KR102092430B1

KR102092430B1 - 전기적 접촉자

Info

Publication number: KR102092430B1
Application number: KR1020157011378A
Authority: KR
Inventors: 뎃페이 기무라; 노리유키 후쿠시마; 아츠오 우라타; 나오키 아리타; 도모유키 다케다
Original assignee: 일본전자재료(주)
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2020-03-23
Also published as: TW201812313A; CN104755943A; US9774121B2; US9972933B2; TWI613450B; TW201443441A; TWI645196B; JPWO2014087906A1; CN104755943B; CN108333394B; KR20150092094A; JP6457814B2; CN108333394A; JP6560388B2; WO2014087906A1; JP2018091870A; US20150280345A1; US20170346211A1

Abstract

콘택트 프로브가 가이드판과 간섭하는 것에 의한 절삭 부스러기가 발생하는 것을 억제하는 것을 목적으로 한다.
(해결 수단) 중간의 금속층 (12) 을 외측의 금속층 (11, 13) 사이에 끼운 적층 구조를 갖고, 검사 대상물에 맞닿게 하는 콘택트부 (2) 와, 길이 방향의 압축력에 의해 미리 정해진 만곡 방향 (N) 으로 만곡하도록 탄성 변형하는 탄성 변형부 (4) 와, 콘택트부 (2) 및 탄성 변형부 (4) 의 사이에 형성되고, 콘택트부 (2) 가 길이 방향으로 이동 가능해지도록 가이드판 (120) 의 관통공 (121) 에 의해 지지되는 선단부 (3) 를 구비하고, 탄성 변형부 (4) 의 만곡 방향 (N) 및 그 반대 방향 (N') 에 형성되는 선단부 (3) 의 측면이 3 개의 금속층 (11 ∼ 13) 으로 구성되고, 당해 측면에 있어서, 중간의 금속층 (12) 이 외측의 금속층 (11, 13) 보다 돌출하도록 구성된다.

Description

전기적 접촉자{ELECTRICAL CONTACT}

본 발명은, 전기적 접촉자에 관련되며, 더욱 상세하게는, 탄성 변형부의 탄성 변형을 수반하여 콘택트부를 전극 단자에 접촉시키는 전기적 접촉자, 예를 들어, 반도체 디바이스의 전기적 특성 시험에 사용되는 콘택트 프로브의 개량에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 전기적 특성 시험은, 배선 기판 상에 다수의 콘택트 프로브가 형성된 프로브 카드에 반도체 웨이퍼를 접근시킴으로써, 각 콘택트 프로브를 반도체 웨이퍼 상의 전극 패드와 접촉시키고, 콘택트 프로브를 개재하여 테스트 신호를 입출력함으로써 실시된다.

콘택트 프로브와 전극 패드를 접촉시킬 때, 양자가 접촉하기 시작하는 상태에 이른 후, 또한 프로브 카드에 반도체 웨이퍼를 접근시키는 처리가 실시된다. 이와 같은 처리를 오버드라이브라고 부르고, 또, 오버드라이브의 거리를 오버드라이브량이라고 부르고 있다. 오버드라이브는, 콘택트 프로브를 탄성 변형시키는 처리이며, 오버드라이브를 실시함으로써, 전극 패드의 높이나 콘택트 프로브의 높이에 편차가 있어도, 모든 콘택트 프로브를 전극 패드와 확실히 접촉시킬 수 있다.

본원의 발명자들은, 이전의 특허 출원에 있어서, 콘택트 프로브의 고주파 특성을 향상시키는 방법에 대하여 제안하였다 (특허문헌 1). 특허문헌 1 에 기재된 콘택트 프로브는, 공극을 개재하여 주면 (主面) 을 대향시킨 복수의 가늘고 긴 판상체로 이루어지는 탄성 변형부를 구비하고 있다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 오버드라이브량 및 침압 (針壓) 을 확보하면서, 프로브 길이를 짧게 할 수 있고, 콘택트 프로브의 고주파 특성을 향상시킬 수 있다.

또, 본원의 발명자들은, 상기 콘택트 프로브를 더욱 개량하여, 그 내전류 특성을 향상시키는 방법에 대하여 제안하였다 (특허문헌 2). 특허문헌 2 에 기재된 콘택트 프로브는, 상기 판상체가, 그 폭 방향에 있어서, 도전층을 응력층 사이에 끼운 3 층 구조를 갖고 있다. 이 때문에, 오버드라이브량, 침압 및 고주파 특성을 확보하면서, 내전류 특성을 향상시킬 수 있다.

일본 공개특허공보 2012-173263호 일본 특허출원 2011-141751호

이런 종류의 콘택트 프로브는, 근원부가 배선 기판에 고정됨과 함께, 선단부가 길이 방향으로 이동 가능해지도록, 선단 근방이 가이드판에 의해 지지된 상태로 사용된다. 가이드판은, 콘택트 프로브가 관통하는 관통공을 갖고, 선단부의 2 차원 면내에 있어서의 위치 결정을 실시하고 있다. 이 때문에, 오버드라이브시에 콘택트 프로브의 측면과 관통공의 내면이 접촉하고, 어느 일방이 깎여 절삭 부스러기가 발생한다. 이와 같은 절삭 부스러기가 발생하면, 오버드라이브시에 있어서의 콘택트 프로브의 움직임이 나빠질 우려가 있다. 또, 도전성 재료의 절삭 부스러기의 경우에는, 인접하는 콘택트 프로브간에서 쇼트가 발생할 우려가 있다.

특허문헌 2 의 콘택트 프로브는, 도전층을 응력층 사이에 끼워 구성되기 때문에, 3 층으로 구성되는 측면을 갖고 있다. 이와 같은 측면에는 단차가 발생하기 쉽고, 절삭 부스러기가 발생하기 쉽다는 문제가 있다. 특히, 특허문헌 2 의 콘택트 프로브의 경우, 굴곡 방향을 향하고 있는 측면이 3 층으로 구성되어 있고, 오버드라이브시에는 당해 측면이 관통공의 내면에 가압되기 때문에, 절삭 부스러기가 발생한다는 문제가 있었다. 또, 단차가 발생되어 있는 상기 측면을 관통공의 내면에 꽉 누르면, 콘택트 프로브에 비틀림이 발생하고, 가이드판에 의한 위치 결정의 정밀도가 저하된다는 문제가 있었다. 또, 콘택트 프로브에 비틀림이 발생함으로써, 절삭 부스러기가 발생하기 쉬워진다는 문제가 있었다.

또, 본원의 발명자들의 실험에 의하면, 특허문헌 2 에 기재된 상기 콘택트 프로브를 반복 사용하면, 도전층의 표면에 요철이 형성되고, 거칠어진 상태가 되는 것을 알 수 있었다. 이 현상은, 도전층이 소성 변형을 반복함으로써 발생하는 것으로 생각된다. 오버드라이브시에 응력층은 탄성 변형하고 있는 데 반해, 도전층은 소성 변형하고 있다. 이 때문에, 콘택트 프로브를 반복 사용하면, 소성 변형을 반복한 도전층의 표면이 거칠어지는 것으로 생각된다.

그 결과, 예를 들어, 도전층의 표면에 절연층을 형성함으로써 콘택트 프로브간의 단락을 방지하고 있는 경우, 도전층 상에 형성된 절연층이 파단 또는 박리되고, 콘택트 프로브간에서 단락이 발생한다. 즉, 도전층의 표면이 거칠어짐으로써, 콘택트 프로브의 내구성을 저하시킨다는 문제가 발생한다.

이와 같은 문제는, 반도체 디바이스의 전기적 특성 시험에 사용되는 콘택트 프로브뿐만 아니라, 탄성 변형부의 탄성 변형을 수반하여 콘택트부를 전극 단자에 접촉시키는 전기적 접촉자에 공통되는 문제이다.

본 발명은, 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 가이드판과 간섭하는 것에 의한 절삭 부스러기의 발생을 억제할 수 있는 전기적 접촉자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 가이드판과 간섭함으로써, 전기적 접촉자에 비틀림이 발생하는 것을 억제하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은, 3 이상의 층으로 형성되는 전기적 접촉자에 있어서, 3 층으로 구성되는 측면에 있어서의 단차에 기인하여, 절삭 부스러기가 발생하는 것을 억제할 수 있는 전기적 접촉자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 상기 단차에 기인하여, 전기적 접촉자에 비틀림이 발생하고, 가이드판에 의한 위치 결정 정밀도가 저하되는 것을 억제하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은, 도전층을 응력층 사이에 끼운 3 층 구조를 갖는 전기적 접촉자의 내구성을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 또, 탄성 변형부가 2 이상의 판상체로 분할되고, 각각이 3 층 구조를 갖는 전기적 접촉자에 있어서, 내전류 특성 또는 오버드라이브 특성을 현저하게 저하시키는 일 없이, 내구성을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 또한, 인접하여 배치된 전기적 접촉자간에 있어서의 단락의 발생을 방지하는 것을 목적으로 한다.

제 1 의 본 발명에 의한 전기적 접촉자는, 검사 대상물에 맞닿게 하는 콘택트부와, 배선 기판과 도통시키는 단자부와, 상기 콘택트부 및 단자부의 사이에 형성되고, 길이 방향의 압축력에 의해 만곡하도록 탄성 변형하는 탄성 변형부와, 가이드판의 관통공에 의해, 길이 방향으로 이동 가능하게 지지되는 슬라이딩부를 구비하고, 상기 탄성 변형부는, 만곡 방향을 미리 정하는 만곡 형상을 갖고, 상기 슬라이딩부는, 중간층이 외층 사이에 끼워지고, 적층면이 길이 방향으로 연장되는 적층 구조를 갖고, 그 측면에 있어서, 상기 중간층이 상기 외층보다 상기 만곡 방향 및 상기 만곡 방향의 반대 방향으로 돌출하도록 구성된다.

이와 같은 구성을 채용함으로써, 오버드라이브시에, 가이드판의 관통공의 내면에 대해, 외층을 압압시키는 일 없이, 중간층을 압압시킬 수 있다. 이 때문에, 외층이 중간층보다 돌출하고, 외층이 관통공의 내면에 압압되는 경우에 비해, 오버드라이브시에 전기적 접촉자에 비틀림이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또, 전기적 접촉자에 비틀림이 발생함으로써 슬라이딩시에 절삭 부스러기가 발생하기 쉬워지는 것을 억제할 수 있다.

제 2 의 본 발명에 의한 전기적 접촉자는, 상기 구성에 더하여, 상기 슬라이딩부의 측면에는, 중간층 및 외층을 덮도록 도금층이 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 중간층 및 외층의 단차의 꼭지각을 무디어지게 하여, 측면을 완만하게 할 수 있다. 이 때문에, 관통공의 내면에 대해, 선단부의 측면이 국소적으로 접촉한 상태로 슬라이딩하는 경우의 접촉 면적을 증대시킬 수 있다. 이 때문에, 슬라이딩시에 절삭 부스러기가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

제 3 의 본 발명에 의한 전기적 접촉자는, 상기 구성에 더하여, 상기 슬라이딩부가, 상기 콘택트부 및 상기 탄성 변형부의 사이에 형성되도록 구성된다. 이와 같은 구성에 의해, 가이드판의 관통공에 의해 콘택트부의 2 차원 면내에 있어서의 위치 결정을 실시함과 함께, 오버드라이브시의 전기적 접촉자에 비틀림이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또, 슬라이딩시에 절삭 부스러기가 발생하기 쉬워지는 것을 억제할 수 있다.

제 4 의 본 발명에 의한 전기적 접촉자는, 상기 구성에 더하여, 상기 슬라이딩부가, 상기 단자부 및 상기 탄성 변형부의 사이에 형성되도록 구성된다. 이와 같은 구성에 의해, 가이드판의 관통공에 의해 2 차원 면내에 있어서의 단자부의 위치 결정을 실시함과 함께, 오버드라이브시의 전기적 접촉자에 비틀림이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또, 슬라이딩시에 절삭 부스러기가 발생하기 쉬워지는 것을 억제할 수 있다.

제 5 의 본 발명에 의한 전기적 접촉자는, 상기 구성에 더하여, 상기 탄성 변형부가, 가늘고 긴 판상체로 이루어지고, 상기 판상체가, 제 1 금속으로 이루어지는 도전층과, 폭 방향에 있어서 상기 도전층을 사이에 끼우도록 형성된 제 2 금속으로 이루어지는 응력층과, 상기 판상체의 주면 상에 있어서 상기 도전층을 덮도록 형성된 제 3 금속으로 이루어지는 박막층을 갖고 있다. 그리고, 제 1 금속은 제 2 금속보다 비저항이 작고, 제 2 금속 및 제 3 금속은 제 1 금속에 비해 기계적 강도가 높다.

전기적 접촉자의 일부를 판상체로 함으로써, 판상체의 두께 방향으로 굴곡시켰을 때에 발생하는 응력을 저감할 수 있다. 이 때문에, 탄성 한계 내에 있어서, 보다 크게 만곡시킬 수 있고, 원하는 오버드라이브량을 확보하면서, 전기적 접촉자를 짧게 할 수 있다. 그 결과, 전기적 접촉자의 콘택트 특성을 저하시키는 일 없이, 고주파 특성을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 판상체는, 그 폭 방향으로 배열된 도전층 및 응력층을 갖고, 도전층이 비저항이 작은 제 1 금속으로 이루어지고, 응력층이 기계적 강도가 높은 제 2 금속으로 이루어진다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 기계적 강도를 유지하면서, 전기 저항을 저감할 수 있다. 이 때문에, 오버드라이브시에 있어서의 침압을 확보하면서, 전기적 접촉자의 내전류 특성을 향상시킬 수 있다. 또, 도전층을 응력층 사이에 끼우도록 배치함으로써, 오버드라이브시의 판상체에 비틀림이나 기울어짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 판상체는, 판상체의 주면 상에 있어서 도전층을 덮도록 형성된 박막층을 갖고, 당해 박막층이, 제 1 금속에 비해 기계적 강도가 높은 제 3 금속으로 이루어진다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 오버드라이브시에 소성 변형하는 도전층이 탄성 변형하는 박막층으로 덮여, 판상체의 주면이 거칠어지는 것을 방지할 수 있다.

제 6 의 본 발명에 의한 전기적 접촉자는, 상기 구성에 더하여, 상기 탄성 변형부가, 공극을 개재하여 상기 주면을 대향시키도록 배치된 2 이상의 상기 판상체로 이루어지고, 상기 판상체가, 길이 방향의 양단에 있어서 서로 결합되어 있다.

2 이상의 판상체를 구비하고, 이들 판상체의 주면을 공극을 개재하여 대향시킴으로써, 각 판상체의 두께를 증대시키는 일 없이, 전기적 접촉자의 단면적을 증대시켜, 침압이나 내전류 특성을 확보할 수 있다.

제 7 의 본 발명에 의한 전기적 접촉자는, 상기 구성에 더하여, 상기 박막층이, 양단에 배치된 상기 판상체의 외측의 주면 상에 형성되고, 상기 공극에 인접하는 주면 상에는 형성되지 않는다.

이와 같은 구성을 채용함으로써, 판상체의 양 주면에 박막층이 형성되는 경우와 비교하면, 판상체가 동일한 두께이면, 중간의 금속층을 보다 두껍게 형성할 수 있고, 전기적 접촉자의 전기 저항을 저감할 수 있다. 또, 좁은 공극에 인접하는 내측의 주면 상에 박막층을 형성하는 경우에는, 외측의 주면 상에 박막층을 형성하는 경우에 비해, 막두께의 제어가 어려워지기 때문에, 내측의 주면 상에 박막층을 형성하지 않음으로써, 전기적 접촉자를 용이하게 제조할 수 있고, 또, 전기적 접촉자의 특성의 편차를 억제할 수 있다.

제 8 의 본 발명에 의한 전기적 접촉자는, 상기 구성에 더하여, 3 이상의 상기 판상체를 구비하고, 상기 판상체가, 서로 대략 동일한 두께를 갖도록 구성된다.

이와 같은 구성을 채용함으로써, 오버드라이브시에, 압압력을 각 판상체로 균등하게 분산하고, 서로 대략 동일한 만곡 형상이 되도록, 판상체를 각각 변형시킬 수 있다. 따라서, 보다 큰 오버드라이브량을 확보할 수 있음과 함께, 오버드라이브시에 전기적 접촉자가 기울어지는 것을 억제할 수 있다.

제 9 의 본 발명에 의한 전기적 접촉자는, 상기 구성에 더하여, 상기 박막층 상에 절연막이 형성되어 있다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 오버드라이브를 반복함으로써, 절연막이 파단 또는 박리되는 것을 방지하고, 인접하는 전기적 접촉자간에 있어서의 단락을 방지할 수 있다.

본 발명에 의하면, 전기적 접촉자가 가이드판과 간섭함으로써, 절삭 부스러기가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또, 전기적 접촉자가 가이드판과 간섭함으로써, 전기적 접촉자에 비틀림이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

특히, 3 이상의 층으로 형성되는 전기적 접촉자에 있어서, 3 층으로 구성되는 측면에 단차가 형성되고, 당해 단차에 기인하여 절삭 부스러기가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 절삭 부스러기에 의해, 전기적 접촉자의 움직임이 나빠지는 것을 억제할 수 있다. 또, 도전성의 절삭 부스러기가 발생함으로써, 인접하는 전기적 접촉자간에서 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또, 상기 단차에 기인하여, 전기적 접촉자에 비틀림이 발생하고, 가이드판에 의한 위치 결정 정밀도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 전기적 접촉자에 비틀림이 발생함으로써, 절삭 부스러기가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 도전층을 응력층 사이에 끼운 3 층 구조를 갖는 전기적 접촉자의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또, 탄성 변형부가 2 이상의 판상체로 분할되고, 각각이 상기 3 층 구조를 갖는 전기적 접촉자에 있어서, 내전류 특성 또는 오버드라이브 특성을 현저하게 저하시키는 일 없이, 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 인접하여 배치된 전기적 접촉자간에 있어서의 단락의 발생을 방지할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태 1 에 의한 콘택트 프로브 (101) 의 일 구성예를 나타낸 외관도이며, 콘택트 프로브 (101) 의 사시도가 나타나 있다.
도 2 는, 도 1 의 콘택트 프로브 (101) 의 측면도이다.
도 3 은, 도 1 의 콘택트 프로브 (101) 의 단면도이다.
도 4 는, 도 1 의 콘택트 프로브 (101) 를 사용하여 전기적 특성 시험을 실시할 때의 모습을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 5 는, 도 4 의 선단부 (3) 의 단면 형상과 관통공 (121) 의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6 은, 도 1 의 콘택트 프로브 (101) 의 제조 방법의 일례를 나타낸 설명도이다.
도 7 은, 도 1 의 콘택트 프로브 (101) 의 제조 방법의 일례를 나타낸 설명도이다.
도 8 은, 본 발명의 실시형태 2 에 의한 콘택트 프로브 (102) 의 일 구성예를 나타낸 외관도이다.
도 9 는, 도 8 의 콘택트 프로브 (102) 의 단면도이다.
도 10 은, 도 8 의 콘택트 프로브 (102) 를 사용하여 전기적 특성 시험을 실시할 때의 모습을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 11 은, 본 발명의 실시형태 3 에 의한 콘택트 프로브 (103) 의 일 구성예를 나타낸 외관도이다.
도 12 는, 도 11 의 콘택트 프로브 (103) 의 단면도이다.
도 13 은, 본 발명의 실시형태 4 에 의한 콘택트 프로브 (104) 의 일 구성예를 나타낸 외관도이며, 콘택트 프로브 (104) 의 사시도가 나타나 있다.
도 14 는, 도 13 의 콘택트 프로브 (104) 의 측면도이다.
도 15 는, 도 13 의 콘택트 프로브 (104) 의 단면도이다.
도 16 은, 도 13 의 콘택트 프로브 (104) 의 제조 공정의 일례를 나타낸 설명도이다.
도 17 은, 도 16 에 계속해서, 콘택트 프로브 (104) 의 제조 공정의 일례를 나타낸 설명도이다.
도 18 은, 도 17 에 계속해서, 콘택트 프로브 (104) 의 제조 공정의 일례를 나타낸 설명도이다.
도 19 는, 도 18 에 계속해서, 콘택트 프로브 (104) 의 제조 공정의 일례를 나타낸 설명도이다.
도 20 은, 본 발명의 실시형태 6 에 의한 콘택트 프로브 (105) 의 일 구성예를 나타낸 외관도이다.
도 21 은, 도 20 의 콘택트 프로브 (105) 의 단면도이다.
도 22 는, 본 발명의 실시형태 6 에 의한 콘택트 프로브 (106) 의 일 구성예를 나타낸 외관도이다.
도 23 은, 도 22 의 콘택트 프로브 (106) 의 단면도이다.
도 24 는, 본 발명의 실시형태 7 에 의한 콘택트 프로브 (107) 의 일 구성예를 나타낸 외관도이다.

실시형태 1.

도 1 및 도 2 는, 본 발명의 실시형태 1 에 의한 콘택트 프로브 (101) 의 일 구성예를 나타낸 외관도이다. 도 1 은, 콘택트 프로브 (101) 의 사시도이며, 도 2 의 (a) 및 (b) 는, 콘택트 프로브 (101) 의 상이한 측면을 각각 나타낸 측면도이다. 이 콘택트 프로브 (101) 는, 반도체 디바이스의 전기적 특성 시험에 사용되는 프로브이며, 전기적 접촉자의 일례로서 나타나 있다.

상기 콘택트 프로브 (101) 는, 검사 대상물에 대해 수직으로 배치되는 수직형 프로브이며, 대략 직선상의 가늘고 긴 형상으로 이루어지는 본체부 (1) 와, 본체부 (1) 의 선단에 형성된 콘택트부 (2) 와, 본체부 (1) 의 근원단 (根元端) 에 형성된 단자부 (6) 에 의해 구성된다. 본체부 (1) 는, 3 개의 금속층 (11 ∼ 13) 으로 이루어지는 적층 구조를 갖고, 각 금속층 (11 ∼ 13) 은, 모두 적층면이 본체부 (1) 의 길이 방향을 따라 연장되어, 본체부 (1) 의 근원단으로부터 선단까지 형성되어 있다. 또, 금속층 (11 ∼ 13) 은 순서로 적층 형성되고, 중간의 금속층 (12) 이 외측의 금속층 (11, 13) 에 의해 사이에 끼워져 있다. 콘택트부 (2) 는, 검사 대상물에 맞닿게 하는 맞닿음부이며, 본체부 (1) 의 선단으로부터 돌출하도록 형성되어 있다. 단자부 (6) 는, 본체부 (1) 의 근원단의 단면 (端面) 에 형성되어 있다.

본체부 (1) 는, 오버드라이브시에 탄성 변형하는 가늘고 긴 형상의 탄성 변형부 (4) 와, 그 양단에 형성된 선단부 (3) 및 근원부 (5) 에 의해 구성된다. 선단부 (3) 의 단부에는 콘택트부 (2) 가 형성되고, 근원부 (5) 의 단부에는 단자부 (6) 가 형성되어 있다. 단자부 (6) 는, 도시되지 않은 배선 기판에 고착되고, 탄성 변형부 (4) 는, 그 길이 방향의 압축력이 가해짐으로써, 용이하게 좌굴 변형하는 형상으로 이루어진다. 이 때문에, 오버드라이브시에는, 검사 대상물로부터의 반력에 따라, 탄성 변형부 (4) 가 좌굴 변형하고, 콘택트부 (2) 가 근원부 (5) 측으로 후퇴한다.

탄성 변형부 (4) 는, 공극을 사이에 두고 배치된 3 개의 빔부 (41 ∼ 43) 에 의해 형성되어 있다. 각 빔부 (41 ∼ 43) 는, 모두 가늘고 긴 판상체로 이루어지고, 서로의 주면을 대향시켜 배치되어 있다. 또, 이들 빔부 (41 ∼ 43) 의 길이 방향의 일단은, 선단부 (3) 에 의해 서로 결합되고, 타단은 근원부 (5) 에 의해 서로 결합되어 있다.

빔부 (41 ∼ 43) 를 판상체로 형성하면, 그 두께 방향으로 변위하기 쉬워져, 길이 방향의 압축력이 가해진 경우에 좌굴 변형하기 쉬워진다. 즉, 오버드라이브시에는, 빔부 (41 ∼ 43) 가, 길이 방향의 전체를 사용하여 만곡하도록 변형하고, 작은 압축력으로도 크게 탄성 변형시킬 수 있다. 따라서, 빔 길이에 비해, 큰 오버드라이브량을 확보할 수 있다.

단, 빔부 (41 ∼ 43) 를 탄성 변형하기 쉬운 형상으로 하면, 탄성 변형시에 있어서의 반발력도 작아져, 검사 대상물에 대한 콘택트부 (2) 의 압압력 (침압) 을 확보하는 것이 어려워진다. 그래서, 탄성 변형부 (4) 를 2 이상의 빔부 (41 ∼ 43) 로 구성하고, 각 빔부 (41 ∼ 43) 의 반발력의 합을 침압으로 함으로써, 빔부 (41 ∼ 43) 마다의 반발력이 작아도, 큰 침압을 확보할 수 있다. 즉, 탄성 변형부 (4) 를 2 이상의 빔부 (41 ∼ 43) 로 분할함과 함께, 각 빔부 (41 ∼ 43) 를 판상체로 형성하여 서로의 주면이 대향하도록 배치하면, 오버드라이브량 및 침압을 함께 확보하면서, 프로브 길이를 짧게 할 수 있다. 따라서, 콘택트 특성을 저하시키는 일 없이, 고주파 특성을 개선할 수 있다.

또, 탄성 변형부 (4) 를 3 개의 빔부 (41 ∼ 43) 로 분할하면, 단면적이 감소함으로써, 내전류 특성이 저하된다는 문제가 발생한다. 그래서, 빔부 (41 ∼ 43) 를 3 개의 금속층 (11 ∼ 13) 으로 구성함으로써, 탄성 변형부 (4) 의 저항률을 감소시키고 있다. 금속층 (11 ∼ 13) 은, 빔부 (41 ∼ 43) 의 폭 방향을 분할하는 층이고, 모두 도전성 금속으로 이루어지는데, 외측의 금속층 (11, 13) 과 중간의 금속층 (12) 은, 서로 상이한 재료로 구성되어 있다. 외측의 금속층 (11, 13) 은, 보다 기계적 강도가 양호한 금속 재료를 사용한 응력층이며, 중간의 금속층 (12) 은, 보다 비저항이 작은 금속 재료를 사용한 도전층이다. 이와 같은 도전층을 2 개의 응력층 사이에 끼워넣는 구성을 채용함으로써, 빔부 (41 ∼ 43) 의 단면적을 증대시키는 일 없이, 저항을 감소시키고, 내전류 특성을 향상시킬 수 있다.

일반적으로, 판 스프링의 단면 2 차 모멘트는, 그 폭에 비례함과 함께, 그 두께의 3 승에 비례하는 것이 알려져 있다. 이 때문에, 빔부 (41 ∼ 43) 의 좌굴 변형의 특성은, 빔부 (41 ∼ 43) 의 두께로 대체로 정해지고, 중간의 금속층 (12) 을 더하여 3 층 구조로 한 것에 의한 영향은, 빔부 (41 ∼ 43) 의 두께를 미조정 (微調整) 함으로써 상쇄할 수 있다.

또한, 빔부 (41 ∼ 43) 는, 오버드라이브 전에는, 완만하게 만곡시킨 형상으로 이루어지고, 오버드라이브시에는, 상기 만곡 형상의 곡률이 증대하도록 좌굴 변형한다. 따라서, 빔부 (41 ∼ 43) 의 만곡 방향 (N) 은, 모두 미리 정해져 있으며, 서로 일치하고 있다. 또한, 본 명세서에서는, 빔부 (41 ∼ 43) 의 두께 방향이고, 만곡 형상의 외측을 향하는 방향을 만곡 방향 (N) 이라고 부르기로 한다.

도 3 은, 도 1 의 콘택트 프로브 (101) 의 일 구성예를 나타낸 단면도이며, 도 중의 (a) 에는, 도 2 의 A-A 절단선에 의해 선단부 (3) 를 절단한 경우의 단면이 나타나고, (b) 에는, 도 2 의 B-B 절단선에 의해 탄성 변형부 (4) 를 절단한 경우의 단면이 나타나 있다. 또한, A-A 절단선 및 B-B 절단선은, 모두 콘택트 프로브 (101) 의 길이 방향과 직교하는 절단선이다.

선단부 (3) 및 탄성 변형부 (4) 는, 모두 금속층 (11 ∼ 13) 에 의해 구성 되며, 금속층 (11 ∼ 13) 은, 모두 사각형 형상의 단면을 갖고 있다. 또, 중간의 금속층 (12) 은, 외측의 금속층 (11, 13) 보다 두껍다.

탄성 변형부 (4) 를 구성하는 빔부 (41 ∼ 43) 는, 모두 사각형 형상의 단면을 갖고, 당해 단면은, 두께가 폭에 비해 작고, 두께 방향을 따라 등간격으로 정렬 배치되어 있다. 또, 각 빔부 (41 ∼ 43) 의 단면은, 두께가 대략 동일하고, 폭도 대략 동일하다. 즉, 이들 단면은, 대략 동일한 형상 및 사이즈로 이루어진다.

이와 같은 구성을 채용함으로써, 오버드라이브시의 압압력을 각 빔부 (41 ∼ 43) 로 균등하게 분산하고, 서로 대략 동일한 만곡 형상이 되도록, 빔부 (41 ∼ 43) 를 각각 변형시킬 수 있다. 그 결과, 탄성 한계 내에 있어서, 보다 큰 오버드라이브량을 확보할 수 있음과 함께, 콘택트 프로브 (101) 가 기울어지는 것을 억제할 수 있다.

또, 빔부 (41 ∼ 43) 는, 중간의 금속층 (12) 을 외측의 금속층 (11, 13) 사이에 끼우도록, 그 폭 방향으로 3 개의 금속층 (11 ∼ 13) 을 배열시켜 구성된다. 예를 들어, 외측의 금속층 (11, 13) 에는 니켈코발트 합금 (Ni-Co) 이 사용되고, 중간의 금속층 (12) 에는 금 (Au) 이 사용된다. 금 (Au) 은, 니켈코발트 합금 (Ni-Co) 에 비해, 기계적 강도가 낮고, 비저항이 작다. 이 때문에, 중간의 금속층 (12) 에 금 (Au) 을 사용함으로써, 빔부 (41 ∼ 43) 의 두께 (Lt) 를 증대시키는 일 없이, 그 전기 저항을 감소시킬 수 있다. 즉, 좌굴 변형의 용이함을 저해하는 일 없이, 그 전기 저항을 감소시킬 수 있다.

또, 외측의 금속층 (11, 13) 은, 폭이 대략 동일하고, 금속층 (11 ∼ 13) 은, 빔부 (41 ∼ 43) 의 폭 방향에 있어서 대칭이 되도록 형성되어 있다. 이 때문에, 빔부 (41 ∼ 43) 는, 길이 방향으로 압압력이 가해진 경우에, 각각이 양호한 밸런스로 변형하여, 오버드라이브시에 빔부 (41 ∼ 43) 가 기울어지거나, 비틀리거나 하는 것을 억제할 수 있다.

선단부 (3) 도, 동일하게 하여, 중간의 금속층 (12) 을 외측의 금속층 (11, 13) 사이에 끼워 구성되지만, 중간의 금속층 (12) 이 외측의 금속층 (11, 13) 보다 돌출하도록 형성되고, 십자 형상의 단면을 갖는 점에서, 탄성 변형부 (4) 와는 상이하다. 중간의 금속층 (12) 의 돌출 길이는, 제조 공정의 편차에 의해 역전이 발생하지 않을 정도이면 된다. 즉, 중간의 금속층 (12) 은, 외측의 금속층 (11, 13) 중 어느 것보다 돌출되어 있으면 되고, 그 돌출 길이는 임의이다.

또, 중간의 금속층 (12) 은, 만곡 방향 (N) 으로 배열하는 3 개의 금속 영역 (12a ∼ 12c) 으로 구성되는 점에서, 탄성 변형부 (4) 와는 상이하다. 즉, 중앙의 금속 영역 (12b) 을 양단의 금속 영역 (12a, 12c) 사이에 끼우도록, 3 개의 금속 영역 (12a ∼ 12c) 이 형성되어 있다. 선단부 (3) 에 있어서의 외측의 금속층 (11, 13) 은, 탄성 변형부 (4) 에 있어서의 외측의 금속층 (11, 13) 과 동일한 재료로 이루어지고, 이들 금속층과 동시에 형성된다. 한편, 선단부 (3) 에 있어서의 중간의 금속층 (12), 즉, 금속 영역 (12a ∼ 12c) 은, 탄성 변형부 (4) 에 있어서의 중간의 금속층 (12) 과는 상이한 금속 재료로 이루어진다. 예를 들어, 중앙의 금속 영역 (12b) 에는, 비교적 저렴하고 비저항이 작은 구리 (Cu) 가 사용되고, 양단의 금속 영역 (12a, 12c) 에는, 기계적 강도가 양호한 팔라듐코발트 합금 (Pd-Co) 이 사용된다.

또, 선단부 (3) 의 외주면 상에는 박막층 (14) 이 형성되어 있다. 박막층 (14) 에는, 선단부 (3) 를 구성하는 니켈 합금보다 더욱 내마모성 특성이 양호한 금속 재료, 예를 들어 로듐 (Rh) 이 사용된다. 또, 박막층 (14) 은, 예를 들어, 전기 도금 처리에 의해 형성되는 도금층으로 이루어진다. 이와 같은 박막층 (14) 을 형성함으로써, 선단부 (3) 의 측면으로부터 도전성의 절삭 부스러기가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또, 박막층 (14) 을 형성함으로써, 금속층 (11 ∼ 13) 의 단차의 정부 (頂部) 를 무디어지게 하여, 선단부 (3) 의 측면의 변화를 완만하게 함으로써, 절삭 부스러기의 발생을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 이 예에서는, 제조 공정상의 사정에 따라, 외측의 금속층 (11) 의 주면에는, 박막층 (14) 이 형성되어 있지 않지만, 상기 주면을 포함하는 선단부 (3) 의 측면 모두에 박막을 형성해도 된다.

도 4 는, 도 1 의 콘택트 프로브 (101) 를 사용하여 전기적 특성 시험을 실시할 때의 모습을 모식적으로 나타낸 설명도이다. 또한, 도 중의 배선 기판 (110) 및 가이드판 (120) 은, 프로브 카드를 구성하는 주지의 구성 요소이며, 반도체 웨이퍼 (200) 는, 검사 대상물의 일례이다.

콘택트 프로브 (101) 의 단자부 (6) 는, 배선 기판 (110) 상의 프로브 전극 (111) 에 고착되어 있다. 또, 선단부 (3) 는, 길이 방향으로 이동 가능해지도록, 가이드판 (120) 에 의해 지지되고 있다. 가이드판 (120) 에는, 예를 들어 실리콘 기판이 사용되고, 콘택트 프로브 (101) 에 대응하는 관통공 (121) 이 형성되어 있다. 콘택트 프로브 (101) 는, 선단부 (3) 의 측면이 관통공 (121) 의 내면 (122) 과 대향하도록, 관통공 (121) 에 관통시킨 상태로 배치된다. 이 때문에, 선단부 (3) 는, 길이 방향으로 이동 가능한 상태를 유지하면서, 가이드판 (120) 에 평행한 2 차원 평면 내에 있어서 위치 결정된다.

반도체 웨이퍼 (200) 상에는 다수의 반도체 디바이스가 형성되어 있고, 또한, 각 반도체 디바이스에는 다수의 전극 단자 (201) 가 형성되어 있다. 반도체 디바이스의 전기적 특성 시험을 실시할 때, 콘택트 프로브 (101) 는, 반도체 웨이퍼 (200) 에 대해 대략 수직이 되도록 배치되고, 그 선단을 전극 단자 (201) 에 맞닿게 하여 사용된다.

도 중의 (a) 에는, 배선 기판 (110) 과 반도체 웨이퍼 (200) 를 접근시켜, 콘택트부 (2) 가 전극 단자 (201) 에 접촉하기 시작했을 때의 상태, 즉, 오버드라이브 직전의 모습이 나타나 있다. 이 때, 콘택트 프로브 (101) 는 탄성 변형하고 있지 않고, 완만하게 만곡하는 미리 정해진 형상으로 되어 있다.

도 중의 (b) 에는, (a) 의 상태로부터, 배선 기판 (110) 과 반도체 웨이퍼 (200) 를 거리 (L) 만큼 더욱 접근시킨 상태, 즉, 오버드라이브 후의 모습이 나타나 있다. 오버드라이브 후의 콘택트 프로브 (101) 는, 전극 단자 (201) 로부터의 반력에 따라, 탄성 변형한다. (b) 의 상태를 (a) 의 상태와 비교하면, 탄성 변형부 (4) 의 중앙 부근이 만곡 방향 (N) 을 향해 변위하고, 만곡 형상의 곡률이 증대하도록, 탄성 변형부 (4) 가 탄성 변형하고 있다. 또, 이 탄성 변형에 수반하여, 선단부 (3) 가 거리 (L) 만큼 후퇴하고 있다. 또한, 그 후에 오버드라이브를 개방하면, 선단부 (3) 가 거리 (L) 만큼 전진하여, (a) 의 상태로 되돌아간다.

즉, 오버드라이브시에는, 선단부 (3) 의 측면이 관통공 (121) 의 내면 (122) 과 슬라이딩한다. 게다가, 탄성 변형부 (4) 의 탄성 변형에 수반하여, 만곡 방향 (N) 또는 그 반대 방향 (N') 으로 선단부 (3) 를 변위시키거나, 혹은, 선단부 (3) 를 기울이고자 하는 힘이 작용한다. 그 결과, 만곡 방향 (N) 또는 그 반대 방향 (N') 에 있어서, 선단부 (3) 가 관통공 (121) 의 내면 (122) 에 압압된 상태로 슬라이딩하게 된다.

도 5 는, 도 4 의 선단부 (3) 의 단면 형상과 관통공 (121) 의 관계를 나타낸 도면이다. 도 중의 (a) 는, 본 발명과 비교해야 할 비교예를 나타낸 도면이며, (b) 및 (c) 는, 본 실시형태에 의한 콘택트 프로브 (101) 의 일례를 나타낸 도면이다.

관통공 (121) 은, 사각형 형상의 개구를 갖고, 그 내면 (122) 은, 선단부 (3) 의 외면과 대략 평행이 되도록 대향하고 있다. 즉, 만곡 방향 (N) 및 그 반대 방향 (N') 에 대해서는, 중간의 금속층 (12) 의 단면 (端面) 과 대하는 2 면과, 만곡 방향 (N) 과 교차하는 방향에 대해서는, 외측의 금속층 (11, 13) 과 대향하는 2 면을 구비하고 있다.

도 중의 (a) 에는, 본 발명과 비교해야 할 선단부 (3) 의 일례가 나타나 있다. 이 선단부 (3) 는, 만곡 방향 (N) 에 있어서, 외측의 금속층 (13) 이 중간의 금속층 (12) 보다 돌출되어 있다. 이 경우, 관통공 (121) 내에 있어서, 선단부 (3) 에 비틀림이 발생하기 쉽고, 가이드판 (120) 에 의한 콘택트 프로브 (101) 의 선단의 위치 결정 정밀도를 저하시킨다. 또, 콘택트 프로브 (101) 에 비틀림이 발생하지 않았다고 해도, 외측의 금속층 (13) 의 두께는 중간의 금속층 (12) 에 비해 얇고, 슬라이딩시의 접촉 면적이 작아짐으로써, 절삭 부스러기가 발생하기 쉬워진다.

상기 서술한 바와 같이, 오버드라이브시에는, 탄성 변형부 (4) 의 만곡 방향 (N) 또는 그 반대 방향 (N') 을 향하여, 선단부 (3) 가 관통공 (121) 의 내면 (122) 에 압압된 상태로 슬라이딩한다. 이 때문에, 도 중의 (a) 와 같이, 콘택트 프로브 (101) 의 중심에서 먼 외측의 금속층 (11) 이, 중심을 포함하는 중간의 금속층 (12) 보다 돌출되어 있는 경우, 관통공 (121) 내에 있어서, 선단부 (3) 에 비틀림이 발생하기 쉽다. 또, 콘택트 프로브 (101) 에 비틀림이 발생함으로써, 슬라이딩시의 접촉면이 작아져, 절삭 부스러기가 발생하기 쉬워진다.

도 중의 (b) 에는, 도 2 (a) 와 마찬가지로, 십자 형상의 단면을 갖는 선단부 (3) 가 나타나 있다. 이 선단부 (3) 는, 중간의 금속층 (12) 이 외측의 금속층 (11, 13) 보다 돌출하도록 형성되어 있다. 이 때문에, 오버드라이브시에, 만곡 방향 (N) 또는 그 반대 방향 (N') 에 있어서, 중간의 금속층 (12) 의 단면과 관통공 (121) 의 내면 (122) 이 서로 정대 (正對) 하여 슬라이딩한다. 따라서, 이와 같은 슬라이딩에 의해, 콘택트 프로브 (101) 가 기울어지거나, 비틀리거나 하는 일은 없고, 절삭 부스러기의 발생도 억제할 수 있다.

도 중의 (c) 에는, 제조 공정의 편차에 의해, (b) 의 경우와 비교하여, 외측의 금속층 (11, 13) 에 대한 중간의 금속층 (12) 의 돌출량에 편차가 발생한 선단부 (3) 가 나타나 있다. 중간의 금속층 (12) 의 돌출량에 편차가 발생하였다고 해도, 중간의 금속층 (12) 이 외측의 금속층 (11, 13) 보다 돌출하도록 형성되어 있는 한, 중간의 금속층 (12) 의 단면과 관통공 (121) 의 내면 (122) 이 슬라이딩하는 모습은 (b) 의 경우와 동일하다.

콘택트 프로브 (101) 는, 만곡 방향 (N) 및 그 반대 방향 (N') 의 측면에 금속층 (11 ∼ 13) 이 형성되어 있다. 이들 금속층 (11 ∼ 13) 에 단차가 형성되지 않도록, 당해 측면이 고정밀도로 평탄화되어 있다고 하면, 도 5(a) 와 같은 문제는 발생하지 않는다. 그러나, 이와 같은 금속층 (11 ∼ 13) 사이에는, 제조 공정의 편차에 의해 단차가 발생할 수 있다. 이 때문에, 돌출 길이가 제조 오차를 넘도록, 중간의 금속층 (12) 을 외측의 금속층 (11, 13) 보다 돌출시키도록 설계해 두면, 도 5(a) 와 같은 상태에 있어서 생기는 문제의 발생을 억제할 수 있다.

도 6 및 도 7 은, 도 1 의 콘택트 프로브 (101) 의 제조 방법의 일례를 나타낸 설명도이다. 콘택트 프로브 (101) 는, 이른바 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 이용하여 제조된다. MEMS 기술은, 포토리소그래피 기술 및 희생층 에칭 기술을 이용하여, 미세한 입체적 구조물을 작성하는 기술이다. 포토리소그래피 기술은, 반도체 제조 공정 등에서 이용되는 포토레지스트를 사용한 미세 패턴의 가공 기술이다. 또, 희생층 에칭 기술은, 희생층이라고 불리는 하층을 형성하고, 그 위에 구조물을 구성하는 층을 형성한 후, 희생층만을 에칭에 의해 제거함으로써, 입체적인 구조물을 작성하는 기술이다.

희생층을 포함하는 각 층의 형성 처리에는, 주지의 도금 기술을 이용할 수 있다. 예를 들어, 음극으로서의 기판과, 양극으로서의 금속편을 전해액에 담그고, 양 전극간에 전압을 인가함으로써, 전해액 중의 금속 이온을 기판 표면에 부착시킬 수 있다. 이와 같은 처리는, 전기 도금 처리라고 불리며, 기판을 전해액에 담그는 웨트 프로세스이기 때문에, 도금 처리 후에는, 건조 처리가 실시된다. 또, 이 건조 처리 후에는, 연마 처리 등에 의해 적층면을 평탄화하는 평탄화 처리가 필요에 따라 실시된다.

도 6(a) 에는, 외측의 금속층 (11) 을 형성하기 위한 레지스트 패턴을 도전성 기판 상에 형성한 상태가 나타나 있다. 실리콘 기판 (300) 의 상면 전체에는, 시드막 (301) 이 미리 형성되어 있다. 시드막 (301) 은, Cu 등의 도전성 금속으로 이루어지는 박막이다. 레지스트 패턴은, 시드막 (301) 상에 포토레지스트로 이루어지는 레지스트막 (302) 을 형성하고, 외측의 금속층 (11) 에 상당하는 영역 내의 레지스트막만큼을 선택적으로 제거함으로써 형성된다.

도 6(b) 에는, 레지스트막 (302) 의 비형성 영역에 도전성 금속층 (303) 을 형성하고, 레지스트막 (302) 을 제거한 상태가 나타나 있다. 도전성 금속층 (303) 은, 외측의 금속층 (11) 에 상당하는 층이며, 전기 도금을 이용하여, 레지스트막 (302) 의 비형성 영역 내에 Ni 계 합금 등의 도전성 금속을 퇴적시킴으로써 형성된다.

도 6(c) 에는, 레지스트막 (302) 을 제거한 후에 희생층 (304) 을 형성하고, 또한 양단의 금속 영역 (12a, 12c) 을 마스크하는 레지스트 패턴을 형성한 상태가 나타나 있다. 희생층 (304) 은, 레지스트막 (302) 을 제거한 실리콘 기판 (300) 상에, 전기 도금을 이용하여, Cu 등의 희생 금속을 퇴적시킴으로써 형성된다. 레지스트 패턴은, 실리콘 기판 (300) 상에 레지스트막 (305) 을 형성하고, 양단의 금속 영역 (12a, 12c) 이외의 레지스트막을 선택적으로 제거함으로써 형성된다.

도 6(d) 에는, 레지스트막 (305) 의 비형성 영역에 희생층 (306) 및 도전성 금속층 (307) 을 형성한 후, 레지스트막 (305) 을 제거한 상태가 나타나 있다. 희생층 (306) 및 도전성 금속층 (307) 은, 전기 도금을 이용하여, 레지스트막 (305) 의 비형성 영역 내에 Cu 등의 도전성 금속을 퇴적시킴으로써 형성된다. 또한, 도전성 금속층 (307) 은, 중앙의 금속 영역 (12b) 에 상당하고, 희생층 (306) 과 동일한 금속 재료로 이루어지고, 희생층 (306) 과 동시에 형성된다.

도 7(a) 에는, 희생층 (306) 및 도전성 금속층 (307) 의 비형성 영역에 도전성 금속층 (308) 을 형성한 후, 외측의 금속층 (13) 을 형성하기 위한 레지스트 패턴을 형성한 상태가 나타나 있다. 도전성 금속층 (308) 은, 양단의 금속 영역 (12a, 12c) 에 상당하고, 전기 도금을 이용하여, 희생층 (306) 및 도전성 금속층 (307) 의 비형성 영역 내에 Ni 계 합금 등의 도전성 금속을 퇴적시킴으로써 형성된다. 레지스트 패턴은, 레지스트막 (309) 을 형성하고, 외측의 금속층 (13) 에 상당하는 영역 내의 레지스트막만큼을 선택적으로 제거함으로써 형성된다.

도 7(b) 에는, 레지스트막 (309) 의 비형성 영역에 도전성 금속층 (310) 을 형성한 후, 희생층 (304, 306) 및 레지스트막 (309) 을 제거한 상태가 나타나 있다. 도전성 금속층 (310) 은, 외측의 금속층 (13) 에 상당하는 층이며, 전기 도금을 이용하여, 레지스트막 (309) 의 비형성 영역 내에 Ni 계 합금 등의 도전성 금속을 퇴적시킴으로써 형성된다. 또, 도전성 금속층 (307) 은, 희생층 (304, 306) 과 동일한 금속 재료로 구성되어 있지만, 도전성 금속층 (303, 308, 310) 으로 둘러싸여 노출되어 있지 않기 때문에, 에칭액에 침윤함으로써, 도전성 금속층 (307) 을 남기고, 희생층 (304, 306) 만을 제거할 수 있다.

도 7(c) 에는, 시드막 (301) 상에 절연막 (311) 을 형성한 후, 선단부 (3) 의 노출면에 도전성 금속막 (312) 을 형성한 상태가 나타나 있다. 절연막 (311) 은, 스퍼터링에 의해 형성된다. 도전성 금속막 (312) 은, 선단부 (3) 의 박막층 (14) 에 상당하는 층이며, 전기 도금을 이용하여, 선단부 (3) 의 노출면에 Rh 등의 도전성 금속을 퇴적시킴으로써 형성된다. 이 때, 외측의 금속층 (11) 의 하면은, 실리콘 기판 (300) 과 대향하여 노출되어 있지 않고, 시드막 (301) 은 절연막 (311) 으로 덮여 있다. 이 때문에, 도전성 금속막 (312) 은, 외측의 금속층 (11) 의 하면을 제외한, 선단부 (3) 의 외주면에 형성된다.

도 7(d) 에는, 선단부 (3) 를 실리콘 기판 (300) 으로부터 분리한 상태가 나타나 있다.

본 실시형태에 의한 콘택트 프로브 (101) 는, 중간의 금속층 (12) 을 외측의 금속층 (11, 13) 사이에 끼운 적층 구조를 갖고, 검사 대상물에 맞닿게 하는 콘택트부 (2) 와, 길이 방향의 압축력에 의해 미리 정해진 만곡 방향 (N) 으로 만곡하도록 탄성 변형하는 탄성 변형부 (4) 와, 콘택트부 (2) 및 탄성 변형부 (4) 의 사이에 형성되고, 콘택트부 (2) 가 길이 방향으로 이동 가능해지도록 가이드판 (120) 의 관통공 (121) 에 의해 지지되는 선단부 (3) 를 구비하고, 탄성 변형부 (4) 의 만곡 방향 (N) 및 그 반대 방향 (N') 에 형성되는 선단부 (3) 의 측면이 3 개의 금속층 (11 ∼ 13) 으로 구성되고, 당해 측면에 있어서, 중간의 금속층 (12) 이 외측의 금속층 (11, 13) 보다 돌출하도록 구성되어 있다.

이와 같은 구성을 채용함으로써, 오버드라이브시에, 관통공 (121) 의 내면 (122) 에 중간의 금속층 (12) 을 압압시킬 수 있다. 이 때문에, 외측의 금속층 (11, 13) 이 중간의 금속층 (12) 보다 돌출하도록 금속층 (11 ∼ 13) 간에 단차가 형성되어 있는 경우에 비해, 콘택트 프로브 (101) 가 비틀리는 것을 억제할 수 있다. 또, 슬라이딩시에 절삭 부스러기가 발생함으로써, 콘택트 프로브 (101) 의 움직임이 나빠지거나, 혹은, 인접하는 콘택트 프로브 (101) 가 서로 단락되는 것을 억제할 수 있다. 또, 선단부 (3) 의 측면이, 콘택트부 (2) 가 길이 방향으로 이동 가능해지도록 가이드판 (120) 의 관통공 (121) 에 의해 지지되기 때문에, 오버드라이브시에 콘택트부 (2) 의 2 차원 면내에 있어서의 위치 결정을 양호한 정밀도로 실시할 수 있다.

또, 본 실시형태에 의한 콘택트 프로브 (101) 는, 선단부 (3) 의 측면에는, 중간층 및 외층을 걸치도록 도금층이 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 중간층 및 외층의 단차 부분을 매끄럽게 덮어, 당해 단차를 완만하게 할 수 있다. 이 때문에, 관통공 (121) 의 내면 (122) 에 대해, 선단부 (3) 의 측면이 국소적으로 접촉하여 슬라이딩하는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 슬라이딩시에 절삭 부스러기가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 저항률, 기계적 강도, 코스트 등을 고려하여, 선단부 (3) 에 있어서의 중간의 금속층 (12) 을 탄성 변형부 (4) 의 경우와는 상이한 구성으로 했지만, 탄성 변형부 (4) 의 경우와 동일한 구성으로 할 수도 있다. 즉, 선단부 (3) 에 있어서의 중간의 금속층 (12) 은, 3 개의 영역으로 분할하지 않고 구성할 수 있다. 또, 선단부 (3) 에 있어서의 중간의 금속층 (12) 에는, 예를 들어, 금 (Au) 을 사용할 수도 있다.

또, 본 실시형태에서는, 본체부 (1) 가 3 개의 금속층 (11 ∼ 13) 으로 이루어지는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이와 같은 구성에만 한정되지 않는다. 즉 본체부 (1) 를 4 이상의 금속층으로 구성할 수도 있다. 예를 들어, 중간의 금속층 (12) 을 2 층 이상으로 구성할 수도 있다.

또, 본 실시형태에서는, 탄성 변형부 (4) 가 3 개의 빔부 (41 ∼ 43) 로 분할되어 있는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이와 같은 구성에만 한정되지 않는다. 즉 탄성 변형부 (4) 가 2 이상의 빔부로 분할되어 있는 구성이어도 된다. 또한, 탄성 변형부 (4) 는, 분할되어 있지 않은 구성이어도 된다.

또, 본 실시형태에서는, 수직형 프로브의 경우의 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이와 같은 경우에만 한정되지 않는다. 예를 들어, 외팔보 구조를 갖는 캔틸레버형 프로브에도 적용할 수 있다.

실시형태 2.

실시형태 1 에서는, 가이드판 (120) 에 의해 지지되는 선단부 (3) 가 십자 형상의 단면을 갖는 콘택트 프로브 (101) 에 대하여 설명하였다. 이에 대해, 본 실시형태에서는, 가이드판 (130) 에 의해 지지되는 근원부 (5) 가, 십자 형상의 단면을 갖는 콘택트 프로브 (102) 에 대하여 설명한다.

도 8 은, 본 발명의 실시형태 2 에 의한 콘택트 프로브 (102) 의 일 구성예를 나타낸 외관도이며, 도 중의 (a) 및 (b) 에는, 콘택트 프로브 (102) 의 상이한 측면이 각각 나타나 있다. 도 9 는, 도 8 의 콘택트 프로브 (102) 의 일 구성예를 나타낸 단면도이며, 도 8 의 C-C 절단선에 의해 근원부 (5) 를 절단한 경우의 단면이 나타나 있다.

본 실시형태에 의한 콘택트 프로브 (102) 를 도 2 의 콘택트 프로브 (101) (실시형태 1) 와 비교하면, 근원부 (5) 의 구성이 상이하지만, 그 밖의 구성은 동일하며, 중복하는 설명은 생략한다. 또, 도 8 에 나타낸 근원부 (5) 의 C-C 절단면은, 그 형상 및 재질이, 도 3 (a) 에 나타낸 선단부 (3) 의 A-A 절단면의 경우와 동일하다.

근원부 (5) 는, 중간의 금속층 (12) 을 외측의 금속층 (11, 13) 사이에 끼워 구성되고, 중간의 금속층 (12) 이 외측의 금속층 (11, 13) 보다 돌출하도록 형성되며, 십자상의 단면을 갖는다. 중간의 금속층 (12) 의 돌출 길이는, 제조 공정의 편차에 의해 역전이 발생하지 않을 정도이면 되고, 그 돌출 길이는 임의이다.

또, 중간의 금속층 (12) 은, 만곡 방향 (N) 으로 배열하는 3 개의 금속 영역 (12a ∼ 12c) 으로 구성된다. 근원부 (5) 에 있어서의 외측의 금속층 (11, 13) 은, 탄성 변형부 (4) 에 있어서의 외측의 금속층 (11, 13) 과 동일한 재료로 이루어지고, 이들 금속층과 동시에 형성된다. 또, 근원부 (5) 에 있어서의 중간의 금속층 (12), 즉, 금속 영역 (12a ∼ 12c) 은, 선단부 (3) 에 있어서의 금속 영역 (12a ∼ 12c) 과 동일한 재료로 이루어지고, 이들 금속층과 동시에 형성된다.

또, 근원부 (5) 의 외주면 상에는, 박막층 (14) 이 형성되어 있다. 근원부 (5) 의 박막층 (14) 은, 선단부 (3) 의 박막층 (14) 과 동일한 재료로 이루어지고, 전기 도금 처리에 의해, 선단부 (3) 의 박막층 (14) 과 동시에 형성된다. 이와 같은 박막층 (14) 을 근원부 (5) 에 형성함으로써, 근원부 (5) 의 측면으로부터 도전성의 절삭 부스러기가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

도 10 은, 도 8 의 콘택트 프로브 (102) 를 사용하여 전기적 특성 시험을 실시할 때의 모습을 모식적으로 나타낸 설명도이다. 또한, 도 중의 배선 기판 (110) 및 가이드판 (120, 130) 은, 프로브 카드를 구성하는 주지의 구성 요소이고, 반도체 웨이퍼 (200) 는, 검사 대상물의 일례이다.

단자부 (6) 는, 배선 기판 (110) 에 형성된 프로브 전극 (111) 과 대향하도록 배치되어 있다. 또, 근원부 (5) 는, 길이 방향으로 이동 가능해지도록, 가이드판 (130) 에 의해 지지되고 있다. 이 때문에, 오버드라이브시에 있어서의 전극 단자 (201) 로부터의 반력에 의해, 근원부 (5) 가 길이 방향으로 약간 이동함으로써, 단자부 (6) 를 프로브 전극 (111) 에 맞닿게 할 수 있다. 즉, 콘택트 프로브 (102) 를 배선 기판 (110) 에 고착하는 일 없이, 단자부 (6) 를 프로브 전극 (111) 과 확실하게 도통시킬 수 있다. 따라서, 콘택트 프로브 (102) 를 용이하게 교환하는 것이 가능해진다.

가이드판 (130) 에는, 예를 들어 실리콘 기판이 사용되고, 콘택트 프로브 (102) 에 대응하는 관통공 (131) 이 형성되어 있다. 콘택트 프로브 (102) 는, 근원부 (5) 의 측면이 관통공 (131) 의 내면 (132) 과 대향하도록, 관통공 (131) 에 관통시킨 상태로 배치된다. 이 때문에, 근원부 (5) 는, 길이 방향으로 이동 가능한 상태를 유지하면서, 가이드판 (130) 에 평행한 2 차원 평면 내에 있어서 위치 결정된다.

도 중의 (a) 에는, 오버드라이브 직전의 모습이 나타나 있다. 이 때, 콘택트 프로브 (102) 는 탄성 변형하고 있지 않고, 또, 단자부 (6) 는, 프로브 전극 (111) 으로부터 약간 떠올라 있어, 프로브 전극 (111) 과 도통하고 있지 않다.

도 중의 (b) 에는, 오버드라이브 후의 모습이 나타나 있다. 오버드라이브 후의 콘택트 프로브 (102) 는, 전극 단자 (201) 로부터의 반력에 따라 탄성 변형하여, 탄성 변형부 (4) 의 중앙 부근이 만곡 방향 (N) 을 향해 변위하고, 만곡 형상의 곡률이 증대한다. 이 때, 근원부 (5) 의 측면은, 관통공 (131) 의 내면 (132) 과 슬라이딩한다. 게다가, 탄성 변형부 (4) 의 탄성 변형에 수반하여, 만곡 방향 (N) 또는 그 반대 방향 (N') 으로 근원부 (5) 를 변위시키거나, 혹은, 근원부 (5) 를 기울이고자 하는 힘이 작용한다. 그 결과, 만곡 방향 (N) 또는 그 반대 방향 (N') 에 있어서, 근원부 (5) 가 관통공 (131) 의 내면 (132) 에 압압된 상태로 슬라이딩하게 된다.

이 때문에, 중간의 금속층 (12) 을 외측의 금속층 (11, 13) 보다 돌출시키고, 근원부 (5) 의 단면을 십자 형상으로 하면, 오버드라이브시에, 만곡 방향 (N) 또는 그 반대 방향 (N') 에 있어서, 중간의 금속층 (12) 의 단면과 관통공 (131) 의 내면 (132) 이 서로 정대하여 슬라이딩한다. 따라서, 오버드라이브시에, 콘택트 프로브 (102) 가 기울어지거나, 비틀리거나 하는 일이 없고, 절삭 부스러기의 발생도 억제할 수 있다.

본 실시형태에서는, 콘택트 프로브 (102) 가 배선 기판 (110) 에 접속되고, 배선 기판 (110) 과의 접속부 및 탄성 변형부 (4) 의 사이에 형성되고, 콘택트부 (2) 가 길이 방향으로 이동 가능해지도록 가이드판 (120) 의 관통공 (121) 에 의해 지지되는 근원부 (5) 를 구비하고, 탄성 변형부 (4) 의 만곡 방향 (N) 및 그 반대 방향 (N') 에 형성되는 근원부 (5) 의 측면이 3 개의 금속층 (11 ∼ 13) 으로 구성되고, 당해 측면에 있어서, 중간의 금속층 (12) 이 외측의 금속층 (11, 13) 보다 돌출하도록 구성되어 있다.

본 실시형태에 의한 콘택트 프로브 (102) 는, 중간의 금속층 (12) 을 외측의 금속층 (11, 13) 사이에 끼운 적층 구조를 갖고, 길이 방향의 압축력에 의해 미리 정해진 만곡 방향 (N) 으로 만곡하도록 탄성 변형하는 탄성 변형부 (4) 와, 배선 기판 (110) 상의 프로브 전극 (111) 과 도통시키는 단자부 (6) 와, 콘택트부 (2) 및 단자부 (6) 의 사이에 형성되고, 길이 방향으로 이동 가능해지도록 가이드판 (130) 의 관통공 (131) 에 의해 지지되는 근원부 (5) 를 구비하고, 탄성 변형부 (4) 의 만곡 방향 (N) 및 그 반대 방향 (N') 에 형성되는 근원부 (5) 의 측면이 3 개의 금속층 (11 ∼ 13) 으로 구성되고, 당해 측면에 있어서, 중간의 금속층 (12) 이 외측의 금속층 (11, 13) 보다 돌출하도록 구성되어 있다.

이와 같은 구성을 채용함으로써, 오버드라이브시에, 관통공 (131) 의 내면 (132) 에 중간의 금속층 (12) 을 압압시킬 수 있다. 이 때문에, 외측의 금속층 (11, 13) 이 중간의 금속층 (12) 보다 돌출하도록 금속층 (11 ∼ 13) 간에 단차가 형성되어 있는 경우에 비해, 콘택트 프로브 (102) 가 비틀리는 것을 억제할 수 있다. 또, 슬라이딩시에 절삭 부스러기가 발생함으로써, 콘택트 프로브 (102) 의 움직임이 나빠지거나, 혹은, 인접하는 콘택트 프로브 (102) 가 서로 단락되는 것을 억제할 수 있다. 또, 길이 방향으로 이동 가능해지도록, 근원부 (5) 의 측면이 가이드판 (130) 의 관통공 (131) 에 의해 지지되기 때문에, 단자부 (6) 의 2 차원 면내에 있어서의 위치 결정을 양호한 정밀도로 실시하면서, 콘택트 프로브 (102) 의 교환을 용이화할 수 있다.

또, 본 실시형태에 의한 콘택트 프로브 (102) 는, 근원부 (5) 의 측면에는, 중간층 및 외층을 걸치도록 도금층이 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 중간층 및 외층의 단차 부분을 매끄럽게 덮어, 당해 단차를 완만하게 할 수 있다. 이 때문에, 관통공 (131) 의 내면 (132) 에 대해, 근원부 (5) 의 측면이 국소적으로 접촉하여 슬라이딩하는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 슬라이딩시에 절삭 부스러기가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 저항률, 기계적 강도, 코스트 등을 고려하여, 근원부 (5) 에 있어서의 중간의 금속층 (12) 을 탄성 변형부 (4) 의 경우와는 상이한 구성으로 했지만, 탄성 변형부 (4) 의 경우와 동일한 구성으로 할 수도 있다. 즉, 근원부 (5) 에 있어서의 중간의 금속층 (12) 은, 3 개의 영역으로 분할하지 않고 구성할 수 있다. 또, 근원부 (5) 에 있어서의 중간의 금속층 (12) 에는, 예를 들어, 금 (Au) 을 사용할 수도 있다.

또, 본 실시형태에서는, 선단부 (3) 및 근원부 (5) 가, 함께 십자 형상의 단면을 갖는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 이와 같은 구성에만 한정되지 않는다. 예를 들어, 근원부 (5) 가 십자 형상의 단면을 갖고, 선단부 (3) 는 십자 형상의 단면을 갖지 않는 구성이어도 된다.

실시형태 3.

실시형태 1 및 2 에서는, 탄성 변형부 (4) 가 3 개의 빔부 (41 ∼ 43) 에 의해 구성되는 경우의 예에 대하여 설명하였다. 이에 대해, 본 실시형태에서는, 탄성 변형부 (4) 가, 1 개의 빔부에 의해 구성되는 경우에 대하여 설명한다.

도 11 은, 본 발명의 실시형태 3 에 의한 콘택트 프로브 (103) 의 일 구성예를 나타낸 외관도이며, 도 중의 (a) 및 (b) 에는, 콘택트 프로브 (103) 의 상이한 측면이 각각 나타나 있다. 본 실시형태에 의한 콘택트 프로브 (103) 를 도 8 의 콘택트 프로브 (102) (실시형태 2) 와 비교하면, 탄성 변형부 (4) 의 구성이 상이하지만, 그 밖의 구성은 동일하기 때문에, 중복하는 설명은 생략한다.

탄성 변형부 (4) 는, 가늘고 긴 판상체로 이루어지는 1 개의 빔부에 의해 구성되고, 그 양단에 선단부 (3) 및 근원부 (5) 가 형성되어 있다. 즉, 탄성 변형부 (4) 는, 2 이상의 빔부 (41 ∼ 43) 로 분할되는 일 없이, 유일한 빔부에 의해 구성된다. 또, 탄성 변형부 (4) 는, 오버드라이브 전에는, 완만하게 만곡시킨 형상으로 이루어지고, 오버드라이브시에는, 상기 만곡 형상의 곡률이 증대하도록 좌굴 변형한다. 따라서, 탄성 변형부 (4) 의 만곡 방향 (N) 은 미리 정해져 있다.

도 12 는, 도 11 의 콘택트 프로브 (103) 의 일 구성예를 나타낸 단면도이며, 도 11 의 D-D 절단선에 의해 탄성 변형부 (4) 를 절단한 경우의 단면이 나타나 있다. 또한, D-D 절단선은, 콘택트 프로브 (103) 의 길이 방향과 직교하는 절단선이다.

탄성 변형부 (4) 는, 사각형 형상의 단면을 갖고, 당해 단면은 두께가 폭에 비해 작다. 또, 탄성 변형부 (4) 는, 중간의 금속층 (12) 을 외측의 금속층 (11, 13) 사이에 끼우도록, 그 폭 방향으로 3 개의 금속층 (11 ∼ 13) 을 배열시켜 구성된다. 즉, 탄성 변형부 (4) 는, 도 3 의 빔부 (41 ∼ 43) (실시형태 1) 중 어느 하나와 동일한 형상 및 재료로 이루어진다.

본 실시형태에 의한 콘택트 프로브 (103) 는, 실시형태 2 와 동일하게, 선단부 (3) 및 근원부 (5) 의 만곡 방향 (N) 또는 그 반대 방향 (N') 의 측면에 있어서, 중간의 금속층 (12) 이 외측의 금속층 (11, 13) 보다 돌출하도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 탄성 변형부 (4) 가 2 이상의 빔부로 분할되어 있지 않은 경우이더라도, 콘택트 프로브 (103) 의 비틀림이나, 절삭 부스러기의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 본 발명은, 탄성 변형부 (4) 가 분할되어 있지 않은 콘택트 프로브에도 적용할 수 있다.

실시형태 4.

실시형태 1 ∼ 3 에서는, 십자 형상의 단면을 갖는 선단부 (3) 또는 근원부 (5) 에 박막층 (14) 이 형성된 콘택트 프로브 (101 ∼ 103) 에 대하여 설명하였다. 이에 대해, 본 실시형태에서는, 탄성 변형부 (4) 에 박막층 (15) 이 형성된 콘택트 프로브 (104) 에 대하여 설명한다.

도 13 및 도 14 는, 본 발명의 실시형태 3 에 의한 콘택트 프로브 (104) 의 일 구성예를 나타낸 외관도이다. 도 13 에는, 콘택트 프로브 (104) 의 사시도가 나타나 있고, 도 14 의 (a) 및 (b) 에는, 콘택트 프로브 (104) 의 상이한 측면이 각각 나타나 있다. 콘택트 프로브 (104) 를 도 2 의 콘택트 프로브 (101) (실시형태 1) 와 비교하면, 선단부 (3) 의 단면이 사각형 형상으로 이루어지고, 탄성 변형부 (4) 에 박막층 (15) 이 형성되어 있는 점에서 상이하다. 그 밖의 구성에 대해서는, 실시형태 1 의 경우와 동일하기 때문에, 중복하는 설명은 생략한다.

박막층 (15) 은, 중간의 금속층 (12) 보다 기계적 강도가 높은 금속 재료를 사용한 도전성 금속층이며, 금속층 (11 ∼ 13) 의 두께에 비해 충분히 얇게 형성되어 있다. 이 박막층 (15) 은, 탄성 변형부 (4) 의 만곡 방향 (N) 및 그 반대 방향에 있어서의 측면에 형성되어 있다. 즉, 양단에 배치된 빔부 (41, 43) 의 외측의 주면 상에 형성되어 있다. 탄성 변형부 (4) 의 측면에 노출되는 중간의 금속층 (12) 을 박막층 (15) 으로 덮음으로써, 오버드라이브를 반복했을 경우에, 탄성 변형부 (4) 의 측면에 요철이 형성되고, 거칠어진 상태가 되는 것을 방지하고 있다.

도 15 는, 도 13 의 콘택트 프로브 (104) 의 단면도이며, 도 14 의 E-E 절단선에 의해 탄성 변형부 (4) 를 절단했을 때의 단면이 나타나 있다. 또한, E-E 절단선은, 콘택트 프로브 (104) 의 길이 방향과 직교하는 절단선이다.

박막층 (15) 은, 양단에 배치된 빔부 (41, 43) 의 외측의 주면 상에 형성되어, 탄성 변형부 (4) 의 측면에 있어서 노출되는 중간의 금속층 (12) 을 덮고 있다. 박막층 (15) 에는, 예를 들어, 니켈코발트 합금 (Ni-Co) 이 사용된다. 또, 박막층 (15) 은, 그 두께 (Lt5) 가 빔부 (41 ∼ 43) 의 두께 (Lt) 에 비해 충분히 얇아지도록 형성되어 있다.

이 예에서는, 박막층 (15) 이, 상기 주면의 대략 전체를 덮음과 함께, 그 일단이 빔부 (41, 43) 의 단면 (端面) 까지 돌아 들어가, 당해 단면의 일부를 덮도록 형성되어 있다. 한편, 빔부 (41 ∼ 43) 의 그 밖의 주면에는, 박막층 (15) 이 형성되지 않는다.

즉, 양단의 빔부 (41, 43) 는, 내측의 주면에 박막층 (15) 이 형성되지 않는다. 이 때문에, 양면에 박막층 (15) 이 형성되는 경우와 비교하여, 빔부 (41, 43) 의 두께 (Lt) 가 동일하면, 중간의 금속층 (12) 을 보다 두껍게 형성할 수 있고, 빔부 (41, 43) 의 전기 저항을 저감할 수 있다. 또, 내측의 빔부 (42) 는, 양 주면 중 어느 것에도 박막층 (15) 이 형성되지 않는다. 이 때문에, 빔부 (41, 43) 보다, 더욱 중간의 금속층 (12) 을 두껍게 형성할 수 있고, 전기 저항을 저감할 수 있다. 또한, 빔부 (41 ∼ 43) 의 단면 2 차 모멘트는, 금속층 (11, 13) 에 박막층 (15) 을 더한 응력층의 두께 (Lt) 에 의해 대체로 정해지고, 도전층으로서의 금속층 (12) 상에 형성된 박막층 (15) 은, 단면 2 차 모멘트에 거의 영향을 주지 않는다.

또, 양단의 빔부 (41, 43) 는 박막층 (15) 을 갖는 데 반해, 내측의 빔부 (42) 는 박막층 (15) 을 갖고 있지 않지만, 어느 빔부 (41 ∼ 43) 도, 대략 동일한 두께 (Lt) 를 갖도록 형성되어 있다. 즉, 양단의 빔부 (41, 43) 는, 내측의 빔부 (42) 에 비해, 금속층 (11 ∼ 13) 이 두께 (Lt5) 만큼 얇게 형성되고, 박막층 (15) 을 포함한 전체의 두께 (Lt) 와 빔부 (42) 의 두께 (Lt) 를 일치시키고 있다.

이와 같은 구성을 채용함으로써, 모든 빔부 (41 ∼ 43) 에 대해, 응력층으로서 기능하는 폭 방향의 양단에 있어서의 두께, 즉, 금속층 (11 또는 13) 의 두께와, 박막층 (15) 의 두께의 합계를 일치시킬 수 있다. 따라서, 오버드라이브시에, 압압력을 각 빔부 (41 ∼ 43) 로 균등하게 분산하고, 서로 대략 동일한 만곡 형상이 되도록, 빔부 (41 ∼ 43) 를 각각 변형시킬 수 있다.

또한, 빔부 (41, 43) 의 주면에 박막층 (15) 을 형성하는 것에 의한 두께 (Lt) 의 변동과는 달리, 빔부 (41, 43) 의 단면에 박막층 (14) 을 형성하는 것에 의한 폭 (Lw) 의 변동은, 빔부 (41, 43) 의 단면 2 차 모멘트에 거의 영향을 주지 않기 때문에, 무시할 수 있다.

절연막 (16) 은, 빔부 (41 ∼ 43) 의 외주 전체면에 형성된 절연막이며, 예를 들어, 질화알루미늄 (AlN) 으로 이루어진다. 빔부 (41 ∼ 43) 의 외연 (外緣) 에 절연막을 형성함으로써, 인접하여 배치된 콘택트 프로브 (104) 가 접촉하고, 서로 단락하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 절연막 (16) 은, 박막층 (15) 보다 충분히 얇고, 기계적 강도도 낮기 때문에, 빔부 (41 ∼ 43) 의 단면 2 차 모멘트에는 거의 영향을 주지 않는다.

상기 콘택트 프로브 (104) 는, 예를 들어, 다음과 같은 사이즈로 이루어진다. 전체 길이가 1.9 ∼ 2.4 ㎜, 탄성 변형부 (4) 의 길이가 1.2 ∼ 1.9 ㎜ 로 이루어진다. 빔부 (41 ∼ 43) 는, 폭 (Lw) 이 47 ㎛, 두께 (Lt) 가 11 ㎛, 박막층 (15) 의 두께 (Lt5) 가 1 ㎛ 이며, 빔부 (41 ∼ 43) 간의 공극의 거리 (Lg) 는 11 ㎛ 이다. 또, 외측의 금속층 (11, 13) 의 폭 (Lw1, Lw3) 이 모두 11 ㎛, 중간의 금속층 (12) 의 폭 (Lw2) 이 25 ㎛ 이다. 절연막 (16) 의 두께는 0.1 ㎛ 이다.

도 16 ∼ 도 19 는, 도 13 의 콘택트 프로브 (104) 의 제조 공정의 일례를 나타낸 설명도이다. 콘택트 프로브 (104) 는, 이른바 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 이용하여 제조된다.

도 16(a) 에는, 하지층 (401) 및 절연막 (402) 이 형성된 기판 (400) 이 나타나 있다. 하지층 (401) 은, Cu 등의 도전성 금속으로 이루어지는 박막이며, 실리콘 단결정로 이루어지는 기판 (400) 의 상면 전체에 형성된다. 절연막 (402) 은, 이산화실리콘 (SiO₂) 등으로 이루어지는 절연성 박막이며, 하지층 (401) 의 상면 전체에 형성된다. 하지층 (401) 및 절연막 (402) 은, 예를 들어, 스퍼터링 등의 진공 증착법에 의해 형성할 수 있다.

도 16(b) 는, 외측의 금속층 (13) 이 형성된 상태가 나타나 있다. 금속층 (13) 은, 전기 도금법을 이용하여 형성되고, 포토리소그래피 기술을 이용하여 패터닝된다. 먼저, 절연막 (402) 상에 포토레지스트로 이루어지는 레지스트막 (도시 생략) 을 형성하고, 금속층 (13) 에 상당하는 영역 내의 레지스트막만큼을 선택적으로 제거한다. 다음으로, 레지스트막의 비형성 영역 내의 절연막 (402) 을 제거하고, 하지층 (401) 을 노출시킨다. 이 상태로 전기 도금 처리에 의해 니켈코발트 합금 (Ni-Co) 등의 도전성 금속을 퇴적시키면, 레지스트막의 비형성 영역 내에 금속층 (13) 을 형성할 수 있다. 그 후, 레지스트막을 제거하면, 도 16(b) 의 상태가 된다.

도 16(c) 에는 금속층 (13) 의 비형성 영역 내에 희생층 (403) 이 형성되고, 기판 (400) 의 상면이 평탄화된 상태가 나타나 있다. 희생층 (403) 은, Cu 등의 도전성 금속으로 이루어지고, 전기 도금법을 이용하여 형성된다. 절연막 (402) 상에 전기 도금을 실시할 수는 없기 때문에, 먼저, 스퍼터링 등의 진공 증착법을 이용하여, 절연막 (402) 상에 Cu 등의 도전성 금속으로 이루어지는 박막 (도시 생략) 을 형성하고, 당해 박막 상에 전기 도금을 실시함으로써, 희생층 (403) 이 형성된다. 또, 기판 (400) 의 상면은, 희생층 (403) 의 형성 후에 있어서의 연마 처리에 의해 평탄화된다.

도 16(d) 에는, 기판 (400) 상에, 중간의 금속층 (12) 이 형성된 상태가 나타나 있다. 금속층 (12) 은, 금속층 (13) 과 동일한 영역 내에 형성된다. 또, 금속층 (12) 은, 금속층 (13) 과 동일하게 하여, 전기 도금법을 이용하여 형성되고, 포토리소그래피 기술을 이용하여 패터닝된다. 단, 퇴적시키는 금속 재료에는, 니켈코발트 합금 (Ni-Co) 이 아니라, 금 (Au) 이 사용된다.

도 17(a) 에는, 도 16(d) 의 기판 (400) 상에 희생층 (404) 이 형성된 상태가 나타나 있다. 희생층 (404) 은, 전기 도금법에 의해, 금속층 (12) 의 비형성 영역 내에 형성된다. 또, 기판 (400) 의 상면은, 희생층 (404) 의 형성 후에 있어서의 연마 처리에 의해 평탄화된다.

도 17(b) 에는, 기판 (400) 상에, 외측의 금속층 (11) 이 형성된 상태가 나타나 있다. 금속층 (11) 도, 금속층 (12, 13) 과 동일한 영역 내에 형성된다. 또, 금속층 (12, 13) 과 동일하게 하여, 전기 도금법을 이용하여 형성되고, 포토리소그래피 기술을 이용하여 패터닝된다. 퇴적시키는 금속 재료에는, 니켈코발트 합금 (Ni-Co) 이 사용된다.

도 17(c) 에는, 기판 (400) 상에 희생층 (405) 이 형성된 상태가 나타나 있다. 희생층 (405) 은, 희생층 (404) 과 동일하게 하여, 금속층 (11) 의 비형성 영역 내에 형성된다. 또, 기판 (400) 의 상면은, 희생층 (405) 의 형성 후에 있어서의 연마 처리에 의해 평탄화된다.

도 17(d) 에는, 희생층 (403 ∼ 405) 이 제거되고, 절연막 (402) 이 노출되어 있는 상태가 나타나 있다. 하지층 (401) 은, 절연막 (402) 및 금속층 (13) 에 덮여 있기 때문에, 희생층 (403 ∼ 405) 과 함께 제거되는 일 없이, 기판 (400) 상에 남아 있다.

도 18(a) 에는, 도 17(d) 의 기판 (400) 상에, 레지스트막 (406) 이 형성된 상태가 나타나 있다. 레지스트막 (406) 은, 포토레지스트를 도포하여 기판 (400) 의 전체면에 레지스트막을 형성한 후, 빔부 (41, 43) 의 외측의 주면에 인접하는 영역의 레지스트막만큼을 선택적으로 제거함으로써 형성된다. 즉, 레지스트막 (406) 은, 빔부 (41 ∼ 43) 간의 공극에 인접하는 빔부 (41 ∼ 43) 의 내측의 주면과, 당해 주면으로부터 연속하는 상단면의 일부를 덮도록 형성된다. 또, 빔부 (41 ∼ 43) 로부터 충분히 떨어진 기판 (400) 상의 영역에도 형성된다. 이와 같이 하여, 박막층 (15) 이 형성되는 빔부 (41, 43) 상의 영역을 제외하고, 기판 (400) 의 상면의 전체 영역이, 절연막 (402) 및 레지스트막 (406) 에 의해 마스크된다.

도 18(b) 에는, 박막층 (15) 이 형성된 상태가 나타나 있다. 박막층 (15) 은, 전기 도금법을 이용하여, 도 17(a) 의 상태에 있어서의 빔부 (41, 43) 의 노출면에, 니켈코발트 합금 (Ni-Co) 등의 도전성 금속을 퇴적시켜 형성된다. 이 때, 공극에 인접하는 빔부 (41 ∼ 43) 의 주면은 마스크되어 있기 때문에, 이들 주면 상에는 박막층 (15) 이 형성되지 않는다.

좁은 공극에 인접하는 주면에 박막층 (15) 을 형성하는 경우, 그 두께를 고정밀도로 제어하는 것은 용이하지 않기 때문에, 이들 주면을 마스크하고, 박막층 (15) 을 형성하지 않도록 함으로써, 박막층 (15) 의 형성 공정을 용이화할 수 있다. 따라서, 콘택트 프로브 (104) 의 특성의 편차를 억제할 수 있다.

도 18(c) 에는, 박막층 (15) 의 형성 후에, 레지스트막 (406) 이 제거된 상태가 나타나 있다. 또, 도 18(d) 에는, 또한 하지층 (401) 및 절연막 (402) 이 선택적으로 제거된 상태가 나타나 있다. 하지층 (401) 및 절연막 (402) 은, 콘택트 프로브 (104) 의 길이 방향의 양단을 포함하는 영역을 남기고, 빔부 (41 ∼ 43) 를 포함하는 영역이 제거된다. 이 때문에, 도 18(d) 에서는, 빔부 (41 ∼ 43) 가, 기판 (400) 으로부터 떠오른 상태로 되어 있다.

도 19(a) 는, 도 18(d) 의 공정에 있어서의 콘택트 프로브 (104) 의 상태를 설명하기 위한 설명도이며, 콘택트 프로브 (104) 의 길이 방향에 평행한 단면이 나타나 있다. 하지층 (401) 및 절연막 (402) 은, 포토리소그래피 기술을 이용하여 패터닝된다. 먼저, 도 18(c) 의 기판 (400) 상에 포토레지스트로 이루어지는 레지스트막 (407) 이 형성되고, 탄성 변형부 (4) 를 포함하는 영역의 레지스트막이 선택적으로 제거되고, 선단부 (3) 및 근원부 (5) 를 포함하는 영역의 레지스트막이 남는다. 다음으로, 레지스트막이 제거된 영역 내에 있어서의 하지층 (401) 및 절연막 (402) 이 제거된다. 이 때, 빔부 (41 ∼ 43) 의 하단면에 인접하는 레지스트막도 제거된다. 그 결과, 콘택트 프로브 (104) 의 양단은, 하지층 (401) 을 개재하여 기판 (400) 에 지지되고 있는 상태로 유지되고, 빔부 (41 ∼ 43) 는 중공에 뜨고, 빔부 (41 ∼ 43) 의 전체 표면이 노출되어 있는 상태가 된다.

도 19(b) 및 (c) 는, 절연막 (16) 이 형성되는 공정에 있어서의 콘택트 프로브 (104) 의 상태를 나타낸 도면이며, 도 19(b) 에는, 콘택트 프로브 (104) 의 길이 방향에 평행한 단면이 나타나 있고, 도 19(c) 에는, 기판 (400) 을 상방으로부터 본 평면도가 나타나 있다.

절연막 (16) 은, 스퍼터링에 의해 형성되는 질화알루미늄 (AlN) 으로 이루어지는 박막이며, 빔부 (41 ∼ 43) 의 표면 전체에 형성된다. 또, 절연막 (16) 은, 탄성 변형부 (4) 에 형성되고, 선단부 (3) 및 근원부 (5) 에 형성되지 않도록, 선택적으로 형성된다. 여기서는, 도 18(a) 의 상태로부터, 레지스트막 (407) 을 제거한 후, 마스크판 (410) 을 이용하여, 탄성 변형부 (4) 를 노출시키고, 선단부 (3) 및 근원부 (5) 를 마스크한 상태로 함으로써, 선택적으로 절연막 (16) 을 형성하고 있다. 또, 빔부 (41 ∼ 43) 는, 중공에 떠 있는 상태이기 때문에, 그 하단면에도 절연막 (16) 을 형성할 수 있고, 단면 (斷面) 의 전체 둘레에 절연막을 형성할 수 있다.

본 실시형태에 의한 콘택트 프로브 (104) 는, 공극을 개재하여 주면을 대향시키도록 배치된 가늘고 긴 판상체로 이루어지는 2 이상의 빔부 (41 ∼ 43) 와, 빔부 (41 ∼ 43) 의 일단을 서로 결합하는 선단부 (3) 와, 빔부 (41 ∼ 43) 의 타단을 서로 결합하는 근원부 (5) 를 구비하고 있다. 빔부 (41 ∼ 43) 는, 제 1 금속으로 이루어지는 중간의 금속층 (12) 과, 폭 방향에 있어서 중간의 금속층 (12) 을 사이에 끼우도록 형성된 제 2 금속으로 이루어지는 외측의 금속층 (11, 13) 과, 빔부 (41 ∼ 43) 의 주면 상에 있어서 중간의 금속층 (12) 을 덮도록 형성된 제 3 금속으로 이루어지는 박막층 (15) 에 의해 구성되며, 제 1 금속은 제 2 금속보다 비저항이 작고, 제 2 금속 및 제 3 금속은 제 1 금속에 비해 기계적 강도가 높다.

빔부 (41 ∼ 43) 를 판상체로 형성함으로써, 만곡 방향 (N) 으로 굴곡시켰을 때에 발생하는 응력을 저감할 수 있다. 이 때문에, 탄성 한계 내에 있어서, 보다 크게 만곡시킬 수 있어, 원하는 오버드라이브량을 확보하면서, 프로브 길이를 짧게 할 수 있다. 즉, 콘택트 프로브 (104) 의 콘택트 특성을 저하시키는 일 없이, 고주파 특성을 향상시킬 수 있다.

또, 3 개의 빔부 (41 ∼ 43) 를 구비하고, 이들 빔부 (41 ∼ 43) 의 주면을 공극을 개재하여 대향시킴으로써, 각 빔부 (41 ∼ 43) 의 두께를 증대시키는 일 없이, 콘택트 프로브 (104) 의 단면적을 증대시키고, 침압이나 내전류 특성을 확보할 수 있다.

또, 빔부 (41 ∼ 43) 는, 도전층으로서의 금속층 (12) 과, 응력층으로서의 금속층 (11, 13) 을 갖고, 기계적 강도의 저하를 억제하면서, 전기 저항을 저감할 수 있다. 이 때문에, 오버드라이브시에 있어서의 침압을 확보하면서, 전기적 접촉자의 내전류 특성을 향상시킬 수 있다. 또, 도전층을 응력층 사이에 끼우도록 배치함으로써, 오버드라이브시의 판상체에 비틀림이 발생하고, 혹은, 판상체의 두께 방향 이외의 방향으로 굴곡하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 양단의 빔부 (41, 43) 의 외측의 주면 상에 있어서, 오버드라이브시에 소성 변형하는 금속층 (12) 을 탄성 변형하는 박막층 (15) 으로 덮음으로써, 오버드라이브를 반복했을 경우에 양단의 빔부 (41, 43) 의 외측의 주면이 거칠어지는 것을 방지하고, 콘택트 프로브 (104) 의 내구성을 향상시킬 수 있다. 특히, 빔부 (41, 43) 의 외측의 주면에 형성된 절연막 (16) 이 파단 또는 박리되고, 콘택트 프로브 (104) 간에서 단락이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에 의한 콘택트 프로브 (104) 는, 박막층 (15) 이, 양단에 배치된 빔부 (41 ∼ 43) 의 외측의 주면 상에 형성되고, 공극에 인접하는 주면 상에는 형성되지 않는다.

양단에 배치된 빔부 (41, 43) 의 외측의 주면 상에만 박막층 (15) 을 형성하면, 빔부 (41, 43) 의 양 주면에 박막층을 형성하는 경우와 비교하여, 빔부의 두께 (Lt) 가 동일하면, 중간의 금속층 (12) 을 보다 두껍게 형성할 수 있고, 콘택트 프로브 (104) 의 전기 저항을 저감할 수 있다. 또, 외측의 주면 상에 박막층 (15) 을 형성하는 경우에 비해, 좁은 공극에 인접하는 내측의 주면 상에 박막층 (15) 을 형성하는 경우에는 막두께의 제어가 보다 어려워진다. 이 때문에, 외측의 주면 상에만 박막층 (15) 을 형성함으로써, 용이하게 제조할 수 있고, 또, 콘택트 프로브 (104) 의 특성의 편차를 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에 의한 콘택트 프로브 (104) 는, 빔부 (41 ∼ 43) 가 서로 대략 동일한 두께 (Lt) 를 갖도록 구성된다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 오버드라이브시의 압압력을 각 빔부 (41 ∼ 43) 로 균등하게 분산하고, 서로 대략 동일한 만곡 형상이 되도록, 빔부 (41 ∼ 43) 를 각각 변형시킬 수 있다. 그 결과, 보다 큰 오버드라이브량을 확보할 수 있음과 함께, 오버드라이브시에 콘택트 프로브 (104) 가 기울어지는 것을 억제할 수 있다.

실시형태 5.

상기 실시형태 4 에서는, 탄성 변형부 (4) 가 3 개의 빔부 (41 ∼ 43) 로 분할되어 있는 콘택트 프로브 (104) 의 예에 대하여 설명하였다. 이에 대해, 본 실시형태에서는, 탄성 변형부 (4) 가 2 개의 빔부 (41, 43) 로 분할되어 있는 콘택트 프로브 (105) 에 대하여 설명한다.

도 20 은, 본 발명의 실시형태 5 에 의한 콘택트 프로브 (105) 의 일 구성예를 나타낸 외관도이며, 도 중의 (a) 및 (b) 에는, 콘택트 프로브 (105) 의 상이한 측면이 각각 나타나 있다. 또, 도 21 은, 도 20 의 콘택트 프로브 (105) 의 단면도이며, F-F 절단선에 의해 탄성 변형부 (4) 를 절단했을 때의 단면이 나타나 있다. 또한, F-F 절단선은, 콘택트 프로브 (105) 의 길이 방향과 직교하는 절단선이다.

이 콘택트 프로브 (105) 는, 탄성 변형부 (4) 가, 공극을 사이에 두고 배치된 2 개의 빔부 (41, 43) 로 구성되고, 내측의 빔부 (42) 를 구비하고 있지 않은 점에서, 도 13 의 콘택트 프로브 (104) 와는 상이하지만, 그 밖의 구성은, 콘택트 프로브 (104) 와 완전히 동일하기 때문에, 중복하는 설명은 생략한다.

빔부 (41, 43) 는, 모두 외측의 주면 상에 박막층 (15) 이 형성되어 있다. 이 때문에, 오버드라이브를 반복함으로써, 빔부 (41, 43) 의 외측의 주면이 거칠어지는 것을 방지하고, 콘택트 프로브 (105) 의 내구성을 향상시킬 수 있다. 특히, 빔부 (41, 43) 의 외측의 주면에 형성된 절연막 (16) 이 파단 또는 박리되고, 콘택트 프로브 (105) 간에서 단락이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 또, 서로 대향하는 내측의 주면 상에는 박막층 (15) 이 형성되지 않는다. 이 때문에, 빔부 (41, 43) 의 양 주면 상에 박막층 (15) 이 형성되는 경우와 비교하여, 빔부 (41, 43) 의 두께가 동일하면, 중간의 금속층 (12) 을 보다 두껍게 할 수 있고, 전기 저항을 저감할 수 있다. 또, 박막층 (15) 의 형성이 용이해지고, 콘택트 프로브 (105) 의 특성의 편차를 억제할 수 있다.

실시형태 6.

실시형태 4 및 5 에서는, 탄성 변형부 (4) 가 2 이상의 빔부 (41 ∼ 43) 로 분할되어 있는 콘택트 프로브의 예에 대하여 설명하였다. 이에 대해, 본 실시형태에서는, 탄성 변형부 (4) 가, 분할되는 일 없이, 1 개의 빔부에 의해 구성되는 경우에 대하여 설명한다.

도 22 는, 본 발명의 실시형태 6 에 의한 콘택트 프로브 (106) 의 일 구성예를 나타낸 외관도이며, 도 중의 (a) 및 (b) 에는, 콘택트 프로브 (106) 의 상이한 측면이 각각 나타나 있다. 또, 도 23 은, 도 22 의 콘택트 프로브 (106) 의 단면도이며, G-G 절단선에 의해 탄성 변형부 (4) 를 절단했을 때의 단면이 나타나 있다. 또한, G-G 절단선은, 콘택트 프로브 (105) 의 길이 방향과 직교하는 절단선이다.

이 콘택트 프로브 (106) 는, 탄성 변형부 (4) 가, 분할되는 일 없이, 가늘고 긴 판상체로 이루어지는 1 개의 빔부로 구성되는 점에서, 도 13 의 콘택트 프로브 (103) 와는 상이하지만, 그 밖의 구성은, 콘택트 프로브 (103) 와 완전히 동일하기 때문에, 중복하는 설명은 생략한다.

탄성 변형부 (4) 의 양측의 주면 상에는, 실시형태 4 및 5 와 동일하게, 박막층 (15) 이 형성되어 있다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 탄성 변형부 (4) 가 2 이상의 빔부로 분할되어 있지 않은 경우이더라도, 오버드라이브를 반복함으로써, 빔부 (44) 의 양측의 주면이 거칠어지는 것을 방지할 수 있다.

탄성 변형부 (4) 의 양 주면 상에는, 실시형태 4 및 5 와 동일하게, 박막층 (15) 이 형성되어 있다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 탄성 변형부 (4) 가 2 이상의 빔부로 분할되어 있지 않은 경우이더라도, 오버드라이브를 반복했을 경우에 탄성 변형부 (4) 의 양 주면이 거칠어지는 것을 방지하고, 콘택트 프로브 (106) 의 내구성을 향상시킬 수 있다. 특히, 탄성 변형부 (4) 의 양 주면에 형성된 절연막 (16) 이 파단 또는 박리되고, 콘택트 프로브 (106) 간에서 단락이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

실시형태 7.

실시형태 1 ∼ 3 에서는, 선단부 (3) 또는 근원부 (5) 에 있어서, 중간의 금속층 (12) 이 외측의 금속층 (11, 13) 보다 돌출하도록 형성된 콘택트 프로브 (101 ∼ 103) 의 예에 대하여 설명하였다. 또, 실시형태 4 ∼ 6 에서는, 탄성 변형부 (4) 에 박막층이 형성된 콘택트 프로브 (104 ∼ 106) 에 대하여 설명하였다. 본 실시형태에서는, 이들 구성을 조합한 콘택트 프로브 (107) 에 대하여 설명한다.

도 24 는, 본 발명의 실시형태 7 에 의한 콘택트 프로브 (107) 의 일 구성예를 나타낸 사시도이다. 도 1 의 콘택트 프로브 (101) 의 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 이 콘택트 프로브 (107) 의 선단부 (3) 는, 도 1 의 콘택트 프로브 (101) 와 동일하게, 중간의 금속층 (12) 이, 외측의 금속층 (11, 13) 보다 돌출하도록 형성되고, 십자상의 단면을 갖는다. 또, 도 13 의 콘택트 프로브 (104) 와 동일하게, 콘택트 프로브 (107) 의 빔부 (41 ∼ 43) 중, 양단에 배치된 빔부 (41 및 43) 의 외측의 주면 상에는, 박막층 (15) 이 형성되어 있다. 한편, 빔부 (41 및 43) 의 내측의 주면 상이나, 내측의 빔부 (42) 에는, 모두 박막층 (15) 이 형성되지 않는다.

이와 같은 구성을 채용함으로써, 슬라이딩시에 절삭 부스러기가 발생함으로써, 콘택트 프로브 (107) 의 움직임이 나빠지거나, 혹은, 인접하는 콘택트 프로브 (107) 가 서로 단락되는 것을 억제할 수 있다. 또, 오버드라이브를 반복함으로써, 빔부 (41, 43) 의 외측의 주면이 거칠어지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 선단부 (3) 에 있어서 중간의 금속층 (12) 이 외측의 금속층 (11, 13) 보다 돌출함과 함께, 빔부 (41 및 43) 의 주면 상에 박막층 (15) 이 형성되는 콘택트 프로브 (107) 의 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이와 같은 구성에만 한정되지 않는다. 예를 들어, 선단부 (3) 및 근원부 (5) 의 양방에 있어서 중간의 금속층 (12) 이 외측의 금속층 (11, 13) 보다 돌출함과 함께, 빔부 (41 및 43) 의 주면 상에 박막층 (15) 이 형성되는 구성이어도 된다. 또, 실시형태 1 ∼ 6 의 구성은, 적절히 조합할 수 있는 것으로 한다.

또, 상기 실시형태 1 ∼ 7 에서는, 본체부 (1) 가 3 개의 금속층 (11 ∼ 13) 으로 이루어지는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이와 같은 구성에만 한정되지 않는다. 즉, 본체부 (1) 를 4 이상의 금속층으로 구성할 수도 있다. 예를 들어, 중간의 금속층 (12) 으로서, 서로 상이한 금속 재료로 이루어지는 2 이상의 금속층을 구비하고, 이들 금속층이, 외측의 금속층 (11, 13) 에 의해 사이에 끼워넣어지도록 구성되는 것이어도 된다.

또, 상기 실시형태 1 ∼ 7 에서는, 탄성 변형부 (4) 가 1 ∼ 3 개의 빔부로 이루어지는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이와 같은 구성에만 한정되지 않는다. 즉, 탄성 변형부 (4) 는, 4 이상의 빔부로 분할되는 구성이어도 된다.

또, 상기 실시형태 1 ∼ 7 에서는, 중간의 금속층 (12) 에 금 (Au) 이 사용되고, 외측의 금속층 (11, 13) 및 박막층 (15) 에 니켈코발트 합금 (Ni-Co) 이 사용되는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 이와 같은 구성에만 한정되지 않는다. 즉, 구체적인 금속 재료는 예시이며, 다른 금속 재료를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 니켈코발트 합금 (Ni-Co) 대신에, 팔라듐코발트 합금 (Pd-Co) 을 사용할 수도 있다. 또, 외측의 금속층 (11, 13) 및 박막층 (15) 에는, 동일한 금속 재료를 사용하는 것이 바람직하지만, 상이한 금속 재료를 사용할 수도 있다.

또, 상기 실시형태 1 ∼ 7 에서는, 탄성 변형부 (4) 의 외주 전체면에 절연막 (16) 이 형성되어 있는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 이와 같은 경우에만 한정되지 않는다. 절연막 (16) 은, 적어도 외측의 빔부 (41, 43) 의 외측의 주면, 즉, 박막층 (15) 상에 형성되어 있으면, 인접하는 콘택트 프로브간에 있어서 단락 방지의 효과가 얻어진다. 즉, 오버드라이브를 반복함으로써 단락이 발생하기 쉬워지는 것을 방지하고, 콘택트 프로브의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 빔부 (41 ∼ 43) 에 절연막 (16) 이 형성되어 있지 않은 콘택트 프로브에 본 발명을 적용할 수도 있다. 이 경우, 중간의 금속층 (12) 을 박막층 (15) 으로 덮음으로써, 외측의 주면에 있어서의 중간의 금속층 (12) 의 변형을 방지하고, 내구성을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 실시형태 1 ∼ 7 에서는, 수직형 프로브 경우의 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이와 같은 경우에만 한정되지 않는다. 예를 들어, 외팔보 구조를 갖는 캔틸레버형 프로브에도 적용할 수 있다. 또한, 반도체 디바이스의 전기적 특성 시험에 사용되는 콘택트 프로브에만 한정되지 않고, 다양한 전기적 접촉자에 적용할 수 있다.

1 : 본체부
2 : 콘택트부
3 : 선단부
4 : 탄성 변형부
5 : 근원부
6 : 단자부
11 ∼ 13 : 금속층
12a ∼ 12c : 금속 영역
14 : 박막층
15 : 박막층
16 : 절연막
41 ∼ 43 : 빔부
101 ∼ 107 : 콘택트 프로브
110 : 배선 기판
111 : 프로브 전극
120, 130 : 가이드판
121, 131 : 관통공
122, 132 : 관통공의 내면
200 : 반도체 웨이퍼
201 : 전극 단자
L : 오버드라이브량
Lg : 빔부간의 거리
Lw : 빔부의 폭
Lw1 ∼ Lw3 : 금속층 (11 ∼ 13) 의 폭
N : 만곡 방향

Claims

콘택트 프로브로서,
검사 대상물에 맞닿게 하는 콘택트부와,
배선 기판과 도통하는 단자부와,
상기 콘택트부 및 상기 단자부의 사이에 형성되고, 탄성 변형부가 휘는 방향으로서, 탄성 변형부의 길이 방향과 직교하는 만곡 방향을 미리 결정하는 만곡 형상을 갖는 탄성 변형부와,
가이드판의 관통공에 의해, 길이 방향으로 이동 가능하게 지지되고, 상기 탄성 변형부의 만곡에 의해 미리 정해진 방향으로 기울어지는 슬라이딩부를 구비하고,
상기 슬라이딩부는, 상기 미리 정해진 방향에 있어서, 상기 관통공의 내측의 평탄면에 대향하는 측면을 갖고,
상기 측면은, 폭 방향의 외측에 2 개의 외측부와, 상기 2 개의 외측부의 사이에 끼워진 중간부를 갖고,
상기 중간부는, 상기 2 개의 외측부보다 상기 미리 정해진 방향으로 돌출되어 있는, 콘택트 프로브.
제 1 항에 있어서,
상기 슬라이딩부의 상기 측면에는, 상기 중간부 및 상기 외측부를 덮도록 도금층이 형성되는, 콘택트 프로브.
제 1 항에 있어서,
상기 슬라이딩부는, 상기 콘택트부 및 상기 탄성 변형부의 사이에 형성되는, 콘택트 프로브.
제 1 항에 있어서,
상기 슬라이딩부는, 상기 단자부 및 상기 탄성 변형부의 사이에 형성되는, 콘택트 프로브.
제 1 항에 있어서,
상기 슬라이딩부는 적층 구조를 갖고, 상기 2 개의 외측부는, 상기 적층 구조의 2 개의 외측층이고, 상기 중간부는, 상기 적층 구조의 중간층인, 콘택트 프로브.
제 5 항에 있어서,
상기 슬라이딩부의 상기 측면에는, 상기 중간층 및 상기 외측층을 덮도록 도금층이 형성되는, 콘택트 프로브.
제 5 항에 있어서,
상기 슬라이딩부는, 상기 콘택트부 및 상기 탄성 변형부의 사이에 형성되는, 콘택트 프로브.
제 5 항에 있어서,
상기 슬라이딩부는, 상기 단자부 및 상기 탄성 변형부의 사이에 형성되는, 콘택트 프로브.
제 5 항에 있어서,
상기 탄성 변형부는, 가늘고 긴 판상체를 구비하고,
상기 판상체는, 제 1 금속으로 이루어지는 제 1 층과, 폭 방향에 있어서 상기 제 1 층을 사이에 끼우도록 형성된 제 2 금속으로 이루어지는 제 2 층과, 상기 판상체의 주면 상에 있어서 상기 제 1 층을 덮도록 형성된 제 3 금속으로 이루어지는 제 3 층을 갖고,
상기 제 1 금속은, 상기 제 2 금속보다 비저항이 작고,
상기 제 2 금속 및 상기 제 3 금속은, 상기 제 1 금속에 비해, 기계적 강도가 높은, 콘택트 프로브.
제 9 항에 있어서,
상기 탄성 변형부는, 공극을 개재하여 인접한 상기 주면을 대향시키도록 배치된 2 이상의 상기 판상체를 구비하고,
상기 판상체는, 길이 방향의 양단에 있어서 서로 결합되어 있는, 콘택트 프로브.
제 10 항에 있어서,
상기 제 3 층이 양단에 배치된 상기 판상체의 외측의 주면 상에 형성되고, 상기 공극에 인접하는 주면 상에는 형성되지 않는, 콘택트 프로브.
제 11 항에 있어서,
3 이상의 상기 판상체를 구비하고, 상기 판상체는, 서로 동일한 두께를 갖는, 콘택트 프로브.
제 9 항에 있어서,
상기 제 3 층은 박막층이고, 당해 박막층 상에 절연막이 형성되는, 콘택트 프로브.
제 6 항에 있어서,
상기 슬라이딩부는, 상기 콘택트부 및 상기 탄성 변형부의 사이에 형성되는, 콘택트 프로브.
제 6 항에 있어서,
상기 슬라이딩부는, 상기 단자부 및 상기 탄성 변형부의 사이에 형성되는, 콘택트 프로브.
제 6 항에 있어서,
상기 탄성 변형부는, 가늘고 긴 판상체를 구비하고,
상기 판상체는, 제 1 금속으로 이루어지는 제 1 층과, 폭 방향에 있어서 상기 제 1 층을 사이에 끼우도록 형성된 제 2 금속으로 이루어지는 제 2 층과, 상기 판상체의 주면 상에 있어서 상기 제 1 층을 덮도록 형성된 제 3 금속으로 이루어지는 제 3 층을 갖고,
상기 제 1 금속은, 상기 제 2 금속보다 비저항이 작고,
상기 제 2 금속 및 상기 제 3 금속은, 상기 제 1 금속에 비해, 기계적 강도가 높은, 콘택트 프로브.
제 10 항에 있어서,
상기 제 3 층은 박막층이고, 당해 박막층 상에 절연막이 형성되는, 콘택트 프로브.
제 11 항에 있어서,
상기 제 3 층은 박막층이고, 당해 박막층 상에 절연막이 형성되는, 콘택트 프로브.
제 12 항에 있어서,
상기 제 3 층은 박막층이고, 당해 박막층 상에 절연막이 형성되는, 콘택트 프로브.