JP2008151515A - プローブおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基台上にプローブのための金属材料を堆積させた後、プローブに損傷を与えることなく、比較的容易に基台から剥離できるプローブの製造方法を提供する。
【解決手段】基台の犠牲層上にプローブの平面形状に対応した凹所をレジストマスクで形成する。凹所内にプローブ材料を堆積することにより、犠牲層を介して基台上にプローブ材料からなるプローブを形成する。その後、レジストマスクを除去し、さらにエッチング処理により、犠牲層の一部を残して該犠牲層を除去する。このエッチング処理による犠牲層の残存部分の制御のための開口をプローブの板厚方向へ貫通して形成すべく、この開口のための抜き穴部をレジストマスクに形成する。この抜き穴によってプローブに形成される開口の縁部から前記エッチング処理による犠牲層の腐食が促進される。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体集積回路（以下、ＩＣと称する。）のような被検査体の通電試験に用いられるプローブおよびその製造方法に関する。

半導体ウエハ上に作り込まれた多数のＩＣは、一般的に、チップ毎の分離に先立って、仕様書通りに製造されているか否かの通電試験を受ける。この種の通電試験は、プローブ基板と、該プローブ基板に取り付けられた多数のプローブを備えるプローブ組立体を用いて行うことができる（例えば、特許文献１および２参照）。

このようなプローブ組立体のプローブは、特許文献１に記載されているように、シリコンウエハを基台として、その基台上にフォトリソグラフィ技術を利用してプローブの平面形状をレジストマスクで模り、該レジストマスクにより模られた前記基台上の凹所に金属材料を順次堆積して前記プローブを形成した後、プローブを前記基台から取り外すことにより形成される。

ところで、シリコン基台からプローブを取りはずために、エッチング技術が用いられており、このエッチングによるプローブの損傷を防止し、その剥離を容易にするために、基台上には、プローブ材料と異なる例えば銅のような金属材料からなる犠牲層が形成され、該犠牲層上にプローブ材料が堆積される。したがって、例えば、エッチング液を用いたウエットエッチによって前記犠牲層を除去することにより、プローブをシリコン基台から剥離することができる。

しかしながら、犠牲層が完全に除去されるまでプローグがエッチング液に晒されると、プローブ自体もエッチング液により損傷を受ける虞がある。また、多数の微細なプローブが基台上に一括的に形成されることから、エッチングにより微細な多数のプローブがエッチング液中に浮遊すると、それらの取り扱いに困難が生じる。

そのため、エッチング液でプローブ自体に実質的な損傷を与えずしかもシリコン基台とプローブとの間にプローブの剥離が容易でありかつ該プローブをシリコン基台上に保持するに必要な最小限の適量部分の犠牲層を残した状態でエッチング処理を終了することが望ましい。エッチング後に多量の犠牲層が残ると、カッターナイフあるいはへらのような工具を用いてプローブを外力で引き剥がすことになるが、残存する多量の犠牲層でシリコン基台に付着したプローブを引き剥がすには、強い力が必要となるので、そのような処理では、プローブを変形させる虞がある。

このような理由から、プローブを基台から剥離するためのエッチング処理が適正に行われるように、比較的長時間に亘ってエッチング処理を観察し続ける必要があり、製造工程が煩雑化することがあった。そのため、プローブの製造工程の時間の短縮化および簡素化を図り得る新規な製造方法が望まれていた。

特開２０００−１６２２４１号公報 国際公開２００４／１０２２０７号パンフレット

したがって、本発明の目的は、基台上にプローブ材料を堆積させた後、その堆積によって形成されたプローブに損傷を与えることなく、該プローブを比較的容易に基台から剥離できるプローブ製造方法を提供することにある。

本発明は、基台上に形成された犠牲層上に所望のプローブの平面形状に対応した凹所をレジストマスクで形成し、前記犠牲層が露出する前記凹所内にプローブ材料を堆積することにより前記犠牲層を介して前記基台上に前記プローブ材料からなるプローブを形成した後、前記レジストマスクを除去し、さらにエッチング処理により、前記犠牲層の一部を残して該犠牲層を除去し、この残存する前記犠牲層の一部で前記基台上に保持された前記プローブを前記基台上から剥離することを含むプローブの製造方法において、前記エッチング処理による前記犠牲層の残存部分の制御のための開口を前記プローブにその板厚方向へ貫通して形成すべく、前記開口のための抜き穴部を前記レジストマスクに形成し、前記エッチング処理による前記犠牲層の腐食を前記開口の縁部で促進することを特徴とする。

本発明に係るプローブの製造方法では、プローブ材料の堆積領域を形成するレジストマスクに前記開口を形成するための抜き穴部が形成されていることから、前記犠牲層のエッチング処理では、前記犠牲層は、プローブの外縁からエッチング液により腐食を受けることに加えて、前記抜き穴部の縁部からも腐食を受ける。そのため、従来に比較して短時間で犠牲層をエッチング処理によって腐食することができるので、エッチング処理時間の短縮化が可能となる。また、従来に比較してエッチング処理時間が短縮されることから、適正なエッチング処理のための観察作業が軽減され、製造工程が容易になる。

本発明に係るプローブの製造方法では、プローブ基板への取り付け端を有する取付け部と、該取付け部から横方向へ伸びるアーム部と、該アーム部に一体的に設けられ、該アーム部の前記取付け部の前記取付け端が位置する側と反対側に伸長し先端に針先が設けられる針先部とを備える全体に板状のプローブを形成することができる。

この場合、前記レジストマスクにより、前記基台上に前記取付け部、前記アーム部および前記針先部の平面形状に対応する凹所が形成され、該凹所で前記犠牲層上に前記プローブ材料が所定厚さに堆積され、前記エッチング処理時にエッチングを促進する前記開口のための前記抜き穴部は、前記レジストマスクの前記取付け部に対応する部分に形成することができる。

前記開口は前記プローブの前記取付け部にその板厚方向へ貫通して形成され、前記犠牲層は前記エッチング処理で前記抜き穴部の近傍の一部の領域を除く領域で除去され、該犠牲層の前記一部の領域に残存する部分を介して前記基台上に保持された状態で、前記プローブが前記基台から剥離される。

前記アーム部は対をなして設けることができる。

前記抜き穴部の近傍の前記一部の領域に前記犠牲層を部分的に残存させる前記エッチング処理は、前記犠牲層を前記取付け部および前記針先部に対応する両部分に残存させる第１のエッチング処理と、該第１のエッチング処理後に前記針先部に対応する前記部分を除去しかつ前記取付け部に対応する前記部分を前記一部の領域を除いて除去する第２のエッチング処理との２段階エッチング処理で行うことができる。

この場合、前記第１のエッチング処理によって前記犠牲層の前記針先部および前記取付け部に対応する前記両部分で前記プローブが前記基台上に２点支持された状態で、前記プローブ材料に熱処理を施すことができる。この熱処理中、プローブは、相離れた前記針先部および前記取付け部に対応する前記両部分で前記基台上に保持されているので、プローブへの熱処理による反りの導入を抑制することができる。

本発明の製造によれば、前記エッチング処理で前記犠牲層の前記取付け部に対応する部分のエッチングを促進するための開口が前記取付け部に板厚方向に貫通して形成されているプローブを得ることができる。

本発明によれば、前記したように、レジストマスクにより形成される抜き穴の縁部からもエッチングによる犠牲層の腐食が進むので、従来のような長時間のエッチング処理が不要となり、したがってプローブ本体にエッチングによる損傷を与えることなく、従来に比較して小さな引き剥がし力でプローブを基台から引き剥がすことができる。これにより、アーム部に損傷を与えること無く従来に比較して容易にプローブを基台から引き剥がすことができるので、従来に比較して容易にプローブを製造することができる。

本発明に係るプローブの製造方法では、図１に示すように、例えばシリコン基板１０を基台として、該基台上に多数のプローブ１２が一括的に形成される。

図２は、本発明の方法により製造されるプローブの一例を示す。本発明に係るプローブ１２は、全体に平板状を呈する。プローブ１２は、図示しないがプローブ基板に設けられた電極への取付け端１４ａを有する取付け部１４と、該取付け部の下端から横方向に伸びるアーム部１６と、該アーム部の先端から下方へ伸びる針先部１８とを備え、該針先部の先端に針先１８ａが形成されている。

図示の例では、アーム部１６は、取付け部１４と針先部１８との間で互いに平行に伸長する一対のアーム部分１６ａ、１６ａを備える。したがって、両アーム部分１６ａ間にはプローブ１２の板厚方向に貫通する空所２０が形成されているが、これとは別に、さらに、取付け部１４には、プローブ１２の板厚方向に貫通する多数の開口２２（２２ａ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）が形成されている。

開口２２ａ、２２ａは、スリット状の細長い矩形断面形状を有し、取付け部１４の取付け端１４ａの近傍で長手方向を整列させて取付け端１４ａに沿って形成されている。開口２２ｂは、ほぼ正方形の断面形状を有し、各開口２２ａ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃのうち、最も開口面積が広い。この開口２２ｂは、一方の開口２２ａと開口２２ｃとの間で、取付け部１４のほぼ中央部に配置されている。また開口２２ｃは、三角形の断面形状を有し、取付け部１４とアーム部１６との間に形成されている。

これらの開口２２の配置により、各開口２２の縁と取付け部１４の外径縁あるいは空所２０との間隔ｔ（ｔ１〜ｔ７）〜は、前記一方の開口２２ａと開口２２ｂとの間隔Dよりも小さい。各開口２２の平面形状は、適宜選択することができる。

プローブ１２は、前記したように、その取付け端１４ａが前記プローブ基板の前記電極に固着されることにより、図示しないが従来よく知られているように、前記プローブ基板に形成された導電路を経てテスタの対応する回路に接続される。各プローブ１２の針先１８ａは、前記テスタを用いた例えばＩＣ回路のような被検査体の電気検査のために、該被検査体の電極に押圧される。このとき、プローブ１２の針先１８ａは、両アーム部分１６ａ、１６ａの弾性変形により、適正な弾性で以て前記電極に確実に接続される。

本発明に係るプローブ１２の製造工程を図３に沿って説明する。図３（ａ）に示すように、基台として表面がエッチングにより鏡面処理されたシリコン基板１０が用意される。

シリコン基板１０上に例えば銅の犠牲膜を成長するに先立って、銅の成長を促進するために、例えばニッケルのような接着膜３０が例えばスパッタ法により形成される。この接着膜３０上に、銅が例えばスパッタ法により好適に堆積され、犠牲膜３２が形成される（図３（ｂ））。

犠牲膜３２上に感光材料からなるフォトレジスト材料が例えばスピンコート法により均一な厚さに塗布され、これによりフォトレジスト層３４が形成される。このフォトレジスト層３４は、図１に示したプローブ１２の平面形状を有するパターンマスク（図示せず）を用いて選択露光を受け、その後、現像される（図３（ｃ））。これによりシリコン基板１０上には、プローブ１２の平面形状に対応した平面形状を有する凹所３６ａを備えたレジストマスク３６が形成される。このレジストマスク３６は、その凹所３６ａの底面に犠牲膜３２を露出させる。

レジストマスク３６の平面形状が図４に示されている。図２との比較から明らかなように、レジストマスク３６には、凹所３６ａ内に抜き穴部３８（３８ａ〜３８ｃ）および４０が形成されている。抜き穴部４０は、アーム部分１６ａ、１６ａ間の空所２０を形成するためのものであり、該空所に対応する。他方、抜き穴部３８（３８ａ〜３８ｃ）は、本発明に特有のものであり、抜き穴部３８ａ、３８ａはプローブ１２の開口２２ａ、２２ａに対応し、抜き穴部３８ｂおよび抜き穴部３８ｃは、プローブ１２の開口２２ｂおよび開口２２ｃにそれぞれ対応する。

レジストマスク３６の凹所３６ａ内には、例えばニッケル、ニッケル燐合金、ロジウム、タングステンのような従来よく知られたプローブ金属材料が例えば電気メッキ法により堆積される。この凹所３６ａ内へのプローブ金属材料の堆積により、シリコン基板１０の犠牲膜３２上には、図３に示したプローブ１２が犠牲膜３２に固着して形成される。

犠牲膜３２上にプローブ１２を形成した後、レジストマスク３６が除去される（図３（ｄ））。このレジストマスク３６の除去後、プローブ１２をシリコン基板１０上から取り外すために、プローブ１２から露出する犠牲膜３２を除去すべく、エッチング液を用いたウエットエッチング処理が施される。このウエットエッチング処理により、図３（ｅ）に示されているように、まず、犠牲膜３２のプローブ１２から露出する部分がその縁部より浸食を受ける。

引き続くエッチング処理により、図３（ｆ）に示すように、犠牲膜３２の浸食は、プローブ１２の縁部からその中央部へ向けて進行する。

この犠牲膜３２の浸食によって、犠牲膜３２が図２に符号１４ｂおよび符号１８ｂで示す領域に対応する部分を除く領域で浸食を受け、したがって符号１４ｂおよび１８ｂに対応する部分が残った時点で、エッチング処理が中断される。

このエッチング処理の中断により、犠牲膜３２は符号１４ｂおよび１８ｂに対応した部分で残されることから、この２箇所で犠牲膜３２の残存部分によりプローブ１２はシリコン基板１０上に保持される。符号１４ｂで示す部分は取付け部１４のほぼ中央部に位置し、符号１８ｂに示す部分は針先１８ａの近傍に位置し、符号１４ｂで示す部分から比較的離れた位置にある。

この相離れた２箇所（１４ｂ、１８ｂ）に対応する２点で犠牲膜３２の残存する部分によりシリコン基板１０上に支持された状態で、プローブ１２は熱処理を受ける。

この熱処理により、プローブ１２の強度が高められると共に、その加熱によってプローブ１２に反り返り力が導入される。しかしながら、前記したように、プローブ１２は、相離れた２点で犠牲膜３２の残存部分によりシリコン基板１０に支持されていることから、この変形が抑制される。したがって、熱処理によるシリコン基板１０の反り返りを伴う変形が適正に防止される。

前記した熱処理後、前記エッチング処理が再開される。このエッチング処理の再開すなわち第２のエッチング処理により、符号１８ｂで示す領域に残っていた犠牲膜３２の残存部分は完全に除去される。

その結果、プローブ１２は、シリコン基板１０上に、符号１４ｂで示す領域に残りかつさらに浸食を受けた犠牲膜３２の残存部分３２ａ（図５参照）でのみ、保持される。

図５は、その一例を模式的に示す断面図である。最終的に、例えば犠牲膜３２の単一の残存部分３２ａからプローブ１２の外縁までの距離が１００μｍ、隣接する開口２２ｂの縁部からの距離が７０μｍになった時点で、第２のエッチング処理が終了された。

本発明に係る前記方法では、開口２２ｂの縁部からも犠牲膜３２の浸食が進行する。これに対し、開口２２ｂが設けられていない場合には、犠牲膜３２は開口２２ｂの縁部から犠牲膜３２の残存する部分へ向けてエッチングを受けることがない。そのため、本願発明におけるように、早期に開口２２ｂの縁部から犠牲膜３２の浸食が開始されることはない。また、その他の開口２２（２２ａ、２２ａ２２ｃ）も開口２２ｂと同様に、犠牲膜３２の浸食を促進する。

したがって、従来よりも短時間のエッチング処理で、犠牲膜３２の不要部分を除去し、プローブ１２の剥離に適正な残存部分３２ａを残すことができる。そのため、残存部分３２ａを介してシリコン基板１０に保持されたプローブ１２をたとえカッターナイフやへらやを用いて剥離しようとしても、大きな外力を必要とすることはなく、プローブ１２に変形や損傷を与えることなく、シリコン基板１０から剥離することができる。

図５に示す例では、プローブ材料は、８ないし１０重量％の燐を含むニッケル燐合金であり、約４３μｍの厚さに堆積された。犠牲膜の厚さは約０．３μｍであった。エッチング液は、主成分を塩化テトラアミン銅とするメルテックス株式会社から商品名「エープロセス」として販売されているエッチング液であり、これが希釈せずに用いられ、その液温は約５０℃であった。そのときの残存した部分３２ａの外径寸法D1は、約５０μｍであり、また第１および第２のエッチング処理の合計時間は約２０分であった。

前記した例では、第１および第２のエッチング処理間に熱処理を行う例を示したが、熱処理を不要とすることができる。この場合、犠牲膜３２は適正な残存部分３２ａが残るまで、単一のエッチング処理を受ける。

本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。

本発明に係るプローブの基台からの取り外し工程を示す斜視図である。 本発明に係るプローブの一例を示す平面図である。 本発明に係るプローブの製造手順を示す工程図である。 図２に示したプローブを得るためのレジストマスクを示す平面図である。 エッチング処理により残存する犠牲層の一例を概略的に示す断面図である。

符号の説明

１０ 基台（シリコン基板）
１２ プローブ
１４ 取付け部
１６ アーム部
１６ａ アーム部分
１８ 針先部
２２（２２ａ〜２２ｃ） 開口
３２ 犠牲膜
３２ａ 犠牲膜の残存部分
３４ フォトレジスト層
３６ レジストマスク
３８（３８ａ〜３８ｃ）抜き穴部

Claims (8)

1. 基台上に形成された犠牲層上に所望のプローブの平面形状に対応した凹所をレジストマスクで形成し、前記犠牲層が露出する前記凹所内にプローブ材料を堆積することにより前記犠牲層を介して前記基台上に前記プローブ材料からなるプローブを形成した後、前記レジストマスクを除去し、さらにエッチング処理により、前記犠牲層の一部を残して該犠牲層を除去し、この残存する前記犠牲層の一部で前記基台上に保持された前記プローブを前記基台上から剥離することを含むプローブの製造方法において、
   前記エッチング処理による前記犠牲層の残存部分の制御のための開口を前記プローブにその板厚方向へ貫通して形成すべく、前記レジストマスクに前記開口のための抜き穴部を形成し、前記エッチング処理による前記犠牲層の腐食を前記開口の縁部で促進することを特徴とする、プローブの製造方法。
2. 前記プローブは、プローブ基板への取り付け端を有する取付け部と、該取付け部から横方向へ伸びるアーム部と、該アーム部に一体的に設けられ、該アーム部の前記取付け部の前記取付け端が位置する側と反対側に伸長し先端に針先が設けられる針先部とを備える全体に板状のプローブである、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記レジストマスクにより、前記基台上に前記取付け部、前記アーム部および前記針先部の平面形状に対応する凹所が形成され、該凹所で前記犠牲層上に前記プローブ材料が所定厚さに堆積され、前記エッチング処理時にエッチングを促進する前記開口のための前記抜き穴部は、前記レジストマスクの前記取付け部に対応する部分に形成される、請求項２に記載のプローブ製造方法。
4. 前記開口は前記プローブの前記取付け部にその板厚方向へ貫通して形成され、前記犠牲層は前記エッチング処理で前記抜き穴部の近傍の一部の領域を除く領域で除去され、該犠牲層の前記一部の領域に残存する部分を介して前記基台上に保持された状態で、前記プローブが前記基台から剥離されることを特徴とする、請求項２に記載の製造方法。
5. 前記アーム部は対をなして設けられている、請求項２に記載の製造方法。
6. 前記抜き穴部の近傍の前記一部の領域に前記犠牲層を部分的に残存させる前記エッチング処理は、前記犠牲層を前記取付け部および前記針先部に対応する両部分に残存させる第１のエッチング処理と、該第１のエッチング処理後に前記針先部に対応する前記部分を除去しかつ前記取付け部に対応する前記部分を前記一部の領域を除いて除去する第２のエッチング処理との２段階エッチング処理である、請求項３に記載の製造方法。
7. 前記第１のエッチング処理によって前記犠牲層の前記針先部および前記取付け部に対応する前記両部分で前記プローブが前記基台上に２点支持された状態で、前記プローブ材料に熱処理が施される、請求項６に記載の製造方法。
8. 請求項２に記載の方法により製造されるプローブであって前記取付け部には、前記エッチング処理で前記犠牲層の前記取付け部に対応する部分のエッチングを促進するための開口が板厚方向に貫通して形成されている、プローブ。

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