(57)【要約】      （修正有）【課題】ＭＥＭＳプローブの歩留まりを向上し、リードタイムとコストを低減するプローブ作成プロセスを提供する。【解決手段】マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）プローブはプローブカードに用いるために基材上に作製される。そのプローブはプローブカードの応用プラットフォームに取り付けるための貼り合わせ面を有し、その貼り合わせ面は基材表面に垂直な面の上に形成される。基材からプローブを取り外すためにプローブ５１の下にアンダーカット７３が形成される。【選択図】図７
2010038900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）プロセス技術を用いて基材の上にプローブを形成し、前記プローブはプローブカードの応用プラットフォームに取り付ける貼り合わせ面を有し、前記貼り合わせ面は前記基材の表面に垂直な平面上に形成され、かつ、
前記基材から前記プローブを取り外すために前記プローブの下にアンダーカットを形成する事を特徴とする方法。
【請求項２】
プローブの基盤部と前記基材の錨構造の間に位置する接続部を破壊して前記基材から前記プローブを取り外す請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基材から前記プローブを取り外すに際し、更に、
前記基材上に犠牲層を形成し、
前記犠牲層の上にプローブと錨構造を形成し、かつ、
錨構造の下の犠牲層を完全には除去せずに前記プローブの下の犠牲層を除去する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基材から前記プローブを取り外すに際し、更に、
前記基材上に導電層を形成し、
前記導電層の上に犠牲層を形成し、前記犠牲層が前記導電層を露出する開口を有し、
前記犠牲層の上に前記プローブと前記錨構造を形成し、前記錨構造は前記開口を通して前記導電層に接続し、かつ、
前記プローブの下の犠牲層を除去する請求項２に記載の方法。
【請求項５】
基材上にプローブを形成するに際し、更に、
第１リソグラフィー操作において前記プローブの接点に対応する先端基盤を形成し、
第２リソグラフィー操作において前記先端基盤の上に接点を形成し、
かつ、第３リソグラフィー操作において前記基材上のプローブに残された部分を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記錨構造は前記プローブより大きい表面積を有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記錨構造は実質的に円形であり前記プローブは実質的に長く狭い形状である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
試験中のデバイスに接続する接点を有し、前記接点はＭＥＭＳプローブの２つの導電層の間にサンドイッチされ、
前記接点を支持する先端部とバネ部から成るプローブ本体を有し、かつ、
前記先端部と前記バネ部を支持する基盤部を有し、前記基盤部は前記ＭＥＭＳプローブが形成された基材から力で前記ＭＥＭＳプローブを取り外す事により形成された露出した破壊面を有する事を特徴とするマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）プローブ。
【請求項９】
前記プローブ本体はその断面において厚さ変化し、前記厚さは前記基材の表面に垂直方向に測定される請求項８に記載のＭＥＭＳプローブ
【請求項１０】
前記バネ部は、前記先端部に伸びるバネ部の第１端部と前記基盤部に接続する第２端部を持ち、１つ以上の曲線形状と前記バネ部の長さ方向に変化する幅を有する請求項８に記載のＭＥＭＳプローブ。
【請求項１１】
前記バネ部は平行に連結した１つ以上の曲線状バネから成る請求項８に記載のＭＥＭＳプローブ。
【請求項１２】
前記バネ部は２つの段階を有する屈曲力を供給し、前記２段階の間にストッパーを備えた請求項８に記載のＭＥＭＳプローブ。
【請求項１３】
前記基盤部は波型である請求項８に記載のＭＥＭＳプローブ。
【請求項１４】
ＭＥＭＳプローブにおいて、
試験中のデバイスに接続した接点を有し、前記接点はＭＥＭＳプローブの２つの導電層の間にサンドイッチされ、
前記接点を支持する先端部とバネ部から成るプローブ本体を有し、かつ、
前記先端部と前記バネ部を支持する基盤部を有し、前記基盤部はプローブカードの応用プラットフォームに取り付ける貼り合わせ面を有し、前記貼り合わせ表面は基材の表面に垂直な平面が形成された前記基材上のマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）プローブ。
【請求項１５】
前記基盤部は接続部を経て前記基材上の錨構造に接続し、前記接続部は前記基盤部と前記錨構造に比べて薄く狭い断面を有する請求項１４に記載のＭＥＭＳプローブ。
【請求項１６】
前記プローブ本体は断面において厚さが変化し、前記厚さは前記基材の表面に垂直な方向に測定される請求項１４に記載のＭＥＭＳプローブ。
【請求項１７】
前記基材はプローブの次のバッチを作製するために再利用される請求項１４に記載のＭＥＭＳプローブ。
【請求項１８】
基材上に犠牲層を形成し、
前記犠牲層の上に第１導電パターンを形成し、前記第１導電パターンは前記ＭＥＭＳプローブの先端部の形状を有し、
前記第１導電パターンの上に第２導電パターンを形成し、前記第２導電パターンは前記ＭＥＭＳプローブの接点の形状を有し、  かつ、
前記第２導電パターンと前記犠牲層の上に第３導電パターンを形成し、前記第３導電パターンは前記ＭＥＭＳプローブに対するプローブ本体と錨構造の形状を有する事を特徴とするマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）プローブの作製方法。
【請求項１９】
前記錨構造は前記犠牲層につなぎ止めるに際し、
前記錨構造の下の前記犠牲層を完全には除去せずに前記ＭＥＭＳプローブの下の前記犠牲層を除去する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記錨構造は前記犠牲層の下の金属層につなぎ止められるに際し、
前記金属層に固定された前記錨構造を残して前記ＭＥＭＳプローブの下の前記犠牲層を除去する請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の少なくとも一つの実施例はマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）に関し、特に、ＭＥＭＳプローブの形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）は、シリコン基板のような共通基板上に機械要素、センサー、アクチュエーター、および電子部品を、マイクロ製造技術を用いて集積したものである。電子部品は一連の集積回路（ＩＣ）プロセス（例えば、ＣＭＯＳ、バイポーラ、あるいはＢＩＣＭＯＳプロセス）を用いて作製されるが、微小機械要素は、シリコンウェハーの一部を選択的にエッチングで除去したり、あるいは新しい構造層を付加したりする事に適合できる「微小機械」プロセスを用いて作製され、機械的および電子機械的デバイスを形成する。
【０００３】
ＭＥＭＳデバイスは、ミクロン大（１ミリの千分の一）の大きさを持つ微小構造から成る。ＭＥＭＳ技術の重要な部分は集積回路（ＩＣ）技術を採用している。例えば、ＩＣと同様に、ＭＥＭＳ構造は、一般に、一連の成膜、リソグラフィー、およびエッチングによりウェハー上に作製される。
【０００４】
ＭＥＭＳ構造の複雑さが増すにつれて、ＭＥＭＳデバイスの作製プロセスも益々複雑になる。例えば、ＭＥＭＳプローブの配列はプローブカードの中に組み立てられる。プローブカードは電子試験システムと試験中の半導体ウェハーの間のインターフェイスである。プローブカードは試験システムとウェハー上の精細な回路の間に電気経路をもたらし、それによって、チップを切り出しパッケージ化する前に、ウェハーの段階で精細な回路の試験や確認が可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来では、プローブは、ウェハー全体にわたって一連の成膜手段を用いて、（基材表面に対して）垂直な深さ方向に多層膜を持つ単一の基材上に作製される。従来の方法の懸念は、成膜段階のどれかで、また個々のプローブのどれかで生じる欠陥や汚染物質がウェハー全体を不良にするかも知れない事である。更に、プローブ形状の設計は、プローブバネの縦軸に沿った方向にプローブ材料の層を成膜すると云う従来プロセスにより、通常は制限を受ける。これらの従来プロセスは、プローブ材料の全ての層を積層や連結する複数のリソグラフィー手段を用いて、縦型で多次元構造のプローブを創り出す。その結果、プローブバネを含む最終的なプローブ形状は、ギザギザで不規則な外観を持ち、層間の円滑な伝播を欠く傾向がある。このように，ＭＥＭＳプローブの歩留まりを向上し、リードタイムとコストを低減し、プローブの設計を改善するために従来の作製プロセスを改良する事が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
プローブカードの様な他のプラットフォーム上で用いるために、基板上にマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）を作製する技法が記述される。一つの実施形態では、１つ以上のプローブがＭＥＭＳプロセス技法を用いて基板上に作製される。各々のプローブは接点とプローブ本体から成る。プローブ本体は、更に、先端部、バネ部、および基盤部から成る。プローブは「横たわった」状態で形成され、その事は、プローブ本体は基板表面に平行な平面上に平置される事を意味する。プローブは、プローブの下にアンダーカットを形成し、基板上の錨構造から基盤部を壊して基板から外される。次にプローブはプローブカードの応用プラットフォームに取り付けられる。取り付けプロセスの間に、プローブは「立ち上がった」状態に持ち上げられ、プローブ本体の基盤部のみが応用プラットフォームに取り付けられる。
【０００７】
一つの実施形態では、摘出配置（pick-and-place）プロセスが記述される。摘出配置（pick-and-place）プロセスでは、ＭＥＭＳプローブ（あるいは「プローブ」）は基材から別個に「摘出され（picked）」、その後、パッケージ化されない状態で応用プラットフォーム上に「配置される（placed）」。摘出配置（pick-and-place）技法はプローブの歩留まりを向上させるだけではなく，ＭＥＭＳプローブが如何に作製され使用されるに関して著しく柔軟性を増す。例えば、ＭＥＭＳプローブの配列は基材から、同時にあるいは一時には１つ以上の部分を取り外されてもよい。各々のＭＥＭＳプローブは同じあるいは異なる応用プラットフォームに取り付けられる。更に、同じ応用プラットフォームに取り付けられたＭＥＭＳプローブは、第１配置で基材上に作製され、続いて第２配置で応用プラットフォームに取り付けられ、ここで第１配置と第２配置は、ＭＥＭＳプローブ間の異なる間隔、ＭＥＭＳプローブの異なる向き、あるいは双方の組み合わせでもよい。
【発明の効果】
【０００８】
ＭＥＭＳプローブは、最終的な応用に用いられるプラットフォームとは異なる基材上に作製されるので、個々のＭＥＭＳプローブの歩留まりが最終商品の歩留まりに直接には影響しない。許容できるＭＥＭＳプローブのプロセスの選択は、ＭＥＭＳプローブがプローブカード上に組み立てられる前に行われる。欠陥のあるＭＥＭＳプローブは取り付けプロセスの前に廃棄されるか、あるいは基材上に放置される。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の記述には多くの詳細が説明される。しかし、該当技術の熟練経験者には、本発明はこれらの特定の詳細な事項なしでも有効である事は明らかである。例えば、既知の構造やデバイスは、本発明の曖昧さを避けるために、詳細な事項よりもブロック図で示される。
【００１０】
用語「ＭＥＭＳプローブ」はＭＥＭＳ技術により作製されるプローブを指す。ここで述べられた技法は他のＭＥＭＳ部品（例えば、機械部品、光学部品、電気部品など）に適用される事は理解できる。一般に、ＭＥＭＳ部品は１０ｘ１０ｘ１０μｍから５０００ｘ５０００ｘ５０００μｍの範囲の大きさを持つ。ＭＥＭＳ部品の例には、プローブ、レーザーモジュール、光学レンズ、微小歯車、微小バネ、導派路、微小溝、およびそれらに類似の物がある。
【００１１】
用語「基材」は、ここでは、プローブやプローブカードの動作に関係なく、プローブ作製プロセスに用いられる基材を指す。ＭＥＭＳプローブを作製する基材の例として、限定されるものではないが、セラミック、ガラス、金属板、プラスチック板、および半導体（例えばシリコン（Ｓｉ））ウェハーがある。Ｓｉを基本とする基板と比べて、非シリコン基材は多くの標準形状が提供され、厚く非円形の標準基材として入手できる。更に、ある非シリコン基材は、作製プロセス中に用いられる多くの化学物質に対して不活性である。Ｓｉを基本とする基材を含めて、殆どの基材は、その上にＭＥＭＳ部品を載せてプロセスに投入できる。基材上のプロセス材料は、基材を損傷することなく、後に除去あるいは分解される。従って、ここで述べられたＭＥＭＳプローブを作製する基材は、特に示されない限り、「再利用可能な基材」である。再生可能な基材は、ＭＥＭＳプローブが取り外され、残留物質が除かれた後で、ＭＥＭＳプローブ作製の次の段階で再利用される。
【００１２】
用語「応用プラットフォーム」は、ここでは、プローブが取り付けられ、電子試験システムに接続するプリント電気基板（ＰＣＢ）に１つ以上の（例えば、各々の）プローブを電気的に接続する、プラットフォームを供給するプローブカードの一部を指す。応用プラットフォームとしては、限定されるものではないが、半導体、ガラス、セラミック（例えば、低温共燃焼（co-fired）セラミック（ＬＴＣＣ）、高温燃焼（co-fired）セラミック（ＨＴＣＣ））、金属、他の誘電材料、有機材料、あるいはそれらの組み合わせがある。ＭＥＭＳプローブに加えて、応用プラットフォームとしては電気接続、電気接触、絶縁、接地、集積回路（ＩＣ）モジュール、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）モジュール、誘電体のパターン形成、開口形成、機械的支持体、機械保護体、熱伝導体、静電放電（ＥＳＤ）保護、部品の閉じ込め、および配線パッドがある。
【００１３】
プローブカードは１つ以上の再利用可能な基板から作製される１つ以上のＭＥＭＳプローブを包含する事が理解される。プローブカードに取り付けられたＭＥＭＳプローブは異なる向き、形状、大きさ、材料でも良い。プローブカード上のプローブの位置は注文通りに作る事ができる。
【００１４】
図１−７を参照して、基材上にＭＥＭＳプローブを作製するプロセスの具体例を斜視図と断面図の両方を用いて示す。「Ａ」印の全ての図は斜視図であり、「Ｂ」印の全ての図は断面図である。図には一つだけのＭＥＭＳプローブが示されているが、同じプロセスがＭＥＭＳプローブの配列の作製にも適用される事は理解される。本発明の主題に直接は関係ない幾つかの標準的で決まりきったプロセス操作は、該当技術の経験者には容易に理解されるので、以下の説明から省略されるかも知れない。
【００１５】
図１Ａおよび１Ｂは、基材１１上に形成された被覆金属層１２（例えば、金あるいは他の導電材料）を示す。基材１１への接着性を改善するために、ある実施形態では、被覆金属層１２の底面は薄膜（例えば、図示されていないが、１ミクロン以下）でコートされ、種層と呼ばれるが、被覆金属層１２とは異なる導電性材料（例えば、クロムと金の混合物）から成る。一つの実施形態では、被覆金属層１２は電気鍍金などの電気的形成プロセス（電気成膜法としても知られる）で成膜される。種層は薄膜成膜プロセスで形成され、その方法は加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法などである。
【００１６】
被覆金属層１２の形成に続いて、第１犠牲層２３が被覆金属層１２の上に形成される（図２Ａおよび２Ｂ）。第１犠牲層２３は、被覆金属層１２および基材１１上に形成されるプローブとは異なる金属（例えば銅）あるいは合金の層である。第１犠牲層２３を形成する一つの方法は電気的形成である。以下に述べられるそれ以後のプロセス操作では、第１犠牲層２３はプローブの下から除去される。ある実施形態では、第１犠牲層２３は更に続くプロセス操作が行われる前に平滑化される。平滑化は、ラッピング装置、ダイヤモンドフライカッターなどの機械が用いられる。
【００１７】
図３Ａおよび３Ｂは第１犠牲層２３の上面に形成された先端基盤（tip base）３４を示す。一つの実施形態では、先端基盤３４は、先端基盤３４の形を規定する第１リソグラフィーパターン型（例えば、フォトレジスト型）（図示しない）を用いて形成される。第１リソグラフィーパターン型は第１犠牲層２３の上に設けられ、電気形成法により、金属（例えば、ニッケル）や合金材料で充填される。第１リソグラフィーパターン型は、例えば、先端基盤３４、プローブ接点、あるいはプローブが形成された後に、引き続いて行われるプロセス操作で除去される。
【００１８】
図４Ａおよび４Ｂは、先端基盤の上に形成された接点４５を示し、接点４５は先端基盤３４から突き出している。一つの実施形態では、接点４５は、接点４５の形を規定する第２リソグラフィーパターン型（例えば、フォトレジスト型）（図示しない）を用いて形成される。第２リソグラフィーパターン型は、電気形成法により、先端基盤３４の材料とは異なる金属（例えば、ロジウム）や合金材料で充填される。第２リソグラフィーパターン型は、例えば、接点４５あるいはプローブが形成された後に、引き続いて行われるプロセス操作で除去される。
【００１９】
図５Ａを参照して、先端基盤３４と接点４５は基板１１の上に形成されたプローブ５１の一部である。先端基盤３４と接点４５の形成後、プローブ５１のその他の部分とプローブ５１に取り付けられた枠部５７が基板１１の上に形成される。先端基盤３４とプローブ５１の残りの部分（接点４５を除いて）は同じ材料（例えば、ニッケル）で形成され、先端基盤３４はプローブ５１の部分になるが図５Ａには明示されていない。
【００２０】
基板１１上で、プローブ５１は「横たわった」状態で形成され、その事は、プローブ５１は基板１１の表面に平行な平面上に平置される事を意味する。図５Ｂは軸（Ｉ）および軸（ＩＩ）に沿ったプローブ５１の断面図である。「横たわった」状態では、プローブ５１の厚さ方向、ｔ、は基板１１の表面に垂直に示されている。軸（Ｉ）は、プローブ基盤５８と呼ばれるプローブ５１の伸張部の縦方向に沿って伸びる。プローブ基盤５８の表面は、貼り合わせ表面５９と呼ばれるが、厚さ方向に沿う平面上にあり、基板１１の表面に垂直である。軸（ＩＩ）は、プローブ５８から接点４５まで伸び、基板１１の表面に平行である。プローブ５１がプローブカードの応用プラットフォームに取り付けられる時に、「横たわった」状態は「立ち上がった」状態に変えられる。「立ち上がった」状態では、貼り合わせ表面５９は応用プラットフォームの表面に取り付けられ、一方接点４５は軸（ＩＩ）が応用プラットフォームの表面を通り抜ける様に持ち上げられる。
【００２１】
一つの実施形態では、応用プラットフォームの表面にプローブ基盤５８の接着性を改善するために、薄膜金属フィルム（例えば、金）が貼り合わせ表面５９上に成膜され得る。
【００２２】
枠部５７（「島」あるいは「錨構造」とも呼ばれる）は基板１１上の固定位置にプローブ５１を固定するために用いられる。その後のプローブ５１の下の第１犠牲層２３を除去する操作では、枠部５７はプローブ５１を基板１１の上に残す唯一の支持体である。一つの実施形態では、枠部５７の表面積はプローブ５１の表面積より大きい。典型的には、プローブ５１に対する枠部５７の表面積の割合は２５：１（あるいはより大きい）から２：１（あるいはより小さい）。理論的には、この表面積割合に上限はない。しかし、大きな表面積割合は基板１１上の大きな枠部を意味し、従って、プローブが小さくなる。更に、表面積割合は枠部５７とプローブ５１の相対的形状に依存する。例えば、もし枠部５７が実質的に丸い形状をし、プローブ５１が長く狭い形状をしていれば、表面積割合は非常に小さくなる（例えば、５：１、２：１、１：１、あるいはより小さい）。ある実施形態では、丸い形状の枠部５７は長く狭いプローブ５１より小さい面積を持つ。もし枠部５７とプローブ５１が共に実質的に同じ形状ならば、表面積割合は大きくなり得る（例えば、１：１より大きい、５：１、７：１、１０：１、あるいはより大きい）。（枠部５７とプローブ５１の）表面積割合と相対的形状はプローブ５１と枠部５７の下の第１犠牲層の異なるエッチングレートに貢献し、この事は、後に図７Ａおよび７Ｂを参照して詳述する様に、プローブ５１を取り外すのを容易にする特徴である。
【００２３】
プローブ５１（先端基盤３４と接点４５を除いて）と枠部５７は、プローブ５１と枠部５７の形状を規定する第３リソグラフィーパターン型（図示しない）を用いて形成される。第３リソグラフィーパターン型は、電気形成法により、金属（例えば、ニッケル）や合金の様な導電性材料で充填される。ある実施形態では、第１、第２および第３リソグラフィーパターン型は、フォトレジストの様な同じ材料でも良く、あるいは異なる材料でも良い。
【００２４】
第３リソグラフィーパターン型は、プローブ基盤５８と枠部５７の間の錨接続部５２の形状も規定する。錨接続部５２はプローブ基盤５８と枠部５７を連結する接続部の両側に深いＶ型切断面を持つ様に形作られる。（プローブ基盤５８と枠部５７の連結部を通る切断面で規定される）錨接続部５２の断面は薄く狭い領域である。例えば、錨接続部５２は、その断面がプローブ層の厚さ方向に伸びる実質的に直線形状をする様に、両側に深いＶ型切断面を持つ様に形作られる。図７Ａおよび７Ｂに関して後に詳述する様に、錨接続部５２の形状は外力により枠部５７からプローブ５１を取外し易くする。
【００２５】
プローブ５１の作製後、プローブ５１の厚さを制御するためにプローブ５１に対して平滑化作業を施す（図６Ａおよび６Ｂ）。枠部５７はプローブ５１と同時に平滑化される。基材１１上に複数のプローブを同時に作成する場合は、基材１１上のプローブの全てにわたって（設計仕様以内で）ほぼ同じ厚さに作られる。平滑化はプローブ５１にせん断力を生じプローブ５１に損傷を与えるかも知れない。潜在的な損傷を防ぐために、第３リソグラフィーパターン型は平滑化の間は基材１１上に残し、平滑化の後に剥がすあるいは溶解される。あるいは、第３リソグラフィーパターン型はプローブ５１の形成後に除去され、第２犠牲層６２がプローブ５１と基材１１の露出した表面の上に被覆層として設けられる。第２犠牲層６２は以前に設けられたリソグラフィーパターン型のどれもと同じ材料、第１犠牲層２３（例えば、銅）と同じ導電性材料、あるいはフォトレジストから成る。図６Ａおよび６Ｂで示した実施例では、第２犠牲層６２は第１犠牲層２３と同じ材料である。
【００２６】
平滑化操作の後に、第２犠牲層６２は剥がされるかあるいは溶解される。第２犠牲層６２が第１犠牲層２３と同じ材料からできる様な実施形態では、第１および第２犠牲層２３、６２の両方ともプローブ５１の下から選択的にエッチングされるかあるいは溶解される。選択的な除去はプローブ５１の下にアンダーカット７３を作る（図７Ａおよび７Ｂ）。前述した様に、表面積および／あるいは（図５Ａで示した様に）枠部５７とプローブ５１の形状は、プローブ５１の下の第１犠牲層２３を枠部５７の下の第１犠牲層２３より早くエッチングする様にできる。第１犠牲層２３がプローブ５１の下から完全に除去される時は、基材１１上の枠部５７を保持する様に、枠部５７の下に十分の量の第１犠牲層２３が残る。この時点で、プローブ５１は錨接続部５２において、枠部５７のみで支えられる。
【００２７】
前述した様に、薄膜金属フィルム（例えば、金）は、平滑化操作の前に、プローブ基盤５８と応用プラットフォーム表面の間の接着性を改善するために、貼り合わせ表面５９の上に成膜される。他の実施形態では、薄膜金属フィルムは平滑化操作以前の代わりにこの時点で成膜されても良い。
【００２８】
アンダーカット７３の形成後、プローブ５１は枠部５７から、手動あるいは機械で容易に取り外される。錨接続部５２近くでプローブ５１にかかる（基材１１の表面に対して）横方向の力は、正しく錨接続部５２で枠部５７からプローブ５１を分離する事ができる。あるいは、枠部５７からプローブ５１を分離するために、錨接続部５２に、あるいはその近くに上方旋回力をかける事もできる。更に、枠部５７からプローブ５１を分離するもう一つの方法は錨接続部をレーザーカッティングする事である。基材１１には、全てのプローブ５１が取り除かれた後に枠部５７が残る。枠部５７が基材１１から分離されるまで第１犠牲層２３を続けてエッチングするあるいは溶解する事で、基材１１はプローブの次のバッチの作製に再利用される。基材１１は、基材１１上に残った、被覆金属層１２あるいは被覆金属層１２の底の薄膜も一緒に再利用される。
【００２９】
プローブ５１の分離は、基材１１表面に関しては、錨接続部５２近傍の外力で行われる。横方向であれ上方向であれ外力、あるいはレーザー切断は、錨接続部５２の狭い接続部を物理的に破壊する。狭い接続部が破壊された後は、以前は枠部５７に連結されていたプローブ基盤５８の側面に破壊面が作られる。この破壊面は、基材からプローブを分離するのに外力を用いない従来のプローブ作製方法で決まる表面と区別される。一般に、従来方法で作られる表面は平滑で規則的な形をしている。（プローブ基盤５８の破壊面の様に）強制的な破壊により作られた面は一般に粗く実質的に不規則である。該当技術の経験者は、平滑性と表面形状を調べれば破壊面が表す「サイン」を認識する事ができる。プローブ５１が金属でできたシナリオでは、破壊金属面の粗さと不規則さは、フォトレジストあるいは他の犠牲材料で規定されるメッキ金属表面とは目視で認識され区別される。
【００３０】
図２−７で説明されたものと別のプロセスが図８−１３を参照して以下に説明される。図８Ａおよび８Ｂでは、被覆金属層１２が基材１１上に形成された後で、第１犠牲層２３が電気的に形成される前に、開口８１のフォトレジストパターンが形成される。第１犠牲層２３が形成された後に、フォトレジストは、被覆金属層１２あるいは被覆金属層１２の底の（図示していないが、種層とも呼ばれる）薄膜を露出するために、開口８１を通して剥離される。第１リソグラフィーパターン型（図示しない）は基盤３４および枠部９２（図９Ａおよび９Ｂ）の形を規定する事に用いられる。枠部９２は被覆金属層１２あるいは被覆金属層１２の底の種層と直接に接するが、枠部５７は被覆金属層１２あるいは種層と直接に接する事なく第１犠牲層２３の上面に形成される点で、枠部９２は枠部５７（図Ａ５Ａおよび５Ｂ）と異なる。一つの実施形態では、枠部９２と先端基盤３４は同時期に電気鍍金で形成される。従って、先端基盤３４と枠部９２の厚さはほぼ同じである。枠部９２の側面は第１犠牲層２３の上面に形成され、枠部９２の中央面は被覆金属層１２の上面に形成されるので、枠部９２の中央面は窪み９３を形成する。ある実施形態では、窪み９３は平滑化で除去され得る。
【００３１】
図１０Ａおよび１０Ｂは接点４５がプローブ基盤３４の上面に形成される事を示す。図１１Ａおよび１１Ｂはプローブ５１の残りの部分がプローブ５１に付着した枠部９２と一緒に形成される事を示す。図４および５のプロセスで説明した様に、第２リソグラフィーパターン型および第３リソグラフィーパターン型（図示しない）は接点４５、プローブ５１、および枠部９２を形成するために用いられる。この時点で、枠部９２は被覆金属層１２あるいは被覆金属層１２の底の種層につなぎ止められている。プローブ基盤５８とプローブカードのプラットフォーム表面の間の接着性を改善するために、プローブ基盤５８の貼り合わせ表面５９に金属薄膜（例えば、金）を設ける追加的なプロセスも施される。
【００３２】
図１２Ａおよび１２Ｂは、この実施形態では、第１犠牲層２３と同じ材料でできた第２犠牲層６２を用いたプローブ表面の平滑化を示す。図６Ａおよび６Ｂを参照して前述した様に、第２犠牲層６２は代わりにフォトレジスト、あるいは以前に設けられたフリソグラフィーパターン型のどれもと同じ材料から成る。平滑化後に、第１犠牲層２３および第２犠牲層６２は、例えば化学的エッチングや溶解（図１３Ａお呼び１３Ｂ）によって除去される。エッチングや溶解時間は、全ての犠牲層がエッチングされるあるいは溶解されるまでは、図７Ａおよび７Ｂで述べたプロセスより遥かに長い。図７Ａおよび７Ｂで述べたプロセスの様に、枠部５７の下から第１犠牲層２３を完全に除去するのを防ぐためにエッチングや溶解を止める様なきわどいタイミングはない。この代替プロセスを用いて、枠部９２は被覆金属層１２あるいは被覆金属層１２の底の種層につなぎ止められ、従って、第１犠牲層２３の完全な除去は問題を生じない。第１犠牲層２３の除去はプローブ５１の下にアンダーカット３７を作る。図７Ａおよび７Ｂで説明したプロセスと同様に、プローブ５１は物理的な力を加えて枠部９２から取り外す事ができる。基材１１は枠部９２がエッチングあるいは溶解して除かれた後に再利用され得る。
【００３３】
図１４を参照して、プローブ１４０（例えば、プローブ５１）の基本的な構造は接点１４５とプローブ基盤から成る。プローブ基盤は更に３つの主要な部分、基盤部１４１、バネ部１４２、先端部１４２から成る。基盤部１４１は機械的にプローブ構造のその他の部分を支持し、プローブカードに固定するための底に貼り合わせ表面１４４を備える。バネ部１４２は顧客の要望に応じたバネ定数を持つ様に設計される。部分１４３は試験中のデバイス（ＤＵＴ）に接続する接点１４５を支持する。３つの全ての部分（１４１、１４２および１４３）および接点１４５は異なる応用の要求を満たす様に、注文に応じて作る事ができる。
【００３４】
バネ部１４２は、先端部１４３に加えられた力に対し屈曲力で反発する。
一つの実施形態では、バネ部１４２は円あるいは変形円（例えば、半円、半楕円、四分の一円、四分の一楕円）の一部の形を持ち、一方の端は先端部１４３まで延び、他方の端は基盤部１４１に固定されている。バネ部１４２は、その幅（図１４で「Ｗ」として示される）がバネの長さ（「Ｌ」で表す）に沿って変化し、最適なこすり印となる様に設計される事もできる。バネ部１４２の形はリソグラフィー型（前述した様に第３リソグラフィーパターン型）により規定され、リソグラフィー操作（例えば、図５および１１で前述したプロセス）で形成され、バネ部１４２の形は（プローブカードの表面に対して）垂直な方向に円滑な曲線あるいは他の幾何的な形状を持つ様に設計される。従来のプロセスは（プローブカードの表面に対して）垂直な方向にバネを生じる。そのため、複数のリソグラフィー操作はバネを形成する全ての層を蓄積し連結するために不可欠である。最終的なバネ構造はギザギザになり、層間は円滑に変化しない。
【００３５】
ここで説明されたプローブ構造は、先端基盤、接点、およびプローブ本体のその他の部分を形成する、少なくとも３つの別々のリソグラフィープロセスにより形成される。３つのリソグラフィープロセスは、プローブ本体が断面方向に厚さが変化する事を許容し、ここで厚さは基材１１の表面に垂直な方向に測定される。例えば、先端基盤を形成する間に、金属または合金材料がプローブ本体の窪み部１５０に成膜される（図１５Ａおよび１５Ｂ）。プローブ本体を電気鍍金する場合、部分１５０はフォトレジストで覆われる。フォトレジストが剥離された後に、部分１５０は先端基盤層のみの厚さを持つ様になる。従って、基盤部に容易に機械的に保持できる様な「薄い」部分を設ける事ができる（図１５Ａ）。同様に、図１５Ｂの窪み部１５１は、プローブがプローブカードの応用プラットフォームに貼り合わされる場合は、貼り合わせ材料を閉じ込める様に形成される事ができる。必要ならば、更にプローブの厚さ変化を増す様により多くのリソグラフィー段階を導入する事ができる。
【００３６】
プローブの基盤部は、異なる応用の要望に合わせるために設計を変える事ができる。例えば、図１６では、プローブ１６０は、波型設計の応用プラットフォームへの適合性および貼り合わせを改善するために、よく似た「波形の」基盤部１６１を持つ。図１７で示した一つの実施形態では、プローブ１７０は屈曲反作用に２つの段階をもたらすためにストッパー１７１を持つ。最初は、プローブ１７０の先端部が下方の圧力を受ける場合、プローブのバネ全体は全体的な屈曲力で反発する。もし下方圧力が、ストッパー１７１がプローブ１７０のバネ部を突くまで続けば、バネ部の上部のみが下方圧力に反発する。屈曲反発の２段階はプローブ１７０の先端部における縦方向と横方向の動きの異なる混合を生じる。先端部の横方向と縦方向の動きは、今度は、検査中のデバイス（ＤＵＴ）にこすり印を生じる。
【００３７】
該当技術の経験者は、プローブ高さ、プローブ厚さ、ストッパー位置、および（ストッパー１７１とプローブ１７０のバネ部の間の間隙あるいは距離である）ストッパー間隙の様な要素設計を適合する事で、求められる屈曲力が生み出される事を有り難く思うだろう。プローブバネの追加的な例として、屈曲バネ（図１８（ａ））、ヘビ型バネ(図１８（ｂ）)、矩形バネ（図１８（ｃ））上がり曲線バネ(図１８（ｄ）)、下がり曲線（図１８（ｅ））、および２重バネプローブ（図１８（ｆ））がある。図１９（ａ）−（ｅ）はここで述べられたプロセスにより作製されるより多くのバネ形状を図示している。
【００３８】
こすり印は一般にＤＵＴ上の印の長さと深さで特徴付けられる。再び図１４を参照して、望ましいこすり印を作るには、接点１４５の形はこすり印が特定の用途に応じて最適化される様に設計される。接点１４５は露出した接触領域を持つプローブ本体の金属層により「サンドイッチ」される様に設計される。接触領域は３つの平行な相対する面（例えば、図１１Ａの基材１１の表面に対して上側と下側の面）を持つ。接触領域の前方のこすり端は望ましいこすり印を形成するのに適した鋭く尖った角度を持つ。一つの実施形態では、（図４および１０を参照して前述したプロセスの様に）接点１４５を形成するのに用いられるリソグラフィー型は、接点４５の前方こすり端がプローブカード応用に対して適切なこすり圧を生じるのに最適化された曲率半径を持つ。
【００３９】
この様に、基材上にＭＥＭＳプローブを作製する技法が述べられた。以上の説明は例示であり、制限されるものではない事を理解すべきである。前述の説明を読み理解すれば、他の多くの実施形態が該当技術の経験者には明らかである。従って、本発明の範囲は、請求の範囲が及ぶ均等な全ての範囲を含めて、請求の範囲を参照して決定されるべきである。
【００４０】
本発明は、特定の模範的な実施形態を参照して説明されてきたが、本発明は説明された実施形態に制限されるものではなく、請求項の精神と範囲内の変更や修正は有効であると認められるべきである。従って、仕様や図面は制限的ではなく例示的に考慮されるべきである。
本発明の１つ以上の実施形態が例として図示されるが、付随する図面の形状に制限されるものではなく、類似符号は類似の要素を表すものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１Ａ−１Ｂは導電層が形成された基材の斜視図および断面図である。
【図２】図２Ａ−２Ｂは導電層の上に設けられた第１犠牲層を示す。
【図３】図３Ａ−３Ｂは第１犠牲層の上に形成された先端基盤を示す。
【図４】図４Ａ−４Ｂは先端基盤の上に形成された接点を示す。
【図５】図５Ａ−５Ｂはプローブ本体と枠部の構成を示す。
【図６】図６Ａ−６Ｂは平滑化プロセスにおいてプローブの上に形成された第２犠牲層を示す。
【図７】図７Ａ−７Ｂは第１犠牲層の除去を示す。
【図８】図８Ａ−８Ｂは第１犠牲層に開口が形成される代替プロセスを示す。
【図９】図９Ａ−９Ｂは代替プロセスにおける先端基盤および枠部の構成を示す。
【図１０】図１０Ａ−１０Ｂは代替プロセスにおける接点の構成を示す。
【図１１】図１１Ａ−１１Ｂは代替プロセスにおけるプローブ本体の構成を示す。
【図１２】図１２Ａ−１２Ｂは代替プロセスにおける平滑化プロセスを示す。
【図１３】図１３Ａ−１３Ｂは代替プロセスにおける第１犠牲層の除去を示す。
【図１４】図１４はプローブの構造を示す。
【図１５】図１５Ａ−１５Ｂは基盤部の厚さが変化するプローブを示す。
【図１６】図１６は凹凸基盤を持つプローブを示す。
【図１７】図１７は２段階のバネ反発を持つプローブを示す。
【図１８】図１８（ａ）−（ｆ）はプローブ設計の変形を示す。
【図１９】図１９（ａ）−（ｅ）はプローブ設計の他の変形を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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