JP2018503805A - 垂直プローブを含むテストヘッド - Google Patents

Abstract

複数の接触プローブ（２１）を収容するためのガイド穴（２２Ａ）を有する、少なくとも１つのガイド（２２）を備えた、垂直プローブを含むテストヘッド（２０）が記述される。接触プローブ（２１）のそれぞれは、被検デバイス（２７）の対応する接触パッド（２６）に機械的及び電気的に確実に接触させることが可能な少なくとも１つの接触端（２５）を有し、ガイド（２２）はテストヘッド（２０）の格納要素（２３）に収容される。好適には、各接触プローブ（２１）はガイド（２２）と被検デバイス（２７）の間の屈曲ゾーン（２０）Ａに配置された変形部（３０）を備える。この変形部（３０）は、テストヘッド（２０）の通常動作時にさらに変形するようになっており、接触端（２５）の実現に好適な直径を有する端部（３１）によって、少なくとも被検デバイス（２７）に向かって延伸される。端部（３１）は５００μｍを超える長手方向の延長または高さを有する。

Description

本発明は垂直プローブを含むテストヘッドに関する。

本発明は、これに限定されるものではないが特に半導体ウェハ上に集積された電子デバイステスト用の非ブロック式垂直プローブを含むテストヘッドに関し、以下の記述は単に表示の簡略化のためにこの適用分野に関して行う。

周知のように、テストヘッドは基本的に、微細構造を有する複数の接触パッドを、テストを実行するテスト装置の対応するチャネルに電気接触を取るように配置するためのデバイスである。

集積回路上で遂行されるテストは、まだ製造段階において、欠陥回路を検出して分離することを可能とする。通常テストヘッドは、切断してチップパッケージ内に組み立てる前にウェハ上に集積された回路の電気テストをするために使用される。

垂直プローブを含むテストヘッドは通常、間に自由領域またはエアギャプを残すために互いに所定の距離を置いて配置された少なくとも一対の平行プレートまたはガイドと、複数の特定の可動接触要素とを含む。この一対のガイドは具体的には上側ガイドと下側ガイドとを含み、その両方に可動接触要素を軸方向にスライドさせるガイド穴が備えられる。これらの要素は通常、電気特性及び機械特性の良好な特殊合金で製造される。以下の説明においては、これらをテストヘッドの接触プローブと称する。

接触プローブと被検デバイスの接触パッドの間の良好な接続は、テストヘッドをデバイスそのものの上に押し付けて、その押し付け接触時に可動接触プローブを２つのガイドの間のエアギャップ内で屈曲させることによって保証される。この種のテストヘッドは通常”垂直プローブヘッド”または垂直プローブを含むテストヘッドと呼ばれる。

既知の垂直プローブを含むテストヘッドは実質的に、接触プローブの屈曲が生じるエアギャップを有する。この屈曲は図１Ａに概略的に示すように、プローブ自体、またはそのガイドの適切な構成によって助けられる。

この図１Ａにおいて、テストヘッド１は少なくとも１つの上側ガイド２と１つの下側ガイド３を含み、それぞれには内部を少なくとも１つの接触プローブ６がスライドする、上側ガイド穴４と下側ガイド穴５がある。

接触プローブ６には少なくとも１つの端部または接触端７がある。端部または端という用語は、ここ及び以下において端の部分を特定するものであって、必ずしも尖鋭である必要はない。具体的には、接触端７は被検デバイス９の接触パッド８に当接して、そのデバイスとテスト装置（図示せず）の間の電気的及び機械的接触を実現し、そのテストヘッドがその端子要素を形成する。

上側ガイド２と下側ガイド３はエアギャップＺＡによって適切に離間し、接触プローブ６の変形を可能としている。さらに、上側ガイド穴４と下側ガイド穴５は、各接触プローブ６を許容誤差を含めて収容し、案内する大きさとなっている。

いくつかの場合において、接触プローブ６は、上側ガイド２においてヘッドそのものに固定的に結合される。そのような場合には、テストヘッドはブロック式プローブを含むテストヘッドと呼ばれる。

ただし、固定的に結合されたプローブではなく、接触ゾーンを空間的に変換可能であってそのために”スペース変換器”と呼ばれる要素によって、いわゆる基板に介在されたプローブを有するテストヘッドが使われることが多い。そのような場合には、テストヘッドは非ブロック式プローブを含むテストヘッドと呼ばれる。

この場合には、接触プローブ６にはスペース変換器１０の複数の接触パッド８Ａに向かう別の接触端７Ａがあり、接触プローブ６をスペース変換器１０の接触パッド８Ａに押し付けることにより、被検デバイス９との接触と同様に、接触プローブ６とスペース変換器１０との間の良好な電気接触が保証される。

非ブロック式プローブを含むテストヘッドの主要な利点は、ブロック式プローブを含むテストヘッドに比べて、プローブアセンブリまたはプローブブロック内の欠陥プローブの交換がより容易にできることである。

ただしこの場合には、上側ガイド２と下側ガイド３は、接触端８で当接する被検デバイス９がない場合にも、または交換時にプローブブロック移動する場合、またはクリーニング操作の場合にも、接触プローブ６の適切な位置決めを保証するための好適な方策を持つことが必要である。

そのような接触プローブ６は通常、テストヘッド１が被検デバイス９と接触なしの状態で、予め変形された形状を持っている。具体的には、そのような初期の予備変形は、単純に上側ガイド２と下側ガイド３との位置ずれによって得ることも可能である。この初期の予備変形は対応するテストヘッド１の操作時に、すなわち、プローブ６の被検デバイス９への接触中に、プローブ６を適切に屈曲させるための”案内”として作用する。

プローブが受ける変形の形状及びその変形を起こさせるのに必要な力は多くの因子に依存する。例えば、プローブを構成する合金の物理的特性、上側ガイドのガイド穴と対応する下側ガイドのガイド穴との位置ずれ量、及び両者の距離、などである。

したがって、これらのすべての特性はテストヘッドを製造する段階で評価、較正されて、プローブと被検デバイスとの間の適切な電気接続が常に保証されなければならない。

実質的に、テストヘッドの適切な操作は、その中に含まれるプローブの、オーバトラベルと呼ばれる垂直移動と、それらのプローブの接触端の、対応する接触パッド上でのスクラブと呼ばれる水平移動とに関係する。

既知のテストヘッドの場合には、これらのパラメータには本質的な限界がある。事実、プローブの最大垂直移動は下側ガイドに関して突出するプローブ部分の大きさに等しい。この突出部分はテストヘッドが被検デバイスと接触する際に、プローブそのものの屈曲と変形により下側ガイドに入り込む。

ただし、その突出部分の高さはプローブの脆性で制限され、通常３００μｍから５００μｍの間である。

実際には、このプローブの垂直移動量は理論的に到達しうるものでしかなく、遥かに小さな移動をしただけで問題が発生する。この問題はプローブがガイド穴、特に下側ガイド穴内で動けなくなることと、プローブの永久変形とに関係する。

この問題を、図１Ｂに概略的に示すように、エアギャップ内部で実際の変形ＤＤを起こすプローブを使用して克服することが知られている。このようなプローブは、下側ガイドから突き出るプローブ部分の垂直移動に関してほぼ全面的な活用を保証する。ただし、その実現とメンテナンスには相当の複雑さがある。

さらには、下側ガイドの存在がプローブチップの水平移動の可能性をかなり制限する。事実その移動は穴径とプローブ径の差に厳密に依存する。

この欠点を克服するために、予備変形区域がテストヘッドと被検デバイスの間に配置された、複数のプローブを含むテストヘッドが、当出願人によって考案された。これは例えば、２０００年８月４日に出願され、２００３年９月１０日に特許第１３１８７３４号として登録された、伊国特許出願第ＭＩ２０００Ａ００１８３５号明細書に記載されている。

具体的には、そのテストヘッドの各接触プローブは、任意の対称形及び非対称形を有し、ガイドと被検デバイスの間の屈曲ゾーンとして示されるゾーンに配置された予備変形区域を有する。これはテストヘッドの通常の操作においてさらに変形するようになっている。このように、屈曲ゾーンは実際にはテストヘッドそのものの外部となる。

そのようにして、接触プローブの追従可能な垂直移動量を増加させることが実際に可能である。

また対応するガイド穴にはプローブの摩擦領域も提供され、被検デバイスがない場合にプローブが簡単に出てこないようになっている。

ただし、この既知の解決策は異なる観点では有利ではあるが、重大な欠点がある。第一に、被検デバイスの接触パッドに対するテストヘッドのプローブ接触端の位置合わせが不完全であることである。これはまさに予備変形区域の存在によるものであり、不完全な位置合わせによりプローブ、及びその結果としてテストヘッドの作業寿命が短くなる。

さらには、接触プローブに予備変形区域を実現するためには、複雑なフォトリソグラフィ技術を必要とし、結果的に接触プローブ及びテストヘッド全体の製造コストの増加を招く。

本発明の技術的な課題は、周知の技術により現状でテストヘッドに及ぼしている制約や欠点を克服可能とする構造的及び機能的特性を有する、半導体集積デバイステスト用のテストヘッドを提供することである。具体的には接触プローブと被検デバイスとの適切な電気接触を保証し、かつ同時にこの接触プローブを含むテストヘッドに長作業寿命を保証することである。

本発明の基礎にある解決策は、テストヘッドと被検デバイスの間に配置された変形部を備える複数のプローブを含んだテストヘッドを提供することである。この変形部は少なくとも被検デバイスの方向に延伸され、端部は接触端の実現に適した直径を有し、また、実際に「消耗性」の接触端を実現する長さを有して、被検デバイスのパッドとクリーニング研磨布の両方に対する非常に多数回の接触に耐えてテストヘッドの作業寿命を伸ばすことができる。

この解決策に基づいて、垂直プローブを含むテストヘッドによってこの技術課題が解決される。このテストヘッドは、複数の接触プローブを収容するためのガイド穴を備える少なくとも１つのガイドを含み、接触プローブのそれぞれは被検デバイスの対応する接触パッドと機械的及び電気的接触を確実にすることができる少なくとも１つの接触端を有し、ガイドはテストヘッドの格納要素内に収容されている。ここで、接触プローブのそれぞれはガイドと被試験デバイスの間の屈曲ゾーンに配置された変形部を備え、その変形部は、テストヘッドの通常動作時にさらに変形するようになっており、また、接触端の実現に好適な直径を有しかつ長手方向の延長または高さが５００μｍを超える端部によって少なくとも被検デバイスの方向へ延伸していることを特徴とする。

より具体的には、本発明は以下の追加的で任意選択の特徴を含む。これらは必要に応じて個別または組合せて組み込まれる。

本発明の別の態様によれば、変形部は接触プローブの対応する寸法よりも少なくとも一段小さい寸法の部分を持つことができる。

変形部は具体的には、少なくとも１つの寸法が、対応する接触プローブの寸法の２０％〜７０％、好ましくは５０％に等しい部分を有することができる。

本発明の別の態様によれば、垂直プローブを含むテストヘッドが、テストヘッド内部に保持され、接触プローブを通すためのそれぞれの開口をもつ、少なくとも１つの弾性シートをさらに備えることができる。

具体的には、接触プローブの変形部はガイドと弾性シートの間に配置され、かつ端部は弾性シートと被検デバイスの間に位置することができる。

さらに、開口は接触プローブの変形部に対応する位置とすることができる。

本発明の別の態様によれば、垂直プローブを含むテストヘッドは、格納要素に連結され、弾性シートを保持するように構成されたフレームをさらに備えることができる。

具体的には、弾性シートは適切な接続手段によってフレームに接続可能である。

さらに、弾性シートはカプトン（登録商標）製であってよい。

本発明の別の態様によれば、弾性シートはフレームの凹部に収容可能であり、ドット状の接着剤またはねじの形態をした接続手段によってフレームに取り外し可能に固定することができる。

特に、弾性シートは格納要素とフレームを覆うような寸法であってもよく、恐らくはドット状の接着剤またはねじの形態をした接続手段によって格納要素とフレームによって囲まれて保持されることもあり得る。

本発明の別の態様によれば、変形部は実質的にＣ字型であってもよい。

具体的には、その変形部は、接触プローブの接触端と接触ヘッドとが被検デバイスの面に垂直な接触プローブの長手軸に沿って互いに整列するように構成することができる。

あるいは、変形部は、被検デバイス面に垂直な接触プローブの長手軸に関して、接触プローブの接触端と接触ヘッドの軸が相互にずれるように構成されてもよい。

本発明の別の態様によれば、端部は接触端を提供するのに好適な直径を有する薄肉部を備え、端部の残りの部分及び接触プローブはより大きな寸法を有することが可能である。

特に薄肉部は実質的に一定断面であってもよい。

あるいは、薄肉部は被検デバイスの接触パッドに向かって減少する断面を有するテーパ形状であってもよい。

さらに、端部は、被検デバイス面に垂直な接触プローブの長手軸に中心を合わせて整列していてもよい。

あるいは、端部は、被検デバイス面に垂直な接触プローブの長手軸に対して中心がずれて、軸が偏位していてもよい。

本発明の別の態様によれば、接触プローブは非円形断面であって、ガイド穴が対応する非円形断面であってもよい。

本発明の更なる別の態様によれば、各接触プローブは、ガイド内の対応するガイド穴との摩擦領域を提供するのに好適な、更なる変形区域を備えることができる。

具体的には、ガイドは複数の重畳する層を備え、そのそれぞれに接触プローブを収容するための個別のガイド穴が設けられてもよい。

ガイドの複数層のこれらのガイド穴は、層に垂直な軸に関して適当にずれていて、接触プローブの一部を変形させて摩擦領域を形成することができる。

本発明のさらに別の実施形態によれば、各接触プローブは、針の目のような少なくとも１つの形状を備え、好適な穴の周りに可撓性のある周辺部が備えられて、接触プローブと対応するガイド穴との間に摩擦領域を実現することができる。

最後に、針の目のようになった形状は、可撓性周辺部の内側に実現された少なくとも１つの第１の穴と１つの第２の穴であってもよい。

本発明によるテストヘッドの特徴及び利点は、添付の図面を参照した非限定的な例を示す以下の実施形態の説明により明らかとなるであろう。

従来技術によるテストヘッドの実施形態の概略図である。 従来技術によるテストヘッドの実施形態の概略図である。 本発明によるテストヘッドの概略図である。 図２のテストヘッドの概略拡大断面図である。 図２のテストヘッドの概略拡大断面図である。 図２のテストヘッドの概略拡大断面図である。 図２のテストヘッドの概略拡大断面図である。 図２のテストヘッドの概略拡大断面図である。 図２のテストヘッドの概略拡大断面図である。 図２のテストヘッドの概略拡大断面図である。 図２のテストヘッドの概略拡大断面図である。 図２のテストヘッドの概略拡大断面図である。 本発明によるテストヘッドの別の実施形態の概略図である。 図５のテストヘッドの細部の代替実施形態の概略拡大図である。 図５のテストヘッドの細部の代替実施形態の概略拡大図である。 図５のテストヘッドの細部の代替実施形態の概略拡大図である。 本発明によるテストヘッドの更なる代替実施形態の概略図である。 本発明によるテストヘッドの更なる代替実施形態の概略図である。 本発明によるテストヘッドの更なる代替実施形態の概略図である。 本発明によるテストヘッドの更なる代替実施形態の概略図である。 図２、図５、図７、図８のテストヘッドの更なる細部の代替実施形態の拡大図である。 図２、図５、図７、図８のテストヘッドの更なる細部の代替実施形態の拡大図である。

これらの図面、特に図２を参照すると、本発明によるテストヘッドが概略的に示され、全体を２０で表示されている。

これらの図面は本発明によるテストヘッドの概略図であり、正確な縮尺で書かれたものではなく、むしろ発明の重要な特徴を強調するように描かれていることに注意されたい。さらに、図面においては異なる部品を概略的に示しており、それらの形状は所望の用途によって変化しうるものである。最後に、１つの図面で示される実施形態に関して記述される特定の手段は、別の図面に示される他の実施形態にも使用され得る。

テストヘッド２０は垂直プローブを備え、具体的には被検デバイスに接触しようとする複数の接触プローブを備えている。

図２の簡略化された例においては、テストヘッド２０は簡単のために１つの接触プローブ２１を含んでいる。接触プローブ２１はガイド２２のガイド穴２２Ａ内に収容され、ガイドはテストヘッド２０の格納要素２３またはハウジングの適切な凹部２３Ａ内に収容される。そのような格納要素２３はセラミックの一種であってもよいし、プリント回路基板（ＰＣＢ）製造に一般的に使用される材料、またはテストヘッドの分野で使用される任意の材料で作られてもよい。より具体的にはガイド２２は、下部切断壁の一部２２Ａにおいて、格納要素２３の凹部２３Ａに当接する。

接触プローブ２１は、被検デバイス２７の対応する接触パッド２６に当接するように適合された端部または接触端２５を有する。上記のように、本明細書においては端部または先端という用語は、終端部分を意味するものであって、必ずしも尖鋭である必要はない。

図示した例では、テストヘッド２０は非ブロック式プローブであり、遠位端または接触端２８を有し、これは通常接触ヘッドと称されて、スペース変換器（図示せず）の対応する接触パッドに当接するようになっている。

本発明によれば有利には、接触プローブ２１はガイド２２と被検デバイス２７の間の屈曲ゾーン２０Ａに配置された変形部３０を有する。この変形部３０は、テストヘッド２０の通常動作時にさらに変形して、接触端２５の実現に好適な直径を有する端部３１によって、少なくとも被検デバイス２７に向かって延伸されるようになっている。

特に端部３１は、接触プローブ２１が被検デバイスのパッドとクリーニング研磨布の両方への多数回の接触に耐えることを保証するように較正された長さを有する。こうして、端部３１は、以下で説明するように、実質的に”消耗”接触端を有する接触プローブ２１を実現可能とする。

具体的には、変形部３０は任意の対称形及び非対称形であってよい。図２に示す好適な実施形態では、この変形部３０は実質的にＣ字型をしている。

図２の例では具体的には、端部３１は、接触端２５を末端とするロッド形部分で実現され、接触プローブ２１の残りの部分と同様の大きさを有する。したがって、接触端２５は接触ゾーンを末端とし、この接触ゾーンは必ずしも尖った形状ではなく、被検デバイス２７の対応する接触パッド２６に当接するようになっている。

変形部３０はまた端部３１の末端において、被検デバイス２７の平面に垂直な軸ＹＹに沿って、図示されていない接触ヘッド２８とは整列しない接触端２５を形成するように構成可能であることが強調されるべきである。

この実施形態によれば、プローブ部と称されて端部３１の部分に等しい接触プローブ２１の部分は、チップ部と称される接触端２５の接触ゾーンを実現するのに好適な大きさを有している。

すなわち、その端部３１部分に対応するプローブ部は、実質的にチップ部に等しい。

その横方向の最大寸法を断面直径として定義することで、プローブとチップ部は５μｍから８０μｍの範囲の直径を有すると考えることができる。

全長が１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の接触プローブ２１に対して、実質的にロッド形状をした端部３１は特に、２００μｍ〜６５０μｍの長手方向の延長すなわち高さｈを有するように実現される。ここでｈは、テストヘッド本体からその接触端２５まで、実質的には被検デバイス２７の接触パッド２６まで突き出るプローブ部の高さを意味している。したがってその高さｈは、上で定義したように端部３１の高さに実質的に対応する。好適な実施例では、この端部３１は５００μｍより大きな高さｈを有し、従来技術で実現されたプローブに比べて、挙動への影響なしにその端部３１のより大きな消耗を可能とするようになっている。

こうして、接触プローブ２１は、例えば研磨布による接触端２５のクリーニング動作を多数回受けることが可能である。これは既知のプローブに比べると確実により高い回数であり、端部３１に沿って上に移動しながら接触ゾーンとして一定部分を長期間にわたりに保持する。結果として、長い作業寿命の間、プローブそのものに一定した性能と実質的な”消耗”接触端を保証する。

変形部３０の存在と、既知のプローブよりも長い端部３１との組み合わせがまさに、被検デバイス２７の個別の接触パッド２６への接触プローブ２１のより簡単かつより一様な接触制御を可能とし、過度で非一様なプローブの消耗を防止し、また”消耗”接触端の再整形を可能として、その結果ヘッド全体の作業寿命を向上させる、ということは強調されるべきである。

本発明の代替実施形態によれば、接触プローブ２１の変形部３０はまた、図３Ａ〜図３Ｃ、及び図４Ａ〜図４Ｃに示すようにその部分の少なくとも１つの進行方向に従って小さくなった寸法を有している。

より具体的には、図３Ａ〜図３Ｃは、図２に示すように接触プローブ２１自身の長手軸Ｙ−Ｙに垂直な面αで切り取られた接触プローブ２１の断面Ａ−Ａを示す。この長手軸Ｙ−Ｙはテストヘッド２０の動作中に被検デバイス２７に垂直である。すなわち、図２の参照内で垂直に配置されている。その面αは変形部３０に配置されている。

同様に図４Ａ〜図４Ｃは、面βで切り取られた接触プローブ２１の断面Ｂ−Ｂを示す。ここでも面βは、図２に示す接触プローブ２１自体の長手軸Ｙ−Ｙに対して垂直であるが、変形部３０とは異なるプローブ部に配置されている。

より具体的には、これらの図は異なる形状の断面、特に非円形断面を有するプローブを参照している。図示した例は、矩形断面（図３Ａと図４Ａ）、楕円断面（図３Ｂと図４Ｂ）、複合曲線形状断面（図３Ｃと図４Ｃ）となっている。

これらの図に示される本発明の実施形態によれば、変形部３０の断面Ａ−Ａでは、少なくとも１つの寸法Ｈ１、具体的には高さが、接触プローブ２１の残りの部分の断面Ｂ−Ｂの対応する寸法Ｈ２よりも小さくなっている。より具体的には、変形部３０の断面の寸法Ｈ１は、接触プローブ２１の残りの部分の対応する寸法Ｈ２の３０％〜１００％であってよい。

図３Ａ〜図３Ｃ及び図４Ａ〜図４Ｃの例では、変形部３０の断面と接触プローブ２１の残りの部分の断面が、更なる等しい寸法Ｄを有する。もちろんこの更なる寸法Ｄ、具体的には直径も、変形部３０では接触プローブ２１の残りの部分の対応する寸法とは異なる値、具体的にはそれより小さい値であってよい。具体的には接触プローブ２１の残りの部分の対応する寸法の２０％〜７０％、好ましくは５０％であってもよい。

変形部３０は接触プローブ２１の本体から材料を削除することで実現可能である。接触プローブ２１の断面と上面の図である、図４Ｄに概略的に示すように、そのような材料削除は接触プローブ２１の長手方向対称面（具体的には図２の面に平行な平面）に関して対称であって、変形部３０が同じ対称面を持つようであってもよい。あるいは図４Ｅに概略的に示すように、削除が、例えば接触プローブ２１の１つの面においてのみ非対称的に行われて、接触プローブ２１本体の残りの部分に対して軸が偏位した変形部３０が得られてもよい。さらにそのような削除は、図４Ｆに概略的に示すように、接触プローブ２１本体の片側でのみ行われてもよい。

より一般的には、このように接触プローブ２１が、接触プローブ２１の残りの部分よりも薄い変形部３０を含む。すなわち少なくとも１つの寸法が接触プローブ２１の残りの部分の対応する寸法よりも小さくなっている。

単なる例示として図５に示す代替実施形態によれば、接触プローブ２１は、接触端２５を提供する好適な直径の薄肉部３２を備えた端部３１を含んでいる。その代わりに、端部３１及び接触プローブ２１の残りの部分は大きな寸法、具体的には大きな直径となっている。

より具体的には、端部３１は実質的に円錐台形の部分３１Ａを含む。これはベース領域がプローブ部に対応し、トップ領域はプローブ部よりも短くて特に接触端２５の接触ゾーンに対応するチップ部に等しい長さを有する。同様に薄肉部３２の断面はチップ部と等しく、図６Ａにより詳細を示すように実質的な円筒形状となっている。

この場合、チップ部の面積は、プローブ部の面積の２０％〜８０％に等しく、好ましくは５０％に等しくなるように選択される。

あるいは、薄肉部３２は図６Ｂに示すように、被検デバイス２７の接触パッド２６に向かって断面が減少し、末端が実際に点形状の接触端２５である、更なるテーパ部であってもよい。

薄肉部３２はまた、図６Ｃに概略的に示すように、図６Ａのものより大きな寸法を有する平坦な先端を有するロッド形の部分であってもよい。そのような代替実施形態は、小さな銅の柱３３の形状、いわゆるＣｕピラーと接触する場合に特に使用可能である。その場合、薄肉部３２の横幅または直径ｄは、小さな銅ピラー３３の横幅または直径ｄ１よりも大きくなるように選択される。

ただし、点形状ではない端部を有する接触端２５の存在により、接触パッドとは異なる接触の場合の位置合わせ問題が最小化される。例えば、上で述べたような小さな銅柱またはＣｕピラーの場合のみならず接触バンプなどの場合であり、接触プローブ２１との接触が点のみ、または従来技術で用いられたスケートまたはブレードの場合のようなラインのみではなく、面で発生する。

薄肉部３２は中央配置することができる。これは図に示すように、実質的に接触プローブ２１の長手軸Ｙ−Ｙに沿っている。あるいは、この薄肉部３２はそのような長手軸Ｙ−Ｙに関して軸から偏位して配置されてもよい。例えば接触プローブ２１の側壁に実質的に整列してもよい。

薄肉部３２が、実質的に一定断面を有し、接触端２５としての動作に好適な寸法を有する更なる部分で延伸されたテーパ部分を含むように考慮することも可能である。端部３１と薄肉部３２の更なる形状は、異なる断面及び寸法を有するとともに、特にこれらの部分の長手軸の相対位置が１つ以上の方向において異なることも可能である。

本発明によれば有利なことに、非円形断面を有する接触プローブ２１を提供することも可能である。好適な実施例では、例えば矩形断面を有する接触プローブ２１が考えられる。その場合、ガイド２２の対応するガイド穴２２Ａもまた矩形断面を持たなければならず、そうすればそこに挿入される接触プローブ２１は被検デバイス２７の接触パッド２６に対して常に適切に配置される。

矩形断面の接触プローブの場合には、接触プローブ２１が被検デバイス２７に接触したときのその変形は変形部３０で特に制御されることが容易に確認される。移動は所定の面で生じ、垂直移動を受けるこの種の他のプローブが、変形時に同一方向を維持するという利点がある。

好適な実施形態では、被検デバイス２７が存在しない場合でもプローブがガイド穴２２Ａから外れないようにするために、接触プローブ２１は、ガイド２２内の対応するガイド穴２２Ａとの間で摩擦領域を発生させる更なる変形区域２１Ａも持っている。

その実施形態は、スペース変換器に連結された非ブロック式の垂直プローブを備えるテストヘッド２０の場合に特に有用である。この場合接触プローブ２１は、ガイド穴２２Ａにおけるガイド２２との摩擦のみでテストヘッド２０に保持される。

この更なる変形区域２１Ａの形状並びに対応するガイド穴２２Ａの寸法を適切に変化させることにより、所望の摩擦値を得ることが可能である。

図７に概略的に示す代替実施形態によれば、テストヘッド２０は、接触プローブ２１を収容するためのガイド２２を構成する複数の重畳された層も備える。

具体的には、この図に例示的で非制限的な目的としてのみ示すように、ガイド２２は第１の層３６、第２の層３７、及び第３の層３８を備え、それぞれの層には、接触プローブ２１を収容するためのそれぞれのガイド穴３６Ａ、３７Ａ、３８Ａが備えられている。複数のガイド穴３６Ａ、３７Ａ、３８Ａが、ガイド２２のガイド穴２２Ａを形成すると考えることができる。

より具体的には、ガイド穴３６Ａ、３７Ａ、３８Ａは、ガイド２２のそのような層３６、３７、３８に垂直な軸に関して軸が適宜ずれている。これらの層は実質的に平坦で被検デバイス２７に対して平行であるとみなされ、従ってその軸は接触プローブ２１の長手軸Ｙ−Ｙである。こうして、ガイド穴３６Ａ、３７Ａ、３８Ａは接触プローブ２１の一部を変形させ、特に接触ヘッド２８の近くに更なる変形区域２１Ａ（従って摩擦領域）を実現する。

実質的に、ガイド２２の層３６、３７、３８は相互に適宜接触して、非直線部を有し、多少複雑な形状で、かつ接触プローブ２１の更なる変形区域２１Ａを有するガイド穴２２Ａを得られるように組み立てることができる。そうしてガイドそのものの内部で接触プローブ２１の摩擦による把持を向上させる。実際には、層３６、３７、３８は先ず各ガイド穴３６Ａ、３７Ａ、３８Ａがそれら自体の層に垂直な軸に対して整列するように重畳される。そうしてその後それらの間に囲まれた接触プローブ２１の部分を変形させるために軸をずらして、更なる変形区域２１Ａを実現する。

ガイド穴３６Ａ、３７Ａ、３８Ａと接触プローブ２１の更なる変形区域２１Ａとの組み合わせにより、一般的に３５で示す、接触プローブ２１の適切な固着手段が実現される。

図７では接触プローブ２１は図６Ａに示したものに対応する端部３１を有するように示されているが、図６Ｂ、図６Ｃに示す代替実施形態による端部３１を使用可能であることは明らかである。

さらに、図８Ａに示される、本発明の好適な代替実施形態によると、テストヘッド２０はまた１つの弾性シート４０を備える。これはテストヘッド２０内に好適に保持され、具体的には格納要素２３に連結される。

より具体的には、弾性シート４０は、好適な接続手段３９によりテストヘッド２０の格納要素２３に連結されたフレーム２４、特にはセラミックフレームによって保持される。図８Ａの実施例では、弾性シート４０はセラミックフレーム２４の凹部２４Ａに好適に収容され、ドット状の接着剤またはねじの形態をした接続手段３９によってそこに固定される。そうして、弾性シート４０は接触プローブ２１の端部３１及び接触端２５を有する部分の近くに配置される。弾性シート４０が好適に収容されて、格納要素２３に取り外し可能に固定されるような構成も考えられる。

弾性シート４０はまた、接触プローブ２１を通すための好適な開口４０Ａも備えている。

図８Ａの例では、好適には接触プローブ２１は、変形部３０がガイド２２と弾性シート４０の間に配置され、かつ端部３１が弾性シート４０と被検デバイス２７の間になるような大きさである。さらに、端部３１は、接触プローブ２１が端部３１とは別の本体部分で弾性シート４０の対応する開口４０Ａに収容されるような大きさとなっている。

あるいは、図８Ｂに概略を示すように、弾性シート４０はその中に設けられた開口４０Ａが接触プローブ２１の変形部３０に対応した位置となるように配置される。

弾性シート４０が格納要素２３の寸法と同じ寸法であって、弾性シート４０の一部が格納要素に完全に接触して、例えばねじまたは接着手段によってそこへ固定されるようにすることも可能である。

図８Ｃに示すような場合では、セラミックフレーム２４が格納要素２３に連結され、このフレームはまた格納要素２３と同じ寸法を持ち、それにより弾性シート４０がセラミックフレーム２４の延長に対応する部分を有してセラミックフレーム２４と格納要素２３の間に好適に捕捉されるようにすることも可能である。さらに、接続手段３９は格納要素２３と弾性シート４０とセラミックフレーム２４とを相互に、ちょうど図８Ｃに示されているように固定するために提供することもできる。その場合には、弾性シート４０は、その開口４０Ａが接触プローブ２１の変形区域３０に対応して、またはその変形区域３０の下に（図８Ｃに示すように）設けられるように配置することも可能である。

具体的には、弾性シート４０はカプトン（登録商標）製である。

図８Ａ〜図８Ｃではガイド２２は複数の層３６、３７、３８を含むように示されているが、単層ガイド２２（図２に示すような）と、接触プローブ２１の変形区域３０の所またはその下に配置された弾性シート４０と、を含むテストヘッド２０を考慮することも可能である。

接触プローブ２１の接触ヘッド２８近くの対応部分を好適な針構成とし、図９Ａ及び図９Ｂに概略的に示すように更なる変形区域２１Ａを設けることで、ガイド２２のガイド穴２２Ａ内部に接触プローブ２１を適切に突き刺すことも可能である。

より具体的には、更なる変形区域２１Ａは、図９Ａに示すように適切な穴４１Ａの周りに形成された可撓性周辺部４１を備えた、針の目のように構成される。その可撓性周辺部４１はガイド２２のガイド穴２２Ａ内に強制的に挿入され、ガイド穴２２Ａ内に接触プローブ２１を差し込むとき、及び接触プローブ２１そのものの適切な保持を保証するために必要な摩擦を発生させるとき、穴４１Ａが狭められる。

あるいは図９Ｂに概略的に示されるように、少なくとも１つの第１の穴４１Ａと少なくとも１つの第２の穴４１Ｂの周りに可撓性周辺部４１が形成される。これらは、ガイド穴２２Ａに接触プローブ２１を差し込む際にいずれも狭められ、ガイド穴２２Ａに沿って分布する異なる接触点上に接触プローブ２１そのものを保持するのに必要な摩擦を保証する。

結論として、本発明によれば既知の方策で未解決となっていた課題を解決可能であり、またいくつかの利点を有するテストヘッドが取得されるので有利である。

既に強調したように特に、変形部と既知のプローブよりも長い端部との組み合わせにより、被検デバイスの接触パッド上への接触プローブの接触がより容易かつ均一に制御可能となり、過剰かつ不均一なプローブの消耗を防止し、その結果ヘッド全体の作業寿命が長くなる。

“延長上”に端部を備えた“自由”な変形区域の使用のお陰で、既知のヘッドで使用される下側ガイドを除去することにより、接触プローブの長さ、及び結果的に格納要素及びテストヘッド全体の長さが低減されるので好適である。

接触プローブのこの長さの低減が、電気抵抗を低減し、結果的に電流容量を増加させるので、接触プローブの性能を向上させる。長さの短い接触プローブは、近隣の他のプローブとの電磁干渉が減るお陰で、より優れた周波数性能をもつことはよく知られている。

薄肉の変形部があることはまた、接触プローブが被検デバイスに及ぼす力をより正確に制御可能とする。接触プローブの接触端の再整形を行うことも可能である。特に研磨布を使用して端部を適切に丸め、恐らくは点状、またはほぼ点状の好適な接触ゾーンを生成することが可能である。

さらに、変形部の存在により、接触端の寸法または形状、並びに変形部の接触プローブに沿う位置を例えば接触端までの距離として、適宜変更するだけで、接触パッド上での接触端の水平移動（スクラブ）の制御も可能となる。

矩形断面の場合には、被検デバイスに接触したときの接触プローブの変形部での変形が特に制御されることが容易に確認される。移動は所定の面内で生じ、垂直移動を受ける同じ種類の他のプローブが、同一方向を維持するという利点がある。この制御は、接触プローブの断面をまさにその変形部において減少させることでさらに改良される。こうしてその変形部がテストヘッドを被検デバイスに押し付け接触させることにより変形する唯一の部分となる。

非円形断面を有する接触プローブを使用することで、次のことも可能となる。
−テストヘッドの組立て段階でのプローブ配向の改善。これはガイド穴とプローブとの間の正確な対応によって保証される。
−プローブチップの被検デバイスパッド接触時の変形制御の改善。
−欠陥プローブ交換の簡略化。ガイド穴と接触パッド間の相対位置が決まると自動的に中心出しが行われ、テストヘッド全体の保守が簡略化される。

弾性シートを含む代替実施形態では、同じことが接触端の位置合わせを保証し、また後続の被検デバイス上への押圧接触も可能とする。この位置合わせは、検査対象の集積回路を含むウェハの端部で特に重要であって、既知のテストヘッドでは、端部そのものの非直線的形状のためにそこでの接続が最も困難である。

弾性シートの存在によりテストヘッドそのものが閉鎖可能となることも強調されるべき重要な事柄である。それにより、例えばクリーニング操作時、特にチップそのものから残滓を除去し、できればチップを薄くするために研磨布上に接触端をいわゆるタッチダウンさせるときに生じるような、汚れまたはあらゆる外部からのプローブ本体への攻撃に関する問題が低減される。

接触プローブを保持する弾性シートの使用の少なからぬ利点として、まさにその弾性シートが接触プローブ本体同士の接触を回避させることが可能であり、そうして、休止状態のみならず、テストヘッドの通常動作時及びテストプローブそのものの変形時に隔離が保証される。従って、これは本発明によれば費用のかかる隔離層による被覆操作を必要とせず、有利である。

最後に、針の目として構成され、接触ヘッドの近くに配置され、かつ、ガイド穴内に接触プローブの任意数の摩擦ポイントを作ることでプローブそのものの実際の変形なしにガイド穴に容易に挿入可能な好適な部分を備える接触プローブを提供することが可能である。

明らかに、当業者は上記のテストヘッドに対して、具体的かつ特定の必要性を満たす目的で多くの修正及び変形を行うことが可能であり、これらのすべては、以下の特許請求の範囲によって規定される本発明の保護範囲に含まれる。

Claims (17)

1. 複数の接触プローブ（２１）を収容するためのガイド穴（２２Ａ）を備える少なくとも１つのガイド（２２）を含み、
   前記接触プローブ（２１）のそれぞれは、被検デバイス（２７）の対応する接触パッド（２６）との機械的及び電気的接触を確実にすることができる少なくとも１つの接触端（２５）を有し、
   前記ガイド（２２）はテストヘッド（２０）の格納要素（２３）内に収容される、垂直プローブを含むテストヘッド（２０）であって、
   前記接触プローブ（２１）のそれぞれは、前記ガイド（２２）と前記被検デバイス（２７）の間の屈曲ゾーン（２０Ａ）に配置された変形部（３０）を備え、
   前記変形部（３０）は、前記テストヘッド（２０）通常動作時にさらに変形するようになっており、かつ前記接触端（２５）の実現に好適な直径を有する端部（３１）によって少なくとも前記被検デバイス（２７）の方向へ延伸され、
   前記端部（３１）は長手方向の延長または高さが５００μｍを超える、ことを特徴とする、垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
2. 前記変形部（３０）は、少なくとも１つの寸法が、前記接触プローブ（２１）の対応する寸法（Ｈ２）よりも小さい部分を有することを特徴とする、請求項１に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
3. 前記テストヘッド（２０）内部に保持され、かつ前記接触プローブ（２１）を通すための各々の開口（４０Ａ）を備える、少なくとも１つの弾性シート（４０）をさらに備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
4. 前記接触プローブ（２１）の前記変形部（３０）は前記ガイド（２２）と前記弾性シート（４０）の間に配置され、かつ前記端部（３１）は前記弾性シート（４０）と前記被検デバイス（２７）の間に位置することを特徴とする、請求項３に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
5. 前記開口（４０Ａ）は、前記接触プローブ（２１）の前記変形部（３０）に対応する位置にあることを特徴とする、請求項３に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
6. 前記格納要素（２３）に連結され、かつ前記弾性シート（４０）を保持するように構成されたフレーム（２４）をさらに備えることを特徴とする、請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
7. 前記弾性シート（４０）は、好適な接続手段（３９）によって前記フレーム（２４）へ接続されていることを特徴とする、請求項６に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
8. 前記弾性シート（４０）はカプトン（登録商標）で作られていることを特徴とする、請求項３〜請求項７のいずれか一項に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
9. 前記変形部（３０）は実質的にＣ字型をしていることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
10. 前記変形部（３０）は、前記接触プローブ（２１）の接触端（２５）と接触ヘッド（２８）とを前記被検デバイス（２７）の面に垂直な前記接触プローブ（２１）の長手軸（ＹＹ）に沿って互いに整列させるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
11. 前記変形部（３０）は、前記被検デバイス（２７）の面に垂直な前記接触プローブ（２１）の長手軸（ＹＹ）に関して、前記接触プローブ（２１）の接触端（２５）と接触ヘッド（２８）の軸を相互に偏位させるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
12. 前記端部（３１）は前記接触端（２５）を提供するのに好適な直径を有する薄肉部（３２）を備え、前記端部（３１）の残りの部分及び前記接触プローブ（２１）はより大きな寸法を有することを特徴とする、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
13. 前記接触プローブ（２１）は非円形断面を有し、前記ガイド穴（２２Ａ）は対応する非円形断面を有することを特徴とする、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
14. 前記接触プローブ（２１）の各々は、前記ガイド（２２）内の対応するガイド穴（２２Ａ）との摩擦領域の提供に適した、更なる変形区域（２１Ａ）を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
15. 前記ガイド（２２）は、それぞれが前記接触プローブ（２１）を収容するための個別のガイド穴（３６Ａ、３７Ａ、３８Ａ）を含む、複数の重畳層（３６、３７、３８）を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
16. 前記ガイド（２２）の前記重畳層（３６、３７、３８）の前記ガイド穴（３６Ａ、３７Ａ、３８Ａ）は、前記重畳層（３６、３７、３８）に垂直な軸に対して好適に偏位しており、前記接触プローブ（２１）の一部を変形させて摩擦領域を実現させることを特徴とする、請求項１５に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。
17. 前記接触プローブ（２１）のそれぞれは、好適な穴（４１Ａ）の周りに形成された可撓性周辺部（４１）を有し、接触プローブ（２１）と対応するガイド穴（２２Ａ）との間に摩擦領域を実現する、針の目のような形状をした少なくとも１つの構造を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載の垂直プローブを含むテストヘッド（２０）。