JP2008045950A

JP2008045950A - プローブカード

Info

Publication number: JP2008045950A
Application number: JP2006220536A
Authority: JP
Inventors: Koji Katahira; 浩二片平
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-02-28

Abstract

【課題】本発明は、半導体ウェハ上に高密度に集積されたチップデバイスの電気的特性の検査に使用するプローブカードにおいて、同軸構造を採用するとともに、針先の位置精度を向上させても製作が容易で、高周波帯域下で的確にチップデバイスの検査を行えるプローブカードを提供する。
【解決手段】信号用配線と接地用配線とを有する基板、上記信号用配線に一端が接続された中心導体と上記接地用配線に一端が接続された外側導体とを有する同軸ケーブル、上記中心導体の他端に接合され、上記中心導体を通じて上記信号用配線に接続された信号用プローブ、および上記外側導体の他端に接合され、上記外側導体を通じて上記接地用配線に接続された接地用プローブを備えたことを特徴とするプローブカード。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハ上に高密度に集積されたチップの電気的特性の検査に使用されるプローブカードに関し、詳しくは高周波帯域での測定が可能なプローブカードに関するものである。

周知のように、半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウェハ上に多数のチップデバイスが形成された後、各チップデバイスについて電気的特性の検査を行うためにプローブテストと呼ばれる電気的測定が行われる。このプローブテストには、半導体ウェハ上に形成されたチップデバイスの電極パッド配列に対応して配列された多数のプローブを備えたプローブカードが使用される。プローブカードは、テスタに電気的に接続されるとともに、検査対象のチップデバイスの各電極パッドにこれに対応するプローブを接触させて、テスタと検査対象チップデバイスとの間でテスト信号を伝送するために用いられるものである。

さて、最近では半導体デバイスの動作速度がますます高速化しており、これに伴ってプローブテストにおいては、数百ＭＨｚという高周波数のテスト信号を用いてチップデバイスの検査が行なわれてきている。このような高周波信号を用いるプローブテストにおいては、例えば、図２ａに示す平行な２本のプローブ、即ち信号用プローブ２と接地用プローブ３とを所定間隔を隔てて平行に配設したものが用いられ、平行２本線路構造に近付けるようにして、高周波における伝送損失が小さいこと、伝送信号に入り込むノイズが少ないこと、特性インピーダンスが安定していることを狙っているが、結局５０Ω不整合の針長さを短くすることができなく、周波数帯域が４００ＭＨｚしか達成できていない。

前記の平行２本線路構造とは別に同軸線路構造を採用したプローブカードが開示されている。図２ｂに示すように、このプローブカード１は同軸針６と該同軸針６の隣に伸びる状態のグランド針（図示しない）とを設けたものであって、該同軸針６の外被を接地用配線７−１に当接し、かつ、該外被から突出させてプローブ２を設けている。また、前記グランド針は針元を前記接地用配線７−１に接合すると共に、針の途中を前記同軸針６の先端部に接合している。また、前記同軸針６と前記グランド針を中間支持部５で接着固定した構造を呈する。（文献１）
特開２００４−３０９２５７号公報（〔００２２〕、〔００３０〕、図３）

前述のプローブカードは、プローブについてインピーダンス整合されていない芯線２の部分を短くして、伝送可能な周波数をより高い帯域まで広げることには効果を挙げている。しかし、同軸針６は、その外被を基板下面の中間支持部５で接着することにより間接的に固定されているので、芯線２それ自身を接着固定するのに比べて、プローブ２の針先の位置精度は悪くなる。また、同軸針６の一部分を隣に伸びるグランド針により外被に接着して支持しているが、これも芯線に直接の接着固定でないから針先の位置精度が向上するとは考え難い。また、同軸針６は当然芯線より径が太いから、チップデバイスの電極ピッチが極小化に向かうと、これに対応した同軸針のプローブカードは製作し難いという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みて、これらの問題を解決するために成したものであって、半導体ウェハ上に高密度に集積されたチップの電気的特性の検査に使用する、特に高周波のパルス波を用いて検査を行うプローブカードにおいて、同軸構造を採用するとともに、同軸構造でないプローブ部分を改良すると共に、針先の位置精度を向上しても製作が容易で、高周波帯域下でも的確に半導体ウェハの検査を行えるプローブカードを提供するものである。

前記の目的を達成するために、請求項１のプローブカードの発明は、信号用配線と接地用配線とを有する基板、上記信号用配線に一端が接続された中心導体と上記接地用配線に一端が接続された外側導体とを有する同軸ケーブル、上記中心導体の他端に接合され、上記中心導体を通じて上記信号用配線に接続された信号用プローブ、および上記外側導体の他端に接合され、上記外側導体を通じて上記接地用配線に接続された接地用プローブを備えたことを特徴とする。また、請求項２のプローブカードの発明は、請求項１に記載のプローブカードにおいて、上記信号用プローブと上記接地用プローブの夫々の中間部を上記基板から突出した中間支持部により一体で上記基板に固定したことを特徴とする。また、請求項３のプローブカードの発明は、請求項１又は２に記載のプローブカードにおいて、上記信号用プローブと上記信号用プローブと平行に所定間隔を隔てた上記接地用プローブの複数対を備えたことを特徴とする。

本発明は、同軸ケーブルの針先方向の端部から同軸構造が採れない信号用プローブを接地用プローブと所定間隔を隔てた平行２本線構造にして、複数対の信号用プローブと接地用プローブを配設することで、インピーダンス５０Ω整合の不完全さを減少することができ、チップデバイスをより高い高周波帯域下で検査を行うことが可能となる。また、複数対の信号用プローブと接地用プローブの針立てを中間支持部により行うことで、針先の位置精度が確保できると共に、同軸ケーブルとの接合をし易くし、作業性が容易となって製造上好ましくなる。また、接地用プローブの接地用配線への接続を同軸プローブの外側導体を経由して行うことにより、接地用配線へ直に接続するよりも、接地回路を短くすることができ、これにより伝送特性が良好になって周波数帯域を拡げることが可能となる。

本発明による請求項１〜３に記載のプローブカードによれば、信号用プローブと接地用プローブを複数対として配設し、かつ、平行２本線構造と同軸構造を併用することにより、システムＬＳＩ、ＬＣＤドライバ等を対象にして、より高い高周波帯域でのパルス波を用いてチップデバイスの検査を行うことが可能となり、ひいては、高速度処理に対応したチップデバイスの検査にも十分対応できる。また、複数対の信号用プローブと接地用プローブの針先における位置精度の確保を中間支持部により行い、かつ、同軸ケーブルとの接続作業を容易にする簡易な構成を採用しているから製造も容易であって経済的であり、かつ、プローブ針先の位置精度の向上と維持ができる。また複数対の信号用プローブと接地用プローブが針先から平行２本線構造で、ある長さを確保できるから、集積度の高いチップの検査に必要なプローブとして、針の外径・間隔の小さいプローブを有するプローブカード構造にも十分適用できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。図１は、本発明の実施の形態であるプローブカードであって、ａは模式的断面図、ｂはＡ−Ａ矢視断面図である。

図１を用いて、本発明の実施の形態であるプローブカード１について説明すると、プローブカード１は、主として複数対の信号用プローブ２と接地用プローブ３と、該信号用プローブ２と延在して接続する中心導体６−１と外側導体６−２とその間に介在する誘電体６−３とからなる同軸ケーブル６と、中心導体６−１の針元側と電気的接触を行う基板７と、該同軸ケーブル６の外側導体６−２と接続する基板７上の接地用配線７−１と、から構成される。また、接地用プローブ３は信号用プローブ２と平行に所定間隔を隔てて配設すると共に、同軸ケーブル６の外側導体６−２の針先側端部に電気的に接続して、かつ、該外側導体６−２は、前述のように、その針元側端部を接地用配線７−１に接続する。即ち、接地用プローブ３は同軸ケーブル６の外側導体６−２を経由して接地用配線７−１に接続する。

また、図１ａ、ｂに示すように、接地用プローブ３を信号用プローブ２の下側（基板より遠い位置）に配設することで、プローブ針先部、即ち針先から先端部の曲げまでの距離を接地用プローブ３の方がより短くすることができるので、インピーダンス特性をより改善することができ、ひいては高周波帯域を高くすることが可能となる。

また、信号用プローブ２と接地用プローブ３は、ばね性と耐磨耗性を有する導電性金属、例えばパラジウム合金やレニウムタングステン合金製のカンチレバー型プローブが用いられる。同軸ケーブル６の中心導体６−１は銅などの良導体金属を用い、誘電体６−３は伝送損失の低減を図るための比誘電率の小さい絶縁物、即ち弗素系樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン樹脂が用いられる。また、同軸ケーブル６の外側導体６−２は導電性金属、例えば銅やアルミニウム又はそれらの合金が用いられ、通常網状である。また、信号用プローブ２と中心導体６−１とを半田付で接続する代わりに信号用プローブ２と中心導体６−１とを一体的に成型した信号用プローブ２として構成してもよい。

また、基板７は、信号用プローブ２に繋がる同軸ケーブル６の中心導体６−１が接続する信号用配線８を配設する合成樹脂製のプリント板であって、信号用プローブ２群とテスタ（図示しない）との導通を図るものである。また、基板７の下面には、同軸ケーブル６の外側導体６−２を半田付で接続する接地用配線７−１が配設される。また、接地用プローブ３はその針元を同軸ケーブル６の円筒形状を有する外側導体６−２の針先側端部に半田付で接続するとともに、外側導体６−２の針元側端部を接地用配線７−１に半田付して接続する。このように、接地用プローブ３は同軸ケーブル６の外側導体６−２を経由して接地用配線７−１に接続することにより、接地用プローブ３の接地回路を短くすることができ、伝送特性が良好になって周波数帯域を拡げることが可能となる。

また、信号用プローブ２群及び信号用プローブ２と対になって平行に所定間隔を隔ててた接地用プローブ３群の針先の位置精度を高め、かつ、それぞれの信号用プローブ２と接地用プローブ３の間隔を一定に保つために、信号用プローブ２群及び接地用プローブ３群の中間部を中間支持部５により支持・固定する。また、前記中間支持部５は信号用プローブ２群と隣接する接地用プローブ３群の針先を正確に位置決めするための支持板５−１と、前記支持板５−１と前記プローブ２、３群の中間部とを固着する樹脂固定部５−２と、から構成される。前記支持板５−１は通常セラミック製で、環状形の板である。

本発明に係わるプローブカード１の同軸部の製作について説明すると、各信号用プローブ２の針元側端面と同軸ケーブル６の中心導体６−１の針先側端面とを半田付で接続して接続部９を形成し、同様に、各接地用プローブ３の針元側端面と同軸ケーブル６の外側導体６−２の針先側端面とを半田付で接続して接続部９を形成する。次いで、信号用プローブ２群と接地用プローブ３群が接続された同軸ケーブル６群の針元側にある中心導体６−１は接続部９で信号用配線８と半田付により接続し、外側導体６−２は基板７上の設置用基板７−１に半田付して接続する。このように同軸ケーブル６群が配設されて、プローブカード１ができあがる。また、信号用プローブ２群と接地用プローブ３群とも中間支持部５から針元側は平面的に扇状に展開することが可能であり、前記同軸ケーブル６群との接続作業を容易にすることができる。

本発明に係わるプローブカード１の作用を説明すると、信号用プローブ２と接地用プローブ３はプローブ長さが作業性により約１５ｍｍであって、平行２本線路構造で配設すると共に、それぞれの長さが約１５ｍｍの５０Ω同軸ケーブル６であって、直径約０．１５ｍｍの中心導体６−１と外側導体６−２に接続されている。このように、信号用プローブ２と接地用プローブ３の針先から基板７への接続が、平行２本線路構造と同軸線路構造とから構成されるプローブの伝送線路構成であるので、高周波における伝送損失を小さくし、特性インピーダンスを安定させることが可能となった。これにより、パルス波信号にてシステムＬＳＩやＬＣＤドライバ等のロジックチップデバイスの電気的特性を検査するのに用いられるプロ−ブカード１の周波数帯域を約１．１ＧＨｚに高めることに達成できた。因みに、図２ａの針長さ約３０ｍｍの平行２本線路構造のプローブ２，３の場合は周波数帯域約４００ＭＨｚしか達成できなかった。このように、本発明に係わるプローブカードにおいては、半導体ウェハのチップデバイスの電気的特性検査に使用する周波数を約３倍まで上昇させることができる。

半導体ウェハにおいて、高集積化チップデバイスの電気的特性の検査に高周波帯域の信号、特にパルス波を用いるプローブカードに利用することができる。

本発明の実施の形態であるプローブカードであって、ａは模式的断面図、ｂはＡ−Ａ矢視断面図である。ａは、従来例のプローブカードの模式的断面図、ｂは、別の従来例のプローブカードの模式的断面図である。

符号の説明

１：プローブカード２：信号用プローブ３：接地用プローブ４：針元５：中間支持部５−１：支持板
５−２：樹脂固定部６：同軸ケーブル６−１：中心導体６−２：外側導体６−３：誘電体７：基板７−１：接地用配線８：信号用配線９：接続部

Claims

信号用配線と接地用配線とを有する基板、上記信号用配線に一端が接続された中心導体と上記接地用配線に一端が接続された外側導体とを有する同軸ケーブル、上記中心導体の他端に接合され、上記中心導体を通じて上記信号用配線に接続された信号用プローブ、および上記外側導体の他端に接合され、上記外側導体を通じて上記接地用配線に接続された接地用プローブを備えたことを特徴とするプローブカード。
上記信号用プローブと上記接地用プローブの夫々の中間部を上記基板から突出した中間支持部により一体で上記基板に固定したことを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
上記信号用プローブと上記信号用プローブと平行に所定間隔を隔てた上記接地用プローブの複数対を備えた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。