JP2010002184A - コンタクトプローブ - Google Patents

Abstract

【課題】コンタクトプローブの幅を狭く形成しても、ビーム部の剛性を上げることができ、許容電流を大きくすることができるようにする。
【解決手段】検査対象物上の電極パッドに弾性的に接触させるコンタクトプローブ１であって、一端がプローブ基板１０７に固着され、他端には電極パッドに接触させるコンタクト部２が形成されたビーム部３を備える。さらに、ビーム部３は、電気めっきにより積層形成された上記一端から他端に達する第１メタル層９１及び第２メタル層９２を有し、第１メタル層９１は、第２メタル層９２よりもヤング率の高い金属材料によって形成し、第２メタル層９２は、第１メタル層９１よりも低抵抗の金属材料によって形成する。このように高強度材料からなるメタル層と低抵抗のメタル層とを積層してビーム部３を形成することにより、ビーム部３の幅は狭いまま、許容電流を大きくすることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、コンタクトプローブに係り、更に詳しくは、ビーム部が２以上のメタル層の積層体からなり、当該ビーム部の幅を増大させることなく、許容電流を増大させることができるコンタクトプローブに関する。

半導体集積回路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。
特開２００１−９１５３９号公報の図７（Ａ）〜図１０（Ｏ）

上記したＭＥＭＳ技術により、幅の狭いビーム部を有する複数のコンタクトプローブを形成し、これらコンタクトプローブを狭いピッチでプローブ基板上に固着させることができるようになった。しかしながら、ビーム部の幅を狭くすれば、コンタクトプローブの抵抗が大きくなって許容電流が小さくなる問題がある。

許容電流は、上記ビーム部及びコンタクト部の断面積、コンタクトプローブに用いる導電性材料の抵抗率、熱伝導度などの要素により決められる。従って、ビーム部の幅が狭くなることにより、許容電流は小さくなる。

さらに、従来の片持梁構造のコンタクトプローブは、オーバードライブによりビーム部を弾性変形させて、コンタクト部が電極パッドを押圧する力（針圧）を大きくしている。そのため、ビーム部は、弾性を有する高強度の導電性材料を用いて形成している。この高強度の導電性材料は、一般に抵抗率が比較的高く、コンタクトプローブの許容電流をあまり大きくできない。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、高強度材料からなるメタル層と低抵抗のメタル層とを積層してコンタクトプローブのビーム部を形成することにより、ビーム部の幅は狭いまま、許容電流を大きくすることができるコンタクトプローブ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、検査対象物に対向させるプローブ基板上に取り付けられ、上記検査対象物上の電極パッドに弾性的に接触させるコンタクトプローブであって、一端が上記プローブ基板に固着され、他端には上記電極パッドに接触させるコンタクト部が形成されたビーム部を備え、上記ビーム部は、電気めっきにより積層形成された上記一端から他端に達する第１メタル層及び第２メタル層を有し、第１メタル層は、第２メタル層よりも高硬度金属材料から形成され、第２メタル層は、第１メタル層よりも低抵抗の金属材料から形成されて構成されている。

本発明のコンタクトプローブによれば、第１メタル層により上記ビーム部の強度はオーバードライブに必要な所定の針圧が得られる強度に確保でき、第２メタル層により上記コンタクト部から上記ビーム部の固定端に至る電気抵抗が小さくなり、上記ビーム部の許容電流を大きくすることができる。その結果、検査対象物の電極パットの微細化に対応させて、上記ビーム部の幅が狭くなっても、本発明のコンタクトプローブは、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る所定の剛性が得られ、かつ、許容電流も大きくできるので、電気的特性検査を安定して行うことができる。

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、上記ビーム部は、電気めっきにより積層形成された上記一端から他端に達する第３メタル層をさらに有し、第３メタル層は、第１メタル層よりも低抵抗の金属材料により形成され、第１メタル層が第２メタル層及び第３メタル層間に形成され、さらに、第２メタル層及び第３メタル層は、上記一端及び他端の少なくとも一方の端部付近で導通するように形成されて構成されている。

本発明のコンタクトプローブによれば、上記ビーム部は、低抵抗の金属材料により形成される第２メタル層と第３メタル層によって、剛性を有する第１メタル層を挟んだ構成となり、しかも、第２メタル層と第３メタル層とを導通させているので、第２メタル層と第３メタル層とは同電位となる。

ところで、高周波電流がコンタクトプローブを流れる場合、高周波電流は導体の表面側に偏って流れ、導体の中心部においてはほとんど電流が流れないという性質がある。従って、本発明のコンタクトプローブは、高周波電流が流れる場合には、高強度の第１メタル層の周りに形成される低抵抗の第２メタル層及び第３メタル層の双方の表面を高周波電流が流れることになる。しかも、高周波電流がほとんど流れない部分に高強度の第１メタル層を設けているので、第１メタル層が芯材となって上記ビーム部は良好な剛性が得られる。

このように、本発明のコンタクトプローブによれば、上記ビーム部を第１メタル層、第２メタル層及び第３メタル層により構成しても、高周波電流が流れる場合には、同じ断面積で全てを低抵抗の金属材料で形成したビーム部と同じ電流特性が得られる。しかも、本発明のコンタクトプローブは、高周波電流が流れる場合には、全てを低抵抗の金属材料で形成したビーム部とほぼ同じ電流特性が得られるだけでなく、第１メタル層を芯材として上記ビーム部の剛性を確保できるので、全てを低抵抗の金属材料で形成したビーム部よりも剛性を向上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、第２メタル層よりもヤング率が高い金属材料として、ヤング率が１８０〜２００ＧＰａの金属材料が用いられ、第１メタル層よりも低抵抗の金属材料として、電気抵抗率が５×１０^−８Ωｍ以下の金属材料が用いられて構成されている。

本発明のコンタクトプローブによれば、第１メタル層はヤング率が１８０〜２００ＧＰａの金属材料により形成されているので、上記ビーム部は十分な剛性が得られ、しかも、第２メタル層又は第３メタル層は電気抵抗率が５×１０^−８Ωｍ以下の金属材料により形成されているので、上記ビーム部の許容電流を十分大きくすることができる。

本発明のコンタクトプローブは、検査対象物の電極パッドの位置に合わせて上記ビーム部の幅を狭く形成する場合でも、ヤング率の高い高強度の金属材料で形成されるメタル層と低抵抗の金属材料で形成されるメタル層とを積層して上記ビーム部を形成することにより、所定の剛性を得られ、かつ、許容電流を大きくできる。

以下、本発明にかかるコンタクトプローブ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、各電極パッドに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、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の側面図である。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３とにより構成される。

ビーム部３は、長尺平板形状の部材から構成され、その一端部がプローブ基板１０７に固着される片持ち梁（カンチレバー）からなる。即ち、このビーム部３は、プローブ基板１０７に固着される基板固定部３１と、この基板固定部３１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する弾性変形部３２とから構成される。基板固定部３１は、プローブ基板１０７との対向面側の一部が後記する導電性膜５によって形成されている。

このビーム部３は、基板固定部３１を固定端とし、この固定端に対する弾性変形部３２の他端側を自由端として、この弾性変形部３２の自由端に検査対象物１０２側から荷重がかかることにより、この弾性変形部３２が弾性変形するようになっている。本実施形態では、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３の自由端部を検査対象物１０２によって押圧することにより、ビーム部３の弾性変形部３２が弾性変形するようになっている。

さらに、ビーム部３は、二層のメタル層により形成されており、プローブ基板１０７に対向する側の第１メタル層９１と、この第１メタル層９１に積層されて形成される第２メタル層９２とにより構成されている。各メタル層は、材質が異なる導電性材料により形成されている。第１メタル層９１は、第２メタル層９２よりもヤング率が高い金属材料により形成されている。第２メタル層９２は、第１メタル層９１よりも低抵抗の金属材料により形成されている。

コンタクト部２は、ビーム部３の自由端部における検査対象物１０２に対向する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。このコンタクト部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。

本実施形態のプローブカード１１０では、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ると共に、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、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と導通しており、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構成材料〕
次に、コンタクトプローブ１の各構成部分の材料について説明する。コンタクトプローブ１は、抵抗値が低いほど望ましいことから、コンタクトプローブの各構成部分は、導電率の高い材料により構成されている必要がある。本実施の形態では、後記する犠牲層６を銅で形成するため、コンタクトプローブ１のビーム部３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、後記する犠牲層６を銅で形成するため、コンタクトプローブ１のビーム部３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。さらに、ビーム部３は、ヤング率が高い金属材料で形成される第１メタル層９１と、低抵抗の金属材料で形成される第２メタル層９２により構成されている。

第１メタル層９１は、ヤング率が１８０〜２００ＧＰａの金属材料で形成することが好ましい。ヤング率が高い金属材料としては、例えば、ニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）、ニッケルマンガン合金（Ｎｉ−Ｍｎ）、パラジウムニッケル合金（Ｐｄ−Ｎｉ）、そして、ニッケルタングステン合金（Ｎｉ−Ｗ）などのニッケル合金や、ニッケル（Ｎｉ）などが挙げられる。本実施の形態では、ニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）を用いて第１メタル層９１形成している。

また、第２メタル層９２は、電気抵抗率が５×１０^−８Ωｍ以下の金属材料で形成することが好ましい。低抵抗の金属材料としては、例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）そしてロジウム（Ｒｈ）等が挙げられる。なお、金（Ａｕ）の電気抵抗率は２．２×１０^-8Ωｍであり、銅（Ｃｕ）の電気抵抗率は１．７×１０^-8Ωｍであり、ロジウム（Ｒｈ）の電気抵抗率は４．７×１０^-8Ωｍである。本実施の形態では、犠牲層６に銅（Ｃｕ）を用いているので、金（Ａｕ）を用いて第２メタル層９２形成している。

また、コンタクトプローブ１のコンタクト部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、コンタクト部を形成するために用いられる導電性材料としては、例えば、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウムコバルト合金（Ｐｄ−Ｃｏ）などの高耐磨耗性の導電性材料が挙げられる。なお、本実施形態では、コンタクト部２はロジウム（Ｒｈ）を用いて形成している。

〔コンタクトプローブの製造プロセス〕
図４及び図５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）は、プローブ基板１０７上に二酸化珪素（ＳｉＯ₂）からなる絶縁膜４が形成され、さらに、この絶縁膜４上に犠牲層６と導電性膜５とが互いに絶縁された状態で形成された様子を示した図である。犠牲層６は、その表面に緩やかな曲面が階段状に２箇所形成されるように、電気めっき処理によってプローブ基板１０７上の一部の領域に銅（Ｃｕ）を積層して形成される。

また、導電性膜５は、銅のめっき液に溶けない導電性材料により形成されており、スパッタリングなど真空蒸着により薄膜に形成されている。導電性膜５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）などが挙げられる。特に、ビーム部３を構成する材料と同じ材料を用いることにより、この導電性膜５を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ことができ、この導電性膜５はコンタクトプローブ１の一部とすることができる。本実施の形態では、導電性膜５は、第１メタル層９１と同じニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）を用いて形成されている。

さらに、図４（ａ）には、犠牲層６及び導電性膜５を露出させる長細い第１開口部７１ａを複数有するプローブ形成用の第１レジスト層７１が形成された様子も示されている。第１レジスト層７１は、プローブ基板１０７上にフォトレジストが塗布された後、表面を選択的に露光することにより、第１レジスト層７１の一部が除去されて、長細い第１開口部７１ａが複数形成されている。

第１レジスト層７１の第１開口部７１ａ内には、導電性膜５と犠牲層６とが絶縁膜４により互いに絶縁された状態で露出される。

そして、図４（ｂ）に示すように、犠牲層６に電圧を印加して、各第１開口部７１ａ内においてニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）を犠牲層６上に電気めっきしていく。この電気めっきにより、犠牲層６上にニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）が成長して第１メタル層９１が形成されていく。そして、この第１メタル層９１が導電性膜５に接触するまでニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）の電気めっきを行う。第１メタル層９１が導電性膜５に接触した時点で、ニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）の電気めっき処理を終了し、次の第２メタル層９２の形成を行う。

そして、図４（ｃ）に示すように、犠牲層６に電圧を印加して、各第１開口部７１ａ内において金（Ａｕ）を第１メタル層９１上とこの第１メタル層９１と導通した導電性膜５上とに電気めっきしていくことにより第２メタル層９２を形成する。この第２メタル層９２を所定の厚みとなるまで電気めっきにより成長させる。第１メタル層９１と第２メタル層９２とを積層して形成することにより、ビーム部３の基板固定部３１と弾性変形部３２を有するビーム部３が形成される。第１メタル層９１及び第２メタル層９２が形成された後は、第１レジスト層７１を除去する。

次に、図４（ｄ）に示すように、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、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の一部が除去される。図４（ｄ）には、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２開口部７２ａが形成された状態が示されている。

次に、図５（ａ）に示すように、第２開口部７２ａ内で露出する第２メタル層９２上に、ロジウム（Ｒｈ）を電気めっきすることにより、コンタクト層９０が形成される。このコンタクト層９０の上面は、平滑な面に形成すると共に各第２メタル層９２上に積層されるコンタクト層９０の高さを揃える必要があるので、図５（ｂ）に示すように、第２レジスト層７２とともに、コンタクト層９０を研磨して、コンタクト層９０の上面を平坦にする。このコンタクト層９０がコンタクト部２を構成する。

そして、第２レジスト層７２を完全に除去し、さらに、犠牲層６を除去する。そして、プローブ基板１０７上において露出している導電性膜５をドライエッチングにより除去して、図５（ｃ）に示すようなコンタクトプローブ１が得られる。

このように、本実施の形態によれば、片持ち梁構造のコンタクトプローブ１をビーム部３の幅が狭くなるようにプローブ基板１０７に対して垂直な方向に電気めっきにより積層して形成する場合でも、所望の弾性を有し、かつ、許容電流の大きいビーム部を有するコンタクトプローブ１を形成することができる。

即ち、第１メタル層９１によりビーム部３の強度はオーバードライブに必要な所定の針圧が得られる強度に確保でき、第２メタル層９２によりコンタクト部２からビーム部３の固定端に至る電気抵抗が小さくなり、ビーム部３の許容電流を大きくすることができる。その結果、電極パット１２１の微細化に対応させて、ビーム部３の幅が狭くなるようにコンタクトプローブ１を形成する場合でも、コンタクトプローブ１は、各コンタクト部２の電極パット１２１に対する押圧力が十分得られる所定の剛性が得られ、かつ、許容電流も大きくできるので、電気的特性検査を安定して行うことができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、コンタクトプローブ３のビーム部３が、第１メタル層９１と第２メタル層９２により形成される場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、図６に示すように、第１メタル層９１、第２メタル層９２そして第３メタル層９３によりコンタクトプローブ１のビーム部３を形成する場合について説明する。

本実施の形態では、三層のメタル層のうち、中間層をヤング率の高い金属材料から形成される第１メタル層９１とし、２つの外層を低抵抗の金属材料から形成される第２メタル層９２及び第３メタル層９３としている。本実施の形態では、第２メタル層９２が、コンタクト部２が接合される上側の層となり、第３メタル層９３が、プローブ基板１０７と対向する下側の層となっている。

本実施の形態では、第１メタル層９１は、上記実施の形態１の第１メタル層９１を形成する金属材料と同じヤング率が１８０〜２００ＧＰａの金属材料であって、ニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）を用いて形成されている。

また、第２メタル層９２及び第３メタル層９３は、上記実施の形態１の第１メタル層９１を形成する金属材料と同じ電気抵抗率が５×１０^−８Ωｍ以下の金属材料であって、金（Ａｕ）を用いて形成されている。

さらに、本実施の形態では、第２メタル層９２と第３メタル層９３とは、ビーム部３の自由端部で導通させている。第２メタル層９２に第３メタル層９３と導通させる導通部９２ａが形成されている。導通部９２ａは、第１メタル層９１の端面を覆うように形成されている。

本実施の形態におけるコンタクトプローブ１のビーム部３は、剛性を有する第１メタル層９１を挟むようにして、低抵抗の金属材料からなる第２メタル層９２及び第３メタル層９３が形成されており、しかも、第２メタル層９２と第３メタル層９３とは導通されている。このように、第２メタル層９２と第３メタル層９３とが導通されているので、第２メタル層９２と第３メタル層９３とは同電位となる。

従って、高周波電流がコンタクトプローブ１を流れる場合には、低抵抗の第２メタル層９２と第３メタル層９３の双方の表面を高周波電流が流れることになる。しかも、高周波電流がほとんど流れない部分に高強度の第１メタル層９１を設けているので、第１メタル層９１が芯材となってビーム部３は良好な剛性が得られる。

このように、本実施の形態におけるコンタクトプローブ１は、高周波電流が流れる場合には、同じ断面積で全てを低抵抗の金属材料で形成したビーム部と同じ電流特性が得られる。しかも、コンタクトプローブ１は、高周波電流が流れる場合には、全てを低抵抗の金属材料で形成したビーム部とほぼ同じ電流特性が得られるだけでなく、第１メタル層９１を芯材としてビーム部３の剛性を十分確保できる。

図７及び図８は、図６に示したコンタクトプローブ３の製造プロセスの一例を示した工程図である。絶縁膜４、犠牲層６、導電性膜５の形成は、上記実施の形態１と同じ工程で行うので説明を省略する。なお、本実施の形態では、導電性膜５は、金（Ａｕ）を用いて形成されている。

図７（ａ）に示すように、犠牲層６及び導電性膜５を露出させる長細い第１開口部８１ａを複数有するプローブ形成用の第１レジスト層８１を上記実施の形態１と同様な方法で形成する。本実施の形態では、第１レジスト層８１に形成する長細い第１開口部８１ａの長手方向一端の位置が上記実施の形態１と異なる。具体的には、犠牲層６の上面におけるプローブ基板１０７に対して垂直に立ち上がる部分の端部を覆うようにして第１開口部８１ａが形成される。

このように、第１レジスト層８１の第１開口部８１ａ内には、導電性膜５と一部が第１レジスト層７１で覆われた犠牲層６とが絶縁膜４により互いに絶縁された状態で露出される。

そして、図７（ｂ）に示すように、犠牲層６に電圧を印加して、各第１開口部８１ａ内において金（Ａｕ）を犠牲層６上に電気めっきしていく。この電気めっきにより、犠牲層６上に金（Ａｕ）が成長して第３メタル層９３が形成されていく。そして、この第３メタル層９３が導電性膜５に接触するまで金（Ａｕ）の電気めっきを行う。第２メタル層９２が導電性膜５に接触した時点で、金（Ａｕ）の電気めっき処理を終了し、次の第１メタル層９１の形成を行う。

そして、図７（ｃ）に示すように、犠牲層６に電圧を印加して、各第１開口部８１ａ内においてニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）を第３メタル層９３上とこの第３メタル層９３と導通した導電性膜５上とに電気めっきしていくことにより第１メタル層９１を形成する。この第１メタル層９１を所定の厚みとなるまで電気めっきにより成長させる。第１メタル層９１が所定の厚みとなった時点で、ニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）の電気めっき処理を終了し、第１レジスト層８１を除去する。

次に、図７（ｄ）に示すように、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８２が形成され、第２レジスト層８２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８２の一部が除去されて、長細い第２開口部８２ａが複数形成される。

本実施の形態では、第２開口部８２ａの長手方向一端の壁面が、犠牲層６におけるプローブ基板１０７に対して垂直に立ち上がる壁面と同一平面となるように第２開口部８２ａが形成される。従って、第２開口部８２ａの壁面と第３メタル層９３及び第１メタル層９１の端面との間には隙間が形成された状態になる。

そして、図７（ｄ）に示すように、犠牲層６に電圧を印加して、各第２開口部８２ａ内において金（Ａｕ）を第１メタル層９１上に電気めっきしていくことにより第２メタル層９２を形成する。このとき、第２開口部８２ａの壁面と第３メタル層９３及び第１メタル層９１の端面との間には隙間が形成されているので、第２メタル層９２は、露出している犠牲層６上と第３メタル層９３及び第１メタル層９１の端面上にも形成される。このように、第２メタル層９２が所定の厚みとなるまで電気めっきにより成長すると、図７（ｄ）に示すように、第２メタル層９２と第３メタル層９３とが導通した状態になる。第３メタル層９３、第１メタル層９１及び第２メタル層９２が形成された後は、第２レジスト層８２を除去する。

本実施の形態では、第３メタル層９３、第１メタル層９１、そして第２メタル層９２を順に積層して形成することにより、ビーム部３の基板固定部３１と弾性変形部３２を有するビーム部３が形成される。

次に、図８（ａ）に示すように、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３レジスト層８３が形成され、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。図８（ａ）には、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３開口部８３ａが形成された状態が示されている。

次に、図８（ｂ）に示すように、第３開口部８３ａ内で露出する第２メタル層９２上に、ロジウム（Ｒｈ）を電気めっきすることにより、コンタクト層９０が形成される。このコンタクト層９０の上面は、平滑な面に形成すると共に各第２メタル層９２上に積層されるコンタクト層９０の高さを揃える必要があるので、図８（ｃ）に示すように、第３レジスト層８３とともに、コンタクト層９０を研磨して、コンタクト層９０の上面を平坦にする。このコンタクト層９０がコンタクト部２を構成する。

そして、第３レジスト層８３を完全に除去し、さらに、犠牲層６を除去する。そして、プローブ基板１０７上において露出している導電性膜５をドライエッチングにより除去して、図８（ｄ）に示すようなコンタクトプローブ１が得られる。

なお、本実施の形態では、第２メタル層９２及び第３メタル層９３は、ビーム部３の自由端部で導通しているが、第２メタル層９２及び第３メタル層９３は、ビーム部３の固定端部で導通するように形成してもよいし、長手方向両端部で導通するように形成してもよい。また、第２メタル層９２及び第３メタル層９３は、第１メタル層９１のビーム部幅方向の側面を覆うように、ビーム部幅方向の一方の端部または両端部を導通させるように形成してもよい。

実施の形態３．
本発明のコンタクトプローブは、図９に示す実施の形態３におけるコンタクトプローブ３のように、第１メタル層９１、第２メタル層９２そして第４メタル層９４によりコンタクトプローブ１のビーム部３を形成することもできる。

本実施の形態では、第１メタル層９１と第４メタル層９４とをヤング率の高い金属材料によって形成し、第２メタル層９２のみを低抵抗の金属材料により形成している。そして、第２メタル層９２が第１メタル層９１と第４メタル層９４とにより挟まれた状態となるように各層が積層されている。本実施の形態では、第１メタル層９１が、プローブ基板１０７と対向する下側の層となり、第４メタル層９４が、コンタクト部２が接合される上側の層となっている。なお、導電性膜５はニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）を用いて形成されている。

このように、第１メタル層９１、第２メタル層９２そして第４メタル層９４によりコンタクトプローブ１のビーム部３を形成することにより、ビーム部の全体を低抵抗の金属材料で形成する場合に比べて、剛性を向上できる。

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。

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１に係るコンタクトプローブの一例を示した側面図である。 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（ｄ）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を示した断面図である。 実施の形態２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２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（ｄ）の続きを示している。 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を示した断面図である。

符号の説明

１ コンタクトプローブ
２ コンタクト部
３ ビーム部
３１ 基板固定部
３２ 弾性変形部
４ 絶縁膜
５ 導電性膜
６ 犠牲層
７１，８１ 第１レジスト層
７１ａ，８１ａ 第１開口部
７２，８２ 第２レジスト層
７２ａ，８２ａ 第２開口部
８３ 第３レジスト層
８３ａ 第３開口部
９１ 第１メタル層
９２ 第２メタル層
９２ａ 導通部
９３ 第３メタル層
９４ 第４メタル層
９０ コンタクト層
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 (3)

1. 検査対象物に対向させるプローブ基板上に取り付けられ、上記検査対象物上の電極パッドに弾性的に接触させるコンタクトプローブにおいて、
   一端が上記プローブ基板に固着され、他端には上記電極パッドに接触させるコンタクト部が形成されたビーム部を備え、
   上記ビーム部は、電気めっきにより積層形成された上記一端から他端に達する第１メタル層及び第２メタル層を有し、
   第１メタル層は、第２メタル層よりもヤング率の高い金属材料からなり、
   第２メタル層は、第１メタル層よりも低抵抗の金属材料からなることを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 上記ビーム部は、電気めっきにより積層形成された上記一端から他端に達する第３メタル層をさらに有し、
   第３メタル層は、第１メタル層よりも低抵抗の金属材料からなり、
   第１メタル層が第２メタル層及び第３メタル層間に形成され、
   第２メタル層及び第３メタル層は、上記一端及び他端の少なくとも一方の端部付近で導通するように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。
3. 第２メタル層よりもヤング率の高い金属材料として、ヤング率が１８０〜２００ＧＰａの金属材料が用いられ、
   第１メタル層よりも低抵抗の金属材料として、電気抵抗率が５×１０^−８Ωｍ以下の金属材料が用いられ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。

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