JP2007509352A - 光画成（ｐｈｏｔｏ−ｄｅｆｉｎｅｄ）マイクロ電気接点の形成方法 - Google Patents

Abstract

半導体集積回路をテストするためのプローブ・テスト・ヘッドを製造する方法は、１つ又は複数のマスク７３として、複数のプローブ８１の形状７２を画成するステップと、該マスク７３を使用して、複数のプローブを製造するためのステップと、第１のダイ４２と第２のダイ４４内の対応するホールを通して複数のプローブ８１を配置するステップとを含んでいる。該複数のプローブ８１を製造するためのステップは、フォト・エッチングと光画成電気鋳造のうちの１つを含んでもよい。

Description

本発明は、半導体チップの試験における使用のための、ミニチュア型マイクロ・プローブ又は電気接点の製造方法に関する。

必要なサイズとスプリング力を提供するように、微細なワイヤの直線片を所望の形状に機械的に形成することにより製造されたプローブを使用して、上記の試験を実行するための電気的な接続用のプローブ・カードを試験することは、業界でよく知られている。図１〜図３は、コネチカット州ブロックフィールドのウェントワース研究所により製造された、従来の「コブラ（商標）」プローブ・テスト・ヘッドを示している。そのようなプローブ・ヘッドは、反対向きの第１（上部）のダイ４２及び第２（下部）のダイ４４の間に保持された、プローブのアレイ６４から形成されている。各々のプローブは、反対向きの上部及び下部の端子を有する。上部のダイ４２と下部のダイ４４は、本明細書では下部のダイのホール・パターン及び上部の大のホール・パターンとして示されている、集積回路の接続パッドのスペーシング上のスペーシングに対応するホールのパターンを含んでいる。各々のプローブの上端は、上部のダイ・ホール・パターンにより保持され、各々のプローブの下端は、下部のダイ・ホール・パターンを貫通し、下部のダイ４４を越えて、プローブ・チップ内部で終端している。図１３を参照すると、取り付けフィルム１３０１が付加的に含まれていることが示されている。取り付けフィルム１３０１は、一般的にマイラーのような、適宜の高分子誘電体から形成され、エッチングされたプローブ８１をあるべき位置に保持している。コブラ（商標）型式のプローブにおいては、下部ホール・パターンは上部のダイ４２内部のホール・パターンとはオフセットされており、このオフセットは、プローブがバネのように動作するように、プローブ内部に形成されている。図１〜図３に戻って参照すると、テスト・ヘッドがテストされるウェハーと接触されると、プローブの上端は主に静止を保つ一方で、下端はテスト・ヘッドの本体内部に圧入される。この整合は、プローブの長さ、ヘッドの平面性及びウェハーのトポグラフィにおけるばらつきを許容する。プローブは一般的に、所望のプローブの形状と厚みを形成するように、直線のワイヤをスウェイジ加工又はスタンプ加工することにより形成される。このスウェイジ処理は、プローブのたわみの千分の１当たりの所望の力を達成するために、プローブの中心の曲げられた部分を、平らにしかつ広くする。

スウェイジされた領域の上端及び下端はまた、プローブがダイを通って過度に遠くへ延伸されることを防止する。従来のプローブの製造工程においては、一般的にベリリウム−銅合金でできたワイヤの直線片からプローブが形成されている。各々のプローブのサイズ及びデザインに対して、専用の工作器具が用いられる。この工作器具は、所望の形状と厚みを達成して、それにより所望のバネ定数を生じさせるために、スタンプしてワイヤの中心部分を形成する。

図９を参照すると、プローブを製造するために従来技術で用いられるワイヤの断面図が示されている。断面９０は、スタンプされる前のワイヤの、ほぼ円形の形状を示す。断面９１は、スタンプされ工作されたワイヤの、ほぼ楕円形の形状を示す。断面９０及び断面９１の双方の断面積は、実質的に同一である。断面９１については、プローブを形成するスタンプされたワイヤは、約０．１８ｍｍ（７ミル：１ミルは０．００１インチに等しい）の幅９５と、約０．０４６ｍｍ（１．８ミル）の高さ９７を有している。プローブ・ヘッドの構成に組み立てられた場合に、プローブ・ヘッドに用いられている複数のプローブの間に、少なくとも０．０２５ｍｍ（１ミル）の間隔が維持されていることが好ましい。幅９５が約０．１８ｍｍ（７ミル）であり、約０．０２５ｍｍ（１ミル）の間隔を必要とする結果として、プローブ・ヘッドに構成される従来のプローブは、一般的に１つのプローブにつき０．２０ｍｍ（８ミル）毎に配置されている。次いでワイヤは所定の長さに切断され、所望のプローブ・チップの配線が、プローブ端部に配置される。完成されたプローブ全体の長さの誤差は、＋／−０．０５ｍｍ（千分の２インチ）である。適切なテストのためのプローブの間の誤差としては、この値は大きすぎるので、プローブがプローブ・ヘッドに組み立てられ、より均一な長さのプローブを構成するように、プローブの全部のアレイがラッピングされる。

図８を参照すると、従来技術で知られている標準的なプローブ８３と、本発明のエッチングされたプローブ８１が示されている。図５を参照すると、プローブの基本的な部品が示されている。プローブ・ベース５００１は、相対的に短く直線的な延伸物であり、プローブ・シャフト５００３に接続されている。プローブ・シャフト５００３は、プローブ端部５００５で終端する、緩やかに曲げられたプローブ８１、８３の延伸物である。動作状態では、テストされる回路と接続されるものは、プローブ端部５００５である。

プローブを形成するために用いられる従来のスタンプ加工は、耐久寿命を短くすることがある残留応力をプローブにしばしば生じさせる。これらの残留応力は時間により変化し得るので、プローブの強度変化が起こることがある。さらに、プローブに対する要求特性の変化により、再加工が必要となる。そのような再加工は、そのような方法で製造されたプローブのコストを増大させ、そのようなプローブが利用可能になるまでに、かなりのリード・タイムを必要とさせる。プローブの構造は、それらが製造された機械的な手段と緊密に結び付いているので、機械的な方法で製造されたプローブは再設計がより困難である場合もある。

従って、機械的な形成から生じる問題点を回避するようなプローブの製造方法の必要性が存在している。さらに、製造を長引かせる再加工工程を必要とせずに、異なるデザインのプローブを製造することに実質的に柔軟に対応する、プローブ製造方法の必要性も存在している。

本発明の一態様は、１つ又は複数のマスクとして、複数のプローブの形状を画成するステップと、金属箔の第１と第２の反対向きの面にフォトレジストを施すステップと、該金属箔の第１と第２の反対向きの面上に、各々１つの該マスクを重畳させるステップと、該マスクの各々を通過する光に該フォトレジストを曝露するステップと、該フォトレジストを現像するステップと、該金属箔の一部分を露出させるために、該フォトレジストの一部分を取り除くステップと、複数のプローブを生成するために、該露出された部分を取り除くように、エッチング液を該金属箔の表面に施すステップとを含む、複数のマイクロ・プローブを製造する方法を指向する。

本発明の他の態様は、マスクとして、複数のプローブの形状を画成するステップと、第１の金属材料の一面にフォトレジストを施すステップと、前記第１の金属材料の前記面上に前記マスクを重畳させるステップと、前記マスクを通りぬける光に、前記フォトレジストを曝露するステップと、前記フォトレジストを現像するステップと、前記第１の金属材料の一部分を露出させるために、前記フォトレジストの一部分を取り除くステップと、前記第１の金属材料の前記露出された部分上に、第２の金属材料を電気鋳造するステップと、複数のプローブを生成するために、前記第２の金属材料を取り除くステップとを含む、複数のマイクロ・プローブを製造する方法を指向する。

本発明の他の態様は、前述の方法に従って製造されたマイクロ・プローブであって、ほぼ均一の厚みを有し、複数のエッジにより境界付けられて、一平面内を実質的に直線のある長さで延伸する、プローブ・ベースと、該プローブ・ベースに接続されたプローブ・シャフトであって、ほぼ均一の厚みの該プローブ・シャフトが、複数のエッジにより境界付けられ、該平面内を曲げられた延伸に沿って延伸するプローブ・シャフトと、該プローブ・シャフトに接続されたプローブ端部であって、ほぼ均一の厚みの該プローブ端部が、複数のエッジにより境界付けられ、該平面内を実質的に直線的にある距離を延伸し、該直線的な距離が該直線的な長さとほぼ平行であるプローブ端部と、該プローブ・ベース、該プローブ・シャフト及び該プローブ端部のエッジを含む周縁部の実質的に周囲を走る扇形の切り欠きとを含む、マイクロ・プローブを指向する。

本発明のさらに別の態様は、第１及び第２の反対向きの平らな表面を含む第１のダイであって、該第１のダイがさらに、該第１及び第２の平らな表面の双方に垂直な方向に、該第１のダイを通って延伸する、第１のダイ・ホールのあるパターンを含む第１のダイと、第３及び第４の反対向きの平らな表面を含む第２のダイであって、該第２のダイがさらに、第１のダイ・ホールの該パターンに対応する第２のダイ・ホールのパターンを含み、該第２のダイ・ホールは該方向に該第２のダイ（４４）を通って延伸するものであって、該第２のダイ・ホールが実質的に均一な方向に該第１のダイ・ホールからオフセットされるように、該第３の平らな表面が該第２の平らな表面と平面で接触するように構成されている第２のダイと、複数のプローブであって、該プローブの各々１つが該第１のダイ・ホールの１つ及び該第２のダイ・ホールの１つを通って延伸し、該プローブがエッチングにより形成されたものと釣り合った仕上げの表面を有する複数のプローブとを含む、プローブ・テスト・ヘッドを指向する。

本発明は、プローブの製造コストを低下させる一方で、改善された均一性を提供するような、プローブの製造方法を指向している。このプローブは、プローブが光画成される加工を使用して製造される。「光画成」により、プローブの所望の形状が、図形形式の画像として最初に特定され、その画像が、所望のプローブの形状の繰り返しパターンを有するマスクを作製するために用いられることを意味している。次いでそのマスクは、当技術で広く用いられている機械的なスタンプ加工ではなく、フォト・エッチング又は光画成電気鋳造加工で、フォトレジストと共に用いられる。

図８を参照すると、本発明の光画成プローブ８１が示されている。プローブの所望の形状が、図形形式の画像として最初に特定され、その画像が、その所望のプローブの形状の繰り返しパターンを有するガラスのマスクを作製するために用いられる。図７は、そのようなマスク７３のサンプルを示している。マスク７３は、複数のプローブの形状７２と、暗色のスペース７１とで構成されている。プローブの形状７２は、本発明の光画成プローブに対応する領域を画成し、光をプローブの形状７２を通って実質的に妨げることなく通過させることができるように構成されている。暗色のスペース７１は、プローブの形状７２の間の大部分を延伸し、マスク７３上の他の各々のプローブの形状７２から、ある１つのプローブの形状７２を実質的に区別する働きをする。

本発明の第１の実施例では、一般的にはベリリウム−銅合金である金属の薄い原料からプローブ８１がエッチングされる工程で、マスク７３は用いられる。本発明の第２の実施例では、マスク７３を使用してステンレス鋼のマンドレルが形成され、次いでプローブ８１が、一般的にはニッケル又はニッケル−コバルト合金である薄い金属から、そのマンドレル上に電気鋳造される。

（実施例１）−プローブのエッチング
図１２を参照すると、本発明の第１の実施例の、エッチングされたプローブを製造するために用いられる、プローブの構成１２０５が示されている。平らな原料１２０１は、平らな両面を有する薄い金属の大部分が平らな薄板である。平らな原料１２０１は、完成されたプローブの所望の幅に対応する幅を有している。この平らな原料１２０１の好ましい幅は、約０．０７６ｍｍ（３ミル）である。

次にフォトレジスト１００１は、平らな原料１２０１の２つの平面の双方に付与される。次に２つの同一のマスク７３が、各々のマスク７３の１つの面が平らな原料１２０１の１つの面を被覆するフォトレジスト１００１に接触するようにして、平らな原料１２０１の両面に固定される。他のマスク７３の同一のフィーチャに対応するどちらかのマスク７３のいずれか１つのフィーチャが、平らな原料１２０１の平面のひろがりに垂直な軸を通って正確に配列されるように、２つのマスク７３が配列される。次に、各々のマスク７３と平らな原料１２０１の間に配置されたフォトレジスト１００１を効果的に露光するように、光が各々のマスク７３に照射される。双方のマスク７３は次に、プローブの構成１２０５から分離される。フォトレジスト１００１の光への露出後に、フォトレジスト１００１は現像されて洗浄される。洗浄の結果として、マスク７３上のプローブの形状７２に対応する、露光されたフォトレジスト１００１は、平らな原料１２０１に接着されたまま残り、暗色のスペース７１に対応するフォトレジスト１００１の露光されない部分は、洗浄されて平らな原料１２０１との接触を脱して除かれる。

次に、平らな原料１２０１の両面に、エッチング材が実質的に同時に施される。エッチング材は、平らな原料１２０１の平面の広がりに垂直な軸に沿って、平らな原料１２０１の外部の表面から延伸し、両面平面それぞれから平らな原料１２０１に向かう方向に、平らな原料１２０１を溶解し始める。金属のサブストレートを溶解するために、金属のサブストレートに添付されたフォトレジストにエッチング材を施すことの１つの属性は、下がえぐられることの存在である。本明細書で使用されるように、「下をえぐる（ｕｎｄｅｒｃｕｔｔｉｎｇ）」とは、金属を溶解するために施されるエッチング材が、エッチング材が施された表面に垂直に延伸するエッチングされる経路から偏向する傾向を意味している。具体的には、エッチング材は、それが金属内部に侵入するにつれて、外側に延伸する傾向がある。

図１０を参照すると、本発明のエッチングされたプローブにおける、下へのえぐりの影響が示されている。図１０は、エッチング材を施した後の、本発明のエッチングされたプローブの断面図である。図から分かるように、エッチング材は、下へのえぐり１００５と、エッチング限界１００７に隣接する領域から平らな原料１２０１を含む金属を効果的に取り除いている。図示されているように、下へのえぐり１００５は、平らな原料１２０１の内部に向かって、平らな原料１２０１の外部表面から延伸している。平らな原料１２０１の表面に垂直に走る垂直軸１００９から、下へのえぐり１００５がわずかに偏向していることに留意されたい。エッチング限界１００７は、エッチング材が中和されるか又はさらにエッチングしないようにされるまで、エッチング材が平らな原料１２０１を取り除く度合いを示す境界である。エッチング材は実質的に一定の割合でエッチングし、垂直軸１００９から偏向する下へのえぐり１００５に沿った経路に従うので、結果としてエッチング限界１００７は、緩やかに曲げられた境界を形成する。エッチング材が平らな原料１２０１に露出されている時間の長さを制御することにより、図１０に示されるような、各々のプローブの断面の形状を形成することが可能である。

それによって生じる２つの反対向きのエッチング限界１００７の重ね合わせは、各々のエッチングされたプローブの周囲に延伸する、鋭い突起又は扇形の切り欠き（ｓｃａｌｌｏｐ）１０１３となる。扇形の切り欠きのベース１０１３から扇形の切り欠きの先端１０１５までの距離は、この扇形の切り欠きの大きさ１０１１を形成することに留意されたい。図１１を参照すると、プローブ端部５００５の斜視図が示されている。図から分かるように、扇形の切り欠き１００３は、プローブの先端１１０１を含む、エッチングされたプローブ８１のエッジ１１０７の周囲に延伸している。外側のプローブの先端１１０５は、プローブ端部５００５の最外端でエッチングされたプローブ８１を含む平らな原料１２０１の両側に位置している。扇形の切り欠き１００３がプローブ端部５００５の末端の周囲に延伸している結果として、プローブの先端１１０１が外側のプローブの先端１１０５を越えて延伸していることが分かる。プローブの先端１１０１が、外側のプローブの先端１１０５を越えて延伸していることにより、エッチングされたプローブ８１が使用の際に電気回路とより良く接触することが可能となる。

露光されていない金属を取り除くことは、プローブの上端に取り付けられたプローブのアレイに帰結する。次いで、プローブのアレイは化学的に研磨され、メッキされる。次にプローブは、平らな原料１２０１から取り外され、プローブ・ヘッドへの組み立てのために準備される。アセンブリーを形成するプローブの先端は、各プローブを同一の長さにするために、平面を基準にして保持されながらラッピングされる。

（実施例２）−プローブの電気装備
本発明の第２の実施例では、プローブ８１のアレイの電気鋳造に使用するための、ステンレス鋼のマンドレルを形成するために、マスク７３又はマスク７３の陰画が使用される。この実施例では、フォトレジストがステンレス鋼板の一面側に施され、マスク７３がフォトレジスト全体に付与される。次いで光がマスクに施されて、フォトレジストが露光される。プローブの形状に対応するステンレス鋼板上のパターン化された開放領域又は露光領域を残して、フォトレジストが現像されて洗浄される。このようにして、パターン化されたステンレス鋼板は、電気鋳造のためのマンドレルとして用いられることができる。

電気鋳造の間、マンドレルは適宜の電解質溶液浴内に配置され、フォトレジストで画成された接点の生成又は再生が、マンドレルの露出された（陰極の）部分上への、陽極材料（例えば、ニッケル又はニッケル−コバルト合金）の電着により実行される。次に、電着された材料は、マンドレルの上端に取り付けられたプローブのアレイとして、マンドレルから分離される。その後個々のプローブはアレイから取り除かれ、プローブ・ヘッドへの組み立ての用意がなされる。アセンブリーを形成するプローブの頂部は、各プローブを同一の長さにするために、平面を基準にして保持されながらラッピングされる。

図４〜図６を参照すると、エッチング法又は電気鋳造法のどちらかを使用して製造された、本発明の光画成プローブの形状が示されている。図８を参照すると、先に記述されたように、一般的にプローブ８１に表われる残留応力に帰着する、機械的なスタンプ加工又はその他の加工なしで、本発明の光画成プローブ８１が、所望の構成に製造される。本明細書で使用される「残留応力」とは、塑性変形となって残る応力を意味している。従来技術のプローブは、所望のプローブの断面を形成するために用いられる機械的なスタンプ加工及び機械加工の結果としての残留応力を包含する傾向にある。これらの残留応力は、少なくとも２つの主要な方法で、従来のプローブの機能性を限定するように作用する。第１に残留応力は、ある期間にわたってプローブに印加される、一連の一定のたわみに応じた不均一な抵抗力を、従来のプローブに示させることになる。その結果として、ある期間にわたって日常的に使用される従来のプローブは、ある期間にわたって印加される均一なたわみに対する一定の抵抗力を提供する能力の劣化が生じる傾向がある。第２に、残留応力を含んでいる従来のプローブは、たわみによってより破壊されやすい。対称的に、本発明の光画成プローブ８１は、所望の断面特性を達成するために、機械的なスタンプ加工や機械加工を必要としない、エッチング処理又は電気鋳造処理により形成されている。その結果としてプローブ８１は、機械加工又はスタンプ加工の結果として引き起こされる、いかなる残留応力をも含んでいない。

本明細書で用いられる「降伏強度」とは、ある力が主に直線方向に印加された時に、その力の印加がない、元のたわみのない状態に戻る能力を維持しつつ、プローブをたわませる又は降伏させる特性を意味している。プローブの降伏強度が大きいほど、プローブがその元の形状に戻らない、その降伏点にプローブが達する前に、プローブに及ぼされ得る直線のたわみがより大きくなる。本発明の光画成プローブが、機械的な加工で形成されたプローブと比較して、増大した降伏強度を示すものと、本出願人は予想している。具体的には、従来のプローブが降伏点に達する前に歪まされ得る距離よりも、約２０％大きい直線距離を光画成プローブは歪まされ得ると本出願人は予想している。

さらに、本発明の光画成プローブは、従来の方法で形成されたプローブを上回る改善されたスプリング力の均一性を有することが予想される。本明細書で使用される「スプリング力」とは、ある距離をたわまされたプローブ内部に生成される、反発する抵抗力を意味している。具体的には、あるプローブ・テスト・ヘッドにおける、全ての光画成プローブの間のスプリング力の最大の差異は、同様のプローブ・テスト・ヘッド装置における、全ての従来型プローブの間のスプリング力の最大の差異より、約２０％少ないことが予想される。

図１０を参照すると、エッチングされたプローブ８１は、奥行き１０１７及び幅１０１９を有する。奥行き１０１７は一般的に約０．０７６ｍｍ（３ミル）であり、幅１０１９は一般的に約０．０２５ｍｍ（１ミル）である。電気鋳造されたプローブ８１は、同様の大きさに作製されることができる。（エッチングされたものであろうと電気鋳造されたものであろうと）光画成プローブ８１は、従来のプローブ８３よりかなり細いので、プローブ・ヘッドに組み立てられた場合に、光画成プローブ８１は約０．１０ｍｍ（４ミル）毎に隔てられて組み立てられ得る一方で、従来のプローブ８３は、一般的に約０．２０ｍｍ（８ミル）毎に隔てられている。プローブ・ヘッドに組み立てられた、本発明の光画成プローブの間の中心間の距離は、従来のプローブが必要とする約０．２０ｍｍ（８ミル）と対称的に、０．１０ｍｍ（４ミル）程度の小ささであることができるので、そこでは集積回路ウェハー上の接点間の距離が約０．１０ｍｍ（４ミル）程度に小さい、より小型の集積回路のテストのために、光画成プローブが使用されることができる。

さらに、複数の光画成プローブ８１が、単一の平らな原料１２０１（エッチングの場合）から、又は単一の電気鋳造工程（電気鋳造の場合）から、共通のマスク７３（どちらの場合も）を使用して、それぞれ作製されるので、各々のエッチングされたプローブ８１は、各々の及び１つおきのエッチングされたプローブ８１と、物理特性においてほぼ同様である。

「実施例１」
以下の実施例は、本発明の実施例を実践するために好ましいパラメーターを詳述している。好ましくは、材料の準備、フォト・マスキング、エッチング、化学研磨、メッキ及びこのようにして形成されたプローブの個別化のプロセスを含む、複数のステップが実践される。本明細書で使用される「ＤＩ」とは、脱イオン化を意味する記述子である。さらに、本明細書で使用される用語「ＵＸ ＤＩ」は、超音波で撹拌された脱イオン化水を意味している。

プローブがそれらから形成される材料を用意するために、ＢｅＣｕ１７２００の平らな原料が、一辺が約１００ｍｍ（４インチ）の長さの正方形に切断された。平らな原料は次に、脱イオン化された水１リットル中の、シトラソルブ（コネチカット州ダンベリーのシトラソルブ社製）２０ミリリットル（ＵＸ１５分）で洗浄された。次に、平らな原料の表面が空気を吹き付けて乾燥され、次いで作製されたパッケージが、真空中、３１５．６度Ｃ（６００度Ｆ）で約２時間熱硬化された。

次に、この準備された材料が、フォト・マスキングされた。フォト・マスキングを実行するために、材料が再度脱イオン化された水１リットル中の、シトラソルブ２０ミリリットル（ＵＸ１５分）で洗浄された。次に材料が、２５．４ｍｍ（１インチ）当たり１３．３秒の割合で、浸漬被覆（シプレイＳＰ２０２９−１）された。２１度Ｃで毎秒３５領域で希釈された。材料は次に、９０度Ｃで約３０分加熱乾燥され、相対湿度５０％以上の条件下で室温まで徐冷された。次に、材料の準備された表面が、約１００ミリジュールの強度の波長３６５ナノメートルの紫外光に露出された。次いで、この光に露出された表面は、（マサチューセッツ州ニュートンのシプレイ社によるシプレイ３０３現像液で、２９．４度Ｃ（８５度Ｆ））で約１分３０秒間現像された。最終的に、準備された表面は脱イオン流水で１５分間洗浄され、次に空気の送風で乾燥され、保存された。

次に、カリフォルニア州ハンチントンビーチのマーセコ社による、マーセコＭｏｄ．＃ＣＥＳ−２４を使用してエッチングが実行された。次に、下記のパラメーター設定
−温度設定５３．３度Ｃ（１２８度Ｆ）（実際は５２．８度Ｃ（１２７度Ｆ））
−ポンプ速度（ポンプ＃１−４５％）（ポンプ＃２−７３％）
−コンベヤ（１１％）
−振動（通常）で、
フィブロ−テック高速回路エッチング溶液を使用して、高速回路エッチングが実行された。次に、フォイル・テスト片がキャリアに取り付けられ、エッチング材中を通された。フォイル・テスト片から生成された、結果の部品の限界寸法が測定され、必要であれば調整が行われた。調整が行われた後に、残余のフォイルが３０秒の間隔でエッチング液を通された。

次に、エッチングにより形成されたプローブに、化学研磨／光沢浸漬が施された。プローブは、６２．８〜６５．６度Ｃ（１４５〜１５０度Ｆ）の温度の２リットルビーカー内のＰＮＡエッチング液に撹拌しながら浸漬された。この溶液は、以下の組成を有した。
燐酸 濃度９８％の７６０ミリリットル溶液
硝酸 濃度６９〜７０％の４０ミリリットル溶液
酢酸 濃度６０％の１２００ミリリットル溶液
最初に、材料のテスト片を使用して、エッチング・レートが設定された。次に、プローブ材料が、取り除くために０．００２５ｍｍ（０．０００１インチ）エッチングされた。次に、材料がＵＸ ＤＩ内の高温ＤＩ内で約１５分間、その後脱イオン流水で約２分間洗浄された。最終的に、プローブが乾燥するまで、１００度Ｃのオーブン内で乾燥された。

次に、ロードアイランド州クランストンのテクニック社によるパラメース浸漬パラジウム５％溶液、テクニック社により製造されたＰｄアクチベータ２５％溶液、及びデラウェア州ウィルミントンのデュポン・フルオロ・プロダクト社によるバートレル溶液を使用して、プローブがメッキされた。次にプローブは秤量され、それらの重量が記録された。次に、プローブは約２分間、バートレル溶液中で洗浄された。次に、プローブは脱イオン水で１分間、１０％塩酸で２分間、さらに脱イオン水で２分間洗浄された。次いでプローブは、テクニック社製Ｐｄアクチベータ内に３０秒間浸漬され、また再度脱イオン水で３０秒間洗浄された。次にプローブは、ゆっくりと撹拌されながらテクニック社製浸漬パラジウムに４５秒間浸漬され、脱イオン流水で洗浄されて、乾燥された。次にプローブは、再度秤量され、それらの重量が記録された。

最終的に、プローブは個別化された。好ましくは５個又は６個のプローブである、プローブのサンプルが、１ｍｍから８ｍｍまで１ｍｍずつ増加されながらたわませられた時に各々のプローブ内部に生成される抵抗力のグラム数を測定するためにテストされる。そのようなプローブの１グループでのテスト結果が表１に示されている。このテスト結果は、任意の１つの最初の平らな原料から生成されたプローブの均一性、及び所望の特性への適合度を評価するために使用された。次にプローブはヴァイル（ｖｉｌｅ）に入れられ、先端と軸の寸法が張り付けられた。

このようにして、従来のプローブ製造方法に対して以下の利点を有する、半導体チップのテストに用いられるミニチュア型マイクロ・プローブ又は電気接点の大量生産のための方法が本明細書で提供された。第１に、本発明の方法は、改善されたプローブ間の均一性と寸法上の精度を提供する。ガラスのマスクは、プローブ間の機械的なばらつきを排除し、プローブの幾何形状を決定する。その結果として、プローブの剛性はより均一であり、アレイ全体にわたる均性のとれた接触力を可能にする。

さらに、製造の課程において、プローブに引き起こされる応力がなく、結果的にプローブの強度と耐久性が改善される。従来のスタンプ加工は、残留応力の原因となり、疲労寿命が短くなるといった結果になる。この応力は始終変化することができ、プローブの剛性を変化させる。

本発明は、製造におけるコストの削減とリード・タイムを提供する。多くのプローブが同時に製造され、先端の幾何形状は、後続工程のステップではなく、エッチング・プロセス又は電気鋳造プロセスによって作製されることができる。研磨工程及びメッキ工程も同様に同時に行われる。

本発明のプローブのデザインは、容易に変更することができる。エッチングが使用される場合には、ガラスのマスクを生成するために使用される製作活動を変化させることにより、及び選択される金属の平らな原料の厚みにより、スプリング・レートが制御されることができる。電気鋳造が使用される場合には、ガラスのマスクを生成するために使用される製作活動を変化させることにより、及び電気鋳造の厚みを制御することにより、スプリング・レートが制御されることができる。どちらの場合にも、単に新しいマスクを生成することにより、新しいデザインが作製されることができる。高価で時間を要する再加工の必要性はない。

最後に、本発明の方法により製造された、エッチング又は電気鋳造されるプローブは、必要とされる剛性を達成するためにスウェイジ加工を必要としない。その結果として、このプローブは、相互により高い密度で配置されることができ、より高い密度のアレイを可能にする。

当技術で知られたプローブ・テスト・ヘッドの斜視図である。 当技術で知られたプローブ・テスト・ヘッドの断面斜視図である。 当技術で知られたプローブ・テスト・ヘッドの部分断面図である。 本発明のプローブの正面図である。 本発明のプローブの側面図である。 本発明のプローブの等角図である。 本発明のマスクの写真である。 当技術で知られた標準的なプローブの写真と本発明の光画成プローブの図である。 当技術で知られたプローブの、機械加工の前と後の双方の断面図である。 本発明のプローブの、エッチング後の断面図である。 本発明のプローブの先端の斜視図である。 エッチング前の本発明のマスク、フォトレジスト及び平らな原料の斜視図である。 本発明のプローブ・テスト・ヘッドの部分断面図である。

Claims (10)

1. マスク（７３）として、複数のプローブ（８１）の形状（７２）を画成するステップと、
   第１の金属材料（１２０１）の一面にフォトレジスト（１００１）を施すステップと、
   前記第１の金属材料（１２０１）の前記面上に、前記マスク（７３）を重畳させるステップと、
   前記マスク（７３）を通りぬける光に、前記フォトレジスト（１００１）を曝露するステップと、
   前記フォトレジスト（１００１）を現像するステップと、
   前記第１の金属材料（１２０１）の一部分を露出させるために、前記フォトレジスト（１００１）の一部分を取り除くステップと、
   前記第１の金属材料（１２０１）の前記露出された部分上に、第２の金属材料を電気鋳造するステップと、
   複数のプローブ（８１）を生成するために、前記第２の金属材料を取り除くステップとを含む、複数のマイクロ・プローブを製造する方法。
2. 請求項１に記載の方法に従って製造されたマイクロ・プローブであって、
   ほぼ均一の厚みを有し、複数のエッジにより境界付けられて、一平面内を実質的に直線のある長さで延伸するプローブ・ベース（５００１）と、
   前記プローブ・ベースに接続されたプローブ・シャフト（５００３）であって、前記ほぼ均一の厚みの前記プローブ・シャフト（５００３）が、複数のエッジにより境界付けられ、前記平面内を曲げられた延伸に沿って延伸するプローブ・シャフト（５００３）と、
   前記プローブ・シャフト（５００３）に接続されたプローブ端部（５００５）であって、前記ほぼ均一の厚みの前記プローブ端部（５００５）が、複数のエッジにより境界付けられ、前記平面内を実質的に直線的なある距離を延伸し、前記直線的な距離が前記直線的な長さとほぼ平行であるプローブ端部（５００５）と、
   前記プローブ・ベース（５００１）、前記プローブ・シャフト（５００３）及び前記プローブ端部（５００５）のエッジを含む周縁部の実質的に周囲を走る扇形の切り欠き（１００３）とを含む、マイクロ・プローブ。
3. 第１及び第２の反対向きの平らな表面を含む第１のダイ（４２）であって、前記第１のダイ（４２）がさらに、前記第１及び第２の平らな表面の双方に垂直な方向に、前記第１のダイ（４２）を通って延伸する第１のダイ・ホールのパターンを含む第１のダイと、
   第３及び第４の反対向きの平らな表面を含む第２のダイ（４４）であって、前記第２のダイ（４４）がさらに、第１のダイ・ホールの前記パターンに対応する第２のダイ・ホールのパターンを含み、前記第２のダイ・ホールは前記方向に前記第２のダイ（４４）を通って延伸するものであって、前記第２のダイ・ホールが実質的に均一な方向に前記第１のダイ・ホールからオフセットされるように、前記第３の平らな表面が前記第２の平らな表面と平面で接触するように構成されている第２のダイと、
   複数のプローブ（８１）であって、前記プローブ（８１）の各々の１つが前記第１のダイ・ホールの１つ及び前記第２のダイ・ホールの１つを通って延伸し、前記プローブが電気鋳造により形成されたものと釣り合った仕上げの表面を有する複数のプローブとを含む、プローブ・テスト・ヘッド。
4. 各々の前記複数のプローブ（８１）が、前記複数のプローブ（８１）の他のプローブの各々と比較された場合に、実質的に均一な形状である、請求項３に記載のプローブ・テスト・ヘッド。
5. 前記複数のプローブ（８１）の各々の長さが、０．０５１ｍｍ（０．００２インチ）以内であるか、又は前記複数のプローブ（８１）の他のプローブの各々より短い、請求項３に記載のプローブ・テスト・ヘッド。
6. 前記複数のプローブ（８１）の各々の前記長さが、前記複数のプローブ（８１）の他のプローブの各々の長さの、０．０１３ｍｍ（０．０００５インチ）以内である、請求項５に記載のプローブ・テスト・ヘッド。
7. １つ又は複数のマスク（７３）として、複数のプローブ（８１）の形状を画成するステップと、
   前記１つ又は複数のマスク（７３）を使用して、前記複数のプローブ（８１）を製造するステップと、
   第１のダイ（４２）内の、対応する第１の複数のホールを通して前記複数のプローブ（８１）を配置するステップであって、前記第１のダイ（４２）が第１及び第２の反対向きの平らな表面を含み、前記第１の複数のホールが前記第１及び第２の反対向きの平らな表面の間で、前記第１のダイ（４２）を通って延伸する、配置するステップと、
   第２のダイ（４４）内の、対応する第２の複数のホールを通して前記複数のプローブ（８１）を配置するステップであって、前記第２のダイ（４４）が第３及び第４の反対向きの平らな表面を含み、前記第２の複数のホールが前記第３及び第４の反対向きの平らな表面の間で、前記第２のダイ（４４）を通って延伸する、配置するステップとを含む、プローブ・テスト・ヘッドを製造する方法。
8. 前記１つ又は複数のマスクを使用して、前記複数のプローブ（８１）を製造するための前記ステップが、
   第１の金属材料（１２０１）の一面に、フォトレジスト（１００１）を施すこと、
   前記第１の金属材料（１２０１）の前記面上に、前記１つ又は複数のマスク（７３）を重畳させること、
   前記１つ又は複数のマスク（７３）を通過する光に、前記フォトレジスト（１００１）を曝露すること、
   前記フォトレジスト（１００１）を現像すること、
   前記第１の金属材料（１２０１）の一部分を露出させるために、前記フォトレジスト（１００１）の一部分を取り除くこと、
   前記第１の金属材料（１２０１）の前記露出された部分上に、第２の金属材料を電気鋳造すること、及び
   複数のプローブ（８１）を生成するために、前記第２の金属材料を取り除くことを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記１つ又は複数のマスクを使用して、前記複数のプローブ（８１）を製造するための前記ステップが、
   金属箔の第１と第２の反対向きの面に、フォトレジスト（１００１）を施すこと、
   前記金属箔の第１と第２の反対向きの各々の面上に、前記少なくとも１つのマスク（７３）を重畳させること、
   前記マスク（７３）の各々を通過する光に、前記フォトレジスト（１００１）を曝露すること、
   前記フォトレジスト（１００１）を現像すること、
   前記金属箔の一部分を露出させるために、前記フォトレジスト（１００１）の一部分を取り除くこと、及び
   複数のプローブ（８１）を生成するために、前記露出された部分を取り除く、エッチング液を前記金属箔に施すことを含む、請求項７に記載の方法。
10. 前記複数のプローブ（８１）内の各々のプローブが、
    ほぼ均一の厚みを有し、複数のエッジにより境界付けられて、一平面内を実質的に直線的に延伸するプローブ・ベース（５００１）と、
    前記プローブ・ベース（５００１）に接続されたプローブ・シャフト（５００３）であって、前記ほぼ均一の厚みの前記プローブ・シャフト（５００３）が、複数のエッジにより境界付けられ、前記平面内を曲げられた延伸に沿って延伸するプローブ・シャフト（５００３）と、
    前記プローブ・シャフト（５００３）に接続されたプローブ端部（５００５）であって、前記ほぼ均一の厚みの前記プローブ端部（５００５）が、複数のエッジにより境界付けられ、前記平面内部を実質的に直線的なある距離を延伸し、前記直線的な距離が前記直線的な長さとほぼ平行であるプローブ端部（５００５）と、
    前記プローブ・ベース（５００１）、前記プローブ・シャフト（５００３）及び前記プローブ端部（５００５）のエッジを含む周縁部の実質的に周囲を走る扇形の切り欠き（１００３）とを含む、請求項７に記載の方法。

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