JPH0750324A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波パルスを用いても精度の高い電気的測
定を行うことのできるプローブ装置を提供すること。 【構成】 プローブカード４の上面側周縁部を覆うよう
にリング状のアルミニウム製のブロック体５を当該プロ
ーブカード４に接合すると共に、このブロック体５に厚
さ方向に伸びる多数の貫通穴５１を形成し、貫通穴５１
内に絶縁体５４を介して導体軸５２を挿入し、導体軸５
１の下端をプローブカード４の下面側に突出させる。ま
た同様にテストヘッド６側の配線基板６１に対してもブ
ロック体７を接合して、導体軸７２及び絶縁体７４を設
け、これらブロック体５、７同士を接合して、絶縁体５
４、７４同士及び導体軸５２、７２同士を嵌合させ、完
全な同軸構造を得る。

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】このプローブ装置においては、従来図４に
示すように例えばＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動可能なウエ
ハ保持台１の上方側に、ウエハＷ内のＩＣチップの電極
パッド配列に対応して配列されたプローブ針１１を備え
たプローブカード１２を配置し、ウエハ保持台１を移動
させてウエハＷ内のＩＣチップの電極パッドとプローブ
針１１とを位置合わせした後プローブ針１１と電極パッ
ドとを接触させ、電極パッドをプローブ針１１とポゴピ
ン１３などを含むコンタクトリング１４とを介してテス
トヘッド１５のパフォーマンスボード１６に電気的に接
触させ、例えばＩＣの使用速度に対応する高周波を用い
て電気的測定を行ってＩＣチップの良否を判定するよう
にしている。

【０００４】そして高周波パルスにより測定を行う場合
には、プローブカード１２とパフォーマンスボード１６
とは、図５に示すような接続構造となっている。即ち信
号伝送用の各ポゴピン１３の周囲には、これを囲むよう
に、真鍮に金メッキしたシールドパイプ２が設けられる
と共に、このパイプ２に隣接して接地用ポゴピン２１が
配置され、シールドパイプ２と接地用ポゴピン２１とが
金属板２２で接続され、こうしてシールド構造が構成さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述のプロー
ブカード１２とパフォーマンスボード１６との接続部分
においては、シールドパイプ２が設けられている部分
は、グランドに対する導電路のインピーダンスは一定で
あるが、ポゴピン１３の両端の接触部分は、信号端子と
グランドとを離す必要があるので隙間を形成しなければ
ならず、この個所がハイインピーダンスとなってしま
う。

【０００６】一方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、
これに伴って今後デバイスを検査する場合には信号の周
波数が、１ＧＨｚ程度もの高周波になってくることが予
想される。従ってグランドに対する導電路のインピーダ
ンスについて、上述のようにハイインピーダンスの個所
があると信号パルスの波形が歪み高精度な電気的測定が
困難になる。

【０００７】またポゴピンを用いた場合、ポゴピンの端
部と電極との部分に接触抵抗があり、またバネや玉を組
み合わせているため接触個所が多く、全体の接触抵抗が
大きくてこれにより所期のパルス波形が得られないとい
う問題もあるし、更に信号用ポゴピンと接地用ポゴピン
がペアになっているため１ピンの占める面積が大きく、
高密度な実装が困難であるという問題もある。

【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
場合に精度の高い電気的測定を行うことのできるプロー
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、プローブカー
ドと測定部側の配線基板とを対向配置し、これらの導電
路を互に電気的に接続すると共に、プローブカードに設
けられた接触子と被検査体の電極パッドとを接触させ、
測定部により被検査体の電気的測定を行うプローブ装置
において、プローブカードと配線基板との間に、プロー
ブカードの基板面及び配線基板の基板面に接合するよう
に介装されたシールド用の導電性のブロック体と、この
ブロック体に、プローブカードの基板面に直交するよう
に形成された多数の貫通穴と、この貫通穴に当該貫通穴
の内壁に接触しないように軸方向に挿入され、両端が夫
々プローブカードの接触子及び配線基板の導電路に電気
的に接続された導体軸と、この導体軸と貫通穴の内壁と
の間に介装された絶縁体と、を備え、プローブカードと
配線基板とが互にブロック体を介して分離、結合できる
ように構成されていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】プローブカードと配線基板とをブロック体を介
して結合することにより、プローブカード側の接触子が
導体軸及び配線基板の導電路を介して測定部内の測定回
路に接続される。ブロック体を例えば配線基板を介して
接地しておくことによりプローブカードと配線基板との
間は完全な同軸構造となるので高周波信号を用いても精
度よく測定することができ、動作速度の早いデバイスの
検査に対応することができる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の実施例の全体構成を示す側面
図、図２は実施例の要部を拡大して示す断面図である。
図中３はウエハ載置台であり、このウエハ載置台３は、
駆動機構３１により例えばＸ、Ｙ、θ（鉛直軸のまわ
り）方向に微量に駆動されると共にＺ方向に駆動される
ように構成されている。

【００１２】このウエハ載置台３の上面側にはこれに対
向するように例えば円形のプローブカード４が設けられ
ており、このプローブカード４は後述するように中間接
続体をなすアミニウムブロック体を介してテストヘッド
に着脱自在に固定されている。前記プローブカード４
は、例えばポリイミドを基板材質として用いたフレキシ
ブルな多層配線基板４１と、この多層配線基板４１の下
面側に配列された接触子例えば導電性突起であるバンプ
４２とを有してなる。

【００１３】前記バンプ４２は、例えばウエハＷの全て
のチップの電極パッドに夫々一括して接触するように当
該全ての電極パッドに対応して配列されており、例えば
１８金、タングステン、あるいはニッケル合金などから
構成される。また前記多層配線基板４１については、導
電路である配線層４０が多数積層されると共に多層配線
層の上下両面及び配線層４０間には接地層４０ａが設け
られている。

【００１４】前記プローブカード４の上面側における周
縁部には、当該周縁部全体の基板面を覆うようにリング
状の導電性の第１のブロック体例えばアルミニウム製の
第１のブロック体５が接合されており、この第１のブロ
ック体には上面から下面に抜ける貫通穴５１が多数形成
されている。ただしこの例では多層配線基板４１と第１
のブロック体５との間に、絶縁基板の両面に銅箔が貼着
された補強用の基板４３が介装されている。

【００１５】これら各貫通穴５１には導体軸５２が当該
貫通穴５１の内周壁に接触しないように同軸に挿入され
ており、この導体軸５２の下端は多層配線基板４１を貫
通してその下面よりわずかに突出している。多層配線基
板４１において導体軸５２が貫通されている穴は、内周
壁に例えば銅箔が貼装されたスルーホール５３をなすも
のであり、導体軸５２の下端はスルーホール５３の金属
箔に半田付けされている。これらスルーホール５３はバ
ンプ４２に対応して設けられたものであり、夫々バンプ
４２に対して、多層配線基板４１内の配線層を介して電
気的に接続されている。

【００１６】前記貫通穴５１と導体軸５２との間には、
図３に示すようにこれらを絶縁するために例えばポリプ
ロピレンなどからなる絶縁体５４が介装されており、こ
の絶縁体５４は、例えば逆円錐形と円柱形とを組み合わ
せた凹部５５を有する雌型に作られている。前記導体軸
５２の上端部は前記凹部５５内に突出し、先端は後述の
導体軸７２と嵌合する雄型となっている。このように同
軸構造を形成することにより、試験信号として使用され
る高周波に対するインピーダンス・マッチングを調整し
て、高周波特性を向上させることができる。

【００１７】一方前記プローブカード４の上方側には、
測定部の一部をなすテストヘッド６が図示しない支持機
構により支持されて配置されている。このテストヘッド
６は下面側に、パフォーマンスボードなどと呼ばれる、
例えばガラスやエポキシ樹脂などの絶縁材をベースとし
た配線基板６１がプローブカードと対向するように設け
られている。この配線基板６１はプローブカード４の基
板４１と同様に多層の配線層６０及び接地層（図示せ
ず）を備えている。

【００１８】前記配線基板６１の下面側には、前記第１
のブロック体５と対応する個所の基板面にリング状の導
電性の第２のブロック体例えばアルミニウム製の第２の
ブロック体７が接合されている。なおブロック体５、７
同士の接合面、及びブロック体５、７のプローブカード
４及び配線基板６１側の接合面には例えば金メッキが施
されている。また配線基板６１のブロック体７側の銅箔
６２は、接地されている。

【００１９】このブロック体７においても第１のブロッ
ク体５側と同様に、貫通穴５１に対応した個所に貫通穴
７１が形成されると共に各貫通穴７１には同様に導体軸
７２及び絶縁体７４が配設され、導体軸７２の上端は前
記配線基板６１のスルーホール７３を貫通して半田付け
されている。ただし絶縁体７４は第１のブロック体５側
の雌型の絶縁体５４に嵌合する雄型の構造となってお
り、また導体軸７２の先端には前記導体軸５２に嵌合す
る雌型となっている。

【００２０】次に上述実施例の作用について述べる。先
ずプローブカード４をテストヘッド６側の配線基板６１
の下面側に装着する。この装着は、第１のブロック体５
と第２のブロック体７とを対向させて、互に対応する貫
通穴５１、７１内の絶縁部５４、７４同士を嵌合させる
ことによって行われる。これにより導体軸５２、７２同
士が互に嵌合して確実に電気的に接続されると共にブロ
ック体５、７が互に面接触し、導体軸５２、７２がブロ
ック体５、７により囲まれるが、ブロック体５、７は接
地されるので導体軸５２、７２は電気的に遮蔽されるこ
とになり、またバンプ４１が導体軸５２、７２を通じて
テストヘッド６に電気的に接続される。

【００２１】そして被検査体であるウエハＷを図示しな
い搬送手段でウエハ載置台３に載置した後、例えばプロ
ーブカード４とウエハ載置台３との間に光学系を挿入し
て、駆動機構３１によりウエハ載置台３１をＸ、Ｙ、θ
方向に移動させてプローブカード４に対するウエハＷの
位置合わせを行い、続いてウエハ載置台３を上昇させ、
プローブカード４に配列されたバンプ４１をウエハＷの
全てのチップの電極パッドに一括して接触する。この場
合プローブカード４の上面側におけるバンプ４１の配列
領域を押圧手段により下面側に押圧すれば、例えばスプ
リングやあるいは図１に鎖線で示す如くエアマットやゴ
ム体などの緩衝体６０をプローブカード４と配線基板６
１との間に復元力が作用している状態で介入させておけ
ば、バンプ４１はチップの電極パッドを押圧した状態で
接触し、確実な電気的接触が図られる。その後テストヘ
ッド６は所定のパルス信号をウエハＷのチップに与え、
チップ側からのパルス信号を取り込んでチップの良否を
判定する。

【００２２】このような実施例によればプローブカード
４とテストヘッド６側の配線基板６１とを完全な同軸構
造で電気的接続を図ることができるのでアースに対する
導電路のインピーダンスを一定化することができ、この
ため高周波例えば１ＧＨｚ以上のパルスを用いても波形
歪みが抑えられるし、また外部ノイズの影響も極力抑え
られる。また導体軸５２、７２を夫々スルーホール５
３、６３内に挿入してプローブカード４及び配線基板６
の各配線層４０、６０に接続すると共に、導体軸５２、
７２は、夫々雌型、雄型となっていて互に嵌合するの
で、従来のポゴピンを用いていた場合に比べて接触抵抗
をはるかに小さくすることができる。この結果高周波パ
ルスを用いて、チップの検査を行うにあたって高精度な
電気的測定を行うことができ、動作速度が増々高速化し
つつあるチップの検査を正確に行うことができる。

【００２３】そして導体軸５３、７３はアルミニウム製
のブロック体５、７に囲まれていて個別のシールド電極
は不要であるため、ブロック体５、７における１ピン
（１つの軸）に必要な面積が小さくて済み、従って高密
度に実装することができ、例えば上述の例のようにウエ
ハＷの全チップの電極パッドに一括コンタクトさせる場
合など、バンプの数が多い構造を採用する場合に非常に
有利である。更にまたブロック体５、７の絶縁体５４、
７４同士を互に嵌合させることにより配線基板６に対す
るプローブカード４の位置合わせを自動的に行うことが
できる。

【００２４】以上においてプローブカードの接触子とし
てはバンプに限らずタングステンなどよりなる接触針で
あってもよいし、ウエハの全てのチップのパッドに一括
して接触するタイプのものでなくとも、そのうちの一部
の電極パッドに順次に接触させるタイプのものであって
もよい。

【００２５】またブロック体はアルミニウム以外の金属
を用いてもよいし、あるいは導電性プラスチックや絶縁
体に金属箔を貼着したものであってもよい。そしてまた
上述実施例では、プローブカードとテストヘッド側の配
線基板との間のブロック体を分割できる構成となってい
るが、本発明では例えばブロック体を分割する構成とせ
ずにブロック体を例えばプローブカードまたは配線基板
の一方側に固定し、他方側に対して分離できる構成を採
用してもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、プローブ
カードと測定部側の配線基板との間に、プローブカード
の基板面及び配線基板の基板面に接合するように導電性
のブロック体を介装し、プローブカードと配線基板とを
電気的に接続するにあたりこのブロック体を利用して同
軸構造を得るようにしているため、導電路について隙間
なくシールドすることができ、この結果接地に対する導
電路のインピーダンスを一定化することができる。従っ
て高周波の信号を用いても精度良く測定することがで
き、動作速度の早いチップに対しても正確な検査を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の全体構成を示す側面図であ
る。

【図２】本発明の実施例の要部を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例の要部を示す一部破断斜視図で
ある。

【図４】従来のプローブ装置を示す縦断面図である。

【図５】従来のプローブ装置の一部を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

３ ウエハ載置台 ４ プローブカード ４１ バンプ ４２ 多層配線基板 ５、７ ブロック体 ５１、７１ 貫通穴 ５２、７２ 導体軸 ５４、７４ 絶縁体 ６ テストヘッド ６１ 配線基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プローブカードと測定部側の配線基板と
   を対向配置し、これらの導電路を互に電気的に接続する
   と共に、プローブカードに設けられた接触子と被検査体
   の電極パッドとを接触させ、測定部により被検査体の電
   気的測定を行うプローブ装置において、 プローブカードと配線基板との間に、プローブカードの
   基板面及び配線基板の基板面に接合するように介装され
   たシールド用の導電性のブロック体と、 このブロック体に、プローブカードの基板面に直交する
   ように形成された多数の貫通穴と、 この貫通穴に当該貫通穴の内壁に接触しないように軸方
   向に挿入され、両端が夫々プローブカードの接触子及び
   配線基板の導電路に電気的に接続された導体軸と、 この導体軸と貫通穴の内壁との間に介装された絶縁体
   と、を備え、 プローブカードと配線基板とが互にブロック体を介して
   分離、結合できるように構成されていることを特徴とす
   るプローブ装置。