プローブ
【課題】 電極端子に繰返し接触させる際の耐摩耗性能を確保しつつ、耐電流性能の劣化を抑制することができるプローブを提供する。
【解決手段】 ワーク上の電極端子に接触させるコンタクト部３と、コンタクト部３を支持し、コンタクト部３を電極端子に接触させた際に弾性変形する弾性変形部２により構成される。コンタクト部３は、ワーク上の電極端子に接触させるワーク接触面３ａを有し、第１の導電性金属からなる耐摩耗層３１と、比抵抗が第１の導電性金属よりも小さい第２の導電性金属からなる低比抵抗電導層３２とから形成され、第１の導電性金属が第２の導電性金属よりも耐摩耗性に優れ、ワーク接触面３ａが耐摩耗層３１の端面と低比抵抗電導層３２の端面とからなる。
【解決手段】 ワーク上の電極端子に接触させるコンタクト部３と、コンタクト部３を支持し、コンタクト部３を電極端子に接触させた際に弾性変形する弾性変形部２により構成される。コンタクト部３は、ワーク上の電極端子に接触させるワーク接触面３ａを有し、第１の導電性金属からなる耐摩耗層３１と、比抵抗が第１の導電性金属よりも小さい第２の導電性金属からなる低比抵抗電導層３２とから形成され、第１の導電性金属が第２の導電性金属よりも耐摩耗性に優れ、ワーク接触面３ａが耐摩耗層３１の端面と低比抵抗電導層３２の端面とからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブに係り、更に詳しくは、弾性変形部の弾性変形を伴ってコンタクト部を検査対象物上の電極端子に接触させるプローブの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスは、半導体ウエハ上に多数の半導体デバイスを形成し、これらの半導体デバイスの電気的特性試験を行った後に半導体ウエハをダイシングし、半導体デバイスごとに分離することによって製造される。
【０００３】
半導体デバイスの電気的特性試験は、配線基板上に多数のコンタクトプローブを形成したプローブカードに半導体ウエハを近づけ、各コンタクトプローブを半導体ウエハ上の対応する電極パッドに接触させることによって行われる。コンタクトプローブと電極パッドとを接触させる際、両者が接触しはじめる状態に達した後、プローブカードに半導体ウエハを更に近づける処理が行われる。このような処理をオーバードライブと呼び、また、オーバードライブの距離をオーバードライブ量と呼んでいる。
【０００４】
オーバードライブは、コンタクトプローブを弾性変形させる処理であり、オーバードライブを行うことにより、電極パッドの高さやコンタクトプローブの高さにばらつきがあっても、全てのコンタクトプローブを電極パッドと確実に接触させることができる。また、オーバードライブ時にコンタクトプローブが弾性変形し、その先端が電極パッド上で移動することにより、スクラブが行われる。このスクラブにより電極パッド表面の酸化膜が除去され、接触抵抗を低減させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のコンタクトプローブは、ワーク（検査対象物）上の電極端子に接触させるコンタクト部と、コンタクト部を支持し、コンタクト部を電極端子に接触させた際に弾性変形する弾性変形部とからなる。コンタクト部は、電極端子に繰返し接触させる際の耐摩耗性を向上させるために、通常は弾性変形部よりも硬い導電性金属により形成される。しかも、コンタクト部がワーク上の電極端子と接触する断面積は、電極端子の制約により大きくすることができない。このため、支持部や弾性変形部と比較して、コンタクト部の電気抵抗が大きくなり、異常な高電流発生時は局部的に発熱し、耐電流性能が劣化してしまうという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、弾性変形部の弾性変形を伴ってコンタクト部を検査対象物上の電極端子に接触させるプローブの耐電流特性を向上させることを目的としている。特に、電極端子に繰返し接触させる際の耐摩耗性能を確保しつつ、耐電流性能の劣化を抑制することができる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】
【０００７】
第１の本発明によるプローブは、検査対象物上の電極端子に接触させるコンタクト部と、上記コンタクト部を支持し、上記コンタクト部を上記電極端子に接触させた際に弾性変形する弾性変形部とを備え、上記コンタクト部が、２種以上の金属層で構成され、上記電極端子との接触面が上記２種以上の金属層の各端面からなるように構成される。
【０００８】
このプローブでは、検査対象物上の電極端子に接触させるコンタクト部が２種以上の金属層から形成されるので、１種類の金属層から形成される場合に比べて、コンタクト部の耐電流特性を向上させることができる。例えば、耐摩耗性に優れた耐摩耗性金属層と比抵抗が小さい低比抵抗金属層とからコンタクト部を形成すれば、耐摩耗性金属層のみで形成する場合に比べ、電気抵抗を小さくすることができる。また、コンタクト部を低比抵抗金属層のみで形成する場合に比べ、耐摩耗性の低下が抑制されるので、電極端子に繰返し接触させる際の耐摩耗性能を確保しつつ、耐電流性能の劣化を抑制することができる。
【０００９】
第２の本発明によるプローブは、検査対象物上の電極端子に接触させるコンタクト部と、上記コンタクト部を支持し、上記コンタクト部を上記電極端子に接触させた際に弾性変形する弾性変形部とを備え、上記コンタクト部が、上記電極端子に接触させるワーク接触面を有し、第１の導電性金属からなる耐摩耗層と、比抵抗が第１の導電性金属よりも小さい第２の導電性金属からなる低比抵抗電導層とから形成され、第１の導電性金属が第２の導電性金属よりも耐摩耗性に優れ、上記ワーク接触面が上記耐摩耗層の端面と上記低比抵抗電導層の端面とからなるように構成される。
【００１０】
このプローブでは、耐摩耗性に優れた導電性金属からなる耐摩耗層と、比抵抗が小さい導電性金属からなる低比抵抗電導層とからコンタクト部が形成される。このため、コンタクト部が耐摩耗層だけで形成される場合に比べ、電気抵抗が小さくなるので、弾性変形部の弾性変形を伴ってコンタクト部を検査対象物上の電極端子に接触させるプローブの耐電流特性を向上させることができる。また、コンタクト部が低比抵抗電導層だけで形成される場合に比べ、耐摩耗性の低下が抑制されるので、電極端子に繰返し接触させる際の耐摩耗性能を確保しつつ、耐電流性能の劣化を抑制することができる。
【００１１】
第３の本発明によるプローブは、上記構成に加え、上記低比抵抗電導層及び上記耐摩耗層が、その界面が、オーバードライブ時のスクラブ方向と略平行になるように形成されている。この様な構成によれば、低比抵抗電導層及び耐摩耗層の界面がスクラブ方向に沿って形成されているので、オーバードライブによってワーク接触面上の接触領域がスクラブ方向に移動しても、常に良好な耐摩耗性能及び耐電流性能を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるプローブでは、コンタクト部が耐摩耗層だけで形成される場合に比べ、電気抵抗が小さくなり、また、コンタクト部が低比抵抗電導層だけで形成される場合に比べ、耐摩耗性の低下が抑制されるので、電極端子に繰返し接触させる際の耐摩耗性能を確保しつつ、耐電流性能の劣化を抑制することができる。従って、弾性変形部の弾性変形を伴ってコンタクト部を検査対象物上の電極端子に接触させるプローブの耐電流特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１によるコンタクトプローブ１を含むプローブカード１００の一構成例を示した図である。
【図２】図１のコンタクトプローブ１の一構成例を示した外観図である。
【図３】図２のコンタクトプローブ１の要部を拡大して示した図であり、自由端部２１のワーク対向面２１ａ上に形成されたコンタクト部３が示されている。
【図４】図３のコンタクトプローブ１をＡ−Ａ切断線で切断した場合の切断面を示した断面図である。
【図５】図３のコンタクトプローブ１の耐電流特性を耐摩耗特性と比較して模式的に示した説明図である。
【図６】図２のコンタクトプローブ１の製造方法の一例についての説明図である。
【図７】図２のコンタクトプローブ１の製造方法の一例についての説明図である。
【図８】図２のコンタクトプローブ１の製造方法の一例についての説明図である。
【図９】本発明の実施の形態２によるコンタクトプローブ１の構成例を示した外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
＜プローブカード１００＞
図１は、本発明の実施の形態１によるコンタクトプローブ１を含むプローブカード１００の一構成例を示した図であり、図中の（ａ）には、プローブカード１００の下面が示され、（ｂ）には、水平方向から見たプローブカード１００が示されている。このプローブカード１００は、メイン基板１１０、プローブ基板１２０及び連結部材１３０により構成される。
【００１５】
メイン基板１１０は、プローブ装置（不図示）に対し着脱可能に取り付けられる円形状の配線基板であり、外周付近に外部端子１１１が形成され、中央付近にプローブ基板１２０が取り付けられている。プローブ基板１２０は、２以上のコンタクトプローブ１が配設された矩形状のサブ基板であり、シート状の連結部材１３０を介してメイン基板１１０に配線されている。
【００１６】
連結部材１３０は、メイン基板１１０上に設けられたコネクタ１１２を介して、メイン基板１１０に着脱可能に接続されている。コンタクトプローブ１は、弾性変形を伴ってワーク上の電極パッドに接触させるカンチレバー型のプローブ（探針）であり、接触面がワークと対向するように配設されている。
【００１７】
＜コンタクトプローブ１＞
図２は、図１のコンタクトプローブ１の一構成例を示した外観図である。このコンタクトプローブ１は、弾性変形部２及びコンタクト部３からなり、オーバードライブ時には、弾性変形部２が弾性変形することにより、ワーク上の電極パッドに対し、コンタクト部３が所定の針圧で接触する。
【００１８】
弾性変形部２は、コンタクト部３を支持し、コンタクト部３を電極パッドに接触させた際に弾性変形する本体部である。この弾性変形部２は、コンタクト部３が形成された自由端部２１と、プローブ基板１２０に固着される固定端部２２と、自由端部２１及び固定端部２２を連結するビーム部２３により構成される。
【００１９】
ビーム部２３は、直線状に延伸した細長い形状からなり、その一端に自由端部２１が配置され、他端に固定端部２２が配置されている。自由端部２１は、ワークに向けて延伸した形状からなり、ビーム部２３により、プローブ基板１２０から離間した状態で弾性的に保持される。また、オーバードライブ時には、ワーク上の電極パッドに対し、コンタクト部３がビーム部２３の延伸方向と略平行な方向に移動することにより、スクラブが行われる。
【００２０】
コンタクトプローブ１は、プローブ基板１２０上において、ビーム部２３の延伸方向と交差する方向に所定のピッチで配列される。また、各コンタクトプローブ１は、ビーム部２３の側面を互いに対向させて配置される。
【００２１】
弾性変形部２及びコンタクト部３は、いずれも導電性材料からなる。弾性変形部２は、導電率が高く、かつ、弾性特性に優れた材料、例えば、Ｐｄ−Ｃｏ（パラジウムコバルト）合金、Ｎｉ−Ｃｏ（ニッケルコバルト）合金又はＰｄ−Ｎｉ合金からなることが望ましい。一方、コンタクト部３は、導電率が高く、かつ、耐摩耗特性に優れた材料、例えば、Ｒｈ（ロジウム）からなることが望ましい。コンタクト部３は、弾性変形部２の先端面から突出していればよく、その形状は任意である。
【００２２】
＜コンタクト部３の積層構造＞
図３は、図２のコンタクトプローブ１の要部を拡大して示した図であり、自由端部２１のワーク対向面２１ａ上に形成されたコンタクト部３が示されている。この図では、コンタクトプローブ１の配列方向、プローブ基板１２０に対する高さ方向、及び、オーバードライブ時のスクラブ方向をそれぞれｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向と呼んでいる。
【００２３】
コンタクト部３は、ワーク上の電極パッドに接触させるためのコンタクトチップであり、自由端部２１のワーク対向面２１ａ上に突出して形成される。ワーク対向面２１ａは、ワークの電気的特性試験時に、ワークと対向させた状態で配置される自由端部２１の先端面であり、ｙ軸方向と交差する平坦面からなる。弾性変形部２は、ｙ軸方向の力をこのワーク対向面２１ａに加えることによって弾性変形する。
【００２４】
このコンタクト部３は、ｘ方向の厚さが概ね一定であるのに対し、ｚ軸方向の幅に関しては、ｙ軸方向の先端部ほど幅が狭くなっている。また、コンタクト部３は、ワーク上の電極パッドに接触させるワーク接触面３ａを有し、低比抵抗電導層３２よりも耐摩耗性に優れた導電性金属からなる耐摩耗層３１と、比抵抗が耐摩耗層３１よりも小さい導電性金属からなる低比抵抗電導層３２とから形成されている。
【００２５】
ここでは、耐摩耗層３１と低比抵抗電導層３２とが、ｘ軸方向に積層されている。つまり、耐摩耗層３１と低比抵抗電導層３２とは、オーバードライブ時のスクラブ方向、すなわち、ｚ軸方向と略平行な界面で互いに接している。ワーク接触面３ａは、耐摩耗層３１の端面と低比抵抗電導層３２の端面とからなる。
【００２６】
図４は、図３のコンタクトプローブ１をＡ−Ａ切断線で切断した場合の切断面を示した断面図である。耐摩耗層３１は、硬度が低比抵抗電導層３２よりも高い金属からなるのに対し、低比抵抗電導層３２は、比抵抗（電気抵抗率）が耐摩耗層３１よりも小さい金属からなる。ここでは、硬度が低比抵抗電導層３２よりも高い金属を用いることにより、耐摩耗層３１の耐摩耗性能を低比抵抗電導層３２よりも高くしている。
【００２７】
導電性金属の耐摩耗性能は、例えば、導電性金属からなる試験片を一定の力で電極パッドに押し当てながら移動させることを一定回数繰り返した際の摩耗量を測定することにより、定量的に評価することができる。
【００２８】
例えば、耐摩耗層３１は、Ｒｈ（比抵抗４．５μΩ、モース硬度６）、Ｒｕ（ルテニウム：比抵抗７．６μΩ、モース硬度６．５）、Ｒｅ（レニウム：比抵抗１９．３μΩ、モース硬度８）、Ｏｓ（オスミニウム：比抵抗９．５μΩ、モース硬度７．５）、Ｉｒ（イリジウム：比抵抗５．３μΩ、モース硬度６．５）などの材料からなる。一方、低比抵抗電導層３２は、Ａｕ（金：比抵抗２．３５μΩ、モース硬度２．５〜３）、Ｃｕ（銅：比抵抗１．６７μΩ、モース硬度３）などの材料からなる。また、Ｎｉ合金、Ｐｄ合金も高硬度化が可能であることから、耐摩耗層３１の材料として使用することができる。
【００２９】
耐摩耗層３１及び低比抵抗電導層３２の積層方向（ｘ軸方向）に関し、低比抵抗電導層３２の厚さＷ２の比率、すなわち、コンタクト部３の厚さ（Ｗ１＋Ｗ２）に対する低比抵抗電導層３２の厚さＷ２の割合を大きくすれば、コンタクト部３の合成抵抗は下がり、コンタクトプローブ１の耐電流性能を上げることができるが、耐摩耗性能が低下する。従って、耐摩耗層３１の材料や、低比抵抗電導層３２の厚さＷ２の比率は、要求される耐摩耗性能や耐電流性能に応じて定められる。
【００３０】
図５は、図３のコンタクトプローブ１の耐電流特性を耐摩耗特性と比較して模式的に示した説明図である。この図では、横軸が低比抵抗電導層３２の厚さＷ２の比率Ｒｗを示し、左縦軸が、コンタクト部３の合成抵抗に相当するプローブ抵抗ｒ、右縦軸が、一定数コンタクトした後のプローブの摩耗量を示している。また、図中には、低比抵抗電導層３２の厚さＷ２の比率Ｒｗを変化させた場合におけるコンタクト部３の合成抵抗が特性曲線Ｂとして示され、耐摩耗特性が特性曲線Ｃにより示されている。
【００３１】
プローブ抵抗ｒは、コンタクトプローブ１の断面積に反比例することから、厚さＷ２の比率Ｒｗ＝Ｗ２／（Ｗ１＋Ｗ２）が大きくなれば、当該比率Ｒｗに反比例して小さくなる。このため、特性曲線Ｂは、Ｒｗ＝０におけるプローブ抵抗ｒ＝ｒ２から徐々に減少し、Ｒｗ＝１においてｒ＝ｒ１に達している。
【００３２】
一方、特性曲線Ｃは、コンタクトプローブ１の耐摩耗特性を示し、低比抵抗電導層３２が耐摩耗層３１よりも耐摩耗性能に劣っていることから、耐摩耗性能は、比率Ｒｗが大きくなれば、顕著に劣化する。低比抵抗電導層３２の厚さＷ２の比率Ｒｗは、この様な耐電流特性及び耐摩耗特性を考慮して決定される。例えば、比率Ｒｗは、特性曲線Ｂ及びＣの交点から求めることができ、１０％以上５０％以下の範囲内であることが望ましい。
【００３３】
＜製造工程＞
図６〜図８は、図２のコンタクトプローブ１の製造方法の一例についての説明図である。図６の（ａ）〜（ｄ）、図７の（ａ）〜（ｄ）、図８の（ａ）及び（ｂ）は、コンタクトプローブ１の製造工程を時系列に示した図である。このコンタクトプローブ１は、プローブ配列の方向、すなわち、ｘ軸方向に導電性金属を堆積させることによって形成される。
【００３４】
ここでは、コンタクトプローブ１が、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、半導体製造工程などで利用されるフォト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形成した後、犠牲層のみをエッチングによって除去することにより、立体的な構造物を作成する技術である。
【００３５】
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。この様な処理は、電気めっき処理と呼ばれ、基板を電解液に浸すウエットプロセスであることから、めっき処理後には、乾燥処理が行われる。また、この乾燥処理後には、研磨処理などによって積層面を平坦化する平坦化処理が必要に応じて行われる。
【００３６】
図６の（ａ）には、コンタクトプローブ１を形成させる導電性基板が示されている。ここでは、シリコン基板２００の上面全体に導電性薄膜２０１が形成されているものとする。導電性薄膜２０１は、Ｃｕなどの犠牲金属からなる。
【００３７】
図６の（ｂ）には、導電性薄膜２０１上にフォトレジスト２０２を選択的に形成した後、フォトレジスト２０２の非形成領域に犠牲層２０３を形成した状態が示されている。フォトレジスト２０２は、シリコン基板２００の全面に形成された後、コンタクト部３に相当する領域内のフォトレジスト２０２だけが選択的に除去される。このレジスト膜のパターニング工程では、所定のフォトマスクを用いた露光処理と、所定の現像液を用いて余分なレジスト膜を除去する現像処理などが行われる。
【００３８】
この様なパターニング工程により、コンタクト部３に相当する領域において導電性薄膜２０１を露出させることができる。この状態において、Ｃｕなどの犠牲金属を電気めっきすれば、コンタクト部３に相当する領域内に犠牲金属を堆積させ、犠牲層２０３を形成することができる。
【００３９】
図６の（ｃ）には、フォトレジスト２０２を除去し、新たにフォトレジスト２０４を選択的に形成した状態が示されている。フォトレジスト２０４は、シリコン基板２００の全面に形成された後、弾性変形部２に相当する領域内のフォトレジスト２０４だけが選択的に除去される。つまり、自由端部２１、固定端部２２及びビーム部２３に相当する領域において導電性薄膜２０１を露出させることができる。
【００４０】
図６の（ｄ）には、フォトレジスト２０４の非形成領域に導電性金属層２０５を形成した状態が示されている。図６の（ｃ）の状態において、Ｐｄ−Ｃｏなどの導電性金属を電気めっきすれば、弾性変形部２に相当する領域内に導電性金属を堆積させ、導電性金属層２０５を形成することができる。
【００４１】
図７の（ａ）には、フォトレジスト２０４を除去し、新たにフォトレジスト２０６を選択的に形成した状態が示されている。フォトレジスト２０６は、シリコン基板２００の全面に形成された後、コンタクト部３に相当する領域内のフォトレジスト２０６だけが選択的に除去される。これにより、犠牲層２０３が露出する。このレジスト膜のパターニング工程では、図６の（ｂ）で用いたフォトマスクを用いることができる。
【００４２】
図７の（ｂ）には、フォトレジスト２０６の非形成領域に導電性金属を堆積させた状態が示されている。図７の（ａ）の状態において、Ｒｈなどの導電性金属を電気めっきすれば、犠牲層２０３上に導電性金属を堆積させ、耐摩耗層３１に相当する導電性金属層２０７を形成することができる。
【００４３】
図７の（ｃ）には、シリコン基板２００の表面を研磨した後、フォトレジスト２０６を除去し、新たにフォトレジスト２０８を選択的に形成した状態が示されている。フォトレジスト２０８は、シリコン基板２００の全面に形成された後、弾性変形部２に相当する領域内のフォトレジスト２０８だけが選択的に除去される。つまり、コンタクト部３をマスクし、弾性変形部３に相当する領域内の導電性金属層２０５のみを露出させることができる。
【００４４】
図７の（ｄ）には、フォトレジスト２０８の非形成領域に導電性金属を堆積させた状態が示されている。図７の（ｃ）の状態において、Ｐｄ−Ｃｏなどの導電性金属を電気めっきすれば、弾性変形部３に相当する領域内の導電性金属層２０５上に更に導電性金属を堆積させることができる。
【００４５】
図８の（ａ）には、フォトレジスト２０８を除去し、新たにフォトレジスト２０９を選択的に形成した後、フォトレジスト２０９の非形成領域に導電性金属を堆積させた状態が示されている。
【００４６】
フォトレジスト２０９は、シリコン基板２００の全面に形成された後、コンタクト部３に相当する領域内のフォトレジスト２０９だけが選択的に除去される。これにより、導電性金属層２０７が露出する。このレジスト膜のパターニング工程においても、図６の（ｂ）で用いたフォトマスクを用いることができる。そして、Ａｕなどの導電性金属を電気めっきすれば、導電性金属層２０７上に導電性金属を堆積させ、低比抵抗電導層３２に相当する導電性金属層２１０を形成することができる。
【００４７】
図８の（ｂ）には、シリコン基板２００の表面を研磨した後、フォトレジスト２０９を除去し、新たにフォトレジスト２１１を選択的に形成した後、フォトレジスト２１１の非形成領域に導電性金属を堆積させた状態が示されている。図８の（ａ）の状態において、Ｒｈなどの導電性金属を電気めっきすれば、弾性変形部３に相当する領域内の導電性金属層２０５上に更に導電性金属を堆積させることができる。
【００４８】
最後に、導電性金属層２０５からなる弾性変形部３と、耐摩耗層３１及び低比抵抗電導層３２からなるコンタクト部３を取り出せば、コンタクトプローブ１が得られる。例えば、導電性薄膜２０１及び犠牲層２０３がともにＣｕからなる場合であれば、Ｃｕを選択的に溶解するエッチング液を用いて、導電性金属層２０５、耐摩耗層３１及び低比抵抗電導層３２からなるコンタクトプローブ１を取り出すことができる。
【００４９】
導電性金属層２０５や耐摩耗層３１、低比抵抗電導層３２を構成する導電性金属としては、コンタクトプローブ１の製造工程において使用されるこの様なエッチング液に対し耐性を有する金属が望ましい。
【００５０】
本実施の形態によれば、低比抵抗電導層３２よりも耐摩耗性に優れた導電性金属からなる耐摩耗層３１と、比抵抗が耐摩耗層３１よりも小さい導電性金属からなる低比抵抗電導層３２とからコンタクト部３が形成されるので、コンタクト部３が耐摩耗層３１だけで形成される場合に比べ、コンタクトプローブ１の耐電流特性を向上させることができる。特に、コンタクト部３が低比抵抗電導層３２だけで形成される場合に比べ、耐摩耗性の低下が抑制されるので、ワーク上の電極パッドに繰返し接触させる際の耐摩耗性能を確保しつつ、耐電流性能の劣化を抑制することができる。
【００５１】
また、耐摩耗層３１と低比抵抗電導層３２との界面がスクラブ方向に沿って形成されているので、オーバードライブによってワーク接触面３ａ上の接触領域がスクラブ方向に移動しても、常に良好な耐摩耗性能及び耐電流性能を得ることができる。さらに、耐摩耗層３１及び低比抵抗電導層３２が、導電性金属をｘ軸方向に堆積させることによって形成されるので、各レジスト膜のパターニング工程において同一のフォトマスクを使用することができ、製造工程を簡素化することができる。
【００５２】
実施の形態２．
実施の形態１では、コンタクト部３が、耐摩耗層３１及び低比抵抗電導層３２をｘ軸方向に積層した２層からな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、低比抵抗電導層３２が耐摩耗層３１，３３によってｘ軸方向に挟まれている場合について説明する。
【００５３】
図９は、本発明の実施の形態２によるコンタクトプローブ１の構成例を示した外観図であり、自由端部２１のワーク対向面２１ａ上に形成されたコンタクト部３が示されている。このコンタクトプローブ１は、図３のコンタクトプローブ１と比較すれば、コンタクト部３が、耐摩耗層３１，３３及び低比抵抗電導層３２からなる点で異なるが、その他の構成は同一である。
【００５４】
このコンタクト部３は、耐摩耗層３１，３３及び低比抵抗電導層３２をｘ軸方向に積層した３層からなり、低比抵抗電導層３２が耐摩耗層３１，３３によってｘ軸方向に挟まれている。つまり、耐摩耗層３１，３３と低比抵抗電導層３２とは、ｘ軸方向と交差する界面で互いに接している。耐摩耗層３１と耐摩耗層３３とは、例えば、同じ導電性金属からなり、同程度の厚さである。
【００５５】
この様に、低比抵抗電導層３２をその両側から耐摩耗層３１，３３によって挟み込む構造とすることにより、耐電流性能を確保しつつ、コンタクト部３の耐摩耗性能をより向上させることができる。また、耐摩耗層３１，３３の各厚さＷ１，Ｗ３に対し、低比抵抗電導層３２の厚さＷ２の比率Ｒｗ＝Ｗ２／（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３）は、１０〜３０％程度が望ましい。
【００５６】
なお、実施の形態１及び２では、コンタクト部３の耐摩耗層３１，３３及び低比抵抗電導層３２が、ｘ軸方向に積層される場合の例について説明したが、本発明はコンタクト部３の構成をこれに限定するものではない。例えば、耐摩耗層及び低比抵抗電導層をｚ軸方向、すなわち、スクラブ方向に積層するものも本発明には含まれる。
【００５７】
また、実施の形態１及び２では、コンタクトプローブ１が、ｘ軸方向に導電性金属を堆積させることによって形成される場合の例について説明したが、本発明はコンタクトプローブ１の製造方法をこれに限定するものではない。例えば、ｙ軸方向、すなわち、ワーク対向面２１ａと交差する方向に導電性金属を堆積させることによって、コンタクトプローブ１を形成しても良い。
【００５８】
また、実施の形態２では、耐摩耗層３１と耐摩耗層３３とが同じ導電性金属からなる場合の例について説明したが、耐摩耗性能が低比抵抗電導層３２よりも高ければ、耐摩耗層３１及び３３が異なる金属からなるものも本発明には含まれる。
【００５９】
また、実施の形態１及び２では、弾性変形部２とコンタクト部３とが一体的に形成される場合の例について説明したが、本発明はコンタクトプローブ１の製造方法をこれに限定するものではない。例えば、導電性金属層２０７，２１０を導電性金属層２０５内に突き出す構造、また、弾性変形部２とコンタクト部３とを別個に作成し、コンタクト部３を弾性変形部２のワーク対向面２１ａに接合させるような構成であっても良い。
【００６０】
また、実施の形態１及び２では、コンタクトプローブ１がカンチレバー型のプローブからなる場合の例について説明したが、本発明はコンタクトプローブ１の構成をこれに限定するものではない。例えば、弾性変形部が細長い柱状体からなり、弾性変形部の長尺方向がｙ軸方向となるように立てた状態でプローブ基板上に配設される垂直型プローブにも本発明は適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ コンタクトプローブ
２ 弾性変形部
２１ 自由端部
２１ａ ワーク対向面
２２ 固定端部
２３ ビーム部
３ コンタクト部
３ａ ワーク接触面
３１，３３ 耐摩耗層
３２ 低比抵抗電導層
１００ プローブカード
１１０ メイン基板
１１１ 外部端子
１１２ コネクタ
１２０ プローブ基板
１３０ 連結部材
Ｗ１，Ｗ３ 耐摩耗層の厚さ
Ｗ２ 低比抵抗電導層の厚さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブに係り、更に詳しくは、弾性変形部の弾性変形を伴ってコンタクト部を検査対象物上の電極端子に接触させるプローブの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスは、半導体ウエハ上に多数の半導体デバイスを形成し、これらの半導体デバイスの電気的特性試験を行った後に半導体ウエハをダイシングし、半導体デバイスごとに分離することによって製造される。
【０００３】
半導体デバイスの電気的特性試験は、配線基板上に多数のコンタクトプローブを形成したプローブカードに半導体ウエハを近づけ、各コンタクトプローブを半導体ウエハ上の対応する電極パッドに接触させることによって行われる。コンタクトプローブと電極パッドとを接触させる際、両者が接触しはじめる状態に達した後、プローブカードに半導体ウエハを更に近づける処理が行われる。このような処理をオーバードライブと呼び、また、オーバードライブの距離をオーバードライブ量と呼んでいる。
【０００４】
オーバードライブは、コンタクトプローブを弾性変形させる処理であり、オーバードライブを行うことにより、電極パッドの高さやコンタクトプローブの高さにばらつきがあっても、全てのコンタクトプローブを電極パッドと確実に接触させることができる。また、オーバードライブ時にコンタクトプローブが弾性変形し、その先端が電極パッド上で移動することにより、スクラブが行われる。このスクラブにより電極パッド表面の酸化膜が除去され、接触抵抗を低減させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のコンタクトプローブは、ワーク（検査対象物）上の電極端子に接触させるコンタクト部と、コンタクト部を支持し、コンタクト部を電極端子に接触させた際に弾性変形する弾性変形部とからなる。コンタクト部は、電極端子に繰返し接触させる際の耐摩耗性を向上させるために、通常は弾性変形部よりも硬い導電性金属により形成される。しかも、コンタクト部がワーク上の電極端子と接触する断面積は、電極端子の制約により大きくすることができない。このため、支持部や弾性変形部と比較して、コンタクト部の電気抵抗が大きくなり、異常な高電流発生時は局部的に発熱し、耐電流性能が劣化してしまうという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、弾性変形部の弾性変形を伴ってコンタクト部を検査対象物上の電極端子に接触させるプローブの耐電流特性を向上させることを目的としている。特に、電極端子に繰返し接触させる際の耐摩耗性能を確保しつつ、耐電流性能の劣化を抑制することができる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】
【０００７】
第１の本発明によるプローブは、検査対象物上の電極端子に接触させるコンタクト部と、上記コンタクト部を支持し、上記コンタクト部を上記電極端子に接触させた際に弾性変形する弾性変形部とを備え、上記コンタクト部が、２種以上の金属層で構成され、上記電極端子との接触面が上記２種以上の金属層の各端面からなるように構成される。
【０００８】
このプローブでは、検査対象物上の電極端子に接触させるコンタクト部が２種以上の金属層から形成されるので、１種類の金属層から形成される場合に比べて、コンタクト部の耐電流特性を向上させることができる。例えば、耐摩耗性に優れた耐摩耗性金属層と比抵抗が小さい低比抵抗金属層とからコンタクト部を形成すれば、耐摩耗性金属層のみで形成する場合に比べ、電気抵抗を小さくすることができる。また、コンタクト部を低比抵抗金属層のみで形成する場合に比べ、耐摩耗性の低下が抑制されるので、電極端子に繰返し接触させる際の耐摩耗性能を確保しつつ、耐電流性能の劣化を抑制することができる。
【０００９】
第２の本発明によるプローブは、検査対象物上の電極端子に接触させるコンタクト部と、上記コンタクト部を支持し、上記コンタクト部を上記電極端子に接触させた際に弾性変形する弾性変形部とを備え、上記コンタクト部が、上記電極端子に接触させるワーク接触面を有し、第１の導電性金属からなる耐摩耗層と、比抵抗が第１の導電性金属よりも小さい第２の導電性金属からなる低比抵抗電導層とから形成され、第１の導電性金属が第２の導電性金属よりも耐摩耗性に優れ、上記ワーク接触面が上記耐摩耗層の端面と上記低比抵抗電導層の端面とからなるように構成される。
【００１０】
このプローブでは、耐摩耗性に優れた導電性金属からなる耐摩耗層と、比抵抗が小さい導電性金属からなる低比抵抗電導層とからコンタクト部が形成される。このため、コンタクト部が耐摩耗層だけで形成される場合に比べ、電気抵抗が小さくなるので、弾性変形部の弾性変形を伴ってコンタクト部を検査対象物上の電極端子に接触させるプローブの耐電流特性を向上させることができる。また、コンタクト部が低比抵抗電導層だけで形成される場合に比べ、耐摩耗性の低下が抑制されるので、電極端子に繰返し接触させる際の耐摩耗性能を確保しつつ、耐電流性能の劣化を抑制することができる。
【００１１】
第３の本発明によるプローブは、上記構成に加え、上記低比抵抗電導層及び上記耐摩耗層が、その界面が、オーバードライブ時のスクラブ方向と略平行になるように形成されている。この様な構成によれば、低比抵抗電導層及び耐摩耗層の界面がスクラブ方向に沿って形成されているので、オーバードライブによってワーク接触面上の接触領域がスクラブ方向に移動しても、常に良好な耐摩耗性能及び耐電流性能を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるプローブでは、コンタクト部が耐摩耗層だけで形成される場合に比べ、電気抵抗が小さくなり、また、コンタクト部が低比抵抗電導層だけで形成される場合に比べ、耐摩耗性の低下が抑制されるので、電極端子に繰返し接触させる際の耐摩耗性能を確保しつつ、耐電流性能の劣化を抑制することができる。従って、弾性変形部の弾性変形を伴ってコンタクト部を検査対象物上の電極端子に接触させるプローブの耐電流特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１によるコンタクトプローブ１を含むプローブカード１００の一構成例を示した図である。
【図２】図１のコンタクトプローブ１の一構成例を示した外観図である。
【図３】図２のコンタクトプローブ１の要部を拡大して示した図であり、自由端部２１のワーク対向面２１ａ上に形成されたコンタクト部３が示されている。
【図４】図３のコンタクトプローブ１をＡ−Ａ切断線で切断した場合の切断面を示した断面図である。
【図５】図３のコンタクトプローブ１の耐電流特性を耐摩耗特性と比較して模式的に示した説明図である。
【図６】図２のコンタクトプローブ１の製造方法の一例についての説明図である。
【図７】図２のコンタクトプローブ１の製造方法の一例についての説明図である。
【図８】図２のコンタクトプローブ１の製造方法の一例についての説明図である。
【図９】本発明の実施の形態２によるコンタクトプローブ１の構成例を示した外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
＜プローブカード１００＞
図１は、本発明の実施の形態１によるコンタクトプローブ１を含むプローブカード１００の一構成例を示した図であり、図中の（ａ）には、プローブカード１００の下面が示され、（ｂ）には、水平方向から見たプローブカード１００が示されている。このプローブカード１００は、メイン基板１１０、プローブ基板１２０及び連結部材１３０により構成される。
【００１５】
メイン基板１１０は、プローブ装置（不図示）に対し着脱可能に取り付けられる円形状の配線基板であり、外周付近に外部端子１１１が形成され、中央付近にプローブ基板１２０が取り付けられている。プローブ基板１２０は、２以上のコンタクトプローブ１が配設された矩形状のサブ基板であり、シート状の連結部材１３０を介してメイン基板１１０に配線されている。
【００１６】
連結部材１３０は、メイン基板１１０上に設けられたコネクタ１１２を介して、メイン基板１１０に着脱可能に接続されている。コンタクトプローブ１は、弾性変形を伴ってワーク上の電極パッドに接触させるカンチレバー型のプローブ（探針）であり、接触面がワークと対向するように配設されている。
【００１７】
＜コンタクトプローブ１＞
図２は、図１のコンタクトプローブ１の一構成例を示した外観図である。このコンタクトプローブ１は、弾性変形部２及びコンタクト部３からなり、オーバードライブ時には、弾性変形部２が弾性変形することにより、ワーク上の電極パッドに対し、コンタクト部３が所定の針圧で接触する。
【００１８】
弾性変形部２は、コンタクト部３を支持し、コンタクト部３を電極パッドに接触させた際に弾性変形する本体部である。この弾性変形部２は、コンタクト部３が形成された自由端部２１と、プローブ基板１２０に固着される固定端部２２と、自由端部２１及び固定端部２２を連結するビーム部２３により構成される。
【００１９】
ビーム部２３は、直線状に延伸した細長い形状からなり、その一端に自由端部２１が配置され、他端に固定端部２２が配置されている。自由端部２１は、ワークに向けて延伸した形状からなり、ビーム部２３により、プローブ基板１２０から離間した状態で弾性的に保持される。また、オーバードライブ時には、ワーク上の電極パッドに対し、コンタクト部３がビーム部２３の延伸方向と略平行な方向に移動することにより、スクラブが行われる。
【００２０】
コンタクトプローブ１は、プローブ基板１２０上において、ビーム部２３の延伸方向と交差する方向に所定のピッチで配列される。また、各コンタクトプローブ１は、ビーム部２３の側面を互いに対向させて配置される。
【００２１】
弾性変形部２及びコンタクト部３は、いずれも導電性材料からなる。弾性変形部２は、導電率が高く、かつ、弾性特性に優れた材料、例えば、Ｐｄ−Ｃｏ（パラジウムコバルト）合金、Ｎｉ−Ｃｏ（ニッケルコバルト）合金又はＰｄ−Ｎｉ合金からなることが望ましい。一方、コンタクト部３は、導電率が高く、かつ、耐摩耗特性に優れた材料、例えば、Ｒｈ（ロジウム）からなることが望ましい。コンタクト部３は、弾性変形部２の先端面から突出していればよく、その形状は任意である。
【００２２】
＜コンタクト部３の積層構造＞
図３は、図２のコンタクトプローブ１の要部を拡大して示した図であり、自由端部２１のワーク対向面２１ａ上に形成されたコンタクト部３が示されている。この図では、コンタクトプローブ１の配列方向、プローブ基板１２０に対する高さ方向、及び、オーバードライブ時のスクラブ方向をそれぞれｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向と呼んでいる。
【００２３】
コンタクト部３は、ワーク上の電極パッドに接触させるためのコンタクトチップであり、自由端部２１のワーク対向面２１ａ上に突出して形成される。ワーク対向面２１ａは、ワークの電気的特性試験時に、ワークと対向させた状態で配置される自由端部２１の先端面であり、ｙ軸方向と交差する平坦面からなる。弾性変形部２は、ｙ軸方向の力をこのワーク対向面２１ａに加えることによって弾性変形する。
【００２４】
このコンタクト部３は、ｘ方向の厚さが概ね一定であるのに対し、ｚ軸方向の幅に関しては、ｙ軸方向の先端部ほど幅が狭くなっている。また、コンタクト部３は、ワーク上の電極パッドに接触させるワーク接触面３ａを有し、低比抵抗電導層３２よりも耐摩耗性に優れた導電性金属からなる耐摩耗層３１と、比抵抗が耐摩耗層３１よりも小さい導電性金属からなる低比抵抗電導層３２とから形成されている。
【００２５】
ここでは、耐摩耗層３１と低比抵抗電導層３２とが、ｘ軸方向に積層されている。つまり、耐摩耗層３１と低比抵抗電導層３２とは、オーバードライブ時のスクラブ方向、すなわち、ｚ軸方向と略平行な界面で互いに接している。ワーク接触面３ａは、耐摩耗層３１の端面と低比抵抗電導層３２の端面とからなる。
【００２６】
図４は、図３のコンタクトプローブ１をＡ−Ａ切断線で切断した場合の切断面を示した断面図である。耐摩耗層３１は、硬度が低比抵抗電導層３２よりも高い金属からなるのに対し、低比抵抗電導層３２は、比抵抗（電気抵抗率）が耐摩耗層３１よりも小さい金属からなる。ここでは、硬度が低比抵抗電導層３２よりも高い金属を用いることにより、耐摩耗層３１の耐摩耗性能を低比抵抗電導層３２よりも高くしている。
【００２７】
導電性金属の耐摩耗性能は、例えば、導電性金属からなる試験片を一定の力で電極パッドに押し当てながら移動させることを一定回数繰り返した際の摩耗量を測定することにより、定量的に評価することができる。
【００２８】
例えば、耐摩耗層３１は、Ｒｈ（比抵抗４．５μΩ、モース硬度６）、Ｒｕ（ルテニウム：比抵抗７．６μΩ、モース硬度６．５）、Ｒｅ（レニウム：比抵抗１９．３μΩ、モース硬度８）、Ｏｓ（オスミニウム：比抵抗９．５μΩ、モース硬度７．５）、Ｉｒ（イリジウム：比抵抗５．３μΩ、モース硬度６．５）などの材料からなる。一方、低比抵抗電導層３２は、Ａｕ（金：比抵抗２．３５μΩ、モース硬度２．５〜３）、Ｃｕ（銅：比抵抗１．６７μΩ、モース硬度３）などの材料からなる。また、Ｎｉ合金、Ｐｄ合金も高硬度化が可能であることから、耐摩耗層３１の材料として使用することができる。
【００２９】
耐摩耗層３１及び低比抵抗電導層３２の積層方向（ｘ軸方向）に関し、低比抵抗電導層３２の厚さＷ２の比率、すなわち、コンタクト部３の厚さ（Ｗ１＋Ｗ２）に対する低比抵抗電導層３２の厚さＷ２の割合を大きくすれば、コンタクト部３の合成抵抗は下がり、コンタクトプローブ１の耐電流性能を上げることができるが、耐摩耗性能が低下する。従って、耐摩耗層３１の材料や、低比抵抗電導層３２の厚さＷ２の比率は、要求される耐摩耗性能や耐電流性能に応じて定められる。
【００３０】
図５は、図３のコンタクトプローブ１の耐電流特性を耐摩耗特性と比較して模式的に示した説明図である。この図では、横軸が低比抵抗電導層３２の厚さＷ２の比率Ｒｗを示し、左縦軸が、コンタクト部３の合成抵抗に相当するプローブ抵抗ｒ、右縦軸が、一定数コンタクトした後のプローブの摩耗量を示している。また、図中には、低比抵抗電導層３２の厚さＷ２の比率Ｒｗを変化させた場合におけるコンタクト部３の合成抵抗が特性曲線Ｂとして示され、耐摩耗特性が特性曲線Ｃにより示されている。
【００３１】
プローブ抵抗ｒは、コンタクトプローブ１の断面積に反比例することから、厚さＷ２の比率Ｒｗ＝Ｗ２／（Ｗ１＋Ｗ２）が大きくなれば、当該比率Ｒｗに反比例して小さくなる。このため、特性曲線Ｂは、Ｒｗ＝０におけるプローブ抵抗ｒ＝ｒ２から徐々に減少し、Ｒｗ＝１においてｒ＝ｒ１に達している。
【００３２】
一方、特性曲線Ｃは、コンタクトプローブ１の耐摩耗特性を示し、低比抵抗電導層３２が耐摩耗層３１よりも耐摩耗性能に劣っていることから、耐摩耗性能は、比率Ｒｗが大きくなれば、顕著に劣化する。低比抵抗電導層３２の厚さＷ２の比率Ｒｗは、この様な耐電流特性及び耐摩耗特性を考慮して決定される。例えば、比率Ｒｗは、特性曲線Ｂ及びＣの交点から求めることができ、１０％以上５０％以下の範囲内であることが望ましい。
【００３３】
＜製造工程＞
図６〜図８は、図２のコンタクトプローブ１の製造方法の一例についての説明図である。図６の（ａ）〜（ｄ）、図７の（ａ）〜（ｄ）、図８の（ａ）及び（ｂ）は、コンタクトプローブ１の製造工程を時系列に示した図である。このコンタクトプローブ１は、プローブ配列の方向、すなわち、ｘ軸方向に導電性金属を堆積させることによって形成される。
【００３４】
ここでは、コンタクトプローブ１が、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、半導体製造工程などで利用されるフォト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形成した後、犠牲層のみをエッチングによって除去することにより、立体的な構造物を作成する技術である。
【００３５】
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。この様な処理は、電気めっき処理と呼ばれ、基板を電解液に浸すウエットプロセスであることから、めっき処理後には、乾燥処理が行われる。また、この乾燥処理後には、研磨処理などによって積層面を平坦化する平坦化処理が必要に応じて行われる。
【００３６】
図６の（ａ）には、コンタクトプローブ１を形成させる導電性基板が示されている。ここでは、シリコン基板２００の上面全体に導電性薄膜２０１が形成されているものとする。導電性薄膜２０１は、Ｃｕなどの犠牲金属からなる。
【００３７】
図６の（ｂ）には、導電性薄膜２０１上にフォトレジスト２０２を選択的に形成した後、フォトレジスト２０２の非形成領域に犠牲層２０３を形成した状態が示されている。フォトレジスト２０２は、シリコン基板２００の全面に形成された後、コンタクト部３に相当する領域内のフォトレジスト２０２だけが選択的に除去される。このレジスト膜のパターニング工程では、所定のフォトマスクを用いた露光処理と、所定の現像液を用いて余分なレジスト膜を除去する現像処理などが行われる。
【００３８】
この様なパターニング工程により、コンタクト部３に相当する領域において導電性薄膜２０１を露出させることができる。この状態において、Ｃｕなどの犠牲金属を電気めっきすれば、コンタクト部３に相当する領域内に犠牲金属を堆積させ、犠牲層２０３を形成することができる。
【００３９】
図６の（ｃ）には、フォトレジスト２０２を除去し、新たにフォトレジスト２０４を選択的に形成した状態が示されている。フォトレジスト２０４は、シリコン基板２００の全面に形成された後、弾性変形部２に相当する領域内のフォトレジスト２０４だけが選択的に除去される。つまり、自由端部２１、固定端部２２及びビーム部２３に相当する領域において導電性薄膜２０１を露出させることができる。
【００４０】
図６の（ｄ）には、フォトレジスト２０４の非形成領域に導電性金属層２０５を形成した状態が示されている。図６の（ｃ）の状態において、Ｐｄ−Ｃｏなどの導電性金属を電気めっきすれば、弾性変形部２に相当する領域内に導電性金属を堆積させ、導電性金属層２０５を形成することができる。
【００４１】
図７の（ａ）には、フォトレジスト２０４を除去し、新たにフォトレジスト２０６を選択的に形成した状態が示されている。フォトレジスト２０６は、シリコン基板２００の全面に形成された後、コンタクト部３に相当する領域内のフォトレジスト２０６だけが選択的に除去される。これにより、犠牲層２０３が露出する。このレジスト膜のパターニング工程では、図６の（ｂ）で用いたフォトマスクを用いることができる。
【００４２】
図７の（ｂ）には、フォトレジスト２０６の非形成領域に導電性金属を堆積させた状態が示されている。図７の（ａ）の状態において、Ｒｈなどの導電性金属を電気めっきすれば、犠牲層２０３上に導電性金属を堆積させ、耐摩耗層３１に相当する導電性金属層２０７を形成することができる。
【００４３】
図７の（ｃ）には、シリコン基板２００の表面を研磨した後、フォトレジスト２０６を除去し、新たにフォトレジスト２０８を選択的に形成した状態が示されている。フォトレジスト２０８は、シリコン基板２００の全面に形成された後、弾性変形部２に相当する領域内のフォトレジスト２０８だけが選択的に除去される。つまり、コンタクト部３をマスクし、弾性変形部３に相当する領域内の導電性金属層２０５のみを露出させることができる。
【００４４】
図７の（ｄ）には、フォトレジスト２０８の非形成領域に導電性金属を堆積させた状態が示されている。図７の（ｃ）の状態において、Ｐｄ−Ｃｏなどの導電性金属を電気めっきすれば、弾性変形部３に相当する領域内の導電性金属層２０５上に更に導電性金属を堆積させることができる。
【００４５】
図８の（ａ）には、フォトレジスト２０８を除去し、新たにフォトレジスト２０９を選択的に形成した後、フォトレジスト２０９の非形成領域に導電性金属を堆積させた状態が示されている。
【００４６】
フォトレジスト２０９は、シリコン基板２００の全面に形成された後、コンタクト部３に相当する領域内のフォトレジスト２０９だけが選択的に除去される。これにより、導電性金属層２０７が露出する。このレジスト膜のパターニング工程においても、図６の（ｂ）で用いたフォトマスクを用いることができる。そして、Ａｕなどの導電性金属を電気めっきすれば、導電性金属層２０７上に導電性金属を堆積させ、低比抵抗電導層３２に相当する導電性金属層２１０を形成することができる。
【００４７】
図８の（ｂ）には、シリコン基板２００の表面を研磨した後、フォトレジスト２０９を除去し、新たにフォトレジスト２１１を選択的に形成した後、フォトレジスト２１１の非形成領域に導電性金属を堆積させた状態が示されている。図８の（ａ）の状態において、Ｒｈなどの導電性金属を電気めっきすれば、弾性変形部３に相当する領域内の導電性金属層２０５上に更に導電性金属を堆積させることができる。
【００４８】
最後に、導電性金属層２０５からなる弾性変形部３と、耐摩耗層３１及び低比抵抗電導層３２からなるコンタクト部３を取り出せば、コンタクトプローブ１が得られる。例えば、導電性薄膜２０１及び犠牲層２０３がともにＣｕからなる場合であれば、Ｃｕを選択的に溶解するエッチング液を用いて、導電性金属層２０５、耐摩耗層３１及び低比抵抗電導層３２からなるコンタクトプローブ１を取り出すことができる。
【００４９】
導電性金属層２０５や耐摩耗層３１、低比抵抗電導層３２を構成する導電性金属としては、コンタクトプローブ１の製造工程において使用されるこの様なエッチング液に対し耐性を有する金属が望ましい。
【００５０】
本実施の形態によれば、低比抵抗電導層３２よりも耐摩耗性に優れた導電性金属からなる耐摩耗層３１と、比抵抗が耐摩耗層３１よりも小さい導電性金属からなる低比抵抗電導層３２とからコンタクト部３が形成されるので、コンタクト部３が耐摩耗層３１だけで形成される場合に比べ、コンタクトプローブ１の耐電流特性を向上させることができる。特に、コンタクト部３が低比抵抗電導層３２だけで形成される場合に比べ、耐摩耗性の低下が抑制されるので、ワーク上の電極パッドに繰返し接触させる際の耐摩耗性能を確保しつつ、耐電流性能の劣化を抑制することができる。
【００５１】
また、耐摩耗層３１と低比抵抗電導層３２との界面がスクラブ方向に沿って形成されているので、オーバードライブによってワーク接触面３ａ上の接触領域がスクラブ方向に移動しても、常に良好な耐摩耗性能及び耐電流性能を得ることができる。さらに、耐摩耗層３１及び低比抵抗電導層３２が、導電性金属をｘ軸方向に堆積させることによって形成されるので、各レジスト膜のパターニング工程において同一のフォトマスクを使用することができ、製造工程を簡素化することができる。
【００５２】
実施の形態２．
実施の形態１では、コンタクト部３が、耐摩耗層３１及び低比抵抗電導層３２をｘ軸方向に積層した２層からな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、低比抵抗電導層３２が耐摩耗層３１，３３によってｘ軸方向に挟まれている場合について説明する。
【００５３】
図９は、本発明の実施の形態２によるコンタクトプローブ１の構成例を示した外観図であり、自由端部２１のワーク対向面２１ａ上に形成されたコンタクト部３が示されている。このコンタクトプローブ１は、図３のコンタクトプローブ１と比較すれば、コンタクト部３が、耐摩耗層３１，３３及び低比抵抗電導層３２からなる点で異なるが、その他の構成は同一である。
【００５４】
このコンタクト部３は、耐摩耗層３１，３３及び低比抵抗電導層３２をｘ軸方向に積層した３層からなり、低比抵抗電導層３２が耐摩耗層３１，３３によってｘ軸方向に挟まれている。つまり、耐摩耗層３１，３３と低比抵抗電導層３２とは、ｘ軸方向と交差する界面で互いに接している。耐摩耗層３１と耐摩耗層３３とは、例えば、同じ導電性金属からなり、同程度の厚さである。
【００５５】
この様に、低比抵抗電導層３２をその両側から耐摩耗層３１，３３によって挟み込む構造とすることにより、耐電流性能を確保しつつ、コンタクト部３の耐摩耗性能をより向上させることができる。また、耐摩耗層３１，３３の各厚さＷ１，Ｗ３に対し、低比抵抗電導層３２の厚さＷ２の比率Ｒｗ＝Ｗ２／（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３）は、１０〜３０％程度が望ましい。
【００５６】
なお、実施の形態１及び２では、コンタクト部３の耐摩耗層３１，３３及び低比抵抗電導層３２が、ｘ軸方向に積層される場合の例について説明したが、本発明はコンタクト部３の構成をこれに限定するものではない。例えば、耐摩耗層及び低比抵抗電導層をｚ軸方向、すなわち、スクラブ方向に積層するものも本発明には含まれる。
【００５７】
また、実施の形態１及び２では、コンタクトプローブ１が、ｘ軸方向に導電性金属を堆積させることによって形成される場合の例について説明したが、本発明はコンタクトプローブ１の製造方法をこれに限定するものではない。例えば、ｙ軸方向、すなわち、ワーク対向面２１ａと交差する方向に導電性金属を堆積させることによって、コンタクトプローブ１を形成しても良い。
【００５８】
また、実施の形態２では、耐摩耗層３１と耐摩耗層３３とが同じ導電性金属からなる場合の例について説明したが、耐摩耗性能が低比抵抗電導層３２よりも高ければ、耐摩耗層３１及び３３が異なる金属からなるものも本発明には含まれる。
【００５９】
また、実施の形態１及び２では、弾性変形部２とコンタクト部３とが一体的に形成される場合の例について説明したが、本発明はコンタクトプローブ１の製造方法をこれに限定するものではない。例えば、導電性金属層２０７，２１０を導電性金属層２０５内に突き出す構造、また、弾性変形部２とコンタクト部３とを別個に作成し、コンタクト部３を弾性変形部２のワーク対向面２１ａに接合させるような構成であっても良い。
【００６０】
また、実施の形態１及び２では、コンタクトプローブ１がカンチレバー型のプローブからなる場合の例について説明したが、本発明はコンタクトプローブ１の構成をこれに限定するものではない。例えば、弾性変形部が細長い柱状体からなり、弾性変形部の長尺方向がｙ軸方向となるように立てた状態でプローブ基板上に配設される垂直型プローブにも本発明は適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ コンタクトプローブ
２ 弾性変形部
２１ 自由端部
２１ａ ワーク対向面
２２ 固定端部
２３ ビーム部
３ コンタクト部
３ａ ワーク接触面
３１，３３ 耐摩耗層
３２ 低比抵抗電導層
１００ プローブカード
１１０ メイン基板
１１１ 外部端子
１１２ コネクタ
１２０ プローブ基板
１３０ 連結部材
Ｗ１，Ｗ３ 耐摩耗層の厚さ
Ｗ２ 低比抵抗電導層の厚さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物上の電極端子に接触させるコンタクト部と、
上記コンタクト部を支持し、上記コンタクト部を上記電極端子に接触させた際に弾性変形する弾性変形部とを備え、
上記コンタクト部は、２種以上の金属層で構成され、
上記電極端子との接触面が上記２種以上の金属層の各端面からなることを特徴とするプローブ。
【請求項２】
検査対象物上の電極端子に接触させるコンタクト部と、
上記コンタクト部を支持し、上記コンタクト部を上記電極端子に接触させた際に弾性変形する弾性変形部とを備え、
上記コンタクト部は、上記電極端子に接触させるワーク接触面を有し、第１の導電性金属からなる耐摩耗層と、比抵抗が第１の導電性金属よりも小さい第２の導電性金属からなる低比抵抗電導層とから形成され、第１の導電性金属が第２の導電性金属よりも耐摩耗性に優れ、上記ワーク接触面が上記耐摩耗層の端面と上記低比抵抗電導層の端面とからなることを特徴とするプローブ。
【請求項３】
上記低比抵抗電導層及び上記耐摩耗層は、その界面が、オーバードライブ時のスクラブ方向と略平行になるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のプローブ。
【請求項１】
検査対象物上の電極端子に接触させるコンタクト部と、
上記コンタクト部を支持し、上記コンタクト部を上記電極端子に接触させた際に弾性変形する弾性変形部とを備え、
上記コンタクト部は、２種以上の金属層で構成され、
上記電極端子との接触面が上記２種以上の金属層の各端面からなることを特徴とするプローブ。
【請求項２】
検査対象物上の電極端子に接触させるコンタクト部と、
上記コンタクト部を支持し、上記コンタクト部を上記電極端子に接触させた際に弾性変形する弾性変形部とを備え、
上記コンタクト部は、上記電極端子に接触させるワーク接触面を有し、第１の導電性金属からなる耐摩耗層と、比抵抗が第１の導電性金属よりも小さい第２の導電性金属からなる低比抵抗電導層とから形成され、第１の導電性金属が第２の導電性金属よりも耐摩耗性に優れ、上記ワーク接触面が上記耐摩耗層の端面と上記低比抵抗電導層の端面とからなることを特徴とするプローブ。
【請求項３】
上記低比抵抗電導層及び上記耐摩耗層は、その界面が、オーバードライブ時のスクラブ方向と略平行になるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のプローブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２３３８６１（Ｐ２０１２−２３３８６１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０４５８０（Ｐ２０１１−１０４５８０）
【出願日】平成２３年５月９日（２０１１．５．９）
【出願人】（０００２３２４０５）日本電子材料株式会社 (272)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月９日（２０１１．５．９）
【出願人】（０００２３２４０５）日本電子材料株式会社 (272)
【Ｆターム（参考）】
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