JP2010002302A - 検査用接触構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】被検査体の電気的特性の検査を高い精度で安定的に行う。
【解決手段】接地された接地導体部１２の下面には、弾性接触部１３が設けられている。弾性接触部１３は、絶縁層１５と、配線層１６と、接触子１７と、接触子１７に対応した位置に設けられた弾性体１８を有している。弾性体１８は、弾性接触部１３に電極Ｐに接触する際の弾性を付加している。弾性接触部１３は、接地導体部１２に平行に配置されている。配線層１６と、接地導体部１２とは、マイクロストリップ線路を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、回路基板の下面に設けられ、被検査体の電気的特性を検査する検査用接触構造体に関する。

半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上に形成されたＩＣ、ＬＳＩなどのデバイス（以下、「デバイス」という。）の電気的特性の検査には、回路基板や接触子としてのプローブを有するプローブカードが用いられ、例えば回路基板の下面に配置されたプローブを、ウェハ上のデバイスに設けられた電極に接触することによって行われている。

このデバイスの電極は異なる高さで配置されることがある。したがって、プローブには、このばらつきを吸収するため、弾性といった機械的特性が要求される。また、プローブには、電圧損失を低く抑えるために、優れた電気的特性も同時に要求される。

そのため従来では、プローブの材料として、電気的特性に優れた材料を使用し、同時に、プローブの上方であって、デバイスの電極に対向する位置に弾性体を配置することで、プローブに弾性を付加することが提案されている（特許文献１）。

特開２００１−３３４８６号広報

しかしながら、上述のプローブカードは、プローブまで含めた厳密なインピーダンス整合は行われていない。このため、検査時にプローブに送られる電気信号には、インピーダンスの不整合に起因する信号波形の乱れや、信号の遅れといった信号波形の劣化が見られ、検査の精度が低下する。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、被検査体の電気的特性の検査を高い精度で安定的に行うことを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、回路基板の下面に設けられ、被検査体の電気的特性を検査する検査用接触構造体であって、接地された接地導体部と、前記被検査体と接触する弾性接触部と、前記回路基板と前記弾性接触部とを電気的に接続する導電線と、を有し、前記弾性接触部は前記接地導体部の下面に設けられ、前記弾性接触部は、被検査体と接触する接触子と、前記接触子と前記導電線とを電気的に接続する配線層と、前記配線層と前記接地導体部の間に設けられた絶縁層と、前記接触子を挟んで、被検査体と対向する位置に設けられた弾性体と、を備え、前記配線層は、前記接地導体部と平行に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、検査用接触構造体の配線層は、接地導体部と平行に配置され、マイクロストリップ線路を形成している。これにより、配線層の幅と、配線層と接地導体部の距離、すなわち配線層と接地導体部との間に挿置された絶縁層の厚みを変化させることで、配線層の特性インピーダンスを調整することができる。したがって、前記検査用接触構造体は、弾性接触部まで含めたインピーダンス整合が可能となり、被検査体の電気的特性の検査を、高い精度で安定的に行うことができる。また、前記弾性接触部は、接触子に対応する位置に配置された弾性体により弾性を付加されているため、被検査体と接触する際に要求される弾性も備えている。

なお、前記接地導体部は、金属性の基板であってもよく、絶縁体基板の表面に接合された導体であってもよい。さらに、前記弾性接触部の配線層は、前記接地導体部に電気的に接続されていてもよい。

また、前記接地導体部には、上下方向に貫通する貫通孔が形成され、前記導電線は、前記貫通孔内において当該貫通孔と同軸状に設けられていてもよい。

前記接地導体部の上面には、他の弾性接触部がさらに設けられ、前記他の弾性接触部は、前記回路基板に接触する他の接触子と、前記他の接触子と前記導電線とを電気的に接続する他の配線層と、前記他の配線層と前記接地導体部の間に設けられた他の絶縁層と、前記他の接触子を挟んで、前記回路基板と対向する位置に設けられた他の弾性体とを備え、前記回路基板と前記導電線とは、前記他の弾性接触部の接触子が、前記回路基板に接触することで、電気的に接続されていてもよい。

前記弾性体は、前記接地導体部の下面に形成された窪み部に配置されていてもよい。また、前記接地導体部の下面に形成された、他の窪み部には、前記配線層に接続されるノイズ除去用のコンデンサが配置されていてもよい。

本発明によれば、被検査体の電気的特性の検査を高い精度で安定的に行うことができる。

以下、本発明の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検査用接触構造体を有するプローブ装置１の構成の概略を示す説明図である。

プローブ装置１にはプローブカード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、例えば全体が円盤状に形成されており、ウェハＷに検査用の電気信号を送るための回路基板１０と、回路基板１０の下面側に、回路基板１０に平行に配置された検査用接触構造体１１を有している。検査用接触構造体１１は、図示しない配線により接地された接地導体部１２と、弾性接触部１３とを有している。弾性接触部１３は、接地導体部１２の下面に配置されている。

載置台３は左右及び上下に移動自在に構成されており、載置したウェハＷを三次元移動させ、プローブカード２の弾性接触部１３をウェハＷの所望の位置、すなわちデバイスの電極Ｐに適切に接触させることができる。

回路基板１０は、例えば円盤状に形成されている。回路基板１０には、図示しないテスターからの検査用信号を、弾性接触部１３との間で伝送するための、図示しない電子回路が実装されている。回路基板１０の下面には図２に示すとおり接続端子１０ａが配置されている。

接地導体部１２は、例えば方盤状に形成されている。接地導体部１２は、例えば金属性の基板である。接地導体部１２には、接地導体部１２の本体１２ａを上下方向に貫通する貫通孔１２ｂが形成されており、貫通孔１２ｂには、回路基板１０と弾性接触部１３とを電気的に接続する、導電線１４が配置されている。なお、接地導体部１２には、導電性セラミックの基板や導電性ガラスの基板などの使用も可能である。

導電線１４は、貫通孔１２ｂにおいて、図３に示すように本体１２ａと同軸状に配置されている。したがって、導電線１４の表面と、本体１２ａの内周部表面との距離ｄ、すなわち貫通孔１２ｂの径を変化させることにより、本体１２ａを貫通する導電線１４の特性インピーダンスを調整することができる。

導電線１４は、接地導体部１２の本体１２ａの上下面から突出している。導電線１４は、接地導体部１２の上面側において、接続端子１０ａと電気的に接続されている。導電線１４は、接地導体部１２の下面側において、後述する弾性接触部１３の配線層１６と電気的に接続されている。

貫通孔１２ｂの内周面には円筒状に絶縁層２１が設けられている。円筒状の絶縁層２１は、本体１２ａの上下方向に延伸し、接地導体部１２の下面側において、絶縁層１５と当接している。これにより絶縁層２１は、導電線１４と、接地導体部１２とを絶縁している。なお、図２から図５において、絶縁層２１の厚みは、導電線１４の表面と、本体１２ａの内周部表面との距離ｄより薄くなっているが、状況に応じて自由に設定されるべきものであり、本図により限定されるものではない。

弾性接触部１３は、絶縁層１５と、配線層１６と、接触子１７と、弾性体１８とを有している。絶縁層１５は、接地導体部１２の下面に平行に配置されたシート状の絶縁体である。絶縁層１５には、例えばポリイミドなどが使用できる。絶縁層１５の下面には、絶縁層１５に平行に、すなわち接地導体部１２と平行にシート状の導体である配線層１６が配置されている。配線層１６は貫通孔１２ｂの直下まで延伸し、配線層１６と導電線１４は、導体２０によって電気的に接続されている。導体２０には、例えば導電性接着剤や半田が用いられる。

配線層１６の下面であってデバイスの電極Ｐに対応する位置には、電極Ｐと接触する接触子１７が設けられている。接触子１７は、配線層１６を介して、導電線１４と電気的に接続されている。接触子１７は、デバイスの電極Ｐより硬質の、例えばニッケルやコバルトのような機械的特性に優れた、導電性の金属により形成されている。接地導体部１２の下面には、接触子１７を挟んで電極Pに対向する位置に窪み部１９が形成されており、当該窪み部１９には、弾性体１８が配置されている。接触子１７は、この弾性体１８により、電極Ｐと接触する際に要求される弾性を付加されている。本実施の形態では、弾性体の材質は、例えばシリコンゴムである。

接地導体部１２と、弾性接触部１３の配線層１６とは、絶縁層１５をはさんで水平に配置された、マイクロストリップ線路を形成している。したがって、配線層１６の幅と、配線層１６と接地導体部１２との距離、すなわち絶縁層１５の厚みを変化させることで配線層１６の特性インピーダンスを調整することができる。これにより、弾性接触部１３のインピーダンス整合を行うことができる。かかる場合、回路基板１０から弾性接触部１３までの、プローブカード全体のインピーダンス整合を行うことができる。

以上のように構成されたプローブカード２を用いて、ウェハＷ上のデバイスの電気的特性を検査する際には、ウェハＷが載置された載置台３が移動し、弾性接触部１３がウェハＷに近づけられ、デバイス上の電極Ｐに接触させられる。そしてテスターからの電気信号が回路基板１０、弾性接触部１３を介して、デバイスに検査用の電気信号が印加され、デバイスの電気的特性が検査される。

以上の実施の形態によれば、検査用接触構造体１１の配線層１６は、接地導体部１２と平行に配置され、マイクロストリップ線路を形成している。これにより、配線層１６の幅と、配線層１６と接地導体部１２の距離、すなわち絶縁層１５の厚さを変化させることで、弾性接触部１３の特性インピーダンスを調整することができる。したがって、検査用接触構造体１１は、弾性接触部１３まで含めたインピーダンス整合が可能となり、信号波形の乱れや、信号の遅れといった信号波形の劣化のない、安定した検査を行うことができる。また、弾性接触部１３の接触子１７は、接地導体部１２の、接触子１７に対応する位置に配置された弾性体１８により弾性を付加されているため、電極Ｐと接触する際に要求される弾性も備えている。

また、以上の実施の形態によれば、導電線１４は、接地導体部１２の貫通孔１２ｂ内に、本体１２ａと空隙ｄを保ち、同軸状に配置されている。このため、空隙ｄの間隔、すなわち貫通孔１２ｂの径を調整することで、導電線１４の特性インピーダンスも調整することができる。かかる場合、回路基板１０から弾性接触部１３までの、プローブカード全体のインピーダンス整合を行うことができる。

以上の実施の形態では、弾性接触部１３を接地導体部１２の下面のみに配置したが、図４に示すように接地導体部１２の上面に、弾性接触部１３と同一の構成の弾性接触部４０を設けても良い。弾性接触部４０は、絶縁層４１と、配線層４２と、接触子４３と、弾性体４４とを有している。絶縁層４１は、接地導体部１２の上面に平行に配置されたシート状の絶縁体である。

絶縁層４１の上面には、絶縁層４１に平行に、すなわち接地導体部１２と平行にシート状の導体である配線層４２が配置されている。配線層４２の上であって回路基板１０の接続端子１０ａに対応する位置には、接続端子１０ａと接触する接触子４３が設けられている。接触子４３は、配線層４２を介して、導電線１４と電気的に接続されている。接地導体部１２の上面には、接触子４３を挟んで接続端子１０ａに対向する位置に窪み部４５が形成されており、当該窪み部４５には、弾性体４４が配置されている。接触子４３は、この弾性体４４により、接続端子１０ａと接触する際に要求される弾性を付加されている。なお、接触子４３及び弾性体４４の材質は、弾性接触部１３で使用する材質と同様である。

かかる場合、弾性接触部４０も弾性接触部１２と同様に、マイクロストリップ線路を形成するため、配線層４２の特性インピーダンスを調整することができる。したがって、導電線１４が本体１２ａと同軸構造を形成していない箇所、すなわち導電線１４の特性インピーダンスを調整できない箇所を、特性インピーダンスの調整が可能な、弾性接触部４０におきかえることができる。したがって、検査用接触構造体１１のインピーダンス整合を、さらに厳密に行うことができる。

なお、図４において接地導体部１２の上面に配置された弾性接触部４５の接触子４２は、接地導体部１２の下面に配置された接触子１７に対向する位置に設けられているが、接触子４２は、回路基板１０の接続端子１０ａの位置にあわせて配置されるものであり、本図によりその配置が限定されるものではない。

以上の実施の形態では、接地導体部１２は金属性の基板であったが、例えばガラス基板やセラミック基板といった絶縁体の表面にシート状の導体を接合することで形成されていてもよい。また、接地導体部１２は、検査用接触構造体１１の接地用として用いられても良い。かかる場合、図５に示すように、接地導体部１２の下面に設けられた、接地用の弾性接触部５０と、接地導体部１２とが電気的に接続される。

弾性接触部５０は、絶縁層１５と、配線層５１と、接触子５２と、弾性体５３とを有している。本実施の形態では、絶縁層１５を弾性接触部１３と、弾性接触部５０とで共有しているが、各弾性接触部ごとに絶縁層を設けてもよい。なお、弾性接触部５０の構成については、上述した弾性接触部１３と同様であるので、説明を省略する。そして、弾性接触部５０と、接地導体部１２とは、絶縁層１５を上下に貫通するように形成された接続口５４を介して、導体２０と電気的に接続されている。これにより、弾性接触部５０の接地用の配線が短くでき、且つ接地導体部１２を、各弾性接触部５０のフレームグランドとして用いることができる。従って、接地の共通インピーダンスを低下させ、検査信号のノイズを低減することができる。

以上の実施の形態では、絶縁層１５は絶縁体であったが、誘電体であってもよい。かかる場合、配線層１６の幅及び配線層１６と絶縁層１５との距離だけでは所定の特性インピーダンスを得られない場合においても、適切な誘電率の誘電体を選定することで、所定の特性インピーダンスを得ることができる。

また、接地導体部１２の下面であって、接触子１７と貫通孔１２ｂの中間に形は窪み部６０が形成され、窪み部６０には、ノイズ除去用のコンデンサ６１が配置されていてもよい。図５に示すように、コンデンサ６１は、絶縁層１５の上面に配置された絶縁板６２上に、絶縁板６２の上面に形成された配線６３をブリッジするように実装されている。絶縁板６２には、絶縁板６２を上下に貫通するように、図示しない貫通孔が形成されている。配線６３は、この図示しない貫通孔を貫通して、コンデンサ６１が、配線層１６と、配線層５１に並列に接続されるように、配線層１６と、配線層５１にそれぞれ電気的に接続される。かかる場合、接触子１７の先端近傍にコンデンサ６１を配置できるため、弾性接触部１３の先端近傍まで、検査用電気信号のノイズを除去することができる。これにより、さらに検査の精度を高めることができる。なお、本実施の形態においては、コンデンサ６１は、絶縁板６２を介して絶縁層１５に配置したが、窪み部６０の下面や側面に接合することで配置してもよい。

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想致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。本発明はこの例に限らず、種々の様態を採りうるものである。本発明は、被検査体が半導体以外の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、例えば半導体ウェハ等の被検査体の電気的特性を検査するためのプローブ装置に有用である。

本実施の形態にかかる検査用接触構造体を有するプローブ装置を示す側面図である。 本実施の形態にかかる検査用接触構造体の構成の概略を示す側面図である。 接地導体部と導電線との同軸構造を示す模式図である。 他の実施の形態にかかる検査用接触構造体の構成の概略を示す側面図である。 他の実施の形態にかかる検査用接触構造体の構成の概略を示す側面図である。

符号の説明

１ プローブ装置
２ プローブカード
３ 載置台
１０ 回路基板
１０ａ 接続端子
１１ 検査用接触構造体
１２ 接地導体部
１２ａ 本体
１２ｂ 貫通孔
１３ 弾性接触部
１４ 導電線
１５ 絶縁層
１６ 配線層
１７ 接触子
１８ 弾性体
１９ 窪み部
２０ 導体
２１ 絶縁層
４０ 弾性接触部
４１ 絶縁層
４２ 配線層
４３ 接触子
４４ 弾性体
４５ 窪み部
５０ 弾性接触体
５１ 配線層
５２ 接触子
５３ 弾性体
５４ 接続口
Ｗ ウェハ
Ｐ 検査用電極

Claims (8)

1. 回路基板の下面に設けられ、被検査体の電気的特性を検査する検査用接触構造体であって、
   接地された接地導体部と、前記被検査体と接触する弾性接触部と、前記回路基板と前記弾性接触部とを電気的に接続する導電線と、を有し、
   前記弾性接触部は前記接地導体部の下面に設けられ、
   前記弾性接触部は、
   被検査体と接触する接触子と、
   前記接触子と前記導電線とを電気的に接続する配線層と、
   前記配線層と前記接地導体部の間に設けられた絶縁層と、
   前記接触子を挟んで、被検査体と対向する位置に設けられた弾性体と、を備え、
   前記配線層は、前記接地導体部と平行に配置されていることを特徴とする、検査用接触構造体。
2. 前記接地導体部は、金属性の基板であることを特徴とする、請求項１に記載の検査用接触構造体。
3. 前記接地導体部は、絶縁体と、前記絶縁体の表面に接合された導体と、を有することを特徴とする、請求項１に記載の検査用接触構造体。
4. 前記接地導体部には、上下方向に貫通する貫通孔が形成され、
   前記導電線は、前記貫通孔内において当該貫通孔と同軸状に設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の検査用接触構造体。
5. 前記接地導体部の上面には、他の弾性接触部がさらに設けられ、
   前記他の弾性接触部は、
   前記回路基板に接触する他の接触子と、
   前記他の接触子と前記導電線とを電気的に接続する他の配線層と、
   前記他の配線層と前記接地導体部の間に設けられた他の絶縁層と、
   前記他の接触子を挟んで、前記回路基板と対向する位置に設けられた他の弾性体と、を備え、
   前記回路基板と前記導電線とは、前記他の弾性接触部の接触子が、前記回路基板に接触することで、電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の検査用接触構造体。
6. 前記接地導体部の下面には、窪み部が形成され、
   前記弾性体は、前記窪み部に配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の検査用接触構造体。
7. 前記接地導体部の下面には、他の窪み部が形成され、
   当該他の窪み部には、前記配線層に接続されるノイズ除去用のコンデンサが配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の検査用接触構造体。
8. 前記弾性接触部の配線層は、前記接地導体部に電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の検査用接触構造体。

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