JP4842027B2

JP4842027B2 - プローブカードの接続パッド

Info

Publication number: JP4842027B2
Application number: JP2006170467A
Authority: JP
Inventors: 昌男大久保; 光中文
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2026-06-20
Also published as: JP2008002852A

Description

本発明は、測定対象物である半導体ウエハに形成された半導体素子の電気的諸特性を測定するために使用されるプローブカードを構成する接続パッドと、この接続パッドを用いたプローブカードとに関する。

一般的なプローブカードは、複数のプローブ、このプローブを支持するプローブ支持部と、このプローブ支持部が裏面側に取り付けられた基板とを有している。

前記プローブは、例えば、タングステン合金等の導電性に優れるとともに、耐磨耗性に優れた金属から構成されることが多い。かかるプローブは、一端が測定対象物である半導体ウエハに形成された半導体素子の電極パッドに接触する接触部となり、他端がプローブカードを構成する基板の裏面に露出した接続パッドに接続される接続部となっている。

図９〜図１０に示すように、プローブ８００の接触部８１０と接続部８２０とは、先鋭化されることが多い。特に、接続パッド９００に接続される接続部８２０は確実な接続を確保するために、例えば、図９（Ａ）に示すような円錐タイプや、図９（Ｂ）に示すような２つの先鋭部を有するいわゆる二つ山タイプや、図１０（Ａ）に示すような４つの先鋭部を有するいわゆるクラウンタイプがある。また、接続部８２０は、図１０（Ｂ）に示すようなフラットタイプとすることもある。

特開２００２−０４００５１

しかしながら、従来のプローブカードの接続部には、以下のような問題点があった。
まず、プローブ８００の接続部８２０が図９（Ａ）、図９（Ｂ）や図１０（Ａ）に示すように先鋭化されているものであると、プローブカードの接続パッド９００に接触痕９１０が形成されるのである。この接触痕９１０は、接続パッド９００の一部が削り取られることで形成されるのであるから、削り滓の発生、その削り滓に起因する接触不良という問題が生じるおそれがある。

また、プローブ８００の接続部８２０が、毎回確実にプローブカードの接続パッド９００に接続されればよいのであるが、近年の半導体素子の小型化、微細化に伴ってプローブ８００は細くなる傾向にある。このため、プローブ８００の接続部８２０が接続パッド９００に接続されない事態が発生するおそがある。

さらに、上述したような理由によりプローブ８００が細くなっているため、プローブ８００と接続パッド９００との間の接触抵抗値が高くなり、正規の電流が流れないという事態が発生しかねないという問題もある。

また、プローブ８００の接続部８２０が図１０（Ｂ）に示すようにフラットなものであっても、接続パッド９００とフラットなプローブ８００の接続部８２０との間に塵や滓９９０などが形成されやすいと、接続パッド９００に接続されないプローブ８００がでてくる。なお、プローブ８００が同じ荷重になると、フラットな接続部８２０では表面の酸化膜を潰しにくいので、接続パッド９００とフラットなプローブ８００の接続部８２０との間の電気抵抗が高くなるという問題があるので、実際には図１０に示すような接触痕９１０が形成されるのが現実である。

本発明は、上記事情に鑑みて創案されたもので、接触不良の原因の一つである削り滓、これの根本原因となる接続パッドの接触痕が生じず、かつ確実にプローブが接続される接続パッドを提供することを目的としている。

本発明に係るプローブカードの接続パッドは、プローブの先細り状になった接続部が入り込むべく凹状になっているプローブカードの接続パッドであって、プローブカードを構成する基板に設けられた穴部に嵌合されるボード部と、前記穴部に嵌合されて前記ボード部を押さえ込む円筒状の本体部とを有している。

前記本体部は、円筒形の周面に軸方向に沿った開口溝が形成されており、かつ径が前記穴部より若干大きく設定されており、開口溝を押し縮めた状態で穴部に嵌合されるようになっていてもよい。

また、前記プローブカードの接続パッドは、中空錐形状に形成されていてもよい。

本発明に係るプローブカードの接続パッドは、接続部の先端が接続されなくても、半導体素子の電極パッドとプローブとの電気的接続は確保することができるので、電極パッドに接触痕が生じることはない。このため、接触痕が形成されることに起因する削り滓は発生せず、削り滓に起因する接触不良も生じることはない。
また、プローブが細くなったとしても、プローブが接続パッドに接続する際に、凹状になった接続パットによって、いわば誘い込まれるように確実に接続される。

図１は本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードの接続パッドを示す概略的斜視図、図２及び図３は本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードの接続パッドを用いたプローブカードによる半導体素子の電気的諸特性の測定手順を示す概略的断面図、図４は本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードの接続パッドを用いたプローブカードによる半導体素子の電気的諸特性の測定手順を示す概略的断面図、図５は本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードの接続パッドを用いたプローブカードによる半導体素子の電気的諸特性の測定の際に、プローブの位置と基板の接続パッドとの位置が微妙にずれていた場合を示す概略的断面図である。

また、図６は本発明の第２の実施の形態に係るプローブカードの接続パッドを示す概略的斜視図、図７は本発明の第３の実施の形態に係るプローブカードの接続パッドを示す概略的斜視図、図８は本発明の第３の実施の形態に係るプローブカードの接続パッドを示す図面であって、同図（Ａ）はプローブの接続部が接続された状態を示す概略的斜視図、同図（Ｂ）はプローブの接続部が接続された状態を示す概略的断面図である。

本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードの接続パッド１００Ａは、プローブ２００の後端の先細り状になった接続部２２０が接続されるプローブカードの接続パッドであって、前記接続部２２０が入り込むべく凹状になっており、プローブカードを構成する基板３００に設けられた穴部３１０に嵌合されるものである。

かかる接続パッド１００Ａは、図１に示すように、円筒形状に形成された本体部１１０Ａと、この本体部１１０Ａに接続されて底となるボード部１２０Ａとを有している。

この接続パッド１００Ａを構成する本体部１１０Ａやボード部１２０Ａは、当然導電性を有する素材から構成されており、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて製造される。かかる接続パッド１００Ａの内径（本体部１１０Ａの内径に相当する）は、プローブ２００の接続部２２０が内側に入り込むべきものであるから、プローブ２００の接続部２２０の最大径より小さく設定されている。また、この接続パッド１００Ａの高さ寸法は、プローブ２００の接続部２２０の長さ寸法より大きく設定されている。

かかる接続パッド１００Ａの本体部１１０Ａは、基板３００の裏面に設けられた凹字形状の穴部３１０に嵌合される。そして、この穴部３１０の底部には、導電性を有する素材からなるボード部１２０Ａが設けられている。そして、この穴部３１０に嵌合された接続パッド１００Ａは、前記ボード部１２０Ａと電気的に接続されることになる。また、前記ボード部１２０Ａは、基板３００の表面に露出した上パッド３２０に配線パターン３３０によって電気的に接続されている。

一方、プローブ２００は、図２等に示すように、一端が半導体素子５１０の電極パッド５１１に接触する接触部２１０に、他端が基板３００の接続パッド１００Ａに接続される接続部２２０となっている。これら接触部２１０及び接続部２２０は、先端が先鋭化されている。また、このプローブ２００の内部には、図示しないスプリングが内蔵されて伸縮するように構成されている。このため、接続部２２０が接続パッド１００Ａに接続された場合に所定の接触圧を確保することができる。さらに、前記接触部２１０側には、プローブ２００を支持するガイド部４００を構成する下ガイド板４２０から抜け落ちないようにするための鍔部２３０が形成されている。

前記ガイド部４００は、図示しないスペーサーによって一定の間隔で平行に支持された上ガイド板４１０と下ガイド板４２０とを有している。そして、このガイド部４００は、図示しない連結部によって、前記基板３００の下面側に上下方向に移動可能なようにして連結されている。なお、このガイド部４００は、絶縁性を有する素材から構成されている。

前記下ガイド板４２０には、測定すべき測定対象物である半導体ウエハ５００に形成された半導体素子５１０の電極パッド５１１の配置パターンに対応した複数の下側開口４２１が開設されている。なお、この下側開口４２１は、プローブ２００の接触部２１０の外径より大きく、かつ前記鍔部２３０の外径より小さく設定されている。

また、前記上ガイド４１０には、下ガイド４２０の下側開口４２１の配置パターン（すなわち、電極パッド５１１の配置パターン）に対応した複数の上側開口４１１が開設されている。なお、この上側開口４１１は、プローブ２００の接続部２２０の外径より大きく設定されている。

プローブ２００は、鍔部２３０を下ガイド４２０に引っ掛けるようにして接触部２１０を下側開口４２１に、接続部２２０を上側開口４１１に挿入した状態でガイド部４００に支持されることになる。

このように構成されたプローブカードによる半導体素子５１０の電気的諸特性の測定は以下のようにして行われる。
まず、図２に示すように、複数の半導体素子５１０が形成された半導体ウエハ５００が図示しないテーブルの正規位置に固定される。

次に、テーブルとプローブカードとが相対的に移動し、図３に示すように、プローブ２００の接触部２１０が半導体素子５１０の電極パッド５１１に接触する。

さらに、テーブルとプローブカードとが相対的に移動し、図４に示すように、プローブ２００の接続部２２０がプローブカードの基板３００に設けられた接続パッド１００Ａの内部に入り込む。そして、接続部２２０の側面が接続パッド１００Ａ、特に本体部１１０Ａに接触すれば、電気的接続は確保できる。この状態で、かつ接続部２２０の先端がボード部１２０Ａに接触しなければ、接触痕は生じず、もちろん接触不良の原因となる削り滓は生じない。

ここで、図５（Ａ）に示すように、プローブ２００の位置と基板３００の接続パッド１００Ａとの位置が微妙にずれていた場合でも、図５（Ｂ）や図５（Ｃ）に示すように、プローブ２００の接続部２２０の先端が接続パッド１００Ａの内側に入りさえすれば、プローブ２００と接続パッド１００Ａとは確実に接続されることになる。

次に、図６を参照しつつ、本発明の第２の実施の形態に係る接続パッド１００Ｂについて説明する。
この接続パッド１００Ｂは、図６に示すように、第１の実施の形態にかかるものと同様に本体部１１０Ｂとボード部１２０Ｂとから構成されているが、前記本体部１１０Ｂは、円筒形の周面に軸方向に沿った開口溝１１１Ｂが形成されている点が相違する。
しかも、この本体部１１０Ｂの外径は、前記基板３００の前記穴部３１０より若干大きく設定されており、開口溝１１１Ｂを押し縮めた状態で穴部３１０に嵌合されるようになっている。

このように、開口溝１１１Ｂが設けられていると、基板３００の穴部３１０に対して強力に嵌合されるので、本体部１１０Ｂの穴部３１０への嵌合時に脱落するという作業ミスの発生する可能性が格段に低くなる。

また、この本体部１１０Ｂの外径は、開口溝１１１Ｂを押し縮めていない状態では、穴部３１０の内径より大きくなっている。これに対して、ボード部１２０Ｂは、穴部３１０の底部に嵌め込むことができる大きさに設定されている。

次に、図７及び図８を参照しつつ、本発明の第３の実施の形態に係るプローブカードの接続パッド１００Ｃについて説明する。
この接続パッド１００Ｃは、図７等に示すように、中空円錐台状に形成された本体部１１０Ｃと、この本体部の上端を閉じるボード部１２０Ｃとから構成されている。前記本体部１１０Ｃは、円錐体を底面と平行な面で切断し、その下側の円錐台の内側を除去して筒状にしたものである。

また、この接続パッド１００Ｃは、大径側の径がプローブ２００の接続部２２０の最大径より小さく設定され、かつ高さは前記接続部２２０の周面が接続パッド１００Ｃの大径側に接触しても、接続部２２０の先端が穴部３１０の底部にまで達しない高さに設定されている。
このため、プローブ２００の接続部２２０が接続パッド１００Ｃに挿入されたとしても、図８（Ａ）や図８（Ｂ）に示すように、接続部２２０の先端は、接続パッド１００Ｃのボード部１２０Ｃまでは届かず、接続部２２０の周面が接続パッド１００Ｃの本体部１１０Ｃに接続されるのみである。

なお、このことを考慮すると、このタイプの接続パッド１００Ｃにおいては、ボード部１２０Ｃは存在しなくてもよい。

なお、プローブ２００の接続部２２０は先鋭化されていなくても、例えば、砲弾形状のように先細り状になっていれば、接続パッド２００Ａ等への誘い込みによる接続が確実に確保されるので、特に針先のように先鋭化されていなくてもよいことはいうまでもない。

本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードの接続パッドを示す概略的斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードの接続パッドを用いたプローブカードによる半導体素子の電気的諸特性の測定手順を示す概略的断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードの接続パッドを用いたプローブカードによる半導体素子の電気的諸特性の測定手順を示す概略的断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードの接続パッドを用いたプローブカードによる半導体素子の電気的諸特性の測定手順を示す概略的断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードの接続パッドを用いたプローブカードによる半導体素子の電気的諸特性の測定の際に、プローブの位置と基板の接続パッドとの位置が微妙にずれていた場合を示す概略的断面図である。本発明の第２の実施の形態に係るプローブカードの接続パッドを示す概略的斜視図である。本発明の第３の実施の形態に係るプローブカードの接続パッドを示す概略的斜視図である。本発明の第３の実施の形態に係るプローブカードの接続パッドを示す図面であって、同図（Ａ）はプローブの接続部が接続された状態を示す概略的斜視図、同図（Ｂ）はプローブの接続部が接続された状態を示す概略的断面図である。この種の従来のプローブの問題点を示す概略的説明図である。この種の従来のプローブの問題点を示す概略的説明図である。

符号の説明

１００Ａ接続パッド
２００プローブ
２２０接続部
３００基板
４００ガイド部
５１０半導体素子（測定象物）
５１１電極パッド

Claims

プローブの先細り状になった接続部が入り込むべく凹状になっているプローブカードの接続パッドであって、
プローブカードを構成する基板に設けられた穴部に嵌合されるボード部と、
前記穴部に嵌合されて前記ボード部を押さえ込む円筒状の本体部とを有する
ことを特徴とするプローブカードの接続パッド。
請求項１記載のプローブカードの接続パッドにおいて、
前記本体部は、円筒形の周面に軸方向に沿った開口溝が形成されており、かつ径が前記穴部より若干大きく設定されており、開口溝を押し縮めた状態で穴部に嵌合される
ことを特徴とするプローブカードの接続パッド。