JP2007155474A - プローブ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【目的】 オーバードライブを考慮しつつ、半導体素子の電極の間隔が狭い半導体素子にも対応可能なプローブと、そのプローブの製造方法とを提供する。
【構成】 半導体素子６００の電極６１０に接触する接触部１１０と、プローブカード５００を構成する基板５１０の配線パターンに接続される接続部１２０と、接触部２２０と接続部１２０との間に設けられた座屈部１３０とを備え、座屈部１３０は、接触部２２０や接続部１２０より細く形成される。白金、ロジウム合金等の白金族の合金からなる細線２００の全体にニッケル等をメッキする第１のメッキ工程と、座屈部１３０に相当する部分１３０Ａにメッキされない素材からなるカバー２３０を形成するカバー工程と、カバー２３０でカバーされた部分以外の部分にニッケル等をメッキする第２のメッキ工程とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、測定対象物である半導体ウエハに形成された半導体素子の電気的諸特性を測定するために使用されるプローブカードを構成するプローブと、その製造方法とに関する。

中腹部に座屈部８３０を設けた図６に示すようなタイプのプローブ８００は、オーバードライブ時の変形によって、半導体素子６００の電極６１０とプローブ８００の接触部８１０との間に所定の接触圧を確保することができるというメリットがある。なお、オーバードライブとは、半導体素子６００の電気的諸特性の測定の際に、半導体素子６００が形成された半導体ウエハと、プローブカードとを相対的に接近させ、プローブカードのプローブ８００の先端の接触部８１０が、半導体素子６００の電極６１０に接触してからさらに両者を接近させて、電極６１０とプローブ８００との間に所定の接触圧を確保する動作をいう。

特開２０００−２９２４３９

近年の微細化技術の発達により、図７に示すように、半導体素子６００に形成される電極６１０の間隔は、９０μｍ以下と非常に狭くなっている。このため、プローブカードにおけるプローブ８００同士の間隔も非常に狭いものが要求されている。

例えば、現在のプローブ８００の直径は、約６５μｍから５０μｍとなっている。このため、図７に示すように、例えば、プローブの直径を６０μｍ、電極の間隔を９０μｍとすると、プローブ同士の間隔は３０μｍと非常に狭くなっている。

前記座屈部８３０を設けた図６に示すようなタイプのプローブ８００では、オーバードライブ時の座屈部８３０の変形によって、座屈部８３０同士の接触の可能性が高くなっている。万が一、座屈部８３０同士が接触すると、ショートとなり、半導体素子６００の電気的諸特性の測定が行なえなくなる。

本発明は、上記事情に鑑みて創案されたもので、オーバードライブを考慮しつつ、半導体素子の電極の間隔が狭くなった半導体素子にも対応可能なプローブと、そのプローブの製造方法とを提供することを目的としている。

本発明に係るプローブは、測定対象物の電極に接触する接触部と、プローブカードを構成する基板の配線パターンに接続される接続部と、前記接触部と接続部との間に設けられた座屈部とを具備しており、前記座屈部は、接触部や接続部より細く形成されている。

また、本発明に係るプローブは、測定対象物の電極に接触する接触部と、プローブカードを構成する基板の配線パターンに接続される接続部と、前記接触部と接続部との間に設けられた座屈部とを具備しており、前記座屈部は、接触部や接続部より細く形成されているプローブにおいて、白金、ロジウム合金、イリジウム、パラジウム等の白金族の合金からなる細線と、この細線に施された第１のメッキ層と、この第１のメッキ層の上であって、前記座屈部に相当する部分以外に施された第２のメッキ層とを有しており、前記第１及び第２のメッキ層は、ニッケル又はニッケル合金からなる。

前記第１のメッキ層は、第２のメッキ層より薄く形成されている。

前記第１のメッキ層の厚さは２〜１０μｍ、第２のメッキ層の厚さは１０〜２０μｍである。

前記細線は、直径が１５〜３０μｍである。

本発明に係るプローブの製造方法は、先端が測定対象物の電極に接触する接触部となり、後端がプローブカードを構成する基板の配線パターンに接続される接続部となり、前記接触部と接続部との間に他の部分より細く形成された座屈部を有するプローブの製造方法において、白金、ロジウム合金、イリジウム、パラジウム等の白金族の合金からなる細線の全体にニッケル又はニッケル合金をメッキする第１のメッキ工程と、前記座屈部に相当する部分にメッキされない素材からなるカバーを形成するカバー形成工程と、前記カバーでカバーされた部分以外の部分にニッケル又はニッケル合金をメッキする第２のメッキ工程と、前記カバーを剥離する剥離工程とを備えている。

また、前記剥離工程の後に、接触部の先端に相当する部分を先鋭化する先鋭化工程を行なう。

さらに、前記先鋭化工程の後に、座屈部に相当する部分を屈曲させる屈曲工程を行なう。

本発明に係るプローブは、座屈部が接触部や接続部より細く形成されているので、座屈部の太さが他の部分と同等の従来のものより、オーバードライブ時の座屈部の変形に起因する座屈部同士の接触のおそれが低くなっている。

また、細線として使用する白金、ロジウム合金、イリジウム、パラジウム等の白金族の合金は、電気抵抗が高いが、表面にニッケル又はニッケル合金のメッキを施すと、全体の電気抵抗は低くなることが知られている。従って、このように、表面にニッケル又はニッケル合金のメッキを施すメリットがある。
しかし、ニッケル又はニッケル合金のメッキが厚いと、座屈部においてオーバードライブ時の変形時に剥がれるおそれがあるが、薄いとそのような心配もない。

図１は本発明の実施の形態に係るプローブの概略的正面図、図２は本発明の実施の形態に係るプローブの概略的断面図、図３は本発明の実施の形態に係るプローブの製造方法の各工程の概略的説明図、図４は本発明の実施の形態に係るプローブを用いたプローブカードの概略的説明断面図、図５は本発明の実施の形態に係るプローブを用いたプローブカードの要部の概略的拡大断面図である。

本発明の実施の形態に係るプローブ１００は、図１に示すように、測定対象物としての半導体素子６００の電極６１０に接触する接触部１１０と、プローブカード５００を構成する基板５１０の配線パターン（図示省略）に接続される接続部１２０と、前記接触部１１０と接続部１２０との間に設けられた座屈部１３０とを備えており、前記座屈部１３０は、接触部１１０や接続部１２０より細く形成されている。

このプローブ１００の先端側の接触部１１０は、半導体素子６００の電極６１０に接触する部分であるので、先鋭化されている。また、このプローブ１００の後端側の接続部１２０は、特に先鋭化されていない。接触部１１０の先鋭化されていない部分や、接続部１２０の太さ寸法は４０〜６０μｍに設定されている。

前記座屈部１３０は、略く字形状に屈曲している。この座屈部１３０は、太さ寸法が３０〜５０μｍと、前記接触部１１０や接続部１２０より細く設定されていることと、略く字形状に屈曲していることから、オーバードライブ時の力が加わると、変形するようになっている。

このように構成されたプローブ１００の製造方法は、白金、ロジウム合金、イリジウム、パラジウム等の白金族の合金からなる細線２００の全体にニッケル又はニッケル合金をメッキする第１のメッキ工程と、座屈部１３０に相当する部分にメッキされない素材からなるカバー２３０を形成するカバー形成工程と、前記カバー２３０でカバーされた部分以外の部分にニッケル又はニッケル合金をメッキする第２のメッキ工程と、前記カバー２３０を剥離する剥離工程とを有している。

前記細線２００としては、直径が１５〜３０μｍであり、素材が白金、ロジウム合金、イリジウム、パラジウム等の白金族の合金であるものを使用する（図３（Ａ）参照）。白金ロジウム合金の場合には、白金が６０〜８０重量％、ロジウムが４０〜２０重量％とし、白金イリジウム合金の場合には、白金が６０〜８０重量％、イリジウムが４０〜２０重量％とする。

この細線２００に対して、第１のメッキ工程を施す（図３（Ｂ）参照）。この第１のメッキ工程で施される第１のメッキ層２１０は、ニッケル又はニッケル合金であって、その厚さ寸法は２〜１０μｍとする。

細線２００に第１のメッキ層２１０が施された後に、プローブ１００となった場合に座屈部１３０に相当する部分１３０Ａにメッキされない素材からなるカバー２３０を形成するカバー形成工程を施す（図３（Ｃ）参照）。このカバー２３０の素材としては、例えば、フォトレジストが適している。すなわち、座屈部１３０に相当する部分１３０Ａに感光性樹脂であるフォトレジストを塗布した後、感光、現像させて硬化させることでカバー２３０を形成するのである。

このようにカバー２３０を形成した状態で、第２のメッキ層２２０を形成するための第２のメッキ工程を行なう。この第２のメッキ工程では、第２のメッキ層２２０の厚さが１０〜２０μｍとなるように行なう。これで、第１のメッキ層２１０は、第２のメッキ層２２０より薄く形成されることになる。

このように、第１のメッキ層２１０が、第２のメッキ層２２０より薄く形成されるということは、オーバードライブ時に座屈部１３０が変形しても、座屈部１３０にのみ形成される第１のメッキ層２１０が剥がれにくいことに結びつく。

第２のメッキ工程が終了したならば、前記カバー２３０を剥離する剥離工程を行い、座屈部１３０に相当する部分１３０Ａを露出させる（図３（Ｄ）参照）。具体的には、このカバー剥離工程では、前記フォトレジストを溶剤で剥離する。

ここまでの工程は、複数のプローブ１００を形成可能な長いままの細線であっても、このプローブ１００の長さに予め切断された短い細線であってもよいが、少なくともこの工程以降は、細線２００はプローブ１００の長さに予め切断されている。すなわち、前記剥離工程の後工程には、接触部１１０の先端に相当する部分１１０Ａを先鋭化する先鋭化工程が存在するため、細線が長いままの状態では、先鋭化工程を行なうことができないためである。

接触部１１０の先端に相当する部分１１０Ａを先鋭化する先鋭化工程は、例えば、研磨加工やエッチング加工、あるいはレーザー加工等の適宜な加工手法で行なう。この先鋭化工程によって、先端から０．３〜１．０ｍｍの部分が接触部１１０として先鋭化される（図３（Ｅ）参照）。

先鋭化工程が行なわれた後には、座屈部１３０に相当する部分１３０Ａを屈曲させる屈曲工程を行なう。この座屈部１３０に相当する部分１３０Ａは、第１のメッキ層２１０が露出している部分であり、他の部分より細くなっているので、屈曲工程を行ないやすいというメリットがある。

白金、ロジウム合金、イリジウム、パラジウム等の白金族の合金は、電気抵抗が高いが、表面にニッケル又はニッケル合金のメッキを施すと、全体の電気抵抗は低くなることが知られている。従って、このように、表面にニッケル又はニッケル合金のメッキを施すメリットがある。
しかし、ニッケル又はニッケル合金のメッキが厚いと、座屈部１３０においてオーバードライブ時の変形時に剥がれるおそれがあるが、薄いとそのような心配もない。

このような各工程を経て製造されたプローブ１００は、例えば、図４に示すようなプローブカード５００に使用される。なお、図４においては、作図の都合上、プローブ１００の座屈部１３０は、接触部１１０や接続部１２０と同等の太さに描かれているが、実際には図５に示すように、座屈部１３０は接触部１１０や接続部１２０より細く形成されていることはいうまでもない。
このプローブカード５００は、図４に示すように、基板５１０と、この基板５１０の裏面側に設けられるフレーム部５２０と、前記プローブ１００とをその基本的構成要素としている。

前記基板５１０には、表面、裏面及び内部に図示しない配線パターンが形成されており、裏面側で接続されたプローブ１００と、表面側から接続される図示しないプローバーの接続端子とを電気的に接続させるようになっている。

前記フレーム部５２０は、絶縁性を有する素材から構成されており、前記基板５１０と平行になった上側フレーム５２１と、この上側フレーム５２１と平行になった下側フレーム５２２と、両フレーム５２１、５２２を基板５１０に取り付けるための連結フレーム５２３とを有している。

前記上側フレーム５２１及び下側フレーム５２２には、測定対象物である半導体素子６００の電極６１０の配置パターンに応じた開口５２１Ａ、５２２Ａがそれぞれ開設されている。そして、プローブ１００は、座屈部１３０を上側フレーム５２１と下側フレーム５２２との間に位置させた状態で、接触部１１０を下側フレーム５２２の開口５２２Ａに、接続部１２０を上側フレーム５２１の開口５２１Ａにそれぞれ挿通されている。当然、接続部１２０の先端は基板５１０の裏面に露出した配線パターンに電気的に接続されている。

さらに、このフレーム部５２０の上側フレーム５２１の上面には、絶縁性を有する合成樹脂からなる樹脂５３０が配置されている。この樹脂５３０は、各プローブ１００が相互に接触しないように支持するものであるとともに、オーバードライブが加えられた際に、基板５１０に加わる力を低減させるものである。

各プローブ１００は、図５に示すように、座屈部１３０の方向を一致させた状態でプローブカード５００に取り付けられる。オーバードライブ時には、プローブ１００に対して垂直方向の力が加わるので、プローブ１００の座屈部１３０は、横方向に向かって変形する。

しかし、プローブ１００の座屈部１３０は、従来のものと違って、接触部１１０や接続部１２０より細く形成されているので、変形したとしても座屈部１３０同士の接触に起因するショートが発生するおそれは格段に低くなっている。

本発明の実施の形態に係るプローブの概略的正面図である。 本発明の実施の形態に係るプローブの概略的断面図である。 本発明の実施の形態に係るプローブの製造方法の各工程の概略的説明図である。 本発明の実施の形態に係るプローブを用いたプローブカードの概略的説明断面図である。 本発明の実施の形態に係るプローブを用いたプローブカードの要部の概略的拡大断面図である。 従来のこの種のプローブを用いたプローブカードの要部の概略的拡大断面図である。 従来のこの種のプローブを用いたプローブカードにおけるプローブの間隔を示す概略的説明図である。

符号の説明

１００ プローブ
１１０ 接触部
１２０ 接続部
１３０ 座屈部

Claims (8)

1. 測定対象物の電極に接触する接触部と、プローブカードを構成する基板の配線パターンに接続される接続部と、前記接触部と接続部との間に設けられた座屈部とを具備しており、前記座屈部は、接触部や接続部より細く形成されていることを特徴とするプローブ。
2. 測定対象物の電極に接触する接触部と、プローブカードを構成する基板の配線パターンに接続される接続部と、前記接触部と接続部との間に設けられた座屈部とを具備しており、前記座屈部は、接触部や接続部より細く形成されているプローブにおいて、白金、ロジウム合金、イリジウム又はパラジウム合金等の白金族の合金からなる細線と、この細線に施された第１のメッキ層と、この第１のメッキ層の上であって、前記座屈部に相当する部分以外に施された第２のメッキ層とを有しており、前記第１及び第２のメッキ層は、ニッケル又はニッケル合金からなることを特徴とするプローブ。
3. 前記第１のメッキ層は、第２のメッキ層より薄く形成されたものであることを特徴とする請求項２記載のプローブ。
4. 前記第１のメッキ層の厚さは２〜１０μｍ、第２のメッキ層の厚さは１０〜２０μｍであることを特徴とする請求項２又は３記載のプローブ。
5. 前記細線は、直径が１５〜３０μｍであることを特徴とする請求項２、３又は４記載のプローブ。
6. 先端が測定対象物の電極に接触する接触部となり、後端がプローブカードを構成する基板の配線パターンに接続される接続部となり、前記接触部と接続部との間に他の部分より細く形成された座屈部を有するプローブの製造方法において、白金、ロジウム合金、イリジウム又はパラジウム等の白金族の合金からなる細線の全体にニッケル又はニッケル合金をメッキする第１のメッキ工程と、前記座屈部に相当する部分にメッキされない素材からなるカバーを形成するカバー形成工程と、前記カバーでカバーされた部分以外の部分にニッケル又はニッケル合金をメッキする第２のメッキ工程と、前記カバーを剥離する剥離工程とを具備したことを特徴とするプローブの製造方法。
7. 前記剥離工程の後に、接触部の先端に相当する部分を先鋭化する先鋭化工程を行なうことを特徴とする請求項６記載のプローブの製造方法。
8. 前記先鋭化工程の後に、座屈部に相当する部分を屈曲させる屈曲工程を行なうことを特徴とする請求項７記載のプローブの製造方法。

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