JP3107250B2 - プローブヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプローブヘッドの製造方
法に関し、特に、高密度・多端子化に対応したＬＳＩ検
査装置に用いられるプローブヘッドの製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＬＳＩの電極はＡＳＩＣ，液晶駆
動用ＬＳＩ等に見られるように狭ピッチ、多電極化が進
み、ピッチでは１００μｍを割り、電極数では２００端
子を大きく上回るものが実用化されており、さらに近い
将来にはより狭ピッチ、多電極化が進むものと予測され
ている。このような狭ピッチ，多電極なＬＳＩを電気的
に測定するに当たりＬＳＩ電極との接触を行うプローブ
ヘッドの製造方法が大きな問題となってきている。

【０００３】また、一方メモリＬＳＩに見られるように
メモリ容量の増大化が進められており、このメモリ容量
の増大化に伴う測定時間の長時間化は測定装置の占有時
間の増大を招き測定コストの上昇をもたらす等の問題を
抱えており、この問題を解決するために、多数のＬＳＩ
チップを同時に測定し測定装置の占有時間を低減する試
みが進められている。しかし、このような多数のＬＳＩ
チップを同時に測定するためには、マトリックス状に配
置された多端子なプローブヘッドが必要とされる。

【０００４】以上のごとく、今後のさらなるＬＳＩの狭
ピッチ，多電極，多容量化に対しては高密度，多端子の
プローブヘッドの製造技術が重要な課題となっている。

【０００５】従来用いられているＬＳＩ検査装置用プロ
ーブヘッドの構造を図６を参照しつつ説明する。

【０００６】図６において、銅貼積層板等のプリント回
路基板５２に所定の回路パターン５３が形成され、この
プリント回路基板５２には被測定ＬＳＩ電極チップに対
応する位置に位置決め用の開口部５４が設けられてい
る。さらに、タングステン等の細針からなるプローブ針
５５は、プリント回路基板５２に固定された弾性材料か
らなる支持体５６によって支持されている。プローブ針
５５の一端は、ＬＳＩの電極パッドに対応して位置決め
され、プローブ針５５の他端は、プリント回路基板５２
の回路パターン５３に半田付等によって接続されてい
る。このようにしてプローブヘッド５１が形成されてい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
のプローブヘッドにおいては、タングステン等の細針か
らなるプローブ針５５は、ＬＳＩ電極パッドから離れた
箇所に設けられた支持体５６とプリント回路基板５２の
回路パターン５３部での接続とによって位置決め支持さ
れる構造であるため、プローブ針５５の植設精度は平面
方向で±１０〜２０μｍ程度，高さ方向で±５０μｍ程
度のばらつきを有している。このようなプローブヘッド
５１を用いてＬＳＩ電極パッドに接触し、ＬＳＩの測定
を行う場合、プローブ針５５の高さのばらつきおよびプ
ローブヘッド５１の取り付け時の傾き等のため、ＬＳＩ
電極パッドの全端子を接触させるためにはプローブヘッ
ド５１にオーバードライブをかける必要がある。また、
ＬＳＩの電極パッドはアルミニウムから形成されている
ためその表面には酸化膜が形成されており、接触を安定
に行うにはこの酸化膜を破って接触を取ることが必要で
あり、プローブヘッド５１にオーバードライブをかけて
対応することになる。このオーバードライブによってプ
ローブ針５５はＬＳＩ電極パッド表面ですべり、このプ
ローブ針５５のすべりによってＬＳＩ電極パッド周辺の
窒化珪素，燐珪酸ガラス，ポリイミド等から成るパッシ
ベーション膜を破壊したり、ＬＳＩ電極パッド近傍に設
けられた素子領域に損傷を与える等の問題を抱えてい
る。

【０００８】さらに、特に最近の狭ピッチ，多電極ＬＳ
Ｉでは有効電極サイズが６０〜８０μｍ口、電極ピッチ
が１００μｍを下回る等、その寸法は縮小化の一途をた
どっており、従来のプローブヘッド構造では多端子のプ
ローブ針５５を平面に対し、および高さに対して精度良
く植設することができず、今後の狭ピッチ，多端子ＬＳ
Ｉの測定に対応することができない等の多くの課題を有
していた。

【０００９】そこで、本発明の目的は、上述の問題点を
解消し、高密度・多端子であり高精度なプローブヘッド
の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のプローブヘッドの製造方法は、金属
層および該金属層の少なくとも一面に形成された有機層
とを有し、さらに前記金属層と前記有機層とを貫く貫通
孔を有するフィルム基板を形成する工程と、前記貫通孔
内に導電ゴムを充填し、前記導電ゴムを硬化することに
より導電ゴム接触子を形成する工程と、前記有機層また
は前記金属層を除去し、前記導電ゴム接触子が前記有機
層または前記金属層の少なくとも一面より突出するよう
に形成する工程と、ＬＳＩ電極パッドに対応して設けら
れた接点電極を含む回路パターンの接点電極と前記導電
ゴム接触子とを位置合わせして接着剤にて前記接点電極
と前記導電ゴム接触子とを接着する工程と、前記金属層
を除去する工程とを含むことを特徴とする。

【００１１】なお、本発明における金属層としては、
銅，アルミニウム，ニッケル，ステンレス等の金属箔を
使用することができる。

【００１２】また、導電ゴムとしては、ニッケル，鉄，
カーボンあるいは、ニッケル，鉄等に金メッキコーティ
ングした導電性粒子あるいは、導電性短繊維をシリコー
ンゴム，ウレタンゴム，スチレンブタジエンゴム等のバ
インダー中に分散してなるものを使用することができ
る。

【００１３】さらに、接着剤としては、弾性のある有機
系が好ましく、シリコーン系樹脂，エポキシ樹脂，ウレ
タン系樹脂等からなる接着剤が挙げられる。

【００１４】導電ゴムと接着剤とは、密着性等の面から
同じ系統の材質であることが好ましく、耐熱性の面から
導電ゴムがシリコーンゴム，接着剤がシリコーン樹脂で
あることがさらに好ましい。

【００１５】

【作用】本発明によれば、フォトリソグラフィーを主に
用いているため、微細加工を容易に施すことが可能で、
銅箔等の金属層およびレジスト等の有機層の厚みを適宜
に選択することによって導電ゴム接触子の径および高さ
を幅広く選択することができる。

【００１６】また、本発明によれば、微小な導電ゴム接
触子を形成することが可能であり、高密度，多端子なプ
ローブヘッドを作製することができる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００１８】図１は本発明を適用したプローブヘッドの
構造を示す断面図である。

【００１９】本図中において、２はガラス，セラミッ
ク，銅貼り積層板等からなるベース基板である。ベース
基板２には、薄膜形成法，アディティブ形成法，サブト
ラクティブ形成法等によって一層あるいは多層の回路パ
ターンが形成され、この回路パターンの少なくとも最上
層にはＬＳＩ電極パッドに対応する位置に接点電極３が
配置されている。さらに、この接点電極３上に導電ゴム
接触子４が形成されている。また、導電ゴム接触子４の
頂部を除くベース基板２の全面は回路パターンを保護す
る有機系接着剤５により被覆されている。

【００２０】この有機系接着剤５は導電ゴム接触子４を
補強する役目も果たす。このようにプローブヘッド１は
形成されている。

【００２１】（実施例１）図２は、このプローブヘッド
１の製造方法の第１の実施例を示す工程図である。

【００２２】銅箔１１をフォトリソグラフィー，エッチ
ング等の手法によってＬＳＩ電極パッドに対応した位置
に穴加工を施す。該穴加工を施した銅箔１１にフィルム
状あるいは液状のポジ型レジストを貼り合わせあるいは
コーティングによってレジスト層１２を形成する。銅箔
１１に形成された穴を利用してセルフアライメントにて
レジスト層１２を露光，現像し、銅箔１１，レジスト層
１２を貫く貫通穴１３を形成する。貫通穴１３が形成さ
れた銅箔１１とレジスト層１２とから成るフィルム基板
１４を形成する（図２（ａ））。

【００２３】次に、前記貫通穴１３内に、導電ゴムを充
填し、硬化することにより導電ゴム接触子４を形成する
（図２（ｂ））。

【００２４】次に、レジスト層１２を剥離除去し、導電
ゴム接触子４がフィルム基板１４の少なくとも一面より
突出する如く形成する（図２（ｃ））。

【００２５】次に、予めベース基板２上にＬＳＩ電極パ
ッドに対応して設けられた接点電極３を含む回路パター
ンを、薄膜形成法あるいはアディティブメッキ形成法等
によって精度良く形成した回路基板の接点電極３と前記
フィルム基板１４の導電ゴム接触子４とを位置決めする
が如く、有機系接着剤５によって圧接接着して、回路基
板とフィルム基板１４を一体化する（図２（ｄ））。

【００２６】しかる後、銅箔１１をエッチング除去する
ことによりプローブヘッド１を作製する（図２
（ｅ））。

【００２７】上記工程ではレジスト層１２をポジ型レジ
ストを用いて説明してきたが、同工程は、ポジ型レジス
トの代わりにネガ型レジストあるいは他の有機系樹脂材
料を用いて層を形成することも可能であり、この場合、
穴加工はドライエッチング等の手段によって行われる。

【００２８】（実施例２）図３は、本発明に基づくプロ
ーブヘッドの製造方法を示す第２の実施例を示す工程図
である。銅箔２１の両面にレジスト層２２を形成し、露
光，現像によってレジスト層２２にＬＳＩ電極パッドと
対応した位置に穴加工を施す。次に、該レジスト層２２
をマスクとして銅箔２１をエッチングして、銅箔２１，
レジスト層２２を貫く貫通穴２３を形成する。このよう
にして、貫通穴２３を有する銅箔２１とレジスト層２２
とから成るフィルム基板２４を形成する（図３
（ａ））。

【００２９】次に、上記の貫通穴２３に導電ゴムを充填
し、硬化して導電ゴム接触子４を形成する（図３
（ｂ））。

【００３０】さらに、銅箔２１の両面に形成されたレジ
スト層２２を剥離除去し、導電ゴム接触子４がフィルム
基板２４の少なくとも一面より突出した導電ゴム接触子
４を形成する（図３（ｃ））。

【００３１】次に、予めベース基板２上に接点電極３を
含む回路パターンを薄膜法、アディテイブメッキ法にて
形成した回路基板に、前記フィルム基板２４の導電ゴム
接触子４と接点電極３とを位置決めするが如く有機系接
着剤５にて圧接接着して回路基板とフィルム基板とを一
体化する（図３（ｄ））。

【００３２】しかる後、銅箔１１をエッチングすること
によってプローブヘッド１を作製する（図３（ｅ））。

【００３３】（実施例３）図４は、本発明に基づくプロ
ーブヘッドの製造方法を示す第３の実施例を示す工程図
である。ＬＳＩ電極パッドと対応する位置にフォトリソ
グラフィ，エッチング法にて穴加工を施した銅箔３１で
レジスト層３２の両面を積層し、該銅箔３１に形成され
た穴をマスクとしてレジスト層３２をエッチングするこ
とにより、銅箔３１とレジスト層３２とを貫く貫通穴３
３を形成し、貫通穴３３を有する銅箔３１レジスト層３
２とから成るフィルム基板３４を形成する（図４
（ａ））。

【００３４】次に、該貫通穴に導電ゴムを充填し、硬化
することにより導電ゴム接触子４を形成する（図４
（ｂ））。

【００３５】次に、レジスト層３２の両面の銅箔３１を
エッチング除去し、導電ゴム接触子４をフィルム基板の
少なくとも一面より突出させる（図４（ｃ））。

【００３６】次に、予めベース基板２上に接点電極３を
含む回路パターンを薄膜法，アディティブメッキ法にて
形成した回路基板に、前記フィルムの導電ゴム接触子４
と接点電極３とを位置決めするが如く有機系接着剤５に
て圧接接着して回路基板とフィルム基板とを一体化する
（図４（ｄ））。

【００３７】しかる後、レジスト層３２を剥離除去する
ことによりプローブヘッド１を作製する（図４
（ｅ））。

【００３８】（実施例４）図５は本発明のプローブヘッ
ドの製造方法の第４の実施例を示す工程図である。

【００３９】銅箔４１によってポリイミド，ポリエステ
ル，ガラスクロス入りエポキシの薄板等の有機系フィル
ム状レジスト層４２を被覆し、フォトリソグラフィ，エ
ッチング等の手法によってＬＳＩ電極パッドに対応した
位置の銅箔４１を穴加工する。該穴加工を施した銅箔４
１をマスクとしてレジスト層４２をウェットエッチング
あるいはドライエッチング等の手法で穴加工し、銅箔４
１とレジスト層４２を貫く貫通穴４３を持つフィルム基
板４４を形成する（図５（ａ））。

【００４０】次に、前記貫通穴４３内に、導電ゴムを充
填，硬化することにより、導電ゴム接触子４を形成する
（図５（ｂ））。

【００４１】次に、銅箔４１をエッチングしてレジスト
層４２の両面に突出するが如き導電ゴム接触子４を有す
るフィルムを形成する（図５（ｃ））。

【００４２】次に、予めベース基板２上にＬＳＩ電極パ
ッドに対応して設けられた接点電極３を含む回路パター
ンを、薄膜形成法あるいはアディティブメッキ形成法等
によって精度良く形成する。このように形成された回路
基板の接点電極３と前記フィルム基板４４の導電ゴム接
触子４とを位置合わせする如く、有機系接着剤４５によ
って圧接接着して、回路基板とフィルム基板４４を一体
化することによりプローブヘッド１を作製する（図５
（ｄ））。

【００４３】実施例１〜４においては、導電ゴム接触子
４を導電ゴムで説明してきたが、ニッケル，鉄あるいは
ニッケル，鉄に金メッキした磁性導電粒子あるいは磁性
導電短繊維をシリコーンゴム、ウレタンゴム等のバイン
ダー中に分散して成る導電ゴムを、フィルム基板の穴に
充填し、フィルム基板の厚さ方向に磁場をかけながら硬
化させることにより、一方向に導電性を示す異方導電性
を持った導電ゴム接触子４とすることも可能である。

【００４４】また、上記実施例１〜４では貫通穴の加工
をエッチングを行うことで説明してきたが、ＬＳＩ電極
パッドピッチが、２５０μｍを越えるような場合は、ド
リル加工によってフィルム基板に貫通穴を形成すること
も可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フォトリソグラフィーを主に用いているため、微細加工
を容易に施すことが可能で、金属層および有機層の厚み
を適宜に選択することによって導電ゴム接触子の径およ
び高さを幅広く選択することができる。

【００４６】また、本発明によれば、微小な導電ゴム接
触子を形成することが可能であり、高密度，多端子なプ
ローブヘッドを作製することができる。

【００４７】例えば、金属層の厚みを３５μｍ，有機層
の厚みを２５μｍとした場合、導電ゴム接触子の径とし
て３０〜４０μｍ程度、導電ゴム接触子の高さとして６
０μｍ程度の導電ゴム接触子を形成することができる。
その場合、ピッチは１００μｍを下回る。

【００４８】さらに、本発明によれば、比較的に大きな
面積に対応した接触子群を形成することができ、１チッ
プレベルのＬＳＩ測定に対応することができるのみなら
ず、ウエハーレベルの多チップを同時に測定することの
できるプローブヘッドを形成することもできる。このこ
とは、今後の狭ピッチ、多端子ＬＳＩおよび大容量メモ
リＬＳＩにおける超ＬＳＩを同時に測定することができ
ることを意味する。

【００４９】さらにまた、本発明によれば、ＬＳＩ電極
パッドとの接点が導電性ゴムから形成されているため、
ＬＳＩ電極およびＬＳＩ電極近傍のパッシベーション
膜、素子領域に損傷を与えることがなく、ＬＳＩを測定
する際の歩留まりを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したプローブヘッドの構成を示す
断面図である。

【図２】本発明のプローブヘッドの製造方法の第１の実
施例を示す工程図である。

【図３】本発明のプローブヘッドの製造方法の第２の実
施例を示す工程図である。

【図４】本発明のプローブヘッドの製造方法の第３の実
施例を示す工程図である。

【図５】本発明のプローブヘッドの製造方法の第４の実
施例を示す工程図である。

【図６】従来のプローブヘッドの構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１，５１ プローブヘッド ２ ベース基板 ３ 接点電極 ４ 導電ゴム接触子 ５ 有機系接着剤 １１，２１，３１，４１ 銅箔 １２，２２，３２，４２ レジスト層 １３，２３，３３，４３ 貫通穴 １４，２４，３４，４４ フィルム基板 ５２ プリント回路基板 ５３ 回路パターン ５４ 開口部 ５５ プローブ針 ５６ 支持体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 智司 東京都中央区築地二丁目11番24号 日本 合成ゴム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−121267（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−153481（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−38849（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−224352（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−104867（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 1/073 G01R 31/26 H01L 21/66

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属層および該金属層の少なくとも一面
   に形成された有機層とを有し、さらに前記金属層と前記
   有機層とを貫く貫通孔を有するフィルム基板を形成する
   工程と、 前記貫通孔内に導電ゴムを充填し、前記導電ゴムを硬化
   することにより導電ゴム接触子を形成する工程と、 前記有機層または前記金属層を除去し、前記導電ゴム接
   触子が前記有機層または前記金属層の少なくとも一面よ
   り突出するように形成する工程と、 ＬＳＩ電極パッドに対応して設けられた接点電極を含む
   回路パターンの接点電極と前記導電ゴム接触子とを位置
   合わせして接着剤にて前記接点電極と前記導電ゴム接触
   子とを接着する工程と、 前記金属層を除去する工程とを含むことを特徴とするプ
   ローブヘッドの製造方法。