JPH02156161A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、プローブ装置に関する。

（従来の技術） プローブ装置は、被検査体例えば半導体ウェハの電気的
特性を測定するために、このウェハの各チップの多数の
電極に接触させるプローブ針を支持して構成され、この
プローブ針を外部のテスタに電気的に接続して導通の有
無等をテスタにて検査するものである。

この種のプローブ装置は、種々提案されているが（特公
昭５４−４３３５４．特公昭５ｇ−３３７００，実公昭
５８−２６５２９．特公昭５９−４３０９１．特公昭５
ｇ−３２７８２等）、その構造としては第５図に示すよ
うに、半導体ウェハ等の各チップ１の４辺上の全ての電
極に接触できるように、多数のプローブ針２を円板状の
絶縁性ベース部材３上に放射状に配置固定している。

そして、この絶縁性ベース部材３上への前記プローブ針
２の固定は、第５図の図示Ａ−Ａ断面である第６図に示
すように、絶縁性ベース部材３上にプローブ針２を放射
状に配列した後に、エポキシ樹脂等の絶縁樹脂４を前記
絶縁性ベース部材３の全面に塗布し、これを硬化される
ことによって行っていた。

（発明が解決し′ようとする課題） 上記のように、プローブ針２の固定を、絶縁性ベース部
材３の全面に絶縁樹脂４を塗布、硬化させて行った場合
には、プローブ針２相互の絶縁特性は、その固定のため
に使用する樹脂によって決定されていた。

ここで、上記のプローブ装置は、半導体チ・ツブが実際
に使用される環境、特に低温〜高温の各温度環境下で検
査されるプローブ装置もある。ところが上記のような絶
縁樹脂４は、常温化にあっては所定の絶縁抵抗を有する
が、例えば１００℃の高温環境ではその絶縁特性が材料
によっては１／１００以下に低下してしまい、半導体ウ
エノ１上のチップの電気的特性チエツクに支障を及ぼし
ていた。

さらに、上記のように絶縁性ベース部材３の表面に単に
多数のプローブ針２を放射状に配列する場合には、この
各プローブ針２の先端が各チ・ソブコの４辺の電極ピッ
チと同一となるように設定しなければならないので、こ
のようなプローブ針２の固定作業が極めて困難であった
。

さらにまた、近年におけるＬＳＩの高集積化の開発はめ
ざましく、すでに４Ｍの集積度をもつメモリも発表され
、既に１６Ｍの開発も真近にきている。このような高集
積になると、プローブ針先と電極パッドの面積はほぼ等
しく、電極ノ（ラド間かないためその位置精度は極めて
高い。従って、上記絶縁樹脂では環境温度による伸縮が
発生し良品を不良品誤判定をする場合があるという点の
改善が要望されていた。

そこで、本発明の目的とするところは、多数のプローブ
針を絶縁性ベース部材上に固定する作業を大幅に簡易化
し、かつ、特に高温環境や温度変化での高精度な安定し
た測定を可能にしたプローブ装置を提供することにある
。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、多数のプローブ針を被検査体の電極ピッチに
合わせて配列支持したプローブ装置において、セラミッ
ク基台に、上記電極ピッチに合わせて溝を形成し、この
溝内に上記プローブ針を設けて固定したものである。

（作　用） 本発明では、セラミック基台上に形成した多数の溝内に
、多数のプローブ針を設けたので、このセラミック基台
上での各プローブ針間の絶縁性は、この溝の間に存在す
るセラミック材によって確保されることになる。さらに
、セラミックは雰囲気の温度、湿度の環境の変化に対し
て伸縮がなく安定である。そして、プローブ針を配列支
持する前記セラミック基台は、その常温時の絶縁抵抗が
大きいばかりか、高温化においてもセラミックの持つ特
性によりプローブ針間の絶縁低下は認められず、むしろ
その乾燥度が充分得られるため常温時よりも絶縁性の向
上が認められる。したがって、従来のように絶縁樹脂に
よって絶縁性を確保していたものと比べれば、常温から
高温に亘って潜時大きな絶縁特性を確保できる点で優れ
ている。

（実施例） 以下、本発明を半導体ウエハプローバ用プローブ装置に
適用した一実施例を図面を参照して具体的に説明する。

以下に説明する実施例は、ＩＣチップのｍｂパット配列
パターンが方形状例えば長方形状に配列されたチップに
適用したものである。

本実施例では、多数のプローブ針２０を載置固定する基
台として、セラミック基台１０を採用している。このセ
ラミック基台１０は、中空円板状即ち環状に形成され、
外周側の縁辺１０ａを薄肉として内側の縁辺１０ｂ側に
向うに従い、直線的に厚肉となるように傾斜面１０ｃを
有した構成となっている。セラミック基台１０の形状は
被測定体の配極配列パターンの形状により正方形状であ
れば同心円であり、長方形状であれば２心の楕円状とす
ることが望ましい。尚、この傾斜面１．　Ｏｃの勾配は
、ＩＣチップの電極パッドとの接触を考慮して定められ
ている。

上記セラミック基台１０は、本実施例では快削性セラミ
ックであるフッ素金雲母（ＫＭｇ、Ａ１５ｔ、。０１０
Ｆ２）を採用している。そして、この快削性セラミック
ス材で形成したセラミック基台１０の前記傾斜面１０ｃ
には、プローブ針２０を配列支持するための溝１２が形
成されている。このｍｌ　２は、多数のプローブ針２０
を長方形状の半導体チップ１の各辺に配列されている電
極パッドに接触できるように、放射状に位置決めして形
成されている。尚、プローブ針２０の上記溝１２との係
合部外径を３００μｍとした場合には、前記ｍ　１２の
幅は３５０〜４５０μｍ例えば４００μｍ、その深さは
３００〜１０００μｍ例えば８００μｍとなっている。

このセラミック基台１０に支持される前記プローブ針２
０は、例えばタングステン（Ｗ）で形成され、その一端
側は下側に向けて略直角に屈曲されてコンタクト部２０
ａを形成し、その他端側２０ｂはＰＣボード３０の電極
パターンに半田付固定されるようになっている。そして
、このプローブ針２０と前記セラミック基台１０との固
定は、前記溝１２内にプローブ針２０を嵌入し被測定体
の電極パッド配列にプローブ針２０の先端が位置合せさ
れた後に、この溝１２内に接着性絶縁樹脂４０例えば紫
外線硬化型樹脂接着を充填することが望ましい。溝１２
への固定手段は接着剤による接着のほか半田付してもよ
い。

尚、前記プローブ針２０の他端側２０ｂを半田付固定す
るＰＣボード３０は、セラミック基台、１０の上面側に
段差部１０ｄを形成し、この段差部１０ｄと前記ＰＣボ
ード３０の一端とを接合することて、セラミック基台１
０を支持できるようになっている。

次に、作用について説明する。

まず、セラミック基台１０上に配列支持されたプローブ
針２０間の絶縁性について説明する。

本実施例では、各プローブ針２０は、セラミック基台１
０の表面に形成された溝１２内に埋設されるように挿入
され、この溝１２に絶縁樹脂４０を充填することによっ
て固定している。したがって、相隣接するプローブ針２
０．２０の間には、この溝１２のピッチ長さ分に対応す
る長さのセラミック基台１０が必ず存在し、この間に存
在するセラミック基台１０によって相隣接するプローブ
針２０．２０の絶縁特性が決定されることになる。

ここで、本実施例のようにプローブ針２０゜２０の絶縁
特性を決定するセラミック基台１０と、これに対応する
従来の絶縁樹脂４との、絶縁抵抗の温度依存性を第３図
に示す。

同図に示すように、本実施例のように絶縁特性をセラミ
ック基台１０によ、って得られる場合には、このセラミ
ックが常温（２５℃）では１０１３Ωの絶縁抵抗を有し
、さらにこの常温よりも温度が上昇するにつれ絶縁抵抗
が増え、１００℃では１０１５Ωの絶縁抵抗を有するこ
とが分る。

一方、従来の絶縁樹脂の場合には、常温では同様に１０
１３Ωの絶縁抵抗を有しながらも、これよりも温度が上
昇するにつれ絶縁抵抗は減少する傾向を示し、１００℃
の高温下にあっては１０１°Ωの絶縁抵抗に低下するこ
とが分る。

このように、従来構造のものによっては、高温時でのプ
ローブ針間の絶縁抵抗がかなり減少し、この検査結果に
支障を生ずるおそれがあったが、本実施例の場合にはプ
ローブ針２０を溝１２内に挿入支持することによって、
相隣接するプローブ針２０．２０間には必ずセラミック
基台１０を配置することができ、このセラミックの絶縁
抵抗の温度依存性が温度が上昇するつれ抵抗値を高める
ものであるので、高温環境でのテストにおいてち検査の
信頼性が低下することがない。

次に、プローブ針２０を配列支持する基台としてセラミ
ック基台１０を採用することにより、コンタクトピッチ
ずれを防止することができる。すなわち、セラミックは
焼結合金であるが故に耐熱性に富み、その熱膨張係数は
１０−６オーダと極めて低く、熱変形が生じにくい材質
となっている。

したがって、このようなセラミック基台１０にプローブ
針２０を支持することにより、プローブ針２０の先端２
０ａとチップ１の電極パッドとの接触調整を常温化にお
いて予め設定しておけば、高温化においてもこのピッチ
がずれることがなく、いかなる温度にて使用した場合で
もプローブ針２０の配列ピッチを常時維持することがで
きる。

特に、近年では超ＬＳＩに代表されるように半導体チッ
プの高密度化が進み、これに従いチップに形成された電
極パッドのピッチも短くなっているので、プローブ針２
０のわずかなピッチずれによっても正確な検査ができな
い恐れがある。従って、プローブ針２０を配列支持する
絶縁性ベース部材として熱変形の少ないセラミック基体
１０を採用することが好ましい。

さらに、本実施例の場合には基台１０に放射状に溝１２
を形成することによって、これに支持されるプローブ針
２０の放射方向の位置決めを溝１２によって行うことが
でき、従来の第６図に示すような絶縁性ベース部材３の
表面に単にプローブ針２を配列するのに比べれば、その
際の作業性を大幅に向上することが可能である。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

セラミック基台１０に採用されるセラミックの材質とし
ては、上記実施例のようなセラミックに限定されるもの
ではなく、少なくとも常温時で高い絶縁抵抗を有し、高
温においてもその絶縁抵抗を少なくとも維持できるよう
な種々の材質を採用することができる。また、このよう
なセラミック基台１０に形成されるプローブ針２０用の
溝としては、相隣接するプローブ針２０．２０の間にこ
のセラミック基台１０の高絶縁抵抗部材を配置できるよ
うな形態であればよく、必ずしもプローブ針２０の全体
を埋没するような溝形状に限らない。

そして、好ましくは第４図１ご示すように上記溝１２の
形状としてプローブ針２０の配列中心位置が一義的に定
まるような三角形状の断面形状とするものがよく、この
ようにすれば溝１２内でのプローブ針２０の固定位置の
変動はなく、したがってより精度の高いプローブ針２０
のピッチ配列を実現することが可能となる。さらに、こ
のプローブ針２０とセラミック基台１０との固定につい
ては、上記のような熱硬化性の絶縁樹脂４０によるもの
ではなく、例えば溝１２の側面及び底面に金または半田
等のメツキ層を形成しておき、このメツキ層にプローブ
針２０を半田付固定するものであってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればセラミツキ基台の
溝にプローブ針を設けて固定する構成とすることで、相
隣接するプローブ針の絶縁抵抗を、常温から高温に亘っ
て常時維持することができ、しかもプローブ針の配列作
業が容易であって、温度環境が変化しても配列ピッチず
れの生じないプローブ装を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のプローブ装置の一例を説明するもの
で、同図（Ａ）はプローブ針を支持したセラミック基台
の正面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ断面、第２
図は、第１図（Ａ）のＣ−Ｃ断面、第３図は、相隣接す
るプローブ針間の絶縁特性を決定する部材の絶縁抵抗の
温度依存性を従来と比較して示す特性図、第４図は、セ
ラミック基台に形成される溝の変形例を示す断面図、第
５図は、従来のプローブ針を説明するための概略正面図
、第６図は、第５図のＡ−Ａ断面図である。 １・・・披検査体、１０・・・セラミック基台、１２・
・・溝、２０・・・プローブ針、３０・・・ＰＣボード
、４０・・・絶縁樹脂。 代理人　弁理士　井　　上　　　−（他１名）第１図 （Ａ） 第２図 −【窄 予 第３ 図 第 図 第 因 ＼ ３含色ぺｐエベース屯引叶 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数のプローブ針を被検査体の電極ピッチに合わ
   せて配列支持したプローブ装置において、セラミック基
   台に、上記電極ピッチに合わせて溝を形成し、この溝内
   に上記プローブ針を設けて固定したことを特徴とするプ
   ローブ装置。