JP7619281B2 - 接触子、検査治具、検査装置、及び接触子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、検査対象の検査に使用される接触子、この接触子を検査対象に接触させるための検査治具、その検査治具を備えた検査装置、及びこの接触子の製造方法に関する。

従来より、測定対象物の導電パッドに接触する接触子を有する接触ピンと、この接触ピンの接触子の一直線上に延設された円柱状案内子が挿入される円筒状の筒体とを具備し、筒体の周壁の一部がスプリングとなっているコイルスプリングプローブが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７－２４６６４号公報

ところで、近年、測定対象物の半導体基板や回路基板の微細化が進んでいる。測定対象物の検査点や、検査点間の隣接ピッチも小さくなっている。そのため、検査に使用されるプローブの径は、０．１ｍｍ程度となる。

しかしながら、上述のコイルスプリングプローブで径を０．１ｍｍにしようとすると、直径０．１ｍｍの筒体の中に、さらに細い円柱状案内子を手作業で挿入する必要があり、手間がかかる。

本発明の目的は、製造が容易な接触子、これを用いた検査治具、検査装置、及びこの接触子の製造方法を提供することである。

本発明の一例に係る接触子は、筒状体にスリットが形成されたコイルばねと、略棒状の第一導体と、略棒状の第二導体とを備え、前記筒状体は、底壁部、前記底壁部にそれぞれ連なる第一側壁部と第二側壁部、及び前記底壁部に対向する頂壁部を備え、前記底壁部、前記第一側壁部、前記第二側壁部、及び前記頂壁部は、前記筒状体の軸方向視の断面形状が矩形となるように構成され、前記スリットは、前記第一側壁部に設けられる第一スリット、前記第二側壁部に設けられる第二スリット、前記頂壁部に設けられる第三スリット、及び前記底壁部に設けられる第四スリットを含み、前記第三スリットは、前記第一スリット及び前記第二スリットに連なり、前記第四スリットは、前記第二スリットに連なり、前記筒状体の側面視において、前記第一スリット及び前記第二スリットは、矩形状であり、前記第一導体は、前記筒状体の一方端部と連結され、前記第二導体は、前記筒状体の他方端部と連結されている。

また、本発明の一例に係る検査治具は、上述の接触子と、前記接触子を支持する支持部材とを備える。

また、本発明の一例に係る検査装置は、上述の検査治具と、前記接触子を検査対象に設けられた検査点に接触させることにより得られる電気信号に基づき、前記検査対象の検査を行う検査処理部とを備える。

また、本発明の一例に係る接触子の製造方法は、上述の接触子の製造方法であって、前記底壁部を形成した後に、前記第一側壁部および前記第二側壁部を形成する。

このような構成の接触子、検査治具、及び検査装置は、製造が容易である。また、このような製造方法によれば、接触子を容易に製造することができる。

本発明の一実施形態に係る接触子Ｐｒを備えた検査装置１の構成を概略的に示す概念図である。 図１に示す検査治具３の構成の一例を簡略化して示す模式的な断面図である。 図２に示す接触子Ｐｒの構成の一例を示す斜視図である。 図３に示すコイルばねＣＳの構成の一例を示す斜視図である。 図３に示す第一導体Ｐ１、及び第二導体Ｐ２の構成の一例を示す斜視図である。 コイルばねＣＳに荷重が加わり、コイルばねＣＳが圧縮された状態における、第一導体Ｐ１と第二導体Ｐ２の相対位置を示す説明図である。 図３に示す接触子ＰｒのＶＩＩ－ＶＩＩ断面を示す断面図である。 図３に示す接触子Ｐｒの製造方法の一例を説明するための説明図である。 図３に示す接触子Ｐｒの製造方法の一例を説明するための説明図である。 第一スリットＳＬ１及び第二スリットＳＬ２が傾斜していたと仮定した場合を示す説明図である。 図２に示す検査治具３がピッチ変換ブロック３５に取り付けられた状態を示す模式的な断面図である。 図２に示す接触子ＰｒがバンプＢＰに圧接された検査状態を示す模式的な断面図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

図１に示す検査装置１は、検査対象物の一例である半導体ウェハ１０１に形成された回路を検査するための半導体検査装置である。

半導体ウェハ１０１には、例えばシリコンなどの半導体基板に、複数の半導体チップに対応する回路が形成されている。なお、検査対象物は、半導体チップ、CSP(Chip Size Package)、半導体素子（ＩＣ：Integrated Circuit）等の電子部品であってもよく、その他電気的な検査を行う対象となるものであればよい。

また、検査装置は半導体検査装置に限られず、例えば基板を検査する基板検査装置であってもよい。検査対象物となる基板は、例えばプリント配線基板、ガラスエポキシ基板、フレキシブル基板、セラミック多層配線基板、半導体パッケージ用のパッケージ基板、インターポーザ基板、フィルムキャリア等の基板であってもよく、液晶ディスプレイ、ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ、タッチパネルディスプレイ等のディスプレイ用の電極板や、タッチパネル用等の電極板であってもよく、種々の基板であってよい。

図１に示す検査装置１は、検査部４と、試料台６と、検査処理部８とを備えている。試料台６の上面には、半導体ウェハ１０１が載置される載置部６ａが設けられており、試料台６は、検査対象の半導体ウェハ１０１を所定の位置に固定するように構成されている。

載置部６ａは、例えば昇降可能にされており、試料台６内に収容された半導体ウェハ１０１を検査位置に上昇させたり、検査済の半導体ウェハ１０１を試料台６内に格納したりすることが可能にされている。また、載置部６ａは、例えば半導体ウェハ１０１を回転させて、オリエンテーション・フラットを所定の方向に向けることが可能にされている。また、検査装置１は、図略のロボットアーム等の搬送機構を備え、その搬送機構によって、半導体ウェハ１０１を載置部６ａに載置したり、検査済の半導体ウェハ１０１を載置部６ａから搬出したりする。

検査部４は、検査治具３、ピッチ変換ブロック３５、及び接続プレート３７を備えている。検査治具３は、半導体ウェハ１０１に複数の接触子Ｐｒを接触させて検査するための治具であり、例えば、いわゆるプローブカードとして構成されている。

半導体ウェハ１０１には、複数のチップが形成されている。各チップには、複数のパッドやバンプＢＰ等の検査点が形成されている。検査治具３は、半導体ウェハ１０１に形成された複数のチップのうち一部の領域（例えば図１にハッチングで示す領域、以下、検査領域と称する）に対応して、検査領域内の各検査点に対応するように、複数の接触子Ｐｒを保持している。

検査領域内の各検査点に接触子Ｐｒを接触させて当該検査領域内の検査が終了すると、載置部６ａが半導体ウェハ１０１を下降させ、試料台６が平行移動して検査領域を移動させ、載置部６ａが半導体ウェハ１０１を上昇させて新たな検査領域に接触子Ｐｒを接触させて検査を行う。このように、検査領域を順次移動させつつ検査を行うことによって、半導体ウェハ１０１全体の検査が実行されるようになっている。

なお、図１は、検査装置１の構成の一例を、発明の理解を容易にする観点から簡略的及び概念的に示した説明図であり、接触子Ｐｒの本数、密度、配置や、検査部４及び試料台６の各部の形状、大きさの比率、等についても、簡略化、概念化して記載している。例えば、接触子Ｐｒの配置の理解を容易にする観点で、一般的な半導体検査装置よりも検査領域を大きく強調して記載しており、検査領域はもっと小さくてもよく、もっと大きくてもよい。

接続プレート３７は、ピッチ変換ブロック３５を着脱可能に構成されている。接続プレート３７には、ピッチ変換ブロック３５と接続される図略の複数の電極が形成されている。接続プレート３７の各電極は、例えば図略のケーブルや接続端子等によって、検査処理部８と電気的に接続されている。ピッチ変換ブロック３５は、接触子Ｐｒ相互間の間隔を、接続プレート３７の電極ピッチに変換するためのピッチ変換部材である。

検査治具３は、後述する先端部Ｔと基端部Ｂとを有する複数の接触子Ｐｒと、複数の接触子Ｐｒを、先端部Ｔを半導体ウェハ１０１へ向けて保持する支持部材３１とを備えている。

ピッチ変換ブロック３５には、各接触子Ｐｒの基端部Ｂと接触して導通する後述の電極３４ａが設けられている。検査部４は、接続プレート３７、及びピッチ変換ブロック３５を介して、検査治具３の各接触子Ｐｒを、検査処理部８と電気的に接続したり、その接続を切り替えたりする図略の接続回路を備えている。

これにより、検査処理部８は、接続プレート３７、及びピッチ変換ブロック３５を介して、任意の接触子Ｐｒに対して検査用信号を供給したり、任意の接触子Ｐｒから信号を検出したりすることが可能にされている。

検査処理部８は、例えば電源回路、電圧計、電流計、及びマイクロコンピュータ等を備えている。検査処理部８は、図略の駆動機構を制御して検査部４を移動、位置決めし、半導体ウェハ１０１の各検査点に、各接触子Ｐｒを接触させる。これにより、各検査点と、検査処理部８とが電気的に接続される。

検査処理部８は、上述の状態で検査治具３の各接触子Ｐｒを介して半導体ウェハ１０１の各検査点に検査用の電流又は電圧を供給し、各接触子Ｐｒから得られた電圧又は電流等の電気信号に基づき、例えば回路パターンの断線や短絡等の半導体ウェハ１０１の検査を実行する。あるいは、検査処理部８は、交流の電流又は電圧を各検査点に供給することによって各接触子Ｐｒから得られた電圧又は電流等の電気信号に基づき、検査対象のインピーダンスを測定するものであってもよい。

図２に示す支持部材３１は、例えば板状の支持プレート３１１，３１２が積層されることにより構成されている。支持プレート３１１，３１２を貫通する貫通孔Ｈが複数、形成されている。貫通孔Ｈは、軸方向に垂直な断面形状が略正方形の矩形の孔である。各貫通孔Ｈには、接触子Ｐｒが挿入されている。

支持プレート３１２には、所定径の開口孔からなる複数の挿通孔Ｈｂが形成されている。支持プレート３１１には、挿通孔Ｈｂよりも細径の支持孔Ｈａが形成されている。支持プレート３１２の挿通孔Ｈｂと、支持プレート３１１の支持孔Ｈａとが連通されることにより、貫通孔Ｈが形成されている。

なお、支持プレート３１２を、複数の支持プレートを積層することによって構成してもよい。また、支持プレート３１２に代え、複数の支持プレートを互いに離間させた状態で、例えば支柱等により連結した構成としてもよい。また、支持部材３１は、板状の支持プレート３１１，３１２が積層されて構成される例に限らず、例えば一体の部材に貫通孔Ｈが設けられた構成としてもよい。

支持プレート３１２の一端部側には、例えば絶縁性の樹脂材料により構成されたピッチ変換ブロック３５が取り付けられ、このピッチ変換ブロック３５によって貫通孔Ｈの一端部側開口部が閉塞されるようになっている（図１１参照）。ピッチ変換ブロック３５には、貫通孔Ｈの開口部に対向する位置において、ピッチ変換ブロック３５を貫通するように配線３４が取り付けられている。

ピッチ変換ブロック３５の、支持プレート３１２に対向する面と、配線３４の端面とが面一になるように設定されている。この配線３４の端面が、電極３４ａとされている。各配線３４は、ピッチを拡げつつ、接続プレート３７の各電極と接続されている。ピッチ変換ブロック３５は、配線３４の代わりに、例えばMLO(Multi Layer Organic)又はMLC(Multi Layer Ceramic)等の多層配線基板を用いて構成されていてもよい。

図３を参照して、接触子Ｐｒは、コイルばねＣＳ、第一導体Ｐ１、及び第二導体Ｐ２を備えている。各図には、方向関係を明確にするために適宜ＸＹＺ直交座標軸を示している。各図において、接触子Ｐｒ（コイルばねＣＳ、第一導体Ｐ１、及び第二導体Ｐ２）の水平方向に向けた軸方向をＸ方向とし、Ｘ方向と垂直且つ水平な方向をＹ方向、Ｘ及びＹ方向と垂直な方向をＺ方向としている。

コイルばねＣＳ、第一導体Ｐ１、及び第二導体Ｐ２は、例えばＮｉ、ＮｉＣｏ、ニッケル合金、Ｐｄ等の導電性の材料で構成されている。また、後述するように、第一導体Ｐ１、及び第二導体Ｐ２には、上述のＮｉ等よりも導電性の高い材料、例えば銅などが埋め込まれている。

図４を参照して、図３に示すコイルばねＣＳは、軸方向に垂直な断面形状が矩形の筒状形状を有する筒状体Ｆの周壁に沿って螺旋状に延びるスリットＳＬによって、コイル状にされている。

スリットＳＬは、第一スリットＳＬ１、第三スリットＳＬ３、第二スリットＳＬ２、及び第四スリットＳＬ４が連通することによって形成されている。

筒状体Ｆの周壁は、互いに対向する第一側壁部Ｆ１及び第二側壁部Ｆ２と、第一側壁部Ｆ１及び第二側壁部Ｆ２の間に架け渡された頂壁部Ｆ３及び底壁部Ｆ４とを含んでいる。すなわち、第一側壁部Ｆ１及び第二側壁部Ｆ２は、底壁部Ｆ４にそれぞれ連なっている。これにより、底壁部Ｆ４、第一側壁部Ｆ１、第二側壁部Ｆ２、及び頂壁部Ｆ３は、筒状体Ｆの軸方向視の断面形状が矩形となるように構成されている。

第一側壁部Ｆ１、第二側壁部Ｆ２、頂壁部Ｆ３、及び底壁部Ｆ４は、略平坦な形状を有している。第一側壁部Ｆ１及び第二側壁部Ｆ２は、ＸＺ平面に沿って延びる。頂壁部Ｆ３及び底壁部Ｆ４は、ＸＹ平面に沿って延びる。

第一スリットＳＬ１は、第一側壁部Ｆ１に形成され、軸方向に対して垂直に延びる。第二スリットＳＬ２は、第二側壁部Ｆ２に形成され、軸方向に対して垂直に延びる。すなわち、第一スリットＳＬ１及び第二スリットＳＬ２は、Ｚ方向に沿って延びる。筒状体Ｆの側面視において、第一スリットＳＬ１及び第二スリットＳＬ２は、矩形状となる。

第三スリットＳＬ３は、頂壁部Ｆ３に形成され、軸方向に対して傾斜して延びる。第三スリットＳＬ３は、第一スリットＳＬ１と第二スリットＳＬ２とを連通させる。

第四スリットＳＬ４は、底壁部Ｆ４に形成され、軸方向に対して傾斜して延びる。第四スリットＳＬ４は、第二スリットＳＬ２と第一スリットＳＬ１とを連通させる。第三スリットＳＬ３及び第四スリットＳＬ４は、Ｚ方向に直交し、Ｘ方向及びＹ方向に対して傾斜している。

頂壁部Ｆ３及び底壁部Ｆ４の一端部には、第一部Ｐ１ｂと固着される固着部Ｆｘ１が設けられている。頂壁部Ｆ３及び底壁部Ｆ４の他端部には、第二部Ｐ２ｂと固着される固着部Ｆｘ２が設けられている。固着部Ｆｘ１の厚さｔ１、及び固着部Ｆｘ２の厚さｔ２とは、コイルばねＣＳの中央部付近における頂壁部Ｆ３及び底壁部Ｆ４の厚さｔ３よりも厚い。

図５を参照して、第一導体Ｐ１、及び第二導体Ｐ２は、略棒状の形状を有している。第一導体Ｐ１の先端は、接触子Ｐｒの先端部Ｔとなる。第二導体Ｐ２の先端は、接触子Ｐｒの基端部Ｂとなる。

第一導体Ｐ１は、コイルばねＣＳの一端部側内部に位置する第一部Ｐ１ｂと、コイルばねＣＳの一端部から突出する第一突出部Ｐ１ａとが連なって構成されている。第一部Ｐ１ｂにおける、第一突出部Ｐ１ａとの境界近傍には、固着領域Ｐ１ｃが設けられている。

固着領域Ｐ１ｃは、図４に示すコイルばねＣＳの一端部における、固着部Ｆｘ１に固着される。これにより、第一部Ｐ１ｂにおける固着領域Ｐ１ｃ以外の部分は、頂壁部Ｆ３及び底壁部Ｆ４に対して、厚さｔ１と厚さｔ３との差に相当する間隔を空けた状態でコイルばねＣＳの内部に構成される。後述するように、コイルばねＣＳと第一導体Ｐ１とは一体に形成される。これにより、コイルばねＣＳと第一導体Ｐ１とは、固着部Ｆｘ１及び固着領域Ｐ１ｃで一体に連続した状態で連結される。

第一部Ｐ１ｂの先端部には、その一側辺部が切り欠かれた形状の第一切欠部Ｎ１が設けられている。第一切欠部Ｎ１は、軸方向に沿って延びる略平坦な第一接触面ＮＦ１を有している。第一切欠部Ｎ１の先端部には、第一接触面ＮＦ１に連なって、第一テーパ部ＴＰ１が形成されている。第一テーパ部ＴＰ１は、第一部Ｐ１ｂの先端に向かうにつれて厚さが薄くなるように構成されている。

第一切欠部Ｎ１は、Ｙ方向に凹んでいる。第一接触面ＮＦ１は、ＸＺ平面に沿って延びている。第一テーパ部ＴＰ１は、Ｚ方向に延び、Ｘ，Ｙ方向に対して第二導体Ｐ２から先端が離れる方向に傾斜している。

第二導体Ｐ２は、コイルばねＣＳの他端部側内部に位置する第二部Ｐ２ｂと、コイルばねＣＳの他端部から突出する第二突出部Ｐ２ａとが連なって構成されている。第二部Ｐ２ｂにおける、第二突出部Ｐ２ａとの境界近傍には、固着領域Ｐ２ｃが設けられている。

固着領域Ｐ２ｃは、図４に示すコイルばねＣＳの他端部における、固着部Ｆｘ２に固着される。これにより、第二部Ｐ２ｂにおける固着領域Ｐ２ｃ以外の部分は、頂壁部Ｆ３及び底壁部Ｆ４に対して、厚さｔ２と厚さｔ３との差に相当する間隔を空けた状態でコイルばねＣＳに挿入される。後述するように、コイルばねＣＳと第二導体Ｐ２とは一体に形成される。これにより、コイルばねＣＳと第二導体Ｐ２とは、固着部Ｆｘ２及び固着領域Ｐ２ｃで一体に連続した状態で連結される。

第二部Ｐ２ｂの先端部には、その一側辺部が切り欠かれた形状の第二切欠部Ｎ２が設けられている。第二切欠部Ｎ２は、軸方向に沿って延びる略平坦な第二接触面ＮＦ２を有している。第二切欠部Ｎ２の先端部には、第二接触面ＮＦ２に連なって、第二テーパ部ＴＰ２が形成されている。第二テーパ部ＴＰ２は、第二部Ｐ２ｂの先端に向かうにつれて厚さが薄くなるように構成されている。

第二切欠部Ｎ２は、第一切欠部Ｎ１とは逆向きにＹ方向に凹んでいる。第二接触面ＮＦ２は、ＸＺ平面に沿って延びている。第二テーパ部ＴＰ２は、Ｚ方向に延び、Ｘ，Ｙ方向に対して第一導体Ｐ１から先端が離れる方向に傾斜している。

第二突出部Ｐ２ａの先端部、すなわち接触子Ｐｒの基端部Ｂは、Ｚ方向中央部が、Ｚ方向両側部よりも突出している。接触子Ｐｒの先端部Ｔ及び基端部Ｂは、平坦であってもよく、クラウン形状、円錐状等、検査点や電極３４ａとの接触に適した種々の形状とすることができる。

第一導体Ｐ１の第一切欠部Ｎ１以外の部分、及び第二導体Ｐ２の第二切欠部Ｎ２以外の部分は、軸方向に垂直な断面形状が矩形である。この断面形状の一辺の長さは、コイルばねＣＳの軸方向に垂直な断面形状における内壁の一辺の長さよりも僅かに短い。このように、断面形状を矩形にすることによって、断面が円形の接触子に比べて第一導体Ｐ１及び第二導体Ｐ２の断面積を増大させ、第一導体Ｐ１及び第二導体Ｐ２の電気抵抗を低減することができる。

図５は、コイルばねＣＳに荷重が加わっておらず、コイルばねＣＳが圧縮されていない状態における、第一導体Ｐ１と第二導体Ｐ２の相対位置を示している。コイルばねＣＳに荷重が加わっていないとき、第一接触面ＮＦ１と第二接触面ＮＦ２とは離間し、第一テーパ部ＴＰ１と第二テーパ部ＴＰ２とが離間して対向配置される。第一接触面ＮＦ１と第二接触面ＮＦ２とは、同一平面内に位置している。

図３を参照して、先端部Ｔと基端部Ｂの間に荷重が加わると、コイルばねＣＳが圧縮される。第一導体Ｐ１、第二導体Ｐ２は、固着領域Ｐ１ｃ，Ｐ２ｃでコイルばねＣＳに固着されているので、コイルばねＣＳが圧縮されると、図６に示すように、第一導体Ｐ１と、第二導体Ｐ２とが相対的に近接方向に移動する。

このとき、第一接触面ＮＦ１と第二接触面ＮＦ２とが、同一平面内に位置しているので、第一接触面ＮＦ１と第二接触面ＮＦ２とが摺動する。このようにして、コイルばねＣＳに所定の荷重が加わったとき、第一接触面ＮＦ１と第二接触面ＮＦ２とが接触する。

また、コイルばねＣＳに荷重が加わっていないとき、第一テーパ部ＴＰ１と第二テーパ部ＴＰ２とが離間して対向配置されている。従って、この状態からコイルばねＣＳが圧縮されると、第一テーパ部ＴＰ１と第二テーパ部ＴＰ２とが、第一接触面ＮＦ１と第二接触面ＮＦ２との相対位置を摺動可能な位置に案内する。

これにより、第一接触面ＮＦ１と第二接触面ＮＦ２との摺動がスムーズになり、第一接触面ＮＦ１と第二接触面ＮＦ２とが安定的に接触する。その結果、先端部Ｔから基端部Ｂまで電気的に導通する確実性が向上する。

図３を参照して、加重が加えられていない状態で、接触子Ｐｒの全体の長さＬは例えば１．１５ｍｍ程度、コイルばねＣＳの長さＬｃは例えば０．６ｍｍ程度である。第一突出部Ｐ１ａの長さＬ１ａは例えば０．４ｍｍ程度、第二突出部Ｐ２ａの長さＬ２ａは例えば０．１５ｍｍ程度である。第一導体Ｐ１及び第二導体Ｐ２の、Ｙ方向の幅Ｗｙは例えば０．０６８ｍｍ程度、Ｚ方向の幅Ｗｚは例えば０．０６８ｍｍ程度である。

図４を参照して、コイルばねＣＳのＹ方向の幅Ｗｃｙは例えば０．１ｍｍ程度、Ｚ方向の幅Ｗｃｚは例えば０．１ｍｍ程度である。コイルばねＣＳのＸ方向に沿う線幅Ｗｆは例えば０．０８ｍｍ程度である。スリットＳＬのＸ方向の幅Ｗｓは、加重が加えられていない状態で、例えば０．０４ｍｍ程度である。

図７を参照して、第一，第二導体Ｐ１，Ｐ２の内部には、その外殻を構成する材料よりも導電率の高い材料から構成された第一，第二内部導体Ｐ１ｄ，Ｐ２ｄが埋め込まれている。第一導体Ｐ１における、第一内部導体Ｐ１ｄを包み込む外側部分が第一外部導体Ｐ１ｅに相当する。第二導体Ｐ２における、第二内部導体Ｐ２ｄを包み込む外側部分が第二外部導体Ｐ２ｅに相当する。

第一内部導体Ｐ１ｄは、第一外部導体Ｐ１ｅよりも筒状体Ｆの軸方向視において中心側に位置している。第二内部導体Ｐ２ｄは、第二外部導体Ｐ２ｅよりも筒状体Ｆの軸方向視において中心側に位置している。

第一，第二内部導体Ｐ１ｄ，Ｐ２ｄの抵抗値は、第一，第二外部導体Ｐ１ｅ，Ｐ２ｅの抵抗値よりも低い。第一，第二外部導体Ｐ１ｅ，Ｐ２ｅとして上述のＮｉ等を用いた場合、第一，第二内部導体Ｐ１ｄ，Ｐ２ｄとしては、例えば銅を用いることができる。これにより、接触子Ｐｒの電気抵抗を低減することができる。

次に、本発明の一例に係る接触子Ｐｒの製造方法について説明する。接触子Ｐｒの製造方法としては、露光、めっき、及び研磨等を含むＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）や、半導体製造プロセス、電鋳、及び３Ｄプリンタによる立体成型等、種々の製造技術を用いることができる。

図８を参照して、まず、Ｎｉ等を、電鋳等によってＸ方向に沿って、水平に、帯状に厚さｔ３になるまで堆積させ、例えばエッチングによって複数の第四スリットＳＬ４を形成する。これにより、第一層Ｌ１として水平に底壁部Ｆ４が形成される。

次に、第一層Ｌ１の上に、底壁部Ｆ４のＸ方向両端部と、底壁部Ｆ４のＹ方向両端部とに、厚さｔ１，ｔ２になるまでＮｉ等を積層させる。これにより、第一側壁部Ｆ１及び第二側壁部Ｆ２の一部と、固着部Ｆｘ１，Ｆｘ２とが第二層Ｌ２として形成される。

次に、第二層Ｌ２の上にＮｉ等を積層させて、第一導体Ｐ１及び第二導体Ｐ２の一部を形成し、第一側壁部Ｆ１及び第二側壁部Ｆ２をＺ方向に成長させる。これにより、第三層Ｌ３を形成する。第一導体Ｐ１及び第二導体Ｐ２は、固着領域Ｐ１ｃ及び固着領域Ｐ２ｃが、固着部Ｆｘ１，Ｆｘ２に固着された状態で連結されて一体に形成される。

次に、第三層Ｌ３の上にＮｉ等を積層させて、第一導体Ｐ１及び第二導体Ｐ２と、第一側壁部Ｆ１及び第二側壁部Ｆ２とをＺ方向に成長させる。これにより、第四層Ｌ４－１を形成する。第四層Ｌ４－１では、第一導体Ｐ１及び第二導体Ｐ２の外縁を立ち上げ、第一導体Ｐ１及び第二導体Ｐ２の内側に空洞Ｃ１，Ｃ２を形成する。

次に、第四層Ｌ４－２として、空洞Ｃ１，Ｃ２に、銅等の、Ｎｉ等よりも導電率の高い材料を充填する。これにより、第一，第二内部導体Ｐ１ｄ，Ｐ２ｄが形成される。第一，第二内部導体Ｐ１ｄ，Ｐ２ｄは、例えば犠牲層として用いた銅が空洞Ｃ１，Ｃ２内に残存したものであってもよい。

次に、図９を参照して、第四層Ｌ４－２の上にＮｉ等を積層させて、第一導体Ｐ１及び第二導体Ｐ２を形成する。また、第一側壁部Ｆ１及び第二側壁部Ｆ２をＺ方向に成長させる。これにより、第五層Ｌ５を形成する。

次に、第五層Ｌ５の上にＮｉ等を積層させて、第一導体Ｐ１の固着領域Ｐ１ｃの上に固着部Ｆｘ１を形成し、第二導体Ｐ２の固着領域Ｐ２ｃの上に固着部Ｆｘ２を形成する。また、第一側壁部Ｆ１及び第二側壁部Ｆ２をＺ方向に成長させる。これにより、第六層Ｌ６を形成する。第六層Ｌ６においても、第一導体Ｐ１及び第二導体Ｐ２は、固着領域Ｐ１ｃ及び固着領域Ｐ２ｃが、固着部Ｆｘ１，Ｆｘ２に固着された状態で連結されて一体に形成される。

次に、第六層Ｌ６の上にＮｉ等を積層させて、頂壁部Ｆ３を形成する。これにより、第七層Ｌ７を形成する。これにより、接触子Ｐｒが完成する。

接触子Ｐｒの構成によれば、第一層Ｌ１～第七層Ｌ７を積層することによって、コイルばねＣＳに第一部Ｐ１ｂ及び第二部Ｐ２ｂが予め挿入された状態の接触子Ｐｒを製造することが容易である。従って、接触子Ｐｒは、特許文献１に記載のプローブのように、微細なコイルスプリングの筒体に円柱状案内子を手作業で挿入する必要がない。その結果、接触子Ｐｒは、特許文献１に記載のプローブよりも製造が容易である。

また、上記製造方法によれば、第一層Ｌ１～第七層Ｌ７を積層することによって、水平に形成された底壁部Ｆ４の上に、垂直方向に銅等又はＮｉ等の材料が積層され、接触子Ｐｒが製造される。この場合、第一スリットＳＬ１及び第二スリットＳＬ２が延びる方向と、積層方向とが一致する。その結果、第一スリットＳＬ１及び第二スリットＳＬ２の外縁が滑らかとなり、コイルばねＣＳの強度が向上する。

具体的には、もし仮に、第一スリットＳＬ１及び第二スリットＳＬ２が傾斜していた場合、図１０に示すスリットＳＬ’のように、第一層Ｌ１～第七層Ｌ７の各層毎に段ができる。そのため、スリットＳＬ’のように、ギザギザができてしまう。このようにギザギザができると、ばね部の幅が不均一になり、スリットの外縁が滑らかな場合と比べてばね部の最小幅が小さくなる。また、ばね部に加わる力も不均一になる。その結果、コイルばねＣＳの強度が低下する。

すなわち、コイルばねＣＳが、第一側壁部Ｆ１に形成され、軸方向に対して垂直に延びる第一スリットＳＬ１と、第二側壁部Ｆ２に形成され、軸方向に対して垂直に延びる第二スリットＳＬ２とを備えていることによって、コイルばねＣＳの強度の低下を抑制しつつ、容易に接触子Ｐｒを製造することができる。

また、第三層Ｌ３～第五層Ｌ５の積層過程で、第一テーパ部ＴＰ１及び第二テーパ部ＴＰ２は、その面方向に沿って垂直方向に成長する。従って、第一スリットＳＬ１及び第二スリットＳＬ２と同様の理由により、第一テーパ部ＴＰ１及び第二テーパ部ＴＰ２がギザギザにならずに滑らかに形成される。

その結果、第一テーパ部ＴＰ１及び第二テーパ部ＴＰ２は、互いに滑らかに摺動して第一接触面ＮＦ１と第二接触面ＮＦ２とが摺動するように案内することが可能となる。

接触子Ｐｒは、第一テーパ部ＴＰ１及び第二テーパ部ＴＰ２の延びる面方向がＺ方向に沿い、第一スリットＳＬ１及び第二スリットＳＬ２の延びる方向に沿っている。その結果、第一層Ｌ１として底壁部Ｆ４を水平に形成し、その上に第二層Ｌ２～第七層Ｌ７を積層することによって、外縁が滑らかな第一スリットＳＬ１及び第二スリットＳＬ２と、滑らかで平坦な第一テーパ部ＴＰ１及び第二テーパ部ＴＰ２とを、同時に形成することが可能となる。

また、第一導体Ｐ１、第二導体Ｐ２、及びコイルばねＣＳの軸方向に垂直な断面形状が略矩形であるため、断面形状が円形の場合と比べて、第一層Ｌ１～第七層Ｌ７を積層する過程で第一導体Ｐ１、第二導体Ｐ２、及びコイルばねＣＳの壁面を滑らかに形成することができる。

また、もし仮に、コイルばねＣＳに荷重が加わっていないとき、第一テーパ部ＴＰ１と第二テーパ部ＴＰ２、又は第一接触面ＮＦ１と第二接触面ＮＦ２が接触する構造であった場合、第三層Ｌ３～第五層Ｌ５を積層する際に、第一導体Ｐ１と第二導体Ｐ２とが分離されずに一部材になってしまう。

しかしながら、接触子Ｐｒは、コイルばねＣＳに荷重が加わっていないとき、第一テーパ部ＴＰ１と第二テーパ部ＴＰ２とが離間して対向配置され、第一接触面ＮＦ１と第二接触面ＮＦ２とが離間している。その結果、第三層Ｌ３～第五層Ｌ５を積層する際に、第一導体Ｐ１と第二導体Ｐ２とを、分離された別部材として製造することが可能となる。

なお、接触子Ｐｒは固着部Ｆｘ１，Ｆｘ２を備えなくてもよく、第二層Ｌ２及び第六層Ｌ６を形成しなくてもよい。また、第三層Ｌ３～第五層Ｌ５において、コイルばねＣＳの両端部近傍（図８、図９で破線で囲んだ部分）の第一側壁部Ｆ１及び第二側壁部Ｆ２を、第一導体Ｐ１及び第二導体Ｐ２と連結してもよい。

図２を参照して、検査治具３がピッチ変換ブロック３５に取り付けられる前の状態では、第二導体Ｐ２は支持プレート３１２から僅かに突出している。そして、図１１に示すように、支持プレート３１２がピッチ変換ブロック３５に取り付けられると、第二導体Ｐ２の上端、すなわち接触子Ｐｒの基端部Ｂが、ピッチ変換ブロック３５の電極３４ａに押圧される。

この結果、接触子ＰｒのコイルばねＣＳが圧縮されて弾性変形する。第二導体Ｐ２は、コイルばねＣＳの付勢力に抗して支持部材３１に押し込まれる。そして、第二導体Ｐ２の先端、すなわち基端部Ｂが、コイルばねＣＳの付勢力に応じて電極３４ａに圧接される。その結果、接触子Ｐｒの基端部Ｂと電極３４ａとが安定した導電接触状態に保持される。

この状態で、図１１に示すように、第一導体Ｐ１の第一接触面ＮＦ１と、第二導体Ｐ２の第二接触面ＮＦ２とが接触していることが好ましい。接触子ＰｒにバンプＢＰが接触していない状態であっても、第一接触面ＮＦ１と第二接触面ＮＦ２とが接触状態に保たれることによって、先端部Ｔから基端部Ｂに至る接触子Ｐｒの抵抗値が、安定的に低抵抗に保たれる。

しかしながら、接触子ＰｒにバンプＢＰが接触していない状態では、第一接触面ＮＦ１と第二接触面ＮＦ２とは、必ずしも接触していなくてもよい。

図１２に示すように、検査治具３が半導体ウェハ１０１に圧接されると、接触子Ｐｒの先端部Ｔが半導体ウェハ１０１のバンプＢＰに押圧される。

この結果、接触子ＰｒのコイルばねＣＳがさらに圧縮されて弾性変形する。第一導体Ｐ１は、コイルばねＣＳの付勢力に抗して支持部材３１に押し込まれる。そして、第一導体Ｐ１の先端、すなわち先端部Ｔが、コイルばねＣＳの付勢力に応じてバンプＢＰに圧接される。その結果、接触子Ｐｒの先端部ＴとバンプＢＰとが安定した導電接触状態に保持される。

この状態で、図１２に示すように、第一導体Ｐ１の第一接触面ＮＦ１と、第二導体Ｐ２の第二接触面ＮＦ２とが接触する。これにより、検査時に、先端部Ｔから基端部Ｂに至る接触子Ｐｒの抵抗値を低抵抗にすることができる。

なお、第一導体Ｐ１及び第二導体Ｐ２の軸方向に垂直な断面形状は、必ずしも矩形に限られず、略円形であってもよい。また、第一接触面ＮＦ１及び第二接触面ＮＦ２が延びる面方向は、必ずしも第一スリットＳＬ１及び第二スリットＳＬ２が延びる方向と一致していなくてもよい。

また、第一導体Ｐ１、第二導体Ｐ２の先端には、必ずしも第一テーパ部ＴＰ１、第二テーパ部ＴＰ２が形成されていなくてもよい。また、第一接触面ＮＦ１と第二接触面ＮＦ２とは、検査時に接触すればよく、必ずしも同一平面内に位置していなくてもよい。

また、接触子Ｐｒは、第二導体Ｐ２を備えていなくてもよい。第一導体Ｐ１には、第一切欠部Ｎ１が形成されていなくてもよい。

すなわち、本発明の一例に係る接触子は、筒状体にスリットが形成されたコイルばねと、略棒状の第一導体と、略棒状の第二導体とを備え、前記筒状体は、底壁部、前記底壁部にそれぞれ連なる第一側壁部と第二側壁部、及び前記底壁部に対向する頂壁部を備え、前記底壁部、前記第一側壁部、前記第二側壁部、及び前記頂壁部は、前記筒状体の軸方向視の断面形状が矩形となるように構成され、前記スリットは、前記第一側壁部に設けられる第一スリット、前記第二側壁部に設けられる第二スリット、前記頂壁部に設けられる第三スリット、及び前記底壁部に設けられる第四スリットを含み、前記第三スリットは、前記第一スリット及び前記第二スリットに連なり、前記第四スリットは、前記第二スリットに連なり、前記筒状体の側面視において、前記第一スリット及び前記第二スリットは、矩形状であり、前記第一導体は、前記筒状体の一方端部と連結され、前記第二導体は、前記筒状体の他方端部と連結されている。

この構成によれば、コイルばねは、第一スリット、第三スリット、第二スリット、及び第四スリットが連通して筒状体の周壁に沿う螺旋状のスリットとなる。この螺旋状のスリットによって、軸方向に垂直な断面形状が矩形のコイルばねが形成されている。このコイルばねの一端に、略棒状の第一導体が連結されている。このような形状の接触子は、接触子の軸方向を水平にして、底壁部の上に材料を積層することによって、積層方向に沿って、鉛直方向に第一スリット及び第二スリットを形成することができる。積層方向に沿って延びる形状は、滑らかに形成することができる。そして、積層によって、コイルばねと第一導体とを一体に製造することが容易である。従って、特許文献１に記載のプローブのように、手作業で接触子をコイルばねに挿入する作業が不要となるから、このような接触子は、製造が容易である。

また、前記第一導体は、前記筒状体の内部に位置する第一部と、前記筒状体の一方端部から突出する第一突出部とを備え、前記第二導体は、前記筒状体の内部に位置する第二部と、前記筒状体の他方端部から突出する第二突出部とを備え、前記第一部は、前記筒状体の軸方向に沿って延びる第一接触面を備え、前記第二部は、前記第一接触面と同じ平面に位置する第二接触面を備え、前記第一接触面と前記第二接触面とは、前記コイルばねに荷重が加わっていない場合に離間し、前記第一接触面と前記第二接触面とは、前記コイルばねに荷重が加わった場合に接触する。

この構成によれば、第一接触面と第二接触面とは、コイルばねに荷重が加わっていないとき離間するので、材料を積層して接触子を製造する場合に、第一導体と第二導体とを分離した部材として製造することが容易である。また、コイルばねに所定の荷重が加わったとき第一接触面と第二接触面とが接触するので、第一導体と第二導体とが面接触で導通する。その結果、接触子に荷重が加わる検査時に、第一導体から第二導体に至る接触子の抵抗値が低減される。

また、前記第一接触面の面方向は、前記底壁部の面方向と直交することが好ましい。

この構成によれば、第一及び第二接触面が延びる面方向と、第一及び第二スリットが延びる方向とを、共に積層方向と一致させることができる。その結果、接触子を積層により
製造した場合に、第一及び第二スリットの形状と共に、第一及び第二接触面を滑らかに形成することが容易となる。

また、前記第一部には、第一テーパ部が構成され、前記第二部には、第二テーパ部が構成され、前記第一テーパ部は、前記第一部の先端に向かうにつれて厚さが薄くなるように構成され、前記第二テーパ部は、前記第二部の先端に向かうにつれて厚さが薄くなるように構成されることが好ましい。

この構成によれば、接触子に荷重が加わってコイルばねが圧縮されたとき、第一テーパ部と第二テーパ部とが、互いの傾斜によって、第一接触面と第二接触面とを摺動させるように案内することができる。

また、前記第一部は、前記筒状体の軸方向視の断面形状が矩形であることが好ましい。

この構成によれば、第一部の軸方向に垂直な断面の導体面積を円形よりも増大させて、接触子を低抵抗にすることが容易である。また、接触子を積層により製造する際に、第一部の外周面を滑らかに形成することが容易となる。

また、前記第一導体は、第一内部導体と第一外部導体とを有し、前記第一内部導体は、前記第一外部導体よりも前記筒状体の軸方向視において中心側に位置する部分を有し、前記第一内部導体の抵抗値は、前記第一外部導体の抵抗値よりも低いことが好ましい。

この構成によれば、第一導体は、第一外部導体よりも低抵抗の第一内部導体を有しているので、第一導体の抵抗値を低減することが容易である。

また、本発明の一例に係る検査治具は、上述の接触子と、前記接触子を支持する支持部材とを備える。

この構成によれば、製造が容易な接触子を用いて検査治具が構成されるので、検査治具を製造することが容易になる。

また、本発明の一例に係る検査装置は、上述の検査治具と、前記接触子を検査対象に設けられた検査点に接触させることにより得られる電気信号に基づき、前記検査対象の検査を行う検査処理部とを備える。

この構成によれば、製造が容易な接触子を用いて検査装置が構成されるので、検査装置を製造することが容易になる。

また、本発明の一例に係る接触子の製造方法は、上述の接触子の製造方法であって、前記底壁部を形成した後に、前記第一側壁部および前記第二側壁部を形成する。

この方法によれば、上述の接触子を容易に製造することができる。

１ 検査装置
３ 検査治具
４ 検査部
６ 試料台
６ａ 載置部
８ 検査処理部
３１ 支持部材
３４ 配線
３４ａ 電極
３５ ピッチ変換ブロック
３７ 接続プレート
１０１ 半導体ウェハ（検査対象物）
３１１，３１２ 支持プレート
Ｂ 基端部
ＢＰ バンプ（検査点）
Ｃ１，Ｃ２ 空洞
Ｆ 筒状体
Ｆ１ 第一側壁部
Ｆ２ 第二側壁部
Ｆ３ 頂壁部
Ｆ４ 底壁部
Ｆｘ１，Ｆｘ２ 固着部
Ｈ 貫通孔
Ｈａ 支持孔
Ｈｂ 挿通孔
Ｌ１ 第一層
Ｌ２ 第二層
Ｌ３ 第三層
Ｌ４－１，Ｌ４－２ 第四層
Ｌ５ 第五層
Ｌ６ 第六層
Ｌ７ 第七層
Ｎ１ 第一切欠部
Ｎ２ 第二切欠部
ＮＦ１ 第一接触面
ＮＦ２ 第二接触面
Ｐ１ 第一導体
Ｐ１ａ 第一突出部
Ｐ１ｂ 第一部
Ｐ１ｃ，Ｐ２ｃ 固着領域
Ｐ１ｄ 第一内部導体
Ｐ１ｅ 第一外部導体
Ｐ２ 第二導体
Ｐ２ａ 第二突出部
Ｐ２ｂ 第二部
Ｐ２ｃ 固着領域
Ｐ２ｄ 第二内部導体
Ｐ２ｅ 第二外部導体
Ｐｒ 接触子
ＳＬ’ スリット
ＳＬ１ 第一スリット
ＳＬ２ 第二スリット
ＳＬ３ 第三スリット
ＳＬ４ 第四スリット
Ｔ 先端部
ＴＰ１ 第一テーパ部
ＴＰ２ 第二テーパ部
Ｗｃｙ，Ｗｃｚ，Ｗｓ，Ｗｙ，Ｗｚ 幅
Ｗｆ 線幅

Claims (9)

1. 筒状体にスリットが形成されたコイルばねと、
   略棒状の第一導体と、
   略棒状の第二導体とを備え、
   前記筒状体は、底壁部、前記底壁部にそれぞれ連なる第一側壁部と第二側壁部、及び前記底壁部に対向する頂壁部を備え、
   前記底壁部、前記第一側壁部、前記第二側壁部、及び前記頂壁部は、前記筒状体の軸方向視の断面形状が矩形となるように構成され、
   前記スリットは、前記第一側壁部に設けられる第一スリット、前記第二側壁部に設けられる第二スリット、前記頂壁部に設けられる第三スリット、及び前記底壁部に設けられる第四スリットを含み、
   前記第三スリットは、前記第一スリット及び前記第二スリットに連なり、
   前記第四スリットは、前記第二スリットに連なり、
   前記第一導体は、前記筒状体の一方端部と連結され、
   前記第二導体は、前記筒状体の他方端部と連結され、
   前記第一スリット及び前記第二スリットは、前記軸方向に対して垂直に延び、
   前記第三スリット及び前記第四スリットは、前記軸方向に対して傾斜して延び、
   前記第一スリットが延びる方向に積層して形成された接触子。
2. 前記第一導体は、
   前記筒状体の内部に位置する第一部と、
   前記筒状体の一方端部から突出する第一突出部とを備え、
   前記第二導体は、
   前記筒状体の内部に位置する第二部と、
   前記筒状体の他方端部から突出する第二突出部とを備え、
   前記第一部は、前記筒状体の軸方向に沿って延びる第一接触面を備え、
   前記第二部は、前記第一接触面と同じ平面に位置する第二接触面を備え、
   前記第一接触面と前記第二接触面とは、前記コイルばねに荷重が加わっていない場合に離間し、前記第一接触面と前記第二接触面とは、前記コイルばねに荷重が加わった場合に接触する請求項１に記載の接触子。
3. 前記第一接触面の面方向は、前記底壁部の面方向と直交する請求項２に記載の接触子。
4. 前記第一部には、第一テーパ部が構成され、
   前記第二部には、第二テーパ部が構成され、
   前記第一テーパ部は、前記第一部の先端に向かうにつれて厚さが薄くなるように構成され、
   前記第二テーパ部は、前記第二部の先端に向かうにつれて厚さが薄くなるように構成される請求項２又は３に記載の接触子。
5. 前記第一導体の少なくとも一部は、前記筒状体の軸方向視の断面形状が矩形である請求項１～４のいずれか１項に記載の接触子。
6. 前記第一導体は、第一内部導体と第一外部導体とを有し、
   前記第一内部導体は、前記第一外部導体よりも前記筒状体の軸方向視において中心側に位置する部分を有し、
   前記第一内部導体の抵抗値は、前記第一外部導体の抵抗値よりも低い請求項１～５のいずれか１項に記載の接触子。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の接触子と、
   前記接触子を支持する支持部材とを備える検査治具。
8. 請求項７に記載の検査治具と、
   前記接触子を検査対象に設けられた検査点に接触させることにより得られる電気信号に基づき、前記検査対象の検査を行う検査処理部とを備える検査装置。
9. 請求項１～６のいずれか１項に記載の接触子の製造方法であって、
   前記底壁部を形成した後に、前記第一側壁部および前記第二側壁部を形成する接触子の製造方法。
   

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