(57)【要約】【課題】接触端子の劣化を防止することができる接触端子の支持体を提供する。【解決手段】半導体基板に形成された半導体デバイスを検査するプローブカード１０は多数のプローブ１２を支持するハウジング１３を備え、該ハウジング１３の本体１５は複数の金属薄板１４が積層されて構成され、本体１５を厚み方向に貫通する各プローブ穴１６には各プローブ１２が挿嵌され、本体１５に内蔵された各冷媒流路１７がハウジング１３を冷却する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成された半導体デバイスを検査するプローブカードが備える複数の接触端子の支持体であって、
複数の板状部材が積層されてなる本体と、
該本体を厚み方向に貫通する複数の接触端子穴と、
前記本体に内蔵される冷媒流路とを備え、
前記複数の接触端子は前記複数の接触端子穴に挿嵌されることを特徴とする接触端子の支持体。
【請求項２】
前記冷媒流路は、前記複数の板状部材のうち幾つかの板状部材の各々の一部を除去し、該一部が除去された幾つかの板状部材を重ねることによって形成されることを特徴とする請求項１記載の接触端子の支持体。
【請求項３】
前記接触端子穴は、前記複数の板状部材に設けられた各前記板状部材の厚み方向に貫通する開口部を互いに対向させることによって形成され、且つ前記挿嵌された接触端子と接触する接触部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の接触端子の支持体。
【請求項４】
前記接触部は、前記複数の板状部材の少なくとも１つの前記開口部の位置を、他の前記板状部材の前記開口部の位置からずらすことによって形成されることを特徴とする請求項３記載の接触端子の支持体。
【請求項５】
前記接触部は、前記複数の板状部材の少なくとも１つの前記開口部の大きさを、他の前記板状部材の前記開口部の大きさよりも小さくすることによって形成されることを特徴とする請求項３記載の接触端子の支持体。
【請求項６】
半導体基板に形成された半導体デバイスを検査するプローブカードが備える複数の接触端子の支持体であって、
互いに対向する一対の板状部材と、
該一対の板状部材の間に充填される熱伝導体と、
前記一対の板状部材に設けられた各前記板状部材の厚み方向に貫通する複数の開口部を互いに対向させることによって形成される複数の接触端子穴とを備え、
前記複数の接触端子は前記複数の接触端子穴に挿嵌されて前記熱伝導体と接触することを特徴とする接触端子の支持体。
【請求項７】
前記一対の板状部材の一方の前記開口部の位置を、前記一対の板状部材の他方の前記開口部の位置からずらすことによって前記接触端子穴に挿嵌された接触端子を前記一対の板状部材の少なくとも１つに接触させることを特徴とする請求項６記載の接触端子の支持体。
【請求項８】
前記熱伝導体には冷媒流路が埋設されることを特徴とする請求項６又は７記載の接触端子の支持体。
【請求項９】
半導体基板に形成された半導体デバイスを検査するプローブカードであって、
複数の接触端子の支持体を備え、
前記支持体は、複数の板状部材が積層されてなる本体と、該本体を厚み方向に貫通する複数の接触端子穴と、前記本体に内蔵される冷媒流路とを有し、
前記複数の接触端子は前記複数の接触端子穴に挿嵌されることを特徴とするプローブカード。
【請求項１０】
半導体基板に形成された半導体デバイスを検査するプローブカードであって、
複数の接触端子の支持体を備え、
前記支持体は、互いに対向する一対の板状部材と、該一対の板状部材の間に充填される熱伝導体と、前記一対の板状部材に設けられた各前記板状部材の厚み方向に貫通する複数の開口部を互いに対向させることによって形成される複数の接触端子穴とを有し、
前記複数の接触端子は前記複数の接触端子穴に挿嵌されて前記熱伝導体と接触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、接触端子の支持体及びプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハに形成された各半導体デバイスの検査を行うために、検査装置としてプローバが用いられている。プローバは、ウエハを載置する基台と、該基台と対向可能なプローブカードとを備える。プローブカードは板状のベースと、ベースにおける基台との対向面においてウエハの半導体デバイスにおける各電極パッドと対向するように配置された複数の柱状接触端子であるプローブを備える。
【０００３】
プローバにおいて、基台に載置されたウエハとプローブカードとが対向した際、プローブカードの各プローブが半導体デバイスにおける電極パッドと接触し、各プローブから各電極パッドに接続された半導体デバイスの電気回路へ電気を流すことによって該電気回路の導通状態等を検査する。
【０００４】
近年、検査効率の向上の観点から、１つのウエハに形成された多数の半導体デバイスを同時に検査するプローブカードが開発されている。このプローブカードには、多数の半導体デバイスの電極パッドに対応して何千、場合によっては何万ものプローブが配置されるが、このようなプローブカードは多数のプローブ穴を有する直方体状のハウジングを有し、各プローブ穴へ各プローブが挿嵌されることによってハウジングが各プローブを支持する。ハウジングとしては複数の金属薄板を積層し、これらの金属薄板を拡散接合することによって形成されるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００９／１０４５８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年、検査のためにプローブを流れる電流値が大きくなる一方、半導体デバイスの電気回路の微細化に伴ってプローブの小径化が進んでおり、例えば、直径が数１０μｍの丸棒状のプローブに１Ａ〜２Ａの大電流を流すことがある。プローブでは小径化によって電流に対するコンダクタンスが低下して当該プローブの抵抗値が大きくなるため、プローブへ大電流を流す際に、当該プローブが大きく発熱して温度が非常に高くなり、結果として劣化するおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、接触端子の劣化を防止することができる接触端子の支持体及びプローブカードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の接触端子の支持体は、半導体基板に形成された半導体デバイスを検査するプローブカードが備える複数の接触端子の支持体であって、複数の板状部材が積層されてなる本体と、該本体を厚み方向に貫通する複数の接触端子穴と、前記本体に内蔵される冷媒流路とを備え、前記複数の接触端子は前記複数の接触端子穴に挿嵌されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の接触端子の支持体は、請求項１記載の接触端子の支持体において、前記冷媒流路は、前記複数の板状部材のうち幾つかの板状部材の各々の一部を除去し、該一部が除去された幾つかの板状部材を重ねることによって形成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の接触端子の支持体は、請求項１又は２記載の接触端子の支持体において、前記接触端子穴は、前記複数の板状部材に設けられた各前記板状部材の厚み方向に貫通する開口部を互いに対向させることによって形成され、且つ前記挿嵌された接触端子と接触する接触部を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の接触端子の支持体は、請求項３記載の接触端子の支持体において、前記接触部は、前記複数の板状部材の少なくとも１つの前記開口部の位置を、他の前記板状部材の前記開口部の位置からずらすことによって形成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の接触端子の支持体は、請求項３記載の接触端子の支持体において、前記接触部は、前記複数の板状部材の少なくとも１つの前記開口部の大きさを、他の前記板状部材の前記開口部の大きさよりも小さくすることによって形成されることを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項６記載の接触端子の支持体は、半導体基板に形成された半導体デバイスを検査するプローブカードが備える複数の接触端子の支持体であって、
互いに対向する一対の板状部材と、該一対の板状部材の間に充填される熱伝導体と、前記一対の板状部材に設けられた各前記板状部材の厚み方向に貫通する複数の開口部を互いに対向させることによって形成される複数の接触端子穴とを備え、前記複数の接触端子は前記複数の接触端子穴に挿嵌されて前記熱伝導体と接触することを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の接触端子の支持体は、請求項６記載の接触端子の支持体において、前記一対の板状部材の一方の前記開口部の位置を、前記一対の板状部材の他方の前記開口部の位置からずらすことによって前記接触端子穴に挿嵌された接触端子を前記一対の板状部材の少なくとも１つに接触させることを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の接触端子の支持体は、請求項６又は７記載の接触端子の支持体において、前記熱伝導体には冷媒流路が埋設されることを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項９記載のプローブカードは、半導体基板に形成された半導体デバイスを検査するプローブカードであって、複数の接触端子の支持体を備え、前記支持体は、複数の板状部材が積層されてなる本体と、該本体を厚み方向に貫通する複数の接触端子穴と、前記本体に内蔵される冷媒流路とを有し、前記複数の接触端子は前記複数の接触端子穴に挿嵌されることを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項１０記載のプローブカードは、半導体基板に形成された半導体デバイスを検査するプローブカードであって、複数の接触端子の支持体を備え、前記支持体は、互いに対向する一対の板状部材と、該一対の板状部材の間に充填される熱伝導体と、前記一対の板状部材に設けられた各前記板状部材の厚み方向に貫通する複数の開口部を互いに対向させることによって形成される複数の接触端子穴とを有し、前記複数の接触端子は前記複数の接触端子穴に挿嵌されて前記熱伝導体と接触することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、本体を貫通する接触端子穴に挿嵌された接触端子の熱が冷媒流路によって冷却される本体へ伝達されるので、接触端子の温度が非常に高くなるのを防止することができ、もって接触端子の劣化を防止することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、複数の接触端子は複数の接触端子穴に挿嵌されて熱伝導体と接触するので、接触端子の熱が熱伝導体に吸収されて接触端子の温度が非常に高くなるのを防止することができ、もって接触端子の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１におけるハウジングの構成を示す拡大部分断面図である。
【図３】図２のハウジングの製造方法を示す工程図である。
【図４】図２のハウジングの第１の変形例の構成を示す拡大部分断面図である。
【図５】図２のハウジングの変形例の構成を示す拡大部分断面図であり、図５（Ａ）は第２の変形例を示し、図５（Ｂ）は第３の変形例を示す。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る接触端子の支持体としてのハウジングの構成を概略的に示す拡大部分断面図である。
【図７】図６のハウジングの第１の変形例の構成を示す拡大部分断面図である。
【図８】図６のハウジングの第２の変形例の構成を示す拡大部分断面図である。
【図９】本発明が適用されるプローブカードの変形例の構成を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
まず、本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードについて説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態に係るプローブカードの構成を概略的に示す図であり、図１（Ａ）は底面図であり、図１（Ｂ）は側面図である。
【００２４】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）において、プローブカード１０は、円板状のベース１１と、該ベース１１における半導体ウエハ（図示しない）と対向する面（図１（Ｂ）では下面）に配された多数の丸棒状のプローブ１２（接触端子）を備える。各プローブ１２は半導体ウエハにおける複数の半導体デバイスの各電極パッドの位置に対応して配置される。
【００２５】
プローブカード１０では、各プローブ１２がベース１１へ直接取り付けられず、直方体状のプローブ支持体であるハウジング１３へ取り付けられ、該ハウジング１３はＳＴ（Space transformer）基板３２を介してベース１１へ取り付けられる。
【００２６】
図２は、図１におけるハウジングの構成を示す拡大部分断面図である。図２においてハウジング１３の厚み方向は図中の上下方向に沿い、以下、図３〜図８においても同様である。
【００２７】
図２において、ハウジング１３は積層された複数の板状部材、例えば、金属薄板１４からなる本体１５と、該本体１５を厚み方向に貫通する複数の円柱状のプローブ穴１６（接触端子穴）と、本体１５に内蔵される複数の冷媒流路１７とを備える。各プローブ穴１６の各々には１つのプローブ１２が挿嵌される。なお、図２では説明のために１つのプローブ穴１６と、該１つのプローブ穴１６の周りの構造のみを示す。
【００２８】
ハウジング１３において、各金属薄板１４は互いに拡散接合されており、プローブ穴１６の直径はプローブ１２の直径よりも大きく設定されており、例えば、両直径の差は１μｍ〜８００μｍに設定される。すなわち、プローブ１２とプローブ穴１６の側面とは原則的には接触しない。各冷媒流路１７には、気体や液体の冷媒、例えば、冷気やガルデン（登録商標）が流され、ハウジング１３を冷却する。各冷媒流路１７はプローブ穴１６の近傍に配置される。
【００２９】
プローブ１２の直径は数１０μｍであり、抵抗値が大きいため、半導体デバイスの検査の際に大電流が流れるとプローブ１２にジュール熱が発生するが、ハウジング１３が冷却されているため、プローブ穴１６に挿嵌されたプローブ１２のジュール熱が、プローブ穴１６の側面へ輻射され、またはプローブ１２及びプローブ穴１６の側面の間に存在する気体、例えば、大気によってプローブ穴１６の側面へ伝達されることにより、各冷媒流路１７に冷却されるハウジング１３に吸収される。すなわち、ハウジング１３は各プローブ１２を冷却する。
【００３０】
図３は、図２のハウジングの製造方法を示す工程図である。
【００３１】
まず、複数の金属薄板１４の各々において厚み方向に貫通する複数の開口部１８を機械加工やエッチングにて穿設して複数の第１の薄板１４ａを形成し、さらに、他の複数の金属薄板１４の各々において厚み方向に貫通する複数の開口部１８を穿設するとともに、当該他の複数の金属薄板１４の各々の一部を除去して除去部１９を形成することによって複数の第２の薄板１４ｂを形成する。
【００３２】
次いで、複数の第１の薄板１４ａ及び複数の第２の薄板１４ｂを所定の順序で重ねる。このとき、隣接する２つの薄板（第１の薄板１４ａ及び／又は第２の薄板１４ｂ）における各開口部１８が対向するように複数の第１の薄板１４ａ及び複数の第２の薄板１４ｂを重ねていき、各プローブ穴１６を形成する。また、隣接する２つの第２の薄板１４ｂにおける各除去部１９が対向するように各第２の薄板１４ｂを重ねていき、各冷媒流路１７を形成する（図３（Ａ））。
【００３３】
次いで、重ねられた各第１の薄板１４ａ及び各第２の薄板１４ｂを拡散接合によって互いに接合して本体１５を形成し（図３（Ｂ））、本処理を終了する。
【００３４】
本実施の形態に係る支持体としてのハウジング１３によれば、本体１５を貫通する各プローブ穴１６に挿嵌されたプローブ１２の熱が冷媒流路１７によって冷却される本体１５へ伝達されるので、プローブ１２の温度が非常に高くなるのを防止することができ、もってプローブ１２の劣化を防止することができる。
【００３５】
また、ハウジング１３では、一部が除去されて除去部１９が形成された第２の薄板１４ｂを重ねることによって冷媒流路１７が形成されるので、冷媒流路１７を容易に形成することができる。さらに、第１の薄板１４ａや第２の薄板１４ｂの厚み方向に貫通する開口部１８を互いに対向させることによってプローブ穴１６が形成されるので、プローブ穴１６を容易に形成することができる。
【００３６】
上述したハウジング１３では、本体１５において各金属薄板１４が積層されたが、板状部材は金属だけなくセラミックからなってもよい。冷媒流路１７も、図２に示すような比較的小さいものに限られず、図４に示すような大きいもの、例えば、本体１５の厚み方向の大部分に亘る冷媒流路１７ａが配されてもよい。
【００３７】
また、上述したハウジング１３では、プローブ１２とプローブ穴１６の側面とは原則的には接触しないが、プローブ穴１６内において少なくとも１つの金属薄板１４の一部を突出させて接触部２０を形成し、該接触部２０がプローブ穴１６に挿嵌されたプローブ１２と接触してもよい（図５（Ａ）、図５（Ｂ））。これにより、接触部２０を介してプローブ１２の熱を、冷却される本体１５へ確実に伝達することができる。
【００３８】
接触部２０は、例えば、図５（Ａ）に示すように、本体１５を形成する複数の第１の薄板１４ａ及び第２の薄板１４ｂのうち少なくとも１つ（図中では、１つの第１の薄板１４ａ）の開口部１８の位置を、他の第１の薄板１４ａや第２の薄板１４ｂの開口部１８の位置からずらすことによって形成され、または、図５（Ｂ）に示すように、本体１５を形成する複数の第１の薄板１４ａ及び第２の薄板１４ｂのうち少なくとも１つ（図中では、１つの第１の薄板１４ａ）の開口部１８の直径を他の第１の薄板１４ａや第２の薄板１４の開口部１８の直径よりも小さくすることによって形成される。これにより、接触部２０を容易に形成することができる。
【００３９】
また、プローブ１２は接触部２０によってプローブ穴１６の側面に押し当てられ（図５（Ａ））または側面全周において第１の薄板１４ａ（又は第２の薄板１４ｂ）と接触するため、プローブ穴１６、ひいてはハウジング１３に対するプローブ１２の位置が容易に定まり、また、プローブ１２がハウジング１３に対して移動するのを防止することができる。
【００４０】
なお、接触部２０及び該接触部２０に接触するプローブ１２の側面の少なくとも１つは絶縁膜で覆われ、第１の薄板１４ａ、第２の薄板１４ｂ及びプローブ１２が互いに電気的に導通することはない。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る接触端子の支持体について説明する。
【００４２】
図６は、本実施の形態に係る接触端子の支持体としてのハウジングの構成を概略的に示す拡大部分断面図である。図６のハウジングも図１のプローブカード１０に適用される。
【００４３】
図６において、ハウジング２１は、互いに対向する一対の板状部材、例えば、一対の薄板２２、２３と、該一対の薄板２２、２３の間に充填される熱伝導体２４と、該熱伝導体２４に内蔵される冷媒流路２５とを備える。
【００４４】
薄板２２、２３は各々、厚み方向に貫通する複数の開口部２６、２７を有し、各開口部２６と各開口部２７が対向するように一対の薄板２２、２３を配置し、且つ各開口部２６及び各開口部２７の間に存在する熱伝導体２４を部分的に除去することによって複数の円柱状のプローブ穴２８を形成する。
【００４５】
ハウジング２１において、プローブ穴２８の直径はプローブ１２の直径とほぼ同じに設定されている。特に、プローブ穴２８における熱伝導体２４によって構成される部分の直径はプローブ１２の直径よりも若干小さく設定されており、例えば、両直径の差は１μｍ〜８００μｍに設定される。本実施の形態では、後述するように、熱伝導体２４が変形許容材料によって構成されるため、プローブ穴２８における熱伝導体２４によって構成される部分の直径がプローブ１２の直径よりも若干小さくても、プローブ１２をプローブ穴２８へ挿嵌可能であり、プローブ穴２８に挿嵌されたプローブ１２は熱伝導体２４と接触する。各冷媒流路２５には、気体や液体の冷媒が流されてハウジング２１を冷却する。各冷媒流路２５はプローブ穴２８の近傍に配置される。
【００４６】
プローブ１２に大電流が流れる際に発生するジュール熱は熱伝導体２４へ伝達されることにより、各冷媒流路２５によって冷却されるハウジング２１に吸収される。すなわち、ハウジング２１は各プローブ１２を冷却するので、プローブ１２の温度が非常に高くなるのを防止することができ、もってプローブ１２の劣化を防止することができる。
【００４７】
熱伝導体２４を構成する材料としては、ジェル状の伝熱材料が変形許容及び流出防止の観点から好ましいが、特にこれに限られず、未硬化物、硬化物にかかわらず弾性が少ないものが好ましい。具体的には、１〜５００Ｐａ・ｓの粘度、０．１〜１０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率及び１〜７０°（JIS K 6249）の硬度に対応した材料であって、例えば、オイルコンパウンド（信越化学工業株式会社製）、縮合型ＲＴＶゴム（信越化学工業株式会社製）、硬化型シリコーンゴム（ミラブル型・液状）や未硬化シリコーンゴム（ペースト状・ゲル状）、より具体的には、付加型液状シリコーンゴム（信越化学工業株式会社製）、又はペースト状熱伝導ゲル（λＧＥＬ（登録商標））（株式会社タイカ製）が熱伝導体２４を構成する材料として用いられる。
【００４８】
上述したように、本実施の形態ではプローブが直線状でなく、プローブにバネ性を持たせて電極パッドとの接触改善を行うために、プローブが曲線状に構成されていてもよい。熱伝導体２４が変形許容材料によって構成されるため、曲線状のプローブ１２ａをプローブ穴２８へ挿嵌することができる（図７）。この場合、プローブ１２ａと熱伝導体２４との接触面積が増加するため、各プローブ１２ａを効率よく冷却することができる。
【００４９】
また、ハウジング２１において、薄板２２の各開口部２６の位置を、薄板２３の各開口部２７の位置からずらすことにより、プローブ穴２８へ挿嵌されたプローブ１２を薄板２２及び／又は薄板２３に積極的に接触させてもよい（図８）。これにより、プローブ１２で発生するジュール熱を薄板２２や薄板２３へ伝達することができ、もって各プローブ１２の冷却効率をより改善することができる。また、プローブ穴２８、ひいてはハウジング２１に対するプローブ１２の位置が容易に定まり、また、プローブ１２がハウジング２１に対して移動するのを防止することができる。
【００５０】
以上、本発明について、上記各実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではない。
【００５１】
例えば、上記各実施の形態ではプローブカード１０が、半導体ウエハにおける複数の半導体デバイスの電極パッドの数に対応する数のプローブ１２を備えるが、図９に示すように、プローブカード２９が半導体ウエハにおける１つの半導体デバイスの電極パッドの数に対応する数のプローブ１２しか備えていなくてもよく、この場合も、各プローブ１２は本発明が適用されたハウジング３０に支持され、該ハウジング３０がプローブカード２９のベース３１に取り付けられる。
【００５２】
また、上述した各実施の形態におけるハウジング１３，２１の大きさを従来のプローブカードにおけるハウジング（以下、「従来のハウジング」という。）の大きさと同一に設定し、ハウジング１３，２１と従来のハウジングとを交換可能に構成するのが好ましい。これにより、従来のプローブカードにおいても、ハウジングを交換するだけでプローブの劣化を防止することができる。
【００５３】
さらに、従来のハウジングが、薄板によって構成され且つ内部が空洞の筐体からなる場合、当該内部へ熱伝導体２４を充填し、該充填された熱伝導体２４に機械加工やエッチング等の追加工を施して複数のプローブ穴２８を形成してもよく、または、熱伝導体２４を充填する際に、各開口部２６、２７を貫く治具を挿入した後に内部へ熱伝導体２４を充填し、次いで各治具を引き抜くことで複数のプローブ穴２８を形成してもよい。これにより、従来のハウジングへ追加工等を施すことによってハウジング２１を形成することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０，２９  プローブカード
１２，１２ａ  プローブ
１３，２１，３０  ハウジング
１４  金属薄板
１４ａ  第１の薄板
１４ｂ  第２の薄板
１５  本体
１６，２８  プローブ穴
１７，２５  冷媒流路
１８，２６，２７  開口部
１９  除去部
２０  接触部
２２，２３  薄板
２４  熱伝導体
【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】
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【図８】
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【図９】
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