(57)【要約】【課題】繰返し使用によって先端の位置が変化しても、接触子の接触位置が端子から外れることのない接触子を備えたプローブカードを提供する。【解決手段】プローブカード２０のカード本体２１に、測定するＩＣチップ１０のボンディングパッド１１の数に合わせた複数の接触子３０を設ける。接触子３０は、カード本体２１に支持された取付部３１と、取付部３１から斜め下方へ伸ばした弾性変形可能な腕部３２と、腕部３２の先端に設けられた接触部３３とを備える。接触部３３は球面３３ａに、接触部３３がボンディングパッド１１との接触によって押し上げられる範囲の中間の位置での接触点Ｃからカード本体２１の下面２１ａに引いた垂線と下面２１ａとの交点を中心Ｒｃとして点Ｃまでの距離と略等しい値の半径Ｒを有する球面３３ａを備える。球面３３ａは、ボンディングパッド１１と接触する側に凸である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハの表面に対面するようにＩＣテスタに装着されるカード本体と、このカード本体に根元側が支持され、前記半導体ウエハを測定位置まで上昇させる間に半導体ウエハの表面に形成されたチップ部品の端子に先端側が接触してＩＣテスタとの電気的接続を行うカンチレバー型の接触子とを備えたプローブカードにおいて、
前記半導体ウエハの上昇に伴って前記接触子の先端側が前記端子に接触した後、さらに半導体ウエハが前記測定位置まで上昇する間に前記先端側が半導体ウエハとともに上昇したときに、前記端子に接触する前記先端側の接触位置が変わっても前記先端側が接触している端子上の接触位置が変わらないように前記先端側を下凸の曲面形状にしたことを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
前記接触子は、
前記カード本体に支持された根元側から斜め下方へ伸びた弾性変形可能な腕部と、
前記腕部の先端に設けられ、前記先端側が前記端子と接触し始める接触開始位置と前記測定位置との真中の位置にあるときに、前記端子との接触点から前記カード本体の下面に引いた垂線の前記下面との交点を中心とし、前記接触点までの距離と略等しい値を半径とする曲面を有する接触部と、
を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のプローブカード。
【請求項３】
前記曲面は、球面であることを特徴とする請求項１または２記載のプローブカード。
【請求項４】
前記曲面は、前記腕部の延伸方向に曲率を持つ円柱面であることを特徴とする請求項１または２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、半導体ウエハ上に形成されたＩＣ等の各チップの電気的特性を効率よく測定するために、各チップの端子と測定器とを電気的に接続する接触子を備えたプローブカードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路（ＩＣ）の製造における半導体ウエハ検査工程において、半導体ウエハ上に形成された各チップの端子と測定機（ＩＣテスター）との間を電気的に接続するための手段としてプローブカードが知られている。このプローブカードは、カード本体と、被測定物である前記チップの各端子に対応して設けられた接触子とから構成される。
【０００３】
このようなプローブカードを用いて各チップの電気的特性を測定する場合、接触子の先端をチップに設けられた端子の表面に接触するように位置合わせを行った後、半導体ウエハを持ち上げて各チップの端子をプローブカードの接触子に押し当て、接触子を弾性変形させることで生じる圧力によって圧接させる。接触子の構造は、ピン状の接触子をバネで押し付け先端を前記端子に圧接させるピン型や、下記特許文献１及び２に示されるような、アーム状部分を撓ませて接触圧力を発生させ、尖らせた一端を前記端子に圧接させるカンチレバー型とがある。
【特許文献１】特開平１１−２９５３４０号公報
【特許文献２】特開平０７−１０６３７８号公報
【０００４】
カンチレバー型の場合、アーム状部分が撓むときに先端が前記端子の表面を擦り、端子表面に付着した異物や酸化被膜などの付着物が除去される。付着物を確実に除去するために先端が鋭利になったものがあるが、鋭利な先端によって、金などの柔らかい金属でできている端子は、表面が削られて傷がつき接触不良の原因となる。先端の接触部分が丸くなったものは、このようなことがないので好ましい。
【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、繰返し使用によって接触子がへたると非接触状態における先端の位置が変化し、複数の接触子の間での接触開始位置にバラツキが発生する。接触開始位置がバラつくと、接触子の中に接触圧力が低下し接触が不安定になるものが発生する。そこで接触圧力の確保と接触の安定化のために、最も後に接触を開始した接触子に合わせて半導体ウエハの押し上げ量を増加させるが、同時に、接触子の撓み量も増加して先端の移動量が大きくなり、端子から外れてしまうものが出てくる。ＩＣテスタなどによる測定中にこのような不具合が起きると、測定できなくなったり測定結果が間違ったりして、測定や検査を安定かつ正確に行うことができなくなる。
【０００６】
本発明は、これらの課題に対して、端子表面に傷を付けることなく安定した接触を確保するとともに、繰返し使用によって先端の位置が変化しても、接触子の接触位置が端子から外れることのない接触子を備えたプローブカードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
半導体ウエハの表面に対面するようにＩＣテスタに装着されるカード本体と、このカード本体に根元側が支持され、前記半導体ウエハを測定位置まで上昇させる間に半導体ウエハの表面に形成されたチップ部品の端子に先端側が接触してＩＣテスタとの電気的接続を行うカンチレバー型の接触子とを備えたプローブカードにおいては、前記半導体ウエハの上昇に伴って前記接触子の先端側が前記端子に接触した後、さらに半導体ウエハが前記測定位置まで上昇する間に前記先端側が半導体ウエハとともに上昇する。このとき、前記端子に接触する前記先端側の接触位置が変わっても前記先端側が接触している端子上の接触位置が変わらないように前記先端側を下凸の曲面形状にする。
【０００８】
プローブカードのカード本体に、測定をするチップ部品の端子の数だけ接触子を設ける。接触子は、前記カード本体から斜め下方へ伸びた弾性変形可能な腕部と、腕部の先端側に設けられた接触部とを備える。前記接触部は、前記端子と接触し始める接触開始位置と前記測定位置との真中の位置にあるときに、前記端子との接触点から前記カード本体の下面に引いた垂線の前記下面との交点を中心とし、前記接触点までの距離と略等しい値を半径とする曲面を有する。前記曲面は、球面あるいは前記腕部の延伸方向に曲率を持つ円柱面である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるプローブカードは、上記構成により、前記接触子が前記端子によって押し上げられたときに、前記接触子の接触位置は先端方向に移動するが前記端子上の接触位置は殆ど変らず、これによって、金など表面硬度の柔らかい端子に傷をつけることなく端子表面の付着物を除去し、十分な接触圧と接触の安定性を確保することができるともに、繰返し使用によって非接触状態における先端の位置が変化しても、その補正のためにチップ部品の押上量を増加させても、接触位置が端子から外れることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１に示すように、ＩＣチップ（チップ部品）１０は、シリコンウエハ上に刻まれた複数のＩＣチップの中の１つで表面には複数のボンディングパッド（端子）１１が設けられている。ボンディングパッド１１の周囲は絶縁皮膜１２で覆われている。前記ＩＣチップ１０の上方にあるプローブカード２０は、カード本体２１に、前記ボンディングパッド１１に対応する複数の接触子３０が設けられている。
【００１１】
図２に示すように、前記接触子３０は、根元側にＬ字型の取付部３１を備え、前記カード本体２１に支持される。取付部３１から斜め下方へ伸ばした弾性変形可能な腕部３２と、腕部３２の先端側に設けられ前記ボンディングパッド１１と接触可能とされた接触部３３を有する。前記カード本体２１の上面側には前記取付部３１より延ばされた接続部３４が設けられ測定器と接続される。
【００１２】
図３に示すように、前記接触部３３は、前記ボンディングパッド１１と接触する側に半径Ｒの凸の球面３３ａを有する。半導体ウエハが上昇させられると、前記ＩＣチップ１０がＰの方向に上昇してボンディングパッド１１と接触部３３の先端が点Ａ（接触開始点）で接触する。更に半導体ウエハが上昇させられると前記ＩＣチップ１０も上昇させられて測定位置に停止する。前記ＩＣチップ１０の上昇に伴って前記接触部３３も上昇させられ、接触部３３は全体としては先端側に移動する。このとき、接触部３３と接触するボンディングパッド１１上の接触位置点Ｂ（初期の測定位置のおける接触点）は、接触部３３の移動中は僅かに動くが前記測定位置では点Ａと同じ位置となる。
【００１３】
図４に示すように、前記接触部３３が前記ボンディングパッド１１によって押し上げられ、ボンディングパッド１１との接触点が点Ａから点Ｂに移動する中間の位置に接触部３３があるときの接触位置（点Ｃ）から、前記カード本体２１の下面２１ａに向けて引いた垂線の長さＤを半径Ｒとして前記球面３３ａが形成されている。このときの半径Ｒの中心Ｒｃはカード本体２１の下面２１ａと前記垂線の交点である。
【００１４】
図５に示すように、球面３３ａとボンディングパッド１１との接触点は、球面３３ａの中心からボンディングパッド１１に引いた垂線のボンディングパッド１１上の位置であるから、球面３３ａの中心位置が移動すると接触点の位置も移動することになる。接触点は、球面３３ａの中心が前記カード本体２１の下面２１ａより下方にあるときは接触部３３の移動方向と同じ方向に僅かに移動し、球面３３ａの中心が前記カード本体２１の下面２１ａより上方にあるときは接触部３３の移動方向と反対の方向に僅かに移動する。
【００１５】
次に前記プローブカード２０の作用について説明する。半導体ウエハ上に刻まれたＩＣチップ１０のプロービングテストの測定のため、接続部３４がＩＣテスタ側に接続された前記プローブカード２０を、前記接触部３３が前記ボンディングパッド１１の中心に接触するようにＩＣチップ１０に対して位置合わせを行ってセットする。
【００１６】
図３〜５に示すように、半導体ウエハが上昇させられると、位置合わせされたＩＣチップ１０が上昇し、ボンディングパッド１１の中心１１ｃの位置で接触部３３が接触し導通を開始する。ＩＣチップ１０が更に上昇して前記接触部３３を押し上げると、前記接触部３３は、腕部３２の弾性変形する支点Ｆを中心として回動し、先端側に移動する。このとき接触部３３の球面３３ａの中心Ｒｃもボンディングパッド１１の中心１１ｃからＳ側にずれるが、ずれ量は僅かで問題とならない。ＩＣチップ１０が更に上昇し、測定位置にセットされると、接触部３３は先端側にさらに移動する。しかし、接触部３３の球面３３ａの中心Ｒｂは僅かにＴ側に戻り、ボンディングパッド１１のほぼ中央となる。
【００１７】
図６に示すように、前記プローブカード２０を繰返し使用していると、前記接触子３０の腕部３２にへたりが生じて変形し、カード本体２１の下面２１ａとの角度θが小さくなる。そのため、ＩＣチップ１０を上昇させたときにボンディングパッド１１と接触するのは前述の点Ａの位置ではなく、点Ｇ（接触子がへたった時の接触開始点）の位置となる。これによって、接触部３３がＩＣチップ１０によって押し上げられる距離は、点ＧからＩＣチップ１０がセットされた測定位置における接触点である点Ｂまでとなり、初期の点Ａから点Ｂと比べて短く、点Ｂにおける接触圧力が小さくなって接触が不安定になってしまう。
【００１８】
そこで、点Ｇからの距離が点Ａから点Ｂまでの距離に等しくなるように点Ｈ（補正後の測定位置における接触点）までＩＣチップ１０を矢印Ｐの方向に更に上昇させ、接触圧の補正を行う。これによって、点Ｈにおける接触部３３とボンディングパッド１１の接触圧は正常となる。ＩＣチップ１０によって押し上げられた接触部３３は、全体として更にＳ側へ移動するが、球面３３ａの中心ＲｈはＴ側に僅かに移動するだけなので点Ｈのズレは問題とならない量である。
【００１９】
これによって、プローブカード２０の接触子３０にへたりが生じて、接触子３０の先端の接触位置が変化した場合に、ＩＣチップ１０の押し上げ量を増加させて接触圧の補正を行っても、接触点がボンディングパッド１１から外れることがないので、プローブカード２０を用いたＩＣチップ１０のプロービングテストを問題なく安定して行うことができる。
【００２０】
次に、本発明による別の実施形態について説明する。図７に示すように、ＩＣチップ（チップ部品）１５は、シリコンウエハ上に刻まれた複数のＩＣチップの中の１つで表面には複数の端子１６が設けられている。端子１６は周囲より僅かに高く設けられている。前記ＩＣチップ１５の上方にあるプローブカード２５は、カード本体２１に、前記端子１６に対応する複数の接触子４０が設けられている。
【００２１】
接触子４０は、カード本体２１に支持されたＬ字型の取付部４１と前記取付部４１から斜め下方へ伸ばした弾性変形可能な腕部４２と、腕部４２の先端に設けられ前記端子１６と接触可能とされた接触部４３と、測定器と接続される接続部４４とを有する。これら各部位のうち腕部４２と接触部４３の幅寸法が前述の実施形態に比べて少し狭くなっているが、これは適宜変更しても良く、ここでは、接触部４３の厚さ方向の形状、特に曲面が前述の実施形態における接触部３３と異なる形状であるから、接触部４３の側面形状についてのみ説明する。
【００２２】
図８に示すように、前記接触部４３は、端子１６と接触する面が円柱面４３ａであり、前述の実施形態における接触部３３が球面３３ａであることと異なる。円柱面４３ａは、前記端子１６と接触する側に半径Ｒの凸の球面３３ａを有する。前記ＩＣチップ１５が矢印Ｐの方向に上昇して端子１６と接触部４３の先端が点Ａで接触する。更に前記ＩＣチップ１５が上昇して測定位置に停止したときの接触位置は点Ｂである。
【００２３】
円柱面４３ａは、図４に示した球面３３ａの中心断面と同様に、点Ａと点Ｂの中間点からカード本体２１の下面２１ａに向けて引いた垂線の長さＤを半径Ｒとして形成されており、ＩＣチップ１５が上昇するときの接触部４３および端子１６との接触点の動作は、前述の実施形態である接触部３３と全く同じである。したがって、この場合もＩＣチップ１５の上昇に伴って接触部３３が先端側に移動しても接触点は殆ど動くことはない。
【００２４】
前記実施形態では、接触子３０の取付部３１をＬ字形にしたが、取付部３１はカード本体２１に支持される部分のみとし、カード本体２１の下面２１ａから露出したところから斜めに腕部３２を設けても良い。
【００２５】
前記実施形態では、接触子３０あるいは４０は、プローブカード２０または２５のカード本体２１の周辺に取り付けられ、カード本体２１の内側に向かって延びる構造となっているが、先端が外側に向かって延びる構造としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるプローブカードとＩＣチップを示す図である。
【図２】図１の拡大図であって接触子がカード本体に取り付けられた構造を示す図である。
【図３】接触子がカード本体に取り付けられた状態を示す断面図である。
【図４】接触部が接触開始位置と測定位置の中間にある時の状態を示す断面図である。
【図５】接触部の球面形状を説明する図である。
【図６】接触子がへたったときの接触部の動作を説明する図である。
【図７】本発明による別の実施形態のプローブカードとＩＣチップを示す図である。
【図８】別の実施形態における接触子がカード本体に取り付けられた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０，１５  ＩＣチップ（チップ部品）
１１  ボンディングパッド（端子）
１６  端子
２０，２５  プローブカード
２１  カード本体
２１ａ  下面
３０，４０  接触子
３１，４１  取付部
３２，４２  腕部
３３，４３  接触部
３４，４４  接続部
【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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