JP4721099B2 - 電気信号接続装置及びこれを用いたプローブ組立体並びにプローバ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＳＩ等の電子デバイスの製造工程において、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体チップの回路検査、或いは液晶その他の電子デバイスの回路検査に使用することができる電気信号接続装置及びこれに用いるプローブ組立体に関するものである。本発明は、例えば半導体チップ上に配列される回路端子（パッド）に対しウエハ状態のまま垂直型プローブを接触させ、一括して半導体チップの電気的導通を測定する、いわゆるプロービングテストに用いられる。

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、半導体ウエハ上に形成される各半導体チップにおいても回路配線の占めるエリアが増加し増加している。そのため、各半導体チップ上の回路端子（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等によるパッド配列の微細化が進んでいる。同時に、半導体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方式が主流になりつつあり、そのためには、半導体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どうしても必要となる。

特に、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、半導体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。

例えば、被検査半導体チップのパッドと検査装置との間に、外力に対して弾性的に変形する弾性変形部を有する複数の針状プローブをエリア配列したプローブ組立体を介在させる手段がある。このプローブ組立体と半導体チップの試験回路とを電気的に接続する手段として、プローブカードと呼ばれるプリント配線基板が用いられている。

一般にプローブカードにおいて、片持梁のカンチレバー構造を有する針状のプローブを採用した場合は、半導体チップのパッドと接触するプローブの先端部分は狭ピッチであるが、プローブカードと接続している根元の部分は、プローブが先端部分から放射状に広がって配置されることからピッチを粗くすることができ、プローブをプローブカードの回路端子に半田付け等の接続手段で固着することが可能であった。しかし、このカンチレバー構造は、パッドと接触する際に先端が水平方向にずれるためパッドに傷をつけたり、また、パッドから外れて測定歩留まりの低下を招くなどの問題があり、さらに、チップ１個ずつの測定しか出来ない、プローブ１本ずつの取り付け精度にばらつきがあり一定接触圧のコントロールが難しいなどの問題があった。

このカンチレバー構造に代わる垂直型プローブ、すなわち、プロープがプローブカードの回路端子に垂直に固定された垂直型プローブにおいては、半導体チップ上のパッドピッチとプローブカード上の回路端子ピッチとが同等のピッチ間隔で構成されることが必要となる。しかし、プリント配線基板であるプローブカード上では回路パターンを微細化するには製造技術上の限界があり、従って回路端子の占める面積や配線幅もパッドピッチに合わせた要求を満たすことは困難であり、さらに、半田付け可能なピッチ間隔にも限界があるため、微細化が進むにつれて垂直型プローブを半導体チップのパッドピッチに合わせてプローブカードに垂直に固定することは不可能であった。

このように、プローブカード上では、平面的エリアが回路端子面積の他に回路配線幅によって占有される割合が大きく、回路端子の狭ピッチ化を妨げている。そこで、プローブカードに多層プリント配線基板を使用し、回路端子を格子状あるいは２列千鳥型に配列し、層間の配線をスルーホールを介して電気的に接続することによって垂直型プローブの本数を維持する手段も採られている。しかし、このスルーホールの占める空間が大きくなるため、スルーホールの存在が回路端子配列の狭ピッチ化を妨げる原因にもなっている。このように、垂直型プローブをプローブカードに固定しようとすると、回路端子の狭ピッチ化の困難性に加えて半田付け作業に高度な技術と多大な人的工数を必要とし、高価なものになっていた。これらの問題を解決するために、本発明者等は、垂直型プローブ組立体を提案し、かつその垂直型プローブ組立体を用いた電気信号接続装置としてのプローバ装置についても既に提案している（特許文献１及び特許文献２を参照）。

図５６は、本発明者等により提案された、一従来例としての垂直型プローブ組立体を示す斜視図である。図５６の斜視図に示すように、既に提案（例えば特許文献１参照）のこの垂直型プローブ組立体２００は、平行する上下２枚の四角形の絶縁基板（あるいは絶縁フィルム）２０１と２０２の間に複数本の垂直型プローブ２０５を植立する構造である。上下２枚の絶縁基板２０１、２０２は、垂直型プローブ２０５の中間に設けられた段部に係止されて一定間隔に保たれ、また、垂直型プローブ２０５のピッチ配列は、被測定半導体チップ上のパッドピッチ配列に一致させている。各垂直型プローブ２０５は上下両先端が絶縁基板２０１及び２０２からわずか突出して電気的接触端子２０３となり、中間部には湾曲部２０４を設けて、プローブに対して垂直方向に加わる外力に弾力性を持たせて歪を吸収していると同時に、湾曲部２０４の変型がばね復元力となり、このばね復元力がバネ力プローブ先端とパッド間の接触圧となり、電気的導通を可能としている。この湾曲部２０４は、直交配列される垂直型プローブ２０５同士が接触しないように列ごとに上下に位置をずらして設けられている。また、各垂直型プローブ２０５は角型断面を有し、上下絶縁基板２０１、２０２の対向位置に開けられた角孔に挿通され、上下には可動するが回転はしない回り止め構造となっている。

このような垂直型プローブ組立体を有するプローバ装置（例えば特許文献２参照）は、図５７の斜視図に示すように構成されている。すなわち、この垂直型プローブ組立体２００の上方には、図示していないが多数の被検査半導体チップが形成された半導体ウエハが、チップパッドを下向きにしてウエハステージにセットされる。一方、垂直型プローブ組立体２００の下方には、このプローブ組立体２００の垂直型プローブと接触する接続構造体２０６が設けられる。この接続構造体２０６はフレキシブルフラットケーブル２０７を介してプローブカード２０８に接続されている。そして、フレキシブルフラットケーブル２０７の接続構造体２０６側の配線はチップパッドと同じ狭ピッチで配線され、その配線端部は配線端子として垂直型プローブ組立体２００の垂直型プローブとの一括接触を可能とし、また、フレキシブルフラットケーブル２０７のプローブカード２０８側の配線は、その配線ピッチ間隔がプローブカード２０８上の回路配線端子に半田付けができる程度に広げられている。

また、ウエハステージ（図示せず）及び垂直型プローブ組立体２００は、Ｘ−Ｙ−Ｚ−θ方向の移動が可能である。また、垂直型プローブ組立体２００は、垂直型プローブを接続構造体２０６に設けられたフレキシブルフラットケーブル配線端子に位置決めして一括接触させた後は、そのウエハ検査が終わるまで動かす必要はない。ここで、接続構造体２０６は、フレキシブルフラットケーブル２０７の配線端子面を水平に上に向けて固定することによって垂直型プローブと接続するソケット機能を果たしている。なお、この接続構造体の詳細についてはすでに提案済みであるのでここでは説明を省略する。

この状態でウエハステージを移動させ、半導体チップの一つを垂直型プローブ組立体に位置合わせし、それぞれ複数のチップパッドと垂直型プローブ組立体の上部接触端子とを一括接触させる。これにより、狭ピッチ化された半導体チップとプローブカードとを電気的に接続することが可能となり、プローバ装置としての機能が大幅に向上したことによって半導体デバイスの高集積化に大きく貢献している。
特開２００２−２９６２９７号公報 特開２００３−０７５５０３号公報

上記したように、本発明者等が既に提案した垂直型プローブ組立体を用いたプローバ装置は、狭ピッチ化されたパッドピッチ、例えば４５μｍピッチの半導体チップに対しても測定が可能な装置である。しかも、プローブの組立に際し半田付けを用いることなく自動組立が可能であるため、低コストの多量生産が可能であり、また、チップパッドに対して垂直に一括接触できることから全てのプローブに対し均等に接触圧をコントロールできるなどの大きな利点が得られている。

しかし、このプローバ装置においても、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体チップを一個ずつ順に検査して行く装置であることには変わりなく、その都度ウエハステージを１チップずつ移動させる必要がある。一方、半導体ウエハは大口径化（例えば、直径３００ｍｍなど）が進み、半導体ウエハ上に形成される半導体チップの個数は数十から数百に及び、ますます高密度化されてきている。そのため、１枚の半導体ウエハの検査に要する時間はかなりのものとなり、ウエハステージを移動させずにウエハ上の全ての半導体チップに対し同時に検査を行うことができるマルチ配列の垂直型プローブ組立体（以下、これをマルチ配列垂直型プローブ組立体と言う）を備えたプローバ装置の要求が高まっている。しかし、例えば、パッド数１００個を有するチップが２００個形成されたウエハに対しては、マルチ配列垂直型プローブ組立体にとっては、
１００×２００＝２００００
本の信号配線が必要となり、これだけの本数の信号配線をマルチ配列垂直型プローブ組立体から効率よく引き出して外部の検査装置に接続させることは困難である。

一方、マルチ配列垂直型プローブ組立体をバーンインテストに使用しようとすると、１２０℃程度の高温雰囲気に置かれるため、個別配列プローブ組立体によってチップ１個ずつ検査するときにはあまり問題にならなかった熱膨張の影響が大きくなり、シリコンウエハに形成されているパッドピッチと樹脂フィルム等の絶縁基板に植立している垂直型プローブのピッチとの間でピッチズレが発生するという問題がある。特に、ウエハの周辺部に行くに従って垂直型プローブのピッチズレが累積されて大きくなり、プロービングが不可能となる。

近年、さらに高速化と大量一括処理が求められるに至った。例えば１２インチウエハ（直径３００ｍｍウエハ）上にある全てのパッドに同時に接触子が接触し、高周波に対応できるプローブアッセンブリーが要求されている。この高速化に対しては、次の点が重要となる。
（１）電気容量を小さくすることである。そのためには全体に対向するプローブの面積を小さくすること。
（２）テスト回路とウエハ上のパッド間の距離を極力短くすること。
（３）プローブ及び配線から発生する磁気干渉によるノイズを小さくすること。
（４）対向する接触子及び配線の距離が大きいことである

また、プローブアッセンブリーからテスト回路への配線についても大量の本数が接続されることが要求されている。さらに、狭ピッチ化に伴い、また大面積をカバーして接触子とパッドが対向するため、接触子の高い配列精度も求められている。

この配線の多数化と狭ピッチ化に対において、例えば２００パッドをチップが６００個配置されているウエハの接触子数は１２００００本と多数になるが、この本数の問題を解決するには、従来のプリント配線基板に、特開２００３−０７５５０３号公報に基づく方法を更に発展して適用することにより解決は可能と思われる。これに対して、フラットケーブルで描かれるピッチは３０μｍと狭ピッチになるが、この狭ピッチ化された接触子に対するときのテスト回路の配線にどのように対応するかが課題となっている。また、１２００００本の接触子に５ｇの接触力が作用したとすると、概略６００ｋｇの力がプローブ組立体全体に作用するが、機構部品の変形等に問題が発生し易い。

本発明は、これらの要求を満足するためになされたもので、電子デバイスの高集積化にともなってますます高密度化される半導体チップなどの回路の特性を検査するにあたり、複数のチップに対し一括して同時にプロービングテスト或いはバーンインテストができるように、垂直型プローブ組立体をマルチ配列構造とするとともに熱膨張問題及び信号配線問題を解決した電気信号接続装置及びこれに用いるプローブ組立体を提供することを目的とする。

本発明は、電気信号接続装置として、全体がＵ字形構造を有し、Ｕ字の一方の端部に当 該Ｕ字の外方へ突出する第１接点を有し、Ｕ字の他方の端部に前記第一接点とは逆のＵ字 の外方へ突出する第２接点を有し、中間部分にＵ字の湾曲部分により形成された弾性変形 部を有し、被検査電気機能素子に設けられた電気接続用端子に弾性的に接触して電気接続 を行うプローブと、 前記プローブを面上に接合させた状態で支持する樹脂フィルムとを 有し、 前記樹脂フィルムの前記プローブのＵ字の内側領域に対応する部分には、開口部 が形成され、 前記プローブは、プローブの接点に加えられた力が弾性変形部に作用した とき、樹脂フィルムの面に接合した状態で、当該フィルムの前記開口部に向けて弾性変形 可能となり、 前記プローブの第１接点を被検査電気機能素子の端子に接触させ、 前記 プローブの第２接点を電気機能検査装置の端子に接触させて被検査電気機能素子と電気機能検査装置との間で信号を送受信するようにしたものである。

本発明はまた、電気信号接続装置として、被検査電気機能素子に設けられた複数の電気接続用端子に接触させる複数のプローブを有し、電気接続を行う電気機能検査装置において、複数本のプローブを有するリボン状樹脂フィルムを複数枚並設させてなるＸ方向ユニット、及びこのＸ方向ユニットに交差する方向に延びるＹ方向ユニットをそれぞれ複数組有し、この複数組のＸ方向ユニット及びＹ方向ユニットを支持基板上に格子状に配設して位置決め固定し、Ｘ方向ユニット及びＹ方向ユニットの各交差位置に配置される前記プローブを被検査電気機能素子の全ての端子に一括接触させて被検査電気機能素子と電気機能検査装置との間で信号を送受信するようにしたものである。

本発明はまた、半導体ウエハに形成された被検査半導体チップにプローブを接触させ、このプローブを介して検査装置との間で電気的接続を行うプローバ装置において、複数本のプローブを有するリボン状樹脂フィルムを複数枚並設させてなるＸ方向ユニット及びＹ方向ユニットをそれぞれ複数組有し、この複数組のＸ方向ユニット及びＹ方向ユニットを支持基板上に格子状に配設して位置決め固定し、Ｘ方向ユニット及びＹ方向ユニットの各交差位置に配置される前記プローブを半導体ウエハに形成された被検査半導体チップの全てのパッドに一括接触させることによってプロービングテストを行うようにしたものである。

本発明によれば、電子デバイスの高集積化にともなってますます高密度化される半導体チップの特性を検査するにあたり、１枚の半導体ウエハ上に形成された複数の半導体チップの密度に対応し得るプローブを実現し、このプローブを用いて被検査電気機能素子と電気機能検査装置との間で信号を送受信する電気信号接続装置を提供したため、半導体ウエハなどに対して直接回路検査を行うことができるという効果が得られる。また本発明によれば、電子デバイスの高集積化にともなってますます高密度化される半導体チップの特性を検査するにあたり、１枚の半導体ウエハ上に形成された複数の半導体チップに対し一括して同時にプロービングテストならびにバーンインテストができるようにしたものである。すなわち、複数本のプローブを有するリボン状樹脂フィルムを複数枚並設させてなるＸ方向ユニット及びＹ方向ユニットをそれぞれ複数組設け、この複数組のＸ方向ユニット及びＹ方向ユニットを支持基板上に格子状に配設して位置決め固定し、プローブ組立体をマルチ配列構造としている。

その結果、マルチ配列構造全体の熱膨張による位置ずれを抑えることができ、Ｘ方向ユニット及びＹ方向ユニットの各交差位置に配置される前記プローブを半導体ウエハに形成された被検査半導体チップの全てのパッドに位置ずれなく一括接触させ、プロービングテストを行うことが容易にできるようになった。また、高温中において回路に電気的ストレスを加え半導体チップの加速試験を行うバーンインテストに使用することも可能である。また、リボン状樹脂フィルムを用いたことによって配線の引き回しや外部装置への接続端子構造も簡略化され、これにより、熱膨張問題及び信号配線問題を解決したプローバ装置を提供することが可能となった。

本発明の実施の形態説明の前にプローブカードが関係して電気機能検査の一つであるウエハ検査が実施されている現行システムについて説明する。

図５８は本発明の分野における電気機能検査装置の現行システム構成（すなわち従来例の一例）を示すブロック図である。図５８において７０は専用テスタである。一般的に現在システムに使用している専用テスタ７０は大型で高価である。専用テスタ７０はチップ７２の検査に必要とする電気信号を発生しプローブカード７１を経由して前記チップ７２に入力する。入力した信号に対応したチップ７２からの信号をもとに専用テスタ検査を実行する。専用テスタ７０からプローブカード７１に至る信号線はチップ７２に入力される配線数が２００前後である場合でも１１００本前後のであり、１１００本前後の配線により複数のパッド検査にも対応が可能となっている。ただしチップ７２の数が非常に多くなった場合例えば３００個のチップに対応した場合は配線数が６０，０００本となり専用テスタ７０の１１００前後の配線から多数のチップに分配して信号を送ることは難しくなる。また例え配線が可能としても高速検査の為の多数配線対応が効果的でなくなる。従って図５８に示す現在システムは限られた数のチップに同時にプローブが対応する場合に適応できる。

図５５は本発明に係る電気機能検査装置のシステムとしての、多数配線対応及び高速化対応のシステム構成を示すブロック図である。図５５において７３は汎用のコンピュータであり例えばパソコンである。７４は回路付きプローブカードである。破線で示されている。回路付きプローブカード７４はインターフェース７５、テスト回路７６から成る。テスト回路７６は複数設けられ、それぞれ目的が異なるテストに対応して起動される。この複数のテスト回路７６は同一機能に限らない。７２はチップである。汎用コンピュータから個別ウエハ毎の検査情報がインターフェース７５に送られる。インターフェース７５はテスト回路７６にテスト内容を送信する。テスト回路７６はチップに対応した検査情報をもち、検査時は必要信号をチップに送る。またチップ７２からの検査結果情報を受け取り評価し、インターフェース７５を介して汎用コンピュータ７３に情報を送る。またテスト回路７６はチップと１対１の関係を有し、チップ７２の有するパッド数と略同数テスト回路７６から配線がチップ７２上のパッドに接続を可能にしている。

（実施の形態１）
次に、本発明のプローバ装置の実施の形態１について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態１は図５８の現行システム適応した場合に効果的なシステムであり、配線がプローブと一体化されているため、従来のプローブカードの高価な多層基板などを必要としないものである。

図１は、本発明に係るマルチ配列垂直型プローブ組立体の実施の形態１を示す斜視図である。この実施の形態１に係るマルチ配列垂直型プローブ組立体の基本構成は、垂直型プローブ３をエッチングによって、長手方向に複数個パターン形成したＸ方向リボン状フィルム１を、その面とは垂直の方向へ複数枚並設させてなるＸ方向ユニット５と、このＸ方向ユニット５と同様に、垂直型プローブ４をエッチングによって、長手方向に複数個パターン形成したＹ方向リボン状フィルム２を、その面とは垂直の方向へ複数枚並設させてなるＹ方向ユニット６とを格子状に組み合わせて構成される。

Ｘ方向リボン状フィルム１及びＹ方向リボン状フィルム２はいずれも、銅等の導電性の箔が積層されたリボン状或いは帯状の絶縁フィルムから成る。また、この実施の形態１においては、Ｘ方向リボン状フィルム１及びＹ方向リボン状フィルム２は基本的に同じ構造を有している。

Ｘ方向リボン状フィルム１垂直型プローブ３は、Ｘ方向リボン状フィルム１の面内で長手方向にＵ字形に形成された湾曲部３１と、湾曲部３１の開口端部において略直角方向外方へ延びる上側支持脚３２及び下側支持部３３と、上側支持脚３２の先端に設けられた接点３４とを有して成る。

また、Ｙ方向リボン状フィルム２の垂直型プローブ４は、Ｙ方向リボン状フィルム２の面内で長手方向にＵ字形に形成された湾曲部３５と、湾曲部３５の開口端部において略直角方向外方へ延びる上側支持脚３６及び下側支持部３７と、上側支持脚３６の先端に設けられた接点３８とを有して成る。

そして、Ｘ方向ユニット５とＹ方向ユニット６とは、Ｘ方向ユニット５が上、Ｙ方向ユニット６が下となるように上下の位置関係に配置され、且つ上方から見て互いに交差するように配置されている。このような配置において、Ｘ方向ユニット５の接点３４とＹ方向ユニット６の接点３８とは同じ高さ位置になるために垂直型プローブ３の上側支持脚３６の長さは垂直型プローブ４の上側支持脚３２の長さよりも長く設定されている。上側支持脚３６と上側支持脚３２の長さの差は、Ｘ方向ユニット５とＹ方向ユニット６の間の段差寸法に等しい。

この基本構成において、Ｘ方向ユニット５とＹ方向ユニット６とが交差するエリア（図１中一点鎖線で囲まれた矩形エリア）１００は１つの半導体チップが占める区画を表す。半導体チップは、エリア１００を中心として見るとＸ方向及びＹ方向に、複数個が連続して配置され得るから、エリア自体もまた、エリア１００を中心としてみた場合、Ｘ方向及びＹ方向に、複数個が連続して配置され得る。エリア１００における垂直型プローブ３及び４の接点３４，３８の配置は、１つの半導体チップ上の端子であるチップパッドに対応するようになっている。以下、この基本構成に基づいて本発明のプローバ装置の実施の形態を説明する。なお、リボン状フィルム１及び２を構成する銅箔には金箔、銀箔、ベリリウム銅、或いはアモルファス金属等の高導電性の材質が使用され、また、リボン状フィルム１、２自体にはポリイミド樹脂や塩化ビニール樹脂等の合成樹脂が使用される。

この実施の形態１において、垂直型プローブ３及び４の下側支持部３３及び３７からは、接点３４，３８から入力した信号を取り出すための配線（或るいは信号線）３９，４０が延びている。これらの配線もまた、垂直型プローブ３及び４と同様、エッチングにより形成される。配線３９，４０は、リボン状フィルム１、２の面上において、垂直型プローブ３及び４の下側支持部３３及び３７から一旦下方へ延び、各リボン状フィルム１、２の下端縁部近くで略直角方向（各リボン状フィルム１、２の長手方向に向く）へ折れ曲がって、各リボン状フィルム１、２に添って延び、出力端子へと向かう。このような構成を採ることにより、複数の垂直型プローブ３及び４の出力用の配線を各リボン状フィルム１、２の下端縁部近くにまとめて配置し、出力端子まで延設することができるから、マルチ配列垂直型プローブ組立体の構成を簡潔にすることができる。

次に、図５の正面図を用いてＸ方向リボン状フィルム１及びＹ方向リボン状フィルム２の構造について説明する。図５は、本来は本発明の実施の形態２（後出）におけるＹ方向リボン状フィルム２の説明に用いるものであるが、これは、本実施の形態１においてはＸ方向リボン状フィルム１及びＹ方向リボン状フィルム２の構成と一部の相違点を除きほぼ同じであるので、同様の説明に用いる。

Ｘ方向リボン状フィルム１において、一対の垂直型プローブ３が対向している部分には、開口部１０が設けられている。開口部１０は、図５に示すように、隣接するユニットａ同士（例えばａ−１とａ−２）の境界部に開けられたほぼＴ字形状の開口であって、垂直型プローブ３の向かい合う湾曲部３１の内側部分をくり抜くような形で開けられている。このため、垂直型プローブ３の接点３４に加えられた矢印Ｓ１方向の力は、この開口部１０を設けたことによって樹脂フィルムからの複雑な方向の力を受けることなく垂直型プローブ３の湾曲部３１全体に作用し、垂直型プローブ３を弾性変形させる。すなわち、他面からみれば、Ｘ方向リボン状フィルム１は、その全体の基本形状は帯状であるから、面に垂直な方向に加わる外力に対しては自由に変形するが面に沿った方向に加わる外力に対しては（帯の長手方向であっても幅方向であっても）変形しないものである。

しかしながら、本実施の形態１においては、Ｘ方向リボン状フィルム１の面に垂直型プローブ３を設けるとともに、この垂直型プローブ３の湾曲部３１の内側部分をくり抜いて開口部１０を設けているから、その垂直型プローブ３の湾曲部３１の部分においてＸ方向リボン状フィルム１が面方向（面の幅方向）に変形可能となっている。なお、Ｘ方向リボン状フィルム１は、垂直型プローブ３の湾曲部３１以外の部分では基本的には面方向に変形しないようになっている。なお、開口部１０の上側はＸ方向リボン状フィルム１のフィルム材質が連続してつながっている。また、Ｙ方向リボン状フィルム２についても、構造については同様のことがいえる。以上の構成により、プローブ組立体が構成されプローバ装置における信号検出動作を行う。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２であるプローバ装置の構造を説明する部分斜視図である。本発明の実施の形態２は、接触圧の作用点とこの接触圧を受ける支持部がマルチ配列の配列数や配線数に関係なく湾曲部の終了位置に存在し、プローブの良好なばね特性を得ることができることを特徴としている。また配線部分が前記支持部の後方に存在しプローブの弾性特性に影響され難く、電気配線に利用される空間が充分に確保でき、電気的特性を充分配慮した配線パターン形状を得ることができる特徴を有する。また本実施の形態２のマルチ配列垂直型プローブ組立体を用いたプローバ装置は、従来のように個別プローブ組立体をマトリクス状に配列した構成ではなく、図２のように、銅箔が積層されたリボン状の絶縁フィルム上に、エッチングによって湾曲部を有する垂直型プローブ３を複数個パターン形成し、このパターン形成したリボン状フィルムをＸ方向リボン状フィルム１とする。同様にリボン状フィルム上に垂直型プローブ４を複数個パターン形成し、このパターン形成したリボン状フィルムをＹ方向リボン状フィルム２とする。なお、Ｘ、Ｙ方向リボン状フィルム１、２は、複数のプローブと配線を１平面上に有し、同平面に配置されるべき位置関係はそれぞれのパターン形成により確保されている。また、垂直型プローブ３、４の接点の配置が１チップ上のチップパッドに対応するように、隣り合う垂直型プローブ同士の湾曲部の向きが逆向きとなるように配置されている。逆向きに配置されることにより、ウエハの１チップに対応してその投影する面内に本チップに対応する垂直型プローブ３、４が対応する。

このＸ方向リボン状フィルム１を複数枚並設させてＸ方向ユニット５とし、また、Ｙ方向リボン状フィルム２を複数枚並設させてＹ方向ユニット６とし、このＸ方向ユニット５とＹ方向ユニット６を格子状に組み合わせてマルチ配列垂直型プローブ組立体を構成し、さらに、この組立体を支持基板（図示してない）上に植立された複数本の支柱８上に固定してプローバ装置を構成している。

また、従来技術では１個の個別プローブ組立体がウエハ上の１チップに対応していたが、本発明ではＸ、Ｙ方向ユニットを組み合わせた時の各交差位置における垂直型プローブ３と４の配置が、１チップのパッドピッチに対応している。そして、Ｘ、Ｙ方向ユニット５、６を組み合わせる際、垂直型プローブ３、４のピッチが半導体チップのパッドピッチに合うように、あらかじめ樹脂フィルムの厚みを合わせておくかあるいはスペーサを介して調整を行うかあるいは角型部材８ａ、８ｂの外周にある凸状突起のインデックス８ｃ、８ｄにより正確な位置決めが行われる。本発明のインデックス８ｃ、８ｄについて複数枚並設させての位置決めの方法については別途説明する。

次に、上記したマルチ配列垂直型プローブ組立体の各構成部分について具体的に説明する。図３は、垂直型プローブ３がパターン形成されたＸ方向リボン状フィルム１の斜視図である。また図４は、Ｘ方向リボン状フィルム１の部分拡大正面図である。まず、ベリリウム銅の箔等の導電性材質を積層したポリイミド樹脂または他の非導電性フィルムから成る帯状のフィルムを準備し、エッチングによって垂直型プローブ３をパターニングしたＸ方向リボン状フィルム１を形成する。垂直型プローブ３は、Ｘ方向リボン状フィルム１の面内で長手方向にＵ字形に形成された湾曲部３１と、湾曲部３１の開口端末部において略直角方向外方へ延びる上側支持脚部３２及び下側支持却３３と、上側支持脚３２の先端に設けられた接点３４とを有して成る。Ｘ方向リボン状フィルム１においては、垂直型プローブ３を湾曲部３１を背方向同士向かい合わせて配置した２本を１ユニットａとして、Ｘ方向リボン状フィルム１の長手方向に複数のユニットａをａ−１，ａ−２，ａ−３・・・というようにパターニングする。ユニットａの個数は、ウエハ上に形成されるチップ数に合わせて定める。この際、垂直型プローブ３の上側支持脚３２の先端部分（接点３４が設けられている部位）がＸ方向リボン状フィルム１の上部長辺のエッジから長さＬ１だけ突出するように樹脂フィルムの長辺部を除去する。垂直型プローブ３の接点３４はプローブ検査の際に半導体チップのチップパッドに接触する探針となるので、先端をエッジ状にする。

さらに、Ｘ方向リボン状フィルム１には第１の開口部９が複数個設けられている。第１の開口部９は各ユニットａに対応して垂直型プローブ３の下方に設けられた矩形状の抜き穴で、図２に示すようにＹ方向ユニット６を通す穴である。また、Ｘ方向リボン状フィルム１には第２の開口部１０が複数個設けられている。開口部１０は、図４（図３のＡ部拡大正面図である）に示すように、隣接するユニットａ同士（例えばａ−１とａ−２）の境界部に開けられたほぼＴ字形状の開口であって、垂直型プローブ３の向かい合う湾曲部３１の内側部分をくり抜くような形で開けられている。このため、垂直型プローブ３の接点３４に加えられた矢印Ｓ１方向の力は、この開口部１０を設けたことによって樹脂フィルムからの複雑な方向の力を受けることなく垂直型プローブ３の湾曲部３１全体に作用し、垂直型プローブ３を弾性変形させる。すなわち、他面からみれば、Ｘ方向リボン状フィルム１は、その全体の基本形状は帯状であるから、面に垂直な方向に加わる外力に対しては自由に変形するが面に沿った方向に加わる外力に対しては（帯の長手方向であっても幅方向であっても）変形しないものである。しかしながら、本発明においては、Ｘ方向リボン状フィルム１の面に垂直型プローブ３を設けるとともに、この垂直型プローブ３の湾曲部３１の内側部分をくり抜いて開口部１０を設けているから、その垂直型プローブ３の湾曲部３１の部分においてＸ方向リボン状フィルム１が面方向（面の幅方向）に変形可能となっている。なお、Ｘ方向リボン状フィルムは、垂直型プローブ３の湾曲部３１以外の部分では面方向に変形しない。垂直型プローブ３は検査の際に接点３４部分に加わる接触圧力（矢印Ｓ・・１）によって変形（点線で示す）し、この変形により復元力が発生しその復元力がウエハ上のチップパッドと垂直型プローブ３の接点３４との電気的導通を可能とする接触力として作用する。また、Ｘ方向リボン状フィルム１自体は、垂直型プローブ３の接触圧を生じさせる等の力学的特性の助長に寄与するというよりむしろ、その面上において長手方向に複数個直線的に配置される垂直型プローブ３の位置関係を正確に保つ手段としての機能を有する。また複数のＸ方向リボン状フィルム１を並べてＸ方向ユニット５を構成したときの垂直型プローブ３のフィルムの面方向への位置を決める手段として重要な役割を果たす。また隣接するプローブ同士或いは隣接する配線同士の間の絶縁手段としての機能も有する。

さらにＸ方向リボン状フィルム１には、図４に示すように、垂直型プローブ３の形成と同時に配線パターン３９が形成される。この配線パターン３９は、各ユニットａからそれぞれ２本ずつ、具体的には１ユニットに含まれる２つの垂直型プローブ３から１本ずつ、当該垂直型プローブ３から開口９の高さ範囲を通りすぎて下方へ延び、Ｘ方向リボン状フィルム１の下端部にて直角方向へ折れ曲がって水平方向を向き、下部長辺と開口部９との間の領域に配線形成されてＸ方向リボン状フィルム１の長手方向に延びている。また、開口部１０の中央付近の角穴１０ａは、後述するようにＸ方向リボン状フィルム１を並設したときに位置決め用の角材を通す穴である。

次に、図５の正面図を用いてＹ方向リボン状フィルム２について説明する。Ｙ方向リボン状フィルム２は、上述のＸ方向リボン状フィルム１とは構造が異なる。それは、Ｘ方向リボン状フィルム１とＹ方向リボン状フィルム２とを交差させて格子状に組み立てる際、垂直型プローブ３と４の先端部に設けられた接点の高さ位置が揃うようにするためである。まず、リボン状フィルム２の幅は矩形状の開口部を必要としないためリボン状フィルム１より幅寸法が狭くなっている。また、組立後、Ｙ方向リボン状フィルム２の垂直型プローブ４の湾曲部３５がＸ方向リボン状フィルム１の垂直型プローブ３の湾曲部３１と干渉しないように、湾曲部３５を一定距離下げて形成している。そのため、接点３８がＹ方向リボン状フィルム２の上部長辺側から長さＬ２（＞Ｌ１）だけ突出するようにリボン状フィルム２の長辺部を除去する。

さらに、Ｘ方向リボン状フィルム１と同様、垂直型プローブ４の形成と同時に配線パターン４３が各ユニットａからそれぞれ２本ずつ、リボン状フィルム２の下部長辺に沿って配線形成されている。そして、このユニットａを複数個形成することによってＹ方向リボン状フィルム２を形成している。また、隣り合うユニットａ同士の間に形成される十字型の開口部１０はリボン状フィルム１と同形状に形成され、垂直型プローブ４の撓みを吸収する効果を持たせている。いずれにしても、リボン状フィルム２の垂直型プローブ４の先端部４２を含めた幅寸法ｈは、リボン状フィルム１の開口部９の穴寸法Ｈよりも小さいことが必要である。また、開口部１０の中央付近に角穴１０ａが開けられていることもＸ方向リボン状フィルム１と同様である。

次に上述したＸ、Ｙ方向ユニット５、６を支持基板上に組み立ててマルチ配列垂直型プローブ組立体とする構造について説明する。図６は、Ｙ方向リボン状フィルム２を複数枚並設させたＹ方向ユニット６の組立状態を説明する分解斜視図である。これは、Ｙ方向リボン状フィルム２を複数枚並設させた時に、Ｙ方向リボン状フィルム２がバラバラにならないようにする（すなわち、整列させる）ために、Ｙ方向リボン状フィルム２の面に対して直角方向から図７に示す断面Ｕ型の角型部材８ｂを開口部１０の角穴１０ａに貫通させて挿入し、保持するようにしている。また、垂直型プローブ４にはあらかじめ突起部４４が形成されており、角型部材８ｂとスライド可能に、且つ突起部４４の先端が角型部材８ｂの側面に突き当たることにより嵌合して各Ｙ方向リボン状フィルム２の長手方向の位置合わせがなされる。また、角型部材８ｂの側面には所定の間隔を置いて複数の突起部４７が設けられている。これらの突起部４７は、Ｙ方向ユニット６を構成する複数のＹ方向リボン状フィルム２の配置間隔を決めるためのものである。そして、突起部４７と、次の突起部４７との間に何枚かの（１枚でもよい）Ｙ方向リボン状フィルム２を等間隔で配置することにより接点３８のＸ方向のピッチを決定することができる。また、角型部材８ｂの側面の突起部４７の下方位置には、突起部４７の突出面よりも外方へ張り出して角型部材８ｂの長手方向に延びる棚部４９が設けられている。この棚部４９は、角型部材８ｂをＹ方向リボン状フィルム２の開口部１０ａに挿通したとき、Ｙ方向リボン状フィルム２の垂直型プローブ４に形成された突起部４４に係合し、垂直型プローブ４を下方から支持する役割を果たす。

同様にして、Ｘ方向ユニット５に対しても、図２に示すようにリボン状フィルム１がバラバラにならないようにする（すなわち、整列させる）ために、リボン状フィルム１の直角方向から図７に示す断面Ｕ型の角型部材８ａを開口部１０の角穴１０ａに貫通させて挿入し、保持するようにしている。また、図４のように垂直型プローブ３にはあらかじめ突起部４２が形成されており、角型部材８ａとスライド可能に、且つ突起部４２の先端が角型部材８ａの側面に突き当たることにより嵌合して各Ｘ方向リボン状フィルム１の長手方向の位置決めがなされる。このようにして、Ｘ、Ｙ方向ユニット５、６がそれぞれ細長いブロックとして形成される。なお、支持部材８ａ、８ｂは非導電性の材料、あるいは表面に絶縁処理を施した材料を用いる。また、角型部材８ａの側面には所定の間隔を置いて複数の突起部４６が設けられている。これらの突起部４６は、Ｘ方向ユニット５を構成する複数のＸ方向リボン状フィルム１の配置間隔を決めるためのものである。そして、突起部４６と、次の突起部４６との間に何枚かの（１枚でもよい）Ｘ方向リボン状フィルム１を等間隔で配置することにより接点３４のＹ方向のピッチを決定することができる。また、角型部材８ａの側面の突起部４６の下方位置には、突起部４６の突出面よりも外方へ張り出して角型部材８ａの長手方向に延びる棚部４８が設けられている。この棚部４８は、角型部材８ａをＸ方向リボン状フィルム１の開口部１０ａに挿通したとき、Ｘ方向リボン状フィルム１の垂直型プローブ３に形成された突起部４２に係合し、垂直型プローブ３を下方から支持する役割を果たす。

次に、Ｘ、Ｙ方向ユニットを支持基板上に組み立てるマルチ配列垂直型プローブ組立体の構造について説明する。図８は、マルチ配列垂直型プローブ組立体の支持台となる装架台１３を示す（実際、製作途中の骨組部分のみを示す）部分斜視図である。この図に示すように、Ｘ、Ｙ方向ユニット５、６を載せる装架台１３は、支持基板（図示してない。これは支柱８の下方に敷設される基板である。）とこの支持基板上に直立された複数本の支柱８で構成される。支柱８は、Ｘ方向ユニット５とＹ方向ユニット６との交差エリア１００の四隅部分にそれぞれ１本ずつ立設され、且つ支柱８の１本についてみると隣接する交差エリア１００についてのＸ方向ユニット５とＹ方向ユニット６も支持し得るように配設される。また、支柱８は、図９及び図１０に示すように所定寸法角の断面矩形状の部材から成り、その上端部分には、図１０により詳細に示されるように、上端面から下方へ向けて切り込み成形され、且つ互いに直交する第１の溝５１及び第２の溝５２を有している。第１の溝５１は、比較的浅く切り込まれた溝であり、第２の溝５２は、第１の溝５１よりは深く切り込まれた溝である。第１の溝５１は、それ自体がＹ方向に延びるように支柱８が所定の間隔をおいて立設される。そして、第１の溝５１には角型部材８ａがはめ込み設置される（図８及び図９参照）。また、第２の溝５２は、それ自体がＸ方向に延びるように支柱８が所定の間隔をおいて立設される。そして、第２の溝５２には角型部材８ｂがはめ込み設置される（図８及び図９参照）。支持基板及び支柱８は、前述の角型部材８ａ、８ｂと同様、非導電性の材料、あるいは表面に絶縁処理を施した材料を使用し、特に支持基板はバーンインテストにも対応できるようにシリコン又はシリコンと熱膨張率の近似した材料を使用することが好ましい。

支柱８はＸ方向のピッチがｐ１、Ｙ方向のピッチがｐ２となるように支持基板上に複数本がマトリクス状に立設される。

ここまでは、マルチ配列垂直型プローブ組立体を構成する各ブロックごとにその構造を説明してきたが、次にこれらのブロックを組み立てる手順について説明する。

まず、マルチ配列垂直型プローブ組立体全体の大きさの目安となるように、各構成部品の寸法の一例を示す。上記してきたようなリボン状フィルム１及び２は、例えば厚さ約１２μｍのポリイミドフィルムに厚さ２０〜３０μｍのベリリウム銅を積層し、このフィルム上に垂直型プローブ３、４と配線３９、４３をパターニングしている。今、仮に被検査ウエハ上に１０ｍｍ角の半導体チップがＸ−Ｙ方向に配列しているとすれば、リボン状フィルム１、２をそれぞれ並設させたＸ、Ｙ方向ユニット５、６の幅はそれぞれ９ｍｍ程度まで可能であることが分かる。また、１０ｍｍピッチに対応したＸ方向リボン状フィルム１は、支柱８が０．６ｍｍ角（図１０に示す）とすると、当該Ｘ方向リボン状フィルム１の長手方向に配線を通すための縦方向の幅（配線と配線の隙間寸法）を０．２ｍｍとすれば、開口部９の幅は最大９ｍｍまで可能である。このことは、仮にＸ方向リボン状フィルム１の厚さを４０μｍとすれば９ｍｍ内に２２５枚のＹ方向リボンを並設させて開口部９に通すことが計算上は可能となる。しかし、実際には１チップ上の１列のパッド数に合わせて枚数を決めることになる。

また、図８に示した装架台１３は、支持基板の大きさを被測定ウエハとほぼ同じにし、支柱８は４本で１チップ領域となるようにチップ数に合わせて立設させる。そして、１例としてピッチはｐ１＝ｐ２＝１０ｍｍとし、支柱８の高さはＸ、Ｙ方向ユニット５、６を装着した時に、Ｘ方向リボン状フィルム１の下辺が支持基板に接触しない程度の高さとする。

まず、あらかじめ角型部材８ａを複数のＸ方向リボン状フィルム１の角穴１０ａに順次挿入して組み立てられたＸ方向ユニット５を複数組、ピッチを合わせて平行に並べ、角型部材８ａは両端部をＹ方向に間隔をあけて立設された２本の支柱８の第１の溝５１に嵌合させ、上記２本の支柱８間に装架する。次いでＹ方向からＹ方向リボン状フィルム２をＸ方向ユニット５の各フィルム１の開口部９に直角に挿通させて行く。挿通はＹ方向リボン状フィルム２を１枚ずつで行っても良いし、１ユニットに相当する枚数をまとめて一度に挿通しても良い。リボン状フィルム２の挿通が終った時点で、角型部材８ｂをリボン状フィルム２の角穴１０ａに順次挿通して行く。角型部材８ｂは両端部をＸ方向に間隔をあけて立設された２本の支柱８の第２の溝５２に嵌合させ、上記２本の支柱８間に装架する。支柱８において、第２の溝５２は第１の溝５１よりも深く切り込まれているから、角型部材８ｂの設置高さは、角型部材８ａの設置高さよりも低い位置に設定される。これにより、Ｘ方向ユニット５とＹ方向ユニット６との間に段差ができる（図８及び図９参照）。このようにしてＸ、Ｙ方向ユニット５、６を格子状に組み合わせたブロックができ上がる。

ここで、積層されるＹ方向リボン状フィルム２が積層厚さ方向にバラツキがあった場合でもプローブの先端部を目標位置に正確に位置決めする方法について図６及び図７を用いて説明する。図６のＹ方向ユニット６を組立てる際、Ｙ方向リボン状フィルム２をＸ方向リボン状フィルム１の開口部９を通して設置し、さらにＹ方向リボン状フィルム２の開口部１０ａに角型部材８ｂを挿通する。角型部材８ｂには突起部４７があり、開口部１０ａの幅寸法が小さい場合は、突起部４７がＹ方向リボン状フィルム２と角型部材８ｂとの間の挿通動作のストッパーとして作用し、ストップ位置になる。突起部４７の位置はプローブ接点３８の位置決めされるべき位置と対応しており、突起部４７が角型部材８ｂに複数存在することによって、Ｙ方向リボン状フィルム２の厚さのバラツキから生ずる累積する位置ズレ（並設方向の位置ズレ）を突起部４７のピッチ範囲で修正することにより、大きい位置ズレを防止し、プローブの先端とウエハ上のパッドとを正しく対向させることができる。

また上述の位置ズレ防止とは別に、角型部材８ｂの長手方向に延びる棚部４９が設けられているから、角型部材８ｂをＹ方向リボン状フィルム２の開口部１０ａに挿通したとき、Ｙ方向リボン状フィルム２の垂直型プロープ４に形成された突起部４４に係合し、垂直型プローブ４を下方から支持する役割を果たす。さらに、突起部４４の先端が角型部材８ｂの側面に突き当たることにより嵌合して各Ｙ方向リボン状フィルム２の長手方向の位置合わせがなされる。この突起部４４の先端が角型部材８ｂの側面に突き当たる作用は、上記長手方向の位置合わせのみならず、バーンインテスト時におけるＹ方向リボン状フィルム２の熱膨張による垂直型プローブ４の位置ズレを防止するという効果をも併せ持つ。

以上の点は、Ｘ方向リボン状フィルム１及びこれにより構成されるＸ方向ユニット５についても同様である。

次に、このＸ、Ｙ方向ユニット５、６を格子状に組み合わせたブロックを、支持基板に載せる。こうしてＸ、Ｙ方向ユニットと支持基板との固定がなされ、マルチ配列垂直型プローブ組立体ができ上がる。なお、Ｘ、Ｙ方向ユニット５、６の上下方向の位置決めが支柱８に形成した第１の溝５１及び第２の溝５２により行われるから、垂直型プローブ３、４の先端部３２、４２の先端高さを揃えることができる。

この実施の形態２によれば、Ｘ、Ｙ方向ユニットが支柱上に格子状に固定されるため、温度差等によってリボン状フィルムに伸びが発生しても、１チップに対応したユニット内で吸収されて隣接するユニットに影響を与えることがなく、全体の伸びを抑えることができる。その結果、チップパッドと垂直型プローブとのピッチずれがなくなり、マルチ配列垂直型プローブ組立体を用いた特性測定が可能となる。

図１１は、Ｘ、Ｙ方向リボン状フィルム２に形成された配線３９、４３のフィルム端部における配線構造を示す図である。図１１に示す配線構造は、プリント基板６１上にある端子６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆとＹ方向リボン状フィルム２の端子はＹ方向リボン状フィルム２が微小間隔で配置できるのに対し、プリント基板６１上の端子間隔は粗いためにＹ方向リボン状フィルム２をプリント基板６１の端子６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆに１対１で対応すると、Ｙ方向リボン状フィルム２を多種類製作しなければならないことを回避するものである。この場合、電気的導通を必要としないばね変形端子には絶縁処理を施す。また本発明の配線構造は、プリント基板６１上の端子とＹ方向リボン状フィルム２の端子をはんだ付けをしないで接触導通する手段を提供するものである。配線４３ａには複数のばね変形を可能な端子４３ｂ（図１１の例では３個）がある、また配線４３ｃにもばね変形を可能な複数個の端子４３ｄがある。プリント基板６１上にある端子６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆの間隔が粗い間隔であっても、複数個微細ピッチで配置されているＹ方向リボンフィルム２の端子４３ｂ乃至は４３ｄの弾性端子により電気的導通が行われる。また弾性端子であるため、上部からＹ方向リボン状フィルムを押下（図示せず）することによって弾性端子とプリント基板上の端子は略均一な接触圧で接触する。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について図面を参照して詳細に説明する。図１２は、本発明の実施の形態３に係るリボン状フィルムの一例を示す正面図である。本発明の実施の形態３はＸ方向リボン状フィルムまたはＹ方向リボン状フィルムの構成が大幅に簡単になる様に配慮したものである。すなわち、この実施の形態３においては、リボン状フィルム６５のフィルム材質を極限まで切り詰め、互いに対向する一対の垂直型プローブ６６ａ、６６ｂにより構成される垂直型プローブ対６６をつなぎ止める第１の連結部材６７ａと、１つの垂直型プローブ（例えば６６ａ）の後方に位置する他の垂直型プローブ６６ｃをつなぎ止める第２の連結部材６７ｂと、垂直型プローブ６６ａ、６６ｂ、６６ｃから下方へ延びる配線６８とにより構成される。配線６８は、垂直型プローブ６６ａ、６６ｂ、６６ｃの下方、所定の部位で曲がることにより開口部６９を形成し、上記実施の形態２におけるＸ方向リボン状フィルム１と同様な全体構成を有している。

かかる構成を採ることにより、一層シンプルな構成のプローバ装置を実現することができる。

以上、本発明によれば、Ｘ、Ｙ方向ユニットを格子状に配置して位置決めしたのち全体を固定する構造であるため、温度差等によってリボン状フィルムに伸びが発生しても、全体の伸びを抑えることができる。その結果、チップパッドと垂直型プローブとのピッチずれがなくなり、マルチ配列垂直型プローブ組立体を用いた特性測定が可能となる。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について図面を参照して詳細に説明する。図１３は本発明の実施の形態４に係る被試験体の斜視図で、図１４は実施の形態４におけるプローブの側面図である。図１３及び図１４において、プローバ装置は、プローブ１０１の要素が１つの電気導通部１０２と１つフィルム部１０３からなる場合である。このプローブ１０１の要素をいろいろの方向に配置することにより、メモリー関係のようなチップ１つに対して１または複数のラインのパッドに対応できる。すなわち、プローブ１０１を紙面に向かって横に適当なピッチで複数積層配置し、さらに紙面に向かって奥行き方向に複数積層配列することによって複数ラインのパッドの配列に対応できる。ここでいうプローブとは電気的接続が弾性変形をともなって接触力をあたえるコンタクトのことであり、一般に言われるＬＳＩ回路検査用プローバにのみ使われるプローブに限定するものではない。同様にプローバ装置も電気的コンタクトをする装置を示す。以下同じ。

図１３において、符号６００はウエハを示す。６０１はウエハ内に配置されたチップで、６０２はチップ内に配列されたパッドである。以下に説明する接触子１は１つのチップ６０１内に１列に配列されたパッド６０２があるような場合の検査に適用すると特に有効である。本発明のプローブ１０１は、半導体ウエハの検査のみならず、液晶の検査等にも同様の配列の検査を必要とする場合には有効である。

図１４は、電気導通部１０２及びフィルム部１０３と関連する部品の配置関係を示す。電気導通部１０２は導電性材料から成り、一方に被試験チップの電極パッドに接触される入力部５０１、変形部５０２、固定部５０３、出力変形部５０４ 出力部５０５からなる。変形部５０２の輪郭に円弧を含んでいるが、入力部５０１と固定部５０３から離れたところに円弧部が存在することで大きい変形量が得られる。固定部５０４の円弧部に表面が絶縁処理された丸棒１０４が挿入されて、入力部５０１にパッド６０２が接触したとき固定部５０３が固定しているため、変形部５０２が変形し、その復元力がパッド６０２と入力部５０１間の接触力となる。

本発明における電気導通部１０２の特徴は固定部５０２と出力変形部５０４に特徴がある。固定部５０３には丸棒１０４が挿入され、その挿入された丸棒１０４を固定板１０５が支持している。固定板１０５には配線組立１０６が貼り付けられていて、配線端子１０６の垂直に伸びる線の一端が出力部５０５と
接触し電気的導通がなされる。出力変形部５０４にも円弧が含まれていて、配線端子と接触すると変形し接触力が出力変形部の復元力により発生する。

出力変形部５０４が適当量変形した状態で配線端子１０６と出力部５０５が接触することにより安定した電気的接続が達成できる。本発明の実施の形態４において出力変形部５０４に円弧が含まれる構造としたが特に弾性変形を発生させる手段形状については円弧部に限らなくてもよい。

補助パターン１０７は、対称関係の力が作用することから、丸棒１０４の圧入挿入を安易にすると同時に固定部５０３の固定効果を高めるためのものである。

フィルム部１０３の表面に電気導通部１０２と補助パターン１０７が貼り付けられている。電気導通部１０２にある変形部５０２の変形動作を妨げることのないように、変形部５０２の内側に各穴５１０が開けられている。フィルム部１０３に穴５１０が開けられていることによって、変形部５０２が変形したとき、フィルム部１０３に発生する皴等が少なくなる。また固定部５０３の丸棒１０４の挿入位置に、丸棒１０４の径と同程度の径の穴１０８が開けられている。

ＬＳＩ回路検査の過程でパッド６０２が紙面に向かって下側に移動しパッド６０２と入力部５０１との間に適切な接触力が作用するまで移動すると同時に入力部５０１も下方に移動する。このとき変形部５０２は変形している。接触力が作用し変形部５０２の復元力が作用しているとき丸棒１０４の上方部主体に固定部５０３から丸棒１０４を押し下げる力が作用する。丸棒１０４の下端は固定板１０５と接触しているので、固定板１０５の上下方向の長さは接触力を受けても撓みが無視できる程度の長さで、丸棒１０４の撓みが発生しない。また接触力が作用したとき、固定部５０３に接触力による右方向作用する力のベクトルが存在するが、フィルム部１０３に電気導通部１０２が貼り付けられているので特に問題が発生しない。

従って、以上説明した通り、固定部５０３が固定された状態でパッド６０２と入力部５０１が接触力を伴いながら接触し、パッド６０２と配線端子１０６が良好な電気的導通が得られる。

（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について図面を参照して詳細に説明する。図１５は本発明の実施の形態５に係る被試験体の斜視図で、図１６は実施の形態５におけるプローブの側面図である。本実施の形態５は、基本的垂直型プローブ１０１の要素が２つの電気導通部１０２と１つフィルム部１０３からなる場合である。このプローブ１０１の要素をいろいろの方向に配置することにより、近接する２列配列、対向する２列配列、ＡＳＩＣやロッジク等、パッド７０２を矩形形状に配列したチップ６０１に対応できる。

図１６は、２つのプローブ部を向かい合わせた状態で配置した場合の構造を示す。左側のプローブ部は実施の形態４で説明した補助パターン１０７と入れ替わった状態で配置されていて、２つの入力部５０１，５０１は隣接する２つチップの左側と右側のパッド６０２と対向している。

このプローブ１０１の要素をいろいろの方向に配置することにより、メモリー関係のようなチップ１つに対して１または複数のラインのパッドに対応できる。すなわち、プローブ１０１を紙面に向かって横に適当なピッチで複数積層配置し、さらに紙面に向かって奥行き方向に複数積層配列することによって複数ラインのパッドの配列に対応できる。さらに略同様の配列を直交して配列することにより、残された矩形状配列の２辺のパッドに対向するため、前記したＡＳＩＣやロッジク等のパッド６０２に対向する、矩形形状に配列したチップ６０１に対応できる。

固定板１０５の両側に配線端子１０６があり、２つのプローブ１０１の電気導通を可能にしている。

本実施の形態５における電気導通部１０２の入力部５０１、変形部５０２、固定部５０３、出力変形部５０４、出力部５０５の機能は実施の形態４と略同じである。

従って、実施の形態５の配列と固定板１０５を挟んで存在する２つの配線端子１０６は隣接するチップ６０１に対応し、矩形配列型パッド配列の電気導通を可能とするための有効な配列である。

（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６について図面を参照して詳細に説明する。図１７は本実施の形態６に係るプローブ６０３の正面図、図１８はそのプローブ６０３の側面図、図１９はグランドラインパターン６０４の正面図、図２０はフィルム６０５の正面図である。本実施の形態６は、高速化に対応するためのものである。なお、対応するチップは実施の形態４と同様、このプローブ６０３の要素をいろいろの方向に配置することによりメモリー関係の様なチップ１つに対して１または複数のラインのパッドを有するチップ配列に対応できる。また、本実施の形態６での配線端子及び固定板は、実施の形態４で説明した配線端子１０６及び固定板１０５と略同様の原理及び機能のもとで適用可能であるため、本実施形態での説明を省略する。

一般に長方形断面の断面２次モーメントの大きい材料形状を利用して、接触力を確保しょうと試みると材料の幅（紙面の上下方向での寸法）が大きくなる。このことは多数厚み方向（紙面に垂直方向）に接触子を積層すると電気容量が大きくなり高速化に逆行する。一方接触子は適当な接触力を必要としている。本実施の形態は、電気導通部の材料幅を小さくしながら、接触力を得るもので、力に関係するグランドラインパターン６０４が関与し、電気導通に関係しては電気導通部６０６が対応する方法である。なお、電気導通部６０６とグランドラインパターン６０４はフィルム６０５が介在し、２つの部材電気的導通部６０６とグランドラインパターン６０４は機械的に図１９の力が伝達される部分Ｋで結合しながら電気的には絶縁状態を可能にしている。

図１７に電気導通部６０６が実線で描かれている。この電気導通部６０６において、６０７は入力部で、６０８は変形部、６０９は固定部、６１０は出力変形部、６１１は出力部である。電気導通部６０６の主な機能は、実施の形態４で説明した電気導通部１０２とほぼ同じ構造で、またその機能もほぼ同じである。ただし、各部の線幅、丸棒１０４からの距離が小さいことである。また入力部６０７の中腹でフィルム６０５を介してグランドラインパターン６０４と機械的に結合している。すなわち、グランドラインパターン６０４の表面はフィルム６０５と機械的に結合していて、電気導通部６０６は入力部６０７と固定部６０９近傍とで機械的に結合している。

パッド（図示せず）の下方に移動して、入力部６０７を押し下げたとき、図１９に示す斜線の部分Ｋは、電気導通部６０６とフィルム６０５は一体となって同一の動きをする。接触力として作用する力はグランドラインパターン６０４の変形部６２１と電気導通部６０６の変形部６０８との、それぞれの変形によって生ずる復元力の略和である。ただし、本実施の形態においては、上述の通り、断面２次モーメントが小さい電気導通部６０６の変形部６０８には小さい応力で対応可能にしているため、接触力はグランドラインパターン６０４の変形部６２１が電気導通部６０６の変形部６０８の外側にあっても、断面２次モーメントに関与する材料幅の影響が大であるため、グランドラインパターン６０４の復元力によって略生ずることになる。このことは電気導通部６０６が小型化できると同時に大きい入力部６０７の上下動作と最適な接触力を得ることを可能にする。

入力部６０７のパッドの先端と接触する部分のみ広くすること、及び狭くすることは、部分エッチング技術または部分メッキ技術によって可能であるので、要求される使用にあわせて適宜使い分けすることで技術的目標が達成可能である。

図１８は図１７の右側面図で、電気導通部６０６にフィルム６０５及び絶縁フィルム６１２が貼り付けられている。また、グランドラインパターン６０４の一方の表面がフィルム６０５に貼り付けられている。前記したように入力部６０７に加えられた接触力は、図１８に矢印Ｆで示すような力の伝達があり、丸棒１０４によってその接触力が支えられている。すなわち、電気導通部６０６の入力部６０７に加えられた接触力は電気導通部６０６からフィルム６０５及びグランドラインパターン６０４へ伝達され（図１８の矢印Ｆ２）、当該電気導通部６０６の変形部６０８およびグランドラインパターン６０４の変形部がフィルム６０５とともに弾性変形することにより支持される。電気信号の導通については、電気導通部６０６の入力部６０７に入力された電気信号は、当該電気導通部６０６を通って伝わる（図１８の矢印Ｆ２）。

図１９において、丸棒１０４は、グランドラインパターン６０４の固定部６２２の円弧部６２３と圧入嵌合している。変形部６２１の突出部６２２と左側の突出部６２４は複数決められたピッチで左右に配列したとき、夫々が接続する。従って、グランドラインパターン６０４は配線のグランドと接続されなくても適当な箇所でグランド接続することが可能である。例えば変形部６０９と類似の端子をグランド接続が必要な箇所のみに配置すればグランド接続が可能となる。図１９では簡単に推定できる範囲であるため省略する。

図２０はフィルム６０５を示す。このフィルム６０５は、実施の形態４の機能と略同一の機能を有し、さらに電気導通部６０６及びグランドラインパターン６０４と夫々機械的に結合している。なお、フィルム６０５には、実施の形態４の穴５１０に対応する穴６１３と丸棒１０４が貫通する穴６１４が設けられている。

図２１は電気導通部６０６に貼り付けられた絶縁フィルム６１２を示す。この絶縁フィルム６１２は、プローブ６０３が厚み方向に配列されたとき、夫々が絶縁状態であることが必要である。この絶縁フィルム６１２を入力部６０７がパッドと接触する近傍及び出力部６１１が配線端子１０６と接触する近傍を除いて、電気導通部６０６を囲い込むように貼り付けることにより、それぞれの電気導通部６０６は電気的に独立した構造になる。なお、絶縁フィルム６１２には、フィルム６０５の穴６１３に対応して穴６１５と丸棒１０４が貫通する穴６１６が設けられている。

（実施の形態７）
図２２は、実施の形態７を示すプローブ６０３における電気導通部６０６の正面図である。図２３は上記プローブ６０３における電気導通部６０６の側面図である。この実施の形態７は、プローブ６０３の高速対応化を図るために、電気伝導部の対向する距離を大きくして電気容量を小さくするものである。なお、図２２では、厚み方向に積層された接触子３００の隣接する電気導通部６０６−１及び６０６１−２のみを正面図として描いたもので、また接触力を作用してない状態で示している。

電気導通部６０６−１及び電気導通部６０６−２のそれぞれの入力部を６０７−１、６０７−２とすると、この入力部６０７−１の垂直方向の長さＬ１と入力部６０７−２の垂直方向の長さＬ２が異なり、変形部６０８−１と変形部６０８−２が略同一の形状とすると正面図からみた対向する重なりが小さくなり、従って図２２に示すように電気導通部６０６−１及び電気的導通６０６−２に対向する面積も小さくなる。結果的には本実施の形態７に従えば、電気容量の小さい高速化対応の接触子組立が可能になる。なお、本実施の形態７の方法は、実施の形態４、実施の形態５、実施の形態６にも適用可能である。

（実施の形態８）
図２４は本発明の実施の形態８を示すプローブ６０３の正面図である。図２５はそのグランドラインパターン６０４の正面図である。図２４及び図２５に示す実施の形態８は、電気導通部６０６−１及び電気導通部６０６−２が２つ、左右対称に配置された場合である。この要素をいろいろの方向に配置することにより、近接する２列配列、対向する２列配列及び図１５に示すようなＡＳＩＣやロッジク等のパッド６０２が矩形形状に配列したチップ６０１にも対応できる。

図２４は２つの電気導通部６０６を左右対称に配置し、共通のグランドラインパターン６０４と共通のフィルム６０５及び絶縁フィルム６１２を有するの場合の説明図である。２つの入力部は隣接する２つチップの左側と右側のパッド６０２と対向している。

横方向に適当なピッチで配置し、さらに紙面に向かって奥行き方向に積層配列することによって矩形パッドパターの対向する２列を有する複数配列されたチップに対応可能となる。更に略同様の配列を直交して配列することにより残された矩形状配列の２辺のパッドに対向するため、前記したＡＳＩＣやロッジク等、パッド６０２に対向する矩形形状に配列したチップ６０１に対応できる。

固定板１０５の両側に配線端子１０６があり、２つのプローブ１０２，１０２の電気導通を可能にしている。

本実施の形態８における電気導通部６０６の入力部６０７、変形部６０８、固定部６０９、出力変形部６１０、出力部６１１の機能は、実施の形態４と略同じである。なお、図２６はグランドラインパターン６０４が配線のグランドラインと接続される場合の、グランドラインパターン６０４の出力変形部６０４ａである。なお、本実施の形態におけるフィルム及び絶縁フィルムは、図２０及び図２１の右側の形状と左側も同等のものであり、推定可能と思われるので図及び説明を省略する。

従って、本実施の形態８の配列と固定板１０５を挟んで存在する２つの配線端子１０６は隣接する実施の形態５に示すチップ６０１に対応し、矩形配列型パッド配列の高速の電気導通を可能とするための有効な配列である。

以上の説明からグランドラインパターン、フィルム及び絶縁フィルムを有する本実施の形態８に従うことにより、矩形状配列のパッドに高速化した接触子による電気的導通が可能となる。

（実施の形態９）
本発明の実施の形態９について図２７乃至図３１を用いて説明する。図２７は本発明の実施の形態９におけるプローブ組立体のプローブの部分を示す斜視図である。図２８は、図２７に示されたプローブ部分を側面から見た概略構成図であり、電気信号の導通経路を明らかにする図である。図２９は本発明の実施の形態９を示すプローブの正面図である。図３０はそのグランドラインパターンの正面図である。図３１は本発明の実施の形態９を示すフィルムの正面図である。

実施の形態９における電気的な接続方法は、実施の形態６或いは実施の形態８における電気的な接続方法とは異なった方法を採用している。すなわち、実施の形態６などにおいては電気導通部６０６の先端部（図１８の６０７）がパッドと接触して接触力（Ｆ）を受け、且つ電気的な接続を行うものであった（図１８参照）。これに対して、実施の形態９においては、電気導通部はパッドとは接触せず、グランドラインパターン６０４−１がパッドと接触することにより接触力の受け入れと電気的な接続が行われる方法を採用している。この実施の形態９の方法は、電気導通部１０２−１のパターン厚さが数μｍと極めて薄くなり弾性力が小さくなった場合に、パッドとの接続において接触力の受け入れはグランドラインパターンからの方が変形及び破壊を発生しないため優る。

図２７に示すように、本実施の形態９のプローブ６０３−１は、電気導通部１０２−１、フィルム６０５−１、グランドラインパターン６０４−１から成る。グランドラインパターン６０４−１は金属など導電性の材質から成り、接触部６２１−１、先端部６２１−２、切欠き６２１−３を有する。電気導通部１０２−１ももちろん金属など導電性の材質から成り、補強パターン１０２−３および先端部１０２−２を有する。この電気導電部１０２−１の先端部１０２−２はグランドラインパターン６０４−１の先端部６２１−２と金属接合されている。補強パターン１０２−３は接続面積を増加して金属接合等の強化の手段となるものである。

電気導通部１０２−１と、フィルム６０５−１と、グランドラインパターン６０４−１の接触部６２１−１とは、蒸着手段或いはメッキ手段などにより強固に接合されている。パッドとグランドラインパターン６０４−１の先端部６２１−２とが接続して接触力を発生したとき、この接触力は図２８において矢印Ａで示されるように入力され、その後は矢印Ａ１，Ａ２，Ａ３で示すように伝達される。すなわち、入力された接触力（矢印Ａ）はグランドラインパターン６０４−１の先端部６２１−２から電気導通部１０２−１の先端部１０２−２へ伝達され（矢印Ａ１）、次に電気導電部１０２−１からフィルム６０５−１へ伝達され（矢印Ａ２）、さらにフィルム６０５−１からグランドラインパターン６０４−１へ伝達される（矢印Ａ３）。これにより、グランドラインパターン６０４−１の変形部（図３０における符号６２１−４）が弾性変形する。上記矢印Ａ３で示された接触力の伝達先は、グランドラインパターン６０４−１の先端部６２１−２から見て切り欠き６２１−３を越えた基端部である。このため、上述のようにして接触力が伝達されるのに対して、電気信号は切り欠き６２１−３及びフィルム６０５−１（絶縁性の材質から成る）により遮断され、グランドラインパターン６０４−１を通り抜けることはない。

次に、本実施の形態９における電気信号の導通について説明する。図２８に示すように、電気信号は矢印Ａで示されるように入力され、その後は矢印Ａ１，Ａ４で示すように伝達される。すなわち、入力された電気信号（矢印Ａ）はグランドラインパターン６０４−１の先端部６２１−２から電気導通部１０２−１の先端部１０２−２へ伝達され（矢印Ａ１）、そのまま電気導電部１０２−１を通って出力変形部（図２９における符号１０２−４）に送られる。既に上述したように、グランドラインパターン６０４−１には切り欠き６２１−３があるから、グランドラインパターン６０４−１の変形部に電気信号が伝わることはない。

本実施の形態に従えばグランドラインパターンからパッドからの電気信号を入力して電気導通部１０２−１に伝え電気検査を可能にする。

（実施の形態１０）
図３２は実施の形態１０として示すプローブ６０３における干渉回避の説明図である。プローブがＡＳＩＣやロジックのようなパッド配列が矩形状に配列されている場合、プローブが本発明では交差（或いは直交）する。この場合の干渉回避にあたり、図３２において２つの電気導通部６０６のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄがそれぞれ同じという条件で達成している。このことにより、固定板１０５から丸棒１０４の上面までの距離が等しいので同一の取り付け方法を可能としている。また電気的導通部の電気的特性も殆ど同一になる。

次に、このようにして構成された本発明に係るマルチ配列プローブ組立体の電気配線構造について、図３３〜図４１を用いて説明する。

図３３はその電気配線構造体の一部を示す斜視図である。この電気配線構造体は、被測定物である半導体チップとプローバ装置本体との間をつないで電気信号の授受を行うための重要な機能を持っている。

図３３に示すように、この電気配線構造体は、ポリイミド樹脂などの絶縁性フィルムの両面にベリリウム銅などの配線パターンが形成されたリボン状フィルム７０７、７０８からなり、このリボン状フィルム７０７、７０８をそれぞれ２枚ずつＸ−Ｙ方向に組み合わせて構成される。リボン状フィルム７０７には切り込み７７１が、また、リボン状フィルム７０８には切り込み７８１がそれぞれ複数個所にピッチＰで形成されている。また、切り込み７７１、７８１の幅は、台座と台座の間隔に等しい。これらの切り込みによってリボン状フィルム７０７、７８をＸ−Ｙ方向に格子状に組み合わせることができるようにし、台座と台座の間隙にこのリボン状フィルム７０７、７０８を配置して個別プローブ組立体との間の電気的接続を可能にしている。なお、リボン状フィルム７０７、７０８は、Ｘ、Ｙ方向とも台座と台座の隙間に２枚ずつが配置される。この配線パターンを有するリボン状フィルムの構造について、図３４、図３５を用いて具体的に説明する。

図３４はＸ方向リボン状フィルムの構成を示す図であり、図３５はＹ方向リボン状フィルムの構成を示す図である。それぞれの図において、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。図３３で示したように、リボン状フィルム７０７には、支柱の配列ピッチＰに合わせてフィルムの短手方向に複数の切り込み７７１が設けられ、同様にリボン状フィルム７０８にはリボン状フィルム７０７とは反対方向から切り込み７８１が設けてある。切り込み深さはフィルム幅のほぼ中央部までであり、切り込み幅は台座と台座の間隙に等しい。また、フィルム７０７、７０８の長さは、ウエハ上に形成されたチップのＸ又はＹ方向の最大配列長さをカバーできる長さとする。そして、Ｘ方向のリボン状フィルム７０７とＹ方向のリボン状フィルム７０８とでは、配線パターン構造が若干異なっている。

まず、図３４（ａ）に示すＸ方向リボン状フィルム７０７は、その表面側の切り込み７７１の無い上半分（ｈ／２）側に複数本の銅配線７７２が上下方向に平行して狭ピッチ（例えば４５μｍ）で形成されている。この狭ピッチ間隔は、個別配列プローブ組立体の垂直型プローブのピッチと一致している。一方、このフィルム７０７の裏面側には、フィルム長手方向と平行して切り込み７７１の無い上半分（ｈ／２）側に銅配線７７２と直交する複数の共通銅配線７７３が形成され、銅配線７７２と共通銅配線７７３とはフィルム７０７に開けられた貫通孔７７４を介して表裏で電気的に接続されている。共通銅配線７７３は銅配線７７２と同様フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング法やメッキ法で製作される。また、銅配線７７２と共通銅配線７７３はフィルムの表裏両面に別々に設けられているため、接続のための貫通孔７７４は接続に必要な交差位置にのみ設ければよく、それ以外の交差点におけるシールドの必要がない。このように、Ｘ方向リボン状フィルム７０７に形成された銅配線７７２と共通銅配線７７３からなる配線パターンは、共通銅配線７７３を共通ラインとしてこのラインから銅配線７７２が隣り合う切り込み７７１と７７１の間隔Ｐを１区画として各区画ごとに分岐した形となる。

一方、Ｙ方向となるリボン状フィルム７０８は、図３５（ａ）、（ｂ）に示すように幅ｈのフィルム表面側の下半分（ｈ／２）に達する長さに銅配線７８２が、また裏面側の下半分（ｈ／２）に共通銅配線７８３が形成され、それぞれの配線が貫通孔７８４を介して表裏で接続されることはＸ方向リボン状フィルム７０７と同じであるが、ここでは切り込み７８１の位置が上向きとなるため共通銅配線７８３が切り込みの無いフィルム下半分に配置されることになり、その分、銅配線７８２の長さが長くなっている。このようにして形成されたリボン状フィルムは、銅配線及び共通銅配線を含むフィルム全体を薄い絶縁被膜で覆って銅配線の剥離や短絡を防止するために表面を保護している。ただし、前述の台座及び後述（図３７、図３８）するＸ−Ｙ方向位置決め部材が樹脂の場合には、特に絶縁被膜を設けなくてもよい。

また、銅配線７７２、７８２は、その先端部分がフィルム長手方向の上辺部からわずか突出（図３４、図３５に寸法ａで示す）しており、この突出先端面は銅面を露出させてマルチ配列プローブ組立体を組み立てるときに垂直プローブ先端と接触するための接触端子７７５、７８５を形成している。また、共通銅配線７７３、７８３は、図４１の斜視図に示すようにリボン状フィルム７０７、７０８の端部がソケット７１５に挿入できる構造となっているため、ソケット７１５を介して外部検査装置との接続が可能となる。

図４３乃至図４５は、図３５で示したＹ方向リボン状フィルム７０８の応用例を示す図で、図４３は斜視図、図４４は正面図、図４５は断面図である。図３５と異なる点は、縦方向の銅配線７８２を、横方向の共通銅配線７８３との交差点を越えてリボン状フィルムの下辺にまで延長し、下辺からわずか突出させて下辺側にも接続端子７８５ｃを設けた点にある。こうすることによって、リボン状フィルムの上下辺に接続端子が形成されるので、上下を逆にしても使用可能である。同様に、Ｘ方向リボン状フィルムの下辺にも接続端子を設けることによって、リボン状フィルムの応用範囲を広げることができる。

図４２は、リボン状フィルムの配線とウエハとの接続の一例を説明する図である。すなわち、共通銅配線として２本の入力信号線８６３、８６４、及び出力信号線８６５を設ける。これらの信号線は、例えばウエハ８６１上でＸ方向に配列した複数のチップ８６２を共通に接続しているため、各列ごとに同時に検査が可能である。これらの信号線は、その種類や本数を任意に設定すればよく、必要に応じてリボン状フィルムを交換することも容易である。

このようにして形成されているＸ及びＹ方向のリボン状フィルムを、マルチ配列装架台に取り付ける。その際、必要となる部品について図３０、図３１、図３２を用いて説明する。図３６は、マルチ配列装架台の一部を示す平面図である。すなわち、Ｘ−Ｙ方向にピッチＰで配列された台座７０３同士の間隔ｃの間に、Ｘ方向位置決め部材７０９とＹ方向位置決め部材７１０を格子状に組み合わせて設置している。Ｘ方向位置決め部材７０９とＹ方向位置決め部材７１０は、組み合わせるときにそれぞれの交差部に開けられている穴を支柱７０６（直径ｄ）に通すことによってＸ−Ｙ−Ｚ方向の位置決めと固定がなされる。このＸ方向位置決め部材７０９及びＹ方向位置決め部材７１０の厚さｆは、支柱７０６を通すためにｆ＞ｄであるとともに、その両側に前述のリボン状フィルム７０７又は７０８が挿入できる幅ｇをあけてｆ＝ｃ−２ｇとなるように定める。また、幅ｇは、リボン状フィルム７０７、７０８の両面に形成された銅配線７７２、７７３又は７８２、７８３を含めた厚さ寸法が挿入できるように定める。

図３７は、Ｘ方向位置決め部材７０９とＹ方向位置決め部材７１０の構造を示す斜視図である。Ｘ方向位置決め部材７０９及びＹ方向位置決め部材は、樹脂又は金属材料などからなる厚さｈで幅ｆの長尺板状部材である。そして、幅ｃで深さｈ／２の複数の切り込み７９２が下辺側にピッチＰで形成され、各切り込み７９２の中心位置には直径ｄの支柱７０６が通る穴７９１が開けられている。一方、Ｙ方向位置決め部材７１０は、上記Ｘ方向位置決め部材７０９と直角に組み合わされて取りつけられる部材であって、同様に切り込み８０２、穴８０１がピッチＰで設けられているが、ここでは切り込み８０２が反対側（上辺側）に設けられている。なお、位置決め部材７０９及び７１０に形成された切り込み７９２、８０２と、リボン状フィルム７０７及び７０８に形成された切り込み７７１、７８１の各寸法は、全て同一である。

図３８は、Ｘ方向位置決め部材７０９とＹ方向位置決め部材７１０を組み合わせた交差位置における状態を示す斜視図である。Ｘ方向位置決め部材７０９、Ｙ方向位置決め部材７１０ともに穴７９１と８０１を支柱７０６に通すことによってＸ−Ｙ方向の位置決めがなされ、同時に下端部が支柱７０６の段部７６１に当接してＺ方向の位置決めがなされる。このとき形成される隙間ｇには、リボン状フィルムが取りつけられる。なお、この位置決め部材７０９と７１０は、位置決め機能のほかに支柱７０６とともにマルチ配列プローブ組立体を構成する補強部材としての機能も果たしている。

図３３は、上記のＸ方向位置決め部材７０９とＹ方向位置決め部材７１０、及びリボン状フィルム７０７、７０８をマルチ配列装架台に取りつけた状態を示す平面図である。これらの部品を取り付けたことによって、台座７０３の四側面には個別プローブ組立体の垂直型プローブと接触するための接触端子７７５、７８５を有するリボン状フィルム７０７、７０８が位置決めされて取り付けられ、また、リボン状フィルム７０７、７０８の銅配線７７２、７８２を介して外部に電気信号を取り出すことができるので、マルチ配列プローブ組立体としての機能を充分発揮することができる。

次に、図３９に示したように位置決め部材７０９及び７１０、リボン状フィルム７０７及び７０８を取り付ける手順について、図４０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の工程図を用いて説明する。なお、この手順は一例であって他の手順で実施しても差し支えない。まず、図３９（ａ）に示すように、Ｙ方向位置決め部材７１０の切り込み８０２を上にして穴８０１を支柱７０６に通し、Ｙ方向位置決め部材７１０を台座７０３と７０３の間に設置する。このときＹ方向位置決め部材７１０は支柱７０６によってＹ方向の位置決めがなされると同時に、下辺部が支柱７０６の段部７６１に当接してＺ方向の位置決めもなされる。このとき、Ｙ方向位置決め部材７１０の両側で台座３との間には隙間ｇが形成される。

次に、図３９（ｂ）に示すように、この両側の隙間ｇにＹ方向リボン状フィルム７０８を横長にして１枚ずつ垂直に嵌め込んで行く。挿入の際は、切り込み７８１を上に向けかつ垂直銅配線７８２を台座７０３の側面に向けて挿入する。このとき、リボン状フィルム７０８は切り込み７８１が位置決め部材７１０の切り込み８０２と同寸法であることから、それぞれの切り込み位置を合わせることによってＹ方向の位置決めを行う。あるいは、リボン状フィルム７０８を位置決め部材７１０にあらかじめ位置合わせして重ね合わせておき、位置決め部材１０を取り付けるときに一体にして嵌め込んでもよい。嵌め込むと同時にリボン状フィルム７０８の下辺部も支柱７０６の段部７６１に当接してＺ方向の位置決めがなされ、それによってフィルム７０８の上端面位置は台座７０３の上面位置に一致する。また、台座７０３に取りつけられるプローブ組立体７０１のプローブ先端と、リボン状フィルム７０８の垂直銅配線７８２の接触端子７８５とがそれぞれ一致するようになる。

このようにしてＹ方向の位置決め部材７１０及びリボン状フィルム７０８の取り付けが終わった後、今度は図３９（ｃ）に示すように、Ｘ方向位置決め部材７０９の切り込み７９２を下にして穴７９１を支柱７０６に通し、Ｘ方向位置決め部材７０９を台座７０３と７０３の間に設置する。このときＸ方向位置決め部材７０９は支柱７０６によってＸ方向の位置決めがなされると同時に、下辺部が支柱７０６の段部７６１に当接してＺ方向の位置決めもなされる。その結果、位置決め部材７１０と７０９は、切り込み８０２と７９２がそれぞれ組み合わされて格子状となって台座７０３と台座７０３の間に取りつけられる。このとき、Ｘ方向位置決め部材７０９の両側で台座７０３との間には隙間ｇが形成される。

次に、図３９（ｄ）に示すように、この両側の隙間ｇにＸ方向リボン状フィルム７０７を横長にして１枚ずつ垂直に嵌め込んで行く。挿入の際は、Ｘ方向リボン状フィルム７０７を切り込み７７１を下に向けかつ垂直銅配線７７２を台座７０３の側面に向けて挿入する。このとき、リボン状フィルム７０７は、切り込み７７１が既に取りつけられている位置決め部材７１０の切り込み８０２、リボン状フィルム７０８の切り込み７８１と組み合わされて格子状にとりつけられ、Ｘ方向の位置決めがなされる。同時にフィルム下辺部も支柱７０６の段部７６１に当接してＺ方向の位置決めがなされ、それによってフィルム７の上端面位置は台座７０３の上面位置に一致する。また、台座７０３に取りつけられるプローブ組立体７０１の垂直プローブ先端とリボン状フィルム７０７の垂直銅配線７７２の接触端子７７５とがそれぞれ一致するようになる。

このように本発明におけるマルチ配列プローブ組立体の電気配線構造は、共通配線ラインを有するリボン状フィルムを格子状に組み合わせることによって、容易にかつ精度よく組み立てることができる。また台座の各側面の正しい位置にそれぞれ複数本の銅配線接続端子が一度で当接固定されるので、後から接続端子の高さや平行度を調整する必要がない。

（実施の形態１１）
次に、本発明の実施の形態１１について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態１１は図５５に既に説明済みの本発明システムである多数配線対応及び高速化対応のものである。図４６は本実施の形態１１の斜視図である。例えばメモリー関係の線上に配列したパッドに一括プローブの接触を計り高速検査する。

図４６において６０２はパッドであり、近接する２列があり図に示す様に一定間隔２列ずつ配列されている。本実施の形態１１では２列近接する配列を例にしているが、前記した対向するプローブ６０３の何れか一方を配置しなければ等間隔の線配列になる。

７０９−１はＸ方向位置決め部材、７１０−１はＹ方向位置決め部材である。実施の形態９においてＸ方向位置決め部材７０９、Ｙ方向位置決め部材７１０についての形状及び機能について説明したが、本実施の形態 におけるＸ方向位置決め部材７０９−１、Ｙ方向位置決め部材７１０−１も略同じ形状と機能を有する。また７０９−１はＸ方向位置決め部材、７１０−１はＹ方向位置決め部材は相互に正確な位置決めを達成するための手段として作用している。プローブ６０３−１がＹ方向に複数個、厚さ方向（Ｘ方向）ひ積層して配列されている。実際には前記説明の通りフィルム状絶縁膜であるフィルム６０５−１にグランドラインパターン６０４−１および電気銅通部６０６−３がリソグラフィ技術に基ずくエッチング及びメッキ等の加工手段に形成され配置されている。１１０は１軸用テスト回路である。

図４７は図４６の主要部を更に拡大したものである。１軸テスト回路１１０はＸ方向位置決め部材７０９−１の側面に２セット強固に貼り付けられている。図４８は１軸テスト回路１１０の正面図である。１軸テスト回路はフレキシブルフイルム１１１、電子デバイス１１２、接続配線１１３、入出力線１１４から成る。

フレキシブルフイルム１１１は実施の形態８におけるリボン状フィルム７０７と同質の材料からなり、接続配線１１３は銅配線７７２と略同様のプローブとの電気的接続の役割を果たす。電子デバイス１１２は前記図５５で説明の汎用コンピュータ７３からの検査情報をインターフェース７５から受け接続線１１３に送る。電子デバイス１１２は紙面の上下方向に必要とする空間を確保できるため、チップ１つに対し１つの検査回路が存在できるようなは配置が可能である。図４８では２つの電子デバイス１１２から接続配線１１３がチップ上のパッド６０２に接続されるように表わしたが、実際は多数の電子デバイス１１２の１つから実質的に前記接続配線１１３を通じて１つのチップ上パッド６０２に接続される。

図４９は図４６の矢印Ｘ方向から見た図である。図５０は図４６の矢印Ｙ方向から見た図である。図４７、図４９においてＸ方向位置決め部材７０９−１にあけられた穴７９１−１に固定ピン１０９が圧入され、固定ピン１０９の鍔（つば）とＸ方向位置決め部材７０９−１の凸部の一端に丸棒１０９が鋏まれ固定している。本実施の形態の場合丸棒１０９は１直線方向から（この場合はＸ方向からのみ）配置されている。後述する実施の形態ではＸ及びＹ方向からの配置になる。

図５０において、接続配線１１３はフレキシブルフイルム１１１から若干突出していて出力変形部６１０−１と電気的接続が成される。切り欠き１１５はＸ方向位置決め部材７０９−１との干渉を回避するためのものである。

以上、本実施の形態１１に従えばウエハ上に配列された全チップの全てのパッドに検査回路から直接、チップ１対検査回路１の対応で検査信号の授受が図られるシリアル検査ではない同時一括で高速のウエハ検査システムが構築できる。

（実施の形態１２）
次に、本発明の実施の形態１２について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態１２は図５５に既に説明済みの本発明システムである多数配線対応及び高速化対応のものである。図５１は本実施の形態１２の斜視図である。例えばロジック関係ＡＣＩＣ等の矩形に配列したパッドに一括でプローブの接触を図り高速検査するものである。

図５１において６０１はチップであり、６０２はパッドであり、チップ６０１はウエハ上に多数格子状に配列されているものとする。７０９−１はＸ方向位置決め部材、７１０−１はＹ方向位置決め部材である。実施の形態９においてＸ方向位置決め部材７０９、Ｙ方向位置決め部材７１０についての形状及び機能について説明したが、本実施の形態１２におけるＸ方向位置決め部材７０９−１、Ｙ方向位置決め部材７１０−１も略同じ形状と機能を有する。また７０９−１はＸ方向位置決め部材、７１０−１はＹ方向位置決め部材は相互に正確な位置決めを達成するための手段として作用している。プローブ６０３−１がＹ方向に複数個、厚さ方向（Ｘ方向）に積層して配列されている。実際には前記説明の通りフィルム状絶縁膜であるフィルム６０５−１にグランドラインパターン６０４−１および電気銅通部６０６−３がリソグラフィ技術に基づくエッチング及びメッキ等の加工手段に形成され配置されている。

１１０は１軸用テスト回路である。プローブ６０３−２はプローブ６０３−１と直交するようにプローブ６０３−１と同様Ｙ方向及びＸ方向に図に示す様に配列されている。プローブ６０３−１とプローブ６０３−２が干渉しない方法について図２２及び図２３に説明した方法に従って製作されたものである、

１軸テスト回路１１０はＸ方向位置決め部材７０９−１の両側面に２セット強固に貼り付けられている。同様に２軸テスト回路１１６はＹ方向位置決め部材７１０−１に２セット両側面に強固に貼り付けられている。１軸テスト回路１１０と２軸テスト回路が干渉しないために２軸テスト回路１１６に切欠き１２０が設けられていて、１軸テスト回路１１０はこの切欠きを通過して組み付けられている。図５２は２軸テスト回路１１６の正面図である。図５２が示す様に２軸テスト回路は２フレキシブルフイルムの１１７、電子デバイスの１１２、２接続配線の１１８、２入出力線１１９、切欠き１２０から成る。

２フレキシブルフイルム１１７は実施の形態８におけるリボン状フィルム７０７と同質の材料からなり、２接続配線１１８は銅配線７７２及び接続配線１１３と略同様のプローブとの電気的接続の役割を果たす。電子デバイス１１２は図５５で説明されている汎用コンピュータ７３からの検査情報をインターフェース７５から受け接続線１１８に送る。電子デバイス１１２は紙面の上下方向に必要とする空間を確保できるため、チップ１つに対し１つの検査回路が存在できるようなは配置が可能である。図４８では２つの電子デバイス１１２から接続配線１１３がチップ上のパッド６０２に接続されるように表わしたが、実際は多数の電子デバイス１１２の１つから実質的に前記２接続配線１１８を通じて１つのチップ上パッド６０２に接続される。

１軸用テスト回路１１０と２軸用テスト回路の主な違いは２切欠き１２０は
切欠き１１５より電子デバイス１１２との干渉を回避するために大きいことである。また切欠きが大きくなったために２接続配線１１８の通過する巾が狭くなることである。本発明の実施の形態 では図５２に示す様に、狭くなった部分は２フレキシブルフイルムの表裏に配線し表面及び裏面の配線の合計が電子デバイス１１２から出力された配線の合計と同じ様に配線して対応している。

図５３は図４６の矢印Ｘ方向から見た図である。図５４は図４６の矢印Ｙ方向から見た図である。図５１、図５３、図５４においてＸ方向位置決め部材７０９−１にあけられた穴７９１−１に固定ピン１０９が圧入され、固定ピン１０９の鍔（つば）とＸ方向位置決め部材７０９−１の凸部の一端に丸棒１０９が鋏まれ固定している。本実施の形態 の場合丸棒１０９は２直線方向から（この場合はＸ方向及びＹ方向からのみ）配置されている。２接続配線１１８は２フレキシブルフイルム１１７から若干突出していて出力変形部６１０−１と電気的接続が成される。

以上本実施の形態 に従えばウエハ上に配列された全チップの全ての矩形上に配列されたパッドに検査回路から直接、チップと検査回路とが１：１の対応で検査信号の授受が図られるシリアル検査ではない同時一括で高速のウエハ検査システムが構築できる。

本発明によれば、通常一般に使用されている銅箔を積層した樹脂フィルムをエッチング処理することによって微細な垂直型プローブ及び配線パターンを容易に加工することができ、また、この樹脂フィルムをリボン状にしたものを複数枚並設させて１ユニットとし、このユニットをＸ−Ｙ方向に格子状に組み合わせればマルチ配列垂直型プローブ組立体を容易に構成することができる。これにより、大口径の半導体ウエハ上に形成されたマルチチップに対し一括してプロービング測定が可能となり、ＩＣチップの高集積化に伴ってますます微細化される半導体分野での大きな貢献が期待できる。

本発明の実施の形態１に係るマルチ配列垂直型プローブ組立体の構成を示す斜視図である。 同上実施の形態１の内部構造を示す部分斜視図である。 同上実施の形態２のＸ方向リボン状フィルムを示す斜視図である。 図３のＡ部拡大正面図である。 同上実施の形態２のＹ方向リボン状フィルムを示す正面図である。 同上実施の形態２におけるＹ方向ユニットの組立状態を示す斜視図である。 同上実施の形態２における角型部材の斜視図である。 同上実施の形態２における装架台の構成を示す部分斜視図である。 同上実施の形態２における装架台の構成を示す部分斜視図である。 同上実施の形態２における支柱の斜視図である。 同上実施の形態１及び２におけるＸ、Ｙ方向リボン状フィルムの配線構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係るリボン状フィルムの構成を示す正面図である。 本発明の実施の形態４に係る被試験体の斜視図である。 同上実施の形態４におけるプローブの側面図である 本発明の実施の形態５に係る被試験体の斜視図である。 同上実施の形態５におけるプローブの側面図である。 本発明の実施の形態６に係るプローブの正面図である。 図１７に示されたプローブ部分を側面から三田概略構成図であり、接触力の伝達経路及び電気信号の導通経路を明らかにする図である。 同上実施の形態６におけるグランドラインパターンの正面図である。 同上実施の形態６におけるフィルムの正面図である。 同上実施の形態６における絶縁フィルムの正面図である。 本発明の実施の形態７に係るプローブにおける電気導通部の正面図である。 同上実施の形態７におけるプローブの電気導通部の側面図である。 本発明の実施の形態８に係るプローブの正面図である。 同上実施の形態８におけるグランドラインパターンの正面図である。 同上実施の形態８におけるグランドラインパターンの出力変形部を示す正面図である。 本発明の実施の形態９におけるプローブ組立体のプローブの部分を示す斜視図である。 図２７に示されたプローブ部分を側面から見た概略構成図であり、接触力の伝達経路及び電気信号の導通経路を明らかにする図である。 本発明の実施の形態９を示すプローブの正面図である。 本発明の実施の形態９のグランドラインパターンの正面図である。 本発明の実施の形態９におけるフィルムの正面図である。 本発明の実施の形態１０に係るプローブの干渉回避の説明図である。 本発明のマルチ配列プローブ組立体における電気配線接続体の斜視図である。 本発明のマルチ配列プローブ組立体におけるＸ方向リボン状フィルムの側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。 前記実施の形態１０におけるＹ方向リボン状フィルムの側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。 前記実施の形態１０におけるＸ−Ｙ方向位置決め部材の組立状態を示す平面図である。 前記実施の形態１０におけるＸ−Ｙ方向位置決め部材の構造を示す斜視図である。 前記実施の形態１０におけるＸ−Ｙ方向位置決め部材の交差状態を示す斜視図である。 前記実施の形態１０におけるＸ−Ｙ方向位置決め部材及びＸ−Ｙ方向リボン状フィルムの組立状態を示す平面図である。 前記実施の形態１０におけるＸ−Ｙ方向位置決め部材及びＸ−Ｙ方向リボン状フィルムの組立手順を示す工程図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）である。 前記実施の形態１０におけるリボン状フィルムのソケット構造を示す斜視図である。 前記実施の形態１０における半導体ウエハへの電気配線接続を説明する図である。 前記実施の形態１０におけるリボン状フィルムの応用例を示す斜視図である。 ２列の線状に等間隔にチップが配列されている場合における図４３に示したのと同じリボン状フィルムの応用例を示す正面図である。 図４３に示したのと同じリボン状フィルムの応用例を示す断面図である。 本発明の実施の形態１１の斜視図である。 図４６の主要部を更に拡大した斜視図である。 前記実施の形態１１において、２つの電子デバイスから接続配線がチップ上のパッドに接続されるように表わした図である。 図４６の矢印Ｘ方向から見た図である。 図４６の矢印Ｙ方向から見た図である。 本発明の実施の形態１２の斜視図である。 前記実施の形態１２における２軸テスト回路の正面図である。 図４６の矢印Ｘ方向から見た図である。 図４６の矢印Ｙ方向から見た図である。 本発明に係る電気機能検査装置のシステムとしての、多数配線対応及び高速化対応のシステム構成を示すブロック図である。 従来の垂直型プローブ組立体の斜視図である。 従来のプローバ装置の斜視図である。 従来の電気機能検査装置のシステム構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ Ｘ方向リボン状フィルム
２ Ｙ方向リボン状フィルム
３、４ 垂直型プローブ
５ Ｘ方向ユニット
６ Ｙ方向ユニット
７ 支持基板
８ 支柱
８ａ、８ｂ 角型部材
９、１０ 開口部
１０ａ 角穴
３１、３５ 湾曲部
３４，３８ 接点
３３、４３、１３３、１４３ 配線
４６、４７ 突起部

Claims (3)

1. 全体がＵ字形構造を有し、Ｕ字の一方の端部に当該Ｕ字の外方へ突出する第１接点を有し 、Ｕ字の他方の端部に前記第一接点とは逆のＵ字の外方へ突出する第２接点を有し、中間 部分にＵ字の湾曲部分により形成された弾性変形部を有し、被検査電気機能素子に設けら れた電気接続用端子に弾性的に接触して電気接続を行うプローブと、
   前記プローブを面上に接合させた状態で支持する樹脂フィルムとを有し、
   前記樹脂フィルムの前記プローブのＵ字の内側領域に対応する部分には、開口部が形成 され、
   前記プローブは、プローブの接点に加えられた力が弾性変形部に作用したとき、樹脂フ ィルムの面に接合した状態で、当該フィルムの前記開口部に向けて弾性変形可能となり、 前記プローブの第１接点を被検査電気機能素子の端子に接触させ、
   前記プローブの第２接点を電気機能検査装置の端子に接触させて被検査電気機能素子と 電気機能検査装置との間で信号を送受信するようにしたことを特徴とする電気信号接続装 置。
2. 前記ローブは金属薄片からなり、前記樹脂フィルムに一体接合していることを特徴とする 請求項１記載の電気信号接続装置。
3. 前記プローブは、前記樹脂フィルムの面上にエッチングにより形成されることを特徴とす る請求項２記載の電気信号接続装置。

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