JP2012194188A - プローブ支持板の製造方法、コンピュータ記憶媒体及びプローブ支持板 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブ支持板を短期間かつ低コストで製造する。
【解決手段】プローブ支持板１１の製造方法であって、複数の金属薄板２０をそれぞれエッチングして、各金属薄板２０にプローブ１０を挿入させるための複数の貫通孔２１を形成するエッチング工程と、その後、複数の金属薄板２０の各貫通孔２１が金属薄板２０の厚み方向にそれぞれ連結されるように、複数の金属薄板２０を積層し、当該複数の金属薄板２０を接合する接合工程と、その後、各貫通孔の内側面２１に絶縁膜２２を形成する膜形成工程と、を有する。前記エッチング工程において、最上層と最下層との間に積層される中間層の金属薄板２０ｃの貫通孔２１ｃを、最上層と最下層の金属薄板２０ａ、２０ｂの貫通孔の径２１ａ、２１ｂより大きい径で形成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、被検査体の電気的特性を検査するための複数のプローブを支持するプローブ支持板の製造方法、その製造方法を実行するためのプログラムを格納したコンピュータ記憶媒体及びプローブ支持板に関する。

例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上に形成されたＩＣ、ＬＳＩなどの電子回路の電気的特性の検査は、複数のプローブを電子回路の電極に接触させ、各プローブから当該電極に対して検査用の電気信号を印加することにより行われている。これら複数のプローブは、例えばニッケルコバルトなどの金属製であり、プローブ支持板に挿入され支持されている。プローブ支持板には、複数のプローブを挿入させるための複数の貫通孔が形成されている。そして検査を適正に行うために、プローブを支持するプローブ支持板には、プローブの電気信号に影響を与えない絶縁材料、例えばセラミック等が用いられる。

このようなセラミック等のプローブ支持板に複数の貫通孔を形成するにあたっては、従来より、これらの貫通孔をすべて機械加工によって形成している（特許文献１）。

日本国特開２００７−３３４３８号公報

しかしながら、近年は、電子回路のパターンの微細化が進み、電極が微細化し、また電極の間隔がさらに狭くなっているため、電極に接触させる、より微細で狭ピッチのプローブが要求されている。すなわち、プローブ支持板に微細な貫通孔を多数形成する必要がある。したがって、従来のように貫通孔をすべて機械加工で形成すると、プローブ支持板の製造に多大な時間がかかっていた。また、プローブ支持板の製造工程が多くなるため、製造コストも高くなっていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、プローブ支持板を短期間かつ低コストで製造することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、被検査体の電気的特性を検査するための複数のプローブを支持するプローブ支持板の製造方法であって、金属板をエッチングして、当該金属板にプローブを挿入させるための複数の貫通孔を形成するエッチング工程であって、前記金属板は複数の金属薄板を有し、前記複数の金属薄板をそれぞれエッチングして、各金属薄板にプローブを挿入させるための複数の貫通孔を形成するエッチング工程と、前記複数の金属薄板の各貫通孔が金属薄板の厚み方向にそれぞれ連結されるように、前記複数の金属薄板を積層し、当該複数の金属薄板を接合する接合工程と、前記各貫通孔の内側面に絶縁膜を形成する膜形成工程と、を有し、前記エッチング工程において、最上層と最下層との間に積層される中間層の前記金属薄板の前記貫通孔を、最上層と最下層の前記金属薄板の前記貫通孔の径より大きい径で形成することを特徴としている。

本発明によれば、金属板をエッチングしてプローブを挿入させるための複数の貫通孔を形成しているので、１回のエッチングで複数の貫通孔を一の金属板に同時に形成することができる。したがって、従来のようにすべての貫通孔を機械加工で形成する必要がないため、極めて短期間でプローブ支持板を製造することができる。また、製造工程が少なくなるため、低コストでプローブ支持板を製造することができる。しかも、各貫通孔に絶縁膜を形成しているので、金属板とプローブとが絶縁され、被検査体の電気的特性の検査の際に、金属板がプローブの電気信号に影響することがない。なお、金属板をエッチングする際のマスクは、例えば金属板にフォトリソグラフィー処理を行うことで当該金属板上に形成することができる。

本発明によれば、従来よりも極めて短期間かつ低コストでプローブ支持板を製造することができる。

本実施の形態にかかるプローブ支持板が適用されるプローブ装置の構成の概略の模式図を示す側面図である。 本実施の形態にかかるプローブ支持板の縦断面図である。 本実施の形態にかかるプローブ支持板の横断面図である。 本実施の形態にかかるプローブ支持板の製造工程を示す説明図であり、（ａ）は金属薄板上に所定のパターンが形成された様子を示し、（ｂ）は金属薄板がエッチングされ複数の貫通孔が形成された様子を示し、（ｃ）は複数の金属薄板が積層された様子を示し、（ｄ）は複数の金属薄板が接合された様子を示し、（ｅ）は金属薄板の表面及び各貫通孔の内側面に絶縁膜が形成された様子を示している。 他の実施の形態にかかるプローブ支持板の縦断面図である。 他の実施の形態にかかるプローブ支持板の縦断面図である。 他の実施の形態にかかるプローブ支持板の縦断面図である。

以下、本発明の参考例としての実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかるプローブ支持板が適用されるプローブ装置１の構成の概略を示す側面の説明図である。

プローブ装置１には、プローブカード２と、被検査体としてのウェハＷを載置する載置台３が設けられている。

プローブカード２は、ウェハＷの電極に接触する複数のプローブ１０を支持したプローブ支持板１１と、プローブ１０に対しプローブ支持板１１の本体を通じて電気信号を授受するプリント配線基板１２を備えている。プローブ支持板１１は、載置台３に対向するように設けられ、プローブ支持板１１に支持されるプローブ１０は、ウェハＷの電極に対応する位置に設けられている。プリント配線基板１２は、プローブ支持板１１の上面側に配置されている。

プローブ１０は、例えばニッケルコバルトなどの金属の導電性材料により形成されている。プローブ１０は、図２に示すように、例えばプローブ支持板１１の厚み方向に貫通し、プローブ支持板１１に支持されている。プローブ１０の先端部１０ｂは、プローブ支持板１１の下面から突出し、プローブ１０の基端部１０ｃは、プリント配線基板１２の接触端子（図示せず）に接続されている。

プローブ支持板１１は、図２及び図３に示すように、例えば方形の複数の金属薄板２０を有している。複数の金属薄板２０は、積層されて接合されている。各金属薄板２０には、プローブ１０を挿入するための複数の貫通孔２１がそれぞれ形成されている。これら貫通孔２１は、複数の金属薄板２０の厚み方向にそれぞれ連結され、連結された貫通孔２１は、複数の金属薄板２０を厚み方向に貫通している。各連結された貫通孔２１の内側面とプローブ支持板１１の表面には、絶縁膜２２が形成されている。絶縁膜２２は、当該絶縁膜２２が形成された貫通孔２１の内径がプローブ１０の径に適合するように形成されている。したがって、プローブ１０が貫通孔２１に挿入された場合、プローブ１０は絶縁膜２２と接することはあっても、金属薄板２０と直接接することはない。なお、金属薄板２０の材質としては、後述する拡散接合が可能な材質、例えばステンレス鋼、ＦｅＮｉ合金等が用いられる。また、絶縁膜２２の材質には、絶縁性を有し、所定の強度、密着性、耐薬品性を備えた材質、例えばポリイミド、フッ素樹脂等が用いられる。

載置台３は、図１に示すように、左右及び上下に移動自在に構成されており、載置したウェハＷを三次元移動させ、ウェハＷ上の所望の位置にプローブカード２のプローブ１０を接触させることができる。

以上のように構成されたプローブ装置１を用いて、ウェハＷの電子回路の電気的特性が検査される際には、ウェハＷが載置台３上に載置され、載置台３によってプローブ支持板１１側に上昇させられる。そして、ウェハＷの各電極が、対応するプローブ１０に接触され、プリント配線基板１２とプローブ支持板１１を介して、プリント配線基板１２とウェハＷとの間で電気信号が授受される。これにより、ウェハＷの電子回路の電気的特性が検査される。

次に、本実施の形態にかかるプローブ支持板１１の製造方法について説明する。図４は、プローブ支持板１１の各製造工程を示している。

先ず、図４（ａ）に示すように、金属薄板２０上にフォトリソグラフィー処理を行い、金属薄膜２０上に所定のパターン３０を形成する。パターン３０は、その窪み部３０ａの位置が、金属薄板２０に挿入されるプローブ１０の位置と一致するように形成される。また、窪み部３０ａの内径は、プローブ１０の径よりも大きい径となるように形成される。

次に、パターン３０をマスクとして金属薄板２０をエッチングする。そして、パターン３０を取り除くと、図４（ｂ）に示すように、金属薄板２０に、プローブ１０の径よりも大きい内径の貫通孔２１が複数形成される。このフォトリソグラフィー処理及びエッチングを複数の金属薄板２０に対して行い、各金属薄板２０の所定の位置に複数の貫通孔２１を形成する。

ここで、上述のフォトリソグラフィー処理によって、図４（ｃ）に示すガイド３１を形成する。ガイド３１の形成にあたっては、パターン３０を形成する際の露光パターンと同一の露光パターンで露光し、ネガポジを逆転させて現像する。そうすると、ガイド３１には、金属薄板２０の複数の貫通孔２１に対応する位置に、ガイドピン３１ａが突出するように形成される。また、ガイドピン３１ａは、複数の金属薄板２０が積層された場合の厚みより長くなるように形成される。

そして、図４（ｃ）に示すように、各金属薄板２０の各貫通孔２１をガイド３１のガイドピン３１ａに沿わせて、複数の金属薄板２０を積層する。

複数の金属薄板２０が積層されると、ガイド３１を取り除き、図４（ｄ）に示すように、複数の金属薄板２０を拡散接合によって接合する。拡散接合においては、例えば真空あるいは不活性ガス中などの制御された雰囲気中で、積層された複数の金属薄板２０を加圧・加熱することで、当該複数の金属薄板２０を接合する。

複数の金属薄板２０が接合されると、図４（ｅ）に示すように、金属薄板２０の表面及び各貫通孔２１の内側面に絶縁膜２２を形成する。絶縁膜２２は、当該絶縁膜が形成された貫通孔２１の内径がプローブ１０の径と適合するように、絶縁膜２２の膜厚が調整されて形成される。なお、絶縁膜２２は、例えば絶縁材料を電着することによって形成してもよく、あるいは絶縁材料内に複数の金属薄板２０を浸漬させることによって形成してもよい。

なお、以上のプローブ支持板１１の製造は、制御部（図示せず）によって行われる。制御部は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、プローブ支持板１１の製造を制御するプログラムが格納されている。なお、前記プログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部にインストールされたものであってもよい。

以上の実施の形態によれば、金属薄板２０をエッチングしてプローブ１０を挿入させるための複数の貫通孔２１を形成しているので、１回のエッチングで複数の貫通孔２１を一の金属薄板２０に同時に形成することができる。そしてこのエッチングを複数の金属薄板２０に対して行った後、複数の金属薄板２０の各貫通孔２１が金属薄板２０の厚み方向にそれぞれ連結されるように複数の金属薄板２０を積層し、当該複数の金属薄板２０を接合しているので、エッチングを金属薄板２０の枚数分行い、これら金属薄板２０を接合するだけで、プローブ支持板１１にプローブ１０を挿入させるための複数の貫通孔２１を形成することができる。したがって、従来のようにすべての貫通孔を機械加工で形成する必要がないため、極めて短期間でプローブ支持板１１を製造することができる。また、製造工程が少なくなるため、低コストでプローブ支持板１１を製造することができる。

また、各金属薄板２０の各貫通孔２１に絶縁膜２２を形成しているので、金属薄板２０とプローブ１０とが絶縁され、ウェハＷの電気的特性の検査の際に、金属薄板２０がプローブ１０の電気信号に影響することがない。

また、各金属薄板２０の複数の貫通孔２１は、各金属薄板２０をエッチングして形成されるので、微細な貫通孔２１を精度よく形成することができる。さらに、予めガイド３１を形成し、複数の金属薄板２０は、各貫通孔２１をガイドピン３１ａに沿わせて積層されるので、複数の貫通孔２１を精度よく連結させることができる。

また、貫通孔２１に形成される絶縁膜２２の厚みを調整することによって、当該絶縁膜２２が形成された貫通孔２１の内径をプローブ１０の径に適合させることができるので、プローブ支持板１１にプローブ１０を適切な位置に挿入させることができる。

また、複数の金属薄板２０の接合は、拡散接合によって行われるので、金属薄板２０を面接合することができ、接合面を高強度に保つことができる。

以上の実施の形態のプローブ支持板１１において、図５に示すように、任意の金属薄板２０に貫通孔２１以外の穴４０を形成してもよい。穴４０の形成にあたっては、先ず、金属薄板２０にフォトリソグラフィー処理を行う際に、貫通孔２１を形成するための窪み部３０ａに加え、穴４０が形成される位置にさらに窪み部を有するパターンを金属薄板２０上に形成する。そして、このパターンをマスクとして金属薄板２０をエッチングする。そうすると、金属薄板２０に複数の貫通孔２１と穴４０が同時に形成される。

かかる場合、プローブ支持板１１に形成された穴４０内に部品やセンサ等を装着することができる。例えばモジュールとしてウェハＷ上に実装された電子部品や自己診断モジュール等の部品、あるいはプローブ支持板１１の温度を検出する温度センサやプローブ支持板１１にかかる圧力を検出する圧力センサ等のセンサなど、種々の部品やセンサを装着することができる。また、穴４０を連結してプローブ支持板１１の外部から内部への経路を形成することもできる。これによって、上述の部品やセンサ等を外部から直接操作することができ、あるいはこの流路に空気や冷却水を流すことによってプローブ支持板１１を冷却することも可能になる。さらに、穴４０を形成することによって、プローブ支持板１１自体の重量を軽くすることができ、当該プローブ支持板１１の取り扱いが容易になる。

以上の実施の形態では、複数の金属薄板２０をそれぞれエッチングして複数の貫通孔２１を形成した後、各金属薄板２０を積層して接合していたが、一の金属板をエッチングすることによって、当該一の金属板に複数の貫通孔を形成してもよい。金属板には、例えば複数の金属薄板２０が積層された場合と同じ厚みの金属板が用いられる。かかる場合、１回のエッチングで金属板に所望の貫通孔が複数形成され、その後金属板の表面及び各貫通孔の内側面に絶縁膜を形成することができる。これによって、プローブ支持板１１をさらに短期間かつ低コストで製造することができる。

以上の実施の形態のプローブ支持板１１において、一の金属薄板２０の貫通孔２１を、他の金属薄板２０の貫通孔２１の径と異なる径で形成してもよい。

本発明の実施の形態において、例えば図６に示すように、最上層の金属薄板２０ａと最下層の金属薄板２０ｂとの間に積層された中間層の金属薄板２０ｃに形成される貫通孔２１ｃの径を、最上層の金属薄板２０ａと最下層の金属薄板２０ｂに形成される貫通孔２１ａ、２１ｂの径よりも大きくしてもよい。貫通孔２１ａと貫通孔２１ｂの径は、同一である。これら貫通孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、先に図４で示したように各金属薄板２０上にパターン３０を形成する際に、当該パターン３０の窪み部３０ａの内径を調整して形成される。かかる場合、プローブ１０に水平方向の力がかかった場合でも、プローブ１０の鉛直方向に延伸する本体部１０ｄは、貫通孔２１ｃにおいて水平方向（図６中の矢印方向）に移動することができる。したがって、プローブ支持板１１に挿入されるプローブ１０の変形の自由度を広げることができる。

また、例えば図７に示すように、プローブ５０の鉛直方向に延伸する本体部５０ａの径が鉛直方向で変化する場合、当該本体部５０ａの形状に合わせて貫通孔２１の径を変更してもよい。本実施の形態においては、本体部５０ａは、その上部の径が下部の径よりも小さくなっている。そして、本体部５０ａの形状に適合するように、最上層の金属薄板２０ａの貫通孔２１ａの径は、その下層の金属薄板２０ｂ、２０ｃの貫通孔２１ｂ、２１ｃの径よりも小さくなっている。このようにプローブ支持板１１に形成される貫通孔２１の径を容易に変更することができるので、当該プローブ支持板１１に挿入されるプローブ５０の形状の自由度を広げることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。

本発明は、被検査体の電気的特性を検査するための複数のプローブを支持するプローブ支持板及びその製造方法に有用である。

１０ プローブ
１１ プローブ支持板
２０ 金属薄板
２１ 貫通孔
２２ 絶縁膜
３０ パターン
３１ ガイド
４０ 穴
Ｗ ウェハ

Claims (7)

1. 被検査体の電気的特性を検査するための複数のプローブを支持するプローブ支持板の製造方法であって、
   金属板をエッチングして、当該金属板にプローブを挿入させるための複数の貫通孔を形成するエッチング工程であって、前記金属板は複数の金属薄板を有し、前記複数の金属薄板をそれぞれエッチングして、各金属薄板にプローブを挿入させるための複数の貫通孔を形成するエッチング工程と、
   前記複数の金属薄板の各貫通孔が金属薄板の厚み方向にそれぞれ連結されるように、前記複数の金属薄板を積層し、当該複数の金属薄板を接合する接合工程と、
   前記各貫通孔の内側面に絶縁膜を形成する膜形成工程と、を有し、
   前記エッチング工程において、最上層と最下層との間に積層される中間層の前記金属薄板の前記貫通孔を、最上層と最下層の前記金属薄板の前記貫通孔の径より大きい径で形成する。
2. 請求項１に記載のプローブ支持板の製造方法において、
   前記エッチング工程において、前記各貫通孔をプローブの径より大きい径で形成し、
   前記膜形成工程において、前記絶縁膜の厚みを調整し、当該絶縁膜が形成された貫通孔の内径を調整する。
3. 請求項１に記載のプローブ支持板の製造方法において、
   前記エッチング工程において、前記金属薄板に前記貫通孔以外の穴を形成する。
4. 請求項１に記載のプローブ支持板の製造方法において、
   前記接合工程において、前記複数の金属薄板の接合は、拡散接合によって行われる。
5. プローブ支持板の製造方法を製造装置によって実行させるために、当該製造装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体であって、
   前記プローブ支持板の製造方法は、
   金属板をエッチングして、当該金属板にプローブを挿入させるための複数の貫通孔を形成するエッチング工程であって、前記金属板は複数の金属薄板を有し、前記複数の金属薄板をそれぞれエッチングして、各金属薄板にプローブを挿入させるための複数の貫通孔を形成するエッチング工程と、
   前記複数の金属薄板の各貫通孔が金属薄板の厚み方向にそれぞれ連結されるように、前記複数の金属薄板を積層し、当該複数の金属薄板を接合する接合工程と、
   前記各貫通孔の内側面に絶縁膜を形成する膜形成工程と、を有し、
   前記エッチング工程において、最上層と最下層との間に積層される中間層の前記金属薄板の前記貫通孔を、最上層と最下層の前記金属薄板の前記貫通孔の径より大きい径で形成する。
6. 被検査体の電気的特性を検査するための複数のプローブを支持するプローブ支持板であって、
   プローブを挿入させるための複数の貫通孔が形成された金属板を有し、
   前記各貫通孔の内側面には、絶縁膜が形成されており、
   前記金属板は、複数の金属薄板が積層され接合されたものであり、
   前記各金属薄板には複数の貫通孔が形成され、
   前記各金属薄板の複数の貫通孔は、金属薄板の厚み方向にそれぞれ連結されおり、
   最上層と最下層との間に積層された中間層の前記金属薄板に形成された前記貫通孔の径は、最上層と最下層の前記金属薄板に形成された前記貫通孔の径よりも大きい。
7. 請求項６に記載のプローブ支持板において、
   前記金属薄板には、前記貫通孔以外の穴が形成されている。

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