JP2008268145A - プローブ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブのオーバドライブ力によるアーム部の凹状の過剰変形に加えて、異物の当接によるアーム部の凸状の過剰変形をも防止し得るプローブ組立体を提供する。
【解決手段】プローブ組立体は、プローブ基板と、基端が前記プローブ基板に支持され、該プローブ基板から間隔をおいてこれにほぼ沿って伸長するアーム部および該アーム部に設けられ前記プローブ基板から離れる方向へ突出する針先部を有するプローブと、前記プローブ基板の前記アーム部に対向する部分に設けられ、前記アーム部の前記針先部に作用する押圧力によって該針先部が前記プローブ基板に向けて変形を生じたときに少なくとも前記アーム部の前記プローブ基板に対向する背面を受けるべく該背面に沿った受圧面を有する支持部とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、集積回路チップのような平板状の被検査体の通電試験に用いるのに好適なプローブ組立体に関する。

半導体ウエハに集合的に作り込まれた多数の集積回路は、各チップへの分離に先立って、ウエハの状態で、電気的な検査を受ける。この種の電気的検査では、半導体ウエハ上の各チップ領域の各電極に接触する多数のプローブが設けられたプローブ組立体を通して、被検査体である複数のチップ領域がテスタに接続される。

前記したプローブ組立体の各プローブは、針先が設けられたアーム部を有する。このアーム部の基端は前記プローブ組立体のプローブ基板の回路に固定され、アーム部は、前記プローブ基板の表面から間隔をおいてこれにほぼ沿って横方向に伸びる。このアーム部の先端部分に、前記プローブ基板の表面から離れる方向へ伸びる前記針先が形成されている（例えば、特許文献１および２参照）。

前記プローブ組立体は、各プローブの針先が対応する被検査体の電極に接触するように、半導体ウエハに向けて相対的に押圧される。このとき、各プローブと対応する電極との確実な電気的接触のために、前記アーム部に僅かな撓み変形が生じるように、各プローブにはオーバドライブ力が付与される。

特許文献１および２に記載の発明では、図５（ａ）に示すように、いずれも、プローブ基板１と、該プローブ基板に基部分で結合されたプローブ２のアーム部２ａの先端部分との間に、プローブ２のアーム部の過剰な変形を防止するための突起部３が設けられている。この突起部３は、各アーム部２ａの先端がプローブ基板１に向けて過剰に変形を生じることを防止する。すなわち、プローブ２に、そのアーム部２ａの先端をプローブ基板１に向けて過剰に接近させるようなオーバドライブ力が作用し、これにより、各プローブ２のアーム部２ａが全体的に上方に開放するような凹状の変形を生じても、突起部によってその凹状変形が規制されることから、このアーム部２ａの過剰な凹状変形によるプローブ２の損傷が防止される。

特開２００２−３４０９３２号公報 米国特許第６，８１１，４０６号明細書

しかしながら、図５（ｂ）に示すように、各プローブ２にオーバドライブ力が作用したとき、アーム部２ａが被検査体の電極近傍に残留する異物４に当接することがある。アーム部２ａがこのような異物４に当接すると、異物４から相対的な突き上げ力を受ける。この突き上げ力によるアーム部２ａの全体的な変形によって該アーム部の先端が突起部３に当接してアーム部２ａの先端がその変位を規制されると、引き続くオーバドライブ力によって、アーム部２ａの異物４との当接部分には、凹状変形と逆の、下方に開放する凹状、すなわち凸状の変形を生じさせようとする力が作用する。このとき、当接部分が異物４により上方に大きく押し上げられると、アーム部２ａは、凸状に大きく変形を生じる。このため、従来の突起部構造によっては、アーム部２ａに当接する異物２によって該アーム部に生じる逆方向の凸状の過剰変形を抑制することはできなかった。この逆方向の凸状の過剰変形もプローブに損傷を与える原因となる。

そこで、本発明の目的は、プローブのオーバドライブ力によるアーム部の凹状の過剰変形に加えて、異物の当接によるアーム部の凸状の過剰変形をも防止し得るプローブ組立体を提供することにある。

本発明は、アーム部の先端と、該アーム部が支持されるプローブ基板との間に設けられる従来の突起部構造による点あるいは線でのアーム部の変形規制に代えて、前記アーム部の過剰変形を該アーム部との面接触によって規制するという構想に立脚する。

すなわち、本発明は、プローブ基板と、基端が前記プローブ基板に支持され、該プローブ基板から間隔をおいてこれにほぼ沿って伸長するアーム部および該アーム部に設けられ前記プローブ基板から離れる方向へ突出する針先部を有するプローブと、前記プローブ基板の前記アーム部に対向する部分に設けられ、前記アーム部の前記針先部に作用する押圧力によって該針先部が前記プローブ基板に向けて変形を生じたときに少なくとも前記アーム部の前記プローブ基板に対向する背面を受けるべく該背面に沿った受圧面を有する支持部とを含む。

前記プローブ基板に設けられた支持部の受圧面は、オーバドライブ力によって前記プローブの針先部が前記プローブ基板へ向けて変形を生じたとき、前記プローブのアーム部の背面と面接触することにより、該アーム部の凹状変形を確実に抑制する。また、異物との当接によってアーム部が逆方向である凸状変形を生じようとしたときも、アーム部の背面に前記受圧面で面接触する前記支持部材は適正に前記アーム部の逆方向への凸状変形を抑制する。

したがって、本発明によれば、プローブに作用するオーバドライブ力による該プローブのアーム部の凹状の過剰変形および異物との当接による前記アーム部の凸状の過剰変形を防止することができるので、アーム部の過剰変形に伴う損傷を防止することができ、プローブ組立体の耐久性の向上を図ることができる。

前記針先部は前記アーム部の先端に形成される場合、前記支持部材の受圧面は前記アーム部の背面と共に前記針先部の背面に当接可能に該背面に沿った形状を有することが望ましい。これにより、前記した凹状および凸状の両過剰変形をより確実に防止することができる。

前記アーム部の基端は、前記プローブ基板へ向けて伸びる取付け部を経て前記プローブ基板に支持することができる。この取付け部によって、アーム部に適正な変形許容量を与えることができる。

前記アーム部の自由状態で該アーム部の背面が前記プローブ基板の対向面にほぼ等間隔となるように、前記アーム部を保持することが望ましい。

本発明に係るプローブ組立体１０は、図１および図２に示されているように、リジッド配線基板１２と、該リジッド配線基板にばね部材１４（図２参照）を介して弾性支持されるブロック１６と、リジッド配線基板１２内の図示しない複数の配線路に電気的にそれぞれ接続される従来よく知られた複数の導電路が設けられるプローブ基板１８が一体的に形成されたプローブシート２０とを備える。この実施例では、プローブ基板１８が可撓性のプローブシート２０の中央部に形成されている。

リジッド配線基板１２内には、従来よく知られているように、テスタ本体の電気回路に接続される配線路が形成されており、リジッド配線基板１２は、その中央に円形開口１２ａを有する。リジッド配線基板１２の上面には、図２に示すように、円形開口１２ａを覆って例えばステンレスのような金属からなる円形の支持板２２が配置されており、該支持板は、これに螺合するボルト２４を介して、リジッド配線基板１２に固定されている。支持板２２は、リジッド配線基板１２を支持し、該リジッド配線基板の補強作用をなす。

ばね部材１４は、平板状のばね材料からなり、その環状外縁部を両面から挟持する環状の取付板２６および環状の押さえ板２８を介して、リジッド配線基板１２の円形開口１２ａ内で該開口を横切って保持される。このばね部材１４の保持のために、取付板２６は支持板２２の下面にボルト３０で結合され、また押さえ板２８は、該押さえ板およびばね部材１４の環状外縁部を貫通して取付板２６に螺合するボルト３２で取付板２６に結合されている。

図２に示す例では、ボルト３０を緩めた状態でばね部材１４の保持姿勢を調整するための平行調整ねじ部材３４が、その先端を取付板２６の頂面に当接可能に、支持板２２に螺合する。

リジッド配線基板１２の円形開口１２ａ内に保持されたばね部材１４に、前記したブロック１６が固定されている。ブロック１６は、矩形横断面を有するステム部１６ａと、該ステム部の下端に連なる正八角形の横断面形状を有する支持部１６ｂとを備える。

ブロック１６は、支持部１６ｂの平坦な下面１６ｃを下方に向けて、ステム部１６ａの頂面でばね部材１４に結合されている。この結合のために、ステム部１６ａと共同してばね部材１４を挟持する固定板３６が、ステム部１６ａに螺合するねじ部材３８により、ステム部１６ａに固定されている。

プローブシート２０の中央部のプローブ基板１８は、図１に示す例では、ブロック１６の下面１６ｃ（図２参照）に対応して形成された八角形部分である。ブロック１６の下面１６ｃに対応するプローブ基板１８の中央部には、多数のプローブ４０（図２参照）が集合的に設けられる接触子領域４２が形成されている。各プローブ４０は、プローブ基板１８内で対応する各導電路に接続されており、接触子領域４２の下面、すなわちブロック１６の下面１６ｃに対向する面と反対側の面から突出して形成されている。

プローブシート２０は、図２に示したように、プローブ基板１８の接触子領域４２がブロック１６の下面１６ｃに支持されるように該下面に接着剤を介して固着されている。また、プローブシート２０は、前記八角形部分であるプローブ基板１８から外方へ伸長する部分が僅かな弛みをもつように、その外縁部でリジッド配線基板１２に結合されている。

プローブシート２０の前記外縁部の結合のために、弾性ゴムリング４４がプローブシート２０の外縁部に沿って配置されており、また、弾性ゴムリング４４を覆うリング金具４６が配置されている。プローブシート２０の外縁部および両部材４４、４６を貫通してリジッド配線基板１２に螺合するねじ部材４８の締め付けにより、プローブシート２０の外縁部がリジッド配線基板１２に結合される。このプローブシート２０の前記外縁部のリジッド配線基板１２への結合によって、従来におけると同様に、プローブシート２０の前記導電路がリジッド配線基板１２の対応する前記配線路に電気的に接続される。したがって、各プローブ４０はプローブシート２０の前記導電路を経て前記テスタ本体に接続される。

アライメントピン５０が、必要に応じて、プローブシート２０を貫通して配置されている。アライメントピン５０の下端には、被検査体である半導体ウエハ５２（図３参照）が保持されるテーブル５４（図３参照）に支持された図示しないカメラから撮影可能のアライメントマーク５０ａが設けられている。

図３は、プローブ基板１８に設けられた多数のプローブ４０の一つを代表的に示すプローブの正面図である。各プローブ４０は、導電材料からなる。このプローブ４０は、プローブ基板１８内で各プローブ４０に対応する前記した導電路に接続され、プローブ基板１８の平坦な下面１８ａから下方に伸びる取付け部４０ａと、該取付け部を介してプローブ基板１８に結合されたアーム部４０ｂと、該アーム部の先端に設けられた針先部４０ｃとを備える。アーム部４０ｂは、取付け部４０ａの下端から横方向へプローブ基板１８の下面１８ａに沿って伸びる。アーム部４０ｂの先端は、プローブ基板１８から離れるように下方へ向けて曲げられている。針先部４０ｃは、アーム部４０ｂの先端からプローブ基板１８から遠ざかる方向へ伸長し、その伸長端には、該プローブ基板の下面１８ａから遠ざかる方向へ針先４０ｄが突出して形成されている。

アーム部４０ｂは、例えば矩形横断面形状を有し、プローブ４０の無負荷時にプローブ基板１８に平行に保持される。これにより、プローブ基板１８の平坦な下面１８ａに対向するアーム部４０ｂの平坦な背面５６は、該アーム部の長手方向にわたり、前記先端の曲部を除き、下面１８ａに等間隔ｔをおく。

プローブ組立体１０は、そのプローブ基板１８に設けられたプローブ４０の針先４０ｄがテーブル５４上に配置された被検査体である半導体ウエハ５２の電極５２ａに対応するように、位置決められる。その後、プローブ組立体１０およびテーブル５４が相近づくように該テーブルが移動されることにより、各プローブ４０の針先４０ｄが対応する電極５２ａに当接する。引き続くプローブ組立体１０の移動により、プローブ４０の針先４０ｄがプローブ基板１８に向けての押圧力を受けると、このオーバドライブ力により、プローブ４０のアーム部４０ｂは、図４（ａ）に示されているように、全体に上方に開放する凹状を呈するように、弾性変形を生じる。

再び図３を参照するに、このオーバドライブ力がプローブ４０に作用したときのアーム部４０ｂの過剰な変形を防止すべく、プローブ基板１８の下面１８ａには、プローブ４０のアーム部４０ｂの背面５６に沿って、支持部５８が設けられている。支持部５８は、背面５６に対向する側で該背面を受ける受圧面５８ａを有する。

プローブ４０のアーム部４０ｂが自由状態にあるとき、受圧面５８ａとアーム部４０ｂの背面５６との間隔が、アーム部４０ｂの基端すなわち取付け部４０ａとの結合部からアーム部４０ｂの先端へ向けて、該アーム部の長手方向へ漸次間隔を増大させるように、受圧面５８ａはアーム部４０ｂに沿って形成されている。また、受圧面５８ａには、アーム部４０ｂの先端曲部に対応した曲部分６０が形成され、該曲部分は稜６２を経て、針先部４０ｃの背面を受ける傾斜面部分６４に至る。

支持部５８の受圧面５８ａは、プローブ４０の針先４０ｄが電極５２ａに押圧され、そのオーバドライブ力によってアーム部４０ｂが所定量の凹状弾性変形を生じとき、アーム部４０ｂの背面５６および該背面に連なる針先部４０ｃの背面４０ｅを受けるように、これらの面５６、４０ｅに対応した形状を有する。

したがって、図４（ａ）に示されているように、前記したオーバドライブ力によってプローブ４０のアーム部４０ｂが凹状弾性変形を生じたとき、受圧面５８ａは、アーム部４０ｂの背面５６から針先部４０ｃの背面４０ｅに至る面領域に密接に当接する。支持部５８は、この受圧面５８ａでのプローブ４０への当接により、プローブ４０に引き続くオーバドライブ力が作用しても、アーム部４０ｂに過剰な凹状の弾性変形が生じることを確実に防止する。

また、例えば図４（ｂ）に示すように、プローブ４０の針先４０ｄと電極５２ａとの接触過程で、アーム部４０ｂが異物６６に当接すると、アーム部４０ｂにおける異物６６との当接部が局部的な押圧力を受けてプローブ基板１８へ向けて押し上げられようとする。

しかしながら、本発明に係るプローブ組立体１０では、そのプローブ基板１８とプローブ４０との間に配置された支持部５８がプローブ４０の背面５６に沿って配置されていることから、支持部５８は、アーム部４０ｂの前記当接部およびその近傍でアーム部４０ｂの背面５６に面接触することにより、アーム部４０ｂの過剰変形を確実に防止する。

また、このとき、図４（ｂ）に示す例では、傾斜面部分６４、曲部分６０およびその近傍で間隔が形成されているが、このような間隙の有無に拘わらず、支持部５８の受圧面５８ａによる面接触により、この異物６６との当接によって、アーム部４０ｂに従来のような過剰な凸状変形が生じるをことが確実に防止される。

前記したようなアーム部４０ｂの過剰変形を防止する支持部５８は、プローブ基板１８の下面１８ａの各プローブ４０に対向する領域毎に支持部５８を構成する個別の部材をプローブ基板１８の下面１８ａに固着することにより形成することができる。

また、プローブ基板１８の下面１８ａ上に多数のプローブ４０が並列的に設けられる場合、整列するプローブ群のそれぞれのアーム部４０ｂを横切る方向へ、当該プローブ群を構成する複数のプローブ４０に共通の支持部材を設け、該支持部材により共通の支持部５８を構成することができる。

本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。

本発明に係るプローブ組立体の一例を示す底面図である。 図１に示した線II-IIに沿って得られた断面を拡大して示す図面である。 図１および２に示したプローブ組立体の要部を示し、プローブのアーム部が自由状態にある状態を示す正面図である。 プローブ組立体のプローブがオーバドライブ力を受けたときのプローブの変形を示す正面図であり、（ａ）は通常のオーバドライブ力を受けたときの変形を示し、（ｂ）は異物に当接したときの変形を示す。 従来のプローブ組立体のプローブの変形を示す正面図であり、（ａ）は通常のオーバドライブ力を受けたときの変形を示し、（ｂ）は異物に当接したときの変形を示す。

符号の説明

１０ プローブ組立体
１８ プローブ基板
４０ プローブ
４０ａ 取付け部
４０ｂ アーム部
４０ｃ 針先部
４０ｅ 針先部の背面
５６ アーム部の背面
５８ 支持部
５８ａ 支持部の受圧面

Claims (4)

1. プローブ基板と、基端が前記プローブ基板に支持され、該プローブ基板から間隔をおいてこれにほぼ沿って伸長するアーム部および該アーム部に設けられ前記プローブ基板から離れる方向へ突出する針先部を有するプローブと、前記プローブ基板の前記アーム部に対向する部分に設けられ、前記アーム部の前記針先部に作用する押圧力によって該針先部が前記プローブ基板に向けて変形を生じたときに少なくとも前記アーム部の前記プローブ基板に対向する背面を受けるべく該背面に沿った受圧面を有する支持部とを含む、プローブ組立体。
2. 前記針先部は前記アーム部の先端に形成され、前記支持部材の受圧面は前記アーム部の背面と共に前記針先部の背面に当接可能に該背面に沿った形状を有する、請求項１に記載のプローブ組立体。
3. 前記アーム部の基端は、前記プローブ基板へ向けて伸びる取付け部を経て前記プローブ基板に支持されている、請求項１に記載のプローブ組立体。
4. 前記アーム部はその自由状態で前記背面が前記プローブ基板の対向面にほぼ等間隔で保持されている、請求項１に記載のプローブ組立体。

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