JP2011077445A

JP2011077445A - プローブカード

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Publication number: JP2011077445A
Application number: JP2009229697A
Authority: JP
Inventors: Shigekazu Komatsu; 茂和小松; Kenichi Kataoka; 憲一片岡
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2029-10-01
Also published as: WO2011040134A1; JP5427536B2; KR101434067B1; TWI425229B; US20120194213A1; KR20120073317A; CN102549735A; TW201142322A

Abstract

【課題】被検査体の電気的特性の検査において、被検査体と接触子との接触を安定させつつ、検査を適切に行う。
【解決手段】検査時にウェハＷに接触する複数の接触子１０を支持する、弾性を備えた接触子支持板１１上に、ウェハＷとの間で検査用の電気信号を送受信する複数のテスタチップ１２と接触子１０とを電気的に接続する導電部１３が設けられている。テスタチップ１２は導電部１３上であって接触子１０に対応する位置に設けられている。導電部１３は柔軟性を備え、複数の接触子１０に所定の接触圧力を付与する流体チャンバ４２により押圧される。
【選択図】図４

Description

本発明は、被検査体の電気的特性を検査するためのプローブカードに関する。

例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上に形成されたＩＣ、ＬＳＩなどの電子回路の電気的特性の検査は、例えばプローブカードとウェハを保持する載置台などを有するプローブ装置を用いて行われる。プローブカードは、通常ウェハ上の電子回路の電極パットに接触させる複数の接触子と、これら接触子を下面で支持する支持板と、支持板の上面側に設けられ、各接触子に検査用の電気信号を送る回路基板などを備えている。そして、各接触子をウェハの各電極パットに接触させた状態で、回路基板から各接触子に電気信号を送ることにより、ウェハ上の電子回路の検査が行われている。

このような電子回路の電気的特性の検査を適正に行うためには、接触子と電極パットを所定の接触圧力で接触させる必要がある。そこで、従来より、例えば図１５に示すようにプローブカード２００において、回路基板２０１と、複数の接触子２０２を支持する支持板２０３との間に、内部に気体等を封入した伸縮自在の流体チャンバ２０４を設けることが提案されている。支持板２０３上には、接触子２０２と接続された配線２０５が形成されており、当該支持板２０３は、流体チャンバ２０４の外側まで延伸している。この流体チャンバ２０４の外側において、支持板２０３の配線２０５が回路基板２０１に接続され、これにより、接触子２０２と回路基板２０１が電気的に接続されている。そして、電子回路の検査時には、流体チャンバ２０４に気体等を流入させて支持板２０３を押圧することにより、接触子２０２と電極パットを所定の接触圧力で接触させている（特許文献１）。

特開平７−９４５６１号公報

ところで、近年、電子回路のパターンの微細化が進み、電極パットが微細化し、また電極パットの間隔が狭くなっている。さらにウェハ自体も大型化しているため、ウェハ上に形成される電極パットの数が非常に増加している。これに伴い、プローブカードにも非常に多数の接触子や対応する配線を設ける必要がある。

このような状況の下、上述したように流体チャンバ２０４の外側で支持板２０３の配線２０５と回路基板２０１とを接続しようとすると、この流体チャンバ２０４の外側の狭い領域内で、極めて狭い間隔で配線２０５を形成する必要があり、現実には困難であった。

また、流体チャンバ２０４の外側に配線２０５を配置した場合、接触子２０２と回路基板２０１までの配線長さが各接触子２０２において異なるため、検査時に回路基板２０１から接触子２０２に送られる電気信号の伝わり方が各接触子２０２において異なる場合があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、多数の電極パットが形成されたウェハなどの被検査体の電気的特性の検査において、被検査体と接触子との接触を安定させつつ、検査を適切に行うことを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、被検査体の電気的特性を検査するためのプローブカードであって、検査時に被検査体に接触する複数の接触子と、前記被検査体との間で検査用の電気信号を送受信して、当該被検査体の電気的特性を検査する複数のテスタチップと、前記接触子と当該接触子に対応する前記テスタチップとを電気的に接続し、下面に前記複数の接触子が配置された導電部と、検査時に前記導電部を被検査体側に押圧して接触子と被検査対との間に押圧力を付与する押圧部と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、被検査体との間で検査用の電気信号を送受信するテスタチップが、複数の接触子と当該テスタチップとを電気的に接続する導電部上に設けられているので、従来のように狭い領域内に極めて狭い間隔で配線を形成する必要がなく、導電部を無理なく配置することができる。したがって、本発明のプローブカードは、多数の電極パットが形成されたウェハなどの被検査体にも対応することができる。

また、テスタチップが導電部上に設けられているので、各接触子において、当該接触子と回路基板と間の配線長を同一に形成することができる。したがって、回路基板から接触子に送られる電気信号の伝わり方が各接触子において同じになる。

したがって、本発明のプローブカードを用いれば、被検査体の電気的特性を適切に検査することができる。

前記接触子は、弾性を備えた接触子支持板により支持され、前記接触子支持板は、前記導電部の下方に設けられていてもよい。

前記導電部は、柔軟性を有する絶縁層と、当該絶縁層に形成された配線層とを有していてもよい。

前記押圧部は、前記導電部と、前記導電部の外周縁部に気密に接続された弾性部材と、前記テスタチップの上方に設けられた支持部材とを接合して構成され、
当該押圧部の内部には流体を封入可能であり、前記テスタチップは、前記押圧部の内部に収容されていてもよい。

また、前記プローブカードは、前記テスタチップを実装する、平板状の実装用基板を有し、前記実装用基板は、前記導電部上で、且つ前記接触子に対応する位置の上方に立設され、前記実装用基板と前記導電部とは電気的に接続されていてもよい。かかる場合、前記導電部の上面には、前記実装用基板を脱着自在な接続用部材が設けられ、前記実装用基板と前記導電部は、前記接続用部材を介して電気的に接続されていてもよい。

前記押圧部には、その内部に流体を供給する流体供給口と、その内部から流体を排出する流体排出口とが設けられ、前記実装用基板は、前記流体供給口と前記流体排出口とにより前記押圧部の内部に形成される流体の流れに平行に配置されていてもよい。

また、前記導電部には、前記テスタチップへの電源供給と、検査時に必要な制御信号及び検査データの送受信と、を行う制御装置が電気的に接続されていてもよい。かかる場合、前記導電部は、前記複数の接触子と前記複数のテスタチップとを電気的に接続する複数の接触子配線部と、前記複数のテスタチップと前記制御装置とを電気的に接続する外部配線部とを有し、前記複数の接触子配線部は、前記接触子支持板の上面であって前記複数のテスタチップに対応する位置の下方に積層して設けられ、前記外部配線部は、前記複数の接触子配線部の上面に設けられていてもよい。

別な観点による本発明は、被検査体の電気的特性を検査するためのプローブカードであって、貫通孔が形成された回路基板と、被検査体に接触する複数の接触子と、前記回路基板の下方に設けられ、前記複数の接触子を支持する接触子支持板と、検査時に前記回路基板の上方から当該回路基板の貫通孔を挿通して前記接触子支持板を被検査体側に押圧し、前記複数の接触子と前記被検査体との間に押圧力を付与する押圧部と、を有することを特徴としている。

前記押圧部と前記接触子支持板との間には、前記押圧部の押圧力を前記接触子支持板に伝達する押圧力伝達部材が設けられ、前記押圧力伝達部材は、前記回路基板の貫通孔を挿通して設けられていてもよい。

前記押圧部は、内部に流体を封入可能な、可撓性を有する流体チャンバにより形成されていてもよい。

前記接触子と前記回路基板とは、弾性を有する弾性導体により電気的に接続されていてもよい。

前記回路基板は、当該回路基板の外周部を保持する保持部材を介して、前記押圧部の上面に設けられた支持板に支持され、前記接触子支持板は、前記保持部材に支持された弾性部材を介して前記保持部材に支持されていてもよい。

本発明によれば、被検査体の電気的特性の検査において、被検査体と接触子との接触を安定させつつ、検査を適切に行うことができる。

本実施の形態にかかるプローブカードを有するプローブ装置の構成の概略を示す縦断面図である。プローブカードの構成の概略を示す横断面図である。プローブ装置を用いて検査を行う様子を示した説明図である。プローブ装置を用いて検査を行う様子を示した説明図である。テスタチップを立設した状態を示した説明図である。テスタチップを立設した場合のプローブカードの構成の概略を示す横断面図である。他の実施の形態にかかるプローブカードの構成の概略を示す縦断面図である。他の実施の形態にかかるプローブカードの構成の概略を示す縦断面図である。他の実施の形態にかかるプローブカードの構成の概略を示す縦断面図である。他の実施の形態にかかるプローブカードを有するプローブ装置の構成の概略を示す縦断面図である。他の実施の形態にかかるプローブ装置を用いて検査を行う様子を示した説明図である。他の実施の形態にかかるプローブ装置を用いて検査を行う様子を示した説明図である。他の実施の形態にかかるプローブカードの構成の概略を示す縦断面図である。他の実施の形態にかかるプローブカードの構成の概略を示す縦断面図である。従来のプローブカードの構成の概略を示す縦断面図である。プローブカードの構成の概略を示す縦断面図である。

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プローブカードを有するプローブ装置１の構成の概略を示す縦断面図である。図２は本実施の形態にかかるプローブカードの構成の概略を示す横断面図である。

プローブ装置１には、例えばプローブカード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、載置台３の上方に配置されている。

プローブカード２は、例えば全体が略円盤状に形成されている。プローブカード２は、検査時にウェハＷの電極パットＵに接触する複数の接触子１０と、接触子１０を下面で支持する接触子支持板１１と、接触子１０を介してウェハＷに検査用の電気信号を送るための複数のテスタチップ１２と、接触子１０とテスタチップとを電気的に接続する導電部１３を備えている。

接触子支持板１１は、例えば略円盤状に形成され、載置台３と対向するように配置されている。接触子支持板１１の下面で支持される複数の接触子１０は、ウェハＷの電極パットＵに対応する位置に配置されている。接触子支持板１１の上面であって接触子１０に対応する位置には、複数の接続端子１４が設けられている。この接続端子１４は、接続配線１５を介して各接触子１０と電気的に接続されている。接触子１０には、例えばニッケル合金などの機械的特性にすぐれた金属の導電性材料が用いられる。なお、接触子１０は、ウェハＷ上の局所的な領域で電極パットＵに高低差があった場合にその高低差を吸収できる弾性を有した構造のもの用いることが好ましく、図１では、そのような接触子１０としてカンチレバー型のものを描図しているが、本発明に適用可能な接触子はこれに限定されず、弾性を有する接触子であれば、例えばＭＥＭＳ針やポゴピンといった、種々の接触子を用いることができる。また、接触子支持板１１は弾性を備えた材料により形成され、例えばステンレス鋼や、４２アロイ、インバーあるいはコバールといった鉄ニッケル合金などが用いられる。４２アロイ等の、ウェハＷと同程度の熱膨張率を有する材料を接触子支持板１１に用いることで、熱膨張によるウェハＷと接触子１０との位置ずれを防ぐことができる。

導電部１３は、接触子支持板１１の上方に設けられている。導電部１３は、例えばＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｓ）であり、柔軟性を有する例えば二層の絶縁層２０、２１と、両絶縁層２０、２１の間に形成された配線層２２とを有している。絶縁層２０の上面には接続端子２３が設けられている。接続端子２３は、接続配線２４を介して、接触子支持板１１の接続端子１４に電気的に接続されている。なお、導電部の層数は本実施の形態に限定されるものではなく、任意に設定が可能である。

テスタチップ１２は、図１及び図２に示すように、導電部１３上であって、接触子１０に対応する位置に配置されている。また、テスタチップは、図１に示すように、導電部１３及び接触子支持板１１と平行に並べて配置されている。テスタチップ１２は、接続配線２５を介して、接続端子２３と電気的に接続されている。これにより、テスタチップ１２と接触子１０とが電気的に接続されている。また、プローブカード２の外部に設けられ、テスタチップ１２への電源の供給及び計測用の電気信号の送受信を行う計測装置３０とテスタチップ１２との間は、導電部１３、及び導電部１３に接続された接続配線３１により電気的に接続されている。なお、テスタチップ１２は、多品種の被検査体の電気的特性を検査する際に従来から用いられている、いわゆるテスタを、例えば一品種の被検査体の検査のみを行うよう専門機化して小型チップ化したものである。

導電部１３の外周縁部には、図１に示すように上下方向に伸縮自在な略円筒状の弾性部材４０が接続されている。弾性部材としては、例えば金属性のベローズ
などを用いることができる。弾性部材４０は、テスタチップ１２の上方に設けられた支持部材４１の下面に接合され、導電部１３及び導電部１３の下面に設けられた接触子支持板１１を支持している。導電部１３と弾性部材４０は気密に接続されている。また、弾性部材４０と支持部材４１も気密に接続されている。したがって、導電部１３、弾性部材４０及び支持部材４１は、その内部に流体を封入可能な領域Ｓを有する、押圧部としての流体チャンバ４２を形成する。支持部材４１には、領域Ｓ内に流体を供給する流体供給口としての供給管４３と、領域Ｓ内から所定量の流体を排出する流体排出口としての排出管４４が連通して設けられている。

供給管４３には、流体として、例えば圧縮空気を供給する圧縮空気供給源（図示せず）が接続されている。流体としては、気体に限らず、たとえば純水などの液体も使用可能である。また、供給管４３には、供給管４３内の圧縮空気の圧力を測定する圧力計４５が設けられている。また、供給管４３には、バルブ４６が介設されている。バルブ４６の開閉は、圧力計４５の圧力検出信号に基づいて制御部４７により制御される。そして、領域Ｓ内にバルブ４６の開閉により制御された所定量の圧縮空気が導入されると、弾性部材４０が上下方向を伸張させるとともに、導電部１３及び接触子支持板１１を下方向に撓ませることができる。このため、流体チャンバ４２はその内部に流体を供給することで、検査時に複数の接触子１０に所定の接触圧力を付与する押圧部として作用する。なお、排出管４４を設けるのは、領域Ｓ内から所定量の圧縮空気を排出することで、例えば図１及び図２に示すように、領域Ｓ内に流体の流れとして所定量の圧縮空気の気流Ｆを形成し、流体チャンバ４２内に収容されるテスタチップ１２の冷却を行うためである。したがって、排出管４４と供給管４３は、流体チャンバ４２内の全てのテスタチップ１２を気流Ｆによって冷却するために、図１に示すように、例えば支持部材４１の外周縁部に対向して設けられている。排出管４４から排気される圧縮空気の量は、テスタチップ１２からの発熱量および流体チャンバ４２内の圧力に応じて適宜設定される。なお、図１及び図２においては、供給管４３及び排出管４４は支持部材４１を連通して設けられていたが、弾性部材４０を連通して設けられていてもよく、検査に支障ない位置に配置できれば、導電部１３を連通して設けられていてもよい。

載置台３は、例えば水平方向及び鉛直方向に移動自在に構成されており、載置下ウェハＷを三次元移動できる。

本実施の形態にかかるプローブ装置１は以上のように構成されており、次にプローブ装置１で行われるウェハＷの電子回路の電気的特性の検査方法について説明する。

検査の開始時には、図３に示すように流体チャンバ４２の内部には、圧縮空気が供給されておらず、弾性部材４０は収縮した状態になっている。

そして、ウェハＷが載置台３に載置されると、図４に示すように載置台３が所定の位置まで上昇する。これと同時にあるいはその後、流体チャンバ４２内に供給管４３から圧縮空気が供給され、当該流体チャンバ４２内に所定量の圧縮空気が封入される。そうすると、弾性部材４０が上下方向に伸張して導電部１３を介して接触子支持板１１を下方に押圧する。これにより、各接触子１０がウェハＷの各電極パットＵに所定の接触圧力で接触する。

そして、ウェハＷが所定の接触圧力で接触子１１に押し付けられた状態で、テスタチップ１２から検査用の電気信号が、導電部１３、接触子１０を順に通ってウェハＷ上の各電極パットＵに送られて、ウェハＷ上の電子回路の電気的特性が検査される。

以上の実施の形態によれば、検査用の電気信号を送受信するテスタチップ１２が、接触子１０とテスタチップ１２とを電気的に接続する導電部１３上に設けられているので、従来のように狭い領域内に極めて狭い間隔で配線を形成する必要がなく、導電部１３を無理なく配置することができる。したがって、本実施の形態のプローブカード２は、ウェハＷ上に多数の電極パットＵが形成された場合でも対応することができる。

また、テスタチップ１２が導電部１３上に設けられているので、接触子１０とテスタチップ１２との間の配線長さを同一に形成することができる。したがって、テスタチップ１２から接触子１０に送られる電気信号の伝わり方が各接触子１０において同じになり、信頼性の高い検査を行うことができる。加えて、テスタチップ１２と接触子１０との間の配線を極めて短くすることができるので、高速信号による電気的特性の検査への対応も容易となる。

さらに、接触子１０はそれぞれ弾性を有しているので、ウェハＷ上の局所的な領域で電極パットＵに高低差があった場合にその高低差を弾性により吸収することができる。一方、ウェハＷや載置台３の上面が全体的に傾きや反り、あるいは位置決めなどの誤差を有している場合、導電部１３および導電部１３の下面に設けられた接触子支持板１１が柔軟性を有し、且つ領域Ｓ内に流体を導入して均一な接触圧力を付与するので、プローブカード２全体にわたって所定の接触圧力で安定的に接触させることができる。

以上のように、本実施の形態のプローブカード２を用いれば、ウェハＷの電極パットＵと接触子１０を所定の接触圧力で安定的に接触させつつ、ウェハＷ上の電子回路の電気的特性を適切に検査することができる。

また、以上の実施の形態によれば、領域Ｓ内に流体を供給する供給管４３に加えて、排出管４４を設け、領域Ｓ内に気流Ｆを形成するようにしたので、気流Ｆによりテスタチップ１２を適切に冷却することができる。このため、テスタチップ１２を冷却するために、別途冷却機構を設ける必要がなく、プローブカード２を小型化することができる。

以上の実施の形態においては、テスタチップ１２は導電部１３と平行に配置されていたが、例えば図５に示すように、導電部１３上であって、接触子１０に対応する位置の上方に実装用基板５０を立設し、当該実装用基板５０にテスタチップ１２を実装してもよい。テスタチップ１２を立設することで、テスタチップ１２を導電部１３に平行に配置した場合に比較して多数のテスタチップ１２を導電部１３上に配置することが可能となる。これにより、プローブカード２にさらに多数の接触子を設けることが可能となり、ウェハＷ上にさらに多数の電極パットＵが形成された場合でも対応することができる。

なお、実装用基板５０と導電部１３とは、図５に示すように、導電部１３上に設けられた、実装用基板５０と脱着自在な接続用部材としてのコネクタ５１を介して電気的に接続されていてもよい。これにより、テスタチップ１２により電気的特性の検査を行うことができない被検査体についても、テストチップ１２を被検査対に対応する他のテストチップ１２に交換することが容易となるので、様々な種類の被検査体の検査に対応することができる。

また、テスタチップ１２を実装する実装用基板５０は、例えば図６に示すように、供給管４３と排出管４４により領域Ｓ内に形成される気流Ｆに平行に配置されていてもよい。こうすることで、実装用基板５０及びテスタチップ１２が整流版としての機能を果たし、供給管４３から供給された圧縮空気がすみやかに排出管４４から排出されるため、テスタチップ１２を効率的に冷却することができる。

以上の実施の形態においては、導電部１３と弾性部材４０及び支持部材４１により、一つの流体チャンバ４２を形成したが、例えば図７に示すように、導電部１３と支持部材４１との間に領域Ｓを分割する隔壁６０を設け、流体チャンバ４２を複数形成してもよい。隔壁６０には、例えば弾性部材４０と同様に、金属製のベローズ等が用いられる。かかる場合、供給管４３と排出管４４、及び供給管４３に介設されるバルブ４６は、各流体チャンバ４２毎に設けられる。こうすることで、制御部４７によって各流体チャンバ４２毎に独立して接触圧力の制御が可能となる。

また、以上の実施の形態においては、導電部１３は二層の絶縁層２０、２１と一層の配線層２２により形成されていたが、例えばプローブカード２に極めて多数の接触子１０が設けられた場合、上述の導電部１３では配線に用いることができる領域が限られており、極めて狭い間隔で配線を形成する必要がある。その場合、製作が困難となってしまう。したがって、配線の形成を容易とするために、例えば図８に示すように、導電部１３を、複数の接触子１０とテスタチップ１２とを電気的に接続する接触子配線部７０と、テスタチップ１２と当該テスタチップ１２の外部に設けられた計測装置３０とを電気的に接続する外部配線部７１とに分けて形成してもよい。接触子配線部７０と外部配線部７１は、導電部１３と同様に、複数の絶縁層２０と複数の配線層２２を積層して形成されている。また、各配線層２２間は、接続配線７２により電気的に接続される。かかる場合、接触子配線層７０は、テスタチップ１２に対応する位置の下方に多層に積層して設けられ、外部配線層７１は、接触子配線層７０の上面に設けられる。接触子配線層７０を多層構造とすることで、配線を狭い間隔で形成する必要がなくなり、製作が容易となる。

なお、接触子配線部７０が多層構造となることで、接触子配線部７０の柔軟性が失われることが考えられる。しかしながら、プローブカード２に設けられるテスタチップ１２の数が一定であれば、テスタチップ１２とプローブカード２の外部との配線は、接触子１０の数の多少に依らず一定であるため、外部配線部７１は接触子配線部７０のような多層構造となることはない。そのため、プローブカード２に極めて多数の接触子１０が設けられた場合でも、図８に示すように、多層構造となるのは接触子配線部７０のみであり、外部配線部７１の柔軟性は保たれる。したがって、接触子配線部７０が多層構造となった場合でも、導電部１３全体としては柔軟性を維持しており、ウェハＷの電極パットＵと接触子１０を所定の接触圧力で安定的に接触させることができる。

以上の実施の形態においては、押圧部として流体チャンバ４２を用いて接触子１０に接触圧力を付与していたが、例えば図９に示すように、流体チャンバ４２に代えて導電部１３上に設けられた複数の押圧機構８０を用いて接触子１０に圧力を付与してもよい。この場合、押圧機構８０は、図９に示すように、導電部１３の上面であってテスタチップ１２が配置されていない部分を押圧するように配置され、押圧機構８０の上部は、支持部材４１により支持される。この場合、押圧機構８０は、制御部４７によって各押圧機構８０毎に独立して接触圧力の制御を行ってもよい。押圧機構８０としては、例えば油圧シリンダや電動アクチュエータ等が用いられる。なお、押圧部として押圧機構８０を用いる場合、流体チャンバ４２は不要となるが、流体チャンバ４２は、引き続きテスタチップ１２の冷却を行うために用いるようにしてもよい。また、流体チャンバ４２を用いずにテスタチップ１２の冷却を行う場合には、例えば、導電部１３を押圧機構８０の下面により直接支持するようにすればよい。これにより弾性部材４０を設ける必要がなくなり、これによりテスタチップ１２が外部に露出され、テスタチップ１２の熱が、プローブカード２の外部に放散するようになるからである。

次に、他の実施の形態について説明する。図１０は他の実施の形態にかかるプローブカードを有するプローブ装置１００の概略を示す縦断面図である。

プローブ装置１００には、プローブカード１０１と、上述のプローブ装置１と同様に、ウェハＷを載置する載置台１０２が設けられている。プローブカード１０１は、載置台１０２の上方に配置されている。

プローブカード１０１は、プローブカード２と同様に、例えば全体が略円盤状に形成されている。プローブカード１０１は、載置台１０２に載置されたウェハＷに検査用の電気信号を送るための電子回路が実装された回路基板１１０と、検査時にウェハＷの電極パットＵに接触する複数の接触子１１１を下面で支持する接触子支持板１１２とを備えている。

回路基板１１０は、複数の貫通孔１１３が設けられた、例えば略円盤状に形成されている。回路基板１１０は、図示しないテスタに電気的に接続され、テスタからの検査用の電気信号は、回路基板１１０を介して接触子１１１に送受信される。

回路基板１１０の上面側には、回路基板１１０を補強する補強部材１１４が回路基板１１０と平行に設けられている。補強部材１１４は、回路基板１１０に倣った略円盤状に形成されている。また、回路基板１１０の外周部には保持部材としての枠体１１５が設けられている。この枠体１１５により回路基板１１０と補強部材１１４が保持されている。回路基板１１０の上方には、支持部材１１６が設けられている。回路基板１１０は、枠体１１５を介して、この支持部材１１６により支持されている。

接触子支持板１１２は、弾性を有する材料、例えば４２アロイにより形成され、例えば略円盤状の形状を有している。接触子支持板１１２は、回路基板１１０の下方に、載置台１０２と対向するように配置されている。接触子支持板１１２の下面で支持される複数の接触子１１１は、ウェハＷの電極パットＵに対応する位置に配置されている。接触子支持板１１２の上面であって接触子１１１に対応する位置には、複数の接続端子１１７が設けられている。この接続端子１１７は、接続配線１１８を介して各接触子１１１と電気的に接続されている。回路基板１１０の下面に設けられた配線である弾性導体１１９と電気的に接続されている。弾性導体１１９は、回路基板１１０と接触子１１１との配線距離が最短となるように、回路基板１１０の下面であって接続端子１１７に対応する位置から、接触子支持板１１２に向かって垂直下方に延伸して設けられている。なお、弾性導体１１９は、例えばばね状に加工され弾性を付加された金属の導体などで形成されている。また、接触子１１１には、例えばニッケル合金などの機械的特性にすぐれた金属の導電性材料が用いられる。この場合、接触子１０は、ウェハＷ上の局所的な領域で電極パットＵに高低差があった場合にその高低差を吸収できる弾性を有した構造のもの用いることが好ましく、図１０では、そのような接触子１０としてカンチレバー型のものを描図しているが、本発明に適用可能な接触子はこれに限定されず、弾性を有する接触子であれば、例えばＭＥＭＳ針やポゴピンといった、種々の接触子を用いることができる。

接触子支持板１１２の外周縁部には、図１０に示すように上下方向に伸縮自在な略円筒状の弾性部材１２０が接続されている。弾性部材１２０は、接触子支持板１１２の上方に設けられた枠体１１５の下面に接続されており、接触子支持板１１２はこの弾性部材１２０を介して枠体１１５に支持されている。

回路基板１１０の上方には、押圧部としての流体チャンバ１２１が設けられている。流体チャンバ１２１は、回路基板１１０のほぼ全面を覆うように設けられている。流体チャンバ１２１は、可撓性を有する材料、例えばゴム、あるいはベローズ構造を有するステンレスなどの金属により形成され、内部に流体を封入することができる。

接触子支持板１１２の上方であって流体チャンバ１２１の下方には、図１０に示すように、回路基板１１０の貫通孔１１３を挿通し、回路基板１１０の上方に延伸して設けられた押圧力伝達部材としての、複数の棒状部材１２２が配置されている。棒状部材１２２の上端部には、例えば平板状の接触部１２２ａが設けられている。接触部１２２ａは、流体チャンバ１２１の下面に接続されている。

流体チャンバ１２１には、内部に流体を供給する流体供給口としての供給管１２３が設けられている。供給管１２３には、圧縮空気を供給する圧縮空気供給源（図示せず）が接続されている。また、供給管１２３には、供給管１２３内の圧縮空気の圧力を測定する圧力計１２４が設けられている。また、供給管１２４には、バルブ１２５が介設されている。バルブ１２５の開閉は、圧力計１２４の圧力検出信号に基づいて制御部１２６により制御される。そして、流体チャンバ１２１内にバルブ１２５の開閉により制御された所定量の圧縮空気が導入されると、流体チャンバ１２１は上下方向に膨張する。これにより、流体チャンバ１２１の下面に接続された棒状部材１２２を下方に押圧し、押圧された棒状部材１２２が接触子支持板１１２の上面と圧接して押圧力を伝達するようになっている。こうして、流体チャンバ１２１は、検査時に複数の接触子１１１に所定の接触圧力を付与することができる。なお、棒状部材１２２の上端部を流体チャンバ１２１に接続するのは、流体チャンバ１２１が水平方向に動くことを防止するためであり、例えば、流体チャンバ１２１との接続に代えて、棒状部材１２２の下端部を接触子支持板１１２と接続してもよい。また、本実施の形態では押圧力伝達部材として棒状部材を用いているが、押圧力伝達部材の形状は本実施の形態に限定されず、回路基板１１０の貫通孔１１３を挿通して接触子支持板１１２を押圧できれば、どのような形状であってもよい。

載置台１０２は、例えば水平方向及び鉛直方向に移動自在に構成されており、載置下ウェハＷを三次元移動できる。

上記の他の実施の形態にかかるプローブ装置１００は以上のように構成されており、次にプローブ装置１００で行われるウェハＷの電子回路の電気的特性の検査方法について説明する。

検査の開始時には、図１１に示すように、流体チャンバ１２１の内部には、圧縮空気が供給されておらず、流体チャンバ１２１は収縮した状態になっている。

そして、ウェハＷが載置台３に載置されると、図１２に示すように載置台１０２が所定の位置まで上昇する。これと同時にあるいはその後、流体チャンバ１２１内に供給管１２２から圧縮空気が供給され、当該流体チャンバ１２１内に所定量の圧縮空気が封入される。そうすると、流体チャンバ１２１が上下方向に伸張して棒状部材１２２を介して接触子支持板１２１を下方に押圧する。これにより、弾性導体１１９及び弾性部材１２０が下方に伸張し、各接触子１１１がウェハＷの各電極パットＵに所定の接触圧力で接触する。

そして、ウェハＷが所定の接触圧力で接触子１１１に押し付けられた状態で、回路基板１１０から検査用の電気信号が、接触子１１１を介してウェハＷ上の各電極パットＵに送られて、ウェハＷ上の電子回路の電気的特性が検査される。

以上の実施の形態によれば、接触子１１１はそれぞれ弾性を有しているので、ウェハＷ上の局所的な領域で電極パットＵに高低差があった場合にその高低差を弾性により吸収することができる。一方、ウェハＷや載置台１０２の上面が全体的に傾きや反り、あるいは位置決めなどの誤差を有している場合、回路基板１１０の上方に設けられた流体チャンバ１２１により回路基板１１０の貫通孔１１３を挿通して設けられた棒状部材１１２を介して、柔軟性を有する接触子支持板１１２を押圧するので、プローブカード１０１全体にわたって所定の接触圧力で安定的に接触させることができる。

また、流体チャンバ１２１は回路基板１１０の上方に設けられているため、接触子１１１と回路基板１１０とを電気的に接続する際、流体チャンバ１２１が接触子１１１と回路基板１１０との間の配線の障害物となることがない。したがって、本実施の形態のプローブカード１１０は、ウェハＷ上に多数の電極パットＵが形成された場合でも対応することができる。

さらには、流体チャンバ１２１が接触子１１１と回路基板１１０との間の配線の障害物となることがないため、接触子１１１と回路基板１１０との間の配線長さを同一に形成することができる。したがって、回路基板から接触子１１１に送られる電気信号の伝わり方を各接触子１１１間で同じにすることができる。このため、信頼性の高い検査を行うことができる。

この点について、上述の特許文献１に記載のプローブカード２００、すなわち流体チャンバが回路基板と接触子との間に設けられたもの用いた場合、支持板２０２の上方に位置する回路基板２０１の下面領域Ａ（図１５の点線部分）には配線を形成することができないため、ウェハＷ上に多数の電極パットＵが形成された場合にプローブカード２００が大型化してしまう。

そこで、発明者らは、例えば図１６に示すように、プローブカード２００において、配線２１０を流体チャンバ２０４内に配置し、下面領域Ａを有効に利用することで、プローブカード２００の大型化という問題を解決することを先ず試みた。かかる場合、配線２１０は、検査時に回路基板２０１や接触子２０２と電気的に接続される必要があるため、流体チャンバ２０４を貫通するように配置される。しかしながら、単に配線２１０を流体チャンバ２０４に貫通させただけでは、流体チャンバ２０４内から気体等が漏れ、流体チャンバ２０４の内部の気密性を確保することができなかった。そうすると、接触子２０２と電極パットを所定の接触圧力で安定的に接触させることができず、被検査体の電気的特性を適切に検査することができなかった。

そのため、発明者らは、流体チャンバ１２１を回路基板１１０の上方に設けることで、流体チャンバ１２１が配線２１０の障害物となることを回避できる点に着目し、上記の形態のプローブカード１０１を発明した。そして、本発明のプローブカード１０１によれば、流体チャンバ１２１が回路基板１１０の上方に設けられているので、流体チャンバ１２１内に配線を通す必要がない。したがって、流体チャンバ１２１からの気体等の漏れを防止し、接触子１１１と電極パットＵを所定の接触圧力で安定的に接触させることができる。

なお、以上の実施の形態においては、一つの流体チャンバ１２１が設けられていたが、例えば図１３に示すように、複数の流体チャンバ１２１を設けてもよい。こうすることで、制御部１２６によって各流体チャンバ１２１毎に独立して接触圧力の制御が可能となる。

また、以上の実施の形態においては、流体チャンバ１２１と棒状部材１１２を用いて接触子１１１に接触圧力を付与していたが、例えば流体チャンバ１２１を、当該流体チャンバ１２１そのものが回路基板１１０の貫通孔１１３を挿通して接触子支持板１１２を押圧するような形状に形成してもよい。

また、以上の実施の形態においては、流体チャンバ１２１を用いて接触子１１１に接触圧力を付与していたが、例えば図１４に示すように、流体チャンバ１２１に代えて、複数の押圧機構１３０を用いて接触子１１１に圧力を付与してもよい。この場合も、制御部１２６によって各押圧機構毎に独立して接触圧力の制御を行ってもよい。なお、押圧機構１３０としては、例えば油圧シリンダや電動アクチュエータ等が用いられる。

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到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態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外の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際に有用である。

１プローブ装置
２プローブカード
３載置台
１０接触子
１１接触子支持板
１２テスタチップ
１３導電部
１４接続端子
１５接続配線
２０、２１絶縁層
２２配線層
２３接続端子
２４接続配線
２５接続配線
３０計測装置
３１接続配線
４０弾性部材
４１支持部材
４２流体チャンバ
４３供給管
４４排出管
４５圧力計
４６バルブ
４７制御部
５０実装用基板
５１コネクタ
６０隔壁
７０接触子配線層
７１外部配線層
７０接続配線
８０押圧機構
１００プローブ装置
１０１プローブカード
１０２載置台
１１０回路基板
１１１接触子
１１２接触子支持板
１１３貫通孔
１１４補強部材
１１５枠体
１１６支持部材
１１７接続端子
１１８接続配線
１１９弾性導体
１２０弾性部材
１２１流体チャンバ
１２２棒状部材
１２２ａ接触部
１２３供給管
１２４圧力計
１２５バルブ
１２６制御部
１３０押圧機構
Ｕ電極パット
Ｗウェハ

Claims

被検査体の電気的特性を検査するためのプローブカードであって、
検査時に被検査体に接触する複数の接触子と、
前記被検査体との間で検査用の電気信号を送受信して、当該被検査体の電気的特性を検査する複数のテスタチップと、
前記接触子と当該接触子に対応する前記テスタチップとを電気的に接続し、下面に前記複数の接触子が配置された導電部と、
検査時に前記導電部を被検査体側に押圧して接触子と被検査対との間に押圧力を付与する押圧部と、を有することを特徴とする、プローブカード。
前記接触子は、弾性を備えた接触子支持板により支持され、
前記接触子支持板は、前記導電部の下方に設けら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。
前記導電部は、柔軟性を有する絶縁層と、当該絶縁層に形成された配線層とを有することを特徴とする、請求項２に記載のプローブカード。
前記押圧部は、前記導電部と、前記導電部の外周縁部に気密に接続された弾性部材と、前記テスタチップの上方に設けられた支持部材とを接合して構成され、
当該押圧部の内部には流体を封入可能であり、
前記テスタチップは、前記押圧部の内部に収容されていることを特徴とする、請求項３に記載にプローブカード。
前記テスタチップを実装する、平板状の実装用基板を有し、
前記実装用基板は、前記導電部上で、且つ前記接触子に対応する位置の上方に立設され、
前記実装用基板と前記導電部とは電気的に接続されていることを特徴とする、請求項４に記載のプローブカード。
前記導電部の上面には、前記実装用基板を脱着自在な接続用部材が設けられ、
前記実装用基板と前記導電部は、前記接続用部材を介して電気的に接続されていることを特徴とする、請求項５に記載のプローブカード。
前記押圧部には、その内部に流体を供給する流体供給口と、その内部から流体を排出する流体排出口とが設けられていることを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載のプローブカード。
前記押圧部には、その内部に流体を供給する流体供給口と、その内部から流体を排出する流体排出口とが設けられ、
前記実装用基板は、前記流体供給口と前記流体排出口とにより前記押圧部の内部に形成される流体の流れに平行に配置されていることを特徴とする、請求項５または６のいずれか記載のプローブカード。
前記導電部には、前記テスタチップへの電源供給と、検査時に必要な制御信号及び検査データの送受信と、を行う制御装置が電気的に接続されていることを特徴とする、請求項４〜８のいずれかに記載のプローブカード。
前記導電部は、前記複数の接触子と前記複数のテスタチップとを電気的に接続する複数の接触子配線部と、前記複数のテスタチップと前記制御装置とを電気的に接続する外部配線部とを有し、
前記複数の接触子配線部は、前記接触子支持板の上面であって前記複数のテスタチップに対応する位置の下方に積層して設けられ、
前記外部配線部は、前記複数の接触子配線部の上面に設けられていることを特徴とする、請求項９に記載のプローブカード。
被検査体の電気的特性を検査するためのプローブカードであって、
貫通孔が形成された回路基板と、
被検査体に接触する複数の接触子と、
前記回路基板の下方に設けられ、前記複数の接触子を支持する接触子支持板と、検査時に前記回路基板の上方から当該回路基板の貫通孔を挿通して前記接触子支持板を被検査体側に押圧し、前記複数の接触子と前記被検査体との間に押圧力を付与する押圧部と、を有することを特徴とする、プローブカード。
前記押圧部と前記接触子支持板との間には、前記押圧部の押圧力を前記接触子支持板に伝達する押圧力伝達部材が設けられ、
前記押圧力伝達部材は、前記回路基板の貫通孔を挿通して設けられていることを特徴とする、請求項１１に記載のプローブカード。
前記押圧部は、内部に流体を封入可能な、可撓性を有する流体チャンバにより形成されていることを特徴とする、請求項１１または１２のいずれかに記載のプローブカード。
前記接触子と前記回路基板とは、弾性を有する弾性導体により電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれかに記載のプローブカード。
前記回路基板は、当該回路基板の外周部を保持する保持部材を介して、前記押圧部の上面に設けられた支持板に支持され、
前記接触子支持板は、前記保持部材に支持された弾性部材を介して前記保持部材に支持されていることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれかに記載のプローブカード。