TWI396846B

TWI396846B - 探針卡

Info

Publication number: TWI396846B
Application number: TW097142533A
Authority: TW
Inventors: Toshihiro Yonezawa; Shinichiro Takase
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2013-05-21
Also published as: KR101164011B1; TW200935061A; CN101883987A; CN101883987B; US8415964B2; JP2009133724A; KR20100072076A; JP5188161B2; EP2216655A1; WO2009069439A1; EP2216655A4; US20100301887A1

Description

探針卡

本發明係有關用以檢查待檢查體之電特性的探針卡。

形成於例如半導體晶圓(以下稱「晶圓」)上之積體電路(IC，Integrated Circuit)、大型積體電路(LSI，Large Scale Integrated circuit)等之電子電路的電特性，係使用安裝在探針裝置的探針卡而進行檢查。

如圖10所示，探針卡100包含：支持板102，稱為接觸件或導引板，支持多數之針狀的探針101；與印刷電路板103，電連接於該支持板102。支持板102配置成使探針101之尖端接觸部突出的底面與晶圓W相對的形態；印刷電路板103配置於支持板102之頂面側。

於印刷電路板103之頂面側，設有校正支持板102之平面度的校正構件104。於校正構件104之外周部的底面固定有固定具105，該固定具105用以將支持板102、印刷電路板103與校正構件104連結而一體化。而於固定具105之下端面固定有板彈簧106，該板彈簧106用以將支持板102之外周部底面固持，以將該支持板102推壓到印刷電路板103。

另外，晶圓W上之元件的電特性，係使複數之探針101的尖端接觸部接觸到元件之電子電路的電極，並透過印刷電路板103而從各探針101對該電極施加檢查用之電信號，藉此進行檢查(專利文獻1)。

【專利文獻1】日本特開2006-10629號公報

由於此種電特性的檢查在例如-20℃～150℃之較廣範圍的溫度領域所進行，因此於檢查時，支持板102有時因例如熱性上之影響往水平方向膨脹。然而，由於以板彈簧106將支持板102之外周部固定，因此支持板102並無法往水平方向膨脹，而如圖11(a)、11(b)所示，有時支持板102之中央部往鉛直方向起較大之應變。例如，支持板102之中央部往鉛直上方起應變時，將如圖11(a)所示，探針101之高度變得高於既定高度，使檢查時之各探針101與晶圓W的接觸性降低。又，支持板102之中央部往鉛直下方起應變時，將如圖11(b)所示，探針101之高度變得低於既定高度，對探針101與晶圓W造成損害。如上所述，由於檢查時之各探針101與晶圓W之各電極的接觸不穩定，因此會有無法正確檢查晶圓W之電特性的情況。又，圖11(a)、11(b)中，為顯然易懂地說明該現象，將應變誇大而描繪。

本發明係有鑒於此點而設計，其目的為：使晶圓等之待檢查體與探針的接觸穩定，正確地檢查電特性。

為達成上述目的，本發明係用以檢查待檢查體之電特性的探針卡，具有：電路板；支持板，配置於該電路板之底面側，支持用以接觸待檢查體的接觸部；固持構件，將該支持板之外周部底面加以固持；及抵接構件，配置於該支持板之外周部底面與該固持構件二者間，向上方突出且與該支持板之外周部底面抵接。

依本發明，由於在支持板之外周部底面與固持構件二者間配置抵接構件，因此容許支持板本身往水平方向膨脹。從而，檢查待檢查體之電特性時，即使在支持板溫度上升而膨脹的情況下，仍可使該膨脹量往水平方向膨脹，藉此最後能抑制支持板往鉛直方向的應變。

依本發明，由於可將支持板往水平方向的膨脹順利地放出，因此能抑制支持板往鉛直方向的應變，穩定進行探針與待檢查體二者的接觸，以高精度進行信賴度較高之檢查。

(實施發明之最佳形態)

以下，說明本發明之較佳實施形態。圖1係顯示搭載有依本實施形態之探針卡的探針裝置1之內部概略結構的縱剖面圖。

探針裝置1例如包含：探針卡2、載置作為待檢查體之晶圓W的載置台3、固持探針卡2的支架4。

探針卡2例如整體形成大致圓盤狀。探針卡2包含：支持板11，支持複數之作為接觸部的探針10；印刷電路板13，以接觸銷12與支持板11電連接，作為電路板；校正構件14，校正支持板11之平面度。

支持板11例如整體形成大致四角板狀，與載置台3相對而配置於探針卡2的底面側。於支持板11之底面，接合而支持有對應於晶圓W之複數個電極(未圖示)所配置的複數個探針10。於支持板11之頂面，設置接合有接觸銷12的接觸端子11a。此接觸端子11a連接於接觸配線11b，而接觸配線11b形成於支持板11之內部，用以將各探針10與頂面側之接觸銷12加以通電。又，支持板11使用絕緣性，且具有與晶圓W大致相同熱膨脹係數的材料，例如陶瓷或玻璃。

印刷電路板13例如形成大致圓盤狀，於支持板11之上側與支持板11呈平行而配置。於印刷電路板13之底面，設有接觸銷12所抵接的接觸端子13a。此接觸端子13a形成有電子電路，而電子電路形成於印刷電路板13之內部，用以在測試頭(未圖示)與支持板11之間傳達電信號。

於印刷電路板13與支持板11間，設置一定寬度的間隙；在該間隙設有複數之接觸銷12，將支持板11與印刷電路板13電連接。接觸銷12於支持板11面內呈大致均等而配置。接觸銷12帶有彈性及可撓性，且以具導電性之例如鎳所形成。接觸銷12之上部側比起與支持板11之接觸端子11a的接合部，係朝印刷電路板13側彎曲，上端部推壓到印刷電路板13之接觸端子13a而抵接。接觸銷12之上端部可一邊對印刷電路板13保持接觸，一邊上下左右自由移動。

如圖2所示，於支持板11頂面之複數位置，例如4處形成有導引溝槽20，作為用以引導支持板11往水平方向之伸縮的導引部。導引溝槽20在以支持板11的中心P為圓心的同一圓周上，每隔中心角90度而形成。導引溝槽20從平面看來，其長邊方向之長度比導引銷21的直徑較長，短邊方向之長度與導引銷21的直徑相符而形成。導引溝槽20之長邊方向的中心線L通過支持板11的中心P。如圖3所示，沿厚度方向貫通印刷電路板13的導引銷21插入導引溝槽20。導引銷21藉由將印刷電路板13沿厚度方向貫通，以不沿水平方向移動方式固定。

校正構件14具有例如大致圓盤狀，且如圖1所示，於印刷電路板13之頂面側與印刷電路板13平行而配置。

於校正構件14之外周部的底面固定有連結體30，該連結體30用以將支持板11、印刷電路板13與校正構件14連結而一體化。連結體30以例如從校正構件14之頂面側沿厚度方向貫通校正構件14的螺栓31而固定。

連結體30形成上下方向較長之大致四角柱狀。如圖2所示，連結體30設於支持板11之外周部的複數位置，例如4處。各連結體30從平面看來，在以支持板11的中心P為圓心的同一圓周上等間隔而配置。

如圖1所示，連結體30將例如印刷電路板13沿厚度方向貫通，且下端部到達支持板11之外周部的外方位置。於連結體30之下端面，將作為固持構件的板彈簧33以螺栓32而固定。藉由該板彈簧33，可一邊將支持板11之外周部從下方固持，一邊將支持板11往印刷電路板13側抵緊，而保持支持板11與印刷電路板13的電連接。又，板彈簧33使用例如不銹鋼。

如圖1及圖3所示，於板彈簧33與支持板11之外周部底面二者間，設有作為抵接構件的滾子40。如圖2所示，滾子40沿著與支持板11之徑向垂直的方向延伸。滾子40之長邊方向的中心從平面看來，在以支持板11的中心P為圓心的同一圓周上以等間隔配置。藉由該滾子40，容許支持板11本身往水平方向膨脹，而由板彈簧33所固持。又，於檢查晶圓W時，支持板11溫度上升的情況下，藉由滾子40轉動，而支持板11順利地往水平方向膨脹。又，滾子40使用例如不銹鋼。

於校正構件14設有例如從頂面側沿寬度方向貫通，並接觸到印刷電路板13之頂面的平行調整螺絲50。此平行調整螺絲50設於校正構件14之面內的複數位置。藉由使各平行調整螺絲50轉動，調整各平行調整螺絲50按壓印刷電路板13之頂面的距離，可調整支持板11之水平度。

載置台3藉由例如驅動裝置60以可自由左右方向及上下方向移動之方式所構成，可使所載置的晶圓W三次元移動，使晶圓W之所希望部分接觸到探針10。

支架4例如包含：補強構件70，覆蓋探針卡2之頂面，補強印刷電路板13；與卡支架71，支持補強構件70之外周部，而安裝於探針裝置1的本體(未圖示)。

補強構件70形成例如大致圓盤狀。例如在補強構件70之底面側形成凹部，該凹部收納有探針卡2之頂面側。補強構件70以複數個螺栓72連接於校正構件14。

補強構件70以從補強構件70之外周部的頂面沿厚度方向貫通補強構件70的螺栓73，固定於卡支架71；而卡支架71固定於探針裝置1的本體。

使用如上述所構成之探針裝置1，檢查晶圓W的電特性時，首先將晶圓W載置到載置台3上。其次，例如載置台3移動，使晶圓W靠近支持板11，晶圓W之既定各電極接觸到各探針10。然後，透過印刷電路板13、支持板11、探針10，將檢查用之電信號傳達到晶圓W，檢查晶圓W之電子電路的電特性。

依以上之實施形態，由於在支持板11的外周部底面與板彈簧33之間配置滾子40，因此容許支持板11本身往水平方向膨脹。如此一來，檢查晶圓W之電特性時，即使於支持板11溫度上升的情況下，仍可使支持板11往水平方向膨脹。又，由於此時滾子40會轉動，因此可使支持板11順利地往水平方向膨脹。從而，可將支持板11之膨脹量往水平方向放出，可抑制支持板11往鉛直方向的應變。其結果，由於能將支持板11所支持的複數之探針10的高度保持於一定之既定高度，可使檢查時之探針10與晶圓W之電極二者的接觸穩定，因此能正確地檢查晶圓W的電特性。

由於導引溝槽20中，其長邊方向之長度比導引銷21的直徑較長而形成，且藉印刷電路板13以不沿水平方向移動之方式所固定的導引銷21插入導引溝槽20，因此支持板11溫度上升時，支持板11會被導引溝槽20引導而膨脹。而且，由於導引溝槽20在以支持板11的中心P為圓心的同一圓周上，每隔中心角90度而形成，導引溝槽20之長邊方向的中心線L通過支持板11的中心P，因此可使支持板11一邊保持其中心位置，一邊往水平方向膨脹。藉此，由於支持板11與晶圓W實質上具有大致相同之熱膨脹係數，支持板11與晶圓W大致同樣地往水平方向膨脹，因此相對於支持板11所支持之探針10，晶圓W之電極之水平方向的位置並不變，可使探針10正確地接觸到晶圓W之電極。

如圖4所示，於以上之實施形態的板彈簧33之前端，可設有防止滾子40脫離用的止動部33a。止動部33a從板彈簧33之本體朝上方彎曲而形成。藉此，即使因例如探針卡2震動等之擾動而滾子40從板彈簧33橫向偏位，仍可防止滾子40掉落。

以上之實施形態中，於支持板11之外周部底面與板彈簧33二者間，設置滾子40；但如圖5所示，也可設置前端呈凸型的板彈簧80，以取代板彈簧33與滾子40。板彈簧80之前端80a從側面看來，大致突出到半圓狀上，與支持板11之外周部底面相接。藉此，容許支持板11本身往水平方向膨脹，即使於支持板11溫度上升的情況下，仍可使支持板11往水平方向膨脹，能抑制支持板11往鉛直方向的應變。

以上之實施形態中，補強構件70之外周部以螺栓73固定於卡支架71；但如圖6所示，亦可複數形成沿厚度方向貫通補強構件70之外周部的長孔洞之導引孔90，使補強構件70之外周部往水平方向伸縮。

如圖7所示，導引孔90連接於補強構件70之大致圓盤狀的本體70a，從本體70a的外周向外方各形成沿徑向延伸之大致直方體狀的8根連接構件70b。又，導引孔90從平面看來，其長邊方向沿連接構件70b而形成，亦即其長邊方向之中心線L’通過補強構件70之中心P’，複數之中心線L’於中心P’交叉而形成。而且，導引孔90在以補強構件70之中心P’為圓心的同一圓周上，每隔中心角45度而形成。又，連接構件70b之根數以連接於探針卡2之印刷電路板13的測試頭(未圖示)之形狀而定，也有設置例如4根連接構件70b的情況。此時，導引孔90在以補強構件70之中心P’為圓心的同一圓周上，每隔中心角90度而形成。

如圖8所示，於導引孔90內形成高低差部91，其下部沿導引孔90之內周而突出。於該導引孔90內，設有固定在卡支架71的螺栓92。螺栓92之外周設有軸環(collar)93，軸環93以螺栓92對於卡支架71呈固定狀。軸環93由設於上部的凸緣部93a、與設於其下部的支持部93b所構成。

軸環93之凸緣部93a設於比高低差部91些微上方的位置，例如凸緣部93a之底面與卡支架71之頂面的距離h₁ ，比高低差部91與卡支架71之頂面的距離h₂ 長數μm。因此，即使將螺栓92緊固，補強構件70之外周部在鉛直方向該分量不會固定。又，由於導引孔90之高低差部91，上部90a之長邊方向的長度X比凸緣部93a的直徑S較長；且由於導引孔90之高低差部91，下部90b之長邊方向的長度Y比支持部93b的直徑T₁ 較長。因此，容許補強構件70本身往水平方向膨脹。而且，凸緣部93a的直徑S比導引孔90之下部90b之長邊方向的長度Y較長，可抑制補強構件70的浮升。又，如圖9所示，軸環93之支持部93b的直徑T₁ 比導引孔90之下部90b之短邊方向的長度T₂ 略微小例如數μm。

在此，檢查例如晶圓W之電特性時，於補強構件70溫度上升的情況下，當補強構件70之外周部於水平方向固定時，補強構件70之中央部有時會往鉛直方向上方起應變。此時，由於補強構件70往鉛直方向的應變，支持板11所支持的複數之探針10的高度不一致，探針10與晶圓W之電極的接觸變得不穩定。然而，依以上之實施形態，由於在補強構件70的複數個連接構件70b，導引孔90沿連接構件70b的厚度方向貫通而各自形成，導引孔90之上部90a之長邊方向的長度X比軸環93之凸緣部93a的直徑S較長，且下部90b之長邊方向的長度Y比支持部93b的直徑T₁ 較長，因此容許補強構件70本身往水平方向膨脹。又，由於軸環93之凸緣部93a設於比高低差部91些微上方，例如數μm上方的位置，因此即使將螺栓92緊固，補強構件70之外周部於鉛直方向該分量不會固定。從而，檢查晶圓W之電特性時，即使在補強構件70溫度上升的情況下，仍可使補強構件70往水平方向膨脹，能抑制補強構件70往鉛直方向的應變。藉此，也能抑制設於補強構件70之下方的支持板11往鉛直方向的應變，可將支持板11所支持的複數之探針10的高度保持於一定之既定高度。因此，能使得檢查時之探針10與晶圓W之電極的接觸穩定。

又，由於軸環93之凸緣部93a的直徑S比導引孔90之下部90b之長邊方向的長度Y較長，因此當補強構件70溫度上升而膨脹時，可抑制該補強構件70的浮升。

進而，導引孔90中，由於其長邊方向沿連接構件70b而形成，該長邊方向之中心線L’於補強構件70之中心P’交叉，且軸環93之支持部93b的直徑T₁ 比導引孔90之下部90b之短邊方向的長度T₂ 略微小例如數μm，因此當補強構件70溫度上升而膨脹時，可使補強構件70從其中心P’向外方順利地且中心位置不偏移而膨脹。亦即，可使補強構件70於旋轉方向無所偏移而膨脹。

以上，一邊參照附加圖式，一邊說明本發明之最佳實施形態；但本發明並不限定於所提示之例。很明顯地，只要是熟悉本技藝之士，在記載於申請專利範圍的思想範圍內可思及各種之變形例或修正例，該等變形例或修正例，當然也屬於本發明之技術性範圍。本發明並不限於該例，可採用各種之態樣。本發明亦可適用於基板為晶圓以外之平面顯示器(FPD，Flat Panel Display)、光罩用之初縮遮罩等其他基板的情況。

【產業上利用性】

本發明作為用以檢查例如半導體晶圓等之待檢查體之電特性的探針卡，係相當有效益。

1．．．探針裝置

2．．．探針卡

3．．．載置台

4．．．支架

10．．．探針

11．．．支持板

11a．．．接觸端子

11b．．．接觸配線

12．．．接觸銷

13．．．印刷電路板

13a．．．接觸端子

14．．．校正構件

20．．．導引溝槽

21．．．導引銷

30．．．連結體

31、32．．．螺栓

33．．．板彈簧

33a．．．止動部

40．．．滾子

50．．．平行調整螺絲

60．．．驅動裝置

70．．．補強構件

70a．．．本體

70b．．．連接構件

71．．．卡支架

72、73．．．螺栓

80．．．板彈簧

80a．．．板彈簧之前端

90．．．導引孔

90a．．．上部

90b．．．下部

91．．．高低差部

92．．．螺栓

93．．．軸環

93a．．．凸緣部

93b．．．支持部

100．．．探針卡

101．．．探針

102．．．支持板

103．．．印刷電路板

104．．．校正構件

105．．．固定具

106．．．板彈簧

h₁ ．．．凸緣部之底面與卡支架之頂面的距離

h₂ ．．．高低差部與卡支架之頂面的距離

L．．．導引溝槽之長邊方向的中心線

L’．．．導引孔之長邊方向的中心線

P．．．支持板的中心

P’．．．補強構件的中心

S．．．軸環之凸緣部的直徑

T₁ ．．．軸環之支持部的直徑

T₂ ．．．導引孔之下部之短邊方向的長度

W．．．半導體晶圓

X．．．導引孔之上部之長邊方向的長度

Y．．．導引孔之下部之長邊方向的長度

圖1係顯示搭載有依本實施形態之探針卡的探針裝置之概略結構的縱剖面圖。

圖2係從下方觀察探針卡而得之平面圖。

圖3係顯示探針卡之支持板的外周部周邊之概略結構的縱剖面圖。

圖4係顯示探針卡之支持板的外周部周邊之概略結構的縱剖面圖。

圖5係顯示探針卡之支持板的外周部周邊之概略結構的縱剖面圖。

圖6係顯示具有依其他實施形態之探針卡的探針裝置之概略結構的縱剖面圖。

圖7係從上方觀察探針卡而得之平面圖。

圖8係顯示探針卡之頂板的外周部周邊之概略結構的縱剖面圖。

圖9係顯示軸環之支持部及導引孔之概略結構的平面圖。

圖10係顯示習知的探針卡之概略結構的縱剖面圖。

圖11係顯示習知的探針卡之支持板起應變之樣態的縱剖面圖；11(a)顯示支持板之中央部向鉛直上方起應變的樣態，11(b)顯示支持板之中央部向鉛直下方起應變的樣態。