JP4859820B2

JP4859820B2 - プローブ

Info

Publication number: JP4859820B2
Application number: JP2007314194A
Authority: JP
Inventors: 俊裕米沢
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2027-12-05
Also published as: US20100277193A1; TW200935066A; KR20100077208A; JP2009139161A; WO2009072368A1; CN101878431B; CN101878431A; TWI391667B; KR101111974B1; US8674717B2

Description

本発明は、被検査体の電気的特性を検査するプローブに関する。

例えば半導体ウェハ上に形成されたＩＣ、ＬＳＩなどの電子回路の電気的特性の検査は、プローブ装置に装着されたプローブカードを用いて行われている。プローブカードは、通常、複数のプローブと、当該プローブを支持するコンタクタを有している。コンタクタは、プローブが支持された下面がウェハに対向するように配置される。そして、ウェハの電気的特性の検査は、複数のプローブをウェハの電子回路の電極に接触させ、コンタクタを通じて各プローブからウェハ上の電子回路の電極に検査用の電気信号を印加することにより行われている。

このような電子回路の電気的特性の測定を行う際、ウェハの電極とプローブとの電気的接続を確保するために、電極表面に形成されたアルミ酸化膜を削り取り、電極の導電部分を露出させるスクラブ作業が必要となる。そこで、図９に示すように、プローブ１００には、コンタクタ１０１に片持ちに支持された梁部１０２と、梁部１０２からウェハＷ側に突出して延伸する接触子１０３とを備えたものが用いられる（特許文献１）。そして接触子１０３とウェハＷの電極Ｐが圧接するようにオーバードライブをかけることによって、梁部１０２の固定端部を支点として梁部が撓み、接触子１０３が移動する。そうすると、接触子１０３の先端部１０４で電極Ｐ表面のアルミ酸化膜が削り取られて、接触子１０３の先端部１０４と電極Ｐの導電部分が接触する。

特開２００６−１１９０２４号公報

かかるウェハＷの電子回路上の電気的特性の検査を適切に行うためには、電極Ｐの表層にある絶縁層のアルミ酸化膜を削り取り、接触子１０３が電極Ｐの表層下のアルミニウムと接触し、かつ所定の接触圧力で圧接される必要がある。そして、このアルミ酸化膜を削る量と接触圧力が大きいほど良好な接触性を確保しやすい。しかしながら、接触子１０３が直線状に形成されているので、接触子１０３と電極Ｐにかける接触圧力が大きくなれば、梁部１０２の撓みによる接触子１０３の移動長さも長くなり、接触子１０３によって削り取られるアルミニウム及び不純物が必要以上に多くなる。そうすると、このような不純物が接触子１０３の先端部１０４に付着しやすくなり、付着したアルミニウム及び不純物が突起物となり、接触子１０３が電極Ｐに接触した際に深い打痕となって電極Ｐに損傷を与えてしまう。そのため、接触子１０３をクリーニングする頻度が多くなる。

このような接触子１０３のクリーニングにおいては、一般に、接触子１０３の先端部１０４をクリーニングシートに押圧して付着物を除去する。この場合、付着物だけでなく、接触子１０３の先端部１０４自体も研磨されて磨耗してしまう。

したがって、上述のように接触子１０３のクリーニングの頻度が多くなると、接触子１０３の先端部１０４が磨耗しやすくなり、プローブ１００の耐久性が悪化してしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、被検査体の電気的特性の検査において、プローブと被検査体との接触性を適切に維持し、かつ被検査体への損傷を抑制しつつ、プローブの耐久性を向上させることを目的とする。

前記の目的を達成するため、被検査体と接触して当該被検査体の電気的特性を検査するためのプローブであって、支持部材によって片持ち支持される梁部と、前記梁部の自由端部から被検査体側に延伸する接触子と、を有し、前記接触子はニッケルコバルトで形成され、前記梁部の自由端部側の前記接触子の側部には、切り込み部が上下方向に２箇所に形成され、前記梁部の固定端部側の前記接触子の側部には、前記自由端部側の２箇所の切り込み部の間に切り込み部が１箇所に形成され、前記切り込み部は、前記接触子にかかる接触圧力により当該接触子が上下方向に圧縮されないように形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、接触子の側部には切り込み部が形成されているので、接触子と被検査体とを接触させる接触圧力を適宜設定することで、当該切り込み部の箇所で接触体を撓ませることができる。すなわち、接触子の剛性が弱くなるため、接触子が撓みやすくなる。そのため、ィ３を撓ませながら接触子を水平方向に移動させる力が、従来のように切り込み部がない場合に比べて小さくなり、オーバードライブによる接触子の移動が摩擦によって停止する。これによって、接触子の移動長さが従来よりも短くなり、また、移動深さも浅くなり、被検査体の損傷を抑制できる。また、接触子によって、被検査体の表層のアルミ酸化膜だけでなく不必要に削り取られる被検査体内のアルミニウムが少なくなる。したがって、接触子のクリーニングの頻度を減少させ、プローブの耐久性を向上させることができる。

本発明によれば、被検査体の電気的特性の検査において、プローブと被検査体との接触性を適切に維持し、かつ被検査体の損傷を抑制しつつ、プローブの耐久性を向上させることができる。

以下、本発明の好ましい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を有するプローブ装置１の構成の概略を示す側面の説明図である。

プローブ装置１には、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、ウェハＷの電極に接触する複数のプローブ１０を下面に支持した支持部材としてのコンタクタ１１と、プローブ１０に対しコンタクタ１１の本体を通じて電気信号を授受するプリント配線基板１２を備えている。コンタクタ１１は、載置台３に対向するように設けられ、コンタクタ１１に支持されるプローブ１０は、ウェハＷの電極に対応する位置に設けられている。コンタクタ１１とプリント配線基板１２は、例えば略円盤状に形成されている。プリント配線基板１２は、コンタクタ１１の上面側に配置されている。プリント配線基板１２とコンタクタ１１は、例えば接続ピン（図示せず）によって電気的に接続され、接続ピンは、コンタクタ１１の上面に形成された接続端子１１ａに接続されている。

プローブ１０は、例えばニッケルコバルトなどの金属の導電性材料により形成されている。プローブ１０は、図２に示すように、コンタクタ１１に支持され、当該コンタクタ１１の下面から突出する支持部２１を有している。支持部２１はコンタクタ１１を厚み方向に貫通し、支持部２１の上端はコンタクト１１の上面に設けられた接続端子１１ａに接続されている。支持部２１の下端には、梁部２２が設けられ、梁部２２は、コンタクタ１１に対して支持部２１によって所定の間隔を有して片持ち支持されている。梁部２２の自由端部には、梁部２２の直角方向下方に延伸する接触子２３が設けられている。

梁部２２の自由端部側（図２のＸ方向正方向（以下、「外側」という。））の接触子２３の側部には、例えば外側切り込み部２４が上下方向に２箇所に形成されている。また、梁部２２の固定端部側（図２のＸ方向負方向（以下、「内側」という。））の接触子２３の側部には、例えば内側切り込み部２５が１箇所に形成されている。内側切り込み部２５は、２箇所の外側切り込み部２４、２４の間に形成され、すなわち、外側切り込み部２４と内側切り込み部２５が上下方向に交互に形成されている。外側切り込み部２４と内側切り込み部２５は、接触子２３の先端部２６の上方まで水平方向に切り込まれており、外側切り込み部２４と内側切り込み部２５により接触子２３が上下方向に圧縮されることはない。先端部２６は、例えば接触子２３の中心より内側にずれて設けられている。そして、検査時に接触子２３の先端部２６が所定の接触圧力でウェハ上の電極Ｐと圧接する際に、接触子２３の側部に設けられた外側切り込み部２４と内側切り込み部２５の箇所で、接触子２３が撓むようになっている。なお、接触子２３の側部に外側切り込み部２４及び内側切り込み部２５が形成される数、外側切り込み部２４及び内側切り込み部２５の長さ等は、接触子２３の材質、長さ、接触子２３にかけられる所定の接触圧力等に基づいて設定される。

載置台３は、左右及び上下に移動自在に構成されており、載置したウェハＷを三次元移動させ、ウェハＷ上の所望の位置にプローブカード２のプローブ１０を接触させる、すなわちプローブ１０の接触子２３をウェハＷ上の電極Ｐに適切に接触させることができる。

以上のように構成されたプローブ装置１を用いて、ウェハＷの電子回路の電気的特性が検査される際には、図１に示すように、ウェハＷが載置台３上に載置され、載置台３によってコンタクタ１１側に上昇させられる。そして、ウェハＷの各電極Ｐが、対応するプローブ１０の接触子２３の先端部２６に接触され、プリント配線基板１２とコンタクタ１１を介して、プリント配線基板１２とウェハＷとの間で電気信号が授受される。これにより、ウェハＷの電子回路の電気的特性が検査される。その後、載置台３上のウェハＷが下降させられて、一連の検査が終了する。

次に、かかるウェハＷの電気的特性の検査の際において、本実施の形態にかかるプローブ１０の動作について詳しく説明する。

先ず、載置台３上のウェハＷを上昇させることにより、図３に示すように、プローブ１０の接触子２３とウェハＷの電極Ｐを接触させる。

次に、接触子２３と電極Ｐに接触圧力を増加させながらオーバードライブをかけ、図４に示すように、プローブ１０の梁部２２を垂直方向に撓ませて、接触子２３を外側（図４のＸ方向正方向）に移動させる。この際、接触圧力は所定の値に達しておらず、接触子２３はその形状を保ったまま移動する。そして、接触子２３の先端部２６によって、電極Ｐの表面上のアルミ酸化膜が削り取られ、電極Ｐの導電部分が露出される。

そして、接触子２３と電極Ｐの接触圧力が所定の接触圧力になると、接触子２３は、図５に示すように、外側切り込み部２４と内側切り込み部２５によって外側（図５のＸ方向正方向）に撓む。このとき、外側切り込み部２４は、接触子２３の外側の側部が伸びるように拡がり、内側切り込み部２５は、接触子２３の内側にかかる応力を吸収するように狭まる。このような接触子２３の撓みは、接触子２３を水平方向に移動させる力が先端部２６にかかる摩擦に負ける状態であり、この摩擦により先端部２６の移動が停止する。そして、ウェハＷの電子回路の電気的特性の検査が行われる。なお、外側切込み部２４と内側切込み部２５は、接触子２３を撓ませながら先端部２６を停止させるように形成されていてもよい。

その後、電気的特性の検査が終了すると、載置台３上のウェハＷを下降させる。ウェハＷの下降開始後、暫くの間は、先端部２６にかかる接触圧力が減少するが、図６に示すように、接触子２３の撓みを戻す作用に使われるため、先端部２６は移動しない。すなわち、接触子２３の撓みが矯正されている間、先端部２６にかかる接触圧力は低下していくが、先端部２６は停止状態を維持している。そして、さらにウェハＷが下降され、接触子２３の形状が元に戻り、先端部２６にかかる摩擦が弱まってから、図７に示すように接触子２３が内側に移動する。その後、プローブ１０が検査前の位置に戻り、ウェハＷが所定の位置まで下降されて、一連の検査が終了する。

以上の実施の形態によれば、プローブ１０が、片持ち支持された梁部２２と、梁部２２の自由端部から直角方向下方に延伸する接触子２３を有しているので、ウェハＷの電子回路の電気的特性の検査の際、梁部２２が垂直方向に撓むことによって、接触子２３とウェハＷの電極Ｐとの所定の接触圧力を維持することができ、プローブ１０とウェハＷとの接触性を適切に維持することができる。また、接触子２３の側部には、外側切り込み部２４と内側切り込み部２５が形成されているので、検査時に上述のように梁部２２が垂直方向に撓むと同時に、接触体２３が水平方向に撓むことができる。接触体２３が撓むと、接触子２３を水平方向に移動させる力が先端部２６にかかる摩擦に負けるため、従来のように切り込み部２４、２５がない場合に比べて、オーバードライブによる先端部２６の移動が摩擦によって停止しやすくなる。これによって、先端部２６の移動長さが従来よりも短くなり、また、移動する深さも浅くなり、接触子２３によって削り取られるウェハＷの電極Ｐのアルミニウム及び不純物が少なくなる。したがって、接触子２３のクリーニングの頻度を減少させ、プローブ１０の耐久性を向上させることができる。以上のように、ウェハＷの電子回路の電気的特性の検査において、梁部２２が垂直方向に撓み、かつ、接触子２３が水平方向に撓むことによって、プローブ１０とウェハＷとの接触性を適切に維持し、かつウェハＷの損傷を抑制しつつ、プローブ１０の耐久性を向上させることができる。

また、以上の実施の形態によれば、ウェハＷを下降させる際、接触子２３は、暫く停止状態を維持した後、移動を開始するので、先端部２６の底面にかかる接触圧力が小さくなってから、先端部２６を移動させることができる。すなわち、移動中の接触子２３の先端部２６にかかる接触圧力（摩擦）が小さくなる。さらに、撓みが戻った状態にある接触子２３の先端部２６の底面は、図８に示すように、外側Ａと内側Ｂは平行状態に近い。一方、従来においては、図１０に示すように、接触子１０３の先端部１０４の底面は内側Ｄが外側Ｃより低くなるように傾斜しているため、先端部１０４にかかる接触圧力は内側Ｄが外側Ｃに比べて高くなる。そして、ウェハＷを下降させる際、図１１に示すように、この内側Ｄに強く圧力がかかった傾斜状態を維持したまま接触子１０３は内側に移動する。すなわち、高い接触圧力の状態から移動するので、内側Ｄでアルミニウムを削り取る量は多くなる。したがって、本実施の形態かかる先端部２６の底面にかかる接触圧力は、従来の先端部１０４の底面及び内側Ｄにかかる接触圧力より小さくなるので、ウェハＷを下降させる際に、接触子２３によって削り取られる不純物の量を少なくすることができる。

以上の実施の形態では、接触子２３の側部には外側切り込み部２４と内側切り込み部２５が形成されていたが、いずれか一方のみが形成されていてもよい。すなわち、接触子２３の側部には、外側切り込み部２４のみが複数個所に形成されていてもよく、あるいは内側切り込み部２５のみが複数個所に形成されていてもよい。

以上の実施の形態では、接触子２３の先端部２６は接触子２３の中心よりも内側に設けられていたが、先端部２６は接触子２３の中心よりも外側に設けられていてもよく、あるいは接触子２３の中心に設けられていてもよい。

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プローブに有用である。

本実施の形態にかかるプローブを有する、プローブ装置の構成の概略を示す側面図である。プローブの構成の概略を示す側面図である。接触子と電極が接した状態を示す側面図である。接触子が電極上を移動中の状態を示す側面図ある。接触子が電極上で撓んだ状態を示す側面図である。接触子の撓みを矯正中の状態を示す側面図である。接触子が電極上を移動中の状態を示す側面図である。撓みが戻った状態の接触子の先端部と電極が接した状態を示す側面図である。従来のプローブの構成の概略を示す側面図である。従来の接触子が電極上を移動中の状態を示す側面図である。従来の先端部と電極が接した状態を示す側面図である。

符号の説明

１プローブ装置
２プローブカード
１０プローブ
１１コンタクタ
２１支持部
２２梁部
２３接触子
２４外側切り込み部
２５内側切り込み部
２６先端部
Ｐ電極
Ｗウェハ

Claims

被検査体と接触して当該被検査体の電気的特性を検査するためのプローブであって、
支持部材によって片持ち支持される梁部と、
前記梁部の自由端部から被検査体側に延伸する接触子と、を有し、
前記接触子はニッケルコバルトで形成され、
前記梁部の自由端部側の前記接触子の側部には、切り込み部が上下方向に２箇所に形成され、
前記梁部の固定端部側の前記接触子の側部には、前記自由端部側の２箇所の切り込み部の間に切り込み部が１箇所に形成され、
前記切り込み部は、前記接触子にかかる接触圧力により当該接触子が上下方向に圧縮されないように形成されていることを特徴とする、プローブ。