JP5503189B2 - プローブカード - Google Patents

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８に示すようにプローブカード１００において、回路基板１０１と、複数の接触子１０２を支持する支持板１０３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１０４を設けることが提案されている。支持板１０３上には、接触子１０２と接続された配線１０５が形成されており、当該支持板１０３は、流体チャンバ１０４の外側まで延伸している。この流体チャンバ１０４の外側において、支持板１０３の配線１０５が回路基板１０１に接続され、これにより、接触子１０２と回路基板１０１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１０４に気体等を流入させて支持板１０３を押圧することにより、接触子１０２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

しかしながら、特許文献１に記載のプローブカード１００を用いた場合、支持板１０２の上方に位置する回路基板１０１の下面領域Ａ（図８中の点線部分）には配線を形成することができない。そうすると、当該下面領域Ａを有効に利用することができず、プローブカード１００が大型化してしまう。

そこで、発明者らは、例えば図９に示すように配線１１０を流体チャンバ１０４内に配置し、上記下面領域Ａを有効に利用することを試みた。かかる場合、配線１１０は、検査時に回路基板１０１や接触子１０２と電気的に接続される必要があるため、流体チャンバ１０４を貫通するように配置される。しかしながら、単に配線１１０を流体チャンバ１０４に貫通させただけでは、流体チャンバ１０４内から気体等が漏れ、流体チャンバ１０４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１０２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。

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をするためのプローブカードを小型化しつつ、被検査体と接触子との接触を安定させて、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、回路基板と、前記回路基板の下方に設けられ、検査時に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且つ前記複数の接触子の上方に設けられ、前記複数の接触子が被検査体に接触する際に当該複数の接触子に所定の接触圧力を付与する弾性部材と、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支持板と、を有し、
前記弾性部材は、前記回路基板の下方且つ前記支持板の上方に設けられ、前記弾性部材の外周には、検査時に前記回路基板と前記接触子とが前記弾性部材で押圧されることにより電気的に接続される配線が配置され、前記配線は、前記弾性部材の全面を覆うように配置され、前記配線は、柔軟性を有する絶縁部材と、当該絶縁部材に形成された導電部材とを有することを特徴としている。

本発明によれば、回路基板の下方且つ支持板の上方に設けられた弾性部材の外周に、検査時に前記回路基板と前記接触子とが前記弾性部材で押圧されることにより電気的に接続される配線が配置され、配線は弾性部材の全面を覆うように配置されているので、従来有効に利用できなかった支持板の上方に位置する回路基板の下面領域に対しても配線を電気的に接続することができる。このように前記下面領域を有効に利用することができるので、プローブカードを小型化することができる。

また、回路基板の下方且つ支持板の上方には弾性部材が設けられているので、弾性部材が支持板を水平面内で均一に押圧して、被検査体と接触子を所定の接触圧力で安定的に接触させることができる。しかも、配線が柔軟性を有する絶縁部材を備えているので、配線は伸縮することができる。そうすると、検査時に被検査体と接触子を所定の接触圧力で接触させるために、弾性部材によって接触子が下方に押圧されて移動した場合でも、配線が伸長して、接続端子と接触子との電気的接続を確実に維持することができる。したがって、被検査体の電気的特性を適切に検査することができる。

前記弾性部材は、内部に気体が封入され、可撓性を有する流体チャンバであってもよい。

前記配線には、切り込み部が形成されていてもよい。

前記弾性部材は、前記回路基板の下方且つ前記複数の接触子の上方に複数設けられていてもよい。

前記絶縁部材には、複数の前記導電部材が形成されていてもよい。

本発明によれば、プローブカードを小型化しつつ、被検査体と接触子との接触を安定させて、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。 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。 （ａ）は、流体チャンバ及び配線の構成の概略を示す縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の流体チャンバ内に補強板を設けた様子を示す縦断面図である。 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。 他の実施の形態にかか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の構成の概略を示す横断面図である。 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。

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、載置台３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回路基板１０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としてのプローブ１１を下面で支持する支持板１２とを備えている。

回路基板１０は、例えば略円盤状に形成され、図示しないテスタに電気的に接続されている。回路基板１０の内部には、プローブ１１との間で検査用の電気信号を伝送するための、図示しない電子回路が実装されている。テスタからの検査用の電気信号は、回路基板１０の電子回路を介してプローブ１１に送受信される。回路基板１０の下面には、複数の接続端子１３が支持板１２のプローブ１１に対応して配置されている。この接続端子１３は回路基板１０の電子回路の一部として形成されている。

回路基板１０の上面側には、回路基板１０を補強する補強部材１４が回路基板１０と平行に設けられている。補強部材１４は、例えば略円盤形状に形成されている。また、回路基板１０の外周部には、ホルダ１５が設けられている。このホルダ１５により、回路基板１０と補強部材１４が保持されている。

支持板１２は、例えば略円盤状に形成され、載置台３と対向するように回路基板１０の複数の接続端子１３の下方に配置されている。また、支持板１２の下面で支持される複数のプローブ１１は、ウェハＷの電極パットＵに対応して配置されている。支持板１２の上面には、複数の接続端子１６が設けられている。この接続端子１６は、接続配線１７を介して各プローブ１１と電気的に接続されている。なお、プローブ１１には、例えばニッケルコバルトなどの金属の導電性材料が用いられる。また、支持板１２には、絶縁性であり、ウェハＷとほぼ同じ熱膨張率を有する材料が用いられ、例えばセラミックやガラスなどの絶縁性材料や表面が絶縁コーティングされた導電性材料が用いられる。

支持板１２の外周上面には、図２に示すように弾性を有する支持部材１８が円環上に設けられている。支持部材１８は、図１に示すように回路基板１０に接続され、支持板１２を支持している。なお、支持部材１８は、例えばホルダ１５に接続されていてもよい。

回路基板１０の下方且つ支持板１２の上方には、弾性部材としての流体チャンバ２０が設けられている。流体チャンバ２０は、支持板１２の上面のほぼ全面を覆うように設けられている。この流体チャンバ２０は、内部に気体、例えば圧縮空気を封入することができ、且つ可撓性を有している。流体チャンバ２０には、内部に圧縮空気を流入出させるための給気管２１が設けられている。給気管２１は、図示しない圧縮空気供給源に接続されている。給気管２１には、当該給気管２１内の圧縮空気の圧力を測定する圧力計２２が設けられている。また、給気管２１には、バルブ２３が介設されている。バルブ２３の開閉は、圧力計２２の圧力検出信号に基づいて制御部２４によって制御される。そして、流体チャンバ２０内にバルブ２３の開閉によって制御された所定量の圧縮空気が封入されると、流体チャンバ２０は上下方向に膨張して、流体チャンバ２０の上面は回路基板１０の下面と圧接し、また流体チャンバ２０の下面は支持板１２の上面と圧接するようになっている。このとき、補強部材１４が固定されているため、支持板１２を水平面内で均一に下方に押圧して移動させることができ、当該支持板１２に支持されている複数のプローブ１１も下方に移動させることできる。こうして、流体チャンバ２０は、検査時に複数のプローブ１１に所定の接触圧力を付与することができる。なお、流体チャンバ２０の水平方向の移動を防止するため、流体チャンバ２０の下面は、支持板１２の上面に接着されていてもよく、あるいは流体チャンバ２０の周囲に図示しないガイドを設けてもよい。また、流体チャンバ２０は、例えば射出成形あるいは２枚の可撓性膜を封止することにより形成される。

流体チャンバ２０の外周には、検査時に回路基板１０の接続端子１３と支持板１２のプローブ１１とを電気的に接続する複数、例えば２層の配線３０、３１（以下、「外側配線３０」、「内側配線３１」という場合がある。）が積層されている。配線３０、３１は、図１及び図２に示すように流体チャンバ２０の全面に亘って、すなわち流体チャンバ２０の上面、下面、及び外側面を覆うように設けられている。

配線３０、３１は、流体チャンバ２０の外周を覆う形状に予め切断されている。そして、この切断された配線３０、３１が流体チャンバ２０の外周に沿って折り曲げて貼り付けられ、当該流体チャンバ２０の外周に配線３０、３１が積層される。また、配線３０、３１には、図２及び図３に示すように流体チャンバ２０の外周に設けられた状態で、流体チャンバ２０の回路基板１０側の上面中央部付近に切り込み部３２が形成されている。切り込み部３２は、配線３０、３１の積層方向且つ平面視における流体チャンバ２０の径方向に延伸して形成されている。なお、図３は、例えば検査時に流体チャンバ２０が膨張した場合を示している。

配線３０、３１は、図３に示すように例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）やフラットケーブルであり、柔軟性を有する例えば樹脂膜の絶縁部材４０と、絶縁部材４０の外側に形成された導電部材４１とを有している。各絶縁部材４０の表面には、複数の導電部材４１が形成されている。複数の導電部材４１は、例えばフォトリソグラフィー技術やエッチング技術などを用いて、絶縁部材４０の表面の所定の位置に一括で形成される。

外側配線３０の絶縁部材４０には、外側配線３０の導電部材４１と内側配線３１の導電部材４１とを電気的に接続する導通部４２が形成されている。導通部４２は、導電部材４１と例えば半田付けにより接続されている。

外側配線３０の導電部材４１の表面には、当該導電部材４１と回路基板１０の接続端子１３とを電気的に接続する配線端子４３が複数設けられている。また、外側配線３０の導電部材４１の表面には、当該導電部材４１と支持板１２の接続端子１６とを電気的に接続する配線端子４４が複数設けられている。配線端子４３、４４は、接続端子１３、１６と対応する位置にそれぞれ配置され、検査時に当該接続端子１３、１６と接触するようになっている。なお、配線端子４３、４４は、接続端子１３、１６と例えば半田付けにより固定され、常時接続端子１３、１６と接続されていてもよい。

なお、図３（ｂ）に示すように、流体チャンバ２０内の下面に補強板４５を設けてもよい。補強板４５は、検査時にウェハＷの電極パットＵとプローブ１１を所定の接触圧力で安定的に接触させるために設けられる。したがって、補強板４５は、流体チャンバ２０を膨張させた際に支持板１２を水平面内で均一に押圧できるものであればよく、例えば金属や誘電体等の種々の材質の板が用いられる。また、流体チャンバ２０を膨張させた際に支持板１２を水平面内でより均一に押圧するため、外側配線３０の絶縁部材４０において支持板１２側部分のみを、例えばアクリル樹脂等の固い材質としてもよい。このように補強板４５を用いたり、外側配線３０の絶縁部材４０においてプローブ１１が配置される側のみを固い材質とする場合には、支持板１２を用いずに直接プローブ１１を外側配線３０に接続してもよい。

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、載置したウェハ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、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４に示すように流体チャンバ２０の内部には、圧縮空気が供給されておらず、流体チャンバ２０は圧縮され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５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前後に、流体チャンバ２０内に給気管２１からバルブ２３の開閉によって所定の圧力に制御された圧縮空気が供給され、当該流体チャンバ２０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２０は、上下方向に膨張して支持板１２を水平面内で均一に下方に押圧する。このとき、流体チャンバ２０の外周に設けられた配線３０、３１も、流体チャンバ２０の膨張に併せて伸長する。また、配線３０、３１に形成された切り込み部３２によって、流体チャンバ２０が膨張し易くなっている。押圧された支持板１２は下方に移動すると共に、支持板１２に支持された複数のプローブ１１も下方に移動する。そして、各プローブ１１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。これにより、回路基板１０と電極パットＵが電気的に接続される。

そして、ウェハＷが所定の接触圧力でプローブ１１に押し付けられた状態で、回路基板１０から検査用の電気信号が、配線３０、３１、接続端子１６、接続配線１７及びプローブ１１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、回路基板１０の下方且つ支持板１２の上方に設けられた流体チャンバ２０の全面外周に、検査時に回路基板１０とプローブ１１とを電気的に接続する配線３０、３１が積層されているので、従来有効に利用できなかった支持１２板の上方に位置する回路基板１０の下面領域に対しても配線３０、３１を電気的に接続することができる。したがって、この回路基板１０の下面領域を有効に利用することができるので、プローブカードを小型化することができる。

また、回路基板１０の下方且つ支持板１２の上方には可撓性を有する流体チャンバ２０が設けられているので、流体チャンバ２０内に給気管２１からバルブ２３の開閉によって所定の圧力に制御された圧縮空気を供給し、当該流体チャンバ２０内に所定量の圧縮空気を封入することにより、流体チャンバ２０を膨張させて支持板１２を水平面内で均一に押圧することができる。したがって、ウェハＷの電極パットＵとプローブ１１を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、各配線３０、３１が柔軟性を有する絶縁部材４０をそれぞれ備えているので、配線３０、３１は伸縮することができる。そうすると、検査時に流体チャンバ２０内に所定量の圧縮空気が封入されて当該流体チャンバ２０が上下方向に膨張しても、配線３０、３１が伸長して、回路基板１０とプローブ１１との電気的接続を維持することができる。また、このとき、配線３０、３１に切り込み部３２が形成されているので、流体チャンバ２０を円滑に膨張させることができる。なお、切り込み部３２が形成される場所は、本実施の形態に限定されず、流体チャンバ２０を膨張させるように配線３０、３１の任意の場所に切り込み部３２を形成してもよい。

さらに、流体チャンバ２０の全面外周には、複数の配線３０、３１が積層されているので、例えばウェハＷ上に多数の電極パットＵが形成され、プローブカード２に多数のプローブ１１が設けられている場合にも対応することができる。これによって、回路基板１０とプローブ１１との電気的接続を確実に維持することができる。

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とプローブ１１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、一の絶縁部材４０の表面に複数の導電部材４１を一括で形成することができるので、プローブ１１毎に導電部材を形成する場合に比べて、極めて容易に形成することができ、プローブカード２の製造コストを格段に低廉化することができる。また、フォトリソグラフィー技術やエッチング技術などを用いているので、これら複数の導電部材４１を精度よく形成することができる。その結果、回路基板１０とプローブ１１との間で高周波信号が導電部材４１を伝送する際に、当該高周波信号の劣化を最小限に抑えることができる。これによって、適切な検査を行うことができる。

以上の実施の形態では、回路基板１０と支持板１２との間に一の流体チャンバ２０が設けられていたが、図６及び図７に示すように回路基板１０の上方且つ支持板１２の下方に、複数、例えば５つの流体チャンバ５０を設けてもよい。複数の流体チャンバ５０は、支持板１２の上面のほぼ全面を覆うように、例えば筒形状を有している。各流体チャンバ５０には、内部に圧縮空気を流入出させるための給気管５１が設けられている。給気管５１は、図示しない圧縮空気供給源に接続されている。給気管５１には、圧力計５２が接続され、またバルブ５３が介設されている。バルブ５３の開閉は、圧力計５２の圧力検出信号に基づいて制御部５４によって制御される。また、各流体チャンバ５０の全面外周には、上記実施の形態と同様の構成を有する配線３０、３１が、積層されている。なお、本実施の形態において、プローブカード２のその他の構成については上記実施の形態と同様であるので、説明を省略する。また、流体チャンバ５０の数は、本実施の形態に限定されず、任意に設定することができる。

かかる場合、各流体チャンバ５０に給気管５１からバルブ５３の開閉によって所定の圧力に制御された圧縮空気を供給し、当該流体チャンバ５０内に所定量の圧縮空気を封入することで、各流体チャンバ５０内の圧力を所定の圧力に調整することができる。これによって、流体チャンバ５０を膨張させて、支持板１２を水平面内で均一に押圧することができる。したがって、ウェハＷの電極パットＵとプローブ１１を所定の圧力で安定的に接触させることができる。

また、このように複数の流体チャンバ５０を設けることによって、例えばウェハＷ上に多数の電極パットＵが形成され、プローブカード２に多数のプローブ１１が設けられている場合にも対応しやすくなる。すなわち、各流体チャンバ５０に接続されるプローブ１１の数が少なくなるので、各流体チャンバ５０の導電部材４１の層数を少なくすることができる。したがって、プローブカード２を容易に製造することができる。

以上の実施の形態では、流体チャンバ２０の外周に２層の配線３０、３１が積層されているが、上記実施の形態に限定されず、配線の積層数は任意に設定することができ、例えば１層の配線を配置してもよい。また、３層以上の配線を配置してもよく、この積層数を多くすることで、より多くのプローブ１１を用いる場合にも対応することができる。

以上の実施の形態では、弾性部材として流体チャンバ２０、５０を用いていたが、検査時の複数のプローブ１１に所定の接触圧力を付与できるものであればこれに限定されない。例えば弾性部材として、伸縮自在なベローズを用いてもよい。

また、以上の実施の形態では、接触子として垂直型のプローブ１１を用いたがこれに限定されない。例えば接触子として、カンチレバー型のプローブ、ポゴピン、ワイヤプローブ等、種々の接触子を用いることができる。

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 回路基板
１１ プローブ
１２ 支持板
１３ 接続端子
１４ 補強部材
１５ ホルダ
１６ 接続端子
１７ 接続配線
１８ 支持部材
２０ 流体チャンバ
２１ 給気管
２２ 圧力計
２３ バルブ
２４ 制御部
３０、３１ 配線
３２ 切り込み部
４０ 絶縁部材
４１ 導電部材
４２ 導通部
４３、４４ 配線端子
４５ 補強板
５０ 流体チャンバ
５１ 給気管
５２ 圧力計
５３ バルブ
５４ 制御部
Ｕ 電極パット
Ｗ ウェハ

Claims (5)

1. 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、
   回路基板と、
   前記回路基板の下方に設けられ、検査時に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且つ前記複数の接触子の上方に設けられ、前記複数の接触子が被検査体に接触する際に当該複数の接触子に所定の接触圧力を付与する弾性部材と、
   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支持板と、
   を有し、
   前記弾性部材は、前記回路基板の下方且つ前記支持板の上方に設けられ、
   前記弾性部材の外周には、検査時に前記回路基板と前記接触子とが前記弾性部材で押圧されることにより電気的に接続される配線が配置され、
   前記配線は、前記弾性部材の全面を覆うように配置され、
   前記配線は、柔軟性を有する絶縁部材と、当該絶縁部材に形成された導電部材とを有することを特徴とする、プローブカード。
2. 前記弾性部材は、内部に気体が封入され、可撓性を有する流体チャンバであることを特徴とする、請求項１に記載のプローブカード。
3. 前記配線には、切り込み部が形成されていることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のプローブカード。
4. 前記弾性部材は、前記回路基板の下方且つ前記複数の接触子の上方に複数設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のプローブカード。
5. 前記絶縁部材には、複数の前記導電部材が形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のプローブカード。

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