(57)【要約】【課題】  簡単な作業で隣接するコンタクトプローブ同士が接触するのを防止できるプローブカードの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  コンタクト基板２０上に片持ち支持により整列配置された複数のコンタクトプローブ１０の隣接するコンタクトプローブ１０間に、毛細管現象を用いて、絶縁性を有する液状の高分子材料を注入し、その高分子材料を固化させることによりエラストマー６０を形成する。これにより、簡単な作業で隣接するコンタクトプローブ１０間にエラストマー６０を介在させることができ、隣接するコンタクトプローブ１０同士が接触するのを防止できる。【選択図】  図２
2007093281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に片持ち支持により整列配置された複数のコンタクトプローブの隣接するコンタクトプローブ間に、毛細管現象を用いて、絶縁性を有する液状の高分子材料を注入する第１注入ステップと、
隣接するコンタクトプローブ間に注入された液状の高分子材料を固化させて弾性体を形成する固化ステップとを備えたことを特徴とするプローブカードの製造方法。
【請求項２】
上記コンタクトプローブと上記基板との間に、毛細管現象を用いて、絶縁性を有する液状の高分子材料を注入する第２注入ステップを備え、
上記固化ステップは、隣接するコンタクトプローブ間に注入された高分子材料、及び、上記コンタクトプローブと上記基板との間に注入された高分子材料を固化させて弾性体を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載のプローブカードの製造方法。
【請求項３】
上記コンタクトプローブと上記基板との間に注入される高分子材料は、固化された状態では、隣接するコンタクトプローブ間に注入される高分子材料よりも弾性係数が大きいことを特徴とする請求項２に記載のプローブカードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブカードの製造方法に係り、更に詳しくは、基板上にコンタクトプローブが片持ち支持されたプローブカードの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プローブカードとは、半導体集積回路の電極パッドなどの検査対象物にコンタクトプローブ（接触探針）を接触させて、電極パッドの電気信号を取出すための電気的接続手段である。プローブカードには、一般的に、多層配線基板が使用され、この基板上に半導体集積回路の電極パッドの数およびピッチに対応して複数のコンタクトプローブが配列され、各コンタクトプローブは基板を通じて、より広いピッチで配置された外部端子に導通するように構成されている。
【０００３】
このプローブカードを使用して半導体ウエハ上のデバイスの電気的特性を検査する場合には、プローブカードをプローブ装置に取付け、プローブカードの外部端子をテスター装置に電気的に接続した後、コンタクトプローブを半導体ウエハ上の電極パッドに接触させる。その後、コンタクトプローブを更に押し付けることにより、いわゆるオーバードライブを行い、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ことができる。
【０００４】
プローブカードの中には、基板上でコンタクトプローブを片持ち支持することにより、コンタクトプローブを弾性変形可能に支持しているものがある（例えば、特許文献１，２）。すなわち、コンタクトプローブの一端部が基板に固定された固定端とされ、他端部が自由端とされることにより、自由端側に外力が作用するとコンタクトプローブが固定端を中心に弾性変形するようになっている。コンタクトプローブの自由端側には、検査対象物に接触させるためのコンタクト部が形成されている。
【０００５】
複数のコンタクトプローブは、それらの固定端が一定の間隔を隔てて基板上に１列又は２列以上に整列されて固定される。これにより、各列のコンタクトプローブのコンタクト部が１列に整列配置されることとなる。各コンタクトプローブのコンタクト部と基板との間には一定の間隔が形成されており、コンタクト部が検査対象物に接触すると、コンタクトプローブの弾性変形により、コンタクト部が基板側に移動できるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−１４０６７７号公報
【特許文献２】特開２００５−１４０６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基板上に片持ち支持されたコンタクトプローブでは、そのコンタクトプローブの構造や材質によって、弾性変形の限界となるオーバードライブの荷重が決まる。すなわち、オーバードライブによるコンタクト部の移動量が弾性変形の限界を超えると、コンタクトプローブが塑性変形してしまうので、弾性変形の限界に相当する荷重以上のオーバードライブを行うことができなかった。
【０００７】
また、基板上には複数のコンタクトプローブが小さい間隔を隔てて整列配置されているので、コンタクトプローブが基板上の面内で水平方向に曲がると、隣接するコンタクトプローブ同士が接触し、短絡等の問題が生じるおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、簡単な作業で隣接するコンタクトプローブ同士が接触するのを防止できるプローブカードの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、簡単な作業でコンタクトプローブの塑性変形を抑制することができるプローブカードの製造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】
【０００９】
第１の本発明によるプローブカードの製造方法は、基板上に片持ち支持により整列配置された複数のコンタクトプローブの隣接するコンタクトプローブ間に、毛細管現象を用いて、絶縁性を有する液状の高分子材料を注入する第１注入ステップと、隣接するコンタクトプローブ間に注入された液状の高分子材料を固化させて弾性体を形成する固化ステップとを備えて構成される。
【００１０】
このような構成により、毛細管現象を用いて、隣接するコンタクトプローブ間に絶縁性の高分子材料からなる弾性体を介在させることができる。隣接するコンタクトプローブの間隔は非常に小さいため、弾性体を満遍なく介在させることが困難であるが、液状の高分子材料を毛細管現象を用いて注入した後、固化させることにより、簡単な作業で隣接するコンタクトプローブ間に弾性体を介在させることができる。
【００１１】
隣接するコンタクトプローブ間に弾性体を介在させれば、隣接するコンタクトプローブ同士が接触するのを防止できる。また、検査対象物を当接させた際、隣接するコンタクトプローブのうちの一方が他方に比べて変形量が大きい場合に、弾性体を介して連結された他方のコンタクトプローブの弾性力により、上記一方のコンタクトプローブを検査対象物側に引き寄せることができるので、上記一方のコンタクトプローブの塑性変形を抑制することができる。
【００１２】
第２の本発明によるプローブカードの製造方法は、上記コンタクトプローブと上記基板との間に、毛細管現象を用いて、絶縁性を有する液状の高分子材料を注入する第２注入ステップを備え、上記固化ステップは、隣接するコンタクトプローブ間に注入された高分子材料、及び、上記コンタクトプローブと上記基板との間に注入された高分子材料を固化させて弾性体を形成するものである。
【００１３】
このような構成により、毛細管現象を用いて、コンタクトプローブと基板との間に絶縁性の高分子材料からなる弾性体を介在させることができる。コンタクトプローブと基板との間に弾性体を介在させることにより、コンタクトプローブの塑性変形をさらに抑制することができる。
【００１４】
第３の本発明によるプローブカードの製造方法において、上記コンタクトプローブと上記基板との間に注入される高分子材料は、固化された状態では、隣接するコンタクトプローブ間に注入される高分子材料よりも弾性係数が大きい。
【００１５】
このような構成により、コンタクトプローブと基板との間に、隣接するコンタクトプローブ間とは異なる高分子材料からなる弾性体を介在させることができる。隣接するコンタクトプローブ間に介在する弾性体は、コンタクトプローブと基板との間に介在する弾性体よりも弾性係数が小さく変形しやすい。
【００１６】
したがって、コンタクトプローブと基板との間に介在する弾性係数が大きい弾性体により、コンタクトプローブの塑性変形を抑制することができる。また、隣接するコンタクトプローブ間に介在する弾性体の弾性係数が小さいので、検査対象物を当接させた際、隣接するコンタクトプローブのうちの一方が他方に比べて変形量が大きい場合に、そのコンタクトプローブの変形につられて他方のコンタクトプローブが大きく変形するのを防止でき、検査対象物に対して良好にコンタクトさせることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、液状の高分子材料を毛細管現象を用いて注入した後、固化させることにより、簡単な作業で隣接するコンタクトプローブ間に弾性体を介在させることができる。隣接するコンタクトプローブ間に弾性体を介在させれば、隣接するコンタクトプローブ同士が接触するのを防止できるとともに、コンタクトプローブの塑性変形を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態によるプローブカード１の製造方法により製造される途中の状態を示したプローブカード１の斜視図であり、コンタクトプローブ１０がコンタクト基板２０に接合された状態を示している。このプローブカード１は、半導体集積回路などの検査対象物に接触させるための複数のコンタクトプローブ１０と、これらのコンタクトプローブ１０を支持するコンタクト基板２０とを備えている。
【００１９】
コンタクト基板２０は、シリコンが板状に形成された基板であって、その表面には配線パターン２１が形成されている。コンタクト基板２０の表面には、コンタクトプローブ１０と接合される金属製の電極パッド２２が２列に整列配置されており、これらの電極パッド２２が配線パターン２１に接続されている。配線パターン２１は、コンタクト基板２０の周縁部まで延びており、コンタクト基板２０の周縁部に取り付けられた配線部材を介してテスター装置に接続されている。
【００２０】
例えば、コンタクト基板２０は、ガラスエポキシ製の多層配線基板からなるメイン基板から、フレキシブル基板により吊り下げられている。メイン基板は、プローブ装置に取り付けられることにより、検査対象物の電気的特性を検査するためのテスター装置に接続される。フレキシブル基板はコンタクト基板２０の周縁部に接続されており、コンタクトプローブ１０は、電極パッド２２、配線パターン２１、フレキシブル基板及びメイン基板を介して、テスター装置と電気的に接続される。
【００２１】
コンタクトプローブ１０は、ニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）、パラジウムニッケル（Ｐｄ−Ｎｉ）、パラジウムコバルト（Ｐｄ−Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケルタングステン（Ｎｉ−Ｗ）などの弾性のある導電性の金属材料により形成される。コンタクトプローブ１０は、アーチ状に形成され、その一端部が検査対象物に接触させるためのコンタクト部１１、このコンタクト部１１に連続する他端側がコンタクト基板２０上に片持ち支持された支持部１２を形成している。
【００２２】
コンタクトプローブ１０は、支持部１２の端部、すなわちコンタクトプローブ１０の他端部に形成された接合部１３においてコンタクト基板２０に接合され、その先端側がコンタクト基板２０から遠ざかるように接合部１３からアーチ状に湾曲している。より具体的には、コンタクトプローブ１０は、その中央部に屈曲部を有する２段階のアーチ状に形成されている。コンタクト部１１には、コンタクトプローブ１０の先端部においてコンタクト基板２０と反対側に向かって突出する突起１４が形成されており、この突起１４の先端が検査対象物に接触することとなる。
【００２３】
コンタクトプローブ１０における検査対象物と接触する部分がコンタクト部１１であり、本実施の形態では、コンタクトプローブ１０における突起１４が形成されている部分がコンタクト部１１である。ただし、突起１４が省略され、コンタクト部１１の表面が検査対象物に接触するような構成であってもよい。
【００２４】
各コンタクトプローブ１０とコンタクト基板２０の表面との間には空間３０が形成されている。また、各列において隣接するコンタクトプローブ１０は一定の間隔を隔てて対向しており、隣接するコンタクトプローブ１０間に空間４０が形成されている。コンタクトプローブ１０の各列において空間３０及び空間４０は連通しており、各列のコンタクトプローブ１０の先端側におけるコンタクト部１１とコンタクト基板２０との間には、これらの空間３０及び空間４０を開放する開口５０が形成されている。
【００２５】
コンタクトプローブ１０は、水平方向の長さが約１０００μｍ、高さが約１５５μｍであり、各列において隣接するコンタクトプローブ１０の間隔は２０〜２５μｍ程度である。また、接合部１３を除くコンタクトプローブ１０の水平方向の長さ、すなわち、空間３０の水平方向の長さは約８００μｍである。このように、本実施の形態のコンタクトプローブ１０は非常に小さく、空間３０，４０も非常に狭い隙間として形成されている。このような非常に小さいコンタクトプローブは、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて製造することができる。
【００２６】
本実施の形態では、図１に示すように、複数のコンタクトプローブ１０をコンタクト基板２０に接合した後、開口５０から空間３０，４０内に、毛細管現象を用いて、絶縁性を有する液状の高分子材料を注入し、その高分子材料を固化させることにより、空間３０，４０内に弾性体としてのエラストマーを介在させるようになっている。空間３０，４０内に注入される高分子材料は、硬化度等の異なる２種類の液状の高分子材料からなる混合液であり、注射器又はスポイトのように狭い領域に液体を注入する装置を用いて、コンタクトプローブ１０が形成されているコンタクト基板２０上に高分子材料を落下させることにより、その高分子材料が毛細管現象により空間３０，４０内に入り込む。このとき、高分子材料をコンタクト基板２０上におけるコンタクトプローブ１０の側方に落下させ、コンタクトプローブ１０に対して側方から空間３０，４０内に入り込むようにすることが好ましい。
【００２７】
ここで、毛細管現象とは、液体は隙間の狭い方へ引き込まれるという原理に基づいて、外力を加えることなく液体が狭い隙間の中に入り込む現象である。毛細管現象を用いて、液状の高分子材料を空間３０，４０内に注入した後、固化させることにより、簡単な作業で空間３０，４０内にエラストマーを介在させることができる。毛細管現象による隙間への液体の入り込みやすさ、すなわち濡れ性は、表面の材質や平滑度に依存するので、コンタクトプローブ１０及びコンタクト基板２０の各表面の材質や平滑度を適宜に選択することが好ましい。
【００２８】
図２は、図１のプローブカード１のＡ−Ａ断面図であり、空間３０，４０内にエラストマーを介在させた状態の具体例を示している。図２において、（ａ）は、隣接するコンタクトプローブ１０間の空間４０内にのみエラストマー６０を介在させた状態、（ｂ）は、更にコンタクトプローブ１０とコンタクト基板２０との間の空間３０内にも同種のエラストマー６０を介在させた状態、（ｃ）は、空間３０内及び空間４０内にそれぞれ異なる高分子材料からなるエラストマー６０，６１を介在させた状態を示している。
【００２９】
本実施の形態では、各列において隣接するコンタクトプローブ１０の間隔が、２０〜２５μｍ程度と非常に小さいため、開口５０の近傍に落下された液状の高分子材料は、コンタクト基板２０の表面を伝って、まずコンタクトプローブ１０の根元から先端に向かって空間４０内に入り込むものと考えられる。
【００３０】
したがって、注入する高分子材料の量を調節すれば、図２（ａ）に示すように、隣接するコンタクトプローブ１０間の空間４０内にのみエラストマー６０を介在させることができる。このように、隣接するコンタクトプローブ１０間にエラストマー６０を介在させれば、隣接するコンタクトプローブ１０同士が接触するのを防止できる。また、検査対象物を当接させた際、隣接するコンタクトプローブ１０のうちの一方が他方に比べて変形量が大きい場合に、エラストマー６０を介して連結された他方のコンタクトプローブ１０の弾性力により、上記一方のコンタクトプローブ１０を検査対象物側に引き寄せることができるので、上記一方のコンタクトプローブ１０の塑性変形を抑制することができる。これにより、オーバードライブ量が同一の場合における反力を増大させることができるので、弾性変形の限界となるオーバードライブの荷重を増大させることができる。
【００３１】
なお、隣接するコンタクトプローブ１０間にエラストマー６０を介在させた場合、エラストマー６０がコンタクト部１１から検査対象物側にはみ出して、検査対象物に干渉することが懸念されるが、毛細管現象を用いて注入されたエラストマー６０の表面は、図２（ａ）に示すように、隣接するコンタクトプローブ１０間の中央部で窪んだ凹湾曲形状となるので、その表面が検査対象物に干渉しにくい。
【００３２】
図２（ａ）の状態から更に同種の高分子材料を注入すると、その高分子材料がコンタクトプローブ１０の根元から先端に向かって空間３０内にも入り込む。その後、注入された高分子材料を固化させることにより、図２（ｂ）に示すように、コンタクトプローブ１０とコンタクト基板２０との間にもエラストマー６０を介在させ、コンタクトプローブ１０の塑性変形をさらに抑制することができる。
【００３３】
この場合、空間３０の途中までにのみエラストマー６０を形成するなどして、コンタクト部１１とコンタクト基板２０との間に空間を形成すれば、エラストマー６０の圧縮による反力をオーバードライブ量に応じて加速度的に増大させることができる。すなわち、検査対象物との接触時には小さい力でもコンタクトプローブ１０が変形しやすく、コンタクトプローブ１０を検査対象物に対して良好にコンタクトさせることができるとともに、一定量以上の力が加わるとコンタクトプローブ１０が変形しにくくなり、コンタクトプローブ１０の塑性変形を抑制することができる。
【００３４】
図２（ａ）の状態から異なる種類の高分子材料を注入すると、その高分子材料がコンタクトプローブ１０の根元部から先端部に向かって空間３０内に入り込む。その後、注入された高分子材料を固化させることにより、図２（ｃ）に示すように、コンタクトプローブ１０とコンタクト基板２０との間に、隣接するコンタクトプローブ１０間とは異なる高分子材料からなるエラストマー６１を介在させることができる。
【００３５】
この例において、隣接するコンタクトプローブ１０間に介在するエラストマー６０は、コンタクトプローブ１０とコンタクト基板２０との間に介在するエラストマー６１よりも弾性係数が小さく変形しやすい。したがって、コンタクトプローブ１０とコンタクト基板２０との間に介在する弾性係数が大きいエラストマー６１により、コンタクトプローブ１０の塑性変形を抑制することができる。また、隣接するコンタクトプローブ１０間に介在するエラストマー６０の弾性係数が小さいので、検査対象物を当接させた際、隣接するコンタクトプローブ１０のうちの一方が他方に比べて変形量が大きい場合に、そのコンタクトプローブ１０の変形につられて他方のコンタクトプローブ１０が大きく変形するのを防止でき、検査対象物に対して良好にコンタクトさせることができる。本実施の形態において、弾性係数とは、コンタクトプローブ１０の変形方向、すなわちコンタクト基板２０に垂直な方向に関して、ひずみに対する応力の比率を意味しており、同じひずみを得るためには、弾性係数が大きいほど大きな力が必要になる。
【００３６】
図３は、図２（ａ）及び（ｂ）のプローブカード１の製造方法としてのプローブ接合処理の一例を示したフローチャートである。コンタクトプローブ１０の接合部１３が、熱処理等によりコンタクト基板２０の電極パッド２２上に接合され（ステップＳ１０１）、図１に示すような状態とされた後、絶縁性を有する液状の高分子材料が開口５０の近傍に落下されることにより、その高分子材料が毛細管現象により開口５０から注入される（ステップＳ１０２）。その後、注入された高分子材料が自然に又は強制的に冷却されることにより固化され、エラストマー６０が形成される（ステップＳ１０３）。
【００３７】
このとき、注入する高分子材料の量に応じて、図２（ａ）に示すように隣接するコンタクトプローブ１０間の空間４０にのみエラストマー６０が形成された状態、又は、図２（ｂ）に示すようにコンタクトプローブ１０とコンタクト基板２０との間の空間３０にもエラストマー６０が形成された状態となる。
【００３８】
すなわち、注入する高分子材料の量が、各列における隣接するコンタクトプローブ１０間の空間４０の総体積に相当する量であれば、図２（ａ）に示すような状態となり、この空間４０の総体積に各列におけるコンタクトプローブ１０とコンタクト基板２０との間の空間３０の総体積を加算した体積に相当する量又はそれ以上であれば、図２（ｂ）に示すような状態となる。
【００３９】
一方、注入する高分子材料の量を、各列における隣接するコンタクトプローブ１０間の空間４０の総体積に満たない量とすれば、隣接するコンタクトプローブ１０の支持部１２間にのみエラストマー６０を形成することができる。また、この空間４０の総体積よりも多く、空間４０の総体積と空間３０の総体積とを加算した体積よりも少ない量とすれば、隣接するコンタクトプローブ１０間、及び、コンタクトプローブ１０の支持部１２とコンタクト基板２０との間にのみエラストマー６０を形成し、コンタクト部１１とコンタクト基板２０との間に空間を形成することができる。
【００４０】
図４は、図２（ｃ）のプローブカード１の製造方法としてのプローブ接合処理の一例を示したフローチャートである。この例では、図３の例のように、１種類の高分子材料を開口５０から注入するのではなく、異なる２種類の高分子材料である第１高分子材料及び第２高分子材料を開口５０から順次に注入するようになっている。
【００４１】
コンタクトプローブ１０の接合部１３が、熱処理等によりコンタクト基板２０の電極パッド２２上に接合され（ステップＳ２０１）、図１に示すような状態とされた後、まず、開口５０の近傍に第１高分子材料が落下されることにより、その第１高分子材料が毛細管現象により開口５０から注入される（ステップＳ２０２）。第１高分子材料の量は、各列における隣接するコンタクトプローブ１０間の空間４０の総体積に相当する量とされている。これにより、図２（ａ）に示すのと同様に、隣接するコンタクトプローブ１０間の空間４０にのみ第１高分子材料を注入することができる。
【００４２】
その後、開口５０の近傍に第２高分子材料が落下されることにより、その第２高分子材料が毛細管現象により開口５０から注入される（ステップＳ２０３）。第２高分子材料の量は、各列におけるコンタクトプローブ１０とコンタクト基板２０との間の空間３０の総体積に相当する量又はそれ以上とされている。これにより、図２（ｃ）に示すように、空間３０及び空間４０に異なる種類の高分子材料を注入することができる。その後、注入された第１及び第２高分子材料が自然に又は強制的に冷却されることにより固化され、各空間４０，３０内にエラストマー６０，６１が形成される（ステップＳ２０４）。
【００４３】
第１及び第２高分子材料は、それぞれ絶縁性を有する点では共通するが、第２高分子材料は、固化された状態では、第１高分子材料よりも弾性係数が大きい。したがって、図２（ｃ）に示す状態では、隣接するコンタクトプローブ１０間に介在するエラストマー６０の方が、コンタクトプローブ１０とコンタクト基板２０との間に介在するエラストマー６１よりも弾性係数が小さく変形しやすい。
【００４４】
なお、コンタクトプローブは、コンタクト基板２０に片持ち支持されるものであれば、本実施の形態のコンタクトプローブ１０のような形状に限らず、他の形状であってもよい。ここで、片持ち支持とは、コンタクトプローブの一端側の一部にコンタクト基板２０に固定される固定部が形成され、他端側が自由端とされることにより、自由端側に外力が作用するとコンタクトプローブが固定部を中心に弾性変形するような状態をいい、必ずしもコンタクトプローブの一端部が固定端となっている必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態によるプローブカードの製造方法により製造される途中の状態を示したプローブカードの斜視図であり、コンタクトプローブがコンタクト基板に接合された状態を示している。
【図２】図１のプローブカードのＡ−Ａ断面図であり、空間内にエラストマーを介在させた状態の具体例を示している。
【図３】図２（ａ）及び（ｂ）のプローブカードの製造方法としてのプローブ接合処理の一例を示したフローチャートである。
【図４】図２（ｃ）のプローブカードの製造方法としてのプローブ接合処理の一例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１  プローブカード
１０  コンタクトプローブ
１１  コンタクト部
１２  支持部
１３  接合部
１４  突起
２０  コンタクト基板
２１  配線パターン
２２  電極パッド
３０  （コンタクトプローブとコンタクト基板との間の）空間
４０  （隣接するコンタクトプローブ間の）空間
５０  開口
６０，６１  エラストマー
【図１】
2007093281.tif 000003
【図２】
2007093281.tif 000004
【図３】
2007093281.tif 000005
【図４】
2007093281.tif 000006