JP2010091393A - コンタクトプローブ - Google Patents

Abstract

【課題】コンタクトプローブから検査対象物への電圧印加時に、コンタクトプローブに高電流が流れた場合においても、コンタクトプローブが溶融破断や塑性変形するのを防ぐコンタクトプローブを提供する。
【解決手段】第１層１１及び第２層１４が層構造として形成されたコンタクトプローブにおいて、第１層１１を第２層１４よりも弾性係数の高い材料により形成し、第２層１４を第１層１１よりも抵抗率の低い導電性材料により形成する。さらに、第１層１１と第２層１４が上記コンタクトプローブの両端部付近において隣接し、上記コンタクトプローブの中央部において離れているように形成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、コンタクトプローブに関するものであり、さらに詳しくは、検査対象物の電気的特性検査の際に、高温化による溶融破断や塑性変形を起こさないコンタクトプローブに関するものである。

半導体ウエハの電気的特性検査には、多数のコンタクトプローブがプローブ基板上に形成されたプローブカードが用いられる。この電気的特性検査は、プローブカードの主面を検査対象物に近づけて、コンタクトプローブ先端を検査対象物の電極に接触させ、両者を電気的に導通させて行われる。

検査対象物について電気的特性検査を行う際、電圧を印加したときに検査対象物上の電極に短絡のような不良が起きていた場合、過剰な電流がコンタクトプローブに流れることがある。このとき、コンタクトプローブが発熱し、溶融破断や塑性変形を生じることがある。

現在、プローブカードに用いられるコンタクトプローブとして片持ち梁構造のビーム部を有するコンタクトプローブが知られている。このようなコンタクトプローブは、片持ち梁構造の土台部分等に、屈曲部を有する。この屈曲部では特に抵抗が高くなり、応力がかかる屈曲部でジュール熱が発生するため、溶融破断がより生じやすい。また、コンタクトプローブは弾性変形可能な構造であり、検査時に検査対象物に接触して弾性変形を生じる。この時に異常電流が流れて高温になったとすると、塑性変形を生じやすい。

本出願人は、片持ち梁構造を有し、屈曲部分に別部材からなる補強部を備えたコンタクトプローブを提案した（特許文献１）。このような構成を採用すれば、屈曲部とは別に形成された補強部が、弾性変形の際に応力が集中する屈曲部の強度を高め、コンタクトプローブが破断や塑性変形するのを防止することができる。しかしながら、検査時に異常な高電流が流れた場合においては、高温となった屈曲部において溶融破断や塑性変形が生じやすい。
特開２００７−１９２７１９号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、検査対象物の電気的特性検査の際に、大電流により発熱して、コンタクトプローブが溶融破断や塑性変形するのを防止することを目的とする。

第１の本発明によるコンタクトプローブは、自由端にコンタクト部が形成されたビーム部と、上記ビーム部を支持するベース部とからなるプローブ本体、及び、上記プローブ本体よりも低抵抗の配線部を備え、上記配線部は、その一端が上記コンタクト部内に配置され、他端が上記ベース部内に配置され、上記一端及び他端の間は上記ビーム部から露出しているように構成される。

このような構成により、検査対象物の電気的特性検査を行って異常な高電流が発生した場合に、電流により発熱する配線部がプローブ本体から離れていることから、プローブ本体が高温になるのを防ぐことができる。このため、コンタクトプローブが溶融破断や塑性変形するのを防止することができる。

第２の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、前記ベース部は取り付け面が２箇所あり、前記配線部は、前記２箇所の取り付け面のうち、ビーム部の自由端側の取り付け面にまで配設されているように構成される。このような構成により、配線部を短くすることにより、その抵抗値が低下し、配線部における発熱を抑制することができる。

第３の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、ベース部は取り付け面が２箇所あり、配線部はベース部の内部で分岐し、前記２箇所の取り付け面のそれぞれにまで配設されているように構成される。このような構成により、配線部がベース部内において２本に分かれることから、配線部の抵抗を更に下げることができる。

第４の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、自由端側にコンタクト部が形成されたビーム部と、上記ビーム部を支持するベース部とからなるプローブ本体、及び、上記プローブ本体よりも低抵抗の配線部を備え、上記配線部は、その一端が上記コンタクト部に隣接し、他端が上記ベース部に隣接し、上記一端及び他端の間は上記ビーム部から開放されているように構成される。このような構成により、配線部をプローブ本体内に配設する必要がないことから空隙の形成が容易になり、また配線部が異常な熱電流により過熱した場合に配線部からプローブ本体への熱伝導を最小限に抑えることができる。

第５の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、上記プローブ本体と上記配線部との間に空隙が形成されているように構成される。このような構成により、異常な大電流が流れて配線部が発熱した場合でも、プローブ本体と配線部が空隙により接触していないので、発生した熱を放熱しやすく、配線部からプローブ本体に熱が伝導しにくい。そのため、コンタクトプローブが溶融破断や塑性変形するのをさらに防止することができる。

第６の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、上記プローブ本体は片持ち梁構造の固定端に屈曲部を有し、上記屈曲部は、上記空隙を挟んで上記配線部に対向しているように構成される。このような構成により、配線部が、プローブ本体の屈曲部と離れているので、検査対象物と接触した際に応力が生じる屈曲部が加熱されず、コンタクトプローブが溶融破断や塑性変形するのを防止することができる。

第７の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、上記プローブ本体及び上記配線部が層構造からなり、上記プローブ本体及び上記配線部が異なる層からなり、上記空隙が上記プローブ本体及び上記配線部のパターンの違いにより形成されていることを特徴とする。このような構成により、プローブ本体の層と配線部の層の異なるパターンにするだけで、プローブ本体と配線部の間の空隙を作成することができる。したがって、空隙の形成が容易となる。

本発明によるコンタクトプローブによれば、抵抗率の低い導電性材料からなる配線部は、その一端がコンタクト部内に配置され、他端がベース部内に配置され、その間はビーム部から露出しているので、異常な高電流が生じた場合でもプローブ本体が高熱になることを防止し、コンタクトプローブの溶融破壊や塑性変形を防止することができる。

実施の形態１.
以下、本発明にかかるコンタクトプローブの実施の形態１について図面に基づいて説明する。

［プローブ装置］
図１は、本発明の実施の形態によるプローブカード１１０を含むプローブ装置１００の概略構成の一例を示した図であり、プローブ装置１００内部の様子が示されている。このプローブ装置１００は、プローブカード１１０と、検査対象物１０２が載置される可動ステージ１０３と、可動ステージ１０３を昇降させる駆動装置１０４と、可動ステージ１０３及び駆動装置１０４が収容される筐体１０５により構成される。

検査対象物１０２は、半導体ウエハなどの半導体装置からなり、複数の電子回路（図示せず）が形成されている。可動ステージ１０３は、水平な載置面を有する載置台であり、駆動装置１０４の駆動により、検査対象物１０２を載置面上に載置させた状態で鉛直方向に上昇又は下降するようになっている。筐体１０５は、上部中央部に開口部が形成されており、この開口部を封鎖するように、プローブカード１１０が取り付けられる。また、可動ステージ１０３は、この開口部の下方に配置される。

［プローブカード］
図２（ａ）及び（ｂ）は、図１のプローブ装置１００におけるプローブカード１１０の構成例を示した図であり、図中の（ａ）は、検査対象物１０２側(図１の下方側)から見た平面図であり、図中の（ｂ）は、断面図である。

プローブカード１１０は、筐体１０５の開口部に取り付けられるメイン基板１０６と、メイン基板１０６に保持される矩形状のプローブ基板１０７、及びプローブ基板１０７上に固着された複数のコンタクトプローブ１とを備える。

メイン基板１０６は、円板状のプリント基板であり、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１６１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がメイン基板１０６として用いられる。このメイン基板１０６は、その周辺部が筐体１０５の開口部の周縁で保持されて水平に支持される。

プローブ基板１０７は、メイン基板１０６の下方に配置され、メイン基板１０６に支持される。さらに、プローブ基板１０７は、連結部材１０８に電気的に接続され、この連結部材１０８をメイン基板１０６のコネクタ１６２に接続するようになっている。このプローブ基板１０７は、メイン基板１０６よりも小さい矩形をしており、基板上に配線パターンが形成されている。配線パターンは、電源供給線、グランド線及び信号線の各配線パターンで形成されている。なお、検査対象物１０２がシリコンウエハからなる場合には、シリコンなどの単結晶基板でプローブ基板１０７を構成することが好ましい。このように、プローブ基板１０７をシリコン基板で構成することにより、プローブ基板１０７及び検査対象物１０２の熱膨張率を一致させることができる。プローブ基板１０７にはかなりの力がかかるので、Ｓｉの場合はサポート基板をつけるか、Ｓｉの代わりに厚さ数ｍｍのセラミック基板を用いる。

連結部材１０８は、メイン基板１０６及びプローブ基板１０７を連結し、導電線としてメイン基板１０６及びプローブ基板１０７を導通させている。ここでは、ポリイミドを主成分とする可撓性を有するフィルム上に配線パターンが印刷されたフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）が連結部材１０８として用いられている。このフレキシブル基板は、その一端がプローブ基板１０７の周辺部に固着され、他端は着脱可能なコネクタ１６２を介してメイン基板１０６に連結されている。

本実施の形態では、プローブ基板１０７には多数の電極パッドが形成され、各電極パッドに対応するコンタクトプローブ１が接合されることにより、プローブ基板１０７上に多数のコンタクトプローブ１が形成される。プローブ基板１０７は、上記したように、連結部材１０８を介してテスター装置に接続されたメイン基板１０６に導通しており、当該メイン基板１０６とともにプローブカードを構成する。検査時には、駆動装置１０４によって可動ステージ１０３を上昇させて、半導体ウエハにコンタクトプローブ１を接触させることにより、テスター装置と半導体ウエハとの間で各コンタクトプローブ１を介して信号が入出力されて、半導体ウエハの電気的特性の検査が行われるようになっている。

［コンタクトプローブ］
コンタクトプローブ１は、検査対象物１０２上に形成された微細な電極パッド１２１に対し、弾性的に当接させるプローブ（探針）である。各コンタクトプローブ１は、プローブ基板１０７における一方の主面上に整列配置されて固着されている。各コンタクトプローブ１は、プローブ基板１０７の主面が鉛直方向下側に向けて配置されることにより、可動ステージ１０３に配置された検査対象物１０２と対向するようになっている。

図３及び図４は、本発明の実施の形態によるコンタクトプローブ１の一例を示した図である。図３はコンタクトプローブ１の斜視図、図４（ａ）はコンタクトプローブ１の正面図、図４（ｂ）はコンタクトプローブ１のＡ−Ａ断面図、及び図４（ｃ）はコンタクトプローブ１のＢ−Ｂ断面図を示している。

このコンタクトプローブ１は、片持ち梁構造を有するプローブ本体１０と、配線部として、プローブ本体１０と両端で接触する低抵抗配線７と、プローブ本体１０の先端に形成された接触部５とから構成されている。また、プローブ本体１０は、プローブ基板１０７上の電極パッドに接合されるベース部２と、ベース部２を固定端として片持ち梁構造を構成するビーム部３と、ビーム部３の自由端付近で検査対象物１０２に向かって突出するコンタクト部４とから構成されている。

プローブ本体１０のベース部２は、シリコン（Ｓｉ）などで形成されたプローブ基板１０７上の電極パッドに接合される取り付け面２１及び２２を備える。ビーム部３の自由端側の取り付け面２１では内部に低抵抗配線７が形成されている。取り付け面２１及び２２の接合面には、バンプ部６が形成されている。このバンプ部６は、プローブ本体１０を形成する導電性材料よりも融点の低い金属材料、例えば、はんだや金で形成されている。リークを防ぐためにポリイミドのような絶縁膜で配線間及びパッド間は保護される。

プローブ本体１０のコンタクト部４は、図３に示すように、片持ち梁構造のビーム部３の自由端から、検査対象物に向かって突出する軸状に構成されている。さらに、このコンタクト部４の先端部からは、接触部５及び低抵抗配線７からなる先細り状の突起が突出している。電気的特性検査の際は、この突起の先端が、検査対象物である半導体ウエハの電極と接触するようになっている。

プローブ本体１０のビーム部３は、図３に示すように片持ち梁構造を有しており、弾性変形が可能な構造となっている。ビーム部３は、固定端側においては、ベース部２と約９０度の接合角度をなして検査対象物に向かって突出するように形成されている。突出したビーム部３は、コンタクト部４に向かって約９０度屈曲し、プローブ基板１０７と平行に直線状に延びて、コンタクト部４と結合している。このようなビーム部３の構成により、コンタクトプローブ１には、屈曲部３１が形成されている。検査対象物と当接した際は、コンタクトプローブ１の自由端が、屈曲部３１を中心に、プローブ基板方向に弾性変形することができる。弾性変形したコンタクトプローブ１には、屈曲部３１に応力が集中する構造となっている。

図３に示すように、低抵抗配線７は、ベース部２とコンタクト部４においてはプローブ本体１０の内部に形成される配線部であり、ベース部２とコンタクト部４との間では、プローブ本体１０の外部にプローブ本体１０から離れて形成されている。図３では、内部に形成された低抵抗配線７が破線で示されている。外部に形成された低抵抗配線７は、プローブ本体１０とは隣接しておらず、プローブ本体１０との間で空隙３２を形成している。また、ベース部２の内部に形成された低抵抗配線７は、二股に枝分かれして取り付け面２１に到達している。取り付け面２１では、低抵抗配線７がプローブ基板接触面に露出している。一方、コンタクト部４の内部に形成された低抵抗配線７は、先端部に向かって、直線状に形成されている。先端部では、低抵抗配線７が外部に露出されて接触部５とともに突起を形成し、低抵抗配線７は突起の側面の一部を形成している。

コンタクトプローブ１は板状に形成され、図４（ｂ）及び（ｃ）で示すように、厚み方向に積層して形成されている。具体的には、プローブ本体１０を形成する層として、第１外層１１、第２外層１２及び第３外層１３が積層されている。そして、低抵抗配線７を形成する層として、低抵抗配線層１４が、第１外層１１と第３外層１３とに挟まれて積層されている。さらに、接触部５を形成する層として、接触部形成層１５が、第１外層１１と低抵抗配線層１４に挟まれて積層されている。また、バンプ部６を形成する層として、バンプ層１６が、第１外層１１、第２外層１２及び第３外層１３の端面に積層されている。図３、図４（ａ）で示すように、積層面上においてプローブ本体１０と低抵抗配線７が別経路で通っていて、積層面上でプローブ本体１０と低抵抗配線７により空隙３２が形成されているので、プローブ本体１０は低抵抗配線７は並列回路を形成している。空隙３２には、ゲルなどの衝撃吸収剤を詰めることができる。

プローブ本体１０を形成する第１外層１１、第２外層１２及び第３外層１３は全て同じ材料で形成されており、低抵抗配線層１４を形成する材料よりも弾性係数の高い材料により形成される。このような材料として、ヤング率が１００ＧＰａ以上の弾性の高い材料が挙げられる。本実施の形態では、ニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）からなる同一の導電性材料で形成されている。ただし、プローブ本体１０は、ニッケルコバルト金属に限らず、パラジウムコバルト（Ｐｄ−Ｃｏ）などのコバルト（Ｃｏ）を含む他の合金で形成されたものであってもよいし、パラジウムニッケル（Ｐｄ−Ｎｉ）などのニッケル系合金でもよいし、タングステン（Ｗ）、ニッケルタングステン（Ｎｉ−Ｗ）などの他の導電性材料で形成されたものであってもよい。

低抵抗配線７を形成する配線部である低抵抗配線層１４は、コンタクトプローブ１の両端部において、第１外層１１および第３外層１３と隣接するように形成され、コンタクトプローブ１の中央部において両外層と隣接せず、両外層から離れて形成されている。両外層と隣接していない低抵抗配線層１４は、積層面が外部に露出されている。また、取り付け面２１においては、低抵抗配線層１４は、プローブ基板接触面に露出されている。この低抵抗配線層１４は、プローブ本体１０を形成する材料よりも抵抗率が小さい導電性材料で形成される。例えば、低抵抗配線層１４は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）を含む体積抵抗率が２×１０^−６Ω・ｃｍ以下の導電性材料で形成される。このように、低抵抗配線層１４を形成する導電性材料は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）のうち、少なくとも１つを含む導電性材料とすることが好ましい。このような材料からなる低抵抗配線７は、その抵抗や強度が低抵抗配線層１４の厚みや面形状によって調整される。

接触部５を形成する接触部形成層１５は、薄膜の金属層からなり、プローブ本体１０を形成する材料よりも高硬度の導電性材料を用いて形成されている。例えば、接触部形成層１５は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）の各元素のうち少なくとも１種類の元素を含む導電性材料により形成されている。

［コンタクトプローブの製造プロセス］
図５〜図９は、図３及び図４に示したコンタクトプローブ１の製造プロセスの一例を示した工程図である。コンタクトプローブ１は、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて作製される。ＭＥＭＳ技術とは、フォトリソグラフィ技術及び犠牲層エッチング技術を利用して、微細な立体的構造物を作成する技術である。フォトリソグラフィ技術は、半導体製造プロセスなどで利用される感光レジストを用いた微細パターンの加工技術である。また、犠牲層エッチング技術は、犠牲層と呼ばれる下層を形成し、その上に構造物を構成する層をさらに形成した後、上記犠牲層のみをエッチングして立体的な構造物を作製する技術である。

このような犠牲層を含む各層の形成処理には、周知のめっき技術を利用することができる。例えば、陰極としての基板と、陽極としての金属片とを電解液中に浸し、両電極間に電圧を印加することにより、電解液中の金属イオンを基板表面に付着させることができる。このような処理は電気めっき処理と呼ばれている。このようなめっき処理は、基板を電解液に浸すウエットプロセスであるため、めっき処理後は乾燥処理が行われる。また、乾燥後には、研磨処理などによって積層面を平坦化させる平坦化処理が必要に応じて行われる。

図５〜図９の各工程図は、図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図が示されている。まず、図５（ａ）に示すように、コンタクトプローブ１を形成する際には、プローブ形成用の基板７１上に、エッチングにより除去可能な導電性材料、例えば、銅（Ｃｕ）などで第１犠牲層７２を形成する。

次に、図５（ｂ）に示すように、第１犠牲層７２上に感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布して第１レジスト層８１を形成する。その後、この第１レジスト層８１の表面を選択的に露光することにより、第１レジスト層８１を部分的に除去する。

このようにして第１レジスト層８１が除去された部分に、図５（ｃ）に示すように、電気めっきによりプローブ本体１０となる第１外層１１が、この板状プローブ本体１０の厚み方向に積層形成される。図５（ｃ）では、右側の第１外層１１によりコンタクト部４が形成され、左側の第１外層１１によりベース部２が形成された状態を示している。

その後、図５（ｄ）に示すように、第１レジスト層８１を完全に除去する。この第１レジスト層８１を除去することにより第１犠牲層７２と第１外層１１とが露出した状態になる。

そして、図５（ｅ）に示すように、第１レジスト層８１が除去されることにより露出した第１犠牲層７２及び第１外層１１上に、電気めっきにより第２犠牲層７３が形成される。そして、図５（ｅ）に示すように、第１外層１１が露出するまで第２犠牲層７３の表面が研磨される。このとき、研磨されて露出した第１外層１１及び第２犠牲層７３の表面は、ＲＭＳ（Root Mean Square）値で１μｍ以下の平滑面で形成される。

そして、図６（ａ）に示すように、平滑面とされた第１外層１１及び第２犠牲層７３上に、感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布して第２レジスト層８２を形成する。その後、この第２レジスト層８２の表面を選択的に露光することにより、第２レジスト層８２を部分的に除去する。

その後、図６（ｂ）に示すように、第２レジスト層８２が除去された部分には、電気めっきにより第３犠牲層７４が形成される。そして、図６（ｃ）に示すように第２レジスト層８２が完全に除去されることにより、第３犠牲層７４からなる台座が形成される。

第２レジスト層８２が除去されることにより露出した第１外層１１、第２犠牲層７３及び第３犠牲層７４上には、再びフォトレジストが塗布されることにより第３レジスト層８３が形成される。そして、図６（ｄ）に示すように、第３レジスト層８３の表面が選択的に露光されることにより、第３レジスト層８３の一部が除去される。そして、第３レジスト層８３が除去された部分には、図６（ｅ）に示すように、電気めっきにより接触部５を構成する接触部形成層１５が形成される。

その後、図７（ａ）に示すように第３レジスト層８３が完全に除去され、これにより露出した第１外層１１、第２犠牲層７３、第３犠牲層７４及び接触部形成層１５上に、再びフォトレジストが塗布されることにより第４レジスト層８４が形成される。そして、その第４レジスト層８４の表面が選択的に露光されることにより、第４レジスト層８４の一部が除去される。第４レジスト層８４が除去された部分には、図７（ｂ）に示すように、第１外層１１、第２犠牲層７３及び接触部形成層１５が露出する。

ここで、図１０は、図７（ｂ）の状態を上面より見た説明図である。透視された第１外層が破線により示され、第４レジスト層８４が除去された部分が実線により示されている。第４レジスト層８４は、低抵抗配線７の形状に合わせて除去されており、除去された部分には配線形成溝８が形成されている。配線形成溝８は、コンタクト部４においては、接触部形成層１５及び第１外層１１を露出させ、ベース部２においては、第１外層１１を露出させ、コンタクト部４とベース部２との間においては、第２犠牲層７３を露出させている。

配線形成溝８が形成されて露出した接触部形成層１５、第１外層１１及び第２犠牲層７３の上には、図７（ｃ）に示すように、電気めっきにより低抵抗配線層１４が形成される。このように、低抵抗配線層１４は、コンタクト部４及びベース部２においては、第１外層１１と対向するように形成され、コンタクト部４とベース部２の間においては、第１外層と対向しないように形成されている。

その後、図７（ｄ）に示すように第４レジスト層８４が完全に除去され、第２犠牲層７３、第３犠牲層７４、第１外層１１、低抵抗配線層１４及び接触部形成層１５が露出される。そして、フォトレジストが塗布されることにより第５レジスト層８５が形成される。さらに、図７（ｅ）に示すように、その第５レジスト層８５の表面が選択的に露光されることにより、第１外層１１と同一の面形状で第５レジスト層８５が除去される。第５レジスト層８５が除去された部分には、第１外層１１及び低抵抗配線層１４が露出されている。

この第５レジスト層８５の一部が除去された部分には、図８（ａ）に示すように、電気めっきにより第２外層１２が形成される。これにより、低抵抗配線層１４が積層されていない部分では、第２外層１２は、第１外層１１と対向して積層されることになる。その後、第３犠牲層７４が露出するまで、第５レジスト層８５、第２外層１２、低抵抗配線層１４及び接触部形成層１５の表面が研磨される。この研磨により、図８（ｂ）に示すように、第２外層１２、低抵抗配線層１４及び接触部形成層１５が、同じ厚みで第１外層１１上に積層された状態になる。研磨された第２外層１２、低抵抗配線層１４及び接触部形成層１５の表面は、ＲＭＳ値で１μｍ以下の平滑面で形成される。

このように研磨された状態から、図８（ｃ）に示すように第５レジスト層８５が完全に除去される。そして露出した第２犠牲層７３、第３犠牲層７４、第２外層１２、低抵抗配線層１４及び接触部形成層１５上に、再びフォトレジストが塗布されることにより第６レジスト層８６が形成される。そして、その第６レジスト層８６の表面が選択的に露光されることにより、図８（ｄ）に示すように、第１外層１１と同一の面形状で第６レジスト層８６が除去される。

第６レジスト層８６が除去された部分には、第２外層１２と低抵抗配線層１４の一部とが露出しており、これらの上に、第３外層１３が電気めっきにより形成される。このように、第３外層１３は、コンタクト部４及びベース部２においては、低抵抗配線層１４と対向するように形成され、コンタクト部４とベース部２の間においては、低抵抗配線層１４と対向しないように形成されている。

その後、図９（ａ）に示すように第６レジスト層８６を完全に除去する。この第６レジスト層８６を除去することにより第２犠牲層７３、第３犠牲層７４、第３外層１３、低抵抗配線層１４及び接触部形成層１５が露出した状態になる。

そして、感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布して第７レジスト層８７を形成する。その後、この第７レジスト層８７の表面を選択的に露光することにより、図９（ｂ）に示すように、第７レジスト層８７を部分的に除去する。さらに、この除去された部分において露出する第２犠牲層７３をエッチングにより除去する。第７レジスト層８７と第２犠牲層７３との部分的な除去により、図９（ｂ）に示すように、バンプ部６を形成する第１外層１１、第２外層１２及び第３外層１３の端面が露出する。

第７レジスト層８７と第２犠牲層７３とが除去された部分に、図９（ｃ）に示すように、電気めっきによりバンプ部６となるバンプ層１６が厚み方向に積層形成される。その後、図９（ｄ）に示すように、第７レジスト層８７、第１犠牲層７２及び第２犠牲層７３を完全に除去することにより、積層により形成されたコンタクトプローブ１が得られる。

このように、プローブ本体の層である第１外層１１、第２外層１２、及び第３外層１３と低抵抗配線層１４とを異なるパターンにするだけで容易に空隙３２を形成することができる。

本実施の形態では、低抵抗配線層１４が、プローブ本体１０の両端部付近で、第１外層１１と第３外層１３に挟まれるように形成される。したがって、低抵抗配線層１４を物理的に強固に保持することができ、低抵抗配線７が、プローブ本体１０から分離するのを防ぐことができる。

また、本実施の形態では、低抵抗配線７は屈曲部３１を通らずに取り付け面２１に導通しており、低抵抗配線７の両端部の距離が、プローブ本体１０の両端部の距離よりも短くなっている。このような構成により、電気的特性検査のときに高電流が発生した場合でも、電流により発熱する低抵抗配線７がプローブ本体１０から離れていることから、コンタクトプローブ１が熱により溶融破断や塑性変形することを防止することができる。さらにベース部に配設される配線部がビーム部の自由端側の取り付け面２１に配設されているので、配線部が異常な電流により加熱した場合に、ベース部において配線部からの熱伝導により加熱される部分が固定端から離れており、熱による変形等を最小限に抑えることができる。

実施の形態２．
実施の形態２は、外層が３層からなる実施の形態１とは異なり、図１１及び図１２に示すように、外層を第１外層１１と第２外層１８の２層構造としている。低抵抗配線層１４ａは、第１外層１１と第２外層１８によりコンタクトプローブ１ａの両端付近で挟み込まれ、コンタクトプローブ１ａの中央部では両層と隣接せず、両外層から離れて形成されている配線部である。また、低抵抗配線層１４ａは、コンタクト部４ａの先端において外部に露出しておらず、コンタクト部４ａの内部において接触部形成層１５ａと接触している。接触部形成層１５ａは、第１外層１１と第２外層１８との間に挟み込まれるように形成され、コンタクト部４ａの先端から一部が突出した状態となっている。なお、本実施の形態において、図３に示した構成と同一の構成については、図に同一符号を付してその説明を省略することとする。

次に、図１１及び図１２に示すコンタクトプローブの製造工程について図１３〜図１５に基づいて説明する。図１３〜図１５は、コンタクトプローブ１ａの製造プロセスの一例を示した工程図である。図１３〜図１５の各工程図は、図１１におけるＣ−Ｃ断面図が示されている。

図１３の工程図は、図５（ｅ）の続きを示している。本実施の形態において、図１３に示した工程よりも前の工程は、図５と同様の態様であるので、同様の構成については、図に同一符号を付してその説明を省略することとする。

本実施の形態では、図５（ｅ）に示した状態から、図１３（ａ）に示すように、平滑面とされた第１外層１１及び第２犠牲層７３上に、感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布して第２レジスト層８２ａを形成する。その後、この第２レジスト層８２ａの表面を選択的に露光することにより、第２レジスト層８２ａを部分的に除去する。この例では、第２レジスト層８２ａが除去された部分には、コンタクト部４ａとなる第１外層１１の一端側が露出した状態になっている。そして、図１３（ａ）に示すように、第２レジスト層８２ａが除去された部分には、電気めっきにより接触部形成層１５ａが形成される。

その後、図１３（ｂ）に示すように第２レジスト層８２ａが完全に除去され、これにより露出した第１外層１１、第２犠牲層７３及び接触部形成層１５ａ上には、再びフォトレジストが塗布されることにより第３レジスト層８３ａが形成される。そして、第３レジスト層８３ａの表面が選択的に露光されることにより、図１３（ｃ）に示すように、低抵抗配線７ａの形状に合わせて第３レジスト層８３ａが除去される。

第３レジスト層８３ａが除去されることにより露出した第１外層１１及び第２犠牲層７３の上には、図１３（ｄ）に示すように、電気めっきにより低抵抗配線層１４ａが形成される。その後、低抵抗配線層１４ａと接触部形成層１５ａとが露出するまで、第３レジスト層８３ａ、低抵抗配線層１４ａ及び接触部形成層１５ａの表面が研磨される。これにより、図１３（ｅ）に示すように、低抵抗配線層１４ａ及び接触部形成層１５ａが、同じ厚みで第１外層１１上に積層された状態になる。研磨された低抵抗配線層１４ａ及び接触部形成層１５ａの表面は、ＲＭＳ値で１μｍ以下の平滑面で形成される。

このように研磨された状態から、図１４（ａ）に示すように第３レジスト層８３ａが完全に除去される。そして、露出した第２犠牲層７３、第１外層１１、低抵抗配線層１４ａ及び接触部形成層１５ａ上に、再びフォトレジストが塗布されることにより第４レジスト層８４ａが形成される。この第４レジスト層８４ａの表面が選択的に露光されることにより、図１４（ｂ）に示すように、第１外層１１と同一の面形状で第４レジスト層８４ａが除去される。

第４レジスト層８４ａが除去された部分には、第１外層１１、低抵抗配線層１４ａ及び接触部形成層１５ａの一部が露出している。これらの上に、図１４（ｃ）に示すように第２外層１８が電気めっきにより形成される。その後、図１４（ｄ）に示すように第４レジスト層８４ａを完全に除去する。この第４レジスト層８４ａを除去することにより第２犠牲層７３、第２外層１８、低抵抗配線層１４ａ及び接触部形成層１５ａが露出した状態になる。

そして、露出した第２犠牲層７３、第２外層１８、低抵抗配線層１４ａ及び接触部形成層１５ａ上に、感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布して第５レジスト層８５ａを形成する。その後、この第５レジスト層８５ａの表面を選択的に露光することにより、第５レジスト層８５ａを部分的に除去する。さらに、この除去された部分において露出する第２犠牲層７３をエッチングにより除去する。第５レジスト層８５ａと第２犠牲層７３との部分的な除去により、図１５（ａ）に示すように、バンプ部６を形成する部分の第１外層１１及び第２外層１８の端面が露出する。

そして、第５レジスト層８５ａと第２犠牲層７３とが除去された部分に、図１５（ｂ）に示すように、電気めっきによりバンプ部６となるバンプ層１６が厚み方向に積層形成される。その後、図１５（ｃ）に示すように第５レジスト層８５ａ、第１犠牲層７２及び第２犠牲層７３を完全に除去することにより、積層により形成されたコンタクトプローブ１ａが得られる。

実施の形態２では、プローブの外層を２層で形成できるので、外層を３層で形成する場合に比して、製造工程を簡略化することができる。また、配線部である低抵抗配線７ａを第１外層１１と第２外層１８の２層で挟むことができるので、低抵抗配線７ａの保持強度を強くすることができる。

実施の形態３．
上記実施の形態では、低抵抗配線７が、ベース部２の内部において二股に分かれて取り付け面２１に到達するように形成した。しかし、本発明はこれに限らず配線部である低抵抗配線７については、取り付け面２１及び２２に到達する低抵抗配線７の数が１個、又は３個以上の場合も含む。

図１６において、一例として取り付け面２１及び２２に到達する低抵抗配線７の数が４個の場合を示す。低抵抗配線７ｂは、コンタクト部４ｂとビーム部３ｂとの間で外部に露出されて形成されている。また、ベース部２ｂの内部では、低抵抗配線７ｂは、４つに分岐されて取り付け面２１ｂ及び取り付け面２２ｂに到達している。

この場合、外部に露出された低抵抗配線７ｂが、ビーム部３ｂと平行して直線状に形成されている。そのため、プローブ本体１０ｂが弾性変形により歪んだ場合でも、低抵抗配線７ｂに負荷される応力が小さくなるので、低抵抗配線７が破断や変形されるのを防ぐことができる。

実施の形態４．
実施の形態４は、上記までの実施の形態とは異なり、図１７に示すように、外層１９は１層から形成されている。また、低抵抗配線７ｃを形成する配線部である低抵抗配線層１４ｃは、外層１９と対向する面の反対面が露出した状態となっている。この低抵抗配線層１４ｃは、外層１９と、コンタクトプローブ１ｃの両端部において隣接し、中央部において隣接していない。外層１９は実施の形態１における第１外層１１と同一の材料からなり、コンタクトプローブ１ｃの先端部以外は第１外層１１と同一の面形状で積層形成されている。また、外層１９は、屈曲部３１ｃを有し、低抵抗配線層１４ｃとの間で空隙３２ｃを形成している。このような構成により、コンタクトプローブ１ｃは、検査対象物と当接した際に弾性変形可能な構造となっている。そして、検査対象物と接触してコンタクトプローブ１ｂが弾性変形したときには、屈曲部３１ｃに応力が集中する構造となっている。

なお、本実施の形態においては、低抵抗配線層１４ｃは、コンタクトプローブ１ｃの先端部にも形成され、外層１９とともに突起の一部を形成しているが、実施の形態１〜３と同様に、高硬度の導電性材料からなる接触部を備えるように形成してもよい。本実施の形態では、配線部をプローブ本体内に配設する必要がないことから空隙の形成が容易になり、また配線部が異常な熱電流により過熱した場合に配線部からプローブ本体への熱伝導を抑えることができる。

なお、上記のいずれの実施の形態においても、ビーム部３がその中央で屈曲している場合を示した。しかし、本発明はこれに限らない。例えば、ビーム部３を直線状に形成し、ビーム部３とベース部２との結合部分において屈曲部を形成するようにしてもよい。

また、第１層及び第３層が導電性材料からなる場合を示した。しかし、本発明はこれに限らず、コンタクトプローブ１の先端部とプローブ基板接触面とが導通していれば、第１層及び第３層を絶縁性の材料で形成することもできる。

なお、上記の実施の形態においては層構造を有するものについて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、プローブ本体と配線部を別々に生産し、プローブ本体の両端で接合するように加工してもよい。

本発明の実施の形態によるプローブカード１１０を含むプローブ装置１００の概略構成の一例を示した図であり、プローブ装置１００内部の様子が示されている。 図１のプローブ装置１００におけるプローブカード１１０の構成例を示した図である。 本発明の実施の形態１によるコンタクトプローブの一例を示した図であり、コンタクトプローブの斜視図が示されている。 本発明の実施の形態１によるコンタクトプローブの一例を示した図であり、（ａ）はコンタクトプローブ１の正面図、（ｂ）はコンタクトプローブ１のＡ−Ａ断面図、（ｃ）はコンタクトプローブ１のＢ−Ｂ断面図が示されている。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図である。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図５（ｅ）の続きが示されている。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図６（ｅ）の続きが示されている。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図７（ｅ）の続きが示されている。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図８（ｅ）の続きが示されている。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例の途中を説明した図であり、低抵抗配線７を形成するための配線形成溝８が示されている。 本発明の実施の形態２に係るコンタクトプローブの一例であり、コンタクトプローブ１ａの斜視図が示されている。 本発明の実施の形態２に係るコンタクトプローブの一例であり、コンタクトプローブ１ａの断面図が示されている。 実施の形態２に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図である。 実施の形態２に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図１３（ｅ）の続きが示されている。 実施の形態２に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図１４（ｄ）の続きが示されている。 本発明の実施の形態３に係るコンタクトプローブの一例である。 本発明の実施の形態４に係るコンタクトプローブの一例である。

符号の説明

１ コンタクトプローブ
１０，１０ｂ，１０ｃ プローブ本体
２，２ｂ ベース部
２１，２１ｂ，２２，２２ｂ 取り付け面
３，３ｂ ビーム部
３１，３１ｃ 屈曲部
３２，３２ｃ 空隙
４，４ａ，４ｂ コンタクト部
５，５ａ，５ｂ 接触部
６ バンプ部
７，７ａ，７ｂ，７ｃ 低抵抗配線
８ 配線形成溝
７１ 基板
７２ 第１犠牲層
７３ 第２犠牲層
７４ 第３犠牲層
８１ 第１レジスト層
８２，８２ａ 第２レジスト層
８３，８３ａ 第３レジスト層
８４，８４ａ 第４レジスト層
８５，８５ａ 第５レジスト層
８６ 第６レジスト層
８７ 第７レジスト層
１１ 第１外層
１２，１７，１８ 第２外層
１２ａ，１７ａ 突出部
１３ 第３外層
１４ 低抵抗配線層
１５，１５ａ 接触部形成層
１６ バンプ層
１９ 外層

Claims (7)

1. 自由端にコンタクト部が形成されたビーム部と、上記ビーム部を支持するベース部とからなるプローブ本体、及び、上記プローブ本体よりも低抵抗の配線部を備え、
   上記配線部は、その一端が上記コンタクト部内に配置され、他端が上記ベース部内に配置され、上記一端及び他端の間は上記ビーム部から露出していることを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 前記ベース部は、取り付け面が２箇所あり、前記配線部は、前記２箇所の取り付け面のうち、ビーム部の自由端側の取り付け面にまで配設されていることを特徴とする請求項１記載のコンタクトプローブ。
3. ベース部は、取り付け面が２箇所あり、配線部はベース部の内部で分岐し、前記２箇所の取り付け面のそれぞれにまで配設されていることを特徴とする請求項１記載のコンタクトプローブ。
4. 自由端側にコンタクト部が形成されたビーム部と、上記ビーム部を支持するベース部とからなるプローブ本体、及び、上記プローブ本体よりも低抵抗の配線部を備え、
   上記配線部は、その一端が上記コンタクト部に隣接し、他端が上記ベース部に隣接し、上記一端及び他端の間は上記ビーム部から開放されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
5. 上記プローブ本体及び上記配線部の間に空隙が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
6. 上記プローブ本体は、上記ビーム部の固定端に屈曲部を有し、
   上記屈曲部は、上記空隙を挟んで上記配線部と対向していることを特徴とする請求項５に記載のコンタクトプローブ。
7. 上記プローブ本体及び上記配線部は、層構造の互いに異なる層からなり、
   上記空隙は、上記プローブ本体及び上記配線部のパターンの違いによって形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のコンタクトプローブ。

Images