(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の電気的特性を検査するためのプローブ装置であって，
プローブを被検査体側の面に支持するコンタクタと，コンタクタと電気的に接続される回路基板を有するプローブカードと，
前記プローブと被検査体との接触により前記プローブカードに加わる荷重によって歪む歪み部材と，
前記歪み部材の歪み量を測定する歪み量測定部材と，を備え，
前記歪み部材は，前記被検査体側の面と反対側のプローブカードの他の面側に設置され，
前記歪み部材と前記プローブカードの他の面との間には，隙間が形成され，
前記歪み部材は，接続部材によって，前記プローブカードの他の面に接続されていることを特徴とする，プローブ装置。
【請求項２】
前記接続部材は，複数箇所に設けられ，平面から見て前記プローブカードの中心に対して点対称の位置に設けられていることを特徴とする，請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項３】
前記プローブカードは，前記プローブカードの他の面側に当該プローブカードを補強する補強部材を有し，
前記接続部材は，前記補強部材と前記歪み部材を接続していることを特徴とする，請求項１又は２のいずれかに記載のプローブ装置。
【請求項４】
前記歪み量測定部材は，前記歪み部材に取り付けられ，平面から見て前記プローブカードの中心に対して前記接続部材よりも外側に取り付けられていることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載のプローブ装置。
【請求項５】
前記歪み部材には，前記プローブカードに加わる荷重による応力を集中させる応力集中部が形成され，
前記歪み量測定部材は，前記応力集中部に取り付けられていることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載のプローブ装置。
【請求項６】
前記歪み部材に形成された前記応力集中部は，平面から見て前記プローブカードの中心を円心とする環状の溝であり，
前記歪み量測定部材は，前記溝の上の複数箇所に等間隔に取り付けられていることを特徴とする，請求項５に記載のプローブ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のプローブ装置を用いて被検査体とプローブとの接触圧を調整する方法であって，
プローブと被検査体を接触させる工程と，
前記接触によって荷重が加わる前記歪み部材の歪み量を，前記歪み量測定部材によって測定する工程と，
前記歪み部材の歪み量に基づいて，前記プローブと前記被検査体との接触圧を調整する工程と，を有することを特徴とする，被検査体とプローブとの接触圧の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，ウェハなどの被検査体の電気的特性を検査するプローブ装置と，被検査体とプローブとの接触圧の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体ウェハ上に形成されたＩＣ，ＬＳＩなどの電子回路の電気的特性の検査は，プローブカードを有するプローブ装置を用いて行われている。プローブカードは，通常多数のプローブを支持するコンタクタと，当該コンタクタと電気的に接続されている回路基板を有している。コンタクタは，プローブの支持された下面がウェハに対向するように配置され，回路基板は，コンタクタとの電気的な接続が維持されるようにコンタクタの上面側に重ねられて配置されている。ウェハの電気的特性の検査は，複数のプローブをウェハの電子回路の各電極に接触させ，回路基板とコンタクタを通じて各プローブからウェハ上の電極に検査用の電気信号を伝達することにより行われている。
【０００３】
ウェハの電気的特性を適正に検査するには，プローブと電極との間の接触抵抗が十分に小さくなるように，プローブと電極を接触させる必要がある。つまりプローブと電極を十分な接触圧で接触させる必要がある。従来より，プローブとウェハとの接触は，ウェハ側をプローブカード側の上方向に所定距離移動させることによって行われており，プローブとウェハとの接触圧は，予め設定されたウェハの移動距離により定められていた（例えば，特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６５８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，従来のようにウェハの移動距離によりプローブとウェハとの接触圧が定められている場合，各検査時の実際の接触圧は不明であり，多数回の検査においては，何らかの原因で適切の接触圧に達していない場合も考えられる。このように，従来のように接触圧がウェハの移動距離により定められている場合，検査結果の信頼性を十分に確保できない。また，実験などにより予めウェハの移動距離を算出し設定する必要があるので，適正な移動距離を設定するのに多大な時間を要する。
【０００６】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，ウェハなどの被検査体とプローブとの接触を常に適切な接触圧で行って，電気的特性の検査の信頼性を向上することをその目的とする。また，本発明は，被検査体とプローブとの間の接触圧の調整を短時間で行うことをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は，被検査体の電気的特性を検査するためのプローブ装置であって，プローブを被検査体側の面に支持するコンタクタと，コンタクタと電気的に接続される回路基板を有するプローブカードと，前記プローブと被検査体との接触により前記プローブカードに加わる荷重によって歪む歪み部材と，前記歪み部材の歪み量を測定する歪み量測定部材と，を備え，前記歪み部材は，前記被検査体側の面と反対側のプローブカードの他の面側に設置され，前記歪み部材と前記プローブカードの他の面との間には，隙間が形成され，前記歪み部材は，接続部材によって，前記プローブカードの他の面に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば，プローブと被検査体との間の接触圧に応じて歪み部材を歪ませ，その歪み量を測定できるので，実際の接触圧に応じた歪み量を検出できる。したがって，例えばその検出した歪み量に基づいて，プローブと被検査体の間の接触圧を調整することにより，プローブと被検査体との接触を適正な接触圧に設定できる。また，歪み量によって簡単に接触圧を把握できるので，接触圧の調整や設定を短時間で行うことができる。
【００１１】
前記接続部材は，複数箇所に設けられ，平面から見て前記プローブカードの中心に対して点対称の位置に設けられていてもよい。
【００１２】
前記プローブカードは，前記プローブカードの他の面側に当該プローブカードを補強する補強部材を有し，前記接続部材は，前記補強部材と前記歪み部材を接続していてもよい。
【００１３】
前記歪み量測定部材は，前記歪み部材に取り付けられ，平面から見て前記プローブカードの中心に対して前記接続部材よりも外側に取り付けられていてもよい。
【００１４】
前記歪み部材には，前記プローブカードに加わる荷重による応力を集中させる応力集中部が形成され，前記歪み量測定部材は，前記応力集中部に取り付けられていてもよい。
【００１５】
前記歪み部材に形成された前記応力集中部は，平面から見て前記プローブカードの中心を円心とする環状の溝であり，前記歪み量測定部材は，前記溝の上の複数箇所に等間隔に取り付けられていてもよい。
【００１６】
別の観点による本発明によれば，前記したプローブ装置を用いて被検査体とプローブとの接触圧を調整する方法であって，プローブと被検査体を接触させる工程と，前記接触によって荷重が加わる前記歪み部材の歪み量を，前記歪み量測定部材によって測定する工程と，前記歪み部材の歪み量に基づいて，前記プローブと前記被検査体との接触圧を調整する工程と，を有することを特徴とする，被検査体とプローブとの接触圧の調整方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば，被検査体の電気的特性の検査の信頼性を向上できる。また，被検査体とプローブとの間の接触圧の調整を短時間で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本実施の形態にかかるプローブ装置１の内部の構成の概略を示す縦断面図である。
【００１９】
プローブ装置１は，例えばプローブカード２と，被検査体としてのウェハＷを載置する載置台３と，プローブカード２を保持するカードホルダ４を備えている。
【００２０】
プローブカード２は，例えば全体が略円盤状に形成されている。プローブカード２は，複数のプローブ１０を支持するコンタクタ１１と，コンタクタ１１と電気的に接続される回路基板としてのプリント配線基板１３と，プリント配線基板１３を補強する補強部材１４を備えている。
【００２１】
コンタクタ１１は，例えば略方盤状に形成され，載置台３と対向するようにプローブカード２の下面側に配置されている。コンタクタ１１の下面には，複数のプローブ１０が接合されて支持されている。コンタクタ１１の内部には，各プローブ１０と上部のプリント配線基板１３とを電気的に接続する接続配線が形成されている。
【００２２】
プリント配線基板１３は，例えば略円盤状に形成され，コンタクタ１１の上側にコンタクタ１１と平行になるように配置されている。プリント配線基板１３の内部には，図示しないテストヘッドとコンタクタ１１との間で電気信号を伝達するための配線が形成されている。
【００２３】
補強部材１４は，例えば略円盤形状を有し，プリント配線基板１３の上面側にプリント配線基板１３と平行に配置されている。
【００２４】
例えば補強部材１４の外周部の下面には，コンタクタ１１，プリント配線基板１３及び補強部材１４を連結し一体化するための連結体３０が固定されている。連結体３０は，例えば補強部材１４の上面側から補強部材１４を厚み方向に貫通するボルト３１によって固定されている。
【００２５】
連結体３０は，例えば上下方向に長い略四角柱形状に形成されている。連結体３０は，例えばコンタクタ１１の外周部の複数個所，例えば４箇所に設けられている。各連結体３０は，平面から見てコンタクタ１１の中心を円心とする同一円周上に等間隔に配置されている。
【００２６】
連結体３０は，例えばプリント配線基板１３を厚み方向に貫通し，下端部がコンタクタ１１の外周部の外方の位置まで到達している。連結体３０の下端面には，ボルト４０によって，板ばね４１が固定されている。この板ばね４１により，コンタクタ１１の外周部を下から保持しながら，コンタクタ１１をプリント配線基板１３側に押し付けて，コンタクタ１１とプリント配線基板１３との電気的な接触を維持できる。
【００２７】
補強部材１４には，例えば上面側から厚み方向に貫通し，プリント配線基板１３の上面に接触する平行調整ネジ５０が設けられている。この平行調整ネジ５０は，補強部材１４面内の複数個所に設けられている。各平行調整ネジ５０を回転させ，各平行調整ネジ５０がプリント配線基板１３の上面を押す距離を調整することにより，プリント配線基板１３の水平度を調整できる。
【００２８】
載置台３は，例えば駆動装置６０により，左右方向及び上下方向に移動自在に構成されており，載置したウェハＷを三次元移動させ，ウェハＷの所望の部分をプローブ１０に接触させることができる。
【００２９】
カードホルダ４は，例えばプローブカード２の上面を覆う歪み部材及び特定部材としての天板７０と，天板７０の外周部を支持してプローブ装置１の本体に装着されるホルダ７１を備えている。
【００３０】
天板７０は，例えば略円盤形状に形成されている。例えば天板７０の下面側に凹部が形成され，その凹部にプローブカード１１の上部側が収容されている。天板７０とプローブカード１１との間には，隙間Ｄが形成されている。補強部材１４の上面に対向する天板７０の中央部Ｒは，例えば厚みが一定の平板で，補強部材１４と平行に形成されている。
【００３１】
天板７０は，複数例えば８つの接続部材８０によって補強部材１４に接続されている。接続部材８０は，例えば天板７０の中央部Ｒに固定され，当該中央部Ｒの内部から補強部材１４の上面まで達する略円筒状の接続部８０ａと，天板７０の上面から接続部８０ａを貫通し補強部材１４の内部まで到達するボルト８０ｂによって構成されている。
【００３２】
接続部材８０は，図２に示すように平面から見て天板７０の中心（プローブカード２の中心）を円心とする同一円周上の例えば８箇所に等間隔で配置されている。これにより，接続部材８０は，平面から見てプローブカード２の中心に対して点対称の位置に配置されている。各接続部材８０は，図１に示すように例えばコンタクタ１１の外周部の上方に位置し，コンタクタ１１の外周部に対応した位置に配置されている。
【００３３】
天板７０の中央部Ｒの上面には，図１及び図２に示すように天板７０の中心を円心とする環状の応力集中部としての溝９０が形成されている。溝９０は，平面から見て接続部材８０よりも外側で接続部材８０に隣接した位置に形成されている。なお，溝９０は，環状に形成されていなくても，天板７０の中心を円心とする円周上の複数個所，例えば８箇所に形成されていてもよい。
【００３４】
溝９０上には，歪み量測定部材としての歪みゲージ９１が取り付けられている。歪みゲージ９１は，溝９０に沿った同一円周上の例えば８箇所に等間隔で取り付けられている。各歪みゲージ９１は，溝９０の幅方向にかけ渡されている。これにより，プローブ１０とウェハＷとの接触によりプローブカード２に上方向の荷重が加わり，この荷重により上方に押されて歪んだ天板７０の歪み量を測定できる。
【００３５】
歪みゲージ９１の測定結果は，例えば図１に示すように制御部１００に出力できる。制御部１００は，駆動装置６０の動作を制御し，載置台３の移動量を調整できる。制御部１００は，例えば測定した歪み量に基づいて，プローブ１０とウェハＷとの接触圧を算出できる。制御部１００は，算出された接触圧に基づいて，プローブ１０に対するウェハＷの押し付け距離を変更して，プローブ１０とウェハＷとの接触圧を調整できる。
【００３６】
天板７０は，天板７０の外周部の上面から天板７０を厚み方向に貫通する図示しないボルトによって，ホルダ７１に固定されている。ホルダ７１は，図示しないプローブ装置１の本体に固定されている。
【００３７】
以上にように構成されたプローブ装置１において，ウェハＷの電気的特性が検査される際には，先ずウェハＷが載置台３上に載置される。次に，例えば載置台３が移動し，ウェハＷがプローブカード２に近づけられ，ウェハＷの各電極が各プローブ１０に押し付けられて接触される。そして，プリント配線基板１３，コンタクタ１１，プローブ１０を通じて，ウェハＷに検査用の電気信号が伝達され，ウェハＷの電子回路の電気的特性が検査される。
【００３８】
プローブ１０とウェハＷとの接触圧の調整時には，先ず図３に示すようにウェハＷがプローブ１０に対して押し付けられて接触される。この接触により，プローブカード２に上方向の荷重がかかり，その荷重が接続部材８０を介して天板７０に加えられる。この荷重により，図４に示すように天板７０は上方に歪む。この際，天板７０に作用する応力は，溝９０付近に集中する。次に，歪みゲージ９１により，天板７０の溝９０における歪み量が測定される。測定された歪み量は，制御部１００に出力される。制御部１００では，測定された歪み量に基づいて，ウェハＷとプローブ１０との接触圧が算出される。この計算は，例えば歪み量から，天板７０にかかった総荷重を算出し，その総荷重をプローブ１０の数で除算し，その除算した値をプローブ１０の先端面積でさらに除算することによって，各プローブ１０とウェハＷとの平均接触圧が算出される。そして，制御部１００は，例えば算出された平均接触圧に基づいて，ウェハＷを上下動し，ウェハＷのプローブ１０に対する押し付け距離を調整して，平均接触圧が所望の値に調整される。
【００３９】
以上の実施の形態によれば，プローブカード２の上面側に天板７０を取り付け，その天板７０に歪みゲージ９１を取り付けたので，ウェハＷとプローブ１０の間の接触圧に応じて天板７０を歪ませて，その天板７０の歪み量を測定できる。そして，この歪み量に基づいてウェハＷとプローブ１０の間の接触圧を調整できる。かかる場合，実際の接触圧に応じた歪み量に基づいて，接触圧を調整できるので，より適切な接触圧に確実に調整できる。また，接触圧が変動するような場合にも，迅速かつ柔軟に対応できる。さらに，歪みゲージ９１を用いて実際の接触圧を直接的に測定するので，接触圧の調整や設定を短時間で行うことができる。
【００４０】
歪みゲージ９１が取り付けられた天板７０は，プローブカード２の上面側に設けられたので，ウェハＷからプローブ１０に対して上方向に加えられた荷重により直接的に天板７０を歪ませることができる。これ故，プローブ１０とウェハＷとの接触圧に応じた歪み量を正確に検出できる。
【００４１】
以上の実施の形態によれば，天板７０とプローブカード２とが接続部材８０により接続されたので，プローブカード２にかかる荷重を天板７０の適切な位置に集中的に伝えることができる。これにより，プローブカード２にかかる荷重を適正に天板７０に伝えて，天板７０を歪ませることができる。
【００４２】
接続部材８０が平面から見てプローブカード２の中心に対して点対称の位置に配置されたので，プローブカード２にかかる荷重を均等に天板７０に伝えることができる。
【００４３】
天板７０の上面に環状の溝９０を形成し，その溝９０の上に歪みゲージ９１を取り付けたので，天板７０にかかる応力を溝９０付近に集中させて，その場所の歪みを測定できる。この結果，ウェハＷからプローブカード２に加わった荷重に応じた歪み量を正確に測定できる。
【００４４】
歪みゲージ９１は，溝９０上に等間隔に設けられたので，例えばウェハＷ面内における接触圧のばらつきも検出できる。
【００４５】
以上の実施の形態では，溝９０と歪みゲージ９１が平面から見て接続部材８０の外側に設けられていたが，図５に示すように接続部材８０の内側に設けられていてもよい。また，溝９０と歪みゲージ９１は，図６に示すように天板７０の下面側に設けられていてもよい。溝９０は，環状に形成されていたが，図７に示すように歪みゲージ９１を取り付ける部分だけの円弧状に形成されていてもよい。また，応力集中部としての機能を果たすものであれば，天板７０には，溝９０に代えて穴などの他の形状のものを形成してもよい。
【００４６】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば以上の実施の形態において，接続部材８０や歪みゲージ９１などの数や配置は，任意に選択できる。また，プローブカード２の荷重によって歪むものであれば，天板７０以外の部材に歪みゲージ９１を取り付けてもよい。歪みゲージ９１は，天板７０の中央部Ｒの直径の長さに形成され，当該中央部Ｒの直径上に配置されてもよい。また，天板７０の形状も円盤形状に限られず，例えば方盤形状であってもよい。さらに天板７０に代えて，細長の棒状のものを歪み部材として用いてもよい。また，本発明は，補強部材１４がない場合にも適用できる。本発明は，被検査体がウェハＷ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）などの他の基板である場合にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は，被検査体とプローブとの間の適正な接触圧を確保して，電気的特性の検査の信頼性を向上する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】プローブ装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】天板の上面図である。
【図３】ウェハをプローブに接触させた際のプローブ装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図４】天板を歪んだ状態を説明するための模式図である。
【図５】溝を接続部材よりも内側に設けた場合のプローブ装置の構成を示す縦断面図である。
【図６】溝を天板の下面に設けた場合のプローブ装置の構成を示す縦断面図である。
【図７】円弧状に溝を形成した場合の天板の上面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    プローブ装置
２    プローブカード
１０  プローブ
１１  コンタクタ
１３  プリント配線基板
１４  補強部材
７０  天板
８０  接続部材
９０  溝
９１  歪みゲージ
Ｗ    ウェハ
【図１】
0004684805.tif 000002
【図２】
0004684805.tif 000003
【図３】
0004684805.tif 000004
【図４】
0004684805.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004684805.tif 000007
【図７】
0004684805.tif 000008