(57)【要約】【課題】導電性に優れ、耐摩耗性にも優れるコンタクト部を有するコンタクトプローブ及びその形成方法を提供することを目的とする。【解決手段】導電性材料を積層して形成され、積層面を検査対象物と対向させたコンタクトプローブにおいて、検査対象物１０２に当接させるためのコンタクト部２と、コンタクト部２を支持するビーム部３とを有し、コンタクト部２の検査対象物１０２との対向面の一部に、導電性金属にカーボンナノチューブが分散されて混入した導電性材料を電気めっきしてなる炭素複合めっき層２２（カーボン構造体を含む領域）が形成されている。特に、片持ち梁構造を有するビーム部３の場合には、コンタクト部２はビーム部３の自由端付近に形成されるので、炭素複合めっき層２２は、コンタクト部２の上記対向面におけるビーム部固定端側の周縁部を含む領域に形成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料を積層して形成され、積層面を検査対象物と対向させたコンタクトプローブにおいて、
検査対象物に当接させるためのコンタクト部と、
上記コンタクト部を支持するコンタクト支持部とを有し、
上記コンタクト部の上記検査対象物との対向面の一部に、カーボン構造体を含む領域を有していることを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項２】
カーボン構造体が、カーボンナノチューブであ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。
【請求項３】
上記コンタクト支持部が、片持ち梁構造を有するビーム部であり、
上記コンタクト部は、上記ビーム部の自由端付近に形成されており、
上記カーボン構造体を含む領域は、上記コンタクト部の上記対向面におけるビーム部固定端側の周縁部に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンタクトプローブ。
【請求項４】
上記コンタクト支持部が、片持ち梁構造を有するビーム部であり、
上記コンタクト部は、上記ビーム部の自由端付近に形成されており、
上記カーボン構造体を含む領域は、上記コンタクト部の上記対向面におけるビーム部自由端側の周縁部に形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のコンタクトプローブ。
【請求項５】
片持ち梁構造を有するビーム部と、当該ビーム部の自由端付近に形成される検査対象物に当接させるためのコンタクト部とを有し、当該コンタクト部における上記検査対象物と対向する面の一部に炭素複合めっき層が形成されてなるコンタクトプローブの形成方法であって、
絶縁性基板上に、導電性材料を電気めっきすることにより、上記ビーム部及び上記コンタクト部のコンタクトベース層を上記ビーム部から順に積層して形成する工程と、
上記コンタクトベース層の積層面上の一部に、カーボンナノチューブが分散された導電性金属を電気めっきすることにより上記炭素複合めっき層を形成する工程と、
上記コンタクトベース層の上記積層面上に、上記炭素複合めっき層に隣接させて金属めっき層を形成する工程とを備えていることを特徴とするコンタクトプローブの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンタクトプローブ及びその形成方法に係り、さらに詳しくは、熱伝導性に優れ、接触抵抗が小さく、そして、耐摩耗性に優れるコンタクトプローブ及びその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの電気的特性を検査するために用いられるプローブカードは、複数のコンタクトプローブ（接触探針）を備えている。複数のコンタクトプローブは、半導体デバイスの電極パッドに対応して基板上に固定され、これらコンタクトプローブを電極パッドに接触させることにより、電気信号を取出すことができる。
【０００３】
半導体デバイスの電気的特性を検査する時は、コンタクトプローブが半導体ウエハ上の電極パッドに接触し始めると、コンタクトプローブを更に半導体ウエハ側に押し付ける動作であるオーバードライブを行って、すべてのコンタクトプローブをそれぞれ電極パッドに確実に接触させる。
【０００４】
上記コンタクトプローブとしては、一端が基板に固定され、他端が自由端となる弾性変形可能な片持ち梁構造のビーム部と、このビーム部の自由端側に形成されたコンタクト部とを有するものがある（例えば特許文献１参照）。このようなコンタクトプローブは、コンタクト部を半導体ウエハ側に押し付けて、オーバードライブを行うことによりビーム部を弾性変形させる。
【０００５】
ところで、半導体デバイスは、フォトリソグラフィ技術などの進歩による微細加工精度の著しい向上によって高集積化されてきた。その結果、半導体デバイスは、そのチップ面積に対する電極パッド数が飛躍的に増大し、最近では、千個を越える電極パッドが数ミリ角の半導体チップ上に狭ピッチで配置されるようになってきた。このような半導体チップについて電気的特性試験を行うためには、電極パッドと同様のピッチでコンタクトプローブを配置させたプローブカードが必要となる。そこで、上記した特許文献１にも開示されているように、半導体デバイスと同様のフォトリソグラフィ技術を利用して、コンタクトプローブを製造する技術が種々提案されている。
【０００６】
上記特許文献１には、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて形成された積層体からなるコンタクトプローブが開示されている。このコンタクトプローブは、プローブ基板に垂直な方向をコンタクトプローブの高さ方向として積層された複数のめっき層によって構成される。各めっき層は、フォトリソグラフィ技術を用いてパターンニングされており、２次元形状の異なるめっき層を順に積層していくことによって、３次元形状のコンタクトプローブを形成することができる。
【０００７】
このように、プローブ高さ方向にめっき層を積層してコンタクトプローブを形成することにより、コンタクトプローブを形成すると同時にプローブ基板にコンタクトプローブを固定することができる。従って、狭ピッチで配置された検査対象物の電極の位置に合わせて複数のコンタクトプローブを同時に形成することができる。
【０００８】
ところで、コンタクトプローブを検査対象物に接触させて電気的特性検査を行う場合、電極の表面に酸化膜が形成されている検査対象物は、上記酸化膜を取り除いてコンタクトプローブを接触させる必要がある。そこで、片持ち梁構造のコンタクトプローブは、コンタクト部を検査対象物に接触させた状態で上記オーバードライブを行ってビーム部を弾性変形させることにより、コンタクト部が上記検査対象物を押す押圧力（針圧）を高くしている。そして、このオーバードライブにより、コンタクト部の先端部によって酸化膜を削り取るいわゆるスクラブ動作を行うようにしている。
【０００９】
従って、上記コンタクトプローブのコンタクト部は、オーバードライブ時にその先端部によって検査対象物の表面を削る必要があるので、上記コンタクト部の先端面は、導電性を有し、しかも、高硬度の導電性材料により形成されている。このように高硬度の導電性材料によりコンタクト部を形成することによって、上記コンタクト部の摩耗を抑制するようになっている。
【特許文献１】特開２００１−９１５３９号公報の図７（Ａ）〜図１０（Ｏ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ロジウムなどの耐摩耗性に優れた金属材料によって形成された上記コンタクト部の先端部は、オーバードライブによる摩耗は低減できるのであるが、金や銀などの導電性に優れた金属材料を用いて形成したものに比べて、良好な導電性や熱伝導度が得られず、しかも、接触抵抗が大きくなる問題がある。また、金や銀などの導電性に優れ、接触抵抗の低い金属材料を用いて形成された上記先端部は、オーバードライブ時の摩耗量が多くなる問題がある。
【００１１】
また、コンタクト部の先端部と検査対象物とを接触させてオーバードライブを行う場合、コンタクト部の先端部によって検査対象物の表面が削られて削り屑が生じる。この削り屑は、コンタクト部の先端部に付着し易く、コンタクト部を繰り返し検査対象物に接触させた場合にコンタクト部の先端部に削り屑が付着したままの状態になる場合がある。このようにコンタクト部に削り屑が付着したままになると、接触抵抗値がさらに増加し、安定した電気的特性検査を行うことができない。特に、コンタクト部に付着した削り屑は電気的特性検査を行う際に、誤動作の原因にもなる。
【００１２】
さらに、狭ピッチでコンタクトプローブをプローブカードに配置させる場合、コンタクトプローブの大きさも小さくなる。このようにコンタクトプローブの大きさが小さくなればなるほど、プローブの断面積が小さくなるので、オーバードライブによる針圧は低くなっていく。このように微細化されたコンタクトプローブは、電極が金（Ａｕ）で形成されている検査対象物に対しては、電極の表面に酸化膜が形成されないため、針圧が多少低くても良好に検査対象物に接触する。
【００１３】
しかしながら、電極の表面に酸化膜が形成されている検査対象物に対しては、コンタクトプローブの大きさが小さいと、オーバードライブ時に十分な針圧が得られないため、酸化膜を削り取ることができず、コンタクトプローブを検査対象物に対して安定させて接触させることが困難となる。
【００１４】
また、一般に、コンタクト部の上記検査対象物に接触させる部分の面積が小さいほど針圧は高くなるので、コンタクト部の上記接触部の面積はできるだけ小さくすることが望ましい。さらに、コンタクト部のビーム部からの高さが低すぎると、オーバードライブ時にビーム部の一部が検査対象物に接触してしまったり、検査対象物の削り屑や周りに浮遊する塵などの異物によりコンタクト部が検査対象物に接触しなくなる虞があるので、コンタクト部のビーム部からの高さは十分にとる必要がある。
【００１５】
そこで、コンタクト部の上記接触面の面積が小さく、かつ、コンタクト部の高さが高くなるようにＭＥＭＳ技術を用いてプローブ高さ方向にめっき層を積層してコンタクトプローブを形成する場合、コンタクト部は、長細くなるように導電性材料を積層して形成するか、面積が徐々に小さくなるように厚みの薄い複数のめっき層を積層して形成することが考えられる。
【００１６】
しかしながら、ＭＥＭＳ技術により、導電性材料を電気めっきすることにより積層方向に延びる長細いコンタクト部を形成することは、技術的に非常に困難であり、形成できたとしても、十分な強度が得られない。また、積層方向に段階的に面積が小さくなるように多数のめっき層を積層してコンタクト部を形成する場合には、製造工程数が非常に多くなる問題がある。
【００１７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、コンタクトプローブにおけるコンタクト部の検査対象物と接触する部分が、耐摩耗性に優れ、しかも、接触抵抗が小さいコンタクトプローブおよびその形成方法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】
【００１８】
第１の本発明によるコンタクトプローブは、導電性材料を積層して形成され、積層面を検査対象物と対向させたコンタクトプローブにおいて、検査対象物に当接させるためのコンタクト部と、上記コンタクト部を支持するコンタクト支持部とを有し、上記コンタクト部の上記検査対象物との対向面の一部に、カーボン構造体を含む領域を有するように構成されている。
【００１９】
なお、積層面を検査対象物と対向させたコンタクトプローブとは、導電性材料を積層してコンタクトプローブを形成した際、積層方向がプローブ高さ方向となり、この積層方向の端面を積層面として、この積層面が上記検査対象物に対向するようにプローブ基板に配置されるコンタクトプローブのことをいう。
【００２０】
また、導電性に優れるカーボン構造体としては、カーボンナノチューブまたはフラーレンなどのカーボンナノ構造体や、カーボンブラックが挙げられる。
【００２１】
本発明のコンタクトプローブは、上記コンタクト部の上記検査対象物との対向面の一部に、導電性を有し、かつ、高強度のカーボン構造体を含む領域を有しているので、上記コンタクト部の耐摩耗性を向上でき、しかも、接触抵抗も小さくできる。このように、本発明のコンタクトプローブは、上記検査対象物と接触する部分が、接触抵抗が小さく、しかも、耐摩耗性も良好になるので、安定した電気的特性検査を行うことができる。
【００２２】
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、カーボン構造体が、カーボンナノチューブにより構成されている。カーボンナノチューブは、一般的に高強度で、電気抵抗が低く、熱伝導性に優れるため、カーボン構造体を含む領域を上記カーボンナノチューブを用いて形成することにより、優れた導電性と、耐摩耗性とを有する。従って、本発明のコンタクトプローブは、上記検査対象物と接触する部分が、非常に接触抵抗が小さく、しかも、耐摩耗性にも優れるので、上記検査対象物に上記コンタクト部を繰り返し接触させても、安定した電気的特性検査を行うことができる。
【００２３】
また、カーボンナノチューブは、撥水性にも優れるため、カーボンナノチューブを分散させた導電性材料によって形成された上記検査対象物と接触する部分には、オーバードライブにより検査対象物の表面をコンタクト部で削ったときに生ずる削り屑が付着し難くなる。
【００２４】
第３の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、上記コンタクト支持部が、片持ち梁構造を有するビーム部であり、上記コンタクト部は、上記ビーム部の自由端付近に形成されており、上記カーボン構造体を含む領域は、上記コンタクト部の上記対向面におけるビーム部固定端側の周縁部に形成されている。
【００２５】
本発明の片持ち梁構造のコンタクトプローブは、オーバードライブ時に上記ビーム部を大きく弾性変形させる場合には、上記コンタクト部の上記対向面における上記ビーム部固定端側の周縁部が上記検査対象物に接触する。従って、このようなオーバードライブを行う場合、上記コンタクト部における上記対向面の上記ビーム部固定端側の周縁部は耐摩耗性が良好で、接触抵抗が小さい上記カーボン構造体を含む領域で形成されているため、上記検査対象物に上記コンタクト部を繰り返し接触させても、安定した電気的特性検査を行うことができる。
【００２６】
第３の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、上記コンタクト支持部が、片持ち梁構造を有するビーム部であり、上記コンタクト部は、上記ビーム部の自由端付近に形成されており、上記カーボン構造体を含む領域は、上記コンタクト部の上記対向面におけるビーム部自由端側の周縁部に形成されている。
【００２７】
本発明の片持ち梁構造のコンタクトプローブは、オーバードライブ時に上記ビーム部の弾性変形量が少ない場合には、上記コンタクト部の上記対向面の略全面が上記検査対象物と接触し、主に、上記対向面の上記ビーム部自由端側の周縁部が上記検査対象物に優先して接触する。従って、このようなオーバードライブを行う場合、上記コンタクト部の先端面の略全面を上記検査対象物に繰り返し接触させても、優先して接触される上記コンタクト部における上記対向面の上記ビーム部自由端側の周縁部は、耐摩耗性が良好で、接触抵抗が小さい上記カーボン構造体を含む領域で形成されているため、安定した電気的特性検査を行うことができる。
【００２８】
さらに、片持ち梁構造のコンタクトプローブは、オーバードライブ時に上記ビーム部の弾性変形量が少ない場合でも、上記コンタクト部における上記対向面のビーム部固定端側に削り屑が付着しやすい。従って、本発明の片持ち梁構造のコンタクトプローブは、上記コンタクト部における上記対向面のビーム部固定端側とビーム部自由端側との周縁部に上記カーボン構造体、特にカーボンナノ構造体であるカーボンナノチューブを含む領域を形成することにより、このようなオーバードライブを行う場合でも、上記対向面のビーム部自由端側の周縁部は耐摩耗性が向上され、接触抵抗も小さくでき、上記対向面のビーム部固定端側の周縁部は削り屑の付着を抑制することができる。
【００２９】
第５の本発明によるコンタクトプローブの形成方法は、片持ち梁構造を有するビーム部と、当該ビーム部の自由端付近に形成される検査対象物に当接させるためのコンタクト部とを有し、当該コンタクト部における上記検査対象物と対向する面の一部に炭素複合めっき層が形成されてなるコンタクトプローブの形成方法であって、絶縁性基板上に、導電性材料を電気めっきすることにより、上記ビーム部及び上記コンタクト部のコンタクトベース層を上記ビーム部から順に積層して形成する工程と、上記コンタクトベース層の積層面上の一部に、カーボンナノチューブが分散された導電性金属を電気めっきすることにより上記炭素複合めっき層を形成する工程と、上記コンタクトベース層の上記積層面上に、上記炭素複合めっき層に隣接させて金属めっき層を形成する工程とを備えている。
【００３０】
このような製造工程により、コンタクトプローブにおける上記検査対象物との対向面の一部で、上記検査対象物と最も強く接触する部分に、耐摩耗性に優れ、接触抵抗が小さく、しかも、撥水性にも優れるカーボンナノチューブが分散された上記炭素複合めっき層を簡単に形成することができる。
【００３１】
具体的には、上記コンタクトプローブを形成する際、まず、上記コンタクトベース層を形成しておいて、このコンタクトベース層の上記積層面上の一部に上記炭素複合めっき層を形成し、この炭素複合めっき層に隣接するように、上記金属めっき層を形成することにより、上記コンタクト部の上記対向面の一部に簡単に上記炭素複合めっき層を形成することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によるコンタクトプローブは、上記コンタクト部における上記検査対象物と対向する面の一部であって、上記検査対象物と接触する部分を、高硬度で、しかも、接触抵抗が小さいカーボン構造体を含む領域にすることができるので、寿命が長く、安定した電気的特性検査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
実施の形態１.
以下、本発明にかかるコンタクトプローブ及びその形成方法の実施の形態１について図面に基づいて説明する。
【００３４】
〔プローブ装置〕
図１は、本発明の実施の形態によるプローブカード１１０を含むプローブ装置１００の概略構成の一例を示した図であり、プローブ装置１００の内部の様子が示されている。このプローブ装置１００は、プローブカード１１０と、検査対象物１０２が載置される可動ステージ１０３と、可動ステージ１０３を昇降させる駆動装置１０４と、可動ステージ１０３及び駆動装置１０４が収容される筐体１０５とにより構成される。
【００３５】
検査対象物１０２は、半導体ウエハからなり、複数の電子回路（図示せず）が形成されている。可動ステージ１０３は、水平な載置面を有する載置台であり、駆動装置１０４の駆動により、検査対象物１０２を載置面上に載置させた状態のまま鉛直方向に上昇又は下降するようになっている。筐体１０５は、上部中央部に開口部が形成されており、この開口部を封鎖するように、プローブカード１１０が取り付けられる。また、可動ステージ１０３は、この開口部の下方に配置される。
【００３６】
〔プローブカード〕
図２（ａ）及び（ｂ）は、図１のプローブ装置１００におけるプローブカード１１０の構成例を示した図であり、図中の（ａ）は、検査対象物１０２側(図１の下方側)から見た平面図であり、図中の（ｂ）は、側面図である。
【００３７】
プローブカード１１０は、筐体１０５の開口部に取り付けられるメイン基板１０６と、メイン基板１０６に保持される矩形状のプローブ基板１０７と、プローブ基板１０７上に固着された複数のコンタクトプローブ１とを備えている。
【００３８】
メイン基板１０６は、円板状のプリント基板であり、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１６１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がメイン基板１０６として用いられる。このメイン基板１０６は、その周辺部が筐体１０５の開口部の周縁で保持されて水平に支持される。
【００３９】
プローブ基板１０７は、メイン基板１０６の下方に配置され、メイン基板１０６に支持される。さらに、プローブ基板１０７は、連結部材１０８に電気的に接続され、この連結部材１０８をメイン基板１０６のコネクタ１６２に接続するようになっている。このプローブ基板１０７は、メイン基板１０６よりも小さい矩形をしており、基板上に配線パターンが形成されている。配線パターンは、電源供給線、グランド線及び信号線の各配線パターンにより形成されている。なお、検査対象物１０２がシリコンウエハからなる場合には、シリコンなどの単結晶基板を用いてプローブ基板１０７を構成することが好ましい。このように、プローブ基板１０７はシリコン基板を用いて構成することにより、プローブ基板１０７と検査対象物１０２との熱膨張の状態を近づけることができる。
【００４０】
連結部材１０８は、メイン基板１０６及びプローブ基板１０７を連結し、導電線としてメイン基板１０６とプローブ基板１０７とにそれぞれ形成されている配線間を導通させている。ここでは、ポリイミドを主成分とする可撓性を有するフィルム上に配線パターンが印刷されたフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）が連結部材１０８として用いられている。このフレキシブル基板は、その一端がプローブ基板１０７の周辺部に固着され、他端は着脱可能なコネクタ１６２を介してメイン基板１０６に連結されている。
【００４１】
本実施形態では、プローブ基板１０７には多数の電極パッドが形成され、各電極パッドに対応するコンタクトプローブ１が接合されることにより、プローブ基板１０７上に多数のコンタクトプローブ１が形成される。プローブ基板１０７は、上記したように、連結部材１０８を介してテスター装置に接続されたメイン基板１０６に導通しており、当該メイン基板１０６とともにプローブカードを構成する。検査時には、駆動装置１０４によって可動ステージ１０３を上昇させて、半導体ウエハにコンタクトプローブ１を接触させることにより、テスター装置と半導体ウエハとの間で各コンタクトプローブ１を介して信号が入出力されて、半導体ウエハの電気的特性の検査が行われる。
【００４２】
〔コンタクトプローブ〕
コンタクトプローブ１は、図１及び図２に示すように、検査対象物１０２上に形成された微細な電極パッド１２１に対し、弾性的に当接させるプローブ（探針）である。各コンタクトプローブ１は、プローブ基板１０７における一方の主面上に整列配置されて固着されている。各コンタクトプローブ１は、各コンタクトプローブ１が固着されたプローブ基板１０７の主面が鉛直方向下側に向けて配置されることにより、可動ステージ１０３に配置された検査対象物１０２と対向させている。
【００４３】
図３は、コンタクトプローブ１の側面図である。コンタクトプローブ１は、検査対象物１０２上の電極パッド１２１に当接させるコンタクト部２と、一端がプローブ基板１０７に固定され、他端にコンタクト部２が突設されるビーム部３とにより構成される。
【００４４】
ビーム部３は、その一端部がプローブ基板１０７に固着される片持ち梁（カンチレバー）からなる。即ち、このビーム部３は、プローブ基板１０７に固着される基板固定部３１と、この基板固定部３１に連続して形成される弾性変形部３２とから構成される。弾性変形部３２は、基板固定部３１からプローブ基板１０７に平行して延びている。本実施の形態では、ビーム部３がコンタクト部２を支持するコンタクト支持部となる。
【００４５】
このビーム部３は、基板固定部３１を固定端とし、この固定端に対する弾性変形部３２の他端側を自由端として、この弾性変形部３２の自由端に検査対象物１０２側から荷重がかかることにより、この弾性変形部３２を弾性変形させることができる。本実施形態では、可動ステージ１０３をプローブカード１１０に向けて上昇させて、ビーム部３の自由端部を検査対象物１０２で押圧することにより、ビーム部３の弾性変形部３２を弾性変形させることができる。
【００４６】
コンタクト部２は、ビーム部３の自由端部における検査対象物１０２に対向する面上に突出させて形成されたコンタクトチップにより構成されている。このコンタクトチップは平面視が五角形の柱状体からなる。このコンタクトチップは、ビーム部３に固定されるコンタクトベース層２１と、このコンタクトベース層２１における検査対象物１０２と対向する面上の一部に形成される炭素複合めっき層２２と、この炭素複合めっき層２２に隣接してコンタクトベース層２１の上記対向面の残りの領域上に形成される金属めっき層２３とを有する。炭素複合めっき層２２がコンタクト部２の検査対象物１０２との対向面の一部に形成されるカーボン構造体を含む領域となる。
【００４７】
本実施の形態では、コンタクト部２の検査対象物との対向面の形状は、図６に示すようにホームベース型をしており、鋭角の角部がビーム部固定端側になるようにコンタクト部がビーム部３に形成されている。そして、このホームベース型の三角形状の部分（図６においてクロスハッチングしている部分）が炭素複合めっき層２２となる。また、ホームベース型の四角形状の部分が金属めっき層２３となる。
【００４８】
炭素複合めっき層２２は、導電性金属にカーボンナノチューブが分散されて混入した導電性材料を電気めっきすることにより形成される。この炭素複合めっき層２２は、コンタクト部２の検査対象物１０２との対向面におけるビーム部固定端側の周縁部を含む領域に形成される。また、金属めっき層２３は、コンタクトベース層２１上で炭素複合めっき層２２が形成されていない領域の全域に形成され、炭素複合めっき層２２と同一面を成すように形成される。本実施の形態では、オーバードライブによりビーム部３の弾性変形部３２が弾性変形すると、コンタクト部２における上記対向面におけるビーム部固定端側の角部が電極パッド１２１に接触するようになっている。
【００４９】
コンタクト部２は、ビーム部３から突出させることによって、電極パッド１２１の表面を引掻くスクラブ動作を行わせる。スクラブ動作とは、コンタクト部２を電極パッド１２１に押し付けてビーム部３の弾性変形部３２を弾性変形させることにより、コンタクト部２のビーム部固定端側の周縁部が電極パッド１２１に接触しながら移動して、電極パッド１２１の表面に形成される酸化膜を削り取る動作である。そして、このスクラブ動作により、電極パッド１２１の表面に形成される酸化膜を削り取ることにより、コンタクト部２及び電極パッド１２１を良好に導通させることができる。なお、スクラブ動作により、コンタクト部２が電極パッド１２１に対して移動する方向がスクラブ方向となる。このスクラブ方向は、ビーム部３の長手方向となる。
【００５０】
本実施形態のプローブカード１１０では、複数のコンタクトプローブ１がプローブ基板１０７上にビーム幅方向に所定のピッチで配置されると共に、このようなピッチで配置されるコンタクトプローブ１の列が、ビーム先端が対向するように２列形成されている。本実施形態では、矩形のプローブ基板１０７の何れか１辺に平行な方向を配列方向として、コンタクトプローブ１の列が形成されている。なお、各コンタクトプローブ１の間隔は、検査対象物１０２上に形成されている電極パッド１２１間のピッチに応じて定められる。
【００５１】
そして、各コンタクトプローブ１は、プローブ基板１０７、連結部材１０８、メイン基板１０６に形成される各配線を介してメイン基板１０６の外部端子１６１と導通している。コンタクトプローブ１のコンタクト部２を検査対象物１０２の微小な電極パッド１２１に当接させることによって、この検査対象物１０２をテスター装置と導通させることができる。
【００５２】
本実施の形態のコンタクトプローブ１は、コンタクト部２と電極パッド１２１とが当接し始めた時の状態では、コンタクト部２の突出方向と電極パッド１２１の表面とが垂直となることから、コンタクト部２は、先端面の全体で電極パッド１２１の表面と接触することになる。その際、コンタクト部２は、ビーム部３と検査対象物１０２との間にゴミなどの異物が挟まった場合であっても、電極パッド１２１に当接させる必要があるので、コンタクト部２のビーム部３の表面からの突出高さは、異物による影響を受けない高さに形成される。
【００５３】
コンタクト部２と電極パッド１２１とが接触した状態で、オーバードライブを行い、プローブ基板１０７及び検査対象物１０２をさらに近づけると、プローブ基板１０７に向けてビーム部３の弾性変形部３２が湾曲するように弾性変形する。このビーム部３の弾性変形により、コンタクト部２が電極パッド１２１に対して傾斜した状態になり、コンタクト部２の先端面におけるビーム部固定端側の角部が電極パッド１２１と接触する。
【００５４】
このように、オーバードライブを行うことにより、コンタクト部２の電極パッド１２１に接触する部分の面積が小さくなり、点接触となるので、オーバードライブ時における接触部分の面圧（針圧）を増加させることができる
【００５５】
〔コンタクトプローブの構成材料〕
次に、コンタクトプローブ１の各構成部分の材料について説明する。コンタクトプローブ１は、抵抗値が低いほど望ましいことから、コンタクトプローブの各構成部分は、導電率の高い材料により構成されている必要がある。このような高導電性材料には、例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金銅合金（Ａｕ−Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウムニッケル合金（Ｐｄ−Ｎｉ）、ニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）、ニッケルタングステン（Ｎｉ−Ｗ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）などがある。本実施の形態では、後記する犠牲膜４１及び犠牲層７１を銅で形成するため、コンタクトプローブ１のビーム部３は、銅のエッチング液で溶けない導電性材料で形成することが好ましい。本実施の形態では、ニッケルコバルト合金を用いてビーム部３を形成している。
【００５６】
また、コンタクトプローブ１のコンタクト部２は、検査対象物１０２の電極パッド１２１に繰り返し接触させるため高い耐磨耗性が要求される。しかも、コンタクト部２は、電極パッド１２１に接触させるたびに、電極パッド１２１の表面を引掻いて表面のゴミや酸化膜等を除去することが求められる。従って、電極パッド１２１に接触させる炭素複合めっき層２２は高い耐摩耗性の材料で形成することが好ましい。
【００５７】
具体的には、炭素複合めっき層２２は、例えば、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）、ニッケルマンガン合金（Ｎｉ−Ｍｎ）、パラジウムニッケル合金（Ｐｄ−Ｎｉ）、パラジウムコバルト合金（Ｐｄ−Ｃｏ）などの導電性金属にカーボン構造体であるカーボンナノチューブが分散されて混入したものを用いる。このように、導電性金属にカーボンナノチューブを混入させて炭素複合めっき層２２を形成するので、導電性金属そのものは、硬度があまり高くなくても、このカーボンナノチューブにより炭素複合めっき層２２の全体を高硬度でしかも、導電性に優れたものにすることができる。なお、カーボン構造体としてフラーレンを用いてもよく、この場合も、耐摩耗性及び導電性に優れた炭素複合めっき層を形成することができる。
【００５８】
また、コンタクト部２のコンタクトベース層２１と金属めっき層２３は、例えば、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウムコバルト合金（Ｐｄ−Ｃｏ）などの高耐磨耗性の導電性材料で形成してもよいし、ニッケル（Ｎｉ）などの硬度の低い材料で形成してもよい。なお、コンタクト部２はビーム部３から容易に剥離しないように形成することが好ましいので、コンタクトベース層２１はビーム部３よりも硬度の低い材料により形成することが好ましい。また、金属めっき層２３は、電極パッド１２１と接触するため、高耐磨耗性の導電性材料により形成することが好ましい。
【００５９】
〔コンタクトプローブの製造プロセス〕
図４及び図５は、図３に示したコンタクトプローブ１の製造プロセスの一例を示した図である。コンタクトプローブ１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成する技術である。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。
【００６０】
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。このような電気めっき処理は、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。
【００６１】
〔コンタクトプローブの製造プロセス〕
図４（ａ）には、コンタクトプローブ１形成前の基板１１が示されている。この基板１１は、絶縁性材料により形成される。基板１１上に、導電性材料で形成されるこの基板面に平行な複数の層を積層することによりコンタクトプローブ１が形成される。なお、基板１１は、プローブ装置１００に用いるプローブ基板１０７を用いることもできる。この場合、プローブ基板１０７には、テスターなどの試験装置と接続するために必要な配線パターンが基板上に予め形成されている。そして、基板１１上に銅（Ｃｕ）からなる犠牲膜４１を例えばスパッタリングなどにより形成する。
【００６２】
次に、図４（ｂ）に示すように、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。その後、フォトリソグラフィー（写真製版）などによるマスキング工程を経て、この第１レジスト層５１の表面を選択的に露光することにより、第１レジスト層５１を部分的に除去して開口部を形成する。この開口部内で露出する犠牲膜４１上にニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）を電気めっきすることにより、図４（ｂ）に示すように、第１導電層６１が形成される。この第１導電層６１がコンタクトプローブ１のビーム部３における基板固定部３１となる。
【００６３】
次に、第１レジスト層５１を全て除去し、新たに第１導電層６１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のマスクを形成しておく。そして、図４（ｃ）に示すように、露出している犠牲膜４１上に電気めっきすることにより犠牲膜４１と同じ導電性材料からなる犠牲層７１を形成する。
【００６４】
次に、レジストのマスクを除去した後、図４（ｄ）に示すように、第１導電層６１及び犠牲層７１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２レジスト層５２を形成する。その後、この第２レジスト層５２の表面を選択的に露光することにより、第２レジスト層５２を部分的に除去して細長い開口部を形成する。この開口部は、長手方向一端部が第１導電層６１上に位置するように形成される。この開口部内で露出する第１導電層６１及び犠牲層７１上にニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）を電気めっきすることにより、図４（ｄ）に示すように、第２導電層６２が形成される。この第２導電層６２がコンタクトプローブ１のビーム部３における弾性変形部３２となる。
【００６５】
次に、図４（ｅ）に示すように、第２導電層６２及び第２レジスト層５２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３レジスト層５３を形成する。その後、この第３レジスト層５３の表面を選択的に露光することにより、第３レジスト層５３を部分的に除去して開口部５３ａを形成する。この開口部５３ａは、第２導電層６２上における長手方向他端部に位置するように形成される。この開口部５３ａ内で露出する第２導電層６２上にニッケル（Ｎｉ）を電気めっきすることにより、図４（ｅ）に示すように、第３導電層６３が形成される。この第３導電層６３がコンタクトプローブ１のコンタクト部２におけるコンタクトベース層２１となる。
【００６６】
次に、図４（ｆ）に示すように、第３導電層６３及び第３レジスト層５３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することにより、第４レジスト層５４を部分的に除去して開口部５４ａを形成する。この開口部５４ａは、第３導電層６３上におけるビーム部固定端側に位置するように形成される。そして、ニッケル（Ｎｉ）にカーボンナノチューブが分散されて混入した導電性金属をこの開口部５４ａ内で露出する第３導電層６３上に電気めっきすることにより、図５（ａ）に示すように、第４導電層６４が形成される。この第４導電層６４がコンタクトプローブ１のコンタクト部２における炭素複合めっき層２２となる。
【００６７】
次に、第２レジスト層５２、第３レジスト層５３及び第４レジスト層５４の全てを完全に除去し、図５（ｂ）に示すように、犠牲層７１、第２導電層６２、第３導電層６３、そして、第４導電層６４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することにより、第５レジスト層５５を部分的に除去して開口部５５ａを形成する。この開口部５５ａは、第３導電層６３上におけるビーム部自由端側で第４導電層６４の側面が露出する位置に形成される。この開口部５５ａ内で露出する第３導電層６３上にロジウム（Ｒｈ）を電気めっきすることにより、図５（ｃ）に示すように、第５導電層６５が形成される。この第５導電層６５がコンタクトプローブ１のコンタクト部２における金属めっき層２３となる。
【００６８】
第５導電層６５が形成された後は、図５（ｄ）に示すように、第５レジスト層５５と共に、第４導電層６４と第５導電層６５とを研磨して、第４導電層６４と第５導電層６５の端面を平坦にする。そして、図５（ｅ）に示すように、第５レジスト層５５を全て除去し、犠牲層７１及び犠牲膜４１を全て除去することにより、コンタクトプローブ１が得られる。
【００６９】
カーボンナノチューブは、高強度で、電気抵抗が低く、熱伝導性に優れるため、カーボンナノチューブを分散させた導電性金属によって形成される炭素複合めっき層２２も、このような耐摩耗性に優れ、接触抵抗が小さく、しかも、撥水性にも優れる特性を有する。従って、本実施の形態では、コンタクトプローブ１は、カーボンナノチューブが分散された導電性金属を用いて炭素複合めっき層２２を形成しているので、コンタクト部２の耐摩耗性を向上でき、しかも、接触抵抗も小さくできる。このように、本実施の形態に係るコンタクトプローブ１は、検査対象物１０２と接触する部分が、接触抵抗が小さく、しかも、耐摩耗性にも優れる炭素複合めっき層２２により形成されているので、寿命が長くなり、安定した電気的特性検査を行うことができる。
【００７０】
特に、本実施の形態のコンタクトプローブ１は、片持ち梁構造であることから、オーバードライブ時にビーム部３を大きく弾性変形させると、コンタクト部２の検査対象物１０２との対向面におけるビーム部固定端側の角部が検査対象物１０２に接触する。従って、このように大きくオーバードライブを行う場合に検査対象物１０２と接触する部分となるコンタクト部２の検査対象物との対向面におけるビーム部固定端側の角部を含む領域に炭素複合めっき層２２を形成することにより、コンタクト部２を検査対象物１０２に繰り返し接触させても、安定した電気的特性検査を行うことができる。また、カーボンナノチューブは、撥水性にも優れるため、炭素複合めっき層２２は、オーバードライブにより、検査対象物の表面を削ったときに生ずる削り屑が付着し難くなる。
【００７１】
なお、コンタクト部２の検査対象物との対向面の形状は、図７に示す実施の形態２のように、円形にすることもできるし、図８に示す実施の形態３のように矩形に形成することもできる。図７に示すコンタクト部２は、円形の上記対向面におけるビーム部固定端側で、円形のほぼ１／３の領域に、炭素複合めっき層２２を形成し、残りの領域を金属めっき層２３としている。図８に示すコンタクト部２は、矩形の上記対向面におけるビーム部固定端側の略１／３の領域に、炭素複合めっき層２２を形成し、残りの領域を金属めっき層２３としている。
【００７２】
特に、コンタクト部２の上記対向面を円形とする場合には、ビーム部３が幅方向のどちらかに傾いて電極パッド１２１に接触しても、コンタクト部２の上記対向面の周縁部が曲線となるので、確実にコンタクト部２の縁部を電極パッド１２１に接触させることができる。
【００７３】
さらに、コンタクト部２は、図９に示す実施の形態４のように、ホームベース型の上記対向面のビーム部固定端側の端部とビーム部自由端側の端部とに炭素複合めっき層２２を形成し、これら炭素複合めっき層２２の間の領域に金属めっき層２３を形成するようにしてもよい。また、図１０に示す実施の形態５のように、円形の上記対向面のビーム部固定端側の端部とビーム部自由端側の端部とに炭素複合めっき層２２を形成し、これら炭素複合めっき層２２の間の領域に金属めっき層２３を形成してもよい。また、図１１に示す実施の形態６のように、矩形の上記対向面のビーム部固定端側の端部とビーム部自由端側の端部とに炭素複合めっき層２２を形成し、これら炭素複合めっき層２２の間の領域に金属めっき層２３を形成してもよい。
【００７４】
片持ち梁構造のコンタクトプローブ１は、オーバードライブ時にビーム部３の弾性変形量が少ない場合には、コンタクト部２の上記対向面の略全面が検査対象物１０２と接触し、主に、上記対向面のビーム部自由端側の端部が検査対象物１０２に優先して接触することになる。従って、コンタクト部２のビーム部固定端側の端部とビーム部自由端側の端部とに炭素複合めっき層２２を形成することにより、オーバードライブ時のビーム部の弾性変形量が少なくても、コンタクト部２の上記対向面の略全面を検査対象物１０２に繰り返し接触させたとき、優先して接触されるコンタクト部のビーム部自由端側の周縁部を含む領域は、耐摩耗性に優れ、接触抵抗が小さく、しかも、撥水性にも優れる炭素複合めっき層２２により形成されているため、安定した電気的特性検査を行うことができる。
【００７５】
しかも、オーバードライブ時にビーム部３の弾性変形量が少ない場合でも、コンタクト部２における上記対向面のビーム部固定端側に削り屑が付着しやすいが、上記対向面のビーム部固定端側の端部にも炭素複合めっき層２２が形成されているので、削り屑の付着が抑制される。
【００７６】
また、コンタクト部２は、図１２に示す実施の形態７のように、ビーム部３に矩形のコンタクトベース層２１を形成した後、このコンタクトベース層２１の上面であって、ビーム部固定端側の端部近くに、円柱状の突起を形成して炭素複合めっき層２２を形成するようにしてもよい。この場合、コンタクトベース層２１から突出させた炭素複合めっき層２２がカーボン構造体を含む領域となる。このように突起状の炭素複合めっき層２２を形成することにより、検査対象物への接触面積を小さくでき、しかも、検査対象物と接触する部分が、接触抵抗が小さく、耐摩耗性も良好になるので、安定した電気的特性検査を行うことができる。
【００７７】
また、コンタクト部２は、図１３に示す実施の形態８のように、ビーム部３にホームベース型のコンタクトベース層２１を形成した後、このコンタクトベース層２１の検査対象物との対向面を含むビーム部固定端側の端部を覆い、この端部に隣接するビーム部３上の一部に、厚みの薄い炭素複合めっき層２２を形成するようにしてもよい。この場合、コンタクトベース層２１のビーム部固定端側の端部を覆う炭素複合めっき層２２がカーボン構造体を含む領域となる。このようにコンタクトベース層２１の端部を覆う炭素複合めっき層２２を形成することにより、検査対象物への接触面積を小さくでき、しかも、検査対象物と接触する部分が、接触抵抗が小さく、耐摩耗性も良好になるので、安定した電気的特性検査を行うことができる。
【００７８】
なお、上記実施の形態では、カーボン構造体として、カーボンナノチューブを用いたが、これに限定されない。例えば、カーボンナノチューブと同じカーボンナノ構造体であるフラーレンを用いることもできるし、カーボンブラックを用いることもできる。フラーレンは、カーボンナノチューブと略同等の耐摩耗性と導電性を得ることができる。
【００７９】
さらに、上記実施の形態では、コンタクト部における検査対象物との対向面の一部分にカーボンナノチューブが混合された金属導電性材料を用いた炭素複合めっき層を形成した。本発明はこれに限らずコンタクト部の上記対向面の全面をカーボン構造体を含む炭素複合めっき層により形成してもよい。さらに、コンタクトベースもニッケル（Ｎｉ）にカーボン構造体が混合されためっき層とすることもできる。このようにコンタクト部の全てをカーボン構造体が分散された炭素複合めっき層により形成することで、導電性がさらによくなり、許容電流を向上できる。また、ビーム部もカーボン構造体が分散された炭素複合めっき層により形成することで、導電性がさらによくなり、許容電流を向上できる。
【００８０】
また、上記実施の形態では、金属導電性材料にカーボンナノチューブを混合させて電気めっきを行うことにより、炭素複合めっき層を形成した。本発明におけるコンタクト部におけるカーボンナノチューブを含む領域は、これに限定されない。例えば、コンタクトベース部をニッケルなどの導電性金属で形成し、このコンタクトベース部上に化学的気相成長法（ＣＶＤ法）により、炭素を含むガスと金属触媒となるコンタクトベース部を構成する金属とを高温状態で化学反応させてカーボンナノチューブを形成することにより、上記領域が形成される。この場合、カーボンナノチューブは、コンタクトベースの端面から検査対象物に向かって成長させることができるので、配向性を有するようにカーボンナノチューブをコンタクトベース部に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態によるプローブカード１１０を含むプローブ装置１００の概略構成の一例を示した図であり、プローブ装置１００の内部の様子が示されている。
【図２】図１のプローブ装置１００におけるプローブカード１１０の構成例を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るコンタクトプローブの側面図である。
【図４】実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図である。
【図５】実施の形態に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図４（ｆ）の続きを示している。
【図６】本発明の実施の形態１に係るコンタクトプローブにおけるコンタクト部が形成された部分の拡大部分平面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るコンタクトプローブにおけるコンタクト部が形成された部分の拡大部分平面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係るコンタクトプローブにおけるコンタクト部が形成された部分の拡大部分平面図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係るコンタクトプローブにおけるコンタクト部が形成された部分の拡大部分平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係るコンタクトプローブにおけるコンタクト部が形成された部分の拡大部分平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係るコンタクトプローブにおけるコンタクト部が形成された部分の拡大部分平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態７に係るコンタクトプローブであって、（ａ）はコンタクトプローブの部分側面図を示し、（ｂ）は、コンタクトプローブの部分平面図を示している。
【図１３】本発明の実施の形態８に係るコンタクトプローブであって、（ａ）はコンタクトプローブの部分側面図を示し、（ｂ）は、コンタクトプローブの部分平面図を示している。
【符号の説明】
【００８２】
１    コンタクトプローブ
２    コンタクト部
２１  コンタクトベース層
２２  炭素複合めっき層
２３  金属めっき層
３    ビーム部
３１  基板固定部
３２  弾性変形部
１１  基板
４１  犠牲膜
５１  第１レジスト層
５２  第２レジスト層
５３  第３レジスト層
５３ａ  開口部
５４  第４レジスト層
５４ａ  開口部
５５  第５レジスト層
５５ａ  開口部
６１  第１導電層
６２  第２導電層
６３  第３導電層
６４  炭素複合めっき層
６５  第４導電層
７１  第１犠牲層
１００  プローブ装置
１０２  検査対象物
１２１  電極パッド
１０３  可動ステージ
１０４  駆動装置
１０５  筐体
１０６  メイン基板
１６１  外部端子
１６２  コネクタ
１０７  プローブ基板
１０８  連結部材
１１０  プローブカード
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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