JP2011145279A - プローブカード及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブの交換、位置決め、組み立てが容易なプローブカード及び検査装置を提供する。
【解決手段】本発明のプローブカードは、被検査体の各電極に電気的に接触される複数のポゴピンを備えたプローブカードであって、前記各ポゴピンを支持する支持基板を備え、当該支持基板が、前記各ポゴピンの下部を位置決めして支持する堅牢な支持部材と、前記各ポゴピンの中間部を支持する柔軟性のあるシート状支持部材とを備えた。本発明の検査装置は、プローブカードを備えた検査装置であって、当該プローブカードとして、前記プローブカードを用いた。
【選択図】 図７

Description

本発明は、液晶パネル、集積回路等の検査対象物に電気的に接触して検査するプローブカード、及び、プローブカードを利用した検査装置に関する。

複数のポゴピンを一体的に支持したプローブカードを備えた検査装置は一般に知られている。このような検査装置の一例としては、特許文献１のプローバがある。このプローバを図１に基づいて概説する。

図１に示すプローバ１は主に、本体２と、ＸＹＺθステージ３と、チャック４と、プローブカード５と、カードホルダー６とから構成されている。

本体２は、ＸＹＺθステージ３、プローブカード５等を支持するための部材である。本体２は主に、下部ベース７と、上部ベース８と、これら下部ベース７及び上部ベース８の間を支持する支柱９とを備えて構成されている。上部ベース８の中央には円形の開口８Ａが設けられている。この開口８Ａの内周縁の上側には、カードホルダー６を取り付けるための嵌合凹部８Ｂが設けられている。

ＸＹＺθステージ３は、チャック４をＸＹＺ軸方向へ移動させ、また回転させるためのステージである。チャック４は、ウェハ１１を真空吸着等の手段で保持するための機構である。チャック４の内部には加熱装置 (図示せず)が設けられている。

プローブカード５は、検査対象物と試験装置を電気的に接続するための部材である。プローブカード５は、円盤状の配線基板１３と、セラミック基板１４とから構成されている。

配線基板１３は、ポゴピン１２の信号線等を配設すると共に、カードホルダー６を介して本体２に取り付けられてプローブカード５全体を支持するための部材である。

セラミック基板１４は、ポゴピン１２を支持するための部材である。セラミック基板１４は、円形や四角形等の形状に形成され、その上側面が配線基板１３の下側面と一体的に設けられている。セラミック基板１４には、多数のポゴピン１２が取り付けられている。このポゴピン１２は、ウェハ１１上に形成された半導体デバイスの電極パッド(図示せず)に対応した位置に設けられている。このポゴピン１２が、ＸＹＺθステージ３で制御されたチャック４の上側面に載置されたウェハ１１の電極パッドに接触して、検査を行う。

前記セラミック基板１４は、一般に図２に示すような構成になっている。即ち、セラミック基板１４は、上段セラミックプローブガイド１６と、中段セラミックプローブガイド１７と、下段セラミックプローブガイド１８と、ガイドピン１９と、固定ネジ２０とから構成されている。

上段セラミックプローブガイド１６は、複数配設されたポゴピン１２の上部を支持するためのセラミック板材である。上段セラミックプローブガイド１６には、ポゴピン１２の上部が嵌って支持される上部支持穴１６Ａが、ポゴピン１２の配設数に合わせて設けられている。

中段セラミックプローブガイド１７は、各ポゴピン１２の中間部を支持するためのセラミック板材である。中段セラミックプローブガイド１７には、ポゴピン１２の中間部が嵌って支持される中間部支持穴１７Ａが、上段セラミックプローブガイド１６の上部支持穴１６Ａと整合する位置に同じ数だけ設けられている。

下段セラミックプローブガイド１８は、複数配設されたポゴピン１２の下部を支持するためのセラミック板材である。下段セラミックプローブガイド１８の中央には凹部１８Ａが設けられ、この凹部１８Ａに、ポゴピン１２の下部が嵌って支持される下部支持穴１８Ｂが、中段セラミックプローブガイド１７の中間部支持穴１７Ａと整合する位置に同じ数だけ設けられている。

ガイドピン１９は、上段セラミックプローブガイド１６と中段セラミックプローブガイド１７と下段セラミックプローブガイド１８とを重ね合わせるときに、互いに正確に位置決めされるようにするためのピンである。固定ネジ２０は、上段セラミックプローブガイド１６と中段セラミックプローブガイド１７の間及び、中段セラミックプローブガイド１７と下段セラミックプローブガイド１８の間を互いに固定するためにネジである。

以上の構成のプローブカード５では、各ポゴピン１２が、各セラミックプローブガイド１６，１７，１８の各支持穴１６Ａ，１７Ａ，１８Ｂによって３か所で支持されて、各ポゴピン１２の下端針部がウェハ１１の電極パッドと接触する。

また、プローブの支持構造としては、特許文献２、３のようなものもある。特許文献２、３のプローブカードでは、プローブが、上下２か所で支持されている。

特許文献２のプローブカードでは、図３に示すように、プローブ２２の接触部２３が下ガイド板２４で支持され、接続部２５が上ガイド板２６で支持されている。

また、特許文献３のプローブカードでは、図４に示すように、垂直型コイルスプリングプローブ２８の下側プローブピン２９の下側プローブピン接触部３０は、ケーシング３１の下ガイド板３２で支持されている。上側プローブピン３３の上側プローブピン鍔部３４は、ケーシング３１の上ガイド板３５で支持されている。

特開２００６−１６２４７６号公報 特開２００８−２８５２号公報 特開２００６−２０８３２９号公報

上述した図２に示すプローブカード５では、３枚のセラミックプローブガイド１６，１７，１８でポゴピン１２を支持する場合、各セラミックプローブガイド１６，１７，１８の各支持穴の位置が合わないとポゴピン１２の挿入時に入り辛いものがあったり、無理に挿入するとストレスが発生して、セラミックプローブガイドが割れたりすることがある。具体的には、プローブ径と支持穴径とのクリアランスが、通常５μｍ程度に設定されるため、組み立ての際に各セラミックプローブガイド１６，１７，１８に僅かな位置ずれが生じると、ポゴピン１２と支持穴の側面との間にストレスが生じ、下段セラミックプローブガイド１８でのプローブの偏摩耗、プローブの削れ、引っかかり、位置ずれ等が使用中に発生することがあるという問題がある。

さらに、各セラミックプローブガイド１６，１７，１８は、高い寸法精度が要求されるため、製造コストが嵩むという問題がある。また、ポゴピン１２を交換する場合は、各セラミックプローブガイド１６，１７，１８を分解しなければならず、ポゴピン１２の交換が容易でなかった。

また、特許文献２のプローブカードでは、プローブ２２の接触部２３が下ガイド板２４で支持され、一方接続部２５が上ガイド板２６で支持されているため、プローブ２２の中間部分が不安定になり、プローブ２２の位置ずれや接触不良等を起こすおそれがあるという問題がある。

さらに、特許文献３のプローブカードでは、垂直型コイルスプリングプローブ２８の下側プローブピン２９の、下側プローブピン接触部３０がケーシング３１の下ガイド板３２で支持され、一方上側プローブピン３３の上側プローブピン鍔部３４がケーシング３１の上ガイド板３５で支持されているため、特許文献２と同様に、垂直型コイルスプリングプローブ２８の中間部分が不安定になり、垂直型コイルスプリングプローブ２８のずれや接触不良等を起こすおそれがあるという問題がある。

本発明のプローブカードは、被検査体の各電極に電気的に接触される複数のポゴピンを備えたプローブカードにおいて、前記各ポゴピンを支持する支持基板を備え、当該支持基板が、前記各ポゴピンの下部を位置決めして支持する堅牢な支持部材と、前記各ポゴピンの中間部を支持する柔軟性のあるシート状支持部材とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の検査装置は、プローブカードを備えたものであって、前記プローブカードとして、本発明のプローブカードを用いたことを特徴とする。

以上の構成により本発明では、ポゴピンの中間部のシート状支持部材を、柔軟性を有するシート状の部材にすることにより、全てのポゴピンを容易に各支持穴に挿入でき、ポゴピンを柔軟に支持するため、各シート状支持部材のガイド穴位置の不整合による支持部材でのポゴピンの削れ、引っかかり、摺動不良を解消することができと共に、ポゴピンを容易に位置決めして組み立てることができる。

従来のプローバを示す概略正面図である。 従来のセラミック基板を示す正面断面図である。 従来のセラミック基板を示す要部拡大断面図である。 従来のセラミック基板を示す要部拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係るプローブカードを示す正面断面図である。 本発明の第１実施形態に係るプローブカードのセラミック基板を示す正面断面図である。 本発明の第２実施形態に係るプローブカードを示す分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るプローブカードを示す正面断面図である。 本発明の第２実施形態に係るプローブカードを示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係るプローブカードを示す底面図である。 本発明の第２実施形態に係るプローブカードの要部を示す拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に係るプローブカードの絶縁シートを示す平面図である。 図１２の絶縁シートの要部を示す拡大図である。 本発明の変形例を示す要部拡大図である。

以下、本発明の実施形態に係るプローブカード及び検査装置について、添付図面を参照しながら説明する。

[第１実施形態]
まず、本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態に係る検査装置としては、本実施形態のプローブカードを備えた検査装置すべてを用いることができる。以下では、プローブカード以外の構成が、特許文献１のプローバと同様であるとし、特許文献１のプローバと同一部材には同一符号を付してその説明を省略し、プローブカードを中心に説明する。

図５は本実施形態に係るプローブカードを示す正面断面図、図６は本実施形態に係るプローブカードのセラミック基板を示す正面断面図である。

本実施形態に係るプローブカード４１は主に、配線基板４２と、スティフナー４３と、セラミック基板４４とから構成されている。

配線基板４２は、ポゴピン１２と試験装置とを電気的に接続する信号線等を配設すると共に、カードホルダー６側に取り付けられてプローブカード４１全体を支持するための部材である。配線基板４２は、メイン基板４２Ａと、中間基板４２Ｂとから構成されている。

メイン基板４２Ａは、カードホルダー６側に直接取り付けられて、中間基板４２Ｂやセラミック基板４４等を支持するための部材である。メイン基板４２Ａには、信号線等が配設されている。

中間基板４２Ｂは、ポゴピン１２と配線基板４２の配線とを電気的に接続するための中継基板である。中間基板４２Ｂの下側面には、ポゴピン１２に電気的に接触する電極パッド４２Ｃが設けられている。この電極パッド４２Ｃは、複数配設されたポゴピン１２の上端部にそれぞれ電気的に接触するためのパッドである。各電極パッド４２Ｃは、各ポゴピン１２に整合する位置にそれぞれ設けられている。

スティフナー４３は、配線基板４２を補強する部材である。スティフナー４３は、配線基板４２の上側面に取り付けられて、配線基板４２を補強している。スティフナー４３とメイン基板４２Ａと中間基板４２Ｂとは、固定ネジ４６で一体的に固定されている。

セラミック基板４４は、各ポゴピン１２を正確に支持するための部材である。セラミック基板４４は、各ポゴピン１２を正確に支持すると共に、各ポゴピン１２の上端針部を中間基板４２Ｂの各電極パッド４２Ｃにそれぞれ電気的に接触させ、各ポゴピン１２の下端針部を検査対象基板であるウエハ１１の各電極パッド１１Ａにそれぞれ電気的に接触させる。セラミック基板４４は、検査対象板の形状に合わせて、円形や四角形等の形状に形成されている。セラミック基板４４は、セラミックボトム板４８と、中間絶縁シート４９と、中間スペーサー５０と、上段絶縁シート５１と、上段スペーサー５２と、ガイドピン５３と、固定ネジ５４とから構成されている。

セラミックボトム板４８は、各ポゴピン１２の下部を位置決めして保持しその摺動を許すための支持部材である。即ち、セラミックボトム板４８は、各ポゴピン１２の下部の位置保持ガイドである。セラミックボトム板４８は、平板状に形成され、その中央に凹部４８Ａが設けられている。この凹部４８Ａには、ポゴピン１２の下部が嵌って支持される下部支持穴４８Ｂが設けられている。この下部支持穴４８Ｂは、ウエハ１１の各電極パッド１１Ａと整合する位置にかつ各電極パッド１１Ａと同じ数だけ設けられている。これにより、各下部支持穴４８Ｂに各ポゴピン１２の下部が嵌り込むことで、各ポゴピン１２の下端針部がウエハ１１の各電極パッド１１Ａと接触するようになっている。さらに、各ポゴピン１２の伸縮機能により、各ポゴピン１２の下部は、ポゴピン１２の伸縮に伴って、各下部支持穴４８Ｂに嵌り込んだ状態で摺動するようになっている。

セラミックボトム板４８は、上述のようにポゴピン１２の位置保持ガイドとしての機能を有すると共に、ウエハ１１の熱膨張に追従する機能を有する。即ち、セラミックボトム板４８は、その熱膨張係数をウエハ１１の熱膨張係数に整合させて、ウエハ１１の高温下での検査による熱膨張に合わせて、同じ膨張率で熱膨張するようになっている。具体的にはセラミックボトム板４８は、熱変化が小さくウエハ１１の変化に追随できる膨張係数になるように、材料を選択して成形されている。また、セラミックボトム板４８は、絶縁性を有すると共に、組み立て時のポゴピン１２の予圧を保持できる強度に設定されている。

中間絶縁シート４９は、隣接するポゴピン１２間でのショートを防止すると共に各ポゴピン１２の垂直性を保持するための部材である。中間絶縁シート４９は、耐摩耗性及び耐熱性に優れた合成樹脂製フィルム、例えばポリイミドフィルム等で薄く構成されている。

中間絶縁シート４９には、セラミックボトム板４８の下部支持穴４８Ｂに整合する位置に下部支持穴４８Ｂと同じ数のガイド穴４９Ａが設けられている。このガイド穴４９Ａの径は、ポゴピン１２の外径とほぼ同じに設定されている。これにより、ポゴピン１２が、ガイド穴４９Ａに挿入されて、がたつくことなく確実に支持されるようになっている。中間絶縁シート４９は、具体的には、厚さ１００μｍ以下のフィルム状の耐熱性の材料で構成されている。

中間絶縁シート４９は、その周縁部が、セラミックボトム板４８と中間スペーサー５０とで挟まれて支持されている。これにより、中間絶縁シート４９は、各ポゴピン１２の中間部を支持している。

中間スペーサー５０は、中間絶縁シート４９と上段絶縁シート５１とを所定の間隔に保つと共に、中間絶縁シート４９及び上段絶縁シート５１をセラミックボトム板４８及び上段スペーサー５２と共に挟んで支持するための部材である。中間スペーサー５０は、肉厚の環状に形成されている。具体的には、中間スペーサー５０は、セラミックボトム板４８の形状に合わせて、円環や四角環等の形状に形成されている。中間スペーサー５０の厚さは、ポゴピン１２の寸法に合わせて構成されている。

上段絶縁シート５１は、中間絶縁シート４９と同様に、隣接するポゴピン１２間でのショートを防止すると共に、各ポゴピン１２の垂直性を保持するための部材である。上段絶縁シート５１は、中間絶縁シート４９と同様に、耐摩耗性及び耐熱性に優れた合成樹脂製フィルム、例えばポリイミドフィルム等で薄く構成されている。

上段絶縁シート５１には、中間絶縁シート４９のガイド穴４９Ａと同様のガイド穴５１Ａが、下部支持穴４８Ｂと同じ数のガイド穴５１Ａが設けられている。このガイド穴５１Ａの径は、ポゴピン１２の外径とほぼ同じに設定されている。これにより、ポゴピン１２が、ガイド穴５１Ａに挿入されて、がたつくことなく確実に支持されることとなる。上段絶縁シート５１は、具体的には、厚さ１００μｍ以下のフィルム状の耐熱性の材料で構成されている。

上段絶縁シート５１は、その周縁部が、中間スペーサー５０と上段スペーサー５２とで挟まれて支持されている。これにより、上段絶縁シート５１は、各ポゴピン１２の上部を支持して、各ポゴピン１２の上端を中間基板４２Ｂの各電極パッド４２Ｃに整合するものとしている。

上段スペーサー５２は、上段絶縁シート５１と中間基板４２Ｂとを設定間隔に保つと共に、中間スペーサー５０との間で上段絶縁シート５１を支持するための部材である。上段スペーサー５２は、中間スペーサー５０と同様に、肉厚の環状に形成されている。具体的には、上段スペーサー５２は、セラミックボトム板４８の形状に合わせて、円環や四角環等の形状に形成されている。上段スペーサー５２の厚さは、ポゴピン１２の寸法に合わせて構成されている。

ガイドピン５３は、セラミックボトム板４８と中間スペーサー５０と上段スペーサー５２とを重ね合わせるときに、互いに正確に位置決めされるようにするためのピンである。また、ガイドピン５３は、スティフナー４３、メイン基板４２Ａ、中間基板４２Ｂと、セラミック基板４４を貫通しており、それによりプローブカード４１の各部材の位置決めがされている。固定ネジ５４は、セラミック板４４全体を一体的に固定するためにネジである。セラミックボトム板４８、中間絶縁シート４９、中間スペーサー５０、上段絶縁シート５１及び上段スペーサー５２は、固定ネジ５４によって一体的に固定され、かつ着脱自在に配設されている。これにより、絶縁シート４９，５１及び中間スペーサー５０，５２は適宜付け替えられるようになっている。例えば、ポゴピン１２の長さの違いに応じて絶縁シート４９，５１の設置枚数を調整し、その絶縁シート４９，５１の設置枚数に応じた数及び厚さのスペーサー５０，５２を適宜設置する。前記スペーサー５０，５２の厚さは、前記絶縁シート４９，５１の設置枚数及び前記ポゴピン１２の寸法に合わせて調整する。

複数の固定ネジ５５は、セラミックボトム板４８の下面から差し込まれて各部材を貫通しスティフナー４３にねじ込まれ、それによりプローブカード４１の各部材が一体的に組み立てられている。

以上のように構成されたプローブカード４１は、特許文献１に記載されているようなプローバ等に組み込まれて、ウェハ１１の検査に供される。具体的には、ウェハ１１を搬送装置（図示せず）によってチャック４上に搭載する。チャック４は、ウェハ１１を吸着して固定し、ＸＹＺθステージ３でプローブカード４１のポゴピン１２側へ移動される。このとき、チャック４に支持されたウェハ１１は、ＸＹＺθステージ３でＸＹ軸方向及び回転方向が微調整されて、ウェハ１１の各電極パッド１１Ａと各ポゴピン１２とが整合され、その後ＸＹＺθステージ３によりチャック４が上昇して互いに接触する。次いで、ウェハ１１へ試験信号が印加され、それに応じたウェハ１１からの出力信号が検出されて、ウェハ１１、すなわちウェハ１１に形成されている集積回路が正常に動作するか否かが検査される。
検査が終了したウェハ１１は、例えば搬送装置によって取り外され、新しいウェハ１１が搭載されて、上記検査が繰り返される。

一方、セラミック基板４４では、各ポゴピン１２がウェハ１１の各電極パッド１１Ａに接触されると、ポゴピン１２が押し縮められるが、ポゴピン１２の下部はセラミックボトム板４８で確実に支持されている。また、ポゴピン１２の中間部及び上部は、中間絶縁シート４９及び上段絶縁シート５１で垂直性を保持されている。さらに、ポゴピン１２の上下は、電極パッド４２Ｃとセラミックボトム板４８とに接触して保持されている。これにより、各ポゴピン１２は、安定して伸縮する。

また、ポゴピン１２を交換するときは、セラミック基板４４を配線基板４２から取り外して、ポゴピン１２を上段絶縁シート５１の上方へ引き抜いて、新しいポゴピン１２を挿入する。

また、交換するポゴピン１２の全長が短い場合は、中間スペーサー５０及び上段スペーサー５２を薄いものに変えて、中間絶縁シート４９及び上段絶縁シート５１の設置位置を調整して、ポゴピン１２の中間部と上部を支持するように調整する。

以上のように、ポゴピン１２の中間と上段の支持部材を、柔軟性を有するシート状の部材にすることにより、全てのポゴピン１２を容易に各支持穴に挿入でき、ポゴピン１２を柔軟に支持するため、各支持部材のガイド穴位置の不整合によるセラミックボトム板４８でのポゴピン１２の削れ、引っかかり、摺動不良を解消することができる。

また、垂直型のポゴピン１２を備えたプローブカード４１において、ポゴピン１２を中間絶縁シート４９及び上段絶縁シート５１を利用して支持するため、セラミック板材を使用することなくポゴピン１２の垂直保持と、隣接するポゴピン１２同士の接触防止を実現することができる。

また、ポゴピン１２が中間絶縁シート４９及び上段絶縁シート５１で弾性的に支持されると共にポゴピン１２の上部がセラミック基板４４の上部に露出しているため、ポゴピン１２の交換を容易に行うことができる。

さらに、ポゴピン１２の寸法に合わせて厚さを設定した中間スペーサー５０及び上段スペーサー５２を用いることで、ポゴピン１２の寸法に合わせてセラミック基板４４の厚さを自由に調整することができる。

加えて、中間絶縁シート４９及び上段絶縁シート５１は、セラミック板に比べて製造が容易で、組み立ても簡単なため、コスト低減を図ることができる。

[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、プローブカード以外の検査装置の構成が、第１実施形態の検査装置と同様であるため、同一部材には同一符号を付してその説明を省略し、プローブカードを中心に説明する。

図７は本実施形態に係るプローブカードを示す分解斜視図、図８は本実施形態に係るプローブカードを示す正面断面図、図９は本実施形態に係るプローブカードを示す平面図、図１０は本実施形態に係るプローブカードを示す底面図、図１１は本実施形態に係るプローブカードの要部を示す拡大断面図である。

本実施形態に係るプローブカード６１は図７〜１１に示すように主に、複数のポゴピン１２と、配線基板６２と、スティフナー６３と、支持基板６４とから構成されている。

ポゴピン１２は、圧縮バネ１２Ａを包み込んでいる筒状のバレルである上端針部１２Ｂと、前記バレルの中に入り込み圧縮バネ１２Ａに当接するプランジャーである下端針部１２Ｃとで構成されている。これにより、ポゴピン１２は、弾性的に伸縮すると共に、上端針部１２Ｂが上下へのスライドはせずに配線基板６２の電極パッド６２Ａに接触し、下端針部１２Ｃがウエハ１１の上下動に合わせて上下へスライドしながらウエハ１１の電極パッド１１Ａに接触するようになっている。

配線基板６２は、各ポゴピン１２の上部に接触して電気的に接続されポゴピン１２と試験装置を電気的に接続する部材である。配線基板６２は、肉厚円盤状に形成されている。配線基板６２は、ポゴピン１２と試験装置を電気的に接続する信号線等が配設されると共に、カードホルダー６に取り付けられてプローブカード６１全体を支持する。配線基板６２の下側面には、図８に示すように、ポゴピン１２に電気的に接触する電極パッド６２Ａが設けられている。この電極パッド６２Ａは、複数配設されたポゴピン１２の上端部にそれぞれ電気的に接触するためのパッドである。各電極パッド６２Ａは、各ポゴピン１２に整合する位置にそれぞれ設けられている。配線基板６２には、４か所の位置に、後述するガイドピン７４を通すガイドピン穴６２Ｂが設けられ、８か所の位置に、後述する固定ネジ７５を通すネジ穴６２Ｃが設けられている。

スティフナー６３は、配線基板６２を補強する部材である。スティフナー６３は、図７〜９に示すように、配線基板６２よりも小径で中実の円盤状に形成されている。スティフナー６３は、配線基板６２の上側面に取り付けられて、配線基板６２を補強している。スティフナー６３には、４か所の位置に、後述するガイドピン７４を通すガイドピン穴６３Ａが設けられ、８か所の位置に、後述する固定ネジ７５に対応するネジ穴６３Ｂが設けられている。

支持基板６４は、各ポゴピン１２を正確に支持するための部材である。具体的には、支持基板６４は、各ポゴピン１２の下部を堅固にかつ正確に位置決めして保持すると共に各ポゴピン１２の上部を柔軟にかつ正確に支持して各ポゴピン１２の垂直性を保持するための部材である。支持基板６４は、各ポゴピン１２を正確に支持すると共に、各ポゴピン１２の上端針部を配線基板６２の各電極パッド６２Ａにそれぞれ電気的に接触させ、各ポゴピン１２の下端針部を検査対象基板であるウエハ１１の各電極パッド１１Ａにそれぞれ電気的に接触させる。支持基板６４は、平面形状を円形状に形成されている。支持基板６４は、図７，８，１０，１１に示すように、セラミックボトム板６８と、中間絶縁シート６９と、中間スペーサー７０と、上段絶縁シート７１と、上段スペーサー７２と、絶縁シート７３とから構成されている。

セラミックボトム板６８は、各ポゴピン１２の下部を堅固にかつ正確に位置決めして保持するための支持部材であり、セラミック材料のような絶縁材料で作られている。セラミックボトム板６８は、堅牢な板材であるセラミック板材で平板状に構成されて、その中央に凹部６８Ａが設けられている。この凹部６８Ａには、ポゴピン１２の下端針部が嵌って支持される下部支持穴６８Ｂが設けられている。この下部支持穴６８Ｂは、ウエハ１１の各電極パッド１１Ａと整合する位置にかつ各電極パッド１１Ａと同じ数だけ設けられている。これにより、各下部支持穴６８Ｂに各ポゴピン１２の下部が嵌り込むことで、各ポゴピン１２の下部を正確に位置決めして保持し、各ポゴピン１２の下端針部がウエハ１１の各電極パッド１１Ａと整合するようになっている。下部支持穴６８Ｂは、図では１０個ずつ二列に設けられている。各ポゴピン１２の下端針部の先端は、下部支持穴６８Ｂを貫通してその先端をセラミックボトム板の下面から突出させている。ポゴピン１２の下端針部の先端がウエハ１１の各電極パッド１１Ａと接触して押圧され上昇するとき、下部支持穴６８Ｂは下端針部のガイドとなる。セラミックボトム板６８には、４か所の位置に、後述するガイドピン７４を通すガイドピン穴６８Ｃが設けられ、８か所の位置に、後述する固定ネジ７５を通すネジ穴６８Ｄが設けられている。

セラミックボトム板６８は、上述のようにポゴピン１２を位置決めして保持する機能を有すると共に、上記第１実施形態と同様に、ウエハ１１の熱膨張に追従する機能を有する。

中間絶縁シート６９は、各ポゴピン１２を柔軟にかつ正確に支持して、隣接するポゴピン１２間でのショートを防止すると共に各ポゴピン１２の垂直性を保持するためのシート状支持部材である。中間絶縁シート６９は、柔軟性があり弾性、耐摩耗性及び耐熱性に優れた合成樹脂製フィルム、例えばポリイミドフィルム等で薄く構成されている。これにより、各ポゴピン１２の下部（下端部）がセラミックボトム板６８で堅固にかつ正確に支持された状態で、各ポゴピン１２の上部（中間部）が中間絶縁シート６９で柔軟にかつ正確に支持されることで、各ポゴピン１２の垂直性が保持されている。これにより、各ポゴピン１２の上端部が正確に位置決めされて支持されるようになっている。

中間絶縁シート６９には、セラミックボトム板６８の下部支持穴６８Ｂに整合する位置に下部支持穴６８Ｂと同じ数の支持穴６９Ａが設けられている。この支持穴６９Ａの径は、ポゴピン１２の上端針部の外径とほぼ同じに設定されている。ポゴピン１２の上端針部１２Ｂは、内部に圧縮バネ１２Ａを包むバレル部であり、下端針部１２Ｃよりその径が大きい。これにより、ポゴピン１２の上端針部１２Ｂが、支持穴６９Ａに挿入されて、がたつくことなく確実に支持されるようになっている。

中間絶縁シート６９は、具体的には、厚さ１００μｍ以下のポリイミドフィルム等のフィルム状の耐熱性の材料で構成されている。中間絶縁シート６９には、４か所の位置に、後述するガイドピン７４を通すガイドピン穴６９Ｂが設けられている。

中間絶縁シート６９は、４本のガイドピン７４がガイドピン穴６９Ｂに通されて位置決めされた状態で、セラミックボトム板６８と中間スペーサー７０とで挟まれて支持されている。これにより、中間絶縁シート６９は、各ポゴピン１２の中間部を支持している。

中間スペーサー７０は、中間絶縁シート６９と上段絶縁シート７１とを所定の間隔に保つと共に、中間絶縁シート６９及び上段絶縁シート７１をセラミックボトム板６８及び上段スペーサー７２と共に挟んで支持するための部材である。中間スペーサー７０は、肉厚のリング形状に金属またはセラミック材料のような堅牢な材料で形成されている。中間スペーサー７０の厚さは、ポゴピン１２の寸法や、中間絶縁シート６９、上段絶縁シート７１の枚数に合わせて構成されている。中間スペーサー７０には、４か所の位置に、後述するガイドピン７４を通すガイドピン穴７０Ａが設けられ、８か所の位置に、後述する固定ネジ７５を通すネジ穴７０Ｂが設けられている。

上段絶縁シート７１は、中間絶縁シート６９と同様に、隣接するポゴピン１２間でのショートを防止すると共に、各ポゴピン１２の垂直性を保持するためのシート状支持部材である。上段絶縁シート７１は、中間絶縁シート６９と同様に構成されている。このため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

上段スペーサー７２は、上段絶縁シート７１と配線基板６２とを設定間隔に保つと共に、中間スペーサー７０との間で上段絶縁シート７１を支持するための部材である。上段スペーサー７２は、中間スペーサー７０と同様に、肉厚のリング形状に金属またはセラミック材料のような堅牢な材料で形成されている。上段スペーサー７２には、４か所の位置に、後述するガイドピン７４を通すガイドピン穴７２Ａが設けられ、８か所の位置に、後述する固定ネジ７５を通すネジ穴７２Ｂが設けられている。

絶縁シート７３は、配線基板６２と上段スペーサー７２との間を絶縁するためのシートである。絶縁シート７３は、上段スペーサー７２と同じ寸法のリング形状に形成されている。絶縁シート７３には、４か所の位置に、後述するガイドピン７４を通すガイドピン穴７３Ａが設けられ、８か所の位置に、後述する固定ネジ７５を通すネジ穴７３Ｂが設けられている。

ガイドピン７４は、セラミックボトム板６８からスティフナー６３までを重ね合わせるときに、互いに正確に位置決めされるようにするためのピンである。ガイドピン７４は、各ガイドピン穴６３Ａ、６２Ｂ、７３Ａ、７２Ａ、７１Ａ、７０Ａ、６９Ｂ、６８Ｃを貫通して各部材を互いに正確に位置決めする。

固定ネジ７５は、全体を一体的に固定するためにネジである。セラミックボトム板６８からスティフナー６３までの各部材は、ガイドピン７４で位置決めされた状態で、固定ネジ７５によって一体的に固定され、かつ着脱自在に配設されている。これにより、中間絶縁シート６９、上段絶縁シート７１及び中間スペーサー７０、上段スペーサー７２は適宜付け替えられるようになっている。例えば、ポゴピン１２の長さの違いに応じて、中間絶縁シート６９、上段絶縁シート７１の設置枚数を調整し、その中間絶縁シート６９、上段絶縁シート７１の設置枚数に応じた数及び厚さの中間スペーサー７０、上段スペーサー７２を適宜設置する。前記中間スペーサー７０、上段スペーサー７２の厚さは、前記中間絶縁シート６９、上段絶縁シート７１の設置枚数及び前記ポゴピン１２の寸法に合わせて調整する。

以上のように構成されたプローブカード６１は、特許文献１に記載されているようなプローバ等に組み込まれて、ウェハ１１の検査に供される。具体的には、第１実施形態と同様に検査される。

検査が終了したウェハ１１は、例えば搬送装置によって取り外され、新しいウェハ１１が搭載されて、前記検査が繰り返される。

一方、支持基板６４では、各ポゴピン１２がウェハ１１の各電極パッド１１Ａに接触されると、ポゴピン１２が押し縮められるが、ポゴピン１２の下部はセラミックボトム板６８で堅固にかつ正確に位置決めして保持されている。また、ポゴピン１２の中間部及び上部は、中間絶縁シート６９及び上段絶縁シート７１で、柔軟にかつ正確に支持されて各ポゴピン１２の垂直性が保持されている。さらに、ポゴピン１２の上下は、電極パッド６２Ａとセラミックボトム板６８とに接触して保持されている。これにより、各ポゴピン１２は、安定して伸縮する。

また、ポゴピン１２を交換するときは、支持基板６４を配線基板６２から取り外して、ポゴピン１２を上段絶縁シート７１の上方へ引き抜いて、新しいポゴピン１２を挿入する。

また、全長が短いポゴピン１２に交換する場合は、中間スペーサー７０及び上段スペーサー７２を薄いものに変えて、中間絶縁シート６９及び上段絶縁シート７１の設置位置を調整して、ポゴピン１２の中間部と上部を支持するように調整する。

以上により、本実施形態でも前記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

特に、支持基板６４が、各ポゴピン１２の下部を堅固にかつ正確に位置決めして保持すると共に各ポゴピン１２の上部を柔軟にかつ正確に支持して各ポゴピン１２の垂直性を保持するため、セラミックボトム板６８でのポゴピン１２の片摩耗等を防いで、正確にかつ確実に各ポゴピン１２を支持することができる。

また、プローブカード６１の組み立て時も、支持基板６４を組み上げた後、ポゴピン１２を、中間絶縁シート６９及び上段絶縁シート７１の支持穴に挿入するだけで、容易に位置決めして組み立てることができる。これにより、プローブカード６１の組み立て作業性や、メンテナンス時の作業性が向上する。

[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態における中間絶縁シート６９及び上段絶縁シート７１の改良に関するものである。このため、第２実施形態と同一部材には同一符号を付してその説明を省略し、中間絶縁シートを中心に説明する。図１２は本実施形態に係るプローブカードの絶縁シートを示す平面図、図１３は図１２の絶縁シートの要部を示す拡大図である。

第２実施形態の中間絶縁シート６９に対応する本実施形態の中間絶縁シート８０の表面には、図１２に示すように、中間絶縁シート８０の伸縮に伴う撓みを抑える補強膜８０Ａが施されている。この補強膜８０Ａにより、中間絶縁シート８０は、中間絶縁シート８０自身を支持するシート支持面部８０Ｂと、各ポゴピン１２を支持するポゴピン支持面部８０Ｃとから構成されている。

シート支持面部８０Ｂは、円形の中間絶縁シート８０の周囲の円環状の部分である。シート支持面部８０Ｂは、中間絶縁シート８０自身を確実に支持できるように、その全面に補強膜８０Ａが施されている。これにより、シート支持面部８０Ｂは、十分な強度を備えている。さらに、シート支持面部８０Ｂには、４か所の位置に、ガイドピン７４を通すガイドピン穴８０Ｄが設けられている。シート支持面部８０Ｂは、セラミックボトム板６８と中間スペーサー７０とで挟まれて堅固に支持される。

ポゴピン支持面部８０Ｃは、各ポゴピン１２を柔軟にかつ正確に支持するための部分である。ポゴピン支持面部８０Ｃは、円環状のシート支持面部８０Ｂの内側に円形状に形成されている。ポゴピン支持面部８０Ｃは、各ポゴピン１２を柔軟にかつ正確に支持するため、シートが伸縮せずに柔軟性を保つように、補強膜８０Ａのパターンが形成されている。具体的には、ポゴピン支持面部８０Ｃでは、補強膜８０Ａに正方形の穴を縦横に整列させて設けた格子状に形成されている。各正方形の穴の大きさは、ポゴピン１２の外径より僅かに大きい程度に設定されている。これにより、ポゴピン支持面部８０Ｃの部分のシートは、格子状の補強膜８０Ａの部分で伸縮に伴う撓みが抑えられている。

中間絶縁シート８０には、セラミックボトム板６８の下部支持穴６８Ｂに整合する位置に下部支持穴６８Ｂと同じ数の支持穴８０Ｅが設けられている。支持穴８０Ｅは、具体的には、１０個ずつ二列に設けられている。この支持穴８０Ｅの径は、ポゴピン１２の外径とほぼ同じに設定されている。これにより、ポゴピン１２が、支持穴８０Ｅにがたつくことなく確実に支持されるようになっている。中間絶縁シート８０は、具体的には、厚さ１００μｍ以下のポリイミドフィルム等のフィルム状の耐熱性の材料で構成されている。補強膜８０Ａは、メッキやスパッタリングによる薄膜で構成されている。

中間絶縁シート８０は、４本のガイドピン７４がガイドピン穴８０Ｄに通されて位置決めされた状態で、そのシート支持面部８０Ｂが、セラミックボトム板６８と中間スペーサー７０とで挟まれて支持されている。これにより、中間絶縁シート８０は、各ポゴピン１２の中間部を支持している。

以上の構成の中間絶縁シート８０は、第２実施形態の中間絶縁シート６９及び上段絶縁シート７１の代わりにプローブカード６１に組み込まれて、検査装置に用いられる。

これにより、前記第２実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

特に、中間絶縁シート８０の伸縮を抑える強度が増して、各ポゴピン１２の上部を柔軟にかつ正確に支持して各ポゴピン１２の垂直性を、より確実に保持することができるようになる。

[変形例]
なお、前記第１実施形態では、絶縁シートを２枚（中間絶縁シート４９及び上段絶縁シート５１）にしたが、ポゴピン１２の寸法等の諸条件に合わせて、絶縁シートを１枚又は３枚以上にしてもよい。これは、第２実施形態及び第３実施形態においても同様である。この場合も、前記各実施形態同様の作用、効果を奏することができる。

前記第３実施形態では、補強膜８０Ａ（ポゴピン支持面部８０Ｃ）を、中間絶縁シート８０の支持穴８０Ｅの周囲に、当該支持穴８０Ｅの周縁から少し間隔をおいて施したが、図１４に示すように、補強膜８２を支持穴８０Ｅの周縁を囲繞して施してもよい。これにより、支持穴８０Ｅ自体の強度が増し、ポゴピン１２をより確実に支持することができる。

これらは、上段絶縁シート７１においても同様である。

前記第３実施形態では、中間絶縁シート８０を、合成樹脂製フィルムの表面に補強膜８０Ａを施して構成したが、補強膜８０Ａを合成樹脂製フィルムの内部に施してもよい。中間絶縁シート８０を三層構造又は四層構造以上にして、補強膜８０Ａをそれの中間の一層にしてもよい。

前記第３実施形態では、中間絶縁シート８０のポゴピン支持面部８０Ｃを格子状にしたが、他の形状、パターンにしてもよいことは言うまでもない。

本発明のプローブカードは、セラミック基板がプローブを垂直に支持するプローブカードに広く適用することができる。また、本発明の検査装置は、いわゆる垂直プローブ装置全般に適用することができる。

４１：プローブカード、４２：配線基板、４２Ａ：メイン基板、４２Ｂ：中間基板、４２Ｃ：電極パッド、４３：スティフナー、４４：セラミック基板、４６：固定ネジ、４８：セラミックボトム板、４８Ａ：凹部、４８Ｂ：下部支持穴、４９：中間絶縁シート、４９Ａ：ガイド穴、５０：中間スペーサー、５１：上段絶縁シート、５１Ａ：ガイド穴、５２：上段スペーサー、５３：ガイドピン、５４：固定ネジ、６１：プローブカード、６２：配線基板、６３：スティフナー、６４：支持基板、６８：セラミックボトム板、６８Ａ：凹部、６８Ｂ：下部支持穴、６９：中間絶縁シート、７０：中間スペーサー、７１：上段絶縁シート、７２：上段スペーサー、７３：絶縁シート、７４：ガイドピン、７５：固定ネジ、８０：中間絶縁シート、８０Ａ：補強膜、８０Ｂ：シート支持面部、８０Ｃ：ポゴピン支持面部、８０Ｄ：ガイドピン穴、８０Ｅ：支持穴、８２：補強膜。

Claims (11)

1. 被検査体の各電極に電気的に接触される複数のポゴピンを備えたプローブカードにおいて、
   試験装置に接続される配線が配設された配線基板と、前記各ポゴピンを支持する支持基板を備え、
   当該支持基板が、前記各ポゴピンの下部を位置決めして支持する堅牢な支持部材と、前記各ポゴピンの中間部を支持する柔軟性のあるシート状支持部材とを備えたことを特徴とするプローブカード。
2. 請求項１に記載のプローブカードにおいて、
   前記支持部材が、前記ポゴピンの下部が通る下部支持穴を備え、前記各ポゴピンの下部を位置決めして摺動可能に保持し、
   前記シート状支持部材が、前記ポゴピンの中間部が通る支持穴を備え、隣接するポゴピン間でのショートを防止すると共に各ポゴピンを柔軟にかつ正確に支持して各ポゴピンの垂直性を保持することを特徴とするプローブカード。
3. 請求項２のプローブカードにおいて、
   前記各ポゴピンは、前記支持基板に前記支持部材の前記下部支持穴と前記シート状支持部材の前記支持穴を貫通して支持され、前記各ポゴピンの上端部は前記配線基板の電極パッドに接触していることを特徴とするプローブカード。
4. 請求項１乃至３にいずれか１項に記載のプローブカードにおいて、
   前記シート状支持部材の内部や表面に、当該シート状支持部材の伸縮に伴う撓みを抑える補強膜を施したことを特徴とするプローブカード。
5. 請求項４に記載のプローブカードにおいて、
   前記補強膜が、前記シート状支持部材の表面や複数層構造の中間層に施されたメッキ等の薄膜で構成され、当該薄膜がパターンを施して又はベタ面状に設けられたことを特徴とするプローブカード。
6. 請求項５に記載のプローブカードにおいて、
   前記補強膜のパターンが、前記支持穴の周縁を囲繞して施されたことを特徴とするプローブカード。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプローブカードにおいて、
   前記シート状支持部材が、２枚設けられて、前記ポゴピンの中間位置を２カ所で支持することを特徴とするプローブカード。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプローブカードにおいて、
   前記ポゴピンは、圧縮バネを包み込む筒状のバレルである上端針部と、前記バレルの中に入り込み前記圧縮バネに当接するプランジャーである下端針部とを備え、
   前記支持部材は、前記ポゴピンの前記下端針部を支持し且つ摺動を許し、前記シート状支持部材は、前記ポゴピンの前記上端針部を単に支持することを特徴とするプローブカード。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプローブカードにおいて、
   前記各ポゴピンの中間部を保持する前記シート状支持部材を、当該中間部の位置で支持するスペーサーを有し、当該スペーサーが着脱自在に、かつ、前記シート状支持部材の設置枚数に応じた数だけ取り付けられることを特徴とするプローブカード。
10. 請求項９に記載のプローブカードにおいて、
    前記スペーサーの厚さが、前記シート状支持部材の設置枚数及び前記プローブの寸法に合わせて調整されることを特徴とするプローブカード。
11. プローブカードを備えた検査装置において、
    前記プローブカードとして、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のプローブカードを用いたことを特徴とする検査装置。

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