JP2007155735A - 被験電気部品を検査するための電気的接触装置および電気的検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】被験体の検査のために被験体の確実で再現可能な接触を可能にする電気的接触装置を提供すること。
【解決手段】本発明は被験体の有接点式の電気的接触のための検査接点7と、接触装置3を検査機(プローバ)内に保持するために中間部品30を取り付けることができる支持装置14とを有する電気的接触装置3に関するものである。永続的モジュールユニット32を形成するために、支持装置14が前記接触装置3のみに属する独自の中間部品30と連結される。本発明はさらに、電気的接触装置3を有する電気的検査装置1に関するものである。
【選択図】図3

Description

本発明は、被験体の有接点式の電気的接触のための検査接点と、接触装置を検査機(プローバ)内に保持するために中間部品を取り付けることができる支持装置とを有する電気的接触装置に関する。
冒頭に記載の種類の電気的接触装置は、被験電気部品、例えばウェハの電気的検査に役立てられる。電気的検査には接触装置が検査機内に取り付けられる。接触装置は例えば湾曲探針として形成された多数の検査接点を有している。湾曲探針の自由端は被験体の有接点式接触の役割を果たす。検査機は湾曲探針が検査のために被験体の対応する接点と有接点式に接触するように被験体を接触装置内に位置決めし(XY方向の位置調整)、被験体を持上げる(Z方向の位置調整)という目的を持っている。検査機はさらに、接触装置とテスタとを電気的に接続するという目的を持っている。テスタによって被験体の電気的検査が行われる。すなわち、機能検査を行うために被験体との検査電流回路が形成される。検査電流経路はテスタから接触装置を経て被験体へと進み、そこからテスタに戻る。接触装置と被験体との位置調整のために、好ましくはカメラが援用される。カメラは検査機(プローバ)のいわゆる被験体支持体(チャック)上の被験体の位置、および湾曲探針の針尖端の位置を極めて精密に(数μmの精度)検知し、それによって構成部品相互の極めて精確な位置調整を可能にすることによって、接触の際に湾曲探針と被験体の接点との精確な接触が達成される。被験体、例えばウェハの機能性を包括的に検査するためにはほとんどの場合、多くの接触工程が必要である。完璧な検査のためには、テスタと被験体との間に接触の確実な検査電流経路を形成することが必要である。そのためには、被験体を極めて精確に接触装置の下に位置決めし、その後、Z方向への適宜の押圧力の上昇運動で接触装置の検査接点へと押圧する必要がある。支持装置(補強材)は、被験体を接触装置に押圧することで生ずる力を確実に、かつ不要な反りおよび/または湾曲が生じないように検査機に逃がす目的を持っている。公知の検査機はそのために中間リングとして形成された中間部品(プローブカード保持リング)を備えている。検査機に取り付けられたこの中間リングは検査機内で移動自在に支承されている。検査機は正面に、中間リングが一種の引出し上で引き出されると開くことによって接触装置を装備できるようになるフラップを備えている。この構成は、CDを装填するために引出しが引き出されることによって開くCD-ROMドライブの原理とほぼ対応するものである。前記の装填のために、接触装置は中間リング内に挿入され、周囲に配置された複数の小ねじによって中間リングにねじ止めされる。その際に中間リング内のセンタリングピンおよび接触装置内の対応する穴によって接触装置を中間リングに対して精確に位置調整することができる。そこで検査機は接触装置を含めて中間リングを引入れて内部に収容することができ、それによって接触装置は試験用に備えられた場所に移動される。その際に回転および/または持上げを行うこともできる。最後に中間リングは検査機内にロックされる。引出し式の出し入れがなされない検査機の場合も、検査機の構成部品であり、検査機内に常時設置され、または検査機内に挿入できるように形成された同様の中間リングが備えられる。
現在は1000以上の検査接点(プローブ探針)である複数の検査接点を有する比較的大型の接触装置(例えば垂直型プローブカード)の場合は、接触の際に好ましくは垂直方向の力が接触装置内に生ずる。検査接点(プローブ探針)の数に応じて例えば10N乃至4000Nの検査力が発生し、これは前記の支持装置(補強材)によって吸収され、中間リングに送られ、そこから検査機に伝達される。システム全体の完全な機能を保証するために、接触装置と中間リングの構成部品を極めてねじれに強く形成する必要がある。何故ならば接触装置に取り付けられる検査接点には、特に湾曲探針もしくは湾曲ワイヤとして形成されている場合には、極めて小さい最大接触ストローク(例えば50μm乃至200μm)しかなく、したがって接触中のシステム全体のねじれおよび/または湾曲は前記の最大接触ストロークと比較して極めて小さくなければならない。検査機が例えば150μmの接触ストローク(作動距離)に調整され、システムの剛性が不充分であることにより、例えば反りによってそれぞれの検査接点に有効に作用する接触ストロークは例えばわずか70μmと極めて小さいので、被験体の確実な接触は保証されない。
したがって本発明の目的は、被験体の検査のために被験体の確実で再現可能な接触を可能にする冒頭に記載の種類の電気的接触装置を提供することにある。
上記の目的は、永続的モジュールユニットを形成するために、支持装置が接触装置に属する独自の中間部品と連結されることによって達成される。それゆえ、様々な接触装置を挿入することができる単一の中間部品、特に中間リングが検査機に取り付けられるだけではなく、各接触装置が独自の中間部品を備えている。接触装置が検査機に挿入されるか否かにかかわりなく、接触装置は常に、個々に適合されることで支持装置と最適に連結され、したがって例えばシステムの不充分な剛性として認められることがある境界面の問題が生ずることがない独自の中間部品を有している。接触装置を検査機に挿入しても前記の境界面はもはや生ずることがなく、中間部品が付属の接触装置に常に取り付けられているので、境界面は永続的に支持装置と中間部品との間に存在する。したがって、常に解決すべき、またその後も再び生ずる境界面を考慮にいれる必要がなく、本発明によって大幅に強固な連結を実現できる。
本発明の改良によって、支持装置と中間部品とが共通部品として互いに連結される。境界面がないようにこの連結を行う必要はない。すなわち、連結のために双方の部品を例えば互いにねじ止めすることができるが、このねじ止めは永続的に緩められたり、再びねじ止めされるのではなく、接触装置の製造時にこの構成部品が連結され、その後は連結状態に留められるので、高い精度と精密さが得られる。前記の共通の構成部品は特に支持装置と中間部品との接着によっても製造することができ、それによって強力で精密な連結をも行うことができる。
本発明のさらなる改良によって、支持装置と中間部品とは互いに一体に連結される。それによって前記の境界面さえもなくなるので、極めて強力で高精度の構造になる。
本発明のさらなる改良によって、接触装置はプローブカードとして形成される。プローブカードは好ましくは垂直型プローブカードである。すなわち、これは水平位置で垂直向きの検査接点を、特に検査ピンまたは検査探針、好ましくは湾曲探針を備えている。この検査接点は好ましくはコンタクトヘッドに属している。コンタクトヘッドの検査接点によって被験体の検査時に被験体の有接点式の電気的接触が行われる。
本発明のさらなる改良によって、支持装置は前部支持体と後部支持体とを備えている。前部支持体は接触装置の被験体向きの側にある。後部支持体は接触装置の被験体と反対向きの側にある。
特に、後部支持体は永続的モジュールユニットを形成するために中間部品と連結される。前部支持体は好ましくは後部支持体と連結される。
前部支持体と後部支持体との間には好ましくは配線支持体、特にプリント基板が配置される。このプリント基板はコンタクトヘッド向きの側に接点を備え、この接点は適宜の配線パターンを経て裏面、すなわち検査ヘッドとは反対側にある接点と接続されている。配線支持体の表面上の接点は、中間に形成された検査接点を介して、対応する互いに密接した被験体の接点と接触可能であるように、互いに極めて密接し、かつ極めて小さく形成されているのに対して、配線支持体の裏面に配置された接点は大きく、かつ互いに広い幅で形成されているので、前記のテスタに問題なく接続されることができる。したがって、配線支持体は極めて狭い接触間隔を大きい接触間隔に変換するための変換装置としての役割を果たす。
さらに、配線支持体の接点がコンタクトヘッドの検査接点と有接点式に接触されることが有利である。これについては既に言及した。それによって検査接点は配線支持体の接点と固定的に接続されるのではなく、好ましくは垂直に延びる湾曲探針もしくは湾曲ワイヤを配線支持体の接点に当接させることによって接続される。この当接は被験体の接触の際の接触圧力によって補助される。
本発明はさらに、被験部品の有接点式接触の機能を果たす、好ましくは前述したような接触装置のそれぞれ1つを、好ましくは異なる多数の接触装置から選択自在に挿入可能な検査機(プローバ)と、使用される前記それぞれの接触装置を前記検査機内に保持するための少なくとも1つの中間部品とを有する、被験電気部品を検査するための電気的検査装置に関するものであり、各々の接触装置は永続的モジュールユニットをそれぞれ形成するための独自の中間部品を備えている。したがって、このような検査機内に接触装置を挿入すると、接触装置が検査のために直ぐに使用されるのか、ひいては検査機内にあるのか、または後に挿入するために検査機の外部にあるのかに関わらず、接触装置は常に接触装置に属した状態に留まる独自の中間部品、特に独自の中間リングを備えている。したがって、従来技術のように検査機に属し、したがって1つしか存在しない同じ中間部品が接触装置にそのつど取り付けられることはもはやないので、様々な被験体の検査に使用される異なる接触装置を常に同じ中間部品と連結しておく必要がない。ここで本発明は、接触装置と同数の中間部品があるように、すなわち各々の接触処置が独自の中間部品を有するようにすることで、中間部品を有する各接触装置が永続的なモジュールユニットを形成するという改善策を講じている。
本発明を実施例に基づいて図面によって説明する。
図1は図1には示されない被験体の検査に用いられる電気的検査装置1を示す。検査装置1は接触装置3が挿入される検査機2(プローバ)を備えている。接触装置3は好ましくはCD-ROMドライブと類似した引出し構造によって検査機2内に挿入される。接触装置3はプローブカード4、特に垂直型プローブカード5として形成される。垂直型プローブカードとは、好ましくは水平の検査面に対して横向きに、特に垂直に延在する探針、特に湾曲探針8として形成された多数の検査接点7をコンタクトヘッド6内に備えていることを意味する。「湾曲探針」とは、それぞれが軽い撓みを備え、したがって直線の形状とは異なることを意味する。撓みは例えば、湾曲探針が長手方向移動可能に支承されているガイド9の交互の保持用開口部によってもたらすことができる。被験体が湾曲探針8の好ましくは尖った自由端に押圧されると、湾曲探針は撓みによって軽く跳ね、それによって間隔の不規則さを補償し、極めて良好に接触することができる。
既に前述したように、湾曲探針8はガイド9内に保持され、その際に湾曲探針8の1端は被験体を有接点式接触させる役割を果たす自由端を形成する。湾曲探針8の他端は接触配列3の配線支持体10、好ましくはプリント基板11の接点12に当接している。プリント基板11の前記の接点12は、例えばプリント基板11の配線パターン41を介してプリント基板11の反対側にある接点13と接続される。接点13は被験体の電気的機能性を検査するために検査用の検査電流経路を貫通接続する役割を果たすテスタ(図1には図示せず)に接続される。湾曲探針8が接触するプリント基板11の接点12が互いに極めて密接しているのに対して、接点13は大幅に大きい面に配分して配置されているので、テスタの接続は問題なく可能である。接触装置3を補強するため、前部支持体15と後部支持体16とからなる支持装置14が備えられている。支持装置14は、後に詳述するように、有接点式接触のために被験体が湾曲探針8に押圧される際の接触圧力を吸収する役割を果たす。
検査機2は固定底板18を有する被験体支持体17(チャック)を備えている。被験体支持体17にはさらにY方向の位置決め装置19、X方向の位置決め装置20、およびZ方向の位置決め装置21が付属している。Z方向の位置決め装置21上には、被験体を負圧によって真空ホルダ22に保持することができる真空ホルダ22が配置されている。そこで例えばウェハである被験体が真空ホルダ22上に平坦に載置され、負圧によって保持されると、ウェハはX、Y方向の位置決め装置20および19を用いて、またカメラを援用して、有接点式接触の際に湾曲探針8が被験体の対応する接点と精確な位置で接触するように接触装置3の下に位置決めされることができる。接触のためにZ方向の位置決め装置21は上方に押上げられ、被験体を湾曲探針8の自由端へと押圧する。この運動は図1に矢印23によって示されている。
図2は図1の電気的接触装置3を拡大図で示す。これは断面図である。基本的に、配線支持体10が平坦な構成部品として、特にディスクとして形成されることを前提としている。同じことが、好ましくはこれもディスク状の形状を備えたコンタクトヘッドにも当てはまる。勿論、例えば長方形または正方形の板状の形状のような別の形状のコンタクトヘッドも考えられる。支持装置14も同様に三次元で観察すると平坦に実施されている。特に前部支持体15は補強リング24を、また後部支持体16は補強板25を形成し、そこから周囲に配分された多数の支持アーム26が突起している。好ましくは8個の支持アーム26が、周囲に配分される。支持アーム26の数は多くても少なくてもよい。検査機2は接触装置3を収納するためのリセプタクル27を備えている。支持アーム26は、配線支持体10の縁部が開かれたスロット内に封入された支持アーム部分29を有する後部支持体16の支持面28から突出している。縁部が開かれたスロットは図2では断面図の断面処理が選択されているので見えない。支持アーム26は支持アーム部分29の領域で、中間リング31として形成され、検査機2内に精確な位置で固定/ロックされることができる中間部品30と連結されている。そのために対応する結合手段が備えられているが図2には示されていない。ここで重要なことは、図2から分かるように、永続的モジュールユニット32を形成するように、支持装置14が中間部品30と連結されている、すなわち、接触装置3が付属する独自の中間部品30を備えることである。したがって中間部品30は検査機2に属するのではなく、検査機2内に挿入される各々の接触装置3が固定的に連結された独自の中間部品30を備えているので、接触装置3を検査機2に挿入する際に、前記の種類の機械的な境界面を形成しなければならないのではなく、これらの構成部品が既に互いに固定的に連結されている。それは固体ねじ止めでもよく、図2に示すような接着33でもよく、または図3から明らかなように一体形成のものでもよい。したがって、図2では支持装置14は共通の構成部品34を形成するために、例えば前記の接着33によって中間部品30と連結されており、図示した図2の場合は後部支持体16が中間部品30と連結されているが、図3の実施例の場合は、一体性がある。すなわち、後部支持体16と、特に中間リング31として形成されている中間部品30とは互いに一体に連結されている。この場合は、境界面が完全にないので、総じて特に強固な構造になるので、被験体の接触時に接触に悪影響を及ぼす反りや変形が生じない。前部支持体15は配線支持体10を貫通する連結手段(図示せず)を介して後部支持体16と連結されている。
被験電気部品を検査するための電気的検査装置の断面図である。 検査装置の検査機に挿入された、被験体を接触させるための接触装置の断面図である。 接触装置の別の実施例の断面図である。
符号の説明
1 検査装置
2 検査機
3 接触装置
4 プローブカード
5 プローブカード
6 コンタクトヘッド
7 検査接点
8 湾曲探針
9 ガイド
10 配線支持体
11 プリント基板
12 接点
13 接点
14 支持装置
15 前部支持体
16 後部支持体
17 被験体支持体
18 底板
19 Y方向の位置決め装置
20 X方向の位置決め装置
21 Z方向の位置決め装置
22 真空ホルダ
23 矢印
24 補強リング
25 補強板
26 支持アーム
27 リセプタクル
28 支持面
29 支持アーム部分
30 中間部品
31 中間リング
32 モジュールユニット
33 接着
34 構成部品
41 配線パターン

Claims (12)

  1. 被験体の有接点式の電気的接触のための検査接点と、接触装置を検査機(プローバ)内に保持するために中間部品を取り付けることができる支持装置とを有する電気的接触装置であって、永続的モジュールユニット(32)を形成するために、前記支持装置(14)が前記接触装置(3)のみに属する独自の中間部品(30)と連結されることを特徴とする接触装置。
  2. 前記支持装置(3)と中間部品(30)とが共通部品(34)として互いに連結されることを特徴とする請求項1に記載の接触装置。
  3. 前記支持装置(3)と中間部品(30)とが互いに一体に連結されることを特徴とする請求項1乃至2のいずれか一項に記載の接触装置。
  4. プローブカード(4)として形成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の接触装置。
  5. 前記プローブカード(4)が垂直型プローブカード(5)として形成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の接触装置。
  6. 有接点式の電気的接触のためにコンタクトヘッド(6)を備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の接触装置。
  7. 前記コンタクトヘッド(6)が、探針として、特に湾曲探針(8)として形成された検査接点(7)を備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の接触装置。
  8. 前記支持装置(14)が前部支持体(15)および後部支持体(16)を備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の接触装置。
  9. 前記後部支持体(16)が、永続的モジュールユニット(32)を形成するために前記中間部品(30)と連結されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の接触装置。
  10. 前記前部支持体(15)と前記後部支持体(16)との間に配線支持体(10)、特にプリント基板(11)が配置されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の接触装置。
  11. 前記配線支持体(10)の接点(12)が前記コンタクトヘッド(6)の前記検査接点(7)と有接点式に接触されることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の接触装置。
  12. 被験部品の有接点式接触の機能を果たす、特に請求項1乃至11のいずれか一項または複数項に記載の接触装置のそれぞれ1つを、好ましくは異なる多数の接触装置から選択自在に挿入可能な検査機(プローバ)と、使用される前記それぞれの接触装置を前記検査機内に保持するための少なくとも1つの中間部品とを有する、被験電気部品を検査するための電気的検査装置であって、各々の接触装置(3)が、永続的モジュールユニット(32)をそれぞれ形成するための独自の中間部品(30)を備えることを特徴とする検査装置。
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