(57)【要約】【課題】単一部品で構成された垂直型プローブを提供する。【解決手段】導電性を有するプランジャ、前記プランジャと接続されたスプリング部、前記スプリング部の端部に設けられたベース部、および前記ベース部から前記プランジャの方へと伸張され、前記スプリング部を１〜３方向から保護する保護壁から構成され、前記スプリング部は複数のスプリングと、前記スプリングを互いに接続する接続部から構成され、前記接続部および前記プランジャの一部を４方向から保護するように前記保護壁の一部をロ字状断面とする。【選択図】図１
2010243411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有するプランジャ、前記プランジャと接続されたスプリング部、前記スプリング部の端部に設けられたベース部、および前記ベース部から前記プランジャの方へと伸張され、前記スプリング部を１〜３方向から保護する保護壁から構成され、前記スプリング部は複数のスプリングと、前記スプリングを互いに接続する接続部から構成され、前記接続部および前記プランジャの一部を４方向から保護するように前記保護壁の一部をロ字状断面としたことを特徴とする垂直型プローブ。
【請求項２】
前記スプリング部および前記プランジャに、前記スプリング部が変形した時に、前記保護壁に設けた接触部と接触する凸部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の垂直型プローブ。
【請求項３】
前記スプリング部の前記プランジャに近い箇所を、前記スプリングの他の箇所よりも変形しやすくしたことを特徴とする請求項２に記載の垂直型プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブカードに実装される垂直型プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハに数多く形成された半導体チップ等の電気的緒特性を測定するときに用いられる検査用デバイスであるプローブカードには、複数のプローブが実装されている。前記プローブには幾つかの種類があるが、形状から区別すると、カンチレバー型と呼ばれるプローブと、垂直型と呼ばれるプローブの２種類がある。
【０００３】
カンチレバー型プローブの一例としては、特許文献１に記載されているような、ベース部とコンタクト部と、ベース部とコンタクト部を連結するビーム部から構成され、ビーム部がカンチレバー形状となっているプローブがある。一方、垂直型プローブの一例としては、特許文献２に示すような、筒状のバレルと、バレルに内蔵されたスプリング部と、スプリング部によって付勢されるプランジャから構成されるプローブがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５８２６４号広報
【特許文献２】特開２００８−１５７７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のようなカンチレバー型プローブは一般的に複数の導電層が積層された積層構造で、単一の部品で構成されているのに対し、垂直型プローブは上述のようにバレル、スプリング部、プランジャといった複数の部品から構成されていることから、各部品の形成工程に加えて、部品の組立工程が必要となり、カンチレバー型プローブに較べると、製造工程が複雑でコストが高くなるという問題があった。
【０００６】
また、垂直型プローブは複数の部品を組み立てることから、プローブのサイズを小さくすることも限界に近づきつつあり、プローブをこれ以上狭ピッチで配置することも難しくなっている。
【０００７】
そこで、本発明はこのような従来の問題点を解消し、カンチレバー型プローブのように単一部品で構成することで、製造工程を簡略化し、狭ピッチで配置することが可能な垂直型プローブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の垂直型プローブは、導電性を有するプランジャ、前記プランジャと接続されたスプリング部、前記スプリング部の端部に設けられたベース部、および前記ベース部から前記プランジャの方へと伸張され、前記スプリング部を１〜３方向から保護する保護壁から構成され、前記スプリング部は複数のスプリングと、前記スプリングを互いに接続する接続部から構成され、前記接続部および前記プランジャの一部を４方向から保護するように前記保護壁の一部をロ字状断面としたことを特徴とする。
【０００９】
電気性能を向上させるために、前記スプリング部および前記プランジャに、前記保護壁に設けた接触部と接触する凸部を設け、さらに、前記スプリング部の前記プランジャに近い箇所を、前記スプリングの他の箇所よりも変形しやすくすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
導電性を有するプランジャ、前記プランジャと接続されたスプリング部、前記スプリング部の端部に設けられたベース部、および前記ベース部から前記プランジャの方へと伸張され、前記スプリング部を１〜３方向から保護する保護壁から構成され、前記スプリング部は複数のスプリングと、前記スプリングを互いに接続する接続部から構成され、前記接続部および前記プランジャの一部を４方向から保護するように前記保護壁の一部をロ字状断面としたことにより、単一部品で構成されることで製造コストを低下させ、狭ピッチで配置することが可能な垂直型プローブを提供する
【００１１】
さらに、前記スプリング部および前記プランジャに、前記保護壁に設けた接触部と接触する凸部を設け、前記スプリング部の前記プランジャに近い箇所を、前記スプリングの他の箇所よりも変形しやすくすることにより、保護壁に電気を流すことで、電気特性に優れた垂直型プローブが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の垂直型プローブの正面図であり、
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】プランジャの先端部の図である。
【図４】垂直型プローブを形成する工程を示す図である。
【図５】垂直型プローブを形成する工程を示す図であり、図４の続きである。
【図６】第２の実施形態の垂直型プローブの正面図である。
【図７】（ａ）は図６のＣ−Ｃ断面図であり、（ｂ）は図６のＤ−Ｄ断面図である。
【図８】第３の実施形態の垂直型プローブの正面図である。
【図９】（ａ）は図８のＥ−Ｅ断面図であり、（ｂ）は図８のＦ−Ｆ断面図である。
【図１０】第３の実施形態の垂直型プローブの部分拡大図である。
【図１１】第３の実施形態の垂直型プローブの接触部と凸部が接触した状態を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図を用いて本発明を以下に詳細に説明する。図１が本発明の第１の実施形態の垂直型プローブ１の正面図、図２が第１の実施形態の垂直型プローブ１の断面図である。
【００１４】
本発明の第１の実施形態の垂直型プローブ１は、図１に示すように、プランジャ２、前記プランジャ２と接続されたスプリング部３、前記スプリング部３の端部に設けられたベース部４、および、前記ベース部４から前記プランジャ２の方へと伸張された保護壁５から構成される。前記保護壁５は、図２（ｂ）に示すように、コ字状の断面を有し前記スプリング部３を３方向から保護する。
【００１５】
さらに、前記保護壁５の一部は、図２（ａ）に示すように、前記スプリング部３を４方向から保護するように形成されており、本実施形態では、プランジャ２とスプリング部３の接続部が位置する箇所を含めた４箇所が、ロ字状に形成されている。
【００１６】
垂直型プローブ１に垂直方向に荷重が加えられると、前記スプリング部３が弾性体であること、および、前記プランジャ２と前記スプリング部３が前記保護壁５によって３方向の移動が制限され、さらに、前記保護壁５のロ字状に形成された箇所によって４方向の移動が制限されていることにより、前記プランジャ２は、図１の左方向にスムーズに移動する。これにより、従来の垂直型プローブと同様に、プローブカードの使用時のオーバードライブに対応することができる。
【００１７】
前記プランジャ２の先端は、半導体の検査時に、半導体ウエハ上の電極パッドと接触するために、図３（ａ）に示すような、接触性に優れた形状としている。プランジャ２の先端形状としては、その他に、図３（ｂ）、（ｄ）に示すように、クラウン形状とし、接触性を向上させることや、図３（ｃ）に示すように、カンチレバー形状として、先端に滑りを生じさせて接触性を向上させることも可能である。
【００１８】
前記垂直型プローブ１は、導電材料を積層させて形成したものであり、従来のような、複数の部品を組み立てる必要が無くなり、単一部品でありながら従来の垂直型プローブと同等の性能を確保することができ、さらに、従来よりもサイズを小さくすることで、狭ピッチにも対応することが可能となる。
【００１９】
次に、本発明の垂直型プローブ１の製造方法について説明する。垂直型プローブ１に使用する導電材料として、ニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）を使用する。導電材料としては、ニッケルコバルトに限らず、パラジウムコバルト（Ｐｄ−Ｃｏ）などのコバルト（Ｃｏ）を含む他の合金でもよく、パラジウムニッケル（Ｐｄ−Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、ニッケルタングステン（Ｎｉ−Ｗ）などの他の導電材料でもよい。
【００２０】
まず初めに、図４（ａ）に示すように、垂直型プローブ形成用の基板７上に、銅（Ｃｕ）からなる犠牲層８を形成する。その後、図４（ｂ）に示すように、犠牲層８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レジスト層９を形成し、垂直型プローブ１の保護壁５の１層目となる部分（スプリング部２の背面を保護する部分）およびベース部４の１層目となる部分に合わせて所定の箇所に開口１０を設けておく。そして、図４（ｃ）に示すように、電気めっきによりニッケルコバルトを前記開口１０に充填し、研磨調整が必要であればレジスト層９と前記開口１０に充填したニッケルコバルトを研磨して保護壁５の１層目およびベース部４の１層目（図示せず）を形成する。
【００２１】
その後、図４（ｄ）に示すように、前記レジスト層９を除去した後、図４（ｅ）に示すように、前記レジスト層９を除去して露出した前記犠牲層８と前記保護壁５およびベース部４（図示せず）の１層目を覆うように銅からなる犠牲層１１を形成し、その後、前記保護壁５およびベース部４（図示せず）の１層目が露出するまで前記犠牲層１１の表面を研磨する。
【００２２】
研磨が終わり、図４（ｆ）に示すように、前記保護壁５およびベース部４（図示せず）の１層目が露出した状態となったら、図４（ｇ）に示すように、前記保護壁５およびベース部４（図示せず）の１層目、および犠牲層１１の上にフォトレジストを塗布してレジスト層１２を形成し、垂直型プローブ１の保護壁５の２層目となる部分（スプリング部２の両側面を保護する部分の一段面となる部分）およびベース部４の形状に合わせて所定の箇所に開口１３を設ける。そして、図４（ｈ）に示すように、電気めっきによりニッケルコバルトを前記開口１３に充填し、研磨調整が必要であればレジスト層１２と前記開口１３に充填したニッケルコバルトを研磨して、前記保護壁５およびベース部４（図示せず）の２層目を形成する。
【００２３】
その後、図５（ａ）に示すように、前記レジスト層１２を除去し、その後、保護壁５の１，２層目、ベース部４（図示せず）の１，２層目および犠牲層１１の上を覆うように銅からなる犠牲層１４を形成し、その後、前記保護壁５およびベース部４（図示せず）の２層目が露出するまで前記犠牲層１４の表面を研磨する。研磨が終わり、前記保護壁５およびベース部４（図示せず）の２層目が露出した状態となったら、図５（ｂ）に示すように、前記保護壁５およびベース部４（図示せず）の２層目、および犠牲層１４の上にフォトレジストを塗布してレジスト層１５を形成し、スプリング部３およびプランジャ２、そして前記保護壁５の３層目となる部分（スプリング部３およびプランジャ２の両側に位置する部分）とベース部４（図示せず）の形状に合わせて所定の箇所に開口１６を設ける。そして、図５（ｃ）に示すように、電気めっきによりニッケルコバルトを前記開口１６に充填し、研磨調整が必要であればレジスト層１４と前記開口１６に充填したニッケルコバルトを研磨して、スプリング部３およびプランジャ２、そして前記保護壁５および前記ベース部４（図示せず）の３層目を形成する。
【００２４】
その後、図５（ｄ）に示すように、前記レジスト層１５を除去し、続いてスプリング部３、プランジャ２、前記保護壁５および前記ベース部４（図示せず）の３層目、および犠牲層１４の上にフォトレジストを塗布してレジスト層１７を形成し、垂直型プローブ１の保護壁５の４層目となる部分（スプリング部３の両側面を保護する部分の三段面となる部分）およびベース部４の形状に合わせて所定の箇所に開口１８を設ける。そして、図５（ｅ）に示すように、電気めっきによりニッケルコバルトを前記開口１８に充填し、研磨調整が必要であればレジスト層１７と前記開口１８に充填したニッケルコバルトを研磨して、前記保護壁５およびベース部４（図示せず）の４層目を形成する。
【００２５】
その後、前記レジスト層１７を除去し、その後、保護壁５の３，４層目、ベース部４（図示せず）の２，３，４層目および犠牲層１４の上を覆うように銅からなる犠牲層１９を形成し、その後、前記保護壁５およびベース部４（図示せず）の４層目が露出するまで前記犠牲層１９の表面を研磨する。研磨が終わり、図５（ｅ）に示すように、前記保護壁５およびベース部４（図示せず）の４層目が露出した状態となったら、前記保護壁５およびベース部４（図示せず）の４層目と犠牲層１９の上にフォトレジストを塗布してレジスト層２０を形成し、垂直型プローブ１の保護壁５の５層目となる部分（スプリング部３の正面を保護する部分）およびベース部４の形状に合わせて所定の箇所に開口２１を設ける。そして、図５（ｇ）に示すように、電気めっきによりニッケルコバルトを前記開口２１に充填し、研磨調整が必要であればレジスト層２０と前記開口２１に充填したニッケルコバルトを研磨して、前記保護壁５およびベース部４（図示せず）の５層目を形成する。その後、レジスト層２１および犠牲層８，１１，１４，１９を除去すると、図５（ｈ）に示すように、垂直型プローブ１の形成が完了する。
【００２６】
このようにして形成された垂直型プローブ１は、導電体を積層した単一部品から構成され、従来の複数の部品から構成される垂直型プローブとは異なり、単一部品で構成されるカンチレバー型プローブと同じ構造となる。これにより、従来よりもシンプルな構造で同等の性能を確保することで、製造コストを低くすることができ、さらに、より狭ピッチに対応可能な垂直型プローブを実現することができる。
【００２７】
次に、第２の実施形態の垂直型プローブ１’について説明する。図６に示すのが第２の実施形態の垂直型プローブ１’の斜視図であり、図７が第２の実施形態の垂直型プローブ１’の断面図である。
【００２８】
本発明の第２の実施形態の垂直型プローブ１’は、図６に示すように、プランジャ２、前記プランジャ２と接続されたスプリング部３’、前記スプリング部３’の端部に設けられたベース部４、および、前記ベース部４から前記プランジャ２の方へと伸張された保護壁５’から構成される。前記保護壁５’は、第１の実施形態の垂直型プローブ１とは異なり、図７（ｂ）に示すように、前記スプリング部３’を１方向から保護する。
【００２９】
また、前記スプリング部３’は、複数のスプリング２２と、前記スプリング２２を互いに接続する接続部２３から構成され、図７（ａ）に示すように、前記接続部２３および前記プランジャ２の一部を４方向から保護するように前記保護壁５’の一部をロ字状断面としている。
【００３０】
本実施形態の垂直型プローブ１’も、導電材料を積層させて成形し、単一部品から構成されるものであり、プランジャ２の先端形状も図３に示すような様々な形状を用いることができる。製造方法については、第１の実施形態と同様の手順で製造する。
【００３１】
本実施形態の垂直型プローブ１’は、第１の実施形態と異なり、スプリング部３’のスプリング２２は１方向しか保護されていないので、第１の実施形態の垂直型プローブ１よりも、スプリング２２の幅を広くする、あるいは、垂直型プローブ１’の幅を狭くすることができるので、より狭ピッチに対応することが可能となる。
【００３２】
次に、第３の実施形態の垂直型プローブ１’’について説明する。図８に示すのが第３の実施形態の垂直型プローブ１’’の正面図あり、図９が第３の実施形態の垂直型プローブ１’’の断面図である。
【００３３】
第３の実施形態の垂直型プローブ１’’は、図８に示すように、プランジャ２’、前記プランジャ２’と接続されたスプリング部３’’、前記スプリング部３’’の端部に設けられたベース部４、および、前記ベース部４から前記プランジャ２’の方へと伸張された保護壁５’’から構成される。前記保護壁５’’は、図９（ｂ）に示すように、前記スプリング部３’’を２方向から保護する。
【００３４】
さらに、前記保護壁５’’の一部は、図９（ａ）に示すように、前記スプリング部３’’を４方向から保護するように形成されており、本実施形態では、プランジャ２’とスプリング部３’’の接続部が位置する箇所を含めた４箇所が、ロ字状に形成されている。
【００３５】
本実施形態の垂直型プローブ１’’は、図１０に示すように、電気の流れをよくするために、前記スプリング部３’’およびプランジャ２’に、前記スプリング部３’’が変形した時に、前記保護壁５’’に設けた接触部２４と接触する凸部２５を設けている。前記接触部２４と前記凸部２５には、接触性に優れたＡｕを導電材料として用いて形成しており、その他の部分は、他の実施形態と同様に、導電材料として、ニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）を使用する。
【００３６】
また、前記スプリング部３’’は、プランジャ２’と接続される部分に近い箇所が、他の箇所よりも変形しやすい形状としている。本実施形態では、図８に示すように、スプリング部３’’のピッチが、プランジャ２’に近いほうが他に比べて狭ピッチとなるように形成している。
【００３７】
前記垂直型プローブ１’’は、半導体の検査時に、プランジャ２’の先端から電気が流れ、前記電気はスプリング部３’’を通って前記ベース部４’からプローブカードへと流れる。しかしながら、前記垂直型プローブ１’’は、検査時にプランジャ２’に荷重が加えられると、スプリング部３’’が変形し、変形量が大きくなると、図１１に示すように、前記スプリング部３’’に設けられた前記凸部２４が、前記保護壁５’’に設けられた接触部２５と接触する。
【００３８】
このように、凸部２５と接触部２４が接触すると、前記スプリング部３’’に流れていた電気は、前記凸部２５から前記接触部２４へと流れ、前記保護壁５’’を通ってベース部４へと流れていくこととなる。これは、スプリング３’’と保護壁５’’を比較すると、保護壁５’’の方が断面積が大きく、かつ電気の流れる距離が短くなるので、抵抗値が小さくなり、電気が流れやすいからである。よって、スプリング部３’’を電気が流れるよりも、凸部２５および接触部２４を経由して保護壁５’’へと電気が流れるほうが、スムーズな流れとなる。
【００３９】
そこで、よりプランジャ２’に近い箇所で凸部２３と接触部２２が接触して保護壁５’’へと電気が流れるほうが好ましいので、上述のように、前記スプリング部３’’が、プランジャ２’と接続される部分に近い箇所が他の箇所よりも変形しやすい構造を用いている。また、プランジャ２’にも凸部２４を設けているので、プランジャ２’の凸部２５と接触部２４が接触した場合には、よりスムーズに電気が流れることとなる。
【００４０】
本実施形態の垂直型プローブ１’’の製造方法は、第１の実施形態の垂直型プローブ１の製造方法に、凸部２３と接触部２３を導電材料としてＡｕを用いて積層して形成する工程を加えることで、実現できる。
【００４１】
このように、本発明の垂直型プローブは、導電体を積層した単一部品から構成されることで、製造コストを低くすることができ、さらに、より狭ピッチに対応可能で、電気的特性にも優れた垂直型プローブを実現することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１、１’、１’’  垂直型プローブ
２、２’、        プランジャ
３、３’、３’’  スプリング部
４              ベース部
５、５’、５’’  保護壁
７        基板
８、１１、１４、１９  犠牲層
９、１２、１５、１７、２０  レジスト層
１０、１３、１６、１８、２１  開口
２２      スプリング
２３      接続部
２４      接触部
２５      凸部
【図１】
2010243411.tif 000003
【図２】
2010243411.tif 000004
【図３】
2010243411.tif 000005
【図４】
2010243411.tif 000006
【図５】
2010243411.tif 000007
【図６】
2010243411.tif 000008
【図７】
2010243411.tif 000009
【図８】
2010243411.tif 000010
【図９】
2010243411.tif 000011
【図１０】
2010243411.tif 000012
【図１１】
2010243411.tif 000013