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特開2023-40298電子デバイスを試験する装置のコンタクトプローブおよび対応するプローブヘッド
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023040298
(43)【公開日】2023-03-22
(54)【発明の名称】電子デバイスを試験する装置のコンタクトプローブおよび対応するプローブヘッド
(51)【国際特許分類】
G01R 1/06 20060101AFI20230314BHJP
G01R 1/073 20060101ALI20230314BHJP
【ＦＩ】
G01R1/06 B
G01R1/073 D
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023007552
(22)【出願日】2023-01-20
(62)【分割の表示】P 2019531945の分割
【原出願日】2017-12-06
(31)【優先権主張番号】102016000127507
(32)【優先日】2016-12-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT
(71)【出願人】
【識別番号】519046085
【氏名又は名称】テクノプローベ ソシエタ ペル アチオニ
(74)【代理人】
【識別番号】110001896
【氏名又は名称】弁理士法人朝日奈特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】クリッパ、ロベルト
(72)【発明者】
【氏名】ヴァロリ、ラファエーレ
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ウェハ上に集積された、電子デバイスを試験する装置との接続のためのコンタクトプローブおよび対応するプローブヘッドであって、互いに極めて近い、すなわち非常に小さなピッチを有する接触パッドの構成についても、より高密度の実装を可能にするコンタクトプローブおよび対応するプローブヘッドを提供する。
【解決手段】電子デバイスを試験する装置のプローブヘッドのコンタクトプローブ２０は、それぞれの接触パッドとの接触を実現するように構成され、実質的に、それぞれの端部２０Ａ、２０Ｂ間の長手方向に延在するプローブ本体２０Ｃを備え、少なくとも１つの端部２０Ｂがプローブ本体２０Ｃよりも大きな横方向寸法を有する。好適には、１つの端部２０Ｂが、前記コンタクトプローブ２０が実現された基板からの分離後に前記コンタクトプローブ２０上にある切れ端材２４Ａを収容するように構成された少なくとも１つの窪み２３Ａを備える。
【選択図】図６Ａ
【解決手段】電子デバイスを試験する装置のプローブヘッドのコンタクトプローブ２０は、それぞれの接触パッドとの接触を実現するように構成され、実質的に、それぞれの端部２０Ａ、２０Ｂ間の長手方向に延在するプローブ本体２０Ｃを備え、少なくとも１つの端部２０Ｂがプローブ本体２０Ｃよりも大きな横方向寸法を有する。好適には、１つの端部２０Ｂが、前記コンタクトプローブ２０が実現された基板からの分離後に前記コンタクトプローブ２０上にある切れ端材２４Ａを収容するように構成された少なくとも１つの窪み２３Ａを備える。
【選択図】図６Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子デバイスを試験する装置のプローブヘッド用のコンタクトプローブ（２０）であって、それぞれの接触パッドとの接触を実現するように構成され、それぞれの端部（２０Ａ、２０Ｂ）の間で、実質的に長手方向に延在するプローブ本体（２０Ｃ）を備え、少なくとも１つの端部（２０Ｂ）が前記プローブ本体（２０Ｃ）よりも大きな横方向寸法を有し、前記少なくとも１つの端部（２０Ｂ）が、前記コンタクトプローブ（２０）が実現される基板（２５）からの分離後に前記コンタクトプローブ（２０）上にある切れ端材（２４Ａ）を収容するように構成された少なくとも１つの窪み（２３Ａ）を備えた、コンタクトプローブ（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子デバイスを試験する装置のコンタクトプローブおよび対応するプローブヘッドに関する。
【背景技術】
【0002】
本発明は限定的でないが特に、ウェハ上に集積された電子デバイスを試験する装置のコンタクトプローブおよび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する。
【発明の概要】
【0003】
よく知られているように、プローブヘッドは本質的に、マイクロストラクチャ、特に、ウェハ上に集積された電子デバイスの複数の接触パッドを、その機能性試験、特に電気的な機能性試験、または一般に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させるのに適した装置である。
【0004】
集積デバイスに対して行われる試験は、早ければ、製造工程にある不良回路を検出し、隔離するのに特に有用である。通常、プローブヘッドはしたがって、ウェハ上に集積されたデバイスの、切断され、チップ格納パッケージ内に組立てられる前の電気的試験に使用される。
【0005】
一般に、プローブヘッドは、略板状の、および互いに平行の少なくとも一対の板またはダイによって保持される複数の可動の接触要素またはプローブを備える。上記ダイは、適切な孔を備えており、および、コンタクトプローブの移動および考えられる変形のために自由空間またはエアギャップを残すために互いに一定の距離をおいて配置される。特に、上記ダイの対は通常、良好な電気的および機械的特性を有する特殊な合金のワイヤでできているコンタクトプローブが軸方向に摺動するガイド孔がいずれにも設けられた上方のダイおよび下方のダイを備える。
【0006】
被試験デバイスの接触パッドとコンタクトプローブとの間の良好な接続は、デバイス自体へのプローブヘッドの押圧によって確実にされ、上方および下方のダイ内に作られたガイド孔内で移動可能なコンタクトプローブは、その押圧接触中に、２つのダイ間のエアギャップ内での曲げ、およびそうしたガイド孔内の摺動を受ける。この種のプローブヘッドは通常、垂直プローブを有するプローブヘッドと呼ばれ、英語の用語「Ｖｅｒｔｉｃａｌ ｐｒｏｂｅ ｈｅａｄ（垂直プローブヘッド）」で示される。
【0007】
特に、図１は、少なくとも１つのコンタクトプローブ１が摺動するそれぞれのガイド孔２Ａおよび３Ａを有する少なくとも１つの下方の板状サポートまたはダイ２および上方の板状サポートまたはダイ３を備えるプローブヘッド１０を概略的に示す。
【0008】
なお、便宜上、ここおよび以下では、「上方」および「下方」の用語は、限定的であると解されることなく、図の局所参照系に関して使用されている。
【0009】
コンタクトプローブ１は、そうしたプローブヘッド１０が端要素を形成する試験装置（図示せず）と被試験デバイス（図示せず）との間の機械的および電気的接触を実現するように、被試験デバイス４の接触パッド４Ａに当接することが意図された少なくとも１つの端部または接触先端１Ａを有する。
【0010】
ここおよび以下では、「接触先端」との用語は、パッドに接触すること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、当該接触ゾーンまたは領域は必ずしも鋭利ではない。
【0011】
一部の場合には、コンタクトプローブは上方のダイに対応してヘッド自体に締結固定され、そうしたプローブヘッドは、「ブロックされたプローブヘッド」と呼ばれる。
【0012】
しかし、プローブヘッドは、ブロックされていないプローブ、すなわち、締結固定されていないがミクロ接触基板を介して基板とインターフェース接続された状態に保持されたプローブを伴ってより頻繁に使用され、そうしたプローブヘッドは、「ブロックされていないプローブヘッド」と呼ばれる。ミクロ接触基板は通常、プローブに接触する他に、被試験デバイス上の接触パッドに対してその上に実現された接触パッドを空間的に再配分すること、特に、パッド自体の中心間の距離の制約を緩和することも可能にするので、「スペーストランスフォーマ」と呼ばれる。
【0013】
この場合、図１に示すように、コンタクトプローブ１は、そうしたスペーストランスフォーマ５の接触パッド５Ａに向かってさらなる端部または接触ヘッド１Ｂを有する。プローブ１とスペーストランスフォーマ５との間の良好な電気的接触は、コンタクトプローブ１の接触ヘッド１Ｂをスペーストランスフォーマ５の接触パッド５Ａに押し当てることにより、被試験デバイス４との接触と同様に確実にされる。
【0014】
下方のダイ２および上方のダイ３は好適には、コンタクトプローブ１の変形を可能にするエアギャップ６によって間隔が空けられる。最後に、ガイド孔２Ａおよび３Ａは、その中のコンタクトプローブ１の摺動を可能にするように所定の大きさに作られる。
【0015】
さらに、特に、プローブ１の接触ヘッド１Ｂまたは接触先端１Ａの、被試験デバイス４およびスペーストランスフォーマ５の接触パッド４Ａおよび５Ａそれぞれへの押圧接触中に、プローブ１は、ガイド孔２Ａおよび３Ａ内を摺動し、エアギャップ６に対応して変形を受ける。
【0016】
プローブが受ける変形の形状、およびそうした変形をもたらすのに必要な力は、プローブができている合金の物理的特性、上方ダイ内のガイド孔と、下方ダイ内の対応するガイド孔との間のオフセットの値などのいくつかの要因に依存する。
【0017】
プローブヘッドの正しい動作は基本的には、２つのパラメータ、すなわち、コンタクトプローブの垂直移動すなわちオーバートラベル、および、そうしたコンタクトプローブの接触先端の水平移動すなわちスクラブの垂直移動すなわちオーバートラベルに関連する。知られているように、接触パッドの表面の「スクラブ」を可能にするように接触先端の適切なスクラブを確実にし、このようにして、例えば、薄層状または酸化膜状となる、不純物を除去し、よって、プローブヘッドによって行われる接触を改善することが重要である。
【0018】
プローブと被試験デバイスとの間の良好な電気的接触が常に確実にされるべきであるので、これらの特徴はすべて、プローブヘッドの製造工程において評価され、較正されるべきである。いわゆる「シフトプレート（ｓｈｉｆｔｅｄ ｐｌａｔｅ）」技術によって製造された試験ヘッドの場合、「バックリングビーム（ｂｕｃｋｌｉｎｇ ｂｅａｍ）」とも呼ばれるコンタクトプローブ１は、それらの全長にわたって一定の、好ましくは矩形の断面を伴って、まっすぐな状態にされ、通常、接触端部、特に、図１に示すような接触先端１Ａおよび接触ヘッド１Ｂそれぞれを形成するためにそれらの端において鋭利にされる。よって、示された例におけるように、略中央位置においてプローブ本体の変形をもたらすために下方のダイ２と上方のダイ３との間のシフトを、この種のプローブヘッドに対して与えることが知られている。これらのプローブヘッドは、「シフトプレートプローブヘッド」とも呼ばれる。
【0019】
プローブヘッド製造における重要なパラメータは、被試験デバイス上の接触パッドの中心間の距離（いわゆるピッチ）である。実際に、対応する製造技術の進歩に伴い、集積電子デバイスのピッチはますます小さくなっており、プローブヘッド内のコンタクトプローブの高密度実装を余儀なくし、コンタクトプローブ間の相互接触を回避すべきであるという配置の課題をもたらす。
【0020】
最新技術では、通常、ピッチとして示される、集積デバイス上の接触パッドの中心間の距離は、３０μｍ以上８０μｍ以下の範囲に含まれる値まで低減している。このピッチ低減は、ますます高くなっている緊急性を伴ってマトリックス型パッドの構成に影響を及ぼしている。この場合、同一行上のパッドの接触中心間および同一列上のパッドの接触中心間の距離は３０μｍ以上８０μｍ以下の範囲に含まれる値まで低減している。
【0021】
既に述べたように、最新の製造の被試験デバイスの接触パッド構成のピッチ値におけるこの低減は、隣接するプローブ間の、特に、それらの突出部間の接触に関する課題をもたらす。
【0022】
プローブヘッドの上方および下方のダイ内に実現された対応するガイド孔から滑落することが可能でないことを確実にするために実質的に使用され、よって、コンタクトプローブの残りの部分よりも大きい、特に、プローブ本体の直径よりも大きい少なくとも１つの直径（直径とはそうした断面の最大寸法を意味する）を有する、特に接触ヘッド１Ｂの、一端部に対応する少なくとも１つの拡張部をコンタクトプローブ１が有する場合に、この課題が強く感じられる。
【0023】
コンタクトプローブの拡張部の寸法の増加だけによっても、例えば、被試験デバイスのパッドのマトリックス分布よりも、列方向、行方向それぞれについて、隣接するプローブ間の接触の可能性が高いそうした部分に対応する隣接するプローブに接近する可能性を劇的に抑える、上述した高密度実装の課題は増大する。
【0024】
言い換えれば、コンタクトプローブ、およびそれらを備えるプローブヘッドを設計する際に、特にそれらの拡張部、例えば、接触ヘッドの当該部分に対応する隣接プローブ間で離隔させる必要のある距離の最小値を考慮することも必要になる。隣接するプローブ間の接触を回避するのに適したそうした最小距離は明らかに、プローブヘッドが試験することができるデバイスの接触パッドの距離またはピッチに影響を及ぼす。さらに、列または行方向の等しい、または異なる最小距離値を与えることが可能になる。
【0025】
そうしたコンタクトプローブの関係する寸法は、コンタクトプローブの製造方法に対する拘束力が非常に大きいということも知られている。特に、最近製造された集積回路を試験する技術分野では、被試験デバイスの接触パッド間、および、よって、対応するプローブヘッドのコンタクトプローブ間の大きく低減された距離により、特に、フォトリソグラフィー、マスキング、成長、およびアタックの手法を使用する、コンタクトプローブの伝統的な製造方法の寸法上の限度が脅かされている。
【0026】
したがって、近年では、レーザー技術を使用した、プローブヘッドのコンタクトプローブの製造方法における関心が増大している。
【0027】
特に、プローブの最終的な所望の形態における金属シートを「切り抜く」ことにより、コンタクトプローブを得ることを可能にするレーザー切断による製造方法は通常、
図２Ａに示すように、導電材料でできた基板１１を用意する工程と、
図２Ｂにおいて破線で示すように、そうしたプローブに望ましい外形１０Ｃに応じたレーザー切断により、各コンタクトプローブ１０を画定する工程と
を備える。
図２Ａに示すように、導電材料でできた基板１１を用意する工程と、
図２Ｂにおいて破線で示すように、そうしたプローブに望ましい外形１０Ｃに応じたレーザー切断により、各コンタクトプローブ１０を画定する工程と
を備える。
【0028】
特に、図２Ｃに示すように、当該方法は、それぞれが、コンタクトプローブ１０の接触先端１０Ａまたは接触ヘッド１０Ｂを備える部分を意味するそれぞれの端部１０Ａおよび１０Ｂを備えており、基板１１の長手展開方向、特に、図２Ｃに示すような垂直方向Ｙに従って延在する、基板１１内の複数のコンタクトプローブ１０をレーザー切断することにより、画定をもたらす。
【0029】
接触先端１０Ａおよび接触ヘッド１０Ｂについて図に示した形状は、同じ形状、または例示したものと異なる形状を有し得るので、完全に任意である。
【0030】
通常、画定の工程は、図３Ａに、および拡大図である図３Ｂに概略的に示すように、少なくとも１つの対応する材料ブリッジ１３を介して基板１１に固定するように、対応するフレーム１２内に各コンタクトプローブ１０を実現する。
【0031】
したがって、当該方法は、材料ブリッジ１３を切断することにより、基板１１からコンタクトプローブ１０を分離するさらなる分離工程を備える。
【0032】
特に、図３Ａおよび図３Ｂに示す例では、各コンタクトプローブ１０は、１つの材料ブリッジ１３であって、対応するフレーム１２内に基板１１を接続し、対応するフレーム１２にそれを固定する１つの材料ブリッジ１３のみを有し、上記材料ブリッジ１３は、端部と別個のプローブの一部分に対応して実現される。
【0033】
【0034】
例えば、図４Ａおよび図４Ｂに概略的に示すように、なお、単一の材料ブリッジ１３によって基板１１に固定されるように各コンタクトプローブ１０を実現することが可能であり、この場合、好ましくは側方の位置におけるその接触パッド１０Ｂに対応して実現される。このようにして、実際に、材料ブリッジ１３は、プローブの残りの部分よりも大きな寸法を有するコンタクトプローブ１０の位置、すなわち、材料ブリッジ１３自体を切断することによる基板１１からのコンタクトプローブ１０の分離の時点において特に有用である、良好な機械的封止部を有する領域内にある。
【0035】
さらに、材料ブリッジ１３の上記位置付けにより、前述したように、そうしたコンタクトプローブ１０を備えるプローブヘッドの動作中に上方の、または下方のガイドのガイド孔内で摺動しなければならない、コンタクトプローブ１０の部分において、切れ端材、および面の凹凸が残ることが阻止される。
【0036】
実際に、基板１１からのコンタクトプローブ１０の分離中の材料ブリッジ１３の切断には、切れ端材と呼ばれ、図５中の参照番号１４に示す、ブリッジ自体の取り付け部に対応してコンタクトプローブ１０に固定されている保持材料が関係することがよく知られている。既に示したように、この切れ端材１４がコンタクトプローブ１０の接触パッド１０Ｂに対応しており、実際にその側方の実装面積を増加させ、したがって、ちょうど、接触ヘッド１０Ｂにおいて配置された上記切れ端材１４に対応する、隣接するプローブ間の接触のリスクをおかさないために、そのようにして実現された多数のプローブを高密度実装する可能性を低減することが考えられる。
【0037】
さらに、対応する接触ヘッド１０Ｂの両側に対称に配置された少なくとも２つの材料ブリッジ１３を有するようにコンタクトプローブ１０を実現することが一般的であり、基板１１からの上記コンタクトプローブ１０の分離により、接触ヘッド１０Ｂの両側に配置された切れ端材１４が残される。
【0038】
さらに、高い表面粗さを有する領域であるそうした切れ端材１４に対応する隣接するプローブの考えらえる接触により、少なくとも、そうしたプローブが望まない状態である動かない状態となり、それらを備えるプローブヘッドの機能も決定的に喪失しまいかねない。
【発明が解決しようとする課題】
【0039】
本発明の技術的課題は、先行技術によって作られたシステムに現在、なお影響を及ぼす制約および欠点を解消することを可能にするような構造的および機能的特徴を有する、特にウェハ上に集積された、電子デバイスを試験する装置との接続のためのコンタクトプローブおよび対応するプローブヘッドであって、特に、互いに極めて近い、すなわち非常に小さなピッチを有する接触パッドの構成についても、プローブヘッド内のプローブ自体のより高密度の実装を可能にするように、例えばプローブの接触ヘッドに対応するその拡張部間の接触の確率を低減することができる、コンタクトプローブおよび対応するプローブヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0040】
本発明の基となる解決策の考えは、プローブが得られた基板に、取り付け部の切れ端材を収容することができ、よって、そうしたプローブヘッドによる被試験デバイスの互いに極めて近い接触パッドの構成についても、対応するプローブヘッド内に一旦収容されると相互間のプローブの接触のリスクを低減する、プローブの残りよりも大きな寸法を有する、その一端部、特に接触ヘッドに対応する少なくとも１つの窪みを備えたコンタクトプローブを実現することである。
【0041】
この解決策の考えに基づけば、上記技術的課題は、電子デバイスを試験する装置のプローブヘッドのコンタクトプローブであって、それぞれの接触パッドとの接触を実現するように構成され、それぞれの端部の間で、実質的に長手方向に延在するプローブ本体を備え、少なくとも１つの端部がプローブ本体よりも大きな横方向寸法を有し、少なくとも１つの端部が、上記コンタクトプローブが実現される基板からの分離後に上記コンタクトプローブ上にある切れ端材を収容するように構成された少なくとも１つの窪みを備える、コンタクトプローブによって解決される。
【0042】
さらに、特に、本発明は適宜、単独で、または組み合わせで以下のさらなる、および任意的な特徴を備える。
【0043】
本発明の別の態様によれば、少なくとも１つの端部は、スペーストランスフォーマの接触パッドに当接するように構成された接触ヘッドであり得、さらなる端部は、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接触先端であり得る。
【0044】
本発明の別の態様によれば、上記窪みは、５μｍ以上１５μｍ以下の範囲に含まれる値を有する長さだけ、端部の内側へ延在し得る。
【0045】
さらに、コンタクトプローブは、コンタクトプローブの第１の側壁にのみ対応して当接する拡張部を備え得る。
【0046】
特に、拡張部は、コンタクトプローブを備えるプローブヘッドのガイドの対応する面に当接するように構成された少なくとも１つのアンダーカット壁を画定し得る。
【0047】
さらに、少なくとも１つの端部は、プローブ本体の直径およびアンダーカット壁の長さの和に等しい実装面積の直径を有し得、直径は対応する断面の最大寸法を意味する。
【0048】
本発明の別の態様によれば、コンタクトプローブは、別のさらなるアンダーカット壁を画定するように、コンタクトプローブの反対側の第２の側壁に対応して突出するさらなる拡張部を備え得る。
【0049】
特に、上記少なくとも１つの端部は、アンダーカット壁の長さの和と、プローブ本体の直径との和に等しい、実装面積の直径を有し得、直径は、対応する断面の最大寸法を意味する。
【0050】
さらに、上記窪みは、拡張部の少なくとも１つの内側へ延在し得る。
【0051】
コンタクトプローブはさらに、拡張部内に延在するそれぞれの窪みを備え得る。
【0052】
特に、アンダーカット壁および／またはさらなるアンダーカット壁は、プローブ本体の直径の５～３０％に等しい値を有する長さを有し得る。
【0053】
本発明の別の態様によれば、切れ端材は、材料ブリッジを通過する少なくとも１つの脆弱ラインに対応し得、材料ブリッジの一体性を破断することにより、基板からのコンタクトプローブの分離を容易にするように構成される。
【0054】
特に、少なくとも１つの脆弱ラインは、上記窪みにおけるコンタクトプローブに近接する材料ブリッジ上に配置し得る。
【0055】
本発明はさらに、電子デバイスの機能性試験のための垂直プローブを有するプローブヘッドであって、プローブヘッドは、適切なエアギャップにより互いに間隔が空けられた、少なくとも一対の板状支持体を備え、板状支持体は、上述したように作られているコンタクトプローブである複数のコンタクトプローブを摺動可能に収容するためのそれぞれのガイド孔を備えているプローブヘッドに関する。
【0056】
本発明の別の態様によれば、板状支持体は、エアギャップに対応する予変形を、それぞれのガイド孔内で摺動する上記コンタクトプローブに対して付与するように適切に相互にシフトさせることが可能であり、コンタクトプローブそれぞれの端部の、少なくとも１つの拡張部は、端部に近接して板状支持体の上記ガイド孔の壁上に載って支えられているコンタクトプローブの壁から突出する。
【0057】
特に、少なくとも１つの拡張部は、板状支持体の第１の面に当接するように構成されたアンダーカット壁を画定し得る。
【0058】
本発明の別の態様によれば、プローブヘッドは、対応する壁から拡張部が突出した、複数の隣接するプローブを長手方向または横方向において備え得る。
【0059】
代替的には、プローブヘッドは、それぞれの反対側の壁から拡張部が突出した複数の隣接するプローブを長手方向または横方向において備え得る。
【0060】
本発明の別の態様によれば、プローブヘッドは、コンタクトプローブの両方の側壁から突出している拡張部を備えた接触ヘッドを有する、複数の対称のコンタクトプローブ、および、コンタクトプローブの一方の側壁のみから突出する１つの拡張部のみを備えている接触ヘッドを有する、複数の非対称のコンタクトプローブを備え得、そうした拡張部は、それらが形成された基板からのコンタクトプローブの分離による、切れ端材を収容するように構成されたそれぞれの窪みを備え、そうした対称のコンタクトプローブは、非対称のコンタクトプローブによって接触パッドが接触させられる第２の領域よりも大きなピッチを有する、被試験デバイスの第１の領域の接触パッドに当接して配置される。
【0061】
本発明によるコンタクトプローブおよび接触ヘッドの特徴および利点は、添付図面を参照して、示された、および限定的でない例によって表された、その実施形態の、以下に記載した説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】先行技術によって実現されたプローブヘッドを示す。
【図2A】レーザー切断による製造方法の種々の工程を概略的に示す。
【図2B】レーザー切断による製造方法の種々の工程を概略的に示す。
【図2C】レーザー切断による製造方法の種々の工程を概略的に示す。
【図6A】本発明によるコンタクトプローブの実施形態を概略的に示す。
【図6B】本発明によるコンタクトプローブの実施形態を概略的に示す。
【図8】本発明によるコンタクトプローブのさらなる実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【0063】
上記図、および、特に、図６Ａを参照するに、参照番号２０は、本発明の実施形態による、特に、ウェハ上に集積された電子デバイスを試験するためのプローブヘッドのコンタクトプローブを大局的に示す。
【0064】
なお、図は、本発明によるコンタクトプローブおよびプローブヘッドの概略図を表し、縮尺通りに描いていないが、むしろ、それらは、本発明の重要な特徴を強調するために描いている。
【0065】
さらに、図において例として表した本発明の種々の態様は明らかに、互いに組み合わせることが可能であり、一実施形態を、別のものと置換可能であり得る。
【0066】
本発明の一態様によれば、コンタクトプローブ２０は、それぞれの端部間、特に、接触先端２０Ａおよび接触ヘッド２０Ｂ間に延在するいわゆるプローブ本体２０Ｃを備える。好適には、少なくとも１つの端部、特に、接触ヘッド２０Ｂは、プローブ本体２０Ｃよりも大きな横方向寸法を有する。さらに、特に、接触ヘッド２０Ｂは、プローブ本体２０Ｃの横断面における直径Ｄｓよりも大きな直径Ｄｔを有する横断面を有し、直径とはそうした断面における最大寸法を意味する。
【0067】
先行技術に関して既にみられるように、このようにして、接触ヘッド２０Ｂは、特にプローブが当接する被試験デバイスがない状態で、それを備える接触ヘッドのガイドまたはダイにおいて実現された対応するガイド孔からコンタクトプローブ２０が滑落し得ないことを確実にすることを可能にする。
【0068】
コンタクトプローブ２０の接触先端２０Ａはテーパ状であり、被試験デバイスの接触パッドに当接することが意図された接触部２１Ａで終端する。同様に、接触ヘッド２０Ｂは、固定されていないプローブを有するプローブヘッドの場合にスペーストランスフォーマの接触パッドに当接することが意図された接触部２１Ｂで終端する。
【0069】
接触部２１Ａおよび２１Ｂは、略点状の接触を画定するよう適合させることが可能であり、または、端部の残りよりも小さい直径を有する場合がある、丸みのある形状、またはなお略平坦な形状を有し得る。
【0070】
さらに、特に、コンタクトプローブ２０Ｂは、図の局所的な参照において、プローブ自体の左および右に配置された、図中、ＰＬａおよびＰＬｂそれぞれで示し、コンタクトプローブ２０の長手方向展開軸ＨＨに対して対称に配置された、コンタクトプローブ２０のそれぞれの、および両方の側壁に対応して突出しているそれぞれの拡張部２２Ａおよび２２Ｂを備える。このようにして、接触ヘッド２０Ｂは、コンタクトプローブ２０の長手方向展開軸ＨＨに対して対称の構成を有する。
【0071】
このようにして、コンタクトプローブ２０Ｂは、図の局所的な参照を考慮すると、ダイ、特に、上方のダイの対応する面に当接するように構成された、拡張部２２Ａおよび２２Ｂに対応するそれぞれのアンダーカット壁２２ａｓおよび２２ｂｓを有し、例えば、コンタクトプローブ２０が、対応する接触パッドに当接しておらず、下方に摺動する傾向にある場合に、コンタクトプローブ２０がダイから、したがって、プローブヘッドから滑落することを阻止する。さらに、特に、拡張部２２Ａおよび２２Ｂは、プローブＤｓの直径の２０～６０％に等しい値を有する等しい長さＬｅｘのアンダーカット壁２２ａｓおよび２２ｂｓを画定する。このようにして、接触パッド２０Ｂは、実装面積の直径、具体的には、長さＬｅｘの和と、プローブ直径Ｄｓとの和に等しいヘッド直径Ｄｔ：Ｄｔ＝Ｄｓ＋２*Ｌｅｘを有する。
【0072】
好適には、本発明によれば、コンタクトプローブ２０の接触ヘッド２０Ｂはさらに、拡張部２２Ａおよび２２Ｂの少なくとも一方に、特に、拡張部２２Ａに対応して配置された少なくとも１つの窪み２３Ａを備え、少なくとも１つの窪み２３Ａは、例えばレーザー切断によって、プローブが得られる基板からのコンタクトプローブ２０の切り離しによる、それぞれの材料ブリッジ２４の切断から生じる少なくとも１つの切れ端材２４を収容するように構成されている。
【0073】
好適には、上記窪み２３Ａは、長さＬｅｘの５～３０％に等しい長さＬｒだけ、上記拡張部２２Ａまたは２２Ｂ内で延在し得て、好ましくは、５μｍ以上１５μｍ以下の範囲に含まれる値を有し得る。
【0074】
そうした切れ端材２４Ａがたとえ存在している場合であっても、本発明によるコンタクトプローブ２０が既知の解決策のそれと等しいヘッド直径Ｄｔを有しており、関係する寸法が等しいならば、そうした切れ端材２４Ａが、接触ヘッド２０Ｂによって与えられた実装面積に対して突出していないことは直ちに明らかである。
【0075】
最も一般的な適用では、アンダーカット壁２２ａｓおよび２２ｂｓの長さＬｅｘは１０μｍ以上２５μｍ以下の範囲に含まれる値を有し、プローブ直径Ｄｓは２０μｍ以上９０μｍ以下の範囲に含まれる値を有し、ヘッド直径Ｄｔは３０μｍ以上１２０μｍ以下の範囲に含まれる値を有する。
【0076】
図６Ｂに概略的に示す別の実施形態によれば、コンタクトプローブ２０の接触ヘッド２０Ｂは、拡張部２２Ａおよび２２Ｂの両方に対応して実現されたそれぞれの窪み２３Ａおよび２３Ｂを備える。そうした窪み２３Ａおよび２３Ｂは、例えば、レーザー切断により、プローブが得られる基板からコンタクトプローブ２０の取り付け部の材料ブリッジ２４への接触ヘッド２０Ｂのそれぞれの、および対称の取り付け部に対応するそれぞれの切れ端材２４Ａを収容することを可能にする。
【0077】
さらに、この場合、窪み２３Ａおよび２３Ｂが存在していることにより、関係する寸法が等しいならば、接触ヘッド２０Ｂによって与えられる実装面積に対して突出していない切れ端材２４Ａおよび２４Ｂが存在している状態でも、既知の解決策のそれに等しいヘッド直径Ｄｔを、本発明によるコンタクトプローブ２０が有することが確実にされる。
【0078】
有利には、本発明によれば、したがって、プローブヘッド３０において隣接するコンタクトプローブ２０を互いに接近させることが可能であり、切れ端材２４Ａを考慮した公差を導入することなく、プローブの最大の寸法を有する部分の間で、すなわち、対応する接触ヘッド２０Ｂに対応する部分の間で、離隔すべき最小距離Ｄｍをいずれにせよ確保する。コンタクトプローブ特に、最小距離Ｄｍは、隣接するプローブ間の接触を回避するよう適合された値を意味し、通常は、１０μｍ以上２０μｍ以下に含まれる値である。
【0079】
このようにして、コンタクトプローブ２０の接触先端２０Ａも互いに近い、すなわち、そうした端材２４Ａが存在する状態にも、既知の解決策と同様なピッチ値まで、被試験デバイス２５の接触パッド２６Ａ、または、もっと良いのは、上記パッドの中心が接近することが考えられる。
【0080】
完全に任意に、図６Ａおよび図６Ｂに示すものに関し、やはり、コンタクトプローブ２０の接触ヘッド２０Ｂを心ずれした状態で、および／または非対称に配置したいずれの数の材料ブリッジ２４も実現することは明らかに可能である。
【0081】
よって、本発明によるコンタクトプローブ２０を、実際に、接触ヘッドを作るのに適した材料で実現された適切な基板２５からのレーザー切断により、それらを画定することによって実現することが可能である。各コンタクトプローブ２０は、よって、図７Ａに概略的に示すように、材料を除去することにより、基板２５内で得られ、コンタクトプローブ２０を取り囲むように構成された、単にフレーム２５Ａとして示す適切な略フレーム状のスロットにおいて実現される。
【0082】
さらに、特に、図６Ａの実施形態による、そうしたコンタクトプローブ２０の接触ヘッド２０Ｂにおいて実現されたそれぞれの窪み２３Ａに対応する取り付け箇所を有する少なくとも１つの材料ブリッジ２４により、基板２５に固定された複数のコンタクトプローブ２０が実現される。
【0083】
あるいは、図７Ｂに概略的に示すように、図６Ｂの実施形態による、上記コンタクトプローブ２０の接触ヘッド２０Ｂにおいて実現されたそれぞれの、および対称の窪み２３Ａおよび２３Ｂに対応する材料ブリッジ２４のそれぞれの取り付け箇所を有するように基板２５内に複数のコンタクトプローブ２０を実現することが可能である。
【0084】
したがって、当該方法は、１つまたは複数の材料ブリッジ２４を切断することにより、基板２５からコンタクトプローブ２０を分離するさらなる工程を備える。好適には、本発明によれば、コンタクトプローブ２０のそうした工程により、かかる窪み２３Ａおよび／または２３Ｂ内にそれぞれ配置された切れ端材２４Ａおよび／または２４Ｂが残される。
【0085】
好適には、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、各材料ブリッジ２４には、それを通過し、材料ブリッジ２４自体の一体性を破断することにより、基板２５からのプローブの分離を容易にするように構成された少なくとも１つの脆弱ラインＬＬが設けられ得る。
【0086】
特に、このような脆弱ラインＬＬは、コンタクトプローブ２０に近接して配置されることが可能であるので、基板２５からのコンタクトプローブ１０の分離中の切断は、基板２５に固定された材料ブリッジ２４の大半の部分の保持を伴う。
【0087】
好適には、脆弱ラインＬＬは、基板２５内の貫通孔によって得ることが可能であり、上記貫通孔は、任意の形状、例えば、その一部を挙げれば、円形、楕円形、矩形、傾斜を有していてもよい。あるいは、脆弱ラインＬＬは、その基板２５の平面と直交する方向Ｚにおいて、それに対応する基板２５の局所的な薄肉化によって実現することも可能である。
【0088】
図８に概略的に示す、本発明によるコンタクトプローブ２０の別の実施形態によれば、接触ヘッド２０Ｂは、図の局所的な参照において、示された例では、プローブ自体の左に配置された、コンタクトプローブ２０の側壁ＰＬａに対応する、コンタクトプローブ２０の側壁にのみ対応して突出している、１つの拡張部２２Ａのみを備える。一方、第２の、および反対側の面ＰＬｂに対応して、接触ヘッド２０Ｂは、拡張および突出している部分を有していない。このようにして、接触ヘッド２０Ｂは、コンタクトプローブ２０の長手方向展開軸ＨＨに対して非対称の構成を有する。
【0089】
なお、この場合にも、接触ヘッド２０Ｂは、このようにして、ダイ、特に、上方のダイの対応する面に当接するように構成された拡張部２２Ａに対応するアンダーカット壁２２ａｓを有し、例えば、図の局所的な参照を考慮して、コンタクトプローブ２０が対応する接触パッドに当接せず、下方に摺動する傾向にある場合、接触パッド２０がダイから、したがって、プローブヘッドから滑落することを阻止する。さらに、特に、拡張部２２Ａは、プローブ直径Ｄｓの２０～６０％に等しい値を有する長さＬｅｘを有し得るアンダーカット壁２２ａｓを画定する。
【0090】
このようにして、好適には、本実施形態によれば、接触ヘッド２０Ｂは、関係する寸法が等しければ、図６Ａおよび図６Ｂに示す実施形態のヘッド直径Ｄｔよりも、および、したがって、さらに、既知の解決策よりも小さい、実装面積の直径、特に、プローブ直径Ｄｓおよび長さＬｅｘの和に等しいヘッド直径Ｄｔ：Ｄｔ＝Ｄｓ＋Ｌｅｘを有する。
【0091】
さらに、この場合、コンタクトプローブ２０の接触ヘッド２０Ｂはさらに、拡張部２２Ａに対応して配置され、および、特に、ヘッド直径Ｄｔの、その実装面積における増加なしで、例えばレーザー切断により、プローブが得られる基板からのコンタクトプローブ２０の切り離しによる、かかる材料ブリッジ２４の切断から生じる少なくとも１つの切れ端材２４Ａを収容するように構成された少なくとも１つの窪み２３Ａを備える。
【0092】
【0093】
特に、プローブヘッド３０は、複数のコンタクトプローブ２０を収容し、少なくとも１つの下方のダイ２６と上方のダイ２７とを備え、下方のダイ２６および上方のダイ２７は、前述した種類のコンタクトプローブ２０が摺動するそれぞれのガイド孔２６Ａおよび２７Ａを備えている。簡素化のために、図９Ａおよび図９Ｂでは、図６Ｂおよび図８それぞれで表した種類にかかわらず、コンタクトプローブ２０のみを示す。
【0094】
各コンタクトプローブ２０は、被試験デバイス２８の対応する接触パッド２８Ａに当接するように構成された接触先端２０Ａ、およびスペーストランスフォーマ２９の接触パッド２９Ａに当接するように構成されたプローブヘッド２０Ｂを有する。
【0095】
図示した例では、プローブヘッド３０は、垂直プローブおよびシフトプレートを有する種類のものであり、図示したプローブは、上方のダイ２７と下方のダイ２６との間のエアギャップＺＡ内で延在するプローブ本体２０Ｃを備える。前述したように、便宜上、「上方」および「下方」の用語は、本発明を限定するやり方でそれらを解することなく、図の局所参照系に関して使用されている。
【0096】
特に、下方および上方のダイ２６、２７は、ダイ間のエアギャップＺＡに対応する予変形を、複数のコンタクトプローブ２０であって、それらのガイド孔２６Ａおよび２７Ａ内で摺動する上記コンタクトプローブ２０に対して付与するように適切に、相互にシフトさせ、そうした予変形は、コンタクトプローブ２０の接触先端２０Ａが被試験デバイス２８の接触パッド２８Ａに押圧接触しており、コンタクトプローブ２０がエアギャップＺＡに対応して屈曲する場合に、プローブヘッド３０の動作中に増加する。
【0097】
コンタクトプローブ２０は、プローブヘッド３０が意図する用途に基づいて選択される、０．８ｍｉｌｓから３ｍｉｌｓまで変動する直径を有する、特に、プローブ本体２０Ｃに対応する断面を有する一方、拡張部２２Ａおよび／または２２Ｂを備えるプローブヘッド２０Ｂは、１ｍｉｌｓから３．５ｍｉｌｓまで変動する直径を有する断面を有し、直径とは、必ずしも円形でないそうした断面の最大寸法を意味する。
【0098】
なお、図９Ｂに示すシフトプレートの構成では、コンタクトプローブ２０は、コンタクトプローブ２０の壁、例えば、その下の上方のダイ２７のガイド孔２７Ａの壁上に載って支えられている壁ＰＬａから突出している拡張部２２Ａを有するようにプローブヘッド３０内に収容される。
【0099】
このようにして、拡張部２２Ａのアンダーカット壁２２ａｓは、なお、図の局所的な参照を使用するに、上方の面２７ｓとして示す、上方のガイド２７の第１の面、特に、スペーストランスフォーマ２９の前方の面に当接するように構成される。さらに、上方のダイ２７は下方の面２７ｉとして示す第２の、反対側の面を有する。
【0100】
有利には、本発明によれば、図８に示す実施形態のコンタクトプローブ２０の構成のおかげで、図１０Ａに概略的に示すような、対応するプローブヘッド２０Ｂに対応する、プローブの最大寸法を有する部分間で離隔すべき最小距離Ｄｍをいずれにせよ確実にして、プローブヘッド３０内の別の隣接するコンタクトプローブ２０に接近することが可能であり、最小距離Ｄｍは常に、通常１０μｍ以上２０μｍ以下に含まれる、隣接するプローブを回避するよう適合された値を意味する。
【0101】
明らかに、このようにして、コンタクトプローブ２０の接触先端２０Ａに接近させる、すなわち、ピッチＰＩ*を低減することにより、被試験デバイス２６の接触パッド２６Ａ、または、さらに良いのは、そうしたパッドの中心に接近することが可能であり、すなわち、このようにして、有利には、図６Ａおよび図６Ｂに示すコンタクトプローブ２０の、したがって、既知の解決策の実施形態よりも小さいピッチＰＩ*を有するデバイスを試験することが可能である。
【0102】
代替的な実施形態によれば、図１０Ｂに概略的に示すように、プローブヘッド３０内に、長手方向または横方向における隣接するプローブ２０、２０’が、反対側の壁ＰＬａ、ＰＬ’ｂから突出している拡張部２２Ａ、２２’Ａを有するようにコンタクトプローブ２０を配置することも可能である。このようにして、第１のプローブ２０はその第１の壁ＰＬａから突出する突出部２２Ａを備え、長手方向または横方向において第１のプローブ２０に隣接する第２のプローブ２０’は、その第２の、反対側の壁ＰＬ’ｂから突出するかかる突出部２２’Ａを備え、すなわち、隣接するプローブ２０、２０’は、側面に位置するプローブのそうした長手または横方向に対して両側から突出している拡張部２２Ａ、２２Ａ’を有する。
【0103】
このようにして、プローブ間の考えられる接触を回避するように構成された最小距離Ｄｍを確実にするが、隣接するプローブに、特にそれらの接触ヘッドに対応してさらに接近することが可能である。したがって、上記パッドの中心にさらに、接近させ、その結果、図に示すように、ピッチＰ１*がさらに低減する。
【0104】
なお、有利には、本発明によれば、さらに、提案されたプローブヘッドは、集積回路の最新の集積および設計の技術によって要求される要件にまで、被試験デバイス２８のピッチＰ１*を低減する、すなわち、対応する接触パッド２８Ａの中心に接近することを可能にする。
【0105】
本発明によるプローブヘッド３０の特に効果的な実施形態は図１１に概略的に示す。
【0106】
プローブヘッド３０は特に、参照番号２０”で示し、プローブヘッド２０”Ｂが、以下に非対称のコンタクトプローブ２０”として示すように、一方の側壁、特に第１の壁ＰＬ”ａのみから突出している１つの拡張部２２”Ａのみを備えている複数のコンタクトプローブとともに、以下に、対称のコンタクトプローブ２０として示す、図６Ａおよび図６Ｂの（後者は、例として図１１に示すものである、）実施形態におけるような、プローブの両方の側壁から突出している拡張部２２Ａおよび２２Ｂを備えているプローブヘッド２０Ｂを有する複数のコンタクトプローブ２０を備える。
【0107】
前述したように、拡張部２２Ａおよび／または２２Ｂと２２”Ａは、コンタクトプローブ２０、２０”の、それらが形成された基板２５からの分離による切れ端材２４Ａ、２４”Ａを収容するように構成されたそれぞれの窪み２３Ａおよび／または２３Ｂと２３”Ａを備える。
【0108】
図に示す例では、プローブヘッド２０はシフトプレート型のものであり、したがって、平面であり、互いに平行であり、非対称のコンタクトプローブ２０”が摺動可能に収容されたさらなるそれぞれのガイド孔２６Ｂおよび２７Ｂを備えている下方のダイ２６および上方のダイ２７を備える。
【0109】
さらに、特に、非対称のコンタクトプローブ２０”の各々は、スペーストランスフォーマ２９のさらなる接触パッド２９Ｂに当接するように構成された接触ヘッド２０”Ｂ、および被試験デバイス２８のさらなる接触パッド２８Ｂに当接するように構成された接触先端２０”Ａを備える。
【0110】
なお、非対称のコンタクトプローブ２０”は、最大の実装面積、特に、対称の接触ヘッド２０の対応するヘッド直径よりも小さいヘッド直径Ｄｔを有する。このようにして、図１１に示すように作られた同じプローブヘッド３０により、種々のピッチを有する領域を有する集積デバイスを試験することが、よって、可能である。
【0111】
実際に、集積回路を実現する技術における最新の開発により、デバイス自体の種々の領域において異なる相対距離またはピッチを有する、接触パッドの２次元アレイにより、デバイスを実現することが可能になったことが知られている。さらに、特に、そうしたデバイスは、パッドが互いに、より近い小さなピッチを有する領域として示す第２の領域に対する、対応する中心間の、より大きい距離を有する大きなピッチを有する領域として示す第１の領域を備える。この場合、マルチピッチのデバイスについて論じることが可能である。
【0112】
好適には、図１１に示すような本発明によるプローブヘッド３０は、特に、マルチピッチのデバイスを試験するために、大きなピッチを有する第１の領域内の対称のコンタクトプローブ２０および小さなピッチを有する第２の領域内の非対称のコンタクトプローブ２０”を使用して、そうしたデバイスを試験することを可能にする。
【0113】
考慮した事項は、例えば、いくつかの支持体を備える上方のダイおよび／または下方のダイを有するプローブヘッドなどの、いかなる本発明の主題であっても、ここに開示していない種々の実施形態についてなお、有効である。さらに、実施形態に関して行われた方策は、他の実施形態についても使用することが可能であり、３つ以上の実施形態を相互に、自由に組み合わせることが可能である。
【0114】
まとめれば、本発明の実施形態による、コンタクトプローブおよび対応するプローブヘッドの構成は、複数のプローブ自体の高密度実装を実現し、やはり互いに非常に近い接触パッドの構成を試験することを可能にし、当該限度は、複数のプローブの、それらが実現された基板からの分離によって残された考えらえる切れ端材を考慮に入れなくてよいそれらの拡張ヘッド部によって与えられる。
【0115】
このようにして、効果的には、本発明によれば、特に、集積回路の最新の集積および設計の技術によって要求される要件にまで、互いに非常に近い対応する接触パッドの中心を有する、非常に小さなピッチを有する集積デバイスの場合にも他の技術の制約を解消する最新のレーザー技術を使用することにより、プローブを実現することが可能である。
【0116】
非対称のプローブヘッドを有する別の実施形態では、プローブの一方の側壁のみから突出している拡張部を有する対応するヘッド部の低減した実装面積のおかげで、そうしたプローブの実装密度を増加させることも可能である。
【0117】
コンタクトプローブが、特に、レーザー技術を使用することにより、単純に、および、低コストで実現されることに関する効果は無視できない。
【0118】
好ましい実施形態では、本発明によるプローブヘッドは、マルチピッチのデバイスを試験することも可能にする。
【0119】
明らかに、当業者は、起こり得る、および特定の要件を満たすために、以下の請求項によって画定される、本発明の範囲にすべて含まれる数多くの修正および変形を、上述した接触ヘッドおよびプローブヘッドに対して行い得る。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【外国語明細書】