JP2010145312A

JP2010145312A - プローブカード

Info

Publication number: JP2010145312A
Application number: JP2008325030A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Akimoto; 恭喜秋本; Satoru Ikeda; 哲池田; Akifumi Kutsukake; 暁史沓掛; Takeshi Watanabe; 毅渡邊
Original assignee: Oita Prefectural Government
Current assignee: Oita Prefectural Government
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】プローブカードに設けたコンタクトピンを付勢するための付勢手段の破損を防止し、通電できる電気信号の電流値を大きくできるようにすること。
【解決手段】本発明では、プローブカードにおいて、検査対象物の電極に接触させるコンタクトピンと、コンタクトピンを検査対象物の電極に向けて付勢する付勢手段と、コンタクトピンと導通し、コンタクトピンに伴って移動可能な信号線とを有することにした。特に、前記コンタクトピンを移動可能に保持するホルダーを基板に装着するとともに、前記基板に、前記コンタクトピンを移動自在に保持するためのコンタクトピン保持層と、前記信号線を形成するための電極層と、前記信号線をコンタクトピンに伴って移動可能とする間隙を形成するための間隙形成層と、前記付勢手段を収容するための付勢手段収容層とを積層して形成することにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエハの検査に用いられる半導体検査装置などに装着して使用されるプローブカードに関するものである。

従来より、半導体ウエハの製造においては、半導体ウエハの表面（主面：回路形成面）に回路を形成した後に、回路が正常に動作するか否かを検査する検査工程が設けられている。

この検査工程においては、テスタにプローバを接続した半導体検査装置が用いられており、半導体検査装置のプローバには、半導体ウエハに形成される個々の回路に応じて構成したプローブカードが装着されて使用されている。

従来のプローブカードは、基板にホルダーを取付けるとともに、ホルダーに複数本のスプリングプローブを取付けて構成しており、スプリングプローブは、円筒状のレセプタクルにコンタクトピンを進退自在に収容するとともに、レセプタクルとコンタクトピンとの間にスプリングを介設した構成となっている（たとえば、特許文献１参照。）。

そして、半導体ウエハの検査を行う場合には、スプリングの付勢力でコンタクトピンを半導体ウエハ上に形成した電極に接触させることによって半導体ウエハ上の回路とプローブカードの基板とをスプリングプローブを介して導通させ、スプリングプローブを介してテスト用の電気信号を半導体ウエハ上の回路とプローブカードとの間で通電するようにしている。

特開平５−２５６８７５号公報

ところが、上記従来のプローブカードでは、半導体ウエハ上の回路とプローブカードとの間においてテスト用の電気信号をスプリングプローブを介して通電するように構成しているために、電気信号として大電流を通電した場合に、スプリングプローブのスプリングに大電流が流れてしまい、スプリングの有する電気抵抗によってスプリングが破断してしまうおそれがあった。

特に、近年の電気製品の小型軽量化の要請により半導体ウエハ上に形成される回路も小型化されており、半導体ウエハ上に形成される電極のピッチや幅が極めて小さくなっていることに伴って、プローブカードに用いられるスプリングプローブも小型化・狭ピッチ化が要求されている。

しかしながら、上記従来のプローブカードでは、スプリングに電気信号が通電される構成となっているために、スプリングプローブの小型化・狭ピッチ化に伴って内部のスプリングが細径化されるとテスト用の電気信号として通電できる電流値がますます小さくなってしまうおそれがあった。

そこで、請求項１に係る本発明では、半導体ウエハの検査に用いられる半導体検査装置などに装着して使用されるプローブカードにおいて、検査対象物の電極に接触させるコンタクトピンと、コンタクトピンを検査対象物の電極に向けて付勢する付勢手段と、コンタクトピンと導通し、コンタクトピンに伴って移動可能な信号線とを有することにした。

また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記コンタクトピンと付勢手段とで前記信号線を挟持することにした。

また、請求項３に係る本発明では、前記請求項１又は請求項２に係る本発明において、前記コンタクトピンを移動可能に保持するホルダーを基板に装着するとともに、前記基板に、前記コンタクトピンを移動自在に保持するためのコンタクトピン保持層と、前記信号線を形成するための電極層と、前記信号線をコンタクトピンに伴って移動可能とする間隙を形成するための間隙形成層と、前記付勢手段を収容するための付勢手段収容層とを積層して形成することにした。

また、請求項４に係る本発明では、前記請求項３に係る本発明において、前記電極層を導電シートで形成するとともに、前記間隙形成層を前記導電シートを貼着した絶縁シートで形成することにした。

また、請求項５に係る本発明では、前記請求項３又は請求項４に係る本発明において、前記付勢手段収容層を、前記付勢手段を収容するための貫通孔を形成した付勢手段保持層と、前記付勢手段保持層に形成した貫通孔を被覆する付勢手段被覆層とで形成することにした。

そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。

すなわち、本発明では、検査対象物の電極に接触させるコンタクトピンと、コンタクトピンを検査対象物の電極に向けて付勢する付勢手段と、コンタクトピンと導通し、コンタクトピンに伴って移動可能な信号線とを有する構成としているために、プローブカードに設けた付勢手段に電気信号を通電させる必要がなくなり、電気信号をコンタクトピンから信号線に直接通電させることができるので、通電による付勢手段の破損の心配がなく、通電できる電気信号の電流値を大きくすることができる。

特に、コンタクトピンと付勢手段とで信号線を挟持することにした場合には、コンタクトピンと信号線とを密着させることができ、コンタクトピンと信号線との接続抵抗を低減し、電気信号をコンタクトピンと信号線との間で良好に通電させることができる。

また、コンタクトピンを移動可能に保持するホルダーを基板に装着するとともに、基板に、コンタクトピンを移動自在に保持するためのコンタクトピン保持層と、信号線を形成するための電極層と、信号線をコンタクトピンに伴って移動可能とする間隙を形成するための間隙形成層と、付勢手段を収容するための付勢手段収容層とを積層して形成することにした場合には、プローブカードを構成する基板を容易に製造することができ、プローブカードの低コスト化を図ることができる。

また、電極層を導電シートで形成するとともに、間隙形成層を導電シートを貼着した絶縁シートで形成することにした場合には、移動可能な信号線とその移動を可能とする間隙とをエッチング等によって容易に製造することができ、これによっても、プローブカードを構成する基板を容易に製造することができ、プローブカードの低コスト化を図ることができる。

また、付勢手段収容層を、付勢手段を収容するための貫通孔を形成した付勢手段保持層と、付勢手段保持層に形成した貫通孔を被覆する付勢手段被覆層とで形成することにした場合には、付勢手段保持層の厚みや枚数を変更するだけで様々なサイズの付勢手段を収容することができる。

以下に、本発明に係るプローブカードの具体的な構成について図面を参照しながら説明する。

図１〜図３に示すように、プローブカード１は、所要本数のコンタクトピン２を進退自在（昇降自在）に収容した矩形箱型状のホルダー３を板状の基板４の下面に取付けた構成となっている。ここでは、Be-Cu合金製の径が150μmのコンタクトピン２を200μｍピッチで使用している。なお、コンタクトピン２としては、タングステン製やパラジウム合金製のものも使用できる。

ホルダー３は、絶縁性素材（セラミックス製、樹脂製でも可。）からなり、基板４のネジ５とナット６とで着脱自在に締結されており、内部に上端側を大径とするとともに下端側を小径とした段付きの貫通孔７を所要本数分形成し、基端側（上端側）が大径で先端側（下端側）が小径の段付きの導電性を有するコンタクトピン２を各貫通孔７の上端側から進退自在（昇降自在）に挿通させて、下端面よりも下方にコンタクトピン２の先端部（下端部）を突出させている。

なお、コンタクトピン２は、先端部を検査対象物となる半導体ウエハ上の回路等の電極に接触させて使用する。

基板４は、図３及び図４に示すように、下端側から上端側に向けて順に、コンタクトピン保持層８、電極層９、間隙形成層10、付勢手段収容層11（付勢手段保持層12、付勢手段被覆層13）を積層した構成となっている。

コンタクトピン保持層８は、シート状の絶縁性素材（ガラスエポキシ樹脂製、セラミックス製でも可。）からなり、コンタクトピン２の本数分の貫通孔14を形成し、各貫通孔14にコンタクトピン２の基端部を移動自在（昇降自在）に挿通させるようにしている。なお、貫通孔14の位置は、ホルダー３に形成した貫通孔７と対応させている。

これにより、コンタクトピン保持層８は、ホルダー３に挿通させたコンタクトピン２の基端部を移動自在に保持することができるようになっている。

電極層９は、シート状の導電性素材（銅製（アルミニウム製や金製でも可。）の導電シート）からなり、図６に示すように、エッチング等によって周囲を除去してコンタクトピン２の本数分の舌片形状の信号線15を形成し、信号線15の先端部下面においてコンタクトピン２の基端面と面状に接触させて、信号線15とコンタクトピン２とを導通させる一方、信号線の基端部に表面を露出させた電極パッド20（図１参照。）を形成して、半導体検査装置等と電気的に接続するようにしている。

これにより、電極層９は、コンタクトピン２と導通するとともにコンタクトピン２に伴って移動（昇降）する信号線15を形成している。

間隙形成層10は、電極層９の導電シートを貼着したシート状の絶縁性素材（液晶ポリマ製の絶縁シート）からなり、図６に示すように、エッチング等によって各信号線15の先端部周囲に対応する位置に貫通孔16を形成し、この貫通孔16の内側において信号線15を片持ち梁状に上下に移動できるようにして、信号線15が移動可能となる間隙形成層10の厚み分の間隙17（ここでは、100μm）を形成している。

これにより、間隙形成層10は、信号線15をコンタクトピン２に伴って移動可能とする間隙17を形成している（図５参照。）。

付勢手段収容層11は、シート状の絶縁素材（ガラスエポキシ樹脂製、セラミックス製でも可。）からなり、コンタクトピン２を検査対象物の電極に向けて付勢する付勢手段18（ここでは、スプリング）を収容するための貫通孔19をコンタクトピン２の本数分形成した付勢手段保持層12と、同じくシート状の絶縁素材（ガラスエポキシ樹脂製、セラミックス製でも可。）からなり、付勢手段保持層12に形成した貫通孔19を被覆する付勢手段被覆層13とで形成している。

これにより、付勢手段収容層11は、付勢手段18としてのスプリングを内部に収容している。なお、ここでは、付勢手段被覆層13を絶縁素材で形成して、付勢手段18をコンタクトピン２とは電気的に分離した状態で収容して、付勢手段18に電気信号が流れないようにしている。

この付勢手段収容層11に収容した付勢手段18は、コンタクトピン２の基端部に信号線15を介して当接しており、コンタクトピン２の上昇移動によって収縮し、コンタクトピン２を下降移動させる方向に向けて付勢するようにしている。ここでは、付勢手段18として、バネ径130μm・自由長2.5mmのピアノ線（SWP-B)製のスプリングを使用し、付勢手段収容層11の貫通孔19に荷重を加えた状態で（短縮させた状態で）収容している。なお、付勢手段18は、コンタクトピン２を検査対象物の電極に向けて付勢することができればよく、スプリングに限られずゴム等の弾性体であってもよい。

そして、付勢手段18は、下端面とコンタクトピン２の上端面とで信号線15を面状に挟持するようにしている。

付勢手段収容層11は、図４に示すように、１枚の付勢手段保持層12と１枚の付勢手段被覆層13とで構成した場合に限られず、図７に示すように、複数枚（ここでは、２枚）の付勢手段保持層12,12'と１枚の付勢手段被覆層13とで構成してもよく、また、電極層９の上面に交換自在に積層させ、厚みの異なる付勢手段保持層と交換できるように構成してもよく、様々なサイズの付勢手段18'を使用できるようにすることができる。

プローブカード１は、以上に説明したように構成しており、半導体検査装置等に装着され、半導体ウエハ上の回路等の検査対象物との間で電気信号を通電して使用される。

そして、上記プローブカード１では、検査対象物の電極に接触させるコンタクトピン２と、コンタクトピン２を検査対象物の電極に向けて付勢する付勢手段18と、コンタクトピン２と導通し、コンタクトピン２に伴って移動可能な信号線15とを有する構成としている。

そのため、上記構成のプローブカード１では、プローブカード１に設けた付勢手段18に電気信号を通電させる必要がなくなり、電気信号をコンタクトピン２から信号線15に直接通電させることができるので、通電による付勢手段18の破損の心配がなく、通電できる電気信号の電流値（たとえば、1000mAを超える電流値）を大きくすることができ、しかも、設計の自由度が増大して、コンタクトピン２の小型化や狭ピッチ化への対応が容易なものとなるとともに、最適な材質等を選択することで長寿命化を図ることができる。

また、上記プローブカード１では、コンタクトピン２と付勢手段18とで信号線15を挟持する構成としている。

そのため、上記構成のプローブカード１では、コンタクトピン２と信号線15とを密着させることができ、コンタクトピン２と信号線15との接続抵抗を低減し、電気信号をコンタクトピン２と信号線15との間で良好に通電させることができる。

また、上記プローブカード１では、コンタクトピン２を移動可能に保持するホルダー３を基板４に装着するとともに、基板４に、コンタクトピン２を移動自在に保持するためのコンタクトピン保持層８と、信号線15を形成するための電極層９と、信号線15をコンタクトピン２に伴って移動可能とする間隙17を形成するための間隙形成層10と、付勢手段18を収容するための付勢手段収容層11とを積層して形成している。

そのため、上記構成のプローブカード１では、プローブカード１を構成する基板４を容易に製造することができ、プローブカード１の低コスト化を図ることができる。また、上記構成のプローブカード１では、積層した基板４を分離可能に構成することによって、各層8,9,10,11を容易に交換することができるので、プローブカード１のメンテナンス性を向上させることができる。

また、上記プローブカード１では、電極層９を導電シートで形成するとともに、間隙形成層10を導電シートを貼着した絶縁シートで形成することにしている。

そのため、上記構成のプローブカード１では、移動可能な信号線15とその移動を可能とする間隙17の形状や幅や厚さなどをエッチング等によって容易に製造することができ、これによっても、プローブカード１を構成する基板４を容易に製造することができ、プローブカード１の低コスト化を図ることができる。

さらに、上記プローブカード１では、付勢手段収容層11を、付勢手段18を収容するための貫通孔19を形成した付勢手段保持層12と、付勢手段保持層12に形成した貫通孔19を被覆する付勢手段被覆層13とで形成することにしている。

そのため、上記構成のプローブカード１では、付勢手段保持層12の厚みや枚数を変更するだけで様々なサイズや特性の付勢手段18を収容することができ、プローブカード１の設計の自由度をより一層増大させることができるとともに、付勢手段被覆層13を剥離するだけで付勢手段保持層12に収容した付勢手段18を容易に交換することができ、プローブカード１のメンテナンス性を向上させることができる。

本発明に係るプローブカードを示す正面図。同側面図。同側面断面図。同側面拡大断面図。同側面拡大断面図。同平面拡大断面図。同側面拡大断面図。

符号の説明

１プローブカード２コンタクトピン
３ホルダー４基板
５ネジ６ナット
７貫通孔８コンタクトピン保持層
９電極層 10 間隙形成層
11 付勢手段収容層 12,12' 付勢手段保持層
13 付勢手段被覆層 14 貫通孔
15 信号線 16 貫通孔
17 間隙 18,18' 付勢手段
19 貫通孔 20 電極パッド

Claims

検査対象物の電極に接触させるコンタクトピンと、
コンタクトピンを検査対象物の電極に向けて付勢する付勢手段と、
コンタクトピンと導通し、コンタクトピンに伴って移動可能な信号線と、
を有することを特徴とするプローブカード。
前記コンタクトピンと付勢手段とで前記信号線を挟持したことを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
前記コンタクトピンを移動可能に保持するホルダーを基板に装着するとともに、前記基板に、前記コンタクトピンを移動自在に保持するためのコンタクトピン保持層と、前記信号線を形成するための電極層と、前記信号線をコンタクトピンに伴って移動可能とする間隙を形成するための間隙形成層と、前記付勢手段を収容するための付勢手段収容層とを積層して形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプローブカード。
前記電極層を導電シートで形成するとともに、前記間隙形成層を前記導電シートを貼着した絶縁シートで形成したことを特徴とする請求項３に記載のプローブカード。
前記付勢手段収容層を、前記付勢手段を収容するための貫通孔を形成した付勢手段保持層と、前記付勢手段保持層に形成した貫通孔を被覆する付勢手段被覆層とで形成したことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のプローブカード。