JP2006194620A - プローブカード及び検査用接触構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 極めて微細で狭ピッチの電極を有するウェハに対する電気特性の検査を安定的に行う。
【解決手段】 プローブカード２における回路基板１０の下面側に，検査用接触構造体１２が取付けられる。検査用接触構造体１２には，シリコン基板２０の両側に，弾性を有し凸状の導電部３０を備えたシート２１，２２が取付けられる。シリコン基板２０には，垂直方向に貫通する通電路２３が形成され，各シート２１，２２の導電部３０は，通電路２３に上下から接触している。上側の導電部３０は，回路基板１０の接続端子に接触している。ウェハＷの電気特性の検査時には，ウェハ上の電極パットＵが下側の各導電部３０に押圧されて接触される。下側の導電部３０により電極パットＵの高さのばらつきが吸収され，上側の導電部３０により回路基板１０側の歪みや撓みが吸収され，導電部３０と電極パットＵの接触が維持される。
【選択図】 図１

Description

本発明は，被検査体に接触して被検査体の電気的特性を検査するための検査用接触構造体及び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，例えばプローブカードの下面に配列された複数のプローブ針を，ウェハ上の電子回路の各電極パットに電気的に接触させることにより行われている。このため，プローブ針は，各電極パットの位置に合わせて配置する必要がある。

しかしながら，近年は，電子回路のパターンの微細化が進み，電極パットが微細化し電極パットの間隔がさらに狭くなっているため，例えば幅寸法が１００μｍ以下で，ピッチが１８０μｍ以下の微細で狭ピッチの接触部を形成することが要求されている。そこで，異方導電性シートをプローブ針の代わりに用いることが提案されている（例えば，特許文献１参照）。異方導電性シートは，絶縁部となるシートの一面から弾性を有する複数の導電部が突出したもので，導電部を極めて微細で狭ピッチに形成することができる。

しかしながら，上述のような異方導電性シートを単純に用いた場合，導電部が狭ピッチで微細であるため，導電部の高さ方向の寸法に限界があり，導電部の弾性による高さ方向の変位量が小さくなる。このため，例えばウェハ表面上の多数の電極パットの高さのばらつきを導電部の弾性によって十分に吸収することができず，導電部と電極パットと接触がウェハ面内において不安定になる。また，プローブカードの取り付けや熱膨張などによって発生するプローブカード側の傾きや歪みについても，導電部の弾性により十分に吸収できないので，ウェハ面内において電極パットの接触が不安定になる。

特許第３０３８８５９号公報

本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，ウェハなどの被検査体に対する接触部を極めて微細で狭ピッチにし，なおかつ被検査体との接触を安定して行うことができる検査用接触構造体と，プローブカードを提供することをその目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，被検査体と電気的に接触して被検査体の電気的特性を検査する検査用接触構造体であって，平板状の基板と，前記基板の両面に取り付けられ，弾性を有する複数の導電部と前記導電部相互間を接続する絶縁部から構成されるシートと，を有し，前記導電部は，前記シートを貫通し，シートの両面から突出するように形成されており，前記基板には，厚み方向に直線状に貫通する複数の通電路が，前記導電部に対応するように形成されており，前記基板の両面のシートの導電部は，前記通電路を挟むようにして，各々対応する前記通電路の端部に接触していることを特徴とする。

本発明によれば，シート面内に多数の導電部を形成したシートを用いるので，極めて微細で狭ピッチの接触部を実現できる。そしてシートが基板の両面に取付けられるので，被検査体側のシートの導電部が被検査体に対し接触し，その導電部の弾性により被検査体の高さのばらつきを吸収できる。また，被検査体と反対側のシートの導電部が例えばプローブカード側の検査用の電気信号を付与する回路基板の接続端子に接触し，その導電部の弾性によりプローブカード全体或いは回路基板の歪みや傾きを吸収できる。したがって，接触部が微細で狭ピッチであっても，被検査体との接触が安定し，電気特性の検査が適正に行われる。

前記基板の両面のシートの導電部と前記基板の通電路は，同軸上に配置されていてもよい。かかる場合，一方のシートの導電部に被検査体が押圧されて接触したときに，基板には，両面の導電部から通電路を通る同軸上に力が働く。それ故，基板内には，厚み方向の対向する偶力のみが作用し，曲げモーメントが作用しないので，基板の破損を防止できる。特に，１ｍｍ以下の極めて薄い基板を用いる場合にその効果は大きい。

前記シートは，シートの外周部に沿って形成されたフレームに固定され，当該フレームにより前記基板に固定されていてもよい。かかる場合，シート自体の撓みや歪みが押えられ，シートを基板の面に追従させることができる。この結果，シート面内の導電部による接触を均一に行うことができる。

前記フレームは，シリコン製の接着剤により前記基板に接着されていてもよい。かかる場合，フレームを比較的簡単に基板から取り外すことができるので，シートの取替えやメンテナンスを容易に行うことができる。

被検査体側に位置する前記シートの導電部の先端部には，被検査体に接触する先細の接触子が取り付けられていてもよい。かかる場合，被検査体に対する接触圧が増大するので，被検査体に対する電気的接触をさらに安定させることができる。また，導電部が直接被検査体に接触しないので，導電部の磨耗を防止できる。

別の観点による本発明は，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であって，回路基板と，回路基板と被検査体との間に設けられ，前記被検査体と前記回路基板と間を通電させるための検査用接触構造体と，を有し，前記検査用接触構造体は，平板状の基板と，前記基板の両面に取り付けられ，弾性を有する複数の導電部と前記導電部相互間を接続する絶縁部から構成されるシートと，を有し，前記導電部は，前記シートを貫通し，シートの両面から突出するように形成されており，前記基板には，厚み方向に直線状に貫通する複数の通電路が，前記導電部に対応するように形成されており，前記基板の両面のシートの導電部は，前記通電路を挟むようにして，各々対応する前記通電路の端部に接触しており，前記検査用接触構造体は，前記回路基板に着脱自在に構成されていることを特徴とする。

かかる場合，上述の検査用接触構造体が回路基板に対して着脱自在であるので，検査用接触構造体を取り外して，例えばシートの取替えなどの検査用接触構造体のメンテナンスを容易に行うことができる。

前記検査用接触構造体は，前記回路基板にシリコン製の接着剤により接着されていてもよい。かかる場合，検査用接触構造体を回路基板から容易に取り外すことができる。

また，前記回路基板には，前記検査用接触構造体の前記回路基板を吸着するための吸引口が形成されていてもよい。かかる場合，吸引口からの吸引を動停止させることにより，検査用接触構造体を回路基板に対し着脱自在にできる。

本発明によれば，被検査体の電気特性の検査が安定して行われるので，電子デバイスの不良を確実に検出し，品質を向上できる。

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検査用接触構造体が用いられるプローブ装置１の内部の構成の概略を示す縦断面の説明図である。

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，例えば載置台３上のウェハＷの電極パットＵに対し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のウェハＷ側に装着され，ウェハＷ上の電極パットＵに接触して回路基板１０と電極パットＵとの間を通電させるための検査用接触構造体１２を備えている。

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の下面には，検査用接触構造体１２と導通させるための複数の接続端子１０ａが形成されている。

検査用接触構造体１２は，例えば平板状のシリコン基板２０と，シリコン基板２０の上面に取付けられた第１のシート２１と，シリコン基板２０の下面に取付けられた第２のシート２２を備えている。

シリコン基板２０は，例えば２００μｍ〜４００μｍ程度の薄い方形の平板形状に形成されている。シリコン基板２０には，例えば図２に示すように上下面に垂直に貫通する複数の通電路２３が形成されている。この各通電路２３は，例えばウェハＷ上の複数の電極パットＵに一対一で対応するように形成されている。通電路２３の上端部には，上部接続端子２３ａが形成され，通電路２３の下端部には，下部接続端子２３ｂが形成されている。なお，例えばシリコン基板２０の加工は，フォトリソグラフィー技術を用いてエッチング加工により行われる。

第１のシート２１と第２のシート２２は，図３に示すように全体が例えば方形に形成された伸縮性を有するゴム製シートであり，シート面内に密に配置された複数の導電部３０と，導電部３０間を接続している絶縁部３１から構成されている。複数の導電部３０は，図２に示すようにウェハＷの電極パットＵ及びシリコン基板２０の通電路２３に対し一対一で対応する位置に配置されている。絶縁部３１は，例えば絶縁性及び弾性を有する高分子物質により形成されている。導電部３０は，例えば図４に示すように絶縁性及び弾性を有する高分子物質内に導電性粒子Ａが密に充填されて形成されている。各導電部３０は，シートを貫通し，シートの両面から突出するような四角柱形状に形成されている。かかる構成により，導電部３０は，加圧状態で導電性を有し，シートの両面の突出方向に弾性を有する。例えば絶縁部３１の厚みＴは，例えば１００μｍ程度に設定され，導電部３０のシート面からの高さＨは，絶縁膜３１の厚みの０．３倍程度の３０μｍ程度に形成されている。また，導電部３０の幅Ｄは，例えば８５μｍ程度に形成され，隣り合う導電部３０間のピッチＰは，１８０μｍ程度に設定されている。

図３に示すように第１のシート２１と第２のシート２２の外周部は，例えば金属フレーム４０に固定されている。金属フレーム４０は，シート２１，２２の外周部に沿った枠形状を有している。図２に示すようにシリコン基板２０の外周部の両面には，シリコン製の接着剤からなる支持部４１が形成されている。シリコン基板２０の上面の支持部４１には，第１のシート２１の金属フレーム４０が固定されている。シリコン基板２０の下面の支持部４１には，第２のシート２２の金属フレーム４０が固定されている。支持部４１の高さは，例えばシート２１，２２の各導電部３０がシリコン基板２０の通電路２３の接続端子に加圧状態で接触するように，高さが調整されている。つまり，第１のシート２１は，シリコン基板２０の上面側に固定された状態で，各導電部３０が対応する各上部接続端子２３ａに当接している。第２のシート２２は，シリコン基板２０の下面側に固定された状態で，各導電部３０が対応する各下部接続端子２３ｂに当接している。したがって，第１のシート２１の導電部３０，第２のシート２２の導電部３０及び導電路２１が垂直方向に同軸上に接続されている。

図１に示すようにシリコン基板２０は，シリコン基板２０の上面の支持部４０よりもさらに外側に配置された支持体５０によって，回路基板１０の下面に支持されている。支持体５０は，例えばシリコン製の接着剤から構成されている。支持体５０の高さは，例えば第１のシート２１の導電部３０の上端面が回路基板１０の接続端子１０ａに加圧した状態で接触するように，調整されている。

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を三次元移動可能である。

以上のように構成されたプローブ装置１においては，ウェハＷが載置台３上の所定の位置に載置され，載置台３が移動され，図５に示すようにウェハＷ上の各電極パットＵが第２のシート２２の対応する各導電部３０に接触される。そして，回路基板１０から検査用の電気信号が，検査用接触構造体１２における第１のシート２１の導電部３０，通電路２３及び第２のシート２２の導電部３０を順に通じて電極パットＵに供給され，ウェハＷ上の回路の電気的特性が検査される。

以上の実施の形態で記載した上記プローブ装置１は，シート２１，２２がシリコン基板２０の両面に配置され，第２のシート２２の導電部３０をウェハＷ上の電極パットＵに接触するようにしたので，１８０μｍ以下のピッチで１００μｍ以下の微細な接触部を実現できる。そして，このように狭ピッチで微細な接触部を実現しても，例えばシリコン基板２０の下面側の第２のシート２２の導電部３０が，その弾性によりウェハＷ上の電極パットＵの高さのばらつきを吸収できる。また，シリコン基板２０の上側の第１のシート２１の導電部３０が，その弾性により回路基板１０の歪みや傾きを吸収でき，検査用接触構造体１２の水平度が維持される。この結果，ウェハ面内の電極パットＵとプローブカード２の導電部３０との接触を安定的に行い，ウェハ面内の検査を適正に行うことができる。

また，第１のシート２１と第２のシート２２の導電部３０と，シリコン基板２０の導電路２１が垂直方向に一直線上に配置されているので，ウェハＷの各電極パットＵが導電部３０に押圧された際に，シリコン基板２０には，厚み方向の対向する応力のみが作用し，曲げモーメントが作用しないので，極めて薄いシリコン基板２０の破損を防止できる。

第１のシート２１と第２のシート２２の外周部が，金属フレーム４０により固定され，その金属フレーム４０がシリコン基板２０の支持部４１に取り付けたので，シート２１，２２自体の歪みや撓みが防止しつつ，シート２１，２２をシリコン基板２０の面に追従させることができる。この結果，シート２１，２２面内における導電部３０の接触を均一に行うことができる。

第１のシート２１と第２のシート２２の金属フレーム４０をシリコン製の接着剤によりシリコン基板２０に固定したので，第１のシート２１と第２のシート２２をシリコン基板２０から容易に取り外すことができる。それ故，第１のシート２１と第２のシート２２のメンテナンスや取り換えを容易に行うことができる。

また，シリコン基板２０をシリコン製の接着剤により回路基板１０に固定したので，検査用接触構造体１２が回路基板１０に対し着脱自在になり，検査用接触構造体１２を回路基板１０から容易に取り外すことができる。この結果，検査用接触構造体１２のメンテナンスや取替えを容易に行うことができる。

以上の実施の形態では，シート２１，２２を固定する基板にシリコン基板２０を用いたので，フォトリソグラフィー技術により，例えばシリコン基板２０の上面又は下面の少なくともいずれかにおいて所定の接続端子同士を金属線で接続する所定の配線パターンを形成することができる。例えば図６に示すようにシリコン基板２０の上面において特定の上部接続端子２３ａ同士を金属線６０により接続してもよいし，図７に示すように所定方向の一直線上の上部接続端子２３ａ同士を金属線６０により接続し，平行な接続線が形成されるようにしてもよい。かかる場合，ウェハＷの電子回路のパターンに応じて，上部接続端子２３ａ同士が接続されている複数の導電部３０を例えば同じ電極の検査に用いることができる。この場合，複数の導電部３０を用いて一つの電極の検査が行われるので，検査がより確実に行われる。また，電子回路のパターンに応じて，シリコン基板２０における上部接続端子２３ａの接続配線パターンを作成することができるので，回路基板１０内の配線パターンを変えるよりも比較的簡単に配線パターンを形成でき，あらゆる電子回路のパターンに適切に対応できる。なお，シリコン基板２０の下面において特定の下部接続端子２３ｂ同士を接続する配線パターンを形成してもよい。

なお，シリコン基板２０を吸着により回路基板１０に固定してもよい。かかる場合，例えば図８に示すように回路基板１０の下面には，下端に吸引口７０が開口した管路７１が設けられている。例えば管路７１は，プローブカード２の回路基板１０内を通過して，例えばプローブカード２の外部に設置された負圧発生装置７２に接続されている。そして，検査用接触構造体１２を回路基板１０に取り付ける際には，負圧発生装置７２により吸引口７０から吸引し，その吸引力によりシリコン基板２０が回路基板１０に固定される。検査用接触構造体１２を回路基板１０から取り外す際には，負圧発生装置７２により吸引を停止する。かかる場合，検査用接触構造体１２の回路基板１０からの取り外しを簡単に行うことができる。その他，例えば磁力により，検査接触構造体１２を回路基板１０に着脱自在にしてもよい。

以上の実施の形態で記載した第２のシート２２の導電部３０の先端部に，ウェハＷの電極パットＵに接触させるための接触子を取り付けてもよい。かかる場合，例えば図９に示すように先端が尖った先細形状の複数の接触子８０が，各導電部３０に対応するように配置され，ホルダ８１に保持されている。接触子８０は，例えば導電性のある金属により形成されている。ホルダ８１は，例えば平板状に形成され，絶縁材料で形成されている。ホルダ８１の外周部は，例えば支持部材８２によってシリコン基板２０の下面に支持され，接触子８０の上端面は，導電部３０の下端面に加圧された状態で当接されている。ウェハＷの回路の電気特性を検査する際には，ウェハＷ上の電極パットＵが接触子８０の先端部に押し付けられ，回路基板１０の電気信号が接触子８０を通じて電極パットＵに供給される。かかる場合，接触子８０と電極パットＵとの接触圧が大きくなるので，接触をより安定させることができる。また，導電部３０が直接電極パットＵに接触しないので，導電部３０の磨耗や破損を防止できる。

以上，本発明の実施の形態の一例について説明したが，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。例えば上記実施の形態で記載した導電部３０の形状，数及び配置は，適宜選択できる。また，検査用接触構造体１２を構成する基板は，シリコン基板に限られず，例えばエッチング加工が可能な有機物基板，二酸化シリコン基板，ガラス基板などであってもよい。さらに本発明は，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，微細で狭ピッチの被検査部に対する電気特性の検査を安定的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。 検査用接触構造体の構成を示す縦断面の説明図である。 シートと平面図である。 シートの構造の説明図である。 導電部と電極パットが接触した状態を示すプローブ装置の縦断面の説明図である。 上面に配線パターンを形成した場合のシリコン基板の平面図である。 上面に配線パターンを形成した場合のシリコン基板の平面図である。 吸引口を有する配管を備えたプローブ装置の縦断面の説明図である。 先細の接触子を装着した検査用接触構造体の縦断面の説明図である。

符号の説明

１ プローブ装置
２ プローブカード
１０ 回路基板
１２ 検査用接触構造体
２０ シリコン基板
２１ 第１のシート
２２ 第２のシート
２３ 通電路
３０ 導電部
Ｕ 電極パット
Ｗ ウェハ

Claims (8)

1. 被検査体と電気的に接触して被検査体の電気的特性を検査する検査用接触構造体であって，
   平板状の基板と，
   前記基板の両面に取り付けられ，弾性を有する複数の導電部と前記導電部相互間を接続する絶縁部から構成されるシートと，を有し，
   前記導電部は，前記シートを貫通し，シートの両面から突出するように形成されており，
   前記基板には，厚み方向に直線状に貫通する複数の通電路が，前記導電部に対応するように形成されており，
   前記基板の両面のシートの導電部は，前記通電路を挟むようにして，各々対応する前記通電路の端部に接触していることを特徴とする，検査用接触構造体。
2. 前記基板の両面のシートの導電部と前記基板の通電路は，同軸上に配置されていることを特徴とする，請求項１に記載の検査用接触構造体。
3. 前記シートは，シートの外周部に沿って形成されたフレームに固定され，当該フレームにより前記基板に固定されていることを特徴とする，請求項１又は２のいずれかに記載の検査用接触構造体。
4. 前記フレームは，シリコン製の接着剤により前記基板に接着されていることを特徴とする，請求項３に記載の検査用接触構造体。
5. 被検査体側に位置する前記シートの導電部の先端部には，被検査体に接触する先細の接触子が取付けられていることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の検査用接触構造体。
6. 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であって，
   回路基板と，
   回路基板と被検査体との間に設けられ，前記被検査体と前記回路基板と間を通電させるための検査用接触構造体と，を有し，
   前記検査用接触構造体は，
   平板状の基板と，
   前記基板の両面に取り付けられ，弾性を有する複数の導電部と前記導電部相互間を接続する絶縁部から構成されるシートと，を有し，
   前記導電部は，前記シートを貫通し，シートの両面から突出するように形成されており，
   前記基板には，厚み方向に直線状に貫通する複数の通電路が，前記導電部に対応するように形成されており，
   前記基板の両面のシートの導電部は，前記通電路を挟むようにして，各々対応する前記通電路の端部に接触しており，
   前記検査用接触構造体は，前記回路基板に着脱自在に構成されていることを特徴とする，プローブカード。
7. 前記検査用接触構造体は，前記回路基板にシリコン製の接着剤により接着されていることを特徴とする，請求項６に記載のプローブカード。
8. 前記回路基板には，前記検査用接触構造体の前記回路基板を吸着するための吸引口が形成されていることを特徴とする，請求項６に記載のプローブカード。

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