(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部および上記先端部と一体の弾性変形部を有し、上記弾性変形部が、上記先端部に加えられる軸方向の押圧力によって変形して上記先端部を所定の第１の方向に動かす第１変形部と、上記第１変形部の変形が所定の状態になった後に、上記押圧力の増加によって変形して上記第１の方向とは逆方向の第２の方向に上記先端部を動かす第２変形部とを備えたことを特徴とするプローブ。
【請求項２】
第１変形部が、第１の支点と、上記第１の支点を支点として回動する第１のアーム部と、上記第１のアーム部の回動を所定量で停止させる停止部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハの試験に用いるプローブカードに使用されるプローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩチップなどの半導体ウエハの電気的諸特性の測定は、プローブカードのプローブを検査対象の電極に接触させて行われる。測定の際、電極とプローブとの電気的接続を確保するために、オーバードライブによりプローブの先端で電極表面の酸化膜を削り取り、電極の導電部分を露出させることが行われている。
【０００３】
オーバードライブにより電極表面の酸化膜を削り取る場合には、オーバードライブの量が多くてもスクラブ痕の増大を制御する必要があり特許文献１にも示されているように、プローブ形状に様々な工夫が成されていた。
【特許文献１】特開２００２−３２８１３９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のプローブは、オーバードライブによってプローブ先端の接触部が所定方向に一度移動するだけであるために、電極表面の酸化膜の剥離が不十分な場合があった。また、酸化膜の剥離を十分に行うために接触部の移動距離を大きくすれば検査対象の電極をはみ出すという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような従来のプローブが有していた課題を解決するために、検査対象の電極表面の酸化膜を十分に剥離し、確実な電気的接続を行うことのできるプローブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のプローブは、先端部および上記先端部と一体の弾性変形部を有し、上記弾性変形部が、上記先端部に加えられる軸方向の押圧力によって変形して上記先端部を所定の第１の方向に動かす第１変形部と、上記第１変形部の変形が所定の状態になった後に、上記押圧力の増加によって変形して上記第１の方向とは逆方向の第２の方向に上記先端部を動かす第２変形部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のプローブは、第１変形部が、第１の支点と、上記第１の支点を支点として回動する第１のアーム部と、上記第１のアーム部の回動を所定量で停止させる停止部とを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のプローブは、先端部および上記先端部と一体の弾性変形部を有し、上記弾性変形部が、上記先端部に加えられる軸方向の押圧力によって変形して上記先端部を所定の第１の方向に動かす第１変形部と、上記第１変形部の変形が所定の状態になった後に、上記押圧力の増加によって変形して上記第１の方向とは逆方向の第２の方向に上記先端部を動かす第２変形部とを備えたことにより、第１変形部と第２変形部が異なるタイミングで変形を行うことになり、接触部である先端部が電極表面での往復移動を行うことになり、オーバードライブ時の酸化膜を削り取りが方向を変えて数度行われることになる。
【０００９】
また、本発明のプローブは、第１変形部が、第１の支点と、上記第１の支点を支点として回動する第１のアーム部と、上記第１のアーム部の回動を所定量で停止させる停止部とを備えることにより、小さいスクラブ領域での往復移動が可能となり、狭ピッチの狭い面積の電極上でも十分にスクラブを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を図を用いて以下に詳細に説明する。図１は、本発明のプローブ１の第１の実施形態の側面図であり、図２はプローブ１の斜視図である。
【００１１】
プローブ１は、先端部８と、先端部８と一体の弾性変形部１７を有しており、弾性変形部１７は、先端部８に加えられる軸方向の押圧力によって変形して先端部８を所定の第１の方向に動かす第１変形部１１と、第１変形部１１の変形が所定の状態になった後に、上記押圧力の増加によって変形して第１の方向とは逆方向の第２の方向に先端部８を動かす第２変形部１２とを備える。
【００１２】
さらにプローブ１は、基板に取付けられる支持部２、支持部２から延在するアーム部３を備え、アーム部３は、第１の支点６を有する第１のアーム部４、および第２の支点７を有する第２のアーム部５からなる。
【００１３】
アーム部３は第１の支点６および第２の支点７で折れ曲がり、第１の支点で第１のアーム部４と第２のアーム部５に分かれており、第１のアーム部の先端に先端部８が備えられている。
【００１４】
第１変形部１１と第２変形部１２は弾性率が異なる構成となっており、第１変形部１１は、第１のアーム部４および第１の支点６からなり、第２変形部１２は、第２のアーム部および第２の支点からなる。
【００１５】
第１変形部１１の弾性率は、第２変形部１２の弾性率より小さい。この弾性率の違いにより、図２に示すように、プローブ１の先端部８が電極１０に接触しオーバードライブさせた時に、まず第１変形部１１が変形し、その後第２変形部１２が変形することが可能となる。
【００１６】
プローブ１の製造方法としては、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等の良導電性金属材料から、エッチング、プレス、或いは電鋳にて作成し、先端部８を成形・研磨した後、金（Ａｕ）、又は錫（Ｓｎ）にてメッキしたものが好ましい。該加工方法では金属の曲げを伴わないで成形されるため、曲げ加工等によるもののような金属疲労が残留しておらず、繰り返し使用においてもバネ性が劣化せず、耐久性に優れたものを得ることができる。
【００１７】
上記加工の際、第１変形部１１と第２変形部１２は弾性率が異なり、第１変形部１１の弾性率が、第２変形部１２の弾性率より小さくなるようにする。そのために第１変形部１１と第２変形部１２は、各部材の大きさや形状を異なるように形成する。
【００１８】
半導体ウエハの電気的諸特性の測定の際に、オーバードライブによりプローブ１がどのような動きを行って電極の酸化被膜を剥ぎ取るかを、図３を用いて説明する。図３の（ａ）は基板９に取り付けられたプローブ１が、検査対象物の電極１０に最初に接触した状態を示している。この状態からオーバードライブをかけると、図３の（ｂ）、（ｃ）の状態へと移行していく。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、測定のためにプローブ１を押圧すると、先ず初めに先端部８が検査対象物の電極１０に接触する。
【００２０】
次に、さらにプローブ１を押圧してオーバードライブをかけると、図３（ｂ）に示すように、プローブ１は、第１の支点６を中心に第１のアーム部４が矢印で示す方向に回転変形し、第１変形部１１の変形が起こる。この変形は、第１のアーム部４および第１の支点６が含まれる第１変形部１１の弾性率が、第２変形部１２より小さいことにより生じる。
【００２１】
この第１変形部１１の変形により、先端部８は、点線で示す最初の位置から、矢印の方向に電極１０の表面を第１の方向に移動し、電極１０の表面のスクラブ動作を行う。このスクラブ動作により電極１０の表面の酸化被膜が削り取られる。この最初のオーバードライブの時、第１のアーム部４が回転変形し第２のアーム部５と接触し回転変形を止めることにより、最初のスクラブ動作を終えるようにすることができる。
【００２２】
上記動作に続いて、さらにプローブ１を押圧してオーバードライブを続けると、第１の支点を中心とした第１変形部１１の変形が終わり、図３（ｃ）に示すように、第２の支点７を中心とした第２のアーム部５の回転変形し、第２変形部１２の変形が始まる。第１変形部１１は上述の変形したままの状態で、第２のアーム部５の回転変形（第２変形部１２の変形）が行われることにより、先端部８は矢印で示すように１点鎖線の位置から上述の第１の方向とは反対方向の第２の方向に電極１０の表面を移動してスクラブ動作を行う。このスクラブ動作により、さらに電極１０の表面の酸化被膜が削り取られる。
【００２３】
上述のように、本願発明によるプローブ１は、オーバードライブにより、先端部８が電極１０の表面上を２方向に移動し、スクラブ動作を行う。この２方向の移動によるスクラブ動作は、電極１０の表面上での往復動作となるので、電極１０の表面の酸化膜を効果的に削り取ることができる。
【００２４】
先端部８の移動量は、アーム部３の各支点における折り曲げ角度の設定およびアーム部３の各アームの長さや太さの設定により変更することができる。
【００２５】
次に本発明のプローブ１の第２の実施形態について説明を行う。図４に示すのが停止部１３を備えた第２の実施形態のプローブ１の側面図である。
【００２６】
図４に示すプローブ１は、第１の実施形態と同様に、支持部２、先端部８、第１変形部１１および第２変形部１２から成る。
【００２７】
第１変形部１１は、第１のアーム部４、第１の支点６を備え、さらに停止部１３を備える。第１変形部１１は略６角形をしているが、一箇所に切欠きが形成されており、この切欠きが停止部１３として機能する。
【００２８】
第２変形部１２は、第２のアーム部５、第２の支点７を備え、第１変形部１１と同様に停止部１３を備える。第２変形部１１は略７角形をしているが、一箇所に切欠きが形成されており、この切欠きが停止部１３として機能する。
【００２９】
本実施形態のプローブ１がオーバードライブによりどのような動きをして、電極の酸化被膜を剥ぎ取り、停止部１３がどのように機能するか説明する。
【００３０】
初めにプローブ１が押圧されて電極と接触し、接触した状態からさらにオーバードライブを行うと、まず第１変形部１１が変形を行う。この変形は図４に示す矢印ａのような第１の支点６を中心とした回転変形であり、先端部８はこの回転変形により電極１０の表面を図４の矢印１８の方向へと移動し、電極に対してスクラブを行う。
【００３１】
第１変形部１１の変形が大きくなると、第１変形部１１の停止部１３の隙間が無くなり、第１変形部１１の変形が停止する。
【００３２】
第１変形部１１の変形が終了し、さらにオーバードライブを行うと、第２変形部１２の変形が始まる。第２変形部１２の変形は、図４の矢印ｂのような第２の支点７を中心とした回転変形であり、先端部８はこの回転変形により、上述の移動方向とは反対の矢印１９の方向へと移動し、スクラブ動作を行う。
【００３３】
第２変形部１２の変形が大きくなると、第２変形部１２の停止部１３の隙間が無くなり、第２変形部の変形が終了し、先端部８の移動も完了し、スクラブ動作は終了する。
【００３４】
このように、本実施形態では、停止部１３がストッパーとして機能し、先端部８の移動量が制限され、移動方向が変えられる。よって、停止部１３の隙間の大きさにより、先端部８の移動量を制御可能であり、面積の小さい電極に対応して、少ない移動量の往復運動が可能となり、狭い範囲での確実なスクラブを実現する。
【００３５】
次に、第３の実施形態として、第３変形部１４を有するプローブ１について説明する。図５に示すのが、第３変形部１４を有するプローブ１の側面図である。
【００３６】
第３の実施形態のプローブ１は、第１変形部１１および第２変形部１２に加え第３変形部１４を備え、各変形部は、アーム部及び支点からなり、停止部１３が設けられている。
【００３７】
第１変形部１１および第２変形部１２は第１の実施形態と同様のアーム部および支点からなり、各アーム部の略中央にアーム部から突出した凸形の停止部１３が設けられている。
【００３８】
また、第３変形部１４は、第３のアーム部１５および第３の支点１６からなり、さらに第３のアーム部１５の略中央に第３のアーム部から突出した凸形の停止部１３を設けられており、さらに支持部２にも停止部１３が設けられている。
【００３９】
本実施形態のプローブ１は第３変形部１４を備えることにより、狭い範囲での確実なスクラブが可能となる。本実施形態のプローブ１の動き、およびスクラブ方法について説明する。
【００４０】
本実施形態のプローブ１が押圧され電極に接触し、さらにオーバードライブを行うことにより、まず第１変形部１１が変形する。この変形は図５に示す矢印ａのような第１の支点６を中心とした回転変形であり、先端部８はこの回転変形により電極１０の表面を図５の矢印１８の方向へと移動し、最初のスクラブ動作を行う。
【００４１】
第１変形部１１の変形が大きくなると、第１変形部１１の停止部１３と第２変形部１２の停止部１３との隙間が無くなり、第１変形部１１の変形が終了する。
【００４２】
第１変形部１１の変形が終了後さらにオーバードライブを行うと、第２変形部１２の変形が始まる。第２変形部１２の変形は、図５の矢印ｂのような第２の支点７を中心とした回転変形であり、先端部８はこの回転変形により、上述の移動方向とは反対の矢印１９の方向へと電極の表面を移動し次のスクラブ動作を行う。
【００４３】
第２変形部１２の変形が大きくなると、第２変形部１２の停止部１３と第３変形部１４の停止部１３との隙間が無くなり、第２変形部１２の変形が終了する。
【００４４】
上述の実施形態では、ここまででスクラブ動作は終了していたが、本実施形態では、  第２変形部１２の変形が終わってもさらにオーバードライブを行うと、第３変形部１４の変形が始まる。第３変形部１４の変形は、図５の矢印ｃのような第３の支点１６を中心とした回転変形であり、先端部８はこの回転変形により、上述の移動方向とは反対の最初の移動方向と同じ矢印２０の方向へと再び電極の表面を移動し、さらにスクラブ動作を行う。
【００４５】
第３変形部１４の変形が大きくなると、第３変形部１４の停止部１３と支持部２に設けられた停止部１３との隙間が無くなり、第３変形部１４の変形が終了し、プローブ１の変形が終了し、スクラブ動作も完了する。
【００４６】
このように、本実施形態では先端部８が２度方向転換を行い３度のスクラブ動作を行うので、１度の移動量が少なくても、スクラブ動作の回数を増やすことができる。これにより、小さい電極に対しても、十分なスクラブ量を確保することができる。
【００４７】
このように、本願発明のプローブ１はオーバードライブにより先端部８が電極１０の表面を往復移動することにより、従来のプローブより、確実なスクラブ動作が可能となり、より効果的に電極１０の表面の酸化膜を削り取り、電極１０の導電部分の露出量を多くすることができ、確実な電気接続を実現する。
【００４８】
また、本発明は、プローブが弾性率の異なる領域を有することにより、２つの支点を中心とした２種類の回転変形が同時にではなく順に行われ、プローブの先端が従来には無い往復運動を行い、酸化被膜を十分に削り取ることを可能とするものであり、従来のプローブと比較しても大きな効果を有するものとなる。
【００４９】
本発明のプローブの構造では、針圧が段階的に変化することになるが、これはプローブと試験対象のウエハとの間隔に依存するものである。このため、本発明のプローブを基板上に多数設けることにより、プローブカードと試験対象のウエハとの平行度が「ならい」によって調節されやすくなるという効果が生じる。
【００５０】
本発明の主旨からして、ここに挙げたプローブの詳細形状に限定されるものではないことは明らかであり、様々な形状の変更が可能であることは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態のプローブの側面図。
【図２】本発明の第１実施形態のプローブの斜視図。
【図３】（ａ）は、図１のプローブを基板に取り付け電極に接触させた状態の側面図、（ｂ）は、オーバードライブにより第１の方向に先端部が移動した状態のプローブの側面図、（ｃ）は、オーバードライブにより第２の方向に先端部が移動した状態のプローブの側面図。
【図４】本発明の第２実施形態のプローブの側面図。
【図５】本発明の第３実施形態のプローブの側面図。
【符号の説明】
【００５２】
１    プローブ板
２    支持部
３    アーム部
４    第１のアーム部
５    第２のアーム部
６    第１の支点
７    第２の支点
８    先端部
９    基板
１０  電極
１１  第１変形部
１２  第２変形部
１３  停止部
１４  第３変形部
１５  第３のアーム部
１６  第３の支点
【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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