JPH06181246A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波信号を被検査体例えば半導体ウエハに
印加してウエハ上のＩＣチップを検査するにあたって、
精度の高い電気的測定を行うことができ、しかも装置の
組み立て作業が簡単であること。 【構成】 内面側に絶縁層６１が形成された銅箔６によ
りプリント基板３の開口３１を跨いで、その両側のプリ
ント基板の表面をプローブ針５の固定端も含めて覆い、
これによりプリント基板３に沿って伸びるプローブ針５
の基端部側をプリント基板３の表面と当該銅箔６との間
に挟み込む。この結果外部からのノイズを遮蔽できると
共に、高周波信号におけるプローブ針５とアースとの間
のインピーダンスが低くなって、プローブ針５間のイン
ピーダンスが揃う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプローブ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
ウエハプロセスが終了してウエハ内にＩＣチップが完成
した後、電極パターンのショート、オープンやＩＣチッ
プの入出力特性などを調べるためにプローブテストと呼
ばれる電気的測定が行われ、半導体ウエハ（以下「ウエ
ハ」という。）の状態でＩＣチップの良否が判別され
る。その後ウエハはＩＣチップに分断され、良品のＩＣ
チップについてパッケージングされてから例えば所定の
プローブテストを行って最終製品の良否が判定される。

【０００３】ここでウエハの状態でプローブテストを行
うためには、従来例えばＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動可能
なウエハ保持台の上方側に、ウエハ内のＩＣチップの電
極パッド配列に対応して複数のプローブ針を配列したプ
ローブカードを配置し、ウエハ保持台を移動させてウエ
ハ内のＩＣチップの電極パッドとプローブ針とを位置合
わせした後プローブ針と電極パッドとを接触させ、電極
パッドをプローブ針とポゴピンなどを含むコンタクトリ
ングを介してテストヘッドに電気的に接続して電気的測
定を行い、ＩＣチップの良否を判定するようにしてい
る。

【０００４】そして前記プローブカードは、例えば垂直
針と呼ばれるタイプのプローブ針を備えるものである場
合、開口を有するプリント基板の下面に当該開口を囲む
筒形状のブロック体を取り付け、多数のプローブ針をブ
ロック体の内方側に下端が突出するように固定すると共
に、プローブ針の上部側を屈曲させてプリント基板に固
定し、プリント基板の配線層に接続して構成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで最近ではデバ
イスの集積度が急速に高くなり、同時に動作速度が増々
高速化する傾向にあり、これに伴ってデバイスを検査す
る場合には、高周波数の信号、例えば数十〜数百ＭＨｚ
程度もの信号をデバイスに印加しなければならない実情
にきている。

【０００６】このような高周波信号をテストヘッドとウ
エハとの間で伝送して測定を行う場合、例えばプローブ
針についてみればアースに対するインピーダンス不整合
や針間のクロストーク（電磁誘導による相互干渉）に起
因する伝送波形の乱れ等により、精度の高い測定を行う
ことが困難になる。

【０００７】このような問題を解決するために例えばプ
ローブ針を同軸構造にすることが検討されているが、同
軸構造を採用する場合には高価格である上、プローブ針
の夫々について同軸ケーブルの外皮層を剥がしてコネク
タに接続する作業などが必要になり、組立て工数が多
く、しかもデバイスの高集積化に伴ってプローブ針が例
えば５００本以上用いられることがあり、このようにプ
ローブ針が多い場合には組立て作業に時間がかかりその
手間も多大なものとなる。

【０００８】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、その目的は、高周波信号を用いて測定する
場合に精度の高い測定を行うことができ、しかも組立て
作業が簡単なプローブ装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、プリント基板
に設けられたプローブ針を被検査体に接触させ、このプ
ローブ針を介して検査用の高周波信号を被検査体に印加
して電気的測定を行うプローブ装置において、内面側に
絶縁層が設けられた導電性の面状体によって、プローブ
針の一部が当該面状体と前記プリント基板との間に挟ま
れるようにプリント基板の基板面を覆うと共に、前記導
電性の面状体を接地用の端子部に電気的に接続したこと
を特徴とする。

【００１０】

【作用】プリント基板における配線層は例えばコンタク
トリングなどと呼ばれる中間接続体を介してテストヘッ
ドに電気的に接続され、テストヘッドから配線層及びプ
ローブ針を介して被検査体に高周波信号が印加される。
ここでプローブ針の一部、例えばプリント基板に沿って
伸びるプローブ針の基端部分が導電性の面状体により隠
れているため外部からのノイズを拾いにくく、またプロ
ーブ針とアース（導電性の面状体）が接近しているので
これらの間のインピーダンスが低くなり、従って各プロ
ーブ針の間の前記インピーダンスのばらつきが抑えら
れ、精度の高い電気的測定を行うことができる。また導
電性の面状体によりプリント基板の基板面を覆う構造で
あるため組立て作業も簡単である。

【００１１】

【実施例】図１〜図４は本発明の実施例を示す図であ
り、この実施例では、図４に示すように外装体をなす筐
体１内に、駆動機構１１によりＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に
駆動されるウエハ保持台１２が設けられており、このウ
エハ保持台１２の上方側にはプローブカード２がウエハ
保持台１２と対向するように配置されている。

【００１２】前記プローブカード２は、図１及び図２に
示すように中央に開口３１が形成されたプリント基板３
と、このプリント基板３の下面側に前記開口３１の中心
軸の延長線を囲むように設けられた筒状の固定用ブロッ
ク４と、この固定用ブロック４の下面側に設けられた筒
状のガイドブロック４１と、前記プリント基板３の開口
３１及び前記ブロック４、４１の中央の開口内に、先端
（下端）がガイドブロック４１よりも下方側に突出する
ように垂直に設けられた多数のプローブ針５とを備えて
いる。

【００１３】前記プローブ針５は、例えばＷ、Ａｕ−Ｃ
ｕ、Ｂｅ−Ｃｕなどからなる芯線の外周面に絶縁層を形
成した先端部位と芯線及び絶縁層間に真鍮よりなる良導
体層を介在させてなる例えば線径約７０μｍの配線部位
とから構成され、固定用ブロック４に配設された固定板
４２に固定されると共に、ガイドブロック４１に例えば
上下に２枚配設されたガイド板４３、４４のガイド穴４
３ａ、４４ａを貫通している。更にこのプローブ針５
は、基端部側がプリント基板３の上方に突出して開口３
１の左右両側に分離されて屈曲され、基端がプリント基
板３の上面側から下面側に貫通されて当該プリント基板
３に固定されている。

【００１４】前記プリント基板３の中には、各プローブ
針５に対応した信号路をなす配線層３２が形成されてお
り、これら配線層３２の一端側は夫々プローブ針５に接
続されると共に、他端側はプリント基板３の上面に形成
された、後述のコンタクトリングとの電気的接触部分で
ある接触部３３に接続されている。

【００１５】そしてこの実施例では、内面側に絶縁層６
１（便宜上図３にのみ図示してある。）が形成された導
電性の面状体例えば厚さ約３５μｍの銅箔６により、前
記開口３１を跨いでその両側のプリント基板３の表面を
プローブ針５の固定端も含めて覆い、これによりプロー
ブ針５の一部例えば屈曲されてプリント基板３の表面に
沿って伸びるプローブ針５の基端部側をプリント基板３
の表面と当該銅箔６との間に挟み込むように構成されて
いる。

【００１６】前記銅箔６の両側縁部は、プリント基板３
に当該銅箔６の両側縁部の長さに応じて形成された接地
用の端子部をなす帯状の銅露出面６２に例えば半田付け
により接着され、従って前記銅箔６は、この銅露出面６
２及び後述のコンタクトリングを介してテストヘッド内
にて接地されることになる。

【００１７】また前記プローブ針５はこの例では図３に
示すように複数の層（横に並ぶプローブ針５の群を指
す）例えば３つの層５１Ａ〜５１Ｃに分かれて屈曲して
おり、各層５１Ａ〜５１Ｃの間及び最下層５１Ｃとプリ
ント基板３との間にも、内面側に絶縁層６１が形成され
た銅箔６Ａ〜６Ｃが夫々介在して設けられている。これ
ら銅箔６Ａ〜６Ｃは内縁側が開口３１の上部に位置する
と共に外縁側がプリント基板３の表面付近に位置し、ま
た図１中前後の両端縁は、開口３１を跨いで設けられた
既述の銅箔６の前後に夫々伸び出し、プリント基板３に
形成された接地用の端子部をなす帯状の銅露出面６３に
例えば半田付けにより接地される。銅箔６Ａ〜６Ｃは上
述と同様にこの銅露出面６３を介してテストヘッドに接
地されることになる。

【００１８】前記プローブカード２の上面側には、図４
に示すようにバネにより常時突出方向に付勢されるいわ
ゆるポゴピン７１を上下両面に備えたコンタクトリング
７が配置され、このコンタクトリング７の下面側のポゴ
ピン７１が前記プリント基板３の接続部３３に夫々接触
すると共に上面側のポゴピン７１がテストヘッド７２の
電極に接触し、これによってプリント基板３の配線層３
２がテストヘッド７２に電気的に接続される。また前記
ポゴピン７１の中には接地用のものが含まれており、接
地用のポゴピン７１が前記銅露出面６２、６３に夫々接
触している。

【００１９】次に上述実施例の作用について述べる。先
ず被検査体であるウエハＷを図示しない搬送機構により
ウエハ保持台１２上に載置し、プローブカード２に配列
されているプローブ針５とウエハＷ上の測定すべきＩＣ
チップの電極パッドとが対応するように駆動機構１１に
よりウエハ保持台２１をＸ、Ｙ及びθ方向に移動させる
ことによって位置合わせを行う。

【００２０】次いでウエハ保持台１２を所定の高さまで
上昇させてプローブ針５を前記電極パッドに接触させた
後、テストヘッド７２によりプローブ針５を通じてＩＣ
チップに例えば高周波信号を印加し、またＩＣチップ側
からプローブ針５を通じてテストヘッド７２に検査用の
高周波信号を取り出し、所定の電気的特性を測定する。

【００２１】このような実施例によれば、外部からのノ
イズが銅箔６により遮蔽されるのでプローブ針５を通る
高周波信号に含まれるノイズが少なくなると共に、プロ
ーブ針５にアースが接近しているのでこれらの間の高周
波信号におけるインピーダンス（特性インピーダンス）
が低くなり、このため各プローブ針５の等価的線路長を
揃えることができ、またプローブ針５の層５１Ａ〜５１
Ｃ間にも銅箔６Ａ〜６Ｃが介在しているのでプローブ針
５の間のクロストークを少くすることができ、従って精
度の高い電気的測定を行うことができる。

【００２２】そしてまたプローブカード２を製作する場
合、下側に位置すべき銅箔６Ｃから順にプローブ針５の
層５１Ｃ〜５１Ａと銅箔６Ｃ〜６Ａとを交互にプリント
基板３上に装着し、その後最も上側に位置するプローブ
針５の層５１Ａの上から銅箔６を被せて、銅箔６及び銅
箔６Ａ〜６Ｃを夫々銅露出面６２、６３に半田付けすれ
ばよいので、例えば同軸ケーブルを用いる場合に比べて
格段に簡単な工程でしかも安価に製作することができ、
従って上述実施例のプローブ装置は、今後増々デバイス
の動作速度が早くなっていく傾向にあることから、こう
した実情に対応することのできる好適な装置である。

【００２３】ここで上述実施例の構成を採用した場合の
高周波信号におけるアースとプローブ針５との間のイン
ピーダンスＺ_L と、銅箔６、６Ａ〜６Ｃを用いなかった
場合のインピーダンスＺ_L とを測定したところ、図５、
図６に夫々示すように前者のインピーダンスＺ_L は１１
７Ω、後者のインピーダンスＺ_L は１３９Ωであった。

【００２４】このデータは、ＴＤＲ（ＴＩＭＥ ＤＯＭ
ＡＩＮ ＲＥＦＬＥＣＴＭＥＴＥＲ）を用いて、プリン
ト基板３の接続部３からプローブ針５の先端（下端）ま
で電気信号を流すことにより得られたものであり、時間
と信号路の位置とが対応し、区間ａ及びｂは夫々プリン
ト基板３内の配線層３２及びプローブ針５に相当する。
この結果から銅箔６、６Ａ〜６Ｃを用いることにより前
記インピーダンスＺ_Lが実際に低くなることが理解され
る。なおＺ_L は同軸ケーブルなどの測定プローブのイン
ピーダンス（５０Ω）をＺ₀ 、反射係数をρとすると、
Ｚ₀ （１＋ρ）／（１−ρ）として表される。

【００２５】以上において本発明は、プローブ針５の層
（上述の実施例では３層５１Ａ〜５１Ｃ）の間に夫々銅
箔６Ａ〜６Ｃが介在している構成に限られないし、また
プローブ針５の基端部側の屈曲された部分（配線部分）
が複数の層に分かれていなくとも一つの層のみであって
もよく、この場合例えばプローブ針５の上下に夫々銅箔
６、６Ｄを設けてもよいし、図７に示すように上側の銅
箔６のみを設ける構成としてもよい。

【００２６】そして上述実施例では銅箔６の内面側に絶
縁層６１が形成されているが、銅箔６の外面側にも絶縁
層を形成することが望ましい。なお絶縁層６１は銅箔６
と別体であってもよく、例えば樹脂シートでプローブ基
板の表面を覆い、そのうえから銅箔で覆うようにしても
よい。

【００２７】また本発明は、銅箔に限定されず、その他
の導電性の材質例えばアルミニウムよりなる箔を用いる
ことができるし、更には箔に限らず可撓性あるいは柔軟
性のある、一般の箔よりも厚さのある導電性の面状体を
用いることもできる。

【００２８】更にまた上述実施例では垂直針と呼ばれる
タイプのプローブ針を示したが、本発明はプローブカー
ドの下面側にて斜め下方に伸びる横針と呼ばれるタイプ
のプローブ針についても適用することができ、この場合
にはプローブカードの下面側に金属箔などの導電性の面
状体がプリント基板の下面を覆って、プローブ針の横に
伸びる部分をプリント基板との間に挟むように設けられ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被検査体
に高周波信号を印加する場合に、外部からのノイズを遮
蔽できると共に高周波信号におけるアースとプローブ針
との間のインピーダンスを小さくして各プローブ針間の
インピーダンスを揃えることができるので精度の高い電
気的測定を行うことができ、しかも装置の組み立て作業
が簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の要部を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施例の要部を示す断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。

【図４】本発明の実施例の全体を示す一部切欠側面図で
ある。

【図５】本発明の実施例に係る信号路のインピーダンス
を示す特性図である。

【図６】従来例に係る信号路のインピーダンスを示す特
性図である。

【図７】本発明の他の実施例の要部を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２ プローブカード ３ プリント基板 ３２ 配線層 ５ プローブ針 ６、６Ａ〜６Ｃ 銅箔 ６１ 絶縁層 ６２、６３ 接地用銅露出面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板に設けられたプローブ針を
   被検査体に接触させ、このプローブ針を介して検査用の
   高周波信号を被検査体に印加して電気的測定を行うプロ
   ーブ装置において、 内面側に絶縁層が設けられた導電性の面状体によって、
   プローブ針の一部が当該面状体と前記プリント基板との
   間に挟まれるようにプリント基板の基板面を覆うと共
   に、前記導電性の面状体を接地用の端子部に電気的に接
   続したことを特徴とするプローブ装置。