特許 6697913 プローブ

(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】6697913

(24)【登録日】2020年4月30日

(45)【発行日】2020年5月27日

(54)【発明の名称】プローブ

(51)【国際特許分類】

   G01R 1/073 20060101AFI20200518BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20200518BHJP

【ＦＩ】

   G01R1/073 A

   H01L21/66 B

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-56101(P2016-56101)

(22)【出願日】2016年3月18日

(65)【公開番号】特開2017-172999(P2017-172999A)

(43)【公開日】2017年9月28日

【審査請求日】2018年12月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】308033711

【氏名又は名称】ラピスセミコンダクタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079119

【弁理士】

【氏名又は名称】藤村 元彦

(74)【代理人】

【識別番号】100147728

【弁理士】

【氏名又は名称】高野 信司

(72)【発明者】

【氏名】金野 雄介

【審査官】 田口 孝明

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００６／０６８１５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−０５２８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２５４９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４８７１９６４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３０４４３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

ＩＰＣ Ｇ０１Ｒ １／０６−１／０７３、

３１／２６、

３１／２８−３１／３０、

Ｈ０１Ｌ ２１／６４−２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査対象物の電極パッドを介して検査用の電気信号の供給及び取得を行うプローブカードに結合され、前記プローブカードの表面から突出しているプローブであって、
前記電極パッドに接触させる為の第１の接触端部を有するコンタクトピンと、
前記コンタクトピンから分岐して形成されており、前記電極パッドに接触させる為の第２の接触端部を有する弾性変形可能なスクラッチピンと、を有し、
前記第２の接触端部から前記プローブカードの表面までの距離が前記第１の接触端部から前記プローブカードの表面までの距離よりも大きく、
前記第１の接触端部と前記第２の接触端部とを直線で結ぶ軸方向に直交しており且つ前記プローブカードの表面と平行な方向における前記第２の接触端部の幅が、前記軸方向に直交しており且つ前記プローブカードの表面と平行な方向における前記第１の接触端部の幅よりも大きいことを特徴とするプローブ。

【請求項2】

前記スクラッチピンは、直線の棒形状を有することを特徴とする請求項１記載のプローブ。

【請求項3】

前記スクラッチピンは、１点で折り曲げられた棒形状を有することを特徴とする請求項１記載のプローブ。

【請求項4】

前記スクラッチピンは、夫々が１点で折り曲げられた棒形状を有する第１及び第２のスクラッチピン部を含み、
前記第１のスクラッチピン部の端部と前記第２のスクラッチピン部の端部とが結合しており、前記第１及び第２のスクラッチピン部各々の前記端部同士の結合部が前記第２の接触端部であることを特徴とする請求項１記載のプローブ。

【請求項5】

前記スクラッチピンは、着脱自在にて前記コンタクトピンから分岐形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のプローブ。

【請求項6】

前記コンタクトピンに装着されており、前記スクラッチピンを着脱自在にて固定支持するアダプタを有することを特徴とする請求項５に記載のプローブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子部品、或いは半導体デバイス等の検査対象物の電極パッドに接触させるプローブに関する。

【背景技術】

【0002】

検査対象物としての半導体ウェハの電気的特性を検査するには、先ず、当該半導体ウェハの電極パッドに、金属製のプローブを接触させる。この際、半導体ウェハの電極パッドの表面に酸化膜が形成されていると、正確な検査結果が得られなくなる。そこで、プローブを半導体ウェハの電極パッドに接触したまま、当該プローブ自体で電極パッドの表面を擦ることにより、酸化膜を剥がすようにしたプローブカードが提案された（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０８−８３１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、プローブで電極パッドの表面から酸化膜を剥がすと、剥がし取られた酸化膜がプローブの先端に付着し、付着した酸化物により当該プローブが劣化してしまうという問題が生じた。

【0005】

本発明は、プローブ自体で電極パッドの表面から酸化膜を剥がす処理を行っても、長期に亘り精度の高い検査を行うことが可能なプローブ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】

【0006】

本発明に係るプローブは、検査対象物の電極パッドを介して検査用の電気信号の供給及び取得を行うプローブカードに結合され、前記プローブカードの表面から突出しているプローブであって、前記電気パッドに接触させる為の第１の接触端部を有するコンタクトピンと、前記コンタクトピンから分岐して形成されており、前記電気パッドに接触させる為の第２の接触端部を有する弾性変形可能なスクラッチピンと、を有し、前記第２の接触端部から前記プローブカードの表面までの距離が前記第１の接触端部から前記プローブカードの表面までの距離よりも大きい。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係るプローブによれば、検査用の電気信号の供給又は取得を行う為に検査対象物の電極パッドに接触させる第１の接触端部よりも先に、第２の接触端部が電極パッドに接触し、当該電極パッドの表面に付着している酸化膜が取り除かれるようになる。よって、第１の接触端部には酸化物付着に伴う劣化が生じないので、プローブ自体で電極パッドの表面から酸化膜を剥がす処理を行っても、長期に亘り精度の高い検査を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】検査装置１００の概略構成を示す図である。

【図2】本発明に係るプローブの一例を示すプローブ３０の外観図である。

【図3】プローブコンタクト処理の手順を示す図である。

【図4】プローブ３０の他の一例を示す外観図である。

【図5】図４に示すプローブ３０を、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１の下方側から眺めた図である。

【図6】図２に示すプローブ３０におけるコンタクトピン３０１の接触端部ｆ１の横断面と、スクラッチピン３０２の接触端部ｆ２の横断面とを示す図である。

【図7】図４及び図５に示すプローブ３０における接触端部ｆ２の他の形態を示す図である。

【図8】図２に示すプローブ３０の変形例を示す外観図である。

【図9】図４及び図５に示すプローブ３０の変形例を示す外観図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0010】

図１は、検査装置１００の概略構成を示す図である。図１に示すように、検査装置１００は、ステージ２１、ステージ移動機構２２、本発明に係るプローブ３０が結合されているプローブカード３１及び検査管理部３２を有する。

【0011】

ステージ２１は、検査対象物としての半導体ウェハＷをその表面上に固定する。

【0012】

ステージ移動機構２２は、半導体ウェハＷが固定されているステージ２１を、上下方向、及び水平方向に移動する。

【0013】

プローブカード３１は、検査管理部３２から供給された検査制御信号に応じて検査用の電気信号をプローブ３０を介して半導体ウエハＷに形成されている電極パッドＰｄに供給する。また、プローブカード３１は、半導体ウエハＷの電極パッドＰｄからプローブ３０を介して取得した電気信号を検査結果信号として検査管理部３２に供給する。

【0014】

検査管理部３２は、上記した検査制御信号をプローブカード３１に供給すると共に、プローブカード３１から供給された検査結果信号を半導体ウェハＷの各電極パッドＰｄに対応づけして記憶する。

【0015】

図２は、プローブ３０の一例を示す外観図である。図２に示すように、プローブ３０は、プローブカード３１の表面に結合されており、その表面から突出している。プローブ３０は、コンタクトピン３０１と、スクラッチピン３０２とを有する。コンタクトピン３０１及びスクラッチピン３０２は共に、弾性変形可能な直線棒状の金属材料からなる。

【0016】

コンタクトピン３０１は端部ｐと接触端部ｆ１（第１の接触端部）とを有する。コンタクトピン３０１の端部ｐは、ローブカード３１の表面に結合されている。尚、コンタクトピン３０１の端部ｐが結合されているプローブカード３１の表面を、以降、結合表面と称する。コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１は、検査用の電気信号の供給又は取得を行う際に、半導体ウェハＷの電極パッドＰｄに接触する。

【0017】

スクラッチピン３０２は、コンタクトピン３０１の表面上における、当該コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１から例えば１ｃｍ以上離間した位置から分岐して形成されている。スクラッチピン３０２は、電極パッドＰｄと接触して当該電極パッドＰｄの表面を擦ることによってその表面に付着する酸化膜を剥がす役目を担う接触端部ｆ２（第２の接触端部）を有する。

【0018】

尚、図２に示すように、プローブカード３１の結合表面とスクラッチピン３０２の接触端部ｆ２との間の距離Ｌ１は、当該プローブカード３１の結合表面とコンタクトピン３０１の接触端部ｆ１との間の距離Ｌ２よりも大である。すなわち、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１よりもスクラッチピン３０２の接触端部ｆ２の方がプローブカード３１の結合表面から突出しているのである。

【0019】

次に、図２に示す構成を有するプローブ３０が結合されているプローブカード３１を備えた検査装置１００において為される、プローブのコンタクト処理の手順について図３を参照しつつ説明する。

【0020】

先ず、ステージ移動機構２２は、検査対象となる半導体ウェハＷが固定されているステージ２１を上方に徐々に移動させる。これにより、図３の（ａ）に示すように、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１及びスクラッチピン３０２の接触端部ｆ２のうちの接触端部ｆ２の方が先に半導体ウェハＷの電極パッドＰｄの表面位置Ｃ１に接触する。

【0021】

ここで、ステージ移動機構２２は、図３の（ａ）に示す状態から、図３の（ｂ）に示すようにコンタクトピン３０１の接触端部ｆ１が電極パッドＰｄの表面に接触する直前の位置まで、ステージ２１を引き続き上方に移動させる。

【0022】

これにより、図３の（ｂ）に示すようにスクラッチピン３０２が湾曲し、その接触端部ｆ２が、電極パッドＰｄの表面に押しつけられた状態のまま、表面位置Ｃ１から表面位置Ｃ２に移動する。よって、このスクラッチピン３０２の接触端部ｆ２の移動により、図３の（ｂ）に示す表面位置Ｃ１から表面位置Ｃ２までの区間ＲＡに亘って、電極パッドＰｄの表面に付着している酸化膜が剥がされる。つまり、電極パッドＰｄの表面の区間ＲＡに付着されている酸化膜がスクラッチピン３０２によって取り除かれるのである。

【0023】

その後、ステージ移動機構２２は、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１の真下に電極パッドＰｄの区間ＲＡが表れるようになるまで、上記したスクラッチピン３０２の接触端部ｆ２の移動方向とは反対の水平方向にステージ２１を移動させる。そして、ステージ移動機構２２は、図３の（ｃ）に示すように、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１が電極パッドＰｄの表面に接触するまで、ステージ２１を上方に移動させる。

【0024】

これにより、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１は、電極パッドＰｄの表面上において、スクラッチピン３０２によって酸化膜が取り除かれた区間ＲＡに接触することになる。 よって、図２に示す構成を有するプローブ３０によれば、コンタクトピン３０１を介して接触抵抗の少ない良好な検査が為されるようになる。

【0025】

この際、電極パッドＰｄの表面に付着した酸化膜はスクラッチピン３０２の接触端部ｆ２によって剥がされるので、その剥がされた酸化物がコンタクトピン３０１の接触端部ｆ１に付着することはない。よって、プローブ３０によれば、コンタクトピン３０１には酸化物付着に伴う劣化が生じないので、プローブ自体で電極パッドの表面から酸化膜を剥がす処理を行っても、長期に亘り精度の高い検査を行うことが可能となる。

【0026】

尚、プローブ３０としては、図２に示す形態に限定されない。例えば、図２に示す一例では、スクラッチピン３０２はコンタクトピン３０１と同様な直線棒状の形態を有しているが、当該スクラッチピン３０２としては、棒状の金属材料を例えば１点で折り曲げた形態を有するものを採用しても良い。また、プローブ３０として、単一のコンタクトピン３０１から複数のスクラッチピン３０２を分岐形成したものを採用しても良い。

【0027】

図４は、かかる点に鑑みて為されたプローブ３０の他の一例を示す外観図であり、図５は、図４に示すプローブ３０を、スクラッチピンの下方側から眺めた図である。

【0028】

図４及び図５に示すプローブ３０は、図２に示すスクラッチピン３０２に代えてスクラッチピン３０２_R及び３０２_Lを採用したものであり、コンタクトピン３０１については図２に示すものと同一である。スクラッチピン３０２_R及び３０２_Lの各々は、弾性変形可能な棒状の金属材料が１点で折り曲げられた折曲げ棒形状を有する。スクラッチピン３０２_R及び３０２_Lは、コンタクトピン３０１の表面上における、当該コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１から例えば１ｃｍ以上離間した位置から、図５に示すように、互いに所定角Ｑ（Ｑは１８０度未満）をもって分岐形成されている。また、図４及び図５に示すプローブ３０では、スクラッチピン３０２_R及び３０２_L各々の端部は結合しており、その結合部が接触端部ｆ２となる。

【0029】

更に、図４及び図５に示すプローブ３０では、プローブカード３１の結合表面と接触端部ｆ２との間の距離Ｌ１は、当該結合表面とコンタクトピン３０１の接触端部ｆ１との間の距離Ｌ２よりも大である。すなわち、図４及び図５に示す構成においても、図２に示す構成と同様に、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１（第１の接触端部）よりもスクラッチピン３０２の接触端部ｆ２（第２の接触端部）の方がプローブカード３１の結合表面から突出しているのである。尚、図４及び図５に示すプローブ３０では、コンタクトピン３０１の端部ｐの中心点と接触端部ｆ１の中心点とを直線で結ぶ軸上に、スクラッチピン３０２_R及び３０２_Lの接触端部ｆ２が重ならないように、スクラッチピン３０２_R及び３０２_Lの各々が形成されている。

【0030】

図４及び図５に示す構成を有するプローブ３０が結合されているプローブカード３１を備えた検査装置１００においても、図３の（ａ）〜（ｃ）に示す手順にてプローブのコンタクト処理を行う。これにより、スクラッチピン３０２_R及び３０２_Lの接触端部ｆ２で電極パッドの表面の区間ＲＡに付着している酸化膜を剥がし、その酸化膜が取り除かれた区間ＲＡにコンタクトピン３０１の接触端部ｆ１を接触させるのである。よって、図２に示す構成を採用した場合と同様に、コンタクトピン３０１を介して接触抵抗の少ない良好な検査が為されるようになる。更に、電極パッドＰｄの表面に付着した酸化膜はスクラッチピン３０２_R及び３０２_Lの接触端部ｆ２で剥がされるので、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１には酸化物が付着することはない。

【0031】

よって、図４及び図５に示す構成を有するプローブ３０においても、スクラッチピン３０２_R及び３０２_Lの接触端部ｆ２で剥がされた酸化物がコンタクトピン３０１には付着しない。従って、プローブ自体で電極パッドの表面から酸化膜を剥がす処理を行っても、長期に亘り精度の高い検査を行うことが可能となる。

【0032】

更に、図４及び図５に示す構成を採用すれば、目視にて、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１を電極パッドＰｄの位置に移動させる場合には、どの方向から眺めてもコンタクトピン３０１の接触端部ｆ１がスクラッチピン３０２_R及び３０２_Lの死角に隠れてしまうことはない。これにより、目視にて、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１を容易に電極パッドＰｄの位置に移動させることが可能となる。

【0033】

尚、上記実施例においては、スクラッチピン（３０２、３０２_R、３０２_L）の接触端部ｆ２の幅を、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１の幅よりも大きくするのが好ましい。すなわち、接触端部ｆ１と接触端部ｆ２とを直線で結ぶ軸方向に直交しており、且つプローブカード３１の結合表面と平行な方向におけるスクラッチピンの接触端部ｆ２の幅を、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１の幅よりも大きくするのである。

【0034】

図６は、図２に示す構成を有するプローブ３０におけるスクラッチピン３０２の接触端部ｆ２の横断面と、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１の横断面とを示す図である。図６に示すように、接触端部ｆ２と接触端部ｆ１とを直線で結ぶ軸方向ＹＱに直交しており、且つプローブカード３１の結合表面と平行な方向におけるスクラッチピン３０２の接触端部ｆ２の幅Ｒ１を、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１の幅Ｒ２よりも大きくする。

【0035】

これにより、スクラッチピン３０２の接触端部ｆ２にて、電極パッドＰｄの表面上の区間ＲＡに亘り取り除かれる酸化膜の幅が、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１の幅よりも大きくなる。よって、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１を確実に、電極パッドＰｄの区間ＲＡ内における酸化膜が取り除かれた領域に接触させることが可能となる。

【0036】

尚、図４及び図５に示される構成を有するプローブ３０では、接触端部ｆ２の幅Ｒ２を広げる為に、接触端部ｆ２として、図５に示す形態に代えて図７に示す形態を有するものを採用しても良い。尚、図７は、図５と同様にプローブ３０をスクラッチピン３０２Ｒ及び３０２Ｌによる接触端部ｆ２の下方側から眺めた図である。図７に示すように、接触端部ｆ２と接触端部ｆ１とを直線で結ぶ軸方向ＹＱと直交する方向において、接触端部ｆ２の幅Ｒ１は、コンタクトピン３０１の接触端部ｆ１の幅Ｒ２よりも大となっている。

【0037】

また、上記実施例におけるプローブ３０では、スクラッチピン（３０２、３０２_R、３０２_L）がコンタクトピン３０１から分岐しているが、当該スクラッチピンが着脱自在にてコンタクトピン３０１から分岐形成される構成を採用しても良い。

【0038】

図８は、かかる点に鑑みて為された図２に示すプローブ３０の変形例を示す外観図であり、図９は、図４及び図５に示すプローブ３０の変形例を示す外観図である。図８及び図９に示す構成では、コンタクトピン３０１にアダプタ３０４が装着されており、このアダプタ３０４が、スクラッチピン（３０２、３０２_R、３０２_L）を着脱自在にて、図２又は図４に示す形態と同様な形態で当該スクラッチピンを固定支持する。

【0039】

図８及び図９に示す構成によれば、スクラッチピン（３０２、３０２_R、３０２_L）が摩耗した場合には、コンタクトピン３０１はそのままとし、スクラッチピンだけを新たなものに交換すれば良いので、使用者側の運用コストを削減させることが可能となる。

【符号の説明】

【0040】

３０ プローブ
３０１ コンタクトピン
３０２、３０２_R、３０２_L スクラッチピン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】