JP5975768B2

JP5975768B2 - 接続構造、及び、半導体検査装置

Info

Publication number: JP5975768B2
Application number: JP2012161196A
Authority: JP
Inventors: 勇一田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: JP2014020979A

Description

本発明は、被検体に接触されるプローブピンを有するプローブカードと、テストボードとを接続する接続構造、及び、その接続構造を有する半導体検査装置に関するものである。

様々な周辺温度下で、半導体デバイスの電気特性を検査する半導体検査装置が知られており、この装置に関して様々な技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、このような半導体検査装置の一種として、プローブカードのプローブピンを下ろして半導体デバイス上部に接触させる、プローブカード吊り下げ式の装置が知られている。

特開２００１−３２６２５９号公報

現在、被検体たる半導体デバイスのサイズが非常に小さくなっていることから、半導体デバイス上のコンタクト用パッドに対して、プローブピンを高い精度で位置合わせすることが求められている。しかしながら、上述のように周辺温度を変化させると、それに応じてテストボードなどが膨張／収縮するなどして変形する結果、プローブピンの先端位置が、プローブピンを下ろす方向において変動する。

そのため、周辺温度を急激に変化させた場合には、プローブピンの先端位置の変動が収束するまで待機しなければならず、検査を開始するまでに時間がかかるという問題があった。また、ウェハステージなどの熱源に対する位置によってプローブピンの変動量が異なるため、当該位置によっては、プローブピンの接触圧が不足することにより不良でないものを不良と判定してしまう間違いが生じたり、あるいは、接触圧が過剰となることにより半導体デバイスにダメージを与える可能性が生じたりするという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、プローブピンの先端位置における変動の影響を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る接続構造は、被検体に接触されるプローブピンを有するプローブカードと、テストボードとを接続する接続構造であって、前記プローブカードを、前記テストボードに対して接離自在に保持する保持部材と、前記テストボードに設けられ、前記テストボードと前記プローブカードとの間の距離に応じて弾性変形して前記プローブカードに当接する可変形ピンとを備える。前記保持部材は、前記プローブカードの端部を前記テストボードと逆側から保持するプローバヘッドプレートを含み、前記プローバヘッドプレートには、前記プローブカードの前記端部の貫通穴を貫通した状態で、先端が前記テストボードの嵌合穴に嵌合可能な突出部が設けられ、前記プローブカードは、前記突出部の突出方向に対して移動自在であり、前記突出部の前記先端は、前記突出部の他の部分と同じ太さである。

本発明によれば、プローブピンの先端位置における変動の影響を、弾性変形する可変形ピンにより抑制することができるので、半導体デバイスなどの被検体を適切に検査することができる。

実施の形態１に係る半導体検査装置の構成を示す分解断面図である。実施の形態１に係る半導体検査装置の構成を示す組立断面図である。実施の形態１に係る半導体検査装置の別構成を示す分解断面図である。実施の形態１に係る半導体検査装置の別構成を示す組立断面図である。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体検査装置のうち被検体と接触される部分の構成を示す分解断面図であり、図２は、その組立断面図である。図２に示すように、ここでの被検体は、半導体デバイス（図示せず）が形成されたウェハ１６であるものとする。半導体検査装置は、プローブカード吊り下げ式の装置であり、プローブピン２ａを下ろしてウェハ１６上面に接触させた後、プローブピン２ａを介してウェハ１６の半導体デバイスの電気特性を検出することが可能となっている。

なお、以下の説明においては、上下方向は、図１に示す点線矢印の方向、及び、プローブピン２ａをウェハ１６に下ろす方向を意味し、横方向とは上下方向と直交する方向を意味するものとする。

図１に示す半導体検査装置は、テストボード１と、上述のプローブピン２ａを有するプローブカード２と、テストボード１との間でプローブカード２を保持するプローバヘッドプレート（保持部材）３と、スプリングを内蔵したスプリングピン（可変形ピン）４と、テストボード１を介してプローバヘッドプレート３と対向するリング部５とを備えて構成されている。このうち、プローバヘッドプレート３及びスプリングピン４は、プローブカード２とテストボード１とを接続する接続構造１１を構成している。

テストボード１は、プローブカード２側に突出した基台１ａが設けられた略板状の部材である。基台１ａのプローブカード２と対向する表面には嵌合穴１ｂが設けられており、テストボード１の基台１ａ周辺の板状部分には貫通穴１ｃが設けられている。

プローブカード２の端部には貫通穴２ｂが設けられている。また、プローブカード２の上面には、プローブピン２ａと電気的に接続された図示しない電気パッド（ターミナルピンの代用）が設けられている。

プローバヘッドプレート３には、突出部３ａと、貫通穴３ｂと、嵌合穴３ｃとが設けられている。プローバヘッドプレート３の突出部３ａは、プローブカード２の貫通穴２ｂを貫通しており、当該突出部３ａの上部は、テストボード１の嵌合穴１ｂに嵌合されている。したがって、プローブカード２の横方向の移動は、突出部３ａにより規制されている。一方、プローブカード２の上下方向の移動は、突出部３ａに対して移動自在となっている。これにより、プローバヘッドプレート３は、プローブカード２を、テストボード１に対して接離（接近・離反）自在に保持している。

また、プローバヘッドプレート３は、プローブカード２の端部をテストボード１と逆側から保持している。プローバヘッドプレート３の中央部の貫通穴３ｂは、保持されているプローブカード２のプローブピン２ａを露出するように設けられている。そして、プローバヘッドプレート３の嵌合穴３ｃは、プローバヘッドプレート３のテストボード１と当接する表面に形成されている。なお、本実施の形態１では、プローバヘッドプレート３は、低熱膨張係数の材料から形成されている。

スプリングピン４は、テストボード１の基台１ａに設けられており、テストボード１とプローブカード２との間の距離に応じて弾性変形する。このスプリングピン４の先端は、プローブカード２の上述の電気パッドと当接しており、スプリングピン４は、テストボード１とプローブカード２とを物理的及び電気的に接続している。また、スプリングピン４は、プローブカード２をテストボード１と逆側に付勢しており、プローブカード２の上述の電気パッドと圧接している。

リング部５には、突出部５ａが設けられている。この突出部５ａは、テストボード１の貫通穴１ｃを貫通した状態で、プローバヘッドプレート３の嵌合穴３ｃに嵌合され、プローバヘッドプレート３をテストボード１に固定している。

以上のように構成された本実施の形態１に係る接続構造１１及び半導体検査装置において、周辺温度を低温から高温に、あるいは高温から低温に急激に変化させた場合には、従来と同様、テストボード１などが膨張／収縮し、プローブピン２ａの先端位置は変動する。

しかし、例えば、上述の温度の変化に伴い、プローブピン２ａの先端位置が基準位置よりも下側（ウェハ１６側）に移動するように変動した場合であっても、プローブピン２ａとウェハ１６とが接触する際に、プローブカード２がスプリングピン４の可撓性により上側（リング部５側）に移動可能となっている。したがって、接触圧が過剰となるのを抑制することができるため、ウェハ１６にダメージを与える可能性を抑制することができる。

また、例えば、上述の温度の変化に伴い、プローブピン２ａの先端位置が基準位置よりも上側（リング部５側）に移動するように変動した場合であっても、プローブピン２ａとウェハ１６とが接触する際に、プローブカード２がスプリングピン４により下側（ウェハ部５側）に付勢される。したがって、接触圧が不足するのを抑制することができるため、不良と判定してしまう間違いを抑制することができる。

以上のように、本実施の形態に係る接続構造１１及びそれを備える半導体検査装置によれば、プローブピン２ａの先端位置における変動の影響を、弾性変形するスプリングピン４により抑制することができる。したがって、ウェハ１６などの被検体を適切に検査することができる。また、プローブピン２ａの先端位置の変動が収束するのを待たずに検査することも可能となるので、検査時間の短縮及びそれに伴う省電力化が期待できる。

また、本実施の形態１では、スプリングピン４は、プローブカード２の電気パッドと圧接している。したがって、テストボード１とプローブカード２との間の物理的及び電気的な接続を確実に行うことができる。

また、本実施の形態１では、プローバヘッドプレート３は、低熱膨張係数の材料から形成されていることから、プローバヘッドプレート３の周辺温度に応じた膨張／収縮を抑制することができる。したがって、プローバヘッドプレート３の熱変化に起因して発生する、プローブピン２ａの先端位置の変動を抑制することができる。なお、一般的な鋼の熱膨張係数は約１２×１０^−６／Ｋであるが、プローバヘッドプレート３の熱膨張係数としては、高温検査の温度上限（例えば１５０℃）においてその半分の６×１０^−６／Ｋ以下であることが望ましい。

なお、以上の説明では、スプリングピン４を用いる構成について説明した。しかし、テストボード１とプローブカード２との間の距離に応じて弾性変形してプローブカードに当接する可変形ピンであれば、スプリングピン４に限ったものではない。例えば、図３及び図４に示すように、スプリングピン４を、弾性変形する（撓む）ワイヤピン８に置き換えた構成であっても、上述と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１テストボード、２プローブカード、２ａプローブピン、３プローバヘッドプレート、４スプリングピン、８ワイヤピン、１１接続構造、１６ウェハ。

Claims

被検体に接触されるプローブピンを有するプローブカードと、テストボードとを接続する接続構造であって、
前記プローブカードを、前記テストボードに対して接離自在に保持する保持部材と、
前記テストボードに設けられ、前記テストボードと前記プローブカードとの間の距離に応じて弾性変形して前記プローブカードに当接する可変形ピンと
を備え、
前記保持部材は、
前記プローブカードの端部を前記テストボードと逆側から保持するプローバヘッドプレートを含み、
前記プローバヘッドプレートには、
前記プローブカードの前記端部の貫通穴を貫通した状態で、先端が前記テストボードの嵌合穴に嵌合可能な突出部が設けられ、
前記プローブカードは、前記突出部の突出方向に対して移動自在であり、
前記突出部の前記先端は、前記突出部の他の部分と同じ太さである、接続構造。
接続構造。
請求項１に記載の接続構造であって、
前記可変形ピンは前記プローブカードと圧接している、接続構造。
請求項１または請求項２に記載の接続構造であって、
前記可変形ピンは、スプリングを内蔵したスプリングピン、または、ワイヤピンを含む、接続構造。
プローブカードとテストボードとを備え、それらを請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の接続構造により接続した半導体検査装置。