JP2006003338A - コンタクトプローブ、その製造方法および使用方法ならびにそのコンタクトプローブを備えるプローブカードおよび検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電極に発生するストレスが小さいコンタクトプローブを提供する。
【解決手段】 本発明のコンタクトプローブは、被測定面に接触させるための先端部と、支持および電気的接続を行なうための支持部と、先端部を支持部に接続するスプリング部とを備える。先端部は、そのさらに先端において被測定面に接触する当接部と、当接部を挟んで設けられた第１の傾斜面と第２の傾斜面とを有し、先端部、支持部およびスプリング部は、支持部を固定して当接部を被測定面に押し当てたときにスプリング部に生じる弾性変形によって当接部が被測定面に当接したまま当接部から見て第１の傾斜面の側に変位するように構成されている。当接部は、厚さＷが５μｍ以上３０μｍ以下であり、被測定面に押し当てたときの圧力が０．１ＧＰａ以上５ＧＰａ以下であることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体基板や液晶表示装置などの電気検査を行なうためのコンタクトプローブ、その製造方法および使用方法に関する。特に、電極直下の誘電体が脆いデバイスに対しても、デバイスの破損を防止することができるコンタクトプローブを備えるプローブカードおよび検査装置に関する。

半導体基板や液晶表示装置などに形成される回路の検査は、一般に、コンタクトプローブを備える検査装置を用いて行われる。このコンタクトプローブの構造は、たとえば、図２および図３に示すようなものがある（特許文献１参照）。コンタクトプローブは、図２に示すように、被測定面２０に接触させるための先端部２１と、湾曲部分を有するスプリング部２２と、検査装置にコンタクトプローブを取り付ける際にコンタクトプローブを保持するための支持部２３とを備える。図３に示すコンタクトプローブも、同様に、被測定面３０に接触させるための先端部３１と、スプリング部３２と、コンタクトプローブを保持するための支持部３３とを備えるが、スプリング部３２の形状が、図２に示すコンタクトプローブのスプリング部２２と異なる。スプリング部の形状は、図２および図３に示すような１回湾曲しただけのものに限らず、Ｓ字形または波形のものもある。

検査において、確実に電気的接触を確保するためには、被測定面上に形成された自然酸化膜やレジスト残留物などの絶縁膜を破ってその下に隠れた電極材料と電気的接触を確保する必要がある。絶縁膜を破るために、コンタクトプローブの先端部は一般に尖った形状である。ここで、尖った先端部を単純に押し当てて絶縁膜を突き通して破るという方法以外に、尖った先端部を被測定面に押し当て、被測定面に沿って引っかくことによって絶縁膜を削り取り、その下の電極材料と電気的接触を確保するという方法がある。この先端部が被測定面を引っかく動作を「スクラブ」という。

スクラブするコンタクトプローブの場合、一般に、図６に示すように、先端部６１の最下部に平坦面６５が設けられる。平坦面６５の両側を傾斜面６６，６７が挟んでいる。図２に示すコンタクトプローブの保持部２３を固定して被測定面２０に垂直に押し当てると、先端部２１の平坦面２５が被測定面２０に面接触し、スプリング部２２は矢印２７に示すように弾性変形する。この弾性変形の際に、先端部２１は被測定面に押し当てられたまま支持部が固定されているので、先端部２１だけに注目すれば平坦面２５が被測定面２０にほぼ面接触した姿勢を保ったまま矢印２８の向きに変位し、スクラブが行なわれる。

図３に示すコンタクトプローブの場合は、コンタクトプローブの保持部３３を固定して被測定面３０に垂直に押し当てると、先端部３１の平坦面３５が被測定面３０に面接触し、スプリング部３２は矢印３７に示すように弾性変形する。この弾性変形の際に、先端部３１は被測定面３０に押し当てられた状態で姿勢を拘束されているので、先端部３１だけに注目すれば平坦面３５が被測定面３０にほぼ面接触した姿勢を保ったまま矢印３８の向きに変位し、スクラブが行なわれる。

被測定面に押し当てられた先端部がいずれの向きに変位するかは、コンタクトプローブが同種材料で一体成形されている場合、先端部、スプリング部および支持部の形状および相対的位置関係によって決まる。また、異種材材料を組合せている場合は、上述の各条件以外に各部分の材質にも依存する。

図７にもとづき、先端部７１が被測定面に当接し、離脱するまでの一連の動作について説明する。図７（ａ）に示すように、測定対象物は、基板７６の表面にアルミ電極７７が配置されたものであり、アルミ電極７７の表面が被測定面である。アルミ電極７７の表面は自然に形成された酸化膜７０によって覆われている。最初に、被測定面の真上からコンタクトプローブの先端部７１が降下し、平坦面７５が被測定面に当接する。平坦面７５を被測定面に押し付けると、図７（ｂ）に示すように、スプリング部（図示していない。）の弾性変形によって先端部７１が変位する。図７（ｂ）に示す例では、先端部７１は矢印の示すように、右に変位するものとする。このとき、先端部７１は被測定面に対して押しつけられているので、先端部７１は、平坦面７５を被測定面に接触させたまま、図中右向きに移動する。すなわち、スクラブが行なわれる。このとき、先端部７１によって酸化膜７０が削り取られ、キズ７４が形成されるが、同時に先端部７１は、酸化膜７０の下に隠れていたアルミ電極７７と電気的接触を確保することができる。この状態でコンタクトプローブを介した測定が行なわれる。スクラブに伴い、先端部７１の表面には、ゴミ７３が付着する。

測定が終わった後で、コンタクトプローブを上昇する。このとき、先端部７１は、図７（ｂ）の状態から即座に真上に上がるのではなく、図７（ｃ）に示すように、スプリング部の弾性変形が回復する間に、図中の矢印の向きに変位し、その後、上昇する。

回路の検査時における接触抵抗の小さいコンタクトプローブが供試されている（非特許文献１および非特許文献２参照）。このコンタクトプローブは、図８（ａ）に示すように、支持部８３と、スプリング部８２と、先端部８１とからなり、先端部８１は、そのさらに先端において、当接部８１ａを備える。この当接部は、図８（ｂ）に示すように、エッジの利いた鋭い先端形状を有し、被測定面にコンタクトプローブを押し付けることにより、当接部８１ａのエッジにそって、矢印の方向に変位し、電極表面をスクラブする。スクラブに際しては、電気的導通を図るとともに電極の破損を避けるため、発生荷重が数ｇとなるように調整する。
特開２００３−２５４９９５号公報 Rod Martens et al."MicroForceTM Probing for Devices with Low-k ILD Materials"Form Factor Intel, SouthWest Test Conference June, 2003 p 5-7, 21 Henry Shao,"Wafer-level Probe Challenges for 90-nm Flip Chip Logic Devices"Form Factor, Inc p 10-11, 13-14

しかし、図８（ｂ）に示すように、エッジの利いた鋭い先端形状を有する当接部８１ａを電極表面に押し当ててスクラブすると、局所的に負荷が集中するため、電極に割れが生じやすく、割れると、検査後のワイヤボンディングが困難となる。また、電極直下の誘電体が脆い場合には破損につながりやすい。したがって、かかる検査装置は、被測定面への接触荷重の許容範囲が非常に狭い。

また、このコンタクトプローブは、プローブカード上に金線をボンディングし、配列した後、金線を給電部としてＮｉメッキをすることによりスプリング部を形成し、その後、別工程で作製した先端部を接合して製造する。しかし、金線を給電部とし、Ｎｉメッキにより太らせてスプリング部を形成する方法では、面内および深さ方向の電界密度が均一でないため、Ｎｉメッキの分布が均一とならない。したがって、スプリング部のバネ定数のバラツキが大きくなり、コンタクトプローブの使用に際して、押し付けるときに発生する被測定面の荷重の管理が難しく、電極およびその下にある誘電体の破損が生じやすい。

本発明のコンタクトプローブは、被測定面に接触させるための先端部と、支持および電気的接続を行なうための支持部と、先端部を支持部に接続するスプリング部とを備える。先端部は、そのさらに先端において被測定面に接触する当接部と、当接部を挟んで設けられた第１の傾斜面と第２の傾斜面とを有し、先端部、支持部およびスプリング部は、支持部を固定して当接部を被測定面に押し当てたときにスプリング部に生じる弾性変形によって当接部が被測定面に当接したまま当接部から見て第１の傾斜面の側に変位するように構成されている。当接部は、厚さＷが５μｍ以上３０μｍ以下であり、被測定面に押し当てたときの圧力が０．１ＧＰａ以上５ＧＰａ以下であることを特徴とする。

当接部は、角形状で、曲率半径Ｒ₁が１μｍ以上３０μｍ以下の丸みを有する態様、または、当接部が、被測定面に面接触する平坦面であり、平坦面の長さＬが１μｍ以上である態様が好ましい。さらに、第１の傾斜面は、当接部から第１の傾斜面にかけて、曲率半径Ｒ₂が１μｍ以上３０μｍ以下の丸みを有し、第２の傾斜面は、当接部から第２の傾斜面にかけて、曲率半径Ｒ₃が２μｍ以上６０μｍ以下の丸みを有するものが好適である。コンタクトプローブは、ニッケルまたはニッケル合金からなるものが好ましく、先端部は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、ＭｏまたはＰｄ−Ｃｏ合金からなるコート層を有する態様が好ましい。

本発明の製造方法は、かかるコンタクトプローブの製造方法であって、ある局面によれば、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを含むことを特徴とする。

本発明の製造方法は、かかるコンタクトプローブの製造方法であって、別の局面によれば、金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを含むことを特徴とする。コンタクトプローブの製造においては、先端部を放電加工により切削する工程を備える態様が好ましい。

本発明の使用方法は、かかるコンタクトプローブの使用方法であって、被測定面に押し当てたときの圧力が、０．１ＧＰａ以上５ＧＰａ以下であることを特徴とする。また、本発明のプローブカードおよび検査装置は、かかるコンタクトプローブを備えることを特徴とする。

被測定面である電極表面の酸化膜をスクラブ除去するタイプのコンタクトプローブにおいて、電極に発生するストレスを小さくして、デバイスの破損を少なくすることができる。

（コンタクトプローブ）
本発明のコンタクトプローブは、図１（ａ）に示すように、被測定面１０に接触させるための先端部１と、支持および電気的接続を行なうための支持部３と、先端部１を支持部３に接続するスプリング部２とを備える。先端部１は、そのさらに先端において、被測定面１０に接触する当接部１１と、当接部１１を挟んで設けられた第１の傾斜面１２と第２の傾斜面１３とを有する。

先端部１と、スプリング部２と、支持部３とは、支持部３を固定し当接部１１を被測定面１０に押し当てたときに、スプリング部２に生じる弾性変形によって、当接部１１が被測定面１０に当接したまま、当接部１１から見て第１の傾斜面１２の側に変位するように構成している。このため、被測定面１０である電極表面の酸化膜を矢印の方向にスクラブし、除去する。

当接部１１の厚さＷは、図１（ｂ）に示すように、当接部の機械的強度を高め、多数回のコンタクトにより、矢印の方向にスクラブを繰り返しても、当接部が潰れることがないように、５μｍ以上とし、７μｍ以上が好ましい。一方、当接部１１の厚さＷは、当接部により被測定面に形成されるスクラブ痕が大きくなりすぎて、測定後のワイヤボンディング工程などにおいて支障が生じないように、３０μｍ以下とし、２５μｍ以下とするのが好ましい。先端部１は、切削加工などを施し、図１（ｃ）に示すように、当接部１１の厚さＷをスプリング部２などより薄くすることができる。かかる態様により、スプリング部２の機械的強度およびバネ特性を確保することができる。また、当接部１１の厚さＷを５μｍ以上３０μｍ以下に調整し、矢印の方向にスクラブを繰り返しても、当接部の機械的強度を保持し、被測定面におけるスクラブ痕を小さく抑えることができる。

当接部１１を被測定面１０に押し当てたときの圧力は、被測定面の酸化膜を有効に除去し、確実に電気的な導通を得ることができるように、０．１ＧＰａ以上とし、０．２ＧＰａ以上とするのが好ましい。一方、当接部１１を被測定面１０に押し当てたときの圧力は、電極の割れを有効に防止し、デバイスの破損を効果的に回避することができるように、５ＧＰａ以下とし、３ＧＰａ以下とするのが好ましい。

先端部の形状は、図１０（ａ）に示すように、当接部１１１を角形状とする場合には、当接部１１１は、被測定面に接触したときに、被測定面にかかる荷重が局所的に集中するのを防止する点で、曲率半径Ｒ₁が１μｍ以上の丸みを有する態様が好ましく、曲率半径Ｒ₁は２μｍ以上がより好ましい。かかる態様により、電極の割れを防止し、電極直下の誘電体構造が脆いデバイスにおいても、デバイスの破損を効果的に回避することができる。

また、コンタクトプローブを被測定面に押し当てたときに、当接部１１１が、当接部１１１から見て第１の傾斜面１０２の側に変位することにより、被測定面の酸化膜を十分にスクラブ除去できるようにする点で、第１の傾斜面１０２と第２の傾斜面１０３に挟まれた当接部１１１の曲率半径Ｒ₁は３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましい。かかる態様により、被測定面に対する押し付け圧が低いにも拘わらず、被測定面の酸化膜を確実にスクラブ除去し、電気的導通を得ることができる。

当接部の形状は、図１０（ｂ）に示すように、被測定面に面接触する平坦面ととし、平坦面の長さＬを１μｍ以上とすると、当接部１１１の被測定面に対する初期タッチダウン時のストレスの集中を緩和することが容易となる点で好ましい。また、かかる効果を高める点で、平坦面の長さＬは２μｍ以上がより好ましい。

図１０（ａ）に示すような第１の傾斜面１０２と第２の傾斜面１０３が平面である態様のほか、第１の傾斜面と第２の傾斜面のいずれか一方のみが平面であり、他方が曲面である態様も本発明に含まれる。また、第１の傾斜面と第２の傾斜面とが当接部を挟んで左右対称であるような先端部形状も本発明に含まれる。

第１の傾斜面は、当接部を電極に押し当てたときに、スクラブにより、電極の表面を削り取る機能を発揮するから、被測定面に対する押し付け圧が小さくても確実にスクラブして電気的導通を得る点で、図１０（ｃ）と（ｄ）に示すように、第１の傾斜面１０２は、当接部１１１から第１の傾斜面１０２にかけて、曲率半径Ｒ₂が３０μｍ以下の丸みを有する態様が好ましく、Ｒ₂は２０μｍ以下がより好ましい。

一方、第１の傾斜面１０２に形成する丸みが小さく、鋭利であると、被測定面に対する荷重が局所的に集中し、電極の破損が生じやすくなる。このため、第１の傾斜面１０２は、当接部１１１から第１の傾斜面１０２にかけて、曲率半径Ｒ₂が１μｍ以上の丸みを有する態様が好ましく、Ｒ₂は２μｍ以上がより好ましい。

コンタクトプローブによる測定後、被測定面に対する押し付け圧を小さくしていくと、変位していた当接部は、第２の傾斜面側に向かって移動し、元の位置に復帰する。第２の傾斜面は、被測定面の酸化膜を削り取る機能を発揮するものではないが、往時に比べて被測定面への接触圧力および被測定面の表面温度が高い復時にはスクラブ屑が先端部に付着し易くなる。このため、スクラブ屑の付着を抑える点で、第２の傾斜面１０３は、当接部１１１から第２の傾斜面１０３にかけて、曲率半径Ｒ₃が２μｍ以上の丸みを有する態様が好ましく、Ｒ₃は５μｍ以上が好ましい。一方、スクラブの往時に、被測定面への接触圧力が急激に低下し、コンタクトプローブの先端が暴れ、電極が破損しないようにする点で、曲率半径Ｒ₃は６０μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましい。このように、第１の傾斜面と第２の傾斜面とが、当接部を挟んで左右対称ではないような先端部形状も本発明に含まれる。

本発明のコンタクトプローブは、かかる全ての特性を総合的に満たすと、被測定面である電極表面の酸化膜を有効にスクラブ除去し、電気的な導通を確保する点で好ましい。また、電極に与えるストレスを小さくし、電極の割れを防止するとともに、電極直下の誘電体構造が脆いデバイスであっても破損を防止すること寄与し得る。

コンタクトプローブの材質は、靭性などのバネ特性に優れ、硬度が高く、さらには、後述するＬＩＧＡ（Lithographie Galvanoformung Abformung）法による製造に適している点で、ニッケル、またはニッケルマンガンなどのニッケル合金が好ましい。さらに、コンタクトプローブは、ウェハバーンインテストにも使用され、耐熱性が要求されるため、耐熱性に優れるニッケルマンガン合金が、コンタクトプローブ用の材料として好適である。また、コンタクトプローブのバネ強度および弾性限界を高める点で、ニッケルなどの結晶粒径は５０ｎｍ以下が好ましい。

通常、コンタクトプローブは、数万回〜百万回程度、被測定面である電極に押し当てられて使用するため、スクラブ時に生じる電極表面からの酸化被膜の削り屑がコンタクトプローブの先端部に付着しやすい。先端部に、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、ＭｏまたはＰｄ−Ｃｏ合金からなるコート層を形成しておくと、削り屑の先端部への付着を低減することができる。このため、先端部の形状を維持して、被測定面との接触時における局所的な負荷の集中を防止し、電極の破損を回避することが容易となる。

さらに、コンタクトプローブの表面に、Ａｕ、ＲｈまたはＰｄなどの貴金属、もしくは貴金属の合金からなるコート層を設けておくと、電気的な接触性および耐腐食性を高めることができる点で、より好ましい。また、コンタクトプローブの表面に、導電性ダイヤモンドライクカーボン、ＣｒＮまたはＴｉＮのいずれかからなるコート層を形成する態様は、耐摩耗性が向上する点で好ましい。

本発明のコンタクトプローブは、被測定面に押し当てたときの圧力が、０．１ＧＰａ以上５ＧＰａ以下で使用される点に特徴を有し、検査電極への許容される荷重範囲が広い。かかる押し付け圧であっても、被測定面である電極表面の酸化膜を有効にスクラブ除去し、電気的な導通を得ることができる。また、電極へのストレス集中が小さいため、電極の破損を防止することができる。したがって、本発明のコンタクトプローブを備えるプローブカードまたは検査装置は、電極直下の誘電体構造が脆いデバイスに対しても安心して使用することができる。

（コンタクトプローブの製造方法）
本発明のコンタクトプローブの製造方法は、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを含むことを特徴とする。機械加工では、±１０μｍ程度の精度しか得られないが、本発明の方法によれば、±１μｍの高精度のコンタクトプローブを再現性よく製造することができ、材料組成も均一である。したがって、バネ特性を均一に保つことができる。また、全長のバラツキを減らし、被測定面に接触する当接部の形状のバラツキを小さくできるため、脆性電極に対しても、過剰なストレスの発生を抑えることができる。さらに、微細構造体を一体形成することができるため、部品点数を減らし、部品コストおよび組立てコストを低減することができる。

本発明の製造方法は、図４（ａ）に示すように、まず、導電性基板４１上に樹脂層４２を形成する。導電性基板として、たとえば、銅、ニッケル、ステンレス鋼などからなる金属製基板を使用することができる。また、チタン、クロムなどの金属材料をスパッタリングしたシリコン基板などを用いることもできる。樹脂層には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのポリメタクリル酸エステルを主成分とする樹脂材料、または紫外線（ＵＶ）もしくはＸ線に感受性を有する化学増幅型樹脂材料などを用いる。樹脂層の厚さは、形成しようとするコンタクトプローブの厚さに合せて任意に設定することができ、たとえば、４０μｍ〜５００μｍとすることができる。

つぎに、樹脂材料４２上にマスク４３を配置し、マスク４３を介してＵＶまたはＸ線４４などを照射する。本発明の製造方法においては、高いアスペクト比を有するコンタクトプローブが得られる点で、ＵＶ（波長２００ｎｍ）より短波長であるＸ線（波長０．４ｎｍ）を使用するのが好ましい。また、Ｘ線の中でも指向性の高いシンクロトロン放射のＸ線（以下、「ＳＲ」という。）を使用する態様がより好ましい。ＳＲを用いるＬＩＧＡ法は、ディープなリソグラフィが可能であり、厚さ数１００μｍのコンタクトプローブをミクロンオーダの高精度で大量に製造することができる。

マスク４３は、コンタクトプローブのパターンに応じて形成した、ＵＶまたはＸ線４４などの吸収層４３ａと、透光性基材４３ｂとからなる。透光性基材４３ｂには、窒化シリコン、シリコン、ダイヤモンド、チタンなどを用いる。また、吸収層４３ａには、金、タングステン、タンタルなどの重金属またはその化合物などを用いる。Ｘ線４４の照射により、樹脂層４２のうち、樹脂層４２ａは露光され変質するが、樹脂層４２ｂは吸収層４３ａにより露光されない。このため、ポジ型樹脂の場合、現像により、変質（分子鎖が切断）した部分のみが除去され、図４（ｂ）に示すような樹脂型４２ｂが得られる。

つぎに、電鋳を行ない、図４（ｃ）に示すように、樹脂型４２ｂに金属材料層４５ａを堆積する。電鋳とは、金属イオン溶液を用いて導電性基板上に金属材料からなる層を形成することをいう。導電性基板４１をめっき電極として電鋳を行なうことにより、樹脂型４２ｂに金属材料層４５ａを堆積することができる。樹脂型４２ｂの空孔部が埋まる程度に金属材料層４５ａを堆積する場合、堆積した金属材料層から、最終的に本発明のコンタクトプローブを得ることができる。また、樹脂型４２ｂの高さを超え、樹脂型４２ｂ上にも金属材料を堆積すると、樹脂型４２ｂおよび基板４１を除去することにより、空孔部を有する金属微細構造体が得られ、得られた構造体を金型として、後述する金型を利用する本発明のコンタクトプローブの製造方法において有効に使用することができる。

電鋳後、研磨または研削により所定の厚さに揃えると、図４（ｄ）に示すような金属微細構造体４５が得られる。その後、図４（ｅ）に示すように、ウェットエッチングまたはプラズマエッチングにより樹脂型を除去する。つづいて、酸もしくはアルカリによりウェットエッチングし、または機械加工により導電性基板４１を除去すると、図４（ｆ）に示すような本発明のコンタクトプローブ４５を得ることができる。得られたコンタクトプローブには、必要に応じて、厚さ０．０５μｍ〜１μｍの金などからなるコート層を施すことができる。

本発明のコンタクトプローブの製造方法の他の態様は、金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを含むことを特徴とする。かかる方法によっても、リソグラフィにより樹脂型を形成する前述の製造方法と同様に、当接部の形状のバラツキが小さく、材料組成が均一で、バネ特性が均一なコンタクトプローブを製造することができる。このため、電極に対する過剰なストレスを抑えることができる。また、微細構造体を一体形成できるため、部品点数を減らし、部品コストおよび組立てコストを低減することができる。さらに、同一の金型を用いて、コンタクトプローブの大量生産が可能である。

かかる製造方法は、図５（ａ）に示すとおり、凸部を有する金型５２を用いて、エンボス成形、反応性成形または射出成型などのモールドにより、図５（ｂ）に示すような凹状の樹脂型５３を形成する。樹脂としては、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオキシメチレンなどのポリアセタール樹脂などの熱可塑性樹脂を用いる。金型５２は、本発明のコンタクトプローブと同様の金属微細構造体であるため、リソグラフィ法と電鋳を組み合せた上述の方法により製造することが好ましい。

つぎに、樹脂型５３の上下を反転した後、図５（ｃ）に示すように、導電性基板５１に貼り付ける。続いて、図５（ｄ）に示すように、樹脂型５３を研磨し、樹脂型５３ａを形成する。その後は前述と同様に、電鋳により樹脂型５３ａに金属材料層５５ａを堆積し（図５（ｅ））、研磨または研削により厚さを調整した後（図５（ｆ））、樹脂型を除去し（図５（ｇ））、導電性基板５１を除去すると、図５（ｈ）に示すような本発明のコンタクトプローブ５５が得られる。

これらの方法により製造されたコンタクトプローブは、その先端部を放電加工などにより切削し、図１（ｃ）に示すように、当接部１１の厚さＷをスプリング部２より薄くすることができる。当接部１１の厚さＷを５μｍ以上３０μｍ以下に調整することにより、多数回のコンタクトによっても当接部が潰れにくく、被測定面におけるスクラブ痕を小さく抑えながら、スプリング部２の機械的強度およびバネ特性を確保することができる。

放電加工は、放電加工油内で、加工対象物と放電加工電極間の放電エネルギを利用して加工対象物を溶解し、除去する加工方法であり、ミクロンオーダの加工が可能である。本発明のコンタクトプローブの場合、電鋳後、エッチングにより樹脂型を除去する前（図４（ｄ），図５（ｆ））、または樹脂型を除去した後に（図４（ｅ），図５（ｇ））、基板上の金属層を放電加工電極により削る態様が好ましい。基板上に多数個作製し、一括して加工することもできる。

たとえば、樹脂型を除去した後（図４（ｅ），図５（ｇ））に放電加工する場合には、図９に示すように、導電性基板９１上の金属材料層９５を、放電加工油中で、タングステンなどからなる放電加工電極９３を回転させながら、所定の厚さＷになるまで削る。

放電加工における放電エネルギが１１０Ｖ程度と大きい場合は、焼き鈍し現象により硬度が低下しやすい。しかし、放電エネルギを６０Ｖ程度に下げることで、焼き鈍し現象を避けることができ、放電加工表面の浸炭化現象と、放電加工電極からのタングステンの転写により、放電エネルギが大きい場合に比べて放電加工表面の硬度を１０％程度高めることができる。コンタクトプローブには、バネとしての靭性と先端部における高い硬度が要求されるが、これら２つの特性を高いレベルで同時に成立させることは材料的に難しい。しかし、放電エネルギを調整して行なう放電加工により、当接部のみの硬度を高めるとともに、スプリング部のバネ弾性を確保し、上記２つの特性を同時に満たすことができる。

実施例１
まず、図４（ａ）に示すように、導電性基板４１上に樹脂層４２を形成した。導電性基板としては、チタンをスパッタリングしたシリコン基板を用いた。樹脂層を形成する材料は、メタクリル酸メチルとメタクリル酸との共重合体を用い、樹脂層の厚さは７０μｍとした。

つぎに、樹脂層４２上にマスク４３を配置し、マスク４３を介してＸ線４４を照射した。Ｘ線としては、ＳＲを照射した。マスク４３は、コンタクトプローブのパターンからなる吸収層４３ａを有するものを使用した。透光性基材４３ｂは窒化シリコンからなり、吸収層４３ａは窒化タングステンからなるものを用いた。

Ｘ線４４の照射後、メチルイソブチルケトンにより現像し、Ｘ線４４により変質した部分を除去すると、図４（ｂ）に示すような樹脂型４２ｂが得られた。つぎに、電鋳を行ない、樹脂型４２ｂの空孔部に金属材料層４５ａを堆積した（図４（ｃ））。金属材料としてはニッケルを用いた。

電鋳後、研磨して表面の凹凸を除去するとともに、コンタクトプローブの厚さを６０μｍに整え（図４（ｄ））、酸素プラズマにより樹脂型を除去した後（図４（ｅ））、放電加工を行ない、先端部にある当接部の厚さを１５μｍとした。放電加工は、タングステン製の加工電極を用い、放電エネルギ６０Ｖで行なった。続いて、ＫＯＨ水溶液によりウェットエッチングし、導電性基板４１を除去して、図４（ｆ）に示すような、コンタクトプローブ４５を得た。得られたコンタクトプローブを図１（ｃ）に示す。このコンタクトプローブの当接部は、角形状であり、曲率半径Ｒ₁が１０μｍ、厚さＷが１５μｍであった。また、Ａｌ電極に０．５ＧＰａで押し付け、スクラブの状態を調べた。その結果、スクラブマークはきれいであり、マークの幅は、コンタクトプローブの押し込み量によらず安定していることがわかった。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

電極直下の誘電体構造が脆いデバイスであっても破損が生じにくいコンタクトプローブ、プローブカードおよび検査装置を提供することができる。

本発明のコンタクトプローブの斜視図である。 従来のコンタクトプローブの斜視図である。 従来のコンタクトプローブの斜視図である。 本発明のコンタクトプローブの製造方法を示す工程図である。 本発明のコンタクトプローブの製造方法を示す工程図である。 従来のコンタクトプローブの先端部の平面図である。 従来のコンタクトプローブの動作を示す説明図である。 従来のコンタクトプローブの斜視図である。 放電加工の原理を示す説明図である。 本発明のコンタクトプローブにおける先端部を示す平面図である。

符号の説明

１ 先端部、２ スプリング部、３ 支持部、１０ 被測定面、１１ 当接部、１２ 第１の傾斜面、１３ 第２の傾斜面、４１，５１ 導電性基板、４２ｂ，５３ａ 樹脂型、４３ マスク、４４ Ｘ線、４５ａ，５５ａ 金属材料層、５２ 金型。

Claims (12)

1. 被測定面に接触させるための先端部と、
   支持および電気的接続を行なうための支持部と、
   前記先端部を前記支持部に接続するスプリング部とを備えるコンタクトプローブであって、
   前記先端部は、そのさらに先端において前記被測定面に接触する当接部と、該当接部を挟んで設けられた第１の傾斜面と第２の傾斜面とを有し、
   前記先端部、前記支持部および前記スプリング部は、前記支持部を固定して前記当接部を前記被測定面に押し当てたときに前記スプリング部に生じる弾性変形によって前記当接部が前記被測定面に当接したまま前記当接部から見て前記第１の傾斜面の側に変位するように構成されており、
   前記当接部は、厚さＷが５μｍ以上３０μｍ以下であり、
   前記被測定面に押し当てたときの圧力が０．１ＧＰａ以上５ＧＰａ以下であることを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 前記当接部は、角形状であり、曲率半径Ｒ₁が１μｍ以上３０μｍ以下の丸みを有する請求項１に記載のコンタクトプローブ。
3. 前記当接部は、前記被測定面に面接触する平坦面であり、平坦面の長さＬが１μｍ以上である請求項１に記載のコンタクトプローブ。
4. 前記第１の傾斜面は、当接部から第１の傾斜面にかけて、曲率半径Ｒ₂が１μｍ以上３０μｍ以下の丸みを有し、前記第２の傾斜面は、当接部から第２の傾斜面にかけて、曲率半径Ｒ₃が２μｍ以上６０μｍ以下の丸みを有する請求項１〜３のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
5. 前記コンタクトプローブは、ニッケルまたはニッケル合金からなることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
6. 前記先端部は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、ＭｏまたはＰｄ−Ｃｏ合金からなるコート層を有する請求項１に記載のコンタクトプローブ。
7. 請求項１に記載のコンタクトプローブの製造方法であって、
   リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、
   導電性基板上で、前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、
   研磨または研削する工程と、
   樹脂型を除去する工程と、
   導電性基板を除去する工程と
   を含むことを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。
8. 請求項１に記載のコンタクトプローブの製造方法であって、
   金型により樹脂型を形成する工程と、
   導電性基板上で、前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、
   研磨または研削する工程と、
   樹脂型を除去する工程と、
   導電性基板を除去する工程と
   を含むことを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。
9. コンタクトプローブの先端部を放電加工により切削する工程を備えることを特徴とする請求項７または８に記載のコンタクトプローブの製造方法。
10. 請求項１に記載のコンタクトプローブの使用方法であって、被測定面に押し当てたときの圧力が、０．１ＧＰａ以上５ＧＰａ以下であることを特徴とするコンタクトプローブの使用方法。
11. 請求項１に記載のコンタクトプローブを備えるプローブカード。
12. 請求項１１に記載のプローブカードを備える検査装置。

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