WO2007034697A1 - プローブカード及びその製造方法 - Google Patents

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Kazumichi Machida
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    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49169—Assembling electrical component directly to terminal or elongated conductor

Definitions

  • the present invention relates to a probe card and a method for manufacturing the same, and more particularly to an improvement in a method for joining a contact probe and a substrate.
  • Probe cards are known for electrical connection between an inspection object and a tester device by bringing a contact probe (contact probe) into contact with the inspection object such as a semiconductor integrated circuit (for example, Patent Documents 1, 2).
  • the tester device inspects the electrical characteristics of the inspection object connected via the probe card.
  • the probe card is formed by arranging and arranging elastic metal contact probes on a substrate on which a wiring pattern is formed.
  • One end of the contact probe is bonded to the substrate via a molten layer, and a contact portion for contacting the object to be inspected is formed on the other end.
  • a metal electrode pad is affixed on the wiring pattern of the substrate, and a metal material having a low melting point is formed as a molten layer between the electrode pad and one end of the contact probe.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-140677
  • Patent Document 2 JP 2005-140678 A
  • the contact probe when the contact probe is bonded onto the substrate via the molten layer, the contact probe may be distorted or deformed by heating, or mounting errors may occur at each joint. If the contact probe is distorted or deformed, or if there is an attachment error at each joint, the contact position between the contact probe and the inspection object will shift. Such an increase in electrical resistance and a shift in the contact position between the contact probe and the inspection object may adversely affect the inspection of the electrical characteristics of the inspection object.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a probe card that can be used at a higher temperature and a method for manufacturing the probe card. Another object of the present invention is to provide a probe card that can reduce the electrical resistance between the contact probe and the substrate, and a method for manufacturing the probe card. Another object of the present invention is to provide a probe card that can prevent the contact position between the contact probe and the object to be inspected from shifting and a method for manufacturing the probe card.
  • a probe card includes a contact probe for contacting an object to be inspected, and a substrate having a surface on which an electrode pad joined to the contact probe is formed.
  • the bonding pads are formed of the same metal material, and bonded by associating the bonding interface between the contact probe and the electrode pad force in vacuum.
  • the contact probe and the electrode pad can be bonded at room temperature. That is, by associating the bonding interfaces of the contact probe and the electrode pad in a vacuum, the bonds of the metal atoms forming the bonding interfaces can be bonded to each other without heating. In addition, the contact probe and the electrode pad can be firmly bonded.
  • each junction interface of the contact probe and the electrode pad is formed of the same metal material, the distance between the bonds of each metal atom that is equal to the distance between metal atoms at each junction interface is also the same. equal. Therefore, since the density of the bonding hands at the bonding interfaces of the contact probe and the electrode pad is almost equal, the bonding hands can be bonded at a high density, and the contact probe and the electrode pad can be bonded more firmly.
  • the contact probe and the electrode pad are coupled with each other, the melting point is low between the contact probe and the electrode pad as in the case of joining through the molten layer. There is no need to form a molten layer. Therefore, if the contact probe and the electrode pad are made of a metal material having a high melting point, the contact probe and the electrode pad do not melt until the temperature becomes high. Therefore, a probe card that can be used at a higher temperature is provided. Can do.
  • the electrical resistance between the contact probe and the substrate can be reduced.
  • bonding the contact probe and the electrode pad at room temperature causes distortion and deformation of the contact probe due to heating compared to a configuration in which the contact probe is bonded to the substrate via the molten layer.
  • a method for manufacturing a probe card according to a second aspect of the present invention is a method for manufacturing a probe card by bonding a contact probe for contacting an inspection object and an electrode pad formed on the surface of the substrate. ⁇ Then, an interface formation step for forming each contact interface between the contact probe and the electrode pad with the same metal material, and impurities adhering to each contact interface between the contact probe and the metal pad are vacuumed. The interface between the contact probe and the metal pad is allowed to associate with each other while maintaining the vacuum state after the interface activation step. And an interface bonding step for bonding.
  • the interface activation step may be performed by irradiating each junction interface of the contact probe and the metal pad with ions, thereby attaching to each junction interface. Impurities are removed in vacuum to activate each bonding interface.
  • the junction interface between the contact probe and the metal pad is simply irradiated with ions in a vacuum to remove impurities adhering to each junction interface and removing V impurities. The interface can be activated.
  • a method for manufacturing a probe card according to a fourth aspect of the present invention includes an interface smoothing step for smoothing each bonding interface between the contact probe and the electrode pad, and the interface activity step includes the interface smoothing step.
  • Each bonding interface is activated after the activation step.
  • the present invention it is possible to provide a probe card that can be used at a higher temperature by forming the contact probe and the electrode pad with a metal material having a high melting point.
  • the electrical resistance between the contact probe and the substrate can be reduced because the electrical resistance at the joint can be reduced as compared with the configuration in which the contact probe is joined onto the substrate via the molten layer.
  • the contact position between the contact probe and the object to be inspected is deviated compared to a configuration in which the contact probe is joined to the substrate via the molten layer. Can be prevented.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a method for manufacturing a probe card 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 (a) is a state before the contact probe 10 is bonded to the contact substrate 20.
  • (B) shows a state after the contact probe 10 is bonded to the contact substrate 20.
  • the probe card 1 includes a plurality of contact probes 10 for contacting an inspection object such as a semiconductor integrated circuit, and a contact substrate 20 that supports the contact probes 10.
  • the contact substrate 20 is a substrate in which silicon is formed in a plate shape, and a wiring pattern 21 is formed on the surface thereof.
  • contact probe 1 Flat electrode pads 22 joined to 0 are arranged in two rows, and these electrode pads 22 are connected to the wiring pattern 21.
  • the surface of each electrode pad 22 is a bonding interface 23 bonded to the contact probe, and is formed as a flat surface.
  • the electrode pad 22 is made of a metal material such as nickel cobalt (Ni—Co), palladium nickel (Pd—Ni), palladium cobalt (Pd—Co), tungsten (W), nickel tungsten (Ni-W), etc. Has been.
  • the wiring pattern 21 extends to the peripheral edge of the contact substrate 20 and is connected to a tester device via a wiring member attached to the peripheral edge of the contact substrate 20.
  • the contact board 20 is suspended from a main board such as a glass epoxy multilayer wiring board by a flexible board.
  • the main board is connected to a tester device for inspecting the electrical characteristics of the inspection object by being attached to the probe device.
  • the flexible substrate is connected to the peripheral portion of the contact substrate 20, and the contact probe 10 is electrically connected to the tester device via the electrode pad 22, the wiring pattern 21, the flexible substrate, and the main substrate.
  • the contact probe 10 is made of the same metal material as the electrode pad 22, that is, nickel cobalt (Ni—Co), palladium nickel (Pd—Ni), palladium cobalt (Pd—Co), tandastene (W), It is made of an elastic conductive metal material such as nickel tungsten (Ni-W).
  • the contact probe 10 is formed in an arch shape, and has a contact portion 11 for making one end contact with an object to be inspected and a joint portion 12 for joining the other end to the contact substrate 20.
  • a bonding interface 13 bonded to the electrode pad 22 of the contact substrate 20 is formed at the bonding portion 12 of the contact probe 10.
  • the bonding interface 13 is formed as a flat surface having a smaller area than the bonding interface 23 of the electrode pad 22.
  • the contact probe 10 is cantilevered by the contact substrate 20 at the joint portion 12, and is bent in an arch shape from the joint portion 12 so that the distal end side thereof is moved away from the contact substrate 20. More specifically, the contact probe 10 is formed in a two-stage arch shape having a bent portion at the center thereof.
  • the contact part 11 protrudes in the direction opposite to the contact substrate 20 at the tip part of the contact probe 10. In the present embodiment, as shown in FIG.
  • the plurality of contact probes 10 are solidified with a material such as copper (Cu) so that the relative position does not change, and the block It is treated as a single body.
  • a material such as copper (Cu) so that the relative position does not change, and the block It is treated as a single body.
  • Each joint interface 13 of the plurality of contact probes 10 is exposed to the outside from one surface of the block body 30 (hereinafter referred to as “opposing surface 31”), and the opposing surface 31 is opposed to the contact substrate 20.
  • the block body 30 is formed by laminating thin copper films, and in each layer, a groove is selectively formed by etching or the like, and a metal material for forming the contact probe 10 is formed in the groove. Once filled, it can be formed by any known method. Thereby, the contact probe 10 can be formed of the metal material continuously filled in the groove of each layer of the block body 30.
  • each contact probe 10 is bonded to the corresponding electrode pad 22, and then the copper of the block body 30 is melted using a chemical or the like.
  • a contact substrate 20 in which a plurality of contact probes 10 are cantilevered can be formed.
  • the contact probe 10 is not attached to the contact substrate 20 using the block body 30 as in the present embodiment.
  • a plurality of contact probes 10 are supported by a support layer.
  • a plurality of contact probes 10 may be handled integrally, or a base on which the plurality of contact probes 10 are supported when the contact probe 10 is formed may be used.
  • a plurality of contact probes 10 may be handled integrally by cutting them appropriately.
  • one or several contact probes 10 may be attached to the contact substrate 20 one by one.
  • FIG. 2 is a view for explaining a method of manufacturing the probe card 1 of FIG. 1, and shows a probe card manufacturing apparatus 40 in a schematic sectional view.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of a room temperature bonding process as a method for manufacturing the probe card 1 of FIG. Figure 4 always shows It is a schematic diagram for demonstrating the principle of a warm joining process.
  • the probe card manufacturing apparatus 40 includes a vacuum chamber 41, a manipulator 42, and an ion irradiation apparatus 43.
  • the bonding interface 13 of each contact probe 10 on the opposing surface 31 of the block body 30 and the bonding interface 23 of each electrode pad 22 of the contact substrate 20 are formed of the same metal material, and are well known, such as V, a loose float polishing method, etc. By using this polishing method, a level difference of the surface unevenness is made a smooth surface of several tens to several hundreds A (smooth surface treatment; step S101 in FIG. 3). By smoothing the bonding interfaces 13 and 23 between the contact probe 10 and the electrode pad 22, a large bonding area can be secured.
  • the ions irradiated from the ion irradiation apparatus 43 are preferably inert ions that are difficult to bond with metal atoms.
  • argon ions are irradiated.
  • argon ions collide with the bonding interface 13 of each contact probe 10 on the opposing surface 31 of the block body 30 and the bonding interface 23 of each electrode pad 22 on the contact substrate 20, and each bonding interface 13, due to the collision energy. Bonds of metal atoms forming 23 are cut, and impurities adhering to each of the junction interfaces 13 and 23 are removed.
  • contact probe 10 and electrode pad 22 can be bonded at room temperature. That is, by bonding the bonding interfaces 13 and 23 of the contact probe 10 and the electrode pad 22 in a vacuum, the bonds 51 of the metal atoms 50 forming the bonding interfaces 13 and 23 can be bonded to each other. Therefore, the contact probe 10 and the electrode pad 22 can be firmly bonded without heating.
  • each junction interface 13 and 23 force of the contact probe 10 and the electrode pad 22 is formed of the same metal material, the metal atoms 50 at each junction interface 13 and 23 as shown in FIG.
  • the distances between the bonds 51 of each metal atom 50 that are equal in distance between atoms are also equal. Accordingly, since the density of the joints 51 at the joint interfaces 13 and 23 of the contact probe 10 and the electrode pad 22 is substantially equal, the joints 51 can be coupled with each other at a high density. 22 can be joined more firmly.
  • the contact probe 10 and the electrode pad 22 are coupled together by the joints 51, the contact probe 10 and the electrode pad 22 are connected as in the case of joining via the molten layer. It is not necessary to form a melt layer having a low melting point. Therefore, if the contact probe 10 and the electrode pad 22 are made of a metal material having a high melting point, the contact probe 10 and the electrode pad 22 do not melt until the temperature becomes high, so that the probe card can be used at a higher temperature. Can be provided. [0037] In addition, compared with a configuration in which the contact probe 10 is bonded onto the contact substrate 20 via the molten layer, the electrical resistance at the bonded portion can be reduced, so that the contact probe 10 and the contact substrate 20 can be reduced. The electrical resistance between the two can be reduced.
  • the contact probe 10 and the electrode pad 22 are bonded to the contact probe 10 by heating as compared with a configuration in which the contact probe 10 and the electrode pad 22 are bonded to the contact substrate 20 via a molten layer.
  • the configuration in which the electrode pad 22 is formed on the contact substrate 20 and the wiring pattern 21 on the contact substrate 20 is connected to the electrode pad 22 has been described.
  • the configuration is not limited to such a configuration, and a configuration in which an electrode pad is attached on the wiring pattern of the contact substrate may be employed.
  • the electrode pad may be formed of a metal material different from the wiring pattern, or may be integrally formed of the same metal material as the wiring pattern.
  • the bonding interfaces 13 and 23 of the contact probe 10 and the electrode pad 22 are not limited to a flat surface, but may be a curved shape or an uneven shape.
  • one of the contact interfaces of the contact probe and the electrode pad may have a convex shape and the other may have a corresponding concave shape, and the joint interfaces may be associated by fitting them together.
  • the contact probe 10 and the electrode pad 22 are not limited to be formed of the same metal material, and at least the bonding interfaces 13 and 23 may be formed of the same metal. Therefore, the contact probe 10 as a whole is not limited to the configuration in which the electrode pad 22 is formed of the same metal material.
  • the contact probe 10 in a contact probe made of various parts in which a plunger is arranged to be extendable and retractable in a barrel. Alternatively, it may be configured such that only a part including the bonding interface is formed of the same metal material as the electrode pad.
  • the contact substrate 20 is not limited to a silicon substrate, and may be a substrate formed of another material, such as a glass epoxy substrate.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a method for manufacturing a probe card according to an embodiment of the present invention.
  • (A) shows a state before the contact probe is bonded to the contact substrate, and
  • (b) shows a state after the contact probe is bonded to the contact substrate.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a method of manufacturing the probe card in FIG. 1, and shows a schematic cross-sectional view of the probe card manufacturing apparatus.
  • FIG. 3 is a flow chart showing an example of a room temperature bonding process as a method for manufacturing the probe card of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the principle of room temperature bonding processing.

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Abstract

　より高温下で使用可能なプローブカード及びその製造方法を提供することを目的とする。 　コンタクトプローブ及び電極パッドの各接合界面を同一の金属材料により形成し、真空中で各接合界面にイオンを照射して不純物を除去した後、真空状態のまま各接合界面が会合するように位置合わせする。これにより、各接合界面の結合手同士が結合することにより、常温で接合界面同士が接合されるので、溶融層を介して接合させる場合のように、コンタクトプローブ及び電極パッドの間に融点の低い溶融層を形成する必要がない。したがって、コンタクトプローブ及び電極パッドを融点の高い金属材料で形成すれば、コンタクトプローブ及び電極パッドが高温になるまで溶融しないので、より高温下で使用可能なプローブカードを提供することができる。

Description

明 細 書
プローブカード及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、プローブカード及びその製造方法に係り、更に詳しくは、コンタクトプロ ーブと基板との接合方法の改良に関する。
背景技術
[0002] 半導体集積回路などの検査対象物にコンタクトプローブ (接触探針)を接触させるこ とにより、検査対象物とテスター装置との電気的な接続を行うためのプローブカード が知られている（例えば、特許文献 1, 2)。テスター装置は、プローブカードを介して 接続された検査対象物の電気的特性を検査するものである。プローブカードは、例 えば、配線パターンが形成された基板上に弾性のある金属製のコンタクトプローブを 整列配置することにより形成される。
[0003] コンタクトプローブは、その一端部が溶融層を介して基板に接合され、他端部側に 検査対象物と接触させるためのコンタクト部が形成されている。基板の配線パターン 上には、金属製の電極パッドが貼り付けられており、この電極パッド及びコンタクトプ ローブの一端部との間に融点の低い金属材料が溶融層として形成される。コンタクト プローブを基板に接合する際には、加熱により溶融層を溶融させた後、冷却して凝 固させることにより、コンタクトプローブ及び電極パッドが接着され、コンタクトプローブ が基板上に固定される。
特許文献 1 :特開 2005— 140677号公報
特許文献 2 :特開 2005— 140678号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] し力しながら、溶融層を介してコンタクトプローブを基板上に接合したプローブカー ドを高温下で使用した場合、融点の低い溶融層が融点まで加熱されて溶融してしま うという問題があった。
[0005] また、溶融層を介してコンタクトプローブを基板上に接合した場合、その接合部に おける電気抵抗が増加するとともに、加熱によりコンタクトプローブにひずみや変形が 生じたり、各接合部における取付誤差が生じたりする場合がある。コンタクトプローブ にひずみや変形が生じた場合や、各接合部における取付誤差が生じた場合には、コ ンタクトプローブと検査対象物との接触位置がずれてしまう。このような電気抵抗の増 加や、コンタクトプローブと検査対象物との接触位置のずれなどにより、検査対象物 の電気的特性の検査に悪影響を与えるおそれがある。
[0006] 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、より高温下で使用可能なプロ ーブカード及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、コンタク トプローブと基板との間の電気抵抗を低減できるプローブカード及びその製造方法を 提供することを目的とする。また、本発明は、コンタクトプローブと検査対象物との接 触位置がずれるのを防止できるプローブカード及びその製造方法を提供することを 目的とする。
課題を解決するための手段
[0007] 第 1の本発明によるプローブカードは、検査対象物に接触させるためのコンタクトプ ローブと、上記コンタクトプローブと接合される電極パッドが表面に形成された基板と を備え、上記コンタクトプローブ及び上記電極パッドの各接合界面力 同一の金属材 料により形成されており、上記コンタクトプローブ及び上記電極パッド力 互いの接合 界面を真空中で会合させることにより接合されている。
[0008] このような構成により、コンタクトプローブ及び電極パッドを常温で接合することがで きる。すなわち、コンタクトプローブ及び電極パッドの各接合界面を真空中で会合さ せることにより、各接合界面を形成している金属原子の結合手を互いに結合させるこ とができるので、加熱を伴わなくても、コンタクトプローブ及び電極パッドを強固に接 合することができる。
[0009] 特に、コンタクトプローブ及び電極パッドの各接合界面が、同一の金属材料により 形成されているので、各接合界面における金属原子の原子間距離が等しぐ各金属 原子の結合手間の距離も等しい。したがって、コンタクトプローブ及び電極パッドの各 接合界面における結合手の密度がほぼ等 、ので、結合手同士を高密度で結合さ せることができ、コンタクトプローブ及び電極パッドをより強固に接合することができる [0010] このように、コンタクトプローブ及び電極パッドを結合手同士で結合させるような構成 であれば、溶融層を介して接合させる場合のように、コンタクトプローブ及び電極パッ ドの間に融点の低い溶融層を形成する必要がない。したがって、コンタクトプローブ 及び電極パッドを融点の高!ヽ金属材料で形成すれば、コンタクトプローブ及び電極 パッドが高温になるまで溶融しな!ヽので、より高温下で使用可能なプローブカードを 提供することができる。
[0011] また、溶融層を介してコンタクトプローブを基板上に接合するような構成と比較して
、接合部における電気抵抗を小さくすることができるので、コンタクトプローブと基板と の間の電気抵抗を低減できる。
[0012] また、コンタクトプローブ及び電極パッドを常温で接合することにより、溶融層を介し てコンタクトプローブを基板上に接合するような構成と比較して、加熱によりコンタクト プローブにひずみや変形が生じるのを防止できるとともに、各接合部における取付誤 差が生じるのを防止できる。これにより、コンタクトプローブと検査対象物との接触位 置がずれるのを防止できる。
[0013] 第 2の本発明によるプローブカードの製造方法は、検査対象物に接触させるための コンタクトプローブと、基板の表面に形成された電極パッドとを接合してプローブカー ドを製造する方法にぉ ヽて、上記コンタクトプローブ及び上記電極パッドの各接合界 面を、同一の金属材料により形成する界面形成ステップと、上記コンタクトプローブ及 び上記金属パッドの各接合界面に付着している不純物を真空中で除去して、各接合 界面を活性化させる界面活性化ステップと、上記界面活性化ステップ後も真空状態 に維持されたまま、上記コンタクトプローブ及び上記金属パッドの各接合界面を会合 させることにより接合する界面接合ステップとを備えて構成される。
[0014] このような構成により、第 1の本発明によるプローブカードと同様の効果を奏するプ ローブカードを製造することができる。特に、真空中で各接合界面に付着している不 純物を除去するので、大気中の不純物や各接合界面から除去された不純物が、活 性化された各接合界面に付着しにくぐこの状態で各接合界面を会合させることによ り、接合界面同士を良好に接合させることができる。 [0015] 第 3の本発明によるプローブカードの製造方法において、上記界面活性化ステップ は、上記コンタクトプローブ及び上記金属パッドの各接合界面にイオンを照射するこ とにより、各接合界面に付着している不純物を真空中で除去して、各接合界面を活 性ィ匕させるものである。このような構成により、真空中でコンタクトプローブ及び金属パ ッドの各接合界面にイオンを照射するだけの簡単な作業で、各接合界面に付着して Vヽる不純物を除去して、各接合界面を活性化させることができる。
[0016] 第 4の本発明によるプローブカードの製造方法は、上記コンタクトプローブ及び上 記電極パッドの各接合界面を平滑化する界面平滑化ステップを備え、上記界面活性 ィ匕ステップは、上記界面平滑化ステップ後に各接合界面を活性化させるように構成さ れる。このような構成により、コンタクトプローブ及び電極パッドの各接合界面を平滑 化することによって、それらの接合面積を大きく確保することができる。
発明の効果
[0017] 本発明によれば、コンタクトプローブ及び電極パッドを融点の高 、金属材料で形成 することにより、より高温下で使用可能なプローブカードを提供することができる。また 、溶融層を介してコンタクトプローブを基板上に接合するような構成と比較して、接合 部における電気抵抗を小さくすることができるので、コンタクトプローブと基板との間の 電気抵抗を低減できる。また、コンタクトプローブ及び電極パッドを常温で接合するこ とにより、溶融層を介してコンタクトプローブを基板上に接合するような構成と比較し て、コンタクトプローブと検査対象物との接触位置がずれるのを防止できる。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 図 1は、本発明の実施の形態によるプローブカード 1の製造方法の概略を示した斜 視図であり、（a)は、コンタクトプローブ 10がコンタクト基板 20に接合される前の状態 を示し、（b)は、コンタクトプローブ 10がコンタクト基板 20に接合された後の状態を示 している。このプローブカード 1は、半導体集積回路などの検査対象物に接触させる ための複数のコンタクトプローブ 10と、これらのコンタクトプローブ 10を支持するコン タクト基板 20とを備えて 、る。
[0019] コンタクト基板 20は、シリコンが板状に形成された基板であって、その表面には配 線パターン 21が形成されている。コンタクト基板 20の表面には、コンタクトプローブ 1 0と接合される平板状の電極パッド 22が 2列に整列配置されており、これらの電極パ ッド 22が配線パターン 21に接続されている。各電極パッド 22の表面は、コンタクトプ ローブに接合される接合界面 23であり、平坦面として形成されている。
[0020] 電極パッド 22は、ニッケルコバルト（Ni—Co)、パラジウムニッケル（Pd— Ni)、パラ ジゥムコバルト（Pd— Co)、タングステン（W)、ニッケルタングステン (Ni-W)などの 金属材料により形成されている。配線パターン 21は、コンタクト基板 20の周縁部まで 延びており、コンタクト基板 20の周縁部に取り付けられた配線部材を介してテスター 装置に接続されている。
[0021] 例えば、コンタクト基板 20は、ガラスエポキシ製の多層配線基板カゝらなるメイン基板 から、フレキシブル基板により吊り下げられている。メイン基板は、プローブ装置に取 り付けられることにより、検査対象物の電気的特性を検査するためのテスター装置に 接続される。フレキシブル基板はコンタクト基板 20の周縁部に接続されており、コンタ タトプローブ 10は、電極パッド 22、配線パターン 21、フレキシブル基板及びメイン基 板を介して、テスター装置と電気的に接続される。
[0022] コンタクトプローブ 10は、電極パッド 22と同一の金属材料、すなわち、ニッケルコバ ルト（Ni—Co)、パラジウムニッケル（Pd—Ni)、パラジウムコバルト（Pd— Co)、タン ダステン (W)、ニッケルタングステン (Ni— W)などの弾性のある導電性の金属材料 により形成される。コンタクトプローブ 10は、アーチ状に形成され、その一端部が検査 対象物に接触させるためのコンタクト部 11、他端部がコンタクト基板 20に接合される 接合部 12を形成している。
[0023] コンタクトプローブ 10の接合部 12には、コンタクト基板 20の電極パッド 22に接合さ れる接合界面 13が形成されている。この接合界面 13は、電極パッド 22の接合界面 2 3よりも面積の小さい平坦面として形成されている。コンタクトプローブ 10は、接合部 1 2においてコンタクト基板 20に片持ち支持され、その先端側がコンタクト基板 20から 遠ざ力るように接合部 12からアーチ状に湾曲している。より具体的には、コンタクトプ ローブ 10は、その中央部に屈曲部を有する 2段階のアーチ状に形成されている。コ ンタクト部 11は、コンタクトプローブ 10の先端部においてコンタクト基板 20と反対側 に向力つて突出している。 [0024] 本実施の形態では、図 1 (a)に示すように、複数のコンタクトプローブ 10は、相対位 置が変化しな 、ように銅（Cu)などの材料で周囲を固められ、ブロック体 30として一 体的に取り扱われる。複数のコンタクトプローブ 10の各接合界面 13は、ブロック体 30 の 1つの面（以下、「対向面 31」と呼ぶ。）から外部に露出しており、この対向面 31を コンタクト基板 20に対向させ、各コンタクトプローブ 10の接合界面 13が対応する電 極パッド 22の接合界面 23に当接するように位置合わせを行うことにより、複数のコン タクトプローブ 10を一度に位置合わせすることができるようになつている。
[0025] このようなブロック体 30は、薄い銅の膜を積層していき、各層において、エッチング などにより選択的に溝を形成するとともに、その溝にコンタクトプローブ 10を形成する ための金属材料を充填すると!/、つた周知の方法によって形成することができる。これ により、ブロック体 30の各層の溝内に連続するように充填された金属材料によりコンタ タトプローブ 10を形成することができる。
[0026] ブロック体 30をコンタクト基板 20に対して位置合わせし、各コンタクトプローブ 10を 対応する電極パッド 22に接合した後、薬品等を用いてブロック体 30の銅を溶融させ ることにより、図 1 (b)に示すように、複数のコンタクトプローブ 10が片持ち支持された コンタクト基板 20を形成することができる。
[0027] ただし、コンタクトプローブ 10は、本実施の形態のようにブロック体 30を用いてコン タクト基板 20に取り付けられるのではなぐ例えば、コンタクトプローブ 10の形成時に 複数のコンタクトプローブ 10を支持層で連結しておくことにより、複数のコンタクトプロ ーブ 10を一体的に取り扱うことができるようになつていてもよいし、コンタクトプローブ 10の形成時に複数のコンタクトプローブ 10が支持されていた基台を適宜に切り取る ことにより、複数のコンタクトプローブ 10を一体的に取り扱うことができるようになって いてもよい。また、複数のコンタクトプローブ 10を一度にコンタクト基板 20に取り付け るのではなぐ各コンタクトプローブ 10を 1つ又は数個ずつコンタクト基板 20に取り付 けるようになつていてもよい。
[0028] 図 2は、図 1のプローブカード 1の製造方法について説明するための図であり、プロ ーブカード製造装置 40を概略断面図で示している。図 3は、図 1のプローブカード 1 の製造方法としての常温接合処理の一例を示したフローチャートである。図 4は、常 温接合処理の原理について説明するための模式図である。
[0029] このプローブカード製造装置 40は、真空チャンバ 41、マニピュレータ 42及びイオン 照射装置 43を備えている。ブロック体 30の対向面 31における各コンタクトプローブ 1 0の接合界面 13及びコンタクト基板 20の各電極パッド 22の接合界面 23は、同一の 金属材料により形成され、 V、わゆるフロートポリシング法などの周知の研磨カ卩工法を 用いて、表面凹凸の高低差が数十〜数百 Aの平滑面とされる（平滑ィ匕処理；図 3の ステップ S101)。コンタクトプローブ 10及び電極パッド 22の各接合界面 13, 23を平 滑ィ匕することによって、それらの接合面積を大きく確保することができる。
[0030] その後、図 2 (a)に示すように、真空チャンバ 41に形成されている排気口 44から真 空チャンバ 41内の空気を吸引することにより、真空チャンバ 41内を気圧が 10— 7〜 10— 9?&程度の高真空雰囲気とする（図3のステップ3102)。そして、真空チャンバ 41内の所定位置にコンタクト基板 20が固定されるとともに、ブロック体 30がマ-ピュ レータ 42により保持された状態で、イオン照射装置 43からブロック体 30の対向面 31 及びコンタクト基板 20の表面に向けてイオンが照射される（清浄ィ匕処理；図 3のステツ プ S103)。
[0031] イオン照射装置 43から照射されるイオンは、金属原子と結合しにくい不活性イオン であることが好ましぐ本実施の形態では、アルゴンイオンが照射されるようになって いる。清浄化処理により、ブロック体 30の対向面 31における各コンタクトプローブ 10 の接合界面 13及びコンタクト基板 20における各電極パッド 22の接合界面 23にアル ゴンイオンが衝突し、その衝突エネルギーによって各接合界面 13, 23を形成してい る金属原子の結合手が切断され、各接合界面 13, 23に付着している不純物が除去 される。
[0032] 図 4 (a)に示すように、各接合界面 13, 23を形成している金属原子 50の結合手 51 が清浄化処理により切断されると、それらの結合手 51が活性化され、他の原子の結 合手と結合しやすい状態になる。この状態で、図 2 (b)に示すように、各コンタクトプロ ーブ 10の接合界面 13が対応する電極パッド 22の接合界面 23に当接するようにプロ ック体 30の位置合わせを行う（図 3のステップ S104)。これにより、コンタクトプローブ 10及び電極パッド 22の各接合界面 13, 23が真空中で会合し、図 4 (b)に示すように 、各接合界面 13, 23の結合手 51同士が結合することにより、常温で接合界面 13, 2 3同士が接合される。その後、上述の通り、ブロック体 30の銅を溶融させるなどして除 去する処理を行えばよい。
[0033] このように、活性ィ匕された結合手 51同士を会合させると結合するといつた現象は、 各結合手 51の持っている自由エネルギー準位が最も低い状態で安定するという原 理により、結合手 51同士が自動的に結合すること (セルファライメント）に基づくものと 思われる。高真空雰囲気において各接合界面 13, 23に付着している不純物を除去 するので、大気中の不純物や清浄化処理により各接合界面 13, 23から除去された 不純物が、活性化された各接合界面 13, 23に付着しにくぐこの状態で各接合界面 13, 23を会合させることにより、接合界面 13, 23同士を良好に接合させることができ る。
[0034] 本実施の形態では、コンタクトプローブ 10及び電極パッド 22を常温で接合すること ができる。すなわち、コンタクトプローブ 10及び電極パッド 22の各接合界面 13, 23を 真空中で会合させることにより、各接合界面 13, 23を形成している金属原子 50の結 合手 51を互いに結合させることができるので、加熱を伴わなくても、コンタクトプロ一 ブ 10及び電極パッド 22を強固に接合することができる。
[0035] 特に、コンタクトプローブ 10及び電極パッド 22の各接合界面 13, 23力 同一の金 属材料により形成されているので、図 4に示すように、各接合界面 13, 23における金 属原子 50の原子間距離が等しぐ各金属原子 50の結合手 51間の距離も等しい。し たがって、コンタクトプローブ 10及び電極パッド 22の各接合界面 13, 23における結 合手 51の密度がほぼ等しいので、結合手 51同士を高密度で結合させることができ、 コンタクトプローブ 10及び電極パッド 22をより強固に接合することができる。
[0036] このように、コンタクトプローブ 10及び電極パッド 22を結合手 51同士で結合させる ような構成であれば、溶融層を介して接合させる場合のように、コンタクトプローブ 10 及び電極パッド 22の間に融点の低い溶融層を形成する必要がない。したがって、コ ンタクトプローブ 10及び電極パッド 22を融点の高!、金属材料で形成すれば、コンタ タトプローブ 10及び電極パッド 22が高温になるまで溶融しないので、より高温下で使 用可能なプローブカード 1を提供することができる。 [0037] また、溶融層を介してコンタクトプローブ 10をコンタクト基板 20上に接合するような 構成と比較して、接合部における電気抵抗を小さくすることができるので、コンタクトプ ローブ 10とコンタクト基板 20との間の電気抵抗を低減できる。
[0038] また、コンタクトプローブ 10及び電極パッド 22を常温で接合することにより、溶融層 を介してコンタクトプローブ 10をコンタクト基板 20上に接合するような構成と比較して 、加熱によりコンタクトプローブ 10にひずみや変形が生じるのを防止できるとともに、 各接合部における取付誤差が生じるのを防止できる。これにより、コンタクトプローブ 10と検査対象物との接触位置がずれるのを防止できる。
[0039] 上記実施の形態では、コンタクト基板 20上に電極パッド 22が形成され、この電極パ ッド 22にコンタクト基板 20上の配線パターン 21が接続されているような構成について 説明したが、このような構成に限らず、コンタクト基板の配線パターン上に電極パッド が貼り付けられたような構成であってもよい。電極パッドは、配線パターンとは異なる 金属材料で形成されていてもよいし、配線パターンと同一の金属材料により一体的 に形成されていてもよい。
[0040] コンタクトプローブ 10及び電極パッド 22の各接合界面 13, 23は、平坦面に限らず 、湾曲形状や凹凸形状などであってもよい。例えば、コンタクトプローブ及び電極パッ ドの各接合界面のうち一方を凸形状とし、他方を対応する凹形状として、それらを嵌 め合わせることにより各接合界面を会合させてもょ ヽ。
[0041] また、コンタクトプローブ 10及び電極パッド 22の全体を同一の金属材料で形成する ような構成に限らず、少なくとも各接合界面 13, 23が同一の金属で形成されていれ ばよい。したがって、コンタクトプローブ 10全体が電極パッド 22と同一の金属材料で 形成されたような構成に限らず、例えば、バレル内にプランジャーが伸縮可能に配置 されているような多種部品からなるコンタクトプローブにおいて、接合界面を含む一部 分のみが電極パッドと同一の金属材料で形成されたような構成であってもよい。
[0042] コンタクト基板 20は、シリコン製のものに限らず、他の材料で形成された基板、例え ばガラスエポキシ製の基板などであってもよい。 図面の簡単な説明
[0043] [図 1]本発明の実施の形態によるプローブカードの製造方法の概略を示した斜視図 であり、（a)は、コンタクトプローブがコンタクト基板に接合される前の状態を示し、 (b) は、コンタクトプローブがコンタクト基板に接合された後の状態を示している。
[図 2]図 1のプローブカードの製造方法について説明するための図であり、プローブ カード製造装置を概略断面図で示して ヽる。
[図 3]図 1のプローブカードの製造方法としての常温接合処理の一例を示したフロー チャートである。
[図 4]常温接合処理の原理について説明するための模式図である。
符号の説明
1 プローブカード
10 コンタクトプローブ
11 コンタクト咅
12 接合部
13 接合界面
20 コンタクト基板
21 配線パターン
22 電極パッド
23 接合界面
30 ブロック体
31 対向面
40 プローブカード製造装置
41 真空チャンノ
42 マニピュレータ
43 イオン照射装置
44 排気口
50 金属原子
51 結合手

Claims

請求の範囲
[1] 検査対象物に接触させるためのコンタクトプローブと、
上記コンタクトプローブと接合される電極パッドが表面に形成された基板とを備え、 上記コンタクトプローブ及び上記電極パッドの各接合界面力 同一の金属材料によ り形成されており、
上記コンタクトプローブ及び上記電極パッドが、互いの接合界面を真空中で会合さ せることにより接合されていることを特徴とするプローブカード。
[2] 検査対象物に接触させるためのコンタクトプローブと、基板の表面に形成された電 極パッドとを接合してプローブカードを製造する方法において、
上記コンタクトプローブ及び上記電極パッドの各接合界面を、同一の金属材料によ り形成する界面形成ステップと、
上記コンタクトプローブ及び上記金属パッドの各接合界面に付着している不純物を 真空中で除去して、各接合界面を活性化させる界面活性化ステップと、
上記界面活性化ステップ後も真空状態に維持されたまま、上記コンタクトプローブ 及び上記金属パッドの各接合界面を会合させることにより接合する界面接合ステップ とを備えたことを特徴とするプローブカードの製造方法。
[3] 上記界面活性化ステップは、上記コンタクトプローブ及び上記金属パッドの各接合 界面にイオンを照射することにより、各接合界面に付着している不純物を真空中で除 去して、各接合界面を活性ィ匕させるものであることを特徴とする請求項 2に記載のプ ローブカードの製造方法。
[4] 上記コンタクトプローブ及び上記電極パッドの各接合界面を平滑化する界面平滑 化ステップを備え、
上記界面活性化ステップは、上記界面平滑化ステップ後に各接合界面を活性化さ せることを特徴とする請求項 2又は 3に記載のプローブカードの製造方法。
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