(57)【要約】【課題】スクラブ機能を有する小型のプローブを提供する。【解決手段】本発明の一態様に係るプローブ２２は、プローブカードの配線基板２１と接続される接続部と、対象物の電極パッド１２と接触する接触部２４と、接触部２４を支持する支持部と、接続部２３から支持部２５に向かって延在する第１ビーム部２７ａ及び第２ビーム部２７ｂと、接続部２３が設けられた面と異なる面において、支持部２５に対して第１ビーム部２７ａを回転可能に支持する第１ヒンジ郡と、支持部２５の第１ビーム部が支持される面と対向する面において、支持部２５に対して第２ビーム部２７ｂを回転可能に支持する第２ヒンジ部とを備え、接触部２４を対象物に接触させ接続部２３側に押し付けることにより、接触部２４が当該対象物との接触点において、接触部２４の対象物への押し付け方向と平行な回転軸を中心として回転する。【選択図】図２
2010014456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に対して電気的な検査を行うためのプローブカードに設けられるプローブであって、
前記プローブカードの配線基板と接続される接続部と、
前記対象物の電極パッドと接触する接触部と、
前記接触部を支持する支持部と、
前記接続部から前記支持部に向かって延在する第１ビーム部及び第２ビーム部と、
前記接触部が設けられた面と異なる面において、前記支持部に対して前記第１ビーム部を回転可能に支持する第１ヒンジ部と、
前記支持部の前記第１ビーム部が支持される面と対向する面において、前記支持部に対して前記第２ビーム部を回転可能に支持する第２ヒンジ部と、を備え、
前記接触部を前記対象物に接触させ前記接続部側に押し付けることにより、前記接触部が当該対象物との接触点において、前記接触部の前記対象物への押し付け方向と平行な回転軸を中心として回転することを特徴とするプローブ。
【請求項２】
前記第１ビーム部と前記第２ビーム部は、前記回転軸に対して対称に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
前記第１ヒンジ部及び前記第２ヒンジ部は、それぞれ２つのヒンジ機構を有する請求項１又は２に記載のプローブ。
【請求項４】
前記第１ビーム部及び前記第２ビーム部は、バネ構造を有している請求項１、２又は３に記載のプローブ。
【請求項５】
対象物に対して電気的な検査を行うためのプローブを備えるプローブカードであって、
前記プローブは、
前記プローブカードの配線基板と接続される接続部と、
前記対象物の電極パッドと接触する接触部と、
前記接触部を支持する支持部と、
前記接続部から前記支持部に向かって延在する第１ビーム部及び第２ビーム部と、
前記接触部が設けられた面と異なる面において、前記支持部に対して前記第１ビーム部を回転可能に支持する第１ヒンジ部と、
前記支持部の前記第１ビーム部が支持される面と対向する面において、前記支持部に対して前記第２ビーム部を回転可能に支持する第２ヒンジ部と、を備え、
前記接触部を前記対象物に接触させ前記接続部側に押し付けることにより、前記接触部が当該対象物との接触点において、前記接触部の前記対象物への押し付け方向と平行な回転軸を中心として回転することを特徴とするプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブ及びプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、半導体装置の実装前に半導体基板に形成されたチップ状の半導体装置の電気的な検査が行われる。このような電気的検査では、電極パッドの配置に応じて複数のプローブが実装されたプローブカードが用いられる。半導体装置に設けられている電極パッドに対してプローブを接触させ、プローブを介して半導体装置に通電して、電気的検査が行われる。近年の半導体装置の高集積化に伴い、プローブカードに形成するプローブの数も増加している。すなわち、テストデバイスの狭ピッチ化によって、プローブ寸法を小さくする必要がある。
【０００３】
このようなプローブには、カンチレバー型（片持ち梁型）のものと、垂直ピン型のものがある。カンチレバー型のプローブは、横方向に伸びている。すなわち、図８に示すように、配線基板２１にプローブ２２が実装され、プローブカード２０の配線基板２１の主面に沿って延びている（特許文献１）。そして、プローブカード２０を縦方向（矢印方向）に移動して、縦方向（矢印方向）に突出した部分を半導体チップ１１の電極パッド１２に接触させる。
【０００４】
カンチレバー型プローブには、導電性のほか、電極パッド１２に対してプローブ２２を矢印方向に押し付けるための弾性や、押し付けた際に塑性変形しないための剛性が要求される。プローブ２２に弾性を持たせることで、電極パッド１２に対してプローブをオーバードライブで押し付けることが可能になる。オーバードライブで押し付けることによって、プローブ２２が矢印と反対方向に押し上げられて変形する。プローブ２２が変形した際の弾性力によって、電極パッド１２との接触性を向上することができる。また、プローブ２２に剛性を持たせることで、オーバードライブで押し付けた際のプローブ２２の塑性変形を抑制して、耐久性を向上することができ、検査を繰り返し行うことが可能となる。
【０００５】
さらに、このプローブ２２には、プローブ２２の撓みを利用した接触圧により、半導体チップ１１の電極パッド１２の表面をこすり、この電極パッド１２の表面に自然形成される酸化膜を除去するスクラブ機能がある。これにより、プローブ２２と電極パッド１２との電気的接触性が向上し、半導体チップ１１の電気特性を確実に検査することができる。
【０００６】
このような、プローブ２２は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用して生産される（特許文献２）。フォトリソグラフィー法を用いて所望のパターン形状を有する導電層や犠牲層を形成した後、犠牲層を除去することにより、所望の形状のプローブが得られる。
【特許文献１】特開２００４−１５０８７４号公報
【特許文献２】特開２００３−２２７８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体装置の高集積化が進むにつれて、プローブをさらに小型化する必要が生じている。図８に示すカンチレバー型のプローブ２２では、プローブ２２を小型化するためにフレーム長を短くすることが考えられる。しかしながら、フレーム長を短くすると、オーバードライブで押し付けた場合、プローブ２２に塑性変形が生じ、次の半導体装置の検査に使用できなくなる。このため、フレーム長を短くしてプローブを小型化する場合、オーバードライブ量が制限される。オーバードライブ量が制限されると、プローブと電極パッドとの接触性が低下して、確実に検査を行うことができなくなる。
【０００８】
垂直ピン型のプローブを用いたプローブカードでは、狭ピッチで高密度にプローブを配置することができ、高集積化された半導体装置の検査を高速で行うことが可能である。しかしながら、垂直ピン型のプローブでは、半導体装置の電極パッドにプローブを垂直に接触させたときに、プローブの先端部が水平方向にはほとんど移動せず、被測定素子の電極表面を引っかく（スクラブする）ことができない。このため、電極パッドとプローブとの十分な接触性を得ることができないという問題点がある。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、十分なスクラブ機能を有する小型のプローブ及びプローブカード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】
【００１０】
本発明の第１の態様に係るプローブは、対象物に対して電気的な検査を行うためのプローブカードに設けられるプローブであって、前記プローブカードの配線基板と接続される接続部と、前記対象物の電極パッドと接触する接触部と、前記接触部を支持する支持部と、前記接続部から前記支持部に向かって延在する第１ビーム部及び第２ビーム部と、前記接触部が設けられた面と異なる面において、前記支持部に対して前記第１ビーム部を回転可能に支持する第１ヒンジ部と、前記支持部の前記第１ビーム部が支持される面と対向する面において、前記支持部に対して前記第２ビーム部を回転可能に支持する第２ヒンジ部とを備え、前記接触部を前記対象物に接触させ前記接続部側に押し付けることにより、前記接触部が当該対象物との接触点において、前記接触部の前記対象物への押し付け方向と平行な回転軸を中心として回転することを特徴とするものである。これにより、プローブを小型化するとともに、スクラブ機能により電極パッドに対して確実に接触させることができる。
【００１１】
本発明の第２の態様に係るプローブは、上記のプローブにおいて、前記第１ビーム部と前記第２ビーム部とは、前記回転軸に対して対称に設けられていることを特徴とするものである。これにより、より高いスクラブ機能を実現することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様に係るプローブは、上記のプローブにおいて、前記第１ヒンジ部及び前記第２ヒンジ部は、それぞれ２つのヒンジ機構を有するものである。
【００１３】
本発明の第４の態様に係るプローブは、上記のプローブにおいて、前記第１ビーム部及び前記第２ビーム部は、バネ構造を有していることを特徴とするものである。これにより、電極パッドに対して、プローブを確実に接触させることができる。
【００１４】
本発明の第５の態様にかかるプローブカードは、対象物に対して電気的な検査を行うためのプローブを備えるプローブカードであって、前記プローブは、前記プローブカードの配線基板と接続される接続部と、前記対象物の電極パッドと接触する接触部と、前記接触部を支持する支持部と、前記接続部から前記支持部に向かって延在する第１ビーム部及び第２ビーム部と、前記接触部が設けられた面と異なる面において、前記支持部に対して前記第１ビーム部を回転可能に支持する第１ヒンジ部と、前記支持部の前記第１ビーム部が支持される面と対向する面において、前記支持部に対して前記第２ビーム部を回転可能に支持する第２ヒンジ部とを備え、前記接触部を前記対象物に接触させ前記接続部側に押し付けることにより、前記接触部が当該対象物との接触点において、前記接触部の前記対象物への押し付け方向と平行な回転軸を中心として回転することを特徴とするものである。これにより、電極パッドに対して確実に接触させることができるため、検査を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、十分なスクラブ機能を有する小型のプローブ及びプローブカードを提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能であろう。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略される。
【００１７】
実施の形態１．
実施の形態１に係るプローブ（接触子）を用いたプローブカードの構成について、図１を用いて説明する。図１は、半導体装置に対して電気特性検査（プロービング）を行うためのプローブカードの構成を模式的に示す側面図である。図１はプローブカードの全体を現している。プローブカード２０はプローバーに水平に装着され、テスター装置（不図示）と繋がれる。プローブ２２は配線基板２１に設けられ、配線基板２１とメイン基板２３はＩＣ（Inter Connection）ピン２４で接続されている。メイン基板２３は、通常円形状で、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２５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（ＰＣＢ：Print Circuit Board）が用いられる。補強板２８は例えばステンレス製の構造物で、メイン基板２３の片面に密着している。
【００１８】
配線基板２１は例えばスペーストランスフォーマ（ＳＴ基板２１ａ）と積層基板２１ｂから構成されている。ＳＴ基板２１ａは例えばセラミックから形成されており、表面には多数のパッド２９が形成されている。ＳＴ基板２１ａとメイン基板２３の間隔は調節可能に構成されていて、配線基板２１とメイン基板２３に形成されているパッド２９をＩＣピン２４が連絡する。積層基板２１ｂは例えばポイリミドと銅泊が交互に積層されたもので、ＳＴ基板２１ａと密着配置されている。プローブ２２は検査対象物上に形成されている微小な電極パッドに対して弾性的に当接するもので、配線（積層）基板２１の上に多数のプローブ２２が整列配置されている。各プローブ２２は配線基板２１とメイン基板２３を介して外部端子２５と導通しており、プローブ２２を当接させることによって検査対象物をテスター装置と導通させることができる。
【００１９】
プローブカード２０は、ウエハ１０に対して対向配置されている。プローブカード２０は、配線基板２１とプローブ２２とを有している。配線基板２１には、複数のプローブ２２が実装されている。プローブ２２は、半田付けなどによって配線基板２１に固着されている。プローブ２２の接続部（バンプ）が、配線基板２１の配線に半田付けされる。
【００２０】
プローブカード２０には、電極パッド１２の配置に応じて、複数のプローブ２２が配列されている。そして、それぞれのプローブ２２が対応する電極パッド１２に接触する。配線基板２１には、それぞれプローブ２２と接続される配線が形成されている。従って、配線基板２１の配線が、プローブ２２を介して、電極パッド１２と接続される。これにより、プローバからの検査信号が配線基板２１の配線を介してプローブ２２に供給される。なお、以下の説明において、配線基板２１の主面（下面）と平行な方向を横方向とし、垂直な方向を縦方向とする。
【００２１】
検査（プロービング）を行う際は、電極パッド１２に対してプローブ２２の先端が当接する。すなわち、図１の矢印方向（縦方向）にプローブ２２を有するプローブカード２０を移動させる。そして、プローブ２２と電極パッド１２が近づいていき、プローブ２２の先端が電極パッド１２の表面に接触する。これにより、電極パッド１２がプローブ２２と導通する。プローブカード２０を矢印方向にさらに移動させると、オーバードライブでの押し付けが可能となる。これにより、電極パッド１２との接触性を向上することができ、確実な検査が可能となる。
【００２２】
本実施の形態に係るプローブ２２は、垂直ピン型のものである。従って、プローブ２２は、縦方向（矢印方向）に沿って延びている。すなわち、プローブ２２は、配線基板２１の主面に対して垂直な方向に沿って設けられている。垂直ピン型のプローブ２２は、半導体チップ１１の電極パッド１２に対し垂直に接触するものである。そして、オーバードライブで押し付けた際に生じる弾性力によって、プローブ２２の先端が電極パッド１２に押し付けられる。これにより、接触部２４と電極パッド１２とを接触させることができる。
【００２３】
次に、プローブ２２の構成について、図２を参照して説明する。図２は、プローブ２２の構成を模式的に示す図である。プローブ２２は、接続部２３、接触部２４、支持部２５、ヒンジ部２６、ビーム部２７を備えている。また、接続部２３は、バンプ２３ａ、支持台２３ｂを有している。接触部２４が電極パッド１２側に突出して配置され、接続部２３が配線基板２１側に配置される。プローブ２２は、導電性を有する金属材料などによって構成されている。例えば、支持部２５、ビーム部２７、支持台２３ｂとしてニッケルコバルト（ＮｉＣｏ）を用い、接触部２４としてパラジウムコバルト（ＰｄＣｏ）を用いることができる。また、バンプ部２３ａは、ハンダ付けがしやすいよう支持部２５等と異なる材料により形成されている。
【００２４】
プローブ２２の一端には、電極パッド１２と接触する接触部２４が設けられている。図２において、接触部２４は、支持部２５の下側の面に設けられている。接触部２４は、支持部２５に支持されている。ここでは、支持部２５中に、接触部２４の一部が埋設されている。これにより、接触部２４が支持部２５に対して固定される。接触部２４は、プローブ２２の他の部分よりも、電極パッド１２側に突出している。接触部２４の先端はとがっている。
【００２５】
プローブ２２の他端には、配線基板２１に接続される接続部２３が設けられている。接続部２３は、配線基板２１と接続される部分である。図２において、接続部２３は、支持部２５の上側に設けられている。接続部２３は、バンプ２３ａ、支持台２３ｂを有しており、支持台２３ｂの中央部分にバンプ２３ａが設けられている。バンプ２３ａは、配線基板２１側に露出している。バンプ２３ａが配線基板２１にハンダ付けされ、配線基板２１の配線と電気的に接続される。なお、バンプ２３ａは、支持台２３ｂから配線基板２１側に突出していてもよい。
【００２６】
ビーム部２７は、接続部２３に支持されている。ビーム部２７の支持部２５側と反対側の端部が接続部２３に連結されている。すなわち、ビーム部２７は、接続部２３から支持部２５に向かって延在している。すなわち、支持台２３ｂは配線基板２１に固定される台座部分となり、ビーム部２７などを支持する。
【００２７】
本実施の形態においては、２本のビーム部２７（第１ビーム部２７ａと第２ビーム部２７ｂ）が設けられている。第１ビーム部２７ａと第２ビーム部２７ｂとは、接続部２３の両端から支持部２５に向かって延設されている。具体的には、図２において、支持台２３ｂの右端から支持部２５の表面に向かって第１ビーム部２７ａが延設されている。また、支持台２３ｂの左端から支持部２５の裏面に向かって第２ビーム部２７ｂが延設されている。第１ビーム部２７ａと第２ビーム部２７ｂとは、概略１／４の円弧状に形成されており、異なる方向に延びている。接続部２３から支持部２５に向かうにつれて、第１ビーム部２７ａと第２ビーム部２７ｂが近づく。
【００２８】
これらの第１ビーム部２７ａ、第２ビーム部２７ｂは、図２中一点鎖線で示す接触部２４の回転軸に対称となるように配置されている。なお、接触部２４の回転軸となる一点鎖線は、第１ビーム部２７ａのヒンジ部２６と第２ビーム部２７ｂのヒンジ部２６との中間にある。接触部２４の回転軸は、接触部２４の電極パッド１２への押し付け方向と平行になっている。すなわち、接触部２４の回転軸は、ウエハ１０の表面に垂直となる。
【００２９】
ビーム部２７の支持部２５側の端部は、くの字型に折れ曲がっている。このビーム部２７の支持部２５側の端部には、複数のヒンジ機構を有するヒンジ部２６が設けられている。ヒンジ部２６は、支持部２５の表面側と裏面側のそれぞれに設けられている。すなわち、第１ビーム部２７ａの支持部２５側の端部と支持部２５の表面との間、及び、第２ビーム部２７ｂの支持部２５側の端部と支持部２５の裏面との間に、それぞれヒンジ部２６が設けられている。つまり、接触部２４が設けられた面とは異なる支持部２５の対向するそれぞれの面に、ヒンジ部２６が設けられている。
【００３０】
本実施の形態では、支持部２５の表面に２つ、裏面に２つ、合計４つのヒンジ機構が設けられている。すなわち、図２に示すように、支持部２５の表側には、第１ヒンジ機構２６ａ、第２ヒンジ機構２６ｂの２つのヒンジ機構が設けられている。支持部２５の裏面にも同様に、２つのヒンジ機構が設けられている。表面側の２つのヒンジ機構を第１ヒンジ部、裏面側の２つのヒンジ機構を第２ヒンジ部とする。すなわち、第１ヒンジ部は、第１ビーム部２７ａを支持部２５に対して回転可能に支持する。また、第２ヒンジ部は、第２ビーム部２７ｂを支持部２５に対して回転可能に支持する。
【００３１】
また、支持部２５の表側と裏側で、ヒンジ機構の形成位置は略一致している。すなわち、支持部２５の裏側において、表側に配置された第１ヒンジ機構２６ａ、第２ヒンジ機構２６ｂに対向する位置にそれぞれヒンジ機構が設けられている。第１ヒンジ機構２６ａとこれに対向する位置に設けられたヒンジ機構は、第１ビーム部２７ａと第２ビーム部２７ｂとをまとめる支点である。第２ヒンジ機構２６ｂとこれに対向するヒンジ機構は、接触部２４を回転させるモーメントを発生させる。
【００３２】
ヒンジ部２６を構成するヒンジ機構は回転軸を有し、それぞれのビーム部２７を支持部２５に対して回転可能に支持している。これら４つのヒンジ機構の回転軸は、略平行となっている。支持部２５の表側の第１ヒンジ機構２６ａの回転軸と裏側のヒンジ機構の回転軸は略一致している。また、支持部２５の表側の第２ヒンジ機構２６ｂの回転軸と裏側のヒンジ機構の回転軸は略一致している。ヒンジ部２６によって、ビーム部２７が図２の矢印に沿って回転する。これにより、ビーム部２７と支持部２５との角度が変化する。支持部２５とビーム部２７とは、複数のヒンジ機構からなるヒンジ部２６により支持されているため、矢印の方向に沿って３６０度回転してしまうことがない。第１ビーム部２７ａの第１ヒンジ機構２６ａ及び第２ヒンジ機構２６ｂは、接触部２４の電極パッド１２への押し付け方向と平行になっている。
【００３３】
また、ビーム部２７は、バネ構造を有している。本実施の形態では、ビーム部２７は、Ｃ字型に形成されている。このように、Ｃ字型に屈曲したバネ構造を有するビーム部２７を設けることで、接触部２４が電極パッド１２に向かって付勢される。すなわち、オーバードライブによってプローブ２２を電極パッド１２に押し付けた場合、ビーム部２７により、接触部２４が電極パッド１２に押し付けられ、接触性を向上することができる。
【００３４】
すなわち、プローブ２２を押し付けると、ヒンジ部２６によってビーム部２７が回転し、ビーム部２７の支持部２５側の端部が支持台２３ｂに近づく。すると、ビーム部２７が縮み、弾性力が発生する。このビーム部２７の弾性力によって、支持部２５が下方向に付勢される。これにより、電極パッド１２に対して、接触部２４を確実に接触させることができる。よって、接触性を向上することができ、確実に検査することができる。また、ビーム部２７のバネ定数を適当な値にすれば、プローブ２２が塑性変形するのを防ぐことができる。よって、耐久性を向上することができ、繰り返しの検査を確実に行うことができる。このように、小型で高性能なプローブ２２を提供することができる。
【００３５】
また、接触部２４を電極パッド１２に接触させ、接続部２３側に押し付けることにより、ビーム部２７が変形し、バネであるビーム部２７が伸びようとする。すなわち、上下方向において、支持部２５と接続部２３とが近づいた分、第１ビーム部２７ａの先端が左に、第２ビーム部２７ｂの先端が右に延びようとする。しかしながら、第１ビーム部２７ａ、第２ビーム部２７ｂは、第１ヒンジ部、第２ヒンジ部を介してそれぞれ支持部２５と連結されている。このため、第１ビーム部２７ａ、第２ビーム部２７ｂの伸びる方向が規制される。換言すると、オーバードライブで押し付けても、第１ビーム部２７ａのヒンジ部２６（第１ヒンジ部）と、第２ビーム部２７ｂのヒンジ部２６（第２ヒンジ部）との距離は一定のまま変化しない。このため、第１ビーム部２７ａが左奥側に、第２ビーム部２７ｂが右手前側に移動する。
【００３６】
これにより、接触部２４が電極パッド１２との接触点において、一点鎖線で示す回転軸を中心として回転する。一点鎖線で示す接触部２４の回転軸は、ヒンジ部２６中の複数のヒンジ機構が並ぶ方向と平行になっている。すなわち、第１ヒンジ機構２６ａと第２ヒンジ機構２６ｂが並ぶ方向と接触部２４の回転軸の方向とは略等しい。接触部２４の回転軸は、接触部２４の電極パッド１２への押し付け方向と平行になっている。すなわち、接触部２４の回転軸は、ウエハ１０の表面に垂直となる。これにより、接触部２４が帯状の矢印で示すように回転し、接触部２４によって電極パッド１２の表面をスクラブすることができる。このため、プローブを小型化するとともに、電極パッドとプローブとの十分な接触性を得ることができる。
【００３７】
なお、図２に示す例では、ビーム部２７を２本配置したが、ビーム部２７の本数及び配置については、これに限定されるものではない。また、ヒンジ機構の個数及び配置についても、適宜変更することが可能である。また、ビーム部２７の形状についてもＣ字型に限定されるものではない。
【００３８】
このように、本発明によれば、十分なスクラブ機能を有し、実用性が高い小型のプローブを実現することが可能である。これにより、接触部２４を電極パッド１２との接触性を向上することができ、確実な検査が可能となる。また、このようなプローブ２２用いることにより、隣接するプローブ２２同士の干渉を抑制し、プローブ２２を高密度に配列することができる。これにより、高集積化されたウエハ１０であっても、高密度に配列された多数の電極を有する半導体チップ１１の電気的特性を検査することが可能となる。
【００３９】
次に、図３を参照して、ヒンジ部２６を構成するヒンジ機構の構成について説明する。図３は、図２に示すヒンジ機構の構成を示す断面図である。なお、図３において、上側を図２の表側、下側を図２の裏側とする。図３では、図２に示す表側のヒンジ部２６を第１ヒンジ部２６Ａとし、裏側を第２ヒンジ部２６Ｂとする。図３に示すように、第１ヒンジ部２６Ａは第１ヒンジ機構２６ａと第２ヒンジ機構２６ｂとからなり、第２ヒンジ部２６Ｂは第１ヒンジ機構２６ａ'と第２ヒンジ機構２６ｂ'とからなる。
【００４０】
ヒンジ機構は、支持部２５の表面と裏面にそれぞれ２つずつ形成されている。なお、支持部２５を構成する支持部構造層３１は積層構造となっており、その内部に接触部２４を構成する導電体が埋設されている。各ヒンジ機構には、それぞれ軸部３４が形成されている。また、支持部構造層３１は、表側のヒンジ機構と裏側のヒンジ機構とで共用されている。
【００４１】
軸部３４は、支持部構造層３１及びキャップ構造層３３の間に配置されている。上側の第１ヒンジ機構２６ａ、第２ヒンジ機構２６ｂでは、軸部３４ａは、支持部構造層３１とキャップ構造層３３ａとの間に配置されている。また、下側の第１ヒンジ機構２６ａ'、第２ヒンジ機構２６ｂ'では、軸部３４ｂは、支持部構造層３１とキャップ構造層３３ｂとの間に配置されている。軸部３４ａ、３４ｂは、ヒンジ機構の軸となるため、例えば、円柱状に形成されている。軸部３４ａの上面がキャップ構造層３３ａに固定され、下面が支持部構造層３１に固定される。また、軸部３４ｂの下面がキャップ構造層３３ｂに固定され、上面が支持部構造層３１に固定される。
【００４２】
軸部３４の周りには、ビーム部２７ａ、２７ｂとなるビーム部構造層３２ａ、３２ｂが設けられている。ビーム部構造層３２ａ、３２ｂには、軸部３４を挿入するための貫通孔が設けられている。そして、貫通孔は、軸部３４よりも大きく形成されている。従って、ビーム部構造層３２は、軸部３４を囲むように、軸部３４の側面全周に設けられている。軸部３４の上下両側には、軸部３４よりも大きい支持部構造層３１、キャップ構造層３３が設けられている。従って、ビーム部構造層３２が軸部３４から抜けることはない。
【００４３】
また、ビーム部構造層３２は、軸部３４の高さよりも薄く形成されている。従って、ビーム部構造層３２の上下には隙間が生じている。すなわち、ビーム部構造層３２とキャップ構造層３３とは固定されておらず、その間に隙間が形成されている。また、ビーム部構造層３２と支持部構造層３１とは固定されておらず、その間に隙間が形成されている。従って、ビーム部構造層３２からなるビーム部２７が軸部３４を回転中心として回転する。これにより、ヒンジ部２６によってビーム部２７が支持部２５に対して回転可能に支持される。
【００４４】
なお、このようなヒンジ部２６を有するプローブ２２は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造することができる。すなわち、フォトリソグラフィーを用いることによって、所望の形状のパターンを積層していくことにより、製造することが可能である。具体的には、導電層の形成、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト除去などを繰り返し行うことで、基板上に、プローブ２２が形成される。また、導電層の形成には、メッキやスパッタなどの方法が用いられる。そして、犠牲層を除去することで、犠牲基板からプローブ２２が取り外される。また、各犠牲層としては、銅やフォトレジスト等を用いることができる。
【００４５】
まず、Ｓｉウエハなどからなる犠牲基板を用意し、犠牲基板上にキャップ構造層３３ｂを形成する。そして、キャップ構造層３３ｂの上に軸部３４ｂを形成した後、軸部３４ｂの側面を覆う犠牲層を形成する。この犠牲層は、軸部３４ｂの側面から、キャップ構造層３３ｂの上まで延設される。そして、犠牲層の上に、第２ビーム部２７ｂとなるビーム部構造層３２ｂを形成する。そして、第２ビーム部２７ｂの上から犠牲層を形成する。これにより、回転する第２ビーム部２７ｂがキャップ構造層３３ｂから離間して形成される。
【００４６】
さらに、軸部３４ｂを覆うように支持部構造層３１を形成する。なお、上述の通り、支持部構造層３１は積層構造となっており、その内部に接触部２４を構成する導電体が埋設される。そして、支持部構造層３１の上に軸部３４ａを形成した後、軸部３４ａの側面を覆う犠牲層を形成する。この犠牲層は、軸部３４ａの側面から、支持部構造層３１の上まで延設される。そして、犠牲層の上に、第１ビーム部２７ａとなるビーム部構造層３２ａを形成する。そして、第１ビーム部２７ａの上から犠牲層を形成する。これにより、回転する第１ビーム部２７ａが支持部構造層３１から離間して形成される。
【００４７】
そして、軸部３４ａを覆うように、キャップ構造層３３ａを形成する。そして、犠牲層をエッチングすることによって、犠牲基板から本実施の形態に係るヒンジ部２６を有するプローブ２２が取り外される。そして、プローブ２２を配線基板に接続することによりプローブカード２０を製造することができる。もちろん、積層構造については、適宜変更することができる。
【００４８】
このように、ＭＥＭＳ技術を用いることで、犠牲基板上に多数のプローブ２２となる導電性の構造体を形成することができる。よって、生産性よくプローブを製造することができる。
【００４９】
実施の形態２．
実施の形態２に係るプローブを用いたプローブカードの構成について、図４を参照して説明する。図４は、プローブ４０の構成を模式的に示す図である。本実施の形態に係るプローブ４０は、図１に示す実施の形態１と同様に、配線基板２１に接続され、プローブカードを構成する。プローブ４０は、接続部４１、接触部４２、支持部４３、ヒンジ部４４、ビーム部４５を備えている。接触部４２が電極パッド側に突出して配置され、接続部２３が配線基板２１側に配置される。プローブ４０は、上述したように導電性を有する金属材料などによって構成されている。
【００５０】
プローブ４０の一端には、電極パッド１２と接触する接触部４２が設けられている。図４において、接触部４２は、支持部４３の下側の面に設けられている。ここでは、支持部４３中に、接触部４２の一部が埋設され、固定されている。接触部４２は、プローブ４０の他の部分よりも、電極パッド１２側に突出している。接触部４２の先端はとがっている。
【００５１】
プローブ４０の他端には、配線基板２１に接続される接続部４１が設けられている。図４において、接続部４１は、支持部４３の上側に設けられている。なお、ここでは図示していないが、接続部４１には、配線基板２１側に露出するバンプが形成されている。バンプが配線基板２１にハンダ付けされ、配線基板２１の配線と電気的に接続される。
【００５２】
ビーム部４５は、接続部４１に支持されている。ビーム部４５の支持部４３側と反対側の端部が接続部４１に連結されている。すなわち、ビーム部４５は、接続部４１から支持部４３に向かって延在している。本実施の形態においては、２本のビーム部４５（第１ビーム部４５ａと第２ビーム部４５ｂ）が設けられている。第１ビーム部４５ａと第２ビーム部４５ｂとは、接続部４１の両端から支持部４３に向かって延設されている。
【００５３】
具体的には、図４において、接続部４１の右端から支持部４３の表面に向かって第１ビーム部４５ａが延設されている。また、接続部４１の左端から支持部４３の裏面に向かって第２ビーム部４５ｂが延設されている。第１ビーム部４５ａと第２ビーム部４５ｂとは、異なる方向に延びている。接続部４１から支持部４３に向かうにつれて、第１ビーム部４５ａと第２ビーム部４５ｂが近づく。これらの第１ビーム部４５ａ、第２ビーム部４５ｂは、図４中一点鎖線で示す接触部４２の回転軸に対称となるように配置されている。
【００５４】
なお、ヒンジ部４４の回転軸となる一点鎖線は、第１ビーム部４５ａのヒンジ部４４と第２ビーム部４５ｂのヒンジ部４４との中間にある。接触部４２の回転軸は、接触部４２の電極パッド１２への押し付け方向と平行になっている。すなわち、接触部２４の回転軸は、ウエハ１０の表面に垂直となる。
【００５５】
ビーム部４５の支持部４３側の端部は、くの字型に折れ曲がっている。このビーム部４５の支持部４３側の端部には、ヒンジ部４４が設けられている。ヒンジ部４４は、支持部４３の表面側と裏面側のそれぞれに設けられている。すなわち、第１ビーム部４５ａの支持部４３側の端部と支持部４３の表面との間、及び、第２ビーム部４５ｂの支持部４３側の端部と支持部４３の裏面との間に、それぞれヒンジ部４４が設けられている。つまり、接触部４２が設けられた面とは異なる支持部４３の対向するそれぞれの面に、ヒンジ部４４が設けられている。
【００５６】
本実施の形態では、支持部４３の表面に１つ、裏面に１つ、合計２つのヒンジ機構が設けられている。支持部４３の表側の１つのヒンジ機構からなるヒンジ部４４が第１ヒンジ部であり、裏側の１つのヒンジ機構からなるヒンジ部４４が第２ヒンジ部である。支持部４３の表側と裏側で、ヒンジ部４４の位置は略一致している。ヒンジ部４４は回転軸を有し、それぞれのビーム部４５を支持部４３に対して回転可能に支持している。すなわち、第１ヒンジ部は、第１ビーム部４５ａを支持部４３に対して回転可能に支持する。また、第２ヒンジ部は、第２ビーム部４５ｂを支持部４３に対して回転可能に支持する。
【００５７】
これらのヒンジ部４４の回転軸は、略一致している。ビーム部４５は、バネ構造を有しており、接触部４２が電極パッド１２に向かって付勢される。すなわち、オーバードライブに接触部４２接触部２４が電極パッド１２に押し付けられ、接触性を向上することができる。
【００５８】
ここで、図５を参照して、本実施の形態に係るプローブ４０の動作を説明する。図５は、プローブ４０の動作を説明するための図である。図５（ａ）に示すプローブ４０を押し付けると、図５（ｂ）に示すように、ヒンジ部４４を中心として、ビーム部４５が回転し、ビーム部４５の支持部４３の端部が接続部４１に近づく。すなわち、図５（ｂ）中、二点鎖線で示すように、プローブ４０が配線基板２１側に押し込まれる。これにより、ビーム部４５が縮み、弾性力が発生する。このビーム部４５の弾性力によって、支持部２５が下方向に付勢される。これにより、電極パッド１２に対して、接触部４２を確実に接触させることができ、確実に検査することができる。また、ビーム部４５のバネ定数を適当な値にすれば、プローブ４０が塑性変形するのを防ぐことができる。よって、耐久性を向上することができ、繰り返しの検査を確実に行うことができる。
【００５９】
また、接触部４２を電極パッド１２に接触させ、接続部４１側に押し付けることによりビーム部４５が変形すると、上下方向において、支持部４３と接続部４１とが近づいた分、第１ビーム部４５ａの先端が左に、第２ビーム部４５ｂの先端が右に延びようとする。しかしながら、第１ビーム部４５ａ、第２ビーム部４５ｂは、支持部４３とヒンジ部４４を介して連結されている。このため、第１ビーム部４５ａ、第２ビーム部４５ｂの伸びる方向が規制される。換言すると、オーバードライブで押し付けても、第１ビーム部４５ａのヒンジ部４４と、第２ビーム部４５ｂのヒンジ部４４との距離は一定のまま変化しない。このため、第１ビーム部４５ａが左奥側に、第２ビーム部４５ｂが右手前側に移動する。
【００６０】
これにより、接触部４２が電極パッド１２との接触点において、一点鎖線で示す回転軸を中心として矢印で示す方向に回転する。一点鎖線で示す接触部４２の回転軸は、接触部４２の電極パッド１２への押し付け方向と略平行になっている。すなわち、接触部２４の回転軸は、ウエハ１０の表面に垂直となる。これにより、接触部２４が帯状の矢印で示すように回転し、接触部２４によって電極パッド１２の表面をスクラブすることができる。このため、プローブを小型化するとともに、電極パッドとプローブとの十分な接触性を得ることができる。
【００６１】
なお、図４に示す例では、ビーム部４５を２本配置したが、ビーム部４５の本数及び配置については、これに限定されるものではない。また、ヒンジ部４４の個数及び配置についても、適宜変更することが可能である。また、ビーム部４５の形状についても限定されるものではない。
【００６２】
このように、本発明によれば、十分なスクラブ機能を有し、実用性が高い小型のプローブを実現することが可能である。これにより、接触部４２を電極パッド１２との接触性を向上することができ、確実な検査が可能となる。また、このようなプローブ４０用いることにより、隣接するプローブ４０同士の干渉を抑制し、プローブ４０を高密度に配列することができる。これにより、高集積化されたウエハ１０であっても、高密度に配列された多数の電極を有する半導体チップ１１の電気的特性を検査することが可能となる。
【００６３】
ここで、図６及び図７を参照して、本実施の形態に係るプローブ４０の製造方法について説明する。図６は、本実施の形態に係る製造方法を説明するための図である。図６（ａ）はプローブ４０を斜視した図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図７は、本実施の形態に係るプローブ４０の製造方法を説明する製造工程断面図である。図７においては、図６（ｂ）に示すＡ−Ａ断面における製造工程ごとのプローブ４０の断面構成を示している。
【００６４】
以下の各層におけるパターンは、例えば、ＭＥＭＳ技術を用いて形成されている。すなわち、フォトリソグラフィーを用いることによって、所望の形状のパターンを積層していくことができる。具体的には、導電層の形成、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト除去などを繰り返し行うことで、基板上に、プローブ４０が形成される。また、導電層の形成には、メッキやスパッタなどの方法が用いられる。そして、犠牲層を除去することで、犠牲基板からプローブ４０が取り外される。また、各犠牲層としては、銅やフォトレジスト等を用いることができる。
【００６５】
まず、Ｓｉウエハなどからなる犠牲基板５１を用意する。犠牲基板５１の全面に銅（Ｃｕ）等からなる第１犠牲層５２を形成する。第１犠牲層５２を研磨して平坦化する。そして、第１犠牲層５２の上に、ヒンジ部下層４４ａのパターンを形成する。これにより、図７（ａ）に示す構成となる。ヒンジ部下層４４ａのパターンは、ヒンジ部４４となる部分に島状に形成される。ヒンジ部下層４４ａは、ヒンジ機構の回転軸となるように、例えば、円柱状に形成される。ヒンジ部下層４４ａは、ニッケルコバルト（ＮｉＣｏ）などの導電性材料によって形成されている。
【００６６】
次に、図７（ｂ）に示すように、第１犠牲層５２及びヒンジ部下層４４ａ上に、第２犠牲層５３を形成する。第２犠牲層５３となる薄膜は、例えばスパッタにより成膜される。そして第２犠牲層５３のうち、ヒンジ部下層４４ａの側面に配置される部分以外を除去する。これにより、図７（ｃ）に示すように、第２犠牲層５３がヒンジ部下層４４ａの側面に形成される。そして、第１犠牲層５２の上に、接続部下層４１ａ、支持部下層４３ａのパターンを形成する。また、接続部下層４１ａ、支持部下層４３ａ、ヒンジ部下層４４ａの厚みは略同一である。これにより、図７（ｄ）に示す構成となる。接続部下層４１ａ、支持部下層４３ａは、ヒンジ部下層４４ａと同様の金属材料によって形成される。なお、この工程では、第２ビーム部４５ｂも同時に形成される。
【００６７】
その後、図７（ｅ）に示すように、第３犠牲層５４が形成される。第３犠牲層５４は、接続部下層４１ａ、支持部下層４３ａ、ヒンジ部下層４４ａが配置されていない領域に配置される。そして、第３犠牲層５４の表面を研磨して平坦化する。これにより、第３犠牲層５４の高さが、接続部下層４１ａ、支持部下層４３ａ、ヒンジ部下層４４ａと略一致する。このように、接続部下層４１ａ、支持部下層４３ａ、ヒンジ部下層４４ａが形成されていない領域は、第３犠牲層５４により埋められる。
【００６８】
そして、接続部下層４１ａ上、ヒンジ部下層４４ａ上及び支持部下層４３ａの接触部４２が形成される領域上以外の領域に、第４犠牲層５５が形成される。すなわち、第４犠牲層５５は、接続部下層４１ａ、ヒンジ部下層４４ａ及び支持部下層４３ａの接触部４２が形成される領域上に開口部を有する。その後、支持部下層４３ａ上の開口部が形成された領域に接触部４２が形成される。これにより、図７（ｆ）に示す構成となる。接触部４２は、第４犠牲層５５に設けられた開口部を介して支持部下層４３ａと接続されている。接触部４２は、例えば、パラジウムコバルト（ＰｄＣｏ）から構成され、メッキ法により形成される。接触部４２は、支持部下層４３ａからはみ出して形成される。すなわち、接触部４２は、第４犠牲層５５上において、支持部下層４３ａ上に対応する位置から第３犠牲層５４の上に対応する位置まで延在する。
【００６９】
接触部４２を形成した後、図７（ｇ）に示すように、中間層４１ｂを形成する。中間層４１ｂは、接続部下層４１ａ上、及び、第４犠牲層５５上の支持部下層４３ａに対応する領域からヒンジ部下層４４ａ上にわたる領域に形成される。中間層４１ｂは、接触部４２とは接触しない。すなわち、中間層４１ｂと接触部４２との間には間隙が形成されている。中間層４１ｂは、第４犠牲層５５に形成された開口部を介して、接続部下層４１ａ、ヒンジ部下層４４ａに接続されている。従って、中間層４１ｂは、接続部下層４１ａ、ヒンジ部下層４４ａに対応する部分の厚みが、他の部分よりも第４犠牲層５５の厚み分だけ厚くなっている。中間層４１ｂは、接続部下層４１ａと同様の金属材料によって形成される。
【００７０】
そして、図７（ｈ）に示すように、中間層４１ｂ上において、ヒンジ部下層４４ａに対応する位置にヒンジ部上層４４ｂを形成する。ヒンジ部上層４４ｂを形成した後に、図７（ｉ）に示すように、中間層４１ｂ、ヒンジ部上層４４ｂ、接触部４２等の全体を覆うように第５犠牲層５６が形成される。第５犠牲層５６となる薄膜は、例えば、スパッタにより形成されている。
【００７１】
その後、図７（ｊ）に示すように、接続部下層４１ａに対応する領域、ヒンジ部上層４４ｂ上の領域、及び、接触部４２上の領域の第５犠牲層５６を除去する。すなわち、第５犠牲層５６には、接続部下層４１ａに対応する部分、ヒンジ部上層４４ｂに対応する部分、接触部４２に対応する部分に開口部が形成される。つまり、中間層４１ｂの接続部下層４１ａに対応する領域の上面、ヒンジ部上層４４ｂの上面、接触部４２の上面が露出される。
【００７２】
その後、第５犠牲層５６上に、支持部上層４３ｂを形成する。また、中間層４１ｂ上には、接続部上層４１ｃが直接形成される。これにより、図７（ｋ）に示す構成となる。支持部上層４３ｂは、支持部下層４３ａに対応して、略同一形状で形成される。支持部上層４３ｂは、第５犠牲層５６に形成された開口部を介して接触部４２と接続される。接続部上層４１ｃは、第５犠牲層５６に形成された開口部を介して、中間層４１ｂと接続される。接続部上層４１ｃ、支持部上層４３ｂの上面は略一致している。すなわち、接続部上層４１ｃは、支持部上層４３ｂよりも第５犠牲層５６の分だけ厚く形成されている。なお、この工程では、第１ビーム部４５ａが同時に形成される。なお、接続部４１の端部に、配線基板２１に接続するためのバンプが形成される場合もある。
【００７３】
そして、全ての犠牲層を除去することによって、プローブ４０が完成する。すなわち、犠牲層エッチングによって、第１犠牲層５２、第２犠牲層５３、第３犠牲層５４、第４犠牲層５５、及び第５犠牲層５６を除去する。これにより、犠牲基板５１からプローブ４０が取り外される。犠牲基板５１に形成されている複数のプローブ４０が取り外され、複数のプローブ４０が一度に生産される。また、支持部下層４３ａと支持部上層４３ｂとの間には、間隙が形成される。
【００７４】
このようにして得られたプローブ４０を配線基板２１に実装する。すなわち、プローブ４０の接続部４１を配線基板２１の配線パターンに半田付けする。これにより、プローブ４０が配線基板２１に固定され、配線基板２１の配線とプローブ４０とが接続する。ヒンジ部４４においては、ヒンジ部下層４４ａの側面及びヒンジ部上層４４ｂの側面、支持部下層４３ａと中間層４１ｂとの間、支持部上層４３ｂと中間層４１ｂとの間に犠牲層が設けているため、犠牲層を除去した後には、隙間が形成される。これにより、支持部４３、ビーム部４５が固定されることなく、ヒンジ部４４を中心として回転可能となる。また、ＭＥＭＳ技術を用いることで、犠牲基板５１上に多数のプローブ４０となる導電性の構造体を形成することができる。よって、生産性よくプローブを製造することができる。
【００７５】
なお、上記の説明では、検査対象を半導体チップ１１としたが、半導体チップ１１以外のものに対して検査を行ってもよい。すなわち、検査対象に設けられた電極パッドに対して接触する接触子に対して上記の構成を利用することができる。上記のプローブ２２を用いて、例えば、液晶表示パネルに対して検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実施の形態１に係るプローブカードの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係るプローブの構成を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るプローブの構成を説明するための図である。
【図４】実施の形態２に係るプローブの構成を示す図である。
【図５】実施の形態２に係るプローブの動作を説明するための図である。
【図６】実施の形態２に係るプローブの製造方法を説明するための図である。
【図７】実施の形態２に係るプローブの製造方法を説明するための製造工程断面図である。
【図８】従来のプローブの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０  ウエハ
１１  半導体チップ
１２  電極パッド
２０  プローブカード
２１  配線基板
２２  プローブ
２３  接続部
２３ａ  バンプ
２３ｂ  支持台
２４  接触部
２５  支持部
２６  ヒンジ部
２６Ａ  第１ヒンジ部
２６Ｂ  第２ヒンジ部
２６ａ  第１ヒンジ機構
２６ｂ  第２ヒンジ機構
２６ａ'  第１ヒンジ機構
２６ｂ'  第２ヒンジ機構
２７  ビーム部
２７ａ  第１ビーム部
２７ｂ  第２ビーム部
２８  補強板
２９  パッド
３１  支持部構造層
３２ａ、３２ｂ  ビーム部構造層
３３ａ、３３ｂ  キャップ構造層
３４  軸部
４０  プローブ
４１  接続部
４１ａ  接続部下層
４１ｂ  中間層
４１ｃ  接続部上層
４２  接触部
４３  支持部
４３ａ  支持部下層
４３ｂ  支持部上層
４４  ヒンジ部
４４ａ  ヒンジ部下層
４４ｂ  ヒンジ部上層
４５  ビーム部
４５ａ  第１ビーム部
４５ｂ  第２ビーム部
５１  犠牲基板
５２  第１犠牲層
５３  第２犠牲層
５４  第３犠牲層
５５  第４犠牲層
５６  第５犠牲層
【図１】
2010014456.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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