JP2634060B2 - プローブ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、プローブ装置に関する。

（従来の技術） 一般に、プローブカードは、被検査体例えば半導体ウ
エハ上に形成されたICチップの電極パッドとテスタを接
触的に電気的に配線する接続体として用いられている。

今般、微細化技術の革新により、ICチップの高集積化
が進み、ICチップを構成する端子数が増加し、即ち、１
チップあたりの電極パッド数が増加している。この増加
した電極パッドをもつICチップを検査する際に、プロー
ブ装置例えばプローブカード技術も対応して要求されて
いる。例えばプローブカードのプローブ端子数を増加し
たものが必要である。このプローブカードのプローブ端
子数を増加する手段として、プローブ端子を被検査測定
体に体してほぼ垂直に実装したものが提案されている。
例えば特開昭60−189949号，特開昭61−154137号，特開
昭61−205870号，実公昭62−44365号公報などには、電
気的に導通する如く配線された基板にプローブ端子を垂
直固定したものが提案され、又、特公昭58−11741号，
実開昭57−4755号，実開昭58−148935号，実公昭59−12
615号，実公昭62−36139号公報などには、電気的に導通
する如く配線された基板とプローブ端子とを導電性のバ
ネ等の弾性体を介して接続したものが提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記記載の基板にプローブ端子を垂直
固定したものでは、検査時に、プローブ端子と被検査測
定体を接触させた時、さらにオーバードライブをかける
ため、プローブ端子に歪等のダメージを与え、プローブ
端子が脆くなり耐久性に欠けているという問題があっ
た。

又この問題の対策として、基板とプローブ端子とを、
導電性のスプリング等の弾性体を介して接続したものが
あるが、スプリング等を介すると電気的導電率が悪く正
確な検査を行なえず、又、プローブカードの製造におい
ても、複雑な構成となるため、微細は部品を取り付ける
のは困難であり、正確な製造には長時間を必要とし汎用
性に掛けていた。

さらに、プローブ用探針として、高周波特性用の同軸
探針を用いた場合、微細ピッチで高密度で実装するに
は、たとえ同軸探針を用いたとしてもノイズの重畳を防
止することはできなかった。

この発明は上記点に対処してなされたもので、被測定
体とテスタを電気的に配線する際に、微細ピッチの被測
定体の電極パッドに対応して同軸探針を設置でき、高周
波特性の測定に際しても、ノイズの重畳を低減し、より
正確な高周波測定を実行できるプローブ装置を提供する
ものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、被測定体に複数本の同軸探針を夫々接触
させて電気的接続し、被測定体の電気的特性を測定する
プローブ装置において、前記同軸探針を前記被測定体に
対して垂直状態に支持すると共に、この同軸探針が被測
定体に接触したときの接触圧力を分配する弾性変形可能
な電気的導電性樹脂層からなる圧力分配手段を設けたこ
とを特徴とする。

好ましくは、前記圧力分配手段は、同軸探針を前記被
測定体に対して垂直状態に支持する弾性変形可能な電気
的導電性樹脂層と、前記同軸探針の垂直方向の移動を許
容し、横方向の移動を拘束するガイド板とから構成され
ていることを特徴とする。

（作用効果） 被測定体に接触した時の接触圧力が分配されるように
同軸探針を支持したことにより、微細ピッチの被測定体
の電極パッドに対応して同軸探針を設置でき、高周波特
性の測定に際しても、ノイズの重畳を低減し、より正確
な高周波測定を実行できる効果が得られる。

（実施例） 次に、本発明プローブ装置の一実施例を図面を参照し
て説明する。

まず、プローブ装置（１）の構成は、第１図に示すよ
うに、被測定体例えば半導体ウエハ（２）に形成された
ICチップ（2a）の電極パッド（３）の配列バターンに対
応した位置に、高周波特性の測定に対応した同軸探針
（４）が複数配設されている。この同軸探針（４）は、
第２図に示すように、例えば芯線となる中針部に直径例
えば50μｍの弾性変形可能な材質例えばタングステン等
からなる導体針（６）と、この導体針（６）の被測定体
と接触する部分である露出部（6a）を除いて例えばテフ
ロン等の絶縁部材（７）を導体針（６）に外径例えば12
0μｍが周設され、この絶縁部材（７）を覆う如く導電
部材（８）例えば銅管等を外径例えば200μｍとなるよ
うに設けられたものである。このような各同軸探針
（４）は、第１図Ｂに示めす如く弾性変形可能な電気的
導電性樹脂（９）により位置決めされると共に半導体ウ
エハ（２）近傍においてはウエハ（２）に対して垂直に
支持案内される。上記電導性樹脂（９）は、無機や有機
の導電材と樹脂の組み合わせによってつくられた複合系
の導電性樹脂である。ここで、上記導電材料として、例
えば金，銀，銅やアルミニウム，パラジウムなどの金属
粉末を主たる原料とし、その他に、炭素繊維（カーボン
ブラック，グラファイト）などを用い、これらを樹脂例
えばシリコーン系樹脂に、例えば数10％程度添加したも
のである。さらに、導電性を向上させるために、ケイ素
加合物やチタン系の金属化合物を併用したり、プラスイ
オンを含んだ高分子の電解質を加えても良い。そして、
上記各同軸探針（４）を支持した導電性樹脂（９）の周
囲は、この導電性樹脂（９）を包囲する如く弾性変形を
しない支持体により支持されている。即ち、側面は、セ
ラミックス製の側面体（10）により支持されていて、上
面および下面は、上記同軸探針（４）を所定の位置にガ
イドするために、所定の位置にガイド孔（11a）が設け
られた２枚のガイド板（11）により挟まれている。この
ガイド板（11）は、電磁波吸収体として導電性の金属を
用いると、より安定した高周波測定が実行できる。ここ
で、第１図に示すように、上記同軸探針（４）におい
て、上記導電性樹脂（９）内からウエハ（２）側に導出
している位置までは、ほぼ垂直に構成されている。又、
他端側に導出している同軸端針（４）は、上記セラミッ
クス製の側面体（10）の外周に設けられたプリント基板
（12）上に、夫々絶縁して形成された電気的に導通可能
な導体パターン（13）に、例えば同軸探針（４）を湾曲
させて配線されている。そして、上記導体パターン（1
3）の一端は、被測定体の検査測定装置であるテスタ
（図示せず）に接続する図示しない端子に配線されてい
る。

上記のようにプローブ装置（１）が構成されている。

次に上述したプローブ装置（１）の製造方法について
説明する。

第３図に示すように、まず、例えば中央に円形状に開
孔が設けられた厚さ例えば10mm程度のセラミックス製の
側面体（10）の上面および下面に、同軸探針（４）を垂
直にガイドするガイド板（11）を平行に配設する。この
各ガイド板（11）は、材質が電磁波吸収体である金属製
であり、予め定められた位置、即ち、測定検査対象例え
ばICチップの電極パッドの配列パターンに対応した各位
置に、直径例えば100μｍ程度の小孔即ちガイド孔（11
a）が多数設けられている。又、上記上面および下面に
設けられた各ガイド板（11）の各ガイド孔（11a）は、
夫々同軸状に設けられている。ここで、上記各ガイド板
（11）に設けられた各同軸状のガイド孔（11a）に、同
軸探針（４）を挿入し、先端即ち遊端である同軸探針
（４）の露出部（6a）が、下面側のガイド板（11）から
例えば300μｍ程度導出するように設定する。すべての
同軸探針（４）を設定した後に、側面体（10）および上
面・下面に配置された２枚のガイド板（11）により形成
された空間（14）内に、上記各同軸探針（４）を保持お
よび同軸探針（４）が電極パッド（３）に接触した時の
接触圧力を同軸探針（４）の弾性力と分配するために液
状の電気的導電性樹脂（９）を予め上面のガイド板（1
1）に設けられた開口（15）から流入する。この流入
後、上記状態を保ちながら導電性樹脂（９）を常温で硬
化させる。そして、上面側に導出している同軸探針
（４）を湾曲させて、プリント基板（12）の上面に形成
された導体パターン（13）に接続例えば半田付けし、プ
ローブ装置（１）は完成する。

次に、上記製造したプローブ装置（１）を、半導体ウ
エハ（２）の測定装置（図示せず）に配置し、半導体ウ
エハ（２）の測定における動作作用を説明する。

まず、被測定体例えば半導体ウエハ（２）を、プロー
ブ装置（１）の設置対向位置に設置する。

ここで、ウエハ（２）とプローブ装置（１）とを相対
的に上下方向に移動例えばウエハ（２）を上昇して、探
針装置（１）の各同軸探針（４）の先端の露出部（6a）
とウエハ（２）の電極パッド（３）を当接させる。ここ
で、さらにウエハ（２）を上昇し、即ち、オーバードラ
イブを例えば60〜100μｍかける。このオーバードライ
ブにより、同軸探針（４）の先端でウエハ（２）の電極
パッド（３）に披着した酸化膜等を破壊し、同軸探針
（４）の先端と電極パッド（３）の導電部材とを正確に
接続する。この時、保護のため各同軸探針（４）は、同
軸探針（４）の弾性力および電気的導電性樹脂（９）の
縦方向の弾性力に分配されて上方向に押し上げられる。
この電気的導電性樹脂（９）の弾性力は、同軸探針
（４）をガイドする小径孔（11a）のあるガイド板（1
1）を導電性樹脂（９）の上・下面に設けたことによ
り、横方向に同軸探針（４）がブレるのを防止し、弾性
変形領域を、同軸探針（４）の周辺位置に限定してい
る。

上記のような接続状態で、ICチップの入力電極にテス
タ（図示せず）から出力された高周波テスト信号を同軸
探針（４）より印加し、ICチップの出力電極（３）に発
生する電気的信号を他の同軸探針（４）からテスタに出
力し、テスタで期待される信号と比較してICチップの良
否および機能レベルを判定する。この検査測定終了後、
ウエハ（２）を所定量だけ下降する。このことにより同
軸探針（４）と電極パッド（３）は非接触状態となる。
この時同軸探針（４）は、電気導電性樹脂（５）の弾性
変形により、元の位置に復帰する。

上述したように、同軸探針を弾性変形可能な電気的導
電性の材質で保持し、ガイド板を電磁波吸収体の金属で
構成したことにより、同軸探針の芯線である導体芯への
ノイズの重畳を低減でき、正確な高周波測定を実行でき
る。又、このことにより、デバイス試験全体で異常発振
の誘発を防止し、測定系の安定化をもたらす。

さらに、第４図に示すように、同軸探芯（４）と導電
性樹脂（９）が設けられた電気的絶縁性の上面に、テス
タ（図示せず）と配線される如く電気的導体パターン
（21）を形成し、この導体パターン（21）に同軸探針
（４）を湾曲させて接着例えば半田付けしても、上記実
施例と同様の効果が得られる。

さらに又、被測定体は半導体ウエハ（２）に限定する
ものではなく、例えばLCD基板（22）の電気的測定を実
行する場合、上記LCD基板（22）の周縁にほぼ同一ピッ
チで設けられた電極パッド（23）に対応して第５図に示
すように探針（24）を上記実施例の様に配設して、一括
接触可能なようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するためのプローブ装
置の構成図、第２図は第１図の同軸探針の構成図、第３
図は第１図のプローブ装置の構造説明図、第４図・第５
図は第１図の他の実施例説明図である。 １……プローブ装置、２……半導体ウエハ ４……同軸探針、９……電気的導電性樹脂 11……ガイド板、11a……ガイド孔

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定体に複数本の同軸探針を夫々接触さ
   せて電気的接続し、被測定体の電気的特性を測定するプ
   ローブ装置において、 前記同軸探針を前記被測定体に対して垂直状態に支持す
   ると共に、この同軸探針が被測定体に接触したときの接
   触圧力を分配する弾性変形可能な電気的導電性樹脂層か
   らなる圧力分配手段を設けたことを特徴とするプローブ
   装置。
2. 【請求項２】前記圧力分配手段は、同軸探針を前記被測
   定体に対して垂直状態に支持する弾性変形可能な電気的
   導電性樹脂層と、前記同軸探針の垂直方向の移動を許容
   し、横方向の移動を拘束するガイド板とから構成されて
   いることを特徴とする請求項１記載のプローブ装置。