(57)【要約】支持基板に対してプローブを位置合せする方法は、平坦面と縁部とを形成し第１の結晶面をさらに形成する支持基板を配設するステップと、縁部の表面に第１の露出領域を形成する第１のマスクを支持基板の表面に配設するステップと、特定の腐食剤と、第１の露出領域をエッチングするこの腐食剤により形成される陥凹において第１の側壁と反対側の第２の側壁と縁部から遠隔した端部壁と底壁とを形成する陥凹とを配設するステップとを含む。この方法は、平坦面と、第１の結晶面と同一の第２の結晶面とを形成するプローブ基板を配設することと、特定の腐食剤を使用してプローブ基板からプローブを形成する際に、第１および第２の結晶面が全く同じに配置され、プローブが第１の側壁及び第２の側壁と一致する表面を形成するようにプローブ基板を配置することとをさらに含む。
2008503734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板に対してプローブを位置合せする方法であって、
平坦な表面と縁部とを形成し、第１の結晶面をさらに形成する前記支持基板を配設するステップと、
前記縁部の前記表面に第１の露出領域を形成する第１のマスクを前記支持基板の前記表面に配設するステップと、
特定の腐食剤と、前記第１の露出領域をエッチングする前記腐食剤により形成され、第１の側壁と反対側の第２の側壁と前記縁部から遠隔した端部壁と底壁とを形成する陥凹とを配設するステップと、
平坦表面と、前記第１の結晶面と同一の第２の結晶面とを形成するプローブ基板を配設するステップと、
前記特定の腐食剤を使用して前記プローブ基板から前記プローブを形成する際に、前記第１および前記第２の結晶面が全く同じに配置され、前記プローブが前記第１の側壁および前記第２の側壁と一致する表面を形成するように前記プローブ基板を配置するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記特定の腐食剤が特定の濃度で供給されることを特徴とする、請求項１による方法。
【請求項３】
前記エッチングが行なわれる特定の温度を与えることをさらに含む、請求項１または２のいずれかによる方法。
【請求項４】
前記エッチングが行なわれる特定の圧力を与えることをさらに含む、請求項１から３のいずれかによる方法。
【請求項５】
前記特定の腐食剤および／または前記温度および／または前記特定の圧力が特定の期間与えられることを特徴とする、請求項１から４のいずれかによる方法。
【請求項６】
前記支持基板および／または前記プローブ基板がＳｉ、ＧａＡｓ、または他の半導体物質であることを特徴とする、請求項１から５のいずれかによる方法。
【請求項７】
第２の露出領域を形成する第２のマスクを前記底壁に配設し、前記特定の腐食剤を用いて前記第２の露出領域をエッチングすることにより前記底面内に突出領域を形成することをさらに含む、請求項１から６のいずれかによる方法。
【請求項８】
前記突出領域が実質的に正方形、矩形、三角形、角すい台、多角形、半円形、部分的な円形、半楕円形、部分的な楕円形、またはそれらの組合せの形状を有する断面を形成することを特徴とする、請求項７による方法。
【請求項９】
前記第１の側壁および／または前記第２の側壁および／または前記端部壁内に少なくとも１つの導電領域を配設することをさらに含む、請求項１から８のいずれかによる方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの導電領域を前記平坦表面上まで延設することをさらに含む、請求項９による方法。
【請求項１１】
前記プローブを前記陥凹と位置合せすることをさらに含む、請求項１から１０のいずれかによる方法。
【請求項１２】
支持基板に対してプローブを位置合せする装置であって、
表面と縁部とを形成し、第１の結晶面を形成する前記支持基板と、
特定の腐食剤により前記支持基板の前記縁部における前記表面に形成され、第１の側壁と反対側の第２の側壁と前記縁部から遠隔した端部壁と底壁とを形成する陥凹と、
プローブが前記第１の側壁および前記第２の側壁と一致する表面を形成するように、表面と前記第１の結晶面と同一の第２の結晶面とを形成するプローブ基板から前記特定の腐食剤を使用して形成され、前記陥凹内に受容された前記プローブとを備える装置。
【請求項１３】
前記プローブが、
一方向に撓曲自在の可撓性カンチレバー部とベース部とをそれぞれ構成する反対位置にある第１および第２の部分を形成する支持体であって、前記カンチレバー部が前記一方向に対し実質的に垂直な外側平坦表面を形成し、前記ベース部が前記陥凹内に受容されるように構成されているところの支持体と、
各々が前記ベース部の反対側に配置されている、前記カンチレバー部における少なくとも１本の導電性プローブアームと、を備え、
前記カンチレバー部が反対位置にある第１および第２の区域を形成し、前記第２の区域は前記ベース部と接しており、前記第１の区域は第１および第２の側面を形成し、前記第１および第２の側面の各々は前記外側平坦表面に対し第１の角度をなしており、前記第１および前記第２の側面の間には第１の幅が形成され、前記第２の区域は第３および第４の側面を形成し、前記第３および第４の側面の各々は前記外側平坦表面に対し第２の角度をなしており、前記第３および前記第４の側面の間には第２の幅が形成され、
前記第２の幅が前記第１の幅と等しくかつ／または前記第１の幅より小さいことを特徴とする、請求項１２による装置。
【請求項１４】
前記底壁が突出部を備えており、前記プローブが協働する溝を備えていることを特徴とする、請求項１２または１３のいずれかによる装置。
【請求項１５】
前記突出部が実質的に正方形、矩形、三角形、角すい台、多角形、半円形、部分的な円形、半楕円形、部分的な楕円形の断面、またはそれらの組合せを形成することを特徴とする、請求項１４による装置。
【請求項１６】
前記突出部が前記第１の側壁から前記第２の側壁まで延びていることを特徴とする、請求項１４または１５のいずれかによる装置。
【請求項１７】
前記突出部が前記第１の側壁から前記端部壁まで延び、かつ／または前記突出部が前記第２の側壁から前記端部壁まで延びていることを特徴とする、請求項１４または１５のいずれかによる装置。
【請求項１８】
前記支持基板が少なくとも１つの基板位置合せマークをさらに備えており、前記プローブが少なくとも１つの対応するプローブ位置合せマークを備えることを特徴とする、請求項１２から１７のいずれかによる装置。
【請求項１９】
前記基板位置合せマークおよび／または前記プローブ位置合せマークが、エッチングされた位置合せ陥凹および／または位置合せ突出部として形成されることを特徴とする、請求項１８による装置。
【請求項２０】
前記支持基板が少なくとも２つの陥凹および／または少なくとも２つのプローブを備えることを特徴とする、請求項１２から１９のいずれかによる装置。
【請求項２１】
被検試料の特定箇所における電気的特性を試験するための試験装置であって、
（ｄ）前記被検試料を受容および支持するための手段と、
（ｅ）試験信号を発生させるための発電手段と計測信号を検出するための電気計測手段とを備える電気的特性試験手段と、
被検試料の特定箇所における電気的特性を試験するためのプローブにおいて、支持基板に対して前記プローブを位置合せする装置に前記プローブが受容され、前記装置が、
表面と縁部とを形成し、第１の結晶面を形成する前記支持基板と、
特定の腐食剤により前記支持基板の前記縁部における前記表面に形成され、第１の側壁と反対側の第２の側壁と前記縁部から遠隔した端部壁と前記表面から最小限の高さをなす底壁とを形成する陥凹とを備え、
前記プローブが前記第１の側壁および前記第２の側壁と一致する表面を形成するように、表面と前記第１の結晶面と同一の第２の結晶面とを形成するプローブ基板から前記特定の腐食剤を使用して形成され、前記陥凹内に受容されたプローブと、
（ｅ）前記プローブ上に配置された１以上の導電性プローブアームを前記被検試料の前記特定箇所と接触させ、その電気的特性の前記試験を実施するよう前記被検試料に対して前記プローブを移動させる往復動手段とを備える試験装置。
【請求項２２】
前記電気的特性試験手段がさらに、前記被検試料の電気的特性を探測するための手段を備えることを特徴とする、請求項２１による試験装置。
【請求項２３】
前記被検試料の一端から他端までの間で前記保持手段を位置決めし、前記被検試料に対する前記保持手段の位置を記録する手段をさらに備える、請求項２１または２２による試験装置。
【請求項２４】
前記位置決め手段が、すべての空間的方向、すなわち前記被検試料と共面の方向および前記被検試料に垂直な方向における操縦性を有し、かつ／または例えば前記探測のための前記手段に角度位置を与えるため、前記保持手段を角運動させる手段を備えることを特徴とする、請求項２１から２３のいずれかによる試験装置。
【請求項２５】
前記位置決め手段が、例えば前記探測のための前記手段に角度位置を与えるため、前記被検試料の表面に平行な軸に沿って前記保持手段を角運動させる手段をさらに備えることを特徴とする、請求項２１から２４のいずれかによる試験装置。
【請求項２６】
前記位置決め手段が、例えば前記探測のための前記手段に角度位置を与えるため、前記被検試料の表面に垂直な軸に沿って前記保持手段を角運動させる手段をさらに備えることを特徴とする、請求項２１から２５のいずれかによる試験装置。
【請求項２７】
前記位置決め手段が、前記被検試料と前記探測のための前記手段との間の接触を検知するための手段をさらに備えることを特徴とする、請求項２１から２６のいずれかによる試験装置。
【請求項２８】
前記プローブが、請求項２から２０のいずれかの特徴のいずれかをさらに備えることを特徴とする、請求項２１から２７のいずれかによる試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持基板に対してプローブの位置合せを行なう方法に関する。
【０００２】
本発明はさらに、被検試料の電気的特性を試験するための方法に関する。さらに、本発明は被検試料の特定箇所における電気的特性を試験するためのプローブに関する。具体的には、本発明はさらに、カンチレバー部を備える試験プローブに関する。さらに、本発明は被検試料の電気的特性を試験するための試験装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＵＳ  ６，３５８，７６２、ＵＳ  ５，８１１，０１７、ＷＯ  ０３／０９６４２９、ＵＳ  ６，２３２，１４３、ＵＳ  ５，４７５，３１８、ＷＯ  ０３／０４６４７３、ＥＰ  ０  ８８６  ７５８、ＥＰ  ０  ９７４  ８４５、ＥＰ  １  ０９５  ２８２、ＵＳ  ６，４７９，３９５、ＵＳ  ５，５４５，２９１、ＵＳ  ５，３４７，２２６、ＵＳ  ６，５０７，２０４、ＵＳ  ６，３４３，３６９、ＵＳ  ５，９２９，４３８およびＵＳ  ２００２／１７４７１５の各特許公報に対して参照を行ない、上記特許公報のすべては、すべての目的に関し、この言及によって本明細書に編入される。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の第１の形態によれば、被検試料の特定箇所における電気的特性を試験するためのプローブが提供される。このプローブは、
主として一方向に撓曲自在の可撓性カンチレバー部とベース部とをそれぞれ構成する反対位置にある第１および第２の部分を形成する支持体において、カンチレバー部が上記一方向に対し実質的に垂直な外側平坦面を形成し、ベース部が協働する試験機器内に固定されるように構成されているところの支持体と、
各々がベース部の反対側に配置されている、カンチレバー部における少なくとも１本の導電性プローブアームと、を備え、
カンチレバー部は反対位置にある第１および第２の区域を形成し、第２の区域はベース部と接しており、第１の区域は第１および第２の側面を形成し、第１および第２の側面の各々は外側平坦面に対し第１の角度をなしており、第１および第２の側面の間には第１の幅が形成され、第２の区域は第３および第４の側面を形成し、第３および第４の側面の各々は外側平坦面に対し第２の角度をなしており、第３および第４の側面の間には第２の幅が形成されており、
第２の幅は第１の幅と等しく、かつ／または第１の幅より小さくてもよい。
【０００５】
支持体はプローブ全体を構成しており、単一の部品として、または２個以上の部品を組み立てることにより形成してもよい。プローブはさらに、第１および第２の幅を形成する区域の間に第１の移行区域を備えてもよい。
【０００６】
導電性プローブアームはベース部の反対側においてカンチレバー部から自由に延び、それにより各々の導電性プローブアームが撓曲自在に動いてもよい。しかし別の様態として、導電性プローブアームはカンチレバー部から延びるのでなく、カンチレバー部の縁部またはその近傍に形成してもよい。導電性プローブアームはカンチレバー部のいずれの表面に配置してもよい。
【０００７】
「主として一方向に撓曲自在」という用語は、プローブの遠位部分が一方向に撓曲自在である上に他方向にも撓曲自在であるものとして理解すべきであり、それにより、プローブを傾けながら被検試料と当接させる場合、多方向の可撓性によりプローブと被検試料との位置合せを完全ないしほぼ完全なものとすることができる。
【０００８】
プローブは、支持体上または支持体中に第３の幅を形成する第３の区域を有してもよい。第３の幅は第１または第２の幅と等しくてもよい。もしくは、第３の幅は第１および第２の幅の双方と異なってもよい。
【０００９】
カンチレバー部は、遠位端部の厚みがカンチレバー部の他の部分より大きい部分を有してもよい。プローブヘッドは突出部ないし隆起部を備えてもよい。
【００１０】
本発明の教示によれば、第１および第２の側面は実質的に平行であってもよく、かつ／または第３および第４の側面は実質的に平行であってもよい。第１および第２の側面、および相応して第３および第４の側面はそれらの間にある角度をなしてもよく、それによりカンチレバー部を隆起形状ないしＶ字形状としてもよい。第１、第２、第３および第４の側面は、カンチレバー部の側面を構成する区域全体に形成する必要はない。この種のプローブを製造する際、製造法には、実際の用途では完全な平坦面が作製されないエッチングが含まれる。
【００１１】
本発明の教示によれば、第１の角度は６０ないし９０度であってもよく、かつ／または第２の角度はおおむね６０ないし９０度、好ましくは９０度未満であってもよい。第１の角度は０ないし９０度、例えば５ないし８９度、１０ないし８０度、１５ないし７５度、２０ないし７０度、２５ないし６０度、３０ないし５６度、４４ないし５５度、０ないし５度、５ないし１５度、１５ないし２５度、２５ないし３５度、３５ないし４５度、４５ないし５０度、５０ないし５５度、５５ないし６５度、６５ないし７５度、７５ないし８５度、８５ないし９０度、好ましくは５４．７度または４５度または４６．５度または３５．３度または３３．５度であってもよい。
【００１２】
第１の角度は第２の角度と同じかまたは異なってもよい。この角度またはこれらの角度は前記表面のいずれかの間にいずれの方向において形成してもよい。これら角度をつけた側面は、プローブヘッドの全体重量を低減するとともに、プローブヘッドを被検試料に当接させる方法を容易にするか改善するのに有利な形状をプローブに付与するものと考えられる。
【００１３】
本発明の目的は、第１の区域がさらに第１の上面と、反対側の平行な第１の底面とを形成しており、第２の区域がさらに第２の上面と、反対側の平行な第２の底面とを形成しており、ベース部が第３の上面を形成し、第１、第２および第３の上面が実質的に平行であるプローブを提供することにあり、
外側平坦面が第１の上面および／または第２の上面によって構成されており、
第１の上面と第１の底面との間に第１の厚みが形成され、
第２の上面と第２の底面との間に第２の厚みが形成され、
第２の厚みが第１の厚みより小さいか第１の厚みと等しいものである。
【００１４】
第１および第２の厚みは等しくないことが好ましく、それにより、ベース部とカンチレバー部の遠位端部との間の領域である、プローブ厚みが低減している部分を有するプローブが形成される。驚くべきことに、この肉細ないし肉薄の領域により、当該技術において既知のプローブと比較して有利な可撓性がプローブに付与される。
【００１５】
本発明の教示によるプローブは、カンチレバーアームに肉薄ないし肉細の領域を有してもよい。カンチレバーアームは一次元、二次元または三次元的に、あるいはそれらの組合せにおいて肉薄としてもよい。
【００１６】
第１および第２の厚みの比率は、１：１．０５ないし１：５０、例えば１：１．５ないし１：４０、１：２ないし１：３０、１：２．５ないし１：２０、１：３ないし１：１０、１：４ないし１：５、１：１．０５ないし１：２、１：２ないし１：３、１：３ないし１：５、１：５ないし１：１０、１：１０ないし１：２０、１：２０ないし１：５０であってもよい。狭小ないし肉薄の領域により、プローブにおいて有利な可撓性が増大ないし付与されると考えられる。
【００１７】
上記のように、本発明の具体的実施形態は、数学的な意味において厳密または完全に平面ではないが、ここでの文脈においては、実質的に平坦な表面を完全な平面として解釈すべきである。
【００１８】
本発明の具体的特徴によれば、第２の厚みは第２の区域全体および／または第２の区域の特定の部分にわたって形成してもよい。これは、第２の区域が異なる厚みを有し、第１の区域を全領域でなく特定の領域に限定してもよいことを意味する。それにより、第１の区域よりも厚みが小さいか大きい第２区域内の特定の領域を有する実施形態を作製してもよい。この異なる厚みを有する領域はプローブに可撓性を付与するものと考えられる。
【００１９】
本発明の第１の特徴によれば、第１の上面と第２の上面とは実質的に共面であってもよい。
【００２０】
本発明の第２の特徴によれば、第１の上面と第３の上面とは実質的に共面であってもよい。
【００２１】
本発明の第３の特徴によれば、第２の上面と第３の上面とは実質的に共面である。
【００２２】
本発明の第４の特徴によれば、第１、第２または第３の上面のいずれも実質的に共面でなくてもよい。
【００２３】
本発明の第５の特徴によれば、第１および第２の底面は実質的に共面であってもよい。
【００２４】
上記第１、第２、第３、第４および第５の特徴は、個々に、または組み合わせて利用してもよい。
【００２５】
第２の区域が、第２の上面から第２の底面まで延びる少なくとも１つの孔を備えてよいことは本発明の利点である。導電性プローブアームをカンチレバー部に配置する際は、各々の導電性プローブアームから協働する試験機器まで導電経路を配置する必要があるので、１つの孔を有するプローブが望ましい。また１つの大きな孔または開口を有するプローブにより、接続領域の側部を蝶番などとして作用させ、高度の可撓性を実現してもよい。この孔またはこれらの孔はカンチレバープローブにさらなる可撓性を付与するものと考えられる。上記蝶番機構は、複数の孔および／または肉細領域を有する実施形態に存するものと考えられる。
【００２６】
プローブは、厚みが異なる部分の間に移行領域を有してもよい。この移行領域は角度のついた表面を形成してもよい。
【００２７】
驚くべきことに、第２区域の孔の１以上の側面にＬ字状の構造を形成すると、プローブが被検試料の被検領域と当接する際に撓曲する点が移動または変化する。Ｌ字状の構造は、１以上の孔をその間に形成した２つの側面に形成してもよい。
【００２８】
別の実施形態では、第２の区域は孔でなく陥凹を有してもよく、それにより、１以上の窪みないし陥凹が第２の区域に形成される。これらの窪みは、当該技術において既知の試験プローブと比較して試験プローブのカンチレバー部における可撓性を改善するものと考えられる。
【００２９】
第２の区域が、第２の厚みより小さい量だけ延びる少なくとも１つの刻み目、切欠き、凹み、窪み、陥凹、ディンプルまたはそれらの組合せを備えてよいことは本発明のさらなる利点である。刻み目、切断部、切り口、切欠き、切込み、ディンプルまたは鋸歯状切込みは、材料が除去されたか存在しないプローブの面積または体積を構成する。材料が減少した分量により、カンチレバープローブにさらなる可撓性が付与されるものと考えられる。
【００３０】
孔または刻み目のうち少なくとも１つが実質的に円形、実質的に楕円形、実質的に正方形、実質的に長方形、実質的に三角形、切断した三角形、任意の多角形またはそれらの組合せの形状を有する開口を形成してよいことは本発明の特別な利点である。
【００３１】
本発明の第１の目的によれば、第２の区域は、第２の上面内および／または第２の底面内に少なくとも１つの溝を備えてもよい。
【００３２】
本発明の第２の目的によれば、少なくとも１つの溝のうち少なくとも１つは第３の側面から第４の側面まで延びていてもよい。また少なくとも１つの溝は第３または第４の側面のいずれかから第２の幅より小さい量だけ延びていてもよい。さらに別の形態として、溝は第３または第４の側面のいずれかから、溝が延びている側面に対しある角度をなして延びてもよい。
【００３３】
この溝またはこれらの溝はカンチレバープローブにさらなる可撓性を付与するものと考えられる。
【００３４】
さらに、溝のうち少なくとも１つは、丸い断面、正方形断面、矩形断面、三角形断面、切断した三角形断面、任意の多角形断面またはそれらの任意の組合せを形成してもよい。
【００３５】
第３および／または第４の側面が、第２の上面から第２の底面まで、または第２の底面から第２の上面まで少なくとも部分的に延びるトレンチを有してもよいことは本発明の具体的な利点である。また、トレンチは、丸い断面、正方形断面、矩形断面、三角形断面、切断した三角形断面またはそれらの任意の組合せを形成してもよい。このトレンチまたはこれらのトレンチはカンチレバープローブにさらなる可撓性を付与するものと考えられる。
【００３６】
トレンチまたは溝、あるいはトレンチおよび溝の双方は、溝が延びる経路に沿って深さが変化してもよい。好ましくは、溝またはトレンチはその延在する経路に沿って実質的に同じ深さを有している。
【００３７】
本発明の具体的特徴によれば、カンチレバーは金属材料、合金、半導体材料、結晶質材料または非晶質材料、またはそれらの組合せから作製してもよい。好ましくは、この素子はＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉから作製されるかＳＯＩ素子であるか、または前記材料のいずれかを含む積層構造である。
【００３８】
本発明の目的は、プローブ上またはプローブ内に複数の導電性プローブアームの各々に対する電気的接続を確立するための導電経路を備えることにある。さらに、導電経路はプローブのベース部からカンチレバー部まで延びていてもよい。さらに、複数の導電性プローブアームを外側平坦面に配置してもよい。外側平坦面は前記表面のいずれか、例えばカンチレバー部の側面のうち１以上、カンチレバー部の底面、またはカンチレバー部の上面であってもよい。
【００３９】
さらに別の形態として、複数の導電性プローブアームを２以上の側面、縁部または表面またはその上に配置／分配してもよい。
【００４０】
導電性プローブアームの数は、１からカンチレバー部上に配置可能なプローブ数まで配設可能である。また導電性プローブアームの数は、個々の導電性プローブアームにより占められるスペースおよびカンチレバー部の表面または縁部において利用可能なスペースによって限定されてもよい。上記のように、導電性プローブアームは１つの側面にすべて、または側面間に配分して配置してもよい。２本以上のプローブアームを有する実施形態が有利であると考えられる。
【００４１】
プローブアームを４本より多く有する実施形態では、４点計測を行なうため４本のプローブアームのいかなる組合せを用いてもよい。偶数本または奇数本のプローブアームを有する実施形態にはどのような優先性も与えられない。一般に、協働する試験機器は導電性プローブアームのうち１本、複数またはすべてを同時に扱うことができる。好ましくは、試験機器はいかなる数の導電性プローブアームを扱ってもよい。
【００４２】
本発明の第６の特徴によれば、第１の幅は５０ないし８００ミクロン、例えば７５ないし７５０ミクロン、７５ないし５００ミクロン、８０ないし３５０ミクロン、８５ないし２５０ミクロン、９０ないし１５０ミクロン、６０ないし９０ミクロン、９０ないし１１０ミクロン、１１０ないし１９０ミクロン、１９０ないし２４０ミクロン、２４０ないし２９０ミクロン、２９０ないし３４０ミクロン、３４０ないし４４０ミクロン、４４０ないし５５０ミクロン、５５０ないし６５０ミクロン、６５０ないし８００ミクロン、好ましくは１００ミクロンであってもよい。
【００４３】
本発明の第７の特徴によれば、第２の幅は４０ないし３００ミクロン、例えば５０ないし２５０、７５ないし２００ミクロン、１００ないし１７５ミクロン、１２０ないし１５０、４０ないし８０ミクロン、８０ないし１２０ミクロン、１２０ないし１６０ミクロン、１６０ないし２００ミクロン、２００ないし２３０ミクロン、２３０ないし２８０ミクロン、２８０ないし３００ミクロンであってもよい。
【００４４】
本発明の第８の特徴によれば、第１の幅は０．１ｃｍないし６ｃｍ、例えば１ｃｍないし５．５ｃｍ、１．５ｃｍないし５ｃｍ、２ｃｍないし４．５ｃｍ、２．５ｃｍないし４ｃｍ、３ｃｍないし３．５ｃｍ、０．１ｃｍないし０．５ｃｍ、０．５ｃｍないし１ｃｍ、１ｃｍないし１．５ｃｍ、１．５ないし２ｃｍ、２ｃｍないし２．５ｃｍ、２．５ｃｍないし３ｃｍ、３ｃｍないし３．５ｃｍ、３．５ｃｍないし４ｃｍ、４ｃｍないし４．５ｃｍ、４．５ないし５ｃｍ、５ｃｍないし５．５ｃｍ、５．５ｃｍないし６ｃｍであってもよい。また、第１の幅は６ｃｍより大きいか、または０．１ｃｍより小さくてもよい。
【００４５】
本発明の第９の特徴によれば、第２の幅は０．１ｃｍないし６ｃｍ、例えば１ｃｍないし５．５ｃｍ、１．５ｃｍないし５ｃｍ、２ｃｍないし４．５ｃｍ、２．５ｃｍないし４ｃｍ、３ｃｍないし３．５ｃｍ、０．１ｃｍないし０．５ｃｍ、０．５ｃｍないし１ｃｍ、１ｃｍないし１．５ｃｍ、１．５ないし２ｃｍ、２ｃｍないし２．５ｃｍ、２．５ｃｍないし３ｃｍ、３ｃｍないし３．５ｃｍ、３．５ｃｍないし４ｃｍ、４ｃｍないし４．５ｃｍ、４．５ないし５ｃｍ、５ｃｍないし５．５ｃｍ、５．５ｃｍないし６ｃｍであってもよい。また、第２の幅は６ｃｍより大きいか、または０．１ｃｍより小さくてもよい。
【００４６】
本発明の第８および第９の特徴に基づいて実現されるプローブは、トランジスタなど多くの電気部品を備えるウエハの電気的特性を試験する際に有用である。
【００４７】
本発明の第１０の特徴は、遠位端部に丸い縁部または角部を有するカンチレバー部に関するものである。これにより、電気特性を計測すべき基板に対するカンチレバーのより良好な位置合せが実現可能になると考えられる。
【００４８】
本発明の第２の形態によれば、被検試料の特定箇所における電気的特性を試験するための試験装置が提供される。試験装置は、
（ａ）被検試料を受容および支持するための手段と、
（ｂ）試験信号を発生させるための発電手段と計測信号を検出するための電気計測手段とを備える電気的特性試験手段と、
（ｃ）被検試料の特定箇所における電気的特性を試験するためのプローブにおいて、
１．主として一方向に撓曲自在の可撓性カンチレバー部とベース部とをそれぞれ構成する反対位置にある第１および第２の部分を形成する支持体において、カンチレバー部が前記一方向に対し実質的に垂直な外側平坦面を形成し、ベース部が協働する試験機器内に固定されるように構成されているところの支持体と、
２．各々がベース部の反対側に配置されている、カンチレバー部における少なくとも１本の導電性プローブアームと、を備え、
３．カンチレバー部が反対位置にある第１および第２の区域を形成し、第２の区域がベース部と接しており、第１の区域が第１および第２の側面を形成し、第１および第２の側面の各々は外側平坦面に対し第１の角度をなしており、第１および第２の側面の間には第１の幅が形成され、第２の区域が第３および第４の側面を形成し、第３および第４の側面の各々が外側平坦面に対し第２の角度をなしており、第３および第４の側面の間には第２の幅が形成され、
４．第２の幅が第１の幅と等しくかつ／または第１の幅より小さいところのプローブと、
（ｄ）導電性プローブアームを被検試料の特定箇所と接触させその電気的特性を試験するよう被検試料に対してプローブを移動させる往復動手段とを備えてもよい。
【００４９】
本発明の第２の形態による試験装置は、本発明の第１の形態によるポイントプローブを基本的に備えており、このプローブは本発明の第２の形態によるポイント試験装置の部品を構成するものであって、本発明の第１の形態によるプローブの上記特徴のいずれかに従って具体化してもよい。さらに本発明の第２の形態による試験装置では、電気的特性試験手段が、被検試料の電気的特性を探測するための手段をさらに備えてもよい。
【００５０】
本発明の教示によれば、往復動手段が、プローブのベース部を協働して受容するように構成された保持手段をさらに備えてもよい。また試験装置は、被検試料の一端から他端までの間で保持手段を位置決めし、被検試料に対する保持手段の位置を記録する手段をさらに備えてもよい。
【００５１】
位置決め手段は、すべての空間的方向、被検試料と共面の方向および被検試料に垂直な方向において有利に操縦自在であってもよい。
【００５２】
さらに有利なことに、位置決め手段は、探測のための手段に角度位置を与えるように、保持手段を角運動させる手段をさらに備えてもよい。さらに、位置決め手段は、例えば探測のための手段に角度位置を与えるため、被検試料の表面に平行な軸に沿って保持手段を角運動させる手段をさらに備えてもよい。さらに位置決め手段は、例えば探測のための手段に角度位置を与えるため、被検試料の表面に垂直な軸に沿って保持手段を角運動させる手段をさらに備えてもよい。
【００５３】
本発明の第１１の特徴によれば、位置決め手段は、被検試料と探測のための手段との間の接触を検知するための手段をさらに備える。
【００５４】
最も有利なこととして、本発明の第２の形態によるプローブは、本発明の第１の形態に関して述べた特徴のいずれかをさらに備えてもよい。
【００５５】
慣習的に、プローブはアルミニウムまたは酸化アルミニウムの基板上に接着され、そのプロセスは接着剤の硬化の前または間におけるプローブの傾斜および回転による、ある程度の量の位置合せ誤差を伴うものである。１〜２°の角度的不確実性は計測特性を損なう大きさである。しかし、計測ヘッド内でプローブを支持するためには基板が必要である。ここで、半永久的な部分として計測ヘッドに一体化される自動調心基板について説明する。
【００５６】
結晶構造においては、分子の結晶配向を説明するため座標系を定義できる。一般に、この種の座標系の軸はｌ、ｈおよびｋとして示される。
【００５７】
材料内の物理的方向を示すため、結晶学的方向が用いられる。ｌ軸に平行な方向は角括弧［００１］によって示される。１本かつ唯一の結晶軸に平行なすべての方向は＜１００＞として示される。すなわち山括弧を用いることは、対称的に同等な方向の集団を示すものであり、これらの方向は一組の結晶軸に対して同じ関係を有するが、実際の方向を指定する必要はない。
【００５８】
半導体は金属と絶縁体との間の導電性を有する一群の物質である。固体状態にあるときの半導体物質の原子は結晶構造内に配列される。これらの結晶構造は単位胞により特徴づけることができる。結晶構造は、単位胞により表わされる数個の異なる形状により実現可能な３次元の周期性により特徴づけられる。単位胞は特定の間隔で材料全体に繰り返される小体積である。単位胞は例えば立方体または非立方体、例えば正方晶、斜方晶、単斜晶、三斜晶、六方晶、菱面体晶または他の形状など、どのような数の形状を有してもよい。単位胞の形状は文献に記述されている。
【００５９】
シリコンは単位胞あたり８個の原子によるダイヤモンド型結晶構造として配位される。他の物理特性としては、融点１４１５℃、密度２．３ｇ／ｃｍ３などがある。
【００６０】
シリコンは、高温で容易に酸化することができ、ほとんどすべての異方性エッチングに高い耐性をもつ非常に安定的で強固な酸化物を形成する。したがって二酸化ケイ素はほぼ完全かつ安価なマスキング材料として容易に利用可能である。マスク設計、異なる結晶方向に対するマスクの向き、初期シリコンウエハの結晶配向、ホウ素不純物を用いたドーピングのレベル、エッチング剤の濃度組成、エッチングにかかる時間などさまざまなパラメータの組合せを用いて広範な異なるミクロ機械的構造を得ることができる。
【００６１】
シリコンのダイヤモンド型立方構造は、２個の相互貫入した面心立方をＸ、ＹおよびＺ軸に沿い後者の間隔、すなわち単位胞の長さの１／４相互にずらしたものとして記述できる。
【００６２】
固体Ｇｅの原子は、ほぼＳｉと同じ結晶構造に配位される。また３／５半導体、例えばＧａＡｓや閃亜鉛鉱などはＳｉと同じ結晶構造を有している。
【００６３】
シリコン原料をエッチングする際には、例えばＥＤＰ、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨエッチング剤を用いたエッチングなど、異なる数種類の溶液が存在するが、ＫＯＨが最も一般的かつ普通に使用されるエッチング液である。｛１１１｝面から離れたシリコン結晶面に対するＫＯＨの代表的エッチング速度は約１μｍ毎分である。ＫＯＨ溶液には、エッジ速度を低減することを意図してイソプロピルアルコールを加えてもよい。
【００６４】
マスキング目的のため、一般的には、所定のエッチング剤としたどのような低速エッチング材をマスクとして塗布してもよい。誘電体および金属は双方とも、酸化ケイ素、窒化ケイ素、金、クロム、銀など、異方性シリコンエッチングのためのマスキング材料として作用可能である。
【００６５】
自己アラインメントの背後にある発想は、シリコンの｛１１１｝面の特性を利用するということである。プローブの側壁は相互に関して１００％完全に画定されるので、これらの側壁は側壁と同じ角度を有する孔内に完全に嵌合することになる。シリコン｛１００｝ウエハのＫＯＨエッチングにより、プローブの底部の跡に丁度嵌合する輪郭を備えた孔を作製することができる。この孔をプローブレセプタクルまたは陥凹と呼ぶことにする。
【００６６】
本発明の第３の形態によれば、支持基板に対してプローブを位置合せする方法が提供される。この方法は、
平坦面と縁部とを形成し、第１の結晶面を形成する支持基板を配設するステップと、
縁部の表面に第１の露出領域を形成する第１のマスクを支持基板の表面に配設するステップと、
特定の腐食剤と、第１の露出領域をエッチングする腐食剤により形成され、第１の側壁と反対側の第２の側壁と縁部から遠隔した端部壁と底壁とを形成する陥凹とを配設するステップと、
プローブが第１の側壁および第２の側壁と一致する表面を形成するように、特定の腐食剤を使用して平坦面と、第１の結晶面と同一の第２の結晶面とを形成するプローブ基板を供給するステップと、
第１および第２の結晶面が全く同じに配置されるようにプローブ基板を配置するステップとを含んでもよい。
【００６７】
支持基板とプローブ基板とは、本発明の現時点で好適な実施形態では、同じ材料から作製される。しかしながら、同じ結晶構造を有する異なった材料を使用してもよい。エッチング中の結晶面の配向は、結果として得られる構造に影響を与える。例えば、結晶構造に対して異なる角度または方向でエッチングを行なうと、エッチングの速度は異なるものとなる。特定の結晶構造を有する所与の材料に対しては、特定の方向で特定の腐食剤を使用することが好ましい。
【００６８】
結晶構造に対して同じ方向でエッチングを行なった場合、陥凹およびプローブは、プローブを適切な様態で陥凹内に位置決め可能とする側壁を有することとなる。陥凹の側壁は支持基板の上面に対して第１の特定の角度をなす。プローブの側壁はプローブの上面に対して第２の特定の角度をなす。支持基板およびプローブ基板の双方が実質的に平坦な表面を形成する場合、第１および第２の特定の角度は補角となる。陥凹の側壁およびプローブの側壁は２枚ずつが平行となる。すなわち、プローブが陥凹内に受容されると面接触する側壁が平行となる。特定の結晶構造を有し特定の腐食剤を用いる材料の特別な組合せにより、支持基板内の陥凹およびプローブの所望の構造が得られ、それにより、陥凹およびプローブ基板の表面が一致ないし調和し、プローブが陥凹内に完全に嵌合する。
【００６９】
本発明の第３の形態に関して用いられるプローブは、本発明の第１の形態によるプローブの特徴のいずれかを備えてもよい。また、本発明の第２形態による試験装置は、本発明の第３形態のプローブおよび／または支持基板の特徴のいずれかを備えてもよい。
【００７０】
本発明の第１２の特徴によれば、特定の腐食剤を特定の濃度で供給してもよい。腐食剤の濃度は陥凹および／またはプローブの形成に影響を及ぼしてもよい。
【００７１】
本発明の第１３の特徴によれば、エッチングが行なわれる特定の温度を与えてもよい。腐食剤が基板に対し暴露される温度は陥凹および／またはプローブの形成に影響を及ぼしてもよい。また、エッチングが行なわれる特定の圧力が陥凹および／またはプローブの形成に影響を及ぼしてもよい。さらに、特定の腐食剤および／または温度および／または特定の圧力を特定の期間加えてもよい。プローブおよび支持基板が腐食剤に暴露される期間、温度および／または圧力はそれぞれ、陥凹および／またはプローブの形成に影響を及ぼしてもよい。
【００７２】
本発明の教示によれば、プローブおよび／または支持基板の形成に使用される材料は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、他の半導体物質、それらの組合せ、または半導体物質と同様の異方性エッチング特性を有する他の単結晶物質であってもよい。
【００７３】
本発明の第１４の特徴によれば、第２のマスクを底壁に配設してもよく、第２のマスクは第２の露出領域を形成してもよく、特定の腐食剤を用いて第２の露出領域をエッチングすることにより底面内に突出領域が形成される。また、第２の特定の腐食剤を用いてもよい。
【００７４】
本発明の第１５の特徴は、実質的に正方形、矩形、三角形、角すい台、多角形、半円形、部分的な円形、半楕円形、部分的な楕円形、またはそれらの組合せの形状を有する断面を形成する突出領域に関する。
【００７５】
本発明の教示によれば、第３の形態の方法は、第１の側壁および／または前記第２の側壁および／または前記端部壁またはそれらの組合せ内に少なくとも１つの導電領域を配設することをさらに含んでもよい。
【００７６】
導電領域、パッドまたは電極は、プローブ上の導電経路とプローブの支持基板またはホルダ上の導電経路との間に電気的接触を確立することによりプローブまで／から計測機器または装置までの電気的接触を確立すると考えられる。これは、少なくとも１つの導電領域を平坦面上までさらに延設することにより改良可能である。
【００７７】
第１６の特徴は、本発明の第３形態にしたがってプローブを陥凹と位置合せすることに関する。
【００７８】
支持基板は、プローブまでの電気的接続を確立するため、基板の表面および／または側壁のいずれかまたはすべておよび／または端部壁の内部またはそれらの上に形成された１以上の導電経路を備えてもよい。別の方法として、プローブ自体の表面上のパッドに電線を直接接着することにより電気的接続を確立してもよい。
【００７９】
本発明の第４の形態によれば、支持基板に対してプローブを位置合せする装置が提供される。この装置は、
表面と縁部とを形成し、第１の結晶面を形成する支持基板と、
特定の腐食剤により支持基板縁部における表面に形成され、第１の側壁と反対側の第２の側壁と縁部から遠隔した端部壁と底壁とを形成する陥凹と、
プローブが第１の側壁および第２の側壁と一致する表面を形成するように、表面と第１の結晶面と同一の第２の結晶面とを形成するプローブ基板から特定の腐食剤を使用して形成され、陥凹内に位置決めされたプローブとを備えてもよい。
【００８０】
本発明の教示によれば、第４の形態による装置で用いられるプローブは、本発明の第１の形態によるプローブの特徴のいずれかを備えてもよい。
【００８１】
本発明の第１７の特徴によれば、底壁が突出部を備えてもよく、プローブが協働する溝を備えてもよい。さらに、突出部は実質的に正方形、矩形、三角形、角すい台、多角形、半円形、部分的な円形、半楕円形、部分的な楕円形の断面、またはそれらの組合せを形成してもよい。
【００８２】
本発明の第１８の特徴によれば、突出部は第１の側壁から第２の側壁まで延びていてもよい。別の形態として、突出部が第１の側壁から端部壁まで延びていてもよく、さらに別の形態として、突出部が第２の側壁から端部壁まで延びていてもよい。さらに別の形態として、２以上の突出部を陥凹内に有してもよい。
【００８３】
本発明の第１９の特徴によれば、支持基板は少なくとも１つの基板位置合せマークをさらに備えてもよく、プローブは少なくとも１つの対応するプローブ位置合せマークを備えている。位置合せマークは、プローブが支持基板の陥凹内に正確に位置決めされたことを視覚的に検査するために使用してもよい。また、位置合せマークは、プローブを陥凹内に位置決めしている間に機械によって使用してもよい。特に、基板位置合せマークおよび／またはプローブ位置合せマークを、エッチングされた位置合せ陥凹および／または位置合せ突出部により構成してもよい。
【００８４】
本発明の第５の形態によれば、被検試料の特定箇所における電気的特性を試験するための試験装置が提供される。試験装置は、
被検試料を受容および支持するための手段と、
試験信号を発生させるための発電手段と計測信号を検出するための電気計測手段とを備える電気的特性試験手段と、
被検試料の特定箇所における電気的特性を試験するためのプローブにおいて、支持基板に対してプローブを位置合せする装置にプローブが受容され、前記装置が、
・表面と縁部とを形成し、第１の結晶面を形成する支持基板と、
・特定の腐食剤により支持基板縁部における表面に形成され、第１の側壁と反対側の第２の側壁と縁部から遠隔した端部壁と表面から最小限の高さをなす底壁とを形成する陥凹とを備え、
・プローブが第１の側壁および第２の側壁と一致する表面を形成するように、表面と第１の結晶面と同一の第２の結晶面とを形成するプローブ基板から特定の腐食剤を使用して形成され、陥凹内に受容されたプローブと、
プローブ上に配置された１以上の導電性プローブアームを被検試料の特定箇所と接触させその電気的特性を試験するよう被検試料に対してプローブを移動させる往復動手段とを備えてもよい。
【００８５】
本発明の第５の形態による装置は、本発明の第２、第３または第４の形態によるステップのいずれかを実施することにより得られる特徴のいずれかを備えてもよい。また、本発明の第２形態による試験装置は、本発明の第４または第５形態の特徴のいずれかを備えてもよい。
【００８６】
本発明の第６の形態は、電気的特性を試験するための方法に関する。この方法は、
ｉ）第１の表面を形成する被検試料と第１の表面上に形成されたある領域とを配設することと、
ｉｉ）各々が被検試料上のそれぞれの位置と接触する少なくとも１つの電極を有する第１の複数のプローブアームを備える第１の試験プローブを配設することと、
ｉｉｉ）被検試料上のある位置と接触する少なくとも１つの電極を有する少なくとも１本のプローブアームを備える第２の試験プローブを配設することと、
ｉｖ）第１および第２の試験プローブをそれぞれ受容する第１および第２のホルダを有する試験装置において、各々のホルダを３つの次元において位置決めおよび／または再配置する位置決め装置を各々のホルダが備えており、第１試験プローブの電極の各々および第２試験プローブの少なくとも１つの電極に電気的に接続され、第１および第２の試験プローブに対して特定の向きに被検試料を受容および保持する試料ホルダをさらに備える試験装置を配設することと、
ｖ）前記領域と接触するように第１試験プローブのプローブアームの電極を位置決めすることと、
ｖｉ）第１試験プローブから遠隔した位置において前記領域と接触するように第２試験プローブの少なくとも１本のプローブアームの少なくとも１つの電極を位置決めすることと、
ｖｉｉ）第１試験プローブの電極のうち少なくとも１つ、または別の様態では第２試験プローブの少なくとも１つの電極から試験信号を伝送することと、
第１および第２試験プローブ間の試験信号の伝送を検出することとを含んでいる。
【００８７】
また、第７の形態による方法は、ステップｖｉ）の後に、
ａ）磁界を発生させるための磁界発生器を配設する中間的ステップと、
ｂ）磁界の磁力線が被検試料の前記領域に対して特定の向きをなすように磁界発生器を位置決めする中間的ステップとをさらに含んでもよい。
本発明の第６の形態による方法は、
ｃ）前記領域に対して第１試験プローブを再配置または移動させ、かつ／または前記領域に対して第２試験プローブを再配置または移動させるステップと、
ｄ）ステップｖｉｉ）および／または中間ステップａ）および／またはｂ）を反復するステップとをさらに含んでもよい。
【００８８】
試験プローブのいずれか一方または双方の移動により、局所的ばらつきのために、被検試料のより大きな領域の電気特性が調査可能になると考えられる。
【００８９】
双方のプローブを同じ方向かつ同じ速度で移動させ、それにより２本、あるいはそれより多い試験プローブ間に一定の距離および向きを維持することも可能である。
【００９０】
試験プローブを移動させながら計測を行なってもよく、別の方法では、試験プローブを移動させ、停止させた後に計測が行なわれる。
【００９１】
本発明は第７の形態において、電気的特性を試験するための方法に関する。この方法は、
ｉ）第１の表面を形成する被検試料と第１の表面上に形成されたある領域とを配設することと、
ｉｉ）被検試料上のそれぞれの位置と接触する少なくとも１つの電極を各々が有する第１の複数のプローブアームを備える第１の試験プローブを配設することと、
ｉｉｉ）被検試料上のある位置と接触する少なくとも１つの電極を有する少なくとも１本のプローブアームを備える第２の試験プローブを配設することと、
ｉｖ）第１および第２の試験プローブをそれぞれ受容する第１および第２のホルダを有する試験装置において、各々のホルダを３つの次元において位置決めおよび／または再配置する位置決め装置を各々のホルダが備えており、第１試験プローブの電極の各々および第２試験プローブの少なくとも１つの電極に電気的に接続され、第１および第２の試験プローブに対して特定の向きに被検試料を受容および保持する試料ホルダをさらに備える試験装置を配設することと、
ｖ）前記領域と接触するように第１試験プローブのプローブアームの電極を位置決めすることと、
ｖｉ）第１試験プローブから遠隔した位置において前記領域と接触するように第２試験プローブの少なくとも１本のプローブアームの少なくとも１つの電極を位置決めすることと、
ｖｉｉ）磁界を発生させるための磁界発生器を配設することと、
ｖｉｉｉ）磁界の磁力線が被検試料の前記領域に対して特定の向きをなすように磁界発生器を位置決めすることと、
ｉｘ）第１および／または第２試験プローブにおいて電気信号を検出することとを含んでいる。
【００９２】
また、第７の形態による方法は、
ａ）第１試験プローブの電極のうち少なくとも１つ、または別の様態では第２試験プローブの少なくとも１つの電極から試験信号を伝送するステップと、
ｂ）第１および第２試験プローブ間の試験信号の伝送を検出するステップとをさらに含んでもよい。
【００９３】
さらに、第７の形態による方法は、
ｃ）前記領域に対して第１試験プローブを再配置または移動させ、かつ／または前記領域に対して第２試験プローブを再配置または移動させるステップと、
ｄ）ステップｉｘ）および／またはステップａ）および／またはｂ）を反復するステップとをさらに含んでもよい。
【００９４】
上記磁界は、永久磁石、電磁石、コイル、または磁界を発生させることができる他の装置により発生させてもよい。この磁界は、実質的に不変、可変またはそれらの組合せであってもよい。
【００９５】
磁界の発生源または発生器は、被検試料上に形成された領域に対して特定の向きをなす磁界を発生させることが好ましい。この向きは直交、傾斜または角度をつけたものでもよい。
【００９６】
磁界発生器は固定した位置にあってもよく、またはアクチュエータなどの位置決め装置または手段を備えるホルダ内に配置してもよい。
【００９７】
上記被検試料は好ましくはＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＳＯＣなどの半導体素子、または電気的特性の試験、診断、検出または記録を行なうべき他の素子である。
【００９８】
第１の試験プローブは、各々が少なくとも１つの電極を有する４本のプローブアームを備えることが好ましいが、試験プローブは、１本、２本、３本、５本、６本、８本、１２本、１４本または他の正の整数本のプローブアームを備えてもよい。プローブアームは好ましくはカンチレバー型であり、任意の形状による構成を有してもよい。
【００９９】
第２の試験プローブは１本のみ、または例えば４本など複数本のプローブアームを備えてもよい。第２試験プローブは第１試験プローブと同様、すなわち物理的寸法、形状などのすべてにおいて第１試験プローブと同様であることが好ましい。第２試験プローブは、各々が少なくとも１つの電極を有する複数のプローブアームを備えてもよい。
【０１００】
試験装置は、さまざまな構成部品が配置ないし実装されるハウジングを備えてもよい。ハウジングは試験が実施されるチャンバを付加的に提供してもよい。試験が実施される条件、例えば圧力、空気／雰囲気の組成、温度、真空または真空内の条件、含水率またはそれらの組合せなどを制御およびモニタする可能性または手段をチャンバにより提供してもよい。
【０１０１】
試験装置内のホルダは位置決め装置により移動するが、位置決め装置は圧電アクチュエータ、またはサブミクロンの分解能でホルダの制御が可能な他のアクチュエータにより構成されることが好ましい。
【０１０２】
試験プローブは、各々の試験プローブのプローブアームのうち少なくとも１本が一定距離離れた少なくとも２箇所において被検試料と接触するように配置される。この距離はミクロンの範囲またはそれより小さくてもよく、またそれより大きくてもよい。
【０１０３】
試験信号は信号発生器から試験プローブ上または試験プローブ内の電気的接続を介して電極のうち少なくとも１つに印加してもよい。別の方法として、試験信号は被検試料を介して、または被検試料から、すなわち被検試料内、または被検試料上の信号経路を介して生成および／または伝送される。これにより、電気特性試験、回路試験などの試験が実施可能になると考えられる。
【０１０４】
試験信号はＡＣ信号、ＤＣ信号、ＨＦ信号またはそれらの組合せにより構成してもよい。試験装置は、被検試料を通る試験信号の伝送を検出する検出装置を備えることが好ましい。この検出は、被検試料の電気的特性に関するより詳細な情報を得るため記録または検出し、さらに信号プロセッサへ送ってもよい。
【０１０５】
本発明の教示によれば、多数の電極パッドを被検試料の表面上に形成してもよく、上記方法は第１の特定の電極を第２の特定の電極パッドと接触させることと、第３の特定の電極を第４の特定の電極パッドと接触させることと、
第１または第３の特定の電極から試験信号を伝送することと、
第３または第１の電極間の試験信号の伝送をそれぞれ検出することとをさらに含んでもよい。
【０１０６】
電極パッドの位置の決定は、目視検査により、および／または電極パッドとの接触が実現されたことが電気的試験で示されるまで試験プローブを移動させることにより実施してもよい。
【０１０７】
第１試験プローブのプローブアームは実質的に平行であることが好ましく、第２試験プローブの少なくとも１本のプローブアームは縦方向の長さを画定するものである。プローブアームは、例えば本発明の第１から第５の形態に関して論述したように、試験プローブのベース部を形成する本体から延びることが好ましい。本発明の第６の形態に関して使用される試験プローブは、本発明の第１から第５の形態のいずれかによるプローブおよび／または方法に関する特徴のいずれかまたはすべてを取り入れてもよい。
【０１０８】
各々の試験プローブのプローブアームはある方向ないし長さを形成するので、これらの試験プローブのうち２本以上を配列することにより数種類の構成が可能である。
【０１０９】
よって、本発明の第６および／または第７の形態による方法は、
第１試験プローブのプローブアームが第２プローブアームのうち少なくとも１本のプローブアームと実質的に平行となるように第１および第２の試験プローブを配置すること、または
第１試験プローブのプローブアームが第２プローブアームのうち少なくとも１本のプローブアームと実質的に直交する向きとなるように第１および第２の試験プローブを配置することをさらに含んでもよい。
【０１１０】
別の様態として、試験プローブのプローブアームの間には０から３６０度までの範囲内で他のどのような角度を実現してもよい。
【０１１１】
具体的には、被検試料上のある位置と接触する少なくとも１つの電極を有する少なくとも１本のプローブアームを備える少なくとも１つの付加的試験プローブを配設してもよく、上記方法は、
少なくとも１つの付加的試験プローブを受容および保持する少なくとも１つの付加的ホルダを試験装置に配設することを含んでもよい。
【０１１２】
少なくとも１つの付加的試験プローブの少なくとも１本のプローブアームは縦方向の長さを画定してもよい。本発明の第６および／または第７の形態による方法は、
第１プローブのプローブアームが第２試験プローブの少なくとも１本のプローブアームに対して第１の角度をなし、かつ第１プローブのプローブアームが少なくとも１つの付加的試験プローブの１本のプローブアームに対して第２の角度をなしている構成とされた第１、第２および少なくとも１個の付加的試験プローブを配置することをさらに含んでもよい。
【０１１３】
第１および第２の角度は同じ、すなわち１２０度であってもよく、あるいは第１および第２の角度は異なっていてもよい。
【０１１４】
本発明の第６および第７の形態による方法は、本発明の形態１から５または６のいずれかの特徴のいずれかを取り入れてもよい。
【０１１５】
本発明の第８の形態によれば、電気的特性を試験するための装置は、
ハウジングと、
ハウジング内に取り付けられた第１および第２の試験プローブをそれぞれ受容するための第１および第２のホルダにおいて、各々のホルダを３つの次元において位置決めおよび／または再配置する位置決め装置を各々のホルダが備えているところの第１および第２のホルダと、
被検試料上のそれぞれの位置と接触する少なくとも１つの電極を各々が有する第１の複数のプローブアームを備える第１の試験プローブと、
被検試料上のある位置と接触する少なくとも１つの電極を有する少なくとも１本のプローブアームを備える第２の試験プローブとを備え、
試験装置は第１試験プローブの電極の各々および第２試験プローブの少なくとも１つの電極に電気的に接続され、第１および第２の試験プローブに対して特定の向きに被検試料を受容および保持する試料ホルダを試験装置がさらに備え、ある領域が形成された第１の表面を被検試料が形成しており、
前記領域と接触する第１試験プローブの電極のうち少なくとも１つ、または別の様態では前記領域と接触する第２試験プローブの少なくとも１つの電極を介して試験信号を伝送する送信装置に電気的に接続された、試験信号を発生させるための信号発生器と、
第１および第２試験プローブ間の試験信号の伝送を検出する検出装置とを備えている。
【０１１６】
さらに、上記装置の位置決め装置は圧電アクチュエータにより、または十分な空間的移動分解能を実現する他の装置により構成してもよい。十分な空間的移動分解能とは、好ましくはミクロンないしサブミクロンの範囲であり、さらに微小な範囲も可能である。
【０１１７】
第１試験プローブのプローブアームは実質的に平行であってもよく、第２試験プローブの少なくとも１本のプローブアームは縦方向の長さを画定するものでもよく、
第１試験プローブのプローブアームが第２プローブアームの少なくとも１本のプローブアームと実質的に平行となるように第１および第２の試験プローブを配置するか、または
第１試験プローブのプローブアームが第２プローブアームの少なくとも１本のプローブアームと実質的に直交する向きとなるように第１および第２の試験プローブを配置してもよい。
【０１１８】
上記装置は、
被検試料上のある位置と接触する少なくとも１つの電極を有する少なくとも１本のプローブアームを備える少なくとも１つの付加的試験プローブと、
少なくとも１つの付加的試験プローブを受容および保持する試験装置のハウジング内の少なくとも１つの付加的ホルダとをさらに備えると有利である。
【０１１９】
また、少なくとも１つの付加的試験プローブの少なくとも１本のプローブアームは縦方向の長さを画定してもよく、上記装置は、
第１プローブのプローブアームが第２試験プローブの少なくとも１本のプローブアームに対して第１の角度をなし、かつ第１プローブのプローブアームが少なくとも１つの付加的試験プローブの１本のプローブアームに対して第２の角度をなしている構成とされた第１、第２および少なくとも１つの付加的試験プローブをさらに備えてもよい。
【０１２０】
本発明の第８の形態による装置は、本発明の形態１から７のいずれかの特徴のいずれかを取り入れてもよい。
【０１２１】
上記の目的、利点および特徴は、以下の詳細な説明から、他の多くの目的、利点および特徴とともに明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１２２】
図１は、被検試料の特定箇所における電気的特性を試験するためのプローブ１０の概略図である。プローブ本体は、ベース部と可撓性のカンチレバー部とをそれぞれ構成する２つの部分１２と１４とを含む。可撓性カンチレバー部１４は遠位区域１６および接続区域１８の２つの領域を含む。接続区域１８はカンチレバー部１４をベース部１２に接続するものである。
【０１２３】
本発明の現時点で好適な実施形態では、遠位区域１６は、図示されない被検試料上の特定領域の電気的特性を試験するための図示されない複数の導電性プローブアームをさらに備えている。導電性プローブアームは遠位区域１６の上部表面から延びることが好ましい。別の様態では、導電性プローブアームは遠位区域１６の側面２０および／または上部２２および／または下部２４の表面のうち１以上に配置される。
【０１２４】
試験装置に対する電気的接触を確立するため、プローブベース１２は導電経路２８に対する電気的接続を確立するための電気接続パッド２６を備えてもよく、それにより導電性プローブアームに対する電気的接続がさらに確立される。
【０１２５】
接続区域１８は、プローブ本体を形成するために使用される材料の一定部分が取り除いてある１以上の領域を含んでもよい。これらの領域は１以上の開口、孔または凹み３０によって構成してもよい。図１の開口３０は長方形の開口として図示されているが、本発明の教示によれば、これらの開口は円形、正方形、長方形、楕円形、三角形または任意の多角形またはそれらの組合せなど任意の幾何学的構成を有することができる。
【０１２６】
領域３０は貫通孔である必要はなく、刻み目、切欠き、凹み、窪み、溝、陥凹、ディンプルまたはそれらの組合せであってもよい。
【０１２７】
また、接続区域１８は、図１に符号３２で示す区域のような、材料の一部が外側から取り除かれた領域を含んでもよい。接続区域１８は、図１で示されていない側の対応する区域を含んでもよい。図１に示す区域３２は、接続区域１８の実質的に平坦な表面に垂直な実質的に平坦な表面を有している。しかし区域３２またはその一部分は、接続区域１８の表面に関し９０度とは異なる角度、例えば４５度の角度をなしてもよい。
【０１２８】
接続区域１８の側部または下部の部分３５は接続区域１８の他の部分、例えば区域３２と異なる幅を形成してもよい。この狭細な領域により、カンチレバー部１４は高度の可撓性を実現することができる。
【０１２９】
接続区域１８と遠位部分１６とは区域３６、３８によって相互に連結してもよい。区域３６、３８はカンチレバープローブの安定性を改善可能であるが、省略してもよい。
【０１３０】
ベース部１２は試験機器内の保持装置などの協働する受容陥凹に嵌合するように形成することが好ましい。プローブ１０がホルダ内に配置されているときは、パッド２６を介してプローブへの電気的接続を確立することができる。
【０１３１】
図２は、プローブ１０の別の実施形態の接続区域１８および遠位部分１６の拡大図である。ここでは、接続区域１８の一端から他端まで材料の一部分を除くことにより、プローブ１０のカンチレバー部１４の可撓性が改善される。図２に示す実施形態では，切欠き部４０は切断した三角形状の断面を有している。他の実現可能な断面は図３ａから３ｃに示されている。図２では、すべての電気経路が図面から省略されている。
【０１３２】
図１に示す実施形態および図２に示す実施形態では、開口３０の数は３つであるが、開口の数は０から可能な限り多数まで変更してもよい。上記手段のいずれか、すなわち１以上の肉薄ないし狭細領域および／または１以上の開口により、可撓性の向上を実現することができる。
【０１３３】
プローブのカンチレバー部の遠位端部は、ある隅角部では角度のついた面を有するものとして図示され、反対側の隅角部では角度のついていない面が図示されている。角度のついた面の有無はプローブの製造に用いられる方法、すなわちエッチングおよびエッチング剤に依存している。
【０１３４】
図３ａには本発明によるプローブの断面が示されている。プローブ１０はどの面においても刻み目または切り欠き領域を備えることができる。刻み目または切り欠き領域は図２に示す領域４０を構成してもよく、もしくは接続区域１８のいずれの面、すなわち側面または上部および／または下部の表面のうちいずれか、またそれらのいずれかの組合せに含まれるものでもよい。
【０１３５】
図３ａは、面５０において側壁４４、４６が特定の角度をなす不連続の刻み目４２を有する領域を具体的に示している。面５０の反対側にある面４８も刻み目を有してよい。
【０１３６】
図３ｂは連続した刻み目５２を有する面５４を示している。刻み目５２は双曲線状または半円形の断面を有してもよい。面５４の反対側にある面５６も刻み目を有してよい。
【０１３７】
図３ｃは、２つの側壁６４、６８および底壁６６によって形成された刻み目ないしトレンチ６２を有する面５８を示している。２つの側壁６４、６８はそれら２つの壁の間に、ある角度をなしている。トレンチの全体的形状は、実質的に切断した三角形状であってもよい。側壁６４、６８が実質的に平行である場合、トレンチは実質的に正方形または長方形の断面をなすであろう。
【０１３８】
図４は、２つの反対面７０、７２が刻み目７４および７６を有する断面を示しており、刻み目７４、７６は実質的に丸い底部を有するものとして図示されている。いずれの面も１以上の刻み目、トレンチまたは切り欠き領域を有することができる。
【０１３９】
本発明の、Ｓｉ０２によるプローブ製造方法は以下の一連のステップを含んでもよい。
ａ）ウエハの検査および厚み調整
ｂ）９００〜９５０℃でのウエハの湿式熱酸化
ｃ）酸化ケイ素パターンの正面リソグラフィ
ｄ）酸化ケイ素エッチング（異方性反応性イオンビームエッチング（ＲＩＥ））
ｅ）トレンチ切欠きパターンの正面リソグラフィ
ｆ）シリコントレンチエッチング（ディープＲＩＥ）
ｇ）低応力窒化ケイ素蒸着（ＬＰＣＶＤ）
ｈ）背面リソグラフィ（背面位置合せ）
ｉ）背面窒化ケイ素エッチング（異方性ＲＩＥ）
ｊ）背面酸化ケイ素を通したＨＦエッチング
ｋ）湿式シリコンエッチング（ＫＯＨ）
ｌ）正面窒化ケイ素エッチング（異方性ＲＩＥ）
ｍ）正面シリコンエッチング（等方性ＲＩＥ）
ｎ）金属蒸着（ｅ―ビーム、静的モード）
【０１４０】
カンチレバーまたは接続領域は深部反応性イオンビームエッチング（ＤＲＩＥ）プロセスにおいてステップｍとｎの間に厚みを低減ないし狭細化してもよい。
【０１４１】
本発明によるSＯＩとしてのプローブ製造方法は以下の一連のステップを含んでもよい。
ａ）低応力窒化ケイ素蒸着（ＬＰＣＶＤ）
ｂ）正面リソグラフィ
ｃ）正面窒化ケイ素エッチング（異方性エッチング）
ｄ）背面リソグラフィ（背面位置合せ）
ｅ）背面窒化ケイ素エッチング（異方性ＲＩＥ）
ｆ）正面および背面酸化ケイ素を通したＨＦエッチング
ｇ）湿式シリコンエッチング（ＫＯＨ）
ｈ）Ｓｉ０２エッチング（ｂＨＦ）
ｉ）正面窒化ケイ素エッチング（異方性ＲＩＥ）
ｊ）モノカンチレバー狭細化（ディープＲＩＥ）
ｋ）電極形成、例えば金属蒸着、パターニング
【０１４２】
これらのプローブ製造方法は当業者により改変可能である。
【０１４３】
図５には結晶軸８２、８４、８６に対する｛１００｝面８０の配向が示されている。マスクホールを介したエッチングの結果、図５ａおよび５ｂに詳細に示す｛１１１｝平面により形成されるピラミッド状の溝８８が得られる。逆ピラミッドのベース平面は２つの＜１１０＞方向と平行な４つの線要素により形成される。
【０１４４】
この作製のために使用される基材はシリコン｛１００｝ウエハでもよい。中括弧内の数字は結晶軸に対するシリコン表面の配向を示すものである。シリコン｛１００｝の場合、ウエハ表面は通常、特定の１本の結晶軸と平行である。図５には、ウエハが３本の軸ｈ、ｋおよびｌとともに示されている。本例では、ｌ軸はウエハ表面に対して垂直である。これらの軸は便宜上ウエハの外に描かれているが、この種の座標系が材料内の対称線を説明するものであることを認識するのは重要である。
【０１４５】
結晶軸により形成される平面は材料の境界をなすものである。したがって図示の正面は第３の軸に対し垂直なので（００１）面である。対称性のゆえに、第２の軸または第１の軸は上方を指すように選択してもよいが、その場合正面は（０１０）面かあるいは（１００）面としてそれぞれ示されるであろう。丸括弧は平面の特定の配向を示すために用いられる。これら３つの平面はすべて同じ対称性を有しているので、共通して｛１００｝と呼ばれる。通常の括弧は同じ結晶対称性を有する平面の成員である平面を示しており、｛１００｝平面は結晶軸に対し本質的に垂直であるが、実際の一連の結晶軸は任意であるようになっている。
【０１４６】
さまざまな気体および液体の化合物によりシリコンをエッチングすることができる。これらの化合物の１つは濃縮された水性ＫＯＨである。しかしＫＯＨはシリコンのすべての方向に関して同様にエッチングできるわけではない。＜１００＞方向は容易な方向であるが、＜１１１＞方向は非常に緩慢な方向である。｛１００｝平面と｛１１１｝平面とは＜１１０＞線に沿って区切られるので、以下のような結果をもたらす。シリコン｛１００｝面がいくつかの孔を有する耐薬品マスク層で被覆されている場合、マスクの孔を構成する＜１１０＞線によって区切られる矩形領域を攻撃できるのはＫＯＨのみであろう。ＫＯＨにより＜１００＞方向に沿って下向きにエッチングされるにつれて、正面上の＜１１０＞線に現れる｛１１１｝平面によって制限されるであろう。そのようなエッチングされた孔８８が図５、５ａおよび５ｂのウエハに示されている。孔の正面の輪郭が正方形である場合、角錐状の孔が得られる。これは図５ａおよび５ｂに示す２つの溝の見取図に示されている。正面の輪郭が矩形である場合、エッチングされた孔は４つの同じ｛１１１｝平面によって区切られるが、一対の反対向きの｛１１１｝平面は長方形となり、Ｖ字状の長方形溝が得られるであろう。マスクホールがウエハ厚みと比較して十分に小さい場合、図５に示すように｛１１１｝面のみが残っていればＫＯＨエッチングは単純に停止するであろう。正面ホールが十分に大きい場合、ＫＯＨによりウエハを貫通するエッチングを行なうことができる。
【０１４７】
｛１１１｝面は結晶軸によって形成されるので、結晶軸に対するそれらの配向は１００％完全に画定される。｛１１１｝面は［００１］方向、したがってウエハ法線に対して３５．２°の角度をなす。この角度は結晶対称性によりもたらされる幾何学的事実である。
【０１４８】
多点プローブの例は上記で詳細に記述されている。慣習的なＭＥＭＳプロセスによりシリコンチップ上部の二酸化ケイ素内に多くの自由に懸垂したプローブピンをエッチング形成してもよい。プローブ製造プロセスを要約したのは、その特定の部分がこの記述の主題、すなわちプローブを陥凹に取り付ける際の自己アラインメントにおいて決定的な役割を果たすからである。
【０１４９】
プローブ製造のためのプロセス順序は次の通りである。
１．明確な厚みを有する両面研磨シリコン｛１００｝ウエハを１μｍ厚の二酸化ケイ素層で被覆する。これは湿式熱成長によって実施される。
２．正面側を選択し、そこに１：１フォトリソグラフィによりプローブパターンをフォトレジスト層に転写する。このパターンは＜１１０＞方向に対し１度の数分の１の範囲内で高精度に位置合せされる。
３．異方性反応性イオンエッチングによりフォトレジストパターンを正面側の二酸化ケイ素に転写する。その後、フォトレジストを取り除く。
４．低圧化学蒸着によりウエハを低応力窒化ケイ素の薄い層で被覆する。
５．ウエハの背面側において、１：１フォトリソグラフィにより背面側パターンをフォトレジスト層に転写する。この背面側パターンをマスクアライナで正面側パターンと注意深く位置合せする。連続的なＫＯＨエッチングは垂直面、すなわち｛１１１｝面に対して３５．２°の角度をなす側壁を形成するので個々のプローブの背面側輪郭および正面側輪郭の大きさが異なることを考慮すると、背面側パターンがプローブチップの輪郭を形成するものである。
６．背面側パターンを異方性反応性イオンエッチングにより窒化ケイ素層に転写する。窒化ケイ素層の孔直下にある二酸化ケイ素層は緩衝フッ化水素酸内でエッチングされ除かれる。
７．ウエハを高温の濃縮されたＫＯＨ溶液内で注意深く絶えず攪拌しながらエッチングする。ＫＯＨによりウエハを完全に貫通するエッチングが行なわれることにより、ウエハ上に個々のプローブチップが形成される。シリコンにおける異方性の高いエッチング速度のために、チップは特徴的な「金の延棒」形状をなす。
８．ウエハ正面側の窒化ケイ素を反応性イオンエッチングにより除去する。その直後、正面側シリコンを等方性反応性イオンエッチングにより数μｍアンダーエッチングする。これにより正面側パターンがシリコンベースからある程度隔離される。
９．物理的蒸着技術によりウエハの正面側に約１００ｎｍの金層を堆積する。代表的にはｅ―ビーム蒸着が選択される。
【０１５０】
プロープは、導電性を有し数μｍの間隔を設けた１以上の自由に延びるカンチレバーを備えるシリコンチップであってもよく、このプローブは微視的領域における一点または多点抵抗計測に使用可能である。このプローブを実用的な場面で扱うためには、高度の機械的安定性を有するより大きな基板に取り付ける必要がある。この基板は計測ヘッドに機械的に嵌め込むようになっており、ヘッドは必要な接触・前置増幅回路を内包している。
【０１５１】
自己アラインメントの背後にある発想は、シリコンの｛１１１｝面の特性を利用するということである。プローブの側壁は相互に関して１００％完全に画定されるので、これらの側壁は側壁と同じ角度を有する孔内に完全に嵌合すると考えられる。すなわちシリコン｛１００｝ウエハのＫＯＨエッチングにより、プローブの底部の跡に丁度嵌合する輪郭を備えた孔を作製することができる。この孔をプローブレセプタクルと呼ぶことにする。
【０１５２】
基板製造のためのプロセス順は次の通りである。
Ａ．明確な厚みを有する片面研磨シリコン｛１００｝ウエハを薄い低応力窒化ケイ素層（代表的には１００−１２５ｎｍ）で被覆する。これは低圧化学蒸着により実施される。
Ｂ．ウエハの正面側を陽画のフォトレジストで被覆する。正面側において、１：１フォトリソグラフィを用いて基板パターンをフォトレジスト層に転写する。このパターンは＜１１０＞方向に対し１度の数分の１の範囲内で高精度に位置合せされる。このパターンレイアウトは図６に概略が示されている。図６のレイアウトは２組の基板１０４、１０６を形成するものである。白色の細い実線９２内のレイアウト要素は、利用可能なウエハ１１２領域に対応するフォトリソグラフィマスク上の領域にわたって矩形の配列として反復される。これは図７に示されている。フォトレジストは黒色部９４、９５、１００、１０２、１０８、１０９、１１０、１１１およびチェス盤模様の矩形９８で示される。フォトレジストの現像後、すべての白色区域はフォトレジストで被覆されているであろう。
Ｃ．異方性反応性イオンエッチングによりフォトレジストパターンを正面側の窒化ケイ素に転写する。その後、フォトレジストを取り除く。この段階で、図６の領域９４、９５、１００、１０２、１０８、１０９、１１０、１１１のすべておよび矩形９８に対応する窒化ケイ素層の矩形孔が得られている。
Ｄ．ウエハを８０℃の濃縮されたＫＯＨ溶液内で十分に絶えず攪拌しながらエッチングする。ＫＯＨは窒化ケイ素で被覆されていないウエハ正面側のそれらの部分のみを攻撃することになる。プローブレセプタクルを形成するそれらのパターン要素によってＫＯＨによるウエハを完全に貫通するエッチングが行なわれると、プロセスが停止する。
Ｅ．すすぎおよび乾燥の後、ウエハは図６（細部）および図７（図６の細部の矩形配列）により形成される溝構造を有している。ここで、白色領域はウエハの正面側を表わしている。図６の矩形９８は、ＫＯＨによるウエハを完全に貫通するエッチングが行なわれたある区域に対応している。この区域９８は２つの準独立プローブ基板１０４および１０６のレセプタクルの底を形成する。白色の点線９６は２つの隣り合う｛１１１｝面が接する線分を表わしている。図６を参照すると、それらは常に溝の底において垂直または水平の線に沿って接するものであり、４５°の角度のついた線は溝の側縁部を表している。４つの正方形のエッチピット１０８、１０９、１１０および１１１は位置合せマークとして用いられる。また、垂直の矩形は側縁部（４５°線）を有していない。これは、これらの矩形がセルのレイアウトを通して連続しているためである。このようにしてそれらの矩形は垂直に隣り合うセルから同様の矩形と「溶け合う」ことになる。結果として得られる垂直な矩形は、レイアウトの垂直な端部を形成する２つのそれぞれのセルが終端となるレイアウトを通して延びることになる。
Ｆ．このウエハは貫通する垂直溝９４に沿って分割することによって、容易に基板ワンドに分割される。これらのワンドは、水平溝１００および／または１０２に沿って注意深く分割することによって個々の基板に分けられる。この全体的な分割方法は、溝のパターンを設けたチョコレート板を規則的に形成された断片に分割する方法と類似のものである。別の方法として、ウエハはダイシングとして一般的に既知の技法により細分してもよい。
【０１５３】
図６はウエハの正面側から見たパターンレイアウトの詳細を示している。細い白色実線内のパターン全体は、図７に示すようにウエハの寸法により限定される矩形配列内において垂直方向および水平方向に反復される。黒色かつチェス盤模様の矩形は、ポジのフォトレジストが照射を受ける領域を表わしている。次にこれらの区域はＫＯＨでエッチングされる。ＫＯＨエッチングの後、黒色の領域９８はエッチ溝を区切る｛１１１｝面を表わすことになる。これらの面は点線９６に沿って隣接する。ＫＯＨエッチングの後、チェス盤模様の矩形９８は、２つのプローブレセプタクルの底部となる。このプローブ基板１０４、１０６の対は、レイアウトの中間部にある２つの短い水平溝１００、１０２と平行な水平線に沿って分割することによって２つの別個の基板になる。この分割方法は、溝のパターンを設けたチョコレート板を規則的な断片に分割する方法と類似のものである。
【０１５４】
最終的な基板の縁部は天然の形状によって画定される。したがって、相互に垂直な縁部は正確に９０．０°の角度をなし、相互に平行な縁部は完全に平行となる。その結果、この基板は計測ヘッドの適合するスロットの側縁部と正確に平行に嵌め込むことができる。
【０１５５】
図７は、図６のパターンレイアウトを８４回繰り返し６インチウエハの利用可能領域上に配置したものを概略的に示している。
【０１５６】
図８は、プローブ１２２およびプローブ支持基板１１４の略斜視図である。プローブ支持基板１１４には陥凹が形成されている。この陥凹は後部壁１１６と２つの側壁１１８および１２０と底部１１９とによって形成される。
【０１５７】
側壁１１８および１２０は端部壁１１６とともに、特定の腐食剤を用いるエッチングによって形成されている。この腐食剤はＫＯＨまたは別の腐食剤でもよい。
【０１５８】
プローブ１２２は側壁１２４および１２８と端部壁１２６とを備えている。側壁１２４および１２８は、側壁１１８および１２０がベース１１４の上面および同様に底部１１９となす角度の補角をプローブ１２２の平坦上面との間に形成するものである。これらの角度は補角なので、プローブを陥凹内に挿入ないし実装するとプローブと基板１１４との位置合せがなされるであろう。プローブ１２２は機械的に、すなわち歳差機構または自動的実装方法により実装してもよい。
【０１５９】
プローブ１２２の端部壁１２６から離れた端部１３０には、１以上のプローブアーム１３２が延在してもよい。プローブアーム１３２は被検試料の電気的またはその他の特性を計測するために用いることができる。
【０１６０】
プローブ１２２はさらに、プローブ１２２の上部表面に１以上の位置合せマーク１３６および１３４を有してもよい。位置合せマークはプローブ１２２が陥凹内に正確に実装されたことを確認する手助けとなる。支持基板１１４の上部面には対応する位置合せマーク１３８および１４０を形成、または他の手段により配設してもよい。
【０１６１】
図８は、自己アラインメント基板および、プローブをレセプタクルに嵌め込む方法を示す上方からの略側面図である。基板の右側および左側は、相互に厳密に平行かつプローブ位置合せレセプタクルに対し厳密に平行な縁部によって区切られる。基板の背面側の大部分は、右側および左側の縁部に対し厳密に垂直な縁部によって画定される。
【０１６２】
図８において、基板は表面のわずか上方からの側面視で図示されている。基板の側壁１１６、１１８、１２０は材料の結晶構造のゆえに、垂直とはならず、垂直方向に対して３５．２°の角度をなす。
【０１６３】
基板の前端部は、４つの三角形小面１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄを有している。これらの小面１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄは、図６の基板対を２つの半体に分割またはダイシングすることにより出現し、溝のエッチング後に残るシリコンからなっている。小面１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄはわずかに突出することがあるが、これは重要なことではないと考えられる。
【０１６４】
基板の中間部には、プローブレセプタクルとなる自己アラインメント溝が図示されている。基板の前端部近傍でプローブレセプタクルの各々の側にある２つの孔１３８、１４０は位置合せマークとして機能する。
【０１６５】
図８の上部には、プローブ１２２が図示されている。矢印は、下方のレセプタクル内へのプローブ１２２の動きを示している。基板の前部、すなわち壁１１６と平行な線に沿った位置決めのわずかな不確実性は許容可能である。これは、プローブがレセプタクル内に進入するにつれてレセプタクルの側壁１１８または１２０の一方と結局は接触するからである。プローブ１２２をさらに押し下げると、同時に横向きに押しやられレセプタクルの輪郭との位置合せがなされるであろう。
【０１６６】
図８および９では、プローブ表面上の電気経路は省略され、パッドのみが図示されている。
【０１６７】
出発原料、すなわち基板１１４の厚さおよび陥凹のエッチングに使われる時間に応じて陥凹またはレセプタクルの底に底壁１１９を形成してもよい。プローブの底は底壁１１９と面接触しない方が好ましい。陥凹の一実施形態では、底壁１１９は実在しなくてもよく、それは陥凹が図８の配置に関して下方向に開口していることを意味する。
【０１６８】
図９は、図８の配置の略上面図である。プローブ１２２は基板１１４の陥凹の上方に配置されている。プローブ１２２の後部壁１２６は基板１１４の後部壁１１６とは面接触しない。別の実施形態では、後部壁１２６と後部壁１１６とは面接触してもよい。プローブ１２２の底は陥凹の底壁１１９と面接触する必要はない。図９に示すところでは、「底」１１９は存在しない。別の実施形態では、基板１１４の厚さおよび陥凹のエッチングに使われる時間、また腐食液の濃度に応じて底１１９が存在してもよい。プローブの底は基板の陥凹の底と面接触しない方が好ましい。
【０１６９】
位置合せマーク１３４および１３６は基板１１４の表面上の位置合せマーク１３８および１４０と心合せして配置される。
【０１７０】
表面１４４および１４６はエッチングによって形成されている。これら表面は、支持基板が形成された場所からウエハの弱まりを構成する陥凹を形成している。この弱まりは個々の支持基板の分離を容易にしたものである。
【０１７１】
プローブはレセプタクルに嵌め込まれ、位置合せマーク１３８、１４０に対して正確に位置決めされる。位置合せマーク１３８、１４０の唯一の機能は、プローブの接触パッドを次に嵌合する計測ヘッドの接触ソケットに対して確実に適正位置に合わせることである。位置合せに関する他の問題、すなわち最小傾斜および最小回転は、自己アラインメントにより配慮されている。プローブ１２２の正面は基板１１４の表面と平行な平面であリ、プローブの長さ軸は基板の対称軸と平行である。
【０１７２】
区域１１９はプローブレセプタクルの底部である。２つの孔ないしはエッチピット１３８、１４０は位置合せマークとして機能する。接触パッドはレセプタクルに対し相当の注意をもって位置決めしなければならない。このために、プローブ１２２は２対の水平線分１３４および１３６を有している。図９において、これらの線分１３４、１３６の対は垂直方向においてプローブを位置合せするために使用されている。この技法による位置決めの不確実性は２０μｍほどであり、その後の計測ヘッドに対するプローブ１２２の接触には影響しない。
【０１７３】
この能動的位置合せは必須ではなく選択的なものである。位置合せマークからの距離はプローブと基板双方の配置により規定されるので、レセプタクルの長さを短縮し（図６および９の黒色領域を縮小し）、プローブ１２２の後端部１２６をプローブの長さ軸に沿って押し込むことは可能である。このようにして、プローブ１２２をレセプタクル内に押し下げると両方の平面方向において受動的に位置合せが行なわれる。プローブ後端部の側壁は垂直面に対し３５．２°の角度でなく数度の範囲内で０°に近い角度をなすので、この長さ軸に沿った受動的位置合せは能動的位置合せよりも不確実であると考えられる。したがって、長さ軸に沿った受動的位置合せでは、プローブにおける接触パッドの配置変更が必要となることがある。
【０１７４】
これにより、プローブ１２２はレセプタクルに嵌め込まれる。レセプタクルの幅は十分に狭いのでプローブが底部と面接触することはない。このようにして、プローブ側壁１２４、１２８とレセプタクル側壁１１８、１２０との間の接触のみによりプローブ１２２は適正位置に保持される。これらの側壁は完全な平面でなく、およそ１μｍ以下の表面粗さを有してもよい。これはプローブが嵌め込まれれば重要な問題ではないが、プローブ取付け手順の間のプローブ１２２の許容可能な傾斜に対する限界が相対的に低いことを意味している。
【０１７５】
プローブ１２２およびレセプタクルの側壁を形成する｛１１１｝面の表面粗さがどれほど小さくても、プローブ１２２本体の前方側にわずかな圧力を加えれば嵌め込まれたプローブ１２２は容易に固定されるであろう。プローブ１２２の質量は、本発明の現時点で好適な実施形態では、プローブにおよそ４０μＮの引力を与える約４ｍｇである。計測の場面では、プローブのカンチレバーは合計で４〜４０μＮの範囲内の力で計測試料と当接する。
【０１７６】
プローブ１２２の前面を肉眼で見える工具で非常に慎重に押圧することにより、大きさ１Ｎのオーダーの力を加えれば、結果的に生じるプローブ側壁とレセプタクル側壁との間の摩擦力によってプローブ１２２は確実に適正位置に保持される。したがって、いかなる意味においてもプローブ１２２を接着する必要はない。他方、前面に対する圧力はプローブ１２２をレセプタクル内に不可逆的に固定するほど高過ぎてはいけない。現時点で、この固定圧力の許容限度は確立されていないが、固定圧力に関する思考および問題は、回転する回りセンタを工作機械の心押し台に正確に嵌め込む技術と類似している。
【０１７７】
上記考察によるプローブの十分な固定は図１０に示される。ここでのプローブは前方側壁からの図示である（図８参照）。この位置合せ基板は計測ヘッドの適切な部分内に取り付けられ、その２つの平行な側縁部は計測ヘッドのフレーム内に正確に嵌め込まれ、それにより基板の回転は不可能となる。実際の計測の場面では、基板およびプローブを備えた計測ヘッドは、プローブが脱落しないように上下反転されるであろう。しかしこれは接触に必要なフレックスプリントによる問題ではない。フレックスプリントの接触パッドとそれぞれのプローブの接触パッドとの間に適正な電気的接続を確保するには、フレックスプリントの緩み止めガイドにより最小量の機械力を加える必要がある。
【０１７８】
緩み止めガイドのための緩み止め機構は、プローブの前方側に加えられる力に対する要件を満たすと同時にフレックスプリント接触パッドの２０μｍ以内での位置決めを可能とする商業的に利用可能な任意の方法により得ることができる。緩み止め機構は帯磁した部品を含んではならない。
【０１７９】
図１０では、計測ヘッドに取り付けられたプローブ１２２の細部がプローブ１２２の前面側に向かって観察されている。プローブ１２２自体は直接観察者に向けられた４本のカンチレバー１６２、１６４、１６６および１６７を備えている。プローブ１２２は位置合せ基板１７０のレセプタクルに嵌め込まれる。プローブ１２２は幅が広すぎてレセプタクルの底部１７２と面接触することができない。これによりプローブと底部１７２との間にすき間が形成される。底部１７２は図８および９の１１９を通して視認可能でもよい。基板１７０は計測ヘッドの適切な部分の平行フレームジョー１７３ａおよび１７３ｂの間に正確に嵌合する。プローブ１２２の最終的固定はプローブ１２２の上部に接触フレックスプリント１７４を装着し緩やかに押圧することにより実施される。
【０１８０】
これまでは、基板１７０自体が計測ヘッド内に固定されると仮定されている。しかし、基板１７０は位置合せの問題全体のなお必要な一部分である。図６および図１０を参照することにより、基板の幅は基板製造のためのフォトリソグラフィマスクの当初のＣＡＤレイアウトにより決定されることが分かる。
【０１８１】
実際には、レセプタクルの幅およびプローブの幅と同様、最終的な基板の幅にはある程度の不確実性が存在する。これは、＜１１１＞方向におけるＫＯＨのエッチング速度が厳密にゼロではないことと、シリコン結晶軸に対する位置合せにおける小さな不確実性のためである。結果として、計測ヘッド内の基板フレームは可変的な幅を有するべきである。
【０１８２】
実際にこれを扱う最も簡潔かつ最良の方法は、フレームジョーの一方、例えば右側１７３ｂを固定することである。ここで、左側ジョー１７３ａは図１０における方向に関して左および右に変位させることができる。左側フレームジョー１７３ａの２つの端部近傍では、２個の誘導ばねにより計測ヘッドの本体部分に装着される。
【０１８３】
基板の取付けは、計測ヘッドを（図１０のように）上下反転させ左側ジョー１７３ａを左へ引くことによって行なわれる。基板１７０は計測ヘッドの平坦面上に静かに置かれる。左側ジョー１７３ａを静かに解放することによって基板は固定される。基板の反対側、すなわちレセプタクルとは反対側の基板の区域は十分に大きいので、基板表面に対して垂直な同様の固定を行なうことができる。
【０１８４】
上記のように計測の間、基板内のプローブは図１０の向きに対して上下反転される。計測の状況は図１１に図示されている。
【０１８５】
図１１は計測の状況を示す略側面図である。プローブ１２２は図１０に対して上下反転している。プローブ１２２は被検試料の表面に対して代表的には３０°の角度をなす。この計測角度によりフレックスプリント１７４およびその緩み止めガイド１７６のための空間が与えられる。取り付けられたプローブ１２２を含む計測ヘッド全体は、垂直および上下方向からのプローブカンチレバーの視野を許容するように設計される。
【０１８６】
計測ヘッドの設計は、固定機構、接触機構、および光学的認識システムのための空間をどのようなものであれ残すものでなければならない。プローブは代表的には試料表面に対して３０°の角度で接近するが、ある用途ではそれより小さい角度が必要となる場合がある。後者の場合、基板と同様プローブの設計も、より小さい接近角度を許容するよう単純に伸長してもよい。計測ヘッドの前端部は、利用可能なさまざまな光学的検出システムに関してプローブを可視的とするため「鋭い」形状を備える。
【０１８７】
上記のように、図１１においてプローブを引き出そうとする重力は数μＮであり、プローブを試料に接近させる際のカンチレバーのわずかな湾曲も同様の量となる。このカンチレバーを曲げる力はプローブ本体の中心から約１．５ｍｍの距離で作用するので、この力によるトルクを算入すべきである。しかし、フレックスプリント接触パッドの最後部の組は反対方向におよそ０．５ｍｍ変位するので、プローブ本体に対する接触パッドの力に起因するトルクは、接触パッドの力がカンチレバーを曲げる力に関係するのと多かれ少なかれ同様に、カンチレバーを曲げるトルクに関係すると考えられる。
【０１８８】
このように、プローブが取り付けられると、計測は考慮改善された方式でプローブの角度位置合せとともに実施することができる。
【０１８９】
どのような種類のＳＰＭプローブも磨耗して結局は機能停止するであろう。この段階で通常、プローブは機械的観点からは無損傷である。結果として通常は、プローブを交換する際に基板を交換する必要はないはずである。プローブを取り外すには、計測ヘッドを緩め、プローブが上を向くように反転させ、誘導フレックスプリントを緩める。これで、計測ヘッドが上下反転していればプローブは重力により通常は落下するであろう。これはフレックスプリントにより加えられる力が強すぎない場合に当てはまる。しかしプローブがそれ自体だけで脱落しない場合は、プローブが上を向くように計測ヘッドを配置しピンセットまたは類似の工具で静かに押せばよい。
【０１９０】
プローブ上および自己アラインメント基板上の位置合せマークにより、市販の接着工具で処理するのと全く同じ様態でレセプタクル内にプローブを位置決めすることが可能となる。
【０１９１】
図１２は、基板１５０内に形成された陥凹１４８の別の実施形態の概略図である。図６から１１に関連して説明したように、陥凹１４８はプローブを受容するように構成されている。陥凹１４８はプローブと計測装置との間に電気的接続を確立するための、すべて参照符号１５２で示される４つの導電経路を備える。陥凹１４８の形成後、例えば陥凹１４８を構成する表面および側壁上に導電物質を堆積することにより、導電経路１５２を基板１５０上に確立することができる。
【０１９２】
図１３は、基板１５６内に形成された陥凹１５４のさらに別の実施形態の概略図である。陥凹１５４は、陥凹１５４の底部１６０上またはその中に形成された突出部１５８を備えている。突出部１５８は切断した三角形状の断面を有するものとしてここでは図示されているが、さらに別の実施形態では、丸い断面、正方形断面、矩形断面、三角形断面、任意の多角形断面またはそれらの任意の組合せを形成してもよい。
【０１９３】
突出部１５８は、陥凹１５４の一部分の形成後、マスクを貼付することにより底壁１６０内に形成してもよい。このときマスクは底壁１６０が露出した領域を形成してもよい。底壁１６０の露出領域は腐食剤に対し曝露されて、基板の材料がエッチングにより除去され、突出領域１５８を構成する材料が残る。
【０１９４】
プローブには陥凹１５４内に受容されるように協働する陥凹を形成してもよい。これらの陥凹はプローブおよび基板アセンブリの位置合せおよび機械的な面での安定性を増大させるものと考えられる。
【０１９５】
突出領域１５８は直線的、すなわち陥凹１５４の側壁に対し実質的に垂直に延びるものとして図示されている。しかし、突出部はいかなる形状を形成してもよい。すなわち屈曲部を含むか、湾曲、円形、半円形、多角形またはそれらの組合せなど非線形の形状を形成してもよい。
【０１９６】
さらに別の形態として、突出部を陥凹の側壁のうち１以上に形成してもよい。
【０１９７】
さらに別の形態として、上記記述を否定してもよい。すなわち、突出部を陥凹とし、陥凹を突出部としてもよい。言い換えれば突出部をプローブ上に形成し、対応する陥凹を、プローブを受容する陥凹内に形成してもよい。
【０１９８】
図１４ａから１４ｂは、２つの多点プローブ１６０および１７０を備えるシステムを概略的に示している。プローブ１６０および１７０の各々は、それぞれ１６２、１６４、１６６、１６８、１７２、１７４、１７６および１７８で示される４本のプローブアームを備える。
【０１９９】
被検試料が供給されると、プローブアームのうち１本以上が被検試料に当接される。被検試料は図１４ａから１４ｄには図示されていない。被検試料は図１４ａから１４ｄでは用紙の平面内に配置されているものとして考えられている。ｘ−ｙ座標系は被検試料および／または用紙に対して定義される。図１４ａから１４ｄではｘ−ｙ平面内の運動のみが図示されているが、すべての方向または次元、すなわちｘおよび／またはｙおよび／またはｚの移動が可能である。
【０２００】
プローブ１６０および１７０はカンチレバー型プローブであるが、他の型のプローブを使用してもよい。カンチレバー型プローブは、微小電気機械システム技術（ＭＥＭＳ）により作製された微細加工カンチレバー電極アレイであることが好ましい。
【０２０１】
図１４ａから１４ｄに示す手順では、プローブ１６０はプローブ１７０と平行に移動する。図面は実質的に１つの方向または次元の移動を示しているが、より多くの方向または次元の移動を伴う計測手順を構想および実施することも可能である。プローブは圧電駆動を用いることにより平行四辺形の構成によるサブミクロンの分解能で位置決めしてもよく、その代わりに他のサブミクロン移動技術または技法を用いてもよい。
【０２０２】
図１４ａから１４ｄの試験機器では、１本のプローブアーム１６２に信号が印加され、受信した信号の計測にはプローブアーム１７４が用いられる。信号は被検試料を通って伝播するものと考えられる。また、被検試料を通って伝播した後の信号をプローブ１７０の複数のプローブアームが受信または検出してもよく、さらにプローブ１６０のプローブアームを用いて試験信号を検出してもよい。
【０２０３】
伝播する試験信号は破線１８０により図示されている。被検試料を伝播する信号は直線以外の経路を経由して伝播してもよい。
【０２０４】
この移動により、被検試料表面のある領域に関する電気的特性の特徴づけが可能になる。
プローブ１６０がプローブ１７０に対して制御された方式で移動するにつれて、計測値の変動が記録され解析される。この解析は、試験機器または、試験機器に装着ないしは接続された計算機器のいずれかにより行なわれる。
【０２０５】
この解析は、試験されている材料または装置の異方性および電子伝達特性に関する情報を提供するものと考えられる。
【０２０６】
プローブ１６０がプローブ１７０に対して移動する速度は一定であることが好ましいが、計測の間に変化してもよい。別の方法として、一連の計測を特定の場所で行なってもよい。すなわち、プローブ１６０がプローブ１７０に対して移動していない間に計測が行なわれる。
【０２０７】
半導体素子に関して行なわれる試験は回路試験、導電性試験、抵抗試験または他の電気的特性ないしは特徴試験またはそれらの組合せおよび／または変種であってもよい。さらに、試料に対しては、好ましくは被検試料表面により規定される平面に対し実質的垂直方向に磁界を印加してもよく、この磁界の方向は被検試料表面から離れるか表面に向かうもののいずれかである。この磁界の印加により、ホール効果を利用して特徴的な電気特性を計測または決定することが可能になると考えられる。
【０２０８】
図１５は、２つの多点プローブ１８２および１８４を備えるシステムの概略図である。プローブ１８２および１８４は、２つの座標系によって示すように３つの次元において移動自在である。
【０２０９】
プローブ１８２および１８４は各々、所与の時間における１以上のプローブアーム上の１以上の電極に対する電気的接続を可能とするため、それぞれの多重ユニット１８６および１８８に電気的に接続されている。多重ユニット１８６および１８８によれば、ＡＣ、ＤＣまたはＨＦ信号などいかなる種類の信号の伝達も可能である。
【０２１０】
図１５に示す構成は抵抗計測および容量性計測の双方に用いられる。これらの計測は、ＡＣまたはＤＣ電流もしくはＨＦ信号で構成される試験信号を印加することにより行なわれる。この信号は試験プローブの１つ、すなわちプローブ１８４の１本、もしくはそれより多くのプローブアームに印加される。
【０２１１】
計測、記録、収集または受信された信号は所望の情報を得られるように処理される。ＡＣまたはＤＣ信号を印加する場合、電流および電圧を計測または決定し、その後、抵抗および／または静電容量を計算する。この信号は、所望の構成に応じて残りのプローブアームのいずれかの残りの電極のいずれかにおいて記録または検出される。
【０２１２】
ＨＦ信号はＦＥＴまたはその他の、好ましくはディジタル信号処理方式および／またはアルゴリズムなどの信号処理を用いて処理される。この処理はディジタル信号プロセッサ、またはアナログ信号処理装置において実行される。
【０２１３】
別の実施形態では、被検試料は多数の電極パッドを備えており、プローブ１８２および１８４の位置は電極パッドのうち１以上と整列するように調整され、プローブの制御された相互関係のある移動または位置決めは、試験されている素子、好ましくはＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＳＯＣまたは他の類似の素子などの回路を含む半導体素子の性能に関する情報を提供するものと考えられる。
【０２１４】
さらに、試験プローブの各々の電極に対する電気的接続の独立した制御のため多重化素子を用いてもよい。すなわち、複数の試験プローブを含む構成では、電極の各々に対して制御が行なわれる。この多重化素子は、異なる空間的電極構成による電気的試験を可能とし、それにより材料試験の精度を向上させるものと考えられる。
【０２１５】
周知の回路および／または電気パッド構成を有する被検試料など、既知の特性を備える被検試料を提供することにより、好ましくは２以上の多点プローブの較正および位置合せが可能になる。
【０２１６】
計測および／または較正を行なう際、電流および電圧が２つのプローブ間の距離の関数としてモニタされる。
【０２１７】
電気信号が電極のうち１以上から伝達され、プローブの相互関係位置の関数として残りの電極のうち１以上を介して記録、受信または検出される間に、プローブは被検試料に当接させられる。試験プローブの制御された相互関係のある移動によって、電極の位置合せに関する情報が与えられ、プローブの自動化された較正および位置合せが実施可能となる。
【０２１８】
図１６はプローブ１８２’および１８４’が多重ユニット１８６’および１８８’を介して電気的に接続されている別の試験構成の概略図である。この別の構成は、試験プローブおよび／または電極のうち１つまたは複数の、１つ以上の電極に試験信号を印加する可能性を示している。ここでは、例えばプローブアームのうち２本、試験プローブの各々について１本ずつに試験信号を印加することが可能である。
【０２１９】
さらに、各々がそれ自体の周波数帯域に実質的に限定される複数または数種類の信号を用いることにより、異なるかまたは同じプローブアームを使用する数種類、すなわち２種類以上の計測を同時に行なうことができる。
【０２２０】
図１７は、プローブ２００の別の実施形態の概略図である。プローブは、ベース部２０２とベース２０２から延びるカンチレバー２０４とを備えている。カンチレバー２０４は矩形状であり、カンチレバー２０４の全体にわたって実質的に同じ厚さを有している。
【０２２１】
図１７から２５に示すプローブは、支持ベース部と、カンチレバー部とベース部に連結された部分とを形成する単一の基板とを備えている。支持ベースと基板とは同じ材料から形成してもよく異なる材料から形成してもよい。
【０２２２】
図１８は、ベース部２１２とカンチレバー部２１４とを備えるプローブ２１０の概略図である。カンチレバー部は本体２１２から延びており、領域２１６、２１８および２２０を含んでいる。領域２１８の幅は領域２１６および２２０それぞれの幅よりも小さい。領域２１８の幅が領域２１６および２２０と比較して狭まっているので、カンチレバー部２１４の可撓性がより大きくなると考えられる。領域２１６および２２０の幅は実質的に同じものとして図示されている。
【０２２３】
カンチレバー部２０４および２１４の全長が実質的に等しい場合、表１に示すように、プローブ２１０の可撓性は図１７に示すプローブ２００の可撓性と比較して大きい。
【０２２４】
表１は、５または１０マイクロニュートンの力をそれぞれ試験プローブのカンチレバー部における遠端角部の１つに加えた場合の、図１７から２５に示すプローブのカンチレバー部における長手中心軸に沿った移動の程度を示している。
【０２２５】
表２は、図１７から２５に示すプローブのばね定数を示している。
【０２２６】
表２
プローブ名      ばね定数／（Ｎ／ｍ）
プローブ２００              ０．８１
プローブ２１０              ０．５０
プローブ２２２              ０．４０
プローブ２３４              ０．２２
プローブ２５２              ０．１７
プローブ２６４              ０．３３
プローブ２８０              ０．２８
プローブ２９０              ０．０６
【０２２７】
表１
上方Ｚ／μｍ  下方Ｚ／μｍ                  角度／度  力／μＮ
プローブ２００  ５４．５８      ５３．６３    １．３６０９０２６９４        ５
プローブ２００  ４８．４４      ４６．７１    ２．４７８８１５０９２      １０
プローブ２１０  ５１．３１      ４９．９２    １．９９１４２９０７７        ５
プローブ２１０  ４２．４０      ３９．７５    ３．７９８６２２７０３      １０
プローブ２２２  ４７．７２      ４５．９７    ２．５０７４９００９１        ５
プローブ２２２  ３６．０３      ３２．７８    ４．６６０４０５７９９      １０
プローブ２３４  ４０．２１      ３７．６１    ３．７２６８４８６９８        ５
プローブ２３４  ２７．４３      ２３．２５    ５．９９８３１２２４５      １０
プローブ２５２  ３４．７９      ３１．４７    ４．７６１０１１７４４        ５
プローブ２５２  ２２．４２      １７．５６    ６．９７８５７７６０４      １０
プローブ２６４  ４７．４３      ４５．３６    ２．９６６３８０２０２        ５
プローブ２６４  ３５．６５      ３２．００    ５．２３５４９８４４６      １０
プローブ２８０  ４５．２１      ４２．８８    ３．３３９３６６８５６        ５
プローブ２８０  ３２．６２      ２８．５９    ５．７８２３２０５１５      １０
プローブ２９０  １９．５５      −６．７１    １９．１４６９０６２６        ５
プローブ２９０    ７．０３    −２１．０９    ２０．５５６７４８７２      １０
【０２２８】
図１９は、ベース部２２４とカンチレバー部２２６とを備えるプローブ２２２の概略図である。カンチレバー部２２６は３つの部分ないし領域２２８、２３０および２３２を含んでいる。プローブ２２２を図１８に示すプローブ２１０と比較すると、領域２３０は領域２１８よりも短く狭いが、領域２３２は領域２２０よりも大きい。すなわち長く、かつ広い。表１から明らかなように、プローブ２２２の可撓性はプローブ２１０よりも大きい。
【０２２９】
図２０は、支持体２３６とカンチレバー部２３８とを備えるプローブ２３４の概略図である。カンチレバー部は３つの領域ないし部分２４０、２４２および２４４を有している。中央部２４２は３つの孔ないし開口２４６、２４８および２５０を有している。開口２４６、２４８、２５０はカンチレバー２３８に沿って延びる矩形の開口として図示されている。開口２４６、２４８および２５０は部分２４２を貫通して延在してもよく、あるいは部分２４２内で部分的に延在し、それによりルーフまたはトレンチとして構成されていてもよい。
【０２３０】
部分２４２はさらに、領域２４０および２４４と比較して厚みが小さいものとして図示されている。また、領域２４０および２４４は斜め側面２５４、２５６、２５８，２６０を有している。斜め側面は、カンチレバー２３８の可撓性を改善するとともに、カンチレバーの重量を低減すると考えられる。
【０２３１】
これらの図面では、図示の中央部は独立した部分として認識されるかもしれないが、現時点で好適な実施形態では、カンチレバー全体が単一の材料片から構成される。棒状部および開口は好ましくは、カンチレバー部の中央部をエッチングすることにより形成される。
【０２３２】
図２１は、図２０に示すプローブ２３４と類似の構成を有するプローブ２５２の概略図である。ただし、部分２５４は図２０の部分２４２と比較して大きい孔と狭い棒状部とを有している。表１から明らかなように、プローブ２５２はプローブ２３４よりも角運動の範囲が大きい。
【０２３３】
図２２に示すプローブ２６４は、２つの側部棒状部２７６および２７８とともに２つの広い棒状部２７０および２７４と２つの小さい棒状部２６８および２７２とを備える中央部２６６を有している。
【０２３４】
プローブ２６４の中央部２６６の側部では、棒状部２７６および２７８が２つの小さい棒状部２６８および２７２とともにＬ字状の構造を形成している。Ｌ字状の構造は、カンチレバー部にそのような構造を有しないプローブと比較して、プローブを異なる点で撓曲させることが分かっている。中央部の縁部ないし側部は、Ｌ字状の断面ないし輪郭を有していると言える。
【０２３５】
図２３は、３つの同じ幅の孔２８４、２８６および２８８を有する中央部２８２を備えるプローブ２８０を概略的に示している。カンチレバー部の全体的構成は図２２のプローブ２６４と同様である。プローブ２８０は、図２２のプローブに示すものと同様のＬ字状構造を有している。
【０２３６】
図２４は、支持体２９４から延びる長いカンチレバー部２９２を有するプローブ２９０の概略図である。カンチレバー２９２は、カンチレバーを支持体２９４に接続する、カンチレバー部より幅広のヘッド部２９６を備えている。支持体２９４から離れたヘッド２９６の縁部２９８には、引出し成形部が形成されている。縁部２９８のこの部分によりカンチレバーヘッドに付加的な重量が与えられるとともに、表１において明らかなように、この構造により他のプローブと比較して移動の範囲が大きくなる。
【０２３７】
図２５は、図２４のプローブ２９２の一部分の拡大図である。
【０２３８】
図２４および２５に示すプローブのカンチレバーのプローブヘッドないし遠位部分は、本明細書で図示および記述される他のプローブ構成のいずれかと組み合わせてもよいものと了解すべきである。
【０２３９】
表１は、図１７から２４および上記で説明したプローブによるシミュレーションデータを含んでいる。この表は、５または１０マイクロニュートンの力をプローブにおけるカンチレバー部の一方の側に加えた結果を含むものである。これらの結果は、前記方向の移動に加えてプローブの角運動も表わしている。
【０２４０】
図１７から２４に示すプローブは孔を有するものとして説明されてきたが、さらに別の実施形態では、プローブは中央の領域ないし部分が厚みの異なる複数の領域を形成するように部分的にのみエッチングされた領域を備えてもよい。厚みの異なるこれらの領域は、プローブ、または少なくともプローブのカンチレバー部の可撓性を向上させると考えられる。
【０２４１】
被検試料の電気的特性を試験するための試験機器において、試験プローブが被検試料に対して十分な電気的機械的接触を有しているかどうかを判定する慣習的方法は、試験プローブを被検試料内またはその表面に対して押圧した後、被検試料に形成された痕跡および跡を調べるものである。慣習的に、この方法では試験プローブを被検試料と接触するように移動させ、試験プローブが被検試料と接触した後、試験プローブは被検試料内へとさらに移動ないし押圧され、それにより被検試料の接触領域に痕跡または跡が形成される。このプロセスのために使用されることのある用語は「オーバードライブ」である。
【０２４２】
これらの痕跡および／または跡は、試験プローブと被検試料との電気的接触の特性を評価するため検査される。この評価が行なわれるのは試験が実施された後、および試験プローブが被検試料から離された後のみであり、評価は間接的にのみ実施される。
【０２４３】
ここで記述したプローブおよび試験機器は、試験プローブと被検試料との電気的接触を確認する別の方法に利用してもよい。別の方法では２つのプローブヘッドを被検試料の被検領域、または各々の被検領域と接触させ、それにより２つの試験プローブヘッド間の電気抵抗が試験プローブと被検試料との間の電気的接触の直接的計測となる二点計測が可能となる。
【０２４４】
この抵抗の判定は、被検領域と接触する試験プローブヘッドのうち一方を介して電気信号を伝送ないし伝達することと、結果として得られた信号を他方の試験プローブヘッドにおいてサンプリングまたは計測することとを含んでもよい。別の実施形態では、２個より多い試験プローブヘッドを被検領域と接触させてもよい。この電気信号はＤＣ信号またはＡＣ信号であってもよく、ＨＦまたはＲＦなどの高周波または低周波であってもよい。
【０２４５】
本発明は、本発明を特徴づける以下の特徴点のいずれの特徴を組み込んでもよい。
１．被検試料の特定箇所における電気的特性を試験するためのプローブであって、
一方向に撓曲自在の可撓性カンチレバー部とベース部とをそれぞれ構成する反対位置にある第１および第２の部分を形成する支持体であって、カンチレバー部が前記一方向に対し実質的に垂直な外側平坦面を形成し、ベース部が協働する試験機器内に固定されるように構成されているところの支持体と、
各々がベース部の反対側に配置されている、カンチレバー部における少なくとも１つの導電性プローブアームと、を備え、
カンチレバー部が反対位置にある第１および第２の区域を形成し、第２の区域はベース部と接しており、第１の区域は第１および第２の側面を形成し、第１および第２の側面の各々は外側平坦面に対し第１の角度をなしており、第１および第２の側面の間には第１の幅が形成され、第２の区域は第３および第４の側面を形成し、第３および第４の側面の各々は外側平坦面に対し第２の角度をなしており、第３および第４の側面の間には第２の幅が形成され、
第２の幅が第１の幅と等しくかつ／または第１の幅より小さいところのプローブ。
２．第１および第２の側面が実質的に平行であり、かつ／または第３および第４の側面が実質的に平行であることを特徴とする特徴点１によるプローブ。
３Ａ．第１の角度が６０ないし９０度であり、かつ／または第２の角度がおおむね６０ないし９０度であり、第１の角度が第２の角度と同じかまたは異なることを特徴とする特徴点１または２によるプローブ。
３Ｂ．第１の角度が６０ないし９０度、好ましくは９０度未満であり、かつ／または第２の角度がおおむね６０ないし９０度、好ましくは９０度未満であり、第１の角度が第２の角度と同じかまたは異なることを特徴とする特徴点１または２によるプローブ。
４．第１の区域がさらに第１の上面と、反対側の平行な第１の底面とを形成しており、第２の区域がさらに第２の上面と、反対側の平行な第２の底面とを形成しており、ベース部が第３の上面を形成し、第１、第２および第３の上面が実質的に平行であり、
外側平坦面が第１の上面および／または第２の上面によって構成されており、
第１の上面と第１の底面との間に第１の厚みが形成され、
第２の上面と第２の底面との間に第２の厚みが形成され、
第２の厚みが第１の厚みより小さいか第１の厚みと等しいことを特徴とする、特徴点１から３Ａまたは１から３Ｂのいずれかによるプローブ。
５．第２の厚みが第２の区域全体および／または第２の区域の特定の部分にわたって形成されていることを特徴とする、特徴点４によるプローブ。
６．第１の上面と第２の上面とが実質的に共面であり、かつ／または第１の上面と第３の上面とが実質的に共面であり、かつ／または第２の上面と第３の上面とが実質的に共面であり、かつ／または第１、第２または第３の上面のいずれも共面でないことを特徴とする、特徴点４または５によるプローブ。
７．第１および第２の底面が実質的に共面であることを特徴とする、特徴点４または５によるプローブ。
８．第２の区域が、第２の上面から第２の底面まで延びる少なくとも１つの孔を備えることを特徴とする、前記特徴点のいずれかによるプローブ。
９．第２の区域が、第２の厚みより小さい量だけ延びる少なくとも１つの刻み目を備えることを特徴とする、前記特徴点のいずれかによるプローブ。
10．孔または刻み目の少なくとも１つが実質的に円形、実質的に楕円形、実質的に正方形、実質的に長方形、実質的に三角形、切断した三角形、任意の多角形またはそれらの組合せの形状を有する開口を形成していることを特徴とする、特徴点８または９のいずれかによるプローブ。
11．第２の区域が、第２の上面内および／または第２の底面内に少なくとも１つの溝を有することを特徴とする、前記特徴点のいずれかによるプローブ。
12．少なくとも１つの溝のうち少なくとも１つが第３の側面から第４の側面まで延びていることを特徴とする特徴点11によるプローブ。
13．少なくとも１つの溝が第２の幅より小さい量だけ延びていることを特徴とする特徴点11によるプローブ。
14．溝のうち少なくとも１つが、丸い断面、正方形断面、矩形断面、三角形断面、切断した三角形断面、任意の多角形断面またはそれらの組合せを形成していることを特徴とする、特徴点11から13のいずれかによるプローブ。
15．第３および／または第４の側面が、第２の上面から第２の底面まで、または第２の底面から第２の上面まで少なくとも部分的に延びるトレンチを有することを特徴とする、前記特徴点のいずれかによるプローブ。
16．トレンチが、丸い断面、正方形断面、矩形断面、三角形断面、切断した三角形断面またはそれらの組合せを形成していることを特徴とする、特徴点15によるプローブ。
17．プローブが実質的に金属材料、合金、半導体材料、結晶質材料または非晶質材料、またはそれらの組合せから作製され、好ましくはプローブがＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉから作製されるかＳＯＩ素子であるか、または前記材料のいずれかを含む積層構造であることを特徴とする、前記特徴点のいずれかによるプローブ。
18．プローブが、複数の導電性プローブアームの各々に対する電気的接続を確立するための導電経路をさらに備えることを特徴とする、前記特徴点のいずれかによるプローブ。
19．導電経路がベース部からカンチレバー部まで延びていることを特徴とする、特徴点17によるプローブ。
20．複数の導電性プローブアームが外側平坦面に位置していることを特徴とする、前記特徴点のいずれかによるプローブ。
21．第１の幅が５０ないし８００ミクロン、例えば７５ないし７５０ミクロン、７５ないし５００ミクロン、８０ないし３５０ミクロン、８５ないし２５０ミクロン、９０ないし１５０ミクロン、６０ないし９０ミクロン、９０ないし１１０ミクロン、１１０ないし１９０ミクロン、１９０ないし２４０ミクロン、２４０ないし２９０ミクロン、２９０ないし３４０ミクロン、３４０ないし４４０ミクロン、４４０ないし５５０ミクロン、５５０ないし６５０ミクロン、６５０ないし８００ミクロン、好ましくは１００ミクロンであり、かつ／または
第２の幅が４０ないし３００ミクロン、例えば５０ないし２５０、７５ないし２００ミクロン、１００ないし１７５ミクロン、１２０ないし１５０、４０ないし８０ミクロン、８０ないし１２０ミクロン、１２０ないし１６０ミクロン、１６０ないし２００ミクロン、２００ないし２３０ミクロン、２３０ないし２８０ミクロン、２８０ないし３００ミクロンであることを特徴とする、前記特徴点のいずれかによるプローブ。
22．第１の幅が０．１ｃｍないし６ｃｍ、例えば１ｃｍないし５．５ｃｍ、１．５ｃｍないし５ｃｍ、２ｃｍないし４．５ｃｍ、２．５ｃｍないし４ｃｍ、３ｃｍないし３．５ｃｍ、０．１ｃｍないし０．５ｃｍ、０．５ｃｍないし１ｃｍ、１ｃｍないし１．５ｃｍ、１．５ないし２ｃｍ、２ｃｍないし２．５ｃｍ、２．５ｃｍないし３ｃｍ、３ｃｍないし３．５ｃｍ、３．５ｃｍないし４ｃｍ、４ｃｍないし４．５ｃｍ、４．５ないし５ｃｍ、５ｃｍないし５．５ｃｍ、５．５ｃｍないし６ｃｍであり、
第２の幅が０．１ｃｍないし６ｃｍ、例えば１ｃｍないし５．５ｃｍ、１．５ｃｍないし５ｃｍ、２ｃｍないし４．５ｃｍ、２．５ｃｍないし４ｃｍ、３ｃｍないし３．５ｃｍ、０．１ｃｍないし０．５ｃｍ、０．５ｃｍないし１ｃｍ、１ｃｍないし１．５ｃｍ、１．５ないし２ｃｍ、２ｃｍないし２．５ｃｍ、２．５ｃｍないし３ｃｍ、３ｃｍないし３．５ｃｍ、３．５ｃｍないし４ｃｍ、４ｃｍないし４．５ｃｍ、４．５ないし５ｃｍ、５ｃｍないし５．５ｃｍ、５．５ｃｍないし６ｃｍであることを特徴とする、特徴点１から20のいずれかによるプローブ。
23．カンチレバー部が遠位端部に丸い縁部を有していることを特徴とする、前記特徴点のいずれかによるプローブ。
24．被検試料の特定箇所における電気的特性を試験するための試験装置であって、
（ａ）被検試料を受容および支持するための手段と、
（ｂ）試験信号を発生させるための発電手段と計測信号を検出するための電気計測手段とを備える電気的特性試験手段と、
（ｃ）被検試料の特定箇所における電気的特性を試験するためのプローブにおいて、
１．一方向に撓曲自在の可撓性カンチレバー部とベース部とをそれぞれ構成する反対位置にある第１および第２の部分を形成する支持体において、カンチレバー部が前記一方向に対し実質的に垂直な外側平坦面を形成し、ベース部が協働する試験機器内に固定されるように構成されているところの支持体と、
２．各々の導電性プローブアームがベース部の反対側においてカンチレバー部から自由に延び、各々の導電性プローブアームが撓曲自在に運動できるようになっている、カンチレバー部における複数の導電性プローブアームとを備え、
３．カンチレバー部が反対位置にある第１および第２の区域を形成し、第２の区域がベース部と接しており、第１の区域が第１および第２の側面を形成し、第１および第２の側面の各々は外側平坦面に対し第１の角度をなしており、第１および第２の側面の間には第１の幅が形成され、第２の区域が第３および第４の側面を形成し、第３および第４の側面の各々が外側平坦面に対し第２の角度をなしており、第３および第４の側面の間には第２の幅が形成され、
４．第２の幅が第１の幅と等しくかつ／または第１の幅より小さいところのプローブと、
（ｄ）導電性プローブアームを被検試料の特定箇所と接触させ、その電気的特性を試験するよう被検試料に対してプローブを移動させる往復動手段とを備える試験装置。
25．電気的特性試験手段がさらに、被検試料の電気的特性を探測するための手段を備えることを特徴とする、特徴点24による試験装置。
26．往復動手段がさらに、プローブのベース部を協働して受容するように構成された保持手段を備えることを特徴とする、特徴点24から25による試験装置。
27．被検試料の一端から他端までの間で保持手段を位置決めし被検試料に対する保持手段の位置を記録する手段をさらに備える、特徴点24から26による試験装置。
28．位置決め手段が、すべての空間的方向、すなわち被検試料と共面の方向および被検試料に垂直な方向における操縦性を有することを特徴とする、特徴点24から27による試験装置。
29．位置決め手段が、例えば探測のための手段に角度位置を与えるため、保持手段を角運動させる手段をさらに備えることを特徴とする、特徴点24から28による試験装置。
30．位置決め手段が、例えば探測のための手段に角度位置を与えるため、被検試料の表面に平行な軸に沿って保持手段を角運動させる手段をさらに備えることを特徴とする、特徴点24から29による試験装置。
31．位置決め手段が、例えば探測のための手段に角度位置を与えるため、被検試料の表面に垂直な軸に沿って保持手段を角運動させる手段をさらに備えることを特徴とする、特徴点24から30による試験装置。
32．位置決め手段が、被検試料と探測のための手段との間の接触を検知するための手段をさらに備えることを特徴とする、特徴点24から31による試験装置。
33．プローブが、特徴点２から23のいずれかの特徴のいずれかをさらに備えることを特徴とする、特徴点24から32による試験装置。
34．支持基板に対してプローブを位置合せする方法であって、
平坦面と縁部とを形成し、第１の結晶面をさらに形成する支持基板を配設するステップと、
縁部の表面に第１の露出領域を形成する第１のマスクを支持基板の表面に配設するステップと、
特定の腐食剤と、第１の露出領域をエッチングする腐食剤により形成され、第１の側壁と反対側の第２の側壁と、縁部から遠隔した端部壁と、底壁とを形成する陥凹とを配設するステップと、
平坦面と、第１の結晶面と同一の第２の結晶面とを形成するプローブ基板を配設するステップと、
特定の腐食剤を使用してプローブ基板からプローブを形成する際に、第１および第２の結晶面が全く同じに配置され、プローブが第１の側壁および第２の側壁と一致する表面を形成するようにプローブ基板を配置するステップとを含む方法。
35．特定の腐食剤が特定の濃度で供給されることを特徴とする、特徴点34による方法。
36．エッチングが行なわれる特定の温度を与えることをさらに含む、特徴点34または35のいずれかによる方法。
37．エッチングが行なわれる特定の圧力を与えることをさらに含む、特徴点34から36のいずれかによる方法。
38．特定の腐食剤および／または温度および／または特定の圧力が特定の期間与えられることを特徴とする、特徴点34から37のいずれかによる方法。
39．支持基板および／またはプローブ基板がＳｉ、ＧａＡｓ、または他の半導体物質であることを特徴とする、特徴点34から38のいずれかによる方法。
40．第２の露出領域を形成する第２のマスクを底壁に配設し、特定の腐食剤を用いて第２の露出領域をエッチングすることにより底面内に突出領域を形成することをさらに含む、特徴点34から39のいずれかによる方法。
41．突出領域が実質的に正方形、矩形、三角形、角すい台、多角形、半円形、部分的な円形、半楕円形、部分的な楕円形、またはそれらの組合せの形状を有する断面を形成することを特徴とする、特徴点40による方法。
42．第１の側壁および／または第２の側壁および／または端部壁内に少なくとも１つの導電領域を配設することをさらに含む、特徴点34から41のいずれかによる方法。
43．少なくとも１つの導電領域を平坦面上まで延設することをさらに含む、特徴点42による方法。
44．プローブを陥凹と位置合せすることをさらに含む、特徴点34から43のいずれかによる方法。
45．支持基板に対してプローブを位置合せする装置であって、
平坦面と縁部とを形成し、第１の結晶面を形成する支持基板と、
特定の腐食剤により支持基板縁部表面に形成され、第１の側壁と反対側の第２の側壁と縁部から遠隔した端部壁と、底壁とを形成する陥凹と、
プローブが第１の側壁および第２の側壁と一致する表面を形成するように、表面と第１の結晶面と同一の第２の結晶面とを形成するプローブ基板から特定の腐食剤を使用して形成され、陥凹内に受容されたプローブと、を備える装置。
46．プローブが、
一方向に撓曲自在の可撓性カンチレバー部とベース部とをそれぞれ構成する反対位置にある第１および第２の部分を形成する支持体であって、カンチレバー部が前記一方向に対し実質的に垂直な外側平坦面を形成し、ベース部が陥凹内に受容されるように構成されているところの支持体と、
各々がベース部の反対側に配置されている、カンチレバー部における少なくとも１本の導電性プローブアームと、を備え、
カンチレバー部が反対位置にある第１および第２の区域を形成し、第２の区域はベース部と接しており、第１の区域は第１および第２の側面を形成し、第１および第２の側面の各々は外側平坦面に対し第１の角度をなしており、第１および第２の側面の間には第１の幅が形成され、第２の区域は第３および第４の側面を形成し、第３および第４の側面の各々は外側平坦面に対し第２の角度をなしており、第３および第４の側面の間には第２の幅が形成され、
第２の幅が第１の幅と等しくかつ／または第１の幅より小さいことを特徴とする、特徴点45による装置。
47．底壁が突出部を備えており、プローブが協働する溝を備えていることを特徴とする、特徴点45または46のいずれかによる装置。
48．突出部が実質的に正方形、矩形、三角形、角すい台、多角形、半円形、部分的な円形、半楕円形、部分的な楕円形の断面、またはそれらの組合せを形成することを特徴とする、特徴点47による装置。
49．突出部が第１の側壁から第２の側壁まで延びていることを特徴とする、特徴点47または48のいずれかによる装置。
50．突出部が第１の側壁から端部壁まで延び、かつ／または突出部が第２の側壁から端部壁まで延びていることを特徴とする、特徴点47または48のいずれかによる装置。
51．支持基板が少なくとも１つの基板位置合せマークをさらに備えており、プローブが少なくとも１つの対応するプローブ位置合せマークを備えることを特徴とする、特徴点45から50のいずれかによる装置。
52．基板位置合せマークおよび／またはプローブ位置合せマークが、エッチングされた位置合せ陥凹および／または位置合せ突出部として形成されることを特徴とする、特徴点51による装置。
53．支持基板が少なくとも２つの陥凹および／または少なくとも２つのプローブを備えることを特徴とする、特徴点45から52のいずれかによる装置。
54．被検試料の特定箇所における電気的特性を試験するための試験装置であって、
（ｂ）被検試料を受容および支持するための手段と、
（ｃ）試験信号を発生させるための発電手段と計測信号を検出するための電気計測手段とを備える電気的特性試験手段と、
被検試料の特定箇所における電気的特性を試験するためのプローブにおいて、支持基板に対してプローブを位置合せする装置にプローブが受容され、前記装置が、
表面と縁部とを形成し、第１の結晶面を形成する支持基板と、
特定の腐食剤により支持基板縁部における表面に形成され、第１の側壁と反対側の第２の側壁と縁部から遠隔した端部壁と表面から最小限の高さをなす底壁とを形成する陥凹とを備え、
プローブが第１の側壁および第２の側壁と一致する表面を形成するように、表面と第１の結晶面と同一の第２の結晶面とを形成するプローブ基板から特定の腐食剤を使用して形成され、陥凹内に受容されたプローブと、
（ｄ）プローブ上に配置された１以上の導電性プローブアームを被検試料の特定箇所と接触させ、その電気的特性を試験するよう被検試料に対してプローブを移動させる往復動手段とを備える試験装置。
55．電気的特性試験手段がさらに、被検試料の電気的特性を探測するための手段を備えることを特徴とする、特徴点54による試験装置。
56．被検試料の一端から他端までの間で保持手段を位置決めし、被検試料に対する保持手段の位置を記録する手段をさらに備える、特徴点54または55による試験装置。
57．位置決め手段が、すべての空間的方向、すなわち被検試料と共面の方向および被検試料に垂直な方向における操縦性を有し、かつ／または例えば探測のための手段に角度位置を与えるため、保持手段を角運動させる手段を備えることを特徴とする、特徴点54から56のいずれかによる試験装置。
58．位置決め手段が、例えば探測のための手段に角度位置を与えるため、被検試料の表面に平行な軸に沿って保持手段を角運動させる手段をさらに備えることを特徴とする、特徴点54から57のいずれかによる試験装置。
59．位置決め手段が、例えば探測のための手段に角度位置を与えるため、被検試料の表面に垂直な軸に沿って保持手段を角運動させる手段をさらに備えることを特徴とする、特徴点54から58のいずれかによる試験装置。
60．位置決め手段が、被検試料と探測のための手段との間の接触を検知するための手段をさらに備えることを特徴とする、特徴点54から59のいずれかによる試験装置。
61．プローブが、特徴点35から53のいずれかの特徴のいずれかをさらに備えることを特徴とする、特徴点54から60のいずれかによる試験装置。
62．電気的特性を試験するための方法であって、
ｉ）第１の表面を形成する被検試料と第１の表面上に形成されたある領域とを配設することと、
ｉｉ）各々が被検試料上のそれぞれの位置と接触する少なくとも１つの電極を有する第１の複数のプローブアームを備える第１の試験プローブを配設することと、
ｉｉｉ）被検試料上のある位置と接触する少なくとも１つの電極を有する少なくとも１本のプローブアームを備える第２の試験プローブを配設することと、
ｉｖ）第１および第２の試験プローブをそれぞれ受容する第１および第２のホルダを有する試験装置において、各々のホルダを３つの次元において位置決めおよび／または再配置する位置決め装置を各々のホルダが備えており、第１試験プローブの電極の各々および第２試験プローブの少なくとも１つの電極に電気的に接続され、第１および第２の試験プローブに対して特定の向きに被検試料を受容および保持する試料ホルダをさらに備える試験装置を配設することと、
ｖ）前記領域と接触するように第１試験プローブのプローブアームの電極を位置決めすることと、
ｖｉ）第１試験プローブから遠隔した位置において前記領域と接触するように第２試験プローブの少なくとも１本のプローブアームの少なくとも１つの電極を位置決めすることと、
ｖｉｉ）第１試験プローブの電極のうち少なくとも１つ、または別の様態では第２試験プローブの少なくとも１つの電極から試験信号を伝送することと、
ｖｉｉｉ）第１および第２試験プローブ間の試験信号の伝送を検出することとを含む方法。
63．特徴点62による方法であって、ステップｖｉ）の後に、
ａ）磁界を発生させるための磁界発生器を配設することと、
ｂ）磁界の磁力線が被検試料の前記領域に対して特定の向きをなすように磁界発生器を位置決めすることとの中間ステップをさらに含む方法。
64．特徴点62または63のいずれかによる方法であって、
ｃ）前記領域に対して第１試験プローブを再配置または移動させ、かつ／または前記領域に対して第２試験プローブを再配置または移動させるステップと、
ｄ）ステップｖｉｉ）および／または中間ステップａ）および／またはｂ）を反復するステップとをさらに含む方法。
65．電気的特性を試験するための方法であって、
ｉ）第１の表面を形成する被検試料と第１の表面上に形成されたある領域とを配設することと、
ｉｉ）各々が被検試料上のそれぞれの位置と接触する少なくとも１つの電極を有する第１の複数のプローブアームを備える第１の試験プローブを配設することと、
ｉｉｉ）被検試料上のある位置と接触する少なくとも１つの電極を有する少なくとも１本のプローブアームを備える第２の試験プローブを配設することと、
ｉｖ）第１および第２の試験プローブをそれぞれ受容する第１および第２のホルダを有する試験装置において、各々のホルダを３つの次元において位置決めおよび／または再配置する位置決め装置を各々のホルダが備えており、第１試験プローブの電極の各々および第２試験プローブの少なくとも１つの電極に電気的に接続され、第１および第２の試験プローブに対して特定の向きに被検試料を受容および保持する試料ホルダをさらに備える試験装置を配設することと、
ｖ）前記領域と接触するように第１試験プローブのプローブアームの電極を位置決めすることと、
ｖｉ）第１試験プローブから遠隔した位置において前記領域と接触するように第２試験プローブの少なくとも１本のプローブアームの少なくとも１つの電極を位置決めすることと、
ｖｉｉ）磁界を発生させるための磁界発生器を配設することと、
ｖｉｉｉ）磁界の磁力線が被検試料の前記領域に対して特定の向きをなすように磁界発生器を位置決めすることと、
ｉｘ）第１および／または第２試験プローブにおいて電気信号を検出することとを含む方法。
66．特徴点64による方法であって、
ａ）第１試験プローブの電極のうち少なくとも１つ、または別の様態では第２試験プローブの少なくとも１つの電極から試験信号を伝送するステップと、
ｂ）第１および第２試験プローブ間の試験信号の伝送を検出するステップとをさらに含む方法。
67．特徴点65または66のいずれかによる方法であって、
ｃ）前記領域に対して第１試験プローブを再配置または移動させ、かつ／または前記領域に対して第２試験プローブを再配置または移動させるステップと、
ｄ）ステップｉｘ）および／またはステップａ）および／またはｂ）を反復するステップとをさらに含む方法。
68．各々が少なくとも１つの電極を有する複数のプローブアームを第２の試験プローブが備えることを特徴とする、特徴点62から67のいずれかによる方法。
69．位置決め装置が圧電アクチュエータにより構成されることを特徴とする、特徴点67から68のいずれかによる方法。
70．多数の電極パッドが被検試料の表面上に形成されることを特徴とし、第１の特定の電極を第２の特定の電極パッドと接触させることと、第３の特定の電極を第４の特定の電極パッドと接触させることと、
第１または第３の特定の電極から試験信号を伝送することと、
第３または第１の電極間の試験信号の伝送をそれぞれ検出することとをさらに含む、特徴点62から69のいずれかによる方法。
71．第１試験プローブのプローブアームが実質的に平行であり、第２試験プローブの少なくとも１本のプローブアームが縦方向の長さを画定することを特徴とする、特徴点62から70のいずれかによる方法。
72．第１試験プローブのプローブアームが第２プローブアームの少なくとも１本のプローブアームと実質的に平行となるように第１および第２の試験プローブを配置することをさらに含む、特徴点71による方法。
73．第１試験プローブのプローブアームが第２プローブアームの少なくとも１本のプローブアームと実質的に直交する向きとなるように第１および第２の試験プローブを配置することをさらに含む、特徴点71による方法。
74．被検試料上のある位置と接触する少なくとも１つの電極を有する少なくとも１本のプローブアームを備える少なくとも１つの付加的試験プローブを配設することと、
少なくとも１つの付加的試験プローブを受容および保持する少なくとも１つの付加的ホルダを試験装置に配設することとをさらに含む、特徴点62から73のいずれかによる方法。
75．少なくとも１つの付加的試験プローブの少なくとも１本のプローブアームが縦方向の長さを画定することを特徴とし、
第１、第２および少なくとも１つの付加的試験プローブを、第１プローブのプローブアームが第２試験プローブの少なくとも１本のプローブアームに対して第１の角度をなし、かつ第１プローブのプローブアームが少なくとも１つの付加的試験プローブの１本のプローブアームに対して第２の角度をなしている構成とすることをさらに含む、特徴点74による方法。
76．電気的特性を試験するための装置であって、
ハウジングと、
ハウジング内に取り付けられた第１および第２の試験プローブをそれぞれ受容するための第１および第２のホルダにおいて、各々のホルダを３つの次元において位置決めおよび／または再配置する位置決め装置を各々のホルダが備えているところの第１および第２のホルダと、
被検試料上のそれぞれの位置と接触する少なくとも１つの電極を各々が有する第１の複数のプローブアームを備える第１の試験プローブと、
被検試料上のある位置と接触する少なくとも１つの電極を有する少なくとも１本のプローブアームを備える第２の試験プローブとを備え、
試験装置が第１試験プローブの電極の各々および第２試験プローブの少なくとも１つの電極に電気的に接続され、第１および第２の試験プローブに対して特定の向きに被検試料を受容および保持する試料ホルダを試験装置がさらに備え、ある領域が形成された第１の表面を被検試料が形成しており、
前記領域と接触する第１試験プローブの電極のうち少なくとも１つ、または別の様態では前記領域と接触する第２試験プローブの少なくとも１つの電極を介して試験信号を伝送する送信装置に電気的に接続された、試験信号を発生させるための信号発生器と、
第１および第２試験プローブ間の試験信号の伝送を検出する検出装置とを備える装置。
77．位置決め装置が圧電アクチュエータにより構成されることを特徴とする、特徴点76による装置。
78．第１試験プローブのプローブアームが実質的に平行であり、第２試験プローブの少なくとも１本のプローブアームが縦方向の長さを画定するものであり、
第１試験プローブのプローブアームが第２プローブアームの少なくとも１本のプローブアームと実質的に平行となるように第１および第２の試験プローブが配置されるか、または
第１試験プローブのプローブアームが第２プローブアームの少なくとも１本のプローブアームと実質的に直交する向きとなるように第１および第２の試験プローブが配置されることを特徴とする、特徴点76から77のいずれかによる装置。
79．被検試料上のある位置と接触する少なくとも１つの電極を有する少なくとも１本のプローブアームを備える少なくとも１つの付加的試験プローブと、
少なくとも１つの付加的試験プローブを受容および保持する試験装置のハウジング内の少なくとも１つの付加的ホルダとをさらに備える、特徴点76から78のいずれかによる装置。
80．少なくとも１つの付加的試験プローブの少なくとも１本のプローブアームが縦方向の長さを画定することを特徴とし、
第１プローブのプローブアームが第２試験プローブの少なくとも１本のプローブアームに対して第１の角度をなし、かつ第１プローブのプローブアームが少なくとも１つの付加的試験プローブの１本のプローブアームに対して第２の角度をなしている構成とされた第１、第２および少なくとも１つの付加的試験プローブをさらに備える、特徴点79による装置。
【０２４６】
上記特徴点で述べた特徴のいずれも、組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２４７】
【図１】本発明によるプローブの概略図である。
【図２】本発明によるプローブの別の実施形態の一部分の拡大図である。
【図３ａ】本発明によるプローブの断面の概略図である。
【図３ｂ】本発明によるプローブの断面の概略図である。
【図３ｃ】本発明によるプローブの断面の概略図である。
【図４】本発明によるプローブの一部分の概略図である。
【図５】基板の概略図である。
【図５ａ】図５の基板の一部分の拡大概略図である。
【図５ｂ】図５に示す基板の一部分の拡大略断面図である。
【図６】２枚の支持基板の概略図である。
【図７】多数の支持基板を含むウエハの概略図である。
【図８】プローブおよび、陥凹を有する支持基板の概略図である。
【図９】図８のプローブおよび支持基板を示す略上面図である。
【図１０】計測機構に装着されたプローブの概略図である。
【図１１】図１０の計測機構に装着されたプローブの概略図である。
【図１２】基板および、導電経路を有する陥凹の概略図である。
【図１３】基板および、突出部を有する陥凹の概略図である。
【図１４ａ】移動を含む２つの多点プローブを備える試験構成の概略図である。
【図１４ｂ】移動を含む２つの多点プローブを備える試験構成の概略図である。
【図１４ｃ】移動を含む２つの多点プローブを備える試験構成の概略図である。
【図１４ｄ】移動を含む２つの多点プローブを備える試験構成の概略図である。
【図１５】２つの多点プローブを備える試験構成の概略図である。
【図１６】２つの多点プローブを備える別の試験構成の概略図である。
【図１７】プローブの別の実施形態の概略図である。
【図１８】プローブの別の実施形態の概略図である。
【図１９】プローブの別の実施形態の概略図である。
【図２０】プローブの別の実施形態の概略図である。
【図２１】プローブの別の実施形態の概略図である。
【図２２】プローブの別の実施形態の概略図である。
【図２３】プローブの別の実施形態の概略図である。
【図２４】プローブの別の実施形態の概略図である。
【図２５】プローブの別の実施形態の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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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１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１４ｄ】
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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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【国際調査報告】
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