JP5643477B2 - Contact probe - Google Patents
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Description
本発明は、コンタクトプローブに係り、更に詳しくは、ビーム部が2以上のメタル層の積層体からなり、当該ビーム部の幅を増大させることなく、許容電流を増大させることができるコンタクトプローブに関する。 The present invention relates to a contact probe, and more particularly to a contact probe in which a beam part is formed of a laminate of two or more metal layers, and an allowable current can be increased without increasing the width of the beam part.
半導体集積回路の電気的特性を検査するために用いられるプローブカードは、複数のコンタクトプローブ(接触探針)を備えている。複数のコンタクトプローブは、電極パッドの数およびピッチに対応して基板上に固定され、これらコンタクトプローブを電極パッドに接触させることにより、電気信号を取出すことができる。 A probe card used for inspecting the electrical characteristics of a semiconductor integrated circuit includes a plurality of contact probes (contact probes). The plurality of contact probes are fixed on the substrate corresponding to the number and pitch of the electrode pads, and electrical signals can be taken out by bringing these contact probes into contact with the electrode pads.
半導体ウエハ上のデバイスの電気的特性を検査する時は、コンタクトプローブを半導体ウエハ上の電極パッドに接触させた後、コンタクトプローブを更に半導体ウエハ側に押し付ける動作であるオーバードライブを行って、すべてのコンタクトプローブをそれぞれ電極パッドに確実に接触させる。 When inspecting the electrical characteristics of the device on the semiconductor wafer, the contact probe is brought into contact with the electrode pad on the semiconductor wafer, and then the overdrive is performed to further press the contact probe toward the semiconductor wafer. Each contact probe is securely brought into contact with the electrode pad.
上記コンタクトプローブとしては、一端が基板に固定され、他端が自由端となる弾性変形可能な片持ち梁構造のビーム部と、このビーム部の自由端側に形成されたコンタクト部とを有するものがある(例えば特許文献1参照)。この種のコンタクトプローブは、コンタクト部を半導体ウエハ側に押し付けて、ビーム部を弾性変形させる。 The contact probe has a beam part of an elastically deformable cantilever structure in which one end is fixed to the substrate and the other end is a free end, and a contact part formed on the free end side of the beam part. (See, for example, Patent Document 1). This type of contact probe presses the contact portion against the semiconductor wafer side to elastically deform the beam portion.
ところで、半導体デバイスは、フォトリソグラフィ技術などの進歩による微細加工精度の著しい向上によって高集積化されてきた。その結果、半導体デバイスは、そのチップ面積に対する電極パッド数が飛躍的に増大し、最近では、千個を越える電極パッドが数ミリ角の半導体チップ上に狭ピッチで配置されるようになってきた。このような半導体チップについて電気的特性試験を行うためには、電極パッドと同様のピッチでコンタクトプローブを配置させたプローブカードが必要となる。そこで、上記した特許文献1にも開示されているように、半導体デバイスと同様のフォトリソグラフィ技術を利用して、コンタクトプローブを製造する技術が種々提案されている。
By the way, semiconductor devices have been highly integrated due to a significant improvement in microfabrication accuracy due to advances in photolithography technology and the like. As a result, the number of electrode pads with respect to the chip area of a semiconductor device has increased dramatically. Recently, more than 1,000 electrode pads have been arranged on a semiconductor chip of several millimeters square at a narrow pitch. . In order to perform an electrical characteristic test on such a semiconductor chip, a probe card in which contact probes are arranged at the same pitch as the electrode pads is required. Therefore, as disclosed in
特許文献1には、いわゆるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いて形成された積層体からなるコンタクトプローブが開示されている。このコンタクトプローブは、プローブ基板に垂直な方向、すなわち、コンタクトプローブの高さ方向に積層された複数のめっき層によって構成される。各めっき層は、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングされており、2次元形状の異なるめっき層を順に積層していくことによって、3次元形状のコンタクトプローブを形成することができる。
上記したMEMS技術により、幅の狭いビーム部を有する複数のコンタクトプローブを形成し、これらコンタクトプローブを狭いピッチでプローブ基板上に固着させることができるようになった。しかしながら、ビーム部の幅を狭くすれば、コンタクトプローブの抵抗が大きくなって許容電流が小さくなる問題がある。 With the above-described MEMS technology, a plurality of contact probes having narrow beam portions can be formed, and these contact probes can be fixed on a probe substrate with a narrow pitch. However, if the width of the beam portion is narrowed, there is a problem that the resistance of the contact probe increases and the allowable current decreases.
許容電流は、上記ビーム部及びコンタクト部の断面積、コンタクトプローブに用いる導電性材料の抵抗率、熱伝導度などの要素により決められる。従って、ビーム部の幅が狭くなることにより、許容電流は小さくなる。 The allowable current is determined by factors such as the cross-sectional areas of the beam part and the contact part, the resistivity of the conductive material used for the contact probe, and the thermal conductivity. Accordingly, the allowable current is reduced by reducing the width of the beam portion.
さらに、従来の片持梁構造のコンタクトプローブは、オーバードライブによりビーム部を弾性変形させて、コンタクト部が電極パッドを押圧する力(針圧)を大きくしている。そのため、ビーム部は、弾性を有する高強度の導電性材料を用いて形成している。この高強度の導電性材料は、一般に抵抗率が比較的高く、コンタクトプローブの許容電流をあまり大きくできない。 Further, the conventional cantilever-structured contact probe elastically deforms the beam portion by overdrive to increase the force (needle pressure) at which the contact portion presses the electrode pad. Therefore, the beam portion is formed using a high-strength conductive material having elasticity. This high-strength conductive material generally has a relatively high resistivity, and the allowable current of the contact probe cannot be increased so much.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、高強度材料からなるメタル層と低抵抗のメタル層とを積層してコンタクトプローブのビーム部を形成することにより、ビーム部の幅は狭いまま、許容電流を大きくすることができるコンタクトプローブを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and by forming a beam portion of a contact probe by laminating a metal layer made of a high-strength material and a low-resistance metal layer, the width of the beam portion is An object of the present invention is to provide a contact probe that can increase the allowable current while being narrow.
第1の本発明によるコンタクトプローブは、検査対象物に対向させるプローブ基板上に取り付けられ、上記検査対象物上の電極パッドに弾性的に接触させるコンタクトプローブであって、一端が上記プローブ基板に固着され、他端には上記電極パッドに接触させるコンタクト部が形成されたビーム部を備え、上記ビーム部が、電気めっきにより第3メタル層、第1メタル層及び第2メタル層をこの順に積層した積層構造であって、第3メタル層、第1メタル層及び第2メタル層が上記一端から上記他端に達する積層構造を有し、第1メタル層が、第2メタル層及び第3メタル層よりもヤング率の高い金属材料からなるとともに、第2メタル層及び第3メタル層間に形成され、第2メタル層及び第3メタル層が、第1メタル層よりも低抵抗の金属材料からなるとともに、上記一端及び上記他端の少なくとも一方の端部付近で導通するように形成され、第2メタル層及び第3メタル層よりもヤング率の高い上記金属材料として、ヤング率が180〜200GPaの金属材料が用いられ、第1メタル層よりも低抵抗の上記金属材料として、電気抵抗率が5×10 −8 Ωm以下の金属材料が用いられ、上記コンタクト部が、第2メタル層上に形成されているように構成される。
A contact probe according to a first aspect of the present invention is a contact probe that is mounted on a probe substrate facing an inspection object and elastically contacts an electrode pad on the inspection object, and has one end fixed to the probe substrate. The other end is provided with a beam portion formed with a contact portion that contacts the electrode pad, and the beam portion is formed by laminating a third metal layer, a first metal layer, and a second metal layer in this order by electroplating . A laminated structure having a laminated structure in which the third metal layer, the first metal layer, and the second metal layer reach the other end from the one end, and the first metal layer is the second metal layer and the third metal layer. Made of a metal material having a higher Young's modulus and formed between the second metal layer and the third metal layer, and the second metal layer and the third metal layer are gold having a lower resistance than the first metal layer. Together made from a material, is formed so as to conduct at least near one end of said one end and said other end, as the metal material having a Young's modulus than the second metal layer and the third metal layer, the Young's modulus of 180 A metal material having a resistivity of 5 × 10 −8 Ωm or less is used as the metal material having a resistance lower than that of the first metal layer, and the contact portion is the second metal layer. Configured to be formed on top.
本発明のコンタクトプローブによれば、第1メタル層により上記ビーム部の強度はオーバードライブに必要な所定の針圧が得られる強度に確保でき、第2メタル層により上記コンタクト部から上記ビーム部の固定端に至る電気抵抗が小さくなり、上記ビーム部の許容電流を大きくすることができる。その結果、検査対象物の電極パットの微細化に対応させて、上記ビーム部の幅が狭くなっても、本発明のコンタクトプローブは、上記各コンタクト部の検査対象物に対する押圧力が十分得られる所定の剛性が得られ、かつ、許容電流も大きくできるので、電気的特性検査を安定して行うことができる。 According to the contact probe of the present invention, the strength of the beam portion can be secured by the first metal layer so that a predetermined stylus pressure required for overdrive can be obtained, and the second metal layer can prevent the beam portion from the contact portion. The electric resistance reaching the fixed end is reduced, and the allowable current of the beam portion can be increased. As a result, even if the width of the beam portion is reduced in accordance with the miniaturization of the electrode pad of the inspection object, the contact probe of the present invention can obtain a sufficient pressing force on the inspection object of each contact portion. Since the predetermined rigidity is obtained and the allowable current can be increased, the electrical characteristic inspection can be performed stably.
本発明のコンタクトプローブによれば、上記ビーム部は、低抵抗の金属材料により形成される第2メタル層と第3メタル層によって、剛性を有する第1メタル層を挟んだ構成となり、しかも、第2メタル層と第3メタル層とを導通させているので、第2メタル層と第3メタル層とは同電位となる。 According to the contact probe of the present invention, the beam portion has a configuration in which the first metal layer having rigidity is sandwiched between the second metal layer and the third metal layer formed of a low-resistance metal material, and Since the second metal layer and the third metal layer are electrically connected, the second metal layer and the third metal layer have the same potential.
ところで、高周波電流がコンタクトプローブを流れる場合、高周波電流は導体の表面側に偏って流れ、導体の中心部においてはほとんど電流が流れないという性質がある。従って、本発明のコンタクトプローブは、高周波電流が流れる場合には、高強度の第1メタル層の周りに形成される低抵抗の第2メタル層及び第3メタル層の双方の表面を高周波電流が流れることになる。しかも、高周波電流がほとんど流れない部分に高強度の第1メタル層を設けているので、第1メタル層が芯材となって上記ビーム部は良好な剛性が得られる。 By the way, when a high frequency current flows through the contact probe, the high frequency current flows in a biased manner toward the surface of the conductor, and there is a property that almost no current flows in the center of the conductor. Therefore, in the contact probe of the present invention, when a high-frequency current flows, the high-frequency current flows on the surfaces of both the low-resistance second metal layer and the third metal layer formed around the high-strength first metal layer. Will flow. In addition, since the high-strength first metal layer is provided in a portion where the high-frequency current hardly flows, the first metal layer serves as a core material, and the beam portion can have good rigidity.
このように、本発明のコンタクトプローブによれば、上記ビーム部を第1メタル層、第2メタル層及び第3メタル層により構成しても、高周波電流が流れる場合には、同じ断面積で全てを低抵抗の金属材料で形成したビーム部と同じ電流特性が得られる。しかも、本発明のコンタクトプローブは、高周波電流が流れる場合には、全てを低抵抗の金属材料で形成したビーム部とほぼ同じ電流特性が得られるだけでなく、第1メタル層を芯材として上記ビーム部の剛性を確保できるので、全てを低抵抗の金属材料で形成したビーム部よりも剛性を向上させることができる。 As described above, according to the contact probe of the present invention, even when the beam portion is constituted by the first metal layer, the second metal layer, and the third metal layer, when a high-frequency current flows, all of them have the same cross-sectional area. Can be obtained with the same current characteristics as a beam portion made of a low-resistance metal material. In addition, when a high-frequency current flows, the contact probe of the present invention not only obtains almost the same current characteristics as a beam part formed entirely of a low-resistance metal material, but also uses the first metal layer as a core material. Since the rigidity of the beam portion can be ensured, the rigidity can be improved as compared with the beam portion formed entirely of a low-resistance metal material.
本発明のコンタクトプローブによれば、第1メタル層はヤング率が180〜200GPaの金属材料により形成されているので、上記ビーム部は十分な剛性が得られ、しかも、第2メタル層又は第3メタル層は電気抵抗率が5×10−8Ωm以下の金属材料により形成されているので、上記ビーム部の許容電流を十分大きくすることができる。 According to the contact probe of the present invention, since the first metal layer is formed of a metal material having a Young's modulus of 180 to 200 GPa, the beam portion has sufficient rigidity, and the second metal layer or the third metal layer can be obtained. Since the metal layer is formed of a metal material having an electric resistivity of 5 × 10 −8 Ωm or less, the allowable current of the beam portion can be sufficiently increased.
本発明のコンタクトプローブは、検査対象物の電極パッドの位置に合わせて上記ビーム部の幅を狭く形成する場合でも、ヤング率の高い高強度の金属材料で形成されるメタル層と低抵抗の金属材料で形成されるメタル層とを積層して上記ビーム部を形成することにより、所定の剛性を得られ、かつ、許容電流を大きくできる。 The contact probe of the present invention has a metal layer formed of a high-strength metal material having a high Young's modulus and a low-resistance metal even when the width of the beam portion is narrowed in accordance with the position of the electrode pad of the inspection object. By laminating a metal layer made of a material to form the beam portion, a predetermined rigidity can be obtained and an allowable current can be increased.
以下、本発明にかかるコンタクトプローブの実施の形態について図面に基づいて説明する。 Embodiments of a contact probe according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
〔プローブ装置〕
図1は、本発明の実施の形態によるプローブカード110を含むプローブ装置100の概略構成の一例を示した図であり、プローブ装置100の内部の様子が示されている。このプローブ装置100は、プローブカード110と、検査対象物102が載置される可動ステージ103と、可動ステージ103を昇降させる駆動装置104と、可動ステージ103及び駆動装置104が収容される筐体105とにより構成される。
[Probe device]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a
検査対象物102は、半導体ウエハなどの半導体装置からなり、複数の電子回路(図示せず)が形成されている。可動ステージ103は、水平な載置面を有する載置台であり、駆動装置104の駆動により、検査対象物102を載置面上に載置させた状態のまま鉛直方向に上昇又は下降するようになっている。筐体105は、上部中央部に開口部が形成されており、この開口部を封鎖するように、プローブカード110が取り付けられる。また、可動ステージ103は、この開口部の下方に配置される。
The
〔プローブカード〕
図2(a)及び(b)は、図1のプローブ装置100におけるプローブカード110の構成例を示した図であり、図中の(a)は、検査対象物102側(図1の下方側)から見た平面図であり、図中の(b)は、側面図である。
[Probe card]
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a configuration example of the
プローブカード110は、筐体105の開口部に取り付けられるメイン基板106と、メイン基板106に保持される矩形状のプローブ基板107と、プローブ基板107上に固着された複数のコンタクトプローブ1とを備える。
The
メイン基板106は、円板状のプリント基板であり、テスター装置との間で信号入出力を行うための外部端子161を有している。例えば、ガラスエポキシを主成分とする多層プリント回路基板がメイン基板106として用いられる。このメイン基板106は、その周辺部が筐体105の開口部の周縁で保持されて水平に支持される。
The
プローブ基板107は、メイン基板106の下方に配置され、メイン基板106に支持される。さらに、プローブ基板107は、連結部材108に電気的に接続され、この連結部材108をメイン基板106のコネクタ162に接続するようになっている。このプローブ基板107は、メイン基板106よりも小さい矩形をしており、基板上に配線パターンが形成されている。配線パターンは、電源供給線、グランド線及び信号線の各配線パターンにより形成されている。なお、検査対象物102がシリコンウエハからなる場合には、シリコンなどの単結晶基板を用いてプローブ基板107を構成することが好ましい。このように、プローブ基板107をシリコン基板を用いて構成することにより、プローブ基板107と検査対象物102との熱膨張の状態を近づけることができる。
The
連結部材108は、メイン基板106及びプローブ基板107を連結し、導電線としてメイン基板106とプローブ基板107とにそれぞれ形成されている配線間を導通させている。ここでは、ポリイミドを主成分とする可撓性を有するフィルム上に配線パターンが印刷されたフレキシブルプリント回路基板(FPC)が連結部材108として用いられている。このフレキシブル基板は、その一端がプローブ基板107の周辺部に固着され、他端は着脱可能なコネクタ162を介してメイン基板106に連結されている。
The connecting
本実施形態では、プローブ基板107には多数の電極パッドが形成され、各電極パッドにコンタクトプローブ1が接合されることにより、プローブ基板107上に多数のコンタクトプローブ1が形成される。プローブ基板107は、上記したように、連結部材108を介してテスター装置に接続されたメイン基板106に導通しており、当該メイン基板106とともにプローブカードを構成する。検査時には、駆動装置104によって可動ステージ103を上昇させて、半導体ウエハにコンタクトプローブ1を接触させることにより、テスター装置と半導体ウエハとの間で各コンタクトプローブ1を介して信号が入出力されて、半導体ウエハの電気的特性の検査が行われるようになっている。
In the present embodiment, a large number of electrode pads are formed on the
〔コンタクトプローブ〕
コンタクトプローブ1は、図1及び図2に示すように、検査対象物102上に形成された微細な電極パッド121に対し、弾性的に当接させるプローブ(探針)である。各コンタクトプローブ1は、プローブ基板107における一方の主面上に整列配置されて固着されている。各コンタクトプローブ1は、各コンタクトプローブ1が固着されたプローブ基板107の主面が鉛直方向下側に向けて配置されることにより、可動ステージ103に配置された検査対象物102と対向するようになっている。
〔Contact probe〕
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図3は、コンタクトプローブ1の側面図である。コンタクトプローブ1は、検査対象物102上の電極パッド121に当接させるコンタクト部2と、一端がプローブ基板107に固定され、他端にコンタクト部2が突設されるビーム部3とにより構成される。
FIG. 3 is a side view of the
ビーム部3は、長尺平板形状の部材から構成され、その一端部がプローブ基板107に固着される片持ち梁(カンチレバー)からなる。即ち、このビーム部3は、プローブ基板107に固着される基板固定部31と、この基板固定部31からプローブ基板107に対して湾曲しながら立ち上がってプローブ基板107に平行して伸び、さらに、上方に向かって湾曲する弾性変形部32とから構成される。基板固定部31は、プローブ基板107との対向面側の一部が後記する導電性膜5によって形成されている。
The
このビーム部3は、基板固定部31を固定端とし、この固定端に対する弾性変形部32の他端側を自由端として、この弾性変形部32の自由端に検査対象物102側から荷重がかかることにより、この弾性変形部32が弾性変形するようになっている。本実施形態では、可動ステージ103をプローブカード110に向けて上昇させて、ビーム部3の自由端部を検査対象物102によって押圧することにより、ビーム部3の弾性変形部32が弾性変形するようになっている。
The
さらに、ビーム部3は、二層のメタル層により形成されており、プローブ基板107に対向する側の第1メタル層91と、この第1メタル層91に積層されて形成される第2メタル層92とにより構成されている。各メタル層は、材質が異なる導電性材料により形成されている。第1メタル層91は、第2メタル層92よりもヤング率が高い金属材料により形成されている。第2メタル層92は、第1メタル層91よりも低抵抗の金属材料により形成されている。
Further, the
コンタクト部2は、ビーム部3の自由端部における検査対象物102に対向する面上に突出させて形成されたコンタクトチップにより構成されている。このコンタクトチップは端面が五角形の柱状体からなる。このコンタクト部2の検査対象物102と対向する面をこの検査対象物102の電極パッド121と当接する当接面としている。
The contact portion 2 is configured by a contact chip formed so as to protrude on the surface of the free end portion of the
本実施形態のプローブカード110では、複数のコンタクトプローブ1がプローブ基板107上にビーム幅方向に所定のピッチで配置されると共に、このようなピッチで配置されるコンタクトプローブ1の列が、ビーム先端が対向するように2列形成されている。本実施形態では、矩形のプローブ基板107の何れか1辺に平行な方向を配列方向として、コンタクトプローブ1の列が形成されている。なお、各コンタクトプローブ1の間隔は、検査対象物102上に形成されている電極パッド121間のピッチに応じて定められる。
In the
そして、各コンタクトプローブ1は、プローブ基板107、連結部材108、メイン基板106に形成される各配線を介してメイン基板106の外部端子161と導通しており、コンタクトプローブ1のコンタクト部2を検査対象物102の微小な電極パッド121に当接させることによって、この検査対象物102をテスター装置と導通させるようになっている。
Each
〔コンタクトプローブの構成材料〕
次に、コンタクトプローブ1の各構成部分の材料について説明する。コンタクトプローブ1は、抵抗値が低いほど望ましいことから、コンタクトプローブの各構成部分は、導電率の高い材料により構成されている必要がある。本実施の形態では、後記する犠牲層6を銅で形成するため、コンタクトプローブ1のビーム部3は、銅のエッチング液によって溶けない導電性材料を用いて形成している。
[Component materials of contact probe]
Next, the material of each component of the
本実施の形態では、後記する犠牲層6を銅で形成するため、コンタクトプローブ1のビーム部3は、銅のエッチング液によって溶けない導電性材料を用いて形成している。さらに、ビーム部3は、ヤング率が高い金属材料で形成される第1メタル層91と、低抵抗の金属材料で形成される第2メタル層92により構成されている。
In this embodiment, since the
第1メタル層91は、ヤング率が180〜200GPaの金属材料で形成することが好ましい。ヤング率が高い金属材料としては、例えば、ニッケルコバルト合金(Ni−Co)、ニッケルマンガン合金(Ni−Mn)、パラジウムニッケル合金(Pd−Ni)、そして、ニッケルタングステン合金(Ni−W)などのニッケル合金や、ニッケル(Ni)などが挙げられる。本実施の形態では、ニッケルコバルト合金(Ni−Co)を用いて第1メタル層91形成している。
The
また、第2メタル層92は、電気抵抗率が5×10−8Ωm以下の金属材料で形成することが好ましい。低抵抗の金属材料としては、例えば、金(Au)、銅(Cu)そしてロジウム(Rh)等が挙げられる。なお、金(Au)の電気抵抗率は2.2×10-8Ωmであり、銅(Cu)の電気抵抗率は1.7×10-8Ωmであり、ロジウム(Rh)の電気抵抗率は4.7×10-8Ωmである。本実施の形態では、犠牲層6に銅(Cu)を用いているので、金(Au)を用いて第2メタル層92形成している。
The
また、コンタクトプローブ1のコンタクト部2は、検査対象物102の電極パッド121に繰り返し当接させるため高い耐磨耗性が要求され、しかも当接させるたびに、電極パッド121の表面を引掻いて表面のゴミや酸化膜等を除去することが求められる。そこで、コンタクト部を形成するために用いられる導電性材料としては、例えば、ロジウム(Rh)、パラジウムコバルト合金(Pd−Co)などの高耐磨耗性の導電性材料が挙げられる。なお、本実施形態では、コンタクト部2はロジウム(Rh)を用いて形成している。
Further, since the contact portion 2 of the
〔コンタクトプローブの製造プロセス〕
図4及び図5は、図3に示したコンタクトプローブ1の製造プロセスの一例を示した図である。コンタクトプローブ1は、いわゆるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いて作製される。MEMS技術とは、フォトリソグラフィ技術及び犠牲層エッチング技術を利用して、微細な立体的構造物を作成する技術である。フォトリソグラフィ技術は、半導体製造プロセスなどで利用される感光レジストを用いた微細パターンの加工技術である。また、犠牲層エッチング技術は、犠牲層と呼ばれる下層を形成し、その上に構造物を構成する層をさらに形成した後、上記犠牲層のみをエッチングして立体的な構造物を作製する技術である。
[Contact probe manufacturing process]
4 and 5 are diagrams showing an example of a manufacturing process of the
このような犠牲層を含む各層の形成処理には、周知のめっき技術を利用することができる。例えば、陰極としての基板と、陽極としての金属片とを電解液中に浸し、両電極間に電圧を印加することにより、電解液中の金属イオンを基板表面に付着させることができる。このような処理は電気めっき処理と呼ばれている。このような電気めっき処理は、基板を電解液に浸すウエットプロセスであるため、めっき処理後は乾燥処理が行われる。また、乾燥後には、研磨処理などによって積層面を平坦化させる平坦化処理が必要に応じて行われる。 A well-known plating technique can be used for forming each layer including the sacrificial layer. For example, by immersing a substrate as a cathode and a metal piece as an anode in an electrolytic solution and applying a voltage between both electrodes, the metal ions in the electrolytic solution can be attached to the substrate surface. Such a process is called an electroplating process. Since such an electroplating process is a wet process in which the substrate is immersed in an electrolytic solution, a drying process is performed after the plating process. Further, after drying, a flattening process for flattening the laminated surface by a polishing process or the like is performed as necessary.
図4(a)は、プローブ基板107上に二酸化珪素(SiO2)からなる絶縁膜4が形成され、さらに、この絶縁膜4上に犠牲層6と導電性膜5とが互いに絶縁された状態で形成された様子を示した図である。犠牲層6は、その表面に緩やかな曲面が階段状に2箇所形成されるように、電気めっき処理によってプローブ基板107上の一部の領域に銅(Cu)を積層して形成される。
FIG. 4A shows a state in which an insulating
また、導電性膜5は、銅のめっき液に溶けない導電性材料により形成されており、スパッタリングなど真空蒸着により薄膜に形成されている。導電性膜5を形成する導電性材料としては、例えば、ニッケルコバルト合金(Ni−Co)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、金(Au)、ニッケル(Ni)などが挙げられる。特に、ビーム部3を構成する材料と同じ材料を用いることにより、この導電性膜5をコンタクトプローブ1のプローブ下地膜として使用することができ、この導電性膜5はコンタクトプローブ1の一部とすることができる。本実施の形態では、導電性膜5は、第1メタル層91と同じニッケルコバルト合金(Ni−Co)を用いて形成されている。
The
さらに、図4(a)には、犠牲層6及び導電性膜5を露出させる長細い第1開口部71aを複数有するプローブ形成用の第1レジスト層71が形成された様子も示されている。第1レジスト層71は、プローブ基板107上にフォトレジストが塗布された後、表面を選択的に露光することにより、第1レジスト層71の一部が除去されて、長細い第1開口部71aが複数形成されている。
Further, FIG. 4A also shows a state in which a first resist
第1レジスト層71の第1開口部71a内には、導電性膜5と犠牲層6とが絶縁膜4により互いに絶縁された状態で露出される。
In the
そして、図4(b)に示すように、犠牲層6に電圧を印加して、各第1開口部71a内においてニッケルコバルト合金(Ni−Co)を犠牲層6上に電気めっきしていく。この電気めっきにより、犠牲層6上にニッケルコバルト合金(Ni−Co)が成長して第1メタル層91が形成されていく。そして、この第1メタル層91が導電性膜5に接触するまでニッケルコバルト合金(Ni−Co)の電気めっきを行う。第1メタル層91が導電性膜5に接触した時点で、ニッケルコバルト合金(Ni−Co)の電気めっき処理を終了し、次の第2メタル層92の形成を行う。
Then, as shown in FIG. 4B, a voltage is applied to the
そして、図4(c)に示すように、犠牲層6に電圧を印加して、各第1開口部71a内において金(Au)を第1メタル層91上とこの第1メタル層91と導通した導電性膜5上とに電気めっきしていくことにより第2メタル層92を形成する。この第2メタル層92を所定の厚みとなるまで電気めっきにより成長させる。第1メタル層91と第2メタル層92とを積層して形成することにより、ビーム部3の基板固定部31と弾性変形部32を有するビーム部3が形成される。第1メタル層91及び第2メタル層92が形成された後は、第1レジスト層71を除去する。
Then, as shown in FIG. 4C, a voltage is applied to the
次に、図4(d)に示すように、プローブ基板107上に再びフォトレジストが塗布されることにより第2レジスト層72が形成され、第2レジスト層72の表面が選択的に露光されることにより、第2レジスト層72の一部が除去される。図4(d)には、コンタクト部2に相当する領域についてレジストの除去行い、第2開口部72aが形成された状態が示されている。
Next, as shown in FIG. 4D, a second resist
次に、図5(a)に示すように、第2開口部72a内で露出する第2メタル層92上に、ロジウム(Rh)を電気めっきすることにより、コンタクト層90が形成される。このコンタクト層90の上面は、平滑な面に形成すると共に各第2メタル層92上に積層されるコンタクト層90の高さを揃える必要があるので、図5(b)に示すように、第2レジスト層72とともに、コンタクト層90を研磨して、コンタクト層90の上面を平坦にする。このコンタクト層90がコンタクト部2を構成する。
Next, as shown in FIG. 5A, the
そして、第2レジスト層72を完全に除去し、さらに、犠牲層6を除去する。そして、プローブ基板107上において露出している導電性膜5をドライエッチングにより除去して、図5(c)に示すようなコンタクトプローブ1が得られる。
Then, the second resist
このように、本実施の形態によれば、片持ち梁構造のコンタクトプローブ1をビーム部3の幅が狭くなるようにプローブ基板107に対して垂直な方向に電気めっきにより積層して形成する場合でも、所望の弾性を有し、かつ、許容電流の大きいビーム部を有するコンタクトプローブ1を形成することができる。
As described above, according to this embodiment, the
即ち、第1メタル層91によりビーム部3の強度はオーバードライブに必要な所定の針圧が得られる強度に確保でき、第2メタル層92によりコンタクト部2からビーム部3の固定端に至る電気抵抗が小さくなり、ビーム部3の許容電流を大きくすることができる。その結果、電極パット121の微細化に対応させて、ビーム部3の幅が狭くなるようにコンタクトプローブ1を形成する場合でも、コンタクトプローブ1は、各コンタクト部2の電極パット121に対する押圧力が十分得られる所定の剛性が得られ、かつ、許容電流も大きくできるので、電気的特性検査を安定して行うことができる。
In other words, the
実施の形態2.
実施の形態1では、コンタクトプローブ3のビーム部3が、第1メタル層91と第2メタル層92により形成される場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、図6に示すように、第1メタル層91、第2メタル層92そして第3メタル層93によりコンタクトプローブ1のビーム部3を形成する場合について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, an example in which the
本実施の形態では、三層のメタル層のうち、中間層をヤング率の高い金属材料から形成される第1メタル層91とし、2つの外層を低抵抗の金属材料から形成される第2メタル層92及び第3メタル層93としている。本実施の形態では、第2メタル層92が、コンタクト部2が接合される上側の層となり、第3メタル層93が、プローブ基板107と対向する下側の層となっている。
In the present embodiment, among the three metal layers, the intermediate layer is the
本実施の形態では、第1メタル層91は、上記実施の形態1の第1メタル層91を形成する金属材料と同じヤング率が180〜200GPaの金属材料であって、ニッケルコバルト合金(Ni−Co)を用いて形成されている。
In the present embodiment, the
また、第2メタル層92及び第3メタル層93は、上記実施の形態1の第1メタル層91を形成する金属材料と同じ電気抵抗率が5×10−8Ωm以下の金属材料であって、金(Au)を用いて形成されている。
The
さらに、本実施の形態では、第2メタル層92と第3メタル層93とは、ビーム部3の自由端部で導通させている。第2メタル層92に第3メタル層93と導通させる導通部92aが形成されている。導通部92aは、第1メタル層91の端面を覆うように形成されている。
Furthermore, in the present embodiment, the
本実施の形態におけるコンタクトプローブ1のビーム部3は、剛性を有する第1メタル層91を挟むようにして、低抵抗の金属材料からなる第2メタル層92及び第3メタル層93が形成されており、しかも、第2メタル層92と第3メタル層93とは導通されている。このように、第2メタル層92と第3メタル層93とが導通されているので、第2メタル層92と第3メタル層93とは同電位となる。
In the
従って、高周波電流がコンタクトプローブ1を流れる場合には、低抵抗の第2メタル層92と第3メタル層93の双方の表面を高周波電流が流れることになる。しかも、高周波電流がほとんど流れない部分に高強度の第1メタル層91を設けているので、第1メタル層91が芯材となってビーム部3は良好な剛性が得られる。
Therefore, when a high-frequency current flows through the
このように、本実施の形態におけるコンタクトプローブ1は、高周波電流が流れる場合には、同じ断面積で全てを低抵抗の金属材料で形成したビーム部と同じ電流特性が得られる。しかも、コンタクトプローブ1は、高周波電流が流れる場合には、全てを低抵抗の金属材料で形成したビーム部とほぼ同じ電流特性が得られるだけでなく、第1メタル層91を芯材としてビーム部3の剛性を十分確保できる。
As described above, the
図7及び図8は、図6に示したコンタクトプローブ3の製造プロセスの一例を示した工程図である。絶縁膜4、犠牲層6、導電性膜5の形成は、上記実施の形態1と同じ工程で行うので説明を省略する。なお、本実施の形態では、導電性膜5は、金(Au)を用いて形成されている。
7 and 8 are process diagrams showing an example of a manufacturing process of the
図7(a)に示すように、犠牲層6及び導電性膜5を露出させる長細い第1開口部81aを複数有するプローブ形成用の第1レジスト層81を上記実施の形態1と同様な方法で形成する。本実施の形態では、第1レジスト層81に形成する長細い第1開口部81aの長手方向一端の位置が上記実施の形態1と異なる。具体的には、犠牲層6の上面におけるプローブ基板107に対して垂直に立ち上がる部分の端部を覆うようにして第1開口部81aが形成される。
As shown in FIG. 7A, a probe forming first resist
このように、第1レジスト層81の第1開口部81a内には、導電性膜5と一部が第1レジスト層71で覆われた犠牲層6とが絶縁膜4により互いに絶縁された状態で露出される。
Thus, the
そして、図7(b)に示すように、犠牲層6に電圧を印加して、各第1開口部81a内において金(Au)を犠牲層6上に電気めっきしていく。この電気めっきにより、犠牲層6上に金(Au)が成長して第3メタル層93が形成されていく。そして、この第3メタル層93が導電性膜5に接触するまで金(Au)の電気めっきを行う。第2メタル層92が導電性膜5に接触した時点で、金(Au)の電気めっき処理を終了し、次の第1メタル層91の形成を行う。
Then, as shown in FIG. 7B, a voltage is applied to the
そして、図7(c)に示すように、犠牲層6に電圧を印加して、各第1開口部81a内においてニッケルコバルト合金(Ni−Co)を第3メタル層93上とこの第3メタル層93と導通した導電性膜5上とに電気めっきしていくことにより第1メタル層91を形成する。この第1メタル層91を所定の厚みとなるまで電気めっきにより成長させる。第1メタル層91が所定の厚みとなった時点で、ニッケルコバルト合金(Ni−Co)の電気めっき処理を終了し、第1レジスト層81を除去する。
Then, as shown in FIG. 7C, a voltage is applied to the
次に、図7(d)に示すように、プローブ基板107上に再びフォトレジストが塗布されることにより第2レジスト層82が形成され、第2レジスト層82の表面が選択的に露光されることにより、第2レジスト層82の一部が除去されて、長細い第2開口部82aが複数形成される。
Next, as shown in FIG. 7D, a second resist
本実施の形態では、第2開口部82aの長手方向一端の壁面が、犠牲層6におけるプローブ基板107に対して垂直に立ち上がる壁面と同一平面となるように第2開口部82aが形成される。従って、第2開口部82aの壁面と第3メタル層93及び第1メタル層91の端面との間には隙間が形成された状態になる。
In the present embodiment, the
そして、図7(d)に示すように、犠牲層6に電圧を印加して、各第2開口部82a内において金(Au)を第1メタル層91上に電気めっきしていくことにより第2メタル層92を形成する。このとき、第2開口部82aの壁面と第3メタル層93及び第1メタル層91の端面との間には隙間が形成されているので、第2メタル層92は、露出している犠牲層6上と第3メタル層93及び第1メタル層91の端面上にも形成される。このように、第2メタル層92が所定の厚みとなるまで電気めっきにより成長すると、図7(d)に示すように、第2メタル層92と第3メタル層93とが導通した状態になる。第3メタル層93、第1メタル層91及び第2メタル層92が形成された後は、第2レジスト層82を除去する。
Then, as shown in FIG. 7 (d), a voltage is applied to the
本実施の形態では、第3メタル層93、第1メタル層91、そして第2メタル層92を順に積層して形成することにより、ビーム部3の基板固定部31と弾性変形部32を有するビーム部3が形成される。
In the present embodiment, the
次に、図8(a)に示すように、プローブ基板107上に再びフォトレジストが塗布されることにより第3レジスト層83が形成され、第3レジスト層83の表面が選択的に露光されることにより、第3レジスト層83の一部が除去される。図8(a)には、コンタクト部2に相当する領域についてレジストの除去行い、第3開口部83aが形成された状態が示されている。
Next, as shown in FIG. 8A, a photoresist is applied again on the
次に、図8(b)に示すように、第3開口部83a内で露出する第2メタル層92上に、ロジウム(Rh)を電気めっきすることにより、コンタクト層90が形成される。このコンタクト層90の上面は、平滑な面に形成すると共に各第2メタル層92上に積層されるコンタクト層90の高さを揃える必要があるので、図8(c)に示すように、第3レジスト層83とともに、コンタクト層90を研磨して、コンタクト層90の上面を平坦にする。このコンタクト層90がコンタクト部2を構成する。
Next, as shown in FIG. 8B, the
そして、第3レジスト層83を完全に除去し、さらに、犠牲層6を除去する。そして、プローブ基板107上において露出している導電性膜5をドライエッチングにより除去して、図8(d)に示すようなコンタクトプローブ1が得られる。
Then, the third resist
なお、本実施の形態では、第2メタル層92及び第3メタル層93は、ビーム部3の自由端部で導通しているが、第2メタル層92及び第3メタル層93は、ビーム部3の固定端部で導通するように形成してもよいし、長手方向両端部で導通するように形成してもよい。また、第2メタル層92及び第3メタル層93は、第1メタル層91のビーム部幅方向の側面を覆うように、ビーム部幅方向の一方の端部または両端部を導通させるように形成してもよい。
In the present embodiment, the
実施の形態3.
本発明のコンタクトプローブは、図9に示す実施の形態3におけるコンタクトプローブ3のように、第1メタル層91、第2メタル層92そして第4メタル層94によりコンタクトプローブ1のビーム部3を形成することもできる。
In the contact probe of the present invention, the
本実施の形態では、第1メタル層91と第4メタル層94とをヤング率の高い金属材料によって形成し、第2メタル層92のみを低抵抗の金属材料により形成している。そして、第2メタル層92が第1メタル層91と第4メタル層94とにより挟まれた状態となるように各層が積層されている。本実施の形態では、第1メタル層91が、プローブ基板107と対向する下側の層となり、第4メタル層94が、コンタクト部2が接合される上側の層となっている。なお、導電性膜5はニッケルコバルト合金(Ni−Co)を用いて形成されている。
In the present embodiment, the
このように、第1メタル層91、第2メタル層92そして第4メタル層94によりコンタクトプローブ1のビーム部3を形成することにより、ビーム部の全体を低抵抗の金属材料で形成する場合に比べて、剛性を向上できる。
As described above, when the
なお、上記した各実施の形態では、コンタクトプローブ1をプローブ基板107上に固定した状態のまま形成する場合の例について説明したが、本発明のコンタクトプローブの製造方法は、これらの実施の形態に限らず、別途用意した絶縁性基板上にコンタクトプローブ1を形成して、このコンタクトプローブを例えば犠牲層と共に絶縁性基板から最終的に剥離する場合にも適用できる。
In each of the above-described embodiments, the example in which the
1 コンタクトプローブ
2 コンタクト部
3 ビーム部
31 基板固定部
32 弾性変形部
4 絶縁膜
5 導電性膜
6 犠牲層
71,81 第1レジスト層
71a,81a 第1開口部
72,82 第2レジスト層
72a,82a 第2開口部
83 第3レジスト層
83a 第3開口部
91 第1メタル層
92 第2メタル層
92a 導通部
93 第3メタル層
94 第4メタル層
90 コンタクト層
100 プローブ装置
102 検査対象物
121 電極パッド
103 可動ステージ
104 駆動装置
105 筐体
106 メイン基板
161 外部端子
162 コネクタ
107 プローブ基板
108 連結部材
110 プローブカード
DESCRIPTION OF
Claims (1)
一端が上記プローブ基板に固着され、他端には上記電極パッドに接触させるコンタクト部が形成されたビーム部を備え、
上記ビーム部は、電気めっきにより第3メタル層、第1メタル層及び第2メタル層をこの順に積層した積層構造であって、第3メタル層、第1メタル層及び第2メタル層が上記一端から上記他端に達する積層構造を有し、
第1メタル層は、第2メタル層及び第3メタル層よりもヤング率の高い金属材料からなるとともに、第2メタル層及び第3メタル層間に形成され、
第2メタル層及び第3メタル層は、第1メタル層よりも低抵抗の金属材料からなるとともに、上記一端及び上記他端の少なくとも一方の端部付近で導通するように形成され、
第2メタル層及び第3メタル層よりもヤング率の高い上記金属材料として、ヤング率が180〜200GPaの金属材料が用いられ、
第1メタル層よりも低抵抗の上記金属材料として、電気抵抗率が5×10 −8 Ωm以下の金属材料が用いられ、
上記コンタクト部が、第2メタル層上に形成されていることを特徴とするコンタクトプローブ。 In the contact probe attached on the probe substrate facing the inspection object and elastically contacting the electrode pad on the inspection object,
One end is fixed to the probe substrate, and the other end includes a beam portion formed with a contact portion to contact the electrode pad,
The beam portion has a laminated structure in which a third metal layer, a first metal layer, and a second metal layer are laminated in this order by electroplating , and the third metal layer, the first metal layer, and the second metal layer are at the one end. Having a laminated structure reaching the other end from
The first metal layer, it becomes a metal material having high Young's modulus than the second metal layer and the third metal layer is formed on the second metal layer and the third metal layers,
The second metal layer and the third metal layer than the first metal layer with consists of a low resistance metal material is formed so as to conduct at least near one end of said one end and said other end,
As the metal material having a higher Young's modulus than the second metal layer and the third metal layer , a metal material having a Young's modulus of 180 to 200 GPa is used.
As the metal material having a resistance lower than that of the first metal layer, a metal material having an electrical resistivity of 5 × 10 −8 Ωm or less is used.
A contact probe, wherein the contact portion is formed on a second metal layer.
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