(57)【要約】【課題】比較的高密度でマトリクス状に配列された電極を有する集積回路の電気検査に用いるのに好適なプローブ組立体を提供する。【解決手段】本発明に係るプローブ組立体は、プローブ基板と、複数のプローブを含む。各プローブは、それぞれが該プローブ基板から間隔をおいてこれにほぼ沿って伸長するアーム部および該アーム部に設けられ前記プローブ基板から離れる方向へ突出する針先部をそれぞれ有し、該針先部に設けられる針先が仮想のＸＹ平面上でＸ軸およびＹ軸に沿ってマトリクス状に配列されるように、基端で前記プローブ基板に支持される。各プローブは、それぞれの前記アーム部の伸長方向が前記仮想平面と平行な平面Ｐ上で見て、前記Ｘ軸およびＹ軸に関して角度的にかつ相互に平行に配置されていることを特徴とする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ基板と、複数のプローブであってそれぞれが該プローブ基板から間隔をおいてこれにほぼ沿って伸長するアーム部および該アーム部に設けられ前記プローブ基板から離れる方向へ突出する針先部をそれぞれ有し、該針先部に設けられる針先が仮想のＸＹ平面上でＸ軸およびＹ軸に沿ってマトリクス状に配列されるように、基端で前記プローブ基板に支持される複数のプローブとを含み、各プローブは、それぞれの前記アーム部の伸長方向が前記仮想平面と平行な平面上で見て、前記Ｘ軸およびＹ軸に関して角度的にかつ相互に平行に配置されていることを特徴とするプローブ組立体。
【請求項２】
前記プローブは、さらに、前記アーム部を前記プローブ基板へ取り付けるための取付け部を備え、該取付け部はその取付け端で前記プローブ基板に取り付けられており、これにより前記アーム部は、前記取付け部から横方向へ伸び、前記針先部は前記アーム部からこれと一体的に縦方向へ伸長し、その先端に前記針先が設けられている、請求項１に記載のプローブ組立体。
【請求項３】
前記プローブは、相互に隣接する複数の矩形領域に対応してそれぞれグループ化され、各グループのプローブの針先は、それぞれ前記矩形領域毎でマトリクス状に配置されており、前記プローブのグループ毎で、それぞれのグループに属する前記プローブの前記針先部から前記アーム部の基部へ向けての方向は異なる、請求項１に記載のプローブ組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路チップのような平板状の被検査体の通電試験に用いるのに好適なプローブ組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路は、一般的に、半導体ウエハ上にマトリクス状に配列されるように集合的に形成される。これらは各チップに分離されるに先立ち、プローブ組立体のような電気的接続装置を介してテスタに接続され、該テスタによって電気的検査を受ける。
【０００３】
このような電気的検査で、半導体ウエハのチップ領域毎に多数の電極がマトリクス状に配列されている場合、プローブ組立体のプローブが相互に干渉することなく対応する電極に接触するように、垂直型のプローブを有するプローブ組立体が用いられる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、このような多数の垂直プローブをプローブ基板に取り付けるためのマウント部を電極配列に対応して当該プローブ基板に形成した後、各マウント部に垂直プローブを垂直に取り付ける必要があり、このような多数の垂直プローブは、その針先が対向する電極に押圧されたときの変形によって容易に相互干渉する虞がある。
【０００５】
また、矩形の受光素子領域がマトリクス状に配置された半導体装置において、各素子領域の対角線方向に相互に配列された素子領域の各辺に沿って一列に配列された検査パッドに先端が接触可能のプローブを前記矩形素子の各辺と角度的に配置する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この検査方法によれば、複数の受光素子領域への光照射を妨げることなく、複数の受光素子領域の検査パッドに各プローブの先端を接触させることができるので、複数の受光素子領域の電気検査が可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３０４４６０号公報
【特許文献２】特開２００６−１７９８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、矩形または方形の素子領域の各辺に確度的に配置されるプローブ配置を利用して、比較的高密度でマトリクス状に配列された電極を有する集積回路の電気検査に用いるのに好適なプローブ組立体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るプローブ組立体は、プローブ基板と、複数のプローブであってそれぞれが該プローブ基板から間隔をおいてこれにほぼ沿って伸長するアーム部および該アーム部に設けられ前記プローブ基板から離れる方向へ突出する針先部をそれぞれ有し、該針先部に設けられる針先が仮想のＸＹ平面上でＸ軸およびＹ軸に沿ってマトリクス状に配列されるように、基端で前記プローブ基板に支持される複数のプローブとを含み、各プローブは、それぞれの前記アーム部の伸長方向が前記仮想平面と平行な平面上で見て、前記Ｘ軸およびＹ軸に関して角度的にかつ相互に平行に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る前記プローブ組立体では、各プローブはマトリクス状に配列されたそれらの針先が整列する前記ＸＹ平面と平行な平面上でみて、前記マトリクス配置のＸ軸およびＹ軸に関してそのアーム部が角度的にかつ相互に平行に配置されていることから、各アーム部を干渉させることなく配置することができる。また、各プローブのアーム部にそれぞれの針先の高さ位置のばらつきや針先が当接する被検査体のパッドまたは電極の高さ寸法のばらつきを吸収するに充分な長さ寸法を確保できるので、高精度での被検査体の測定あるいは検査が可能となる。
【００１０】
前記プローブに、前記アーム部を前記プローブ基板へ取り付けるための取付け部を設け、該取付け部をその取付け端で前記プローブ基板に取り付けることができる。これにより、前記アーム部を前記取付け部から横方向へ伸びるように前記プローブ基板に結合することができる。この場合、前記針先部は前記アーム部からこれと一体的に縦方向へ伸長し、その先端に前記針先が設けられる。
【００１１】
前記プローブは、相互に隣接する複数の矩形領域に対応してそれグループ化することができる。各グループのプローブの針先は、それぞれ前記矩形領域毎でマトリクス状に配置され、前記プローブのグループ毎で、それぞれのグループに属する前記プローブの前記針先部から前記アーム部の基部へ向けての方向は異なる。このような配置により、例えば一平面上で上下左右の４方向に整列して配置された４つの被検査体あるいは被検査領域を同時かつ集約的に検査することができるので、効率的な検査が可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、前記したように、各プローブは、それぞれの前記アーム部の伸長方向が前記仮想平面と平行な平面上で見て、前記Ｘ軸およびＹ軸に関して角度的にかつ相互に平行に配置されているので、各プローブのアーム部を干渉させることなく、該アーム部に必要な有効長さを設定することができる。したがって、電極が比較的高密度でマトリクス状に配置された被検査体の電気的検査を適正に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係るプローブ組立体１０は、図１および図２に示されているように、リジッド配線基板１２と、該リジッド配線基板にばね部材１４（図２参照）を介して弾性支持されるブロック１６と、リジッド配線基板１２内の図示しない複数の配線路に電気的にそれぞれ接続される従来よく知られた複数の導電路が設けられるプローブ基板１８が一体的に形成されたプローブシート２０とを備える。この実施例では、プローブ基板１８が可撓性のプローブシート２０の中央部に形成されている。
【００１４】
リジッド配線基板１２内には、従来よく知られているように、テスタ本体の電気回路に接続される配線路が形成されており、リジッド配線基板１２は、その中央に円形開口１２ａを有する。リジッド配線基板１２の上面には、図２に示すように、円形開口１２ａを覆って例えばステンレスのような金属からなる円形の支持板２２が配置されており、該支持板は、これに螺合するボルト２４を介して、リジッド配線基板１２に固定されている。支持板２２は、リジッド配線基板１２を支持し、該リジッド配線基板の補強作用をなす。
【００１５】
ばね部材１４は、平板状のばね材料からなり、その環状外縁部を両面から挟持する環状の取付け板２６および環状の押さえ板２８を介して、リジッド配線基板１２の円形開口１２ａ内で該開口を横切って保持される。このばね部材１４の保持のために、取付け板２６は支持板２２の下面にボルト３０で結合され、また押さえ板２８は、該押さえ板およびばね部材１４の環状外縁部を貫通して取付け板２６に螺合するボルト３２で取付け板２６に結合されている。
【００１６】
図２に示す例では、ボルト３０を緩めた状態でばね部材１４の保持姿勢を調整するための平行調整ねじ部材３４が、その先端を取付け板２６の頂面に当接可能に、支持板２２に螺合する。
【００１７】
リジッド配線基板１２の円形開口１２ａ内に保持されたばね部材１４に、前記したブロック１６が固定されている。ブロック１６は、矩形横断面を有するステム部１６ａと、該ステム部の下端に連なる正八角形の横断面形状を有する支持部１６ｂとを備える。
【００１８】
ブロック１６は、支持部１６ｂの平坦な下面１６ｃを下方に向けて、ステム部１６ａの頂面でばね部材１４に結合されている。この結合のために、ステム部１６ａと共同してばね部材１４を挟持する固定板３６が、ステム部１６ａに螺合するねじ部材３８により、ステム部１６ａに固定されている。
【００１９】
プローブシート２０の中央部のプローブ基板１８は、図１に示す例では、ブロック１６の下面１６ｃ（図２参照）に対応して形成された八角形部分である。ブロック１６の下面１６ｃに対応するプローブ基板１８の中央部には、多数のプローブ４０（図２参照）が集合的に設けられる接触子領域４２が形成されている。各プローブ４０は、プローブ基板１８内で対応する各導電路に接続されており、接触子領域４２の下面、すなわちブロック１６の下面１６ｃに対向する面と反対側の面から突出して形成されている。
【００２０】
プローブシート２０は、図２に示したように、プローブ基板１８の接触子領域４２がブロック１６の下面１６ｃに支持されるように該下面に接着剤を介して固着されている。また、プローブシート２０は、前記八角形部分であるプローブ基板１８から外方へ伸長する部分が僅かな弛みをもつように、その外縁部でリジッド配線基板１２に結合されている。
【００２１】
プローブシート２０の前記外縁部の結合のために、弾性ゴムリング４４がプローブシート２０の外縁部に沿って配置されており、また、弾性ゴムリング４４を覆うリング金具４６が配置されている。プローブシート２０の外縁部および両部材４４、４６を貫通してリジッド配線基板１２に螺合するねじ部材４８の締め付けにより、プローブシート２０の外縁部がリジッド配線基板１２に結合される。このプローブシート２０の前記外縁部のリジッド配線基板１２への結合によって、従来におけると同様に、プローブシート２０の前記導電路がリジッド配線基板１２の対応する前記配線路に電気的に接続される。したがって、各プローブ４０はプローブシート２０の前記導電路を経て前記テスタ本体に接続される。
【００２２】
アライメントピン５０が、必要に応じて、プローブシート２０を貫通して配置されている。アライメントピン５０の下端には、被検査体である半導体ウエハ５２（図３参照）が保持されるテーブル５４（図３参照）に支持された図示しないカメラから撮影可能のアライメントマーク５０ａが設けられている。
【００２３】
図３は、プローブ基板１８に設けられた多数のプローブ４０の一つを代表的に示すプローブの正面図である。各プローブ４０は、導電材料からなる。このプローブ４０は、プローブ基板１８内で各プローブ４０に対応する前記した導電路に接続され、プローブ基板１８の平坦な下面１８ａから下方に伸びる取付け部４０ａと、該取付け部を介してプローブ基板１８に結合されたアーム部４０ｂと、該アーム部の先端に設けられた針先部４０ｃとを備える。アーム部４０ｂは、取付け部４０ａの下端から横方向へプローブ基板１８の下面１８ａに沿って伸びる。アーム部４０ｂの先端は、プローブ基板１８から離れるように下方へ向けて曲げられている。針先部４０ｃは、アーム部４０ｂの先端からプローブ基板１８から遠ざかる方向へ伸長し、その伸長端には、該プローブ基板の下面１８ａから遠ざかる方向へ針先４０ｄが突出して形成されている。
【００２４】
アーム部４０ｂは、例えば矩形横断面形状を有し、図４に示すように、一様な幅寸法Wを有する。再び図３を参照するに、プローブ４０の無負荷時、そのアーム部４０ｂは、プローブ基板１８に平行に保持される。これにより、プローブ基板１８の平坦な下面１８ａに対向するアーム部４０ｂの平坦な背面５６は、該アーム部の長手方向にわたり、前記先端の曲部を除き、下面１８ａに等間隔ｔをおく。また、プローブ基板１８上のすべてのプローブ４０の針先４０ｄは、仮想平面Ｐ上に整列して配置される。
【００２５】
プローブ組立体１０は、図３に示すように、そのプローブ基板１８に設けられたプローブ４０の針先４０ｄがテーブル５４上に配置された被検査体である半導体ウエハ５２の電極５２ａに対応するように、位置決められる。その後、プローブ組立体１０およびテーブル５４が相近づくように該テーブルが移動されることにより、各プローブ４０の針先４０ｄが対応する電極５２ａに当接する。引き続くプローブ組立体１０の移動により、プローブ４０の針先４０ｄがプローブ基板１８に向けての押圧力を受けると、このオーバドライブ力により、プローブ４０のアーム部４０ｂは、その先端に形成された針先部４０ｃがプローブ組立体１０の下面１８ａに近づくように、弧状の弾性変形を生じる。この弾性変形でのプローブ４０のアーム部４０ｂの有効長Ｌは、針先４０ｄの中心点から取付け部４０ａに達する迄の長さとなる。
【００２６】
プローブ基板１８に設けられる各プローブ４０の針先４０ｄの高さ位置およびこれに対応する電極５２ａに高さ寸法Ｈは、それぞれの製造時の許容誤差内で、ばらつきを生じる。前記したオーバドライブ力の作用時に、これらの許容誤差に拘わらず、プローブ基板１８上のすべてのプローブ４０の針先４０ｄが対応する電極５２ａに適正に接触するに充分な変位を針先４０ｄに与えるように、アーム部４０ｂの有効長Lが該アーム部の剛性との関係で、設定される。
【００２７】
図５には、このような有効長Ｌを有するプローブ４０の配置例が、プローブ基板１８から該プローブ基板を透過して半導体ウエハ５２を見たときの透視図として示されている。半導体ウエハ５２の矩形チップ領域５８には、該矩形チップ領域の各辺に沿って、多数の電極５２ａがマトリクス状にすなわち格子状に整列して配置されている。
【００２８】
また、プローブ基板１８には矩形チップ領域５８内の電極５２ａに対応したプローブ４０が前記した接触子領域４２に設けられている。これらのプローブ４０は、その針先４０ｄが前記平面Ｐ上で各電極５２ａに対応するように、それぞれの取付け部４０ａでプローブ基板１８に固定されている。したがって、各針先４０ｄは、前記平面Ｐで見て、該平面上のＸ軸およびＹ軸に平行な格子に沿って配列される。また、前記仮想平面Ｐ上で見たときに各アーム部４０ｂは、前記格子の各辺と角度的となるように、例えば前記Ｘ軸に関して角度θ１をなすように、相互に平行に配置されている。
【００２９】
図５に示す例では、プローブ基板１８は、仮想平面Ｐ上の前記Ｘ軸が矩形チップ領域５８の一辺５８ａに一致するように、配置されている。また、Ｙ軸方向に連続する２つの格子の対角線方向に沿って配置されており、各プローブ４０は、そのアーム部４０ｂの長さ方向と矩形チップ領域５８の一辺５８ａとが角度θ１をなすように、角度的（θ１≠９０度、１８０度）に配置されている。
【００３０】
そのため、各プローブ４０のアーム部４０ｂが前記対角線方向に配置されたプローブ４０に干渉しない範囲で、電極５２ａの高さ位置や針先４０ｄの高さ位置の許容誤差内でのばらつきに拘わらず、プローブ４０に適正な針圧が得られるように、そのアーム部４０ｂの有効長Ｌを設定することができる。
【００３１】
他方、プローブ４０が前記平面Ｐ上でＸ軸方向あるいはＹ軸方向に一致して配置されていると、そのアーム部の長さは、１つの前記格子の一辺の長さ以下に制限される。
【００３２】
これに対し、図５に示した例では、プローブ４０のアーム部４０ｂの長さを１つの前記格子の一辺の長さよりも大きく設定することができる。したがって、アーム部４０ｂの有効長Ｌを大きく設定することができるので、前記した許容誤差に拘わらず、各プローブ４０が適正な針圧で対応する電極５２ａに押圧されるように、アーム部４０ｂの実効長Ｌを設定することができるので、高精度での被検査体の測定あるいは検査が可能となる。
【００３３】
図６には、プローブ４０のアーム部４０ｂをＹ軸方向に連続する３つの前記格子の対角線に沿って配置した例を示す。この例では、各プローブ４０は、そのアーム部４０ｂの長さ方向と矩形チップ領域５８の一辺５８ａとが角度θ１よりも大きな角度θ２となるように、相互に平行に配置されている。このことから、図６に示す例では、図５に示した例に比較して、アーム部４０ｂの長さ寸法をより大きくすることができ、よって、その有効長Lをより大きく設定することができる。したがって、針圧を所望値に設定する上で、図５に示した例よりも自由度が増す。
【００３４】
さらに、図７には、プローブ４０のアーム部４０ｂをＹ軸方向に連続する４つの前記格子の対角線に沿って配置した例を示す。この例では、各プローブ４０は、そのアーム部４０ｂの長さ方向と矩形チップ領域５８の一辺５８ａとが角度θ２よりも大きな角度θ３となるように、相互に平行に配置されている。このことから、図７に示す例では、図５および図６に示した例に比較して、アーム部４０ｂの長さ寸法を最も大きくすることができ、よって、その有効長Lを３つの例のうちで最も大きく設定することができる。したがって、針圧を所望値に設定する上で、図６に示した例よりも自由度が増す。
【００３５】
図８に示す例では、図８の上下および左右方向に全４つの矩形チップ領域５８（５８−１〜４）が形成されており、各矩形チップ領域５８に対応するプローブ４０が４つの群にグループ化されている。
【００３６】
図中右方上方に位置する矩形チップ領域５８−１に対応するグループに属するプローブ４０−１は、そのアーム部４０ｂが２つの前記格子の対角線に沿って配置されている。このプローブ４０−１は、その針先部４０ｃから取付け部４０ａ（基部）へ向けて見た方向が一辺５８ａと角度θ１をなすように、上方右方となる。また、左方上方に位置する矩形チップ領域５８−２に対応するグループに属するプローブ４０−２は、同様に、そのアーム部４０ｂが２つの前記格子の対角線に沿って配置されているが、このプローブ４０−２は、その針先部４０ｃから取付け部４０ａ（基部）へ向けて見た方向が一辺５８ａと角度（１８０度−θ１）をなすように、上方左方となる。
【００３７】
また、左方下方に位置する矩形チップ領域５８−３に対応するグループに属するプローブ４０−３は、同様に、そのアーム部４０ｂが２つの前記格子の対角線に沿って配置されているが、このプローブ４０−３は、その針先部４０ｃから取付け部４０ａ（基部）へ向けて見た方向が一辺５８ａと角度（１８０度−θ１）をなすように、下方左方となる。最後に、右方下方に位置する矩形チップ領域５８−４に対応するグループに属するプローブ４０−４は、そのアーム部４０ｂが２つの前記格子の対角線に沿って配置されているが、このプローブ４０−１は、その針先部４０ｃから取付け部４０ａ（基部）へ向けて見た方向が一辺５８ａと角度θ１をなすように、下方右方となる。
【００３８】
このように、隣接する４つの矩形チップ領域５８−１〜４に対応するグループのそれぞれに属するプローブ４０（４０−１〜４）は、それぞれのアーム部４０ｂが放射状となるように、異なる方向へ配列されている。したがって、各グループ毎および各グループ間でプローブ４０を相互に干渉させることなく、マトリクス状に配置された電極５２ａに対応して配置することができる。その結果、電極５２ａがマトリクス状に高密度で配置された４つの矩形チップ領域５８−１〜４を同時的かつ集約的に検査することができるので、効率的な検査が可能となる。
【００３９】
本発明によれば、前記したように、プローブ４０のアーム部４０ｂの有効長Ｌを比較的長く設定できるので、その自由度が増す。したがって、プローブ基板１８上のすべてのプローブ４０の針先４０ｄが対応する電極５２ａに適正に接触するに充分な変位を針先４０ｄに与えるように、アーム部４０ｂの有効長Lを設定することができる。換言すれば、プローブ４０のアーム部４０ｂの有効長Ｌについての自由度が増すので、アーム部４０ｂの幅寸法Wの変更を招くことなく、各プローブ４０に適正な針圧が得られるように、その有効長Ｌを設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。例えば、アーム部４０ｂの基端として該アーム部に取付け部４０ａを設け、該取付け部でプローブ４０をプローブ基板１８に結合した例を示したが、取付け部４０ａを設けることなく例えばアーム部４０ｂに曲部を形成し、該曲部をプローブ基板１８に直接に結合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るプローブ組立体の一例を示す底面図である。
【図２】図１に示した線II-IIに沿って得られた断面を拡大して示す図面である。
【図３】図１および２に示したプローブ組立体のプローブ基板に取り付けられた多数のプローブの一つを代表的に示す正面図である。
【図４】図３に示したプローブの平面図である。
【図５】本発明に係るプローブ組立体のプローブの配列例（その１）をプローブ基板の側から該プローブ基板を透過して示す平面図である。
【図６】本発明に係るプローブ組立体のプローブの配列例（その２）をプローブ基板の側から該プローブ基板を透過して示す平面図である。
【図７】本発明に係るプローブ組立体のプローブの配列例（その３）をプローブ基板の側から該プローブ基板を透過して示す平面図である。
【図８】本発明に係るプローブ組立体のプローブの配列例（その４）をプローブ基板の側から該プローブ基板を透過して示す平面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  プローブ組立体
１８  プローブ基板
４０  プローブ
４０ａ  プローブの取付け部
４０ｂ  プローブのアーム部
４０ｃ  プローブの針先部
４０ｄ  プローブの針先
Ｐ  仮想平面
【図１】
2008275533.tif 000003
【図２】
2008275533.tif 000004
【図３】
2008275533.tif 000005
【図４】
2008275533.tif 000006
【図５】
2008275533.tif 000007
【図６】
2008275533.tif 000008
【図７】
2008275533.tif 000009
【図８】
2008275533.tif 000010