特許 6209375 電気的接続装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6209375

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】電気的接続装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 1/073 20060101AFI20170925BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20170925BHJP

【ＦＩ】

   G01R1/073 E

   H01L21/66 B

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-142390(P2013-142390)

(22)【出願日】2013年7月8日

(65)【公開番号】特開2015-14555(P2015-14555A)

(43)【公開日】2015年1月22日

【審査請求日】2016年5月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000153018

【氏名又は名称】株式会社日本マイクロニクス

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100070024

【弁理士】

【氏名又は名称】松永 宣行

(72)【発明者】

【氏名】井上 龍雄

(72)【発明者】

【氏名】清藤 英博

(72)【発明者】

【氏名】新井 治

【審査官】 續山 浩二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０１０６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２５８６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１３９１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６３５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５２５５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１４１８６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００５／０６９０１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１０−５１５０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２８５８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１５７７９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０６８４７２１８（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １／０７３

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電極を有する被検査体を作業面上で保持すると共に前記被検査体を加熱又は冷却する作業台を有し、前記複数の電極とテスタとを電気的に接続する電気的接続装置であって、
前記作業台の上方に配置され、前記テスタに接続される第１導電路が形成された回路基板と、
前記回路基板から間隔を置いて一方の面が前記回路基板に対向して配置され、前記第１導電路に対応して第２導電路が形成されたプローブ基板、及び前記プローブ基板の他方の面に前記第２導電路に接続し、前記被検査体の加熱により当該プローブカードが熱平衡に達したときに前記作業台上の前記被検査体の前記複数の電極それぞれに接触可能となる位置に設けられた複数のプローブを有するプローブカードと、
前記回路基板と前記プローブ基板との間の熱伝導を低減する熱伝導低減手段により接続すると共に、前記第１導電路と前記第２導電路とを電気的に接続する電気接続器と、
を備え、
前記電気接続器は、
前記第１導電路と前記第２導電路とを電気的に接続するピン部材と、前記ピン部材を保持する支持体とを備え、
前記熱伝導低減手段は、前記支持体より低い熱伝導性を有する断熱部材を有し、前記断熱部材は、前記回路基板及び前記プローブ基板に両端を当接して配置され、
前記支持体は、前記回路基板及び前記プローブ基板の少なくともいずれか一方に間隔を置いて配置される
ことを特徴とする電気的接続装置。

【請求項2】

前記電気接続器は、
前記ピン部材がポゴピンからなり、前記支持体がポゴピンブロックからなるポゴピン接続器であり、前記ポゴピンブロックは前記断熱部材に支持されている
ことを特徴とする請求項１記載の電気的接続装置。

【請求項3】

前記断熱材は、
前記ポゴピンブロックを取り巻いて配置される環形状を有する
ことを特徴とする請求項２記載の電気的接続装置。

【請求項4】

前記支持体は、前記回路基板及び前記プローブ基板に対向する面を有し、少なくともいずれか一方の面には、前記回路基板又は前記プローブ基板に向けて断面積を漸減する複数の突起が設けられ、前記複数の突起が前記回路基板又は前記プローブ基板に当接する
ことを特徴とする請求項１記載の電気的接続装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、集積回路のような平板状被検査体の電気的試験に用いる電気的接続装置であって、特に、短時間で電気的試験を開始できる電気的接続装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェハに形成された集積回路は、一般に、所定の電気的特性を有するか否かの電気的試験（すなわち、集積回路の良否の判定）をされる。そのような試験は、集積回路の電極と試験装置の電気回路とを電気的に接続する電気的接続装置を用いて、１つのウェハの全ての集積回路を、同時に一回で又は複数回に分けて行われる。

【0003】

そのような試験に用いる電気的接続装置は、例えば、特許文献１に示すように、試験装置の電気回路に電気的に接続される複数の接続部を有する配線基板と、配線基板の下側に配置されかつ接続部に電気的に接続された複数の内部配線を有するプローブ基板と、プローブ基板の下面に取り付けられて内部配線に電気的に接続された複数の接触子（すなわち、プローブ）とを備えている。

【0004】

このような電気的接続装置を用いて、近年では、集積回路を高温度又は低温度下で試験することが行われている。この場合、集積回路はこれを配置するステージに設けられた熱源により所定の温度に加熱又は冷却される。例えば、熱源により加熱される場合、接触子が配置されたプローブ基板も、ステージ及び集積回路からの輻射熱を受けて加熱される。その結果、集積回路及びプローブ基板が熱膨張する。

【0005】

しかしながら、半導体ウェハの熱膨張量とプローブ基板の熱膨張量とが異なるので、集積回路の電極と接触子の針先との相対的位置関係が変化し、針先が集積回路の電極に押圧されない接触子が存在することを避けることができない。

【0006】

ステージに設けられた熱源により加熱されることにより、半導体ウェハは、数時間後にはある温度で一定となり、プローブ基板も、輻射熱により加熱されることにより数時間後にはある温度で一定となる。このように、温度が一定となり、集積回路の電極と接触子の針先との相対的位置が一定となったときに測定を開始できるので、測定開始まで相当の時間を要していた。

【0007】

特許文献２には、プローブ基板に発熱体を設け、プローブ基板の温度を測定し、この測定された測定値に基づいて、発熱体に供給する加熱電力を制御する電気的試験装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１１−８９８９１号公報

【特許文献2】特開２０１０−１５１７４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献２に記載の電気的試験装置では、プローブ基板に発熱体を設けているので、装置構成や制御方法が複雑化するという問題点があった。

【0010】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、簡易な装置構成で、測定開始までの時間を短縮する電気的接続装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため、本発明の電気的接続装置の第１の特徴は、複数の電極を有する被検査体を作業面上で保持すると共に前記被検査体を加熱又は冷却する作業台を有し、前記複数の電極とテスタとを電気的に接続する電気的接続装置であって、前記作業台の上方に配置され、前記テスタに接続される第１導電路が形成された回路基板と、前記回路基板から間隔を置いて一方の面が前記回路基板に対向して配置され、前記第１導電路に対応して第２導電路が形成されたプローブ基板、及び前記プローブ基板の他方の面に前記第２導電路に接続して設けられ、前記作業台上の前記被検査体の前記複数の電極それぞれに接触可能な複数のプローブを有するプローブカードと、前記回路基板と前記プローブ基板との間の熱伝導を低減する熱伝導低減手段により接続すると共に、前記第１導電路と前記第２導電路とを電気的に接続する電気接続器と、を備えたことにある。

【0012】

また、本発明の電気的接続装置の第２の特徴は、前記電気接続器は、前記第１導電路と前記第２導電路とを電気的に接続するピン部材と、前記ピン部材を保持する支持体とを備え、前記熱伝導低減手段は、前記支持体より低い熱伝導性を有する断熱部材を有し、前記断熱部材は、前記回路基板及び前記プローブ基板に両端を当接して配置され、前記支持体は、前記回路基板及び前記プローブ基板の少なくともいずれか一方に間隔を置いて配置されることにある。

【0013】

また、本発明の電気的接続装置の第３の特徴は、前記電気接続器は、前記ピン部材がポゴピンからなり、前記支持体がポゴピンブロックからなるポゴピン接続器であり、前記ポゴピンブロックは前記断熱部材に支持されていることにある。

【0014】

また、本発明の電気的接続装置の第４の特徴は、前記断熱材は、前記ポゴピンブロックを取り巻いて配置される環形状を有することにある。

【0015】

また、本発明の電気的接続装置の第５の特徴は、前記電気接続器は、前記第１導電路と前記第２導電路とを電気的に接続するピン部材と、前記ピン部材を保持する支持体とを備え、前記支持体は、前記回路基板及び前記プローブ基板に対向する面を有し、少なくともいずれか一方の面には、前記回路基板又は前記プローブ基板に向けて断面積を漸減する複数の突起が設けられ、前記複数の突起が前記回路基板又は前記プローブ基板に当接することにある。

【発明の効果】

【0016】

本発明の電気的接続装置によれば、簡易な装置構成で、測定開始までの時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態１である電気的接続装置を含む全体構造を示した図である。

【図2】本発明の実施形態１である電気的接続装置の構造を詳細に示した図である。

【図3】本発明の実施形態１である電気的接続装置が備えるプローブ基板を下方から見た図である。

【図4】本発明の実施形態１である電気的接続装置が備えるプローブとそれぞれ対応する各接続パッドとの当接を説明した側面図である。（ａ）は、チャックトップが初期状態にある場合の弾性熱伝導部材の状態を示しており、（ｂ）は、ステージ機構が、チャックトップを上昇させ、弾性熱伝導部材の下部先端が半導体ウェハに当接した状態を示しており、（ｃ）は、さらに、ステージ機構が、チャックトップを上昇させ、プローブがそれぞれ対応する各接続パッドに当接した状態を示している。

【図5】本発明の実施形態１である電気的接続装置が備える電気的接続部を示した平面図である。

【図6】本発明の実施形態１である電気的接続装置が備える円盤形状のプローブ基板の中心から離れたある地点に設けられたプローブの位置と、円盤形状の半導体ウェハの中心から離れたある地点に配置されたＩＣの接続パッドの位置の変化を示した図である。

【図7】チャックトップの熱源による加熱を開始した場合における測定開始までの温度変化を示した図である。

【図8】本発明の実施形態２である電気的接続装置の構造を模式的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態に係る電気的接続装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0019】

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１である電気的接続装置を含む全体構造を示した図であり、図２は、本発明の実施形態１である電気的接続装置の構造を模式的に示した図である。

【0020】

図１，２に示すように、本発明の実施形態１である電気的接続装置１は、下面が平坦な取付け基準面となる平板状の支持部材（スティフナー）１２と、支持部材１２の取付け面に保持される円形平板状の配線基板１４と、被検査体である半導体ウェハ２８に接触する円形平板状のプローブカード１９と、配線基板１４及びプローブカード１９の間を電気的に接続する電気的接続部１６とを備えており、ホルダ２０により保持されている。

【0021】

ホルダ２０は、プローバベース２３に支持されており、電気的接続装置１を受けるようにクランク状の断面構造を有している。また、ホルダ２０は、電気的接続装置１の支持部材１２及び配線基板１４を支持するための支持ピン２０ａを有している。

【0022】

支持部材１２には、上下を貫通する貫通孔１２ｂが設けられており、配線基板１４には、上下を貫通する貫通孔１４ｂが設けられている。そして、支持ピン２０ａが貫通孔１２ｂ及び貫通孔１４ｂに嵌合することにより、支持部材１２及び配線基板１４がホルダ２０に支持される。

【0023】

電気的接続装置１は、例えば、半導体ウェハ２８に作り込まれた多数のＩＣ（集積回路）の電気的検査のために、ＩＣの接続端子である各接続パッド（電極）をテスタ１１の電気回路に接続するのに用いられる。

【0024】

そのため、ＩＣの接続端子である各接続パッド（電極）が設けられた半導体ウェハ２８を上面に受けて、真空的に解除可能に吸着するチャックトップ２１と、チャックトップ２１を上下移動させるステージ機構２２とを備えている。そして、ステージ機構２２の上下移動により、半導体ウェハ２８上のＩＣと、電気的接続装置１のプローブカード１９とを接触させることで、テスタ１１による電気的検査が実行される。

【0025】

また、チャックトップ２１には、上面に載置された半導体ウェハ２８を加熱又は冷却する熱源２４を備えており、この熱源２４により半導体ウェハ２８が加熱又は冷却されると共に、熱源２４の輻射熱によりプローブカード１９が加熱又は冷却される。

【0026】

配線基板１４は、全体的に円形板状の例えばポリイミド樹脂板からなり、上面（一方の面）には、テスタ１１への接続配線１２ａが設けられている。

【0027】

また、配線基板１４の下面には、接続配線１２ａと配線基板１４内部に形成された配線路１４ａを介して電気的に接続されるランド部（図示しない）が設けられている。

【0028】

支持部材１２は、その取付け面を配線基板１４の上面に当接させて配置される、例えばステンレス板からなる板状の枠部材を備えている。

【0029】

プローブカード１９は、プローブ基板１８と、プローブ１８ａとを備えている。

【0030】

プローブ基板１８は、例えばセラミック板からなる支持部材１８ｄと、支持部材１８ｄすなわちセラミック板の下面に形成された多層配線層１８ｃとを備えている。多層配線層１８ｃは、電気絶縁性を示す例えばポリイミド樹脂材料からなる多層板と、各多層板間に形成された配線路１８ｅとを有する。

【0031】

多層配線層１８ｃの下面（他方の面）には、多層配線層の配線路１８ｅにそれぞれ電気的に接続されたプローブランド１８ｂが形成されている。

【0032】

プローブ１８ａの上端は、プローブ基板１８の対応するプローブランド１８ｂに接続されており、これにより、プローブ１８ａは、多層配線層１８ｃの下面から下方へ突出するようにプローブ基板１８に取り付けられ、多層配線層１８ｃの配線路１８ｅに接続されている。

【0033】

さらに、多層配線層１８ｃの下面（他方の面）には、例えば、低硬度のシリコンゴムのような弾性を有し、かつ熱伝導性を有する素材により柱状に成形され、プローブ基板１８のプローブ１８ａの配置領域を取り巻いて配列された弾性熱伝導部材１８ｈが設けられている。

【0034】

図３は、本発明の実施形態１である電気的接続装置１が備えるプローブ基板１８を下方から見た図である。なお、図３では、半導体ウェハ２８の位置と、半導体ウェハ２８に作り込まれた多数のＩＣの接続パッド２８ａの位置を破線で示している。

【0035】

図３に示すように、プローブ基板１８の下面には、柱状に成形された弾性熱伝導部材１８ｈが１２本設けられており、これらは、半導体ウェハ２８に作り込まれた多数のＩＣの接続パッド２８ａと接触しないように配置されている。

【0036】

そして、弾性熱伝導部材１８ｈは、プローブ１８ａがそれぞれ対応する各接続パッド２８ａに非当接状態で、半導体ウェハ２８の接続パッド２８ａが設けられた以外の領域とプローブ基板１８の下面とに当接可能であり、かつ、プローブ１８ａとそれぞれ対応する各接続パッド２８ａとの当接を妨げないように弾性変形可能に設けられている。

【0037】

図４は、本発明の実施形態１である電気的接続装置１が備えるプローブ１８ａとそれぞれ対応する各接続パッド２８ａとの当接を説明した側面図である。（ａ）は、チャックトップ２１が初期状態にある場合の弾性熱伝導部材１８ｈの状態を示しており、（ｂ）は、ステージ機構２２が、チャックトップ２１を上昇させ、弾性熱伝導部材１８ｈの下部先端が半導体ウェハ２８に当接した状態を示しており、（ｃ）は、さらに、ステージ機構２２が、チャックトップ２１を上昇させ、プローブ１８ａがそれぞれ対応する各接続パッド２８ａに当接した状態を示している。

【0038】

図４（ａ）に示すように、チャックトップ２１が初期状態、即ち、弾性熱伝導部材１８ｈがチャックトップ２１上の半導体ウェハ２８とプローブ基板１８との間で弾性圧縮を受けない自由状態では、全長１２００（ｍｍ）であり、プローブ基板１８からプローブ１８ａの先端までの間隔（１０００ｍｍ）より長い寸法を有する。

【0039】

そして、図４（ｂ）に示すように、ステージ機構２２が、チャックトップ２１を上昇させると、弾性熱伝導部材１８ｈの下部先端が半導体ウェハ２８に当接する。このように、弾性熱伝導部材１８ｈの下部先端が半導体ウェハ２８に当接すると、チャックトップ２１に備えられた熱源２４の熱は、半導体ウェハ２８及びプローブ基板１８へと伝熱される。これにより、輻射熱のみでプローブ基板１８を昇温する場合と比較して、プローブ基板１８の熱平衡に達するまでの時間を短縮することができ、測定開始までの時間を短縮することができる。

【0040】

そして、プローブ基板１８の熱平衡に達すると、ステージ機構２２が、さらに、チャックトップ２１を上昇させ、プローブ１８ａをそれぞれ対応する各接続パッド２８ａに当接させる。このとき、弾性熱伝導部材１８ｈは、プローブ１８ａとそれぞれ対応する各接続パッド２８ａとの当接を妨げないように弾性変形する。これにより、半導体ウェハ２８の各接続パッド２８ａと、テスタ１１とが電気的に接続され、電気的検査が実行される。

【0041】

図２に戻り、プローブ基板１８の支持部材（１８ｄ）の上面（一方の面）には、配線基板１４の下面（他方の面）に設けられたランド部にそれぞれ対応する位置にランド部（図示しない）が設けられている。プローブ基板１８に設けられたランド部は、それぞれ多層配線層１８ｃの配線路１８ｅを経て対応する各プローブ１８ａに電気的に接続されている。

【0042】

プローブ基板１８と配線基板１４との間には、電気的に接続するための電気的接続部１６が配置されている。

【0043】

電気的接続部１６は、図２に拡大して示すように、板厚方向に形成された多数の貫通孔１６１が形成された電気絶縁性を示す板状部材から成るポゴピンブロック１６ａが、配線基板１４に接触して配置されている。

【0044】

また、ポゴピンブロック１６ａの各貫通孔１６１内には、それぞれが貫通孔１６１からの脱落を防止された状態で貫通孔１６１の軸線方向へ摺動可能に収容される一対のポゴピン１６ｂ，１６ｃが配置されている。各一対のポゴピン１６ｂ，１６ｃ間には、両ポゴピン１６ｂ，１６ｃに相離れる方向への偏倚力を与え、両ポゴピン間の導電路となる圧縮コイルばね１６ｄが配置されている。

【0045】

ポゴピン１６ｂは、配線基板１４の下面（他方の面）に設けられたランド部にそれぞれ対応する位置に設けられ、ポゴピン１６ｃは、プローブ基板１８の上面（一方の面）に設けられたランド部にそれぞれ対応する位置に設けられている。

【0046】

電気的接続部１６は、組み立て状態では、圧縮コイルばね１６ｄのばね力により、配線基板１４側に設けられた一方のポゴピン１６ｂが配線基板１４の下面（他方の面）に設けられたランド部に圧接し、プローブ基板１８側に設けられた他方のポゴピン１６ｃがプローブ基板１８の上面（一方の面）に設けられたランド部に圧接する。

【0047】

これにより、プローブ１８ａは、配線基板１４の対応するランド部に電気的に接続される。その結果、プローブ１８ａの先端が半導体ウェハ２８に形成されたＩＣの接続パッド２８ａに当接されると、接続パッド２８ａは、対応する各プローブ１８ａ、電気的接続部１６および配線基板１４を経て、テスタ１１に接続されることから、テスタ１１による半導体ウェハ２８の集積回路の電気的検査が行える。

【0048】

また、図１に示すように、電気的接続部１６には、外周部に、配線基板１４及びプローブ基板１８に両端を当接して配置された低熱伝導支持部材１６ｆが設けられ、内部に、配線基板１４及びプローブ基板１８に両端を当接して配置された低熱伝導支持部材１６ｇが設けられている。

【0049】

この低熱伝導支持部材１６ｆ，１６ｇは、例えば、発泡プラスチック、木材、エポキシ樹脂などのポゴピンブロック１６ａより低い熱伝導性を有する断熱部材により形成されている。

【0050】

図５は、本発明の実施形態１である電気的接続装置１が備える電気的接続部１６を示した平面図である。

【0051】

図５に示すように、電気的接続部１６は、貫通孔１６１が設けられたポゴピンブロック１６ａと、このポゴピンブロック１６ａの外周部に環形状の低熱伝導支持部材１６ｆと、ポゴピンブロック１６ａを貫通するように柱形状を有する低熱伝導支持部材１６ｇとが設けられている。

【0052】

このように、低熱伝導支持部材１６ｆ，１６ｇは、ポゴピンブロック１６ａの外周部及び内部に、配線基板１４の下面及びプローブ基板１８の上面に両端を当接して配置されている。これにより、配線基板１４とプローブ基板１８との間の熱伝導を少なくすることができ、チャックトップ２１に備えられた熱源２４からの伝熱は、半導体ウェハ２８及びプローブ基板１８が主となる。そのため、輻射熱及び弾性熱伝導部材１８ｈによる伝熱による熱伝導先（プローブ基板１８）の熱容量を小さくできるので、プローブ基板１８の熱平衡に達するまでの時間を短縮することができ、測定開始までの時間を短縮することができる。

【0053】

＜熱平衡について＞
ここで、プローブ基板１８の熱平衡について、詳細に説明する。

【0054】

上述したように、チャックトップ２１には、上面に載置された半導体ウェハ２８を加熱又は冷却する熱源２４を備えている。この熱源２４により半導体ウェハ２８が加熱又は冷却されると共に、熱源２４の輻射熱及び弾性熱伝導部材１８ｈによる伝熱によりプローブ基板１８が加熱又は冷却されて、熱平衡に達する。

【0055】

例えば、熱源２４により加熱される場合、チャックトップ２１の熱源の温度を１２５（℃）とすると、半導体ウェハ２８下面の温度は、約１２２（℃）となり、輻射熱によりプローブ基板１８下面は、約９０（℃）となり、それぞれこの温度で熱平衡状態となる。

【0056】

このように、半導体ウェハ２８及びプローブ基板１８が加熱されると熱膨張し、この熱膨張に伴い、半導体ウェハ２８に形成されたＩＣの接続パッド２８ａの位置や、プローブ基板１８の下面に取り付けられたプローブ１８ａの位置が移動する。そのため、半導体ウェハ２８及びプローブ基板１８が熱平衡に達したときに、プローブ１８ａの先端が半導体ウェハ２８に形成されたＩＣの接続パッド２８ａに当接されるように、プローブ１８ａの位置を定めておく必要がある。

【0057】

図６は、本発明の実施形態１である電気的接続装置１が備える円盤形状のプローブ基板１８の中心から離れたある地点に設けられたプローブ１８ａの位置と、円盤形状の半導体ウェハ２８の中心から離れたある地点に配置されたＩＣの接続パッド２８ａの位置の変化を示した図である。図６に示す直線１０１は、温度変化に応じた半導体ウェハ２８に形成されたＩＣの接続パッド２８ａの位置の変化を示しており、直線１０２は、温度変化に応じたプローブ１８ａの位置の変化を示している。ここで、それぞれの位置の変化（変位量）は、常温（２３℃とする）における位置を基準としたときの外周方向に移動した距離を示している。

【0058】

直線１０１の傾きは、半導体ウェハ２８の熱膨張係数α１により定まり、直線１０２の傾きは、プローブ基板１８の熱膨張係数α２により定まる。そのため、熱平衡に達したときのそれぞれの温度Ｔ１，Ｔ２と、それぞれの熱膨張係数α１，α２から定まるプローブ１８ａ及び接続パッド２８ａの位置が等しくなるように、予めプローブ１８ａの位置を定めておく必要がある。

【0059】

具体的には、熱平衡に達した半導体ウェハ２８下面の温度Ｔ１が１２２（℃）であるときの接続パッド２８ａの位置と、熱平衡に達したプローブ基板１８下面の温度Ｔ２が９０（℃）であるときのプローブ１８ａの位置とが一致するように、プローブ１８ａの位置を定めておく。

【0060】

例えば、常温（２３℃とする）における半導体ウェハ２８の円盤形状の中心から１５０（ｍｍ）外周方向に離れた位置に配置された接続パッド２８ａの外周方向への変位量をΔＬ１（ｍｍ）とすると、下記の（数式１）で表される。

【0061】

ΔＬ１＝１５０・α１・ΔＴ１ ・・・（数式１）
ここで、α１は、半導体ウェハ２８の熱膨張係数であり、ΔＴ１は、熱平衡時における半導体ウェハ２８の常温との高温側の温度差である。

【0062】

また、常温（２３℃とする）におけるプローブ基板１８の円盤形状の中心から１５０（ｍｍ）外周方向に離れた位置に配置されたプローブ１８ａの外周方向への変位量をΔＬ２（ｍｍ）とすると、下記の（数式２）で表される。

【0063】

ΔＬ２＝１５０・α２・ΔＴ２ ・・・（数式２）
ここで、α２は、プローブ基板１８の熱膨張係数であり、ΔＴ２は、熱平衡時におけるプローブ基板１８の常温との高温側の温度差である。

【0064】

ここで、熱平衡時における接続パッド２８ａの位置と、プローブ１８ａの位置とを一致させるためには、下記の（数式３）の関係が成り立つように、予めプローブ１８ａの位置を定めておく必要がある。

【0065】

α１・ΔＴ１＝α２・ΔＴ２ ・・・（数式３）
なお、半導体ウェハ２８がシリコンである場合、熱膨張係数α１を、３．５（ｐｐｍ／℃）とし、プローブ１８ａの主材料がセラミックスの場合、熱膨張係数α２を、５．５（ｐｐｍ／℃）として、算出すればよい。

【0066】

また、加熱された場合に限らず、冷却された場合においても、同様に、下記の（数式４）が成り立つ。

【0067】

α１・ΔＴ’１＝α２・ΔＴ’２ ・・・（数式４）
ここで、ΔＴ’１は、熱平衡時における半導体ウェハ２８の常温との低温側の温度差である。ΔＴ’２は、熱平衡時におけるプローブ基板１８の常温との低温側の温度差である。例えば、熱平衡に達した半導体ウェハ２８下面の温度Ｔ’１が−３７（℃）であるとき（ΔＴ’１＝６０℃）の接続パッド２８ａの位置と、熱平衡に達したプローブ基板１８下面の温度Ｔ’２が−１５（℃）であるとき（ΔＴ’２＝３８℃）のプローブ１８ａの位置とが一致するように、プローブ１８ａの位置を定めるようにしてもよい。

【0068】

このようにして、プローブ基板１８は、プローブ１８ａの位置が定められ、定められた位置に配置されて製造されている。そのため、本発明の実施形態１である電気的接続装置１は、（数式３）又は（数式４）に示す温度となる温度域で、半導体ウェハ２８の電気的試験を行うことが可能となる。

【0069】

＜本発明の実施形態１の効果＞
次に、本発明の実施形態１である電気的接続装置１の効果について説明する。

【0070】

図７は、ｔ０時点からチャックトップ２１の熱源２４による加熱を開始した場合における測定開始までの温度変化を示した図である。図７に示す２０１は本発明の実施形態１である電気的接続装置１のチャックトップ２１の熱源２４の温度を示しており、２０２は本発明の実施形態１である電気的接続装置１の半導体ウェハ２８下面の温度を示しており、比較のため、２０３は従来技術によるプローブ基板下面の温度を示しており、２０４は従来技術による配線基板の上面の温度を示している。２０５は本発明の実施形態１である電気的接続装置１のプローブ基板１８下面の温度を示している。

【0071】

従来技術においては、ｔ０時点において、チャックトップ２１の熱源２４による加熱が開始されると、２０３，２０４に示すように、それぞれの温度はｔ２時点まで緩やかに上昇する。このとき、２０３，２０４の温度はいずれもｔ２時点に近づくに従って温度上昇率が小さくなっている。

【0072】

そして、ｔ２時点において、ステージ機構２２が上方へ移動することにより、半導体ウェハ２８上のＩＣと、電気的接続装置１のプローブ基板１８とが接触し、半導体ウェハ２８からプローブ基板１８へ伝熱される。これにより、ｔ０時点から約１２０（分）経過後のｔ３時点において、ようやく半導体ウェハ２８の電気的試験を行うことが可能となる。

【0073】

このように、従来技術においては、プローブ基板が、加熱開始から熱平衡に達するまで１２０（分）が必要であるため、測定開始まで相当の時間を要していた。

【0074】

一方、本発明の実施形態１である電気的接続装置１では、ｔ０時点において、チャックトップ２１の熱源２４による加熱が開始されると、プローブ基板１８下面の温度２０５は、ｔ０時点から約１０（分）経過後のｔ１時点において、熱平衡状態に達しているので、半導体ウェハ２８の電気的試験を行うことが可能となる。

【0075】

このように、本発明の実施形態１である電気的接続装置１では、配線基板１４及びプローブ基板１８に両端を当接して配置された低熱伝導支持部材１６ｆが設けられているので、プローブ基板１８から配線基板１４への熱伝導を少なくすることができる。そのため、プローブ基板１８の熱容量を小さくでき、プローブ基板１８の熱平衡に達するまでの時間を、約１０（分）まで短縮することができるので、測定開始までの時間を大幅に短縮することができる。

【0076】

また、本発明の実施形態１である電気的接続装置１では、プローブ１８ａがそれぞれ対応する各接続パッド（電極）に非当接状態で、チャックトップ２１の作業面とプローブ基板１８とに当接可能であり、かつ、プローブ１８ａとそれぞれ対応する各接続パッド２８ａとの当接を妨げないように弾性変形可能に設けられた弾性熱伝導部材１８ｈを備えるので、チャックトップ２１に備えられた熱源２４の熱が、半導体ウェハ２８及びプローブ基板１８へと伝熱されるので、プローブ基板１８の熱平衡に達するまでの時間をさらに短縮することができ、測定開始までの時間をさらに短縮することができる。

【0077】

また、本発明の実施形態１である電気的接続装置１では、プローブ基板１８に熱源を設ける必要がないので、装置構成や制御方法を複雑化させることなく、測定開始までの時間を大幅に短縮することができる。

【0078】

なお、本発明の実施形態１では、低熱伝導支持部材１６ｆと弾性熱伝導部材１８ｈとを備える電気的接続装置１を例に挙げて説明したが、これに限らず、低熱伝導支持部材１６ｆ又は弾性熱伝導部材１８ｈのいずれか一方を備える構成であってもよい。

【0079】

さらに、本発明の実施形態１では、配線基板１４に接触して配置されたポゴピンブロック１６ａを備える電気的接続装置１を例に挙げて説明したが、これに限らず、ポゴピンブロック１６ａは、プローブ基板１８に接触して配置されていてもよい。すなわち、ポゴピンブロック１６ａは、配線基板１４又はプローブ基板１８のいずれか一方に接触して配置されていればよい。

【0080】

また、本発明の実施形態１では、セラミックスが主材料であるプローブ基板１８を備える電気的接続装置１を例に挙げて説明したが、これに限らず、半導体ウェハ２８の主材料であるシリコンに熱膨張係数が近い材料を用いて成形されていてもよい。これにより、半導体ウェハ２８の熱膨張の挙動に追随させることができる。

【0081】

さらに、本発明の実施形態１では、プローブ１８ａがそれぞれ対応する各接続パッド２８ａに非当接状態で、半導体ウェハ２８の接続パッド２８ａが設けられた以外の領域とプローブ基板１８の下面とに当接可能であり、かつ、プローブ１８ａとそれぞれ対応する各接続パッド２８ａとの当接を妨げないように弾性変形可能に設けられた弾性熱伝導部材１８ｈを備える構成としたが、これに限らない。

【0082】

例えば、弾性熱伝導部材１８ｈは、プローブ１８ａがそれぞれ対応する各接続パッド２８ａに非当接状態で、チャックトップ２１の作業面とプローブ基板１８の下面とに当接可能であり、かつ、プローブ１８ａとそれぞれ対応する各接続パッド２８ａとの当接を妨げないように弾性変形可能に設けられていてもよい。

【0083】

また、本発明の実施形態１では、プローブ基板１８の温度を測定する温度計を備え、温度計により測定された温度に応じて、チャックトップ２１を昇降するようにステージ機構２２してもよい。

【0084】

具体的には、プローブ基板１８の温度を測定する温度計と、プローブ１８ａがそれぞれ対応する各接続パッド２８ａに非当接状態であり、かつ弾性熱伝導部材１８ｈが、チャックトップ２１の作業面又は作業面上の半導体ウェハ２８と、プローブ基板とに当接状態であるときに、温度計により測定された温度の時間的変化が所定の温度幅内となった場合に、プローブ１８ａとそれぞれ対応する各接続パッド２８ａとが当接するように、プローブカード１９をチャックトップ２１方向に移動させる制御部を備えるようにしてもよい。ここで、所定の温度幅は、プローブ基板１８の温度が安定する温度の温度幅として、例えば、８５（℃）〜９５（℃）などというように、予め設定される。

【0085】

さらに、本発明の実施形態１では、例えば、低硬度のシリコンゴムのような弾性を有し、かつ熱伝導性を有する素材により柱状に成形され、多層配線層１８ｃの下面に、プローブ基板１８のプローブ１８ａの配置領域を取り巻いて配列された弾性熱伝導部材１８ｈを備えた電気的接続装置１を例に挙げて説明したが、これに限らず、弾性熱伝導部材１８ｈは、プローブ基板１８のプローブ１８ａの配置領域を取り巻くように環形状を有するように成形され、多層配線層１８ｃの下面に配置されるようにしてもよい。

【0086】

（実施形態２）
本発明の実施形態１では、配線基板１４に接触して配置された平板状のポゴピンブロック１６ａを備える電気的接続装置１を例に挙げて説明したが、これに限らない。

【0087】

本発明の実施形態２では、配線基板１４に向けて断面積を漸減する複数の突起が設けられ、複数の突起が配線基板１４に当接するポゴピンブロックを備える電気的接続装置１を例に挙げて説明する。

【0088】

図８は、本発明の実施形態２である電気的接続装置１の構造を模式的に示した図である。なお、本発明の実施形態２である電気的接続装置１が備える構成のうち、本発明の実施例１である電気的接続装置１が備える同一符号が付された構成はそれぞれ同一であるので、説明を省略する。

【0089】

図８に示すように、本発明の実施形態２である電気的接続装置１が備える電気的接続部１６は、多数の貫通孔１６１が形成された電気絶縁性を示すポゴピンブロック１６ｈを備えている。

【0090】

ポゴピンブロック１６ｈは、配線基板１４に向けて断面積を漸減する複数の突起１６ｊが設けられ、複数の突起１６ｊの先端が配線基板１４に当接する。

【0091】

このように、複数の突起１６ｊの先端が配線基板１４に当接するので、本発明の実施形態１である電気的接続装置１が備える電気的接続部１６のポゴピンブロック１６ａと比較して、接触面積が小さい分、更に、電気的接続部１６から配線基板１４への伝熱を低減することができる。

【0092】

これにより、プローブ基板１８の熱平衡に達するまでの時間を、更に短縮することができるので、測定開始までの時間を大幅に短縮することができる。

【符号の説明】

【0093】

１…電気的接続装置
１１…テスタ
１２…支持部材
１４…配線基板（回路基板）
１４ａ…配線路（第１導電路）
１６…電気的接続部（電気接続器）
１６ａ，１６ｈ…ポゴピンブロック
１６ｂ，１６ｃ…ポゴピン
１６ｆ，１６ｇ…低熱伝導支持部材（熱伝導低減手段）
１８…プローブ基板
１８ａ…プローブ
１８ｂ…プローブランド
１８ｃ…多層配線層
１８ｄ…支持部材
１８ｅ…配線路（第２導電路）
１８ｆ…貫通孔
１８ｈ…弾性熱伝導部材
１９…プローブカード
２０…ホルダ
２１…チャックトップ（作業台）
２２…ステージ機構
２８…半導体ウェハ（被検査体）
２８ａ…接続パッド（電極）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】