JP2008032620A - プローブピン - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハとプローブピンとの間の接触抵抗を十分に安定して低下させる。
【解決手段】プローブピン１０の先端部に、基部４０と、互いに対向する二本の接触子４１、４２が形成される。接触子４１、４２は、後端が基部４０の下端に接続され、先端側が基部４０から離れるにつれて互いに近づくように形成される。接触子４１、４２は、ウェハに押圧された際に内側に撓んで互いに近づく方向に移動し、電極パッド上の酸化膜をスクラブ除去する。
【選択図】図３

Description

本発明は、被検査体に接触して被検査体の電気的特性を検査するためのプローブピンに関する。

例えば半導体ウェハ上に形成されたＩＣ、ＬＳＩなどの電子素子の電気的特性の検査は、通常プローブ装置を用いて行われている。プローブ装置は、プローブカードを有し、そのプローブカードの下面側には、多数のプローブピンが支持されている。ウェハの電気的特性の検査は、それらの多数のプローブピンを、電子素子の複数の電極パッドに接触させ、プローブピンと電極パッドの間で電気信号を授受することにより行われている。

通常、検査前の電極パッドの表面には、絶縁性の高い酸化膜が形成されている。このため、検査時には、プローブピンを電極パッドに垂直方向に強く押圧し酸化膜を貫通させたり、プローブピンを水平方向に移動させて酸化膜をスクラブ除去して、プローブピンと電極パッドの電気的な導通を図っている。

ところで、プローブピンの種類には、大別すると上下方向に長い垂直型のプローブピン（特許文献１参照）と、片持ち梁のいわゆるカンチレバー型のプローブピン（特許文献２参照）がある。垂直型のプローブピンの場合には、プローブカードの垂直方向の貫通孔に挿通されるため、水平方向の動きが規制されており、酸化膜のスクラブ除去を行うのは難しい。このため、例えば特許文献１のようにプローブピンの先端に円弧状のブレードを形成し、そのプローブピンを電極パッドに押圧し垂直方向に食い込ませて、プローブピンと電極パッドの通電を図ることが提案されている。

特開２００１−５０９７９号公報 特開２００６−１１９０２４号公報

しかしながら、この場合、例えば電極パッドにアルミ酸化膜のように比較的硬い酸化膜が形成されている場合に、プローブピンのブレードが酸化膜内に十分に食い込まず、プローブピンと電極パッドとの接触抵抗が大きくなり、またその接触抵抗の値も安定しなかった。このため、プローブピンと電極パットの電気的な接触が十分かつ安定的に行われていなかった。

ところで、いわゆるカンチレバー型のプローブピンの場合には、プローブピンの先端を水平方向に移動させて酸化膜をスクラブするので、垂直型のプローブピンに比べて酸化膜の除去能力に優れている。しかしながら、プローブピンの接触子の先端や、その先端に対向するウェハの電極パット上に、偶然パーティクルが存在する場合などには、プローブピンと電極パットとの電気的な接触が行われず、電気的な接触の確実性が十分でなかった。

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ピンとの間の電気的な接触を十分かつ安定して行うことをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、被検査体と接触して被検査体の電気的特性を検査するためのプローブピンであって、プローブピンの先端部には、互いに対向する複数本の接触子が形成され、前記複数本の接触子は、被検査体に押圧された際に内側に撓んでその先端が互いに近づく方向に移動することを特徴とする。

本発明によれば、複数本の接触子が移動して被検査体の表面の酸化膜を削ることができるので、酸化膜を十分に安定してスクラブ除去し、プローブピンと接触子と間の接触抵抗を十分かつ安定的に低下させることができる。また、複数本の接触子を被検査体に接触させて検査を行うので、プローブピンと被検査体との接触の信頼性を格段に向上できる。

前記プローブピンの先端部は、基部を有し、前記複数本の接触子は、後端がそれぞれ基部に接続され、先端側が前記基部から離れるにつれて互いに近づくように形成されていてもよい。

前記接触子の内側には、前記複数本の接触子の先端同士の間隔を維持するためのストッパが形成されていてもよい。

前記各接触子の先端の内側には、垂直面が形成され、その垂直面には、凹部が形成されていてもよい。

前記接触子は二本であってもよい。また、前記プローブピンは、垂直型であってもよい。

本発明によれば、プローブピンと被検査体の接触抵抗が十分かつ安定して低く維持されるので、被検査体の電気的特性の検査を高い精度で安定して行うことができる。

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、本発明にかかるプローブピンが使用されたプローブ装置１の構成の概略を示す側面図である。

プローブ装置１には、例えばプローブカード２と、被検査体としてのウェハＷを載置する載置台３が設けられている。載置台３は、上下方向と左右方向に移動自在である。

プローブカード２は、例えば複数のプローブピン１０を支持する支持板１１と、プローブピン１０に対し電気信号を授受する回路基板１２を備えている。支持板１１は、例えば円盤状に形成され、下方の載置台３に対向している。支持板１１には、例えば図２に示すように水平断面が長方形の複数のガイド孔２０が形成されている。

各ガイド孔２０は、図３に示すように支持板１１を上下方向に貫通しており、この各ガイド孔２０内に、上下方向に長い垂直型のプローブピン１０が挿入されている。

プローブピン１０は、例えば下部の先端部３０と、その上部に接続されたばね部３１と、その上部の後端部３２から構成されている。

プローブピン１０の後端部３２は、ガイド孔２０の上端面に配置され、ガイド孔２０の径よりも大きく形成されている。後端部３２の上面は、平坦に形成され、回路基板１２の下面端子１２ａに接触して回路基板１２と電気的に接続されている。後端部３２の下面側の周縁部には、段部３２ａが形成され、この段部３２ａがガイド孔２０の上端面に係止されることにより、プローブピン１０が支持板１１に支持されている。

ばね部３１は、例えば上下方向に連続する帯状の波型形状を有し、上下方向に弾性を有している。ばね部３１の上端は、後端部３２の下面に接続され、ばね部３１の下端には、先端部３０が接続されている。

先端部３０は、例えば基部４０と、二本の接触子４１、４２から構成されている。基部４０は、略方形の平板形状を有し、基部４０の水平方向の幅は、ガイド孔２０の径よりも僅かに小さく形成されている。これにより、基部４０は、ガイド孔２０の内壁に沿って上下動し、ガイド孔２０内におけるプローブピン１０のガイドとしての機能を果たしている。

二本の接触子４１、４２は、例えば可撓性のある細長の針状に形成されている。接触子４１、４２は、基部４０の下面に接続されている。接触子４１、４２は、基部４０の下面の両端部から中心側の斜め下方向に向けて形成されている。つまり接触子４１、４２は、後端が基部４０の下面の両端部に接続され、先端側が基部４０から離れるにつれて次第に近づくように形成されている。これらの接触子４１、４２は、ガイド孔２０の下方に突出している。

図４に示すように接触子４１と接触子４２の先端は、所定距離離れた状態で互いに対向している。接触子４１の先端の内側には、垂直面４１ａが形成され、その垂直面４１ａの上部には凹部４１ｂが形成されている。凹部４１ｂの上側には、垂直面４１ａよりも内側に突出したストッパ４１ｃが形成されている。接触子４２の先端も接触子４１と同様に垂直面４２ａ、凹部４２ｂ及びストッパ４２ｃを備えている。接触子４２の垂直面４２ａ、凹部４２ｂ、ストッパ４２ｃは、接触子４１の垂直面４１ａ、凹部４１ｂ、ストッパ４１ｃとそれぞれ対向している。なお、本実施の形態にかかるプローブピン１０は、例えばＬＩＧＡプロセス（Ｘ線リソグラフィー、電鋳、モールドによる微細部品製作プロセス）により成形されている。

次に、以上のように構成されたプローブピン１０の作用について説明する。プローブ装置１においてウェハＷの電気的特性の検査が開始されると、載置台３上のウェハＷが上昇され、図５に示すようにウェハＷ上の各電極パッドＰが各プローブピン１０の接触子４１、４２に接触される。

そして、ウェハＷがさらに上昇され、電極パッドＰがプローブピン１０に押し付けられると、図６に示すように接触子４１、４２は、内側に撓み、接触子４１、４２の先端が電極パッドＰの表面を擦りながら内側に移動する。このとき、接触子４１、４２により電極パッドＰの表面の酸化膜がスクラブ除去される。そして、接触子４１、４２の先端同士が近接すると、ストッパ４１ｃ、４２ｃ同士が当接し、接触子４１、４２の内側への移動が停止される。このとき、接触子４１の垂直部４１ａと接触子４２の垂直部４２ａの間隔は、例えば１０μｍ以上に維持され、また凹部４１ｂ、４２ｂ同士の間には、空間Ｈが形成される。

その後、プローブカード２の回路基板１２から各プローブピン１０の二本の接触子４１、４２を通じてウェハＷの電極パッドＰに電気信号が送られ、ウェハＷの電気特性の検査が行われる。

以上の実施の形態によれば、プローブピン１０の先端部３０に互いに対向する二本の接触子４１、４２が形成され、その接触子４１、４２は、ウェハＷの電極パッドＰに押し付けられた際に内側に撓んで先端が電極パッドＰの表面上を内側に移動する。このように、垂直型のプローブピン１０でありながら、二本の接触子４１、４２を用いて電極パッドＰの表面の酸化膜をスクラブ除去でき、プローブピン１０と電極パッドＰとの接触抵抗を十分かつ安定して下げることができる。また、検査時には、各プローブピン１０の二本の接触子４１、４２を通じて電気信号が送られるので、プローブピン１０と電極パッドＰとの間の電気的な導通の確実性が増し、検査の信頼性を格段に向上できる。

接触子４１、４２の先端の内側にストッパ４１ｃ、４２ｃが形成され、接触子４１、４２の先端同士の間隔が維持されるので、接触子４１、４２の先端同士の間に、スクラブ時の酸化膜の削りカスが挟み込まれることを防止できる。この結果、例えば接触子４１、４２に酸化物が付着してプローブピン１０の接触抵抗が大きくなることを防止できる。また、ウェハＷのパーティクルによる汚染も防止できる。さらに、ストッパ４１ｃ、４２ｃによって、スクラブ時に接触子４１、４２が電極パッドＰの表面を移動する距離（ズリ幅）が一定となり、ズリ幅が正確に規定される。それ故、必要以上に接触子４１、４２のズリ幅が大きくなることがなく、過剰なスクラブを抑制できる。この結果、余分なパーティクルの発生を抑制できる。また接触子４１、４２の磨耗が少なく、プローブピン１０の寿命を延ばすこともできる。なお、酸化膜を十分にスクラブ除去するには、ズリ幅が５μｍ以上あればよい。

また、接触子４１、４２の先端の内側に凹部４１ｂ、４２ｂが形成されたので、接触子４１、４２の先端同士が近接した際にその間に空間Ｈが形成され、これによっても接触子４１、４２の先端同士の間に酸化膜の削りカスが挟み込まれることを防止できる。

一般的に、垂直型のプローブピンは、いわゆるカンチレバー型のプローブピンに比べて取付けスペースが必要ないので、プローブカード２のおける狭ピッチ化、多ピン化を図ることができる。したがって、本実施の形態の垂直型のプローブピン１０によれば、上述したようなプローブピン１０と電極パッドＰとの間の電気的な接触を十分かつ安定して確保しつつ、さらに多ピン化、狭ピッチ化を図ることができる。

以上の実施の形態において、本発明を垂直型のプローブピンに適用していたが、本発明は、図７に示すように片持ち梁のいわゆるカンチレバー型のプローブピン１０に適用してもよい。この場合においても、二本の接触子４１、４２によりスクラブ除去を行い、二本の接触子４１、４２により電気的な導通を図るので、接触子４１、４２と電極パッドＰとの電気的な接触の確実性を上げることができる。また、各接触子４１、４２のズリ幅を小さくすることができるので、接触子４１、４２の磨耗が少なくなり、プローブピン１０の寿命を長くできる。

以上の実施の形態では、プローブピン１０の接触子の数が二本であったが、二本に限られず、３本以上であってもよい。この場合、例えば図８に示すようにプローブピンの先端部の基部５０が立体形状の例えば円柱形に形成され、その基部５０の下面に複数本（図８は三本）の対向する接触子５１が形成されるようにしてもよい。

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。例えば以上の実施の形態では、接触子４１、４２にストッパ４１ｃ、４２ｃが形成された例であったが、ストッパ４１ｃ、４２ｃがなくてもよい。この場合、例えばスクラブ時に接触子４１、４２同士が当接してストッパとしての機能を果たすので、接触子４１、４２のズリ幅が適正な距離に制限され、例えば余分なパーティクルの発生を抑制できる。またプローブピン１０の寿命を長くできる。例えばプローブピン１０の接触子は、ウェハＷに押圧された際に内側に撓み先端が互いに近づく方向にずれるものであれば、他の形状のものであってもよい。また、プローブピン１０の接触子以外の部分も他の形状を有するものであってもよい。また、本発明は、被検査体がウェハＷ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）などの他の基板である場合にも適用できる。

本発明は、被検査体とプローブピンとの間の接触抵抗を十分になおかつ安定して低下させる際に有用である。

プローブ装置の構成の概略を示す側面図である。 支持板の平面図である。 プローブピンがガイド孔に挿入された様子を示す支持板の縦断面図である。 プローブピンの先端の拡大図である。 ウェハが接触したときのプローブピンの先端の拡大図である。 ウェハに押圧されたときのプローブピンの先端の拡大図である。 カンチレバー型のプローブピンの側面図である。 ３つの接触子を備えた場合のプローブピンの先端の斜視図である。

符号の説明

１ プローブ装置
２ プローブカード
１０ プローブピン
１１ 支持板
２０ ガイド孔
３０ 先端部
４１、４２ 接触子
Ｐ 電極パッド
Ｗ ウェハ

Claims (6)

1. 被検査体と接触して被検査体の電気的特性を検査するためのプローブピンであって、
   プローブピンの先端部には、互いに対向する複数本の接触子が形成され、
   前記複数本の接触子は、被検査体に押圧された際に内側に撓んでその先端が互いに近づく方向に移動することを特徴とする、プローブピン。
2. 前記プローブピンの先端部は、基部を有し、
   前記複数本の接触子は、後端がそれぞれ基部に接続され、先端側が前記基部から離れるにつれて互いに近づくように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のプローブピン。
3. 前記接触子の内側には、前記複数本の接触子の先端同士の間隔を維持するためのストッパが形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のプローブピン。
4. 前記各接触子の先端の内側には、垂直面が形成され、その垂直面には、凹部が形成されていることを特徴する、請求項１〜３のいずれかに記載のプローブピン。
5. 前記接触子は二本であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のプローブピン。
6. 前記プローブピンは、垂直型であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のプローブピン。

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