フォトレジストのパターン形成方法及び同方法を用いたプローブの製造方法、並びに電子デバイス検査用プローブ
【課題】製造効率の向上、ひいてはコスト低減を図ることのできるフォトレジストのパターン形成方法及び同方法を用いたプローブの製造方法、並びに電子デバイス検査用プローブを提供する。
【解決手段】基板上に第１のレジスト材料を積層する下部レジスト層積層工程と、前記下部レジスト層を第１のパターンで露光する第１の露光工程と、第１の露光工程に引き続き、前記下部レジスト層上に、第２のレジスト材料を積層する上部レジスト層積層工程と、前記下部レジスト層を露光するために用いた前記第１のパターンと少なくとも一部が重合する第２のパターンで前記上部レジスト層を露光する第２の露光工程と、不要なレジストを除去して開口部が形成されたレジスト層を形成する現像工程と、を有するフォトレジストのパターン形成方法とした。
【解決手段】基板上に第１のレジスト材料を積層する下部レジスト層積層工程と、前記下部レジスト層を第１のパターンで露光する第１の露光工程と、第１の露光工程に引き続き、前記下部レジスト層上に、第２のレジスト材料を積層する上部レジスト層積層工程と、前記下部レジスト層を露光するために用いた前記第１のパターンと少なくとも一部が重合する第２のパターンで前記上部レジスト層を露光する第２の露光工程と、不要なレジストを除去して開口部が形成されたレジスト層を形成する現像工程と、を有するフォトレジストのパターン形成方法とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトレジストのパターン形成方法及び同方法を用いたプローブの製造方法、並びに電子デバイス検査用プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの集積回路などの電子デバイスを製造する場合、ウェハ上に回路が形成されると、個々のチップに分割する前に、プローブカードを用いて検査を行っている。
【０００３】
プローブカードは、電子デバイスに設けられた複数の検査用パッドに当接させる複数のプローブを備えており、これらプローブを検査用パッドに当接させることで、各プローブ及び検査用パッドを介してプローブカードと電子デバイスとの間で検査信号が授受できるようになっている。そして、かかるプローブカードに関し、電子デバイスの各検査用パッドに対応する個数のプローブを実装したものが提案されている。
【０００４】
かかるプローブの製造方法として、薄板状のプローブ母材の両板面にマスクパターンをそれぞれ貼付した後に、一方の板面にエッチング光を照射するとともに、一方の板面に対する照射総量よりも少ない照射総量のエッチング光を他方の板面に照射することにより刃部（当接部）を形成するプローブの製造方法が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００５】
しかし、近年では、各プローブの検査用パッドへの当接力を高めるために、プローブの当接部の面積を可及的に狭くすることが要求されてきている。そのためには、プローブの生産性を向上させる必要があるが、特許文献１のような板面の両側からエッチングする製法では生産性の向上が望めない。
【０００６】
そこで、本出願人は、先端に形成される当接部の面積を可及的に狭くしたプローブを、高効率で可及的に廉価に製造することができる製造方法を提案した（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００７】
すなわち、所定形状の開口部を設けてなるレジスト層を導電性の基板上に形成し、該基板に通電して前記開口部内に金属材を堆積させる電鋳を用いて、先端部分及び該先端部分に連通するアーム部分を具備するプローブを形成した後、前記レジストを除去し、また前記プローブを前記基板から脱離させることによってプローブを製造する方法において、前記基板上に、所定形状の島状部を電鋳により形成する第１工程と、前記基板及び島状部上に、平面視が前記プローブに応じた形状の開口部を有するレジスト層を、前記開口部が前記島状部に対向する領域から島状部以外の部分に対向する領域に亘って位置するように形成する第２工程と、前記基板に通電することによって前記開口部に金属材を堆積させる第３工程とを実施する製造方法としたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３１１７４５号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したブローブの製造方法では、確かに生産性の向上が望むことができる。すなわち、当接部の面積を可及的に狭くすることができ、かかる複数のプローブを、電鋳により一度に製造することができるため、製造効率が高くなり、しかも、後加工を要しないので、後加工に要する設備も不要となってコスト的にも有利にすることができる。しかしながら、市場からは、さらなる製造効率の向上、ひいてはコスト低減を望む声が極めて強い。
【００１０】
本発明は、上述したような市場からの要望に十分に応えることのできるフォトレジストのパターン形成方法及び同方法を用いたプローブの製造方法、並びに電子デバイス検査用プローブを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明は、基板上に第１のレジスト材料を積層する下部レジスト層積層工程と、前記下部レジスト層を第１のパターンで露光する第１の露光工程と、第１の露光工程に引き続き、前記下部レジスト層上に、第２のレジスト材料を積層する上部レジスト層積層工程と、前記下部レジスト層を露光するために用いた前記第１のパターンと少なくとも一部が重合する第２のパターンで前記上部レジスト層を露光する第２の露光工程と、不要なレジストを除去して開口部が形成されたレジスト層を形成する現像工程と、を有するフォトレジストのパターン形成方法とした。
【００１２】
（２）本発明は、上記（１）に記載のフォトレジストのパターン形成方法において、前記開口部は、深さ方向に段差部を有することを特徴とする。
【００１３】
（３）本発明は、上記（１）又は（２）に記載のフォトレジストのパターン形成方法において、前記第１、第２のレジスト材料をいずれもネガ型とし、前記第２の露光工程では、前記上部レジスト層に表れる第２の未露光部分の少なくとも一部が前記第１のパターンにより前記下部レジスト層に表れた第１の未露光部分と重合するように、当該上部レジスト層を第２のパターンで露光し、前記現像工程では、前記第１の未露光部分及び第２の未露光部分を除去することを特徴とする。
【００１４】
（４）本発明は、上記（３）に記載のフォトレジストのパターン形成方法において、前記第２のパターンは、当該第２のパターンにより前記上部レジスト層に表れる第２の未露光部分の一部が、前記第１のパターンにより前記下部レジスト層に表れる第１の未露光部分の一部の内側に収まる一方、前記第２の未露光部分の他の一部は前記第１の未露光部分の他の一部を覆うように形成されていることを特徴とする。
【００１５】
（５）本発明は、上記（１）〜（４）のいずれかに記載のフォトレジストのパターン形成方法を用いたプローブの製造方法であって、前記上部レジスト層を前記下部レジスト層よりも厚膜に形成したレジストパターンの開口部を埋めるように金属層を形成するメッキ工程と、前記金属層が形成された基板表面にエッチング用レジストを積層するエッチング用レジスト積層工程と、前記エッチング用レジストに、プローブ先端部に対応する位置に開口が形成されたパターンで露光するエッチング用露光工程と、前記エッチング用レジストに前記開口を形成する現像工程と、前記開口が形成された前記エッチング用レジストを用いて、少なくとも前記プローブ先端部に対応する位置の金属層の上部をエッチングするエッチング工程と、前記フォトレジスト及びエッチング用レジストを除去するレジスト除去工程と、を有するプローブの製造方法とした。
【００１６】
（６）本発明は、上記（５）に記載のプローブの製造方法において、前記メッキ工程は、前記開口部内に露出する前記基板上に第１の金属層を形成する第１のメッキ工程と、前記第１の金属層の上面であって、前記開口部全体を埋めるように第２の金属層を形成する第２のメッキ工程と、を有し、さらに、前記エッチング用レジスト積層工程の前に、前記第２の金属層表面と前記上部レジスト層表面とが面一となるように研磨する研磨工程を行うことを特徴とする。
【００１７】
（７）本発明は、上記（６）に記載のプローブの製造方法において、前記第２の金属層は、前記第１の金属層とは組成が異なることを特徴とする。
【００１８】
（８）本発明は、上記（６）に記載のプローブの製造方法において、前記第１、第２の金属層をＮｉ層若しくはＮｉ合金層としたことを特徴とする。
【００１９】
（９）本発明は、上記（６）〜（８）のいずれかに記載のプローブの製造方法において、前記第１のメッキ工程と前記第２のメッキ工程との間に、前記第１の金属層上にストップ層を形成するためのメッキ工程を実行し、前記第２のメッキ工程では、前記段差部上面及び前記ストップ層上面の前記開口部全体を埋めるように前記第２の金属層を形成することを特徴とする。
【００２０】
（１０）本発明は、上記（９）に記載のプローブの製造方法において、前記ストップ層をＡｕ層としたことを特徴とする。
【００２１】
（１１）本発明は、上記（５）〜（１０）のいずれかに記載のプローブの製造方法により製造された電子デバイス検査用プローブであって、所定の膜厚を有するアーム部と、このアーム部の先端に突出して形成され、当該アーム部よりも薄膜に形成された当接部と、を有する電子デバイス検査用プローブとした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、第１のパターンで下部レジスト層を露光する第１の露光工程と、この第１のパターンと少なくとも一部が重合する第２のパターンで上部レジスト層を露光する第２の露光工程とを連続して行った後に１回の現像工程を実行するようにしているため、第１のパターンと第２のパターンとを完全に位置合わせしなくても、所望する断面形状のフォトレジストパターンを得ることができる。特に、アスペクト比が大きい（幅が小さくて厚みが大きい）開口パターンを有するレジストパターンを得るのに有利である。したがって、かかるフォトレジストパターンを利用すれば、例えば、先端に形成される当接部の形状を可及的に小さくしたプローブを、より高効率に製造することができ、可及的なコスト削減の実現が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る電子デバイス検査用プローブの説明図である。
【図２】本実施形態に係るプローブの製造方法の工程を示す説明図であり、主に、フォトレジストのパターン形成方法の工程を示す説明図である。
【図３】同フォトレジストのパターン形成方法の工程を示す説明図である。
【図４】同フォトレジストのパターン形成方法の工程を示す説明図である。
【図５】同フォトレジストのパターン形成方法の工程を示す説明図である。
【図６】同フォトレジストのパターン形成方法の工程を示す説明図である。
【図７】同フォトレジストのパターン形成方法の工程を示す説明図である。
【図８】本実施形態に係るフォトレジストのパターンの説明図である。
【図９】本実施形態に係るプローブの製造方法を説明する工程図であり、主に、フォトレジストのパターン形成後の工程を示す説明図である。
【図１０】同プローブの製造方法を説明する工程図である。
【図１１】同プローブの製造方法を説明する工程図である。
【図１２】同プローブの製造方法を説明する工程図である。
【図１３】同プローブの製造方法を説明する工程図である。
【図１４】同プローブの製造方法を説明する工程図である。
【図１５】同プローブの製造方法を説明する工程図である。
【図１６】同プローブの製造方法を説明する工程図である。
【図１７】電子デバイス検査用プローブの他の実施形態を示す説明図である。
【図１８】プローブの製造方法の他の実施形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（プローブ概要）
本実施形態に係る電子デバイス検査用プローブ（以下、単に「プローブ」という）１０は、図１に示すように、検査用パッド（図示せず）に接触させる先端部１１と、この先端部１１に連続するアーム部１２とから形成されており、先端部１１の幅寸法ｄ及び厚さ寸法ｔが、アーム部１２の幅寸法Ｄ及び厚さ寸法Ｔよりも著しく小さく形成されている。
【００２５】
また、本実施形態のプローブ１０の針先となる先端部１１は、図示するように、略四角柱状に形成されており、しかも、図１（ｂ）に示すように、極めて薄膜状とした先端当接部１１ａと、この先端当接部１１ａから漸次厚膜状になってアーム部１２に繋がる基部１１ｂとから形成されている。
【００２６】
かかる構成のプローブ１０としたことにより、これらをプローブカード（図示せず）に適用すれば、狭いピッチで配列されているような検査用パッドに対し、当接部となるプローブ１０の先端部１１を各パッドに確実に当接させることができ、集積度合いがより高密度化した電子デバイスなどに十分に対応することが可能となる。
【００２７】
ところで、本実施形態に係るプローブ１０は、剛性やバネ性を有する材質、例えばＮｉやＮｉＣｏやＡｕＣｏなどの導電性の金属材からなる第１の金属層４（図９参照）の上に、耐エッチング性の高い材質、例えば、ＡｕやＰｄなどからなるストップ層５（図１０参照）を設け、このストップ層５上に、剛性やバネ性やエッチング性を有する第２の金属層６（図１１参照）を設けた３層構造を有する構成となっている。ここで、ストップ層５は、第２の金属層６のみが選択的にエッチングできれば良いので、使用するエッチング材によって、種々に選択することができる。また、第２の金属層６の組成は、第１の金属層４と同質でも異質でも良い。
【００２８】
そして、本実施形態に係るプローブ１０は、電鋳により一度に多数製造することが可能となっている。以下、本実施形態に係るプローブ１０の製造方法について説明する。
【００２９】
（プローブの製造方法）
図２〜図１６に本実施形態に係るプローブの製造方法の工程を示しているが、先ず、図２〜図８を参照しながら、後述するエッチング作業に用いるフォトレジストのパターンの形成方法について説明する。
【００３０】
（フォトレジストのパターンの形成方法）
先ず、図２に示すように、ＳＵＳといった導電性金属材からなる基板１３を用意する。図２（ａ）は、基板１３の横断面を示しており、平面図である図２（ｂ）の矢視断面図である。なお、図１５に至るまで、全て（ａ）で示される図面は（ｂ）で示す図面の横断面図を表す。
【００３１】
次いで、下部レジスト積層工程を実行する。すなわち、図３に示すように、基板１３の表面に、第１のレジスト材料である光硬化性樹脂を所要厚さ（例えば、１０μｍ）になるようにラミネートして、アスペクト比が１〜２の高解像で薄型の下部レジスト層１４を形成する。なお、基板１は必ずしもＳＵＳに限定する必要はない。また、ＳＵＳなどのように十分な密着力が得難い材料の場合は、密着力を確保するために、光硬化性樹脂を塗布する前に例えばＮｉを用いたストライクメッキを施すとよい。
【００３２】
次いで、第１の露光工程を実行する。すなわち、図４に示すように、第１のパターンを有するマスクを用いて下部レジスト層１４を露光し、この下部レジスト層１４上に、露光部分１４１と第１の未露光部分１４０をと形成する。この第１の未露光部分１４０は、プローブ１０のアーム部１２を形成するための略ホームベース形の未露光基部１４０ａと、この未露光基部１４０ａの先端部に連続し、後にプローブ１０の先端部１１となる未露光矩形端部１４０ｂとから形成される。なお、本実施形態における第１のレジスト材料は、露光部分１４１が残る、所謂「ネガ型」である。
【００３３】
次いで、上部レジスト層積層工程を実行する。すなわち、図５に示すように、下部レジスト層１４上に、第１のレジスト材料と同じく「ネガ型」の第２のレジスト材料を、下部レジスト層１４よりも厚膜（例えば、６０μｍ）となるようにラミネートして、上部レジスト層１５を形成する。
【００３４】
さらに、第２の露光工程を実行する。この第２の露光工程では、上部レジスト層１５に表れる未露光部分の少なくとも一部が前記第１のパターンを有するマスクにより下部レジスト層１４に表れた第１の未露光部分１４０と重合するように、上部レジスト層１５を第２のパターンを有するマスクを用いて露光する。
【００３５】
すなわち、図６に示すように、下部レジスト層１４を露光するために用いた前記マスクの第１のパターンと少なくとも一部が重合する第２のパターンを有するマスクを用いて上部レジスト層１５を露光し、この上部レジスト層１５上に露光部分１５１と第２の未露光部分１５０とを形成する。
【００３６】
第２の未露光部分１５０は、第１の未露光部分１４０の一部である未露光基部１４０ａの内側に収まる矩形状のアーム輪郭形成用未露光部１５０ａと、第１の未露光部分１４０の他の一部である未露光矩形端部１４０ｂを覆うように形成されてアーム輪郭形成用未露光部１５０ａに接し、かつ直角方向に伸延する矩形状の段差形成用未露光部１５０ｂとを有している。
【００３７】
また、このとき、アーム輪郭形成用未露光部１５０ａが未露光基部１４０ａの内側に収まるように形成されるため、下部レジスト層１４には、図示するように、未露光基部１４０ａ内には、第１の露光工程では未露光であったが今回の第２の露光工程で露光された後露光部１４２が形成されることになる。
【００３８】
最後に現像工程を実行する。つまり、第１の露光工程の後、現像処理をすることなく第２の露光工程を行う２段露光を終えた後に現像工程を実行する。すなわち、所定の現像液を用いて、下部レジスト層１４の後露光部１４２を含む露光部分１４１、及び上部レジスト層１５の露光部分１５１を残して、第１の未露光部分１４０と第２の未露光部分１５０とを除去し、図７に示すように、深さ方向に段差部３０を有する開口部３が形成されたレジスト層１６を形成する。すなわち、レジスト層１６は、積層された下部レジスト層１４と上部レジスト層１５とから形成されることになる。なお、不要部分を完全に除去するためには超純水などで所定回数リンスするとよい。
【００３９】
ところで、図８に示すように、レジスト層１６に形成された開口部３は、段差形成用未露光部１５０ｂ（図８（ａ））に対応する先端側矩形開口部３１（図８（ｂ））と、アーム輪郭形成用未露光部１５０ａ（図８（ａ））に対応する基部側矩形開口部３２（図８（ｂ））とにより平面視略Ｔ字状となっている。
【００４０】
そして、下部レジスト層１４の未露光矩形端部１４０ｂを覆うように、当該未露光矩形端部１４０ｂの外側よりも広範囲に形成された段差形成用未露光部１５０ｂに対応する先端側矩形開口部３１には、第１の露光工程において形成された露光部分１４１が上部底面３３を形成するとともに、未露光矩形端部１４０ｂに対応して穿設されて基板１３が露出した底面３４とから段差部３０が形成されることになる。
【００４１】
一方、基部側矩形開口部３２は、未露光基部１４０ａの内側に収まるように形成された矩形状のアーム輪郭形成用未露光部１５０ａに対応しており、第１の露光工程で未露光であった部分も第２の露光工程で露光されて後露光部１４２となって現像後も残るため、下部レジスト層１４及び上部レジスト層１５の厚み分だけの深さを有する高い内壁面３２ａからなる矩形凹部が形成されることになる。
【００４２】
このようにして、深さ方向に段差部３０を有する開口部３が形成されたレジスト層１６からなるフォトレジストのパターンが形成されるが、以下、かかるフォトレジストのパターンを用いて、図１に示したプローブ１０を製造する方法について説明する。
【００４３】
本実施形態に係るプローブ１０の製造方法では、先ず、図９に示すように、第１のメッキ工程を実行する。すなわち、レジスト層１６が形成された基板１３をメッキ浴に浸漬させ、基板Ｓを陰極として所要の電流を通流させて前記開口部３内に、例えばＮｉあるいはＮｉＣｏといった導電性の金属材を堆積させる電鋳によって、段差部３０を除く底面３４（図８参照）に対応して開口部３内に露出する基板１３上に第１の金属層４を形成する。このとき、第１の金属層４は、その表面が段差部３０の上部表面よりも僅かに浅くなる厚みとなるようにする。
【００４４】
かかる第１のメッキ工程が終了すると、図１０に示すように、ストップ層５を形成するためのメッキ工程を実行する。すなわち、例えばＡｕなどのように、ＮｉやＮｉＣｏなどよりもエッチング耐性が高い金属材料を第１の金属層４上に堆積させる電鋳を行い、段差部３０と略面一となる厚みのストップ層５を形成する。
【００４５】
次いで、図１１に示すように、第２のメッキ工程を実行する。すなわち、第１の金属層４及びストップ層５の上面であって、開口部３全体を埋めるように、第１の金属層４と同材料からなる第２の金属層６を堆積させる電鋳を行う。
【００４６】
そして、研磨工程を実行し、第２の金属層６の表面を図示しない研磨機などによって研磨することにより、当該第２の金属層６の表面とレジスト層１６（上部レジスト層１５）の表面とを面一にする。
【００４７】
次いで、研磨工程により研磨された基板表面に、図１２に示すように、エッチング用レジスト７を所定厚みにラミネートするエッチング用レジスト積層工程を実行する。このエッチング用レジスト７の材料としては適宜選択することができ、第１、第２のレジスト材料と同じものであっても構わない。
【００４８】
そして、エッチング用レジスト７に、プローブ先端部である先端部１１に対応する位置に矩形開口が形成されたパターンで露光するエッチング用露光工程を実行し、次いで現像工程を実行することにより、図１３に示すように、エッチング用レジスト７に矩形開口７０を形成する。なお、本実施形態では矩形開口７０としているが、矩形以外の形状の開口であっても構わない。
【００４９】
そして、エッチング工程として、かかる矩形開口７０が形成されたエッチング用レジスト７を用いてウェットエッチングを実行する。このとき、エッチング深さが深くなるため、図１４に示すように、ストップ層５までエッチングが進行すると、エッチング用レジスト７の裏面側まで腐食が進み、アンダーカット現象が生起して、プローブ１０の先端当接部１１ａとアーム部１２とを繋ぐ部分となる基部１１ｂが孤状凹面となり、前述したように、アーム部１２に向かって漸次厚膜状になる。なお、図中、６０はエッチングにより第２の金属層６が侵食されて形成された空洞部である。
【００５０】
このエッチング工程においては、エッチングの進行はストップ層５で確実に停止するため、エッチング面の荒れなどが生じる虞はない。また、ストップ層５を形成する金属を、Ｎｉと馴染みが良いＡｕとした場合は、アニールによりＡｕを拡散させると、ＡｕはＮｉとの合金を形成するため、層間剥離が生じる問題の解消にもつながる。しかも、Ａｕは導電性に優れているので、プロービング時の精度も向上させることができる。
【００５１】
かかるエッチング工程を終えると、図１５に示すように、レジスト層１６及びエッチング用レジスト７を除去するレジスト除去工程を実行し、基板１３上に、先端当接部１１ａの面積を可及的に狭くしたプローブ１０が残る。
【００５２】
そして、図１６に示すように、最後にプローブ１０を基板１３から剥離することにより、所望のプローブ１０を得ることができる。なお、理解を容易にするために、各図においてはプローブ１０を単体で示しているが、電鋳を用いたことにより、前述の特性を有するプローブ１０を一度に複数（多数）同時に製造することが可能となる。
【００５３】
ところで、本実施形態では、第１のメッキ工程と第２のメッキ工程との間に、ストップ層５を形成するためのメッキ工程を行うようにしたが、かかるストップ層５を形成するためのメッキ工程は、必ずしも行わなくてもよい。
【００５４】
例えば、ストップ層５を形成するためのメッキ工程を廃止した実施形態とすることもできる。かかる実施形態では、開口部３内に露出する基板１３上に、第１の金属層８を形成する第１のメッキ工程の後に引き続いて、当該第１の金属層８の上面であって、開口部３全体を埋めるように、第２の金属層９を形成する第２のメッキ工程を行うのである。この場合、第１の金属層８は、剛性及び耐エッチング性を有する材質で形成することが望ましく、また、第１の金属層８と第２の金属層９とは組成を異ならせると良い。
【００５５】
この場合、例えば、プローブ１０の先端当接部１１ａを形成するために第１のメッキ工程により形成する第１の金属層８のエッチング耐性が、第２のメッキ工程により形成する第２の金属層９よりも大となるように、金属組成を異ならせると良い。なお、かかる金属層の組み合わせとしてはＣｕとＮｉがある。
【００５６】
こうして製造されたプローブ１０であっても、図１７に示すように、先端当接部１１ａの面積を可及的に狭くした所望する形状となすことができる。
【００５７】
また、さらなる他の実施形態として、第１の金属層４（８）及び第２の金属層６（９）というように、２層の金属層ではなく、図１８に示すように、単一の金属層４１によりプローブ１０を製造することもできる。この場合、図示はしないが、先端部１１及びアーム部１２とからなるプローブ１０全体が単一の金属材料から形成されることになる。
【００５８】
すなわち、先の実施形態において、図８で示す開口部３を形成した後、当該開口部３を例えばＮｉやＮｉＣｏなどの金属材料を電鋳するメッキ工程により、単一の金属層４１を厚膜形成するのである。
【００５９】
そして、図１２〜図１６と同様な手順で、エッチング用レジスト積層工程と、エッチング用レジスト７に、プローブ１０の先端部１１に対応する位置に矩形開口７０が形成されたパターンで露光するエッチング用露光工程と、エッチング用レジスト７に矩形開口７０を形成する現像工程と、この矩形開口７０が形成されたエッチング用レジスト７を用いて、少なくともプローブ１０の先端部１１の上部をエッチングするエッチング工程と、レジスト層１６及びエッチング用レジスト７を除去するレジスト除去工程とを実行してプローブ１０を得るのである。
【００６０】
上述してきた実施形態では、以下のフォトレジストのパターン形成方法及び同方法を用いたプローブの製造方法、並びに電子デバイス検査用プローブが実現できる。
【００６１】
基板１３上に、光硬化性樹脂などからなる第１のレジスト材料を積層する下部レジスト層積層工程と、下部レジスト層１４を第１のパターンで露光する第１の露光工程と、第１の露光工程に引き続き、下部レジスト層１４上に、第１のレジスト材料と同質の第２のレジスト材料を積層する上部レジスト層積層工程と、下部レジスト層１４を露光するために用いた前記第１のパターンと少なくとも一部が重合する第２のパターンで上部レジスト層１５を露光する第２の露光工程と、不要なレジストを除去して開口部３が形成されたレジスト層１６を形成する現像工程と、を有するフォトレジストのパターン形成方法。
【００６２】
かかるフォトレジストのパターン形成方法としたため、第１のパターンと第２のパターンとを完全に位置合わせしなくても、所望するフォトレジストパターンを得ることができる。特に、アスペクト比が大きい、つまり、幅が小さくて厚みが大きい開口パターンを有するレジストパターンの形成に有利である。
【００６３】
また、開口部３は、深さ方向に段差部３０を有する断面形状としたフォトレジストのパターン形成方法。この方法によれば、細くて薄い部分と、比較的厚みのある部分とを有する構成物が容易に得られる。
【００６４】
また、第１のレジスト材料及び第２のレジスト材料をいずれもネガ型とし、前記第２の露光工程では、上部レジスト層１５に表れる第２の未露光部分１５０の少なくとも一部が前記第１のパターンにより下部レジスト層１４に表れた第１の未露光部分１４０と重合するように、当該上部レジスト層１５を第２のパターンで露光し、前記現像工程では、前記第１の未露光部分１４０及び第２の未露光部分１５０を除去するようにしたフォトレジストのパターン形成方法。
【００６５】
さらに、前記第２のパターンは、当該第２のパターンにより上部レジスト層１５に表れる第２の未露光部分１５０の一部（例えば、アーム輪郭形成用未露光部１５０ａ）が、前記第１のパターンにより下部レジスト層１４に表れる第１の未露光部分１４０の一部（例えば、未露光基部１４０ａ）の内側に収まる一方、前記第２の未露光部分１５０の他の一部（例えば、段差形成用未露光部１５０ｂ）は第１の未露光部分１４０の他の一部（例えば、未露光矩形端部１４０ｂ）を覆うように形成されているフォトレジストのパターン形成方法。
【００６６】
このように、第１のパターンと第２のパターンとを、あえて異なる形状及びサイズとしてそれらの一部を重合させるようにしたため、難しい位置合わせなどすることなく、所望する断面形状のフォトレジストパターンを具体的に得ることができる。
【００６７】
上述してきた各フォトレジストのパターン形成方法を用いたプローブの製造方法であって、前記上部レジスト層１５を下部レジスト層１４よりも厚膜に形成したレジストパターンの開口部３を埋めるように金属層４１（あるいは、第１の金属層４（８）及び第２の金属層６（９））を形成するメッキ工程と、前記金属層４１が形成された基板表面にエッチング用レジスト７を積層するエッチング用レジスト積層工程と、エッチング用レジスト７に、プローブ先端部（例えば、先端部１１）に対応する位置に矩形開口７０が形成されたパターンで露光するエッチング用露光工程と、エッチング用レジスト７に前記矩形開口７０を形成する現像工程と、矩形開口７０が形成されたエッチング用レジスト７を用いて、少なくとも前記プローブ先端部の上部をエッチングするエッチング工程と、フォトレジスト（例えば、レジスト層１６）及びエッチング用レジスト７を除去するレジスト除去工程と、を有するプローブの製造方法。
【００６８】
かかる製造方法により、プローブ１０の針先となる極めて薄い先端部１１と、比較的厚みのあるプローブ１０のアーム部１２との作り込みが容易となり、形状が小さくて、先端当接部１１ａの面積が可及的に狭いプローブ１０をより効率的に製造することができ、可及的なコスト削減が見込まれる。
【００６９】
また、前記メッキ工程は、前記開口部内に露出する前記基板上に第１の金属層４（８）を形成する第１のメッキ工程と、前記第１の金属層の上面であって、前記開口部３全体を埋めるように第２の金属層６（９）を形成する第２のメッキ工程と、を有し、さらに、前記エッチング用レジスト積層工程の前に、第２の金属層６の表面と上部レジスト層１５の表面とが面一となるように基板表面を研磨する研磨工程を行うプローブの製造方法。
【００７０】
かかる製造方法によれば、例えば、先端当接部１１ａの寸法などをエッチング精度に依存する単一の金属層４１からなるプローブ１０よりも、先端当接部１１ａの寸法精度をより確実に保つことができる。
【００７１】
また、前記第２の金属層９は、前記第１の金属層８とは組成が異なるプローブの製造方法。
【００７２】
かかる製造方法によれば、エッチング耐性を異ならせることで、エッチング速度の差を利用することにより、先端当接部１１ａの寸法精度を確実に保つことができる。
【００７３】
また、前記第１の金属層４と第２の金属層６とをＮｉ系の金属層としたプローブの製造方法。かかる方法では、安価に入手できるＮｉを利用することでコスト低減を図ることができる。
【００７４】
また、前記第１のメッキ工程と前記第２のメッキ工程との間に、第１の金属層４（８）上に段差部３０と略面一となる厚みのストップ層５を形成するためのメッキ工程を実行し、前記第２のメッキ工程では、段差部３０の上面及びストップ層５の上面に開口部３全体を埋めるように第２の金属層６（９）を形成するプローブの製造方法。
【００７５】
ストップ層５を設けることで、エッチングの進行がこのストップ層５で確実に停止するため、先端部１１を精度良く形成できるとともに、エッチング面の荒れなどが生じる虞がなくなる。
【００７６】
また、前記ストップ層５をＡｕ層としプローブの製造方法。このように、ストップ層５を形成する金属をＡｕとすれば、アニールによりこのＡｕを拡散させることで層間剥離が生じる問題の解消にも寄与することができる。
【００７７】
上述した各プローブの製造方法により製造されており、所定の膜厚を有するアーム部１２と、このアーム部１２の先端に突出して形成され、当該アーム部１２よりも薄膜に形成された当接部（先端当接部１１ａ）と、を有する電子デバイス検査用プローブ１０。
【００７８】
以上、本発明を実施形態を通して説明したが、本発明の要旨を逸脱することのない限り、各構成は適宜変更することができる。例えば、ストップ層５をＡｕとして説明したが、ＡｇやＰｔ、あるいはＲｈであっても構わない。また、係る金属を用いれば、プロービングの際の導電性の向上に寄与できる。
【００７９】
また、第１の金属層４及び第２の金属層６は、共にＮｉ層として説明したが、Ｃｕ層とすることもできる。
【００８０】
また、上述してきた実施形態では、２段露光により所望する断面形状のフォトレジストのパターンを形成する方法として、プローブ１０の製造に適用する例として説明したが、かかるフォトレジストのパターン形成方法は、プローブ１０のみならず、その他の半導体素子、電子デバイスなどに適用することが可能である。また、段差を有する断面形状とすることにより、上面と下面とで、若しくはその中途で開口形状が異なるメタルマスクに適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８１】
３ 開口部
４，８ 第１の金属層
５ ストップ層
６，９ 第２の金属層
７ エッチング用レジスト
１０ プローブ
１１ 先端部
１１ａ 先端当接部
１２ アーム部
１３ 基板
１４ 下部レジスト層
１５ 上部レジスト層
１６ レジスト層
３０ 段差部
７０ 矩形開口
１４０ 第１の未露光部分
１５０ 第２の未露光部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトレジストのパターン形成方法及び同方法を用いたプローブの製造方法、並びに電子デバイス検査用プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの集積回路などの電子デバイスを製造する場合、ウェハ上に回路が形成されると、個々のチップに分割する前に、プローブカードを用いて検査を行っている。
【０００３】
プローブカードは、電子デバイスに設けられた複数の検査用パッドに当接させる複数のプローブを備えており、これらプローブを検査用パッドに当接させることで、各プローブ及び検査用パッドを介してプローブカードと電子デバイスとの間で検査信号が授受できるようになっている。そして、かかるプローブカードに関し、電子デバイスの各検査用パッドに対応する個数のプローブを実装したものが提案されている。
【０００４】
かかるプローブの製造方法として、薄板状のプローブ母材の両板面にマスクパターンをそれぞれ貼付した後に、一方の板面にエッチング光を照射するとともに、一方の板面に対する照射総量よりも少ない照射総量のエッチング光を他方の板面に照射することにより刃部（当接部）を形成するプローブの製造方法が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００５】
しかし、近年では、各プローブの検査用パッドへの当接力を高めるために、プローブの当接部の面積を可及的に狭くすることが要求されてきている。そのためには、プローブの生産性を向上させる必要があるが、特許文献１のような板面の両側からエッチングする製法では生産性の向上が望めない。
【０００６】
そこで、本出願人は、先端に形成される当接部の面積を可及的に狭くしたプローブを、高効率で可及的に廉価に製造することができる製造方法を提案した（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００７】
すなわち、所定形状の開口部を設けてなるレジスト層を導電性の基板上に形成し、該基板に通電して前記開口部内に金属材を堆積させる電鋳を用いて、先端部分及び該先端部分に連通するアーム部分を具備するプローブを形成した後、前記レジストを除去し、また前記プローブを前記基板から脱離させることによってプローブを製造する方法において、前記基板上に、所定形状の島状部を電鋳により形成する第１工程と、前記基板及び島状部上に、平面視が前記プローブに応じた形状の開口部を有するレジスト層を、前記開口部が前記島状部に対向する領域から島状部以外の部分に対向する領域に亘って位置するように形成する第２工程と、前記基板に通電することによって前記開口部に金属材を堆積させる第３工程とを実施する製造方法としたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３１１７４５号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したブローブの製造方法では、確かに生産性の向上が望むことができる。すなわち、当接部の面積を可及的に狭くすることができ、かかる複数のプローブを、電鋳により一度に製造することができるため、製造効率が高くなり、しかも、後加工を要しないので、後加工に要する設備も不要となってコスト的にも有利にすることができる。しかしながら、市場からは、さらなる製造効率の向上、ひいてはコスト低減を望む声が極めて強い。
【００１０】
本発明は、上述したような市場からの要望に十分に応えることのできるフォトレジストのパターン形成方法及び同方法を用いたプローブの製造方法、並びに電子デバイス検査用プローブを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明は、基板上に第１のレジスト材料を積層する下部レジスト層積層工程と、前記下部レジスト層を第１のパターンで露光する第１の露光工程と、第１の露光工程に引き続き、前記下部レジスト層上に、第２のレジスト材料を積層する上部レジスト層積層工程と、前記下部レジスト層を露光するために用いた前記第１のパターンと少なくとも一部が重合する第２のパターンで前記上部レジスト層を露光する第２の露光工程と、不要なレジストを除去して開口部が形成されたレジスト層を形成する現像工程と、を有するフォトレジストのパターン形成方法とした。
【００１２】
（２）本発明は、上記（１）に記載のフォトレジストのパターン形成方法において、前記開口部は、深さ方向に段差部を有することを特徴とする。
【００１３】
（３）本発明は、上記（１）又は（２）に記載のフォトレジストのパターン形成方法において、前記第１、第２のレジスト材料をいずれもネガ型とし、前記第２の露光工程では、前記上部レジスト層に表れる第２の未露光部分の少なくとも一部が前記第１のパターンにより前記下部レジスト層に表れた第１の未露光部分と重合するように、当該上部レジスト層を第２のパターンで露光し、前記現像工程では、前記第１の未露光部分及び第２の未露光部分を除去することを特徴とする。
【００１４】
（４）本発明は、上記（３）に記載のフォトレジストのパターン形成方法において、前記第２のパターンは、当該第２のパターンにより前記上部レジスト層に表れる第２の未露光部分の一部が、前記第１のパターンにより前記下部レジスト層に表れる第１の未露光部分の一部の内側に収まる一方、前記第２の未露光部分の他の一部は前記第１の未露光部分の他の一部を覆うように形成されていることを特徴とする。
【００１５】
（５）本発明は、上記（１）〜（４）のいずれかに記載のフォトレジストのパターン形成方法を用いたプローブの製造方法であって、前記上部レジスト層を前記下部レジスト層よりも厚膜に形成したレジストパターンの開口部を埋めるように金属層を形成するメッキ工程と、前記金属層が形成された基板表面にエッチング用レジストを積層するエッチング用レジスト積層工程と、前記エッチング用レジストに、プローブ先端部に対応する位置に開口が形成されたパターンで露光するエッチング用露光工程と、前記エッチング用レジストに前記開口を形成する現像工程と、前記開口が形成された前記エッチング用レジストを用いて、少なくとも前記プローブ先端部に対応する位置の金属層の上部をエッチングするエッチング工程と、前記フォトレジスト及びエッチング用レジストを除去するレジスト除去工程と、を有するプローブの製造方法とした。
【００１６】
（６）本発明は、上記（５）に記載のプローブの製造方法において、前記メッキ工程は、前記開口部内に露出する前記基板上に第１の金属層を形成する第１のメッキ工程と、前記第１の金属層の上面であって、前記開口部全体を埋めるように第２の金属層を形成する第２のメッキ工程と、を有し、さらに、前記エッチング用レジスト積層工程の前に、前記第２の金属層表面と前記上部レジスト層表面とが面一となるように研磨する研磨工程を行うことを特徴とする。
【００１７】
（７）本発明は、上記（６）に記載のプローブの製造方法において、前記第２の金属層は、前記第１の金属層とは組成が異なることを特徴とする。
【００１８】
（８）本発明は、上記（６）に記載のプローブの製造方法において、前記第１、第２の金属層をＮｉ層若しくはＮｉ合金層としたことを特徴とする。
【００１９】
（９）本発明は、上記（６）〜（８）のいずれかに記載のプローブの製造方法において、前記第１のメッキ工程と前記第２のメッキ工程との間に、前記第１の金属層上にストップ層を形成するためのメッキ工程を実行し、前記第２のメッキ工程では、前記段差部上面及び前記ストップ層上面の前記開口部全体を埋めるように前記第２の金属層を形成することを特徴とする。
【００２０】
（１０）本発明は、上記（９）に記載のプローブの製造方法において、前記ストップ層をＡｕ層としたことを特徴とする。
【００２１】
（１１）本発明は、上記（５）〜（１０）のいずれかに記載のプローブの製造方法により製造された電子デバイス検査用プローブであって、所定の膜厚を有するアーム部と、このアーム部の先端に突出して形成され、当該アーム部よりも薄膜に形成された当接部と、を有する電子デバイス検査用プローブとした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、第１のパターンで下部レジスト層を露光する第１の露光工程と、この第１のパターンと少なくとも一部が重合する第２のパターンで上部レジスト層を露光する第２の露光工程とを連続して行った後に１回の現像工程を実行するようにしているため、第１のパターンと第２のパターンとを完全に位置合わせしなくても、所望する断面形状のフォトレジストパターンを得ることができる。特に、アスペクト比が大きい（幅が小さくて厚みが大きい）開口パターンを有するレジストパターンを得るのに有利である。したがって、かかるフォトレジストパターンを利用すれば、例えば、先端に形成される当接部の形状を可及的に小さくしたプローブを、より高効率に製造することができ、可及的なコスト削減の実現が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る電子デバイス検査用プローブの説明図である。
【図２】本実施形態に係るプローブの製造方法の工程を示す説明図であり、主に、フォトレジストのパターン形成方法の工程を示す説明図である。
【図３】同フォトレジストのパターン形成方法の工程を示す説明図である。
【図４】同フォトレジストのパターン形成方法の工程を示す説明図である。
【図５】同フォトレジストのパターン形成方法の工程を示す説明図である。
【図６】同フォトレジストのパターン形成方法の工程を示す説明図である。
【図７】同フォトレジストのパターン形成方法の工程を示す説明図である。
【図８】本実施形態に係るフォトレジストのパターンの説明図である。
【図９】本実施形態に係るプローブの製造方法を説明する工程図であり、主に、フォトレジストのパターン形成後の工程を示す説明図である。
【図１０】同プローブの製造方法を説明する工程図である。
【図１１】同プローブの製造方法を説明する工程図である。
【図１２】同プローブの製造方法を説明する工程図である。
【図１３】同プローブの製造方法を説明する工程図である。
【図１４】同プローブの製造方法を説明する工程図である。
【図１５】同プローブの製造方法を説明する工程図である。
【図１６】同プローブの製造方法を説明する工程図である。
【図１７】電子デバイス検査用プローブの他の実施形態を示す説明図である。
【図１８】プローブの製造方法の他の実施形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（プローブ概要）
本実施形態に係る電子デバイス検査用プローブ（以下、単に「プローブ」という）１０は、図１に示すように、検査用パッド（図示せず）に接触させる先端部１１と、この先端部１１に連続するアーム部１２とから形成されており、先端部１１の幅寸法ｄ及び厚さ寸法ｔが、アーム部１２の幅寸法Ｄ及び厚さ寸法Ｔよりも著しく小さく形成されている。
【００２５】
また、本実施形態のプローブ１０の針先となる先端部１１は、図示するように、略四角柱状に形成されており、しかも、図１（ｂ）に示すように、極めて薄膜状とした先端当接部１１ａと、この先端当接部１１ａから漸次厚膜状になってアーム部１２に繋がる基部１１ｂとから形成されている。
【００２６】
かかる構成のプローブ１０としたことにより、これらをプローブカード（図示せず）に適用すれば、狭いピッチで配列されているような検査用パッドに対し、当接部となるプローブ１０の先端部１１を各パッドに確実に当接させることができ、集積度合いがより高密度化した電子デバイスなどに十分に対応することが可能となる。
【００２７】
ところで、本実施形態に係るプローブ１０は、剛性やバネ性を有する材質、例えばＮｉやＮｉＣｏやＡｕＣｏなどの導電性の金属材からなる第１の金属層４（図９参照）の上に、耐エッチング性の高い材質、例えば、ＡｕやＰｄなどからなるストップ層５（図１０参照）を設け、このストップ層５上に、剛性やバネ性やエッチング性を有する第２の金属層６（図１１参照）を設けた３層構造を有する構成となっている。ここで、ストップ層５は、第２の金属層６のみが選択的にエッチングできれば良いので、使用するエッチング材によって、種々に選択することができる。また、第２の金属層６の組成は、第１の金属層４と同質でも異質でも良い。
【００２８】
そして、本実施形態に係るプローブ１０は、電鋳により一度に多数製造することが可能となっている。以下、本実施形態に係るプローブ１０の製造方法について説明する。
【００２９】
（プローブの製造方法）
図２〜図１６に本実施形態に係るプローブの製造方法の工程を示しているが、先ず、図２〜図８を参照しながら、後述するエッチング作業に用いるフォトレジストのパターンの形成方法について説明する。
【００３０】
（フォトレジストのパターンの形成方法）
先ず、図２に示すように、ＳＵＳといった導電性金属材からなる基板１３を用意する。図２（ａ）は、基板１３の横断面を示しており、平面図である図２（ｂ）の矢視断面図である。なお、図１５に至るまで、全て（ａ）で示される図面は（ｂ）で示す図面の横断面図を表す。
【００３１】
次いで、下部レジスト積層工程を実行する。すなわち、図３に示すように、基板１３の表面に、第１のレジスト材料である光硬化性樹脂を所要厚さ（例えば、１０μｍ）になるようにラミネートして、アスペクト比が１〜２の高解像で薄型の下部レジスト層１４を形成する。なお、基板１は必ずしもＳＵＳに限定する必要はない。また、ＳＵＳなどのように十分な密着力が得難い材料の場合は、密着力を確保するために、光硬化性樹脂を塗布する前に例えばＮｉを用いたストライクメッキを施すとよい。
【００３２】
次いで、第１の露光工程を実行する。すなわち、図４に示すように、第１のパターンを有するマスクを用いて下部レジスト層１４を露光し、この下部レジスト層１４上に、露光部分１４１と第１の未露光部分１４０をと形成する。この第１の未露光部分１４０は、プローブ１０のアーム部１２を形成するための略ホームベース形の未露光基部１４０ａと、この未露光基部１４０ａの先端部に連続し、後にプローブ１０の先端部１１となる未露光矩形端部１４０ｂとから形成される。なお、本実施形態における第１のレジスト材料は、露光部分１４１が残る、所謂「ネガ型」である。
【００３３】
次いで、上部レジスト層積層工程を実行する。すなわち、図５に示すように、下部レジスト層１４上に、第１のレジスト材料と同じく「ネガ型」の第２のレジスト材料を、下部レジスト層１４よりも厚膜（例えば、６０μｍ）となるようにラミネートして、上部レジスト層１５を形成する。
【００３４】
さらに、第２の露光工程を実行する。この第２の露光工程では、上部レジスト層１５に表れる未露光部分の少なくとも一部が前記第１のパターンを有するマスクにより下部レジスト層１４に表れた第１の未露光部分１４０と重合するように、上部レジスト層１５を第２のパターンを有するマスクを用いて露光する。
【００３５】
すなわち、図６に示すように、下部レジスト層１４を露光するために用いた前記マスクの第１のパターンと少なくとも一部が重合する第２のパターンを有するマスクを用いて上部レジスト層１５を露光し、この上部レジスト層１５上に露光部分１５１と第２の未露光部分１５０とを形成する。
【００３６】
第２の未露光部分１５０は、第１の未露光部分１４０の一部である未露光基部１４０ａの内側に収まる矩形状のアーム輪郭形成用未露光部１５０ａと、第１の未露光部分１４０の他の一部である未露光矩形端部１４０ｂを覆うように形成されてアーム輪郭形成用未露光部１５０ａに接し、かつ直角方向に伸延する矩形状の段差形成用未露光部１５０ｂとを有している。
【００３７】
また、このとき、アーム輪郭形成用未露光部１５０ａが未露光基部１４０ａの内側に収まるように形成されるため、下部レジスト層１４には、図示するように、未露光基部１４０ａ内には、第１の露光工程では未露光であったが今回の第２の露光工程で露光された後露光部１４２が形成されることになる。
【００３８】
最後に現像工程を実行する。つまり、第１の露光工程の後、現像処理をすることなく第２の露光工程を行う２段露光を終えた後に現像工程を実行する。すなわち、所定の現像液を用いて、下部レジスト層１４の後露光部１４２を含む露光部分１４１、及び上部レジスト層１５の露光部分１５１を残して、第１の未露光部分１４０と第２の未露光部分１５０とを除去し、図７に示すように、深さ方向に段差部３０を有する開口部３が形成されたレジスト層１６を形成する。すなわち、レジスト層１６は、積層された下部レジスト層１４と上部レジスト層１５とから形成されることになる。なお、不要部分を完全に除去するためには超純水などで所定回数リンスするとよい。
【００３９】
ところで、図８に示すように、レジスト層１６に形成された開口部３は、段差形成用未露光部１５０ｂ（図８（ａ））に対応する先端側矩形開口部３１（図８（ｂ））と、アーム輪郭形成用未露光部１５０ａ（図８（ａ））に対応する基部側矩形開口部３２（図８（ｂ））とにより平面視略Ｔ字状となっている。
【００４０】
そして、下部レジスト層１４の未露光矩形端部１４０ｂを覆うように、当該未露光矩形端部１４０ｂの外側よりも広範囲に形成された段差形成用未露光部１５０ｂに対応する先端側矩形開口部３１には、第１の露光工程において形成された露光部分１４１が上部底面３３を形成するとともに、未露光矩形端部１４０ｂに対応して穿設されて基板１３が露出した底面３４とから段差部３０が形成されることになる。
【００４１】
一方、基部側矩形開口部３２は、未露光基部１４０ａの内側に収まるように形成された矩形状のアーム輪郭形成用未露光部１５０ａに対応しており、第１の露光工程で未露光であった部分も第２の露光工程で露光されて後露光部１４２となって現像後も残るため、下部レジスト層１４及び上部レジスト層１５の厚み分だけの深さを有する高い内壁面３２ａからなる矩形凹部が形成されることになる。
【００４２】
このようにして、深さ方向に段差部３０を有する開口部３が形成されたレジスト層１６からなるフォトレジストのパターンが形成されるが、以下、かかるフォトレジストのパターンを用いて、図１に示したプローブ１０を製造する方法について説明する。
【００４３】
本実施形態に係るプローブ１０の製造方法では、先ず、図９に示すように、第１のメッキ工程を実行する。すなわち、レジスト層１６が形成された基板１３をメッキ浴に浸漬させ、基板Ｓを陰極として所要の電流を通流させて前記開口部３内に、例えばＮｉあるいはＮｉＣｏといった導電性の金属材を堆積させる電鋳によって、段差部３０を除く底面３４（図８参照）に対応して開口部３内に露出する基板１３上に第１の金属層４を形成する。このとき、第１の金属層４は、その表面が段差部３０の上部表面よりも僅かに浅くなる厚みとなるようにする。
【００４４】
かかる第１のメッキ工程が終了すると、図１０に示すように、ストップ層５を形成するためのメッキ工程を実行する。すなわち、例えばＡｕなどのように、ＮｉやＮｉＣｏなどよりもエッチング耐性が高い金属材料を第１の金属層４上に堆積させる電鋳を行い、段差部３０と略面一となる厚みのストップ層５を形成する。
【００４５】
次いで、図１１に示すように、第２のメッキ工程を実行する。すなわち、第１の金属層４及びストップ層５の上面であって、開口部３全体を埋めるように、第１の金属層４と同材料からなる第２の金属層６を堆積させる電鋳を行う。
【００４６】
そして、研磨工程を実行し、第２の金属層６の表面を図示しない研磨機などによって研磨することにより、当該第２の金属層６の表面とレジスト層１６（上部レジスト層１５）の表面とを面一にする。
【００４７】
次いで、研磨工程により研磨された基板表面に、図１２に示すように、エッチング用レジスト７を所定厚みにラミネートするエッチング用レジスト積層工程を実行する。このエッチング用レジスト７の材料としては適宜選択することができ、第１、第２のレジスト材料と同じものであっても構わない。
【００４８】
そして、エッチング用レジスト７に、プローブ先端部である先端部１１に対応する位置に矩形開口が形成されたパターンで露光するエッチング用露光工程を実行し、次いで現像工程を実行することにより、図１３に示すように、エッチング用レジスト７に矩形開口７０を形成する。なお、本実施形態では矩形開口７０としているが、矩形以外の形状の開口であっても構わない。
【００４９】
そして、エッチング工程として、かかる矩形開口７０が形成されたエッチング用レジスト７を用いてウェットエッチングを実行する。このとき、エッチング深さが深くなるため、図１４に示すように、ストップ層５までエッチングが進行すると、エッチング用レジスト７の裏面側まで腐食が進み、アンダーカット現象が生起して、プローブ１０の先端当接部１１ａとアーム部１２とを繋ぐ部分となる基部１１ｂが孤状凹面となり、前述したように、アーム部１２に向かって漸次厚膜状になる。なお、図中、６０はエッチングにより第２の金属層６が侵食されて形成された空洞部である。
【００５０】
このエッチング工程においては、エッチングの進行はストップ層５で確実に停止するため、エッチング面の荒れなどが生じる虞はない。また、ストップ層５を形成する金属を、Ｎｉと馴染みが良いＡｕとした場合は、アニールによりＡｕを拡散させると、ＡｕはＮｉとの合金を形成するため、層間剥離が生じる問題の解消にもつながる。しかも、Ａｕは導電性に優れているので、プロービング時の精度も向上させることができる。
【００５１】
かかるエッチング工程を終えると、図１５に示すように、レジスト層１６及びエッチング用レジスト７を除去するレジスト除去工程を実行し、基板１３上に、先端当接部１１ａの面積を可及的に狭くしたプローブ１０が残る。
【００５２】
そして、図１６に示すように、最後にプローブ１０を基板１３から剥離することにより、所望のプローブ１０を得ることができる。なお、理解を容易にするために、各図においてはプローブ１０を単体で示しているが、電鋳を用いたことにより、前述の特性を有するプローブ１０を一度に複数（多数）同時に製造することが可能となる。
【００５３】
ところで、本実施形態では、第１のメッキ工程と第２のメッキ工程との間に、ストップ層５を形成するためのメッキ工程を行うようにしたが、かかるストップ層５を形成するためのメッキ工程は、必ずしも行わなくてもよい。
【００５４】
例えば、ストップ層５を形成するためのメッキ工程を廃止した実施形態とすることもできる。かかる実施形態では、開口部３内に露出する基板１３上に、第１の金属層８を形成する第１のメッキ工程の後に引き続いて、当該第１の金属層８の上面であって、開口部３全体を埋めるように、第２の金属層９を形成する第２のメッキ工程を行うのである。この場合、第１の金属層８は、剛性及び耐エッチング性を有する材質で形成することが望ましく、また、第１の金属層８と第２の金属層９とは組成を異ならせると良い。
【００５５】
この場合、例えば、プローブ１０の先端当接部１１ａを形成するために第１のメッキ工程により形成する第１の金属層８のエッチング耐性が、第２のメッキ工程により形成する第２の金属層９よりも大となるように、金属組成を異ならせると良い。なお、かかる金属層の組み合わせとしてはＣｕとＮｉがある。
【００５６】
こうして製造されたプローブ１０であっても、図１７に示すように、先端当接部１１ａの面積を可及的に狭くした所望する形状となすことができる。
【００５７】
また、さらなる他の実施形態として、第１の金属層４（８）及び第２の金属層６（９）というように、２層の金属層ではなく、図１８に示すように、単一の金属層４１によりプローブ１０を製造することもできる。この場合、図示はしないが、先端部１１及びアーム部１２とからなるプローブ１０全体が単一の金属材料から形成されることになる。
【００５８】
すなわち、先の実施形態において、図８で示す開口部３を形成した後、当該開口部３を例えばＮｉやＮｉＣｏなどの金属材料を電鋳するメッキ工程により、単一の金属層４１を厚膜形成するのである。
【００５９】
そして、図１２〜図１６と同様な手順で、エッチング用レジスト積層工程と、エッチング用レジスト７に、プローブ１０の先端部１１に対応する位置に矩形開口７０が形成されたパターンで露光するエッチング用露光工程と、エッチング用レジスト７に矩形開口７０を形成する現像工程と、この矩形開口７０が形成されたエッチング用レジスト７を用いて、少なくともプローブ１０の先端部１１の上部をエッチングするエッチング工程と、レジスト層１６及びエッチング用レジスト７を除去するレジスト除去工程とを実行してプローブ１０を得るのである。
【００６０】
上述してきた実施形態では、以下のフォトレジストのパターン形成方法及び同方法を用いたプローブの製造方法、並びに電子デバイス検査用プローブが実現できる。
【００６１】
基板１３上に、光硬化性樹脂などからなる第１のレジスト材料を積層する下部レジスト層積層工程と、下部レジスト層１４を第１のパターンで露光する第１の露光工程と、第１の露光工程に引き続き、下部レジスト層１４上に、第１のレジスト材料と同質の第２のレジスト材料を積層する上部レジスト層積層工程と、下部レジスト層１４を露光するために用いた前記第１のパターンと少なくとも一部が重合する第２のパターンで上部レジスト層１５を露光する第２の露光工程と、不要なレジストを除去して開口部３が形成されたレジスト層１６を形成する現像工程と、を有するフォトレジストのパターン形成方法。
【００６２】
かかるフォトレジストのパターン形成方法としたため、第１のパターンと第２のパターンとを完全に位置合わせしなくても、所望するフォトレジストパターンを得ることができる。特に、アスペクト比が大きい、つまり、幅が小さくて厚みが大きい開口パターンを有するレジストパターンの形成に有利である。
【００６３】
また、開口部３は、深さ方向に段差部３０を有する断面形状としたフォトレジストのパターン形成方法。この方法によれば、細くて薄い部分と、比較的厚みのある部分とを有する構成物が容易に得られる。
【００６４】
また、第１のレジスト材料及び第２のレジスト材料をいずれもネガ型とし、前記第２の露光工程では、上部レジスト層１５に表れる第２の未露光部分１５０の少なくとも一部が前記第１のパターンにより下部レジスト層１４に表れた第１の未露光部分１４０と重合するように、当該上部レジスト層１５を第２のパターンで露光し、前記現像工程では、前記第１の未露光部分１４０及び第２の未露光部分１５０を除去するようにしたフォトレジストのパターン形成方法。
【００６５】
さらに、前記第２のパターンは、当該第２のパターンにより上部レジスト層１５に表れる第２の未露光部分１５０の一部（例えば、アーム輪郭形成用未露光部１５０ａ）が、前記第１のパターンにより下部レジスト層１４に表れる第１の未露光部分１４０の一部（例えば、未露光基部１４０ａ）の内側に収まる一方、前記第２の未露光部分１５０の他の一部（例えば、段差形成用未露光部１５０ｂ）は第１の未露光部分１４０の他の一部（例えば、未露光矩形端部１４０ｂ）を覆うように形成されているフォトレジストのパターン形成方法。
【００６６】
このように、第１のパターンと第２のパターンとを、あえて異なる形状及びサイズとしてそれらの一部を重合させるようにしたため、難しい位置合わせなどすることなく、所望する断面形状のフォトレジストパターンを具体的に得ることができる。
【００６７】
上述してきた各フォトレジストのパターン形成方法を用いたプローブの製造方法であって、前記上部レジスト層１５を下部レジスト層１４よりも厚膜に形成したレジストパターンの開口部３を埋めるように金属層４１（あるいは、第１の金属層４（８）及び第２の金属層６（９））を形成するメッキ工程と、前記金属層４１が形成された基板表面にエッチング用レジスト７を積層するエッチング用レジスト積層工程と、エッチング用レジスト７に、プローブ先端部（例えば、先端部１１）に対応する位置に矩形開口７０が形成されたパターンで露光するエッチング用露光工程と、エッチング用レジスト７に前記矩形開口７０を形成する現像工程と、矩形開口７０が形成されたエッチング用レジスト７を用いて、少なくとも前記プローブ先端部の上部をエッチングするエッチング工程と、フォトレジスト（例えば、レジスト層１６）及びエッチング用レジスト７を除去するレジスト除去工程と、を有するプローブの製造方法。
【００６８】
かかる製造方法により、プローブ１０の針先となる極めて薄い先端部１１と、比較的厚みのあるプローブ１０のアーム部１２との作り込みが容易となり、形状が小さくて、先端当接部１１ａの面積が可及的に狭いプローブ１０をより効率的に製造することができ、可及的なコスト削減が見込まれる。
【００６９】
また、前記メッキ工程は、前記開口部内に露出する前記基板上に第１の金属層４（８）を形成する第１のメッキ工程と、前記第１の金属層の上面であって、前記開口部３全体を埋めるように第２の金属層６（９）を形成する第２のメッキ工程と、を有し、さらに、前記エッチング用レジスト積層工程の前に、第２の金属層６の表面と上部レジスト層１５の表面とが面一となるように基板表面を研磨する研磨工程を行うプローブの製造方法。
【００７０】
かかる製造方法によれば、例えば、先端当接部１１ａの寸法などをエッチング精度に依存する単一の金属層４１からなるプローブ１０よりも、先端当接部１１ａの寸法精度をより確実に保つことができる。
【００７１】
また、前記第２の金属層９は、前記第１の金属層８とは組成が異なるプローブの製造方法。
【００７２】
かかる製造方法によれば、エッチング耐性を異ならせることで、エッチング速度の差を利用することにより、先端当接部１１ａの寸法精度を確実に保つことができる。
【００７３】
また、前記第１の金属層４と第２の金属層６とをＮｉ系の金属層としたプローブの製造方法。かかる方法では、安価に入手できるＮｉを利用することでコスト低減を図ることができる。
【００７４】
また、前記第１のメッキ工程と前記第２のメッキ工程との間に、第１の金属層４（８）上に段差部３０と略面一となる厚みのストップ層５を形成するためのメッキ工程を実行し、前記第２のメッキ工程では、段差部３０の上面及びストップ層５の上面に開口部３全体を埋めるように第２の金属層６（９）を形成するプローブの製造方法。
【００７５】
ストップ層５を設けることで、エッチングの進行がこのストップ層５で確実に停止するため、先端部１１を精度良く形成できるとともに、エッチング面の荒れなどが生じる虞がなくなる。
【００７６】
また、前記ストップ層５をＡｕ層としプローブの製造方法。このように、ストップ層５を形成する金属をＡｕとすれば、アニールによりこのＡｕを拡散させることで層間剥離が生じる問題の解消にも寄与することができる。
【００７７】
上述した各プローブの製造方法により製造されており、所定の膜厚を有するアーム部１２と、このアーム部１２の先端に突出して形成され、当該アーム部１２よりも薄膜に形成された当接部（先端当接部１１ａ）と、を有する電子デバイス検査用プローブ１０。
【００７８】
以上、本発明を実施形態を通して説明したが、本発明の要旨を逸脱することのない限り、各構成は適宜変更することができる。例えば、ストップ層５をＡｕとして説明したが、ＡｇやＰｔ、あるいはＲｈであっても構わない。また、係る金属を用いれば、プロービングの際の導電性の向上に寄与できる。
【００７９】
また、第１の金属層４及び第２の金属層６は、共にＮｉ層として説明したが、Ｃｕ層とすることもできる。
【００８０】
また、上述してきた実施形態では、２段露光により所望する断面形状のフォトレジストのパターンを形成する方法として、プローブ１０の製造に適用する例として説明したが、かかるフォトレジストのパターン形成方法は、プローブ１０のみならず、その他の半導体素子、電子デバイスなどに適用することが可能である。また、段差を有する断面形状とすることにより、上面と下面とで、若しくはその中途で開口形状が異なるメタルマスクに適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８１】
３ 開口部
４，８ 第１の金属層
５ ストップ層
６，９ 第２の金属層
７ エッチング用レジスト
１０ プローブ
１１ 先端部
１１ａ 先端当接部
１２ アーム部
１３ 基板
１４ 下部レジスト層
１５ 上部レジスト層
１６ レジスト層
３０ 段差部
７０ 矩形開口
１４０ 第１の未露光部分
１５０ 第２の未露光部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１のレジスト材料を積層する下部レジスト層積層工程と、
前記下部レジスト層を第１のパターンで露光する第１の露光工程と、
第１の露光工程に引き続き、前記下部レジスト層上に、第２のレジスト材料を積層する上部レジスト層積層工程と、
前記下部レジスト層を露光するために用いた前記第１のパターンと少なくとも一部が重合する第２のパターンで前記上部レジスト層を露光する第２の露光工程と、
不要なレジストを除去して開口部が形成されたレジスト層を形成する現像工程と、
を有することを特徴とするフォトレジストのパターン形成方法。
【請求項２】
前記開口部は、深さ方向に段差部を有することを特徴とする請求項１記載のフォトレジストのパターン形成方法。
【請求項３】
前記第１、第２のレジスト材料をいずれもネガ型とし、
前記第２の露光工程では、
前記上部レジスト層に表れる第２の未露光部分の少なくとも一部が前記第１のパターンにより前記下部レジスト層に表れた第１の未露光部分と重合するように、当該上部レジスト層を第２のパターンで露光し、
前記現像工程では、
前記第１の未露光部分及び第２の未露光部分を除去することを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトレジストのパターン形成方法。
【請求項４】
前記第２のパターンは、
当該第２のパターンにより前記上部レジスト層に表れる第２の未露光部分の一部が、前記第１のパターンにより前記下部レジスト層に表れる第１の未露光部分の一部の内側に収まる一方、前記第２の未露光部分の他の一部は前記第１の未露光部分の他の一部を覆うように形成されていることを特徴とする請求項３記載のフォトレジストのパターン形成方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のフォトレジストのパターン形成方法を用いたプローブの製造方法であって、
前記上部レジスト層を前記下部レジスト層よりも厚膜に形成したレジストパターンの開口部を埋めるように金属層を形成するメッキ工程と、
前記金属層が形成された基板表面にエッチング用レジストを積層するエッチング用レジスト積層工程と、
前記エッチング用レジストに、プローブ先端部に対応する位置に開口が形成されたパターンで露光するエッチング用露光工程と、
前記エッチング用レジストに前記開口を形成する現像工程と、
前記開口が形成された前記エッチング用レジストを用いて、少なくとも前記プローブ先端部に対応する位置の金属層の上部をエッチングするエッチング工程と、
前記フォトレジスト及びエッチング用レジストを除去するレジスト除去工程と、
を有することを特徴とするプローブの製造方法。
【請求項６】
前記メッキ工程は、
前記開口部内に露出する前記基板上に第１の金属層を形成する第１のメッキ工程と、
前記第１の金属層の上面であって、前記開口部全体を埋めるように第２の金属層を形成する第２のメッキ工程と、を有し、
さらに、前記エッチング用レジスト積層工程の前に、前記第２の金属層表面と前記上部レジスト層表面とが面一となるように研磨する研磨工程を行うことを特徴とする請求項５記載のプローブの製造方法。
【請求項７】
前記第２の金属層は、前記第１の金属層とは組成が異なることを特徴とする請求項６記載のプローブの製造方法。
【請求項８】
前記第１、第２の金属層をＮｉ層若しくはＮｉ合金層としたことを特徴とする請求項６記載のプローブの製造方法。
【請求項９】
前記第１のメッキ工程と前記第２のメッキ工程との間に、前記第１の金属層上にストップ層を形成するためのメッキ工程を実行し、
前記第２のメッキ工程では、
前記段差部上面及び前記ストップ層上面の前記開口部全体を埋めるように前記第２の金属層を形成することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のプローブの製造方法。
【請求項１０】
前記ストップ層をＡｕ層としたことを特徴とする請求項９記載のプローブの製造方法。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれかに記載のプローブの製造方法により製造された電子デバイス検査用プローブであって、
所定の膜厚を有するアーム部と、
このアーム部の先端に突出して形成され、当該アーム部よりも薄膜に形成された当接部と、
を有することを特徴とする電子デバイス検査用プローブ。
【請求項１】
基板上に第１のレジスト材料を積層する下部レジスト層積層工程と、
前記下部レジスト層を第１のパターンで露光する第１の露光工程と、
第１の露光工程に引き続き、前記下部レジスト層上に、第２のレジスト材料を積層する上部レジスト層積層工程と、
前記下部レジスト層を露光するために用いた前記第１のパターンと少なくとも一部が重合する第２のパターンで前記上部レジスト層を露光する第２の露光工程と、
不要なレジストを除去して開口部が形成されたレジスト層を形成する現像工程と、
を有することを特徴とするフォトレジストのパターン形成方法。
【請求項２】
前記開口部は、深さ方向に段差部を有することを特徴とする請求項１記載のフォトレジストのパターン形成方法。
【請求項３】
前記第１、第２のレジスト材料をいずれもネガ型とし、
前記第２の露光工程では、
前記上部レジスト層に表れる第２の未露光部分の少なくとも一部が前記第１のパターンにより前記下部レジスト層に表れた第１の未露光部分と重合するように、当該上部レジスト層を第２のパターンで露光し、
前記現像工程では、
前記第１の未露光部分及び第２の未露光部分を除去することを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトレジストのパターン形成方法。
【請求項４】
前記第２のパターンは、
当該第２のパターンにより前記上部レジスト層に表れる第２の未露光部分の一部が、前記第１のパターンにより前記下部レジスト層に表れる第１の未露光部分の一部の内側に収まる一方、前記第２の未露光部分の他の一部は前記第１の未露光部分の他の一部を覆うように形成されていることを特徴とする請求項３記載のフォトレジストのパターン形成方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のフォトレジストのパターン形成方法を用いたプローブの製造方法であって、
前記上部レジスト層を前記下部レジスト層よりも厚膜に形成したレジストパターンの開口部を埋めるように金属層を形成するメッキ工程と、
前記金属層が形成された基板表面にエッチング用レジストを積層するエッチング用レジスト積層工程と、
前記エッチング用レジストに、プローブ先端部に対応する位置に開口が形成されたパターンで露光するエッチング用露光工程と、
前記エッチング用レジストに前記開口を形成する現像工程と、
前記開口が形成された前記エッチング用レジストを用いて、少なくとも前記プローブ先端部に対応する位置の金属層の上部をエッチングするエッチング工程と、
前記フォトレジスト及びエッチング用レジストを除去するレジスト除去工程と、
を有することを特徴とするプローブの製造方法。
【請求項６】
前記メッキ工程は、
前記開口部内に露出する前記基板上に第１の金属層を形成する第１のメッキ工程と、
前記第１の金属層の上面であって、前記開口部全体を埋めるように第２の金属層を形成する第２のメッキ工程と、を有し、
さらに、前記エッチング用レジスト積層工程の前に、前記第２の金属層表面と前記上部レジスト層表面とが面一となるように研磨する研磨工程を行うことを特徴とする請求項５記載のプローブの製造方法。
【請求項７】
前記第２の金属層は、前記第１の金属層とは組成が異なることを特徴とする請求項６記載のプローブの製造方法。
【請求項８】
前記第１、第２の金属層をＮｉ層若しくはＮｉ合金層としたことを特徴とする請求項６記載のプローブの製造方法。
【請求項９】
前記第１のメッキ工程と前記第２のメッキ工程との間に、前記第１の金属層上にストップ層を形成するためのメッキ工程を実行し、
前記第２のメッキ工程では、
前記段差部上面及び前記ストップ層上面の前記開口部全体を埋めるように前記第２の金属層を形成することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のプローブの製造方法。
【請求項１０】
前記ストップ層をＡｕ層としたことを特徴とする請求項９記載のプローブの製造方法。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれかに記載のプローブの製造方法により製造された電子デバイス検査用プローブであって、
所定の膜厚を有するアーム部と、
このアーム部の先端に突出して形成され、当該アーム部よりも薄膜に形成された当接部と、
を有することを特徴とする電子デバイス検査用プローブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−４３７３１（Ｐ２０１１−４３７３１Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９２８９７（Ｐ２００９−１９２８９７）
【出願日】平成２１年８月２４日（２００９．８．２４）
【出願人】（０００１６４４６１）九州日立マクセル株式会社 (338)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２４日（２００９．８．２４）
【出願人】（０００１６４４６１）九州日立マクセル株式会社 (338)
【Ｆターム（参考）】
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