(57)【要約】【課題】プローブカードのプローブピンの先端部を常に均一の高さに保ち、容易にアライメントができ、アライメント時間を短縮す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。【解決手段】プローブカード内部にＮ２などの不活性ガスが封入された中空部３を設け、ガイド８を介して各プローブピン７に均一の圧力をかけることができるため、プローブピン７の高さを一定に保つことができ、容易にアライメントができ、アライメント時間を短縮することができる。【選択図】図１
2008216216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験装置に接続されて半導体集積回路の電気特性を試験する垂直針式のプローブカードであって、
部材と、
前記部材の内部に形成されて不活性ガスを気密封止される中空部と、
前記部材の外部から前記中空部にわたって形成される複数のガイド穴と、
前記各ガイド穴内壁面に形成される複数の導電板と、
前記試験装置と前記各導電板とを電気的に接続する複数の導線と、
前記中空部の気密性を保持しながら少なくとも一部が前記導電板と接触した状態で前記各ガイド穴内に当節して前記ガイド穴に沿って可動である複数のガイドと、
前記各ガイドに装着されて電気特性試験の際に前記半導体集積回路に接続される複数のプローブピンと
を有し、前記ガイドに伝わる前記不活性ガスの圧力により、前記ガイド穴から突出する部分の前記プローブピンの長さを一定にすることを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
前記中空部に設けられた圧力センサーおよび前記中空部から外部へ前記不活性ガスを吸排出可能な不活性ガス圧調整管ならびに前記圧力センサーが感知した圧力に応じて前記不活性ガスを増減させるコントローラーをさらに備え、前記ガイド穴から突出する部分の前記プローブピンの長さを調整可能であ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】
前記不活性ガスが窒素ガスであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のプローブカード。
【請求項４】
試験装置に接続されて半導体集積回路の電気特性を試験する垂直針式のプローブカードであって、
部材と、
前記部材を貫通して形成される複数のガイド穴と、
前記各ガイド穴内壁面に形成される複数の導電板と、
前記試験装置と前記各導電板とを電気的に接続する複数の導線と、
少なくとも一部が前記導電板と接触した状態で前記各ガイド穴内に当節して前記ガイド穴に沿って可動である複数のガイドと、
前記各ガイドに装着されて電気特性試験の際に前記半導体集積回路に接続される複数のプローブピンと、
前記各ガイドの前記プローブピンに対向する位置に絶縁体を介して配置される同一の極性を帯びた複数の永久磁石と、
前記部材の前記プローブピンと対向する面上に配置される第１の金属板と、
前記第１の金属板に電流を供給する電源と、
前記各ガイド穴の前記プローブピンと対向する位置に設けられて前記第１の金属板と電気的に接続される複数のコイルと、
前記各コイルと接続されて前記第１の金属板に電流を供給することにより前記永久磁石の極性と同一の極性の磁界を発生する複数の第２の金属板と
を有し、前記永久磁石と前記第２の金属板との反発力により、前記ガイド穴から突出する部分の前記プローブピンの長さを一定にすることを特徴とするプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路の検査工程における電気特性を試験する際に用いられる垂直針式のプローブカードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体集積回路の電気的特性試験に用いられる垂直針式のプローブカードは、複数の電極パッドが半導体集積回路の外周および内部に配置された半導体集積回路の電気的試験の際に用いるものである。
【０００３】
従来のプローブカードについて、図３および図４を用いて説明する。
図３は従来のプローブカードにおけるアライメント方法を説明するための図、図４は従来のプローブピンに弾性力を付与したプローブカードの構成を示す断面図である。
【０００４】
まず、従来のプローブカードにおけるアライメント方法について説明する。図３に示しているように、ウェハ試験装置には、支持台３７がウェハ３２の径方向外側に向けて水平に配置されており、この支持台３７の上面にはダミーシート３６が取り付けられている。このダミーシート３６の上面にプローブカード３０に設けられたプローブピン３１を突き刺して針跡３５をつけて、この針跡に基づいてプローブの針先の水平（ＸＹ軸）方向の位置座標を求めている。ダミーシート３６は載置台３３に載置されたウェハ３２の上面と同じ高さになるように支持台３７が載置台３３に取り付けられている。また、制御装置（図示せず）としてはダミーシート３６の映像画像や針跡３５の位置座標を含む種々の情報を記憶する記憶部と、この記憶部によって記憶された情報を演算する演算部とを有しており、針跡３５に基づいて針先のＸＹ座標を求める。針跡３５はＣＣＤカメラ３４の撮像画像を表示装置の画面に映し出すことによって画面上で確認することができ、確実に針跡３５を検出し、プローブピン３１の針跡３５のＸＹ座標を求めアライメントできるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
上記技術では、複数のプローブピン３１がウェハ３２の半導体集積回路形成面に対して垂直（Ｚ軸）方向にずれた場合は、アライメント機能がないため調整に非常に時間を要してしまう。Ｚ軸方向のずれに対応して、プローブピン３１がＺ軸方向のずれを抑制する為のプローブピンに弾性力を付与した例を以下に示す。
【０００６】
垂直針式プローブカードにはプローブピンに弾性力を付与するために手段としてスプリングの圧力を利用した機械方式のものが提案されている。図４は機械式による垂直針式プローブカードの一例を示したものである。
【０００７】
図４に示すように、この従来の垂直式プローブカードは基盤部４２とヘッド部４３で構成されている。基盤部４２にはテスター（図示せず）からの電気信号を、背の部分が湾曲した形状となってバネ性を持たせたプローブピン４１に伝える導線３９がパターニングされており、導線３９の先端部にはプローブピン４１との接触部となる金プレートが設けられている。また、ヘッド部４３には、その内部に複数のガイド穴４０とプローブピン４１が存在し、各プローブピン４１はガイド穴４０に従って独立して垂直方向に上下動作ができるように構成されている。この基盤部４２とヘッド部４３をねじ（図示せず）で連結して一体とし、垂直式プローブカードが構成されている。
【特許文献１】特開２００４−３２７８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のプローブカードでは複数のプローブピンがＺ軸方向にずれた場合、アライメントが非常に困難であるという課題があった。プローブピンの背の部分が湾曲した形状となってバネ性を持たせている場合においても、プロービングを繰り返していくとバネの劣化によってプローブピンの高さが不均一になってしまう。その場合、プローブピンをダミーシート等に押し当てて高さが均一になるまで１００回程度繰り返すという作業が発生し、アライメントに非常に時間を要してしまう。
【０００９】
また、プローブピンの高さが少しでも個々に異なると、コンタクトの際にプローブピンにかかる針圧が一定にならず、コンタクト不足もしくは必要以上に針圧が高くなった場合、半導体集積回路の電極パッドを破損させる恐れがある。
【００１０】
また、プロービングを繰り返したプローブピン先の汚れを除去するために、プローブピンの先端を研磨する場合、プローブピンの高さが個々に異なると均一に研磨できない不具合も発生する。
【００１１】
本発明は、上記に示したように、従来のアライメント方式では解決の難しい問題を無くすためになされたもので、プローブカードのプローブピンの先端部を常に均一の高さに保ち、容易にアライメントができ、アライメント時間を短縮す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】
【００１２】
本発明の請求項１に記載のプローブカードは、試験装置に接続されて半導体集積回路の電気特性を試験する垂直針式のプローブカードであって、部材と、前記部材の内部に形成されて不活性ガスを気密封止される中空部と、前記部材の外部から前記中空部にわたって形成される複数のガイド穴と、前記各ガイド穴内壁面に形成される複数の導電板と、前記試験装置と前記各導電板とを電気的に接続する複数の導線と、前記中空部の気密性を保持しながら少なくとも一部が前記導電板と接触した状態で前記各ガイド穴内に当節して前記ガイド穴に沿って可動である複数のガイドと、前記各ガイドに装着されて電気特性試験の際に前記半導体集積回路に接続される複数のプローブピンとを有し、前記ガイドに伝わる前記不活性ガスの圧力により、前記ガイド穴から突出する部分の前記プローブピンの長さを一定にすることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載のプローブカードは、請求項１記載のプローブカードにおいて、前記中空部に設けられた圧力センサーおよび前記中空部から外部へ前記不活性ガスを吸排出可能な不活性ガス圧調整管ならびに前記圧力センサーが感知した圧力に応じて前記不活性ガスを増減させるコントローラーをさらに備え、前記ガイド穴から突出する部分の前記プローブピンの長さを調整可能であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載のプローブカードは、請求項１または請求項２のいずれかに記載のプローブカードにおいて、前記不活性ガスが窒素ガスであることを特徴とする。
請求項４に記載のプローブカードは、試験装置に接続されて半導体集積回路の電気特性を試験する垂直針式のプローブカードであって、部材と、前記部材を貫通して形成される複数のガイド穴と、前記各ガイド穴内壁面に形成される複数の導電板と、前記試験装置と前記各導電板とを電気的に接続する複数の導線と、少なくとも一部が前記導電板と接触した状態で前記各ガイド穴内に当節して前記ガイド穴に沿って可動である複数のガイドと、前記各ガイドに装着されて電気特性試験の際に前記半導体集積回路に接続される複数のプローブピンと、前記各ガイドの前記プローブピンに対向する位置に絶縁体を介して配置される同一の極性を帯びた複数の永久磁石と、前記部材の前記プローブピンと対向する面上に配置される第１の金属板と、前記第１の金属板に電流を供給する電源と、前記各ガイド穴の前記プローブピンと対向する位置に設けられて前記第１の金属板と電気的に接続される複数のコイルと、前記各コイルと接続されて前記第１の金属板に電流を供給することにより前記永久磁石の極性と同一の極性の磁界を発生する複数の第２の金属板とを有し、前記永久磁石と前記第２の金属板との反発力により、前記ガイド穴から突出する部分の前記プローブピンの長さを一定にすることを特徴とする。
【００１５】
以上により、プローブカードのプローブピンの先端部を常に均一の高さに保ち、容易にアライメントができ、アライメント時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のプローブカードは、プローブカード内部にＮ２などの不活性ガスが封入された領域を設け、ガイドを介して各プローブピンに均一の圧力をかけることができるため、プローブピンの高さを一定に保つことができ、容易にアライメントができ、アライメント時間を短縮することができる。
【００１７】
また、プローブピンに接続された永久磁石と、永久磁石と対向する位置に永久磁石と反発する極性の磁界を発生可能な電磁石を設けることにより、プローブピンの高さを一定に保つことができ、アライメントを容易に行うことができ、アライメント時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１におけるプローブカードの断面構造を示す図である。
図１に示すように、プローブカードの基盤となる部材部１は十分に強度のある絶縁性樹脂などで構成されており、プローブカード内部には不活性ガスを気密封入するための中空部３が形成され、この中空部３につながる複数の円筒形のガイド穴６がプローブカードに垂直方向にあけられている。円筒形のガイド穴６の上部開口部には段差１２が設けられ、複数の円筒形のガイド穴６にはガイド８を備えたプローブピン７が配置されている。このガイド８の大きさは、中空部３に封入された不活性ガスが漏れない程度であり、かつ円筒形のガイド穴６内を自由に上下動できる大きさであり、ガイド８は導電性を有し、プローブピン７と電気的に接続されている。円筒形のガイド穴６の下部開口部にはガイド８を備えたプローブピン７の落下を防ぐための段差１３が設けられている。また、中空部３にはＮ２などの不活性ガスが封入されており、ガイド８を介して各プローブピン７にガス圧力が均一に伝わるため、ガイド穴６から突出する部分のプローブピン７の長さ、つまりプローブピン７の高さを均一に保てるようになっている。また、中空部３には圧力センサー９が設置されており、中空部３の圧力を常にモニタリングできるようにすることも可能である。さらに、ガス量調整管１０が配置して、圧力センサー９で感知した圧力に応じてコントローラー１１によって、中空部３内の不活性ガスを増減させることにより中空部３の圧力を調整でき、プロービングの際の針圧を調整できる構成とすることもできる。また、円筒形ガイド穴６の側面にはプローブピン７が上下移動した際に常に接触するように金属などの導電板５が埋め込まれている。さらに、部材部２には導線４が設置されており、円筒形ガイド穴６の側面に配置している導電板５と接続され、テスターからの電気信号をプローブピン７に伝えることができる構成となっている。ここで、プローブピン７はタングステンなどの材料からなり、先端部は細くなっている。
【００１９】
以上のようにこの実施形態におけるプローブカードは、プローブカード内部にＮ２などの不活性ガスを封入した領域をもち、ガイドを介して各プローブピンに均一の圧力をかけることができるため、プローブピンの高さを一定に保つことができると共に、不活性ガスの圧力を調整することができるため、容易にアライメントができ、アライメント時間を短縮することができる。さらに、プロービングを何度繰り返した後でも、劣化による各プローブピン間の圧力に差異が生じないため、プローブピン７にかかる圧力を一定にすることによりプローブピンの高さを一定にし、ＣＣＤカメラを用いたＺ軸方向のアライメントをスムーズに行うことが可能である。また、プローブ圧を一定に保つことができるため、必要以上に針圧が高くなることを抑制し、半導体集積回路の電極パッドの破損を回避することができる。また、プローブピンの先端を研磨する際に、プローブピンの高さが一定であるため、均一に研磨することができる。
（実施形態２）
図２は本発明の実施形態２におけるプローブカードの断面構造を示す図である。
【００２０】
図２に示すように、プローブカードの基盤となる部材部１５は十分に強度のある絶縁性樹脂などで構成されており、プローブカード内部にはプローブカードを貫通する複数の円筒形ガイド穴１７が形成されている。複数の円筒形ガイド穴１７にはガイド２５を備えたプローブピン２６が自重でぶら下がっており、円筒形ガイド穴１７の下部開口部にはガイド２５を備えたプローブピン２６の落下を防ぐための段差２０が設けられている。また、ガイド２５上部には樹脂などの絶縁体２４を介してＮ極もしくはＳ極の磁気を帯びた永久磁石２３が配置されており、プローブカード上面には電源２７と接続された金属板１６が配置されている。さらに、金属板１６には銅製コイル２１が巻かれた、円筒形のガイド穴１７より径の小さく、円筒形のガイド穴１７内部の金属板１６が形成された側に形成された複数の円筒形部材２８が接続されており、複数の円筒形部材２８下面には金属板２２が接続されており、プローブカード上部の金属板１６とプローブカード内部の金属板２２が電気的に接続している構成となっている。前記金属板２２には永久磁石２３と同様の極性の磁界を発生できるように構成されている。また、円筒形のガイド穴１７に配置された、ガイド２５を備えたプローブピン２６の側壁には金属などの導電板１９が埋め込まれている。さらに、部材部１５には導線１８が設置されており、円筒形のガイド穴１７の側面に配置している導電板１９と接続され、テスターからの電気信号をプローブピン２６に伝えることができる構成となっている。プローブピン２６はタングステンなどの材料からなり、先端部は細くなっている。
【００２１】
以下に、上記実施形態の動作例を示す。例えば、プロービングを複数回繰り返した場合に、自重でぶら下がっているプローブピン２６に、円筒形のガイド穴に引っ掛かる等の不具合が生じた場合、プローブピン２６の高さが不均一になってしまう。その際に、プローブカード内部の金属板２２に永久磁石２３に対して反発するような磁気を発生させることにより、この反発力でプローブピン２６が引っ掛かりから開放され、プローブピン２６を自重でぶら下がっていた定位置に戻すことが可能となり、ＣＣＤカメラ２９を用いたＺ軸方向のアライメントをスムーズに行うことができる。
【００２２】
さらに、電源２７から供給する電流量を調整することが可能な構成にすることにより、金属板２２に発生する磁界の強さを調整することができ、永久磁石２３との反発力を制御することができるため、プローブピン２６の高さを調整することも可能である。
【００２３】
以上のようにこの実施形態におけるプローブカードは、プローブピンに接続された永久磁石と、永久磁石と対抗する位置に永久磁石と反発する極性の磁界を発生可能な電磁石を設けることにより、プローブピンが下がらなくなった場合に、電磁石と永久磁石との間に反発力を発生させてプローブピンを所定の位置まで下げることができるため、プローブピンの高さを一定に保つことができ、ＣＣＤカメラを用いたＺ軸方向のアライメントを容易に行うことができ、アライメント時間を短縮することができる。また、プローブ圧を一定に保つことができるため、必要以上に針圧が高くなることを抑制し、半導体集積回路の電極パッドの破損を回避することができる。また、プローブピンの先端を研磨する際に、プローブピンの高さが一定であるため、均一に研磨することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、プローブカードのプローブピンの先端部を常に均一の高さに保ち、容易にアライメントができ、アライメント時間を短縮することができ、半導体集積回路の検査工程における電気特性を試験する際に用いられる垂直針式のプローブカード等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１におけるプローブカードの断面構造を示す図
【図２】本発明の実施形態２におけるプローブカードの断面構造を示す図
【図３】従来のプローブカードにおけるアライメント方法を説明するための図
【図４】従来のプローブピンに弾性力を付与したプローブカードの構成を示す断面図
【符号の説明】
【００２６】
１、２．部材部
３．中空部
４．銅線
５．導電版
６．円筒形ガイド穴
７．プローブピン
８．ガイド
９．圧力センサー
１０．ガス調整管
１１．コントローラー
１２、１３．段差
１４．ＣＣＤカメラ
１５．部材
１６．金属板
１７．円筒形ガイド穴
１８．導線
１９．導電版
２０．段差
２１．コイル
２２．金属板
２３．永久磁石
２４．絶縁体
２５．ガイド
２６．プローブピン
２７．電源
２８．部材
２９．ＣＣＤカメラ
３０．プローブカード
３１．プローブピン
３２．ウェハ
３３．載置台
３４．ＣＣＤカメラ
３５．針跡
３６．ダミーシート
３７．支持台
３９．導線
４０．ガイド穴
４１．プローブピン
４２．基盤部
４３．ヘッド部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008216216.tif 000006