WO2010007816A1 - プローブ - Google Patents

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小松　茂和
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東京エレクトロン株式会社
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of measuring instruments, e.g. of probe tips

Definitions

  • the present invention relates to a probe for inspecting the electrical characteristics of an object to be inspected.
  • a probe card having a circuit board or a probe is used to inspect the electrical characteristics of a device such as an IC or LSI (hereinafter referred to as “device”) formed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”). For example, a probe disposed on the lower surface of a circuit board is brought into contact with an electrode provided on a device on a wafer.
  • the electrode is made of a conductive metal such as aluminum. Since aluminum and the like are easily oxidized, an oxide film which is an insulator is formed on the surface thereof. For this reason, merely contacting the probe with the electrode cannot break through the oxide film formed on the surface of the electrode and ensure electrical connection between the probe and the electrode. Therefore, when measuring such electrical characteristics, in order to ensure electrical continuity between the electrode of the wafer and the probe, the probe is brought into contact with the electrode, and then the wafer is vibrated in the horizontal direction and oxidized by the tip of the probe. A so-called scrubbing operation is performed to remove the film.
  • the probe 100 includes a beam portion 102 that is cantilevered by the circuit board 101 and a contact 103 that extends from the free end of the beam portion 102 to the wafer W.
  • Patent Document 1 the wafer W is vibrated in a horizontal direction with the overdrive so that the contact 103 and the electrode P of the wafer W are in pressure contact with each other, whereby the oxide film O on the surface of the electrode P is scraped off, and the contact The front end portion 104 of 103 and the conductive portion of the electrode P are in contact with each other.
  • the oxide film O removed by scrubbing adheres to the tip 104 of the contactor 103 and inhibits stable conduction between the probe 100 and the electrode P. For this reason, it is necessary to periodically clean the tip portion 104 of the probe 100. However, when cleaning is performed, there is a problem that the tip 104 is worn. In addition, scrubbing may leave large needle marks on the surface of the electrode P and damage the electrode P.
  • a vertical high load contact represented by a pogo pin can be considered.
  • the wiring structure has become finer and thinner, and the wiring layer has become extremely thin.
  • inspection is performed using vertical high-load contacts such as pogo pins. Then, the probe may penetrate not only the oxide film but also the electrode and the wiring layer.
  • the wiring layer and the insulating layer may be damaged by the stress when the probe is loaded. If the load applied to the probe is lowered to avoid this, there arises a problem that conduction between the probe and the electrode becomes unstable.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to stably inspect the electrical characteristics of an object to be inspected with a low probe load.
  • the present invention provides a probe for inspecting the electrical characteristics of an object to be inspected by bringing the contact part into contact with the object to be inspected, wherein the contact part has a plurality of electrical conductivity therein.
  • the particles are dispersed and the contact particles partially protrude from the surface of the contact portion on the side of the object to be inspected, and an electrically conductive member having elasticity is disposed on the surface of the contact portion opposite to the object to be inspected.
  • the contact particle protrudes from the contact portion toward the object to be inspected, the contact particle easily breaks through the oxide film even when the load applied to the probe is lowered, and ensures the connection between the object to be inspected and the probe. be able to. Thereby, the inspection of the electrical characteristics of the object to be inspected can be stably performed with a low probe load.
  • a conductive member having elasticity is arranged on the surface of the contact portion opposite to the pair to be inspected, the probe is given elasticity, and there is a difference in height between the electrodes on the wafer W. The height difference can be absorbed by elasticity. Thereby, the inspection of the electrical characteristics of the object to be inspected can be performed more stably.
  • the inspection of the electrical characteristics of the object to be inspected can be stably performed with a low probe load.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a side surface showing an outline of a configuration of a probe apparatus 1 having a probe according to an embodiment.
  • the probe device 1 is provided with, for example, a probe card 2 and a mounting table 3 on which a wafer W as an object to be inspected is mounted.
  • the probe card 2 is disposed above the mounting table 3.
  • the probe card 2 includes, for example, a circuit board 10 for sending an electrical signal for inspection to the wafer W mounted on the mounting table 3, a holder 11 that holds the outer periphery of the circuit board 10, and a lower surface of the circuit board 10.
  • the circuit board 10 is electrically connected to a tester (not shown), and an electrical signal for inspection from the tester can be transmitted to and received from the probe 13 below via the intermediate body 12.
  • the circuit board 10 is formed in a substantially disk shape, for example.
  • An electronic circuit is formed inside the circuit board 10, and a plurality of connection terminals 10 a of the electronic circuit are formed on the lower surface of the circuit board 10.
  • the intermediate body 12 includes, for example, a flat plate-like intermediate substrate 12a and an elastic conductive sheet 20 attached to the upper surface of the intermediate substrate 12a.
  • the intermediate substrate 12a is formed, for example, in a square shape, and is formed of, for example, a silicon substrate or a glass substrate.
  • the probe 13 disposed on the lower surface side of the intermediate substrate 12a has a contact portion 30 that contacts the electrode P and an insulating sheet 40 made of a rubber sheet that is an insulating material.
  • the contact portion 30 is formed at a position corresponding to the arrangement of the electrodes P on the wafer W.
  • the contact portion 30 is further formed on the tip portion 41, the conductor portion 42 formed on the top surface of the tip portion 41 and electrically connected to the tip portion 41, and plating as another conductor provided on the top surface of the conductor portion 42. It consists of a layer 43.
  • the tip portion 41 is formed by composite plating in which contact particles 45 having a plurality of conductivity are added to a material that is excellent in conductivity and harder than the electrode P, such as nickel. As shown in FIG. 2, the tip 41 has contact particles 45 a dispersed therein, and a part of the contact particles 45 b protrudes from the surface of the tip 41 on the wafer W side. That is, a part of the contact particle 45 b is embedded in the tip portion 41, and the rest protrudes from the surface of the tip portion 41.
  • the contact particles 45 are fine particles formed by crushing a conductive material such as SiC, TiC, or conductive diamond that is harder than the base material of the tip portion 41 in the present embodiment. It has a crushing surface. Since the contact particles 45 having a fine and sharp crushing surface protrude from the tip portion 41 of the probe 13, even when the load applied to the probe 13 is low, the contact particles 45 are easily formed on the surface of the electrode P. The formed oxide film O can be penetrated. As a result of investigations by the inventors, for example, when the load applied to the probe 13 is 1 gf / piece, the optimum particle size of the contact particle 45 for securing conduction with the electrode P through the oxide film O is as follows. It was about 0.3 to 2.0 ⁇ m.
  • the conductor part 42 is provided so as to penetrate the through hole 46 formed in the insulating sheet 40 at a position corresponding to the arrangement of the electrode P.
  • On the outer periphery of the conductor portion 42 there are engaging portions 42a and 42b on the upper surface side and the lower surface side, respectively.
  • the locking portions 42a and 42b prevent the conductor portion 42 from falling off the insulating sheet 40.
  • copper is used for the conductor portion 42, but other conductors such as nickel may be used as long as they show good conductivity.
  • the plating layer 43 is a protective film that prevents the surface of the conductor portion 42 from being oxidized and an oxide film from being formed on the surface of the conductor portion 42.
  • As the material of the plating layer 43 for example, gold is used. Thus, by using gold having good conductivity, the contact resistance between the conductive member 67 and the contact portion 30 described later can be reduced.
  • the insulating sheet 40 is formed in a square shape as shown in FIG. 3, for example, and an outer peripheral portion is stretched around a rectangular metal frame 50.
  • the metal frame 50 is formed of, for example, an iron-nickel alloy (Fe—Ni alloy) having the same thermal expansion coefficient as that of the wafer W.
  • a circular through hole 46 is formed in the insulating sheet 40 at a position corresponding to the electrode P of the wafer W, and the contact portion 30 is provided in the through hole 46 as described above.
  • the contact portion 30 is shown as a circle, but the shape may be a square, for example, and is not limited to the shape shown in this figure.
  • the metal frame 50 is bonded to the lower surface of the outer peripheral portion of the intermediate substrate 12a by, for example, an elastic silicone adhesive 51.
  • the elastic conductive sheet 20 provided on the upper surface of the intermediate substrate 12a is formed in a square shape as shown in FIG. 4, for example, and is formed of an elastic insulating material such as a rubber sheet as a whole.
  • the elastic conductive sheet 20 is formed with a plurality of conductive portions 60 having conductivity.
  • the conductive portion 60 is formed so as to correspond to, for example, the arrangement of the connection terminals 10a of the circuit board 10 and the upper terminals 65a of the energization paths 65 described later of the intermediate board 12a.
  • the conductive portion 60 is configured such that a part of a rubber sheet is densely filled with conductive particles.
  • Each conductive part 60 penetrates the elastic conductive sheet 20 in the vertical direction, for example, and protrudes in a convex shape from both upper and lower surfaces of the elastic conductive sheet 20.
  • a portion other than the conductive portion 60 of the elastic conductive sheet 20 is an insulating portion 62.
  • the elastic conductive sheet 20 is fixed to a metal frame 70 surrounding the outer periphery thereof.
  • the metal frame 70 is formed of, for example, an iron-nickel alloy having the same thermal expansion coefficient as that of the wafer W, for example.
  • the metal frame 70 has a square frame-shaped portion 70a along the outer peripheral portion of the elastic conductive sheet 20, and a plurality of plate-shaped portions 70b extending outward from the frame-shaped portion 70a.
  • the frame-shaped portion 70 a of the metal frame 70 is bonded to the upper surface of the outer peripheral portion of the intermediate substrate 12 a of the intermediate body 12 by, for example, an elastic silicone adhesive 71. Thereby, each conductive part 60 of the elastic conductive sheet 20 is in contact with the upper terminal 65a of the intermediate substrate 12a.
  • the plate-like portion 70b of the metal frame 70 is formed in an elongated rectangular shape toward the outside and has flexibility.
  • the plate-like part 70b is attached to the outer peripheral surface of the frame-like part 70a at regular intervals, for example.
  • the plate-like portion 70b extends to the outside of the intermediate body 12 in the horizontal direction.
  • the outer end of each plate-like portion 70 b is bonded to the lower surface of the circuit board 10 with, for example, an elastic silicone adhesive 72. Thereby, each conductive part 60 of the elastic conductive sheet 20 is in contact with the connection terminal 10 a of the circuit board 10.
  • the intermediate substrate 12a of the intermediate body 12 is formed with a plurality of energization paths 65 extending from the lower surface to the upper surface.
  • the energization path 65 is formed linearly, for example, in a direction perpendicular to the thickness direction of the intermediate substrate 12a.
  • An upper terminal 65 a is formed at the upper end of the energization path 65, and a lower terminal 65 b is formed at the lower end of the energization path 65.
  • a conductive member 67 is attached to the lower surface of the lower terminal 65b of the intermediate substrate 12a and is electrically connected to the lower terminal 65b.
  • the conductive member 67 is provided, for example, at a position corresponding to the arrangement of the electrodes P of the wafer W that is an object to be inspected, that is, a position corresponding to the contact portion 30 of the probe 13.
  • the probe 13 and the circuit board 10 are electrically connected by pressing the conductive member 67 against the contact portion 30 of the probe 13.
  • the inside of the conductive member 67 is densely filled with conductive particles (not shown).
  • the conductive particles have a hardness lower than that of the contact particles 45 provided at the tip portion 41 of the contact portion 30. Further, the resistance value of the conductive particles is lower than the resistance value of the contact particles 45.
  • the conductive particles having such characteristics for example, particles in which gold or silver is coated around nickel are used.
  • the mounting table 3 is raised, and the wafer W is pressed against the lower surface of the probe 13 from below.
  • each electrode P of the wafer W contacts and presses each contact portion 30 of the probe 13.
  • the contact portion 30 of the probe 13 is pressed upward by a force acting upward from below and contacts the conductive member 67.
  • the contact part 30 and the electroconductive member 67 are electrically connected.
  • the mounting table 3 is further raised, and a load of, for example, 1 gf / piece is applied to the probe 13 in the upward direction.
  • the contact portion 30 When the mounting table 3 is further raised and the probe 13 is overdriven, the contact portion 30 is pushed toward the electrode P by the conductive member 67. Then, as shown in FIG. 5, the contact particles 45 b penetrate the oxide film O on the electrode P and come into contact with the electrode P, so that conduction between the probe 13 and the electrode P is ensured. At this time, since the probe 13 has the contact particles 45 b protruding from the surface of the contact portion 30, the probe 13 easily penetrates the oxide film O with a load as low as 1 gf / piece to ensure conduction with the electrode P. Can do. For this reason, the probe 13 does not damage the wiring layer or the insulating layer due to the stress at the time of loading. Further, since the conductive member 67 and the elastic conductive sheet 20 that electrically connect the probe 13 and the circuit board 10 have elasticity, even if there is a difference in height between the electrodes P, the difference in height is elastic. Can be absorbed.
  • the oxide film O on the electrode P can be easily penetrated even if the load applied to the probe 13 is low. In addition, conduction between the electrode P and the probe 13 can be ensured. For this reason, the inspection of the electrical characteristics of the wafer W can be stably performed with a low load. Further, since the probe 13 and the electrode P can be brought into contact with each other with a low load, damage to the electrode P can be suppressed. Furthermore, since the probe 13 is loaded vertically, no scrubbing work is required. Therefore, the oxide film O hardly adheres to the tip 41 and the frequency of cleaning the probe 13 can be reduced.
  • the conductive member 67 is directly brought into contact with the electrode P of the wafer W at the time of inspection without providing the contact portion 30 of the present embodiment.
  • the conductive particles cannot penetrate the oxide film O on the electrode P.
  • the probe 13 of the present embodiment includes both the contact particles 45 having a high hardness and the conductive particles having a low resistance value, the resistance value of the entire probe 13 is suppressed by the conductive particles.
  • the contact particles 45 can penetrate the oxide film O on the electrode P to ensure conduction between the electrode P and the probe 13. Therefore, the electrical characteristics of the wafer W can be appropriately inspected.
  • the contact particles 45 are uniformly dispersed and precipitated also in the tip portion 41, for example, the contact particles 45b protruding from the tip portion 41 drop off, wear due to repeated use, and the like. 6 is immersed in an etching solution that etches only the base material of the tip portion 41, for example, the contact particles 45a inside the contact portion 30 are dipped.
  • the probe 13 can be used repeatedly. For this reason, the lifetime of the contact part 30 can be extended and the maintenance frequency of the probe 13 can be decreased.
  • the contact portion 30 When the contact portion 30 is immersed in the etching solution and the tip portion 41 is etched, the dimension in which the contact particle 45 protrudes is longer than the thickness of the oxide film O of the electrode P, that is, the contact particle 45 has the oxide film O. Set the length to be able to break through. Further, the contact particles 45 may be exposed by polishing the tip portion 41. In this case, since the contact portion 30 is fixed to the insulating sheet 40, the contact portion 30 does not tilt even when the contact portion 30 contacts, for example, a polishing surface of a polishing apparatus (not shown) during polishing. For this reason, the contact part 30 can be polished appropriately.
  • the conductive particles in the conductive member 67 have a hardness lower than that of the contact particles 45, and the conductive member 67 has elasticity.
  • the probe 13 and the intermediate body 12 are electrically connected via the conductive member 67 having elasticity. For this reason, elasticity is given to the probe 13, and even when there is a height difference between the electrodes P on the wafer W, the height difference can be absorbed by the elasticity.
  • the plating layer 43 which is an anti-oxidation protective film is formed on the upper surface of the conductor portion 42, the contact resistance between the probe 13 and the conductive member 67 is reduced and stable. Continuity can be obtained.
  • the contact part 30 is formed of the tip part 41, the conductor part 42, and the plating layer 43.
  • the contact part 30 is entirely the tip part 41, that is, the entire contact part 30 is composite plated.
  • the contact particles 45 may be formed over the entire contact portion.
  • the contact portion 30 may be formed by the tip portion 41 and the plating layer 43.
  • a probe in which the conductive member 67 and the tip 41 of the contact portion 30 are directly electrically connected using, for example, a conductive adhesive 86. 87 may be used.
  • the probe 87 can be manufactured easily.
  • a vertical load probe such as a PCR, a pogo pin, or a MEMS needle can be used, or a cantilever type can be used.
  • a member having conductive particles inside is used as the conductive member 67.
  • the member is not limited to this as long as it is elastic and has conductivity.
  • a coil spring 90 may be provided as a conductive member in the probe 13.
  • a coil spring 90 may be provided as a conductive member in the probe 87 as well. Since the other configurations of the probes 13 and 87 are the same as those of the probes 13 and 87 in the above-described embodiment, the description thereof is omitted.
  • the tip of the coil spring scrapes the oxide film on the electrode, and the scraped oxide film becomes the coil spring. It will stick to the tip of the. If it does so, the resistance value of a coil spring will become high and the electrical property of a wafer cannot be test
  • the probes 13 and 87 of the present embodiment are provided with the tip 41 having the contact particles 45 having high hardness at the tip of the coil spring 90, so that the load applied to the probes 13 and 87 is low.
  • the contact particles 45 can easily penetrate the oxide film O on the electrode P, and electrical connection between the electrode P and the probes 13 and 87 can be ensured. Further, since only a vertical load is applied to the probes 13 and 87, the oxide film O is not scraped off as described above, and the resistance value of the coil spring 90 does not increase. Therefore, the inspection of the electrical characteristics of the wafer W can be stably performed with a low load.
  • the tip of the coil spring 90 may scrape the surface of the plating layer 43.
  • the plating layer 43 is made of gold, the resistance value of the coil spring 90 is not increased by the scraped plating layer.
  • the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood.
  • the present invention is not limited to this example and can take various forms.
  • the present invention can also be applied to a case where the substrate is another substrate such as an FPD (flat panel display) other than a semiconductor or a mask reticle for a photomask.
  • FPD flat panel display
  • the present invention is useful for a probe for inspecting the electrical characteristics of an object to be inspected, such as a semiconductor wafer.

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Abstract

　プローブは、被検査体と接触する接触部を有している。接触部の内部には、導電性を有する接触粒子が分散して均一に配置されている。接触部の被検査体側の表面には、一部の接触粒子が突出している。接触部の被検査体側と反対の面には、弾性を有する導電性部材が配置されている。プローブは、貫通孔が形成された絶縁体シートをさらに有し、接触部は、貫通孔を貫通して配置されている。接触部の上部は、接触粒子を含まない導体からなっている。導体における被検査体側と反対の面には、他の導体がさらに配置されている。

Description

プローブ
　本発明は、被検査体の電気的特性を検査するプローブに関する。
　半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上に形成されたＩＣ、ＬＳＩなどのデバイス（以下、「デバイス」という。）の電気的特性の検査には、回路基板やプローブを有するプローブカードが用いられ、例えば回路基板の下面に配置されたプローブを、ウェハ上のデバイスに設けられた電極に接触することによって行われている。
　電極は、例えばアルミニウム等の導電性金属からなる。アルミニウム等は酸化しやすいため、その表面には絶縁体である酸化膜が形成される。そのため、プローブを電極に接触させるだけでは、電極の表面に形成された酸化膜を突き破って、プローブと電極の導通を確保することができない。そこで、このような電気的特性の測定を行う際、ウェハの電極とプローブとの導通を確保するために、プローブを電極に接触させた後、ウェハを水平方向に振動させ、プローブの先端により酸化膜を削りとる、いわゆるスクラブという作業が行われる。
　この場合、例えば図１０に示すようにプローブ１００には、回路基板１０１に片持ち支持された梁部１０２と、梁部１０２の自由端部からウェハＷに延伸する接触子１０３とを備えたものが用いられる（特許文献１）。そして、接触子１０３とウェハＷの電極Ｐが圧接するようにオーバードライブをかけた状態でウェハＷを水平方向に振動させることで、電極Ｐの表面の酸化膜Ｏが削りとられて、接触子１０３の先端部１０４と、電極Ｐの導電部が接触する。
日本国特開２００６－１１９０２４号公報
　しかしながら、上述の方法では、スクラブにより削りとられた酸化膜Ｏが接触子１０３の先端部１０４に付着し、プローブ１００と電極Ｐとの安定的な導通を阻害する。このため、プローブ１００の先端部１０４のクリーニングを定期的に実施する必要がある。しかしながら、クリーニングを実施すると、先端部１０４が磨耗してしまうという問題がある。また、スクラブは、電極Ｐの表面に大きな針痕が残り、電極Ｐを損傷してしまうおそれがある。
　一方、スクラブを用いないプローブと電極の接触方法としては、例えばポゴピンに代表される垂直高荷重コンタクトが考えられる。しかしながら、近年、デバイスの高機能化及び高速化に伴って配線構造の微細化、薄膜化が進み、配線層が極めて薄くなってきているため、例えばポゴピンのような垂直高荷重コンタクトによる検査を行うと、プローブが酸化膜のみならず電極や配線層をも貫通するおそれがある。また、プローブの荷重時の応力により配線層や絶縁層を損傷するおそれもある。そして、これを避けるためにプローブに加える荷重を低くすると、プローブと電極との導通が不安定になるという問題が生じる。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、被検査体の電気的特性の検査を低いプローブ荷重で、安定的に行うことを目的とする。
　上記目的を達成するための本発明は、接触部を被検査体に接触させて被検査体の電気的特性を検査するプローブであって、前記接触部はその内部に複数の導電性を有する接触粒子が分散して配置され、且つ接触部の被検査体側の表面には、前記接触粒子が一部突出し、前記接触部における被検査体側と反対の面には、弾性を有する導電性部材が配置されている。
　本発明によれば、接触粒子が接触部から被検査体側に突出しているので、プローブに加える荷重を低くした場合でも接触粒子が容易に酸化膜を突き破り、被検査体とプローブの導通を確保することができる。これにより、被検査体の電気的特性の検査を低いプローブ荷重で、安定的に行うことができる。しかも、接触部における被検査対と反対の面には、弾性を有する導電性部材が配置されているため、プローブには弾性が付与され、ウェハＷ上の各電極に高低差があった場合も、その高低差を弾性により吸収することができる。これにより、被検査体の電気的特性の検査をさらに安定的に行うことができる。
　本発明によれば、被検査体の電気的特性の検査を低いプローブ荷重で、安定的に行うことができる。
本実施の形態にかかるプローブを有するプローブ装置を示す側面図である。 本実施の形態にかかるプローブの構成の概略を示す説明図である。 絶縁性シートの平面図である。 弾性導電シートの平面図である。 本実施の形態にかかるプローブと電極とが電気的に接触した状態を示す説明図である。 本実施の形態にかかるプローブを研磨した状態を示す側面図である。 他の実施の形態にかかるプローブの説明図である。 他の実施の形態にかかるプローブの説明図である。 他の実施の形態にかかるプローブの説明図である。 従来のプローブの説明図である。
　　１　　プローブ装置
　　２　　検査用基板
　　３　　載置台
　　１０　　回路基板
　　１１　　ホルダ
　　１２　　中間体
　　１２ａ　　中間基板
　　１３　　プローブ
　　２０　　弾性導電シート
　　３０　　接触部
　　４０　　絶縁性シート
　　４１　　先端部
　　４２　　導体部
　　４３　　めっき層
　　４５　　接触粒子
　　４５ａ　　接触粒子
　　４５ｂ　　接触粒子
　　４６　　貫通孔
　　５０　　金属枠
　　５１　　接着剤
　　６０　　導電部
　　６２　　絶縁部
　　６５　　通電路
　　６５ａ　　上部端子
　　６５ｂ　　下部端子
　　６７　　導電性部材
　　７０　　金属枠
　　７０ａ　　枠状部
　　７０ｂ　　板状部
　　７１　　接着剤
　　７２　　接着剤
　　８６　　導電性接着剤
　　８７　　プローブ
　　９０　　コイルバネ
　　Ｗ　　ウェハ
　　Ｐ　　電極
　　Ｏ　　酸化膜
　以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は実施の形態にかかるプローブを有するプローブ装置１の構成の概略を示す側面の説明図である。プローブ装置１には、例えばプローブカード２と、被検査体としてのウェハＷを載置する載置台３が設けられている。プローブカード２は、載置台３の上方に配置されている。プローブカード２は、例えば載置台３に載置されたウェハＷに検査用の電気信号を送るための回路基板１０と、当該回路基板１０の外周部を保持するホルダ１１と、回路基板１０の下面側に配置された中間体１２と、中間体１２の下面側に配置され、ウェハＷ上の電極Ｐに接触して回路基板１０とウェハＷとの間の電気的な導通をはかるプローブ１３を有している。
　回路基板１０は、図示しないテスタに電気的に接続されており、テスタからの検査用の電気信号を、中間体１２を介して下方のプローブ１３に対し送受信することができる。回路基板１０は、例えば略円盤状に形成されている。回路基板１０の内部には、電子回路が形成され、回路基板１０の下面には、当該電子回路の複数の接続端子１０ａが形成されている。
　中間体１２は、例えば平板状の中間基板１２ａと、中間基板１２ａの上面に取付けられた弾性導電シート２０を備えている。中間基板１２ａは、例えば方形に形成され、例えばシリコン基板やガラス基板などにより構成されている。
　中間基板１２ａの下面側に配置されたプローブ１３は、図２に示すように、電極Ｐと接触する接触部３０と、絶縁材であるゴムシートからなる絶縁性シート４０を有している。接触部３０は、ウェハＷの電極Ｐの配置に対応する位置に形成されている。接触部３０はさらに、先端部４１と、先端部４１の上面に形成され、先端部４１と電気的に接続された導体部４２と、導体部４２の上面に設けられた他の導体としてのめっき層４３からなる。
　先端部４１は導電性に優れ且つ電極Ｐより硬質の材質、例えばニッケルなどのめっきに、複数の導電性を有する接触粒子４５を添加した複合めっきにより形成されている。図２に示すように、先端部４１はその内部に接触粒子４５ａが分散して配置され、且つ先端部４１のウェハＷ側の表面には、一部の接触粒子４５ｂが突出している。すなわち、接触粒子４５ｂの一部が先端部４１に埋め込まれ、残りが先端部４１の表面から突出した状態になっている。
　接触粒子４５は、本実施の形態においては先端部４１の母材よりも硬質の、例えばＳｉＣ、ＴｉＣや導電性ダイヤモンドなどの導電性物質を破砕することにより形成した微細な粒子であり、鋭利な破砕面を有している。そして、この微細で且つ鋭利な破砕面を持つ接触粒子４５がプローブ１３の先端部４１から突出しているため、プローブ１３へ加える荷重が低い場合でも、接触粒子４５は容易に電極Ｐの表面に形成された酸化膜Ｏを貫通することができる。なお、発明者らが調べたところ、例えばプローブ１３に加える荷重を１ｇｆ／本とした場合、酸化膜Ｏを貫通して電極Ｐとの導通を確保するのに最適な接触粒子４５の粒径は０．３～２．０μｍ程度であった。
　導体部４２は、絶縁性シート４０の、電極Ｐの配置に対応する位置に形成された貫通孔４６を貫通するように設けられている。導体部４２の外周には、上面側と下面側にそれぞれ係止部４２ａ、４２ｂを有している。この係止部４２ａ、４２ｂにより、導体部４２が絶縁性シート４０から脱落することを防止している。導体部４２には、本実施の形態においては、例えば銅を用いているが、良好な導電性を示すものであれば、例えばニッケルなど、他の導体であってもよい。
　めっき層４３は導体部４２の表面が酸化し、導体部４２の表面に酸化膜が形成されることを防止する防護膜である。めっき層４３の材料には、例えば金などが用いられる。このように、導電性の良い金を用いることで、後述する導電性部材６７と接触部３０との接触抵抗を低減することができる。
　絶縁性シート４０は、例えば図３に示すように方形に形成され、方形の金属枠５０に外周部が張設されている。金属枠５０は、例えばウェハＷと同じ熱膨張率を有する鉄－ニッケル合金（Ｆｅ－Ｎｉ合金）により形成されている。絶縁性シート４０には、ウェハＷの電極Ｐに対応する位置に、例えば円形の貫通孔４６が形成されており、前述のとおり貫通孔４６には接触部３０が設けられている。なお、図３において接触部３０は円形にて示されているが、その形状は例えば方形などでも良く、本図に記載の形状に限定されるものではない。金属枠５０は、図１に示すように例えば弾性を有するシリコーン製の接着剤５１により、中間基板１２ａの外周部の下面に接着されている。
　中間基板１２ａの上面に設けられた弾性導電シート２０は、例えば図４に示すように方形に形成され、全体が弾性を有する絶縁材である、例えばゴムシートにより形成されている。弾性導電シート２０には、導電性を有する複数の導電部６０が形成されている。導電部６０は、例えば回路基板１０の接続端子１０ａ及び中間基板１２ａの後述する通電路６５の上部端子６５ａの配置に対応するように形成されている。導電部６０は、ゴムシートの一部に導電性粒子が密に充填されて構成されている。各導電部６０は、例えば弾性導電シート２０を上下方向に貫通し弾性導電シート２０の上下の両面から凸状に突出している。弾性導電シート２０の導電部６０以外の部分は、絶縁部６２になっている。
　例えば図４に示すように弾性導電シート２０は、その外周部を囲む金属枠７０に固定されている。金属枠７０は、金属枠５０と同じく、例えばウェハＷと同じ熱膨張率を有する例えば鉄－ニッケル合金により形成されている。金属枠７０は、弾性導電シート２０の外周部に沿った四角の枠状部７０ａと、その枠状部７０ａから外側に向かって延びる複数の板状部７０ｂを有している。金属枠７０の枠状部７０ａは、図１に示すように例えば弾性を有するシリコーン製の接着剤７１により、中間体１２の中間基板１２ａの外周部の上面に接着されている。これにより、弾性導電シート２０の各導電部６０が中間基板１２ａの上部端子６５ａに接触されている。
　金属枠７０の板状部７０ｂは、図４に示すように外側に向かって細長い長方形状に形成されて可撓性を有している。板状部７０ｂは、例えば枠状部７０ａの外周面に等間隔に取り付けられている。板状部７０ｂは、中間体１２の水平方向の外方にまで延びている。各板状部７０ｂの外側の端部は、図１に示すように例えば弾性を有するシリコーン製の接着剤７２により、回路基板１０の下面に接着されている。これにより、弾性導電シート２０の各導電部６０が回路基板１０の接続端子１０ａに接触されている。
　中間体１２の中間基板１２ａには図１に示すように、下面から上面に通じる複数の通電路６５が形成されている。通電路６５は、例えば中間基板１２ａの厚み方向の垂直方向に向けて直線状に形成されている。通電路６５の上端部には、上部端子６５ａが形成され、通電路６５の下端部には、下部端子６５ｂが形成されている。中間基板１２ａの下部端子６５ｂの下面には、導電性部材６７が取付けられ、下部端子６５ｂと電気的に接続されている。導電性部材６７は、例えば被検査体であるウェハＷの電極Ｐの配置に対応する位置、すなわちプローブ１３の接触部３０に対応する位置に設けられている。そして、プローブ１３と回路基板１０とは、導電性部材６７をプローブ１３の接触部３０に圧接することにより電気的に接続される。なお、導電性部材６７の内部には、導電性粒子（図示せず）が密に充填されている。この導電性粒子は、接触部３０の先端部４１に設けられた接触粒子４５よりも低い硬度を有している。また、導電性粒子の抵抗値は、接触粒子４５の抵抗値よりも低い。このような特質を有する導電性粒子として、例えばニッケルの周囲に金や銀などをコーティングした粒子が用いられる。
　次に、以上のように構成されたプローブ装置１の作用について説明する。先ず、ウェハＷが載置台３上に載置されると載置台３が上昇し、ウェハＷがプローブ１３の下面に下から押し付けられる。このとき、ウェハＷの各電極Ｐがプローブ１３の各接触部３０に接触し押圧する。これにより、プローブ１３の接触部３０は、下から上方向に作用する力により上方向に押圧され、導電性部材６７と接触する。これにより、接触部３０と導電性部材６７とが電気的に接続される。そして、さらに載置台３を上昇させプローブ１３に従来よりも低い、例えば１ｇｆ／本の荷重を上方向に付与する。
　載置台３をさらに上昇させ、プローブ１３にオーバードライブをかけることにより、接触部３０が導電性部材６７によって電極Ｐに向かい押動される。そして、図５に示すように接触粒子４５ｂが電極Ｐ上の酸化膜Ｏを貫通して電極Ｐと接触し、プローブ１３と電極Ｐとの導通が確保される。この際、プローブ１３は接触部３０の表面から突出した接触粒子４５ｂを有しているため、１ｇｆ／本程度の低い荷重で容易に酸化膜Ｏを貫通し、電極Ｐとの導通を確保することができる。このためプローブ１３は、荷重時の応力により配線層や絶縁層を損傷することがない。また、プローブ１３と回路基板１０とを電気的に接続する導電性部材６７と弾性導電シート２０は弾性を有しているため、各電極Ｐに高低差があった場合も、その高低差を弾性により吸収することができる。
　以上の実施の形態によれば、高い硬度を有する接触粒子４５が接触部３０からウェハＷ側に突出しているので、プローブ１３に加える荷重が低くても電極Ｐ上の酸化膜Ｏを容易に貫通し、電極Ｐとプローブ１３との導通を確保することができる。このため、ウェハＷの電気的特性の検査を低い荷重で、安定的に行うことができる。また、低荷重でプローブ１３と電極Ｐを接触させることができるので、電極Ｐの損傷を抑制することができる。さらに、プローブ１３は垂直に荷重しているため、スクラブ作業が不要である。そのため、先端部４１への酸化膜Ｏの付着も少なく、プローブ１３のクリーニングの頻度も少なくできる。
　ここで、例えばプローブ１３の抵抗値を低く抑えるために、本実施の形態の接触部３０を設けずに、検査時に導電性部材６７を直接ウェハＷの電極Ｐに接触させることも考えられる。しかしながら、この場合、導電性部材６７内の導電性粒子の硬度が低いため、当該導電性粒子が電極Ｐ上の酸化膜Ｏを貫通することができない。この点、本実施の形態のプローブ１３は、高い硬度を有する接触粒子４５と、低い抵抗値を有する導電性粒子とを両方備えているので、導電性粒子によってプローブ１３全体の抵抗値を低く抑えつつ、接触粒子４５が電極Ｐ上の酸化膜Ｏを貫通して、電極Ｐとプローブ１３の導通を確保することができる。したがって、ウェハＷの電気的特性の検査を適切に行うことができる。
　以上の実施の形態によれば、接触粒子４５は先端部４１の内部にも均一に分散析出されているため、例えば先端部４１から突出した接触粒子４５ｂが脱落したり、繰り返しの使用による磨耗等によって欠損したりした場合も、図６に破線で示す部分（先端部４１の表面）を、例えば先端部４１の母材のみをエッチングするエッチング液に浸漬して接触部３０の内部の接触粒子４５ａを露出させると共に、新たに先端部４１ａを形成すれば、プローブ１３を繰り返し使用することができる。このため、接触部３０の寿命を延ばすことができ、プローブ１３のメンテナンス頻度を減少させることができる。なお、接触部３０をエッチング液に浸漬して先端部４１のエッチングを行う際は、接触粒子４５が突出する寸法が、電極Ｐの酸化膜Ｏの厚さより長く、すなわち接触粒子４５が酸化膜Ｏを突き破ることができる長さとなるように設定する。また、接触粒子４５は先端部４１を研磨することで露出させてもよい。この場合、接触部３０は絶縁性シート４０に固定されているので、研磨時に各接触部３０が例えば図示しない研磨装置の研磨面に接触しても傾動することがない。このため、接触部３０の研磨を適切に行うことができる。
　以上の実施の形態によれば、導電性部材６７内の導電性粒子は接触粒子４５よりも低い硬度を有し、導電性部材６７は弾性を有している。そして、プローブ１３と中間体１２とは、この弾性を有する導電性部材６７を介して電気的に接続されている。このため、プローブ１３には弾性が付与され、ウェハＷ上の各電極Ｐに高低差があった場合も、その高低差を弾性により吸収することができる。
　以上の実施の形態によれば、導体部４２の上面に、酸化防止用の防護膜であるめっき層４３が形成されているため、プローブ１３と導電性部材６７との接触抵抗が減少し、安定した導通を得ることができる。
　以上の実施の形態では、接触部３０を、先端部４１と、導体部４２と、めっき層４３とから形成したが、接触部３０は全体を先端部４１のみ、すなわち接触部３０全体を複合めっきにより形成し接触部全体に接触粒子４５が配置されていてもよい。また、接触部３０は、先端部４１とめっき層４３とで形成してもよい。
　また、以上の実施の形態のプローブ１３に代えて、図７に示すように導電性部材６７と接触部３０の先端部４１を、例えば導電性接着剤８６を用いて直接電気的に接続したプローブ８７を用いてもよい。この場合、容易にプローブ８７を製造することができる。なお、導電性部材６７としては、ＰＣＲ、ポゴピン、ＭＥＭＳ針などの垂直荷重プローブも使用可能であるし、カンチレバータイプの使用可能である。
　以上の実施の形態のプローブ１３、８７では、導電性部材６７として、内部に導電性粒子を有する部材を用いていたが、弾性を有し、且つ導電性を有する部材であればこれに限定されない。例えば図８に示すように、プローブ１３において、導電性部材としてコイルバネ９０を設けてもよい。また、例えば図９に示すようにプローブ８７においても、同様に、導電性部材としてコイルバネ９０を設けてもよい。なお、プローブ１３、８７のその他の構成については、上述した実施の形態のプローブ１３、８７と同様であるので、説明を省略する。
　ここで、例えば仮にコイルバネを接触子として用いて、検査時に当該コイルバネを直接ウェハの電極に接触させた場合には、コイルバネの先端が電極上の酸化膜を削り、削りとられた酸化膜がコイルバネの先端に付着してしまう。そうすると、コイルバネの抵抗値が高くなり、ウェハの電気的特性を適切に検査することができない。この点、本実施の形態のプローブ１３、８７には、コイルバネ９０の先端に、高い硬度を有する接触粒子４５を有する先端部４１が設けられているので、プローブ１３、８７に加える荷重が低くても、接触粒子４５が電極Ｐ上の酸化膜Ｏを容易に貫通して、電極Ｐとプローブ１３、８７との導通を確保することができる。また、プローブ１３、８７には垂直荷重のみが加えられるので、上述したように酸化膜Ｏが削り取られて、コイルバネ９０の抵抗値が高くなることがない。したがって、ウェハＷの電気的特性の検査を低い荷重で、安定的に行うことができる。
　なお、プローブ１３において、コイルバネ９０の先端がめっき層４３の表面を削る場合もありえるが、めっき層４３は金からなるため、削り取られためっき層によってコイルバネ９０の抵抗値が高くなることはない。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず、種々の様態を採りうるものである。本発明は、基板が半導体以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。
　本発明は、例えば半導体ウェハ等の被検査体の電気的特性を検査するためのプローブに有用である。

Claims (13)

  1. 接触部を被検査体に接触させて被検査体の電気的特性を検査するプローブであって、
    　前記接触部はその内部に複数の導電性を有する接触粒子が分散して配置され、且つ接触部の被検査体側の表面には、前記接触粒子が一部突出し、
    　前記接触部における被検査体側と反対の面には、弾性を有する導電性部材が配置されている。
  2. 請求項１に記載のプローブであって、
    　前記複数の接触粒子は、前記接触部の内部に均一に配置されている。
  3. 請求項１に記載のプローブであって、
    　前記プローブは、貫通孔が形成された絶縁性シートをさらに有し、
    　前記接触部は、前記貫通孔を貫通して配置されている。
  4. 請求項３に記載のプローブであって、
    　前記接触部の上部は、前記接触粒子を含まない導体からなり、
    　前記導体は、前記貫通孔を貫通して配置されている。
  5. 請求項４に記載のプローブであって、
    　前記導体における被検査体側と反対の面には、他の導体がさらに配置されている。
  6. 請求項５に記載のプローブであって、
    　前記他の導体は、前記導体の酸化防止用めっきである。
  7. 請求項６に記載のプローブであって、
    　前記他の導体は、金からなる。
  8. 請求項１に記載のプローブであって、
    　前記接触部と前記導電性部材は、導電性の接着剤により接続されている。
  9. 請求項１に記載のプローブであって、
    　前記導電性部材は、その内部に導電性粒子を有し、
    　前記導電性粒子は、前記接触粒子より低い高度を有する。
  10. 請求項９に記載のプローブであって、
    　前記導電性粒子の抵抗値は、前記接触粒子の抵抗値より低い。
  11. 請求項１に記載のプローブであって、
    　前記導電性部材は、コイルバネである。
  12. 請求項１に記載のプローブであって、
    　前記接触粒子は、前記接触部より高い硬度を有する。
  13. 請求項１に記載のプローブであって、
    　前記接触粒子は、導電性ダイヤモンド、ＳｉＣ又はＴｉＣのいずれかからなる。
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