(57)【要約】  プローブ構造体１は、第一面２１と第二面２２とを有し、少なくとも前記第一面２１が絶縁された保持板２と、当該保持板２の第一面２１に、互いに分離した状態で形成された複数の電極３と、当該電極３上に立設されたカーボンナノチューブ構造体４とを備え、前記保持板２には、前記各電極３と対応する貫通孔２４が形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一面と第二面とを有し、少なくとも前記第一面が絶縁された保持板と、
当該保持板の第一面に、互いに分離した状態で形成された複数の電極と、
当該各電極上に立設されたカーボンナノチューブ構造体とを備え、
前記保持板には、前記各電極と対応する貫通孔が形成されているプローブ構造体。
【請求項２】
前記各電極から前記貫通孔を通って前記保持板の第二面側に延びる導通部をさらに備えている請求項１記載のプローブ構造体。
【請求項３】
前記各カーボンナノチューブ構造体の前記各電極から立ち上がる立上り部分よりも、前記各カーボンナノチューブ構造体の中間部分が収束されている請求項１又は２記載のプローブ構造体。
【請求項４】
前記各カーボンナノチューブ構造体は、絶縁性と弾力性とを有する素材からなる保形層により囲繞され、前記各カーボンナノチューブ構造体の先端部が前記保形層の表面から露出している請求項１〜３のいずれか１項に記載のプローブ構造体。
【請求項５】
第一面と第二面とを有し、少なくとも前記第一面が絶縁された保持板の第一面に複数の電極を互いに分離させた状態で形成する電極形成工程と、
前記複数の電極上に触媒を配設する触媒配設工程と、
前記触媒の存在下で複数本のカーボンナノチューブを化学気相成長させてカーボンナノチューブ構造体を前記各電極上に生成するカーボンナノチューブ構造体生成工程と、
前記各電極と対応する貫通孔を前記保持板に形成する貫通孔形成工程とを備えているプローブ構造体の製造方法。
【請求項６】
前記カーボンナノチューブ構造体生成工程において生成された前記各カーボンナノチューブ構造体を、液体にさらした後、乾燥させることにより、前記各カーボンナノチューブ構造体の前記各電極から立ち上がる立上り部分よりも、前記各カーボンナノチューブ構造体の中間部分を収束させる収束工程をさらに備えている請求項５記載のプローブ構造体の製造方法。
【請求項７】
前記各カーボンナノチューブ構造体を囲繞するように流動性を有する充填材料を充填した後、当該充填材料を硬化させて絶縁性と弾力性とを有する保形層を形成する保形層形成工程をさらに備えている請求項５又は６記載のプローブ構造体の製造方法。
【請求項８】
前記保形層形成工程において、前記カーボンナノチューブ構造体を構成する複数本のカーボンナノチューブの間に前記流動性を有する充填材料を充填して硬化させる請求項７記載のプローブ構造体の製造方法。
【請求項９】
前記各カーボンナノチューブ構造体の先端部と、前記保形層の表面とを切除する切除工程をさらに備えている請求項７又は８記載のプローブ構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記保持板に形成された前記貫通孔に導電性を有する材料を充填して、前記電極の設置部から前記保持板の第二面側に延びる導通部を形成する導通部形成工程をさらに備える請求項５〜９のいずれか１項に記載のプローブ構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記貫通孔形成工程で前記保持板に前記貫通孔を形成するとともに、前記導通部形成工程で前記貫通孔に導電性を有する材料を充填して前記導通部を形成した後に、前記電極形成工程で、前記保持板の第一面に前記電極を形成する請求項１０記載のプローブ構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板検査用治具等に使用されるプローブ構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、電子デバイス材料、光学材料、導電性材料、又は生体関連材料等としての使用が期待されている。このカーボンナノチューブを多数本集合させてバルク集合体を形成することが知られている。また、このバルク集合体のサイズをラージスケール化させるとともに、純度、比表面積、導電性、密度、硬度等の特性を向上させるように、触媒を基板上に配置して基板面に複数本のカーボンナノチューブを化学気相成長（ＣＶＤ）させる方法が知られている。この方法において、複数本のカーボンナノチューブを配向成長させることにより得られたカーボンナノチューブの束の一部を液体にさらした後、乾燥させることにより、密度が０．２〜１．５ｇ／ｃｍ３である高密度部分と０．００１〜０．２ｇ／ｃｍ３である低密度部分を有する配向カーボンナノチューブ・バルク構造体を製造することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８１８９９号公報
【発明の概要】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された配向カーボンナノチューブ・バルク構造体は、基板上に配置された触媒の存在下で成長させた複数本のカーボンナノチューブの集合体として製造された後に、その基端部が物理的、化学的あるいは機械的に基板上から剥離された状態で、電子デバイス材料や導電性材料等として使用されるように構成されている。
【０００５】
しかしながら、配向カーボンナノチューブ・バルク構造体を、例えば基板検査用治具等の、電気信号を検出するためのプローブ構造体として使用する場合には、基板上から剥離された配向カーボンナノチューブ・バルク構造体の基端部を、検査装置の制御部等に信号を伝送するための電極部等に接続する必要がある。この接続部において接触抵抗が生じることに起因してプローブ構造体の電気抵抗が、数Ω程度に増大して高抵抗化することが避けられなかった。
【０００６】
本発明の目的は、プローブ構造体の電気抵抗が大きくなるのを防止して優れた導電性が得られるプローブ構造体及びその製造方法を提供することである。
【０００７】
本発明の一局面に従うプローブ構造体は、第一面と第二面とを有し、少なくとも前記第一面が絶縁された保持板と、当該保持板の第一面に、互いに分離した状態で形成された複数の電極と、当該電極上に立設されたカーボンナノチューブ構造体とを備え、前記保持板には、前記電極と対応する貫通孔が形成されたものである。
【０００８】
本発明の一局面に従うプローブ構造体の製造方法は、第一面と第二面とを有し、少なくとも前記第一面が絶縁された保持板の第一面に複数の電極を互いに分離させた状態で形成する電極形成工程と、前記複数の電極上に触媒を配設する触媒配設工程と、前記触媒の存在下で複数本のカーボンナノチューブを化学気相成長させてカーボンナノチューブ構造体を前記各電極上に生成するカーボンナノチューブ構造体生成工程と、前記各電極と対応する貫通孔を前記保持板に形成する貫通孔形成工程とを備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るプローブ構造体の第一実施形態を示す断面図である。
【図２】第一実施形態に係るプローブ構造体の製造方法を示す工程図である。
【図３Ａ】第一実施形態に係るプローブ構造体の製造工程を示す説明図である。
【図３Ｂ】第一実施形態に係るプローブ構造体の製造工程を示す説明図である。
【図３Ｃ】第一実施形態に係るプローブ構造体の製造工程を示す説明図である。
【図３Ｄ】第一実施形態に係るプローブ構造体の製造工程を示す説明図である。
【図３Ｅ】第一実施形態に係るプローブ構造体の製造工程を示す説明図である。
【図３Ｆ】第一実施形態に係るプローブ構造体の製造工程を示す説明図である。
【図４Ａ】前記プローブ構造体を構成するカーボンナノチューブ構造体の成形過程を示す斜視図である。
【図４Ｂ】前記プローブ構造体を構成するカーボンナノチューブ構造体の成形過程を示す斜視図である。
【図５】第一実施形態に係るプローブ構造体を基板検査装置の検査治具として使用した例を示す説明図である。
【図６】本発明に係るプローブ構造体の製造方法の第二実施形態を示す工程図である。
【図７】図１に示すプローブ構造体の別の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
（第一実施形態）
【００１１】
図１は、本発明に係るプローブ構造体の第一実施形態を示す断面図、図２は、前記プローブ構造体１の製造方法を示す工程図、図３Ａ〜図３Ｆは、プローブ構造体１の製造工程を示す説明図、図４Ａ、図４Ｂは、プローブ構造体１を構成するカーボンナノチューブ構造体４の成形過程を示す斜視図、図５は、プローブ構造体１を基板検査装置の検査治具として使用した例を示す説明図である。
【００１２】
プローブ構造体１は、第一面２１と第二面２２とを有する保持板２と、この保持板２の第一面２１に、互いに分離した状態で形成された複数の電極３と、各電極３上にそれぞれ立設されたカーボンナノチューブ構造体４とを備えている。
【００１３】
保持板２は、少なくとも第一面２１が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜２３で覆われることにより絶縁された結晶シリコン基板等からなっている。なお、絶縁性を有するセラミックス材、またはガラス材等で保持板２を形成することにより、この保持板２の全体を絶縁構造としてもよい。保持板２自体を絶縁構造とした場合、プローブ構造体１は、絶縁膜２３及び絶縁層２５を備えない構成としてもよい。
【００１４】
また、保持板２には、第一面２１と第二面２２とを連通させる貫通孔２４が各電極３と対応する位置に形成されるとともに、第一面２１に設けられた電極３から貫通孔２４を通って第二面２２側に延びる導通部５が設けられている。貫通孔２４の内面は、絶縁層２５によって絶縁されている。
【００１５】
電極３は、保持板２の第一面２１をマスキングして、金、銀、銅又はアルミニウム金属材を所定の位置にパターニングする等により、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の幅寸法と、０．１μｍ〜９μｍ程度の厚みとを有する島状に形成されている。また、各電極３上には、鉄、ニッケル又はコバルトからなる触媒３１が蒸着される等により配設されている。この触媒３１の厚みは１ｎｍ以上で１００ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上で５ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【００１６】
なお、電極３を、触媒としても機能する鉄、ニッケル、コバルト等の触媒材料により構成し、あるいは電極３にこれら触媒材料を混入させることによって、電極３と触媒３１とを一体に構成してもよい。
【００１７】
カーボンナノチューブ構造体４は、従来周知のＣＶＤ装置（図示せず）を使用して、触媒３１の存在下で単層または複層のカーボンナノチューブ４１を複数本まとめて化学気相成長させることにより形成された、カーボンナノチューブ４１の集合体からなっている。このカーボンナノチューブ４１の集合体からなるカーボンナノチューブ構造体４は、電極３からの立上り部分よりも中間部分及びその先端側部分が後述のようにして高密度に収束されている。すなわち、カーボンナノチューブ構造体４の太さ（径）は、電極３からの立上り部分よりも中間部分及びその先端側部分の方が細くなっている。
【００１８】
カーボンナノチューブ構造体４を構成するカーボンナノチューブ４１は、１ｎｍ〜２０ｎｍの外径と２００μｍ〜２ｍｍの立設長さを有している。カーボンナノチューブ４１の外径の好ましい範囲は１０ｎｍ〜１５ｎｍであり、立設長さのより好ましい範囲は２００μｍ〜５００μｍである。
【００１９】
電極３からの立上り部分におけるカーボンナノチューブ構造体４の密度（単位断面積当たりの本数）は、１０１０／ｃｍ２〜１０１１／ｃｍ２であり、カーボンナノチューブ構造体４の中間部分及び先端側部分は、立上り部分における密度の５倍〜２０倍程度の密度を有していることが好ましい。なお、カーボンナノチューブ構造体４の立上り部分よりも中間部分（長さ方向の略中央）が高密度であればよく、必ずしもこのような密度倍率でなくてもよい。
【００２０】
また、カーボンナノチューブ構造体４は、絶縁性と弾力性とを有するシリコンゴム等からなる保形層６により囲繞されている。また、カーボンナノチューブ構造体４の先端部は、保形層６の表面から露出した状態で設置されている。
【００２１】
プローブ構造体１の製造方法は、図２に示すように、保持板２の第一面２１に複数の電極３を互いに独立させて形成する電極形成工程Ｋ１と、各電極３上に触媒３１をそれぞれ配設する触媒配設工程Ｋ２と、触媒３１の存在下で複数本のカーボンナノチューブ４１を化学気相成長させてカーボンナノチューブ構造体４を各電極３上に生成するカーボンナノチューブ構造体生成工程（ＣＮＴ構造体生成工程）Ｋ３と、カーボンナノチューブ構造体４の少なくとも中間部分を高密度に収束させる収束工程Ｋ４と、絶縁性と弾力性とを有する保形層６を形成する保形層形成工程Ｋ５と、カーボンナノチューブ構造体４の先端部と保形層６の表面とを切除する切除工程Ｋ６と、各電極３と対応する貫通孔２４を保持板２に形成する貫通孔形成工程Ｋ７と、各貫通孔２４に導電性を有する材料を充填して導通部５を形成する導通部形成工程Ｋ８とを備えている。
【００２２】
電極形成工程Ｋ１では、図３Ａに示すように、電極３の形成位置に開口が形成されたメタルマスク７を保持板２の上方に配設した状態で、金、銀、銅又はアルミニウム金属材をパターニングする等により複数の電極３を保持板２の第一面２１に形成する。その後、触媒配設工程Ｋ２において、各電極３上に、塩化鉄薄膜、鉄薄膜、鉄−モリブデン薄膜、アルミナ−鉄薄膜、アルミナ−コバルト薄膜、アルミナ−鉄−モリブデン薄膜等からなる触媒３１を、スパッタ蒸着する等によりそれぞれ配設する。
【００２３】
次いで、ＣＮＴ構造体生成工程Ｋ３において、図外のＣＶＤ装置を使用してカーボンが含まれる炭化水素、なかでも低級炭化水素、例えばメタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン、アセチレン等を注入して５００℃以上の温度に加熱する。これにより、図３Ｂ及び図４Ａに示すように、単層または複層のカーボンナノチューブ４１を複数本まとめて化学気相成長させ、カーボンナノチューブ４１の集合体からなるカーボンナノチューブ構造体４を電極３上に生成する。
【００２４】
カーボンナノチューブ４１を化学気相成長させる際には、例えばヘリウム、アルゴン、水素、窒素、ネオン、クリプトン、二酸化炭素、塩素等のカーボンナノチューブ４１と反応しない雰囲気ガスを使用することが好ましい。また、反応の雰囲気圧力は、１０２Ｐａ以上で１０７Ｐａ以下であることが好ましく、１０４Ｐａ以上で３×１０５Ｐａ以下であることがさらに好ましく、５×１０４Ｐａ以上で９×１０４Ｐａ以下であることが特に好ましい。
【００２５】
次に、収束工程Ｋ４で、カーボンナノチューブ構造体４の上方から、複数本のカーボンナノチューブ４１の間に、例えば水、アルコール類（イソプロパノール、エタノール、メタノール）、アセトン類（アセトン）、ヘキサン、トルエン、シクロヘキサン、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）等からなる液滴Ｅを垂らすことにより液体にさらした後、これを室温下で自然乾燥、真空に引き乾燥、又はホットプレートなどで加熱する等により乾燥させる。
【００２６】
この結果、液滴Ｅを垂らすことにより生じる表面張力と、カーボンナノチューブ４１間に生じるファンデルワールス力とによりジッパー効果が発現され、各カーボンナノチューブ４１同士が引き寄せられて、カーボンナノチューブ構造体４が収束する。このとき、カーボンナノチューブ構造体４の基端部は電極３に固着されているため、図３Ｃ及び図４Ｂに示すように、電極３から立ち上がるカーボンナノチューブ構造体４の立上り部分よりもカーボンナノチューブ構造体４の中間部分及びその上方側部分が収束されて高密度化される。
【００２７】
なお、カーボンナノチューブ構造体４の先端部は自由端とされているため拡がり易い。そのため、カーボンナノチューブ構造体４全体として収束されており、カーボンナノチューブ構造体４の立上り部分よりもカーボンナノチューブ構造体４の少なくとも中間部分が細くなっていればよく、カーボンナノチューブ構造体４の先端部は部分的にカーボンナノチューブ構造体４の立上り部分よりも拡がって太くなっていてもよい。
【００２８】
また、カーボンナノチューブ構造体４の強度及び導電性が十分に得られる場合には、収束工程Ｋ４を省略してもよい。
【００２９】
その後、保形層形成工程Ｋ５で、図３Ｄに示すように、カーボンナノチューブ構造体４を囲繞するように、流動性を有する充填材料、例えばシリコーンベースのエラストマを充填した後、当該充填材料を硬化させて絶縁性と弾力性とを有する保形層６を形成する。
【００３０】
前記流動性を有する充填材料としては、ゴム材料、フレキシブルプラスチック材料、及び硬化可能な液状ゴム等を含む各種の材料を使用可能である。液状ゴムとしては、例えばＲＴＶ（Room Temperature Vulcanizing）シリコーンゴム、加熱硬化型シリコーンゴム、紫外線硬化型シリコーンゴム等種々の液状ゴムを用いることができ、例えば、信越化学工業株式会社製ＲＴＶシリコーンゴム「ＫＥ−１２８５」等を用いることができる。
【００３１】
隣接するカーボンナノチューブ構造体４間に充填材料を充填し、保形層６を形成することによって、プローブとして使用してもカーボンナノチューブ構造体４が倒れないように、かつ隣接するカーボンナノチューブ構造体４同士が接触しないように支えることが可能になる。また、カーボンナノチューブ構造体４を構成する複数本のカーボンナノチューブ４１の間に充填材料を充填して硬化させてもよい。この場合、カーボンナノチューブ構造体４の強度又は耐久性を向上させることが可能となる。
【００３２】
次いで、切除工程Ｋ６において、図３Ｅに示すように、カーボンナノチューブ構造体４の先端部と保形層６の表面とを、レーザー加工機を使用したレーザー加工又はカッターブレードを使用した機械加工等の手段で切除する。これにより、カーボンナノチューブ構造体４の先端部に、保形層６を構成する充填材料が付着している場合に、これを確実に除去することができる。また、カーボンナノチューブ構造体４を構成する各カーボンナノチューブ４１の先端部がばらばらになっている場合や拡がっている場合等に、この先端部を切除してカーボンナノチューブ構造体４の先端部を揃えたり、高密度の部分を先端に露出させたりすることができる。
【００３３】
その後、貫通孔形成工程Ｋ７において、レーザー加工機を使用したレーザー加工又はドリルを使用した機械加工等の手段により、各電極３と対応する貫通孔２４を保持板２に形成する。その後、導通部形成工程Ｋ８において、貫通孔２４の内面に例えば酸化皮膜等の絶縁層２５を形成し、マスクパターニング等の手段で貫通孔２４に導電性を有する材料を充填して、図３Ｆに示すように導通部５を形成する。このようにして図１に示すプローブ構造体１が製造される。
【００３４】
上述の構成を有するプローブ構造体１は、図５に示すように、例えばガラスエポキシ基板、フレキシブル基板、セラミック多層配線基板、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ用の電極板、タッチパネル用等の透明導電板、及び半導体パッケージ用のパッケージ基板やフィルムキャリア等からなる検査対象の基板８の検査治具等として使用することができる。
【００３５】
具体的には、図外の治具保持部材にプローブ構造体１を保持させるとともに、電流計、電圧計、電流源等を含む図略の検査装置に信号を伝送する電線９を、保持板２の第二面２２側から導通部５に接続する。これにより、各カーボンナノチューブ構造体４を検査装置に電気的に接続し、各カーボンナノチューブ構造体４を検査装置のプローブとして用いることが可能となる。
【００３６】
次に、基板８に設けられた配線パターンや半田バンプ等の検査点８１，８２に、カーボンナノチューブ構造体４の先端部をそれぞれ当接させる。そして、一方の検査点８１に接触されたカーボンナノチューブ構造体４と、他方の検査点８２に接触されたカーボンナノチューブ構造体４との間に予め設定された検査用電流を流して、その間の電圧を検出し、その値を予め設定された基準値と比較する等により、基板８の良否を判定する。
【００３７】
以上のように、第一面２１と第二面２２とを有し、少なくとも第一面２１が絶縁された保持板２と、保持板２の第一面２１に互いに分離した状態で形成された複数の電極３と、電極３上に立設されたカーボンナノチューブ構造体４とを備え、保持板２に、電極３と対応する貫通孔２４が形成されたプローブ構造体１によれば、従来技術においてカーボンナノチューブの集合体を基板上から剥離した後にその基端部を信号伝送用の電極部等に接続した場合に生じる接触抵抗が、生じない。その結果、電気抵抗の増大が低減され、プローブ構造体１の電気抵抗が、例えば１５０ｍΩ以下に抑えられて優れた導電性が得られる。このため、プローブ構造体１を基板検査装置の検査治具等として好適に使用できるという利点がある。
【００３８】
また、電極３から貫通孔２４を通って保持板２の第二面２２側に延びる導通部５を設けた構成とした場合には、この導通部５を利用して基板検査装置の制御部等に対する電気接続を容易かつ適正に行うことができる。
【００３９】
上述の第一実施形態では、電極３から立ち上がるカーボンナノチューブ構造体４の立上り部分よりもカーボンナノチューブ構造体４の中間部分を高密度に収束させた構造としたため、カーボンナノチューブ構造体４の導電性を、さらに向上させてプローブ構造体１の電気抵抗を、より効果的に低減できるという利点がある。
【００４０】
さらに、絶縁性と弾力性とを有する素材からなる保形層６によりカーボンナノチューブ構造体４を囲繞するとともに、その先端部を保形層６の表面から露出させた状態で設置した場合には、カーボンナノチューブ構造体４の導電性を維持しつつ、その変形及び損傷を効果的に防止することができる。
【００４１】
また、図２及び図３Ａ〜図３Ｆに示すように、第一面２１と第二面２２とを有し、少なくとも第一面２１が絶縁された保持板２の第一面２１に複数の電極３を互いに分離させた状態で形成する電極形成工程Ｋ１と、各電極３上に触媒３１をそれぞれ配設する触媒配設工程Ｋ２と、触媒３１の存在下で複数本のカーボンナノチューブ４１を化学気相成長させてカーボンナノチューブ構造体４を電極３上に生成するカーボンナノチューブ構造体生成工程Ｋ３と、各電極３と対応する貫通孔２４を保持板２に形成する貫通孔形成工程Ｋ７とを備えたプローブ構造体１の製造方法によれば、優れた導電性を有し、基板検査装置の検査治具等として好適に使用できるプローブ構造体１を、容易かつ適正に製造できるという利点がある。
【００４２】
カーボンナノチューブ構造体生成工程Ｋ３において生成されたカーボンナノチューブ構造体４を、液体にさらした後、乾燥させることにより、カーボンナノチューブ構造体４の、電極３から立ち上がる立上り部分よりも、カーボンナノチューブ構造体４の中間部分を高密度に収束させる収束工程Ｋ４を備えている場合には、カーボンナノチューブ構造体４の導電性を、さらに効果的に向上させることができる。その結果、基板検査装置の検査治具等として好適に使用できるプローブ構造体１を、容易かつ適正に製造できるという利点がある。
【００４３】
さらに、カーボンナノチューブ構造体４を囲繞するように流動性を有する充填材料を充填した後、この充填材料を硬化させて絶縁性と弾力性とを有する保形層６を形成する保形層形成工程Ｋ５を備えたプローブ構造体１の製造方法によれば、カーボンナノチューブ構造体４の導電性を維持しつつ、優れた強度及び耐久性を有するプローブ構造体１を、容易かつ適正に製造できるという利点がある。
【００４４】
また、保形層形成工程Ｋ５において流動性が極めて高い充填材料を使用する等により、カーボンナノチューブ構造体４を構成する複数本のカーボンナノチューブ４１の間に充填材料を充填して硬化させるようにした場合には、プローブ構造体１の強度及び耐久性を、より効果的に向上させることができる。
【００４５】
カーボンナノチューブ構造体４の先端部と、保形層６の表面とを切除する切除工程Ｋ６とをさらに備えたプローブ構造体１の製造方法によれば、カーボンナノチューブ構造体４の先端部に保形層６を構成する充填材料が付着している場合に、これを確実に除去することができるとともに、カーボンナノチューブ構造体４を構成する各カーボンナノチューブ４１の先端部がばらばらになっている場合に、この先端部を切除してカーボンナノチューブ構造体４の先端部を揃えることができる。その結果、カーボンナノチューブ構造体４の導電性を効果的に向上できるという利点がある。
【００４６】
また、保持板２に形成された貫通孔２４に導電性を有する材料を充填して、電極３の設置部から保持板２の第二面２２側に延びる導通部５を形成する導通部形成工程を備えたプローブ構造体１の製造方法によれば、導通部５を利用することにより、基板検査装置等に対する電気接続を容易かつ適正に行うことができるプローブ構造体１が得られるという利点がある。
（第二実施形態）
【００４７】
図６は、本発明に係るプローブ構造体１の製造方法の第二実施形態を示す工程図である。この第二実施形態に係るプローブ構造体１の製造方法は、貫通孔形成工程Ｋ７で保持板２に貫通孔２４を形成するとともに、導通部形成工程Ｋ８で貫通孔２４に導電性を有する材料を充填して導通部５を形成した後に、電極形成工程Ｋ１において、保持板２の第一面２１に電極３を貫通孔２４に対応する部位に形成することにより、この電極３と導通部５とを接続するようにした点で、図２に示す第一実施形態に係る製造方法と異なっている。
【００４８】
このように構成した場合においても、導通部５を利用して基板検査装置の制御部等に対する電気接続を容易かつ適正に行うことができるという利点がある。なお、プローブ構造体１は導通部５を備えていなくてもよく、導通部形成工程Ｋ８を実行しなくてもよい。導通部５を備えていなくても、例えば貫通孔２４に電線９を挿入するなどして電線９を電極３と接続することによって、カーボンナノチューブ構造体４をプローブとして用いることが可能となる。
【００４９】
また、図２に示す触媒配設工程Ｋ２とカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）構造体生成工程Ｋ３との間において、保持板２に貫通孔２４を形成するとともに、貫通孔２４に導電性を有する材料を充填して導通部５を形成するようにしてもよい。
【００５０】
また、図７に示すように、導通部５は保持板２の貫通孔２４から保持板２の第二面２２側を覆う位置まで電気的に連続するように形成し、当該第二面２２上を覆う位置を導通部５と電線９との接続部として用いても良い。この場合、電線９を導通部５に接続する際、
導通部５の貫通孔２４の内部に位置する部分が比較的弱い力でも塑性変形しやすいものであったり貫通孔２４の内壁と導通部５との接着強度が十分に強いものではなかったりした場合でも、電線９から貫通孔２４内の導通部５にかけた力が電極３に伝わって保持板２またはその第一面２１上の絶縁膜２３から電極３が剥離したり電極３が破壊変形したりすることなく、電線９をしっかりと導通部５に接続できる。第二面側から見たとき、当該接続部の形状を貫通孔２４と同心円としても良いし、貫通孔２４の中心から偏心した楕円などの形状としても良い。当該接続部と貫通孔２４内の導通部５とは同一材質のものを用いることもできるし、異なる材質のものを用いることもできる。当該接続部と貫通孔２４内の導通部５とは同一工程で形成しても良いし、貫通孔２４内に導通部５を形成する工程と当該接続部を第二面２２側に形成する工程とを別の工程としてもよい。
【００５１】
すなわち、本発明の一局面に従うプローブ構造体は、第一面と第二面とを有し、少なくとも前記第一面が絶縁された保持板と、当該保持板の第一面に、互いに分離した状態で形成された複数の電極と、当該各電極上に立設されたカーボンナノチューブ構造体とを備え、前記保持板には、前記電極と対応する貫通孔が形成されたものである。
【００５２】
この構成によれば、従来技術のようにカーボンナノチューブの集合体を基板上から剥離した後、その基端部を電極部等に接続した場合等のように接触抵抗により電気抵抗が増大することはなく、プローブ構造体の電気抵抗を例えば１５０ｍΩ以下に抑えて優れた導電性が得られるため、これを、電気信号を検出するためのプローブとして好適に使用することができる。
【００５３】
また、前記各電極から前記貫通孔を通って前記保持板の第二面側に延びる導通部をさらに備えたものとすることが好ましい。
【００５４】
この構成によれば、前記導通部を利用することにより、保持板の第一面に形成された電極と、電気信号を検出しようとする外部装置とを容易かつ適正に接続することができる。
【００５５】
また、前記各カーボンナノチューブ構造体の前記各電極から立ち上がる立上り部分よりも、前記各カーボンナノチューブ構造体の中間部分が収束されていることが好ましい。
【００５６】
この構成によれば、カーボンナノチューブ構造体の導電性を、さらに向上させてプローブ構造体の電気抵抗を、より効果的に低減できるという利点がある。
【００５７】
また、前記各カーボンナノチューブ構造体は、絶縁性と弾力性とを有する素材からなる保形層により囲繞され、前記各カーボンナノチューブ構造体の先端部が前記保形層の表面から露出した構成としてもよい。
【００５８】
この構成によれば、カーボンナノチューブ構造体の導電性を維持しつつ、その変形及び損傷を効果的に防止することができる。
【００５９】
本発明の一局面に従うプローブ構造体の製造方法は、第一面と第二面とを有し、少なくとも前記第一面が絶縁された保持板の第一面に複数の電極を互いに分離させた状態で形成する電極形成工程と、前記複数の電極上に触媒を配設する触媒配設工程と、前記触媒の存在下で複数本のカーボンナノチューブを化学気相成長させてカーボンナノチューブ構造体を前記各電極上に生成するカーボンナノチューブ構造体生成工程と、前記各電極と対応する貫通孔を前記保持板に形成する貫通孔形成工程とを備えている。
【００６０】
この構成によれば、優れた導電性を有し、基板検査装置の検査治具等として好適に使用することができるプローブ構造体を、容易かつ適正に製造できるという利点がある。
【００６１】
また、前記カーボンナノチューブ構造体生成工程において生成された前記各カーボンナノチューブ構造体を、液体にさらした後、乾燥させることにより、前記各カーボンナノチューブ構造体の前記各電極から立ち上がる立上り部分よりも、前記各カーボンナノチューブ構造体の中間部分を収束させる収束工程をさらに備えていることが好ましい。
【００６２】
この構成によれば、カーボンナノチューブ構造体の導電性を、さらに向上させることができるため、電気信号を検出するためのプローブとして、より好適に使用できるプローブ構造体を、容易かつ適正に製造できるという利点がある。
【００６３】
また、前記各カーボンナノチューブ構造体を囲繞するように流動性を有する充填材料を充填した後、当該充填材料を硬化させて絶縁性と弾力性とを有する保形層を形成する保形層形成工程をさらに備えていることが好ましい。
【００６４】
この構成によれば、カーボンナノチューブ構造体の導電性を維持しつつ、優れた強度及び耐久性を有するプローブ構造体を、容易かつ適正に製造できるという利点がある。
【００６５】
また、前記保形層形成工程において、前記カーボンナノチューブ構造体を構成する複数本のカーボンナノチューブの間に前記流動性を有する充填材料を充填して硬化させるようにしてもよい。
【００６６】
この構成によれば、プローブ構造体の強度及び耐久性を、より効果的に向上させることができる。
【００６７】
また、前記各カーボンナノチューブ構造体の先端部と、前記保形層の表面とを切除する切除工程をさらに備えていることが好ましい。
【００６８】
この構成によれば、カーボンナノチューブ構造体の先端部に、保形層を構成する充填材料が付着している場合に、これを確実に除去することができる。さらに、カーボンナノチューブ構造体を構成する各カーボンナノチューブの先端部がばらばらになっている場合に、この先端部を切除してカーボンナノチューブ構造体の先端部を揃えることができる。その結果、カーボンナノチューブ構造体の導電性を効果的に向上させることができる。
【００６９】
また、前記保持板に形成された前記貫通孔に導電性を有する材料を充填して、前記保持板の前記第一面から前記第二面側に延びる導通部を形成する導通部形成工程をさらに備えていることが好ましい。
【００７０】
この構成によれば、前記導通部を利用することにより、保持板の第一面に形成された電極と基板検査装置の制御部等とを容易かつ適正に接続することが可能なプローブ構造体が得られるという利点がある。
【００７１】
なお、前記貫通孔形成工程で前記保持板に前記貫通孔を形成するとともに、前記導通部形成工程で前記貫通孔に導電性を有する材料を充填して前記導通部を形成した後に、前記電極形成工程で、前記保持板の第一面に前記電極を形成するようにしてもよい。
【００７２】
この構成においても、前記導通部を利用することにより、保持板の第一面に形成された電極と基板検査装置の制御部等とを容易かつ適正に接続することが可能なプローブ構造体を得ることができる。
【００７３】
このようなプローブ構造体及びその製造方法によれば、プローブ構造体の電気抵抗が大きくなるのを防止して優れた導電性が得られる。また、このような製造方法によれば、優れた導電性を有するプローブ構造体を容易かつ適正に製造することができる。
【００７４】
この出願は、２０１７年３月２１日に出願された日本国特許出願特願２０１７−０５４６４０を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、本発明は、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではない。
【符号の説明】
【００７５】
１    プローブ構造体
２    保持板
３    電極
４    カーボンナノチューブ構造体
５    導通部
６    保形層
２１  第一面
２２  第二面
２４  貫通孔
２５  絶縁層
３１  触媒
４１  カーボンナノチューブ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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