(57)【要約】【課題】スクラブ痕の長さを短くし、取り扱いのしやすいプローブの製造方法。【解決手段】デバイスと電気信号を授受するプローブ構造体の製造方法であって、第１基部および第１基部から延伸する第１プローブ部を有する第１プローブ構造体を形成する段階と、第２基部および第２基部から延伸する第２プローブ部を有する第２プローブ構造体を形成する段階と、第２プローブ構造体上に第１プローブ構造体を接着して、第１プローブ部および第２プローブ部を多重化する接着段階と、を備える製造方法ならびに当該製造方法によって製造されるプローブユニット、プローブ装置、および試験装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスと電気信号を授受するプローブユニットの製造方法であって、
第１基部および前記第１基部から延伸する第１プローブ部を有する第１プローブ構造体を形成する段階と、
第２基部および前記第２基部から延伸する第２プローブ部を有する第２プローブ構造体を形成する段階と、
前記第２プローブ構造体上に前記第１プローブ構造体を接着して、前記第１プローブ部および前記第２プローブ部を多重化する接着段階と、
を備える製造方法。
【請求項２】
前記第１プローブ構造体の前記第２プローブ構造体が接着される面とは反対側の面に接点部を接着する段階を備える請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記第２プローブ構造体を形成する段階は、前記第２プローブ構造体を基板に形成し、
前記接着段階は、前記基板に形成された前記第２プローブ構造体上に前記第１プローブ構造体を接着して、前記第１プローブ部および前記第２プローブ部を多重化し、
前記基板から、接着された前記第１プローブ構造体および前記第２プローブ構造体を分離する段階を更に備える
請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記第２プローブ構造体を形成する段階は、
基板の表面側をエッチングして前記第２プローブ構造体の一部を形成する段階と、
前記接着段階によって前記第１プローブ部および前記第２プローブ部を多重化した後に、前記基板の裏面側をエッチングして前記第２プローブ構造体の残りの一部を形成する段階とを有し、
前記接着段階は、前記基板の表面側に形成された前記第２プローブ構造体の一部に前記第１プローブ構造体を接着して、前記第１プローブ部および前記第２プローブ部を多重化し、
前記基板から、接着された前記第１プローブ構造体および前記第２プローブ構造体を分離する段階を更に備える請求項２に記載の製造方法。
【請求項５】
前記第２プローブ構造体を形成する段階は、前記第２プローブ構造体の前記第１プローブ構造体に接着される上面の少なくとも一部に、樹脂を含むプローブ接続部を形成する段階を有する請求項２から４のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記第２プローブ構造体を形成する段階において、前記プローブ接続部の少なくとも一部は、前記第１プローブ部と、対応する前記第２プローブ部との間を接続するように形成される請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記第２プローブ構造体を形成する段階において、前記プローブ接続部の少なくとも一部は、前記第１プローブ部と、前記第２基部との間を接続するように形成される請求項５または６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記第１プローブ構造体を形成する段階は、前記第１基部から延伸する複数の前記第１プローブ部を形成し、
前記第２プローブ構造体を形成する段階は、前記第２基部から延伸して複数の前記第１プローブ部に対応する複数の前記第２プローブ部の少なくとも一部を形成する
請求項２から７のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項９】
前記第１プローブ構造体を形成する段階は、前記第１基部に、前記第１プローブ構造体に形成された配線部を介して前記接点部と電気的に接続されるプローブパッド部を形成する段階を有する請求項２から８のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記第１プローブ構造体を形成する段階は、前記配線部の一部を覆う絶縁部を形成する段階を有する請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記第１プローブ構造体を形成する段階は、前記第１プローブ構造体の前記接点部が接着される面における前記配線部上に、前記絶縁部の高さよりも高い凸部を形成する段階を有し、
前記接着段階は、前記凸部を押圧して前記第２プローブ構造体上に前記第１プローブ構造体を圧着する請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記第２プローブ構造体を形成する段階は、前記第１プローブ構造体が接着される上面において、予め定められた高さを有するストッパ部を形成する段階を有する請求項１から１１のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記第２プローブ構造体を形成する段階は、前記第１プローブ構造体が接着される上面において、予め定められた高さのプローブ間隔設定部を形成する段階を有する請求項１から１２のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記第１プローブ構造体を形成する段階は、前記第２プローブ構造体が接着される下面において、予め定められた高さのプローブ間隔設定部を形成する段階を有する請求項１から１２のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の製造方法によって製造されたプローブユニット。
【請求項１６】
デバイスと電気的に接続するプローブ装置であって、
請求項１５に記載の１または複数のプローブユニットと、
前記１または複数のプローブユニットを実装する実装基板部と、
を備えるプローブ装置。
【請求項１７】
被試験デバイスを試験する試験装置であって、
前記被試験デバイスとの間で電気信号を授受して前記被試験デバイスを試験する試験部と、
前記試験部と前記被試験デバイスとの間を電気的に接続する請求項１６に記載のプローブ装置と、
を備える試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造方法、プローブユニット、プローブ装置、および試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被試験デバイスを試験する試験装置は、被試験デバイスが半導体ウェハに造り込まれた状態またはパッケージされた状態のままで試験するものがある。このような試験装置は、被試験デバイスの入出力端子にプローブ針を電気的に接触させた状態で試験を実行する（例えば、特許文献１、２参照）。
［特許文献１］  特開２００９−２８６５号公報
［特許文献２］  特開２００４−１５６９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような試験装置は、被試験デバイスの入出力端子の配置に合わせてプローブを配置させなければならない。しかしながら、被試験デバイスの狭ピッチ化に伴い、プローブも微細化しなければならず、このようなプローブを形成すること、取り扱うこと、および精密な位置合わせを実行することは困難であった。また、プローブが被試験デバイスの入出力端子に接触した場合に、接点が入出力端子上で移動して当該入出力端子にスクラブ痕を形成するが、許容されるスクラブ痕の長さも微細化に伴ってより短くなるので、対応するプローブを形成することは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、デバイスと電気信号を授受するプローブ構造体の製造方法であって、第１基部および第１基部から延伸する第１プローブ部を有する第１プローブ構造体を形成する段階と、第２基部および第２基部から延伸する第２プローブ部を有する第２プローブ構造体を形成する段階と、第２プローブ構造体上に第１プローブ構造体を接着して、第１プローブ部および第２プローブ部を多重化する接着段階と、を備える製造方法ならびに当該製造方法によって製造されるプローブユニット、プローブ装置、および試験装置を提供する。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係るプローブユニット１００の斜視図の一例を示す。
【図２】本実施形態に係るプローブユニット１００の側面図の一例を示す。
【図３】本実施形態に係るプローブユニット１００を形成する製造フローの一例を示す。
【図４】本実施形態に係る第１プローブ構造体１１０が形成された段階の側面図の一例を示す。
【図５】本実施形態に係る第２プローブ構造体１２０が基板２０に形成された段階の上面図の一例を示す。
【図６】図５におけるＡ−Ａ'断面図の一例を示す。
【図７】本実施形態に係る第２プローブ構造体１２０に第１プローブ構造体１１０が多重化された段階のＡ−Ａ'断面図の一例を示す。
【図８】本実施形態に係る第１プローブ構造体１１０に接点部１４０が接着された段階のＡ−Ａ'断面図の一例を示す。
【図９】本実施形態に係るプローブユニット１００が基板２０から分離された段階の側面図の一例を示す。
【図１０】本実施形態に係るプローブユニット１００の第１の変形例の側面図を示す。
【図１１】本実施形態に係るプローブユニット１００の第２の変形例の側面図を示す。
【図１２】本実施形態に係るプローブ装置４００の側面図の一例を示す。
【図１３】本実施形態に係る試験装置５００の構成例を被試験デバイス１０と共に示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、本実施形態に係るプローブユニット１００の斜視図の一例を示す。プローブユニット１００は、デバイスと物理的に接触して、デバイスとの間で電気信号を授受する。また、プローブユニット１００は、微細なプローブ部を２重にした構造を有し、デバイスと物理的に接触する場合に形成されるスクラブ痕の長さを短くする。また、プローブユニット１００は、プローブ基部を備え、当該プローブ基部が吸着等によってハンドリングされて、プローブユニット１００の固定、位置あわせ、および組み立て等が実行される。
【０００９】
また、プローブユニット１００は、プローブユニット１００を実装する基板との間で、ボンディングワイヤ４５０により電気的に接続されてプローブ装置を形成する。プローブユニット１００は、第１プローブ構造体１１０と、第２プローブ構造体１２０と、プローブ接続部１３０と、接点部１４０と、プローブパッド部１５０と、配線部１６０と、絶縁部１７０と、凸部１８０とを備える。
【００１０】
第１プローブ構造体１１０は、第１基部１１２および第１基部１１２からｘ軸方向に延伸する第１プローブ部１１４を有し、絶縁体で一体に形成される。第１プローブ構造体１１０は、一例として、シリコン基板から形成される。例えば、第１プローブ構造体１１０は、シリコン基板等の半導体基板に、フォトリソグラフィおよびエッチング等の半導体製造技術を用いて形成される。これに代えて、第１プローブ構造体１１０は、切削工具等で切削されて形成されてもよい。第１プローブ構造体１１０は、被試験デバイスの入出力端子のピッチに合わせた形状で形成される。
【００１１】
第１基部１１２は、吸着等によってハンドリングされて、第１プローブ構造体１１０の固定および位置あわせに用いられ、プローブユニット１００の組み立て等が実行される。また、第１基部１１２は、吸着等によってハンドリングされて、プローブユニット１００の固定および位置あわせに用いられる。
【００１２】
第１プローブ部１１４は、デバイスの入出力端子に対応して、第１基部１１２に１または複数設けられる。第１プローブ部１１４が第１基部１１２に複数設けられる場合、第１プローブ構造体１１０は、第１基部１１２から延伸する複数の第１プローブ部１１４を有し、一例として、櫛形形状に形成される。例えば、複数の第１プローブ部１１４は、ｚ軸方向に垂直な面である第１プローブ構造体１１０の上面の一部となるように形成される。これにより、複数の第１プローブ部１１４は、デバイスの複数の入出力端子に対応しつつ、平坦性を容易に保つことができる。
【００１３】
第２プローブ構造体１２０は、第２基部１２２および第２基部１２２からｘ軸方向に延伸する第２プローブ部１２４を有し、一体に形成される。第２プローブ構造体１２０は、絶縁物で形成されてよく、これに代えて、導体で形成されてもよい。例えば、第２プローブ構造体１２０は、シリコン基板等の半導体基板に形成される。これに代えて、第２プローブ構造体１２０は、金属等で形成されてもよい。
【００１４】
第２基部１２２は、第１プローブ構造体１１０と接続される。また、第２基部１２２は、第１基部１１２と一体となってハンドリングされ、プローブユニット１００の固定および位置あわせに用いられてもよい。
【００１５】
第２プローブ部１２４は、第１プローブ部１１４に対応して、第２基部１２２に１または複数設けられる。第２プローブ部１２４が第２基部１２２に複数設けられる場合、第２プローブ構造体１２０は、第２基部１２２からｘ軸方向に延伸して複数の第１プローブ部１１４に対応する複数の第２プローブ部１２４を有し、第１プローブ構造体１１０と同様に、櫛形形状に形成される。例えば、複数の第２プローブ部１２４は、ｚ軸方向に垂直な面である第２プローブ構造体１２０の上面の一部となるように形成される。
【００１６】
プローブ接続部１３０は、樹脂で形成され、第１プローブ構造体１１０および第２プローブ構造体１２０の間を接続して、第１プローブ部１１４および第２プローブ部１２４を多重化する。これによって、プローブユニット１００は、ｚ軸方向に第１プローブ部１１４と対応する第２プローブ部１２４とが平行に配置される２重プローブ構造となる。プローブ接続部１３０は、一例として、イミド結合を有する高分子であり、例えば、ポリイミドである。
【００１７】
接点部１４０は、第１プローブ部１１４におけるプローブ接続部１３０とは反対側の面において、第１基部１１２とは反対側の端部に設けられ、デバイスと電気的に接続される。接点部１４０は、第１プローブ構造体１１０の上面に設けられ、デバイスの入出力端子に物理的、かつ、電気的に接触してデバイスとの間で電気信号を伝送する。接点部１４０は、デバイスとの間で略一定の電圧または電流を伝送してもよい。接点部１４０は、複数の導電材料の層で形成されてよく、これに代えて、単一の導電材料で形成されてもよい。接点部１４０は、デバイスの入出力端子に接触する接点１４２を有する。
【００１８】
接点１４２は、例えば、三角錐、四角錐、多角錐、円錐、または半球状の形状を有する。これに代えて、接点１４２は、先端を丸めた針状の形状であってもよい。接点部１４０は、導電性を有する材料で形成され、例えば、タングステン、パラジウム、ロジウム、金、白金、ルテニウム、イリジウム、および／またはニッケル等を含む。
【００１９】
プローブパッド部１５０は、第１基部１１２に設けられ、第１プローブ構造体１１０に設けられた配線部１６０を介して接点部１４０と電気的に接続される。プローブパッド部１５０は、一例として、第１プローブ構造体１１０の接点部１４０が設けられる上面に設けられ、外部からのボンディング等によって接続される。
【００２０】
配線部１６０は、第１プローブ構造体１１０の接点部１４０が設けられる上面に設けられる。即ち、配線部１６０は、第１基部１１２および第１プローブ部１１４に設けられ、第１基部１１２に設けられるプローブパッド部１５０と第１プローブ部１１４に設けられる接点部１４０とを電気的に接続する。プローブパッド部１５０および配線部１６０は、導電性を有する材料で形成され、例えば、タングステン、パラジウム、ロジウム、金、白金、ルテニウム、イリジウム、および／またはニッケルを含む。プローブパッド部１５０および配線部１６０は、接点部１４０と略同一の材質で形成されてよい。
【００２１】
絶縁部１７０は、第１プローブ構造体１１０の接点部１４０が設けられる上面に設けられる。絶縁部１７０は、一例として、プローブパッド部１５０および／または配線部１６０の一部を覆い、少なくともプローブパッド部１５０がワイヤボンディングされる領域に開口を有するように設けられる。絶縁部１７０は、第１プローブ構造体１１０が複数の第１プローブ部１１４を有する場合、一の第１プローブ部１１４に対応するプローブパッド部１５０に接続されるボンディングワイヤおよび他の第１プローブ部１１４の間を絶縁する。絶縁部１７０は、ポリイミドまたは永久膜レジスト等の絶縁体樹脂であってよい。
【００２２】
凸部１８０は、第１プローブ構造体１１０の接点部１４０が設けられる上面において、第２基部１２２上に設けられるプローブ接続部１３０の樹脂に対応する位置に、絶縁部１７０のｚ軸方向の高さよりも高く設けられる凸部を有する。凸部１８０は、当該上面において、第２プローブ部１２４上に設けられるプローブ接続部１３０の樹脂に対応する位置に、絶縁部１７０のｚ軸方向の高さよりも高く設けられる凸部をさらに有してよい。
【００２３】
この場合、接点部１４０は、配線部１６０上に設けられた凸部１８０の上面に設けられ、ｚ軸方向において、順に、第１プローブ部１１４、配線部１６０、凸部１８０、および接点部１４０が設けられることになる。凸部１８０が複数の凸部を有する場合、当該複数の凸部のｚ軸方向の高さは略同一に形成される。凸部１８０は、導電性を有する材料で形成され、例えば、タングステン、パラジウム、ロジウム、金、白金、ルテニウム、イリジウム、および／またはニッケルを含む。凸部１８０は、接点部１４０と略同一の材質で形成されてよい。
【００２４】
図２は、本実施形態に係るプローブユニット１００の側面図の一例を示す。図２において、図１に示された本実施形態に係るプローブユニット１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【００２５】
プローブ接続部１３０の樹脂の少なくとも一部は、第１プローブ部１１４と、対応する第２プローブ部１２４との間を接続する。図２において、プローブ接続部１３０の当該一部をプローブ接続部１３０ａと示す。また、図２において、プローブユニット１００は、第２プローブ部１２４の上面にプローブ接続部１３０ａが設けられ、当該プローブ接続部１３０ａに対応する位置に、絶縁部１７０のｚ軸方向の高さよりも高く設けられる凸部１８０ａを有する例を示す。
【００２６】
また、プローブ接続部１３０の樹脂の少なくとも一部は、第１プローブ構造体１１０と、第２基部１２２との間を接続する。即ち、プローブ接続部１３０の当該一部であるプローブ接続部１３０ｂは、第１基部１１２および／または第１プローブ部１１４と、第２基部１２２との間を接続する。図２において、プローブユニット１００は、第２プローブ部１２４の上面にプローブ接続部１３０ｂが設けられ、当該プローブ接続部１３０ｂに対応する位置に、凸部１８０ｂを有する例を示す。
【００２７】
ここで、第１プローブ部１１４と、当該第１プローブ部１１４に対応する第２プローブ部１２４との間には、樹脂が形成されない領域を含む。即ち、第１プローブ部１１４および対応する第２プローブ部１２４のｚ軸方向の間に設けられるプローブ接続部１３０ａおよびプローブ接続部１３０ｂは、ｘ軸方向において離間して設けられる。これによって、第１プローブ部１１４および対応する第２プローブ部１２４の間には、樹脂が形成されない空間が形成され、本実施形態のプローブユニット１００は、二重に形成されたプローブ部が設けられることになる。
【００２８】
このような二重のプローブ部は、接点１４２がデバイスに接触してｚ軸方向に押し付けられて撓む場合、ｘ軸方向に移動する距離が、単独のプローブが撓んでｘ軸方向に移動する距離に比べて短くなる。例えば、第２プローブ部１２４およびプローブ接続部１３０が無い単独の第１プローブ部１１４が撓む場合、第１プローブ部１１４の接点部１４０が形成される上面の端部がｘ軸方向を移動する距離と、当該上面とは反対側の面の端部がｘ軸方向を移動する距離とは、プローブの厚みに応じて異なる。即ち、プローブが撓む方向の面の端部の方が、接点側の面の端部に比べてｘ軸方向を移動する距離がより大きくなる。
【００２９】
ここで、プローブ接続部１３０によって二重のプローブ部が形成された場合、第１プローブ部１１４の接点１４２とは反対の面の端部と、第２プローブ部１２４の接点部１４０側の面の端部とが接続されることになる。したがって、二重のプローブ部が撓んだ場合、接続された第１プローブ部１１４の当該端部がｘ軸方向に移動しようとする距離に比べて、第２プローブ部１２４の当該端部がｘ軸方向に移動しようとする距離が短いので、第２プローブ部１２４は、第１プローブ部１１４のｘ軸方向に移動しようとする力を抑制するように働くことになる。
【００３０】
これにより、本実施形態のプローブユニット１００は、二重のプローブを形成することにより、プローブがデバイスの入出力端子に接触して、接点１４２が入出力端子上でｘ軸方向に移動して当該入出力端子にスクラブ痕を形成した場合、単独のプローブによるスクラブ痕の長さに比べて、より短いスクラブ痕を形成することができる。また、本実施形態のプローブユニット１００は、当該二重のプローブを、第１プローブ構造体１１０および第２プローブ構造体１２０の２つに分けて構成するので、それぞれのプローブを微細に加工することが容易となる。
【００３１】
また、本実施形態のプローブユニット１００は、当該二重のプローブを複数有する場合に、第１プローブ構造体１１０および第２プローブ構造体１２０がそれぞれ対応するプローブ部を複数有することになる。したがって、第１プローブ構造体１１０に備わる複数の第１プローブ部１１４と、第２プローブ構造体１２０に備わる複数の第２プローブ部１２４とを、それぞれ別個に微細加工できるので、精度よく加工された形状で、かつ、平坦性の高いプローブ構造体を組み合わせることにより、複雑な工程無しに精度よくプローブユニット１００を形成することができる。
【００３２】
また、本実施形態の第１プローブ構造体１１０は、第１基部１１２と、当該第１基部１１２から延伸する第１プローブ部１１４とを有する。同様に、第２プローブ構造体１２０は、第２基部１２２と、当該第２基部１２２から延伸する第２プローブ部１２４とを有する。これにより、プローブユニット１００は、第１プローブ構造体１１０および第２プローブ構造体１２０を組み合わせる場合に、第１基部１１２および／または第２基部１２２を保持させて取り扱うことができるので、プローブを直接固定すること無しに、精密な部品を容易に組み立て可能とする。
【００３３】
例えば、第１基部１１２および／または第２基部１２２は、吸着固定されて移動および／または位置決めされる。ここで、第１基部１１２は、絶縁部１７０が吸着固定されて移動および／または位置決めされてよい。また、組み立て後のプローブユニット１００は、第１基部１１２および／または第２基部１２２が吸着固定されて移動および／または位置決めされてもよい。この場合、一例として、絶縁部１７０が吸着固定されて移動および／または位置決めされてよい。
【００３４】
また、本実施形態のプローブユニット１００は、一例として、第１プローブ構造体１１０および第２プローブ構造体１２０が加圧されて、プローブ接続部１３０に接続される。この場合、第１基部１１２および第２基部１２２にそれぞれ力を印加することができるので、加圧による第１プローブ部１１４および第２プローブ部１２４の破壊を防止することができる。
【００３５】
ここで、凸部１８０は、第１プローブ構造体１１０の上面において、プローブ接続部１３０に対応する位置に、絶縁部１７０のｚ軸方向の高さよりもよりも高く設けられている。したがって、凸部１８０を第１プローブ構造体１１０の上面側から第２プローブ構造体１２０の方向に加圧することで、絶縁部１７０の破壊を防止しつつ、第１プローブ構造体１１０および第２プローブ構造体１２０を接続することができる。
【００３６】
図３は、本実施形態に係るプローブユニット１００を形成する製造フローの一例を示す。また、図４から図９は、本実施形態に係るプローブユニット１００が形成される過程における第１プローブ構造体１１０および／または第２プローブ構造体１２０の構成例を示す。図３の製造フローを実行することにより、デバイスと電気信号を授受するプローブユニット１００が形成される。
【００３７】
まず、第１プローブ構造体１１０を形成する（Ｓ４００）。第１プローブ構造体１１０は、一例として、シリコン基板等から形成される。第１プローブ構造体１１０を形成する段階において、第１基部１１２および第１基部１１２から延伸する第１プローブ部１１４を有する第１プローブ構造体１１０を形成する。例えば、第１基部１１２から延伸する複数の第１プローブ部１１４を形成する。また、第１プローブ構造体１１０を形成する段階は、第１基部１１２に、第１プローブ構造体１１０に形成された配線部１６０を介して接点部１４０と電気的に接続されるプローブパッド部１５０を形成する段階を有する。
【００３８】
また、第１プローブ構造体１１０を形成する段階は、配線部１６０の一部を覆う絶縁部１７０を形成する段階を有する。また、第１プローブ構造体１１０を形成する段階は、第１プローブ構造体１１０の接点部１４０が接着される面における配線部１６０上に、絶縁部の高さよりも高い凸部１８０を形成する段階を有する。
【００３９】
第１プローブ構造体１１０は、一例として、シリコン基板上の予め定められた位置に、プローブパッド部１５０、配線部１６０、絶縁部１７０、および凸部１８０をそれぞれ形成し、その後に、当該シリコン基板の不要な部分をエッチングで除去することにより、第１基部１１２および第１基部１１２から延伸する第１プローブ部１１４が形成される。第１プローブ構造体１１０は、例えば、フォトリソグラフィ、成膜、リフトオフ、およびエッチング等の製造工程を組み合わせて形成される。図４は、本実施形態に係る第１プローブ構造体１１０が形成された段階の側面図の一例を示す。
【００４０】
次に、第２プローブ構造体１２０を形成する（Ｓ４１０）。第２プローブ構造体１２０は、一例として、シリコン基板等から形成される。第２プローブ構造体１２０を形成する段階は、第２基部１２２および第２基部１２２から延伸する第２プローブ部１２４を有する第２プローブ構造体１２０を形成する。第２プローブ構造体１２０は、基板２０に形成される。また、第２プローブ構造体１２０を形成する段階は、第２プローブ構造体１２０の第１プローブ構造体１１０に接着される上面の少なくとも一部に、樹脂を含むプローブ接続部１３０を形成する段階を有する。
【００４１】
また、第２プローブ構造体１２０を形成する段階において、プローブ接続部１３０の少なくとも一部は、第１プローブ部１１４と、対応する第２プローブ部１２４との間を接続するように形成される。また、第２プローブ構造体１２０を形成する段階において、プローブ接続部１３０の少なくとも一部は、第１プローブ部１１４と、第２基部１２２との間を接続するように形成される。また、第２プローブ構造体１２０を形成する段階は、例えば、第２基部１２２から延伸して複数の第１プローブ部１１４に対応する複数の第２プローブ部１２４を形成する。
【００４２】
第２プローブ構造体１２０は、一例として、基板２０上の予め定められた位置に、プローブ接続部１３０を形成し、その後に、当該基板２０の不要な部分をエッチングで除去することにより、第２基部１２２および第２基部１２２から延伸する第２プローブ部１２４が形成される。ここで、第２プローブ構造体１２０は、基板２０からは完全に分離されずに、基板２０の一部を形成する状態を保つ。これにより、基板２０を取り扱うことで、第２プローブ構造体１２０の固定、移動、および位置決め等を容易に実行することができる。
【００４３】
図５は、本実施形態に係る第２プローブ構造体１２０が基板２０に形成された段階の上面図の一例を示す。図５は、６個の第２プローブ構造体１２０が基板２０に形成され、当該第２プローブ構造体１２０は、基板２０と接続部１２６で接続されている例を示す。ここで、接続部１２６は、第２プローブ構造体１２０の側面に形成されてもよい。図５は、基板２０をエッチングして開口部２２が形成された例を示す。
【００４４】
図６は、図５におけるＡ−Ａ'断面図の一例を示す。第２プローブ構造体１２０と基板２０の一方の間には、第１プローブ構造体１１０の第１基部１１２が挿入される穴部１２８がエッチングで形成される。即ち、穴部１２８は、第１基部１１２を挿入するのに十分な空間を有して形成される。また、第２プローブ構造体１２０と基板２０の他方の間には、開口部２２および下部空間部２４がエッチングで形成される。
【００４５】
即ち、基板２０は、開口部２２、下部空間部２４、および穴部１２８がエッチングによって形成されることで、第２プローブ構造体１２０が形成される。これに代えて、第２プローブ構造体１２０は、穴部１２８が形成されるだけでもよい。即ち、この場合、基板の表面側をエッチングして第２プローブ構造体１２０の一部を形成し、開口部２２および下部空間部２４は、後の段階で除去することになる。
【００４６】
次に、第２プローブ構造体１２０上に第１プローブ構造体１１０を接着して、第１プローブ部１１４および第２プローブ部１２４を多重化する（Ｓ４２０）。ここで、第２プローブ構造体１２０上に第１プローブ構造体１１０を接着する段階は、基板２０に形成された第２プローブ構造体１２０上に第１プローブ構造体１１０を接着して、第１プローブ部１１４および第２プローブ部１２４を多重化する。また、接着段階は、一例として、凸部１８０を押圧して第２プローブ構造体１２０上に第１プローブ構造体１１０を圧着する。
【００４７】
図７は、本実施形態に係る第２プローブ構造体１２０に第１プローブ構造体１１０が多重化された段階のＡ−Ａ'断面図の一例を示す。図７は、穴部１２８に第１プローブ構造体１１０の第１基部１１２が挿入され、第１プローブ部１１４および第２プローブ部１２４が多重化された例を示す。このように、基板２０と一体化された状態の第２プローブ構造体１２０に、第１プローブ構造体１１０を重ねることで、プローブを多重化することができる。
【００４８】
ここで、複数の第２プローブ構造体１２０は、基板２０に一括して固定されているので、第１プローブ構造体１１０を取り扱うことでプローブの多重化を容易に実行することができる。また、第１プローブ構造体１１０は、吸着等によってハンドリングされる第１基部１１２を有するので、容易に固定および位置あわせを実行することができる。また、凸部１８０を押圧して、第１プローブ構造体１１０および第２プローブ構造体１２０を圧着することで、絶縁部１７０の破壊を防止することができる。また、プローブ接続部１３０が形成されていない部分の第１プローブ部１１４および第２プローブ部１２４に加わる圧力を低減させつつ、プローブを多重化することができる。
【００４９】
また、凸部１８０は、接着段階において、第１プローブ構造体１１０の上面で最もｚ軸方向に高さを有するように形成することができる。したがって、第２プローブ構造体１２０の上面に第１プローブ構造体１１０を載せた後に、基板２０の上方から当該第１プローブ構造体１１０に向けて、第１プローブ構造体１１０の上面よりも広い平面を有する部材で押し付けることで、均一の力で凸部１８０を加圧して圧着することができる。
【００５０】
特に、基板２０に複数の第２プローブ構造体１２０を形成し、複数の第１プローブ構造体１１０を載せた後に、基板２０の上面程度の面積の平面を有する部材で押し付けることで、均一の力で複数の凸部１８０を加圧して複数のプローブを多重化することができる。この場合、平面を有する部材として、シリコン基板、ガラス基板、セラミック基板、または金属板等の、板状の部材を用いてよい。
【００５１】
ここで、第２プローブ構造体１２０を形成する段階Ｓ４１０において、基板２０に穴部１２８が形成されて表面のみが加工された場合、基板２０は、開口部２２および下部空間部２４が形成される。即ち、第１プローブ部１１４および第２プローブ部１２４を多重化した後に、基板２０の裏面側をエッチングして第２プローブ構造体１２０の残りの一部を形成する。基板２０は、裏面がエッチングされることにより、開口部２２および下部空間部２４が形成される。
【００５２】
次に、接点部１４０を形成する（Ｓ４３０）。接点部１４０は、一例として、シリコン基板等に金属を成膜して形成される。
【００５３】
次に、第１プローブ構造体１１０の第２プローブ構造体１２０が接着される面とは反対側の面に接点部１４０を接着する（Ｓ４４０）。接点部１４０は、配線部１６０上に接着される。また、接点部１４０は、凸部１８０上に接着されてもよい。また、接点部１４０は、ボンディングによって接着されてよく、これに代えて、圧着によって接着されてもよい。図８は、本実施形態に係る第１プローブ構造体１１０に接点部１４０が接着された段階のＡ−Ａ'断面図の一例を示す。
【００５４】
次に、基板２０から、接着された第１プローブ構造体１１０および第２プローブ構造体１２０を分離する（Ｓ４５０）。例えば、第２プローブ構造体１２０および基板２０の間の接続部１２６を、ダイシングカッター等で切断して分離する。これに代えて、第２プローブ構造体１２０および基板２０の間の接続部１２６を除去して、プローブユニット１００を形成してもよい。接続部１２６は、基板２０の第１プローブ構造体１１０が接着される面とは反対側の裏面側をエッチングすることで除去されてよく、これに代えて、表面側からエッチングされて除去されてもよい。
【００５５】
図９は、本実施形態に係るプローブユニット１００が基板２０から分離された段階の側面図の一例を示す。このように、プローブユニット１００は、第１プローブ構造体１１０および第２プローブ構造体１２０を接着することで、多重化したプローブを形成することができる。また、接点部１４０を多重化した後に接着するので、第１プローブ構造体１１０の上面において凸部１８０を多重化段階で最も高く形成することができ、複数の第１プローブ構造体１１０と対応する第２プローブ構造体１２０のそれぞれとを、同時に圧着することができる。
【００５６】
図１０は、本実施形態に係るプローブユニット１００の第１の変形例の側面図を示す。図１０の変形例において、図１および図２に示された本実施形態に係るプローブユニット１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【００５７】
第１の変形例のプローブユニット１００は、第１プローブ構造体１１０と第２プローブ構造体１２０との間において、予め定められた高さのプローブ間隔設定部２１０を有する。プローブ間隔設定部２１０は、第１プローブ部１１４および第２プローブ部１２４の間の距離と同一の高さを有し、第１プローブ部１１４および第２プローブ部１２４の間に１または複数設けられる。
【００５８】
プローブ間隔設定部２１０は、第２プローブ構造体１２０の接点部１４０側の面に形成されてよく、これに代えて、第１プローブ構造体１１０のプローブ接続部１３０が接続される面に形成されてもよい。プローブ間隔設定部２１０は、一例として、金属で形成され、この場合、メッキ等で形成される。
【００５９】
プローブ間隔設定部２１０は、第１プローブ構造体１１０および第２プローブ構造体１２０を加圧して接続する場合に、第１プローブ部１１４および第２プローブ部１２４の間隔が予め定められた距離以下にプローブ接続部１３０が変形することを防止する。これによって、プローブ間隔設定部２１０は、第１プローブ部１１４および第２プローブ部１２４の間隔を予め設計した値にすることができる。
【００６０】
また、第１の変形例のプローブユニット１００は、第２プローブ構造体１２０のプローブ接続部１３０が接続される面において、プローブ接続部１３０の樹脂の高さ以下の高さを有するストッパ部２２０を有する。ストッパ部２２０は、予め定められた高さを有し、第２プローブ構造体１２０の接点部１４０側の面において、１または複数設けられる。ストッパ部２２０は、第２プローブ構造体１２０に複数設けられる場合、一例として、設けられるそれぞれの位置に応じたそれぞれの高さを有する。
【００６１】
ストッパ部２２０は、第１プローブ部１１４および第２プローブ部１２４が撓んだ場合に、第１プローブ部１１４および第２プローブ部１２４が接触することを防止する。これによって、ストッパ部２２０は、撓みすぎによる第１プローブ部１１４および第２プローブ部１２４の破壊等を防ぐことができる。ストッパ部２２０は、一例として、金属で形成され、この場合、メッキ等で形成される。また、ストッパ部２２０は、第２プローブ構造体１２０の接点部１４０側の面に代えて、第１プローブ構造体１１０のプローブ接続部１３０が接続される面に形成されてもよい。
【００６２】
本実施形態に係るプローブユニット１００の第１の変形例は、例えば、図３で説明した第２プローブ構造体１２０を形成する段階が、第１プローブ構造体１１０が接着される上面において、予め定められた高さを有するストッパ部２２０を形成する段階を有することで形成される。また、第２プローブ構造体１２０を形成する段階が、第１プローブ構造体１１０が接着される上面において、予め定められた高さのプローブ間隔設定部２１０を形成する段階を有することで形成される。
【００６３】
この場合、第２プローブ構造体１２０は、例えば、基板２０上の予め定められた位置に、プローブ接続部１３０、プローブ間隔設定部２１０、およびストッパ部２２０を形成し、その後に、当該基板２０の不要な部分をエッチングで除去することにより、第２基部１２２および第２基部１２２から延伸する第２プローブ部１２４が形成される。これにより、プローブ間隔設定部２１０およびストッパ部２２０を有する複数の第２プローブ構造体１２０を、一括して形成することができる。また、その後の第１プローブ構造体１１０との多重化等は、既に説明したフローと略同一に実行することができる。
【００６４】
図１１は、本実施形態に係るプローブユニット１００の第２の変形例の側面図を示す。図１１の変形例において、図１０に示されたプローブユニット１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【００６５】
第２の変形例のプローブユニット１００は、プローブ間隔設定部２１０が、第１プローブ構造体１１０のプローブ接続部１３０が接続される面に形成される。即ち、プローブ間隔設定部２１０は、第１プローブ構造体１１０のプローブ接続部１３０が接続される面をエッチングして形成される。
【００６６】
プローブ間隔設定部２１０は、一例として、第１プローブ構造体１１０の第１基部１１２をエッチングして形成する場合に、エッチングして除去する領域のうち予め定められた一部を残すことで形成される。これによって、異なる材質を形成する複数のプロセス工程を増加させずに、プローブ間隔設定部２１０を形成することができる。
【００６７】
第２の変形例のプローブユニット１００は、第１基部１１２にプローブ間隔設定部２１０が形成される例を説明したが、これに代えて、プローブ間隔設定部２１０は、第１プローブ部１１４に形成されてよい。また、第２の変形例のプローブユニット１００は、エッチングによってプローブ間隔設定部２１０が形成される例を説明したが、これに代えて、ストッパ部２２０もエッチングによって形成されてよい。
【００６８】
本実施形態に係るプローブユニット１００の第２の変形例は、例えば、図３で説明した第１プローブ構造体１１０を形成する段階が、第２プローブ構造体１２０が接着される下面において、予め定められた高さのプローブ間隔設定部２１０を形成する段階を有することで形成される。即ち、例えば、第１プローブ構造体１１０となるシリコン基板の不要な部分をエッチングで除去して、第１基部１１２および第１プローブ部１１４を形成する段階において、プローブ間隔設定部２１０を形成することができるので、複雑なプロセスの追加をすること無しに、プローブユニット１００を形成することができる。
【００６９】
図１２は、本実施形態に係るプローブ装置４００の側面図の一例を示す。プローブ装置４００は、プローブユニット１００が有する接点部１４０を介して、デバイスと電気的に接続する。プローブ装置４００は、１または複数のプローブユニット１００と、実装基板部４１０と、回路配線部４２０と、接着部４３０とを備える。
【００７０】
実装基板部４１０は、１または複数のプローブユニット１００を実装し、対応する１または複数のデバイスと電気的に接続する。実装基板部４１０は、予め定められた数のプローブユニット１００が実装されてよく、これに代えて、電気的に接続される入出力部の数に応じた数のプローブユニット１００が実装されてよい。
【００７１】
実装基板部４１０は、一例として、セラミック等の熱膨張係数が比較的小さな材料によって形成される。ここで、実装基板部４１０は、デバイス試験の温度環境変化において、強度を保つ程度の厚さの範囲で、表面と裏面の温度差が予め定められた温度差以下になる程度に薄く形成される。これによって、実装基板部４１０は、デバイスの温度試験等を実行した場合、環境温度の変化に起因する反りの発生を抑えることができ、デバイスの複数の入出力部に対して、複数のプローブを略同一の高さ、かつ、略同一の圧力で接触させることができる。
【００７２】
回路配線部４２０は、プローブユニット１００が有する接点部１４０と電気信号を授受する。回路配線部４２０は、一例として、実装基板部４１０のプローブユニット１００が実装される面に形成され、パッド、貫通ビア、コネクタ、および回路素子等を含む。この場合、回路配線部４２０は、貫通ビア等によって、実装基板部４１０の裏面に形成された回路と接続されてよい。回路配線部４２０は、プローブユニット１００が有するプローブパッド部１５０に対応して備わり、対応するプローブパッド部１５０とボンディングワイヤ４５０で電気的に接続される。
【００７３】
ここで、ボンディングワイヤ４５０は、例えば、プローブユニット１００の絶縁部１７０に接触し、絶縁部１７０によってテンションをかけられた状態を保つ。この場合、ボンディングワイヤ４５０は、一例として、一端がプローブパッド部１５０にボンディングされ、絶縁部１７０との接触した部分を支点としてループ状に曲げられ、実装基板部４１０上の回路配線部４２０に接続される。
【００７４】
これによって、ボンディングワイヤ４５０は、絶縁部１７０に接触することで空間的に精度よく配置させることができるので、たるみ等が形成されることを防止する。即ち、ボンディングワイヤ４５０は、狭ピッチで第１プローブ部１１４および第２プローブ部１２４が形成されても、例えば、隣のプローブまたは隣のワイヤ等との電気的な接触を防ぐことができる。
【００７５】
ここで絶縁部１７０は、一例として、弾力性を有し、ボンディングワイヤ４５０に接触してテンションをかけるためのものである。この場合、絶縁部１７０の表面は、窪んでよい。これによって、ボンディングワイヤ４５０は、絶縁部１７０と接触した位置に保持されやすくなり、当該窪みに固定することができる。
【００７６】
接着部４３０は、プローブユニット１００を実装基板部４１０に固定する。接着部４３０は、一例として、紫外線等の光が照射されることによって硬化する紫外線硬化型接着剤を含む。プローブユニット１００は、一例として、部品を吸着して固定および移動させるピッカー４４０に吸着されて移動され、実装基板部４１０上に位置決めされて接着部４３０によって固定される。
【００７７】
プローブユニット１００は、プローブパッド部１５０よりも面積が広く均一な高さの絶縁部１７０が設けられるので、ピッカー４４０は、プローブユニット１００を安定して確実に吸着することができる。ピッカー４４０は、プローブユニット１００を安定して確実に吸着することができるので、実装基板部４１０上にプローブユニット１００を精度よく配置することができる。
【００７８】
以上の本実施例に係るプローブ装置４００は、狭ピッチに配列され、微小なサイズに形成されたデバイスの複数の入出力部に、対応する接点１４２を電気的に接続させることができる。また、プローブ装置４００は、プローブパッド部１５０と狭ピッチで精度よくワイヤボンディングしたボンディングワイヤ４５０を保持することができる。これによって、プローブ装置４００は、微小なサイズに形成されたデバイスの複数の入出力部に、対応する接点１４２を電気的に接続させることができる。
【００７９】
以上の本実施例に係るプローブ装置４００は、絶縁部１７０が吸着されて精度よくプローブユニット１００に実装される例を説明したが、プローブユニット１００の配置する精度が求められない場合は、絶縁部１７０およびピッカー４４０は無くてもよい。
【００８０】
図１３は、本実施形態に係る試験装置５００の構成例を被試験デバイス１０と共に示す。試験装置５００は、アナログ回路、デジタル回路、アナログ／デジタル混載回路、メモリ、およびシステム・オン・チップ（ＳＯＣ）等のうち少なくとも１つを有する被試験デバイス１０を試験する。
【００８１】
被試験デバイス１０は、複数の入出力端子を有する。被試験デバイス１０は、例えば、複数のデバイスを有する。また、試験装置５００は、複数の被試験デバイス１０が搭載されたデバイストレーと接続され、当該複数の被試験デバイス１０を試験してもよい。
【００８２】
試験装置５００は、被試験デバイス１０を試験するための試験パターンに基づく試験信号を被試験デバイス１０に入力して、試験信号に応じて被試験デバイス１０が出力する出力信号に基づいて被試験デバイス１０の良否を判定する。試験装置５００は、制御部５１０と、テストヘッド部５３０とを備える。
【００８３】
制御部５１０は、試験を実行するための制御信号をテストヘッド部５３０へ送信する。また、制御部５１０は、テストヘッド部５３０の試験結果を受け取って、記憶装置に記憶および／または表示装置に表示してよい。
【００８４】
テストヘッド部５３０は、本実施例に係るプローブ装置４００と、試験部５２０とを有する。プローブ装置４００は、試験部５２０と１または複数の被試験デバイス１０との間を電気的に接続する。試験部５２０は、被試験デバイス１０との間で電気信号を授受して１または複数の被試験デバイス１０を試験する。試験部５２０は、試験信号発生部５２４と、期待値比較部５２６とを含む。
【００８５】
試験信号発生部５２４は、被試験デバイス１０へ供給する複数の試験信号を発生する。試験信号発生部５２４は、試験信号に応じて被試験デバイス１０が出力する応答信号の期待値を生成してよい。試験信号発生部５２４は、プローブ装置４００を介して複数の被試験デバイス１０に接続され、１または複数の被試験デバイス１０を試験する。
【００８６】
期待値比較部５２６は、一例として、テストヘッド部５３０が受信した受信データ値と期待値とを比較する。この場合、期待値比較部５２６は、期待値を試験信号発生部５２４から受信する。試験装置５００は、期待値比較部５２６の比較結果に基づき、被試験デバイス１０の良否を判定してよい。
【００８７】
試験装置５００は、本実施形態に係るプローブ装置４００によって被試験デバイス１０と電気的に接続される。これによって試験装置５００は、実装密度が高い入出力端子、または複雑な配置の入出力端子を有する被試験デバイス１０の試験を実行することができる。
【００８８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００８９】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００９０】
１０  被試験デバイス、２０  基板、２２  開口部、２４  下部空間部、１００  プローブユニット、１１０  第１プローブ構造体、１１２  第１基部、１１４  第１プローブ部、１２０  第２プローブ構造体、１２２  第２基部、１２４  第２プローブ部、１２６  接続部、１２８  穴部、１３０  プローブ接続部、１４０  接点部、１４２  接点、１５０  プローブパッド部、１６０  配線部、  １７０  絶縁部、１８０  凸部、２１０  プローブ間隔設定部、２２０  ストッパ部、４００  プローブ装置、４１０  実装基板部、４２０  回路配線部、４３０  接着部、４４０  ピッカー、４５０  ボンディングワイヤ、５００  試験装置、５１０  制御部、５２０  試験部、５２４  試験信号発生部、５２６  期待値比較部、５３０  テストヘッド部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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