JP5087371B2 - 電気試験用接触子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体集積回路のような平板状被検査体の電気試験に用いる接触子及びその製造方法に関する。

半導体集積回路のような平板状被検査体は、それが仕様書通りに製造されているか否かの電気的な試験をされる。この種の電気試験は、被検査体の電極に個々に押圧される複数のプローブすなわち接触子を配線基板やプローブ基板等の基板に配置したプローブカード、プローブブロック、プローブユニット等の電気的接続装置を用いて行われる。この種の電気的接続装置は、被検査体の電極と、テスターの電気回路とを電気的に接続するために利用される。

この種の電気的接続装置に用いられる接触子として、上下方向へ伸びる状態に基板に取り付けられる板状の取付部と、該取付部の下端部から左右方向における一方側へ伸びる板状のアーム部と、該アーム部の先端部から下方へ突出する板状の台座部と、該台座部の下端から下方へ突出する接触部であって当該接触部の下端を針先とする接触部（すなわち、被検査体の電極への接触部）とを含むものがある。

上記の接触子において、取付部、アーム部及び台座部が導電性金属材料で板状に形成されて接触子本体とされている。そのような接触子は、取付部の上端において基板に取り付けられて、片持ち梁状に支持される。多数の接触子を基板に配置した電気的試験装置は、テスターに取り付けられる。

電気的接続装置がテスターに取り付けられた状態において、接触子は、針先を被検査体の側から照明されて、針先をＣＣＤカメラのようなエリアセンサにより被検査体の側から撮影される。得られた画像信号は、テスター又は被検査体の電極に対する針先の位置を求めて針先の座標位置を決定する位置合わせを行うべく、処理される。

一方、集積回路の場合、被検査体である集積回路の高密度化が進み、１つのウエーハに多数の集積回路が形成され、それらの集積回路を未切断の状態で同時に又は複数回に分けて試験することが行われるようになってきている。このことから、基板への接触子の配置ピッチを小さくし、同時に試験可能の集積回路数を増大させることが望まれている。

しかし、基板への接触子の配置密度を高め、接触子及びその針先を小さくすると、針先からの反射光のみならず、針先近傍の台座部からの反射光もエリアセンサに入射し、針先からだけの反射光を識別することができない。その結果、従来の接触子では、テスター又は被検査体の電極に対する針先の位置を正確に決定することができず、正しい試験を行うことができない。

上記の課題を解決すべく、台座部の下面を鉛直面に対し傾斜させて、台座部からの反射光がエリアセンサに入射することを抑制する技術が提案されている（特許文献１）。しかし、この接触子では、鉛直面に対する台座部の下面の角度が台座部からの反射光のエリアセンサへの入射を抑制するには不十分である。

ＷＯ ２００６−０９５４４１号公報 Ａ１

上記のことから、上記従来の接触子では、台座部からの反射光がエリアセンサに入射することをより抑制するには鉛直面に対する台座部の下面の角度を小さくしなければならない。しかし、そのようにすると、台座部と接触部との連結箇所が細くなり、電極への接触部の機械的強度が不足する。

本発明の目的は、針先の位置を正確に決定し得るにもかかわらず、接触部の機械的強度を高めることにある。

本発明に係る電気試験用接触子は、上下方向へ伸びる板状の取付部、該取付部の下端部から左右方向における少なくとも一方の側へ伸びる板状のアーム部及び該アーム部の先端部から下方へ突出する板状の台座部を備える接触子本体と、前記台座部の下端から下方へ突出する接触部であって当該接触部の下端を針先とする接触部とを含む。

前記取付部、前記アーム部及び前記台座部は導電性金属材料で板状に形成されており、また前記接触部の硬度は前記金属材料のそれより高い。前記台座部の少なくとも前記接触部側の箇所の表面と、少なくとも前記針先及びその近傍を除く前記接触部の表面とは、光反射率が前記導電性材料より低い皮膜で覆われている。

前記皮膜は、可視光の反射率が前記金属材料のそれより低い材料で形成されていてもよい。

前記被膜は、電気メッキ技術、スパッタリング技術及び蒸着技術を含むグループから選択された少なくとも１つにより形成されていてもよい。また、前記アーム部は前記取付部の下端部から左右方向における一方の側へ伸びていてもよい。

上記のような接触子を製造する方法は、以下の工程を含む。

接触子本体の少なくとも前記接触部の側の部位の表面と、少なくとも前記針先及びその近傍を除く前記接触部の表面とを模る第１の凹所を有する第１のフォトレジスト層をベース部材の上に形成し、低光反射率を有する導電性材料の堆積により第１の低反射皮膜を前記第１の凹所に形成する第１の工程。

前記第１の低反射皮膜より光反射率が高い金属材料の堆積により前記接触子本体の少なくとも前記接触部の側の部位と、少なくとも前記針先及びその近傍を除く前記接触部の部位とを前記第１の低反射皮膜の上に形成する第２の工程。

前記第１のフォトレジスト層を除去した後、前記接触子本体の残部を模る第２の凹所を有する第２のフォトレジスト層を前記ベース部材の上に形成し、導電性材料の堆積により前記接触子本体の残部を前記第２の凹所に形成する第３の工程。

前記第２のフォトレジスト層を除去し、前記接触子本体の少なくとも前記接触部の側の部位の表面と、少なくとも前記針先及びその近傍を除く前記接触部の表面とを模る第３の凹所を有する第３のフォトレジスト層をベース部材の上に形成し、低光反射率を有する材料の堆積により第２の低反射皮膜を前記第３の凹所に形成する第４の工程。

前記接触子本体、前記接触部、前記第１の低反射皮膜及び第２の低反射皮膜を前記ベース部材から分離する第５の工程。

前記第１及び第２の低反射皮膜は、前記取付部、前記アーム部、前記台座部及び前記接触部よりも可視光に対する反射率が低い材料で形成されていてもよい。

前記第１及び第２の低反射被膜は、電気メッキ技術、スパッタリング技術及び蒸着技術を含むグループから選択された少なくとも１つにより形成されていてもよい。

前記第２の工程は高硬度の導電性材料を前記第１の低反射皮膜の上に堆積させることを含み、前記第３の工程は高靱性の導電性材料を前記第２の凹所に堆積させることを含むことができる。それらの導電性材料は、金属材料とすることができる。

上記のように、台座部の少なくとも接触部側の箇所の表面と、少なくとも針先及びその近傍を除く接触部の表面とが、光反射率が台座部や接触部の素材のそれより低い皮膜で覆われていると、台座部の少なくとも接触部側の箇所の表面と、少なくとも針先及びその近傍を除く接触部の表面とからの反射光がエリアセンサに入射することを著しく低減される。その結果、エリアセンサへの入射光に対する針先からの反射光の割合が著しく高くなり、針先位置を正確に決定することができる。

また、従来の接触子のように鉛直面に対する台座部の下面の角度を小さくする必要がないから、台座部と接触部との連結箇所を細くする必要がなく、連結箇所の機械的強度を低下させる必要がない。

［用語の説明］

本発明において、図１において、電気的接続装置の側が上方となりかつ検査ステージの側が下方となる方向（上下方向）を上下方向といい、この上下方向と直交する左右方向を左右方向といい、両方向と直交する紙背方向を前後方向という。

しかし、本発明でいう上下方向は、テスターに対する検査時の被検査体の姿勢により異なる。したがって、本発明でいう上下方向は、実際の検査装置に応じて、上下方向、その逆の方向、水平方向、及び水平面に対し傾斜する傾斜方向のいずれかの方向となるように決定してもよい。

［電気的試験装置及び接触子の実施例］

図１を参照するに、電気的試験装置１０は、複数の集積回路を有する円板状の半導体ウエーハを被検査体１２とするテスター（図示せず）に配置される。テスターは、被検査体（ウエーハ）１２に形成された未切断の複数の集積回路の電気的性能試験を一回で又は数回に分けて検査する。各集積回路は、パッド電極のような複数の電極を上面に有する。

電気的試験装置１０は、板状の複数の接触子１４を備えるプローブカードすなわち電気的接続装置１６と、集積回路１２が配置されるチャックトップ１８と、チャックトップ１８を少なくとも前後方向、左右方向及び上下方向に三次元的に移動させる検査ステージ２０と、少なくとも1つの通電試験用接触子１４を撮影するように検査ステージ２０に配置されたＣＣＤカメラのようなエリアセンサ２２とを含む。

各接触子１４は、図２から図５に示すように、上下方向へ伸びる取付部２４と、取付部２４の下端部から左右方向へ伸びるアーム部２６と、アーム部２６の先端部から下方へ突出する板状の台座部２８と、台座部２８の下端から下方へ突出する接触部３０とを含む。取付部２４、アーム部２６及び台座部２８は、この実施例においては、接触子本体として作用する。

上記の接触子本体は、後に説明するように台座部の一部（接触部32と一体の基部４４）を除いて、ニッケル・リン合金（Ｎｉ−Ｐ）、ニッケル・タングステン合金（Ｎｉ−Ｗ）、ロジウム（Ｒｈ）、燐青銅、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム・コバルト合金（Ｐｄ−Ｃｏ）、パラジウム・ニッケル・コバルト合金（Ｐｄ−Ｎｉ−Ｃｏ）等、高靭性を有する導電性金属材料で同じ厚さ寸法を有する板の形に一体的に形成されている。

接触部３０は、ロジウムやタングステンのように、硬度が取付部２４等の素材である金属材料のそれより高い導電性金属材料で作られている。図示の例では、接触部３０の下端面は、被検査体１２の電極に押圧されるように、上下方向へ伸びる仮想的な軸線に直角の平坦な針先３２とされている。

各接触子１４の台座部２８の少なくとも接触部３０側の箇所の表面と、少なくとも針先３２及びその近傍を除く接触部３０の表面とは、光反射率が取付部２４、アーム部２６、台座部２８及び接触部３０の素材より低い皮膜３４で覆われている。

被膜３４は、亜鉛・ニッケル合金（Ｎｉ−Ｚｎ）、ニッケルスズ合金（Ｎｉ−Ｓｎ）、黒ロジウム、黒ルテニウム等、黒色に近い光沢の金属材料で形成することができる。特に、それらの金属材料は、取付部２４、アーム部２６及び台座部２８の素材がニッケルの場合、赤色光の反射率が６８．６％程度であるから、それを下回る光低反射率の金属材料を使用することができる。

図示の例では、アーム部２６は、上下方向に間隔をおいて前後方向へ伸びる２つのアーム領域３６，３８と、両アーム領域３６，３８をそれらの先端部及び後端部においてそれぞれ連結する２つの連結領域４０，４２を備えている。

接触部３０は、これの素材と同じ材料で製作されて台座部２８の主たる素材に埋め込まれた基部４４と一体的に製作されている。この基部４４は、台座部２８の一部として作用する。

接触部３０は、これを前後方向から見たとき截頭角錐形の形状を有しかつ基部４４と一体的に製作された付け根部４６を備える。このため、接触部３０の左右方向の各面は、上下方向へ伸びる仮想的な軸線に対し傾斜している。

針先３２は、付け根部４６に一体的に製作された柱状の先端部４８の下面とされている。しかし、針先３２は、上下方向へ伸びる仮想的な軸線に対し傾斜する面としてもよいし、角錐形や円錐形の先端のように先鋭な針先としてもよい。基部４４、付け根部４６及び柱状部４８を形成している部材は、クランク状に曲げられている。

各接触子１４は、取付部２４の上面において電気的接続装置１６の下面に形成された平坦な導電性部（例えば、接続ランド）に半田のような導電性結合材により、片持ち梁状に取り付けられる。

電気的接続装置１６は、ガラス入りエポキシのような電気絶縁材料で製作された配線基板５０と、配線基板５０の下面に取り付けられたセラミック基板５２と、セラミック基板５２の下面に取り付けられたプローブ基板５４と、配線基板５０の上面に取り付けられた補強板５６とを含む。

チャックトップ１８は、集積回路１２を真空的に吸着して移動不能に維持する。検査ステージ２０は、チャックトップ１８を、前後方向、左右方向及び上下方向の３方向に移動させる三次元移動機構とされていると共に、チャックトップ１８を上下方向へ伸びる軸線の周りに角度的に回転させるθ移動機構を備えている。

エリアセンサ２２は、図１に示すように、光線５８を集束して特定の接触子１４の針先３２に向けて指向させて針先３２及びその近傍を照明し、針先３２及びその近傍からの反射光を受光して電気信号に変換する。エリアセンサ２２の出力信号は、特定の接触子１４、特に針先３２の座標位置を決定する画像処理装置に供給される。

電気的試験装置１０において、特定の接触子１４に下方から照射される光線５８は、接触部３０の針先３２及び台座部２８の下面において反射される。

しかし、接触子１４は、台座部２８の少なくとも接触部３０側の箇所の表面と、少なくとも針先３２及びその近傍を除く接触部３２の表面とが、光反射率が台座部２８や接触部３０の素材のそれより低い皮膜で覆われているから、台座部２８及び付け根部４６の下面からエリアセンサ２２に向けて進む反射光量が針先３２からの反射光量に比べて著しく少ない。このため、特定の接触子１４の針先３２の位置を正確に決定することができる。

実験によれば、接触子１４では、エリアセンサ２２の出力信号を処理して得た画像は、図９に示すように針先３２の像６０が明瞭に現れるにすぎなかった。

これに対し、従来の接触子では、エリアセンサ２２の出力信号を処理して得た画像は、図１０に示すように針先３２の像６２の近傍に付け根部４６の像６４が明瞭に現れ、しかも台座部２８の下面の像（図示せず）が像６２の周りに現れた。

上記の接触子１４によれば、また、従来の接触子のように、鉛直面に対する台座部２８の下面の角度を著しく小さくする必要がないから、台座部２８と接触部３０との連結箇所を細くする必要がなく、連結箇所の機械的強度を低下させる必要がない。

［製造方法の実施例］

図６から図８を参照して、図２から図５に示す構造を有する接触子１４の製造方法の一例について説明する。

先ず、図６（Ａ）に示すように、ステンレス製の板状のベース部材７０が準備される。

次いで、図６（Ｂ）に示すように、ベース部材７０の上面にフォトレジスト層７２が塗布等により形成される。

次いで、図６（Ｃ）に示すように、フォトレジスト層７２が、その一部をマスクされた状態で露光され、フォトレジスト層７２が現像されて、フォトレジスト層７２に凹所７４が形成される。

次いで、図６（Ｄ）に示すように、電気メッキ技術、スパッタリング技術、蒸着技術等により、犠牲層７６が凹所７４内に形成される。

次いで、図６（Ｅ）に示すように、フォトレジスト層７２が除去され、その代わりに、ベース部材７０の一方の面及び犠牲層７６にフォトレジスト層７８が塗布等により形成される。

次いで、図６（Ｆ）に示すように、フォトレジスト層７８がその一部をマスクされた状態で露光され、フォトレジスト層７８が現像されて、フォトレジスト層７８に皮膜３４の一部の平面形状に対応する平面形状を有する凹所８０がフォトリソグラフィー技術により形成される。凹所８０は、接触子本体の少なくとも接触部３０の側の部位の表面と、少なくとも針先３２及びその近傍を除く接触部３０の表面とを模る平面形状を有する。

次いで、図７（Ａ）に示すように、光反射率が取付部２４、アーム部２６、台座部２８及び接触部３０のそれより低い材料による第１の低反射皮膜８２が凹所８０内に堆積により形成される。

次いで、図７（Ｂ）に示すように、前記した基部４４、付け根部４６及び柱状部４８を規定するクランク状の部材８４が第１の低反射皮膜８２の上に堆積により形成される。

第１の低反射皮膜８２、部材８４は、いずれも、電気メッキ技術、スパッタリング技術、蒸着技術等の堆積技術により、形成することができる。基部４４、付け根部４６及び柱状部４８は、部材８４として一体化されている。基部４４は、前記したように台座部２８の一部として作用する。

次いで、図７（Ｃ）に示すように、フォトレジスト層７８が除去され、その代わりに、ベース部材７０、犠牲層７６及び部材８４の上にフォトレジスト層８６が塗布等により形成される。

次いで、図７（Ｄ）に示すように、フォトレジスト層８６がその一部をマスクされた状態で露光、フォトレジスト層８６が現像されて、取付部２４、アーム部２６及び台座２８を含む接触子本体の平面形状に対応する平面形状を有する凹所８８がフォトレジスト層に形成される。

次いで、図７（Ｅ）に示すように、取付部２４、アーム部２６、及び台座２８の残部を規定する部材９０が、電気メッキ技術、スパッタリング技術、蒸着技術等により、凹所８８内に形成される。

次いで、図７（Ｆ）に示すように、フォトレジスト層８６が除去され、その代わりに、ベース部材７０の上面、犠牲層７６、部材８４及び部材９０の上にフォトレジスト層９２が塗布等により形成される。

次いで、図８（Ａ）に示すように、フォトレジスト層９２がその一部をマスクされた状態で露光され、フォトレジスト層９２が現像されて、凹所９４がフォトレジスト層９２に形成される。凹所９４は、接触子本体の少なくとも接触部３０の側の部位の表面と、少なくとも針先３２及びその近傍を除く接触部３０の表面とを模る平面形状を有する。

次いで、図８（Ｂ）に示すように、光反射率が取付部２４、アーム部２６、台座部２８及び接触部３０のそれより低い材料による第２の低反射皮膜９６が凹所９４内にあって部材８４及び部材９０の露出する部分に形成される。第２の低反射皮膜９６も、電気メッキ技術、スパッタリング技術、蒸着技術等の堆積技術により形成することができる。

これにより、台座部２８の少なくとも接触部３０側の箇所の表面、及び少なくとも針先３２及びその近傍を除く接触部３０の表面が、台座部２８等の素材である導電性材料より低い光低反射率の皮膜で覆われた接触子１４が製作される。

次いで、図８（Ｃ）に示すように、フォトレジスト層９２が除去されて接触子１４が露出されると共に、犠牲層７６がエッチング等により除去される。

次いで、図８（Ｄ）に示すように、ベース部材７０に形成された接触子１４がベース部材７０から取り外される。

［接触子の他の実施例］

図１１に示すように、接触子１４は、接触部３０の付け根部４６に続きかつ基部４４から前後方向に間隔をおいて基部４４と平行に下方へ伸びる他の基部４４ａを設けて、二股状の両基部４４，４４ａを台座部２８の主たる材料内に埋め込んでもよい。この場合、台座部２８の主たる材料の両側面の一部は、二股状の基部４４，４４ａにより挟むようにしてもよい。

本発明は、半導体ウエーハに形成された未切断の集積回路の通電試験用のみならず、切断された集積回路の通電試験用としても用いることができる。

本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。

本発明に係る接触子を用いた電気的試験装置の一実施例を示す正面図である。 本発明に係る接触子の一実施例を示す正面図である。 図２に示す接触子の接触部近傍を拡大して示す正面図である。 図３の左側面図である。 図３の底面図である。 図２から図５に示す接触子の製造方法の一実施例を示す工程図である。 図６に続く工程を説明するための図である。 図７に続く工程を説明するための図である。 本発明に係る接触子をエリアセンサで針先側から撮影して得た画像の一実施例を示す図である。 従来の接触子をエリアセンサで針先側から撮影して得た画像の一実施例を示す図である。 本発明に係る接触子の他の実施例を示す、図4と同様の側面図である。

符号の説明

１０ 電気的試験装置
１２ 被検査体
１４ 接触子
２４ 取付部
２６ アーム部
２８ 台座部
３０ 接触部
３２ 針先
３４ 被膜
７０ 基板
７２，７８，８６，９２ フォトレジスト
７４，８０，８８，９４凹所
７６ 犠牲層
８２，９６ 第１及び第２の光低反射皮膜
８４，９０ 部材

Claims (4)

1. 接触子本体と、該接触子本体から突出して先端を針先とする接触部とを備える接触子を製造する方法であって、
   前記接触子本体の少なくとも前記接触部の側の部位の表面と、少なくとも前記針先及びその近傍を除く前記接触部の表面とを模る第１の凹所を有する第１のフォトレジスト層をベース部材の上に形成し、低光反射率を有する材料の堆積により第１の低反射皮膜を前記第１の凹所に形成する第１の工程と、
   前記第１の低反射皮膜より光反射率が高い導電性材料の堆積により前記接触子本体の少なくとも前記接触部の側の部位と、少なくとも前記針先及びその近傍を除く前記接触部の部位とを前記第１の低反射皮膜の上に形成する第２の工程と、
   前記第１のフォトレジスト層を除去した後、前記接触子本体の残部を模る第２の凹所を有する第２のフォトレジスト層を前記ベース部材の上に形成し、導電性材料の堆積により前記接触子本体の残部を前記第２の凹所に形成する第３の工程と、
   前記第２のフォトレジスト層を除去し、前記接触子本体の少なくとも前記接触部の側の部位の表面と、少なくとも前記針先及びその近傍を除く前記接触部の表面とを模る第３の凹所を有する第３のフォトレジスト層をベース部材の上に形成し、低光反射率を有する材料の堆積により第２の低反射皮膜を前記第３の凹所に形成する第４の工程と、
   前記接触子本体、前記接触部、前記第１の低反射皮膜及び第２の低反射皮膜を前記ベース部材から分離する第５の工程とを含む、電気試験用接触子の製造方法。
2. 前記第１及び第２の低反射皮膜は、前記接触子本体及び前記接触部よりも可視光に対する反射率が低い材料で形成される、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記第１及び第２の低反射被膜は、電気メッキ技術、スパッタリング技術及び蒸着技術を含むグループから選択された少なくとも１つにより形成される、請求項１に記載の製造方法。
4. 前記第２の工程は高硬度の導電性材料を前記第１の低反射皮膜の上に堆積させることを含み、前記第３の工程は高靱性の導電性材料を前記第２の凹所に堆積させることを含む、請求項１に記載の製造方法。

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