CN1542455A - 探针装置以及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种探针装置，包括：柔性基底，其由无机物质制成，并且具有近乎平直的边缘；导电薄膜，其形成于所述基底的表面上，并且具有多个接触部分和导线部分，所述接触部分排列在所述边缘的表面上，并且可以与样品上的电极发生接触，所述导线部分与所述接触部分连接，其中当施加一个力对所述接触部分的表面进行按压时，所述基底在多个接触部分由所述边缘支承的同时与这些接触部分一同弹性变形。

Description

探针装置以及其制造方法
本申请以2003年5月1日提交的日本专利申请No.2003-126390和2004年3月30日提交的日本专利申请No.2004-97492为基础，在此通过引用将其中的全部内容结合入本发明。
技术领域
本发明涉及一种探针装置，用于对诸如半导体集成电路和液晶板这样的电子装置的电学性能进行检查，并且涉及这种探针装置的制造方法。
背景技术
通常来说，公知的探针装置具有一个探针，该探针与样品上的电极发生接触，并且多个平行排列的导线的末端部分从基底上突伸出来。在由日本已公开专利No.2002-286755公开的探针装置中，由于微小探针从基底上突伸出来，所以该探针装置可以在不会于样品上施加较大动力的条件下受到过驱动(overdriven)，并且多个探针可以确保同时与样品上的多个电极发生接触。
另一方面，在对用于显示设备的液晶板进行检查的过程中，可以通过使得样品上的电极与探针之间的接触压力足够大来获得可靠的检查结果。日本已公开专利No.7-211752中公开的用作探针的接触部分没有从基底上突伸出来，探针装置通过利用柔性基底的弹性可以增大样品上的电极与接触部分之间的接触压力。
但是，在日本已公开专利No.7-211752中公开的探针装置内，由于固定接触部分的基底的边缘处形成有对应于所述接触部分间距的切口，所以各个接触部分可以独立改变。因此，当各个接触部分由于基底受到电极凸块的强有力按压而发生较大变形时，相邻的接触部分有可能相互接触。还有，当由切口分割开的基底的各个边缘部分的宽度变小至基底的厚度时，由于各个边缘部分趋于朝向宽度方向发生变形，相邻的接触部分发生相互接触的可能性会很大。
还有，在日本已公开专利No.7-211752中公开的探针装置内，与基底上的电极发生接触的接触部分及具有导线和电极的导电薄膜与延伸至背侧的基底的边缘一同制成。延伸至背侧的所述导线和接触部分形成有袋式电镀(pouched plating)层，覆盖住由形成于基底边缘上的切口分割开的末端。由于接触部分与导线没有形成于同一表面上，所以当接触部分受到磨损时，将无法向样品上的电极和探针装置上的导线通电。还有，由于所述探针装置中的接触部分被形成在所述表面的背侧，在这里形成有基底上的导线，所以当基底由于在接触部分上施加一个强大作用力而发生弯曲时，所述导线会从基底上剥落下来。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种探针装置及其制造方法，它们可以利用基底的弹性使得对样品上的电极的接触压力变大，并且可以防止各个接触部分与相邻的接触部分发生接触。
还有，本发明的另外一个目的在于提供一种探针装置及其制造方法，它们可以利用基底的弹性使得对样品上的电极的接触压力变大，并且可以防止导线从基底上剥落下来。
根据本发明的一个方面，在此提供了一种探针装置，包括：柔性基底，其由无机物质制成，并且具有近乎平直的边缘；导电薄膜，其形成于所述基底的表面上，并且具有多个接触部分和导线部分，所述接触部分排列在所述边缘的表面上，并且可以与一个样品上的电极发生接触，所述导线部分与所述接触部分连接，其中，当施加一个力对所述接触部分的表面进行按压时，所述基底在所述多个接触部分由所述边缘支承的同时与这些接触部分一同弹性变形。
当在接触部分的表面上施加一个压力时，在这些接触部分由基底的边缘支承的同时，基底与这些接触部分一同弹性变形。在其中基底与由该基底的平直边缘支承的接触部分一同弹性变形的结构中，利用基底的弹性可以增大接触部分与样品上的电极之间的接触压力，还有，可以对当接触部分发生弹性变形时这些接触部分的间距发生改变加以控制。
还有，通过在基底的同一表面上连续成形接触部分和导线，即使接触部分受到磨损，所述导线也会与样品上的电极发生接触。同样，即使基底与接触部分一起变形，也能够防止导线从基底上剥落下来。
还有，在根据本发明的探针装置中，优选的是基底由陶瓷制成，尤其优选的是由厚度为500微米或者更少的氧化锆制成。由于可以防止在样品上的电极上施加过度载荷，可以利用陶瓷基底的弹性提高接触部分与样品上的电极之间的接触可靠性。还有，由于可以利用陶瓷的刚性控制基底发生过度变形，所以可以防止导电薄膜与基底发生剥离。
还有，在根据本发明的探针装置中，通过使得接触部分不从基底的边缘上突伸出来，可以利用一种简单工艺成形所述接触部分。
还有，在根据本发明的探针装置中，通过使得接触部分从基底的边缘上突伸出来，将可以提高接触部分遵循于多个上下起伏电极的能力。
还有，在根据本发明的探针装置中，通过利用金属薄膜覆盖住接触部分的表面，可以控制这些接触部分的摩擦作用，所述金属薄膜的硬度大于基础材料(base material)。
再有，在根据本发明的探针装置中，通过利用金属薄膜覆盖住接触部分的表面，可以降低接线电阻，所述金属薄膜的体积电阻系数小于基础材料。
此外，在根据本发明的探针装置中，通过使得接触部分的表面发生倾斜，从而使在将接触部分压力焊接到样品上的电极上时，接触部分将近乎平行于电极的表面，可以增大接触部分与电极之间的接触面积。因此，即使在电极的表面上存在裂纹和灰尘，也可以提高电极与接触部分之间电连接的可靠性。
根据本发明的另外一个方面，在此提供了一种探针装置，包括：柔性基底，其由无机物质制成，并且具有近乎平直的边缘；导电薄膜，其形成于所述基底的表面上，并且具有多个接触部分和导线部分，所述接触部分被设置成要与所述边缘的表面分离开，并且可以与样品上的电极发生接触，所述导线部分与所述接触部分连接，其中，当施加一个力对所述接触部分的表面进行按压时，所述基底在所述多个接触部分由所述边缘支承的同时与这些接触部分一同弹性变形。
还有，通过在基底的同一表面上连续成形接触部分和导线，即使接触部分受到磨损，所述导线也会与样品上的电极发生接触。此外，即使基底与接触部分一起变形，也能够防止导线从基底上剥落下来。
还有，通过预先使接触部分与基底的表面分离，可以减小在基底与接触部分一同弹性变形时基底与导电薄膜之间产生的剪切应力。因此，能够防止导电薄膜上的导线部分从基底上剥落下来。
还有，比如通过将该探针装置固定在固定装置之下，同时使基底边缘从该固定装置的边缘突伸出来，根据本发明的探针装置中的基底的边缘可以与接触部分一起弹性变形。
根据本发明的再一个方面，在此提供了一种制造探针装置的方法，包括下述步骤：(a)制备柔性基底，该基底由无机物质制成，并且具有近乎平直的边缘；(b)在所述基底的表面上成形具有开口的抗蚀层；以及(c)利用电镀工艺在所述开口中成形导电薄膜，该导电薄膜具有多个接触部分和导线部分，所述接触部分排列在所述边缘的表面上，并且可以与样品上的电极发生接触，所述导线部分与所述接触部分连接。通过使用抗蚀层利用电镀工艺成形所述导电薄膜，可以使得接触部分小型化。
根据本发明制造探针装置的方法可以包括从背侧使得基底变薄的步骤，来在电镀步骤之后使得所述探针装置变薄。通过在电镀步骤之后使得基底变薄，由于抗蚀层可以形成于一个相对较厚基底的表面上，所以所述导电薄膜可以小型化。
此外，根据本发明制造探针装置的方法可以包括在电镀步骤与变薄步骤之间于导电薄膜上成形防护薄膜的步骤。通过在防护薄膜形成于导电薄膜表面上的条件下执行使得基底变薄的步骤，可以防止所述导电薄膜遭受损坏或者玷污。
根据本发明的又一个方面，在此提供了一种制造探针装置的方法，包括下述步骤：(a)制备柔性基底，该基底由无机物质制成，并且具有近乎平直的边缘；(b)在基底的表面上成形具有开口的抗蚀层，显露出该基底表面的至少一部分；以及(c)利用电镀工艺在所述开口中成形导电薄膜，该导电薄膜形成于基底的表面上，具有多个接触部分和导线部分，所述接触部分被设置成要与所述边缘的表面分离开，并且可以与样品上的电极发生接触，所述导线部分与所述接触部分连接。
通过使用抗蚀层利用电镀工艺成形所述导电薄膜，可以使得接触部分小型化。还有，通过使用所述牺牲层，接触部分可以被制成与基底间隔开。
附图说明
图1A和1B是两个侧视图，示出了根据本发明第一实施例的第一种示例的探针装置。
图2A是一个平面视图，示出了根据本发明第一实施例的探针装置。图2B是一个沿着图2A中线B-B的横剖视图，而图2C是一个沿着图2A中线C-C的横剖视图。图2D是根据本发明第一实施例的修改例的探针装置的横剖视图。
图3A1和3A2是两个沿着图2A中线B-B的横剖视图，而图3B1和3B2是两个沿着图2A中线C-C的横剖视图。
图4A是一个平面视图，示出了根据本发明第一实施例的探针装置，而图4B是一个沿着图4A中线B-B的横剖视图。
图5A是一个平面视图，示出了根据本发明第一实施例的第二种示例的探针装置，而图5B是一个沿着图5A中线B-B的横剖视图，图5C是一个沿着图5A中线C-C的横剖视图。
图6A是一个平面视图，示出了根据本发明第一实施例的第三种示例的探针装置，而图6B是一个沿着图6A中线B-B的横剖视图，图6C是一个沿着图6A中线C-C的横剖视图。
图7A是一个平面视图，示出了根据本发明第一实施例的探针装置的制造方法，而图7B是其横剖视图。
图8A是一个平面视图，示出了根据本发明第一实施例的探针装置的制造方法，而图8B是其横剖视图。
图9A是一个平面视图，示出了根据本发明第一实施例的探针装置的制造方法，而图9B是其横剖视图。
图10A是一个平面视图，示出了根据本发明第一实施例的探针装置的制造方法，而图10B是其横剖视图。
图11A是一个平面视图，示出了根据本发明第一实施例的探针装置的制造方法，而图11B是其横剖视图。
图12A是一个平面视图，示出了根据本发明第一实施例的探针装置的制造方法，而图12B是其横剖视图。
图13A是一个平面视图，示出了根据本发明第一实施例的探针装置的制造方法，而图13B是其横剖视图。
图14A至14D是四个横剖视图，示出了根据本发明第一实施例的探针装置的制造方法。
图15A至15D是四个平面视图，示出了根据本发明第一实施例的探针装置的制造方法。
图16A和16B是两个横剖视图，用于解释根据本发明实施例的探针装置的用途。
图17A和17B是两个侧视图，用于解释根据本发明实施例的探针装置的用途。
图18是一个侧视图，用于解释根据本发明实施例的探针装置的用途。
图19是一个横剖视图，用于解释根据本发明实施例的探针装置的用途。
图20A是一个平面视图，示出了根据本发明第二实施例的探针装置，而图20B是一个沿着图20A中线B-B的横剖视图，图20C是一个沿着图20A中线C-C的横剖视图。
图21A至21E是五个侧视图，用于接收本发明第二实施例的效果。
图22A至22C是三个横剖视图，示出了根据本发明第二实施例的探针装置的制造方法。
图23A至23C是三个横剖视图，示出了根据本发明第二实施例的探针装置的制造方法。
图24A是一个平面视图，示出了根据本发明第三实施例的探针装置，而图24B是一个沿着图24A中线B-B的横剖视图，图24C是一个沿着图24A中线C-C的横剖视图。
图25A至25C是三个横剖视图，示出了根据本发明第三实施例的探针装置的制造方法。
图26A是一个平面视图，示出了根据本发明第四实施例的探针装置，而图26B是一个沿着图26A中线B-B的横剖视图，图26C是一个沿着图26A中线C-C的横剖视图。
图27A是一个平面视图，示出了根据本发明第五实施例的探针装置，图27B是一个平面视图，示出了根据本发明第六实施例的探针装置，而图27C也是一个平面视图，示出了根据本发明第七实施例的探针装置。
具体实施方式
图1和2示出了一个根据本发明第一实施例的第一种示例的探针装置的结构。探针装置10被用于比如通过与液晶板(样品)上的电极24发生接触来对该样品的电学特性进行检查，并且带有一个柔性基底12和形成于柔性基底12的一个表面上的导电薄膜14。在根据所述第一种示例的探针装置10中，与样品上的电极发生接触的导电薄膜14的末端部分(接触部分)被形成在基底12的一条平直边缘上，并且接触部分16没有从基底12的边缘上突伸出来，即接触部分16排列在所述边缘上。还有，所述边缘可以是包括弧形或者类似形状的近乎平直形状。
基底12由一种无机物质制成，比如陶瓷、玻璃陶瓷、玻璃、硅、金属等等。作为陶瓷，优选的是氧化铝、富铝红柱石、氮化铝、氮化硅、氧化锆韧化氧化铝、MACOR(SiO2、MgO、Al2O3、K2O)或者类似材料，尤其是，如表1中所示，由于氧化锆具有较高的机械强度所以其是优选的。
                                             表1
  氧化锆ZrO2 氧化铝Al2O3 富铝红柱石3Al2O3-2SiO2 氮化铝AlN 氮化硅Si3N4 韧化氧化铝Al2O3-ZrO2   玻璃陶瓷
  弯曲强度(MPa) 1120 350 280 300 880 680 230
  杨氏模量(GPa) 210 380 210 320 290 289 110
  热膨胀系数(×10^-6/℃) 10.5 7.2 5 4 3.2 N/A 5
  最大变形(δmax) 100 17 25 18 57 44 39
当除陶瓷之外，比如硅的无机物质、金属等等，被用于基底12时，一个绝缘薄膜30如图3A1和3B1中示出的那样形成于基底12与导电薄膜14之间。树脂、氧化铝、二氧化硅或者类似物质可以被用作绝缘薄膜30。还有，如图3A2和3B2中所示，绝缘薄膜30可以充满绝缘薄膜14上的各个接触部分16之间的空隙。
优选的是，基底12的厚度处于10微米至500微米的范围之内。表2示出了在根据图1中所示第一种示例的探针装置10上，基底12的厚度T与过驱动距离OD之间关系的测定结果。使用了由氧化锆制成的基底，其长度为12毫米，宽度为28.54毫米。根据测定结果，当由氧化锆制成的基底的厚度为10微米时，若安全系数为1，可以施加0.139毫米的过驱动。与此同时，利用下述公式1得出施加于电极上的载荷W为5.6gf，所述公式1将接触部分16的间距B设定为60微米。
W＝(E×B×T3/4×L3)×OD                ……公式1
                                            表2
L(mm) T(mm) E(kgf/mm2) δy(kgf/mm2)                 Odmax(mm)
  f＝1   f＝5   f＝10
  2.000     0.075     21414     112   0.186   0.037   0.019
  2.000     0.100     21414     112   0.139   0.028   0.014
  2.000     0.125     21414     112   0.112   0.022   0.011
其中，“L”是接触部分的突伸量，“T”是基底的厚度，“E”是弹性的垂直模量，“δy”是弯曲强度，而“f”是安全系数。
表3示出了在根据图1中所示第一种示例的探针装置10上，基底12的厚度T与载荷W之间关系的测定结果。在表3中没有示出的条件与表2中所述相同。从测定结果显然可知，当基底12的厚度T超过500微米时，在0.02毫米的过驱动下，施加于样品上的电极上的载荷将为100gf或者更大并且可能损坏样品上的电极24。由此，基底12的优选厚度为500微米或者更小。
                                 表3
  L(mm)   B(μm)  E(kgf/mm2)     T(mm)     OD(mm)     W(gf)
    2     50     21414     0.1     0.02     0.669
    2     50     21414     0.1     0.05     1.673
    2     50     21414     0.1     0.1     3.346
    2     50     21414     0.2     0.02     5.354
    2     50     21414     0.2     0.05     13.384
    2     50     21414     0.2     0.1     26.768
    2     50     21414     0.3     0.02     18.068
    2     50     21414     0.3     0.05     45.170
    2     50     21414     0.3     0.1     90.340
    2     50     21414     0.4     0.02     42.828
    2     50     21414     0.4     0.05   107.070
    2     50     21414     0.4     0.1   214.140
    2     50     21414     0.5     0.02   83.648
    2     50     21414     0.5     0.05   209.121
    2     50     21414     0.5     0.1   418.242
    2     50     21414     0.6     0.02   144.545
    2     50     21414     0.6     0.05   361.361
    2     50     21414     0.6     0.1   722.723
如图2中所示，导电薄膜14形成于基底12的表面上。作为导电薄膜的材料，优选的是镍、镍-铁合金、镍-钴合金或者类似材料。导电薄膜14的优选厚度为0.5微米至300微米。
导电薄膜14上的末端部分16排列在基底12边缘的表面上，并且构成与样品上的电极发生接触的接触部分。通过利用这样一种金属薄膜覆盖住各个接触部分16的表面，即该金属薄膜的电阻率低于金、金铜合金、钯、铂、铱、钌、镍，比如为铑、镍铁合金等等，那么可以降低探针装置10的电阻。此外，通过利用这样一种金属薄膜覆盖住各个接触部分16的表面，即该金属薄膜的硬度大于铱、钌、镍，比如为铑、镍铁合金等等，可以控制接触部分16的摩擦作用。这些金属薄膜的厚度比如为0.01微米至20微米。还有，并非总是必须利用与基底材料不同的金属薄膜覆盖住接触部分16。表4示出了这些金属的特性。
                   表4
    电阻率     努氏硬度
    镍     6.2     400
镍铁合金(镍81％)     18     500
    金     2.1     120
金铜合金(金99％)     3     240
    钯     10.4     400
    铂     10.6     400
    铱     6.5     750
    钌     7.5     800
    铑     5.1     900
对应于样品上的电极的间距，接触部分16排列在基底12边缘的表面上。接触部分16的末端排列在基底12的边缘侧面26上。各个导线部分(参照图1)均沿着成形有基底12上的接触部分16的同一表面从各个接触部分16开始延伸。通过在基底12的同一表面上成形接触部分16和导线部分22，当基底12由于对接触部分16的表面进行按压而发生弯曲时，导线部分22变得难以从基底12上剥落下来。
由于相邻的接触部分16通过基底12的边缘相互连接起来，所以各个接触部分不会独立变形。也就是说，即使从被接触的电极向接触部分16中之一上施加载荷，每个接触部分16均会在如下状况下与基底12一同弹性变形，即所有的接触部分16均由基底12的边缘共同支承；因此，各个接触部分16的间距将不会改变。因此，由于防止了接触部分16从样品上的电极上脱落下来，可以增大接触部分与电极之间的接触压力，并且当然可以将接触部分与电极电连接起来。
此外，接触部分16的一个端部(末端)可以如图2D中示出的那样薄于另一端部。通过在斜面25上成形接触部分16而使之当样品上的电极与接触部分16压力焊接起来时近乎平行于电极的表面，接触部分16与电极的接触面积可以增大。
还有，如图4A和4B中所示，可以在基底12的背面(与成形有导电薄膜的表面相对的另一表面)成形一个凹槽28。通过在基底12上成形沿着一个与接触部分16所在方位垂直的方向延伸的沟槽28，可以控制基底12在过驱动时的弯曲形状。
图5A至5C示出了根据本发明第一实施例的第二种示例的探针装置。在根据该第二种示例的探针装置中，与样品上的电极发生接触的导电薄膜14上的接触部分16被成形在基底12的平直边缘处，并且这些接触部分16不会从基底12的边缘上突伸出来。接触部分16的末端从基底12的边缘26向内回缩。
即使从样品上的电极在接触部分16上施加载荷，与第一种示例相同，各个接触部分16将在这样一种状态下与基底12一同弹性变形，即由基底12的边缘共同支承，接触部分16之间的间距将不会发生变化。
图6A至6C示出了根据本发明第一实施例的第三种示例的探针装置。在根据该第三种示例的探针装置中，与样品上的电极发生接触的导电薄膜14上的接触部分16被成形在基底12的平直边缘处，并且接触部分16略微从基底12的边缘突伸出来。即使接触部分16从基底12的边缘突伸出来，在突伸长度较短的情况下，也可以利用基底12的弹性增大接触部分16与样品上的电极之间的接触压力。
接下来，将对根据第一实施例的探针装置的制造方法进行阐述。在下面的阐述中，主要对这样一种探针装置的制造方法进行阐述，即根据本发明第一实施例的第三种示例导电薄膜上的接触部分从基底的边缘上突伸出来的探针装置。
如图7A和7B中所示，在基底12的表面上成形有凹陷部分50，用于在基底12上形成四个最终产品外轮廓。各个凹陷部分50的深度均大于由基底12形成的最终产品的厚度。还有，凹陷部分50可以至少形成于这些位置处，即导电薄膜从最终基底12上突伸出来的位置处。当使用了诸如金属板或者类似元件的导电基底时，所使用的基底12具有一个形成于成形有凹陷部分50的表面上的绝缘层。作为凹陷部分50的一种加工方法，可以使用机械加工工艺、研磨处理工艺、化学蚀刻工艺、干式蚀刻工艺、喷砂处理工艺、珩磨处理工艺、激光处理工艺或者类似工艺。当使用陶瓷板来制取基底12时，凹陷部分50可以在烧制基底12之前制取形成。当使用金属板来制取基底12时，可以预先制取一个模具，用于制取具有凹陷部分50的基底，并且可以利用该模具通过铸造金属板而预先制成凹陷部分50。当使用硅板来制取基底12时，凹陷部分50可以利用各向异性蚀刻工艺制成。
接下来，在凹陷部分50中，牺牲薄膜52被制成其厚度大于凹陷部分50的深度，并且此后，通过抛光处理等等将牺牲薄膜52的表面去除，从而使得包括牺牲薄膜52的基底12得以平整，并且如在图8A和8B中示出的那样，牺牲薄膜52仅遗留在凹陷部分50中。尽管牺牲薄膜52的厚度会在使得表面变薄之前根据基底12的厚度和凹陷部分50的深度发生变化，但是优选的约是0.05毫米至0.4毫米。为了制取牺牲薄膜52，比如可以使用诸如铜这样的金属、环氧树脂、聚氨酯树脂、诸如碳酸钙这样的无机盐或者类似材料。当使用环氧树脂或者聚氨酯树脂来制取牺牲薄膜52时，该牺牲薄膜52可以通过后续工艺将玻璃板、陶瓷板、金属板或者类似板用于基底12而被选择性地去除。
具体来说，当使用金属来制取牺牲薄膜52时，基底12上形成有凹陷部分50的整个表面均经过金属电镀，并且对电镀表面进行抛光处理，直至显露出基底12。接着，基底经过平整处理，使得金属仅遗留在凹陷部分50中，并且成形牺牲薄膜52。当基底12导电时，对镀有金属的表面进行抛光处理，直至基底12上的绝缘层显露出来。
当使用金属来制取牺牲薄膜52并且凹陷部分50的角部呈方形时，可以在电镀过程中形成中空部。由此，优选的是凹陷部分50的角部呈圆形。当使用环氧树脂或者聚氨酯树脂来制取牺牲薄膜52时，凹陷部分的角部形状不受限制，并且它们可以呈方形。
当使用无机盐来制取牺牲薄膜52时，无机盐的粉末被填充在凹陷部分50中并且压实，以便不会形成空穴或者中空部，并且此后对表面进行抛光实现平整化，从而使得牺牲薄膜52仅形成于凹陷部分50的内侧。
在这种工艺中，由于并未穿通的凹陷部分50由牺牲薄膜52填充起来，所以无需将一块基板连接到基底12上，并且基底12本身用作一个补强部件，可以提高牺牲薄膜52表面的平整度。还有，由于无需引入基板剥离工艺，将不会发生诸如后来形成的探针在基板剥离操作时遭受物理损坏这样的问题。
接下来，如图9A和9B中所示，形成有其末端延伸至牺牲薄膜52的导电薄膜14。在该工艺中，由于牺牲薄膜52的平整表面在先前工艺中形成，所以导电薄膜14可以以微小间距在所述牺牲薄膜上平行排列。导电薄膜14的详细成形方法比如是，首先在包括在牺牲薄膜52表面的基底12的整个表面上成形一个电镀基层。接下来，仅将导电薄膜将要形成于其上的电镀基层的某些部分显露出来，而其余部分由一个抗蚀层覆盖住，用于在显露出来的电镀基层上执行金属电镀处理。最后，将除导电薄膜以外的电镀基层和抗蚀层去除。通过利用光刻工艺和公知的图案化工艺进行图案化处理，可以在成形电镀基层之后在由导电薄膜14构成的图案上执行金属电镀，其中所述公知的图案化工艺比如是在基底上印刷导电涂料。
接下来，如图10A和10B中所示，在其上成形有导电薄膜14的基底12的整个表面上成形一个防护薄膜54。为了制取该防护薄膜54，所使用的材料将在使得基底12变薄时防护导电薄膜14，并且不会在从导电薄膜14上去除时对导电薄膜14造成损坏，比如可以使用环氧树脂、聚氨酯树脂、金属、玻璃或者类似材料。为了简化该工艺，优选的是使用与制取牺牲薄膜52相同的材料制取防护薄膜54。如前所述，尽管防护薄膜54用于防护导电薄膜14，但是也可以不形成防护薄膜54。
接下来，如图11A和11B中所示，通过从基底12的背面进行抛光而使得基底12变薄，并且它们被处理成具有一个预定厚度，直至牺牲薄膜52显露于基底12的背面上。利用这种工艺，在基底12上形成填充有牺牲薄膜52的穿透部分。基底12由这些穿透部分分成对应于四个最终产品的部分和其它多余部分。对应于最终产品的部分和多余部分由牺牲薄膜52和/或防护薄膜54连接起来，并且它们处于未被分开状态。还有，对于基底12的变薄工艺来说，比如可以使用喷砂处理工艺、机械加工工艺、研磨处理工艺、化学蚀刻工艺、干式蚀刻工艺、珩磨处理工艺、激光处理工艺或者类似工艺。
接下来，如图12A和12B中所示，防护薄膜54被去除。当防护薄膜54由金属制成时，通过蚀刻处理将其去除。当防护薄膜54由树脂制成时，通过利用温和的N甲基吡咯烷酮(N-Methylpyrrolidone)进行溶解、灰化、干式蚀刻或者类似处理去除。当防护薄膜54由诸如碳酸钙这样的无机物质制成时，通过利用硝酸将其去除。
接下来，如图13A和13B中所示，牺牲薄膜52被去除，并且对应于四个最终产品的基底12被从所述多余部分中去除。详细的去除方法类似于前述防护薄膜54的去除方法。还有，尽管在前述工艺中防护薄膜54被在牺牲薄膜52之前去除，但是牺牲薄膜52也可以在防护薄膜54之前去除。
根据本发明第一实施例的探针装置可以以下述方式制造而成。在这种情况下，导电薄膜被以最终外轮廓被固定在基板上的方式成形在基底上。
首先，如图14A中所示，具有最终外轮廓的基底12被固定在基板56上。用于基底12的适合材料可以被用于基板56。但是，基板56和基底12的材料并非必须相同。基板56与基底12通过粘合剂、低熔点玻璃接触剂、静电接触工艺、超声波接触工艺或者在惰性气氛下的滑移接触工艺连接起来。还有，通过利用电镀工艺在基底12的背面上生长出一个金属层，利用电镀工艺生长出的金属层可以被用作基板56。
接下来，如图14B中所示，以类似于前述成形牺牲薄膜52的方式，在各个基底之间的空隙中成形牺牲薄膜52。
如图14C中所示，在利用防护薄膜54覆盖住导电薄膜14之后，工件被置于工作台58上。防护薄膜54可以以类似于前述成形防护薄膜54的方式形成。
如图14D中所示，基板56通过从其背面进行抛光处理而被去除，以便显露出基底12的背面，并且使得基底12变薄，直至基底12具有一个预定厚度。当基板56可以通过蚀刻处理去除时，在通过蚀刻处理将基板56去除之后，基底12可以通过抛光处理变薄，直至具有一个预定厚度。
根据本发明第一实施例的第一种示例的探针装置，其中导电薄膜上的接触部分没有从基底边缘突伸出来，可以利用前述制造第二种示例的方法通过微小修改制造而成。还有，将导电薄膜14的末端排列成从基底12的边缘向后回缩的探针装置(参照图5)可以利用前述制造第二种示例的前述方法通过微小修改制造而成。
在前述成形导电薄膜的工艺中(参照图9)，通过调节由抗蚀层覆盖住的区域、光刻操作的图案化形状或者导电涂料的印刷区域，可以调整导电薄膜的形状和导电薄膜14从基底12上突伸出来的量。由此，导电薄膜14的末端没有从基底12突伸出来的探针装置(参照图2等)和导电薄膜14的末端从基底12的边缘向后回缩的探针装置(参照图5)可以制成。
还有，在成形了导电薄膜的末端从基底边缘突伸出来的导电薄膜之后，利用喷砂处理工艺、珩磨处理工艺、干式蚀刻工艺、化学蚀刻工艺或者类似工艺可以使得导电薄膜上从基底突伸出来的部分变薄，来制造根据第一种示例的探针装置。
在无需制取在前述制造方法中阐述的凹陷部分和牺牲薄膜的条件下，可以制造根据本发明第一实施例的第一种示例的探针装置。在这种情况下，具有这种末端不会从基底的边缘上突伸出来的导电薄膜的探针装置可以以下述方式制造而成。
首先，如图15A和15B中所示，在无需成形牺牲薄膜的条件下，导电薄膜14被以与前述成形导电薄膜14的工艺中相同的方式形成于基底12的平整表面上。
接下来，如图15C和15D中所示，基底12的外轮廓形状可以利用诸如切割这样的机械处理工艺形成。与此同时，由于作为最终产品从基底12的外轮廓突伸出来的导电薄膜14被与基底12一同切除，所以导电薄膜14的末端排列在基底12的边缘上。
还有，对作为最终产品成形基底12的外轮廓的工艺而言，比如可以使用除切割工艺之外的化学蚀刻工艺、干式蚀刻工艺、喷砂处理工艺、珩磨处理工艺、激光处理工艺、劈开处理工艺或者这些工艺的组合。
此外，尽管基底12的变薄工艺和基底12的最终外轮廓成形工艺可以互换，但是当在基底12的最终外轮廓成形工艺之前执行基底12的变薄工艺时，可以更为容易地形成基底12的最终外轮廓。
接下来，将参照图1A、1B、16A、16B、17A以及17B对根据本发明所述实施例的探针装置的用途进行阐述。如图1A和17A中所示，探针装置10被固定在一个固定装置18上，从而使得基底12的边缘从固定装置18的边缘上突伸出来，其中在基底12的边缘设置有导电薄膜14上的接触部分16。由此，如图1B和17B中所示，排列有接触部分16的基底12的边缘变得能够弹性变形。由于基底12发生弹性变形，各个接触部分16可以遵循于样品上的电极24的起伏或者电极24表面上的凸块。
在根据本发明所述实施例的探针装置10中，由于由无机物质构成的基底12会与由基底12支承的接触部分16一同弹性变形，所以可以提高电极24与接触部分16之间的接触压力。因此，如果在接触部分16的表面上叠置有一个氧化物绝缘薄膜或者其它物质，将可以改善电极24与接触部分16之间电接触的可靠性。
还有，由于接触部分16由基底12支承，所以可以在接触部分16和基底12上施加巨大载荷，导电薄膜14与样品上的电极24可以通过如图12A中示出的那样通过过驱动而在较宽区域连接起来。通过在较宽的区域中将导电薄膜14与样品上的电极24连接起来，即使在电极24的表面上存在缺陷15或者污垢17，可以确保电极24与导电薄膜14接通。优选的是，电极24与导电薄膜14发生接触的长度X为3微米或者更多。
此外，如图16B中所示，当在接触部分16的下方形成一个斜面25时，导电薄膜14与样品上的电极24可以在较宽区域中发生接触。
还有，当基底12由高硬度的无机物质构成时，因为在对基底12的弯曲加以控制的状态下可以提高接触部分16与电极24之间的接触压力，可以防止从基底12和导电薄膜14上剥落下来。此外，防止了在将探针装置10固附到固定装置18的过程中由于在探针装置10上施加一个外力而使得导电薄膜14从基底12上剥落下来。还有，由于导电薄膜14被形成在基底12的一个表面上，作为各个导电薄膜14的一部分的各个接触部分16受压，并且即使导电薄膜14与基底12一起弯曲，导电薄膜14也难以从基底12上剥落下来。还有，如前所述，当导电薄膜14被预先与基底12分离时，将进一步防止导电薄膜14从基底12上剥落下来。
图18和19示出了这样的结构，其中探针装置被固附在一个检查设备的主体(在附图中未予示出)上。如图18中所示，通过将探针装置10固定在固定装置18的下部并且利用螺钉或者类似元件将固定装置18固定在基座46的上部，探针装置可以被固附在检查设备的主体上。探针装置10上的导线部分22通过印刷线路板20与印刷基底44电连接。还有，如图19中所示，通过将探针装置10固定在固定装置18的下部并且利用螺钉或者类似元件将固定装置18固定在基座46的下部，探针装置也可以被固附在检查设备的主体上。
图20A至20C示出了根据本发明第二实施例的探针装置。在根据本发明第二实施例的探针装置10中，导电薄膜14上与样品上的电极发生接触的接触部分16排列在基底12边缘的表面上，并且接触部分16与基底12的表面分离开。在基底12的边缘处，成形有一个凹陷部分34，从而使得接触部分16与基底12之间的间隔d为0.01微米至300微米。
如图21A至21C中所示，如果接触部分16被固附在基底12上，那么当接触部分16与基底12由于过驱动而一同变形时，导电薄膜14与基底12之间的连接部分处将产生剪切应力。在导电薄膜14与基底12的连接部分处产生的剪切应力可能导致导电薄膜14从基底12上剥落下来。相反，在本发明的该第二实施例中，由于基底12与接触部分16如图21D和21E中示出的那样被相互分离开，所以即使接触部分16与基底12发生变形，在导电薄膜14与基底12之间也将不会产生剪切应力。因此，当接触部分16与基底12分离开时，对于基底12来说可以使用一种变形量大于无机物质的树脂。
根据本发明第二实施例的探针装置10通过修改前述第一实施例中的制造工艺制造而成。
首先，如图22A和22B中所示，在形成于一个基底12上的凹陷部分50中形成一个牺牲薄膜52，并且在基底12的表面上成形其末端延伸至牺牲薄膜52的表面的导电薄膜14，其中凹陷部分50按照前述第一实施例中的制造方法形成。
接下来，从背侧使得基底12变薄，直至其达到一个预定厚度。
接下来，如图22C中所示，利用切割工艺将基底12裁切成由基底12形成的最终产品。当牺牲薄膜52被去除时，导电薄膜14的末端(接触部分)与基底12之间会形成一个空隙。
还有，取代利用切割工艺成形基底12的最终产品的外轮廓，通过在填充有牺牲薄膜52的凹陷部分50中成形一个凸块，当牺牲薄膜52被去除时，可以形成基底12的最终产品的外轮廓。
也就是说，如图23A中所示，基于根据本发明第一实施例的方法形成凹陷部分50，从而使得从上表面60下降至下表面64的侧壁62对应于基底12的最终产品的边缘。还有，如图23B中所示，基于根据本发明第一实施例的方法，基底12被从背侧去除来使得其变薄，直至凹陷部分50的下表面64消失。接着，当牺牲薄膜被去除时，凹陷部分50的侧壁62形成了基底12的边缘表面。
图24A至24C示出了根据本发明第三实施例的探针装置。在根据本发明该第三实施例的探针装置10中，导电薄膜14上与样品上的电极发生接触的接触部分16排列在基底12边缘的表面上，并且这些接触部分16与基底12的表面上分离开。为了使得接触部分16与基底12之间的空隙d为0.001微米至300微米，导电薄膜14的末端被弯曲成阶梯状。
根据本发明第三实施例的探针装置10通过修改前述第一实施例中的制造方法制造而成。
首先，在基底12的平整表面上成形牺牲薄膜52。牺牲薄膜52被成形在导电薄膜14与基底12分离开的位置处。接下来，如图25A中所示，在基底12的表面上成形其末端排列在牺牲薄膜52的表面上的导电薄膜。
接下来，如图25B中所示，基底12被从背侧变薄，直至其达到一个预定厚度。
接下来，如图25C中所示，利用切割工艺和类似工艺对基底12进行裁切，来形成基底12的最终产品的外轮廓，并且将牺牲薄膜52去除来获得探针装置10。
图26A至26C示出了根据本发明第四实施例的探针装置。在根据本发明该第四实施例的探针装置10中，导电薄膜14上与样品上的电极发生接触的接触部分16被成形在基底12的梳状边缘处，所述基底12由诸如氧化锆这样的无机物质构成，并且接触部分16没有从基底12的边缘上突伸出来。由于接触部分16和导线部分22被形成在基底12的同一表面上，当基底12由于对接触部分16进行按压而发生弯曲时，导线部分22难以从基底12上剥落下来。还有，由于在基底12上形成有切口32，所以将易于使得各个接触部分16遵循于样品上的电极。
图27A至27C示出了根据本发明第五至第七实施例的探针装置。作为在图27A中示出的本发明的第五实施例，可以在基底12上成形用于定位的通孔36。还有，基底12可以沿着圆圈连续形成，并且可以在该圆的中心形成开口38。作为在图27B中示出的本发明的第六实施例，基底12可以被分成多个部分12a和12b。作为在图27C中示出的本发明的第七实施例，可以横跨基底12上的通孔40成形导电薄膜。
已经结合优选实施例对本发明进行了描述。但是本发明并不仅局限于前述实施例。显然，本技术领域中的那些熟练技术人员可以进行各种修改、改进、组合以及类似处理。

Claims (16)

1、一种探针装置，包括：
柔性基底，由无机物质制成，并且具有近乎平直的边缘；
导电薄膜，形成于所述基底的表面上，并且具有多个接触部分和导线部分，所述接触部分排列在所述边缘的表面上，并且可以与样品上的电极发生接触，所述导线部分与所述接触部分连接，其中，
当施加一个力对所述接触部分的表面进行按压时，在所述多个接触部分由所述边缘支承的同时，所述基底与这些接触部分一同弹性变形。
2、根据权利要求1中所述的探针装置，其中，所述基底由陶瓷制成。
3、根据权利要求1中所述的探针装置，其中，所述基底由氧化锆制成。
4、根据权利要求1中所述的探针装置，其中，所述基底由厚度不大于500微米的氧化锆制成。
5、根据权利要求1中所述的探针装置，其中，所述接触部分没有从所述基底的边缘上突伸出来。
6、根据权利要求1中所述的探针装置，其中，所述接触部分从所述基底的边缘上突伸出来。
7、根据权利要求1中所述的探针装置，其中，所述接触部分的表面由金属薄膜覆盖起来，所述金属薄膜的硬度大于基础材料。
8、根据权利要求1中所述的探针装置，其中，所述接触部分的表面由金属薄膜覆盖起来，所述金属薄膜的体积电阻率小于基础材料。
9、根据权利要求1中所述的探针装置，其中，各个所述接触部分的表面均具有倾斜表面，当所述接触部分被压力焊接在样品的电极上时，所述倾斜表面以近乎平行于样品的电极表面的方式被压力焊接在样品的电极表面上。
10、根据权利要求1中所述的探针装置，其中，所述基底由金属制成，并且该探针装置还包括位于所述基底与导电薄膜之间的绝缘薄膜。
11、一种探针装置，包括：
柔性基底，由无机物质制成，并且具有近乎平直的边缘；
导电薄膜，形成于所述基底的表面上，并且具有多个接触部分和导线部分，所述接触部分被设置成要与所述边缘的表面分离开，并且可以与样品上的电极发生接触，所述导线部分与所述接触部分连接，其中，
当施加一个力对所述接触部分的表面进行按压时，所述基底在所述多个接触部分由所述边缘支承的同时与这些接触部分一同弹性变形。
12、一种经由固定装置将根据权利要求1中所述的探针装置固定到检查设备主体的基座上的方法，其中，所述探针装置被固定在所述固定装置之下，从而使得所述基底的边缘从所述固定装置的边缘突伸出来。
13、一种制造探针装置的方法，包括下述步骤：
(a)制备柔性基底，该基底由无机物质制成，并且具有近乎平直的边缘；
(b)在所述基底的表面上成形具有开口的抗蚀层；以及
(c)利用电镀工艺在所述开口中成形导电薄膜，该导电薄膜具有多个接触部分和导线部分，所述接触部分排列在所述边缘的表面上，并且可以与样品上的电极发生接触，所述导线部分与所述接触部分连接。
14、根据权利要求13中所述的制造探针装置的方法，在步骤(c)之后还包括步骤(d)，从背侧使得所述基底变薄，来使所述探针装置变薄。
15、根据权利要求14中所述的制造探针装置的方法，在步骤(c)与(d)之间还包括步骤(e)，在所述导电薄膜上成形防护薄膜。
16、一种制造探针装置的方法，包括下述步骤：
(a)制备柔性基底，该基底由无机物质制成，并且具有近乎平直的边缘；
(b)在基底的表面上成形具有开口的抗蚀层，显露出该基底表面的至少一部分；以及
(c)利用电镀工艺在所述开口中成形导电薄膜，该导电薄膜形成于基底的表面上，具有多个接触部分和导线部分，所述接触部分被设置成要与所述边缘的表面分离开，并且可以与样品上的电极发生接触，所述导线部分与所述接触部分连接。
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