柱塞及柱塞的制造方法与流程

1.本发明涉及柱塞及柱塞的制造方法。


背景技术：

2.开发出用于检查集成电路(ic)等电子装置的特性的各种检查装置。如专利文献1记载那样，检查装置具备柱塞(plunger)。在专利文献1中，柱塞具有顶端接触件、和与顶端接触件连接的柱状部。顶端接触件通过研磨加工而形成。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2014-25737号公报


技术实现要素：

6.随着电子装置的微细化，要求在检查装置中高密度地配置微细的柱塞。例如在如专利文献1记载那样通过研磨加工而形成顶端接触件的情况下，可能难以实现柱塞的微细化。
7.本发明的目的的一例在于将柱塞微细化。本发明的其他目的可以从本说明书的记载得以明确。
8.本发明的一个方案为一种柱塞，具备：
9.顶端接触件，其通过在设于基材的凹部中埋入第1导电材料而形成；
10.柱状部，其在第1开口中埋入第2导电材料而形成，其中该第1开口设于在所述基材上形成的第1保护膜，且位于所述凹部的上方；以及
11.承托部，其在第2开口中埋入第3导电材料而形成，其中该第2开口设于在所述第1保护膜上形成的第2保护膜，且位于所述第1开口的上方。
12.本发明的另一方案为一种柱塞的制造方法，具备：
13.在设于基材的凹部中埋入第1导电材料的工序；
14.在第1开口中埋入第2导电材料的工序，其中该第1开口设于在所述基材上形成的第1保护膜，且位于所述凹部的上方；以及
15.在第2开口中埋入第3导电材料的工序，其中该第2开口设于在所述第1保护膜上形成的第2保护膜，且位于所述第1开口的上方。
16.发明效果
17.根据本发明的上述方案，能够将柱塞微细化。
附图说明
18.图1是表示实施方式1的检查装置的详情的立体剖视图。
19.图2是用于说明实施方式1的第1柱塞的制造方法的剖视图。
20.图3是用于说明实施方式1的第1柱塞的制造方法的剖视图。
21.图4是用于说明实施方式1的第1柱塞的制造方法的剖视图。
22.图5是用于说明实施方式1的第1柱塞的制造方法的剖视图。
23.图6是用于说明实施方式1的第1柱塞的制造方法的剖视图。
24.图7是用于说明实施方式1的第1柱塞的制造方法的剖视图。
25.图8是用于说明实施方式2的第1柱塞的制造方法的剖视图。
26.图9是用于说明实施方式3的第1柱塞的制造方法的剖视图。
27.附图标记的说明
28.10 检查装置
29.100 第1弹性体
30.102 孔
31.104 导电膜
32.110 第1柱塞
33.112 第1顶端接触件
34.114 第1柱状部
35.116 第1承托部
36.116a 第1晶种层
37.116b 第1镀敷层
38.120 第2柱塞
39.122 第2顶端接触件
40.124 第2柱状部
41.126 第2承托部
42.130 第1销板
43.132 第1贯穿孔
44.140 第2销板
45.142 第2贯穿孔
46.600a 金属基材
47.600b 半导体基材
48.600c 树脂基材
49.602a 凹部
50.602b 凹部
51.602c 凹部
52.604c 晶种层
53.610 第1保护膜
54.612 第1开口
55.620 第2保护膜
56.622 第2开口
57.z 铅垂方向
58.z1 法线方向
具体实施方式
59.以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在所有附图中，对相同的结构要素标注相同的附图标记，并适当省略说明。
60.在本说明书中，“第1”、“第2”、“第3”等的序数词只要没有特别限定，则仅是为了区分具有相同名称的结构而标注的，并不表示其顺序、重要度等结构的特定特征。
61.(实施方式1)
62.图1是表示实施方式1的检查装置10的详情的立体剖视图。
63.在图1中，表示铅垂方向z的箭头所示的方向是铅垂方向z的上方。另外，表示铅垂方向z的箭头所示的方向的相反方向是铅垂方向z的下方。
64.检查装置10具备第1弹性体100、多个第1柱塞110、多个第2柱塞120、第1销板130及第2销板140。各第1柱塞110具有第1顶端接触件112、第1柱状部114及第1承托部116。各第2柱塞120具有第2顶端接触件122、第2柱状部124及第2承托部126。第1弹性体100中的后述的孔102周围等的第1弹性体100的至少一部分、后述的导电膜104、各第1柱塞110、各第2柱塞120作为探针发挥功能。各第1柱塞110和各第2柱塞120通过孔102的周围等的第1弹性体100的至少一部分而被向铅垂方向z施力。
65.第1弹性体100具有片形状。在一例中，第1弹性体100由具有弹性的高分子材料、例如硅、聚酰亚胺、苯乙烯丁二烯橡胶(sbr)等高分子材料构成。
66.第1弹性体100划分出沿着铅垂方向z贯穿第1弹性体100的多个孔102。
67.在各孔102的内壁上形成有导电膜104。在一例中，导电膜104包含金属、例如从由镍、铜及金构成的组中选择的至少一种。例如，导电膜104为这些金属的多层膜。
68.各孔102为中空。该情况下，与在孔102的内壁形成有导电膜104且孔102变为实心(孔102的内部被填满)情况相比，无需用于使孔102变为实心的材料及工艺，能够降低检查装置10的制造成本。
69.第1柱塞110位于第1弹性体100的下方。另外，第1柱塞110与第1弹性体100在铅垂方向z上重叠。具体地说，第1柱塞110与孔102在铅垂方向z上重叠。因此，第1柱塞110能够通过第1弹性体100被向远离第2柱塞120的方向、即下方施力。另外，第1柱塞110与导电膜104电连接。因此，第1柱塞110能够经由导电膜104与第2柱塞120电连接。在第1柱塞110不与孔102在铅垂方向z上重叠的情况下，为了使第1柱塞110与导电膜104电连接，需要作为与导电膜104不同的部件而设置埋入第1弹性体100的导电材料等的电气路径。但是，在第1柱塞110与孔102在铅垂方向z上重叠的情况下，第1柱塞110不经由埋入第1弹性体100的导电材料等的电气路径就能够与导电膜104直接连接。因此，与设置该电气路径的情况相比无需用于制造该电气路径自身的材料及工艺，能够降低检查装置10的制造成本。此外，第1柱塞110也可以在与铅垂方向z正交的方向上从孔102错开。该情况下也是，第1柱塞110能够经由埋入第1弹性体100的导电材料等的电气路径与导电膜104连接。
70.第1顶端接触件112包含金属、例如从由铑、钌、铱、钨及钽构成的组中选择的至少一种。
71.第1顶端接触件112的宽度从第1顶端接触件112的基端趋向顶端而变窄。第1顶端接触件112为圆锥、棱锥等锥体，从第1顶端接触件112的基端到顶端具有斜面形状。第1顶端接触件112的顶端具有例如1μm以上20μm以下的平坦面。但是，第1顶端接触件112的顶端的
形状不限定于该例。
72.第1柱状部114包含金属、例如从由铜及镍构成的组中选择的至少一种。
73.第1柱状部114与第1顶端接触件112的基端连接。第1顶端接触件112与第1柱状部114可以是一体的，也可以是分体的。第1柱状部114的高度例如为5μm以上300μm以下。第1柱状部114为圆柱、棱柱等柱体。在第1柱状部114为圆柱时，第1柱状部114的直径为例如20μm以上500μm以下。但是，第1柱状部114的形状不限定于该例。
74.第1承托部116包含金属、例如从由铜及镍构成的组中选择的至少一种。
75.第1承托部116与第1柱状部114中的第1顶端接触件112的相反侧的端部连接。第1柱状部114与第1承托部116可以是一体的，也可以是分体的。另外，第1承托部116具有比第1柱状部114的宽度宽的宽度。第1承托部116的厚度为例如5μm以上200μm以下。第1承托部116的上表面平坦。但是，也可以在第1承托部116的上表面形成有至少一个凸部。
76.第1销板130由例如聚酰亚胺、液晶聚合物、玻璃基板等构成。
77.第1销板130划分出多个第1贯穿孔132。在多个第1贯穿孔132各自中插入有多个第1柱塞110的各个第1柱塞110。多个第1柱塞110能够以例如10μm以上500μm以下的微小间距(窄间距)配置。
78.第1顶端接触件112的至少一部分从第1销板130的第1贯穿孔132的下端露出。第1柱状部114的至少一部分贯穿第1贯穿孔132。第1承托部116位于第1销板130的上表面与第1弹性体100的下表面之间。第1承托部116在图内的左右方向的宽度比第1贯穿孔132在图内的左右方向的宽度宽。因此，第1承托部116卡挂于第1销板130的上表面中的第1贯穿孔132的开口端的周边部分。该情况下，即使第1柱塞110通过第1弹性体100被朝向下方施力，也能够抑制第1承托部116经由第1贯穿孔132脱落到第1销板130的下方。因此，与没有第1承托部116的情况相比，即使缩短第1柱塞110的长度(第1柱状部114的长度)，第1柱塞110也难以脱落到第1销板130的下方。能够缩短第1柱塞110的长度，能够将第1柱塞110也适用于1ghz以上100ghz以下的高频带的检查。
79.第2柱塞120位于第1弹性体100的上方。另外，第2柱塞120与第1弹性体100在铅垂方向z上重叠。具体地说，第2柱塞120与孔102在铅垂方向z上重叠。因此，第2柱塞120能够通过第1弹性体100被朝向远离第1柱塞110的方向、即上方施力。另外，第2柱塞120与导电膜104电连接。因此，第2柱塞120能够经由导电膜104与第1柱塞110电连接。在第2柱塞120不与孔102在铅垂方向z上重叠的情况下，第2柱塞120为了与导电膜104电连接，需要作为与导电膜104不同的部件而设置埋入第1弹性体100的导电材料等的电气路径。但是，在第2柱塞120与孔102在铅垂方向z上重叠的情况下，第2柱塞120不经由埋入第1弹性体100的导电材料等的电气路径就能够与导电膜104直接连接。因此，与设有该电气路径的情况相比，无需用于制造该电气路径自身的材料及工艺，能够降低检查装置10的制造成本。此外，第2柱塞120也可以在与铅垂方向z正交的方向上从孔102错开。该情况下也是，第2柱塞120能够经由埋入第1弹性体100的导电材料等的电气路径与导电膜104连接。
80.第2销板140划分出多个第2贯穿孔142。与多个第1柱塞110及第1销板130同样地，在多个第2贯穿孔142各自中，插入有多个第2柱塞120的各个第2柱塞120。
81.根据本实施方式，与通过弹簧对柱塞施力的情况相比，第1弹性体100起到弹簧的伸缩作用，导电膜104起到弹簧的导通作用。在通过弹簧对柱塞施力的情况下，若想要比较
探针的自由长度，则需要缩短弹簧的自由长度。但是，该情况下，难以得到充分的伸缩行程。与之相对，在本实施方式中，无需使用弹簧。因此，与通过弹簧对柱塞施力的情况相比，能够得到长度足够的伸缩行程且能够缩短探针的自然长度。
82.此外，在本实施方式中，说明了第1柱塞110及第2柱塞120在铅垂方向z上与第1弹性体100重叠的情况。但是，第1柱塞110及第2柱塞120也可以在与铅垂方向z不同的方向上与第1弹性体100重叠。
83.图2～图7是用于说明实施方式1的第1柱塞110的制造方法的剖视图。在图2～图7中，示出了金属基材600a中的形成有凹部602a的面的法线方向z1。
84.使用图2～图7对第1柱塞110的制造方法进行说明。此外，第2柱塞120也能够与以下同样地制造。
85.首先，如图2所示，在金属基材600a上形成凹部602a。凹部602a的宽度从凹部602a的开口端趋向于底端而变窄。凹部602a为斜面形状。金属基材600a为例如铜板。凹部602a例如通过冲孔或冲压而形成于金属基材600a。
86.接着，如图3所示，在金属基材600a上形成第1保护膜610。在第1保护膜610上设有第1开口612。第1开口612与凹部602a在法线方向z1上重叠。另外，第1开口612的宽度比凹部602a的开口端的宽度宽。即，由于第1开口612的宽度与凹部602a的开口端的宽度之间的公差，第1柱状部114的宽度能与第1顶端接触件112的基端的宽度不同。但是，第1柱状部114的宽度也可以与第1顶端接触件112的基端的宽度相等。即，第1开口612的宽度也可以与凹部602a的开口端的宽度相等。
87.接着，如图4所示，通过镀敷对成为第1顶端接触件112的第1导电材料进行成膜，从而在凹部602a中埋入第1导电材料。由此，在凹部602a内形成有第1顶端接触件112。因此，第1顶端接触件112具有镀敷层。接着，将第1保护膜610的厚度进一步增厚。接着，通过镀敷对成为第1柱状部114的第2导电材料进行成膜，从而在第1开口612中埋入第2导电材料。由此，在第1开口612内形成有第1柱状部114。因此，第1柱状部114具有镀敷层。
88.接着，如图5所示，在第1柱状部114上及第1保护膜610上形成第1晶种层116a。
89.接着，如图6所示，在第1保护膜610上形成第2保护膜620。在第2保护膜620上设有第2开口622。第2开口622与第1开口612在法线方向z1上重叠。另外，第2开口622的宽度比第1开口612的宽度宽(大)
90.接着，如图7所示，通过镀敷对成为第1镀敷层116b的第3导电材料进行成膜，从而在第2开口622中埋入第3导电材料。由此，在第2开口622内形成有第1承托部116。该情况下，第1承托部116同时形成包含第1晶种层116a及第1镀敷层116b的多个层。
91.接着，通过例如药液处理将第1保护膜610及第2保护膜620除去。接着，将第1柱塞110从金属基材600a取出。接着，根据需要，通过例如机械加工对第1顶端接触件112的顶端进行处理而形成平坦面。此外，第1顶端接触件112的顶端的平坦面也可以通过调整金属基材600a的凹部602a的底端的形状而形成。
92.根据本实施方式，第1顶端接触件112能够以金属基材600a的凹部602a为模而形成。另外，第1柱状部114能够以第1保护膜610的第1开口612为模而形成。另外，第1承托部116能够以第2保护膜620的第2开口622为模而形成。因此，与通过研磨加工形成第1顶端接触件112的情况相比，能够将第1柱塞110微细化。另外，根据本实施方式，与通过研磨加工形
成第1顶端接触件112的情况相比，能够廉价地制造第1柱塞110。而且，根据本实施方式，与通过研磨加工形成第1顶端接触件112的情况相比，能够提高第1柱塞110的构造的自由度。
93.(实施方式2)
94.图8是用于说明实施方式2的第1柱塞110的制造方法的剖视图。实施方式2的方法除了以下方面以外均与实施方式1的方法相同。
95.在本实施方式中，第1柱塞110如以下那样制造。
96.首先，如图8所示，在半导体基材600b上形成凹部602b。半导体基材600b为例如硅基板。凹部602b通过例如各向异性蚀刻而形成。
97.以后的工序与使用实施方式1的图3～图7说明的工序相同。
98.通常，实施方式2的半导体基材600b的表面的平坦性比实施方式1的金属基材600a的表面的平坦性高。因此，在实施方式2中，能够以设在具有这样的高平坦性的表面上的凹部602b为模而形成第1顶端接触件112。因此，与实施方式1相比，在实施方式2中，能够适于第1柱塞110的大量生产。
99.(实施方式3)
100.图9是用于说明实施方式3的第1柱塞110的制造方法的剖视图。实施方式3的方法除了以下方面以外均与实施方式1的方法相同。
101.在本实施方式中，第1柱塞110如以下那样制造。
102.首先，如图9所示，在树脂基材600c上形成凹部602c。树脂基材600c是例如聚酰亚胺或液晶聚合物。凹部602c通过例如机械加工而形成。接着，在凹部602c的内壁上形成晶种层604c。晶种层604c为了通过镀敷对成为第1顶端接触件112的第1导电材料进行成膜而设置。
103.以后的工序与使用实施方式的图3～图7说明的工序相同。
104.通常，实施方式3的树脂基材600c比实施方式1的金属基材600a软。因此，在实施方式3的树脂基材600c中，与实施方式1的金属基材600a相比，能够容易形成凹部。
105.以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式是本发明的例示，也能够采用上述实施方式以外的各种结构。
106.根据本说明书，提供以下方案。
107.(方案1-1)
108.方案1-1为一种柱塞，具备：
109.顶端接触件，其在设于基材的凹部中埋入第1导电材料而形成；
110.柱状部，其在第1开口中埋入第2导电材料而形成，其中该第1开口设于在所述基材上形成的第1保护膜，且位于所述凹部的上方；以及
111.承托部，其在第2开口中埋入第3导电材料而形成，其中该第2开口设于在所述第1保护膜上形成的第2保护膜，且位于所述第1开口的上方。
112.根据方案1-1，顶端接触件能够以基材的凹部作为模而形成。另外，柱状部能够以第1保护膜的第1开口为模而形成。另外，承托部能够以第2保护膜的第2开口为模而形成。因此，与通过研磨加工形成顶端接触件的情况相比，能够将柱塞微细化。
113.(方案1-2)
114.方案1-2在方案1-1记载的柱塞中，所述柱状部的宽度与所述顶端接触件的基端的
宽度不同。
115.根据方案1-2，由于用于形成顶端接触件的基材的凹部的开口端的宽度与用于形成柱状部的保护膜的开口的宽度之间的公差，柱状部的宽度与顶端接触件的基端的宽度不同。通过设为柱状部的宽度与顶端接触件的基端的宽度不同，能够防止柱塞从检查装置脱落。
116.(方案1-3)
117.方案1-3在方案1-1或1-2记载的柱塞中，所述承托部具有多个层。
118.根据方案3，承托部通过在晶种层上形成镀敷层而形成。由此，承托部具有包含晶种层及镀敷层的多个层。
119.(方案2-1)
120.方案2-1为一种柱塞的制造方法，具备：
121.在设于基材的凹部中埋入第1导电材料的工序；
122.在第1开口中埋入第2导电材料的工序，其中该第1开口设于在所述基材上形成的第1保护膜，且位于所述凹部的上方；以及
123.在第2开口中埋入第3导电材料的工序，其中该第2开口设于在所述第1保护膜上形成的第2保护膜，且位于所述第1开口的上方。
124.根据方案2-1，顶端接触件能够以基材的凹部为模并由第1导电材料形成。另外，柱状部能够以第1保护膜的第1开口为模并由第2导电材料形成。另外，承托部能够以第2保护膜的第2开口为模并由第3导电材料形成。因此，与通过研磨加工形成顶端接触件的情况相比，能够将柱塞微细化。
125.(方案2-2)
126.方案2-2在方案2-1所记载的柱塞的制造方法中，所述第1开口的宽度与所述凹部的开口端的宽度不同。
127.根据方案2-2，能够使柱状部的宽度与顶端接触件的基端的宽度不同。通过设为柱状部的宽度与顶端接触件的基端的宽度不同，能够防止柱塞从检查装置脱落。
128.(方案2-3)
129.方案2-3在方案2-1或2-2所记载的柱塞的制造方法中，所述第3导电材料形成在晶种层上。
130.根据方案2-3，能够在晶种层上形成镀敷层而形成承托部。
131.(方案3-1)
132.方案3-1为一种柱塞，具备：
133.顶端接触件，其具有从基端朝向顶端而宽度变窄的第1镀敷层；
134.柱状部，其具有与所述顶端接触件的所述基端连接的第2镀敷层；以及
135.承托部，其具有第3镀敷层，该第3镀敷层与所述柱状部中的所述顶端接触件的相反侧的端部连接，具有比所述柱状部的宽度宽的宽度。
136.根据方案3-1，顶端接触件能够以基材的凹部为模而形成。另外，柱状部能够以第1保护膜的第1开口为模而形成。另外，承托部能够以第2保护膜的第2开口为模而形成。因此，与通过研磨加工形成顶端接触件的情况相比，能够将柱塞微细化。
137.(方案3-2)
138.方案3-2在方案3-1所记载的柱塞中，所述柱状部的宽度与所述顶端接触件的所述基端的宽度不同。
139.根据方案3-2，由于用于形成顶端接触件的基材的凹部的开口端的宽度与用于形成柱状部的保护膜的开口的宽度之间的公差，柱状部的宽度与顶端接触件的基端的宽度不同。通过设为柱状部的宽度与顶端接触件的基端的宽度不同，能够防止柱塞从检查装置脱落。
140.(方案3-3)
141.方案3-3在方案3-1或3-2所记载的柱塞中，所述承托部具有多个层。
142.根据方案3-3，承托部通过在晶种层上形成第3镀敷层而形成。由此，承托部具有包含晶种层及第3镀敷层的多个层。
143.本技术以2020年6月22日提出的日本技术特愿2020-106766号为基础主张优先权，在此引用其全部公开内容。