JP2000162241A - コンタクトストラクチャの製造方法 - Google Patents

コンタクトストラクチャの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の平らな表面上にコンタクトストラク
チャを形成するための製造方法を提供する。 【解決手段】 この製造方法は、（ａ）シリコン基板の
表面上に犠牲層を形成し、（ｂ）犠牲層上に電気伝導材
料による導電層を形成し、（ｃ）導電層上にフォトレジ
スト層を形成し、（ｄ）フォトレジスト層上にフォトマ
スクを整列させて、紫外線でフォトレジスト層を露光
し、（ｅ）フォトレジスト層の表面上にフォトレジスト
の溝よりなるイメージを形成（現像）し、（ｆ）エレク
トロプレート行程を用いて、フォトレジストの溝に、電
気伝導材料によるコンタクトストラクチャを形成し、
（ｇ）フォトレジスト層を除去し、（ｈ）シリコン基板
からコンタクトストラクチャを分離するために、犠牲層
を第一のエッチング行程で取り除き、（ｉ）第二のエッ
チング行程により、コンタクトストラクチャから伝導層
を取り除く，各ステップにより構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はコンタクトストラ
クチャ（接触機構）を製造するための方法に関し、特
に、多数のコンタクトストラクチャを半導体ウェハ上に
水平方向に製造し、さらに、プローブカードやＩＣチッ
プ、その他の接続構造上に垂直方向に取り付けるよう
に、その半導体ウェハからコンタクトストラクチャを取
り外す方法に関する。
【０００２】また、特に、多数のコンタクトストラクチ
ャを半導体ウェハ上に水平方向に製造し、そのコンタク
トストラクチャをウェハから接着テープに転移し、さら
に、プローブカードやＩＣチップ、その他の接続接触上
に垂直方向に取り付けるために、その接着テープからコ
ンタクトストラクチャを取り外す方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】ＬＳＩやＶＬＳＩ回路のような、高密度
で高速な電子部品を試験するためには、多数のコンタク
トストラクチャを有する高性能プローブカードを用いな
ければならない。コンタクトストラクチャは他の応用と
して、ＩＣリードとしてＩＣパッケージに用いられるこ
ともある。本発明は、ＬＳＩやＶＬＳＩチップ、あるい
は半導体ウェハのテストと、半導体ウェハや半導体ダイ
のバーンインテスト、パッケージ半導体部品、プリント
回路基盤などのバーンインとテストに用いられ、またＩ
Ｃチップ又はＩＣパッケージのリード形成に用いられ
る、そのようなコンタクトストラクチャの製造プロセス
に関わる。
【０００４】本出願における発明者は、そのような応用
に使用する新規なコンタクトストラクチャを、「フォト
リソグラフィ過程で形成するプローブコンタクタ」と題
する１９９８年６月１９日に提出した米国特許出願番号
09/099,614と、「高性能集積回路チップパッケージ」と
題する１９９８年８月２７日に提出した米国特許出願番
号09/140,961と、そして「接触構造のパッケージングと
相互接続」と題する１９９８年９月２１日に提出した米
国特許出願番号09/157,842等において提案した。本発明
はこのような特許出願において示したコンタクトストラ
クチャを製造する為の方法に関する。
【０００５】上述の米国特許出願において、発明者は、
第１図に示すような独自な形状のコンタクトストラクチ
ャを提示した。第１図の例では、プリント回路基板３０
０上の接触パッド３２０のようなターゲットに電気的に
接触するために、コンタクトストラクチャ３０がプロー
ブカード上に搭載されている。コンタクトストラクチャ
３０は、フォトリソグラフィ行程を介して、半導体基板
２０上に形成される。これらの行程に関しては、上述の
特許出願に詳しく記述してある。
【０００６】上述の特許出願に記述した製造方法は、優
れた方法であるが、基板上に垂直方向にコンタクトスト
ラクチャを形成するために、比較的多数のフォトリソグ
ラフィのステップが必要である。本発明者は、より単純
で低コストな製造プロセスを発案するに至った。この製
造プロセスはより単純であり、したがって、高い信頼性
のコンタクトストラクチャを実現することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、比較的単純な技術を用いて、多数のコンタクトスト
ラクチャを製造する方法を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、シリコン基板の平面
上に、３次元的ではなく２次元的に、多数のコンタクト
ストラクチャを製造する方法を提供することにある。
【０００９】本発明の更に他の目的は、シリコン基板の
平面上に、２次元的に多数のコンタクトストラクチャを
製造し、かつプローブカードまたは他の接続機構上に搭
載するために、そのシリコン基板から取り出す方法を提
供することにある。
【００１０】本発明の更に他の目的は、低コストかつ高
能率で、多数のコンタクトストラクチャを製造する方法
を提供することにある。
【００１１】本発明の更に他の目的は、機械的強度と信
頼性の高いコンタクトストラクチャを多数同時に製造す
る方法を提供することにある。
【００１２】本発明の更に他の目的は、半導体ウェハや
パッケージＬＳＩ等のテストやバーンインテスト用、あ
るいはＩＣ等の電子部品のリードとして使用するコンタ
クトストラクチャを製造する方法を提供することにあ
る。
【００１３】また、本発明の更に他の目的は、シリコン
基板の平面上に、２次元的に多数のコンタクトストラク
チャを製造し、そのコンタクトストラクチャをウェハか
ら接着テープに移転し、さらに、プローブカードやＩＣ
チップ、その他の接続接触上に垂直方向に取り付けるた
めに、その接着テープからコンタクトストラクチャを取
り出す方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明では、半導体ウェ
ハ、パッケージＬＳＩ、そしてプリント回路基盤（テス
ト時の部品）をテストするため（バーンインも含む）
の、あるいは電子部品のリードとして用いるためのコン
タクトストラクチャは、半導体製造技術において確立し
たフォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン基板の表
面に形成される。
【００１５】本発明の製造方法は次のステップで構成さ
れる。 （ａ）シリコン基板の表面上に犠牲層を形成する。 （ｂ）犠牲層上に電気伝導材料による導電層を形成す
る。 （ｃ）導電層上にフォトレジスト層を形成する。 （ｄ）フォトレジスト層上にフォトマスクを整列させ
て、フォトマスクを介して紫外線でフォトレジスト層を
露光する。そのフォトマスクはコンタクトストラクチャ
のイメージを有する。 （ｅ）フォトレジスト層の表面上にフォトレジストの溝
よりなるイメージを形成（現像）する。 （ｆ）エレクトロプレート行程を用いて、フォトレジス
トの溝に、電気伝導材料によるコンタクトストラクチャ
を形成する。 （ｇ）フォトレジスト層を除去する。 （ｈ）シリコン基板からコンタクトストラクチャを分離
するために、犠牲層を第一のエッチング行程で取り除
く。 （ｉ）第二のエッチング行程で、コンタクトストラクチ
ャから導電層を取り除く。
【００１６】また、上記ステップのうち、（ｈ）−
（ｉ）を下記に置き換えてもよい。すなわち、 （ｈ）そのコンタクトストラクチャ上に接着テープを置
いてそのコンタクトストラクチャの上面をその接着テー
プに接着する。 （ｉ）犠牲層と伝導層をエッチング行程により取り除
き、上記接着テープ上のコンタクトストラクチャを上記
シリコン基板から分離する。 上記のエッチング行程は
シリコン基板からコンタクトストラクチャを分離するた
めの第１のエッチング行程と、コンタクトストラクチャ
から伝導層を分離するための第２のエッチング行程によ
り構成される。
【００１７】本発明の他の態様は、接触ターゲットとの
電気接触を確立するために、それぞれがバネ力を発揮で
きるコンタクトストラクチャを有する接触メカニズムを
製造する方法である。この製造プロセスは次のステップ
で構成される。 （ａ）シリコン基板の表面上に犠牲層を形成する。 （ｂ）犠牲層上に電気伝導材料による導電層を形成す
る。 （ｃ）フォトリソグラフィ行程を介してコンタクトスト
ラクチャを形成する。そのコンタクトストラクチャはシ
リコン基板上に水平方向に形成される。 （ｄ）シリコン基板と導電層から、コンタクトストラク
チャを分離する。 （ｅ）コンタクトストラクチャを予め定めた方向に並べ
る。 （ｆ）表面にコンタクトストラクチャを搭載するための
接着パッドを有する接触メカニズムを位置合わせする。 （ｇ）コンタクトストラクチャの少なくとも１つを取り
出し、接触メカニズムの予め定めた接着位置にコンタク
トストラクチャを置き、そのコンタクトストラクチャを
接着パッドに接着する。
【００１８】また、上記ステップのうち、（ｄ）−
（ｇ）を下記に置き換えてもよい。すなわち、 （ｄ）そのコンタクトストラクチャをシリコン基板から
接着テープに転移する。 （ｅ）予め定めた方向にそのコンタクトストラクチャを
並べる。 （ｆ）そのコンタクトストラクチャを搭載した接着テー
プを位置合わせして、その接着テープからコンタクトス
トラクチャを取り出す。 （ｇ）表面にコンタクトストラクチャを搭載するための
接着パッドを有する接触メカニズムを位置合わせする。 （ｈ）コンタクトストラクチャの少なくとも１つを取り
出し、接触メカニズムの予め定めた接着位置にコンタク
トストラクチャを置き、そのコンタクトストラクチャを
接着パッドに接着する。
【００１９】本発明によれば、製造過程で、比較的単純
な技術を用いることにより、シリコン基板上の水平方向
に多数のコンタクトストラクチャを作成することができ
る。そのようにして製造したコンタクトストラクチャを
シリコン基板から取りはずし、プローブカードのような
接触メカニズムに垂直方向に搭載する。本発明で製造す
るコンタクトストラクチャは、低費用かつ高能率で、高
い機械強度と信頼性を得ることができる。本発明の方法
で製造したコンタクトストラクチャは、半導体ウェハ、
パッケージＬＳＩ等を、バーンインテストも含めたテス
トに、あるいは電子ＩＣやＬＳＩ等のような電子部品の
リードとして用いるのに有効である。
【００２０】
【発明の実施の形態】第１図にある、コンタクトストラ
クチャ３０のそれぞれは、プリント回路基板３００上の
接触パッド３２０に押しつけられると、主にその水平ビ
ームから得られるバネ力により接触圧力を生成する。接
触圧力により、接触パッド３２０の表面に対して、コン
タクトストラクチャの先端部が擦り付け（スクラビン
グ）効果を発揮する。コンタクトストラクチャは、例え
ば第８図（Ａ）から第８図（Ｆ）に示すような様々な形
状を取りうる。
【００２１】第２図は、そのようなコンタクトストラク
チャを形成する為の、本発明の基本概念を示している。
第２図に示すように、本発明ではコンタクトストラクチ
ャを、シリコン基板の表面上に、水平方向に、すなわち
２次元的に製造する。そして、第２図（Ｂ）に示すよう
に、プリント回路基板、ＩＣチップ、その他の接触メカ
ニズム上にコンタクトストラクチャを垂直方向に、すな
わち３次元的に搭載するために、コンタクトストラクチ
ャを基板から分離する。
【００２２】第３図（Ａ）から第３図（Ｄ）、第４図
（Ｅ）から第４図（Ｈ）、及び第５図（Ｉ）から第５図
（Ｌ）は、本発明のコンタクトストラクチャの製造プロ
セスの例を示す概略図である。第３図（Ａ）では、犠牲
層４２をシリコン基板４０上に形成する。犠牲層４２
は、例えば、ケミカルデポジション（ＣＶＤ）のよう
な、デポジション行程を介して形成されたシリコン酸化
膜（ＳｉＯ２）で形成される。犠牲層４２は、本発明の
製造行程の後の段階で、コンタクトストラクチャをシリ
コン基板から分離するためのものである。
【００２３】第３図（Ｂ）に示すように、犠牲層４２上
に接着促進層４４を形成する。この接着促進層４４は、
例えばエバポレーション（蒸着）行程を介して形成す
る。接着促進層４４の材料の一例として、厚さ２００−
１０００オングストロームのクロム（Ｃｒ）とチタニウ
ム（Ｔｉ）がある。接着促進層４４は、第３図（Ｃ）に
示すシリコン層４０上に形成する導電層４６の接着を促
進する為のものである。この導電層４６は、例えば、厚
さ１０００−５０００オングストロームの銅（Ｃｕ）ま
たはニッケル（Ｎｉ）で形成される。導電層４６は、後
の製造工程において行う、エレクトロプレーティング
（電気メッキ）のために電気伝導を確立するためのもの
である。
【００２４】第３図（Ｄ）に示すように、次のプロセス
では、フォトレジスト層４８が導電層４６上に形成さ
れ、そのフォトレジスト層４６の上には紫外線（ＵＶ）
による露光を行うためのフォトマスク５０が配列されて
いる。フォトマスク５０は、フォトレジスト層４８上に
現像するコンタクトストラクチャ３０の２次元イメージ
をあらわしている。この目的のためには、当技術分野で
は既知のように、正と負のどちらのフォトレジストを使
用してもよい。もし、正のフォトレジストを使用する場
合には、露光後に、フォトマスク５０の不透明部により
覆われているフォトレジストが凝固（キュア）する。
【００２５】フォトレジストの材料の例として、Ｎｏｖ
ｏｌａｋ(M-Cresol-formaldehyde)、ＰＭＭＡ(Poly Met
hyl Methacrylate)、ＳＵ−８および感光ポリイミドが
ある。フォトレジストの露光した部分は、溶剤により洗
い流すことができ、それにより開口Ａを有する第４図
（Ｅ）のフォトレジスト層４８が作成される（現像行
程）。第４図（Ｅ）は、第４図（Ｆ）のフォトレジスト
層４８の上面図であり、コンタクトストラクチャ３０の
形状を有する開口Ａが示されている。
【００２６】前述のフォトリソグラフィ過程では、ＵＶ
ライトの代わりに、この技術分野で知られているよう
に、電子ビームまたはＸ線を用いてフォトレジスト層４
８を露光することも可能である。また、フォトレジスト
４８を、直接書き込み用電子ビーム、Ｘ線、又は光源
（レーザー）を用いて露光することにより、フォトレジ
スト層４８上にコンタクトストラクチャのイメージを、
直接書き込むこともできる。
【００２７】第４図（Ｇ）に示すように、コンタクトス
トラクチャ３０を形成するために、フォトレジスト層４
８の開口Ａに、導電材料をデポジット（電気メッキ）す
る。導電材料は銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミ
ニウム（Ａｌ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐ
ｄ）、タングステン（Ｗ）等が好ましい。後に説明する
ように、互いのエッチング特性が異なるようにするため
に、コンタクトストラクチャの導電材料は導電層４６の
導電材料と異なるのが好ましい。第４図（Ｇ）にあるコ
ンタクトストラクチャ３０のオーバプレート（余剰メッ
キ）部分は、第４図（Ｈ）の平面化（プラナライジン
グ）行程で除去する。
【００２８】次に第５図（Ｉ）に示すように、フォトレ
ジスト層４８は、レジスト除去行程により取り除かれ
る。典型的な方法として、フォトレジスト層４８はウェ
ット化学過程により取り除く。他の例として、アセトン
型ストリッピングとプラズマＯ２ストリッピングがあ
る。第５図（Ｊ）では、コンタクトストラクチャ３０を
シリコン基板４０から分離するために、犠牲層４２がエ
ッチングにより取り除かれる。第５図（Ｋ）に示すよう
に、接着促進層４４と導電層４６をコンタクトストラク
チャ３０から取りはずすために、さらにエッチングが行
われる。
【００２９】上記のエッチング行程において、接着促進
層４４と導電層４６をエッチングするが、コンタクトス
トラクチャ３０にはエッチングが生じないようにエッチ
ングの材料を選択する。あるいは、上述したようにコン
タクトストラクチャ３０をエッチングしないで、導電層
４６をエッチングするには、コンタクトストラクチャ３
０用に使用する導電材料は、導電層４６の材料とは異な
るものを選択して採用する。最終的に、第５図（Ｌ）の
斜視図に示すように、コンタクトストラクチャ３０は、
完全に他材料から分離される。第３図（Ａ）−第３図
（Ｄ）、第４図（Ｅ）−第４図（Ｈ）、及び第５図
（Ｉ）−第５図（Ｌ）の製造方法では、コンタクトスト
ラクチャを１つしか示していないが、実際の製造行程で
は、第２図（Ａ）と第２図（Ｂ）に示すように、多数の
コンタクトストラクチャが同時に作成される。
【００３０】第６図は、コンタクトストラクチャを取り
出し、それをプローブカードのような基板上に置く過程
を示した概念図である。容器６０は、コンタクトストラ
クチャ３０を貯蔵し、必要におうじてコンタクトストラ
クチャ３０をピックアンドプレイス・メカニズム６５に
供給する。容器６０またはピックアンドプレイス・メカ
ニズム６５は、ピックアンドプレイス・メカニズム６５
が、同じ位置と方向でコンタクトストラクチャ３０をつ
かむことができるように、アラインメント（位置合わ
せ）機能を有してもよい。ボンドパッド３２を有するプ
ローブカード２０はＸ−Ｙテーブル７０上に設置され
る。ピックアンドプレイス・メカニズム６５が、コンタ
クトストラクチャ３０を対応するボンドパッド３２上に
正確に設置できるように、Ｘ−Ｙテーブル７０は、ＸＹ
方向さらに上下方向に、プローブカード２０の位置を微
調整することができるように構成される。
【００３１】第７図は、本発明により製造したコンタク
トストラクチャを搭載したコンタクト・プローブのよう
な接触メカニズムの例を示す斜視図である。コンタクト
ストラクチャ３０のそれぞれは、ボンディングによって
ボンドパッドの表面に接着している。このためのボンデ
ィング技術としては、ブレージング、ウルトラソニック
・ウェルディング、導電接着剤、ハンダ、マイクロ・ウ
ェルディング等がある。
【００３２】第８図（Ａ）から第８図（Ｆ）は、本発明
の製造過程で作成するコンタクトストラクチャの形状の
例を示す概念図である。第８図（Ａ）から第８図（Ｆ）
は形状の例示をしているだけであり、これらの形状に限
られるわけではなく、他の形状のコンタクトストラクチ
ャでもよい。第８図（Ａ）−第８図（Ｆ）のコンタクト
ストラクチャは、プリント回路基板等で作成されたプロ
ーブカードのような接触メカニズムに搭載され、テスト
する半導体ウェハ上の接触パッドのような接触ターゲッ
トに押しつけられると、バネにより接触力を発揮し、接
触ターゲットの表面に擦り付ける（スクラビング）効果
を得ることができる。
【００３３】本発明の他の態様を以下に示す。第９図
は、コンタクトストラクチャを形成する為の、本発明の
基本概念を示している。第９図に示すように、本発明で
はコンタクトストラクチャを、シリコン基板の表面上
に、水平方向に、すなわち２次元的に製造する。そし
て、第９図（Ｂ）に示すように、コンタクトストラクチ
ャはシリコン基板から接着部材、例えば接着テープ、接
着フィルムあるいは接着プレート（以後集合的に「接着
テープ」という）に移転される。コンタクトストラクチ
ャはさらに、プリント回路基板、ＩＣチップ、その他の
接触メカニズム上に垂直方向に、すなわち３次元的に搭
載するために、接着テープから分離される。
【００３４】第３図（Ａ）から第３図（Ｄ）、第４図
（Ｅ）から第４図（Ｈ）、及び第１０図（Ｉ）から第１
０図（Ｌ）は、本発明のコンタクトストラクチャの製造
プロセスの例を示す概要図である。第３図（Ａ）では、
犠牲層４２をシリコン基板４０上に形成する。犠牲層４
２は、例えば、ケミカルデポジション（ＣＶＤ）のよう
な、デポジション行程を介して形成されたシリコン酸化
膜（ＳｉＯ２）で形成される。犠牲層４２は、本発明の
製造行程の後の段階で、コンタクトストラクチャをシリ
コン基板から分離するためのものである。
【００３５】第３図（Ｂ）に示すように、犠牲層４２上
に接着促進層４４を形成する。この接着促進層４４は、
例えばエバポレーション（蒸着）行程を介して形成す
る。接着促進層４４の材料の一例として、厚さ２００−
１０００オングストロームのクロム（Ｃｒ）とチタニウ
ム（Ｔｉ）がある。接着促進層４４は、シリコン層４０
上の第３図（Ｃ）の導電層４６の接着を促進する為のも
のである。導電層４６は、例えば、厚さ１０００−５０
００オングストロームの、銅（Ｃｕ）またはニッケル
（Ｎｉ）で形成される。導電層４６は、後の製造工程に
おいて行うエレクトロプレーティング（電気メッキ）の
ために、電気伝導を確立するためのものである。
【００３６】第３図（Ｄ）に示すように、次のプロセス
では、フォトレジスト層４８が導電層４６上に形成さ
れ、そのフォトレジスト層４６の上には紫外線（ＵＶ）
による露光を行うためのフォトマスク５０が配列されて
いる。フォトマスク５０は、フォトレジスト層４８上に
現像するコンタクトストラクチャ３０の２次元イメージ
が描かれている。この目的のためには、当技術分野では
既知のように、正と負のどちらのフォトレジストを使用
してもよい。もし、正のフォトレジストを使用する場合
には、露光後に、フォトマスク５０の不透明部により覆
われているフォトレジストが凝固（キュア）する。
【００３７】フォトレジストの材料例として、Ｎｏｖｏ
ｌａｋ(M-Cresol-formaldehyde)、ＰＭＭＡ(Poly Methy
l Methacrylate)、ＳＵ−８および感光ポリイミドがあ
る。フォトレジストの露光した部分は、溶剤により洗い
流すことができ、それにより開口Ａを有する第４図
（Ｅ）のフォトレジスト層４８が作成される（現像行
程）。第４図（Ｅ）は、第４図（Ｆ）のフォトレジスト
層４８の上面図であり、コンタクトストラクチャ３０の
形状を有する開口Ａが示されている。
【００３８】前述のフォトリソグラフィ過程では、ＵＶ
ライトの代わりに、この技術分野で知られているよう
に、電子ビームまたはＸ線を用いてフォトレジスト層４
８を露光することも可能である。また、フォトレジスト
４８を、直接書き込み用電子ビーム、Ｘ線、又は光源
（レーザー）を用いて露光することにより、フォトレジ
スト層４８上にコンタクトストラクチャのイメージを、
直接書き込むこともできる。
【００３９】第４図（Ｇ）に示すように、コンタクトス
トラクチャ３０を形成するために、フォトレジスト層４
８の開口Ａに、導電材料をデポジション（電気メッキ）
する。導電材料は銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アル
ミニウム（Ａｌ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐ
ｄ）、タングステン（Ｗ）等が好ましい。後に説明する
ように、互いのエッチング特性が異なるようにするため
に、コンタクトストラクチャの導電材料は導電層４６の
導電材料と異なるのが好ましい。第４図（Ｇ）にあるコ
ンタクトストラクチャ３０のオーバプレート（余剰メッ
キ）部分は、第４図（Ｈ）の平面化（プラナライジン
グ）行程で除去する。
【００４０】次に第１０図（Ｉ）に示すように、フォト
レジスト層４８がレジスト除去行程により取り除かれ
る。典型的な方法としては、フォトレジスト層４８はウ
ェット化学行程により取り除く。他の例として、アセト
ン型ストリッピングとプラズマＯ２ストリッピングがあ
る。第１０図（Ｉ）ではさらに、接着テープ９０をコン
タクトストラクチャ３０の上面に置き、これによりコン
タクトストラクチャ３０が接着テープ９０に接着され
る。上述したように、本特許出願において接着テープ９
０は、他のタイプの接着部材、例えば接着フィルムや接
着プレートも含む概念として用いている。
【００４１】第１０図（Ｊ）に示す行程では、接着テー
プ９０上のコンタクトストラクチャ３０をシリコン基板
４０から分離するために、犠牲層４２がエッチングによ
り取り除かれる。第１０図（Ｋ）に示すように、接着促
進層４４と導電層４６をコンタクトストラクチャ３０か
ら取りはずすために、さらにエッチングが行われる。
【００４２】上記のエッチング行程において、接着促進
層４４と導電層４６をエッチングするが、コンタクトス
トラクチャ３０にはエッチングが生じないようにエッチ
ングの材料を選択する。あるいは、上述したようにコン
タクトストラクチャ３０をエッチングしないで、導電層
４６をエッチングするには、コンタクトストラクチャ３
０用に使用する導電材料は、導電層４６の材料とは異な
るものを選択して採用する。最終的に、第１０図（Ｌ）
の斜視図に示すように、コンタクトストラクチャ３０
は、完全に他材料から分離される。第３図（Ａ）−第３
図（Ｄ）、第４図（Ｅ）−第４図（Ｈ）、及び第１０図
（Ｉ）−第１０図（Ｌ）の製造方法では、コンタクトス
トラクチャを１つしか示していないが、実際の製造行程
では、第９図（Ａ）と第９図（Ｂ）に示すように、多数
のコンタクトストラクチャが同時に作成される。したが
って、多数のコンタクトストラクチャが接着テープ９０
上に接着され、シリコン基板や他の部材から分離され
て、第９図（Ｂ）や第１０図（Ｌ）に示すように、接着
テープ９０に移転される。
【００４３】第１１図（Ａ）と第１１図（Ｂ）は、コン
タクトストラクチャ３０を取り出し、それをプローブカ
ードのような基板２０上の所定位置に置くための、ピッ
クアンドプレイス・メカニズムの構成とその動作の例を
示す概念図である。第１１図（Ａ）は、ピックアンドプ
レイス・メカニズム６０の上面図であり、第１１図
（Ｂ）はそのピックアンドプレイス・メカニズムの正面
図である。ピックアンドプレイス・メカニズム６０は、
コンタクトストラクチャ３０がボンド位置（接着パッ
ド）３２において、ボンディングマシン（図示せず）に
より接着されるように、接着テープ９０上のコンタクト
ストラクチャ３０を取り出し（ピック動作）、そのコン
タクトストラクチャ３０を基板２０のボンド位置３２に
設置（プレイス動作）する。
【００４４】この例では、ピックアンドプレイス・メカ
ニズム６０を構成する要素として、コンタクトストラク
チャ３０を取り出して移動しかつ設置する第１トランス
ファ（移動）メカニズム７１と、その第１トランスファ
メカニズム７１のＹ方向への移動を可能にする可動アー
ム６５と、コンタクトストラクチャ３０を取り出して移
動し設置する第２トランスファーメカニズム７２と、そ
の第２トランスファーメカニズム７２のＹ方向への移動
を可能にする可動アーム６６と、その可動アーム６５と
６６のＸ方向への移動を可能にするレール６２と６３を
有する。従って、トランスファーメカニズム７１と７２
は、ピックプアンドレイス・メカニズム６０上で、ＸＹ
方向に自由に移動が可能である。第１１図において、ピ
ックアンドプレイス・メカニズム６０はさらに、コンタ
クトストラクチャ３０を受け取り、その方向を変換する
ための水平・垂直方向変換器６８を有している。
【００４５】第１トランスファーメカニズム７１は、コ
ンタクトストラクチャ３０にサクション（ピック動作）
とサクションリリース（プレイス動作）を行うサクショ
ン（吸引）アーム７３を有する。サクション（吸引）力
は、例えばバキュームのような負圧力で形成される。サ
クションアーム７３は、Ｚ方向（上下方向）に移動す
る。同様に、第２トランスファーメカニズム７２は、コ
ンタクトストラクチャ３０にサクション（ピック動作）
とサクションリリース（プレイス動作）を行うサクショ
ンアーム７６を有する。サクションアーム７６は、Ｚ方
向（上下方向）に移動する。第１１図（Ａ）と第１１図
（Ｂ）に示すように、トランスファーメカニズム７１と
７２の移動を正確にコントロールするためのイメージデ
ータを得るために、例えばＣＣＤイメージセンサーを有
するカメラ７４とカメラ７５が、第１トランスファーメ
カニズム７１と第２トランスファーメカニズム７２にそ
れぞれ搭載される。
【００４６】本ピックアンドプレース・メカニズムの動
作について説明する。コンタクトストラクチャ３０を有
する接着テープ９０と、ボンド位置（接着パッド）３２
を有する基板２０は、それぞれピックアンドプレイス・
メカニズム６０の所定位置に設定される。好ましくは、
Ｘ、Ｙ、Ｚの方向に位置を調節できるように、接着テー
プ９０と基板２０ＸＹＺステージ（図示せず）上に設定
される。
【００４７】第１１図（Ａ）に示すように、第１トラン
スファーメカニズム７１は、サクションアーム７３のサ
クション力により、コンタクトストラクチャ３０を接着
テープ９０から取り出し、それを方向変換器６８上に置
く。コンタクトストラクチャ３０を前もって定めた数だ
け方向変換器６８に置いた後、方向変換器６８により、
コンタクトストラクチャ３０の方向が、水平方向から３
０直方向に変換される。例えば方向変換器６８はコンタ
クトストラクチャ３０を水平に受け取った後、９０度回
転してコンタクトストラクチャ３０の方向を垂直にす
る。
【００４８】第２トランスファーメカニズム７２は、サ
クションアーム７６のサクション力で、方向変換器６８
にあるコンタクトストラクチャ３０を取り出す。このと
き第１１図（Ｂ）に示すように、方向変換器６８の方向
変換作用により、コンタクトストラクチャ３０の方向は
垂直方向になっている。第２トランスファーメカニズム
７２は、基板２０上のボンド位置３２上に、コンタクト
ストラクチャ３０を垂直に置く。コンタクトストラクチ
ャ３０は、既知のボンド行程により、ボンド位置３２に
接着される。
【００４９】第１２図（Ａ）と第１２図（Ｂ）は、コン
タクトストラクチャを取り出し、それを基板上に置くた
めのピックアンドプレイス・メカニズムの他の例を示す
概念図である。第１２図（Ａ）は、ピックアンドプレイ
ス・メカニズム８０の正面図であり、ピックアンドプレ
イス動作の前半部を示している。第１２図（Ｂ）は、ピ
ックアンドプレイス・メカニズム８０の正面図であり、
ピックアンドプレイス動作の後半部を示している。
【００５０】この例において、ピックアンドプレイス・
メカニズム８０は、コンタクトストラクチャ３０を取り
出して配置するトランスファーメカニズム８４と、Ｘ、
Ｙ、Ｚ方向へのトランスファーメカニズム８４の移動を
可能にする可動アーム８６と８７と、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に
位置を変更できるテーブル８１と８２と、例えばＣＣＤ
イメージセンサーを有するモニターカメラ７８とにより
構成されている。トランスファーメカニズム８４は、コ
ンタクトストラクチャにサクション（ピック動作）とサ
クションリリース（プレイス動作）を行うサクションア
ーム８５を有している。サクション力は、例えばバキュ
ーム（真空）のような負圧力で形成する。サクションア
ーム８５は、例えば９０度のような、前もって定めた角
度の範囲で回転する。
【００５１】本ピックアンドプレイス・メカニズムの動
作について説明する。コンタクトストラクチャ３０を有
する接着テープ９０と、ボンド位置（接着パッド）３２
を有する基板２０は、ピックアンドプレイス・メカニズ
ム８０上のテーブル８１と８２のそれぞれに設置され
る。第１２図（Ａ）に示すように、トランスファーメカ
ニズム８０は、サクションアーム８５のサクション力に
よって接着テープ９０からコンタクトストラクチャ３０
を取り出す。コンタクトストラクチャ３０を取り出した
後、第１２図（Ｂ）に示すように例えば９０度だけ、サ
クションアーム８５が回転する。従って、コンタクトス
トラクチャ３０の向きは、水平方向から垂直方向へと変
わる。トランスファーメカニズム８０は、基板２０上の
ボンド位置３２上に、コンタクトストラクチャ３０を置
く。したがって、コンタクトストラクチャ３０は、既知
のボンド行程を経て、基板２０上のボンド位置３２に接
着される。
【００５２】第７図は、本発明により製造したコンタク
トストラクチャを搭載したコンタクト・プローブのよう
な接触メカニズムの例を示す斜視図である。コンタクト
ストラクチャ３０のそれぞれは、ボンディングによって
ボンドパッドの表面に接着している。このためのボンド
技術としては、ブレージング、ウルトラソニック・ウェ
ルディング、導電接着剤、ハンダ、マイクロ・ウェルデ
ィング等がある。
【００５３】第８図（Ａ）から第８図（Ｆ）は、本発明
の製造過程で作成するコンタクトストラクチャの形状の
例を示す概要図である。第８図（Ａ）から第８図（Ｆ）
は形状の例示をしているだけであり、これらの形状に限
られるわけではなく、他の形状のコンタクトストラクチ
ャでもよい。第８図（Ａ）から第８図（Ｆ）のコンタク
トストラクチャは、プリント回路基板等で作成されたプ
ローブカードのような接触メカニズムに搭載され、テス
トする半導体ウェハ上の接触パッドのような接触ターゲ
ットに押しつけられると、バネにより接触力を発揮し、
接触ターゲットの表面に擦り付ける（スクラビング）効
果を得ることができる。
【００５４】好ましい実施例しか明記していないが、上
述の開示に基づき、本発明の精神と範囲を離れることな
く、添付の請求の範囲内において、本発明の様々な変更
や変形が可能である。
【００５５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、製造過程
で、比較的単純な技術を用いることにより、シリコン基
板上の水平方向に多数のコンタクトストラクチャを作成
することができる。そのようにして製造したコンタクト
ストラクチャをシリコン基板から取りはずし、プローブ
カードのような接触メカニズムに垂直方向に搭載する。
本発明で製造するコンタクトストラクチャは、低費用か
つ高能率で、高い機械強度と信頼性を得ることができ
る。本発明の方法で製造したコンタクトストラクチャ
は、半導体ウェハ、パッケージＬＳＩ等を、バーンイン
テストも含めたテストに、あるいはＩＣやＬＳＩ等のよ
うな電子部品のリードとして用いるのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンタクトストラクチャを搭載するプローブカ
ードと、半導体ウェハのような接触ターゲットとの間の
構造上の関係を示す概念図である。
【図２】（Ａ）と（Ｂ）は、本発明の製造方法の基本概
念を示した概要図であり、この方法では、多数のコンタ
クトストラクチャがシリコン基板の水平表面に形成さ
れ、またそこから取り除かれる。
【図３】（Ａ）から（Ｄ）は、コンタクトストラクチャ
を製造するための本発明の製造行程の一部分例を示す概
要図である。
【図４】（Ｅ）から（Ｈ）は、コンタクトストラクチャ
を製造するための本発明の製造行程の他の部分例を示す
概要図である。
【図５】（Ｉ）から（Ｌ）は、コンタクトストラクチャ
を製造するための本発明の製造行程のさらに他の部分の
例を示す概要図である。
【図６】コンタクトストラクチャを取り出し、それをプ
ローブカードのような基板上に置く過程を示す概要図で
ある。
【図７】本発明の製造行程により製造されたコンタクト
ストラクチャを多数有するコンタクトプローブのような
接触メカニズムの例を示した斜視図である。
【図８】（Ａ）から（Ｆ）は、本発明の製造行程を介し
て製造するコンタクトストラクチャの形状例を示した概
要図である。
【図９】（Ａ）と（Ｂ）は、本発明の製造方法の基本概
念を示した他の例の概要図であり、この方法では、多数
のコンタクトストラクチャがシリコン基板の水平表面に
形成され、またそこから取り除かれる。
【図１０】（Ｉ）から（Ｌ）は、コンタクトストラクチ
ャを製造するための本発明の製造行程例を示す他の例の
概要図である。
【図１１】（Ａ）および（Ｂ）は、ピックアンドプレー
ス・メカニズムの構成例と、それによりコンタクトスト
ラクチャを取り出して、プローブカードのような基板上
に搭載するために、そのコンタクトストラクチャを基板
上に置くプロセスを示す概念図である。
【図１２】（Ａ）および（Ｂ）は、ピックアンドプレー
ス・メカニズムの別の構成例と、それによりコンタクト
ストラクチャを取り出して、プローブカードのような基
板上に搭載するために、そのコンタクトストラクチャを
基板上に置くプロセスを示す概念図である。
【符号の説明】
３０ コンタクトストラクチャ ４０ シリコン基板 ９０ 接着テープ

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリコン基板の表面上に犠牲層を形成す
    るステップと、 その犠牲層上に電気伝導材料による導電層を形成するス
    テップと、 その導電層上にフォトレジスト層を形成するステップ
    と、 そのフォトレジスト層上にフォトマスクを整列させて、
    コンタクトストラクチャのイメージを有するそのフォト
    マスクを介して紫外線によりフォトレジスト層を露光す
    るステップと、 上記フォトレジスト層の表面上にフォトレジストの溝よ
    りなるイメージを形成（現像）するステップと、 エレクトロプレート行程を用いて、そのフォトレジスト
    の溝に、電気伝導材料によるコンタクトストラクチャを
    形成するステップと、 上記フォトレジスト層を除去するステップと、 シリコン基板からコンタクトストラクチャを分離するた
    めに、犠牲層を第一のエッチング行程により取り除くス
    テップと、 第二のエッチング行程により、コンタクトストラクチャ
    から伝導層を取り除くステップと、 より構成されるコンタクトストラクチャの製造方法。
  2. 【請求項２】 上記電気伝導材料によるコンタクトス
    トラクチャを形成するステップの後に、表面を平滑にす
    るためのステップをさらに有する請求項１項に記載のコ
    ンタクトストラクチャの製造方法。
  3. 【請求項３】 シリコン基板の表面上に犠牲層を形成す
    るステップと、 その犠牲層上に電気伝導材料による導電層を形成するス
    テップと、 フォトリソグラフィ行程を介してコンタクトストラクチ
    ャをシリコン基板上に水平方向に形成するステップと、 上記シリコン基板と導電層から、コンタクトストラクチ
    ャを分離するステップと、 によりなり、上記フォトリソグラフィ行程はフォトレジ
    ストをコーティング、マスキング、露光、フォトレジス
    ト除去、および導電材料デポジションの各ステップを有
    する、コンタクトストラクチャの製造方法。
  4. 【請求項４】 シリコン基板の表面上に犠牲層を形成す
    るステップと、 その犠牲層上に電気伝導材料による導電層を形成するス
    テップと、 その導電層上にフォトレジスト層を形成するステップ
    と、 フォトリソグラフィ行程を介してコンタクトストラクチ
    ャをシリコン基板上に水平方向に形成するステップと、 上記シリコン基板と導電層から、コンタクトストラクチ
    ャを分離するステップと、 そのコンタクトストラクチャを予め定めた方向に並べる
    ステップと、 表面に上記コンタクトストラクチャを搭載するための接
    着パッドを有する接触メカニズムを位置合わせするステ
    ップと、 上記コンタクトストラクチャの少なくとも１つを取り出
    し、接触メカニズムの予め定めた接着位置にそのコンタ
    クトストラクチャを置き、そのコンタクトストラクチャ
    を接着パッドに接着するステップと、 よりなり、接触ターゲットとの電気接触を確立するため
    に、それぞれがバネ力を発揮できるコンタクトストラク
    チャを有する接触メカニズムを製造する方法。
  5. 【請求項５】 シリコン基板の表面上に犠牲層を形成す
    るステップと、 その犠牲層上に電気伝導材料による導電層を形成するス
    テップと、 その導電層上にフォトレジスト層を形成するステップ
    と、 そのフォトレジスト層上にコンタクトストラクチャのイ
    メージを有するフォトマスクを整列させて、そのフォト
    マスクを介して紫外線によりフォトレジスト層を露光す
    るステップと、 上記フォトレジスト層の表面上にフォトレジストの溝よ
    りなるイメージを形成（現像）するステップと、 エレクトロプレート行程を用いて、そのフォトレジスト
    の溝に、電気伝導材料によるコンタクトストラクチャを
    形成するステップと、 上記フォトレジスト層を除去するステップと、 そのコンタクトストラクチャ上に接着テープを置いてそ
    のコンタクトストラクチャの上面をその接着テープに接
    着するステップと、 上記犠牲層と上記伝導層をエッチング行程により取り除
    き、上記接着テープ上のコンタクトストラクチャを上記
    シリコン基板から分離するステップと、 より構成されるコンタクトストラクチャの製造方法。
  6. 【請求項６】 上記フォトマスクを整列させてフォトレ
    ジスト層を露光するステップにおいて、上記フォトレジ
    スト層はフォトマスクを通して電子ビームあるいはＸ線
    により露光される請求項１又は５項に記載のコンタクト
    ストラクチャの製造方法。
  7. 【請求項７】 上記フォトマスクを整列させてフォトレ
    ジスト層を露光するステップにおいて、上記フォトレジ
    スト層は、電子ビーム、Ｘ線あるいはレーザ光線によ
    り、直接的に露光されてコンタクトストラクチャのイメ
    ージを形成する請求項１又は５項に記載のコンタクトス
    トラクチャの製造方法。
  8. 【請求項８】 上記犠牲層と上記導電層との間に接着促
    進層を形成するステップをさらに有する請求項１又は５
    項に記載のコンタクトストラクチャの製造方法。
  9. 【請求項９】 上記エッチング行程は、上記コンタクト
    ストラクチャを上記シリコン基板から分離するための第
    １のエッチング行程と、そのコンタクトストラクチャを
    上記導電層から分離するための第２のエッチング行程と
    により構成される請求項５項に記載のコンタクトストラ
    クチャの製造方法。
  10. 【請求項１０】 上記犠牲層は二酸化シリコンにより形
    成されている請求項１又は５項に記載のコンタクトスト
    ラクチャの製造方法。
  11. 【請求項１１】 上記導電層は銅（Ｃｕ）またはニッケ
    ル（Ｎｉ）により形成される請求項１又は５項に記載の
    コンタクトストラクチャの製造方法。
  12. 【請求項１２】 上記フォトレジストは、Ｎｏｖｏｌａ
    ｋ(M-Cresol-formaldehyde)、ＰＭＭＡ(Poly Methyl Me
    thacrylate)、ＳＵ−８あるいは感光ポリイミドである
    請求項１又は５項に記載のコンタクトストラクチャの製
    造方法。
  13. 【請求項１３】 上記コンタクトストラクチャの導電材
    料は銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａ
    ｌ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、あるい
    はタングステン（Ｗ）である請求項１又は５項に記載の
    コンタクトストラクチャの製造方法。
  14. 【請求項１４】 上記導電層の導電材料は上記コンタク
    トストラクチャの導電材料と異なるように選ばれる請求
    項１又は５項に記載のコンタクトストラクチャの製造方
    法。
  15. 【請求項１５】 上記接着促進層はクロム（Ｃｒ）ある
    いはチタニウム（Ｔｉ）で形成されている請求項８項に
    記載のコンタクトストラクチャの製造方法。
  16. 【請求項１６】 シリコン基板の表面上に犠牲層を形成
    するステップと、 その犠牲層上に電気伝導材料による導電層を形成するス
    テップと、 フォトリソグラフィ行程を介してコンタクトストラクチ
    ャをシリコン基板上に水平方向に形成するステップと、 そのコンタクトストラクチャに接着テープを取り付け、
    上記シリコン基板と導電層から、そのコンタクトストラ
    クチャを分離するステップと、 によりなり、上記フォトリソグラフィ行程はフォトレジ
    ストをコーティング、マスキング、露光、フォトレジス
    ト除去、および導電材料デポジションの各ステップを有
    する、コンタクトストラクチャの製造方法。
  17. 【請求項１７】 シリコン基板の表面上に犠牲層を形成
    するステップと、 その犠牲層上に電気伝導材料による導電層を形成するス
    テップと、 その導電層上にフォトレジスト層を形成するステップ
    と、 フォトリソグラフィ行程を介してコンタクトストラクチ
    ャをシリコン基板上に水平方向に形成するステップと、 そのコンタクトストラクチャをシリコン基板から接着テ
    ープに移転するステップと、 そのコンタクトストラクチャを有する接着テープを位置
    合わせし、その接着テープからコンタクトストラクチャ
    を取り出すステップと、 予め定めた方向にそのコンタクトストラクチャを方向合
    わせするステップと、 コンタクトストラクチャを搭載するための接着位置を有
    する接触メカニズムを位置合わせするステップと、 コンタクトストラクチャを取り出し、接触メカニズムの
    予め定めた接着位置にコンタクトストラクチャを置き、
    そのコンタクトストラクチャをパッドに接着するステッ
    プと、 よりなり、接触ターゲットとの電気接触を確立するため
    に、それぞれがバネ力を発揮できるコンタクトストラク
    チャを有する接触メカニズムを製造する方法。
  18. 【請求項１８】 上記上記フォトリソグラフィ行程はフ
    ォトレジストをコーティング、マスキング、露光、フォ
    トレジスト除去、および導電材料デポジションの各ステ
    ップを有する請求項４又は１７項に記載の接触メカニズ
    ムの製造方法。
  19. 【請求項１９】 上記犠牲層と上記導電層との間に接着
    促進層を形成するステップをさらに有し、その接着促進
    層はクロム（Ｃｒ）あるいはチタニウム（Ｔｉ）で形成
    されている請求項４又は１７項に記載の接触メカニズム
    の製造方法。
  20. 【請求項２０】 上記フォトリソグラフィ行程は導電材
    料デポジションステップ後に、上記コンタクトストラク
    チャの表面を平滑にするステップをさらに有する請求項
    １８項に記載の接触メカニズムの製造方法。
  21. 【請求項２１】 上記フォトリソグラフィ行程中の上記
    導電材料デポジションステップは上記導電層を用いた電
    気メッキプロセスである請求項１８項に記載の接触メカ
    ニズムの製造方法。
  22. 【請求項２２】 上記犠牲層は二酸化シリコンにより形
    成されている請求項４又は１７項に記載の接触メカニズ
    ムの製造方法。
  23. 【請求項２３】 上記導電層は銅（Ｃｕ）またはニッケ
    ル（Ｎｉ）により形成される請求項４又は１７項に記載
    の接触メカニズムの製造方法。
  24. 【請求項２４】 上記フォトレジストは、Ｎｏｖｏｌａ
    ｋ(M-Cresol-formaldehyde)、ＰＭＭＡ(Poly Methyl Me
    thacrylate)、ＳＵ−８あるいは感光ポリイミドである
    請求項４又は１７項に記載の接触メカニズムの製造方
    法。
  25. 【請求項２５】 上記コンタクトストラクチャの導電材
    料は銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａ
    ｌ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、あるい
    はタングステン（Ｗ）である請求項４又は１７項に記載
    の接触メカニズムの製造方法。
  26. 【請求項２６】 上記導電層の導電材料は上記コンタク
    トストラクチャの導電材料と異なるように選ばれる請求
    項４又は１７項に記載の接触メカニズムの製造方法。
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