(57)【要約】【課題】オーバードライブにより撓む曲部を有し狭いピッチで配列できるプローブを備えたプローブユニットの歩留まりの高い製造方法を提供する。【解決手段】予め曲げられた基板１６とマスク１０を用いてマスク１０の開口部１２にプローブ２４を形成することにより、支持部の表面と交わる平面上で曲がる曲部２６を有する複数のプローブ１６を、プローブ１６に曲げ加工を施すことなしに一度に形成する。複数のプローブ１６が基板１６に固定されている状態で、それらのプローブ１６を連結する支持部をプローブの反基板側に形成することにより、基板１６上に位置決めされたプローブ１６の配列を乱すことなしに、支持部上に複数のプローブを正確に位置決めする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部とそれに支持された複数のプローブとを備えるプローブユニットの製造方法であって、
少なくとも表面層が金属からなる基板の表面上にマスクを形成するマスク工程と、
プローブに対応する部位で前記マスクとともに前記基板を曲げる曲げ工程と、
前記マスクの開口部にプローブを形成するプローブ形成工程と、
を含むことを特徴とするプローブユニットの製造方法。
【請求項２】
前記支持部が熱硬化性樹脂又は無機フィラー入り熱硬化性樹脂からなる請求項１に記載のプローブユニットの製造方法であって、
熱硬化性樹脂又は無機フィラー入り熱硬化性樹脂を前記複数のプローブ間に充填し加熱硬化させることにより、前記支持部を形成することを特徴とするプローブユニットの製造方法。
【請求項３】
前記プローブ形成工程の後に、
前記マスクを除去するマスク除去工程と、
前記プローブは前記基板の片面側に形成されるものであり、前記プローブの基板を有しない側に、前記複数のプローブを連結する支持部を形成する支持部形成工程と、
前記支持部で連結された複数の前記プローブから前記基板を除去する基板除去工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブユニットの製造方法。
【請求項４】
前記基板は表面に金属層を有する樹脂フィルムからなることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のプローブユニットの製造方法。
【請求項５】
前記基板は厚さが１００μｍ以下の金属からなることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のプローブユニットの製造方法。
【請求項６】
支持部と、
前記支持部の表面と平行な方向に複数配列され前記支持部から突出して前記支持部に支持され、それぞれ前記支持部の表面と交わる平面上で曲がっている曲部を有する密度が均一なプローブと、
を備えることを特徴とするプローブユニット。
【請求項７】
前記支持部は、熱硬化性樹脂又は無機フィラー入り熱硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項６に記載のプローブユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路や液晶パネル等の電子デバイスの電気的特性を検査するためのプローブユニット及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、試験時に撓む曲部を有するプローブを備えたプローブユニットが知られている。
特許文献１には、曲部を有する複数のプローブをマスキングされた平坦面上に形成する方法が開示されている。しかし、狭いピッチで支持部の平坦面に配列され曲部がその平坦面と同一平面上に形成されているプローブは、電極に接触した状態でオーバードライブにより変形すると互いに接触しやすい。具体的には、プローブが配列されている平面上で各プローブが曲がっている場合、各プローブが撓む方向はプローブが配列されている平坦面に平行な方向、すなわちプローブが配列されている方向になるため、隣接するプローブが互いに接触しやすくなる。したがって、特許文献１に開示された製造方法では、曲部を有するプローブを狭いピッチで配列したプローブユニットを製造することは困難である。
【０００３】
特許文献２、３には、支持部の表面と平行に配列した複数のプローブをめっきにより形成し曲げ加工により変形させる方法が開示されている。特許文献２、３に開示された方法では、複数のプローブを支持する支持部（特許文献２のフィルム２１、特許文献３のフィルム２）の表面と垂直な平面上で曲がったプローブが支持部から突出して形成される。かかる形状のプローブでは、オーバードライブによりプローブが変形しても隣接するプローブ同士が接触しにくい。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３２６３７３号公報
【特許文献２】
特開２００２−３１６５１号公報
【特許文献３】
特開平１０−３１９０４０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献２、３に開示された製造方法によると、微細に形成されたプローブを曲げ加工により変形させるため、変形によりプローブが破損するおそれがあり、また、変形によりプローブの位置精度が狂いやすいという問題がある。また、変形による密度むらのためにプローブの電気抵抗にばらつき等が生ずるおそれがある。
【０００６】
本発明の第一の目的は、オーバードライブにより撓む曲部を有し狭いピッチで配列できるプローブを備えたプローブユニットの歩留まりの高い製造方法を提供することにある。
また、本発明の第二の目的は、オーバードライブにより撓む曲部を有し狭いピッチで配列できるプローブを備えた高品質なプローブユニットを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記第一の目的を達成するため、本発明は、支持部とそれに支持された複数のプローブとを備えるプローブユニットの製造方法であって、少なくとも表面層が金属からなる基板の表面上にマスクを形成するマスク工程と、プローブに対応する部位で前記マスクとともに前記基板を曲げる曲げ工程と、前記マスクの開口部にプローブを形成するプローブ形成工程と、を含むことを特徴とする。予め曲げられた基板とマスクを用いてマスクの開口部にプローブを形成することにより、支持部の表面と交わる平面上で曲がっている曲部を有する複数のプローブを、プローブに曲げ加工を施すことなしに一度に形成することができる。これにより、オーバードライブにより撓む曲部を有し狭いピッチで配列されたプローブを備えたプローブユニットを製造することができる。また、プローブに曲げ加工を施すことなしに、はじめから曲部を有するプローブを形成することにより、オーバードライブにより撓む曲部を有するプローブを備えたプローブユニットの歩留まりを高くすることができる。
【０００８】
さらに本発明では、熱硬化性樹脂又は無機フィラー入り熱硬化性樹脂を前記複数のプローブ間に充填し加熱硬化させることにより、前記支持部を形成する。支持部をプローブに直接接合することにより、製造工程を簡素化することができる。
【０００９】
さらに本発明では、前記プローブ形成工程の後に、前記マスクを除去するマスク除去工程と、前記プローブは前記基板の片面側に形成されるものであり、前記プローブの基板を有しない側に、前記複数のプローブを連結する支持部を形成する支持部形成工程と、前記支持部で連結された複数の前記プローブから前記基板を除去する基板除去工程と、をさらに含むことを特徴とする。複数のプローブが基板に固定されている状態で、それらのプローブを連結する支持部をプローブの反基板側（プローブの基板を有しない側）に形成することにより、基板上に位置決めされたプローブの配列を乱すことなしに、支持部上に複数のプローブを正確に位置決めすることができる。
【００１０】
さらに本発明では、前記基板は表面に金属層を有する樹脂フィルムからなることを特徴とする。表面に金属層を有する樹脂フィルムを基板にすることにより、金属層だけを溶解してプローブから基板を分離することができる。すなわち、短時間でプローブから基板を分離することができる。
【００１１】
さらに本発明では、前記基板は厚さが１００μｍ以下の金属からなることを特徴とする。厚さが１００μｍ以下望ましくは５０μｍ以下の金属を基板とすることにより、短時間で基板を溶解しプローブから除去することができる。
【００１２】
上記第二の目的を達成するため、本発明によるプローブユニットは、支持部と、前記支持部の表面と平行な方向に複数配列され前記支持部から突出して前記支持部に支持され、それぞれ前記支持部の表面と交わる平面上で曲がる曲部を有する密度が均一なプローブと、を備えることを特徴とする。支持部の表面と交わる平面上で曲がる曲部を有するプローブを支持部から突出させて支持部の表面と平行な方向に複数配列することにより、狭いピッチでプローブを配列してもプローブが撓んで隣り合うプローブ同士が接触することを防止できる。また、プローブの密度を均一にすることにより、電気抵抗を一定にできるなど、プローブの品質を向上させることができる。
【００１３】
さらに本発明では、前記支持部は、熱硬化性樹脂又は無機フィラー入り熱硬化性樹脂からなることを特徴とする。支持部を熱硬化性樹脂又は無機フィラー入り熱硬化性樹脂で形成することにより、製造工程を簡素化することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例によるプローブユニットとその製造方法を図面に基づいて説明する。
（プローブユニットの構成）
図２は本発明の一実施例によるプローブユニット１を示す斜視図である。プローブユニット１は、平板状の支持部３２及び複数のプローブ２４で構成されている。
【００１５】
複数のプローブ２４は、互いに平行に配列され、それぞれ図示しない基端部が支持部３２に固定され先端部が支持部３２から突出している。複数のプローブ２４のピッチは検査対象とする半導体集積回路や液晶パネルの電極のピッチに対応する。プローブ２４は曲部２６を有する。曲部２６は支持部３２の表面と交わる平面（より具体的には、プローブ２４の直線状の基部の軸線を含む平面）上にアーチ状に形成されている。隣接するプローブ同士の接触を防止するため、曲部２６は支持部３２の表面と垂直な平面上に形成することが望ましい。プローブ２４の先端にプローブ２４を軸方向に圧縮させる方向の力が加わると、プローブ２４は曲部２６の曲率が小さくなるように屈曲する。曲部２６の形状は、図３（Ａ）に示すように１箇所で屈曲する形状であってもよいし。図３（Ｂ）に示すように緩やかに一方向に湾曲する形状であってもよいし、図３（Ｃ）に示すように蛇腹状であってもよい。プローブ２４の材質は、銅、ニッケル、ニッケル合金等の金属である。
【００１６】
支持部３２は、樹脂フィルム２８と硬化樹脂層３０で構成されている。樹脂フィルム２８は、例えばポリイミド樹脂からなる薄い平板状の板体である。硬化樹脂層３０は、例えば熱硬化した接着剤であって、複数のプローブ２４を連結し樹脂フィルム２８の表面上に固定している。支持部３２の材質は、銅などの金属であってもよいし、シリコン等の半導体であってもよいし、ガラス等であってもよい。
【００１７】
（プローブユニットの製造方法）
図１及び図４は本発明の一実施例によるプローブユニットの製造方法を示す断面図である。
はじめに図１（Ａ１）及び（Ｂ１）に示すように基板１６の表面上にプローブ２４に対応する開口部１２を有するマスク１０を形成する。基板１６の材質及び厚さは、後続の曲げ工程及び基板除去工程に好適なものを適宜選択すればよい。例えば基板１６の材料としては、可とう性のある樹脂、又は銅等の金属を採用する。基板１６の基材を樹脂にする場合、基板１６の表面にはスパッタ等により銅薄膜等の金属層１４を形成しておく。これにより、樹脂からなる基材で基板１６の形状安定性を確保し、基材表面に形成する金属層１４でプローブ２４から基板１６を分離することを容易にできる。基板１６の厚さは、フィルム状の薄いものであってもよいし、やや厚みのある板状のものでもよい。基板１６全部を金属で単層に形成する場合、基板１６の厚さは１００μｍ以下が望ましく、５０μｍ以下はさらに望ましい。後続の基板除去工程で短時間に基板１６を溶解できるからである。また、後述する基板除去工程において選択的エッチングが可能になるように、基板１６の基材層及び表面層を異種金属で構成してもよい。開口部１２を有するマスク１０は、例えば、基板１６の表面上にレジストを形成し、レジストを露光して所定のパターンに現像することによって形成する。尚、マスク１０はドライフィルムであってもよい。
【００１８】
次に図１（Ａ２）及び（Ｂ２）に示すように基板１６及びマスク１０の開口部１２に対応する部位を曲げて塑性変形させ、基板１６及びマスク１０に曲部１８を形成する。基板１６及びマスク１０は、例えばパンチ２０及びダイ２２を用いたプレス加工により自由な形状に曲げることができる。
【００１９】
次に図１（Ａ３）及び（Ｂ３）に示すように電解めっき等によりマスク１０の開口部１２にプローブ２４を形成する。すると、基板１６及びマスク１０の曲部１８に対応する部分に曲部２６を有するプローブ２４が形成される。めっき材料としては銅、ニッケル、ニッケル合金等を採用する。プローブ２４は無電解めっき、蒸着、スパッタ等の他の方法により形成してもよい。プローブ２４の厚さは例えば数十μｍとする。このようにして曲部２６が形成されるプローブ２４は密度が均一になる。
【００２０】
次に図４（Ａ４）及び（Ｂ４）に示すように剥離液等を用いてマスク１０を除去する。
【００２１】
次に図４（Ａ５）及び（Ｂ５）に示すように、プローブ２４の基端部の反基板側に樹脂フィルム２８を接着する。接着剤が硬化すると、接着剤が硬化した硬化樹脂層３０と樹脂フィルム２８とで構成された支持部３２により複数のプローブ２４が連結され、それらのプローブ２４が支持部３２に位置決めして固定される。
【００２２】
尚、支持部３２は、未硬化の熱硬化性樹脂フィルムをプローブ間に充填するように圧入し、それを加熱硬化させることにより形成してもよい。その結果プローブ２４は支持部３２に埋設されて固定される。また、熱硬化性樹脂は無機フィラー入りのものを用いてもよい。支持部をプローブに直接接合することにより、製造工程を簡素化することができる。
【００２３】
次に図４（Ａ６）及び（Ｂ６）に示すように、基板１６の金属をエッチングにより溶解させ、プローブ２４及び支持部３２から基板１６を除去する。このとき、樹脂等の基材層の表面に形成された金属層１４を溶解させてプローブ２４から基板１６を分離してもよいし、金属からなる基板１６の全体を溶解させてプローブ２４から基板１６を除去してもよい。基板１６の基材層と表面層が異種金属で形成されている場合、表面層のみを選択的にエッチングにより除去することが可能である。また、基板１６の基材層と金属表面層が接着されているような場合、プローブ２４から基板１６を機械的に剥がしてもよい。このときプローブ２４に残存する金属表面層はエッチングにより除去することができる。
【００２４】
（プローブユニットを用いた導通試験）
図５は本発明の一実施例によるプローブユニット１を用いた導通試験を示す図である。ジグ３４は図示しない昇降機構によって鉛直方向に往復移動する。プローブユニット１は、平板状の支持部３２がジグ３４の移動方向軸と平行な姿勢でジグ３４に固定されている。半導体集積回路や液晶パネル等の検体３８は、ジグ３４の下方に設置された図示しないテーブルに固定された状態で試験される。
【００２５】
はじめに、ジグ３４を下方に移動させることによりプローブ２４の先端を検体３８の電極３６に接触させた後、プローブ２４と電極３６を電気的に確実に接続するため、ジグ３４をさらに下方に移動させ、電極３６にプローブ２４を圧接させる。すなわち、プローブユニット１をオーバードライブさせる。するとプローブ２４は、図５の実線で示すように曲部２６の曲率が小さくなるように撓む。このとき、隣り合うプローブ２４同士の間隔は実質的に変動しないため、プローブユニット１をオーバードライブさせてもプローブ２４同士が接触することはない。
【００２６】
次に、図５の実線で示すようにプローブ２４を撓ませた状態でプローブ２４を介して検体３８の電極３６に電気信号を送出し、検体３８の導通試験を実施する。
【００２７】
次に図５の破線で示すようにプローブユニット１を上昇させると、プローブ２４は弾性力により復元する。
【００２８】
尚、本発明によるプローブユニットを用いた導通試験は上述した形態に限らず、例えば図６（Ａ）に示すように実施してもよい。すなわち、プローブユニット１の支持部３２をジグ３４によって水平な姿勢に支持し、水平に対して下向きに傾斜したプローブ２４の先端を検体３８の電極３６に接触させてもよい。このような形態の導通試験では、電極がチップの中央部に配置された検体や、電極の列が縁から中央に向かって複数列配列された検体を検査することができる。
【００２９】
また、図６（Ｂ）に示すように導通試験を実施してもよい。すなわち、プローブユニット１の支持部３２をジグ３４によって直立姿勢に支持し、鉛直方向軸に対して傾斜したプローブ２４の先端を検体３８の電極３６に接触させてもよい。このような形態の導通試験では、オーバードライブ時にプローブ２４の先端で電極３６を確実にスクラブすることができるため、電極３６の表面に形成された酸化膜等による接触不良を防止することができる。
【００３０】
上述した実施例のプローブユニットは、オーバードライブさせたときに隣り合うプローブ２４同士が接触しにくい構成であるため、プローブ２４のピッチを狭小化することができる。また、プローブ２４の密度が均一であるため、プローブ２４の電気抵抗が均一であり、このため正確な導通試験が可能になる。さらに、プローブ２４の先端部が曲がっているため、単純な形状のジグを用いて多様な電極の配置に対応できる。具体的には例えば、小さなチップに配列された複数の電極や、チップの中央部に配置された複数の電極に対しても、支持部３２を垂直又は水平な姿勢でジグに固定して試験を実施できる。この結果、ジグに対してプローブユニット１を位置決めすることが容易になる。
【００３１】
また、上述した実施例のプローブユニットの製造方法では、プローブ２４に曲げ加工を施すことなしに、はじめから曲部を有するプローブ２４を形成するため、プローブユニット１の歩留まりを高くすることができる。また、複数のプローブ２４が基板１６に固定されている状態で、それらのプローブ２４を連結する支持部３２をプローブ２４の反基板側に固定するため、基板１６上に位置決めされたプローブ２４の配列を乱すことなしに、支持部３２上に複数のプローブ２４を正確に位置決めすることができる。すなわち、複数の微細なプローブ２４を高精度に形成することができる。
【００３２】
尚、上述した実施例では、基板１６全体をプローブ２４から除去し、基板１６とは別の部材によりプローブ２４を支持する例を説明したが、基板１６を部分的に除去することによりプローブ２４が基板１６から突出した状態とし、基板１６自体を支持部としてもよい。
【００３３】
また、上述した実施例では、プローブ２４に対応する開口部１２をマスク１０に形成した状態でマスク１０とともに基板１６を曲げる例を示したが、開口部１２をマスク１０に形成する前にマスク１０とともに基板１６を曲げてもよい。具体的には例えば、光硬化性樹脂をマスクに利用する場合、基板の表面上にマスクを形成しそれを露光した後、現像と洗い流しの前に、曲げ加工を施してもよい。また例えば、基板の表面上にマスクを形成した後、それを露光する前に、光硬化性樹脂が全面未硬化の状態で曲げ加工を施してもよい。基板の全面をマスクした状態で曲げ加工を施すことにより、曲げ加工時のマスクや基板の欠損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるプローブユニットの製造方法を示す図であって、（Ａ１）〜（Ａ３）は図２のＡ方向視の断面図に対応し、（Ｂ１）〜（Ｂ３）は図２のＢ方向視の断面図に対応する。
【図２】本発明の実施例によるプローブユニットを示す斜視図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）ともに本発明の実施例によるプローブユニットを示す側面図である。
【図４】本発明の実施例によるプローブユニットの製造方法を示す図であって、（Ａ４）〜（Ａ６）は図２のＡ方向視の断面図に対応し、（Ｂ４）〜（Ｂ６）は図２のＢ方向視の断面図に対応する。
【図５】本発明の実施例によるプローブユニットを用いた導通試験方法を示す図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）ともに本発明の実施例によるプローブユニットを用いた導通試験方法を示す側面図である。
【符号の説明】
１    プローブユニット
１０    マスク
１２    開口部
１４    金属層
１６    基板
１８    曲部
２４    プローブ
２６    曲部
２８    樹脂フィルム
３０    硬化樹脂層
３２    支持部
【図１】
2004233135.tif 000003
【図２】
2004233135.tif 000004
【図３】
2004233135.tif 000005
【図４】
2004233135.tif 000006
【図５】
2004233135.tif 000007
【図６】
2004233135.tif 000008