JP3379699B2

JP3379699B2 - プローバの製造方法

Info

Publication number: JP3379699B2
Application number: JP32901499A
Authority: JP
Inventors: 謙小椋
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2003-02-24
Anticipated expiration: 2019-11-19
Also published as: JP2001147240A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路
（半導体ＩＣ）が集合的に形成された半導体ウエハの電
気試験等に用いるのに好適なプローバの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＩＣの製造工程では、半導体ウエ
ハに多数の集積回路が集約的に形成された段階で、この
半導体ウエハを各ＩＣチップに分割するに先立ち、各集
積回路についての電気特性試験が施される。この特性試
験では、測定機器からのリード線を所望の集積回路の接
続端子であるパッドに接続するために、プローバが用い
られている。このプローバでは、被試験体である半導体
ウエハを保持するプローバチャックの上方でプローバヘ
ッドにプローバカードが保持されている。プローバカー
ドは、プローバヘッドに保持されるプリント基板と、該
プリント基板から所定の前記パッドへ向けて伸長する探
針とを備える。先端が対応する前記パッドに押し付けら
れる各探針は、その基部で前記プリント基板の回路部分
を経て前記測定機器のリード線に接続されており、これ
により、半導体ウエハの電気特性試験が前記測定機器を
用いて行われる。

【０００３】ところで、半導体ＩＣの高集積度化に伴
い、各集積回路に設けられる接続端子となる各パッドも
微細化する要望があり、この縮小化されたパッドに対応
するためにはプローバの各探針も、微細化する必要があ
る。このような要望を満たすために、例えばSEMI Techn
ology Symposium 98 講演予稿集、第８−９９〜８−１
０６頁（December 2-4,1998）に示されているように、
ＩＣ回路のボンディングワイヤのような細線をプローバ
の探針として用いることが提案されている。この探針
は、マイクロスプリングと称されており、細い線材から
なる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、探針が
マイクロスプリングからなる前記プローバでは、探針を
構成する前記線材がその基部を、ボンディング工程で、
ボンディングパッドに接続される。そのため、マイクロ
スプリングからなる前記探針を備える従来のプローバで
は、探針に数十μｍの細い線材を用いても、該線材を取
り付けるボンディングパッドは、その一辺が１００μｍ
に及ぶ矩形となることから、探針の配置をさらに縮小化
させることには困難があった。また、従来のプローバで
は、数十本に及ぶ集約的に配置された多数の探針のため
のボンディング工程は、一括的な処理が実質的に不可能
であることから、探針の数に応じたボンディング工程が
必要となり、その製造工程が煩雑になることから、製造
工程の簡素化を図りたいという要望があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の点を解
決するために、基本的には、半導体製造技術に用いられ
るフォトリソ技術を利用して探針を形成するという構想
に立脚する。本発明によれば、半導体製造技術に用いら
れるフォトリソ技術を利用することにより、半導体集積
回路の微細化に追従して、該半導体回路の接続端子に対
応する探針を適正に形成することが可能となり、またこ
れら多数の探針を接続する支持部を絶縁材料の成長によ
り形成することにより、個々の探針についての接続工程
を不要とし、多数の探針を一括的に支持部に結合するこ
とができる。より具体的な本発明の構成は、次のとおり
である。

【０００６】〈構成〉本発明は半導体集積回路の電気特性の測定のために該集
積回路の接続端子に伸びる複数の探針を備えるプローバ
の製造方法であって、仮基板上に所定厚さの絶縁膜を形
成すること、前記絶縁膜の探針を設けるべき各位置に開
口を形成すること、前記絶縁膜をエッチングマスクとし
て前記仮基板にエッチング処理を施して前記探針のため
の複数の孔を前記仮基板に形成すること、前記各開口及
び各孔内に前記探針のための材料を成長させること、前
記絶縁膜を成長した探針を相互に結合する支持部として
該支持部で結合された各探針を露出させるべく前記仮基
板を除去することを特徴とする。

【０００７】前記エッチングマスクを絶縁材料で構成す
ることにより、前記エッチングマスクを前記支持部とし
て利用することができる。仮基板として、例えばシリコ
ン基板のような半導体基板、石英基板、石英および不純
物からなるガラス基板あるいは例えばポリイミドのよう
な合成樹脂材料からなる樹脂基板を適宜用いることがで
きる。この仮基板へのエッチング処理には、基板の材質
に応じて、例えばフッ素系ガスを含むエッチングガスを
用いたドライエッチング法およびエッチング液を用いた
ウエットエッチング法等を適宜選択することができる。
また、前記エッチングマスクを形成する絶縁膜として、
例えば、シリコン窒化膜、ボロンナイトライド膜、シリ
コン酸化膜、ＢＰＳＧ膜、ＨＴＯ膜、アルミナ膜、シリ
コンカーバイド膜、ＳｉＮＨ膜および耐熱性樹脂膜等を
単独で、またはそれらの積層構造を熱膨張率などを勘案
して適宜採用することができる。

【０００８】前記探針のための前記材料は第１の金属材
料で形成し、さらに、前記第１の金属材料と性質を異に
する第２の金属材料層で、露出された探針のための前記
第１の金属材料部分を覆うことができる。これら金属材
料は、例えば、蒸着法、ＣＶＤ法、金属メッキ法等を適
宜選択して使用することができる。

【０００９】また、第１の金属材料層と、該金属材料層
と性質を異にする第２の金属材料層との積層構造とする
ために、前記第１の金属材料層を前記孔壁面に沿って成
長させた後、該第１の金属材料層に取り巻かれるよう
に、前記第２の金属材料層を成長させることができる。

【００１０】探針のための金属材料のグループとして、
導電性に優れた金、銀、銅あるいはアルミニゥムのよう
な高導電性グループと、該高導電性グループに比較して
導電性は劣るが、これらよりも高い硬度を示すチタン、
コバルト、タングステンあるいはニッケルのような高硬
度グループに分類することができ、そのいずれか一方の
グループから第１の金属材料を選択し、他方のグループ
から第２の金属材料を選択することにより、導電性およ
び弾性に優れた探針を形成することができる。

【００１１】また、本発明は、半導体集積回路の電気特
性の測定のために該集積回路の接続端子に伸びる複数の
探針を備えるプローバの製造方法であって、仮基板上に
金属材料を形成すること、該金属材料上にフォトリソ技
術により形成されたマスクを用い、前記金属材料を部分
的に除去することにより、残存する前記金属材料部分で
前記探針のための複数の金属材料探針を前記仮基板に形
成すること、前記仮基板に形成された探針を相互に結合
する支持部を絶縁材料の成長により形成すること、前記
支持部で結合された各探針を露出させるべく前記仮基板
を除去することを特徴とする。

【００１２】また、本発明は、半導体集積回路の電気特
性の測定のために該集積回路の接続端子に伸びる複数の
探針を備えるプローバの製造方法であって、仮基板上に
樹脂材料層を形成すること、該樹脂材料層上にフォトリ
ソ技術により形成されたマスクを用い、前記樹脂材料層
を部分的に除去することにより、残存する前記樹脂材料
層部分で前記探針のための複数の芯部を前記仮基板に形
成すること、該芯部の表面のそれぞれを覆う金属材料層
を形成すること、前記芯部および前記金属材料層で構成
される各探針の基部近傍で該探針を相互に結合する支持
部を前記仮基板上への絶縁材料の成長により形成するこ
と、前記各探針の基部の端面を露出させるべく、前記仮
基板を除去することを特徴とする。

【００１３】探針の前記樹脂材料層からなる芯部は、探
針の弾性を高める作用をなす。前記樹脂材料層を、感光
性樹脂材料で形成することにより、前記樹脂材料の部分
的な除去は、現像処理により行うことができ、製造を容
易とする上で、芯部の樹脂材料層を感光性樹脂材料で形
成することが有利である。

【００１４】本発明によれば、前記探針は、樹脂材料か
らなる芯部と、該芯部の表面を覆う金属材料からなる表
面層とを含む構造となる。

【００１５】本発明の各工程を繰り返すことで、横部
と、横部の両端から互いに相離れる方向へ該横部とほぼ
直角に伸長する第１および第２の縦部とからなり、これ
により全体にクランク形状の探針を形成することもでき
る。クランク形状の探針の前記横部は、探針が半導体集
積回路の接続端子に押し付けられたとき、弾性変形を生
じることにより、その弾性を一層高める作用をなす。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。

【００１７】〈具体例１〉図１は、本発明に係るプロー
バの探針の形成方法を示す製造工程図を示し、図２は本
発明に係るプローバの探針が取り付けられこの探針と共
にプローバカードを構成するプリント基板の断面図を示
す。これらの図に沿ってプローバ探針の製造工程を説明
するに先立って、本発明に係るプローバを図３に沿って
説明する。

【００１８】図３は、本発明に係るプローバの全体を概
略的に示す。本発明に係るプローバ１０は、図３に示す
ように、半導体ウエハ１１にＩＣチップの集合体として
組み込まれた多数の半導体集積回路１１ａの電気特性の
測定のために用いられる。プローバ１０は、半導体ウエ
ハ１１を支持するためのプローバチャック１２と、該チ
ャック上の半導体ウエハ１１に伸びる探針１３および該
探針が設けられるプリント基板１４からなるプローバカ
ード１５を保持するためのプローバヘッド１６とを備え
る。

【００１９】半導体ウエハ１１は、これに組み込まれた
前記集積回路１１ａの接続端子となる各パッド（図示せ
ず）が上面を向くように、プローバチャック１２に保持
されている。プローバチャック１２は、該チャック上の
半導体ウエハ１１をプローバカード１５の探針１３へ向
けておよびこれから離れる方向へ移動可能である。ま
た、探針１３およびプリント基板１４からなるプローバ
カード１５は、従来よく知られているように、プローバ
ヘッド１６の下面から突出する雄型差込端子１７ａと、
該端子を受け入れるべくプリント基板１４の上面に設け
られた雌型差込端子１７ｂとの接続部により、プローバ
ヘッド１６に取り外し可能に保持されている。これら雄
型差込端子１７ａおよび雌型差込端子１７ｂの少なくと
もいずれか一方をバネあるいはゴムのような弾性体とす
ることにより、この接続部（１７ａおよび１７ｂ）に弾
性機能を付与することが望ましい。この弾性機能によ
り、後述する各探針１３が集積回路１１ａの各パッドに
押し付けられたとき、ほぼ均一な押圧力を作用させるこ
とが可能となる。

【００２０】電気特性測定器１８のリード線１９は、前
記接続部（１７ａおよび１７ｂ）を経てプリント基板１
４の上面に設けられた雌型差込端子１７ｂに接続されて
いる。各雌型差込端子１７ｂは、従来よく知られた多層
配線技術を利用してプリント基板１４内に形成された導
電路２１および後述する半田ボール２２を経て、対応す
る各探針１３に接続されている。従って、各探針１３
が、プローバチャック１２上の半導体ウエハ１１に形成
された前記集積回路１１ａの対応する前記パッドに押し
付けられることにより、測定器１８の各リード線１９を
対応する前記パッドに電気的に接続することができ、こ
れにより、集積回路１１ａの電気特性を測定することが
可能となる。

【００２１】半導体ウエハ１１内の集積回路１１ａは、
フォトリソ技術を用いて、微細化が図られており、各集
積回路１１ａの前記パッドに対応する各探針１３も集積
回路１１ａの微細化に追従して、その微細化を図ること
が望ましい。このようなプローバカード１５の探針１３
は、図１に示すような方法により、形成することができ
る。図１（ａ）に示すように、例えば円形の仮基板２３
上に絶縁膜２４が形成される。仮基板２３は、シリコン
基板、石英基板、ガラス基板、合成樹脂基板あるいはス
テンレスのような金属基板を用いることができる。

【００２２】この仮基板２３として、シリコン基板を用
いる場合、その上の絶縁膜２４として、シリコン酸化膜
またはシリコン窒化膜を用いることが望ましい。また、
この絶縁膜２４は、仮基板２３の材質に応じて、例えば
アルミナ、ポリイミドのような耐熱性樹脂材料で構成す
ることができる。さらに、絶縁膜２４は、必要に応じ
て、相互に性質の異なる複数の絶縁膜層からなる多層構
造を適用することができる。

【００２３】絶縁膜２４は、基本的には、後述する仮基
板２３へのエッチング処理時の選択マスクとして機能す
ることから、マスク機能を果たす限り、所望の厚さ寸法
とすることができる。しかしながら、後述する複数の探
針１３の支持部としての機能を満たす上で、シリコン酸
化膜またはシリコン窒化膜からなる絶縁膜２４は、その
厚さ寸法が０．５〜１．５μｍとすることが望ましい。

【００２４】絶縁膜２４には、図１（ｂ）に示すよう
に、測定すべき集積回路１１ａの前記パッドに対応し
て、開口２４ａが形成される。この開口２４ａの形成に
は、前記集積回路１１ａの形成に用いられたと同様のフ
ォトリソ技術が用いられる。すなわち、図示しないが、
絶縁膜２４上に従来よく知られたフォトレジストが塗布
され、集積回路１１ａの前記パッドに対応したパターン
マスクを用いて、前記フォトレジストが露光を受ける。
露光に引き続く現像処理により、前記パッドに対応した
レジストパターンが形成される。このフォトレジストか
らなるレジストパターンをマスクとして、絶縁膜２４が
選択的にエッチング処理を受け、このエッチング処理に
より、絶縁膜２４に、前記パッドに対応した開口２４ａ
が形成される。

【００２５】このように、開口２４ａは、集積回路１１
ａの形成と同様のフォトリソ技術で形成されることか
ら、集積回路１１ａのフォトリソにおけると同一の設計
ルールで形成することができる。開口２４ａは、矩形お
よび円形等、任意の平面形状とすることができる。ま
た、開口２４ａの口径は、必要とする探針１３の太さ寸
法に応じて適宜選択することができ、開口２４ａが矩形
開口であるとき、その一辺の長さを例えば１μｍ〜１０
０μｍの範囲で選択することができる。

【００２６】開口２４ａが形成された絶縁膜２４をエッ
チングマスクとして、図１（ｃ）に示されているよう
に、仮基板２３にエッチング処理が施され、該仮基板に
開口２４ａに対応したエッチング孔２５が形成される。
このエッチング孔２５は、平坦な底面を有する。仮基板
２３がシリコン基板である場合、エッチング処理に、例
えばフッ素系のエッチャントを含むドライエッチングま
たはウエットエッチングを採用することができる。各エ
ッチング孔２５の深さ寸法は、仮基板２３の厚さ寸法内
で、必要とする探針１３の長さ寸法に応じた所望の値と
することができる。３５０μｍ〜５００μｍの厚さ寸法
を有する仮基板２３を用いた場合、１μｍ〜３００μｍ
の深さ寸法のエッチング孔２５を形成することができ
る。また、５００μｍを越える厚さ寸法の仮基板２３を
用いることにより、３００μｍを越える深さ寸法のエッ
チング孔２５を形成することができる。

【００２７】エッチング孔２５の形成後、図１（ｄ）に
示されているように、各エッチング孔２５を埋め込むよ
うに、絶縁膜２４上に導電性材料２６が堆積される。導
電性材料２６の堆積には、例えば蒸着、ＣＶＤ法等を適
宜選択することができる。また、導電性材料２６とし
て、銅、アルミニゥム、金あるいは銀のような導電性に
優れた第１の金属材料を単独あるいはその合金のような
組み合わせで用いることができる。また、チタン、コバ
ルト、タングステン、ニッケル、イリジゥム、ルテニゥ
ムあるいはプラチナのように、前記第１の金属材料に比
較して、導電性は低いが硬度が高い第２の金属材料を単
独あるいはその合金のような組み合わせで用いることが
できる。

【００２８】導電性材料２６の堆積後、図１（ｅ）に示
されているように、導電性材料２６のうち、エッチング
孔２５内および開口２４ａ内を除く絶縁膜２４上の不要
な部分が除去される。導電性材料２６の不要部分の除去
には、絶縁膜２４をエッチングストッパとするプラズマ
エッチング処理あるいは化学機械研磨（ＣＭＰ）を採用
することができる。

【００２９】導電性材料２６の不要部分の除去後、図１
（ｆ）に示されているように、仮基板２３が、例えばエ
チレンジアミン等のアルカリ溶液を含むウエットエッチ
ング処理あるいはフッ素系を含むドライエッチング処理
により、除去される。この仮基板２３の除去により、エ
ッチング孔２５を満たす導電性材料２６からなる複数の
探針１３が、絶縁膜２４により一体的に結合された探針
ユニット２７として、形成される。

【００３０】また、多数の探針１３を結合することによ
り、支持部として機能する絶縁膜２４の上面には、例え
ば絶縁膜２４の縁部から間隔をおいて該縁部に沿って伸
びる円形枠体からなる補強部２８が、例えば石英のよう
な絶縁材料又はシリコン等の導電材料により形成され
る。

【００３１】多数の探針１３と、補強部２８が設けられ
た支持部２４とからなる探針ユニット２７は、前記した
とおり、プリント基板１４に取り付けられる。プリント
基板１４は、図２に示されているように、その上面に、
測定器１８から伸びるリード線１９が接続されるプロー
バヘッド１６の雄型差込端子１７ａを受け入れる雌型差
込端子１７ｂを備える。プリント基板１４の下面には、
探針ユニット２７の各探針１３に対応して形成される電
極パッド２９と、探針ユニット２７の前記補強部２８を
受け入れる凹溝部３０が形成されている。

【００３２】探針ユニット２７は、その補強部２８が凹
溝部３０に受け入れられた状態で、各探針１３がそれら
の基部でそれぞれの半田ボールまたはハンダ柱２２を経
て対応する各電極パッド２９に接続されるように、リフ
ロー処理を受ける。これにより、探針ユニット２７の各
探針１３は、それらの基部で対応する電極パッド２９に
確実に接続される。このプリント基板１４の電極パッド
２９と、探針ユニット２７の各探針１３との接続によ
り、プリント基板１４および探針ユニット２７からなる
プローバカード１５が形成される。

【００３３】プローバカード１５のプリント基板１４に
設けられる電極パッド２９は、多層配線技術によりプリ
ント基板１４内に形成された導電路２１を経て、電極パ
ッド２９よりも広い相互間隔で配置された雌型差込端子
１７ｂに接続されており、この雌型差込端子１７ｂに前
記したとおり、測定器１８のリード線１９が電気的に接
続されることから、該リード線が対応するそれぞれの探
針１３に電気的に接続される。

【００３４】図２および図３に示す例では、プリント基
板１４には、集積回路１１ａの前記各パッドと、対応す
る探針１３との位置合わせに際し、プローバカード１５
の上方から各探針１３の先端部を見通せるように、中空
部３１が設けられている。この中空部３１に関連して、
探針ユニット２７と、プローバチャック１２上の半導体
ウエハ１１との間隔を測定するための従来よく知られ
た、例えばレーザ光を利用した光学センサあるいは空気
圧を利用したエアセンサ等を設けることができる。

【００３５】本発明によれば、前記したとおり、プロー
バカード１５の各探針１３を、半導体ウエハ１１の集積
回路１１ａの製造技術に適用されると同様なフォトリソ
技術を用いて製造することができ、しかも多数の探針１
３を探針ユニット２７として一括的に形成することがで
きる。従って、集積回路１１ａの微細化に応じて、比較
的容易に対応することができ、また、多数の探針１３を
備える探針ユニット２７を比較的容易に形成することが
できる。

【００３６】前記補強部２８により、探針ユニット２７
をプリント基板１４に支持し、かつ固定することができ
る。この場合、プリント基板１４の電極パッド２９と探
針ユニット２７の各探針１３との電気的接続に、半田ボ
ールまたは予め電極パッド２９に形成されたハンダ柱２
２に代えてボンディングワイヤを用いることができる。
しかしながら、電気測定における良好な高周波特性を得
る上で、ボンディングワイヤを用いるよりも、半田ボー
ル２２を用いることが望ましい。

【００３７】〈具体例２〉具体例１では、探針１３を単
一金属材料で形成した例を示したが、各探針１３に、前
記した第１および第２の金属材料からなる積層構造を採
用することができる。図１（ｄ）および図１（ｅ）に示
したように、絶縁膜２４上に堆積された導電性材料２６
のうち、エッチング孔２５内および開口２４ａ内を除く
絶縁膜２４上の不要な部分が除去されると、その後、露
出する絶縁膜２４上に、図４（ａ）に示されているよう
に、例えばカルナウバワックスあるいはポリイミド樹脂
のような接着性を有する材料からなる接着層３２を介し
て、補強のために、第２の仮基板３３が接着される。こ
の第２の仮基板３３として、例えば厚さ寸法が３５０μ
ｍ〜１ｍｍのシリコン基板あるいはガラス基板を用いる
ことができる。

【００３８】第２の仮基板３３の形成後、前記したと同
様なエッチング処理により、図４（ｂ）に示すように、
第１の仮基板２３が除去され、露出した導電性材料２６
を芯部として、該芯部を覆う表層すなわち金属材料層３
４が形成される。第２の仮基板３３は、第１の仮基板２
３の除去および第２の金属材料層３４の形成のための取
り扱いを容易とするに充分な強度が保持される限り、所
望の厚さ寸法とすることができる。

【００３９】第２の仮基板３３により支持された状態
で、絶縁膜２４から突出する導電性材料すなわち芯部２
６の表面には、該芯部を覆う金属材料層３４が例えば蒸
着法あるいはメッキ法により形成される。金属材料層３
４のうち、絶縁膜２４上に堆積する不要な部分は、フォ
トリソ技術およびエッチング技術により、除去される。
または予め絶縁膜上にレジストを形成することで除去す
ることもできる。芯部２６が導電性に優れた前記第１の
金属材料から選択された金属材料で形成されている場
合、この芯部２６を覆う金属材料層３４を硬度に優れた
前記第２の金属材料から選択された材料で形成すること
が望ましい。この例とは逆に、芯部２６および金属材料
層３４を前記第２の金属材料および前記第１の金属材料
でそれぞれ形成することができる。いずれにしても、芯
部２６および金属材料層３４をその一方が導電性に優
れ、他方が硬度に優れた特性を有する相互に異なる金属
材料で形成することにより、弾性および導電性に優れた
積層構造の探針１３を形成することができる。

【００４０】探針１３の形成後、図４（ｃ）に示される
ように、接着層３２および第２の仮基板３３が除去さ
れ、露出する絶縁膜２４の上面には、前記したと同様な
補強部２８が形成される。また、必要に応じて、探針１
３の芯部２６の基部が露出する絶縁膜２４の前記上面
に、各探針１３の前記基部に接続される配線路３５をパ
ターニングすることができる。この配線路３５のパター
ニングにより、探針１３の基部位置の如何に拘わらず、
該探針に対応する電極パッド２９に相対する２９ｂを所
望位置に配置し、その所望位置で半田ボール２２を介し
て各探針１３をそれぞれに対応する電極パッド２９と探
針ユニットの電極パッド２９ｂに接続することができ
る。

【００４１】探針ユニット２７の補強部２８は、必要に
応じて、絶縁膜２４の上面に代えて、その下面すなわち
探針１３が突出する面に形成することができる。

【００４２】具体例２に示したように、各探針１３を導
電性に優れた第１の金属材料と、硬度に優れた第２の金
属材料との２層構造とすることにより、各探針１３に適
正な弾性と良好な導電性を確保することができる。

【００４３】具体例１および具体例２では、探針ユニッ
ト２７が、半導体ウエハ１１に集合的に形成された複数
の集積回路１１ａのそれぞれ１つに対応して形成されて
いる。これに代えて、図５に示されているように、１つ
の半導体ウエハ１１に形成される集積回路１１ａの数に
一致する数または複数の数の探針ユニット２７を半導体
ウエハ１１の集積回路１１ａの配置パターンに対応して
基板３６に作り込み、この基板３６を前記したと同様な
プリント基板１４に組み付け、これらをプローバカード
１５としてプローバヘッド１６に取り付けることができ
る。この基板３６の上面または下面に、前記した複数の
探針ユニット２７を取り巻く前記したと同様な補強部２
８を形成することができる。図５に示すようなプローバ
カード１５を用いることにより、１枚の半導体ウエハ１
１上の全ての集積回路１１ａまたは複数の集積回路１１
ａについて、一括的にそれらの電気測定が可能となる。

【００４４】〈具体例３〉図６は、各探針１３を芯部２６および金属材料層３４で
形成するについて、金属材料層３４の形成後に芯部２６
を形成する例を示す。図６（ａ）に示されているよう
に、前記したと同様な仮基板２３上に、フォトリソ技術
およびエッチング技術を用いて、測定すべき集積回路１
１ａの前記各パッドに対応して形成された開口２４ａを
有する絶縁膜２４が形成される。

【００４５】絶縁膜２４として、前記したシリコン酸化
膜またはシリコン窒化膜に代えて、シリコンカーバイド
（SiC）またはSiNHを用いることができる。この絶縁膜
２４をエッチングマスクとして、仮基板２３に前記した
と同様なエッチング孔２５が形成される。

【００４６】エッチング孔２５の形成後、メッキ技術を
用いて図６（ｂ）に示されているように、該エッチング
孔の内面および絶縁膜２４の表面に金属材料層３４が形
成される。このメッキ工程に先立って、従来よく知られ
たメッキのためのシード膜が所望箇所に形成され、この
シード膜上に金属材料層３４が成長する。

【００４７】その後、図６（ｃ）に示されているよう
に、前記した導電性材料２６が金属材料層３４の凹凸を
埋設するように堆積される。この導電性材料２６の堆積
は、前記したと同様な成長方法で行うことができる。

【００４８】導電性材料２６の形成後、この導電性材料
２６のうち、金属材料層３４の凹所から突出する不要部
分の除去のために、図６（ｄ）に示すように、絶縁膜２
４が露出するまで、前記したと同様な化学機械研磨を受
ける。その後、残存する導電性材料からなる芯部２６お
よび金属材料層３４の機械的特性の向上、歪み除去およ
び両金属２６および３４の密着性の向上を目的として、
加熱処理および冷却処理が施される。

【００４９】前記した加熱処理および冷却処理の後、補
強のための第２の絶縁膜３７が絶縁膜２４を覆うように
形成され、その後、絶縁膜３７には、フォトリソおよび
エッチング技術を用いて、残存する芯部２６の基部を露
出させるための開口３７ａが形成される。

【００５０】開口３７ａが形成された絶縁膜３７上に
は、図６（ｅ）に示されているように、接着層３２を介
して補強のための例えばガラス板からなる前記したと同
様な第２の仮基板３３が接着される。この第２の仮基板
３３を化学堆積法（ＣＶＤ）を用いて絶縁膜３７上に直
接的に成長させることができ、これにより接着層３２を
不要とすることができる。

【００５１】第２の仮基板３３により補強された状態
で、図６（ｆ）に示されているように、前記したエッチ
ング技術を用いて仮基板２３が除去される。仮基板２３
の除去後、図６（ｇ）に示されているように、絶縁膜３
７の上面には、前記したと同様な補強部２８が形成さ
れ、これにより、プリント基板１４への取付が可能の探
針ユニット２７が形成される。図６に示した例では、金
属材料層３４と、この金属材料層３４の形成後、その内
方に形成される芯部２６との積層構造を有する探針１３
が形成され、これら探針１３を支持する支持部は、絶縁
膜３７により補強された絶縁膜２４で構成される。絶縁
膜２４により充分な支持強度が得られる場合、補強絶縁
膜３７を不要とすることができる。また、絶縁膜２４や
補強絶縁膜３７により充分な支持強度が得られる場合は
支持枠２８を不要とすることができる。

【００５２】〈具体例４〉図７に示す例では、それぞれ
の先端が先細りの探針１３を得ることができる。図７
（ａ）に示されているように、仮基板２３を例えばシリ
コンあるいはゲルマニゥムのような結晶基板を用い、か
つその面方位および使用するエッチャントを選択するこ
とにより、絶縁膜２４をマスクとする選択エッチング処
理で形成されるエッチング孔２５の底面をテーパ状の先
細りとすることができる。

【００５３】例えば仮基板２３に面方位（１００）のシ
リコン結晶基板を用い、ウエットエッチング処理では、
例えばKOHのようなアルカリ性エッチング液を用いるこ
とにより、あるいはドライエッチング処理ではフッ素系
のガスのような等方性エッチングガスを用いることによ
り、エッチング孔２５の底面を鋭角的あるいは鈍角的に
四角錐状に先細らせることができる。仮基板２３は、面
方位（１１０）あるいは面方位（２０１）であっても、
前記したような先細りのエッチング孔２５を得ることが
でき、これら面方位は、仮基板２３の材料およびエッチ
ャントに応じて適宜選択することができる。

【００５４】先細りのエッチング孔２５および絶縁膜２
４上には、図６（ｂ）〜図６（ｃ）に示したと同様な工
程により、図７（ｂ）に示されるように、金属材料層３
４が形成される。続いて、図７（ｃ）に示されているよ
うに、金属材料層３４と性質を異にする前記した導電性
材料２６が堆積され、その後、図７（ｄ）に示されてい
るように、絶縁膜２４が露出するように、導電性材料２
６の不要部分が化学機械研磨あるいはエッチング処理を
受ける。この導電性材料２６の不要部分の除去後、絶縁
膜２４に、取り扱い時の補強のために、図７（ｅ）に示
されているように、接着層３２を介して第２の仮基板３
３が張り付けられ、図７（ｆ）に示すとおり、第２の仮
基板３３の補強下で、仮基板２３が除去される。また、
接着層３２および第２の仮基板３３の除去後、露出する
絶縁膜２４の上面には、図７（ｇ）に示されているよう
に、補強部２８が形成され、これにより先細りの先端を
有する探針１３が設けられた探針ユニット２７が形成さ
れる。

【００５５】図７に示した具体例４の絶縁膜２４に、必
要に応じて、図６に示した具体例３におけると同様な補
強のための絶縁膜３７を形成することができる。

【００５６】各探針１３の先端を先細りとすることによ
り、集積回路１１ａの対応する前記各パッド上に残存す
る酸化膜等を各探針１３の先端で突き破ることができ、
これにより各探針１３を集積回路１１ａの対応する前記
各パッドに確実に接触させることが可能となる。

【００５７】〈具体例５〉図８は、補強用の第２の仮基
板３３として、シリコン基板に比較して安価な石英基板
あるいはガラス基板を用いるのに好適な方法を示す。図
８（ａ）に示されているように、石英基板あるいはガラ
ス基板からなる仮基板３３上には、前記したと同様な例
えばシリコン窒化膜からなる絶縁膜２４が形成される。
この絶縁膜２４上には、図８（ｂ）に示されているよう
に、例えばポリイミドのような絶縁膜からなる第１の仮
基板２３が形成される。

【００５８】さらに、仮基板２３上には、該仮基板の選
択的なエッチング処理のためのエッチングマスク２４″
が形成される。このエッチングマスク２４″には、フォ
トリソおよびエッチング技術により、集積回路１１ａの
前記各パッドに対応した前記したと同様な開口２４ａ′
が形成される。

【００５９】エッチングマスク２４″の形成後、これを
マスクとして、仮基板２３および絶縁膜２４がエッチン
グ処理を受けることにより、これらを貫通して、図８
（ｃ）に示されているようなエッチング孔２５が形成さ
れる。このエッチング孔２５のエッチング処理では、第
２の仮基板３３がエッチングストッパとして機能する。

【００６０】このエッチング孔２５内には、図８（ｄ）
に示されているように、前記したと同様な方法により、
例えば導電性に優れた導電性材料２６が堆積される。エ
ッチング孔２５内への導電性材料２６の堆積後、図８
（ｅ）に示されているように、仮基板２３が除去され
る。続いて、図８（ｆ）に示されているように、第２の
仮基板３３が除去される。この第２の仮基板３３の除去
により露出する絶縁膜２４の一方の面には、前記したと
同様な補強部２８が形成される。

【００６１】この補強部２８の完成により、導電性材料
２６からなる多数の探針１３が支持部となる絶縁膜２４
により相互に結合されてなる前記したと同様な探針ユニ
ット２７が形成される。各探針１３の先端を、例えば電
解研磨あるいはイオンまたはプラズマの照射により、図
８（ｇ）に示すように鋭端とすることができる。

【００６２】前記したところでは、探針１３が直線状の
例を示したが、図９ないし図１４には、クランク状の変
形探針１３の例を示す。

【００６３】〈具体例６〉図９（ａ）に示されているよ
うに、例えばシリコン基板からなる仮基板２３に例えば
ボロンナイトライド膜からなる絶縁膜２４をエッチング
マスクとして、選択エッチング処理が施され、このエッ
チング処理により仮基板２３に形成されたエッチング孔
２５内には、金属材料層３４ａが形成され、その後、こ
の金属材料層３４ａ内に導電性材料２６ａが充填される
ことにより、探針１３の先端部となる第１の縦部１３ａ
が形成される。この縦部１３ａの形成工程は、具体例４
についての図７（ａ）〜図７（ｄ）に沿って説明したと
同様である。

【００６４】絶縁膜２４が露出するように、導電性材料
２６ａおよび金属材料層３４ａの不要部分が除去される
ことにより、前記した縦部１３ａが形成された後、図９
（ｂ）に示すように、金属材料層３４ａと同一材料から
なる導電層３４ｂと、導電性材料２６ａと同一材料から
なる導電層２６ｂがそれぞれ積層状態で形成される。さ
らに、これら導電層２６ｂおよび導電層３４ｂにより探
針１３の横部１３ｂを形成するためのレジストパターン
３８が形成される。

【００６５】このレジストパターン３８をエッチングマ
スクとするエッチング処理により、導電層２６ａおよび
導電層３４ｂの不要部分を除去することにより、図９
（ｃ）に示すとおり、縦部１３ａにその一端で連続する
横部１３ｂが形成される。さらに、レジストパターン３
８の除去後、この横部１３ｂを埋設すべく、仮基板２３
と同様な絶縁材料からなる絶縁層３９および前記した各
探針１３のための支持部となる絶縁膜２４′が順次積層
される。

【００６６】絶縁膜２４′上には、図９（ｄ）に示すよ
うに、探針１３の第２の縦部を形成するためのレジスト
パターン４０が形成され、このレジストパターン４０を
エッチングマスクとして、絶縁膜２４′およびその下の
絶縁層３９を経て導電層２６ｂに至るエッチング孔２
５′が形成される。

【００６７】エッチング孔２５′の形成後、レジストパ
ターン４０が除去され、エッチング孔２５′内には、図
７（ｂ）および図７（ｃ）に沿って具体例４で説明した
と同様に、図９（ｅ）に示されているように、金属材料
層３４ａと同一材料からなる導電層３４ｃおよび導電性
材料２６ａと同一材料からなる導電層２６ｃが形成され
る。

【００６８】導電層２６ａおよび金属材料層３４ｃの形
成後、絶縁膜２４′が露出するまでこれらの不要部分が
化学機械研磨あるいはエッチング処理により除去され
る。これら導電層２６ａおよび金属材料層３４ｃの不要
部分の除去により、その残存部により、図９（ｆ）に示
されているように、横部１３ｂの他端に連続する第２の
縦部１３ｃが形成される。

【００６９】さらに、不要部となる仮基板２３、絶縁膜
２４および絶縁層３９が除去され、また、支持部となる
絶縁膜２４′の上面に前記したと同様な補強部２８が形
成されることにより、横部１３ｂと、該横部の両端から
互いに相離れる方向へ該横部とほぼ９０度に伸長する第
１および第２の縦部１３ａおよび１３ｃとからなる屈曲
したクランク状の探針１３を備える探針ユニット２７が
形成される。

【００７０】前記した絶縁膜２４′すなわち支持部２
４′は、必要に応じて、シリコン窒化膜、ボロンナイト
ライド膜、シリコン酸化膜、石英、ガラス、セラミック
あるいは合成樹脂材料で補強することができる。

【００７１】前記した横部１３ｂと、第２の縦部１３ｃ
との製造過程を反復しかつ横部１３ｂの伸長方向を第２
の縦部１３ｃの長手方向と直角な平面上で順次回転させ
ることにより、螺旋状の探針１３を形成することができ
る。

【００７２】前記したクランク状の探針１３は、その先
端が半導体ウエハ１１に押し付けられたとき、その横部
１３ｂがたわみ変形を生じることにより、好適な弾性を
示す。また、図示のとおり、導電性に優れた第１の金属
材料と硬度に優れた第２の金属材料との組み合わせ（２
６および３４）により、優れた導電性に加えて、より一
層優れた弾性を示す良好な探針１３を得ることができ
る。

【００７３】〈具体例７〉図１０および図１１は、クラ
ンク状の探針１３の他の形成方法を示す。具体例６の例
を示す図９（ａ）に沿って説明したと同様に、図１０
（ａ）に示されているように、例えばシリコン基板から
なる仮基板２３に例えばボロンナイトライド膜からなる
絶縁膜２４をエッチングマスクとして、選択エッチング
処理が施され、このエッチング処理により仮基板２３に
形成されたエッチング孔２５内には、金属材料層３４ａ
が形成され、その後、この金属材料層３４ａ内に導電性
材料２６ａが充填され、それらの不要部分が除去される
ことにより、探針１３の先端部となる第１の縦部１３ａ
が形成される。絶縁膜２４は、ボロンナイトライド膜に
代えて、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、ＢＰＳＧ
膜、ＨＴＯ膜、アルミナ膜等を適宜用いることができ
る。

【００７４】縦部１３ａの形成後、絶縁膜２４上に露出
する縦部１３ａの基端を含む絶縁膜２４上には、図１０
（ａ）に示すように、絶縁体積層４１が形成される。こ
の絶縁体積層４１は、後述する導電層３４ｂおよび導電
層２６ｂの不要部分の除去のためのエッチング処理時に
エッチングストッパとして機能する例えばシリコン窒化
膜のような絶縁材料からなるストッパ層４１ａと、該ス
トッパ層を間に挟んで形成されかつ該ストッパ層と異な
る被エッチング特性を示す例えばシリコンのような絶縁
材料からなる一対の絶縁層４１ｂとで構成されている。
この絶縁体積層４１上には、探針１３の横部１３ｂを形
成するためのパターニングを受けたフォトレジスト４２
が形成され、このフォトレジスト４２をマスクとして絶
縁体積層４１にエッチング処理が施される。絶縁体積層
４１への前記したエッチング処理により、絶縁体積層４
１には図１０（ｂ）に示すように、縦部１３ａの基端を
露出させるエッチング孔２５″が形成される。

【００７５】フォトレジスト４２の除去後、図１０
（ｃ）に示されているように、絶縁体積層４１上および
エッチング孔２５″の壁面に沿って、前記したと同様な
導電層３４ｂおよび導電層２６ｂが、順次積層される。

【００７６】その後、図１０（ｄ）に示されているよう
に、例えばエッチングにより、ストッパ層４１ａが露出
するように、導電層２６ｂおよび導電層３４ｂの不要な
部分が上方の絶縁層４１ｂと共に、除去される。これに
より、一端で縦部１３ａに連続する横部１３ｂが形成さ
れる。

【００７７】横部１３ｂの形成後、該横部およびストッ
パ層４１ａ上には、図１０（ｅ）に示されているよう
に、絶縁層３９と、該絶縁膜のエッチング処理時にエッ
チングマスクとして機能しかつ探針１３のための支持部
として機能する絶縁膜２４′とが、順次、積層される。
絶縁膜２４′が第２の縦部１３ｃのためのパターニング
を受けた後、この絶縁膜２４′をエッチングマスクとし
て、絶縁層３９にエッチング孔２５′が形成される。こ
のエッチング孔２５′は、図１０（ｅ）に示されている
とおり、横部１３ｂの他端で該横部に開放する。

【００７８】エッチング孔２５′の形成後、図１１
（ｆ）に示されているように、エッチング孔２５′内お
よび絶縁膜２４′上には、前記したと同様な金属材料層
３４ｃおよび導電性材料２６ｃが、順次積層される。

【００７９】その後、図１１（ｇ）に示されているよう
に、例えばエッチングにより、絶縁膜２４′が露出する
ように、導電層２６ｃおよび導電層３４ｃの不要な部分
が除去される。これにより、横部１３ｂに該横部の他端
で連続する第２の縦部１３ｃが形成される。

【００８０】図１１（ｇ）に示す例では、絶縁膜２４′
上に、補強用絶縁膜３７が形成されている。この絶縁膜
３７の形成後、不要な絶縁層３９、ストッパ層４１ａ、
絶縁層４１ｂ、絶縁膜２４および仮基板２３が、エッチ
ング処理により除去され、また、図１１（ｈ）に示され
ているように、絶縁膜３７上に前記したと同様な枠状の
補強部２８が形成される。これにより、横部１３ｂおよ
び一対の縦部１３ａおよび１３ｃを有するクランク状の
探針１３を備える探針ユニット２７が形成される。

【００８１】具体例６に示した例では、探針１３の横部
１３ｂが、板状の積層体で形成されたが、具体例７によ
れば、横部１３ｂの形成が縦部１３ａおよび１３ｃと同
一工程を経ることから、これらと同一構成で形成され
る。従って、強度的には、具体例７の例が一層好まし
い。

【００８２】〈具体例８〉図１２および図１３に示す具
体例８は、探針１３の各部１３ａ、１３ｂおよび１３ｃ
の芯部（２６）および表層（３４）のそれぞれを一体に
形成する例を示す。

【００８３】図１２（ａ）に示されているように、前記
したと同様な例えばシリコン基板からなる仮基板２３上
に、例えばシリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜から
なる絶縁膜２４を形成し、その後、前記したフォトレジ
スト（図示せず）をエッチングマスクとして絶縁膜２４
に開口２４ａを形成する。この開口２４ａが形成された
絶縁膜２４をエッチングマスクとして、仮基板２３に選
択エッチング処理が施される。このエッチング処理によ
り仮基板２３には、探針１３の縦部１３ａのためのエッ
チング孔２５が形成される。

【００８４】エッチング孔２５内を埋め戻すべく、該エ
ッチング孔２５内を含む絶縁膜２４上に、図１２（ｂ）
に示すように、例えばポリイミドのような耐熱性を有す
る樹脂膜あるいはスピンオンガラス（ＳＯＧ）膜からな
る埋め戻し膜４３ａが形成される。ポリイミドからなる
埋め戻し膜４３ａは、ポリイミド液がエッチング孔２５
内を満たすように、このポリイミド液を絶縁膜２４上に
塗布した後、これを加熱することにより、形成すること
ができる。

【００８５】その後、埋め戻し膜４３ａの絶縁膜２４上
に溢れた不要な部分を除去すべく、絶縁膜２４が露出す
るまで、この不要部分がエッチングあるいは化学機械研
磨を受ける。エッチング孔２５を埋め戻し膜４３ａで埋
め戻して形成された平坦な絶縁膜２４上には、図１２
（ｃ）に示すように、絶縁体積層４１が形成される。こ
の絶縁体積層４１は、後述する横部１３ｂのためのエッ
チング孔２５″を埋め戻す埋め戻し膜（４３ｂ）の不要
部分の除去のためのエッチング処理時にエッチングスト
ッパとして機能する例えばシリコン窒化膜のような絶縁
材料からなるストッパ層４１ａと、該ストッパ層を間に
挟んで形成されかつ該ストッパ層と異なる被エッチング
特性を示す例えばシリコンのような絶縁材料からなる一
対の絶縁層４１ｂとで構成されている。

【００８６】この絶縁体積層４１上には、探針１３の横
部１３ｂを形成するためのパターニングを受けたフォト
レジスト４２が形成され、このフォトレジスト４２をマ
スクとして絶縁体積層４１に酸素プラズマを用いてエッ
チング処理が施される。絶縁体積層４１への前記したエ
ッチング処理により、絶縁体積層４１には図１２（ｃ）
に示すように、エッチング孔２５内に残存する埋め戻し
膜４３ａを露出させるエッチング孔２５″が形成され
る。

【００８７】エッチング孔２５″を埋め戻すべく、図１
２（ｄ）で示すように、前記したと同様な埋め戻し膜４
３ｂが絶縁体積層４１上に堆積される。この埋め戻し膜
４３ｂの不要部分を除去すべく、例えばエッチングによ
り、その不要部分が上方の絶縁層４１ｂと共に、除去さ
れる。これにより、図１２（ｅ）に示されているよう
に、絶縁体積層４１の下方の絶縁層４１ａが露出し、エ
ッチング孔２５″内に残存する埋め戻し膜４３ｂと共に
平坦な平面が形成される。

【００８８】絶縁層４１ａおよび埋め戻し膜４３ｂの平
坦面上には、図１２（ｆ）に示されているように、絶縁
層３９と、探針１３のための支持部として機能する絶縁
膜２４′とが、順次、積層される。絶縁膜２４′および
絶縁層３９が、絶縁膜２４′上に形成されかつ第２の縦
部１３ｃのためのパターニングを受けたフォトレジスト
４２をエッチングマスクとして、エッチング処理を受
け、これによりエッチング孔２５′が形成される。この
エッチング孔２５′は、図１２（ｆ）に示されていると
おり、横部１３ｂのための埋め戻し膜４３ｂの他端でこ
れに開放する。

【００８９】その後、図１３（ｇ）に示されているよう
に、フォトレジスト４２が除去され、さらに、例えばプ
ラズマエッチング処理等を用いて、エッチング孔２５′
およびエッチング孔２５内のポリイミドからなる埋め戻
し膜４３ｂおよび埋め戻し膜４３ａが除去される。これ
ら埋め戻し膜４３ａおよび４３ｂの除去により、クラン
ク状の探針１３のための連続する孔２５（２５、２５′
および２５″）が形成される。

【００９０】連続する孔２５（２５、２５′および２
５″）の内壁および絶縁膜２４′の表面には、例えばメ
ッキ法を用いて、図１３（ｈ）に示されているように、
金属材料層３４が形成され、さらにその内方を充填すべ
く導電性材料２６が堆積される。金属材料層３４および
導電性材料２６の堆積には、ＣＶＤ法あるいはメッキ法
またはスパッタ法等を適宜用いることができる。

【００９１】その後、図１３（ｉ）に示されているよう
に、例えばエッチングにより、絶縁膜２４′が露出する
ように、導電性材料２６および金属材料層３４の不要な
部分が除去される。これにより、連続する孔２５（２
５、２５′および２５″）に、芯部２６および表層３４
のそれぞれが第１の縦部１３ａ、横部１３ｂおよび第２
の縦部１３ｃに連続して形成される。

【００９２】図１３（ｊ）に示す例では、絶縁膜２４′
上に、補強用絶縁膜３７が形成され、また、この絶縁膜
３７上に前記したと同様な枠状の補強部２８が形成され
る。この絶縁膜３７および補強部２８の形成後、不要な
絶縁層３９、ストッパ層４１ａ、絶縁層４１ｂ、絶縁膜
２４および仮基板２３が、エッチング処理により除去さ
れ、これにより、図１３（ｋ）に示されているように、
横部１３ｂおよび一対の縦部１３ａおよび１３ｃを有す
るクランク状の探針１３を備える探針ユニット２７が形
成される。

【００９３】前記した不要な絶縁層３９の除去に際し、
図１３（ｋ）に仮想線で示されているように、絶縁膜２
４′に所定の膜厚部分（３９）を残すことにより、この
残存する絶縁層３９を絶縁膜２４′および絶縁膜３７か
らなる支持部の補強部とすることができる。支持部をこ
のような多層構造（絶縁膜２４′、３７および３９）と
することにより、各膜の特性の組み合わせによる支持部
の強度の向上を図ることができ、また反りや撓みのない
平坦な支持部が得られる。さらに、必要に応じて、支持
部を構成する絶縁層３９の下面にも補強部２８を設ける
ことができる。

【００９４】具体例８の例によれば、各探針１３の横部
１３ｂおよび一対の縦部１３ａおよび１３ｃで、芯部２
６および表層３４がそれぞれ連続的に形成されることか
ら、機械的強度特性の安定した探針１３を得ることがで
きる。

【００９５】〈具体例９〉図１４に示す具体例９は、探
針１３の芯部２６′が非金属材料からなる例を示す。図
１４（ａ）に示すように、例えば、シリコン、石英、あ
るいはサファイアのような基板材料からなる前記したと
同様な仮基板３３上に、例えばポリイミドのような絶縁
材料からなる仮基板２３が形成される。この仮基板２３
の厚さ寸法は、探針１３の長さ寸法に応じて、適宜選択
されるが、例えば、２０μｍ〜２ｍｍとすることができ
る。このようなポリイミド膜（２３）は、仮基板３３上
にポリイミド樹脂を塗布した後、これに１００℃〜４０
０℃の温度で、３０分〜２時間程度の加熱熱処理を施す
ことにより、形成することができる。より厚さ寸法の大
きな仮基板２３は、前記した仮基板２３の形成工程を反
復することにより、比較的容易に得ることができる。

【００９６】仮基板２３上には、探針１３に対応したパ
ターニングを受けた絶縁膜２４″が形成される。この絶
縁膜２４″をエッチングマスクとして、仮基板２３がエ
ッチングを受ける。この仮基板２３のエッチング処理に
より、図１４（ｂ）に示されているように、仮基板２３
の絶縁膜２４″に対応した部分により、複数の芯部２
６′が形成される。各芯部２６′上に残存する絶縁膜２
４″は、例えば絶縁膜がシリコンの場合はフッ素系ガス
により、除去される。但し残置してもよい。

【００９７】各芯部２６′は、図１４（ｃ）に示されて
いるように、金属材料層３４により覆われる。この金属
膜３４は、例えば前記した導電性に優れた金属材料層で
構成することができ、また、該金属材料層と、前記した
硬度に優れた金属材料層との積層構造とすることができ
る。この金属材料層３４の形成により、非金属材料から
なる芯部２６′および該芯部を覆う金属材料層３４から
なる複数の探針１３が形成される。

【００９８】仮基板３３上には、図１４（ｃ）に示した
ように、各探針１３の基部を覆う絶縁膜２４が形成され
る。この絶縁膜２４の形成により、複数の探針１３は、
一体的に結合されることから、支持部として機能する。
絶縁膜２４は、その強度および平坦度を高める上で、前
記したような多層構造とすることができる。

【００９９】支持部となる絶縁膜２４の形成後、仮基板
３３が除去され、絶縁膜２４上には、前記したと同様な
枠状の補強部２８が形成される。この絶縁膜３７および
補強部２８の形成により、図１４（ｄ）に示すように、
非金属材料からなる芯部２６′を有する探針１３を備え
る探針ユニット２７が形成されるが、図１４（ｅ）に示
されているように、各探針１３の芯部２６′の基部を部
分的に除去した後、この除去部分に金属材料層３４′を
埋め込むことができる。金属材料層３４′の埋め込みに
より、半田ボール２２を用いた探針１３と前記プリント
基板１４の前記電極パッド２９との電気接続に、より安
定した電気特性を実現することが可能となる。

【０１００】具体例９に示した探針ユニット２７によれ
ば、各探針１３の芯部２６′が樹脂材料のような非金属
材料からなることから、各探針１３の長さ寸法を比較的
長く設定することが可能となり、また弾力性に富んだ探
針１３が得られる。また、芯部２６′をポリイミドで形
成することにより、より弾力性を高め、折れ難い探針１
３を得ることができる。

【０１０１】〈具体例１０〉図１５に示す具体例１０
は、長さ寸法の大きな探針１３を形成するのに有利な例
を示す。図１５（ａ）に示すように、具体例５の図８
（ａ）〜図８（ｄ）に示したと同様の手順により、仮基
板３３上には、前記したと同様な例えばシリコン窒化膜
からなる絶縁膜２４が形成される。絶縁膜２４の厚さ寸
法は、０．３μｍ〜１μｍに設定されたが、その厚さ寸
法は、必要に応じて増減することができる。この絶縁膜
２４上には、図８（ｂ）に示されているように、例えば
ポリイミドのような絶縁膜からなる第１の仮基板２３が
形成される。このポリイミドからなる仮基板２３の厚さ
寸法は、１０μｍ〜３ｍｍに設定されたが、必要に応じ
て、増減することができる。

【０１０２】仮基板２３には、フォトリソおよびエッチ
ング技術により、集積回路１１ａの前記各パッドに対応
したエッチング孔２５が形成され、このエッチング孔２
５内には、前記したと同様な方法により、例えば導電性
に優れた導電性材料２６が堆積される。

【０１０３】さらに、図１５（ｂ）に示されているよう
に、仮基板２３と同一材料からなる絶縁層２３′が積層
され、該絶縁層上には、エッチング孔２５を形成したと
同様なエッチングマスク２４″が形成される。

【０１０４】このエッチングマスク２４″を用いて、絶
縁層２３′にエッチングが施されることにより、図１５
（ｃ）に示されているように、エッチング孔２５に整合
するエッチング孔２５′が形成される。このエッチング
孔２５に整合するエッチング孔２５′に新たな導電性材
料２６が堆積され、先の導電性材料２６と一体的な探針
１３が形成される。新たな導電性材料２６を先の導電性
材料２６と異なる金属材料とすることができるが、より
強固に一体的に結合された探針１３を得る上で、両者を
同一材料で構成することが望ましい。

【０１０５】また、必要に応じて、絶縁層２３′の積
層、該積層へのエッチング処理およびこのエッチング処
理による先のエッチング孔に整合する新たなエッチング
孔の形成およびこの新たなエッチング孔への新たな導電
性材料の堆積の工程を繰り返すことにより、さらに長寸
の探針１３を形成することができる。

【０１０６】その後、エッチングマスク２４″、仮基板
２３′および２３が除去され、続いて仮基板３３が除去
される。これら仮基板の除去後、図１５（ｄ）に示され
ているように、前記したと同様な補強部２８が形成され
る。この補強部２８の完成により、導電性材料２６から
なる多数の長針の探針１３が支持部となる絶縁膜２４に
より相互に結合されてなる探針ユニット２７が形成され
る。

【０１０７】〈具体例１１〉図１６および図１７は、芯
部２６′が非金属である合成樹脂材料からなるクランク
状の探針１３を形成する方法を示す。前記したと同様な
仮基板３３上に、例えば５μｍ〜１００μｍの厚さ寸法
を有する感光性ポリイミド層４４ａが堆積される。この
感光性ポリイミド層４４ａの厚さ寸法は、これを多層で
形成することにより、必要に応じて、さらに増大させる
ことができる。図示の例では、ポジ型の感光性ポリイミ
ド層４４ａが用いられている。感光性ポリイミド層４４
ａにネガ型を用いることもできるが、以下では、ポジ型
を用いた例に沿って説明する。

【０１０８】感光性ポリイミド層４４ａは、縦部１３ａ
の芯部分を形成するためのマスク４５ａを用いて、紫外
線４６による選択露光を受ける。露光後の現像処理によ
り、感光性ポリイミド層４４ａの不要部分が除去され、
図１６（ｂ）に示すように、仮基板３３上には、縦部１
３ａのための芯部４４ａが形成される。必要により芯部
４４ａを加熱処理をして現像液に不溶解とする。

【０１０９】続いて、仮基板３３上に、図１６（ｃ）に
示すように、芯部４４ａの頂部を露出させて、非感光性
の合成樹脂あるいは絶縁膜からなる埋め込み層４７が形
成される。さらに、埋め込み層４７上には、該埋め込み
層から突出する芯部４４ａを埋設するように、新たな感
光性ポリイミド層４４ｂが形成される。必要によりその
後加熱する。この感光性ポリイミド層４４ｂは、横部１
３ｂの芯部分を形成するためのマスク４５ｂを用いて、
紫外線４６による選択露光を受ける。露光後の現像処理
により、感光性ポリイミド層４４ｂの不要部分が除去さ
れ、図１６（ｄ）に示すように、埋め込み層４７上に
は、芯部４４ａに連結された芯部４４ｂが形成される。

【０１１０】再び、図１７（ｅ）に示されているよう
に、埋め込み層４７上に感光性ポリイミド層４４ｃが形
成される。この感光性ポリイミド層４４ｃにより、芯部
４４ｂは埋設される。感光性ポリイミド層４４ｃは、縦
部１３ｃの芯部分を形成するためのマスク４５ｃを用い
て、紫外線４６による選択露光を受ける。この露光後の
現像処理により、図１７（ｆ）に示されているように、
芯部４４ｂに結合された芯部４４ｃが形成される。その
後、必要により加熱処理をして現像液に不溶解とする。
その後、埋め込み層４７が除去され、この埋め込み層４
７の除去後に残存するポリイミドからなる芯部４４ａ、
４４ｂおよび４４ｃは、例えば２００℃〜４００℃で約
１時間の加熱処理を受ける。

【０１１１】この加熱処理により、クランク状の芯部４
４が形成され、この芯部４４を覆うように金属材料層３
４が形成され、これによりクランク状の探針１３が形成
される。さらに、仮基板３３上には、複数の探針１３を
結合するための前記したと同様な支持部となる絶縁膜２
４が形成される。この絶縁膜２４の形成後、仮基板３３
が除去され、必要に応じて、絶縁膜２４上に補強部２８
が形成され、これにより、図１７（ｇ）に示すように、
探針ユニット２７が形成される。

【０１１２】芯部４４が合成樹脂材料からなるクランク
状の探針１３は、その材質的特性および形状構造的特性
により、格別に優れた弾性を示す。

【０１１３】〈具体例１２〉図１８および図１９は、各
探針１３を金属材料層３４で形成するについて、金属材
料層３４の形成後に各探針部以外をエッチング除去して
形成する例を示す。図１８（ａ）に示すように、仮基板
３３上には導電材料２６が形成される。導電材料はアル
ミニューム、アルミニューム合金、Ｃｕ、などの金属や
半導体材料のシリコンなども用いることができる。その
後、各探針を形成する部分をエッチングマスク材２４で
形成する。図１８（ｂ）に示すように、このエッチング
マスク材料２４をエッチングマスクとして導電材料２６
をエッチングし、その不要部分およびマスク材料２４を
除去することにより、導電材料２６の柱を形成する。

【０１１４】探針の長さが不足する場合は図１８（ｃ）
に示すように、仮埋め込み材料２３を形成して導電材料
２６の柱と仮埋め込み材料２３の平坦表面を形成する。
仮埋め込み材料はポリイミド樹脂などを用いた。平坦表
面の形成はＣＭＰ法や前面エッチングなどにより行っ
た。その後、図１８（ｄ）に示すように、平坦表面上に
第２の導電材料２６′を形成する。その第２の導電材料
２６′の上に図１９（ｅ）に示すようにエッチングマス
ク材料２４′を下層の導電材料２６に正確に重ね合わせ
るように形成する。

【０１１５】その後、図１９（ｆ）に示すように、エッ
チングマスク２４′をマスクにして、第２の導電材料２
６′をエッチングする。仮埋め込み材料２３が露出した
ら図１９（ｇ）に示すように、仮埋め込み材料２３を除
去する。その後、導電材料２６と２６′を支持する絶縁
材料２４を形成する。絶縁材料はシリコン酸化膜やシリ
コン窒化膜などにより形成した。

【０１１６】支持材料２４は、前記仮埋め込み材料２３
を全部除去しないで一部残置し、この残置された仮埋め
込み材料２３で形成する方法を用いることができる。そ
の場合、仮埋め込み材料は前記シリコン酸化膜やシリコ
ン窒化膜などを用いる。支持絶縁材料２４の形成後に仮
基板３３を除去して図１９（ｈ）に示すように支持枠２
８を形成する。なお図示しないが、図１９（ｈ）に示す
探針ユニットの探針である導電材料２６の基部の裏面に
は、再配線層を形成して前記導電材料２６の基部から引
き出し線と電極パッドを形成しておく。以上により、探
針ユニットが形成される。

【０１１７】前記したところでは、電気測定に使用され
るプローバについて説明したが、本発明に係る探針１３
は、半導体装置のバーンイン等に使用するプローバに適
用することができる。

【０１１８】

【発明の効果】本発明によれば、前記したように、半導
体製造技術に用いられるフォトリソ技術を利用して探針
が形成されることから、半導体集積回路の微細化に追従
して、該半導体回路の接続端子に対応する探針を適正に
形成することが可能となり、またこれら多数の探針を接
続する支持部を絶縁材料の成長により形成することがで
きることから、多数の探針を一括的に支持部に結合する
ことができ、従って、個々の探針についてのボンディン
グ工程を不要とすることができることから、比較的容易
に高い集積度で形成された半導体ＩＣの電気特性試験に
好適なプローバを比較的容易に形成することができる。

【０１１９】また、本発明に係るプローバを用いること
により、各探針が支持部に確実に支持されかつ適正な弾
性を示すことから、高集積度で形成された半導体ＩＣの
電気特性試験あるいは負荷試験であるバーンイン試験等
を高い信頼性で正確に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体例
１）を示す製造工程図である。

【図２】本発明に係るプローバのプリント基板を概略的
に示す断面図である。

【図３】本発明に係るプローバを概略的に示す断面図で
ある。

【図４】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体例
２）を示す製造工程図である。

【図５】本発明に係るプローバ探針組立体を示す斜視図
である。

【図６】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体例
３）を示す製造工程図である。

【図７】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体例
４）を示す製造工程図である。

【図８】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体例
５）を示す製造工程図である。

【図９】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体例
６）を示す製造工程図である。

【図１０】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体
例７）を示す製造工程図（その１）である。

【図１１】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体
例７）を示す製造工程図（その２）である。

【図１２】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体
例８）を示す製造工程図（その１）である。

【図１３】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体
例８）を示す製造工程図（その２）である。

【図１４】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体
例９）を示す製造工程図である。

【図１５】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体
例１０）を示す製造工程図である。

【図１６】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体
例１１）を示す製造工程図（その１）である。

【図１７】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体
例１１）を示す製造工程図（その２）である。

【図１８】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体
例１２）を示す製造工程図（その１）である。

【図１９】本発明に係るプローバ探針の形成方法（具体
例１２）を示す製造工程図（その２）である。

【符号の説明】

１０プローバ１１半導体ウエハ１１ａ集積回路１２プローバチャック１３探針１４プリント基板１５プローバカード１６プローバヘッド２３、３３仮基板２４（支持部）絶縁膜２５エッチング孔２６、２６′、４４芯部２７探針ユニット３４金属材料層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体集積回路の電気特性の測定のため
に該集積回路の接続端子に伸びる複数の探針を備えるプ
ローバの製造方法であって、仮基板上に所定厚さの絶縁
膜を形成すること、前記絶縁膜の探針を設けるべき各位
置に開口を形成すること、前記絶縁膜をエッチングマス
クとして前記仮基板にエッチング処理を施して前記探針
のための複数の孔を前記仮基板に形成すること、前記各
開口及び各孔内に前記探針のための材料を成長させるこ
と、前記絶縁膜を成長した探針を相互に結合する支持部
として該支持部で結合された各探針を露出させるべく前
記仮基板を除去することを含むプローバの製造方法。
【請求項２】前記探針のための材料として第１の金属
材料を用い、前記仮基板の除去後に前記露出した各探針
上に、前記第１の金属材料より導電性及び硬度のいずれ
か一方が大きい第２の金属材料を被覆することを特徴と
する請求項１記載のプローバの製造方法。
【請求項３】前記仮基板に形成した各孔及び前記開口
の内面に、メッキ処理により金属層を形成し、その後前
記各開口及び各孔内に前記探針のための材料を成長させ
ることを特徴とする請求項１記載のプローバの製造方
法。
【請求項４】半導体集積回路の電気特性の測定のため
に該集積回路の接続端子に伸びる複数の探針を備えるプ
ローバの製造方法であって、仮基板上に金属材料を形成
すること、該金属材料上にフォトリソ技術により形成さ
れたマスクを用い、前記金属材料を部分的に除去するこ
とにより、残存する前記金属材料部分で前記探針のため
の複数の金属材料探針を前記仮基板に形成すること、前
記仮基板に形成された探針を相互に結合する支持部を絶
縁材料の成長により形成すること、前記支持部で結合さ
れた各探針を露出させるべく前記仮基板を除去すること
を含むプローバの製造方法。
【請求項５】半導体集積回路の電気特性の測定のため
に該集積回路の接続端子に伸びる複数の探針を備えるプ
ローバの製造方法であって、仮基板上に樹脂材料層を形
成すること、該樹脂材料層上にフォトリソ技術により形
成されたマスクを用い、前記樹脂材料層を部分的に除去
することにより、残存する前記樹脂材料層部分で前記探
針のための複数の芯部を前記仮基板に形成すること、該
芯部の表面のそれぞれを覆う金属材料層を形成するこ
と、前記芯部および前記金属材料層で構成される各探針
の基部近傍で該探針を相互に結合する支持部を前記仮基
板上への絶縁材料の成長により形成すること、前記各探
針の基部の端面を露出させるべく、前記仮基板を除去す
ることを含むプローバの製造方法。