(57)【要約】【課題】小型で、高性能なプローブ、プローブカード、及びプローブの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様にかかるプローブ２２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２０に設けられるプローブ２２であって、プローブカード２０の配線基板２１と接続される接続部３４と、対象物の電極パッド１２と接触する接触部３１と、接続部３４から接触部３１まで延在して設けられ、接触部３１を支持するアームを有するアーム部３２と、を備え、アーム部３２が、接続部３４に対して回転可能に支持され、互いに異なる角度で設けられた１対の第１アーム３２１と、１対の第１アーム３２１に対応して設けられ、互いに異なる角度で設けられた１対の第２アーム３２２と、第１アーム３２１と接続部３４との角度、第１アーム３２１と第２アーム３２２との角度、及び第２アーム３２２と接触部３１との角度を変化するヒンジ部３３を備えるものである。【選択図】  図２
2010071760.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、
前記接続部から前記接触部まで延在して設けられ、前記接触部を支持するアームを有するアーム部と、を備え、
前記アーム部が、
前記接続部に対して回転可能に支持された１対の第１アームであって、互いに異なる角度で設けられた１対の第１アームと、
前記１対の第１アームに対応して設けられた１対の第２アームであって、互いに異なる角度で設けられた１対の第２アームと、
前記第１アームと前記接続部との角度、前記第１アームと前記第２アームとの角度、及び前記第２アームと前記接触部との角度を変化するヒンジ部を備えたプローブ。
【請求項２】
前記接触部を電極パッドに押し付けるためのバネ部をさらに備える請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
前記バネ部が前記接続部と前記アーム部との間に設けられている請求項２に記載のプローブ。
【請求項４】
前記バネ部が、前記１対の第１アームの間、又は前記１対の第２アームの間に設けられている請求項２又は３に記載のプローブ。
【請求項５】
前記１対の第１アームの間、又は前記１対の第２アームの間に設けられた前記バネ部が、前記接触部に接するように設けられている請求項４に記載のプローブ。
【請求項６】
前記バネ部が導電性材料によって形成されている請求項２乃至５のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項７】
外部から信号が入力されるメイン基板と、複数のプローブが設けられ、前記メイン基板と導通する配線基板とを備えたプローブカードであって、
前記プローブが、
前記配線基板に固定された接続部と、
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接触部まで延在して設けられ、前記接触部を支持するアームを有するアーム部と、を備え、
前記アーム部が、
前記接続部に対して回転可能に支持された１対の第１アームであって、互いに異なる角度で設けられた１対の第１アームと、
前記１対の第１アームに対応して設けられた１対の第２アームであって、互いに異なる角度で設けられた１対の第２アームと、
前記第１アームと前記接続部との角度、前記第１アームと前記第２アームとの角度、及び前記第２アームと前記接触部との角度を変化するヒンジ部を備えたプローブカード。
【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】
半導体基板に形成されたチップ状の半導体装置では、半導体チップの実装前に電気的な検査を行う。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ているプローブカード（プローブボード）が用いられる。具体的には、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る。そして、プローブを介して半導体装置に通電し電気特性検査（プロービング）を行っている。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、スプリング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１１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、剛性、及び弾性などが要求される。すなわち、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、押し付けた際に変形しないための剛性が要求される。このように、プローブ２２に弾性を持たせることで、電極パッド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。プローブが変形した際の弾性力によって、電極パッドとの接触性を向上することができる。また、オーバードライブで押し付けた際に、プローブが変形しないように、剛性が要求される。これにより、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できる。
【０００５】
さらに、特許文献１のプローブには、接触部を電極パッド１２の表面に接触させた際に、電極パッド１２に形成されている表面酸化膜を削り取ることができるように、先端に突起部が設けられている。このようにすることで、絶縁性の表面酸化膜を削り取るスクラブ効果を得ることができ、電極パッド１２との接触性を向上することができる。
【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）。すなわち、フォトリソグラフィー法を用いて導電層や犠牲層を形成していくことで、所望の形状のプローブが得られる。具体的には、所望のパターン形状を有する導電層、及び犠牲層を積層していき、犠牲層を除去する。こうすることで、犠牲基板からプローブが取り外され、プローブが完成する。
【０００７】
【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】
【０００８】
上記のように半導体装置の高集積化が進むにつれて、プローブを小型化する必要が生じている。すなわち、図１１に示すように配線基板２１の主面に平行な方向の長さである、フレーム長をより短くする必要がある。しかしながら、フレーム長が短くなると、オーバードライブで押し付けた場合に、弾性限界を越えて塑性変形を起こしやすい。このように、プローブを小型化する場合、オーバードライブ量（ＯＤ量）が制限されるので、接触性の低下が懸念される。
【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り、小型で、高性能なプローブ、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の態様にかかるプローブは、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、前記接続部から前記接触部まで延在して設けられ、前記接触部を支持するアームを有するアーム部と、を備え、前記アーム部が、前記接続部に対して回転可能に支持された１対の第１アームであって、互いに異なる角度で設けられた１対の第１アームと、前記１対の第１アームに対応して設けられた１対の第２アームであって、互いに異なる角度で設けられた１対の第２アームと、前記第１アームと前記接続部との角度、前記第１アームと前記第２アームとの角度、及び前記第２アームと前記接触部との角度を変化するヒンジ部を備えるものである。これにより、オーバードライブで電極パッドに押し付けた場合でも、プローブの変形を防ぐことができる。よって、プローブを小型化した場合でも、耐久性を向上することができ、繰り返し検査を確実に行うことができる。
【００１１】
本発明の第２の態様にかかるプローブは、上記のプローブであって、前記接触部を電極パッドに押し付けるためのバネ部をさらに備えるものである。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。
【００１２】
本発明の第３の態様にかかるプローブは、上記のプローブであって、前記バネ部が前記接続部と前記アーム部との間に設けられているものである。これにより、電極パッドに対して、プローブをさらに確実に接触させることができる。
【００１３】
本発明の第４の態様にかかるプローブは、上記のプローブであって、前記バネ部が、前記１対の第１アームの間、又は前記１対の第２アームの間に設けられているものである。これにより、電極パッドに対して、プローブをさらに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は、上記のプローブであって、前記１対の第１アームの間、又は前記１対の第２アームの間に設けられた前記バネ部が、前記接触部に接するように設けられているものである。これにより、電極パッドに対して、プローブをさらに確実に接触させることができる。
【００１５】
本発明の第６の態様にかかるプローブは、上記のプローブであって、前記バネ部が導電性材料によって形成されているものである。これにより、導電性を向上することができる。
【００１６】
本発明の第７の態様にかかるプローブカードは、外部から信号が入力されるメイン基板と、複数のプローブが設けられ、前記メイン基板と導通する配線基板とを備えたプローブカードであって、前記プローブが、前記配線基板に固定された接続部と、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接触部まで延在して設けられ、前記接触部を支持するアームを有するアーム部と、を備え、前記アーム部が、前記接続部に対して回転可能に支持された１対の第１アームであって、互いに異なる角度で設けられた１対の第１アームと、前記１対の第１アームに対応して設けられた１対の第２アームであって、互いに異なる角度で設けられた１対の第２アームと、前記第１アームと前記接続部との角度、前記第１アームと前記第２アームとの角度、及び前記第２アームと前記接触部との角度を変化するヒンジ部を備えたものである。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】
【００１７】
本発明によれば、小型で、高性能なプローブ、及びプローブカードを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
実施の形態１．
まず、本実施の形態に係るプローブ（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２６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。
【００２０】
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。補強板２６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２７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２７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。
【００２１】
次に、プローブ２２の構成について、図２を用いて説明する。図２は、実施の形態１に係るプローブ２２の構成を模式的に示す側面図である。プローブ２２は、接触部３１と、アーム部３２と、ヒンジ部３３と、接続部３４と、バネ部３５とを有している。また、接触部３１は、先端チップ３１ａと、先端チップ３１ａを支持する支持部３１ｂとを備えている。アーム部３２は、第１アーム３２１と、第２アーム３２２とを有している。なお、図２では、上側が配線基板２１側になっており、下側が検査対象物である半導体チップの電極パッド１２側になっている。したがって、接触部３１が電極パッド１２側に突出して配置され、接続部３４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。
【００２２】
プローブ２２の下端には、電極パッド１２と接触する接触部３１が設けられている。接触部３１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３１では、先端チップ３１ａが支持部３１ｂから突出している。先端チップ３１ａの先端は尖っている。
【００２３】
接触部３１は、アーム部３２に支持されている。すなわち、アーム部３２は、接触部３１を支持するアームを有している。そして、アーム部３２は、接続部３４に支持されている。アーム部３２の接触部３１側と反対側の端部が接続部３４に連結されている。すなわち、アーム部３２は、接続部３４から接触部３１まで延在して設けられている。アーム部３２の詳細については後述する。接続部３４は、配線基板２１と接続される部分であり、プローブ２２の上端に設けられている。すなわち、接続部３４は配線基板２１に固定される台座部分となり、アーム部３２などを支持する。
【００２４】
接続部３４は、横方向に延びている。すなわち、配線基板２１の主面と平行な方向に沿って設けられている。接続部３４は、バンプ３４ａを有している。バンプ３４ａは、接続部３４と異なる材料によって形成されている。バンプ３４ａは、例えば、接続部３４の中央部分に設けられ、配線基板２１側に露出している。バンプ３４ａは、はんだ等によって、配線基板２１の配線と電気的に接続される。なお、バンプ３４ａは、接続部３４から配線基板２１側に突出していてもよい。
【００２５】
接続部３４には、ヒンジ機構を有するヒンジ部３３が設けられている。ヒンジ部３３は、接続部３４の２個所に設けられている。ここでは、横方向における接続部３４の両端にヒンジ部３３が配設されている。ヒンジ部３３は、回転軸を有し、アーム部３２の第１アーム３２１を回転可能に支持している。接続部３４は、第１アーム３２１にヒンジ部３３を介して接続されている。すなわち、１対の第１アーム３２１のそれぞれは、ヒンジ部３３を介して接続部３４に連結されている。従って、第１アーム３２１と接続部３４との間の角度が変化する。
【００２６】
第１アーム３２１は、側面視で交差するように配置されている。すなわち、１対の第１アーム３２１は、側面視でＸ字型に配置されている。そして、接続部３４側の端部から他方の端部に向かうにつれて、１対の第１アーム３２１間の距離が変化している。１対の第１アーム３２１が最も近接する位置がアームの中央付近にあり、両端に向かうにつれて、１対の第１アーム３２１間の距離が離れていく。すなわち、１対の第１アーム３２１は、互いに異なる角度で設けられている。
【００２７】
第１アーム３２１の接続部３４側と反対側の端部には、ヒンジ機構を有するヒンジ部３３が設けられている。ヒンジ部３３は、１対の第１アーム３２１のそれぞれに設けられている。ヒンジ部３３は、回転軸を有し、第２アーム３２２を回転可能に支持している。第２アーム３２２は、第１アーム３２１にヒンジ部３３を介して接続されている。１対の第１アーム３２１に対応して１対の第２アーム３２２が設けられている。すなわち、１対の第２アーム３２２のそれぞれは、ヒンジ部３３を介して１対の第１アーム３２１のそれぞれに連結されている。従って、第２アーム３２２と第１アーム３２１との間の角度が変化する。
【００２８】
また、第２アーム３２２の第１アーム３２１側と反対側の端部には、ヒンジ機構を有するヒンジ部３３が設けられている。ヒンジ部３３は、１対の第２アーム３２２のそれぞれに設けられている。ヒンジ部３３は、回転軸を有し、接触部３１を回転可能に支持している。接触部３１は、第２アーム３２２にヒンジ部３３を介して接続されている。すなわち、１対の第２アーム３２２のそれぞれは、ヒンジ部３３を介して接触部３１の支持部３１ｂに連結されている。従って、第２アーム３２２と接触部３１との間の角度が変化する。
【００２９】
１対の第２アーム３２２は、１対の第１アームに対応して設けられている。そして、第１アーム３２１側の端部から接触部３１側の端部に向かうにつれて、１対の第２アーム３２２間の距離が変化している。１対の第２アーム３２２が最も離れる位置がアームの第１アーム３２１側の端部にあり、接触部３１側の端部に向かうにつれて、１対の第１アーム３２１間の距離が近づいていく。すなわち、１対の第２アーム３２２は、互いに異なる角度で設けられている。また、６つのヒンジ部３３の回転軸は平行（紙面と垂直方向）になっている。
【００３０】
さらに、アーム部３２にはバネ部３５が接続されている。バネ部３５はＣ字型に形成されている。バネ部３５は、アーム部３２と接続部３４の間に設けられている。すなわち、バネ部３５の一端が接続部３４に固定され、他端がアーム部３２に固定されている。ここでは、アーム部３２に対するバネ部３５の取り付け位置は、第１アーム３２１と第２アーム３２２との連結部になっている。そして、２つのＣ字型のバネ部３５が設けられている。このように、Ｃ字型に屈曲したバネ部３５を設けることで、接触部３１が電極パッド１２に付勢される。バネ部３５は、接続部３４やアーム部３２と同様に導電性の金属材料を用いることができる。バネ部３５に導電性材料を用いることで、バネ部３５を介してアーム部３２と接続部３４とが導通する。このため、導電性を向上することができる。なお、十分な導電性を確保できる場合は、バネ部３５を絶縁性材料によって形成してもよい。例えば、バネ部３５として樹脂材料などを用いることができる。
【００３１】
次に、上記のプローブ２２を電極パッド１２に押し付けている様子について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態１に係るプローブ２２を電極パッド１２に押し付けている様子を模式的に示す側面図である。図３（ａ）は、プローブ２２が電極パッド１２に接触した瞬間の様子を示し、図３（ｂ）は、オーバードライブによって押し付けた様子を示している。すなわち、図３（ａ）に示す状態から、プローブ２２を矢印の方向に移動すると、図３（ｂ）に示す状態となる。図３では、図２で示したプローブ２２の構成を適宜、簡略化して図示している。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、アーム部３２が接続部３４から接触部３１まで延在して設けられている。アーム部３２は、１対の第１アーム３２１と、１対の第２アーム３２２と、ヒンジ部３３とを備えている。１対の第１アーム３２１は、互いに異なる角度で設けられている。同様に、１対の第２アーム３２２は、同様に互いに異なる角度で設けられている。ここでは、１対の第１アーム３２１が交差するように設けられており、アーム部３２がマジックハンド状に配置されている。そして、各アームの両端には、ヒンジ部３３が設けられている。すなわち、ヒンジ部３３は、第１アーム３２１と接続部３４との交点、第１アーム３２１と第２アーム３２２との交点、及び第２アーム３２２と接触部３１との交点にそれぞれ設けられている。従って、第１アーム３２１と接続部３４との角度、第１アーム３２１と第２アーム３２２との角度、及び第２アーム３２２と接触部３１との角度を変化する６つのヒンジ部３３が配置されている。また、接触部３１と電極パッド１２とが正対している。すなわち、電極パッド１２の表面に垂直な方向に、接触部３１が延在している。
【００３３】
図３（ａ）に示す状態から、プローブ２２を矢印方向に移動すると、支持部３１ｂと電極パッド１２とがさらに接近して、オーバードライブで押し付けられる。すると、ヒンジ部３３によって第２アーム３２２が回転する。すなわち、ヒンジ部３３を回転中心として、第２アーム３２２と接触部３１との間の角度が変化し、第２アーム３２２の第１アーム３２１側の端部が支持部３１ｂに近づく。これにより、１対の第２アーム３２２間の角度が大きくなり、第２アーム３２２の第１アーム３２１側の端部間の距離が広がる。
【００３４】
すなわち、第２アーム３２２と第１アーム３２１との交点に設けられた一方のヒンジ部３３と他方のヒンジ部３３との間の距離が広がる。このとき、このヒンジ部３３を回転中心として、第２アーム３２２と第１アーム３２１との間の角度が変化する。また、第１アーム３２１の第２アーム３２２側の端部間の距離が広がる。すると、第１アーム３２１と接続部３４との交点に設けられたヒンジ部３３によって、第１アーム３２１が回転する。すなわち、ヒンジ部３３を回転中心として、第１アーム３２１と接続部３４との間の角度が変化し、第１アーム３２１の第２アーム３２２側の端部が接続部３４に近づく。
【００３５】
これにより、図３（ｂ）に示すように、第１アーム３２１と第２アーム３２２との交点が、接続部３４に近づく。すると、バネ部３５が縮み、弾性力が発生する。このバネ部３５の弾性力によって、アーム部３２が下方向に付勢される。したがって、接触部３１が電極パッド１２の方向に付勢される。電極パッド１２に対して、接触部３１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。
【００３６】
次に、図４を用いてヒンジ部３３の構成について説明する。図４は、図２に示したプローブ２２の一構成例を示す側面断面図である。図４では、プローブ２２の厚み方向の構成が分かるように、断面の構成が示されている。図４では、図２に示すように、Ａの丸で囲まれた部分が接続部３４の右端のヒンジ部３３に対応し、Ｂの丸で囲まれた部分が接続部３４の左端のヒンジ部３３に対応し、Ｃの丸で囲まれた部分が第１アーム３２１の交差部に対応し、Ｄの丸で囲まれた部分が第１アーム３２１と第２アーム３２２との間のヒンジ部３３に対応し、Ｅの丸で囲まれた部分が接触部３１の右端のヒンジ部３３に対応し、Ｆの丸で囲まれた部分が先端チップ３１ａに対応している。
【００３７】
図４に示すように、プローブ２２は、最下構造層４０、下構造層４１、中間構造層４２、上構造層４３、最上構造層４４の５層構造を有している。すなわち、最下構造層４０の上に下構造層４１が形成され、下構造層４１の上に中間構造層４２が形成されている。そして、中間構造層４２の上に上構造層４３が形成され、さらに、上構造層４３の上に最上構造層４４が形成されている。中間構造層４２の上面は上構造層４３の下面と接触し、下面は下構造層４１の上面と接触している。また、下構造層４１の下面は最下構造層４０の上面と接触し、上構造層４３の上面は最上構造層４４の下面と接触している。最下構造層４０、下構造層４１、中間構造層４２、上構造層４３、及び最上構造層４４は、例えば、ニッケルコバルト（ＮｉＣｏ）などの導電性の金属材料によって形成されている。したがって、最下構造層４０、下構造層４１、中間構造層４２、上構造層４３、及び最上構造層４４は導通する。
【００３８】
ここでは、接続部３４、接触部３１、及びバネ部３５は、中間構造層４２によって形成されている。図４に示すように、Ｆ部では、先端チップ３１ａが設けられている。先端チップ３１ａは、例えば、パラジウムコバルト（ＰｄＣｏ）によって形成されている。また、支持部３１ｂは、下構造層４１と中間構造層４２とが積層された部分を有している。先端チップ３１ａの一部は下構造層４１と中間構造層４２との間に配置されている。これにより、先端チップ３１ａと支持部３１ｂとが固定され、導通する。先端チップ３１ａは下構造層４１、及び中間構造層４２から、電極パッド１２側にはみ出している。また、支持部３１ｂは中間構造層４２の単層からなる部分を有している。
【００３９】
そして、アーム部３２が下構造層４１及び上構造層４３によって形成されている。すなわち、１対の第１アーム３２１の一方のアームが下構造層４１によって形成され、他方のアームが上構造層４３によって形成されている。同様に、１対の第２アーム３２２の一方のアームが下構造層４１、他方のアームが上構造層４３によってそれぞれ形成されている。そして、下構造層４１によって形成された第１アーム３２１には、上構造層４３によって形成された第２アーム３２２が連結される。同様に、上構造層４３によって形成された第１アーム３２１には、下構造層４１によって形成された第２アーム３２２が連結される。従って、図４のＣ部のように、第１アーム３２１の交差部では、下構造層４１で形成された一方のアームと、上構造層４３で形成された他方のアームとが、隙間を介して交差する。
【００４０】
図４のＡ部に示す、接続部３４の右端のヒンジ部３３を例として、詳細に説明する。図４のＡ部において、ヒンジ部３３には、軸部５０が形成されている。軸部５０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。Ａ部では、軸部５０は、例えば中間構造層４２及び最上構造層４４の間に配置されている。すなわち、上構造層４３によって軸部５０が形成されている。軸部５０の上面が最上構造層４４に固定され、下面が接続部３４となる中間構造層４２に固定される。
【００４１】
軸部５０の周りには、第１アーム３２１となる回転部が設けられている。回転部は、軸部５０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５０よりも大きく形成されている。したがって、回転部は、軸部５０を囲むように、軸部５０の側面全周に設けられている。
【００４２】
回転部の上側には、最上構造層４４が配置され、下側には中間構造層４２が配置されている。ヒンジ部３３において、軸部５０の上下両側には、軸部５０よりも大きい中間構造層４２、最上構造層４４が設けられている。よって、回転部が軸部５０から抜けることがない。また、回転部は、軸部５０よりも薄い上構造層４３によって形成されている。したがって、回転部と上下には隙間が生じている。すなわち、回転部と最上構造層４４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、回転部と中間構造層４２とは固定されておらず、その間に隙間が形成されている。したがって、回転部が軸部５０を回転中心として回転する。これにより、ヒンジ部３３によって第１アーム３２１が接続部３４に対して回転可能に支持される。軸部５０、及び回転部は、導電性材料によって形成されている。軸部５０、及び回転部としては、中間構造層４２などと同様に、ニッケルコバルト（ＮｉＣｏ）などの金属材料を用いることができる。
【００４３】
同様に、図４のＥ部に示すように、支持部３１ｂの右端のヒンジ部３３では、上構造層４３によって軸部５０が形成されている。軸部５０の上面が最上構造層４４に固定され、下面が支持部３１ｂとなる中間構造層４２に固定される。第２アーム３２２となる回転部は、軸部５０より薄い上構造層４３によって形成され、軸部５０を挿入するための貫通孔が設けられている。これにより、ヒンジ部３３によって第２アーム３２２が支持部３１ｂに対して回転可能に支持される。
【００４４】
また、図４のＢ部に示すように、接続部３４の左端のヒンジ部３３では、下構造層４１によって軸部５０が形成されている。軸部５０の上面が接続部３４となる中間構造層４２に固定され、下面が最下構造層４０に固定される。第１アーム３２１となる回転部は、軸部５０より薄い下構造層４１によって形成され、軸部５０を挿入するための貫通孔が設けられている。これにより、ヒンジ部３３によって第１アーム３２１が接続部３４に対して回転可能に支持される。
【００４５】
次に、図４のＤ部に示す、第１アーム３２１と第２アーム３２２との間の連結部について説明する。すなわち、下構造層４１で形成された第１アーム３２１と上構造層４３で形成された第２アーム３２２との間のヒンジ部３３では、上構造層４３によって軸部５０が形成されている。軸部５０の上面が最上構造層４４に固定されている。そして、軸部５０の下面が中間構造層４２に固定され、この中間構造層４２の下面が第１アームとなる下構造層４１に固定されている。第２アーム３２２となる回転部は、軸部５０より薄い上構造層４３によって形成され、軸部５０を挿入するための貫通孔が設けられている。これにより、ヒンジ部３３によって第２アーム３２２が第１アーム３２１に対して回転可能に支持される。
【００４６】
なお、図４は、図２に示したプローブ２２の断面構成の一例を示すものであり、プローブの断面構成はこれに限定されるものではない。例えば、図４のＡ部において、接続部３４となる中間構造層４２側に貫通孔を設け、中間構造層４２で形成された軸部５０の上面を第１アーム３２１となる上構造層４３、下面を下構造層４１によってそれぞれ固定してもよい。また、図４のＢ部においても、接続部３４となる中間構造層４２側に貫通孔を設け、中間構造層４２で形成された軸部５０の上面を上構造層４３、下面を第１アーム３２１となる下構造層４１によってそれぞれ固定してもよい。この場合、貫通孔の設けられた接続部３４に対して、軸部５０と軸部５０の上下に固定された構造層とが回転する。同様に、支持部３１ｂの両端に貫通孔を設け、中間構造層４２で形成された軸部５０を上構造層４３と下構造層４１とによって固定して、第２アーム３２２を回転可動に支持してもよい。このような構成により、最下構造層４０が不要となるため、４層構造を有するプローブ２２を形成できる。
【００４７】
次に、プローブ２２の製造方法について、説明する。プローブ２２の製造工程において各層のパターンは、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。
【００４８】
例えば、図４のＢ部に示すヒンジ部３３では、Ｓｉウエハなどからなる犠牲基板の全面に銅（Ｃｕ）からなる第１犠牲層を形成する。そして、この第１犠牲層を研磨して平坦化した後、この上に、最下構造層４０のパターンを形成する。次に、最下構造層４０が形成されていない領域に第２犠牲層を形成する。そして、表面を研磨して平坦化する。これにより、第２犠牲層の高さが最下構造層４０と一致し、第２犠牲層と最下構造層４０との上面が略同じ高さになる。そして、最下構造層４０の上に軸部５０を形成した後、第３犠牲層を形成する。第３犠牲層は、円形状の軸部５０の側面に形成され、さらに軸部５０の側面から最下構造層４０上まで延在して形成されている。
【００４９】
続いて、この上から、下構造層４１のパターンを形成する。そして、第４犠牲層を下構造層４１が形成されていない領域に形成する。そして、表面を研磨して平坦化する。これにより、第４犠牲層の高さが下構造層４１と一致し、第４犠牲層と下構造層４１との上面が略同じ高さになる。次に、軸部５０の上を除くヒンジ部３３に第５犠牲層を形成する。第５犠牲層は軸部５０周辺の下構造層４１を覆うように形成されている。その後、中間構造層４２のパターンを形成する。
【００５０】
以降、同様な方法により、各層を積層していく。最後に、全ての犠牲層を除去することによって、プローブ２２が完成する。すなわち、犠牲基板に形成されている複数のプローブ２２が取り外され、複数のプローブ２２が一度に生産される。そして、プローブ２２を配線基板２１に実装する。すなわち、プローブ２２のバンプ３４ａを配線基板２１の配線パターンにはんだ付けする。これにより、配線基板２１の配線と、プローブ２２とが接続する。
【００５１】
このように、本実施の形態では、ヒンジ部３３に回転可能に支持された複数のアームをマジックハンド状に配設する。こうすることで、アーム部３２のアームが伸縮することにより、接続部３４に対して接触部３１を上下方向に移動させることができる。すなわち、プローブをバネとして用いるために、弾性を持たせる必要がなくなる。このため、フレーム長が短くなり、プローブ２２の小型化を実現することができる。
【００５２】
また、プローブ２２を小型化した場合でも、オーバードライブによるプローブの変形を防ぐことができる。すなわち、オーバードライブ時の荷重は、各アームに分散される。よって、オーバードライブ量（ＯＤ量）を大きくした場合でも、プローブ２２の塑性変形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、繰り返し検査を確実に行うことができる。さらに、アーム部３２を押し付けるバネ部３５が設けられているため、電極パッド１２に対して接触部３１を確実に接触させることができる。これにより、接触性を向上することができ、確実な検査が可能になる。また、接続部３４と接触部３１とは、アーム部３２とバネ部３５を介して導通する。すなわち、１対のアーム及び２つのバネ部３５を介して導通するため、接続部３４から接触部３１への導通ルートが増加する。従って、導電性が向上し、放熱性を向上することができる。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。
【００５３】
実施の形態２．
本実施の形態に係るプローブ２２について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、実施の形態２に係るプローブ２２の構成を模式的に示す側面図である。また、図６は、実施の形態２に係るプローブ２２を電極パッド１２に押し付けている様子を模式的に示す側面図である。図６（ａ）は、プローブ２２が電極パッド１２に接触した瞬間の様子を示し、図６（ｂ）は、オーバードライブによって押し付けた様子を示している。本実施の形態では、実施の形態１と異なる位置にバネ部３５が設けられていて、それ以外の構成については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００５４】
図５において、本実施の形態では、バネ部３５が第１アーム３２１と第２アーム３２２との連結部間に設けられている。ここでは、図５に示すように、第１アーム３２１の第２アーム３２２側端部と、第２アーム３２２の第１アーム３２１側端部との間に２つのバネ部３５が設けられている。すなわち、同じ構造層同士の第１アーム３２１と第２アーム３２２の端部に、これらと同じ構造層で形成されたバネ部３５が接続される。これにより、図６（ａ）の状態から、プローブ２２を矢印方向に移動して図６（ｂ）の状態になると、第２アーム３２２の第１アーム３２１側の端部間の距離、及び第１アーム３２１の第２アーム３２２側の端部間の距離が広がる。すると、バネ部３５が伸び、弾性力が発生する。このバネ部３５の弾性力によって、これら端部間の距離が狭まる方向、すなわち、アーム部３２が下方向に付勢される。したがって、接触部３１が電極パッド１２の方向に付勢される。バネ部３５をこのように設けることにより、電極パッド１２に対してオーバードライブ時に高過重をかけることが可能となり、接触部３１をさらに確実に接触させることができる。また、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００５５】
なお、バネ部３５は、接触部３１を電極パッド１２に対して付勢できるのであれば、いかなる位置に設けられていてもよく、特に限定されるものではない。例えば、バネ部３５が、１対の第１アーム３２１の間、１対の第２アーム３２２の間、又はその両方に設けられていてもよい。また、バネ部３５は、単層構造に限らず、複数の層が積層された積層構造を有していてもよい。
【００５６】
実施の形態３．
本実施の形態に係るプローブ２２の構成について、図７及び図８を用いて説明する。図７は、実施の形態３に係るプローブ２２の構成を模式的に示す側面図である。また、図８は、図７に示したプローブ２２の一構成例を示す側面断面図である。図８（ａ）は図７のVIIIA−VIIIA断面、図８（ｂ）は図７のVIIIB−VIIIB断面、図８（ｃ）は図７のVIIIC−VIIIC断面、図８（ｄ）は図７のVIIID−VIIID断面をそれぞれ示している。以下では、実施の形態１と異なる部分について説明し、実施の形態１と同じ部分については説明を省略する。
【００５７】
図７及び図８において、図２及び図４と同じ構成部分については同一の符号を付し、説明を省略する。本実施の形態のプローブ２２は、図７及び図８に示すように、下構造層４１、中間構造層４２、上構造層４３の３層構造を有している。
【００５８】
接続部３４、接触部３１、及びバネ部３５は、図４に示す実施の形態１と同様、図８（ａ）及び図８（ｃ）に示すように、中間構造層４２によって形成されている。なお、接触部３１について、ここでは先端チップ３１ａが支持部３１ｂと同じ材料によって形成される場合について例示的に図８（ｄ）に示されている。
【００５９】
そして、本実施の形態では、１対の第１アーム３２１の一方のアームが下構造層４１と中間構造層４２とによって形成され、他方のアームが上構造層４３と中間構造層４２とによって形成されている。すなわち、接続部３４側の端部において下構造層４１又は上構造層４３によって形成された第１アーム３２１は、図７及び図８（ｂ）に示すように、第２アーム３２２側の端部付近において下構造層４１又は上構造層４３から中間構造層４２へと層変換されるように形成されている。
【００６０】
中間構造層４２へと層変換されたこの第１アーム３２１に対して、下構造層４１又は上構造層４３によって形成された第２アーム３２２が、ヒンジ部３３によって回転可能に支持される。なお、上記では、第１アーム３２１と第２アーム３２２のうち、第１アーム３２１側を層変換する場合について例示的に示したが、第２アーム３２２側を層変換しても同様に３層構造とすることができる。
【００６１】
このような３層構造のプローブ２２では、図８（ａ）に示すように、全てのヒンジ部３３において、中間構造層４２に貫通孔が設けられ、この貫通孔内に軸部５０が形成される。そして、軸部５０の上面が上構造層４３、下面が下構造層４１に固定される。
【００６２】
具体的には、図８（ａ）の左側に示すヒンジ部３３のように、中間構造層４２と下構造層４１との間を連結するヒンジ部３３では、軸部５０の一方を下構造層４１で固定し、他方を用いられていない上構造層４３によって固定する。これにより、中間構造層４２と下構造層４１との間を回転可能に連結できる。また、図８（ａ）の右側に示すヒンジ部３３のように、中間構造層４２と上構造層４３との間を連結するヒンジ部３３では、軸部５０の一方を上構造層４３で固定し、他方を用いられていない下構造層４１によって固定する。これにより、中間構造層４２と上構造層４３との間を回転可能に連結できる。このようにして、下構造層４１及び上構造層４３が中間構造層４２に対して回転可能に支持される。
【００６３】
また、本実施の形態では、バネ部３５が、アーム部３２と接続部３４の間に加え、第１アーム３２１と第２アーム３２２との連結部間に設けられている。ここでは、図７に示すように、１対の第１アーム３２１の第２アーム３２２側端部間にバネ部３５が設けられている。すなわち、第１アーム３２１の中間構造層４２で形成された部分に、同じ構造層で形成されたバネ部３５が接続されている。バネ部３５をこのように設けることにより、電極パッド１２に対してオーバードライブ時にさらに高過重をかけることが可能となる。従って、接触部３１をさらに確実に接触させることができる。
【００６４】
以上のような構成により、本実施の形態では、最下構造層４０及び最上構造層４４が不要となるため、３層構造を有するプローブ２２を形成できる。
【００６５】
なお、図８（ｄ）では、接触部３１において先端チップ３１ａが支持部３１ｂと同じ材料によって形成される場合について例示的に示したが、これに限定されるものではない。ここで、図９を参照して、本実施の形態の変形例について説明する。図９は、実施の形態３にかかるプローブの別の一構成例を示す側面断面図である。例えば、図９（ｄ）に示すように、図４に示す実施の形態１と同様、先端チップ３１ａを支持部３１ｂと異なる材料によって形成してもよい。この場合、先端チップ３１ａの一部と支持部３１ｂの一部とを、下構造層４１と上構造層４３との間に配置する。これにより、先端チップ３１ａと支持部３１ｂとが固定され、導通する。
【００６６】
また、バネ部３５を接続する構造層は、バネ部３５と同じ構造層に限るものではなく、異なる構造層に接続してもよい。例えば図９（ｂ）に示すように、中間構造層４２で形成されたバネ部３５を、第２アーム３２２の下構造層４１又は上構造層４３とに接続してもよい。この場合、バネ部３５は、図７に示す第１アーム３２１と第２アーム３２２との連結部近傍間において、１対の第２アーム３２２の第１アーム３２１側端部間に設けられる。
【００６７】
なお、第１アーム３２１と第２アーム３２２との連結部間に設けられたバネ部３５を、図７に示すように、支持部３１ｂと接触するように配置することも可能である。ここで、このプローブ２２を電極パッド１２に押し付けている様子について図１０を用いて説明する。図１０は、実施の形態３に係るプローブ２２を電極パッド１２に押し付けている様子を模式的に示す側面図である。図１０（ａ）は、プローブ２２が電極パッド１２に接触した瞬間の様子を示し、図１０（ｂ）は、オーバードライブによって押し付けた様子を示している。
【００６８】
第１アーム３２１と第２アーム３２２との連結部間に設けられたバネ部３５を支持部３１ｂと接触するように配置した場合、図１０（ａ）に示すように、バネ部３５が一対の第２アーム３２２と支持部３１ｂとの間にそれぞれ設けられているかのように機能する。図１０（ａ）の状態から、プローブ２２を矢印方向に移動して図１０（ｂ）の状態になると、第２アーム２３２と支持部３１ｂとの間の角度が変化し、第２アーム３２２の第１アーム３２１側の端部が支持部３１ｂから遠のく。これにより、図１０（ｂ）に示すように、第１アーム３２１と第２アーム３２２との交点が、支持部３１ｂから遠ざかる。すると、これらの間に設けられたバネ部３５が伸び、実施の形態２と同様、弾性力が発生する。このバネ部３５の弾性力によって、支持部３１ｂが下方向に付勢される。したがって、接触部３１が電極パッド１２の方向に付勢される。また、このバネ部３５により、プローブ２２先端の４つの固定点が安定化する。すなわち、このバネ部３５によって、第２アーム３２２と支持部３１ｂとの間の角度や第２アーム３２２と第１アーム３２１との間の角度を安定化させ、固定できる。バネ部３５をこのように設けることにより、これら４つの角度を固定でき、電極パッドに対して、プローブをさらに確実に接触させることができる。さらに、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００６９】
なお、実施の形態１〜３ではＣ字型のバネ部３５を設ける場合について例示的に説明したが、バネ部３５の形状はＣ字型に限られるものではない。例えば、Ｓ字型のバネ部３５を設けてもよい。あるいは、Ｚ字型のバネ部３５を設けてもよい。もちろん、バネ部３５の形状は特に限定されるものではなく、これら以外の形状であってもよい。また、バネ部３５にヒンジ部３３を設けてもよい。
【００７０】
また、上記説明では、第１アーム３２１を交差させて、マジックハンド状にアーム部３２を設ける場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、接続部３４に設けるヒンジ部３３の間隔を狭くして、第１アーム３２１を交差させずに配置して、アーム部３２がパンタグラフ状（６角形状）に設けられていてもよい。また、接続部３４及び支持部３１ｂに設けるヒンジ部３３の間隔をゼロにして同じ位置に配置することで、アーム部３２を菱形に設けてもよい。さらに、アーム部３２の各アームの形状は、棒状のものに限定されるものはなく、途中で屈曲している形状等あらゆる形状のものを用いることができる。
【００７１】
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】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態にかかるプローブカードの構成を模式的に示す側面図である。
【図２】実施の形態１にかかるプローブの構成を示す側面図である。
【図３】図２のプローブを電極パッドに押し付けている様子を模式的に示す側面図である。
【図４】図２のプローブの一構成例を示す側面断面図である。
【図５】実施の形態２にかかるプローブの変形例を示す側面図である。
【図６】図５のプローブを電極パッドに押し付けている様子を模式的に示す側面図である。
【図７】実施の形態３にかかるプローブの変形例を示す側面図である。
【図８】図７のプローブの一構成例を示す側面断面図である。
【図９】実施の形態３にかかるプローブの別の一構成例を示す側面断面図である。
【図１０】図７のプローブを電極パッドに押し付けている様子を模式的に示す側面図である。
【図１１】従来のカンチレバー型のプローブの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  半導体基板
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
２１ａ  ＳＴ基板
２１ｂ  積層基板
２２  プローブ
２３  メイン基板
２４  ＩＣピン
２５  外部端子
２６  補強板
２７  パッド
３１  接触部
３１ａ  先端チップ
３１ｂ  支持部
３２  アーム部
３３  ヒンジ部
３４  接続部
３４ａ  バンプ
３５  バネ部
４０  最下構造層
４１  下構造層
４２  中間構造層
４３  上構造層
４４  最上構造層
５０  軸部
３２１  第１アーム
３２２  第２アーム
【図１】
2010071760.tif 000003
【図２】
2010071760.tif 000004
【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】
2010071760.tif 000010
【図９】
2010071760.tif 000011
【図１０】
2010071760.tif 000012
【図１１】
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