JPH06308163A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 省コスト、配線の最適化、さらにインピーダ
ンス整合を図ることができるプローブ針とプローブカー
ド基台との接続構造を提供する。 【構成】 本発明によれば、被検査基板の測定用電極に
電気的に接触し試験信号を送受信するためのプローブ針
と、外部テスタと電気的に接続し試験信号を送受信する
ためのプローブカード基台とを備えたプローブ装置にお
いて、前記プローブ針と前記プローブカード基台との接
続が補助基台を介して行われる。その結果、プローブカ
ード基台を汎用化し、補助基台を専用化することにより
省コストと配線の最適化を同時達成できる。また、補助
基台において特性インピーダンス整合を行う構成とする
ことも可能である。さらに、本発明を垂直型プローブ針
構造に適用した場合には従来のアーチ部分のインダクタ
ンスの影響を回避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プローブ装置に係り、
特にプローブ針とプローブカード基台との接続に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
ウェハプロセスの終了後、個々の半導体チップに分割す
る前に、プローブ装置を用いて各チップの電気的特性を
測定し、予め不良なチップの選別を行い製造工程の効率
化を図っている。

【０００３】かかるプローブ検査は、プローブ装置の載
置台の上に載置された被検査対象、例えば半導体ウェハ
上の測定電極に対して、プローブカード基台に配設され
たプローブ針を電気的に接触させ、さらにこのプローブ
カード基台を接続手段、例えばコンタクトリングを介し
てテストヘッドに電気的に接触させることにより、所定
の試験信号を各チップに対して送り、その応答を監視す
ることにより実施されるのが一般的である。

【０００４】ここで、図７〜図１０を参照しながら被検
査対象をプローブ検査するための従来のプローブカード
１０の構造について説明する。プローブカード１０は、
略円板状のプローブカード基台１１と、プローブ針１２
と、プローブ針１２を被検査対象に案内するためのガイ
ド部１３から構成されている。図７に示されるように、
このプローブ針１２は、例えば金（Ａｕ）、タングステ
ン（Ｗ）などの導電体から構成され、部分１２Ａが被検
査対象に対して垂直方向に配され、検査時には、後述す
るように針の先端部１２Ｂが被検査対象の基板を載置し
た載置台が水平方向あるいは垂直方向に微小移動するこ
とで、半導体ウェハ表面の酸化被膜を掻き破り所定のコ
ンタクトポイントＰに接触するように構成されている。

【０００５】プローブ針１２は上記プローブカード基台
１１の上面に突出した部分１２Ｃおいて基板の外周部に
向かって基板の上面に略平行に屈曲し、ポイント１９に
おいて上記プリント基板１１内に埋設され、ポゴコンタ
クト用のランド２０に接続するように配線される。さら
に、上記ランド２０は、図示しないポゴピンリングを介
して図示しないテスタに電気的に接続可能である。検査
時には、上記プローブカード１０とテスタが電気的に接
続され、上記プローブ針１２に試験信号を送るととも
に、被検査対象から検査データを受け取り、当該被検査
対象の良否が判定される。

【０００６】上記プローブカード基台１１の裏面に配置
されたプローブ針１２を案内するためのガイド部１３
は、上部ブロック１３Ａ、中間ブロック１３Ｂおよび下
部ブロック１３Ｃから構成されている。上部ブロック１
３Ａの中央には針固定用樹脂１４が配置されており、そ
の針固定用樹脂１４の下面には針固定板１５が取り付け
られている。この針固定板にはプローブ針に対応する穴
が穿設されており、その穴に針が位置決め固定される。

【０００７】中部ブロック１３Ｂの中央には空胴部分１
６Ａが設けられており、その空胴部分１６Ａの下端に上
部案内板１７が取り付けられている。この上部案内板１
８にもプローブ針に対応する穴が穿設されており、その
穴に針が位置決め固定される。プローブ針１２は、上記
針固定板１５と上記上部案内板１７との間に設けられた
上記空胴部分１６Ａの間で、図８の（ｂ）に示すよう
に、半導体ウェハなどの被検査対象にプローブ針の先端
部１２Ｂが押圧されるにつれて、先端部１２Ｂは垂直に
上昇し、針固定板１５と案内板１７の間のプローブ針部
分が弾性的に座屈するように構成されている。

【０００８】下部ブロック１３Ｃの中央部にも空胴部分
１６Ｂが設けられており、その空胴部分１６Ｂの下端に
下部案内板１８が取り付けられている。この下部案内板
１８にもプローブ針に対応する穴が穿設されており、そ
の穴に針が位置決め固定される。プローブ針は、上記上
部案内板１７と上記下部案内板１８との間において、図
８の（ａ）および（ｂ）に示されるように、半導体ウェ
ハなどの被検査対象にプローブ針の先端部１２Ｂが押圧
されるにつれて、上下の案内板１７および１８に案内さ
れて上下に移動可能に構成されている。

【０００９】上記のように構成されたプローブカード基
台１１の平面図を図９に示すが、プローブカード１１に
は多数の、例えば数千本のプローブ針１２が配置されて
いる。そのため、プローブカード基台１１の表面領域は
開口領域２１を中心として同心円状に、プローブ針１２
が半導体ウェハに対して略垂直に立設される針立てエリ
ア（Ａ）、そのプローブ針１２の部分１２Ｃが配線され
る配線エリア（Ｂ）およびポゴコンタクト用のランド２
０が配設されるパットエリア（Ｃ）が展開する構造とな
っている。

【００１０】上記のような構造のプローブカード１０に
おいては、上記プローブ針１２と上記プローブカード基
台１１とを接続するに際して、上記プローブ針１２の部
分１２Ｃを上記プローブカード基台１１の上面に突出さ
せ基板の外周部に向かって基板の上面に略平行に屈曲さ
せ、ポイント１９において上記プローブカード基台１１
と接続させる構造を採用せざるを得ない。その場合に、
図１０に示すように、上記プローブ針１２の先端部１２
Ｂおよび座屈部１２Ａに関しては、被検査対象の測定電
極の狭ピッチ化に対応して、例えば先端部において５０
〜２００μｍの直径にする必要がある。これに対して、
上記プローブ針１２のアーチ部分１２Ｃに関しては、抵
抗を下げるとともにある程度の強度を出すために、例え
ば２００〜４００μｍの直径にする必要がある。この結
果、アーチ部分１２Ｃにおけるインダクタンスが無視で
きない程度となり、電源電圧の低下、グランド電圧の上
昇をもたらすとともに、波形のなまりを生じさせるため
問題となっていた。

【００１１】また従来のプローブカード基台１１は、被
検査対象の種類にかかわらず汎用基台にするか、あるい
は被検査対象毎に専用基台にするかであった。このた
め、汎用とした場合には低コストではあるが配線の最適
化ができず、これに対して、専用とした場合には配線の
最適化は可能であるが高コストになるという問題を有し
ていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたものであり、したがって、その目的は、
複数の類似プローブカードについて主基台を共通化する
とともに、プローブカード中心部に専用化した補助基台
を用いることにより、低コストかつ配線の最適化の両方
を実現可能な新規かつ改良されたプローブ装置を提供す
ることにある。

【００１３】さらに本発明の別の目的は、プローブ針と
プローブカード基台との接続部分に生じる特性インピー
ダンスの影響を整合することが可能な新規かつ改良され
たプローブ装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明によれば、被検査基板の測定用電極に電気的に
接触し試験信号を送受信するためのプローブ針と、外部
テスタと電気的に接続し試験信号を送受信するためのプ
ローブカード基台とを備えたプローブ装置において、前
記プローブ針と前記プローブカード基台との接続を補助
基台を介して行うことを特徴とするプローブ装置が提供
される。

【００１５】また、本発明によれば、前記補助基台が特
性インピーダンス整合型プリント配線基板であることが
好ましくは、あるいは、前記補助基台がフレキシブルプ
リント配線基板であることが好ましい。

【００１６】さらにまた、本発明に基づくプローブ装置
は、前記プローブ針が、前記被検査基板の検査面および
前記プローブカード基台面双方に対して略直交するよう
に配設された垂直型プローブ針であり、そのプローブ針
が前記補助基台に対して略直交するように接続されてい
る場合により優れた効果を奏する。

【００１７】

【作用】請求項１の発明によれば、プローブカード基台
とプローブ針との接続を補助基台を介して行うので、プ
ローブカード基台については複数の類似プローブカード
について共通化し、補助基台については被検査対象に応
じて専用化することにより、低コストおよび配線の最適
化の両方を実現することが可能である。

【００１８】請求項２の発明によれば、従来プローブ針
とプローブカード基台の接続部において生じていた特性
インピーダンスを補助基台において整合することが可能
となるので、より精度の高いプローブ試験を実施するこ
とが可能である。

【００１９】請求項３の発明によれば、補助基台として
フレキシブルプリント配線基板を用いるので、プローブ
針の接続端に対してストレスを与えることなく、プロー
ブ針と補助基台とを略直交するように接続することが可
能である。

【００２０】請求項４の発明によれば、垂直型プローブ
針を補助基台を介してプローブカード基台に接続するこ
とが可能となるので、従来必要であったプローブ針のア
ーチ部分を省略することができる。その結果、従来プロ
ーブ針のアーチ部分に生じていたインダクタンスの影響
を軽減することができるので、高い精度のプローブ試験
が可能となる。

【００２１】

【実施例】以下に添付図面を参照しながら本発明に基づ
くプローブ装置の実施例について詳細に説明する。なお
従来技術の説明において既に説明した構成部品と同一の
機能を果たす構成部品については、同じ符号を用いるこ
とにより詳細な説明は省略することにする。

【００２２】本発明に基づいて構成されるプローブカー
ド１０は、基本的には図７に関連した従来のプローブカ
ードと同様の構造を有しており、略円板状のプローブカ
ード基台１１と、プローブ針１２と、プローブ針１２を
被検査対象に案内するためのガイド部１３から構成され
ている。ただし、本発明に基づくプローブカード１０に
おいては、上記プローブカード基台１１の略中央部に開
口３０が設けられており、補助基台３１がその開口部を
覆うように載置固定されている。

【００２３】本発明に基づくプローブ針１２は、従来の
装置のようにプローブカード基板１１の上部においてア
ーチを形成する部分１２Ｃを備えておらず、後述する適
当な配線手段３２により上記補助基台３０に直接垂設さ
れている。さらに上記配線手段３２は上記補助基台３０
の上面に配線された信号線３３を介して上記プローブカ
ード基板１１に内設される信号線１２Ｄに接続されてい
る。

【００２４】このように、本発明に基づくプローブ装置
の一実施例によれば、上記補助基台３０の上記配線手段
３２から上記プローブ針１２の部分１２Ａが被検査対象
に対して垂直方向に配され、検査時に、針の先端部１２
Ｂが被検査対象の測定電極に接触するように構成されて
いる。

【００２５】この結果、本発明によれば、上記プローブ
カード基台１１に関しては複数の類似するプローブカー
ドに関して共通化し、上記補助基台３０のみを各被検査
対象に応じて専用化する構成とすることができる。その
ため、上記汎用プローブカード基台１１部分において低
コスト化が図れるとともに、上記専用補助基台３０部分
において各被検査対象に応じた配線の最適化を図ること
ができる。また、本発明を垂直型プローブ針を備えたプ
ローブカードに適用した場合には、従来のプローブカー
ドにみられたようなアーチ部分１２Ｃを省略することが
できるので、その部分により生じていたインダクタンス
の影響を回避することができる。

【００２６】図２には本発明に基づくプローブ装置の別
の実施例が示されている。この実施例においても基本的
な構成については図１に示す実施例と同様である。ただ
し、図１に示す実施例においては補助基台３０としてあ
る程度の剛性を有する絶縁材、例えばセラミックスやガ
ラスなどを用いているが、この実施例の場合には、ある
程度の可撓性を有するフレキシブルプリント配線基板３
４から構成されている。かかる構成により、プローブカ
ード１０の製造が容易になるとともに、比較的軽い材質
のフレキシブルプリント配線基板を用いるので、装置の
軽量化を図ることが可能である。また、プローブ針１２
を取り付ける際にも、プローブ針の取付端にストレスを
与えることなく、容易に補助基台３４に対して略垂直に
位置決めすることができる。

【００２７】次に図３〜図６を参照しながら本発明に基
づいて構成されたプローブ装置の一実施例の補助基台の
配線構造について説明する。本発明によれば、上述した
ように、従来のプローブカード１０においてみられたよ
うなプローブ針１２のアーチ部分１２Ｃを省略すること
ができるので、その部分により生じていたインダクタン
スの影響を回避することができるとともに、さらに積極
的に補助基台３４において特性インピーダンスの整合を
図る構造を採用することにより、ノイズやクロストーク
を防止し、より高い精度のプローブ検査を可能にするも
のである。

【００２８】上記補助基台３１において特性インピーダ
ンスの整合をとる方法としては、図３および図４に示す
ようなマイクロストリップライン構造、あるいは図５お
よび図６に示すようなストリップライン構造などを採用
することが可能であるが、かかる構造自体は周知であ
り、したがって、ここでは本発明に関する限りの説明に
とどめ、詳細な説明は省略する。

【００２９】図３および図４に示すようにマイクロスト
リップライン構造を補助基台３１に採用した場合には、
上記補助基台３１の裏面全体にグランド導体３７を積層
するとともに、プローブ針１２を垂設する場所にスルー
ホール３５を貫設し、プローブ針１２を貫装する。上記
プローブ針１２は上記補助基台３１の表面において適当
な配線手段３２により信号線３６に接続される。上記補
助基台３１の表面に配線された信号線３６の間にはグラ
ンド線３７が配線されており、隣接する信号線３６同士
のクロストークが防止される。

【００３０】図５には典型的なストリップライン構造を
補助基台３１に適用した例が示されている。図示のよう
に、ストリップライン構造の場合には、補助基台３１の
表面と裏面の双方がグランド導体３７により積層され、
信号線３６は補助基台３１の内部に内装され、その信号
線３６に対して適当なスルーホール３５を介してプロー
ブ針１２が接続される。かかる構成によれば、同軸ケー
ブルとほぼ等価の構造を得ることができるので、特に高
周波を用いたプローブ試験を実施した場合にも特性イン
ピーダンスの整合をとることが可能であり、より精度の
高い測定値を得ることができる。また、図示のように補
助基台３１の内部において、信号線３６のグランド線３
７により挟み、隣接する信号線３６同士のクロストーク
を防止することも可能である。

【００３１】さらにまた必要な場合には、図６に示すよ
うな多層構造のストリップライン構造を補助基台３１に
採用することも可能であり、かかる構造により、ますま
す狭ピッチ化されたプローブ針の配置にも適用すること
が可能である。

【００３２】以上本発明に基づいて構成されたプローブ
装置を垂直型プローブ針を備えたプローブカードに適用
した例に即して説明したが、本発明はかかる実施例に限
定されない。本発明は、プローブ針をプローブカードに
対して略水平方向に配置する水平型プローブカードに対
しても当然に適用可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づくプ
ローブ装置によれば、汎用性のあるプローブカード基台
部分と専用性のある補助基台部分とを別個に構成するこ
とが可能なので、省コストと配線の最適化を同時に達成
することができる。また、補助基台部分において特性イ
ンピーダンスの整合をとることが可能なのでより精度の
高い試験を実施することが可能である。さらにまた、本
発明に基づくプローブ装置を垂直型プローブ針を備えた
プローブカードに適用した場合には、従来装置にみられ
たアーチ部分を省略することが可能なので、その部分に
あらわれたインダクタンスの影響を回避することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づいて構成されたプローブ装置に用
いるプローブカードの一実施例の概略図である。

【図２】本発明に基づいて構成されたプローブ装置に用
いるプローブカードの別の実施例の概略図である。

【図３】本発明に基づいて構成された補助基台にマイク
ロストリップ構造を採用したものの概略図である。

【図４】図３の補助基台の略平面図である。

【図５】本発明に基づいて構成された補助基台にストリ
ップ構造を採用したものの概略図である。

【図６】本発明に基づいて構成された補助基台に多層構
造のストリップ構造を採用したものの概略図である。

【図７】従来のプローブカードの構成を示す縦断面図で
ある。

【図８】従来のプローブカードの針の動作を示す拡大断
面図である。

【図９】従来のプローブカードの構成を示す平面図であ
る。

【図１０】従来のプローブ針の構造を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１０ プローブカード １１ プローブカード基台 １２ プローブ針 １３ ガイド部 １４ 固定用樹脂 ３１ 補助基台 ３２ 配線手段 ３３ 信号線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査基板の測定用電極に電気的に接触し
   試験信号を送受信するためのプローブ針と、外部テスタ
   と電気的に接続し試験信号を送受信するためのプローブ
   カード基台とを備えたプローブ装置において、前記プロ
   ーブ針と前記プローブカード基台との接続を補助基台を
   介して行うことを特徴とするプローブ装置。
2. 【請求項２】前記補助基台が特性インピーダンス整合型
   プリント配線基板であることを特徴とする、請求項１に
   記載のプローブ装置。
3. 【請求項３】前記補助基台がフレキシブルプリント配線
   基板であることを特徴とする、請求項１または２に記載
   のプローブ装置。
4. 【請求項４】前記プローブ針が、前記被検査基板の検査
   面および前記プローブカード基台面双方に対して略直交
   するように配設された垂直型プローブ針であり、そのプ
   ローブ針が前記補助基台に対して略直交するように接続
   されていることを特徴とする、請求項１、２または３の
   いずれかに記載のプローブ装置。