JP2008224640A - 先端回転型プローブ組立 - Google Patents

Abstract

【課題】 スクラブ動作の微細なコントロールが可能であり、かつ、クリーニングの不要な狭ピッチパッド対応のプローブを提供すること。
【解決手段】 垂直方向にばね変形するｚ変形部と、断面が湾曲形状に形成された接触部を有し、前記ｚ変形部の先端部にアーム部材を介して接続支持され、前記接触部が電極パッドに接触して垂直方向へ変位可能で且つ回転運動可能な先端接触部材と、前記先端接触部材の運動を規制するストッパーとを備えたプローブ組立である。ストッパーは、電極パッドとの押圧力に伴う該先端接触部材の回転方向の延長上に該先端接触部材が一定の回転移動量を経過したとき、以後の回転動作のみを阻止し垂直方向の動作を妨げないように前記先端接触部材の運動を規制する。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、ＬＳＩなどの電子デバイスの製造工程において、ウエハ上に形成された複数のチップの回路検査に使用するプローブ組立（接触子組立ともいう）、例えばチップ上に配列される電極パッドに対しウエハ状態のまま接触子であるプローブを接触させ、一括してチップへの電気的導通を行わせウエハに構成された回路検査を実施するプローブカードに搭載されるプローブ組立に関するものである。

半導体技術の進歩に伴って電子デバイスの集積度が向上し、ウエハ上に形成される各チップにおいて、ウエハチップ上の電極パッド（パッド）の数も増加し、それにつれてパッド面積の縮小化、パッドピッチの狭小化などによるパッド配列の微細化が進んでいる。同時に、チップをパッケージに収納せずに、ベアチップのまま回路基板等に搭載するチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）方式が主流になりつつあり、そのためには、チップに分割する前のウエハ状態での特性チェックや良否判定が必須となる。

パッド配列が微細化（狭ピッチ化）したことで問題となるのは、電子デバイスの電気的特性試験や回路検査の際に、チップのパッドに接触させて電気的導通を得るためのプローブの構造を、パッド配列の微細化に合わせたものとしなければならないということであり、このパッド配列の微細化の進歩に対応するために種々な測定手段が用いられている。

一方、被検査物であるＩＣチップのパッドは、一般にアルミニウム合金膜や金メッキ等で形成され、その表面は酸化皮膜等で覆われている。このパッドにプローブの先端を接触させる際、プローブピン先端がパッドに接触した後さらに垂直方向に一定の距離で押圧（オーバードライブ）されると共に、パッド表面を水平方向に擦る（スクラブ）ことにより酸化皮膜等が破壊され、プローブとパッドとの確実な導通を得るという機能を有している。

特に前述のアルミニウム合金膜は２０ｎｍ（ナノメータ）前後あり、その下にアルミニウムが存在している。スクラブ動作等でアルミニウム合金膜を突き破ってアルミニウムにまで到達したプローブには一般的にはアルミニウムの屑が付着する。この屑は酸化してアルミニウム合金に変化して絶縁材として作用すると言われている。そのためプローブによる検査回数は限定され適切な間隔で電気的道通による検査の場所と異なる場所で塵や屑の除去（以下クリーニングと云う）を行っている。

前述のクリーニング動作が必要であることは、検査装置の稼働率低下のならびに、検査の信頼性を悪化する要因にもなり解決が望まれている。

上述したような問題に応えるプローブピン構造として、これまで本発明者等は以下の特許文献１および特許文献２のような提案を行ってきた。
特開２００４−２７４０１０号公報 特開２００５−３００５４５号公報

本発明者等により提案された従来例について図１５を用いて説明する。図１５は従来例に係るプローブ組立の説明図で、図１５（ａ）、（ｂ）はそれぞれプローブの動きを示す動作説明図である。図１６は先端接触部材の詳細な動きを示す動作説明図である。

図１５（ａ）において、プローブを平行ばね２０によるリンク構造とし片端２２を固定端とするｚ変形部を構成している。平行ばね２０の垂直プローブ部２１と直列に、回転中心２３を有する先端接触部材２４が接続され、先端接触部材２４の片端がパッド２５の表面と接することによりパッドとの電気的導通を得るものである。

図１５（ａ）において、相対的位置ズレによるにパッド２５が垂直方向に移動し先端接触部材２４の先端に接触するまでは、プローブの平行梁部２０ａ、２０ｂは水平を維持した状態にある。次に図１５（ｂ）に示すように、パッド２５がプローブ先端と接触を開始し、さらにある一定量だけ垂直方向に押し上げるオーバードライブが作用すると、プローブの二つの平行梁２０ａ、２０ｂが概略平行に回転移動し、それに伴い垂直プローブ２１が垂直方向に移動する。このとき、垂直プローブ２１は垂直移動と同時に水平方向に微小距離を移動する。これらの移動距離は、平行ばねにおける梁の長さ、厚さ、開口面積および材質に伴うばね定数を選択することにより任意に設定することができる。

一方、先端接触部材２４は、垂直プローブ２１の動きに追従し垂直および水平方向に移動すると同時に、オーバードライブの進行に伴い回転中心２３を中心として、時計方向に回転動作が開始する。このときの先端接触部材の動作を、図１６を用いて詳細に説明する。

図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、オーバードライブの進行に伴う先端接触部材のパッド接触部近傍と先端接触部材の中心線の軌跡を３段階で示した図である。ここでは、ｚ変形部の動作は図示せず固定としている。

図１６において、２７はプローブ先端のパッド表面２６との接触部近傍における部分形状、２８は先端接触部材の中心線を示す。図１６（ａ）は、パッド２６との接触開始時を示した図であり、プローブ先端２７がパッド２６と２７ａの位置で接している。オーバードライブが進行し、図１６（ｂ）の状態までパッド２６がプローブ２７を押し上げると、先端接触部材に回転中心２９を中心として回転動作が加わり、プローブ先端とパッドとの接触点が２７ａから２７ｂへ移動する。さらにオーバードライブが進行し、図１６（ｃ）の状態までパッド２６がプローブ２７を押し上げると、同様に回転動作も進行し、パッドとの接触点が２７ｂから２７ｃへ移動する。このとき回転中心は、オーバードライブの進行とともに２９ａ→２９ｂ→２９ｃへと変化して行く。さらに本図では図示していないｚ変形部の変位がこれに加わることになる。

この一連の動作において、パッド表面２６とプローブ先端２７に擦り動作（スクラブ）による相対的位置ズレによるずれが発生し、接触の始め、例えば２７ａ→２７ｂの移動時に酸化皮膜を除去し、接触の後半、例えば２７ｂ→２７ｃの移動時において電気的導通を行うことができるという効果が生じる。この動作により、検査が終了しパッドおよびプローブの押圧が開放され、元に戻った状態において酸化皮膜等の汚れがプローブ先端に付着したとしても、次回の検査時において同様の擦り動作を繰り返すことにより、常に酸化皮膜等の汚れを除去することができるため、クリーニングが不要なプローブ組立が実現可能となる。

しかしながら、薄膜である酸化皮膜のみを削除しパッド表面を露出させることは非常に困難であり、スクラブ動作によって酸化皮膜のみならずパッド材を深く切削してしまうため、パッド表面を損傷し後工程であるワイヤボンディングの結線不良等を生じさせたり、パッド下層部の電子回路を損傷させてしまったりするおそれがあるという問題があった。また、切削したパッド材であるアルミニウム等の材質がプローブ先端に付着したままの状態で長時間放置すると、付着したアルミニウムが酸化し強固な付着物となり、次回の検査時におけるスクラブ動作によっても除去が不可能となってしまうおそれがあるという問題があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、微小にコントロールされたスクラブ動作により酸化皮膜を除去し、かつパッドへの損傷を最小限にするとともに、除去した酸化皮膜等の付着物を検査直前又は直後にプローブから取り除くことにより電気的接続が確実で、かつ、クリーニングの不要なプローブを提供することである。

本願第１の発明は、垂直方向にばね変形可能なｚ変形部と、断面が湾曲形状に形成された接触部を有し、前記ｚ変形部の先端部にアーム部材を介して接続支持され、前記接触部が電極パッドに接触して垂直方向へ変位可能で且つ回転運動可能な先端接触部材と、前記先端接触部材の運動を規制するストッパーとを備えたプローブ組立を実現するものである。前記ストッパーは、電極パッドとの押圧力に伴う該先端接触部材の回転方向の延長上に該先端接触部材が一定の回転移動量を経過したとき、以後の回転動作のみを阻止し垂直方向の動作を妨げないように前記先端接触部材の運動を規制する機能を持つ。

本願第２の発明は、少なくとも垂直方向にばね変形するｚ変形部と、断面が湾曲形状に形成された接触部を有し、前記ｚ変形部の先端部にアーム部材を介して接続支持され、前記接触部が電極パッドに接触して垂直方向へ変位可能で且つ回転運動可能な先端接触部材と、前記先端接触部材の接触部に接触可能であり、前記先端接触部材との接触面が粗面であるクリーニングシートと、前記先端接触部材と前記粗面とに相対的位置ズレによるこすり動作を生じさせる手段を備えたプローブ組立を実現するものである。前記クリーニングシートの粗面は、先端接触部材の電極パッドとの接触範囲の全部又は一部に接触し、先端接触部材の回転動作に伴い先端接触部材と該粗面とに相対的位置ズレによるこすり動作を生じさせる。

第１の発明によれば、電極パッドとの押圧力に伴う先端接触部材の回転方向の延長上に先端接触部材が一定の回転移動量を経過したとき、以後の回転動作のみを阻止し垂直方向の動作を妨げないストッパーを設けているため、パッド表面の酸化皮膜を除去するのに必要なスクラブ量のみを作用させることが可能となる。さらに、その後の動作はｚ方向の押圧力のみとなるため、パッド表面との接触圧が増加し、すなわち接触抵抗が減少し、より確実な電気的接続が可能となる効果を有する。

第２の発明によれば、先端接触部材との接触面が粗面であるクリーニングシートを有し、クリーニングシートの粗面が先端接触部材の電極パッドとの接触範囲の全部又は一部に接触し、先端接触部材の回転動作に伴い先端接触部材と該粗面とに相対的位置ズレによるこすり動作を生じさせる手段を設けているため、検査が終了しパッドとの押圧が解除される過程において、クリーニングシートにより先端接触部材の付着物を検査実施直後に即時除去することが可能となる効果を有する。

本発明の他の態様によれば、先端接触部材の電極パッドとの接触範囲の全部又は一部を鋸状形状として、多段のスクラブによるクリーニングを行う手段を設けることによりパッド表面の酸化皮膜をより確実に除去する効果を有する。

本発明のさらに他の態様によれば、先端接触部材の電極パッドとの接触範囲において一つ又は複数の切り欠きを有し、切り欠きを境界として接触の前半に汚れを除去する第１の曲面と接触の後半で電気的導通が実施される第２の曲面とを有する手段を設けることにより、付着物を除去すべき先端接触部材の範囲を明確にすることができるという効果を有する。

本発明のさらに他の態様によれば、電極パッドからクリーニングシートに伝達された力により第ｎの曲面とクリーニングシート間に摩擦力が生じ、第ｎの曲面に相対的位置ズレによるこすり動作を生じさせる手段を設けているため、電気的導通が実施される曲面の付着物を検査実施直前に除去できるという効果を有する。

本発明のさらに他の態様によれば、第５の発明の手段に加えて電極パッドと直接接触を行う第ｎ−１の曲面及び第ｎの曲面の電極パッド上の接触位置が同じであるという手段を設けることにより、付着物が除去された電極パッド上の位置に電気的導通を実施するための第ｎの曲面を接触させることができ、より確実な電気的接続が可能となる効果を有する。

本発明のさらに他の態様によれば、電極パッドの移動を伴ってクリーニングシートを介して回転する１つの接触面がクリーニングシートから外れた後は接触面の一部又は全体がスクラブまたはワイピング機能により絶縁皮膜を除去するという手段を設けているため、１つの接触面の位置以外は曲面の半径にとらわれない先端接触部材の形状とすることができ、構造が簡単で厚いクリーニングシートになる利点を有する。

本発明のさらに他の態様によれば、先端接触部材が鋭利な凸状突起を有することで、より微小範囲でスクラブを作用させる手段を設けているため、より小さな面積のパッド上においても微小範囲で且つ小さな押付力で電気的接触が可能となる効果を有する。さらに、除去した絶縁皮膜等の量が少ないためクリーニングし易いという効果を有する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態に係るプローブ組立の側面図であり、図２及び図３は本プローブの全体的な動作を説明する側面図である。

図１において、プローブは平行ばね１によるリンク構造に成形され、その上辺および下辺は平行梁部１ａ、１ｂとなる一方、先端部分は垂直プローブ部１ｃとなり、さらに基端部が固定端３となるｚ変形部３１を構成している。平行ばね１の垂直プローブ部１ｃからは、支持アーム３２が延びて、その先端部に先端接触部材５が設けられている。支持アーム３２は垂直プローブ部１ｃよりも先方に延びるとともに、その中間部分には変位吸収部３３が設けられている。変位吸収部３３は、図１に示された事例では逆Ｕ字形状（Ｕ字形状であってもよい）に成形されており、先端接触部材５が上下方向に変位（移動）したときに、先端接触部材５が回転運動し得るようにし、且つその回転運動の回転中心４を与えるようにしている。そして、先端接触部材５は、その片端がパッド６の表面と接することにより、パッド６との電気的導通を得るよう、プローブ端子としての機能を有する。また、先端接触部材５はその構造が針形状ではなく、断面形状が円形或いは楕円形をした湾曲形状に成形され、先端接触部材５がパッド６に当接して上下方向に変位（移動）したときに、パッド６に対して回転運動（或いは転動）するようになっている。本実施の形態では、先端接触部材５を図示のような断面湾曲形状としたが、本形状に限定するものではない。

一方、先端接触部材５の回転方向近傍に、先端接触部材５が一定の回転移動量を経過したとき、以後の回転動作のみを阻止し垂直方向の動作を妨げないストッパー２を設けている。

以上の構成を有するプローブ組立について、以下、図２を参照して全体的な動作を説明する。図２（ａ）において、相対的位置ズレによるにパッド６が垂直方向に移動し先端接触部材５の先端部に接触するまでは、プローブの平行梁部１ａ、１ｂは水平を維持した状態にある。次に図２（ｂ）に示すように、パッド６が先端接触部材５と接触を開始し、さらにある一定量だけ垂直方向に押し上げるオーバードライブが作用すると、プローブの二つの平行梁１ａ、１ｂが概略平行に回転移動し、それに伴い垂直プローブ１ｃが垂直方向に移動する。

一方、先端接触部材５は、垂直プローブ１ｃの動きに追従し垂直および水平方向に移動すると同時に、オーバードライブの進行に伴い回転中心４を中心として、時計方向に回転動作が開始する。

オーバードライブに伴う平行ばね１及び先端接触部材５の移動距離は、各々の梁の長さ、幅、厚さ、開口面積および材質に伴うばね定数等を選択することにより任意に設定することができる。本実施の形態では、先端接触部材５の剛性を平行ばね１の剛性より比較的小さくした場合の動作が最適な形態であるため、図３によりその形態での動作を説明する。

図３（ａ）に示すように、本実施の形態では、先端接触部材５の剛性を平行ばね１の剛性より比較的小さく設定することにより、パッド６が先端接触部材５と接触を開始しオーバードライブが作用すると、まず先端接触部材５の回転移動が支配的となり、平行ばね１が大きく変位することなく先端接触部材５の回転移動を続ける。そして、ある一定の回転移動後ストッパー２に接触し、それ以後の回転動作が阻止される。引き続きオーバードライブが作用すると、今度は平行ばね１のｚ方向変形が支配的となる。

ｚ変形部３１として図１乃至図３に示すように平行梁部１ａ、１ｂという２つの梁を有する平行ばね１について説明したが、１つの梁からなる単純なカンチレバー（図示は省略する）であっても本発明の目的は充分に達成することができる。ただし、１つの梁からなるカンチレバーの場合は回転動作がｚ方向に加わることになる。

以上がプローブの全体的な動作であるが、先端接触部材５接触部近傍の詳細な動作を以下に説明する。図４は先端接触部材５近傍の詳細な動作を示す図であり、図５は本プローブの動作に伴うパッド表面の切削量及び接触抵抗値の変化過程を示す図である。

図４（ａ）は、パッド６との接触開始時を示した図であり、先端接触部材５がパッド６と▲１▼の位置で接している。ここで、６ａはパッド表面の酸化皮膜の厚さ方向に誇張した状態を示す。オーバードライブが進行し、図４（ｂ）の状態までパッド６がプローブ先端接触部材５を押し上げると、先端接触部材５に回転動作が加わり、先端接触部材５とパッド６との接触点が▲１▼から▲２▼へ移動する。このとき接触部分の酸化皮膜６ａが削られるが、この状態においては図５に示すように接触抵抗は大きく、電気的導通は行われていない。

オーバードライブが進行し、図４（ｃ）の状態までパッド６が先端接触部材５を押し上げると、同様に回転動作も進行しパッドとの接触点が▲２▼から▲３▼へ移動する。このときパッド表面に達するまで酸化皮膜６ａが削られたと仮定すると、図５に示すように接触抵抗が大きく減少し、電気的導通が開始される。酸化皮膜は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等の薄膜であり、また、先端接触部材５の接触部は曲線状であるため、電気的導通を得るために必要な除去部分の面積を得るには、パッド表面を微小に切削する必要がある。

図４（ｄ）にパッドとの接触点が▲３▼から▲４▼へ移動し、先端接触部

の特性は図５に示すように、接触抵抗値が十分小さく、パッドとの電気的導通が確実となっている。

パッドとの接触点が▲４▼に達した時点で先端接触部材５の回転を阻止すべくストッパー２を設置することにより先端接触部材５の以後の回転が妨げられ、図３（ｂ）に示す如く以後は垂直方向の力のみが作用することになり、図５に示すように接触抵抗がさらに小さくなり、より確実な電気的導通が得られることになる。

これらの接触点▲３▼及び▲４▼は、あらかじめサンプル品等において把握することにより決定することが可能である。

（実施の形態２）
図６及び図７は本発明の第２の実施の形態に係るプローブ組立の説明図であり、図８は本実施の形態の動作を示す説明図である。図６において、先端接触部材５との接触面が粗面７ａで構成されるクリーニングシート７を設置したものを示す。クリーニングシート７の構造例としては図７に示す如く、樹脂シートにプローブを通過させることができる切り欠きを設け、その切り欠きの片方に片持ち梁状にクリーニングシート７１等を設置し、先端接触部材５との接触面にダイヤモンド等の微粒子を塗布することにより実現可能である。このクリーニングシート７を粗面７ａ先端が先端接触部材５の一部に接触するように設置し、先端接触部材の回転動作に伴い先端接触部材と該粗面とに相対的位置ズレによるこすり動作を生じさせるものである。

図８において、第２の実施の形態の詳細な動作を説明する。図８（ａ）は、パッド６との接触開始時を示した図であり、先端接触部材５がパッド６と▲１▼の位置で接している。ここで、６ａはパッド表面の酸化皮膜を示す。オーバードライブが進行し、図８（ｂ）の状態までパッド６がプローブ先端接触部材５を押し上げると、先端接触部材５に回転動作が加わり、図４にて説明した如く先端接触部材５とパッド６との接触点が順次▲１▼から▲４▼へ移動し、▲４▼の位置で十分な電気的導通が得られ検査が実施される。この過程において酸化皮膜６ａ及びパッド材の一部が削られる。

図８（ｃ）は、検査が終了し押圧が解除された状態を示すものであり、先端接触部材５が元の位置までに戻った状態を示す。先端接触部材５が開放された状態において、接触面▲１▼〜▲４▼に酸化皮膜及びパッド材の一部６ｂが付着しているが、先端接触部材５が開放される過程においてクリーニングシート７の粗面７ａが擦れあうことにより、少なくとも電気的接触を支配的に行う▲３▼▲４▼の近傍の付着物が除去される。

この動作により、検査が終了しパッドおよびプローブの押圧が開放され、元に戻った状態において酸化皮膜等の汚れがプローブ先端に付着したとしても、開放される時点で即時に付着物が取り除かれ、次回の検査時においても良好な接触面が維持できるため、クリーニングが不要で、かつ良好な電気的接触を得られるプローブが実現可能となる。

（実施の形態３）
図９は本発明の第３の実施の形態に係るプローブ先端接触部材の説明図である。実施形態１及び２に示す先端接触部材の形状として、図８に示す如き鋸状の形状を用いてもよい。これにより酸化皮膜の破壊が促進され、先端接触部材等の剛性設計と組合せることにより、より最適なスクラブ量が設定できる。

（実施の形態４）
上述した各実施の形態を実現するためには、プローブ先端部の微細な動作をコントロールできる構造でなければならない。実施の形態４として、本発明者等が既に提案してきたフィルム積層によるプローブ組立に本発明を適用した形態を示す。上述の、本発明者等により提案されたフィルム積層によるプローブ組立は、特開２００４−２７４０１０号公報の図２４等および特開２００５−３００５４５号公報の図１等に示すように、リボン状（短冊状）の樹脂フィルム面に銅箔板を貼り付け、この銅箔板をエッチングすることによって樹脂フィルム面に湾曲部を有する銅プローブを形成し、このプローブ付の樹脂フィルムを複数枚積層させてプローブ組立を構成するものである。

図１０に、フィルム積層型のプローブ組立の構造例を示す。図１０において樹脂フィルム（例えばポリイミド樹脂）８上に銅箔（例えばベリリウム銅）を接着し、銅箔をエッチング加工することによりｚ変形部９、導電部１０、信号線端子部１１、先端接触部材１２等を形成する。さらに絶縁性樹脂を印刷することによりストッパー１３を形成する。一方、樹脂フィルム８にはあらかじめ開口部１４、切り欠き１５、穴１６ａ、１６ｂが設けられている。

図１１は、以上で構成されたフィルム積層型プローブ１７を複数枚積層したプローブ組立の例を示したものである。フィルム積層型プローブ１７にあらかじめ設けた穴１６ａ、１６ｂに支持棒１８ａ、１８ｂを貫通させ、ｎ枚のフィルム積層型プローブ１７を積層固定することにより、フィルムの厚み（数十μｍ）に相当するピッチのｎ個のパッドを同時に検査することが可能となる。また、フィルム積層型プローブ１７の配線パターン、プローブ先端部１２の位置および信号線端子部１１の位置を各々個別に設定することにより、千鳥配列パッド等にも適用することができ、さらには検査装置の印刷配線板の信号入出力端の位置に合わせた信号線端子位置の設定が可能となる。

さらに、実施形態２で説明したクリーニングシート７を被検査チップ１９との間に設置することにより本発明が実施される。

（実施の形態５）
図１２は本発明の第５の実施の形態に係るプローブ先端接触部材の説明図である。図１２において、先端接触部材５のパッド表面との接触範囲に切り欠き５ａ及び５ｂを設け、この切り欠き５ａ及び５ｂによって接触曲面が第１の曲面５１及び第２の曲面５２に分離される。また、クリーニングシート７は粗面７ａを上面としてパッド６表面上にあらかじめ設置されている。

本発明の特徴はパッドが垂直移動しプローブ先端接触部材５が回転動作する過程において、パッド６がプローブ先端接触部材５の曲面を接触押圧する場合と、パッド６がクリーニングシート７を介して力が伝達され曲面を押圧する場合とがある。パッド６と第１の曲面５１が接触した後回転が進行すると、第１の曲面５１との接触は第１の曲面５１の右端で終了する。同時にこの瞬間に第２の曲面５２にクリーニングシート７を介して押圧力の伝達がなされることによって押圧力の伝達が第１の曲面から第２の曲面に切り替わる。

第２の曲面５２が回転して第１の曲面５１がパッドと直接接触した位置まで回転が進められるには、図１２（ａ）における第１の曲面５１の接触開始点５１ｓと図１２（ｄ）における第２の曲面５２の電極パッドとの接触開始点５２ｓを等しい位置に設定したときである。

以下にこの実施の形態に係るプローブ先端接触部材の動作の詳細を説明する。図１２（ａ）は先端接触部材５がパッドと接触を開始した状態を示す。接触が開始されオーバードライブが進行し、図１２（ｂ）の状態までパッド６がプローブ先端接触部材５を押し上げると、第１の曲面５１に回転動作が加わり、第１の曲面５１上のパッド６との接触点５１ａがこすり動作を伴い移動する。この第１の曲面５１の移動過程において酸化皮膜６ａ又は内部のアルミニウム等から成るパッド材の一部が削られ、電気的導通が可能な領域が作られる。

一方、第１の曲面５１の移動に伴い接触点５１ａが第１の曲面５１の右端に達したとき第２の曲面５２の左端がクリーニングシート７の粗面７ａ上に達し、この時点より接触点５２ａにてパッドとの押圧力の伝達が第１の曲面から第２の曲面へ切り替ることになる。

さらにオーバードライブが進行し、図１２（ｃ）の状態までパッド６がプローブ先端接触部材５を押し上げる過程において、第２の曲面５２がクリーニングシート７の粗面７ａとこすり動作を行うことになり第２の曲面５２に付着していた汚れ及び酸化皮膜が除去される。

さらに回転が進行し第２の曲面５２がクリーニングシート７より外れると、図１２（ｄ）に示す如く、第１の曲面５１によりパッド上の酸化皮膜６ａ又はパッド材の一部が除去された領域に達し、第２の曲面５２による電気的導通が可能な状態に至る。

以上の構成は、パッドの酸化皮膜等を除去するための第１の曲面が一つの場合について説明したが、酸化皮膜等をより確実に除去するために先端接触部材をｎ個の曲面に分割し、第１の曲面をｎ−１個としてもよい。この場合には、少なくともｎ−１番目の第１の曲面について上記の動作が適用されるものである。

（実施の形態６）
図１３は本発明の第６の実施の形態に係るプローブ先端接触部材の説明図である。本実施の形態は、構造が簡単で、厚いクリーニングシートを可能とするものである。第５の実施の形態においては、パッド平面を基準にして、第１の接触曲面と第２の接触曲面間でｚ方向の段差が小さいため、薄いクリーニングシートしか適応できない可能性がある。本実施の形態６は接触曲面を１つにしてパッドと接触曲面間にクリーニングシートを挟む方式を採用している。従って使用する接触曲面が１つであるため適当な厚さのクリーニングシートを介することが可能である。

図１３において、先端接触部材５の先端に切り欠き５ｃ及び５ｄが設けられている。本実施の形態６は実施の形態５の事例における接触曲面が１つの接触面５３部が残されたものである。その結果切り欠き５ｃと５ｄが形成されている。

接触面５３の切り欠き５ｄ側は勾配５４が設けられている。また、クリーニングシート７は粗面７ａを上面としてパッド６表面上にあらかじめ設置されている。

本発明の特徴はパッドが垂直移動しプローブ先端接触部材５が回転動作する過程において、パッド６がクリーニングシート７を介して力が伝達され曲面を押圧する場合と、パッド６がプローブ先端接触部材５の接触面５３を接触押圧する場合とがある。パッド６がクリーニングシート７を介して接触面５３と接触した後回転が進行すると、接触面５３との接触は接触面５３の右端で終了する。同時にこの瞬間に勾配５４にクリーニングシート７を介して押圧力の伝達がなされることによって押圧力の伝達が接触面５３から勾配５４に切り替わる。

勾配５４が回転して接触面５３がパッド６と直接接触した位置まで回転が進められるには、図１３（ｃ）における勾配５４上をクリーニングシート７が移動し、接触面５３の接触開始点５３ｓとパッド６に対して同じ位置になったときである。

以下にこの動作の詳細を説明する。図１３（ａ）は先端接触部材５がパッド６とクリーニングシート７を介して接触を開始した状態を示す。接触が開始されオーバードライブが進行し、図１３（ｂ）の状態までパッド６がプローブ先端接触部材５を押し上げると、接触面５３に回転動作が加わり、接触面５３上の接触開始点５３ｓがクリーニングシート７の粗面７ａとのこすり動作を伴い移動する。この接触面５３の移動過程において接触面５３に付着していた汚れ及び酸化皮膜が除去される。

一方、接触面５３の移動に伴い接触点５３ａが接触面５３の右端に達したとき勾配５４の左端がクリーニングシート７の粗面７ａ上に達し、この時点より接触点５３ａにてパッドとの押圧力の伝達が接触面５３から勾配５４へ切り替ることになる。

さらにオーバードライブが進行し、図１３（ｃ）の状態までパッド６がプローブ先端接触部材５を押し上げる過程において、勾配５４がクリーニングシート７より外れると、接触面５３の接触開始点５３ｓがパッド６と接触し、スクラブまたはワイピング動作をすることでパッド６上の酸化皮膜６ａ又は内部のアルミニウム等から成るパッド材の一部が削られ、電気的導通が可能な領域が作られる。さらに回転が進行すると図１３（ｄ）に示す如く、接触面５３の一部又は全体がパッド上の酸化皮膜６ａ又はパッド材の一部が除去された領域に達し、接触面５３による電気的導通が可能な状態に至る。

（実施の形態７）
実施の形態７は、プローブ先端接触部が曲面ではなく鋭利な凸状突起であることを特徴とするものである。以下にその動作を説明する。

図１４は実施の形態７を示す説明図である。図１４において、先端接触部５の先端接触部５５は概ね３０°乃至４５°の１つの鋭角形状を有しており、オーバードライブに伴い回転曲線５６に沿って回転動作するものである。実施の形態６と同様にクリーニングシート７は粗面７ａを上面としてパッド６表面上にあらかじめ設置されている。

以下にこの動作の詳細を説明する。図１４（ａ）は先端接触部５がパッド６とクリーニングシート７を介して接触を開始した状態を示す。接触が開始されオーバードライブが進行し、図１４（ｂ）の状態までパッド６がプローブ先端接触部５を押し上げると、先端接触部５５に回転動作が加わり、クリーニングシート７の粗面７ａとのこすり動作を伴い移動する。この先端接触部５５の移動過程において先端接触部５５に付着していた汚れ及び酸化皮膜が除去される。

さらに先端接触部５５の移動が進むと、先端接触部５５がクリーニングシート７の粗面７ａから脱落し、図１４（ｃ）に示す如くパッド表面上に到達する。この時点よりパッドとの押圧力が直接先端接触部５５へ伝達されることになる。

さらにオーバードライブが進行し、図１３（ｄ）の状態までパッド６がプローブ先端接触部５を押し上げる過程において、先端接触部５５がパッド６とスクラブ動作をすることでパッド６上の酸化皮膜６ａ又は内部のアルミ等から成るパッド材の一部が削られ、電気的導通が可能な状態に至る。

本実施形態によれば、先端接触部５５が鋭利な形状であるため、接触部が曲線である実施例と比較してスクラブ範囲を小さくすることができ、かつ接触面積が小さいためより小さな押付力で酸化皮膜等を除去し電気的導通を得ることが可能である。

以上説明したような実施の形態の構成とすることにより、毎検査実施時においてパッド上の酸化皮膜等を除去し、かつ、電気的導通を実施する曲面の範囲を検査実施直前にクリーニングすることが可能となるものである。

本発明のプローブによれば、半導体デバイスの狭ピッチ化に対応した回路検査装置（プローバ）において、プローブ先端のスクラブ動作を微細にコントロールすることによりスクラブによるパッドの損傷を最小限に抑制することができ、かつ、毎検査実施時においてパッド表面の酸化皮膜の除去及びプローブ先端に付着した汚れ等の除去を行うため、電気的接触不良を排除し、かつ、クリーニングのために検査工程を中断することなく適用できるという経済的効果が期待できるものである。

本発明の第１の実施の形態に係るプローブ組立を示す説明図である。 図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本プローブ組立の全体的な動きを示す概略動作説明図である。 図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１の実施の形態に係るプローブ組立の全体的な動きを示す動作説明図である。 図４（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ第１の実施の形態に係るプローブ先端接触部材の詳細な動きを示す動作説明図である。 本発明の第１の実施の形態の動作に伴う状態の変化を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態を示す説明図で、図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第２の実施の形態におけるプローブの全体的な動きを示す動作説明図である。 本発明の第２の実施の形態を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態を示す説明図で、図８（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ第２の実施の形態におけるプローブ先端部の詳細な動きを示す動作説明図である。 本発明の第３の実施の形態を示す説明図で、図９（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第３の実施の形態におけるプローブ先端部の詳細な動きを示す動作説明図である。 本発明の第４の実施の形態を示すフィルム積層型プローブの側面図である。 本発明の第４の実施の形態を示すフィルム積層型プローブの組立図である。 本発明の第５の実施の形態を示す説明図で、図１２（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ第５の実施の形態におけるプローブ先端部の詳細な動きを示す動作説明図である。 本発明の第６の実施の形態を示す説明図で、図１３（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ第６の実施の形態におけるプローブ先端部の詳細な動きを示す動作説明図である。 本発明の第７の実施の形態を示す説明図で、図１４（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ第７の実施の形態におけるプローブ先端部の詳細な動きを示す動作説明図である。 従来の実施形態を示すプローブ組立の説明図である。 従来の実施形態の詳細な動作を示す動作説明図である。

符号の説明

１ 平行ばね
１ａ、１ｂ 平行梁
１ｃ 垂直プローブ部
２ ストッパー
３ 固定端
４ 回転中心
５ 先端接触部材
５ａ、５ｂ 切り欠き
６ パッド
６ａ 酸化皮膜
６ｂ 酸化皮膜等付着物
７ クリーニングシート
７ａ 粗面
７１〜７５ クリーニングシート
８ 樹脂フィルム
９ 平行ばね部
１０ 導通部
１１ 信号線端子部
１２ 先端接触部材
１３ ストッパー
１４ 開口部
１５ 切り欠き
１７ フィルム積層型プローブ
１８ａ、１８ｂ 支持棒
１９ 被検査ＬＳＩ
２０ 平行ばね
２１ 垂直プローブ部
２２ 固定端
２３ 回転中心
２４ 先端接触部材
２５ パッド
２６ パッド表面
２７、２７ａ〜２７ｃ プローブ先端部
２８ 先端接触部材の中心線
２９、２９ａ〜２９ｃ 回転中心
３１ ｚ変形部

Claims (10)

1. 少なくとも垂直方向にばね変形するｚ変形部と、
   断面が湾曲形状に形成された接触部を有し、前記ｚ変形部の先端部にアーム部材を介して接続支持され、前記接触部が電極パッドに接触して垂直方向へ変位可能で且つ回転運動可能な先端接触部材と、
   前記先端接触部材の運動を規制するストッパーと、
   を備え、
   前記ストッパーは、電極パッドとの押圧力に伴う該先端接触部材の回転方向の延長上に該先端接触部材が一定の回転移動量を経過したとき、以後の回転動作のみを阻止し垂直方向の動作を妨げないように前記先端接触部材の運動を規制することを特徴とするプローブ組立。
2. 少なくとも垂直方向にばね変形するｚ変形部と、
   断面が湾曲形状に形成された接触部を有し、前記ｚ変形部の先端部にアーム部材を介して接続支持され、前記接触部が電極パッドに接触して垂直方向へ変位可能で且つ回転運動可能な先端接触部材と、
   前記先端接触部材の接触部に接触可能であり、前記先端接触部材との接触面が粗面であるクリーニングシートと、
   を備え、
   前記クリーニングシートの粗面が先端接触部材の電極パッドとの接触範囲の全部又は一部に接触し、また、
   前記先端接触部材の回転動作に伴い先端接触部材と該粗面とに相対的位置ズレによるこすり動作を生じさせる手段を設けたことを特徴とするプローブ組立。
3. 該先端接触部材と電極パッドとの接触範囲の全部又は一部が鋸状形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブ組立。
4. 先端接触部材と電極パッドとの接触範囲において一つ又は複数の切り欠きを有し、該切り欠きを境界として接触の前半に汚れを除去する第１の曲面と接触の後半で電気的導通が実施される第２の曲面とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブ組立。
5. 先端接触部材と電極パッドとの接触範囲において一つ又は複数の切り欠きにより分割されたｎ個の曲面を有し、接触を開始する第１の曲面よりｎ番目の第ｎの曲面と第ｎ−１の粗面であるクリーニングシートを有し、第ｎ又は第ｎ−１の曲面の何れか一方はクリーニングシートを介して電極パッドの上下移動による力が作用してプローブ先端が回転し、プローブ先端と電極パッドが直接接触するときスクラブまたはワイピング機能により絶縁皮膜を除去することを特徴とする請求項２又は４に記載のプローブ組立。
6. 前記先端接触部材の回転に伴い電極パッドと直接接触を行う第ｎ−１曲面及び第ｎ曲面の電極パッド上の接触位置が同じであることを特徴とする請求項５に記載のプローブ組立。
7. 電極パッドの移動を伴ってクリーニングシートを介して回転する１つの接触面がクリーニングシートから外れた後は接触面の一部又は全体がスクラブまたはワイピング機能により絶縁皮膜を除去することを特徴とする請求項２又は４に記載のプローブ組立。
8. 先端接触部材が鋭利な凸状突起を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブ組立。
9. 先端部に設けられ回転運動可能な先端接触部材と、この先端接触部材を回転させる回転手段とを有するカンチレバー型プローブであって、前記先端接触部材が鋭利な凸状突起を有することを特徴とするプローブ組立。
10. 先端接触部材がクリーニングシートによりクリーニングされることを特徴とする請求項９記載のプローブ組立。

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