JP2010019616A - コンタクトプローブ複合体、その製造方法及びプローブカードの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブ基板の材質に制約を受けず、狭ピッチのコンタクトプローブを有するプローブカードを簡単に製造することができるコンタクトプローブ複合体を提供する。
【解決手段】コンタクトプローブ１０と絶縁層２０とが交互に積層形成されているコンタクトプローブ複合体１である。コンタクトプローブ１０は、プローブ基板３０に固定されるベース部１０ａ、片持ち梁構造のビーム部１０ｂ及びコンタクト部１０ｃを有する。絶縁層２０はコンタクトプローブ１０の隣り合うベース部１０ａ間にのみ形成される。プローブ基板３０に取り付けられたコンタクトプローブ複合体１は、隣り合うビーム部間及び隣り合うコンタクト部間のそれぞれには絶縁層が形成されないので、絶縁層を残したままでも、各コンタクトプローブを弾性変形させることができる。コンタクトプローブ複合体をプローブ基板に取り付けただけでプローブカードを簡単に製造できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プローブ基板に取り付けられる２以上のコンタクトプローブが一体化されたコンタクトプローブ複合体及びその製造方法に関する。また、本発明は、上記コンタクトプローブ複合体を有するプローブカードの製造方法に関する。

半導体ウエハの電気的特性検査には、多数のコンタクトプローブがプローブ基板上に形成されたプローブカードが用いられる。この電気的特性検査は、プローブカードにおけるコンタクトプローブ形成面を検査対象物に近づけて、コンタクトプローブの先端を検査対象物上の微小な検査対象電極に接触させ、両者を電気的に導通させて行われる。

上記コンタクトプローブとしては、一端がベース部を介してプローブ基板に固定され、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、検査対象物に接触させるコンタクト部とを有するものがある。

プローブ基板上には、多数のプローブ電極が形成されており、各コンタクトプローブは、対応するプローブ電極と導通するようにプローブ基板上に固着される。このようなプローブカードを製造する場合、一般には、手作業により一つずつコンタクトプローブがプローブ基板に取り付けられる。

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。

しかしながら、一つずつコンタクトプローブを固着する従来の製造方法では、半導体チップに設ける電極パッドのピッチが狭くなるほど困難になり、しかも、コンタクトプローブをプローブ基板上に配置する精度に限界があり、更なるコンタクトプローブのピッチ狭小化は容易ではないという問題があった。

このような状況から、本出願人は、複数のコンタクトプローブが導電性材料からなる犠牲層によって連結されて構成されるコンタクトプローブ複合体を形成し、このコンタクトプローブ複合体をプローブ基板上に取り付けた後、犠牲層を除去してプローブカードを製造する方法を提案した（特許文献１）。このコンタクトプローブ複合体は、隣り合うコンタクトプローブの全体を導電性材料からなる犠牲層によって連結している。さらに、コンタクトプローブの間隔がプローブ基板上における電極パッドのピッチに一致させるように、この犠牲層の厚みを定めている。このようなコンタクトプローブ複合体を用いれば、コンタクトプローブを一つずつプローブ基板に取り付ける必要がなく、プローブピッチを更に狭小化することができる。
特開２００８−０２６０２７号公報

ところが、特許文献１の犠牲層は、電気めっき法によって積層形成された導電層であることから、コンタクトプローブ複合体内の各コンタクトプローブは犠牲層を介して短絡されている。従って、プローブ基板へコンタクトプローブ複合体を取り付けた後にエッチング処理を行って犠牲層を除去する必要があった。その結果、エッチング処理によりプローブ基板が反応してしまうと、プローブ基板が損傷してしまうので、犠牲層のエッチング液に反応する材料をプローブ基板に用いることができなかった。

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をプローブ基板へ取り付けた後に犠牲層を除去するエッチング処理を行うことなく、２以上のコンタクトプローブを狭ピッチで同時にプローブ基板に固定することができるコンタクトプローブ複合体を提供することを目的とする。また本発明は、プローブ基板に固定したときに倒れ難いコンタクトプローブを有するコンタクトプローブ複合体を提供することを目的とする。また、本発明は、２以上のコンタクトプローブを狭ピッチで、しかも、コンタクトプローブをプローブ基板へ取り付けた後に犠牲層を除去するエッチング処理を行う必要の無いコンタクトプローブ複合体の製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、２以上のコンタクトプローブを狭ピッチで、しかも、倒れ難く同時にプローブ基板に簡単に固定することができるプローブカード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複合体は、導電性材料からなるコンタクトプローブと、絶縁性材料からなる絶縁層とが交互に積層形成され、上記コンタクトプローブは、プローブ基板に固定されるベース部、当該ベース部を固定端として片持ち梁構造を構成するビーム部及び当該ビーム部の自由端側に設けられるコンタクト部を有し、上記絶縁層は、上記コンタクトプローブの隣り合うベース部間に形成され、隣り合うビーム部間及び隣り合うコンタクト部間はそれぞれ開放されている。

本発明のコンタクトプローブ複合体は、上記コンタクトプローブと上記絶縁層とを交互に積層して形成され、隣り合う上記コンタクトプローブを上記ベース部において上記絶縁層により連結し、隣り合う上記ビーム部の間及び隣り合う上記コンタクト部の間のそれぞれは空間が形成され、上記絶縁層により連結されないので、上記ビーム部は、上記絶縁層を有した状態でも弾性変形することができる。その結果、上記コンタクトプローブ複合体をプローブ基板に固定することにより、多数のコンタクトプローブを狭ピッチで同時にプローブ基板に固定することができ、しかも、上記コンタクトプローブ複合体をプローブ基板に固定した後に上記絶縁層を除去する必要はなく、当該絶縁層を残した状態にできる。

さらに、本発明のコンタクトプローブ複合体は、プローブ基板に取り付けた後に、上記絶縁層を除去する必要がないことから、プローブ基板の材質は上記絶縁層のエッチング処理による制約を受けることはなく、所望の材質のプローブ基板を用いることができる。

また、上記コンタクトプローブが上記プローブ基板に取り付けられた後も上記絶縁層を残したままの状態にできるので、隣り合う上記コンタクトプローブのビーム部における対向面が絶縁層により支持され、当該コンタクトプローブを倒れ難くすることができる。

また、上記プローブ基板上に固定された各コンタクトプローブ間に上記絶縁層が形成されたままの状態にできるので、コンタクトプローブ同士の短絡も起こり難い。

第２の本発明によるコンタクトプローブ複合体は、上記構成に加え、各上記ベース部における上記プローブ基板に固定される面が同一平面内に形成され、各上記絶縁層における上記プローブ基板と対向する面が上記ベース部における上記プローブ基板への固定面よりも上記ビーム部側に位置するように形成されている。この様な構成により、上記絶縁層を部分的に除去することなく、コンタクトプローブ複合体をプローブ基板に取り付けるだけで、コンタクトプローブとプローブ基板とを確実に導通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複合体の製造方法は、プローブ基板に固定されるベース部、当該ベース部を固定端として片持ち梁構造を構成するビーム部及び当該ビーム部の自由端側に設けられるコンタクト部を有する２以上のコンタクトプローブが絶縁層で連結されたコンタクトプローブ複合体の製造方法であって、導電性材料を積層してコンタクトプローブを形成する第１コンタクトプローブ形成ステップと、上記コンタクトプローブの上記ベース部の上面に絶縁性材料からなる上記絶縁層を積層形成すると共に、上記ビーム部及びコンタクト部の上面に導電性材料からなる犠牲層を積層形成する絶縁層形成ステップと、上記絶縁層及び上記犠牲層の上面に導電性材料を積層してコンタクトプローブを形成する第２コンタクトプローブ形成ステップと、上記絶縁層形成ステップと第２コンタクトプローブ形成ステップとが所定回数繰り返された後、上記犠牲層を除去する犠牲層除去ステップとを備える。

本発明によるコンタクトプローブ複合体の製造方法は、このようにコンタクトプローブ複合体を製造することにより、複数の上記コンタクトプローブと上記絶縁層及び上記犠牲層とを積層した後、プローブ基板に取り付ける前に上記犠牲層を除去しても、上記ビーム部が弾性可能な状態で各上記コンタクトプローブの上記ベース部を上記絶縁層により連結することができる。その結果、隣り合う上記コンタクトプローブのピッチを上記絶縁層で狭いピッチに維持でき、しかも、上記コンタクトプローブ複合体を上記プローブ基板に取り付けた後に当該絶縁層を除去する必要のない上記コンタクトプローブ複合体を簡単に形成できる。

第４の本発明によるプローブカードの製造方法は、プローブ基板に固定されるベース部、当該ベース部を固定端として片持ち梁構造を構成するビーム部及び当該ビーム部の自由端側に設けられるコンタクト部を有する２以上のコンタクトプローブを上記プローブ基板に固定してプローブカードを形成するプローブカードの製造方法であって、上記コンタクトプローブの隣り合うベース部の間に絶縁性材料からなる絶縁層が形成され、隣り合うビーム部の間及び隣り合うコンタクト部の間がそれぞれ開放されて２以上のコンタクトプローブが上記絶縁層で連結されたコンタクトプローブ複合体を形成する第１ステップと、各上記コンタクトプローブのベース部が上記プローブ基板に対して導通するように、上記コンタクトプローブ複合体を上記プローブ基板に固定する第２ステップとを備える。

本発明によるプローブカードの製造方法は、このようにプローブカードを製造することにより、上記プローブ基板に上記コンタクトプローブ複合体を取り付けた後でも、上記絶縁層を残すことができる。その結果、上記プローブ基板に取り付けるだけで、上記コンタクトプローブの上記プローブ基板への取り付けを完了することができる、しかも、プローブ基板の材質はエッチング処理による制約を受けることはなく、所望の材質のプローブ基板を用いることができる。さらに、本発明のプローブカードの製造方法によれば、上記プローブ基板に上記コンタクトプローブを固定した後に、隣り合うコンタクトプローブのベース部の対向面が上記絶縁層で連結されたままの状態にしても、隣り合う上記ビーム部間には空間が形成され、上記絶縁層により連結されないので、各上記ビーム部は、上記絶縁層の影響を受けることなく、弾性変形することができる。また、上記絶縁層により各ビーム部の対向面が支持された状態になるので、上記コンタクトプローブの倒れを抑制できる。

本発明によるコンタクトプローブ複合体は、上記ビーム部が弾性変形可能に上記絶縁層により隣り合うベース部同士が連結されるので、コンタクトプローブ複合体をプローブ基板に取り付けた後は、上記絶縁層を残したままにできる。その結果、所望の材質で形成したプローブ基板に２以上のコンタクトプローブを狭ピッチで同時に取り付けることができ、しかも、上記コンタクトプローブ複合体の上記プローブ基板への取り付け作業も簡単になる。

図１および図２は、本発明の実施の形態の一例であり、図１はコンタクトプローブ複合体１の斜視図、図２はコンタクトプローブ複合体１の正面図、図３はコンタクトプローブ複合体１の右側面図である。このコンタクトプローブ複合体１は、導電性材料を積層して形成された複数のコンタクトプローブ１０を有しており、コンタクトプローブ１０間には、コンタクトプローブを連結する絶縁層２０が形成されている。これらコンタクトプローブ１０と絶縁層２０とは１層ずつ交互に積層して形成されている。

このコンタクトプローブ１０は、プローブ基板３０上に形成されたプローブ電極３１に接合されるベース部１０ａ、このベース部１０ａを固定端として片持ち梁構造を構成するビーム部１０ｂ、そして、このビーム部１０ｂの自由端付近で、検査対象物に向かって突出するコンタクト部１０ｃからなる。ビーム部１０ｂは、ベース部１０ａを固定端として弾性変形可能になっている。

さらに、本実施形態においてコンタクトプローブ１０は、プローブ本体１１、薄膜部１２、バンプ部１３及びコンタクトチップ部１４から構成されている。プローブ本体１１と薄膜部１２とは同一の導電性材料から形成されている。

プローブ本体１１のベース部１０ａは、シリコン（Ｓｉ）などで形成されたプローブ基板３０上のプローブ電極３１に接合される固定部１５を備える。さらに、この固定部１５におけるプローブ基板３１と対向する面に隣接させてバンプ部１３が形成されている。

プローブ本体１１のコンタクト部１０ｃは、図２及び図３に示すように、片持ち梁構造のビーム部１０ｂの自由端から、検査対象物に向かって突出する軸状に構成されている。コンタクト部１０ｃは、コンタクトプローブの先端において検査対象物と接触するためにプローブ基板３０に対して垂直方向に突き出ている。

プローブ本体１１及び薄膜部１２に用いられる導電性材料は、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、プローブ本体１１及び薄膜部１２は、ニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）で形成している。ただし、プローブ本体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）などのニッケル系合金、タングステン（Ｗ）、ニッケルタングステン（Ｎｉ−Ｗ）、金（Ａｕ）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。

バンプ部１３は、コンタクトプローブ１０のベース部１０ａにおけるプローブ基板３０との対向面に固定部１５と隣接させて形成され、後述のプローブ電極３１との接着に用いられる。バンプ部１３は、コンタクトプローブ１０およびプローブ電極３１を形成する材料よりも融点の低い導電性の金属材料、例えば、はんだや金で形成される。バンプ部１３は、コンタクトプローブ複合体１がプローブ基板３０に取り付けられる際、溶解された後、固形化し、コンタクトプローブ１０のベース部１０ａとプローブ電極３１とを接着させる。

コンタクトプローブ１０のコンタクト部１０ｃの先端側に形成されたコンタクトチップ部１４はプローブ本体１１とは異なる導電性材料からなり、検査対象電極に接触する部分である。本実施形態において、コンタクトチップ部１４はプローブ本体１１におけるコンタクト部１０ｃとなる部分の先端を覆うように形成されている。コンタクトチップ部１４は、プローブ本体１１を形成する材料よりも高硬度の導電性材料を用いて形成するのが好ましい。例えば、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る。このようにコンタクトチップ部１４を、プローブ本体１１とは、別の高硬度の導電性材料を使用することで、先端部に使用する導電性材料の使用量を抑えながら、プローブ先端部の耐磨耗性を向上させることができる。

薄膜部１２は、図３に示すように、コンタクトプローブ１０の外層として形成され、絶縁層２０との境界面を含んで形成されている。この薄膜部１２は、導電性の材料からなり、後述のコンタクトプローブ複合体１の製造過程においてプローブ本体１１の積層時の電気めっきのシード（種）として形成される薄膜である。本実施形態においては、薄膜部１２は、プローブ本体１１に対し、積層方向の一方の外層として形成され、積層方向他方側には形成されていない。なお、薄膜部１２の材料は、犠牲層のエッチングに対する耐性を有するものであれば、プローブ本体１１と異なるものであってもよい。

絶縁層２０は、金属酸化膜などの絶縁性材料で形成され、隣り合うコンタクトプローブ１０のベース部１０ａの間にのみ形成されて２以上のコンタクトプローブ１０を連結している。即ち、隣り合うビーム１０ｂ間及び隣り合うコンタクト部１０ｃ間には絶縁層２０は形成されず、それぞれ空間部が形成される。さらに、絶縁層２０は、絶縁層２０におけるプローブ基板３０との対向面が、固定部１５におけるプローブ基板３０との対向面よりもビーム部１０ｂ側に位置するように形成されている。すなわち、本実施の形態におけるコンタクトプローブ複合体１は、各コンタクトプローブ１０のベース部１０ａにおける固定部１５は、バンプ部１３と共に、絶縁層２０で覆われることなく露出されている。

また、絶縁層２０は、隣り合うコンタクトプローブ１０の間隔が、後述するプローブ基板３０上に形成されるプローブ電極３１の配列間隔と一致するようにコンタクトプローブ１０を保持している。したがって、各コンタクトプローブ１０のピッチは絶縁層２０により各プローブ電極３１のピッチと一致するように保持されている。また、絶縁層２０は各コンタクトプローブ１０を互いに短絡させることなく保持している。

絶縁層２０は、順次に積層形成されるコンタクトプローブ１０と交互に積層により形成される。すなわち、コンタクトプローブ１０の金属層が積層形成された後、絶縁層２０が積層形成され、さらに絶縁層２０と一部が接触するように次のコンタクトプローブ１０の金属層が形成され、さらにその上に絶縁層２０が形成されるという繰り返しのステップによって形成される。絶縁層２０の厚さは隣り合うコンタクトプローブ１０の間隔に相当するので、絶縁層２０の厚さを薄くすることにより、コンタクトプローブ１０を狭ピッチで配置させることができる。

絶縁層２０に用いられる絶縁性材料としては、コンタクトプローブ１０の基板取り付け時において溶融しないように、後述のバンプ部１３よりも融点が高い材料で形成されるのが好ましい。

コンタクトプローブ１０のコンタクト部１０ｃと検査対象物との接触は、プローブカード及び検査対象物を所定の距離まで近づけることによって行われる。このとき、全てのコンタクトプローブ１０を検査対象物と確実に接触させるためにオーバードライブが行われている。オーバードライブとは、コンタクトプローブ１０が検査対象物と接触しはじめる状態から、さらにプローブカード及び検査対象物を近づける操作をいう。このようなオーバードライブを行って、コンタクトプローブ１０を弾性変形させながら検査対象物に当接させることにより、検査対象物の高低差や、コンタクトプローブ高さなどのばらつきを吸収し、全てのコンタクトプローブ１０を検査対象物と確実に接触させることができる。

本実施の形態では、図１から図３に示すように、絶縁層２０は、コンタクトプローブ１０をベース部１０ａにおいてのみ連結しているため、絶縁層２０を有したままであっても、各コンタクトプローブ１０のビーム部１０ｂは互いに独立して弾性変形することができるようになっている。このような構造を採用することにより、全てのコンタクトプローブ１０を検査対象物との接触状態に合わせて弾性変形させられ、全てのコンタクトプローブ１０を確実に接触させることができる。

図４及び図５は、第１の実施形態のコンタクトプローブ複合体１をプローブ基板３０に取り付ける方法を示した説明図である。図４はコンタクトプローブ複合体１をプローブ基板３０に取り付ける前の状態、図５はコンタクトプローブ複合体１をプローブ基板３０に取り付けた後の状態を表す。

プローブ基板３０には、コンタクトプローブ１０が取り付けられるプローブ電極３１およびプローブ電極３１を検査機に繋ぐための電気配線３２が、基板本体３３の上に形成されている。コンタクトプローブ複合体１は、各コンタクトプローブ１０のベース部１０ａにおける固定部１５が対応するプローブ電極３１に接触するように、プローブ基板３０に取り付けられる。その際、コンタクトプローブ複合体１と基板本体３３の位置を調整するだけで、容易に全てのコンタクトプローブ１０の固定部１５を対応するプローブ電極３１に接続させることができる。その後、バンプ部１３が加熱溶融および冷却固化することによりコンタクトプローブ複合体１がプローブ基板３０上に固着される。

図４及び図５では、１つのプローブ基板３０に対し５つのコンタクトプローブ１０を備える１つのコンタクトプローブ複合体１が固着される場合が示されているが、１つのプローブ基板３０に対して、複数のコンタクトプローブ複合体１が固着されるように形成することもできる。

図６から図１０は、図１に示したコンタクトプローブ複合体１の製造プロセスの一例を示した工程図である。各工程図は、図２におけるＡ−Ａ断面図が示されている。コンタクトプローブ複合体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１０（ｂ）は、第１コンタクトプローブ１０１、第１絶縁層２０１、第２コンタクトプローブ１０２、第２絶縁層２０２及び第３コンタクトプローブ１０３という順に、コンタクトプローブ１０と絶縁層２０が交互となって順次に積層されて形成されたコンタクトプローブ複合体１が示されている。以下、図１０（ｂ）に示すように、３つのコンタクトプローブを有するコンタクトプローブ複合体１を製造するための製造工程について説明する。

図６（ａ）に示すように、第１コンタクトプローブ１０１を形成する際には、まず、積層基板５０上にエッチングにより除去可能な導電性材料、例えば、銅（Ｃｕ）などで第１犠牲層６１を形成する。

次に、図６（ｂ）に示すように、第１犠牲層６１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、第１レジスト層７１を部分的に除去する。

このようにして第１レジスト層７１が除去された部分には、図６（ｃ）に示すように、電気めっきによりプローブ本体１１となる第１金属層８１（プローブ本体層）が、この板状プローブ本体１１の厚み方向に積層形成される。図６（ｃ）では、右側の第１金属層８１によりコンタクト部１０ｃが形成され、左側の第１金属層８１によりベース部１０ａが形成された状態を示している。なお、図示しないが、ビーム部１０ｂも同時に積層形成されている。

その後、図６（ｄ）に示すように、第１レジスト層７１を完全に除去する。この第１レジスト層７１を除去することにより第１犠牲層６１と第１金属層８１とが露出した状態になる。

そして、図６（ｅ）に示すように、露出した第１犠牲層６１と第１金属層８１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７２を形成する。その後、この第２レジスト層７２の表面を選択的に露光することにより、第２レジスト層７２を部分的に除去する。図６（ｅ）では、コンタクト部１０ｃａの先端側を形成する第１金属層８１の一部が露出するように第２レジスト層７２を部分的に除去している。

続いて、第２レジスト層７２が除去された部分には、図７（ａ）に示すように、電気めっきによりコンタクトチップ部１４となる第２金属層８２（コンタクトチップ層）が厚み方向に積層形成される。なお、この第２金属層８２は、第１金属層８１で形成される部分のコンタクト部１０ｃの先端部を覆うように形成される。そして、図７（ｂ）に示すように第２レジスト層７２を完全に除去する。この第２レジスト層７２を除去することにより第１犠牲層６１、第１金属層８１及び第２金属層８２が露出した状態になる。

さらに、図７（ｃ）に示すように、露出した第１犠牲層６１、第１金属層８１及び第２金属層８２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３レジスト層７３を形成する。その後、この第３レジスト層７３の表面を選択的に露光することにより、第３レジスト層７３を部分的に除去する。図７（ｃ）では、ベース部１０ａのプローブ基板側を形成する第１金属層８１の一部が露出するように第３レジスト層７３を部分的に除去している。

そして、第３レジスト層７３が除去された部分に、図７（ｄ）に示すように、電気めっきによりバンプ部１３となる第３金属層８３（バンプ層）が厚み方向に積層形成される。この第３金属層８３は、第１金属層８１で形成されるベース部１０ａの一部を覆うように形成される。また、バンプ部１３となる第３金属層８３は、ベース部１０ａの基板側であってプローブ基板に対して凹部を形成する部分のみに積層形成される。このように形成されることにより、固定部１５がプローブ基板に対し露出した構造となる。その後、図７（ｅ）に示すように第３レジスト層７３を完全に除去し、表面を研磨し、平滑面にすることにより、第１犠牲層６１の上に第１コンタクトプローブ１０１が形成される。

次に、第１コンタクトプローブ１０１と接触する第１絶縁層２０１を形成する工程を説明する。図８（ａ）に示すように、露出した第１犠牲層６１、第１金属層８１、第２金属層８２及び第３金属層８３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４レジスト層７４を形成する。その後、この第４レジスト層７４の表面を選択的に露光することにより、第４レジスト層７４を部分的に除去する。図８（ａ）では、第１金属層８１のうち第１コンタクトプローブ１０１のベース部１０ａが露出するように第４レジスト層７４を部分的に除去している。

そして、第４レジスト層７４が除去された部分には、絶縁性材料を充填することによって第１絶縁層２０１が厚み方向に積層形成される。この第１絶縁層２０１は犠牲層のエッチング処理に対する耐性を有し、プローブ本体１１と薄膜部１２に接着する素材で形成される。なお、この第１絶縁層２０１は、第１コンタクトプローブ１０１のコンタクト部１０ｃおよびビーム部１０ｂ（図示していない）の上には形成されない。したがって、検査対象電極と当接した際に、コンタクトプローブ１０が弾性変形可能となっている。

その後、第４レジスト層７４を完全に除去すると、図８（ｂ）に示すように、第１コンタクトプローブ１０１と第１絶縁層２０１が、第１犠牲層６１上に露出される。

続いて、第２コンタクトプローブ１０２を形成する工程を説明する。図８（ｃ）に示すように、電気めっきによって第１コンタクトプローブ１０１の上面を覆うように第２犠牲層６２を形成する。なお、このとき第１絶縁層２０１上は電気が流れないので第２犠牲層６２は形成されないが、第２犠牲層６２が第１絶縁層２０１上にはみ出して形成されることがある。したがって、第２犠牲層６２は、第１絶縁層２０１の上面が露出し平坦化されるまで研磨される。その際、研磨をさらに行って第１絶縁層２０１の厚さを調整することにより、コンタクトプローブ１０の間隔を調整してもよい。なお、第２犠牲層６２は、エッチングできる導電性材料であれば、第１犠牲層６１と別の材料であってもよいが、エッチングの操作性の観点からは同一の材料である方が好ましい。本実施形態においては、第２犠牲層６２は、第１犠牲層６１と同一の材料が用いられている。

そして、図８（ｄ）に示すように、露出した第２犠牲層６２及び第１絶縁層２０１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７５を形成する。その後、この第５レジスト層７５の表面を選択的に露光することにより、第５レジスト層７５を部分的に除去する。第５レジスト層７５の除去は第１コンタクトプローブ１０１のプローブ本体１１の面形状と同一になるように行われる。図８（ｄ）では、第２コンタクトプローブ１０２のベース部１０ａ形成部分においては積層された第１絶縁層２０１が露出し、ビーム部１０ｂ及びコンタクト部１０ｃ形成部分においてはプローブ本体１１と同一の面形状で第２犠牲層６２が露出するように第５レジスト層７５を部分的に除去している。なお、コンタクトチップ部１４およびバンプ部１３ｂの形成部分は第２犠牲層６２が露出されない。

次に、図８（ｅ）に示すように、第１絶縁層２０１と第２犠牲層６２が露出された第５レジスト層７５の上面にスパッタリング等により乾式めっきを行い、第４金属層８４を形成した後、第５レジスト層７５上に形成された第４金属層８４を研磨により除去する。第４金属層８４に使用する導電性材料は乾式めっきに適するものであればプローブ本体１１ｂと同一の金属でも別の金属でもよい。本実施形態においては、第４金属層８４は、プローブ本体１１と同一の材料であるニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）で形成されている。

続いて、図９（ａ）に示すように、露出されている第４金属層８４上に電気めっきによりプローブ本体１１を形成する第５金属層８５（プローブ本体層）を、厚み方向に積層形成する。第５金属層８５が形成された後、図９（ｂ）に示すように、第５レジスト層７５を除去することにより、第２コンタクトプローブ１０２のプローブ本体１１が薄膜部１２上に積層形成される。

その後、第１コンタクトプローブ１０１形成時と同様に、コンタクトチップ部１４およびバンプ部１３の形成のために、フォトレジスト層の形成、フォトレジスト層の選択的除去、金属層の形成及びフォトレジスト層の除去をそれぞれ順次に行うことにより、図９（ｃ）に示すように第２コンタクトプローブ１０２のコンタクトチップ部１４およびバンプ部１３が形成され、第２コンタクトプローブ１０２が形成される。

最後に、第３コンタクトプローブ１０３以降のコンタクトプローブの形成工程および第１犠牲層６１、第２犠牲層６２及び第３犠牲層６３を除去する工程を説明する。第３コンタクトプローブ１０３の形成およびそれ以降のコンタクトプローブ１０の形成は、第１コンタクトプローブ１０１の形成後から第２コンタクトプローブ１０２形成までの工程を繰り返し、コンタクトプローブ１０と絶縁層２０を交互に積層形成させることによって行う。

すなわち、第２コンタクトプローブ１０２の形成後、フォトレジスト層の形成、フォトレジスト層の選択的除去、絶縁層の形成及びフォトレジスト層の除去を行うことにより、図９（ｄ）に示すように、第２コンタクトプローブ１０２のベース部１０ａ上に第２絶縁層２０２が形成され、さらに、第２絶縁層２０２が露出するように第３犠牲層６３が形成される。

その後、図１０（ａ）に示すように、フォトレジスト層の形成、フォトレジスト層の選択的除去、乾式めっき及びレジスト層の除去の各操作により第３コンタクトプローブ１０３を形成するための薄膜層１２が形成される。つづいて、フォトレジスト層の形成、フォトレジスト層の選択的除去及び電気めっきの各操作により第３コンタクトプローブ１０３のプローブ本体１１が薄膜層１２上に積層形成される。さらに、コンタクトチップ部１４およびバンプ部１３の形成のためにフォトレジスト層の形成、フォトレジスト層の選択的除去、金属層の形成及びフォトレジスト層の除去をそれぞれ順次に行うことにより、第３コンタクトプローブ１０３のコンタクトチップ部１４およびバンプ部１３が形成され、第３コンタクトプローブ１０３が、図１０（ａ）に示すように形成される。

第３コンタクトプローブ１０３が最後に形成するコンタクトプローブとする場合、図１０（ｂ）に示すように、第１犠牲層６１、第２犠牲層６２及び第３犠牲層６３をエッチング処理により除去して、第１コンタクトプローブ１０１を積層基板５０から離すことにより、コンタクトプローブ１０と絶縁層２０とが順次積層されたコンタクトプローブ複合体１が形成される。

形成されたコンタクトプローブ複合体１は、２以上のコンタクトプローブ１０がコンタクトプローブ１０のベース部１０ａ間を連結する絶縁層２０によって保持されて一体化されており、２以上のコンタクトプローブを同時にプローブ基板３０に取り付け可能な状態となっている。

本実施の形態におけるコンタクトプローブ複合体１は、各コンタクトプローブ１０の間の距離を絶縁層２０の厚さにより決定することができる。したがって、絶縁層２０の積層の厚みを薄くすることにより各コンタクトプローブ１０の間隔を狭くすることができ、各コンタクトプローブ１０をプローブ基板３０上に狭ピッチで配置させることができる。

しかも、本実施の形態におけるコンタクトプローブ複合体１は、コンタクトプローブ１０のベース部１０ａのみが絶縁層２０により連結され、ビーム部１０ｂ及びコンタクト部１０ｃの周りには空間部が形成されるので、プローブ基板３０上に絶縁層２０を残したままであっても、コンタクトプローブ１０を弾性変形させることができる。しかも、絶縁層２０によりコンタクトプローブのベース部１０ａをプローブ基板３０に対して強固に支持することができるので、コンタクトプローブ１０の倒れを絶縁層２０により抑制することができる。

さらに、本実施の形態では、各絶縁層２０におけるプローブ基板３０との対向面の位置よりもベース部１０ａの固定部１５のプローブ基板３０との対向面が突出するように各絶縁層２０を形成しているので、この固定部１５には絶縁層２０で覆われることなく、完全に露出した状態になっている。その結果、コンタクトプローブ複合体１をプローブ基板３０に取り付ける際に、各コンタクトプローブ１０を確実にプローブ基板３０のプローブ電極３１に導通可能に接触させることができる。

図１１は、本発明の実施形態のコンタクトプローブ複合体１が取り付けられたプローブカード４１を用いて電気的特性検査を行う様子を示した説明図であり、プローブ装置４０の内部の様子が示されている。プローブ装置４０は、プローブカード４１と、検査対象物４８が載置される可動ステージ４２と、可動ステージ４２を昇降させる駆動装置４３と、可動ステージ４２及び駆動装置４３が収容される筐体４４により構成される。

プローブカード４１は、矩形状に形成されたプローブ基板３０と、プローブ基板３０上に２列で設置されたコンタクトプローブ複合体１とを備えている。さらに、プローブカード４１は、筐体４４の開口部に取り付けられるメイン基板４５と、コンタクトプローブ１０と検査機とを電気的に接続する連結部材４６と、メイン基板４５上に形成されたコネクタ４７とを備えている。

検査対象物４８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。また、検査対象物４８は、検査対象電極４９がプローブカード４１と対向するように載置されている。可動ステージ４２は、水平な載置面を有する載置台であり、駆動装置４３の駆動により、検査対象物４８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４４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４１が取り付けられている。また、可動ステージ４２は、この開口部の下方に配置されている。

電気的特性検査時には、駆動装置４３によって可動ステージ４２を上昇させて、半導体ウエハにコンタクトプローブ１０を接触させる。これにより、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１０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。

なお、本実施形態において絶縁層２０はベース部１０ａのほぼ全体に設けられている場合を説明した。しかし、本発明はこれに限らず、コンタクトプローブ１０のビーム部１０ｂを弾性変形可能なように保持するのであれば、絶縁層２０は、ベース部１０ａの一部に設けてもよい。すなわち、ベース部１０ａの長手方向両端部にのみ絶縁層２０を形成することもできるし、ベース部１０ａの中心のみに形成するともできる。絶縁層２０をベース部１０ａ間の対向面の全体に形成する場合には、各コンタクトプローブの支持強度の向上が図れる。

また、本実施形態において、プローブ本体１１とは別材料から形成されているコンタクトチップ部１４を有するコンタクトプローブ１０を説明した。しかし、本発明はこれに限らず、コンタクトチップ部１４は形成されなくてもよい。この場合、検査対象物と接触するコンタクト部１０ｃの先端はプローブ本体１１により形成し、検査対象電極との当接に適するように先端を形成する。

また、本実施形態においては、プローブ本体１１の一方の外層全体に薄膜部１２が形成されるコンタクトプローブ複合体１を説明した。しかし、絶縁層２０との境界面のみに薄膜部１２が形成されるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、各絶縁層２０の厚みは、全て同じ厚みにしたが、各層毎に、それぞれ異なる厚みに形成することもできる。各絶縁層の厚みは、プローブ基板に形成される電極パッドの配置に合わせて定めることができる。

本発明のコンタクトプローブ複合体１の実施形態の一例を示した図であり、コンタクトプローブ複合体１の斜視図を示している。 本発明のコンタクトプローブ複合体１の実施形態の一例を示した図であり、コンタクトプローブ複合体１の正面図を示している。 本発明のコンタクトプローブ複合体１の実施形態の一例を示した図であり、コンタクトプローブ複合体１の右側面図を示している。 図１のコンタクトプローブ複合体１とプローブ基板３０を用いてプローブカードを製造する方法を示した説明図であり、コンタクトプローブ複合体１をプローブ基板３０に取り付ける前の状態を示している。 図１のコンタクトプローブ複合体１とプローブ基板３０を用いてプローブカードを製造する方法を示した説明図であり、コンタクトプローブ複合体１をプローブ基板３０に取り付けた後の状態を示している。 コンタクトプローブ複合体１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複合体１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。 コンタクトプローブ複合体１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。 コンタクトプローブ複合体１を形成する工程の一例を示した図であり、図８（ｅ）の続きを示している。 コンタクトプローブ複合体１を形成する工程の一例を示した図であり、図９（ｄ）の続きを示している。 本発明の実施の形態によるコンタクトプローブ複合体１が取り付けられたプローブカード４１を用いて電気的特性検査を行う様子を示した説明図である。

符号の説明

１ コンタクトプローブ複合体
１０ コンタクトプローブ
１０１ 第１コンタクトプローブ
１０２ 第２コンタクトプローブ
１０３ 第３コンタクトプローブ
１０ａ ベース部
１０ｂ ビーム部
１０ｃ コンタクト部
１１ プローブ本体
１２ 薄膜部
１３ バンプ部
１４ コンタクトチップ部
１５ 固定部
２０ 絶縁層
２０１ 第１絶縁層
２０２ 第２絶縁層
３０ プローブ基板
３１ プローブ電極
３２ 電気配線
３３ 基板本体
３４ プローブカード基板面
４０ プローブ装置
４１ プローブカード
４２ 可動ステージ
４３ 駆動装置
４４ 筐体
４５ メイン基板
４６ 連結部材
４７ コネクタ
４８ 検査対象物
４９ 検査対象電極
５０ 積層基板
６１ 第１犠牲層
６２ 第２犠牲層
６３ 第３犠牲層
７１ 第１レジスト層
７２ 第２レジスト層
７３ 第３レジスト層
７４ 第４レジスト層
７５ 第５レジスト層
８１ 第１金属層
８２ 第２金属層
８３ 第３金属層
８４ 第４金属層
８５ 第５金属層

Claims (4)

1. 導電性材料からなるコンタクトプローブと、絶縁性材料からなる絶縁層とが交互に積層形成されているコンタクトプローブ複合体であって、
   上記コンタクトプローブは、プローブ基板に固定されるベース部、当該ベース部を固定端として片持ち梁構造を構成するビーム部及び当該ビーム部の自由端側に設けられるコンタクト部を有し、
   上記絶縁層は、上記コンタクトプローブの隣り合うベース部間に形成され、
   隣り合うビーム部間及び隣り合うコンタクト部間はそれぞれ開放されていることを特徴とするコンタクトプローブ複合体。
2. 各上記ベース部における上記プローブ基板に固定される面が同一平面内に形成され、各上記絶縁層における上記プローブ基板と対向する面が上記ベース部における上記プローブ基板への固定面よりも上記ビーム部側に位置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複合体。
3. プローブ基板に固定されるベース部、当該ベース部を固定端として片持ち梁構造を構成するビーム部及び当該ビーム部の自由端側に設けられるコンタクト部を有する２以上のコンタクトプローブが絶縁層で連結されたコンタクトプローブ複合体の製造方法であって、
   導電性材料を積層してコンタクトプローブを形成する第１コンタクトプローブ形成ステップと、
   上記コンタクトプローブの上記ベース部の上面に絶縁性材料からなる上記絶縁層を積層形成すると共に、上記ビーム部及びコンタクト部の上面に導電性材料からなる犠牲層を積層形成する絶縁層形成ステップと、
   上記絶縁層及び上記犠牲層の上面に導電性材料を積層してコンタクトプローブを形成する第２コンタクトプローブ形成ステップと、
   上記絶縁層形成ステップと第２コンタクトプローブ形成ステップとが所定回数繰り返された後、上記犠牲層を除去する犠牲層除去ステップとを備えることを特徴とするコンタクトプローブ複合体の製造方法。
4. プローブ基板に固定されるベース部、当該ベース部を固定端として片持ち梁構造を構成するビーム部及び当該ビーム部の自由端側に設けられるコンタクト部を有する２以上のコンタクトプローブを上記プローブ基板に固定してプローブカードを形成するプローブカードの製造方法であって、
   上記コンタクトプローブの隣り合うベース部の間に絶縁性材料からなる絶縁層が形成され、隣り合うビーム部の間及び隣り合うコンタクト部の間がそれぞれ開放されて２以上のコンタクトプローブが上記絶縁層で連結されたコンタクトプローブ複合体を形成する第１ステップと、
   各上記コンタクトプローブのベース部が上記プローブ基板に対して導通するように、上記コンタクトプローブ複合体を上記プローブ基板に固定する第２ステップとを備えることを特徴とするプローブカードの製造方法。

Images