JP2004085261A

JP2004085261A - プローブピン及びコンタクタ

Info

Publication number: JP2004085261A
Application number: JP2002243787A
Authority: JP
Inventors: Chikahito Yamasaka; 山坂　力仁
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】電気的特性の劣化を抑制し、信頼性の高い検査を行うことができるプローブピン及びコンタクタを提供する。
【解決手段】本発明のプローブピン１１は、実質的に同一平面内で屈曲する屈曲部１１Ｃを有して一体的に形成され、且つプローブピン１１の上端部１１Ａの軸心と下端部１１Ｂの軸心が偏倚している。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プローブ装置等の検査装置に用いられるプローブピン及びコンタクタに関し、更に詳しくは電気的特性の劣化を抑制することができるプローブピン及びコンタクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプローブカードは、例えば、プリント配線基板からなるメインボードと、このメインボードの中央に形成された孔に取り付けられた支持枠と、この支持枠により片持ち支持された、タングステン針等からなるプローブピンとを備え、プローブ装置に装着して用いられる。プローブカードはプローブピンが半導体ウエハ等の被検査体の検査用電極と接触し、被検査体の電気的特性検査を行っている。
【０００３】
一方、半導体製造装置の性能が飛躍的に向上しつつある現在、被検査体は高集積化して検査用電極が著しく増え、狭ピッチ化している。高集積化に対してはプローブの多ピン化を促進する必要があるが、従来の片持ちタイプのプローブカードでは構造的に今後の多ピン化、狭ピッチ化には十分対応しきれない。そのため、例えばセラミックス基板にポゴピンを垂直型プローブピンとして設けたコンタクタが開発され、垂直型プローブピンを用いることにより多ピン化、狭ピッチ化を実現している。
【０００４】
例えば図５はプローブピンとしてポゴピンを用いたコンタクタの一例を示している。ポゴピン１は、図５に示すように、コンタクタ２の絶縁体２Ａに形成された収納部２Ｂ内に弾力的に収納されている。このポゴピン１は、第１、第２接触子１Ａ、１Ｂと、これら両者間に弾装されたコイルスプリング１Ｃと、これらの収納ケース１Ｄと、を有している。このコンタクタの場合には、第１接触子１Ａは被検査体Ｗの電極パッドＰと接触し、第２接触子１Ｂはコンタクタ１の配線基板２Ｃの電極（図示せず）と接触し、被検査体Ｗとテスタ（図示せず）間を電気的に接続する。
【０００５】
また、特開平６−２６５５７８号公報にはポゴピンと同種のスプリングピンを用いたものが提案されている。このスプリングピンは、外鞘部、内鞘部、接触子及びスプリングを有し、外鞘部に挿入された内鞘部内のスプリングを介して接触子が内鞘部に対して弾力的に進退動するようになっている。また、特開平１０−２５５９４０号公報にはコイルスプリングを垂直型プローブピンとして設けたコンタクタが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に示すコンタクタや特開平６−２６５５７８号公報のコンタクタでは垂直型プローブピンとして用いられているポゴピンは前述のように複数の部品によって構成され、ポゴピン自体が複数の電気的接点を有するため、信号伝達時にポゴピンにおいて電気的特性が劣化し、延いては種々の信号波形が劣化し、検査の信頼性が低下するという課題があった。特に、被検査体の高密度化等により電流値が益々微小になるため、このような電気的特性の劣化が検査結果に著しく影響する。また、プローブピンが微小化するとポゴピンに用いられるスプリングの加工が難しく、しかもポゴピンの組み立ても難しくなる。また、特開平１０−２５５９４０号公報では垂直型プローブピンとしてコイルスプリングを用いたコンタクタが提案されているが、この場合にもコイルスプリングが微小化すると加工が難しくなるという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電気的特性の劣化を抑制し信頼性の高い検査を行なうことができるプローブピン及びコンタクタを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のプローブピンは、被検査体の電気的特性検査を行なう際のコンタクタに用いられるプローブピンにおいて、上記プローブピンは、実質的に同一平面内で屈曲する屈曲部を有して一体的に形成され、且つ上記プローブピンの軸心に対して上端部の軸心及び／または下端部の軸心が偏倚していることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載のプローブピンは、請求項１に記載の発明において、上記屈曲部が波状を呈することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載のプローブピンは、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記屈曲部が矩形波状を呈することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項４に記載のコンタクタは、複数のプローブピンと、これらのプローブピンを支持する支持体とを備えたコンタクタであって、上記プローブピンは、実質的に同一平面内で屈曲する屈曲部を有して一体的に形成され、且つ上記プローブピンの軸心に対して上端部の軸心及び／または下端部の軸心が偏倚していることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５に記載のコンタクタは、請求項５に記載の発明において、上記支持体は、上記各プローブピンを挿入する複数の挿入孔を有する絶縁体と、この絶縁体上に配置され且つ上記複数の挿入孔から突出した上記複数のプローブピンの通る複数の孔を有する透明体と、これら両者を収納する収納体とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態のコンタクタ１０は、例えば図１に一部を拡大して示すように、複数のプローブピン１１と、これらのプローブピン１１を垂直に支持する支持体１２とを備えている。支持体１２は、複数のプローブピン１１を垂直に挿入する複数の挿入孔１３Ａを有する絶縁体１３と、この絶縁体１３上側に配置され且つ複数の挿入孔１３Ａから突出する複数のプローブピン１１の上端部１１Ａと接触する複数の電極１４Ａを有する配線基板１４と、この配線基板１４と絶縁体１３の間に介在し且つ複数のプローブピン１１の上端部１１Ａが通る複数の孔１５Ａを有する透明体１５と、これら三者１１、１３、１５を収納し且つ配線基板１４に連結された収納体１６を備え、収納体１６の底面に形成された複数の孔１６Ａから外側へ複数のプローブピン１１の下端部１１Ｂがそれぞれ垂直に突出している。また、プローブピン１１には配線基板１４の電極１４Ａを介してコンデンサ１７が接続され、コンデンサ１７を介して電源ノイズを除去し、電源の過負荷を軽減することができる。
【００１４】
プローブピン１１は、図１に示すように、上端部１１Ａと下端部１１Ｂの間に実質的に同一平面内で屈曲する屈曲部１１Ｃを有し、例えばタングステン等の弾性のある導電性金属によって単一部品として形成され、屈曲部１１Ｃが弾力を保有している。プローブピン１１が単一部品として実質的に同一平面内で形成され、電気的接点が無く信号経路が極めて短いため、プローブピン１１での電気的特性の劣化を抑制することができ、検査用信号が微小電流であっても検査時の信号波形を忠実に伝達することができ、検査の信頼性を高めることができる。
【００１５】
また、プローブピン１１の屈曲部１１Ｃは矩形波状に形成され、絶縁体１３の挿入孔１３Ａ及び透明体１５の孔１５Ａ内に位置している。また、上端部１１Ａは、配線基板１４の電極１４Ａに対して垂直に接触し、その軸心が図１に示すように収納体１６の孔１６Ａから突出する下端部１１Ｂの軸心から偏倚している。更に、上端部１１Ａと下端部１１Ｂはプローブピン１１の軸心に対して偏倚している。また、図１ではプローブピン１１の下端は平坦面として図示してあるが、下端は尖った状態であることが好ましい。
【００１６】
従って、検査時にプローブピン１１が屈曲部１１Ｃを介してウエハＷと同図に示すように弾力的に接触すると、プローブピン１１の軸心と上端部１１Ａ及び下端部１１Ｂの軸心が偏倚しており、しかもプローブピン１１の上端部１１Ａと下端部１１Ｂの軸心が偏倚しているため、プローブピン１１と電極パッドＰが弾接すると自己スクラブが作用し、プローブピン１１の下端部１１Ｂで電極パッドＰ表面の酸化膜を掻き取り、電極パッドＰの酸化膜を除去してプローブピン１１と電極パッドＰとが電気的に安定して接触する。
【００１７】
絶縁体１３は例えばセラミック等の無機絶縁材料や耐熱性有機絶縁材料によって形成されている。図１では絶縁体１３は一体物として形成されているが、絶縁体１３は、複数枚のセラミックを積層したものであっても良い。挿入孔１３Ａの平面形状はプローブピン１１の屈曲部１１Ｃを挿入できる形状であれば、矩形状でも円形状でも良い。配線基板１４は、メインボードまたはサブボードとして複数の配線層を有して形成され、プローブピン１１とテスタ側とを接続している。透明体１５は、例えばアクリル樹脂等の透明な耐熱性樹脂によって形成され、透明体１５の上面から絶縁体１３の挿入孔１３Ａを視認することができ、透明体１５の孔１５Ａと絶縁体１３の挿入孔１３Ａとの位置合わせを容易に行なうことができると共に挿入孔１３Ａ及び透明体１５の孔１５Ａへプローブピン１１を容易に装着することができる。
【００１８】
収納体１６は、図１に示すように、例えばセラミック等の絶縁性材料によって上端が開口した箱状に形成されている。収納体１６内には絶縁体１３を収納する収納部１６Ｂが形成され、この収納部１６Ｂの底面に複数のプローブピン１１の下端部１１Ｂが突出する複数の孔１６Ａが例えばマトリックス状に形成されている。そして、プローブピン１１は、屈曲部１１Ｃの下端が収納体１６の底面によって係止し、絶縁体１３の挿入孔１３Ａ内に弾力的に保持されている。また、収納体１６の内側面には同図に示すように段部１６Ｃが全周に渡って形成され、この段部１６Ｃの底面からの高さは絶縁体１３の高さに合わせて形成されている。更に、段部１６Ｃから収納体１６の上端までの高さは透明体１５の厚さに合わせて形成され、透明体１５の表面と収納体１６の側面の上端面が略一致するようになっている。
【００１９】
従って、コンタクタ１０を組み立てる時には、収納体１６内に絶縁体１３及び透明体１５を収納した後、透明体１５の上方から収納体１６の孔１６Ａ、絶縁体の挿入孔１３Ａ及び透明体１５の孔１５Ａの側壁位置が一致していることを確認する。然る後、プローブピン１１を透明体１５の孔１５Ａから挿入し、その下端部１１Ｂを収納体１６の孔１６Ａから突出させる。そして、配線基板１４を収納体１６に位置合わせし、配線基板１４と収納体１６とを締結部材（図示せず）を介して締結し、支持体１２として一体化する。
【００２０】
次に、動作について説明する。プローブ装置内で載置台（図示せず）をＸ、Ｙ及びＺ方向に移動させてウエハＷの電極パッドＰとコンタクタ１０のプローブピン１１の下端とを位置合わせした後、載置台を介してウエハＷをインデックス送りした後、載置台を上昇させてウエハＷの所定の電極パッドＰとプローブピン１１とを接触させる。更に、載置台をオーバードライブさせると、屈曲部１１Ｃを介してプローブピン１１と電極パッドＰが弾接し、電極パッドＰとプローブピン１１間に針圧が作用する。
【００２１】
この際、プローブピン１１の上端部１１Ａと下端部１１Ｂの軸心が偏倚しているため、プローブピン１１と電極パッドＰが弾接すると下端部１１Ｂが横（図１では左または右）に動き、自己スクラブ作用によりプローブピン１１の下端部１１Ｂで電極パッドＰ表面の酸化膜を掻き取り、電極パッドＰの酸化膜を除去してプローブピン１１と電極パッドＰとが電気的に安定して接触する。
【００２２】
この状態でテスタから送信すると、プローブピン１１から電極パッドＰに検査用信号を印加し、デバイスを経由して検査結果を示す信号をプローブピン１１からテスタへ送信する。この際、プローブピン１１は単一部品として形成され、従来のようにプローブピン１１自体に電気的接点がないため、プローブピン１１内での電気的特性の劣化を生じることなく、検査用信号及び検査結果信号を正確に伝達することができ、検査の信頼性を高めることができ、検査結果を正確に解析することができる。
【００２３】
以上説明したように本実施形態によれば、プローブピン１１は実質的に同一平面内で屈曲する屈曲部１１Ｃを有して一体的に形成されているため、プローブピン１１と電極パッドＰを弾力的に接触させることができると共にプローブピン１１内で電気的特性の劣化を抑制することができ、信頼性の高い検査を行なうことができる。また、屈曲部１１Ｃが矩形波状に形成されているため、プローブピン１１を容易に加工することができる。
【００２４】
また、本実施形態によれば、プローブピン１１の軸心に対して上端部１１Ａと下端部１１Ｂの軸心が偏倚し、更に上端部１１Ａと下端部１１Ｂの軸心が偏倚しているため、プローブピン１１と電極パッドＰが弾接すると自己スクラブが作用し、プローブピン１１の下端部１１Ｂで電極パッドＰ表面の酸化膜を掻き取り、電極パッドＰの酸化膜を除去してプローブピン１１と電極パッドＰとが電気的に安定して接触し、より信頼性の高い検査を行なうことができる。
【００２５】
また、図２、図３はそれぞれ本発明のコンタクタの他の実施形態を示す図である。これらのコンタクタは図１に示すコンタクタ１０とプローブピンの形態を異にする以外は図１に示すコンタクタ１０と実質的に同一構成を有する。そこで、図１に示すコンタクタ１０と同一または相当部分には同一符号を附し、各実施形態の特徴部分を中心に説明する。
【００２６】
図２に示すコンタクタ１０のプローブピン１１は、同図に示すように、弾力を呈する屈曲部１１Ｃの形態が上記実施形態と異なっている。この屈曲部１１Ｃは絶縁体１３の挿入孔１３Ａ内で波形状に形成されている。プローブピン１１の上端部１１Ａは透明体１５の孔１５Ａに挿入され、配線基板１４の電極と接触し、その下端部１１Ｂは収納体１６の孔１６Ａから外部へ突出している。そして、プローブピン１１は、屈曲部１１Ｃの上端が透明体１５に接触していると共に下端が収納体１６の底面に接触し、絶縁体１３の挿入孔１３Ａ内に弾装されている。図２にはコンデンサは図示してないが、コンデンサは他の部分に取り付けられている。従って、本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００２７】
また、図３に示すコンタクタ１０は、プローブピン１１の上端部１１Ａと下端部１１Ｂの軸心が一致している以外は図１に示すコンタクタ１０と同一の構成を有している。従って、本実施形態においてもプローブピン１１の軸心に対して上端部１１Ａ及び下端部１１Ｂの軸心が偏倚しているため、上記各実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００２８】
尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではない。例えば、プローブピンは単一部品として形成されたものであれば、その屈曲部の形態は上記各実施形態以外の形態を適宜採用することができる。また、プローブピン１１の軸心に対して上端部１１Ａ及び下端部１１Ｂのいずれかが偏倚している形態でも同様の作用効果を期することができる。例えば、図４の（ａ）、（ｂ）に示すような形態を採用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜請求項５に記載の発明によれば、電気的特性の劣化を抑制し信頼性の高い検査を行なうことができるプローブピン及びコンタクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンタクタの一実施形態の要部を拡大して示す断面図である。
【図２】本発明のコンタクタの他の実施形態の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明のコンタクタの更に他の実施形態の要部を拡大して示す断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のコンタクタの更に他の実施形態に用いられるプローブピンを示す側面図である。
【図５】従来のコンタクタの一例の要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１０　　コンタクタ
１１　　プローブピン
１１Ａ　上端部
１１Ｂ　下端部
１１Ｃ　屈曲部
１２　　絶縁体
１２Ａ　挿入孔
１３　　配線基板
１４　　透明体
１４Ａ　孔
１５　　保持体
１５Ａ　孔
Ｗ　　ウエハ（被検査体）

Claims

被検査体の電気的特性検査を行なう際のコンタクタに用いられるプローブピンにおいて、上記プローブピンは、実質的に同一平面内で屈曲する屈曲部を有して一体的に形成され、且つ上記プローブピンの軸心に対して上端部の軸心及び／または下端部の軸心が偏倚していることを特徴とするプローブピン。
上記屈曲部が波状を呈することを特徴とする請求項１に記載のプローブピン。
上記屈曲部が矩形波状を呈することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローブピン。
複数のプローブピンと、これらのプローブピンを支持する支持体とを備えたコンタクタであって、上記プローブピンは、実質的に同一平面内で屈曲する屈曲部を有して一体的に形成され、且つ上記プローブピンの軸心に対して上端部の軸心及び／または下端部の軸心が偏倚していることを特徴とするコンタクタ。
上記支持体は、上記各プローブピンを挿入する複数の挿入孔を有する絶縁体と、この絶縁体上に配置され且つ上記複数の挿入孔から突出した上記複数のプローブピンの通る複数の孔を有する透明体と、これら両者を収納する収納体とを備えたことを特徴とする請求項５に記載のコンタクタ。