探针的制作方法

专利名称：探针的制作方法
技术领域：
本发明涉及对被检查体的电特性进行检查的探针。
背景技术：
当对形成在半导体晶片(以下称为“晶片”)上的IC、LSI等设备(以下称为“器 件”)的电特性进行检查时，使用具有电路基板和探针的探针卡，例如通过将布置在电路基 板的下表面上的探针接触到设置在晶片上的器件上的电极来进行检查。电极例如由铝等导电性金属构成。铝等由于容易氧化，因此在其表面形成作为绝 缘体的氧化膜。因此，只是将探针接触到电极是无法刺破形成在电极表面上的氧化膜来确 保探针与电极的导通。因此，当进行这样的电特性的测定时，为了确保晶片的电极与探针导 通，在将探针接触到电极上后，进行使晶片在水平方向上振动并通过探针的前端刮掉氧化 膜的所谓擦洗的操作。在此情况下，如图10所示，探针100可采用下述探针，所述探针包括被电路基板 101单端支撑的梁部102、以及从梁部102的自由端部向晶片W延伸的接触子103(专利文 献1)。并且，在施加过压(overdrive)以使接触子103与晶片W的电极P压力接触的状态 下使晶片W在水平方向上振动，由此刮掉电极P表面的氧化膜0，使接触子103的前端部104 和电极P的导电部接触。专利文献1 日本国特开2006-1190 号公报。

发明内容
发明要解决的问题但是，在上述方法中，通过擦洗而被刮掉的氧化膜0附着在接触子103的前端部 104上，妨碍探针100和电极P稳定地导通。因此，需要定期清洁探针100的前端部104。但 是，如果进行清洁，则存在前端部104发生磨损的问题。另外，擦洗有可能在电极P的表面 留下较大的针痕，损伤电极P。另一方面，作为不利用擦洗的探针和电极的接触方法，例如可考虑以波戈针为代 表的垂直高载荷接触方法。但是，近年来，随着器件的高功能化以及高速化，布线构造向微 细化、薄膜化发展，布线层变的极薄，因此当利用例如波戈针那样的垂直高载荷接触进行检 查时，探针不仅贯穿氧化膜还有可能贯穿电极和布线层。另外，还有可能由于探针在负载时 的应力而损伤布线层和绝缘层。此外，如果为了避免这些而降低施加在探针上的载荷，则有 可能产生探针和电极导通不稳定的问题。本发明就是鉴于上述问题而完成的，其目的在于以较低的探针载荷稳定地进行被 检查体的电特性的检查。用于解决问题的手段用于实现上述目的的本发明是将接触部接触到被检查体来检查被检查体的电特 性的探针，所述接触部在其内部分散布置有多个具有导电性的接触颗粒，并且一部分所述接触颗粒在接触部的被检查体侧的表面上突出，在所述接触部的与被检查体侧相反的面上 布置有具有弹性的导电性部件。根据本发明，由于接触颗粒从接触部向被检查体侧突出，因此即使在施加到探针 上的载荷低的情况下，接触颗粒也容易刺破氧化膜，能够确保被检查体和探针的导通。由 此，能够以低的探针载荷稳定地进行被检查体的电特性的检查。并且，由于在接触部的与被 检查体相反的面上布置有具有弹性的导电性部件，因此探针被赋予弹性，从而即使在晶片W 上的各电极存在高低差的情况下，也能够通过弹性来吸收该高低差。由此，能够进一步稳定 地进行被检查体的电特性的检查。发明效果根据本发明，能够以低的探针载荷稳定地进行被检查体的电特性的检查。


图1是示出具有根据本实施方式的探针的探针装置的侧面图2是示出根据本实施方式的探针的结构的简略说明图3是绝缘片的平面图4是弹性导电片的平面图5是示出根据本实施方式的探针与电极电接触的状态的说明图
图6是示出将根据本实施方式的探针研磨了的状态的侧面图7是根据其他实施方式的探针的说明图8是根据其他实施方式的探针的说明图9是根据其他实施方式的探针的说明图10是现有的探针的说明图。
附图标记说明
1探针装置
2检查用基板
3载置台
10电路基板
11保持器
12中间体
12a中间基板
13探针
20弹性导电片
30接触部
40绝缘片
41前端部
42导体部
43涂层
45接触颗粒
45a接触颗粒
45b接触颗粒
46通孔
50金属框架
51粘结剂
60导电部
62绝缘部
65通电路径
65a上部端子
65b下部端子
67导电性部件
70金属框架
70a框状部
70b板状部
71粘结剂
72粘结剂
86导电性粘结剂
87探针
90螺旋弹簧
W曰tl· 日日/T
P电极
0氧化膜
具体实施例方式下面对本发明的实施方式进行说明。图1是概略地示出具有根据实施方式的探针 的探针装置1的结构的侧面的说明图。探针装置1中例如设置有探针卡2和载置台3，载置 台3载置作为被检查体的晶片W。探针卡2被布置在载置台3的上方。探针卡2具有电路 基板10，用于向例如载置在载置台3上的晶片W传输用于检查的电信号；保持器11，其保持 该电路基板10的外周部的；中间体12，其被布置在电路基板10的下表面侧；以及探针13， 其被布置在中间体12的下表面侧，并通过与晶片W上的电极P接触来实现电路基板10与 晶片W之间的电导通。电路基板10与没有图示的测试器电连接，能够经由中间体12向下方的探针13发 送来自测试器的用于检查的电信号。电路基板10例如被形成为大致圆盘状。在电路基板10 的内部形成有电子电路，在电路基板10的下表面形成有该电子电路的多个连接端子10a。中间体12包括例如平板状的中间基板12a、以及被安装在中间基板12a的上表面 上的弹性导电片20。中间基板1 例如被形成为方形，并且例如由硅基板或玻璃基板等构 成。如图2所示，被布置在中间基板12a的下表面侧的探针13具有与电极P接触的接 触部30、以及绝缘片40，绝缘片40由作为绝缘材料的橡胶片构成。接触部30形成在与晶 片W的电极P的布置对应的位置。接触部30还包括前端部41、形成在前端部41的上表面并与前端部41电连接的导体部42、以及设置在导体部42的上表面上的作为其它导体的 涂层43。前端部41由在导电性优异且比电极P更硬的材质例如镍等的涂层中添加了多个 具有导电性的接触颗粒45的复合涂层形成。如图2所示，前端部41在其内部分散布置有 接触颗粒45a，并且一部分接触颗粒4 从前端部41的晶片W侧的表面突出。S卩，接触颗粒 45b的一部分被埋在前端部41中，其余处于从前端部41的表面突出的状态。接触颗粒45在本实施方式中是通过破碎比前端部41的母材更硬的例如SiC、TiC 或导电性金刚石等导电性物质而形成的微细颗粒，具有锋利的破碎面。并且，由于所述微细 且具有锋利的破碎面的接触颗粒45从探针13的前端部41突出，因此即使在施加到探针13 的载荷小的情况下，接触颗粒45也能够容易地贯穿形成在电极P的表面上的氧化膜0。另 外，发明人进行了调查，例如当将施加在探针13上的载荷设为Igf/根时，贯穿氧化膜0并 确保与电极P的导通最佳的接触颗粒45的粒径为0. 3 2. 0 μ m左右。导体部42被设置成贯穿被形成在绝缘片40上的与电极P的布置对应的位置处的 通孔46。在导体部42外周的上表面侧和下表面侧分别具有卡定部42a、42b。通过该卡定 部42a、42b防止导体部42从绝缘片40脱落。导体部42在本实施方式中例如使用了铜，但 只要是显示出良好导电性的物质即可，例如也可以是镍等其它导体。涂层43是防止由于导体部42的表面氧化而在导体部42的表面形成氧化膜的防 护膜。涂层43的材料例如可使用金等。如此，通过使用导电性良好的金，能够降低后述的 导电性部件67和接触部30的接触电阻。 绝缘片40例如图3所示被形成为方形，其外周部被张紧设置在方形的金属框架50 上。金属框架50例如由具有与晶片W相同的热膨胀系数的铁-镍合金O^e-Ni合金)形成。 在绝缘片40的与晶片W的电极P对应的位置例如形成有圆形的通孔46，如上所述，接触部 30被设置在通孔46中。在图3中，接触部30以圆形示出，但其形状例如也可以是方形等， 不限定于本图所示的形状。如图1所示，金属框架50例如通过具有弹性的硅酮制的粘结剂 51被粘接在中间基板12a的外周部的下表面。设置在中间基板12a的上表面的弹性导电片20例如图4所示被形成为方形，其整 体由具有弹性的绝缘材料、例如橡胶片形成。在弹性导电片20上形成有具有导电性的多个 导电部60。导电部60例如与电路基板10的连接端子IOa以及中间基板12a的后述的通电 路径65的上部端子6 的布置相对应地形成。导电部60通过在橡胶片的一部分稠密地填 充导电性颗粒而构成。各导电部60例如在上下方向上贯穿弹性导电片20并从弹性导电片 20的上下两面突出为凸起状。弹性导电片20的导电部60以外的部分为绝缘部62。例如图4所示，弹性导电片20被固定在围绕其外周部的金属框架70上。金属框 架70与金属框架50相同，例如由具有与晶片W相同的热膨胀系数的例如铁-镍合金形成。 金属框架70具有沿弹性导电片20的外周部的四边形的框状部70a、以及从该框状部70a向 外侧延伸的多个板状部70b。如图1所示，金属框架70的框状部70a例如通过具有弹性的 硅酮制的粘结剂71被粘接在中间体12的中间基板12a的外周部的上表面上。由此，弹性 导电片20的各导电部60与中间基板12a的上部端子6 接触。如图4所示，金属框架70的板状部70b被形成为朝向外侧细长的长方形形状，并 具有可挠性。板状部70b例如等间隔地安装在框状部70a的外周面上。板状部70b延伸至中间体12的在水平方向上的外侧。各板状部70b的外侧的端部如图1所示，例如通过具有 弹性的硅酮制的粘结剂72被粘接在电路基板10的下表面上。由此，弹性导电片20的各导 电部60与电路基板10的连接端子IOa接触。如图1所示，在中间体12的中间基板12a中形成有从下表面通到上表面的多个通 电路径65。通电路径65例如朝着作为中间基板12a的厚度方向的垂直方向被形成为直线 状。在通电路径65的上端部形成有上部端子65a，在通电路径65的下端部形成有下部端子 65b。导电性部件67被安装在中间基板12a的下部端子65b的下表面，并与下部端子6 电连接。导电性部件67被设置在例如与作为被检查体的晶片W的电极P的布置相对应的 位置、即与探针13的接触部30相对应的位置。并且，探针13和电路基板10通过将导电性 部件67压力接触在探针13的接触部30而电连接。另外，在导电性部件67的内部稠密地 填充有导电性颗粒(没有图示)。该导电性颗粒具有比设置在接触部30的前端部41中的 接触颗粒45低的硬度。另外，导电性颗粒的电阻值低于接触颗粒45的电阻值。作为具有 这样特质的导电性颗粒，例如可使用在镍的周围涂敷(coating) 了金或银等的颗粒。接着，对如上构成的探针装置1的作用进行说明。首先，当晶片W被载置在载置台 3上时，载置台3上升，晶片W从下方被顶到探针13的下表面。此时，晶片W的各电极P接 触并推压探针13的各接触部30。由此，探针13的接触部30通过从下向上作用的力而被 向上推压，并与导电性部件67接触。由此，接触部30和导电性部件67电连接。并且，进一 步使载置台3上升，从而对探针13向上方施加比以往载荷小的载荷，例如施加Igf/根的载 荷。使载置台3进一步上升，从而向探针13施加过压，由此接触部30被导电性部件67 押向电极P。并且，如图5所示，接触颗粒4 贯穿电极P上的氧化膜0而与电极P接触， 从而确保探针13和电极P导通。此时，探针13由于具有从接触部30的表面突出的接触颗 粒45b，因此容易以Igf/根左右的低载荷贯穿氧化膜0，能够确保探针13与电极P的导通。 因此，探针13不会由于负载时的应力而损伤布线层或绝缘层。另外，由于将探针13和电路 基板10电连接的导电性部件67和弹性导电片20具有弹性，因此即使在各电极P存在高低 差的情况下也能够通过弹性来吸收该高低差。根据以上的实施方式，由于具有高硬度的接触颗粒45从接触部30向晶片W侧突 出，因此即使施加在探针13上的载荷低也容易贯穿电极P上的氧化膜0，能够确保电极P和 探针13的导通。因此，能够以低的载荷稳定地进行晶片W的电特性的检查。另外，由于能 够以低载荷使探针13与电极P接触，因此能够抑制电极P受损。并且，探针13由于垂直负 载，因此不需要擦洗操作。因此，能够减少粘接到前端部41的氧化膜0，并能够减少探针13 的清洁频率。这里，也可以想到例如为了将探针13的电阻值抑制得较低而不设置本实施方式 的接触部30，在检查时将导电性部件67直接接触到晶片W的电极P。但此时，由于导电性 部件67内的导电性颗粒的硬度低，因此该导电性颗粒无法贯穿电极P上的氧化膜0。在这 一点上，本实施方式的探针13由于包含具有高硬度的接触颗粒45以及具有低电阻值的导 电性颗粒两者，因此能够通过导电性颗粒将探针13整体的电阻值抑制得较低，并且接触颗 粒45能够贯穿电极P上的氧化膜0而确保探针13与电极P的导通。因此，能够恰当地进 行晶片W的电特性的检查。
根据以上的实施方式，接触颗粒45在前端部41的内部也被均勻地分散析出，因此 即使在例如从前端部41突出的接触颗粒4 脱落、或者由于重复使用所造成的磨损等而发 生了缺损的情况下，如果通过将图6中虚线所示的部分(前端部41的表面)例如浸渍到仅 刻蚀前端部41的母材的刻蚀液中来使接触部30内部的接触颗粒4 露出，同时重新形成 前端部41a，就能够重复使用探针13。因此，能够延长接触部30的寿命，并能够减少探针13 的维护频率。此外，当将接触部30浸渍在刻蚀液中来进行前端部41的刻蚀时，将接触颗粒 45所突出的尺寸设定得比电极P的氧化膜0的厚度大，即被设定为接触颗粒45能够刺破氧 化膜0的长度。另外，也可以通过研磨前端部41来而使接触颗粒45露出。此时，由于接触 部30被固定在绝缘片40上，因此研磨时各接触部30即使与例如没有图示的研磨装置的研 磨面相接触也会不发生倾斜。因此，能够恰当地进行接触部30的研磨。根据以上的实施方式，导电性部件67内的导电性颗粒具有比接触颗粒45低的硬 度，导电性部件67具有弹性。并且，探针13和中间体12经由所述具有弹性的导电性部件 67而电连接。因此，探针13被赋予弹性，从而即使在晶片W上的各电极P存在高低差的情 况下，也能够通过弹性来吸收该高低差。根据以上的实施方式，由于在导体部42的上表面形成了作为用于防止氧化的防 护膜的涂层43，因此探针13和导电性部件67的接触电阻变小，能够获得稳定的导通。在以上的实施方式中，由前端部41、导体部42、涂层43形成了接触部30，但接触 部30整体也可以仅由前端部41构成，即通过复合涂层来形成接触部30整体，并在接触部 整体内布置接触颗粒45。另外，接触部30也可以由前端部41和涂层43形成。另外，代替以上实施方式的探针13，也可以使用如图7所示的探针87，该探针87 例如使用导电性粘结剂86将导电性部件67和接触部30的前端部41直接电连接。此时， 能够容易地制造探针87。另外，作为导电性部件67既可以使用PCR、波戈针、MEMS针等垂 直载荷式探针，也可以使用悬臂(cantilever)式探针。在以上实施方式的探针13、87中，作为导电性部件67，使用了在内部具有导电性 颗粒的部件，但只要是具有弹性和导电性的部件即可，并不限定于此。例如图8所示，在探 针13中，也可以设置螺旋弹簧90作为导电性部件。另外，例如图9所示，在探针87中同样 也可以设置螺旋弹簧90作为导电性部件。关于探针13、87的其他结构，由于与上述实施方 式的探针13、87相同，因此省略说明。这里，例如当假定将螺旋弹簧用作接触子并在检查时将该螺旋弹簧直接接触到晶 片的电极上时，螺旋弹簧的前端刮掉电极上的氧化膜，被刮掉的氧化膜将被附着到螺旋弹 簧的前端。于是，螺旋弹簧的电阻值变高，无法恰当地检查晶片的电特性。在这一点上，本 实施方式的探针13、87由于在螺旋弹簧90的前端设置了包含具有高硬度的接触颗粒45的 前端部41，因此即使施加在探针13、87上的载荷低，接触颗粒45也容易贯穿电极P上的氧 化膜0，从而能够确保电极P和探针13、87的导通。另外，由于探针13、87仅被施加垂直载 荷，因此如上所述氧化膜0被刮掉，螺旋弹簧90的电阻值不会变高。从而能够以低载荷稳 定地进行晶片W的电特性的检查。在探针13中，虽然螺旋弹簧90的前端也有可能刮开涂层43的表面，但由于涂层 43由金构成，因此螺旋弹簧90的电阻值不会因为被刮掉的涂层而变高。以上，参考附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述的
8例子。显然本领域技术人员可在权利要求书所记载的构思的范畴内想到各种的变更例或修 正例，而且应当理解这些变更例或修正例也当然属于本发明的技术范围。本发明不限于上 述的例子，可采用各种方式。本发明也能够应用于基板为半导体以外的FPD (平板显示器)， 用于光掩模的掩模板(mask reticule)等其他基板的情况。产业上的可利用性本发明对用于检查例如半导体晶片等被检查体的电特性的探针有用。
权利要求
1.一种探针，所述探针将接触部接触到被检查体来检查被检查体的电特性，其中，所述接触部在其内部分散布置有多个具有导电性的接触颗粒，并且一部分所述接触颗 粒在接触部的被检查体侧的表面上突出，在所述接触部的与被检查体侧相反的面上布置有具有弹性的导电性部件。
2.如权利要求1所述的探针，其中，所述多个接触颗粒均勻地布置在所述接触部的内部。
3.如权利要求1所述的探针，其中， 所述探针还具有形成有通孔的绝缘片， 所述接触部贯穿所述通孔而布置。
4.如权利要求3所述的探针，其中，所述接触部的上部由不包含所述接触颗粒的导体构成， 所述导体贯穿所述通孔而布置。
5.如权利要求4所述的探针，其中，在所述导体的与被检查体侧相反的面上还布置有其它导体。
6.如权利要求5所述的探针，其中，所述其它导体是用于防止所述导体氧化的涂层。
7.如权利要求6所述的探针，其中， 所述其它导体包括金。
8.如权利要求1所述的探针，其中，所述接触部和所述导电性部件通过导电性粘结剂连接。
9.如权利要求1所述的探针，其中， 所述导电性部件在其内部具有导电性颗粒， 所述导电性颗粒具有比所述接触颗粒低的高度。
10.如权利要求9所述的探针，其中，所述导电性颗粒的电阻值低于所述接触颗粒的电阻值。
11.如权利要求1所述的探针，其中， 所述导电性部件是螺旋弹簧。
12.如权利要求1所述的探针，其中，所述接触颗粒具有比所述接触部高的硬度。
13.如权利要求1所述的探针，其中，所述接触颗粒包括导电性金刚石、SiC或TiC的任一种。
全文摘要
探针具有与被检查体接触的接触部。具有导电性的接触颗粒均匀地布置在接触部的内部。一部分的接触颗粒在接触部的被检查体侧的表面上突出。在接触部的与被检查体侧相反的面上布置有具有弹性的导电性部件。探针还具有形成有通孔的绝缘片，接触部贯穿通孔而布置。接触部的上部由不包含接触颗粒的导体构成。在导体的与被检查体侧相反的面上还布置有其它导体。
文档编号H01L21/66GK102099692SQ20098012795
公开日2011年6月15日 申请日期2009年4月1日 优先权日2008年7月18日
发明者小松茂和 申请人:东京毅力科创株式会社