JP2008196914A - プローブおよびプローブ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】相互に隣接するプローブ間での電気的短絡を確実に防止できかつ製造が比較的容易なプローブを提供する。
【解決手段】取付け端部を有し該取付け端部から離れる方向へ伸びる取付け領域、前記取付け領域から該取付け領域の伸長方向と交差する方向へ伸長するアーム領域、および前記アーム領域から該アーム領域の長手方向と交差しかつ該アーム領域から見て前記取付け領域の前記取付け端部が位置する側と反対側へ伸長し、その伸長端部に針先が設けられる針先領域を有する板状部材からなるプローブ本体を備えるプローブ。プローブの少なくとも一方の面には、前記取付け領域の前記取付け端部を露出させる感光性電気絶縁材料からなる絶縁膜が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエハに作り込まれた多数の半導体集積回路の通電試験に用いるのに好適なプローブおよびこのプローブが組み込まれたプローブ組立体に関する。

電子回路のような被検査体が仕様書通りに製作されているかの通電試験には、プローブ組立体が用いられる。このプローブ組立体は多数の接触子（プローブ）を備え、該接触子が被検査体の電極に接続されることにより、被検査体がテスタ本体に電気的に接続され、通電試験が行われる。

液晶パネルのような大型板状製品が被検査体の場合、接触子として細長い板状のブレードタイプのプローブが用いられる（例えば、特許文献１参照）。このブレードタイプのプローブは、多数のプローブが絶縁セラミック板を間にそれぞれ積層され、各プローブの一端に形成された針先を露出させるように、射出成形により各プローブの中央部を覆うように形成される絶縁樹脂コートで、一体化されている。これにより、ブレードタイプのプローブでは、隣接するプローブ間の短絡が防止されている。

他方、半導体ウエハに作り込まれた多数の半導体集積回路では、一般的に、各半導体集積回路がそれぞれのチップに分離されるに先立ち、前記したような通電試験を受ける。この場合、接触子には、板状部材からなるカンチレバータイプのプローブが用いられている（例えば、特許文献２参照）。このプローブは、取付け領域、該取付け領域に連続するアーム領域および針先領域で構成される全体にクランク状の平面形状を有する板状部材からなる。アーム領域は、片持ち支持されるように取付け領域を介してプローブ基板に支持される。この片持ち支持されるアーム領域すなわちアーム部の先端部に針先領域が形成され、該針先領域の先端に針先が形成されている。

このカンチレバータイプのプローブは、針先領域が形成されるアーム領域の先端部が自由端となり、この片持ち支持された各アーム領域の弾性によって、針先領域の針先が被検査体に適正に押し付けられる。しかしながら、多数のプローブが隣接して配置されることから、各プローブのアーム部すなわちアーム領域が相近づく方向へ変形すると、たとえそれが微少な変形であっても、隣接するプローブ間に短絡が生じ易い。

しかも、このカンチレバータイプのプローブでは、各プローブのアーム領域での前記した弾性を好適に維持するために、各プローブのアーム領域を独立的に変形可能に保持する必要がある。このことから、ブレードタイプにおけるような射出成形による樹脂材料によって、多数のプローブをそのアーム領域で一体化することはできない。そのため、カンチレバータイプの各プローブ間の短絡を防止するための樹脂材料からなる絶縁層で、該プローブの一方の面を覆うことが考えられる。ところが、このような樹脂材料がプローブの取付け端部となる取付け領域の縁部に広がると、プローブをはんだでプローブ基板に固着する際の妨げとなる。そのため、微少な多数のカンチレバータイプのプローブに、それぞれの取付け領域の縁部を露出させて樹脂材料を塗布する必要があることから、微少な多数のプローブに、そのような絶縁層を形成する作業は容易ではない。

特開平６−１７４７５０号公報 国際公開第２００６／０７５４０８号パンフレット

したがって、本発明の目的は、カンチレバータイプのプローブおよび該プローブを備えるプローブ組立体において、相互に隣接するプローブ間での電気的短絡を確実に防止しかつ製造が比較的容易なプローブおよびプローブ組立体を提供することにある。

本発明は、基本的に、取付け端部を有し該取付け端部から離れる方向へ伸びる取付け領域と、前記取付け領域に連なり該取付け領域の伸長方向と交差する方向へ伸長するアーム領域と、前記アーム領域から該アーム領域の長手方向と交差しかつ該アーム領域から見て前記取付け領域の前記取付け端部が位置する側と反対側へ伸長し、その伸長端部に針先が設けられる針先領域とを有する板状部材からなるプローブ本体の少なくとも一方の面に、前記取付け領域の前記取付け端部を露出させて形成される絶縁膜を感光性電気絶縁材料で形成することを特徴とする。

本発明によれば、絶縁膜が感光性の電気絶縁材料で形成されていることから、針先を含むプローブまたはプローブ本体の全体に感光性電気絶縁材料を塗布した後、マスクを用いた選択露光および現像により、必要な箇所にのみ絶縁膜を形成することができる。したがって、比較的容易かつ正確に、はんだのような導電性接着剤の適用の妨げになる取付け端部に絶縁膜を形成することなく、これを必要な部分にのみ形成することができる。

本発明に係るプローブは、プローブ組立体の接触子として、例えばプローブ基板の対応する導電路に、はんだのような導電性接着剤を介して、プローブ本体の取付け端部で接着することができる。

感光性電気絶縁材料からなる絶縁膜は、プローブの製造工程に関連して形成することができる。すなわち、基台上でフォトレジストにより少なくともプローブ本体の平面形状に対応する凹所を有するレジストパターンを形成し、プローブのための金属材料を前記凹所内に堆積する。このプローブ本体のための金属材料の堆積後、フォトレジストを除去し、基台上に形成されたプローブ本体の上面の全域に例えばスピンコート法を用いて感光性電気絶縁材料を塗布する。その後、露光マスクを用いて、感光性電気絶縁材料を選択露光する。感光性電気絶縁材料がポジ型の場合、不要部分に光が照射され、感光性電気絶縁材料がネガ型の場合、必要部分に光が照射される。

感光性電気絶縁材料は、選択露光を受けた後、さらに現像処理を受ける。これにより、感光性電気絶縁材料は、絶縁膜として、少なくとも必要箇所に残され、前記取付け端部を含む他の不要箇所で除去されることから、前記取付け端部が絶縁膜から露出される。

前記絶縁膜は、プローブの一方の面で前記針先領域を覆うように、形成することが望ましい。

本発明によれば、感光性電気絶縁材料で絶縁膜を形成することにより、これに選択露光および現像処理を施すことで、短絡を防止するに必要な箇所を確実に覆いかつ取付けに妨げとなる箇所を確実に露出させる電気絶縁膜を容易かつ確実に形成することができる。したがって、隣接するプローブが相互に電気的に接触することなく製造が比較的容易なプローブおよびプローブ組立体を提供することができる。

本発明に係るプローブ組立体１０は、図１に示されているように、例えば半導体ウエハ１２に形成された多数の集積回路（図示せず）の通電試験に用いられる。半導体ウエハ１２は、その一方の面に形成された多数の電極１２ａを上方に向けて、例えば、真空チャック１４上に取り外し可能に保持される。プローブ組立体１０は、真空チャック１４上の半導体ウエハ１２の前記集積回路の通電試験のために、真空チャック１４上の半導体ウエハ１２へ向けおよびこれから遠ざかる方向へ、真空チャック１４との間で相対的に移動可能に図示しないフレーム部材に支持されている。

プローブ組立体１０は、プリント配線基板１６と、該プリント基板に重ね合わせられるプローブ基板１８とを備える。プローブ基板１８は、従来よく知られているように、セラミックス板１８ａと該セラミック板に上面を接合された多層配線板１８ｂとの積層体からなる。プローブ基板１８の下面すなわち多層配線板１８ｂには、本発明に係る多数のプローブ２０が整列して取り付けられている。

プローブ基板１８は、プローブ２０が下方に向くように、セラミックスのような誘電体材料からなる従来よく知られた取付リング組立体２２および図示しないが従来におけると同様なボルトのような結合部材により、プリント配線基板１６の下面に積層するように、プリント配線基板１６に一体的に組み付けられている。図示の例では、プリント配線基板１６の上面には、金属材料からなり、プリント配線基板１６の前記上面の部分的な露出を許す補強部材２４が一体的に組み付けられている。

プローブ基板１８の多層配線板１８ｂには、図２に示されているように、従来よく知られた多数の導電路２６が形成されている。各プローブ２０は、それぞれに対応した導電路２６のプローブランド２６ａに固定的に接続されることにより、プローブ基板１８に取り付けられている。

プローブ基板１８の各プローブ２０に対応した前記導電路は、従来よく知られているように、セラミックス板１８ａおよびプリント配線基板１６をそれぞれ貫通して形成された各導電路（いずれも図示せず）を経て、プリント配線基板１６の上面の補強部材２４から露出する領域に配列されたソケット（図示せず）に電気的に接続されており、該ソケットを経て、図示しないテスタ本体の回路に接続されている。

したがって、プローブ組立体１０の各プローブ２０が被検査体である半導体ウエハ１２の対応する電極１２ａに当接するように、プローブ組立体１０と真空チャック１４とを相近づけるように移動させることにより、電極１２ａを前記テスタ本体の回路に接続することができ、被検査体１２の通電試験を行うことができる。

各プローブ２０を拡大して示す図２を参照するに、各プローブ２０は、平板状のプローブ本体２０ａと、該プローブ本体に一部を埋設された針先２０ｂとを備える。これらは、共に比較的良好な導電性を示す。

プローブ本体２０ａは、ニッケル、例えばニッケルリン、ニッケルタングステン、ニッケルコバルト、ニッケルクロムのようなニッケル合金、燐青銅、パラジウムコバルト合金のような、比較的靭性に優れた高靱性の金属材料で形成することができる。また、針先２０ｂは、金、銀、ロジウム、白金、パラジウム、ルテニウムのような、例えばアルミニウム電極との接触抵抗がプローブ本体２０ａの金属材料に比較して、低い低接触抵抗金属材料で適宜形成することができる。

プローブ本体２０ａは、図示の例では、その平面形状で見て、矩形形状を有する取付け領域２８と、該取付け領域の一側からその下方に伸びる帯状の連結領域３０と、該連結領域から横方向に伸びるアーム領域３２、３２と、該アーム領域に連続する針先領域３４とを備える。取付け領域２８の上縁２８ａは、プローブランド２６ａへの取付け端部となる。アーム領域３２は、図示の例では、上縁すなわち取付け端部２８ａから下方に伸長する取付け領域２８に、連結領域３０を経て連続する。

アーム領域３２は、取付け領域２８の下縁２８ｂに間隔をおいて横方向に伸長する。図示の例では、アーム領域３２は、互いに上下方向へ間隔をおいて並行に伸びる一対のアーム領域３２、３２からなる。この両アーム領域３２を連結すべく、該両アーム領域の先端から針先領域３４が取付け端部２８ａの位置する側と反対側、すなわち下方へ伸長する。この針先領域３４の伸長端に前記針先２０ｂが形成されている。

各プローブ２０は、プローブ本体２０ａの取付け端部２８ａで導電路２６のプローブランド２６ａに固着されており、図３に示すように、多数のプローブ２０がそれらの針先２０ｂを直線上に整列させかつ相互に近接して並列的に配置されている。そのため、隣接するプローブ２０間では、アーム領域３２の自由端側に位置する針先領域３４がプローブ本体２０ａの厚さ方向への変位を最も生じ易く、そのため、この領域３４で相互の接触が生じ易い。

本発明に係るプローブ組立体１０では、図２および図３に示すように、隣接するプローブ２０間の電気的短絡を防止するために、相互に隣り合うプローブ２０の少なくとも一方の面に、例えば感光性ポリイミドのような感光性電気絶縁材料からなる絶縁膜３６が形成されている。図示の例では、隣り合うプローブ２０の間で互いに対向するプローブ本体２０ａの一対の対向面のうちの一方の面に、針先領域３４の一部を覆うように矩形の絶縁膜３６が形成されている。この絶縁膜３６は、隣接するプローブ２０間に介在することにより、両者の電気的接触を確実に防止する。

プローブ２０は、そのプローブ本体２０ａの取付け端部２８ａで、はんだのような導電性接着剤を用いて、対応する導電路２６のプローブランド２６ａに固着される。絶縁膜３６は、このはんだの妨げとならないように、プローブ本体２０ａの取付け端部２８ａを除く所望の領域を覆うように形成することができる。

本発明に係るプローブ２０の製造方法の一例を図４に沿って説明する。図４（ａ）に示すように、例えば鏡面処理を施されたシリコン結晶基板５０上にフォトレジスト５２を用いて犠牲層のための凹所５２ａを有するレジストパターンが形成される。このレジストパターンは、フォトリソグラフィ技術で従来よく知られているように、シリコン結晶基板５０上に例えばスピンコート法を用いて均一に塗布されたフォトレジスト５２を所望パターンを有するマスクを通して選択的に露光した後、これを現像処理することにより、形成することができる。

凹所５２ａ内には、例えば銅のような犠牲層材料がほぼ均一厚さに堆積され、犠牲層５４が形成される（図４（ｂ））。犠牲層５４の堆積には、例えば電鋳法のような電気メッキを用いられる。

犠牲層５４の形成後、フォトレジスト５２が除去される。フォトレジスト５２の除去後、図４（ｃ）に示すように、新たなフォトレジスト５６を用いて、凹所５６ａを有するレジストパターンが形成される。凹所５６ａは、犠牲層５４の一部を露出させ、針先２０ｂの平面形状に対応した平面形状を有する。したがって、図４（ｄ）に示すように、針先２０ｂのための前記した金属材料を犠牲層５４におけると同様な方法で堆積することにより、針先２０ｂをそのプローブ本体２０ａへの埋設部分と一体的に形成することができる。

針先２０ｂの形成後、フォトレジスト５６が除去され、図４（ｅ）に示すように、新たなフォトレジスト５８により、凹所５８ａを有するレジストパターンが形成される。凹所５８ａは、針先２０ｂのプローブ本体２０ａへの埋設部分を露出させ、プローブ本体２０ａの平面形状に対応した平面形状を有する。したがって、凹所５８ａ内へプローブ本体２０ａのための前記したような金属材料を犠牲層５４におけると同様な方法で堆積することにより、針先２０ｂの埋設部分を埋め込むように、プローブ本体２０ａを形成することができる。このプローブ本体２０ａの形成後、フォトレジスト５８が除去される。

フォトレジスト５８の除去後、図４（ｆ）に示すように、例えばネガ型の感光性ポリイミドのような導電材料１３６がシリコン結晶基板５０上に、例えばスピンコート法を用いてほぼ均一な厚さに塗布される。この感光性導電材料１３６は、シリコン結晶基板５０、該シリコン結晶基板５０上に堆積されたプローブ本体２０ａ、針先２０ｂおよび犠牲層５４のすべての露出面を覆う。

感光性導電材料１３６は、図４（ｇ）に示すように、光の透過窓６０ａが形成されたフォトマスク６０を通して、光の照射を受けることにより、選択露光される。透過窓６０ａは、所望の絶縁膜３６の形状に対応した平面形状を有し、プローブ本体２０ａの針先領域３４に対応する位置に正確にその位置を決められる。

したがって、ネガ型の感光性導電材料１３６では、現像処理により、透過窓６０ａを通して露光を受けた部分が絶縁膜３６として残り、残部が除去されることから、正確に針先領域３４上に絶縁膜３６が形成される。

絶縁膜３６の形成後、エッチング処理により、犠牲層５４が除去され、完成したプローブ２０がシリコン結晶基板５０上から剥離される。この剥離されたプローブ２０は、プローブ本体２０ａの取付け端部２８ａではんだを用いて、前記したようにプローブ基板１８に固着される。このとき、絶縁膜３６は取付け端部２８ａを覆うことがないので、この絶縁膜３６がはんだによる固着作業の妨げとなることはない。したがって、プローブ２０をはんだ付けによってプローブ基板１８に強固に固着することができる。

前記したところでは、絶縁膜３６で針先領域３４のみを覆った例を示したが、プローブ本体２０ａの一方の面における取付け端部２８ａを除く領域を全面に亘って前記した絶縁膜で覆うことができる。また、プローブ本体２０ａの両面に絶縁膜３６を形成することができる。このような場合においても、正確に取付け端部２８ａを前記絶縁膜から露出させることができるので、該絶縁膜によってプローブ２０のプローブ基板１８への取付け作業が妨げられることはなく、プローブ２０をプローブ基板１８に強固に固着することができる。

本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。たとえば、針先をプローブ本体と異なる金属材料で形成した例を示したが、針先をプローブ本体の金属材料によりこれと一体形成することができる。

本発明に係るプローブ組立体をその一部を破断して示す模式図である。 図１に示すプローブ組立体の一つのプローブを拡大して示す正面図である。 図１に示すプローブ組立体の複数のプローブ列を示す部分的な底面図である。 本発明に係るプローブの製造手順を示す工程図である。

符号の説明

１０ プローブ組立体
１８ プローブ基板
２０ プローブ
２０ａ プローブ本体
２０ｂ 針先
２８ 取付け領域
２８ａ 取付け端部
３２ アーム領域
３４ 針先領域
３６ 絶縁膜

Claims (8)

1. 取付け端部を有し該取付け端部から離れる方向へ伸びる取付け領域と、前記取付け領域に連なり該取付け領域の伸長方向と交差する方向へ伸長するアーム領域と、前記アーム領域から該アーム領域の長手方向と交差しかつ該アーム領域から見て前記取付け領域の前記取付け端部が位置する側と反対側へ伸長し、その伸長端部に針先が設けられる針先領域とを有する板状部材からなるプローブ本体を備えるプローブであって、前記プローブ本体の少なくとも一方の面には、前記取付け領域の前記取付け端部を露出させる感光性電気絶縁材料からなる絶縁膜が形成されているプローブ。
2. 前記取付け端部には導電性接着剤が適用される、請求項１に記載のプローブ。
3. 前記絶縁膜は、前記プローブ本体の前記一方の面における前記針先領域に形成されている、請求項１に記載のプローブ。
4. 前記絶縁層膜は、フォトリソグラフィを利用して基台上に所望のプローブ本体の平面形状に対応した凹所を有するレジストパターンを形成し、前記凹所にプローブ材料を堆積して前記プローブ本体の前記各領域を形成し、その後、該領域のすべての領域を感光性電気絶縁材料で覆い、該感光性電気材料の選択露光および現像処理により、該感光性電気材料の所望部分を選択的に残すことによって形成される、請求項１に記載のプローブ。
5. 複数の導電路が設けられたプローブ基板と、該プローブ基板の対応する前記導電路に取り付けられる取付け端部を有し該取付け端部から離れる方向へ伸びる取付け領域、前記取付け領域に連なり該取付け領域の伸長方向と交差する方向へ伸長するアーム領域、および前記アーム領域から該アーム領域の長手方向と交差しかつ該アーム領域から見て前記取付け領域の前記取付け端部が位置する側と反対側へ伸長し、その伸長端部に針先が設けられる針先領域を有する板状部材からなるプローブ本体を備えるプローブとを含むプローブ組立体であって、前記プローブはそれぞれのプローブ本体の一方の面を相互に対向させて前記プローブ基板に取り付けられており、前記プローブ本体の対向面の少なくともいずれか一方の面には、前記取付け領域の前記取付け端部を露出させる感光性電気絶縁材料からなる絶縁膜が形成されているプローブ組立体。
6. 前記プローブ本体の前記取付け部の前記取付け端部には、前記プローブ基板の前記導電路に形成されたプローブランドに前記プローブを前記取付け端部で固着するためのはんだが適用される、請求項５に記載のプローブ。
7. 前記絶縁膜は、前記プローブ本体の前記一方の面における前記針先領域に形成されている、請求項５に記載のプローブ組立体。
8. 前記絶縁層膜は、フォトリソグラフィを利用して基台上に所望のプローブ本体の平面形状に対応した凹所を有するレジストパターンを形成し、前記凹所にプローブ材料を堆積して前記プローブ本体の前記各領域を形成し、その後、該領域のすべての領域を感光性電気絶縁材料で覆い、該感光性電気材料の選択露光および現像処理により、該感光性電気材料の所望部分を選択的に残すことによって形成される、請求項５に記載のプローブ組立体。

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