ばね３３によって，コンタクタ１１の外周部が下から支持されている。支持部材３０には，支持部材３０の下面から支持部材３０とプリント配線基板１３を貫通し，補強板２５に到達するボルト３４が設けられている。このボルト３４によって，補強板２５は，プリント配線基板１３の上面に固定されている。なお，本実施の形態においては，補強板２５が，プリント配線基板１３の上面に固定されるネジ取付け用部材を構成している。

載置台３は，例えば左右及び上下に三次元移動自在に構成されている。載置台３は，載置したウェハＷを上昇させプローブピン１０に押し付けて，ウェハＷをプローブピン１０に接触させることができる。

なお，本実施の形態においては，プローブカード２は，例えばコンタクタ１１，インターポーザ１２，プリント配線基板１３，補強板２５，支持部材３０，ボルト３１，３２，３４及び板ばね３３によって構成されている。

プローブ装置１には，ウェハＷに対するプローブカード２全体の平行度を維持するための平行度調整機構と，下からの圧力によるプローブカード２の上方への動きを規制するストッパ機構が設けられている。以下，この平行度調整機構とストッパ機構について説明する。

例えば図１及び図３に示すようにプローブカード２のプリント配線基板１３の外周部には，補強板２５とプリント配線基板１３を上下方向に貫通するネジ５０が設けられている。ネジ５０は，図２に示すように平面から見てプローブカード２の中心を円心とする同一円周上の複数箇所に等間隔で配置されている。ネジ５０は，例えば４箇所に９０度おきに配置されている。図３に示すようにネジ５０は，例えば補強板２５のネジ穴２５ａに螺合されている。これにより，ネジ５０を回すことによって補強板２５をネジ５０に対して上下動できる。ネジ５０は，プリント配線基板１３に形成された貫通孔１３ａを貫通している。貫通孔１３ａは，ネジ５０よりも大きな径で形成され，ネジ５０は，プリント配線基板１３と螺合していない。ネジ５０の補強板２５よりも上側には，ナット５１が設けられている。

プリント配線基板１３の外周部の下側には，ネジ５０の下端面を下から押さえる押さえ部材としての押さえ板６０が設けられている。この押さえ板６０は，カードホルダ１４に対して固定されている。例えば押さえ板６０は，プリント配線基板１３の上面側に張り出したカードホルダ１４との間を接続体としてのスペーサ６１を介して接続されている。スペーサ６１は，プリント配線基板１３の厚みより長く形成され，カードホルダ１４と押さえ板６０との隙間を一定に維持する。スペーサ６１は，プリント配線基板１３の貫通孔１３ａのさらに外周に形成された外周貫通孔１３ｂを貫通している。スペーサ６１は，例えば円管状に形成され，このスペーサ６１内に挿通されたボルト６２によって押さえ板６０とカードホルダ１４が固定されている。

押さえ板６０によりネジ５０の下端部を押さえた状態で，ネジ５０を回すことにより，補強板２５を介してプリント配線基板１３の外周部を昇降して，プリント配線基板１３の外周部の高さを調整できる。各ネジ５０におけるプリント配線基板１３の外周部の高さを調整することにより，プローブカード２全体の平行度を調整できる。

本実施の形態においては，上述のネジ５０，ナット５１，押さえ板６０，スペーサ６１及びボルト６２によって平行度調整機構が構成されている。この平行度調整機構は，上述したようにプローブカード２に形成されている。

図１及び図４に示すようにプリント配線基板１３の外周部には，補強板２５とプリント配線基板１３を上下方向に貫通するストッパ用ネジ７０が設けられている。ストッパ用ネジ７０は，例えば図２に示すようにネジ５０と同じ同一円周上の複数箇所，例えば８箇所に設けられている。ストッパ用ネジ７０は，各ネジ５０を挟むように各ネジ５０の両側に配置されている。ストッパ用ネジ７０は，例えば４つの各ネジ５０から３０°離れた両側に配置されている。

ストッパ用ネジ７０は，図４に示すように補強板２５とプリント配線基板１３に上下方向に形成された貫通孔２５ｂ，貫通孔１３ｃを貫通している。ストッパ用ネジ７０は，例えばネジ頭部が下になるように下側から貫通孔１３ｃ，２５ｂに挿入されている。ストッパ用ネジ７０の下端部は，プリント配線基板１３の下面側に設けられた固定板７１に固定されている。固定板７１は，プリント配線基板１３の上面側に張り出したカードホルダ１４に，スペーサ７２を介して接続されている。スペーサ７２は，上述のスペーサ６１と同様にプリント配線基板１３の貫通孔１３ｃのさらに外側の外周貫通孔１３ｄを貫通している。スペーサ７２は，円管状に形成されている。スペーサ７２の内部には，ボルト７３が挿通され，このボルト７３によって，固定板７１とカードホルダ１４が固定されている。このように，ストッパ用ネジ７０は，カードホルダ１４に対して固定されている。

ストッパ用ネジ７０の固定板７１とプリント配線基板１３との間には，ナット７４が取り付けられている。このナット７４によってストッパ用ネジ７０が固定板７１にしっかり固定される。プリント配線基板１３の下面には，ナット７４が収容可能な凹部１３ｅが形成されている。ストッパ用ネジ７０の補強板２５の上面側には，ストッパ用ナット７６と緩み止めナット７７が下から順に取り付けられている。このストッパ用ナット７６によって補強板２５及びプリント配線基板１３を上方から押さえることにより，プローブカード２の上方向への動きを規制することができる。

本実施の形態においては，例えばストッパ用ネジ７０，固定板７１，スペーサ７２，ボルト７３，ナット７４，ストッパ用ナット７６及び緩み止めナット７７によりストッパ機構が構成されている。このストッパ機構は，プローブカード２に形成されている。

以上のように構成されたプローブ装置１において，ウェハＷ上の電子素子の電気的特性が検査される際には，ウェハＷが載置台３上に載置され，図５に示すようにウェハＷが載置台３によってコンタクタ１１側に上昇される。そして，ウェハＷの各電極が対応するプローブピン１０に接触される。プリント配線基板１３，インターポーザ１２及びコンタクタ１１を介してプローブピン１０を通じてウェハＷとの間で電気信号が授受されて，ウェハＷ上の電子素子の電気的特性が検査される。

次に，プローブ装置１におけるプローブカード２全体の平行度を調整する場合について説明する。先ず，４箇所の各ネジ５０のナット５１，８箇所の各ストッパ用ネジ７０のストッパ用ナット７６と緩み止めナット７７が緩められる。そして，図６に示すように各ネジ５０が回され，各ネジ５０におけるプリント配線基板１３の外周部の高さが調整され，プローブカード２全体が載置台３上のウェハＷに対して平行な状態に調整される。この状態で，各ネジ５０のナット５１が締められ，プリント配線基板１３の位置が固定される。また，図４に示したようにストッパ用ネジ７０のストッパ用ナット７６と緩み止めナット７７が締められ，補強板２５とプリント配線基板１３が上方から押さえ付けられる。これにより，図５に示すようにウェハＷがプローブカード２に押し付けられた際にプローブカード２が上方に位置ずれすることを防止できる。

以上の実施の形態によれば，プリント配線基板１３の外周部に設けられたネジ５０により，プローブカード２の全体の平行度を調整できるので，コンタクタ１１とウェハＷを平行に調整し，ウェハ表面とプローブピン１０との接触を安定させることができる。また，ウェハＷとプローブカード２を平行に保つために例えばインターポーザ１２の上下幅を広げる必要がないので，インターポーザ１２やプローブカード２全体を小型化できる。さらに，インターポーザ１２の上下幅を広げた場合のようにコンタクタ１１とプリント配線基板１３との電気信号の応答が遅くなることがなく，検査速度や検査精度の低下が防止される。

以上の実施の形態によれば，複数のネジ５０をプリント配線基板１３の外周部の複数箇所に設け，ネジ５０の下端面を，カードホルダ１４側に間接的に固定された押さえ板６０によって押さえている。これ故，ネジ５０を回転することにより，各部分のプリント配線基板１３の外周部を昇降し，プローブカード２全体の平行度を調整できる。このように，プローブカード２全体の平行度の調整を比較的簡単な機構で実現できる。

ネジ５０は，プリント配線基板１３に固定された補強板２５に螺合され，プリント配線基板１３を貫通するようにしたので，プリント配線基板１３にネジを切る必要がなく，プリント配線基板１３の加工が簡単になる。

ネジ５０は，平面から見てプローブカード２の中心を円心とする同一円周上の複数箇所に等間隔で配置されるので，プローブカード２の平行度の調整を行い易い。

ネジ５０にナット５１を設けたので，プリント配線基板１３を上方から押さえることができる。また，プリント配線基板１３の外周部のネジ５０とは別の位置に，ストッパ用ネジ７０とストッパ用ナット７６を設けたので，これによってもプリント配線基板１３を上方から押さえることができる。この結果，ウェハＷがプローブピン１０に強く押し付けられプローブカード２に上方の強い圧力がかかった場合であっても，プローブカード２全体が上方にずれることが防止される。なお，以上の実施の形態で記載したストッパ用ネジ７０は，スタッドボルトであってもよい。この場合，ナット７４や，そのナット７４のためのプリント配線基板１３の凹部１３ｅはなくてもよい。

ストッパ用ネジ７０とストッパ用ナット７６は，各ネジ５０を挟んだ両側に配置されたので，下から圧力がかかった際にネジ５０の部分を支点にプリント配線基板１３が歪むのを抑制できる。なお，ストッパ用ネジ７０とストッパ用ナット７６は，ネジ５０の同一円周上の両側に配置されていたが，同一円周上に限られず，ネジ５０を通る直線上においてネジ５０を挟んだ両側に配置されていてもよい。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば以上の実施の形態では，コンタクタ１１とプリント配線基板１３との間にインターポーザ１２が設けられていたが，インターポーザ１２はなくてもよい。インターポーザ１２を用いなくても，本発明は，プローブカード２のウェハＷに対する歪みや傾きを修正できるという利点を有する。以上の実施の形態では，ネジ５０によってプローブカード２の外周部を昇降させていたが，他の機構により昇降させてもよい。また，ネジ５０が補強板２５に螺合されていたが，プリント配線基板１３に直接螺合されていてもよい。ネジ５０，ストッパ用ネジ７０及びストッパ用ナット７６の位置や数は，本実施の形態に限られるものではなく，任意に選択できる。本発明は，被検査体がウェハＷ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ），フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

本発明は，プローブピンと被検査体との接触を安定的に維持する際に有用である。

プローブ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 プローブカードの平面図である。 平行度調整機構のあるプローブカードの外周部を示す縦断面の説明図である。 ストッパ機構のあるプローブカードの外周部を示す縦断面の説明図である。 ウェハがプローブピンに接触した際のプローブ装置を示す縦断面の説明図である。 ナットが緩んだ状態の平行度調整機構のあるプローブカードの外周部を示す縦断面の説明図である。

符号の説明

１ プローブ装置
２ プローブカード
１０ プローブピン
１１ コンタクタ
１２ インターポーザ
１３ プリント配線基板
１４ カードホルダ
５０ ネジ
５１ ナット
６０ 押さえ板
７０ ストッパ用ネジ
７６ ストッパ用ナット
Ｗ ウェハ

Claims (12)

1. 被検査体の電気的特性を検査するプローブ装置であって，
   被検査体に接触するプローブピンを下面に支持するコンタクタと，コンタクタの上面側に配置され，前記プローブピンとの間で前記コンタクタを通じて電気信号を授受する回路基板とを備えたプローブカードと，
   前記被検査体に対する前記プローブカード全体の平行度を調整する平行度調整機構と，を有することを特徴とする，プローブ装置。
2. 前記プローブカードの外周部が取り付けられるプローブ装置本体側の取り付け部を有し，
   前記平行度調整機構は，前記プローブカードの外周部の複数箇所に設けられたネジを備え，前記ネジを回すことによってプローブカードの外周部を前記取り付け部に対して昇降できるように構成されていることを特徴とする，請求項１に記載のプローブ装置。
3. 前記ネジは，前記回路基板の外周部に上下方向に向けて設けられ，当該ネジを回すことにより前記回路基板をネジに対して上下動でき，
   前記平行度調整機構は，前記ネジの下端面を下から押さえる押さえ部材を有し，
   前記押さえ部材は，前記取り付け部に対して固定されていることを特徴とする，請求項２に記載のプローブ装置。
4. 前記回路基板の外周部の上面には，前記回路基板に固定されたネジ取付け用部材が設けられ，
   前記ネジ取付け用部材には，前記ネジが上下方向に螺合し貫通するネジ穴が形成され，
   前記回路基板の外周部には，前記ネジ穴を貫通した前記ネジが上下方向に貫通する貫通孔が形成され，
   前記押さえ部材は，前記貫通孔の下方に配置されていることを特徴とする，請求項３に記載のプローブ装置。
5. 前記取り付け部は，前記回路基板の外周部の上面側に位置し，
   前記押さえ部材は，前記回路基板の外周部を上下方向に貫通する接続体によって前記取り付け部に接続されていることを特徴とする，請求項３又は４のいずれかに記載のプローブ装置。
6. 前記ネジは，平面から見て前記プローブカードの中心を円心とする同一円周上に等間隔で配置されていることを特徴とする，請求項２〜５のいずれかに記載のプローブ装置。
7. 前記ネジは，３箇所以上に配置されていることを特徴とする，請求項２〜６のいずれかに記載のプローブ装置。
8. 前記ネジには，前記回転基板を上方から押さえるナットが設けられていることを特徴とする，請求項２〜７のいずれかに記載のプローブ装置。
9. 前記プローブカードの上方への動きを規制するストッパ機構を有することを特徴とする，請求項２〜８のいずれかに記載のプローブ装置。
10. 前記ストッパ機構は，前記回路基板の外周部を上下方向に貫通しなおかつ下端部が前記取り付け部に対して固定されたストッパ用ネジと，前記ストッパ用ネジに設けられ，前記回路基板を上方から押さえるストッパ用ナットを有することを特徴とする，請求項９に記載のプローブ装置。
11. 前記ストッパ機構は，平面から見て前記各ネジの両側に設けられていることを特徴とする，請求項９又は１０のいずれかに記載のプローブ装置。
12. 前記プローブカードには，前記コンタクタと前記回路基板との間に介在され，前記コンタクタと前記回路基板とを電気的に接続し，なおかつ上下方向に弾性を有する介在体が設けられていることを特徴とする，請求項１〜１１のいずれかに記載のプローブ装置。

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