JP6120479B2 - プローブカード及び検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、プローブカード及び検査装置に関し、例えば、ＣＣＤ(Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ)等の固体撮像素子が形成された半導体装置の検査に適用し得る。

ＣＣＤ等の固体撮像素子が形成された半導体装置の製造工程では、固体撮像素子の光電変換特性等に関する試験を行う必要がある。半導体装置に対する光電変換特性に関する試験を行う従来技術としては、特許文献１、２の記載技術がある。

特許文献１、２の記載技術に記載された装置では、被検査体（固体撮像素子を備える半導体装置）に接触させる接触子を供えたプローブカードに貫通孔が形成されている。そして、特許文献１、２に記載された試験装置では、当該被検査体について光電変換特性の試験（評価）を行う場合、プローブカードの外部に設けられた照明装置（光源）から、プローブカードの貫通孔を介して被検査体に光を照射する構成となっている。

特開２００４−２６６２５０号公報 特開２００６−９３２７０号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載された装置では、照明装置から発光した光を、プローブカードに設けられた貫通孔を通して被検査体に正確に照射するために、照明装置、プローブカード、及び被検査体の間での位置決めを正確に行わないと検査精度に影響が生じるという問題がある。

また、特許文献１、２に記載された装置では、照明装置から発光した光を、プローブカードに設けられた貫通孔を通して被検査体に照射する構成であり、照明装置の光源と被検査体との距離が離れた構成となっている。そのため、特許文献１、２に記載された装置では、照明装置から発光した光を集光させる機構（レンズ等）が必要となり、構成が複雑となっていた。
上述のような問題に鑑みて、検査に必要な光を容易に被検査体に照射させる手段の構成を簡素化させることができるプローブカード及び検査装置が望まれている。

第１の本発明は、受光部と電極を備える被検査体と電気的に接続するプローブカードにおいて、（１）上記被検査体と電気的に接続した際に上記被検査体に押圧され縮む、垂直型の接触子と（２）上記接触子と電気的に接続する基板と、（３）上記基板で、上記接触子と同じ板面上に配置された、上記被検査体に向けて光を照射することが可能な光源を備える照明部と、（４）上記接触子が縮む分を考慮して、上記照明部から発光された光を上記被検査体の受光面の所定の領域に所定の照度で当てるように調整された拡散板とを有することを特徴とする。

第２の本発明は、受光部と電極を備える被検査体とプローブカードを用いて電気的に接続して、上記被検査体に関する検査処理を行う検査装置において、上記プローブカードとして第１の本発明のプローブカードを適用したことを特徴とする。

本発明によれば、検査に必要な光を容易に被検査体に照射させる構成を簡素化させた検査装置を提供することができる。

第１の実施形態に係る検査装置の概略断面図である。 第１の実施形態に係るプローブカードの斜視図（下面の側）である。 第１の実施形態に係るプローブカードの斜視図（上面の側）である。 第１の実施形態に係るプローブヘッドの斜視図である。 第１の実施形態に係るプローブカードの平面図（上面の側）である。 図５のＡ−Ａ線での断面図である。 図５のＢ−Ｂ線での断面図である。 図５のＣ−Ｃ線での断面図である。 第１の実施形態に係るプローブカードの底面図（下面の側）である。 第１の実施形態の検査装置で検査対象となる被検査体の平面図である。 第１の実施形態に係るプローブカードについて半導体ウエハと電気的に接続した状態で示す断面図である。 第２の実施形態に係るプローブヘッドの底面図（下面の側）である。 第２の実施形態に係るプローブカードの平面図（上面の側）である。 第２の実施形態に係る遮光カバーについてプローブヘッドから取り外した状態で示す斜視図である。 第２の実施形態に係るプローブカードについて半導体ウエハと電気的に接続した状態で示す断面図である。 第３の実施形態のプローブカードを分解した状態で示す斜視図である。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明によるプローブカード及び検査装置の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成及び動作
図１は、第１の実施形態に係る検査装置１の概略断面図である。

検査装置１は、プローブカード１０、テストヘッド２、及びプローバ３を有している。

プローバ３は、半導体ウエハＷの表面の複数のパッド（電極）に検査信号等を印加して検査するための装置である。このプローバ３は、筺体３ａと、この筺体３ａ内に装着されたＸＹＺθステージ３ｂと、このＸＹＺθステージ３ｂに支持されたチャックトップ３ｃとを有している。そして、プローバ３に組み込まれたプローブカード１０には、その下側面に複数のプローブピン１１が設けられている。半導体ウエハＷ（シリコンウエハ）は、チャックトップ３ｃに支持され、その上側面の各電極が各プローブ１にそれぞれ電気的に接続（接触）される。

この実施形態で用いられる半導体ウエハＷは、図１０に示す通り、半導体ウエハＷ上に、複数の半導体装置Ｗ１（ＣＣＤ）が形成された状態となっている。

なお、図１０（ａ）は、半導体ウエハＷの全体の平面図である。また、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のハッチで示される領域に形成された４つの半導体装置Ｗ１の部分だけを拡大して示した平面図となっている。

図１０に示す通り、それぞれの半導体装置Ｗ１には、受光部Ｗ１１（例えば、ＣＣＤ等の固体撮像素子）と、複数のパッドＷ１２が配置されている。そして図１０に示す通り、半導体ウエハＷ上で、各半導体装置Ｗ１の領域はスクライブラインＷ２により、それぞれ四角形に区切られている。半導体ウエハＷは、例えば、当該検査装置１の後の工程で、スクライブラインＷ２に沿って切断され、それぞれの半導体装置Ｗ１が一つのチップとして切り出されることになる。

検査装置１を構成するテストヘッド２は、半導体ウエハＷに検査信号を印加すると共に、検出信号を処理するための装置である。テストヘッド２は、信号処理部(図示せず)等を備え、その下側面に、プローブカード１０と電気的に接触する接触部２ａを備えている。

すなわち、検査装置１では、図示しない信号処理部と接続されたテストヘッド２に、プローブカード１０装着されている。そして、検査装置１では、テストヘッド２が、プローブカード１０を介して、プローバ３に載置された半導体ウエハＷと電気的に接続して、電気的処理（例えば、検査信号等を印加する処理）を伴う検査を行う。

そして、このテストヘッド２は、回動可能に支持されており、プローブカード１０の交換の際には、上方へ回動されて待機位置に移動される。

このように構成された検査装置１では、半導体ウエハＷがチャックトップ３ｃに載置されて、ＸＹＺθステージ３ｂで半導体ウエハＷの位置が調整される。これにより、半導体ウエハＷの表面の各電極と、プローブカード１０の各プローブピン１１との位置が整合される。そして、ＸＹＺθステージ３ｂでチャックトップ３ｃが上昇されて、半導体ウエハＷの各電極とプローブカード１０の各プローブピン１１とが互いに接触される。

次いで、テストヘッド２側から検査信号が、プローブピン１１を介して半導体ウエハＷの各電極に印加されて、半導体ウエハＷの検査処理が行われる。このとき、半導体ウエハＷは、常温で試験される以外に、高温に加熱されたり、低温に冷やされたりする場合もある。

次に、プローブカード１０の詳細構成について説明する。

図２、図３に示すように、プローブカード１０は円形のメイン基板２０を有している。そして、メイン基板２０には、図２に示すように、被検査体と電気的に接触する接触子としてのプローブピン１１を複数備える四角形のプローブヘッド３０が着脱可能に取り付けられている。

この実施形態では、プローブヘッド３０は、例えばネジ等によりプローブカード１０に着脱可能に取り付けられているものとして説明するが、プローブヘッド３０はプローブカード１０に単に固定（例えば、接着剤等により固定）するようにしてもよい。

プローブピン１１としては、プローブカードで用いられる種々のプローブピンを用いることができる。この実施形態では、例として、プローブピン１１は、既存のプローブカードで用いられる垂直プローブピン（例えば、ポゴピン等の）であるものとして説明する。

ただし、プローブピン１１として適用する具体的なピンの構成は限定されないものであり、例えば、カンチレバー式（片持ち梁式）のプローブピンを適用するようにしても良い。

なお、以下では、メイン基板２０において、プローブヘッド３０が設置されている側の面を、「下面」とも呼び、下面と反対の面を「上面」とも呼ぶものとする。すなわち、図２は、プローブカード１０を下面の側から見た場合の斜視図であり、図３は、プローブカード１０を上面の側から見た場合の斜視図となっている。また、以下では、プローブヘッド３０に関する説明において、メイン基板２０に取り付ける側の面を「上面」とも呼び、「上面」と反対の面（半導体ウエハＷと接触する側の面）を「下面」とも呼ぶものとする。

メイン基板２０の上面には、プローブヘッド３０の固定に用いられる円形の補強板５０が、プローブヘッド３０と対向する位置に固定されている。

また、メイン基板２０の上面には、ＬＥＤ制御基板４０が付けられている。

図４は、プローブヘッド３０をメイン基板２０から取り外した状態で示す斜視図である。

また、図５は、プローブカード１０の平面図（上面の側）である。そして、図６は、図５に示すプローブカード１０のＡ−Ａ線での断面図である。また、図７は、図５に示すプローブカード１０のＢ−Ｂ線での断面図である。さらに、図８は、図５に示すプローブカード１０のＣ−Ｃ線での断面図である。

図９は、プローブヘッド３０をメイン基板２０から取り外した状態で示す底面図（上面の側）である。

図４〜図８に示すように、プローブヘッド３０は、２０本のプローブピン１１が貫通するプローブヘッド本体３１を有している。そして、プローブヘッド本体３１は、トップ板３１１、スペーサ３１２、及びボトム板３１３の３つの四角形の板を重ねた構造となっている。

そして、プローブカード１０では、図６に示すように、メイン基板２０と、プローブヘッド３０とは、４つの円柱形状の連結部材７１により連結されている。言い換えると、プローブヘッド３０は、連結部材７１を用いて、メイン基板２０に取り付けられている。

次に、プローブヘッド３０を、連結部材７１を用いてメイン基板２０に取り付ける構成の詳細について説明する。

図６、図９に示すように、四角形のプローブヘッド本体３１の４隅には、それぞれトップ板３１１、スペーサ３１２、及びボトム板３１３を貫通する連結孔３１４が形成されている。それぞれの連結孔３１４には、棒形状の連結部材７３の一方の端部（プローブヘッド側連結部７１１）が挿入されている。また、連結部材７１の他方の端部であるメイン基板側連結部７１２が、メイン基板２０側に形成された貫通孔である連結孔２１に挿入されている。

そして、プローブヘッド３０側では、それぞれの連結孔３１４に挿入された連結部材７１（プローブヘッド側連結部７１１）が、プローブヘッド本体３１に固定されている。具体的には、図６に示すように、プローブヘッド本体３１では、連結孔３１４よりも直径の大きいワッシャ７４を付けたネジ７３により、連結孔３１４に挿入された連結部材７１（プローブヘッド側連結部７１１）が、プローブヘッド本体３１にネジ止めされている。

一方、メイン基板２０側でも、同様に、それぞれの連結孔２１に挿入された連結部材７１（メイン基板側連結部７１２）が、当該メイン基板２０に固定されている。具体的には、図６に示すように、メイン基板２０では、それぞれの連結孔２１に挿入されたメイン基板側連結部７１２が、補強板５０側から貫通するネジ７２によりネジ止めされている。

なお、図６に示すように、プローブヘッド側連結部７１１とメイン基板側連結部７１２とは直径が異なる円柱形状となっている。図６に示すように、メイン基板側連結部７１２の方がプローブヘッド側連結部７１１よりも円柱の直径が大きくなっている。また、プローブヘッド側連結部７１１とメイン基板側連結部７１２との境界（直径が変化する部分）に段差部７１３が形成されることになる。さらに、図６に示すように、プローブヘッド本体３１（トップ板３１１）の上側の面（メイン基板２０側の面）は、この段差部７１３によりメイン基板２０の方向への動作が規制され位置が固定されている。すなわち、メイン基板２０の下側の面と、プローブヘッド３０（トップ板３１１）の上側の面との間には、幅Ｌ１とする隙間Ｃが形成されるように、プローブヘッド３０はメイン基板２０に取り付けられている。例えば、プローブヘッド側連結部７１１の長さ（円柱の長さ）を、メイン基板２０の連結孔２１の深さ（メイン基板２０の板厚）よりも、Ｌ１分長くすることで、隙間Ｃを形成することができる。

そして、図７に示すように、ボトム板３１３側からトップ板３１１の層まで達するＬＥＤ部収容孔３１５が形成されている。そして、プローブヘッド本体３１では、このＬＥＤ部収容孔３１５に、照明部３２が収容されている。

照明部３２は、図７に示すように、被検査体に光を照射する光源としてのＬＥＤ３２１と、ＬＥＤ３２１を駆動させるためのＬＥＤ基板３２２と、ＬＥＤ３２１から発光された光を拡散させる拡散板３２３とを有している。

照明部３２に搭載する光源（ＬＥＤ３２１）の具体的構成については限定されないものであるが、ＬＥＤ部収容孔３１５に収めるために、できるだけ小型のものを用いることが望ましい。ＬＥＤ３２１としては、例えば、既存のチップ型のＬＥＤ（チップＬＥＤ）等を適用することができる。既存のプローブヘッドを搭載したプローブカードでは、プローブヘッドの下面から半導体ウエハの上面までの距離５ｍｍ程度、プローブヘッドの厚みは１０ｍｍ程度となっている。したがって、ＬＥＤ３２１としては、厚さが１ｍｍ以下の小型（薄型）のものを適用することが望ましい。

図７に示すように、ＬＥＤ基板３２２は、ＬＥＤ部収容孔３１５内で、プローブヘッド本体３１（トップ板３１１）に固定（ネジ３２４によりネジ止め）されている。そして、ＬＥＤ基板３２２の下面の側（ＬＥＤ部収容孔３１５のボトム板３１３側の開口部の方向）にＬＥＤ３２１が固定されている。すなわち、ＬＥＤ３２１は、ＬＥＤ基板３２２上で、ＬＥＤ部収容孔３１５の開口部の方向に光を照射可能となるように取り付けられている。そして、ＬＥＤ部収容孔３１５の開口部（ＬＥＤ部収容孔３１５のボトム板３１３側の開口部）を覆うように拡散板３２３が配置されており、ＬＥＤ３２１から発光した光を拡散し、所望の条件の光を半導体装置Ｗ１に対して照射することを可能としている。拡散板３２３としては、例えば、既存のＬＥＤランプで用いられる拡散板と同様のものを適用することができる。

ＬＥＤ基板３２２では、図７に示すように、ＬＥＤ３２１が固定されている下面の側から順に、配線層３２２ａ、絶縁層３２２ｂ、メタル層３２２ｃが形成されている。

配線層３２２ａは、ＬＥＤ基板３２２を駆動させるために必要な配線等を有している。配線層３２２ａとしては、ＬＥＤ３２１に対応する配線構造を備えていればよい。例えば、ＬＥＤ３２１が既存のチップＬＥＤである場合には、配線層３２２ａの配線構造は、当該チップＬＥＤに対応する配線構造を備えていれば良いことになる。

そして、図８、図９に示すように、配線層３２２ａには、メイン基板２０と電気的に接続する接触子として複数のＬＥＤ配線ピン３２２ｄが配置されている。また、それぞれのＬＥＤ配線ピン３２２ｄは、絶縁層３２２ｂ及びメタル層３２２ｃを貫通している。さらに、トップ板３１１には、ＬＥＤ配線ピン３２２ｄが貫通する部分を含む領域に、開口部３１６が形成されている。すなわち、それぞれのＬＥＤ配線ピン３２２ｄは、この開口部３１６を通って、メイン基板２０のＬＥＤ用電極２２に接触している。

以上のように、プローブカード１０では、プローブヘッド３０がメイン基板２０に取り付けられた状態で、それぞれのＬＥＤ配線ピン３２２ｄの先端が、対向するＬＥＤ用電極２２に接触するように構成されている。ＬＥＤ配線ピン３２２ｄとしては、例えば、既存のプローブ用の接触子と同様のポゴピン等を適用することができる。

上述の通り、ＬＥＤ基板３２２では配線層３２２ａから絶縁層３２２ｂをはさんでメタル層３２２ｃが形成されている。メタル層３２２ｃは、ＬＥＤ３２１の駆動（発光）に伴って発生する熱を放熱するための放熱部材として機能する。メタル層３２２ｃに用いる素材は限定されないものであるが、例えば、既存の電気基板の熱を放熱するための放熱板と同様の素材（例えば、アルミニウム等の金属）を適用することができる。

そして、上述の通り、メイン基板２０の下側の面と、プローブヘッド３０（トップ板３１１）の上側の面との間には、幅Ｌ１とする隙間Ｃが形成されているため、照明部３２で発生した熱が、メイン基板２０側に伝わりにくい構成となっている。

そして、メイン基板２０では、ＬＥＤ用電極２２とＬＥＤ制御基板４０とを電気的に接続するための図示しない配線が配置されている。すなわち、プローブヘッド３０をメイン基板２０に取り付けた状態では、ＬＥＤ基板３２２とＬＥＤ制御基板４０とが電気的に接続されることになる。

ＬＥＤ制御基板４０は、図示しないメイン基板２０上の配線を介してテストヘッド２と電気的に接続し、テストヘッド２からの制御に従って、ＬＥＤ３２１に対する電力供給や、照明制御に関する制御信号の供給を行っている。すなわち、検査装置１では、図示しない信号処理部がテストヘッド２を介して照明部３２の照明制御を行うことが可能な構成となっている。

なお、図８、図９に示すように、プローブヘッド３０では、メタル層３２２ｃでＬＥＤ配線ピン３２２ｄが貫通する部分にＬＥＤ配線ピン３２２ｄの直径よりも大きい貫通孔３２２ｅを設けて、ＬＥＤ配線ピン３２２ｄがメタル層３２２ｃに接触しないようにしている。そして、プローブヘッド本体３１の上面（トップ板３１１）には、上述の通り、ＬＥＤ配線ピン３２２ｄが貫通する部分を含む領域に、メタル層３２２ｃを露出する開口部３１６が形成されている。開口部３１６を形成することにより、メタル層３２２ｃの熱をプローブヘッド本体３１から放出させることが可能となる。すなわち、開口部３１６は、プローブヘッド本体３１の熱放出口として機能する。

また、プローブヘッド３０では、上述の通り、照明部３２の周囲に、複数のプローブピン１１が配置されている。プローブヘッド３０において、各プローブピン１１は、プローブヘッド本体３１を貫通し、上面及び下面で所定の長さ分露出した状態で固定（支持）されている。各プローブピン１１をプローブヘッド本体３１に貫通した状態で固定する構成については限定されないものであるが、例えば、参考文献１（特開２００６−３１９１号公報）、参考文献２（特開２００６−３２５２合公報）の記載技術を利用するようにしてもよい。具体的には、例えば、参考文献１や参考文献２の記載技術を利用して、プローブヘッド本体３１を構成する各層の板の位置をずらすことにより、プローブヘッド本体３１に形成されたプローブピン１１の貫通孔の内面に段差を形成し、当該貫通孔の内面でプローブピン１１を支持するようにしてもよい。

プローブヘッド３０をメイン基板２０に取り付けると、図１１に示すように、それぞれのプローブピン１１の上面側に露出した部分の先端が、メイン基板２０側の電極であるプローブ接合部２３と接触し、電気的に接続することになる。すなわち、プローブヘッド３０において、それぞれのプローブピン１１の上面側から露出する長さは、上述の隙間Ｃの幅Ｌ１に応じた長さとなっている。

図１１では、例として、照明部３２の拡散板３２３の板面（下面）と、半導体ウエハＷ（半導体装置Ｗ１）の受光部Ｗ１１の受光面との距離を照射距離（Ｌ２）として示している。

プローブヘッド３０において、それぞれのプローブピン１１の下側の面から露出する長さは、プローブカード１０が半導体ウエハＷ上の半導体装置Ｗ１と電気的に接続した状態（図１１に示す状態）において、当該半導体装置Ｗの受光部Ｗ１１と、照明部３２との距離（以下、「照射距離」と呼ぶ）が所定の距離（図１１では「Ｌ２」）となるように調整されているものとする。この実施形態では、上述の通り、各プローブピン１１にバネを内蔵したポゴピンを適用しているため、プローブカード１０が半導体ウエハＷ上の半導体装置Ｗ１と電気的に接続した状態（図１１に示す状態）では、各プローブピン１１は、半導体ウエハＷに押圧され縮むことになる。したがって、それぞれのプローブピン１１の下側の面から露出する長さは、プローブカード１０が半導体ウエハＷ上の半導体装置Ｗ１と電気的に接続した状態（図１１に示す状態）で縮む分を考慮して調整することが望ましい。

以上のように、プローブカード１０（検査装置１）では、照射距離がＬ２の場合に、受光部Ｗ１１の受光面の所定の領域に、所定の照度で照明部３２から照射された光が当たるように、調整されていることが望ましい。受光部Ｗ１１の受光面にＬＥＤ３２１からの光が所定の条件で照射されるようにするためには、例えば、ＬＥＤ３２１の配置位置、ＬＥＤ３２１に印加する電圧、適用する拡散板３２３の仕様（例えば、適用する素材や板厚等）等により調整することができる。

既存のプローブヘッドを搭載したプローブカードでは、上述の通りプローブヘッドの下面から半導体ウエハの上面までの距離５ｍｍ程度、プローブヘッドの厚みは１０ｍｍ程度となっている。したがって、図１１に示すように、照明部３２をプローブヘッド３０に埋め込んだ場合でも、照明距離（Ｌ２）は、最大で１０ｍｍ程度となる。照明距離が短い場合、照射距離だけで、所定の領域で均一の強度の光が半導体装置Ｗ１に当たるように調整することが難しいため、この実施形態では照明部３２に拡散板３２３を設けている。なお、検査装置１による検査条件で許容される場合（例えば、半導体装置Ｗ１に均一な強度の光を当てる等の条件が必要ない場合等）には、照明部３２から拡散板３２３を省略するようにしてもよい。

（Ａ−２）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。

（Ａ−２−１）検査装置１では、照明部３２を、プローブカード１０自体に固定しているため、従来技術のように、プローブカードの外部の光源を必要としない。したがって、検査装置１では、従来技術のように、外部の光源からの光の位置調整や、集光を行う構成を必要としない。また、検査装置１では、照明部３２の光源としてＬＥＤ３２１（チップＬＥＤ）を採用することにより、照明部３２を小型化し、プローブピン１１と同じく、メイン基板２０の下面に配置している。

これらにより、プローブカード１０では、半導体ウエハＷ（半導体装置Ｗ１）に光を照射する手段の構成を簡素化させることができる。

ただし、上述のように、第１の実施形態の照明部３２から半導体ウエハＷ（半導体装置Ｗ１）までの照射距離が短くなりすぎる場合があるので、その場合でも、拡散板３２３を設けることにより、半導体ウエハＷに照射する光を均一にする等の調整を行うことができる。

（Ａ−２−２）検査装置１では、照明部３２のＬＥＤ３２１としてＬＥＤ３２１（チップＬＥＤ）を採用することにより、照明部３２を小型化し、プローブピン１１と同じく、メイン基板２０の下面に配置している。これにより、第１の実施形態のプローブカード１０では、従来技術（特許文献１、２）のように、プローブカードのメイン基板や補強板に、光源からの光を通すための貫通孔を設ける必要がないため、メイン基板２０の強度を上げて、基板の歪み等を防止することができる。さらに、これにより、検査装置１では、検査精度の向上及び安定化をすることができる。

（Ａ−２−３）プローブカード１０では、連結部材７１を用いて、プローブヘッド３０をメイン基板２０にネジ止めにより固定している。すなわち、プローブカード１０では、プローブヘッド３０をメイン基板２０から取り外すことができ、メンテナンス性を向上させることができる。

（Ｂ）第２の実施形態
以下、本発明によるプローブカード及び検査装置の第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成及び動作
第１の実施形態のプローブカード１０のプローブヘッド３０では、１つの半導体装置Ｗ１と接続するための構成（以下、「プローブモジュール」と呼ぶ）を備えていた。例えば、第１の実施形態のプローブヘッド３０では、１つの照明部３２と、２０本のプローブピン１１を用いて、１つの半導体装置Ｗ１と接続することができる。すなわち、第１の実施形態のプローブカード１０（プローブヘッド３０）では、１つの照明部３２と、２０本のプローブピン１１を用いて、１つの半導体装置Ｗ１と接続する構成により、１つのプローブモジュールを構成していることになる。

上述のように第１の実施形態のプローブカード１０（プローブヘッド３０）では、１つのプローブモジュールしか備えていないために、１度に１つの半導体装置Ｗ１に関する検査処理しか行うことができない。

そこで、第２の実施形態の検査装置１Ａのプローブカード１０Ａに搭載されるプローブヘッド３０Ａでは、複数のプローブモジュールを備え、同時に複数の半導体装置Ｗ１に関する検査処理を行うことが可能となっている。以下、第２の実施形態について第１の実施形態との差異を説明する。

上述のように第２の実施形態では、プローブヘッド３０Ａの構成が異なること以外は、ほぼ第１の実施形態と同様の構成を適用することができるので、プローブヘッド３０Ａの構成を中心として説明する。なお、プローブヘッド３０Ａが備えるプローブモジュールの数は限定されないものであるが、以下では、説明を簡易にするためにプローブヘッド３０Ａが４つのプローブモジュールを備える場合の例について説明する。

図１２は、プローブヘッド３０Ａの底面図（下面の側）である。

図１２に示すように、プローブヘッド３０Ａは、４つのプローブモジュール３６を有している。そして、それぞれのプローブモジュールには、１つの半導体装置Ｗ１を処理するための構成（２０本のプローブピン１１及び１つの照明部３２）が備えられている。

すなわち、プローブカード１０Ａでは、プローブヘッド３０Ａを用いて、同時に４つの半導体装置Ｗ１を処理することができる。プローブヘッド３０Ａの４つの処理モジュールを構成するプローブピン１１及び照明部３２は、図１０（ｂ）に示すような、半導体ウエハＷ上の半導体装置Ｗ１のパッドＷ１２及び受光部Ｗ１１の配置パターンと対応するように配置されている。

ところで、プローブヘッド３０Ａでは、複数のプローブモジュール３６が配置されているため、一つのプローブモジュール３６の照明部３２のＬＥＤ３２１を発光させると、当該プローブモジュール３６から発光した光が、隣接するプローブモジュール３６が接続している半導体装置Ｗ１にも当たる場合がある。当該プローブモジュール３６の照明部３２から発光する光が、当該プローブモジュール３６に隣接するプローブモジュール３６が処理中の半導体装置Ｗ１に当たる場合、その半導体装置Ｗ１の検査結果に影響が出る可能性がある。例えば、当該プローブモジュール３６が発光を伴う処理を行っているときに、当該プローブモジュール３６に隣接するプローブモジュール３６で発光を伴わない処理を行っていた場合、その隣接するプローブモジュール３６では本来予定しない条件で処理を行うことになり、検査結果も変動する場合がある。また、各プローブモジュール３６で処理中の半導体装置Ｗ１に、外部からの光が当たると、同様に検査結果に影響が出る可能性がある。

そこで、第２の実施形態のプローブヘッド３０Ａでは、各プローブモジュール３６が処理する半導体装置Ｗ１に、当該プローブモジュール３６の照明部３２からの光以外の光を遮光する遮光壁として機能する遮光カバー３５が付けられている。

図１３は、プローブカード１０Ａの平面図（上面の側）である。また、図１４は、プローブヘッド３０Ａから遮光カバー３５を取り外した状態で示す斜視図である。

図１５は、プローブヘッド３０Ａを半導体ウエハＷ（４つの半導体装置Ｗ１）と電気的に接続した状態で示す断面図である。なお、図１５の断面図は、図１３のＤ−Ｄ線での断面図となっている。具体的には、図１５では、プローブヘッド３０Ａを構成する４つのプローブモジュール３６が、それぞれ図１０（ｂ）に示すような４つの半導体装置Ｗ１と接続した状態となっている。そして、図１５では、プローブヘッド３０Ａを構成する４つのプローブモジュール３６のうち、２つのプローブモジュール３６が半導体装置Ｗ１に接続した部分の断面図について示している。

図１２〜図１５に示すように、遮光カバー３５は、プローブヘッド３０Ａの下面の側に取り付けられている。そして、遮光カバー３５は、プローブヘッド３０Ａの下面で、それぞれのプローブモジュール３６囲う遮光壁として機能する形状となっている。

具体的には、図１２〜図１５に示すように、プローブヘッド本体３１Ａの下面には、４つの半導体装置Ｗ１を囲うスクライブラインＷ２と同じパターンの溝３７が形成されている。そして、遮光カバー３５は、その溝３７に挿入され固定（例えば、接着剤等により固定）されている。なお、プローブヘッド本体３１Ａに遮光カバー３５（遮光壁）を固定する方法は限定されないものであり、例えば、溝３７を形成せずに固定するようにしてもよい。

そして、図１５に示すように、プローブヘッド本体３１Ａの下側に遮光カバー３５を取り付けると、プローブヘッド本体３１Ａの下面で、遮光カバー３５が、それぞれのプローブモジュール３６の周囲に立設された遮光壁として機能する。

そして、プローブヘッド３０Ａでは、半導体ウエハＷ（４つの半導体装置Ｗ１）と電気的に接続した状態で、遮光カバー３５を形成する遮光壁の下側の端面がスクライブラインＷ２（半導体ウエハＷの上面）に接触するように、遮光壁の高さ（図１５ではＬ３と表示）が調整されているものとする。なお、遮光カバー３５を形成する遮光壁の高さは、プローブヘッド３０Ａが半導体ウエハＷ（４つの半導体装置Ｗ１）と電気的に接続した状態で、スクライブラインＷ２と接触するよりも低く調整するようにしても良いが、スクライブラインＷ２（半導体ウエハＷの上面）と接触させた方が、遮光壁としての機能は高くなる。

また、プローブヘッド３０Ａでは、スクライブラインＷ２と同じパターンで遮光壁を形成しているため、半導体ウエハＷに接触させたとしても、接触するのはスクライブラインＷ２の周辺だけであるため、半導体装置Ｗ１の機能を損なう損傷を与えることを防いでいる。また、遮光カバー３５では、少なくとも半導体ウエハＷと接触する部分について、半導体ウエハＷの損傷を防ぐために、ゴム等の弾力性のある素材を用いることが望ましい。

（Ｂ−２）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。

（Ｂ−２−１）プローブカード１０Ａの各プローブモジュール３６では、第１の実施形態と同様に半導体ウエハＷの半導体装置Ｗ１に光を照射するための構成を簡素化している。これにより、複数のプローブモジュール３６を検査装置１Ａに搭載することが容易となっている。

従来技術によりプローブモジュールを構成する場合には、それぞれのプローブモジュールに対して光源（照明装置）や、当該光源からの光を調整（集光や位置決め）する構成が必要となるため、複数のプローブモジュールを搭載して処理可能とするには、装置の大型化やコストの増大につながっていた。これに対して、プローブカード１０Ａの各プローブモジュール３６は、外部からの光源を必要としない簡素な構成であるため、複数のプローブモジュール３６を検査装置１Ａに搭載しても、装置の大型化やコストの増大を抑制することが可能となる。

（Ｂ−２−２）プローブカード１０Ａの各プローブモジュール３６では、プローブピン１１として、垂直プローブピンを採用しているため、従来のカンチレバー式のプローブピンの場合と比較して、プローブモジュール３６一つあたりに必要なプローブヘッド３０Ａ上の面積を少なくし、集積度を向上させることができる。これにより、プローブカード１０Ａでは、上述のように半導体ウエハＷ上で隣接する複数の半導体装置Ｗ１と同時（並列的）に接続することが可能となっている。仮に、各プローブモジュール３６のプローブピン１１をカンチレバー式のものとした場合には、各プローブモジュール３６で、隣接するプローブモジュール３６のプローブピン１１（カンチレバー式）が邪魔となってしまうため、半導体ウエハＷ上で半導体装置Ｗ１を１つ以上飛ばした間隔でしか複数同時に接続することはできない。しかしながら、プローブカード１０Ａの各プローブモジュール３６では、プローブピン１１として、垂直プローブピンを採用しているため上述のような問題は発生せずに、半導体ウエハＷ上で隣接する複数の半導体装置Ｗ１と同時に接続することが可能となっている。

（Ｂ−２−３）プローブカード１０Ａでは、遮光カバー３５（遮光壁）を設けることにより、各プローブモジュール３６で処理中の半導体装置Ｗ１に対して、隣接するプローブモジュール３６からの光や、プローブカード１０Ａの外部からの光等を遮光している。これにより、検査装置１では、検査精度の向上が可能となる。

また、プローブカード１０Ａでは、遮光カバー３５（遮光壁）を設けることにより、照明部３２の光源をＯＦＦとした場合、各プローブモジュール３６で処理中の半導体装置Ｗ１を、完全な暗室の状態（外部からの光が当たらない状態）に置くことが可能となり、検査装置１Ａでは、光電変換素子（受光部Ｗ１１）のノイズとされる暗電流も測定することが可能となる。

（Ｃ）第３の実施形態
以下、本発明によるプローブカード及び検査装置の第３の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

第１の実施形態では、照明部３２をプローブヘッド３０自体に装着する例について説明したが、照明部３２は必ずしもプローブヘッド３０自体に装着することに限定されない。そこで、第３の実施形態では、例として、照明部３２が、メイン基板２０の側に装着される場合の例について説明する。以下では、第３の実施形態について、第１の実施形態との差異についてのみ説明する。

第３の実施形態の検査装置Ｂに搭載されるプローブカード１０Ｂでは、図１６に示すように、照明部３２Ｂが、メイン基板２０Ｂの側に装着されている点で、第１の実施形態と異なっている。なお、照明部３２Ｂ自体の構造や、配置位置については、第１の実施形態とほぼ同様であるので詳しい説明は省略する。

そして、第３の実施形態のプローブヘッド３０Ｂ側では、照明部３２Ｂを下面の側に露出させるための孔３８が形成されている。すなわち、プローブカード１０Ｂでは、プローブヘッド３０Ｂを取り付けた状態でも、プローブヘッド３０Ｂに形成された開口部３８により、メイン基板２０Ｂに装着された照明部３２Ｂからの光を半導体ウエハＷに照射することが可能となっている。

その他の構成については、第１の実施形態と同様であるので詳しい説明については省略する。

（Ｄ）他の実施形態
本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。

（Ｄ−１）上記の各実施形態では、本発明のプローブカードを、図１に示すようなプローバ及びテストヘッドを備える検査装置に搭載する例について説明したが、本発明のプローブカードを搭載する検査装置は図１のような検査装置に限定されないものである。例えば、上記の各実施形態の検査装置は、半導体ウエハ上の半導体装置を検査するものとなっているが、パッケージされた半導体装置Ｗを検査する検査装置に、本発明のプローブカードを適用するようにしてもよい。

（Ｄ−２）上記の各実施形態では、照明部には一つの光源（ＬＥＤ）のみが搭載される例について説明したが、複数の光源を搭載し、半導体装置に照射する光の条件を満足するようにしてもよい。言い換えると、照明部で搭載する光源の数により、半導体装置に照射する光を調整制御するようにしてもよい。

また、プローブヘッドの照明部に搭載される光源はＬＥＤに限定されず、プローブヘッド本体に収容できる程度の大きさの光源であれば、その具体的な構成は限定されないものである。

１…検査装置、２…テストヘッド、３…プローバ、３ａ…筺体、３ｂ…ＸＹＺθステージ、３ｃ…チャックトップ、１０…プローブカード、１１…プローブピン、２０…メイン基板、２１…連結孔、２２…ＬＥＤ用電極、２３…プローブ接合部、３０、３０Ａ、３０Ｂ…プローブヘッド、３１…プローブヘッド本体、３１１…トップ板、３１２…スペーサ、３１３…ボトム板、３１４…連結孔、３１５…ＬＥＤ部収容孔、３１６…開口部、３２…照明部、３２１…ＬＥＤ、３２２…ＬＥＤ基板、３２２ａ…配線層、３２２ｂ…絶縁層、３２２ｃ…メタル層、３２２ｄ…ＬＥＤ配線ピン、３２２ｅ…貫通孔、３２３…拡散板、３２４…ネジ、３６…プローブモジュール、４０…ＬＥＤ制御基板、５０…補強板、５１…ネジ穴、７１…連結部材、７１１…プローブヘッド側連結部、７１２…メイン基板側連結部、７１３…段差部、７３、７２…ネジ、７４…ワッシャ、Ｗ…半導体ウエハ、Ｗ１…半導体装置、Ｗ２…スクライブライン、Ｗ１１…受光部、Ｗ１２…パッド。

Claims (6)

1. 受光部と電極を備える被検査体と電気的に接続するプローブカードにおいて、
   上記被検査体と電気的に接続した際に上記被検査体に押圧され縮む、垂直型の接触子と、
   上記接触子と電気的に接続する基板と、
   上記基板で、上記接触子と同じ板面上に配置された、上記被検査体に向けて光を照射することが可能な光源を備える照明部と、
   上記接触子が縮む分を考慮して、上記照明部から発光された光を上記被検査体の受光面の所定の領域に所定の照度で当てるように調整された拡散板と
   を有することを特徴とするプローブカード。
2. 上記接触子及び照明部はプローブヘッドに搭載されており、
   上記プローブヘッドが、上記基板の板面に付けられていること
   を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
3. 上記プローブヘッドは、上記照明部の上記光源の発光に伴って発生する熱を放熱する放熱部材を有することを特徴とする請求項２に記載のプローブカード。
4. 上記接触子は、上記プローブヘッドのプローブヘッド本体に貫通しており、上記接触子は上記プローブヘッドから露出した一方の端で上記基板の板面に配置された電極と電気的に接続し、他方の端で上記被検査体と電気的に接続し、
   上記プローブヘッド本体は、上記基板の板面との間には所定の間隔の隙間が形成される位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項３に記載のプローブカード。
5. 上記拡散板は、上記照明部を収容する照明部収容孔の開口部に配置されており、
   上記照明部収容孔の開口部の周囲に、上記被検査体に上記照明部から発光された光以外の光が当たらないように遮光する遮光カバーをさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
6. 受光部と電極を備える被検査体とプローブカードを用いて電気的に接続して、上記被検査体に関する検査処理を行う検査装置において、
   上記プローブカードとして請求項１〜５のいずれかに記載のプローブカードを適用したこと
   を特徴とする検査装置。

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