(57)【要約】【課題】耐久性に優れたプローブを提供し、当該耐久性に優れたプローブを所望の形状で製造するプローブの製造方法を提供する。【解決手段】プローブは、梁部２４を備えたプローブ本体と、ウェハに接触する接触部２２であって当該プローブ本体のウェハ側の端部に接続される基体２５を含む接触部２２と、を有している。プローブを製造する方法は、基体２５のウェハ側の基体面２５ａから複数の導電性粒子２７が突出するように、基体面２５ａと複数の導電性粒子２７とを相対的に押圧する工程と、複数の導電性粒子２７が突出した基体面２５ａを導電層２６で被覆する工程と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ本体と、被検査体に接触する接触部であって当該プローブ本体の被検査体側の端部に接続される導電性の基体を含む接触部と、を有するプローブを製造する方法であって、
前記基体の被検査体側の表面と複数の導電性粒子とを相対的に押圧し、前記複数の導電性粒子を前記基体表面から突出するように当該基体表面に設ける押圧工程と、
少なくとも前記基体における前記複数の導電性粒子以外の被検査体側の表面を導電層で被覆する被覆工程と、を含むことを特徴とするプローブの製造方法。
【請求項２】
前記被覆工程はめっき、スパッタリング又はＣＶＤによって行われることを特徴とする、請求項１に記載のプローブの製造方法。
【請求項３】
前記押圧工程の前に、前記基体を加熱することを特徴とする、請求項１又は２に記載のプローブの製造方法。
【請求項４】
前記導電層は、白金族元素又は当該白金族元素の少なくとも１つを含む合金から形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のプローブの製造方法。
【請求項５】
前記白金族元素は、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）又はレニウム（Ｒｅ）であることを特徴とする、請求項４に記載のプローブの製造方法。
【請求項６】
接触部を被検査体に接触させて被検査体の電気的特性を検査するためのプローブであって、
前記接触部は、導電性を有する基体と、前記基体の被検査体側の表面から突出するように当該基体表面に設けられた複数の導電性粒子と、前記少なくとも前記基体における前記複数の導電性粒子以外の被検査体側の表面を被覆する導電層と、を含むことを特徴とするプローブ。
【請求項７】
前記導電層は、白金族元素又は当該白金族元素の少なくとも１つを含む合金から形成されていることを特徴とする、請求項６に記載のプローブ。
【請求項８】
前記白金族元素は、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）又はレニウム（Ｒｅ）であることを特徴とする、請求項７に記載のプローブ。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載のプローブを用いたことを特徴とするプローブカード。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれかに記載のプローブを用いたことを特徴とするプローブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査体の電気的特性を検査するためのプローブ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上に形成されたＩＣ、ＬＳＩなどのデバイス（以下、「デバイス」という。）の電気的特性は、プローブ装置に装着されたプローブカードを用いて行われている。プローブカードは、通常、複数のプローブと、当該プローブを支持するコンタクタとを有している。コンタクタは、プローブが支持された下面がウェハに対向するように配置されている。そして、ウェハの電気的特性の検査は、複数のプローブをデバイス上の電極に接触させ、コンタクタを通じて各プローブからウェハ上の電子回路の電極に検査用の電気信号を印加することにより行われている。
【０００３】
電極は、例えばアルミニウム等の導電性金属によって形成されているため、プローブを電極に接触させただけでは電極の表面に形成された自然酸化膜が絶縁体となって電気的導通を取ることができない。そこで、図４に示すように、ウェハＷ側の端部に接触部１１２が接合されたプローブ本体１１４を有し、接触部１１２の接触面１１０から導電性粒子１１１が突出したプローブ１００が用いられる（特許文献１）。そして、導電性粒子１１１が電極Ｐ表面に形成された自然酸化膜Ｏを突き破ることにより、低針圧でプローブ１００と電極Ｐとが電気的に導通する。
【０００４】
また、図５に示す通り、プローブ１００の製造方法は、エッチングにより基板１２０に型１２１を形成する工程と（図５（ａ））、型１２１に導電性粒子１１１を載置する工程と（図５（ｂ））、スパッタリングにより薄膜を形成した後電鋳で型１２１に金属１２２を充填して（図５（ｃ））、金属１２２を型１２１から離型する工程と（図５（ｄ））、金属１２２の下面をエッチングして導電性粒子１１１の先端部１１３を突出させる工程と（図５（ｅ））、を備えている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４９６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のプローブ１００の製造方法では、導電性粒子１１１を突出させるために金属１２２の下面をエッチング液に浸漬するので、エッチング液が導電性粒子１１１と金属１２２の間に入り込み、金属１２２と導電性粒子１１１との間に隙間ができてしまい、接触部１１２から導電性粒子１１１が取れやすい状態となる。そうすると、デバイスの検査時にプローブ１００が電極Ｐに接触すると接触部１１２から導電性粒子１１１が取れてしまうため、プローブ１００に耐久性がなく、信頼性の高い検査を行うことができなかった。
【０００７】
また、従来は、型１２１の底面に導電性粒子１１１を載置してから電鋳が行われるため、型１２１の底面側に接触面１１０が位置するように接触部１１２が形成される（図５）。そうすると、例えば、プローブ本体と接触部からなるプローブを電鋳により一括で製造する場合、1番下の層に接触部、その上の第2層に梁部、となるように型を積み上げる必要があるが、これらの型を基板に形成するため、フォトリソグラフィーを何度も繰り返して行わなければならない。また、フォトリソグラフィーによる加工は基板の表面から下方に向けて行われるため基板に複数の型を積み上げて形成しにくく、基板の加工が困難であった。このように、従来はプローブの製造に基板が必要であったため、製造できるプローブの形状が制限されていた。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、耐久性に優れたプローブを提供し、当該耐久性に優れたプローブを所望の形状で製造するプローブの製造方法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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、プローブ本体と、被検査体に接触する接触部であって当該プローブ本体の被検査体側の端部に接続される導電性の基体を含む接触部と、を有するプローブを製造する方法であって、前記基体の被検査体側の表面と複数の導電性粒子とを相対的に押圧し、前記複数の導電性粒子を前記基体表面から突出するように当該基体表面に設ける押圧工程と、少なくとも前記基体における前記複数の導電性粒子以外の被検査体側の表面を導電層で被覆する被覆工程と、を含むことを特徴とする。前記被覆工程はめっき、スパッタリング又はＣＶＤによって行われてもよい。さらに、前記押圧工程の前に、前記基体を加熱してもよい。
【００１０】
本発明によれば、エッチング液を用いることなく押圧工程と被覆工程により接触部が形成されることから、プローブの耐久性が上がり、信頼性の高い検査を行うことができる。また、基板を用いることなく押圧工程と被覆工程により接触部が形成されることから、プローブの形状に関わらず導電性粒子を接合させることができる。
【００１１】
また、本発明のプローブの製造方法は、導電層が白金族元素又は当該白金族元素の少なくとも１つを含む合金から形成されていてもよく、特に前記白金族元素は、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）又はレニウム（Ｒｅ）であってもよい。従来、図５に示したように金属１２２は電鋳により形成されているため、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）などの硬度の低い材料に限定されてしまっていた。この場合、デバイスの検査時に、図４に示したプローブ１００が電極Ｐに接触すると、これらの金属は硬度が低いことから、接触面１１０が磨耗しやすく、導電性粒子１１１が取れやすくなっていた。したがって、プローブ１００に耐久性がなく、信頼性の高い検査を行うことができなかった。本発明によれば、導電層が白金族元素又は当該白金族元素の少なくとも１つを含む合金から形成されているので、導電性粒子が基体に強固に固定され、また、導電層の表面である接触面が磨耗しにくくなることから、接触部から導電性粒子が取れにくくなる。したがって、プローブの耐久性が上がり、信頼性の高い検査を行うことができる。
【００１２】
また、上記課題を解決するため、本発明は、接触部を被検査体に接触させて被検査体の電気的特性を検査するためのプローブであって、前記接触部は、導電性を有する基体と、前記基体の被検査体側の表面から突出するように当該基体表面に設けられた複数の導電性粒子と、前記少なくとも前記基体における前記複数の導電性粒子以外の被検査体側の表面を被覆する導電層と、を含むことを特徴とする。前記導電層は、白金族元素又は当該白金族元素の少なくとも１つを含む合金から形成されていてもよく、特に前記白金族元素は、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）又はレニウム（Ｒｅ）であってもよい。これにより、導電性粒子が基体に強固に固定され、また、導電層の表面である接触面が磨耗しにくくなることから、接触部から導電性粒子が取れにくくなる。したがって、プローブの耐久性が上がり、信頼性の高い検査を行うことができる。
【００１３】
本発明の別の観点として、本発明のプローブを用いたことを特徴とするプローブカード及びプローブ装置を含み、これらプローブカード及びプローブ装置を用いて信頼性の高い検査を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、耐久性に優れたプローブを提供することができ、また耐久性に優れたプローブを所望の形状で製造する製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１〜図３に示す実施の形態に基づいて本発明を説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１６】
図１は、本実施の形態のプローブを備えたプローブ装置１の構成の概略を示す側面図である。プローブ装置１にはプローブカード２と、被検査体としてのウェハＷを載置する載置台３が設けられている。載置台３は左右及び上下に移動自在に構成されており、載置したウェハＷを三次元移動させることができる。
【００１７】
プローブカード２は、例えば全体が円盤状に形成されている。プローブカード２は、ウェハＷ上に形成されたデバイスに検査用の電気信号を送る回路基板１０と、デバイスの電極Ｐに接触して回路基板１０とウェハＷとの電気的な導通を取る検査用接触構造体１１を有している。
【００１８】
回路基板１０は、例えば円盤状に形成され、図示しないテスターに電気的に接続されている。回路基板１０には、検査用接触構造体１１との間で検査用の電気信号を伝送するための、図示しない電子回路が実装されている。テスターからの検査用の電気信号は、回路基板１０の電子回路を介して検査用接触構造体１１に送受信される。回路基板１０の下面には、図示しない接続端子が配置されており、この接続端子は回路基板１０の電子回路の一部として形成されている。
【００１９】
検査用接触構造体１１は支持板１２を有している。支持板１２は、例えば方盤状に形成され、回路基板１０の下面側に、載置台３と対向し且つ回路基板１０と平行になるように配置されている。支持板１２には、例えばセラミックスやガラスなどの絶縁体が用いられる。支持板１２の上面には図示しない接続端子が設けられており、回路基板１０の接続端子と電気的に接続されている。支持板１２の下面側には、ウェハＷの電極Ｐに対応するように配置されたプローブ２０が設けられている。
【００２０】
図２に本実施の形態のプローブ２０の概略を示す。プローブ２０はカンチレバー型の形状であり、プローブ本体２１と、プローブ本体２１のウェハＷ側の端部に接続される接触部２２とから構成されている。また、ウェハＷ上のデバイスの電極Ｐは、例えばアルミニウムや銅等の導電性金属によって形成され、電極Ｐのプローブ２０側の表面には自然酸化膜Ｏが形成されている。
【００２１】
プローブ本体２１は支持板１２の下面から突出し支持板１２に保持されているプローブ本体２１は支持部２３を有し、支持部２３の上端が支持板１２の下面に設けられた図示しない接続端子に電気的に接続されることで、テスターとの導通が確保されている。支持部２３の下端には梁部２４が設けられ、梁部２４は支持部２３に片持ち支持されている。梁部２４の自由端部には、梁部２４の直角方向下方に延伸し、デバイスの電極Ｐと接触する接触部２２が設けられている。プローブ本体２１は例えば電鋳により形成されており、材料として例えばニッケルが用いられている。
【００２２】
接触部２２は、例えば略円柱状に形成されており、梁部２４の自由端部から梁部２４の直角方向下方に延伸した基体２５を有している。基体２５のウェハＷ側の表面には導電層２６が被覆され、導電層２６は基体２５に埋め込まれた導電性粒子２７を固定している。接触面２８はデバイスの電極Ｐ又は自然酸化膜Ｏと接触する面であり、導電層２６のウェハＷ側の表面とその表面から突出した導電性粒子２７の表面とから構成されている。
【００２３】
基体２５には本実施の形態では導電性に優れたニッケル（Ｎｉ）が用いられるが、導電性を有する材料であればニッケルに限定されない。
【００２４】
導電層２６の材料はニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）など導電性を有するものであればよい。また、硬度、耐酸化性、耐摩耗性や他の金属との密着性などの観点から、導電層２６には、白金族元素又は当該白金族元素の少なくとも１つを含む合金、例えば白金族元素として、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）又はレニウム（Ｒｅ）がより好適に用いられ、接触部２２が電極Ｐに接触したときに接触面２８が磨耗しにくく接触部２２から導電性粒子２７が取れにくくなるように形成されている。
【００２５】
導電性粒子２７は、例えば導電性ダイヤモンド、ＳｉＣ、ＴｉＣ、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）など、導電性があり且つ基体２５より硬度の高い材料によって形成されている。導電性粒子２７は、導電層２６の表面から所定寸法だけ突出し、検査時に電極Ｐの自然酸化膜Ｏを突き破って電極Ｐと電気的に接触し、プローブ２０と電極Ｐ間の電気的導通を取るように形成されている。また、導電性粒子２７の形状は、電極Ｐ上の自然酸化膜Ｏを効率的に突き破るために、例えば多角形状である。
【００２６】
本実施の形態では、例えば導電性粒子２７には径２μｍが用いられ、接触面２８は直径２０μｍ、導電層２６は１．５μｍの厚さに形成されている。また、導電性粒子２７は導電層２６から０．３μｍ突出している。一方、電極Ｐは例えばアルミニウム導電層が１μｍの厚さに形成され、その表面に０．１μｍ程度の自然酸化膜Ｏが形成されている。
【００２７】
次に、かかるウェハＷの電気的特性の検査の際において、本実施の形態にかかるプローブ２０の動作について詳しく説明する。
【００２８】
先ず、図１に示すように、載置台３上にウェハＷを載置した後、載置台３が水平方向に移動することによりウェハＷが検査用接触構造体１１の真下に達した際に、載置台３を上昇させることにより導電性粒子２７と電極Ｐとが接触する。次に、プローブ２０と電極Ｐに接触圧力を増加させながらオーバードライブをかけることにより、プローブ２０に約１ｇ／本の針圧が付与される。載置台３のオーバードライブにより導電性粒子２７が電極Ｐの自然酸化膜Ｏを突き破り、電極Ｐ内に食い込む。
【００２９】
そして、オーバードライブにより接触部２２が水平移動し、自然酸化膜Ｏが削り取られる。このスクラブにより、プローブ２０と電極Ｐとが電気的に接続し、デバイスの電気的特性の検査を行うことができる。
【００３０】
以上の実施の形態によれば、導電層２６による被覆によって導電性粒子２７が基体２５に強固に固定され、また、接触面２８が磨耗しにくくなることから、接触部２２から導電性粒子２７が取れにくくなる。したがって、プローブ２０の耐久性が上がり、信頼性の高い検査を行うことができる。また、導電層２６には白金族元素又は当該白金族元素の少なくとも１つを含む合金、特にロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）又はレニウム（Ｒｅ）を好適に用いることができる。これにより、導電性粒子２７が基体２５により強固に固定され、また接触面２８がより磨耗しにくくなる。
【００３１】
また、導電性粒子２７を硬度の高い材料、例えば導電性ダイヤモンド、ＳｉＣ、ＴｉＣ、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）にすることにより、低針圧でデバイスの電気的特性を検査することができる。このとき、導電性粒子２７が導電層２６から所定寸法だけ突出しているため、導電性粒子２７が電極Ｐ内の所定の深さに達すると、導電層２６が電極Ｐ又は自然酸化膜Ｏと面接触し、ストッパーとして機能することから、それ以上導電性粒子２７が電極Ｐ内に食い込まず、電極Ｐを過度に傷つけることなくデバイスの電気的特性を検査することができる。
【００３２】
以下、本実施の形態のプローブ２０の製造方法について説明する。先ず、梁部２４と基体２５とを一体に形成する（図３（ａ））。このとき、導電性粒子２７は基体２５と分離している。そして、押圧部材２９を用いて基体２５の基体面２５ａに複数の導電性粒子２７を押圧する（図３（ｂ））。押圧部材２９に力Ｆが加えられると、導電性粒子２７が基体２５に対して押し付けられる。このとき、基体面２５ａには導電性粒子２７の形状に合わせて複数の凹みが形成され、基体面２５ａから導電性粒子２７が突出するように、導電性粒子２７が基体面２５ａに付着して設けられる。押圧部材２９は、基体２５に対向する側に押圧面２９ａを有し、押圧面２９ａは例えば平面状に形成されている。また、押圧部材２９と基体２５には共に導電性粒子２７が押圧されるため、導電性粒子２７が基体２５に付着するように、押圧部材２９は、例えばガラスや窒化アルミニウムなど、基体２５よりも硬い材料で形成されている。なお、本実施の形態では押圧部材２９に力Ｆを加えて導電性粒子２７を基体２５に押圧したが、基体２５側に力を加えて基体２５を導電性粒子２７に押圧してもよい。
【００３３】
次に、導電性粒子２７を基体２５に対して固定するため導電層２６を被覆する（図３（ｃ））。導電層２６の被覆方法は、基体面２５ａに導電層２６を被覆し且つ導電性粒子２７を固定できるものであればどのようなものでもよく、好ましくはめっき、スパッタリング又はＣＶＤが挙げられる。導電層２６の材料はニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）など導電性を有するものであればよい。また、硬度、耐酸化性、耐摩耗性や他の金属との密着性などの観点から、白金族元素又は当該白金族元素の少なくとも１つを含む合金、例えば白金族元素として、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）又はレニウム（Ｒｅ）がより好適に用いられる。
【００３４】
以上の実施の形態によれば、従来のようにエッチング液を用いることなく、基体２５に導電性粒子２７を押圧し、基体面２５ａに導電層２６を被覆することにより接触部２２が形成されることから、プローブ２０の耐久性が上がり、信頼性の高い検査を行うことができる。また、従来のように基板を用いることなく、基体２５に導電性粒子２７を押圧し、基体面２５ａに導電層２６を被覆することにより接触部２２が形成されることから、プローブ２０の形状に関わらず導電性粒子２７を接合させることができる。特に、プローブ本体２１と基体２５とが同一材料で一体形成される場合や、接触部２２が複雑な形状である場合などは、最終工程で導電性粒子２７を接触部２２に接続することができ、プローブ２０の製造工程は先行技術のような電鋳めっきに限定されず、機械加工などでもよい
【００３５】
また、本実施の形態では、導電層２６が白金族元素又は当該白金族元素の少なくとも１つを含む合金から形成され、特に白金族元素として、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）又はレニウム（Ｒｅ）が用いられる。これにより、導電性粒子２７が基体２５に強固に固定され、また、接触面２８が磨耗しにくくなることから、接触部２２から導電性粒子２７が取れにくくなる。したがって、プローブ２０の耐久性が上がり、信頼性の高い検査を行うことができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施の形態に何ら制限されるものではない。上記実施の形態ではプローブはカンチレバー型のプローブについて説明したが、ポゴピンなどの垂直型のプローブであってもよい。垂直型プローブの場合は、オーバードライブによりスクラブが起こらないことから、電極との導通を取るために荷重を高くせざるを得ないところ、本発明のプローブを用いることにより低針圧で酸化膜を破ることができる。
【００３７】
また、プローブ本体２１の少なくとも一部と基体２５とが同一材料で一体形成されていてもよく、例えば、プローブ本体２１と基体２５が基板を用いて一体形成されている場合や、ワイヤにより一体形成されていてもよい。
【００３８】
導電層２６は少なくとも基体面２５ａを被覆するように形成されていればよく、導電性粒子２７を被覆していてもよい。
【００３９】
プローブ２０を製造する際、基体２５に導電性粒子２７を押圧する工程の前に基体２５を加熱しておいてもよい。加熱することで基体２５が柔らかくなる場合、常温時よりも小さい力で導電性粒子２７を押し付けることができる。基体２５の加熱は、基体２５を構成する金属材料に導電性粒子２７を埋め込むことができる程度に柔らかくなるまで行えばよく、基体２５の加熱温度は、例えば常温から基体２５の金属の軟化温度までの範囲内で適宜設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、例えば検査装置のプローブ及びその製造方法として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態のプローブを適用したプローブ装置を示す側面図である。
【図２】本実施の形態のプローブと電極とが近接した状態を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ)は図２に示すプローブの製造工程の要部を示す縦断面図である。
【図４】従来技術のプローブの概要を示す縦断面図である。
【図５】従来技術のプローブの製造方法の概要を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      プローブ装置
２      プローブカード
３      載置台
１０    プローブカード
１１    検査用接触構造体
１２    支持体
２０    プローブ
２１    プローブ本体
２２    接触部
２３    支持部
２４    梁部
２５    基体
２５ａ  基体面
２６    導体層
２７    導電性粒子
２８    接触面
２９    押圧部材
２９ａ  押圧面
Ｗ      ウェハ
Ｐ      電極
Ｏ      自然酸化膜
Ｆ      力
【図１】
2010054264.tif 000003
【図２】
2010054264.tif 000004
【図３】
2010054264.tif 000005
【図４】
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【図５】
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