(57)【要約】【課題】  安定した検査を繰り返し行うことができるプローブ、及びプローブカードを提供する。【解決手段】  本発明の一態様にかかるプローブ２２は、プローブカード２０の配線基板２１に設けられるプローブであって、配線基板２１に固定される接続部３４と、側周面３１ａを有する板状の接触部３１と、接触部３１を回転自在に支持する支持部３６と、接続部３４と支持部３６を連絡し、接続部３４に変位可能に支持されているビーム部４２と、を備えるものである。【選択図】  図２
2009300170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブカードの配線基板に設けられるプローブであって、
前記配線基板に固定される接続部と、
側周面を有する板状の接触部と、
前記接触部を回転自在に支持する支持部と、
前記接続部と前記支持部を連絡し、前記接続部に変位可能に支持されているビーム部と、を備えるプローブ。
【請求項２】
前記接触部の側周面に、凹凸が形成されている請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
前記接触部の大きさが、厚さ方向において、段階的に変化している請求項１、又は２に記載のプローブ。
【請求項４】
前記ビーム部と前記接続部とを連結するヒンジ部と、をさらに備えた請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項５】
前記接触部を電極パッドに押し付けるバネ部が前記接続部に設けられている請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項６】
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る接続部と、
側周面を有する板状の接触部と、
前記接触部を回転自在に支持する支持部と、
前記接続部と前記支持部を連絡し、前記接続部に変位可能に支持されているビーム部と、を備えるプローブカード。
【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３１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】
しかしながら、電極パッドの表面をカンチレバー型のプローブがスクラブすると、表面の金属が削り取られ、金属屑が発生する。発生した金属屑は、プローブの先端に付着するので、プローブの接触性を低下させる原因となる。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、金属屑のプローブ先端への付着を抑えることによって、プローブカードの安定性を向上させることを目的としている。
【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、プローブカードの配線基板に設けられるプローブであって、前記配線基板に固定される接続部と、側周面を有する板状の接触部と、前記接触部を回転自在に支持する支持部と、前記接続部と前記支持部を連絡し、前記接続部に変位可能に支持されているビーム部と、を備えるものである。これにより、電極パッド材料が接触部の先端に蓄積するのを防ぐことができる。よって、安定した検査を繰り返し行うことができる。
【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、前記接触部の前記電極パッドと接触する側周面に、凹凸が形成されているものである。これにより、凸部が表面酸化層を貫通するため、接触性を向上することができる。
【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、前記接触部の大きさが、厚さ方向において、段階的に変化しているものである。これにより、支持強度を向上することができる。
【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、前記ビーム部と前記接続部とを連結するヒンジ部と、をさらに備えたものである。これにより、オーバードライブで押し付けた場合でも、プローブが変形するのを防ぐことができる。よって、安定した検査を繰り返し行うことができる。
【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、前記接触部を電極パッドに押し付けるバネ部が前記接続部に設けられているものである。これにより、確実に押し付けることができるため、接触性を向上することができる。
【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る接続部と、側周面を有する板状の接触部と、前記接触部を回転自在に支持する支持部と、前記接続部と前記支持部を連絡し、前記接続部に変位可能に支持されているビーム部と、を備えるものである。これにより、安定した検査を繰り返し行うことができる。よって、コンタクト抵抗の劣化を低減することができ、安定した検査を繰り返し行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、安定した検査を繰り返し行うことができるプローブ、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】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
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。ＳＴ基板２１ａ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１２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。
【００１９】
プローブカード２０は、半導体チップ１１に対して対向配置されている。すなわち、プローブカード２０は、ウエハに対して平行に配置される。プローブカード２０は、ウエハの上方に配置されている。プローブカード２０は、配線基板２１とプローブ２２とを有している。配線基板２１には、複数のプローブ２２が実装されている。電極パッドの配置に応じて、複数のプローブ２２が配列されている。そして、それぞれのプローブ２２が対応する電極パッドに接触する。配線基板２１には、それぞれプローブ２２と接続される配線が形成されている。これにより、プローバからの検査信号が配線基板２１の配線を介してプローブ２２に供給される。
【００２０】
そして、プローブ２２を配線基板２１に実装する。プローブ２２は、半田付けなどによって、配線基板２１に固着されている。すなわち、プローブ２２のバンプが、配線基板２１の配線に半田付けされる。したがって、配線基板２１の配線が、プローブ２２を介して、電極パッドと接続される。これにより、検査信号の入出力が可能になる。なお、以下の説明において、配線基板２１の主面（下面）と平行な方向を横方向とし、垂直な方向を縦方向とする。
【００２１】
検査（プロービング）を行う際は、電極パッド１２に対してプローブ２２の先端が当接する。すなわち、下方向にプローブ２２を有するプローブカード２０を移動させる。すると、プローブ２２と電極パッド１２が近づいていき、プローブ２２の先端が電極パッド１２の表面に接触する。これにより、電極パッドがプローブ２２と導通する。さらに、プローブカード２０を下方向に若干移動させると、オーバードライブでの押し付けが可能となる。これにより、電極パッドとの接触性を向上することができ、確実な検査が可能となる。
【００２２】
プローブ２２は、カンチレバー型（片持ち梁型）のものである。したがって、プローブ２２は、横方向に沿って延びている。すなわち、プローブ２２は配線基板２１と主面と平行な方向に沿って設けられている。そして、オーバードライブで押し付けた際に生じる弾性力によって、プローブ２２の先端が電極パッド１２に押し付けられる。これにより、確実に接触させることができる。
【００２３】
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、プローブ２２の構成を模式的に示す斜視図である。プローブ２２は、接触部３１と、ビーム部３２と、ヒンジ部３３と、接続部３４と、バネ部３５と、支持部３６を有している。接続部３４は、支持台３４ａと、支柱３４ｂと、バンプ３４ｃと、凹溝３４ｄとを有している。支持部３６は凹溝３６ａとローラ部３６ｂを有している。プローブ２２のフレーム長は、例えば、１〜３ｍｍ程度になっている。なお、図２では、図１とは上下が反対になっており、上側が電極パッド側になっており、下側が配線基板２１側になっている。したがって、接触部３１が電極パッド側に突出して配置され、バンプ３４ｃ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。
【００２４】
プローブ２２の上端には、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は丸鋸状に形成されている。すなわち、接触部３１は、丸い板状に形成されている。そして、接触部３１の側周面３１ａには周方向に沿って凹凸が繰り返し形成されている。すなわち、接触部３１の側周面３１ａには、周方向に沿って凹部と凸部が一定間隔で形成されている。従って、角度によって中心からの距離が変化している。そして、薄板状の接触部３１の側周面３１ａが電極パッド１２と接触する。接触部３１の側周面３１ａが、電極パッドと接触する接触面になる。接触部３１は、例えば、１０μｍ以下の厚さになっている。
【００２５】
接触部３１は、支持部３６に回転可能に支持されている。支持部３６には、接触部３１を回転可能に支持するローラ部３６ｂが設けられている。具体的には、接触部３１は、支持部３６に設けられている凹溝３６ａに挿入される。そして、凹溝３６ａの途中に、ローラ部３６ｂの軸部が設けられている。接触部３１は、ローラ部３６ｂの軸部回りに回転する。板状の接触部３１の中心には、貫通孔が設けられている。従って、接触部３１は、リング状に形成されている。そして、その貫通孔に、ローラ部３６ｂの軸部が挿入される。ローラ部３６ｂの軸部と、板状の接触部３１との間には隙間が形成されている。これにより、支持部３６は、接触部３１を回転可能に支持する。従って、電極パッド１２に押し付けると接触部３１が回転する。電極パッド側では、接触部３１は、支持部３６から突出している。接触部３１は、プローブ２２の他の部分よりも、電極パッド側に突出している。
【００２６】
支持部３６は、横方向に延びたビーム部３２に支持されている。ビーム部３２は、横方向、すなわち配線基板２１の主面に沿って延びている。支持部３６はビーム部３２の先端に固定されている。なお、この実施の形態では、支持部３６が鉛直方向を向いているが、ビーム部３２の延在方向に支持部３６を向けて配置する形態も考えられる。
【００２７】
ビーム部３２は、接続部３４に支持されている。ビーム部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、ビーム部３２は、接続部３４から接触部３１に向かって延在している。接続部３４は、配線基板２１と接続される部分である。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、ビーム部３２などを支持する。
【００２８】
接続部３４は、Ｌ字型に屈曲しており、支持台３４ａと支柱３４ｂとを有している。支持台３４ａは横方向に延びており、支柱３４ｂは、縦方向に延びている。すなわち、支柱３４ｂは支持台３４ａの一端から、電極パッド１２の方向に延在している。支柱３４ｂは、支持部３６と平行に配置されている。さらに、支持台３４ａの中央部分には、バンプ３４ｃが設けられている。バンプ３４ｃは、支持台３４ａや支柱３４ｂと異なる材料によって形成されている。バンプ３４ｃは、配線基板２１側に露出している。バンプ３４ｃは、配線基板２１の配線と電気的に接続される。なお、バンプ３４ｃは、支持台３４ａから配線基板２１側に突出していてもよい。
【００２９】
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は支柱３４ｂの先端側に配置されている。ヒンジ部３３は、回転軸を有し、ビーム部３２を回転可能に支持している。ヒンジ部３３によって、ビーム部３２が図２の矢印に沿って回転する。これにより、ビーム部３２と支柱３４ｂとの間の角度が変化する。そして、ビーム部３２と支持台３４ａとの間の距離が変化する。支柱３４ｂの先端には、ビーム部３２の厚みよりも若干大きい凹溝３４ｄが形成される。そして、その凹溝３４ｄにビーム部３２の端部が挿入されている。接続部３４とビーム部３２の交点に、ヒンジ部３３が配置される。このように、ビーム部３２はヒンジ部３３を介して、接続部３４に取り付けられている。
【００３０】
さらに、ビーム部３２にはバネ部３５が接続されている。バネ部３５はＳ字型に形成されている。横方向において、ビーム部３２に対するバネ部３５の取り付け位置は、支持部３６と支柱３４ｂとの間になっている。バネ部３５は、ビーム部３２と接続部３４の間に設けられている。バネ部３５の一端が支持台３４ａに固定され、他端がビーム部３２に固定されている。ここでは、２つのＳ字型のバネ部３５がビーム部３２を挟むように配置されている。このように、Ｓ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やビーム部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を介してビーム部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】
オーバードライブによってプローブ２２を電極パッドに押し付けた場合、バネ部３５は、ビーム部３２を付勢する。これにより、接触部３１が電極パッドに押し付けられ、接触性を向上することができる。すなわち、プローブ２２を押し付けると、ヒンジ部３３によってビーム部３２が回転する。図２では、ヒンジ部３３を回転中心として、ビーム部３２が下方向に回転する。これにより、ビーム部３２の接触部３１側の端部が支持台３４ａ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、ビーム部３２が上方向に付勢される。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。また、バネ部３５のバネ定数を適当な値にすれば、プローブ２２の塑性変形するの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、繰り返しの検査を確実に行うことができる。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。
【００３２】
また、接触部３１がローラーとなって回転する。また、ビーム部３２には、ヒンジ部３３が設けられているため、オーバードライブで押し付けた場合、ビーム部３２が回転する。これにより、オーバードライブで押し付けた際に、電極パッド１２における接触部３１の接触位置が横方向に変化する。すなわち、ビーム部３２がヒンジ部３３の軸回りに回転して、傾きが変化する。すると、横方向において、電極パッド１２に対する支持部３６の相対位置が変化する。これにより、接触部３１が回転して、電極パッド１２に対する接触部３１の接触位置が変化する。接触部３１の側周面３１ａの鋸歯が、電極パッド１２の表面酸化膜を削り取らずに貫通する。接触部３１側周面３１ａの凸部が電極パッド１２の斬新な金属面と接触して、コンタクト性を高くすることができる。このように、接触部３１を電極パッド１２に対してオーバードライブで押し付けた際、接触部３１の側周面３１ａの電極パッド１２に対する接触位置が変化する。
【００３３】
次の半導体チップの電極パッド１２と接触する際、接触部３１の接触面は、異なる位置で、電極パッド１２と接触する。すなわち、検査毎に接触部３１の側周面３１ａにおける接触位置が周方向に変化する。これにより、電極パッド１２の表面を擦る際に発生する金属膜が、接触部３１に付着して蓄積するのを防ぐことができる。プローブカード２０の連続使用時のコンタクト特性の劣化を低減することができる。よって、小型で高性能のプローブカード２０を実現することができる。
【００３４】
なお、上記の説明では、接触部３１を丸鋸状にしたが、接触部３１の形状はこれに限られるものではない。例えば、図３に示すように、接触部３１を円板状にすることができる。この場合、ローラ部３６ｂを回転中心として、円盤が回転する。あるいは、図４に示すように、接触部３１の板形状を正八角形状にすることもできる。これにより、同様の効果を得ることができる。もちろん、円形や八角形以外の多角形でもよい。また、ヒンジ部３３によってビーム部３２を回転させなくてもよい。この場合、例えば、ビーム部３２に弾性を持たせて、接触部３１を電極パッドに押し付けることが好ましい。
【００３５】
次に、図５を用いて、プローブ２２の断面構成について説明する。図５は、図３に示したプローブ２２の構成を示す図である。図５は、プローブ２２の構成を示す側面断面図である。図５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。したがって、図５では、紙面と垂直な方向が電極パッドに対する押し付け方向となる。図５では、図３に示す、Ａの丸で囲まれた部分がローラ部３６ｂの周辺に対応し、Ｂの丸で囲まれた部分がヒンジ部３３に対応し、Ｃの丸で囲まれた部分が接続部３４に対応し、Ｄの丸で囲まれた部分がバネ部３５に対応し、Ｅの丸で囲まれた部分がバンプ３４ｃに対応している。
【００３６】
図５のＣ部に示すように、接続部３４は、下構造層４１、中間構造層４３、上構造層４５の３層構造を有している。すなわち、下構造層４１の上に、中間構造層４３が形成されている。そして、中間構造層４３の上に上構造層４５が形成されている。中間構造層４３の上面は上構造層４５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。下構造層４１、中間構造層４３、及び上構造層４５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、下構造層４１、中間構造層４３、及び上構造層４５は導通している。
図５のＤ部に示すように、バネ部３５は、下構造層４１、上構造層４５から構成されている。下構造層４１と上構造層４５との間には、中間構造層４３の厚さに対応する隙間が形成されている。そして、バネ部３５では、下構造層４１と上構造層４５のそれぞれがバネとなって、接触部３１を付勢する。
図５のＥ部に示すように、バンプ３４ｃは、支持台３４ａと接続されている。支持台３４ａは、下構造層４１、中間構造層４３、及び上構造層４５の３層構造から構成されている。また、バンプ３４ｃは、例えば、メッキ層４６で形成され、下構造層４１、中間構造層４３、及び上構造層４５の３層構造と同程度の厚さを有している。また、接続部３４の凹溝３４ｄは、中間構造層４３がなく、上構造層４５と下構造層４１とによって構成されている。すなわち、中間構造層４３の厚さに対応する凹溝３４ｄが形成されている。そして、凹溝３４ｄにビーム部３２が挿設されている。
【００３７】
図５のＢ部に示すように、ヒンジ部３３には、軸部４２が形成されている。軸部４２は、下構造層４１及び上構造層４５の間に配置されている。軸部４２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。軸部４２の上面が上構造層４５に固定され、下面が下構造層４１に固定される。
【００３８】
軸部４２の周りには、ビーム部３２が設けられている。ビーム部３２は、軸部４２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４２よりも大きく形成されている。したがって、ビーム部３２は、軸部４２を囲むように、軸部４２の側面全周に設けられている。
【００３９】
ビーム部３２の一部は、凹溝３４ｄに挿入されている。すなわち、ビーム部３２の上側には、上構造層４５が配置され、下側には下構造層４１が配置されている。ヒンジ部３３において、軸部４２の上下両側には、軸部４２よりも大きい下構造層４１、上構造層４５が設けられている。よって、ビーム部３２が軸部４２から抜けることがない。また、ビーム部３２は、中間構造層４３よりも薄く形成されている。したがって、ビーム部３２と上下には隙間が生じている。すなわち、ビーム部３２と上構造層４５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、ビーム部３２と下構造層４１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、ビーム部３２が軸部４２を回転中心として回転する。これにより、ヒンジ部３３によってビーム部３２が回転可能に支持される。軸部４２、及びビーム部３２は、導電性材料によって形成されている。軸部４２、及びビーム部３２としては、下構造層４１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。
【００４０】
図５のＡ部に示すように、ローラ部３６ｂには、軸部４２が形成されている。軸部４２は、下構造層４１及び上構造層４５の間に配置されている。軸部４２は、ローラ部３６ｂの軸となるため、例えば、円柱状に形成されている。軸部４２の上面が上構造層４５に固定され、下面が下構造層４１に固定される。
【００４１】
接触部３１の一部は、凹溝３４ｄに挿入されている。すなわち、接触部３１の上側には、上構造層４５が配置され、下側には下構造層４１が配置されている。凹溝３６ａにおいて、軸部４２の上下両側には、軸部４２よりも大きい下構造層４１、上構造層４５が設けられている。よって、接触部３１が軸部４２から抜けることがない。また、接触部３１は、中間構造層４３よりも薄く形成されている。したがって、接触部３１と上下には隙間が生じている。すなわち、接触部３１と上構造層４５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、接触部３１と下構造層４１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、接触部３１が軸部４２を回転中心として回転する。これにより、凹溝３６ａによって接触部３１が回転可能に支持される。軸部４２、及び接触部３１は、導電性材料によって形成されている。軸部４２としては、下構造層４１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。接触部３１は、例えば、パラジウムコバルト（ＰｄＣｏ）から構成され、メッキ法により形成される。
【００４２】
ヒンジ部３３、及びローラ部３６ｂは、ＭＥＭＳ技術を用いて製造することができる。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。
【００４３】
まず、Ｓｉウエハなどからなる犠牲基板を用意し、犠牲基板上に下構造層４１を形成する。下構造層４１の上に軸部４２を形成した後、軸部４２の側面を覆う犠牲層を形成する。この犠牲層は、軸部４２の側面から、下構造層４１上まで延設される。そして、接触部３１やビーム部３２を形成する。そして、接触部３１やビーム部３２の上から、犠牲層を形成する。これにより、回転する接触部３１やビーム部３２が下構造層４１から離間して形成される。さらに、軸部４２を覆うように上構造層４５を形成する。そして、犠牲層をエッチングすることによって、犠牲基板から図５に示した構造のプローブ２２が取り外される。このようにして、プローブ２２が完成する。そして、プローブ２２を配線基板に接続する。もちろん、積層構造については、適宜変更することができる。
【００４４】
このように、Ａ部、Ｂ部では、接触部３１、及びビーム部３２の上下に犠牲層が設けられている。軸部４２の周りに犠牲層を設けることで、隙間が形成される。接触部３１と下構造層４１との間、並びに、接触部３１と上構造層４５との間に隙間が設けられる。ビーム部３２と下構造層４１との間、並びに、ビーム部３２と上構造層４５との間に隙間が設けられる。したがって、接触部３１、及びビーム部３２が固定されることなく、軸部４２を回転中心として回転可能に支持される。上記のような製造工程によって、軸部４２、下構造層４１及び上構造層４５の接触部３１に対する隙間を確保することができる。下構造層４１及び上構造層４５のビーム部３２に対する隙間を確保することができる。また、ＭＥＭＳ技術を用いることで、犠牲基板上に多数のプローブ２２となる導電性の構造体を形成することができる。よって、生産性よくプローブを製造することができる。
【００４５】
オーバードライブで押し付けた場合、ヒンジ部３３によってビーム部３２が回転する。図５では、上下方向を回転軸の方向としてビーム部３２が回転する。ビーム部３２にヒンジ部３３を設けることによって、ビーム部３２を長くする必要がなくなる。すなわち、ビーム部３２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、ビーム部３２を短くすることができ、フレーム長が短くなる。これにより、プローブ２２の小型化を実現することができる。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。これにより、オーバードライブ量を大きくすることができ、電極パッドに対してプローブ２２を確実に接触させることができる。また、支柱３４ｂにヒンジ部を設けることで、電極パッドに対してプローブ２２を確実に接触させることができる。さらに、ビーム部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。このように、ヒンジ部３３を設けることで、小型で高性能なプローブ２２を実現することができる。
【００４６】
また、ローラ部３６ｂによって接触部３１が回転する。このため、接触部３１が異なる位置で、電極パッド１２と接触する。すなわち、検査毎に接触部３１の側周面３１ａにおける接触位置が周方向に変化する。これにより、電極パッド１２の表面を擦る際に発生する金属膜が、接触部３１に付着して蓄積するのを防ぐことができる。これにより、プローブカード２０の連続使用時のコンタクト特性の劣化を低減することができる。よって、小型で高性能のプローブカード２０を実現することができる。
【００４７】
発明の実施の形態２．
本実施の形態にかかるプローブについて図６を用いて説明する。図６は本実施の形態に形態にかかるプローブ２２の構成を示す斜視図である。本実施の形態では、接続部３４と支持部３６との間に２本のビーム部３２が設けられている。なお、ビーム部３２以外の基本的構成については、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００４８】
支持部３６は、横方向に延びた２つのビーム部３２に支持されている。すなわち、２つのビーム部３２は間隔を開けて、支持部３６に取り付けられている。ビーム部３２は、横方向、すなわち配線基板２１の主面に沿って延びている。２つのビーム部３２は、平行に配置されている。
【００４９】
支持部３６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は支持部３６の２箇所に設けられている。ヒンジ部３３は、回転軸を有し、ビーム部３２を回転可能に支持している。支持部３６は、ビーム部３２にヒンジ部３３を介して接続されている。すなわち、それぞれのビーム部３２はヒンジ部３３を介して支持部３６に連結されている。従って、ビーム部３２と支持部３６との間の角度が変化する。２つのビーム部３２が平行に配置されたまま、支持部３６に対するビーム部３２の傾きが変化する
【００５０】
２つのビーム部３２は、接続部３４に支持されている。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は支柱３４ｂの２箇所に設けられている。ヒンジ部３３は、回転軸を有し、ビーム部３２を回転可能に支持している。ヒンジ部３３によって、ビーム部３２の角度が変わる。これにより、ビーム部３２と支柱３４ｂとの間の角度が変化する。すなわち、２つのビーム部３２が平行に配置されたまま、支柱３４ｂに対するビーム部３２の傾きが変化する。そして、支持部３６と支持台３４ａとの間の距離が変化する。支柱３４ｂの先端には、ビーム部３２の厚みよりも若干大きい凹溝３４ｄが形成される。そして、その凹溝３４ｄにビーム部３２の端部が挿入されている。接続部３４とビーム部３２の交点に、ヒンジ部３３が配置される。このように、ビーム部３２はヒンジ部３３を介して、接続部３４に取り付けられている。
【００５１】
ここで、２つのビーム部３２は平行に配置され、支柱３４ｂと支持部３６とは平行に配置されている。従って、支持部３６と、支柱３４ｂと、２本のビーム部３２とに囲まれた領域は平行四辺形になっている。２本のビーム部３２の両端にはヒンジ部３３が設けられている。従って、平行四辺形の４つの頂点に、ヒンジ部３３が配置されている。４つのヒンジ部３３の回転軸は平行になっている。そして、電極パッドの表面に垂直な方向に、支持部３６が延在している。
【００５２】
オーバードライブで押し付けた場合、支柱３４ｂと支持部３６とは平行に配置されたまま、ビーム部３２の傾きが変化する。従って、電極パッドに対する支持部３６の傾きが一定になっている。そして、傾きが一定のまま、接触部３１が電極パッドに押し付けられる。従って、金属の付着蓄積がなく、安定したコンタクト性を得ることができる。これにより、安定した検査を繰り返し行うことができる。よって、接触抵抗の経時的な劣化を低減することができる。異なる半導体チップに対して順番に検査を行う場合でも、安定した検査を行うことができる。
【００５３】
なお、図６では、接触部３１を丸鋸状にしたが、接触部３１の形状はこれに限られるものではない。例えば、図７に示すように、接触部３１を円板状にすることができる。あるいは、図８に示すように、接触部３１の板形状を正八角形状にすることもできる。これにより、同様の効果を得ることができる。もちろん、八角形以外の多角形としてもよい。さらに、ビーム部３２を３以上設けてもよい。
【００５４】
また、実施の形態１、２に示した接触部３１を、図９のように、多層構造としてもよい。図９は、接触部３１の構成を示す側面断面図である。図９では、接触部３１を３層構造としている。この場合、中間構造層４３を３層構造として形成する。そして、中間構造層４３の上層４３ｂと下層４３ａとの間に、先端チップ４７を配置する。例えば、先端チップ４７をＰｄＣｏにより形成して、上層４３ｂ、及び下層４３ａをＮｉＣｏによって形成する。先端チップ４７を上層４３ｂ、及び下層４３ａから外側に、はみ出すようにする。この場合、先端チップ４７はリング状に形成される。先端チップ４７は、上層４３ｂ、及び下層４３ａよりも外径の大きなリング状に形成される。具体的には、先端チップ４７、上層４３ｂ、及び下層４３ａを同心のリング状に設けて、先端チップ４７のみ外径を大きくする。また、上層４３ｂ、及び下層４３ａの外径は、同じでもおく、異なっていてもよい。これにより、接触部３１の大きさが、厚さ方向の位置に応じて、段階的に変化している。このようにすることで、膜厚の薄い先端チップ４７を用いた場合でも、先端チップ４７支持強度を高くすることができる。従って、オーバードライブで押し付けた際に、接触部３１が変形するのを防ぐことができる。もちろん、接触部３１を３層以外の多層構造としてもよい。
【００５５】
発明の実施の形態３．
本実施の形態にかかるプローブ２２について、図１０を用いて説明する。図１０は本実施の形態に形態にかかるプローブ２２の構成を示す斜視図である。本実施の形態にかかるプローブ２２は、カンチレバー型のプローブであって、その先端に接触部３１が設けられている。また、プローブ２２は、実施の形態１，２のプローブと異なり、ヒンジ部３３が設けられていない。なお、ヒンジ部３２以外の構成については、実施の形態１、２と同様であるため、説明を省略する。
【００５６】
図１０に示すように、プローブ２２は、接触部３１、ビーム部３２、接続部３４、及び支持部３６を有している。なお、支持部３６は、実施の形態１，２と同様に、接触部３１を回転自在に支持している。ビーム部３２の先端には、支持部３６が設けられている。ビーム部３２は、接続部３４と支持部３６を連絡し、接続部３４に変位可能に支持されている。従って、オーバードライブで押し付けると、ビーム部３２の先端に配設された接触部３１が変位する。これにより、接触部３１が回転して、電極パッドに対する接触部３１の接触位置が変化する。電極パッドの表面を擦る際に発生する金属膜が、接触部３１に付着して蓄積するのを防ぐことができる。プローブカード２０の連続使用時のコンタクト特性の劣化を低減することができる。よって、小型で高性能のプローブカード２０を実現することができる。
【００５７】
なお、上記の説明では、検査対象を半導体チップとしたが、半導体チップ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】
【００５８】
【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】本発明の実施の形態１にかかるプローブの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかるプローブの変形例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかるプローブの変形例を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかるプローブの構成を示す側面断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかるプローブの構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかるプローブの変形例を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかるプローブの変形例を示す斜視図である。
【図９】本発明にかかるプローブにおける接触部の変形例を示す側面断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３にかかるプローブの構成を示す正面図である。
【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】
【００５９】
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  側周面
３２  ビーム部
３３  ヒンジ部
３４  接続部
３４ａ  支持台
３４ｂ  支柱
３４ｃ  バンプ
３４ｄ  凹溝
３５  バネ部
３６  支持部
３６ａ  凹溝
３６ｂ  ローラ部
４１  下構造層
４２  軸部
４３  中間構造層
４５  上構造層
４６  メッキ層
４７  先端チップ
【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】
2009300170.tif 000011
【図１０】
2009300170.tif 000012
【図１１】
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