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WO2024062560A1 - プローブカード用プローブ - Google Patents

プローブカード用プローブ Download PDF

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WO2024062560A1
WO2024062560A1 PCT/JP2022/035189 JP2022035189W WO2024062560A1 WO 2024062560 A1 WO2024062560 A1 WO 2024062560A1 JP 2022035189 W JP2022035189 W JP 2022035189W WO 2024062560 A1 WO2024062560 A1 WO 2024062560A1
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WO
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probe
probe card
stress dispersion
card according
metal layer
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PCT/JP2022/035189
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French (fr)
Inventor
朋之 武田
Original Assignee
日本電子材料株式会社
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Publication date
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Priority to TW112134919A priority patent/TWI866465B/zh
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    • G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07314—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being perpendicular to test object, e.g. bed of nails or probe with bump contacts on a rigid support

Definitions

  • This application relates to a probe for a probe card.
  • a probe card is an electrical connection device used to supply power, input/output signals, and ground the individual semiconductor devices formed on a wafer by contacting probes with the electrode pads of the semiconductor devices in order to test their operation.
  • the probes are provided on the surface of the probe card, and are configured so that their tips can be pressed against the electrode pads of the semiconductor device with a predetermined pressure.
  • the electrode pads of semiconductor devices are designed to be small, and the distance (pitch) between the electrode pads is designed to be small.
  • probes need to be made smaller.
  • the mechanical strength of the probe becomes weaker.
  • Patent Document 1 proposes a configuration in which a multilayer metal sheet is used for the probe.
  • US Pat. No. 5,020,001 describes at least one multilayer structure comprising a superposition of a core and a first inner coating layer, and an outer coating made of a material with a higher hardness than the core, completely covering the multilayer structure.
  • a probe having layers is disclosed. As shown in Patent Document 1, in order to achieve good electrical contact and mechanical contact, a configuration in which multiple layers of different materials are stacked is preferable, but the cross-sectional thickness of the probe is reduced. There were limits to meeting this demand, and further breakthroughs were needed.
  • the probe card In an inspection process using a probe card, in order to ensure contact with the electrode pads of the semiconductor device, after the probes have made contact with the electrode pads, the probe card is brought even closer to the semiconductor wafer (overdrive) to press the probes against the electrode pads of the semiconductor device. For this reason, the probe must have a strength that will not mechanically break even if a contact pressure of a certain value or more is applied. In order to prevent the probe from breaking, it is necessary to prevent localized stress concentration on the probe. In order to prevent this stress concentration, a probe with a surface as smooth and free of scratches as possible is required.
  • An object of the present invention is to provide a probe for a probe card with strength.
  • the probe for the probe card of the present application has a structure that does not prevent stress concentration from occurring, but intentionally disperses the locations where stress concentration occurs, thereby increasing the mechanical strength to withstand large stress. This is a probe for expensive probe cards.
  • the probe for a probe card disclosed in the present application is The probe is provided with a plurality of stress dispersion chambers embedded inside the probe, each of which has a three-dimensional shape with ridges and vertices defined by inner wall surfaces.
  • the probe for a probe card disclosed in the present application, even if the plate thickness is reduced, by dispersing the locations where stress concentration occurs, it is possible to provide a probe for a probe card with high mechanical strength.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a state in which an electronic circuit is tested using the probe card according to the first embodiment.
  • 1 is a perspective view of a probe according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a plan view showing the shape of three metal layers constituting the probe according to the first embodiment. 3 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 2, taken perpendicularly to the longitudinal direction Z of the probe.
  • FIG. FIG. 3 is a perspective view of a probe according to a second embodiment.
  • 7 is a plan view showing the shape of three metal layers constituting a probe according to a second embodiment.
  • FIG. This is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the probe according to Embodiment 3 taken perpendicularly to the longitudinal direction Z.
  • FIG. FIG. 4 is a perspective view of a probe according to Embodiment 4.
  • FIG. 7 is a plan view showing the shape of three metal layers constituting a probe according to Embodiment 4;
  • FIG. 5 is a perspective view of a probe according to Embodiment 5.
  • 12 is a sectional view taken along the line CC in FIG. 11.
  • FIG. 9 is a sectional view showing a modification of the probe according to Embodiment 5;
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a test state of an electronic circuit using a probe card 100.
  • the upper side of the page in FIG. 1 will be referred to as "top” and the lower side of the page will be referred to as "bottom.” That is, when viewed from the probe card 100, the side to be inspected is the "lower" side.
  • the left-right direction in the paper of FIG. 1 is defined as a buckling direction X
  • the direction from the front to the back of the paper and the opposite direction thereof is defined as a direction Y perpendicular to the buckling direction X.
  • the longitudinal direction of the probe 20 (vertical direction on the paper surface of FIG. 1) is defined as a longitudinal direction Z.
  • the probe card 100 is a device used to test the electrical characteristics of an electronic circuit formed on a semiconductor wafer W.
  • the probe card 100 includes a large number of probes 20 that are brought into contact with electrodes C on the electronic circuit, respectively.
  • To test the characteristics of an electronic circuit bring the semiconductor wafer W close to the probe card 100, bring the tip of the probe 20 into contact with the electrode C on the electronic circuit, and test the tester connection electrode TC of the wiring board 14 of the probe card 100 and the probe 20. This is done by connecting the electrode C to a tester device (not shown).
  • the probe card 100 includes a hollow frame 1, an upper guide 11 attached to the upper end of the frame 1, a lower guide 12 attached to the lower end of the frame 1, a fixing plate 13 for fixing the upper guide 11, and a wiring board 14. Equipped with. An intermediate guide may be further provided between the upper guide 11 and the lower guide 12.
  • the upper guide 11 has a plurality of guide holes 11H that penetrate in the vertical direction.
  • the lower guide 12 provided below the upper guide 11 has a plurality of guide holes 12H that penetrate in the vertical direction.
  • Above the group of guide holes 11H provided in the upper guide 11 is an opening 13H provided in the fixed plate 13.
  • a wiring board 14 is arranged on the upper surface of the fixed plate 13.
  • the wiring board 14 includes, on its lower surface, a plurality of probe connection pads 14P that come into contact with the terminal portions 20t at the upper ends of the probes 20.
  • the probe 20 is a vertical probe arranged perpendicularly to the object to be inspected (electronic circuit formed on the semiconductor wafer W).
  • the left-right direction in FIG. 1 is the buckling direction X of the probe 20, that is, the direction in which the probe 20 is elastically deformed when the probe card 100 is overdriven.
  • the probe 20 has an elongated rectangular prism shape.
  • the probe 20 extends linearly in the vertical direction.
  • a contact portion 20c is provided at the lower end (one end) of the probe 20.
  • a terminal portion 20t is formed at the upper end (other end).
  • FIG. 2 is a perspective view of the probe 20.
  • FIG. 3 is a plan view showing the shape of three metal layers constituting the probe 20.
  • the probe 20 is made of conductive metal.
  • the first metal layer 20L1 to the third metal layer 20L3 of the probe 20 are each a thin layer of the same metal.
  • the first metal layer 20L1 and the third metal layer 20L3 are formed into a flat plate shape.
  • a plurality of hexagonal prism-shaped holes 20H are formed at intervals in the longitudinal direction Z of the probe 20. They are arranged to penetrate through the metal layers of the probe 20 in the stacking direction R.
  • the first metal layer 20L1, the second metal layer 20L2, and the third metal layer 20L3 are integrated by stacking them in order and welding the metal layers.
  • the buckling direction X and the lamination direction R of the three metal layers are the same, but the buckling direction may be a direction Y orthogonal to the lamination direction R of each metal layer.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2, and is a sectional view taken perpendicularly to the longitudinal direction Z of the probe 20.
  • the buckling direction X is the left-right direction on the paper surface of FIG.
  • a cross section perpendicular to the longitudinal direction Z of the probe 20 is as shown in FIG. This becomes a cavity 20K1 (stress dispersion chamber) whose periphery is closed by the three-metal layer 20L3. In this way, the cavity 20K1 is formed inside the probe 20.
  • the relationship between the stylus pressure and the overdrive amount is better in the probe 20 in which the cavity 20K1 is provided. , stylus pressure is low.
  • the first metal layer 20L1 to the third metal layer 20L3 of the probe 20 are manufactured using a so-called MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology (probe intermediate formation step).
  • MEMS technology is a technology for creating fine three-dimensional structures using photolithography technology and sacrificial layer etching technology.
  • Photolithography technology is a fine pattern processing technology using photoresist used in semiconductor manufacturing processes.
  • sacrificial layer etching technology creates a three-dimensional structure by forming a lower layer called a sacrificial layer, forming the layers that make up the structure on top of it, and then removing only the sacrificial layer by etching. It's technology.
  • a well-known plating technique can be used for forming the first metal layer 20L1 to the third metal layer 20L3.
  • metal ions in the electrolyte can be attached to the substrate surface by immersing a substrate as a cathode and a metal piece as an anode in an electrolyte and applying a voltage between the two electrodes.
  • electroplating process is a wet process in which the substrate is immersed in an electrolytic solution. Therefore, after the plating process, a drying process is performed to form each of the first metal layer 20L1 to third metal layer 20L3. get. After this drying process, the first metal layer 20L1 to the third metal layer 20L3 are stacked and welded. A portion that will become the lower tip is polished by a polishing process (polishing process) to form a contact portion 20c.
  • polishing process polishing process
  • the stress generated inside the probe 20 during inspection can be dispersed to each vertex 10B and each ridgeline 10 of the cavity 20K1, thereby maintaining mechanical strength and reducing stylus pressure. It is possible to achieve both.
  • FIG. 5 is a perspective view of the probe 20.
  • FIG. 6 is a plan view showing the shape of three metal layers constituting the probe 20.
  • FIG. 7 is a sectional view taken along line BB in FIG.
  • the probe 20 has been described in which a plurality of independent hexagonal column-shaped cavities 20K1 are lined up in the longitudinal direction Z and embedded inside a metal column made of three metal layers.
  • the plurality of cavities 20K1 of the probe 20 are interconnected by a narrow cavity 20K2.
  • the cavity 20K2 communicates with the outside of the probe 20 at several locations.
  • the cavity 20K1 and the cavity 20K2 are initially formed as sacrificial layers and removed by etching in the process of manufacturing the probe 20. That is, in the first embodiment, in order to form the cavity 20K1, it was necessary to separately manufacture the first metal layer 20L1 to the third metal layer 20L3 and then weld them. In the second embodiment, all the holes 20H in the second metal layer 20L2 are connected by the groove 20M1. Furthermore, by forming at least two grooves 20M2 that communicate with several holes 20H and open to the outside of the probe 20, there is an advantage that the probe 20 can be manufactured in a series of steps.
  • the manufacturing process of the probe 20 is generally as follows. First, a first metal layer 20L1 is formed. Next, portions of the second metal layer 20L2 other than those that will become the holes 20H and the grooves 20M1 and 20M2 are formed. Next, a sacrificial layer is formed in the hole 20H, the groove 20M1, and the groove 20M2. Next, a third metal layer 20L3 is formed. Finally, the sacrificial layer is melted to form a plurality of cavities 20K1 and 20K2 inside the probe 20.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the probe 20 taken perpendicularly to the longitudinal direction Z.
  • the cavity 20K1 is sealed with a material different from that of the probe 20 body.
  • a material softer than the surrounding probe 20 main body is housed in the cavity 20K1 described in the first embodiment.
  • the substance to be accommodated include metals such as Au, resins, and the like.
  • a layer of Au is formed in the cavity 20K1 after forming the second metal layer 20L2 described in Embodiment 2, and then a third metal layer 20L3 is formed and sealed. The same applies to resin.
  • the same effects as in the first embodiment can be achieved while improving the conductivity of the probe.
  • resin is contained, the flexibility of the probe 20 during buckling deformation can be increased.
  • FIG. 9 is a perspective view of the probe 20.
  • FIG. 10 is a plan view showing the shape of three metal layers constituting the probe 20.
  • Probe 20 according to this embodiment and probe 20 according to Embodiment 1 differ in the configuration of second metal layer 20L2. On both surfaces of the second metal layer 20L2 in the direction Y perpendicular to the buckling direction X, notches 20CT recessed toward the inside of the probe 20 are provided alternately in the longitudinal direction Z of the probe 20.
  • the manufacturing process of the probe 20 is generally as follows. First, a first metal layer 20L1 is formed. Next, a portion of the second metal layer 20L2 other than the portion that will become the cutout portion 20CT is formed on the first metal layer 20L1. Next, a sacrificial layer is formed in the cutout portion 20CT. Next, a third metal layer 20L3 is formed on the second metal layer 20L2. Finally, the sacrificial layer is melted to form a plurality of cavities 20K3 inside the probe 20. This cavity 20K3 is open to the outside of the probe 20.
  • the cavity 20K3 may be sealed by housing a resin or a metal that is softer and has lower electrical resistance than the probe 20 main body. In this case, the same effects as in the third embodiment are achieved.
  • FIG. 11 is a perspective view of the probe 20.
  • FIG. 12A is a cross-sectional view taken along line CC of FIG.
  • FIG. 12B is a cross-sectional view showing a modified example of the probe 20.
  • the probe 20 is composed of two types of metals with different electrical resistivities.
  • One is an inner metal constituting the low resistance portion L made of a metal with low resistivity such as copper, gold, or silver (Cu, Au, Ag).
  • the low resistance portion L has high conductivity and functions to improve current resistance performance.
  • the other is an outer metal constituting the high resistance portion H, such as a palladium cobalt (PdCo) alloy, which has a higher resistivity and lower conductivity than the low resistance portion L, but has high mechanical strength and springiness.
  • the high resistance portion H functions to maintain the mechanical strength of the probe 20.
  • the high resistance part H of the probe 20 surrounds the low resistance part L. Focusing only on the high-resistance portion H, a plurality of quadrangular prism-shaped depressions 20R are formed on the inner walls on both sides of the high-resistance portion H in the buckling direction X, respectively.
  • the depressions 20R stress distribution chambers are formed at regular intervals along the longitudinal direction Z of the probe 20.
  • multiple rows of small depressions 20R may be arranged along the longitudinal direction Z of the probe 20.
  • the inside of the depression 20R is a low resistance portion L. Therefore, focusing only on the low resistance portion L, the low resistance portion L includes a plurality of protrusions LT that protrude in the buckling direction X from both surfaces in the buckling direction X, respectively.
  • the stress acting inside the probe 20 is concentrated at each vertex 10B and each ridgeline 10 formed within the probe 20. Therefore, by providing a plurality of depressions 20R evenly inside the high-resistance portion H that has high mechanical strength and spring properties, it is possible to evenly distribute the stress that acts inside the probe 20 during buckling deformation. .
  • 100 probe card 1 frame, 10 ridgeline, 10B vertex, 11 upper guide, 11H guide hole, 12 lower guide, 12H guide hole, 13 fixing plate, 13H opening, 14 wiring board, 14P probe connection pad, 20 probe, 20c Contact part, 20H hole, 20K1, 20K2, 20K3 cavity part, 20M1, 20M2 groove, 20R depression, 20t terminal part, C electrode, H high resistance part, 20CT notch part, L low resistance part, H high resistance part, 20L1 First metal layer, 20L2 Second metal layer, 20L3 Third metal layer, LT protrusion, R stacking direction, TC tester connection electrode, W semiconductor wafer, X buckling direction, Y direction perpendicular to buckling direction X, Z Longitudinal direction.

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Abstract

ウエハ（Ｗ）上に形成された個々の半導体デバイスの動作テストを行うために、半導体デバイスの電極パッドに接触させて、電力の供給、信号の入出力、および接地を行うために使用されるプローブカード用のプローブ（２０）は、プローブ（２０）の内部に埋め込まれた、内壁面による稜線（１０）と頂点（１０Ｂ)とを有する立体形状の応力分散室（２０１Ｋ)を複数個備える。

Description

プローブカード用プローブ
　本願は、プローブカード用プローブに関するものである。
　プローブカードは、ウエハ上に形成された個々の半導体デバイスの動作テストを行うために、半導体デバイスの電極パッドにプローブを接触させて、電力の供給、信号の入出力、および接地を行うために使用される電気的な接続装置である。
　プローブは、プローブカードの表面に設けられ、所定の押圧力で先端が半導体デバイスの電極パッドに押し付けられるように構成されている。
　ウエハ上に形成される半導体デバイスの数量を増加させるためには、半導体デバイスのサイズを小さくすることが必要である。このため、半導体デバイスの電極パッドが小さく設計されるとともに、電極パッド間の距離（ピッチ）が小さく設計されている。
　半導体デバイスの微小化に応じて、プローブを微細にする必要がある。しかし、プローブを微細にすると、プローブの機械的強度が弱くなるという問題がある。
　このため、半導体デバイスの電極パッドとの良好な電気的接触および機械的接触を保証するために、例えば、特許文献１では、プローブに多層金属シートを使用する構成が提案されている。
特表２０１８－５０１４９０号公報
　特許文献１には、コアと第１の内側コーティング層との重ね合わせを含む少なくとも１つの多層構造と、この多層構造を完全に被覆する、上記コアよりも硬度が高い材料で作られた外側コーティング層を有するプローブが開示されている。
　特許文献１に示されているように、良好な電気的接触および機械的接触を果たすためには、材質の異なる複数の層を重ね合わせた構成が好ましいが、プローブの断面の厚さを薄くするという要求に応えるには限界があり、さらなるブレークスルーが必要であった。
　プローブカードを用いる検査工程では、半導体デバイスの電極パッドへの接触を確実にするために、プローブが電極パッドに接触した後に、さらにプローブカードを半導体ウエハに近づけること（オーバードライブ）によって、プローブを半導体デバイスの電極パッドに押し付けることが行われる。
　このため、プローブには、所定値以上の接触圧を加えても機械的に破壊されない強度が必要とされる。プローブが破壊されないために、プローブに局部的な応力集中が生じないようにする必要がある。そして、この応力集中が生じないようにするためには、できるだけ、表面が滑らかで、傷の無いプローブが求められていた。
　しかし、金属表面を滑らかにするにも限界があり、プローブの断面における厚さが薄くなるほど外力に対して変形し易くなる（機械的強度が小さくなる）という問題があった。
　本願は、上述の問題を解決する技術を開示するものであり、プローブを微細にしても、半導体デバイスの電極パッドに適切な針圧で接触し、所定値以上の接触圧を加えても破壊されない強度を備えたプローブカード用プローブを提供することを目的とする。
　すなわち、本願のプローブカード用プローブは、応力集中が生じないようにするのではなく、応力集中が発生する位置を意図的に分散させる構造とすることによって大きな応力に耐えることのできる機械的強度の高いプローブカード用プローブである。
　本願に開示されるプローブカード用プローブは、
前記プローブの内部に埋め込まれた、内壁面による稜線と頂点とを有する立体形状の応力分散室を複数個備えるものである。
　本願に開示されるプローブカード用プローブによれば、板厚を薄くしたとしても応力集中が発生する位置を分散させることによって機械的強度の高いプローブカード用プローブを提供できる。
実施の形態１によるプローブカードを使って電子回路を検査する状態を概略的に示す図である。 実施の形態１によるプローブの斜視図である。 実施の形態１によるプローブを構成する３層の金属層の形状を示す平面図である。 図２のＡ－Ａ断面図であり、プローブの長手方向Ｚに垂直に切断した断面図である。 実施の形態２によるプローブの斜視図である。 実施の形態２によるプローブを構成する３層の金属層の形状を示す平面図である。 図５のＢ－Ｂ断面図である。 実施の形態３によるプローブを長手方向Ｚに対して垂直に切断した断面図である。 実施の形態４によるプローブの斜視図である。 実施の形態４によるプローブを構成する３層の金属層の形状を示す平面図である。 実施の形態５によるプローブの斜視図である。 図１１のＣ－Ｃ断面図である。 実施の形態５によるプローブの変形例を示す断面図である。
実施の形態１．
　以下、実施の形態１によるプローブカード用プローブを、図を用いて説明する。
図１は、プローブカード１００による電子回路の検査状態を概略的に示す図である。
本明細書においては、図１の紙面上方を「上」、同紙面下方を「下」として説明する。すなわち、プローブカード１００から見て、検査対象側を「下」とする。また、図１の紙面左右方向を、座屈方向Ｘとし、紙面手前から奥に向かう方向およびその逆方向を、座屈方向Ｘに垂直な方向Ｙとする。また、プローブ２０の長手方向（図１の紙面の上下方向）を長手方向Ｚとする。
　プローブカード１００は、半導体ウエハＷに形成された電子回路の電気的特性を検査するために用いられる装置である。プローブカード１００は、電子回路上の電極Ｃにそれぞれ接触させる多数のプローブ２０を備えている。電子回路の特性検査は、半導体ウエハＷをプローブカード１００に近づけて、プローブ２０の先端を電子回路上の電極Ｃに接触させ、プローブカード１００の配線基板１４のテスタ接続電極ＴＣおよびプローブ２０を介して電極Ｃをテスタ装置（図示しない）に導通させて行われる。
　プローブカード１００は、中空のフレーム１と、フレーム１の上端に取り付けた上部ガイド１１と、フレーム１の下端に取り付けた下部ガイド１２と、上部ガイド１１を固定する固定板１３と、配線基板１４とを備える。上部ガイド１１と下部ガイド１２との間に、さらに中間ガイドを設けてもよい。
　上部ガイド１１は、上下方向に貫通する複数のガイド孔１１Ｈを有する。上部ガイド１１の下方に設けられた下部ガイド１２は、上下方向に貫通する複数のガイド孔１２Ｈを有する。上部ガイド１１に設けた複数のガイド孔１１Ｈ群の上方は、固定板１３に設けた開口部１３Ｈとなっている。固定板１３の上面には、配線基板１４が配置されている。配線基板１４は、その下面に、プローブ２０の上端の端子部２０ｔと接触する複数のプローブ接続パッド１４Ｐを備える。
　そして、複数のプローブ２０が、それぞれガイド孔１２Ｈおよびガイド孔１１Ｈ内を通るように挿入されてガイドされる。プローブ２０は、検査対象（半導体ウエハＷに形成された電子回路）に対し垂直に配置される垂直型プローブである。
　図１の左右方向が、プローブ２０の座屈方向Ｘ、すなわち、プローブカード１００のオーバードライブ時にプローブ２０が弾性変形する方向である。プローブ２０は、細長い四角柱形状をしている。プローブ２０は、直線状に上下方向に延びている。プローブ２０の下端（一端）にコンタクト部２０ｃを備える。そして、上端（他端）に端子部２０ｔが形成されている。
　プローブ２０は、オーバードライブ時に、その長手方向Ｚの圧縮力が加えられることにより、検査対象からの反力に応じて容易に座屈方向Ｘに座屈変形する。コンタクト部２０ｃが、端子部２０ｔ側に後退し、このとき、プローブ２０の内部には応力が発生する。
　図２は、プローブ２０の斜視図である。
　図３は、プローブ２０を構成する３層の金属層の形状を示す平面図である。
　プローブ２０は、導電性を有する金属によって構成されている。プローブ２０の第一金属層２０Ｌ１～第三金属層２０Ｌ３は、それぞれ同じ金属の薄い層である。第一金属層２０Ｌ１と第三金属層２０Ｌ３とは、平板状に形成されている。そして、第一金属層２０Ｌ１と第三金属層２０Ｌ３との間に挟まれた第二金属層２０Ｌ２には、プローブ２０の長手方向Ｚに間隔を開けて、複数の六角柱形状の穴２０Ｈが、プローブ２０の金属層の積層方向Ｒに貫通して並んでいる。第一金属層２０Ｌ１、第二金属層２０Ｌ２、第三金属層２０Ｌ３は、順に積み上げて各金属層間を溶着することによって一体化されている。
　図２では、座屈方向Ｘと３つの金属層の積層方向Ｒとは同じであるが、座屈方向を各金属層の積層方向Ｒに直交する方向Ｙとしてもよい。
　図４は、図２のＡ－Ａ断面図であり、プローブ２０の長手方向Ｚに垂直に切断した断面図である。図４の紙面左右方向が座屈方向Ｘである。プローブ２０の長手方向Ｚに垂直な断面は、第二金属層２０Ｌ２に穴２０Ｈが配置されている部分では図４のようになり、穴２０Ｈは、その内壁と、第一金属層２０Ｌ１と、第三金属層２０Ｌ３とによって周囲が塞がれた空洞部２０Ｋ１（応力分散室）となる。このように、空洞部２０Ｋ１は、プローブ２０の内部に形成されている。
　ここで、空洞部２０Ｋ１を設けなかった構造のプローブＡと、空洞部２０Ｋ１を設けたプローブ２０とを比較すると、オーバードライブ量に対する針圧の関係は、空洞部２０Ｋ１を設けたプローブ２０の方が、針圧が小さい。
　さらに、空洞部２０Ｋ１によって、どのような効果を得ることができるのかについて分析した。空洞部２０Ｋ１を設けなかったプローブＡ、六角柱形状の空洞部２０Ｋ１を設けたプローブ２０について、有限要素法（ＦＥＭ：Ｆｉｎｉｔｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｍｅｔｈｏｄ）に基づいて、プローブの最大応力を求めた結果は、外部から力が加えられた場合、応力は、図２に示す空洞部２０Ｋ１の各頂点１０Ｂおよび空洞部２０Ｋ１を構成する隣接する２面によって形成される稜線１０に集中していることが分かった。
　したがって、応力分散室として六角柱形状の空洞部２０Ｋ１をプローブ２０の長手方向Ｚに所定の間隔で、並べて埋め込むことによって、応力を各頂点１０Ｂおよび各稜線１０に均等に分散できる。
　プローブ２０の第一金属層２０Ｌ１～第三金属層２０Ｌ３は、いわゆるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いて作製される（プローブ中間体形成工程）。ＭＥＭＳ技術は、フォトリソグラフィ技術及び犠牲層エッチング技術を利用して、微細な立体的構造物を作成する技術である。フォトリソグラフィ技術は、半導体製造工程などで利用されるフォトレジストを用いた微細パターンの加工技術である。また、犠牲層エッチング技術は、犠牲層と呼ばれる下層を形成し、その上に構造物を構成する層を形成した後、犠牲層のみをエッチングによって除去することにより、立体的な構造物を作成する技術である。
　第一金属層２０Ｌ１～第三金属層２０Ｌ３の形成処理には、周知のめっき技術を利用することができる。例えば、陰極としての基板と、陽極としての金属片とを電解液に浸し、両電極間に電圧を印加することにより、電解液中の金属イオンを基板表面に付着させることができる。この様な処理は、電気めっき処理と呼ばれ、基板を電解液に浸すウエットプロセスであることから、めっき処理後には、乾燥処理が行われ、それぞれの第一金属層２０Ｌ１～第三金属層２０Ｌ３を得る。この乾燥処理後、第一金属層２０Ｌ１～第三金属層２０Ｌ３を積み上げて溶着する。研磨処理によって下部先端となる部分を研磨し（研磨工程）、コンタクト部２０ｃを形成する。
　実施の形態１によるプローブカード用プローブによれば、検査時にプローブ２０の内部に発生する応力を、空洞部２０Ｋ１の各頂点１０Ｂおよび各稜線１０に分散できるので機械的強度の維持と針圧の低減を両立できる。
実施の形態２．
　以下、実施の形態２によるプローブカード用プローブを、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
　図５は、プローブ２０の斜視図である。
　図６は、プローブ２０を構成する３層の金属層の形状を示す平面図である。
　図７は、図５のＢ－Ｂ断面図である。
実施の形態１では、３つの金属層からなる金属柱の内部に、独立した六角柱形状の複数の空洞部２０Ｋ１を、長手方向Ｚに並べて埋め込んだプローブ２０について説明した。本実施の形態２では、プローブ２０の複数の空洞部２０Ｋ１が、細い空洞部２０Ｋ２によって相互に繋がっている。そして空洞部２０Ｋ２は、プローブ２０の外部に数カ所で連通している。
　空洞部２０Ｋ１および空洞部２０Ｋ２は、プローブ２０を製造する過程において、当初は犠牲層として形成され、エッチングによって除去されて形成される。すなわち、実施の形態１では、空洞部２０Ｋ１を形成するために、第一金属層２０Ｌ１～第三金属層２０Ｌ３を個別に製造した後、これらを溶着する必要があった。本実施の形態２では、第二金属層２０Ｌ２の全ての穴２０Ｈを溝２０Ｍ１によって接続する。さらに、いくつかの穴２０Ｈに連通し、プローブ２０の外部に開口する少なくとも２つの溝２０Ｍ２を形成することによって、プローブ２０を一連の工程で製造できる利点がある。
　プローブ２０の製造工程は、概ね次のようになる。最初に、第一金属層２０Ｌ１を形成する。次に、第二金属層２０Ｌ２の穴２０Ｈおよび溝２０Ｍ１、２０Ｍ２となる部分以外の部分を形成する。次に、穴２０Ｈと溝２０Ｍ１、溝２０Ｍ２の中に犠牲層を形成する。次に、第三金属層２０Ｌ３を形成する。最後に犠牲層を溶かしてプローブ２０の内部に複数の空洞部２０Ｋ１と空洞部２０Ｋ２とが形成される。
　実施の形態２によるプローブカード用プローブによれば、全ての工程をＭＥＭＳによる一連の工程として完結できる。したがって、実施の形態１の効果に加えて、更に機械的強度の高いプローブ２０を提供できる。
実施の形態３．
　以下、実施の形態３によるプローブカード用プローブを、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
　図８は、プローブ２０を長手方向Ｚに対して垂直に切断した断面図である。
本実施の形態では、空洞部２０Ｋ１をプローブ２０本体とは異なる物質で封止する例を説明する。図４に示すように、実施の形態１で説明した空洞部２０Ｋ１であった部分に、周囲のプローブ２０本体部よりも柔らかい物質を収容する。収容する物質としては、例えば、Ａｕ等の金属、又は樹脂などが挙げられる。Ａｕ等を収容する場合は、実施の形態２で説明した第二金属層２０Ｌ２を形成した後に空洞部２０Ｋ１にＡｕの層を形成し、その後、第三金属層２０Ｌ３を形成して封止する。樹脂の場合も同様である。
　実施の形態３によるプローブカード用プローブによれば、実施の形態２と同様に全ての工程をＭＥＭＳによる一連の工程として完結できる。したがって、実施の形態１の効果に加えて、更に機械的強度の高いプローブ２０を提供できる。
　また、穴２０Ｈに収容する金属としてＡｕ等を使用した場合は、プローブの導電性を向上しつつ、実施の形態１と同様の効果を奏する。樹脂を収容した場合は、プローブ２０の座屈変形時の柔軟性を増すことができる。
実施の形態４．
　以下、実施の形態４によるプローブカード用プローブを、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
　図９は、プローブ２０の斜視図である。
　図１０は、プローブ２０を構成する３層の金属層の形状を示す平面図である。
　プローブ２０が、三層の金属層によって形成されている点は実施の形態１と同じである。本実施の形態によるプローブ２０と、実施の形態１によるプローブ２０とは、第二金属層２０Ｌ２の構成が異なる。第二金属層２０Ｌ２の座屈方向Ｘに垂直な方向Ｙの両面には、プローブ２０の内側に向かって窪んだ切り欠き部２０ＣＴが、プローブ２０の長手方向Ｚに、交互に設けられている。
　プローブ２０の製造工程は、概ね次のようになる。最初に、第一金属層２０Ｌ１を形成する。次に、第一金属層２０Ｌ１の上に、第二金属層２０Ｌ２の切り欠き部２０ＣＴとなる部分以外の部分を形成する。次に、切り欠き部２０ＣＴに犠牲層を形成する。次に、第二金属層２０Ｌ２の上に第三金属層２０Ｌ３を形成する。最後に犠牲層を溶かしてプローブ２０の内部に複数の空洞部２０Ｋ３が形成される。この空洞部２０Ｋ３は、プローブ２０の外部に開口している。
　実施の形態３と同様に、空洞部２０Ｋ３の中に、樹脂又は、プローブ２０本体よりも柔らかく電気的に低抵抗である金属を収容して空洞部２０Ｋ３を封止してもよい。この場合、実施の形態３と同様の効果を奏する。
実施の形態５．
　以下、実施の形態５によるプローブカード用プローブを、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
　図１１は、プローブ２０の斜視図である。
　図１２Ａは、図１１のＣ－Ｃ断面図である。
　図１２Ｂは、プローブ２０の変形例を示す断面図である。
　図１１に示すように、プローブ２０は、電気的な抵抗率の異なる２種類の金属によって構成されている。１つは、銅、金、銀（Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ）等の抵抗率が低い金属からなる低抵抗部Ｌを構成する内側の金属である。低抵抗部Ｌは、導電性が高く耐電流性能の向上のために機能する。もう１つは、パラジウムコバルト（ＰｄＣｏ）合金等の、低抵抗部Ｌよりも抵抗率が高く、導電性が低いが、機械的強度が高くバネ性のある高抵抗部Ｈを構成する外側の金属である。高抵抗部Ｈは、プローブ２０の機械的強度を維持するために機能する。
　図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、プローブ２０の高抵抗部Ｈは、低抵抗部Ｌの周囲を取り囲んでいる。そして高抵抗部Ｈだけに注目すると、高抵抗部Ｈの座屈方向Ｘの両側の内壁には、それぞれ複数の四角柱形状の窪み２０Ｒが形成されている。窪み２０Ｒ（応力分散室）は、プローブ２０の長手方向Ｚに沿って等間隔に形成されている。
　図１２Ｂのように、小さな窪み２０Ｒを複数列、プローブ２０の長手方向Ｚに沿って配置してもよい。そして、窪み２０Ｒの中は、低抵抗部Ｌである。したがって、低抵抗部Ｌだけに注目すると、低抵抗部Ｌは、座屈方向Ｘの両面からそれぞれ座屈方向Ｘに突出する複数の突出部ＬＴを備えている。上述のように、プローブ２０の内部に働く応力は、プローブ２０の中に形成された各頂点１０Ｂおよび各稜線１０に集中する。そこで、機械的強度が高くバネ性のある高抵抗部Ｈの内側に複数の窪み２０Ｒを均等に設けることによって、プローブ２０の座屈変形時に内部に作用する応力の均等な分散を図ることができる。
　本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
　１００　プローブカード、１　フレーム、１０　稜線、１０Ｂ　頂点、１１　上部ガイド、１１Ｈ　ガイド孔、１２　下部ガイド、１２Ｈ　ガイド孔、１３　固定板、１３Ｈ　開口部、１４　配線基板、１４Ｐ　プローブ接続パッド、２０　プローブ、２０ｃ　コンタクト部、２０Ｈ　穴、２０Ｋ１，２０Ｋ２，２０Ｋ３　空洞部、２０Ｍ１，２０Ｍ２　溝、２０Ｒ　窪み、２０ｔ　端子部、Ｃ　電極、Ｈ　高抵抗部、２０ＣＴ　切り欠き部、Ｌ　低抵抗部、Ｈ　高抵抗部、２０Ｌ１　第一金属層、２０Ｌ２　第二金属層、２０Ｌ３　第三金属層、ＬＴ　突出部、Ｒ　積層方向、ＴＣ　テスタ接続電極、Ｗ　半導体ウエハ、Ｘ　座屈方向、Ｙ　座屈方向Ｘに直交する方向、Ｚ　長手方向。

Claims (9)

  1. プローブカード用プローブであって、
    前記プローブは、前記プローブの内部に埋め込まれた、内壁面による稜線と頂点とを有する立体形状の応力分散室を複数個備えるプローブカード用プローブ。
  2. 前記プローブの長手方向に間隔を開けて並ぶ複数個の前記応力分散室を複数列備える請求項１に記載のプローブカード用プローブ。
  3. 前記プローブは、電気的に低抵抗である金属層からなる低抵抗部と、
    前記低抵抗部の外側に、前記低抵抗部よりも電気的に高抵抗であり、バネ性を有する高抵抗部とを備え、
    前記応力分散室は、前記高抵抗部に形成されている請求項１に記載のプローブカード用プローブ。
  4. 前記応力分散室は、前記プローブの外側面に開口している請求項１に記載のプローブカード用プローブ。
  5. 前記応力分散室には、周囲の金属よりも電気的に低抵抗である金属が収容されている請求項１に記載のプローブカード用プローブ。
  6. 前記応力分散室には、樹脂が収容されている請求項１に記載のプローブカード用プローブ。
  7. 前記応力分散室には、前記低抵抗部と同じ金属が収容されている請求項３に記載のプローブカード用プローブ。
  8. 前記応力分散室は、空洞である請求項１に記載のプローブカード用プローブ。
  9. 全ての前記応力分散室は、前記プローブの外部に連通している請求項８に記載のプローブカード用プローブ。
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