JP2009300218A - プローブ、及びプローブカード - Google Patents

Abstract

【課題】安定した検査を繰り返し行うことができるプローブ、プローブカード、及びプローブの製造方法を提供する。
【解決手段】プローブは、対象物に対して電気的な検査を行うためのプローブカードに設けられるプローブであって、プローブカードの配線基板と接続される接続部３４と、対象物の電極パッドと接触する接触部３１と、接触部３１を支持する支持部３６と、接続部３４から支持部３６に向かって延在する複数のビーム部３２と、支持部、及び接続部に対して複数のビーム部３２を回転可能に支持するヒンジ部３３と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、プローブ、及びプローブカードに関する。

半導体基板に形成されたチップ状の半導体装置では、半導体チップの実装前に電気的な検査を行う。このような電気的検査では、電極パッドの配置に応じて複数のプローブが実装されているプローブカード（プローブボード）が用いられる。具体的には、半導体装置に設けられている電極パッドに対してプローブを接触させる。そして、プローブを介して半導体装置に通電し電気特性検査（プロービング）を行っている。近年の半導体装置の高集積化に伴い、プローブカードに形成するプローブの数も増加している。すなわち、テストデバイスの狭ピッチ化によって、プローブ寸法を小さくする必要がある。

このようなプローブには、カンチレバー型（片持ち梁型）のものと、スプリングピン型のものがある。カンチレバー型のプローブは、横方向に伸びている。すなわち、図８に示すように、配線基板２１にプローブ２２が実装され、プローブカード２０の配線基板２１の主面に沿って延びている（特許文献１）。そして、プローブカード２０を縦方向（矢印方向）に移動して、縦方向（矢印方向）に突出した部分を半導体チップ１１の電極パッド１２に接触させる。

カンチレバー型プローブには、導電性のほか、剛性、及び弾性などが要求される。すなわち、電極パッド１２に対してプローブ２２を矢印方向に押し付けるための弾性や、押し付けた際に変形しないための剛性が要求される。このように、プローブ２２に弾性を持たせることで、電極パッドに対してプローブをオーバードライブで押し付けることが可能になる。オーバードライブで押し付けることによって、プローブ２２が矢印と反対方向に押し上げられて、変形する。プローブが変形した際の弾性力によって、電極パッドとの接触性を向上することができる。また、オーバードライブで押し付けた際に、プローブが変形しないように、剛性が要求される。これにより、耐久性を向上することができ、検査を繰り返し行うことができる。

さらに、特許文献１のプローブには、接触部３１を電極パッド１２の表面に接触させた際に、電極パッド１２に形成されている表面酸化膜を削り取ることができるように、先端に突起部が設けられている。このようにすることで、絶縁性の表面酸化膜を削り取るスクラブ効果を得ることができ、電極パッド１２との接触性を向上することができる。

このような、プローブ２２は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を利用して生産される（特許文献２）。すなわち、フォトリソグラフィー法を用いて導電層や犠牲層を形成していくことで、所望の形状のプローブが得られる。具体的には、所望のパターン形状を有する導電層、及び犠牲層を積層していき、犠牲層を除去する。こうすることで、犠牲基板からプローブが取り外され、プローブが完成する。

特開２００４−１５０８７４号公報 特開２００３−２２７８４９号公報

しかしながら、従来のカンチレバー型のプローブでは、オーバードライブで押し付けた場合、プローブの先端部分が横方向に変位する。このため、先端部分の接触面の傾きが変化する。例えば、先端部分の方向が、電極パッド表面と垂直な方向から傾く。プローブの先端部分が電極パッド１２の表面から離れる際に、パッド面の金属を掻き込むので、先端部分がパッド面から離れる際に、先端部分にパッド金属が圧着される。このように、プローブがパッド表面を削り、その削りカスがプローブの先端部に付着する。繰り返し検査を行っていくと、プローブの先端部にパッド金属が付着することによって、コンタクト抵抗が徐々に劣化する。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、安定した検査を繰り返し行うことができるプローブ、及びプローブカードを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかるプローブは、対象物に対して電気的な検査を行うためのプローブカードに設けられるプローブであって、前記プローブカードの配線基板と接続される接続部と、前記対象物の電極パッドと接触する接触部と、前記接触部を支持する支持部と、前記接続部から前記支持部に向かって延在する複数のビーム部と、前記支持部、及び前記接続部に対して前記複数のビーム部を回転可能に支持するヒンジ部と、を備えるものである。これにより、接触部の傾きが一定となるため、金属パッド表面が掻き出され、付着するのを防ぐことができる。よって、コンタクト抵抗の劣化を低減することができ、安定した検査を繰り返し行うことができる。

本発明の第２の態様にかかるプローブは、上記のプローブであって、前記複数のビーム部が互いに平行になるように並設されているものである。これにより、コンタクト抵抗の劣化を低減することができ、安定した検査を繰り返し行うことができる。

本発明の第３の態様にかかるプローブは、上記のプローブであって、前記接続部が前記支持部と平行に設けられた支柱を有し、前記複数のビーム部が前記ヒンジを介して前記支柱に対して接続されているものである。これにより、コンタクト抵抗の劣化を低減することができ、安定した検査を繰り返し行うことができる。

本発明の第４の態様にかかるプローブは、上記のプローブであって、前記接触部を電極パッドに押し付けるバネ部が前記接続部に設けられているものである。これにより、確実に接触させることができ、安定した検査が可能になる。

本発明の第５の態様にかかるプローブは、上記のプローブであって、前記バネ部が導電性材料によって形成されているものである。これにより、導電性を向上することができ、安定した検査が可能になる。

本発明の第６の態様にかかるプローブカードは、外部から信号が入力されるメイン基板と、複数のプローブが設けられ、前記メイン基板と導通する配線基板とを備えたプローブカードであって、前記プローブが、前記配線基板に固定された接続部と、前記対象物の電極パッドと接触する接触部と、前記接触部を支持する支持部と、前記接続部から前記支持部に向かって延在する複数のビーム部と、前記支持部、及び前記接続部に対して前記複数のビーム部を回転可能に支持するヒンジ部と、を備えるものである。これにより、接触部の傾きが一定となるため、金属パッド表面が掻き出され、付着するのを防ぐことができる。よって、コンタクト抵抗の劣化を低減することができ、安定した検査を繰り返し行うことができる。

本発明によれば、安定した検査を繰り返し行うことができるプローブ、及びプローブカードを提供することができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能であろう。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略される。

まず、本実施の形態に係るプローブ（接触子）を用いたプローブカードの構成について、図１を用いて説明する。図１は、半導体装置に対して電気特性検査（プロービング）を行うためのプローブカードの構成を模式的に示す側面図である。図１はプローブカードの全体を現している。プローブカード２０はプローバーに水平に装着され、テスター装置（不図示）と繋がれる。プローブ２２は配線基板２１に設けられ、配線基板２１とメイン基板２３はＩＣ（Inter Connection）ピン２４で接続されている。メイン基板２３は、通常円形状で、テスター装置との間で信号入出力を行うための外部端子２５を有している。例えばガラスエポキシを主成分とする多層プリント回路基板（ＰＣＢ：Print Circuit Board）が用いられる。補強板２６は例えばステンレス製の構造物で、メイン基板２３の片面に密着している。
配線基板２１は例えばスペーストランスフォーマ（ＳＴ基板２１ａ）と積層基板２１ｂから構成されている。ＳＴ基板２１ａは例えばセラミックから形成されており、表面には多数のパッド２７が形成されている。ＳＴ基板２１ａとメイン基板２３の間隔は調節可能に構成されていて、配線基板２１とメイン基板２３に形成されているパッド２７をＩＣピン２４が連絡する。積層基板２１ｂは例えばポイリミドと銅泊が交互に積層されたもので、ＳＴ基板２１ａと密着配置されている。プローブ２２は検査対象物上に形成されている微小な電極パッドに対して弾性的に当接するもので、配線（積層）基板２１の上に多数のプローブ２２が整列配置されている。各プローブ２２は配線基板２１とメイン基板２３を介して外部端子２５と導通しており、プローブ２２を当接させることによって検査対象物をテスター装置と導通させることができる。

プローブカード２０は、半導体チップ１１に対して対向配置されている。すなわち、プローブカード２０は、ウエハ１０に対して平行に配置される。プローブカード２０は、ウエハ１０の上方に配置されている。プローブカード２０は、配線基板２１とプローブ２２とを有している。配線基板２１には、複数のプローブ２２が実装されている。電極パッド１２の配置に応じて、複数のプローブ２２が配列されている。そして、それぞれのプローブ２２が対応する電極パッド１２に接触する。配線基板２１には、それぞれプローブ２２と接続される配線が形成されている。これにより、プローバからの検査信号が配線基板２１の配線を介してプローブ２２に供給される。

そして、プローブ２２を配線基板２１に実装する。プローブ２２は、半田付けなどによって、配線基板２１に固着されている。すなわち、プローブ２２のバンプが、配線基板２１の配線に半田付けされる。したがって、配線基板２１の配線が、プローブ２２を介して、電極パッド１２と接続される。これにより、検査信号の入出力が可能になる。なお、以下の説明において、配線基板２１の主面（下面）と平行な方向を横方向とし、垂直な方向を縦方向とする。

検査（プロービング）を行う際は、電極パッド１２に対してプローブ２２の先端が当接する。すなわち、図１の下方向にプローブ２２を有するプローブカード２０を移動させる。すると、プローブ２２と電極パッド１２が近づいていき、プローブ２２の先端が電極パッド１２の表面に接触する。これにより、電極パッド１２がプローブ２２と導通する。さらに、プローブカード２０を下方向に若干移動させると、オーバードライブでの押し付けが可能となる。これにより、電極パッド１２との接触性を向上することができ、確実な検査が可能となる。

プローブ２２は、カンチレバー型（片持ち梁型）のものである。したがって、プローブ２２は、横方向に沿って延びている。すなわち、プローブ２２は配線基板２１と主面と平行な方向に沿って設けられている。そして、オーバードライブで押し付けた際に生じる弾性力によって、プローブ２２の先端が電極パッド１２に押し付けられる。これにより、確実に接触させることができる。

次に、プローブ２２の構成について、図２を用いて説明する。図２は、プローブ２２の構成を模式的に示す斜視図である。プローブ２２は、接触部３１と、ビーム部３２と、ヒンジ部３３と、接続部３４と、バネ部３５と、支持部３６を有している。また、接触部３１は、先端チップ３１ａと、先端チップ３１ａを支持する基部３１ｂとを備えている。接続部３４は、支持台３４ａと、支柱３４ｂと、バンプ３４ｃと、凹溝３４ｄとを有している。プローブ２２のフレーム長は、例えば、１〜３ｍｍ程度になっている。なお、図２では、図１とは上下が反対になっており、上側が電極パッド１２側になっており、下側が配線基板２１側になっている。したがって、接触部３１が電極パッド１２側に突出して配置され、バンプ３４ｃが配線基板２１側に配置される。プローブ２２は、導電性を有する金属材料などによって構成されている。

プローブ２２の上端には、電極パッド１２と接触する接触部３１が設けられている。接触部３１は、支持部３６に支持されている。ここでは、支持部３６が接触部３１の基部３１ｂを挟み込んでいる。これにより、接触部３１が支持部３６に対して固定される。支持部３６は、縦方向に延びている。先端チップ３１ａは、基部３１ｂから突出している。接触部３１は、プローブ２２の他の部分よりも、電極パッド１２側に突出している。先端チップ３１ａの先端は尖っている。

支持部３６は、横方向に延びた２つのビーム部３２に支持されている。すなわち、２つのビーム部３２は間隔を開けて、支持部３６に取り付けられている。ビーム部３２は、横方向、すなわち配線基板２１の主面に沿って延びている。２つのビーム部３２は、平行に配置されている。

支持部３６には、ヒンジ機構を有するヒンジ部３３が設けられている。ヒンジ部３３は支持部３６の２箇所に設けられている。ヒンジ部３３は、ヒンジ機構を有している。すなわち、ヒンジ部３３は、回転軸を有し、ビーム部３２を回転可能に支持している。支持部３６は、ビーム部３２にヒンジ部３３を介して接続されている。すなわち、それぞれのビーム部３２はヒンジ部３３を介して支持部３６に連結されている。従って、ビーム部３２と支持部３６との間の角度が変化する。２つのビーム部３２が平行に配置されたまま、支持部３６に対するビーム部３２の傾きが変化する。

支持部３６には、ビーム部３２の厚みよりも若干大きい凹溝３６ａが形成される。そして、その凹溝３６ａにビーム部３２の端部が挿入されている。支持部３６とビーム部３２の交点に、ヒンジ部３３が配置される。このように、ビーム部３２はヒンジ部３３を介して、支持部３６に取り付けられている。

２つのビーム部３２は、接続部３４に支持されている。ビーム部３２の支持部３６側と反対側の端部が接続部３４に連結されている。すなわち、ビーム部３２は、接続部３４から支持部３６に向かって延在している。接続部３４は、配線基板２１と接続される部分である。すなわち、接続部３４は配線基板２１に固定される台座部分となり、ビーム部３２などを支持する。

接続部３４は、Ｌ字型に屈曲しており、支持台３４ａと支柱３４ｂとを有している。支持台３４ａは横方向に延びており、支柱３４ｂは、縦方向に延びている。すなわち、支柱３４ｂは支持台３４ａの一端から、電極パッド１２の方向に延在している。支柱３４ｂは、支持部３６と平行に配置されている。さらに、支持台３４ａの中央部分には、バンプ３４ｃが設けられている。バンプ３４ｃは、支持台３４ａや支柱３４ｂと異なる材料によって形成されている。バンプ３４ｃは、配線基板２１側に露出している。バンプ３４ｃは、配線基板２１の配線と電気的に接続される。なお、バンプ３４ｃは、支持台３４ａから配線基板２１側に突出していてもよい。

接続部３４には、ヒンジ機構を有するヒンジ部３３が設けられている。ヒンジ部３３は支柱３４ｂの２箇所に設けられている。ヒンジ部３３は、回転軸を有し、ビーム部３２を回転可能に支持している。ヒンジ部３３によって、ビーム部３２の角度が変わる。これにより、ビーム部３２と支柱３４ｂとの間の角度が変化する。すなわち、２つのビーム部３２が平行に配置されたまま、支柱３４ｂに対するビーム部３２の傾きが変化する。そして、支持部３６と支持台３４ａとの間の距離が変化する。支柱３４ｂの先端には、ビーム部３２の厚みよりも若干大きい凹溝３４ｄが形成される。そして、その凹溝３４ｄにビーム部３２の端部が挿入されている。接続部３４とビーム部３２の交点に、ヒンジ部３３が配置される。このように、ビーム部３２はヒンジ部３３を介して、接続部３４に取り付けられている。なお、ヒンジ部３３の製造方法については、後述する。

さらに、ビーム部３２にはバネ部３５が接続されている。バネ部３５はＳ字型に形成されている。横方向において、ビーム部３２に対するバネ部３５の取り付け位置は、支持部３６と支柱３４ｂとの間になっている。バネ部３５は、ビーム部３２と接続部３４の間に設けられている。バネ部３５の一端が支持台３４ａに固定され、他端がビーム部３２に固定されている。ここでは、２つのＳ字型のバネ部３５がビーム部３２を挟むように配置されている。このように、Ｓ字型に屈曲したバネ部３５を設けることで、接触部３１が電極パッド１２に付勢される。バネ部３５は、接続部３４やビーム部３２と同様に導電性の金属材料を用いることができる。バネ部３５に導電性材料を用いることで、バネ部３５を介してビーム部３２と接続部３４とが導通する。このため、導電性を向上することができる。なお、十分な導電性を確保できる場合は、バネ部３５を絶縁性材料によって形成してもよい。例えば、バネ部３５として樹脂材料などを用いることができる。

次に、上記のプローブ２２を電極パッド１２に押し付けている様子について、図３を用いて説明する。図３は、プローブ２２を電極パッド１２に押し付けている様子を模式的に示す側面図である。図３（ａ）は、プローブ２２が電極パッド１２に接触した瞬間の様子を示し、図３（ｂ）は、オーバードライブによって押し付けた様子を示している。すなわち、図３（ａ）に示す状態から、プローブ２２を矢印の方向に移動すると、図３（ｂ）に示す状態となる。図３では、図２で示したプローブ２２の構成を適宜、簡略化して図示している。

図３（ａ）に示すように、支持部３６と、支柱３４ｂとは平行に配置されている。また、２本のビーム部３２も平行に配置されている。従って、支持部３６と、支柱３４ｂと、２本のビーム部３２とに囲まれた領域は平行四辺形になっている。２本のビーム部３２の両端にはヒンジ部３３が設けられている。従って、平行四辺形の４つの頂点に、ヒンジ部３３が配置されている。４つのヒンジ部３３の回転軸は平行になっている。そして、接触部３１と電極パッド１２とが正対している。すなわち、電極パッド１２の表面に垂直な方向に、接触部３１が延在している。

図３（ａ）に示す状態から、プローブ２２を矢印方向に移動する。すると、支持部３６と電極パッド１２とがさらに接近して、オーバードライブで押し付けられる。すると、ヒンジ部３３を回転中心として、ビーム部３２が回転する。ビーム部３２と支持部３６との間の角度が変化する。また、ビーム部３２と支柱３４ｂとの間の角度が変化する。ここで、支持部３６、及び支柱３４ｂには、複数のビーム部３２が接続されている。従って、支柱３４ｂと支持部３６が平行な関係を維持したまま、ビーム部３２が回転する。これにより、図３（ｂ）に示すように、オーバードライブでの押し付けが可能となる。

支柱３４ｂと支持部３６が平行な関係を維持したまま、ビーム部３２が回転している。従って、オーバードライブで押し付けた場合でも、支持部３６の方向が変化しない。接触部３１と電極パッド１２とが正対したままとなっている。すなわち、オーバードライブで押し付けても、電極パッド１２の表面に垂直な方向に、接触部３１が延在している。

支持部３６と、支柱３４ｂと、２本のビーム部３２とに囲まれた領域は平行四辺形を維持したまま異なる形状になる。すなわち、図３（ａ）と図３（ｂ）とでは、平行四辺形の頂点の角度が変化している。縦方向における接続部３４と電極パッド１２の距離が変化すると、電極パッド１２に対する先端チップ３１ａの接触位置が横方向に変化する。しかしながら、、電極パッド１２の表面に対する先端チップ３１ａの傾きが一定のままになっている。電極パッド１２の表面と垂直な方向に支持部３６が配置される。このため、電極パッド１２に対して先端チップ３１ａが傾くことなく、常に正対する。そして、プローブ２２を電極パッド１２の表面から離していく間、電極パッド１２に対して先端チップ３１ａが傾くことなく、正対する。すなわち、検査を行うために、プローブカードを上下に移動している間、先端チップ３１ａの角度が一定になる。

よって、プローブ２２の先端チップ３１ａが電極パッド１２から離れる際に、電極パッド表面の金属が掻き出さない。すなわち、電極パッド表面が削れることによって発生した削りカスが、掻き出されない。先端チップ３１ａに金属が付着することがないため、安定したコンタクト性が得られる。

このように、ヒンジ部３３に回転可能に支持されたビーム部３２を複数設ける。こうすることで、先端チップ３１ａが所定の方向にのみ移動する。プローブ２２を移動している間、電極パッド１２の表面に対する先端チップ３１ａの向きが一定になる。このため、先端チップ３１ａが電極パッド１２と正対して、電極パッド１２の金属材料が掻き出されなくなる。従って、先端チップ３１ａにおける金属の付着蓄積がなく、安定したコンタクト性を得ることができる。更に、先端チップ３１ａが所定方向に移動する際、電極パッドの表面酸化膜が薄く削り取られ、新たな導電膜が露出して先端チップ３１ａと接触する。これにより、安定な検査を繰り返し行うことができる。

また、オーバードライブによってプローブ２２を電極パッド１２に押し付けた場合、バネ部３５は、ビーム部３２を付勢する。これにより、接触部３１の先端チップ３１ａが電極パッド１２に押し付けられ、接触性を向上することができる。すなわち、プローブ２２を押し付けると、ヒンジ部３３によってビーム部３２が回転する。図３に示すように、ヒンジ部３３を回転中心として、各ビーム部３２が下方向に回転する。これにより、ビーム部３２の接触部３１側の端部が支持台３４ａに近づく。すると、図３（ｂ）に示すようにバネ部３５が縮み、弾性力が発生する。このバネ部３５の弾性力によって、ビーム部３２が下方向に付勢される。したがって、接触部３１の先端チップ３１ａが電極パッド１２の方向に付勢される。電極パッド１２に対して、接触部３１を確実に接触させることができる。よって、接触性を向上することができ、確実に検査することができる。また、バネ部３５のバネ定数を適当な値にすれば、プローブ２２の塑性変形するのを防ぐことができる。よって、耐久性を向上することができ、繰り返しの検査を確実に行うことができる。このように、小型で高性能なプローブ２２を提供することができる。

なお、図２に示す例では、Ｓ字型のバネ部３５を設けたが、バネ部３５の形状はＳ字型に限られるものではない。例えば、図４に示すようにＣ字型のバネ部３５を設けてもよい。なお、図４では、１つのＣ字型のバネ部３５がビーム部３２の支持台３４ａ側の面に接続されている。あるいは、図５に示すように、Ｚ字型のバネ部３５を設けてもよい。図５では、１つのＺ字型のバネ部３５が、ビーム部３２に接続されている。もちろん、バネ部３５の形状は特に限定されるものではなく、図２、図４、図５以外の形状であってもよい。また、バネ部３５にヒンジ部３３を設けてもよい。バネ部３５の一端を接続部３４に接続し、他端をビーム部３２に接続することで、確実に接触させることができる。

次に、図６を用いてヒンジ部３３の構成について説明する。図６は、図２に示したプローブ２２の構成を示す図である。図６は、プローブ２２の構成を示す側面断面図である。すなわち、図６は、Ｓ字型のバネ部３５を有するプローブ２２の側面断面図である。図６では、プローブ２２の厚み方向の構成が分かるように、断面の構成が示されている。したがって、図６では、紙面と垂直な方向が電極パッド１２に対する押し付け方向となる。図６では、図２に示す、Ａの丸で囲まれた部分が接触部３１に対応し、Ｂの丸で囲まれた部分がヒンジ部３３に対応し、Ｃの丸で囲まれた部分が接続部３４に対応し、Ｄの丸で囲まれた部分がバネ部３５に対応し、Ｅの丸で囲まれた部分がバンプ３４ｃに対応している。なお、以下の説明では、支柱３４ｂに設けられたヒンジ部３３について説明するが、支持部３６に設けられているヒンジ部３３に付いても同様の構成を有しているため、説明を省略する。

図６のＣ部、及びＤ部に示すように、接続部３４、及びバネ部３５は、下構造層４１、中間構造層４３、上構造層４５の３層構造を有している。すなわち、下構造層４１の上に、中間構造層４３が形成されている。そして、中間構造層４３の上に上構造層４５が形成されている。中間構造層４３の上面は上構造層４５の下面と接触し、下面は下構造層４１の上面と接触している。下構造層４１、中間構造層４３、及び上構造層４５は、例えば、ニッケルコバルト（ＮｉＣｏ）などの導電性の金属材料によって形成されている。したがって、下構造層４１、中間構造層４３、及び上構造層４５は導通している。
図６のＥ部に示すように、バンプ３４ｃは、支持台３４ａと接続されている。支持台３４ａは、下構造層４１、中間構造層４３、及び上構造層４５の３層構造から構成されている。また、バンプ３４ｃは、例えば、メッキ層４６で形成され、下構造層４１、中間構造層４３、及び上構造層４５の３層構造と同程度の厚さを有している。

図６のＢ部に示すように、ヒンジ部３３には、軸部４２が形成されている。軸部４２は、下構造層４１及び上構造層４５の間に配置されている。軸部４２は、ヒンジ機構の軸となるため、例えば、円柱状に形成されている。軸部４２の上面が上構造層４５に固定され、下面が下構造層４１に固定される。

軸部４２の周りには、ビーム部３２が設けられている。ビーム部３２は、軸部４２を挿入するための貫通孔が設けられている。そして、貫通孔は、軸部４２よりも大きく形成されている。したがって、ビーム部３２は、軸部４２を囲むように、軸部４２の側面全周に設けられている。

ビーム部３２の一部は、凹溝３４ｄに挿入されている。すなわち、ビーム部３２の上側には、上構造層４５が配置され、下側には下構造層４１が配置されている。ヒンジ部３３において、軸部４２の上下両側には、軸部４２よりも大きい下構造層４１、上構造層４５が設けられている。よって、ビーム部３２が軸部４２から抜けることがない。また、ビーム部３２は、中間構造層４３よりも薄く形成されている。したがって、ビーム部３２と上下には隙間が生じている。すなわち、ビーム部３２と上構造層４５とは固定されておらず、その間に隙間が形成されている。また、ビーム部３２と下構造層４１とは固定されておらず、その間に隙間が形成されている。したがって、ビーム部３２が軸部４２を回転中心として回転する。これにより、ヒンジ部３３によってビーム部３２が回転可能に支持される。軸部４２、及びビーム部３２は、導電性材料によって形成されている。軸部４２、及びビーム部３２としては、下構造層４１などと同様に、ニッケルコバルト（ＮｉＣｏ）などの金属材料を用いることができる。

図６に示すように、Ａ部では、先端チップ３１ａが設けられている。先端チップ３１ａは、例えば、パラジウムコバルト（ＰｄＣｏ）によって形成されている。また、基部３１ｂは、中間構造層４３と上構造層４５とが積層された部分を有している。先端チップ３１ａの一部は中間構造層４３と上構造層４５との間に配置されている。これにより、先端チップ３１ａと基部３１ｂとが固定され、導通する。先端チップ３１ａは中間構造層４３、及び上構造層４５から、電極パッド側にはみ出している。

また、基部３１ｂは中間構造層４３の単層からなる部分を有している。この単層部分が支持部３６まで延設され、支持部３６の下構造層４１と上構造層４５との間に配置される（図示せず）。これにより、支持部３６と基部３１ｂとが固定され、導通する。そして、単層部分が、支持部３６からはみ出すように形成されている。はみ出した部分に、上記の上構造層４５及び先端チップ３１ａが形成されている。

オーバードライブで押し付けた場合、ヒンジ部３３によってビーム部３２が回転する。図６では、上下方向を回転軸の方向としてビーム部３２が回転する。ビーム部３２にヒンジ部３３を設けることによって、ビーム部３２を長くする必要がなくなる。すなわち、ビーム部３２をバネとして用いるために、弾性を持たせる必要がなくなる。このため、ビーム部３２を短くすることができ、フレーム長が短くなる。これにより、プローブ２２の小型化を実現することができる。また、プローブ２２を小型化した場合でも、オーバードライブによるプローブの変形を防ぐことができる。これにより、オーバードライブ量を大きくすることができ、電極パッドに対してプローブ２２を確実に接触させることができる。また、支柱３４ｂにヒンジ部を設けることで、電極パッドに対してプローブ２２を確実に接触させることができる。さらに、ビーム部３２を押し付けるバネ部３５が設けられているため、電極パッド１２に対して接触部３１を確実に接触させることができる。これにより、接触性を向上することができ、確実な検査が可能になる。このように、ヒンジ部３３を設けることで、小型で高性能なプローブ２２を実現することができる。

次に、プローブ２２の製造方法について、図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態にかかるプローブ２２の製造方法を示す工程断面図である。以下の各層におけるパターンは、例えば、ＭＥＭＳ技術を用いて形成されている。すなわち、フォトリソグラフィーを用いることによって、所望の形状のパターンを積層していくことができる。具体的には、導電層の形成、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト除去などを繰り返し行うことで、基板上に、プローブ２２が形成される。また、導電層の形成には、メッキやスパッタなどの方法が用いられる。そして、犠牲層を除去することで、犠牲基板からプローブ２２が取り外される。また、各犠牲層としては、銅やフォトレジスト等を用いることができる。

まず、Ｓｉウエハなどからなる犠牲基板５１を用意する。犠牲基板５１の全面に銅（Ｃｕ）等からなる第１犠牲層５２を形成する。第１犠牲層５２を研磨して平坦化する。そして、第１犠牲層５２の上に、下構造層４１のパターンを形成する。これにより、図７（ａ）に示す構成となる。下構造層４１のパターンは、支持部３６、ヒンジ部３３、接続部３４、及びバネ部３５となる部分に形成される。このように、第１犠牲層５２が形成されている犠牲基板５１上に、下構造層４１を形成する。下構造層４１は、ニッケルコバルト（ＮｉＣｏ）などの導電性材料によって形成されている。

次に、図７（ｂ）に示すように、下構造層４１上に、軸部４２、及び第２犠牲層５３を形成する。第２犠牲層５３は、下構造層４１が形成されてない領域に配置される。そして、表面を研磨して平坦化する。これにより、第２犠牲層５３の高さが下構造層４１と一致する。すなわち、第２犠牲層５３と下構造層４１との上面は、略同じ高さになっている。このように、下構造層４１が形成されていない領域が第２犠牲層５３によって埋められる。軸部４２は、ヒンジ機構の回転軸となるように、例えば、円柱状に形成される。軸部４２は、Ｂ部、すなわち、ヒンジ部３３となる部分のみに島状に形成される。軸部４２は、下構造層４１からはみ出すことなく形成されている。軸部４２は、下構造層４１と同様の金属材料によって形成されて、下構造層４１と接触している。

軸部４２を形成した後、図７（ｃ）に示すように、第３犠牲層５４を形成する。第３犠牲層５４は、円柱状の軸部４２の側面に形成される。さらに、Ｂ部において、第３犠牲層５４は、軸部４２の側面から下構造層４１上まで延在している。第３犠牲層５４となる薄膜は、例えばスパッタにより成膜される。

そして、図７（ｄ）に示すように、中間構造層４３、及びビーム部３２、並びに第４犠牲層５５を形成する。Ｄ部、Ｃ部において、中間構造層４３は、下構造層４１上に形成される。中間構造層４３は、下構造層４１と同様の金属材料によって形成されて、下構造層４１と接触している。ビーム部３２は、第３犠牲層５４の上に形成される。さらに、ビーム部３２は、第３犠牲層５４からはみ出すことなく形成される。したがって、ビーム部３２は、下構造層４１と接触することなく、第３犠牲層５４上に配置される。第４犠牲層５５は、ビーム部３２又は中間構造層４３が形成されてない領域に配置される。したがって、第４犠牲層５５は、ビーム部３２と中間構造層４３との間を埋めるように形成される。そして、表面を研磨して、平坦化する。これにより、第４犠牲層５５、中間構造層４３、及びビーム部３２の上面は、略同じ高さになる。第３犠牲層５４は、ビーム部３２の厚さよりも薄くなっている。ビーム部３２は、第３犠牲層５４の厚さだけ、中間構造層４３よりも薄くなっている。

その後、図７（ｅ）に示すように、先端チップ３１ａを形成する。先端チップ３１ａは、例えば、パラジウムコバルト（ＰｄＣｏ）から構成され、メッキ法により形成される。Ａ部において、先端チップ３１ａは、中間構造層４３上に形成される。そして、先端チップ３１ａは中間構造層４３上からはみ出して形成されている。すなわち、先端チップ３１ａは、中間構造層４３上から第４犠牲層５５上まで延在している。

先端チップ３１ａを形成した後、図７（ｆ）に示すように、第５犠牲層５６を形成する。第５犠牲層５６は、ヒンジ部３３周辺のビーム部３２上に形成される。第５犠牲層５６は、Ｂ部において、ビーム部３２を覆うように形成されている。さらに、第５犠牲層５６は、ビーム部３２の側面を覆うように形成されている。軸部４２上の第５犠牲層５６は除去され、軸部４２が露出している。すなわち、第５犠牲層５６のパターンは、Ｂ部において、軸部４２に対応する穴を有するように形成されている。第５犠牲層５６となる薄膜は、例えば、スパッタにより形成されている。

第５犠牲層５６を形成後、図７（ｇ）に示すように、上構造層４５を形成する。上構造層４５は、第５犠牲層５６よりも厚く形成されている。上構造層４５はＡ部、Ｂ部、Ｃ部、及びＤ部に形成される。軸部４２の周りでは、第５犠牲層５６が存在するため、上構造層４５とビーム部３２とが接触していない。したがって、Ｂ部において、上構造層４５は、軸部４２と接触している。そして、軸部４２を覆うように上構造層４５が形成される。Ｂ部における上構造層４５は、軸部４２を覆う。したがって、上構造層４５は、第５犠牲層５６の穴を貫通して、軸部４２と接触する。

さらに、この工程では、基部３１ｂ、接続部３４、及びバネ部３５となる上構造層４５が形成される。Ｃ部、Ｄ部における上構造層４５は、中間構造層４３上に直接形成される。したがって、Ｃ部、及びＤ部では、プローブ２２が下構造層４１、中間構造層４３及び上構造層４５の３層構造になる。また、基部３１ｂの一部では、中間構造層４３上に直接、上構造層４５が形成される。基部３１ｂの先端側では、先端チップ３１ａ上に上構造層４５が形成される。

そして、図７（ｈ）に示すように、Ｅ部にバンプ３４ｃとなるメッキ層４６を形成する。バンプ３４ｃは、例えば、メッキ法によって形成される。そして、全ての犠牲層を除去することによってプローブ２２が完成する。すなわち、犠牲層エッチングによって、第１犠牲層５２、第２犠牲層５３、第３犠牲層５４、第４犠牲層５５、及び第５犠牲層５６を除去する。これにより、犠牲基板５１からプローブ２２が取り外される。すなわち、犠牲基板５１に形成されている複数のプローブ２２が取り外され、複数のプローブ２２が一度に生産される。そして、プローブ２２を配線基板２１に実装する。すなわち、プローブ２２のバンプ３４ｃを、配線基板２１の配線パターンに半田付けする。これにより、プローブ２２が配線基板２１に固定され、配線基板２１の配線と、プローブ２２とが接続する。

このように、Ｂ部では、ビーム部３２の上下に犠牲層が設けられている。軸部４２の周りに犠牲層を設けることで、隙間が形成される。ビーム部３２と下構造層４１との間、並びに、ビーム部３２と上構造層４５との間に隙間が設けられる。したがって、ビーム部３２が固定されることなく、軸部４２を回転中心として回転可能に支持される。上記のような製造工程によって、軸部４２、下構造層４１及び上構造層４５のビーム部３２に対する隙間を確保することができる。また、ＭＥＭＳ技術を用いることで、犠牲基板５１上に多数のプローブ２２となる導電性の構造体を形成することができる。よって、生産性よくプローブを製造することができる。

なお、上記の説明では、検査対象を半導体チップ１１としたが、半導体チップ１１以外のものに対して検査を行ってもよい。すなわち、検査対象に設けられた電極パッドに対して接触する接触子に対して上記の構成を利用することができる。上記のプローブ２２を用いて、例えば、液晶表示パネルに対して検査を行うことができる。また、ビーム部３２を３本以上にしてもよい。そして、複数のビーム部３２を平行に配置する。

本発明の実施の形態にかかるプローブカードの構成を模式的に示す側面図である。 本発明の実施の形態にかかるプローブの構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態にかかるプローブの動作を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態にかかるプローブの変形例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態にかかるプローブの変形例を示す斜視図である。 プローブのの構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態にかかるプローブの製造方法を示す工程断面図である。 従来のカンチレバー型のプローブの構成を示す図である。

符号の説明

１０ ウエハ
１１ 半導体チップ
１２ 電極パッド
２０ プローブカード
２１ 配線基板
２２ プローブ
３１ 接触部
３１ａ 先端チップ
３１ｂ 基部
３２ ビーム部
３３ ヒンジ部
３４ 接続部
３４ａ 支持台
３４ｂ 支柱
３４ｃ バンプ
３４ｄ 凹溝
３５ バネ部
３６ 支持部
４１ 下構造層
４２ 軸部
４３ 中間構造層
４５ 上構造層
４７ 先端チップ
５１ 犠牲基板
５２ 第１犠牲層
５３ 第２犠牲層
５４ 第３犠牲層
５５ 第４犠牲層
５６ 第５犠牲層

Claims (6)

1. 対象物に対して電気的な検査を行うためのプローブカードに設けられるプローブであって、
   前記プローブカードの配線基板と接続される接続部と、
   前記対象物の電極パッドと接触する接触部と、
   前記接触部を支持する支持部と、
   前記接続部から前記支持部に向かって延在する複数のビーム部と、
   前記支持部、及び前記接続部に対して前記複数のビーム部を回転可能に支持するヒンジ部と、を備えるプローブ。
2. 前記複数のビーム部が互いに平行になるように並設されている請求項１に記載のプローブ。
3. 前記接続部が前記支持部と平行に設けられた支柱を有し、
   前記複数のビーム部が前記ヒンジを介して前記支柱に対して接続されている請求項１、又は２に記載のプローブ。
4. 前記接触部を電極パッドに押し付けるバネ部が前記接続部に設けられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプローブ。
5. 前記バネ部が導電性材料によって形成されている請求項４に記載のプローブ。
6. 外部から信号が入力されるメイン基板と、複数のプローブが設けられ、前記メイン基板と導通する配線基板とを備えたプローブカードであって、
   前記プローブが、
   前記配線基板に固定された接続部と、
   前記対象物の電極パッドと接触する接触部と、
   前記接触部を支持する支持部と、
   前記接続部から前記支持部に向かって延在する複数のビーム部と、
   前記支持部、及び前記接続部に対して前記複数のビーム部を回転可能に支持するヒンジ部と、を備えるプローブカード。

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