(57)【要約】【課題】検査時の温度変化によるプローブ先端の位置ずれ量を少なくするために、プローブカードにおけるリング・ベースの変形を、半導体ウエハの変形に近づけることが可能なプローブカードを提供する。【解決手段】プローブが接続されたメイン基板と、上記プローブを保持するリングと、上記リングが固定されるベースと、上記ベースを保持し、上記メイン基板に固定される補強板とを備えるプローブカードであって、上記リングは複数の棒状の部材を平行に配置してなり、第１の膨張係数を有する材料からなる部材を中央に配置し、第１の膨張係数よりも大きい第２の膨張係数を有する材料からなる部材を両端に配置し、上記ベースは複数の棒状の部材を縦横に配置してなり、複数の上記部材を平行に配置する時に、第３の膨張係数を有する材料からなる部材を中央に配置し、第３の膨張係数よりも大きい第４の膨張係数を有する材料からなる部材を両端に配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブが接続されたメイン基板と、上記プローブを保持するリングと、上記リングが固定されるベースと、上記ベースを保持し、上記メイン基板に固定される補強板とを備えるプローブカードであって、
上記リングは複数の棒状の部材を平行に配置してなり、第１の膨張係数を有する材料からなる部材を中央に配置し、第１の膨張係数よりも大きい第２の膨張係数を有する材料からなる部材を両端に配置し、
上記ベースは複数の棒状の部材を縦横に配置してなり、複数の上記部材を平行に配置する時に、第３の膨張係数を有する材料からなる部材を中央に配置し、第３の膨張係数よりも大きい第４の膨張係数を有する材料からなる部材を両端に配置したことを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
上記リング及びベースの各部材において、両端と中央の間に配置された部材には、両端の部材の材料の膨張係数と、中央の部材の材料の膨張係数の間の膨張係数を有する材料を用いることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高低温テストに好適なプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体検査装置を用いたデバイス試験の中に、試験環境を高温あるいは低温状態にし、検査を行う方法がある。その一例としては、熱加速試験項目があり、この試験は、半導体デバイスの使用状態よりも過酷な温度条件を故意に与え、そのデバイスの電気回路の良否判定を行うものである。
【０００３】
このような温度を変化させて行う試験に用いられる半導体検査装置では、プローブカード基板に設けられたプローブの先端を、試験対象となるデバイスの位置に合わせてコンタクトさせる際に、温度変化によるウエハの膨張に対応する必要がある。
【０００４】
このような熱による膨張に対応する従来技術として、プローブカードに対流熱移動阻止用プレートおよび反り抑制部材を設けて、プローブカードの膨張及び反りを抑制したものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−３５７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、縦横に棒状の部材を組み合わせたリング・ベースを用いてプローブを保持するプローブカードの場合、加熱を伴う試験においては、温度上昇により、試験に用いるプローブカードのリング・ベースおよび試験対象となる半導体ウエハに、熱膨張によって各々異なる変形が生じる。
【０００６】
この時、プローブカードのリング・ベースと試験対象となる半導体ウエハは、材質の違い等により、図５に示すように、半導体ウエハの変形２４は、四隅の膨張量が大きくなるのに対し、リング・ベースの変形２５は矩形から円形へと変形するという、異なる変形を行う。これにより、プローブ先端と測定対象となるデバイスの相対位置が測定前と比べると変化して位置ズレが生じ、正確にプローブの先端がデバイスに接触できないという問題が生じる。このような問題を解消するために、プローブカード、特にリング・ベースの変形と半導体ウエハの変形を一致させることが求められている。
【０００７】
そこで、本願発明では、このような問題点を鑑みて、プローブカードにおけるリング・ベースの変形を、半導体ウエハの変形に近づけることが可能なプローブカードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプローブカードは、プローブが接続されたメイン基板と、上記プローブを保持するリングと、上記リングが固定されるベースと、上記ベースを保持し、上記メイン基板に固定される補強板とを備えるプローブカードであって、上記リングは複数の棒状の部材を平行に配置してなり、第１の膨張係数を有する材料からなる部材を中央に配置し、第１の膨張係数よりも大きい第２の膨張係数を有する材料からなる部材を両端に配置し、上記ベースは複数の棒状の部材を縦横に配置してなり、複数の上記部材を平行に配置する時に、第３の膨張係数を有する材料からなる部材を中央に配置し、第３の膨張係数よりも大きい第４の膨張係数を有する材料からなる部材を両端に配置したことを特徴とする。
【０００９】
さらに、上記リング及びベースの各部材において、両端と中央の間に配置された部材には、両端の部材の材料の膨張係数と、中央の部材の材料の膨張係数の間の膨張係数を有する材料を用いる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のプローブカードは、プローブが接続されたメイン基板と、上記プローブを保持するリングと、上記リングが固定されるベースと、上記ベースを保持し、上記メイン基板に固定される補強板とを備えるプローブカードであって、上記リングは複数の棒状の部材を平行に配置してなり、第１の膨張係数を有する材料からなる部材を中央に配置し、第１の膨張係数よりも大きい第２の膨張係数を有する材料からなる部材を両端に配置し、上記ベースは複数の棒状の部材を縦横に配置してなり、複数の上記部材を平行に配置する時に、第３の膨張係数を有する材料からなる部材を中央に配置し、第３の膨張係数よりも大きい第４の膨張係数を有する材料からなる部材を両端に配置したことにより、加熱による温度制御で低温時および高温時に、リングとベースの変形を半導体ウエハの変形に近づけ、プローブ先端の位置ずれを少なくすることが可能となる。
【００１１】
さらに、上記リング及びベースの各部材において、両端と中央の間に配置された部材には、両端の部材の材料の膨張係数と、中央の部材の材料の膨張係数の間の膨張係数を有する材料を用いることにより、よりリングとベースの変形を半導体ウエハの変形に近づけることが可能となり、より正確な試験を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に図を用いて本発明のプローブカード１、１’について詳しく説明する。図１が第１の実施形態のプローブカード１の概略断面図である。
【００１３】
第１の実施形態のプローブカード１は、垂直型プローブ２を用いたプローブであって、メイン基板３と、上記プローブ２を保持するリング４と、上記リング４がボルト８とホルダー１１を用いて固定されるベース５と、上記ベース５をボルト９を用いて固定して保持し、上記メイン基板３を補強するために、上記メイン基板３にボルト１０を用いて固定される補強板６とを備える。メイン基板３にはプローブ２と接続された外部端子２６が設けられている。半導体の検査時には、テスト装置のポゴピンが上記外部端子２６と接触してプローブカード１とテスト装置が接続される。
【００１４】
上記ベース５と上記補強板６で、上記メイン基板３を挟み込むように配置され、上記メイン基板を貫通する上記ボルト９によって互いに固定されており、上記ボルト９によって、上記メイン基板３と上記ベース５の間隔が調整可能となっている。
【００１５】
上記リング４はスペーサー１２および上下２段に配置された複数の棒状の部材１３，１４，１５，１６，１７，１８から構成され、上記スペーサー１２によって、上段の部材１６，１７，１８と下段の部材１３，１４，１５が所定の間隔で平行に配置されている。上記プローブ２は、上段の部材１６，１７，１８に樹脂７によって固定され、下段の部材１３，１４，１５によって先端の動きが規制されている。
【００１６】
図２に示すのが、上記リング４と上記ベース５を重ね合わせて配置した状態の平面図であり、図２に示すように、上記リング４は、縦方向に上記スペーサー１２が２つ配置され、横方向に上記上段の部材１６，１７，１８および上記下段の部材１３，１４，１５が配置されている。上記上段の部材１６，１７，１８および下段の部材１３，１４，１５のうち、中央の部材１３，１６には第１の膨張係数α１を有する材料を用い、両端の部材１５，１８には第１の膨張係数αよりも大きい第２の膨張係数α２を有する材料を用いる。さらに、両端と中央の間にある部材１４，１７には、第１の膨張係数α１と第２の膨張係数α２の間の膨張係数α５を有する材料を用いる。
【００１７】
各材料としては、例えば、両端の部材１５，１８には高膨張金属であるＳＵＳ３０３（α２＝１７ｐｐｍ）、中央の部材１３，１６には低膨張金属であるＹＥＦ４２（α１＝４ｐｐｍ）、中間の部材１４，１７にはＳＵＳ４４０Ｃ（α５＝１０ｐｐｍ）を用いる。各部材の材料については、これらに限定するものではなく、膨張係数の関係を満たすものであれば、その他の材料を用いてもよい。
【００１８】
上記ベース５は２つの縦方向の棒状の部材１９と横方向の３つの棒状の部材２０，２１とを組み合わせたものである。上記横方向の部材２０、２１は、中央の部材２０に第３の膨張係数α３を有する材料を用い、両端の部材２１には第３の膨張係数α３よりも大きい第４の膨張係数α４を有する材料を用いる。また、縦方向の部材１９についても、両端の部材２１と同様に第４の膨張係数α４を有する材料を用いることが好ましい。各部材の材料としては、上記リング４と同様に、例えば、両端の部材２１，１９には高膨張金属であるＳＵＳ３０３（α４＝１７ｐｐｍ）、中央の部材２０には低膨張金属であるＹＥＦ４２（α３＝４ｐｐｍ）を用いる。
【００１９】
このようにして、上記リング４および上記ベース５の各部材を中央は低膨張の材料を用い、両端を高膨張の材料を用いることによって、試験時の熱による変形が、４隅の変形量が大きく、各辺の中央部の変形量が小さくなり、半導体ウエハと同じような変形を行うようになる。よって、検査時にプローブカード１が変形したとしても、上記プローブ２は、位置ずれを抑えることができ、正確に試験を行うことが可能となる。また、上記リング４と上記ベース５が同じように変形するために、第１の膨張係数α１と第３の膨張係数α３、および第２の膨張係数α２と第４の膨張係数α４を等しくしてもよい。
【００２０】
本実施形態では、上記ベース５の形状として２つの縦方向の棒状の部材１９と横方向の３つの棒状の部材２０，２１とを組み合わせたものを用いたが、特に、この形状に限定するものではなく、例えば、Ｈ形状あるいは田の字形状に各部材を配置することも可能である。
【００２１】
次に、第２の実施形態のプローブカード１’について、図を用いて説明する。図３に示すのが、第２の実施形態のプローブカード１’の概略断面図である。
【００２２】
第２の実施形態のプローブカード１’は、カンチレバー型プローブ２’を用いたプローブであって、メイン基板３’と、上記プローブ２’を保持するリング４’と、上記リング４’が固定されるベース５’と、上記ベース５’をボルト９’を用いて固定して保持し、上記メイン基板３’を補強するために、上記メイン基板３’にボルト１０’を用いて固定される補強板６’とを備える。
【００２３】
上記リング４’は縦方向に平行に３列に配置された部材２２，２３から構成され、上記部材２２，２３に樹脂７’によって上記プローブ２’が固定されている。そして、上記プローブ２’の針元は上記メイン基板３’に接続されている。本実施形態では、上記プローブ２’を３つの部材２２，２３を用いて３列に配置している。
【００２４】
図４に示すのが、上記リング４’と上記ベース５’を重ね合わせて配置した状態の平面図であり、上記リング４’の部材２２，２３は、図４に示すように、上記ベース５’の横方向の部材２０’、２１’に対して垂直に配置されている。中央の部材２３には第１の膨張係数α１を有する材料を用い、両端の部材２２には第１の膨張係数α１よりも大きい第２の膨張係数α２を有する材料を用いる。各材料としては、例えば、両端の部材２２には高膨張金属であるＳＵＳ３０３（α２＝１７ｐｐｍ）、中央の部材２３には低膨張金属であるＹＥＦ４２（α１＝４ｐｐｍ）を用いる。
【００２５】
図４に示すように、上記ベース５’は２つの縦方向の棒状の部材１９’と横方向の３つの棒状の部材２０’，２１’とを組み合わせたものである。上記横方向の部材２０’、２１’は、中央の部材２０’に第３の膨張係数α３を有する材料を用い、両端の部材２１’に第３の膨張係数α３よりも大きい第４の膨張係数α４を有する材料を用いる。また、縦方向の部材１９’についても、両端の部材２１’と同様に第４の膨張係数α４を有する材料を用いることが好ましい。各部材の材料としては、例えば、上記リング４’と同様に、両端の部材２１’，１９’には高膨張金属であるＳＵＳ３０３（α４＝１７ｐｐｍ）、中央の部材２０’には低膨張金属であるＹＥＦ４２（α３＝４ｐｐｍ）を用いる。
【００２６】
このようにして、上記リング４’および上記ベース５’の各部材を中央は低膨張の材料を用い、両端を高膨張の材料を用いることによって、試験時の熱による変形が、４隅の変形量が大きく、各辺の中央部の変形量が小さくなり、半導体ウエハと同様の変形を行うようになる。よって、検査時にプローブカード１’が変形したとしても、上記プローブ２’は、位置ずれを抑えることができ、正確に試験を行うことが可能となる。また、上記リング４’と上記ベース５’が同じように変形するために、第１の膨張係数α１と第３の膨張係数α３、および第２の膨張係数α２と第４の膨張係数α４を等しくしてもよい。
【００２７】
このように、垂直型およびカンチレバー型プローブのどちらを用いた場合でも、プローブカードの試験時の熱による変形を、半導体ウエハの変形に追従させることができるので、高低温テストにおいて、より正確な検査が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態のプローブカードの概略断面図である
【図２】リングとベースを組み合わせた状態の平面図である
【図３】本発明の第２の実施形態のプローブカードの概略断面図である
【図４】リングとベースを組み合わせた状態の平面図である
【図５】従来のプローブカードと半導体ウエハの熱による変形を示す図である
【符号の説明】
【００２９】
１，１’    プローブカード
２，２’    プローブ
３，３’    メイン基板
４，４’    リング
５，５’    ベース
６          補強板
７          樹脂
８          ボルト
９，９’    ボルト
１０，１０’  ボルト
１１        ホルダー
１２        スペーサー
１３，１４，１５  部材
１６，１７，１８  部材
１９，２０，２１  部材
２２，２３  部材
２４        半導体ウエハの変形
２５        従来のプローブカードにおけるリング・ベースの変形
２６        外部端子
【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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