JP5509204B2 - 電気特性を検査するための多点プローブおよび多点プローブの製造方法 - Google Patents

電気特性を検査するための多点プローブおよび多点プローブの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5509204B2
JP5509204B2 JP2011515107A JP2011515107A JP5509204B2 JP 5509204 B2 JP5509204 B2 JP 5509204B2 JP 2011515107 A JP2011515107 A JP 2011515107A JP 2011515107 A JP2011515107 A JP 2011515107A JP 5509204 B2 JP5509204 B2 JP 5509204B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
conductive probe
probe arm
multipoint
conductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011515107A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011526360A (ja
Inventor
ディルク・ペーターセン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Capres AS
Original Assignee
Capres AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Capres AS filed Critical Capres AS
Publication of JP2011526360A publication Critical patent/JP2011526360A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5509204B2 publication Critical patent/JP5509204B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of measuring instruments, e.g. of probe tips
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06711—Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06733—Geometry aspects
    • G01R1/06738—Geometry aspects related to tip portion
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/14—Measuring resistance by measuring current or voltage obtained from a reference source

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Measuring Leads Or Probes (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

本発明は、一般には、テストサンプルの特定の位置における電気特性を検査する技術に関し、とりわけ表面層および積層構造体を精査し、分析するための技術に関する。特に、本発明は、多点テスト装置および多点プローブ（マルチポイント・プローブ）の製造方法に関する。
微視的な４点プローブまたは多点プローブが知られており、テストサンプルの電気特性を検査するために用いられる技術として確立されている。従来式の４点プローブは、通常、各プローブアームの特定の接触エリアまたは接触ポイント（特定接触エリアポイント）を有し、これらは、対応する他のプローブアームの特定接触エリアポイントに対して一列になるように構成配置されている。プローブアームは、一般には、中心軸に対して直線的で、一方向性を有し、対称的である。
多点プローブおよび関連するテストサンプルの電気特性を決定するための方法ならびにシステムは、欧州特許第1095282B1号、米国特許第7,304,486号、米国特許第7,323,890号などに記載されている。これらの米国特許は、本明細書に参考に一体のものとして統合される。
上記欧州特許および米国特許出願公開第US2004/0056674号に対応する米国特許には、特定の製造プロセスで作製された複数のプローブアームを有する多点プローブが開示されている。これらのプローブアームのそれぞれは、長手方向の対称軸に沿って対称的に配置され、対称軸上にある特定接触エリアポイントを有する。すべてのプローブアームは同一の形状を有し、開示された多点プローブの特定の解像度は、プローブアームの間隔だけに依存することを意味する。プローブアームから延びる非対称的に配向した先端部分が上記欧州特許および米国特許に開示されているが、特定の製造プロセスとは異なる製造プロセス、すなわち電子線金属蒸着法により製造されるものである。明らかに、２つの異なる製造プロセスを用いると、多点プローブの製造過程がより複雑となる。
従前、外付けの位置決めシステム（positioning system）を用いて、４点プローブをテストサンプルに対して垂直方向に上下移動させることにより、４点プローブをテストサンプルに物理的に接触させていた。テストサンプルの表面は平坦でないが、表面上のすべての特定接触エリアポイントが望ましく接触するように、表面に対して垂直な力は４点プローブに加える必要がある。テストサンプル表面が平坦でないことから、表面上の特定接触エリアポイントから加わる力は、プローブアームによって異なる場合がある。関連技術における多点プローブは、スケール（寸法）を縮小すると、いくつかの作業上の制約を有する。プローブアームの距離および幅が小さくなると、特に幅が小さくなると、致命的なスケーリング効果（問題）が生じる。
ベクトルｅｘ，ｅｙ，ｅｚが直交座標を構成し、ｅｘが中心軸に平行であり、ｅｚが単一指向性プローブアームにより形成される平面に対して垂直であるとき、プローブアームは、Ｌ・ｅｘの長さ、ｗ・ｅｙの幅、およびｈ・ｅｚの高さを有する。多点プローブの寸法および形状に起因して、プローブアームは、プローブアームがサンプル表面に接触する前にプローブの支持本体部の任意のポイントがサンプル表面に接触しないように、所定の長さを有する必要がある。
原理的には、プローブアームの狭小化に起因して、３つの致命的なスケーリング効果が存在する。第１には、モデル化したとき、ばね定数で表される可撓性が減少することである。ｅｙに平行なｙ方向におけるばね定数ｋｙの大きさは約ｗ３ｈであり、ｅｚに平行なｚ方向におけるばね定数ｋｚの大きさは約ｗｈ３である。すなわち、プローブアームの幅がスケールダウン（狭小化）したとき、横方向のばね定数ｋｙは、ばね定数ｋｚに比してはるかに早く減少する。実際には、プローブアームは、正確に位置決めする上で、あまりにも柔らかく、撓みやく、接触エリアまたは接触ポイントの位置決めが極め不正確になるということを意味する。
第２に、プローブアームを狭小化したとき、接続リードとプローブアームの先端部との間、すなわちプローブアームの近位端と遠位端との間の電気抵抗および温度抵抗が増大するということである。ノイズの小さい測定を実現するためには、プローブアームの電気抵抗、すなわち接続リードと特定接触エリアポイントとの間の電気抵抗が小さくなければならない。さらに温度抵抗があまりにも大きい場合、エレクトロマイグレーションおよび／またはサーモマイグレーションの原因となるジュール熱が発生することにより、電極材料に損傷を与え、あるいは破壊してしまう。
第３に、幅および高さを小さくすることにより、プローブアームの容積を小さくすると、熱容量が小さくなる。これにより、プローブアームの熱またはエネルギを吸収する能力が小さくなり、短い一瞬のピーク電流により、プローブアームが過熱し、プローブアームがその後に誤作動することになる。
２層構造（または多層構造）を有するテストサンプルの表面上で測定する表面層の感度は、プローブアームの長さに依存する。電流は、複数の特定接触エリアポイントの間の距離が大きいとき、サンプル上層すなわち表面層およびサンプル下層すなわち基板の両方に流れる。しかし、複数の特定接触エリアポイントの間の距離が小さいとき、電流は、主として、サンプル上層に流れる。
欧州特許第1095282B1号明細書 米国特許第7,304,486号明細書 米国特許第7,323,890号明細書 米国特許出願公開第2004/0056674号明細書
上述の従来式の多点プローブにおいては、プローブアーム間距離を小さくすることにより感度を上げる。しかしながら、上述の致命的なスケーリング効果が回避するためには、実現可能な最小プローブアーム間距離として、プローブアーム間距離の下限値に限界がある。プローブアーム間距離の限界値は１μｍのオーダであり、最小プローブアーム間距離が１μｍより小さいプローブは致命的なスケーリング効果が生じることが、実験により確認されている。プローブアーム間距離の下限値は、はっきりしたもの明確なものではなく、構成に依存し、スケーリング効果が徐々に現れる点に留意されたい。本発明の目的は、深刻なスケーリング効果が生じることなく、高感度な測定を可能にすることである。
上記目的、上記利点、および上記特徴、ならびに本発明に係る好適な実施形態に関する以下の詳細な説明から明らかに数多くの他の目的、利点、および特徴が、本発明の第１の態様による、テストサンプルの複数の特定位置において電気特性をテストするための多点プローブで実現される。この多点プローブは、
（ａ）第１の表面を有する支持本体部と、
（ｂ）第１の複数の導電性プローブアームとを備え、
各導電性プローブアームは近位端および遠位端を有し、その近位端で支持本体部に接続され、各導電性プローブアームが個別に柔軟に動くように、支持本体部から自由に延びる遠位端を有し、各導電性プローブアームと支持本体部との間に接続ラインが形成され、各接続ラインに垂直で第１の表面に平行な垂直二等分線が形成され、
（ｃ）導電性プローブアームは、導電性プローブアームを支持ウエハ本体部に面するように支持ウエハ本体部の上に形成するステップと、支持本体部から自由に延びる導電性プローブを形成するために、支持本体部を構成する支持ウエハ本体部の一部を除去するステップと、を有する多点プローブ製造方法を用いて作製され、
（ｄ）各導電性プローブアームは、垂直二等分線に垂直で、支持本体部との接触ラインに平行な方向における最大幅と、垂直二等分線および支持本体部との接触ラインに垂直な方向における最大厚みとを有し、最大幅と最大厚みとの比は、０．５〜２．０の範囲、たとえば１〜１０の範囲、好適には１〜３であり、
各導電性プローブアームは、遠位端において、テストサンプルの数多くの特定位置の中から１つの特定位置に接触するための特定エリアポイントを有し、
（ｅ）複数の導電性プローブアームのうちの少なくとも１つの導電性プローブアームは、垂直二等分線に対してずれた位置に配置された特定接触エリアポイントを形成する遠位先端部を有することを特徴とする。
最大厚みに対する最大幅の比を０．５〜２．０の範囲とすると、とりわけプローブアームの寸法がサブマイクロメータのオーダであるとき、測定時のプローブアームの撓みに関連するばね定数間の良好なバランスを実現することができる。最大幅が小さいとき、横方向のばね定数が小さくなり、プローブアームはベクトルｅｙに平行な方向に撓みやすくなり、特に表面が平坦でないとき、テストサンプル上の特定接触エリアポイントの配置する精度が落ちる。最大厚みを大きくすると、すべてのプローブアームの特定接触エリアポイントとテストサンプルとの間において良好な接触を得るために、より大きい力を加える必要があるので、こうした悪影響はより増大する。最大幅を大きくすると、特定接触エリアポイントは離れてしまい、これは、多点プローブの解像度が下がることを意味する。
プローブアームの特定接触エリアポイントは遠位端に配設されるが、これは、延長部も同様に遠位端に配設されることを示唆する。延長部を含むプローブアームの特定接触エリアポイントは、プローブアームの垂直二等分線に対してずれた位置に配置される。これは、垂直二等分線に対して垂直な方向に位置がすれた第１のオフセット部品と、垂直二等分線に対して垂直で、接触ラインに垂直な方向に位置がすれた第２のオフセット部品とを有していてもよい。さらに、延長部を含むプローブアームの特定接触エリアポイントと、別のプローブアームの特定接触エリアポイントの間の距離が位置ずれの分だけ小さくすることができるので、多点プローブの空間解像度を向上させることができる。
多点プローブの別のプローブアームは、一方のプローブアームに並行して配置され、遠位端において傾斜した端部表面を有し、その端部表面が前記一方のプローブアームの延長部と同一の形状を有し、別のプローブアームは、前記一方のプローブアームの特定接触エリアポイントに近接した特定接触エリアポイントを構成する遠位先端部を有する。好適な実施形態において、近位端からの距離が大きくなるにつれ、遠位端におけるプローブアームの幅が狭くなるように、傾斜した端部表面は形成される。当然に、これにより先細った遠位端が形成される。プローブアームの傾斜した端部表面は、面取りした端部表面を有するプローブアーム、または垂直二等分線および接触ラインに対して垂直な方向からプローブアームを見たとき、端部表面が垂直二等分線と所定の角度をなすように形成されたレリーフまたは切り欠き部を有するプローブアームであると理解してもよい。さらに、プローブアームは、遠位端において単一の傾斜した端部表面を有するものと限定されず、任意の数の端部表面を有するものであってもよい。
前記一方のプローブアームは、延長部を有する先に説明したプローブアームに対応するものであってもよい。この文脈において、「形状が一致する」とは、従来通りに解釈することが好ましく、一方および別のプローブアームのそれぞれは、いっしょにしたとき、他方のプローブアームに面した表面を有することを意味する。択一的には、一方のプローブアームの延長部の幾何学的形状が他方のプローブアームの延長部の幾何学的形状と合致し、両者の幾何学的形状を回転、反転、または転移するだけが異なり、同一寸法を有すると解釈することができる。傾斜した端部表面に一致する延長部は、一方および他方のプローブアームの間の距離は実質的に一定であるか、あるいは近位端からプローブアームの特定接触エリアポイントにいくにつれて、先のプローブアームの最大幅の半分以下に変化するように、延長部の特徴に対応すると、より広い解釈をすることができる。
他方のプローブアームの特定接触エリアポイントは、一方のプローブアームの特定接触エリアポイントから隣接し、離間して配置してもよい。これは、これらのプローブアームの特定接触エリアポイントの間の距離が小さいという特性を有する延長部として解釈することができる。明らかに、これにより、プローブアームの特定接触エリアポイントを互いにより近づけることができ、より高い解像度の多点プローブを実現できるという利点が得られる。
他方のプローブアームの特定接触エリアポイントは、垂直二等分線に対してずれた位置に配置されている。これは、他方のプローブアームの特定接触エリアポイントを一方のプローブアームの特定接触エリアポイントにより近接させるか、他方のプローブアームの特定接触エリアポイントをさらに別のプローブアームの特定接触エリアポイントにより近接させることができるという利点を有する。当然に、より高い解像度の多点プローブを実現できるという利点が得られる。
少なくとも１つのプローブアームは、長手方向に延び、その垂直二等分線に対してずれた位置に配置された細長い貫通開口部をさらに有し、支持本体部に対して柔軟に移動させ、第１の表面に垂直に特定接触エリアポイントを移動させたとき、その垂直二等分線に垂直な方向の動きと、第１の表面に平行な動きを実質的に抑制する。
１つのプローブアームの特定接触エリアポイントのその垂直二等分線に対する位置ずれがあると、測定時にプローブアームに力が加わったとき、特定接触エリアポイントが
接触ラインに平行な横方向に移動する場合がある。これは、テストサンプル上の特定接触エリアポイントで特定される位置が不正確になるので、すなわち測定時の位置特定精度が落ちるので、問題である。ただし測定時にプローブアームに力が加わったとき、捻れモーメントは残ったとしても、特定接触エリアポイントが横方向に実質的に移動しないように、開口部を用いて、プローブアームの構造的特性を変えることができる。明らかに、開口部は、測定時の位置特定精度を改善することができるので好ましい。
本発明の基本的な具現化において、本発明の第１の態様による多点プローブは、とりわけプローブを支持本体部から製造する際には平坦化技術を含む、電子回路を製造する技術を用いて実現することができ、当該技術分野において知られた積層技術を用いて、ウエハ本体部の上に、第１の複数の導電性プローブアームを形成することから始める。その積層技術とは、たとえば化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ支援ＣＶＤ法（ＰＥＣＶＤ）、電子サイクロトロン共鳴法（ＥＣＲ）、集光イオンビーム（ＦＩＢ）誘起蒸着またはスパッタリング、化学エッチング、プラズマエッチング、集光イオンビーム（ＦＩＢ）エッチングの他、紫外線リソグラフィ法、電子線リソグラフィ法、原子間力顕微リソグラフィ法（ＡＦＭ）、レーザリソグラフィ法（ＦＩＢ）等の高解像リソグラフィ手法を含む。その後、機械研磨またはエッチングにより、元の支持本体部の一部を切除して、本発明の第１の態様に係るテストピンを構成する多点プローブの本発明の特徴を有する自由に延びる導電性プローブアームを製造することができる。
元のウエハ本体部から除去される一部は、導電性プローブアームを支持する支持本体部を形成するが、元のウエハ本体部の小部分または大部分を構成する。本発明に係る多点プローブの択一的な実施形態によれば、支持本体部は、自由に延びる導電性プローブアームの延長部と比較したとき、寸法的に小部分または大部分を構成する。
本発明の第１の態様による多点プローブに特徴を与える導電性プローブアームは、本発明に係る基本的な構成において、テストサンプルの表面に対して垂直方向に移動させる上述の従来技術による４点プローブとは異なり、導電性プローブアームがテストされるテストサンプルの表面に対して所定の角度をもって多点プローブをテストサンプルに接触させることができる。多点プローブの導電性プローブアームに角度をもたせることにより、柔軟で弾性的に湾曲可能な導電性プローブアームがテストサンプル上の任意の特定の意図した位置に接触させて、高い信頼性で当該位置における接触を維持することができる。
導電性プローブアームが湾曲して接触するように、テストサンプルに対して導電性プローブアームに角度をもたせることにより、導電性プローブアームとテストサンプルのテスト位置との間の接触を維持する本発明に係る特徴を有する手法によれば、導電性プローブアームがテストすべきテストサンプルを機械的に損傷し、破壊することを回避することができる。これは、薄膜特性、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）特性、層間接触抵抗特性、ＬＳＩ回路、ＶＳＬＩ回路などの特定の用途において、極めて重要なことである。
従来技術による４点プローブとは異なり、本発明による多点プローブは、第１の複数の導電性プローブアームを有し、上記製造技術を用いたことにより任意の適当な形態に構成することができ、導電性プローブアームを互いに向き合う方向に配向し、かつテストすべき特定のテストサンプルなどの特定の条件を満たすように支持本体部に対して配向することができる。この文脈において、電子回路を製造するために用いられる技術と互換性を有する製造技術を用いることができるという本発明の特定の特徴により、多点プローブを、マイクロシステムのための既存のＣＡＤ／ＣＡＭ技術を用いて特定の条件に基づいて容易に製造することができる。しかし、本発明の第１の態様に係る多点プローブの現在の好適な実施形態によれば、第１の複数の導電性プローブアームは、単一方向性を有し、支持本体部の複数の平行な自由延長部を構成する。
本発明の第１の態様に係る多点プローブの第１の複数の導電性プローブアームは、単一方向性を有する導電性プローブアームである。さらに、複数の導電性プローブアームのうちの第１のプローブアームの特定接触エリアポイントと、複数の導電性プローブアームのうちの第２のプローブアームの特定接触エリアポイントとの間の距離を第１の距離と定義する。さらに第１および第２のプローブアームは、第１のプローブアームの垂直二等分線と第２のプローブアームの垂直二等分線との間の距離を第２の距離と定義して、第１の距離が第２の距離より小さいとき、一対の距離と定義する。
本発明の第１の態様に係る多点プローブの３つの導電性プローブアームは、支持本体部上に連続して配置され、一対の距離に対応する第１の分離および同様に一対の距離に対応する第２の分離で離間し、第１の分離および第２の分離のそれぞれにおいて、第１の距離が第２の距離より小さい。第１の分離の第１の距離は、第２の分離の第１の距離と実質的に同一であるか、または第１の分離の第１の距離は、第２の分離の第１の距離と実質的に異なっていてもよい。
第１の分離の第１の距離は、１０ｎｍ〜１２０μｍ、４０ｎｍ〜６０μｍ、８０ｎｍ〜３０μｍ、１６０ｎｍ〜３５μｍの範囲、好適には２００ｎｍであり、第２の分離の第１の距離は、１０ｎｍ〜１２０μｍ、４０ｎｍ〜６０μｍ、８０ｎｍ〜３０μｍ、１６０ｎｍ〜１５μｍの範囲、好適には２００ｎｍである。さらに第１の分離の第１の距離は、１０ｎｍ〜１００ｎｍ、１００ｎｍ〜３００ｎｍ、３００ｎｍ〜１μｍ、１μｍ〜５μｍ、５μｍ〜２０μｍ、２０μｍ〜１２０μｍの範囲であり、第２の分離の第１の距離は、１０ｎｍ〜１００ｎｍ、１００ｎｍ〜３００ｎｍ、３００ｎｍ〜１μｍ、１μｍ〜５μｍ、５μｍ〜２０μｍ、２０μｍ〜１２０μｍの範囲である。
本発明の第１の態様に係る多点プローブのもう一つ別の導電性プローブアームは、連続する３つの導電性プローブアームと連続して配置され、３つの導電性プローブアームのうちの最も近接する導電性プローブアームとは、一対の距離に対応する第３の分離で離間して配置され、第３の分離の第１の距離は、第１の分離の第１の距離および第２の分離の第１の距離より大きい。
第３の分離の第１の距離は、第１および第２の分離の第１の距離より、２〜１０００、５〜８００、１０〜６００、２０〜４００の範囲、好適には４０の倍率で大きい。さらに、第３の分離の第１の距離は、第１の分離の第１の距離または第２の分離の第１の距離より、３〜１０、１０〜３０、３０〜９０、９０〜３００、３００〜１０００、１０３〜１０４、１０４〜１０５、１０５〜１０６、１０６〜１０７、または１０７〜１０８の範囲の倍率で大きい。さらに第４のプローブは省略して、テストサンプルの任意の位置におけるサンプルバックゲート、共晶接触、クランプ接触等の他の電気的接触手段と置換してもよい。
本発明の第１の態様に係る多点プローブの第１の複数の導電性プローブアームは、現在の好適な実施形態にしめすように、１つの表面上に配置された３つまたはそれ以上の導電性プローブアームを含む。４つの導電性プローブアームが単一の測定に際して好適であり、１２個の導電性プローブアームが異なる特徴長さスケールにおける複数の測定に際して好適である。テストサンプルの表面上の４つの導電性プローブアームのうちの２つの導電性プローブアームの間にテスト信号を加えることにより、残りの２つの導電性プローブアームの間に結果としてのテスト信号を得ることができ、この結果としてのテスト信号がテストサンプルの電気特性に関する情報を含む。
本発明の第１の態様に係る多点プローブの導電性プローブアームは、多層構造を有し、上層および下層を有し、下層は支持本体部に接続され、上層は下層に接続され、下層に対して支持本体部とは反対側に配置される。すべての細長い貫通開口部を無視した場合、上層および下層は実質的に矩形の断面形状を有し、矩形断面は、支持本体部の第１の表面の平面に対して垂直なライン間の距離としての幅の寸法と、支持本体部の第１の表面の平面に対して水平なライン間の距離としての深さの寸法と、導電性プローブアームの近位端から遠位端までの距離としての長さの寸法とを有する。
各導電性プローブアームの上層の深さが、下層の深さよりも小さくてもよい。さらに各導電性プローブアームの上層の幅が、下層の幅よりも大きくてもよい。さらに各導電性プローブアームの上層の長さが、下層の長さよりも長くてもよい。導電性プローブアームは、下層の幅に対する長さの比が５００：１〜２：１の範囲、または５０：１〜５：１の範囲、好適な用途では１０：１であってもよい。さらに導電性プローブアームは、下層の深さに対する幅の比が２０：１〜１：５の範囲、好適な用途では２：１であってもよい。
本発明の第１の態様に係る多点プローブの導電性プローブアームのうちの少なくとも１つは、その遠位端において傾斜部材を有する。傾斜部材は多層構造を有し、その延長部の上層および下層である傾斜した上層および傾斜した下層を有していてもよい。さらに、導電性プローブアームの特定接触エリアポイントが傾斜部材に配置されてもよい。
本発明の第１の態様に係る多点プローブの導電性プローブアームのうちの少なくとも１つは、その遠位端にあるエリアポイントまたは傾斜部材から延びる細く尖るように成形された部材を有し、導電性プローブアームの特定接触エリアポイントは傾斜部材または延長部の上に配置される。
本発明の第１の態様に係る多点プローブの第１の複数の導電性プローブアームの長さは、１００ｎｍ〜２ｍｍの範囲にあり、好適には１０μｍである。本発明の第１の態様に係る多点プローブの支持本体部は、セラミック材料からなり、そして／または支持本体部は、半導体材料からなり、そして／または支持本体部は、ポリマ材料からなる。好適には、その材料は、Ｓｉ、クォーツ、ＳＵ−８、またはこれらの化合物を含む。上記材料またはこれらの化合物を用いるとき、多点プローブの製造工程において微細加工することができるので、微細加工技術の利点を享受することができる。
本発明の第１の態様に係る多点プローブの下層は、誘電性材料、半導体材料、またはポリマである。好適には、誘電性材料、半導体材料、またはポリマは、ＳｉＯ２、ＳｉＮＸ、ＳｉまたはＳＵ−８である。
本発明の第１の態様に係る多点プローブの上層は導電層である。択一的には、上層は導電層と担持層を有し、担持層が下層に接触し、導電層は、担持層に接触し、下層とは反対側の担持層の上に配置されてもよい。導電層は、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｏｓ，Ｗ，Ｍｏ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｃｄ，Ｒｅ、導電性ダイアモンド、金属シリサイド、導電セラミック、またはこれの組み合わせなどの導電材料で構成されるものであってもよい。担持層は、誘電材料、半導体材料、金属または合金を含み、たとえば結晶性シリコン、多結晶性シリコン、Ｇｅ、ダイアモンド、ダイアモンド状カーボン、ＳｉＣ、ＳｉＸＮＹ、ＳＵ−８、ＴｉＮ、ＴｉＷ、ＮｉＳｉ、ＴｉＳｉ２、ＷＳｉ２を含み、好適には多結晶性シリコンを含む。
上記目的、上記利点、および上記特徴、ならびに本発明に係る好適な実施形態に関する以下の詳細な説明から明らかに数多くの他の目的、利点、および特徴が、本発明の第２の態様による、テストサンプルの複数の特定位置における電気特性をテストするための多点テスト装置で実現される。この多点テスト装置は、
（ｉ）テストサンプルを受容し、保持する手段と、
（ii）テスト信号を生成する信号生成手段および測定信号を検出する信号測定手段を有する電気特性テスト手段と、
（iii）多点プローブとを備え、
多点プローブは、
（ａ）第１の表面を有する支持本体部と、
（ｂ）第１の複数の導電性プローブアームとを備え、
各導電性プローブアームは近位端および遠位端を有し、その近位端で支持本体部に接続され、各導電性プローブアームが個別に柔軟に動くように、支持本体部から自由に延びる遠位端を有し、各導電性プローブアームと支持本体部との間に接続ラインが形成され、各接続ラインに垂直で第１の表面に平行な垂直二等分線が形成され、
（ｃ）導電性プローブアームは、導電性プローブアームを支持ウエハ本体部に面するように支持ウエハ本体部の上に形成するステップと、支持本体部から自由に延びる導電性プローブを形成するために、支持本体部を構成する支持ウエハ本体部の一部を除去するステップと、を有する多点プローブ製造方法を用いて作製され、
（ｄ）各導電性プローブアームは、垂直二等分線に垂直で、支持本体部との接触ラインに平行な方向における最大幅と、垂直二等分線および支持本体部との接触ラインに垂直な方向における最大厚みとを有し、最大幅と最大厚みとの比は、０．５〜２．０の範囲、たとえば１〜１０の範囲、好適には１〜３であり、
各導電性プローブアームは、遠位端において、テストサンプルの数多くの特定位置の中から１つの特定位置に接触するための特定エリアポイントを有し、
（ｅ）複数の導電性プローブアームのうちの少なくとも１つの導電性プローブアームは、垂直二等分線に対してずれた位置に配置された特定接触エリアポイントを形成する遠位先端部を有し、
（ｆ）多点プローブは、電気特性テスト手段と通信し、
（iv）多点テスト装置は、テストサンプルの電気特性をテストするために、導電性プローブアームがテストサンプルの特定位置に接触するように、多点プローブをテストサンプルに対して移動させる往復移動手段をさらに備えることを特徴とする。
本発明の第２の態様に係る多点テスト装置は、基本的に本発明の第１の態様に係る多点プローブを有し、この多点プローブは、本発明の第２の態様に係る多点テスト装置の部品を構成するものであるが、本発明の第１の態様に係る多点プローブの任意の上記特徴に基づいて実現することができる。さらに、本発明の第２の態様に係る多点テスト装置は、テストサンプルをテストするための電気特性テスト手段を有し、電気特性テスト手段は、テスト信号をテストサンプルの表面に供給する信号生成手段を有し、テスト信号は、抵抗、インダクタンス、キャパシタンス、スルーレート、ユニティゲイン帯域幅および３ｄＢ帯域幅等の特定の条件に応じて、電流または電圧、パルス信号、正弦曲線波、矩形波、三角波の信号波成分またはこれらの組み合わせを有するＤＣまたはＡＣ、低周波から高周波に至る電波を含む。電気特性テスト手段は、上記テスト信号の種別、周波数範囲を有する測定信号を検出し、数多くの電気特性テスト情報を収集し、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）としての機能を有し、測定されたテスト信号の位相を固定してリアルタイムで可視化する電気測定手段をさらに有する。電気特性テスト手段は、特定の条件に基づいて、テストサンプルの表面と電気特性テスト手段との間の接続を行うために、テストサンプルを精査するための精査手段を有する。
本発明の第２の態様に係る多点テスト装置は、電気特性テスト手段をテストサンプルに接続するためのバックゲートをさらに有する。バックゲートは、テストサンプルの電気特性をテストするための少なくとも３つの導電性プローブアームを有する多点テスト装置とともに用いる際に特に好適である。
本発明の第２の態様に係る多点テスト装置は、本発明の第１の態様に係る多点プローブを保持し、導電性プローブアームがテストサンプルの表面上の特定の位置に物理的に接触して電気特性をテストするように、テストサンプルに対する本発明の第１の態様に係る多点プローブを位置決めし、すべての空間方向において０．１μｍ以下の解像度で、テストサンプルに対する本発明の第１の態様に係る多点プローブの位置を記録する往復移動手段をさらに有する。テストサンプルの表面と同一平面上の方向、およびテストサンプルの表面と垂直な方向であるすべての空間方向において完全な操作性を実現すると、本発明の第１の態様に係る単一の較正された多点プローブを用いて複数の点において測定することができるので、複数の較正された多点プローブを用いた場合の問題点による不正確性を排除することができる。操作性は、テストサンプルの表面に平行な軸に対して角度をもって、すなわちテストサンプルの表面と、本発明の第１の態様に係る多点プローブの導電性プローブアームとがなす角度をもって移動することを含み、このとき導電性プローブアームの可撓性を利用して、テストサンプルの表面上にあるデバイスの破壊または損傷を予防するとともに、本発明の第１の態様に係る多点プローブがテストサンプルの表面に垂直な軸の周りに３６０度回転可能とし、実質的に互いに同一平面内の異なる角度にあるテストサンプルの表面上にあるデバイスを測定することができる。
本発明の第２の態様に係る多点テスト装置は、テストサンプルの表面と本発明の第１の態様に係る多点プローブの導電性プローブアームとの間の物理的な接触の有無を検知する手段をさらに有し、テストサンプルに損傷を与えることなく、テストサンプルの表面上にあるデバイスを破壊するおそれを回避することができる。
上記目的、上記利点、および上記特徴、ならびに本発明に係る好適な実施形態に関する以下の詳細な説明から明らかに数多くの他の目的、利点、および特徴が、本発明の第３の態様による、多点プローブの製造方法で実現される。この多点プローブの製造方法は、
（ｉ）ウエハ本体部を形成するステップと、
（ii）ウエハ本体部と同一平面上に面するように配置された第１の複数の導電性プローブアームを形成するステップと、
（iv）ウエハ本体部の一部を除去して、ウエハ本体部の除去されない支持本体部を構成するウエハ本体部の一部から自由に延びる導電性プローブアームを形成するステップとを有することを特徴とする。
本発明の第３の態様に係る多点プローブの製造方法は、支持本体部から自由に延びる導電性プローブアームを形成できる任意の関連技術を含むものであってもよい。この関連技術は、半導体微細加工技術、厚膜技術、薄膜技術、またはこれらの組み合わせの技術を含む。また製造方法は、積層構造を有する導電性プローブアームを形成できる任意の関連技術を含むものであってもよい。この関連技術は、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ支援ＣＶＤ法（ＰＥＣＶＤ）、電子サイクロトロン共鳴法（ＥＣＲ）、スパッタリング法、機械的研磨、エッチング、または紫外線リソグラフィ法、電子線リソグラフィ法、原子間力顕微リソグラフィ法（ＡＦＭ）、レーザリソグラフィ法（ＦＩＢ）等の高解像リソグラフィ手法を含むものであってもよい。
従来式の４点プローブを用いたテストサンプルの測定を示す全体図である。 非対称式４点プローブを用いたテストサンプルの測定を示す全体図である。 開口部を有さないプローブアームが湾曲し、ねじれたときの状態を示す概略図であって、２つの電極が表面に接触したとき、互いに向かって移動した状態を示す。 開口部を有するプローブアームが湾曲し、ねじれたときの状態を示す概略図である。 好適な実施形態に係る非対称式４点プローブの形状を示す図である。 積層された支持層をパターニングした後の基板を示す。 基板の一部を除去して形成されたプローブを示す。 エッチングしてプローブアームの下方を切除した基板を示す図である。 導電層を積層した図である。
添付図面を参照しながら、以下の詳細な説明を読めば、本発明の目的および特徴が明らかとなるであろう。
多点プローブ、およびテストサンプルの特定位置に対する電気特性を検査するために多点プローブを利用する方法に関する一般的な技術は、欧州特許第EP1095282B1号に記載されている。この特許と本発明の主題は類似し、そこに記載された技術および方法は本発明に同様に適用することができる。
図１は、従来式の４点プローブを用いたテストサンプル１０の測定手法を示す全体図であり、プローブアーム２１，２２，２３，２４は、直線上に配列された特定のエリア（領域）またはポイント（点）を有する。この具体例において、テストサンプルは、異なる特性を有する２つの層から構成された２層材料である。サンプル上層１２は、接合面１５を介してサンプル下層１３に接合されている。プローブアーム２１，２４は、これらの接点３１，３４の特定のエリアまたはポイントに電流を供給する。この電流は、テストサンプル表面１１からテストサンプル１０の内部に流れる電流ライン１４として表記する。残りのプローブアーム２２，２３を用いて、これらの接点３２．３３の特定のエリアまたはポイントにおける電圧を測定する。
特定の具体例において、接点３１，３２の間隔を「ａ」、接点３１，３３の間隔を「ｂ」、接点３１，３２の間隔を「ｃ」、接点３３，３４の間隔を「ｄ」とする。また単位をΩｃｍ２とする接合面１５の接触比抵抗（接触抵抗率または面積抵抗積）を「ρＣ」とし、サンプル上層１２およびサンプル下層１３の抵抗またはシート抵抗をＲＴ，ＲＢとする。プローブアーム２１，２４により電流Ｉを供給したときの接点３２，３３の特定のエリアまたはポイントの間で測定された電圧Ｖは、次式によりモデル化して、表現することができる。
Figure 0005509204
 ここでＫ０（ｘ）は、任意の変数ｘが増加するとき急峻に低減する第２種０次変形ベッセル関数であり、λは、次式で表される転移長（transfer length）である。
Figure 0005509204
多点プローブ測定における表面感度および空間解像度を改善すると同時に、好ましくないスケーリング効果の低減を回避するために、上述のダウンスケーリング（狭小化）とは異なるアプローチをとることが必要となる。１つのアプローチは、概略的に図示する図２において、プローブアームの配置位置を等間隔から非対称的に変更することである。プローブ２２’の接点３２’の特定のエリアまたはポイントから電流を注入すると、電流注入ポイントの近傍における静電位は、主としてサンプル上層１２’の導電性に依存する。
非対称に配置構成されたプローブアームは、概略的に示す図２において、最小プローブアーム電極間距離として、４つのプローブアームのうち２つのプローブアーム、すなわちプローブアーム２１’，２２’の間の距離だけを必要とするという点で望ましい。すなわち、とりわけ非対称性または非単一方向性プローブアームに関して、より可撓性の高いプローブアーム構成を実現して、上述のスケーリング効果を極力抑えることができる。プローブアーム２１’〜２３’のうちの任意のものを用いて、注入電流および電圧を測定し、第４のプローブアーム２４’は、原理的には、バックゲートとしてテストサンプルの任意の位置に配置することができる。
本発明が提案する非対称プローブアーム構成に基づいて、図１および図２に関して前掲の関連文献の特定の具体例を変形することができる。図１のプローブアーム３４を他の３つのプローブアームよりはるかに大きく距離を隔てて配置すると、上記間隔の定義より、間隔ｃおよび間隔ｄの両方が増大する。間隔ｃおよび間隔ｄが十分に大きい場合、方程式（１）は以下のように変形することができる。
Figure 0005509204
非対称プローブアーム構成を用いた場合、明らかに、特定の接触エリアまたは接触ポイント（特定接触エリアポイント）３２，３３の間の電圧ＶAsym、ならびにプローブアーム２１に流れる注入電流Ｉを用いることにより、２層（または多層）構造を有するテストサンプルの電気特性を容易に検知することができる。
プローブアームの長さ方向に長く延びた貫通開口部に係る着想は、本発明の異なる態様として公開されるものである。図３および図４は、プローブが測定に際して利用されるときの貫通開口部の仕組み（作用）を概略的に示すものである。所望の技術的効果を分かりやすくするために、図３のプローブアームのねじれは誇張されていることを理解されたい。図３は、支持本体部３１５の上に固定された２つのプローブアーム３１１を示し、実線で示す外形形状３５０は、未使用状態のプローブアームを示し、破線で示す外形形状３５１は、実際に測定に使用されたときのプローブアームに対応するものである。プローブアーム３１１は、垂直二等分線に対してずれた位置に接触点３２１を有する。図３において、直交座標ベクトルｅｘ，ｅｙ，ｅｚを定義することができ、ベクトルｅｘが垂直二等分線３１３に平行であり、ベクトルｅｙが接触ポイント３２１間のラインに平行である。駆動力部品を用いて、能動的に作用されるプローブアームにベクトルｅｚの方向に力を加えると、本質的に２種類のモーメント、すなわち撓みおよび捻れのモーメントが生じる。撓みモーメントは、接触ポイント３２１と支持本体部３１５との間にずれがあることに起因し、捻れモーメントは、接触ポイント３２１と垂直二等分線３１３との間にずれがあることに起因する。接触ポイント３２１は、垂直二等分線３１３より別の接触ポイントにより近接して配置されているので、プローブアームが能動的に用いられたとき、２つの捻れモーメントの符号は反対となる。したがって、捻れモーメントにより、力を加えない場合に比して接触ポイント３２１がより接近するように、プローブアーム３１１は変形し、接触ポイント３２１は逆の横方向に移動する。
図４において、各プローブアーム３３１は、長さ方向に、すなわち垂直二等分線３３３対して平行に長く延びた貫通開口部３４４を有する。他のすべての態様において、プローブアーム３３１および支持本体部３３５は、図３の対応する部品３１３，３１５と同一のものである。各プローブアームの開口部３４４は、垂直二等分線３３３に対して接触ポイント３４１とは反対側に配置されている。開口部３４４は、プローブアーム３３１の構造的特性を変え、プローブアーム３３１に力が加わったとき、捻れモーメントが依然として存在した場合でも、プローブアーム３３１の接触ポイント３２１の横方向の動きが実質的に解消される。
図５を参照しながら、４点プローブの好適な実施形態を説明する。この特定の実施形態は、４つのプローブアームのみを有するものであるが、プローブアームの数を特定しない任意の多点プローブアームがこの実施形態の利点および特徴のいくつか、またはすべてを有することを理解されたい。
図５は、一列に配列された４つのプローブアーム１０１〜１０１'''を有する４点プローブを示す。プローブアーム１０１〜１０１'''は、支持本体部１０５の近位端２０５〜２０５'''に、接続ライン２０２〜２０２'''を介して接続されている。各接続ライン２０２〜２０２'''は、支持本体部１０５を形成する平面１０６に対して平行な平面において、対応するプローブアーム１０１〜１０１'''に沿って長手方向に延びる垂直二等分線２０３〜２０３'''を定義する。プローブアーム１０１〜１０１'''のそれぞれは、遠位端において、傾斜部分２０７〜２０７'''および特定接触エリアポイント１１１〜１１１'''を有し、特定接触エリアポイント１１１〜１１１'''は、接続ライン２０２〜２０２'''に対して平行なライン上に配置される。
この特定の好適な実施形態において、特定接触エリアポイント１１１〜１１１'''は、傾斜部分２０７〜２０７'''の最も狭小な部分として、細く尖るように成形された部材（尖端部材）２０９〜２０９'''を含む。さらに、第１および第３のプローブアーム１０１'，１０１''は、垂直二等分線２０３'，２０３''に対して所定の角度をなす傾斜部分２０７'，２０７''を有する。すなわち、最も狭小な部分２０８'，２０８''の位置が垂直二等分線２０３'，２０３''に対してずれており、特定接触エリアポイント１１１'，１１１''が、互いに対して接近し、各プローブアーム１０１'，１０１''の垂直二等分線２０３'，２０３''から離れるように、傾斜部分２０７'，２０７''が配置配向されている。
第２および第４のプローブアーム１０１，１０１'''は、垂直二等分線２０３，２０３'''に対して角度をなさない傾斜部分２０７'，２０７''を有する。すなわち、最も狭小な部分２０８，２０８'''は、垂直二等分線２０３，２０３'''に沿って位置合わせされる。ただし、細く尖るように成形された部材（尖端部材）２０９〜２０９'''は、プローブアーム１０１，１０１'''の垂直二等分線２０３，２０３'''に対して位置をずらして配置される。したがって、すべての特定接触エリアポイント１１１〜１１１'''は、垂直二等分線２０３〜２０３'''に対して位置をずらして配置され、第１および第３のプローブアーム１０１'，１０１''は、第２および第４のプローブアーム１０１，１０１'''に比して、より大きく位置をずらして配置される。これにより、図３および図４を参照して詳細説明するように、たとえばプローブ１００を用いて測定する際、支持本体部１０５の平面１０６の法線に平行な方向に特定接触エリアポイント１１１〜１１１'''を弾力的に（柔軟に）移動させるとき、特定接触エリアポイント１１１〜１１１'''を垂直二等分線２０３〜２０３'''に対して垂直な横方向に移動させることになる。ただし、細長い貫通開口部２０４〜２０４'''は、長手方向に延び、垂直二等分線２０３〜２０３'''に対してずれた位置に配置されているとき、実質的な程度、横方向の移動を解消することができる。各プローブアーム１０１〜１０１'''の開口部２０４〜２０４'''は、垂直二等分線２０３〜２０３'''を挟んで、特定接触エリアポイント１１１〜１１１'''とは反対側に設けられている。
４点プローブ１００の特徴は、特定接触エリアポイント間の最小距離が１μｍ以下であるときでも高感度測定を実現するとともに、上述の致命的なスケーリング効果を排除することにある。第１および第２のプローブアーム１０１，１０１'の特定接触エリアポイント間の距離は、第２および第３のプローブアーム１０１〜１０１''の対応する距離と同程度ではあるが、前者は後者より小さい。択一的な実施形態では、これらの２つの距離は、実質的に同一であってもよい。ただし、第３および第４のプローブアーム１０１''〜１０１'''の特定接触エリアポイント間の距離は、上記２つの距離よりも約１オーダ大きい。
動作に際して、外付けの位置決めシステムにより、本発明に係る多点プローブはテストサンプルの表面に物理的に接触するように駆動される。テストサンプルの表面と４つすべての導電性プローブアームとが電気的に接触すると、これらの導電性プローブアームのうちの２つに電流が供給され、他の２つの導電性プローブアーム間の電圧が測定される。電流を供給する方法および電圧を測定する方法は、当該技術分野において知られた任意のものを用いることができる。択一的な実施形態では、第４のプローブアーム１０１'''はバックゲートと置換される（図５では図示せず）。バックゲートは、原理的には、テストサンプルの表面上の任意の位置に配置することができる。
好適な実施形態において、第１のプローブアーム１０１'は、延長部または傾斜部材２０７'を備え、傾斜部材は、垂直二等分線２０３'に対してずれた位置に配置された特定接触エリアポイント１１１'を有する遠位先端部または最も狭小な部分２０８'を形成するものである。第２のプローブアーム１０１は、第１のプローブアーム１０１'に並行して配置され、遠位端部２０６において、第１のプローブアーム１０１'の延長部２０７'と形状が一致する傾斜端部面２２０を有する。傾斜端部面２２０は、遠位先端部または最も狭小な部分２０８を有し、これが第１のプローブアーム１０１'の特定接触エリアポイントから近接して配置された第２のプローブアーム１０１の特定接触エリアポイントを構成する。
第２のプローブアーム１０１は、その垂直二等分線２０３に対して第１のプローブアーム１０１'とは反対側にある別の傾斜端部面２２１を有し、他方の傾斜端部面２０７は、第３のプローブアーム１０１''の延長部または傾斜部材２０７''と一致する形状を有する。傾斜端部面２２０，２２１により、延長部２０７，２０７''までの間隔をより接近させて配置することにより、最初の３つのプローブアーム１０１〜１０１''の特定接触エリアポイントは、互いに接近した間隔で配置される。さらに第２のプローブアーム１０１の特定接触エリアポイントは、その垂直二等分線２０３に対して第３のプローブアーム１０１’’のある方に位置をずらして配置されている。
多点プローブの製造方法に関する好適な実施形態について図６〜図９を参照しながら以下説明する。好適な実施形態において、２つのプローブアームのみに着目するが、係る製造方法は、任意の数のプローブアームを有する多点プローブの製造に適用可能であることを理解されたい。
図６は、たとえば製造時の中間段階にある半導体ウエハなどのウエハ４１０を示す。この図において、基板４１２の表面４１６は、底面層４２０によりカバーされ、電気的に絶縁され、または半導電状態にある。続いて、底面層４２０は、担持層４２１によりカバーされ、同様に電気的に絶縁され、または半導電状態にある。好適な実施形態において、底面層は二酸化シリコンからなり、担持層は多結晶性シリコンからなる。底面層４２０に続いて担持層４２１を積層することは、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ支援ＣＶＤ法（ＰＥＣＶＤ）、低圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ）、電子サイクロトロン共鳴法（ＥＣＲ）、またはスパッタリング法などの当該技術分野において知られた任意の技術を用いて実現することができる。択一的な実施形態において、担持層４２１は、アモルファスシリコンをレーザにより結晶化することにより形成された多結晶性シリコンからなり、たとえばプラズマ支援ＣＶＤ法などの上記技術を用いて形成された底面層４２０の上に積層される。択一的に、別の実施形態において、基板４１２および底面層４２０は、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウエハであり、担持層４２１を単結晶シリコンで構成する。
図３に示すように、底面層４２０および担持層４２１は、パターニングされ、エッチングされて、図５に示すプローブアーム１０１，１０２の構造および特徴をそれぞれ有するビーム（梁）４０１，４０２が形成される。これらのビームは、特定の形状または対称性に限定されず、適当な特定接触エリアポイントを形成する任意の形態を有していてもよい。
フォトレジストパターン（図６に図示せず）を形成することにより、上記パターンを形成し、このフォトレジストパターンは、担持層４２１の上側表面４３１の上に２つのビーム４０１，４０２の領域を画定する。フォトレジストパターンは、従来式のフォトリソグラフィ技術に係るフォトレジストの形成、露光、現像、および除去により形成される。その後、底面層４２０および担持層４２１のマスクされない部分が基板４１２の上側表面４２６から除去されるまで、底面層４２０および担持層４２１は、当該技術分野において知られたドライエッチング、ウェットエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、およびアドバンストシリコンエッチング（ＡＳＥ）などの任意の技術を用いてエッチングされる。このエッチングは、１つまたは複数のエッチング技術を用いて行ってもよい。
本発明の択一的な実施形態において、電子線リソグラフィ法、集光イオンビームリソグラフィ法、原子間力顕微リソグラフィ法、レーザリソグラフィ法、紫外線リソグラフィ法、またはこれらの組み合わせなどの高解像リソグラフィ手法を用いて、２つのビーム４０１，４０２またはその一部を作製することができる
この種類の特定の択一的な実施形態の具体例として、集光イオンビームリソグラフィ法を用いて、多点プローブの最小の部材または構造体を形成し、他の高解像リソグラフィ手法を用いて、より大きい部材または構造体を形成する。
底面層４２０をバターニングした後、バターニングされた底面層４２０を残して、基板を部分的に取り除き、図７に示すような２つのプローブアーム４０１'，４０２'を形成する。プローブアーム４０１'，４０２'はそれぞれ、図５に示すプローブアーム１０１，１０２と同じ構造および特性を有する。
好適な実施形態なおいて、基板は図７に示すように除去される。基板の除去は、窒化シリコンからなる保護層（図７には図示せず）を、基板４１２の上側表面および下側表面の上に積層することにより行われる。次に、従来式のフォトリソグラフィ技術に係るフォトレジストの形成、露光、現像、および除去により、フォトレジストパターンを基板の下側表面の上に形成する。そして下側表面のマスクされない領域において、ＳＦ６およびＯ２または同様の試薬を含むプラズマにて、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて窒化層を除去し、水酸化カリウム（ＫＯＨ）または同様の化学薬品を含むエッチング薬品を用いて、自由に延長するプローブアーム４０１'，４０２'が露出するまで、基板をエッチングする。
択一的には、別の好適な実施形態において、水酸化カリウムの代わりに、深掘反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）またはアドバンストシリコンエッチング（ＡＳＥ）を用いる。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）または同様の化学薬品を含む化学薬品を用いたウェットエッチングにより、窒化保護層を除去する。
多点プローブの好適な実施形態に係るいくつかの不可欠な特徴を図７に見出すことができる。第１のプローブアーム４０１'は、延長部２０７'を有し、この延長部は、先端部分２０８'を含み、垂直二等分線２０３'に対してずれた位置に配置された特定接触エリアポイントを構成する特定接触エリアポイントを構成する。第２のプローブアーム４０２'は、第１のプローブアーム４０１'に並行して配置され、遠位端部２０６において、第１のプローブアーム４０１'の延長部２０７'と形状が一致する傾斜端部面２２０を有する。傾斜端部面２２０は、遠位先端部２０８を有し、これが第１のプローブアームの特定接触エリアポイント１１１'から近接して配置された第２のプローブアームの特定接触エリアポイントを構成する。さらに、第２のプローブアーム４０２'の特定接触エリアポイント１１１は、垂直二等分線２０３に対して位置がずれている。図７は、第１のプローブアーム４０１'の接続ライン２０２'、および第２のプローブアーム４０２'の接続ライン２０２を図示している。第２のプローブアーム４０２'は、その垂直二等分線２０３に対して第１のプローブアーム４０１'とは反対側にある別の傾斜端部面２２１を有する。さらに、プローブアーム４０１'，４０２'は、長手方向に延び、垂直二等分線２０３，２０３'に対してずれた位置に配置された細長い貫通開口部２０４'，２０４を有する。支持本体部１０５に対して弾力的に（柔軟に）移動させ、第１の表面１０６に対して垂直な方向に特定接触エリアポイント１１１'，１１１を移動させるとき、このように構成することにより、垂直二等分線２０３，２０３'に対して直交する方向の動きを、実質的に抑制することができる。
図８は、担持層４２１の下方を削るようにエッチングした底面層を示す。この好適な実施形態において、エッチングステップは、異方性ＲＩＥエッチング等のドライエッチングにより行われる。択一的には、このようなエッチング切削は、緩衝酸化物エッチング（緩衝フッ酸またはフッ酸）により行われる。エッチング後においては、先端部材２０９，２０９'は、もはや底面層４２０により支持されず、担持層４２１にのみ支持される。図８には図示しないが、底面層４２０の切削部分は、同様の技術および化学薬品を用いて、基板４１２をエッチングすることにより得られる。
製造の最終段階は、図９に示され、ウエハ４１０の上側表面上に導電層４２２を積層するステップを含む。導電層４２２は、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｏｓ，Ｗ，Ｍｏ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｃｄ，Ｒｅ、導電性ダイアモンド、金属シリサイド、導電セラミック、またはこれの組み合わせなどの導電材料で構成される。択一的には、導電層は、高濃度ドープされた半導体材料で構成することができる。導電層４２２は、電子線蒸着法や、当該技術分野において知られた任意の他の技術を用いて積層することができる。底面層４２０の切削部を設けたことにより、導電層４２２は、２つのプローブアームの間に導通経路を形成することなく、形成された両方のプローブアームを絶縁させることができる。プローブアーム４０１''，４０１''の特定接触エリアポイントは、外付けの配置測定システム（図９では図示せず）に電気的に接続することができる。
図９に示すように、導電層を積層すると、基板上に電極が形成される。好適な実施形態において、これらの電極を用いて、導電性プローブアームを積極的に保護して、漏れ抵抗を実施的に低減し、ひいては本発明に係る測定精度を改善することができる。
本発明の特徴点は以下の通りである。
［ポイント１］テストサンプルの複数の特定位置において電気特性をテストするための多点プローブは、
（ａ）第１の表面を有する支持本体部と、
（ｂ）第１の複数の導電性プローブアームとを備え、
各導電性プローブアームは近位端および遠位端を有し、その近位端で支持本体部に接続され、各導電性プローブアームが個別に柔軟に動くように、支持本体部から自由に延びる遠位端を有し、各導電性プローブアームと支持本体部との間に接続ラインが形成され、各接続ラインに垂直で第１の表面に平行な垂直二等分線が形成され、
（ｃ）導電性プローブアームは、導電性プローブアームを支持ウエハ本体部に面するように支持ウエハ本体部の上に形成するステップと、支持本体部から自由に延びる導電性プローブを形成するために、支持本体部を構成する支持ウエハ本体部の一部を除去するステップと、を有する多点プローブ製造方法を用いて作製され、
（ｄ）各導電性プローブアームは、垂直二等分線に垂直で、支持本体部との接触ラインに平行な方向における最大幅と、垂直二等分線および支持本体部との接触ラインに垂直な方向における最大厚みとを有し、最大幅と最大厚みとの比は、０．５〜２．０の範囲、たとえば１〜１０の範囲、好適には１〜３であり、
各導電性プローブアームは、遠位端において、テストサンプルの数多くの特定位置の中から１つの特定位置に接触するための特定エリアポイントを有し、
（ｅ）複数の導電性プローブアームのうちの少なくとも１つの導電性プローブアームは、垂直二等分線に対してずれた位置に配置された特定接触エリアポイントを形成する遠位先端部を有することを特徴とする。
［ポイント２］ポイント１に係る多点プローブにおいて、別のプローブアームは、一方のプローブアームに並行して配置され、遠位端において傾斜した端部表面を有し、その端部表面が前記一方のプローブアームの延長部と同一の形状を有し、別のプローブアームは、前記一方のプローブアームの特定接触エリアポイントに近接した特定接触エリアポイントを構成する遠位先端部を有する。
［ポイント３］ポイント２に係る多点プローブにおいて、前記別のプローブアームの特定接触エリアポイントは、その垂直二等分線に対してずれた位置に配置されている。
［ポイント４］ポイント１〜３に係る多点プローブにおいて、少なくとも１つのプローブアームは、長手方向に延び、その垂直二等分線に対してずれた位置に配置された細長い貫通開口部をさらに有し、支持本体部に対して柔軟に移動させ、第１の表面に垂直に特定接触エリアポイントを移動させたとき、その垂直二等分線に垂直な方向の動きと、第１の表面に平行な動きを実質的に抑制する。
［ポイント５］ポイント１〜４に係る多点プローブにおいて、第１の複数の導電性プローブアームは、単一方向性を有する。
［ポイント６］ポイント１〜５に係る多点プローブにおいて、複数の導電性プローブアームのうちの第１のプローブアームの特定接触エリアポイントと、複数の導電性プローブアームのうちの第２のプローブアームの特定接触エリアポイントとの間の距離を第１の距離と定義し、第１のプローブアームの垂直二等分線と第２のプローブアームの垂直二等分線との間の距離を第２の距離と定義して、一対の距離を定義したとき、第１の距離が第２の距離より小さい。
［ポイント７］ポイント１〜６に係る多点プローブにおいて、導電性プローブアームのうちの３つの導電性プローブアームが、支持本体部上に連続して配置され、一対の距離に対応する第１の分離および同様に一対の距離に対応する第２の分離で離間し、第１の分離および第２の分離のそれぞれにおいて、第１の距離が第２の距離より小さい。
［ポイント８］ポイント１〜７に係る多点プローブにおいて、第１の分離の第１の距離は、第２の分離の第１の距離と実質的に同一である。
［ポイント９］ポイント１〜８に係る多点プローブにおいて、第１の分離の第１の距離は、第２の分離の第１の距離と実質的に異なる。
［ポイント１０］ポイント１〜９に係る多点プローブにおいて、第１の分離の第１の距離は、１ｎｍ〜１２０μｍ、４０ｎｍ〜６０μｍ、８０ｎｍ〜３０μｍ、１６０ｎｍ〜３５μｍの範囲、好適には２００ｎｍであり、第２の分離の第１の距離は、１ｎｍ〜１２０μｍ、４０ｎｍ〜６０μｍ、８０ｎｍ〜３０μｍ、１６０ｎｍ〜１５μｍの範囲、好適には２００ｎｍである。
［ポイント１１］ポイント１〜１０に係る多点プローブにおいて、第１の分離の第１の距離は、１ｎｍ〜１００ｎｍ、１００ｎｍ〜３００ｎｍ、３００ｎｍ〜１μｍ、１μｍ〜５μｍ、５μｍ〜２０μｍ、２０μｍ〜１２０μｍの範囲であり、第２の分離の第１の距離は、１ｎｍ〜１００ｎｍ、１００ｎｍ〜３００ｎｍ、３００ｎｍ〜１μｍ、１μｍ〜５μｍ、５μｍ〜２０μｍ、２０μｍ〜１２０μｍの範囲である。
［ポイント１２］ポイント７〜１１に係る多点プローブにおいて、前記別の導電性プローブアームは、連続する３つの導電性プローブアームと連続して配置され、３つの導電性プローブアームのうちの最も近接する導電性プローブアームとは、一対の距離に対応する第３の分離で離間して配置され、第３の分離の第１の距離は、一対の距離に対応する第１および第２の分離の第１の距離より大きい。
［ポイント１３］ポイント１２に係る多点プローブにおいて、第３の分離の第１の距離は、一対の距離に対応する第１および第２の分離の第１の距離より、２〜１０００、５〜８００、１０〜６００、２０〜４００の範囲、好適には４０の倍率で大きい。
［ポイント１４］ポイント１２および１３に係る多点プローブにおいて、第３の分離の第１の距離は、第１の分離の第１の距離または第２の分離の第１の距離より、３〜１０、１０〜３０、３０〜９０、９０〜３００、３００〜１０００、１０３〜１０４、１０４〜１０５、１０５〜１０６、１０６〜１０７、または１０７〜１０８の範囲の倍率で大きい。
［ポイント１５］ポイント１〜１４に係る多点プローブにおいて、第１の複数の導電性プローブアームは、多層構造を有し、それぞれ上層および下層を有し、下層は支持本体部に接続され、上層は下層に接続され、下層に対して支持本体部とは反対側に配置され、細長い貫通開口部を無視した場合、上層および下層は実質的に矩形の断面形状を有し、矩形断面は、支持本体部の第１の表面の平面に対して垂直なライン間の距離としての幅の寸法と、支持本体部の第１の表面の平面に対して水平なライン間の距離としての深さの寸法と、導電性プローブアームの近位端から遠位端までの距離としての長さの寸法とを有する。
［ポイント１６］ポイント１５に係る多点プローブにおいて、各導電性プローブアームの上層の深さが、下層の深さよりも小さいか、実質的に等しい。
［ポイント１７］ポイント１５または１６に係る多点プローブにおいて、各導電性プローブアームの上層の幅が、下層の幅よりも大きいか、実質的に等しい。
［ポイント１８］ポイント１〜１７に係る多点プローブにおいて、第１の複数の導電性プローブアームは、下層の幅に対する長さの比が５００：１〜２：１の範囲、または５０：１〜５：１の範囲、好適な用途では５：１である。
［ポイント１９］ポイント１〜１８に係る多点プローブにおいて、第１の複数の導電性プローブアームは、下層の深さに対する幅の比が２０：１〜１：５の範囲、好適な用途では２：１である。
［ポイント２０］ポイント１〜１９に係る多点プローブにおいて、複数の導電性プローブアームのうちの少なくとも１つは、その遠位端において傾斜部材を有する。
［ポイント２１］ポイント１〜２０に係る多点プローブにおいて、複数の導電性プローブアームのうちの少なくとも１つは、その遠位端から延びる傾斜部材を有し、その傾斜部材は多層構造を有し、その延長部の上層および下層である傾斜した上層および傾斜した下層を有し、特定接触エリアポイントが傾斜部材に配置される。
［ポイント２２］ポイント１〜２１に係る多点プローブにおいて、複数の導電性プローブアームのうちの少なくとも１つは、その遠位端にあるエリアポイントまたは傾斜部材から延びる細く尖るように成形された部材を有し、特定接触エリアポイントが延びる細く尖るように成形された部材の上に配置される。
［ポイント２３］ポイント１〜２２に係る多点プローブにおいて、第１の複数の導電性プローブアームの長さは、１００ｎｍ〜２ｍｍの範囲にあり、好適には１０μｍである。
［ポイント２４］ポイント１〜２３に係る多点プローブにおいて、支持本体部は、セラミック材料からなる。
［ポイント２５］ポイント１〜２３に係る多点プローブにおいて、支持本体部は、半導体材料からなる。
［ポイント２６］ポイント２５に係る多点プローブにおいて、半導体材料はＧｅ，Ｓｉまたはこれらの化合物を含む。
［ポイント２７］ポイント１〜２６に係る多点プローブにおいて、下層は誘電性材料または半導体材料からなる。
［ポイント２８］ポイント２７に係る多点プローブにおいて、誘電性材料または半導体材料はＳｉＯ２を含む。
［ポイント２９］ポイント１〜２８に係る多点プローブにおいて、上層は導電層である。
［ポイント３０］ポイント１〜２８に係る多点プローブにおいて、上層は導電層と担持層を有し、担持層が下層に接触し、導電層は、担持層に接触し、下層とは反対側の担持層の上に配置される。
［ポイント３１］ポイント２９，３０に係る多点プローブにおいて、導電層は、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｏｓ，Ｗ，Ｍｏ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｃｄ，Ｒｅ、導電性ダイアモンド、金属シリサイド、導電セラミック、またはこれの組み合わせなどの導電材料で構成される。
［ポイント３２］ポイント３０，３１に係る多点プローブにおいて、担持層は、結晶性シリコン、多結晶性シリコン、誘電材料、金属または合金などの半導体材料を含む。
［ポイント３３］テストサンプルの特定位置における電気特性をテストするための多点テスト装置は、
（ｉ）テストサンプルを受容し、保持する手段と、
（ii）テスト信号を生成する信号生成手段および測定信号を検出する信号測定手段を有する電気特性テスト手段と、
（iii）多点プローブとを備え、
多点プローブは、
（ａ）第１の表面を有する支持本体部と、
（ｂ）第１の複数の導電性プローブアームとを備え、
各導電性プローブアームは近位端および遠位端を有し、その近位端で支持本体部に接続され、各導電性プローブアームが個別に柔軟に動くように、支持本体部から自由に延びる遠位端を有し、各導電性プローブアームと支持本体部との間に接続ラインが形成され、各接続ラインに垂直で第１の表面に平行な垂直二等分線が形成され、
（ｃ）導電性プローブアームは、導電性プローブアームを支持ウエハ本体部に面するように支持ウエハ本体部の上に形成するステップと、支持本体部から自由に延びる導電性プローブを形成するために、支持本体部を構成する支持ウエハ本体部の一部を除去するステップと、を有する多点プローブ製造方法を用いて作製され、
（ｄ）各導電性プローブアームは、垂直二等分線に垂直で、支持本体部との接触ラインに平行な方向における最大幅と、垂直二等分線および支持本体部との接触ラインに垂直な方向における最大厚みとを有し、最大幅と最大厚みとの比は、０．５〜２．０の範囲、たとえば１〜１０の範囲、好適には１〜３であり、
各導電性プローブアームは、遠位端において、テストサンプルの数多くの特定位置の中から１つの特定位置に接触するための特定エリアポイントを有し、
（ｅ）複数の導電性プローブアームのうちの少なくとも１つの導電性プローブアームは、垂直二等分線に対してずれた位置に配置された特定接触エリアポイントを形成する遠位先端部を有し、
（ｆ）多点プローブは、電気特性テスト手段と通信し、
（iv）多点テスト装置は、テストサンプルの電気特性をテストするために、導電性プローブアームがテストサンプルの特定位置に接触するように、多点プローブをテストサンプルに対して移動させる往復移動手段をさらに備えることを特徴とする。
［ポイント３４］ポイント３３に係る多点テスト装置は、電気特性テスト手段をテストサンプルに接続するためのバックゲートをさらに有し、バックゲートは、テストサンプルの電気特性をテストするための少なくとも３つの導電性プローブアームを有する多点テスト装置とともに用いる際に特に好適である。
［ポイント３５］ポイント３３または３４に係る多点テスト装置において、電気特性テスト手段は、テストサンプルの電気特性を精査するための手段をさらに有する。
［ポイント３６］ポイント３３〜３６に係る多点テスト装置において、往復移動手段は、多点プローブを保持するための手段をさらに有する。
［ポイント３７］ポイント３３〜３６に係る多点テスト装置は、テストサンプル全体における保持手段の位置を決定し、テストサンプルに対する保持手段の位置を記録する手段をさらに有する。
［ポイント３８］ポイント３３〜３７に係る多点テスト装置において、保持手段の位置を決定記録する手段は、テストサンプルと同一平面内であって、テストサンプルに垂直な方向を含む任意の空間方向に操作可能である。
［ポイント３９］ポイント３３〜３８に係る多点テスト装置において、保持手段の位置を決定記録する手段は、多点プローブの保持手段の角度位置を与えるように保持手段を配向する手段を有する。
［ポイント４０］ポイント３３〜３９に係る多点テスト装置において、保持手段の位置を決定記録する手段は、テストサンプルの表面に平行な軸に沿って、多点プローブの保持手段の角度位置を与えるように保持手段を配向する手段を有する。
［ポイント４１］ポイント３３〜４０に係る多点テスト装置において、保持手段の位置を決定記録する手段は、テストサンプルの表面に垂直な軸に沿って、多点プローブの保持手段の角度位置を与えるように保持手段を配向する手段を有する。
［ポイント４２］ポイント３３〜４１に係る多点テスト装置において、保持手段の位置を決定記録する手段は、テストサンプルと多点プローブの保持手段との間の接触の有無を検知する手段を有する。
［ポイント４３］ポイント３３〜４２に係る多点テスト装置において、多点プローブは、ポイント２〜３２に係る任意の特徴を有する。
［ポイント４４］多点プローブの製造方法であって、この製造方法は、
（ｉ）ウエハ本体部を形成するステップと、
（ii）ウエハ本体部と同一平面上に面するように配置された第１の複数の導電性プローブアームを形成するステップと、
（iv）ウエハ本体部の一部を除去して、ウエハ本体部の除去されない支持本体部を構成するウエハ本体部の一部から自由に延びる導電性プローブアームを形成するステップとを有することを特徴とする。
［ポイント４５］ポイント４４に係る多点プローブの製造方法において、ウエハ本体部と同一平面上に面するように導電性プローブアームを形成する技術は、微細加工技術、平坦化技術、ＣＭＯＳ技術、厚膜技術、薄膜技術、またはこれらの組み合わせの技術を含む。
［ポイント４６］ポイント４４または４５に係る多点プローブの製造方法において、第１の複数の導電性プローブアームは多層構造を有する。
［ポイント４７］ポイント４４〜４６に係る多点プローブの製造方法において、第１の複数の導電性プローブアームは、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ支援ＣＶＤ法（ＰＥＣＶＤ）、低圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ）、電子サイクロトロン共鳴法（ＥＣＲ）、スパッタリング法、機械的研磨、エッチング、または紫外線リソグラフィ法、電子線リソグラフィ法、原子間力顕微リソグラフィ法（ＡＦＭ）、レーザリソグラフィ法（ＦＩＢ）等の高解像リソグラフィ手法を用いて形成される。
［ポイント４８］ポイント４４〜４７に係る多点プローブの製造方法において、多点プローブは、ポイント１〜４３に係る多点プローブの任意の特徴を有する。
１０．テストサンプル、１１．テストサンプル表面、１４．電流ライン、１５．接合面、２１，２２，２３，２４．プローブアーム、３１，３２，３３，３４．接点、１０１，３１１，３３１．プローブアーム、２０２．接続ライン、２０３，３１３，３３３．垂直二等分線、２０４，３４４．貫通開口部、１０５，３３５．支持本体部、１０６．支持本体部の平面、２０５．近位端、２０６．遠位端部、２０７．傾斜部分、２０９．尖端部材、１１１．特定接触エリアポイント、２２０，２２１．傾斜端部面、３２１，３４１．接触ポイント、４０１，４０２、ビーム（梁）、４１０．ウエハ、４１２．基板、４１６．表面、４２０．底面層、４２１．担持層、４３１．上側表面。

Claims (15)

  1. テストサンプルの複数の特定位置において電気特性をテストするための多点プローブであって、
    （ａ）第１の表面を有する支持本体部と、
    （ｂ）第１の複数の導電性プローブアームとを備え、
    各導電性プローブアームは近位端および遠位端を有し、その近位端で支持本体部に接続され、各導電性プローブアームが個別に柔軟に動くように、支持本体部から自由に延びる遠位端を有し、各導電性プローブアームと支持本体部との間に接続ラインが形成され、各接続ラインに垂直で第１の表面に平行な垂直二等分線が定義され、
    （ｃ）導電性プローブアームは、導電性プローブアームを支持ウエハ本体部に面するように支持ウエハ本体部の上に形成するステップと、支持本体部から自由に延びる導電性プローブを形成するために、支持本体部を構成する支持ウエハ本体部の一部を除去するステップと、を有する多点プローブ製造方法を用いて作製され、
    （ｄ）各導電性プローブアームは、垂直二等分線に垂直で、支持本体部との接触ラインに平行な方向における最大幅と、垂直二等分線および支持本体部との接触ラインに垂直な方向における最大厚みとを有し、最大厚みに対する最大幅の比は、０．５〜２．０の範囲であり、
    各導電性プローブアームは、遠位端において、テストサンプルの数多くの特定位置の中から１つの特定位置に接触するための特定エリアポイントを有し、
    （ｅ）複数の導電性プローブアームのうちの少なくとも１つの導電性プローブアームは、垂直二等分線に対してずれた位置に配置された特定接触エリアポイントを形成する遠位先端部を有し、
    少なくとも１つのプローブアームは、長手方向に延び、その垂直二等分線に対してずれた位置に配置された細長い貫通開口部をさらに有し、支持本体部に対して柔軟に移動させ、第１の表面に垂直に特定接触エリアポイントを移動させたとき、その垂直二等分線に垂直な方向の動きと、第１の表面に平行な動きを実質的に抑制することを特徴とする多点プローブ。
  2. テストサンプルの複数の特定位置において電気特性をテストするための多点プローブであって、
    （ａ）第１の表面を有する支持本体部と、
    （ｂ）第１の複数の導電性プローブアームとを備え、
    各導電性プローブアームは近位端および遠位端を有し、その近位端で支持本体部に接続され、各導電性プローブアームが個別に柔軟に動くように、支持本体部から自由に延びる遠位端を有し、各導電性プローブアームと支持本体部との間に接続ラインが形成され、各接続ラインに垂直で第１の表面に平行な垂直二等分線が定義され、
    （ｃ）導電性プローブアームは、導電性プローブアームを支持ウエハ本体部に面するように支持ウエハ本体部の上に形成するステップと、支持本体部から自由に延びる導電性プローブを形成するために、支持本体部を構成する支持ウエハ本体部の一部を除去するステップと、を有する多点プローブ製造方法を用いて作製され、
    （ｄ）各導電性プローブアームは、垂直二等分線に垂直で、支持本体部との接触ラインに平行な方向における最大幅と、垂直二等分線および支持本体部との接触ラインに垂直な方向における最大厚みとを有し、最大厚みに対する最大幅の比は、０．５〜２．０の範囲であり、
    各導電性プローブアームは、遠位端において、テストサンプルの数多くの特定位置の中から１つの特定位置に接触するための特定エリアポイントを有し、
    （ｅ）複数の導電性プローブアームのうちの少なくとも１つの導電性プローブアームは、垂直二等分線に対してずれた位置に配置された特定接触エリアポイントを形成する遠位先端部を有し、
    複数の導電性プローブアームのうちの第１のプローブアームの特定接触エリアポイントと、複数の導電性プローブアームのうちの第２のプローブアームの特定接触エリアポイントとの間の距離を第１の距離と定義し、第１のプローブアームの垂直二等分線と第２のプローブアームの垂直二等分線との間の距離を第２の距離と定義して、一対の距離を定義したとき、第１の距離が第２の距離より小さく、
    導電性プローブアームのうちの３つの導電性プローブアームが、支持本体部上に連続して配置され、一対の距離に対応する第１の分離および同様に一対の距離に対応する第２の分離で離間し、第１の分離および第２の分離のそれぞれにおいて、第１の距離が第２の距離より小さいことを特徴とする多点プローブ。
  3. 請求項２に記載の多点プローブにおいて、
    第１の複数の導電性プローブアームは、多層構造を有し、それぞれ上層および下層を有し、下層は支持本体部に接続され、上層は下層に接続され、下層に対して支持本体部とは反対側に配置され、上層および下層は実質的に矩形の断面形状を有し、矩形断面は、支持本体部の第１の表面の平面に対して垂直なライン間の距離としての幅の寸法と、支持本体部の第１の表面の平面に対して水平なライン間の距離としての深さの寸法と、導電性プローブアームの近位端から遠位端までの距離としての長さの寸法とを有することを特徴とする多点プローブ。
  4. 請求項１〜３のいずれか１に記載の多点プローブにおいて、
    別のプローブアームは、一方のプローブアームに並行して配置され、遠位端において傾斜した端部表面を有し、その端部表面が前記一方のプローブアームの延長部と同一の形状を有し、別のプローブアームは、前記一方のプローブアームの特定接触エリアポイントに近接した特定接触エリアポイントを構成する遠位先端部を有することを特徴とする多点プローブ。
  5. 請求項４に記載の多点プローブにおいて、
    前記別のプローブアームの特定接触エリアポイントは、その垂直二等分線に対してずれた位置に配置されていることを特徴とする多点プローブ。
  6. 請求項１〜５のいずれか１に記載の多点プローブにおいて、
    第１の複数の導電性プローブアームは、支持本体部から単一方向に延びることを特徴とする多点プローブ。
  7. 請求項２に記載の多点プローブにおいて、
    前記別の導電性プローブアームは、連続する３つの導電性プローブアームと連続して配置され、３つの導電性プローブアームのうちの最も近接する導電性プローブアームとは、一対の距離に対応する第３の分離で離間して配置され、第３の分離の第１の距離は、一対の距離に対応する第１および第２の分離の第１の距離より大きいことを特徴とする多点プローブ。
  8. テストサンプルの特定位置における電気特性をテストするための多点テスト装置であって、
    （ｉ）テストサンプルを受容し、保持する手段と、
    （ii）テスト信号を生成する信号生成手段および測定信号を検出する信号測定手段を有する電気特性テスト手段と、
    （iii）多点プローブとを備え、
    多点プローブは、
    （ｇ）第１の表面を有する支持本体部と、
    （ｈ）第１の複数の導電性プローブアームとを備え、
    各導電性プローブアームは近位端および遠位端を有し、その近位端で支持本体部に接続され、各導電性プローブアームが個別に柔軟に動くように、支持本体部から自由に延びる遠位端を有し、各導電性プローブアームと支持本体部との間に接続ラインが形成され、各接続ラインに垂直で第１の表面に平行な垂直二等分線が定義され、
    （ｉ）導電性プローブアームは、導電性プローブアームを支持ウエハ本体部に面するように支持ウエハ本体部の上に形成するステップと、支持本体部から自由に延びる導電性プローブを形成するために、支持本体部を構成する支持ウエハ本体部の一部を除去するステップと、を有する多点プローブ製造方法を用いて作製され、
    （ｊ）各導電性プローブアームは、垂直二等分線に垂直で、支持本体部との接触ラインに平行な方向における最大幅と、垂直二等分線および支持本体部との接触ラインに垂直な方向における最大厚みとを有し、最大幅と最大厚みとの比は、０．５〜２．０の範囲であり、
    各導電性プローブアームは、遠位端において、テストサンプルの数多くの特定位置の中から１つの特定位置に接触するための特定エリアポイントを有し、
    （ｋ）複数の導電性プローブアームのうちの少なくとも１つの導電性プローブアームは、垂直二等分線に対してずれた位置に配置された特定接触エリアポイントを形成する遠位先端部を有し、
    （ｌ）多点プローブは、電気特性テスト手段と通信し、
    （iv）多点テスト装置は、テストサンプルの電気特性をテストするために、導電性プローブアームがテストサンプルの特定位置に接触するように、多点プローブをテストサンプルに対して移動させる往復移動手段をさらに備え、
    少なくとも１つのプローブアームは、長手方向に延び、その垂直二等分線に対してずれた位置に配置された細長い貫通開口部をさらに有し、支持本体部に対して柔軟に移動させ、第１の表面に垂直に特定接触エリアポイントを移動させたとき、その垂直二等分線に垂直な方向の動きと、第１の表面に平行な動きを実質的に抑制することを特徴とする多点テスト装置。
  9. テストサンプルの特定位置における電気特性をテストするための多点テスト装置であって、
    （ｉ）テストサンプルを受容し、保持する手段と、
    （ii）テスト信号を生成する信号生成手段および測定信号を検出する信号測定手段を有する電気特性テスト手段と、
    （iii）多点プローブとを備え、
    多点プローブは、
    （ｇ）第１の表面を有する支持本体部と、
    （ｈ）第１の複数の導電性プローブアームとを備え、
    各導電性プローブアームは近位端および遠位端を有し、その近位端で支持本体部に接続され、各導電性プローブアームが個別に柔軟に動くように、支持本体部から自由に延びる遠位端を有し、各導電性プローブアームと支持本体部との間に接続ラインが形成され、各接続ラインに垂直で第１の表面に平行な垂直二等分線が定義され、
    （ｉ）導電性プローブアームは、導電性プローブアームを支持ウエハ本体部に面するように支持ウエハ本体部の上に形成するステップと、支持本体部から自由に延びる導電性プローブを形成するために、支持本体部を構成する支持ウエハ本体部の一部を除去するステップと、を有する多点プローブ製造方法を用いて作製され、
    （ｊ）各導電性プローブアームは、垂直二等分線に垂直で、支持本体部との接触ラインに平行な方向における最大幅と、垂直二等分線および支持本体部との接触ラインに垂直な方向における最大厚みとを有し、最大幅と最大厚みとの比は、０．５〜２．０の範囲であり、
    各導電性プローブアームは、遠位端において、テストサンプルの数多くの特定位置の中から１つの特定位置に接触するための特定エリアポイントを有し、
    （ｋ）複数の導電性プローブアームのうちの少なくとも１つの導電性プローブアームは、垂直二等分線に対してずれた位置に配置された特定接触エリアポイントを形成する遠位先端部を有し、
    （ｌ）多点プローブは、電気特性テスト手段と通信し、
    複数の導電性プローブアームのうちの第１のプローブアームの特定接触エリアポイントと、複数の導電性プローブアームのうちの第２のプローブアームの特定接触エリアポイントとの間の距離を第１の距離と定義し、第１のプローブアームの垂直二等分線と第２のプローブアームの垂直二等分線との間の距離を第２の距離と定義して、一対の距離を定義したとき、第１の距離が第２の距離より小さく、
    導電性プローブアームのうちの３つの導電性プローブアームが、支持本体部上に連続して配置され、一対の距離に対応する第１の分離および同様に一対の距離に対応する第２の分離で離間し、第１の分離および第２の分離のそれぞれにおいて、第１の距離が第２の距離より小さく、
    （iv）多点テスト装置は、テストサンプルの電気特性をテストするために、導電性プローブアームがテストサンプルの特定位置に接触するように、多点プローブをテストサンプルに対して移動させる往復移動手段をさらに備えることを特徴とする多点テスト装置。
  10. 請求項９に記載の多点テスト装置において、
    第１の複数の導電性プローブアームは、多層構造を有し、それぞれ上層および下層を有し、下層は支持本体部に接続され、上層は下層に接続され、下層に対して支持本体部とは反対側に配置され、上層および下層は実質的に矩形の断面形状を有し、矩形断面は、支持本体部の第１の表面の平面に対して垂直なライン間の距離としての幅の寸法と、支持本体部の第１の表面の平面に対して水平なライン間の距離としての深さの寸法と、導電性プローブアームの近位端から遠位端までの距離としての長さの寸法とを有することを特徴とする多点テスト装置。
  11. 請求項８に記載の多点テスト装置において、
    電気特性テスト手段をテストサンプルに接続するためのバックゲートをさらに有し、
    バックゲートは、テストサンプルの電気特性をテストするための少なくとも３つの導電性プローブアームを有する多点テスト装置とともに用いる際に特に適していることを特徴とする多点テスト装置。
  12. 請求項８〜１１のいずれか１に記載の多点テスト装置において、
    請求項２〜７のいずれか１に記載の多点プローブを有することを特徴とする多点テスト装置。
  13. 多点プローブの製造方法であって、
    （ｉ）ウエハ本体部を形成するステップと、
    （ii）ウエハ本体部と同一平面上に面するように配置された第１の複数の導電性プローブアームを形成するステップと、
    （iv）ウエハ本体部の一部を除去して、ウエハ本体部の除去されない支持本体部を構成するウエハ本体部の一部から自由に延びる導電性プローブアームを形成するステップとを有し、
    少なくとも１つのプローブアームは、長手方向に延び、その垂直二等分線に対してずれた位置に配置された細長い貫通開口部をさらに有し、支持本体部に対して柔軟に移動させ、第１の表面に垂直に特定接触エリアポイントを移動させたとき、その垂直二等分線に垂直な方向の動きと、第１の表面に平行な動きを実質的に抑制することを特徴とする製造方法。
  14. 請求項１３に記載の製造方法において、
    ウエハ本体部と同一平面上に面するように導電性プローブアームを形成する技術は、微細加工技術、平坦化技術、ＣＭＯＳ技術、厚膜技術、薄膜技術、またはこれらの組み合わせの技術を含むことを特徴とする製造方法。
  15. 請求項１３または１４に記載の製造方法において、
    請求項１〜８のいずれか１に記載の多点プローブを有することを特徴とする製造方法。
JP2011515107A 2008-06-30 2009-06-30 電気特性を検査するための多点プローブおよび多点プローブの製造方法 Expired - Fee Related JP5509204B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08388023A EP2141503A1 (en) 2008-06-30 2008-06-30 A multi-point probe for testing electrical properties and a method of producing a multi-point probe
EP08388023.7 2008-06-30
PCT/DK2009/000161 WO2010000265A1 (en) 2008-06-30 2009-06-30 A multi-point probe for testing electrical properties and a method of producing a multi-point probe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011526360A JP2011526360A (ja) 2011-10-06
JP5509204B2 true JP5509204B2 (ja) 2014-06-04

Family

ID=40020690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011515107A Expired - Fee Related JP5509204B2 (ja) 2008-06-30 2009-06-30 電気特性を検査するための多点プローブおよび多点プローブの製造方法

Country Status (6)

Country Link
EP (2) EP2141503A1 (ja)
JP (1) JP5509204B2 (ja)
KR (1) KR20110039301A (ja)
CN (1) CN102099694A (ja)
IL (1) IL210154A0 (ja)
WO (1) WO2010000265A1 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG191251A1 (en) 2010-12-21 2013-07-31 Capres As Single-position hall effect measurements
EP2469271A1 (en) 2010-12-21 2012-06-27 Capres A/S Single-position Hall effect measurements
EP2498081A1 (en) 2011-03-08 2012-09-12 Capres A/S Single-position hall effect measurements
EP2677324A1 (en) 2012-06-20 2013-12-25 Capres A/S Deep-etched multipoint probe
TWI506280B (zh) * 2013-12-13 2015-11-01 Mpi Corp Probe module (2)
TW201702609A (zh) * 2015-07-06 2017-01-16 Mpi Corp 探針模組（二）
TWI564569B (zh) * 2015-09-21 2017-01-01 旺矽科技股份有限公司 探針結構及其製造方法
CN110383077B (zh) * 2017-03-07 2022-03-29 卡普雷斯股份有限公司 用于测试测试样品的电特性的探针
TWI645194B (zh) * 2017-07-12 2018-12-21 萬潤科技股份有限公司 探針模組、探針裝置及使用該探針裝置之電子元件檢測方法及設備
TWI783074B (zh) * 2017-11-09 2022-11-11 義大利商探針科技公司 用於測試高頻裝置的測試頭的接觸探針
US11693028B2 (en) * 2017-11-15 2023-07-04 Kla Corporation Probe for testing an electrical property of a test sample
TWI827809B (zh) * 2019-04-04 2024-01-01 丹麥商卡普雷斯股份有限公司 測量測試樣本之電性的方法，以及多層測試樣本
US11959940B2 (en) 2019-04-23 2024-04-16 Yokowo Co., Ltd. Contact probe
CN111504766B (zh) * 2020-05-08 2020-11-03 强一半导体（苏州）有限公司 一种mems探针单转轴对称弯曲测试结构及其俯仰臂
KR102532503B1 (ko) * 2022-09-01 2023-05-17 주식회사 프로이천 프로브니들

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5506515A (en) * 1994-07-20 1996-04-09 Cascade Microtech, Inc. High-frequency probe tip assembly
US5973394A (en) * 1998-01-23 1999-10-26 Kinetrix, Inc. Small contactor for test probes, chip packaging and the like
ATE373830T1 (de) * 1998-07-08 2007-10-15 Capres Aps Mehrspitzenfühler
US7304486B2 (en) 1998-07-08 2007-12-04 Capres A/S Nano-drive for high resolution positioning and for positioning of a multi-point probe
US6343369B1 (en) * 1998-09-15 2002-01-29 Microconnect, Inc. Methods for making contact device for making connection to an electronic circuit device and methods of using the same
JP2002286758A (ja) * 2001-03-28 2002-10-03 Yamaha Corp プローブユニットおよびその製造方法
US6982565B2 (en) * 2003-03-06 2006-01-03 Micron Technology, Inc. Test system and test method with interconnect having semiconductor spring contacts
TWI268350B (en) * 2005-02-03 2006-12-11 Mjc Probe Inc Embedded light-touching component and manufacturing method hereof embedded light-touching component made by a micro-electromechanical process
JP4613264B2 (ja) * 2006-10-02 2011-01-12 国立大学法人 香川大学 表面特性解析装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011526360A (ja) 2011-10-06
EP2141503A1 (en) 2010-01-06
IL210154A0 (en) 2011-03-31
CN102099694A (zh) 2011-06-15
KR20110039301A (ko) 2011-04-15
WO2010000265A1 (en) 2010-01-07
EP2307892A1 (en) 2011-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5509204B2 (ja) 電気特性を検査するための多点プローブおよび多点プローブの製造方法
US7304486B2 (en) Nano-drive for high resolution positioning and for positioning of a multi-point probe
EP0584233B1 (en) Submicron tip structure with opposed tips
US20010050565A1 (en) Multi-point probe
JPH05196458A (ja) 原子力顕微鏡用ピエゾ抵抗性片持ばり構造体
US20080265873A1 (en) Low profile probe having improved mechanical scrub and reduced contact inductance
US20070278405A1 (en) Multi-tip surface cantilever probe
US11125774B2 (en) Systems and methods for manufacturing nano-electro-mechanical-system probes
EP1698905B9 (en) Nano-drive for high resolution positioning and for positioning of a multi-point probe
KR102509765B1 (ko) 테스트 샘플의 전기적 속성을 테스트하기 위한 프로브
US20110285416A1 (en) Multi-point probe for testing electrical properties and a method of producing a multi-point probe
KR102621480B1 (ko) 이동가능 니들 바디들을 갖는 저항성 프로브
EP0974845A1 (en) Apparatus for testing electric properties using a multi-point probe
JPH1038916A (ja) プローブ装置及び微小領域に対する電気的接続方法
EP2801831A1 (en) Vertical embedded sensor and process of manufacturing thereof
JP3076467B2 (ja) 面合わせ方法およびそれを用いたトンネル顕微鏡および記録再生装置
US20170365770A1 (en) Electromechanical actuator
JP4931708B2 (ja) 顕微鏡用プローブ及び走査型プローブ顕微鏡
JP2006226975A (ja) 微小力測定装置、微小力測定方法および触診装置
KR20100038243A (ko) 마이크로 탐침장치 및 그 제조방법
KR20080101455A (ko) 반도체 탐침 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120622

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130703

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130709

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131008

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131029

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20140128

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20140204

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140206

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140225

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140324

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5509204

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees