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`
`(57)【要約】
`【課題】 垂直式のプローブカードにおいて、テストパ
`ットとの安定した電気的接触が得られるプローブカード
`を提供する。
`【解決手段】 基板２に対してほぼ垂直に取り付けられ
`たプローブ針１の先端部分１ａを半導体ウエハ１００の
`電極パッド１００ａに押圧し、先端部分１ａとパッド１
`００ａを電気的接触させて、半導体ウエハ１００の動作
`をテストするウエハテスト用プローブカードにおいて、
`プローブ針１は、プローブ針１の根元側部分１ｂと先端
`部分１ａとをそれぞれ案内板３、４により保持するとと
`もに、案内板３で保持されている先端部分１ａの直径に
`比べて、プローブ針１の根元側部分１ｂと中央部１ｃの
`直径を細く構成する。
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`

`1
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`【特許請求の範囲】
`【請求項１】 基板に対してほぼ垂直に取り付けられた
`プローブ針の先端部分を半導体ウエハの電極パッドに押
`圧し、上記先端部分と上記パッドを電気的接触させて、
`上記半導体ウエハの動作をテストするウエハテスト用プ
`ローブカードにおいて、上記プローブ針は、上記プロー
`ブ針の根元側部分と先端部分とをそれぞれ案内板により
`保持するとともに、上記案内板で保持されている上記先
`端部分の直径に比べて、少なくとも上記根元側部分と上
`記先端部分との間にある中央部の直径を細く構成したこ
`とを特徴とするウエハテスト用プローブカード。
`【請求項２】 プローブ針は、案内板で保持されている
`根元側部分の直径が、上記根元側部分と案内板で保持さ
`れている先端部分との間にある中央部の直径に比べて太
`く構成されていることを特徴とする請求項１記載のウエ
`ハテスト用プローブカード。
`【請求項３】 プローブ針は、案内板で保持されている
`先端部分と案内板で保持されている根元側部分との間に
`ある中央部に最小の直径を有するくびれ部分を設け、上
`記くびれ部分の直径ｄ1 と上記先端部分の直径ｄ2 との
`間、および上記先端部分の長さＬと上記先端部分を保持
`する案内板の厚さｈとの間に、
`ｄ2 ／ｄ1 ≦０．９、Ｌ／ｈ>１
`なる関係が成立することを特徴とする請求項１または２
`記載のウエハテスト用プローブカード。
`【請求項４】 プローブ針の先端部分を保持する案内板
`のガイド穴は、上記ガイド穴の長さ方向に対して、最小
`の直径が上記プローブ針の先端部分の直径とほぼ同じで
`あることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
`載のウエハテスト用プローブカード。
`【請求項５】 プローブ針の先端部分を保持する案内板
`のガイド穴の表面に潤滑膜を施したことを特徴とする請
`求項１ないし４のいずれかに記載のウエハテスト用プロ
`ーブカード。
`【発明の詳細な説明】
`【０００１】
`【発明の属する技術分野】この発明はウエハテスト用プ
`ローブカード、特に半導体集積回路や液晶表示デバイス
`の電気的諸特性を測定する垂直式プローブカードに関す
`るものである。
`【０００２】
`【従来の技術】近年、半導体の高集積化により、半導体
`を構成する端子（ボンディングパッド）数が増加し、１
`チップあたりの電極パッドが増加する傾向にある。半導
`体集積回路や液晶表示デバイスの電気的諸特性を測定す
`るウエハテスト用プローブカードとして、従来はプロー
`ブ針を水平に配置し、先端を直角に曲げてプローブ針の
`先端部分をテストパッドに接触させるいわゆるカンチレ
`バー方式のプローブカードが用いられていた。この方式
`のプローブカードは先端に向かって次第に細くなるよう
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`(2)
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`2
`にテーパ加工したタングステン針からなるプローブ針の
`太い側の端部を基板に対してほぼ水平に取り付け、その
`先端をほぼ直角に曲げることによってその先端がボンデ
`ィングパッドに接触できるようにして構成されている。
`しかしながら、ボンディングパッド数の増加やパッドピ
`ッチの縮小に対して、上述のカンチレバー方式では対応
`できないようになってきている。このようなパッド数の
`増加、パッドピッチの縮小に対して、半導体の動作テス
`ト技術（プローブカード組立技術）も対応が要求され、
`プローブカードのプローブ針数や針立て密度を増加でき
`る構造を工夫する必要がある。プローブカードのプロー
`ブ針数を増加する手段としては、弾性変形可能な極細の
`プローブ針を被測定半導体に対してほぼ垂直に実装した
`垂直式のプローブカードが提案されている。プローブ針
`を垂直に配置することで、従来のカンチレバー方式にお
`けるプローブ針の水平部分が無くなるため、プローブカ
`ードの構造が簡単にでき、針立て密度を向上することが
`できる。しかしながらこの垂直配置のプローブカードに
`もいくつかの問題点があり、この問題点に対していろい
`ろな工夫がなされている。
`【０００３】
`【発明が解決しようとする課題】例えば特開昭６４−３
`５３８２号公報に開示されている方法では、図８に示す
`ように、固定基板１１に接着剤１１ａ等で固定されたプ
`ローブ針１０の先端部分を２枚の案内板１２、１３で保
`持するとともに、案内板１２、１３の位置を互いに少し
`スライドさせてプローブ針先端部分を拘束することによ
`り、位置決め精度を高めながら被測定対象との垂直性を
`維持する方法が開示されている。プローブ針先端位置を
`案内板で指定する上記のような方法は、特開平６−８２
`４８１号公報、および特開平８−２８５８９０号公報等
`にも記載されている。
`【０００４】しかしながら、特開昭６４−３５３８２号
`公報に開示された方法ではプローブ針先端部分で案内板
`２枚を相対変位させてプローブ針先端部分を拘束するた
`め、プローブ針先端の位置精度は向上するが、プローブ
`針先端部分の動きも拘束されるため、半導体のボンディ
`ングパッドに対して接触したとき、プローブ針とボンデ
`ィングパッド材料とが相対滑りし難いため、例えばボン
`ディングパッドの材料がアルミ合金であった場合にはそ
`の表面酸化皮膜が効率的に破れずに、プローブ針の先端
`とボンディング材料の間で電気的接触抵抗が増大して、
`正しく半導体の動作テストができない場合があった。
`【０００５】また、前記カンチレバー方式のプローブカ
`ードにおいてはプローブ針とテストパッドの接触で発生
`する反力が、プローブ針の長手方向に対して直角に働く
`ため、プローブ針を湾曲させやすく、この結果プローブ
`針の先端部分とテストパッドの相対滑りが５〜１０ｇ程
`度と比較的小さな力で発生する。これに対して垂直配置
`のプローブカードにおいてはプローブ針の先端とテスト
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`3
`パッドの接触で発生する反力の方向とプローブ針の軸方
`向とが一致するため、プローブ針の先端部分とテストパ
`ッド材料とを相対変位させるためにはプローブ針を座屈
`変形させる必要がある。プローブ針を座屈させるための
`力は、プローブ針の針径によっても違うが、１０〜１０
`０ｇと非常に大きい。従来、プローブ針はテストパッド
`の開口（小さなもので８０ミクロン角）を考慮して、先
`端の直径が３０ミクロン程度以下にする必要があるがこ
`のように小さな針先端がテストパッドに接触する際、テ
`ストパッドに対して過大な接触応力が発生するためテス
`トパッドを破壊してしまう問題もあった。これに対して
`は特開昭６４−３５３８２号公報に開示されているよう
`に、プローブ針の根元部分および先端部分をそれぞれ案
`内保持している案内板をそれぞれ同一方向にずらせるこ
`とで予めプローブ針を一定方向に湾曲させ、プローブ針
`の材料が湾曲しやすいようにしてプローブ針とテストパ
`ッドの相対変位をおこしやすくして接触応力を減らそう
`とする試みが開示されている。しかしながら、プローブ
`針の製造方法はエッチングによって、プローブ針根元部
`分から先端部分にかけて次第に細くなるようにいわゆる
`テーパ加工されているが、テーパ加工されているため、
`曲げ応力がプローブ針先端部分ほど大きい。従ってこの
`ようなプローブ針を上記案内板の相対位置をずらせてウ
`エハのテストパッドに接触させ、プローブ針全体を座屈
`湾曲しても、変形がプローブ針先端部分に集中し、プロ
`ーブ先端とアルミパッドの接触部分での回転が発生して
`プローブ先端とアルミパッドとの相対滑りが起きなかっ
`たり、プローブ針先端部分が曲がってしまうことがあっ
`た。
`【０００６】また、プローブ針は上記のように先端部分
`がテーパ加工されており、テーパ加工をする際に、プロ
`ーブ針に太さのばらつきがでる。プローブ針の太さのば
`らつきがあった場合、最も太いプローブ針が上記２枚の
`案内板に強く拘束されるため摩擦でプローブ針の動きが
`悪くなる。さらに、案内板の穴を精度良く作っても上記
`のように最も太いプローブ針を２枚の案内板が挟むこと
`で２枚の穴のピッチが広くなってしまい、他の比較的細
`いプローブ針をガイドできなくなってしまうことがあっ
`た。
`【０００７】また、特開平６−８２４８１号公報に開示
`された方法では、案内板を３層構成とし、中間に設けら
`れた案内板をわずかにずらせることでプローブ針全体を
`湾曲させてプローブ針がテストパッドに接触した時にプ
`ローブ針全体をより小さな力で一方向に座屈させる方法
`が開示されているが、この方法では案内板の層構成が増
`える上、それぞれの案内板の各穴にエッチング等の手法
`でプローブ針を支持する構造を形成しているため、プロ
`ーブ針を保持する構造が複雑になってしまうという問題
`点があった。
`【０００８】また、特開平８−２８５８９０号公報には
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`プローブ針を保持する２枚の案内板において、プローブ
`針側の案内板の穴径を小さく設定することで、測定対象
`の電極パッドの削りくずが侵入しないようにしている
`が、この場合にも２枚の案内板によりプローブ針の水平
`方向の動きが拘束され、プローブ針と上記電極パッドと
`の相対滑りが制限され、安定した電気的接触がとれない
`場合があった。
`【０００９】このように垂直式プローブカードは針立て
`密度や針先端位置精度が得やすいが、プローブ針とテス
`トパッド材料の相対滑りがしにくい構造であることに対
`して、従来の水平配置方式（カンチレバー方式）のプロ
`ーブカードは針立て密度を高めることや針先端の位置精
`度向上が難しいが、プローブ針とテストパッド材料の相
`対滑りがしやすいといったように、それぞれの方式で一
`長一短があった。
`【００１０】この発明は上記のような問題点を解消する
`ためになされたものであり、針立て密度や針先端位置精
`度の高い垂直式のプローブカードにおいて、低荷重でも
`相対滑りを起こすことができ、テストパットとの安定し
`た電気的接触が得られるプローブカードを提供すること
`を目的とする。
`【００１１】
`【課題を解決するための手段】この発明の第１の構成に
`係るウエハテスト用プローブカードは、基板に対してほ
`ぼ垂直に取り付けられたプローブ針の先端部分を半導体
`ウエハの電極パッドに押圧し、上記先端部分と上記パッ
`ドを電気的接触させて、上記半導体ウエハの動作をテス
`トするウエハテスト用プローブカードにおいて、上記プ
`ローブ針は、上記プローブ針の根元側部分と先端部分と
`をそれぞれ案内板により保持するとともに、上記案内板
`で保持されている上記先端部分の直径に比べて、少なく
`とも上記根元側部分と上記先端部分との間にある中央部
`の直径を細く構成したものである。
`【００１２】この発明の第２の構成に係るウエハテスト
`用プローブカードは、第１の構成において、上記プロー
`ブ針の、案内板で保持されている根元側部分の直径が、
`上記中央部の直径に比べて太く構成されているものであ
`る。
`【００１３】この発明の第３の構成に係るウエハテスト
`用プローブカードは、第１または第２の構成において、
`上記中央部に最小の直径を有するくびれ部分を設け、上
`記くびれ部分の直径ｄ1 と上記先端部分の直径ｄ2 との
`間、および上記先端部分の長さＬと上記先端部分を保持
`する案内板の厚さｈとの間に、
`ｄ2 ／ｄ1 ≦０．９、Ｌ／ｈ>１
`なる関係が成立するように構成したものである。
`【００１４】この発明の第４の構成に係るウエハテスト
`用プローブカードは、第１ないし第３のいずれかの構成
`において、上記プローブ針の先端部分を保持する案内板
`のガイド穴が、上記ガイド穴の長さ方向に対して、最小
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`の直径が上記プローブ針の先端部分の直径とほぼ同じで
`あるものである。
`【００１５】この発明の第５の構成に係るウエハテスト
`用プローブカードは、第１ないし第４のいずれかの構成
`において、上記プローブ針の先端部分を保持する案内板
`のガイド穴の表面に潤滑膜を施したものである。
`【００１６】
`【発明の実施の形態】実施の形態１．図１（ａ）（ｂ）
`は本発明の実施の形態１による垂直式プローブカードの
`主要部を示す構成図であり、図１（ａ）は座屈前の、図
`１（ｂ）は座屈後の様子を示している。図において、１
`はプローブ針、２は基板、３、４は案内板、１００は半
`導体、１００ａはボンディングパッドである。
`【００１７】次に動作について説明する。被測定体であ
`る半導体１００のボンディングパッド１００ａに接触す
`るプローブ針１は、一般的にタングステンやタングステ
`ン合金等あるいはパラジウムやパラジウム合金でできて
`おり、その一端は半導体をテストするコンピュータと接
`続するための基板２のスルーホールにハンダ２ａによっ
`て電気的に接続固定されている。上記基板２の下部分に
`設けられ、上記プローブ針１を案内し、位置決めするた
`めの２枚の案内板３および４において、案内板３は上記
`プローブ針１の根元に近い部分（先端部分に対し基板に
`取り付けられる側を指す。以下、根元側部分と記す）１
`ｂを保持しており、プローブ針の先端部分がテストパッ
`ドに接触することで生じるプローブ針の座屈により発生
`する曲げ応力を上記ハンダ２ａ部分に伝えにくい役目を
`有している。また、案内板４は上記プローブ針１の先端
`に近い部分（以下、先端部分と記す）１ａを保持してお
`り、テストパッドとプローブ針の先端部分の相対位置精
`度を保持する役目を有している。
`【００１８】本実施の形態におけるプローブ針１は、上
`記案内板３で保持されているプローブ針の根元側部分１
`ｂ、および根元側部分１ｂと先端部分１ａとの間にある
`中央部１ｃの直径が、上記案内板４で保持されているプ
`ローブ針の先端部分１ａの直径より細く構成されてい
`る。このような構成とすることにより、座屈変形を起こ
`しやすくするとともに、主たる座屈変形をプローブ針の
`先端部分１ａではなく、プローブ針の中央部１ｃで発生
`させ、プローブ針の先端部分１ａは根元側部分１ｂおよ
`び中央部１ｃに比べて比較的太くして剛性を高めること
`で、プローブ針の先端部分１ａを回転運動させるように
`し、この回転運動によりテストパッドとプローブ針とを
`容易に相対滑りできるようにしている。
`【００１９】本実施の形態によるプローブ針１を形成す
`るには、先端部が概略球形状のプローブ針材料の根元側
`部分及び中央部を水酸化ナトリウム溶液に浸漬し、電解
`研磨をかけるエッチングによって上記根元側部分および
`中央部を先端部分に比べ細く構成することができる。
`【００２０】このような方法により、例えば案内板４の
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`穴に接触するプローブ針先端部分１ａの直径を１００ミ
`クロン、上記直径を有するプローブ針の先端部分の長さ
`を８００ミクロンとし、案内板３の穴に接触するプロー
`ブ針根元側部分１ｂおよび中央部１ｃの平均的直径を５
`０ミクロン、上記直径を有するプローブ針の根元側部分
`および中央部１ｃの長さを５０００ミクロンとした。こ
`の場合、先端部分の曲げ剛性は根元側部分および中央部
`のおよそ１６倍、荷重がかかった時の中央部１ｃのたわ
`み量はプローブ針先端部分のおよそ１００倍となり、プ
`ローブ針先端部分はプローブ針根元側部分および中央部
`に対してほぼ剛体となり、プローブ針先端部分が半導体
`テストパッドに接触することで、プローブ針中央部が座
`屈による主たる変形を起こし、この変形によってプロー
`ブ針の先端部分が回転運動する。この回転運動によって
`プローブ針先端部分とテストパッド材料が容易に相対滑
`りし、安定した電気的接触を得ることができる。
`【００２１】また、前述したように、本実施の形態によ
`るプローブ針を形成するにはエッチングにより根元側部
`分および中央部を先端部分より細くするが、エッチング
`により細くした中央部の中心軸とエッチングされない先
`端部分の中心軸とが一致せず、その結果、中央部に偏荷
`重が発生するため中央部で座屈がより発生しやすくな
`る。
`【００２２】本実施の形態ではプローブ針の材料がタン
`グステンもしくはタングステン合金の場合を例にあげた
`が、プローブ針材料は特にタングステンやタングステン
`合金である必要はない。
`【００２３】なお、プローブ針材料がタングステンやタ
`ングステン合金のように粉末を焼結してつくられる場合
`には少なからず空孔欠陥があるため、熱処理を加えて空
`孔を減らしておくことで、テストパッド材料の付着が抑
`制でき、電気的接触抵抗を小さく維持するために効果的
`である。
`【００２４】熱処理条件としては、例えばアルゴンガス
`等の非酸化性雰囲気中において、タングステンの再結晶
`温度より低い温度で加熱し、上記アルゴンガスの圧力を
`あげて加圧しながら熱処理することが有効となる。通
`常、金属材料の欠陥を抑制するためには再結晶温度以上
`に加熱して加圧することが行われるが、タングステンあ
`るいはタングステン合金は再結晶温度以上で結晶組織が
`粗大化するため、再結晶温度以上での熱処理は実施でき
`ない。従って、空孔欠陥を除去することは難しいと考え
`られていた。しかし、タングステンプローブ針のように
`線引き過程で大きな加工歪みを有する材料は再結晶温度
`以下でも再結晶が起こり、加圧することで微細な空孔欠
`陥が消滅できることが分かった。
`【００２５】たとえば熱処理温度は３００〜６００℃、
`非酸化性雰囲気の圧力は２００〜２０００気圧、保持時
`間は０．５〜５時間程度でよい。なお、この条件で線引
`き加工による加工歪みを受けていない太径の線材、例え
`
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`7
`ば５ｍｍ径のタングステン丸棒材料では再結晶が起こら
`ないことが確かめられている。
`【００２６】なお、上記熱処理において、装置の圧力限
`界が高ければ２０００気圧以上でも問題はない。
`【００２７】本実施の形態では５００℃、１０００気
`圧、１時間熱処理することでプローブ針材料内部の欠陥
`をほとんど無くすことができ、プローブ針の先端に付着
`するアルミ屑の量を激減させることが可能となった。こ
`れにより、プローブ針先端部分のアルミ付着が抑制さ
`れ、プローブ針先端部分とテストパッド材料の接触抵抗
`を長期にわたって低く安定させることが可能となる。
`【００２８】また、図２に示すように、プローブ針１の
`先端の形状を概略球形状としておき、上記概略球形状の
`曲率半径Ｒを７〜３０ミクロンとしておくことで、プロ
`ーブ針先端とボンディングパッドとの電気的接触抵抗が
`非常に小さくなる。これは半導体ボンディングパッド２
`０がスパッタリングによる成膜で形成されており、その
`金属結晶組織がウエハ面の垂直方向３０に（１１１）と
`なるいわゆるＣ軸配向となっている。このため金属が変
`形するときの滑り面がウエハ表面４０と平行する（１１
`１）のほかに、近接した角度の滑り面として、例えば上
`記（１１１）の滑り面４０と３５．３度の角度をもつ
`（１００）等の滑り面５０で積極的に滑り変形を発生さ
`せることで効率的にアルミパッド表面の酸化皮膜を除去
`できる。
`【００２９】例えばボンディングパッド２０の厚さが
`０．８ミクロンの場合、ボンディングパッドの厚さ分食
`い込んだプローブ針先端とボンディングパッド表面の喫
`水線高さｔにおいて、ボンディングパッド材料がスムー
`スにせん断変形できる条件として、ボンディングパッド
`表面とプローブ針先端面の上記喫水部分における角度θ
`が１７度という条件がある。この角度は上記滑り面（１
`１１）および（１００）等が交互に起こる条件であり、
`プローブ針先端面でボンディングパッド材料のせん断変
`形が連続しておこる。これによりプローブ針先端面でボ
`ンディングパッド材料との金属接触が起こり安定した電
`気接触が実現される。この時の角度条件を満たすプロー
`ブ針の先端部分の曲率半径Ｒが１５ミクロンである。
`【００３０】ボンディングパッドの厚みによって、この
`曲率半径Ｒの条件は変化するが、おおむねＲが７〜３０
`ミクロンであれば一般的なボンディングパッド厚さに対
`して良好な電気接触が得られることが分かっている。
`【００３１】上記曲率半径Ｒを有する先端形状のプロー
`ブ針を用いることで、プローブ針先端部分とボンディン
`グパッドの相対滑りを最小限にすることができる。例え
`ば、プローブ針先端の概略球面の曲率半径が１５ミクロ
`ンの場合、相対滑り量は１０ミクロン程度で十分であ
`り、本実施の形態で示したプローブ針先端部分の回転に
`よるテストパッドとの相対滑りで十分安定した電気的接
`触を得ることができる。
`
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`【００３２】なお、案内板３、４の穴の位置を相対的に
`ずらせてプローブ針１を保持することにより、プローブ
`針を予め一方向に湾曲させておくことで、さらに座屈に
`よる回転運動を起こしやすくしてもよい。
`【００３３】実施の形態２．実施の形態１ではプローブ
`針の根元側部分１ｂおよび中央部１ｃをプローブ針の先
`端部分１ａに比べて細くすることにより、中央部１ｃを
`座屈させ、プローブ針１の先端部分１ａを回転させるよ
`うに構成したが、プローブ針の根元側部分１ｂおよび中
`央部１ｃをエッチングで細く加工した場合、根元側部分
`に向かうほど針径が細くなるため、座屈変形による曲げ
`応力がプローブ針１と基板２のハンダ接続部分で大きく
`なるため、プローブ針先端部分とテストパッドの繰り返
`し接触によって繰り返し応力がハンダ接続部分に発生す
`るためハンダ２ａに亀裂がはいる恐れがある。
`【００３４】図３（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態２
`による垂直式プローブカードの主要部を示す構成図であ
`り、図３（ａ）は座屈前の、図３（ｂ）は座屈後の様子
`を示している。
`【００３５】本実施の形態におけるプローブ針１は、プ
`ローブ針の根元側部分１ｂと、プローブ針の先端部分１
`ａとがそれぞれ案内板３、４に開けられ穴により保持さ
`れており、上記案内板３、４で保持された先端部分１ａ
`と根元側部分１ｂとの間にあるプローブ針の中央部１ｃ
`の直径が、上記先端部分１ａの直径および上記根元側部
`分１ｂの直径より細く構成されている。このような構成
`とすることにより、実施の形態１と同様、中央部１ｃで
`座屈変形を起こしやすくし、プローブ針の先端部分を回
`転運動させるようにするとともに、座屈変形による曲げ
`モーメントが基板のハンダ接続部分に伝わりにくくし、
`ハンダ接続部分の信頼性を高めることができる。このと
`き案内板３に設けられた穴３ａとプローブ針根元側部分
`１ｂのクリアランスをできるだけ小さくしておくこと
`で、プローブ針１の座屈変形による曲げ応力がハンダ接
`続部分に及びにくくなる。
`【００３６】本実施の形態によるプローブ針１を形成す
`るには、実施の形態１と同様、先端部が概略球形状のプ
`ローブ針材料を水酸化ナトリウム溶液に浸漬し電解研磨
`をかけるエッチングによって、中央部１ｃを先端部分１
`ａおよび根元側部分１ｂに比べ細く構成することができ
`るが、このとき、プローブ針材料の先端部分および根元
`側部分にコーティングしておくことで、中央部だけを選
`択的に細らせることができる。
`【００３７】実施の形態３．図４は本発明の実施の形態
`３に係わるプローブ針を示す説明図である。本実施の形
`態におけるプローブ針１は、図１に示される案内板３で
`保持されているプローブ針の根元側部分１ｂ及び中央部
`１ｃの直径が、案内板４で保持されているプローブ針の
`先端部分１ａの直径より細く構成されるとともに、根元
`側部分１ｂおよび中央部１ｃは先端部分１ａに近づくに
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`従ってテーパ状にさらに細く構成され、先端部分１ａと
`の境界部に「くびれ」を構成する。本実施の形態に係わ
`るプローブ針１はこのような最小の径を有する「くび
`れ」部分１ｄを有しているため、座屈変形が「くびれ」
`部分１ｄで大きく発生し、プローブ針１の先端部分１ａ
`の回転運動がより起こりやすくなる。
`【００３８】上記構成のプローブ針１において、プロー
`ブ針先端部分１ａが「くびれ」部分１ｄで座屈により回
`転運動を起こすためには、「くびれ」部分１ｄの直径を
`ｄ1 、先端部分１ａの直径をｄ2 、先端部分１ａの長さを
`Ｌ、先端部分１ａを保持する案内板４の厚さをｈとする
`と、
`ｄ2 ／ｄ1 ≦０．９、Ｌ／ｈ>１
`であることが望ましい。即ち、「くびれ」部分１ｄは通
`常エッチングにより形成されるが、製造上のばらつきを
`考慮して最低限１０％以上の直径差を設けて「くびれ」
`を形成するとよい。例えば１０％の直径差とすれば、曲
`げ剛性は直径の４乗で効くため、ｄ2 ／ｄ1 ＝０．９でも
`「くびれ」部分１ｄの剛性は先端部分１ａの６５％程度
`となり、座屈を起こすことが可能となる。また、先端部
`分１ａが案内板４を支点として回転運動を起こすには、
`先端部分１ａの長さＬが先端部分１ａを保持する案内板
`４の厚さｈより大きくなければならない。なお、ｈはプ
`ローブ先端部分１ａを保持する厚さであり、案内板４の
`厚さとは必ずしも一致しない。
`【００３９】次に、本実施の形態に係わるプローブ針の
`製造方法を図５に示す。まず、図５（ａ）に示すよう
`に、プローブ針材料の先端部分の形状を概略球形状と
`し、上記概略球形状の曲率半径Ｒを２０μｍ以下となる
`ようにする。次に、図５（ｂ）に示すように、先端部分
`をマスクする。このようなプローブ針材料をＮａＯＨ溶
`液中に浸漬し、徐々に引き上げながら上記プローブ針材
`料を電解エッチングする（図５（ｃ））。このようにし
`て得られたプローブ針材料を図５（ｄ）に示す、その
`後、マスクを除去して、根元側部分および中央部がテー
`パ形状のプローブ針を得る。
`【００４０】なお、プローブ針の「くびれ」の位置は、
`上記実施の形態に示すように、先端部分１ａとの境界部
`に設けるのが最も望ましいが、先端部分１ａの近くの中
`央部１ｃに設けても良く、「くびれ」を設けた位置で座
`屈が起こりやすくなり、先端部分の回転運動を起こしや
`すくなる。
`【００４１】また、上記実施の形態においては、製造上
`の理由により、根元側部分１ｂおよび中央部１ｃが先端
`部分１ａに近づくに従って細くなるテーパ形状のものを
`示したが、中央部１ｃに「くびれ」部分１ｄを設けたも
`のであれば、テーパ形状でなくてもよい。
`【００４２】また、実施の形態２において用いた、根元
`側部分１ｂの直径が中央部１ｃの直径より太い構成のプ
`ローブ針に対して、上記中央部１ｃに「くびれ」を設け
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`た構成であってもよい。この時、「くびれ」の位置は、
`上記実施の形態３と同様、先端部分１ａとの境界部、あ
`るいは先端部分に近い位置に設けると良い。
`【００４３】さらに、上記実施の形態では先端部分１ａ
`の形状が概略球形状のものを示したが、必ずしも球形状
`でなくてもよい。
`【００４４】実施の形態４．実施の形態１、２で示した
`プローブ針構造ではプローブ針の先端部分が回転するた
`めにプローブ針先端部分を案内・保持する案内板４のガ
`イド穴４ａの直径をプローブ針より大きく作っておく必
`要がある。例えばプローブ針先端部分１ａの長さが８０
`０μｍ、直径が８０μｍの時、プローブ針先端部分１ａ
`のガイド穴４ａの直径が１１０μｍ、案内板４の厚みが
`０．４ｍｍであれば、プローブ針先端部分１ａの回転角
`度はおよそ１．４度となり、プローブ針先端部分１ａと
`テストパッド１００ａの相対滑り量は６０μｍ程度とな
`る。しかしこの場合、プローブ針先端部分１ａとガイド
`穴４ａのクリアランス分がプローブ針先端部分１ａの位
`置決め精度となってしまう。また、このクリアランスを
`小さくすれば位置決め精度が向上するがプローブ針先端
`部分１ａの回転による滑り量が小さくなってしまう。そ
`こで位置決め精度とプローブ針先端部分の回転によるテ
`ストパッド材料との相対滑り量を確保するために案内板
`４にあける穴形状を工夫する。
`【００４５】図６（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態４
`による垂直式プローブカードの主要部を示す構成図であ
`り、図６（ａ）は座屈前の、図６（ｂ）は座屈後の様子
`を示している。本実施の形態において、プローブ針先端
`部分１ａを保持する案内板４の穴４ａは、穴４ａの長さ
`方向に対する中央付近の穴の直径が、穴４ａの両端部の
`直径より小さくなるように構成されており、上記中央付
`近の穴の直径をプローブ針先端部分１ａの直径に近く設
`定している。
`【００４６】例えば本実施の形態の場合、プローブ針先
`端部分１ａの直径が８０μｍに対して、ガイド穴４ａの
`長さ方向に対する中央付近の穴の直径が８０μｍ強、穴
`の両端部の直径が１１０μｍとなっている。案内板４の
`厚みが０．４ｍｍなので、プローブ針先端部分１ａはお
`よそ３度傾くことができる。プローブ針先端部分１ａの
`長さが８００μｍ程度のとき、プローブ針先端部分１ａ
`とテストパッド１００ａは６０μｍ程度相対滑りするこ
`とが可能となり、電気的接触を得るに十分な滑り量を得
`ることができる。
`【００４７】本実施の形態では穴の両端部の直径を中央
`部に比べ拡げたが、案内板４のテストパッド１００ａ側
`の穴の直径をプローブ針先端部分１ａの直径に近づけ
`て、反対側の穴の直径を拡げた、テーパ形状の穴でも良
`い。また、その反対に、案内板４のテストパッド１００
`ａ側の穴の直径を拡げ、反対側の穴の直径をプローブ針
`先端部分１ａの直径に近づけた、逆のテーパ形状の穴で
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`も良い。
`【００４８】なお、上記実施の形態ではガイド穴４ａの
`穴形状を工夫して、位置決め精度とプローブ針の回転に
`よるテストパッド材料との相対滑り量を確保したが、案
`内板４の材料がポリイミド等、樹脂により構成されてい
`る場合には、穴形状をストレートとし、プローブ針先端
`部分の直径と穴４ａの直径を同じにしてもよく、位置決
`め精度とプローブ針の回転によるテストパッド材料との
`相対滑り量を確保できる。
`【００４９】実施の形態５．図７は実施の形態５に係わ
`る案内板におけるガイド穴の構成を示す断面図である。
`プローブ針部分１ａを保持、ガイドする案内板４のガイ
`ド穴４ａの表面に摩擦係数の小さい潤滑膜５を施すこと
`により、プローブ針先端部分１ａとガイド穴４ａとの接
`触抵抗を小さくすることができる。
`【００５０】本実施の形態では、潤滑膜５として、ＤＬ
`Ｃ（ダイヤモンドライクカーボン）を案内板４とガイド
`穴４ａ表面にコーティングしているが、潤滑膜５として
`は、プローブ針先端部分１ａとガイド穴４ａとの摩擦抵
`抗を減らすものであれば、上記ＤＬＣのようなセラミッ
`ク系の潤滑膜でなくてもテフロンコーティング等、樹脂
`系の潤滑膜でもかまわない。
`【００５１】本発明の各実施の形態に係わるプローブ針
`の構造では、プローブ針先端部分１ａが回転するため、
`ほとんどガイド穴４ａとの摩擦が起こりにくいが、それ
`でも多少の摩擦抵抗はあり、この摩擦抵抗がプローブ針
`先端部分１ａの回転動作を妨げる方向に働く。従って、
`プローブ針先端部分の回転運動をより小さな力で滑らか
`に発生させるためには、本実施の形態で示した潤滑膜５
`を施すことにより、プローブ針先端部分１ａと案内板４
`のガイド穴４ａとの接触による摩擦抵抗をできるだけ小
`さくすることが望ましい。
`【００５２】
`【発明の効果】本発明の第１の構成によれば、基板に対
`してほぼ垂直に取り付けられたプローブ針の先端部分を
`半導体ウエハの電極パッドに押圧し、上記先端部分と上
`記パッドを電気的接触させて、上記半導体ウエハの動作
`をテストするウエハテスト用プローブカードにおいて、
`上記プローブ針は、上記プローブ針の根元側部分と先端
`部分とをそれぞれ案内板により保持するとともに、上記
`案内板で保持されている上記先端部分の直径に比べて、
`少なくとも上記根元側部分と上記先端部分との間にある
`中央部の直径を細く構成したので、プローブ針の主たる
`変形部分がプローブ針の中央部となり、プローブ針の先
`端部分に回転運動を起こすことができ、プローブ針が被
`測定対象の電極パッドに対して相対滑りしやすくなるた
`め、テストパッド材料とプローブ針との電気的接触が安
`定しておこなえるようになる。
`【００５３】この発明の第２の構成によれば、第１の構
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`成において、上記プローブ針の、案内板で保持されてい
`る根元側部分の直径を、上記中央部の直径に比べて太く
`構成したので、主たる変形部分がプローブ針の中央部に
`集中するようになり、基板とプローブ針との接合部分に
`応力が伝わりにくくなる。
`【００５４】この発明の第３の構成によれば、第１また
`は第２の構成において、上記中央部に最小の直径を有す
`るくびれ部分を設け、上記くびれ部分の直径ｄ1 と上記
`先端部分の直径ｄ2 との間、および上記先端部分の長さ
`Ｌと上記先端部分を保持する案内板の厚さｈとの間に、
`ｄ2 ／ｄ1 ≦０．９、Ｌ／ｈ>１
`なる関係が成立するように構成したので、座屈変形が
`「くびれ」部分で大きく発生し、プローブ針の先端部分
`の回転運動がより起こりやすくなる。
`【００５５】この発明の第４の構成によれば、第１ない
`し第３のいずれかの構成において、上記プローブ針の先
`端部分を保持する案内板のガイド穴を、上記ガイド穴の
`長さ方向に対して、最小の直径が上記プローブ針の先端
`部分の直径とほぼ同じであるようにしたので、位置決め
`精度とプローブ針先端部分の回転によるテストパッド材
`料との相対滑り量を確保することができる。
`【００５６】この発明の第５の構成によれば、第１ない
`し第４のいずれかの構成において、上記プローブ針の先
`端部分を保持する案内板のガイド穴の表面に潤滑膜を施
`したので、プローブ針と案内板の穴との接触摩擦が小さ
`くできることになり、プローブ針先端部分の回転運動が
`滑らかにできる。
`【図面の簡単な説明】
`【図１】 本発明の実施の形態１による垂直式プローブ
`カードの主要部を示す構成図である。
`【図２】 本発明の実施の形態１に係わるプローブ針の
`形状を示す説明図である。
`【図３】 本発明の実施の形態２による垂直式プローブ
`カードの主要部を示す構成図である。
`【図４】 本発明の実施の形態３に係わるプローブ針を
`示す説明図である。
`【図５】 本発明の実施の形態３に係わるプローブ針の
`製造方法を示す説明図である。
`【図６】 本発明の実施の形態４による垂直式プローブ
`カードの主要部を示す構成図である。
`【図７】 本発明の実施の形態５に係わる案内板におけ
`るガイド穴の構成を示す断面図である。
`【図８】 従来の垂直式プローブカードの主要部を示す
`構成図である。
`【符号の説明】
`１ プローブ針、１ａ 先端部分、１ｂ 根元側部分、
`１ｃ 中央部、１ｄ「くびれ」部分、２ 基板、３，４
` 案内板、４ａ ガイド穴、５ 潤滑膜、１００ 半導
`体、１００ａ ボンディングパッド。
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`【図１】
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`【図２】
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`【図５】
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`【図３】
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`【図４】
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` 特開２０００−２１４１８２
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`【図６】
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`【図７】
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`【図８】
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`フロントページの続き
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`(72)発明者 出口 善宣
` 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三
` 菱電機株式会社内
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`Ｆターム(参考） 2G011 AA03 AA17 AB06 AB07 AB08
` AC01 AC14 AE03
` 4M106 AA01 AA02 BA01 BA14 DD03
` DD04 DD06 DD10 DD30
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