JP2007192719A

JP2007192719A - プローブカード

Info

Publication number: JP2007192719A
Application number: JP2006012404A
Authority: JP
Inventors: Masao Okubo; 昌男大久保
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】屈曲部を有するカンチレバー型プローブの強度が簡単な構造上の変更により向上されたプローブカードを提供することを目的とする。
【解決手段】金属線材を折り曲げることにより屈曲部４３を有する形状に形成され、その先端部が半導体装置の電極に接触される接触子本体４１に対して、屈曲部４３から内角θ３側に張り出すように、電気鋳造法により板状の補強部４２を形成する。これにより、オーバードライブ時などに先端部に屈曲部４３を中心とするモーメントが生じた場合に、屈曲部４３の内角θ３が増大するように先端部が拡がるのを抑制できる。したがって、補強部４２を付加するという簡単な構造上の変更により、屈曲部４３を有するコンタクトプローブ４の強度を向上することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、プローブカードに係り、更に詳しくは、屈曲部を有するカンチレバー型プローブを補強するための構造の改良に関する。

半導体装置の電極との電気的な接続を行うための装置の一例として、半導体集積回路などの検査対象物にコンタクトプローブ（接触探針）を接触させることにより電気的な接続を行うプローブカードが知られている。プローブカードは、一般的に、半導体集積回路の電極数及びピッチに対応して多数のコンタクトプローブを基板上に整列配置することにより構成されている。

プローブカードの中には、棒状のコンタクトプローブが基板に片持ち支持され、先端部が検査対象物に接触するように構成された、いわゆるカンチレバー型のものがある（例えば、特許文献１）。

図４は、従来のプローブカード１０１に備えられたコンタクトプローブ１０４の一例を示した概略側面図である。このプローブカード１０１は、基板１０３の基板面１３１に対して、図４の奥行き方向に多数のコンタクトプローブ１０４が整列配置されることにより形成されている。

このプローブカード１０１におけるコンタクトプローブ１０４は、例えば、金属線材を折り曲げることにより形成され、一端部が基板面１３１に片持ち支持され、基板面１３１に垂直な方向に対して所定の傾斜角θ１１で傾斜した方向に直線状に延びるビーム部１４４と、このビーム部１４４の他端部に屈曲部１４３を介して連続し、基板面１３１に垂直な方向に対してビーム部１４４よりも小さい傾斜角θ１２で傾斜する方向に直線状に延びるコンタクト部１４５とを有している。

コンタクトプローブ１０４は、そのコンタクト部１４５の先端において検査対象物に接触する。より具体的には、基板面１３１に対して平行に配置されたシリコンウエハ１０２の電極に対して、コンタクトプローブ１０４を垂直方向に接近させ、その先端を接触させる。その後、コンタクトプローブ１０４を更に押し付けることにより、いわゆるオーバードライブを行い、すべてのコンタクトプローブ１０４をシリコンウエハ１０２の電極に確実に接触させることができる。
特開平５−２７３２３７号公報

コンタクトプローブ１０４の先端がシリコンウエハ１０２の電極に押し付けられると、その他端部を中心としてモーメントが生じ、ビーム部１４４には撓みが生じる。また、コンタクト部１４５は、基板面１３１に垂直な方向に対して若干傾斜しているため、コンタクトプローブ１０４の先端がシリコンウエハ１０２の電極に押し付けられると、屈曲部１４３を中心としてコンタクト部１４５にモーメントが生じ、基板面１３１に垂直な方向に対するコンタクト部１４５の傾斜角θ１２が増大する。

オーバードライブ時に、若干高さの異なるシリコンウエハ１０２の電極に多数のコンタクトプローブ１０４がすべて接触するように、各コンタクトプローブ１０４はある程度変形するように設計される。しかし、上記のようにコンタクトプローブ１０４が大きく変形すると、コンタクトプローブ１０４の先端位置が想定していた以上にずれて、シリコンウエハ１０２の電極との電気的な接続を良好に行うことができない場合や、コンタクトプローブ１０４の先端が電極から外れて、シリコンウエハ１０２を傷つけてしまう場合がある。

特に、基板面１３１に対するビーム部１４４及びコンタクト部１４５の傾斜角の違いから、図４に破線で示すように、コンタクト部１４５に生じる屈曲部１４３を中心とするモーメントによって、コンタクト部１４５の先端部が水平方向に移動する量は、コンタクトプローブ１０４の他端部を中心として生じるモーメントによる移動量よりも大きくなる。したがって、屈曲部１４３の角度が拡がるのを抑制することができれば、上記のような問題を効果的に防止することができる。

しかし、上記従来技術に示すように、これまでコンタクトプローブの形状について様々な対応が行われていたが、コンタクトプローブの高密度化に基づくコンタクトプローブの極細化によって生じるコンタクトプローブそのものの変形までは考慮されていなかった。ここで、コンタクトプローブの太さを太くしたり、長さを短くしたりして、コンタクトプローブを変形しにくい形状にすることにより、コンタクトプローブの強度を向上させることも考えられる。しかし、所定のオーバードライブの荷重を得るためには、コンタクトプローブの長さや太さが定まってしまうので、コンタクトプローブの強度を容易に向上させることができないという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、屈曲部を有するカンチレバー型プローブの強度が簡単な構造上の変更により向上されたプローブカードを提供することを目的とする。

第１の本発明によるプローブカードは、半導体装置の電極に接触させるためのコンタクト部と、このコンタクト部に屈曲部を介して連続するビーム部とが一体的に形成された金属線材からなるカンチレバー型プローブを備えたプローブカードにおいて、上記カンチレバー型プローブの上記ビーム部と上記コンタクト部との間を結合し、上記屈曲部の変形を抑制するための補強部を付加して構成される。

このような構成により、屈曲部を有するカンチレバー型プローブに対して、付加的に補強部を形成することができる。ビーム部とコンタクト部との間を補強部で結合することにより、コンタクト部に屈曲部を中心とするモーメントが生じた場合に、屈曲部が変形するのを抑制することができる。したがって、屈曲部に補強部を付加するという簡単な構造上の変更により、屈曲部を有するカンチレバー型プローブの強度を向上することができる。

半導体装置の複雑化に伴って、半導体装置の電極が過密化し、カンチレバー型プローブとしての金属線材をより細く形成しなければならない場合に、上記のように付加的に補強部を形成すれば、カンチレバー型プローブの強度の低下を簡単な構造上の変更により抑制することができる。

本発明によれば、ビーム部とコンタクト部との間を結合するように補強部を付加するという簡単な構造上の変更により、屈曲部を有するカンチレバー型プローブの強度を向上することができる。

図１は、本発明の実施の形態によるプローブカード１の一例を示した側面図であり、検査対象物としてのシリコンウエハ２とのコンタクト前の状態を示している。このプローブカード１は、平板状に形成された薄いシリコン基板からなるコンタクト基板３の下面に、電気接触子としてのコンタクトプローブ４が多数形成されることにより構成されている。

コンタクト基板３の下面３１は平坦な基板面であり、この下面３１の中央部には、多数のコンタクトプローブ４が２列に整列配置されている。各列のコンタクトプローブ４は、図１の奥行き方向に沿って、互いに一定間隔を隔てて整列している。各コンタクトプローブ４は、コンタクト基板３の下面３１に片持ち支持され、先端部が自由端とされた、いわゆるカンチレバー型のものである。各列のコンタクトプローブ４は、先端部に向かうにつれてコンタクト基板３の中央部に近づくように取り付けられ、対向する２列のコンタクトプローブ４の先端部が互いに近接している。

コンタクト基板３の下面３１には複数本の配線（図示せず）が放射状に延びるように形成されており、各配線におけるコンタクト基板３の中央部側の端部が、対応するコンタクトプローブ４に接続されている。これらのコンタクト基板３の下面３１に形成されている配線は、コンタクト基板３の周縁部において、コンタクト基板３の上面３２に形成されている対応する電極パッド３３に接続されている。

コンタクト基板３の上方には、ガラスエポキシ製のメイン基板（図示せず）がコンタクト基板３に対向するように配置されており、このメイン基板によりコンタクト基板３が上下動可能に保持されている。コンタクト基板３の各電極パッド３３は、フレキシブル基板などの配線を介してメイン基板に接続され、メイン基板に形成されている配線を介してテスター装置（図示せず）に電気的に接続される。

検査時には、集積回路が形成されている面を上にしてシリコンウエハ２が可動テーブル５上に載置されることにより、シリコンウエハ２の電極２１が水平に配置される。そして、可動テーブル５を水平面内で移動又は回転させ、コンタクトプローブ４及びシリコンウエハ２の位置合わせを行った後に、可動テーブル５を上昇させてコンタクトプローブ４をシリコンウエハ２の電極２１にコンタクトさせ、テスター装置による上記集積回路の電気的特性の検査が行われる。

このように、プローブカード１は、その下面３１に対して平行に配置されたシリコンウエハ２に対して垂直方向に接近し、コンタクトプローブ４の先端部がシリコンウエハ２の電極２１に接触する。このとき、シリコンウエハ２の電極２１の取付誤差等に基づく垂直方向へのずれによって、一部のコンタクトプローブ４の先端部だけが電極２１に接触した状態となる。その後、コンタクトプローブ４を更に押し付けることにより、いわゆるオーバードライブを行い、すべてのコンタクトプローブ４をシリコンウエハ２の電極２１に確実に接触させることができる。

図２は、図１のコンタクトプローブ４の構成を示した要部拡大側面図である。図２に示すように、このコンタクトプローブ４は、コンタクト基板３の下面３１に片持ち支持された棒状の接触子本体４１と、この接触子本体４１を補強するための補強部４２とからなる。

接触子本体４１は、先端部に近づくに従って細くなるように形成された断面形状が円形の金属線材であって、その先端部側の一部が折り曲げられることにより屈曲部４３が形成されている。接触子本体４１の他端部から屈曲部４３までの部分は、直線状に延び、その他端部がコンタクト基板３に片持ち支持されるビーム部４４である。また、接触子本体４１の屈曲部４３から先端部までの部分は、直線状に延び、その先端がシリコンウエハ２の電極２１に接触されるコンタクト部４５である。

ビーム部４４の長さは、５ｍｍ〜６ｍｍ程度である。コンタクト部４５の長さは、ビーム部４４よりも短く、０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度である。また、接触子本体４１の厚み、すなわち図２の奥行き方向の幅は、０．０５ｍｍ〜０．０６ｍｍ程度である。

コンタクト基板３の下面３１に垂直な方向に対するビーム部４４の傾斜角θ１は、８３°程度であり、コンタクト基板３の下面３１に垂直な方向に対するコンタクト部４５の傾斜角θ２は、２°〜３°程度である。したがって、コンタクト部４５は、屈曲部４３を介してビーム部４４との間に内角θ３を形成しており、その内角θ３は、１００°程度の鈍角となっている。

補強部４２は、剛性を有するほぼ三角形の平板状に形成され、後述するように、いわゆる電気鋳造法を用いて屈曲部４３から内角θ３側に張り出すように形成されている。すなわち、補強部４２は、ビーム部４４の屈曲部４３側とコンタクト部４５の屈曲部４３側とに跨るように、コンタクトプローブ４が延びる方向に沿った垂直面内において、屈曲部４３の内角θ３側に広がっている。補強部４２におけるビーム部４４に結合している部分の幅は、２ｍｍ〜３ｍｍである。

図３は、図２のコンタクトプローブ４の製造方法について説明するための斜視図である。このコンタクトプローブ４は、金属棒を軸方向に引き延ばすことにより先細り形状に形成された針状の金属線材を折り曲げて成る接触子本体４１に対して、電気鋳造法により補強部４２を形成することにより製造される。接触子本体４１としては、公知のカンチレバー型プローブを用いることができる。

接触子本体４１は、電極板６１の表面を絶縁膜６２でマスキングすることにより形成された鋳型６にセットされる（図３（ａ）参照）。電極板６１は、その表面が平坦面からなる板状の電極であり、電極板６１の表面が絶縁膜６２で選択的に覆われることにより、電極板６１上における絶縁膜６２で覆われていない部分に凹部６３が形成されている。

凹部６３の一部は、接触子本体４１の外形に対応する形状の接触子収容部６４となっている。この接触子収容部６４内に接触子本体４１を収容した状態では、凹部６３における接触子収容部６４以外の部分に空間６５が形成される（図３（ｂ）参照）。この空間６５は、三角形状からなり、接触子収容部６４に収容された接触子本体４１の屈曲部４３に対向している。

図３（ｂ）に示す状態で、ニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）などの金属溶液を用いて電気鋳造を行うことにより、空間６５に対応する形状からなる板状の補強部４２が接触子本体４１の屈曲部４３に形成されたコンタクトプローブ４を得ることができる（図３（ｃ）参照）。

本実施の形態では、屈曲部４３を有する接触子本体４１に対して、電気鋳造法により付加的に補強部４２を形成することができる。屈曲部４３の内角θ３側から張り出すように補強部４２を形成して、ビーム部４４とコンタクト部４５との間を補強部４２で結合することにより、オーバードライブ時などに先端部に屈曲部４３を中心とするモーメントが生じた場合に、屈曲部４３の内角θ３が増大するように先端部が拡がるのを抑制できる。したがって、補強部４２を付加するという簡単な構造上の変更により、屈曲部４３を有するコンタクトプローブ４の強度を向上することができる。

コンタクト部４５は、シリコンウエハ２の電極２１の法線方向に対して傾斜した状態で接触するので、図２に矢印Ａ１で示すように、コンタクト部４５には屈曲部４３を中心とするモーメントが生じる。この場合に、屈曲部４３の内角θ３側から張り出すように形成された補強部４２により、コンタクト部４５がビーム部４４に対して拡がるように変形するのを抑制することができる。

シリコンウエハ２の複雑化に伴って、シリコンウエハ２の電極２１が過密化し、接触子本体４１としての金属線材をより細く形成しなければならない場合に、上記のように付加的に補強部４２を形成すれば、コンタクトプローブ４の強度の低下を簡単な構造上の変更により抑制することができる。

また、コンタクトプローブ４の先端部は、複雑な構成を有する検査対象物に対して電気的な接触を良好に行うことができるように細く形成されていることが望ましい。一方、先端部に外力が加わった場合には、他端部に近づくほど大きな曲げモーメントが生じるので、他端部側は太く形成されていることが望ましい。そこで、本実施の形態のように、コンタクトプローブ４を先端部に向かって徐々に細くなるような形状にした場合、他端部側と比べて細い先端部側を折り曲げて屈曲部４３を形成すると、屈曲部４３の強度が低下してしまう。しかし、本実施の形態では、屈曲部４３に補強部４２を形成するので、他端部側に比べて細い先端部側に形成されている屈曲部４３の強度を向上することができる。

屈曲部４３を有する既存のカンチレバー型プローブとしての接触子本体４１に対して、付加的に補強部４２を形成することにより、接触子本体及び補強部を電気鋳造法などにより一度に形成する場合と比べて、作業時間を短縮することができる。また、接触子本体４１と補強部４２を異なる材料で形成することができるので、補強部４２を接触子本体４１よりも剛性の高い材料で形成することにより、屈曲部４３の変形をより効果的に抑制することができる。

上記実施の形態において、検査対象物の一例としてのシリコンウエハ２の電極２１にプローブカード１を接触させる場合について説明したが、このプローブカード１は、シリコンウエハ２などの半導体集積回路に限らず、他の半導体装置の電極に接触させて使用することも可能である。

本発明の実施の形態によるプローブカードの一例を示した側面図であり、検査対象物としてのシリコンウエハとのコンタクト前の状態を示している。図１のコンタクトプローブの構成を示した要部拡大側面図である。図２のコンタクトプローブの製造方法について説明するための斜視図である。従来のプローブカードに備えられたコンタクトプローブの一例を示した概略側面図である。

符号の説明

１プローブカード
２シリコンウエハ
３コンタクト基板
４コンタクトプローブ
５可動テーブル
６鋳型
２１電極
３１下面
３２上面
３３電極パッド
４１接触子本体
４２補強部
４３屈曲部
４４ビーム部
４５コンタクト部
６１電極板
６２絶縁膜
６３凹部
６４接触子収容部
６５空間
θ１，θ２傾斜角
θ３内角

Claims

半導体装置の電極に接触させるためのコンタクト部と、このコンタクト部に屈曲部を介して連続するビーム部とが一体的に形成された金属線材からなるカンチレバー型プローブを備えたプローブカードにおいて、
上記カンチレバー型プローブの上記ビーム部と上記コンタクト部との間を結合し、上記屈曲部の変形を抑制するための補強部を付加したことを特徴とするプローブカード。