JP2009270938A - 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から検査対象物への電流印加時に、コンタクトプローブが高温になるのを抑制できながら、コンタクトプローブ表面の電解腐食を防止する。
【解決手段】コンタクトプローブ１を導電性の第１金属で形成される外層１１と、この第１金属とは異なる導電性の第２金属で形成され、外層１１によって覆われた露出しない内層１４とをそれぞれ厚み方向に積層して形成する。内層１４と外層１１とを異なる金属で形成しても、内層１４は、外層１１で完全に覆われて外部に露出しなくなるので、コンタクトプローブ１は電解腐食が生じなくなる。特に、内層１４は第１金属よりも電気抵抗が小さい金属で構成するとよい。
【選択図】 図３

Description

本発明は、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、コンタクトプローブから検査対象物への電流印加時に、コンタクトプローブが高温化することなく、コンタクトプローブの劣化を抑えることができるコンタクトプローブ及びその製造方法に関する。

検査対象物の電極と導通されるコンタクト部を有するコンタクトプローブにおいて、上記コンタクト部の先端部に、このコンタクト部を形成する導電性材料よりも高硬度の導電性材料で形成したチップ状の部材を埋め込んでコンタクトプローブを構成したものが提案されている（例えば、特許文献１）。このチップ状部材は、フォトリソグラフィ技術と電気めっき技術を用いて、上記コンタクト部の先端部に埋め込まれている。この特許文献１に開示されているコンタクトプローブは、上記コンタクト部の先端部に埋め込まれた上記チップ状部材を検査対象物に接触させることにより、摩耗を抑制するようになっている。

しかしながら、上記チップ状部材は、上記コンタクト部の先端部に埋め込まれていることから、検査対象物と接触する部分が少ない割に体積が大きくなってしまう。コンタクト部を形成する導電性材料よりも高硬度の導電性材料で形成される上記チップ状部材は、通常、コンタクト部を形成している材料よりも高価な材料を用いて形成される。従って、体積の大きいチップ状部材を用いると、製造コストが高くなってしまう。

そこで、製造コストを低減するために、本出願人は、検査対象物と接触する部分に用いる高硬度の材料をできるだけ少なくできるコンタクトプローブを提案した（特願２００７‐１５５８３３）。このコンタクトプローブは、フォトリソグラフィ技術と電気めっき技術を用いて、２つの外層及びこれらの外層間に挟まれた少なくとも１つの内層を含む３層以上の導電層が積層されることにより形成される。しかも、その内層は、上記２つの外層の各端面（検査対象物の電極と対向する面）から突出した突出部を有する芯部と、この芯部の突出部の一部を覆うように形成される薄膜の金属層からなる接触部とを有するように形成されている。この接触部は、上記突出部における検査対象物と接触する角部を覆うように、即ち、上記突出部の先端の端面と上記芯部の下側の主面とを覆うように、断面Ｌ字状に形成されている。さらに、この接触部は、上記芯部を形成する導電性材料よりも高硬度の導電性材料を用いて形成されている。

そして、上記芯部と上記接触部とは、一方の上記外層と対向する面において、上記芯部と上記接触部とが同一平面となるように、この接触部を上記芯部に埋め込んだ状態となるように形成している。このように構成することにより、この接触部は、その一部（根元側）が一方の外層と芯部で挟まれた状態になる。このような接触部を有するコンタクトプローブを形成することにより、この接触部を形成する材料をできるだけ少なくできながら、接触部の強度を強くできる。

さらに、上記内層は上記外層よりも導電率が大きい導電性材料で形成されている。コンタクトプローブは、高電流を流す場合、溶断破壊や変形を起こす虞がある。特に、電源に用いるコンタクトプローブは、瞬間的な高電流負荷が掛かる場合があり、溶断破壊や変形が起こり易い。そこで、このように上記外層と上記内層とを形成することにより、コンタクトプローブから検査対象物への電流印加時に、コンタクトプローブの温度が上昇して劣化するのを抑えるようにしている。
特開２００６−３３７０８０号公報

しかしながら、本出願人が提案した上記コンタクトプローブは、金属で形成されているために、露出した表面は酸化還元反応により腐食し易い。また、上記コンタクトプローブは、２つの上記外層及びこれらの外層間に挟まれた少なくとも１つの上記内層が順次積層されることにより形成されるため、これら内層と外層の端面は外部に露出した状態になる。しかも、上記内層と上記外層とは、異なる金属で形成されているため、異種金属が接触した状態になっている。

このように異種の金属が接合されると電池反応が起こって上記内層または外層の露出面に電解腐食が生じてしまい、さらに腐食が加速してしまう問題がある。即ち、種類の異なる金属を接合すると、両者の金属は電極電位が異なるため、イオン化傾向の大きい金属と小さい金属との間に電位差を生じ電池が形成される。その結果、この接合部分に電流が流れると露出面に腐食が生じてしまう。

本発明は、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から検査対象物への電流印加時に、コンタクトプローブが高温になるのを抑制できながら、コンタクトプローブ表面の電解腐食を防止できるコンタクトプローブおよ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、導電性の第１金属で形成される外層と、この第１金属とは異なる導電性の第２金属で形成され、上記外層によって覆われた露出しない内層とをそれぞれ厚み方向に積層して形成するように構成される。

このような構成によれば、上記内層と上記外層とを異なる金属で形成しても、上記内層は、上記外層で完全に覆われて外部に露出しなくなるので、コンタクトプローブは電解腐食が生じなくなる。

第２の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、上記第２金属は、上記第１金属よりも電気抵抗が小さい金属で構成される。このような構成により、電気抵抗の小さい上記内層を電流が主に流れることになり、コンタクトプローブの発熱を抑えることができ、コンタクトプローブの溶断破壊や変形を防止することができる。

第３の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、上記第２金属は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）のうち、少なくとも１つを含む導電性材料で構成される。このような構成によれば、上記内層を導電率が大きい材料で形成するので、コンタクトプローブの発熱を抑えることができる。

第４の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、上記外層及び上記内層により形成されるとともに、片持ち梁構造を有するビーム部及び当該ビーム部の自由端付近から検査対象物に向かって突出させたコンタクト部を有するプローブ本体と、上記コンタクト部の先端部に形成される接触部とを備え、上記外層は、下側に積層される第１外層と、上側に積層される第２外層とを有し、上記接触部は、上記外層よりも高硬度の導電性材料からなり、上記コンタクト部における上記第１外層と上記第２外層との間に一部が挟まれた状態で上記外層の端面から突出するように厚み方向に積層形成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の上記コンタクト部の先端部に高硬度の上記接触部を形成して、この接触部を検査対象物と接触させるので、コンタクト部の耐磨耗性を向上できる。しかも、上記接触部は、コンタクト部を形成する上記第１外層と上記第２外層で根元部分が挟まれた状態にできるので、上記接触部のコンタクト部に対する接合強度も強くできる。

第５の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、上記外層及び上記内層により形成されるとともに、片持ち梁構造を有するビーム部及び当該ビーム部の自由端付近から検査対象物に向かって突出させたコンタクト部を有するプローブ本体と、上記コンタクト部の先端部に形成される接触部とを備え、上記コンタクト部は、上記外層の一部を上記検査対象物に向けて突出させて形成された突出部を有し、上記接触部は、上記外層よりも高硬度の導電性材料からなり、上記突出部の一方の主面と先端面とを覆うように形成される薄いコンタクト膜で構成される。

このような構成によれば、コンタクトプローブの上記コンタクト部の先端部を高硬度の上記接触部で覆い、この接触部を検査対象物と接触させるので、コンタクト部の耐磨耗性を向上できる。しかも、上記接触部は、上記突出部の一方の主面と先端面とを覆うように形成される薄いコンタクト膜で構成されるので、上記接触部を形成するための高硬度材料の使用量をできるだけ少なくできる。

第６の本発明によるコンタクトプローブの製造方法は、片持ち梁構造を有するビーム部と、当該ビーム部の自由端付近から検査対象物に向かって突出させたコンタクト部とを有するプローブ本体と、上記コンタクト部の先端部に形成される接触部とを備えるコンタクトプローブの製造方法であって、基板上に、導電性の第１金属を厚み方向に積層して上記プローブ本体の第１の外層を形成する第１外層形成ステップと、上記第１外層上に、上記第１金属よりも高硬度の導電性材料を厚み方向に積層して上記接触部となる接触部形成層を形成する接触部形成層形成ステップと、上記第１外層上に、上記第１金属とは異なる導電性の第２金属を厚み方向に積層して上記プローブ本体の内層を形成する内層形成ステップと、上記第１外層、上記内層及び上記接触部形成層の一部の上に、上記内層が露出しないように上記第１金属を厚み方向に積層して上記プローブ本体の第２の外層を形成する第２外層形成ステップとを備えるようにしている。

このような製造工程により、上記内層を上記外層で完全に覆って外部に露出しないように形成することができるので、発熱を抑えて、溶断破壊や変形を防止することができながら、電解腐食も防止できる。さらに、高硬度の導電性材料で上記接触部を形成してコンタクトプローブの検査対象物に対する耐磨耗性を向上できる。

本発明によるコンタクトプローブによれば、上記内層と上記外層とを異なる金属で形成することにより、上記内層を電流が流れ易い部分とすることができ、しかも、この内層を上記外層で覆って外部に露出しないようにしているので、発熱を抑えて、溶断破壊や変形を防止することができながら、電解腐食も防止できる。

実施の形態１.
以下、本発明にかかるコンタクトプローブの実施の形態１について図面に基づいて説明する。

［プローブ装置］
図１は、本発明の実施の形態によるプローブカード１１０を含むプローブ装置１００の概略構成の一例を示した図であり、プローブ装置１００内部の様子が示されている。このプローブ装置１００は、プローブカード１１０と、検査対象物１０２が載置される可動ステージ１０３と、可動ステージ１０３を昇降させる駆動装置１０４と、可動ステージ１０３及び駆動装置１０４が収容される筐体１０５により構成される。

検査対象物１０２は、半導体ウエハなどの半導体装置からなり、複数の電子回路（図示せず）が形成されている。可動ステージ１０３は、水平な載置面を有する載置台であり、駆動装置１０４の駆動により、検査対象物１０２を載置面上に載置させた状態で鉛直方向に上昇又は下降するようになっている。筐体１０５は、上部中央部に開口部が形成されており、この開口部を封鎖するように、プローブカード１１０が取り付けられる。また、可動ステージ１０３は、この開口部の下方に配置される。

［プローブカード］
図２（ａ）及び（ｂ）は、図１のプローブ装置１００におけるプローブカード１１０の構成例を示した図であり、図中の（ａ）は、検査対象物１０２側(図１の下方側)から見た平面図であり、図中の（ｂ）は、側面図である。

プローブカード１１０は、筐体１０５の開口部に取り付けられるメイン基板１０６と、メイン基板１０６に保持される矩形状のプローブ基板１０７と、プローブ基板１０７上に固着された複数のコンタクトプローブ１とを備える。

メイン基板１０６は、円板状のプリント基板であり、テスター装置との間で信号入出力を行うための外部端子１６１を有している。例えば、ガラスエポキシを主成分とする多層プリント回路基板がメイン基板１０６として用いられる。このメイン基板１０６は、その周辺部が筐体１０５の開口部の周縁で保持されて水平に支持される。

プローブ基板１０７は、メイン基板１０６の下方に配置され、メイン基板１０６に支持される。さらに、プローブ基板１０７は、連結部材１０８に電気的に接続され、この連結部材１０８をメイン基板１０６のコネクタ１６２に接続するようになっている。このプローブ基板１０７は、メイン基板１０６よりも小さい矩形をしており、基板上に配線パターンが形成されている。配線パターンは、電源供給線、グランド線及び信号線の各配線パターンで形成されている。なお、検査対象物１０２がシリコンウエハからなる場合には、シリコンなどの単結晶基板でプローブ基板１０７を構成することが好ましい。このように、プローブ基板１０７をシリコン基板で構成することにより、プローブ基板１０７及び検査対象物１０２の熱膨張率を一致させることができる。

連結部材１０８は、メイン基板１０６及びプローブ基板１０７を連結し、導電線としてメイン基板１０６及びプローブ基板１０７を導通させている。ここでは、ポリイミドを主成分とする可撓性を有するフィルム上に配線パターンが印刷されたフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）が連結部材１０８として用いられている。このフレキシブル基板は、その一端がプローブ基板１０７の周辺部に固着され、他端は着脱可能なコネクタ１６２を介してメイン基板１０６に連結されている。

本実施形態では、プローブ基板１０７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、プローブ基板１０７上に多数のコンタクトプローブ１が形成される。プローブ基板１０７は、上記したように、連結部材１０８を介してテスター装置に接続されたメイン基板１０６に導通しており、当該メイン基板１０６とともにプローブカードを構成する。検査時には、駆動装置１０４によって可動ステージ１０３を上昇させて、半導体ウエハにコンタクトプローブ１を接触させることにより、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て、半導体ウエハの電気的特性の検査が行われるようになっている。

［コンタクトプローブ］
コンタクトプローブ１は、検査対象物１０２上に形成された微細な電極パッド１２１に対し、弾性的に当接させるプローブ（探針）である。各コンタクトプローブ１は、プローブ基板１０７における一方の主面上に整列配置されて固着されている。各コンタクトプローブ１は、プローブ基板１０７の主面が鉛直方向下側に向けて配置されることにより、可動ステージ１０３に配置された検査対象物１０２と対向するようになっている。

図３は、本発明の実施の形態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）はコンタクトプローブ１の斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるコンタクト部４の一方の主面から見た斜視図、（ｃ）は（ａ）におけるコンタクト部４の断面図を示している。

このコンタクトプローブ１は、プローブ基板１０７上の電極パッドに接合されるベース部２、このベース部２を固定端として片持ち梁構造を構成するビーム部３、そして、このビーム部３の自由端付近で、検査対象物１０２に向かって突出するコンタクト部４からなるプローブ本体１０と、このコンタクト部４の先端部の一部を覆う接触部５とから構成される。

プローブ本体１０のベース部２は、シリコン（Ｓｉ）などで形成されたプローブ基板１０７上の電極パッドに接合される接合部２１を備える。さらに、この接合部２１におけるプローブ基板１０７と対向する側面に隣接させてバンプ部６が形成されている。このバンプ部６は、プローブ本体１０を形成する導電性材料よりも融点の低い金属材料、例えば、はんだや金で形成されている。

プローブ本体１０のコンタクト部４は、図３（ａ）に示すように、片持ち梁構造のビーム部３の自由端から、半導体ウエハに向かって突出する軸状に構成されている。さらに、このコンタクト部４の先端部は、図３の（ｂ），（ｃ）に示すように、側面にテーパーを有する先細り状の突起が形成されている。

プローブ本体１０は板状に形成され、厚み方向に導電性材料を積層して形成されている。具体的には、プローブ本体１０は、図３の（ｃ）で示すように、積層方向下層側から、第１外層１１、第２外層１２、第３外層１３、そして、これら各外層で囲まれる内層１４と、この第１外層１１と第２外層１２との間に挟まれた状態で積層される接触部形成層１５によって構成されている。本実施形態では、内層１４は、図３の（ａ）の点線で示すように、ベース部２からビーム部の固定端側部分と、ビーム部の自由端部からコンタクト部４の軸方向の途中までの２箇所に形成されている。

また、本実施形態では、図３の（ｂ），（ｃ）に示すように、コンタクト部４の先端部における第２外層１２の一部を第１外層１１及び第３外層１３の端面から上記検査対象物に向けて突出させて突出部１２ａを形成している。この突出部１２ａは、先端面とテーパーの側面とを有する先細り状をしている。

接触部５を構成する接触部形成層１５は、図３の（ｂ），（ｃ）に示すように、断面がＬ字状をしている。接触部形成層１５は、上記突出部１２ａにおける第１外層１１と対向する主面と先端面とを覆うように薄膜の金属層で形成され、突出部１２ａを除き、第１外層１１と第２外層１２とで囲まれた状態になっている。そして、接触部形成層１５によって構成される接触部５は、その先端面を検査対象物である半導体ウエハの電極に接触させるようになっている。

本実施形態では、第１外層１１、第２外層１２及び第３外層１３は、全て同じ導電性材料で形成されている。プローブ本体１０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。本実施形態では、ニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）からなる同一の導電性材料で形成されている。ただし、各外層１１〜１３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）などのニッケル系合金でもよいし、タングステン（Ｗ）、ニッケルタングステン（Ｎｉ−Ｗ）などの他の導電性材料で形成されたものであってもよい。

内層１４は、第１外層１１、第２外層１２及び第３外層１３とは異なる導電性材料であって、各外層１１〜１３の導電性材料よりも電気抵抗が小さい金属で形成する。例えば、内層１４は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）を含む体積抵抗率が２×１０^−６Ω・ｃｍ以下の導電性材料で形成する。このように、内層１４を形成する導電性材料は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）のうち、少なくとも１つを含む導電性材料とすることが好ましい。

接触部形成層１５は、プローブ本体１０を形成する導電性材料よりも高硬度の導電性材料を用いて形成されている。例えば、接触部形成層１５は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）の各元素のうち少なくとも１種類の元素を含む導電性材料により形成されている。

本実施形態では、半導体ウエハの検査時には、コンタクトプローブ１のコンタクト部４と半導体ウエハとが、コンタクト部４の軸方向に相対移動することにより、接触部５が、半導体ウエハの電極に当接するようなっている。

［コンタクトプローブの製造プロセス］
図４〜図８は、図３に示したコンタクトプローブ１の製造プロセスの一例を示した工程図である。コンタクトプローブ１は、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて作製される。ＭＥＭＳ技術とは、フォトリソグラフィ技術及び犠牲層エッチング技術を利用して、微細な立体的構造物を作成する技術である。フォトリソグラフィ技術は、半導体製造プロセスなどで利用される感光レジストを用いた微細パターンの加工技術である。また、犠牲層エッチング技術は、犠牲層と呼ばれる下層を形成し、その上に構造物を構成する層をさらに形成した後、上記犠牲層のみをエッチングして立体的な構造物を作製する技術である。

このような犠牲層を含む各層の形成処理には、周知のめっき技術を利用することができる。例えば、陰極としての基板と、陽極としての金属片とを電解液中に浸し、両電極間に電圧を印加することにより、電解液中の金属イオンを基板表面に付着させることができる。このような処理は電気めっき処理と呼ばれている。このようなめっき処理は、基板を電解液に浸すウエットプロセスであるため、めっき処理後は乾燥処理が行われる。また、乾燥後には、研磨処理などによって積層面を平坦化させる平坦化処理が必要に応じて行われる。

図４〜図８の各工程図は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図が示されている。まず、図４（ａ）に示すように、コンタクトプローブ１を形成する際には、まず、プローブ形成用の基板７１上に、プローブ本体１０、接触部５、そしてバンプ部６を形成する導電性材料とは異なる材料、例えば、銅（Ｃｕ）などで第１犠牲層７２を形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、第１犠牲層７２上に感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布して第１レジスト層８１を形成する。その後、この第１レジスト層８１の表面を選択的に露光することにより、第１レジスト層８１を部分的に除去する。

このようにして第１レジスト層８１が除去された部分に、図４（ｃ）に示すように、電気めっきによりプローブ本体１０となる第１外層１１が、この板状プローブ本体１０の厚み方向に積層形成される。図４（ｃ）では、右側の第１外層１１によりコンタクト部４が形成され始め、左側の第１外層１１によりベース部２が形成され始めた状態を示している。本実施形態では、ビーム部３も同時に積層形成されるが、図では省略している。

その後、図４（ｄ）に示すように、第１レジスト層８１を完全に除去する。この第１レジスト層８１を除去することにより第１犠牲層７２と第１外層１１とが露出した状態になる。

そして、図４（ｅ）に示すように、第１レジスト層８１が除去されることにより露出した第１犠牲層７２及び第１外層１１上に、電気めっきにより銅（Ｃｕ）などの第１外層１１とは異なる導電性材料からなる第２犠牲層７３が形成される。そして、図４（ｅ）に示すように、第１外層１１が露出するまで第２犠牲層７３の表面が研磨される。このとき、研磨されて露出した第１外層１１及び第２犠牲層７３の表面は、ＲＭＳ（Root Mean Square）値で１μｍ以下の平滑面で形成される。

そして、図５（ａ）に示すように、平滑面とされた第１外層１１及び第２犠牲層７３上に、感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布して第２レジスト層８２を形成する。その後、この第２レジスト層８２の表面を選択的に露光することにより、第２レジスト層８２を部分的に除去する。

その後、図５（ｂ）に示すように、第２レジスト層８２が除去された部分には、電気めっきにより第３犠牲層７４が形成される。その後、図５（ｃ）に示すように第２レジスト層８２が完全に除去されることにより、第３犠牲層７４からなる台座が形成される。

第２レジスト層８２が除去されることにより露出した第１外層１１、第２犠牲層７３及び第３犠牲層７４上には、図５（ｄ）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第３レジスト層８３が形成され、その第３レジスト層８３の表面が選択的に露光されることにより、第３レジスト層８３の一部が除去される。この例では、図５（ｄ）に示すように、第３犠牲層７４は、第１外層１１側の端部が露出し、第１外層１１は、第３犠牲層７４側の端部が露出し、第１外層１１と第３犠牲層７４の間の第２犠牲層７３が露出される。そして、第３レジスト層８３が除去された部分には、図５（ｅ）に示すように、電気めっきにより接触部５を構成する接触部形成層１５が形成される。

このようにして形成された接触部形成層１５は、第１外層１１、第２犠牲層７３そして第３犠牲層７４の上面に形成された薄膜で構成され、第２犠牲層７３と第３犠牲層７４によって形成される段部により屈曲形状を有している。その後、図６（ａ）に示すように第３レジスト層８３が完全に除去され、これにより露出した第１外層１１、第２犠牲層７３、第３犠牲層７４及び接触部形成層１５上に、図６（ｂ）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第４レジスト層８４が形成される。そして、その第４レジスト層８４の表面が選択的に露光されることにより、図６（ｂ）に示すように、第１外層１１に対向する部分の第４レジスト層８４が除去される。

第４レジスト層８４が除去されることにより露出した第１外層１１上には、図６（ｃ）に示すように、電気めっきにより内層１４が形成される。その後、図６（ｄ）に示すように第４レジスト層８４が完全に除去され、これにより露出した第２犠牲層７３、第３犠牲層７４、第１外層１１、内層１４及び接触部形成層１５上に、図６（ｅ）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第５レジスト層８５が形成される。そして、その第５レジスト層８５の表面が選択的に露光されることにより、図６（ｅ）に示すように、第１外層１１、内層１４及び接触部形成層１５に対向する部分の第５レジスト層８５が除去される。

第５レジスト層８５の一部が除去されることにより露出した第１外層１１、内層１４及び接触部形成層１５上には、図７（ａ）に示すように、電気めっきにより第２外層１２が形成される。その後、第３犠牲層７４が露出するまで、第５レジスト層８５、第２外層１２、内層１４及び接触部形成層１５の表面を研磨する。この研磨により、図７（ｂ）に示すように、第２外層１２、内層１４及び接触部形成層１５が、同じ厚みで第１外層１１上に積層された状態になる。研磨された第２外層１２、内層１４及び接触部形成層１５の表面は、ＲＭＳ値で１μｍ以下の平滑面で形成される。

このように研磨された状態から、図７（ｃ）に示すように第５レジスト層８５が完全に除去される。そして露出した第２犠牲層７３、第３犠牲層７４、第２外層１２、内層１４及び接触部形成層１５上に、図７（ｄ）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第６レジスト層８６が形成される。そして、その第６レジスト層８６の表面が選択的に露光されることにより、図７（ｄ）に示すように、第１外層１１に対向する部分の第６レジスト層８６が除去される。

その後、第６レジスト層８６が除去された部分には、第２外層１２及び内層１４が露出しており、これらの上に、第３外層１３が電気めっきにより形成される。その後、図８（ａ）に示すように第６レジスト層８６を完全に除去する。この第６レジスト層８６を除去することにより第２犠牲層７３、第３犠牲層７４、第２外層１２、第３外層１３及び接触部形成層１５が露出した状態になる。

そして、図８（ｂ）に示すように、露出した第２犠牲層７３、第３犠牲層７４、第２外層１２、第３外層１３及び接触部形成層１５上に、感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布して第７レジスト層８７を形成する。その後、この第７レジスト層８７の表面を選択的に露光することにより、第７レジスト層８７を部分的に除去する。さらに、この部分的に除去された部分において露出する第２犠牲層７３をエッチングにより除去する。第７レジスト層８７と第２犠牲層７３の部分的な除去により、図８（ｂ）に示すように、ベース部２におけるプローブ基板との接合部２１となる第１外層１１、第２外層１２及び第３外層１３の端面が露出する。

そして、第７レジスト層８７と第２犠牲層７３とが除去された部分に、図８（ｃ）に示すように、電気めっきによりバンプ部６となるバンプ層１６が厚み方向に積層形成される。その後、図８（ｄ）に示すように第７レジスト層８７、第１犠牲層７２及び第２犠牲層７３を完全に除去することにより、プローブ本体１０に接触部５とバンプ部とが形成されたコンタクトプローブ１が得られる。

本実施形態では、プローブ本体１０の内部に電気抵抗の小さい導電性材料で形成された内層１４が形成され、この内層１４は外部に露出しないので、電解腐食が生じすることはない。しかも、この内層１４により、コンタクトプローブ１に高電流が流れても高温になるのを抑えることができるので、コンタクトプローブ１の溶断破壊や変形を防ぐことができる。

また、本実施形態では、中間層となる第２外層１２の一部を端面から突出させて形成した突出部１２ａの先端面を覆うように、高硬度の薄膜の接触部５を形成しているので、高硬度の材料の使用量をできるだけ少なくできながら、コンタクト部４の耐磨耗性を向上できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、コンタクトプローブ１の接触部５を断面Ｌ字形状となるように形成するとともに、プローブ本体１０の外層を第１外層１１と第２外層１２と第３外層１３により構成し、これら各外層で内層１４を露出しないように覆うようにした。接触部の構成は、これに限らず、図９に示す実施の形態２のような構成としてもよい。この場合、内層１４の構造は、上記実施の形態１と同じ構成とし、コンタクト部４ａと接触部５ａの構成を図９に示すように変更する。

図９に示す本実施形態のコンタクト部４ａは、上記した実施の形態１と同様に第１外層１１と第２外層１７と第３外層１３により構成される。さらに、コンタクト部４ａは、第２外層１７の一部を端面から突出させて側面がテーパーとなる先細り状の突出部１７ａを形成する。そして、この突出部１７ａにおける一方の主面と、テーパーの側面と、先端面とを覆うように接触部５ａを形成する。従って、コンタクト部４ａの軸方向と直交する方向の接触部５ａの断面形状は、２つの直角の角部とこれら角部を形成する３辺を有する］状になっており、このコンタクト部１の幅方向中心における軸方向断面はＬ字状になっている。

なお、第２外層１７は、接触部５ａにおける各壁部で囲まれた内側と、突出部１７ａを除く各壁部の外側とに積層形成される。そして、接触部５ａは、突出部１７ａの他方の主面のみが露出した状態となるように、突出部１７ａの４面を覆うので、突出部１７ａとの接触面積を大きくでき、接触部５ａの強度を強くできる。

実施の形態３．
実施の形態３は、コンタクトプローブ１の全体構成は、図３の構成と略同じで、図１０に示すように、プローブ本体１０を構成する外層を上下に積層される第１外層１１と第２外層１８の２層構造としている。さらに、これら第１外層１１と第２外層１８とにより内層１４を外部に露出しないように囲んでいる。接触部５ｂは板状に構成して、この板状の接触部５ｂを第１外層１１と第２外層１８とで挟み込んだ構成としている。従って、本実施形態では、図１０に示すように、コンタクト部４ｂの端面からは、板状の接触部５ｂの一部を突出させている。さらに、接触部５ｂは、第１外層１１と第２外層１８の端面から先端部を突出させ、この突出した部分は、側面がテーパーとなる先細り状をしている。なお、本実施の形態において、図３に示した構成と同一の構成については、図に同一符号を付してその説明を省略することとする。

次に、図３及び図１０に示すコンタクトプローブの製造工程について図１１〜図１３に基づいて説明する。図１１〜図１３は、図１０に示したコンタクト部４ｂを有するコンタクトプローブ１の製造プロセスの一例を示した工程図である。図１１〜図１３の各工程図も、図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図が示されている。

図１１の工程図は、図４（ｅ）の続きを示している。本実施の形態において、図１１に示した工程よりも前の工程は、図４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４（ｅ）に示した状態から、図１１（ａ）に示すように、平滑面とされた第１外層１１及び第２犠牲層７３上に、感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布して第２レジスト層８２ａを形成する。その後、この第２レジスト層８２ａの表面を選択的に露光することにより、第２レジスト層８２ａを部分的に除去する。この例では、第２レジスト層８２ａが除去された部分には、コンタクト部４ｂとなる第１外層１１の一端側が露出した状態になっている。そして、図１１（ａ）に示すように、第２レジスト層８２ａが除去された部分には、電気めっきにより接触部５ｂを構成する接触部形成層１５ａが形成される。

その後、図１１（ｂ）に示すように第２レジスト層８２ａが完全に除去され、これにより露出した第１外層１１、第２犠牲層７３及び接触部形成層１５ａ上には、図１１（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第３レジスト層８３ａが形成される。そして、その第３レジスト層８３ａの表面が選択的に露光されることにより、図１１（ｃ）に示すように、第１外層１１に対向する部分の第３レジスト層８３ａが除去される。

第３レジスト層８３ａが除去されることにより露出した第１外層１１上には、図１１（ｄ）に示すように、電気めっきにより内層１４が形成される。その後、内層１４と接触部形成層１５ａとが露出するまで、第３レジスト層８３ａ、内層１４及び接触部形成層１５ａの表面が研磨されることにより、図１１（ｅ）に示すように、内層１４及び接触部形成層１５ａが、同じ厚みで第１外層１１上に積層された状態になる。研磨された内層１４及び接触部形成層１５ａの表面は、ＲＭＳ値で１μｍ以下の平滑面で形成される。

このように研磨された状態から、図１２（ａ）に示すように第３レジスト層８３ａが完全に除去され、これにより露出した第２犠牲層７３、第１外層１１、内層１４及び接触部形成層１５ａ上に、図１２（ｂ）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第４レジスト層８４ａが形成される。そして、その第４レジスト層８４ａの表面が選択的に露光されることにより、図１２（ｂ）に示すように、第１外層１１に対向する部分の第４レジスト層８４ａが除去される。

その後、第４レジスト層８４ａが除去された部分には、第１外層１１、内層１４及び接触部形成層１５ａの一部が露出しており、これらの上に、図１２（ｃ）に示すように第２外層１８が電気めっきにより形成される。その後、図１２（ｄ）に示すように第４レジスト層８４ａを完全に除去する。この第４レジスト層８４ａを除去することにより第２犠牲層７３、第２外層１８及び接触部形成層１５ａが露出した状態になる。

そして、図１３（ａ）に示すように、露出した第２犠牲層７３、第２外層１８及び接触部形成層１５ａ上に、感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布して第５レジスト層８５ａを形成する。その後、この第５レジスト層８５ａの表面を選択的に露光することにより、第５レジスト層８５ａを部分的に除去する。さらに、この部分的に除去された部分において露出する第２犠牲層７３をエッチングにより除去する。第５レジスト層８５ａと第２犠牲層７３の部分的な除去により、図１３（ａ）に示すように、ベース部２におけるプローブ基板との接合部２１となる第１外層１１及び第２外層１８の端面が露出する。

そして、第５レジスト層８５ａと第２犠牲層７３とが除去された部分に、図１３（ｂ）に示すように、電気めっきによりバンプ部６となるバンプ層１６が厚み方向に積層形成される。その後、図１３（ｃ）に示すように第５レジスト層８５ａ、第１犠牲層７２及び第２犠牲層７３を完全に除去することにより、プローブ本体１０に接触部５ｂとバンプ部とが形成されたコンタクトプローブ１が得られる。

上記実施の形態３では、コンタクトプローブ１のコンタクト部４ｂの先端部に高硬度の接触部５ｂを形成して、この接触部５ｂを検査対象物と接触させるので、コンタクト部の耐磨耗性を向上できる。しかも、接触部５ｂは、コンタクト部４ｂを形成する第１外層１１と第２外層１８で根元部分が挟まれた状態にできるので、接触部５ｂのコンタクト部４ｂに対する接合強度も強くできる。

上記した各実施形態では、内層をビーム部の先端部付近とベース部付近の２箇所に形成したが、内層を形成する位置はこれに限らない。例えば、上記内層は、コンタクト部、ビーム部及びベース部に連続するように形成してもよいし、ベース部のみに形成してもよいし、コンタクト部のみに形成してもよいし、ビーム部のみに形成してもよい。

また、上記した各実施形態では、基板７１を最終的に剥離する場合の例について説明したが、基板７１としてプローブ基板を使用することもできる。

本発明の実施の形態によるプローブカード１１０を含むプローブ装置１００の概略構成の一例を示した図であり、プローブ装置１００内部の様子が示されている。 図１のプローブ装置１００におけるプローブカード１１０の構成例を示した図である。 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）はコンタクトプローブの斜視図、（ｂ）はコンタクト部４の部分拡大斜視図、（ｃ）はコンタクト部４の断面図を示している。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図である。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図４（ｅ）の続きを示している。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図５（ｅ）の続きを示している。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図６（ｅ）の続きを示している。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図７（ｅ）の続きを示している。 本発明の実施の形態２に係るコンタクトプローブの一例であり、コンタクト部の部分拡大斜視図を示している。 本発明の実施の形態３に係るコンタクトプローブの一例であり、コンタクト部の部分拡大斜視図を示している。 実施の形態３に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図である。 実施の形態３に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図１１（ｅ）の続きを示している。 実施の形態３に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図１２（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
１０ プローブ本体
２ ベース部
２１ 接合部
３ ビーム部
４，４ａ，４ｂ コンタクト部
５，５ａ，５ｂ 接触部
６ バンプ部
７１ 基板
７２ 第１犠牲層
７３ 第２犠牲層
７４ 第３犠牲層
８１ 第１レジスト層
８２，８２ａ 第２レジスト層
８３，８３ａ 第３レジスト層
８４，８４ａ 第４レジスト層
８５，８５ａ 第５レジスト層
８６ 第６レジスト層
８７ 第７レジスト層
１１ 第１外層
１２，１７，１８ 第２外層
１２ａ，１７ａ 突出部
１３ 第３外層
１４ 内層
１５，１５ａ 接触部形成層
１６ バンプ層
１００ プローブ装置
１０２ 検査対象物
１２１ 電極パッド
１０３ 可動ステージ
１０４ 駆動装置
１０５ 筐体
１０６ メイン基板
１６１ 外部端子
１６２ コネクタ
１０７ プローブ基板
１０８ 連結部材
１１０ プローブカード

Claims (6)

1. 導電性の第１金属で形成される外層と、この第１金属とは異なる導電性の第２金属で形成され、上記外層によって覆われた露出しない内層とをそれぞれ厚み方向に積層して形成されることを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 上記第２金属は、上記第１金属よりも電気抵抗が小さい金属であることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
3. 上記第２金属は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）のうち、少なくとも１つを含む導電性材料であることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
4. 上記外層及び上記内層により形成されるとともに、片持ち梁構造を有するビーム部及び当該ビーム部の自由端付近から検査対象物に向かって突出させたコンタクト部を有するプローブ本体と、上記コンタクト部の先端部に形成される接触部とを備え、
   上記外層は、下側に積層される第１外層と、上側に積層される第２外層とを有し、
   上記接触部は、上記外層よりも高硬度の導電性材料からなり、上記コンタクト部における上記第１外層と上記第２外層との間に一部が挟まれた状態で上記外層の端面から突出するように厚み方向に積層形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
5. 上記外層及び上記内層により形成されるとともに、片持ち梁構造を有するビーム部及び当該ビーム部の自由端付近から検査対象物に向かって突出させたコンタクト部を有するプローブ本体と、上記コンタクト部の先端部に形成される接触部とを備え、
   上記コンタクト部は、上記外層の一部を上記検査対象物に向けて突出させて形成された突出部を有し、
   上記接触部は、上記外層よりも高硬度の導電性材料からなり、上記突出部の一方の主面と先端面とを覆うように形成される薄いコンタクト膜で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
6. 片持ち梁構造を有するビーム部及び当該ビーム部の自由端付近から検査対象物に向かって突出させたコンタクト部を有するプローブ本体と、上記コンタクト部の先端部に形成される接触部とを備えるコンタクトプローブの製造方法であって、
   基板上に、導電性の第１金属を厚み方向に積層して上記プローブ本体の第１の外層を形成する第１外層形成ステップと、
   上記第１外層上に、上記第１金属よりも高硬度の導電性材料を厚み方向に積層して上記接触部となる接触部形成層を形成する接触部形成層形成ステップと、
   上記第１外層上に、上記第１金属とは異なる導電性の第２金属を厚み方向に積層して上記プローブ本体の内層を形成する内層形成ステップと、
   上記第１外層、上記内層及び上記接触部形成層の一部の上に、上記内層が露出しないように上記第１金属を厚み方向に積層して上記プローブ本体の第２の外層を形成する第２外層形成ステップとを備えたことを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。

Images