JP2009300079A - コンタクトプローブ及びプローブカード - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象物の電極パッドが狭ピッチで配置される場合であっても、複数のコンタクト部は狭ピッチで配置させたまま、ビーム部の剛性を上げて、各コンタクト部が十分な押圧力により検査対象物へ確実に接触できるようにする。
【解決手段】片持ち梁構造を有するビーム部３１と、互いに絶縁され、ビーム部３１上で固定端から自由端に向かって延びる２以上の配線３３と、ビーム部３１の自由端付近に形成され、配線３３にそれぞれ接続された２以上のコンタクト部２とを備える。複数のコンタクト部２を１つのビーム部３１に設けることにより、ビーム部３１の剛性を上げて、各コンタクト部２の検査対象物への押圧力を向上させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、片持ち梁構造を有するコンタクトプローブ及びこのコンタクトプローブを備えるプローブカードに関する。さらに詳しくは、所定の押圧力により確実に検査対象物に接触させることができるコンタクトプローブ及びこのコンタクトプローブを備えるプローブカードに関する。

半導体集積回路の電極パッドなどの検査対象物の電気的特性を検査するために用いられるプローブカードは、複数のコンタクトプローブ（接触探針）を備えている。複数のコンタクトプローブは、電極パッドの数およびピッチに対応して基板上に固定され、これらコンタクトプローブを電極パッドに接触させることにより、電気信号を取出すことができる。

半導体ウエハ上のデバイスの電気的特性を検査する時は、コンタクトプローブを半導体ウエハ上の電極パッドに接触させた後、コンタクトプローブを更に半導体ウエハ側に押し付ける動作であるオーバードライブを行って、すべてのコンタクトプローブをそれぞれ電極パッドに確実に接触させる。

上記コンタクトプローブとしては、一端が基板に固定され、他端が自由端となる弾性変形可能な片持ち梁構造のビーム部と、このビーム部の自由端側に形成されたコンタクト部とを有するものがある（例えば特許文献１参照）。このようなコンタクトプローブは、一般に、ビーム部が基板の主面と平行に延びた状態で配置され、このビーム部の固定端側に略直角に屈曲した部分が形成されている。そして、この種のコンタクトプローブは、コンタクト部を半導体ウエハ側に押し付けて、ビーム部を弾性変形させる。

ところで、半導体デバイスは、フォトリソグラフィ技術などの進歩による微細加工精度の著しい向上によって高集積化されてきた。その結果、半導体デバイスは、そのチップ面積に対する電極パッド数が飛躍的に増大し、最近では、千個を越える電極パッドが数ミリ角の半導体チップ上に狭ピッチで配置されるようになってきた。このような半導体チップについて電気的特性試験を行うためには、電極パッドと同様のピッチでコンタクトプローブを配置させたプローブカードが必要となる。そこで、上記した特許文献１にも開示されているように、半導体デバイスと同様のフォトリソグラフィ技術を利用して、コンタクトプローブを製造する技術が種々提案されている。

特許文献１には、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて形成された積層体からなるコンタクトプローブが開示されている。このコンタクトプローブは、プローブ基板に垂直な方向、すなわち、コンタクトプローブの高さ方向に積層された複数のめっき層によって構成される。各めっき層は、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングされており、２次元形状の異なるめっき層を順に積層していくことによって、３次元形状のコンタクトプローブを形成することができる。このようにして形成された片持ち梁構造のコンタクトプローブは、ビーム部の固定端側を略直角に屈曲させた形状となる。
特開２００１−９１５３９号公報の図７（Ａ）〜図１０（Ｏ）

従来のコンタクトプローブは、ビーム部の固定端側を略直角に屈曲させた形状を有しており、弾性変形時には、この屈曲部付近に応力の集中が発生することからコンタクトプローブの針圧を増大させることが容易ではないという問題があった。さらに、検査対象物の電極パッドの位置に合わせて狭ピッチでコンタクトプローブを配置させる場合には、ビーム部は幅を狭くして形成する必要がある。このように幅の狭いビーム部は所定の剛性が得られず、コンタクト部を所定の押圧力で検査対象物に接触させることができず、確実に検査が行えない場合が生じていた。

また、上記のようにビーム部の固定側に屈曲部分を有し、かつ、幅の狭いコンタクトプローブは、剛性が弱いので検査対象物に対し所定の押圧力を得るためには大きなオーバードライブ量で弾性変形をさせなければならない。しかしながら、オーバードライブ量が大きくなると、上記屈曲部分が検査対象物に接触する問題が生じる。このように十分なオーバードライブ量が得られない場合には、コンタクトプローブを検査対象物へ確実に接触させるための十分な押圧力が得られないことになる。

さらに、狭ピッチでコンタクトプローブを基板上に配置させる場合、ビーム部の幅が狭くなるようにコンタクトプローブを形成しなければならない。そのため、ＭＥＭＳ技術を用いて所定の高さを有するビーム部を形成する際、フォトレジストのパターニング処理が困難となる問題もあった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、本発明は、検査対象物の電極パッドが狭ピッチで配置される場合であっても、複数のコンタクト部は狭ピッチで配置させたまま、ビーム部の剛性を上げて、各コンタクト部が十分な押圧力により検査対象物へ確実に接触できるコンタクトプローブ及びプローブカード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、片持ち梁構造を有するビーム部と、互いに絶縁され、上記ビーム部上で固定端から自由端に向かって延びる２以上の配線と、上記ビーム部の自由端付近に形成され、上記配線にそれぞれ接続された２以上のコンタクト部とを備えるように構成されている。

本発明のコンタクトプローブによれば、１つの上記ビーム部上に複数の上記コンタクト部及び上記配線を形成するので、上記ビーム部の剛性を上げることができる。その結果、上記コンタクト部のピッチが狭くなっても、上記ビーム部の剛性を上げることができるので、上記各コンタクト部の検査対象物に対する押圧力が十分得られ、上記コンタクト部を検査対象物に確実に接触させることができる。

さらに、上記配線は、上記ビーム部上に互いに絶縁された状態で形成されるので、配線はそれぞれ電気的に分離され、各コンタクト部により確実に検査対象物の検査を行うことができる。

また、本発明のコンタクトプローブは、従来のコンタクトプローブのビーム部の幅よりも大きくなるように本発明に係る上記ビーム部を形成することができる。その結果、本発明では、上記ビーム部をフォトリソグラフィ技術によりパターニングして形成する場合、レジスト層にパターニングして形成するビーム部形成用の開口部の大きさを従来よりも大きくすることができる。その結果、厚いレジスト層に対してビーム部形成用の開口部を有する穴を高精度で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、上記構成に加え、上記コンタクト部が、上記ビーム部の固定端から自由端に向かって延びる方向と交差するように配列するように構成している。本発明のコンタクトプローブによれば、複数の上記コンタクト部は、上記ビーム部の自由端側において、固定端から自由端に向かって延びる方向である上記ビーム部の幅方向と交差する方向に配列される。その結果、本発明のコンタクトプローブは、上記ビーム部の自由端側を弾性変形させることにより、検査対象物に設けられた複数の電極パッドに同時に上記ビーム部に設けた複数の上記各コンタクト部を接触させることができる。

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、上記ビーム部上に絶縁膜が形成され、上記配線が上記絶縁膜を介して上記ビーム部上に形成されるように構成している。本発明のコンタクトプローブによれば、同一の上記ビーム部上に複数の上記配線を設けても、上記絶縁膜により上記各配線を確実に電気的に分離することができる。

第４の本発明によるコンタクトプローブは、第三の本発明の上記構成に加え、上記ビーム部は、電気めっきにより導電性材料を積層して形成されるように構成している。本発明のコンタクトプローブによれば、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングして電気めっきすることにより上記ビーム部を所望の形状に簡単に形成することができる。しかも、導電性材料で上記ビーム部を形成しても、上記絶縁膜により上記配線を上記ビーム部に対して確実に電気的に分離することができる。

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、上記ビーム部は、自由端部における上記各配線の間に上記固定端側に向かって凹むスリット部が形成されるように構成している。本発明のコンタクトプローブによれば、上記ビーム部の自由端に形成されるスリット部により、各コンタクト部が上記ビーム部の先端部において分離された状態に配置される。その結果、上記各コンタクト部の検査対象物と接触する端面の位置がプローブ高さ方向にばらつきがあっても、上記ビーム部の自由端部は、上記スリット部を挟んで個別に弾性変形させることができる。従って、上記各コンタクト部の上記端面の高さ方向の位置にばらつきがあっても、この高さの差は、上記スリット部により分離された上記ビーム部の各先端部を個別に弾性変形させることにより吸収することができるので、上記各コンタクト部の端面を検査対象物に確実に接触させることができる。

第６の本発明によるコンタクトプローブは、第３の本発明の上記構成に加え、上記絶縁膜は、上記コンタクト部が上記ビーム部に向かう移動を許容する弾性部材で形成されるように構成している。本発明のコンタクトプローブによれば、上記各コンタクト部の検査対象物と接触する端面の位置がプローブ高さ方向にばらつきがあっても、上記各コンタクト部の検査対象物に対する押圧力がほぼ一定となるように、上記絶縁膜は上記コンタクト部に押されて変形する。その結果、上記各コンタクト部の上記端面の高さ方向の位置にばらつきがあっても、この高さの差を上記絶縁膜によって吸収することができるので、上記各コンタクト部の端面を検査対象物に確実に接触させることができる。

第７の本発明によるプローブカードは、外部から信号が入力されるメイン基板と、自由端と固定端を有する複数のコンタクトプローブと、上記コンタクトプローブの固定端が固定され、上記メイン基板と導通するプローブ基板とを備えたプローブカードであって、上記コンタクトプローブは、片持ち梁構造を有するビーム部と、互いに絶縁され、上記ビーム部上で上記固定端から上記自由端に向かって延びる２以上の配線と、上記ビーム部の自由端付近に形成され、上記配線にそれぞれ接続された２以上のコンタクト部とを備えるように構成されている。

本発明のプローブカードによれば、上記コンタクトプローブは、１つの上記ビーム部上に複数の上記コンタクト部及び上記配線を形成するので、上記ビーム部の剛性を上げることができる。その結果、上記コンタクトプローブは、上記コンタクト部のピッチが狭くなっても、上記ビーム部の剛性を上げることができるので、上記各コンタクト部の検査対象物に対する押圧力が十分得られ、上記コンタクト部を検査対象物に確実に接触させることができる。

本発明のコンタクトプローブ及びプローブカードは、検査対象物の電極パッドの位置に合わせて上記コンタクト部が狭ピッチで配置される場合でも、１つの上記ビーム部上に互いに絶縁された複数の配線を設け、これら配線のそれぞれにコンタクト部を設けるように構成しているので、上記ビーム部の剛性を上げて、上記コンタクト部の検査対象物に対する押圧力を上げることができ、上記各コンタクト部を検査対象物に確実に接触させることができる。

以下、本発明にかかるコンタクトプローブの製造方法の実施の形態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の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とにより構成される。

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のまま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により形成されている。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を用いてプローブ基板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をシリコン基板を用いて構成することにより、プローブ基板１０７と検査対象物１０２との熱膨張の状態を近づけることができる。

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とプローブ基板１０７とにそれぞれ形成されている配線間を導通させている。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、各電極パッドとコンタクトプローブ１とをボンディングワイヤを用いて接合できるように、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、図１及び図２に示すように、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、各コンタクトプローブ１が固着されたプローブ基板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、コンタクトプローブ１の斜視図である。本実施の形態では、コンタクトプローブ１は、検査対象物１０２上の電極パッド１２１に当接させる３つのコンタクト部２と、一端がプローブ基板１０７に固定され、他端にコンタクト部２が突設されるビーム部３１とにより構成される。

また、ビーム部３１における検査対象物１０２との対向面上には、この対向面の全面を覆うように絶縁膜３２が形成されている。さらに、この絶縁膜３２上には、固定端から自由端に向かって延びる３本の長尺な配線３３が形成されている。

ビーム部３１は、湾曲した板状を有しており、その一端部がプローブ基板１０７に固着される片持ち梁構造（カンチレバー）を有している。ビーム部３１は、プローブ基板１０７に固定される基板固定部３１ａと、この基板固定部３１ａからプローブ基板１０７に対して湾曲しながら立ち上がってプローブ基板１０７に平行して伸び、さらに、上方に向かって湾曲した後、プローブ基板１０７に平行して伸びる弾性変形部３１ｂとから構成される。さらに、ビーム部３１の自由端部には、基板固定部３１ａ側に向かって凹む２箇所のスリット部３１ｃが形成されている。これらスリット部３１ｃは、各配線３３の間に形成される。基板固定部３１ａは、プローブ基板１０７との対向面側の一部が後記する第２導電性膜６で形成されている。

本実施の形態では、ビーム部３１は、フォトリソグラフィ技術を用いて電気めっきにより導電性材料を積層して形成している。本実施の形態では、ビーム部３１は、後記する第２犠牲層８２上に電気めっきにより形成される。さらに、本実施の形態では、第２犠牲層８２を銅によって形成するため、ビーム部３１は、銅のエッチング液によって溶けない導電性材料を用いて形成している。本実施の形態では、ビーム部３１はニッケルコバルト合金により形成している。このようにビーム部３１は、フォトリソグラフィ技術によりパターニングして電気めっきにより形成するので、ビーム部３１を所望の形状に簡単に形成することができる。

なお、ビーム部３１は、ゴム材料など高抵抗の材料を用いて形成することもできる。さらに、ビーム部３１は、陽極酸化法により絶縁性を有する酸化金属層を形成して構成するようにしてもよい。ビーム部３１を酸化金属で形成する場合には、絶縁膜３２は形成する必要が無くなる。

本実施の形態では、スリット部３１ｃを設けることにより、ビーム部３１におけるこれらスリット部３１ｃの間に３つの突出部３１ｄが形成される。そして、３つの突出部３１ｄにそれぞれ配線３３の端部を位置させると共に、各突出部３１ｄの各配線３３上にそれぞれコンタクト部２を設けている。ビーム部３１の自由端部に、コンタクト部２ごとに突出部３１ｄを形成することにより、これら突出部３１ｄは、個別に弾性変形させることができる。

即ち、各コンタクト部２がビーム部３１の先端部において各突出部３１ｄにより分離された状態に配置される。そして、各コンタクト部２の検査対象物１０２と接触する端面の位置がプローブ高さ方向にばらつきがあっても、オーバードライブ時に、各突出部３１ｄを個別に変形させて、これら端面の高さの差が突出部３１ｄの個別の弾性変形によって吸収される。このように突出部３１ｄを形成することにより、各コンタクト部２の端面は検査対象物１０２に確実に接触する。

各コンタクト部２は、検査対象物１０２の電極パッド１２１の位置に対応させて形成する必要があり、しかも、突出部３１ｄは、基本的には、オーバードライブ時に同じように弾性変形をさせる必要があることから、本実施の形態では、各突出部３１ｄは同じ幅に形成している。従って、各スリット部３１ｃの幅は、これらコンタクト部２の位置に応じて決定される。例えば、電極パッド１２１の配置間隔が一定である場合には、全てのスリット部３１ｃの幅の大きさが一定になるようにスリット部３１ｃが形成され、電極パッド１２１の配置間隔が一定でない場合には、全て幅の大きさが異なるようにスリット部３１ｃが形成される。

また、各スリット部３１ｃのスリットの長さ(自由端から基板固定部３１ａに向かう長さ)は、必要とされるビーム部３１のオーバードライブ量に応じて決定される。即ち、スリット部３１ｃの間に形成される突出部３１ｄは、ビーム部３１の全体の幅に比べてかなり小さくできるので、オーバードライブ時の弾性変形もし易くなる。そこで、オーバードライブ量を大きくしたい場合には、スリット部３１ｃはスリットの長さが長くなるように形成され、オーバードライブ量を小さくしたい場合には、スリット部３１ｃはスリットの長さが短くなるように形成される。

なお、本実施の形態では、ビーム部３１に３つのコンタクト部２を形成するようにしたため、スリット部３１ｃは２つ形成した。しかしながら、本発明のコンタクトプローブは、ビーム部３１に設けるコンタクト部２の数は適宜決定することができ、コンタクト部２を２つ設けたり、４つ以上のコンタクト部２を設けるようにすることもできる。従って、コンタクト部２の数に応じて、スリット部３１ｃの数が決定される。

ビーム部３１の検査対象物１０２との対向面全面を覆う絶縁膜３２は、本実施の形態では、酸化金属膜で形成されている。この酸化金属膜は、ビーム部３１を構成するニッケルコバルトの酸化膜により形成している。なお、この絶縁膜３２は、ニッケルコバルトの酸化膜に限らず、他の酸化金属膜で形成することもできる。

また、絶縁膜３２は、絶縁性を有する高分子材料で形成するようにしてもよい。特に、絶縁膜３２は、コンタクト部２がビーム部３１に向かう移動を許容する弾性力を有するような高分子材料で形成すると、各コンタクト部２の検査対象物１０２と接触する端面のプローブ高さ位置にばらつきがあったとき、各コンタクト部２の検査対象物１０２に対する押圧力がほぼ一定となるようにコンタクト部２に押されて変形する。その結果、各コンタクト部２の上記端面の高さ方向の位置にばらつきがあっても、この高さの差を絶縁膜３２によって吸収することができるので、各コンタクト部２を検査対象物１０２に確実に接触させることができる。このような構成にする場合には、ビーム部３１にスリット部３１ｃを形成しなくてもよくなる。

本実施の形態では、各配線３３は、突出部３１ｄ上に一端が位置し、他端が基板固定部３１ａ上に位置するように導電性薄膜で形成されている。各配線３３は、絶縁膜３２上に形成されているため、互いに絶縁された状態となっている。そして、各配線３３における自由端部の表面上にコンタクト部２が接続されている。

配線３３は、抵抗値が低いほど望ましいことから、導電率の高い材料を用いて構成されている必要がある。このような高導電性材料には、例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金銅合金（Ａｕ−Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウムニッケル合金（Ｐｄ−Ｎｉ）、ニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）、ニッケルタングステン（Ｎｉ−Ｗ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）などがある。本実施の形態では、第２犠牲層８２を銅によって形成するため、配線３３も、銅のエッチング液によって溶けない導電性材料を用いて形成している。本実施の形態では、配線３３は、金（Ａｕ）を用いて形成している。

上述したように、ビーム部３１は、自由端付近に形成されるコンタクト部２に検査対象物１０２側から荷重がかかることにより、ビーム部３１の自由端側を弾性変形させることができるようになっている。本実施の形態では、特に、ビーム部３１におけるスリット部３１ｃの間に形成される突出部３１ｄが個別に弾性変形するようになっている。本実施の形態では、可動ステージ１０３をプローブカード１１０に向けて上昇させて、ビーム部３１の自由端部をコンタクト部２を介して検査対象物１０２に接触させて押圧することにより、ビーム部３１の自由端側が弾性変形するようになっている。

コンタクト部２は、配線３３における自由端部の表面上に突出させて形成されたコンタクトチップにより構成されている。このコンタクトチップは端面が五角形の柱状体からなる。コンタクト部２の検査対象物１０２と対向する面をこの検査対象物１０２の電極パッド１２１と当接する当接面としている。

また、コンタクト部２は、検査対象物１０２の電極パッド１２１に繰り返し当接させるため高い耐磨耗性が要求され、しかも当接させるたびに、電極パッド１２１の表面を引掻いて表面のゴミや酸化膜等を除去することが求められる。そこで、本実施の形態では、コンタクト部２は、ロジウム（Ｒｈ）で形成している。

さらに、各コンタクト部２は、ビーム部３１の固定端から自由端に向かって延びる方向と直交する方向に配列させている。このように各コンタクト部２をビーム部３１上に形成することにより、コンタクトプローブ１をオーバードライブさせてビーム部３１の自由端側を弾性変形させる場合、１つのビーム部３１により検査対象物１０２の複数の電極パッド１２１に対して同時に各コンタクト部２を接触させることができる。

本実施形態のプローブカード１１０では、３つのコンタクト部２を有する複数のコンタクトプローブ１がプローブ基板１０７上にビーム幅方向に所定のピッチで配置されている。さらに、このようなピッチで配置されるコンタクトプローブ１の列が、プローブ基板１０７上にビーム先端が対向するように２列形成されている。本実施形態では、矩形のプローブ基板１０７の何れか１辺に平行な方向を配列方向として、コンタクトプローブ１の列が形成されている。なお、各コンタクトプローブ１に設けるコンタクト部２の間隔は、検査対象物１０２上に形成されている電極パッド１２１間のピッチに応じて定められる。

そして、各コンタクトプローブ１は、プローブ基板１０７、連結部材１０８、メイン基板１０６に形成される各配線を介してメイン基板１０６の外部端子１６１と導通している。コンタクトプローブ１のコンタクト部２を検査対象物１０２の微小な電極パッド１２１に当接させることによって、この検査対象物１０２をテスター装置と導通させるようになっている。

〔コンタクトプローブの製造プロセス〕
図４から図６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。このような電気めっき処理は、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（ａ）〜（ｂ）は、絶縁性基板であるプローブ基板１０７上に導電性膜を部分的に形成する導電性膜形成工程を示している。なお、この導電性膜形成工程は、絶縁膜４を形成する工程、第１導電性膜５を形成する工程及び第２導電性膜６を形成する工程を含んでいる。

まず、図４（ａ）に示すように、プローブ基板１０７上に、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）からなる絶縁膜４を形成する。さらに、この絶縁膜４の上に銅（Ｃｕ）以外の導電性材料であって、かつ、銅のめっき液に溶けない導電性材料を用いて第２導電性膜６を形成する。絶縁膜４及び第２導電性膜６は、スパッタリングなど真空蒸着により形成することが好ましい。

この第２導電性膜６を形成する導電性材料としては、例えば、ニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）などが好ましい。特に、コンタクトプローブ１のビーム部３１を構成する材料と同じ材料を用いることにより、この第２導電性膜６はコンタクトプローブ１のプローブ下地膜として使用する場合にコンタクトプローブ１の一部とすることができる。

そして、図示していないが、さらに第２導電性膜６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レジスト層を形成する。その後、このレジスト層の表面を選択的に露光することにより、レジスト層を部分的に除去する。このようにしてレジスト層が除去された部分に対して、アルゴンイオンによるドライエッチングを行って、レジスト層が残っている部分を除いた第２導電性膜６を除去する。そして、レジスト層を完全に除去することにより、図４（ａ）に示すように、プローブ基板１０７上に、部分的に第２導電性膜６が形成された状態になる。

本実施の形態では、第２導電性膜６は、絶縁膜４が露出して形成される絶縁性領域４１を挟んで２箇所の長方形状の第２導電性領域６１が形成されるように、プローブ基板１０７上に形成される。図４（ａ）において左側に形成される長方形状の第２導電性領域６１の第２導電性膜６がプローブ形成用下地膜６ａとなり、右側の長方形状の第２導電性領域６１の第２導電性膜６が犠牲層８を形成するための犠牲層形成用下地膜６ｂとなる。

次に、図４（ｂ）に示すように、絶縁膜４及び第２導電性膜６上に銅により第１導電性膜５を形成する。この第１導電性膜５もスパッタリングなど真空蒸着により形成することが好ましい。そして、図示していないが、第１導電性膜５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レジスト層を形成する。その後、このレジスト層の表面を選択的に露光することにより、レジスト層を部分的に除去する。

このようにしてレジスト層が除去された部分に対して、アルゴンイオンによるドライエッチングを行って、レジスト層が残っている部分を除いた第１導電性膜５を除去する。そして、レジスト層を完全に除去することにより、図４（ｂ）に示すように、プローブ基板１０７上に、第１導電性膜５により構成される第１導電性領域５１と、第２導電性膜６により構成される第２導電性領域６１と、露出する絶縁膜４により構成される絶縁性領域４１とが形成される。

本実施の形態では、上記したように、図４（ｂ）においてプローブ基板１０７の中央付近に絶縁性領域４１を挟んで２箇所の第２導電性領域６１が形成され、これら第２導電性領域６１の外側に絶縁性領域４１を介して第１導電性領域５１が形成されている。第１導電性領域５１及び２箇所の第２導電性領域６１は、それぞれ絶縁性領域４１により絶縁された状態になっている。

図４（ｃ）は、絶縁性領域４１を介して形成される第１導電性領域５１及び第２導電性領域６１を露出させる第１開口部７１ａを有するように第１レジスト層７１を形成する第１レジスト形成工程を示している。まず、プローブ基板１０７の全面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７１を形成する。その後、この第１レジスト層７１の表面を選択的に露光することにより、図４（ｃ）に示すように、第１レジスト層７１を部分的に除去する。

第１レジスト層７１を部分的に除去することにより、図４（ｃ）に示すように、第１レジスト層７１に第１開口部７１ａが形成される。残った第１レジスト層７１は、第２導電性膜６のプローブ形成用下地膜６ａの全てを覆った状態になる。そして、第１開口部７１ａ内には、第１導電性膜５と犠牲層形成用下地膜６ｂとが絶縁膜４を挟んで露出される。

図４（ｄ）〜（ｅ）は、第１導電性膜５上と犠牲層形成用下地膜６ｂ上とに銅を電気めっきすることにより、第１犠牲層８１及び第２犠牲層８２により構成される犠牲層８を形成する犠牲層形成工程を示している。

上記した図４（ｃ）の状態から、第１導電性膜５に電圧を印加することにより、図４（ｄ）に示すように、第１導電性膜５の上面に銅を電気めっきしていく。このとき、第１導電性膜５の上面だけでなくエッチング面である端面にも銅がめっきされて堆積されていき、銅めっきが第１導電性膜５の上面からオーバーフローし、第１導電性膜５の上面及び端面を覆うだけでなく、絶縁膜４の一部の上にも形成された状態になる。このようにして銅を電気めっきすることにより図４（ｄ）に示すようなベース曲面８１ａを有する第１犠牲層８１が形成される。

第１犠牲層８１は、絶縁膜４から立ち上がって、第１導電性膜５に向かって曲がるベース曲面８１ａを有するように形成されるとともに、第１導電性膜５と犠牲層形成用下地膜６ｂの間の絶縁性領域４１の全域を覆うまで形成される。第１犠牲層８１を形成するための電気めっき処理は、犠牲層形成用下地膜６ｂに接触するまで行われる。

そして、上記した図４（ｄ）の状態から、さらに第１導電性膜５に電圧を印加し続けて、電気めっきを続ける。第１犠牲層８１と犠牲層形成用下地膜６ｂとは接触して導通されているので、図４（ｅ）に示すように、第１犠牲層８１上と犠牲層形成用下地膜６ｂ上とに銅が電気めっきされていく。このときも、犠牲層形成用下地膜６ｂの上面だけでなくエッチング面である端面にも銅がめっきされて堆積されていき、銅めっきが犠牲層形成用下地膜６ｂの上面からオーバーフローした第２犠牲層８２が形成される。この第２犠牲層８２は、犠牲層形成用下地膜６ｂの上面及び端面を覆うだけでなく、絶縁膜４の一部の上にも形成された状態になり、このようにして銅を電気めっきしていくことにより、図４（ｅ）及び図７のプローブ基板１０７の部分斜視図に示すような複数の曲面を有する段状の第２犠牲層８２が形成される。

そして、第１レジスト層７１を除去すると、図７に示すように、プローブ基板１０７上に第１曲面８２ａと第２曲面８２ｂとを有する段状の第２犠牲層８２が得られる。第１曲面８２ａは、図４（ｅ）に示すように、プローブ基板１０７に絶縁性領域４１から立ち上がり、犠牲層形成用下地膜６ｂに向かって曲がるように形成される。第２曲面８２ｂは、この第１曲面８２ａより上方位置で、第１犠牲層８１のベース曲面８１ａの上方において形成される。本実施の形態では、第１犠牲層８１と第２犠牲層８２とにより犠牲層８が構成され、この犠牲層８は、第１曲面８２ａの反対側の側面がプローブ基板１０７に対して垂直に立ち上がるように形成される。

図４（ｆ）は、犠牲層８及びプローブ形成用下地膜６ａを露出させる第２開口部７２ａを複数有するプローブ形成用の第２レジスト層７２を形成する第２レジスト形成工程である。プローブ基板１０７上に、再びフォトレジストが塗布されることにより第２レジスト層７２が形成され、その第２レジスト層７２の表面が選択的に露光されることにより、第２レジスト層７２の一部が除去され、第２開口部７２ａが複数形成される。

第２開口部７２ａは、図８のプローブ基板１０７の部分斜視図に示すように、コンタクトプローブ１のビーム部３１の形状に合わせて所定の間隔をおいて複数形成される。これら第２開口部７２ａ内には、プローブ形成用下地膜６ａと犠牲層８とが絶縁性領域４１を挟んだ状態で露出される。第２開口部７２ａの形状は、長方形の一対の短辺の一方の辺に凹凸が形成された形状となっている。この凹部の部分によりビーム部３１にスリット部３１ｃと突出部３１ｄとが形成される。

本実施の形態では、図８に示すように、犠牲層８が第２開口部７２ａの長手方向における凹凸部形成側で露出し、プローブ形成用下地膜６ａが長手方向他方側で露出し、犠牲層８とプローブ形成用下地膜６ａとの間に僅かに絶縁膜４が露出するようになっている。そして、犠牲層８の第１曲面８２ａが絶縁膜４から立ち上がって犠牲層形成用下地膜６ｂに向かって曲がるように第２開口部７２ａを形成している。さらに、本実施の形態では、図７及び図８に示すように、１つの犠牲層８及びプローブ形成用下地膜６ａ上に複数の第２開口部７２ａが形成されている。

図５（ａ）〜図６（ｄ）は、コンタクトプローブ１を形成するプローブ形成工程を示している。図５（ａ）及び図８に示すように、第１導電性膜５を介して犠牲層８に電圧を印加することにより、各第２開口部７２ａ内においてニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）を犠牲層８上に電気めっきしていく。この電気めっきにより、犠牲層８上にニッケルコバルト合金が堆積されてビーム金属層９１が形成されていく。

そして、このビーム金属層９１が、プローブ形成用下地膜６ａに接触するまで成長すると、ビーム金属層９１とプローブ形成用下地膜６ａとが導通し、このプローブ形成用下地膜６ａ上にもニッケルコバルト合金が堆積されてビーム金属層９１が犠牲層８からプローブ形成用下地膜６ａに亘って連続して形成される。このビーム金属層９１の形成により、基板固定部３１ａを有し、自由端部にスリット部３１ｃと突出部３１ｄとを有する湾曲した板状のビーム部３１を形成することができる。

ビーム金属層９１が形成された後は、第２レジスト層７２はそのまま、図５（ｂ）及び図９のプローブ基板１０７の部分斜視図に示すように、例えば、陽極酸化法によりビーム金属層９１上に薄肉の絶縁層９２を形成する。この絶縁層９２が絶縁膜３２となる。

そして、絶縁層９２が形成された後は、第２レジスト層７２を除去し、次に、図５（ｃ）及び図１０のプローブ基板１０７の部分斜視図に示すように、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７３が形成される。そして、この第３レジスト層７３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７３の一部が除去されて細長い第３開口部７３ａが形成される。第３開口部７３ａは配線３３を形成するために用いられるので、細長く形成されている。

次に、図５（ｄ）及び図１０に示すように、スパッタリングなど蒸着方法で導電性の薄膜を形成することにより絶縁層９２上に薄膜の金（Ａｕ）から成る長尺な配線用導電層９３を形成する。この配線用導電層９３が配線３３となる。

配線用導電層９３が形成された後は、第３レジスト層７３を除去し、次に、図６（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第４レジスト層７４が形成される。そして、この第４レジスト層７４の表面が選択的に露光されることにより、第４レジスト層７４の一部が除去される。コンタクト部２に相当する領域についてレジストの除去行い、第４開口部７４ａが形成される。

次に、図６（ｂ）に示すように、第４開口部７４ａ内に、ロジウム（Ｒｈ）を電気めっきすることにより、コンタクト用導電層９４が形成される。このコンタクト用導電層９４の上面は、平滑な面にする必要があるので、図６（ｃ）に示すように、第４レジスト層７４とともに、コンタクト用導電層９４を研磨して、コンタクト用導電層９４の上面を平坦にする。このコンタクト用導電層９４がコンタクト部２を構成する。

そして、第４レジスト層７４を除去すると、プローブ基板１０７上に複数のコンタクトプローブ１がプローブ形成用下地膜６ａを介して固定された状態になる。さらに、図６（ｄ）及び図１１のプローブ基板１０７の部分斜視図に示すように、犠牲層８と第１導電性膜５とを除去し、プローブ基板１０７上で露出している第２導電性膜６をドライエッチングにより除去する。第２導電性膜６の除去は、犠牲層形成用下地膜６ｂの全てを除去すると共に、ビーム金属層９１の下に形成されたプローブ形成用下地膜６ａをコンタクトプローブ１毎に分離するように除去する。従って、ビーム金属層９１で覆われているプローブ形成用下地膜６ａは残された状態になっている。

本実施の形態では、プローブ基板１０７上に形成されたコンタクトプローブ１は、図示していないが、各コンタクトプローブ１に形成される配線３３をプローブ基板１０７上に形成された電極パッドにボンディングワイヤにより接続する。

このように、本実施の形態によれば、複数のコンタクト部２を狭ピッチで配置させる場合でも、１つのビーム部３１上に、互いに絶縁された複数の配線３３を設け、これら配線３３にそれぞれコンタクト部２を接続するように構成しているので、複数のコンタクト部２を狭ピッチで配置させたまま、ビーム部３１の剛性を上げることができる。その結果、オーバードライブ量をさほど大きくしなくても、コンタクト部２の検査対象物１０２に対する押圧力を上げることができ、各コンタクト部２を検査対象物１０２に確実に接触させることができる。

さらに、各配線３３は、ビーム部３１上に絶縁膜３２を介して互いに絶縁された状態で形成されるので、各配線３３を確実に電気的に分離することができ、各コンタクト部２によって検査対象物１０２の検査を確実に行うことができる。

また、ビーム部３１の形状は、従来のコンタクトプローブのビーム部の幅よりも大きくすることができるので、ビーム部３１をフォトリソグラフィ技術によりパターニングして形成する場合、レジスト層にパターニングされたビーム部形成用の開口部の大きさを従来よりも大きくすることができる。その結果、厚いレジスト層に対してビーム部形成用の開口部を有する穴を高精度で簡単に形成することができる。

また、本実施の形態にかかる製造方法によれば、コンタクトプローブ１をプローブ基板１０７への固定側から自由端側へと形成していくので、コンタクトプローブ１を形成すると同時にプローブ基板１０７にコンタクトプローブ１を固定することができる。従って、コンタクトプローブ１を１つずつわざわざプローブ基板１０７に固定する作業を不要にでき、製造コストを低廉にすることができる。

なお、上記した各実施の形態では、コンタクトプローブ１をプローブ基板１０７上に固定した状態のまま形成する場合の例について説明したが、本発明のコンタクトプローブの製造方法は、これらの実施の形態に限らず、別途用意した絶縁性基板上にコンタクトプローブ１を形成して、このコンタクトプローブを例えば犠牲層と共に絶縁性基板から最終的に剥離する場合にも適用できる。

この場合、コンタクトプローブを１つずつプローブ基板１０７に固定する作業を要するが、１つのコンタクトプローブに複数のコンタクト部が形成されているので、コンタクトプローブを1つずつプローブ基板１０７に固定する作業は従来に比べて短縮できる。

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の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によるコンタクトプローブの一例を示した斜視図である。 実施の形態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（ｆ）の続きを示している。 実施の形態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（ｄ）の続きを示している。 プローブ基板１０７の部分斜視図であって、第１レジスト層７１が除去されてプローブ基板１０７上に犠牲層８が形成された状態を示している。 図５（ａ）に対応したプローブ基板１０７の部分斜視図であって、プローブ基板１０７上に第２開口部７２ａを有する第２レジスト層７２が形成され、第２開口部７２ａの犠牲層８上にビーム金属層９１が形成された状態を示している。 図５（ｂ）に対応したプローブ基板１０７の部分斜視図であって、ビーム金属層９１上に絶縁層９２が形成された状態を示している。 図５（ｃ）に対応したプローブ基板１０７の部分斜視図であって、プローブ基板１０７上に第３開口部７３ａを有する第３レジスト層７３が形成され、絶縁層９２上に配線用導電層９３が形成された状態を示している。 図６（ｄ）に対応したプローブ基板１０７の部分斜視図であって、プローブ基板１０７上にコンタクトプローブ１が固定された状態を示している。

符号の説明

１ コンタクトプローブ
２ コンタクト部
３１ ビーム部
３１ａ 基板固定部
３１ｂ 弾性変形部
３１ｃ スリット部
３１ｄ 突出部
３２ 絶縁膜
３３ 配線
４ 絶縁膜
４１ 絶縁性領域
５ 第１導電性膜
５１ 第１導電性領域
６ 第２導電性膜
６ａ プローブ形成用下地膜
６ｂ 犠牲層形成用下地膜
６１ 第２導電性領域
７１ 第１レジスト層
７１ａ 第１開口部
７２ 第２レジスト層
７２ａ 第２開口部
７３ 第３レジスト層
７３ａ 第３開口部
７４ 第４レジスト層
７４ａ 第４開口部
８ 犠牲層
８１ 第１犠牲層
８１ａ ベース曲面
８２ 第２犠牲層
８２ａ 第１曲面
８２ｂ 第２曲面
９１ ビーム金属層
９２ 絶縁層
９３ 配線用導電層
９４ コンタクト用導電層
１０ 切削工具
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 (7)

1. 片持ち梁構造を有するビーム部と、
   互いに絶縁され、上記ビーム部上で固定端から自由端に向かって延びる２以上の配線と、
   上記ビーム部の自由端付近に形成され、上記配線にそれぞれ接続された２以上のコンタクト部とを備えたことを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 上記コンタクト部が、上記ビーム部の固定端から自由端に向かって延びる方向と交差するように配列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。
3. 上記ビーム部上に絶縁膜が形成され、上記配線が上記絶縁膜を介して上記ビーム部上に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンタクトプローブ。
4. 上記ビーム部は、電気めっきにより導電性材料を積層して形成されていることを特徴とする請求項３に記載のコンタクトプローブ。
5. 上記ビーム部は、自由端部における上記各配線の間に上記固定端側に向かって凹むスリット部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のコンタクトプローブ。
6. 上記絶縁膜は、上記コンタクト部が上記ビーム部に向かう移動を許容する弾性部材で形成されていることを特徴とする請求項３に記載のコンタクトプローブ。
7. 外部から信号が入力されるメイン基板と、自由端と固定端を有する複数のコンタクトプローブと、上記コンタクトプローブの固定端が固定され、上記メイン基板と導通するプローブ基板とを備えたプローブカードであって、
   上記コンタクトプローブは、
   片持ち梁構造を有するビーム部と、
   互いに絶縁され、上記ビーム部上で上記固定端から上記自由端に向かって延びる２以上の配線と、
   上記ビーム部の自由端付近に形成され、上記配線にそれぞれ接続された２以上のコンタクト部とを備えたことを特徴とするプローブカード。

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