JP5255459B2 - コンタクトプローブ - Google Patents

Description

本発明は、コンタクトプローブ及びコンタクトプローブ用のコンタクトチップに係り、さらに詳しくは、集積回路などの電気的特性試験に使用するコンタクトプローブ、並びに、このようなコンタクトプローブに使用されるコンタクトチップの改良に関する。

一般に、プローブカードは、プローブ基板上に多数のコンタクトプローブを取り付けて構成され、検査対象物の微小電極に対し、プローブの先端を弾性的に接触させることによって、検査対象物の微小電極を外部装置と導通させるための装置であり、例えば、半導体デバイスの電気的特性試験に利用されている。

半導体デバイスの電気的特性試験を行う場合、プローブカード及び半導体ウエハを近づけることによって、コンタクトプローブを半導体デバイスの電極パッドに接触させる。このとき、全てのコンタクトプローブをそれぞれが対応する電極パッドに良好に導通させるために、オーバードライブと呼ばれる動作が行われる。オーバードライブとは、コンタクトプローブが電極パッドに接触すると想定される距離までプローブカード及び半導体ウエハを近づけた状態から、更に両者を近づける動作である。

半導体デバイスには、電極パッド上に半田ボールが形成されているものがあり、このような半導体デバイスの電気的特性試験には、スプリングピン型のコンタクトプローブが用いられる。スプリングピン型のコンタクトプローブは、先端を半田ボールに接触させる棒状のプランジャーと、プランジャーを軸方向に付勢するスプリングを内蔵し、プランジャーを軸方向に移動可能に保持する筒状のバレルとからなる（例えば、特許文献１参照）。

このようなスプリングピン型のコンタクトプローブを用いて、プランジャーの先端に形成されたコンタクト部を半田ボールに接触させ、更にプランジャーを半田ボールに向けて押圧することにより、上記コンタクト部を半田ボールに弾性的に接触させ、当該プランジャーを介して検査対象物の電気的特性の測定が行われる。

半田ボールは略球形であるため、先端が尖ったコンタクトプローブを用いれば、半田ボールに対して点接触となる。半田ボールをコンタクト部で押圧すると、コンタクト部の先端が半田ボールの接触面から外れ、コンタクト部の先端によって、半田ボールの表面に深い傷が形成されることが考えられる。

接触抵抗を安定化させるという観点からは、点接触よりも線接触の方が好ましい。そこで、特許文献１にも開示されているように、従来のコンタクトプローブでは、コンタクト部をクラウン形状に形成し、半田ボールの周辺を囲むように半田ボールに接触させることによって、良好なコンタクトを得ることができ、接触抵抗を低減させることができる。

特開２００４−６９５０８号公報

上述した通り、スプリングピン型のコンタクトプローブは、バレル内のスプリングによって付勢されるプランジャーが、バレル内において軸方向に移動可能に支持される構造を有している。このため、オーバードライブ時に、プランジャーの軸心がバレルの軸心に対して傾斜し、上記コンタクト部を半田ボールの所定の位置に接触させることができない場合があり、接触抵抗を安定化させることが容易ではなかった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、半田ボールなどの球状バンプの表面に深い傷を形成することなく、球状バンプと良好に接触させることができるコンタクトプローブを提供することを目的とする。また、このようなコンタクトプローブのコンタクト部として使用されるコンタクトチップを提供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、長手方向の一端にコンタクト部を有するコンタクトプローブであって、上記コンタクト部が、中間層を２つの外層で挟んだ積層構造からなるとともに、上記中間層の端面と、上記中間層の端面よりも突出する２つの上記外層の端面とによって形成される凹形状からなり、上記外層が、上記一端に向って幅広となる長手方向の切り込みを有する二股形状からなる。

このコンタクトプローブのコンタクト部は、三層構造を有し、２つの外層の端面を中間層の端面よりも突出させることによって、三層構造の端面に２つの外層からなる互いに対向する突出部が形成されている。従って、コンタクトプローブの長手方向の端面に凹形状からなるコンタクト部を容易に形成することができる。しかも、凹部の空隙の幅は、中間層の厚さによって制御することができるため、微小なコンタクト部を精度よく形成することができる。

また、コンタクト部を凹形状にすることにより、半田ボールなどの球状バンプに当接させた場合に、外層からなる２つの突出部によって球状バンプを挟持することができる。このとき、２つの突出部が弾性変形することによって、球状バンプに深い傷を形成することなく、コンタクトプローブを良好に接触させることができる。さらに、外層を二股形状にする切り込みを挟んで、球状バンプに向けて傾斜させた一対のテーパー面が形成される。このため、コンタクト部を球状バンプに当接させれば、上記テーパー面に案内されて、球状バンプが、コンタクト部に対して正しく位置決めされ、良好な接触状態が得られる。また、一対のテーパー面で球状バンプを挟持することによって、切り込みの幅を広げるように外層が弾性変形し、球状バンプに深い傷を形成することなく、コンタクトプローブを良好に接触させることができる。

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、上記外層が、上記コンタクト部を形成する上記中間層側の積層面及び上記一端の端面に、上記外層よりも高硬度の材料からなる被覆層が形成されている。この様な構成により、外層には弾性特性の優れた材料を用いる一方、球状バンプと接触する被覆層には耐摩耗性に優れた高硬度の材料を用いることができる。従って、コンタクトプローブの弾性特性及び耐摩耗性を両立させることができる。

本発明によるコンタクトプローブのコンタクト部は、三層構造を有し、２つの外層の端面を中間層の端面よりも突出させることによって、コンタクトプローブの長手方向の端面に凹形状からなるコンタクト部が形成されている。従って、コンタクトプローブの一端に凹形状からなるコンタクト部を容易に形成することができる。しかも、凹部の空隙の幅は、中間層の厚さによって制御することができるため、微小なコンタクト部を精度よく形成することができる。また、外層からなる２つの突出部によって球状バンプを挟持することができ、これらの突出部が弾性変形することによって、球状バンプに深い傷を形成することなく、コンタクトプローブを良好に接触させることができる。

また、本発明によるコンタクトプローブは、コンタクトプローブの一端に向って幅広となる長手方向の切り込みが外層に形成され、上記一端が二股形状からなる。このため、球状バンプに向けて傾斜させた一対のテーパー面が切り込みを挟んで形成され、これらのテーパー面がガイドとなって、球状バンプが、コンタクト部に対して正しく位置決めされ、良好な接触状態が得られる。また、一対のテーパー面で球状バンプを挟持することによって、切り込みの幅を広げるように外層が弾性変形し、球状バンプに深い傷を形成することなく、コンタクトプローブを良好に接触させることができる。

また、本発明によるコンタクトプローブは、外層よりも高硬度の材料からなる被覆層が、外層上に形成されている。このため、外層には、弾性特性のより優れた材料を用いる一方、球状バンプと接触する被覆層には、耐摩耗性に優れたより高硬度の材料を用いることができる。このため、弾性特性と耐摩耗性を両立することができる。

本発明の実施の形態１によるプローブカード１の概略構成の一例を示した断面図である。 図１のコンタクトプローブ３Ａの一構成例を示した図である。 図２のコンタクトプローブ３Ａの要部を拡大して示した斜視図である。 コンタクトプローブ３Ａを半田ボール２１に接触させた状態を示した図である。 図２及び図３に示したコンタクトプローブ３Ａの製造プロセスの一例を示した工程図である。 本発明の実施の形態２によるコンタクトプローブ３Ｂの一構成例を示した図である。 図６に示したコンタクトプローブ３Ｂの製造プロセスの一例を示した工程図である。 本発明の実施の形態３によるコンタクトプローブ３Ｃの一構成例を示した図である。 図８のコンタクトプローブ３Ｃの要部を拡大して示した斜視図である。 図８及び図９に示したコンタクトプローブ３Ｃの製造プロセスの一例を示した工程図である。 本発明の実施の形態４によるコンタクトプローブ３Ｄの一構成例を示した図である。 図１１に示したコンタクトプローブ３の製造プロセスの一例を示した工程図である。 本実施の形態によるコンタクトチップ５Ａの一構成例を示した斜視図である。 図１３のコンタクトチップ５Ａを用いたコンタクトプローブ３Ｅの一例を示した図である。 図１３に示したコンタクトチップ５Ａの製造プロセスの一例を示した工程図である。 図１５に続いて、図１３に示したコンタクトチップ５Ａの製造プロセスの一例を示した工程図である。 本発明の実施の形態６によるコンタクトチップ５Ｂの一構成例を示した斜視図である。 図１７に示したコンタクトプローブ３の製造プロセスの一例を示した工程図である。

実施の形態１．
〔プローブカード〕
図１は、本発明の実施の形態１によるプローブカード１の概略構成の一例を示した断面図である。このプローブカード１は、２以上のコンタクトプローブ３Ａ、下部ガイド板１０２、上部ガイド板１０３、カード基板１０１及び補強ブロック１０４からなる。カード基板１０１は水平に配置され、その下面に対向させて検査対象物が配置される。コンタクトプローブ３Ａは、カード基板１０１の下面側に垂直に配置されている。

下部ガイド板１０２及び上部ガイド板１０３は、コンタクトプローブ３Ａを保持する保持手段であり、セラミックなどの絶縁性材料からなる。下部ガイド板１０２は、カード基板１０１の下面側に、上部ガイド板１０３を挟んだ状態で、ネジなどによって固定されている。下部ガイド板１０２の上面には凹部１０２ａが形成されており、この凹部１０２ａを上部ガイド板１０３と対向させた状態で、上部ガイド板１０３及び下部ガイド１０２を重ね合わせることにより、これらのガイド板１０２，１０３の間に、コンタクトプローブ３Ａが弾性変形するための中空領域１０５が形成される。

カード基板１０１は、電極が形成された薄い平板状の絶縁部材からなり、その中央付近には、上部ガイド板１０３上におけるコンタクトプローブ３Ａの配設領域を露出させるための開口部１０１ａが設けられている。各コンタクトプローブ３Ａは、開口部１０１ａを介してカード基板１０１上の電極と配線される。

補強ブロック１０４は、カード基板１０１を補強するためのステンレス製の金属ブロックであり、カード基板１０１の上面に接合されている。この補強ブロック１０４には、カード基板１０１の開口部１０１ａを露出させるための開口部１０４ａが形成されている。

コンタクトプローブ３Ａは、検査対象物上に形成された半田ボールに対し、弾性的に当接させる棒状のプローブである。各コンタクトプローブ３Ａは、上部ガイド板１０３及び下部ガイド板１０２によって支持され、検査対象物と対向するように、カード基板１０１の下面側に固定されている。また、各コンタクトプローブ３Ａは、格子状に等間隔で整列配置され、その配列間隔は、検査対象物上に形成された半田ボールの配列間隔に一致させている。

〔コンタクトプローブ〕
図２は、図１のコンタクトプローブ３Ａの一構成例を示した図である。このコンタクトプローブ３Ａは、細い棒状体からなり、その長手方向の一端には、半田ボールと接触させるコンタクト部３１が形成されている。また、上記長手方向の他端には、カード基板１０１の配線と接続される接続部３２が形成されている。

また、コンタクト部３１及び接続部３２の間には、緩やかに湾曲するとともに、両側から緩やかに幅が細くなる弾性変形部３３が形成されている。コンタクトプローブ３Ａは、この弾性変形部３３が中空領域１０５内に位置するように取り付けられているため、オーバードライブ時に、半田ボール２１からの反力を受けて、弾性変形部３３が弾性的に変形し、検査対象物２２まで距離の変化（オーバードライブ量）を吸収している。

オーバードライブによって弾性変形部３３が湾曲する方向は、弾性変形部３３の形状によって予め定められている。このため、隣り合って配設されるコンタクトプローブ３Ａは、オーバードライブ時に互いに接触することがないように、弾性変形部３３の湾曲方向を一致させ、同じ方向に弾性変形するように配設される。

図３は、図２のコンタクトプローブ３Ａの要部を拡大して示した斜視図である。コンタクトプローブ３Ａは、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３の三層構造からなる。これらの各層１１〜１３は、いずれも導電性材料を電気めっきすることにより積層形成されている。また、いずれも細長い積層面を有し、その長手方向の一端にコンタクト部３１が形成されている。

コンタクト部３１は、中間層１２の端面を第１外層１１及び第２外層１３の端面よりも後退させて形成される凹形状からなる。すなわち、第１外層１１及び第２外層１３は、長手方向の一端において、中間層１２の端面よりも突出させた突出部３１ａをそれぞれ有し、コンタクト部３１は、空隙３１ｄを挟んで互いに対向する２つの突出部３１ａによって形成される。

また、各突出部３１ａは、その先端から長手方向に切り込み３１ｂが形成され、一対の挟持片３１ｃに分岐された二股形状となっている。この切り込み３１ｂは、突出部３１ａの先端に向かって幅が広がっている。このため、一対の挟持片３１ｃの対向面は、先端側に向かって傾斜するテーパー面となり、各挟時片３１ｃは、先端側がより細くなっている。また、切り込み３１ｂの根元部分（最深部）は、オーバードライブ時における応力集中を抑制するために、円弧形状に形成されており、その幅は、切り込み３１ｂの最小幅よりも広くなっている。つまり、切り込み３１ｂは、二等辺三角形の頂点に円形を重ねた鍵穴のような形状になっている。

図４は、コンタクトプローブ３Ａを半田ボール２１に接触させた状態を示した図である。コンタクトプローブ３Ａを用いて電気的特性試験を行う場合、検査対象物２２をカード基板１０１の下面に接近させて、コンタクトプローブ３Ａと、検査対象物２２上の半田ボール２１とを導通させる。この状態で、コンタクトプローブ３Ａを介して、テスター装置（不図示）と検査対象物２２との間で信号を入出力することにより、検査対象物２２の電気的特性試験が行われる。

半田ボール２１は、検査対象物２２の電極端子上に形成された球状バンプであり、通常は、錫（Ｓｎ）と鉛（Ｐｂ）からなる共晶半田が用いられている。なお、球状バンプは完全な球体である必要はない。

コンタクトプローブ３Ａ及び検査対象物２２を近づけると、コンタクト部３１の４つの挟持片３１ｃが半田ボール２１に接触する。この状態から両者を更に近づけるオーバードライブを行えば、各挟持片３１ｃを半田ボール２１の表面に線接触させた状態を維持しつつ、各挟持片３１ｃをラッパ状に広げるように弾性変形させ、半田ボール２１の上部をコンタクト部３１内の空間に押し込むことができる。このため、半田ボール２１に深い傷を形成することなく、半田ボール２１の表面に形成されている酸化膜を削り取り、良好な電気的接触が得られる。

オーバードライブを行うことによって、２つの突出部３１ａは、互いに遠ざかるように外側へ弾性変形する。また、対をなす挟持片３１ｃも、互いに遠ざかるように外側へ弾性変形する。つまり、４つの挟持片３１ｃは、コンタクト部３１の中心から遠ざかるように放射状に弾性変形する。その結果、４つの挟時片３１ｃで囲まれたコンタクト部３１内の空間が広がり、当該空間内に半田ボール２１の上部が押し込まれる。

また、オーバードライブ前は、各挟持片３１ｃの端面に隣接する辺が、半田ボール２１と接触しているが、オーバードライブが開始され、各挟持片３１ｃが放射状に広がりはじめると、各挟持片３１ｃのテーパー面によって半田ボール２１が挟持される。つまり、テーパー面に隣接する内側の辺が、半田ボール２１と線接触している状態となる。このため、オーバードライブ中、半田ボール２１は、各挟時片３１ｃのテーパー面に案内されて、コンタクト部３１に対して正しく位置決めされ、半田ボール２１の上部をコンタクト部３１内の空間に確実に押し込むことができる。

また、線接触によって、適度な押圧力でコンタクト部３１と半田ボール２１とを接触させることができるので、半田ボール２１に深い傷を形成することなく、半田ボール２１の表面に形成されている酸化膜を削り取ることができる。さらに、オーバードライブ後も、コンタクト部３１が半田ボール２１と線接触しているため、良好な電気的接触が得られる。

コンタクトプローブ３Ａは、弾性を有する導電性材料で形成することが好ましい。第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３を全て同じ導電性材料で形成する場合であれば、例えば、ニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ベリリウム銅（Ｂｅ−Ｃｕ）などの導電性材料を用いることができる。また、金（Ａｕ）を１０重量％、白金（Ｐｔ）を１０重量％、パラジウム（Ｐｄ）を３５重量％、銀（Ａｇ）を３０重量％含有し、その他が銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）からなる合金で形成することもできる。

また、第１外層１１及び第２外層１３を同一の導電性材料で形成し、中間層１２をこれとは異なる材料で形成することもできる。例えば、中間層１２には、ニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）などの弾性材料を用い、第１外層１１及び第２外層１３には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）などの導電性材料を用いることもできる。挟持片３１ｃを形成する第１外層１１及び第２外層１３をより導電性に優れた材料で形成し、中間層１２をより弾性を有する材料で形成すれば、中間層１２によってコンタクトプローブ３Ａの弾性力が保持され、第１外層１１及び第２外層１３によってコンタクトプローブ３Ａの抵抗を小さくすることができる。

〔コンタクトプローブの製造プロセス〕
微細加工技術の進歩に伴って半導体デバイスが高集積化され、半導体デバイス上の電極端子も狭ピッチ化されている。このような半導体デバイスの電気的特性試験を行うコンタクトプローブ３Ａは、半導体デバイス上の各半田ボール２１に対向させて、コンタクトプローブ３Ａを狭ピッチで配列させる必要があり、各コンタクトプローブ３Ａをより細く加工しなければならない。

このため、本実施の形態に係るコンタクトプローブ３Ａ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製する技術である。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。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の（ａ）〜（ｇ）は、図２及び図３に示したコンタクトプローブ３Ａ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３Ａを製造する場合、まず、図５（ａ）に示すように、プローブ製造用の基板１０上に、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３を形成する導電性材料とは異なる材料、例えば、銅（Ｃｕ）からなる犠牲膜４１を形成する。

この犠牲膜４１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５１を形成する。この第１レジスト層５１は選択的に露光され、部分的に除去される。このようにして第１レジスト層５１が除去された領域に、電気めっきにより第１外層１１が積層形成され、図５（ｂ）に示された状態となる。その後、第１レジスト層５１が完全に除去され、第１レジスト層５１の除去によって露出した犠牲膜４１上に、電気めっきにより犠牲膜４１と同じ導電性材料からなる第１犠牲層４２が形成され、図５（ｃ）に示された状態となる。

次に、第１外層１１及び第１犠牲層４２上に、フォトレジストを塗布して第２レジスト層５２を形成する。この第２レジスト層５２は選択的に露光され、部分的に除去される。第２レジスト層５２が除去された領域には、第１外層１１が露出しており、この第１外層１１上に電気めっきにより中間層１２が形成され、図５（ｄ）に示された状態となる。その後、第２レジスト層５２が完全に除去され、第２レジスト層５２の除去によって露出した第１外層１１及び第１犠牲層４２上に、電気めっきにより犠牲膜４１と同じ導電性材料からなる第２犠牲層４３が形成され、図５（ｅ）に示された状態となる。

次に、中間層１２及び第２犠牲層４３上に、フォトレジストを塗布して第３レジスト層５３を形成する。この第３レジスト層５３は選択的に露光され、部分的に除去される。第３レジスト層５３が除去された部分には、中間層１２及び第２犠牲層４３が露出しており、これらの中間層１２及び第２犠牲層４３上に電気めっきにより第２外層１３が形成され、図５（ｆ）に示された状態となる。

その後、第３レジスト層５３が完全に除去され、さらに、第２犠牲層４３、第１犠牲層４２及び犠牲膜４１が完全に除去され、図５（ｇ）に示したコンタクトプローブ３Ａが得られる。

この様にして、中間層１２が積層形成される形成領域と、第１外層１１及び第２外層１３が積層形成される形成領域とを異ならせることにより、コンタクトプローブ３Ａの長手方向の一端において、中間層１２よりも第１外層１１及び第２外層１３を突出させ、凹形状からなるコンタクト部３１を簡単に形成することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、カード基板１０１と接続される接続部３２が、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３によって形成されているコンタクトプローブ３Ａの例について説明した。これに対し、本実施の形態では、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３を横断する接続部６１が、電気めっきによって形成されたコンタクトプローブ３Ｂについて説明する。

図６は、本発明の実施の形態２によるコンタクトプローブ３Ｂの一構成例を示した図である。このコンタクトプローブ３Ｂは、図２のコンタクトプローブ３Ａ（実施の形態１）と比較すると、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３とは異なる導電性材料からなり、これらの各層１１〜１３に隣接する接続部６１を有する点で異なる。なお、本実施の形態によるコンタクトプローブ３Ｂは、この相違点を除き、上記実施の形態１のコンタクトプローブ３Ａの構成と同一であるため、同じ構成部分については同じ符号を付して、説明を省略する。

接続部６１は、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３を形成した後、これらの各層１１〜１３の端面に接合するように電気めっきにより形成される。接続部６１には、カード基板１０１の配線との接触抵抗を小さくすることができる材料が用いられる。例えば、金（Ａｕ）や、白金族元素である白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）又はイリジウム（Ｉｒ）から選択される接触抵抗の小さい導電性材料が用いられる。

図７の（ａ）〜（ｄ）は、図６に示したコンタクトプローブ３Ｂの製造プロセスの一例を示した工程図であり、接続部６１を形成する工程が示されている。なお、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３を形成する工程は、図５の場合（実施の形態１）と同様であり、重複する説明は省略する。

図７（ａ）には、図５（ｆ）と同じ状態が示されている。この状態から第３レジスト層５３を完全に除去した後、フォトレジストを塗布して第４レジスト層５４を形成する。その後、この第４レジスト層５４の表面を選択的に露光し、第４レジスト層５４を部分的に除去することにより、開口部５４ａが形成される。開口部５４ａは、コンタクト部３１とは反対側に形成され、第２外層１３の幅と同一の幅を有する開口であり、第２外層１３に隣接する第２犠牲層４３を露出させる。この第２犠牲層４３と、その下層の第１犠牲層４２及び犠牲膜４１とをエッチングし、開口部５４ａの大きさに合わせて除去すれば、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３の端面を露出させることができる。図７（ｂ）には、この状態が示されている。

次に、第４レジスト層５４を完全に除去した後、再びフォトレジストを塗布して第５レジスト層５５を形成する。その後、この第５レジスト層５５の表面を選択的に露光し、第５レジスト層５５を部分的に除去することにより、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３の端面を露出させる開口部５５ａがコンタクト部３１とは反対側に形成される。そして、これらの端面に導電性材料を電気めっきすることにより、接続部６１が形成される。その後に、第５レジスト層５５を除去し、さらに第２犠牲層４３、第１犠牲層４２及び犠牲膜４１を除去することにより、図７（ｄ）に示すように、長手方向の一端にコンタクト部３１を有し、他端に接続部６１を有するコンタクトプローブ３Ｂが得られる。

実施の形態３．
実施の形態１では、第１外層１１及び第２外層１３からなる突出部３１ａが半田ボール２１を直接挟持するコンタクトプローブ３Ａの例について説明した。これに対し、本実施の形態では、各突出部３１ａの表面に被覆層７１が形成され、当該被覆層７１を介して半田ボール２１を挟持するコンタクトプローブ３Ｃについて説明する。

図８は、本発明の実施の形態３によるコンタクトプローブ３Ｃの一構成例を示した図である。また、図９は、図８のコンタクトプローブ３Ｃの要部を拡大して示した斜視図である。このコンタクトプローブ３Ｃは、図２のコンタクトプローブ３Ａ（実施の形態１）と比較すると、コンタクト部３１を構成する４つの挟持片３１ｃの表面に被覆層７１が形成されている点で異なる。このコンタクトプローブ３Ｃは、この相違点を除き、実施の形態１によるコンタクトプローブ３Ａの構成と同一であるため、同じ構成部分については同じ符号を付して、説明を省略する。

被覆層７１は、第１外層１１及び第２外層１３とは異なる導電性材料からなる薄膜層であり、コンタクト部３１の表面に電気めっきによって形成されている。半田ボール２１と接触させるコンタクト部３１の表面を第１外層１１及び第２外層１３と異なる材料で被覆することにより、耐摩耗性を向上させ、あるいは、接触抵抗を抑制することができる。また、被覆層７１を形成することによって、第１外層１１及び第２外層１３の材料選択の自由度を向上させることができる。

例えば、第１外層１１及び第２外層１３には、ヤング率のより大きな導電性材料を用いる一方、被覆層７１には、より高硬度の導電性材料を用いることによって、弾性特性と耐摩耗性とを両立することができる。あるいは、第１外層１１及び第２外層１３には、抵抗率のより小さい導電性材料用いる一方、被覆層７１には、より高硬度の導電性材料を用いることによって、プローブ低抵抗化と耐摩耗性とを両立することができる。

このような被覆層７１は、半田ボール２１との接触面に形成されていればよく、コンタクト部３１の表面全体に形成されている必要はない。すなわち、第１外層１１及び第２外層１３の先端側の端面と、中間層１２側の積層面（つまり内面）に被腹膜７１が形成されていればよい。図９に示したコンタクトプローブ３Ｃは、被覆層７１の形成時に基板１０上の犠牲膜４１と対向している第１外層の外面以外に被覆層７１が形成されている。この様な構成にすることにより、コンタクト部３１の表面全体を被覆する場合に比べて、製造プロセスが簡単になり、安価に製造することができる。

被覆層７１には、接触抵抗が小さく、耐摩耗性に優れた導電性材料が用いられることが好ましい。例えば、ロジウム（Ｒｈ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）又はこれらの金属を含む合金（例えばパラジウムコバルト合金（Ｐｄ−Ｃｏ））などの導電性材料を用いることができる。また、金（Ａｕ）など導電性に優れた導電性材料を用いることもできる。

突出部３１ａをロジウム（Ｒｈ）などの高硬度の導電性材料からなる被覆層７１で覆う場合であれば、第１外層１１及び第２外層１３を金（Ａｕ）など導電性に優れた材料で形成し、中間層１２をパラジウムコバルト合金（Ｐｄ−Ｃｏ）などの弾性を有する材料で形成することもできる。このように構成することにより、中間層１２によりコンタクトプローブ３の弾性力を保持し、第１外層１１及び第２外層１３により電気抵抗を小さくし、被覆層７１により半田ボールと接触した際の摩耗を抑制することができる。

図１０の（ａ）〜（ｄ）は、図８及び図９に示したコンタクトプローブ３Ｃの製造プロセスの一例を示した工程図であり、被覆層７１を形成する工程が示されている。なお、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３を形成する工程は、図５の場合（実施の形態１）と同様であり、重複する説明は省略する。

図１０（ａ）には、図５（ｆ）と同じ状態が示されている。この状態から第３レジスト層５３を完全に除去した後、フォトレジストを塗布して第４レジスト層５４を形成する。その後、この第４レジスト層５４の表面を選択的に露光し、第４レジスト層５４を部分的に除去することにより、開口部５４ｂが形成される。開口部５４ｂは、コンタクト部３１側に形成され、第２外層１３の幅よりも大きな幅を有する開口であり、第２外層１３に隣接する第２犠牲層４３を露出させる。この第２犠牲層４３と、その下層の第１犠牲層４２と及び犠牲膜４１とをエッチングし、開口部５４ｂの大きさに合わせて除去すれば、第１外層１１の下面を除くコンタクト部３１の表面を露出させることができる。図１０（ｂ）には、この状態が示されている。

次に、第４レジスト層５４を完全に除去した後、再びフォトレジストを塗布して第５レジスト層５５を形成する。その後、この第５レジスト層５５の表面を選択的に露光し、第５レジスト層５５を部分的に除去することにより、コンタクト部３１を構成する第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３の表面を露出させる開口部５５ｂが形成される。そして、この表面に導電性材料を電気めっきすることにより、被覆層７１が形成される。その後に、第５レジスト層５５を除去し、さらに第２犠牲層４３、第１犠牲層４２、犠牲膜４１を除去することにより、図１０（ｄ）に示すように、被覆層７１が形成されたコンタクト部３１を有するコンタクトプローブ３Ｃが得られる。

実施の形態４．
本実施の形態では、実施の形態２において詳述した接続部６１を有するとともに、実施の形態３において詳述した被覆層７１がコンタクト部３１に形成されたコンタクトプローブ３Ｄについて説明する。

図１１は、本発明の実施の形態４によるコンタクトプローブ３Ｄの一構成例を示した図である。このコンタクトプローブ３Ｄは、図２のコンタクトプローブ３Ａ（実施の形態１）と比較すると、接続部６１及び被覆層７１を有する点で異なる。接続部６１の構成は、実施の形態２と同様であり、被覆層７１の構成は、実施の形態３と同様である。

図１２の（ａ）〜（ｅ）は、図１１に示したコンタクトプローブ３の製造プロセスの一例を示した工程図であり、被覆層７１及び接続部６１を形成する工程が示されている。なお、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３を形成する工程は、図５の場合（実施の形態１）と同様であり、重複する説明は省略する。

図１２（ａ）には、図５（ｆ）と同じ状態が示されている。この状態から第３レジスト層５３を完全に除去した後、再びフォトレジストを塗布して第４レジスト層５４を形成する。その後、この第４レジスト層５４の表面を選択的に露光し、第４レジスト層５４を部分的に除去することにより、開口部５４ａ及び５４ｂが形成される。これらの開口部５４ａ，５４ｂ内で露出する第２犠牲層４３と、その下層の第１犠牲層４２及び犠牲膜４１とをエッチングにより除去すれば、接続部６１が形成される端面と、コンタクト部３１の表面を露出させることができる。図１２（ｂ）には、この状態が示されている。

次に、第４レジスト層５４を完全に除去した後、フォトレジストを塗布して第５レジスト層５５を形成する。その後、この第５レジスト層５５の表面を選択的に露光し、第５レジスト層５５を部分的に除去することにより、コンタクト部３１の表面を露出させる開口部５５ｂが形成される。そして、この表面に導電性材料を電気めっきすることにより、被覆層７１が形成される。この状態が、図１２（ｃ）に示されている。

次に、第５レジスト層５５を完全に除去した後、フォトレジストを塗布して第６レジスト層５６を形成する。その後、この第６レジスト層５６の表面を選択的に露光し、第６レジスト層５６を部分的に除去することにより、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３の端面を露出させる開口部５６ａがコンタクト部３１とは反対側に形成される。そして、これらの端面に導電性材料を電気めっきすることにより、接続部６１が形成される。その後に、第６レジスト層５６を完全に除去し、さらに第２犠牲層４３、第１犠牲層４２、犠牲膜４１を除去することにより、図１２（ｅ）に示すように、コンタクト部３１に被覆層７１が形成され、コンタクト部３１とは反対側の端部に接続部６１が形成されたコンタクトプローブ３Ｄが得られる。

実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、棒状のコンタクトプローブ３Ａ〜３Ｄの例について説明した。これに対し、本実施の形態では、コンタクト部３１を有し、棒状のプローブ本体７の一端に固着して使用されるコンタクトチップ５Ａについて説明する。

図１３は、本実施の形態によるコンタクトチップ５Ａの一構成例を示した斜視図である。また、図１４は、図１３のコンタクトチップ５Ａを用いたコンタクトプローブ３Ｅの一例を示した図である。このコンタクトチップ５Ａは、図２及び図３のコンタクトプローブ３Ａ（実施の形態１）と比較すると、バンプ部８１を有するチップ形状である点で異なっている。なお、実施の形態１によるコンタクトプローブ３Ａと同じ構成部分については同じ符号を付して、説明を省略する。

コンタクトチップ５Ａは、コンタクトプローブ３Ｅのコンタクト部３１として機能するチップ部品であり、その一端には、コンタクトプローブ３Ａと同じコンタクト部３１が形成されている。また、コンタクトチップ５Ａの他端には、バンプ部８１が形成され、このバンプ部８１が棒状のプローブ本体７の一端に固着される。

プローブ本体７の他端には、カード基板１０１の配線と接続するための接続部３２が形成され、コンタクトチップ５Ａ及び接続部３２の間には、オーバードライブ時に弾性変形させる弾性変形部３３とが形成されている。つまり、コンタクトチップ５Ａは、接続部３２又は６１や、弾性変形部３３を有しておらず、上記コンタクトプローブ３Ａ〜３Ｄに比べて、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３からなる三層構造部分の長さが短くなっている。

バンプ部８１は、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３を横断するめっき層であり、これらの層１１〜１３の端面に対し、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３よりも融点が低い金属材料、例えば、半田を電気めっきすることにより形成されている。

この様にして、コンタクトプローブ３Ｅをプローブ本体７及びコンタクトチップ５Ａに分離して製造し、その後に両者を固着することによって、プローブ本体７の長さや弾性特性を異ならせれば、同一のコンタクトチップ５Ａを用いて、特性の異なるコンタクトプローブ３Ｅを製造することができる。従って、球状バンプ２１に良好に接触させることができるコンタクトプローブを安価に製造することができる。

図１５及び図１６の（ａ）〜（ｉ）は、図１３に示したコンタクトチップ５Ａの製造プロセスの一例を示した工程図である。（ａ）〜（ｆ）には、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３を形成する工程が示されており、上記実施の形態１と比較すれば、各層の長さが異なる点を除き同一の工程である。

図１６（ｆ）には、図５（ｆ）と同じ状態が示されている。この状態から第３レジスト層５３を完全に除去した後、フォトレジストを塗布して第４レジスト層５４を形成する。その後、この第４レジスト層５４の表面を選択的に露光し、第４レジスト層５４を部分的に除去することにより、開口部５４ａが形成される。開口部５４ａは、コンタクト部３１とは反対側に形成され、第２外層１３の幅と同一の幅を有する開口であり、第２外層１３に隣接する第２犠牲層４３を露出させる。この第２犠牲層４３と、その下層の第１犠牲層４２及び犠牲膜４１とをエッチングし、開口部５４ａの大きさに合わせて除去すれば、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３の端面を露出させることができる。図１６（ｇ）にはこの状態が示されている。

次に、第４レジスト層５４を完全に除去した後、再びフォトレジストを塗布して第５レジスト層５５を形成する。その後、この第５レジスト層５５の表面を選択的に露光し、第５レジスト層５５を部分的に除去することにより、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３の端面を露出させる開口部５５ａがコンタクト部３１とは反対側に形成される。そして、これらの端面に導電性材料を電気めっきすることにより、バンプ部８１が形成される。その後に、第５レジスト層５５を完全に除去し、さらに第２犠牲層４３、第１犠牲層４２及び犠牲膜４１を除去することにより、図１６（ｄ）に示すように、一端にコンタクト部３１を有し、他端にバンプ部８１を有するコンタクトチップ５Ａが得られる。

実施の形態６．
実施の形態５では、実施の形態１の場合と同じコンタクト部３１を有するコンタクトチップ５Ａの例について説明した。これに対し、本実施の形態では、実施の形態３と同様にして被覆層７１が形成されたコンタクト部３１を有するコンタクトチップ５Ｂについて説明する。

図１７は、本発明の実施の形態６によるコンタクトチップ５Ｂの一構成例を示した斜視図である。このコンタクトチップ５Ｂは、図１３のコンタクトチップ５Ａ（実施の形態５）と比較すると、コンタクト部３１を構成する４つの挟持片３１ｃの表面に被覆層７１が形成されている点で異なる。このコンタクトチップ５Ｂは、この相違点を除き、実施の形態５によるコンタクトチップ５Ａの構成と同一であるため、同じ構成部分については同じ符号を付して、説明を省略する。

被覆層７１は、実施の形態３における被覆層７１と同じものである。すなわち、第１外層１１及び第２外層１３とは異なる導電性材料からなる薄膜層であり、コンタクト部３１の表面に電気めっきによって形成されている。半田ボール２１と接触させるコンタクト部３１の表面に被覆層７１を形成することにより、耐摩耗性を向上させ、あるいは、接触抵抗を抑制することができる。また、被覆層７１を形成することによって、第１外層１１及び第２外層１３の材料選択の自由度を向上させることできる。

図１８の（ａ）〜（ｅ）は、図１７に示したコンタクトプローブ３の製造プロセスの一例を示した工程図であり、被覆層７１及びバンプ部８１を形成する工程が示されている。なお、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３を形成する工程は、図１５及び図１６の場合（実施の形態５）と同様であり、重複する説明は省略する。

図１８（ａ）には、図１６（ｆ）と同じ状態が示されている。この状態から第３レジスト層５３を完全に除去した後、フォトレジストを塗布して第４レジスト層５４を形成する。その後、この第４レジスト層５４の表面を選択的に露光し、第４レジスト層５４を部分的に除去することにより、開口部５４ａ及び５４ｂが形成される。これらの開口部５４ａ，５４ｂ内で露出する第２犠牲層４３と、その下層の第１犠牲層４２及び犠牲膜４１とをエッチングにより除去すれば、バンプ部８１が形成される端面と、コンタクト部３１の表面を露出させることができる。図１８（ｂ）にはこの状態が示されている。

次に、第４レジスト層５４を完全に除去した後、フォトレジストを塗布して第５レジスト層５５を形成する。その後、この第５レジスト層５５の表面を選択的に露光し、第５レジスト層５５を部分的に除去することにより、コンタクト部３１の表面を露出させる開口部５５ｂが形成される。そして、この表面に導電性材料を電気めっきすることにより、被覆層７１が形成される。この状態が、図１８（ｃ）に示されている。

次に、第５レジスト層５５を完全に除去した後、フォトレジストを塗布して第６レジスト層５６を形成する。その後、この第６レジスト層５６の表面を選択的に露光し、第６レジスト層５６を部分的に除去することにより、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３の端面を露出させる開口部５６ａがコンタクト部３１とは反対側に形成される。そして、これらの端面に導電性材料を電気めっきすることにより、バンプ部８１が形成される。その後に、第６レジスト層５６を除去し、さらに第２犠牲層４３、第１犠牲層４２、犠牲膜４１を除去することにより、図１８（ｅ）に示すように、コンタクト部３１に被覆層７１が形成され、コンタクト部３１とは反対側の端部にバンプ部８１が形成されたコンタクトチップ５Ｂが得られる。

なお、上記各実施の形態では、第１外層１１、中間層１２及び第２外層１３が同じ導電性材料からなる場合の例について説明したが、この様な場合には限定されない。例えば、中間層１２をニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）等の弾性に優れた金属材料で形成し、第１外層１１及び第２外層１３を金（Ａｕ）などの導電性に優れる材料で形成することができる。さらに、第１外層１１及び第２外層１３を金（Ａｕ）などの導電性に優れる材料で形成する場合には、突出部の表面にロジウム（Ｒｈ）などの高硬度の導電性材料で被覆層を形成することにより、コンタクト部の摩耗を抑制できる。

１ プローブカード
３Ａ〜３Ｅ コンタクトプローブ
５Ａ〜５Ｂ コンタクトチップ
７ プローブ本体
１０ プローブ製造用の基板
１１ 第１外層
１２ 中間層
１３ 第２外層
２１ 半田ボール
２２ 検査対象物
３１ コンタクト部
３１ａ 突出部
３１ｃ 挟持片
３１ｄ 空隙
３２ 接続部
３３ 弾性変形部
４１〜４３ 犠牲膜
５１〜５６ レジスト層
５４ａ，５４ｂ，５６ａ 開口部
６１ 接続部
７１ 被覆層
８１ バンプ部
１０１ カード基板
１０２ 下部ガイド板
１０３ 上部ガイド板
１０４ 補強ブロック

Claims (2)

1. 長手方向の一端にコンタクト部を有するコンタクトプローブにおいて、
   上記コンタクト部は、中間層を２つの外層で挟んだ積層構造からなるとともに、上記中間層の端面と、上記中間層の端面よりも突出する２つの上記外層の端面とによって形成される凹形状からなり、
   上記外層は、上記一端に向って幅広となる長手方向の切り込みを有する二股形状からなることを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 上記外層は、上記コンタクト部を形成する上記中間層側の積層面及び上記一端の端面に、上記外層よりも高硬度の材料からなる被覆層が形成されてい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。

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