(57)【要約】【課題】高い耐久性を有し、針当てのしやすさ等、良好な使用感を有する半導体装置用のプローブ針を提供する。良好な電気的特性を有する半導体装置用のプローブを提供する。【解決手段】半導体装置用のプローブ針は、先端部を有する。先端部は、接触部と、基部と、接触部及び基部の間に位置する中間部とを有する。接触部は、略円錐形状で、プローブ針の長軸を基準として相対する第１傾斜面部を有する。接触部の先端角度が、３０°以上１１０°以下である。また、先端角度は、４５°以上９０°以下であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ針は、先端部を有し、
前記先端部は、接触部と、基部と、前記接触部及び前記基部の間に位置する中間部とを有し、
前記接触部は、略円錐形状で、プローブ針の長軸を基準として相対する第１傾斜面部を有し、
前記先端部の接触部の先端角度が、３０°以上１１０°以下であることを特徴とする半導体装置用のプローブ針。
【請求項２】
前記接触部の前記先端角度は、４５°以上９０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置用のプローブ針。
【請求項３】
前記接触部は最先端からプローブ針の長軸に沿った長さが４μｍ以上３７３μｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置用のプローブ針。
【請求項４】
前記接触部は、最大の直径部分の第１の直径が１０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置用のプローブ針。
【請求項５】
前記接触部は、最大の直径部分の第１の直径が１０μｍ以上２００μｍ以下であり、
前記中間部は、前記接触部の最先端から前記基部側へ前記長軸に沿って所定距離だけ離れた位置の第２の直径が前記第１の直径よりも大きく、１０μｍ以上１０００μｍ以下であり、
前記中間部は、前記接触部側から前記第２の直径となる位置に至るまで、直径が減少することなく増加又は同じとなるように規定された形状を有し、
前記所定距離は、２４μｍ以上８００μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の半導体装置用のプローブ針。
【請求項６】
前記中間部は、前記長軸を基準として相対する第２傾斜面部を備え、
前記接触部における相対する前記第１傾斜面部のなす角である前記先端角度が、前記中間部の相対する前記第２傾斜面部のなす角よりも大きくなるように規定されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の半導体装置用のプローブ針。
【請求項７】
前記接触部の前記長軸に沿った長さＬａと、前記中間部の前記長軸に沿った長さＬｂの比である、Ｌａ／Ｌｂは、０．０１以上２０未満であることを特徴とする請求項４または請求項６に記載の半導体装置用のプローブ針。
【請求項８】
前記プローブ針の少なくとも前記接触部の表面粗さは、Ｒａ１０ｎｍ以下（Ｒａは算術平均粗さ）であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置用のプローブ針。
【請求項９】
プローブ針の形成材料は、少なくとも、タングステン、パラジウム、ベリリウム、銅、銀、金、ニッケルのいずれか、又はその２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置用のプローブ針。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置用のプローブ針に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置用のプローブ針が知られている。このプローブ針は、金属製針であり、例えば、半導体集積回路の電極パッドに押し当てられ、プローブ針を介して所定の電流を流すことで半導体集積回路に対する各種試験を行うために用いられる。
【０００３】
プローブ針としては、最先端部の形状が球状又は楕円球状のプローブ（例えば、特許文献１参照）、先端面と側面が交わる稜部が曲面で形成されたプローブ（例えば、特許文献２参照）、略直方体形状のプローブ針で先端に当接面としての傾斜面を備え、接触抵抗の増加を抑えたプローブ（例えば、特許文献３参照）、針の先端が２つの異なる曲率半径の曲面により形成されたプローブ（例えば、特許文献４参照）などが知られている。
【０００４】
また、プローブ針を製造する際の物理的研磨技術としては、砥石を用いたもの（例えば、特許文献５等）、研磨平板を用いたもの（例えば、特許文献６等）、セラミックス板を用いたもの（例えば、特許文献７等）、研磨砥粒を用いたもの（例えば、特許文献８等）、擦りガラスを用いたもの（例えば、特許文献９参照）、等が知られている。また、化学的研磨技術によりプローブ針の針先を研磨する技術が知られている（例えば、特許文献１０参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−０６１３１６号公報
【特許文献２】特開平８−１６６４０７号公報
【特許文献３】特許第２６６５１７１号公報
【特許文献４】特許第３３９１３５２号公報
【特許文献５】特開平５−２０９８９６号公報
【特許文献６】特開平５−１６６８９３号公報
【特許文献７】特開昭６１−４９６９号公報
【特許文献８】実開昭６１−９７８４０号公報
【特許文献９】特開平７−１９９１４１号公報
【特許文献１０】特公平０８−０２７２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般的なプローブ針を半導体集積回路の電極パッドに複数回繰り返し押し当てた場合、針先が細く鋭い形状のプローブ針では、針先が変形しやすく、耐久性が低いという問題がある。また、プローブ針が変形した場合、頻繁にプローブ針を交換することを要し、メンテナンスに時間や費用が掛かるという問題がある。
【０００７】
また、半導体集積回路の電極パッドにプローブ針の先端を押し当てる際、電極パッドの上方位置に配置された撮像部により、電極パッドや、プローブ針の最先端（針先）から１００μｍ〜１０００μｍ程度までの部分が撮像され、得られた画像に基づいて、電極パッドに対するプローブ先端の位置決め調整が行われる。しかしながら、比較的太い先端形状のプローブ針を用いた場合、撮像部により針先が太く写り、短時間に高精度に位置決めを行うことが難しい場合がある。
【０００８】
また、プローブ針の表面粗さが比較的大きい場合、不要物質がプローブに付着しやすく、接触抵抗の増加による導通テストの精度の低下、短時間に高精度に位置決めができない、等の問題が生じる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る半導体装置用のプローブ針は、少なくとも以下の構成を具備するものである。
半導体装置用のプローブ針は、先端部を有し、
前記先端部は、接触部と、基部と、前記接触部及び前記基部の間に位置する中間部とを有し、
前記接触部は、略円錐形状で、プローブ針の長軸を基準として相対する第１傾斜面部を有し、
前記先端部の接触部の先端角度が、３０°以上１１０°以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高い耐久性を有する半導体装置用のプローブ針を提供することができる。
また、本発明によれば、針当てのしやすさ、良好な使用感を有し、容易に位置決め可能な、半導体装置用のプローブ針を提供することができる。
また、本発明によれば、良好な電気特性を有する半導体装置用のプローブ針を提供することができる。
また、本発明によれば、不要物質が付着し難い半導体装置用のプローブ針を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置用のプローブ針の概念図、（ａ）はプローブ針の側面図、（ｂ）はプローブ針の先端側から視認した図。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体装置用のプローブ針の一例を示す概念図、（ａ）は小径の円柱形状部分を有する中間部を備えたプローブ針の一例を示す概念図、（ｂ）は（ａ）に示したプローブ針の先端側から視認した図、（ｃ）は大径の円柱形状部分を有する中間部を備えたプローブ針の一例を示す概念図、（ｄ）は（ｃ）に示したプローブ針の先端側から視認した図。
【図３】半導体装置用のプローブ針を評価するための評価装置（試験装置）の一例を示す概念図。
【図４】本発明の実施形態に係るプローブ針とホルダの一例を示す図。
【図５】評価装置（試験装置）の一例を説明するための図、（ａ）は評価装置に取り付けられたホルダ及びプローブ針を示す図、（ｂ）はプローブ針及びホルダを示す図、（ｃ）は基板及びプローブ針を示す図、（ｄ）は基板に形成された電極パッドの一例を示す図。
【図６】基板に設けられた電極パッドに対して当接したプローブ針の一例を示す図、（ａ）は先端角度θａ＝４５°のプローブ針と電極パッドとの当接状態を示す側面図、（ｂ）は（ａ）に示したプローブ針の正面図、（ｃ）は先端角度θａ＝６０°のプローブ針と電極パッドとの当接状態を示す側面図、（ｄ）は（ｃ）に示したプローブ針の正面図、（ｅ）は先端角度θａ＝９０°のプローブ針と電極パッドとの当接状態を示す側面図、（ｆ）は（ｅ）に示したプローブ針の正面図、（ｇ）は第１比較例のプローブ針と電極パッドとの当接状態を示す側面図、（ｈ）は（ｇ）に示した第１比較例のプローブ針の正面図、（ｉ）は第２比較例のプローブ針と電極パッドとの当接状態を示す側面図、（ｊ）は（ｉ）に示した第２比較例のプローブ針の正面図。
【図７】撮像部により撮像されたプローブ針及び電極パッドを説明するための図、（ａ）は先端角度θａ＝４５°のプローブ針と電極パッドを示す図、（ｂ）は先端角度θａ＝６０°のプローブ針を示す図、（ｃ）は先端角度θａ＝９０°のプローブ針を示す図、（ｄ）は撮像部により撮像されるプローブ針及び電極パッドを説明するための図、（ｅ）は真横から撮像された先端角度９０°のプローブ針の一例を示す図。
【図８】プローブ針の耐久性評価を説明するための図、（ａ）は電極パッドを上下動させ、プローブ針に当接させる耐久性評価試験（耐久試験）を説明するための図、（ｂ）はプローブ針の先端が電極パッドの上端にめり込む状態を説明するための図。
【図９】評価前の本発明の実施形態に係るプローブ針１０（４５°−１）を示す図、（ａ）は評価前のプローブ針１０（４５°−１）の先端を示す図、（ｂ）は（ａ）のプローブ針１０（４５°−１）の先端部を説明するための拡大図、（ｃ）は（ａ）のプローブ針１０（４５°−１）の中間部を説明するための拡大図、（ｄ）はプローブ１１０を示す図、（ｅ）は針先と電極パッドとの接触状態を説明するための図。
【図１０】本発明の実施形態に係るプローブ針１０（４５°−１）の先端部を示す図、（ａ）はコンタクト０回の先端部を示す図、（ｂ）は１００回コンタクト後の先端部を示す図、（ｃ）は１０００回コンタクト後の先端部を示す図、（ｄ）は５０００回コンタクト後の先端部を示す図、（ｅ）は１００００回コンタクト後の先端部を示す図、（ｆ）は（ａ）に示したコンタクト０回のプローブ針１０（４５°−１）の拡大図、（ｇ）は（ｅ）に示した１００００回コンタクト後のプローブ針１０（４５°−１）の先端を示す拡大図。
【図１１】評価前の本発明の実施形態に係るプローブ針１０（４５°−２）を示す図、（ａ）は評価前のプローブ針１０（４５°−２）の先端部の接触部及び中間部を示す図、（ｂ）は（ａ）のプローブ針１０（４５°−２）の中間部を説明するための拡大図、（ｅ）は針先と電極パッドとの接触状態を説明するための図。
【図１２】本発明の実施形態に係るプローブ針１０（４５°−２）の先端部を示す図、（ａ）はコンタクト０回の先端を示す図、（ｂ）は１００回コンタクト後の先端部の接触部を示す図、（ｃ）は１０００回コンタクト後の先端部の接触部を示す図、（ｄ）は１００００回コンタクト後の先端部の接触部を示す図、（ｅ）は（ａ）に示したプローブ針１０（４５°−２）の拡大図、（ｆ）は（ｄ）に示した１００００回コンタクト後のプローブ針１０（４５°−２）の先端の接触部を示す拡大図。
【図１３】評価前の本発明の実施形態に係るプローブ針１０（６０°−１）の先端を示す図、（ａ）は評価前のプローブ針１０（６０°−１）の先端部の接触部及び中間部を示す図、（ｂ）は（ａ）の拡大図、（ｃ）は針先と電極パッドとの接触状態を説明するための図。
【図１４】本発明の実施形態に係るプローブ針１０（６０°−１）の先端を示す図、（ａ）はコンタクト０回の先端を示す図、（ｂ）は１００回コンタクト後の先端を示す図、（ｃ）は１０００回コンタクト後の先端を示す図、（ｄ）は１００００回コンタクト後の先端を示す図、（ｅ）は（ａ）に示したコンタクト０回の先端の拡大図、（ｆ）は（ｄ）に示した１００００回コンタクト後の先端の拡大図。
【図１５】評価前の本発明の実施形態に係るプローブ針１０（６０°−２）の先端を示す図、（ａ）は評価前のプローブ針の先端を示す図、（ｂ）は（ａ）の先端部の拡大図、（ｃ）は（ａ）の中間部を説明するための拡大図、（ｄ）は針先と電極パッドとの接触状態を説明するための図。
【図１６】本発明の実施形態に係るプローブ針１０（６０°−２）の耐久性試験の結果を示す図、（ａ）はコンタクト０回のプローブ針の先端を示す図、（ｂ）は１００回コンタクト後の先端を示す図、（ｃ）は１０００回コンタクト後の先端を示す図、（ｄ）は１００００回コンタクト後の先端を示す図、（ｅ）は（ａ）に示したプローブ針の先端の拡大図、（ｆ）は（ｄ）に示した１００００回コンタクト後のプローブ針（６０°−２）の先端の拡大図。
【図１７】評価前の本発明の実施形態に係るプローブ針１０（９０°−１）を示す図、（ａ）はプローブ針１０（９０°−１）の先端部の接触部、中間部、及び基部を示す図、（ｂ）は（ａ）の拡大図、（ｃ）は（ｂ）の拡大図、（ｄ）は針先と電極パッドとの接触状態を説明するための図。
【図１８】本発明の実施形態に係るプローブ針１０（９０°−１）の耐久性試験の結果を示す図、（ａ）は０回コンタクト後のプローブ針の先端を示す図、（ｂ）は１００回コンタクト後のプローブ針の先端を示す図、（ｃ）は１０００回コンタクト後のプローブ針の先端を示す図、（ｄ）は５０００回コンタクト後のプローブ針の先端を示す図、（ｅ）は（ａ）に示したプローブ針の先端の拡大図、（ｆ）は（ｄ）に示した５０００回コンタクト後のプローブ針（９０°−１）の先端の拡大図。
【図１９】本発明の実施形態に係る評価前のプローブ針１０（９０°−２）を示す図、（ａ）はプローブ針の先端を示す図、（ｂ）は（ａ）の拡大図、（ｃ）は（ｂ）の拡大図、（ｄ）は針先と電極パッドとの接触状態を説明するための図。
【図２０】本発明の実施形態に係るプローブ針１０（９０°−２）の耐久性試験の結果を示す図、（ａ）は０回コンタクト後のプローブ針の先端を示す図、（ｂ）は１００回コンタクト後のプローブ針の先端を示す図、（ｃ）は１０００回コンタクト後のプローブ針の先端を示す図、（ｄ）は１００００回コンタクト後のプローブの先端を示す図、（ｅ）は（ａ）に示したプローブ針の先端の拡大図、（ｆ）は（ｄ）に示した１００００回コンタクト後のプローブ針（９０°−２）の先端の拡大図。
【図２１】第１比較例のプローブ針を示す図、（ａ）は第１比較例のプローブ針の先端を示す図、（ｂ）は（ａ）に示したプローブ針の拡大図、（ｃ）は第１比較例のプローブ針と電極パッドとの接触状態を説明するための図。
【図２２】第１比較例のプローブ針の耐久試験の結果を示す図、（ａ）は０回コンタクト後の第１比較例のプローブ針の先端を示す図、（ｂ）は１００回コンタクト後の第１比較例のプローブ針の先端を示す図、（ｃ）は１０００回コンタクト後の第１比較例のプローブ針の先端を示す図、（ｄ）は１００００回コンタクト後の第１比較例のプローブ針の先端を示す図、（ｅ）は（ａ）に示した第１比較例のプローブ針の先端の拡大図、（ｆ）は（ｄ）に示した１００００回コンタクト後の第１比較例のプローブ針の先端の拡大図。
【図２３】第２比較例のプローブ針を示す図、（ａ）は第２比較例のプローブ針の先端を示す図、（ｂ）は（ａ）に示した第２比較例のプローブ針の先端の拡大図、（ｃ）は第２比較例のプローブ針とパッドの接触状態を説明するための概念図。
【図２４】第２比較例のプローブ針の耐久試験の結果を示す図、（ａ）は２０回コンタクト後の第２比較例のプローブ針の先端を示す図、（ｂ）は１００回コンタクト後の第２比較例のプローブ針の先端を示す図、（ｃ）は１００００回コンタクト後の第２比較例のプローブ針の先端を示す図、（ｄ）は（ａ）に示した第２比較例のプローブ針の先端の拡大図、（ｅ）は（ｃ）に示した１００００回コンタクト後の第２比較例のプローブ針の先端の拡大図。
【図２５】プローブ針の電気的特性の評価方法の一例を説明するための図、（ａ）はプローブ針の電気的特性の評価方法を説明するための写真、（ｂ）はプローブ針の電気的特性の評価方法を説明するための概念図。
【図２６】本発明の実施形態に係るプローブ針の電気的特性（Ｖ−Ｉ特性）を示す図、（ａ）はプローブ針１０（４５°−１）、（ｂ）はプローブ針１０（４５°−２）、（ｃ）はプローブ針１０（６０°−１）、（ｄ）はプローブ針１０（６０°−２）、（ｅ）はプローブ針１０（９０°−１）、（ｆ）はプローブ針１０（９０°−２）、それぞれの電気的特性（Ｖ−Ｉ特性）を示す図。
【図２７】プローブ針による電極パッドへの針跡を説明するための図、（ａ）は耐久試験前の電極パッドを示す図、（ｂ）は耐久試験後の電極パッドの針跡を示す図。
【図２８】プローブ針の耐久試験に用いられた電極パッドの針跡を説明するための図、（ａ）は耐久試験後の電極パッドの針跡を示す図、（ｂ）は（ａ）に示した電極パッドの針跡の拡大図。
【図２９】本発明の実施形態に係るプローブ針１０（４５°−１）による電極パッドへの針跡を示す図、（ａ）は電極パッドへの針跡を示す図、（ｂ）は針跡の短手方向のサイズを説明するための図、（ｃ）は針跡の長手方向のサイズを説明するための図。
【図３０】本発明の実施形態に係るプローブ針（４５°−２）による電極パッドへの針跡を示す図、（ａ）は電極パッドへの針跡を示す図、（ｂ）は針跡の短手方向のサイズを説明するための図、（ｃ）は針跡の長手方向のサイズを説明するための図。
【図３１】本発明の実施形態に係るプローブ針（６０°−１）による電極パッドへの針跡を示す図、（ａ）は電極パッドへの針跡を示す図、（ｂ）は針跡の短手方向のサイズを説明するための図、（ｃ）は針跡の長手方向のサイズを説明するための図。
【図３２】本発明の実施形態に係るプローブ針（６０°−２）による電極パッドへの針跡を示す図、（ａ）は電極パッドへの針跡を示す図、（ｂ）は針跡の短手方向のサイズを説明するための図、（ｃ）は針跡の長手方向のサイズを説明するための図。
【図３３】本発明の実施形態に係るプローブ針（９０°−１）による電極パッドへの針跡を示す図、（ａ）は電極パッドへの針跡を示す図、（ｂ）は針跡の短手方向のサイズを説明するための図、（ｃ）は針跡の長手方向のサイズを説明するための図。
【図３４】本発明の実施形態に係るプローブ針（９０°−２）による電極パッドへの針跡を示す図、（ａ）は電極パッドへの針跡を示す図、（ｂ）は針跡の短手方向のサイズを説明するための図、（ｃ）は針跡の長手方向のサイズを説明するための図。
【図３５】第１比較例のプローブ針による電極パッドへの針跡を示す図。
【図３６】第２比較例のプローブ針による電極パッドへの針跡を示す図、（ａ）は電極パッドへの針跡を示す図、（ｂ）は針跡の短手方向のサイズを説明するための図、（ｃ）は針跡の長手方向のサイズを説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態を説明する。本発明の実施形態は図示の内容を含むが、これのみに限定されるものではない。尚、以後の各図の説明で、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部省略する。
【００１３】
本発明の実施形態に係る半導体装置用のプローブ針を説明する。半導体装置用のプローブ針としては、例えば、少なくとも、半導体、半導体素子、半導体集積回路等のいずれかの電気的特性を評価するプローブ針を挙げることができる。例えば、プローブ針は、半導体集積回路を備えた半導体装置のプローブ検査工程などで用いられ、プローブ針を、半導体集積回路が形成された半導体ウェハ上に設けられた電極パッドの表面に接触させて測定装置により電気的特性が測定される。なお、本発明の実施形態に係る半導体装置用のプローブ針は、半導体デバイスに用いられるシリコンなどの材料の電気的特性を評価するプローブに用いてもよい。
【００１４】
本発明の実施形態に係る半導体装置用のプローブ針１０は、先端部を有する。この先端部は、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）に示したように、電極パット等に接触する接触部１１と、基部１３と、接触部１１及び基部１３の間に位置する中間部１２とを有し、この接触部１１、中間部１２、及び基部１３が一体的に形成されている。プローブ針１０が高い耐久性を有するように、接触部１１の先端角度θａが規定されている。
【００１５】
図１に示した、本発明の実施形態に係る半導体装置用のプローブ針１０は、プローブ針１０の長手方向に沿った長軸ＡＬ（中心軸）を基準にして相対する面が対称的な形状に形成されている。このプローブ針１０は、金属材料からなる金属製プローブ針である。このプローブ針は、例えば、タングステン、パラジウム、ベリリウム、銅、銀、金、ニッケルのいずれか、又はそれら２つ以上の組み合わせからなる。
【００１６】
接触部１１は、プローブ針１０の端部に位置し、略円錐形状に形成され、プローブ針１０の長軸ＡＬに対して傾斜した相対する傾斜面部１１ｓ（第１の傾斜面部）を有する。
【００１７】
本実施形態では、接触部１１の先端角度θａは、例えば、図１、図２に示したように、接触部１１の長軸ＡＬを通る断面での、長軸ＡＬに対して傾斜した相対する傾斜面部１１ｓの間の角度であり、詳細には、接触部１１の傾斜面部１１ｓと長軸ＡＬとのなす角の２倍である。本実施形態では、接触部１１の先端角度θａは、３０°以上１１０°以下であり、好ましくは４５°以上９０°以下であり、最適には４５°以上６０°以下である。プローブ針１０の接触部１１の先端角度θａが上記角度で形成されているので、プローブ針１０は変形し難く、高い耐久性を有する。
この接触部１１の直径φａ（接触部１１の最大の直径部分の直径）は、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下であり、望ましくは１０μｍ以上１００μｍ以下であり、さらに望ましくは、２０μｍ以上８０μｍである。
【００１８】
表１は、接触部１１の先端角度θａ、及び接触部１１の最大部分の直径φａと、接触部１１の先端からプローブ針の長軸のＡＬに沿った長さＬａの関係を示す表である。先端角度θａの単位は°（度）であり、最大の直径φａの単位はμｍであり、長さＬａの単位はμｍである。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１を参照し、上述した接触部１１の先端角度θａ、及び最大の直径部分の直径φａを考慮すると、接触部１１の最先端からプローブ針の長軸ＡＬに沿った長さＬａが、４μｍ以上３７３μｍ以下であることが好ましく、また、好ましくは５μｍ〜２４１μｍであり、また、好ましくは９μｍ〜２４１μｍであり、また、好ましくは、１７μｍ〜９７μｍである。
【００２１】
基部１３は、長軸ＡＬに対して平行又は僅かに傾斜した側面部１３ｓを有する。基部１３の長軸ＡＬに沿った長さＬｃは、約５００μｍ以上である。
【００２２】
中間部１２は、上述したように、接触部１１と基部１３の間に形成されている。詳細には、中間部１２は、接触部１１の最先端から基部１３側へ長軸ＡＬに沿って所定距離（Ｌｆ）だけ離れた位置（Ｐｆ）の直径φｆが接触部１１の最大直径φａよりも大きく形成されており、且つ、接触部１１側から位置Ｐｆに至るまで、直径が減少することなく増加又は同じとなるように規定された形状となっている。詳細には、中間部１２は、例えば、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）に示したような形状であってもよい。
【００２３】
図２（ａ）、図２（ｂ）に示した例では、位置（Ｐｆ）の直径φｆが接触部１１の最大直径φａよりも大きく、１０μｍ以上１０００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以上２００μｍ以下である。上述した接触部１１の最先端から基部１３側へ長軸ＡＬに沿った所定距離（Ｌｆ）は、好ましくは２４μｍ以上８００μｍ以下であり、より好ましくは、１００μｍ〜４００μｍである。
【００２４】
詳細には、図２（ａ）は小径の円柱形状部分を有する中間部１２を備えたプローブ針の一例を示す概念図である。図２（ｂ）は図２（ａ）に示したプローブ針の先端側から視認した図である。
図２（ａ）に示したプローブ針は、中間部１２が、接触部１１の最大直径と略同じ直径の小径の円柱形状部分を有し、基部１３側付近で直径が急激に大きくなる形状である。
【００２５】
また、図２（ｃ）は大径の円柱形状部分を有する中間部１２を備えたプローブ針の一例を示す概念図である。図２（ｄ）は図２（ｃ）に示したプローブ針の先端側から視認した図である。
図２（ｃ）に示したプローブ針は、中間部１２が、接触部１１の最大直径よりも大きい直径φｆの円柱形状部分を有する。
【００２６】
例えば、図１、図２に本発明の実施形態に係るプローブ針の一例を示したように、撮像部によりプローブ針と電極パッドを撮像する際に、中間部１２が上述した形状であれば、プローブ針を電極パッドへ当接しやすい。
【００２７】
また、図１に示した例では、中間部１２は、長軸ＡＬに対して傾斜した側面部１２ｓ（第２傾斜面部）を有する。角度θｂは、プローブ針の長軸ＡＬを通る断面での、長軸ＡＬに対して傾斜した側面部１２ｓ（第２傾斜面部）の間の角度であり、詳細には、プローブ針１０の中間部１２の側面部１２ｓと長軸ＡＬとのなす角の２倍である。図１に示した例では、角度θｂは、先端角度θａよりも小さくなるように規定されている。つまり、０＜θｂ＜θａである。詳細には、角度θｂは１２°以上２０°以下であることが好ましく、より好ましくは、１３°以上１６°以下である。
【００２８】
プローブ針１０の傾斜面部１１ｓ、側面部１２ｓ、側面部１３ｓは、長軸方向に沿って連なって形成されている。
【００２９】
図１に示した例では、φａは接触部１１の最大直径であり、φｂは中間部１２の最大直径であり、φｃは基部１３の最大直径である。図１に示した例では、φｂは１００μｍ〜２００μｍ程度であり、φｃは１００μｍ〜２００μｍ程度である。Ｌｂは、中間部１２の長軸ＡＬに沿った長さであり、Ｌａよりも大きく１００μｍ〜４００μｍ、好ましくは２００μｍ〜３００μｍ程度である。
【００３０】
表２は、接触部１１の長さＬａと中間部１２の長さＬｂの比であるＬａ／Ｌｂを示している。表２に示したように、Ｌａ、Ｌｂそれぞれの値は、上述した好ましい数値を示している。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
表２に示したように、ＬａとＬｂの好ましい数値範囲を考慮すると、Ｌａ／Ｌｂは、約０．０１以上２０未満であり、好ましくは、０．０１〜１８．６５であり、また、好ましくは０．０４〜約４．８５であり、また、好ましくは０．０４〜約１未満である。
【００３３】
本実施形態では、プローブ針１０の先端部の接触部１１の先端角度θａは、中間部１２の角度θｂよりも大きくなるように規定されている。
【００３４】
角度θｄは、接触部１１の傾斜面部１１ｓと、中間部１２の側面部１２ｓとのなす角度である。図１に示した例では、０＜θｄ＜（θａ／２）である。
【００３５】
また、図１に示したように、プローブ針１０は、接触部１１の傾斜面部１１ｓと、中間部１２の側面部１２ｓの間に、傾斜角が変化する変曲点Ｐ１を有する。また、プローブ針１０は、中間部１２の側面部１２ｓと基部１３の側面部１３ｓとの間に変曲点Ｐ２を有する。
接触部１１の最先端１１ａ及び変曲点Ｐ１を通る直線ＬＰ１と、変曲点Ｐ２を通り且つ長軸ＡＬに直交する直線ＬＰ２との交点に点Ｐ３が位置する。
【００３６】
本実施形態では、プローブ針１０の接触部１１は上述したように構成されているので、高い耐久性、及び電極パッドとの良好なコンタクト性を有し、中間部１２が上述したように構成されているので、電極パッドへの当てやすさ等の良好な使用感を有する。
【００３７】
本発明の実施形態に係るプローブ針１０は、例えば、物理的なポリシングにより接触部１１や中間部１２を形成することができる。また、プローブ針１０の接触部１１や中間部１２の表面が、例えば、ポリシングにより研磨処理が施されており、表面粗さがＲａ１０ｎｍ以下（Ｒａは算術平均粗さを示す）となっており、不要物質が付着しにくくなっている。すなわち、不要物質の付着による電気的特性の低下を防止可能である。
尚、物理的な研磨技術と化学的な研磨技術により、プローブ針１０の表面処理を行ってもよい。また、必要に応じて、プローブ針１０の接触部１１、中間部１２、基部１３に対して、適宜、表面処理を施してもよい。
【００３８】
次に、本願発明者は、本発明に係るプローブ針の効果を確認するために、図３、図４、図５に示した半導体装置用のプローブ針を評価するための評価装置２００（試験装置）により、電極パッドへの当てやすさ等の使用感、電気的特性（Ｖ−Ｉ特性）、耐久性について、各種評価を行った。また、プローブ針１０の評価のために、図６に示したように、本発明に係る複数のプローブ針と、第１比較例プローブ針、第２比較例のプローブ針を準備した。
【００３９】
図３、図４、図５に示したように、半導体装置用のプローブ針を評価するための評価装置２００（試験装置）は、基台２３３上に基台２３３を所定方向に移動させる駆動部２３２が設けられ、駆動部２３２上にステージ２３１が設けられている。本実施形態では、ステージ２３１は駆動部２３２により上下動可能に構成されている。駆動部２３２は、例えば、モータ駆動により、ステージ２３１を上下動させる機構を有する。
【００４０】
また、基台２３３上には、ステージ２３１を囲むように、台部２３４が設けられており、この台部２３４上にＸＹＺステージ２３６が設けられており、ＸＹＺステージ２３６にＬ字型の保持部材２３７が保持されている。ＸＹＺステージ２３６は、例えば、可動部分をモータ等により移動させる自動式であってもよいし、手動つまみ２３６ａ、２３６ｂなどが操作されることにより可動部分が移動する機構を有する手動式であってもよい。
【００４１】
Ｌ字型の保持部材２３７の先端部には、保持部材２３８を介してホルダ１２０が保持されている。ホルダ１２０は、プローブ１１０を着脱自在に保持する。長尺のプローブ１１０の先端に本発明の実施形態に係るプローブ針１０が設けられている。
【００４２】
また、図３に示したように、評価装置２００は、撮像部２２０、計測制御部２１０等を有する。撮像部２２０は、ステージ２３１の上方に配置され、ステージ２３１に載置される基板９や、基板９に設けられた電極パッド８の上方に配置されたプローブ針１０などを撮像し、撮像して得られた画像を計測制御部２１０に出力する。
【００４３】
計測制御部２１０は、例えば、コンピュータにより構成されており、評価装置２００の各構成要素を統括的に制御する。計測制御部２１０は、検査モードに応じて、駆動部２３２を駆動することにより、ステージ２３１を所定の方向に移動させる。
【００４４】
また、計測制御部２１０は、撮像部２２０の撮像により得られた画像に基づいて、基板９に設けられた電極パッド８の所定位置に、プローブ針１０を当接させるように制御を行う。
また、電気的特性を測定するために、ホルダ１２０と計測制御部２１０は導電線２４０を介して電気的に接続されている。ホルダ１２０は金属製であり、プローブ１１０と電気的に接続されている。
【００４５】
本実施形態では、図４に示したように、ホルダ１２０は本体部から水平方向（図４のＹ方向）に延出した形状の被保持部１２０ｂを有し、その被保持部１２０ｂが図３に示した保持部材２３８により保持される。
また、ホルダ１２０には、長尺のプローブ１１０が着脱自在に保持されており、この長尺のプローブ１１０の一方の先端には図１に示したプローブ針１０が一体的に設けられている。詳細には、プローブ１１０は、その他端１１０ｄがホルダ１２０に着脱自在に保持されており、その他端１１０ｄから水平方向に延出したのち斜め下方に屈曲した形状の屈曲部１１０ｃ、その屈曲部１１０ｃから略水平方向に延出する水平部１１０ｂ、その水平部１１０ｂから斜め下方へ屈曲した屈曲部１１０ａを有し、その屈曲部１１０ａから延出した部分に図１に示したプローブ針１０が一体的に設けられている。
尚、先端のプローブ針１０が、屈曲部１１０ａに着脱自在に設けられた構成であってもよい。
【００４６】
図４に示した例では、長さＬＡ＝約８ｍｍであり、長さＬＢ＝約４０ｍｍである。また、本実施形態では、図４に示したように、基板上に設けられた電極パッド８と、プローブ針１０の接触角度θｔは６０°に規定されている。電極パッドは、金（Ａｕ）などの金属で形成されている。つまり、プローブ針は電極パッドに対して角度６０°でコンタクトするように設定されている。
【００４７】
電極パッド８にプローブ針１０が接触角度θｔで押し当てられた場合、長尺のプローブ１１０が撓み、電極パッド８に斜めに当接したプローブ針１０が横滑りして、電極パッド８の表面に形成されている酸化膜を破り、新生面に電気的接触をさせることで各種電気的測定が行われる。
【００４８】
上述したように、本願発明者は、図６に示したように、実際に、本発明に係るプローブ針１０（４５°）、１０（６０°）、１０（９０°）を作製し、それぞれ各種評価試験を行った。比較のため、第１比較例のプローブ針１０ｇａ、第２比較例のプローブ針１０ｇｂを準備し、同様に各種評価試験を行った。
【００４９】
プローブ針１０（４５°）は接触部１１の先端角度θａが約４５°であり、プローブ針１０（６０°）は先端角度θａが６０°であり、プローブ針１０（９０°）は先端角度θａが９０°であり、各プローブ針１０の最先端部は、曲率半径が１．５μｍに規定されている。
【００５０】
第１比較例のプローブ針１０ｇａは、先端が略円錐形状の１段のテーパ形状部を有し、先端角度が約１４°であり、最先端の曲率半径Ｒが１．５μｍである。第２比較例のプローブ針１０ｇｂは、先端が略円錐形状の１段のテーパ形状部を有し、先端角度が約１４°であり、最先端の曲率半径Ｒが５μｍである。
【００５１】
また、図６に示したように、プローブ針の側面側から視認した場合、電極パッド８とプローブ針との接触角度θｔが６０°に規定されている。詳細には、プローブ針の長軸ＡＬと、電極パッド８の当接面とのなす角（接触角度θｔ）が６０°である。
【００５２】
尚、図６に示したように、プローブ針の正面側から視認した場合、詳細には、ＸＺ平面に投影した場合、電極パッドとプローブ針の長軸ＡＬは，ＸＺ平面内では直交するように規定されている。
【００５３】
＜針当てのしやすさ等の使用感＞
図７は撮像部により撮像されたプローブ針及び電極パッドを説明するための図である。図７（ｅ）に示したように、真横からプローブ針１０を視認した場合、先端部の接触部１１や中間部１２等は明確に識別できるが、図７（ｄ）に示したように、電極パッドの上方に配置された撮像部２２０により、プローブ針１０及び電極パッド８が撮像される場合、プローブ針１０の最先端（針先）から１００μｍ〜１０００μｍ程度までの部分が撮像部２２０により撮像され、接触角度θｔが６０°に規定されているので、プローブ針の長軸方向の長さが撮像部２２０により０．５倍に写される。金属パッドの大きさが例えば１０μｍで、電極パッドとプローブ針の接触角度が６０°で、例えば、図２のようなプローブ針を用いて撮像部で撮像した場合、プローブ針は最先端から例えば２０μｍ以上の撮像部により写らない部分は、比較的太くともよい。撮像部２２０により、先端部の接触部１１は見え難い。すなわち、プローブ針の使用感（電極パッドへの当てやすさ等）に寄与するのは、プローブ針の中間部１２であることがわかる。
【００５４】
図７（ａ）に示した例では、電極パッド８上に、先端角度θａ＝４５°のプローブ針１０（４５°）と、第１比較例のプローブ針１０ｇａの先端が写し出されている。図７（ｂ）に示した例では、電極パッド８上に、先端角度θａ＝６０°のプローブ針１０（６０°）と、第１比較例のプローブ針１０ｇａの先端が写し出されている。図７（ｃ）に示した例では、電極パッド８上に、先端角度θａ＝９０°のプローブ針１０（６０°）と、第１比較例のプローブ針１０ｇａの先端が写し出されている。
【００５５】
本発明の一実施形態では、プローブ針のコンタクト性と使用感（電極パッドへの当てやすさ等）を両立させるために、プローブ針１０の先端部の接触部１１の先端角度θａを３０°〜１１０°程度として、プローブ針にコンタクト性や耐久性を持たせ、中間部１２の角度θｂを１０°〜１７．２°程度とすることで、電極パッドへの当てやすさ等の良好な使用感を実現している。
【００５６】
＜プローブ針の耐久性評価＞
次に、本願発明者は、本発明の実施形態に係るプローブ針の耐久性に関する評価を行った。本実施形態では、図８（ａ）、図８（ｂ）に示したように、プローブ針１０をホルダに固定し、電極パッド８を備えた基板を上下動させて、電極パッド８の上端面にプローブ針１０の先端が約３０μｍオーバードライブするように設定されている。電極パッド８の厚みは、数十ｎｍ〜数μｍである。
【００５７】
詳細には、約１秒間、電極パッド８の上端面にプローブ針１０の先端を約３０μｍオーバードライブさせた後、プローブ針１０と電極パッドを離間させる。約０．５秒〜数秒後、再び、電極パッド８にプローブ針１０をオーバードライブさせる。
耐久性試験では、上述したプローブ針と電極パッド８とのコンタクトを、例えば、１００回、１０００回、１００００回など所定回数行った後、プローブ針１０の針先をカメラなどの撮像部で撮像して、針先の形状の変化を観察し、測定結果の評価を行った。
【００５８】
本実施形態では、先端角度が約４５°、約６０°、約９０°の本発明に係るプローブ針１０をそれぞれ２つずつ準備した。具体的には、プローブ針１０（４５°−１）、１０（４５°−２）、１０（６０°−１）、１０（６０°−２）、１０（９０°−１）、１０（９０°−２）を準備した。また、比較のために、第１比較例のプローブ針１０ｇａ、第２比較例のプローブ針１０ｇｂを準備し評価を行った。
【００５９】
＜プローブ針１０（４５°−１）＞
評価前の本発明の実施形態に係るプローブ針１０（４５°−１）は、図９に示したように、先端部の接触部１１の先端角度θａが５６．２°、中間部１２の角度θｂが１６．４°であり、電極パッド８との接触角度θｔが６０°に設定されている。本実施形態では、このプローブ針１０は長尺のプローブ１１０の先端に一体的に形成されている。そして、上述した図８に示した耐久性評価試験を行った。プローブ針１０（４５°−１）の耐久性試験の結果を図１０に示す。１００００回の接触テスト後、針先の一部分が僅かに平坦に変形していることが確認された。
【００６０】
＜プローブ針１０（４５°−２）＞
評価前の本発明の実施形態に係るプローブ針１０（４５°−２）は、図１１に示したように、先端部の接触部１１の先端角度θａが４５°、中間部１２の角度θｂが１０．０°であり、電極パッド８との接触角度θｔが６０°に設定されている。プローブ針１０（４５°−２）の耐久性試験の結果を図１２に示す。１００００回の接触テスト後、約５μｍ程度の針先の先端の一部分が僅かに平坦に変形していることが確認された。
【００６１】
＜プローブ針１０（６０°−１）＞
評価前の本発明の実施形態に係るプローブ針１０（６０°−１）は、図１３に示したように、先端部の接触部１１の先端角度θａが６０．０°、中間部１２の角度θｂが１２．０°であり、電極パッド８との接触角度θｔが６０°に設定されている。プローブ針１０（６０°−１）の耐久性試験の結果を図１４に示す。１００００回の接触テスト後、針先の１０μｍ程度の部分が僅かに変形していることが確認された。
【００６２】
＜プローブ針１０（６０°−２）＞
評価前の本発明の実施形態に係るプローブ針１０（６０°−２）は、図１５に示したように、先端部の接触部１１の先端角度θａが６１．０°、中間部１２の角度θｂが１２．８°であり、電極パッド８との接触角度θｔが６０°に設定されている。プローブ針１０（６０°−２）の耐久性試験の結果を図１６に示す。１００００回の接触テスト後、針先の１０μｍ程度の部分が僅かに変形していることが確認された。
【００６３】
＜プローブ針１０（９０°−１）＞
評価前の本発明の実施形態に係るプローブ針１０（９０°−１）は図１７に示したように、先端部の接触部１１の先端角度θａが９２．３°であり、中間部１２の角度θｂが１７．２°であり、電極パッド８との接触角度θｔが６０°に設定されている。
プローブ針１０（９０°−１）の耐久性試験の結果を図１８に示す。１００〜１００００回の接触テスト後であっても、針先が変形していないことが確認された。
【００６４】
＜プローブ針１０（９０°−２）＞
評価前の本発明の実施形態に係るプローブ針１０（９０°−２）は図１９に示したように、先端部の接触部１１の先端角度θａが９３．２°であり、中間部１２の角度θｂが１１．５°であり、電極パッド８との接触角度θｔが６０°に設定されている。プローブ針１０（９０°−２）の耐久性試験の結果を図２０に示す。１００〜１００００回の接触テスト後であっても、針先が変形していないことが確認された。
【００６５】
＜第１比較例のプローブ針１０ｇａ＞
第１比較例のプローブ針１０ｇａは、図２１に示したように、先端の角度が約１４°であり、最先端の曲率半径Ｒが１．５μｍであり、電極パッド８との接触角度θｔが６０°に設定されている。第１比較例のプローブ針１０ｇａの耐久性試験の結果を図２２に示す。１００回程度の接触テストで針先の変形が観測され、１００回〜１００００回の接触テストで、針先の曲がり度合いが大きくなり、コンタクト部分が摩耗していることが確認された。尚、図２１に示した第１比較例のプローブ針１０ｇａは、本発明の実施形態に係るプローブ針１０よりも表面が粗く形成されており、詳細には、表面粗さがＲａ０．２μｍ程度である。
【００６６】
＜第２比較例のプローブ針１０ｇｂ＞
第２比較例のプローブ針１０ｇｂは、図２３に示したように、先端の角度が約１４°であり、最先端の曲率半径Ｒが５．０μｍであり、電極パッド８との接触角度θｔが６０°に設定されている。図２３に示した第２比較例のプローブ針１０ｇｂは、本発明の実施形態に係るプローブ針１０よりも表面が粗く形成されており、詳細には、表面粗さがＲａ０．０８μｍ程度であり、プローブ針１０ｇｂの表面には、不要物質７０１が付着しやすいことが確認できる。第２比較例のプローブ針１０ｇｂの耐久性試験の結果を図２４に示す。１００００回程度の接触テスト後、プローブ針１０ｇｂの針先に、１０μｍ程度のすり減りが見られたが、曲がりなどの変形は見られなかった。
【００６７】
＜プローブ針の電気的特性＞
次に、本願発明者は、本発明の実施形態に係るプローブ針１０の電気的特性（Ｖ−Ｉ特性）を測定した。図２５はプローブ針の電気的特性の評価方法の一例を説明するための図である。詳細には、基板上に形成された電極パッド８（パッド材質はＡｕ）に対して第１比較例のプローブ針１０ｇａを接触させ、測定対象の本発明に係るプローブ針１０を、電極パッド８に対して所定回数（例えば、０回〜１００００回）、接触、非接触を繰り返し、接触時に直流電流（ＤＣ）を流し、それぞれのコンタクトにおける、電圧−電流特性（Ｖ−Ｉ特性）を計測した。尚、電圧の測定範囲は電圧０〜２０ｍＶであり、１ｍＶｓｔｅｐで計測を行った。
本実施形態では、上述した耐久性評価と、プローブ針の電気的特性の測定は並行して行っている。
【００６８】
また、接触時の抵抗値はＶ−Ｉ特性から算出することができる。尚、このＶ−Ｉ特性から算出される抵抗値は、電流が流れる閉回路の全抵抗値を示し、詳細には、プローブ針と電極パッドとの接触抵抗値や、プローブ針自体の抵抗値や、測定装置自体の抵抗値を加算したものである。
【００６９】
本発明の実施形態に係るプローブ針における電気的特性の測定結果を図２６に示す。詳細には、図２６（ａ）はプローブ針１０（４５°−１）、図２６（ｂ）はプローブ針１０（４５°−２）、図２６（ｃ）はプローブ針１０（６０°−１）、図２６（ｄ）はプローブ針１０（６０°−２）、図２６（ｅ）はプローブ針１０（９０°−１）、図２６（ｆ）はプローブ針１０（９０°−２）、それぞれの電気的特性（Ｖ−Ｉ特性）を示す図である。
測定の結果、上記、本発明の実施形態に係るプローブ針１０は、１００００回のコンタクト後も、良好な電気的特性を有し、電気的特性の有意な劣化は見られなかった。
【００７０】
＜プローブ針による電極パッドへの針跡評価＞
次に、本願発明者は、本発明の実施形態に係るプローブ針１０による電極パッドへの針跡について評価した。
図２７（ａ）は耐久試験前の電極パッド８を示す図、図２７（ｂ）は上述した耐久試験後の電極パッド８の針跡を示す図である。図２８（ａ）は、各プローブ針による耐久試験に用いられた電極パッドの針跡を説明するための図である。図２８（ｂ）は図２８（ａ）に示した電極パッド８の針跡の拡大図である。
【００７１】
本実施形態では、上述したように、電極パッド８にプローブ針１０が接触角度θｔ＝６０°で繰り返し押し当てられ、長尺のプローブ１１０が撓み、電極パッド８に斜めに当接したプローブ針１０が横滑りしながら、電極パッド８に対して押圧し、電極パッド８の表面に凹部が形成される。
【００７２】
詳細には、図２８（ａ）、図２８（ｂ）に示した例では、電極パッド８には、第１比較例のプローブ針１０ｇａによる１００回、１０００回、２０００回、５０００回、１００００回それぞれコンタクト後の針跡、第２比較例のプローブ針１０ｇｂによる１００回、１０００回、１００００回それぞれコンタクト後の針跡、本発明の実施形態に係るプローブ針１０（６０°−１）による１００回、１０００回、１００００回それぞれコンタクト後の針跡、本発明の実施形態に係るプローブ針１０（６０°−２）による１００回、１０００回、２０００回、５０００回、１００００回それぞれコンタクト後の針跡、本発明の実施形態に係るプローブ針１０（４５°−１）による１００回、１０００回、５０００回、１００００回それぞれコンタクト後の針跡、本発明の実施形態に係るプローブ針１０（９０°−１）による１００回、１０００回、５０００回、１００００回それぞれコンタクト後の針跡、本発明の実施形態に係るプローブ針１０（９０°−２）による１００回、１０００回、１００００回それぞれコンタクト後の針跡、本発明の実施形態に係るプローブ針１０（４５°−２）による１００回、１０００回、１００００回それぞれコンタクト後の針跡が、形成されている。
【００７３】
先端角度θａが約９０°のプローブ針１０（９０°−１）、１０（９０°−２）による針跡は、他の針跡と比較して太めに形成されていることが確認できる。
【００７４】
以下、各プローブ針による針跡について説明する。
本発明の実施形態に係るプローブ針１０（４５°−１）による１００００回コンタクト後の電極パッドの針跡は図２９に示した形状となった。図２９（ｂ）に示す針跡の短手方向に沿った直線部分の長さが９．２μｍ、該当箇所の高低差が１．４９μｍであり、図２９（ｃ）に示す針跡の長手方向に沿った直線部分の長さが１２．６２μｍである。この針跡は、第１比較例のプローブ針１０ｇａによる針跡と比較して、深さは略同じで幅が細いことが確認できた。
【００７５】
本発明の実施形態に係るプローブ針１０（４５°−２）による１００００回コンタクト後の電極パッドの針跡は図３０に示した形状となった。図３０（ｂ）に示す針跡の短手方向に沿った直線部分の長さが１３．９μｍ、該当箇所の高低差が７．５μｍであり、図３０（ｃ）に示す針跡の長手方向に沿った直線部分の長さが１６．３３μｍである。この針跡は、第１比較例のプローブ針１０ｇａによる針跡と比較して、深さは略同じで幅が細いことが確認できた。
【００７６】
本発明の実施形態に係るプローブ針１０（６０°−１）による１００００回コンタクト後の電極パッドの針跡は図３１に示した形状となった。図３１（ｂ）に示す針跡の短手方向に沿った直線部分の長さが１４．００μｍ、該当箇所の高低差が７．０７μｍであり、図３１（ｃ）に示す針跡の長手方向に沿った直線部分の長さが２０．５９μｍであり、該当箇所の高低差が６．７２μｍである。この針跡は、第１比較例のプローブ針１０ｇａによる針跡と比較して、深さは及び幅が略同じであることが確認できた。
【００７７】
本発明の実施形態に係るプローブ針１０（６０°−２）による１００００回コンタクト後の電極パッドの針跡は図３２に示した形状となった。図３２（ｂ）に示す針跡の短手方向に沿った直線部分の長さが１３．２０μｍ、該当箇所の高低差が７．９７μｍであり、図３２（ｃ）に示す針跡の長手方向に沿った直線部分の長さが１５．３０μｍであり、該当箇所の高低差が６．７８μｍである。この針跡は、第１比較例のプローブ針１０ｇａによる針跡と比較して、深さは及び幅が略同じであることが確認できた。
【００７８】
本発明の実施形態に係るプローブ針１０（９０°−１）による１００００回コンタクト後の電極パッドの針跡は図３３に示した形状となった。図３３（ｂ）に示す針跡の短手方向に沿った直線部分の長さが２１．５５μｍ、該当箇所の高低差が６．８５μｍであり、図３３（ｃ）に示す針跡の長手方向に沿った直線部分の長さが２３．７１μｍであり、該当箇所の高低差が５．７０μｍである。この針跡は、第１比較例のプローブ針１０ｇａによる針跡と比較して、明らかに異なり、最深部から周囲へ押し広げたような形状であることが確認できた。
【００７９】
本発明の実施形態に係るプローブ針１０（９０°−２）による１００００回コンタクト後の電極パッドの針跡は図３４に示した形状となった。図３４（ｂ）に示す針跡の短手方向に沿った直線部分の長さが７．６７μｍ、該当箇所の高低差が０．７５μｍであり、図３４（ｃ）に示す針跡の長手方向に沿った直線部分の長さが１０．２８μｍであり、該当箇所の高低差が０．１３μｍである。この針跡は、第１比較例のプローブ針１０ｇａによる針跡と比較して、明らかに異なり、最深部から周囲へ押し広げたような形状であることが確認できた。
【００８０】
第１比較例のプローブ針１０ｇａによる１００００回コンタクト後の電極パッドの針跡は図３５に示した形状となった。
【００８１】
第２比較例のプローブ針１０ｇｂによる１００００回コンタクト後の電極パッドの針跡は図３６に示した形状となった。図３６（ｂ）に示す針跡の短手方向に沿った直線部分の長さが７７．３μｍ、該当箇所の高低差が０．２８μｍであり、図３６（ｃ）に示す針跡の長手方向に沿った直線部分の長さが１５．３９μｍであり、該当箇所の高低差が０．５２μｍである。
【００８２】
以上、本発明の実施形態に係るプローブ針に関する各種評価を行い、詳細には、プローブ針について１万回コンタクトした後の針の形状、電気的特性、パッドの状態を確認し、その耐久性等について評価を行い、その評価結果をまとめると、表３に示すようになる。
【００８３】
【表３】
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【００８４】
具体的には、第１比較例のプローブ針１０ｇａ（Ｒ＝１．５μｍ）が１００回コンタクト程度で針先が大きく変形した。
一方、本発明の実施形態に係るプローブ針１０（４５°）、１０（６０°）は、１００００回コンタクト後、針先が僅かに変形する程度であり、高い耐久性を有することが確認できた。本発明の実施形態に係るプローブ針１０（９０°）では、針先の変形は見られなかった。
【００８５】
電極パッドの状態（針跡）は、プローブ針１０（４５°）、プローブ針１０（６０°）、プローブ針１０（９０°）の順で、針先により押し広げられて横方向への拡がりが拡大していることが確認できた。
【００８６】
また、本発明の実施形態に係るプローブ針１０は、１万回コンタクト後も電気的特性の明確な劣化は見られなかった。
【００８７】
以上、説明したように、本発明の実施形態に係る半導体装置用のプローブ針１０は、先端部を有し、その先端部は、接触部１１と、基部１３と、接触部１１及び基部１３の間に位置する中間部１２とを有する。接触部１１は、略円錐形状で、プローブ針の長軸ＡＬを基準として相対する第１傾斜面部（傾斜面部１１ｓ）を有する。本実施形態では、その接触部１１の先端角度θａが、３０°以上１１０°以下であり、好ましくは４５°以上９０°以下であり、最適には４５°以上６０°以下である。
すなわち、プローブ針の接触部１１の先端角度θａが上記角度であるので、高い耐久性を有するプローブ針１０を提供することができる。
【００８８】
また、本発明の実施形態に係る半導体装置用のプローブ針１０の接触部１１は、接触部１１の最先端からプローブ針の長軸ＡＬに沿った長さ（Ｌａ）が４μｍ以上３７３μｍ以下である。上記長さ（Ｌａ）の接触部１１を備えるプローブ針１０は、高い耐久性を有する。
【００８９】
また、本発明の実施形態に係る半導体装置用のプローブ針１０の接触部１１は、略円錐形状に形成されており、プローブ針の長軸ＡＬを基準として相対する第１傾斜面部（傾斜面部１１ｓ）を有する。また、プローブ針１０において、例えば、接触部１１は、最大の直径部分の直径φａが１０μｍ以上２００μｍ以下であり、中間部１２は、接触部１１の最先端から基部１３側へ長軸ＡＬに沿って所定距離（Ｌｆ）だけ離れた位置（Ｐｆ）の第２の直径（φｆ）が第１の直径（φａ）よりも大きく、１０μｍ以上１０００μｍ以下であり、中間部１２は、接触部側（Ｐ１）から第２の直径（φｆ）となる位置（Ｐｆ）に至るまで、直径が減少することなく増加又は同じとなるように規定された形状を有する場合、上記所定距離（Ｌｆ）は、例えば、２４μｍ以上８００μｍ以下であることが好ましい。
すなわち、撮像部によりプローブ針と電極パッドを撮像する際に、中間部１２が上述した形状であれば、プローブ針を電極パッドに当てやすい。
また、上記接触部１１により高い耐久性を有し、上記中間部１２により、針当てのしやすさ、良好な使用感を有し、容易に位置決め可能な半導体装置用のプローブ針を提供することができる。また、繰り返しコンタクト後であっても電気特性が低下しないプローブ針を提供することができる。
【００９０】
また、プローブ針１０は、例えば、図１に示した実施形態では、中間部１２が長軸ＡＬを基準として相対する第２傾斜面部（側面部１２ｓ）を備える。そして、接触部１１における相対する第１傾斜面部（傾斜面部１１ｓ）のなす角である先端角度θａが、中間部１２の相対する第２傾斜面部（側面部１２ｓ）のなす角（θｂ）よりも大きくなるように規定されている。つまり、プローブ針１０は、傾斜角度の異なる２つの傾斜面部（傾斜面部１１ｓ、側面部１２ｓ）を備えた先端部（１１、１２、１３）を有し、最先端側の接触部１１のなす角である先端角度θａは、他方の側面部１２ｓのなす角（角度θｂ）よりも小さくなるように規定されている。
すなわち、上記接触部１１により高い耐久性を有し、上記中間部１２により、針当てのしやすさ、良好な使用感を有し、容易に位置決め可能な半導体装置用のプローブ針を提供することができる。また、繰り返しコンタクト後であっても電気特性が低下しないプローブ針を提供することができる。
【００９１】
また、本発明の実施形態に係るプローブ針１０は、接触部１１の長軸ＡＬに沿った長さＬａと、中間部１２の長軸ＡＬに沿った長さＬｂの比である、Ｌａ／Ｌｂは、約０．０１以上２０未満の範囲内に規定されている。半導体装置用のプローブ針は、Ｌａ／Ｌｂがこの数値範囲内に規定されているので、高い耐久性と、針当てのしやすさ、良好な使用感を兼ね備えることができる。
【００９２】
また、本発明の実施形態に係るプローブ針１０は、そのプローブ針１０の接触部１１、及び中間部１２の表面粗さは、Ｒａ１０ｎｍ以下（Ｒａは算術平均粗さ）、好ましくはＲａ７ｎｍ以下である。この場合、不要物質が付着し難い半導体装置用のプローブ針を提供することができる。
なお、プローブ針１０の接触部１１、及び中間部１２に表面コーティング処理を施すことにより上述した表面粗さを実現してもよい。
【００９３】
また、本発明の実施形態に係るプローブ針１０の形成材料は、タングステン、パラジウム、ベリリウム、銅、銀、金、ニッケルなどのいずれか、又はその２つ以上の組み合わせからなる。耐久性と良好な使用感を兼ね備えたプローブ針１０を提供することができる。
【００９４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９５】
１０…プローブ針（半導体装置用のプローブ針）
１１…接触部
１１ｓ…傾斜面部（第１傾斜面部）
１２…中間部
１２ｓ…側面部（第２傾斜面部）
１３…基部
θａ…接触部の先端角度（長軸に対して相対する傾斜面部１１ｓのなす角の角度）
θｂ…角度（長軸に対して相対する側面部１２ｓ（第２傾斜面部）のなす角の角度）
Ｌａ…接触部の長軸に沿った長さ
Ｌｂ…中間部の長軸に沿った長さ
Ｌｃ…基部の長軸に沿った長さ
ＡＬ…プローブ針の長軸
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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