(57)【要約】  回路構造間を電気的に接続するプローブを収容するプローブヘッドの所定の基準面に対する平行度の精度や平面度の精度を向上させることができるプローブカードを提供する。この目的のため、複数のプローブを保持するプローブヘッド１５と、回路構造に対応する配線パターンを有する平板状の配線基板１１と、配線基板１１に積層され、配線基板１１の配線を中継するインターポーザ１３と、インターポーザ１３とプローブヘッド１５との間に介在し、インターポーザ１３が中継する配線の間隔を変換し、この変換した配線をプローブヘッド１５と対向する表面に表出するスペーストランスフォーマ１４と、配線基板１１の板厚とインターポーザ１３の板厚との和よりも大きい高さを有する略柱状をなし、配線基板１１およびインターポーザ１３を板厚方向に貫通して埋め込まれ、一方の底面がスペーストランスフォーマ１４に当接する複数のポスト部材１８と、を備える。
2009011365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が導電性材料からなり、長手方向に沿って弾性力による伸縮を行う複数のプローブを用いることにより、半導体ウェハと当該半導体ウェハに対して出力する信号を生成する回路構造との電気的な接続を確立するプローブカードであって、
前記複数のプローブを保持するプローブヘッドと、
前記回路構造に対応する配線パターンを有する配線基板と、
前記配線基板に積層され、前記配線基板の配線を中継する平板状のインターポーザと、
前記インターポーザと前記プローブヘッドとの間に介在し、前記インターポーザが中継する配線の間隔を変換し、この変換した配線を前記プローブヘッドと対向する表面に表出する平板状のスペーストランスフォーマと、
前記配線基板の板厚と前記インターポーザの板厚との和よりも大きい高さを有する略柱状をなし、前記配線基板および前記インターポーザを板厚方向に貫通して埋め込まれ、一方の底面が前記スペーストランスフォーマに当接する複数のポスト部材と、
を備えたことを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
前記インターポーザと前記スペーストランスフォーマは固着されていることを特徴とする請求項１記載のプローブカード。
【請求項３】
前記インターポーザは、
各々が導電性材料からなり、長手方向に沿って弾性力による伸縮を行う複数の接続端子と、
平板状の絶縁性材料からなり、前記複数の接続端子の各々を個別に収容する複数の貫通孔部が形成されたハウジング部材と、
を有し、
各接続端子の長手方向の両端部は、前記ハウジング部材から露出していることを特徴とする請求項１または２記載のプローブカード。
【請求項４】
前記配線基板に装着され、前記配線基板を補強する補強部材をさらに備え、
前記複数のポスト部材は、前記補強部材に固着されていることを特徴とする請求項１または２記載のプローブカード。
【請求項５】
前記インターポーザは、
各々が導電性材料からなり、長手方向に沿って弾性力による伸縮を行う複数の接続端子と、
平板状の絶縁性材料からなり、前記複数の接続端子の各々を個別に収容する複数の貫通孔部が形成されたハウジング部材と、
を有し、
各接続端子の長手方向の両端部は、前記ハウジング部材から露出していることを特徴とする請求項４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、検査対象である半導体ウェハと検査用の信号を生成する回路構造との間を電気的に接続するプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の検査工程では、ダイシングする前の半導体ウェハの状態で導電性を有するプローブ（導電性接触子）をコンタクトさせることによって導通検査等の電気特性検査を行い、不良品を検出する（ウェハレベルテスト）。このウェハレベルテストを行う際には、検査用の信号を半導体ウェハへ伝送するために、多数のプローブを収容するプローブカードが用いられる。ウェハレベルテストでは、半導体ウェハ上のダイをプローブカードでスキャニングしながらプローブをダイごとに個別にコンタクトさせるが、半導体ウェハ上には数百〜数万というダイが形成されているので、一つの半導体ウェハをテストするにはかなりの時間を要し、ダイの数が増加するとともにコストの上昇を招いていた。【０００３】
上述したウェハレベルテストの問題点を解消するために、最近では、半導体ウェハ上の全てのダイ、または半導体ウェハ上の少なくとも１／４〜１／２程度のダイに数百〜数万のプローブを一括してコンタクトさせるフルウェハレベルテストという手法も用いられている（例えば、特許文献１を参照）。この手法では、プローブを半導体ウェハ上の電極パッドに対して正確にコンタクトさせるため、半導体ウェハの表面に対するプローブカードの平行度や平面度を精度よく保つことによってプローブの先端位置精度を保持する技術や、半導体ウェハを高精度でアライメントする技術が知られている（例えば、特許文献２または３を参照）。【０００４】
図１１は、上述したフルウェハレベルテストにおいて適用されるプローブカードの構成を示す部分断面図である。同図に示すプローブカード９は、半導体ウェハ上の電極パッドの配置パターンに対応して設けられた複数のプローブ１０を収容するプローブヘッド９１と、プローブヘッド９１における微細な配線パターンの間隔を変換するスペーストランスフォーマ９２と、スペーストランスフォーマ９２から出た配線ｗを中継するインターポーザ９３と、インターポーザ９３が中継した配線を検査装置へ接続する配線基板９４と、配線基板９４に設けられて検査装置側のメスコネクタに接続されるオスコネクタ９５と、配線基板９４を補強する補強部材９６と、を備える。【０００５】
このうち、インターポーザ９３としては、絶縁性材料から成る薄膜状の基材と、この基材の両面に所定のパターンで配設され、片持ち梁状をなす板ばね式の複数の接続端子とを有するものが知られている。この場合には、インターポーザ９３の一方の表面に設けられた接続端子がスペーストランスフォーマ９２の電極パッドに接触するとともに、他方の表面に設けられた接続端子が配線基板９４の電極パッドに接触することによって両者の電気的な接続を図っている。【０００６】
【特許文献１】特表２００１−５２４２５８号公報
【特許文献２】特許第３３８６０７７号公報
【特許文献３】特開２００５−１６４６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、プローブカード９のような従来のプローブカードをフルウェハレベルテストに適用する場合には、配線基板の径が８〜１２インチ（約２００〜３００ｍｍ）程度と大きくなるため、配線基板が反りや波打ち等の変形を起こしやすく、所定の基準面に対するプローブヘッドの平行度の精度やプローブヘッドの平面度の精度を低下させる要因となっていた。【０００８】
また、従来のプローブカードでは、スペーストランスフォーマがインターポーザから弾性力を受けることによって反りを生じた場合、プローブヘッドもスペーストランスフォーマに追従して反りを生じるため、配線基板が変形した場合と同様、所定の基準面に対するプローブヘッドの平行度の精度やプローブヘッドの平面度の精度が低下させることがあった。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異なる回路構造間で電気信号の入出力を行うプローブを収容するプローブヘッドの所定の基準面に対する平行度の精度や平面度の精度を向上させることができる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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプローブカードは、各々が導電性材料からなり、長手方向に沿って弾性力による伸縮を行う複数のプローブを用いることにより、半導体ウェハと当該半導体ウェハに対して出力する信号を生成する回路構造との電気的な接続を確立するプローブカードであって、前記複数のプローブを保持するプローブヘッドと、前記回路構造に対応する配線パターンを有する配線基板と、前記配線基板に積層され、前記配線基板の配線を中継する平板状のインターポーザと、前記インターポーザと前記プローブヘッドとの間に介在し、前記インターポーザが中継する配線の間隔を変換し、この変換した配線を前記プローブヘッドと対向する表面に表出する平板状のスペーストランスフォーマと、前記配線基板の板厚と前記インターポーザの板厚との和よりも大きい高さを有する略柱状をなし、前記配線基板および前記インターポーザを板厚方向に貫通して埋め込まれ、一方の底面が前記スペーストランスフォーマに当接する複数のポスト部材と、を備えたことを特徴とする。【００１１】
また、本発明に係るプローブカードは、上記発明において、前記インターポーザと前記スペーストランスフォーマは固着されていることを特徴とする。【００１２】
また、本発明に係るプローブカードは、上記発明において、前記インターポーザは、各々が導電性材料からなり、長手方向に沿って弾性力による伸縮を行う複数の接続端子と、平板状の絶縁性材料からなり、前記複数の接続端子の各々を個別に収容する複数の貫通孔部が形成されたハウジング部材と、を有し、各接続端子の長手方向の両端部は、前記ハウジング部材から露出していることを特徴とする。【００１３】
また、本発明に係るプローブカードは、上記発明において、前記配線基板に装着され、前記配線基板を補強する補強部材をさらに備え、前記複数のポスト部材は、前記補強部材に固着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るプローブカードによれば、配線基板の板厚とインターポーザの板厚との和よりも大きい高さを有する略柱状をなし、配線基板およびインターポーザを板厚方向に貫通して埋め込まれ、一方の底面がスペーストランスフォーマに当接する複数のポスト部材を備えたことにより、異なる回路構造間で電気信号の入出力を行うプローブを収容するプローブヘッドの所定の基準面に対する平行度の精度や平面度の精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るプローブカードの構成を示す分解斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係るプローブカードの構成を示す平面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線部分断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係るプローブカードを用いた検査の概要を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係るプローブカードが備えるインターポーザの内部構成を示す部分断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に係るプローブカードにおけるインターポーザ周辺の構成を示す部分断面図である。
【図７】図７は、プローブおよびプローブヘッド要部の構成を示す部分断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１の変形例に係るプローブカードの構成を示す部分断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２に係るプローブカードの構成を示す部分断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３に係るプローブカードの構成を示す部分断面図である。
【図１１】図１１は、従来のプローブカードの構成を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１、６、７、８、９  プローブカード
２、１０  プローブ
３  プローバ
４  コネクタ座
５  半導体ウェハ
１１、６１、９４  配線基板
１２、６２、８２、９６  補強部材
１３、６３、９３  インターポーザ
１４、９２  スペーストランスフォーマ
１５、９１  プローブヘッド
１５ｐ  プローブ収容領域
１６  保持部材
１７  リーフスプリング
１８、８３  ポスト部材
１８ａ、８３ａ  大径部
１８ｂ、８３ｂ  小径部
７１  接着剤
２０、９５  オスコネクタ
２１、２２  プランジャ
２１ａ、２２ａ、１３４ａ、１３５ａ  先端部
２１ｂ、１３４ｃ、１３５ｃ  ボス部
２１ｃ  軸部
２２ｂ、１３４ｂ、１３５ｂ  フランジ部
２２ｃ、１３４ｄ、１３５ｄ  基端部
２３、１３６  バネ部材
２３ａ、１３６ａ  粗巻き部
２３ｂ、１３６ｂ  密着巻き部
３１  プローブカードホルダ
３２  押え治具
４０  メスコネクタ
５０  ウェハチャック
５１、１１２、１４１、１４２  電極パッド
８４  ボルト
１１１、１３１、１３７、１３８、１５１、６１１、８２１  貫通孔部
１２１  外周部
１２２  中心部
１２３  連結部
１２４、６２４  凹部
１３２  ハウジング部材
１３２ａ  第１部材
１３２ｂ  第２部材
１３３  接続端子
１３４、１３５  プランジャ
１３７ａ、１３８ａ、１５１ａ、８２１ａ  小径孔
１３７ｂ、１３８ｂ、１５１ｂ、８２１ｂ  大径孔
１７１  爪部
ｗ  配線
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以後、「実施の形態」と称する）を説明する。なお、図面は模式的なものであって、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合もあることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる場合があることは勿論である。【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るプローブカードの構成を示す分解斜視図である。図２は、本実施の形態１に係るプローブカードの平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線部分断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ線断面を配線の一部も含めて模式的に示す図であり、本実施の形態１に係るプローブカードを用いた電気特性検査の概要を示す図である。なお、図４では、実際の検査時と上下を一致させるため、図３とプローブカード１の上下を逆転させている。これらの図１〜図４に示すプローブカード１は、検査対象である半導体ウェハ５と検査用の信号を生成する回路構造を具備した検査装置とを電気的に接続する装置である。【００１９】
プローブカード１は、円盤状をなし、検査装置との電気的な接続を図る配線基板１１と、配線基板１１の一方の面に装着され、配線基板１１を補強する補強部材１２と、配線基板１１からの配線を中継するインターポーザ１３と、インターポーザ１３によって中継された配線の間隔を変換するスペーストランスフォーマ１４と、配線基板１１よりも径が小さい円盤状をなしてスペーストランスフォーマ１４に積層され、検査対象の半導体ウェハ５の配線パターンに対応して複数のプローブ２を収容保持するプローブヘッド１５と、配線基板１１に固着され、インターポーザ１３およびスペーストランスフォーマ１４を積層した状態で一括して保持する保持部材１６と、保持部材１６に固着されてプローブヘッド１５の端部を固定するリーフスプリング１７と、配線基板１１およびインターポーザ１３を板厚方向に貫通して埋め込まれる複数のポスト部材１８と、を備える。【００２０】
配線基板１１は、ベークライトやエポキシ樹脂等の絶縁性材料を用いて形成され、複数のプローブ２と検査装置とを電気的に接続するための配線層がビアホール等によって立体的に形成されている。配線基板１１は、板厚方向に貫通された複数の貫通孔部１１１を有する。なお、図３においては、本来平板状である配線基板１１が変形し、その配線基板１１の縦断面が波打っている状態を示している。【００２１】
図４に示すように、配線基板１１に形成される配線ｗの一端は、検査装置（図示せず）との接続を行うために配線基板１１の表面であって補強部材１２が装着された側の表面に配設された複数のオスコネクタ２０に接続される。これに対して、配線ｗの他端は、スペーストランスフォーマ１４を介してプローブヘッド１５で収容保持するプローブ２に電気的に接続されている。【００２２】
各オスコネクタ２０は、配線基板１１の中心に対して放射状に配設され、検査装置のコネクタ座４で対向する位置に設けられるメスコネクタ４０の各々と対をなし、互いの端子が接触することによってプローブ２と検査装置との電気的な接続を確立する。オスコネクタ２０およびメスコネクタ４０から構成されるコネクタとして、オスコネクタを挿抜する際に外力をほとんど必要とせず、コネクタ同士を結合した後に外力によって圧接力を加えるゼロインサーションフォース（ＺＩＦ）型コネクタを適用することができる。このＺＩＦ型コネクタを適用すれば、プローブカード１や検査装置は、プローブ２の数が多くても接続によるストレスをほとんど受けずに済むため、電気的な接続を確実に得ることができることに加え、プローブカード１の耐久性を向上させることもできる。【００２３】
なお、配線基板１１にメスコネクタを配設する一方、コネクタ座４にオスコネクタを配設してもよい。また、コネクタの代わりに、スプリング作用のあるポゴピン等の端子を検査装置に設け、その端子を介してプローブカード１を検査装置に接続する構成としてもよい。【００２４】
補強部材１２は、図１に示すように、配線基板１１と略同径を有する円形の外周部１２１と、外周部１２１のなす円と同じ中心を有し、インターポーザ１３の表面よりも若干表面積が大きい円盤状をなす中心部１２２と、中心部１２２の外周方向から外周部１２１に達するまで延出し、外周部１２１と中心部１２２とを連結する複数の連結部１２３とを備える。また、補強部材１２の中心部１２２には、ポスト部材１８の端部（後述する小径部１８ｂ）を載置する凹部１２４が複数個形成されている。補強部材１２は、アルマイト仕上げを行ったアルミニウム、ステンレス、インバー材、コバール材（登録商標）、ジュラルミンなど剛性の高い材料によって実現される。【００２５】
インターポーザ１３は、正８角形の表面を有し、薄板状をなす。インターポーザ１３には、板厚方向に貫通され、配線基板１１の貫通孔部１１１と同じ径を有する複数の貫通孔部１３１が設けられている。各貫通孔部１３１は、配線基板１１に積層された状態で、配線基板１１が有する複数の貫通孔部１１１のいずれかと連通している。【００２６】
図５は、インターポーザ１３の詳細な内部構成を示す拡大部分断面図である。図５に示すように、インターポーザ１３は、ハウジング部材１３２に複数の接続端子１３３が収容保持されて成る。接続端子１３３は、配線基板１１と接触するプランジャ１３４と、スペーストランスフォーマ１４と接触するプランジャ１３５と、プランジャ１３４、１３５の間に設けられてプランジャ１３４、１３５を伸縮自在に連結するコイル状のバネ部材１３６とを備える。互いに連結されるプランジャ１３４、１３５、およびバネ部材１３６は同一の軸線を有している。【００２７】
プランジャ１３４は、先鋭端を有する先端部１３４ａと、先端部１３４ａの径よりも大きい径を有するフランジ部１３４ｂと、フランジ部１３４ｂを介して先端部１３４ａと反対方向に突出し、フランジ部１３４ｂの径よりも小さくかつバネ部材１３６の内径よりも若干大きい径の円柱状をなし、バネ部材２３の端部が圧入されるボス部１３４ｃと、ボス部１３４ｃの径よりも小さくかつバネ部材１３６の内径よりも小さい径の円柱状をなし、ボス部１３４ｃからフランジ部１３４ｂと反対側に延在する基端部１３４ｄと、を有し、長手方向の中心軸に対して軸対称な形状をなしている。【００２８】
プランジャ１３５は、複数の爪が突出したクラウン形状をなす先端部１３５ａと、先端部１３５ａの径よりも大きい径を有するフランジ部１３５ｂと、フランジ部１３５ｂを介して先端部１３５ａと反対方向に突出し、フランジ部１３５ｂの径よりも小さくかつバネ部材１３６の内径よりも若干大きい径の円柱状をなし、バネ部材１３６の端部が圧入されるボス部１３５ｃと、ボス部１３５ｃの径よりも小さくかつバネ部材１３６の内径よりも小さい径の円柱状をなし、ボス部１３５ｃからフランジ部１３５ｂと反対側に延在する基端部１３５ｄと、を有し、長手方向の中心軸に対して軸対称な形状をなしている。フランジ部１３５ｂの径はフランジ部１３４ｂの径と同じであり基端部１３５ｄの径は基端部１３４ｄの径と同じである。【００２９】
バネ部材１３６は、プランジャ１３４に取り付けられる側が粗巻き部１３６ａである一方、プランジャ１３５に取り付けられる側が密着巻き部１３６ｂである。粗巻き部１３６ａの端部はフランジ部１３４ｂに当接する一方、密着巻き部１３６ｂの端部はフランジ部１３５ｂに当接している。【００３０】
接続端子１３３を収容するハウジング部材１３２は、第１部材１３２ａと第２部材１３２ｂとが重ね合わさって成る。第１部材１３２ａには、複数の接続端子１３３を個別に収容する貫通孔部１３７が形成されている。貫通孔部１３７は、先端部１３４ａの径よりも若干大きい径を有する小径孔１３７ａと、フランジ部１３４ｂよりも若干大きい径を有する大径孔１３７ｂとを備え、これら小径孔１３７ａおよび大径孔１３７ｂが同じ軸線を有する段付き孔形状をなす。一方、第２部材１３２ｂには、複数の接続端子１３３を個別に収容する貫通孔部１３８が形成されている。貫通孔部１３８は貫通孔部１３７と連通しており、先端部１３５ａの径よりも若干大きい径を有する小径孔１３８ａと、フランジ部１３５ｂよりも若干大きい径を有する大径孔１３８ｂとを備え、これら小径孔１３８ａおよび大径孔１３８ｂが同じ軸線を有する段付き孔形状をなす。貫通孔部１３７、１３８の各々は、貫通孔部１３１の一部をなしている。【００３１】
図５において、プランジャ１３４は、フランジ部１３４ｂが第１部材１３２ａの貫通孔部１３７の大径孔１３７ｂと小径孔１３７ａとの境界をなす段差部分に当接することによってハウジング部材１３２からの抜け止めされている。同様に、プランジャ１３５は、フランジ部１３５ｂが第２部材１３２ｂの貫通孔部１３８の小径孔１３８ａと大径孔１３８ｂとの境界をなす段差部分に当接することによってハウジング部材１３２からの抜け止めされている。【００３２】
図６は、プローブカード１のインターポーザ１３周辺の構成を示す図である。同図に示すインターポーザ１３は、配線基板１１とスペーストランスフォーマ１４との間に介在し、プランジャ１３４の先端が配線基板１１の電極パッド１１２に接触する一方、プランジャ１３５の先端がスペーストランスフォーマ１４の電極パッド１４１に接触することにより、配線基板１１とスペーストランスフォーマ１４との電気的な接続を中継している。【００３３】
図６において、バネ部材１３６は湾曲して密着巻き部１３６ｂの一部がプランジャ１３４の基端部１３４ｄに接触している。これにより、プランジャ１３４、バネ部材１３６の密着巻き部１３６ｂおよびプランジャ１３５を順次経由する最短経路の電気導通が実現され、接続端子１３３のインダクタンスの増加が抑制されている。【００３４】
以上の構成を有するインターポーザ１３は、各々の接続端子１３３が独立に伸縮することができるため、配線基板１１やスペーストランスフォーマ１４の変形にインターポーザ１３を追従させることができる。この結果、配線基板１１および／またはスペーストランスフォーマ１４の変形によって一部の配線が断線してしまうのを防止することができるとともに、半導体ウェハ５の熱膨張係数と配線基板１１の熱膨張係数との差を吸収することができる。【００３５】
なお、インターポーザ１３に適用される接続端子１３３のプランジャ１３４、１３５は互いに異なる形状をなしているが、互いに同じ形状を有するプランジャをバネ部材１３６によって接続してもよい。また、プランジャ１３４とプランジャ１３５を上下逆に配置してもよい。【００３６】
スペーストランスフォーマ１４は、セラミックス等の絶縁性材料を母材とし、配線基板１１と同様、内部の配線層がビアホール等によって立体的に形成されている。スペーストランスフォーマ１４はインターポーザ１３と略合同な正８角形の表面を有し、薄板状をなしている。【００３７】
図７は、プローブヘッド１５要部の構成およびプローブ２の詳細な構成を示す拡大部分断面図である。プローブ２は、スペーストランスフォーマ１４と接触するプランジャ２１と、プランジャ２１と相反する向きに突出し、半導体ウェハ５の電極パッド５１に接触するプランジャ２２と、プランジャ２１、２２の間に設けられ、プランジャ２１、２２を伸縮自在に連結するコイル状のバネ部材２３とを備える。互いに連結されるプランジャ２１、２２、およびバネ部材２３は同一の軸線を有している。【００３８】
プランジャ２１は、先鋭端を有する先端部２１ａと、先端部２１ａの基端側に設けられ、先端部２１ａの径よりも小さい径を有するボス部２１ｂと、ボス部２１ｂの表面のうち先端部２１ａと接する側と反対側の表面から延出する軸部２１ｃとを備える。一方、プランジャ２２は、先鋭端を有する先端部２２ａと、先端部２２ａの基端側に設けられ、先端部２２ａの径よりも大きい径を有するフランジ部２２ｂと、フランジ部２２ｂの表面から先端部２２ａと相反する方向へ突出し、フランジ部２２ｂの径よりも小さい径を有するボス状の基端部２２ｃとを有する。【００３９】
バネ部材２３は、プランジャ２１に取り付けられる側が粗巻き部２３ａである一方、プランジャ２２に取り付けられる側が密着巻き部２３ｂである。粗巻き部２３ａの端部はボス部２１ｂに圧入されている。また、密着巻き部２３ｂの端部は基端部２２ｃに圧入されている。【００４０】
以上の構成を有するプローブ２は、プランジャ２１をスペーストランスフォーマ１４の電極パッド１４２に接触させた状態（図７に示す状態）で、密着巻き部２３ｂの少なくとも一部が軸部２１ｃに接触している。【００４１】
プローブヘッド１５は、セラミックス等の絶縁性材料を用いて形成される。図２に示すプローブ収容領域１５ｐには、プローブ２を収容する貫通孔部１５１が、半導体ウェハ５の電極パッド５１の配列に応じて板厚方向（図７の上下方向）に形成されている。貫通孔部１５１は、半導体ウェハ５側の端面から、少なくとも先端部２２ａの長手方向の長さよりも小さい長さにわたって形成された小径孔１５１ａと、この小径孔１５１ａと同じ中心軸を有し、小径孔１５１ａよりも径が大きい大径孔１５１ｂとを有する。小径孔１５１ａの内径は、先端部２２ａの外径よりも若干大きくフランジ部２２ｂの外径よりも若干小さい。したがって、貫通孔部１５１は、プランジャ２２を抜け止めしている。【００４２】
なお、プローブヘッド１５をスペーストランスフォーマ１４にネジ等で固定してもよい。これにより、プローブ２の荷重によるプローブヘッド１５の反りを抑制することができる。【００４３】
保持部材１６は、補強部材１２と同様の材料によって構成され、インターポーザ１３とスペーストランスフォーマ１４を積層して保持可能な正八角柱形状の中空部を有する。この保持部材１６は、インターポーザ１３およびスペーストランスフォーマ１４を配線基板１１に対して押し付けて保持することにより、配線基板１１とスペーストランスフォーマ１４とがインターポーザ１３を介して電気的に接続するために必要な圧力を加えている。【００４４】
リーフスプリング１７は、リン青銅、ステンレス（ＳＵＳ）、ベリリウム銅などの弾性のある材料から形成され、薄肉の円環状をなす。リーフスプリング１７の内周には、インターポーザ１３、スペーストランスフォーマ１４およびプローブヘッド１５を保持するための押え用部材である爪部１７１が全周に渡って一様に設けられている。爪部１７１は、プローブヘッド１５表面の縁端部近傍を全周に渡って配線基板１１の方向へ均等に押さえ付けている。したがって、プローブヘッド１５が収容する複数のプローブ２には略均一な初期荷重が発生し、プローブヘッド１５の反りを防止することができる。【００４５】
ポスト部材１８は、配線基板１１の板厚とインターポーザ１３の板厚の和よりも若干大きい高さを有する円筒形状の大径部１８ａと、この大径部１８ａよりも小さい径を有し、大径部１８ａと同じ中心軸を有する円筒形状の小径部１８ｂとを備えた略柱状をなす。大径部１８ａは、配線基板の貫通孔部１１１およびインターポーザ１３の貫通孔部１３１を貫通している。また、小径部１８ｂは、補強部材１２の凹部１２４と略同径をなし、凹部１２４に嵌入される。大径部１８ａの底面のうち小径部１８ｂが突出していない側の底面は、スペーストランスフォーマ１４の表面に当接している。以上の構成を有するポスト部材１８は、補強部材１２と同様の材料によって実現されるが、高い加工精度が要求される点に鑑みて、特にステンレスが好適である。【００４６】
ポスト部材１８は、インターポーザ１３の表面がなす正８角形の中心に対して対称に配置されている（図１を参照）。また、ポスト部材１８は、インターポーザ１３の表面がなす正８角形の中心を含まない周辺領域に複数配置されている。このように配置した複数のポスト部材１８を、配線基板１１の板厚方向およびインターポーザ１３の板厚方向を貫通して埋め込むことにより、配線基板１１とインターポーザ１３を積層した部分の板厚方向の高さを、ポスト部材１８の高さによって規定することができる。したがって、配線基板１１に変形が生じても、プローブヘッド１５の所定の基準面に対する平行度やプローブヘッド１５の平面度への影響を抑制することができる。加えて、大径部１８ａの底面がスペーストランスフォーマ１４の表面に直接当接するため、インターポーザ１３が保持する接続端子１３３やプローブヘッド１５が保持するプローブ２からの弾性力が加わったとしても、スペーストランスフォーマ１４と補強部材１２との平行度を確保することができる。【００４７】
次に、以上の構成を有するプローブカード１を用いた半導体ウェハ５の検査の概要を、図４および図７を参照して説明する。図４に示すように、プローブカード１は、検査の際に、プローブ２と半導体ウェハ５とをコンタクトさせる装置であるプローバ３に装着される。プローバ３は、配線基板１１の底面を載置して保持するプローブカードホルダ３１と、プローブカードホルダ３１の上方に位置し、プローブカード１を下方へ押え付けて固定する押え治具３２とを備える。【００４８】
プローブ２と半導体ウェハ５とのコンタクトは、半導体ウェハ５を載置するウェハチャック５０を所定の駆動手段によって上昇させることによって実現する。この際、半導体ウェハ５の電極パッド５１とプローブ２のプランジャ２２の先端部２２ａが適確にコンタクトするためには、コンタクトによってプローブ２がストロークした後のプローブ２の先端高さｈがプローブカードホルダ３１の厚さｄよりも大きい（ｈ＞ｄ）ことが必要である。なお、図４では、プローブヘッド１５の右端部で保持されている一群のプローブ２（４本）により、半導体ウェハ５とコンタクトしたときのプローブ２の先端位置を模式的に示している。また、図４では、半導体ウェハ５とのコンタクトによるプローブ２のストローク量をΔｈとしている。【００４９】
図７に示す状態からウェハチャック５０を上昇させることによって半導体ウェハ５の電極パッド５１を先端部２２ａに接触させると、プランジャ２２は上昇し、バネ部材２３は収縮し、さらに湾曲する。この際、密着巻き部２３ｂの一部はプランジャ２１の軸部２１ｃに接触した状態を保持するため、プランジャ２１、バネ部材２３の密着巻き部２３ｂおよびプランジャ２２を順次経由する最短経路の電気導通が実現され、プローブ２のインダクタンスの増加が抑制されている。【００５０】
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、配線基板の板厚とインターポーザの板厚との和よりも大きい高さを有する略柱状をなし、配線基板およびインターポーザを板厚方向に貫通して埋め込まれ、一方の底面がスペーストランスフォーマに当接する複数のポスト部材を備えたことにより、異なる回路構造間で電気信号の入出力を行うプローブを収容するプローブヘッドの所定の基準面に対する平行度の精度や平面度の精度を向上させることが可能となる。【００５１】
また、本実施の形態１によれば、ポスト部材の端面がスペーストランスフォーマの表面に当接しているので、スペーストランスフォーマの表面と補強部材の表面とが平行となる。このため、プローブヘッドの表面を補強部材の表面と平行にするのも容易となり、平行度を調整するための複雑な調整機構が必要ない。したがって、部品点数を増やすことなく、プローブヘッドの所定の基準面に対する平行度、平面度を出すことができる。【００５２】
図８は、本実施の形態１の一変形例に係るプローブカードの構成を示す部分断面図である。同図に示すプローブカード６は、配線基板６１、補強部材６２、インターポーザ６３、スペーストランスフォーマ１４、プローブヘッド１５、保持部材１６、リーフスプリング１７、および複数のポスト部材１８を備える。【００５３】
ポスト部材１８の大径部１８ａは、配線基板６１およびインターポーザ６３にそれぞれ形成される貫通孔部６１１および６３１を貫通して埋め込まれる。また、ポスト部材１８の小径部１８ｂは、補強部材６２に設けられる凹部６２４に載置される。【００５４】
この変形例においては、ポスト部材１８が、配線基板６１およびインターポーザ６３の周辺領域に加えて、配線基板６１およびインターポーザ６３の中心部にも設置されている。このように、本実施の形態１においては、ポスト部材１８の設置位置を適宜変更することができる。【００５５】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２に係るプローブカードの構成を示す部分断面図である。同図に示すプローブカード７は、インターポーザ１３とスペーストランスフォーマ１４の表面のうち、互いに対向する表面同士が接着剤７１によって接着されている。この点を除くプローブカード７の構成は、上記実施の形態１に係るプローブカード１の構成と同じである。このため、プローブカード１の構成要素と対応する構成要素には、図１等と同じ符号を付してある。【００５６】
接着剤７１によってインターポーザ１３とスペーストランスフォーマ１４を接着する際には、スペーストランスフォーマ１４の表面で電極パッド１４２の形成位置およびポスト部材１８の当接位置を除いた部分に接着剤７１を配置させる。この接着剤７１の配置は、接着剤７１が液体である場合には、刷毛塗り、ローラ塗り、スプレー噴霧、スピンナ等による塗布、または接着剤への浸漬等によって行う。一方、接着剤７１が半固形状または固形状の場合には、適当な厚みのシート状に成形した後、溶剤や希釈剤等によって適当な濃度へ溶解または分散させた後、上述した塗布や浸漬を行うことによって接着剤７１を配置する。なお、接着剤７１を用いる代わりに、スペーストランスフォーマ１４の表面で電極パッド１４２の形成位置およびポスト部材１８の当接位置を除くようなパターンに形成したフィルム状またはシート状の熱硬化性樹脂を用いてもよい。【００５７】
接着剤７１としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性接着剤を使用することができる。また、接着剤７１として、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ニトロセルロース、ポリアクリル酸エステル等の熱可塑性接着剤を使用することもできる。加えて、接着剤７１として、感圧性接着剤及び熱圧着性接着剤を使用することもできる。【００５８】
さらに、接着剤７１として半田等のロウ材を用いてもよい。ロウ材が導電性を有している場合には、その表面に酸化被膜を形成して絶縁性を付与した後、接着剤７１として使用する。ロウ材の融点は、プローブカード使用時の最高温度である２００℃より高くなければならないが、ロウになる金属の融点が高すぎると、ロウ付けした後で常温に戻したときひずみが生じたりする。これらの点をふまえ、接着剤７１として適用するロウ材の融点は、２００℃より高く、かつなるべく低い方が好ましい。【００５９】
インターポーザ１３とスペーストランスフォーマ１４とを接着する際には、上述したいずれかの方法によってインターポーザ１３および／またはスペーストランスフォーマ１４の固着面に接着剤７１を配置して半硬化状態とする。その後、インターポーザ１３とスペーストランスフォーマ１４を積層した後、接着剤７１を本硬化させる。この際、接着剤７１が熱硬化性接着剤である場合には、所定温度に加熱するか、または加熱に加えてさらに加圧することによって本硬化させる。これに対し、接着剤７１が感圧性接着剤の場合には、所定の圧力で加圧することによって本硬化させる。このようにして接着剤７１を本硬化させることにより、インターポーザ１３とスペーストランスフォーマ１４が完全に接着して一体となる。【００６０】
上記の如くインターポーザ１３とスペーストランスフォーマ１４とを接着することにより、両部材を積層しただけの場合と比較して、全体としての剛性を向上させることができ、スペーストランスフォーマ１４の平坦度を向上させることができる。その結果、スペーストランスフォーマ１４に積層されたプローブヘッド１５の平坦度も向上し、プローブヘッド１５が収容保持するプローブ２の先端の平坦度も向上するため、半導体ウェハ５へのプローブ２のコンタクトの精度が上がる。【００６１】
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、配線基板の板厚とインターポーザの板厚との和よりも大きい高さを有する略柱状をなし、配線基板およびインターポーザを板厚方向に貫通して埋め込まれ、一方の底面がスペーストランスフォーマに当接する複数のポスト部材を備えたことにより、異なる回路構造間で電気信号の入出力を行うプローブを収容するプローブヘッドの所定の基準面に対する平行度の精度や平面度の精度を向上させることが可能となる。【００６２】
また、本実施の形態２によれば、スペーストランスフォーマにインターポーザを固着して一体化することにより、適切な強度を確保することができ、インターポーザの中に配設された接続端子の荷重によってスペーストランスフォーマが変形するのを防止することができる。【００６３】
なお、スペーストランスフォーマの電極パッドを除いたパターンをなすように薄膜状の両面テープを作り、その両面テープをスペーストランスフォーマの表面に貼付した後、インターポーザとスペーストランスフォーマを積層することによって両者を接着するようにしてもよい。【００６４】
また、インターポーザとスペーストランスフォーマを接着剤によって固着する代わりに、インターポーザとスペーストランスフォーマをネジで締結することによって固着してもよい。【００６５】
さらに、インターポーザとスペーストランスフォーマを接着剤とネジを併用することによって固着してもよい。【００６６】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係るプローブカードの構成を示す部分断面図である。同図に示すプローブカード８は、ポスト部材が補強部材に固定されていることを特徴とする。ポスト部材と補強部材以外のプローブカード８の構成は、上記実施の形態１に係るプローブカード１の構成と同じである。このため、プローブカード１の構成要素と対応する構成要素には、図１等と同じ符号を付してある。【００６７】
ポスト部材８３は、配線基板１１の貫通孔部１１１とインターポーザ１３の貫通孔部１３１を貫通する大径部８３ａと、補強部材８２に固定される小径部８３ｂとを備える。小径部８３ｂの表面にはネジ山が設けられており、ボルト８４を螺合することができる。【００６８】
補強部材８２には、ポスト部材８３を固定するための貫通孔部８２１が設けられている。貫通孔部８２１は、ポスト部材８３の小径部８３ｂを挿通する小径孔８２１ａと、この小径孔８２１ａと同軸をなし、小径部８３ｂに螺合するボルト８４の径よりも大きい径を有する大径孔８２１ｂとを有する。【００６９】
以上説明した本発明の実施の形態３によれば、配線基板の板厚とインターポーザの板厚との和よりも大きい高さを有する略柱状をなし、配線基板およびインターポーザを板厚方向に貫通して埋め込まれ、一方の底面がスペーストランスフォーマに当接する複数のポスト部材を備えたことにより、異なる回路構造間で電気信号の入出力を行うプローブを収容するプローブヘッドの所定の基準面に対する平行度の精度や平面度の精度を向上させることが可能となる。【００７０】
また、本実施の形態３によれば、ポスト部材を補強部材に固定することにより、プローブカードをより強固な構成とすることができる。【００７１】
なお、ポスト部材の補強部材への取り付けは、上述した以外の方法で行ってもよい。【００７２】
以上、本発明を実施するための最良の形態として、実施の形態１〜３を詳述してきたが、本発明はそれらの実施の形態によって限定されるべきものではない。例えば、以上の説明では、ピン型のプローブを適用する場合について説明してきたが、本発明に係るプローブカードに適用されるプローブは、従来知られている様々な種類のプローブのいずれかを適用することが可能である。【００７３】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、本発明に係るプローブカードは、半導体ウェハの電気特性検査を行う際に有用であり、特に、半導体ウェハ上の少なくとも１／４〜１／２程度のダイに数百〜数万のプローブを一括してコンタクトさせるフルウェハレベルテストを行うのに適している。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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