JP4642603B2 - プローブカード - Google Patents

Description

本発明は，ウェハなどの被検査体の電気的特性を検査するためのプローブカードに関する。

例えば半導体ウェハ上に形成されたＩＣ，ＬＳＩなどの電子回路の電気的特性の検査は，プローブ装置に装着されたプローブカードを用いて行われている。プローブカードは，通常，多数のプローブを支持するコンタクタと，当該コンタクタと電気的に接続されている回路基板を有している。コンタクタは，プローブが支持された下面がウェハに対向するように配置され，回路基板は，コンタクタとの電気的な接続が維持されるようにコンタクタの上面側に重ねられて配置されている。ウェハの電気的特性の検査は，複数のプローブをウェハの電子回路の電極に接触させ，回路基板とコンタクタを通じて各プローブからウェハ上の電極に検査用の電気信号を印加することにより行われている。

回路基板との電気的な接続を維持するために，例えばコンタクタは回路基板側に対して固定されるが，この固定は，例えばコンタクタの外周部を回路基板にねじ止めすることによって行われていた（例えば，特許文献１参照。）。

特開２００３−３２４１３２号公報

しかしながら，例えば高低温領域の電気的特性を検査する温度試験では，例えば−４０℃〜１５０℃の温度範囲で行われる。このため，検査時には，例えばコンタクタや回路基板が熱膨張する。従来のコンタクタは，外周部がねじによって固定されているため，コンタクタの膨張が外周方向には行われず，その分厚み方向に大きく熱膨張していた。これにより，コンタクタ面が厚み方向に歪んだり撓んだりして，コンタクタの下面にある複数のプローブの高さがばらつくことがあった。この結果，検査時に，各プローブとウェハとの接触が不安定になり，ウェハの電気的特性の検査が適正に行われないことがあった。

本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，コンタクタの厚み方向の熱膨張を抑制し，ウェハなどの被検査体とプローブとの接触を安定的に確保して，電気的特性の検査を適正に行うことをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は，プローブを一の面に支持するコンタクタと，コンタクタの他の面と対向しコンタクタと電気的に接続される回路基板とを有するプローブカードであって，コンタクタの外周部を前記一の面側から回路基板側に向けて押圧して，コンタクタと回路基板との電気的な接続を維持する押圧部材と，少なくとも前記コンタクタの外周部又は前記押圧部材に設けられた凸部と，を備え，前記押圧部材の押圧により前記コンタクタの外周部に作用する力が，前記コンタクタから前記回路基板側に向かう厚み方向から外側に傾いた方向に作用するように，前記押圧部材は前記凸部を介して前記コンタクタの外周部を押圧し，前記押圧部材は，上下方向に傾斜した面を有し，前記押圧部材の傾斜した面は，前記コンタクタの中心に近い内側より外側が前記回路基板から離れるように傾斜し，前記コンタクタの外方には，前記押圧部材が固定される固定部材が前記回路基板を貫通して設けられ，
前記押圧部材は，前記コンタクタの外周部から前記固定部材にわたって形成され，前記コンタクタの外周部側から前記固定部材側に近づくにつれて前記回路基板から離れるように傾斜し，前記押圧部材が固定されている前記固定部材の固定面は，前記押圧部材と同じ角度で傾斜し，前記押圧部材は，板ばねであることを特徴とする。

本発明によれば，押圧部材は，少なくともコンタクタの外周部又は押圧部材に設けられた凸部を介してコンタクタを押圧しているので，コンタクタ自体の水平方向への膨張は許容している。したがって，被検査体の電気的特性を検査する際に，コンタクタが熱膨張する場合でも，当該膨張分を外側方向に膨張させることができ，コンタクタの厚み方向の熱膨張を抑制することができる。これによって，コンタクタ面内に支持された複数のプローブの位置を一定に維持することができ，プローブと被検査体との安定した接触を確保し，電気的特性の検査を適正に行うことができる。

また，本発明によれば，前記コンタクタの外周部に作用する力が，コンタクタの厚み方向から斜め外方に傾いた方向に作用するので，例えばコンタクタの温度変動によりコンタクタが膨張した場合に，コンタクタは，外側方向に膨張しやすくなる。この結果，従来のようなコンタクタの厚み方向の大きな熱変形がなくなり，コンタクタ面内に支持された複数のプローブの位置を一定に維持することができる。したがって，プローブと被検査体との安定した接触を確保し，電気的特性の検査を適正に行うことができる。

さらに，本発明によれば，前記押圧部材の傾斜した面は，外側が回路基板から離れるような向きに傾斜しているので，押圧部材からコンタクタの外周部に対して作用する力が，コンタクタから前記回路基板側に向かう厚み方向から外側に傾いた方向に作用する。これにより，例えばコンタクタの温度変動によりコンタクタが膨張した場合に，コンタクタは，外側方向に膨張しやすくなる。この結果，従来のようなコンタクタの厚み方向の大きな熱変形がなくなり，コンタクタ面内に支持された複数のプローブの位置を一定に維持することができる。したがって，プローブと被検査体との安定した接触を確保し，電気的特性の検査を適正に行うことができる。

前記コンタクタの外周部に前記凸部が設けられた場合において，前記コンタクタの外周部に設けられた凸部は，前記押圧部材側に突出して形成され，前記押圧部材の傾斜した面と接触していてもよい。

前記コンタクタの外周部に前記凸部が設けられた場合において，前記コンタクタの外周部には，コンタクタの中央部に比べて前記一の面が前記他の面側に近づいた段部が形成され，前記コンタクタの外周部に設けられた凸部は，前記段部に形成されていてもよい。

前記コンタクタの外周部に前記凸部が設けられた場合において，前記コンタクタの外周部に設けられた凸部は，前記押圧部材側に凸に湾曲していてもよい。

前記押圧部材に前記凸部が設けられた場合において，前記押圧部材に設けられた凸部は，前記コンタクタ側に凸に湾曲していてもよい。また，かかる場合，前記押圧部材に設けられた凸部は，前記コンタクタ側に突出し前記コンタクタの外周部と接触していてもよい。さらに，かかる場合，前記押圧部材は，当該押圧部材に設けられた凸部と一体となっていてもよい。

前記押圧部材は，平面から見て前記コンタクタの中心に対する点対称の位置に複数配置されていてもよい。

本発明によれば，コンタクタのプローブと被検査体との電気的な接触が安定的に確保できるので，精度の高い電気的特性の検査を行うことができる。

以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本実施の形態にかかるプローブカードが装着されたプローブ装置１の内部の構成の概略を示す縦断面図である。

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，例えば全体が略円盤状に形成されている。プローブカード２は，複数のプローブ１０を支持するコンタクタ１１と，コンタクタ１１と電気的に接続される回路基板としてのプリント配線基板１３と，プリント配線基板１３を補強する補強部材１４を備えている。プローブカード２は，例えばプローブカード２を保持する図示しないカードホルダによってプローブ装置１に装着されている。

コンタクタ１１は，例えば略方盤状に形成され，載置台３と対向するようにプローブカード２の下面側に配置されている。コンタクタ１１の下面には，複数のプローブ１０が接合されて支持されている。コンタクタ１１の内部には，各プローブ１０と上部のプリント配線基板１３とを電気的に接続する図示しない接続配線が形成されている。

コンタクタ１１の外周部には，例えば図２に示すように内側部分よりも下面の位置が高くなった段部２０が形成されている。段部２０のさらに最外周には，下側に突出する凸部２１が形成されている。例えば凸部２１の下面は，平坦に形成されている。凸部２１の下面は，コンタクタ１１の内側（中央部側）の下面よりも高い位置に形成されている。段部２０と凸部２１は，例えば図３に示すようにコンタクタ１１の外周部の全周にわたって形成されている。この凸部２１と段部２０によって，コンタクタ１１の外周部の全周にわたって溝２２が形成されている。

プリント配線基板１３は，例えば略円盤状に形成され，図１に示すようにコンタクタ１１の上側にコンタクタ１１と平行に配置されている。プリント配線基板１３の内部には，図示しないテストヘッドとコンタクタ１１との間で電気信号を伝達するための配線が形成されている。

補強部材１４は，例えば略円盤形状を有し，プリント配線基板１３の上面側にプリント配線基板１３と平行に配置されている。

例えば補強部材１４の外周部の下面には，コンタクタ１１，プリント配線基板１３及び補強部材１４を連結し一体化するための連結体３０が固定されている。連結体３０は，例えば補強部材１４の上面側から補強部材１４を厚み方向に貫通するボルト３１によって固定されている。

連結体３０は，例えば上下方向に長い略四角柱形状に形成されている。連結体３０は，例えば図３に示すように平面から見てコンタクタ１１の外周部の複数個所，例えば４箇所に設けられている。連結体３０は，コンタクタ１１の中心に対して点対称の位置に配置されている。

連結体３０は，図１に示すようにプリント配線基板１３を貫通し，下端部がコンタクタ１１の外周部の外方の位置まで到達している。図２に示すようにコンタクタ１１の外周部の外側面と連結体３０の内側面との間には，隙間Ｄが形成されている。連結体３０の下端面は，例えば外側（図中に示す外方向Ｒ）に行くにつれて低くなるように傾斜している。この連結体３０の傾斜面３０ａには，ボルト４０によって，押圧部材としての板ばね４１が固定されている。この板ばね４１により，コンタクタ１１を下から保持しながら，コンタクタ１１をプリント配線基板１３側に押さえ付けて，コンタクタ１１とプリント配線基板１３との電気的な接触を維持できる。なお，本実施の形態においては，連結体３０が板ばね４１の固定部材として用いられ，傾斜面３０ａが固定面になっている。

板ばね４１は，連結体３０の傾斜面３０ａに沿って固定されている。これにより，板ばね４１は，内側が高く，外側に行くにつれて低くなるように傾斜した状態で設置されている。板ばね４１は，例えば図３に示すように長方形状に形成されている。板ばね４１は，平面から見て長手方向がコンタクタ１１の中心に向けられている。

板ばね４１は，図２に示すように連結体３０の傾斜面３０ａからコンタクタ１１の外周部まで延びており，板ばね４１の内側の先端部は，コンタクタ１１の溝２２内まで到達している。板ばね４１の上面側の接触面としての傾斜面４１ａは，コンタクタ１１の凸部２１の内側の角部に付勢された状態で当接し，当該板ばね４１の傾斜面４１ａにより，コンタクタ１１の外周部を上方側に押圧している。板ばね４１と凸部２１との接触により，板ばね４１から凸部２１側に作用する力Ｆは，鉛直方向（コンタクタ１１の厚み方向）の上方向よりも外側に傾いた斜め上方向に向けて作用する。つまり，凸部２１に作用する力Ｆは，外方向Ｒの成分を有している。これにより，板ばね４１により押さえ付けられていても，コンタクタ１１の外方向Ｒへの伸びは拘束されない。

補強部材１４には，図１に示すように例えば上面側から厚み方向に貫通し，プリント配線基板１３の上面に接触する平行調整ネジ５０が設けられている。この平行調整ネジ５０は，補強部材１４面内の複数個所に設けられている。各平行調整ネジ５０を回転させ，各平行調整ネジ５０がプリント配線基板１３の上面を押す距離を調整することにより，プリント配線基板１３の水平度を調整できる。

載置台３は，例えば左右及び上下に移動自在に構成されており，載置したウェハＷを三次元移動させ，ウェハＷ上の所望の位置にプローブ１０を接触させることができる。

以上にように構成されたプローブ装置１を用いて，ウェハＷの電気的特性が検査される際には，先ずウェハＷが載置台３上に載置される。次に，例えば載置台３が移動し，ウェハＷがコンタクタ１１に近づけられ，ウェハＷの所定の電極が各プローブ１０に接触される。そして，プリント配線基板１３，コンタクタ１１，プローブ１０を通じて，ウェハＷに検査用の電気信号が伝達され，ウェハＷの電子回路の電気的特性が検査される。この検査において，例えばウェハＷの温度が昇温され，コンタクタ１１が熱により膨張すると，コンタクタ１１は，中心から外方に向けて膨張して伸びる。

以上の実施の形態によれば，コンタクタ１１の外周部の凸部２１に対し，板ばね４１を内側が高くなるように斜めに傾斜させて当接させたので，凸部２１に対する力Ｆが鉛直方向から斜め外方に傾いた方向に作用する。これにより，コンタクタ１１は，外方へ自由に膨張できる。また，コンタクタ１１の外方向Ｒへの膨張を誘導できる。したがって，例えば熱膨張時に，コンタクタ１１は，主に外方向Ｒに膨張し，上下方向への膨張が抑制される。これ故，コンタクタ１１の平坦度が維持され，コンタクタ１１の各プローブ１０とウェハＷとの接触が安定的に維持される。この結果，プローブ１０のよる電気特性の検査が安定かつ適正に行われる。

連結体３０の下面に傾斜面３０ａを形成し，当該傾斜面３０ａに板ばね４１を固定したので，板ばね４１の傾斜角を安定させることができる。なお，連結体３０の傾斜面３０ａは，連結体３０の下面の全面に形成されていてもよいし，板ばね４１の取り付け部にのみ形成されていてもよい。

コンタクタ１１の外周部に段部２０を形成し，その段部２０に凸部２１と溝２２を形成したので，板ばね４１の先端部をコンタクタ１１に接触させず，板ばね４１の傾斜面４１ａと凸部２１の内側を接触させることができ，板ばね４１から凸部２１に作用する力Ｆを斜め外方向に適正に作用させることができる。

平面から見て複数の板ばね４１がコンタクタ１１の中心に対して点対称の位置に配置されるので，中心から外方に向けたコンタクタ１１の熱膨張が均等に行われる。これにより，プリント配線基板１３とコンタクタ１１との軸がずれて相対的な位置がずれることがなく，コンタクタ１１とプリント配線基板１３との電気的な接触が維持される。

以上の実施の形態では，コンタクタ１１の凸部２１の下面が平坦であったが，図４に示すように凸部２１が下側に凸に湾曲していてもよい。かかる場合，例えばコンタクタ１１の凸部２１と板ばね４１との摩擦による抵抗が低減され，コンタクタ１１が熱により膨張する際に，コンタクタ１１が外方にスムーズに移動する。この結果，コンタクタ１１の縦方向の歪みや撓みをより十分に抑制でき，コンタクタ１１のプローブ１０とウェハＷとの接触をより安定的に維持できる。

また，上述したように凸部２１を湾曲する代わりに，板ばね４１側の凸部２１との接触面が湾曲していてもよい。かかる場合，例えば図５に示すように板ばね４１の先端付近における上面の傾斜面４１ａに，上に凸に湾曲した凸部６０が形成される。この場合，凸部６０の湾曲面が接触面となる。この凸部６０は，溝２２内に配置され，凸部６０の外側の湾曲面と凸部２１の内側の角部が接触される。かかる場合も，コンタクタ１１が熱により膨張したときに，コンタクタ１１が外方向にスムーズに移動するので，コンタクタ１１の上下方向の歪みや撓みを抑制できる。したがって，プローブ１０とウェハＷとの接触をより安定的に維持できる。なお，かかる場合において，コンタクタ１１の凸部２１側も上述したように下に凸に湾曲していてもよい。

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相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態様を採りうるものである。例えば以上の実施の形態では，コンタクタ１１は，方盤形状であったが，図６に示すように円盤形状であってもよい。この際，連結体３０と板ばね４１は，方盤形状の場合と同様にコンタクタ１１の中心に対して点対称の位置に等間隔に配置される。なお，連結体３０と板ばね４１の数は，複数であれば，任意に選択できる。

また，コンタクタ１１と板ばね４１によってコンタクタ１１に作用する力Ｆが鉛直方向から外側に傾いた斜め方向に作用するものであれば，板ばね４１やコンタクタ１１の外周部の形状は，他の形状であってもよい。また，板ばね４１を固定する連結体３０は，補強部材１４に取り付けられていなくても，プリント配線基板１３に取り付けられていてもよい。さらに，板ばね４１に代えて，他の形状の弾性体を用いてもよい。本発明は，被検査体がウェハＷ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，被検査体とプローブとの安定的な接触を確保して，電気的特性の検査を適正に行う際に有用である。

プローブ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 コンタクタの外周部付近の構成を示す縦断面の部分拡大図である。 プローブカードの下面図である。 凸部が湾曲したコンタクタの外周部付近の構成を示す縦断面の部分拡大図である。 板ばねに凸部が形成されている場合のコンタクタの外周部付近の構成を示す縦断面の部分拡大図である。 円形のコンタクタを有するプローブカードの下面図である。

符号の説明

１ プローブ装置
２ プローブカード
１０ プローブ
１１ コンタクタ
１３ プリント配線基板
２０ 段部
２１ 凸部
３０ 連結体
３０ａ 傾斜面
４１ 板ばね
４１ａ 傾斜面
Ｆ 力
Ｗ ウェハ

Claims (8)

1. プローブを一の面に支持するコンタクタと，コンタクタの他の面と対向しコンタクタと電気的に接続される回路基板とを有するプローブカードであって，
   コンタクタの外周部を前記一の面側から回路基板側に向けて押圧して，コンタクタと回路基板との電気的な接続を維持する押圧部材と，
   少なくとも前記コンタクタの外周部又は前記押圧部材に設けられた凸部と，を備え，
   前記押圧部材の押圧により前記コンタクタの外周部に作用する力が，前記コンタクタから前記回路基板側に向かう厚み方向から外側に傾いた方向に作用するように，前記押圧部材は前記凸部を介して前記コンタクタの外周部を押圧し，
   前記押圧部材は，上下方向に傾斜した面を有し，
   前記押圧部材の傾斜した面は，前記コンタクタの中心に近い内側より外側が前記回路基板から離れるように傾斜し，
   前記コンタクタの外方には，前記押圧部材が固定される固定部材が前記回路基板を貫通して設けられ，
   前記押圧部材は，前記コンタクタの外周部から前記固定部材にわたって形成され，前記コンタクタの外周部側から前記固定部材側に近づくにつれて前記回路基板から離れるように傾斜し，
   前記押圧部材が固定されている前記固定部材の固定面は，前記押圧部材と同じ角度で傾斜し，
   前記押圧部材は，板ばねであることを特徴とする，プローブカード。
2. 前記押圧部材に前記凸部が設けられた場合において，
   前記押圧部材に設けられた凸部は，前記コンタクタ側に突出し前記コンタクタの外周部と接触することを特徴とする，請求項１に記載のプローブカード。
3. 前記押圧部材に前記凸部が設けられた場合において，
   前記押圧部材は，当該押圧部材に設けられた凸部と一体となっていることを特徴とする，請求項１又は２に記載のプローブカード。
4. 前記押圧部材に前記凸部が設けられた場合において，
   前記押圧部材に設けられた凸部は，前記コンタクタ側に凸に湾曲していることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載のプローブカード。
5. 前記コンタクタの外周部に前記凸部が設けられた場合において，
   前記コンタクタの外周部に設けられた凸部は，前記押圧部材側に突出して形成され，前記押圧部材の傾斜した面と接触していることを特徴とする，請求項１に記載のプローブカード。
6. 前記コンタクタの外周部に前記凸部が設けられた場合において，
   前記コンタクタの外周部には，コンタクタの中央部に比べて前記一の面が前記他の面側に近づいた段部が形成され，前記コンタクタの外周部に設けられた凸部は，前記段部に形成されていることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載のプローブカード。
7. 前記コンタクタの外周部に前記凸部が設けられた場合において，
   前記コンタクタの外周部に設けられた凸部は，前記押圧部材側に凸に湾曲していることを特徴とする，
   請求項１〜６のいずれかに記載のプローブカード。
8. 前記押圧部材は，平面から見て前記コンタクタの中心に対する点対称の位置に複数配置されていることを特徴とする，請求項１〜７のいずれかに記載のプローブカード。

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