JP7298614B2 - プローブ、検査治具、検査装置、及びプローブの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、検査に用いられるプローブ、検査治具、検査装置、及びプローブの製造方法に関する。

従来、回路や配線等が形成された半導体チップや基板等の検査対象物を検査するために、検査対象物に複数の針状のプローブを当接させて、そのプローブ間に電気信号を付与したり、プローブで信号を検出したりすることによって、検査対象物を検査することが行われている。このようなプローブとして、針先部と、該針先部に続く針中間部と、該針中間部に続く針後部とを含み、針中間部を板状に平坦な形状としたプローブが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１－７４７７９号公報

ところで、上述のプローブは、検査対象物にプローブを当接させる際に、針先部と針中間部の境界に対してプローブに加わる歪みが集中しやすい。

本発明の目的は、歪みが集中しにくいプローブ、これを用いた検査治具、検査装置、及びこのプローブの製造方法を提供することである。

本発明に係るプローブは、略棒状形状であり、一端部と、他端部と、前記一端部と前記他端部との間に位置し前記略棒状の軸方向と直交する厚み方向の厚さが前記一端部よりも薄い胴体部と、を備え、前記胴体部は、前記一端部に連なり前記厚さが前記一端部から離れるにつれて徐々に薄くなる方向に前記軸方向に対して傾斜する第１スロープ面を含み、前記第１スロープ面の少なくとも一部には、外側に向かって膨らんだ面形状を有する第１領域が設けられている。

また、本発明に係る検査治具は、上述のプローブ複数と、前記複数のプローブを支持する支持部材とを備える。

また、本発明に係る検査装置は、上述のプローブを、検査対象物に接触させることによって、当該検査対象物を検査する。

また、本発明に係るプローブの製造方法は、上述のプローブの製造方法であって、前記厚み方向に互いに対向し、前記胴体部の形状に対応すると共に前記第１領域に対応した凹みを有する第１金型及び第２金型を用い、前記第１金型と前記第２金型との間に棒状部材を挟んでプレス加工する。

本発明の一実施形態に係るプローブを備えた半導体検査装置の構成を概略的に示す概念図である。 図１に示すプローブの一例の正面図と側面図である。 図２に示すプローブの第１接続領域付近を拡大して示す部分拡大斜視図である。 図２に示すプローブの側面図における第１接続領域付近を拡大して示す部分拡大図である。 図２に示すプローブの正面図における第１接続領域付近を拡大して示す部分拡大図である。 図５に示す領域の変形例を示す正面図である。 図５に示す領域の変形例を示す正面図である。 図４に示す領域の変形例を示す側面図である。 図４に示す領域の変形例を示す側面図である。 図４に示す領域の変形例を示す側面図である。 図１に示す検査治具、第一ピッチ変換ブロック、及び第二ピッチ変換ブロックの断面図である。 図１に示す検査治具の構成の一例を示す断面図である。 図１２に示す検査治具に半導体ウェハが当接され、半導体ウェハ表面に形成された検査点が各プローブの先端部に接触した状態を示す説明図である。 図２に示すプローブの製造方法の一例を説明するための説明図である。 プレス加工によって生じる歪みのシミュレーション結果を示す説明図である。 第１領域が設けられていない比較例のシミュレーション結果を示す説明図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。また、説明の都合により、同一の構成であっても、図面相互間で、その特徴部分の専有比率、縦、横、及び長さの比率、厚み、幅、及び長さの比率等を、異ならして記載している場合がある。

図１は、本発明の一実施形態に係るプローブを備えた半導体検査装置１の構成を概略的に示す概念図である。半導体検査装置１は検査装置の一例に相当している。図１に示す半導体検査装置１は、検査対象物の一例である半導体ウェハ１００に形成された回路を検査するための検査装置である。

半導体ウェハ１００には、例えばシリコンなどの半導体基板に、複数の半導体チップに対応する回路が形成されている。なお、検査対象物は、半導体チップ、CSP(Chip size package)、半導体素子（ＩＣ：Integrated Circuit）等の電子部品であってもよく、その他電気的な検査を行う対象となるものであればよい。

また、検査装置は半導体検査装置に限られず、例えば基板を検査する基板検査装置であってもよい。検査対象物となる基板は、例えばプリント配線基板、ガラスエポキシ基板、フレキシブル基板、セラミック多層配線基板、半導体パッケージ用のパッケージ基板、インターポーザ基板、フィルムキャリア等の基板であってもよく、液晶ディスプレイ、ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ、タッチパネルディスプレイ等のディスプレイ用の電極板や、タッチパネル用等の電極板であってもよく、種々の基板であってよい。

図１に示す半導体検査装置１は、検査部４と、試料台６と、検査処理部８とを備えている。試料台６の上面には、半導体ウェハ１００が載置される載置部６ａが設けられており、試料台６は、検査対象の半導体ウェハ１００を所定の位置に固定するように構成されている。

載置部６ａは、例えば昇降可能にされており、試料台６内に収容された半導体ウェハ１００を検査位置に上昇させたり、検査済の半導体ウェハ１００を試料台６内に格納したりすることが可能にされている。また、載置部６ａは、例えば半導体ウェハ１００を回転させて、オリエンテーション・フラットを所定の方向に向けることが可能にされている。また、半導体検査装置１は、図略のロボットアーム等の搬送機構を備え、その搬送機構によって、半導体ウェハ１００を載置部６ａに載置したり、検査済の半導体ウェハ１００を載置部６ａから搬出したりする。

検査部４は、検査治具３、第一ピッチ変換ブロック３５、第二ピッチ変換ブロック３６、及び接続プレート３７を備えている。検査治具３は、半導体ウェハ１００に複数のプローブＰｒを接触させて検査するための治具であり、例えば、いわゆるプローブカードとして構成されている。

半導体ウェハ１００には、複数のチップが形成されている。各チップには、複数のパッドやバンプ等の検査点が形成されている。検査治具３は、半導体ウェハ１００に形成された複数のチップのうち一部の領域（例えば図１にハッチングで示す領域、以下、検査領域と称する）に対応して、検査領域内の各検査点に対応するように、複数のプローブＰｒを保持している。

検査領域内の各検査点にプローブＰｒを接触させて当該検査領域内の検査が終了すると、載置部６ａが半導体ウェハ１００を下降させ、試料台６が平行移動して検査領域を移動させ、載置部６ａが半導体ウェハ１００を上昇させて新たな検査領域にプローブＰｒを接触させて検査を行う。このように、検査領域を順次移動させつつ検査を行うことによって、半導体ウェハ１００全体の検査が実行されるようになっている。

なお、図１は、半導体検査装置１の構成の一例を、発明の理解を容易にする観点から簡略的及び概念的に示した説明図であり、プローブＰｒの本数、密度、配置や、検査部４及び試料台６の各部の形状、大きさの比率、等についても、簡略化、概念化して記載している。例えば、プローブＰｒの配置の理解を容易にする観点で、一般的な半導体検査装置よりも検査領域を大きく強調して記載しており、検査領域はもっと小さくてもよく、もっと大きくてもよい。

接続プレート３７は、第二ピッチ変換ブロック３６を着脱可能に構成されている。接続プレート３７には、第二ピッチ変換ブロック３６と接続される図略の複数の電極が形成されている。接続プレート３７の各電極は、例えば図略のケーブルや接続端子等によって、検査処理部８と電気的に接続されている。第一ピッチ変換ブロック３５及び第二ピッチ変換ブロック３６は、プローブＰｒ相互間の間隔を、接続プレート３７の電極ピッチに変換するためのピッチ変換部材である。

検査治具３は、後述する先端部Ｐａと基端部Ｐｂとを有する複数のプローブＰｒと、複数のプローブＰｒを、先端部Ｐａ又は基端部Ｐｂを半導体ウェハ１００へ向けて保持する支持部材３１とを備えている。

第一ピッチ変換ブロック３５には、各プローブＰｒの基端部Ｐｂ又は先端部Ｐａと接触して導通する後述の電極３５２が設けられている。検査部４は、接続プレート３７、第二ピッチ変換ブロック３６、及び第一ピッチ変換ブロック３５を介して、検査治具３の各プローブＰｒを、検査処理部８と電気的に接続したり、その接続を切り替えたりする図略の接続回路を備えている。

これにより、検査処理部８は、接続プレート３７、第二ピッチ変換ブロック３６、及び第一ピッチ変換ブロック３５を介して、任意のプローブＰｒに対して検査用信号を供給したり、任意のプローブＰｒから信号を検出したりすることが可能にされている。第一ピッチ変換ブロック３５及び第二ピッチ変換ブロック３６の詳細については後述する。

プローブＰｒは、全体として略棒状の形状を有している。支持部材３１は、半導体ウェハ１００と対向して配置される検査側支持体３２（第二プレート）と、この検査側支持体３２の半導体ウェハ１００側とは反対側に対向配置される電極側支持体３３（第一プレート）と、これらの検査側支持体３２および電極側支持体３３を所定距離隔てて互いに平行に保持する連結部材３４とを備えている。

検査側支持体３２及び電極側支持体３３には、プローブＰｒを支持する複数の貫通孔が形成されている。各貫通孔は、検査対象となる半導体ウェハ１００の配線パターン上に設定された検査点の位置と対応するように配置されている。これにより、プローブＰｒの先端部Ｐａが半導体ウェハ１００の検査点に接触するようにされている。例えば、複数のプローブＰｒは、互いに平行な複数の第一直線と、互いに平行な複数の第二直線とが格子状に交差するその各交点に配置されている。検査点は、例えば電極、配線パターン、半田バンプ、接続端子等とされている。

検査治具３は、検査対象の半導体ウェハ１００に応じて取り替え可能にされている。

図２は、図１に示すプローブＰｒの正面図ＦＶと側面図ＳＶを示している。図２に示すプローブＰｒは、全体として略棒状の形状を有している。プローブＰｒは、略円柱状の先端部Ｐａと、先端部Ｐａに連なる胴体部ＰＣと、胴体部ＰＣに連なる基端部Ｐｂとを含んでいる。

先端部Ｐａは一端部の一例に相当し、基端部Ｐｂは他端部の一例に相当している。なお、先端部Ｐａを他端部とし、基端部Ｐｂを一端部としてもよい。プローブＰｒは、先端部Ｐａを検査対象物に接触させ、基端部Ｐｂを第一ピッチ変換ブロック３５の電極３５２に接触させて用いてもよく、先端部Ｐａを第一ピッチ変換ブロック３５の電極３５２に接触させ、基端部Ｐｂを検査対象物に接触させて用いてもよい。

先端部Ｐａの先端である頂部Ｐｐ１、及び基端部Ｐｂの先端である頂部Ｐｐ２の形状は、平坦であってもよく、円錐状、球面状、あるいは複数の突起が設けられたいわゆるクラウン状であってもよく、種々の形状とすることができる。頂部Ｐｐ１と頂部Ｐｐ２とは、形状が異なっていてもよい。

プローブＰｒは、導電性を有する金属材料等の、例えば略円柱形状の丸棒線材（ワイヤー）を、プレス加工等により扁平に加工した部分を胴体部ＰＣとし、その両側のプレスされていない部分を先端部Ｐａ及び基端部Ｐｂとして用いることができる。プローブＰｒは、扁平に加工された胴体部ＰＣを含むため、プローブＰｒの表面積を増加できる。このため、電流の表皮効果がより大きくなり、プローブＰｒが電流を通しやすい。

胴体部ＰＣは、厚さが略一定で、その両面が平坦な平坦面Ｆｗとされた平坦部Ｐｆと、平坦部Ｐｆと先端部Ｐａとの間を繋ぐ第１接続領域Ｐｃ１と、平坦部Ｐｆと基端部Ｐｂとの間を繋ぐ第２接続領域Ｐｃ２とを含んでいる。

図３は、図２に示すプローブＰｒの第１接続領域Ｐｃ１付近を拡大して示す部分拡大斜視図である。図４は、図２に示すプローブＰｒの側面図ＳＶにおける第１接続領域Ｐｃ１付近を拡大して示す部分拡大図である。図５は、図２に示すプローブＰｒの正面図ＦＶにおける第１接続領域Ｐｃ１付近を拡大して示す部分拡大図である。

第１接続領域Ｐｃ１と第２接続領域Ｐｃ２とは、先端部Ｐａに連なっているか基端部Ｐｂに連なっているかが異なる点を除き、ほぼ同様に構成されている。また、プローブＰｒの表裏はほぼ同様に構成されている。図３～図１０は、第２接続領域Ｐｃ２付近の説明、及びプローブＰｒの表裏の説明を兼ねており、第２接続領域Ｐｃ２付近の構成、及び第１接続領域Ｐｃ１の裏側の構成を示す符号を括弧書きで示している。

胴体部ＰＣの第１接続領域Ｐｃ１には、先端部Ｐａに連なると共に、プローブＰｒの軸方向と直交する厚み方向の厚さＴが先端部Ｐａから離れるに従って徐々に薄くなる方向に軸方向に対して傾斜し、厚み方向及び軸方向の両方と直交する幅方向の幅Ｗを有するスロープ面Ｆｓ１（第１スロープ面）が形成されている。スロープ面Ｆｓ１の一部には、外側に向かって膨らんだ曲面形状を有する領域Ｂ１（第１領域）が設けられている。

スロープ面Ｆｓ１及び領域Ｂ１は、胴体部ＰＣの厚み方向の一方の側に設けられている。胴体部ＰＣの他方の側には、スロープ面Ｆｓ１及び領域Ｂ１と同様に構成されたスロープ面Ｆｓ２（第２スロープ面）及び領域Ｂ２（第２領域）が設けられている。スロープ面Ｆｓ１とスロープ面Ｆｓ２とに挟まれた部分の厚さＴは、先端部Ｐａから離れるに従って徐々に薄くなり、平坦部Ｐｆの厚さＴと等しくなって、スロープ面Ｆｓ１及びスロープ面Ｆｓ２が、平坦部Ｐｆの両面の平坦面Ｆｗと連なるようになっている。

領域Ｂ１，Ｂ２の表面ｂ１，ｂ２は、先端部Ｐａの外周面ｐａと連なっている。領域Ｂ１，Ｂ２は、スロープ面Ｆｓ１，Ｆｓ２における幅方向の中心線ＣＬ上に位置している。領域Ｂ１，Ｂ２の幅方向の幅Ｗｂが、先端部Ｐａから離れるに従って、徐々に狭くなる。なお、領域Ｂ１，Ｂ２は、先端部Ｐａから所定距離離間する迄の間、幅Ｗｂが一定の部分を含み、先端部Ｐａから所定距離離間した位置から、先端部Ｐａから離れるに従って徐々に狭くなる形状であってもよい。

スロープ面Ｆｓ１，Ｆｓ２は、幅Ｗが、先端部Ｐａから離れるに従って、直線状又は曲線状に徐々に拡がる形状を有している。

胴体部ＰＣの第２接続領域Ｐｃ２には、基端部Ｐｂに連なると共に、厚さＴが基端部Ｐｂから離れるに従って徐々に薄くなる方向に軸方向に対して傾斜し、厚み方向及び軸方向と直交する幅方向の幅Ｗを有するスロープ面Ｆｓ３（第３スロープ面）が形成されている。スロープ面Ｆｓ３の一部には、外側に向かって膨らんだ曲面形状を有する領域Ｂ３（第３領域）が設けられている。

スロープ面Ｆｓ３及び領域Ｂ３は、胴体部ＰＣにおける、スロープ面Ｆｓ１と同じ側に設けられている。スロープ面Ｆｓ２と同じ側には、スロープ面Ｆｓ３及び領域Ｂ３と同様に構成されたスロープ面Ｆｓ４（第３スロープ面）及び領域Ｂ４（第３領域）が設けられている。スロープ面Ｆｓ３とスロープ面Ｆｓ４とに挟まれた部分の厚さＴは、基端部Ｐｂから離れるに従って徐々に薄くなり、平坦部Ｐｆの厚さＴと等しくなって、スロープ面Ｆｓ３，Ｆｓ４が、平坦部Ｐｆの両面の平坦面Ｆｗと連なるようになっている。

領域Ｂ３、領域Ｂ４の表面ｂ３，ｂ４は、基端部Ｐｂの外周面ｐｂと連なっている。領域Ｂ３，Ｂ４は、スロープ面Ｆｓ３，Ｆｓ４における幅方向の中心線ＣＬ上に位置している。領域Ｂ３，Ｂ４の幅方向の幅Ｗｂが、基端部Ｐｂから離れるに従って、徐々に狭くなる。なお、領域Ｂ３，Ｂ４は、基端部Ｐｂから所定距離離間する迄の間、幅Ｗｂが一定の部分を含み、基端部Ｐｂから所定距離離間した位置から、基端部Ｐｂから離れるに従って徐々に狭くなる形状であってもよい。

スロープ面Ｆｓ３，Ｆｓ４は、幅Ｗが、基端部Ｐｂから離れるに従って、直線状又は曲線状に徐々に拡がる形状を有している。

平坦部Ｐｆは、厚さｔが幅Ｗよりも小さい扁平な形状にされている。そのため平坦部Ｐｆは、幅方向よりも厚み方向に撓みやすい。これにより、プローブＰｒは、撓み方向を制御可能にされている。また、平坦部Ｐｆの幅Ｗが先端部Ｐａ及び基端部Ｐｂの直径Ｄよりも大きくされているので、撓み方向を制御しつつ、その幅Ｗによって、胴体部ＰＣに強度を付与することができる。

プローブＰｒの長さＬは、例えば３．０～８．０ｍｍである。先端部Ｐａ及び基端部Ｐｂの長さは、例えば０．８～１．６ｍｍであり、あるいは０．３～０．６ｍｍである。なお、先端部Ｐａの長さと、基端部Ｐｂの長さは異なっていてもよい。先端部Ｐａ及び基端部Ｐｂの直径Ｄは、例えば３０～１００μｍであり、あるいは５０～６５μｍである。

プローブＰｒの平坦部Ｐｆは、扁平な帯状（ribbon）形状を有し、その幅Ｗ及び厚さＴが軸方向に対して略一定にされている。平坦部Ｐｆの厚さＴは、例えば直径Ｄの略１／２とされ、あるいは直径Ｄの１／３以上、２／３以下とされ、例えば３０μｍ程度とされている。

平坦部Ｐｆの幅Ｗは、例えば４０～１２０μｍであり、あるいは６０～９０μｍである。なお、平坦部Ｐｆの幅Ｗは、必ずしも軸方向に対して略一定に限らない。

第１接続領域Ｐｃ１の長さＬ１すなわちスロープ面Ｆｓ１，Ｆｓ２の軸方向の長さＬ１、及び第２接続領域Ｐｃ２の長さＬ２すなわちスロープ面Ｆｓ３，Ｆｓ４の軸方向の長さＬ２は、例えば２０～６００μｍである。長さＬ１，Ｌ２は、互いに異なっていてもよい。

上述のプローブＰｒの各部の長さ、幅、及び厚さは一例であって、適宜設定することができる。

なお、スロープ面Ｆｓ１～Ｆｓ４の一部が領域Ｂ１～Ｂ４とされている例を示したが、スロープ面Ｆｓ１～Ｆｓ４の全体が、領域Ｂ１～Ｂ４となっていてもよい。

図６、図７は、図５に示す領域Ｂ１～Ｂ４の変形例を示す正面図である。図６に示すように、領域Ｂ１～Ｂ４の幅Ｗｂは、先端部Ｐａ又は基端部Ｐｂから離れるに従って、直線的に徐々に狭くなってもよい。また、図７に示すように、領域Ｂ１～Ｂ４は、軸方向の位置変化に対して幅Ｗｂが略一定の部分領域Ａ１とされていてもよく、領域Ｂ１～Ｂ４の一部が部分領域Ａ１とされていてもよい。

図８～図１０は、図４に示す領域Ｂ１～Ｂ４の変形例を示す側面図である。上述の例では、領域Ｂ１～Ｂ４が、スロープ面Ｆｓ１～Ｆｓ４上のみに設けられる例を示したが、例えば図８に示すように、領域Ｂ１～Ｂ４は、スロープ面Ｆｓ１～Ｆｓ４と平坦面Ｆｗとに跨がって設けられていてもよい。

また、例えば図９に示す領域Ｂ１，Ｂ３のように、領域の稜線（側面視外縁）が直線状に延び、領域Ｂ１，Ｂ３が、スロープ面Ｆｓ１，Ｆｓ３と平坦面Ｆｗとに跨がって設けられていてもよい。

また例えば図１０に示す領域Ｂ１～Ｂ４のように、軸方向の位置変化に対して前記棒状の軸心からの距離が略一定の部分領域Ａ２を含んでいてもよい。

また、胴体部ＰＣは、必ずしもスロープ面Ｆｓ１～Ｆｓ４及び領域Ｂ１～Ｂ４を備えていなくてもよい。胴体部ＰＣは、スロープ面Ｆｓ１～Ｆｓ４のうち少なくとも一つを備え、領域Ｂ１～Ｂ４のうち少なくとも一つを備えていればよい。

また、例えば図９に示す領域Ｂ１，Ｂ３と領域Ｂ２，Ｂ４や、図１０に示す領域Ｂ１，Ｂ３と領域Ｂ２，Ｂ４のように、プローブＰｒの表裏で各領域の形状が異なっていてもよい。また、領域Ｂ１，Ｂ２と、領域Ｂ３，Ｂ４の形状が異なっていてもよい。スロープ面Ｆｓ１～Ｆｓ４及び領域Ｂ１～Ｂ４は、互いに異なる構成を有していてもよく、上述の構成を任意に組み合わせてプローブＰｒとすることができる。

スロープ面Ｆｓ１～Ｆｓ４の傾斜は、直線的な傾斜であってもよく、曲面的な傾斜であってもよい。

また、平坦部Ｐｆは、必ずしも厚さｔが一定でなくてもよく、その表面も、平坦な形状に限らない。また、スロープ面Ｆｓ１～Ｆｓ４の幅Ｗは、必ずしも先端部Ｐａ、基端部Ｐｂの幅Ｗ（直径Ｄ）よりも拡がっている例に限られず、先端部Ｐａ、基端部Ｐｂの幅Ｗ（直径Ｄ）と同程度であってもよい。

また、プローブＰｒは、直線状に延びる形状に限られず、曲がった形状であってもよく、例えば曲線状、円弧状、Ｓ字状等に曲がっていてもよい。

図１１は、図１に示す検査治具３、第一ピッチ変換ブロック３５、及び第二ピッチ変換ブロック３６の断面図である。図１１では、検査治具３と第一ピッチ変換ブロック３５とを分離した状態で示している。検査側支持体３２は、半導体ウェハ１００と対向して配置される対向面Ｆ１を有している。電極側支持体３３は、第一ピッチ変換ブロック３５の下面と密着される背面Ｆ２を有している。背面Ｆ２からは、プローブＰｒの頂部Ｐｐ２が僅かに突出している。

第一ピッチ変換ブロック３５及び第二ピッチ変換ブロック３６は、それぞれ、例えば軸方向に扁平な略円筒形状を有している。背面Ｆ２に密着される第一ピッチ変換ブロック３５の下面には、各プローブＰｒの頂部Ｐｐ２の配置に対応して、複数の電極３５２が形成されている。第一ピッチ変換ブロック３５の上面には、複数の電極３５２よりも間隔を拡げて配置された複数の電極が形成されている。第一ピッチ変換ブロック３５の、下面の電極３５２と上面の電極とは、配線３５１で接続されている。

第二ピッチ変換ブロック３６の下面には、第一ピッチ変換ブロック３５上面の電極配置に対応して、複数の電極が形成されている。第二ピッチ変換ブロック３６の上面には、上述の接続プレート３７の電極配置に対応して形成された複数の電極３６２が形成されている。第二ピッチ変換ブロック３６の下面の電極と上面の電極３６２とは、配線３６１で接続されている。

これにより、検査治具３、第一ピッチ変換ブロック３５、及び第二ピッチ変換ブロック３６を組み立てて、第二ピッチ変換ブロック３６を接続プレート３７に取り付けることによって、検査処理部８が、各プローブＰｒに対して信号を入出力することが可能になる。

第一ピッチ変換ブロック３５及び第二ピッチ変換ブロック３６は、例えば、ＭＬＯ（Multi-Layer Organic）又はＭＬＣ（Multi-Layer Ceramic）等の多層配線基板を用いて構成することができる。

図１２は、図１、図１１に示す検査治具３の構成の一例を示す断面図である。検査側支持体３２は、対向プレート３２２と案内プレート３２３とが積層されることにより構成されている。対向プレート３２２は、半導体ウェハ１００と対向して配置される対向面Ｆ１を有している。対向プレート３２２は、案内プレート３２３に対してボルト等の脱着可能な固定手段によって一体に固定されている。

検査側支持体３２には、プローブＰｒの先端部Ｐａが挿通される複数のプローブ挿通孔３２４（第二貫通孔）が形成されている。各プローブ挿通孔３２４は、半導体ウェハ１００に設けられた複数の検査点に対してそれぞれプローブＰｒの頂部Ｐｐ１を案内する。プローブ挿通孔３２４内に、プローブＰｒにおける、第１接続領域Ｐｃ１の少なくとも一部が位置するように、各プローブＰｒが配置されている。

電極側支持体３３は、支持プレート３３１と、スペーサプレート３３２とがこの順に、対向面Ｆ１とは反対側から積層されて構成されている。支持プレート３３１における、対向面Ｆ１とは反対側の面は、背面Ｆ２とされている。電極側支持体３３には、複数のプローブ挿通孔３２４と対応する複数のプローブ支持孔３３３（第一貫通孔）が形成されている。

電極側支持体３３は第一プレートの一例に相当し、検査側支持体３２は第二プレートの一例に相当し、プローブ支持孔３３３は第一貫通孔の一例に相当し、プローブ挿通孔３２４は第二貫通孔の一例に相当している。なお、電極側支持体３３を第二プレート、検査側支持体３２を第一プレート、プローブ支持孔３３３を第二貫通孔、プローブ挿通孔３２４を第一貫通孔としてもよい。

プローブ支持孔３３３には、プローブＰｒの基端部Ｐｂが挿入されている。基端部Ｐｂの頂部Ｐｐ２が、背面Ｆ２からわずかに突出するようにされている。これにより、各プローブＰｒの基端部Ｐｂが、第一ピッチ変換ブロック３５の電極３５２に当接されて、検査処理部８と導通接続可能にされる。

プローブ支持孔３３３内に、プローブＰｒにおける、第２接続領域Ｐｃ２の少なくとも一部が位置するように、各プローブＰｒが配置されている。

なお、検査側支持体３２及び電極側支持体３３は、それぞれ、複数のプレートが積層されて構成される例に限られず、単一のプレート等によって構成されていてもよい。また、検査側支持体３２のプローブ挿通孔３２４に基端部Ｐｂが挿通され、電極側支持体３３のプローブ支持孔３３３に先端部Ｐａが挿通される構成であってもよい。そして、基端部Ｐｂが検査対象物に当接され、先端部Ｐａが第一ピッチ変換ブロック３５の電極３５２に当接される構成であってもよい。

図１２は、各プローブＰｒの厚み方向に沿って切断した断面図を示しており、紙面左右方向が各プローブＰｒの厚み方向、紙面奥行き方向が各プローブＰｒの幅方向に対応している。各プローブＰｒは、厚み方向（幅方向）が、同じ方向を向くように、向きが揃えられている。

検査側支持体３２と、電極側支持体３３とは、対応するプローブ挿通孔３２４とプローブ支持孔３３３とが、各プローブＰｒの厚み方向にずれた位置に位置するように、配置されている。これにより、対応するプローブ挿通孔３２４とプローブ支持孔３３３とに挿通されたプローブＰｒは、検査側支持体３２と電極側支持体３３との間で、対向面Ｆ１及び背面Ｆ２の垂線に対して傾斜又は湾曲した状態で保持される。

なお、互いに対応するプローブ挿通孔３２４とプローブ支持孔３３３とは、必ずしも各プローブＰｒの厚み方向にずれた位置に位置する例に限らない。対向面Ｆ１の垂線上に、互いに対応するプローブ挿通孔３２４とプローブ支持孔３３３とが位置する構成であってもよい。対向面Ｆ１の垂線上に、互いに対応するプローブ挿通孔３２４とプローブ支持孔３３３とが位置する構成であれば、プローブ挿通孔３２４とプローブ支持孔３３３とにプローブＰｒを挿通することが容易であり、例えばプローブＰｒの挿通作業を機械化することが容易となる。

図１３は、図１２に示す検査治具３の検査側支持体３２に半導体ウェハ１００が当接され、半導体ウェハ１００の表面に形成された検査点１０１が各プローブＰｒの先端部Ｐａに接触した状態を示している。図１３に示すように、先端部Ｐａに検査点１０１が押圧されて先端部Ｐａの突出部分がプローブ挿通孔３２４に押し込まれると、各プローブＰｒの胴体部ＰＣが撓む。

図１２に示すように、各プローブＰｒは、対向面Ｆ１及び背面Ｆ２の垂線に対して傾斜又は湾曲した状態で保持されているので、対向面Ｆ１から突出している頂部Ｐｐ１が検査点に当接されて押された際に、その押圧力によりスムーズに胴体部ＰＣが撓む。プローブＰｒは、撓むことによってバネ性を生じる。その結果、胴体部ＰＣの弾性力により、検査点に対して頂部Ｐｐ１を弾性的に接触させることができ、接触安定性を向上させることができる。

ここで、先端部Ｐａを検査点１０１に押圧させることでプローブＰｒが撓む際、プローブＰｒを撓ませようとする力は、プローブＰｒの太さが変化する箇所である第１接続領域Ｐｃ１と第２接続領域Ｐｃ２とに集中しやすい。そのため、もし仮にプローブＰｒが領域Ｂ１、領域Ｂ３を備えていない場合、第１接続領域Ｐｃ１、第２接続領域Ｐｃ２において、歪みが集中しやすい。

しかしながら、プローブＰｒは、第１接続領域Ｐｃ１、第２接続領域Ｐｃ２におけるスロープ面Ｆｓ１～Ｆｓ４に、領域Ｂ１～Ｂ４を備えている。従って、スロープ面Ｆｓ１～Ｆｓ４が平坦な斜面である場合と比べて、領域Ｂ１～Ｂ４による膨らみによって、第１接続領域Ｐｃ１、第２接続領域Ｐｃ２が補強される。その結果、プローブＰｒを撓ませようとする力が第１接続領域Ｐｃ１、第２接続領域Ｐｃ２に集中した場合であっても、第１接続領域Ｐｃ１、第２接続領域Ｐｃ２において歪みが集中しにくい。

また、領域Ｂ１～Ｂ４は、外側に向かって膨らんだ曲面形状を有するので、軸方向の位置の変化に対して領域Ｂ１～Ｂ４の形状が滑らかに連続的に変化することになる。従って、プローブＰｒを撓ませようとする力は、領域Ｂ１～Ｂ４の特定箇所に集中することがない。その結果、領域Ｂ１～Ｂ４において歪みが集中しにくい。

また、先端部Ｐａとスロープ面Ｆｓ１，Ｆｓ２との接続位置すなわち境界位置、及び基端部Ｐｂとスロープ面Ｆｓ３，Ｆｓ４との接続位置すなわち境界位置では、軸方向の位置変化に対する形状の変化が不連続になるため、プローブＰｒを撓ませようとする力が集中しやすい。

しかしながら、領域Ｂ１，Ｂ２の表面ｂ１，ｂ２が、先端部Ｐａの外周面ｐａと連続的に連なるようにされているので、先端部Ｐａとスロープ面Ｆｓ１，Ｆｓ２との境界位置における軸方向の位置変化に対する形状の変化における不連続性が低減される。さらに領域Ｂ３，Ｂ４の表面ｂ３，ｂ４が、基端部Ｐｂの外周面ｐｂと連続的に連なるようにされているので、基端部Ｐｂとスロープ面Ｆｓ３との境界位置における軸方向の位置変化に対する形状の変化における不連続性が低減される。

その結果、先端部Ｐａとスロープ面Ｆｓ１との境界位置、及び基端部Ｐｂとスロープ面Ｆｓ３との境界位置に対して加わる力が低減されるので、この境界位置で歪みが集中しにくい。

また、スロープ面Ｆｓ１と平坦部Ｐｆとの接続位置すなわち境界位置、及びスロープ面Ｆｓ３と平坦部Ｐｆとの接続位置すなわち境界位置では、軸方向の位置変化に対する形状の変化が不連続になるため、プローブＰｒを撓ませようとする力が集中しやすい。

しかしながら、領域Ｂ１，Ｂ２を、スロープ面Ｆｓ１，Ｆｓ２と平坦面Ｆｗとに跨がって設け、領域Ｂ３，Ｂ４を、スロープ面Ｆｓ３，Ｆｓ４と平坦面Ｆｗとに跨がって設けた場合には、スロープ面Ｆｓ１，Ｆｓ２と平坦部Ｐｆとの境界位置、及びスロープ面Ｆｓ３，Ｆｓ４と平坦部Ｐｆとの境界位置が、領域Ｂ１～Ｂ４の膨らみによって補強されるので、この境界位置で歪みの集中が生じにくい。

また、丸棒部材をプレス加工することによって、プローブＰｒを成形する場合には、後述するように、金型に、領域Ｂ１～Ｂ４に対応する凹部が設けられることになる。そうすると、プレス加工の際、金型の凹部にプレスの圧力が逃げるので、領域Ｂ１～Ｂ４に加わる圧力が緩和される。その結果、プローブＰｒのプレス加工の際に、第１接続領域Ｐｃ１及び第２接続領域Ｐｃ２において、プレス加工の歪みが集中しにくくなる。すなわち、プローブＰｒに、領域Ｂ１～Ｂ４を備えることによって、プレス加工時に歪みが集中するおそれを低減することができる。

図１４は、図２に示すプローブＰｒの製造方法の一例を説明するための説明図である。プローブＰｒは、例えば、導電性を有する金属材料等の丸棒の棒状線材Ｍを、プレス面Ｋｆが、胴体部ＰＣの形状に対応して例えば略台形状等に突出した一対の第１金型Ｋ１と第２金型Ｋ２との間に挟んでプレス加工することにより、製造することができる。

プレス面Ｋｆには、領域Ｂ１に対応する凹部Ｂｃ１と、領域Ｂ２に対応する凹部Ｂｃ２と、領域Ｂ３に対応する凹部Ｂｃ３と、領域Ｂ４に対応する凹部Ｂｃ４とが形成されている。このように、凹部Ｂｃ１～Ｂｃ４が形成された第１金型Ｋ１と第２金型Ｋ２との間に棒状線材Ｍを挟んでプレスすると、凹部Ｂｃ１～Ｂｃ４にプレスの圧力が逃げるので、領域Ｂ１～Ｂ４に加わる圧力が緩和される。その結果、プレス加工の際に、第１接続領域Ｐｃ１及び第２接続領域Ｐｃ２において、プレス加工による歪みが集中しにくい。

第１接続領域Ｐｃ１及び第２接続領域Ｐｃ２のように、位置に対する形状の変化が大きい箇所に対しては、プレス加工の際に、プレス圧力が集中し易く、歪みの集中が生じやすい。

しかしながら、胴体部ＰＣの形状に対応し、凹部Ｂｃ１～Ｂｃ４が形成された第１金型Ｋ１と第２金型Ｋ２とを用いて棒状線材Ｍをプレス加工してプローブＰｒを製造することによって、第１接続領域Ｐｃ１及び／又は第２接続領域Ｐｃ２に歪みが集中しにくい。

図１５は、プレス加工によって第１接続領域Ｐｃ１付近に生じる歪みのシミュレーション結果を示す説明図である。図１６は、第１接続領域Ｐｃ１に領域Ｂ１が設けられていない比較例のシミュレーション結果を示す説明図である。図１５、図１６では、最も濃度が濃い部分が「歪み大」、その次に濃度が濃い部分が「歪み中」、その次に濃度が濃い部分が「歪み小」というように、歪みの大きさを濃度によって、三段階で示している。

図１６に示すように、領域Ｂ１が設けられていない比較例では、第１接続領域Ｐｃ１に、「歪み大」となる部分があり、その周辺に「歪み中」の部分、さらにその周辺に「歪み小」の部分がある。

一方、図１５に示すように、領域Ｂ１を備えた場合には、「歪み大」となる部分が存在しない。さらに、図１６の領域Ｂ１を備えない場合よりも、「歪み中」及び「歪み小」の部分の領域も狭くなっている。このように、シミュレーションによっても、領域Ｂ１を備えることによって、プレス加工により生じる歪みの発生が低減されることが確認できた。

図１４の製造方法において、プレスは１回で行う例に限られず、例えば第１金型Ｋ１と第２金型Ｋ２との間隔を順次狭めながら複数回プレスを行うことにより、プローブＰｒを成型するようにしてもよい。この場合、一回毎のプレスによる棒状線材Ｍの変形量を減少させることができるので、プローブＰｒに加わる歪みを減少させることができる。

また、例えば図１４に示す第１金型Ｋ１を、先端部Ｐａと基端部Ｐｂの長さの合計を僅かに超える程度の間隔を空けて複数、棒状線材Ｍの軸方向に沿って並べて一体化し、同様に第２金型Ｋ２を、先端部Ｐａと基端部Ｐｂの長さの合計を僅かに超える程度の間隔を空けて複数、棒状線材Ｍの軸方向に沿って並べて一体化し、これら複数の第１金型Ｋ１が一体化された金型と複数の第２金型Ｋ２が一体化された金型とでプレス加工することにより、複数のプローブＰｒの形状を成型してもよい。そして、このようなプレス加工の後に個々のプローブＰｒを切り離すことによって、複数のプローブＰｒを製造するようにしてもよい。

なお、図１４に示すプレス加工によれば、第１金型Ｋ１及び第２金型Ｋ２によって押し潰された胴体部ＰＣは、図２に示す正面図ＦＶのように、幅方向に拡がった形状となる。このようなプレス加工の後、図２に示す正面図ＦＶにおける正面視で胴体部ＰＣの両側又は一方側を切断する等することによって、胴体部ＰＣの形状を調節してもよい。

図１に示す検査処理部８は、例えば信号生成回路、信号検出回路、電源回路、電圧計、電流計、及びマイクロコンピュータ等を用いて構成することができる。検査処理部８は、半導体ウェハ１００の検査点１０１に対して、プローブＰｒを介して検査用の信号を出力し、プローブＰｒを介して半導体ウェハ１００に生じた信号を検出する。そして、例えば予め記憶された基準信号パターンと検出された信号とを比較することによって、半導体ウェハ１００の検査を行うことができる。

あるいは、検査処理部８は、例えば基板を検査対象とする場合、プローブＰｒを介して測定対象の二つの検査点間に電流を供給し、その二つの検査点間の電圧を測定する。その供給電流と測定電圧に基づいて、オームの法則により、当該二つの検査点間の抵抗値を算出する。検査処理部８は、このようにして各検査点間の抵抗値を検出することによって、
基板の検査を実行することができる。

なお、検査処理部８は、種々の方法によって検査対象物の検査を行うことができ、その検査方法は限定されない。

すなわち、本発明に係るプローブは、略棒状形状であり、一端部と、他端部と、前記一端部と前記他端部との間に位置し前記略棒状の軸方向と直交する厚み方向の厚さが前記一端部よりも薄い胴体部と、を備え、前記胴体部は、前記一端部に連なり前記厚さが前記一端部から離れるにつれて徐々に薄くなる方向に前記軸方向に対して傾斜する第１スロープ面を含み、前記第１スロープ面の少なくとも一部には、外側に向かって膨らんだ面形状を有する第１領域が設けられている。

この構成によれば、厚みが変化する第１スロープ面の設けられている箇所は、プローブを検査対象物に押圧した際に歪みの集中が生じやすい箇所である。この歪みの集中が生じやすい箇所に、外側に向かって膨らんだ面形状を有する第１領域が設けられているので、第１領域の膨らみによって、その歪みの集中が生じやすい箇所が補強される。その結果、歪みを集中しにくくすることができる。

また、前記胴体部は、前記第１スロープ面とは前記厚み方向反対側の第２スロープ面をさらに含み、前記第２スロープ面の少なくとも一部には、外側に向かって膨らんだ面形状を有する第２領域が設けられることが好ましい。

この構成によれば、プローブの両側がバランスよく補強される。

また、前記胴体部は、前記他端部に連なると共に、前記厚さが前記他端部から離れるにつれて徐々に薄くなる方向に前記軸方向に対して傾斜する第３スロープ面をさらに含み、前記第３スロープ面の少なくとも一部には、外側に向かって膨らんだ面形状を有する第３領域が設けられることが好ましい。

この構成によれば、プローブの他端部側に設けられた第３スロープ面に対しても、第３領域によって、第１領域と同様の補強を行うことができる。

前記第１及び第２領域の少なくとも１つは、前記一端部に近づくにつれて徐々に膨らんでいることが好ましい。

この構成によれば、第１及び第２領域の少なくとも１つは、その厚みが連続的に変化するので、第１及び第２領域において歪みが生じるおそれが低減される。

また、前記第１及び第２領域の少なくとも１つの前記軸方向及び前記厚み方向と直交する幅方向の幅は、前記一端部から離れるにつれて徐々に狭くなることが好ましい。

第１領域の幅が、第１領域の一端部と反対側の端部においても胴体部の幅の大部分を占めていた場合、当該反対側の第１領域の端部で歪みの集中が生じやすくなるおそれがある。この構成によれば、第１領域の幅が、一端部から離れるに従って徐々に狭くなるので、一端部と反対側の第１領域の端部における膨らみの影響が小さくなり、その結果、一端部と反対側の第１領域の端部において歪みの集中が生じるおそれが低減される。

また、前記第１～第３領域の少なくとも１つは、前記軸方向の位置変化に対して前記棒状の軸心からの距離が略一定の部分領域を含むことが好ましい。

一端部と第１スロープ面との境界部分は形状が変化する部分であるため歪みの集中が生じやすい。この構成によれば、その歪みの集中が生じやすい部分に、棒状の軸心からの距離が略一定であり、従って強度が高い部分領域が設けられている。その結果、歪みの集中が生じやすい箇所の強度が高められる。

また、前記第１～第３領域の少なくとも１つは、前記軸方向の位置変化に対して前記幅方向の幅が略一定の部分領域を含むことが好ましい。

一端部と第１スロープ面との境界部分は形状が変化する部分であるため歪みの集中が生じやすい。この構成によれば、その歪みの集中が生じやすい部分において、第１～第３領域の少なくとも１つは、幅が略一定の部分領域を含み、従って強度が高い部分領域が設けられている。その結果、歪みの集中が生じやすい箇所の強度が高められる。

また、前記第１領域は、前記第１スロープ面に設けられることが好ましい。

この構成によれば、第１スロープ面の強度が向上する。

また、本発明に係る検査治具は、上述のプローブ複数と、前記複数のプローブを支持する支持部材とを備える。

この構成によれば、歪みの集中が生じるおそれを低減することができる。

また、本発明に係る検査装置は、上述のプローブを、検査対象物に接触させることによって、当該検査対象物を検査する。

この構成によれば、プローブに歪みが集中しにくい検査装置を提供できる。

また、本発明に係るプローブの製造方法は、上述のプローブの製造方法であって、前記厚み方向に互いに対向し、前記胴体部の形状に対応すると共に前記第１領域に対応した凹みを有する第１金型及び第２金型を用い、前記第１金型と前記第２金型との間に棒状部材を挟んでプレス加工する。

この構成によれば、歪みが集中しにくいプローブを製造することができる。

このような構成のプローブ、検査治具、及び検査装置は、歪みを集中しにくくすることができる。また、このようなプローブの製造方法は、歪みを集中しにくくすることができるプローブを製造することができる。

この出願は、２０１８年７月１８日に出願された日本国特許出願特願２０１８－１３４８５７を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、本発明は、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではない。

１ 半導体検査装置（検査装置）
３ 検査治具
４ 検査部
６ 試料台
６ａ 載置部
８ 検査処理部
３１ 支持部材
３２ 検査側支持体（第二プレート，第一プレート）
３３ 電極側支持体（第一プレート，第二プレート）
３４ 連結部材
３５ 第一ピッチ変換ブロック
３６ 第二ピッチ変換ブロック
３７ 接続プレート
１００ 半導体ウェハ
１０１ 検査点
３２２ 対向プレート
３２３ 案内プレート
３２４ プローブ挿通孔（第二貫通孔，第一貫通孔）
３３１ 支持プレート
３３２ スペーサプレート
３３３ プローブ支持孔（第一貫通孔，第二貫通孔）
３５１，３６１ 配線
３５２，３６２ 電極
Ｂ１ 領域（第１領域）
Ｂ２ 領域（第２領域）
Ｂ３ 領域（第３領域）
Ｂ４ 領域（第３領域）
ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４ 表面
Ｂｃ１，Ｂｃ２，Ｂｃ３，Ｂｃ４ 凹部
ＣＬ 中心線
Ｄ 直径
Ｆ１ 対向面
Ｆ２ 背面
Ｆｓ１ スロープ面（第１スロープ面）
Ｆｓ２ スロープ面（第２スロープ面）
Ｆｓ３ スロープ面（第３スロープ面）
Ｆｓ４ スロープ面（第３スロープ面）
ＦＶ 正面図
Ｆｗ 平坦面
Ｋ１ 第１金型
Ｋ２ 第２金型
Ｋｆ プレス面
Ｍ 棒状線材
ｐａ，ｐｂ 外周面
Ｐａ 先端部
Ｐｂ 基端部
ＰＣ 胴体部
Ｐｃ１ 第１接続領域
Ｐｃ２ 第２接続領域
Ｐｆ 平坦部
Ｐｐ１，Ｐｐ２ 頂部
Ｐｒ プローブ
ＳＶ 側面図
Ｗ，Ｗｂ 幅

Claims (11)

1. 略棒状形状であり、一端部と、他端部と、前記一端部と前記他端部との間に位置し前記略棒状の軸方向と直交する厚み方向の厚さが前記一端部よりも薄い胴体部と、を備え、
   前記胴体部は、前記一端部に連なり前記厚さが前記一端部から離れるにつれて徐々に薄くなる方向に前記軸方向に対して傾斜する第１スロープ面を含み、
   前記第１スロープ面の少なくとも一部には、外側に向かって膨らんだ面形状を有する第１領域が設けられるプローブ。
2. 前記胴体部は、前記第１スロープ面とは前記厚み方向反対側の第２スロープ面をさらに含み、
   前記第２スロープ面の少なくとも一部には、外側に向かって膨らんだ面形状を有する第２領域が設けられる、請求項１に記載のプローブ。
3. 前記胴体部は、前記他端部に連なると共に、前記厚さが前記他端部から離れるにつれて徐々に薄くなる方向に前記軸方向に対して傾斜する第３スロープ面をさらに含み、
   前記第３スロープ面の少なくとも一部には、外側に向かって膨らんだ面形状を有する第３領域が設けられる、請求項１又は２に記載のプローブ。
4. 前記第１領域は、前記一端部に近づくにつれて徐々に膨らんでいる、請求項１～３のいずれか１項に記載のプローブ。
5. 前記第１領域の前記軸方向及び前記厚み方向と直交する幅方向の幅は、前記一端部から離れるにつれて徐々に狭くなる請求項１～４のいずれか１項に記載のプローブ。
6. 前記第１領域は、前記軸方向の位置変化に対して前記棒状の軸心からの距離が略一定の部分領域を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載のプローブ。
7. 前記第１領域は、前記軸方向の位置変化に対して前記幅方向の幅が略一定の部分領域を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載のプローブ。
8. 前記第１領域は、前記第１スロープ面に設けられる、請求項１～７のいずれか１項に記載のプローブ。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載のプローブ複数と、
   前記複数のプローブを支持する支持部材とを備える検査治具。
10. 請求項１～８のいずれか１項に記載のプローブを、検査対象物に接触させることによって、当該検査対象物を検査する検査装置。
11. 請求項１～８のいずれか１項に記載のプローブの製造方法であって、
    前記厚み方向に互いに対向し、前記胴体部の形状に対応すると共に前記第１領域に対応した凹みを有する第１金型及び第２金型を用い、
    前記第１金型と前記第２金型との間に棒状部材を挟んでプレス加工するプローブの製造方法。

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