特開 2015-102553 被覆プローブおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-102553(P2015-102553A)

(43)【公開日】2015年6月4日

(54)【発明の名称】被覆プローブおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 1/067 20060101AFI20150508BHJP

   C23C 14/06 20060101ALI20150508BHJP

   C01B 31/02 20060101ALI20150508BHJP

【ＦＩ】

   G01R1/067 J

   C23C14/06 F

   C23C14/06 A

   C01B31/02 101F

【審査請求】有

【請求項の数】32

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2014-236348(P2014-236348)

(22)【出願日】2014年11月21日

(31)【優先権主張番号】102142671

(32)【優先日】2013年11月22日

(33)【優先権主張国】TW

(71)【出願人】

【識別番号】390023582

【氏名又は名称】財團法人工業技術研究院

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100161148

【弁理士】

【氏名又は名称】福尾 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100134577

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 雅章

(72)【発明者】

【氏名】▲曽▼ 仕君

(72)【発明者】

【氏名】呉 仁傑

(72)【発明者】

【氏名】楊 秉興

(72)【発明者】

【氏名】蔡 麗端

(72)【発明者】

【氏名】呉 金▲寶▼

【テーマコード（参考）】

2G011

4G146

4K029

【Ｆターム（参考）】

2G011AA04

2G011AA09

2G011AC13

2G011AC14

2G011AC31

2G011AE03

2G011AE22

2G011AF00

4G146AA07

4G146AA11

4G146AB07

4G146AC19B

4G146AD22

4G146AD26

4G146AD36

4G146CB10

4G146CB17

4G146CB19

4G146CB22

4G146CB35

4K029AA02

4K029AA23

4K029BA34

4K029BA58

4K029BA60

4K029BC02

4K029BC03

4K029CA01

4K029CA05

4K029DB21

4K029GA03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】優れた導電性および機械強度を有する被覆プローブを提供する。
【解決手段】被覆プローブ１０は、プローブ本体１１０と、クラッド層１２０とを含み、プローブ本体は、端部１１０ａを有する。クラッド層はプローブ本体の端部の表面を覆い、クラッド層はカーボンナノ材料層を含み、カーボンナノ材料層は、カーボンナノ材料と結合基（linking group）とを含み、結合基は、アミド結合（amide bond）とメルカプト基（mercapto group）とを含み、カーボンナノ材料は、結合基のメルカプト基を介してプローブ本体の端部に結合される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

端部を有するプローブ本体と、
前記プローブ本体の前記端部の表面を覆うクラッド層と
を含み、前記クラッド層がカーボンナノ材料層を含み、前記カーボンナノ材料層がカーボンナノ材料を含む被覆プローブ。

【請求項2】

前記プローブ本体の材料が、金属、合金、またはこれらの組み合わせを含む請求項１に記載の被覆プローブ。

【請求項3】

前記金属が、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｅ、およびＷからなる群より選ばれる請求項２に記載の被覆プローブ。

【請求項4】

前記カーボンナノ材料層が、
アミド結合およびメルカプト基を含む結合基と、
前記結合基の前記メルカプト基を介して、前記プローブ本体の前記端部に結合された前記カーボンナノ材料と
を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の被覆プローブ。

【請求項5】

前記クラッド層が疎水層をさらに含み、
前記カーボンナノ材料層が前記プローブ本体の前記端部と前記疎水層の間に配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の被覆プローブ。

【請求項6】

前記疎水層が、‐Ｓｉ（ＣＨＦ）_nＦで表わされるフルオロシラン基を含み、ｎが整数であり、１≦ｎ≦１０である請求項５に記載の被覆プローブ。

【請求項7】

前記クラッド層が反応性架橋物質をさらに含み、前記反応性架橋物質が、前記プローブ本体の前記端部と前記カーボンナノ材料、または、前記カーボンナノ材料の分子同士を架橋結合させるによって、前記反応性架橋物質と前記カーボンナノ材料がネットワーク構造を形成する請求項１〜６のいずれか１項に記載の被覆プローブ。

【請求項8】

前記反応性架橋物質が、１，２‐ビス（トリクロロシリル）エタンまたは１，６‐ビス（トリクロロシリル）ヘキサンを含む請求項７に記載の被覆プローブ。

【請求項9】

前記反応性架橋物質が、２つ以上の反応性官能基を含む請求項７に記載の被覆プローブ。

【請求項10】

前記反応性官能基が、‐ＯＨ、‐ＳＨ、‐ＣＯＯＨ、‐ＳｉＨ、‐ＳｉＯＲ、および‐ＮＨ₂からなる群より選ばれた請求項９に記載の被覆プローブ。

【請求項11】

前記クラッド層の厚さが５０ｎｍ〜１μｍである請求項１〜１０のいずれか１項に記載の被覆プローブ。

【請求項12】

前記カーボンナノ材料が、カーボンナノカプセル、カーボンナノチューブ、グラフェン、またはダイヤモンドライクカーボンを含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載の被覆プローブ。

【請求項13】

前記カーボンナノカプセルの粒子サイズが、１００ｎｍ〜１０ｎｍである請求項１２に記載の被覆プローブ。

【請求項14】

端部を有するプローブ本体を提供し、前記プローブ本体の材料が、金属、合金、またはこれらの組み合わせを含むことと、
カーボンナノ材料を変性して、前記カーボンナノ材料の表面に‐ＣＯＯＨ基を含有させることと、
前記表面に‐ＣＯＯＨ基を有する前記カーボンナノ材料とアミノ基を有するチオールを反応させて、前記カーボンナノ材料の前記表面にメルカプト基（‐ＳＨ）を含有させることと、
前記表面に‐ＳＨ基を有する前記カーボンナノ材料の溶液に前記プローブ本体の前記端部を入れて反応させ、前記プローブ本体の前記端部の表面にカーボンナノ材料層を形成することと
を含む被覆プローブの製造方法。

【請求項15】

前記カーボンナノ材料が、カーボンナノカプセル、カーボンナノチューブ、グラフェン、またはダイヤモンドライクカーボンを含む請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記プローブ本体の前記端部の前記表面に形成された前記カーボンナノ材料層とフルオロシランポリマーを反応させて、疎水層を形成することをさらに含み、
前記カーボンナノ材料層が前記端部と前記疎水層の間に配置されている請求項１４または１５に記載の方法。

【請求項17】

端部を有するプローブ本体を提供し、前記プローブ本体の材料が、金属、合金、またはこれらの組み合わせを含むことと、
前記端部の表面にカーボンナノ材料を堆積させて、前記プローブ本体の前記端部の前記表面にカーボンナノ材料層を形成することと
を含む被覆プローブの製造方法。

【請求項18】

前記カーボンナノ材料が、カーボンナノカプセル、カーボンナノチューブ、グラフェン、またはダイヤモンドライクカーボンを含む請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記端部の前記表面に形成された前記カーボンナノ材料層とフルオロシランポリマーを反応させて、疎水層を形成することをさらに含み、
前記カーボンナノ材料層が前記端部と前記疎水層の間に配置されている請求項１７または１８に記載の方法。

【請求項20】

端部を有するプローブ本体と、
前記プローブ本体の前記端部の表面を覆うクラッド層と
を含み、前記クラッド層が金属窒化物層を含み、前記金属窒化物層が金属窒化物を含む被覆プローブ。

【請求項21】

前記プローブ本体の材料が、金属、合金、またはこれらの組み合わせを含む請求項２０に記載の被覆プローブ。

【請求項22】

前記金属が、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｅ、およびＷからなる群より選ばれた請求項２１に記載の被覆プローブ。

【請求項23】

前記クラッド層が疎水層をさらに含み、
前記金属窒化物層が前記プローブ本体の前記端部と前記疎水層の間に配置されている請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の被覆プローブ。

【請求項24】

前記疎水層が‐Ｓｉ（ＣＨＦ）_nＦで表わされるフルオロシラン基を含み、ｎが整数であり、１≦ｎ≦１０である請求項２３に記載の被覆プローブ。

【請求項25】

前記クラッド層が反応性架橋物質をさらに含み、前記反応性架橋物質が、前記プローブ本体の前記端部と前記金属窒化物、または、前記金属窒化物の分子同士を架橋結合させることによって、前記反応性架橋物質と前記金属窒化物がネットワーク構造を形成する請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の被覆プローブ。

【請求項26】

前記反応性架橋物質が、１，２‐ビス（トリクロロシリル）エタンまたは１，６‐ビス（トリクロロシリル）ヘキサンを含む請求項２５に記載の被覆プローブ。

【請求項27】

前記反応性架橋物質が、２つ以上の反応性官能基を含む請求項２５に記載の被覆プローブ。

【請求項28】

前記反応性官能基が、‐ＯＨ、‐ＳＨ、‐ＣＯＯＨ、‐ＳｉＨ、‐ＳｉＯＲ、および‐ＮＨ₂からなる群より選ばれた請求項２７に記載の被覆プローブ。

【請求項29】

前記クラッド層の厚さが、５０ｎｍ〜１μｍである請求項２０〜２８のいずれか１項に記載の被覆プローブ。

【請求項30】

前記金属窒化物が、ＴｉＮまたはＣｒＮを含む請求項２０〜２９のいずれか１項に記載の被覆プローブ。

【請求項31】

端部を有するプローブ本体を提供し、前記プローブ本体の材料が、金属、合金、またはこれらの組み合わせを含むことと、
前記端部の表面に金属窒化物を堆積させて、前記プローブ本体の前記端部の前記表面に金属窒化物層を形成することと
を含む被覆プローブの製造方法。

【請求項32】

前記プローブ本体の前記端部の前記表面に形成された前記金属窒化物層とフルオロシランポリマーを反応させて、疎水層を形成することをさらに含み、
前記金属窒化物層が前記端部と前記疎水層の間に配置されている請求項３１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被覆プローブおよびその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体技術の進歩に伴い、電子産業は、タッチパネルやワイヤレスネットワーク等の機能を備えたスマートフォンのような小型軽量で多機能な製品を常に売り出している。多くの機能は、主に、ＩＣチップ（chip）によって演算される。演算と応答にかかる時間によって、消費者の製品使用速度が決まる。生活リズムが加速を続ける現代社会にとって、応答速度は大変重要な要件である。そのため、ＩＣチップが設計、フォトマスク、ウェハ製造、実装、試験等の何百もの半導体プロセスを経た後でも満足できる製品であるかどうかを判断できることが非常に重要である。

【0003】

従来、ウェハ上の素子は、切断されてから実装された。現在のウェハ実装試験技術は、ウェハレベルチップスケールパッケージ（wafer level chip scale package, WLCSP）を開発し、WLCSPでは、まず、半田ボール（solder ball）をウェハ上に直接置いて実装してから、ウェハを複数のＩＣチップに切断する。これら２つの主な違いは、ＩＣ試験頻度の制御である。前者は、試験頻度を調節することができるが、後者はできない。この場合、高周波数の素子にとって、ＩＣ信号試験中の周波数の増加により生じる抵抗は相対的に高く、それにより、試験の正確度が下がり、試験できないこともあるため、試験の難易度が相対的に高い。また、現在の金属プローブは、試験の過程で半田ボールが付着しやすいため、導電性が下がる。さらに、試験の頻度が高いとプローブのチップが摩耗しやすいため、プローブの使用可能寿命が短くなる。そのため、半導体の実装試験産業のコストを下げるためには、使用可能寿命が長く、且つ試験の信頼度が高いプローブが必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、優れた導電性および機械強度を有する被覆プローブを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の被覆プローブは、プローブ本体と、クラッド層とを含む。プローブ本体は端部を有する。クラッド層はプローブ本体の端部の表面を覆い、クラッド層はカーボンナノ材料（carbon nano-material）層を含む。

【0006】

本発明の被覆プローブの製造方法は、以下のステップを含む。端部を有するプローブ本体を提供し、プローブ本体の材料は、金属、合金、またはこれらの組み合わせを含む。カーボンナノ材料を変性して、カーボンナノ材料の表面に‐ＣＯＯＨ基を含有させる。表面に‐ＣＯＯＨ基を有するカーボンナノ材料とチオールを反応させて、カーボンナノ材料の表面にメルカプト基（‐ＳＨ）を含有させる。表面に‐ＳＨ基を有するカーボンナノ材料の溶液にプローブ本体の端部を入れて反応させ、プローブ本体の端部の表面にカーボンナノ材料層を形成する。

【0007】

本発明の被覆プローブの別の製造方法は、以下のステップを含む。端部を有するプローブ本体を提供し、プローブ本体の材料は、金属、合金、またはこれらの組み合わせを含む。蒸着法により、端部の表面にカーボンナノ材料を堆積させて、プローブ本体の端部の表面にカーボンナノ材料層を形成する。

【0008】

本発明の別の被覆プローブは、プローブ本体と、クラッド層とを含む。プローブ本体は端部を有する。クラッド層はプローブ本体の端部の表面を覆う。クラッド層は金属窒化物層を含み、金属窒化物層は金属窒化物を含む。

【0009】

本発明の被覆プローブのさらに別の製造方法は、以下のステップを含む。端部を有するプローブ本体を提供し、プローブ本体の材料は、金属、合金、またはこれらの組み合わせを含む。蒸着法により、端部の表面に金属窒化物を堆積させて、プローブ本体の端部の表面に金属窒化物層を形成する。

【発明の効果】

【0010】

以上のように、プローブの端部の表面にクラッド層を形成して、本発明の実施形態の被覆プローブを形成する。クラッド層は、カーボンナノ材料層または金属窒化物層と疎水層で形成された二層構造である。そのため、本発明の実施形態の被覆プローブは、優れた耐摩耗性を有するだけでなく、高導電性も有し、半田ボールの付着を低減することもでき、それによって、ＩＣ試験の正確度を上げることもできる。

【0011】

本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。

【0012】

添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれかつその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の１つの実施形態に係る被覆されていないプローブの概略的側面図である。

【図2】本発明の１つの実施形態に係る被覆されていないプローブの端部の概略的上面図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る被覆プローブの概略的側面図である。

【図4】図３の点線で示した領域の部分的拡大図である。

【図5】本発明の第１実施形態に係る被覆プローブの製造方法のフローチャートである。

【図6】本発明の第２実施形態に係る被覆プローブの概略的側面図である。

【図7】図６の点線で示した領域の部分的拡大図である。

【図8】本発明の第２実施形態に係る被覆プローブの製造方法のフローチャートである。

【図9】本発明の第３実施形態に係る被覆プローブの概略的側面図である。

【図10】図９の点線で示した領域の部分的拡大図である。

【図11】本発明の第３実施形態に係る被覆プローブの製造方法のフローチャートである。

【図12】本発明の１つの実施形態の被覆プローブと従来のプローブの電流電圧試験のグラフである。

【図13】本発明の別の実施形態の被覆プローブと従来のプローブの電流電圧試験のグラフである。

【図14】本発明の更なる実施形態の被覆プローブと従来のプローブの摩耗試験のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下の詳細な説明において、説明の目的で、開示される実施形態が十分に理解されるよう、多数の具体的詳細を示す。しかしながら、これら具体的詳細がなくとも、１つまたはそれ以上の実施形態が実施され得ることは明らかである。別の場合では、図面を簡潔にするため、周知の構造および装置は概略的に示される。

【0015】

図１は、本発明の１つの実施形態に係る被覆されていないプローブの概略的側面図である。図２は、本発明の１つの実施形態に係る被覆されていないプローブの端部の概略的上面図である。図１および図２を参照すると、被覆されていないプローブは、プローブ本体１１０を含み、図２に示すように、プローブ本体１１０は、端部１１０ａを有する。プローブ本体１１０の端部１１０ａは、４つの凸部（protrusion）１１２、１１４、１１６、および１１８を含み、端部１１０ａは、蓮の形状（lotus-shaped）である。しかしながら、本発明はこれに限定されず、プローブ本体１１０の端部１１０ａによりプローブと試験サンプルが接触していればよい。プローブ本体１１０の材料は、例えば、金属、合金、またはこれらの組み合わせである。さらに詳しく説明すると、金属は、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｅ、およびＷからなる群より選ばれる。しかしながら、本発明は、プローブ本体１１０の材料を限定せず、プローブが導電性であればよい。

【0016】

図３は、本発明の第１実施形態に係る被覆プローブの概略的側面図である。図４は、図３の点線で示した領域Ｒの部分的拡大図である。図３および図４を参照すると、本発明の第１実施形態の被覆プローブ１０は、プローブ本体１１０と、クラッド層１２０とを含む。プローブ本体１１０は、端部１１０ａを有する。クラッド１２０は、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面を覆う。本実施形態において、図４に示すように、クラッド層１２０は、カーボンナノ材料層１２２と、疎水層１２４とを含む。クラッド層１２０の厚さは、例えば、５０ｎｍ〜１μｍまたは５０ｎｍ〜０．５μｍである。しかしながら、本発明はこれに限定されない。カーボンナノ材料層１２２は、カーボンナノ材料１２２ａと、結合基（linking group）１２２ｂとを含む。以下、図面を参照しながら、本実施形態の被覆プローブ１０について詳しく説明する。

【0017】

本実施形態において、カーボンナノ材料層１２２のカーボンナノ材料１２２ａは、例えば、カーボンナノカプセル（carbon nano-capsule）、カーボンナノチューブ（carbon nanotube, CNT）、グラフェン（graphene）、ダイヤモンドライクカーボン（diamond like carbon, DLC）、または類似する材料を含む。カーボンナノカプセルの構造は安定的であり、カーボンナノカプセルは溶媒に分散しやすいため、プローブの導電性を上げ、プローブの摩耗度を減らす観点から見ると、カーボンナノカプセルは、カーボンナノ材料１２２ａに適した選択である。カーボンナノカプセルの粒子サイズは、例えば、１００ｎｍ〜１０ｎｍである。しかしながら、本発明はこれに限定されない。本実施形態において、カーボンナノ材料層１２２は、さらに、結合基１２２ｂを含む。結合基１２２ｂは、アミド結合（amide bond）と、メルカプト基（mercapto group）とを含み、カーボンナノ材料１２２ａは、結合基１２２ｂのメルカプト基を介して、プローブ本体１１０の端部１１０ａに結合される。言及すべきこととして、図４において、結合基１２２ｂの‐（ＣＨ₂）_nにおけるｎは整数であり、１≦ｎ≦４である。しかしながら、本発明はこれに限定されない。別の実施形態において、カーボンナノ材料１２２ａは、結合基１２２ｂを介さずに、端部１１０ａの表面に直接被覆してもよい。本実施形態の被覆プローブ１０の端部１１０ａの表面は、カーボンナノ材料層１２２を有するため、プローブ本体１１０の端部１１０ａの耐摩耗性を上げ、プローブの導電性を上げることもできる。

【0018】

さらに、本実施形態において、クラッド層１２０は、疎水層１２４をさらに含んでもよい。カーボンナノ材料層１２２は、プローブ本体１１０の端部１１０ａと疎水層１２４の間に配置されている。さらに具体的に説明すると、疎水層１２４は、フルオロシラン基（fluorosilane group）を含み、フルオロシラン基は、‐Ｓｉ（ＣＨＦ）_nＦで表わされる。ｎは整数であり、１≦ｎ≦１０である。言及すべきこととして、被覆プローブ１０の端部１１０ａの表面は、疎水層１２４を有するため、プローブ本体１１０の端部１１０ａへの半田ボールの付着を低減することができ、それによって、ＩＣ試験の正確度を上げることができる。

【0019】

上述したように、カーボンナノ材料１２２ａは、結合基１２２ｂのメルカプト基を介して、プローブ本体１１０の端部１１０ａに結合される。さらに詳しく説明すると、プローブ本体１１０の材料が金属の場合、結合基１２２ｂは、プローブ本体１１０の端部１１０ａと硫黄‐金属結合を形成することができる。この結合は結合力が強いため、カーボンナノ材料１２２ａをプローブ本体１１０の端部１１０ａの表面にしっかりと被覆することができ、それによって、端部１１０ａの表面にカーボンナノ材料層１２２を形成することができる。さらに、カーボンナノ材料１２２ａは、表面の酸素原子を介して、フルオロシランポリマーのケイ素原子と‐Ｏ‐Ｓｉ結合を形成するため、フルオロシランポリマーをカーボンナノ材料層１２２の表面にしっかりと被覆させて、疎水層１２４を形成することができ、それにより、クラッド層１２０とカーボンナノ材料層１２２の二層構造を形成することができる。しかしながら、本発明はこれに限定されない。別の実施形態において、クラッド層１２０は、単一層であってもよく、つまり、クラッド層１２０は、カーボンナノ材料層１２２のみを含む。言及すべきこととして、本実施形態において、被覆プローブ１０の端部１１０ａの表面のクラッド層１２０は、カーボンナノ材料層１２２と疎水層１２４を含む二層構造であるため、被覆プローブ１０は、優れた耐摩耗性を有するだけでなく、高導電性も有し、プローブ本体１１０の端部１１０ａへの半田ボールの付着を低減することもでき、それによって、ＩＣ試験の正確度を上げることもできる。

【0020】

本実施形態において、クラッド層１２０は、反応性架橋物質（reactive cross-linking substance）（図示せず）をさらに含んでもよい。反応性架橋物質は、カーボンナノ材料１２２ａとのネットワーク構造を形成することができる。詳しく説明すると、反応性架橋物質は、カーボンナノ材料１２２ａとプローブ本体１１０の端部１１０ａ、または、カーボンナノ材料１２２ａの分子同士を架橋結合させることができる。反応性架橋物質の架橋反応により、カーボンナノ材料層１２２の機械強度およびカーボンナノ材料層１２２とプローブ本体１１０の端部１１０ａの間の接着強度を強めることができ、それによって、被覆プローブ１０の使用寿命を増やすことができる。

【0021】

本実施形態において、反応性架橋物質は、２つ以上の反応性官能基を含むことができる。反応性官能基は、例えば、‐ＯＨ、‐ＳＨ、‐ＣＯＯＨ、‐ＳｉＨ、‐ＳｉＯＲ、および‐ＮＨ₂からなる基より選ばれる。さらに詳しく説明すると、反応性架橋物質は、例えば、１，２‐ビス（トリクロロシリル）エタン（1,2-bis(trichlorosilyl) ethane）または１，６‐ビス（トリクロロシリル）ヘキサン（1,6-bis(trichlorosilyl) hexane）である。以下、図面を参照しながら、本実施形態の被覆プローブ１０の製造方法について詳しく説明する。

【0022】

図５は、本発明の第１実施形態に係る被覆プローブの製造方法のフローチャートである。言及すべきこととして、本実施形態では、ディップコーティング（dip coating）を例として使用する。しかしながら、本発明はこれに限定されない。電気メッキまたは類似する方法を使用して被覆プローブを製造してもよい。まず、ステップＳ５０２において、端部１１０ａを有するプローブ本体１１０を提供する。プローブ本体１１０の材料は、例えば、金属、合金、またはこれらの組み合わせを含む。次に、ステップＳ５０４において、カーボンナノ材料１２２ａを酸性化（acidification）により変性して、カーボンナノ材料１２２ａの表面に‐ＣＯＯＨ基を含有させる。カーボンナノ材料１２２ａは、例えば、カーボンナノカプセル、カーボンナノチューブ、グラフェン、ダイヤモンドライクカーボン、または類似する材料を含む。次に、ステップＳ５０６において、表面に‐ＣＯＯＨ基を有するカーボンナノ材料１２２ａとアミノ基（‐ＮＨ₂）を有するチオール（Ｒ‐ＳＨ）をＮ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド（N,N-dimethylformamide, DMF）に添加し、混合液を６０℃で２４時間脱水反応させる。反応後、チオールはアミド結合を介してカーボンナノ材料１２２ａに結合して、カーボンナノ材料１２２ａの表面にメルカプト基（‐ＳＨ）が露出され、それにより、カーボンナノ材料１２２ａの表面に複数の結合基１２２ｂを形成する。言及すべきこととして、結合基１２２ｂは、カーボンナノ材料１２２ａの表面と露出したメルカプト基の間の部分（moiety）を指す。そして、ステップＳ５０８において、表面に結合基１２２ｂを有するカーボンナノ材料１２２ａの溶液にプローブ本体１１０の端部１１０ａを入れ、結合基１２２ｂの露出したメルカプト基（‐ＳＨ）とプローブの端部１１０ａの間で約５〜１０分間化学吸着させて硫黄‐金属結合を形成し、それにより、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面にカーボンナノ材料層１２２を形成する。

【0023】

最後に、本実施形態において、プローブ本体１１０の端部１１０ａへの半田ボールの付着を低減するため、ステップＳ５１０において、カーボンナノ材料層１２２の表面に対して疎水化処理をさらに行ってもよい。さらに詳しく説明すると、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面に形成されたカーボンナノ材料層１２２を約３０分間フルオロシランポリマーと反応させることにより、カーボンナノ材料層１２２の表面の酸素原子がフルオロシランポリマーのケイ素原子と‐Ｏ‐Ｓｉ結合を形成し、カーボンナノ材料層１２２の表面に疎水層１２４を形成する。カーボンナノ材料層１２２は、プローブ本体１１０の端部１１０ａと疎水層１２４の間に配置される。本実施形態において、疎水層１２４は、カーボンナノ材料層１２２が形成された後に形成されるが、必要であれば、先にカーボンナノ材料１２２ａの表面に疎水化処理を行ってから、表面に疎水層１２４を有するカーボンナノ材料１２２ａをプローブ本体１１０の端部１１０ａと反応させてもよい。言及すべきこととして、本実施形態において、被覆プローブ１０の端部１１０ａの表面のクラッド層１２０は、カーボンナノ材料層１２２と疎水層１２４を含む二層構造であるため、被覆プローブ１０は、優れた耐摩耗性を有するだけでなく、高導電性も有し、半田ボールの付着を低減することもでき、それによって、ＩＣ試験の正確度を上げることもできる。

【0024】

上述した図５のステップＳ５０２〜Ｓ５１０の他に、カーボンナノ材料層１２２の機械強度およびカーボンナノ材料層１２２とプローブの端部１１０ａの間の接着強度を強めるため、反応性架橋物質（図示せず）を添加して、カーボンナノ材料１２２ａとプローブ本体１１０の端部１１０ａ、または、カーボンナノ材料１２２ａの分子同士を架橋結合させてもよい。本実施形態において、反応性架橋物質は、２つ以上の反応性官能基を含むことができる。反応性官能基は、例えば、‐ＯＨ、‐ＳＨ、‐ＣＯＯＨ、‐ＳｉＨ、‐ＳｉＯＲ、および‐ＮＨ₂からなる基より選ばれる。さらに詳しく説明すると、反応性架橋物質は、例えば、１，２‐ビス（トリクロロシリル）エタンまたは１，６‐ビス（トリクロロシリル）ヘキサンである。

【0025】

図６は、本発明の第２実施形態に係る被覆プローブの概略的側面図である。図７は、図６の点線で示した領域Rの部分的拡大図である。本実施形態の被覆プローブ２０は、図２の実施形態の被覆プローブ１０に類似しており、主な相違点は、クラッド層２２０におけるカーボンナノ材料層２２２の構造である。さらに詳しく説明すると、カーボンナノ材料層１２２と比較して、カーボンナノ材料層２２２は、結合基１２２ｂを含んでおらず、カーボンナノ材料１２２ａのみによって形成される。以下、図面を参照しながら、本実施形態について詳しく説明する。まず、図１および図２を再度参照すると、本実施形態の被覆されていないプローブは、同様にして、プローブ本体１１０を含み、図２に示すように、プローブ本体１１０は、端部１１０ａを有する。プローブ本体１１０の端部１１０ａは、４つの凸部１１２、１１４、１１６、および１１８を有し、端部１１０ａは、蓮の形状である。しかしながら、本発明はこれに限定されず、プローブ本体１１０の端部１１０ａが試験サンプルと接触していればよい。プローブ本体１１０の材料は、例えば、金属、合金、またはこれらの組み合わせである。さらに詳しく説明すると、金属は、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｅ、およびＷからなる群より選ばれる。しかしながら、本発明は、プローブ本体１１０の材料を限定せず、プローブが導電性であればよい。

【0026】

そして、図６および図７を参照すると、本発明の第２実施形態の被覆プローブ２０は、プローブ本体１１０と、クラッド層２２０とを含む。プローブ本体１１０は端部１１０ａを有する。クラッド層２２０はプローブ本体１１０の端部１１０ａを覆う。本実施形態において、図７に示すように、クラッド層２２０は、カーボンナノ材料層２２２と、疎水層１２４とを含む。クラッド層２２０の厚さは、例えば、５０ｎｍ〜１μｍまたは５０ｎｍ〜０．５μｍである。しかしながら、本発明はこれに限定されない。言及すべきこととして、本実施形態において、カーボンナノ材料層２２２は、カーボンナノ材料１２２ａのみを含み、結合基１２２ｂを有さない。以下、図面を参照しながら、本実施形態の被覆プローブ２０について詳しく説明する。

【0027】

本実施形態において、カーボンナノ材料層２２２のカーボンナノ材料１２２ａは、例えば、カーボンナノカプセル、カーボンナノチューブ、グラフェン、ダイヤモンドライクカーボン、または類似する材料を含む。同様にして、カーボンナノカプセルの構造は安定的であり、プローブ本体１１０の端部１１０ａと強い付着力を有するため、プローブの導電性を上げ、プローブの摩耗度を減らす観点から見ると、カーボンナノカプセルは、カーボンナノ材料１２２ａに適した選択である。カーボンナノカプセルの粒子サイズは、例えば、１００ｎｍ〜１０ｎｍである。しかしながら、本発明はこれに限定されない。

【0028】

言及すべきこととして、被覆プローブ１０のカーボンナノ材料１２２ａは、結合基１２２ｂを介して、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面に結合されるが、本実施形態の被覆プローブ２０のカーボンナノ材料１２２ａは、蒸着法により、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面に直接堆積される。本実施形態のカーボンナノ材料１２２ａは、プローブ本体１１０の端部１１０ａと直接接触しているため、これら二者間は引力が比較的強く、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面にカーボンナノ材料１２２ａをよりしっかりと被覆させることができる。さらに、本実施形態の被覆プローブ２０の表面は、カーボンナノ材料層２２２を有するため、プローブの耐摩耗性および導電性を上げることができる。

【0029】

同様にして、本実施形態において、クラッド層２２０は、疎水層１２４をさらに含んでもよい。カーボンナノ材料層２２２は、プローブ本体１１０の端部１１０ａと疎水層１２４の間に配置される。同様にして、クラッド層２２０の疎水層１２４は、フルオロシラン基を含み、フルオロシラン基は、‐Ｓｉ（ＣＨＦ）_nＦで表わされる。ｎは整数であり、１≦ｎ≦１０である。言及すべきこととして、本実施形態の被覆プローブ２０の表面は、疎水層１２４を有するため、半田ボールの付着を低減することができ、それによって、ＩＣ試験の正確度を上げることができる。

【0030】

上述したように、カーボンナノ材料１２２ａは、蒸着法により、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面に直接堆積される。カーボンナノ材料１２２ａがプローブ本体１１０の端部１１０ａの表面に直接接触するため、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面にカーボンナノ材料層２２２を確実に形成することができる。本発明は、蒸着法を限定しないが、蒸着法は、例えば、電子銃蒸着（electron gun evaporation）、スパッタリング（sputtering）、または類似する方法であってもよい。さらに、カーボンナノ材料１２２ａは、表面の酸素原子を介してフルオロシランポリマーのケイ素原子と‐Ｏ‐Ｓｉ結合を形成するため、フルオロシランポリマーをカーボンナノ材料層２２２の表面にしっかりと被覆させ、疎水層１２４を形成することができ、それにより、クラッド層２２０とカーボンナノ材料層２２２の二層構造を形成することができる。しかしながら、本発明はこれに限定されない。別の実施形態において、クラッド層２２０は、単層構造であってもよく、つまり、クラッド層２２０は、カーボンナノ材料層２２２のみを含む。言及すべきこととして、本実施形態において、被覆プローブ２０の端部１１０ａの表面のクラッド層２２０は、カーボンナノ材料層２２２と疎水層１２４を含む二層構造であるため、被覆プローブ２０は、優れた耐摩耗性を有するだけでなく、高導電性も有し、半田ボールの付着を低減することもでき、それによって、ＩＣ試験の正確度を上げることもできる。

【0031】

同様にして、本実施形態において、クラッド層２２０は、反応性架橋物質（図示せず）をさらに含んでもよい。反応性架橋物質とカーボンナノ材料１２２ａの間にネットワーク構造を形成する。詳しく説明すると、反応性架橋物質は、カーボンナノ材料１２２ａとプローブ本体１１０の端部１１０ａ、または、カーボンナノ材料１２２ａの分子同士を架橋結合させることができる。反応性架橋物質により、カーボンナノ材料層２２２の機械強度およびカーボンナノ材料層２２２とプローブ本体１１０の端部１１０ａの間の接着強度を強めることができ、それによって、本発明の被覆プローブ２０の使用寿命を増やすことができる。

【0032】

本実施形態において、反応性架橋物質は、２つ以上の反応性官能基を含むことができる。反応性官能基は、例えば、‐ＯＨ、‐ＳＨ、‐ＣＯＯＨ、‐ＳｉＨ、‐ＳｉＯＲ、および‐ＮＨ₂からなる基より選ばれる。さらに詳しく説明すると、反応性架橋物質は、例えば、１，２‐ビス（トリクロロシリル）エタンまたは１，６‐ビス（トリクロロシリル）ヘキサンである。以下、図面を参照しながら、本実施形態の被覆プローブ２０の製造方法について詳しく説明する。

【0033】

図８は、本発明の第２実施形態に係る被覆プローブの製造方法のフローチャートである。言及すべきこととして、本実施形態において、蒸着法を例として使用するが、本発明はこれに限定されない。まず、ステップＳ８０２において、端部１１０ａを有するプローブ本体１１０を提供する。プローブ本体１１０の材料は、金属、合金、またはこれらの組み合わせを含む。そして、ステップＳ８０４において、蒸着法により、カーボンナノ材料１２２ａをプローブ本体１１０の端部１１０ａの表面に直接堆積させて、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面にカーボンナノ材料層２２２を形成する。蒸着法は、例えば、電子銃蒸着、スパッタリング、または類似する方法である。しかしながら、本発明はこれに限定されない。さらに、本発明は、蒸着時間も限定しない。必要に応じて、蒸着時間を調節し、堆積したカーボンナノ材料層２２２の厚さを決定することができる。

【0034】

最後に、本実施形態において、プローブ本体１１０の端部１１０ａへの半田ボールの付着を低減するため、ステップＳ８０６において、カーボンナノ材料層２２２の表面に対して疎水化処理をさらに行ってもよい。さらに詳しく説明すると、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面に形成されたカーボンナノ材料層２２２を約３０分間フルオロシランポリマーと反応させることにより、カーボンナノ材料層２２２の表面の酸素原子がフルオロシランポリマーのケイ素原子と‐Ｏ‐Ｓｉ結合を形成し、カーボンナノ材料層２２２の表面に疎水層１２４を形成する。カーボンナノ材料層２２２は、プローブ本体１１０の端部１１０ａと疎水層１２４の間に配置される。本実施形態において、疎水層１２４は、カーボンナノ材料層２２２が形成された後に形成されるが、必要であれば、先にカーボンナノ材料１２２ａの表面に疎水化処理を行ってから、表面に疎水層１２４を有するカーボンナノ材料１２２ａをプローブ本体１１０の端部１１０ａと反応させてもよい。言及すべきこととして、本実施形態において、被覆プローブ２０の端部１１０ａの表面のクラッド層２２０は、カーボンナノ材料層２２２と疎水層１２４を含む二層構造であるため、被覆プローブ２０は、優れた耐摩耗性を有するだけでなく、高導電性も有し、半田ボールの付着を低減することもでき、それによって、ＩＣ試験の正確度を上げることもできる。

【0035】

同様にして、上述した図８のステップＳ８０２〜Ｓ８０６の他に、カーボンナノ材料層２２２の機械強度およびカーボンナノ材料層２２２とプローブの端部１１０ａの間の接着強度を強めるため、反応性架橋物質（図示せず）を添加して、カーボンナノ材料１２２ａとプローブ本体１１０の端部１１０ａ、または、カーボンナノ材料１２２ａの分子同士を架橋結合させてもよい。本実施形態において、反応性架橋物質は、２つ以上の反応性官能基を含むことができる。反応性官能基は、例えば、‐ＯＨ、‐ＳＨ、‐ＣＯＯＨ、‐ＳｉＨ、‐ＳｉＯＲ、および‐ＮＨ₂からなる基より選ばれる。さらに詳しく説明すると、反応性架橋物質は、例えば、１，２‐ビス（トリクロロシリル）エタンまたは１，６‐ビス（トリクロロシリル）ヘキサンである。

【0036】

図９は、本発明の第３実施形態に係る被覆プローブの概略的側面図である。図１０は、図９の点線で示した領域の部分的拡大図である。本実施形態の被覆プローブ３０は、図６の実施形態の被覆プローブ２０に類似しており、主な相違点は、クラッド層３２０の成分である。さらに詳しく説明すると、カーボンナノ材料層２２２を有するクラッド層２２０と比較して、クラッド層３２０は、金属窒化物層３２２を含む。以下、図面を参照しながら、本実施形態について詳しく説明する。まず、図１および図２を再度参照すると、本実施形態の被覆されていないプローブは、同様にして、プローブ本体１１０を含み、図２に示すように、プローブ本体１１０は端部１１０ａを有する。プローブ本体１１０の端部１１０ａは、４つの凸部１１２、１１４、１１６、および１１８を有し、端部１１０ａは蓮の形状である。しかしながら、本発明はこれに限定されず、プローブ本体１１０の端部１１０ａが試験サンプルと接触していればよい。プローブ本体１１０の材料は、例えば、金属、合金、またはこれらの組み合わせである。さらに詳しく説明すると、金属は、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｅ、およびＷからなる群より選ばれる。しかしながら、本発明は、プローブ本体１１０の材料を限定せず、プローブが導電性であればよい。

【0037】

そして、図９および図１０を参照すると、本発明の第３実施形態の被覆プローブ３０は、プローブ本体１１０と、クラッド層３２０とを含む。プローブ本体１１０は端部１１０ａを有する。クラッド層３２０はプローブ本体１１０の端部１１０ａの表面を覆う。本実施形態において、図１０に示すように、クラッド層３２０は、金属窒化物層３２２と、疎水層１２４とを含む。クラッド層３２０の厚さは、例えば、５０ｎｍ〜１μｍまたは５０ｎｍ〜０．５μｍである。しかしながら、本発明はこれに限定されない。以下、図面を参照しながら、本実施形態の被覆プローブ３０について詳しく説明する。

【0038】

本実施形態において、金属窒化物層３２２の金属窒化物３２２ａは、例えば、ＴｉＮまたはＣｒＮで構成される。しかしながら、本発明はこれに限定されない。言及すべきこととして、本実施形態の被覆プローブ３０の金属窒化物３２２ａは、蒸着法により、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面に直接堆積される。本実施形態の金属窒化物３２２ａは、プローブ本体１１０の端部１１０ａに直接接触しているため、これら二者間は引力が比較的強く、金属窒化物３２２ａをプローブ本体１１０の端部１１０ａの表面によりしっかりと被覆させることができる。さらに、本実施形態の被覆プローブ３０の表面は、金属窒化物層３２２を有するため、プローブの耐摩耗性および導電性を上げることができる。

【0039】

同様にして、本実施形態において、クラッド層３２０は、疎水層１２４をさらに含んでもよい。金属窒化物層３２２は、プローブ本体１１０の端部１１０ａと疎水層１２４の間に配置される。同様にして、クラッド層３２０の疎水層１２４は、フルオロシラン基を含み、フルオロシラン基は、‐Ｓｉ（ＣＨＦ）_nＦで表わされる。ｎは整数であり、１≦ｎ≦１０である。言及すべきこととして、本実施形態の被覆プローブ３０の表面は、疎水層１２４を有するため、半田ボールの付着を低減することができ、それによって、ＩＣ試験の正確度を上げることができる。

【0040】

上述したように、金属窒化物３２２ａは、蒸着法により、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面に直接堆積される。金属窒化物３２２ａがプローブ本体１１０の端部１１０ａの表面に直接接触するため、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面に金属窒化物層３２２を確実に形成することができる。本発明は、蒸着法を限定しないが、蒸着法は、例えば、電子銃蒸着、スパッタリング、または類似する方法であってもよい。さらに、金属窒化物３２２ａは、表面の酸素原子を介して、フルオロシランポリマーのケイ素原子と‐Ｏ‐Ｓｉ結合を形成するため、フルオロシランポリマーを金属窒化物層３２２の表面にしっかりと被覆させて、疎水層１２４を形成することができ、それにより、クラッド層３２０と金属窒化物層３２２の二層構造を形成することができる。しかしながら、本発明はこれに限定されない。別の実施形態において、クラッド層３２０は、単層構造であってもよく、つまり、クラッド層３２０は、金属窒化物層３２２のみを含む。言及すべきこととして、本実施形態において、被覆プローブ３０の端部１１０ａの表面のクラッド層３２０は、金属窒化物層３２２と疎水層１２４を含む二層構造であるため、被覆プローブ３０は、優れた耐摩耗性および高導電性を同時に有するだけでなく、プローブ本体１１０の端部１１０ａへの半田ボールの付着を低減することもでき、それによって、ＩＣ試験の正確度を上げることもできる。

【0041】

同様にして、本実施形態において、クラッド層３２０は、反応性架橋物質（図示せず）をさらに含んでもよい。反応性架橋物質と金属窒化物３２２ａの間にネットワーク構造を形成する。詳しく説明すると、反応性架橋物質は、金属窒化物３２２ａとプローブ本体１１０の端部１１０ａ、または、金属窒化物３２２ａの分子同士を架橋結合させることができる。反応性架橋物質により、金属窒化物層３２２の機械強度および金属窒化物層３２２とプローブ本体１１０の端部１１０ａの間の接着強度を強めることができ、それによって、本発明の被覆プローブ３０の使用寿命を増やすことができる。

【0042】

本実施形態において、反応性架橋物質は、２つ以上の反応性官能基を含むことができる。反応性官能基は、例えば、‐ＯＨ、‐ＳＨ、‐ＣＯＯＨ、‐ＳｉＨ、‐ＳｉＯＲ、および‐ＮＨ₂からなる基より選ばれる。さらに詳しく説明すると、反応性架橋物質は、例えば、１，２‐ビス（トリクロロシリル）エタンまたは１，６‐ビス（トリクロロシリル）ヘキサンである。以下、図面を参照しながら、本実施形態の被覆プローブ３０の製造方法について詳しく説明する。

【0043】

図１１は、本発明の第３実施形態に係る被覆プローブの製造方法のフローチャートである。言及すべきこととして、本実施形態において、蒸着法を例として使用するが、本発明はこれに限定されない。まず、ステップＳ１１０２において、端部１１０ａを有するプローブ本体１１０を提供する。プローブ本体１１０の材料は、金属、合金、またはこれらの組み合わせを含む。そして、ステップＳ１１０４において、蒸着法により、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面に金属窒化物３２２ａを直接堆積させて、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面に金属窒化物層３２２を形成する。蒸着法は、例えば、電子銃蒸着、スパッタリング、または類似する方法である。しかしながら、本発明はこれに限定されない。さらに、本発明は、蒸着時間も限定しない。必要に応じて、蒸着時間を調節し、堆積した金属窒化物層３２２の厚さを決定することができる。

【0044】

最後に、本実施形態において、プローブ本体１１０の端部１１０ａへの半田ボールの付着を低減するため、ステップＳ１１０６において、金属窒化物層３２２の表面に対して疎水化処理をさらに行ってもよい。さらに詳しく説明すると、プローブ本体１１０の端部１１０ａの表面に形成された金属窒化物層３２２を約３０分間フルオロシランポリマーと反応させることにより、金属窒化物層３２２の表面の酸素原子がフルオロシランポリマーのケイ素原子と‐Ｏ‐Ｓｉ結合を形成し、金属窒化物層３２２の表面に疎水層１２４を形成する。金属窒化物層３２２は、プローブ本体１１０の端部１１０ａと疎水層１２４の間に配置される。本実施形態において、疎水層１２４は、金属窒化物層３２２が形成された後に形成されるが、必要であれば、先に金属窒化物３２２ａの表面に疎水化処理を行ってから、表面に疎水層１２４を有する金属窒化物３２２ａをプローブ本体１１０の端部１１０ａと反応させてもよい。言及すべきこととして、本実施形態において、被覆プローブ３０の端部１１０ａの表面のクラッド層３２０は、金属窒化物層３２２と疎水層１２４を含む二層構造であるため、被覆プローブ３０は、優れた耐摩耗性を有するだけでなく、高導電性も有し、半田ボールの付着を低減することもでき、それによって、ＩＣ試験の正確度を上げることもできる。

【0045】

同様にして、上述した図１１のステップＳ１１０２〜Ｓ１１０６の他に、金属窒化物層３２２の機械強度および金属窒化物層３２２とプローブの端部１１０ａの間の接着強度を強めるため、反応性架橋物質（図示せず）を添加して、金属窒化物３２２ａとプローブ本体１１０の端部１１０ａ、または、金属窒化物３２２ａの分子同士を架橋結合させてもよい。本実施形態において、反応性架橋物質は、２つ以上の反応性官能基を含むことができる。反応性官能基は、例えば、‐ＯＨ、‐ＳＨ、‐ＣＯＯＨ、‐ＳｉＨ、‐ＳｉＯＲ、および‐ＮＨ₂からなる基より選ばれる。さらに詳しく説明すると、反応性架橋物質は、例えば、１，２‐ビス（トリクロロシリル）エタンまたは１，６‐ビス（トリクロロシリル）ヘキサンである。

【0046】

以下、実験例を用いて本発明の特性および効果についてさらに説明する。しかしながら、本発明は、これらの実験例に限定されない。

実験例１
＜多層カーボンナノチューブ被覆プローブの製造＞

【0047】

本発明の第１実施形態のプローブの製造方法（図５）に基づいて、本実験例を行う。まず、多層カーボンナノチューブ（multiwall carbon nanotubes, MWCNT）を酸性化により変性した後、酸性化により変性された適量のＭＷＣＮＴおよび２‐アミノエタンチオール（2-aminoethanethiol）をＮ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）溶媒中に添加して、混合液を超音波発振子（ultrasonic oscillator）に入れ、混合液を６０℃で２４時間脱水反応させる。次に、タングステンプローブの端部を混合液に入れて、５分間反応させる。その後、混合液を真空乾燥させ、タングステンプローブの端部表面にカーボンナノ材料層を形成する。最後に、カーボンナノ材料層をさらにフルオロシランポリマーと反応させて、カーボンナノ材料層の表面にフルオロシラン基を有する疎水層をコーティングする。このようにして、プローブへの半田ボールの付着が低減される。
＜多層カーボンナノチューブ被覆プローブの電気および寿命分析＞

【0048】

プローブの電気分析：ナノプローブ測定システムを使用して、単一プローブの抵抗試験を行う。電気分析に使用した元のプローブは、タングステンプローブである。分析結果は、図１２に示した通りである。図１２は、本発明の１つの実施形態の被覆プローブと従来のプローブの電流電圧試験のグラフである。横軸は、電圧（Ｖ）を示し、縦軸は、電流（Ａ）を示す。図１２の結果が示すように、同じ電圧（５×１０^-1）において、本発明の実施形態のＭＷＣＮＴ被覆プローブ（曲線Ａ）と元のプローブ（曲線Ｂ）の抵抗値は、それぞれ、５．００Ωおよび６．１１Ωである。このことからわかるように、プローブの表面にカーボンナノ材料をコーティングすることによって、プローブの導電性が上がる。

【0049】

プローブの寿命分析：連続試験中のプローブ洗浄頻度をプローブ寿命の指標として使用する。分析結果が示すように、本発明の実施形態のＭＷＣＮＴ被覆プローブのプローブ洗浄頻度（1回／５日）は、元のプローブのプローブ洗浄頻度（平均1回／４時間）よりもはるかに優れている。このことからわかるように、プローブの表面にカーボンナノ材料をコーティングし、カーボンナノ材料層に疎水層を形成することによって、半田ボールの付着およびプローブ洗浄頻度が減少する。その結果、ＩＣ試験のコストが下がる。

実験例２
＜カーボンナノカプセル被覆プローブの製造＞

【0050】

本発明の第２実施形態のプローブの製造方法（図８）に基づいて、本実験例を行う。まず、電子銃蒸着法を用いてプローブの端部表面にカーボンナノカプセルを堆積させる。最後に、カーボンナノ材料層をさらにフルオロシランポリマーと反応させて、カーボンナノ材料層の表面にフルオロシランポリマーを有する疎水層をコーティングする。このようにして、プローブへの半田ボールの付着が低減される。
＜カーボンナノカプセル被覆プローブの電気および寿命分析＞

【0051】

プローブの電気分析：ナノプローブ測定システムを使用して、単一プローブの抵抗試験を行う。電気分析に使用した元のプローブは、タングステンプローブである。分析結果は、図１３に示した通りである。図１３は、本発明の別の実施形態のプローブと従来のプローブの電流電圧試験のグラフである。横軸は、電圧（Ｖ）を示し、縦軸は、電流（Ａ）を示す。図１３の結果が示すように、同じ電圧（５×１０^-1）において、本発明の実施形態のナノカプセル被覆プローブ（曲線Ｃ）と元のプローブ（曲線Ｄ）の抵抗値は、それぞれ、５．０５Ωおよび６．１１Ωである。このことからわかるように、プローブの表面にカーボンナノ材料をコーティングすることによって、プローブの導電性が上がる。

【0052】

プローブの寿命分析：摩耗率およびプローブ洗浄頻度をプローブ寿命の指標として使用する。分析結果が示すように、１５０００回の連続試験の後、本発明の実施形態のカーボンナノカプセル被覆プローブの摩耗率（３％）は、元のプローブの摩耗率（３０％）よりもはるかに低い。さらに、カーボンナノカプセル被覆プローブのプローブ洗浄頻度は、約１回／１２日であり、元のプローブのプローブ洗浄頻度は、約1回／４時間である。このことからわかるように、プローブの表面にカーボンナノ材料をコーティングし、カーボンナノ材料層に疎水層を形成することによって、半田ボールの付着が低減され、プローブ洗浄頻度が減るだけでなく、プローブの針先の摩耗も減少する。その結果、プローブの使用寿命が増加する。

実験例３
＜金属窒化物被覆プローブの製造＞

【0053】

本発明の第３実施形態のプローブの製造方法（図１１）に基づいて、本実験例を行う。まず、電子銃蒸着法を用いてプローブの端部表面に金属窒化物層を堆積させる。最後に、金属窒化物層をさらにフルオロシランポリマーと反応させて、金属窒化物層の表面にフルオロシランポリマーを有する疎水層をコーティングする。このようにして、プローブへの半田ボールの付着が低減される。
＜金属窒化物被覆プローブの寿命分析＞

【0054】

プローブの寿命分析：摩耗率をプローブ寿命の指標として使用する。タッチダウン数の機能としてプローブの直径を比較することによって、ＴｉＮ被覆プローブの摩耗率を評価する。図１４に示すように、１０００回の連続タッチダウン試験の後、Ｔｉをコーティングしたプローブの直径は、２３μｍから２３．８μｍに増加し、Ｔｉをコーティングしていないプローブの直径は、２３μｍから３０μｍに増加した。この結果が示すように、本実施形態の金属窒化物被覆プローブの摩耗率（Ｔｉあり：３．４％）は、元のプローブの摩耗率（Ｔｉなし：３０％）よりもはるかに低い。このことからわかるように、プローブの表面に金属窒化物層をコーティングし、金属窒化物層に疎水層を形成することによって、プローブの針先の摩耗率および半田ボールの付着が低減される。その結果、プローブの使用寿命が増加する。

【0055】

以上のように、プローブの端部の表面にクラッド層を形成して、本発明の実施形態の被覆プローブを形成する。クラッド層は、カーボンナノ材料層または金属窒化物層と疎水層で形成された二層構造である。そのため、本発明の実施形態の被覆プローブは、優れた耐摩耗性を有するだけでなく、高導電性も有し、半田ボールの付着を低減することもでき、それによって、ＩＣ試験の正確度を上げることもできる。

【0056】

以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

【産業上の利用可能性】

【0057】

使用寿命が長く、且つ試験信頼度の高い被覆プローブは、半導体実装および試験産業に利用することができる。

【符号の説明】

【0058】

１０、２０、３０ 被覆プローブ
１１０ プローブ本体
１１０ａ 端部
１１２、１１４、１１６、１１８ 凸部
１２０、２２０、３２０ クラッド層
１２２、２２２ カーボンナノ材料層
１２２ａ カーボンナノ材料
１２２ｂ 結合基
１２４ 疎水層
３２２ 金属窒化物層
３２２ａ 金属窒化物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【外国語明細書】

2015102553000001.pdf