DE102007046042B4

DE102007046042B4 - Elektrische Prüfsonde und elektrische Prüfsondenanordnung

Info

Publication number: DE102007046042B4
Application number: DE102007046042.4A
Authority: DE
Inventors: Hideki Hirakawa; Akira SOMA; Takayuki Hayashizaki; Shinji Kuniyoshi
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2016-11-17
Anticipated expiration: 2027-09-27
Also published as: US20080074128A1; KR100903810B1; US7586321B2; DE102007046042A1; TW200815763A; KR20090012275A; KR20080028274A; KR100902019B1; TWI338141B

Abstract

Elektrische Prüfsonde, die Folgendes umfasst:
einen Sondenhauptkörperabschnitt (22a), der einen Sockelabschnitt (34) mit einer Endfläche (34a) umfasst; und
einen Sondenspitzenabschnitt (22b) mit einer Spitze, der im Sockelabschnitt (34) ausgebildet ist und von der Endfläche (34a) vorspringt,
wobei der Sondenhauptkörperabschnitt (22a) aus einem ersten leitenden Material (58) und der Sondenspitzenabschnitt (22b) aus einem zweiten leitenden Material (62) hergestellt ist, wobei das erste leitende Material (58) eine größere Zähigkeit und eine niedrigere Härte als das zweite leitende Material (62) aufweist, und
wobei auf dem Sockelabschnitt (34) ein Sondenspitzenverstärkungsabschnitt (40) vorgesehen ist, der sich entlang einer Erstreckungsrichtung, die von der Endfläche (34a) zur Spitze des Sondenspitzenabschnitts (22b) verläuft, von der Endfläche (34a) des Sockelabschnitts (34) zu einem Erstreckungsende des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts (40) des Sondenspitzenabschnitts (22b) freiliegend erstreckt und nur eine Seitenfläche des Sondenspitzenabschnitts (22b) kontaktiert, wobei die Spitze des Sondenspitzenabschnitts (22b) von dem Erstreckungsende des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts (40) in dessen Ersteckungsrichtung vorspringt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Prüfsonde, die geeignet ist, bei einer elektrischen Prüfung einer Mehrzahl von integrierten Halbleiterschaltungen verwendet zu werden, welche auf einem Halbleitersubstrat gebildet sind, und eine Prüfanordnung, in welche diese Sonde eingebaut ist.
Eine Mehrzahl von integrierten Halbleiterschaltungen, die auf einem Halbleitersubstrat gebildet sind, erfahren im Allgemeinen eine elektrische Prüfung, bevor sie in entsprechende Chips zerteilt werden, um festzustellen, ob sie in Übereinstimmung mit den Spezifikationen hergestellt sind oder nicht. Bei dieser elektrischen Prüfung wird eine Prüfanordnung verwendet, die elektrische Prüfsonden umfasst, welche mit Elektroden von zu prüfenden Vorrichtungen, das heißt den entsprechenden integrierten Halbleiterschaltungen zverbinden sind. Die zu prüfenden Vorrichtungen werden über diese Prüfanordnung mit einer Prüfervorrichtung verbunden.
Eine dieser konventionellen Sonden, die für diese Prüfanordnung verwendet werden, umfasst einen plattenförmigen Sondenhauptkörperabschnitt und einen Sondenspitzenabschnitt, der auf dem Sondenhauptkörperabschnitt so vorgesehen ist, dass er eine Elektrode der zu prüfenden Einrichtung kontaktiert (siehe zum Beispiel WO 2006/075408 A1 ). Der Sondenhauptkörperabschnitt weist einen Befestigungsabschnitt zu einer Sondenleiterplatte, ein Paar Armabschnitte, die sich von dem Befestigungsabschnitt bis zu der unteren Seite der Sondenleiterplatte seitlich entlang der Sondenleiterplatte mit einem Abstand von der Sondenleiterplatte erstrecken und einen Sockelabschnitt auf, der einstückig mit den Armabschnitten so ausgebildet ist, dass er die Enden der beiden Armabschnitte verbindet, und der oben erwähnte Sondenspitzenabschnitt ist auf dem Sockelabschnitt vorgesehen. Gemäss dem Patentdokument 1 wird vorgeschlagen, dass der Sondenhauptkörperabschnitt aus einem hoch flexiblen oder zähen leitenden Material hergestellt sein soll und dass der Sondenspitzenabschnitt, der an dem unteren Ende des Sockelabschnitts des Sondenhauptkörperabschnitts vorgesehen ist, aus einem metallischen Material mit hoher Härte hergestellt sein soll.
Durch das Herstellen des Sondenhauptkörperabschnitts aus dem sehr zähen metallischen Material ist eine elastische Verformung der Armabschnitte des Sondenhauptkörperabschnitts verbessert, wenn der Sondenspitzenabschnitt der Sonde auf die Elektrode der zu prüfenden Vorrichtung gestoßen wird, was ermöglicht den Sondenspitzenabschnitt mit der Elektrode angemessen und zuverlässig zu verbinden. Wenn eine übersteuerte Kraft, die die oben erwähnte elastische Verformung an den Armabschnitten der Sonde erzeugt, auf die Sonde ausgeübt wird, gleitet zusammen mit der elastischen Verformung der Armabschnitte auch die Spitze des Sondenspitzenabschnitts auf der Elektrode. Durch das Formen des Sondenspitzenabschnitts aus dem sehr harten Material wird der Abrieb der Spitze unterdrückt und die Verringerung der Haltbarkeit der Sonde durch den Abrieb wird verhindert.
Indessen können im Fall, dass eine einzelne Substratoberfläche in mehrere Chipbereiche eingeteilt ist und unter Verwendung der konventionellen Prüfanordnung eine elektrische Prüfung pro eingeteiltem Bereich ausgeführt wird, die Spitzen mancher Sonden, die von dem Chipbereich abweichen, manchmal die geneigte Kante des Substrats in einem Zustand kontaktieren, in welchem die übersteuerte Kraft auf die Sonden ausgeübt wird. In einem solchen Fall wird, wenn die Spitzen entlang der geneigten Kante des Substrats nach außen gelenkt werden, eine Biegekraft auf die Sondenspitzenabschnitte der Sonden ausgeübt. Wenn die Spitze der Sonde die Kante des sich öffnenden Kantenabschnitts kontaktiert, der die Elektrode aus dem Passivierungsfilm freilegt, welcher die Oberfläche des Halbleitersubstrats bedeckt, kann ebenfalls eine ähnliche Biegekraft auf den Sondenspitzenabschnitt ausgeübt werden. Weil diese Biegekräfte einen Bruch des aus dem sehr harten Material hergestellten Sondenspitzenabschnitts verursachen können, ist es erwünscht, dass der Sondenspitzenabschnitt gegen solche Biegekräfte verstärkt werden soll.
Da der feine Sondenspitzenabschnitt, der von der unteren Oberfläche des Sockelabschnitts vorspringt, aus dem sehr harten metallischen Material hergestellt ist, kann die Zerbrechlichkeit des Sondenspitzenabschnitts auch einen Defekt oder einen Bruch hervorrufen, wenn eine Last auf die Spitze des Sondenspitzenabschnitts aufgebracht wird. Somit ist es erwünscht, dass der Defekt oder Bruch des Sondenspitzenabschnitts zuverlässig verhindert wird.
Die US 6 040 705 A beschreibt einen rollenden elektrischen Kontaktierer. Der Kontaktierer umfasst einen Ausleger mit endseitig daran angeordneten parallelen Flanschen, die eine Achse einer Rolle tragen. Die Rolle dient dazu elektrische Kontakte zu kontaktieren ohne diese zu beschädigen.
Die EP 1 624 308 A1 beschreibt eine Sonde zum Testen elektrischer Leitfähigkeit. Die Sonde umfasst einen ersten und zweiten Armabschnitt, die sich zu einem gemeinsamen Verbindungsabschnitt erstrecken. Die Sonde umfasst ferner einen Nadelspitzenabschnitt.
Die US 6 091 256 A beschreibt eine Kontaktierungsvorrichtung mit mehreren planparallelen Kontaktelementen. Die Kontaktelemente bestehen aus einer Mehrschichtstruktur.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, den Sondenspitzenabschnitt zu verstärken, um einen Bruch des Sondenspitzenabschnitts zu verhindern.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Defekt oder einen Bruch des Sondenspitzenabschnitts zu verhindern und die Haltbarkeit der Sonde zu verbessern.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine elektrische Prüfsonde, die einen Sondenspitzenabschnitt und einen Sondenhauptkörperabschnitt umfasst, der einen Sockelabschnitt aufweist, auf welchem der Sondenspitzenabschnitt vorspringend ausgebildet ist, wobei der Sondenhauptkörperabschnitt aus einem leitenden Material hergestellt ist, das eine größere Flexibilität oder Zähigkeit als der Sondenspitzenabschnitt aufweist, und der Sondenspitzenabschnitt aus einem leitenden Material hergestellt ist, das eine höhere Härte als das Material des Sondenhauptkörperabschnitts aufweist, und wobei auf dem Sockelabschnitt ein Sondenspitzenverstärkungsabschnitt vorgesehen ist, welcher so an wenigstens eine seitliche Oberfläche des Sondenspitzenabschnitts angrenzt, dass er sich zu einer Spitze des Sondenspitzenabschnitts erstreckt, und ermöglicht, dass die Spitze des Sondenspitzenabschnitts von dessen Erstreckungsende in Erstreckungsrichtung vorspringt.
Im ersten Aspekt der Erfindung, ist der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt des Sondenhauptkörperabschnitts auf wenigstens einer seitlichen Oberfläche des Sondenspitzenabschnitts entlang dem Sondenspitzenabschnitt gebildet und ermöglicht, dass die Spitze des Sondenspitzenabschnitts von dem Sondenspitzenverstärkungsabschnitt vorspringt. Wenn der Sondenspitzenabschnitt eine Biegekraft erfährt, die zum Sondenspitzenverstärkungsabschnitt gerichtet ist, wird somit ein Teil der Gegenkraft zu dieser Biegekraft auf den Sondenspitzenverstärkungsabschnitt übertragen, ohne die Spitze an einem Kontakt mit der Elektrode zu hindern. Als Ergebnis hat er einen zuverlässigen Verstärkungseffekt.
Der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt kann aus dem gleichen Material wie der Sockelabschnitt hergestellt und kann einstückig mit dem Sockelabschnitt gebildet werden. Durch das einstückige Herstellen des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts mit dem Sockelabschnitt aus dem gleichen Material wie der Sockelabschnitt kann der Sondenspitzenverstarkungsabschnitt gleichzeitig mit dem Bilden des Sondenhauptkörperabschnitts gebildet werden. Somit kann der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt gebildet werden, ohne dass neue weitere Schritte im Herstellungsverfahren hinzugefügt werden.
Der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt kann an dem Sondenspitzenabschnitt befestigt sein. Durch das Befestigen des Sondenspitzenverstarkungsabschnitts an dem Sondenspitzenabschnitt, ist es möglich zu bewirken, dass der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt seine Verstärkungswirkung nicht nur gegen die oben erwähnte Biegekraft in Richtung Sondenspitzenverstärkungsabschnitt ausübt, sondern auch gegen eine Biegekraft, die auf den Sondenspitzenabschnitt einwirkt und in entgegengesetzte Richtung dieser (erstgenannten) Biegekraft in eine Richtung gerichtet ist, die von dem Sondenspitzenverstarkungsabschnitt beabstandet ist.
Der Sondenhauptkörperabschnitt kann aus einem plattenförmigen Element gebildet sein. In diesem Fall, kann die innere Seite des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts entlang dem Sondenspitzenabschnitt angeordnet sein und seine äußere Seite kann so angeordnet sein, dass sie einer seitlichen Oberfläche des Sondenhauptkörperabschnitts entspricht.
An der Spitze des Sondenspitzenabschnitts kann eine flache Oberfläche gebildet sein, die ungefähr senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Spitze ist. In diesem Fall kann eine Endoberfläche des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts, der an der Spitzenseite des Sondenspitzenabschnitts angeordnet ist, eine gekrümmte Oberfläche sein.
Wenn die flache Oberfläche der Spitze als Ausrichtungsmarkierung für das Ausrichten einer Prüfanordnung verwendet wird, wird das von dieser Ausrichtungsmarkierung reflektierte Licht von einer Kamera eingefangen und die Ausrichtung der Prüfanordnung wird basierend auf dem Bild dieser Ausrichtungsmarkierung ausgeführt. Wird dabei von dem Sondenspitzenverstarkungsabschnitt reflektiertes Licht von der oben erwähnten Kamera eingefangen, verursacht dies, dass eine genaue Erkennung der Ausrichtungsmarkierung verhindert wird. Indem jedoch die Endfläche des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts als gekrümmte Oberfläche gebildet wird, wird verhindert, dass das von der Endfläche des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts reflektierte Licht von der oben erwahnten Kamera für das oben beschriebene Ausrichten eingefangen wird. Da es verhindert werden kann, dass die Endoberfläche des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts irrtümlich als eine Ausrichtungsmarkierung erkannt wird, ist es somit möglich zu verhindern, dass eine genaue Ausrichtung der Prüfanordnung von dem Sondenspitzenverstärkungsabschnitt gestört wird.
Wenn die Spitze des Sondenspitzenabschnitts eine flache Oberfläche aufweist, die ungefähr senkrecht zu der Erstreckungsrichtung ist, wird die Endfläche des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts, der auf der Spitzenseite des Sondenspitzenabschnitts angeordnet ist, mit einer winklig geneigten Oberfläche bezüglich der flachen Oberfläche der Spitze versehen. Dadurch ist es möglich zu verhindern, dass der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt das Ausrichten in der gleichen Weise wie oben beschrieben stört.
Der Sondenspitzenabschnitt kann so ausgebildet sein, dass ein Teil desselben im Sockelabschnitt eingebettet ist.
Der Sondenhauptkörperabschnitt kann aus einem Befestigungsabschnitt, der einem konventionellen ähnlich ist, einem Paar Armabschnitte, die sich in seitlicher Richtung ausgehend vom Befestigungsabschnitt so erstrecken, dass sie voneinander in Höhenrichtung des Befestigungsabschnitts beabstandet sind, und einem Sockelabschnitt, der mit den Armabschnitten verbunden ist, gebildet sein.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist eine elektrische Prüfsonde, die einen Sondenhauptkörperabschnitt, der aus einem flexiblen metallischen Material hergestellt ist, und einen Sondenspitzenabschnitt umfasst, der auf dem Sondenhauptkörperabschnitt vorgesehen ist, wobei der Sondenspitzenabschnitt eine Mehrschichtenstruktur ist, mit einer Schicht aus einem ersten metallischen Material, das eine höhere Härte als das den Sondenhaupkörperabschnitt bildende flexible metallische Material aufweist, und einer Schicht aus einem zweiten metallischen Material, das eine größere Flexibilität als die Schicht aus dem ersten metallischen Material aufweist.
Im zweiten Aspekt der Erfindung ist der Sondenspitzenabschnitt eine Mehrschichtenstruktur mit der Schicht aus einem ersten sehr harten metallischen Material und der Schicht aus einem zweiten metallischen Material, die eine größere Flexibilität als die Schicht aus dem ersten metallischen Material aufweist. Die Flexibilität, die der Schicht aus dem ersten sehr harten metallischen Material fehlt, ist somit ergänzt durch die Schicht aus dem zweiten metallischen Material. Da eine Sonde mit einem Sondenspitzenabschnitt mit großem Abriebwiderstand und ohne das Erzeugen eines Defekts oder eines Bruches vorgesehen ist, ist dementsprechend ihre Haltbarkeit verbessert.
Der Sondenhauptkörperabschnitt kann aus einem plattenförmigen Element gebildet sein und der Sondenspitzenabschnitt kann eine Mehrschichtenstruktur sein, die in Richtung einer Plattendicke des Sondenhauptkörperabschnitts geschichtet ist. Die Sonde kann somit gemäß der vorliegenden Erfindung relativ einfach, beispielsweise durch die Verwendung einer Photolithographietechnik und eines Galvanisierungsverfahrens, gebildet werden.
Die Schicht aus dem zweiten metallischen Material kann aus dem flexiblen metallischen Material hergestellt sein, das den Sondenhauptkörperabschnitt bildet. Unter Verwendung des gleichen Materials für die Schicht aus dem zweiten metallischen Material und für den Sondenhauptkörperabschnitt kann der Sondenhauptkorperabschnitt einstückig mit der Schicht aus dem zweiten metallischen Material des Sondenspitzenabschnitts gebildet werden. Somit können Herstellungsvorrichtungen für die Sonde vereinfacht werden und die mechanisch kombinierte Festigkeit zwischen dem Sondenhauptkörperabschnitt und dem Sondenspitzenabschnitt kann erhöht werden.
Die Dickenabmessung der Schicht aus dem ersten metallischen Material ist vorzugsweise größer als die der Schicht aus dem zweiten metallischen Material. Demgemäß ist es möglich, den Sondenspitzenabschnitt zuverlässiger mit dem erforderlichen Abriebwiderstand auszustatten.
Ein Sockelabschnitt, auf welchem der Sondenspitzenabschnitt vorgesehen ist, kann auf dem Sondenhauptkörperabschnitt gebildet sein und die Schicht aus dem zweiten metallischen Material des Sondenspitzenabschnitts kann aus dem gleichen Material wie der Sockelabschnitt hergestellt sein und kann einstückig mit dem Sockelabschnitt gebildet sein. Durch Verwendung des gleichen metallischen Materials auch auf diese Weise kann der Sondenhaupkörperabschnitt einstückig mit der Schicht aus dem zweiten metallischen Material des Sondenspitzenabschnitts gebildet werden. Somit können Herstellungsvorrichtungen für die Sonde vereinfacht werden und die mechanisch kombinierte Festigkeit zwischen dem Sondenhauptkörperabschnitt und dem Sondenspitzenabschnitt kann erhöht werden.
Der Sondenspitzenabschnitt kann in einer sandwichartigen Mehrschichtenstruktur mit der Schicht aus dem ersten metallischen Material und einem Schichtenpaar aus dem zweiten metallischen Material vorliegen, welches beide Oberflächen der Schicht aus dem metallischem Material bedeckt. Da beide Oberflachen der Schicht aus dem ersten sehr harten metallischen Material mit den Schichten aus dem zweiten metallischen Material mit einer hohen Flexibilität bedeckt sind, erfährt in diesem Fall die Schicht aus dem ersten metallischen Material zwischen den Schichten aus dem zweiten metallischen Material kaum äußere Kratzer, die einen Bruch oder einen Defekt verursachen, und es ist möglich, eine Verringerung der Haltbarkeit aufgrund einer Zerbrechlichkeit des Sondenspitzenabschnitts wirksam zu verhindern.
Der Sondenhauptkörperabschnitt kann aus einem Befestigungsabschnitt, der einem konventionellen ähnlich ist, einem Paar Armabschnitte, die sich in einer seitlichen Richtung von dem Befestigungsabschnitt so erstrecken, dass sie voneinander in einer Höhenrichtung des Befestigungsabschnitts beabstandet sind, und einem mit den Armabschnitten verbundenen Sockelabschnitt gebildet sein. Der Sockelabschnitt ist so gebildet, dass er sich, wenn er von den Armabschnitten aus betrachtet wird, zu einer Seite erstreckt, die entgegengesetzt zu einer Seite liegt, auf welcher der Befestigungsabschnitt angeordnet ist, so dass er die Erstreckungsenden der Armabschnitte verbindet, und der Sondenspitzenabschnitt ist an einem Erstrekkungsende des Sockelabschnitts gebildet.
Die Sonde gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung kann in eine konventionelle elektrische Prüfsondenanordnung eingebaut sein.
Da ein Sondenspitzenverstärkungsabschnitt, der auf einem Sockelabschnitt des Sondenhauptkörperabschnitts gebildet ist, einen Teil der Gegenkraft zu einer Biegekraft ausübt, die auf den auf dem Sockelabschnitt vorgesehenen Sondenspitzenabschnitt wirkt, ohne die Spitze des Sondenspitzenabschnitts am Kontaktieren einer Elektrode wie oben beschrieben zu hindern, kann er gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung den Sondenspitzenabschnitt zuverlässig verstärken.
Da ein Sondenspitzenabschnitt in einer Mehrschichtenstruktur mit einer Schicht aus einem ersten sehr harten metallischen Material und einer Schicht aus einem zweiten metallischen Material mit großer Zähigkeit vorliegt, können gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung die Eigenschaften beider Schichten aus metallischem Material wirksam verwendet werden. Somit ist es möglich, den Abriebwiderstand des Sondenspitzenabschnitts der Sonde zu erhöhen, ihren Defekt oder Bruch zu verhindern und die Haltbarkeit der Sonde zu verbessern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht, die teilweise eine Sondenanordnung mit einer Sonde zeigt, in welcher ein Sondenspitzenverstärkungsabschnitt gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen ist.
2(a) ist eine vergrößerte Vorderansicht der Sonde gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aus 1, und 2(b) ist ihre vergrößerte Seitenansicht.
3 zeigt das Verhältnis zwischen einem von der Sondenanordnung aus 1 zu prüfenden Halbleitersubstrat und den Sonden.
4 ist eine vergroßerte Querschnittsansicht, die eine Struktur einer Kontaktstelle auf dem Halbleitersubstrat zeigt.
5 zeigt das Herstellungsverfahren für die Sonde aus 2.
6(a) bis (g) zeigen andere Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung, welche Abwandlungsbeispiele für den Sondenspitzenverstärkungsabschnitt gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sind.
7(a) ist eine vergrößerte Vorderansicht einer Sonde gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung aus 1, und 7(b) ist ihre vergrößerte Seitenansicht.
8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die den Sondenspitzenabschnitt der Sonde aus 7 zeigt.
9(a) bis (c) sind ähnliche Ansichten wie 8, die andere Ausführungsformen des zweiten Aspekts der Erfindung zeigen, und 9(a) zeigt eine Ausführungsform mit einer Dreischichtenstruktur, 9(b) zeigt eine Ausführungsform mit einer Fünfschichtenstruktur und 9(c) zeigt eine Ausführungsform mit einer Zweischichtenstruktur.
10 zeigt ein Herstellungsverfahren für die Sonde aus den 7 bis 9.
11(a) und (b) sind ähnliche Ansichten wie die 9(a) bis (c), die weitere Ausführungsformen des zweiten Aspekts der Erfindung zeigen, und 11(a) zeigt eine Ausführungsform mit einer Zweischichtenstruktur und 11(b) zeigt eine Ausführungsform mit einer Dreischichtenstruktur.
12 zeigt ein Herstellungsverfahren für die Sonde aus 11.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden wird ein erster Aspekt der Erfindung in Bezug auf die 1 bis 6 beschrieben. Eine Sondenanordnung 10 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird für eine elektrische Prüfung einer Mehrzahl von integrierten Schaltkreisen (nicht gezeigt) verwendet, welche, wie in 1 gezeigt, auf einem Halbleitersubstrat 12 gebildet sind. Das Halbleitersubstrat 12 mit einer Mehrzahl von Elektroden 12a, die auf seiner einen Oberfläche nach oben gerichtet ausgebildet sind, ist lösbar, beispielsweise auf einem Vakuumteller gehalten. Die Sondenanordnung 10 ist von einem Rahmenelement (nicht gezeigt) so abgestützt, dass sie relativ zum Vakuumteller 14 für die elektrische Prüfung der oben genannten integrierten Schaltkreise des Halbleitersubstrats 12 auf dem Vakuumteller 14 in Richtungen beweglich ist, die auf das Halbleitersubstrat 12 auf dem Vakuumteller 14 hin und davon weg führen.
Die Sondenanordnung 10 umfasst eine gedruckte Schaltung 16 und eine Sondenleiterplatte 20, die über einer Keramikplatte 18 auf der gedruckten Schaltung angeordnet ist. Auf einer Oberfläche der Sondenleiterplatte 20 ist eine Mehrzahl von Sonden 22 gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet und befestigt. Die Keramikplatte 18 und die Sondenleiterplatte 20 sind an der gedruckten Schaltung 16 so befestigt, dass sie auf der unteren Oberfläche der gedruckten Schaltung 16 mittels einer herkömmlich bekannten Befestigungsringanordnung 24 angeordnet sind, welche aus einem dielektrischen Material wie Keramik hergestellt ist, so dass die Sonden 22 auf der Sondenleiterplatte nach unten gerichtet befestigt sind.
Auf der oberen Oberfläche der gedruckten Schaltung 16 ist ein Verstärkungselement 26 angeordnet, das aus einem metallischen Material hergestellt ist und ein teilweises Freiliegen der vorher genannten oberen Oberfläche der gedruckten Schaltung 16 ermöglicht. Die Sondenleiterplatte 20, die Keramikplatte 18, die gedruckte Schaltung 16, das Verstärkungselement 26 und die Befestigungsringanordnung 24 sind einstückig mit Vereinigungselementen (nicht gezeigt), die konventionellen ähnlich sind, wie Bolzen, vereinigt.
In der Sondenleiterplatte 20 sind nicht gezeigte herkömmlich bekannte Leiterbahnen gebildet. Die Sonden 22 sind an der Sondenleiterplatte 20 so befestigt, dass sie fest mit den oben erwähnten entsprechenden Leiterbahnen verbunden sind. Die oben erwähnten jeweiligen Leiterbahnen in der Sondenleiterplatte 20, die den Sonden 22 entsprechen, sind über jeweilige die Keramikplatte 18 und die gedruckte Schaltung nach einer konventionell bekannten Weise jeweils durchdringende Leiterbahnen (nicht gezeigt) elektrisch mit Steckverbindungen (nicht gezeigt) verbunden, die in einem Bereich angeordnet sind, der von dem Verstärkungselement 26 auf der oberen Oberfläche der gedruckten Schaltung 16 freigelegt ist, und sind an einem Schaltkreis des Prüfungshauptkörpers (nicht gezeigt) über die Steckverbindungen angeschlossen.
Dementsprechend können, indem man die Prüfanordnung 10 und den Vakuumteller 14 sich so bewegen läßt, dass sie sich einander annähern, so dass die jeweiligen Sonden 22 der Prüfanordnung 10 die entsprechenden Elektroden 12a auf dem Halbleitersubstrat 12 als zu prüfende Vorrichtung kontaktieren, die Elektroden 12a an den Schaltkreis des oben erwähnten Prüfhauptkorpers angeschlossen werden und eine elektrische Prüfung der zu prüfenden Vorrichtung 12 kann somit durchgefuhrt werden.
Bezüglich 2, welche eine vergrößerte Ansicht jeder Sonde 22 ist, umfasst jede Sonde 22 einen plattenförmigen Sondenhauptkörperabschnitt 22a, der aus einem metallischen Material wie Nickel oder einer Nickel-Chrom-Legierung hergestellt ist und einen Sondenspitzenabschnitt 22b, der aus einem harten metallischen Material wie Rhodium hergestellt ist. Beide Abschnitte 22a und 22b, die aus diesen metallischen Materialien hergestellt sind, haben eine relativ gute Leitfähigkeit. In Bezug auf die Eigenschaften beider Abschnitte 22a und 22b, die aus diesen metallischen Materialien hergestellt sind, weist auch der Sondenhauptkörperabschnitt 22a eine größere Zähigkeit als der Sondenspitzenabschnitt 22b auf, wahrend der Sondenspitzenabschnitt 22b eine höhere Härte als der Sondenhauptkörperabschnitt 22a aufweist.
Der Sondenhauptkörperabschnitt 22a kann aus einem sehr zähen metallischen Material mit großer Zähigkeit, wie beispielsweise einer Nickel-Legierung, einer Nickel-Phosphor-Legierung, einer Nickel-Wolfram-Legierung und einer Nickel-Cobalt-Legierung, Phosphorbronze oder einer Palladium-Cobalt-Legierung anstatt des oben genannten metallischen Materials hergestellt sein. Der Sondenspitzenabschnitt 22b kann auch beliebig aus einem anderen sehr harten metallischen Material als Rhodium hergestellt sein.
In dem in der Figur gezeigten Beispiel umfasst der Sondenhauptkörperabschnitt 22a einen rechteckigen Befestigungsabschnitt 28, dessen seitliche Richtung eine Längsrichtung ist, einen Verbindungsabschnitt 30, der sich von der einen Seite des Befestigungsabschnitts nach unten erstreckt, Armabschnitte 32, 32, die sich in einer seitlichen Richtung von dem Verbindungsabschnitt mit einem Abstand entlang der unteren Kante des Befestigungsabschnitts 28 erstrecken, und einen Sockelabschnitt 34, der die Erstreckungsenden der Armabschnitte verbindet. Ein Paar Armabschnitte 32, 32, die so geformt sind, dass sie voneinander in einer Hohenrichtung des Befestigungsabschnitts 28, das heißt einer Erstreckungsrichtung des Verbindungsabschnitts 30, beabstandet sind, ist in dem in der Figur gezeigten Beispiel auch als die Armabschnitte ausgebildet. Der Sockelabschnitt 34, der die Erstreckungsenden beider Armabschnitte 32, 32 verbindet, erstreckt sich, wenn er von dem Paar Armabschnitte 32 aus betrachtet wird, zu einer Seite, die entgegengesetzt zu einer Seite liegt, auf welcher der Befestigungsabschnitt 28 angeordnet ist.
Das Erstreckungsende dieses Sockelabschnitts 34 ist eine flache Endoberfläche 34a und der Sondenspitzenabschnitt 22b ist so vorgesehen, dass er von dieser Endoberfläche vorspringt. Der Sondenspitzenabschnitt 22b umfasst einen Basisabschnitt 36 mit einer trapezförmigen flachen Oberflächenform, dessen Abmessung sich in einer seitlichen Richtung zur vorstehenden Richtung allmählich verringert, und einen Säulenkörperabschnitt 38 mit einer rechteckigen flachen Oberflächenform, der sich von der kürzeren Seite eines parallel gegenüberliegenden Seitenpaares des Basisabschnitts erstreckt, wie in 2(a) gezeigt. Die Spitzenoberfläche dieses Säulenkörperabschnitts 38 ist eine flache Oberfläche 38a, die senkrecht zu der Achsenlinie des Säulenkörperabschnitts 38 ist. Beispielsweise ist die Höhenabmessung H des Säulenkörperabschnitts 38 28 ± 3 μm, die Breitenabmessung W ist 14,5 ± 2 μm oder 12,5 ± 1,5 μm und die seitliche Richtungsabmessung L ist 15 ± 2 μm. Diese Abmessungen H, W, L können beliebig gewählt werden.
Auch die Dickenabmessung des Sondenspitzenabschnitts 22b ist 14,5 ± 2 μm oder 12,5 ± 1,5 μm und die Dickenabmessung des Sondenhauptkörperabschnitts 22a ist 43 ± 2 μm oder 38 ± 2 μm. Diese Dickenabmessungen können beliebig gewählt werden. Was diesen Sondenspitzenabschnitt 22b betrifft, ist der Kantenabschnitt, der die längere Seite des vorher genannten parallel gegenüberliegenden Seitenpaares des Basisabschnitts 36 einschließt, in den Sockelabschnitt 34 des Sondenhauptkörperabschnitts 22a so eingebettet, dass der Sondenspitzenabschnitt 22b, wenn er von einer Dickerichtung des Sondenhauptkörperabschnitts 22a aus betrachtet wird, ungefähr in der Mitte des Sondenhauptkörperabschnitts angeordnet ist.
In der Sonde 22 gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 einstückig beispielsweise mit dem Sondenhauptkörperabschnitt 22a so ausgebildet, dass dessen innere Oberflache an eine seitliche Oberfläche des Sondenspitzenabschnitts 22b angrenzt. In dem in 2 gezeigten Beispiel erstreckt sich der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 in eine Richtung von der Endoberfläche 34a des Sockelabschnitts 34 nach unten in einem Bereich von einem Ende zu dem anderen Ende der Endoberfläche 34a in einer seitlichen Richtung der Endoberfläche 34a entlang der seitlichen Oberfläche des Sondenspitzenabschnitts 22b auf einer Seite des Sondenspitzenabschnitts 22b und hat somit eine rechteckige flache Oberflächenform. Eine untere Oberfläche 40a des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts 40 ist somit durch eine flache Oberfläche parallel zu der Endoberfläche 34a des Sockelabschnitts 34 gebildet.
Diese flache Oberfläche 40a ist an einer höheren Position als die Spitzenoberfläche 38a des Säulenkörperabschnitts 38 des Sondenspitzenabschnitts 22b angeordnet. Da der Säulenkörperabschnitt 38 des Sondenspitzenabschnitts 22b sich über die untere Oberflache 40a des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts 40 hinaus erstreckt und nach unten unter dessen unterer Seite vorspringt, springt somit die Spitzenoberfläche 38a des Säulenkörperabschnitts 38, das ist die Sondenspitzenoberfläche, nach unten unter die untere Seite des Sondenspitzenverstarkungsabschnitts 40 vor.
Der Sondenspitzenverstarkungsabschnitt 40 ist auch so gebildet, dass seine äußere Oberfläche mit einer seitlichen Oberfläche des Sondenhauptkörperabschnitts 22a ubereinstimmt. Die oben erwähnte innere Oberfläche dieses Sondenspitzenverstärkungsbereichs 40 grenzt, wie oben beschrieben, an eine seitliche Oberfläche des Sondenspitzenabschnitts 22b an. Wenn der Sondenspitzenabschnitt 22b eine Kraft erfährt, die in Richtung des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts 40 gerichtet ist, übt der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 einen Teil der Gegenkraft zu dieser Druckkraft aus. Dies hat somit eine Verstarkungswirkung auf den Sondenspitzenabschnitt 22b.
Wenn der Sondenspitzenabschnitt 22b eine Druckkraft erfährt, die in die Richtung gerichtet ist, die zu der zum Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 gerichteten Druckkraft entgegengesetzt ist, das heißt eine Druckkraft X in Dickenrichtung, die von dem Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 beabstandet ist, oder wenn der Sondenspitzenabschnitt 22b eine Druckkraft Y in seitlicher Richtung senkrecht zu der oben erwähnten Druckkraft entlang dem Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 erfährt, kann der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 auf der oben erwähnten seitlichen Oberfläche des Sondenspitzenabschnitts 22b befestigt werden, um einen Teil seiner Gegenkraft auszuüben.
Die Sonde 22 ist gemaß der vorliegenden Erfindung auf der Sondenleiterplatte 20 so befestigt, dass die obere Kante des Befestigungsabschnitts 28 mit der oben erwähnten Leiterbahn in der Sondenleiterplatte 20 verbunden ist. Jede Sonde 22 wird demgemäß durch die Sondenleiterplatte 20 frei getragen. Die Prüfanordnung 10, in welcher diese Sonde 22 vorgesehen ist, wird so verwendet, dass die Spitzenoberfläche 38a des Sondenspitzenabschnitts 22b, welcher eine Sondenspitze jeder Sonde 22 ist, an die entsprechende Elektrode 12a anstößt, wie oben beschrieben.
Wenn ein Halbleitersubstrat 12 in mehrere Chipbereiche eingeteilt ist und jeder Chipbereich einer elektrischen Prüfung durch die Prüfanordnung 10 unterzogen wird, kommt es manchmal vor, dass manche Sonden 22 von dem Chipbereich abweichen und dass die Sondenspitzen 38a der Sonden 22 an eine Position kommen, die der geneigten Kante 12b des Halbleitersubstrats 12 entspricht, wie in 3 gezeigt. Wenn die Sondenanordnung 10 in das Halbleitersubstrat 12 durch eine übersteuerte Kraft gestoßen wird, die eine elastische Verformung der Armabschnitte 32 auf jeder Sonde 22 in diesem Zustand bewirkt, wird die Spitzenoberfläche 38a der Sonde, die der geneigten Kante 12b entspricht, von der geneigten Kante 12b geführt. Durch diese Führungswirkung der geneigten Kante 12b wirkt eine relativ starke Biegekraft, beispielsweise in Richtung des Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40, auf den Sondenspitzenabschnitt 22b dieser Sonde 22.
Hingegen ist in der Sonde 22 gemäß der vorliegenden Erfindung jeder Sondenspitzenabschnitt 22b durch seinen Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 verstärkt. Somit wird die Sonde 22 durch eine solche Biegekraft nicht gebrochen und die Haltbarkeit der Sonde 22 und der Sondenanordnung 10, auf welcher die Sonde vorgesehen ist, wird verbessert.
4 zeigt ein Beispiel, in welchem ein Passivierungs-Film 42, wie ein Oxid-Silicium-Film oder ein Silicium-Nitrid-Film, und ein Schutzfilm 44, wie ein Polyimid-Film, der den Passivierungs-Film überdeckt, auf dem Halbleitersubstrat 12 so gebildet werden, dass sie die Oberfläche des Halbleitersubstrats 12 und den Kantenabschnitt der auf der Oberfläche gebildeten Elektrode 12a bedecken. In jedem der Filme 42, 44 ist eine Öffnung 46 mit beispielsweise einer rechteckigen Form gebildet, die ein Freilegen der Elektrode 12a ermöglicht. Der Abstand d einer Seite der Öffnung 46 beträgt im Allgemeinen 50 bis 100 μm und deren Höhe h beträgt 5 bis 10 μm. In dem Fall, in dem bei einer elektrischen Prüfung eines solchen Halbleitersubstrats 12 der Sondenspitzenabschnitt 22b der oben erwähnten Sonde 22 an die entsprechende Elektrode 12a anstößt, wenn der Sondenspitzenabschnitt 22b in den Kantenabschnitt der Öffnung 46 eingreift, wirkt eine starke Biegekraft auf den Sondenspitzenabschnitt 22b. Der Sondenspitzenverstarkungsabschnitt 40 gemaß der vorliegenden Erfindung übt eine Verstärkungswirkung auf den Sondenspitzenabschnitt 22b gegen eine solche Druckkraft wirksam aus.
Ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen der Sonde 22 wird bezüglich des Herstellungsverfahrens erklärt, das in 5 gezeigt ist. Wie in 5(a) gezeigt, wird durch eine herkömmlich bekannte selektive Belichtung und ein Entwicklungsverfahren zu einer Photoresist-Schicht eine Photolithographie-Maske 54 für eine Opferschicht 52, die später entfernt wird, auf einer Stahl-Basisplatte 50 mit einer flachen Oberfläche gebildet. Ein Opferschichtmaterial wie Nickel wird durch ein Galvanisierungsverfahren auf dem Oberflächenabschnitt der Basisplatte 50, der von die Photolithographie-Maske 54 freigelegt ist, mit einer gegebenen Dicke abgeschieden, wobei als Ergebnis die Opferschicht 52 gebildet wird.
Nachdem die Photolithographie-Maske 54 entfernt wurde, wird eine neue zweite Photolithographie-Maske 56 gebildet, um den Oberflächenabschnitt der Basisplatte 50 und die Opferschicht 52 zu bedecken, wie in 5(b) gezeigt. Diese zweite Photolithographie-Maske 56 bildet auf der oben erwähnten Oberfläche der Basisplatte 50 eine ebene Form, in welcher der Sondenhauptkörperabschnitt 22a der Sonde 22 und der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40, der mit dem Sockelabschnitt 34 des Sondenhauptkörperabschnitts verbunden ist, fortlaufend angeordnet werden.
Auf dem Oberflächenabschnitt der Basisplatte 50, der von der zweiten Photolithographie-Maske 56 freigelegt wird, wird durch ein Galvanisierungsverfahren ein sehr zähes metallisches Material 58 wie Nickel-Chrom mit ungefähr der gleichen Dicke wie die Opferschicht 52 abgeschieden, wie in 5(c) gezeigt. Durch das Abscheiden des metallischen Materials wird eine vollständige Form des Sondenhauptkörperabschnitts 22a auf der Basisplatte 50 so gebildet, dass dessen Dicke ungefahr ein Drittel so dick wie die Dickenabmessung des Sondenhauptkörperabschnitts 22a ist, und der Sondenspitzenverstarkungsabschnitt 40 wird einstuckig auf der Basisplatte 50 so gebildet, dass er sich in den Sockelbereich 34 des Sondenhauptkörperabschnitts 22a fortsetzt.
Anschließend wird die zweite Photolithographie-Maske 56 entfernt und eine dritte Photolithographie-Maske 60 wird für den Sondenspitzenabschnitt so gebildet, dass eine vorbestimmte Fläche der Opferschicht 52, des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts 40 und des Sondenhauptkörperabschnitts 22a auf der Basisplatte 50 freigelegt wird, wie in 5(d) gezeigt. Diese dritte Photolithographie-Maske 60 legt teilweise die Fläche der Opferschicht 52, des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts 40 und des Sondenhauptkörperabschnitts 22a frei, so dass eine vorbestimmte Fläche freigelegt wird, die einer flachen Oberflächenform des Sondenspitzenabschnitts 22b entspricht.
Auf der Fläche, die von der dritten Photolithographie-Maske 60 freigelegt wird, wird durch ein Galvanisierungsverfahren ein sehr hartes metallisches Material 62 wie Rhodium mit einer vorbestimmten Dicke abgeschieden, wie in 5(e) gezeigt. Durch diese Abscheidung des sehr harten metallischen Materials 62 wird der Sondenspitzenabschnitt 22b gebildet. Da der durch das Galvanisierungsverfahren abgeschiedene Sondenspitzenabschnitt 22b mit dem sehr flexiblen oder zähen metallischen Material 58 gebildet und fest damit vereinigt wird, können die seitliche Oberfläche des Sondenspitzenabschnitts 22b und der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 ohne Verwendung eines speziellen Klebers bleibend und fest verbunden werden.
Nachdem der Sondenspitzenabschnitt 22b gebildet worden ist, wird die dritte Photolithographie-Maske 60 entfernt und eine vierte Photolithographie-Maske 64 neu gebildet, wie in 5(f) gezeigt. Diese vierte Photolithographie-Maske 64 legt eine Fläche frei, die mit einer flachen Oberflächenform des Sondenhauptkörperabschnitts 22a in dem Bereich des abgeschiedenen sehr zähen metallischen Materials 58 und des sehr harten metallischen Materials 62 übereinstimmt, um den restlichen Teil des Sondenhauptkörperabschnitts 22a zu bilden. In dieser durch die vierte Photolithographie-Maske 64 freigelegten Fläche, ist nicht wie im Fall der ersten photolithographischen Maske 56 eine Fläche eingeschlossen, die mit dem Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 übereinstimmt, sondern es wird nur die Fläche freigelegt, die der ebenen Form des Sondenhauptkörperabschnitt 22a entspricht.
Auf der Fläche, die durch die vierte Photolithographie-Maske 64 freigelegt wird, wird das gleiche sehr zähe metallische Material 58, wie das oben erwähnte, abgeschieden, mit dem Ergebnis, dass der restliche Teil des Sondenhauptkörperabschnitts 22a gebildet wird. Als Ergebnis ist die Sonde 22 mit dem Sondenspitzenabschnitt 22b und dem Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 auf der Basisplatte 50 gebildet, wie in 5(g) gezeigt. Nachdem die Photolithographie-Maske 64, welche diese Sonde 22 umgibt, entfernt worden ist, und die Opferschicht 52 entfernt worden ist, wird die Sonde 22 von der Basisplatte 50 gelöst.
Das Verfahren zum Bilden der Sonde 22 ist nicht auf das oben genannte Verfahren beschränkt, sondern die Sonde 22 kann beispielsweise durch Befestigen des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts 40 an einer konventionellen Sonde gebildet werden, die den Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 nicht aufweist. Jedoch kann durch Bilden der Sonde 22 gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Photolithographie-Technik und eines Galvanisierungsverfahrens, wie oben beschrieben, die vorliegende Erfindung ausgeführt werden, indem nur die Formen mancher herkömmlicher Photolithographie-Masken verandert werden, ohne dass spezielle Herstellungsverfahren hinzugefügt werden. Darüber hinaus kann der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 mit dem Sondenhauptkörperabschnitt 22a und dem Sondenspitzenabschnitt 22b ohne Verwendung spezieller Klebemittel verbunden werden.
Für die relative Ausrichtung zwischen der Sondenanordnung 10 und dem Halbleitersubstrat 12 wird die Spitzenoberfläche 38a des Sondenspitzenabschnitts 22b der Sondenanordnung 10 manchmal als Ausrichtungsmarkierung verwendet. In diesem Fall wird das Licht, das von der Spitzenoberfläche 38a reflektiert wird, als eine Ausrichtungsmarkierung von einer Kamera eingefangen und das Ausrichten der Sondenanordnung 10 wird basierend auf diesem Ausrichtungsmarkierungsbild durchgeführt, wie oben beschrieben. Wenn dabei von dem Sondenspitzenverstarkungsabschnitt 40 reflektiertes Licht von der oben erwähnten Kamera eingefangen wird, verhindert dies eine zuverlässige Erkennung der Ausrichtungsmarkierung.
6(a) bis (g) zeigen verschiedene Abwandlungsbeispiele in welchen darauf geachtet wurde, dass das von der unteren Oberfläche 40a des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts 40 reflektierte Licht das Ausrichten der Sondenanordnung 10 nicht verhindert, wenn die Spitzenoberfläche 38a des Sondenspitzenabschnitts 22b der Prufanordnung 10 als Ausrichtungsmarkierung verwendet wird.
6(a) zeigt ein Beispiel, in welchem eine winklig geneigte Oberfläche 40b bezüglich der Achse des Säulenkörperabschnitts 38a auf dem unteren Teil des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts 40 gebildet ist, um die Menge des von der unteren Oberfläche 40a des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts 40 zu der oben erwähnten Kamera reflektierten Lichts zu verringern. Durch Formen der geneigten Oberfläche 40b auf dem Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 kann die Fläche der unteren Oberfläche 40a verringert werden, welche parallel zu der Spitzenoberfläche 38a des Säulenkorperabschnitts 38 ist. Dementsprechend kann die Menge des von der unteren Oberfläche 40a reflektierten Lichts, das in die gleiche Richtung wie das von der Spitzenoberfläche 38a des Sondenspitzenabschnitts 22b zu der oben erwähnten Kamera reflektierte Licht gerichtet ist, verringert werden.
Wie in 6(b) kann durch Formen der unteren Oberfläche 40a des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts 40 in zwei geneigte Oberflächenteile 40c, 40c, die so kombiniert sind, dass sie eine bergförmige nach unten vorspringende Form bilden, die untere zu der Spitzenoberfläche 38a des Säulenkörperabschnitts 38 parallele Oberfläche beseitigt werden. Das von dem Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 zu der oben erwähnten Kamera reflektierte Licht kann somit wirksamer beseitigt werden.
Wie in 6(c) gezeigt, kann auch durch das Formen der untere Oberfläche 40a des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts 40 als eine nach unten gekrümmte Oberfläche 40d das von dem Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 zu der oben erwähnten Kamera reflektierte Licht in der gleichen Weise wirksamer beseitigt werden.
Die 6(d) und 6(g) zeigen Beispiele, in welchen der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 in der Breitendimension des Sondenspitzenabschnitts 22b gebildet ist. Wie in 6(d) gezeigt, kann durch Formen des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts 40 entlang der Form des Sondenspitzenabschnitts 22b der Bereich der unteren Oberfläche 40a des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts 40, der parallel zu der Spitzenoberfläche 38a des Sondenspitzenabschnitts 22b ist, so bestimmt werden, dass er ungefähr die gleiche Fläche aufweist wie die Spitzenoberfläche 38a, was eine erhebliche Verringerung eines Einflusses des von der unteren Oberfläche 40a reflektierten Lichts ermöglicht. Durch das Formen der unteren Oberfläche 40a in 6(d) als zwei geneigte Oberflächenteile 40e, 40e, die so kombiniert sind, dass sie eine bergformige Form bilden, wie in 6(e) gezeigt, oder durch das Formen derselben als eine nach unten gekrümmte Oberfläche 40f, wie in 6(f) gezeigt, kann das von dem Sondenspitzenverstarkungsabschnitt 40 zu der oben erwähnten Kamera reflektierte Licht wirksamer beseitigt werden.
Des Weiteren können, wie in 6(g) gezeigt, durch die Verwendung des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts 40, dessen untere Oberfläche von zwei geneigten Oberflächenteilen 40e, 40e gebildet ist, die so kombiniert sind, dass sie eine bergförmige Form bilden, geneigte Oberflächenteile 34b, 34b, welche so kombiniert sind, dass sie eine bergförmige Form aufweisen, auf den Flächen des Sockelabschnitts 34 des Sondenhauptkörperabschnitts 22a gebildet werden, mit Ausnahme des mittleren Teils, der ein Befestigungsabschnitt des Sondenspitzenabschnitts 22b ist. Demgemäß ist es möglich, Ausrichtungs-Interferenz-Licht zu verringern, welches durch das von dem Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 reflektierte Licht und das von dem Sockelabschnitt 34 reflektierte Licht verursacht wird.
Obwohl in der bisherigen Beschreibung die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ein Beispiel erläutert wurde, in welchem der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 auf einer Seite des Sondenspitzenabschnitts 22b gebildet ist, können die Sondenspitzenverstärkungsabschnitte 40 auf beiden Seiten des Sondenspitzenabschnitts 22b gebildet werden. Da die Sondenspitzenverstärkungsabschnitte 40, die auf beiden Seiten des Sondenspitzenabschnitts 22b gebildet sind, im Wesentlichen bewirken, dass der Sondenspitzenabschnitt kurz ist, ist es jedoch vorteilhaft, den Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 auf einer Seite des Sondenspitzenabschnitts 22b auszubilden, wie in den Figuren gezeigt. Die Sondenspitzenverstärkungsabschnitte können auch beispielsweise in einer seitlichen Richtung (Y-Richtung) der Sonde 22 gebildet sein, wobei der Sondenspitzenabschnitt 22b zwischen ihnen eingeschlossen ist, anstatt den Sondenspitzenverstärkungsabschnitt auf beiden Seiten des Sondenspitzenabschnitts 22b auszubilden.
Im Folgenden wird ein zweiter Aspekt der Erfindung mit Bezug auf die 7 bis 12 erläutert. Jede an der in 1 gezeigten Sondenanordnung 10 zu befestigende Sonde, ist als eine Sonde 122 gezeigt.
Mit Bezug auf die 7 umfasst jede Sonde 122 einen plattenförmigen Sondenhauptkörperabschnitt 122a, der aus einem metallischen Material wie Nickel oder einer Nickel-Chrom-Legierung gebildet ist, und einen Sondenspitzenabschnitt 122b, dessen Basisschicht aus einem harten metallischen Material, wie Rhodium, hergestellt ist. Beide Abschnitte 122a und 122b haben eine relativ gute Leitfähigkeit. Der Sondenhauptkörperabschnitt 122a weist eine größere Flexibilität oder Zähigkeit auf als das die Basisschicht des Sondenspitzenabschnitts 122b bildende Rhodium, während Rhodium eine höhere Harte als das oben erwähnte metallische Material aufweist, das den Sondenhauptkörperabschnitt 122a bildet.
Der Sondenhauptkörperabschnitt 122a kann aus einem sehr zähen metallischen Material mit herausragender Zähigkeit, wie beispielsweise einer Nickel-Legierung, einer Nickel-Phosphor-Legierung, einer Nickel-Wolfram-Legierung und einer Nickel-Cobalt-Legierung, Phosphor-Bronze oder einer Palladium-Cobalt-Legierung, anstatt des oben erwähnten metallischen Materials hergestellt sein. Die Basisschicht des Sondenspitzenabschnitts 122b kann auch beliebig aus einem anderen sehr harten metallischen Material als Rhodium hergestellt sein.
In dem in der Figur gezeigten Beispiel umfasst der Sondenhauptkörperabschnitt 122a einen rechteckigen Befestigungsabschnitt 128, dessen seitliche Richtung eine Längsrichtung ist, einen Verbindungsabschnitt 130, der sich von einer Seite des Befestigungsabschnitts nach unten erstreckt, Armabschnitte 132, 132, die sich in seitlicher Richtung von dem Verbindungsabschnitt mit einem Abstand entlang der unteren Kante des Befestigungsabschnitts 128 erstrecken, und einen Sockelabschnitt 134, der mit den Erstreckungsenden der Armabschnitte verbunden ist. In dem in der Figur gezeigten Beispiel ist auch ein Paar Armabschnitte 132, 132, die so geformt sind, dass sie in einer Höhenrichtung des Befestigungsabschnitts 128 voneinander beabstandet sind, das heißt in einer Erstreckungsrichtung des Verbindungsabschnitts 130 gebildet sind, als die Armabschnitte ausgebildet. Der Sockelabschnitt 134, der die Erstreckungsenden beider Armabschnitte 132, 132 verbindet, erstreckt sich, wenn er von dem Paar Armabschnitte 132 aus betrachtet wird, zu einer Seite, die entgegengesetzt zu einer Seite liegt, auf welcher der Befestigungsabschnitt 128 angeordnet ist.
Das Erstreckungsende dieses Sockelabschnitts 134 ist eine flache Endoberfläche 134a und der Sondenspitzenabschnitt 122b ist so vorgesehen, dass er von dieser Endoberfläche vorspringt. Der Sondenspitzenabschnitt 122b umfasst einen Basisabschnitt 136 mit einer trapezförmigen ebenen Form, dessen Abmessung sich in einer seitlichen Richtung allmählich in Richtung des Vorsprungs verkleinert, und einen Säulenkörperabschnitt 138 mit einer rechteckigen flächigen Form, der sich von dem kürzeren Ende eines parallel gegenüberliegenden Seitenpaares des Basisabschnitts aus erstreckt, wie in 7(a) gezeigt. Die Spitzenoberfläche des Säulenkorperabschnitts 138 ist in dem in den 7(a) und (b) gezeigten Beispiel, eine flache Oberfläche 138a, die ungefähr senkrecht zu der Achse des Saulenkörperabschnitts 138 ist. Zum Beispiel ist die Höhenabmessung H des Sondenspitzenabschnitts 122b, der von dem Sockelabschnitt 134 vorspringt, 35 ± 3 μm, die Dickenabmessung T des Sondenspitzenabschnitts 122b ist ungefähr 15 μm oder 12,5 μm und die seitliche Abmessung L des Säulenkörperabschnitts 138 ist 15 ± 2 μm. Diese Abmessungen H, T und L können beliebig gewählt sein. Die Spitzenoberfläche des Säulenkorperabschnitts 138 kann auch in kugelförmiger Form oder in spiralförmiger Form nach unten vorspringen.
Der Sondenspitzenabschnitt 122b liegt über den gesamten Abschnitt des Basisabschnitts 136 und des Säulenkörperabschnitts 138 als eine Mehrschichtenstruktur mit einer Basisschicht aus dem oben erwahnten sehr harten Material vor, wie in den 7(b) und 8 gezeigt. Das heißt, der Sondenspitzenabschnitt 122b ist in den in 7 und 8 gezeigten Beispiel in einer Mehrschichtenstruktur mit drei Schichten gebildet, die aus einer Schicht 140a aus einem ersten metallischen Material, wie dem oben erwähnten Rhodium, und einem Schichtenpaar aus einem zweiten metallischen Material 140b, 140b hergestellt ist, das so angeordnet ist, dass es beide Seiten der Schicht aus dem ersten metallischen Material als eine Basisschicht bedeckt. Die entsprechenden Schichten 140a und 140b sind aufeinander folgend in Richtung der Plattendicke des Sondenhauptkörperabschnitts 122a geschichtet. Die Kantenabschnittseite, die die längere Seite des oben erwähnten parallelen gegenüberliegenden Seitenpaares des Basisabschnitts 136 einschließt, ist in dem Sockelabschnitt 134 des Sondenhauptkörperabschnitts 122a so eingebettet, dass der Säulenkörperabschnitt 138 des Sondenspitzenabschnitts 122b von der Endflache 134a des Sockelabschnitts 134 vorspringt. Auf diese Weise ist der Sondenspitzenabschnitt 122b auf dem Sondenhauptkörperabschnitt 122a bleibend befestigt.
Beide Metallmaterial-Schichten 140b des Sondenspitzenabschnitts 122b sind aus einem sehr zähen metallischen Material hergestellt und sind an beiden Seiten der Schicht 140a aus dem ersten metallischen Material befestigt, die zwischen den beiden Schichten angeordnet ist. Vorzugsweise sollen beide Metallmaterial-Schichten 140b aus dem gleichen metallischen Material wie der Sondenhauptkörperabschnitt 122a hergestellt sein, mit dem Ziel die beiden Metallmaterial-Schichten 140b und den Sondenhauptkörperabschnitt 122a einstückig auszubilden, um die Haftfestigkeit zwischen dem Sondenspitzenabschnitt 122b und dem Sondenhauptkörperabschnitt 122a zu erhöhen und mit dem Ziel einer Vereinfachung der Herstellungsvorrichtungen, welche später beschrieben werden.
Wenn die Dickenabmessung T des Sondenspitzenabschnitts 122b etwa 15 μoder 12,5 μm beträgt, wie oben beschrieben, sind die Schichten 140b, 140b aus dem zweiten metallischen Material so gebildet, dass jede eine Dickenabmessung t1 beispielsweise von 1 bis 2 μm aufweist. Die Dickenabmessung der Schicht 140a aus dem ersten metallischen Material hat einen Wert, der sich aus Subtraktion der Dickenabmessungen t1 der beiden Schichten 140b, 140b aus dem zweiten metallischen Material von der Dickenabmessung T des Sondenspitzenabschnitts 122b (T – 2t1) hergeleitet.
Die Schicht 140a aus dem ersten metallischen Material, die aus einem harten metallischen Material hergestellt ist und eine Basisschicht des Sondenspitzenabschnitts 122b ist, fungiert hauptsächlich als eine abriebbeständige Schicht des Sondenspitzenabschnitts, als ein Kernmaterial des Sondenspitzenabschnitts 122b. Die Schichten 140b, 140b aus dem zweiten metallischen Material, die beide seitlichen Oberflächen der Schicht 140a aus dem ersten metallischen Material bedecken, verhindern unter Ausnutzung ihrer Zähigkeit auch, dass die Schicht 140a aus dem ersten metallischen Material durch Aufnahme eines Stoßes von außen rissig und beschädigt wird.
Wie in 9(a) gezeigt, können die Schichten 140b, 140b aus dem zweiten metallischen Material, die jeweils eine Dickenabmessung t2 von beispielsweise 2 bis 3 μm haben ohne Änderung der Dickenabmessung T des Sondenspitzenabschnitts 122b gebildet werden.
Wie in 9(b) gezeigt, kann auch ein Sondenspitzenabschnitt 122b, der insgesamt fünf Schichten aufweist, ohne eine Änderung der Dickenabmessung T des Sondenspitzenabschnitts 122b verwendet werden, indem man abwechselnd zwei Schichten 140a aus dem ersten metallischen Material und drei Schichten 140b aus dem zweiten metallischen Material übereinanderlegt. Die Dickenabmessung t1 jeder der drei Schichten 140b aus dem zweiten metallischen Material kann 1 bis 2 μm betragen, was die gleiche Dickenabmessung wie beispielsweise die in dem Beispiel in 8 gezeigte ist.
Des Weiteren kann, wie in 9(c) gezeigt, der Sondenspitzenabschnitt 122b, der zwei Schichten aufweist, die aus einer einzelnen Schicht 140a aus einem ersten metallischen Material und einer einzelnen Schicht 140b aus einem zweiten metallischen Material besteht, ohne Änderung der Dickenabmessung T des Sondenspitzenabschnitts 122b gebildet werden. Die Dickenabmessung t dieser einzelnen Schicht 140a aus dem ersten metallischen Material kann wie gewünscht im Bereich beispielsweise von 1 bis 3 μm gewählt werden.
In jedem dieser Beispiele kann eine Mehrschichtenstruktur mit so viele Schichten 140 aus dem ersten metallischen Material und Schichten 140b aus dem zweiten metallischen Material, wie gewünscht verwendet werden, um den Sondenspitzenabschnitt 122b mit der erwunschten Zähigkeit und Abriebwiderstand auszustatten. Die Dickenabmessungen der Schichten 140a aus dem ersten metallischen Material und der Schichten 140b aus dem zweiten metallischen Material und die Dickenabmessung T des Sondenspitzenabschnitts 122b können ebenfalls beliebig wie benötigt bestimmt werden.
Jede Sonde 122 gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf der Sondenleiterplatte 20 so befestigt (siehe 1), dass die obere Kante des Befestigungsabschnitts mit der oben erwähnten Leiterbahn in der Sondenleiterplatte 20 verbunden ist. Die Sondenanordnung 10, auf welcher diese Sonde 122 vorgesehen ist, wird so verwendet, dass die Spitzenoberfläche 138a des Sondenspitzenabschnitts 122b, welcher eine Sondenspitze jeder Sonde 122 ist, an die entsprechende Elektrode 12a anstoßen kann (siehe 1), wie oben beschrieben.
Wenn ein Halbleitersubstrat 12 in mehrere Chipbereiche eingeteilt ist und jeder Chipbereich einer elektrischen Prüfung durch die Sondenanordnung 110 unterzogen wird, kommt es manchmal vor, dass die Sonden 122 von dem Chipbereich abweichen und dass die Sondenspitzen 138a der Sonden 122 in eine Position kommen, die der geneigten Kante des Halbleitersubstrats 12 entspricht. Wenn die Sondenanordnung 10 auf das Halbleitersubstrat 12 durch eine Übersteuerung gestoßen wird, die eine elastische Verformung der Armabschnitte 132 auf jeder Sonde 122 in diesem Zustand bewirkt, wird die Spitzenoberfläche 138a der Sonde 122, die der oben erwähnten geneigten Kante entspricht, von der oben erwähnten geneigten Kante geführt. Durch diese Führungswirkung der geneigten Kante kann eine Überlast, die eine Biegung bewirkt, auf den Sondenspitzenabschnitt 122b dieser Sonde 122 wirken.
In der Sonde 122 gemaß der vorliegenden Erfindung verhindern die Schichten 140b aus dem sehr zähen zweiten metallischen Material, die die Schicht 140a mit hervorragendem Abriebwiderstand aus dem ersten metallischen Material bedecken, dass die Schicht 140a aus dem ersten metallischen Material rissig oder beschädigt wird, auch wenn eine solche Uberlast auf den Sondenspitzenabschnitt 122b wirkt. Da es verhindert werden kann, dass ein Bruch oder ein Defekt, der durch diesen Riß oder diese Beschädigung bewirkt wird, in der Schicht aus dem ersten metallischen Material 140a auftritt, wird somit ein Defekt oder ein Bruch des Sondenspitzenabschnitts 122b verhindert, so dass die Haltbarkeit der Sonde 122 verbessert wird.
Ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren für die Sonde 122 ist mit Bezug auf den Herstellungsprozess in 10 beschrieben. Wie in 10(a) gezeigt, wird durch eine herkömmlich bekannte selektive Belichtung und ein Entwicklungsverfahren zu einer Photoresist-Schicht eine Photolithographie-Maske 154 für eine Opferschicht 152, die später entfernt wird, auf einer Basisplatte 150 mit einer flachen Oberfläche aus Edelstahl gebildet. Ein Opferschichtmaterial wie Kupfer wird durch ein Galvanisierungsverfahren auf dem Oberflächenabschnitt der Basisplatte 150, der von der Photolithographie-Maske 154 freigelegt ist, mit einer vorbestimmten Dicke abgeschieden, wobei als Ergebnis die Opferschicht 152 gebildet wird.
Nachdem die Photolithographie-Maske 154 entfernt wurde, wird eine neue zweite Photolithographie-Maske 156 so gebildet, dass sie den Oberflächenabschnitt der Basisplatte 150 und die Opferschicht 152 bedeckt, wie in 10(b) gezeigt. Diese zweite Photolithographie-Maske 156 bildet auf der oben erwahnten Oberfläche der Basisplatte 150 eine ebene Form des Sondenhauptkörperabschnitts 122a mit dem Befestigungsabschnitt 128, dem Verbindungsabschnitt 130, dem Paar Armabschnitte 132 und dem Sockelabschnitt 134.
Auf dem Oberflächenabschnitt der Basisplatte 150, der von der zweiten Photolithographie-Maske 156 freigelegt wird, wird durch ein Galvanisierungsverfahren ein sehr zähes metallisches Material 158 wie Nickel-Chrom mit ungefähr der gleichen Dicke wie die der Opferschicht 152 abgeschieden, wie in 10(c) gezeigt. Durch diese Abscheidung des metallischen Materials wird eine vollständige Form des Sondenhauptkörperabschnitts 122a so auf der Basisplatte gebildet, dass dessen Dicke beispielsweise ungefähr ein Drittel der Dickenabmessung des Sondenhauptkörperabschnitts 122a beträgt.
Anschließend wird die zweite Photolithographie-Maske 156 entfernt und eine dritte Photolithographie-Maske 160 für den Sondenspitzenabschnitt 122b so gebildet, dass eine vorbestimmter Fläche der Opferschicht 152 und des Sondenhauptkörperabschnitts 122a auf der Basisplatte 150 freigelegt wird, wie in 10(d) gezeigt. Diese dritte Photolithographie-Maske 160 legt teilweise die Fläche der Opferschicht 152 und des Sondenhauptkörperabschnitts 122a frei, so dass eine vorbestimmte Fläche freigelegt wird, die der ebenen Form des Sondenspitzenabschnitts 122b entspricht.
Auf der Fläche, die von der dritten Photolithographie-Maske 160 freigelegt wird, werden durch ein Galvanisierungsverfahren nacheinander ein sehr hartes metallisches Material 162 wie Rhodium und ein sehr zähes metallisches Material 158 mit einer vorbestimmten Dicke abgeschieden, wie in 10(e) gezeigt. Um den beispielsweise in 9(c) gezeigten Zwei-Schichten-Sondenspitzenabschnitt 122b zu bilden, werden in diesem Prozess das sehr harte metallische Material 162 und das sehr zähe metallische Material 158 nacheinander so abgeschieden, dass jedes eine einzelne Schicht mit vorbestimmter Dicke bilden kann. Um den in den 8 und 9(a) gezeigten Drei-Schichten-Sondenspitzenabschnitt 122b, oder den beispielsweise in 9(b) gezeigten Fünf-Schichten-Sondenspitzenabschnitt 122b zu bilden, werden das sehr harte metallische Material 162 und das sehr zahe metallische Material 158 nacheinander mit einer vorbestimmten Dicke in Übereinstimmung mit der erforderlichen Anzahl von Schichten wiederholt abgeschieden.
Durch diese Abscheidung des sehr harten metallischen Materials 162 und des sehr zähen metallischen Materials 158 wird der Sondenspitzenabschnitt 122b mit einer Mehrschichtenstruktur der Schicht(en) 140a aus einem ersten metallischen Material und der Schicht(en) 140b aus einem zweiten metallischen Material gebildet. Da der Sondenspitzenabschnitt 122b, der durch das Galvanisierungsverfahren abgeschieden ist, so gebildet ist, dass die Schicht(en) 140a aus dem ersten metallischen Material und die Schicht(en) 140b aus dem zweiten metallischen Material als Ergebnis ihrer Abscheidung fest miteinander verbunden sind, können die Schicht(en) 140a und die Schicht(en) 140b miteinander ohne die Verwendung eines speziellen Klebers verbunden werden und die seitlichen Oberflächen des Sondenspitzenabschnitts 122b und des sehr zähen metallischen Materials 158 für den Sondenhauptkörperabschnitt 122a können bleibend und fest miteinander vereinigt werden.
Nachdem der Sondenspitzenabschnitt 122b gebildet worden ist, wird die dritte Photolithographie-Maske 160 entfernt und eine vierte Photolithographie-Maske 164 wird neu gebildet, wie in 10(f) gezeigt. Diese vierte Photolithographie-Maske 164 legt eine Fläche frei, die der ebenen Form des Sondenhauptkörperabschnitts 122a entspricht und eine Fläche ist, die einen Abschnitt des abgeschiedenen Sondenspitzenabschnitts 122b einschließt, der in dem Sondenhauptkörperabschnitt 122a eingebettet sein wird, um den verbleibenden Teil des Sondenhauptkorperabschnitts 122a zu bilden.
Auf der Fläche, die von der vierten photolithographischen Maske 164 freigelegt worden ist, wird das gleiche sehr zähe metallische Material 158 wie das oben erwähnte abgeschieden, mit dem Ergebnis, dass der verbleibende Teil des Sondenhauptkörperabschnitts 122a gebildet wird. Als Ergebnis wird die Sonde 122, die den Sondenspitzenabschnitt 122b mit der Mehrschichtenstruktur, wie in den 8 und 9 gezeigt, und den Sondenhauptkörperabschnitt 122a umfasst, auf der Basisplatte 150 gebildet, wie in 10(g) gezeigt. Nachdem die Photolithographie-Maske 164, welche diese Sonde 122 umgibt, entfernt worden ist und die Opferschicht 152 entfernt worden ist, wird die Sonde 122 von der Basisplatte 150 gelöst.
Die Schicht 140b aus dem zweiten metallischen Material kann eine Schicht aus metallischem Material sein, welche aus einem anderen zähen metallischen Material als dem metallischen Material des Sondenhauptkörperabschnitts 122a hergestellt ist. Wenn die Sonde 122 jedoch durch Verwendung einer Photolithographietechnik und eines Galvanisierungsverfahrens gebildet wird, wie mit Bezug auf 10 beschrieben, können, indem man den Sondenhauptkörperabschnitt 122a und die Schicht 140b aus dem zweiten metallischen Material des Sondenspitzenabschnitts 122b mit dem gleichen metallischen Material bildet, wie oben beschrieben, beide Abschnitte 122a und 140b ohne die Verwendung spezieller Klebemittel fest verbunden werden. Die Art der Komponentenmaterialien kann auch weiter als in dem Fall vereinfacht werden, in dem die Schicht 140b aus dem zweiten metallischen Material aus einem anderen zähen metallischen Material als dem des Sondenhauptkörperabschnitts 122a hergestellt ist. Die Herstellungsvorrichtungen konnen somit vereinfacht werden.
Eine Mehrschichtenstruktur, die aus der Schicht 140a aus einem ersten metallischen Material und den Schicht(en) 140b aus einem zweiten metallischen Material auf ähnliche Weise, wie eine oben beschriebene gebildet ist, kann bei einem Sondenspitzenabschnitt 122b Anwendung finden, der eine herkömmlich bekannte gekröpft ausgebildete Querschnittsform, wie in den 11(a) und (b) gezeigt, anstatt des Sondenspitzenabschnitts 122b mit einer linearen Querschnittsform aufweist, wie in den 8 und 9 gezeigt.
Ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen der Sonde 122 mit einem solchen Sondenspitzenabschnitt 122b, dessen Querschnitt in gekröpft ausgebildeter Form vorliegt, ist in 12 gezeigt. Wie in 12(a) gezeigt, wird eine Photolithographie-Maske 154 für eine Opferschicht 152 auf einer Basisplatte 150 gebildet, die der in 10(a) gezeigten ähnlich ist. Die Opferschicht 152 wird durch ein Galvanisierungsverfahren auf dem Oberflächenabschnitt der Basisplatte 150 gebildet, der von der Photolithographie-Maske 154 freigelegt worden ist.
Nachdem die Photolithographie-Maske 154 entfernt worden ist, wird eine neue zweite Photolithographie-Maske 156 so gebildet, dass der Oberflächenabschnitt der Basisplatte 150 und die Opferschicht 152 bedeckt werden, wie in 12(b) gezeigt. In diesem Prozess zur Bildung des Sondenspitzenabschnitts 122b mit einer gekröpft ausgebildeten Querschnittsform, wird die zweite Photolithographie-Maske 156 so gebildet, dass die Hälfte der Opferschicht 152 in Längsrichtung freigelegt wird.
Auf dem Oberflachenabschnitt der Basisplatte 150, der von der zweiten Photolithographie-Maske 156 freigelegt wird, und der Fläche auf der Opferschicht 152, die durch die zweite Photolithographie-Maske 156 freigelegt wird, werden durch ein Galvanisierungsverfahren nacheinander ein sehr hartes metallisches Material 162 wie Rhodium und ein hoch flexibles metallisches Material 158 mit einer vorbestimmten Dicke abgeschieden, wie in 12(c) gezeigt. Um den Zwei-Schichten-Sondenspitzenabschnitt 122b zu bilden, werden in dem in 12(c) gezeigten Beispiel das sehr harte metallische Material 162 und das sehr zähe metallische Material 158 nacheinander so abgeschieden, dass jedes eine einzelne Schicht mit einer vorbestimmten Dicke bilden kann. Auf die gleiche Weise, wie in dem Beispiel mit Bezug auf 10 beschrieben, werden das sehr harte metallische Material 162 und das sehr zähe metallische Material 158 nacheinander mit einer vorbestimmten Dicke in Übereinstimmung mit der erforderlichen Anzahl von Schichten wiederholt abgeschieden.
Durch diese Abscheidung des sehr harten metallischen Materials 162 und des sehr zähen metallischen Materials 158 wird der Sondenspitzenabschnitt 122b mit einer Mehrschichtenstruktur aus der Schicht aus einem ersten metallischen Material und der Schicht 140b aus einem zweiten metallischen Material gebildet. Wenn das sehr harte metallische Material 162 und das sehr zähe metallische Material 158 für die Bildung des Sondenspitzenabschnitts 122b abgeschieden werden sollen, wird von der Opferschicht 152 eine Stufe an der durch die zweite Photolithographie-Maske 156 freigelegten Fläche gebildet. Somit wird der Sondenspitzenabschnitt 122b mit einer Mehrschichtenstruktur und einer gekröpft ausgebildeten Querschnittsform gebildet, wie in den 11(a) und (b) gezeigt.
Nachdem der Sondenspitzenabschnitt 122b gebildet worden ist, wird die zweite Photolithographie-Maske 156 entfernt und eine dritte Photolithographie-Maske 160 wird neu gebildet, wie in 12(d) gezeigt. Diese dritte Photolithographie-Maske 160 legt eine Flache frei, die einer flachen Oberflächenform des Sondenhauptkörperabschnitts 122a entspricht und eine Fläche ist, die einen Abschnitt des abgeschiedenen Sondenspitzenabschnitts 122b einschließt, der in dem Sondenhauptkörperabschnitt 122a eingebettet sein wird, um den Sondenhauptkörperabschnitt 122a zu formen.
Auf der Fläche, die von der dritten photolithographischen Maske 160 freigelegt wird, wird das gleiche sehr zähe metallische Material 158 wie das oben erwähnte abgeschieden, mit dem Ergebnis, dass der Sondenhauptkörperabschnitt 122a mit einem Befestigungsabschnitt 128, einem Verbindungsabschnitt 130, einem Paar Armabschnitte 132 und einem Sockelabschnitt 134 gebildet ist. Anschließend wird die Photolithographie-Maske 160 entfernt, die diese Sonde 122 umgibt, die Opferschicht 152 entfernt und danach die Sonde 122 von der Basisplatte 150 gelöst. Als Ergebnis ist die Sonde 122 gebildet, die aus dem Sondenspitzenabschnitt 122b mit einer Mehrschichtstruktur und einer gekröpft ausgebildeten Querschnittsform, wie in 11 gezeigt, und dem Sondenhauptkörperabschnitt 122a besteht.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen und kann auf verschiedene Art und Weise verändert werden, ohne vom Geist und Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der erste Aspekt der Erfindung kann mit dem zweiten Aspekt der Erfindung kombiniert werden. In diesem Fall ist der oben erwähnte Sondenspitzenverstärkungsabschnitt 40 auf dem Sockelabschnitt der Sonde vorgesehen und die oben erwähnte Mehrschichtenstruktur wird für den Sondenspitzenabschnitt der Sonde verwendet.

Claims

Elektrische Prüfsonde, die Folgendes umfasst: einen Sondenhauptkörperabschnitt (22a), der einen Sockelabschnitt (34) mit einer Endfläche (34a) umfasst; und einen Sondenspitzenabschnitt (22b) mit einer Spitze, der im Sockelabschnitt (34) ausgebildet ist und von der Endfläche (34a) vorspringt, wobei der Sondenhauptkörperabschnitt (22a) aus einem ersten leitenden Material (58) und der Sondenspitzenabschnitt (22b) aus einem zweiten leitenden Material (62) hergestellt ist, wobei das erste leitende Material (58) eine größere Zähigkeit und eine niedrigere Härte als das zweite leitende Material (62) aufweist, und wobei auf dem Sockelabschnitt (34) ein Sondenspitzenverstärkungsabschnitt (40) vorgesehen ist, der sich entlang einer Erstreckungsrichtung, die von der Endfläche (34a) zur Spitze des Sondenspitzenabschnitts (22b) verläuft, von der Endfläche (34a) des Sockelabschnitts (34) zu einem Erstreckungsende des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts (40) des Sondenspitzenabschnitts (22b) freiliegend erstreckt und nur eine Seitenfläche des Sondenspitzenabschnitts (22b) kontaktiert, wobei die Spitze des Sondenspitzenabschnitts (22b) von dem Erstreckungsende des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts (40) in dessen Ersteckungsrichtung vorspringt.
Elektrische Prüfsonde nach Anspruch 1, bei der der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt (40) aus dem gleichen Material wie der Sockelabschnitt (34) hergestellt ist und einstückig mit dem Sockelabschnitt (34) ausgebildet ist.
Elektrische Prüfsonde nach Anspruch 1, bei der der Sondenspitzenverstärkungsabschnitt (40) an dem Sondenspitzenabschnitt (22b) befestigt ist.
Elektrische Prüfsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sondenhauptkörperabschnitt (22a) aus einem plattenförmigen Element gebildet ist und die den Sondenspitzenabschnitt kontaktierende Seite des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts (40) entlang dem Sondenspitzenabschnitt (22b) angeordnet ist und dessen gegenüberliegende Außenseite so angeordnet ist, dass sie mit einer Seitenfläche des Sondenhauptkörperabschnitts (22a) fluchtet.
Elektrische Prüfsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Spitze des Sondenspitzenabschnitts (22b) eine abgeflachte Oberfläche (38a) aufweist, die ungefähr senkrecht zu der Erstreckungsrichtung ist, und die Stirnfläche des Erstreckungsendes des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts (40) eine gekrümmte Oberfläche (40d, 40f) ist.
Elektrische Prüfsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Spitze des Sondenspitzenabschnitts (22b) eine abgeflachte Oberfläche (38a) aufweist, die ungefähr senkrecht zu der Erstreckungsrichtung ist, und die Stirnfläche des Erstreckungsendes des Sondenspitzenverstärkungsabschnitts (40) einen Abschnitt (40b, 40c, 40e) aufweist, der bezüglich der abgeflachten Oberfläche der Spitze geneigt ist.
Elektrische Prüfsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sondenspitzenabschnitt (22b) so ausgebildet ist, dass ein Teil (36) desselben im Sockelabschnitt (34) eingebettet ist.
Elektrische Prüfsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sondenhauptkörperabschnitt (22a) einen Befestigungsabschnitt (28) und ein Paar Armabschnitte (32) umfasst, die sich in seitlicher Richtung ausgehend vom Befestigungsabschnitt (28) so erstrecken, dass sie voneinander in Höhenrichtung des Befestigungsabschnitts (28) beabstandet sind, wobei der Sockelabschnitt (34) so ausgebildet ist, dass er sich, wenn er von den Armabschnitten (32) aus betrachtet wird, zu einer Seite erstreckt, die entgegengesetzt zu einer Seite liegt, auf welcher der Befestigungsabschnitt (28) angeordnet ist, so dass er die Erstreckungsenden der Armabschnitte (32) verbindet.
Elektrische Prüfsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sondenspitzenabschnitt (122b) eine Mehrschichtstruktur aufweist, die eine Schicht (140a) aus einem ersten metallischen Material und eine Schicht (140b) aus einem zweiten metallischen Material mit einer größeren Zähigkeit als die Schicht (140a) aus dem ersten metallischen Material aufweist.
Elektrische Prüfsonde nach Anspruch 9, bei der die Schicht (140a) aus dem ersten metallischen Material eine höhere Härte als die Schicht (140b) aus dem zweiten metallischen Material aufweist.
Elektrische Prüfsondenanordnung, die Folgendes umfasst: eine Sondenleiterplatte (20), in welcher eine Mehrzahl von Leiterbahnen ausgebildet ist; und eine elektrische Prüfsonde (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die auf der Sondenleiterplatte (20) vorgesehen ist und mit der entsprechenden Leiterbahn elektrisch verbunden ist.