(57)【要約】より効率的に変位エネルギーを弾性的に蓄える分岐型屈曲要素を含む、新規なプローブカードで使用する新規な分岐型プローブデザインを提供する。詳細には、かかる新規なプローブカードは基板と基板に接続した分岐型プローブとを含む。分岐型プローブは基板に接続したベースと、ベースに接続し、分岐部接続構造を介して第２分岐部に接続した第１分岐部を少なくとも有すると共に、分岐部接続構造に接続したハンドルを有する分岐型屈曲要素と、を含む。第１分岐部にはプローブ頂部が接続し、このプローブ頂部はＤＵＴと接触するよう用いるものである。プローブカードに対する改善点として、第１分岐部及び第２分岐部が屈曲することにより、プローブ頂部がＤＵＴと接触する際に各分岐部が変位エネルギーの一部を弾性的に蓄えるようにしたことが挙げられる。また、分岐型屈曲要素はフォトリソグラフィ及び層状化フォトリソグラフィを使用して製造することができる。各分岐部は異なる材料から成るものであり得る。分岐型屈曲要素は、ニッケル合金から成るものであり得る。また、第２分岐部よりも硬くなるように第１分岐部を製造することで、接触長をより短くすることができる。分岐部の剛性は、それらの形状及び／又は材料を変えることにより操作可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置をテストするためのプローブカードであって、
基板と、
前記基板に接続した分岐型プローブと、を含み、
前記分岐型プローブが、
前記基板に接続したベースと、
前記ベースに接続し、分岐部接続構造を介して第２分岐部に接続した第１分岐部を少なくとも有すると共に、前記分岐部接続構造に接続したハンドルを有する分岐型屈曲要素と、
前記第１分岐部に接続したプローブ頂部と、
を含むことを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触する際に、前記第１分岐部、前記第２分岐部、及び前記ハンドルが屈曲して変位エネルギーを弾性的に蓄えるようにしたこと、
を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項３】
前記基板に接続したピボットをさらに含み、前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触している間、前記第２分岐部が前記ピボットと接触すること、を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項４】
前記基板に接続したピボットをさらに含み、前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触している間、前記ハンドルが前記ピボットと接触すること、を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項５】
前記分岐型屈曲要素が前記第２分岐部を介して前記ベースに接続すること、を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項６】
前記基板に接続したピボットをさらに含み、前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触している間、前記ハンドルが前記ピボットと接触すること、を特徴とする請求項５に記載のプローブカード。
【請求項７】
前記ハンドルに接続したピボットをさらに含み、前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触している間、前記ピボットが前記基板と接触すること、を特徴とする請求項５に記載のプローブカード。
【請求項８】
前記分岐型屈曲要素が前記ハンドルを介して前記ベースに接続すること、を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項９】
前記基板に接続したピボットをさらに含み、前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触している間、前記第２分岐部が前記ピボットと接触すること、を特徴とする請求項８に記載のプローブカード。
【請求項１０】
前記第２分岐部に接続したピボットをさらに含み、前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触している間、前記ピボットが前記基板と接触すること、を特徴とする請求項８に記載のプローブカード。
【請求項１１】
フォトリソグラフィを用いて前記分岐型屈曲要素を製造すること、を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項１２】
第１のフォトリソグラフィ層を用いて前記第１分岐部を製造し、第２のフォトリソグラフィ層を用いて前記第２分岐部を製造すること、を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項１３】
前記第１分岐部が第１の材料から成り、前記第２分岐部が第２の材料から成ること、を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項１４】
前記分岐型屈曲要素がニッケル合金から成ること、を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項１５】
短い接触長を達成するため、前記第２分岐部に対する前記第１分岐部の相対的な剛性を選択すること、を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項１６】
短い接触長を達成するため、前記第２分岐部の長さに対する前記第１分岐部の相対的な長さを選択すること、を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項１７】
前記第１分岐部が前記第２分岐部よりも硬いこと、を特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項１８】
前記第１分岐部の特徴を形状、材料、及びそれらの組み合わせを含む群から選択し、前記特徴を変えることにより前記第１分岐部の剛性を達成すること、を特徴とする請求項１７に記載のプローブカード。
【請求項１９】
半導体装置をテストするための分岐型プローブであって、
基板に接続するよう使用するベースと、
前記ベースに接続し、分岐部接続構造を介して第２分岐部に接続した第１分岐部を少なくとも有すると共に、前記分岐部接続構造に接続したハンドルを有する分岐型屈曲要素と、
前記第１分岐部に接続したプローブ頂部と、
を含むことを特徴とする分岐型プローブ。
【請求項２０】
前記プローブ頂部が前記半導体装置と接触する際に、前記第１分岐部、前記第２分岐部、及び前記ハンドルが屈曲して変位エネルギーを弾性的に蓄えるようにしたこと、を特徴とする請求項１９に記載の分岐型プローブ。
【請求項２１】
前記分岐型屈曲要素が前記第２分岐部を介して前記ベースに接続すること、を特徴とする請求項１９に記載の分岐型プローブ。
【請求項２２】
前記第２分岐部に接続したピボットをさらに含むこと、を特徴とする請求項１９に記載の分岐型プローブ。
【請求項２３】
前記分岐型屈曲要素が前記ハンドルを介して前記ベースに接続すること、を特徴とする請求項１９に記載の分岐型プローブ。
【請求項２４】
前記第２分岐部に接続したピボットをさらに含むこと、を特徴とする請求項２３に記載の分岐型プローブ。
【請求項２５】
フォトリソグラフィを用いて前記分岐型屈曲要素を製造すること、を特徴とする請求項１９に記載の分岐型プローブ。
【請求項２６】
第１のフォトリソグラフィ層を用いて前記第１分岐部を製造し、第２のフォトリソグラフィ層を用いて前記第２分岐部を製造すること、を特徴とする請求項１９に記載の分岐型プローブ。
【請求項２７】
前記第１分岐部が第１の材料から成り、前記第２分岐部が第２の材料から成ること、を特徴とする請求項１９に記載の分岐型プローブ。
【請求項２８】
前記分岐型屈曲要素がニッケル合金から成ること、を特徴とする請求項１９に記載の分岐型プローブ。
【請求項２９】
短い接触長を達成するため、前記第２分岐部に対する前記第１分岐部の相対的な剛性を選択すること、を特徴とする請求項１９に記載の分岐型プローブ。
【請求項３０】
短い接触長を達成するため、前記第２分岐部の長さに対する前記第１分岐部の相対的な長さを選択すること、を特徴とする請求項１９に記載の分岐型プローブ。
【請求項３１】
前記第１分岐部が前記第２分岐部よりも硬いこと、を特徴とする請求項１９に記載の分岐型プローブ。
【請求項３２】
前記第１分岐部の特徴を形状、材料、及びそれらの組み合わせを含む群から選択し、前期特徴を変えることにより前記第１分岐部の剛性を達成すること、を特徴とする請求項３１に記載の分岐型プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置をテストする装置に関し、より詳細にはかかるテストを行うプローブ接触子のデザインに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハをパターン化して処理することにより、集積回路は一括並列処理で製造される。各ウェハは、同一の集積回路を多数コピーした「ダイ」と称するものを含む。ダイをカットして個別の集積回路にし、販売用にパッケージする前に、半導体ウェハをテストすることが好ましい。欠陥を検出した場合には、欠陥のあるパーツをパッケージして資源を浪費しないうちに、欠陥のあるダイを選定することができる。ダイをカットして個々の集積回路にした後、パッケージ化する前又は後のいずれかに、個々のダイをテストしてもよい（ここでの「パッケージ化」とは、ダイを保護して配線ボードに組み込めるようにする電気的相互接続パッケージに接続する工程をいう）。
【０００３】
ウェハ又は個々のダイ（一般的には被試験デバイス又はＤＵＴと称する）をテストするために、通例としてＤＵＴの表面と接触するプローブカードを使用する。一般にプローブカードには３つの独特な特徴がある：（１）Ｚ方向に移動してダイパッドと接触するＸＹアレイの個別のプローブ；（２）カードを回路テスト装置と接続する電気的インタフェース；（３）プローブカードを適切な位置に正確に取り付けるよう画定した固定基準面。プローブカードをダイパッドと接触させる際、Ｚ方向に移動させることでプローブ頂部と確実に接触させることができる。プローブカードは、最終的には回路テスト装置を一時的にＤＵＴと接続させることを可能にする電気的インタフェースを提供するものである。多くのダイを同時にテストすることができるため、このダイテスト方法は極めて効率的である。この効率をより高めるために、プローブカードの製造業者は、プローブの数をより増大させた、より大きいプローブカードを製造している。
【０００４】
現在は２つの主な種類のプローブデザイン、即ちカンチレバー型とねじれ型を使用して、半導体ダイをテストしている。図６Ａ及び図６Ｂは、従来のカンチレバー型プローブを示している。プローブ（６０５）はプローブ頂部（６１０）と、屈曲要素（６１５）と、基板（６２５）に取り付けたプローブベース（６２０）とを含む。ここではこの構造全体をプローブカードと称する。一般に、ＤＵＴをプローブカードに対してＺ方向（矢印６３０で示す）に移動させることで屈曲要素（６１５）が屈曲し、これによってプローブ頂部（６１０）が試験対象のダイパッドと接触する。図６Ｂは、プローブ屈曲要素（６３５）がダイと接触している間どのように屈曲するかを示している。個々のプローブがＤＵＴ接触パッドと接触するよう移動する（これをタッチダウンと称する）と、プローブ頂部が接触パッドと接触することで完全にダイと電気的接触をなし、テストが開始される。典型的にはアルミニウムである（ただし金やはんだであることもあり、銅の使用も増加している）ダイ接触パッドは、多くの場合、酸化アルミニウムの薄い層又はその他の望ましくない不動態化コーティングの薄い層でコーティングされており、プローブ頂部は完全な電気的接続をなすためにコーティング層を突き破る必要がある。テストが完了すると、プローブ（６０５）はダイパッドから離れるように移動し、プローブは元の位置にはね返される。
【０００５】
しかし、カンチレバー型のデザインにはいくつか欠点がある。典型的なカンチレバー型プローブは長い屈曲要素を有する設計となっており、ダッチダウンの際のプローブ頂部の接触角は（典型的なねじれ型プローブデザインにおける同サイズの頂部と比べて）より小さいものとなる。この結果、頂部接触域がより大きくなり、酸化アルミニウム層を突き破るためにより大きな力が必要となる。一枚のプローブカード上の何百もの或いは何千ものプローブがこのような力をかけるとすれば、大きな力を受け止めるようプローブカードを製造する必要があるが、これは通常プローブカード構成を強化することを意味し、ひいてはプローブカードのコストが増大し、テストシステムが複雑化する。
【０００６】
別の欠点は応力が非効率的に分布することである。タッチダウンの間カンチレバー型プローブが屈曲すると、プローブに生じた応力が、プローブのプローブベース端付近で屈曲要素の上面及び底面に集中する。図７Ａは、カンチレバー型プローブの屈曲要素によって生じる応力の長さ方向の断面図を示し、図７Ｂは屈曲要素の各端における応力の幅方向の断面図（Ａ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面）を示す。図面の左側、Ａ−Ａ断面付近は、屈曲要素のプローブベース付近の部分（部分７０５で示す）であり、図面右側のＢ−Ｂ断面付近はプローブ頂部付近の部分（部分７１０）である。最大応力の５０％よりも大きい応力を受ける屈曲要素の領域を斜線で示す（８１５）。最大応力の５０％よりも大きい応力を受ける屈曲棒の量は、カンチレバー棒全体の量の約２５％であるが、この量はプローブベース付近（７０５）に集中している。屈曲棒の逆側（７１０）にかかる応力は非常に小さいものである。応力を吸収するのは屈曲要素のわずかな部分のみであるため、非効率に応力が分布することが図７Ａ及び図７Ｂから明白である。製造業者が屈曲要素を（多くの場合はプローブの末端を広くすることにより）強化して応力を減少させ故障を防止することができないのは、これらわずかな部分においてである。
【０００７】
図８では、屈曲要素（８１０）において一定の接触幅を有するカンチレバー型プローブ（８０５）を示す。色の濃い領域（８１５）に示すように、カンチレバー型プローブ（８０５）はプローブベースにおいて最も多くの応力を受ける。図８におけるカンチレバー型プローブ（８２０）は、プローブベースにおいて幅がより広くなっていると共に、プローブ頂部に向けてテーパ形状を成す屈曲要素（８２５）を有する。色の濃い領域（８３０）で示すように、屈曲要素（８２５）の受ける応力は、幅広でないデザインよりもはるかに少ない。しかしこのデザインには経費がかかる。屈曲要素をプローブベース付近でより広くすると、図９で示すようにプローブカードの記録密度に悪影響が及ぼされる。記録密度が効率的でなければ、（パッド同士がより密接になる部分で）より繊細なピッチでＤＵＴをテストするためにプローブのレイアウトとデザインを調整することが困難となる。
【０００８】
第２の種類のプローブはこれらの欠点の一部を克服するために開発されたねじれ型デザインに基づくものである。例えば、特許文献１は、ねじりばねデザインを開示している。図６Ｃはねじれ型プローブデザインを示している。プローブ頂部（８１）がＤＵＴ接触パッドと接触すると、頂部（８１）に対して垂直方向にかかる力に応じて頂部が柔軟に動く。頂部（８１）の垂直方向の動きによってアーム（８２）が押し下げられ、ねじれ要素（８３）が矢印（９０）の示す方向にねじれて屈曲する。ねじれ要素（８３）がねじりバネとして働くことで、頂部（８１）に復元力が及ぼされる。
【０００９】
ねじれ型のデザインはカンチレバー型デザインを超える幾つか利点を有する。典型的なねじれ型プローブのアームは短く設計されているため、ダッチダウンの間、プローブ頂部が（典型的なカンチレバー型プローブデザインにおける同サイズの頂部に比べて）より大きい頂部接触角を呈することとなる。これにより頂部の接触領域がより小さくなると共に、酸化アルミニウム層を突き破るのにもプローブの力がより小さい力でよく、プローブカードの及ぼす全体的な力が小さくなる。全体的な力が小さくなれば、同等のカンチレバー型デザイン程の補強をプローブカードに対して行う必要がなくなるため、製造コストを削減でき、又は１枚のカードによって多くのプローブを作ることができる。
【００１０】
最後に、ねじれ型デザインはねじれ要素の全体にわたってより効率的に応力を分散させる。図１０Ａは、ねじれ要素の及ぼす応力の長さ方向の断面図を示し、図１０Ｂはねじれ要素の各端における応力の幅方向の断面図（Ｃ−Ｃ断面及びＤ−Ｄ断面）を示す。最大応力の５０％よりも大きい応力を受けるねじれ要素の領域を斜線領域（１００５）で示しているが、ねじれ要素の中心（１０１０）が受ける応力は最小の応力である。最大応力の５０％よりも大きい応力を受けるねじれ要素の対応量は、ねじれ要素の全体の量の約６０％である。カンチレバー型デザインとは異なり、この応力はねじれ要素の全長にわたってかかっており、プローブベースに集中していない。従って、ねじり棒の幅を均一にして記録密度を高めることが、より効率的である。
【００１１】
しかし、ねじれ型プローブにも欠点がある。まず、アームがより短いという典型的なねじれ型デザインの場合、接触長が概して長くなり、ＤＵＴに対する接触パッドのサイズが制限される。第二に、典型的にアームの長さが短い形状であるため、検査を行っている間プローブ頂部をより大きくＺ形に移動させるために、大きいねじれ力が必要となる。このようにねじれが大きいことで、素材疲労によってねじれ要素がわずかにＺ形に変形し、これがＺ形シフトにつながる可能性がある。第三に、ねじれ型プローブもＤＵＴレイアウト形状によっては記録密度が制限される。図１１Ａは、プローブベース（１１１０）とプローブ頂部（１１１５）を有するねじれ型プローブ形状（１１０５）を示す。この形状では、プローブカードはプローブ頂部の構成に合った接触パッド形状を有するＤＵＴを効果的にテストすることができる。図１１Ｂは、異なるプローブ頂部の構成（１１２５）を有する新たなプローブ構成（１１２０）を示す。しかし、少なくとも２つの領域（１１３０及び１１３５）においてプローブ同士が妨害し合い、プローブカードが効率的に稼働することができないため、この構成は機能しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第６，４２６，６３８号
【特許文献２】米国特許出願第１１／０１９９１２号
【特許文献３】米国特許出願第１１／１０２９８２号
【特許文献４】米国特許出願第１１／１９４，８０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、ねじれ型プローブデザインとカンチレバー型プローブデザインの両方の利点を利用しつつ、それらに関連する欠点を減少させたプローブが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本開示では、プローブに一層効率的に変位エネルギーを蓄えることにより、従来技術の欠点に対応した新規な分岐型プローブデザインを提供する。詳細には、かかる新規なプローブカードは基板と基板に接続した分岐型プローブとを含む。分岐型プローブは基板に接続したベースと、ベースに接続し、分岐部接続構造を介して第２分岐部に接続した第１分岐部を少なくとも有する分岐型屈曲要素を含み、分岐部接続構造はハンドルに接続する。第１分岐部にはプローブ頂部が接続し、このプローブ頂部はＤＵＴと接触するよう用いるものである。プローブカードに対する改善点として、第１分岐部及び第２分岐部とハンドルが屈曲することにより、プローブ頂部がＤＵＴと接触する際にそれらが変位エネルギーを弾性的に蓄えるようにしたことが挙げられる。同様に、分岐型屈曲要素はフォトリソグラフィ及び層状化フォトリソグラフィを使用して製造することができる。各分岐部は異なる材料から成るものであり得る。分岐型屈曲要素は、ニッケル合金から成るものであり得る。また、第２分岐部よりも硬くなるように第１分岐部を製造することで、接触長をより短くすることができる。分岐部の剛性は、それらの形状及び／又は材料組成を変えることにより、操作可能である。
【００１５】
一実施形態では、基板はピボットを含み、第２分岐部はプローブ頂部がＤＵＴと接触している間ピボットと接触する。
【００１６】
別の実施形態では、分岐型屈曲要素は、第２分岐部を介してベースに接続する。この実施形態は基板に接続したピボットをさらに含み、分岐型屈曲要素はプローブ頂部がＤＵＴと接触している間、ハンドルを介してピボットと接触する。
【００１７】
別の実施形態では、分岐型屈曲要素はハンドルを介してベースに接続する。この実施形態は基板に接続したピボットをさらに含み、第２分岐部はプローブ頂部がＤＵＴと接触している間ピボットと接触する。
【００１８】
さらに別の実施形態ではピボットは第２分岐部に接続し、ピボットはプローブ頂部がＤＵＴと接触している間基板と接触する。
【００１９】
また本明細書では、基板に接続するよう使用するベースと、ベースに接続した分岐型屈曲要素とを含む新規な分岐型プローブデザインを開示する。分岐型屈曲要素は少なくとも第１分岐部を含み、該第１分岐部は分岐部接続構造を介して第２分岐部に接続し、分岐部接続構造はハンドルに接続する。プローブ頂部は、第１分岐部に接続する。分岐型プローブに対する改善点として、第１分岐部及び第２分岐部とハンドルが屈曲することにより、プローブ頂部がＤＵＴと接触する際にそれらが変位エネルギーを弾性的に蓄積するようにしたことがある。また、分岐型屈曲要素はフォトリソグラフィ及び層状化フォトリソグラフィを用いて製造することができる。各分岐部は、異なる材料から成るものであり得る。分岐型屈曲要素は、ニッケル合金から成るものであり得る。
【００２０】
一実施形態では、分岐型屈曲要素は第２分岐部を介してベースに接続する。別の実施形態では、分岐型屈曲要素は、ハンドルを介してベースに接続する。さらに別の実施形態では、ピボットは第２分岐部又はハンドルに接続する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】新規な分岐型プローブデザインの実施形態を示す図である。
【図２Ａ】係合していない構成と係合した構成（即ちプローブ頂部がＤＵＴと接触している）の両構成の図１の実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】係合していない構成と係合した構成（即ちプローブ頂部がＤＵＴと接触している）の両構成の図１の実施形態を示す図である。
【図３Ａ】係合していない構成と係合した構成（即ちプローブ頂部がＤＵＴと接触している）の両構成の、別の新規な分岐型プローブデザインを示し、３Ｃ及び３Ｄは、ねじれ型プローブ構成の不十分な記録密度と分岐型プローブ構成の記録密度とを比較した図である。
【図３Ｂ】係合していない構成と係合した構成（即ちプローブ頂部がＤＵＴと接触している）の両構成の、別の新規な分岐型プローブデザインを示し、３Ｃ及び３Ｄは、ねじれ型プローブ構成の不十分な記録密度と分岐型プローブ構成の記録密度とを比較した図である。
【図４Ａ】係合していない構成と係合した構成（即ちプローブ頂部がＤＵＴと接触している）の両構成の、別の新規な分岐型プローブデザインを示す図である。
【図４Ｂ】係合していない構成と係合した構成（即ちプローブ頂部がＤＵＴと接触している）の両構成の、別の新規な分岐型プローブデザインを示す図である。
【図５Ａ】係合していない構成と係合した構成（即ちプローブ頂部がＤＵＴと接触している）の両構成の、さらに別の新規な分岐型プローブデザインを示す図である。
【図５Ｂ】係合していない構成と係合した構成（即ちプローブ頂部がＤＵＴと接触している）の両構成の、さらに別の新規な分岐型プローブデザインを示す図である。
【図６Ａ】カンチレバー型プローブを示し、６Ｃはねじれ型プローブを示す図である。
【図６Ｂ】カンチレバー型プローブを示し、６Ｃはねじれ型プローブを示す図である。
【図７Ａ】カンチレバー型プローブの屈曲要素の受ける応力に関して長さ方向の断面と幅方向の断面を示す図である。
【図７Ｂ】カンチレバー型プローブの屈曲要素の受ける応力に関して長さ方向の断面と幅方向の断面を示す図である。
【図８】一定の幅の屈曲要素と幅広にした屈曲要素を有するカンチレバー型プローブの受ける力を示す図である。
【図９】幅広にした屈曲要素を有するカンチレバー型プローブの記録密度を示す図である。
【図１０Ａ】ねじれ型プローブのねじれ要素の受ける応力に関して長さ方向の断面と幅方向の断面を示す図である。
【図１０Ｂ】ねじれ型プローブのねじれ要素の受ける応力に関して長さ方向の断面と幅方向の断面を示す図である。
【図１１Ａ】ねじれ型プローブ構成の記録密度とそれに付随する欠点を示す図である。
【図１１Ｂ】ねじれ型プローブ構成の記録密度とそれに付随する欠点を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
分岐型屈曲要素を含む新規な分岐型プローブデザインについて以下で説明する。この分岐型屈曲要素により、分岐型プローブはプローブ構造のより多くにわたって一層効率よく変位エネルギーを蓄えることができる。分岐型プローブには、記録密度がより大きくなる、素材疲労によるプローブの故障が減る、プローブカードの力が小さい、接触長がより短い、といった利点がある。分岐型プローブデザインは、特定の用途を最適化するよう操作することもでき、さらにプローブカードの効率と費用対効果が高まる。
【００２３】
図１は新規な分岐型プローブ（１０５）の実施形態を示す。分岐型プローブ（１０５）は、基板（図示せず）に接続するプローブベース（１１０）と、分岐型屈曲要素（１１５）（説明のため色を濃くして示す）とを含む。分岐型屈曲要素（１１５）は、テーブルフォークのようなものを想起するのが最もよいが、該要素は少なくとも２つの分岐部（１２０）及び（１２５）と、これら分岐部同士の間の分岐部接続構造（１２７）と、ハンドル（１２９）とを含み、該ハンドルはプローブベース（１１０）と分岐部接続構造（１２７）とを接続する。プローブ頂部（１３０）は、プローブ柱部（１３５）を介して第１分岐部（１２０）に接続する。基板にはピボット（１４０）（停止点としても知られている）が接続し、ピボットは第２分岐部（１２５）から一定の距離をおいて配置されている。図１は斜視図であるため、ピボット（１４０）と第２分岐部（１３５）の間の小さい間隙は見えない。
【００２４】
図２Ａ及び図２Ｂは、図１の実施形態と同じ実施形態を示す。図２Ａは係合していない構成、即ち、プローブ頂部がＤＵＴと接触していない構成の分岐型プローブ（１０５）の側面図である。この視点からであれば、ピボット（１４０）と第２分岐部（１３５）の間の間隙が見える。図２Ｂでは、分岐型プローブ（１０５）は係合した構成（即ちＤＵＴと接触している）であり、力（２０５）がプローブ頂部にかかっている。力（２０５）が分岐型屈曲要素を屈曲させ、これにより変位エネルギーが弾性的に蓄えられる。分岐型屈曲要素の形状のため、エネルギーは単純なカンチレバーデザインよりも均等に配分される。詳細には、プローブ（１０５）は第１分岐部（１２０）の位置２１５、第２分岐部（１３５）の位置２２５、ハンドル（１２９）の位置２２０及び位置２１０等、分岐型屈曲要素（色の濃い部分）にわたってエネルギーを配分する。応力がより均等に配分される利点は、単純なカンチレバーデザインの場合のように効率的に動作させるためにプローブを特別な材料で補強する必要がないことであり、分岐型プローブ（１０５）により、より一層効率的で好適な記録密度が可能となる。
【００２５】
分岐型プローブデザインの別の利点は、ねじれ型プローブに比べて接触長が短いことである。図２Ａを参照すると、プローブ（１０５）が係合していても第２分岐部（１３５）がピボット（１４０）と接触する前であれば、プローブ（１０５）は接触長に関してカンチレバーと同じように働く。第２分岐部（１３５）がピボット（１４０）と接触すると、第２分岐部（１３５）はピボット（１４０）をスライドし始め、これによりプローブ頂部にわずかな並進移動が生じる。ただしプローブ頂部の移動（そしてこれによる接触長）は、ねじれ型プローブデザインのものよりもはるかに小さい。したがって、分岐型プローブはねじれ型プローブデザインより一層高い記録密度をもたらす。
【００２６】
材料の組成及び／又は分岐部の形状の両方を操作することにより、接触長をさらに細かく調整することができる。例えば図２Ａにおいて、第１分岐部（１２０）よりも硬くなるように第２分岐部（１３５）を作製することで、接触長を短くすることができる。接触長が短くなる利点は、より小さい接触パッドを用いてダイをテストすることが可能になることである。逆に、第２分岐部（１３５）を第１分岐部（１２０）よりも硬くならないよう作製すれば、接触長を長くすることができる。適切な材料を選択することにより、それぞれの分岐部の剛性を操作できる。ヤング率の低い材料はより柔軟であり、剛性は低下する。ヤング率が高くなれば、剛性が増す。分岐部を長くする及び／又は薄くすれば剛性は低下し、逆に分岐部を短くする、厚くする、及び／又は幅を広くすれば剛性が増すということで、剛性の調整を行うことができる。分岐型屈曲要素のハンドルにも同様の操作を行うことができる。
【００２７】
特許文献２及び特許文献３で開示されたものを含め、幾つかの手法で分岐型プローブを作製することができる。なお、それら両特許出願の権利は本出願の出願人が所有しており、本明細書ではかかる両特許出願の内容を参照して本文の記載の一部とする。それら２つの出願は、一般的なフォトリソグラフィ・パターンめっき技術を犠牲金属の使用と組み合わせて使用して、プローブ等の微細構造をさらに作製することを示している。プローブはいくつかの種類の材料を使用して作製することができる。その中で最も一般的なものは、性能が高く好適にめっきできるニッケル合金である。そのような合金としてニッケルコバルト合金及びニッケルマンガン合金があるが、ニッケルマンガン合金はより柔軟である−即ちヤング率が最も低い。
【００２８】
特許文献４は、種々の層にフォトリソグラフィを行っている間にプローブの種々の部分を形成することを教示しているが、この特徴は、特許文献２及び特許文献３に記載されたフォトリソグラフィプロセスを使用して可能となったものである。この技術を使用して、分岐型プローブの種々の部分を異なる材料で製造することが可能であり、これによりハイブリッドなプローブ特徴をさらに細かく調整することが可能となる。例えば、接触長をより短くするために第２分岐部（１３５）をニッケルマンガン（柔軟性が高い）で製造し、第１分岐部（１２０）をニッケルコバルト（柔軟性が低い）で製造することができる。接触長をより長くしたい場合には、前記材料の選択とは逆の選択が可能である。
【００２９】
図３Ａ及び図３Ｂは、別の新規な分岐型プローブ（３０５）の実施形態を示している。図３Ａは係合していない構成、即ち、プローブ頂部がＤＵＴと接触していない構成の分岐型プローブ（３０５）の側面図である。分岐型プローブ（３０５）は、基板（３１２）に接続したプローブベース（３１０）と、分岐型屈曲要素（３１５）を含む。分岐型屈曲要素（３１５）は少なくとも２つの分岐部（３２０）及び（３２５）と、分岐部同士の間の分岐部接続構造（３２７）と、分岐部接続構造（３２７）に接続したハンドル（３２９）をさらに含む。プローブ頂部（３３０）は、プローブ柱部（３３５）を介して第１分岐部（３２０）に接続する。ハンドル（３２９）から一定の距離（３４５）をおいて配置したピボット（３４０）が基板に接続している。代替的に、ピボット（３４０）をハンドル（３２９）に取り付けても良い。図３Ｂでは、分岐型プローブ（３０５）は係合した構成（即ちＤＵＴと接触した構成）にあり、力（３５０）がプローブ頂部にかかっている。力（３５０）により分岐型屈曲要素が屈曲し、これにより弾性的に変位エネルギーが蓄えられる。上記のように分岐型屈曲要素の形状により、単純なカンチレバーデザインよりも一層均等にエネルギーを配分することができる。即ち、分岐型プローブ（３０５）には高い応力を受ける領域が少なくとも４つ（３５５、３６０、３６５、及び３７０）あり、それら領域は第１分岐部（３２０）、第２分岐部（３２５）、及びハンドル（３２９）に散在している。分岐型プローブ（３０５）は、一層均等に配分された応力プロファイルを有することにより、単純なカンチレバーデザインのように補強したり余分な設計を行ったりする必要なく、より一層効果的且つ効率的に動作することができる。当然のことながら、分岐型プローブ（３０５）は所望の性能仕様に達するように種々の材料及び／又は形状で構成することができる。
【００３０】
分岐型プローブ（３０５）の利点は、分岐型プローブの構成によって接触方向が実際に変化するため、図１及び図２に関して述べたものよりも一層短い接触長を有することである。図３Ａを参照すると、プローブ（３０５）は係合しているものの分岐型屈曲要素（３１５）がピボットに当接する前であれば、プローブ（３０５）は接触長に関してカンチレバーと同様に動作する。この第１モードの接触長の方向を矢印３７５により示す。分岐型屈曲要素（３１５）がハンドル（３２９）を介してピボット（３４０）に当接すると、ハンドル（３２９）はピボット（３４０）をスライドし始め、これによりプローブ頂部が矢印３８０の方向にわずかに並進移動するため、第２モードでは自身がたどった経路を戻るように接触方向が変わる。最終的に、接触長は従来のカンチレバーよりも短く、ねじれ型プローブデザインよりはるかに短い。したがって、分岐型プローブ（３０５）は非常に高い記録密度で使用することができる。
【００３１】
また、分岐型プローブはねじれ型プローブを超える利点を有する。図３Ｃ及び図３Ｄでは、ねじれ型プローブの記録密度を分岐型プローブのものと比較している。図３Ｃは図１１Ｂと同じ図であるが、比較を行い易くするためにここでも提示している。少なくとも２つの領域（１１３０及び１１３５）でプローブ同士が相互に妨害し合って、プローブカードの効率的な稼働を阻止するため、このプローブ構成（１１２０）は機能しないことを想起されたい。しかし、図３Ｄで示すように分岐型プローブを用いることで、同じプローブ頂部の構成を達成することができる。プローブ頂部の構成（３８５）はねじれ型プローブ頂部の構成（１１２５）と同じであるが、ねじれ型デザインのようにプローブ同士が妨害し合うことはない。したがって、分岐型プローブはねじれ型プローブより多くのプローブ頂部の構成を含むことができる。
【００３２】
図４Ａ及び図４Ｂは、新規な分岐型プローブ（４０５）のさらに別の実施形態を示す。図４Ａは係合しない構成、即ち、プローブ頂部がＤＵＴと接触しない構成の分岐型プローブ（４０５）の側面図である。分岐型プローブ（４０５）は基板（４１２）に接続したプローブベース（４１０）と分岐型屈曲要素（４１５）（説明のため色を濃くして示す）を含む。分岐型屈曲要素（４１５）は、少なくとも２つの分岐部（４２０）及び（４２５）と、分岐部同士の間の分岐部接続構造（４２７）と、プローブベース（４１０）及び分岐部接続構造（４２７）に接続したハンドル（４２９）をさらに含む。プローブ頂部（４３０）はプローブ柱部（４３５）を介して第１分岐部（４２０）に接続している。基板（４１２）から一定の距離（４４５）をおいて配置したピボット（４４０）が第２分岐部（４２５）に接続する。図４には示していないが、基板上に第２ピボットを備えてピボット（４４０）が第２ピボットと接触し得るようにすることも可能である。図４Ｂでは、分岐型プローブ（４０５）は係合した構成（即ちＤＵＴと接触している）にあり、力（４５０）がプローブ頂部にかかっている。力（４５０）が分岐型屈曲要素を屈曲させるため、変位エネルギーが弾性的に蓄えられる。上記のように、分岐型屈曲要素の形状により、単純なカンチレバーデザインよりもエネルギーを一層均等に配分することができる。詳細には、分岐型プローブ（４０５）は分岐型プローブ屈曲要素（４１５）にわたって高い応力を受ける領域が５つある−即ち、第１分岐部（４２０）は位置４５５において、第２分岐部（４２５）は位置４６０及び４６５において、ハンドル（４２７）は位置４７０及び４７５において、それぞれ高い応力を受ける。より均等に配分された応力プロファイルを有することにより、分岐型プローブ（４０５）は、単純なカンチレバーデザインのように補強したり余分な設計を行ったりする必要なく、より効果的且つより効率的に動作することが可能である。
【００３３】
図５Ａ及び図５Ｂは、新規な分岐型プローブ（５０５）のさらに別の実施形態を示しているが、これは上記の実施形態に類似したものである。図５Ａは係合していない構成、即ち、プローブ頂部がＤＵＴと接触していない構成の分岐型プローブ（５０５）の側面図である。分岐型プローブ（５０５）は基板（５１２）に接続したプローブベース（５１０）と、分岐型屈曲要素（５１５）（説明のため色を濃くして示す）とを含む。分岐型屈曲要素（５１５）は、少なくとも２つの分岐部（５２０）及び（５２５）と、分岐部同士の間の分岐部接続構造（５２７）と、ハンドル（５２９）をさらに含み、該ハンドルはプローブベース（５１０）と分岐部接続構造（５２７）の両方に接続している。プローブ頂部（５３０）は、プローブ柱部（５３５）を介して第１分岐部（５２０）に接続する。基板（５１２）から一定の距離（５４５）をおいて配置したピボット（５４０）が第２分岐部（５２５）に接続する。図５では示していないが、基板上に第２ピボットを設け、ピボット（５４０）が第２ピボットと接触し得るようにすることも可能である。図５Ｂでは、分岐型プローブ（５０５）は係合した構成（即ちＤＵＴと接触した構成）であり、プローブ頂部には力（５５０）がかかっている。力（５５０）により分岐型屈曲要素が屈曲して、変位エネルギーが分岐型プローブ（５０５）にわたって効率的に弾性的に蓄えられる。詳細には、分岐型プローブ（５０５）には高い応力を受ける５つの領域、即ち５５５、５６０、５６５、５７０、及び５７５がある。これらの高い応力を受ける領域の各々は、第１分岐部（５２０）（位置５５５）、第２分岐部（５２５）（位置５６５及び５７５）、並びにハンドル（５２９）（位置５６０及び５７０）を含む分岐型屈曲要素の構造にわたって高い応力が蓄えられる。本明細書に記載したすべての実施形態と同様に、分岐型プローブ（５０５）は望ましい性能仕様に達するように種々の形状と種々の材料で構成することができる。
【００３４】
本明細書に記載した実施形態を使用することにより、ねじれ型デザインの利点、即ち、応力の分散がより均等であること及び記録密度に関する利点、そして単純なカンチレバーデザインの利点、即ち、接触長がより短いという利点を併せて利用する分岐型プローブを製造することができる。分岐型プローブの利点は、プローブが全体量のより多くにわたって変位エネルギーを効率的に吸収するために、プローブを補強する必要性が減ることである。同じく、分岐型屈曲要素を含む分岐部の剛性を操作することにより、接触長を短くすることができる。分岐型プローブの構造を操作することで、接触の方向を変えることもできる。これにより、記録密度がより高くなり、故障率が低下し、そして過度の応力からくる素材疲労を原因とするプローブの故障がより少なくなる等、プローブカードがより効率的で費用効果の高いものとなる。分岐部の形状と材料の組成を通して分岐型プローブを細かに調整して、特定の用途にカスタマイズすることで、プローブカードの効率と費用効果をさらに高めることができる。
【００３５】
上記は本発明の特定の実施形態に関して説明したものであるが、本発明の主旨を逸脱することなく多くの変形を施すことができることは、当業者には容易に明らかであろう。添付の特許請求の範囲は、かかる変形も本発明の主旨及び範囲に含むものとする。従って、本明細書に示した実施形態はあらゆる点で例示であると共に、何ら制約を加えるものではなく、発明の範囲は上記の記載ではなく添付の特許請求の範囲により示すものである。特許請求の範囲と同等の意味及び同等の範囲内にある変更は、全て特許請求の範囲内に含むものとする。さらに出願人は、以下の特許請求の範囲と「明細書中の実施形態が厳密に同一の広がりを持つ」ことを特には意図していない。Phillips対AHW Corp.、415 F. 3d 1303, 1323（米国連邦巡回控訴裁判所、2005年)（大法廷)の判例を参照。
【符号の説明】
【００３６】
１０５  分岐型プローブ
１１０  プローブベース
１２０、１２５  分岐部
１２７  分岐部接続構造
１２９  ハンドル
１３０  プローブ頂部
１３５  プローブ柱部
１４０  ピボット
【図１】
2010539476.tif 000003
【図２Ａ】
2010539476.tif 000004
【図２Ｂ】
2010539476.tif 000005
【図３Ａ】
2010539476.tif 000006
【図３Ｂ】
2010539476.tif 000007
【図３Ｃ】
2010539476.tif 000008
【図３Ｄ】
2010539476.tif 000009
【図４Ａ】
2010539476.tif 000010
【図４Ｂ】
2010539476.tif 000011
【図５Ａ】
2010539476.tif 000012
【図５Ｂ】
2010539476.tif 000013
【図６Ａ】
2010539476.tif 000014
【図６Ｂ】
2010539476.tif 000015
【図６Ｃ】
2010539476.tif 000016
【図７】
2010539476.tif 000017
【図８】
2010539476.tif 000018
【図９】
2010539476.tif 000019
【図１０】
2010539476.tif 000020
【図１１Ａ】
2010539476.tif 000021
【図１１Ｂ】
2010539476.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月4日(2010.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
別の欠点は応力が非効率的に分布することである。タッチダウンの間カンチレバー型プローブが屈曲すると、プローブに生じた応力が、プローブのプローブベース端付近で屈曲要素の上面及び底面に集中する。図７Ａは、カンチレバー型プローブの屈曲要素によって生じる応力の長さ方向の断面図を示し、図７Ｂは屈曲要素の各端における応力の幅方向の断面図（Ａ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面）を示す。図面の左側、Ａ−Ａ断面付近は、屈曲要素のプローブベース付近の部分（部分７０５で示す）であり、図面右側のＢ−Ｂ断面付近はプローブ頂部付近の部分（部分７１０）である。最大応力の５０％よりも大きい応力を受ける屈曲要素の領域を斜線で示す（７１５）。最大応力の５０％よりも大きい応力を受ける屈曲棒の量は、カンチレバー棒全体の量の約２５％であるが、この量はプローブベース付近（７０５）に集中している。屈曲棒の逆側（７１０）にかかる応力は非常に小さいものである。応力を吸収するのは屈曲要素のわずかな部分のみであるため、非効率に応力が分布することが図７Ａ及び図７Ｂから明白である。製造業者が屈曲要素を（多くの場合はプローブの末端を広くすることにより）強化して応力を減少させ故障を防止することができないのは、これらわずかな部分においてである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
図８では、屈曲要素（８１０）において一定の接触幅を有するカンチレバー型プローブ（８０５）を示す。色の濃い領域（８３０）に示すように、カンチレバー型プローブ（８０５）はプローブベースにおいて最も多くの応力を受ける。図８におけるカンチレバー型プローブ（８２０）は、プローブベースにおいて幅がより広くなっていると共に、プローブ頂部に向けてテーパ形状を成す屈曲要素（８２５）を有する。色の濃い領域（８３０）で示すように、屈曲要素（８２５）の受ける応力は、幅広でないデザインよりもはるかに少ない。しかしこのデザインには経費がかかる。屈曲要素をプローブベース付近でより広くすると、図９で示すようにプローブカードの記録密度に悪影響が及ぼされる。記録密度が効率的でなければ、（パッド同士がより密接になる部分で）より繊細なピッチでＤＵＴをテストするためにプローブのレイアウトとデザインを調整することが困難となる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図４Ａ及び図４Ｂは、新規な分岐型プローブ（４０５）のさらに別の実施形態を示す。図４Ａは係合しない構成、即ち、プローブ頂部がＤＵＴと接触しない構成の分岐型プローブ（４０５）の側面図である。分岐型プローブ（４０５）は基板（４１２）に接続したプローブベース（４１０）と分岐型屈曲要素（４１５）（説明のため色を濃くして示す）を含む。分岐型屈曲要素（４１５）は、少なくとも２つの分岐部（４２０）及び（４２５）と、分岐部同士の間の分岐部接続構造（４２９）と、プローブベース（４１０）及び分岐部接続構造（４２９）に接続したハンドル（４２７）をさらに含む。プローブ頂部（４３０）はプローブ柱部（４３５）を介して第１分岐部（４２０）に接続している。基板（４１２）から一定の距離（４４５）をおいて配置したピボット（４４０）が第２分岐部（４２５）に接続する。図４には示していないが、基板上に第２ピボットを備えてピボット（４４０）が第２ピボットと接触し得るようにすることも可能である。図４Ｂでは、分岐型プローブ（４０５）は係合した構成（即ちＤＵＴと接触している）にあり、力（４５０）がプローブ頂部にかかっている。力（４５０）が分岐型屈曲要素を屈曲させるため、変位エネルギーが弾性的に蓄えられる。上記のように、分岐型屈曲要素の形状により、単純なカンチレバーデザインよりもエネルギーを一層均等に配分することができる。詳細には、分岐型プローブ（４０５）は分岐型プローブ屈曲要素（４１５）にわたって高い応力を受ける領域が５つある−即ち、第１分岐部（４２０）は位置４５５において、第２分岐部（４２５）は位置４６０及び４６５において、ハンドル（４２７）は位置４７０及び４７５において、それぞれ高い応力を受ける。より均等に配分された応力プロファイルを有することにより、分岐型プローブ（４０５）は、単純なカンチレバーデザインのように補強したり余分な設計を行ったりする必要なく、より効果的且つより効率的に動作することが可能である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
上記は本発明の特定の実施形態に関して説明したものであるが、本発明の主旨を逸脱することなく多くの変形を施すことができることは、当業者には容易に明らかであろう。添付の特許請求の範囲は、かかる変形も本発明の主旨及び範囲に含むものとする。従って、本明細書に示した実施形態はあらゆる点で例示であると共に、何ら制約を加えるものではなく、発明の範囲は上記の記載ではなく添付の特許請求の範囲により示すものである。特許請求の範囲と同等の意味及び同等の範囲内にある変更は、全て特許請求の範囲内に含むものとする。さらに出願人は、以下の特許請求の範囲と「明細書中の実施形態が厳密に同一の広がりを持つ」ことを特には意図していない。Phillips対AWH Corp.、415 F. 3d 1303, 1323（米国連邦巡回控訴裁判所、2005年)（大法廷)の判例を参照。
【国際調査報告】
2010539476.tif 000023