TW201405131A - 探針卡固定裝置、探針檢查裝置、探針檢查方法、及探針卡 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可抑制因探針卡或卡固持器之熱膨脹所產生之探針之前端位置之變動的探針卡固定裝置、探針檢查裝置、探針檢查方法及探針卡。本發明之探針卡固定裝置係將探針卡10固定於探針器者，且包括用以固定於探針器之殼體之連接環30、用以在與連接環30之間夾持探針卡10之外周部之卡固持器20、及用以固定探針卡10之中央部與連接環30之PCLS50。

Description

探針卡固定裝置、探針檢查裝置、探針檢查方法、及探針卡

本發明係關於一種探針卡固定裝置、探針檢查裝置、探針檢查方法及探針卡，尤其係關於一種可抑制因探針卡或卡固持器之熱膨脹所產生之探針之前端位置之變動的探針卡固定裝置、探針檢查裝置、探針檢查方法及探針卡。

用以檢查形成於晶圓之IC(Integrated Circuit，積體電路)晶片之探針卡(probe card)包含卡基板與複數根探針(亦稱為指針)。於檢查步驟中，使複數根探針分別與IC晶片之電極墊接觸，而測定IC晶片之電氣特性。又，為了提高檢查效率等，使晶圓為高溫狀態而測定IC晶片之電氣特性(例如，參照專利文獻1~3)。又，近年來，伴隨著半導體裝置之微細化、高積體化而推進探針之窄間距化，且要求更高精度地進行探針與電極墊之位置對準。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平7-98330號公報

[專利文獻2]日本專利特開2009-200272號公報

[專利文獻3]日本專利特開2005-181284號公報

於使晶圓為高溫狀態而進行檢查(即，進行高溫檢查)之情形時， 利用內置於載台之加熱器對固定有晶圓之載台進行加熱。藉此，將晶圓加熱至預先設定之溫度。此處，由於在晶圓之上方配置有探針卡，故因來自晶圓之放射熱、或來自與電極墊接觸之探針之傳導熱，而導致探針卡之下表面變暖，從而其溫度上升。此時，因探針卡有厚度，又，與金屬相比傳熱性較低，進而於上表面之側無高溫之熱源等，故在探針卡之上表面與下表面之間產生溫度差(熱梯度)。而且，存在因該上下表面之溫度差而導致探針卡中產生「下側凸起之翹曲變形」之課題。又，保持探針卡之卡固持器亦受放射熱之影響而膨脹，產生變形。

進而，變形之程度根據晶圓與探針卡(卡固持器)之位置關係而變動。例如，於檢查位於晶圓410之外周部之IC晶片411時與檢查位於晶圓410之中心部之IC晶片411時，探針卡400之下表面401受到之放射熱之大小存在差異，因而翹曲變形之大小不同。

具體而言，如圖18(a)及(b)所示，於檢查位於晶圓410之外周部之IC晶片411時，由於探針卡400之一部分自載台420之上方向外側露出，故該露出至外側之部分受到之放射熱較小，從而探針卡400之溫度相對降低。因此，探針卡400中產生之翹曲變形較小。若翹曲變形較小，則探針402之前端位置向下側之位移量較小，故探針402按壓電極墊之力(即，按下壓力)被控制於預先設定之值(即，設定值)之範圍內。因此，如圖18(b)所示，因與探針402之接觸而形成於電極墊之針跡較小即可。

另一方面，如圖19(a)及(b)所示，於檢查位於晶圓410之中心部之IC晶片411時，由於探針卡400並未自載台420之上方露出，故探針卡400之下表面401所受到之放射熱較大，探針卡400之溫度相對變大。因此，探針卡400中產生之翹曲變形較大。若翹曲變形較大，則探針402之前端位置向下側之位移量較大，故按下壓力超過設定值。因 此，如圖19(b)所示，留在電極墊上之針跡變大。

於按下壓力較大之情形時，有可能探針402之前端一面擦過電極墊一面露出至鈍化膜，進而擦過鈍化膜而對鈍化膜造成損傷。又，亦存在探針402之前端穿破電極墊而破壞下方之器件構造之可能性。

再者，於引用文獻1中，記載有藉由將探針固定於線膨脹率較小之支撐板而減輕針位置之移位。然而，即便利用該方式，於溫度非常高或低之情形時，針位置亦會受由基板之熱引起之膨脹(即，熱膨脹)之影響。又，亦不可忽視易切削陶瓷製之針按壓之縱向之線膨脹。又，於引用文獻2中，記載有藉由使傳熱構件介於探針基板與加強板之間，而提高自探針基板向加強板之散熱性。然而，即便利用該方式，仍難以縮小探針基板之上下表面間之溫度差，從而難以減輕由上下表面間之溫度差引起之翹曲變形。

進而，於引用文獻3中揭示有保持探針卡之卡固持器。於該卡固持器上，自位於其中心部之開口部之開口端朝向外周端設置有複數個切口部或透孔(以下，稱為狹縫)。然而，於利用該方式時，雖然因卡固持器熱膨脹而產生之向橫向之應力可藉由沿橫向設置之狹縫變形而吸收，但關於向厚度方向之應力，由於例如沿厚度方向並未設置狹縫，故認為無法充分地吸收。

又，作為應對向厚度方向之應力之方法，亦考慮使卡固持器較先前厚之方法。然而，該方法中，為了確保卡固持器與晶圓之間隔距離，必需以加厚卡固持器之程度增長探針，從而有探針之位移量之不均變大之可能性。

因此，本發明係鑒於此種情況而完成者，其目的在於提供一種可抑制因探針卡或卡固持器之熱膨脹所產生之探針之前端位置之變動的探針卡固定裝置、探針檢查裝置、探針檢查方法及探針卡。

為了解決上述課題，本發明之一態樣之探針卡固定裝置之特徵在於：其係將探針卡固定於探針器者，且包括：連接環(connection ring)，其用以固定於上述探針器之殼體；卡固持器，其用以在與上述連接環之間夾持上述探針卡之外周部；及鎖定裝置，其用以固定上述探針卡之中央部與上述連接環。此處，所謂「卡固持器」，例如，為保持探針卡之外周部之環狀之支撐板。又，所謂「連接環」，例如，為電性連接探針卡與測試器之環狀之中繼基板。

又，於上述探針卡固定裝置中，其特徵亦在於：上述鎖定裝置包含固定於上述探針卡之上述中央部之第1零件、固定於上述連接環之第2零件、及連結固定上述第1零件與上述第2零件之第3零件。

又，於上述探針卡固定裝置中，其特徵亦在於：上述第1零件包含自上述探針卡之與上述連接環接觸之側之面隔開距離而配置之支撐構件、及介於上述探針卡與上述支撐構件之間之複數根支柱，且上述複數根支柱包含線膨脹係數小於上述第2零件之材料。

本發明之另一態樣之探針檢查裝置之特徵在於：包括上述探針卡固定裝置與探針卡，且於上述探針卡上安裝有上述探針卡固定裝置。

本發明之又一態樣之探針檢查方法之特徵在於：於使用由卡固持器與連接環夾持外周部之探針卡進行探針檢查時，預先在上述探針卡之與上述連接環接觸之側之面上配置鎖定裝置，使用該鎖定裝置，固定上述探針卡之上述中央部與上述連接環。

又，於上述探針檢查方法中，其特徵亦在於：於進行上述探針檢查時，預先將上述連接環固定於探針器之殼體。

本發明之又一態樣之探針卡之特徵在於包括：探針卡基板，探針之前端位於其一面側；支撐構件，其係於上述探針卡基板之另一面側相隔配置；及複數根支柱，其等介於上述探針卡基板與上述支撐構 件之間；且上述複數根支柱包含第1支柱、及較上述第1支柱更遠離上述探針卡基板之中心部而配置之第2支柱，且上述第2支柱之熱膨脹率大於上述第1支柱之熱膨脹率。

又，於上述探針卡中，其特徵亦在於：上述複數根支柱分別包含複數根上述第1支柱與上述第2支柱，上述複數根第1支柱係於在上述探針卡基板之中心部具有圓之中心之第1圓周上等間隔地配置，上述複數根第2支柱係在與上述第1圓周為同心圓、且直徑較上述第1圓周大之第2圓周上等間隔地配置。

又，於上述探針卡中，其特徵亦在於：上述複數根支柱進而包含配置於上述探針卡基板之中心部上之第3支柱，且上述第3支柱之熱膨脹率小於上述第1支柱之熱膨脹率。此處，探針卡基板之中心部係難以配置電子零件之所謂之死空間(dead space)。中心部為死空間之原因在於，為了使電氣特性有利，而欲將電子零件儘可能地接近於探針與探針卡基板之連接點之情形較多，另一方面，探針呈放射狀配置之情形較多，進而將探針卡基板之中心部設為GND(接地)之情形較多，結果在探針卡之中心安裝零件之情形變得極少。

又，於上述探針卡中，其特徵亦在於：上述第2支柱之根數較上述第1支柱多。

根據本發明之一態樣，探針卡之較外周部更靠內側之部位(例如，中心部)係藉由探針卡固定裝置而連結固定於連接環。而且，連接環可固定於探針器之殼體。探針器之殼體遠離高溫檢查之熱源(例如，載台內之加熱器)，因而熱變動較小。由於可將熱變動較小之殼體作為探針卡之支撐點，故可抑制探針卡之「下側凸起之翹曲變形」、或由卡固持器之移位或變形所致之探針卡向下側之移動。藉此，可抑制探針之前端位置之變動(例如，使位移量極其小)。

根據本發明之一態樣，利用第1、第2支柱之熱膨脹率之差，而對探針卡基板施加對抗翹曲變形之力。藉由該等2個力相互抵消，而可減輕因探針卡基板之上下表面之溫度差所產生之翹曲變形。藉此，可縮小探針之前端位置之位移量。

1‧‧‧載台

3‧‧‧殼體

10‧‧‧探針卡

11‧‧‧卡基板

11a‧‧‧上表面

11b‧‧‧下表面

13‧‧‧探針

13a‧‧‧前端

15‧‧‧針保持器

20‧‧‧卡固持器

21‧‧‧薄板部

23‧‧‧階差

30‧‧‧連接環

31‧‧‧彈簧銷

35‧‧‧螺釘

50‧‧‧PCLS

51‧‧‧下側零件

52‧‧‧下側支撐部

53‧‧‧支柱

54‧‧‧螺釘

55‧‧‧螺釘

61‧‧‧上側零件

62‧‧‧上側支撐部

63‧‧‧連結部

64‧‧‧螺釘

65‧‧‧螺釘

71‧‧‧螺釘

100‧‧‧探針檢查裝置

110‧‧‧探針卡基板

111‧‧‧(探針卡基板之)上表面

112‧‧‧(探針卡基板之)下表面

113‧‧‧螺孔

120‧‧‧探針

121‧‧‧前端

123‧‧‧針保持器

130‧‧‧支撐構件

131‧‧‧(支撐構件之)上表面

132‧‧‧(支撐構件之)下表面

133‧‧‧螺孔

150‧‧‧支柱

151‧‧‧第1支柱

152‧‧‧第2支柱

153‧‧‧第3支柱

155‧‧‧電子零件

161‧‧‧螺釘

162‧‧‧螺釘

163‧‧‧螺釘

166‧‧‧螺釘

167‧‧‧螺釘

171‧‧‧第1圓周

172‧‧‧第2圓周

200‧‧‧探針卡

230‧‧‧支撐板(正圓形且板狀之支撐構件)

300‧‧‧探針卡

330‧‧‧支撐板(正圓形且板狀之支撐構件)

400‧‧‧探針卡

401‧‧‧下表面

402‧‧‧探針

410‧‧‧晶圓

411‧‧‧IC晶片

420‧‧‧載台

F1‧‧‧力

F2‧‧‧力

F3‧‧‧力

圖1係表示本發明之第1實施形態之探針檢查裝置100之主要部分構成例之剖面圖。

圖2(a)、(b)係表示PCLS50之下側零件51與上側零件61之構成例之立體圖。

圖3係表示PCLS50之構成例之俯視圖。

圖4係表示於高溫檢查時施加至探針卡10之力F1、F2及F3之概念圖。

圖5係表示PCLS50之裝卸例之圖。

圖6係表示發明者所進行之驗證PCLS之效果所得之結果之圖。

圖7係表示PCLS50之變化例之圖。

圖8係表示PCLS50之變化例之圖。

圖9(a)-(c)係表示本發明之第2實施形態之探針卡200之構成例之圖。

圖10係表示於高溫檢查時施加至探針卡基板110之力F1、F2之圖。

圖11係表示探針卡200之變化例之圖。

圖12(a)、(b)係表示探針卡200之變化例之圖。

圖13係表示本發明之第3實施形態之探針卡300之構成例之圖。

圖14係表示探針卡300之變化例之圖。

圖15係表示探針卡300之變化例之圖。

圖16係表示探針卡300之變化例之圖。

圖17係表示本發明之第4實施形態之支撐板330之構成例之圖。

圖18(a)、(b)係用以說明課題之圖。

圖19(a)、(b)係用以說明課題之圖。

以下，使用圖式說明本發明之實施形態。再者，於以下說明之各圖中，對相同構成且具有相同功能之部分標註相同之符號，並省略其重複說明。

《第1實施形態》

(構成)

圖1係表示本發明之第1實施形態之探針檢查裝置100之主要部分構成例之剖面圖。探針檢查裝置100係用以檢查例如形成於晶圓之IC晶片之電氣特性或功能之裝置。如圖1所示，該探針檢查裝置100包括載置並固定晶圓之載台1、殼體3、配置於載台1之上方之探針卡10、保持探針卡10之卡固持器20、電性連接探針卡10與未圖示之測試器之連接環30、及PCLS(Probe Card Lock System，探針卡鎖定系統)50。

載台1及殼體3係探針器之一部分。於載台1中內置有例如加熱器等熱源。利用內置於載台1之加熱器，對載置於載台1上之晶圓進行加熱。藉此，將晶圓加熱至預先設定之溫度，從而可進行高溫檢查。又，殼體3覆蓋探針器之上表面側之一部分及側面側，包含例如經塗裝之鐵板或不鏽鋼板等高剛性之金屬。

探針卡10具有卡基板11。卡基板11例如包含環氧玻璃。卡基板11之俯視時之形狀(即，平面形狀)例如為圓形。關於卡基板11之大小，例如，直徑為100~300mm，厚度為3.2~4.8mm。又，於卡基板11之上表面11a上，例如，安裝有未圖示之電路或電子零件。進而，於卡基板11安裝有連接於上述電路或電子零件等之複數根探針13。探針13係由例如配置於卡基板11之下表面11b側之針保持器15固定，且其前 端13a位於卡基板11之下表面11b側。探針13之根數及配置間隔對應於檢查對象(即，形成於晶圓之IC晶片)之電極墊之個數與配置間隔。又，為了與下述複數根支柱連結，而於卡基板11上設置有貫通上表面11a與下表面11b之間之複數個螺孔。

卡固持器20係可裝卸地保持探針卡10者。該卡固持器20之平面形狀例如為環狀(即，於中心部具有開口部之形狀)。又，於卡固持器20之開口部之緣邊設置有與其他部分相比厚度較小之薄板部21。於該薄板部21上載置探針卡10之外周部。又，在薄板部21與位於薄板部21之外側之其他部分之間設置有階差23，薄板部21較其他部分低一階。該階差23係沿著探針卡10之外周形成，限制載置於薄板部21之探針卡10向水平方向(例如，X、Y軸方向)之移動。卡固持器20之薄板部21之厚度為例如2mm，其他部分之厚度為例如5mm，階差為例如3mm(=5mm-2mm)。又，雖未圖示，但於卡固持器20之外周部設置有用以連結並固定於殼體3之夾緊機構。

再者，卡固持器20係配置於靠近載台1且於高溫檢查時易受熱之位置。因此，卡固持器20較佳為包含例如低熱膨脹鑄鐵(nobinite)(註冊商標)等線膨脹係數相對較小之材料。低熱膨脹鑄鐵(註冊商標)之線膨脹係數為例如2~5ppm/℃。藉此，可抑制於高溫檢查時卡固持器20產生熱膨脹。

連接環30係例如電性連接未圖示之測試器之測試頭與探針卡10者。於該連接環30上，貫通設置有複數個彈簧銷(即，銷之前端利用彈簧伸縮之可動型銷)31。連接環30係配置於探針卡10之上表面11a側。而且，彈簧銷31之一端抵接於探針卡10之電極部(即，以碰觸之狀態接觸)，彈簧銷31之另一端抵接於測試頭之電極部。藉此，探針卡10之外周部由卡固持器20之薄板部21與連接環30之彈簧銷31自上下夾持。

又，於連接環30之外周部設置有用以連結該連接環30與例如探針器之殼體3之螺孔。藉由在該外周部之螺孔與殼體3之螺孔中穿過螺釘(即，螺合)，而將連接環30連結固定於殼體3(即，以螺釘緊固)。

PCLS50係配置於探針卡10之上表面11a側、亦即探針卡10之與連接環30接觸之側之面上，連結探針卡10之較外周部更靠內側之部位(例如，中心部)與連接環30而固定者。如圖1所示，PCLS50例如包含固定於探針卡10之中心部之下側零件51、固定於連接環30之上側零件61、及用以連結固定上側零件61與下側零件51之螺釘71。

首先，就下側零件51進行說明。下側零件51包含自探針卡10之上表面11a隔開距離而配置之下側支撐部52、介於探針卡10與下側支撐部52之間之複數根支柱53、用以將下側支撐部52固定於各支柱53之一端側之螺釘54、及用以將探針卡10固定於各支柱53之另一端之螺釘55。

下側支撐部52係支撐探針卡10者。下側支撐部52例如包含JIS(Japanese Industrial Standards，日本工業標準)規格中SUS430(β=10.4×10^-6℃、0~100℃)、或SUS410(β=11.0×10^-6℃、0~100℃)等不鏽鋼鋼材。此處，β係指熱膨脹率。又，所謂0~100℃係指0~100℃之範圍內之熱膨脹率之值。不鏽鋼鋼材由於便宜且易於加工，並且可容易地獲得較高之剛性，故作為下側支撐部52之材料較合適。

圖2(a)及(b)係表示PCLS50之下側零件51與上側零件61之構成例之立體圖。如圖2(a)所示，下側支撐部52之形狀例如為十字(交叉)形。又，關於下側支撐部52之大小，例如，自十字形之一端至另一端之長度為100~300mm，厚度為5~20mm。進而，如圖1所示，於下側支撐部52分別設置有用以與各支柱53連結之複數個螺孔、及用以與上側零件61連結之(即，用以供螺釘71穿過之)螺孔。

各支柱53係連結探針卡10與支撐構件者。各支柱53之長度例如為10~20mm。各支柱53之長度相當於探針卡10與下側支撐部52之相隔距離。又，如圖1所示，各支柱53設置有於其長度方向(例如，Z軸方向)上貫通之螺孔。藉由使螺釘54穿過設置於下側支撐部52之螺孔與支柱53之螺孔，從而各支柱53連結固定於下側支撐部52。

又，藉由使螺釘55穿過形成於探針卡10之螺孔與形成於支柱53之螺孔，從而各支柱53連結固定於探針卡10。

各支柱53係構成PCLS50之各零件中之配置於最接近於探針卡10且在高溫檢查時最易受熱之位置。因此，各支柱53較佳為包含例如超級因瓦合金(β=±0.1×10^-6/℃、0~100℃)等熱膨脹率極小之材料。又，穿過各支柱53之螺孔之螺釘54、55(尤其是螺釘55)亦較佳為包含例如超級因瓦合金等熱膨脹率極小之材料。然而，於本第1實施形態中，構成支柱53及螺釘54、55之材料並不限定於超級因瓦合金。再者，較佳為在各支柱53之螺孔內，於對向之螺釘54與螺釘55之間確保空間，以便於螺釘54、55產生熱膨脹之情形時該等亦不會相互按壓。

其次，就上側零件61進行說明。上側零件61包含上側支撐部62、將上側支撐部62連結於連接環30之連結部63、用以將上側支撐部固定於連結部63之螺釘64、及用以將連結部63固定於連接環30之螺釘65(例如，參照圖2(b))。

上側支撐部62係支撐探針卡10者。上側支撐部62例如包含JIS規格中SUS430或SUS410等不鏽鋼鋼材。如上所述般不鏽鋼鋼材便宜且易於加工，並且可容易地獲得較高之剛性。因此，不鏽鋼鋼材不僅作為下側支撐部52之材料合適，而且作為上側支撐部62之材料亦較合適。

如圖2(b)所示，上側支撐部62之形狀例如為十字(交叉)形。又，關於上側支撐部62之大小，例如，自十字形之一端至另一端之長度為 100~300mm，厚度為5~20mm。又，如圖1所示，於上側支撐部62分別設置有用以與連結部63連結之複數個螺孔、及用以與下側零件51連結之(即，用以供螺釘71穿過之)螺孔。

連結部63係將PCLS50連結固定於連接環30者，例如，包含JIS規格中SUS430或SUS410等不鏽鋼鋼材。連結部63之形狀例如為環狀。連結部63之外周面沿著連接環30之內周面。若將連結部63安裝於連接環30，則連接環30之內周面包圍連結部63，限制連結部63向水平方向之移動。

又，於該連結部63分別設置有用以與上側支撐部62連結之複數個螺孔、及用以與連接環30連結之複數個螺孔。藉由使螺釘64穿過上側支撐部62之螺孔與設置於連結部63之螺孔，而將上側支撐部62連結固定於連結部63。進而，如圖2(b)所示，藉由使螺釘65穿過連結部63之螺孔，而將連結部63連結固定於連接環。再者，螺釘64、65例如包含不鏽鋼鋼材。

圖3係表示PCLS50之構成例之俯視圖。如圖3所示，上側支撐部62例如於俯視時較下側支撐部52大。上側支撐部62係以完全覆蓋下側支撐部52之上表面之方式配置於下側支撐部上，且以螺釘71固定。

(動作．作用)

圖4係表示於高溫檢查時施加至探針卡10之力F1、F2及F3之概念圖。於使用探針卡10進行高溫檢查時，在圖1所示之載台上固定有晶圓之狀態下，對內置於載台之加熱器通電而加熱載台。藉此，介隔載台，晶圓之溫度上升至例如150℃~200℃。而且，於晶圓之溫度穩定後，使探針卡10之探針接觸於形成於晶圓之IC晶片之電極墊，測定IC晶片之電氣特性。

在該過程中，對探針卡10之下表面11b傳遞來自晶圓之放射熱或來自探針之傳導熱。藉此，探針卡10自下表面11b之側溫度上升，而 在下表面11b與上表面11a之間產生溫度差(熱梯度)。如圖4所示，因該溫度差導致對探針卡10施加欲產生「下側凸起之翹曲變形」之力F1。

又，保持探針卡10之卡固持器20亦自晶圓或載台受到放射熱而熱膨脹，欲向下側移位或變形。若卡固持器20向下側移位、變形，則由於探針卡由卡固持器支撐，故因重力而導致探針卡10產生欲向下側移動之力F2。

此處，探針卡10之較外周部更靠內側(例如，中心部)係利用PCLS50而連結固定於連接環30。而且，連接環30係固定於探針器之殼體3。探針器之殼體3遠離載台等熱源，熱變動較小。因此，以探針器之殼體3為支撐點，PCLS50可對探針卡10施加方向與上述力F1、F2相反之力F3。該力F3抵消力F1、F2，而減小力F1、F2。

又，在高溫檢查中，由於使探針卡10相對於晶圓相對地移動，故探針卡10或卡固持器20所受到之放射熱量產生變動，力F1、F2亦變動。例如，如圖18所示，於探針自晶圓之中心部向外周部移動之情形時，於向清潔區域移動之情形時，探針卡10之至少一部分自載台1之上方離開。若探針卡10自載台1之上方離開，則探針卡10之下表面11b受到之放射熱量變小，故上下表面之溫度差變小。藉此，欲產生「下側凸起之翹曲變形」之力F1在探針卡內之分佈或大小改變。此時，自PCLS50傳遞給探針卡10之力F3亦於例如各支柱53中按照力之作用、反作用之法則而改變。因此，於檢查位於晶圓之外周部之IC晶片之情形時，力F3亦抵消力F1、F2，而使力F1、F2減小。

在該第1實施形態中，下側零件51對應於本發明之「第1零件」，上側零件61對應於本發明之「第2零件」，螺釘71對應於本發明之「第3零件」。又，下側支撐部52對應於本發明之「支撐構件」。進而，PCLS50對應於本發明之「鎖定裝置」。又，連接環30與卡固持器20及PCLS50之組合對應於本發明之「探針卡固定裝置」。

(第1實施形態之效果)

本發明之第1實施形態發揮以下效果。

(1)探針卡01之中心部係藉由PCLS50而連結固定於連接環30。而且，連接環30係固定於探針器之殼體3。探針器之殼體3遠離高溫檢查之熱源，熱變動較小。由於可將熱變動較小之殼體3作為探針卡10之支撐點，故可抑制探針卡10之由熱膨脹所致之「下側凸起之翹曲變形」、或因卡固持器20之移位或變形而導致之探針卡10向下側之移動。藉此，對於探針13，可抑制未與IC晶片之電極墊等接觸之非接觸狀態下之前端13a之位置(即，前端位置)之變動，且可使非接觸狀態下之前端位置之位移量極小。

(2)PCLS50包含固定於探針卡10之中心部之下側零件51、固定於連接環30之上側零件61、及連結固定下側零件51與上側零件61之螺釘71。藉此，PCLS50相對於探針卡10及連接環30之裝卸變得容易。

例如，如圖5所示，於在探針卡10及連接環30上安裝PCLS50之情形時，於進行探針檢查之前且將探針卡10負載於探針器之前預先在探針卡10上安裝下側零件51。又，於將連接環30負載於探針器之前，預先在連接環30上安裝上側零件61。繼而，於將探針卡10及連接環30負載於探針器之後，使用螺釘71連結固定下側零件51與上側零件61。

又，於卸下PCLS50之情形時，在將探針卡10及連接環30自探針器卸載之前，將螺釘71自螺孔卸下，解除下側零件51與上側零件61之連結狀態。其次，將探針卡10及連接環30自探針器卸載。其後，將下側零件51自探針卡10卸下。又，將上側零件61自連接環30卸下。

如此，藉由以下側零件51與上側零件61及螺釘71構成PCLS50，而可相對於探針卡10及連接環30容易地裝卸PCLS50。再者，將連接環30固定於探針器之殼體3之時點只要在進行探針檢查之前，則可為任意之時點。

(3)構成PCLS50之各零件中，最靠近探針卡10且於高溫檢查時最易受熱之複數根支柱53包含線膨脹係數較位於其上側之上側零件61小之材料。例如，各支柱53包含線膨脹係數極小之超級因瓦合金。藉此，可防止於進行高溫檢查時，各支柱53產生熱膨脹而將探針卡10按壓至下側。可防止因各支柱53之熱膨脹而導致探針卡10產生「下側凸起之翹曲變形」。

(驗證及其結果)

本發明者對利用PCLS之探針之前端位置之變動抑制效果進行了驗證。對該驗證之結果進行說明。

圖6係表示本發明者所進行之驗證PCLS之效果所得之結果之曲線圖。圖6之橫軸表示時間。又，縱軸表示探針之前端位置之位移量「μm」。縱軸之正(+)表示向Z軸方向之+側(即，上側)之位移量，負(-)表示向Z軸方向之-側(即，下側)之位移量。該驗證中，在圖1所示之探針檢查裝置100中，於探針器之載台1上載置晶圓，在該狀態下將載台1加熱至150℃，而進行高溫檢查。繼而，每5分鐘測定探針13之非接觸狀態下之前端位置，記錄相對於進行高溫檢查前之前端位置(初始值：0)之Z軸方向之位移量。該測定與記錄係連續對4片晶圓進行高溫檢查。如圖6所示，確認在4片晶圓之各者中，探針13之前端位置之變動控制在±5μm。

再者，第1片之位移量之平均值較第2片及其以後之位移量之平均值低。關於該理由，本發明者認為與在剛對第1片開始高溫檢查後，探針卡10或卡固持器20、連接環30、PCLS50等構成探針檢查裝置100之各機器之溫度未穩定有關。

(變化例)

在上述第1實施形態中，對下側支撐部52及上側支撐部62各自之平面形狀為十字(交叉)形之情形進行了說明。然而，於第1實施形態 中，下側支撐部52及上側支撐部62之形狀並不限定於此。例如，亦可如圖7所示般，下側支撐部52為十字形，上側支撐部62為沿一方向較長地延伸之矩形。又，亦可如圖8所示般，下側支撐部52為十字形，上側支撐部62為圓形。於此種情形時，亦發揮與上述第1實施形態之效果(1)~(3)相同之效果。

《第2實施形態》

(構成)

圖9係表示本發明之第2實施形態之探針卡200之構成例之圖。圖9(a)係俯視圖，圖9(b)係側視圖，圖9(c)係X-X'剖面圖。

如圖9(a)~(c)所示，該探針卡200包括探針卡基板110、在探針卡基板110之上表面111側隔開距離而配置之支撐構件130、及介於探針卡基板110與支撐構件130之間之複數根支柱150。

探針卡基板110係安裝於未圖示之探針器而使用者，例如包含環氧玻璃。探針卡基板110之俯視時之形狀(即，平面形狀)例如為正圓形。關於探針卡基板110之大小，例如直徑為100~300mm，厚度為3.2~4.8mm。

又，於該探針卡基板110之上表面111上，例如安裝有未圖示之電路或電子零件等。進而，於探針卡基板110上安裝有連接於上述電路或電子零件等之複數根探針120。探針120係由例如配置於探針卡基板110之下表面112側之針保持器123固定，且其前端121位於探針卡基板110之下表面112側。探針120之根數及配置間隔例如對應於成為檢查對象之製品(即，形成於晶圓之IC晶片)之電極墊之個數與配置間隔。

又，於探針卡基板110上，為了分別固定複數根支柱150之下端，而設置有貫通上表面111與下表面112之間之複數個螺孔113。

支撐構件130係支撐探針卡基板110者，例如包含不鏽鋼鋼材。支撐構件130係以例如固定於未圖示之探針器之狀態使用。如圖9(a)所 示，該支撐構件130之平面形狀例如為十字(交叉)形。關於支撐構件130之大小，例如，自十字形之一端至另一端之長度為100~300mm，厚度為5~20mm。又，該支撐構件130中，為了固定複數根支柱150之上端，而設置有貫通支撐構件130之上表面131與下表面132之間之複數個螺孔133。

複數根支柱150係連結探針卡基板110與支撐構件130者，其長度L例如為10~20mm。該長度L相當於探針卡基板110與支撐構件130之相隔距離。又，複數根支柱150例如包含複數根第1支柱151與複數根第2支柱152。

複數根第1支柱151係於第1圓周171上等間隔地配置。此處，第1圓周171例如為正圓之圓周，且為於探針卡基板110之中心部具有圓之中心之假想圓周。又，複數根第2支柱152係於第2圓周172上等間隔地配置。此處，第2圓周172例如為正圓之圓周，且為與第1圓周171呈同心圓(即，共有圓之中心)且直徑較第1圓周171大之假想圓周。圖9中例示如下情形：將4根第1支柱151在第1圓周171上等間隔地配置，將4根第2支柱152在第1圓周171上等間隔地配置，且第1支柱151與第2支柱152在圓之直徑方向(例如，X軸方向、Y軸方向)上成行。

又，於第1支柱151及第2支柱152中，例如，分別設置有自下端貫通至上端之螺孔。而且，如圖9(c)所示，例如，第1支柱151係利用螺釘161自探針卡基板110側固定，並且利用螺釘166自支撐構件130側固定。於第1支柱151之長度方向(例如，Z軸方向)之中間部，在螺釘161與螺釘166之間確保有空間。相同地，第2支柱152係利用螺釘162自探針卡基板110側固定，並且利用螺釘167自支撐構件130側固定。於第2支柱152之長度方向之中間部，在螺釘162與螺釘167之間確保有空間。

又，在本發明之第2實施形態中，第2支柱152之熱膨脹率(熱膨脹 係數)大於第1支柱151之熱膨脹率。即，於將第1支柱151之熱膨脹率設為β1，將第2支柱152之熱膨脹率設為β2時，以使下述(1)式成立之方式，分別選擇第1支柱151與第2支柱152之材料。

β2>β1…(1)

例如，第1支柱151之材料為JIS規格中SUS430(β=10.4×10^-6℃、0~100℃)，第2支柱152之材料為JIS規格中SUS410(β=11.0×10^-6℃、0~100℃)。所謂0~100℃係指0~100℃之範圍內之熱膨脹率之值。或者，亦可第1支柱151為熱膨脹率極小之超級因瓦合金(β=±0.1×10^-6℃、0~100℃)，第2支柱152為JIS規格中SUS430或SUS410。在本發明之第2實施形態中，能以滿足(1)式為條件，任意地選擇第1支柱151與第2支柱152之各材料。

又，於將探針卡基板110之熱膨脹係數設為βb時，在β1、β2及βb之間，例如，下述(2)式成立。

βb>β2>β1…(2)

再者，在本發明之第2實施形態中，固定第1支柱51之螺釘161、166較佳為包含與第1支柱151相同之材料。藉此，第1支柱151與螺釘161、166之熱膨脹率一致，故可將第1支柱151與螺釘161、166看作一體物，從而容易控制加熱試驗中之第1支柱151之膨脹、收縮之體積變化量(長度L之變化量)。又，於膨脹、收縮之過程中，可防止在第1支柱151與螺釘161、166之間蓄積由熱膨脹率之差引起之應力。根據相同之理由，固定第2支柱152之螺釘162、167亦較佳為包含與第2支柱152相同之材料。

(動作．作用)

圖10係表示於高溫檢查時施加至探針卡基板110之力F1、F2之概念圖。於使用探針卡200進行高溫檢查之情形時，如圖19所示，於在載臺上固定有晶圓之狀態下，對內置於載台之加熱器通電而加熱載 台。藉此，介隔載台，晶圓之溫度上升至例如150℃~200℃。又，在晶圓之上方(即，載臺之上方)配置探針卡200，於晶圓之溫度穩定後，使探針120接觸於形成於晶圓之IC晶片之電極墊，測定IC晶片之電氣特性。

在該過程中，對配置於晶圓之上方之探針卡基板110之下表面112傳遞來自晶圓之放射熱或來自探針之傳導熱。藉此，探針卡基板110自下表面112側溫度上升，而在下表面112與上表面111之間產生溫度差(熱梯度)。如圖10所示，因該溫度差而導致對探針卡基板110施加產生「下側凸起之翹曲變形」之方向之力F1。

另一方面，亦經由探針卡基板110對配置於探針卡基板110之上表面111側之複數根支柱150傳遞上述放射熱或傳導熱。而且，因來自該探針卡基板110之傳熱，而使複數根支柱150之溫度分別上升。此處，如(1)式所示般，第2支柱152之熱膨脹率β2大於第1支柱151之熱膨脹率β1。因此，第2支柱152較第1支柱151更膨脹，第2支柱152較第1支柱151更用力地將探針卡基板110向下方(即，晶圓側)按壓。其結果，如圖10所示，對探針卡基板110施加產生「上側凸起之翹曲變形」之方向之力F2。欲使「上側凸起之翹曲變形」產生之力F2抵消欲使「下側凸起之翹曲變形」產生之力F1。藉此，可減小力F1，故可減輕由探針卡基板110之上下表面之溫度差引起之「下側凸起之翹曲變形」。

又，在高溫檢查中，一面使探針卡200相對於晶圓相對地移動，一面檢查形成於晶圓之複數個IC晶片之一部分或全部。在該過程中，如圖18所示，有檢查位於晶圓之外周部之IC晶片之情形、或使探針卡200向載台外之清潔區域移動之情形。於該情形時，探針卡200之至少一部分自載台之上方離開。若探針卡200自載台之上方離開，則探針卡基板110之下表面112所受到之放射熱量變小，故上下表面之溫度差變小。藉此，欲使「下側凸起之翹曲變形」產生之力F1變小，從而探 針卡基板110之翹曲變形趨向收斂。又，由於自探針卡基板110向各支柱150之傳熱量亦變小，故各支柱150根據熱膨脹率而收縮。藉此，欲使「上側凸起之翹曲變形」產生之力F2亦變小。

在該第2實施形態中，探針卡基板110之下表面112對應於本發明之「一面」，上表面111對應於本發明之「另一面」。

(第2實施形態之效果)

本發明之探針卡發揮以下效果。

(1)探針卡200在探針卡基板110與支撐構件130之間具有第1支柱151、及配置於較第1支柱151更遠離探針卡基板110之中心部之位置(例如，外周部)之第2支柱152。此處，第2支柱152之熱膨脹率β2大於第1支柱151之熱膨脹率β1。

藉此，於使用探針卡200進行高溫檢查時，對探針卡基板110施加欲使「下側凸起之翹曲變形」產生之力F1。又，因第1支柱151與第2支柱152之熱膨脹率之差，而導致對探針卡基板110施加與翹曲變形對抗之力。藉由該等2個力相互抵消，而可減輕因探針卡基板110之上下表面之溫度差所產生之翹曲變形。

(2)又，第1支柱151與第2支柱152係分別準備有複數根，第1支柱151係於第1圓周171上等間隔地配置，第2支柱152係於第2圓周172上等間隔地配置。藉此，能以呈同心圓狀包圍探針卡基板110之中心部，且自該圓之中心朝向外周變大之方式設定將探針卡基板110向下方按壓之力(即，按下力)之分佈。以此方式設定之按下力為欲使探針卡基板110上產生「上側凸起之翹曲變形」之力F2，該力F2作用在與欲使「下側凸起之翹曲變形」產生之力F1正相反之方向。因此，可更有效地減輕因探針卡基板110之上下表面之溫度差所產生之翹曲變形。

(3)由於在高溫檢查時可減輕探針卡基板110之翹曲變形，故可縮 小探針120之前端位置之位移量。藉此，可使對探針120之電極墊之按壓均勻化。又，由於可縮小探針120之前端位置之位移量，且可使按下壓力均勻化，故亦可進一步提高高溫檢查之溫度(例如，設為超過200℃之溫度)。

(變化例)

(1)再者，對複數根支柱150包含例如複數根第1支柱151與複數根第2支柱152之情形進行了說明。然而，在第2實施形態中，複數根支柱150並不限定於第1支柱151及第2支柱152之2種。例如，如圖11所示，複數根支柱150中，除第1支柱151及第2支柱152以外，亦可包含第3支柱153。在該例中，第3支柱153係配置於探針卡基板110之中心部上。探針卡基板110之中心部雖為難以配置電子零件之所謂之死空間，但在此處配置第3支柱153。

又，第3支柱153之熱膨脹率小於第1支柱151之熱膨脹率。即，於將第3支柱153之熱膨脹率設為β3時，以下述(3)式成立之方式選擇第3支柱153之材料。

β2>β1>β3…(3)

例如，於第1支柱151之材料為JIS規格中之SUS430，第2支柱152之材料為JIS規格中之SUS410之情形時，可選擇相較於該等熱膨脹率極小之超級因瓦合金作為第3支柱153。

若為此種構成，則可於探針卡基板110中，不犧牲電子零件之配置空間而增加支柱150之根數。又，探針卡基板110之中心部為易於積熱之部位，但藉由第3支柱153發揮作為傳熱路徑之功能，而可自探針卡基板110之中心部向支撐構件130側高效地散熱。

再者，與第1支柱151及第2支柱152相同，自支撐構件130側指示第3支柱153之螺釘163與自探針卡基板110側固定第3支柱153之螺釘(未圖示)亦較佳為包含與第3支柱153相同之材料。

(2)又，在第2實施形態中，亦可省略圖11所示之第1支柱151。即，亦可如圖12(a)及(b)所示般，於探針卡基板110之中心部配置第3支柱153，於外周部配置第2支柱152，在中心部與外周部之間之中間部未配置支柱150。

若為此種構成，則例如可容易在探針卡基板110之中間部之上表面111側確保空間。而且，可在該確保之空間內配置線圈、電容器或經封裝化之IC元件等各種電子零件155。藉此，可提高探針卡基板110中之電子零件之安裝密度。再者，於圖12所示之變化例中，第3支柱153對應於本發明之「第1支柱」。

(3)又，在上述第2實施形態中，對(2)式之關係成立之情形、即探針卡基板110之熱膨脹率βb大於第2支柱152之熱膨脹率β2之情形進行了說明。然而，在第2實施形態中，熱膨脹率之大小關係並不限定於此。即，如下述式(2)'所示般，第2支柱152之熱膨脹率β2亦可大於探針卡基板110之熱膨脹率βb。

β2>βb>β1…(2)'

例如，使第2支柱152包含樹脂材料，或，使第2支柱152與螺釘162、167包含相同之樹脂材料，藉此，可滿足(2)'式。於(2)'式成立時，第1支柱151及第2支柱152之熱膨脹率之差更大，從而第2支柱152可將探針卡基板110之外周部進一步向下方按壓。因此，可進一步減輕探針卡200中所產生之「下側凸起之翹曲變形」。

《第3實施形態》

在上述第2實施形態中，對支撐構件之平面形狀為十字形之情形進行了說明。然而，在本發明之實施形態中，支撐構件之平面形狀並不限定於此。支撐構件之平面形狀亦可為例如四邊形、六邊形等多邊形、或正圓形。又，支撐構件亦可為厚度相對於縱橫之尺寸較小之板狀者。

圖13係表示本發明之第3實施形態之探針卡300之構成例之俯視圖。如圖13所示，該探針卡300包括探針卡基板110、在探針卡基板110之上表面111側隔開距離而配置之支撐板230、及介於探針卡基板110與支撐構件130之間之複數根支柱150。支撐板230係支撐探針卡300者，例如包含不鏽鋼鋼材。支撐板230係以例如固定於未圖示之探針器之狀態使用。

關於該支撐板230，如圖13所示，該支撐部230之平面形狀例如為正圓形。與圖9所示之支撐構件130相同，為了亦在該支撐板230上固定支柱150之上端，而設置有複數個貫通支撐板230之上表面111與下表面112之間之螺孔。

在該探針卡300中，第1支柱151及第2支柱152為與第2實施形態相同之構成且具有相同之功能。藉此，第3實施形態發揮與第2實施形態之效果(1)~(3)相同之效果。又，在第3實施形態中，亦可應用第2實施形態中所說明之變化例(1)~(3)。

例如，如圖14所示，複數根支柱150除包含第1支柱151及第2支柱152以外，亦可包含第3支柱153。第3支柱153例如係配置於探針卡基板110之中心部上。又，以上述(3)式成立之方式，分別選擇構成第1支柱151與第2支柱152及第3支柱153之材料。若為此種構成，則發揮與第2實施形態之變化例(1)相同之效果。

又，在圖14中亦可省略第1支柱151。即，亦可如圖15所示般，於探針卡基板110之中心部配置第3支柱153，於外周部配置第2支柱152，在中心部與外周部之間之中間部未配置第1支柱150。若為此種構成，則發揮與第2實施形態之變化例(2)相同之效果。

進而，如圖16所示，第2支柱152之根數亦可較第1支柱151多。若為此種構成，則可使第2圓周172上之第2支柱152之配置間隔接近於第1圓周171上之第1支柱151之配置間隔。藉此，可防止與第1圓周171 上相比，第2圓周172上之按下力之分佈稀疏。在第2圓周172上，可使第2支柱152之按下力之分佈更接近均勻。

在該第3實施形態中，支撐板230對應於本發明之「支撐構件」。

《第4實施形態》

圖17係表示本發明之第4實施形態之支撐板330之構成例之俯視圖。該支撐板330之平面形狀例如為正圓形，形成有多個自其上表面111貫通至下表面112之螺孔133。於該支撐板330形成有多個螺孔133。具體而言，於以支撐板330之中心部作為圓之中心之複數個同心圓之各圓周上，分別等間隔地配置有複數個螺孔133。又，亦可於該圓之中心亦形成有螺孔133。再者，此處所謂之圓周，與第2、第3實施形態相同，指假想圓周。

若為此種構成，則例如可自複數個螺孔133中選擇任意之螺孔133，並使螺釘穿過所選擇之螺孔133而固定支柱150。可根據探針卡基板110之螺孔133之位置選擇支撐板330之螺孔133，且在此處固定支柱150，故可提高支撐板330之通用性。

本發明並非可限定於以上所記載之各實施形態者。可基於本領域技術人員之知識對各實施形態添加設計變更等，添加有此種變形之態樣亦包含於本發明之範圍。

1‧‧‧載台

3‧‧‧殼體

10‧‧‧探針卡

11‧‧‧卡基板

11a‧‧‧上表面

11b‧‧‧下表面

13‧‧‧探針

13a‧‧‧前端

15‧‧‧針保持器

20‧‧‧卡固持器

21‧‧‧薄板部

23‧‧‧階差

30‧‧‧連接環

31‧‧‧彈簧銷

35‧‧‧螺釘

50‧‧‧PCLS

51‧‧‧下側零件

52‧‧‧下側支撐部

53‧‧‧支柱

54‧‧‧螺釘

55‧‧‧螺釘

61‧‧‧上側零件

62‧‧‧上側支撐部

63‧‧‧連結部

64‧‧‧螺釘

71‧‧‧螺釘

100‧‧‧探針檢查裝置

Claims (10)

1. 一種探針卡固定裝置，其特徵在於：其係將探針卡固定於探針器者，且包括：連接環，其用以固定於上述探針器之殼體；卡固持器，其用以在與上述連接環之間夾持上述探針卡之外周部；及鎖定裝置，其用以固定上述探針卡之中央部與上述連接環。
2. 如請求項1之探針卡固定裝置，其中上述鎖定裝置包含：第1零件，其固定於上述探針卡之上述中央部；第2零件，其固定於上述連接環；及第3零件，其連結固定上述第1零件與上述第2零件。
3. 如請求項2之探針卡固定裝置，其中上述第1零件包含：支撐構件，其係自上述探針卡之與上述連接環接觸之側之面隔開距離而配置；及複數根支柱，其等介於上述探針卡與上述支撐構件之間；且上述複數根支柱包含線膨脹係數小於上述第2零件之材料。
4. 一種探針檢查裝置，其特徵在於包括：如請求項1至3中任一項之探針卡固定裝置；及探針卡；且於上述探針卡上安裝有上述探針卡固定裝置。
5. 一種探針檢查方法，其特徵在於：於使用由卡固持器與連接環夾持外周部之探針卡進行探針檢查時，預先於上述探針卡之與 上述連接環接觸之側之面上配置鎖定裝置，使用該鎖定裝置固定上述探針卡之上述中央部與上述連接環。
6. 如請求項5之探針檢查方法，其中於進行上述探針檢查時，預先將上述連接環固定於探針器之殼體。
7. 一種探針卡，其特徵在於包括：探針卡基板，係探針之前端位於其一面側；支撐構件，其於上述探針卡基板之另一面側相隔配置；及複數根支柱，其等介於上述探針卡基板與上述支撐構件之間；且上述複數根支柱包含第1支柱、及較上述第1支柱更遠離上述探針卡基板之中心部而配置之第2支柱；上述第2支柱之熱膨脹率大於上述第1支柱之熱膨脹率。
8. 如請求項7之探針卡，其中上述複數根支柱分別包含複數根上述第1支柱與上述第2支柱；上述複數根第1支柱於在上述探針卡基板之中心部具有圓之中心之第1圓周上等間隔地配置；且上述複數根第2支柱在與上述第1圓周為同心圓、且直徑較上述第1圓周大之第2圓周上等間隔地配置。
9. 如請求項8之探針卡，其中上述複數根支柱進而包含配置於上述探針卡基板之中心部上之第3支柱；且上述第3支柱之熱膨脹率小於上述第1支柱之熱膨脹率。
10. 如請求項7至9中任一項之探針卡，其中上述第2支柱之根數較上述第1支柱多。