JP2010038728A

JP2010038728A - プローブカード

Info

Publication number: JP2010038728A
Application number: JP2008202009A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Tejima; 康博手嶋
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2010-02-18

Abstract

【課題】検査後のプローブ先端の動きを抑制し、スクラブ屑が付着するのを防止することができるプローブカードを提供する。
【解決手段】複数のプローブが設けられたプローブ基板と、上記プローブ基板を弾性部材によって所定の間隔で保持するメイン基板を備え、上記プローブ基板と上記メイン基板の間に、圧力が加えられた後の復元速度が遅いクッション材を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、クッション材を用いたプローブカードに関する。

ＬＳＩチップなどの半導体の電気的諸特性の測定は、半導体テストシステムのプローブカードに搭載されたプローブを検査対象となる半導体ウエハ上の電極パッドに接触させて行われる。測定の際、電極パッドとプローブとの電気的接続を確保するために、上記電極パッド表面の酸化被膜を除去し、導電部分を露出して検査する。

そのために、半導体ウエハを積載しているプローバーステージを上昇させ、プローブカードに所定の荷重を加え、オーバードライブによりプローブの先端で電極パッド表面の酸化被膜を機械的に削り取り、電極パッドの導電部分を露出させて、所定のコンタクト圧を加えて検査を行う。

このようにプローバーステージ上昇の際に、カンチレバー型プローブカード（特許文献１参照）の場合は、プローブ自体が変形したり、垂直型プローブカード（特許文献２参照）の場合は、プローブ基板とメイン基板の間に設けられた弾性部材が変形して、コンタクト圧を吸収する構造となっている。
特開２００７−１９２７１９号公報特開２００５−２３３８５８号公報

検査が終わると上記プローバーステージが下降して半導体ウエハがプローブから離されるが、この時、変形していたプローブや弾性部材は、荷重がなくなることによって元の状態へと戻ろうとする。そのため、上記プローバーステージが下降を開始したしばらくの間は、プローブと半導体ウエハは接触した状態が続き、プローブの先端が上記半導体ウエハ上の電極パッドの表面を横方向に移動することとなり、この時に、プローブ先端にスクラブ屑が付着するという問題があった。

そこで、本発明はこのような従来の課題を解決するために、検査後のプローブ先端の動きを抑制し、スクラブ屑が付着するのを防止することができるプローブカードを提供することを目的とする。

本発明のプローブカードは、複数のプローブが設けられたプローブ基板と、上記プローブ基板を弾性部材によって所定の間隔で保持するメイン基板を備え、上記プローブ基板と上記メイン基板の間に、圧力が加えられた後の復元速度が遅いクッション材を設けたことを特徴とする。

上記弾性部材が上記プローブ基板と上記メイン基板の間に設けられた複数のコイルばねであり、上記コイルばねの周囲に上記クッション材を配置する。

あるいは、上記弾性部材として板バネを使用する。

本発明のプローブカードは、複数のカンチレバー型のプローブが設けられたプローブ基板と、上記プローブ基板が固定されたメイン基板を備え、上記プローブが、上記プローブ基板に接合される接合部と、上記接合部から延在するアーム部と、上記アーム部の先端に設けられた先端部とから構成され、上記アーム部と上記プローブ基板との間に、圧力が加えられた後の復元速度が遅いクッション材を設けたことを特徴とする。

本発明のプローブカードは、複数のプローブが設けられたプローブ基板と、上記プローブ基板を弾性部材によって所定の間隔で保持するメイン基板を備え、上記プローブ基板と上記メイン基板の間に、圧力が加えられた後の復元速度が遅いクッション材を設けたことにより、検査後の上記弾性部材が元の状態へと戻る速度が遅くなり、上記プローブ先端の検査対象の電極パッド上での移動が抑制されて、スクラブ屑の付着量を少なくすることができる。

本発明のプローブカードは、複数のカンチレバー型のプローブが設けられたプローブ基板と、上記プローブ基板が固定されたメイン基板を備え、上記プローブが、上記プローブ基板に接合される接合部と、上記接合部から延在するアーム部と、上記アーム部の先端に設けられた先端部とから構成され、上記アーム部と上記プローブ基板との間に、圧力が加えられた後の復元速度が遅いクッション材を設けたことにより、検査後の上記プローブが元の状態へと戻る速度が遅くなり、上記プローブ先端の検査対象の電極パッド上での移動が抑制されて、スクラブ屑の付着量を少なくすることができる。

本発明のプローブカードについて図面を用いて以下に詳細に説明する。図１に示すのが第１の実施形態のプローブカード１の概略断面図である。

図１に示すように、本発明のプローブカード１は、複数のプローブ２が設けられたプローブ基板３と、上記プローブ基板３を弾性部材によって所定の間隔で保持するメイン基板４とを備えており、本実施形態では上記弾性部材としてコイルばね５を用いる。

上記コイルばね５は上記プローブ基板３と上記メイン基板４の間に複数設けられ、そして、上記コイルばね５を取り囲むように上記プローブ基板３と上記メイン基板４の間にはクッション材６を設けている。上記クッション材６は、圧力が加えられた後の復元速度が遅い材質であり、一般的には低反発材あるいは衝撃吸収材と呼ばれるもので、例えば、低反発ウレタン、衝撃吸収ゲル等を用いる。

望ましい低反発材料あるいは衝撃吸収材かどうかは、荷重Ｗの物体を材料の上に高さｈ１から落下させた時に、物体が材料から跳ね返る高さｈ２から判断できる。反発弾性率Ｒと吸収されたエネルギーＥは次式で定義され、本発明では、反発弾性率Ｒが４０％以下の材料を用いることが好ましく、１５％以下であればさらに好ましい。上記反発弾性率Ｒが小さい材料は、圧力を加えられた後の復元速度が遅い。
Ｒ＝（ｈ２／ｈ１）×１００Ｅ＝Ｗ（ｈ１−ｈ２）

上記クッション材６を用いることにより、上記コイルばね５がオーバードライブによって収縮した後、プローバーステージ７が下降する際に、上記コイルばね５の収縮が元に戻ろうとする速度が遅くなる。この動作については、以下に図を用いて詳細に説明する。

プローブカード１を用いて半導体ウエハ８の検査を行う場合、まず初めに、図２に示すように、半導体ウエハ８を載せた上記プローバーステージ７が上昇する。そして、上記プローブカード１のプローブ２が上記半導体ウエハ８の表面にコンタクトし、オーバードライブによって上記プローブ２がスクラブして上記半導体ウエハ上の電極パッド表面の酸化被膜を削り取る。

この時に、複数配置されたコイルばね５が均等に収縮しなかった場合、例えば、図３に示すように、右側のコイルばね５が左側のコイルばね５よりも収縮量が多くなった場合、左側のプローブ２はオーバードライブ量が多くなるので、スクラブによって電極パッドの表面を削る量が増加する。

このように傾いた状態で半導体ウエハ８の検査を行った後、図４に示すように、上記プローバーステージ７が下降すると、上記コイルばね５が元の状態へと戻ろうとするが、この時に、上記クッション材６が、上述のように、圧力が加えられた後の復元速度が遅い材質でありことから、上記コイルばね５が元に戻る速度を遅くなる。

すると、上記プローバーステージ７の下降速度よりも、上記コイルばね５の元に戻る速度の方が遅いことから、上記プローブ２の先端が上記半導体ウエハ８の表面で大きく横方向に移動する前に、図４に示すように、上記プローブ２の先端が上記半導体ウエハ８から離れる。これにより、上記プローブ２の先端が横方向に移動する際に付着していたスクラブ屑の付着量が、従来よりも少なくなる。

このように、クッション材６を用いて、検査後のプローブ２の先端が上記半導体ウエハ８の表面での移動量を少なくすることで、上記プローブ２の先端に付着するスクラブ屑を少なくすることが可能となる。

次に、弾性部材として板バネ９を用いた第２の実施形態のプローブカード１’について詳しく説明する。図５に示すように、本実施形態のプローブカード１’は、複数のプローブ２が設けられたプローブ基板３と、上記プローブ基板３を弾性部材によって所定の間隔で保持するメイン基板４とを備えており、本実施形態では上記弾性部材として板ばね９を用いる。さらに、上記メイン基板４と上記プローブ基板３との間にクッション材６’を設ける

上記クッション材６’は、圧力が加えられた後の復元速度が遅い材質であり、本実施形態では、上記プローブ基板３の全面に設け、上述の実施形態と同様に、低反発材あるいは衝撃吸収材と呼ばれるものを用いる。

これによって、半導体ウエハ８を検査した後にプローバーステージ７が降下する際に、上記メイン基板４と上記プローブ基板３の間に設けられた上記クッション材６’によって、上記板ばね９の変形が元に戻ろうとする速度が遅くなる。

その結果、上記プローブ２の先端が上記半導体ウエハ８の表面で横方向に移動する量が少なくなり、上記板ばね９が元に戻ろうとする時に上記プローブ２の先端が大きく横方向に移動する前に、上記半導体ウエハ８が上記プローブ２から離れていくので、スクラブ屑の付着量が従来よりも少なくなる。

次に、カンチレバー型プローブ１１を用いた場合の第３の実施形態のプローブカード１０について図を用いて説明する。図６に示すのが上記プローブカード１０の概略断面図である。

図６に示すように、上記プローブカード１０は、複数のプローブ１１が設けられたプローブ基板１２と、上記プローブ基板１２が固定されたメイン基板１３を備える。上記プローブ１１はカンチレバー型であり、図７に示すように、上記プローブ基板１２に接合される接合部１７と、上記接合部１７から延在するアーム部１４と、上記アーム部１４の先端に設けられた先端部１５とから構成される。

そして、上記プローブ１１の上記アーム部１４と上記プローブ基板１２との間に、図７に示すようなクッション材１６を設けている。上記クッション材１６は圧力が加えられた後の復元速度が遅い材質であり、オーバードライブによって上記プローブ１１が（図８に矢印で示す方向に）変形し、検査後にプローバーステージ７が降下する際に、上記プローブ１１の変形が（図９に矢印で示す方向に）元に戻ろうとする速度を遅くする働きをする。

このように上記クッション材１６を設けることによって、従来であれば生じていたスクラブ戻りを防いで、スクラブ屑が上記プローブ１１の先端部１５に付着するのを防止することが可能となる。

上記クッション材１６は、他の実施形態と同様に、一般的には低反発材あるいは衝撃吸収材と呼ばれるもので、例えば、低反発ウレタン、衝撃吸収ゲル等を用いる。

上記プローブ１１を上記プローブ基板１２に接合する際、上記プローブ１１の上記接合部１７を上記プローブ基板１２の下側面にはんだで接合するのではなく、上記接合部１７を上記プローブ基板１２に設けた孔に差し込み、上記プローブ基板１２の上側面ではんだ１８にて接合している。これは、上記クッション材１６がはんだ１８を腐食しないようにするためである。

さらに、図を用いてクッション材１６の働きについて説明する。半導体ウエハ８が積載されたプローバーステージ７が上昇し、図７に示すように、上記プローブ１１の先端部１５が上記半導体ウエハ８に接触した後、さらにオーバードライブを行うと、図８に示すように、上記プローブ１１のアーム部１４が矢印の方向に変形してスクラブによって、上記半導体ウエハ８上の電極パッド表面の酸化被膜を削り取る。この時に、スクラブ屑が付着する可能性もある。

そして、オーバードライブが終了すると、電極パッドに上記プローブ１１の先端部１５が接触した状態で検査を行う。検査が終了すると、図９に示すように、上記プローバーステージ７が下降し、上記半導体ウエハ８は上記プローブ１１の先端部１５から離れていく。この時、半導体ウエハ８が下降していくにつれて、上記プローブ１１の変形が（図９の矢印で示すように）元に戻ろうとする。

しかしながら、上記プローブ１１のアーム部１４と上記プローブ基板１２との間に上記クッション材１６を設けていることによって、上記プローブ１１が元に戻る速度は、上記プローブステージ７が下降する速度よりも遅くなる。そのために、上記プローブ１５の先端が上記半導体ウエハ８に接触して横方向に大きく移動する前に、図１０に示すように、上記半導体ウエハ８は上記プローブ１１から離れるので、上記プローブ１１の先端部１５のスクラブ戻りが発生しなくなり、この時に生じていたスクラブ屑の付着が抑制される。これによって、上記プローブ１１の先端部１５のスクラブ屑の付着量は大幅に少なくなる

このように、本発明では様々な形で、プローブカードに圧力が加えられた後の復元速度が遅いクッション材を用いることにより、従来のプローブカードで生じていたスクラブ戻りを抑制し、スクラブ屑の付着量を少なくすることが可能となる。

第1の実施形態のプローブカードの概略断面図である。第1の実施形態のプローブカードを用いて半導体ウエハの検査を行う状態を示す図であり、検査開始時の状態を示す。第1の実施形態のプローブカードを用いて半導体ウエハの検査を行う状態を示す図であり、オーバードライブ時の状態を示す。第1の実施形態のプローブカードを用いて半導体ウエハの検査を行う状態を示す図であり、検査終了後の状態を示す。第２の実施形態のプローブカードの概略断面図である。第３の実施形態のプローブカードの概略断面図である。第３の実施形態のプローブカードを用いて半導体ウエハの検査を行う状態を示す図であり、プローブが半導体ウエハにコンタクトした時の状態を示す。第３の実施形態のプローブカードを用いて半導体ウエハの検査を行う状態を示す図であり、オーバードライブ時の状態を示す。第３の実施形態のプローブカードを用いて半導体ウエハの検査を行う状態を示す図であり、プローバーステージが降下している時の状態を示す。第３の実施形態のプローブカードを用いて半導体ウエハの検査を行う状態を示す図であり、検査終了後の状態を示す。

符号の説明

１，１’ プローブカード
２プローブ
３プローブ基板
４メイン基板
５コイルばね
６，６’ クッション材
７プローバーステージ
８半導体ウエハ
９板バネ
１０プローブカード
１１プローブ
１２プローブ基板
１３メイン基板
１４アーム部
１５先端部
１６クッション材
１７接合部
１８はんだ

Claims

複数のプローブが設けられたプローブ基板と、上記プローブ基板を弾性部材によって所定の間隔で保持するメイン基板を備え、上記プローブ基板と上記メイン基板の間に、圧力が加えられた後の復元速度が遅いクッション材を設けたことを特徴とするプローブカード。
上記弾性部材が上記プローブ基板と上記メイン基板の間に設けられた複数のコイルばねであり、上記コイルばねの周囲に上記クッション材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
上記弾性部材が板バネであることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
複数のカンチレバー型のプローブが設けられたプローブ基板と、上記プローブ基板が固定されたメイン基板を備え、上記プローブが、上記プローブ基板に接合される接合部と、上記接合部から延在するアーム部と、上記アーム部の先端に設けられた先端部とから構成され、上記アーム部と上記プローブ基板との間に、圧力が加えられた後の復元速度が遅いクッション材を設けたことを特徴とするプローブカード。