(57)【要約】【課題】より接触抵抗を安定化させるプローブ及びこれを用いた検査方法及び半導体装置を提供する。【解決手段】探針先端領域１２の背後に隣接して接続補助機構１３が配備されている。接続補助機構１３は、ここでは中空経路１３１を有する注入器を呈している。中空経路１３１には柔軟性の導電性物質１４が供給制御される。これにより、接続補助機構１３先端から中空経路１３１を介して柔軟性の導電性物質１４が探針先端領域１２に供給される。すなわち、探針１０は、探針先端領域１２において柔軟性の導電性物質１４の付与を伴い、被測定部３０への対向離間距離をなくする方向に力が加えられ、被測定部３０と面接触する。このとき、探針１０はたわみ、探針先端領域１２は被測定部３０の領域範囲でのスライドを伴う。スライドされると接続補助機構１３先端は探針先端領域１２から離間する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象に対し探針により信号の授受を行うプローブであって、
前記探針において伸長方向を変える曲げ部と、
中空経路を有し先端に柔軟性の導電性物質が供給制御される機構と、
少なくとも被測定対象の接触領域に対向し、前記機構によって前記柔軟性の導電性物質が供給され前記被測定対象の接触領域に面接触する探針先端領域と、
を具備したことを特徴とするプローブ。
【請求項２】
被測定対象に対し探針により信号の授受を行うプローブであって、
前記探針において中空経路を有し、その伸長方向を変える曲管部と、
前記曲管部内の中空経路に柔軟性の導電性物質が供給制御される機構と、
少なくとも被測定対象の接触領域に対向し、前記機構によって前記中空経路を介して前記柔軟性の導電性物質が供給され前記被測定対象の接触領域に面接触する探針先端領域と、
を具備したことを特徴とするプローブ。
【請求項３】
前記機構は探針のたわみに連動して機能することを特徴とする請求項２記載のプローブ。
【請求項４】
前記探針先端領域は１つ以上の突起部を有することを特徴とする請求項１〜３いずれか一つに記載のプローブ。
【請求項５】
前記探針先端領域は１つ以上の突起部と、前記突起部近傍にリセス部を有し、前記リセス部に前記柔軟性の導電性物質が保持されることを特徴とする請求項１〜３いずれか一つに記載のプローブ。
【請求項６】
探針先端に柔軟性の導電性物質を供給し、所定の濡れ性を保持させつつ、被測定対象に対し前記探針先端により信号の授受を行うことを特徴とするプローブを用いた検査方法。
【請求項７】
探針先端に柔軟性の導電性物質を供給し、所定の濡れ性を保持させつつ、被測定対象に対し前記探針先端の接触を伴い信号の授受を行うことを特徴とするプローブを用いた検査方法。
【請求項８】
前記被測定対象に前記探針先端を接触させる場合、前記探針先端はスライドを伴うことを特徴とする請求項６または７記載のプローブを用いた検査方法。
【請求項９】
前記被測定対象から前記探針先端が離れるとき、前記柔軟性の導電性物質も前記探針先端側に保持されることを特徴とする請求項６〜８いずれか一つに記載のプローブを用いた検査方法。
【請求項１０】
上記［請求項１］〜［請求項５］いずれかに記載のプローブ、あるいは上記［請求項６］〜［請求項９］いずれかに記載のプローブを用いた検査方法を利用し形成されたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェハ状態におけるＬＳＩ、特に比較的周波数の高い回路部に対し所定部に探針を機械的に接触させて電気的特性を測定するプローブ及びこれを用いた検査方法及び半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ製造の組立工程前におけるウェハ状態での素子、回路評価に用いるプローブは、材質がタングステン、ベリリウム銅等で構成され、先端が細い形状となっている。プローブは、例えば被測定チップの電極部（Ａｌパッド、Ａｕバンプ、はんだバンプ等の上面）に対応させ接触させる。これにより、被測定チップに対し、試験信号または試験パターンを入力、または出力される結果信号を取得する。
【０００３】
図５（ａ），（ｂ）は、それぞれ従来のプローブの接触形態を順に示す概観図である。プローブ５１は、その先端方向が図示しない被測定チップ領域のＡｌパッド，Ａｕバンプ等の端子電極部５２に向けて９０°より大きい折り曲げ角度を有している（図５（ａ））。この折り曲げ角度は、針圧による針自体の巻き込み破壊防止に寄与する。プローブ５１は、端子電極部に対し、たわみとスライドを伴ってコンタクトがなされる（図５（ｂ））。このようなコンタクト法は、スライド時に特にＡｌパッド上の酸化物等の絶縁性膜を取り除いた接続が図れる利点を有する。その他、Ａｕバンプやはんだバンプ付きの製品に対しても上記構造によりコンタクトを取っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
比較的周波数の高い回路、位相揺らぎの小さい発振回路等の出力信号の位相揺らぎを観察しようとすると、測定している場所の振動等の影響により、プローブ先端のパッドに対する接触圧力が変動する。これが接触抵抗の変動となって出力信号の位相揺らぎを大きくし、測定精度が劣化する。この結果、発振回路等、本来回路の持つ位相揺らぎを測定することが困難になる。
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、より接触抵抗を安定化させるプローブ及びこれを用いた検査方法及び半導体装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプローブは、
被測定対象に対し探針により信号の授受を行うプローブであって、
前記探針において伸長方向を変える曲げ部と、
中空経路を有し先端に柔軟性の導電性物質が供給制御される機構と、
少なくとも被測定対象の接触領域に対向し、前記機構によって前記柔軟性の導電性物質が供給され前記被測定対象の接触領域に面接触する探針先端領域と、
を具備したことを特徴とする。
【０００６】
上記本発明に係るプローブによれば、探針先端領域に柔軟性の導電性物質を付与することによって、探針先端領域が被測定対象の接触領域に低抵抗の面接触を実現する。信号授受のための接触時の振動や接触圧力の差異の影響は、柔軟性の導電性物質によって緩和される。
【０００７】
本発明に係るプローブは、
被測定対象に対し探針により信号の授受を行うプローブであって、
前記探針において中空経路を有し、その伸長方向を変える曲管部と、
前記曲管部内の中空経路に柔軟性の導電性物質が供給制御される機構と、
少なくとも被測定対象の接触領域に対向し、前記機構によって前記中空経路を介して前記柔軟性の導電性物質が供給され前記被測定対象の接触領域に面接触する探針先端領域と、
を具備したことを特徴とする。
【０００８】
上記本発明に係るプローブによれば、中空経路を有する探針を有する。中空経路を介して柔軟性の導電性物質が供給された探針先端領域が被測定対象の接触領域に低抵抗の面接触を実現する。信号授受のための接触時の振動や接触圧力の差異の影響は、柔軟性の導電性物質によって緩和される。
なお、上記本発明に係るプローブにおいて、前記機構は探針のたわみに連動して機能することを特徴とする。接触圧力のために探針がたわむことを利用する。
【０００９】
また、上記それぞれの本発明に係るプローブいずれかにおいて、
前記探針先端領域は１つ以上の突起部を有することを特徴とする。突起部により、接触領域表面に付着した酸化物などを破り、高抵抗の接触を避ける。
また、前記探針先端領域は１つ以上の突起部と、前記突起部近傍にリセス部を有し、前記リセス部に前記柔軟性の導電性物質が保持されることを特徴とする。柔軟性の導電性物質が散らばることなく、保持し易い。
【００１０】
本発明に係るプローブの検査方法は、
探針先端に柔軟性の導電性物質を供給し、所定の濡れ性を保持させつつ、被測定対象に対し前記探針先端により信号の授受を行うことを特徴とする。
また、本発明に係るプローブの検査方法は、
探針先端に柔軟性の導電性物質を供給し、所定の濡れ性を保持させつつ、被測定対象に対し前記探針先端の接触を伴い信号の授受を行うことを特徴とする。
【００１１】
上記それぞれ本発明に係るプローブの検査方法によれば、柔軟性の導電性物質で所定の濡れ性を保持させた探針先端によって電気的接続はより低抵抗となる。接触時の振動や接触圧力の差異に伴う信号の影響は、柔軟性の導電性物質によって緩和される。
【００１２】
なお、上記それぞれ本発明に係るプローブの検査方法いずれかにおいて、
前記被測定対象に前記探針先端を接触させる場合、前記探針先端はスライドを伴うことを特徴とする。スライドさせることによって接触領域表面に付着した酸化物などを破り、高抵抗の接触を避ける。
【００１３】
さらに、上記それぞれ本発明に係るプローブの検査方法いずれかにおいて、
前記被測定対象から前記探針先端が離れるとき、前記柔軟性の導電性物質も前記探針先端側に保持されることを特徴とする。被測定対象への付着をできるだけ避け、柔軟性の導電性物質の再利用を図る。
【００１４】
本発明に係る半導体装置は、上記それぞれ本発明に係るいずれかに記載のプローブ、あるいは上記それぞれ本発明に係るいずれかに記載のプローブを用いた検査方法を利用し形成されたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第１実施形態に係るプローブの要部構成を示す概観図であり、被測定対象に探針が接触する概要を伴っている。図１（ａ），（ｂ）において、探針１０は、図示しない支持部材に支持された複数の探針のうちの一つ、あるいは図示しない支持部材に支持された一つの探針を示している。伸長方向が例えば半導体ウェハのバンプ領域またはパッド領域などの被測定部３０へ伸び、先端近傍で曲げ部１１を有している。さらに、この曲げ部１１を介して被測定部３０へ対向する探針先端領域１２が構成されている。この探針先端領域１２は、少なくとも被測定部３０に接触し始める時点で被測定部３０上面に対し略並行して対向する接触面を有する。接触面にはリセス部１２１が形成されている。
【００１６】
さらに、探針先端領域１２の背後に隣接して接続補助機構１３が配備されている。接続補助機構１３は、ここでは中空経路１３１を有する注入器を呈している。接続補助機構１３先端、すなわち注入器である中空経路１３１先端は通常、探針先端領域１２の背後に接触し、探針先端領域１２のリセス部１２１の経路と繋がる。中空経路１３１には柔軟性の導電性物質１４が供給制御される。これにより、接続補助機構１３先端から中空経路１３１を介して柔軟性の導電性物質１４が探針先端領域１２に供給される。すなわち、探針１０は、探針先端領域１２において柔軟性の導電性物質１４の付与を伴い、被測定部３０への対向離間距離をなくする方向に力が加えられ、被測定部３０と面接触する。このとき、探針１０はたわみ、探針先端領域１２は被測定部３０の領域範囲でのスライドを伴う。スライドされると接続補助機構１３先端は探針先端領域１２から離間する（図１（ｂ））。
【００１７】
図２（ａ），（ｂ）は、それぞれ上記図１（ａ），（ｂ）中の探針１０における探針先端領域１２の裏面及び接続補助機構１３を示す平面図である。探針先端領域１２のリセス部１２１は半円筒形状で接続補助機構１３先端方向にも形成されている。これにより、柔軟性の導電性物質１４の供給を受ける（図２（ａ））。柔軟性の導電性物質１４は主に探針先端領域１２のリセス部１２１に保持される。リセス部１２１近傍に小さな突起部１５が設けられていてもよい。突起部１５の配置、形状、数は限定されない。突起部１５がなくてもリセス部１２１のエッジが突起部と同様に最初に接触するようにすればよい。被測定部３０への接触圧力で、探針１０はたわみ、探針先端領域１２は被測定部３０の領域範囲でのスライドを伴う。接触表面に酸化物等の絶縁性膜があればこのスライド時に破られる。スライドされると、接続補助機構１３先端は探針先端領域１２から離間する（図２（ｂ））。これにより、探針１０は柔軟性の導電性物質１４の付与を伴い、被測定部３０と安定した低抵抗の接触が実現される。スライドが小さく、接続補助機構１３先端の離脱が確実でない恐れがある場合、少なくともプローブ検査前までには接続補助機構１３の移動手段を加え、確実に離脱するようにすればよい。また、接続補助機構１３は柔軟性の導電性物質１４に対する圧力制御を行い、供給、回収または分離を効率よく行えればなおよい。
【００１８】
上記実施形態によれば、このプローブを利用し、探針先端領域に柔軟性の導電性物質を付与することによって、探針先端領域が被測定対象の接触領域に低抵抗の面接触を実現する。信号授受のための接触時の振動や接触圧力の差異の影響は、柔軟性の導電性物質によって緩和される。柔軟性の導電性物質としては、表面張力の高い流体金属、例えば水銀やペースト状の導電性液剤などが考えられる。
【００１９】
図３（ａ），（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るプローブの要部構成を示す概観図であり、被測定対象に探針が接触する概要を伴っている。図３（ａ），（ｂ）において、探針２０は、図示しない支持部材に支持された複数の探針のうちの一つ、あるいは図示しない支持部材に支持された一つの探針を示している。探針２０は中空経路２０１を有し、伸長方向が例えば半導体ウェハのバンプ領域またはパッド領域などの被測定部３０へ伸び、先端近傍の曲管部２１を含む。さらに、曲管部２１を介して被測定部３０へ対向する探針先端領域２２が構成されている。この探針先端領域２２は、少なくとも被測定部３０に接触し始める時点で被測定部３０上面に対し略並行して対向する接触面を有する。接触面にはリセス部２２１及び突起部２２２が形成されている。突起部２２２はリセス部２２１のエッジでもよい。接触面はリセス部２２１のエッジが一番高い位置にあるような傾斜面を有する。
【００２０】
さらに、探針２０の母材背後に隣接して接続補助機構２３が配備されている。接続補助機構２３は、ここでは中空経路２３１に繋がる柔軟性の導電性物質２４の供給制御を担う。これにより、接続補助機構２３先端から中空経路２３１を介して柔軟性の導電性物質２４が探針先端領域２２に供給される。すなわち、探針２０は、探針先端領域２２において柔軟性の導電性物質２４の付与を伴い、被測定部３０への対向離間距離をなくする方向に力が加えられ、被測定部３０と面接触する。このとき、探針２０はたわみ、探針先端領域２２はリセス部２２１近傍または突起部２２２が先に接触する。そして、被測定部３０の領域範囲でのスライドを伴う。接触離脱時、柔軟性の導電性物質２４をリセス部２２１側に保持するため、接続補助機構２３が減圧状態に制御されてもよい。
【００２１】
図４は、上記図３中の探針２０における探針先端領域２２の裏面及び接続補助機構２３を示す平面図である。探針先端領域２２のリセス部２２１は円形状で内部底部の中空経路２３１より柔軟性の導電性物質２４の供給を受け、保持する。リセス部２２１近傍の突起部２２２はここではエッジとするが、その配置、形状はこれに限定されない。上述の被測定部３０への接触圧力で、探針２０はたわみ、探針先端領域２２は被測定部３０の領域範囲でのスライドを伴う。接触表面に酸化物等の絶縁性膜があればこのスライド時に破られる。このとき特に突起部２２２が寄与する。これにより、探針２０は柔軟性の導電性物質２４の付与を伴い、被測定部３０と安定した低抵抗の接触が実現される。
【００２２】
上記実施形態によれば、このプローブは探針自体に中空経路を有する。中空経路を介して柔軟性の導電性物質が供給された探針先端領域が被測定対象の接触領域に低抵抗の面接触を実現する。信号授受のための接触時の振動や接触圧力の差異の影響は、柔軟性の導電性物質によって緩和される。柔軟性の導電性物質としては、表面張力の高い流体金属、例えば水銀やペースト状の導電性液剤などが考えられる。
【００２３】
以上、各実施形態によれば、探針の曲げ部はこれに限らず様々な構成が考えられる。特に曲げ部では、より有効なたわみ部を含ませるべく、さらに均一な面接触を達成させるべく、曲げ方、段をさらに増やす等の工夫をしてもよい。探針先端領域の接続面も同様である。リセス部についても第１、第２実施形態のリセス部（１２２，２２１）の形状を交換して採用することも可能であり、さらに工夫した柔軟性の導電性物質を保持し易いリセス部を構成してもよい。
【００２４】
以上説明したように本発明によれば、探針先端領域に柔軟性の導電性物質を付与することによって、探針先端領域が被測定対象の接触領域に低抵抗の面接触を実現する。この結果、より接触抵抗を安定化させるプローブ及びこれを用いた検査方法及びこれらを利用して高信頼性の半導体装置を提供することができる。特に、ウェハ状態におけるＬＳＩにおいて、比較的周波数の高い回路部に対する検査、位相揺らぎの小さい発振回路等の出力信号の位相揺らぎを観察する際においても、測定している場所の振動等の影響が大幅に低減できる。また、一旦接触してしまえばプローブ先端のパッドに対する接触圧力も変動し難い。これにより、測定精度が向上し、発振回路等、本来回路の持つ位相揺らぎを精度よく測定することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプローブの要部構成を示す概観図。
【図２】図１中の探針先端領域の裏面及び接続補助機構を示す平面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係るプローブの要部構成を示す概観図。
【図４】図３中の探針先端領域の裏面及び接続補助機構を示す平面図。
【図５】それぞれ従来のプローブの接触形態を順に示す概観図である。
【符号の説明】
１０，２０…探針、１１…曲げ部、１２，２２…探針先端領域、１２１，２２１…リセス部、１３，２３…接続補助機構、１３１，２０１…中空経路、１４，２４…柔軟性の導電物質、１５，２２２…突起部、２１…曲管部、３０…被測定対象領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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