(57)【要約】【課題】  プローブカードの構造を複雑にせず、更に、電極部に対し確実にプローブ針を接触させ外れる頻度を減らし、正確な電気特性検査ができるプローブカード及びプローブカードの測定方法を提供する。【解決手段】  プローブ針３１は、電極部１２と電気的に接続される触針４１と、位置決め手段である突起部４２と、吸収部であるバネ４３とを有する。プローブ針３１と電極部１２とが接触するとき、触針４１と突起部４２とを同時に接触し、更にプローブ針３１が電極部１２に対し押圧力を加える。このとき、プローブ針３１は、突起部４２によって、触針４１の横方向への摺動を規制することができ、確実に触針４１と電極部１２とを接触させることが可能になる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置に形成された電極部と電気的に接続するためのプローブ針を有するプローブカードであって、
前記プローブ針は、前記電極部と電気的に導通する触針と、
前記電極部に対して測定位置を決める位置決め手段と、
前記電極部に対して前記プローブ針を押圧したときの反発力を吸収する吸収部と
を備えたことを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
請求項１に記載のプローブカードであって、
前記位置決め手段は、前記触針の先端方向と異なる方向に向かって前記触針の一部に形成された突起部を有することを特徴とするプローブカード。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプローブカードであって、
前記吸収部は、前記プローブ針に押圧力がかかったときに受ける反発力を吸収することが可能なＵ字状に屈曲成形されたバネを有することを特徴とするプローブカード。
【請求項４】
半導体装置に形成された電極部と電気的に接続される触針と、
前記触針が前記電極部から滑って外れないように設けられた突起部と、
前記触針に押圧力がかかったときに吸収可能に設けられたバネと
を備えたプローブ針を有するプローブカードの測定方法であって、
前記電極部に対し、前記触針と前記突起部とが略同時に接触する接触工程と、
前記電極部に対し、前記バネによって押圧力を吸収しながら前記プローブ針を押圧する押圧工程と
を有するプローブカードの測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブカード及びプローブカードを用いた測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりＬＳＩ（Large Scale Integration）等の半導体装置の製造工程では、製造プロセスが終了して半導体装置に複数のＩＣ（Integrated Circuit）チップ等が形成された後、プローブ装置を用い、各ＩＣチップの電気特性を検査することが行われている。プローブ装置は、例えばシリコン基板上に形成されたＩＣチップの電極部（パッド）に、プローブカードに設けられたプローブ針を接触させ、プローブ針から所定の電圧を印加することにより、各ＩＣチップの導通試験などの電気特性検査を行って、個々のＩＣチップが所望の電気的特性を有するか否かをテスタを介して試験する装置である。
【０００３】
図７（ａ）に示すように、プローブカード１０１は、ＩＣチップ１０２に形成された電極部１０３に先端部１０４ａを接触させる複数本（同図では１本のみ図示）のプローブ針１０４と、プローブ針１０４を保持する基盤１０５とを備えている。図７（ａ）に示すように、プローブ針１０４は、先端部１０４ａと反対側の端部（以下、基端部という）が、端子１０６を介して基盤１０５の上面に形成された配線（図示せず）に電気的に接続されている。なお、これらを備えたプローブ装置は、配線とプローブ装置に設けられたテスタとが電気的に接続されているので、ＩＣチップ１０２の電気特性を測定できるようになっている。
【０００４】
しかしながら、プローブ針１０４を電極部１０３に安定した状態で接触させるために、プローブ針１０４と電極部１０３とが接触したあと、更に、プローブ針１０４を電極部１０３に押圧している。これにより、図７（ｂ）に示すように、プローブ針１０４は、自身の持つ弾性によって撓み、先端部１０４ａが矢印方向（Ｘ方向）にスライドする。よって、プローブ針１０４と電極部１０３との位置関係がずれて接触すると、電極部１０３から外れてしまうことがあった。電極部１０３から外れると、測定した電気特性の値が不良と判断されるので、被検査体であるＩＣチップが不良となってしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、プローブ針を電極部に対して垂直に接触させることにより、プローブ針が電極部から外れないようにしているプローブカードが開示されている（特許文献１）。これによれば、プローブ針を垂直に押し当てるので、押圧しても電極部から外れることがなく、電気特性の値が不良と判断されることを抑制することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３１７６２４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、従来のプローブカードは、電極部に対し垂直方向にプローブ針が配置され、更に、押圧したときのスライド量を吸収するためにプローブ針の後方にバネを備えたので、全体に厚みのある複雑な機構になっていた。これにより、プローブカードを大きく改良しなければならず、コストがかかるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術の有する未解決な課題に着目してなされたものであって、プローブカードの構造を複雑にせず、更に、電極部に対し確実にプローブ針を接触させ外れる頻度を減らし、正確な電気特性検査ができるプローブカード及びプローブカードの測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決するために、本発明に係るプローブカードは、半導体装置に形成された電極部と電気的に接続するためのプローブ針を有するプローブカードであって、前記プローブ針は、前記電極部と電気的に導通する触針と、前記電極部に対して測定位置を決める位置決め手段と、前記電極部に対して前記プローブ針を押圧したときの反発力を吸収する吸収部とを備えた。
【００１０】
この構成によれば、プローブ針に設けた位置決め手段により、プローブ針を電極部に接触させ押圧したときに、触針と電極部との位置が固定され、更に、吸収部によって押圧したときに受ける反発力を吸収してくれるので、プローブ針が電極部から滑って外れることを防止できる。よって、電極部に対し確実にプローブ針を接触させ外れる頻度を減らし、正確な電気特性検査を行うことが可能になる。更に、プローブカードの構造を簡単にすることが可能になる。
【００１１】
上記した本発明に係るプローブカードによれば、前記位置決め手段は、前記触針の先端方向と異なる方向に向かって前記触針の一部に形成された突起部を有することが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、プローブ針の突起部が電極部に当ることにより、電極に対し位置ズレを防止することができるので、プローブ針に押圧力がかかったとしても、触針が測定位置から外れることなく、電極部に対し確実にプローブ針を接触させ外れる頻度を減らし、正確な電気特性検査を行うことが可能になる。
【００１３】
上記した本発明に係るプローブカードによれば、前記吸収部は、前記プローブ針に押圧力がかかったときに受ける反発力を吸収することが可能なＵ字状に屈曲成形されたバネを有することが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、吸収部はＵ字状に屈曲形成されたバネなので、簡単に形成することができる。よってプローブカードの構造を簡単にすることが可能になる。
【００１５】
上記問題を解決するために、本発明に係るプローブカードを用いた測定方法は、半導体装置に形成された電極部と電気的に接続される触針と、前記触針が前記電極部から滑って外れないように設けられた突起部と、前記触針に押圧力がかかったときに吸収可能に設けられたバネとを備えたプローブ針を有するプローブカードの測定方法であって、前記電極部に対し、前記触針と前記突起部とが略同時に接触する接触工程と、前記電極部に対し、前記バネによって押圧力を吸収しながら前記プローブ針を押圧する押圧工程とを有する。
【００１６】
この構成によれば、突起部とバネとを有したプローブ針を電極部に接触させる接触工程と、プローブ針を電極部に押圧する押圧工程とを有するので、プローブ針を電極部に接触させ押圧したときに、突起部によって触針と電極部との位置が固定され、更に、押圧したときに受ける反発力をバネによって吸収するので、プローブ針が電極部から滑って外れることを防止できる。よって、電極部に対し確実にプローブ針を接触させ外れる頻度を減らし、正確な電気特性検査を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るプローブカードの実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の半導体装置としてのウエハの構成を模式的に示す概略斜視図である。以下、本実施形態のウエハの構成を、図１を参照しながら説明する。図１に示すように、ウエハ１０には複数のＩＣチップ１１が形成されている。ＩＣチップ１１には、ＩＣチップ１１の中に形成された回路（図示せず）と電気的に接続された電極部（パッド）１２が複数形成されている。
【００１８】
図２は、プローブ装置の構造を模式的に示す側面図である。以下、プローブ装置の構造を、図２を参照しながら説明する。図２に示すように、プローブ装置２０は、プローブカード３０を保持する支持ブロック２１と、ウエハ１０を載置するステージ２２とを有する。
【００１９】
支持ブロック２１は、ステージ２２の上方に配置され、テスタ２３と、第１の配線２４とを有する。テスタ２３は、第１の配線２４を介してプローブカード３０に設けられたプローブ針３１と電気的に接続可能になっている。テスタ２３は、プローブ針３１がウエハ１０に形成された電極部１２と接触することにより、電気特性検査の測定が可能になっている。
【００２０】
ステージ２２は、ウエハ１０を固定するための吸着パッド２５を有する。吸着パッド２５は、図示しない真空装置に接続されており、真空を利用してウエハ１０の吸着を行う。これにより、ウエハ１０を水平に保持することができ、安定した状態でウエハ１０の電気特性検査を行うことが可能になる。
【００２１】
また、ステージ２２は、吸着パッド２５を水平方向、上下方向、及びＹ軸を中心とする回転方向（α方向）で駆動することが可能な駆動機構（図示せず）を有する。更に、吸着パッド２５には、ターゲット板（図示せず）が取り付けられており、その上方に配設された光学的撮像装置及び静電容量センサ（いずれも図示せず）によりターゲット板及びＩＣチップ１１を検出し、この検出信号に基づいてプローブカード３０とウエハ１０上のＩＣチップ１１の相対位置を演算するようになっている。そして、この演算結果に基づいてステージ２２の駆動機構が駆動制御されてウエハ１０上の検査すべきＩＣチップ１１との位置調整が行われる。
【００２２】
図３は、プローブカードの構成を示す模式図である。同図（ａ）は、プローブカードを上方からみた平面図である。同図（ｂ）は、プローブカードを側方からみた側面図である。以下、プローブカードの構成を、図３を参照しながら説明する。図３に示すように、プローブカード３０は、プローブ針３１と、プローブカード本体３２とを有する。
【００２３】
プローブ針３１は、プローブカード本体３２の下面側３２ｂに固着されている。プローブ針３１は、ＩＣチップ１１に形成された複数の電極部１２に対し、同時に信号の送受信を行うため、複数の電極部１２の数に相当する本数で構成される。また、プローブ針３１は、プローブ針３１を電極部１２の上面に対して傾斜した姿勢で接触させるようにしているので、プローブカード３０に対し下方中心方向に向くようにプローブカード本体３２に取り付けられている。プローブ針３１のピッチ幅は、例えば、配列された電極部１２のピッチに合わせて設定されている。
また、プローブカード３０は、他のＩＣチップに対して対応可能にするため、プローブ針の本数や取付パターンが合わせられるように交換可能となっている。
【００２４】
プローブカード本体３２は、第１の端子３３と、第２の配線３４と、第２の端子３５とを有する。第１の端子３３は、プローブカード本体３２の中に配設され、プローブカード本体３２の下面側３２ｂに設けられたプローブ針３１と、プローブカード本体３２の上面側３２ａに形成された第２の配線３４とを接続している。第２の配線３４は、第２の端子３５を介して第１の配線２４（図２参照）と接続されており、テスタ２３（図２参照）と導通可能になっている。これにより、テスタ２３は、プローブ針３１と電気的に接続されており、信号を電極部１２に伝達したり、電極部１２からの信号を受信したりしている。
【００２５】
図４は、プローブ針の構造を示す模式図である。同図（ａ）は、プローブ針と電極部とが接触した状態を模式的に示す模式側面図である。同図（ｂ）は、プローブ針の構造を模式的に示す側面図である。以下、プローブ針の構造を、図４を参照しながら説明する。図４に示すように、プローブ針３１は、触針４１と、位置決め手段である突起部４２と、吸収部であるバネ４３と、基端部４４とを有する。プローブ針３１の材質は、例えば、タングステン銅である。
【００２６】
図４（ｂ）に示すように、触針４１は、先端に鋭利な針先４１ａを有し、電気特性検査のとき電極部１２に接触して使用される。針先４１ａは、例えば、電解研磨等によって先鋭化されている。
【００２７】
突起部４２は、先端に鋭利な先端４２ａを有し、突起部４２の基端部４２ｂは触針４１の略中央に固着されている。突起部４２は、図４（ｂ）に示すように、電極部１２の上面に対し垂直なＺ軸を基準に、例えば、触針４１との角度θと同じ角度θになるように配置されている。電極部１２上面からの突起部４２の先端４２ａ高さは、例えば、触針４１の針先４１ａと同じ高さになるように設定されている。
【００２８】
バネ４３は、Ｕ字状に屈曲形成されており、触針４１と基端部４４との間に設けられている。バネ４３は、Ｕ字状に屈曲形成された部分が弾性変形することによって、プローブ針３１を電極部１２に押圧した際に受ける反発力を吸収している。これにより、電極部１２に対してプローブ針３１の接触圧が一定になるようになっている。
【００２９】
基端部４４は、プローブ針３１が所定の角度βで配置され、プローブカード本体３２に形成された第１の端子３３と接続される位置に固着されている。基端部４４は、例えば、溶着によって第１の端子３３と固着されている。これにより、プローブ針３１は、第１の端子３３を介して、第２の配線３４（図４（ａ）参照）と接続されている。
【００３０】
図５は、プローブカードを用いた測定方法を工程順に示す工程断面図である。以下、プローブカードを用いた測定方法を、図５を参照しながら説明する。図５に示すように、工程１では、プローブ針３１と電極部１２との位置合わせを行う。まず、プローブ装置２０に設けられたターゲット板、光学的撮像装置、及び静電容量センサ（いずれも図示せず）などから得られた検出データに基づいて、ステージ２２が駆動してプローブカード３０に対するウエハ１０の位置調整をする。詳述すると、プローブ針３１の針先４１ａ及び突起部４２の先端４２ａが、ウエハ１０に形成された電極部１２の略中心位置にくるように位置調整する。
【００３１】
工程２では、プローブ針３１に設けられた触針４１と突起部４２とを、ウエハ１０に形成された電極部１２に接触させる。まず、プローブ装置２０の駆動機構（図示せず）によってステージ２２を上昇させる。ステージ２２を所定の高さまで上昇させると、プローブカード３０に設けられた触針４１と突起部４２とが電極部１２に接触する。
【００３２】
工程３では、プローブ針３１を電極部１２に押圧する。まず、ステージ２２を所定量上昇させて、電極部１２に対するプローブ針３１の押圧力を強くする。これにより、プローブ針３１の触針４１の針先４１ａは、Ａ方向に摺動しようとする（図５、工程２参照）。しかしながら、突起部４２が電極部１２に接触しているため、摺動する動作が規制される。これにより、触針４１と突起部４２は、下方向（Ｂ方向）に加わる力が強くなるため、電極部１２に若干刺さる。これにより、従来の、電極部１２からプローブ針３１が外れる不具合が抑制される。また、プローブ針３１は、電極部１２から受ける反発力が大きくなると、触針４１に設けられたバネ４３によってこの力を吸収する。これにより、触針４１と突起部４２との安定したコンタクトが可能になる。更に、プローブ針３１に受ける力を吸収することが可能になり、プローブ針３１の負担を軽減できる。この状態で、電極部１２とテスタ２３とがプローブ針３１を介して電気的に導通可能になる。
次に、テスタ２３から電気信号を送信し、プローブ針３１および電極部１２を介してＩＣチップ１１に電気信号を入力する。これにより、この入力信号に基づいた出力信号がＩＣチップ１１から、プローブ針３１、第１の端子３３、第２の配線３４、第２の端子３５、第１の配線２４を介してテスタ２３に取り込まれて、ＩＣチップ１１の電気特性検査が行われる。
【００３３】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）本実施形態によれば、プローブ針３１は、位置決め手段を触針４１に設けられた突起部４２で形成し、吸収機構をＵ字状の屈曲部であるバネ４３で形成したので、複雑な機構にすることなくプローブカード３０の改良を行うことが可能になり、コストを抑制することができる。
【００３４】
（２）本実施形態によれば、突起部４２とバネ４３とを有したプローブ針３１により、プローブ針３１を電極部１２に押圧したときに起こるＡ方向への摺動動作を突起部４２によって規制することができ、測定を行う位置を固定することが可能になる。また、バネ４３により、プローブ針３１を電極部１２に押圧したときの反発力を吸収することが可能になる。よって、プローブカード３０のプローブ針３１は、安定した押圧力で電極部１２と接触することができ、位置ずれを起こすことなく測定することが可能になるので、正確な電気特性検査を行うことができる。
【００３５】
（３）本実施形態によれば、プローブ針３１の触針４１が突起部４２によってＡ方向への摺動動作が規制されるので、触針４１の針先４１ａが摺動したときに発生する電極部１２の削れを抑制することが可能になる。よって、電極部１２の削れがＩＣチップ１１に付着したことによる、電気特性の誤測定を防止することができる。
【００３６】
（４）本実施形態によれば、プローブ針３１が損傷したとき、プローブ針３１のみを交換してプローブカード本体３２に溶着すればよいので、メンテナンス性を容易にすることができる。
【００３７】
なお、本実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。
（変形例１）前記実施形態では、プローブ針３１の触針４１に、位置決め手段としての突起部４２を設けることにより、プローブ針３１を電極部１２押圧したとき、滑って電極部１２からプローブ針３１が外れないようにしていた。これを、図６に示すように、２本のプローブ針５１，５２によってＶ字状に構成されており、その先端を電極部５３に接触させることにより、プローブ針を電極部５３に押圧しても電極部５３から外れないようにしてもよい。図６（ａ）は、プローブ針が電極部と接触する前の状態を示す模式断面図であり、図６（ｂ）は、プローブ針が電極部と接触し電気特性検査を行っている状態を示す模式断面図である。２本のプローブ針５１，５２は、各先端部５１ａ，５２ａが固着されており、基端部５１ｂ，５２ｂがプローブカード本体５４にそれぞれ固着されている。まず、プローブカード５５を下降すると、２本のプローブ針５１，５２の先端部５１ａ，５２ａが電極部５３に接触する。次に、図６（ｂ）に示すように、更にプローブカード５５を下降すると、２本のプローブ針５１，５２が電極部５３に若干刺さり、ある押圧力を超えると、プローブ針５１，５２に反発力が加わる。この反発力を２本のプローブ針５１，５２に設けられたバネ５６，５７が撓むことによって吸収される。よって、２本のプローブ針５１，５２を確実に電極部５３にコンタクトすることが可能になり、正確な電気特性検査を行うことができる。
【００３８】
（変形例２）前記実施形態では、突起部４２の角度は、図４（ｂ）に示すように、Ｙ軸を基準に触針４１の角度θと対称の角度θで固着されていた。これを、プローブカード３０を下降して、プローブ針３１を電極部１２に押圧したときに、触針４１の位置が接触した位置から変動なければ、角度θに限定されずそれ以外の角度で固着されていてもよい。これによれば、前記実施形態と同様に、位置ずれを起こすことなく測定することが可能になるので、正確な電気特性検査を行うことができる。
【００３９】
（変形例３）前記実施形態では、プローブ針３１の材質は、タングステン銅を用いていた。これを、タングステン銅に限定されることなく、電気抵抗が少なく所定の弾性力が得られる材質であってもよい。
【００４０】
（変形例４）前記実施形態では、電極部１２に対する触針４１の針先４１ａの高さは、突起部４２の先端４２ａ高さと同じになるように設定していた。これを、触針４１の針先４１ａの高さと突起部４２の先端４２ａ高さを、プローブ針３１を電極部１２に接触させたときに、触針４１の針先４１ａが変動（横方向へのスライド）しない状態であれば、異なる高さで設定してもよい。
【００４１】
（変形例５）前記実施形態では、吸収部であるバネ４３は、Ｕ字状に屈曲形成することで構成していた。これを、プローブ針３１が、プローブ針３１を電極部１２に押圧したときにうける反発力を吸収できるものであれば、Ｕ字状の屈曲形成に限らず、他の形状および吸収機構で構成してもよい。
【００４２】
前記実施形態および各変形例から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
【００４３】
半導体装置に形成された電極部と電気的に接続するためのプローブ針を有するプローブカードであって、前記プローブ針は、前記電極部と電気的に導通する略Ｖ字状の触針と、前記略Ｖ字状の触針の一部を用いて測定位置を決める位置決め手段と、前記電極部に対して前記プローブ針を押圧したときの反発力を吸収する吸収部とを備えたことを特徴とするプローブカード。
【００４４】
この構成によれば、位置決め手段を略Ｖ字状の触針の一部を用いているので、触針と触針の一部である位置決め手段とを同時に簡単に製造することが可能になる。また、２本の同形状の触針によって構成することも可能であるため、複数種類の部品を製造する必要がなく、製造方法をより簡単にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】一実施形態による半導体装置であるウエハの構成を模式的に示す斜視図。
【図２】プローブ装置の構成を模式的に示す側面図。
【図３】プローブカードの構成を示す模式図であり、同図（ａ）は、プローブカードの平面図、同図（ｂ）は、プローブカードの側面図。
【図４】プローブ針の構成を示す模式図であり、同図（ａ）は、プローブ針が電極部に接触している状態を示す側面図、同図（ｂ）は、プローブ針を拡大して示した拡大側面図。
【図５】プローブ針を用いた測定方法を工程順に示す工程断面図。
【図６】同図（ａ），（ｂ）は、プローブ針の変形例を示す模式断面図。
【図７】同図（ａ），（ｂ）は、従来のプローブカードを示す模式断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１０…半導体装置としてのウエハ、１１…ＩＣチップ、１２…電極部、３０…プローブカード、３１…プローブ針、３２…プローブカードを構成するプローブカード本体、４１…触針、４１ａ…プローブ針を構成する針先、４２…位置決め手段としての突起部、４２ａ…突起部を構成する先端、４３…吸収部としてのバネ、４４…基端部。
【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】
2006041073.tif 000007
【図６】
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【図７】
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