JP4884185B2 - 垂直型プローブ - Google Patents

Description

本発明は、垂直型プローブに関する。さらに詳しくは、例えば、ウエハに搭載されたチップや実装基板の電気的特性を検査する際に使用される垂直型プローブおよび前記垂直型プローブが装着され、ウエハに搭載されたチップの電気的特性を検査するためのウエハ検査用プローブカードに関する。

半導体集積回路の実装基板の電気的特性を測定する際に用いられるプローブとして、その内部にコイルスプリングを内蔵し、プランジャーが装着されたスプリングプローブ（例えば、特許文献１などを参照）、スプリングプローブを収納するハウジングと直線状スプリングプローブとを具備するスプリングプローブアセンブリ（例えば、特許文献２などを参照）などに代表されるように、一般に内部にスプリングを内蔵したプローブが用いられている。

しかし、これらのプローブは、その内部にスプリングを必要とすることから、必然的にプローブの直径が大きくなるため、近年の半導体集積回路の導電パッド間の間隔の狭小化に適合しなくなってきている。さらに、これらのプローブには、スプリングを必要とするため、煩雑な組立工程を要するのみならず、経費削減（コストダウン）の観点から、スプリングなどの部品をなくしたプローブの開発が待ち望まれている。

そこで、プローブの直径を小さくしたものとして、下側プローブピンと該下側プローブピンの上端の接続部に接続されるガイド管と、プローブカードの導電パターンに接続される上側プローブピンと、圧縮コイルスプリングとを有し、圧縮コイルスプリングに挿入された上側プローブピンのガイド軸部の先端がガイド管に挿入された垂直型コイルスプリングプローブが提案されている（例えば、特許文献３などを参照）。

しかし、この垂直型コイルスプリングプローブは、上側プローブピン、下側プローブピン、ガイド管、ガイド軸部、圧縮コイルスプリングなどの幾つもの部品を必要とするため、その構造が複雑であり、しかも各部品の組み立てが煩雑であるのみならず、経費削減（コストダウン）の観点から部品数の低減が望まれる。

以上説明したように、従来のプローブは、スプリングを使用したものが主流であり、部品数が少なく、スプリングを使用しなくてもプローブとしての機能を果たし、微細化された新たなプローブの開発が待ち望まれている。

特開２００４−３４０８６７号公報 特表２００４−５３０８７０号公報 特開２００６−２０８３２９号公報

本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、部品数が少なく、スプリングを使用しなくてもプローブとしての機能を果たす、微細化されたプローブおよびそれが用いられたウエハ検査用プローブカードを提供することを課題とする。

本発明は、
（１）ウエハに搭載されたチップまたは実装基板の電気的特性を検査するための垂直型プローブであって、その一端が開放されている開口部とその他端が封止されている封止部を有するスリーブ内に円柱形状を有するプローブピンが挿入され、当該スリーブ内に空気室が形成され、スリーブの開口部から空気室に至るまで当該スリーブにテーパが形成され、スリーブの開口部におけるスリーブの内径とプローブピンの直径との差が１０５〜５００μｍであり、空気室と接する部分におけるスリーブの内径とプローブピンの直径との差が０．００１〜１００μｍであることを特徴とする垂直型プローブ、
（２）前記垂直型プローブが装着されてなるウエハ検査用プローブカード、
（３）スリーブをプローブカードに固定する際に、あらかじめプローブピンをスリーブに挿入した状態でプローブピンが挿入されていないスリーブの一端とプローブカードとの境界面およびプローブカード用基板と近接するスリーブの側面をはんだ付けし、プローブピンをスリーブから引き抜いた後、再度、プローブピンをスリーブ内に挿入することを特徴とするウエハ検査用プローブカードの製造法、および
（４）(Ａ)プローブピンの一端をマスキングし、
(Ｂ)プローブピンのマスキングが施されていない部分に金属メッキ層を形成させることによってスリーブを形成した後、マスキングを剥離し、
(Ｃ)プローブピンがスリーブに挿入されている状態でプローブカードとスリーブとの境界面およびプローブカードと近接するスリーブの側面をはんだ付けし、
(Ｄ)プローブピンをスリーブから引き抜いた後、再度、プローブピンをスリーブ内に挿入することを特徴とするウエハ検査用プローブカードの製造法
に関する。

本発明の垂直型プローブは、従来のプローブのようなプローブの外径を大きくする要因であるスプリングを必要とせず、その基本的な部品がスリーブおよび円柱形状を有するプローブピンであるので、部品数が少なく、しかもその微細化を図ることができる。したがって、本発明の垂直型プローブは、プローブとしての機能を果たすことは勿論のこと、ウエハ検査用プローブカードにおけるプローブの高密度化を図ることができることから、ウエハにおける半導体集積回路の導電パッド間の間隔の狭小化の要請に貢献するものである。

本発明の垂直型プローブは、ウエハに搭載されたチップまたは実装基板の電気的特性を検査するために使用されるものである。

ＬＳＩ（大規模集積回路）の製造工程には、シリコンウエハ上に成膜、リソグラフィ、エッチングなどの操作を繰り返して行なうことによってＬＳＩチップを形成する前工程と、前工程で得られたＬＳＩチップを組み立ててパッケージ化した後、その製品検査を行なう後工程とがある。

本発明の垂直型プローブは、前工程で得られたウエハ上の各チップの電気的特性を検査するときに使用することができるほか、後工程で製品化された実装基板の電気的特性を検査するときにも使用することができる。

従来、微細化されたチップが高密度で搭載されたウエハにおいては、各チップの電気的特性を検査することが困難なため、ウエハをダイシングした後に各チップの電気的特性が検査されている。したがって、チップごとの電気的特性の検査が必要であることから、その操作が非常に煩雑であるとともに、その検査に長時間を費やしている。

これに対して、本発明の垂直型プローブは、従来のようなスプリングを必要とせず、スリーブおよび円柱形状を有するプローブピンで構成されることから、その構造が単純であり、しかも従来のようにスプリングを必要としないので、その微細化を図ることが容易であるため、プローブカードに配設される垂直型プローブの高密度化を図ることができる。したがって、本発明の垂直型プローブが装着されたプローブカードを用いた場合には、微細化された複数のチップが高密度で搭載されたウエハをダイシングしなくても、そのウエハに搭載されたすべてのチップの電気的特性を一括して検査することができる。

本発明の垂直型プローブは、スリーブの一端が開放された開口部と、その他端が封止されている封止部を有する。

スリーブの形状には特に限定がないが、通常、その形状として、例えば、円筒形状などが挙げられる。スリーブの大きさは、その内部に挿入されるプローブピンの大きさによって異なるが、電気的特性の検査を容易にする観点およびウエハに搭載されるチップの高密度化を図る観点から、長さが好ましくは０．３〜２０ｍｍ、より好ましくは０．５〜１０ｍｍであり、外径が好ましくは５０〜１０００μｍ、より好ましくは１００〜５００μｍであり、内径が好ましくは１０〜８００μｍ、より好ましくは８０〜５００μｍである。

スリーブの一端の開口部には、円柱形状のプローブピンが挿入され、スリーブの内部で空気室が形成されている。本発明においては、このようにスリーブ内に空気室が形成されている点に、１つの大きな特徴がある。

本発明の垂直型プローブに装着されたプローブピンの先端が例えば検査対象物の導電パッドなどと接触したとき、プローブピンは、スリーブの内部方向に移動する。次に、プローブピンの先端を導電パッドなどから離脱させたときには、スリーブ内でプローブピンとの間隙部分以外は密閉（外部と遮断）されている空気室がいわゆるエア・クッションまたはエア・サスペンションとしての機能を果たすことから、プローブピンがほぼ元の位置にまで戻る。このように、本発明の垂直型プローブ内に形成された空気室がエア・クッションまたはエア・サスペンションとしての機能を果たすことから、本発明の垂直型プローブでは、従来のプローブのようなスプリングが不要である。

したがって、本発明の垂直型プローブは、従来のプローブで必要とされているスプリングが不要であるので、その微小化を図ることができることから、プローブカードにおけるプローブの高密度化の要請に応えるものである。

プローブピンは、円柱形状を有する。プローブピンの大きさは、それ自体の機械的強度やスリーブの大きさなどに対応して適宜決定することができる。プローブピンの長さは、その用途などによって異なるので一概には決定することができないが、電気的特性の検査を容易にする観点およびウエハに搭載されるチップの高密度化を図る観点から、通常、スリーブの開口部から０．０５〜１０ｍｍ程度が突出する長さとなるよう調整することが好ましい。

プローブピンの直径は、その材質によって機械的強度が異なるため、通常、その材質が有する機械的強度などを考慮して適宜決定することが好ましい。プローブピンの直径は、十分な機械的強度を付与する観点から、通常、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上、より一層好ましくは３０μｍ以上、さらに好ましくは５０μｍ以上である。また、プローブピンの最大径は、ウエハに搭載されるチップの高密度化の程度に応じて適宜決定することが好ましい。プローブピンの直径は、垂直型プローブを微小化させることによってプローブカードにおけるプローブの高密度化を図るという要請に応える観点から、できるだけ小さいことが望まれていることから、通常、好ましくは７００μｍ以下、より好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは４００μｍ以下である。

スリーブとプローブピンとの間隙は、プローブピンを円滑に移動させるとともに空気室からの空気のリークを防ぐ観点から、本発明において重要な要因である。スリーブとプローブピンとの間隙については、以下に詳細に説明する。

プローブピンの先端部の形状としては、例えば、平面形状、半球状、３〜４個の突起が形成されている形状、先端部が針状に尖っている形状、円錐形状、３角〜多角錘形状、中心部に凹部が形成されている形状などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

プローブピンの材質は、導電性を有していればよく、特に限定されないが、耐食性などの観点から、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼、タングステンなどが好ましく、ステンレス鋼がより好ましい。

スリーブは、あらかじめ成形された筒状体であってもよく、プローブピンの表面にメッキを施すことによって形成させたメッキ層であってもよい。

スリーブが筒状体である場合、その材質は、導電性を有していればよく、特に限定されないが、耐食性などの観点から、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼、タングステンなどが好ましく、ステンレス鋼がより好ましい。

また、スリーブが、プローブピンの表面にメッキを施すことによって形成させたメッキ層である場合には、その材質としては、例えば、ニッケル、ニッケル‐コバルト合金、ニッケル‐鉄合金、ニッケル‐ホウ素合金、ニッケル‐リン合金などのニッケル合金、ニッケル‐ポリテトラフルオロエチレン(以下、ＰＴＦＥという)複合体、ニッケル‐リン‐ＰＴＦＥ複合合金、ニッケル‐カーボン複合体などが挙げられる。これらのなかでは、ニッケルが好ましい。このように、スリーブがメッキ層で形成されている場合には、その表面の耐食性を高めるために、その表面に、例えば、金、ルテニウム、パラジウム、金‐コバルト合金、金‐ニッケル合金などの金属メッキなどが施されていてもよい。

以下に本発明の垂直型プローブの代表的な実施態様を図面に基づいて説明するが、本発明は、かかる態様のみに限定されるものではない。

図１（ａ）は、本発明において、スリーブ１内にプローブピン２を空気室３が形成されるように挿入された状態における一実施態様を示し、その中心部での縦断面を示す概略説明図である。また、図１（ｂ）は、本発明の垂直型プローブの一実施態様を示し、その中心部での縦断面を示す概略説明図である。

図１（ｂ）に示される垂直型プローブは、図１（ａ）に示されるように、両端に開口部を有するスリーブ１内にプローブピン２を空気室３が形成されるように挿入した後、図１（ｂ）に示されるようにプローブピン２が挿入されていないスリーブの他端１ｂを封止することによって製造することができる。

一般に、エア・クッションまたはエア・サスペンションとしての機能を有する空気室をスリーブ内に形成させる場合、一端が開放された開口部とその他端が封止された封止部を有し、開口部の内径とスリーブ内の空気室における内径とが同一であるスリーブを用いたときには、スリーブ内にプローブピンを挿入した際に、一旦スリーブ内にプローブピンが進入する。しかし、空気室内の空気が圧縮されているため、挿入する力を開放したときには、圧縮された空気が元の圧力に戻ろうとする復元力によってプローブピンがスリーブの外部に押し出されることになる。

これに対して、図１（ａ）に示される垂直型プローブを構成するスリーブ１では、その開口部１ａから空気室の末端に至るまでの内径が同一であるが、スリーブ１の両端が開放されている。このスリーブ１の開口部１ａからその内部に空気室３が形成されるようにプローブピン２を挿入した後、図１（ｂ）に示されるように、スリーブ１の他端１ｂを封止した場合には、形成される空気室３の内圧がスリーブ１の外部の圧力と等しくなるので、プローブピン２がスリーブ１の外部に押し出されることなく、空気室３が形成される。

図１（ｂ）に示される垂直型プローブでは、プローブピン２の先端部２ａをウエハなどの導電パッドなどに押し当てたとき、スリーブ１の空気室３内の空気が圧縮されるが、プローブピン２の先端部２ａを導電パッドなどから離脱させたときには、空気室３内の空気圧が元の圧力に戻るため、プローブピン２は、ほぼ元の位置に戻る。

なお、プローブピン２の先端部２ａをウエハなどの導電パッドなどに押し当てたとき、スリーブ１とプローブピン２との間隙から空気がリークすることが考えられる。しかし、スリーブ１とプローブピン２との間隙が非常に小さく、しかもプローブピン２の先端部２ａを導電パッドなどに押し当てる時間が極めて短く、通常は瞬時であることから、スリーブ１とプローブピン２との間隙からの空気のリークがほとんどない。したがって、図１（ｂ）に示される本発明の垂直型プローブは、長期間の使用に耐えるものである。

図１（ｂ）に示される垂直型プローブでは、スリーブ１の内径とプローブピン２の直径との差は、プローブピン２が円滑に移動するようにする観点およびスリーブ１とプローブピン２との間隙からリークする空気量を低減し、垂直型プローブが長期間の使用に耐えるようにする観点から、好ましくは０．００１〜１００μｍ、より好ましくは０．００１〜５０μｍ、より一層好ましくは０．０１〜５０μｍ、さらに好ましくは０．１〜５０μｍである。

なお、スリーブ１とプローブピン２との間隙には、必要により、例えば、シリコーンオイルなどの潤滑油が適量で存在していてもよい。このように潤滑油が存在する場合、プローブピン２が円滑に移動するとともに、スリーブ１とプローブピン２との間隙をより小さくすることができるという利点がある。

図２（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の垂直型プローブの他の一実施態様を示し、その中心部での縦断面を示す概略説明図である。

図２（ａ）および（ｂ）に示される垂直型プローブでは、スリーブ１の開口部１ａの内径は、空気室３の内径よりも大きくなっている。スリーブ１の内面は、プローブピン２が円滑に移動するようにするために、平滑であることが好ましい。したがって、図２（ａ）に示されるように、スリーブ１の開口部１ａから空気室３に至るまでテーパが形成されており、空気室３の内径が一定であるように構成されているか、あるいは図２（ｂ）に示されるように、スリーブ１の開口部１ａからスリーブ１の他端１ｂに至るまでテーパが形成されていることが好ましい。これらの態様のなかでは、図２（ａ）に示されるように、スリーブ１の開口部１ａから空気室３に至るまでテーパが形成されており、空気室３の内径が一定であるように構成されていることが、空気室３内の空気量を一定に保つ観点およびスリーブ１とプローブピン２との間隙からリークする空気量を低減させる観点から、より好ましい。

図２（ａ）および（ｂ）に示される垂直型プローブでは、スリーブ１の他端１ｂが封止されているが、スリーブ１の開口部１ａとプローブピン２との間隙が大きいので、スリーブ１の開口部１ａにプローブピン２を挿入したとき、スリーブ１内の空気がその開口部１ａとプローブピン２との間隙から外部に逃散し、プローブピン２の端部が空気室３に近づくにしたがって空気の逃散量が減り、やがてその逃散量がわずかになり、プローブピン２が空気室３内で移動するときには、空気室３の空気がほとんど外部に逃散しなくなる。この状態にあるとき、外部の空気は、スリーブ１の開口部１ａとプローブピン２との間隙から空気室３の内部に侵入しがたいので、プローブピン２は、スリーブ１から容易には離脱しない。

したがって、図２（ａ）および（ｂ）に示される垂直型プローブでは、スリーブ１内にプローブピン２を挿入してもプローブピン２がスリーブ１の外部に押し出されることなくスリーブ１内に留まるため、スリーブ１内に空気室３が形成される。

図２（ａ）および（ｂ）に示される垂直型プローブは、図１（ｂ）に示される垂直型プローブと同様に、プローブピン２の先端部を導電パッドなどに押し当てたとき、スリーブ１内の空気室３内の空気が圧縮されるが、プローブピン２の先端部を導電パッドなどから離脱したときには、空気室３内の空気圧が元の圧力に戻るため、プローブピン２は、ほぼ元の位置に戻る。

また、図２（ａ）および（ｂ）に示される垂直型プローブでは、プローブピン２の先端部を導電パッドなどに押し当てたとき、スリーブ１とプローブピン２との間隙から空気がリークすることが考えられるが、スリーブ１とプローブピン２との間隙が非常に小さく、しかもプローブピン２の先端部を導電パッドなどに押し当てる時間は、通常、瞬時であるため、空気のリークがほとんどないことから、この垂直型プローブは、長期間の使用に耐えるものである。

図２（ａ）および（ｂ）に示される垂直型プローブでは、スリーブ１の開口部１ａの内径とプローブピン２の直径との差は、プローブピン２をスリーブ１内に挿入するときにスリーブ１内の空気が外部に容易に逃散するようにする観点およびスリーブ１とプローブピン２との間でガタツキが生じないようにする観点から、好ましくは１０５〜５００μｍ、より好ましくは２００〜５００μｍ、より一層好ましくは２５０〜４００μｍ、さらに好ましくは２５０〜３５０μｍである。

また、図２（ａ）および（ｂ）に示される垂直型プローブでは、常態でプローブピン２がスリーブ１の空気室３と接する部分ｐにおける内径とプローブピン２の直径との差は、プローブピン２が円滑に移動するようにする観点およびスリーブ１とプローブピン２との間隙からリークする空気量を低減し、垂直型プローブが長期間の使用に耐えるようにする観点から、好ましくは０．００１〜１００μｍ、より好ましくは０．００１〜５０μｍ、より一層好ましくは０．０１〜５０μｍ、さらに好ましくは０．１〜５０μｍである。

なお、スリーブ１とプローブピン２との間隙には、図１（ｂ）に示される垂直型プローブと同様に、必要により、例えば、シリコーンオイルなどの潤滑油が適量で存在していてもよい。このように潤滑油が存在する場合、プローブピン２が円滑に移動するとともに、スリーブ１とプローブピン２との間隙をより小さくすることができるという利点がある。

図２（ａ）および（ｂ）に示される垂直型プローブは、繰り返しの使用によって空気室３内から空気がリークしたとき、プローブピン２をスリーブ１から引き抜いた後、再度、プローブピン２をスリーブ１内に挿入することにより、元の空気室３を形成させることができるので、繰り返して使用することができるという利点がある。

図２（ａ）および（ｂ）に示される垂直型プローブに使用されるスリーブ１の開口部１ａの内径を空気室３の内径よりも大きくする方法としては、例えば、（１）成形型を用いて開口部１ａの内径が空気室３の内径よりも大きいスリーブ１を成形する方法〔以下、方法（１）という〕、（２）内径が均一であるスリーブ１の内面に切削や研磨などの加工を施すことによって開口部１ａの内径が空気室３の内径よりも大きいスリーブ１を成形する方法〔以下、方法（２）という〕、（３）スリーブ１の一端をプローブカードに固定する際に、あらかじめプローブピン２をスリーブ１に挿入した状態でプローブカードとスリーブ１との境界面およびプローブカードと近接するスリーブ１の側面をはんだ付けし、プローブピン２をスリーブ１から引き抜く方法〔以下、方法（３）という〕などが挙げられる。

これらの方法のなかでは、方法（３）は、煩雑な加工を必要とせず、また特別な成形型を使用しなくても所望のスリーブ１を形成させることができるので、本発明において好適に使用しうる方法である。

方法（３）においては、図２（ａ）に示される本発明の垂直型プローブが装着されたウエハ検査用プローブカードの概略説明図である図３に示されるように、スリーブ１の封止部をプローブカード用基板４に固定する際に、あらかじめプローブピン２をスリーブ１に挿入した状態でプローブカード用基板４とスリーブ１との境界面のみならずスリーブ１のプローブカード用基板４と近接する側面５にはんだ６を付けする。このようにしてはんだ６を付けた場合、スリーブ１の開口部の内径は、元の内径よりも大きくなる。

方法（３）によれば、スリーブ１の開口部１ａの内径が空気室３の内径よりも大きくなる理由は、定かではないが、おそらくプローブカード用基板４とスリーブ１との境界面のみならず、プローブカード用基板４と近接するスリーブ１の側面５にはんだ６を付けたとき、はんだ６が溶融状態から冷却状態に移行する際に収縮することにより、はんだ６と接触しているスリーブ１にはんだ６の収縮応力が加わり、スリーブ１の開口部１ａが広げられることに基づくものと考えられる。

したがって、プローブカード用基板４と近接するスリーブ１の側面５にはんだ６を付ける位置を調整することにより、スリーブ１内で形成される空気室３の位置を調整することができる。

方法（３）によれば、図３に示されるように、スリーブ１の封止部をプローブカード用基板４に固定する際に、あらかじめプローブピン２をスリーブ１に挿入した状態でプローブピン２が挿入されていないスリーブ１の一端とプローブカード用基板４との境界面およびプローブカード用基板４と近接するスリーブ１の側面５をはんだ付けし、プローブピン２をスリーブ１から引き抜いた後、再度、プローブピン２をスリーブ１内に挿入することにより、ウエハ検査用プローブカードを製造することができる。この方法（３）によって得られた垂直型プローブは、その直径が小さいので、ウエハ検査用プローブカードに高密度で搭載することができることから、将来のチップが高密度で搭載されたウエハの電気特性の検査にも対応することができる。

図４は、本発明の垂直型プローブが装着されたウエハ検査用プローブカードの他の一実施態様を示す概略説明図である。

図４に示される垂直型プローブに用いられているスリーブ１には、凹部(図示せず)が設けられており、その凹部にプローブピン２の凸部（図示せず）が挿入されている。空気室３は、スリーブ１の凹部とプローブピン２の凸部との間に形成されている。

図４に示される垂直型プローブでは、スリーブ１の凹部とプローブピン２の凸部との接触面積は、スリーブ１の本体の内周面とプローブピン２の外周面との接触面積よりも小さいので、摩擦抵抗を低減させることができる。また、形成されている空気室３における内径、すなわちスリーブ１の凹部の内径は、スリーブ１の本体の外径よりも小さい。したがって、スリーブ１の本体の内周面とプローブピン２の本体の外周面との間隙を大きくしておき、空気室３が形成されるようにスリーブ１の凹部とプローブピン２の凸部との間隙を制御することにより、より小さい力でプローブピン２を作動させることができる。

以上説明したように、本発明の垂直型プローブは、従来のプローブのようなスプリングを必要とせず、その基本的な部品がスリーブおよび円柱形状を有するプローブピンであるので部品数が少なく、しかもその微細化が図られることから、プローブとしての機能を果たすのみならず、ウエハ検査用プローブカードにおけるプローブの高密度化を図ることができる。

このことから、本発明の垂直型プローブをウエハ検査用プローブカードに用いた場合には、ウエハにおける半導体集積回路の導電パッド間の間隔が狭小化された場合であっても、導電パッドにおける通電特性をウエハごと一括して検査することができる。したがって、本発明の垂直型プローブを用いた場合には、従来のウエハをダイシングした後に個々のチップの電気的特性を検査する場合と対比して、検査の作業効率を著しく改善させることができる。

本発明のウエハ検査用プローブカードは、例えば、
(Ａ)プローブピンの一端をマスキングし、
(Ｂ)プローブピンのマスキングが施されていない部分に金属メッキ層を形成させることによってスリーブを形成した後、マスキングを剥離し、
(Ｃ)プローブピンがスリーブに挿入されている状態でプローブカードとスリーブとの境界面およびプローブカードと近接するスリーブの側面をはんだ付けし、
(Ｄ)プローブピンをスリーブから引き抜いた後、再度、プローブピンをスリーブ内に挿入することによっても製造することができる。

この方法でウエハ検査用プローブカードを製造した場合、スリーブがメッキ層によって形成されているため、スリーブとプローブピンとの間隙を精度よく制御することができるという利点がある。

なお、プローブピンの一端をマスキングする前には、スリーブを形成するメッキ層とプローブピンとの離脱を容易にするために、例えば、金メッキ層などのメッキ層があらかじめプローブピンに形成されていることが好ましい。このメッキ層の厚さには特に限定がないが、通常、０．０１〜５μｍ程度であることが好ましい。

プローブピンの一端をマスキングする際に使用されるレジスト剤には、特に限定がなく、通常、金属に使用されているマスキング剤を用いることができる。

次に、プローブピンのマスキングが施されていない部分に金属メッキ層を形成させることによってスリーブを形成することができる。このとき、金属メッキ層としては、例えば、ニッケルメッキ層などが挙げられる。金属メッキ層の厚さは、通常、形成されるスリーブに応じて決定することが好ましい。その金属メッキ層の厚さの一例として、例えば、好ましくは１０〜１００μｍ、より好ましくは２０〜８０μｍ、さらに好ましくは３０〜７０μｍである。

また、金属メッキ層の上には、必要により、例えば、金メッキ層などのメッキ層が形成されていてもよい。このメッキ層は、スリーブに耐食性を付与する保護層としての性質を有する。

このようにして、スリーブを形成させた後に、マスキングをレジスト剥離剤で剥離することにより、プローブが形成される。

プローブが形成された後には、プローブピンがスリーブに挿入されている状態でプローブカードとスリーブとの境界面およびプローブカードと近接するスリーブの側面をはんだ付けし、プローブピンをスリーブから引き抜いた後、再度、プローブピンをスリーブ内に挿入することにより、図３に示される本発明の垂直型プローブが装着されたウエハ検査用プローブカードが得られる。

本発明のウエハ検査用プローブカードは、従来のウエハ検査用プローブカードに使用されているプローブの代わりに、本発明の垂直型プローブを用いることによって製造することができるほか、半導体集積回路の導電パッド間の間隔が狭小化されたウエハが新たに開発された場合には、その狭小化された導電パッド間の間隔に対応した位置に、本発明の垂直型プローブを配置させることにより、その導電パッドに対応したウエハ検査用プローブカードとすることができる。

また、本発明の垂直型プローブは、従来のプローブのようなスプリングを必要とせず、その基本的な部品がスリーブおよび円柱形状を有するプローブピンであるので、部品数が少なくてよいのみならずその微細化が図られるので、プローブとしての機能を果たすばかりでなく、ウエハにおける半導体集積回路の導電パッド間の間隔の狭小化に対応して、ウエハ検査用プローブカードにおけるプローブの高密度化を図ることができる。

次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１
ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製のプローブピン（直径：２５０μｍ、長さ：３ｍｍ）の一方の先端部を、十字形状を有する金型でプレスすることにより、その先端部にクラウン形状を有するプローブピンを作製した。

このプローブピンを、一端が封止された底面（封止部）を有する円筒形状のスリーブ（外径：３５０μｍ、内径：２６０μｍ、長さ：２．５５ｍｍ）の底面と接触するまで挿入した。そのとき、スリーブから突出しているプローブピンの長さ（以下、長さＡという）を測定したところ、０．５ｍｍであった。

次に、このプローブピンが挿入されたスリーブの封止部を、水平に設置した検査基板（厚さ１ｍｍのプリント配線基板）上に垂直に載せ、スリーブと検査基板との接触面および検査基板の接触面から０．７ｍｍまでの範囲のスリーブの側面に、２４０℃の温度で１０秒間加熱溶融させたはんだを付着することにより、スリーブと検査基板とを一体化させ、試験用基板を作製した。

作製した試験用基板を室温にまで冷却し、スリーブからプローブピンを引き抜いた後、再度、引き抜いたプローブピンをスリーブの底面と接触するまで挿入することにより、垂直型プローブを得た。得られた垂直型プローブのスリーブ内に挿入されたプローブピンの先端部とスリーブの底面との間には、空気室が形成されていた。スリーブから突出しているプローブピンの長さ（以下、長さＢという）を測定したところ、１．５ｍｍであった。空気室の長さは、長さＢから長さＡを減じることによって求めたところ、１．０ｍｍであった。

次に、試験用基板に固定されている垂直型プローブが鉛直方向に下向きになるようにして水平状態を保ち、デジタルばね試験器〔日本計測システム(株)製、品番：卓上小荷重タイプＰＲＯ−０１〕に垂直型プローブのプローブピンを押し当て、プローブピンがスリーブの底面と当接するときの加重を計測した。その結果、加重は、１５ｇであり、ウエハに搭載されたチップの電気的特性を検査するときに適した加重（０．１〜８０ｇ）の範囲内にあることが確かめられた。

また、垂直型プローブから突出しているプローブピンをスリーブの底面と当接するまで押し込んだ後、その押し込む力を解除する操作を１サイクルとし、１サイクルに要する時間を０．３秒に設定して連続してこの操作を１００００サイクル行なったが、プローブピンの移動が円滑であり、スリーブから突出しているプローブピンの長さは、試験前後でほとんど変化が認められなかった。

以上の結果から、得られた垂直型プローブは、繰り返しの使用にも耐えうるものであることがわかる。

実施例２
ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製のプローブピン（直径：２５０μｍ、長さ：３ｍｍ）の一方の先端部を、十字形状を有する金型でプレスすることにより、その先端部にクラウン形状を有するプローブピンを作製した。

次に、シアン化金カリウム２〜５ｇ／Ｌ、クエン酸５０ｇ／Ｌおよびクエン酸カリウム７０ｇ／Ｌを含有する水性メッキ浴(ｐＨ：４〜５)に、このプローブピンを浸漬し、浴温２５〜５０℃で電流密度を０．１〜１Ａ／ｄｍ^２に調整することにより、メッキ層の厚さが０．０５μｍとなるまでプローブピンに金メッキを施した。

この金メッキが施されたプローブピンを、シアン化金カリウム６〜１０ｇ／Ｌ、クエン酸６０ｇ／Ｌおよび金属コバルト０．２〜０．５ｇ／Ｌを含有する水性メッキ浴(ｐＨ：３．８〜４．５)に浸漬し、浴温２０〜３０℃で電流密度を０．５〜２Ａ／ｄｍ^２に調整することにより、メッキ層の厚さが１μｍとなるまでプローブピンに金−コバルト合金メッキを施した。

この金−コバルト合金メッキが施されたプローブピンの先端から０．５ｍｍの範囲内に、ネガタイプ厚付け用レジスト〔東京応化工業(株)製、商品名：ＰＭＥＲ Ｎ−ＣＡ ３０００ＰＭ〕を施し、マスクした。

マスクを施したプローブピンを、スルファミン酸ニッケル５００〜７００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル３〜６ｇ／Ｌ、ホウ酸３〜８ｇ／Ｌおよびピット防止剤３〜８ｇ／Ｌを含有する水性メッキ浴(ｐＨ：３．５〜４．５)に浸漬し、浴温４５〜５５℃で電流密度を２〜５Ａ／ｄｍ^２に調整することにより、メッキ層の厚さが５０μｍとなるまでプローブピンにニッケルメッキを施し、プローブピンの周囲にスリーブを形成させた。

次に、このニッケルメッキが施されたプローブピンを、シアン化金カリウム６〜１８ｇ／Ｌ、クエン酸５０ｇ／Ｌおよびクエン酸カリウム７０ｇ／Ｌを含有する水性メッキ浴(ｐＨ：３．０〜６．０)に浸漬し、浴温４０〜５０℃で電流密度を０．１〜１Ａ／ｄｍ^２に調整することにより、メッキ層の厚さが０．０５μｍとなるまでプローブピンのスリーブ部分に金メッキを施した。

この金メッキが施されたプローブピンに付着しているレジストをレジスト剥離剤〔東京応化工業(株)製、商品名：クリーンストリップＨＰ−２〕で剥離した。

一方、インクを転写したい部分のみに開口部が設けられた印刷製版を用い、スキージを摺動させてインクを開口部に充填し、開口部からインクを吐出させてスクリーン印刷法により試験基板用プリント基板に転写した。

前記でレジストを剥離したプローブピンを、この試験基板用プリント基板の印刷部分に載せ、リフロー機により、２４０℃で１０秒間はんだの実装を行った。

作製した試験用プリント基板を室温にまで冷却し、スリーブからプローブピンを引き抜いた後、再度、引き抜いたプローブピンをスリーブの底面と接触するまで挿入することにより、垂直型プローブを得た。

得られた垂直型プローブのスリーブ内に挿入されたプローブピンの先端とスリーブの底面との間には、空気室が形成されていた。スリーブから突出しているプローブピンの長さを測定したところ、１．５ｍｍであった。また、空気室の長さは、１．０ｍｍであった。

次に、試験用基板に固定されている垂直型プローブが鉛直方向に下向きになるようにして水平状態を保ち、デジタルばね試験器〔日本計測システム(株)製、品番：卓上小荷重タイプＰＲＯ−０１〕に垂直型プローブのプローブピンを押し当て、プローブピンがスリーブの底面と当接するときの加重を計測した。その結果、加重は、１５ｇであり、ウエハに搭載されたチップの電気的特性を検査するときに適した加重（０．１〜８０ｇ）の範囲内にあることが確かめられた。

また、垂直型プローブから突出しているプローブピンをスリーブの底面と当接するまで押し込んだ後、その押し込む力を解除する操作を１サイクルとし、１サイクルに要する時間を０．３秒に設定して連続してこの操作を１００００サイクル行なったが、プローブピンの移動が円滑であり、スリーブから突出しているプローブピンの長さは、試験前後でほとんど変化が認められなかった。

以上の結果から、実施例２で得られた垂直型プローブは、繰り返しの使用にも耐えうるものであることがわかる。さらに、実施例２で得られた垂直型プローブは、メッキ層によってスリーブが形成されているので、スリーブとプローブピンとの間隙が精度よく制御されていることがわかる。

また、各実施例で得られた垂直型プローブは、スプリングが不要であるので、そのスリーブの外径を小さくすることができることから、高密度でウエハ検査用プローブカードに搭載することができる。

したがって、本発明の垂直型プローブは、ウエハに搭載されるチップの高密度化にも対応するため、今後のチップの高密度化の要請に貢献することが期待されるものである。

（ａ）は本発明において、スリーブ１内にプローブピン２を空気室３が形成されるように挿入された状態における一実施態様を示し、その中心部での縦断面を示す概略説明図、（ｂ）は本発明の垂直型プローブの一実施態様を示し、その中心部での縦断面を示す概略説明図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の垂直型プローブの他の一実施態様を示し、その中心部での縦断面を示す概略説明図である。 図２（ａ）に示される本発明の垂直型プローブが装着されたウエハ検査用プローブカードの一実施態様を示す概略説明図である。 本発明の垂直型プローブが装着されたウエハ検査用プローブカードの他の一実施態様を示す概略説明図である。

符号の説明

１ スリーブ
１ａ スリーブの開口部
１ｂ 封止部
２ プローブピン
２ａ プローブピンの先端部
３ 空気室
４ プローブカード用基板
５ スリーブのプローブカードと近接する側面
６ はんだ

Claims (5)

1. ウエハに搭載されたチップまたは実装基板の電気的特性を検査するための垂直型プローブであって、その一端が開放されている開口部とその他端が封止されている封止部を有するスリーブ内に円柱形状を有するプローブピンが挿入され、当該スリーブ内に空気室が形成され、スリーブの開口部から空気室に至るまで当該スリーブにテーパが形成され、スリーブの開口部におけるスリーブの内径とプローブピンの直径との差が１０５〜５００μｍであり、空気室と接する部分におけるスリーブの内径とプローブピンの直径との差が０．００１〜１００μｍであることを特徴とする垂直型プローブ。
2. スリーブがプローブピンの表面上で形成されたメッキ層からなる請求項１に記載の垂直型プローブ。
3. 請求項１または２に記載の垂直型プローブが装着されてなるウエハ検査用プローブカード。
4. スリーブをプローブカードに固定する際に、あらかじめプローブピンをスリーブに挿入した状態でプローブピンが挿入されていないスリーブの一端とプローブカードとの境界面およびプローブカード用基板と近接するスリーブの側面をはんだ付けし、プローブピンをスリーブから引き抜いた後、再度、プローブピンをスリーブ内に挿入することを特徴とするウエハ検査用プローブカードの製造法。
5. (Ａ)プローブピンの一端をマスキングし、
   (Ｂ)プローブピンのマスキングが施されていない部分に金属メッキ層を形成させることによってスリーブを形成した後、マスキングを剥離し、
   (Ｃ)プローブピンがスリーブに挿入されている状態でプローブカードとスリーブとの境界面およびプローブカードと近接するスリーブの側面をはんだ付けし、
   (Ｄ)プローブピンをスリーブから引き抜いた後、再度、プローブピンをスリーブ内に挿入することを特徴とするウエハ検査用プローブカードの製造法。