(57)【要約】【課題】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。【解決手段】プローブ１０を支持する支持板１１とプリント配線基板１３を備えたプローブカード２の上面側には、補強部材３が設けられている。補強部材３の外周部には、長穴のガイド孔５０が複数形成されている。ガイド孔５０内には、カードホルダ４に固定されたボルト５２と、ボルト５２の外周にもうけられたカラー５３が設けられている。ガイド孔５０の長手方向の長さは、カラー５３の径よりも長く、ガイド孔５０は、その長手方向の中心線が補強部材３の中心を通るように形成されている。ガイド孔５０によって、補強部材３自体の水平方向の膨張が許容される。【選択図】図１
2009133722.tif 000002
【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、
被検査体に接触する接触子を支持する支持板と、前記支持板の上面側に配置された回路基板とを備えたプローブカードと、
一部が前記回路基板の上面側に配置され、当該回路基板を補強する補強部材と、
前記補強部材の外周部を保持する保持部材と、を有し、
前記補強部材の外周部には、前記保持部材に固定された固定部材を挿通させて、前記補強部材の水平方向の伸縮を案内するための複数のガイド孔が、前記補強部材の厚み方向に貫通して形成され、
前記ガイド孔は、平面視においてその長手方向の長さが前記固定部材の径よりも長く形成され、
前記ガイド孔の長手方向の中心線は、前記補強部材の中心を通っていることを特徴とする、プローブ装置。
【請求項２】
前記固定部材の上部には、フランジ部が設けられ、
前記ガイド孔の内周には、前記フランジ部を係止しうる段部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項３】
前記固定部材の外周には、カラーが設けられ、
前記カラーの上部には、他のフランジ部が設けられ、
前記ガイド部の内周には、前記他のフランジ部を係止しうる段部が設けられ、
前記他のフランジ部の下面と前記保持部材の上面との間の距離は、前記段部と前記保持部材の上面との間の距離よりも長いことを特徴とする、請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項４】
前記ガイド孔は、平面視において前記補強部材の中心を円の中心とする同一円周上に、中心角が４５度又は９０度おきに形成さ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上に形成されたＩＣ、ＬＳＩなどの電子回路の電気的特性は、プローブ装置に装着されたプローブカードを用いて行われている。例えば図８に示すように、プローブ装置１００は、プローブカード１０１と、ウェハＷを載置する載置台１０２と、プローブカード１０１を保持するカードホルダ１０３を備えている。
【０００３】
プローブカード１０１は、多数の針状のプローブ１１０を支持する、コンタクタやガイド板と呼ばれる支持板１１１と、当該支持板１１１と電気的に接続されているプリント配線基板１１２を有している。支持板１１１は、プローブ１１０の先端接触部が突出している下面がウェハＷに対向するように配置され、プリント配線基板１１２は支持板１１１の上面側に配置されている。
【０００４】
プリント配線基板１１２の上面側には、支持板１１１の平面度を矯正する矯正部材１１３が設けられている。矯正部材１１３の上面側には、プリント配線基板１１２を補強する補強部材１１４が設けられている。補強部材１１４の外周部は、ボルト１１５によってカードホルダ１０３に固定されている。
【０００５】
そして、ウェハＷ上のデバイスの電気的特性の検査は、複数のプローブ１１０の先端接触部をデバイスの電子回路の電極に接触させ、プリント配線基板１１２を通じて各プローブ１１０から当該電極に対して検査用の電気信号を印加することにより行われている（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１０６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような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ため、検査時に例えば熱的影響により補強部材１１４が水平方向に膨張する場合がある。しかしながら、補強部材１１４の外周部がボルト１１５によってカードホルダ１０３に固定されているために、補強部材１１４は水平方向に膨張できず、図９に示すように、補強部材１１４の中央部が鉛直方向上方に歪む場合があった。補強部材１１４が鉛直方向上方に歪むと、その補強部材１１４に固定された矯正部材１１３、プリント配線基板１１２、支持板１１１のそれぞれの中央部も鉛直方向上方に歪む。この場合、支持板１１１に支持された複数のプローブ１１０の高さがばらつくことになる。そうすると、検査時の各プローブ１１０とウェハＷの各電極との接触が不安定になり、ウェハＷの電気的特性の検査が適正に行われないことがあった。
【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】
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、被検査体に接触する接触子を支持する支持板と、前記支持板の上面側に配置された回路基板とを備えたプローブカードと、一部が前記回路基板の上面側に配置され、当該回路基板を補強する補強部材と、前記補強部材の外周部を保持する保持部材と、を有し、前記補強部材の外周部には、前記保持部材に固定された固定部材を挿通させて、前記補強部材の水平方向の伸縮を案内するための複数のガイド孔が、前記補強部材の厚み方向に貫通して形成され、前記ガイド孔は、平面視においてその長手方向の長さが前記固定部材の径よりも長く形成され、前記ガイド孔の長手方向の中心線は、前記補強部材の中心を通っていることを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、補強部材の外周部に、複数のガイド孔が補強部材の厚み方向に貫通して形成され、ガイド孔の長手方向の長さは、当該ガイド孔に挿入される固定部材の径より長いので、補強部材自体の水平方向への膨張を許容している。そうすると、被検査体の電気的特性を検査する際に、補強部材の温度が昇温した場合でも、補強部材を水平方向に膨張させることができ、補強部材の鉛直方向の歪みを抑制することができる。また、この場合、ガイド孔はその長手方向の中心線が補強部材の中心を通るように形成されているので、補強部材をその中心から外方に円滑に膨張させることができる。このように補強部材の鉛直方向の歪みを抑制できるので、その下方に設けられた支持板の鉛直方向の歪みも抑制することができる。したがって、支持板に支持された複数の接触子の高さを所定の高さに一定に維持することができ、検査時の接触子と被検査体との接触を安定させることができるので、被検査体の電気的特性の検査を適正に行うことができる。
【００１１】
前記固定部材の上部には、フランジ部が設けられ、前記ガイド孔の内周には、前記フランジ部を係止しうる段部が形成されていてもよい。
【００１２】
前記固定部材の外周には、カラーが設けられ、前記カラーの上部には、他のフランジ部が設けられ、前記ガイド部の内周には、前記他のフランジ部を係止しうる段部が設けられ、前記他のフランジ部の下面と前記保持部材の上面との間の距離は、前記段部と前記保持部材の上面との間の距離よりも長くてもよい。
【００１３】
記ガイド孔は、平面視において前記補強部材の中心を円の中心とする同一円周上に、中心角が４５度又は９０度おきに形成されていてもよい。
【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、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、プローブカード２の上面側に配置された補強部材３と、補強部材３の外周部を保持する保持部材としてのカードホルダ４とを備えている。プローブ装置１は、載置台５に載置された被検査体としてのウェハＷの電子回路の電気的特性の検査を行う。
【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、複数の接触子としてのプローブ１０を支持する支持板１１と、接触ピン１２によって支持板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、支持板１１の平面度を矯正する矯正部材１４を備えている。
【００１８】
支持板１１は、例えば略方盤状に形成され、載置台５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。支持板１１の下面には、ウェハＷの複数の電極（図示せず）に対応して配置された複数のプローブ１０が接合されて支持されている。支持板１１の上面には、接触ピン１２が接合される接続端子１１ａが設けられている。この接続端子１１ａは、支持板１１の内部に形成され、各プローブ１０と上面側の接触ピン１２とを通電するための接続配線１１ｂに接続されている。なお、支持体１１には、絶縁性であり、ウェハＷとほぼ同じ熱膨張率を有する材料が用いられ、例えばセラミックやガラスが用いられる。
【００１９】
プリント配線基板１３は、例えば略円盤状に形成され、支持板１１の上側に支持板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の下面には、接触ピン１２が当接する接続端子１３ａが設けられている。この接続端子１３ａは、プリント配線基板１３の内部に形成され、テストヘッド（図示せず）と支持板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と支持板１１との間には、一定幅の隙間が設けられ、その隙間には、支持板１１とプリント基板１３とを電気的に接続する複数の接触ピン１２が設けられている。接触ピン１２は、支持板１１の面内にほぼ均等に配置されている。接触ピン１２は、弾性及び可撓性があり、かつ、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１２は、支持板１１の接続端子１１ａ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１２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。
【００２１】
矯正部材１４は、例えば略円盤形状を有し、図１に示すように、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。
【００２２】
矯正部材１４の外周部の下面には、支持板１１、プリント配線基板１３及び矯正部材１４を連結し一体化するための連結体２０が固定されている。連結体２０は、例えば矯正部材１４の上面側から矯正部材１４を厚み方向に貫通するボルト２１によって固定されている。
【００２３】
連結体２０は、上下方向に長い略四角柱形状に形成されている。連結体２０は、支持板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２０は、平面視において支持板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。
【００２４】
連結体２０は、例えばプリント配線基板１３を厚み方向に貫通し、下端部が支持板１１の外周部の外方の位置まで到達している。連結体２０の下端面には、ボルト２２によって、板ばね２３が固定されている。この板ばね２３により、支持板１１の外周部を下から保持しながら、支持板１１をプリント配線基板１３側に押し付けて、支持板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。
【００２５】
矯正部材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４０が設けられている。この平行調整ネジ４０は、矯正部材１４の面内の複数個所に設けられている。各平行調整ネジ４０を回転させ、各平行調整ネジ４０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、支持板１１の水平度を調整できる。
【００２６】
矯正部材１４の上面側には、例えばプローブカード２の上面を覆い、プリント配線基板１３を補強する補強部材３が設けられている。補強部材３は、複数のボルト４１によって矯正部材１４を支持している。補強部材３の外周部には、当該外周部を支持してプローブ装置１の本体（図示せず）に装着されるカードホルダ４が設けられている。
【００２７】
補強部材３は、図２に示すように、略円盤形状の本体３ａと、本体３ａの外周から外方に向けて径方向に延伸する略直方体形状の接続部材３ｂとを有している。接続部材３ｂは、例えば８本設けられ、本体３ａの外周に等間隔、すなわち補強部材３の中心Ｐを円心とする同一円周上に、中心角が４５度おきに配置されている。なお、接続部材３ｂの本数は、プローブカード２のプリント配線基板１３に接続されるテストヘッド（図示せず）の形状で決まり、例えば４本の接続部材３ｂが設けられる場合もある。かかる場合、接続部材３ｂは、補強部材３の中心Ｐを円心とする同一円周上に、中心角が９０度おきに配置される。
【００２８】
各接続部材３ｂには、当該接続部材３ｂの厚み方向に貫通する長穴のガイド孔５０がそれぞれ形成されている。ガイド孔５０は、平面視においてその長手方向が接続部材３ｂに沿うように形成され、すなわちその長手方向の中心線Ｌが補強部材３の中心Ｐを通り、複数の中心線Ｌが中心Ｐで交差するように形成されている。さらに、ガイド孔５０は、補強部材３の中心Ｐを円心とする同一円周上に、中心角が４５度おきに形成されている。ガイド孔５０が形成された接続部材３ｂの下方に位置するプリント配線基板１３には、ガイド孔５０を囲むように半円形状の切欠き１３ａが形成されている。
【００２９】
ガイド孔５０内には、図３に示すように、その下部がガイド孔５０の内周に沿って突出し、段部５１が形成されている。このガイド孔５０内には、カードホルダ４に固定された固定部材としてのボルト５２が設けられている。ボルト５２の上部には、フランジ部５２ａが設けられている。ボルト５２の外周にはカラー５３が設けられ、カラー５３は、ボルト５２によってカードホルダ４に対して固定されている。カラー５３は、上部に設けられた他のフランジ部５３ａと、その下部に設けられた支持部５３ｂから構成されている。
【００３０】
カラー５３の他のフランジ部５３ａは、段部５１よりわずかに上方に設けられ、例えば他のフランジ部５３ａの下面とカードホルダ４の上面との距離ｈ１が、段部５１とカードホルダ４の上面との距離ｈ２より数μｍ長くなっている。したがって、ボルト５２を締め付けても、補強部材３の外周部は鉛直方向にその分は固定されない。また、ガイド孔５０の段部５１より上部５０ａの長手方向の長さＸは、他のフランジ部５３ａの径Ｓよりも長くなっており、かつ、ガイド孔５０の段部５１より下部５０ｂの長手方向の長さＹは、支持部５３ｂの径Ｔ１よりも長くなっている。したがって、補強部材３自体の水平方向への膨張を許容する。さらに、他のフランジ部５３ａの径Ｓは、ガイド孔５０の下部５０ｂの長手方向の長さＹよりも長くなっており、補強部材３の浮き上がりが抑えられる。また、カラー５３の支持部５３ｂの径Ｔ１は、図４に示すように、ガイド孔５０の下部５０ｂの短手方向の長さＴ２よりわずかに（数μｍ）小さくなっている。
【００３１】
載置台５は、図１に示すように、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。
【００３２】
以上のように構成されたプローブ装置１を用いて、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５上に載置される。次に、例えば載置台５が移動し、ウェハＷが支持板１１に近づけられ、ウェハＷの所定の各電極が各プローブ１０に接触される。そして、プリント配線基板１３、支持板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。
【００３３】
以上の実施の形態によれば、補強部材３の複数の接続部材３ｂに、ガイド孔５０が接続部材３ｂの厚み方向に貫通してそれぞれ形成され、ガイド孔５０の上部５０ａの長手方向の長さＸは、カラー５３の他のフランジ部５３ａの径Ｓより長く、かつ、下部５０ｂの長手方向の長さＹが支持部５３ｂの径Ｔ１よりも長いので、補強部材３自体の水平方向への膨張を許容する。また、カラー５３の他のフランジ部５３ａは、段部５１よりわずかに（数μｍ）上方に設けられているので、補強部材３の外周部は鉛直方向にその分は固定されない。したがって、ウェハＷの電気的特性を検査する際に、補強部材３の温度が昇温した場合でも、補強部材３を水平方向に膨張させることができ、補強部材３の鉛直方向の歪みを抑制することができる。これによって、補強部材３の下方に設けられた支持板１１の鉛直方向の歪みも抑制することができ、支持板１１に支持された複数の複数のプローブ１０の高さを所定の高さに一定に維持することができる。したがって、検査時の検査時のプローブ１０とウェハＷの電極との接触を安定させることができるので、ウェハＷの電気的特性の検査を適正に行うことができる。
【００３４】
また、カラー５３の他のフランジ部５３ａの径Ｓは、ガイド孔５０の下部５０ｂの長手方向の長さＹよりも長くなっているので、補強部材３の温度が昇温して膨張する際、当該補強部材３の浮き上がりを抑えることができる。
【００３５】
さらに、ガイド孔５０は、その長手方向が接続部材３ｂに沿うように形成されて、その長手方向の中心線Ｌが補強部材３の中心Ｐで交差し、かつ、カラー５３の支持部５３ｂの径Ｔ１は、ガイド孔５０の下部５０ｂの短手方向の長さＴ２よりわずかに（数μｍ）小さくなっているので、補強部材３の温度が昇温して膨張する際、補強部材３をその中心Ｐから外方に向けて円滑に、かつ、中心位置がずれないように膨張させることができる。すなわち、補強部材３が回転方向にずれることなく膨張させることができる。
【００３６】
以上の実施の形態では、ガイド孔５０内にボルト５２及びカラー５３を設けていたが、カラー５３を省略しボルト５２だけを設けてもよい。この場合、ボルト５２のフランジ部５２ａの径は、ガイド孔５０の上部５０ａの長手方向の長さＸよりも短く、かつ、フランジ部５２ａより下部の径は、ガイド孔５０の下部５０ｂの長手方向の長さＹよりも短くなるようにボルト５２が設けられる。ボルト５２のフランジ部５２ａは、ガイド孔５０の段部５１に係止されていてもよいが、この場合には、補強部材３が膨張できる程度にボルト５２の締め付け度合を調整するのが好ましい。かかる場合、補強部材３の温度が昇温した場合に、補強部材３自体の水平方向の膨張分を許容する。
【００３７】
上述のようにカラー５３を省略する場合において、さらにボルト５２のボルト５２のフランジ部５２ａを省略してもよい。かかる場合でも、補強部材３自体の水平方向への膨張分を許容する。
【００３８】
以上の実施の形態では、板ばね２３は直接支持板１１の外周部下面を保持していたが、図５に示すように、板ばね２３と支持板１１の外周部下面との間に、ローラ７０を設けてもよい。ローラ７０は、図６に示すように、支持板１１の径方向と直角方向に延伸している。ローラ７０の長手方向の中心は、平面視において支持板１１の中心Ｐ’を円心とする同一円周上に等間隔で配置されている。このローラ７０により、支持板１１は、支持板１１自体の水平方向への膨張が許容されて板ばね２３に保持される。
【００３９】
ここで、例えばウェハＷの電気的特性の検査をする際、支持板１１の温度が昇温した場合に、支持板１１の外周部が水平方向に固定されていると、支持板１１の中央部が鉛直方向に歪み、支持板１１に支持された複数のプローブ１０の高さがばらつき、プローブ１０とウェハＷの電極との接触が不安定になる。しかしながら、以上の実施の形態によれば、支持板１１の外周部下面と板ばね２３との間にローラ７０を配置しているので、支持板１１自体の水平方向の膨張を許容している。そうすると、支持板１１の温度が昇温した場合でも、支持板１１を水平方向に膨張させることができる。このとき、ローラ７０が回転することによって、支持板１１を円滑に水平方向に膨張させることができる。したがって、支持板１１の膨張分を水平方向に逃がすことができ、支持板１１の鉛直方向の歪みを抑制することができる。この結果、支持板１１に支持された複数のプローブ１０の高さを所定の高さに一定に維持することができるので、検査時のプローブ１０とウェハＷの電極との接触を安定させることができる。
【００４０】
また、かかる実施の形態において、支持板１１の上面には、図６に示すように、支持板１１の水平方向の伸縮を案内するためのガイド溝７１を複数個所、例えば４箇所に形成してもよい。ガイド溝７１は、支持板１１の中心Ｐ’を円の中心とする同一円周上に、中心角が９０度おきに形成されている。ガイド溝７１は、平面視においてその長手方向の長さがガイドピン７２の径よりも長く形成され、短手方向の長さがガイドピン７２の径に適合するように形成されている。ガイド溝７１の長手方向の中心線Ｌ’は、支持体１１の中心Ｐ’を通っている。ガイド溝７１には、図７に示すように、プリント配線基板１３を厚み方向に貫通するガイドピン７２が挿入されている。ガイドピン７２は、プリント配線基板１３を厚み方向に貫通することで、水平方向に動かないように固定されている。
【００４１】
このように、ガイド溝７１はその長手方向の長さがガイドピン７２の径よりも長く形成され、ガイド溝７１にはプリント配線基板１３によって水平方向に動かないように固定されたガイドピン７２が挿入されているので、支持板１１の温度が上昇した場合、支持板１１がガイド溝７１に案内されて膨張する。また、
ガイド溝７１は、支持板１１の中心Ｐ’を円の中心とする同一円周上に、中心角が９０度おきに形成され、ガイド溝７１の長手方向の中心線Ｌ’が支持体１１の中心Ｐ’を通っているので、支持板１１をその中心位置を維持しつつ水平方向に膨張させることができる。これによって、支持板１１がウェハＷと実質的にほぼ同じ熱膨張率を有し、支持板１１がウェハＷとほぼ同様に水平方向に膨張するので、支持板１１に支持されたプローブ１０に対するウェハＷの電極の水平方向の位置が変わらず、プローブ１０をウェハＷの電極に適切に接触させることができる。
【００４２】
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。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクル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】
【００４３】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の被検査体の電気的特性を検査するためのプローブ装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施の形態にかかるプローブ装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】プローブカードを上方から見た平面図である。
【図３】プローブカードの補強部材の外周部周辺の構成の概略を示す縦断面図である。
【図４】カラーの支持部とガイド孔の構成の概略を示す平面図である。
【図５】他の実施の形態にかかるプローブ装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図６】プローブカードを下方から見た平面図である。
【図７】プローブカードの支持板の外周部周辺の構成の概略を示す縦断面図である。
【図８】従来のプローブ装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図９】従来のプローブ装置の補強部材が歪んだ様子を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    プローブ装置
２    プローブカード
３    補強部材
４    カードホルダ
１０  プローブ
１１  支持板
１３  プリント配線基板
５０  ガイド孔
５１  段部
５２  ボルト
５２ａ  フランジ部
５３  カラー
５３ａ  他のフランジ部
Ｌ    中心線
Ｐ    中心
Ｗ    ウェハ
【図１】
2009133722.tif 000003
【図２】
2009133722.tif 000004
【図３】
2009133722.tif 000005
【図４】
2009133722.tif 000006
【図５】
2009133722.tif 000007
【図６】
2009133722.tif 000008
【図７】
2009133722.tif 000009
【図８】
2009133722.tif 000010
【図９】
2009133722.tif 000011