(57)【要約】  ＰＣＢ基板と関連付けられた支持環、および、カンチレバー状に支持環から突出し、支持環と関連付けられた支持体によって保持されている複数のコンタクトプローブを備えるカンチレバープローブヘッドを開示する；各コンタクトプローブは、カンチレバープローブヘッドにより、被試験デバイスのウェーハの平面に対応する参照平面に対して傾いている長手方向軸を有する棒状本体、および被試験デバイスのウェーハの方向において支持体から突出する第１のプローブセクションにおいて備えられている少なくとも１つの第１の端部を有し、第１の端部は、屈曲点に始まり、ウェーハの被試験デバイスの接触パッドに当接するように構成された、コンタクトプローブの接触先端で終端するように、長手方向軸に対して曲げられている。好適には、各接触プローブは、ＰＣＢ基板に向けて、第１のプローブセクションに対して反対の方向において支持体から突出する第２のプローブセクションにおいて備えられている第２の端部をさらに備え、第２の端部は、さらなる屈曲点に始まり、ＰＣＢ基板の接触パッドに当接するように構成された、コンタクトプローブのさらなる接触端で終端するように、長手方向軸に対して曲げられている。
2021512283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カンチレバープローブヘッド（３０）であって、ＰＣＢ基板（３３）と関連付けられた支持環（３２）、および、カンチレバー状に前記支持環（３２）から突出し、前記支持環（３２）と関連付けられた支持体（３４）によって保持されている複数のコンタクトプローブ（３１）を備え、
前記複数のコンタクトプローブ（３１）それぞれが、前記カンチレバープローブヘッド（３０）により、被試験デバイス（３５）のウェーハの平面に対応する参照平面（π）に対して傾いた略棒状のプローブ本体（３１ｅ）および長手方向軸（ＨＨ）と、前記被試験デバイス（３５）の前記ウェーハの方向において前記支持体（３４）から突出する第１のプローブセクション（３１ｂ）において実現された少なくとも１つの第１の端部（３１ａ）と、を有し、
前記第１の端部（３１ａ）は、屈曲点（ＰＧ１）に始まり、前記ウェーハの前記被試験デバイス（３５）の接触パッド（３５Ａ）に当接するように構成された、前記コンタクトプローブ（３１）の接触先端（３６Ａ）で終端するように、前記長手方向軸（ＨＨ）に対して曲げられており、
前記複数のコンタクトプローブ（３１）それぞれが、前記ＰＣＢ基板（３３）に向けて、前記第１のプローブセクション（３１ｂ）に対して反対の方向において前記支持体（３４）から突出する第２のプローブセクション（３１ｄ）において実現された第２の端部（３１ｃ）をさらに備え、
前記第２の端部（３１ｃ）は、さらなる屈曲点（ＰＧ２）に始まり、前記ＰＣＢ基板（３３）の接触パッド（３３Ａ）に当接するように構成された、前記コンタクトプローブ（３１）のさらなる接触端（３６Ｂ）で終端するように、前記長手方向軸（ＨＨ）に対して曲げられているカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項２】
前記複数のコンタクトプローブ（３１）それぞれが、前記第１のプローブセクション（３１ｂ）および／または前記第２のプローブセクション（３１ｄ）において実現された少なくとも１つの減衰部（５０、５１）をさらに備える、請求項１に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの減衰部（５０）が前記第１のプローブセクション（３１ｂ）において実現された、請求項２に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの減衰部（５０）が、それぞれの屈曲点（ＰＧ１ａ、ＰＧ１ｂ）において、前記第１の端部（３１ａ）に、および前記プローブ本体（３１ｅ）に接続されたパンタグラフ部として成形された、請求項３に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項５】
少なくとも１つのパンタグラフ部（５０）が、平行六面体として配置された可変セクションを有しており、および、それらの中の空のスペース（５０ｅ）を画定する四辺（５０ａ〜５０ｄ）を備える、請求項４に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの減衰部（５１）が前記第２のプローブセクション（３１ｄ）において実現された、請求項２〜５のいずれか１項に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの減衰部（５１）が、前記さらなる屈曲点（ＰＧ２）において前記プローブ本体（３１ｅ）に接続されたばね部として成形され、および、前記コンタクトプローブ（３１）の前記さらなる接触端（３６Ｂ）を画定するように構成された、請求項６に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項８】
前記支持環（３２）に接続され、および、前記複数のコンタクトプローブ（３１）の前記さらなる接触端（３６Ｂ）を備えている前記第２の端部（３１ｃ）の通過に好適な穴（３７Ａ）を設けている少なくとも１つの支持板（３７）をさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項９】
前記支持板（３７）が、好適な絶縁材料でできており、および前記支持環（３２）に溶接されている、請求項８に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１０】
前記複数のコンタクトプローブ（３１）それぞれの前記第２の端部（３１ｃ）は、前記ＰＣＢ基板（３３）の平面に対応する前記参照平面（π）に対して直交するように前記長手方向軸（ＨＨ）に対して曲げられた、請求項１〜９のいずれか１項に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１１】
前記複数のコンタクトプローブ（３１）の前記第１の端部（３１ａ）は、より多くのレベル上の、それらの配置を可能にするテーパー形状を有している、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１２】
支持板（３７）を、および前記支持体（３４）を備えている前記支持環（３２）は、前記コンタクトプローブ（３１）の端部（３１ｃ）の前記さらなる接触端（３６Ｂ）が前記ＰＣＢ基板（３３）の前記接触パッド（３３Ａ）に当接するように前記ＰＣＢ基板（３３）との押圧接触において実装される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１３】
それぞれが前記支持環（３２）を備えており、および、前記第１および前記第２の端部（３１ａ、３１ｃ）で終端する、前記コンタクトプローブ（３１）がそこから突出するその前記支持体（３４）を備えている複数のモジュール（４０）を備え、前記モジュール（４０）は、単一の前記被試験デバイス（３５）のサイズと比較することが可能なサイズを有する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１４】
前記複数のモジュール（４０）は、前記被試験デバイス（３５）の前記ウェーハの面積に等しい、前記ＰＣＢ基板（３３）の面積を包含するように配分される、請求項１３に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１５】
前記複数のモジュール（４０）それぞれは、好適には、少なくとも１つの固定要素（４２）を収容するように構成された少なくとも１つの穴（４１Ａ）を設けている少なくとも１つの接触部（４１）を備える、請求項１３または１４に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１６】
前記複数のモジュール（４０）それぞれが、同じ数の収容部と相補的な好適な形状を有するアラインメントピン（４３）をさらに備える、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１７】
前記モジュール（４０）を収容するための、前記ＰＣＢ基板（３３）に関連付けられ、および、前記モジュール（４０）のアラインメントピン（４３）用の収容部を備えている支持構造をさらに備える、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１８】
前記ＰＣＢ基板（３３）の前記接触パッド（３３Ａ）の配分を修正するように、前記支持体（３４）から突出し、異なるサイズを有する、それぞれの前記第２のプローブセクション（３１ｄ）、および／または、それぞれの前記第２の端部（３１ｃ）を有するコンタクトプローブ（３１）を備える、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１９】
コンタクトプローブがカンチレバープローブヘッド（３０）の支持環（３２）と関連付けられた支持体（３４）内に実装されると、被試験デバイス（３５）のウェーハの平面に対応する参照平面（π）に対して傾いていることが意図された所定の長手方向軸（ＨＨ）を有するプローブ本体（３１ｅ）を備えるカンチレバーコンタクトプローブ（３１）であって、
前記カンチレバーコンタクトプローブ（３１）がさらに、前記被試験デバイス（３５）の前記ウェーハの方向において前記支持体（３４）から突出することが意図された第１のプローブセクション（３１ｂ）において実現された少なくとも１つの第１の端部（３１ａ）を備え、
前記第１の端部（３１ａ）は、屈曲点（ＰＧ１）に始まり、および、前記ウェーハの前記被試験デバイス（３５）の接触パッド（３５Ａ）に当接するように構成された前記カンチレバーコンタクトプローブ（３１）の接触先端（３６Ａ）で終端するように、前記長手方向軸（ＨＨ）に対して曲げられ、
ＰＣＢ基板（３３）に向けて、前記第１のプローブセクション（３１ｂ）に対して反対の方向において前記支持体（３４）から突出することが意図された第２のプローブセクション（３１ｄ）において実現された第２の端部（３１ｃ）をさらに備え、
前記第２の端部（３１ｃ）は、さらなる屈曲点（ＰＧ２）に始まり、前記ＰＣＢ基板（３３）の接触パッド（３３Ａ）に当接するように構成された、前記カンチレバーコンタクトプローブ（３１）のさらなる接触端（３６Ｂ）で終端するように、前記長手方向軸（ＨＨ）に対して曲げられているカンチレバーコンタクトプローブ（３１）。
【請求項２０】
前記第１のプローブセクション（３１ｂ）、および／または前記第２のプローブセクション（３１ｄ）において実現された少なくとも１つの減衰部（５０、５１）をさらに備える、請求項１９に記載のカンチレバーコンタクトプローブ（３１）。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの減衰部（５０）が、前記第１のプローブセクション（３１ｂ）において実現された、請求項２０に記載のカンチレバーコンタクトプローブ（３１）。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの減衰部（５０）は、それぞれの屈曲点（ＰＧ１ａ、ＰＧ１ｂ）において、前記第１の端部（３１ａ）に、および前記プローブ本体（３１ｅ）に接続されたパンタグラフ部として成形された、請求項２１に記載のカンチレバーコンタクトプローブ（３１）。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのパンタグラフ部（５０）が、平行六面体として配置された可変セクションを有しており、および、それらの中の空のスペース（５０ｅ）を画定する四辺（５０ａ〜５０ｄ）を備える、請求項２２に記載のカンチレバーコンタクトプローブ（３１）。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの減衰部（５１）が、前記さらなる屈曲点（ＰＧ２）において前記プローブ本体（３１ｅ）に接続されたばね部として成形され、および、コンタクトプローブ（３１）の前記さらなる接触端（３６Ｂ）を画定するように構成された、請求項２０〜２３のいずれか１項に記載のカンチレバーコンタクトプローブ（３１）。
【請求項２５】
前記第１の端部（３１ａ）は、前記コンタクトプローブが前記カンチレバープローブヘッド（３０）の前記支持環（３２）と関連付けられた前記支持体（３４）内に実装されると、前記被試験デバイス（３５）の前記ウェーハの前記参照平面（π）に対して直交するように前記長手方向軸（ＨＨ）に対して曲げられた、請求項１９〜２４のいずれか１項に記載のカンチレバーコンタクトプローブ（３１）。
【請求項２６】
前記第２の端部（３１ｃ）は、前記コンタクトプローブが前記カンチレバープローブヘッド（３０）の前記支持環（３２）と関連付けられた前記支持体（３４）内に実装されると、前記ＰＣＢ基板（３３）の平面に対応する前記参照平面（π）に対して直交するように前記長手方向軸（ＨＨ）に対して曲げられた、請求項１９〜２５のいずれか１項に記載のカンチレバーコンタクトプローブ（３１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カンチレバープローブヘッドを、および対応するコンタクトプローブを表す。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、排他的でないが、特に、半導体ウェーハ上に集積されたデバイスを電気的に試験するための試験装置内に実装されるように構成されたプローブヘッドに関し、以下の開示はその説明を簡素化する目的のみで本出願の技術分野を参照して行う。
【０００３】
よく知られているように、プローブヘッドは基本的には、マイクロストラクチャの複数の接触パッドを、その試験を行う試験装置の対応するチャンネルと電気的に接続するのに好適な装置である。
【０００４】
集積回路に対して行われる試験は、既に製造工程に入っている欠陥回路を検出し、分離するために使用される。通常、プローブヘッドは、ウェーハ上に集積された回路の、それらの切断、および、チップ格納パッケージ内での組み立て前に電気的に試験するために使用される。
【０００５】
いわゆる「カンチレバー」プローブヘッド、すなわち、適切な支持体からカンチレバー状に突出する複数のプローブを備えるプローブヘッドは広く使用されている。
【０００６】
特に、図１に概略的に示すように、カンチレバープローブヘッド１０は通常、集積回路基板すなわちＰＣＢ基板１２と関連付けられた、たとえば、アルミニウム、セラミック、または別の好適な材料でできた支持環１１を備える。樹脂で通常できている支持体１３は、支持環１１と関連付けられ、および、複数の可動の接触要素すなわちコンタクトプローブ１４であって、通常、良好な電気的および機械的特性を有する特殊な合金でできた線材で構成され、および、参照平面、特に被試験デバイス１５、たとえば、そうしたコンタクトプローブ１４によって試験される対象の集積回路のウェーハの平面に対して好適な角度αで樹脂支持体１３を出る複数の可動の接触要素すなわちコンタクトプローブ１４を実装するのに好適である。この理由で、そうしたコンタクトプローブ１４は、実際に、カンチレバープローブとして推奨される。
【０００７】
特に、カンチレバーコンタクトプローブ１４は、プローブ本体１４ｂに対して、適切な角度をなして曲がっている、フック１４ａと通常呼ばれる端部を有する。フック１４ａは、被試験デバイス１５の接触パッド１５Ａに当接するように構成された接触先端１６Ａで終端する。フック１４ａは、被試験デバイス１５の平面に対してフック１４ａが略直交となるように、プローブ本体１４ｂとフック１４ａとの間に画定された屈曲点１４ｃにおいて曲げられる。
【０００８】
カンチレバープローブヘッド１０のコンタクトプローブ１４の接触先端１６Ａと、被試験デバイス１５の接触パッド１５Ａとの間の良好な接続はデバイス自体へのカンチレバープローブヘッド１０の圧力によって確実にされ、コンタクトプローブ１４はカンチレバープローブヘッド１０に向けたデバイスの移動に対して反対の方向において垂直方向に曲がる。
【０００９】
特に、集積回路のウェーハを試験する通常の動作において生じるように、被試験デバイス１５が、フック１４ａに対して垂直方向に移動すると、対応するコンタクトプローブ１４は、そうした被試験デバイス１５の平面に対して略直交の方向に曲がり、その屈曲点１４ｃは円弧を進む。
【００１０】
被試験デバイス１５の方向において樹脂支持体１３に対して突出している第１のプローブセクション１８ａは、その垂直方向の屈曲動作における、コンタクトプローブ１４用の作動アームを画定し、通常、「自由長」との語で示される。
【００１１】
複数のカンチレバーコンタクトプローブ１４のフック形状は、被試験デバイス１５の接触パッド１５Ａとの接触、および、予め決められた接触点を超えたそれらの上方のトラベル、すなわち「オーバートラベル」の間に、プローブヘッド〜被試験デバイスのシステムの配置によって画定される方向において接触パッド１５Ａ上を移動し、そうした接触パッド１５Ａに対する、カンチレバーコンタクトプローブ１４の接触先端１６Ａのいわゆるスクラブを確実にする。
【００１２】
各カンチレバーコンタクトプローブ１４はさらに、ＰＣＢ基板１２の方向において樹脂支持体１３から突出しており、通常、溶接部１７においてＰＣＢ基板１２に溶接されたコンタクトプローブ１４のさらなる端部１６Ｂで終端する第２のプローブセクション１８ｂを備える。
【００１３】
そうした溶接部を作るために、第２のプローブセクション１８ｂは、特に数センチメートルオーダー、すなわち、一辺５ｍｍの寸法のチップまたはダイである被試験デバイス１５の通常の寸法の少なくとも２倍の好適なサイズを有しているべきであり；実際に、通常、顕微鏡およびピンセットを使用してプローブ毎に手作業で溶接部１７が作られる。
【００１４】
したがって、溶接部１７を作るために、ＰＣＢ基板１２に向けて突出しているプローブセクション１８ｂに対して多少のスペースを想定する必要性が存在している；特に、カンチレバープローブヘッド１０の全体の寸法は、別個の接触部、すなわち、コンタクトプローブ１４毎に別個の溶接部１７を作るために支持環１１周りに想定しなければなければならないスペースの所為で増加する。
【００１５】
特に、チップまたはダイの形式における被試験デバイス１５の寸法が約５ｍｍである一方で、溶接部１７を作るための第２のプローブセクション１８ｂは、数センチメートル（少なくとも１０ｍｍ＝１ｃｍ、すなわち、ダイの寸法の２倍）もの長さを有しているべきであることが考慮に入れられるべきである。
【００１６】
被試験デバイス１５の接触パッド１５Ａに対して各コンタクトプローブ１４によって加えられる力が、とりわけ主に：コンタクトプローブ１４ができている材料の種類、その形状、その接触フック１４の角度α、突出しているその第１の部分１８ａの長さすなわち自由長、および被試験デバイス１５のオーバートラベルである、多くの要因に依存することに留意することはさらに適切である。上記要因は、接触パッド１５Ａ上の接触フック１４ａの摺動、すなわち「スクラブ」の程度をさらに定める。
【００１７】
コンタクトプローブ１４の自由長値を均一にし、パッド自体に対して加えられる力の値を均一にし、よって、カンチレバープローブヘッド１０全体の消耗および挙動の均一性を確実にするように、それに対して試験を行わなければならないその接触パッド１５Ａの組に応じて、異なる形状を有する、一般にアルミニウム、セラミック、または別の好適な材料でできている支持環１１を当該技術分野において使用することがさらに知られている。
【００１８】
あるいは、図２に概略的に示すように、垂直手法により、プローブヘッドを製作することが可能である。
【００１９】
全体として２０で示すそうした垂直プローブヘッドは基本的には、上述したように、良好な電気的および機械的特性を有する特殊な合金でできた線材でできており、略板状の互いに平行である、少なくとも一対の支持体またはガイドによって保持され、通常、集積回路のウェーハとして成形された被試験デバイス２５によって画定された平面に対して略直交している方向において延在している、複数のコンタクトプローブ２１を備えている。
【００２０】
特に、垂直プローブヘッド２０は、それらの中で少なくとも１つのコンタクトプローブ２１が通って摺動するガイド穴２２Ａおよび２３Ａそれぞれを有する、通常「下方ダイ」、または単に下方ガイド２２として表される少なくとも１つの板状の下方支持体、および、通常「上方ダイ」、または単に上方ガイド２３として示される板状の上方支持体を備える。
【００２１】
プローブおよびガイドは、ケース２４内に収容され、自由ゾーンまたはエアゾーン２４Ａに、コンタクトプローブ２１の移動および考えられる変形をさせるように互いに特定の距離をおいて配置される；この理由で、上記ゾーン２４Ａは、屈曲ゾーンとしても表される。
【００２２】
各コンタクトプローブ２１は、被試験デバイス２５の接触パッド２５Ａに、上記被試験デバイス２５と、垂直プローブヘッド２０が端要素を形成するその試験装置（図示せず）との間の機械的および電気的接触をもたらすように当接することが意図された接触先端２１Ａを有する一端において終端する。
【００２３】
「接触先端」との語は、ここでは、および以下では、被試験デバイスまたは試験装置との接触が意図されたコンタクトプローブの端ゾーンまたは領域を意味し、上記端ゾーンまたは領域は必ずしも尖っていない。
【００２４】
場合によっては、複数のコンタクトプローブ２１は、上方ガイド２３において、ヘッド自体にしっかりと固定される：これは、ブロック化プローブを有するプローブヘッドの場合である。
【００２５】
しかし、より頻繁には、固定でブロック化されておらず、場合によってはマイクロコンタクト板により、いわゆる基板とインターフェース接続して保持されたプローブを有するプローブヘッドが使用されている：これは、非ブロック化プローブを有するプローブヘッドの場合である。マイクロコンタクト板は通常、「スペーストランスフォーマ」と呼ばれている。というのは、プローブとの接触の他に、特に、パッド自体の中心間の距離制約の緩和を伴って、被試験デバイス上の接触パッドに対して、その上に設けられた接触パッドを空間的に再配分することも可能にするからである。
【００２６】
この場合、図２に示すように、コンタクトプローブ２１は、スペーストランスフォーマ２６の複数の接触パッドのうちのパッド２６Ｂの方に向かう接触ヘッド２１Ｂとして表されるさらなる接触先端を有している。プローブ２１とスペーストランスフォーマ２６との間の良好な電気的接触は、図示しないＰＣＢ基板とインターフェース接続することが意図された、スペーストランスフォーマ２６の接触パッド２６Ｂに対する、コンタクトプローブ２１の接触ヘッド２１Ｂの当接および押圧によって常に確実にされる。
【００２７】
図２の例では、複数のコンタクトプローブ２１はさらに、被試験デバイス２５に対するプローブヘッドの押圧接触中の、上記プローブの曲げを意図するように構成された予変形部２１Ｃも備える。
【００２８】
したがって、そうした場合には、複数のコンタクトプローブ２１の複数の接触ヘッド２１Ｂは、浮遊しており、および、スペーストランスフォーマ２６の接触パッド２６Ｂと押圧接触し、スペーストランスフォーマ２６は、それに接続されることが意図されたＰＣＢ基板からスペーストランスフォーマが直接得られることを想定しているいわゆるダイレクトアタッチによる、または、スペーストランスフォーマが、ＰＣＢ基板と物理的に分離され、線材を接合することにより、それに接続される接合手法による、異なる手法によって製作することが可能である。
【００２９】
垂直手法の主な利点は、より近い接触パッド、すなわち非常に狭いピッチ、さらに、完全アレイタイプのピッチを有する、すなわち四辺すべての上に配置されたパッドを有するデバイスを試験することができることである。
【００３０】
実際には、カンチレバー手法では、先端がテーパー形状を有しているので、カンチレバープローブヘッドは、いずれにせよ、ピッチの点で、特に、対応する支持環について多層構造を使用して、および、非常に近い、すなわち低減されたピッチを有するパッドに接触するための、先端のテーパー形状を正確に利用して、有利である。
【００３１】
垂直手法によれば、パッド間の距離は、プローブの径によって、および、ガイド内に設けられるガイド穴を近付け得る能力によって制限される。ここでは、および以下では、「パッド間の距離」の定義は、上記パッドの対称中心間の距離を意味する。
【００３２】
現行の手法では、垂直手法によって製作されたプローブヘッドは、カンチレバープローブヘッドによって得られるピッチに達することができない。
【００３３】
垂直手法によって製作されたプローブヘッドは、その代わりに、カンチレバーヘッドに対して、被試験デバイス上のパッドの配分を「複製する」接触先端との、平行度を高くした、ダイの接触を首尾よく行うという利点を有する。
【００３４】
カンチレバー手法によって製作されたプローブヘッドでは、その代わりに、溶接部を作るために多少のスペースを設ける必要性が存在しており、および、たとえば、垂直手法の特性に達するものでないにもかかわらず、プローブをずらすために段を使用して、または斜めに配置されたプローブを使用して、互いに近い２つのダイを試験するために、この不都合を改善し、単一のダイよりも高い平行度を得るための手段が知られていても、平行して多くのダイの同時の試験を行うことは不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
本発明の技術的課題は、先行技術によって製作されたプローブヘッドの制約を解消する、特に、ウェーハ上に集積された異なるダイの平行の試験をもたらすことができるような構造的および機能的特徴を有するカンチレバープローブヘッドを提供することである。
【００３６】
本発明の根底にある解決策の考えは、支持体自体により近い接触ゾーンをもたらすために、ＰＣＢ基板に向かって樹脂支持体から突出する、プローブのセクション内のさらなる屈曲点を有するようにカンチレバープローブの構造を修正し、ＰＣＢ基板とのプローブの溶接を実現するのに適切な長さを設けることの必要性を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
この解決策の考えに基づけば、技術的課題は、カンチレバープローブヘッドであって、ＰＣＢ基板と関連付けられた支持環、および、カンチレバー状にそうした支持環から突出し、支持環と関連付けられた支持体によって保持されている複数のコンタクトプローブを備え、複数のコンタクトプローブそれぞれが、カンチレバープローブヘッドにより、被試験デバイスのウェーハの平面に対応する参照平面に対して傾いた略棒状のプローブ本体および長手方向軸と、被試験デバイスのウェーハの方向において支持体から突出する第１のプローブセクションにおいて備えられている少なくとも１つの第１の端部とを有し、第１の端部は、屈曲点に始まり、ウェーハの被試験デバイスの接触パッドに当接するように構成された、コンタクトプローブの接触先端で終端するように、長手方向軸に対して曲げられており、複数のコンタクトプローブそれぞれが、ＰＣＢ基板に向けて、第１のプローブセクションに対して反対の方向において支持体から突出する第２のプローブセクションにおいて備えられている第２の端部をさらに備え、第２の端部は、さらなる屈曲点に始まり、ＰＣＢ基板の接触パッドに当接するように構成された、コンタクトプローブのさらなる接触端で終端するように、長手方向軸に対して曲げられているカンチレバープローブヘッドによって解決される。
【００３８】
さらに特に、本発明は、単独で、または必要に応じて互いに組み合わせで考慮に入れられる以下のさらなる、および任意的な特徴を備える。
【００３９】
本発明の別の態様によれば、複数のコンタクトプローブそれぞれが、第１のプローブセクションおよび／または第２のプローブセクションにおいて備えられている少なくとも１つの減衰部をさらに備える場合がある。
【００４０】
さらに特に、そうした少なくとも１つの減衰部が第１のプローブセクションにおいて備えられる場合がある。
【００４１】
さらに、そうした少なくとも１つの減衰部が、基本的には、それぞれの屈曲点において、第１の端部に、およびプローブ本体に接続されたパンタグラフ部として成形される場合がある。
【００４２】
そうした少なくとも１つのパンタグラフ部が基本的には、実質的に平行六面体として配置された可変セクションを有しており、および、それらの中の空のスペースを画定するそれらの四辺を備える場合がある。
【００４３】
本発明の別の態様によれば、そうした少なくとも１つの減衰部が第２のプローブセクションにおいて備えられている場合がある。
【００４４】
特に、そうした少なくとも１つの減衰部が基本的には、さらなる屈曲点においてプローブ本体に接続されたばね部として成形され、および、コンタクトプローブのさらなる接触端を画定するように構成される場合がある。
【００４５】
本発明の別の態様によれば、カンチレバープローブヘッドは、支持環に接続され、および、複数のコンタクトプローブのさらなる接触端を備えている第２の端部の通過に好適な穴を設けている少なくとも１つの支持板をさらに備える場合がある。
【００４６】
さらに特に、支持板が、好適な絶縁材料でできており、および支持環に溶接されている場合がある。
【００４７】
さらに、本発明の別の態様によれば、複数のコンタクトプローブそれぞれの第２の端部は、ＰＣＢ基板の平面に対応する参照平面に対して略直交するように長手方向軸に対して曲げられる場合がある。
【００４８】
本発明の別のさらなる態様によれば、複数のコンタクトプローブの第１の端部は、より多くのレベル上の、それらの配置を可能にするテーパー形状を有している場合がある。
【００４９】
さらに、本発明の別の態様によれば、支持板を、および支持体を備えている支持環は、
コンタクトプローブの端部のさらなる端がＰＣＢ基板の接触パッドに当接するようにＰＣＢ基板との押圧接触において実装される場合がある。
【００５０】
本発明の別の態様によれば、カンチレバープローブヘッドは、それぞれが支持環を備えており、および、第１および第２の端部で終端する、コンタクトプローブがそこから突出するその支持体を備えている複数のモジュールを備え、モジュールは、単一の被試験デバイスのサイズと比較することが可能なサイズを有する場合がある。
【００５１】
さらに特に、複数のモジュールは、被試験デバイスのウェーハの面積に等しい、ＰＣＢ基板の面積を包含するように配分される場合がある。
【００５２】
さらに、複数のモジュールそれぞれは、好適には、少なくとも１つの固定要素を収容するように構成された少なくとも１つの穴を設けている少なくとも１つの接触部を備える場合がある。
【００５３】
複数のモジュールそれぞれが、同じ数の収容部と相補的な好適な形状を有するアラインメントピンをさらに備える場合がある。
【００５４】
本発明のこの態様によれば、カンチレバープローブヘッドは、モジュールを収容するための、ＰＣＢ基板に関連付けられ、および、モジュールのアラインメントピン用の収容部を備えている支持構造をさらに備える場合がある。
【００５５】
本発明の別の態様によれば、カンチレバープローブヘッドは、ＰＣＢ基板の接触パッドの配分を修正するように、支持体から突出し、異なるサイズを有する、それぞれの第２のプローブセクション、および／または、それぞれの第２の端部を有するコンタクトプローブを備える場合がある。
【００５６】
課題は、コンタクトプローブがカンチレバープローブヘッドの支持環と関連付けられた支持体内に実装されると、被試験デバイスのウェーハの平面に対応する参照平面に対して傾いていることが意図された所定の長手方向軸を有するプローブ本体を備えるカンチレバーコンタクトプローブであって、カンチレバーコンタクトプローブがさらに、被試験デバイスのウェーハの方向において支持体から突出することが意図された第１のプローブセクションにおいて備えられている少なくとも１つの第１の端部を備え、第１の端部は、屈曲点に始まり、および、ウェーハの被試験デバイスの接触パッドに当接するように構成されたカンチレバーコンタクトプローブの接触先端で終端するように長手方向軸に対して曲げられ、ＰＣＢ基板に向けて、第１のプローブセクションに対して反対の方向において支持体から突出することが意図された第２のプローブセクションにおいて備えられている第２の端部をさらに備え、第２の端部は、さらなる屈曲点に始まり、ＰＣＢ基板の接触パッドに当接するように構成された、カンチレバーコンタクトプローブのさらなる接触端で終端するように長手方向軸に対して曲げられているカンチレバーコンタクトプローブによってさらに解決される。
【００５７】
本発明の別の態様によれば、カンチレバーコンタクトプローブは、第１のプローブセクション、および／または第２のプローブセクションにおいて備えられている少なくとも１つの減衰部をさらに備える場合がある。
【００５８】
本発明の別の態様によれば、少なくとも１つの減衰部が、第１のプローブセクションにおいて備えられている場合がある。
【００５９】
特に、そうした少なくとも１つの減衰部は、基本的には、それぞれの屈曲点において、第１の端部に、およびプローブ本体に接続されたパンタグラフ部として成形される場合がある。
【００６０】
さらに、そうした少なくとも１つのパンタグラフ部が、基本的には、実質的に平行六面体として配置された可変セクションを有しており、および、それらの中の空のスペースを画定する四辺を備える場合がある。
【００６１】
本発明の別の態様によれば、そうした少なくとも１つの減衰部が基本的には、さらなる屈曲点においてプローブ本体に接続されたばね部として成形され、および、コンタクトプローブのさらなる接触端を画定するように構成される場合がある。
【００６２】
さらに、本発明の別の態様によれば、第１の端部は、コンタクトプローブがカンチレバープローブヘッドの支持環と関連付けられた支持体内に実装されると、被試験デバイスのウェーハの参照平面に対して略直交するように長手方向軸に対して曲げられる場合がある。
【００６３】
最後に、本発明の別の態様によれば、第２の端部は、コンタクトプローブがカンチレバープローブヘッドの支持環と関連付けられた支持体内に実装されると、ＰＣＢ基板の平面に対応する参照平面に対して略直交するように長手方向軸に対して曲げられる場合がある。
【発明の効果】
【００６４】
本発明によるカンチレバープローブヘッドの、およびコンタクトプローブの特徴および利点は、添付図面を参照して、限定的でない例によって表す、その一実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】先行技術によって製作されたカンチレバープローブヘッドの断面図を概略的に示す。
【図２】先行技術によって製作された垂直プローブヘッドの断面図を概略的に示す。
【図３Ａ】本発明によって製作されたカンチレバープローブヘッドの実施形態の断面図を概略的に示す。
【図３Ｂ】本発明によって製作されたカンチレバープローブヘッドの代替的な実施形態の断面図を概略的に示す。
【図３Ｃ】本発明によって製作されたカンチレバープローブヘッドの代替的な実施形態の断面図を概略的に示す。
【図４】少なくとも一対のコンタクトプローブを備える、図３Ｃのカンチレバープローブヘッドの断面図を概略的に示す。
【図５】図３Ａ〜３Ｃまたは図４のカンチレバープローブヘッドの上平面図を概略的に示す。
【図６Ａ】モジュール式に、本発明によって製作されたプローブヘッドの平面図および側面図それぞれを概略的に示す。
【図６Ｂ】モジュール式に、本発明によって製作されたプローブヘッドの平面図および側面図それぞれを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
これらの図、および特に図３Ａを参照すれば、以下でカンチレバープローブヘッドと呼ばれ、および全体として３０で表される、本発明によって実現される、カンチレバー手法におけるプローブヘッドを説明する。
【００６７】
図が、本発明によるプローブヘッドの概略図を示し、縮尺通りに描かれていないが、その代わりに、本発明の重要な特徴を強調するように描かれていることに留意すべきである。さらに、図では、異なる構成要素は概略的に示されており、それらの形状は、必要な応用分野によって変わり得る。図では、同一の参照番号が、形状または機能の点で同一の構成要素を表していることにさらに留意すべきである。最後に、図において例として示されている異なる態様は明らかに、互いに組み合わせることが可能であり、一実施形態と別の実施形態との間で入れ替え可能である。
【００６８】
さらに特に、カンチレバープローブヘッド３０は、集積回路基板すなわちＰＣＢ基板３３と関連付けられた、たとえば、アルミニウム、セラミック、または別の好適な材料でできている支持環３２からカンチレバー状に突出する複数の可動の接触要素すなわちコンタクトプローブ３１を備える。図３Ａの例では、１つのコンタクトプローブ３１のみが図示の便宜上、示されている。各コンタクトプローブ３１は通常、ＰＣＢ基板３３による、試験装置（図示せず）との良好な電気的接触を確実にするのに好適な、良好な電気的および機械的特性を有する特殊な合金でできた線材でできている。
【００６９】
先行技術に関して説明されるように、通常、樹脂でできている支持体３４は、支持環３２と関連付けられ、および、参照平面π、特に、被試験デバイス３５、たとえば被試験集積回路のウェーハの平面と第１の角度αをなして傾いた長手方向軸ＨＨに沿って樹脂支持体３４を出るコンタクトプローブ３１を実装するのに好適であり、各コンタクトプローブ３１は、一種の釣り竿として、すなわちカンチレバー状に、上記ウェーハの上方に突出する。特に、第１の角度αの値は、０〜３０度、好ましくは５度であり得る。
【００７０】
好都合には、カンチレバーコンタクトプローブ３１は、長手方向軸ＨＨに沿って延在するプローブ本体３１ｅに対して第２の角度βをなして曲がっている、通常、フック３１ａと呼ばれる端部を有する。フック３１ａは、被試験デバイス３５の接触パッド３５Ａに当接するように構成された、コンタクトプローブ３１の接触先端３６Ａで終端する。特に、第２の角度βの値は、９０〜１２０度、好ましくは１０５度であり得る。
【００７１】
好ましい実施形態では、第２の角度βは、各コンタクトプローブ３１のフック３１ａが、被試験デバイス３５の参照平面πに対して略直交、すなわち、β＝９０°＋α、または、さらに、β−α＝９０°であるように設定される。
【００７２】
先行技術に関して行われるように、「先端」との語が、必ずしも尖っていない、コンタクトプローブの端ゾーンまたは領域を示していることを強調する。
【００７３】
フック３１ａは、コンタクトプローブ３１がカンチレバープローブヘッド３０内に実装されると、プローブ本体３１ｅ自体において、特に、被試験デバイス３５の方向において樹脂支持体３４から突出することが意図された第１のプローブセクション３１ｂにおいて、画定される屈曲点ＰＧ１において曲がっている；上記第１のプローブセクション３１ｂは、よって、その通常の動作において被試験デバイス３５へのカンチレバープローブヘッド３０の接触中のその垂直屈曲動作における、カンチレバーコンタクトプローブ３１用の作動アームを画定し、それは通常、「自由長」との語で示される。
【００７４】
実際に、先行技術に関して説明したように、カンチレバーコンタクトプローブ３１の接触ピン３６Ａと、被試験デバイス３５の接触パッド３５Ａとの間の良好な接続は、デバイス自体に対するカンチレバープローブヘッド３０の圧力によって確実にされ、カンチレバーコンタクトプローブ３１は、その場合、デバイスの移動に対して逆の向きに、参照平面πに対して直交する方向において（すなわち、図において示すような方向Ｚにおいて）、曲げを受ける。
【００７５】
特に、被試験デバイス３５がフック３１ａに対して移動すると、対応するカンチレバーコンタクトプローブ３１は曲がり、その屈曲点ＰＧ１は円弧を進む一方で、そこでフック３１ａが終端するその接触先端３６Ａが参照平面πに沿って、特に、それぞれの接触パッド３５Ａ上を移動し、上記パッドの表面のいわゆるスクラブを確実にする。
【００７６】
さらに、フック３１ａは、非常に近い、すなわち、低減されたピッチを有する、被試験デバイス３５の接触パッド３５Ａに接触するために、特に、多層構造において使用することが可能なテーパー形状を有している。
【００７７】
当業者によく知られているように、「ピッチ」、すなわち接触パッド間の距離とは、関係しているパッドの対称中心との意味である、対応する中心間の距離を意味する。
【００７８】
各カンチレバーコンタクトプローブ３１は、ＰＣＢ基板３３の方向において樹脂支持体３４から突出する第２のプローブセクション３１ｄをさらに備える。また、第２のプローブセクション３１ｄは、長手方向軸ＨＨに沿って樹脂支持体３４から突出する。上述したように、従来のカンチレバーコンタクトプローブ３１では、ＰＣＢ基板の方向において樹脂支持体から突出するプローブセクションは、プローブ自体の溶接を実現するために続く。
【００７９】
好都合には、本発明によるカンチレバーコンタクトプローブ３１は、その代わりに、第２のプローブセクション３１ｄ、すなわち、コンタクトプローブ３１がカンチレバープローブヘッド３０内に実装され、および、カンチレバーコンタクトプローブ３１のさらなる接触先端を画定するように構成されたさらなる端３６Ｂで終端する傾いた端部３１ｃを画定するように構成されると、ＰＣＢ基板３３の方向において樹脂支持体３４から突出することが意図された、コンタクトプローブ３１のセクションにおいて画定されたさらなる屈曲点ＰＧ２を備える。端部３１ｃは、その値が１５〜９０度であり、好ましくは７５度であり得るその第３の角度γを、コンタクトプローブ３１の長手方向軸ＨＨとの間で形成する。
【００８０】
好ましい実施例では、第３の角度γは、通常、被試験デバイス３５に平行して配置された、ＰＣＢ基板３３の平面にも対応している参照平面πに対して略直交、すなわち、γ＝９０°−α、または、さらに、γ＋α＝９０°であるように傾いている。それにより、さらに、第２のプローブセクション３１ｄは、端部３１ｃがＰＣＢ基板３３に、特にカンチレバープローブヘッド３０の組み立て中に押圧されるときの、カンチレバーコンタクトプローブ３１用の作動アームを画定する。
【００８１】
コンタクトプローブ３１のさらなる接触端３６Ｂが、この場合、たとえば、先行技術に関して説明したような垂直コンタクトプローブの接触ヘッドなどの、プローブの接触端部として作動することができることを強調する。好都合には、本発明によれば、以下に、よりよく説明されるように、垂直手法で一般的な、プローブとＰＣＢ基板との接触の方式を採用することが可能である。
【００８２】
さらに特に、好都合には、本発明によれば、カンチレバープローブヘッド３０はさらに、カンチレバーコンタクトプローブ３１のさらなる端３６Ｂを備えている端部３１ｃの通過に好適な穴３７Ａを設けている支持板３７も備える。
【００８３】
図３Ａに示された例では、支持板３７は、セラミックまたは別の好適な材料などの好適な絶縁材料でできており、たとえば、支持環３２との溶接により、接続され、または一体化される：さらに特に、支持板３７は、コンタクトプローブ３１の第２のセクション３１ｄの上方の方向において支持環３２から延在する。
【００８４】
支持板３７は、ＰＣＢ基板３３に固定することが可能である。
【００８５】
有利には、本発明によれば、コンタクトプローブ３１のさらなる接触端３６ＢがＰＣＢ基板３３に、特に、その上に作られた適切な接触パッド３３Ａに直接、接触し、対応する端部３１ｃが好都合には、支持板３７の穴３７Ａによってガイドされることを強調する。
【００８６】
それにより、ＰＣＢ基板３３と、接触端部３１ｃを画定するように構成された第２のプローブセクション３１ｄにおけるさらなる屈曲点ＰＧ２を備えているコンタクトプローブ３１の構造のおかげで、ＰＣＢ基板３３とのコンタクトプローブ３１の接合を取り除くことが可能であり、上記ＰＣＢ基板３３との接触は、その代わりに、端部３１ｃにおける、コンタクトプローブ３１のさらなる端３６Ａによってもたらされる。特に、コンタクトプローブ３１、および、さらに特に、その端部３１ｃは、垂直手法におけるプローブの接触ヘッドと同様に、穴３７Ａを設けている支持板３７を通って摺動し、ＰＣＢ基板３３の接触パッド３３Ａへの圧力により接触するように構成されたさらなる端３６Ｂを備えている。
【００８７】
好都合には、コンタクトプローブ３１が、テーパー状であり、被試験デバイス３５のそれぞれの接触パッド３５Ａ上で曲がっている端部すなわちフック３１ａを有しており、特に金属でできており、支持環３２によって支持されており、および、樹脂支持体３４によって支持される、すなわち、全体としてのプローブおよびヘッド両方についてカンチレバー基部構造を維持することをさらに強調する。
【００８８】
カンチレバープローブヘッド３０は、この場合、垂直手法のいわゆる「ダイレクトアタッチ」と同様の方法により、ＰＣＢ基板３３に接続される。
【００８９】
さらに、それらの作動において、フック３１ａおよび端部３１ｃは、被試験デバイス２５に当接し、ＰＣＢ基板３３に接触する際に、カンチレバーコンタクトプローブ３１の両端、すなわち、カンチレバープローブヘッド３０の通常の動作中にそれぞれの接触パッドに当接するように構成された端において配置された２つのばねに該当し得る。
【００９０】
図３Ｂにおいて概略的に示す代替的な実施形態によれば、カンチレバーコンタクトプローブ３１は、基本的に、第１のプローブセクション３１ｂにおいて備えられているパンタグラフ部５０として成形された減衰部をさらに備える。
【００９１】
さらに特に、パンタグラフ部５０は、それぞれの屈曲点ＰＧ１ａおよびＰＧ１ｂにおいて、フック３１ａに、および、プローブ本体３１ｅに接続される。
【００９２】
パンタグラフ部５０は基本的には、実質的に平行六面体として配置された、応力を均一に配分するための可変セクションを有しており、および、それらの中の空のスペース５０ｅを画定するそれらの四辺５０ａ〜５０ｄを備える。パンタグラフ部５０が、被試験デバイス３５の接触パッド３５Ａへのカンチレバーコンタクトプローブ３１の接触先端３６Ａの押圧接触中に所望の減衰機能を提供することができることは即座に明らかである。
【００９３】
図３Ｃに概略的に示すさらなる好ましい実施形態によれば、カンチレバーコンタクトプローブ３１は、第２のプローブセクション３１ｃにおいて備えられている、基本的にばね部５１として成形されたさらなる減衰部をさらに備え得る。さらに特に、ばね部５１は、さらなる屈曲点ＰＧ２において、プローブ本体３１ｅに接続され、および、ＰＣＢ基板３３の接触パッド３３Ａとの接触に好適なさらなる端３６Ｂを画定する。
【００９４】
図３Ｃに示す例では、ばね部５１は基本的には、細長いＮ字として成形される。ばね部５１がＰＣＢ基板３３の接触パッド３３Ａへのカンチレバーコンタクトプローブ３１のさらなる端３６Ａの押圧接触中に所望の減衰機能を提供することができることは即座に明らかである。
【００９５】
ばね部５１を備えており、および、パンタグラフ部５０のないカンチレバーコンタクトプローブ３１を実現することは明らかに可能である。
【００９６】
コンタクトプローブ３１がカンチレバープローブヘッド３０内に実装されると、ＰＣＢ基板３３の方向において樹脂支持体３４から突出する、第２のプローブセクション３１ｄにおいて画定されるさらなる屈曲点ＰＧ２の存在が、特に、限定的でない例として、図３Ｃのコンタクトプローブ３１の実施形態を使用して、図４において概略的に示すように、ＰＣＢ基板３３の接触パッド３３Ａの空間的配分に従って、コンタクトプローブ３１のさらなる端３６Ｂを空間的に配分することを可能にすることに留意すべきである。特に、コンタクトプローブ３１の接触ヘッドとしてふるまう、ばね部５１、および、さらなる端３６Ｂを有する上昇プローブセクション３１ｃは、より多くの行（図では２行）にわたって配分される一方、接触先端３６Ａは単一行に並べられ、パンタグラフ部５０は図において重なり合っている。
【００９７】
樹脂支持体３４から突出する第２のプローブセクション３１ｄ、上昇プローブセクション３１ｃ、および、場合によってはその中に設けられたばね部５１の、異なるサイズのおかげで、３行以上にわたっても、ＰＣＢ基板３３上の複数の接触パッド３３Ａの配分を修正することが可能であることを強調する。よって、被試験デバイス３５の接触パッド３５Ａに対する、ＰＣＢ基板３３の上記接触パッド３３Ａについてのピッチ制約を緩和することが可能である。
【００９８】
それにより、有利には、垂直手法において従来生じているような、さらなる部品、特にスペーストランスフォーマ、を導入する必要性なしで、コンタクトプローブ３１と、ＰＣＢ基板３３の接触パッド３３Ａとの間の接触を得ることが可能である。
【００９９】
被試験デバイス３５の接触パッド３５Ａの配分と比較してもっと緩和された空間的制約をＰＣＢ基板３３の接触パッド３３Ａの配分が有していること、および、さらなる部品の使用なしで、さらなる屈曲点ＰＧ２を備えている上記カンチレバーコンタクトプローブ３１を備えるカンチレバープローブヘッド３０を使用してこれを複製することが可能であることは実際に、よく知られている。
【０１００】
特に、図４には、少なくとも１つの第１のコンタクトプローブ３１および第２のコンタクトプローブ３１’であって、互いに好都合にずらされ、したがって、異なる位置におけるＰＣＢ基板３３のパッド３３Ａに接触することができるそれぞれのさらなる端３６Ｂ，３６Ｂ’を画定するように構成されたそれぞれのばね部５１，５１’に接続されたそれぞれの屈曲点ＰＧ２を備えている少なくとも第１のカンチレバーコンタクトプローブ３１および第２のカンチレバーコンタクトプローブ３１’を備えるカンチレバープローブヘッド３０を示す。さらに特に、第２のプローブセクション、すなわち、ばね部５１，５１’は好都合には、支持板３７の異なる穴３７Ａ，３７Ａ’に収容される。
【０１０１】
対応する接触先端３６Ａに対する、コンタクトプローブ３１のさらなる端３６Ｂの空間再配分は、図５に示す、ＰＣＢ基板３３が透視されている、カンチレバープローブヘッド３０の上平面図によってさらに強調される。第１の距離すなわちピッチＰ１を有する、被試験デバイス３５の接触パッド３５Ａが、第１のピッチＰ１よりも大きな第２の距離すなわちピッチＰ２を有する（Ｐ２＞Ｐ１）、ＰＣＢ基板３３の接触パッド３３Ａと接続することを、さらなる屈曲点ＰＧ２を備えているコンタクトプローブ３１の構成が可能にし、それにより、スペーストランスフォーマなどのさらなる部品を使用する必要なしで所望のスペーストランスフォーメーションを得ることは、その図において特に明らかである。
【０１０２】
支持板３７を備えている支持環３２の、および樹脂支持体３４の組み合わせが好都合には、プローブヘッド３０の通常動作中のＰＣＢ基板３３の接触パッド３３Ａとの、コンタクトプローブ３１の端部３１ｃの、特に、さらなる接触部３６Ｂの接触を確実にするように、組み立て段階においてＰＣＢ基板３３に押圧されることがさらに強調される。圧力下の上記組み立ては、プローブヘッド３０内に実装されたコンタクトプローブ３１の押圧接触中に、特に、支持板３７を備えている支持環３２がＰＣＢ基板３３に当接する際にばねとしてふるまうことができる端部３１ｃを形成するさらなる屈曲点ＰＧ２の存在のおかげで得ることが可能である。
【０１０３】
この効果は、図３Ｃに示されたもののように、ばね部５１を備えているコンタクトプローブ３１の場合にさらに確実にされる。
【０１０４】
コンタクトプローブ３１が、そこでフック３１ａが被試験デバイス３５の接触パッド３５Ａへ終端するその対応する接触先端３６Ａの十分な接触力を確実にするように好都合に、必要な大きさにされることをさらに強調する。特に、各コンタクトプローブ３１によって加えられる力Ｆは、樹脂支持体３４から突出するプローブ部によって備えられているアームに比例し、
Ｆ＝Ｅ*Ｄ4／Ｌ3          （１）
であり、ここで：
Ｅは、ヤング率（すなわち長手方向の引張弾性率）であり；
Ｄは、コンタクトプローブ３１の径であって、その断面の最大寸法を意味する、コンタクトプローブ３１の径であり；および
Ｌは、第１のプローブセクション３１ｂの長さであって、そのアーム（すなわち自由長）を画定する、第１のプローブセクション３１ｂの長さである。
【０１０５】
好適には、本発明によれば、実質的に、垂直手法におけるプローブの接触ヘッド部としてふるまう、上述したような、端部３１ｃにおいても、コンタクトプローブ３１の圧縮より、ＰＣＢ基板３３へ同様の力が加えられる。
【０１０６】
有利には、図３Ｃに示す好ましい実施形態では、被試験デバイス３５の接触パッド３５Ａに、およびＰＣＢ基板３３の接触パッド３３Ａに加えられる力は、減衰部、特に、第２の屈曲点ＰＧ２を備えているカンチレバーコンタクトプローブ３１の第１の、および第２のプローブセクション３１ｂ、３１ｃにおいて備えられているパンタグラフ部５０およびばね部５１のおかげで減衰させられる。
【０１０７】
既に示しているように、第２の屈曲点ＰＧ２の異なる配置は、適切なスペーストランスフォーメーションをもたらし、および、ＰＣＢ基板３３の接触パッド３３Ａを配分することを、特に、図５にも示すように、それらのより大きな寸法に適切な距離をおいてそれらを配置することによってさらに可能にする。
【０１０８】
カンチレバープローブヘッド３０の組み立て時に作られる、さらなる端３６Ｂにおける、コンタクトプローブ３１の端部３１ｃとＰＣＢ基板３３の接触パッド３３Ａとの間の接触のおかげで、および、特に、ＰＣＢ基板３３への、支持板３７を備えている支持環３２の圧力のおかげで、本発明によるカンチレバープローブヘッド３０が、垂直手法の否定的な局面、すなわち、垂直プローブのヘッド端部の、ＰＣＢ基板との接触が浮遊しており、および、被試験デバイスの接触パッドへのそれぞれの先端部の各接触（タッチ）において毎回、再構築すべきであることを解消することをさらに可能にすることをさらに強調する。
【０１０９】
すなわち、本発明によるカンチレバープローブヘッド３０において、ＰＣＢ基板３３の接触パッド３３Ａへのコンタクトプローブ３１の端部３１ｃの接触は、被試験デバイス３５の接触パッド３５Ａへのそれぞれのフック３１ａの接触がない場合にも確実にされる。
【０１１０】
さらに、本発明による、コンタクトプローブの、およびカンチレバープローブヘッドの特徴に基づいて、特に、カンチレバープローブヘッド３０の好ましい実施形態により、さらなる技術的課題を解決することが可能である。
【０１１１】
さらなる屈曲点ＰＧ２を備えているカンチレバーコンタクトプローブ３１の構成、およびＰＣＢ基板３３への、さらなる端３６Ｂの圧力下の接触は実際に、モジュール式でプローブヘッドを製作することを可能にする。さらに特に、そうしたモジュール式プローブヘッドは、ＰＣＢ基板３３、および、支持環３２と、一方側がフック３１ａで終端し、他方側が端部３１ｃで終端する、コンタクトプローブ３１がそこから突出するその樹脂支持体３４とをそれぞれが備えている複数のモジュール４０を備え、端部３１ｃは、特に、好都合には、支持環３２と一体的に作られた支持板３７内に設けられた穴３７Ａによってガイドされる。各モジュール４０は、上述したような、カンチレバープローブヘッド３０の特徴を有している一方、単一の被試験デバイス３５のものと比較することが可能な、特に、わずかに、より大きいに過ぎないサイズで製作され、「比較することが可能な」とは、モジュール４０が占める面積が、被試験デバイス３５が占める面積に等しいか、または、最大５０％高い、好ましくは２０％高いに等しい値でそれよりも大きいことを意味している。
【０１１２】
複数のモジュール４０は特に、ＰＣＢ基板の使用可能な表面と同等の、被試験デバイスを備えるチップウェーハの面積に対応する面積にわたって延在するように配置され、それにより、さらに多くのデバイスを並行して試験するのに好適なモジュール式プローブヘッドを提供する。
【０１１３】
さらに特に、ＰＣＢ基板３３は、モジュール４０を収容するための適切な支持構造すなわち金属収容部を備えている。
【０１１４】
好適には、ＰＣＢ基板３３と関連付けられた複数のモジュール４０を備えるそうしたモジュール式プローブヘッドは、破損の場合に、モジュールを個々に交換することを可能にするという利点を有しており、その交換は、垂直手法のいわゆる「ダイレクトアタッチ」と同様の、線材を溶接する必要性なしで、ＰＣＢ基板３３の接触パッド３３Ａへ、それらのさらなる端３６Ｂにおいてコンタクトプローブ３１によって行われる接触のおかげで可能である。
【０１１５】
さらに特に、図６Ａおよび６Ｂに示すように、各モジュール４０は、少なくとも１つの固定要素、特にねじ４２を収容するように構成された、好適には少なくとも１つの穴４１Ａ、特にねじ穴、を設けている少なくとも１つの接触部４１を備え、そのねじ止めのおかげで、モジュール４０は、ＰＣＢ基板３３の支持構造と、またはＰＣＢ基板３３自体と直接、一体化または固定される。
【０１１６】
図６Ａに示す好ましい実施形態では、各モジュール４０は、支持板３７を備えている支持環３２に沿って、特に、略方形である上記支持環３２の対角において配置された少なくとも一対の接触部４１を備えている。
【０１１７】
ＰＣＢ基板３３に対する各モジュール４０の正しい配置を確実にし、および、その交換を容易にするように、ＰＣＢ基板３３の支持構造において予め配置された、同じ数の収容部（図示せず）と相補的である、好適な形状を有するアラインメント要素すなわちピン４３を各モジュールに備えることが、図６Ｂに概略的に示すようにさらに可能である。
【０１１８】
さらに特に、上記アラインメントピン４３は、収容部とアラインメントピン４３との結合のおかげで、各モジュール４０の高精度の組み立てを確実にするように、限定されたクリアランス、たとえば１０ミクロン未満で、ＰＣＢ基板３３の支持構造の好適な収容部において収まるように構成された、ＰＣＢ基板３３の方向において支持環３２から突出する小さな円柱または角錐として成形することが可能である。
【０１１９】
支持構造すなわち金属収容部は、好都合には、ＰＣＢ基板３３との位置合わせのための好適な接触点をさらに備えている。
【０１２０】
複数のモジュール４０を備えるモジュール式接触ヘッドが、たとえば破損の場合に、その一部分のみを交換することを可能にするというさらなる利点、すなわち、いわゆる浮遊コンタクトプローブを有していることが、破損した１つまたは複数のプローブを、単にそれらを取り外すことによって交換することを可能にする、これまで垂直手法のほかにはないような利点を有していることを強調する。好都合には、１つまたは複数のモジュール４０に対応する交換可能な部分は、プローブカード全体よりも、すなわち、被試験デバイスのウェーハよりも小さく、よって、プローブカード自体の保守コストを削減し、このことは、特に、メモリ試験分野のような、低コストすなわち大量生産の分野において望ましい。
【０１２１】
ＰＣＢ基板３３の支持構造に、たとえば、ねじ止めによって固定することを可能にする好適な接触部４１を備えているモジュール４０の使用のおかげで、破損した部分の交換の作業は、垂直手法において製作されるヘッドの１つまたは複数のプローブの交換よりも、なお簡単になる。
【０１２２】
まとめれば、上述したように、ＰＣＢ基板の方向において支持環から突出することが意図されたプローブ本体の一部分において少なくとも１つのさらなる屈曲点を備えているカンチレバーコンタクトプローブのおかげで、接触ヘッドは、その基部構造を維持するカンチレバー手法の利点と、溶接部なしで接触が得られる垂直手法の利点と、を組み合わせ可能にし、支持板のみがそれと一体化されるその支持環の全体寸法に対してもっと大きな面積を使用することを必要とすることなく、製作される。
【０１２３】
特に、そうしたプローブヘッドが、カンチレバー手法の削減されたコストのおかげで製造時点においても、個々に交換可能なモジュールの使用のおかげでプローブヘッドの使用期間中にも確かに高価でないことが強調される。
【０１２４】
さらに、コンタクトプローブの構成のおかげで、ＰＣＢ基板の接触パッドの距離すなわちピッチを簡単に修正することが可能である；実際に、非常に大きく、および非常に離れた接触パッドをＰＣＢ基板上に実現することができるためには、端部で、およびさらなる端部で終端する複数の第２のプローブセクションを、それらの長さを単に修正して、扇状に「広げる」ことで十分である。
【０１２５】
よって、実際に、ＰＣＢ基板であって、そのパッドの密度すなわちピッチおよび寸法に結び付いた、ＰＣＢ基板のコストも削減することが可能である。
【０１２６】
本発明によって製作されるプローブヘッド自体が、ＰＣＢ基板のコスト、すなわち、試験装置についての、および、上述したように、実際に、接触パッドの密度すなわちピッチおよび寸法に結び付いた最も関係のあるコストをさらに削減することを可能にするスペーストランスフォーマになることをさらに強調する。
【０１２７】
さらに、１つまたは複数の端プローブセクションにおける減衰部の存在は、被試験デバイスの、および／またはＰＣＢ基板の、接触パッドへの、対応する端部の接触を改善することを可能にする。
【０１２８】
最後に、モジュール式での、本発明によるカンチレバープローブヘッドの構成は、１つまたは複数のモジュールに対応する、破損したヘッド部のみを交換することの可能性を確実にする。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年9月17日(2020.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カンチレバープローブヘッド（３０）であって、支持環（３２）と、前記支持環（３２）に接続されたＰＣＢ基板（３３）と、カンチレバー状に前記支持環（３２）から突出し、前記支持環（３２）に接続された支持体（３４）によって保持されている複数のコンタクトプローブ（３１）とを備え、
前記複数のコンタクトプローブ（３１）それぞれが、前記カンチレバープローブヘッド（３０）により、被試験デバイス（３５）のウェーハの平面に対応する参照平面（π）に対して傾いた略棒状のプローブ本体（３１ｅ）および長手方向軸（ＨＨ）と、前記被試験デバイス（３５）の前記ウェーハの方向において前記支持体（３４）から突出する第１のプローブセクション（３１ｂ）において実現された少なくとも１つの第１の端部（３１ａ）と、を有し、
前記第１の端部（３１ａ）は、屈曲点（ＰＧ１）に始まり、前記ウェーハの前記被試験デバイス（３５）の接触パッド（３５Ａ）に当接するように構成された、前記コンタクトプローブ（３１）の接触先端（３６Ａ）で終端するように、前記長手方向軸（ＨＨ）に対して曲げられており、
前記複数のコンタクトプローブ（３１）それぞれが、前記ＰＣＢ基板（３３）に向けて、前記第１のプローブセクション（３１ｂ）に対して反対の方向において前記支持体（３４）から突出する第２のプローブセクション（３１ｄ）において実現された第２の端部（３１ｃ）をさらに備え、
前記第２の端部（３１ｃ）は、さらなる屈曲点（ＰＧ２）に始まり、前記コンタクトプローブ（３１）のさらなる接触端（３６Ｂ）で終端するように、前記長手方向軸（ＨＨ）に対して曲げられており、
前記支持体（３４）を備えている前記支持環（３２）は、前記コンタクトプローブ（３１）の端部（３１ｃ）の前記さらなる接触端（３６Ｂ）が前記ＰＣＢ基板（３３）の接触パッド（３３Ａ）に押圧接触において当接するように前記ＰＣＢ基板（３３）との押圧接触において実装される、カンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項２】
前記複数のコンタクトプローブ（３１）それぞれが、前記第１のプローブセクション（３１ｂ）および／または前記第２のプローブセクション（３１ｄ）において実現された少なくとも１つの減衰部（５０、５１）をさらに備える、請求項１に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの減衰部（５０）が前記第１のプローブセクション（３１ｂ）において実現された、請求項２に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの減衰部（５０）が、それぞれの屈曲点（ＰＧ１ａ、ＰＧ１ｂ）において、前記第１の端部（３１ａ）に、および前記プローブ本体（３１ｅ）に接続されたパンタグラフ部として成形された、請求項３に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項５】
少なくとも１つのパンタグラフ部（５０）が、平行六面体として配置された可変セクションを有しており、および、それらの中の空のスペース（５０ｅ）を画定する四辺（５０ａ〜５０ｄ）を備える、請求項４に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの減衰部（５１）が前記第２のプローブセクション（３１ｄ）において実現された、請求項２に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの減衰部（５１）が、前記さらなる屈曲点（ＰＧ２）において前記プローブ本体（３１ｅ）に接続されたばね部として成形され、および、前記コンタクトプローブ（３１）の前記さらなる接触端（３６Ｂ）を画定するように構成された、請求項６に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項８】
前記支持環（３２）に接続され、および、前記複数のコンタクトプローブ（３１）の前記さらなる接触端（３６Ｂ）を備えている前記第２の端部（３１ｃ）の通過に好適な穴（３７Ａ）を設けている少なくとも１つの支持板（３７）をさらに備える、請求項１に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項９】
前記支持板（３７）が、絶縁材料でできており、および前記支持環（３２）に溶接されている、請求項８に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１０】
前記複数のコンタクトプローブ（３１）それぞれの前記第２の端部（３１ｃ）は、前記ＰＣＢ基板（３３）の平面に対応する前記参照平面（π）に対して直交するように前記長手方向軸（ＨＨ）に対して曲げられた、請求項１に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１１】
前記複数のコンタクトプローブ（３１）の前記第１の端部（３１ａ）は、異なるレベル上にそれらを配置することを可能にするテーパー形状を有している、請求項１に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１２】
それぞれが前記支持環（３２）を備えており、および、前記第１および前記第２の端部（３１ａ、３１ｃ）で終端する、前記コンタクトプローブ（３１）がそこから突出するその前記支持体（３４）を備えている複数のモジュール（４０）を備え、前記モジュール（４０）は、前記被試験デバイス（３５）の前記ウェーハのうちの、前記被試験デバイス（３５）が占める面積の値に等しい、または前記値よりも５０％高い値を有する面積を有する、請求項１に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１３】
前記複数のモジュール（４０）は、前記被試験デバイス（３５）の前記ウェーハの面積に等しい、前記ＰＣＢ基板（３３）の面積を包含するように配分される、請求項１２に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１４】
前記複数のモジュール（４０）それぞれは、少なくとも１つの固定要素（４２）を収容するように構成された少なくとも１つの穴（４１Ａ）を設けている少なくとも１つの接触部（４１）を備える、請求項１２に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１５】
前記複数のモジュール（４０）それぞれが、同じ数の収容部と相補的な形状を有するアラインメントピン（４３）をさらに備える、請求項１２に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１６】
前記モジュール（４０）を収容するための、前記ＰＣＢ基板（３３）に関連付けられ、および、前記モジュール（４０）のアラインメントピン（４３）用の収容部を備えている支持構造をさらに備える、請求項１２に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【請求項１７】
前記ＰＣＢ基板（３３）の前記接触パッド（３３Ａ）の配分を修正するように、前記支持体（３４）から突出し、異なるサイズを有するそれぞれの前記第２のプローブセクション（３１ｄ）、および／または、それぞれの前記第２の端部（３１ｃ）を有するコンタクトプローブ（３１）を備える、請求項１に記載のカンチレバープローブヘッド（３０）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
コンタクトプローブ１４の自由長値を均一にし、パッド自体に対して加えられる力の値を均一にし、よって、カンチレバープローブヘッド１０全体の消耗および挙動の均一性を確実にするように、それに対して試験を行わなければならないその接触パッド１５Ａの組に応じて、異なる形状を有する、一般にアルミニウム、セラミック、または別の好適な材料でできている支持環１１を当該技術分野において使用することがさらに知られている。
溶接されたプローブを備える、上記タイプのカンチレバープローブヘッドは、たとえば、Ｎｉ  ｅｔ  ａｌ．（ＫＩＮＧ  ＹＵＡＮ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ  ＣＯ  ＬＴＤ）による米国特許出願公開第２０１０／０１８２０２８号明細書、およびＬｏｕ  ｅｔ  ａｌ．（ＳＴＡＲ  ＴＥＣＨＮ  ＩＮＣ．）による米国特許出願公開第２０１１／０２７９１３９号明細書によって知られている。さらに、Ｎａｓｕ  ｅｔ  ａｌ．による米国特許出願公開第２０１４／０００９１８２号明細書、およびＫｕｎｉｙｏｓｈｉ  ｅｔ  ａｌ．（ＮＩＨＯＮ  ＭＩＣＲＯＮＩＣＳ  ＫＫ）による米国特許出願公開第２０１０／０２１９８５４号明細書は、取り付け端を有する基部と、横方向に基部から延在し、およびプローブ先端を支持するアーム部とを備えるプローブを開示している。
被試験デバイスに面する底面と反対側の、ＰＣＴの最上面にカンチレバープローブが溶接される、特に高周波応用分野用の、カンチレバープローブヘッドについての異なる構成は、Ｌｏｕ  ｅｔ  ａｌ．（ＳＴＡＲ  ＴＥＣＨＮ  ＩＮＣ）による米国特許出願公開第２００７／０６９７４５号明細書、およびＣｈａｎｋ  ｅｔ  ａｌ．（ＭＰＩ  ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ）による米国特許出願公開第２０１４／００１５５６１号明細書によっても知られている。
【国際調査報告】
2021512283.tif 000012
2021512283.tif 000013
2021512283.tif 000014