(57)【要約】      （修正有）【課題】十分なオーバードライブ量を確保し、さらに、接地面積が小さくても十分な実装強度を確保することができるプローブを提供する。【解決手段】プローブカードの電極に接合される接合部２、上記接合部２から延在するアーム部３、上記アーム部３の先端に設けられ検査対象物の電極に接触する先端部４から構成されるプローブ１であって、上記アーム部３は、複数のカンチレバー５、５’を多段に積み重ねて構成されており、下段のカンチレバー５のビーム８の自由端に、上段のカンチレバー５’の固定端が設けられ、自由端が互い違いになるように各カンチレバー５、５’が配置され、上記カンチレバー５、５’のビーム８、８’は、第１のビーム９と第２のビーム１０の２本のビームから構成され、上記第１のビーム９と上記第２のビーム１０は所定の間隔で上下に配置され、両端が互いに固定された形状とする。【選択図】図１
2009300190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブカードの電極に接合される接合部、上記接合部から延在するアーム部、上記アーム部の先端に設けられ検査対象物の電極に接触する先端部から構成されるプローブであって、
上記アーム部は、複数のカンチレバーを多段に積み重ねて構成されており、
下段のカンチレバーのビームの自由端に、上段のカンチレバーの固定端が設けられ、自由端が互い違いになるように各カンチレバーが配置され、
上記カンチレバーのビームは、第１のビームと第２のビームの２本のビームから構成され、上記第１のビームと上記第２のビームは所定の間隔で上下に配置され、両端が互いに固定された形状であることを特徴とするプローブ。
【請求項２】
上記接触部、上記アーム部と上記接合部との接続箇所、および上記接合部の上記電極への接地部が、上下方向にほぼ一直線上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
上記カンチレバーが２段であり、上記接合部と接続された１段目のカンチレバーのビームの長さが、上記１段目のカンチレバーのビームの先端に接続された２段目のカンチレバーのビームの長さよりも短い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、半導体ウエハ上のチップ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。そのために、従来のプローブの形状として、例えば特開２００７−８６０２５号公報に記載されているような、片持ち梁の形状を用いて所定のオーバードライブ量およびスクラブ量を確保する方法が用いられている。
【０００３】
また、近年、モバイル機器を中心として、小型化・軽量化が進んでおり、それに伴い、半導体ウエハの高集積化および高速化が急激に進んでいる。高集積化により電極パッドの狭ピッチ化が進み、より狭ピッチへの対応がプローブに求められ、プローブの縮小化およびプローブの接地面積の縮小が進んでいる。
【特許文献１】特開２００７−８６０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のようにプローブの縮小化が進むにつれて、所定のオーバードライブ量が確保できないという問題が生じてくる。これは、検査対象の電極へのタッチダウン時におけるプローブの変形量を弾性変形領域内に収めるという制限内で、より多くのオーバードライブ量を確保したいという要求があるために生じる問題であり、従来では、プローブの形状と材料の特性からその変形量が限られており、オーバードライブ量も十分ではなかった。
【０００５】
また、上述のようなプローブの接地面積の縮小が進むと、プローブの実装強度を確保することが難しくなり、タッチダウン時にプローブに加わる力によってはプローブが接地箇所を基点としてはがれてくるという問題が生じており、プローブの実装強度の確保が困難となっていた。
【０００６】
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、十分なオーバードライブ量を確保し、さらに、接地面積が小さくても十分な実装強度を確保することが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】
【０００７】
本発明のプローブは、プローブカードの電極に接合される接合部、上記接合部から延在するアーム部、上記アーム部の先端に設けられ検査対象物の電極に接触する先端部から構成されるプローブであって、上記アーム部は、複数のカンチレバーを多段に積み重ねて構成されており、下段のカンチレバーのビームの自由端に、上段のカンチレバーの固定端が設けられ、自由端が互い違いになるように各カンチレバーが配置され、上記カンチレバーのビームは、第１のビームと第２のビームの２本のビームから構成され、上記第１のビームと上記第２のビームは所定の間隔で上下に配置され、両端が互いに固定された形状であることを特徴とする。
【０００８】
さらに、接地面積を小さくするために、上記接触部、上記アーム部と上記接合部との接続箇所、および上記接合部の上記電極への接地部が、上下方向にほぼ一直線上に配置することが好ましい。
【０００９】
また、上記カンチレバーが２段であり、上記接合部と接続された１段目のカンチレバーのビームの長さが、上記１段目のカンチレバーのビームの先端に接続された２段目のカンチレバーのビームの長さよりも短くすることも考えられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のプローブは、プローブカードの電極に接合される接合部、上記接合部から延在するアーム部、上記アーム部の先端に設けられ検査対象物の電極に接触する先端部から構成されるプローブであって、上記アーム部は、複数のカンチレバーを多段に積み重ねて構成されており、下段のカンチレバーのビームの自由端に、上段のカンチレバーの固定端が設けられ、自由端が互い違いになるように各カンチレバーが配置され、上記カンチレバーのビームは、第１のビームと第２のビームの２本のビームから構成され、上記第１のビームと上記第２のビームは所定の間隔で上下に配置され、両端が互いに固定された形状であることにより、より大きなオーバードライブ量を確保することが可能となる。
【００１１】
さらに、接地面積を小さくするために、上記接触部、上記アーム部と上記接合部との接続箇所、および上記接合部の上記電極への接地部が、上下方向にほぼ一直線上に配置することにより、接地面積が小さくても十分な実装強度を確保することが可能となる。
【００１２】
また、上記カンチレバーが２段であり、上記接合部と接続された１段目のカンチレバーのビームの長さを、上記１段目のカンチレバーのビームの先端に接続された２段目のカンチレバーのビームの長さよりも短くするなど設定を変更することによって、プローブ先端のスクラブを抑制したりオーバードライブをかけたときに１段目、２段目のビームが同じ方向（自由端が下がる方向）に曲がるというメリットが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を図を用いて以下に詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態のプローブ１の側面図である。
【００１４】
第１の実施形態のプローブ１は、プローブカードの電極に接合される接合部２、上記接合部２から延在するアーム部３、上記アーム部３の先端に設けられ検査対象物の電極に接触する先端部４から構成される。
【００１５】
さらに上記アーム部３は、図１に示すように、上記接合部３から垂直に延在し、その後水平方向にビーム８が延在する１段目のカンチレバー５と、上記１段目のカンチレバー５のビーム８の自由端に、上記１段目のカンチレバー５のビーム８と所定の間隔で平行な状態で、かつ先端が上記１段目のカンチレバー５とは反対方向となるように固定端が設けられた２段目のカンチレバー５’とから構成される。
【００１６】
そして、上記１段目のカンチレバー５および上記２段目のカンチレバー５’は、各ビーム８，８’が２本のビーム、第１のビーム９および第２のビーム１０から構成されたダブルカンチレバー形状を用いている。上記第１のビーム９および上記第２のビーム１０は所定の間隔で上下に配置され、上記第１のビーム９および上記第２のビーム１０の両端が互いに固定されている。
【００１７】
このようなダブルカンチレバー形状を用いることによって、カンチレバーを２段に重ねた場合に、オーバードライブ時に２つのカンチレバーが先端の上下動によって２段目（先端に近い側）は自由端が下がり、１段目は２段目の変形に引っ張られ自由端が上がるという変形の仕方を防止し、さらに、２本のビームがそれぞれ変形することによって弾性変形領域内で大きなオーバードライブ量を確保することが可能となる。
【００１８】
また、上述のように、１段目および２段目のカンチレバー５，５’を互い違いに配置することによって、各カンチレバー５，５’が互いに反対方向で拘束されることになり、さらに、上記カンチレバー５，５’をダブルカンチレバーとしていることにより、上記プローブ１のスクラブ量を抑制することが可能となる。
【００１９】
また、上記プローブ１のプローブカードの電極に実際に接合する箇所である上記接合部２の接地部分６は、上記先端部４と、上記接合部２と上記アーム部３との接続箇所７と、上下にほぼ一直線上となるような位置に設けている。
【００２０】
このように、検査対象物と接触する上記先端部４と、上記アーム部３の付け根となる上記接合部２との接続箇所７と、上記接合部２の電極との接地部分６とを上下にほぼ一直線上に配置することにより、タッチダウン時に上記プローブ１に加わる力が、上記接地部分６にほぼ垂直に加わることとなり、小さな接地面積でもプローブの実装強度が十分に確保することが可能となる。
【００２１】
本実施形態のプローブ１がタッチダウン時にどのような変形を行うのか、図２を用いて説明する。図２に示すのが、タッチダウン時に変形した状態のプローブ１の側面図である。
【００２２】
タッチダウン時に上記先端部４が、図２に示すように下方向に移動するとした場合、２段目のカンチレバー５’は、矢印で示すように根元を中心に右方向に回転するように変形する。一方、１段目のカンチレバー５は、矢印で示すように根元を中心に左方向に回転するように変形する。
【００２３】
このように、１段目のカンチレバー５と２段目のカンチレバー５’が逆方向の変形を行うことにより、上記先端部４は水平方向の移動量は少なくなり、スクラブ量が抑制されることとなる。
【００２４】
そして、２段のカンチレバー５，５’がそれぞれ反対方向に変形を行うことにより、上記先端部４の垂直方向の移動量は従来の１本のアームのプローブよりも多くなり、オーバードライブ量を十分に確保することが可能となる。
【００２５】
次に、第２の実施形態のプローブ１’について図３，４を用いて説明する。図３は、第２の実施形態のプローブ１’の側面図である。
【００２６】
上記プローブ１’は、プローブカードの電極に接合される接合部２、上記接合部２から延在するアーム部３’、上記アーム部３’の先端に設けられ検査対象物の電極に接触する先端部４から構成される。
【００２７】
さらに上記アーム部３’は、図３に示すように、上記接合部３から垂直に延在し、その後水平方向にビーム８が延在する１段目のカンチレバー５と、上記１段目のカンチレバー５のビーム８の自由端に、上記１段目のカンチレバー５のビーム８と所定の間隔で平行な状態で、かつ先端が上記１段目のカンチレバー５とは反対方向となるように固定端が設けられた２段目のカンチレバー５’と、上記２段目のカンチレバー５’のビーム８の自由端に、上記２段目のカンチレバー５’のビーム８’と所定の間隔で平行な状態で、かつ先端が上記２段目のカンチレバー５’とは反対方向となるように固定端が設けられた３段目のカンチレバー５’’とから構成される。そして、上記カンチレバー５，５’，５’’は、第1の実施形態と同様に、各ビーム８，８’，８’’が第１のビーム９および第２のビーム１０から構成されるダブルカンチレバー形状が用いられている。
【００２８】
このように、本実施形態では、上記アーム部３’に３段のダブルカンチレバー形状のカンチレバー５，５’，５’’を積み重ねて用いている。第１の実施形態より１段多い３段のカンチレバー５，５’，５’’を用いることにより、２段のカンチレバー５，５’を用いた第１の実施形態と比べると、弾性変形領域内において、さらに大きなオーバードライブ量を確保することが可能となる。
【００２９】
また、カンチレバーの個数が増えても、３段のカンチレバー５，５’，５’’をそれぞれ異なる方向で拘束することにより、第１の実施形態と同様に、スクラブ量を抑制することが可能となる。
【００３０】
本実施形態のプローブ１’がタッチダウン時にどのような変形を行うのか、図４を用いて説明する。図４に示すのが、タッチダウン時に変形した状態のプローブ１’の側面図である。
【００３１】
タッチダウン時に上記先端部４が、図４に示すように下方向に移動するとした場合、３段目のカンチレバー５’’は、矢印で示すように根元を中心に右方向に回転するように変形する。２段目のカンチレバー５’は、矢印で示すように根元を中心に左方向に回転するように変形する。一方、１段目のカンチレバー５は、矢印で示すように根元を中心に右方向に回転するように変形する。
【００３２】
このように、段数が増えても１，３段目のカンチレバー５，５’’と２段目のカンチレバー５’が逆方向の変形を行うことにより、上記先端部４は水平方向の移動量を少なくすることができるので、プローブ１’のスクラブ量を抑制することが可能である。
【００３３】
そして、３本のカンチレバー５，５’，５’’がそれぞれ変形することにより、上記先端部４の垂直方向の移動量は第１の実施形態よりもさらに多くなり、オーバードライブ量を十分に確保することが可能となる。
【００３４】
ここでは、２，３段のカンチレバー形状のアームを用いたプローブについて説明を行ったが、段数についてはこれに限定するものではなく、さらに４段以上とすることも可能であり、所望するオーバードライブ量やスクラブ量に応じて変更可能である。
【００３５】
また、上記カンチレバー５，５’，５’’の太さと長さは、アームに加わる応力に応じて適宜変更可能である。そして、カンチレバー形状のカンチレバー５，５’，５’’を構成する２本のビームの間隔は、スクラブ量および上記応力に応じて適宜設定することができる。
【００３６】
次に、第３の実施形態のプローブ１’’について図を用いて説明する。図５に示すのは第３の実施形態のプローブ１’’の側面図である。
【００３７】
第３の実施形態のプローブ１’’は、第１の実施形態のプローブ１と同様に、２段のカンチレバー５，５’から構成されるが、１段目のカンチレバー５と２段目のカンチレバー５’のビームの長さが異なる。第１の実施形態では、上記接合部２の接地部分６は、上記先端部４と、上記接合部２と上記アーム部３との接続箇所７と、上下にほぼ一直線上となるような位置とするために、ビームの長さはほぼ同じとしていた。
【００３８】
しかしながら、本実施形態では、１段目のカンチレバー５のビーム８よりも、２段目のカンチレバー５’のビーム８’の方が長い構造を用いている。このような形状とすることにより、図６に示すように、上記先端部４の変形量を第１の実施形態比べても多くすることができるので、さらにオーバードライブ量を大きく確保することが可能となる。
【００３９】
このような形状を用いるためには、上記１段目のカンチレバー５のバネ定数を、上記２段目のカンチレバー５’よりも高くなるようにしなければならない。そのためには、例えば、上記１段目のカンチレバー５のビーム８の太さを、上記２段目のカンチレバー５’のビーム８’よりも細くなるようにする。他の方法を用いてバネ定数を変えることも可能である。
【００４０】
このような構造を用いることにより、本発明のプローブ１’’は、さらなるオーバードライブ量の確保が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態のプローブの側面図。
【図２】本発明の第１の実施形態のプローブの変形状態を示す側面図。
【図３】本発明の第２の実施形態のプローブの側面図。
【図４】本発明の第２の実施形態のプローブの変形状態を示す側面図。
【図５】本発明の第３の実施形態のプローブの側面図。
【図６】本発明の第３の実施形態のプローブの変形状態を示す側面図。
【符号の説明】
【００４２】
１                    プローブ
２                    接合部
３，３’              アーム部
４                    先端部
５，５’，５’’      カンチレバー
６，６’              接地部
７                    接続箇所
８，８’，８’’      ビーム
９                    第１のビーム
１０                  第２のビーム
【図１】
2009300190.tif 000003
【図２】
2009300190.tif 000004
【図３】
2009300190.tif 000005
【図４】
2009300190.tif 000006
【図５】
2009300190.tif 000007
【図６】
2009300190.tif 000008