JP2012063288A - 通電試験用プローブ及びプローブ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】延在部と台座部又は補強部材との境界部に作用する力を分散させて、プローブの針先部の破断を防止する。
【解決手段】通電試験用プローブは、台座部を備える針本体部と、前記台座部から延びる針先部とを含む。前記台座部は、少なくとも下方に開放する凹所であって、その開放面に対向する奥面領域と、該奥面領域の各端に連続しかつ該奥面領域から前記凹所の開放端に達する側面領域とにより規定される凹所を備える。前記針先部は、前記台座部に埋め込まれ又は嵌め込まれて結合された結合部と、前記凹所から下方に延びる延在部とを備える。前記延在部は、前記奥面領域から各側面領域に渡って前記凹所に接する境界部とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエーハに作り込まれた多数の半導体集積回路の通電試験に用いるプローブ及びこのプローブが組み込まれたプローブ組立体に関する。

半導体ウエーハに作り込まれた多数の半導体集積回路は、各チップに分離されるに先立ち、仕様書通りに製造されているか否かの通電試験を受ける。この通電試験には、各半導体集積回路である被検査体の電極に接続される通電試験用プローブを備える電気的接続装置が用いられ、該電気的接続装置を経て被検査体はテスタの電気回路に接続される。

この電気的接続装置に用いられる従来のプローブの１つとして、板状の針本体部と、該針本体部に設けられ、被検査体の電極に当接される針先部とを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。前記針本体部は、プローブ基板へ取り付けられる矩形の取付け部と、該取付け部の一側から下方に延びる連結部と、前記取付け部の下側を前記連結部から前後方向に延びる一対のアーム部と、該両アーム部の先端を結合すべく該アーム部に一体に形成された台座部とを備える。また、前記針先部は、前記台座部に埋め込まれ又は嵌め込まれて結合された結合部と、該結合部に連続して前記台座部から下方へ伸びる延材部とを有する。

特許文献１のプローブによれば、前記針本体部を高靱性の導電材料で形成し、該針本体部の台座部の下端に設けられる針先部を硬度に優れた金属材料で形成することが提案されている。針本体部を靭性に優れた金属材料で形成することにより、プローブの針先部が被検査体の電極に押し付けられたとき、針本体部のアーム部の弾性変形を高めて針先部を適正かつ確実に前記電極に接続させることができる。

また、前記アーム部に前記した弾性変形を生じさせるオーバドライブ力が作用すると、前記アーム部の弾性変形に伴い、前記針先部の針先が電極上を滑るが、この針先部を高硬度材料で形成することにより、針先の摩耗が抑制され、プローブの耐久性が高まる。

ところで、上記のようなプローブを多数備えた電気的接続装置を用いて、１つのウエーハ上の多数のチップ領域を複数回に分けてチップ領域毎に通電試験をする場合、オーバドライブ力がプローブに作用した状態で、チップ領域から外れた一部のプローブの針先がウエーハの傾斜縁に接触することがある。この場合、針先がウエーハの傾斜縁に沿って外方へ案内されると、そのプローブの針先部は曲げ力を受ける。また、半導体ウエーハの表面を覆うパッシベーション膜の電極を露出させる開口縁部のエッジにプローブの針先が接触すると、その針先部は同様の曲げ力を受けることがある。

これらの曲げ力は、針先部における延在部と台座部との境界部に作用して、その境界部において針先部が破断する原因となり得る。特許文献１のプローブにおいては、延在部と台座部との境界部が一直線状になっているから、上記した曲げ力が作用すると、一直線状の境界部、特にその中央領域に曲げ力が集中的に作用して針先部の破断を招く。

このような針先部の破断を防止するための通電試験用プローブの１つとして、前記台座部と、前記延在部との境界部に補強部材が設けられた通電試験用プローブがある。（特許文献２）。

この通電試験用プローブでは、前記針先部を前記針先補強部に向けて変形させる曲げ力が作用したとき、前記針先補強部が、その曲げ力の一部を受けることにより、前記境界部に作用する曲げ力を低減させ、前記針先部への補強効果をもたらす。

しかし、この従来技術では、前記延在部と前記台座部との境界部に作用する曲げ力は低減するが、前記延在部と前記補強部材との境界部に新たに曲げ力が作用するから、前記延在部と前記補強部材との境界部においてプローブが破断する恐れがある。

国際公開第２００６／０７５４０８号パンフレット 特開２００８−８２７１８号公報

そこで、本発明の目的は、延在部と台座部又は補強部材との境界部に作用する力を分散させて、針先部の破断を防止することにある。

本発明に係る通電試験用プローブは、針本体部と、該針本体部に設けられた板状の台座部であって、左右方向を厚さ方向とする台座部と、該台座部から下方に延びる針先部であって、下端が被検査体に当接される先端とされた針先部とを含む。前記台座部は、少なくとも下方に開放する凹所であって、その開放面に対向する奥面領域と、前後方向における前記奥面領域の各端に連続しかつ該奥面領域から前記凹所の開放端に達する側面領域とにより規定される凹所を備える。

該針先部は、前記台座部より硬質の材料で製作されており、また前記台座部に埋め込まれ又は嵌め込まれて結合された結合部と、前記凹所から下方に延びる板状の延在部とを備える。前記延在部は、前記奥面領域から各側面領域に渡って前記凹所に接する境界部と、前記先端とを備え、また前記凹所の厚さ寸法よりも小さい厚さ寸法を有する。

前記奥面領域及び前記側面領域は、前後方向に延びる１つの弧面を共同して形成していてもよく、また前記延在部は、左右方向における前記凹所のほぼ中央に位置されていてもよい。

本発明に係るプローブ組立体は、複数のプローブランドを下面に備えるプローブ基板と、前記プローブランドに取り付けられた複数のプローブとを含み、前記複数のプローブは、上記のような通電試験用プローブを備える。

前記プローブは、前記プローブランドに片持ち梁状に取り付けられていてもよい。

本発明によれば、前記台座部及び前記延在部の境界部は、前記延在部が前記凹所の前記奥面領域及び各側面領域から延びるように、前記延在部と前記凹所とにより形成されている。これにより、前後方向における前記境界部の寸法が一直線状の場合に比較して長くなる。

これにより、前記針先部が左右方向の力（曲げ力）を受けると、その曲げ力はその長い前記境界部の全域に分散して作用する。その結果、前記境界部に作用する曲げ力の集中が緩和されるから、前記プローブが前記台座部と前記延在部との境界部において破壊されることが防止される。

本発明に係る通電試験用プローブを備える電気的接続装置の一実施例を、その一部を破断して示す模式図である。 本発明に係るプローブの一実施例を示す図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は前方（台座部方向）から見た側面図である。 図２に示すプローブの針先部及びその近傍を拡大して示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）から延在部を取り除いた状態を示す図である。 図２（Ａ）における４−４線に沿って得た断面図の針先部及びその近傍の拡大図である。 本発明に係る通電試験用プローブの製造工程を示す説明図である。 図１に示す電気的接続装置により検査される半導体ウエーハとプローブとの関係を示す説明図である。 前後方向の力を針先部に与えた場合に生じる応力の分布を示す図である。 プローブにオーバドライブを作用させた状態で左右方向の力を針先部に与えた場合に生じる応力の分布を示す図である。 本発明に係る通電用プローブの他の実施例による、凹所及び延在部の種々の形状を拡大して示す概略図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、本発明に係るプローブの第２及び第３の実施例を示す概略図であり、（Ｃ）は（Ａ）及び（Ｂ）に共通する針先部及びその近傍１０Ｃの拡大図である。

[用語について］

本発明においては、図２（Ａ）において、アーム部の長手方向を台座部側が前方となり、かつ連結部側が後方となる前後方向（Ｘ方向）といい、板状プローブの厚さ方向を左右方向（Ｙ方向）といい、針先部が延びる上下方向を針先の先端側が下方となる上下方向（Ｚ方向）という。

しかし、本発明でいう上記の上下方向は、電気的接続装置を組み付けた試験装置に受けられる被検査体の姿勢により現実の上下方向と異なる。したがって、本発明における上下方向は、試験装置に配置された被検査体の姿勢に応じて、上記上下方向が現実の上下方向、水平方向、水平方向に対し傾斜する斜めの方向、及び上記上下が逆となる方向となるように使用してもよい。

[実施例１]

図１を参照するに、試験装置１０は、半導体ウエーハに形成された複数の集積回路を平板状被検査体１２とし、それらの被検査体１２を一回で、又は複数回に分けて試験する電気的試験に用いられる。各被検査体１２は、その上面に複数の電極１２ａを有する。

試験装置１０は、電極１２ａを上方に向けた状態で被検査体１２を取り外し可能に保持するチャックトップ１４と、チャックトップ１４上に載置された被検査体１２と試験用の電気回路とを電気的に接続する電気的接続装置１６とを含む。

試験のための電気信号は、応答信号を得るべく被検査体１２（集積回路）に供給する試験信号（電圧、電流）と、その電気信号に対する被検査体１２（集積回路）からの応答信号とを含む。

チャックトップ１４は、既知の検査ステージに備えられたものであり、また被検査体１２を電極１２ａが上方に向けられた状態に及び解除可能に保持する上面を有する。チャックトップ１４への被検査体１２の保持は、例えば真空吸着とすることができる。

チャックトップ１４と電気的接続装置１６とは、Ｘ方向及びＹ方向へ延びるＸＹ面内、並びにＸＹ面に垂直のＺ方向の３方向に三次元的に相対的に移動されると共に、Ｚ方向へ伸びるθ軸線の周りに角度的に相対的に回転される。一般的には、チャックトップ１４が電気的接続装置１６に対し、三次元的に移動されると共に、θ軸線の周りに角度的に回転される。

電気的接続装置１６は、平坦な下面を有する補強部材１８と、補強部材１８の下面に保持された円形平板状の配線基板２０と、配線基板２０の下面に配置されたプローブ組立体２２と、プローブ組立体２２を配線基板２０に取り付ける取り付けリング２８とを含む。プローブ組立体２２は、配線基板２０の下面に配置された円形平板状のプローブ基板２４と、プローブ基板２４の下面に配置された複数のプローブ２６とを含む。プローブ基板２４は、取り付けリング２８により配線基板２０の下面に取り付けられている。

補強部材１８は、ステンレス板のような金属材料で製作された公知のものである（例えば、特開２００８−１４５２３８号公報参照）。そのような補強部材１８は、プローブ基板２４とほぼ同じ直径寸法を有する外側の環状部と、該環状部の内側を周方向に伸びる内側の取付け部と、前記環状部及び前記取付け部を一体的に結合する複数の連結部と、前記環状部から半径方向外方へ延びる複数の延長部とを有する。図示の例では、補強部材１８は、環状部から内側の箇所が上方に突出した状態に示されている。

配線基板２０は、図示の例では、ガラス入りエポキシ樹脂のような電気絶縁性樹脂により円板状に製作された公知の配線基板である。そのような配線基板２０は、前記した試験用電気回路に対する試験信号の受け渡しをするように試験用電気回路に電気的に接続される複数の第１の端子（図示せず）を上面外周縁部に有し、それら端子に接続された複数の導電路（図示せず）を内部に有する。

配線基板２０は、さらに、プローブ基板２４に電気的に接続される複数の第２の端子（図示せず）を下面に有する。各第２の端子は、前記した導電路に電気的に接続されている。

プローブ基板２４は、図示の例では、セラミックにより円形平板状に形成されたセラミック基板３０と、ポリイミド樹脂のような電気絶縁性樹脂により円形平板状に形成されて、セラミック基板３０の下面に積層されたフレキシブル多層シート３２とを備える。

上記のようなプローブ基板２４は、配線基板２０の第２の端子に電気的に接続された複数の配線（図示せず）を内部に備えると共に、それら内部配線に電気的に接続された複数のプローブランド（図示せず）を下面に備える。各プローブ２６は、これが少なくとも下方へ延びる状態に、前記プローブランドに取り付けられている。

補強部材１８と配線基板２０とは、補強部材１８の下面と配線基板２０の上面とを互いに当接させた状態に、複数のねじ部材（図示せず）により同軸的に結合されている。これに対し、プローブ基板２４は、プローブ２６が下方となるように、取り付けリング２８と複数のねじ部材（図示せず）とを用いて配線基板２０の下面に取り付けられている。

配線基板２０とプローブ基板２４との間に電気接続器を配置し、配線基板２０の導電路とプローブ基板２４の内部配線とをその電気接続器により電気的に接続してもよい。そのような電気接続器は、例えば、特開２００８−１４５２３８号公報に記載されている公知のものを用いることができる。

各プローブ２６は、図２に示すように、例えばニッケル又はニッケルクロム合金のような金属材料からなる平板状の針本体部３４と、例えばロジウムのような硬質金属材料からなる針先部３６とを備える。これら両部３４、３６は、共に比較的良好な導電性を示す。ニッケル又はニッケルクロム合金からなる針本体部３４は、針先部３６を構成するロジウムよりも靭性に富み、他方、このロジウムは針本体部３４を構成する前記金属材料よりも硬度が高い。

針本体部３４は、前記した金属材料の他、例えばニッケルリン合金、ニッケルタングステン合金、ニッケルコバルト合金のようなニッケル合金、燐青銅、パラジウムコバルト合金のような靭性に優れた高靱性の金属材料で形成してもよい。また、針先部３６は、ロジウム以外の高硬質金属材料で形成してもよい。針先部３６をロジウムより硬質金属材料で形成する場合、針本体部３４をロジウムで形成してもよい。

針本体部３４は、図２（Ａ）に示すように、前後方向が長さ方向となる矩形の取付け部３８と、取付け部３８の後側の一側から下方に延びる連結部４０と、取付け部３８の下縁の下側を連結部４０から前方へ延びるアーム部４２、４２と、アーム部４２、４２の延長端に連結された台座部４４とを備える。本実施例において、プローブ２６は、クランク状に形成された板状のプローブである。取付け部３８の上縁は、半田のような熱溶融性の接合材により前記プローブランドに接合されて、プローブ基板２４に片持ち梁状に装着されている。

図示の例では、アーム部４２、４２は、取付け部３８の高さ方向（上下方向）へ相互に間隔をおいて平行に延びており、また両アーム部４２、４２の延長端を連結する台座部４４は、一対のアーム部４２から見て取付け部３８が位置する側と反対側（すなわち、下方）へ延びている。針先部３６は、その一部を台座部４４の下部に埋め込まれて支持されている。

台座部４４は、図２〜４に示すように、その下縁に下方及び前後方向に開放する凹所４６を含む。凹所４６は、下方に開放した仮想的な面を矩形の開放面４８とし、その開放面４８の前後方向における両端を開放端５０としている。凹所４６は、開放面４８に対向する奥面領域５２と、前後方向における奥面領域５２の端に連続しかつ奥面領域５２から開放端５０に達する２つの側面領域５４、５４とにより規定されている。

針先部３６は、図４に示すように、台座部４４に埋め込まれて結合された結合部５６と、結合部５６に連続して下方へ延びる延在部５８と、延在部５８の下端で電極１２ａに当接する先端６０とを備える。針先部３６は、図３に示すように凹所４６と接する４辺により規定される矩形の面を結合部５６と延在部５８との境界面５９としており、これにより、境界面５９を形成する４辺のうち、台座部４４の厚さ方向（すなわち、左右方向）に間隔をおいた一対の辺が台座４４に対する一対の境界部６２、６２として規定される。

本実施例においては、奥面領域５２及び側面領域５４が前後方向に連続して延びる１つの弧面を共同して形成しているから、境界部６２，６２は、一方の開放端５０から他方の開放端５０まで奥面領域５２及び側面領域５４に沿って連続的に延びる曲線とされている。

このように、境界部６２が一方の開放端５０から他方の開放端５０を直線で結ぶ仮想的な線の寸法より長い線分とされると、両開放端５０を直線で結ぶ仮想線を境界部とする場合に比べ、境界部６２に作用する曲げ力が分散されるから、境界部６２へ作用する力の集中が緩和される。その結果、針先部３６が境界部６２で破壊することが防止される。

本実施例では、境界部６２，６２は、一方の開放端５０から他方の開放端５０まで角部を有することなく延びる曲線となっている。これにより、針先部３６は、一般に角部に生じる力の集中を受けることなく、均一に曲げ力を分散して受けることができる。本実施例では、延在部５８が左右方向における凹所４６のほぼ中央に形成されているが、延在部５８は、左右方向における凹所４６のどちらか一方に偏って形成されていてもよい。

プローブ２２の製造方法の一実施例を図５を参照して以下に説明する。

先ず、図５（Ａ）に示すように、フォトマスク７２が、ステンレス製の平坦な表面を有する基台７０上に、従来よく知られたフォトレジスト層への選択露光及び現像処理により形成される。フォトマスク７２は、針本体部３４の厚さ方向（すなわち、左右方向）における一方側の本体部分を模る凹所７３を有する。

次いで、図５（Ａ）に示すように、フォトマスク７２から露出する基台７０の表面部分（すなわち、凹所７３）に例えばニッケルクロムのような高靱性の金属材料７４が電気メッキ法により堆積される。この金属材料７４の堆積により、図５（Ｂ）に示すように、針本体部３４の取付け部３８、連結部４０、一対のアーム部４２及び台座部４４を備える針本体部３４の一部が、基台７０上に、針本体部３４の厚さ寸法の例えばほぼ３分の１の厚さに形成される。

次いで、図５（Ｃ）に示すように、針先部３６のための凹所７７を有するフォトマスク７６が、フォトマスク７２及び金属材料７４の上に形成される。凹所７７は、フォトマスク７２及び金属材料７４のうち、針先部３６の平面形状に対応した所定の領域を部分的に露出させるように形成される。

次いで、ロジウムのような高硬質金属材料７８が、フォトマスク７６から露出する領域（すなわち、凹所７７）に、電気メッキ法により所定の厚さに堆積される。この金属材料７８の堆積により、図５（Ｂ）に示すように、針先部３６の結合部５６及び延在部５８が、それぞれ、フォトマスク７２及び金属材料７４上に形成される。

次いで、フォトマスク７６が除去され、図５（Ｅ）に示すように、新たにフォトマスク８０が形成される。フォトマスク８０は、針本体部３４の残部を形成するために、金属材料７４及び高硬質金属材料７８のうち、針本体部３４の平面形状に対応した領域を露出させる凹所８１を有する。フォトマスク８０により露出される領域（すなわち、凹所８１）には、前記したと同様の高靱性の金属材料８２が堆積される。

上記の結果、針本体部３４の残部が形成されて、図５（Ｆ）に示すように、図２〜４に示すような針本体部３４及び針先部３６を備えるプローブ２６が基台７０上に形成される。

次いで、プローブ２６を取り巻くフォトマスク７２、８０が除去された後、プローブ２６が基台７０上から剥離される。

上記のように、フォトリソグラフィー技術及び電気メッキ法による金属材料の堆積のような堆積技術により製造されるプローブ２６は、少なくとも台座部４４延在部５８、結合部５６を板状に形成することができる。上記の説明では、一回の製造プロセスで１つのプローブが製作されるように説明しているが、実際には一回の製造プロセスで複数のプローブが製作される。

上記のようなプローブ２６を多数備えた電気的接続装置１６を用いて、１つのウエーハ上の多数のチップ領域（被検査体１２）を複数回に分けてチップ領域毎に通電試験をする場合に生じる問題ついて、図６を参照して以下に説明する。

先ず、図６に示すように、一部のプローブ２６がチップ領域を外れて、プローブ２６の針先部３６が被検査体１２の傾斜縁１２ｂに接触することがある。

この状態で、各プローブ２６の針先（先端）がアーム部４２を弾性変形させるオーバドライブ力により被検査体１２に押し付けられると、傾斜縁１２ｂに対応するプローブ２６の針先部３６が傾斜縁１２ｂによりプローブ２６の厚さ方向（左右方向）に押される。このときの押圧力により、そのプローブ２６の針先部３６は、左右方向への比較的強い曲げ力を受ける。

しかし、本発明に係るプローブ２６においては、境界部６２が凹所４６の奥面領域５２及び各側面領域５４により弧状に形成されるから、弧状の境界部６２は、境界部が直線である場合に比べて長い。このため、針先部３６が左右方向の力（前記曲げ力）を受けても、境界部６２は、その長い境界部６２の全域にこの曲げ力が分散して作用する。その結果、境界部６２に作用する力の集中が緩和され、境界部６２におけるプローブ２６の破壊が防止される。

特に、上記のプローブ２６のように、凹所４６が針先部３６の先端側に開放する弧状の凹所である場合、以下のような解析結果から境界部６２に作用する力の集中がより緩和され、境界部６２におけるプローブ２６の破壊が防止される。

[解析結果１]

台座部の厚さ方向（すなわち、左右方向）への曲げ力をプローブが受けた場合に作用する応力を解析した結果を図７の概略図を用いて説明する。

図７（Ａ）は、台座部１０４と延在部１０８との境界部１１０が一直線状の従来のプローブ１００についての解析結果を示し、図７（Ｂ）は、台座部１１２と延在部１１６との境界部１１８が上記のような弧状の凹所４６を有するプローブ１０２についての解析結果を示す。

前記したような曲げ力は、チップ領域から外れた一部のプローブ２６の先端６０がウエーハの傾斜縁１２ｂに接触した場合に、又はウエーハの表面を覆うパッシベーション膜の電極を露出させる開口縁部のエッジにプローブ２６の針先が接触した状態で、図６に示すようなオーバドライブ力がプローブ２６に作用する場合に発生する。

図７において、黒抜き矢印は曲げ力の方向を、また黒抜き矢印の先は前記曲げ力の力点を示し、ハッチング及び黒抜き部分は曲げ力により作用する応力の強度分布を示す。これらは、ハッチングの線密度が高いほど応力が大きく、さらに黒抜き部分が最も応力が大きい（すなわち、濃い黒に見える部分ほど応力が大きい）ことを示す。なお、ここでは曲げ力はＹ方向に作用する。

図７（Ａ）に示すように、従来のプローブ１００の針先部は、台座部１０４に結合された結合部１０６と、結合部１０６から延びる延在部１０８と、台座部１０４及び延在部１０８により規定される境界部１１０とを含む。このプローブ１００の境界部１１０は、台座部１０４（実際には、結合部１０６）と延在部１０８との境界に直線状に存在する。

このプローブ１００が前記曲げ力を受けると、針先部が結合部１０６において台座部１０４に支持されているから、延在部１０８と境界部１１０とに曲げ力が作用する。特に、境界部１１０には、黒抜き部分として示すように、集中した強い力が境界部１１０の中央部に作用する。一般に、このような応力の集中部分において、プローブ１００が破壊される。境界部１１０に生じる応力値は、前述した曲げ力の力点に曲げ力が作用して、この力点が５μｍ変位した場合、（ａ）及び（ｂ）点において、それぞれ、１１７７３ＭＰａ及び１２０８３ＭＰａを示し、プローブ１００に生じる応力値は、（ｂ）点において最大であった。

一方、図７（Ｂ）に示すように、上記した弧状の凹所４６を有するプローブ１０２の針先部は、プローブ１００の針先部と同様に、台座部１１２に結合された結合部１１４と、結合部１１４から延びる延在部１１６と、台座部１１２及び延在部１１６の境界部１１８とを含む。しかし、プローブ１０２は、弧状の凹所４６を台座部１１２に有するから、境界部１１８が台座部１１２及び延在部１１６により弧状になる点で、直線状の境界部を有するプローブ１００と異なる。

このプローブ１０２がプローブ１００の受けた曲げ力と同じ曲げ力を受けると、上記したプローブ１００と同様に、延在部１１６と境界部１１８とに曲げ力が作用する。特に、境界部１１８には、黒抜き部分として示されるような強い力が作用する。

しかし、境界部１１８に作用する力の強度分布は、上記したプローブ１００の場合と異なり、黒抜き部分が点在するように境界部１１８全体に広がっている。また、その応力値は、プローブ１００と同じ曲げ力が作用した場合、（ｃ）及び（ｄ）点において、それぞれ、６８８２ＭＰａ及び７４０４ＭＰａを示した。プローブ１０２に作用する応力は（ｄ）において最大であったが、この（ｄ）点の応力値は、プローブ１００の（ａ）及び（ｂ）点における応力値より小さい。

上記の解析結果から明らかなように、プローブ１００が前記曲げ応力を受けたとき、プローブ１００に作用する曲げ力は、境界部１１０のうち、力点からの距離が最短である境界部１１０の中央部に集中する。

これに対し、プローブ１０２の場合、これに前記曲げ力が作用したとき、境界部１１８が針先部３６の先端側に開放する弧状であるから、力点から境界部１１８上の各点までの距離の差が、プローブ１００の場合と同種の距離の差に比べ、小さい。これによりプローブ１０２に作用する曲げ力は、境界部１１８上の各点に分散して作用する。

上記の結果、プローブ１００及び１０２に生じる最大応力は、それぞれ、１２０８３ＭＰａ及び７４０４ＭＰａを示し、プローブ１０２に作用する最大応力は、曲げ力が分散されて作用するから、プローブ１００に作用する最大応力に比較して小さい。

上記の解析結果から、前記曲げ力が作用したとき、プローブ１０２はプローブ１００に対して破断がより確実に防止されることが明確となった。

[解析結果２]

次に、プローブ１００又は１０２がオーバドライブ力を受けた状態で、さらに前後方向（Ｘ方向）に第２の曲げ力を受けた場合に作用する応力を解析した結果を図８の概略図を用いて説明する。

図８（Ａ）及び（Ｃ）は、一直線状の境界部１１０を備える従来のプローブ１００についての解析結果を示し、図８（Ｂ）及び（Ｄ）は、弧状の境界部１１８を備えるプローブ１０２ついての解析結果を示す。

図８において、ハッチング部分は第２の曲げ力により生じる応力の強度分布を示す。これは、ハッチングの線密度が高いほど応力値が大きい（すなわち、濃い黒に見える部分ほど応力値が大きい）ことを示す。また、図８（Ａ）〜（Ｄ）は、プローブ１００について延在部１０８及び境界部１１０のみを、プローブ１０２について延在部１１６及び境界部１１８のみを概略的に平面図として示す。

図８（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、プローブ１００及び１０２において、オーバドライブ量を８０μｍとした場合の解析結果であり、図８（Ｃ）及び（Ｄ）は、それぞれ、プローブ１００及び１０２において、オーバドライブ量を１６０μｍとした場合の解析結果である。すなわち、図８（Ａ）と（Ｂ）とがオーバドライブ量を８０μｍとしてプローブ１００及び１０２が比較され、また図８（Ｃ）と（Ｄ）とがオーバドライブ量を１６０μｍとしてプローブ１００及び１０２が比較される。

図８（Ａ）及び（Ｂ）を比較すると、（ａ）点及びこれに対応する（ｇ）点の応力値は、それぞれ、３８８ＭＰａ及び４７９ＭＰａを示し、（ｃ）点及びこれに対応する（ｉ）点の応力値は、それぞれ、５０９ＭＰａ及び５２８ＭＰａを示し、（ｂ）点及びこれに対応する（ｈ）点の応力値は、それぞれ、４３３ＭＰａ及び４２６ＭＰａを示した。これらから明らかなように、対応する各点における応力値はほぼ同程度であった。また、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、応力の強度分布は延在部１０８及び１１６において同様の分布であった。

図８（Ｃ）及び（Ｄ）を比較すると、（ｄ）点及びこれに対応する（ｊ）点の応力値は、それぞれ、４１３ＭＰａ及び３８８ＭＰａを示し、（ｅ）点及びこれに対応する（ｋ）点の応力値は、それぞれ、６０６ＭＰａ及び６４２ＭＰａを示し、（ｆ）点及びこれに対応する（ｌ）点の応力値は、それぞれ、８４４ＭＰａ及び８１２ＭＰａを示した。これらから明らかなように、対応する各点における応力値はほぼ同程度であった。また、図８（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、応力の強度分布は延在部１０８及び１１６において同様の分布であった。

すなわち、図８の解析結果より、プローブ１００又は１０２にオーバドライブ力及び第２の曲げ力により生じる応力においては、従来のプローブ１００と本発明に係るプローブ１０２とで殆ど差異が無いことが明確になった。

上記の解析結果１及び２において、図７及び図８の解析結果より、プローブ１０２は、プローブ１００に対して、前記曲げ力（左右方向の力）について破断がより確実に防止され、前記第２の曲げ力（前後方向の力）ついて差異がないことが明確になった。これにより、プローブ１０２は、針先部の破断を防止するという目的においてプローブ１００よりも有利であることが明確になった。

[他の実施例]

図９（Ａ）〜（Ｄ）は、凹所４６及び延在部５８から形成される境界部６２を備えるプローブ２６の変形例を示す。図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すプローブ２６ａ及び２６ｂは、それぞれ、半円の弧状、Ｖ字状の境界部６２ａ及び６２ｂを有する。これらの境界部６２ａ及び６２ｂは、凹所４６ａ（又は４６ｂ）の一方の開放端５０から他方の開放端５０まで延びており、延在部５８ａ（又は５８ｂ）は、凹所４６ａ（又は４６ｂ）の奥面領域５２ａ（又は５２ｂ）及び側面領域５４ａ（又は５４ｂ）の全域から延びるように形成されている。

図６（Ｃ）及び（Ｄ）に示すプローブ２６ｃ及び２６ｄは、それぞれ一対の側面領域５４ｃ、５４ｃが平行なコの境界部６２ｃ及び一対の側面領域５４ｄ、５４ｄの間隔が凹所の奥ほど狭くなるコ字状の境界部６２ｄを有する。これらの境界部６２ｃ及び６２ｄは一方の側面領域５４ｃ（又は５４ｄ）の途中から他方の側面領域５４ｃ（又は５４ｄ）の途中まで延びており、延在部５８ｃ（又は５８ｄ）は、凹所４６ｃ（又は４６ｄ）の奥方向に後退した部分から延びるように形成されている。

プローブ２６ａ及び２６ｂにおいて、延在部５８ａ及び５８ｂは、図６（Ｃ）及び（Ｄ）に示すプローブ２６ｃ又は２６ｄのように、凹所４６ａ（又は４６ｂ）の奥方向に後退した部分から延びるように形成されていてもよい。また、プローブ２６ｃ及び２６ｄにおいて、延在部５８ｃ及び５８ｄは、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すプローブ２６ａ又は２６ｂのように、凹所４６ｃ（又は４６ｄ）の全域から延びるように形成されていてもよい。また、凹所４６は、境界部６２がＷ字状のような他の形状であってもよい。

本発明は、図２に示すような片持ち梁状に取り付けられるプローブ２６のみならず、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すような従来よく知られた垂直プローブ１２０又はスパイラルスプリング型プローブ１２２に適用することができる。これらのプローブ１２０及び１２２は、プローブ２６と同様に、フォトリソグラフィー技術、堆積技術、及びレーザ加工のような加工技術により製作される。

垂直プローブ１２０は、前後方向又は左右方向のいずれか一方に湾曲された針本体部１２４と、針本体部１２４の下端から延びる針先部１２６とを備える。針本体部１２４は、プローブ２６の台座部４４と同様の形状を有する台座部１２８を含む。針先部１２６は、台座部１２８の下端から下方に延びている。

スパイラルスプリング型プローブ１２２は、スパイラル形状の針本体部１３０と、針本体部１３０の下端から延びる針先部１３２とを備える。針本体部１２４は、プローブ２６の台座部４４又は垂直プローブ１２０の台座部１２８と同様の形状を有する台座部１３４を含む。針先部１３２は、台座部１３４の下端から下方に延びている。

垂直プローブ１２０又はスパイラルスプリング型プローブ１２２に共通な針先部及びその近傍領域ａを拡大して図１０（Ｃ）に示す。垂直プローブ１２０又はスパイラルスプリング型プローブ１２２は、それぞれ同様の台座部１２８及び１３４を備える。これら台座部１２８及び１３４は、それぞれ凹所１３６を有する。針先部１２６（又は１３２）は、台座部１２８（又は１３４）に埋め込まれ、又は嵌め込まれて結合された結合部１３８と、延在部１４０とを備える。延在部１４０は、凹所１３６から延びるように形成されている。

垂直プローブ１２０及びスパイラルスプリング型プローブ１２２は、台座部１２８（又は１３４）及び針先部１２６（又は１３２）において、それぞれ上記のようなプローブ２６の台座部４４及び針先部３６に対応して、同様の関係を有する。

本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。

１２ 被検査体
２２ プローブ組立体
２６，１００，１０２ プローブ
３４，１２４，１３０ 針本体部
３６，１２６，１３２ 針先部
４４，１０４，１１２，１２８，１３４ 台座部
４６，１３６ 凹所
４８ 開放面
５０ 開放端
５２ 奥面領域
５４ 側面領域
５６，１０６，１１４，１３８ 結合部
５８，１０８，１１６，１４０ 延在部
６０ 先端
６２，１１０，１１８ 境界部
１２０ 垂直プローブ
１２２ スパイラルスプリング型プローブ

本発明は、半導体ウエーハに作り込まれた多数の半導体集積回路の通電試験に用いるプローブ及びこのプローブが組み込まれたプローブ組立体に関する。

半導体ウエーハに作り込まれた多数の半導体集積回路は、各チップに分離されるに先立ち、仕様書通りに製造されているか否かの通電試験を受ける。この通電試験には、各半導体集積回路である被検査体の電極に接続される通電試験用プローブを備える電気的接続装置が用いられ、該電気的接続装置を経て被検査体はテスタの電気回路に接続される。

この電気的接続装置に用いられる従来のプローブの１つとして、板状の針本体部と、該針本体部に設けられ、被検査体の電極に当接される針先部とを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。前記針本体部は、プローブ基板へ取り付けられる矩形の取付け部と、該取付け部の一側から下方に延びる連結部と、前記取付け部の下側を前記連結部から前後方向に延びる一対のアーム部と、該両アーム部の先端を結合すべく該アーム部に一体に形成された台座部とを備える。また、前記針先部は、前記台座部に埋め込まれ又は嵌め込まれて結合された結合部と、該結合部に連続して前記台座部から下方へ伸びる延在部とを有する。

特許文献１のプローブによれば、前記針本体部を高靱性の導電材料で形成し、該針本体部の台座部の下端に設けられる針先部を硬度に優れた金属材料で形成することが提案されている。針本体部を靭性に優れた金属材料で形成することにより、プローブの針先部が被検査体の電極に押し付けられたとき、針本体部のアーム部の弾性変形を高めて針先部を適正かつ確実に前記電極に接続させることができる。

また、前記アーム部に前記した弾性変形を生じさせるオーバドライブ力が作用すると、前記アーム部の弾性変形に伴い、前記針先部の針先が電極上を滑るが、この針先部を高硬度材料で形成することにより、針先の摩耗が抑制され、プローブの耐久性が高まる。

ところで、上記のようなプローブを多数備えた電気的接続装置を用いて、１つのウエーハ上の多数のチップ領域を複数回に分けてチップ領域毎に通電試験をする場合、オーバドライブ力がプローブに作用した状態で、チップ領域から外れた一部のプローブの針先がウエーハの傾斜縁に接触することがある。この場合、針先がウエーハの傾斜縁に沿って外方へ案内されると、そのプローブの針先部は曲げ力を受ける。また、半導体ウエーハの表面を覆うパッシベーション膜に形成された、電極を露出させる開口の縁部のエッジにプローブの針先が接触すると、その針先部は同様の曲げ力を受けることがある。

これらの曲げ力は、針本体部の台座部分と、該台座部分から伸長する延在部との境界部に作用して、その境界部において針先部が破断する原因となり得る。特許文献１のプローブにおいては、延在部と台座部との境界部が一直線状になっているから、上記した曲げ力が作用すると、一直線状の境界部、特にその中央領域に曲げ力が集中的に作用して針先部の破断を招く。

このような針先部の破断を防止するための通電試験用プローブの１つとして、前記台座部と、前記延在部との境界部に補強部材が設けられた通電試験用プローブがある。（特許文献２）。

この通電試験用プローブでは、前記針先部を前記針先補強部に向けて変形させる曲げ力が作用したとき、前記針先補強部が、その曲げ力の一部を受けることにより、前記境界部に作用する曲げ力を低減させ、前記針先部への補強効果をもたらす。

しかし、この従来技術では、前記延在部と前記台座部との境界部に作用する曲げ力は低減するが、前記延在部と前記補強部材との境界部に新たに曲げ力が作用するから、前記延在部と前記補強部材との境界部においてプローブが破断する恐れがある。

国際公開第２００６／０７５４０８号パンフレット 特開２００８−８２７１８号公報

そこで、本発明の目的は、延在部と台座部又は補強部材との境界部に作用する力を分散させて、針先部の破断を防止することにある。

さらに、本発明の他の目的は、針本体部と針先部との境界部に作用する力を分散させて、針先部の破断を防止することにある。

本発明に係る通電試験用プローブは、針本体部と、該針本体部に設けられた板状の台座部であって、左右方向を厚さ方向とする台座部と、該台座部から下方に延びる針先部であって、下端が被検査体に当接される先端とされた針先部とを含む。前記台座部は、少なくとも下方に開放する凹所であって、その開放面に対向する中央領域と、前後方向における前記中央領域の各端に連続しかつ該中央領域から前記凹所の開放端に達する側方領域とにより規定される凹所を備える。

該針先部は、前記台座部より硬質の材料で製作されており、また前記台座部に埋め込まれ又は嵌め込まれて結合された結合部と、前記凹所から下方に延びる板状の延在部とを備える。前記延在部は、前記中央領域から各側方領域に渡って前記凹所に接する境界部と、前記先端とを備え、また前記凹所の厚さ寸法よりも小さい厚さ寸法を有する。

前記中央領域及び前記側方領域は、前後方向に延びる１つの弧面を共同して形成していてもよく、また前記結合部は、左右方向における前記凹所のほぼ中央に位置されていてもよい。

本発明に係るプローブ組立体は、複数のプローブランドを下面に備えるプローブ基板と、前記プローブランドに取り付けられた複数のプローブとを含み、前記複数のプローブは、上記のような通電試験用プローブを備える。

前記プローブは、前記プローブランドに片持ち梁状に取り付けられていてもよい。

本発明のさらに他の態様に係るプローブは、針本体部と、該針本体部の一端に設けられた、内面を有する凹所と、該凹所に受け入れられた部分を有する針先部とを含み、前記内面は、中央領域、該中央領域の両側の２つの側方領域からなり、前記針先部の前記部分は、前記中央領域及び前記２つの側方領域の少なくとも一方に位置している。

前記針先部の前記部分が位置する、前記中央領域及び前記側方領域の区域は、前記中央領域及び前記側方領域の並ぶ第１の方向に沿って弧状となっていてもよい。

前記針先部は前記内面に垂直な板状であってもよく、前記針先部の前記部分は、前記内面で前記第１の方向と直交する第２の方向における前記内面の中央に位置してもよい。

本発明のさらに他の態様に係るプローブ組立体は、複数のプローブであって各プローブは針本体部と、該針本体部の一端に設けられた、内面を有する凹所と、該凹所に受け入れられた部分を有する針先部とを含み、前記内面は、中央領域、該中央領域の両側の２つの側方領域からなり、前記針先部の前記部分は、前記中央領域及び前記２つの側方領域の少なくとも一方に位置している、複数のプローブと、該プローブが取り付けられたプローブ基板とを含む。

本発明によれば、前記台座部及び前記延在部の境界部は、前記延在部が前記凹所の前記中央領域及び各側方領域から延びるように、前記延在部と前記凹所とにより形成されている。これにより、前後方向における前記境界部の寸法が一直線状の場合に比較して長くなる。

これにより、前記針先部が左右方向の力（曲げ力）を受けると、その曲げ力はその長い前記境界部の全域に分散して作用する。その結果、前記境界部に作用する曲げ力の集中が緩和されるから、前記プローブが前記台座部と前記延在部との境界部において破壊されることが防止される。

さらに本発明によれば、プローブの針先部は、凹所の内面と経て連続することから、前記針本体部と前記針先部との境界部に作用する力は前記内面で好適に分散される。したがって、前記境界部での前記針先部の破断を良好に防止することができる。

本発明に係る通電試験用プローブを備える電気的接続装置の一実施例を、その一部を破断して示す模式図である。 本発明に係るプローブの一実施例を示す図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は前方（台座部方向）から見た側面図である。 図２に示すプローブの針先部及びその近傍を拡大して示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）から延在部を取り除いた状態を示す図である。 図２（Ａ）における４−４線に沿って得た断面図の針先部及びその近傍の拡大図である。 本発明に係る通電試験用プローブの製造工程を示す説明図である。 図１に示す電気的接続装置により検査される半導体ウエーハとプローブとの関係を示す説明図である。 左右方向の力を針先部に与えた場合に生じる応力の分布を示す図である。 プローブにオーバドライブを作用させた状態で前後方向の力を針先部に与えた場合に生じる応力の分布を示す図である。 本発明に係る通電用プローブの他の実施例による、凹所及び延在部の種々の形状を拡大して示す概略図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、本発明に係るプローブの第２及び第３の実施例を示す概略図であり、（Ｃ）は（Ａ）及び（Ｂ）に共通する針先部及びその近傍１０Ｃの拡大図である。

[用語について］

本発明においては、図２（Ａ）において、アーム部の長手方向を台座部側が前方となり、かつ連結部側が後方となる前後方向（Ｘ方向）といい、板状プローブの厚さ方向を左右方向（Ｙ方向）といい、針先部が延びる上下方向を針先の先端側が下方となる上下方向（Ｚ方向）という。

しかし、本発明でいう上記の上下方向は、電気的接続装置を組み付けた試験装置に受けられる被検査体の姿勢により現実の上下方向と異なる。したがって、本発明における上下方向は、試験装置に配置された被検査体の姿勢に応じて、上記上下方向が現実の上下方向、水平方向、水平方向に対し傾斜する斜めの方向、及び上記上下が逆となる方向となるように使用してもよい。

[実施例１]

図１を参照するに、試験装置１０は、半導体ウエーハに形成された複数の集積回路を平板状被検査体１２とし、それらの被検査体１２を一回で、又は複数回に分けて試験する電気的試験に用いられる。各被検査体１２は、その上面に複数の電極１２ａを有する。

試験装置１０は、電極１２ａを上方に向けた状態で被検査体１２を取り外し可能に保持するチャックトップ１４と、チャックトップ１４上に載置された被検査体１２と試験用の電気回路とを電気的に接続する電気的接続装置１６とを含む。

試験のための電気信号は、応答信号を得るべく被検査体１２（集積回路）に供給する試験信号（電圧、電流）と、その電気信号に対する被検査体１２（集積回路）からの応答信号とを含む。

チャックトップ１４は、既知の検査ステージに備えられたものであり、また被検査体１２を電極１２ａが上方に向けられた状態に及び解除可能に保持する上面を有する。チャックトップ１４への被検査体１２の保持は、例えば真空吸着とすることができる。

チャックトップ１４と電気的接続装置１６とは、Ｘ方向及びＹ方向へ延びるＸＹ面内、並びにＸＹ面に垂直のＺ方向の３方向に三次元的に相対的に移動されると共に、Ｚ方向へ伸びるθ軸線の周りに角度的に相対的に回転される。一般的には、チャックトップ１４が電気的接続装置１６に対し、三次元的に移動されると共に、θ軸線の周りに角度的に回転される。

電気的接続装置１６は、平坦な下面を有する補強部材１８と、補強部材１８の下面に保持された円形平板状の配線基板２０と、配線基板２０の下面に配置されたプローブ組立体２２と、プローブ組立体２２を配線基板２０に取り付ける取り付けリング２８とを含む。プローブ組立体２２は、配線基板２０の下面に配置された円形平板状のプローブ基板２４と、プローブ基板２４の下面に配置された複数のプローブ２６とを含む。プローブ基板２４は、取り付けリング２８により配線基板２０の下面に取り付けられている。

補強部材１８は、ステンレス板のような金属材料で製作された公知のものである（例えば、特開２００８−１４５２３８号公報参照）。そのような補強部材１８は、プローブ基板２４とほぼ同じ直径寸法を有する外側の環状部と、該環状部の内側を周方向に伸びる内側の取付け部と、前記環状部及び前記取付け部を一体的に結合する複数の連結部と、前記環状部から半径方向外方へ延びる複数の延長部とを有する。図示の例では、補強部材１８は、環状部から内側の箇所が上方に突出した状態に示されている。

配線基板２０は、図示の例では、ガラス入りエポキシ樹脂のような電気絶縁性樹脂により円板状に製作された公知の配線基板である。そのような配線基板２０は、前記した試験用電気回路に対する試験信号の受け渡しをするように試験用電気回路に電気的に接続される複数の第１の端子（図示せず）を上面外周縁部に有し、それら端子に接続された複数の導電路（図示せず）を内部に有する。

配線基板２０は、さらに、プローブ基板２４に電気的に接続される複数の第２の端子（図示せず）を下面に有する。各第２の端子は、前記した導電路に電気的に接続されている。

プローブ基板２４は、図示の例では、セラミックにより円形平板状に形成されたセラミック基板３０と、ポリイミド樹脂のような電気絶縁性樹脂により円形平板状に形成されて、セラミック基板３０の下面に積層されたフレキシブル多層シート３２とを備える。

上記のようなプローブ基板２４は、配線基板２０の第２の端子に電気的に接続された複数の配線（図示せず）を内部に備えると共に、それら内部配線に電気的に接続された複数のプローブランド（図示せず）を下面に備える。各プローブ２６は、これが少なくとも下方へ延びる状態に、前記プローブランドに取り付けられている。

補強部材１８と配線基板２０とは、補強部材１８の下面と配線基板２０の上面とを互いに当接させた状態に、複数のねじ部材（図示せず）により同軸的に結合されている。これに対し、プローブ基板２４は、プローブ２６が下方となるように、取り付けリング２８と複数のねじ部材（図示せず）とを用いて配線基板２０の下面に取り付けられている。

配線基板２０とプローブ基板２４との間に電気接続器を配置し、配線基板２０の導電路とプローブ基板２４の内部配線とをその電気接続器により電気的に接続してもよい。そのような電気接続器は、例えば、特開２００８−１４５２３８号公報に記載されている公知のものを用いることができる。

各プローブ２６は、図２に示すように、例えばニッケル又はニッケルクロム合金のような金属材料からなる平板状の針本体部３４と、例えばロジウムのような硬質金属材料からなる針先部３６とを備える。これら両部３４、３６は、共に比較的良好な導電性を示す。ニッケル又はニッケルクロム合金からなる針本体部３４は、針先部３６を構成するロジウムよりも靭性に富み、他方、このロジウムは針本体部３４を構成する前記金属材料よりも硬度が高い。

針本体部３４は、前記した金属材料の他、例えばニッケルリン合金、ニッケルタングステン合金、ニッケルコバルト合金のようなニッケル合金、燐青銅、パラジウムコバルト合金のような靭性に優れた高靱性の金属材料で形成してもよい。また、針先部３６は、ロジウム以外の高硬質金属材料で形成してもよい。針先部３６をロジウムより硬質金属材料で形成する場合、針本体部３４をロジウムで形成してもよい。

針本体部３４は、図２（Ａ）に示すように、前後方向が長さ方向となる矩形の取付け部３８と、取付け部３８の後側の一側から下方に延びる連結部４０と、取付け部３８の下縁の下側を連結部４０から前方へ延びるアーム部４２、４２と、アーム部４２、４２の延長端に連結された台座部４４とを備える。本実施例において、プローブ２６は、クランク状に形成された板状のプローブである。取付け部３８の上縁は、半田のような熱溶融性の接合材により前記プローブランドに接合されて、プローブ基板２４に片持ち梁状に装着されている。

図示の例では、アーム部４２、４２は、取付け部３８の高さ方向（上下方向）へ相互に間隔をおいて平行に延びており、また両アーム部４２、４２の延長端を連結する台座部４４は、一対のアーム部４２から見て取付け部３８が位置する側と反対側（すなわち、下方）へ延びている。針先部３６は、その一部を台座部４４の下部に埋め込まれて支持されている。

台座部４４は、図２〜４に示すように、その下縁に下方及び前後方向に開放する凹所４６を含む。凹所４６は、下方に開放した仮想的な面を矩形の開放面４８とし、その開放面４８の前後方向における両端を開放端５０としている。凹所４６は、開放面４８に対向する中央領域５２と、前後方向における中央領域５２の端に連続しかつ中央領域５２から開放端５０に達する２つの側方領域５４、５４とにより規定されている。図示の例では、凹所４６の中央領域５２及び側方領域５４、５４の区域は、中央領域５２及び側方領域５４、５４が並ぶ方向に弧状である。

針先部３６は、図４に示すように、台座部４４に埋め込まれて結合された結合部５６と、結合部５６に連続して下方へ延びる延在部５８と、延在部５８の下端で電極１２ａに接触する先端６０とを備える。針先部３６は、図３に示すように凹所４６と接する４辺により規定される矩形の面を結合部５６と延在部５８との境界面５９としており、これにより、境界面５９を形成する４辺のうち、台座部４４の厚さ方向（すなわち、左右方向）に間隔をおいた一対の辺が台座４４に対する一対の境界部６２、６２として規定される。

本実施例においては、中央領域５２及び側方領域５４が前後方向すなわちに中央領域５２及び側方領域５４が並ぶ第１の方向へ連続して延びる１つの弧面を共同して形成しているから、境界部６２，６２は、一方の開放端５０から他方の開放端５０まで中央領域５２及び側方領域５４に沿って連続的に延びる曲線とされている。また、凹所４６の中央領域５２及び側方領域５４、５４の前記区域に延在部５８が位置し、針先部３６は、凹所４６の内面に直角であり、該内面の前記第１の方向と直交する第２の方向における前記内面の中央に位置する。

このように、境界部６２が一方の開放端５０から他方の開放端５０を直線で結ぶ仮想的な線の寸法より長い線分とされると、両開放端５０を直線で結ぶ仮想線を境界部とする場合に比べ、境界部６２に作用する曲げ力が分散されるから、境界部６２へ作用する力の集中が緩和される。その結果、針先部３６が境界部６２で破壊することが防止される。

本実施例では、境界部６２，６２は、一方の開放端５０から他方の開放端５０まで角部を有することなく延びる曲線となっている。これにより、針先部３６は、一般に角部に生じる力の集中を受けることなく、均一に曲げ力を分散して受けることができる。本実施例では、延在部５８が左右方向における凹所４６のほぼ中央に形成されているが、延在部５８は、左右方向における凹所４６のどちらか一方に偏って形成されていてもよい。

プローブ２６の製造方法の一実施例を図５を参照して以下に説明する。

先ず、図５（Ａ）に示すように、フォトマスク７２が、ステンレス製の平坦な表面を有する基台７０上に、従来よく知られたフォトレジスト層への選択露光及び現像処理により形成される。フォトマスク７２は、針本体部３４の厚さ方向（すなわち、左右方向）における一方側の本体部分を模る凹所７３を有する。

次いで、図５（Ａ）に示すように、フォトマスク７２から露出する基台７０の表面部分（すなわち、凹所７３）に例えばニッケルクロムのような高靱性の金属材料７４が電気メッキ法により堆積される。この金属材料７４の堆積により、図５（Ｂ）に示すように、針本体部３４の取付け部３８、連結部４０、一対のアーム部４２及び台座部４４を備える針本体部３４の一部が、基台７０上に、針本体部３４の厚さ寸法の例えばほぼ３分の１の厚さに形成される。

次いで、図５（Ｃ）に示すように、針先部３６のための凹所７７を有するフォトマスク７６が、フォトマスク７２及び金属材料７４の上に形成される。凹所７７は、フォトマスク７２及び金属材料７４のうち、針先部３６の平面形状に対応した所定の領域を部分的に露出させるように形成される。

次いで、ロジウムのような高硬質金属材料７８が、フォトマスク７６から露出する領域（すなわち、凹所７７）に、電気メッキ法により所定の厚さに堆積される。この金属材料７８の堆積により、図５（Ｄ）に示すように、針先部３６の結合部５６及び延在部５８が、それぞれ、フォトマスク７２及び金属材料７４上に形成される。

次いで、フォトマスク７６が除去され、図５（Ｅ）に示すように、新たにフォトマスク８０が形成される。フォトマスク８０は、針本体部３４の残部を形成するために、金属材料７４及び高硬質金属材料７８のうち、針本体部３４の平面形状に対応した領域を露出させる凹所８１を有する。フォトマスク８０により露出される領域（すなわち、凹所８１）には、前記したと同様の高靱性の金属材料８２が堆積される。

上記の結果、針本体部３４の残部が形成されて、図５（Ｆ）に示すように、図２〜４に示すような針本体部３４及び針先部３６を備えるプローブ２６が基台７０上に形成される。

次いで、プローブ２６を取り巻くフォトマスク７２、８０が除去された後、プローブ２６が基台７０上から剥離される。

上記のように、フォトリソグラフィー技術及び電気メッキ法による金属材料の堆積のような堆積技術により製造されるプローブ２６は、少なくとも台座部４４延在部５８、結合部５６を板状に形成することができる。上記の説明では、一回の製造プロセスで１つのプローブが製作されるように説明しているが、実際には一回の製造プロセスで複数のプローブが製作される。

上記のようなプローブ２６を多数備えた電気的接続装置１６を用いて、１つのウエーハ上の多数のチップ領域（被検査体１２）を複数回に分けてチップ領域毎に通電試験をする場合に生じる問題ついて、図６を参照して以下に説明する。

先ず、図６に示すように、一部のプローブ２６がチップ領域を外れて、プローブ２６の針先部３６が被検査体１２の傾斜縁１２ｂに接触することがある。

この状態で、各プローブ２６の針先（先端）がアーム部４２を弾性変形させるオーバドライブ力により被検査体１２に押し付けられると、傾斜縁１２ｂに対応するプローブ２６の針先部３６が傾斜縁１２ｂによりプローブ２６の厚さ方向（左右方向）に押される。このときの押圧力により、そのプローブ２６の針先部３６は、左右方向への比較的強い曲げ力を受ける。

しかし、本発明に係るプローブ２６においては、境界部６２が凹所４６の中央領域５２及び各側方領域５４が並ぶ方向に弧状となるように形成されるから、弧状の境界部６２は、境界部が直線である場合に比べて長い。このため、針先部３６が左右方向の力（前記曲げ力）を受けても、境界部６２は、その長い境界部６２の全域にこの曲げ力が分散して作用する。その結果、境界部６２に作用する力の集中が緩和され、境界部６２におけるプローブ２６の破壊が防止される。

特に、上記のプローブ２６のように、凹所４６が針先部３６の先端側に開放する弧状の凹所である場合、以下のような解析結果から境界部６２に作用する力の集中がより緩和され、境界部６２におけるプローブ２６の破壊が防止される。

[解析結果１]

台座部の厚さ方向（すなわち、左右方向）への曲げ力をプローブが受けた場合に作用する応力を解析した結果を図７の概略図を用いて説明する。

図７（Ａ）は、台座部１０４と延在部１０８との境界部１１０が一直線状の従来のプローブ１００についての解析結果を示し、図７（Ｂ）は、台座部１１２と延在部１１６との境界部１１８が上記のような弧状の凹所４６を有するプローブ１０２についての解析結果を示す。

前記したような曲げ力は、チップ領域から外れた一部のプローブ２６の先端６０がウエーハの傾斜縁１２ｂに接触した場合に、又はウエーハの表面を覆うパッシベーション膜の電極を露出させる開口縁部のエッジにプローブ２６の針先が接触した状態で、図６に示すようなオーバドライブ力がプローブ２６に作用する場合に発生する。

図７において、黒抜き矢印は曲げ力の方向を、また黒抜き矢印の先は前記曲げ力の力点を示し、ハッチング及び黒抜き部分は曲げ力により作用する応力の強度分布を示す。これらは、ハッチングの線密度が高いほど応力が大きく、さらに黒抜き部分が最も応力が大きい（すなわち、濃い黒に見える部分ほど応力が大きい）ことを示す。なお、ここでは曲げ力はＹ方向に作用する。

図７（Ａ）に示すように、従来のプローブ１００の針先部は、台座部１０４に結合された結合部１０６と、結合部１０６から延びる延在部１０８と、台座部１０４及び延在部１０８により規定される境界部１１０とを含む。このプローブ１００の境界部１１０は、台座部１０４（実際には、結合部１０６）と延在部１０８との境界に直線状に存在する。

このプローブ１００が前記曲げ力を受けると、針先部が結合部１０６において台座部１０４に支持されているから、延在部１０８と境界部１１０とに曲げ力が作用する。特に、境界部１１０には、黒抜き部分として示すように、集中した強い力が境界部１１０の中央部に作用する。一般に、このような応力の集中部分において、プローブ１００が破壊される。境界部１１０に生じる応力値は、前述した曲げ力の力点に曲げ力が作用して、この力点が５μｍ変位した場合、（ａ）及び（ｂ）点において、それぞれ、１１７７３ＭＰａ及び１２０８３ＭＰａを示し、プローブ１００に生じる応力値は、（ｂ）点において最大であった。

一方、図７（Ｂ）に示すように、上記した弧状の凹所４６を有するプローブ１０２の針先部は、プローブ１００の針先部と同様に、台座部１１２に結合された結合部１１４と、結合部１１４から延びる延在部１１６と、台座部１１２及び延在部１１６の境界部１１８とを含む。しかし、プローブ１０２は、弧状の凹所４６を台座部１１２に有するから、境界部１１８が台座部１１２及び延在部１１６により弧状になる点で、直線状の境界部を有するプローブ１００と異なる。

このプローブ１０２がプローブ１００の受けた曲げ力と同じ曲げ力を受けると、上記したプローブ１００と同様に、延在部１１６と境界部１１８とに曲げ力が作用する。特に、境界部１１８には、黒抜き部分として示されるような強い力が作用する。

しかし、境界部１１８に作用する力の強度分布は、上記したプローブ１００の場合と異なり、黒抜き部分が点在するように境界部１１８全体に広がっている。また、その応力値は、プローブ１００と同じ曲げ力が作用した場合、（ｃ）及び（ｄ）点において、それぞれ、６８８２ＭＰａ及び７４０４ＭＰａを示した。プローブ１０２に作用する応力は（ｄ）において最大であったが、この（ｄ）点の応力値は、プローブ１００の（ａ）及び（ｂ）点における応力値より小さい。

上記の解析結果から明らかなように、プローブ１００が前記曲げ応力を受けたとき、プローブ１００に作用する曲げ力は、境界部１１０のうち、力点からの距離が最短である境界部１１０の中央部に集中する。

これに対し、プローブ１０２の場合、これに前記曲げ力が作用したとき、境界部１１８が針先部３６の先端側に開放する弧状であるから、力点から境界部１１８上の各点までの距離の差が、プローブ１００の場合と同種の距離の差に比べ、小さい。これによりプローブ１０２に作用する曲げ力は、境界部１１８上の各点に分散して作用する。

上記の結果、プローブ１００及び１０２に生じる最大応力は、それぞれ、１２０８３ＭＰａ及び７４０４ＭＰａを示し、プローブ１０２に作用する最大応力は、曲げ力が分散されて作用するから、プローブ１００に作用する最大応力に比較して小さい。

上記の解析結果から、前記曲げ力が作用したとき、プローブ１０２はプローブ１００に対して破断がより確実に防止されることが明確となった。

[解析結果２]

次に、プローブ１００又は１０２がオーバドライブ力を受けた状態で、さらに前後方向（Ｘ方向）に第２の曲げ力を受けた場合に作用する応力を解析した結果を図８の概略図を用いて説明する。

図８（Ａ）及び（Ｃ）は、一直線状の境界部１１０を備える従来のプローブ１００についての解析結果を示し、図８（Ｂ）及び（Ｄ）は、弧状の境界部１１８を備えるプローブ１０２ついての解析結果を示す。

図８において、ハッチング部分は第２の曲げ力により生じる応力の強度分布を示す。これは、ハッチングの線密度が高いほど応力値が大きい（すなわち、濃い黒に見える部分ほど応力値が大きい）ことを示す。また、図８（Ａ）〜（Ｄ）は、プローブ１００について延在部１０８及び境界部１１０のみを、プローブ１０２について延在部１１６及び境界部１１８のみを概略的に平面図として示す。

図８（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、プローブ１００及び１０２において、オーバドライブ量を８０μｍとした場合の解析結果であり、図８（Ｃ）及び（Ｄ）は、それぞれ、プローブ１００及び１０２において、オーバドライブ量を１６０μｍとした場合の解析結果である。すなわち、図８（Ａ）と（Ｂ）とがオーバドライブ量を８０μｍとしてプローブ１００及び１０２が比較され、また図８（Ｃ）と（Ｄ）とがオーバドライブ量を１６０μｍとしてプローブ１００及び１０２が比較される。

図８（Ａ）及び（Ｂ）を比較すると、（ａ）点及びこれに対応する（ｇ）点の応力値は、それぞれ、３８８ＭＰａ及び４７９ＭＰａを示し、（ｃ）点及びこれに対応する（ｉ）点の応力値は、それぞれ、５０９ＭＰａ及び５２８ＭＰａを示し、（ｂ）点及びこれに対応する（ｈ）点の応力値は、それぞれ、４３３ＭＰａ及び４２６ＭＰａを示した。これらから明らかなように、対応する各点における応力値はほぼ同程度であった。また、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、応力の強度分布は延在部１０８及び１１６において同様の分布であった。

図８（Ｃ）及び（Ｄ）を比較すると、（ｄ）点及びこれに対応する（ｊ）点の応力値は、それぞれ、４１３ＭＰａ及び３８８ＭＰａを示し、（ｅ）点及びこれに対応する（ｋ）点の応力値は、それぞれ、６０６ＭＰａ及び６４２ＭＰａを示し、（ｆ）点及びこれに対応する（ｌ）点の応力値は、それぞれ、８４４ＭＰａ及び８１２ＭＰａを示した。これらから明らかなように、対応する各点における応力値はほぼ同程度であった。また、図８（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、応力の強度分布は延在部１０８及び１１６において同様の分布であった。

すなわち、図８の解析結果より、プローブ１００又は１０２にオーバドライブ力及び第２の曲げ力により生じる応力においては、従来のプローブ１００と本発明に係るプローブ１０２とで殆ど差異が無いことが明確になった。

上記の解析結果１及び２において、図７及び図８の解析結果より、プローブ１０２は、プローブ１００に対して、前記曲げ力（左右方向の力）について破断がより確実に防止され、前記第２の曲げ力（前後方向の力）ついて差異がないことが明確になった。これにより、プローブ１０２は、針先部の破断を防止するという目的においてプローブ１００よりも有利であることが明確になった。

[他の実施例]

図９（Ａ）〜（Ｄ）は、凹所４６及び延在部５８から形成される境界部６２を備えるプローブ２６の変形例を示す。図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すプローブ２６ａ及び２６ｂは、それぞれ、半円の弧状、Ｖ字状の境界部６２ａ及び６２ｂを有する。これらの境界部６２ａ及び６２ｂは、凹所４６ａ（又は４６ｂ）の一方の開放端５０から他方の開放端５０まで延びており、延在部５８ａ（又は５８ｂ）は、凹所４６ａ（又は４６ｂ）の中央領域５２ａ（又は５２ｂ）及び側方領域５４ａ（又は５４ｂ）の全域から延びるように形成されている。

図９（Ｃ）及び（Ｄ）に示すプローブ２６ｃ及び２６ｄは、それぞれ一対の側方領域５４ｃ、５４ｃが平行なコの境界部６２ｃ及び一対の側方領域５４ｄ、５４ｄの間隔が凹所の奥ほど狭くなるコ字状の境界部６２ｄを有する。これらの境界部６２ｃ及び６２ｄは一方の側方領域５４ｃ（又は５４ｄ）の途中から他方の側方領域５４ｃ（又は５４ｄ）の途中まで延びており、延在部５８ｃ（又は５８ｄ）は、凹所４６ｃ（又は４６ｄ）の奥方向に後退した部分から延びるように形成されている。

プローブ２６ａ及び２６ｂにおいて、延在部５８ａ及び５８ｂは、図９（Ｃ）及び（Ｄ）に示すプローブ２６ｃ又は２６ｄのように、凹所４６ａ（又は４６ｂ）の奥方向に後退した部分から延びるように形成されていてもよい。また、プローブ２６ｃ及び２６ｄにおいて、延在部５８ｃ及び５８ｄは、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すプローブ２６ａ又は２６ｂのように、凹所４６ｃ（又は４６ｄ）の全域から延びるように形成されていてもよい。また、凹所４６は、境界部６２がＷ字状のような他の形状であってもよい。すなわち、針先部３６の延在部５８（５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ）は中央領域５２（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ）と、両側方領域５４（５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ）のいずれか一方とに位置すればよい。

本発明は、図２に示すような片持ち梁状に取り付けられるプローブ２６のみならず、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すような従来よく知られた垂直プローブ１２０又はスパイラルスプリング型プローブ１２２に適用することができる。これらのプローブ１２０及び１２２は、プローブ２６と同様に、フォトリソグラフィー技術、堆積技術、及びレーザ加工のような加工技術により製作される。

垂直プローブ１２０は、前後方向又は左右方向のいずれか一方に湾曲された針本体部１２４と、針本体部１２４の下端から延びる針先部１２６とを備える。針本体部１２４は、プローブ２６の台座部４４と同様の形状を有する台座部１２８を含む。針先部１２６は、台座部１２８の下端から下方に延びている。

スパイラルスプリング型プローブ１２２は、スパイラル形状の針本体部１３０と、針本体部１３０の下端から延びる針先部１３２とを備える。針本体部１３０は、プローブ２６の台座部４４又は垂直プローブ１２０の台座部１２８と同様の形状を有する台座部１３４を含む。針先部１３２は、台座部１３４の下端から下方に延びている。

垂直プローブ１２０又はスパイラルスプリング型プローブ１２２に共通な針先部及びその近傍領域を拡大して図１０（Ｃ）に示す。垂直プローブ１２０又はスパイラルスプリング型プローブ１２２は、それぞれ同様の台座部１２８及び１３４を備える。これら台座部１２８及び１３４は、それぞれ凹所１３６を有する。針先部１２６（又は１３２）は、台座部１２８（又は１３４）に埋め込まれ、又は嵌め込まれて結合された結合部１３８と、延在部１４０とを備える。延在部１４０は、凹所１３６から延びるように形成されている。

垂直プローブ１２０及びスパイラルスプリング型プローブ１２２は、台座部１２８（又は１３４）及び針先部１２６（又は１３２）において、それぞれ上記のようなプローブ２６の台座部４４及び針先部３６に対応して、同様の関係を有する。

本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。

１２ 被検査体
２２ プローブ組立体
２６，１００，１０２ プローブ
３４，１２４，１３０ 針本体部
３６，１２６，１３２ 針先部
４４，１０４，１１２，１２８，１３４ 台座部
４６，１３６ 凹所
４８ 開放面
５０ 開放端
５２ 中央領域
５４ 側方領域
５６，１０６，１１４，１３８ 結合部
５８，１０８，１１６，１４０ 延在部
６０ 先端
６２，１１０，１１８ 境界部
１２０ 垂直プローブ
１２２ スパイラルスプリング型プローブ

Claims (5)

1. 針本体部と、該針本体部に設けられた板状の台座部であって、左右方向を厚さ方向とする台座部と、該台座部から下方に延びる針先部であって、下端が被検査体に当接される先端とされた針先部とを含み、
   前記台座部は、少なくとも下方に開放する凹所であって、その開放面に対向する奥面領域と、前後方向における前記奥面領域の各端に連続しかつ該奥面領域から前記凹所の開放端に達する側面領域とにより規定される凹所を備え、
   該針先部は、前記台座部より硬質の材料で製作されており、また前記台座部に埋め込まれ又は嵌め込まれて結合された結合部と、前記凹所から下方に延びる板状の延在部であって、前記凹所の厚さ寸法よりも小さい厚さ寸法を有する延在部とを備え、
   前記延在部は、前記奥面領域から各側面領域に渡って前記凹所に接する境界部と、前記先端とを備える、通電試験用プローブ。
2. 前記奥面領域及び前記側面領域は、前後方向に延びる１つの弧面を共同して形成している、請求項１に記載の通電試験用プローブ。
3. 前記結合部は、左右方向における前記凹所のほぼ中央に位置されている、請求項１又は２に記載の通電試験用プローブ。
4. 複数のプローブランドを下面に備えるプローブ基板と、前記プローブランドに取り付けられた複数のプローブとを含み、
   前記複数のプローブは、請求項１から３のいずれか一項に記載の通電試験用プローブである、プローブ組立体。
5. 各プローブは、片持ち梁状に前記プローブランドに取り付けられている、請求項４に記載のプローブ組立体。

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