(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後方向へ伸びるアーム領域と、該アーム領域の先端部から下方へ伸びる針先領域とを含み、前記針先領域は、前記アーム領域の先端側の下縁部に一体的に続く台座部であって上下方向へ伸びる仮想的な軸線に対し傾斜した下面を有する台座部と、該台座部の下面から突出する接触部であって前記仮想的な軸線に直角の針先面と該針先面の周りから前記台座の下面に連続する側面であって前記仮想的な軸線に対し傾斜した側面とを有する接触部とを備えている、通電試験用プローブ。
【請求項２】
前記下面は、前記接触部の側ほど下方となるように傾斜された２つの傾斜面により前記接触部の位置を頂点とするＶ字状の形状を有する、請求項１に記載の通電試験用プローブ。
【請求項３】
前記接触部は、これを左右方向から見たとき下方ほど幅の狭い台形の形状を有する、請求項１に記載の通電試験用プローブ。
【請求項４】
前記アーム領域は、上下方向に間隔をおいて前後方向へ伸びる第１及び第２のアーム部と、両アーム部をそれらの先端側及び後端側において接続する第１及び第２の連結部とを含む、請求項１に記載の通電試験用プローブ。
【請求項５】
さらに、前記第２の連結部から上方へ伸びる延長領域と、該延長領域の上端に続く取り付け領域とを含む、請求項４に記載の通電試験用プローブ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載された複数の通電試験用プローブを備えたプローブカードと、集積回路が配置されるチャックトップと、該チャックトップを少なくとも前後方向及び左右方向に二次元的に移動させる検査ステージと、少なくとも１つの通電試験用プローブの少なくとも接触部を撮影するように前記検査ステージに配置されたエリアセンサとを含む、電気的接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路の通電試験に用いるプローブ及びこれを用いた電気的接続装置に関する。
【０００２】
［用語の定義］
【０００３】
本発明においては、チャックトップに配置された集積回路に垂直の方向を上下方向といい、プローブのアーム領域の長手方向を前後方向といい、上下方向及び前後方向に直交する方向を左右方向という。
【０００４】
しかし、それらの方向は、通電すべき集積回路を受けるチャックトップに応じて異なる。したがって、例えば、本発明でいう上下方向が、上下逆となる状態で使用してもよいし、斜めの方向となる状態で使用してもよい。
【背景技術】
【０００５】
半導体集積回路は、それが仕様書通りに製造されているか否かの通電試験をされる。この種の通電試験は、集積回路の電極に個々に押圧される複数のプローブ（すなわち、接触子）を備えた、プローブカード、プローブブロック、プローブユニット等、電気的接続装置を用いて行われる。この種の電気的接続装置は、集積回路の電極と、テスターとを電気的に接続するために利用される。
【０００６】
この種の電気的接続装置に用いられるプローブとしては、導電性金属細線から製造されたニードルタイプのもの、板状に形成されたブレードタイプのもの、電気絶縁シート（フィルム）の一方の面に形成された配線に突起電極を形成したプローブ要素を用いるプローブ要素タイプのもの等がある。
【０００７】
ブレードタイプのプローブには、導電性金属板から製造された単一板タイプのものと、ホトレジストの露光及びエッチングとそのエッチングされた箇所へのメッキとを１回以上行う積層タイプのもの等がある。
【０００８】
いずれのタイプのプローブも、配線基板のような支持部材に片持ち梁状に支持されて、針先部（すなわち、接触部）の先端（すなわち、針先）を集積回路の電極に押圧される。針先が集積回路の電極に押圧されると、オーバードライブがプローブに作用し、プローブは弾性変形により湾曲される。
【０００９】
ブレードタイプのプローブの１つとして、上下方向に間隔をおいて前後方向へ伸びる第１及び第２のアーム部と、該第１及び第２のアーム部をそれらの先端部及び後端部においてそれぞれ連結する第１及び第２の連結部と、第１の連結部の下方側に続く針先部と、第２の連結部の上方側に続く取り付け部とを含むＺ字状のものがある（特許文献１）。
【００１０】
ブレードタイプのプローブの他の１つとして、上下方向に間隔をおいて前後方向へ伸びる第１及び第２のアーム部と、該第１及び第２のアーム部をそれらの後端部において連結する連結部と、第１のアーム部の先端部の下方側に続く針先部と、第２のアーム部の先端部の上方側に続く取り付け部とを含むものがある（特許文献２）。
【００１１】
従来のプローブは、いずれも、取り付け部が適宜な支持部材に取り付けられて、その支持部材に片持ち梁状に支持され、その状態で針先を集積回路の電極に押圧される。これにより、オーバードライブがプローブに作用し、プローブは第１及び第２のアーム部において弾性変形により湾曲される。
【００１２】
集積回路の通電試験に用いられるプローブは、一般に、プローブカードのような電気的接続装置に組み立てられて、テスターに組み付けられた後、針先側（集積回路側）から照明された状態で、ビデオカメラのようなエリアセンサにより針先側から撮影されて、エリアセンサの出力信号を画像処理することにより、テスター又は集積回路の電極に対する針先の位置を求め、その座標位置を決定する位置合わせをされる。
【００１３】
最近の集積回路においては、電極自体の大きさ及び電極の配置ピッチが小さくなっている。そのような集積回路に用いるプローブ（特に、針先）自体の大きさ及びプローブ（特に、針先）の配置ピッチも小さくしなければならない。
【００１４】
しかし、従来のプローブは、台座部の下面が上下方向に直角な平坦面であるから、針先を小さくすると、台座部の下面からの反射光がエリアセンサに入力することを避けることができないし、台座部の下面からの反射光を識別することができない。その結果、従来のプローブでは、テスター又は集積回路の電極に対する針先の位置を正確に決定することができない。
【００１５】
上記のように針先の位置を正確に決定することができないと、テスター又は集積回路とプローブとの正確な位置合わせをすることができないから、プローブの針先が所定の集積回路の電極に押圧されず、その結果正しい通電試験を行うことができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】
特開平７−１１５１１０号公報
【特許文献２】
特開２００３−５７２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、針先の位置を正確に決定可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係るプローブは、前後方向へ伸びるアーム領域と、該アーム領域の先端部から下方へ伸びる針先領域とを含む。前記針先領域は、前記アーム領域の先端側の下縁部に一体的に続く台座部であって上下方向へ伸びる仮想的な軸線に対し傾斜した下面を有する台座部と、該台座部の下面から突出する接触部であって前記仮想的な軸線に直角の針先面と該針先面の周りから前記台座の下面に連続する側面であって前記仮想的な軸線に対し傾斜した側面とを有する接触部とを備えている。
【発明の効果】
【００１９】
下方から針先領域に照射される光は、接触部の下向きの面及び台座部の下面において反射される。
【００２０】
しかし、本発明に係るプローブにおいては、針先面が前記仮想的な軸線に直角であるのに対し、台座部の下面が上下方向へ伸びる仮想的な軸線に対し傾斜しているから、台座部の下面からの反射光はエリアセンサに向けて進まず、接触部特に針先面からの反射光のみがエリアセンサに入射する。このため、本発明によれば、針先の位置を正確に決定することができる。
【００２１】
前記下面は、前記接触部の側ほど下方となるように傾斜された２つの傾斜面により前記接触部の位置を頂点とするＶ字状の形状を有することができる。そのようにすれば、台座部の下面からの反射光がエリアセンサに向かうことを確実に防止することができるから、針先の位置をより正確に決定することができる。
【００２２】
前記接触部は、これを左右方向から見たとき下方ほど幅の狭い台形の形状を有することができる。そのようにすれば、接触部のうち、針先面以外の箇所からの反射光はエリアセンサに向けて進まないから、針先の位置をより正確に決定することができる。
【００２３】
前記アーム領域は、上下方向に間隔をおいて前後方向へ伸びる第１及び第２のアーム部と、両アーム部をそれらの先端側及び後端側において接続する第１及び第２の連結部とを含むことができる。
【００２４】
プローブは、さらに、前記第２の連結部から上方へ伸びる延長領域と、該延長領域の上端に続く取り付け領域とを含むことができる。
【００２５】
本発明に係る電気的接続装置は、上記のような複数の通電試験用プローブを備えたプローブカードと、集積回路が配置されるチャックトップと、該チャックトップを少なくとも前後方向及び左右方向に二次元的に移動させる検査ステージと、少なくとも1つの通電試験用プローブの少なくとも接触部を撮影するように前記検査ステージに配置されたエリアセンサとを含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気的接続装置の一実施例を示す図。
【図２】本発明に係るプローブの一実施例を示す斜視図。
【図３】図３は、本発明に係るプローブの他の実施例を示す斜視図。
【図４】エリアセンサからプローブの先端に向かう光線とプローブからエリアセンサに向かう光線との関係を説明するための図。
【符号の説明】
【００２６】
１０  電気的接続装置
１２  集積回路
１４  プローブ
１６  プローブカード
１８  チャックトップ
２０  検査ステージ
２２  エリアセンサ
２４  アーム領域
２６  針先領域
２８  延長領域
３０  取り付け領域
３２，３４  アーム部
３６，３８  連結部
４０  台座部
４２  針先部
４４  台座部の下面
４６  針先面
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１を参照するに、電気的接続装置１０は、１以上の集積回路１２が仕様書通りに製造されているか否かの通電試験において、集積回路１２の電極とテスターとを電気的に接続するために用いられる。集積回路１２は、図示の例では、半導体ウエーハに形成された未切断のものである。
【００２８】
電気的接続装置１０は、複数のプローブ１４を備えるプローブカード１６と、集積回路１２が配置されるチャックトップ１８と、チャックトップ１８を少なくとも前後方向及び左右方向に二次元的に移動させる検査ステージ２０と、少なくとも1つの通電試験用プローブ１４を撮影するように検査ステージ２０に配置されたエリアセンサ２２とを含む。
【００２９】
各プローブ１４は、図２に示すように、前後方向へ伸びるアーム領域２４と、アーム領域２４の先端側の下端縁に一体的に続く針先領域２６と、アーム領域２４の後端部から上方へ伸びる延長領域２８と、延長領域２８の上端に一体的に続く取り付け領域３０とを含む。
【００３０】
アーム領域２４は、上下方向に間隔をおいて前後方向へ伸びる第１及び第２のアーム部３２，３４と、第１及び第２のアーム部３２，３４をそれらの先端部及び後端部においてそれぞれ連結する第１及び第２の連結部３６，３８とを備えている。延長領域２８は、第２の連結部３８から上方に伸びている。
【００３１】
針先領域２６は、第２のアーム部３４の先端側の下縁部と第１の連結部３６の下縁部とに一体的に続く台座部４０と、台座部４０の下縁部から下方に突出する接触部４２とを備えている。
【００３２】
台座部４０の下面４４は、接触部４２の側ほど下方となるように傾斜された２つの傾斜面により、接触部４２の位置を頂点とするＶ字状の形状を有している。
【００３３】
接触部４２は、これを左右方向から見たとき２等辺三角形の形状を有する。このため、接触部４２の前後方向の各面は、上下方向へ伸びる仮想的な軸線に対し傾斜している。これに対し、接触部４２の下端面は、集積回路１２の電極に押圧されるように、仮想的な軸線に直角の平坦な針先面４６とされている。
【００３４】
アーム部３２，３４、第１及び第２の連結部３６，３８、取り付け領域３０、延長領域２８及び台座部４０は、左右方向におけるほぼ同じ厚さ寸法を有する一体的な板の形状とされており、したがってプローブ１４は、全体的に平坦なブレードタイプのプローブとされている。
【００３５】
これに対し、左右方向における接触部４２の寸法は、図２に示す例では、アーム部３２，３４、第１及び第２の連結部３６，３８、取り付け領域３０、延長領域２８及び台座部４０のそれより小さい。
【００３６】
しかし、図３に示すように、左右方向における接触部４２の寸法を、アーム部３２，３４、第１及び第２の連結部３６，３８、取り付け領域３０、延長領域２８及び台座部４０のそれとほぼ同じにしてもよい。
プローブ１４の素材として、ニッケル・リン合金（Ｎｉ−Ｐ）、ニッケル・タングステン合金（Ｎｉ−Ｗ）、ロジウム（Ｒｈ）、燐青銅（Ｐ−Ｓｎ−Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム・コバルト合金（Ｐｄ−Ｃｏ）、及びパラジウム・ニッケル・コバルト合金（Ｐｄ−Ｎｉ−Ｃｏ）等の導電性金属材料をあげることができる。
【００３７】
プローブ１４は、その全体を上記材料で製作されていてもよい。しかし、接触部４２は、少なくとも台座部４０と異なる材料で製作してもよい。この場合、台座部４０は、両アーム部３２，３４、両連結部３６，３８、取り付け領域３０及び延長領域２８と同じ材料で製作されていてもよいし、異なる材料で製作されていてもよい。
【００３８】
プローブ１４の全体を同じ材料で製作するか、又は接触部４２を除く箇所を同じ材料で製作すれば、プローブ１４の製造が容易になる。
【００３９】
上記のようなプローブ１４は、導電性金属板から打ち抜き加工や切断加工等により製造することができるし、ホトレジストの露光及びエッチングとそのエッチングされた箇所へのメッキとを１回以上行うことにより製造することもできる。
【００４０】
各プローブ１４は、取り付け領域３０の上面においてプローブカード１６の下面に形成された平坦な導電性部に半田付けのような手法により、片持ち梁状に取り付けられる。
【００４１】
プローブカード１６は、ガラス入りエポキシのような電気絶縁材料で製作された配線基板５０と、配線基板５０の下面に取り付けられたセラミック基板５２と、セラミック基板５２の下面に取り付けられたプローブ基板５４と、配線基板５０の上面に取り付けられた補強板５６とを含む。
【００４２】
配線基板５０とセラミック基板５２とは、互いに一対一の形に電気的に接続される複数の配線を有する。配線基板５０は、また、図示しないテスターに電気的に接続される複数のテスターランドを有している。各テスターランドは配線基板５０の配線に一対一の形に電気的に接続されている。
【００４３】
プローブ基板５４は、セラミック基板５２の配線に一対一の形に電気的に接続された複数の配線を多層に有していると共に、それらの配線に一対一の形に電気的に接続された複数の接続ランドを下面に有している。各プローブ１４は、接続ランドに一対一の形に取り付けられている。
【００４４】
補強板５６は、電気絶縁材料で製作されており、またセラミック基板５２と共同して配線基板５０の撓みを防止している。
【００４５】
チャックトップ１８は、集積回路１２を真空的に吸着して移動不能に維持する。検査ステージ２０は、チャックトップ１８を、前後方向、左右方向及び上下方向の３方向に移動させる三次元移動機構とされていると共に、チャックトップ１８を上下方向へ伸びる軸線の周りに角度的に回転させるθ移動機構を備えている。
【００４６】
エリアセンサ２２は、図４に示すように、光線５８を集束して特定のプローブ１４の針先面４６に向けて指向させて針先面４６及びその近傍を照明し、針先４面６及びその近傍からの反射光を受光して電気信号に変換する。
【００４７】
エリアセンサ２２の出力信号は、特定のプローブ１４の座標位置を決定する画像処理装置に供給される。
【００４８】
図４において、光線５８の開き角度θ１は、下面４４の傾斜角度θ２及びθ３より小さくすることができる。角度θ１及びθ２は、同じであってもよいし、異なってもよい。
【００４９】
上記の電気的接続装置１０において、下方から針先領域２６に照射される光線５８は、接触部４２の針先面４６及び台座部４０の下面４４において反射される。
【００５０】
しかし、プローブ１４は、針先面４６が上下方向に伸びる仮想的な軸線に直角であるのに対し、台座部４０の下面４４が上下方向へ伸びる仮想的な軸線に対し傾斜しているから、下面４４からの反射光はエリアセンサ２２に向けて進まず、接触部４２特に針先面４６からの反射光のみがエリアセンサ２２に入射する。このため、特定のプローブ１４の針先面４６の位置を正確に決定することができる。
【００５１】
上記のプローブ１４によれば、下面４４が接触部４２の側ほど下方となるように傾斜された２つの傾斜面により接触部４２の位置を頂点とするＶ字状の形状を有するから、下面４４からの反射光がエリアセンサ２２に向かうことが確実に防止される。その結果、針先面４６の位置をより正確に決定することができる。
【００５２】
また、接触部４２がこれを左右方向から見たとき三角形の形状を有するから、接触部４２のうち、針先面４６以外の箇所からの反射光はエリアセンサに向けて進まない。その結果、針先面４６の位置をより正確に決定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
プローブ１４は、単一のアーム領域を備えていてもよい。この場合、連結部３６，３８を省略し、針先領域２６をアーム部の先端側にこれと一体的に形成し、延長領域２８をアーム部の後端側に一体的に形成してもよい。
【００５４】
本発明は、半導体ウエーハに形成された未切断の集積回路の通電試験用のみならず、切断された集積回路の通電試験用としても用いることができる。
【００５５】
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、種々変更することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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