JP2008309534A - コンタクトプローブ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンタクトプローブを接合するための低融点層を簡単に形成することができるコンタクトプローブ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 ２以上の導電層１１を積層することによりコンタクトプローブ１のベース部２を形成し、積層された導電層１１における当該導電層１１が延びる方向に対して交差する端面１１Ａに沿って、導電層１１よりも融点の低い導電材料からなる低融点層１２を形成する。このような低融点層１２は、導電層１１を積層してコンタクトプローブ１を形成する工程中に簡単に形成することができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、コンタクトプローブ及びその製造方法に係り、さらに詳しくは、導電層を積層することにより形成されるコンタクトプローブ及びその製造方法に関する。

シリコンなどで形成されたコンタクト基板上の複数の電極パッドに、それぞれコンタクトプローブを接合することにより、複数のコンタクトプローブを備えたプローブカードを製造する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

この特許文献１に開示されているプローブカードの製造方法では、各電極パッド上にコンタクトプローブよりも融点の低い導電材料からなる低融点層としての半田が形成され、各電極パッド上の半田を加熱により溶融させた後、溶融している半田にコンタクトプローブを接触させることにより、各コンタクトプローブが対応する電極パッドに接合される。
特開２００２−１５８２６４号公報

特許文献１のように、コンタクト基板上の各電極パッド上に形成された半田を溶融させて、各電極パッドに対応するコンタクトプローブを接合する際には、通常、各電極パッド上の半田が一度に加熱溶融され、各コンタクトプローブが一度に接合される。そのため、溶融した隣接する半田同士が接触し、短絡が発生するおそれがあった。特に、近年のプローブカードのように、検査対象物である半導体ウエハにおける電極の高密度化に伴い、それらの電極に接触するコンタクトプローブが高密度で設けられたプローブカードにおいては、隣接する電極パッド間の距離が短いため、上記のような問題が生じやすい。

そこで、コンタクトプローブ側に半田層を形成することにより、各コンタクトプローブを単独で接合可能な構成とすることが考えられるが、コンタクトプローブを形成する工程とは別に、コンタクトプローブに半田層を形成する工程を行わなければならないため、コンタクトプローブの製造工程が複雑化するとともに、微小なコンタクトプローブの接合部分に薄い半田層を別途形成するのは困難である。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、コンタクトプローブを接合するための低融点層を簡単に形成することができるコンタクトプローブ及びその製造方法を提供することを目的とする。

第１の本発明によるコンタクトプローブは、２以上の導電層を積層することにより形成されたコンタクトプローブであって、積層された上記２以上の導電層における当該導電層が延びる方向に対して交差する端面に沿って、上記導電層よりも融点の低い導電材料からなる低融点層が形成されたことを特徴とするコンタクトプローブ。

このような構成によれば、積層された２以上の導電層により形成されるコンタクトプローブにおける当該導電層が延びる方向に対して交差する端面に、コンタクトプローブを接合するための低融点層を形成することができる。このような低融点層は、導電層を積層してコンタクトプローブを形成する工程中に簡単に形成することができる。

第２の本発明によるコンタクトプローブは、導電層及び犠牲層を積層することにより、積層された２以上の上記導電層からなるコンタクトプローブを形成するプローブ形成ステップと、上記プローブ形成ステップの後に上記犠牲層を除去する犠牲層除去ステップとを備え、上記プローブ形成ステップが、上記犠牲層の一部を除去することにより、積層された上記２以上の導電層における当該導電層が延びる方向に対して交差する端面に隣接する空間を形成する空間形成ステップと、上記空間内に上記導電層よりも融点の低い導電材料からなる低融点層を形成する低融点層形成ステップとを有するように構成される。

このような構成によれば、コンタクトプローブを形成する工程中に犠牲層の一部を除去することにより、積層された導電層の端面に隣接する空間を形成し、その空間内に低融点層を形成することができる。これにより、コンタクトプローブを形成する工程中に、コンタクトプローブを接合するための低融点層を簡単に形成することができる。

また、犠牲層の一部を除去する際に、積層された導電層の端面に隣接する空間の大きさを調整し、当該空間内に低融点の導電材料を充填すれば、所望の大きさの低融点層を形成することができる。これにより、低融点層の大きさを容易に調整することができるので、低融点層を適度な大きさとすることにより、当該低融点層を介してコンタクトプローブを接合したときに、隣接するコンタクトプローブの低融点層に接触して短絡が発生するのを防止できる。

本発明によれば、積層された２以上の導電層により形成されるコンタクトプローブにおける当該導電層が延びる方向に対して交差する端面に、コンタクトプローブを接合するための低融点層を形成することにより、導電層を積層してコンタクトプローブを形成する工程中に低融点層を簡単に形成することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるコンタクトプローブ１の一例を示した図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示している。このコンタクトプローブ１は、シリコン（Ｓｉ）などで形成されたコンタクト基板上の電極パッドに根元部が接合され、検査時には、その先端部が検査対象物としての半導体ウエハに接触される。

コンタクト基板には多数の電極パッドが形成され、各電極パッドに対応するコンタクトプローブ１が接合されることにより、コンタクト基板上に多数のコンタクトプローブ１が形成される。コンタクト基板は、テスター装置に接続されたメイン基板に導通しており、当該メイン基板とともにプローブカードを構成している。検査時には、テスター装置と半導体ウエハとの間で各コンタクトプローブ１を介して信号が入出力されることにより、半導体ウエハの電気的特性の検査が行われる。

このコンタクトプローブ１では、コンタクト基板に接合されるベース部２と、半導体ウエハの電極に接触するコンタクト部３と、ベース部２及びコンタクト部３を連結するビーム部４とが、導電材料を積層することにより一体的に形成されている。なお、図１（ｂ）には、コンタクトプローブ１のベース部２の断面が示されている。

図１（ｂ）に示すように、このコンタクトプローブ１は、導電層１１が複数積層されることにより形成されている。この例では、３層の導電層１１が積層されることによりコンタクトプローブ１が形成されているが、このような構成に限らず、２層の導電層１１が積層されることにより、又は、４層以上の導電層１１が積層されることにより、コンタクトプローブが形成されるような構成であってもよい。

各導電層１１は、同一の導電材料で形成されていてもよいし、異なる導電材料で形成されていてもよい。各導電層１１は、ヤング率が１００ＧＰａ以上の弾性の高い金属で形成されていることが好ましい。この例では、各導電層１１は、ニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）からなる同一の導電材料で形成されている。ただし、各導電層１１は、ニッケルコバルトに限らず、パラジウムコバルト（Ｐｄ−Ｃｏ）などのコバルト（Ｃｏ）を含む他の合金で形成されたものであってもよいし、パラジウムニッケル（Ｐｄ−Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、ニッケルタングステン（Ｎｉ−Ｗ）などの他の導電材料で形成されたものであってもよい。

コンタクトプローブ１のベース部２における根元部、すなわちコンタクト基板との接合部には、各導電層１１よりも融点の低い導電材料としての半田からなる低融点層１２が形成されている。この低融点層１２は、ベース部２の根元部側において、当該ベース部２を形成している全ての導電層１１における当該導電層１１が延びる方向に対して直交する端面１１Ａに当接するように、導電層１１の積層方向Ｂに沿って延びている。低融点層１２は、各導電層１１よりも融点の低い導電材料であれば、半田に限らず、例えば錫（Ｓｎ）などの単一の金属材料により形成されたものであってもよいし、錫及び銀（Ａｇ）を含むような複数の金属材料により形成されたものであってもよい。

図２〜図４は、コンタクトプローブ１のベース部２を形成する工程の一例を示した図である。図２（ａ）に示すように、コンタクトプローブ１のベース部２を形成する際には、まず、プローブ形成用の基板１０上に、銅（Ｃｕ）などの導電層１１とは異なる導電材料からなる犠牲層１３が形成される。その後、図２（ｂ）に示すように、犠牲層１３上に感光性有機物質からなるフォトレジストが塗布されることによりレジスト層１４が形成され、そのレジスト層１４の表面が選択的に露光されることにより、レジスト層１４が部分的に除去される。

このようにしてレジスト層１４が除去された部分には、図２（ｂ）に示すように、電気めっきにより１層目の導電層１１が形成され、その後、図２（ｃ）に示すようにレジスト層１４が完全に除去される。レジスト層１４が除去されることにより露出した犠牲層１３及び導電層１１上には、電気めっきにより銅（Ｃｕ）などの導電層１１とは異なる導電材料からなる犠牲層１５が形成され、図２（ｄ）に示すように、導電層１１が露出するまで犠牲層１５の表面が研磨される。このとき、研磨されて露出した導電層１１及び犠牲層１５の表面は、ＲＭＳ（Root Mean Square）値で１μｍ以下の平滑面で形成される。

その後、図３（ａ）に示すように、平滑面とされた導電層１１及び犠牲層１５上にフォトレジストが塗布されることによりレジスト層１６が形成され、そのレジスト層１６の表面が選択的に露光されることにより、導電層１１に対向する部分のレジスト層１６が除去される。レジスト層１６が除去された部分には、図３（ａ）に示すように、電気めっきにより２層目の導電層１１が形成され、その後、図３（ｂ）に示すようにレジスト層１６が完全に除去される。

レジスト層１６が除去されることにより露出した犠牲層１５及び導電層１１上には、図３（ｃ）に示すように、再びフォトレジストが塗布されることによりレジスト層１７が形成され、そのレジスト層１７の表面が選択的に露光されることにより、導電層１１に対向する部分のレジスト層１７が除去される。レジスト層１７が除去された部分には、図３（ｃ）に示すように、電気めっきにより３層目の導電層１１が形成され、これにより積層された３層の導電層１１からなるコンタクトプローブ１のベース部２が形成される。

このようにしてコンタクトプローブ１のベース部２が形成された後、図３（ｄ）に示すようにレジスト層１７が完全に除去され、これにより露出した犠牲層１５及び導電層１１上には、図４（ａ）に示すように、再びフォトレジストが塗布されることによりレジスト層１８が形成される。そして、そのレジスト層１８の表面が選択的に露光されることにより、図４（ａ）に示すように、形成されたベース部２の根元部周辺に対向する部分のレジスト層１８が除去される。

その後、レジスト層１８が除去された部分に露出している犠牲層１５と、その部分の犠牲層１５の下方に対向している犠牲層１３とがエッチングにより除去され、図４（ｂ）に示すように、ベース部２の根元部に隣接する空間１９が形成される。この空間１９は、ベース部２を形成している全ての導電層１１の根元部側の端面１１Ａに隣接している。このようにして形成された空間１９内には、導電層１１よりも融点の低い導電材料からなる低融点層１２が、電気めっきにより形成される。

ここで、図４（ｂ）に示した状態では、導電性を有しない基板１０の表面が空間１９を介して露出している。そのため、この空間１９内に電気めっきにより低融点層１２を形成した場合には、図４（ｃ）に示すように、それぞれ導電材料からなる導電層１１及び犠牲層１３，１５における空間１９に隣接する端面に、導電層１１の積層方向Ｂに沿って低融点層１２が形成されることとなる。その結果、図４（ｃ）に示すように、空間１９内には、導電層１１及び当該導電層１１が積層された部分の犠牲層１３の端面に沿った低融点層１２と、導電層１１が積層されていない部分の犠牲層１３及び当該犠牲層１３上に積層された犠牲層１５の端面に沿った低融点層１２とが、互いに間隔を空けて対向するように分離して形成される。

その後、図４（ｄ）に示すように、３層目の導電層１１が露出するまでレジスト層１８及び低融点層１２の表面が研磨される。このとき、研磨されて露出した導電層１１及び低融点層１２の表面は、ＲＭＳ値で１μｍ以下の平滑面で形成される。このようにして形成された構造物から、レジスト層１８を除去する処理及び犠牲層１３，１５を除去する処理が行われることにより、図１（ｂ）に示したようなコンタクトプローブ１のベース部２を得ることができる。

本実施の形態では、コンタクトプローブ１を形成する工程中に犠牲層１３，１５の一部を除去することにより、積層された導電層１１の端面に隣接する空間１９を形成し、その空間１９内に低融点層１２を形成することができる。これにより、コンタクトプローブ１を形成する工程中に、コンタクトプローブ１を接合するための低融点層１２を簡単に形成することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、導電層１１を積層してコンタクトプローブ１のベース部２を形成する工程において、ベース部２の根元部に隣接する空間１９の一部に低融点層１２を形成する場合について説明した。これに対して、実施の形態２では、ベース部２の根元部に隣接する空間２０全体に低融点層１２が形成されるようになっている点が異なっている。

図５は、本発明の実施の形態２によるコンタクトプローブ１のベース部２を形成する工程を示した図であり、図３（ｄ）の続きを示している。本実施の形態において、図５に示した工程よりも前の工程は、図２及び図３と同様の態様であるので、同様の構成については、図に同一符号を付してその説明を省略することとする。

本実施の形態では、図３（ｄ）に示した状態から、図５（ａ）に示すように、露出した犠牲層１５及び導電層１１上にレジスト層１８を形成し、そのレジスト層１８の表面を選択的に露光する際に、形成しようとしている低融点層１２の大きさに対応する領域にのみ露光し、その領域のレジスト層１８のみを除去するようになっている。

その後、レジスト層１８が除去された部分に露出している犠牲層１５と、その部分の犠牲層１５の下方に対向している犠牲層１３とがエッチングにより除去され、図５（ｂ）に示すように、ベース部２の根元部に隣接する空間２０が形成される。この空間２０は、ベース部２を形成している全ての導電層１１の根元部側の端面１１Ａに隣接している。そして、このようにして形成された空間２０全体に、導電層１１よりも融点の低い導電材料からなる低融点層１２が電気めっきにより形成されることによって、図５（ｃ）に示すように、上記空間２０全体に低融点層１２が充填された状態となる。

その後、図５（ｄ）に示すように、３層目の導電層１１が露出するまでレジスト層１８及び低融点層１２の表面が研磨される。このとき、研磨されて露出した導電層１１及び低融点層１２の表面は、ＲＭＳ値で１μｍ以下の平滑面で形成される。このようにして形成された構造物から、レジスト層１８を除去する処理及び犠牲層１３，１５を除去する処理が行われることにより、図１（ｂ）に示したようなコンタクトプローブ１のベース部２を得ることができる。

本実施の形態では、犠牲層１３，１５の一部を除去する際に、積層された導電層１１の端面１１Ａに隣接する空間２０の大きさを調整し、当該空間２０内に低融点の導電材料を充填することにより、所望の大きさの低融点層１２を形成することができる。これにより、低融点層１２の大きさを容易に調整することができるので、低融点層１２を適度な大きさとすることにより、当該低融点層１２を介してコンタクトプローブ１を接合したときに、隣接するコンタクトプローブ１の低融点層１２に接触して短絡が発生するのを防止できる。

以上の実施の形態では、低融点層１２が、積層された導電層１１における当該導電層１１が延びる方向に対して直交する端面１１Ａに沿って延びるような構成について説明したが、このような構成に限らず、導電層１１における当該導電層１１が延びる方向に対して交差する端面に沿って延びるような構成であれば、上記直交方向に対して交差する端面に沿って延びるような構成であってもよい。

また、以上の実施の形態では、コンタクトプローブ１の根元部側の端面に沿って低融点層１２が形成されるような構成について説明したが、積層された導電層１１における当該導電層１１が延びる方向に対して交差する端面に沿って延びるような構成であれば、コンタクトプローブ１の根元部に限らず、コンタクトプローブ１の根元部以外の端面に沿って延びるような構成であってもよい。

本発明の実施の形態１によるコンタクトプローブの一例を示した図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示している。 コンタクトプローブのベース部を形成する工程の一例を示した図である。 コンタクトプローブのベース部を形成する工程の一例を示した図であり、図２（ｄ）の続きを示している。 コンタクトプローブのベース部を形成する工程の一例を示した図であり、図３（ｄ）の続きを示している。 本発明の実施の形態２によるコンタクトプローブのベース部を形成する工程を示した図であり、図３（ｄ）の続きを示している。

符号の説明

１ コンタクトプローブ
２ ベース部
１１ 導電層
１１Ａ 端面
１２ 低融点層
１３，１５ 犠牲層
１９，２０ 空間

Claims (2)

1. ２以上の導電層を積層することにより形成されたコンタクトプローブであって、
   積層された上記２以上の導電層における当該導電層が延びる方向に対して交差する端面に沿って、上記導電層よりも融点の低い導電材料からなる低融点層が形成されたことを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 導電層及び犠牲層を積層することにより、積層された２以上の上記導電層からなるコンタクトプローブを形成するプローブ形成ステップと、
   上記プローブ形成ステップの後に上記犠牲層を除去する犠牲層除去ステップとを備え、
   上記プローブ形成ステップは、上記犠牲層の一部を除去することにより、積層された上記２以上の導電層における当該導電層が延びる方向に対して交差する端面に隣接する空間を形成する空間形成ステップと、
   上記空間内に上記導電層よりも融点の低い導電材料からなる低融点層を形成する低融点層形成ステップとを有することを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。

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