WO2007142204A1

WO2007142204A1 - プローブカード

Info

Publication number: WO2007142204A1
Application number: PCT/JP2007/061317
Authority: WO
Inventors: Shunsuke Sasaki; Tsuyoshi Inuma; Yoshio Yamada; Mitsuhiro Nagaya; Takashi Akao; Hiroshi Nakayama
Original assignee: Nhk Spring Co., Ltd.
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2007-06-04
Publication date: 2007-12-13
Also published as: TW200804831A; CN101467051B; EP2026078A4; US20100001748A1; KR20090016466A; JP5426161B2; KR101025895B1; TWI334487B; CN101467051A; JPWO2007142204A1; US7898272B2; EP2026078A1

Abstract

　スペーストランスフォーマの剛性の向上を容易にかつ低コストで実現することができるプローブカードを提供する。この目的のため、検査用の信号を生成する回路構造に対応する配線パターンを有する平板状の配線基板１１と、配線基板１１に積層され、配線基板１１の配線を中継するインターポーザ１３と、インターポーザ１３に積層されて接着剤１９によって固着され、インターポーザ１３によって中継された配線の間隔を変換し、該配線をインターポーザ１３に対向する側と反対側の表面へ表出するスペーストランスフォーマ１４と、スペーストランスフォーマ１４に積層され、複数のプローブを収容保持するプローブヘッド１５と、を備える。

Description

明細書

プローブカード

技術分野

[0001] 本発明は、検査対象である半導体ウェハと検査用の信号を生成する回路構造との間を電気的に接続するプローブ力一ドに関する。

背景技術

[0002] 半導体の検査工程では、ダイシングする前の半導体ウェハの状態で導電性を有するプローブ（導電性接触子）をコンタクトさせることによって導通検査等を行い、不良品を検出することがある（WLT : Wafer Level Test)。この WLTを行う際には、検査装置 (テスター）によって生成、送出される検査用の信号を半導体ウェハへ伝送するために、多数のプローブを収容するプローブカードが用いられる。 WLTでは、半導体ウェハ上のダイをプローブカードでスキャニングしながらプローブをダイごとに個別にコンタクトさせる力半導体ウェハ上には数百〜数万とレ、うダイが形成されて!/、るので、一つの半導体ウェハをテストするにはかなりの時間を要し、ダイの数が増加するとともにコストの上昇を招いて!/、た。

[0003] 上述した WLTの問題点を解消するために、最近では、半導体ウェハ上の全てのダィ、または半導体ウェハ上の少なくとも 1/4〜1/2程度のダイに数百〜数万のプローブを一括してコンタクトさせる FWLT (Full Wafer Level Test)という手法も用いられている。この手法では、プローブを半導体ウェハ上の電極パッドに対して正確にコンタタトさせるため、所定の基準面に対するプローブカードの平行度や平面度を精度よく保つことによってプローブの先端位置精度を保持する技術や、半導体ウェハを高精度でァライメントする技術が知られている（例えば、特許文献 1または 2を参照）。

[0004] 図 11は、上述した FWLTにおいて適用されるプローブカードの一構成例を模式的に示す図である。同図に示すプローブカード 8は、半導体ウェハ上の電極パッドの配置パターンに対応して設けられた複数のプローブ 9と、この複数のプローブ 9を収容するプローブヘッド 81と、プローブヘッド 81における微細な配線パターンの間隔を変換するスペーストランスフォーマ 82と、スペーストランスフォーマ 82から出た配線 wを中継するインターポーザ 83と、インターポーザ 83で中継された配線を検査装置へ接続する配線基板 84と、配線基板 84に設けられて検査装置側に設けられるメスコネクタと接続されるォスコネクタ 85と、配線基板 84を補強する補強部材 86と、を備える。

[0005] このうち、インターポーザ 83としては、セラミックス等の絶縁性材料から成る薄膜状の基材と、この基材の両面に所定のパターンで配設され、片持ち梁状をなす板ばね式の複数の接続端子とを有するものが知られている。この場合には、インターポーザ 83の一方の表面に設けられた接続端子がスペーストランスフォーマ 82の電極パッドに接触するとともに、他方の表面に設けられた接続端子が配線基板 84の電極パッドに接触することによって両者の電気的な接続を図っている。

[0006] 特許文献 1：特許第 3386077号公報

特許文献 2：特開 2005— 164600号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] しかしながら、上述したプローブカード 8に代表される従来のプローブカードには、インターポーザがスペーストランスフォーマに対して弾性力を加えるため、この弾性力によってスペーストランスフォーマに反りが生じてしまうという問題があった。この場合、スペーストランスフォーマにほぼ密着して!/、るプローブヘッドもスペーストランスフォ一マに追従して反ることとなり、ひいてはプローブの先端高さの平坦度が下がってしまうこととなる。その結果、プローブヘッドの中心部で保持されるプローブの方がプローブヘッドの周辺部で保持されるプローブよりも先に半導体ウェハにコンタクトするようになってしまレ、、半導体ウェハへの接触抵抗が安定しな!/、要因となってレ、た。

[0008] この問題は、特に、直径が 12インチ（約 300mm)の半導体ウェハを検査対象とする場合に顕著である。すなわち、直径が 12インチの半導体ウェハに適用可能なプロ一ブカードは、直径 8インチ（約 200mm)の半導体ウェハに適用可能なプローブカードよりも収容するプローブの数が多く（数千〜数万）、かつスペーストランスフォーマの表面積も大きいため、反りが一段と大きくなつてしまうという問題があった。

[0009] また、一般にセラミック等の多層基板から成るスペーストランスフォーマに対しては、インターポーザから受ける弾性力（反力）に抗しうる機械的剛性を持たせるため、ダミ一層を加える等の措置を施すことによってその板厚をできる限り厚くすることがしばしば行われている。し力、しながら、配線層の数を多くするためには製造に時間がかかる上、コストの上昇を招いてしまうと!/、う問題があった。

[0010] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スペーストランスフォーマの剛性の向上を容易にかつ低コストで実現することができる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

[0011] 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、検査対象である半導体ウェハと検査用の信号を生成する回路構造との間を電気的に接続する複数のプローブを収容するプローブカードであって、前記回路構造に対応する配線パターンを有する平板状の配線基板と、前記配線基板に積層され、前記配線基板の配線を中継するインターポーザと、前記インターポーザに積層されて固着され、前記ィンターポーザによって中継された配線の間隔を変換し、該配線を前記インターポーザに対向する側と反対側の表面へ表出するスペーストランスフォーマと、前記スぺーストランスフォーマに積層され、前記複数のプローブを収容保持するプローブヘッドと、を備えたことを特 ί毁とする。

[0012] また、上記発明にお!/、て、前記インターポーザと前記スペーストランスフォーマとは、積層状態で接着剤によって接着されたこととしてもよい。

[0013] また、上記発明にお!/、て、前記接着剤は、前記インターポーザと前記スペーストランスフォーマとが互いに対向する表面において、前記インターポーザと前記スペーストランスフォーマとの電気的な接続を行う箇所を除!/、て配設されたこととしてもよ!/、。

[0014] また、上記発明にお!/、て、前記インターポーザと前記スペーストランスフォーマとが互いに対向する表面において、前記インターポーザと前記スペーストランスフォーマとの電気的な接続を行う箇所を包囲するレジストを設けてもよい。

[0015] また、上記発明にお!/、て、前記接着剤は、シート状をなしてもょレ、。

[0016] また、上記発明にお!/、て、前記インターポーザと前記スペーストランスフォーマとは、積層状態で第 1のねじ部材を用いて締結されたこととしてもよレ、。

[0017] また、上記発明におレ、て、前記配線基板の表面であって前記インターポーザが積層された部分の表面から前記配線基板を貫通するように埋め込まれ、前記配線基板の板厚よりも大きい高さを有する複数の第 1のポスト部材をさらに備えてもよい。

[0018] また、上記発明において、前記第 1のポスト部材と同じ高さを有し、この高さ方向を貫通する中空部が設けられて成り、前記配線基板の中央部に前記配線基板を貫通するように埋め込まれた第 2のポスト部材と、前記第 2のポスト部材に設けられた前記中空部に揷通され、前記配線基板と前記インターポーザとを締結する第 2のねじ部材と、をさらに備えてもよい。

[0019] また、上記発明にお!/、て、前記インターポーザは、導電性材料から成り、軸線方向に伸縮自在な複数の接続端子と、絶縁性材料から成り、前記複数の接続端子を個別に収容する複数の貫通孔部が形成されたハウジングと、を有してもよい。

[0020] また、上記発明にお!/、て、前記接続端子はコイル状をなし、前記軸線方向の両端側に向けて先細となるように各々密着巻きされた一対の電極ピン部と、前記一対の電極ピン部の間に介在して前記一対の電極ピン部を連結するコイルばね部と、を有してもよい。

[0021] また、上記発明において、前記コイルばね部は、当該接続端子の軸線方向の中間に設けられた密着巻き部と、前記密着巻き部の一端側に設けられた定常巻き部と、前記密着巻き部の一端側であって前記定常巻き部が設けられた側とは異なる端部側に設けられ、前記定常巻き部よりも粗く巻かれた粗巻き部と、力、ら成るとしてもよい。発明の効果

[0022] 本発明に係るプローブカードによれば、検査用の信号を生成する回路構造に対応する配線パターンを有する平板状の配線基板と、前記配線基板に積層され、前記配線基板の配線を中継するインターポーザと、前記インターポーザに積層されて固着され、前記インターポーザによって中継された配線の間隔を変換し、該配線を前記インターポーザに対向する側と反対側の表面へ表出するスペーストランスフォーマと、前記スペーストランスフォーマに積層され、複数のプローブを収容保持するプローブへッドと、を備えたことにより、スペーストランスフォーマの剛性の向上を容易にかつ低コストで実現することができる。

図面の簡単な説明 [[00002233]] [[図図 11]]図図 11はは、、本本発発明明のの実実施施のの形形態態 11にに係係るるププロローーブブカカーードド要要部部のの構構成成をを示示すす分分解解斜斜視視図図ででああるる。。

[[図図 22]]図図 22はは、、本本発発明明のの実実施施のの形形態態 11にに係係るるププロローーブブカカーードドのの構構成成をを示示すす図図ででああるる。。

[[図図 33]]図図 33はは、、図図 22のの AA—— AA線線断断面面図図ででああるる。。

[[図図 44]]図図 44はは、、本本発発明明のの実実施施のの形形態態 11にに係係るるププロローーブブカカーードドをを用用いいたた検検査査のの概概要要をを示示すす図図ででああるる。。

[[図図 55]]図図 55はは、、イインンタターーポポーーザザおおよよびびトトラランンススフフォォーーママのの内内部部構構成成をを示示すすととととももにに両両者者のの接接着着態態様様をを示示すす部部分分断断面面図図ででああるる。。

[[図図 66]]図図 66はは、、イインンタターーポポーーザザ周周辺辺ののププロローーブブカカーードドのの構構成成をを示示すす図図ででああるる。。

[[図図 77]]図図 77はは、、ププロローーブブおおよよびびププロローーブブヘヘッッドド要要部部のの構構成成をを示示すす拡拡大大部部分分断断面面図図ででああ

[[図図 88]]図図 88はは、、イインンタターーポポーーザザととススペペーースストトラランンススフフォォーーママととのの別別なな接接着着態態様様をを示示すす部部分分断断面面図図ででああるる。。

[[図図 99]]図図 99はは、、本本発発明明のの実実施施のの形形態態 22にに係係るるププロローーブブカカーードドのの構構成成をを示示すす断断面面図図ででああ

[[図図 1100]]図図 1100はは、、本本発発明明のの実実施施のの形形態態 33にに係係るるププロローーブブカカーードドのの構構成成をを示示すす断断面面図図ででああるる。。

[[図図 1111]]図図 1111はは、、従従来来ののププロローーブブカカーードドのの構構成成をを示示すす断断面面図図ででああるる。。

符符号号のの説説明明

[[00002244]] 11、、 66、、 77、、 88 ププロローーブブカカーードド

22、、 99 ププロローーブブ

33 ププロローーババ

44 ココネネククタタ座座

55 半半導導体体ウウェェハハ

1111、、 6611、、 8844 配配線線基基板板

1122、、 6622、、 8866 補補強強部部材材

1133、、 6633、、 7733、、 8833 イインンタターーポポーーザザ

、 81 プローブヘッド

p プローブ収容領域

保持部材

リーフスプリング

、 68 ポスト咅附

a, 68a 大径部

b, 68b 小径部

接着剤

、 85 才スコネクタ

、 22 針状部材

a, 22a 針状部

b、 22c ボス部

c 軸部

b フランジ部

ばね部材

a 粗巻き部

b 密着巻き部

レジス卜

プローブカードホノレダ

押え治具

メスコネクタ

ウェハチャック

、 1 12、 141、 142 電極ノッド

1、 133、 151、 621、 631、 731、 741 貫通孑し部1 外周部

2 中心部

3 連結部

4 凹部 131 ハウジング

132 接続端子

132a コイルばね部

132b, 132c 電極ピン部

132d 定常巻き部

132e 密着巻き部

132f 粗巻き部

151a 小径孔

151b 大径孔

171 爪部

201、 202 ねじ部材

w 酉己, fe

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以後、「実施の形態」と称する）を説明する。なお、図面は模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合もあることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる場合があることは勿論である。

[0026] (実施の形態 1)

図 1は、本発明の実施の形態 1に係るプローブカード要部の構成を示す分解斜視図である。また、図 2は、本実施の形態 1に係るプローブカードの構成を示す図である。図 3は、図 2の A— A線断面図であり、図 1の上方を下面側とした図である。さらに、図 4は、図 2の B— B線断面を配線の一部も含めて模式的に示すとともに、本実施の形態 1に係るプローブカードを用いた検査の概要を示す図である。これらの図 1〜図 4に示すプローブカード 1は、複数のプローブ 2 (導電性接触子）を用いて検査対象である半導体ウェハと検査用の信号を生成する回路構造を備えた検査装置とを電気的に接続するものである。

[0027] プローブカード 1は円盤状をなし、検査装置との電気的な接続を図る配線基板 11と、配線基板 11の一方の面に装着され、配線基板 11を補強する補強部材 12と、配線基板 11からの配線を中継するインターポーザ 13と、インターポーザ 13に積層されて固着され、インターポーザ 13によって中継された配線の間隔を変換するスペーストランスフォーマ 14と、配線基板 11よりも径が小さい円盤状をなしてスペーストランスフォ一マ 14に積層され、検査対象の半導体ウェハに対応して複数のプローブ 2を収容保持するプローブヘッド 15と、を備える。また、プローブカード 1は、配線基板 11に固着され、インターポーザ 13およびスペーストランスフォーマ 14を積層した状態で一括して保持する保持部材 16と、保持部材 16に固着されてプローブへッド 15の端部を固定するリーフスプリング 17と、配線基板 11の所定箇所に埋め込まれる複数のポスト部材 18 (第 1のポスト部材）と、を備える。

[0028] 配線基板 11は、ベークライトやエポキシ樹脂等の絶縁性物質を用いて形成され、複数のプローブと検査装置とを電気的に接続するための配線層がビアホール等によつて立体的に形成されている。配線基板 11には、複数のポスト部材 18をそれぞれ埋め込むための貫通孔部 1 11がポスト部材 18の数と同じ数だけ設けられている。なお、図 3においては、本来平板状である配線基板 11が変形し、その配線基板 11の縦断面が波打って!/、る状態を示して!/、る。

[0029] 図 4に示すように、配線基板 11に形成される配泉 wの一端は、検査装置（図示せず )との接続を行うために配線基板 11の表面であって補強部材 12が装着された側の表面に配設された複数のォスコネクタ 20に接続される。これに対して、配線 wの他端は、スペーストランスフォーマ 14を介してプローブヘッド 15で収容保持するプローブ 2に電気的に接続されている。

[0030] 各ォスコネクタ 20は、配線基板 11の中心に対して放射状に配設され、検査装置のコネクタ座 4で対向する位置に設けられるメスコネクタ 40の各々と対をなし、互!/、の端子が接触することによってプローブ 2と検査装置との電気的な接続を確立する。ォスコネクタ 20とメスコネクタ 40とから構成されるコネクタとして、ォスコネクタを揷抜する際に外力をほとんど必要とせず、コネクタ同士を結合した後に外力によって圧接力を加えるゼロインサーシヨンフォース（ZIF)型コネクタを適用すること力 Sできる。この ZIF 型コネクタを適用すれば、プローブカード 1や検査装置は、プローブ 2の数が多くても接続によるストレスをほとんど受けずに済み、電気的な接続を確実に得ることができる上、プローブカード 1の耐久性を向上させることもできる。なお、配線基板 11にメスコネクタを配設する一方、コネクタ座 4にォスコネクタを配設してもよい。また、ォスコネクタの形状や配置位置は、必ずしも上述したものに限られるわけではない。

[0031] なお、上述したようにコネクタを用いることによってプローブカード 1と検査装置とを接続する代わりに、スプリング作用のあるポゴピン等の端子を検査装置に設け、かかる端子を介してプローブカード 1を検査装置に接続する構成としてもよい。

[0032] 補強部材 12は、配線基板 11と略同径を有する円形の外周部 121と、外周部 121 のなす円と同じ中心を有し、インターポーザ 13の表面よりも若干表面積が大きい円盤状をなす中心部 122と、中心部 122の外周方向から外周部 121に達するまで延出し、外周部 121と中心部 122とを連結する複数の連結部 123 (図 1では 4個）とを備える。また、補強部材 12の中心部 122には、ポスト部材 18の端部を載置する凹部 124 が複数個形成されている。この補強部材 12は、アルマイト仕上げを行ったアルミユウム、ステンレス、インバー材、コバール材（登録商標）、ジュラルミンなど剛性の高い材料によって実現される。

[0033] インターポーザ 13およびスペーストランスフォーマ 14は、互いに略合同な正 8角形の表面を有する薄板状をなしており、対向する表面が接着剤 19によって接着されている。図 5は、インターポーザ 13およびスペーストランスフォーマ 14の内部構成を示すとともに、両部材の接着態様を示す部分断面図である。また、図 6は、図 5と同じ箇所に配線基板 11を取り付けた後の状態を示す部分断面図である。これらの図に示すように、インターポーザ 13は、母材をなすハウジング 131と、ハウジング 131に収容保持される複数の接続端子 132とを備える。また、スペーストランスフォーマ 14は、母材に対してピッチ幅を変換する配線 wと、配線 wの一端側に接続されて母材の表面力、ら表出し、インターポーザ 13の接続端子 132と接触する電極パッド 141と、プロ一ブヘッド 15と対向する側の表面に表出し、電極パッド 141のピッチ幅よりも狭いピッチ幅を有する電極パッド 142とを備える（電極パッド 142については、以下で説明する図 7を参照のこと)。

[0034] インターポーザ 13のハウジング 131は単一部材から成り、複数の接続端子 132を個別に収容する複数の貫通孔部 133が形成されている。このため、ハウジング 131 は、機械加工が可能なマシナブルセラミックスから成る。インターポーザ 13とスペーストランスフォーマ 14とは、接着剤 19によって接着されて一体化しているため、貫通孔部 133の開口面の一方はスペーストランスフォーマ 14によって塞がれることとなる。このため、貫通孔部 133は、図 5等に示すような単一径のストレート孔でよい。したがつて、貫通孔部 133は、例えば 1種類のドリルを用いたドリル加工を行うだけで形成することができるので、製造が容易となり、製造期間の短縮とコストの低減を実現することが可能となる。

[0035] インターポーザ 13の接続端子 132は、円筒形状をなすように導電性材料を巻回して形成したコイルばね部 132aと、このコイルばね部 132aの両端から先細のテーパ状に密着巻きされた一対の電極ピン部 132bおよび 132cとから成る。コイルばね部 1 32aは、定常巻き部 132dと、密着巻き部 132eと、定常巻き部 132dよりも比較的粗いピッチで形成された粗巻き部 132fとを備える。このような構成を有する接続端子 132 によれば、圧縮変形したときにコイルばね部 132aに絡みが発生するのを防止すること力 Sできる。また、接続端子 132をコイル状のばね部材単体で構成しているため、部品点数が少なくて済み、製造やメインテナンスに要するコストを低減することが可能となる。さらに、電極ピン部 132bおよび 132cは先細りの形状をなし、電極パッド 141および 112にそれぞれ弹発的に接触しているため、電極ピン部 132bおよび 132cの突出端の位置のばらつきを小さくすることができ、被接触体に対して均一にコンタクトすること力 Sでさる。

[0036] 図 6に示す状態で、コイルばね部 132aは、定常巻き部 132dおよび粗巻き部 132f が橈んで略密着状態となり、接続端子 132の電極ピン部 132bの先端が配線基板 11 の電極パッド 112に接触する一方、接続端子 132の電極ピン部 132cの先端がスぺ一ストランスフォーマ 14の電極パッド 141に接触する。これにより、配線基板 11とスぺ一ストランスフォーマ 14との電気的な接続を中継している。

[0037] スペーストランスフォーマ 14は、アルミナ系セラミックスなどの絶縁性材料を母材とし、ポリイミド多層配線によって形成される。ところで、アルミナ系セラミックスの熱膨張係数（CTE)は、 7.2ppm/°C程度である。これに対して、インターポーザ 13のハウジング 131をなすマシナブルセラミックスの熱膨張係数は 1〜 1 Oppm/°C程度であり、素材によって開きがある。本実施の形態 1においては、 CTEが 7〜7.5ppm/°C程度であるマシナブルセラミックスを用いることによってスペーストランスフォーマ 14との熱膨張係数の値の整合を図り、検査時に温度が低温（一 50°C)〜高温（200°C)と変化してもバイメタル効果が発生せず、インターポーザ 13およびスペーストランスフォーマ 1 4の反りを抑制して平坦度を保つ構成として!/、る。

[0038] インターポーザ 13とスペーストランスフォーマ 14とを接着剤 19によって接着する際には、スペーストランスフォーマ 14の表面において、電極パッド 141を除くようなパターンで接着剤 19を一面に配置させる。この接着剤 19の配置は、接着剤 19が液体である場合には、刷毛塗り、ローラ塗り、スプレー噴霧、スピンナ等による塗布、または接着剤への浸漬等によって行う。また、接着剤 19が半固形状または固形状の場合には、適当な厚みのシート状に成形した後、溶剤や希釈剤等によって適当な濃度へ溶解または分散させた後、上述した塗布や浸漬を行うことにより、接着剤 19を配置する

〇

[0039] 接着剤 19としては、エポキシ樹脂、フエノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性接着剤を使用することができる。また、接着剤 19として、ポリ酢酸ビュル、ポリビュルアルコール、ポリ塩化ビュル、ニトロセル口ース、ポリアクリル酸エステル等の熱可塑性接着剤を使用することもできる。加えて、接着剤 19として、感圧性接着剤及び熱圧着性接着剤を使用することもできる。

[0040] さらに、接着剤 19として半田等のロウ材を用いてもよい。ロウ材が導電性を有している場合には、その表面に酸化被膜を形成して絶縁性を付与した後、接着剤 19として使用する。ロウ材の融点は、使用時の最高温度である 200°Cより高くなければならない一方で、ロウになる金属の融点が高すぎると、ロウ付けした後で常温に戻したときひずみが生じたりする。これらの点をふまえ、接着剤 19として適用するロウ材の融点は、 200°Cより高ぐかつなるベく低い方が好ましい。

[0041] インターポーザ 13とスペーストランスフォーマ 14とを接着する際には、まずインターポーザ 13および/またはスペーストランスフォーマ 14の固着面に接着剤 19を上述したレヽずれかの方法によって配置して半硬化状態とする。この半硬化状態では接着力がほとんど発現していない上、貫通孔部 133や電極パッド 141へ接着剤 19が流入する恐れはない。このため、例えばインターポーザ 13の固着面に接着剤 19を配置して半硬化状態としてから貫通孔部 133を形成することも可能である。

[0042] その後、インターポーザ 13とスペーストランスフォーマ 14を積層した後、接着剤 19 を本硬化させることにより、インターポーザ 13とスペーストランスフォーマ 14とが完全に接着されて一体化する。この際、接着剤 19が熱硬化性接着剤である場合には、所定温度に加熱するか、または加熱に加えてさらに加圧することによって本硬化させる。これに対し、接着剤 19が感圧性接着剤の場合には、所定の圧力で加圧することによって本硬化させる。

[0043] なお、電極パッド 141を除いたパターンをなすように薄膜状の両面テープを作り、その両面テープをスペーストランスフォーマ 14の表面に貼り付けた後、インターポーザ 13とスペーストランスフォーマ 14を積層することによって接着するようにしてもよい。

[0044] 上記の如くインターポーザ 13とスペーストランスフォーマ 14とを接着することにより、両部材を積層しただけの場合と比較して、全体としての剛性を向上させることができ、スペーストランスフォーマ 14の平坦度を向上させることができる。これにより、スペーストランスフォーマ 14に積層されたプローブヘッド 15の平坦度も向上し、プローブへッド 15が収容保持するプローブ 2の先端の平坦度も向上するため、半導体ウェハ 5へのプローブ 2のコンタクトの精度が上がる。その結果、スペーストランスフォーマ 14にダミーの配線層を形成するなどして板厚を厚くしなくてもよいため、製造期間を短縮し、製造コストを抑えることが可能となる。

[0045] 引き続き、プローブカード 1の構成を説明する。プローブヘッド 15は、円盤形状をなし、図 2に示すプローブ収容領域 15pにおいて複数のプローブを図 2で紙面垂直に突出するように収容保持している。図 7は、プローブヘッド 15要部の構成およびプローブヘッド 15が収容するプローブ 2の詳細な構成を示す拡大部分断面図である。

[0046] プローブ 2は、スペーストランスフォーマ 14と接触する針状部材 21と、この針状部材 21と相反する向きに突出し、半導体ウェハ 5の電極パッド 51に接触する針状部材 22 と、針状部材 21と針状部材 22との間に設けられて二つの針状部材 21および 22を伸縮自在に連結するばね部材 23とを備える。互いに連結される針状部材 21および 22 、ならびにばね部材 23は同一の軸線を有している。プローブ 2のプローブヘッド 15における配列パターンは、検査対象である半導体ウェハ 5の電極パッド 51の配置パターンに応じて定められる。

[0047] 針状部材 21は、先端方向に突出した先鋭端を有する針状部 21aと、針状部 21aの先鋭端と反対側の基端部に設けられ、針状部 21aの径よりも小さい径を有するボス部 21bと、ボス部 21bの針状部 21aが接する側と反対側の表面から延出する軸部 21cとを備え、長手方向に軸対称な形状をなしている。これに対して針状部材 22は、先端方向に突出した先鋭端を有する針状部 22aと、針状部 22aの先鋭端と反対側の基端部に設けられ、針状部 22aの径よりも大きい径を有するフランジ部 22bと、フランジ部 22bの針状部 22aが接する側と反対側の表面から突出し、フランジ部 22bの径よりも小さい径を有するボス部 22cとを備え、長手方向に軸対称な形状をなしている。

[0048] ばね部材 23は、針状部材 21側が粗巻き部 23aである一方、針状部材 22側が密着巻き部 23bであり、粗巻き部 23aの端部は針状部材 21のボス部 21bに巻き付けられ、密着巻き部 23bの端部は針状部材 22のボス部 22cに巻き付けられている。粗巻き部 23aとボス部 21bとの間および密着巻き部 23bとボス部 22cとの間は、ばねの巻き付き力および/または半田付けによってそれぞれ接合されている。

[0049] 以上の構成を有するプローブ 2は、ばね部材 23を備えることによって針状部材 21 および 22が図 7で上下方向に弹発的に移動可能である。針状部材 21を電極パッド 1 41に接触させた状態すなわち図 7に示す状態で、密着巻き部 23bの少なくとも一部は針状部材 21の軸部 21cに接触している。換言すれば、密着巻き部 23bの軸線方向の長さは、上述した図 7に示す状態を実現可能な長さに設定される。ばね部材 23 の内径は、ボス部 21bやボス部 22cの外径よりも若干大きい。これにより、ばね部材 2 3の伸縮動作を円滑に行わせることができる。

[0050] プローブヘッド 15は、セラミックス等の絶縁性材料を用いて形成され、半導体ウェハ 5の配列に応じてプローブ 2を収容するための貫通孔部 151が板厚方向（図 7の鉛直方向）に形成されている。貫通孔部 151は、半導体ウェハ 5側（図 7の鉛直下側）の端面から、少なくとも針状部 22aの長手方向の長さよりも小さい所定の長さに渡って形成された小径孔 151aと、この小径孔 151aと同じ中心軸を有し、小径孔 151aよりも径が大きい大径孔 151bとを有する。また、図 7からも明らかなように、小径孔 151aの内径は、針状部材 22の針状部 22aの外径よりも若干大きくフランジ部 22bの外径よりも若干小さい。このように、貫通孔部 151が段付き孔状をなすことによってプローブ 2 ( の針状部材 22)を抜け止めしている。

[0051] なお、プローブヘッド 15を、図 7の鉛直方向に沿って上下二つの部分に分割して構成してもよい。この場合には、ねじ部材と位置決めピンを用いて二つの部分を締結する力プローブ 2の初期荷重で下側の板が膨らんでしまうのを防ぐため、下側に来る部分の厚みが上側に来る部分の厚みより厚くなるように設定するのが好ましい。このようにプローブヘッド 15を分割して構成することにより、プローブ 2を容易に交換することが可能となる。

[0052] ところで、図 7では記載していないが、プローブヘッド 15が収容保持するプローブ 2 の中には、グランド用のプローブや、電力供給用のプローブも含まれている。このため、プローブ 2に接続される配線 wの中には、グランド層や電源層に接続されるものもある。

[0053] 保持部材 16は、補強部材 12と同様の材料によって構成され、インターポーザ 13とスペーストランスフォーマ 14を積層して保持可能な正八角柱形状の中空部を有する。この保持部材 16は、接着剤 19によって一体化されたインターポーザ 13およびスぺ一ストランスフォーマ 14を配線基板 11に対して押し付けて保持することにより、配線基板 11とスペーストランスフォーマ 14とがインターポーザ 13を介して電気的に接続するために必要な圧力を加えている。

[0054] リーフスプリング 17は、リン青銅、ステンレス（SUS)、ベリリウム銅などの弾性のある材料から形成され、薄肉の円環状をなす。リーフスプリング 17の内周には、インターポーザ 13、スペーストランスフォーマ 14、およびプローブヘッド 15を保持するための押え用部材としての爪部 171が全周に渡って一様に設けられている。かかる爪部 17 1は、プローブへッド 15表面の縁端部近傍を全周に渡って配線基板 11の方向へ均等に押さえ付けている。したがって、プローブヘッド 15で収容するプローブ 2には略均一な初期荷重が発生し、プローブヘッド 15の反りを防止することができる。

[0055] ポスト部材 18は、配線基板 11の板厚よりも若干大きい高さを有する円筒形状の大径部 18aと、この大径部 18aよりも小さい径を有し、大径部 18aと同じ中心軸を有する円筒形状の小径部 18bとを備える。小径部 18bは、補強部材 12の凹部 124に嵌入可能である。このため、小径部 18bの径は、凹部 124の径とほぼ等しぐ小径部 18b の高さは、凹部 124の深さとほぼ等しい。ポスト部材 18は、補強部材 12と同様の材料によって構成することができる力 S、高い加工精度が要求される点に鑑みてステンレスが好適である。図 1に示すように、ポスト部材 18は、インターポーザ 13の表面がなす正 8角形の中心に対して対称に配置されている。このようにして複数のポスト部材 1 8を配線基板 11に埋め込むことにより、配線基板 11部分の板厚方向の幅をポスト部材 18の高さによって規定することができるので、配線基板 11に反り、波打ち、または凹凸等の変形が生じても（図 3を参照）、その影響を受けることなぐプローブヘッド 15 の平行度、平面度の各精度を向上させることが可能となる。

[0056] なお、プローブカード 1を組み立てる際、配線基板 11、補強部材 12、インターポーザ 13、スペーストランスフォーマ 14、プローブヘッド 15、保持部材 16を順次積層していくときには、所定の位置決めピンを用いて相互の位置決めを行うようにすればより好ましい。

[0057] 次に、以上の構成を有するプローブカード 1を用いた半導体ウェハ 5の検査の概要を、図 4および図 7を参照して説明する。図 4に示すように、プローブカード 1は、検査の際に、プローブ 2と半導体ウェハ 5とをコンタクトさせる装置であるプローバ 3に装着されて固定される。このプローバ 3は、配線基板 11の底面を載置して保持するプロ一ブカードホルダ 31と、プローブカードホルダ 31の上方に位置し、プローブカード 1を下方へ押え付けて固定する押え治具 32とを備える。

[0058] プローブ 2と半導体ウェハ 5とのコンタクトは、半導体ウェハ 5を載置するウェハチヤック 50を所定の駆動手段によって上昇させることによって実現する。この際、半導体ゥェハ 5の電極パッド 51とプローブ 2の針状部材 22の針状部 22aの先端とが適確にコンタクトするためには、コンタクトによってストロークした後のプローブ 2の先端高さ hがプローブカードホルダ 31の厚さ dよりも大きい（h〉d)ことが必要である。なお、図 4では、プローブヘッド 15の右端部で保持されている一群のプローブ 2 (4本）により、半導体ウェハ 5とコンタクトしたときのプローブ 2の先端位置を模式的に示している（図 4 では、半導体ウェハ 5とのコンタクトによるプローブ 2のストローク量を Δ ΐιとしている）。

[0059] 図 7に示す状態からウェハチャック 50を上昇させることによって半導体ウェハ 5の電極パッド 51を針状部材 22の針状部 22aの先端部に接触させると、針状部材 22は上昇し、ばね部材 23は圧縮され、さらに湾曲して蛇行するようになる。この際、密着巻き部 23bの内周部の一部は針状部材 21の軸部 21cに接触した状態を保持するため、密着巻き部 23bにはプローブ 2の軸線方向に沿った直線的な電気信号が流れる。したがって、粗巻き部 23aにコイル状に電気信号が流れることがなぐプローブ 2のインダクタンスの増加を抑えることができる。

[0060] 以上説明した本発明の実施の形態 1に係るプローブカードによれば、検査用の信号を生成する回路構造に対応する配線パターンを有する平板状の配線基板と、前記配線基板に積層され、前記配線基板の配線を中継するインターポーザと、前記ィンターポーザに積層されて固着され、前記インターポーザによって中継された配線の間隔を変換し、該配線を前記インターポーザに対向する側と反対側の表面へ表出するスペーストランスフォーマと、前記スペーストランスフォーマに積層され、複数のプローブを収容保持するプローブヘッドと、を備えたことにより、スペーストランスフォーマの剛性の向上を容易にかつ低コストで実現することができる。

[0061] また、本実施の形態 1によれば、インターポーザとスペーストランスフォーマとを固着して一体化したことにより、スペーストランスフォーマの板厚を必要以上に厚くする必要がなぐインターポーザの板厚を厚くすることも可能となる。加えて、インターポーザで接続端子を揷通するための貫通孔部もストレート孔でよい。したがって、プローブ力ードの製造コストを低減すること力 Sできる。また、プローブカードの製造に要する日数を短縮することもできるため、顧客の要望に対して迅速に対応することが可能となる。

[0062] さらに、本実施の形態 1によれば、平面度および平行度の各精度の向上に伴ってプローブの先端位置の精度も向上するため、プローブ間の先端の高さ方向の位置のバラツキを抑え、全てのプローブのストロークをほぼ一定とすることができ、安定した接触抵抗を得ることができる。加えて、全てのプローブのストロークをほぼ一定とすることにより、特定のプローブに対して必要以上の荷重を加えてしまうこともなくなる。したがって、半導体ウェハの電極パッドを過度に傷つけずに済み、ダイとパッケージとの接続工程 (ワイヤーボンディング等）における歩留まりの悪化や、電極パッドに接続された配線の破壊等を防止することができる。

[0063] なお、インターポーザ 13とスペーストランスフォーマ 14との接着方法は上述したものに限られるわけではない。例えば、図 8に示すように、インターポーザ 13の貫通孔部 133およびスペーストランスフォーマ 14の電極パッド 141を各々包囲するようにレジスト 24を均一に設けてもよい。この場合には、所定の厚さのレジスト 24を固着面に塗布（形成）した後、マスキングを施すことによって所定のパターンとなるように露光する。続いて、露光によってレジスト 24が除去された部分に接着剤 19を配置する。この結果、レジスト 24が壁となり、接着剤 19が貫通孔部 133や電極パッド 141を含む箇所すなわちインターポーザ 13とスペーストランスフォーマ 14の電気的な接続を行う箇所に流入してしまうのを防止する機能を果たす。なお、ここで説明した接着方法については、例えば特開 2000— 91391号公報においてさらに詳細な内容が開示されている。

[0064] (実施の形態 2)

図 9は、本発明の実施の形態 2に係るプローブカードの構成を示す図であり、上記実施の形態 1の説明の際に参照した図 3に対応する図である。図 9に示すプローブ力ード 6は、円盤状をなして検査装置との電気的な接続を図る配線基板 61と、配線基板 61の一方の面に装着され、配線基板 61を補強する補強部材 62と、配線基板 61 力もの配線を中継するインターポーザ 63と、を備える。また、プローブカード 6は、上記実施の形態 1に係るプローブカード 1が備えるのとそれぞれ同じ構成を有するスぺ一ストランスフォーマ 14、プローブヘッド 15、保持部材 16、およびリーフスプリング 17 を備えており、配線基板 61には複数のポスト部材 18が埋め込まれている。

[0065] インターポーザ 63とスペーストランスフォーマ 14は、接着剤 19によって接着されて一体化している。これに加えて、プローブカード 6には、 1本のねじ部材 201 (第 2のねじ部材）が、補強部材 62の表面（図 9で上面）からインターポーザ 63に至る板厚方向に揷通されている。配線基板 61には、ねじ部材 201を揷通可能な中空部を有するポスト部材 68 (第 2のポスト部材）が配線基板 61の中心部に埋め込まれている。このポスト部材 68は、配線基板 61の板厚よりも若干大きい板厚を有する中空円筒形状の大径部 68aと、大径部 68aよりも小さい径を有し、大径部 68aと同じ中心軸を有する中空円筒形状の小径部 68bとを備える。

[0066] 補強部材 62およびインターポーザ 63には、ねじ部材 201を揷通するため、両部材を組み付けたときに厚さ方向に同軸的に連通する貫通孔部 621および 631がそれぞれ設けられている。これらの貫通孔部 621および 631の内側面には、ねじ部材 201を螺着可能なねじ山が適宜設けられて!/、る (図示せず)。

[0067] 以上説明した本発明の実施の形態 2に係るプローブカードによれば、実施の形態 1 と同様に、スペーストランスフォーマの剛性の向上を容易にかつ低コストで実現すること力 Sできる。

[0068] なお、ねじ部材 201の本数や配置場所は、必ずしも上述したものに限られるわけではなぐプローブカードに要求される剛性や、配線基板、インターポーザ、スペーストランスフォーマ等の板厚や表面積等の条件によって適宜定めればよい。

[0069] (実施の形態 3)

図 10は、本発明の実施の形態 3に係るプローブカードの構成を示す図であり、上記実施の形態 1の説明の際に参照した図 3に対応する図である。図 10に示すプロ一ブカード 7は、上記実施の形態 1に係るプローブカード 1が備えるのと同じ構成を有する配線基板 11、補強部材 12、プローブヘッド 15、保持部材 16、およびリーフスプリング 17を備えており、配線基板 11には複数のポスト部材 18が埋め込まれている。

[0070] また、プローブカード 7は、配線基板 11からの配線を中継するインターポーザ 73と、インターポーザ 73によって変換された配線の間隔を変換するスペーストランスフォ一マ 74とを備える。インターポーザ 73とスペーストランスフォーマ 74は、複数のねじ部材 202 (第 1のねじ部材）によって締結されて一体化している。このために、インタ一ポーザ 73およびスペーストランスフォーマ 74には、両部材を組み付けたときに厚さ方向に同軸的に連通する貫通孔部 731および 741が所定の位置にそれぞれ形成されており、これらの貫通孔部 731および 741の各内側面には、ねじ部材 202を螺着可能なねじ山が適宜設けられて!/、る (図示せず)。

[0071] なお、図 10ではインターポーザ 73力、らスペーストランスフォーマ 74へ向けてねじ部材 202を揷通して両部材を締結した場合を示している力 S、これとは反対に、スペーストランスフォーマ 74からインターポーザ 73へ向けてねじ部材 202を揷通するような構成としてあよい。

[0072] 以上説明した本発明の実施の形態 3に係るプローブカードによれば、上述した 2つの実施の形態と同様の効果を得ることができる。

[0073] なお、本実施の形態 3において、インターポーザ 73とスペーストランスフォーマ 74との間にさらに接着剤 19を配置することによってより強固な両部材の一体化を図ることも可能である。

[0074] (その他の実施の形態）

ここまで、本発明を実施するための最良の形態として、実施の形態;!〜 3を詳述してきた力 S、本発明は上述した 3つの実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、スペーストランスフォーマをガラスエポキシ基板によって構成し、インターポーザと接着して一体化してもよい。この場合、ガラスエポキシ基板の熱膨張係数は 12〜15ppm/°Cであり、インターポーザを構成するマシナブルセラミックスの熱膨張係数（1〜； 10ppm/°C)よりも顕著に大きい。し力もながら、ヤング率に代表される剛性という観点で見た場合、マシナブルセラミックスの剛性（ヤング率 = 65GPa程度）は、ガラスエポキシの剛性（ヤング率 = 25GPa程度）よりも十分に大きいので、両部材が一体化された場合の剛性はマシナブルセラミックスの剛性にほぼ依存することとなる。したがって、この場合には、ガラスエポキシ基板の板厚をできるだけ薄くする一方、マシナブルセラミックスの板厚を厚くすることにより、マシナブルセラミックスへの剛性の依存度を高めればより好まし!/、。

[0075] また、インターポーザ、スペーストランスフォーマ、およびプローブヘッドの各形状は、上述したものに限られるわけではない。例えば、インターポーザやスペーストランスフォーマの各表面形状を円形としてもよい。この場合には、 FWLT用のプローブカードとしては最も対称性が高くなるため、プローブカードの平面度や平行度を最優先する場合に好適である。他にも、インターポーザやスペーストランスフォーマの各表面を適当な正多角形とし、プローブヘッドをその正多角形に相似な正多角形としてもよい

〇

[0076] さらに、本発明に係るプローブカードに適用されるプローブは、従来知られているさまざまな種類のプローブのいずれかを適用することが可能である。

[0077] このように、本発明は、ここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内にお V、て種々の設計変更等を施すことが可能である。

産業上の利用可能性

[0078] 以上のように、本発明に係るプローブカードは、半導体ウェハの電気特性検査に有用であり、特に、 FWLTに好適である。

Claims

請求の範囲

[1] 検査対象である半導体ウェハと検査用の信号を生成する回路構造との間を電気的に接続する複数のプローブを収容するプローブカードであって、

前記回路構造に対応する配線パターンを有する平板状の配線基板と、前記配線基板に積層され、前記配線基板の配線を中継するインターポーザと、前記インターポーザに積層されて固着され、前記インターポーザによって中継された配線の間隔を変換し、該配線を前記インターポーザに対向する側と反対側の表面へ表出するスペーストランスフォーマと、

前記スペーストランスフォーマに積層され、前記複数のプローブを収容保持するプを備えたことを特徴とするプローブカード。

[2] 前記インターポーザと前記スペーストランスフォーマとは、積層状態で接着剤によつて接着されたことを特徴とする請求項 1記載のプローブカード。

[3] 前記接着剤は、前記インターポーザと前記スペーストランスフォーマとが互いに対向する表面において、前記インターポーザと前記スペーストランスフォーマとの電気的な接続を行う箇所を除いて配設されたことを特徴とする請求項 2記載のプローブ力ード。

[4] 前記インターポーザと前記スペーストランスフォーマとが互いに対向する表面にお

V、て、前記インターポーザと前記スペーストランスフォーマとの電気的な接続を行う箇所を包囲するレジストを設けたことを特徴とする請求項 3記載のプローブカード。

[5] 前記接着剤は、シート状をなすことを特徴とする請求項 2〜4のいずれか一項記載のプローブカード。

[6] 前記インターポーザと前記スペーストランスフォーマとは、積層状態で第 1のねじ部材を用いて締結されたことを特徴とする請求項 1記載のプローブカード。

[7] 前記配線基板の表面であって前記インターポーザが積層された部分の表面から前記配線基板を貫通するように埋め込まれ、前記配線基板の板厚よりも大きい高さを有する複数の第 1のポスト部材をさらに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。

[8] 前記第 1のポスト部材と同じ高さを有し、この高さ方向を貫通する中空部が設けられて成り、前記配線基板の中央部に前記配線基板を貫通するように埋め込まれた第 2 のポスト部材と、

前記第 2のポスト部材に設けられた前記中空部に揷通され、前記配線基板と前記ィンターポーザとを締結する第 2のねじ部材と、

をさらに備えたことを特徴とする請求項 7記載のプローブカード。

[9] 前記インターポーザは、

導電性材料から成り、軸線方向に伸縮自在な複数の接続端子と、

絶縁性材料から成り、前記複数の接続端子を個別に収容する複数の貫通孔部が形成されたハウジングと、

を有することを特徴とする請求項 1記載のプローブカード。

[10] 前記接続端子はコイル状をなし、

前記軸線方向の両端側に向けて先細となるように各々密着巻きされた一対の電極ピン部と、

前記一対の電極ピン部の間に介在して前記一対の電極ピン部を連結するコイルばね部と、

を有することを特徴とする請求項 9記載のプローブカード。

[11] 前記コイルばね部は、

当該接続端子の軸線方向の中間に設けられた密着巻き部と、

前記密着巻き部の一端側に設けられた定常巻き部と、

前記密着巻き部の一端側であって前記定常巻き部が設けられた側とは異なる端部側に設けられ、前記定常巻き部よりも粗く巻かれた粗巻き部と、

力も成ることを特徴とする請求項 10記載のプローブカード。