JP7262990B2 - 電気的接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気的接続装置に関し、例えば、半導体集積回路の通電試験等に用いられる電気的接続装置に適用し得るものである。

半導体ウェハ上に形成された各半導体集積回路（被検査体）の電気的な検査には、テストヘッドに複数のプローブ（電気的接触子）を有するプローブカードを備えた検査装置が用いられる。

例えば、検査装置のテストヘッドにプローブカードが取り付けられ、プローブカードの下面に現れる各プローブの先端を各半導体集積回路の各電極端子に電気的に接触させる。そして、テスターからの電気信号がプローブを介して被検査体に供給され、被検査体からの信号を、プローブを介してテスター側に取り込むことで、被検査体の電気的検査を行なう。

検査の際、半導体ウェハがチャック面に載置され、チャック面上の半導体ウェハに対してプローブカードが押圧され、各プローブの先端が被検査体の電極に電気的に接触される。

このとき、半導体ウェハに向けて押圧されるプローブカードは反力を受けるのでプローブカードの変形（例えば撓み）を抑えると共に、各プローブの先端を被検査体の電極に確実に接触させるため、プローブカードの水平性（平行）を保持することが求められる。

従来、プローブカードのプローブ基板の一方の面（例えば上面）が平面となっており、プローブカードを検査装置側に取り付ける際に、プローブ基板の一方の面を検査装置側に接触させるものがある。この場合、プローブカードのプローブ基板の一方の面が、検査装置側に接触するので、プローブ基板の一方の面（接触面）がプローブカードの水平性（平行）の基準面となり、プローブカードの水平性を安定させることができる。

また、例えば特許文献１には、テストヘッドの下面に、ポゴピンブロックを含む接続ユニットを設け、プローブカードを検査装置側に取り付ける際に、プローブカードを接続ユニットに接続させるものが開示されている。この接続ユニットには、プローブカードの配線基板の上面に取り付けられた複数のアンカーが当接するアンカー当接部が形成され、各アンカー当接部に高さ調整されたアンカーを当接させてプローブカードを接続ユニットに取り付けることで、プローブカードの水平性（平行）を保持するようになっている。

特開２０１２－１６３４１０号公報

近年の半導体集積回路の高集積化、電極間の狭ピッチ化等に伴い、検査装置を用いた被検査体の電気的検査には、被検査体の測定ＤＵＴ（ＤＵＴ：Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｎｄｅｒ Ｔｅｓｔ）数を増加させることが望まれている。

ところが、測定ＤＵＴ数を増加させると、プローブカードに装着されるプローブ数が増えるため、各プローブを被検査体に押圧する際に、従来よりも大きな反力がプローブカードに加わることになる。そのため、従来よりもプローブカードの平坦性を保持することが難しくなる。

本発明は、プローブ数が増加しても、プローブカードの水平性を安定的に保持する事が可能な電気的接続装置を提供することを課題とする。

かかる課題を解決するために、本発明は、平坦部を下面領域に有する支持部材と、該支持部材の下面側に設けられた配線基板とを有して、検査装置側に接続される電気的接続装置であって、配線基板の下面側に設けられ、複数の接続端子を有する接続ユニットと、接続ユニットの下面側に設けられ、被検査体と電気的に接触する複数のプローブと複数の接続端子との間を電気的に接続させるプローブ基板と、プローブ基板の上面に配置されたものであり、それぞれの上面が前記プローブ基板の水平性基準面となる複数のアンカーと、配線基板及び接続ユニットの貫通孔を介して、プローブ基板の各アンカーと支持部材の平坦部との間をそれぞれ支持する複数の支持部とを備え、複数のアンカー及び前記複数の支持部は、正方形の各頂点と、２つの長辺のそれぞれが、正方形の一方の対向する頂点のそれぞれを通る第１の長方形の各頂点と、２つの長辺のそれぞれが、正方形の他方の対向する頂点のそれぞれを通る第２の長方形の各頂点と、正方形の対角線の交点を中心として、第１の長方形及び第２の長方形を包囲する大きさの直径を有する仮想円上に、互いに等間隔に位置する複数箇所とに配置され、支持部材の下面中央部に設けた円形の内側に、平坦部を格子状に形成し、それ以外の円形の内側をザグリ加工して凹ませた複数のザグリ部を有する円形ザグリ加工部を有し、正方形と第１の長方形と第２の長方形の各頂点に位置する各アンカーは、円形ザグリ加工部の格子状に形成された平坦部の位置と対応する位置に配置され、仮想円の直径は、円形ザグリ加工部の外周円の直径よりも短く形成されることを特徴とする。

本発明によれば、プローブ数が増加しても、プローブカードの水平性を安定的に保持する事ができる。

実施形態に係る検査装置（以下では、テスターとも呼ぶ。）の主要な構成を示す構成図である。 実施形態に係る検査装置側にプローブカードを接続する接続構成を説明する説明図である。 実施形態に係る支持部材の上面及び下面の構成を示す構成図である。 実施形態に係る配線基板上に配置される支持部材の構成を示す斜視図である。 実施形態に係るプローブカードの上面及び側面の構成を示す図である。 実施形態において、支持部材の下面の円形ザグリ加工部の構成と、アンカーの位置との関係を説明する説明図である（その１）。 実施形態において、アンカー及び支持部を介してプローブカードをテスター側に取り付けた場合のプローブカードの変形量（変位差）を示すＦＥＭ解析結果である（その１）。 実施形態において、アンカー及び支持部を介してプローブカードをテスター側に取り付けた場合のプローブカードの変形量（変位差）を示すＦＥＭ解析結果である（その２）。 実施形態において、支持部材の下面の円形ザグリ加工部の構成と、アンカーの位置との関係を説明する説明図である（その２）。

（Ａ）主たる実施形態
以下では、本発明に係る電気的接続装置の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

この実施形態では、半導体ウェハ上に形成された複数の半導体集積回路を被検査体とする検査装置に用いられるプローブカードに、本発明に係る電気的接続装置を適用する場合を例示する。

（Ａ－１）実施形態の構成
図１は、実施形態に係る検査装置（以下では、テスターとも呼ぶ。）の主要な構成を示す構成図である。図２は、実施形態に係る検査装置側にプローブカードを接続する接続構成を説明する説明図である。なお、以下では、図１中の上下方向に従って「上」、「下」を言及する。

図１において、この実施形態に係る検査装置１の主要な構成は、テストヘッド２１、支持部材（スティフナ）２２、配線基板２３、接続ユニット２４、プローブカード２５、検査ステージ２６、チャックトップ２７を有する。

［検査ステージ２６、チャックトップ２７］
検査ステージ２６は、Ｘステージ、Ｙステージ、Ｚステージ及びθステージを組み合わせて構成されている。検査ステージ２６の上部には、チャックトップ２７が設けられている。

チャックトップ２７は、水平方向のＸ軸方向と、水平面上においてＸ軸に対して垂直なＹ軸方向と、Ｘ軸及びＹ軸の水平面（ＸＹ平面）に対して垂直なＺ軸方向に位置調整が可能であり、さらにＺ軸回りのθ方向に回転姿勢が調整可能である。

チャックトップ２７の上面には、被検査体２８を載置する載置面２７１が設けられている。この実施形態では、被検査体２８は、半導体ウェハに組み込まれている各半導体集積回路とし、複数の半導体集積回路が組み込まれた半導体ウェハが載置面２７１上に載置される場合を例示する。

［支持部材２２］
支持部材２２は、配線基板２３の上面に配置されるものであり、配線基板２３の姿勢を安定化させるものである。支持部材２２の中央部には、固定部２１２が設けられており、この固定部２１２を介してテストヘッド２１に固定される。

配線基板２３の下面には、後述する接続ユニット２４が設けられており、接続ユニット２４を介してプローブカード２５がテスター側に取り付けられ、プローブカード２５の下面に現れる各プローブ４２の先端を被検査体２８の各電極に対して確実に接触させる。そのため、支持部材２２は、プローブカード２５が取り付けられた状態の配線基板２３の姿勢を安定化させるために、配線基板２３の上面に設けられる。

図３（Ａ）は、実施形態に係る支持部材２２の上面の構成を示す構成図であり、図３（Ｂ）は、実施形態に係る支持部材２２の下面の構成を示す構成図である。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、支持部材２２は、肉厚の円板状に形成された本体部２２１を有する。

図３（Ａ）に示すように、支持部材２２の本体部２２１の上面はフラット（平坦面）になっている。

図３（Ｂ）に示すように、支持部材２２の本体部２２１の下面は、基本的にはフラット（平坦面）であるが、配線基板２３の上面から突出する電極や電子部品等が支持部材２２の下面と干渉するのを防止するため、本体部２２１の下面中央部（下面中央領域）において、円形の外周に沿って、当該円形の内側に対してザグリ加工（逃げ加工）を施して、円形ザグリ加工部２２５を形成する。この円形ザグリ加工部２２５には、円形の外周に沿って略三角形に凹ませたザグリ部２２７ａや、円形の内側に、正方形に凹ませたザグリ部２２７ｂを等間隔に設ける。その結果、円形ザグリ加工部２２５の内側には、格子状の平坦当接部（以下では、「平坦部」又は「格子状平坦部」とも呼ぶ。）２２６（２２６ａ～２２６ｊ）が形成される。なお、図３（Ｂ）において、斜線部分がザグリ部２２７である。

円形ザグリ加工部２２５の内側に形成された格子状の平坦当接部２２６ａ～２２６ｊは、ｘ軸方向に等間隔に形成された５本の平坦当接部２２６ａ～２２６ｅと、ｙ軸方向に等間隔に形成された５本の平坦当接部２２６ｆ～２２６ｊとを有する。ｘ軸方向に形成された５本の平坦当接部２２６ａ～２２６ｅのうち、真ん中に位置する平坦当接部２２６ｃは、本体部２２１の中心を通り、同様に、ｙ軸方向に形成された５本の平坦当接部２２６ｆ～２２６ｊのうち、真ん中に位置する平坦当接部２２６ｈは、本体部２２１の中心を通る。この実施形態では、支持部材２２の円形ザグリ加工部２２５の内側に格子状の平坦当接部２２６ａ～２２６ｊを形成する例を説明したが、平坦当接部２２６は、後述する複数の支持部２３３がそれぞれ当接可能であれば、格子状に限られるものではない。また、円形ザグリ加工部２２５は、ザグリに代えて、本体部２２１を厚み方向に貫通する孔（抜き）を形成することもできる。

図４は、実施形態に係る配線基板２３上に配置される支持部材２２の構成を示す斜視図である。

図４に示すように、支持部材２２は、本体部２２１の円の大きさが配線基板２３の円の大きさよりも小さく設定されている。本体部２２１の上面には、突起部２２４が設けられ、この突起部２２４がテストヘッド２１の下面に形成された図示しない凹部と係合することで、支持部材２２がテストヘッド２１に固定されるようになっている。なお、このように支持部材２２をテストヘッド２１に固定する構造は、省略することもできる。

［配線基板２３］
配線基板２３は、テストヘッド２１の下面に設けられるテストヘッド配線基板である。

配線基板２３の上面には、電極（図示しない）が設けられており、その配線基板２３の上面の電極は、複数の接続部２１１を通じてテストヘッド２１と電気的に接続されている。

配線基板２３の下面には配線パターン（図示しない）が形成されており、その配線パターン上に複数の端子部２３１が設けられ、各端子部２３１は、接続端子であるポゴピン３１の上端部３１１と接触可能に配置されている。

更に、配線基板２３の内部には、配線基板２３の下面の各端子部２３１と、テストヘッド２１と接続する各接続部２１１との間を電気的に接続する配線路（図示しない）が形成されている。したがって、配線基板２３は、その内部の配線路を介して、テストヘッド２１と各ポゴピン３１との間で電気的に接続させることができる。

配線基板２３には、配線基板２３の上面と下面とを貫通させた複数の貫通孔２３２が設けられており、各貫通孔２３２には棒状の支持部２３３が挿通される。貫通孔２３２の形状は、支持部２３３の形状に対応した形状とすることができ、貫通孔２３２に支持部２３３を挿通可能にするため、貫通孔２３２の径は、支持部２３３の径と同程度又はわずかに大きくなっている。

この実施形態では、貫通孔２３２に挿通される支持部２３３の断面形状が略円形である円柱の部材である場合を例示するが、これに限定されるものではなく、支持部２３３の断面形状が略正方形の直角柱の部材や、断面形状が多角形の多角柱の部材などであってもよい。

配線基板２３における各貫通孔２３２は、後述するプローブカード２５の上面２５２に形成される複数のアンカー２５１の位置に対応する位置に配置されている。なお、プローブカード２５の上面２５２に形成される各アンカー２５１の配置の詳細な説明は後述する。

配線基板２３に設けられた各貫通孔２３２に挿通される各支持部２３３の下端面２３５は、プローブカード２５の上面２５２のアンカー２５１の上面２５３に当接し、各支持部２３３の上端面２３４は、配線基板２３の上面に対してわずかに露出し、支持部材２２の下面に形成された円形ザグリ加工部２２５の平坦当接部２２６に当接可能である。

ここで、各貫通孔２３２に挿通された各支持部２３３の上端面２３４は、テストヘッド２１側の水平性（平行）の基準面となる。つまり、後述するように、プローブカード２５の上面２５２の各アンカー２５１の上面２５３は、プローブカード２５の水平性（平行）の基準面となるところ、各貫通孔２３２に挿通される各支持部２３３の下端面２３５が、対応する各アンカー２５１の上面２５３に当接して支持される。

そのため、各支持部２３３の上端面２３４がテストヘッド２１側の水平性（平行）の基準面となり、テストヘッド２１の下面と、プローブカード２５の上面及び下面とを平行に保持すると共に、各支持部２３３を設けることにより、配線基板２３の撓み抑えることができる。その結果、プローブカード２５の下面に現れる各プローブ４２の先端の高さ位置を、被検査体２８の各電極に対して平行とすることができ、各プローブ４２の先端が被検査体２８の各電極に対して確実に接触させることができる。

［接続ユニット２４］
接続ユニット２４は、後述するプローブカード２５の各プローブ（プローブ針）４２の上端部と、配線基板２３の下面の複数の端子部２３１との間を電気的に接続させるための部材である。また、接続ユニット２４は、後述するプローブ基板２５５の上面に配置される複数のアンカー２５１及び複数の支持部２３３の位置に、複数の支持部２３３のそれぞれを貫通させる複数の貫通穴を有する。接続ユニット２４は、ポゴピンブロック３０と、ポゴピンブロック支持部３３とを有する。

ポゴピンブロック３０は、接続端子となる複数のポゴピン３１を支持するポゴピン支持部材である。ポゴピンブロック３０は、複数のポゴピン３１を支持することができれば、様々な部材を適用することができる。なお、以下では、接続端子として軸方向に弾性変形可能に形成された周知のポゴピン３１を用いる例を説明するが、ポゴピン以外の接続端子として、例えば、単純な棒材や板材で形成された周知の端子、コネクタ等を用いることも可能である。

例えば、ポゴピンブロック３０は、肉厚の円盤状に形成され、プローブカード２５の上面２５２の電極に対応する位置に、上下に貫通する複数のポゴピン挿入孔を備えるものとしてもよい。そして、ポゴピンブロック３０の上下に貫通する各ポゴピン挿入孔に各ポゴピン３１が装着され、各ポゴピン３１の上端部３１１と下端部３１２とがポゴピンブロック３０の上面と下面から突出するような部材としてもよい。

また例えば、ポゴピンブロック３０は、複数枚（例えば２枚）の基板で形成されるものとし、ポゴピンブロック３０として機能する各基板には、プローブカード２５の上面２５２の電極に対応する位置に、上下に貫通する複数のポゴピン挿入孔を備えるものとしてもよい。そして、ポゴピンブロック３０として機能する各基板の各ポゴピン挿入孔に各ポゴピン３１が装着され、各基板が各ポゴピン３１の中腹部を支持し、各ポゴピン３１の上端部３１１を配線基板２３の下面の端子部２３１と接続させ、各ポゴピン３１の下端部３１２がプローブカード２５の上面２５２の電極と接続させるようにしてもよい。

ポゴピンブロック支持部３３は、ポゴピンブロック３０の周囲に設けられており、ポゴピンブロック３０を、テスター側の配線基板２３に取り付けて支持する部材である。ポゴピンブロック３０のポゴピンブロック支持部３３は、配線基板２３と、図示しない位置決めピンにより位置決めされて、図示しない支持機構により支持される。

例えば、ポゴピンブロック支持部３３の上側面には環状溝（図示しない）が設けられており、この環状溝にＯリング（図示しない）が取り付けられている。そして、図示しない吸排気手段により、配線基板２３の下面と、ポゴピンブロック支持部３３と、プローブカード２５の上面２５２とにより囲まれる内部空間の空気が排気され、負圧状態となる。すなわち、前記内部空間が減圧状態となる。そのため、配線基板２３とプローブカード２５とは互いにポゴピンブロック３０の方向にポゴピン３１を押し込ながら引き込みあい、配線基板２３とプローブカード２５との距離を縮める。また同時に、前記内部空間が真空になると、プローブカード２５の上面２５２が、ポゴピンブロック３０の方向に向けて引き込まれることにより、支持部２３３は、プローブカード２５の上面２５２のアンカー２５１と当接することになる。

その結果、プローブカード２５のプローブ４２は、ポゴピン３１、配線基板２３の下面の端子部２３１、配線基板２３内の配線路、配線基板２３の上面の電極（図示しない）及び接続部２１１を介して、テスター側と電気的に接続される。これにより、被検査体２８は、検査可能な状態となる。

なお、接続ユニット２４の構成としては、種々のものがあり、図１に示すような接続ユニット２４の構成に限定されず、様々な構成を広く適用することができる。また、この実施形態では、プローブカード２５をテスター側に取り付ける方法、つまり、配線基板２３の下面と、ポゴピンブロック支持部３３と、プローブカード２５の上面２５２とを接続する方法として、減圧による吸着方式を採用する例を説明したが、これに限られるものではなく、例えば、周知の機械的な固定構造等を採用することもできる。

［プローブカード２５］
図５（Ａ）は、実施形態に係るプローブカード２５の上面２５２の構成を示す平面図であり、図５（Ｂ）は、実施形態に係るプローブカード２５の側面図である。

図５（Ａ）に示すように、プローブカード２５は、略円形若しくは多角形（例えば１６角形）の板状部材であり、プローブカード２５の外周縁部には、当該プローブカード２５を検査装置に取り付けるための係合部５１ａ～５１ｆが設けられている。なお、プローブカード２５を検査装置に取り付ける方法は特に限定されるものではなく、係合部５１ａ～５１ｆの個数や形状は様々な構成をとることができる。

図５（Ｂ）に示すように、プローブカード２５は、多層配線基板２５４と、この多層配線基板２５４の上面に位置するプローブ基板２５５とにより形成されている。

プローブ基板２５５は、例えばセラミック等の電気的絶縁材料により形成されたものであり、プローブ基板２５５の上面２５２には各ポゴピン３１と接続する電極端子が形成されると共に、配線基板２３の各支持部２３３と当接する複数のアンカー２５１が配置されている。このプローブ基板２５５の上面２５２に形成されるアンカー２５１の配置構成の詳細な説明は後述する。

プローブ基板２５５の内部には、当該プローブ基板２５５の下面に設けられた複数の接続端子と、当該プローブ基板２５５の上面の電極端子との間を結ぶ配線路（図示しない）が形成されている。プローブ基板２５５の下面の複数の接続端子は、多層配線基板２５４の上面に現れる複数のプローブ４２の上部先端部の位置に対応する位置に設けられている。そのため、多層配線基板２５４の上面に現れる各プローブ４２が、プローブ基板２５５の下面の各接続端子と電気的に接続することができる。

多層配線基板２５４は、例えば、ポリイミド樹脂等の電気的絶縁材料で形成されており、多層配線基板２５４の下面には、複数のプローブ４２が取り付けられた略円形のプローブランド（接触子領域）が設けられている。多層配線基板２５４の内部には、複数の配線路（図示しない）が形成されており、複数の配線路は、プローブランドの各プローブ４２とプローブ基板２５５の下面の接続端子とは対応するように形成されている。

複数のプローブ４２は、その下部先端部が被検査体２８の電極と電気的に接触し、その上部先端部がプローブ基板２５５の接続端子と電気的に接触するものである。各プローブ４２は、例えばカンチレバータイプ等の電気的接触子を適用することができる。

各アンカー２５１は、プローブカード２５のプローブ基板２５５の上面２５２に配置されており、配線基板２３の貫通孔２３２に挿通されている支持部２３３を支持するための部材である。各アンカー２５１は、後述するように支持部材２２の下面の円形ザグリ加工部２２５に形成されている格子状の平坦当接部２２６（２２６ａ～２２６ｊ）の位置に対応するように配置される。このように、アンカー２５１を配置することにより、各アンカー２５１を土台にして設けられる各支持部２３３で配線基板２３を支持することができるので、配線基板２３の撓み等の変形を抑えることができる。

アンカー２５１は、１又は複数枚の所定厚さのシム（図示しない）を入れることで、アンカー２５１の高さを微調整できるようになっている。例えば、シムはステンレス等の板部材を適用することができ、プローブ基板２５５とアンカー２５１とに間に挟むことで、アンカー２５１の高さを微調整することができる。そして、複数のアンカー２５１の上面２５３を含む平面がプローブ基板２５５の上面２５２と平行になるように、各アンカー２５１の高さを調整する。

［アンカー２５１の配置］
次に、プローブ基板２５５の上面２５３に設けられるアンカー２５１の配置について、図１、図５及び図６を参照しながら説明する。

図６は、実施形態において、支持部材２２の下面の円形ザグリ加工部２２５の構成と、アンカー２５１の位置との関係を説明する説明図である（その１）。

図６では、説明を容易にするため、配線基板２３、接続ユニット２４及びプローブカード２５を表しておらず、支持部材２２の円形ザグリ加工部２２５に対して配置されるアンカー２５１の位置関係を表している。

また、支持部２３３はアンカー２５１の上面２５３に支持されるものなので、支持部２３３の位置も、図６に示すアンカー２５１の位置と対応する位置に配置される。

図６に示すように、複数のアンカー２５１は、支持部材２２の下面の円形ザグリ加工部２２５に形成されている平坦当接部２２６（２２６ａ～２２６ｊ）の位置に対応する位置に配置される。この実施形態では、２０個のアンカー２５１（２５１ａ～２５１ｔ）を配置する場合を例示する。

２０個のアンカー２５１ａ～２５１ｔのうち、４個のアンカー２５１ａ～２５１ｄは、円形ザグリ加工部２２５の中心を中心（重心）とし、その中心周りに４５°だけ傾けた略正方形Ｓの頂点位置に配置される。換言すると、円形ザグリ加工部２２５の中心をｘｙ座標系の原点とした場合、２個のアンカー２５１ａ及び２５１ｃは、原点からｙ軸上の正方向、負方向に所定長（平坦当接部２２６の間隔長）だけ離れた位置に配置され、２個のアンカー２５１ｂ及び２５１ｄは、原点からｘ軸上の正方向、負方向に所定長（平坦当接部２２６の間隔長）だけ離れた位置に配置される。この正方形Ｓはｘ軸の対角線とｙ軸の対角線の交点が、円形ザグリ加工部２２５の外周の中心と略一致する。

また、２０個のアンカー２５１ａ～２５１ｔのうち、４個のアンカー２５１ｅ～２５１ｈは、円形ザグリ加工部２２５の中心、つまり正方形Ｓの対角線の交点を中心（重心）とし、縦長（ｙ軸方向に長い）の略長方形Ｒ１の頂点の位置に配置される。略長方形Ｒ１の長辺は、略正方形Ｓの対角線の長さのほぼ２倍程度の長さとすることができる。略長方形Ｒ１の２つの長辺のそれぞれは、略正方形Ｓの一方の対向する頂点のそれぞれを通るものである。つまり、４個のアンカー２５１ｅ～２５１ｈで形成される略長方形Ｒ１の４辺うち、アンカー２５１ｆとアンカー２５１ｇとを結ぶ長辺（右辺）は、上述した略正方形Ｓのアンカー２５１ｂを略中点として含み、アンカー２５１ｅとアンカー２５１ｈとを結ぶ長辺（左辺）は、上述した略正方形Ｓのアンカー２５１ｄを略中点として含む。

さらに、２０個のアンカー２５１ａ～２５１ｔのうち、４個のアンカー２５１ｉ～２５１ｌは、円形ザグリ加工部２２５の中心、つまり正方形Ｓの対角線の交点を中心（重心）とし、横長（ｘ軸方向に長い）の略長方形Ｒ２の頂点の位置に配置される。略長方形Ｒ２の長辺は、略正方形Ｓの対角線の長さのほぼ２倍程度の長さとすることができる。略長方形Ｒ２の２つの長辺のそれぞれは、略正方形Ｓの他方の対向する頂点のそれぞれを通るものである。４個のアンカー２５１ｉ～２５１ｌで形成される略長方形Ｒ２の４辺うち、アンカー２５１ｉとアンカー２５１ｊとを結ぶ長辺（上辺）は、上述した略正方形Ｓのアンカー２５１ａを略中点として含み、アンカー２５１ｌとアンカー２５１ｋとを結ぶ長辺（下辺）は、上述した略正方形Ｓのアンカー２５１ｃを略中点として含む。

また、２０個のアンカー２５１ａ～２５１ｔのうち、残りの８個のアンカー２５１ｍ～２５１ｔは、円形ザグリ加工部２２５の外周付近の仮想円Ｃ上であって、円形ザグリ加工部２２５の中心の周りに等間隔、即ち等角度（例えば４５°）間隔に配置される。

円形ザグリ加工部２２５の外周円の径寸法は、被検査体の半導体ウェハの外径寸法と同じ若しくはほぼ同じである。図６の例では、仮想円Ｃの直径は、略長方形Ｒ１、Ｒ２と非接触で、略長方形Ｒ１、Ｒ２を包囲する長さを有し、円形ザグリ加工部２２５の外周円の直径よりもわずかに長い場合を例示している。すなわち、仮想円Ｃ上に配置される８個のアンカー２５１ｍ～２５１ｔは、円形ザグリ加工部２２５の外周円よりもわずかに外側の位置に等角度間隔に配置される。

図６の例のように、円形ザグリ加工部２２５の平坦当接部２２６の位置に対応するように、プローブ基板２５５の上面２５２に複数のアンカー２５１を配置させ、各アンカー２５１の上面２５３に各支持部２３３を接触させて、プローブカード２５をテスター側に取り付けることで、従来よりも、ポゴピン３１の配置エリアを広くすることができる。

つまり、従来テスター側にプローブカードを取り付ける際、水平性を保持するためにテスター側とプローブカードとは接触面（基準面）同士を接触させるものなどがあった。この場合、プローブカードを接触面でテスター側に接触させているのでポゴピン数を増やすことが難しいという課題がある。

これに対して、この実施形態の場合、例えば円柱部材の複数（２０個）の支持部２３３を介して、プローブカード２５を配線基板２３に対して取り付けることができるので、ポゴピン３１の配置エリアが従来よりも広くなる。その結果、ポゴピン３１の配置数を従来よりも増加させることができ、さらに測定ＤＵＴ数を増加させることができる。また、プローブカード２５を面接触させる際、アンカー２５１及び支持部２３３を介してプローブカード２５をテスター側に取り付けるので、プローブ基板２５５の破損等を抑えることができる。

また、この実施形態において、プローブカード２５を接続ユニット２４に取り付ける際、各アンカー２５１の上面２５３がプローブカード２５の高さを調整する基準面となる。また、支持部２３３の下端面２３５がアンカー２５１の上面２５３に支持されるので、支持部２３３の上端面２３４がテスター側の高さを調整する基準面となる。そのため、テストヘッド２１及び配線基板２３の下面の水平性と、プローブカード２５の下面の水平性を保持することができ、互いを平行に設けることができる。

さらに、円形ザグリ加工部２２５の平坦当接部２２６の位置に対応するようにアンカー２５１及び支持部２３３を配置させることにより、接続ユニット２４を介してプローブカード２５をテスターに装着する際に、アンカー２５１及び支持部２３３を介して、配線基板２３に対してプローブカード２５を安定させて装着することができる。

また、アンカー２５１及び支持部２３３を介して、配線基板２３に対してプローブカード２５を取り付けることで、セラミック等で形成されたプローブ基板２５５の厚さを２０～３０％程度厚くすることができる。その結果、プローブカード２５の変形（例えば撓み）を抑えることができる。

図７は、アンカー２５１及び支持部２３３を介してプローブカード２５をテスター側に取り付けた場合のプローブカード２５の変形量（変位差）を示すＦＥＭ解析結果である。

図７では、「コンタクト荷重」、「接続ユニットの厚さ」、「支持部２３３の有無」、「支持部２３３の個数」、「アンカー２５１及び支持部２３３の配置」の条件を変えた場合の支持部材２２及びプローブカード２５の変形量をＦＥＭ解析している。

特に、条件１～条件５では、「支持部２３３の個数」と「アンカー２５１及び支持部２３３の配置」の条件を変えている。

なお、「コンタクト荷重」はテスターによりプローブカード２５を被検査体２８へ接触させたときの荷重であり、プローブカード２５の下側から上側方向の反力である。例えば、この例では、条件１～条件５のいずれの場合も「２，９４２Ｎ（＝３００ｋｇｆ）」とする。

また、条件１～条件５のいずれの場合も「接続ユニットの厚さ」を「５．１ｍｍ」とし、「支持部２３３の有無」が「ある」ものとした。

条件１は、１７個のアンカー２５１及び支持部２３３を用いて、円形ザグリ加工部２２５の中心に１個のアンカー２５１及び支持部２３３を配置し、円形ザグリ加工部２２５の外周円上に８個のアンカー２５１及び支持部２３３を等角度間隔に配置し、前記外周円の半分の半径を持つ円上に８個のアンカー２５１及び支持部２３３を等角度間隔に配置した。

条件２は、１７個のアンカー２５１及び支持部２３３を用いて、円形ザグリ加工部２２５の中心に１個のアンカー２５１及び支持部２３３を配置し、円形ザグリ加工部２２５の外周円上に８個のアンカー２５１及び支持部２３３を等角度間隔に配置し、前記外周円の半分の半径を持つ円上に８個のアンカー２５１及び支持部２３３を等角度間隔に配置した。さらに、前記外周円上の８個のアンカー２５１及び支持部２３３は、内側の円上の８個のアンカー２５１及び支持部２３３の位置に対して角度をずらして配置した。この点が条件１と異なる。

条件３は、２１個のアンカー２５１及び支持部２３３を用いて、円形ザグリ加工部２２５の中心に１個のアンカー２５１及び支持部２３３を配置し、円形ザグリ加工部２２５の外周円上に１２個のアンカー２５１及び支持部２３３を等角度間隔に配置し、前記外周円の半分の半径を持つ円上に８個のアンカー２５１及び支持部２３３を等角度間隔に配置した。

条件４は、この実施形態に係るアンカー２５１及び支持部２３３の配置である。図６に例示した通り、２０個のアンカー２５１及び支持部２３３を配置した。

条件５は、１９個のアンカー２５１及び支持部２３３を用いて、円形ザグリ加工部２２５の中心に１個のアンカー２５１及び支持部２３３を配置し、円形ザグリ加工部２２５の外周円上に１２個のアンカー２５１及び支持部２３３を等角度間隔に配置し、前記外周円の半分の半径を持つ円上に６個のアンカー２５１及び支持部２３３を等角度間隔に配置した。

図７のＦＥＭ解析結果において、条件１～条件５の結果を比較すると、条件３、４及び５はいずれも、条件１及び２よりも、プローブカード２５の面内変位差が小さく、良好な結果となった。さらに、条件３～条件５の結果を比較すると、条件４が、プローブカード２５の面内変位差が少なく、最も良好であった。このことから、条件４が、プローブカード２５の変形（例えば撓み）を最も抑えており、プローブカード２５の水平性（平行）を最も保持することを確認できた。換言すると、条件４に従って、２０個のアンカー２５１及び支持部２３３を図６のように配置させた場合に、プローブカード２５のプローブ４２が被検査体２８に対して確実に電気的接触をさせることができる。

［アンカー２５１及び支持部２３３の配置の最適化］
図７のＦＥＭ解析結果より、条件４に従って、２０個のアンカー２５１及び支持部２３３を図６のように配置させることがプローブカード２５の変位差を小さくすることが確認できた。

さらに、以下では、アンカー２５１及び支持部２３３の配置を変えてＦＥＭ解析を行ない、アンカー２５１及び支持部２３３の最適化を図る。

図８は、２０個のアンカー２５１及び支持部２３３を介してプローブカード２５をテスター側に取り付けた場合のプローブカード２５の変形量（変位差）を示すＦＥＭ解析結果である。

ここでは、「最外周（仮想円Ｃ上）の支持部２３３の位置」の条件を変えた場合の支持部材２２及びプローブカード２５の変形量をＦＥＭ解析している。

条件４－１は、２０個のアンカー２５１及び支持部２３３を図６に示すように配置した場合である。

これに対し、条件４－２は、２０個のアンカー２５１及び支持部２３３を、図９（Ｂ）に示すように配置した場合である。なお、図９（Ａ）に示すアンカー２５１の配置は、図６に示すアンカー２５１の配置を示しており、図９（Ｂ）との対比をわかりやすく示している。

図９（Ｂ）において、図６に例示する配置と同様に、２０個のアンカー２５１は、支持部材２２の下面の円形ザグリ加工部２２５に形成されている平坦当接部２２６（２２６ａ～２２６ｊ）の位置に対応する位置に配置される。

２０個のアンカー２５１ａ～２５１ｔのうち、１２個のアンカー２５１ａ～２５１ｌは、図６に示す配置と同じであるので、ここでは詳細な説明を省略する。

２０個のアンカー２５１ａ～２５１ｔのうち、残りの８個のアンカー２５１ｍ～２５１ｔは、円形ザグリ加工部２２５の外周円の直径よりもわずかに短い仮想円Ｃ１上に、等角度間隔に配置される。換言すると、図９（Ｂ）に示す配置は、２０個のアンカー２５１ａ～２５１ｔのうち、最外周に位置しているアンカー２５１ｍ～２５１ｔの位置が、円形ザグリ加工部２２５の外周円の内側に配置される。

このことから、図９（Ｂ）のように、２０個アンカー２５１及び支持部２３３のうち、最外周のアンカー２５１ｍ～２５１ｔの位置を円形ザグリ加工部２２５の外周円の内側に配置した方が、プローブカード２５の変形（例えば撓み）を最も抑えており、プローブカード２５の水平性（平行）を最も保持することを確認できた。

（Ａ－２）実施形態の効果
以上のように、この実施形態によれば、複数のアンカー及び各アンカーの上面に支持される複数の支持部を、プローブ基板の上面の所定位置に配置して、支持部材の下面の円形ザグリ加工部に形成される格子状の平坦当接部に当接させることにより、プローブカードの変形（例えば撓み）を抑えながら、ポゴピン等の接続端子の数を増加させることができる。その結果、検査装置を用いた測定ＤＵＴ数を増加させることができる。

この実施形態によれば、プローブカードのプローブ基板の厚さを従来よりも厚くすることができ、さらにアンカー及び支持部の個数と配置を最適化させることにより、プローブカードの水平性（平行）を良好に保持することができる。

この実施形態によれば、プローブ基板の上面に配置させる各アンカーに、シム等を追加若しくは抜き取りを行なうことで、各アンカーの高さ調整が可能となり、プローブカードの水平性（平行）を調整することができる。

この実施形態によれば、検査装置（テスター）側にプローブカードを取り付ける際に、アンカー及び支持部を介して、配線基板側に対してプローブカードを取り付けるので、例えばセラミック等で形成されるプローブ基板の破損リスクを抑えることができる。

１…検査装置、２１…テストヘッド、２２…支持部材、２３…配線基板、２４…接続ユニット、２５…プローブカード、２６…検査ステージ、２７…チャックトップ、２８…検査ステージ、３０…ポゴピンブロック、３１…ポゴピン、３３…ポゴピンブロック支持部、４２…プローブ、５１ａ～５１ｆ…係合部、２１１…接続部、２２４…突起部、２２５…円形ザグリ加工部、２２６（２２６ａ～２２６ｊ）…平坦当接部、２２７…ザグリ部、２３１…端子部、２３２…貫通孔、２３３…支持部、２３４…上端面、２３５…下端面、２５１（２５１ａ～２５１ｔ）…アンカー、２５２…上面、２５３…上面、２５４…多層配線基板、２５５…プローブ基板、２７１…載置面、３１１…上端部、３１２…下端部。

Claims (5)

1. 平坦部を下面領域に有する支持部材と、該支持部材の下面側に設けられた配線基板とを有して、検査装置側に接続される電気的接続装置であって、
   前記配線基板の下面側に設けられ、複数の接続端子を有する接続ユニットと、
   前記接続ユニットの下面側に設けられ、被検査体と電気的に接触する複数のプローブと前記複数の接続端子との間を電気的に接続させるプローブ基板と、
   前記プローブ基板の上面に配置されたものであり、それぞれの上面が前記プローブ基板の水平性基準面となる複数のアンカーと、
   前記配線基板及び前記接続ユニットの貫通孔を介して、前記プローブ基板の前記各アンカーと前記支持部材の前記平坦部との間をそれぞれ支持する複数の支持部と
   を備え、
   前記複数のアンカー及び前記複数の支持部は、
   正方形の各頂点と、
   ２つの長辺のそれぞれが、前記正方形の一方の対向する頂点のそれぞれを通る第１の長方形の各頂点と、
   ２つの長辺のそれぞれが、前記正方形の他方の対向する頂点のそれぞれを通る第２の長方形の各頂点と、
   前記正方形の対角線の交点を中心として、前記第１の長方形及び第２の長方形を包囲する大きさの直径を有する仮想円上に、互いに等間隔に位置する複数箇所と
   に配置され、
   前記支持部材の下面中央部に設けた円形の内側に、前記平坦部を格子状に形成し、それ以外の前記円形の内側をザグリ加工して凹ませた複数のザグリ部を有する円形ザグリ加工部を有し、
   前記正方形と前記第１の長方形と前記第２の長方形の各頂点に位置する前記各アンカーは、前記円形ザグリ加工部の格子状に形成された前記平坦部の位置と対応する位置に配置され、
   前記仮想円の直径は、前記円形ザグリ加工部の外周円の直径よりも短く形成される
   ことを特徴とする電気的接続装置。
2. 前記複数のアンカー及び前記複数の支持部のうち、前記仮想円上に配置される前記アンカー及び前記支持部は、前記円形ザグリ加工部の外周のわずかに内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電気的接続装置。
3. 前記円形ザグリ加工部の外周の径寸法が、円板状の被検査体の外径寸法と同じ又はほぼ同じであることを特徴とする請求項２に記載の電気的接続装置。
4. 前記第１の長方形及び前記第２の長方形の各長辺の長さが、前記正方形の対角線の長さの２倍程度であることを特徴とする請求項１に記載の電気的接続装置。
5. 前記複数のアンカーのそれぞれが高さ調整可能なものであることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の電気的接続装置。

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