(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通穴を有する板状の支持台と、前記支持台に並列的に配置された複数のプローブユニットとを含み、各プローブユニットは、
平板状の被検査体の表面に沿う第１の方向へ伸びる縁部を有する支持体と、
前記第１の方向に間隔をおいて前記縁部に配置されかつ前記第１の方向および前記被検査体の表面と直角の第２の方向の両方向に交差する第３の方向へ伸びる複数のプローブ針であって前記第２の方向に間隔をおいた少なくとも第１および第２のグループに分けて配置された複数のプローブ針と、
前記第１のグループのプローブ針に電気的に接続された複数のリード部を有する可撓性の１以上のフラットケーブルと、
前記第２のグループのプローブ針に電気的に接続された複数のリード部を有し、前記フラットケーブルに電気的に接続されていない配線基板とを含み、
前記複数のプローブ針は、前記支持台の一方の面から突出されている、検査用ヘッド。
【請求項２】
前記プローブユニットは、さらに、前記第１および第２のグループの間に形成された導電性層を含み、前記第２のグループのプローブ針は前記第１のグループのプローブ針より前記被検査体の側に配置されている、請求項１に記載の検査用ヘッド。
【請求項３】
前記プローブユニットは、さらに、前記第２のグループのプローブ針より前記被検査体の側に形成された第２の導電性層を含む、請求項２に記載の検査用ヘッド。
【請求項４】
前記プローブユニットは、さらに、前記配線基板に配置された１以上のコンデンサであって前記第２のグループの複数のプローブ針に電気的に接続された１以上のコンデンサを含む、請求項３に記載の検査用ヘッド。
【請求項５】
複数の前記プローブユニットが前記支持台に並列的に配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の検査用ヘッド。
【請求項６】
前記支持台は、さらに、テスタに電気的に接続される複数の第１の電極と、可撓性を有するフラットケーブルにより前記第１のグループのプローブ針に電気的に接続される複数の第２の電極と、配線基板により前記第２のグループのプローブ針に電気的に接続される複数の第３の電極とを有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の検査用ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハのような平板状被検査体の電気的特性の検査に用いるプローブユニットを用いた検査用ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハに形成された集積回路への通電試験は、一般に、プローブカード、プローブボード等と称されている検査用ヘッドを用いて行われる。従来の多くの検査用ヘッドは、複数のプローブ針を円板状の支持台に放射状に配置しているにすぎないから、半導体ウエハ上のいくつかのチップを同時に検査することができるにすぎず、したがって多数の集積回路チップが形成された１つの半導体ウエハの検査に多大の時間を要する、という課題を有する。
【０００３】
上記課題を解決する検査用ヘッドの１つとして、水平方向へ伸びる平板状の支持体の下端縁部に複数のプローブ針を配置した複数のプローブユニットを用いた検査用ヘッドが提案されている（特開平７−２０１９３５号公報）。しかし、この検査用ヘッドでは、各プローブユニットが全てのプローブ針を支持体の下端縁部に一層に配置しているにすぎないから、隣り合うプローブ針間、特に信号用プローブ針と電力用プローブ針との間で電気的干渉が生じる。そのような電気的干渉は、検査の弊害となる大きな雑音を信号用ライン、特に信号用プローブ針に導入する。
【０００４】
【解決しようとする課題】
本発明の目的は、信号用プローブ針と電力用プローブ針との間の電気的干渉を防止するとどもに、第２の方向（例えば、上下方向）におけるプローブユニットの寸法が大きくなることを防止することにある。
【０００５】
【解決手段、作用、効果】
本発明の検査用ヘッドは、貫通穴を有する板状の支持台と、前記支持台に並列的に配置された複数のプローブユニットとを含む。各プローブユニットは、平板状の被検査体の表面に沿う第１の方向へ伸びる縁部を有する支持体と、前記第１の方向に間隔をおいて前記縁部に配置されかつ前記第１の方向および前記被検査体の表面と直角の第２の方向の両方向に交差する第３の方向へ伸びる複数のプローブ針であって前記第２の方向に間隔をおいた少なくとも第１および第２のグループに分けて配置された複数のプローブ針と、前記第１のグループのプローブ針に電気的に接続された複数のリード部を有する可撓性の１以上のフラットケーブルと、前記第２のグループのプローブ針に電気的に接続された複数のリード部を有する配線基板とを含み、前記複数のプローブ針は、前記支持台の一方の面から突出されている。
【０００６】
第１および第２のグループのいずれか一方のプローブ針は信号用として用いられ、第１および第２のグループの他方のプローブ針は電力用として用いられる。このように、信号用グループのプローブ針と電力用グループのプローブ針とを被検査体に対し直角の方向に間隔をおいて配置すると、信号用プローブ針と電力用プローブ針とを第２の方向における同じ位置に配置した場合に比べ、信号用プローブ針と電力用プローブ針との間の電気的干渉が著しく小さくなり、電気的干渉による弊害も著しく小さくなる。
【０００７】
本発明によれば、複数のプローブ針を被検査体に対し直角の方向に間隔をおいた軸線を有する少なくとも第１および第２のグループに分けて配置したから、信号用プローブ針と電力用プローブ針との間の電気的干渉が小さくなる。
【０００８】
また、フラットケーブルを湾曲させた状態に検査装置に組み付けることができるから、第２の方向におけるプローブユニットの寸法が大きくなることを防止することができるし、フラットケーブルのリード部と配線基板のリード部との間、すなわち信号用ラインと電源用ラインとの間の電気的干渉が防止される。
【０００９】
前記プローブユニットは、さらに、前記第１および第２のグループの間に形成された導電性層を含み、前記第２のグループのプローブ針は前記第１のグループのプローブ針より前記被検査体の側に配置されていることが好ましい。導電性層は、検査のための基準電位、たとえばアースに接続される。これにより、両グループ間の電気的干渉が導電層により防止されるから、両グループのプローブ針間の電気的干渉がより確実に防止される。
【００１０】
前記プローブユニットは、さらに、前記第２のグループのプローブ針より前記被検査体の側に形成された第２の導電性層を含むことが好ましい。第２の導電性層は、検査のための基準電位、たとえばアースに接続される。これにより、被検査体と第２のグループのプローブ針との間の電気的干渉が防止される。
【００１１】
前記プローブユニットは、さらに、前記配線基板に配置された１以上のコンデンサであって前記第２のグループの複数のプローブ針に電気的に接続された１以上のコンデンサを含むことが好ましい。これにより、電源ラインに起因する信号ラインへの雑音の混入が防止される。また、コンデンサをフラットケーブルに支持させた場合に比べ、コンデンサが配線基板から外れにくい。
【００１２】
検査用ヘッドの好ましい実施例においては、複数の前記プローブユニットが前記支持台に並列的に配置されている。前記支持台は、さらに、テスタに電気的に接続される複数の第１の電極と、可撓性を有するフラットケーブルにより前記第１のグループのプローブ針に電気的に接続される複数の第２の電極と、配線基板により前記第２のグループのプローブ針に電気的に接続される複数の第３の電極とを有する。
【００１３】
プローブユニットの好ましい実施例においては、各グループのプローブ針は前記第１の方向へ間隔をおいている。また、支持体は、第１の方向へ伸びる板の形状を有する。さらに、前記フラットケーブルは、前記支持体と前記配線基板との間を伸びる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図３を参照するに、検査用ヘッド１０は、半導体ウエハのように多数の電極すなわち端子を微小ピッチで配置した平板状の被検査体の通電試験に用いられる。
【００１５】
検査用ヘッド１０は、円板状の支持台１２と、該支持台に組み付けられた取付枠１４と、該取付枠に並列的に組み付けられた複数のプローブユニット１６と、各プローブユニット１６から伸びる可撓性の複数のフラットケーブル１８と、プローブユニット１６から伸びる複数の配線基板２０とを含む。検査用ヘッド１０は、支持台１２の厚さ方向が上下方向となるように、図示しない検査装置に取り付けられる。なお、図１は、フラットケーブル１８を除去した状態で示す。
【００１６】
支持台１２は、左右方向に長い長方形の貫通穴２２を中央部に有し、外部のテスタに電気的に接続される複数の第１の電極すなわちテスタランド２４を外周部に有し、フラットケーブル１８を接続する複数の第２の電極すなわちコネクタ２６を前後方向の中間部に有し、配線基板２０に電気的に接続される複数の第３の電極すなわち電源ランド２８を左右方向の中間部に有する。支持台１２は、印刷配線技術により製作することができる。
【００１７】
取付枠１４は、貫通穴２２に嵌合されており、また複数のねじ部材または接着材により支持台１２に変位不能に取り付けられている。各プローブユニット１６は、細長い平板状の形状を有しており、また複数のねじ部材（図示せず）により取付枠１４に取り外し可能に取り付けられている。フラットケーブル１８および配線基板２０は、プローブユニット１６の１部材としてプローブユニット１６に設けられている。
【００１８】
各フラットケーブル１８は、印刷配線技術により形成された導電性の複数のリード部を有する可撓性の帯状配線回路板であり、また支持台１２のコネクタ２６に結合されるコネクタ３０を一端部に有する。各フラットケーブル１８のリード部は、信号ラインの一部として作用する。図示の例では、各プローブユニット１６に複数のフラットケーブル１８が設けられている。
【００１９】
各配線基板２０は、印刷配線技術により形成された導電性の複数のリード部を有するＴ字状の印刷配線回路基板であり、また図４に示すように、上部の各端部に複数のランド３２を有する。各配線基板２０の各リード部は、ランド３２に電気的に接続されている。図示の例では、１つのプローブユニット１６に１つの配線基板２０が設けられている。
【００２０】
各配線基板２０の各ランド３２は、図２に示す導線３４により支持台１２の電源ランド２８に接続される。支持台１２の電源ランド２８のうち、１以上のランド２８はアースに接続され、残りのランド２８は電源特に正または負の電位を有する端子に接続される。このため、各配線基板２０のリード部のうち、１以上のリード部はアースラインの一部として作用し、残りのリード部は電源用ラインすなわち電力供給用ラインの一部として作用する。
【００２１】
図４〜図７を参照するに、各プローブユニット１６は、細長い直方体の形状を有する支持体３６と、該支持体の下端部にその長手方向へ間隔をおいて配置された複数の第１のプローブ針３８と、支持体の下端部にあってプローブ針３８より下方に配置された複数の第２のプローブ針４０と、配線基板２０に配置された複数のコンデンサ４２とを含む。
【００２２】
支持体３６は、断面形状がほぼ長方形の板の形を有しており、また各端面の上端部から長手方向へ突出する板状の取付部４４を有する。支持体３６は、取付部４４に形成された穴４６に通されるねじ部材により、図１〜図３に示す取付枠１４に取り付けられている。配線基板２０は、支持体３６に支持されている。
【００２３】
第１のプローブ針３８は、互いに平行に伸びるように、合成樹脂、接着剤等の電気的絶縁材料からなる装着手段４８により支持体３６の下面に取り付けられている。第２のプローブ針４０は、互いに平行に伸びるように、合成樹脂、接着剤等の電気的絶縁材料からなる装着手段５０により装着手段４８の下面に取り付けられている。このため、第１および第２のプローブ針３８および４０は、支持体３６の下端縁に上下方向へ間隔をおいた２層構造に配置されている。
【００２４】
第１および第２の装着手段４８および５０の間、すなわち第１および第２のプローブ針３８および４０の間には、第１の導電層５２が形成されている。装着手段５０の下面には、第２の導電層５４が形成されている。第１および第２の導電層５２，５４は、銅のような金属製のシートまたはフィルムもしくは膜で形成することができる。
【００２５】
図７に示す間隔Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 およびＸ4 は、テスタに対する最適なインピーダンス、たとえば５０Ωとなるように、適宜な値に決定される。プローブユニット１６は、プローブ針３８，４０の最先端の位置が同じ平面上に位置するように、製作されている。
【００２６】
第１および第２のプローブ針３８，４０の先端側は、半導体ウエハの電極への接触を容易にするように、下方に曲げられている。第１のプローブ針３８の後端は、フラットケーブル１８のリード部に半田付け等により電気的に接続されている。第２のプローブ針４０は、配線基板２０のリード部に半田付け等により電気的に接続されている。
【００２７】
コンデンサ４２は、配線基板２０のリード部に半田付け等により電気的に接続されている。このため、コンデンサ４２をフラットケーブルに半田付け等により支持させた場合に比べ、コンデンサ４２が外れにくい。
【００２８】
プローブユニット１６は、フラットケーブル１８、配線基板２０および支持体３６が取付枠１４を上下方向に貫通し、プローブ針３８，４０が下方となる状態に取付枠１４に並列的に配置され、支持体３６においてねじ止めされる。配線基板２０も、取付枠１４にねじ止めされる。取付枠１４は、複数のプローブユニット１６を取り付けた状態で、プローブ針３８，４０が下方となるように支持台１２に組み付けられる。
【００２９】
第１のプローブ針３８はフラットケーブル１８によりコネクタ２６に接続されて信号用として用いられ、第２のプローブ針４０は配線基板２０および導線３４により電源ランド２８に接続されて電力用として用いられる。第１および第２の導電層５２および５４と支持体３６とは、図示しない導線によりアースに接続される。第１および第２の導電層５２および５４を配線基板２０または導線によりアース電位の電源ランド２８に接続してもよい。
【００３０】
フラットケーブル１８は、配線基板２０と支持体３６との間を伸びる。これにより、フラットケーブル１８のリード部と配線基板２０のリード部との間、すなわち信号用ラインと電源用ラインとの間の電気的干渉が防止される。
【００３１】
各フラットケーブル１８は、図３に示すように、上部を湾曲した状態にコネクタ３０をコネクタ２６に接続される。これにより、被検査体と直角の方向におけるプローブユニット１６の寸法が大きくなることを防止することができる。
【００３２】
上記のように信号用プローブ針３８のグループと電力用プローブ針４０のグループとを被検査体に対し直角の方向（上下方向）に間隔をおいて配置すると、信号用プローブ針３８のグループと電力用プローブ針４０のグループとを上下方向における同じ位置に配置した場合に比べ、信号用プローブ針３８と電力用プローブ針４０との間の電気的干渉が著しく小さくなり、電気的干渉による弊害も著しく小さくなる。
【００３３】
信号用プローブ針３８と電力用プローブ針４０との間の導電層５２を検査のための基準電位たとえばアースに接続すれば、信号用プローブ針３８と電力用プローブ針４０との間の電気的干渉が導電層５２により防止され、両プローブ針３８，４０間の電気的干渉がより確実に防止される。同様に、導電層５４を検査のための基準電位たとえばアースに接続すれば、被検査体とプローブ針４０との間の電気的干渉が防止される。
【００３４】
半導体ウエハのような平板状の被検査体の通電試験をするとき、検査用ヘッド１０は、各プローブ針３８，４０が被検査体の端子に接触するように、被検査体に押圧される。プローブ針３８，４０が被検査体の端子に押圧されると、プローブ針３８，４０は弾性変形する。各コンデンサ４２は、電源ラインに起因する信号ラインへの雑音の混入が防止される。
【００３５】
本発明は、上記実施例に限定されない。たとえば、フラットケーブル１８を半導体ウエハに形成されたＩＣチップ毎に設けてもよい。また、１つの半導体ウエハに形成された一列のＩＣチップを１つのプローブユニット１６で一回に検査するように、多数のプローブ針を１つのプローブユニット１６に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプローブユニットを用いた検査用ヘッドの一実施例を示す平面図である。
【図２】図１の２−２線に沿って得た断面図である。
【図３】図１の３−３線に沿って得た断面図である。
【図４】本発明のプローブユニットの一実施例を示す正面図である。
【図５】図４に示すプローブユニットの左側面図である。
【図６】図４に示すプローブユニットの下端部の拡大断面図である。
【図７】図６の７−７線に沿って得た断面図である。
【符号の説明】
１０  検査用ヘッド
１２  支持台
１４  取付枠
１６  プローブユニット
１８  フラットケーブル
２０  配線基板
２４  テスタランド（第１の電極）
２６  コネクタ（第２の電極）
２８  電源ランド（第３の電極）
３６  支持体
３８  第１のプローブ針
４０  第２のプローブ針
４８，５０  装着手段
５２，５４  導電層
【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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