(57)【要約】【課題】高周波用プローブカードのカンチレバーと同軸ケーブルのインピーダンスを簡単かつ適切に整合させて、カンチレバーのインピーダンス偏差を容易に吸収できるようにする。【解決手段】２個のトリマーコンデンサと１個の積層インダクタからなるπ型マッチング回路の可変式インピーダンス整合回路２をカンチレバー３に接続して、インピーダンスを整合させる。可変式インピーダンス整合回路２に接続された同軸コネクタ６に同軸ケーブル５を結合させてテスタ４につなげる。カンチレバー３を、被検査デバイス７の検査用パッドに接触させて測定する。ウエハレベルでの検査用の高周波用カンチレバー型プローブカード１の製造段階におけるインピーダンス偏差を個別調整により吸収でき、低コストのカンチレバー型プローブカード１を高周波でも使用できるようになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査集積回路の検査用パッドに接触させるカンチレバーと、前記カンチレバーに接続され２個のトリマーコンデンサと１個の積層インダクタからなるπ型マッチング回路の可変式インピーダンス整合回路と、前記可変式インピーダンス整合回路に接続され計測器につながる同軸ケーブルを結合するためのコネクタとを具備することを特徴とする高周波プローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波プローブカードに関し、特に、カンチレバーと同軸ケーブルとの間に可変式インピーダンス整合回路を設けた高周波プローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウエハやICベアチップなどの各回路の電気的特性を、製造工程や受入時にウエハレベルで測定して検査するために、プローブカードが使用されている。プローブカードには、集積回路の電極（ボンディングパッドや検査用パッド）に接続する探針がある。探針を介して各回路との間で信号を送受信する。外部のテスタから被検査デバイスに検査用信号を送り、被検査デバイスの各回路から受信した信号を、外部のテスタに送信する。ハンダ付けしなくても、テスタを比較的確実に被検査デバイスに接続させて検査できる。
【０００３】
プローブカードの探針には、カンチレバー型や同軸プローブ型やブレード型や垂直プローブ型などがある。カンチレバー型では、斜めに保持した片持ち梁の探針を電極に接触させる。同軸プローブ型では、同軸ケーブル型のプローブ支持部の先端に取り付けた探針を電極に接触させる。ブレード型では、ブレード状の支持板に取り付けた探針を電極に接触させる。垂直プローブ型では、垂直に保持されている探針を垂直に電極に接触させる。カンチレバー型は構造が簡単であり、低コストにできる。同軸プローブ型は、高周波デバイスの検査に適している。高周波デバイスの検査では、できるだけノイズを拾わないようにするとともに、インピーダンス不整合を防ぐ必要がある。例えば、同軸プローブ型の探針を、同軸ケーブルを介してテスタに接続して、RF信号を伝送する。プローブカード上の信号経路を最短にするとともに、必要に応じて、探針と同軸ケーブルの間にインピーダンス整合回路を設ける。以下に、これに関連する従来技術の例をいくつかあげる。
【０００４】
特許文献１に開示された「高周波・高速用デバイスの検査方法」は、パッケージされた被検査デバイスと検査装置との接続部における不連続の問題を解消し、被検査デバイスの設計事項のみに起因するデータを得ることができるようにした方法である。図６（ａ）に示すように、金属ブロックの一面側で、被検査デバイスの各電極端子とそれぞれ対応する部分に、RF信号用プローブ（入力用プローブと出力用プローブ）と、電源用プローブと、接地用プローブを、可動ピンの先端部が突出するように設ける。RF信号用プローブの被検査デバイスとの接続部と反対側の端部側に、同軸ケーブルを介してインピーダンス整合器を接続する。被検査デバイスとRF信号用プローブとの接続部の整合をとってから検査をする。
【０００５】
特許文献２に開示された「開発テスト用プローブカード」は、アナログICをデジタルIC用のテスタで測定できるようにしたものである。図６（ｂ）に示すように、アナログ信号生成手段で、入力用の入力アナログ信号を生成する。インピーダンス整合手段で、入力アナログ信号の減衰を抑制する。被測定物対向面に配置したアナログ信号入力手段で、入力アナログ信号を被測定物に入力する。被測定物対向面に配置したアナログ信号取得手段で、被測定物が出力する出力アナログ信号を取得する。アナログデジタル変換手段で、出力アナログ信号をデジタルテスタで扱えるデジタル信号に変換する。アナログデジタル変換手段が変換して生成したデジタル信号を、デジタル信号送信手段でデジタルテスタに送信する。
【０００６】
特許文献３に開示された「半導体集積回路装置テストシステム」は、一般的な半導体集積回路装置の検査装置（テスタ）を用いて高精度測定ができるようにしたものである。図６（ｃ）に示すように、プローブカード上のアナログデジタル変換回路の前段に、入力信号変換回路を設ける。入力信号変換回路としては、電圧レベル変換回路や、インピーダンス整合回路や、積分回路や、これらの回路を直列接続したものがある。これにより、測定目的に合致する高精度な測定ができる。
【０００７】
特許文献４に開示された「高帯域受動集積回路テスタのプローブカードアセンブリ」は、信号経路の周波数応答を大幅に改善して、信号経路の長さとインピーダンスを最小限にすることにより、レベル未満に、信号の歪みと減衰を少なくした方法である。図６（ｄ）に示すように、プローブカードアセンブリは、集積回路（IC）のボンディングパッドとICテスタとの間で、高周波数信号を伝達する信号経路である。信号経路が、適切に調整されたButterworthフィルタまたはChebyshevフィルタとなるように、信号経路のインピーダンス整合などを行って、プローブカードアセンブリの周波数応答を最適化する。
【特許文献１】特開2003-232834号公報
【特許文献２】特開2006-084296号公報
【特許文献３】特開2006-138787号公報
【特許文献４】特開2007-178440号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の方法では、次のような問題がある。パッケージIC用の高周波用デバイス測定方法では、同軸プローブを使用し、インピーダンス整合回路でインピーダンスを整合させて測定している。同軸プローブ型プローブカードでは、同軸プローブのインピーダンスと同軸ケーブルのインピーダンスがほぼ同じであり、インピーダンスの偏差も小さいので、固定式のインピーダンス整合器を用いても、ほぼインピーダンス整合をとることができる。可変式のインピーダンス整合器を用いれば、より精密にインピーダンス整合をとることができる。ところが、同軸プローブを用いるものはコストがかかる。
【０００９】
低コストのカンチレバー型プローブカードでは、カンチレバーのインピーダンス偏差が大きいので、固定式のインピーダンス整合器を用いたのでは、個々のカンチレバーのインピーダンスと同軸ケーブルのインピーダンスをきめ細かく整合させることはできない。同軸プローブ用の可変式インピーダンス整合器を、ウエハレベルでの検査用の高周波用カンチレバー型プローブカードに単に適用しても、サイズが大きくなりコストもかかってしまう。カンチレバーと同軸ケーブルのインピーダンス整合をとれる小型で低コストの可変式のインピーダンス整合器はないので、ウエハレベルでの検査用の高周波用プローブカードの製造段階におけるインピーダンス偏差を吸収できる適切な方法はない。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、カンチレバーと同軸ケーブルのインピーダンスを簡単かつ適切に整合できて、カンチレバーのインピーダンス偏差を容易に吸収できるようにして、ウエハレベルでの検査用の高周波用プローブカードを低コストで実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明では、高周波プローブカードを、被検査集積回路の検査用パッドに接触させるカンチレバーと、カンチレバーに接続され２個のトリマーコンデンサと１個の積層インダクタからなるπ型マッチング回路の可変式インピーダンス整合回路と、可変式インピーダンス整合回路に接続され計測器につながる同軸ケーブルを結合するためのコネクタとを具備する構成とした。
【発明の効果】
【００１２】
上記のように構成したことにより、ウエハレベルでの検査用の高周波用カンチレバー型プローブカードの製造段階におけるインピーダンス偏差を個別調整により吸収でき、低コストのカンチレバー型プローブカードを高周波でも使用できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
本発明の実施例は、２個のトリマーコンデンサと１個の積層インダクタからなるπ型マッチング回路の可変式インピーダンス整合回路をカンチレバーに接続してインピーダンスを整合させ、可変式インピーダンス整合回路に接続されたコネクタに同軸ケーブルを結合させて計測器につなげ、カンチレバーを被検査集積回路の検査用パッドに接触させて測定するプローブカードである。
【００１５】
図１は、本発明の実施例におけるプローブカードとテスタを接続する様子を示す概念図である。図２は、プローブカードの構成を示す概念図である。図３は、プローブカードに設ける可変式インピーダンス整合回路の回路図である。図４は、プローブカードのコネクタ接続部分の概念図である。図５は、プローブカードのマイクロストリップ線路の断面図である。
【００１６】
図１〜図５において、プローブカード１は、被検査デバイスとテスタとの間の試験信号の入出力手段である。絶縁基板の厚さが２mmの４層印刷基板である。絶縁基板は両面基板などでもよい。可変式インピーダンス整合回路２は、カンチレバーと同軸ケーブルのインピーダンスを整合させる回路である。カンチレバー３は、被検査デバイスの検査用電極に接続する探針である。テスタ４は、被検査デバイスの特性を検査する計測器である。３GHz以上の信号を測定する能力があるものを用いる。同軸ケーブル５は、プローブカードとテスタを接続する信号ケーブルである。特性インピーダンスは50Ωである。同軸コネクタ６は、同軸ケーブルをプローブカードに接続するコネクタである。被検査デバイス７は、検査対象の被検査デバイスである。トリマーコンデンサ８は、手動操作で容量を調整できる小型の可変容量コンデンサである。厚さは約２mmで直径は約３mmで、最大容量は10〜１pFである。貫通孔９は、トリマーコンデンサを収容するための孔である。積層インダクタ10は、インダクタンスが0.1〜10nHの平面コイルである。これらの容量やインダクタンスなどは、被検査デバイスなどに応じて適切な値を選択する。
【００１７】
上記のように構成された本発明の実施例におけるプローブカードの機能と動作を説明する。最初に、図１を参照しながら、プローブカードの機能の概要を説明する。２個のトリマーコンデンサ８と積層インダクタ10からなるπ型マッチング回路の可変式インピーダンス整合回路２が、カンチレバー３に接続されている。テスタ４につながる同軸ケーブル５を結合するための同軸コネクタ６が、可変式インピーダンス整合回路２に接続されている。カンチレバー３を、被検査デバイス７の検査用パッドに接触させて、可変式インピーダンス整合回路２を個別調整して、カンチレバー型プローブカード１の製造段階におけるインピーダンス偏差を吸収する。テスタ４で試験信号を発生して、同軸ケーブル５と可変式インピーダンス整合回路２とカンチレバー３を介して被検査デバイス７に試験信号を加え、逆の経路で被検査デバイス７からの応答信号をテスタ４で受信して、被検査デバイス７の特性を測定する。
【００１８】
次に、図２を参照しながら、プローブカードの構成を説明する。プローブカード１の絶縁基板の下側に、探針であるカンチレバー３を設ける。これは、従来のカンチレバー型プローブカードのカンチレバーと同様である。プローブカード１の絶縁基板の両端に、同軸コネクタ用の導体パターンを形成し、同軸コネクタ６を取り付ける。カンチレバー３と同軸コネクタ６の間に、積層インダクタを設ける。積層インダクタ10の両端と接地の間に、２個のトリマーコンデンサ８を設ける。トリマーコンデンサ８は、表側から調整できるように、絶縁基板の貫通孔９に収容する。
【００１９】
次に、図３を参照しながら、可変式インピーダンス整合回路について説明する。可変式インピーダンス整合回路２は、２個のトリマーコンデンサ８と積層インダクタ10からなるπ型マッチング回路である。カンチレバー３側のトリマーコンデンサ８と、同軸コネクタ６側のトリマーコンデンサ８を調整することにより、カンチレバー３と同軸ケーブル５のインピーダンスの差を吸収することができる。カンチレバー３は、１本の導体がむき出しになっている構造のために対接地容量が変化しやすく、特性インピーダンスを一定にできない。また、半田付けを全く一様にできないなど、製造工程における偏差が避けられない。そのため、カンチレバー３の特性インピーダンスを、被検査デバイスの入出力インピーダンスと同軸ケーブルの特性インピーダンスに一致させることができない。そこで、カンチレバー３に接続したπ型マッチング回路のトリマーコンデンサ８を個別に調整して、インピーダンスを整合させる。こうすることにより、すべてのカンチレバー３のインピーダンスを、同軸ケーブル５と被検査デバイスにマッチングさせることができる。
【００２０】
次に、図４を参照しながら、コネクタ接続部分の導体パターンについて説明する。プローブカード１の絶縁基板に同軸コネクタ６を取り付けるために、絶縁基板に導体パターンを形成する。その際、インピーダンス不整合が起きないように、伝送線のインピーダンスが同軸ケーブル５のインピーダンスと一致するように導体パターンを形成する。
【００２１】
次に、図５を参照しながら、マイクロストリップ線路について説明する。カンチレバー３と積層インダクタ10を結ぶ伝送線路と、積層インダクタ10と同軸コネクタ６を結ぶ伝送線路を、マイクロストリップ線路で構成する。マイクロストリップ線路は、プローブカード１の絶縁基板の上に導体パターンを設けて作成する。厚さ18μmの導体パターンの幅は0.7mmであり、誘電率4.5の絶縁基板の接地層までの厚さは0.4mmである。同軸コネクタ６側のマイクロストリップ線路の伝送インピーダンスは、同軸ケーブル５と同じ50Ωになるようにする。カンチレバー３側のマイクロストリップ線路の伝送インピーダンスは、カンチレバー３とほぼ同じになるようにする。マイクロストリップ線路の代わりに、コプレーナ線路を用いてもよい。
【００２２】
上記のように、本発明の実施例では、プローブカードを、２個のトリマーコンデンサと１個の積層インダクタからなるπ型マッチング回路の可変式インピーダンス整合回路をカンチレバーに接続してインピーダンスを整合させ、可変式インピーダンス整合回路に接続されたコネクタに同軸ケーブルを結合させて計測器につなげ、カンチレバーを被検査集積回路の検査用パッドに接触させて測定する構成としたので、カンチレバー型プローブカードの製造段階におけるインピーダンス偏差を個別調整により吸収できる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の高周波プローブカードは、半導体ウエハの集積回路などを高周波で測定するためのプローブカードとして最適である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例におけるプローブカードとテスタを接続する様子を示す概念図である。
【図２】本発明の実施例におけるプローブカードの構成を示す概念図である。
【図３】本発明の実施例におけるプローブカードに設ける可変式インピーダンス整合回路の回路図である。
【図４】本発明の実施例におけるプローブカードのコネクタ接続部分の概念図である。
【図５】本発明の実施例におけるプローブカードのマイクロストリップ線路の断面図である。
【図６】従来のプローブカードの概念図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  プローブカード
２  可変式インピーダンス整合回路
３  カンチレバー
４  テスタ
５  同軸ケーブル
６  同軸コネクタ
７  被検査デバイス
８  トリマーコンデンサ
９  貫通孔
10  積層インダクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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