(57)【要約】【課題】  従来のプローブカードで必要となっていたプローブの先端の位置を調整する作業を省略す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。【解決手段】  基板、上記基板に対して垂直方向に配置されたプローブ、上記基板に対して平行に所定の間隔で設置され、上記プローブの先端が挿入されて上記プローブの先端の位置決めを行うガイド穴を有するガイド板、および上記ガイド板を上記基板に対して垂直方向に移動可能に支持する支持手段を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、上記基板に対して垂直方向に配置されたプローブ、上記基板に対して平行に所定の間隔で設置され、上記プローブの先端が挿入されて上記プローブの先端の位置決めを行うガイド穴を有するガイド板、および上記ガイド板を上記基板に対して垂直方向に移動可能に支持する支持手段を備えたことを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
上記支持手段が弾性部材であることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項３】
上記ガイド板の上記基板に相対する面とは反対面に、突起状のストッパーを設けたことを特徴とする請求項１または２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、半導体ウエハ上の半導体デバイスの電気的諸特性を測定するプローブカードに関するもので、特に垂直型プローブカードの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
垂直型プローブカードは、測定対象の半導体デバイスの電極に対してプローブを垂直方向から接触させるもので、プローブの動きを上側ガイド板と下側ガイド板とによって規制している。
【０００３】
上記上側ガイド板と下側ガイド板は一定の間隔で固定されており、それぞれに設けられたガイド穴をプローブが突き抜けるように構成されている。そして、プローブとしては、バレル内にスプリングを備えたいわゆるスプリングピンと呼ばれるもの、あるいは直線的な針形状のプローブなどが用いられている。
【０００４】
垂直型プローブカードには、複数のプローブが設けられており、プローブカードを使用して半導体デバイスの特性を測定する際には、複数のプローブの先端を、それぞれ半導体デバイスの電極に接触させ、さらに押し付ける必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プローブの接触と押し付けのために、プローブの先端は垂直方向に所定の寸法だけ移動することになる。そのためにプローブの先端は下側ガイド板から所定の寸法以上に突き出しておく必要があり、具体的には４００〜６００μｍ程度突き出している。
【０００６】
また、プローブの先端が測定対象の半導体デバイスの電極からはみ出すことがないように、プローブ先端の位置を高精度に調整する必要があり、下側ガイド板のガイド穴から４００〜６００μｍ程度突き出た状態で、電極の中心からプラスマイナス２０〜３０μｍの範囲内になるように数百〜数千本のプローブを１本ずつ調整しているために、プローブカードの製造には時間が掛かっていた。
【０００７】
本発明は、プローブの先端位置を調整する作業を省略することが可能な構造の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、基板、上記基板に対して垂直方向に配置されたプローブ、上記基板に対して平行に所定の間隔で設置され、上記プローブの先端が挿入されて上記プローブの先端の位置決めを行うガイド穴を有するガイド板、および上記ガイド板を上記基板に対して垂直方向に移動可能に支持する支持手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、上記支持手段が弾性部材であることが好ましい。
【００１０】
そして、上記ガイド板の上記基板に相対する面とは反対面に、突起状のストッパーを設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプローブカードは、基板、上記基板に対して垂直方向に配置されたプローブ、上記基板に対して平行に所定の間隔で設置され、上記プローブの先端が挿入されて上記プローブの先端の位置決めを行うガイド穴を有するガイド板、および上記ガイド板を上記基板に対して垂直方向に移動可能に支持する支持手段を備えたことにより、従来のプローブカードで必要となっていたプローブの先端の位置の調整する作業を省略することが可能となり、プローブカード製造時の作業時間を大幅に短縮できる。
【００１２】
また、上記支持手段が弾性部材であることにより、基板と下側ガイド板の距離をスムーズに変化させることが可能となる。
【００１３】
そして、上記ガイド板の上記基板に相対する面とは反対面に、突起状のストッパーを設けることにより、下側ガイド板の表面が半導体ウエハの表面に接触することを防ぎ、測定時に、半導体ウエハを傷付ける可能性を少なくすることができる。
【本発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に図を用いて本発明のプローブカードについて詳しく説明する。
【００１５】
図１は第１の実施形態のプローブカード１の概略断面図で半導体デバイス１０の電気的諸特性を測定する前の状態を示しており、図２は半導体デバイス１０の電気的諸特性を測定している状態を示すプローブカード１の概略断面図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明のプローブカード１は、基板２、上記基板２に対して垂直方向に配置されたプローブ６、上記基板２対して平行に所定の間隔で設置され、上記プローブ６の先端が挿入されて上記プローブ６の先端の位置決めを行うガイド穴９を有するガイド板４、および上記ガイド板４に対して垂直方向に移動可能に支持する支持手段を備える。
【００１７】
上記支持手段として弾性部材５を用いており、上記弾性部材５が伸縮することにより、上記ガイド板４は、上記基板２に対して垂直方向に移動可能であり、これにより、上記基板２とガイド板４の間隔は可変となっている。
【００１８】
上記基板２にはガイド穴２’が設けられ、上記ガイド穴２’および上記ガイド穴９にプローブ６が挿入されてプローブカード１に保持されている。
【００１９】
支持手段である上記弾性部材５の構造としては、例えば、スリーブとばねを組み合わせて、弾性部材５が伸縮可能な構造とすることができる。また、そのほかの構造によって、弾性部材５が伸縮可能な構造とすることによって、上記基板２と上記ガイド板４の間隔を変えることが出来るようにしてもよい。
【００２０】
本実施形態のプローブカード１においては、上記基板２と上記ガイド板４の間隔が最大の時（図１に示す弾性部材５が伸びた状態の時）、プローブ６の先端７は、上記ガイド板４のガイド穴９から突出することなく完全に隠れた状態となっている。
【００２１】
本実施形態では、プローブ６は、図１，２に示すような、垂直接触型プローブを用いる。他の形状のプローブの使用については別の実施形態で説明する。
【００２２】
上述のような構成の第１の実施形態のプローブカード１の構造についてさらに詳しく説明を行う。
【００２３】
上述のように図１に示すのが、半導体デバイス１０の測定を行う前のプローブカード１の状態であり、プローブ６の先端７は、ガイド板４のガイド穴９に隠された状態となっている。
【００２４】
上記半導体デバイス１０の測定を行うために、図１の状態のプローブカード１を、上記半導体デバイス１０へと押し付ける。そうすると、上記ガイド板４の半導体デバイス１０側の表面が、半導体デバイス１０の表面層（パシベーション層）１２に接触し、さらにプローブカード１を押し付けてオーバードライブを掛けると、上記弾性部材５が縮んで、上記基板２と上記ガイド板４との間隔が次第に狭くなり、プローブ６の先端７が、ガイド板４のガイド穴９から突出する。
【００２５】
そして、さらにプローブカード１を押し付けてオーバードライブを掛けると上記プローブ６の先端７が、電極１１に接触し押し付けられる。この状態で、半導体デバイス１０の電気的諸特性の測定を行う。これが図２に示す状態である。このとき、プローブ６は弾性変形部を有することにより、垂直方向への変位が可能となっている。
【００２６】
そして、測定が終了し、プローブカード１が半導体デバイス１０から離されると、弾性部材５の弾性力により、基板２とガイド板４の間隔は、再び広げられ、プローブ６の先端７が、ガイド板４のガイド穴９に隠れる。
【００２７】
本発明のプローブカード１は上述のような構成とすることで、プローブ６の先端７が、ガイド板４のガイド穴９によって位置決めされるので、従来のプローブカードでは必要であった、プローブカード製造時の、プローブ先端の位置の調整の作業が不要となり、プローブカード製造時の作業時間の大幅な短縮が可能となる。ただし、ガイド板３のガイド穴の位置検査は必要であるが、これは従来の製造過程でも必要なことであり、プローブカードの製造時間に影響するものではない。
【００２８】
次に上側ガイド板３と下側ガイド板４’の２枚のガイド板を用いた第２の実施形態について説明する。図３に示すのが、２枚のガイド板を用いたプローブカード１の概略断面図であり、半導体デバイス１０の電気的諸特性を測定する前の状態を示しており、図４は半導体デバイス１０の電気的諸特性を測定している状態を示す第２の実施形態のプローブカード１の概略断面図である。
【００２９】
図３に示すように、本実施形態のプローブカード１は、基板２と基板２に固定された上側ガイド板３、そして上記上側ガイド板３と所定の間隔を有して設置された下側ガイド板４’、そして上記上側ガイド板３と下側ガイド板４’に保持されたプローブ６から構成される。
【００３０】
本実施形態では、上側ガイド板３と下側ガイド板４’が支持手段である弾性部材５により接続されており、上記弾性部材５が伸縮することにより、上記下側ガイド板４’は、上記上側ガイド板３に対して垂直方向に移動可能であり、これにより、上記上側ガイド板３と下側ガイド板４’の間隔は可変となっており、基板２と下側ガイド板４’との距離も可変となっている。
【００３１】
上記上側ガイド板３にはガイド穴８が設けられ、上記ガイド穴２’，８，９にプローブ６が挿入されてプローブカード１に保持されている。
【００３２】
上記弾性部材５の構造としては、第１の実施形態と同じで、スリーブとばねを組み合わせて、弾性部材５が伸縮可能な構造としている。
【００３３】
本実施形態のプローブカード１においては、上記上側ガイド板３と上記下側ガイド板４’の間隔が最大の時（図１に示す弾性部材５が伸びた状態の時）、プローブ６の先端７は、上記下側ガイド板４’のガイド穴９から突出することなく完全に隠れた状態となっている。
【００３４】
本実施形態のプローブカード１を用いた半導体デバイス１０の測定状況は、上側ガイド板３を用いている以外は第１の実施形態と同じであり、図４に示すような状態となって上記プローブ６の先端７が上記下側ガイド板４’のガイド穴から突出し、測定が終了すると再び図３の状態に戻り、上記プローブ６の先端７が上記下側ガイド板４’のガイド穴９に隠れた状態となる。
【００３５】
次に、垂直スプリング接触型プローブを用いた第３の実施形態について説明する。図５に示すのが、垂直スプリング接触型プローブを用いたプローブカード１の概略断面図であり、半導体デバイス１０の電気的諸特性を測定する前の状態を示しており、図６は半導体デバイス１０の電気的諸特性を測定している状態を示す第３の実施形態のプローブカード１の概略断面図である。
【００３６】
本実施形態に使用するプローブ６は、支持ケース１３から先端部１４が突出した状態で、かつ支持ケース１３が上側ガイド板３と下側ガイド板４’との間に位置し、先端部１４が下側ガイド板４’のガイド穴９によって位置決めされ、隠された状態でガイド板３に設置されている。
【００３７】
上述のプローブカード１を、半導体デバイス１０の電気的諸特性の測定を行うために、半導体デバイス１０へと押し付ける。そうすると、上記下側ガイド板４’の半導体デバイス１０側の表面が、半導体デバイス１０の表面層（パシベーション層）１２に接触し、さらにプローブカード１を押し付けてオーバードライブを掛けると、上記弾性部材５が縮んで、上記上側ガイド板３と上記下側ガイド板４’との間隔が次第に狭くなり、上記プローブ６の支持ケース１３が上へと押され、上記先端部１４が上記支持ケース１３からさらに突出されて、上記下側ガイド板４’のガイド穴９から突出された状態となる。
【００３８】
さらにプローブカード１を押し付けてオーバードライブを掛けると上記プローブ６の先端部１４が、半導体デバイス１０の電極１１に接触し押し付けられる。このような図２示すような状態で、半導体デバイス１０の電気的諸特性の測定を行う。
【００３９】
そして、測定が終了し、プローブカード１が上記半導体デバイス１０から離されると、上記弾性部材５の弾性力により、上側ガイド板３と下側ガイド板４’の間隔が再び広げられ、上記プローブ６の支持ケース１３が下へと移動し、上記先端部１４の支持ケース１３からの突出長さが短くなり、上記下側ガイド板４’のガイド穴９に隠れる。
【００４０】
このようにして、垂直スプリング接触型プローブを用いても、下側ガイド板４’によってプローブの先端部の位置決めを行うことが可能となる。
【００４１】
ここまで、プローブの先端が下側ガイド板のガイド穴に完全に隠れるプローブカードについて説明を行ってきたが、本発明のプローブカードを用いることにより、プローブの先端を下側ガイド板のガイド穴から僅かに突出させておいても、従来のプローブカードで行ってきたプローブ先端の位置の調整の作業を省略することが可能である。このようなプローブカードを第４の実施形態として説明する。
【００４２】
図７に示すのが、第４の実施形態のプローブカード１の概略断面図である。この図に示すように、本実施形態のプローブカード１の構造は第２の実施形態のプローブカード１とほぼ同じ構造をしている。
【００４３】
つまり、本実施形態のプローブカード１は、基板２と基板２に固定された上側ガイド板３、そして上記上側ガイド板３と所定の間隔を有して設置された下側ガイド板４’、そして上記上側ガイド板３と下側ガイド板４’に保持されたプローブ６から構成され、上記上側ガイド板３と上記上側ガイド板４は、支持手段である弾性部材５によりその間隔が可変に接続されている。
【００４４】
そして、上記上側ガイド板３と下側ガイド板４’に設けられたガイド穴８，９によって上記プローブ６は保持されているが、第２の実施形態とは異なり、プローブ６の先端７は上記下側ガイド板４’のガイド穴９に完全に隠されるのではなく、僅かに突出した状態で保持されている。
【００４５】
従来のプローブカードでは、このプローブ先端の突出量が、４００〜６００μｍ必要であり、この突出量のために、プローブ先端の位置決めを正確に行う必要があり、プローブ先端の位置の調整の作業が必要であった。
【００４６】
本実施形態では、このプローブ６の先端７の突出量は１００μｍ以下としている。これは、上記上側ガイド板３と下側ガイド板４’の間隔が可変であることにより、このような従来よりも少ない１００μｍ以下の突出量とすることが可能となっている。本発明のような構造を用いることにより、プローブ６の先端７を僅かに突出させていてもプローブ６の先端の位置決めを省略することが可能となった。
【００４７】
本実施形態のプローブカード１を用いた半導体デバイス１０の測定状況は、第２の実施形態と同じであり、図４に示すような状態となり、測定が終了すると再び図７の状態に戻り、上記プローブ６の先端７が僅かに上記下側ガイド板４’のガイド穴９から突出した状態となる。
【００４８】
ここまで説明してきた実施形態では、プローブカード１による半導体デバイス１０の電気的諸特性の測定時には、下側ガイド板４’が半導体デバイス１０の表面層１２と接触した状態となっていたが、下側ガイド板４’を半導体デバイス１０の表面層１２に接触させずに測定を行うことが可能なプローブカード１の実施形態について説明を行う。
【００４９】
このプローブカード１を第５の実施形態として、図８，９を用いて説明を行う。図８に示すのが、第５の実施形態のプローブカード１の概略断面図であり、半導体デバイス１０の電気的諸特性を測定する前の状態を示しており、図９は半導体デバイス１０の電気的諸特性を測定している状態を示すプローブカード１の概略断面図である。
【００５０】
本実施形態のプローブカード１は、第４の実施形態のプローブカード１に、ストッパー１５を設けたものである。
【００５１】
図８に示すように、本実施形態のプローブカード１は、基板２と基板２に固定された上側ガイド板３、そして上記上側ガイド板３と所定の間隔を有して設置された下側ガイド板４’、そして上記上側ガイド板３と下側ガイド板４’に保持されたプローブ６から構成され、上記上側ガイド板３と上記上側ガイド板４は、弾性部材５によりその間隔が可変に接続されている。
【００５２】
そして、上記上側ガイド板３と下側ガイド板４’に設けられたガイド穴８，９によって上記プローブ６は保持され、プローブ６の先端７は上記下側ガイド板４’のガイド穴９から僅かに突出した状態で保持されている。
【００５３】
さらに、本実施形態では上記下側ガイド板４’に突起状のストッパー１５が設けられている。このストッパー１５は、測定対象となる半導体デバイス１０の所定の領域、例えばスクラブライン１６など接触しても支障のない領域に対応した位置に設けられている。
【００５４】
このストッパー１５により、下側ガイド板４’を半導体デバイス１０の表面層１２に接触させずに測定を行うことが可能となっている。このことをさらに図を用いて詳しく説明する。
【００５５】
本実施形態のプローブカード１を、半導体デバイス１０の電気的諸特性の測定を行うために、半導体デバイス１０へと押し付ける。そうすると、最初に、上記下側ガイド板４’に設けられたストッパー１５が半導体デバイス１０のスクラブライン１６に接触する。
【００５６】
この時、下側ガイド板４’の表面は、半導体デバイス１０の表面層１２と接触せずに所定の間隔を有した状態となっている。さらにプローブカード１を押し付けてオーバードライブを掛けると、上記弾性部材５が縮んで、上記上側ガイド板３と上記下側ガイド板４’との間隔が次第に狭くなり、上記プローブ６の先端７のガイド穴９からの突出量が増加していく。
【００５７】
そして、さらにプローブカード１を押し付けてオーバードライブを掛けると上記プローブ６の先端７が、電極１１に接触し押し付けられる。この状態で、半導体デバイス１０の電気的諸特性の測定を行う。これが図９に示す状態である。この時も、下側ガイド板４’の表面は、半導体デバイス１０の表面層１２と接触せずに所定の間隔を有した状態となっている。
【００５８】
そして、測定が終了し、プローブカード１が半導体デバイス１０から離されると、弾性部材５の弾性力により、上側ガイド板３と下側ガイド板４’の間隔は、再び広げられ、図８の状態へと戻る。
【００５９】
このように、ストッパー１５を下側ガイド板４’の適切な位置に設けることにより、下側ガイド板４’の表面と、半導体デバイス１０の表面層１２との接触を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【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。
【図２】半導体デバイスの電気的諸特性の測定を行っている状態の第１の実施形態のプローブカードの概略断面図。
【図３】第２の実施形態のプローブカードの概略断面図。
【図４】半導体デバイスの電気的諸特性の測定を行っている状態の第２の実施形態のプローブカードの概略断面図。
【図５】第３の実施形態のプローブの概略断面図。
【図６】半導体デバイスの電気的諸特性の測定を行っている状態の第３の実施形態のプローブカードの概略断面図。
【図７】第４の実施形態のプローブの概略断面図。
【図８】第５の実施形態のプローブの概略断面図。
【図９】半導体デバイスの電気的諸特性の測定を行っている状態の第５の実施形態のプローブカードの概略断面図。
【符号の説明】
【００６１】
１    プローブカード
２    ガイド板
２’  ガイド穴
３    上側ガイド板
４    ガイド板
４’  下側ガイド板
５    ガイド穴
６    プローブ
７    先端
８    ガイド穴
９    ガイド穴
１０  半導体デバイス
１１  電極
１２  表面層
１３  支持ケース
１４  先端部
１５  ストッパー
１６  スクライブライン
【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】
2008157831.tif 000009
【図８】
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【図９】
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