(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カードであって，
プローブを被検査体側の一の面に支持するコンタクタと，
前記コンタクタの他の面に対向し，前記コンタクタと電気的に接続される回路基板と，
前記コンタクタの他の面と前記回路基板との間に介在され，前記コンタクタと前記回路基板とを電気的に接続し，弾性を有する接続体と，を有し，
前記接続体は，前記コンタクタの外周側よりも中央側に近い部分の弾性が小さくなるように形成されていることを特徴とする，プローブカード。
【請求項２】
前記接続体は，前記コンタクタの他の面に接触するシート状に形成され，
前記接続体は，前記コンタクタの外周側から中央側に近づくにつれて段階的に弾性が小さくなるように形成されてい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】
前記接続体には，平面から見て前記コンタクタの中心を円心とする同心円状に弾性の異なる領域が形成されていることを特徴とする，請求項２に記載のプローブカード。
【請求項４】
前記接続体は，前記コンタクタの他の面内に配置された複数の接続ピンであり，
前記コンタクタの他の面の中央側には，外周側の接続ピンよりも弾性の小さい接続ピンが配置されていることを特徴とする，請求項１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，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カードに関する。
【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上の電子回路の各電極に接触させ，回路基板，コンタクタ及びプローブを通じて，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】
電気的特性の検査は，例えば−２０℃〜１５０℃の広範囲の温度領域で行われる。このため，検査時に例えば熱的影響により回路基板が膨縮し，回路基板の平坦性，水平性が低下することがある。この場合，回路基板とコンタクタとの電気的な接触がコンタクタ面内において不安定になり，検査が適正に行われなくなる。かかる課題を解決するために，現在例えばコンタクタと回路基板との間に，上下面にスプリング形状の相互接触要素を取り付けた基板からなる介在体を介在させることが提案されている（例えば，特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特表平１０-５０６１９７号公報（第５図）
【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，上述したような複数の部材から構成される介在体を，回路基板とコンタクタとの間に取り付けた場合，プローブカード全体の構造が複雑になる。また，上述した介在体は上下方向に幅を取るため，例えばコンタクタと回路基板とが離れ，プローブカード全体が大型化する。
【０００６】
そこで，コンタクタと回路基板との間に，導電性と弾性を有するシート状のインターポーザを取り付け，このインターポーザにより，回路基板とコンタクタとの電気的接触を維持することが提案できる。
【０００７】
しかしながら，この場合，インターポーザは，コンタクタ面内において均一な弾性を有するので，インターポーザの弾性反力によりインターポーザからコンタクタに作用する荷重は，コンタクタ面内において等分布荷重になる。このため，インターポーザからコンタクタに等分布荷重がかかり，コンタクタの外周部の固定端から離れたコンタクタの中央部が大きく撓む場合がある。この場合，コンタクタ面の平坦性が損なわれ，コンタクタに支持された複数のプローブの高さがばらつくことになる。こうなると，検査時の各プローブとウェハとの接触が不安定になり，ウェハの電気的特性の検査が適正に行われなくなる。
【０００８】
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安定させ，電気的特性の検査を適正に行うことをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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カードであって，プローブを被検査体側の一の面に支持するコンタクタと，前記コンタクタの他の面に対向し，前記コンタクタと電気的に接続される回路基板と，前記コンタクタの他の面と前記回路基板との間に介在され，前記コンタクタと前記回路基板とを電気的に接続し，弾性を有する接続体と，を有し，前記接続体は，前記コンタクタの外周側よりも中央側に近い部分の弾性が小さくなるように形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば，接続体の弾性によって接続体からコンタクタに作用する荷重が，コンタクタの外周側よりも中央側で小さくなる。これにより，荷重によって撓みやすいコンタクタの中央部の撓み量が低減される。この結果，コンタクタ全体の平坦性が向上し，コンタクタのプローブの高さばらつきが低減されて，プローブと被検査体との接触が安定する。
【００１１】
前記接続体は，前記コンタクタの他の面に接触するシート状に形成され，前記接続体は，前記コンタクタの外周側から中央側に近づくにつれて段階的に弾性が小さくなるように形成されていてもよい。
【００１２】
前記接続体には，平面から見て前記コンタクタの中心を円心とする同心円状に弾性の異なる領域が形成されていてもよい。
【００１３】
前記接続体は，前記コンタクタの他の面内に配置された複数の接続ピンであり，前記コンタクタの他の面の中央側には，外周側の接続ピンよりも弾性の小さい接続ピンが配置されていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば，プローブと被検査体との接触が安定して行われるので，高精度で信頼性の高い検査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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カードを搭載したプローブ装置１の内部の構成の概略を示す縦断面図である。
【００１６】
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。
【００１７】
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，接触体としての弾性シート１２によってコンタクタ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。
【００１８】
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と上面側の弾性シート１２とを通電するための接続配線１１ａが形成されている。
【００１９】
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電子回路が形成されている。
【００２０】
プリント配線基板１３とコンタクタ１１との間には，弾性シート１２が介在されている。弾性シート１２は，例えば図２に示すように円形状に形成され，コンタクタ１１の上面を覆うように配置されている。弾性シート１２は，主に絶縁性及び弾性を有する例えばゴムにより形成されている。弾性シート１２は，例えば１００μｍ程度の厚みに形成されている。
【００２１】
弾性シート１２の面内には，複数の導電部２０が密に形成されている。導電部２０は，図３に示すように厚み方向に貫通するように形成されている。導電部２０は，弾性シート１２のゴム材内に導電性粒子を充填することにより形成されている。この導電部２０により，コンタクタ１１とプリント配線基板１３との間を電気的に接続できる。
【００２２】
弾性シート１２は，図４に示すように平面から見てコンタクタ１１の中心を円心とする同心円状に分割された，複数例えば３つのシート１２ａ，１２ｂ，１２ｃにより構成されている。第１のシート１２ａは，弾性シート１２の中央部に位置する円形形状に形成され，第２のシート１２ｂは，第１のシート１２ａの外側に位置する環状に形成されている。第３のシート１２ｃは，第２のシート１２ｂのさらに外側であって弾性シート１２の外周部に位置する環状に形成されている。弾性シート１２は，これらのシート１２ａ〜１２ｃを合成して形成されている。
【００２３】
弾性シート１２は，外周側よりも中央側の弾性が段階的に小さくなるように形成されている。つまり第２のシート１２ｃよりも第２のシート１２ｂの弾性が小さく，第２のシート１２ｂよりも第１のシート１２ａの弾性が小さくなるように，各シート１２ａ〜１２ｃの弾性が設定されている。各シート１２ａ〜１２ｃの弾性は，例えば各シートを弾性係数の異なる材質で形成することにより設定されている。これにより，コンタクタ１１とプリント配線基板１３との間で弾性シート１２が圧縮されたときに，コンタクタ１１への弾性反力が弾性シート１２の外周側より中央側が弱くなる。
【００２４】
図１に示す補強部材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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。なお，この板ばね４１による固定により，コンタクタ１１の外周部が固定端となっている。
【００２８】
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の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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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２の上部側が収容されている。天板７０は，複数のボルト７２によって補強部材１４に接続されている。
【００３２】
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ボルト７３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。
【００３３】
以上の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，弾性シート１２，コンタクタ１１及びプローブ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。
【００３４】
このときの弾性シート１２の弾性反力は，弾性の相違により，第１のシート１２ａの弾性反力が最も弱く，次に第２のシート１２ｂの弾性反力が弱く，第３のシート１２ｃの弾性反力が最も強くなる。つまり，図５に示すように弾性シート１２の中央側が弱く，外周側が強くなる。これにより，コンタクタ１１の中央側に作用する荷重が外周側に比べて小さくなる。この結果，外周部を板ばね４１により固定されたコンタクタ１１において，最大に撓む中央部付近の撓み量が低減される。
【００３５】
以上の実施の形態によれば，弾性シート１２の面内に，外周側に比べて中央側が小さくなる弾性の分布を形成したので，弾性シート１２からコンタクタ１１に作用する荷重の分布は中央側が弱く外周側が強くなる。これにより，撓みやすいコンタクタ１１の中央側に作用する荷重が減少するので，コンタクタ１１の中央付近の撓み量が減り，コンタクタ１１面内の水平性を維持できる。この結果，コンタクタ１１に支持された複数のプローブ１０の高さのばらつきが抑制され，各プローブ１０とウェハＷとの接触がより安定して行われる。
【００３６】
以上の実施の形態では，弾性シート１２が，弾性の異なる３つのシートに分割されていたが，３つ以外の複数のシートに分割されていてもよい。また，上記実施の形態では，弾性シート１２が３つのシート１２ａ〜１２ｃから構成され，弾性を段階的に変えていたが，弾性シート１２の面内の弾性が外周側から中央側に向けて連続的に小さくなるように，弾性シート１２を構成してもよい。この場合，例えば弾性シート１２の材料成分において，弾性を有する材料の混合割合を外周側から中央側に向けて次第に減少させることにより，弾性シート１２における弾性の連続的な分布を実現してもよい。
【００３７】
以上の実施の形態で記載した弾性シート１２に代えて，コンタクタ１１とプリント配線基板１３とを電気的に接続する複数の接続ピンを用いてもよい。
【００３８】
図６は，かかる一例を示すものであり，例えばプリント配線基板１３とコンタクタ１１の上面との間には，一定幅の隙間が設けられ，その隙間には，弾性及び可撓性のある複数の接触ピン９０が設けられている。接続ピン９０は，コンタクタ１１の面内にほぼ均等に配置される。接触ピン９０は，導電性のある例えばニッケルによって形成されている。接触ピン９０は，例えば図７に示すように下端部がコンタクタ１１の上面の接続端子１１ｂに接合されている。この接続端子１１ｂは，コンタクタ１１の接続配線１１ａに接続されている。接続ピン９０は，接続端子１１ｂとの接合部よりも上部側がプリント配線基板１３側に向けて屈曲し，上端部がプリント配線基板１３の接続端子１３ａに押圧されて当接している。接触ピン９０の上端部は，プリント配線基板１３に対し接触を維持しながら，上下左右に自由に移動できる。
【００３９】
例えば接続ピン９０が配置されたコンタクタ１１の上面は，図８に示すように平面から見てコンタクタ１１の中心を円心とする同心円状に，複数例えば３つの領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に区画されている。第１の領域Ｒ１は，コンタクタ１１の中央部に位置する円形領域であり，第２の領域Ｒ２は，第１の領域Ｒ１の外側に位置する環状領域である。第３の領域Ｒ３は，第２の領域Ｒ２のさらに外側であってコンタクタ１１の外周部に位置する環状領域である。
【００４０】
コンタクタ１１の各領域Ｒ１〜Ｒ３内には，それぞれ接続ピン９０が配置されている。コンタクタ１１には，外周側よりも中央側に，より弾性の小さい接続ピン９０が配置されている。つまり第２の領域Ｒ２には，第３の領域Ｒ３よりも弾性の小さい接続ピン９０が配置され，第１の領域Ｒ１には，第２の領域Ｒ２よりも弾性の小さい接続ピン９０が配置されている。各領域Ｒ１〜Ｒ３の接続ピン９０は，例えば材質を変えたり，ピン径を変えることにより所定の弾性に設定されている。
【００４１】
かかる場合においても，複数の接続ピン９０全体からコンタクタ１１に作用する荷重は，中央側が弱く外周側が強くなる。それ故，撓みやすいコンタクタ１１の中央側に作用する荷重が減少し，コンタクタ１１の中央付近の撓み量が減って，コンタクタ１１面内の水平性が維持される。この結果，コンタクタ１１に支持された複数のプローブ１０の高さのばらつきが抑制され，各プローブ１０とウェハＷとの接触がより安定して行われる。
【００４２】
この例においても，接続ピン９０の弾性を領域Ｒ１〜Ｒ３毎に段階的に変えるのではなく，コンタクタ１１の外周側から中央側に向けて徐々に連続的に接続ピン９０の弾性を小さくしていってもよい。この場合，同じ弾性の接続ピン９０を同一円周上に配置し，異なる弾性の接続ピン９０を同心円状に配置することにより実現してもよい。
【００４３】
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】
【００４４】
本発明は，被検査体とプローブとの接触を安定させて，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】
【００４５】
【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】弾性シートの平面図である。
【図３】弾性シートの縦断面図である。
【図４】弾性シート及びコンタクタの平面図である。
【図５】ウェハをプローブに接触させた際のコンタクタにかかる荷重を示すプローブ装置の縦断面図である。
【図６】複数の接続ピンを有するプローブ装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図７】接続ピンの構成を示す縦断面図である。
【図８】コンタクタの領域を説明するためのコンタクタの平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
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
１２  弾性シート
１３  プリント配線基板
Ｗ    ウェハ
【図１】
0004472593.tif 000002
【図２】
0004472593.tif 000003
【図３】
0004472593.tif 000004
【図４】
0004472593.tif 000005
【図５】
0004472593.tif 000006
【図６】
0004472593.tif 000007
【図７】
0004472593.tif 000008
【図８】
0004472593.tif 000009