JP5294954B2 - プローブカードの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体集積回路のような平板状被検査体の電気的試験に用いるプローブカードに関し、特に被検査体とその電気的試験を行うテスターの電気回路との接続に用いられるプローブカードに関する。

この種のプローブカード（すなわち、電気的接続装置）において、被検査体に対する針先の高さ位置（すなわち、Ｚ座標位置）が不揃いであると、針先に作用するオーバードライブ力が大きく異なり、また被検査体の電極に押圧されない接触子（すなわち、プローブ）が存在することになる。また、被検査体と平行な面（Ｘ，Ｙ座標）内における被検査体の電極に対する針先の位置（すなわち、ＸＹ座標位置）がずれていると、その接触子は被検査体の電極に押圧されない。

上記のことから、プローブカードは、被検査体の電極に対する針先のＺ座標位置及びＸＹ座標位置が仕様書通りになるように、製造されていなければならない。これら座標位置の１つでも仕様書と異なっていると、被検査体の正確な試験結果を得ることができない。

そのようなプローブカードの１つとして、下面を有する支持体と、該支持体の下面に保持された配線基板と、該配線基板の下側に間隔をおいて配置されかつ取り付け具を用いて前記支持体に取り付けられたプローブ基板と、前記配線基板と前記プローブ基板との間に配置されて前記配線基板に取り付けられた電気接続器と、前記プローブ基板の下面に取り付けられた複数の接触子とを含むものがある（例えば、特許文献１及び２）。

上記のプローブカードにおいては、複数の接触子が試験時に被検査体の電極に同じ力（オーバードライブ力）で押圧されるように、被検査体からの針先の高さ位置が共通の仮想面に位置され、針先が被検査体の対応する電極に接触するように、針先がＸＹ座標位置に正しく調整されている。

一方、集積回路の試験においては、被検査体を高温に維持した状態で試験することが行われている。そのような高温環境下における試験の間、被検査体は、これを保持するチャックトップ又は該チャックトップに備えられた発熱体により、高温状態に維持される。これにより、プローブカードは、それ自体が被検査体やチャックトップ等からの熱により下方側から加熱されるような高温環境下で使用される。

しかし、プローブカードが上記のような高温環境下で使用されると、上記従来のプローブカードでは、プローブ基板、配線基板、支持体等の下方側がそれらの上方側より高温に加熱される。それにより、プローブ基板、配線基板、支持体等は、それらの中央部が下方に凸になるような熱変形を生じる。

プローブ基板、配線基板、支持体等の上記のような熱変形は、被検査体の電極に対する針先の高さ位置を、中央部は低く、周辺部は高くなるように、不揃いに変化させ、それにより被検査体の電極に対する針先のＸＹ座標位置を変化させてしまう。その結果、針先に作用するオーバードライブ力が大きく異なり、また被検査体の電極に押圧されないプローブが存在することになる。

上記のような熱変形に起因する、針先の高さ位置、ひいてはＸＹ座標位置に関する課題は、半導体ウエーハ上の未切断の多数の被検査体を一回で又は複数回に分けて同時に検査する場合のように、備えるべき接触子の数が多いほど、大きい。

特許文献１，２等に記載されたプローブカードの上記課題を解決するために、支持体をプローブ基板の熱膨張率の１．２〜１．４倍の熱膨張率を有する材料製とするプローブカードが提案されている（特許文献３）。

特許文献３に記載されたプローブカードによれば、下方側から加熱されるプローブ基板が該プローブ基板の上側に配置される支持体より高温度に加熱される。これにより、熱膨張率が支持体のそれより小さいプローブ基板の熱膨張量は、支持体のそれより大きくなる。その結果、支持体とプローブ基板との熱変形がそれらを相殺するように機能するから、プローブ基板は、プローブ基板の中央部が下方に凸になる熱変形を抑制されて、平坦に維持される。

しかし、例えば、特許文献４に記載されているように、発熱体をプローブ基板に設ける技術を特許文献３に記載されたプローブカードに適用すると、上記した熱膨張率の差に起因して、プローブ基板はその中央部が上方に凸になる熱変形を生じ、それにより被検査体の電極に対する針先のＸＹ座標位置を変化させてしまうことを避けることができない。

上記のような熱変形は、支持体及びプローブ基板が下方側から加熱されるような高温環境下でプローブカードが使用される場合のみならず、被検査体が冷却されて、支持体及びプローブ基板が下方側から冷却されるような低温環境下でプローブカードが使用される場合にも生じる。

本発明は、支持体及びプローブ基板の熱変形に起因する針先のＸＹ座標位置の変化を可能な限り抑制することを目的とする。

本発明者等は、種々の実験及び研究の結果、完成されたプローブ基板の熱膨張率が、プローブ基板の内部配線の量や形状等に応じて、プローブ基板の素材の熱膨張率と異なること、完成されたプローブ基板の熱膨張率が、取り付け具及び支持体に対するプローブ基板の拘束の有無に応じて、プローブカードに組み立てられる前と後とで異なることを見出し、本発明を完成した。

本発明に係る、プローブカードの製造方法は、プローブ基板を支持体の下面に取り付け具により取り付けて、カード組立体を得る第１の工程と、前記支持体又は前記プローブ基板に備えられた温度調整部材に電力を供給することにより前記カード組立体を設定温度に加熱又は冷却し、その設定温度における前記プローブ基板の熱変形率を決定する第２の工程と、決定した熱変形率を基に、前記プローブ基板への接触子の取り付け位置を決定する第３の工程と、決定した取り付け位置を基に前記接触子を前記プローブ基板の下面に取り付けて、プローブカードを得る第４の工程と、前記温度調整部材に電力を供給することにより前記プローブカードを前記設定温度に加熱又は冷却し、前記プローブカードが前記設定温度におかれているときの前記接触子の針先位置を測定する第５の工程と、測定した針先位置が基準範囲内にあるか否かを判定する第６の工程と、前記第６の工程における判定結果を基に、前記プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度を決定する第７の工程とを含む。

前記第４の工程は、前記接触子を前記プローブ基板に取り付ける前に、前記プローブ基板を前記支持体から分離すること、及び前記接触子を前記プローブ基板に取り付けた後に、そのプローブ基板を前記支持体に取り付けることを含むことができる。

前記取り付け位置は、前記プローブ基板が前記設定温度と異なる取り付け温度におかれているときの前記プローブ基板に対する前記接触子の座標位置として決定し、前記接触子は、前記プローブ基板が前記取り付け温度におかれているときに前記プローブ基板に取り付けることができる。前記取り付け温度は常温を含むことができる。

前記第７の工程は、前記第６の工程における判定結果が前記基準範囲内であるときに、前記設定温度を、前記プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度に決定することを含むことができる。

前記第７の工程は、前記第６の工程における判定結果が前記基準範囲内ではないときに、前記プローブカードの温度を前記設定温度と異なる新たな温度に設定し、該新たな温度における前記接触子の針先位置を測定し、該針先位置が基準範囲内にあるか否かを判定し、該判定の結果を基に、プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度を決定することを含むことができる。

前記熱変形率は、前記カード組立体を加熱又は冷却した前記設定温度における前記プローブ基板の熱変形量を測定し、測定した熱変形量を基に決定してもよい。

本発明においては、接触子をプローブ基板の下面に取り付ける前に、カード組立体を設定温度に加熱又は冷却して、その設定温度におけるプローブ基板の熱変形率を求め、求めた値を基にして、プローブ基板への接触子の取り付け位置を決定する。また、接触子をプローブ基板の下面に取り付けた後、プローブカードを前記設定温度に加熱又は冷却して、プローブカードが設定温度におかれているときの接触子の針先位置を測定する。その後、測定した針先位置が基準範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果を基に、プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度を決定する。

被検査体の試験時のプローブカードの温度は、測定した針先位置が基準範囲内にあるときの、プローブカードの温度とすることができる。このため、本発明によれば、決定した使用温度にプローブカードを加熱又は冷却した状態で、被検査体の試験をすることができるから、支持体及びプローブ基板の熱膨張率の差に関係なく、熱変形に起因するＸＹ座標位置の変化が抑制される。

接触子をプローブ基板に接触子を取り付ける前に、プローブ基板を支持体から分離し、また接触子をプローブ基板に取り付けた後に、そのプローブ基板を支持体に取り付けると、プローブ基板への接触子の取り付け作業が容易になる。

プローブ基板が設定温度と異なる取り付け温度におかれているときのプローブ基板に対する接触子の座標位置として取り付け位置を決定し、プローブ基板がその取り付け温度状態におかれているときに、接触子をプローブ基板に取り付けると、プローブ基板が作業しやすい温度のときに、接触子をプローブ基板に取り付けることができ、プローブ基板への接触子の取り付け作業が容易になる。

針先位置が許容範囲内にないとき、プローブ基板の温度を設定温度と異なる新たな温度に設定して、該新たな温度における接触子の針先位置を測定し、プローブカードの使用時の温度を決定すると、最初の判定時で許容範囲に入らない針先を有するプローブカードの使用時の温度を得ることができる。

本発明に係る製造方法に用いる測定装置の一実施例を製造されるプローブカードと共に示す正面図である。 図１に示すプローブカードにおける支持体へのプローブ基板の支持状態の一実施例を示す拡大断面図である。 本発明に係る製造方法の一実施例を説明するための図である。

［製造するプローブカード及びその測定装置の実施例］

図１を参照するに、電気的接続装置すなわちプローブカード１０は、円板状の半導体ウエーハに形成された複数の集積回路を被検査体とし、それらの集積回路を一回で又は複数回に分けて同時に検査すなわち試験するテスターに用いられる。各集積回路は、パッド電極のような複数の電極を上面に有する。

プローブカード１０は、その熱膨張率や針先位置等を決定するために、後に説明するプローブ基板４０の熱変形量や、後に説明する接触子４２の針先の座標位置等を測定装置１２により測定される。

測定装置１２は、測定基板１４と、測定基板１４を受ける測定ステージ１６と、プローブカード１０及び測定ステージ１２を制御する信号処理装置１８と、信号処理装置１８により制御されて、測定ステージ１６を駆動させると共に、信号処理装置１８及び測定ステージ１６の間の信号の受け渡しを制御するドライバー２０と、信号処理装置１８に制御されて、プローブカード１０を制御すると共に、信号処理装置１８及びプローブカード１０の間の信号の受け渡しをするテスターヘッド２２とを含む。

測定基板１４は、上記した被検査体と同様に、未切断の複数の集積回路を有する円板状の半導体ウエーハであり、パッド電極のような複数の電極１４ａを上面に有する。

測定ステージ１６は、測定基板１４を水平に受けて、解除可能に吸着するチャックトップ２４と、チャックトップ２４を三次元的に移動させるステージ機構２６と、チャックトップ２４を加熱又は冷却する１以上の温度調整部材２８と、チャックトップ２４の温度を検出する１以上の温度センサ３０と、プローブカード１０に備えられた基準マーク及び針先（いずれも、後に説明する）を撮影するビデオカメラ３２とを備える。

チャックトップ２４は、測定基板１４を解除可能に真空的に吸着する機能を備えた既知のものである。ステージ機構２６も、チャックトップ２４をこれに受けた測定基板１４と平行な面内で左右及び上下の三次元の方向に移動されると共に、上下方向へ延びるθ軸線の周りに角度的に回転させる既知のものである。

温度調整部材２８、温度センサ３０及びビデオカメラ３２は、いずれも、ドライバー２０を介して信号処理装置１８に電気的に接続されている。温度調整部材２８は、図示の例では、信号処理装置１８から加熱電力（加熱電流）を供給されて発熱する発熱体である。加熱電力は、信号処理装置１８に備えられた図示しない電力源からドライバー２０に供給される。

温度センサ３０は、信号処理装置１８により制御されて、チャックトップ２４の温度に対応する温度信号を出力する。ビデオカメラ３２は、ＣＣＤカメラのようなエリアセンサであり、また信号処理装置１８により制御されて、基準マーク、針先等の目的物を撮影し、それにより得られた画像信号を出力する。

ドライバー２０は、信号処理装置１８により制御されて、チャックトップ２４を三次元的に移動させると共に、θ軸線の周りに角度的に回転させるように、ステージ機構２６を駆動させる。チャックトップ２４の三次元的な移動量及びθ軸線の周りの回転量は、ステージ機構に備えられた複数のセンサ（図示せず）により検出されて、それらのセンサからドライバー２０を介して信号処理装置１８に供給される。

ドライバー２０は、また、信号処理装置１８により指示された加熱電力を温度調整部材２８に供給すると共に、温度センサ３０からの温度信号やビデオカメラ３２からの画像信号等を信号処理装置１８に出力する。ドライバー２０のそれらの機能も信号処理装置１８により制御される。

図１及び図２を参照するに、プローブカード１０は、平坦な下面を有する補強部材３４と、補強部材３４の下面に保持された円形平板状の配線基板３６と、配線基板３６の下面に配置された平板状の電気接続器３８と、電気接続器３８の下面に配置されたプローブ基板４０と、プローブ基板４０の下面に片持ち梁状に支持された複数の接触子４２とを含む。

図示の例では、各接触子４２は、クランク状の形状を有し、かつ先端をビデオカメラ３２で撮影可能の針先とする板状のプローブを用いている。そのような接触子４２は、例えば、特開２００５-２０１８４４号公報等に記載されている公知のものである。

しかし、各接触子４２は、タングステン線のような金属細線から製作されたプローブ、フォトリソグラフィー技術と堆積技術とを用いて製作された板状のプローブ、ポリイミドのような電気絶縁シートの一方の面に複数の配線を形成し、それら配線の一部を接触子として用いるプローブ等、従来から知られたものであってもよい。

補強部材３４は、ステンレス板のような金属材料で円形平板状に製作されている。例えば特開２００８−１４５２３８号公報に記載されているように、補強部材３４は、内方環状部と、外方環状部と、両環状部を連結する複数の連結部と、外方環状部から半径方向外方へ延びる複数の延長部と、内方環状部の内側に一体的に続く中央枠部とを有し、それらの部分の間が上下の両方向に開放する空間として作用する形状とする、平板状の正面形状を有することができる。

また、例えば、特開２００８−１４５２３８号公報に記載されているように、補強部材３４の上側に補強部材３４の熱変形を抑制する環状の熱変形抑制部材を配置し、その熱変形抑制部材の上にカバーを配置してもよい。

配線基板３６は、図示の例では、ガラス入りエポキシ樹脂のような電気絶縁樹脂により円板状に製作されており、また接触子４２に対する測定信号の受け渡しに用いる複数の導電路すなわち内部配線４４（図２参照）と、加熱電力（加熱電流）の供給に用いる複数の給電路４６（図２参照）とを有している。

測定信号は、試験のために集積回路に供給する供給信号、供給信号に対する集積回路からの応答信号、後に説明する温度センサ６６からの温度信号等の電気信号である。上記の加熱電力は、温度調整部材６２としての発熱体に供給する電力であり、また温度調整部材２８に供給する電力と同様に、信号処理装置１８に備えられた図示しない電力源から供給される。

プローブカード１０と信号処理装置１８との間における、測定信号、加熱電力、温度信号等の測定信号の受け渡しは、テスターヘッド２２を介して行われる。

テスターヘッド２２は、集積回路用のテスターに備えられている既知の機能に加え、温度調整部材６２に供給する加熱電力のＯＮ／ＯＦＦを制御する機能、加熱電力量を制御する機能、温度センサ６６の出力信号を信号処理装置１８に伝達する機能等、付加的な機能を備えている。しかし、付加的な機能は、他の回路で行うようにしてもよい。

配線基板３６の内部配線４４及び給電路４６のそれぞれは、例えば配線基板３６の上面の環状周縁部に設けられたコネクタの端子やテスターランド等、接続端子（図示せず）を介して、テスター（図示せず）の電気回路又は電力源に接続される。

補強部材３４と配線基板３６とは、補強部材３４の下面と配線基板３６の上面とが互いに当接された状態に、複数のねじ部材（図示せず）により同軸的に結合されている。

電気接続器３８は、例えば特開２００８−１４５２３８号公報に記載されている公知のものである。電気接続器３８は、板状をした電気絶縁性のピンホルダ４６と、ピンホルダ４６を上下方向に貫通して伸びるポゴピンのような多数の接続ピン４８及び複数の接続ピン５０とを備える。

電気接続器３８は、また、配線基板３６の内部配線４４及び給電路４６を、それぞれ、接続ピン４８及び５０によりプローブ基板４０の後に説明する導電路５２及び給電路５４（いずれも、図２参照）に電気的に接続している。

電気接続器３８は、ピンホルダ４６の上面が配線基板３６の下面に当接された状態に、複数のねじ部材及び適宜な部材（いずれも、図示せず）により、ピンホルダ４６において配線基板３６の下面に結合されている。

図２に示す例では、接続ピン４８及び５０のそれぞれは、その上端及び下端をスプリングにより離間させたポゴピンを用いている。接続ピン４８及び５０のそれぞれは、また、上端を配線基板３６の内部配線４４又は給電路４６の下端部に続く端子部（図示せず）に押圧されていると共に、下端をプローブ基板４０の導電路５２又は給電路５４の上端部に続く端子部（図示せず）に押圧されている。

プローブ基板４０は、図示の例では、ポリイミド樹脂のような電気絶縁性の樹脂を後に説明する内部配線６０と共に多層にかつ一体的に積層した多層の配線シートすなわちシート状基板５６と、電気絶縁性の材料を後に説明する温度調節部材６２と共に多層にかつ一体的に積層した多層の板状基板５８とを、シート状基板５６が板状基板５８の下面に位置するように、一体的に積層した併用基板であり、またシート状基板５６の下面に接触子４２を片持ち状に取り付けている。

シート状基板５６は、前記した複数の内部配線６０（図２参照）を内部に多層に有すると共に、内部配線６０に電気的に接続された複数のプローブランド（図示せず）を下面に有する公知の形状及び構造を有する多層基板とされており、また板状基板５８と一体的に形成されている。

各接触子４２は、その先端（すなわち、針先）を下方に突出させた状態に、半田のような導電性接合材による接合、レーザによる溶接等の手法により、前記プローブランドに片持ち梁状に装着されている。

図２に示すように、板状基板５８は、前記した多数の導電路５２と、前記した複数の給電路５４とを備えると共に、電力により発熱又は吸熱する１以上の前記した温度調整部材６２を内部に備える板状の多層基板とされている。図示の例では、板状基板５８は、これが高温に加熱されることから、セラミックを主材料とする多層のセラミック基板とされている。

温度調整部材６２は、プローブカード１０においては、加熱電力により発熱するヒータのような発熱体であり、また板状基板５８に１以上の層状に形成されている。

板状基板５８の各導電路５２は、シート状基板５６の内部配線６０に電気的に接続されていると共に、接続ピン４８を介して、配線基板３６の内部配線４４に電気的に接続されており、またそれら内部配線４４及び６０と共に、接触子４２に対する測定信号の受け渡しに利用される。

これに対し、板状基板５８の各給電路５４は、接続ピン５０を介して、配線基板３６の内部配線４６に電気的に接続されており、またそれら接続ピン５０及び内部配線４６と共に、温度調整部材６２としての発熱体への加熱電力の供給に用いられる。加熱電力は、信号処理装置１８に備えられた前記した電力源から、テスターヘッド２２を介して供給される。

プローブ基板４０は、また、複数の基準マーク６４（図１参照）をシート状基板５６の下面の左右方向及び前後方向に間隔をおいた複数箇所のそれぞれに有すると共に、板状基板５８の温度を検出する１以上の温度センサ６６（図１参照）を板状基板５８に有する。

各基準マーク６４は、周囲と識別可能にビデオカメラ３２により撮影するように、明度が周囲の明度と異なる丸印状、十字状等の形状を有する。後に説明するように、特定の１つの基準マーク６４の位置から複数の方向にわたる熱変形量を測定するためには、３以上の基準マーク６４を備えることが好ましい。

各温度センサ６６は、板状基板５８に備えられた図示しない内部配線、電気接続器３８に備えられた図示しない他の接続ピン、配線基板に備えられた図示しない内部配線、テスターヘッド２２等を介して、信号処理装置１８に接続されており、また検出した温度に対応する温度信号を信号処理装置１８に供給する。

信号処理装置１８は、また、温度センサ３０及び６６からの温度信号を基に、チャックトップ２４（ひいては、試験基板１４）の温度、及び板状基板５８（ひいては、プローブ基板４０）の温度が、被検査体の試験時の加熱温度（又は、冷却温度）に対応した設定温度（被検査体の試験温度）となるような加熱電力を温度調整部材２８及び６２に供給するように、ドライバー２０及びテスターヘッド２２を制御する。

上記のようなプローブ基板４０は、図２に示すように、板状基板５８の上面が電気接続器３８の下面に向けて押された状態に、複数箇所のそれぞれにおいてスペーサ６８及びねじ部材７０により、補強部材３４に支持されている。このため、図示の例においては、補強部材３４はプローブ基板４０を支持する支持体として作用する。

上記のようにプローブ基板４０を補強部材３４に支持させるために、図示の例では、複数の固定部７２をプローブ基板４０の上面、特に板状基板５８の上面に形成している。各固定部７２は、筒状のスペーサ６８の下端が当接する頂面と、ボルト状のねじ部材７０の下端部が螺合された、上方に開放する雌ねじ穴７２ａとを有する。

各スペーサ６８は、補強部材３４の上面に当接された頭部６８ａと、補強部材３４の雌ねじ穴３４ａに螺合された雄ねじ部６８ｂとを上部に有しており、また配線基板３６及びピンホルダ４６を上方から下方に貫通して、下端を固定部７２の頂面に当接されている。

各ねじ部材７０は、スペーサ６８の貫通穴６８ｃに上方から下方に通されて、頭部７０ａをスペーサ６８の頭部６８ａの頂面に当接させていると共に、雄ねじ部７０ｂの下端部を固定部７２の雌ねじ穴７２ａに螺合されている。各スペーサ６８は、これの頭部６８ａ及び下端がそれぞれ補強部材３４の上面及び固定部７２の頂面に押圧された状態に、雌ねじ穴３４ａに螺合されている。

上記の結果、プローブ基板４０は、スペーサ６８及びねじ部材７０により、補強部材３４に支持されている。スペーサ６８、ねじ部材７０及び固定部７２は、取り付け具として作用する。

上記のプローブカード１０において、補強部材３４と、プローブ基板４０、特に板状基板５８とは、ほぼ同じ熱膨張率を有する材料、好ましくは補強部材３４の熱膨張率がプローブ基板４０の熱膨張率に対し、０．７５から１．１２倍の範囲内、より好ましくは０．９から１．１２倍の範囲内となる材料で製作されている。

上記のような材料として、補強部材３４は１０．４ｐｐｍ／°Ｃの熱膨張率を有するステンレス鋼（ＳＵＳ４１０）、板状基板５８は１０．０ｐｐｍ／°Ｃの熱膨張率を有するフォルステライト（ファインセラミック）を挙げることができる。

他の材料として、補強部材３４は５から６ｐｐｍ／°Ｃの熱膨張率を有する商品名ニレジスト（タイプ５）のようなオーステナイト材、板状基板５８は５．５ｐｐｍ／°Ｃの熱膨張率を有するガラスアルミナを挙げることができる。

さらに、他の材料として、補強部材３４は２．５から３．５、好ましくは３から３．５ｐｐｍ／°Ｃの熱膨張率を有する商品名ノビナイトのような低熱膨張材、板状基板５８は３．４ｐｐｍ／°Ｃの熱膨張率を有するシリコンを挙げることができる。

しかし、プローブ基板４０、特に板状基板５８の熱膨張率は、内部配線５２，５４の量や形状等に応じて、プローブ基板の主たる素材の熱膨張率と異なる。

［製造方法の実施例］

以下図１から図３を参照して、プローブカードの製造方法の一実施例について説明する。

先ず、プローブカード１０の製造に必要な上記した各種の部品が準備される（ステップ１００）。接触子４２は、これをプローブ基板４０に取り付けるまでに準備される。しかし、接触子４２は、ステップ１００において準備してもよい。

ステップ１００で準備される補強板３４、配線基板３６、電気接続器３８及びプローブ基板４０は、いずれも、接触子４２がプローブ基板４０に取り付けられていないことを除いて、上記した形状、構造及び機能を有する。

次いで、配線基板３６と電気接続器３８とが結合され、接触子４２が取り付けられていないプローブ基板４０が支持体としての補強板３４に取り付けられる（ステップ１０１）。これにより、接触子４０を備えないカード組立体が組み立てられる。

次いで、加熱電力が信号処理装置１８から温度調整部材２８及び６２に供給されて、チャックトップ２４（測定基板１４）及びプローブカード１０（前記したカード基板）が前記した設定温度に加熱され、その温度状態におけるプローブ基板３０の熱膨張率が決定される（ステップ１０２）。

プローブ基板３０の熱膨張率は、次のように算出することができる。
（１）適宜な１つの基準マーク６４をビデオカメラ３２で撮影して、その基準マークのＸＹ座標値を信号処理装置１８において求める。
（２）チャックトップ２４をステージ機構２６によりビデオカメラ３２が他の基準マーク６４を撮影する箇所まで移動させて、他の基準マークのＸＹ座標値を信号処理装置１８において求める。
（３）そのときのチャックトップ２４の移動量（加熱前と加熱後の熱変形量）を信号処理装置１８により求める。
（４）求めた移動量と加熱前（常温時）の両基準マーク６４との距離とから、信号処理装置１８により熱膨張率を算出する。

上記（２）及び（３）において、複数の他の基準マークを用いて、ビデオカメラ３２が最初の基準マークから他の基準マーク６４を撮影する箇所までチャックトップ２４を移動させて、他の基準マークのＸＹ座標値を求め、そのときのチャックトップ２４の移動量を求めることを、他の基準マーク毎に行うことにより、最初の基準マークから複数の方向における熱膨張率を算出してもよい。

ステップ１０２においては、加熱電力を温度調整部材２８に供給せず、すなわちチャックトップ２４を加熱しなくてもよい。また、基準マーク６４を用いる代わりに、適宜な複数の前記プローブランド、好ましくは端部に位置する複数の前記プローブランドを用いてもよい。

また、上記ステップ１０２においては、測定ステージ１６の代わりに、精密な光学顕微鏡を備えた公知の測定装置を用い、この測定装置において、プローブ基板４０を加熱した状態で、光学顕微鏡で適宜な１つの基準マークの位置を確認し得る位置から他の基準マークの位置を確認し得る位置まで、プローブ基板４０と光学顕微鏡とを相対的に移動させて、両者の相対的移動量を求め、求めた移動量と加熱前の両基準マーク６４との距離とから熱膨張率を算出してもよい。

次いで、得られた熱膨張率、設定温度（被検査体の試験温度）、被検査体の電極のＸＹ座標位置、各接触子４２の寸法等の確定値を基に、プローブ基板４０への接触子４２の取り付け時（常温状態時）におけるプローブ基板４０への各接触子４２のＸＹ座標位置が信号処理装置１８により取り付け位置として決定される。

前記取り付け位置は、プローブ基板４０及び被検査体が使用温度（すなわち、試験温度）に加熱された状態において、各接触子４２の針先が被検査体の電極に接触するような結果が得られるＸＹ座標位置であって、プローブ基板４０への接触子４２の取り付け時におけるプローブ基板４０への接触子４２のＸＹ座標位置である。

被検査体の電極のＸＹ座標位置及び被検査体の試験温度は、この実施例におけるプローブカードの製作時のプローブ基板の加熱温度であり、また設定温度として説明されている。

上記の試験温度は、プローブカード１０の使用者の側において予め決定される。各接触子４２の寸法、特にプローブ基板４０への各接触子の取り付け箇所から針先までの寸法は、既知の値である。被検査体の熱膨張率も、既知であるが、プローブ基板４０と同様に測定してもよい。

このため、前記取り付け位置は、例えば、上記のような各種の確定値を基に、プローブ基板４０及び測定基板１４が設定温度に加熱された状態における各接触子４２の針先及びプローブ基板４０への取り付け箇所の理想的なＸＹ座標値を求め、求めた理想的なＸＹ座標値、得られた熱膨張率、設定温度等から求めることができる。

次いで、接触子４２を備えていないプローブ基板４０がその支持体である補強部材３４から取り外され、取り外されたプローブ基板４０に複数の接触子４２が取り付けられる（ステップ１０４）。

プローブ基板４０への接触子４２の取り付け時、補強部材３４、配線基板３６、電気接続器３８等がプローブ基板４０への接触子４２の取り付け作業の妨げにならないし、プローブ基板４０が作業しやすい温度、例えば常温のときに、接触子４２をプローブ基板４０に取り付けることができるから、プローブ基板４０への接触子４２の取り付け作業が容易になる。

次いで、接触子４２を備えるプローブ基板４０が補強部材３４に取り付けられて、プローブカード１０が組み立てられる（ステップ１０５）。

次いで、加熱電力が信号処理装置１８から温度調整部材２８及び６２に供給されて、チャックトップ２４（測定基板１４）及びプローブカード１０（プローブ基板４０）が前記した設定温度に再度加熱され、その温度状態における各接触子４２の針先のＸＹ座標位置が測定されて、そのＸＹ座標位置が信号処理装置１８において針先位置と決定される（ステップ１０６）。

各接触子４２の針先のＸＹ座標位置は、各接触子４２の針先を、ビデオカメラ３２で撮影しつつ、その出力信号を用いてＸＹ座標値を信号処理装置１８において求めることにより測定することができる。

ステップ１０６においても、加熱電力を温度調整部材２８に供給せず、したがってチャックトップ２４を加熱しなくてもよい。このため、上記ステップ１０６において、精密な光学顕微鏡を備えた公知の測定装置において、プローブ基板４０を加熱した状態で、光学顕微鏡で各接触子４２の針先を確認しつつ、プローブ基板４０と光学顕微鏡とを相対的に移動させて、確認された針先のＸＹ座標位置を得ることにより、針先位置を求めてもよい。

次いで、各接触子４２の針先位置が予め定められた許容範囲以内であるか否かの判定が信号処理装置１８において行われる（ステップ１０７）。

ステップ１０７における判定結果が許容範囲外であると、プローブカード１０の加熱温度が設定温度と異なる温度に変更され、その温度状態における各接触子４２の針先のＸＹ座標位置が測定されて、そのＸＹ座標位置が信号処理装置１８において針先位置と決定され（ステップ１０８）、その後ステップ１０７へ戻る。

ステップ１０７及び１０８は、全ての接触子４２の針先位置が予め定められた許容範囲以内になるまで繰り返される。

ステップ１０７における判定結果が許容範囲内であると、そのときのプローブ基板４０の加熱温度がプローブカード１０を使用するときの温度、すなわち使用温度と信号処理装置１８において決定される（ステップ１０９）。

プローブカード１０において、被検査体の試験時の温度は、測定した針先位置が基準範囲内にあるときの温度とされる。このため、プローブカード１０は、決定した使用温度に加熱した状態で、被検査体の試験をすることができるから、そのときの各接触子４２の針先の高さ位置及びＸＹ座標位置は、その結果、補強部材３４及びプローブ基板４０の熱膨張率の差に関係なく、熱変形に起因するＸＹ座標位置の変化が抑制される。

被検査体をマイナス数十度Ｃのような極低温下で試験するテスターに用いられるプローブカードの場合、上記のような温度調整部材６２として、発熱体の代わりに、冷却電力により冷却されるサーモモジュール（商品名）のような吸熱体（冷却体）がプローブ基板４０、特に板状基板５８内に設けられる。

上記の場合、プローブ基板４０は、その下側から被検査体及び検査ステージにより冷却されると共に、温度調整部材６２としての吸熱体により冷却されて、被検査体の温度に応じた温度に維持される。

プローブカード１０を加熱状態及び冷却状態のいずれか一方に選択的に使用する場合、上記した発熱体及び冷却体の２種類の温度調整部材６２がプローブ基板に配置される。

プローブカード１０において、電力を受けて発熱（又は、吸熱）する発熱体（又は、吸熱体）のような他の温度調整部材７４（図１参照）を補強部材３４の内部にも設けてもよい。そのようにすれば、補強部材３４が他の温度調整部材７４により加熱又は冷却されて、補強部材３４も被検査体及びプローブ基板４０の温度に応じた温度に維持される。

これにより、中央部が下方又は上方に凸となる補強部材３４及びプローブ基板４０の熱変形がより効果的に抑制されるのみならず、プローブ基板４０の熱変形をより効果的に抑制するように、補強部材３４及びプローブ基板４０の温度を容易に調整することができる。この温度調整も、温度センサ６６の検出信号を基に制御装置において制御される。

プローブカード１０において、プローブ基板４０に設けられた温度調整部材６２を省略し、その代わりに温度調整部材６２を補強部材３４の内部に設けてもよい。この場合、プローブ基板４０は、測定基板１４及び測定ステージ１６により下方側から加熱又は冷却されると共に、温度調整部材６２により上方から加熱又は冷却されることにより、測定基板１４の温度に急速に加熱又は冷却されて、その温度に維持される。

プローブ基板４０を補強部材３４に支持させる代わりに、配線基板３６に支持させてもよい。この場合、補強部材３４を省略することができ、また配線基板３６が支持体として作用する。これとは逆に、配線基板３６又は電気接続器３８を省略してもよい。

本発明は、測定ステージ１６の代わりに、前記した測定装置のような他の装置を用いても、実施することができる。

本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。

１０ プローブカード
１２ 測定装置
１４ 測定基板
１６ 測定ステージ
１８ 信号処理装置
２０ ドライバー
２２ テストヘッド
２４ チャックトップ
２６ ステージ機構
２８，６２，７４ 温度調整部材
３０，６６ 温度センサ
３２ ビデオカメラ
３４ 補強部材
３６ 配線基板
３８ 電気接続器
４０ プローブ基板
４２ 接触子
６４ 基準マーク

ＷＯ ２００７／０４６１５３ ＷＯ ２００８／１１４４６４ 特開平１１−５１９７２号公報 特開２００８−２９８７４９号公報

Claims (7)

1. プローブ基板を支持体の下面に取り付け具により取り付けて、カード組立体を得る第１の工程と、
   前記支持体又は前記プローブ基板に備えられた温度調整部材に電力を供給することにより前記カード組立体を設定温度に加熱又は冷却し、その設定温度における前記プローブ基板の熱変形率を決定する第２の工程と、
   決定した熱変形率を基に、前記プローブ基板への接触子の取り付け位置を決定する第３の工程と、
   決定した取り付け位置を基に前記接触子を前記プローブ基板の下面に取り付けて、プローブカードを得る第４の工程と、
   前記温度調整部材に電力を供給することにより前記プローブカードを前記設定温度に加熱又は冷却し、前記プローブカードが前記設定温度におかれているときの前記接触子の針先位置を測定する第５の工程と、
   測定した針先位置が基準範囲内にあるか否かを判定する第６の工程と、
   前記第６の工程における判定結果を基に、前記プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度を決定する第７の工程とを含む、プローブカードの製造方法。
2. 前記第４の工程は、前記接触子を前記プローブ基板に取り付ける前に、前記プローブ基板を前記支持体から分離すること、及び前記接触子を前記プローブ基板に取り付けた後に、そのプローブ基板を前記支持体に取り付けることを含む、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記取り付け位置は、前記プローブ基板が前記設定温度と異なる取り付け温度におかれているときの前記プローブ基板に対する前記接触子の座標位置として決定し、前記接触子は、前記プローブ基板が前記取り付け温度におかれているときに前記プローブ基板に取り付ける、請求項１及び２のいずれか１項に記載の製造方法。
4. 前記取り付け温度は常温を含む、請求項３に記載の製造方法。
5. 前記第７の工程は、前記第６の工程における判定結果が前記基準範囲内であるときに、前記設定温度を、前記プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度に決定することを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の製造方法。
6. 前記第７の工程は、前記第６の工程における判定結果が前記基準範囲内ではないときに、前記プローブカードの温度を前記設定温度と異なる新たな温度に設定し、該新たな温度における前記接触子の針先位置を測定し、該針先位置が基準範囲内にあるか否かを判定し、該判定の結果を基に、プローブカードを被検査体の試験に使用するときの温度を決定することを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の製造方法。
7. 前記熱変形率は、前記カード組立体を加熱又は冷却した前記設定温度における前記プローブ基板の熱変形量を測定し、測定した熱変形量を基に決定する、請求項１から５のいずれか１項に記載の製造方法。

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