TW201947230A - 探針、檢查夾具、檢查裝置、以及探針的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可控制彎曲方向且容易製造的探針、使用所述探針的檢查夾具、檢查裝置、以及所述探針的製造方法。探針Pr具有呈直線狀地延長的大致棒狀形狀，包括前端部Pa、與前端部Pa相連的主體部PC、及與主體部PC相連的基端部Pb，主體部PC包含與棒狀的軸方向正交的厚度方向的厚度T隨著從前端部Pa離開而逐漸地變薄的第一連接區域Pc1、及厚度T隨著從基端部Pb離開而逐漸地變薄的第二連接區域Pc2，且主體部PC中的與厚度方向正交的寬度方向的尺寸W比前端部Pa及基端部Pb大。

Description

探針、檢查夾具、檢查裝置、以及探針的製造方法
本發明關於一種用於檢查的探針、檢查夾具、檢查裝置、以及探針的製造方法。
在習知技術，為了檢查形成有電路或配線等的半導體晶片或基板等檢查物件物，使多個針狀的探針抵接在檢查物件物上，並對所述探針間賦予電信號、或測定探針間的電壓，由此進行檢查物件物的檢查。當如所述那樣使多個探針抵接在檢查對象物上時，存在探針彎曲而接觸鄰接探針的擔憂。
因此，已知有如下的結構的探針，其包括針尖部、接在所述針尖部之後的針中間部、及接在所述針中間部之後的針後部，針尖部、針中間部及針後部分別具有板狀區域，從針前端側或針後端側觀察，針尖部及針後部的板狀區域的寬度方向相對於針中間部的板狀區域的寬度方向具有大致90度的角度（例如，參照專利文獻1）。
在專利文獻1中記載有：通過將針尖部及針後部的板狀區域插入狹縫中來規定各探針的方向，並通過針中間部的板狀區域來控制探針的彎曲方向；將此種多個探針配置在假想的矩形的各邊上，並使所述多個探針朝矩形的內側彎曲，由此可在所述矩形的外側以窄間距配置探針；以及使用金屬細線並通過按壓加工或蝕刻加工來製作此種探針。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2001-74779號公報
但是，蝕刻加工的加工成本比按壓加工大。另一方面，當通過按壓加工來對專利文獻1中記載的探針進行加工時，由於針尖部及針後部的板狀區域的按壓方向與針中間部的板狀區域的按壓方向相差90度，因此必須變更模具與按壓方向而進行至少兩次按壓，製造專利文獻1中記載的探針並不容易。
本發明的目的在於提供一種可控制彎曲方向且容易製造的探針、使用其的檢查夾具、檢查裝置、以及所述探針的製造方
本發明的探針具有呈直線狀地延長的大致棒狀形狀，且包括一端部、與所述一端部相連的主體部、及與所述主體部相連的另一端部。所述主體部包含與所述棒狀的軸方向正交的厚度方向的厚度隨著從所述一端部離開而逐漸地變薄的第一連接區域、及所述厚度隨著從所述另一端部離開而逐漸地變薄的第二連接區域。所述主體部中的與所述厚度方向正交的寬度方向的尺寸比所述一端部及所述另一端部大。
根據所述結構，以變薄且在寬度方向上擴展的方式，對大致棒狀的構件的一部分進行按壓加工來形成主體部，由此可製造探針，因此探針的製造容易。另外，主體部的厚度比寬度尺寸小，因此容易在主體部的厚度方向上彎曲，其結果，可控制彎曲方向。另外，通過包括第一連接區域及第二連接區域，而將尺寸互不相同的主體部與一端部及另一端部的外表面連續且順暢地連結。若假設在主體部與一端部及另一端部的外表面有棱角等而未連續地連結的情況下，則存在使探針抵接在檢查物件物上時的應力集中在不連續部分中，而使探針損傷的擔憂。但是，通過在探針中包括第一寬度區域及第二寬度區域，而減少應力分佈的集中。
另外，較佳地所述主體部進而包括延設在所述第一連接區域與所述第二連接區域之間，其厚度大致固定的平坦區域。
根據所述結構，通過適當地設定平坦區域的厚度，而容易對探針賦予所期望的強度。
另外，較佳地所述平坦區域的所述寬度方向的尺寸大致固定。
根據所述結構，通過適當地設定平坦區域的大致固定的寬度尺寸，而容易對探針賦予所期望的強度。
另外，較佳地所述第一連接區域及所述第二連接區域中的至少一個的所述厚度的變化為曲線狀。
根據所述結構，第一連接區域及第二連接區域中的至少一者的厚度呈曲線狀地平穩地變化，因此難以產生使探針抵接在檢查物件物上時的應力集中。
另外，較佳地所述第一連接區域及所述第二連接區域中的至少一個的所述厚度的變化為沿著圓弧的曲線狀。
根據所述結構，施加至第一連接區域及第二連接區域中的至少一者的應力均衡地分佈，因此探針對於檢查對象物的接觸穩定性提升。
另外，較佳地所述主體部的厚度在所述主體部的所述軸方向的中央部最薄。
根據所述結構，容易使主體部變成從軸方向中央部觀察，其兩側大致對稱的形狀。其結果，容易使施加至主體部中的應力均衡地分佈，因此探針對於檢查對象物的接觸穩定性提升。
另外，也可以使所述主體部的所述厚度方向的厚度在從所述主體部的所述軸方向的中央部偏離的位置上最薄。
根據所述結構，通過適宜設定將主體部的最薄的部位配置在何處、或其偏離方向，而可調節探針的彎曲特性。
另外，較佳地所述主體部包括：第一寬度區域，所述寬度方向的尺寸隨著從所述一端部離開而逐漸地增大；以及第二寬度區域，所述寬度方向的尺寸隨著從所述另一端部離開而逐漸地增大。
根據所述結構，由於使主體部的寬度比一端部及另一端部大，因此可控制彎曲方向，並通過其寬度來對主體部賦予強度。
另外，本發明的檢查夾具包括：所述探針；第一板，形成有所述探針進行插通的第一貫穿孔；第二板，形成有所述探針進行插通的第二貫穿孔；以及連結構件，隔著間隔來支撐所述第一板與所述第二板；所述主體部的至少一部分位於所述第一貫穿孔內，所述第一貫穿孔包含：孔本體，內徑比所述主體部的位於所述第一貫穿孔內的部分中的最大的所述寬度方向的尺寸小，且可使所述一端部插通；以及一對引導槽，以沿著所述第一貫穿孔的貫穿方向延長的方式形成在所述孔本體的內壁面中的相互相向的位置上；且所述主體部的至少一部分位於所述一對引導槽內。
根據所述結構，在探針已插通在第一貫穿孔與第二貫穿孔中的狀態下，主體部的至少一部分位於一對引導槽內，因此主體部的寬幅部分嵌入引導槽中，主體部的寬度方向朝向沿著一對引導槽的相向方向。主體部容易在厚度方向上彎曲，因此只要可規定主體部的寬度方向的方向，便可規定主體部的彎曲方向，即探針的彎曲方向。
另外，較佳地所述一對引導槽可使所述主體部中的所述寬度方向的尺寸的最大的部分插通。
根據所述結構，在已將第一板、第二板、及連結構件組裝的狀態下，從第一貫穿孔插入探針，由此可組裝檢查夾具，因此檢查夾具的組裝容易。
另外，較佳地包括多個所述探針，在所述第一板中形成有對應於所述多個探針的多個第一貫穿孔，在所述第二板中形成有對應於所述多個第一貫穿孔的多個第二貫穿孔，且形成在所述多個第一貫穿孔中的各對的所述引導槽的相向方向大致相同。
根據所述結構，多個探針的寬度方向沿著各對的引導槽的相向方向朝向同一方向。其結果，可使多個探針的彎曲方向一致成同一方向。
另外，較佳地所述多個第一貫穿孔配置在相互平行的多條第一直線與相互平行的多條第二直線呈格子狀地交叉的各交點上，且所述各相向方向相對於所述第一直線及所述第二直線傾斜。
根據所述結構，在沿著第一直線或第二直線的方向上鄰接的探針彼此的間隔變得最窄。因此，通過使各對的引導槽的相向方向即各探針的寬度方向相對於第一直線及第二直線傾斜，而使各探針的寬度方向朝向鄰接間隔更寬的方向，因此可使各探針的鄰接間隔變得更小。
另外，本發明的檢查裝置通過使所述探針接觸檢查對象物來檢查所述檢查對象物。
根據所述結構，用於檢查裝置的探針的製造變得容易，其結果，檢查裝置的製造變得容易。
另外，本發明的探針的製造方法是所述探針的製造方法，其使用具有以與所述主體部中的在所述厚度方向上相互相向、且從兩側凹陷的表面的形狀對應的方式突出的形狀的第一模具及第二模具，在所述第一模具與所述第二模具之間夾持棒狀構件來進行按壓加工。
根據所述方法，通過分別各使用一種第一模具與第二模具，可利用按壓加工來製造探針，因此所述探針的製造容易。
另外，較佳地所述按壓加工一邊使所述第一模具與所述第二模具的間隔逐漸變窄，一邊執行多次按壓，由此使所述探針成形。
根據所述方法，可減少由每一次的按壓所產生的棒狀構件的變形量，因此可減少施加至棒狀構件中的應變。
此種結構的探針可控制彎曲方向、且容易製造。另外，此種結構的檢查夾具、及檢查裝置可使用可控制彎曲方向、且容易製造的探針。另外，此種製造方法容易製造可控制彎曲方向的探針。
以下，根據附圖對本發明的實施方式進行說明。另外，在各圖中標注相同的符號的結構表示相同的結構，並省略其說明。圖1是概略性地表示包括本發明的一實施方式的探針的半導體檢查裝置1的結構的概念圖。半導體檢查裝置1相當於檢查裝置的一例。圖1中所示的半導體檢查裝置1是用於檢查形成在做為檢查對象物的一例的半導體晶片100上的電路的檢查裝置。
在半導體晶片100中，例如在矽等的半導體基板上形成有對應於多個半導體晶片的電路。另外，檢查物件物也可以是半導體晶片、晶片尺寸封裝（Chip Size Package，CSP）、半導體元件（積體電路（Integrated Circuit，IC））等電子零件，只要是其他成為進行電氣檢查的對象者即可。
另外，檢查裝置並不限定於半導體檢查裝置，例如也可以是對基板進行檢查的基板檢查裝置。成為檢查對象物的基板例如可以是印刷配線基板、玻璃環氧基板、柔性基板、陶瓷多層配線基板、半導體封裝用的封裝基板、插入式基板（interposer substrate）、膜形載體（film carrier）等基板，也可以是液晶顯示器、電致發光（Electro-Luminescence，EL）顯示器、觸控式螢幕顯示器等顯示器用的電極板，或觸控式螢幕用等的電極板，可為各種基板。
圖1中所示的半導體檢查裝置1包括檢查部4、試樣台6、及檢查處理部8。在試樣台6的上表面上設置有載置半導體晶片100的載置部6a，試樣台6以將檢查對象的半導體晶片100固定在規定的位置上的方式構成。
載置部6a例如可升降，可使試樣台6內所收容的半導體晶片100上升至檢查位置、或將檢查完的半導體晶片100保存在試樣台6內。另外，載置部6a例如可使半導體晶片100旋轉，而使定向平面（orientation flat）朝向規定的方向。另外，半導體檢查裝置1包括省略附圖的機械臂等搬送機構，通過所述搬送機構來將半導體晶片100載置在載置部6a上、或將檢查完的半導體晶片100從載置部6a搬出。
檢查部4包括：檢查夾具3、第一間距變換塊35、第二間距變換塊36、及連接板37。檢查夾具3是用於使多個探針Pr接觸半導體晶片100來進行檢查的夾具，例如做為所謂的探針卡（probe card）來構成。
在半導體晶片100上形成有多個晶片。在各晶片上形成有多個焊盤或凸塊等檢查點。檢查夾具3對應于形成在半導體晶片100上的多個晶片中的一部分的區域（例如圖1中由影線所示的區域，以下稱為檢查區域），以與檢查區域內的各檢查點對應的方式保持多個探針Pr。
若使探針Pr接觸檢查區域內的各檢查點後結束所述檢查區域內的檢查，則載置部6a使半導體晶片100下降，試樣台6平行移動而使檢查區域移動，然後載置部6a使半導體晶片100上升而使探針Pr接觸新的檢查區域來進行檢查。如此，一邊使檢查區域依次移動一邊進行檢查，由此執行半導體晶片100整體的檢查。
另外，圖1是從容易理解發明的觀點出發簡略地及概念性地表示半導體檢查裝置1的結構的一例的說明圖，關於探針Pr的根數、密度、配置，或檢查部4及試樣台6的各部的形狀、大小的比率等，也進行簡化、概念化地記載。例如，以容易理解探針Pr的配置的觀點，比一般的半導體檢查裝置更誇大地強調檢查區域來記載，檢查區域可以更小，也可以更大。
連接板37以可裝卸第二間距變換塊36的方式構成。在連接板37上形成有與第二間距變換塊36連接的省略附圖的多個電極。連接板37的各電極例如通過省略附圖的電纜或連接端子等而與檢查處理部8電性連接。第一間距變換塊35及第二間距變換塊36是用於將探針Pr相互間的間隔變換成連接板37的電極間距的間距變換構件。
檢查夾具3包括：具有後述的前端部Pa與基端部Pb的多個探針Pr、及使前端部Pa或基端部Pb朝向半導體晶片100來保持多個探針Pr的支撐構件31。
在第一間距變換塊35中，設置有與各探針Pr的基端部Pb或前端部Pa進行接觸而導通的後述的電極352。檢查部4包括經由連接板37、第二間距變換塊36、及第一間距變換塊35，使檢查夾具3的各探針Pr與檢查處理部8電性連接、或對所述連接進行切換的省略附圖的連接電路。
由此，檢查處理部8可經由連接板37、第二間距變換塊36、及第一間距變換塊35，對任意的探針Pr供給檢查用信號、或從任意的探針Pr檢測信號。第一間距變換塊35及第二間距變換塊36的詳細情況將後述。
探針Pr做為整體具有大致棒狀的形狀。支撐構件31包括：與半導體晶片100相向配置的檢查側支撐體32（第二板）、在所述檢查側支撐體32的與半導體晶片100側相反側相向配置的電極側支撐體33（第一板）、以及隔開規定距離相互平行地保持所述檢查側支撐體32及電極側支撐體33的連結構件34。
在檢查側支撐體32及電極側支撐體33中形成有支撐探針Pr的多個貫穿孔。各貫穿孔以與設定在成為檢查對象的半導體晶片100的配線圖案上的檢查點的位置對應的方式配置。由此，探針Pr的前端部Pa接觸半導體晶片100的檢查點。例如，多個探針Pr配置在相互平行的多條第一直線與相互平行的多條第二直線呈格子狀地交叉的各交點上。將檢查點例如設為電極、配線圖案、焊料凸塊（solder bump）、連接端子等。
檢查夾具3可對應於檢查物件的半導體晶片100而更換。
圖2表示做為圖1中所示的探針Pr的一例的探針Pr1的正面圖FV與側面圖SV。圖3、圖4表示做為圖1中所示的探針Pr的另一例的探針Pr2、探針Pr3的正面圖FV與側面圖SV。
圖2、圖3、圖4中所示的探針Pr1、探針Pr2、探針Pr3做為整體具有大致棒狀的形狀。
探針Pr1包括：大致圓柱狀的前端部Pa、與前端部Pa相連的主體部PC1、及與主體部PC1相連的基端部Pb。探針Pr2包括：大致圓柱狀的前端部Pa、與前端部Pa相連的主體部PC2、及與主體部PC2相連的基端部Pb。探針Pr3包括：大致圓柱狀的前端部Pa、與前端部Pa相連的主體部PC3、及與主體部PC3相連的基端部Pb。
以下，將探針Pr1、探針Pr2、探針Pr3總稱為探針Pr，將主體部PC1、主體部PC2、主體部PC3總稱為主體部PC。
前端部Pa相當於一端部的一例，基端部Pb相當於另一端部的一例。另外，也可以將前端部Pa設為另一端部，將基端部Pb設為一端部。探針Pr可以使前端部Pa接觸檢查物件物，使基端部Pb接觸第一間距變換塊35的電極352來使用，也可以使前端部Pa接觸第一間距變換塊35的電極352，使基端部Pb接觸檢查物件物來使用。
做為前端部Pa的前端的頂部Pp1、及做為基端部Pb的前端的頂部Pp2的形狀可以是平坦，也可以是圓錐狀、球面狀、或設置有多個突起的所謂的冠狀，可設為各種形狀。頂部Pp1與頂部Pp2的形狀也可以不同。
探針Pr可將通過按壓加工等來將具有導電性的金屬材料等的例如大致圓柱形狀的圓棒線材（金屬絲）加工成扁平的部分用作主體部PC，將其兩側的未被按壓的部分用作前端部Pa及基端部Pb。探針Pr由於包含被加工成扁平的主體部PC，因此可增加探針Pr的表面積。因此，電流的表皮效應（skin effect）變得更大，探針Pr容易使電流穿過。
主體部PC包括：第一連接區域Pc1，與探針Pr的軸方向正交的厚度方向的厚度T隨著從前端部Pa離開，從厚度方向的兩側起逐漸地變薄；以及第二連接區域Pc2，厚度T隨著從基端部Pb離開，從厚度方向的兩側起逐漸地變薄。
另外，主體部PC中的與軸方向及厚度方向兩者正交的寬度方向的尺寸，即寬度W比前端部Pa及基端部Pb的直徑D大。另外，第一連接區域Pc1的寬度W隨著從前端部Pa離開，朝寬度方向的兩側逐漸地增大。第二連接區域Pc2的寬度W隨著從基端部Pb離開，朝寬度方向的兩側逐漸地增大。
主體部PC通過厚度T如所述那樣逐漸地變薄，而具有在厚度方向上凹陷的形狀。在主體部PC中，在其厚度方向的兩面上形成有在寬度方向上擴展的寬幅面Fw。主體部PC如所述那樣具有厚度方向比寬度方向薄的形狀，因此與寬度方向相比，容易在厚度方向上彎曲。另外，主體部PC的寬度W比前端部Pa及基端部Pb的直徑D大，因此可控制彎曲方向，並通過其寬度W來對主體部PC賦予強度。
探針Pr的長度L例如為3.0mm～8.0mm。前端部Pa及基端部Pb的長度例如為0.8mm～1.6mm、或0.3mm～0.6mm。另外，前端部Pa的長度與基端部Pb的長度也可以不同。前端部Pa及基端部Pb的直徑D例如為30μm～100μm、或50μm～65μm。
其次，對探針Pr1的特徵部分進行說明。探針Pr1的主體部PC1進而包括以將第一連接區域Pc1與第二連接區域Pc2接合的方式延設的平坦區域Pc3。
探針Pr1的平坦區域Pc3具有扁平的帶狀（ribbon）形狀，其寬度W及厚度T相對於軸方向大致固定。將平坦區域Pc3的厚度T例如設為直徑D的大致1/2，或設為直徑D的1/3以上、2/3以下，例如設為30μm左右。
平坦區域Pc3的寬度W例如為40μm～120μm、或60μm～90μm。另外，平坦區域Pc3的寬度W未必限定于相對於軸方向大致固定。
第一連接區域Pc1的長度L1、及第二連接區域Pc2的長度L2例如為20μm～600μm。長度L1、長度L2也可以互不相同。
通過將平坦區域Pc3設為扁平的形狀，主體部PC1容易在與寬幅面Fw正交的方向（厚度T方向）上彎曲，而難以在寬度W方向上彎曲。由此，探針Pr1可控制彎曲方向。
另外，探針Pr1由於包括厚度T在探針Pr1整體中最薄、且厚度T大致固定的平坦區域Pc3，因此通過適當地設定平坦區域Pc3的厚度T，而容易對探針Pr1賦予規定的強度以上的強度。
繼而，對探針Pr2、探針Pr3的特徵部分進行說明。探針Pr2、探針Pr3在主體部PC2、主體部PC3不包括平坦區域Pc3這一點上與探針Pr1不同。主體部PC2、主體部PC3是將第一連接區域Pc1與第二連接區域Pc2直接連結來構成，所述第一連接區域Pc1的厚度T隨著從前端部Pa離開，從厚度方向的兩側起逐漸地變薄，所述第二連接區域Pc2的厚度T隨著從基端部Pb離開，從厚度方向的兩側起逐漸地變薄。
主體部PC2、主體部PC3通過厚度T從軸方向的兩側朝內側逐漸地變薄，而具有在厚度方向上凹陷成曲線狀的形狀。
主體部PC2、主體部PC3在第一連接區域Pc1與第二連接區域Pc2的連結位置（邊界）上變得最薄。將主體部PC2、主體部PC3的最薄的部位的厚度T，即厚度T的最小值Tmin例如設為直徑D的大致1/2，或設為直徑D的1/3以上、2/3以下，例如設為30μm左右。
另外，第一連接區域Pc1的寬度W隨著從前端部Pa離開，朝寬度方向的兩側逐漸地增大。第二連接區域Pc2的寬度W隨著從基端部Pb離開，朝寬度方向的兩側逐漸地增大。由此，將寬幅面Fw設為大致紡錘狀、大致橢圓狀等形狀。
主體部PC2、主體部PC3的寬度在第一連接區域Pc1與第二連接區域Pc2的連結位置（邊界）上變得最寬。將主體部PC2、主體部PC3的寬度W的最大值Wmax例如設為直徑D的大致2倍，或設為直徑D的105%以上、250%以下，例如設為70μm左右。
探針Pr2與探針Pr3的主體部PC2、主體部PC3的形狀不同，更具體而言，主體部PC2、主體部PC3的厚度T變成最小值Tmin的位置，及主體部PC2、主體部PC3的寬度W變成最大值Wmax的位置不同。
將探針Pr2的主體部PC2的凹陷例如設為沿著圓弧的曲線狀。長度L1與長度L2相等，在主體部PC2的中央部C處，厚度T變成最小值Tmin，寬度W變成最大值Wmax。通過將主體部PC2的凹陷設為沿著圓弧的曲線狀，遍及主體部PC2整體施加至主體部中的應力均衡地分佈，因此探針Pr2對於檢查物件物的接觸穩定性提升。
例如當主體部PC2的長度Lc為4.9mm時，可將主體部PC2的凹陷設為曲率半徑R為180mm的圓弧狀。另外，探針Pr2的主體部PC2的凹陷並不限定于凹陷成圓弧狀的例子，例如可為橢圓的一部分、二次曲線、其他各種曲線狀、及將它們組合而成的形狀。
即便是與圓弧狀不同的曲線狀，通過將主體部PC2的凹陷設為曲線狀，主體部PC2的厚度也遍及主體部PC2整體呈曲線狀地平穩地變化，因此難以產生使探針Pr2抵接在檢查物件物上時的應力集中。
探針Pr3在如下方面與探針Pr2不同：將厚度T變成最小的位置、及寬度W變成最大的位置設為從主體部PC3的軸方向中央位置偏離的位置，長度L1與長度L2不同。
主體部PC3例如在變成L1：L2＝2：1的位置上，厚度T變成最小值Tmin，寬度W變成最大值Wmax。將探針Pr3的主體部PC3的凹陷例如設為將多個圓弧組合而成的曲線狀。
例如，當主體部PC3的長度Lc為4.9mm時，可將第一連接區域Pc1的凹陷設為曲率半徑R為320mm的圓弧狀，將第二連接區域Pc2的凹陷設為曲率半徑R為80mm的圓弧狀。另外，主體部PC3並不限定于凹陷成將多個圓弧組合而成的形狀的例子，例如可為橢圓的一部分、二次曲線、其他各種曲線狀的凹陷、及將它們組合而成的形狀。
另外，在圖3、圖4中所示的正面圖FV中，探針Pr2、探針Pr3的主體部PC2、主體部PC3也可以是在正面觀察中寬度W固定的大致長方形形狀。
另外，探針Pr的第一連接區域Pc1及第二連接區域Pc2可以是隨著從前端部Pa及基端部Pb離開，從厚度方向的兩側起直線式地逐漸地變薄的結構，也可以是曲線式地逐漸地變薄的結構。另外，並不限定於從厚度方向的兩側起對稱地變薄，即從兩側起對稱地凹陷的形狀，也可以是相對於厚度方向的兩側不對稱的形狀。或者，也可以是僅從厚度方向的一側凹陷的形狀。
通過適當地設定長度L1、長度L2，及第一連接區域Pc1、第二連接區域Pc2的形狀（厚度T的變化的方式），而可調節探針Pr的彎曲特性。
探針Pr的第一連接區域Pc1及第二連接區域Pc2的寬度W可以是隨著從前端部Pa及基端部Pb離開，從寬度方向的兩側起直線式地逐漸地增大的結構，也可以是曲線式地逐漸地增大的結構。另外，並不限定於寬度W相對於寬度方向的兩側對稱地增大，即朝兩側對稱地凸起的形狀，也可以是相對於寬度方向的兩側不對稱的形狀。或者，也可以是僅朝寬度方向的一側凸起的形狀。
第一連接區域Pc1相當於第一寬度區域的一例，第二連接區域Pc2相當於第二寬度區域的一例。另外，寬度W變化的區域未必限定於與第一連接區域Pc1及第二連接區域Pc2一致的例子，第一連接區域Pc1及第二連接區域Pc2與第一寬度區域及第二寬度區域也可以不同。
通過適當地設定第一寬度區域及第二寬度區域的長度，例如長度L1、長度L2，或適當地設定第一寬度區域及第二寬度區域的形狀（寬度W的變化的方式），而可調節探針Pr的後述的彎曲特性。
另外，也可以在主體部PC中設置在厚度方向上貫穿的狹縫、或凹部。也可以通過在厚度方向上貫穿的狹縫、或凹部來調節探針Pr的彎曲特性。另外，所述狹縫或所述凹部使探針Pr的表面積增加而使電流的表皮效應變大。因此，探針Pr容易使電流穿過。若以沿著軸方向的方式形成所述狹縫或所述凹部，則探針Pr更容易使電流穿過。
另外，通過包括第一連接區域Pc1及第二連接區域Pc2，而將尺寸互不相同的主體部PC與前端部Pa及基端部Pb的外表面連續且順暢地連結。若假設在主體部PC與前端部Pa及基端部Pb的外表面有棱角等而未連續地連結的情況下，則存在使探針Pr抵接在檢查物件物上時的應力集中在不連續部分中，而使探針Pr損傷的擔憂。但是，通過在探針Pr中包括第一寬度區域及第二寬度區域，而減少應力分佈的集中。
探針Pr的各部的長度、寬度、及厚度為一例，可適當地設定。
圖5是圖1中所示的檢查夾具3、第一間距變換塊35、及第二間距變換塊36的剖面圖。在圖5中，以已將檢查夾具3與第一間距變換塊35分離的狀態來表示。檢查側支撐體32具有與半導體晶片100相向配置的相向面F1。電極側支撐體33具有與第一間距變換塊35的下表面密接的背面F2。探針Pr的頂部Pp2從背面F2略微突出。
第一間距變換塊35及第二間距變換塊36分別具有例如在軸方向上扁平的大致圓筒形狀。在與背面F2密接的第一間距變換塊35的下表面上，對應於各探針Pr的頂部Pp2的配置而形成有多個電極352。在第一間距變換塊35的上表面上，形成有比多個電極352擴大間隔來配置的多個電極。第一間距變換塊35的下表面的電極352與上表面的電極通過配線351來連接。
在第二間距變換塊36的下表面上，對應於第一間距變換塊35上表面的電極配置而形成有多個電極。在第二間距變換塊36的上表面上，形成有對應於所述連接板37的電極配置所形成的多個電極362。第二間距變換塊36的下表面的電極與上表面的電極362通過配線361來連接。
由此，通過將檢查夾具3、第一間距變換塊35、及第二間距變換塊36組裝，並將第二間距變換塊36安裝在連接板37上，檢查處理部8可對各探針Pr輸入輸出信號。
第一間距變換塊35及第二間距變換塊36例如可使用多層有機板（Multi-Layer Organic，MLO）或多層陶瓷板（Multi-Layer Ceramic，MLC）等多層配線基板來構成。
圖6是表示圖1、圖5中所示的檢查夾具3的結構的一例的剖面圖。檢查側支撐體32通過將相向板322與引導板323層疊來構成。相向板322具有與半導體晶片100相向配置的相向面F1。相向板322通過螺栓等可裝卸的固定部件而相對於引導板323一體地固定。
在檢查側支撐體32中形成有探針Pr的前端部Pa進行插通的多個探針插通孔324（第二貫穿孔）。各探針插通孔324相對於設置在半導體晶片100上的多個檢查點來分別引導探針Pr的頂部Pp1。以探針Pr中的第一連接區域Pc1的至少一部分位於探針插通孔324內的方式配置各探針Pr。
電極側支撐體33是從與相向面F1相反側依次層疊支撐板331與間隔板332來構成。將支撐板331中的與相向面F1相反側的面設為背面F2。在電極側支撐體33中形成有與多個探針插通孔324對應的多個探針支撐孔333（第一貫穿孔）。
電極側支撐體33相當於第一板的一例，檢查側支撐體32相當於第二板的一例，探針支撐孔333相當於第一貫穿孔的一例，探針插通孔324相當於第二貫穿孔的一例。另外，也可以將電極側支撐體33設為第二板，將檢查側支撐體32設為第一板，將探針支撐孔333設為第二貫穿孔，將探針插通孔324設為第一貫穿孔。
探針Pr的基端部Pb插入探針支撐孔333中。基端部Pb的頂部Pp2從背面F2略微突出。由此，使各探針Pr的基端部Pb抵接在第一間距變換塊35的電極352上，而可與檢查處理部8進行導通連接。
以探針Pr中的第二連接區域Pc2的至少一部分位於探針支撐孔333內的方式配置各探針Pr。
另外，檢查側支撐體32及電極側支撐體33分別不限定於將多個板層疊來構成的例子，也可以由單一的板等構成。另外，也可以是使基端部Pb插通在檢查側支撐體32的探針插通孔324中，使前端部Pa插通在電極側支撐體33的探針支撐孔333中的結構。而且，也可以是使基端部Pb抵接在檢查物件物上，使前端部Pa抵接在第一間距變換塊35的電極352上的結構。
圖6表示沿著各探針Pr的厚度方向切斷的剖面圖，紙面左右方向對應於各探針Pr的厚度方向，紙面縱深方向對應於各探針Pr的寬度方向。以厚度方向（寬度方向）朝向相同的方向的方式，使各探針Pr的方向一致。
檢查側支撐體32與電極側支撐體33以對應的探針插通孔324與探針支撐孔333位於在各探針Pr的厚度方向上錯開的位置上的方式配置。由此，已插通在對應的探針插通孔324與探針支撐孔333中的探針Pr在檢查側支撐體32與電極側支撐體33之間，以相對于相向面F1及背面F2的垂線傾斜或彎曲的狀態得到保持。
另外，相互對應的探針插通孔324與探針支撐孔333未必限定於位於在各探針Pr的厚度方向上錯開的位置上的例子。也可以是相互對應的探針插通孔324與探針支撐孔333位於相向面F1的垂線上的結構。若為相互對應的探針插通孔324與探針支撐孔333位於相向面F1的垂線上的結構，則容易將探針Pr插通在探針插通孔324與探針支撐孔333中，例如容易將探針Pr的插通作業機械化。
圖7表示半導體晶片100抵接在圖6中所示的檢查夾具3的檢查側支撐體32上，且形成在半導體晶片100的表面上的檢查點101已接觸各探針Pr的前端部Pa的狀態。如圖7所示，若將檢查點101按壓在前端部Pa上而將前端部Pa的突出部分壓入探針插通孔324中，則各探針Pr的主體部PC彎曲。
如圖6所示，各探針Pr以相對于相向面F1及背面F2的垂線傾斜或彎曲的狀態得到保持，因此當從相向面F1突出的頂部Pp1已抵接在檢查點上而被按壓時，主體部PC因其按壓力而平穩地彎曲。探針Pr通過彎曲而產生彈性。其結果，可通過主體部PC的彈力而使頂部Pp1彈性地接觸於檢查點，而可提升接觸穩定性。
圖8是表示探針Pr的壓入量與探針Pr對於檢查點的接觸壓力的關係的一例的圖表。橫軸表示在軸方向上壓入探針Pr的壓入量，縱軸表示探針Pr對於檢查點的接觸壓力。
為了去除檢查點表面的氧化皮膜等，探針Pr的接觸壓力較佳地在接觸檢查點的瞬間可獲得高壓力。另外，較佳地當在探針Pr接觸檢查點後進行檢查時，接觸壓力不變化而穩定地接觸。圖8中所示的探針Pr的接觸壓力特性對應於探針Pr的彎曲方式，即所述彎曲特性而變化。因此，可通過調整如所述那樣的探針Pr的形狀來調節彎曲特性，而獲得所期望的接觸壓力特性。
圖9是從背面F2側觀察圖6中所示的檢查夾具3的平面圖。在圖9中，以已部分地切除電極側支撐體33的一部分的狀態來表示。圖10是從相向F1面側觀察圖6中所示的檢查夾具3的平面圖。在圖10中，以已部分地切除檢查側支撐體32的一部分的狀態來表示。
圖9中所示的探針支撐孔333包括：大致圓形的孔本體H、及以沿著貫穿方向延長的方式形成在孔本體H的內壁面中的相互相向的位置上的一對引導槽G。孔本體H的內徑比直徑D大，可使前端部Pa及基端部Pb插通。另外，孔本體H的內徑比主體部PC的位於探針支撐孔333內的部分中的最大的寬度W小。
在圖9中，利用虛線表示主體部PC的位於探針支撐孔333內的部分中具有最大的寬度W的部分。在從軸方向觀察探針Pr的俯視中，一對引導槽G具有可使主體部PC中的寬度W最大的部分插通的寬度Wt與槽的深度d。
通過將一對引導槽G設為可使主體部PC中的寬度W最大的部分插通，可將探針Pr從支撐構件31的背面F2側插通在探針支撐孔333中，因此檢查夾具3的組裝變得容易。
圖10中所示的探針插通孔324是大致圓形的貫穿孔，未形成有引導槽G。探針插通孔324的內徑比直徑D大，前端部Pa位於探針插通孔324內。
另一方面，專利文獻1中記載的探針的針尖部及針後部的板狀區域的寬度方向相對於針中間部的板狀區域的寬度方向具有大致90度的角度。而且，專利文獻1中記載的探針單元變成通過將探針的針尖部及針後部的板狀區域插入底板的狹縫中來保持探針的結構，因此無法將針中間部插通在底板的狹縫中。相對於此，檢查夾具3可通過從探針支撐孔333插入探針Pr而將探針Pr安裝在支撐構件31上，因此比專利文獻1中記載的探針單元容易組裝。
另外，使探針Pr的主體部PC中的從基端部Pb的外周朝外側突出的部分的至少一部分位於探針支撐孔333的一對引導槽G內。由此，使已插通在探針支撐孔333中的探針Pr的寬度方向與探針支撐孔333中的一對引導槽G的相向方向53一致。
多個探針支撐孔333及探針插通孔324的中心配置在相互平行的多條第一直線51與相互平行的多條第二直線52呈格子狀地交叉的各交點上。各探針支撐孔333中的一對引導槽G的相向方向53被設為同一方向，且相對於第一直線51及第二直線52傾斜。
由此，與將相向方向53設為沿著第一直線51或第二直線52的方向的情況相比，可使探針支撐孔333及探針插通孔324的鄰接間距變小。尤其，在將格子的孔為正方形時的相對於第一直線51及第二直線52的相向方向53的傾斜角度Rs設為45度的情況下，由於在鄰接間距大的與格子的對角方向鄰接的孔方向上設置一對引導槽G，因此可使探針支撐孔333及探針插通孔324的鄰接間距變得最小。
另外，由於使各探針支撐孔333中的一對引導槽G的相向方向53一致成同一方向，因此也使各探針Pr的寬度方向一致成同一方向。於是，如上所述，探針Pr容易在主體部PC的厚度方向，即與相向方向53正交的方向上彎曲，因此使各探針Pr的寬度方向一致成同一方向的結果，也使各探針Pr的彎曲方向一致成同一方向。其結果，減少鄰接的探針Pr彼此朝相反方向彎曲而接觸的擔憂。
另外，表示了僅在探針支撐孔333中形成引導槽G的例子，但也可以在探針支撐孔333與探針插通孔324兩者中形成引導槽G，也可以僅在探針插通孔324中形成引導槽G。通過在探針插通孔324中形成引導槽G，可將探針Pr從探針插通孔324側插入而安裝在支撐構件31中。另外，與探針支撐孔333的引導槽G同樣地，也可以通過探針插通孔324的引導槽G來使各探針Pr的寬度方向一致成同一方向。
另外，一對引導槽G只要至少具有可收容位於探針支撐孔333和/或探針插通孔324內的主體部PC的部分的寬度Wt及深度d即可，也可以不必可使主體部PC中的寬度W最大的部分插通。在此情況下，也可以通過在已將檢查側支撐體32或電極側支撐體33從連結構件34上卸載的狀態下將探針Pr插通在探針支撐孔333及探針插通孔324中等方法，而組裝檢查夾具3。
圖11是用於說明圖2中所示的探針Pr1的製造方法的一例的說明圖。探針Pr1例如可通過如下方式來製造：在按壓面Kf對應於主體部PC1的形狀而突出成例如梯形狀等的一對第一模具K1與第二模具K2之間，夾持具有導電性的金屬材料等的圓棒的棒狀線材M來進行按壓加工。
圖12是用於說明圖3中所示的探針Pr2的製造方法的一例的說明圖。探針Pr2例如可通過如下方式來製造：在按壓面Kf對應於主體部PC2的形狀而突出成例如圓弧狀等的一對第一模具K1與第二模具K2之間，夾持棒狀線材M來進行按壓加工。
圖13是用於說明圖4中所示的探針Pr3的製造方法的一例的說明圖。探針Pr3例如可通過如下方式來製造：在按壓面Kf對應於主體部PC3的形狀而突出成例如將曲率半徑不同的兩個圓弧組合而成的形狀等的一對第一模具K1與第二模具K2之間，夾持棒狀線材M來進行按壓加工。
在圖11～圖13的製造方法中，並不限定於進行一次按壓的例子，例如也可以一邊使第一模具K1與第二模具K2的間隔逐漸變窄，一邊執行多次按壓，由此一邊使主體部PC的寬度W逐漸地擴大，一邊使探針Pr1、探針Pr2、探針Pr3成形。在此情況下，可減少由每一次的按壓所產生的棒狀構件M的變形量，因此可減少施加至探針Pr1、探針Pr2、探針Pr3中的應變。
另外，例如也可以將多個圖11～圖13中所示的第一模具K1隔著略微超過前端部Pa與基端部Pb的長度的合計的程度的間隔，沿著圓棒線材M的軸方向排列並一體化，同樣地將多個第二模具K2隔著略微超過前端部Pa與基端部Pb的長度的合計的程度的間隔，沿著圓棒線材M的軸方向排列並一體化，利用這些將多個第一模具K1一體化而成的模具與將多個第二模具K2一體化而成的模具進行按壓加工，由此使多個探針Pr的形狀成形。而且，也可以在此種按壓加工後將各個探針Pr分開，由此製造多個探針Pr。
如圖11～圖13所示，僅通過使用一種第一模具K1、第二模具K2從一方向（兩側）對圓棒線材進行按壓加工，便可製造探針Pr。因此，與如專利文獻1中記載的探針那樣，必須變更模具與按壓方向而進行至少兩次按壓加工者相比，容易製造。
另外，也可以在圖11～圖13中所示的按壓加工後，在圖2～圖4中所示的正面圖FV中的正面觀察中，進行將主體部PC的兩側或一側切斷等，由此調節主體部PC的形狀。
圖1中所示的檢查處理部8例如可使用信號生成電路、信號檢測電路、電源電路、電壓計、電流計、及微型電腦等來構成。檢查處理部8經由探針Pr而對半導體晶片100的檢查點101輸出檢查用的信號，並經由探針Pr而檢測已在半導體晶片100中產生的信號。而且，例如可通過將事先存儲的基準信號模式與所檢測到的信號進行比較，而進行半導體晶片100的檢查。
或者，例如在將基板做為檢查物件的情況下，檢查處理部8經由探針Pr而對測定物件的兩個檢查點間供給電流，並測定所述兩個檢查點間的電壓。根據所述供給電流與測定電壓，通過歐姆定律來算出所述兩個檢查點間的電阻值。檢查處理部8通過以所述方式檢測各檢查點間的電阻值而可執行基板的檢查。
另外，檢查處理部8可利用各種方法進行檢查物件物的檢查，其檢查方法並無限定。
1‧‧‧半導體檢查裝置（檢查裝置）
3‧‧‧檢查夾具
4‧‧‧檢查部
6‧‧‧試樣台
6a‧‧‧載置部
8‧‧‧檢查處理部
31‧‧‧支撐構件
32‧‧‧檢查側支撐體（第二板、第一板）
33‧‧‧電極側支撐體（第一板、第二板）
34‧‧‧連結構件
35‧‧‧第一間距變換塊
36‧‧‧第二間距變換塊
37‧‧‧連接板
51‧‧‧第一直線
52‧‧‧第二直線
53‧‧‧相向方向
100‧‧‧半導體晶片（檢查物件物）
101‧‧‧檢查點
322‧‧‧相向板
323‧‧‧引導板
324‧‧‧探針插通孔（第二貫穿孔、第一貫穿孔）
331‧‧‧支撐板
332‧‧‧間隔板
333‧‧‧探針支撐孔（第一貫穿孔、第二貫穿孔）
351、361‧‧‧配線
352、362‧‧‧電極
C‧‧‧中央部
D‧‧‧直徑
d‧‧‧深度
F1‧‧‧相向面
F2‧‧‧背面
FV‧‧‧正面圖
Fw‧‧‧寬幅面
G‧‧‧引導槽
H‧‧‧孔本體
K1‧‧‧第一模具
K2‧‧‧第二模具
Kf‧‧‧按壓面
L、L1、L2、Lc‧‧‧長度
M‧‧‧棒狀線材（棒狀構件）（圓棒線材）
Pa‧‧‧前端部（一端部、另一端部）
Pb‧‧‧基端部（另一端部、一端部）
PC、PC1、PC2、PC3‧‧‧主體部
Pc1‧‧‧第一連接區域（第一寬度區域）
Pc2‧‧‧第二連接區域（第二寬度區域）
Pc3‧‧‧平坦區域
Pp1、Pp2‧‧‧頂部
Pr、Pr1、Pr2、Pr3‧‧‧探針
R‧‧‧曲率半徑
Rs‧‧‧傾斜角度
SV‧‧‧側面圖
Tmin‧‧‧最小值
W、Wt‧‧‧寬度
Wmax‧‧‧最大值
T‧‧‧厚度
圖1是概略性地表示包括本發明的一實施方式的探針的半導體檢查裝置的結構的概念圖。
圖2是圖1中所示的探針的一例的正面圖與側面圖。
圖3是圖1中所示的探針的另一例的正面圖與側面圖。
圖4是圖1中所示的探針的另一例的正面圖與側面圖。
圖5是圖1中所示的檢查夾具、第一間距變換塊、及第二間距變換塊的剖面圖。
圖6是表示圖1中所示的檢查夾具的結構的一例的剖面圖。
圖7是表示半導體晶片抵接在圖6中所示的檢查夾具上，且形成在半導體晶片表面上的檢查點已接觸各探針的前端部的狀態的說明圖。
圖8是表示探針的壓入量與探針對於檢查點的接觸壓力的關係的一例的圖表。
圖9是從背面側觀察圖6中所示的檢查夾具的平面圖。
圖10是從相向面側觀察圖6中所示的檢查夾具的平面圖。
圖11是用於說明圖2中所示的探針的製造方法的一例的說明圖。
圖12是用於說明圖3中所示的探針的製造方法的一例的說明圖。
圖13是用於說明圖4中所示的探針的製造方法的一例的說明圖。

Claims (15)

  1. 一種探針，其特徵在於： 具有呈直線狀地延長的大致棒狀形狀，包括一端部、與所述一端部相連的主體部、及與所述主體部相連的另一端部， 所述主體部包含： 第一連接區域，與所述棒狀形狀的軸方向正交之厚度方向的厚度，隨著從所述一端部離開而逐漸地變薄；以及 第二連接區域，所述厚度隨著從所述另一端部離開而逐漸地變薄；且 所述主體部中的與所述厚度方向正交的寬度方向之尺寸比所述一端部及所述另一端部大。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的探針，其中所述主體部更包括平坦區域，所述平坦區域延設在所述第一連接區域與所述第二連接區域之間，且厚度大致固定。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的探針，其中所述平坦區域的所述寬度方向的尺寸大致固定。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項任一項所述的探針，其中所述第一連接區域及所述第二連接區域中的至少一個的所述厚度的變化為曲線狀。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項任一項所述的探針，其中所述第一連接區域及所述第二連接區域中的至少一個的所述厚度的變化為沿著圓弧的曲線狀。
  6. 如申請專利範圍第1項至第3項任一項所述的探針，其中所述主體部的厚度在所述主體部的所述軸方向的中央部最薄。
  7. 如申請專利範圍第1項至第3項任一項所述的探針，其中所述主體部的所述厚度方向的厚度在從所述主體部的所述軸方向的中央部偏離的位置上最薄。
  8. 如申請專利範圍第1項至第3項任一項所述的探針，其中所述主體部包括： 第一寬度區域，所述寬度方向的尺寸隨著從所述一端部離開而逐漸地增大；以及 第二寬度區域，所述寬度方向的尺寸隨著從所述另一端部離開而逐漸地增大。
  9. 一種檢查夾具，其特徵在於包括： 如申請專利範圍第1項至第8項任一項所述的探針； 第一板，形成有所述探針進行插通的第一貫穿孔； 第二板，形成有所述探針進行插通的第二貫穿孔；以及 連結構件，隔著間隔來支撐所述第一板與所述第二板； 所述主體部的至少一部分位於所述第一貫穿孔內， 所述第一貫穿孔包含： 孔本體，內徑比所述主體部的位於所述第一貫穿孔內的部分中的最大的所述寬度方向的尺寸小，且能夠使所述一端部插通；以及 一對引導槽，以沿著所述第一貫穿孔的貫穿方向延長的方式形成在所述孔本體的內壁面中的相互相向的位置上；且 所述主體部的至少一部分位於所述一對引導槽內。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的檢查夾具，其中所述一對引導槽能夠使所述主體部中的所述寬度方向的尺寸最大的部分插通。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的檢查夾具，其中 包括多個所述探針， 在所述第一板中形成有對應於所述多個探針的多個第一貫穿孔， 在所述第二板中形成有對應於所述多個第一貫穿孔的多個第二貫穿孔，且 形成在所述多個第一貫穿孔中的各對的所述引導槽的相向方向大致相同。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的檢查夾具，其中 所述多個第一貫穿孔配置在相互平行的多條第一直線與相互平行的多條第二直線呈格子狀地交叉的各交點上，且 所述各相向方向相對於所述第一直線及所述第二直線傾斜。
  13. 一種檢查裝置，其特徵在於， 通過使如申請專利範圍第1項至第8項任一項所述的探針接觸檢查對象物來檢查所述檢查對象物。
  14. 一種探針的製造方法，其是如申請專利範圍第1項至第8項任一項所述的探針之製造方法，所述探針的製造方法包括： 使用具有以與所述主體部中的在所述厚度方向上相互相向、且從兩側凹陷的表面的形狀對應的方式突出的形狀的第一模具及第二模具， 在所述第一模具與所述第二模具之間夾持棒狀構件來進行按壓加工。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的探針的製造方法，其中 所述按壓加工一邊使所述第一模具與所述第二模具的間隔逐漸變窄，一邊執行多次按壓，由此使所述探針成形。
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