JP4797391B2 - インターポーザの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、インターポーザ、プローブカードおよびその製造方法に関し、特に、高密度でプローブを配置することができるインターポーザ、プローブカードおよびその製造方法に関する。

従来のインターポーザが、たとえば、米国特許第６５３８２１４号公報（特許文献１）に記載されている。

図８は、特許文献１に記載されたインターポーザの構成を示す図である。図８を参照して、インターポーザ１００は、複数の導通孔１０２が設けられたセラミックの基板１０１と、導通孔１０２に接続され、基板１０１の両端面に設けられた端子１０３と、端子１０３に接続された複数のプローブ１０４とからなり、プローブ１０４の先端は接点１０５となっている。
米国特許第６５３８２１４号公報（第１６欄、図２１）

従来のインターポーザは上記のように構成されていた。基板１０１がセラミックのために、ドリルまたはサンドブラストで貫通孔を形成してそこを導通させる必要があり、小さい寸法の導通孔を形成できなかった。その結果、プローブを高密度に配置できないという問題があった。

この発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、高密度でプローブを配置することのできるインターポーザ、プローブカードおよびその製造方法を提供することを目的とする。

この発明にかかる、インターポーザは、ドライエッチングで加工可能な基板を含み、基板には一方側から他方側に貫通した複数の導通孔が形成され、複数の導通孔の少なくとも一方側の端部には、コンタクト要素が設けられる。

好ましくは、コンタクト要素は、プローブである。

さらに好ましくは、複数の導通孔に設けられた複数のコンタクト要素の相互の間隔は、１００μｍ以下である。

なお、ドライエッチングで加工可能な基板は、シリコン基板、有機物基板、二酸化シリコン基板およびガラス基板であってもよい。

さらに好ましくは、導通穴の寸法は１００μｍ以下である。

この発明の他の局面においては、インターポーザは、両端に貫通した複数の導通孔を有する、ドライエッチングで加工可能な基板と、導通孔の各々に接続され、基板の表面に設けられた、導通穴の径よりも大きい寸法を有するパッドと、パッドに接続されたプローブとを含む。

この発明のさらに他の曲面においては、プローブカードは、カード本体と、このカード本体に突出して形成された接合部に個別に接続されたプローブとを備え、被検査体の電気的特性検査に用いられる。カード本体は、両端に貫通した複数の導通孔を有する、ドライエッチングで加工可能な基板と、導通孔の各々に接続され、基板の表面に設けられた、導通穴の径よりも大きい寸法を有するパッドとを含む。

この発明のさらに他の局面においては、インターポーザは、本体と、本体に接続された複数のプローブとからなり、インターポーザを製造する方法のうち、本体を製造するステップは、一方面側と他方面側とを有し、ドライエッチングで加工可能な第１基板を準備するステップと、第１基板にドライエッチングで複数の貫通孔を形成するステップと、貫通孔を導通可能な導通孔にするステップとを含み、複数のプローブを製造するステップは、第２基板を準備するステップと、第２基板の表面上にレジストを用いて所望の形状のモールドを形成するステップと、モールドを用いて所望の形状の複数の第１のプローブを形成するステップとを含み、第１基板に形成された複数の導通孔の一方面側と、第２基板に形成された複数の第１のプローブとを接続するステップとを含む。

好ましくは、複数のプローブを製造するステップは、第３基板を準備するステップと、第３基板の表面上にレジストを用いて所望の形状のモールドを形成するステップと、モールドを用いて所望の形状の複数の第２のプローブを形成するステップとを含み、第１基板
に形成された複数の導通孔の他方面側と、第３基板に形成された複数の第２のプローブとを接続するステップとを含む。

好ましくは、レジストを用いて所望の形状のモールドを形成するステップは、ジグザグ形状のプローブを形成するためのモールドを形成するステップを含む。

さらに好ましくは、第１基板にドライエッチングで複数の貫通孔を形成するステップは、１００μｍ以下の孔を形成するステップを含む。

さらに好ましくは、貫通孔を導通孔にするステップは、ボトムアップフィル方式で導電層をメッキするステップを含む。
この発明のさらに他の局面においては、本体と、前記本体に接続された複数のプローブとからなるインターポーザを製造する方法は、基板の上にレジストを用いて、複数のプローブを形成するステップと、レジストを除去して基板上に形成された複数のプローブを露出させるステップと、露出された複数のプローブを本体の所定の位置に接続するステップと、複数のプローブを本体に接続した後で、基板を除去するステップとを含む。

この発明に係るインターポーザは、ドライエッチングで加工可能な基板に導通孔が形成されるため、微細な導通孔を連続して複数形成でき、その導通孔のそれぞれにコンタクト要素を接続できる。

その結果、高密度でコンタクト要素を配置することのできるインターポーザが提供できる。

この発明の他の局面においては、インターポーザの導通孔とプローブとは、導通孔の径よりも大きい寸法を有するパッドを介して接続される。その結果、導通孔の位置が多少ずれても、所望の位置にプローブを接続できる。

この発明のさらに他の局面においては、プローブカードのカード本体はドライエッチングで加工可能な基板を含み、基板には貫通した複数の導通孔が形成され、その一方側の端部に、プローブが設けられる。

その結果、高密度でプローブを配置することのできるプローブカードが提供できる。

この発明のさらに他の局面においては、インターポーザの本体を製造するステップは、第１基板にドライエッチングで複数の貫通孔を形成するステップと、貫通孔を導通可能な導通孔にするステップとを含み、複数のプローブを製造するステップは、第２基板の表面上にレジストを用いて所望の形状のモールドを形成せて、それを用いて所望の形状の複数の第１のプローブを形成して、第１基板に形成された複数の導通孔の一方面側と、第２基板に形成された複数の第１のプローブとを接続する。

ドライエッチングで複数の微細な導通孔を形成し、そこにプローブを取付けるため、高密度でプローブを配置することのできるインターポーザの製造方法が提供できる。

以下、図面を参照して、この発明の一実施形態を説明する。図１は、この発明の一実施の形態に係るインターポーザの本体１４となる基板２０の詳細を示す顕微鏡写真である。図１を参照して、この実施の形態に係るインターポーザの基板２０はドライエッチングで加工が可能な材料、たとえば、シリコンである。

基板がシリコンのような、ドライエッチングで加工が可能な材料であるため、図１に示すように、たとえば、３００μｍの厚さの基板２０に５０μｍの微細な貫通孔を連続して複数形成することができ、その貫通孔を無電解のＣｕメッキで埋めることにより、微細な導通孔を密度高く形成することができる。なお、この貫通孔は、１００μｍ以下であれば微細化、高集積化の点から好ましい。

次に図１に示した本体１４の製造方法について説明する。図２はインターポーザの基板の製造方法をステップごとに示す図である。まず、シリコンの基板２０を準備する。そして、基板２０にエッチングによって複数の貫通孔２２を形成し、その全面に酸化膜を形成する（図２（Ａ））。次いで、基板２０の酸化膜の上から無電解（ＥＬＰ：Electroless Plating)Ｃｕメッキを行ない、Ｃｕメッキ層２４を形成する（図２（Ｂ））。また、無電解Ｚｎメッキでメッキ層を形成し、それをシードに電界Ｃｕメッキを行なうことも可能である。

ここで、無電解Ｃｕメッキが好ましいのは、シード層が不要となるためである。

図３は、図２で説明した無電解Ｃｕメッキの方法と別の手法で、インターポーザの本体１４が形成されるまでをステップごとに示す図である。図３（Ａ）は図２（Ａ）と同じ状態を示す図である。次いで、基板２０にエッチングで貫通孔２２を形成する。その後、図３（Ｂ）に示すように、酸化膜を形成し、基板２０の下面に金属板２６を接着し、ボトムアップフィル方式でＣｕメッキを行なう。Ｃｕメッキで貫通孔２２が満たされて、導通孔２７が形成された後、金属板２６を除去して、基板２０の両表面を平坦化する（図３（Ｃ））。

図４は、図３（Ｃ）に示した、基板２０を貫通した導通孔２７の顕微鏡写真である。図４に示すように、ボトムアップフィル方式で貫通孔２２全体にＣｕメッキが行なわれていることがわかる。

次いで、導通孔２７の両端部に導通孔２７に接続されたパッド４５を設ける（図３（Ｄ））。パッド４５は、Ａｕで構成するのが好ましい。このようにして、本体１４が形成される。ここでＡｕが好ましいのは、プローブとの接合が容易であるためである。

なお、本体１４に形成される導通孔２７の間隔（パッド４５の中心距離間隔）ａは、１００μｍ以下の所定の寸法に設定されている。

次に、本体１４の貫通孔２２にパッド４５を介して取付けられるプローブの製造方法について説明する。図５は、プローブの製造方法をステップごとに示す図である。まず、基板３０の表面側の所定の位置にレジスト３１を塗布する（図５（Ａ））。

次いで、レジスト３１をマスクとして、所定の深さまでドライエッチングして溝３３を形成する（図５（Ｂ））。その後、レジスト３１を除去して基板３０全体を酸化してシリコン酸化膜３４を形成する（図５（Ｃ））。

次いで、プローブとなるシード層３５を、溝３３も含めて、スパッタにより基板３０の表面側に形成する（（図５（Ｄ））。次いで、シード層３５が形成された基板３０の表面上において、溝３３以外の所定の位置に、レジスト３６を堆積して段付きの溝３７を有する所定の第１層目のレジストモールドを形成する（図５（Ｅ））。ついでこの段付きの溝３７を埋めるように、基板２０の表面側からＮｉ−Ｃｏメッキを行い、Ｎｉ−Ｃｏで形成されたカギ型構造３９を形成する（図５（Ｆ））。

図６は、図５に続くプローブの製造工程を示す図である。図６を参照して、平坦化されたカギ型構造３９の表面の一部およびレジスト３６を覆って、所定の位置にレジスト４１を堆積して、カギ型構造３９の表面の一部の上に、溝３３とは一直線につながらないような溝部４２を有する、所定の２層目のレジストモールドを形成する（図６（Ａ））。

この状態で、溝４２を埋めるように２層目のＮｉ−Ｃｏメッキを行ない、下方向から一直線につながらないように、カギ型構造３９の一方端に連続して垂直上方向に延びる部分４３を形成する（図６（Ｂ））。その後、レジスト３６および４１を除去して、ジグザグ形状のプローブ１２を取り出す（図６（Ｃ））。このときジグザグ形状のプローブ１２の垂直上方向に延びた部分の間隔ｂは、図３（Ｄ）に示した間隔ａとほぼ一致するように設定される。したがって、プローブ１２のピッチは、１００μｍ以下となる。

次に、このようにして形成された複数のプローブ１２を基板３０に乗せた状態で本体１４のパッド４５に接合する（図６（Ｄ））。この場合に、パッド４５の径、または寸法は、プローブ１２のパッド４５と接続する部分の寸法より大きく設定されているため、パッド４５の間隔ａとジグザグ形状のプローブ１２の垂直上方向に延びた部分の間隔ｂとが多少、ずれていても問題は生じない。

次に、複数のプローブ１２を乗せた基板３０を除去する（図６（Ｅ））。その結果、ジグザグ状のプローブ１２が複数設けられたインターポーザが製造される。プローブ１２がジグザグ状であるため、弾性のあるプローブが得られる。

なお、このインターポーザは、本体１４をカード本体とし、その上にジグザグ状の複数のプローブ１２を有するプローブカードとして使用される。一般に、プローブカードは、被検査体の電気的特性検査に用いられ、カード本体と、このカード本体に形成された接合部に個別に接続されたプローブとを備える。ここでは、パッド４５が接合部である。

複数のプローブ１２は、たとえば、被検査体の
検査用電極と電気的に接触する接触子と、接触子を先端で支持する梁部とを有し、接触子が被検査体の検査用電極の配列パターンと同一のパターンになるように形成されている。

上記実施の形態においては、ジグザグ状の複数のプローブ１２本体を１４の下面側に設けられる場合について説明したが、本体１４の上面側に設ける場合も同様に行なわれる。また、本体１４の上下両側に複数のプローブ１２を設けてもよい。

このようにして、本体１４の一方面または両面に複数のプローブを有するインターポーザが提供できる。

次に、基板３０上に形成されたプローブ１２にパッド４６を設けて、本体１４のパッド４５と金属接合する場合につてい説明する。図７は、この場合の接合方法を示す図である。図７（Ａ）は、導通孔２２を有する本体１４を示す図であり、図７（Ｂ）は、基板３０上に複数のプローブ１２を図５（Ａ）〜図６（Ｃ）と同様の方法で形成した状態を示す図である。図７（Ｂ）において、プローブ１２と基板３０との間には、剥離金属膜４８が設けられている。なお、ここでは、プローブ１２は、図６（Ｃ）に示したようにジグザグにはなっていない。

パッド４５とパッド４６との間の金属接合においては、まず前洗浄を行い、酸系洗浄後、ＨＦで処理し６０分以内に接合する。金属接合のためのＡｕパッド４６は、レジストで形成されたモールド４７上に１〜２μｍ突き出すのが好ましい。基板３０との間に設けられた剥離金属膜４８は、ＴｉはＨＦで、Ｃｕは硫酸と硝酸の混酸で除去する。

なお、上記実施の形態おいては、ドライエッチングで加工可能な基板として、シリコン基板を例にあげて説明したが、これに限らず、有機物基板、二酸化シリコン基板およびガラス基板等であってもよい。

また、上記実施の形態おいては、ジグザグ形状のプローブを本体に設けた例について説明したが、これに限らず、所望の形状のプローブを本体に取付けてもよい。

また、上記実施の形態においては、導通孔をＣｕの無電解メッキを用いて形成する場合について説明したが、これに限らず、Ｃｕ以外の金属を用いたり、無電界メッキに限らず、他の電界メッキや、スパッタ等を用いて行ってもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明に係るインターポーザは、ドライエッチングで加工可能な基板に導通孔が形成されるため、微細な導通孔を連続して複数形成でき、その導通孔のそれぞれにプローブを接続できるため、高密度でプローブを配置することのできるインターポーザとして、有利に利用されうる。

インターポーザの本体となる基板の詳細を示す顕微鏡写真である。 インターポーザの基板の製造方法をステップごとに示す図である。 図２で説明した無電解Ｃｕメッキの方法およびそれによって、インターポーザの本体が形成されるまでをステップごとに示す図である。 図３（Ｃ）に示した、基板を貫通した導通孔の顕微鏡写真である。 プローブの製造方法をステップごとに示す図である。 図５に続くプローブの製造工程を示す図である。 本体のパッドとプローブのパッドとの間の金属接合方法を示す図である。 従来のインターポーザの構成を示す図である。

符号の説明

１０ インターポーザ、１２ プローブ、１４ 本体、２０、３０ 基板、２２ 貫通孔、２４ Ｃｕメッキ、２６ 金属板、２７ 導通孔、２８ シリコン、３１、３６、４１ レジスト、４５、４６ パッド。

Claims (4)

1. 本体と、前記本体に接続された複数のプローブとからなるインターポーザを製造する方法であって、
   前記本体を製造するステップは、
   一方面側と他方面側とを有し、ドライエッチングで加工可能な第１基板を準備するステップと、
   前記第１基板にドライエッチングで複数の貫通孔を形成するステップと、
   前記貫通孔を導通可能な導通孔にするステップとを含み、
   前記複数のプローブを製造するステップは、
   第２基板を準備するステップと、
   前記第２基板の表面上にレジストを用いて所望の形状のモールドを形成するステップと、
   前記モールドを用いて所望の形状の複数の第１のプローブを形成するステップとを含み、
   前記第１基板に形成された複数の導通孔の一方面側と、前記第２基板に形成された複数の第１のプローブとを接続するステップとを含み、
   前記貫通孔を導通孔にするステップは、前記第１基板に形成された複数の貫通孔の一方面側にメッキ用の金属板を接着して前記貫通孔のボトムアップフィル方式で導電層をメッキし、その後、前記金属板を除去するステップを含む、インターポーザの製造方法。
2. 前記複数のプローブを製造するステップは、
   第３基板を準備するステップと、
   前記第３基板の表面上にレジストを用いて所望の形状のモールドを形成するステップと、
   前記モールドを用いて所望の形状の複数の第２のプローブを形成するステップとを含み、
   前記第１基板の他方面側に形成された複数の導通孔と、前記第３基板に形成された複数の第２のプローブとを接続するステップとを含む、請求項１に記載のインターポーザの製造方法。
3. 前記レジストを用いて所望の形状のモールドを形成するステップは、ジグザグ形状のプローブを形成するためのモールドを形成するステップを含む、請求項１または２に記載のインターポーザの製造方法。
4. 前記第１基板にドライエッチングで複数の貫通孔を形成するステップは、１００μｍ以下の孔を形成するステップを含む、請求項１から３のいずれかに記載のインターポーザの製造方法。