(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子上に配列された電極と電気的に接続して、電気信号を授受するための接続装置の製造方法であって、
絶縁層を挟んで積層されるシリコンからなる第１の基材と単結晶シリコンからなる第２の基材とにより構成されるＳＯＩ(Silicon on Insulator)基板の前記第１の基材を、前記第２の基材のある側の反対側からエッチングして前記絶縁層に達する複数の第１の穴を形成する工程と、
前記第１の穴各々の内部において、露出している前記絶縁層の一部に、前記第２の基材に達するマスク穴を設ける工程と、
前記マスク穴を介して、前記第２の基材を異方性エッチングして、複数の第２の穴を形成する工程と、
前記第１の基材の前記絶縁層のある面とは反対側の面、前記複数の第１の穴の内面、および、前記第２の穴各々の内面に、導電性被覆を形成する工程と、
前記導電性被覆の表面にマスクを形成し、エッチングすることにより、前記第２の穴各々の内面に形成された導電性被覆から引き出される配線を形成する工程と、
前記第２の基材をエッチングにより除去して、前記第２の穴各々に形成された導電性被覆による、接触端子となる複数の突起部を形成する工程と
を有することを特徴とする接続装置の製造方法。
【請求項２】
半導体素子上に配列された電極と電気的に接続して、電気信号を授受するための接続装置の製造方法であって、
絶縁層を挟んで積層されるシリコンからなる第１の基材と単結晶シリコンからなる第２の基材とにより構成されるＳＯＩ(Silicon on Insulator)基板の、前記第１の基材を前記第２の基材のある側の反対側からエッチングして前記絶縁層に達する複数の第１の穴を形成する工程と、
前記第１の穴各々の内部において、露出している前記絶縁層の一部に、前記第２の基材に達するマスク穴を設ける工程と、
当該マスク穴を介して、前記第２の基材を異方性エッチングして、複数の第２の穴を形成するとともに、当該第２の穴各々を囲むようなコ字形状の第３の穴を形成する工程と、
前記第１の基材の前記絶縁層のある面とは反対側の面、前記複数の第１の穴の内面、および、前記第２の穴各々の内面に、導電性被覆を形成する工程と、
前記導電性被覆の表面にマスクを形成し、エッチングすることにより、前記第２の穴各々の内面に形成された導電性被覆から引き出される配線を形成する工程と、
前記第２の基材をエッチングにより除去して、周辺にコ字形状の穴を有し、かつ、前記第２の穴各々に形成された導電性被覆による、接触端子となる複数の突起部を形成する工程と、
を有することを特徴とする接続装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の接続装置の製造方法であって、
前記突起部は、角錐状に設けられていることを特徴とする接続装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２記載の接続装置の製造方法であって、
前記突起部は、角錐台状に設けられていることを特徴とする接続装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、対接する電極に接触して電気信号を伝送する接触端子を有する接続装置およびその製造方法、並びに、それを用いた試験装置に関し、特に、半導体素子検査用の多数で高密度の電極に対して接触することに好適な接続装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ用の半導体素子は、半導体ウェハ上に、多数個が設けられ、それぞれがチップに切り別けられる。例えば、図２８（Ａ）に示したウェハ１は、その面上に多数のＬＳＩ用の半導体素子（チップ）２が設けられ、切り離して、それぞれがＬＳＩとして使用に供される。図２８（Ｂ）は、上記半導体素子２の内の１個を拡大して示した斜視図である。該半導体素子２の表面には、その周囲に沿って多数の電極３が列設されている。
【０００３】
こうした半導体素子２を工業的に多数生産し、その電気的性能を検査するには、図２９および図３０に示すような構造の接続装置が用いられている。この接続装置は、プローブカード４と、これから斜めに出たタングステン針からなるプローブ５とで構成される。この接続装置による検査では、プローブ５のたわみを利用した接触圧により前記電極３をこすって接触をとり、その電気特性を検査する方法が用いられている。
【０００４】
また、半導体素子の高密度化が進み、図３１に示したように、はんだ接続に供するはんだバンプ６をその電極上に有するチップ状の半導体素子２が開発されている。このような半導体素子２の接続方法として、図３２に示すように、半導体素子２を、配線基板７の表面の電極８に対向させ、上記はんだバンプ６を介して接続する方法がある。この方法は、高密度実装、歩留まりの高い一括接続に適することから、その応用が拡大している。
【０００５】
上記のような半導体素子の高密度化、狭ピッチ化がさらに進み、高速信号による動作試験が必要になった場合の半導体素子の特性検査を可能とする検査方法および検査装置として、特開昭６４−７１１４１号公報に記載された技術がある。この技術は、互いに反対方向に突出するようにバネで付勢された２本の可動ピンを、チューブに出没自在に嵌め込んだ形状のスプリングプローブを用いるものである。すなわち、このスプリングプローブの一端側の可動ピンを、検査対象物の電極に当接させ、他端側の可動ピンを、測定回路側の基板に設けられた端子に当接することにより、検査を行う。
【０００６】
スプリングプローブ以外の極細プローブの例として、１９８８年度のＩＴＣ（インターナショナル  テスト  コンファレンス）の講演論文集の６０１頁から６０７頁に記載された技術がある。図３３は、その構造概略図、図３４は同じく要部拡大斜視図である。ここで用いられる導体検査用のプローブは、フレキシブルな誘電体膜１０の上面にリソグラフ技術で配線１１を形成し、被検査対象の半導体の電極に対応する位置に設けた誘電体膜１０のビア１２に、めっきにより、半円形のバンプ１３を形成したものを接触端子として用いるものである。この技術は、誘電体膜１０の表面に形成した配線１１および配線基板１４を通じて検査回路（図示せず）に接続されているバンプ１３を、板ばね１５によって、検査対象の半導体素子の電極に押し当てて、信号の授受を行って検査する方法である。
【０００７】
また、特開平５−２１１２１８号公報（対応米国出願１９９１年７５０８４２号）に記載されるものがある。これは、金属板、例えば、ステンレス板に、テフロン等の非導電皮膜物で部分的に覆い、覆われていない金属部分に、先端が尖った形状である突起を有する窪みツールを用いて、その突起を押しつけることにより、突起の形状に相当する形状の窪みを形成し、これに、金属を鍍金して金属層を形成し、さらに、それに、誘電体基体が積層される。そして、金属層を含む誘電体基体を金属板から剥がして、構成される。すなわち、このものは、基体上に、尖った接触部分を有するコネクタパッドが複数個配置されたものである。そして、この尖った接触部分を集積回路パッドに押しつけて、検査を行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、半導体素子の高密度化に伴って、検査用のプローブの高密度多ピン化が進み、半導体素子の電極と検査回路間で電気信号を伝送するための簡便な接続装置の開発が望まれている。そこで、このような観点から、上記従来の技術について検討する。
【０００９】
図２９、図３０に示した従来のプローブカードの検査方法では、プローブ５の形状から、そこでの集中インダクタンスが大きく、高速信号での検査に限界がある。すなわち、プローブカード上での信号線の特性インピーダンスをＲ、プローブの集中インダクタンスをＬとすると、時定数はＬ／Ｒとなる。従って、Ｒ＝５０ｏｈｍ、Ｌ＝５０ｎＨの場合で、時定数は１ｎｓとなる。この程度の高速信号を扱うと、波形がなまり、正確な検査ができない。従って、通常は、直流的な特性検査に限られている。また、上記のプロービング方式では、プローブの空間的な配置に限界があり、半導体素子の電極の高密度化、総数の増大に対応できなくなっている。
【００１０】
一方、２個の可動ピンからなるスプリングプローブを用いる方法は、プローブの長さが比較的短いため高速電気特性を検査することが可能である。但し、自己インダクタンスは、裸のプローブ長にほぼ比例する。したがって、直径０．２ｍｍ、長さ１０ｍｍのプローブの場合、そのインダクタンスは、９ｎＨ程度となる。高速電気信号を乱すクロストークノイズおよびグランドレベルの変動（グランドのリターン電流）は、上記自己インダクタンスの関数となり、裸のプローブ長にほぼ比例する。このため、数百ＭＨｚ以上の高速信号を用いる場合は、１０ｍｍ以下の短いプローブが必要である。しかし、このようなスプリングプローブを製作することは、困難であり、現実的ではない。
【００１１】
また、図３１、図３２に示した銅配線の一部にめっきにより形成したバンプをプローブとする方法は、バンプの先端部が平坦あるいは半円形となるため、アルミニウム電極やはんだ電極などの材料表面に酸化物を生成する被接触材料に対しては、接触抵抗が不安定になり、接触時の荷重を数百ｍＮ以上にする必要がある。しかし、接触時の荷重を大きくしすぎることには問題がある。すなわち、半導体素子の高集積化が進み、高密度多ピン、狭ピッチの電極が半導体素子表面に形成されている。そのため、電極直下に多数の能動素子が形成されているため、半導体素子検査時のプローブの電極への接触時の荷重が大き過ぎると、電極およびその直下の能動素子に損傷を与えるおそれがある。
【００１２】
また、特開平５−２１１２１８号公報に開示される方法は、成形型とする金属板に、窪みツールを押しつけることにより、機械的に穴をあけるため、穴あけ精度が悪いという問題がある。すなわち、機械的な操作で行われるため、位置決め精度に限界がある。また、穴のあき方にもばらつきを生じる。この結果、突起の位置、形状および大きさにばらつきが生じるという問題がある。
【００１３】
さらに、特開平５−２１１２１８号公報に開示される方法は、各突起の接触圧を適度な値とすることが配慮されていない。特に、特開平５−２１１２１８号公報に開示される方法は、突起の形状等にばらつきが生じることが予想されるため、接触が不十分な突起を完全に接触させるには、全体として大きな荷重が必要となり、部分的には、過大な接触圧となってしまうという問題がある。
【００１４】
本発明の第１の目的は、被検査対象について、多点かつ高密度で接触できる接触端子を有する接続装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の第２の目的は、プローブの長さを短くできて、高周波数まで対応できる電気特性を有する接続装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の第３の目的は、加工精度が高く、しかも、微細な組立て作業を要せずに製造できる接続装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１７】
本発明の第４の目的は、小さな荷重で、接触特性が安定な接触端子を実現させる接続装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、検査対象と電気的に接触して、電気信号を授受するための接続装置であって、
検査対象と電気的に接触するための複数個の接触端子と、
前記各接触端子から引き出された引き出し用配線と、
前記各接触端子および前記引き出し用配線を支持する第１の基材と、
を備え、
前記各接触端子は、
結晶性の第２の基材を異方性エッチングして得られた突起部と、この突起部を支持する突起支持部とを備え、
前記突起部は、その先端側に導電性部分を有し、この導電性部分は、対応する前記引き出し用配線と接続され、
前記第１の基材は、前記突起部後方部分に穴を有し、前記突起支持部は、可撓性を有し、この穴の開口部の少なくとも一部を占める部分を塞ぐように配置され、この部分で前記突起部を支持する
ことを特徴とする接続装置、が提供される。
【００２０】
突起部は、例えば、結晶性の第２の基材を異方性エッチングして得られる突起を有する。そして、前記突起部は、先端が尖った形状となるように、少なくとも先端部において、錐または錐台形状を有する形状に形成される。例えば、角錐、角錐台、より具体的には、八角錐、八角錐台、四角錐、四角錐台が挙げられる。
【００２１】
また、本発明の第２の態様によれば、検査対象と電気的に接触して、電気信号を授受するための接続装置の製造方法であって、
絶縁膜と、これを挾んで積層される第１の基材および第２の基材とからなり前記第２の基材が結晶性である基板を用いて接続装置を製造するに際し、
第２の基材の複数箇所について、それぞれその部分を覆うマスクを形成して、第２の基材を異方性エッチングする工程と、
当該マスクを除去して、該マスクで覆われていた箇所に突起を形成する工程と、
前記突起の先端部に、当該先端部を覆う導電性被覆を形成し、かつ、導電性被覆と接続される引き出し用配線を形成する工程と、
前記突起をその上で支持し、可撓性を有する絶縁膜を設ける工程と
を有し、
前記絶縁膜を設ける工程は、前記第１の基材の突起後方部分をエッチングにより除去して、該第１の基材に穴を形成すると共に、前記絶縁膜に、前記突起を挟んで並行し、前記第１の基材の穴と通じる二つの溝状の穴をエッチングにより形成すること
を特徴とする接続装置の製造方法。が提供される。
【００２２】
前記絶縁膜は、可撓性の大きさ、剛性の大きさ等に合わせて、適宜設けることができる。
【００２３】
また、本発明の第３の態様によれば、前記第１の態様にさらに、前記接触端子が、絶縁膜の表面に形成される構成の接続装置が提供される。
【００２４】
さらには、本発明の第５の態様によれば、前記第１の態様にさらに、緩衝層と、基板とをさらに有し、前記接触端子を構成した基材は、緩衝層を挟んで基板に固定される構成の接続装置が提供される。
【００２９】
【作用】
上記の構成によれば、接触端子を、基材の異方性エッチングにより形成される突起と、この突起に導電性材料で被覆することにより構成することができる。異方性エッチングによれば、例えば、角錐形状ないし角錐台形状の先端が尖った形状が得られる。しかも、エッチング条件を管理することにより、微細で、高密度の接触端子を、多数個、高精度に配置することができる。従って、測定対象物の高密度化に対応することができる。
【００３０】
また、異方性エッチングによる突起を利用することにより、接触端子の長さを、接触端子をエッチング工程で形成しうる程度に短く（０．００１〜０．５ｍｍ）形成することができる。これにより、高速信号の乱れを小さくすることができる。
【００３１】
また、高密度多ピン、狭ピッチの半導体素子の表面電極を全ピン接触することにより、半導体素子全面で電源供給可能な電圧変動の少ない安定した動作状態での検査が実現できる。その結果、高速ＡＣ検査が可能となり、半導体素子の高速動作の確認と出力波形の詳細な観察が可能となり、半導体素子の特性マージンを把握することができることにより、半導体素子の設計への効率の良いフィードバックが可能となる。
【００３２】
また、前記絶縁膜は、突起を支持する部分の突起後方部分に穴が設けられている。そのため、絶縁膜は、突起後方部分が穴の開口部に位置して、第２の基材により支持されないため、たわみやすくなる。そのため、接続装置に複数個の突起が設けられる場合に、それぞれの突起において、絶縁膜がたわんで、電極と突起の間隔のばらつきを吸収することができる。穴の縁で一端が支持される片持ち梁状に形成された絶縁膜、穴の縁で両端が支持されるブリッジ状に形成された絶縁膜、穴の縁全周で支持される絶縁膜を、片持ち梁、あるいは、絶縁膜の表面に形成し、必要に応じて、緩衝層を設けることにより、電極と接触端子の間隔のばらつきを吸収することができる。すなわち、片持ち梁あるいは、絶縁性膜の材料、膜厚、サイズ、および、緩衝層の弾性率を適宜に設定することにより、接触端子は、プロービング時に電極およびその直下の能動素子に損傷を与えない適度な値に、容易に設定することが可能である。また、接触対象である電極に多少の段差があっても、片持ち梁あるいは、絶縁性膜のたわみ、および、緩衝層の弾性により、所定の力にて電極に接触することができる。
【００３３】
電極パターンの変更に対しては、エッチングパターンを取り換えるのみで電極パターンの変更に容易に対応することができる。
【００３４】
基材として、シリコンウェハを用いた場合は、必要に応じて、一般の半導体素子の製造工程を応用して、上記接触端子を形成したシリコンの表面に、コンデンサ、抵抗あるいは集積回路を形成して、電気特性を改善したり、検査回路を形成することができ、信号の乱れの少ない高速のＡＣ検査が可能になる。
【００３５】
基材として、シリコンウェハを用いることにより、検査対象がシリコン系の半導体素子の場合は、線膨張率の差による変位が少ない接続装置が実現でき、例えば、ウェハ状態でも容易に高温で検査可能である。
【００３６】
従って、半導体素子の電極を被接触対象とした高密度、超多ピンで高速信号による動作試験が可能で、高温でも接触端子の先端位置精度が良好で電極パターンの変更にも容易に対応できる接触装置が製作可能である。
【００３７】
なお、本発明の接続装置は、接触対象が半導体素子に限定されることなく、対向する電極の接触装置としても対応でき、狭ピッチ、多ピンであっても製作可能である。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明に関わる接続装置、接触端子、および、検査装置について、実施例に基づいて説明する。
【００３９】
なお、本実施例では、まず、突起の形状として角錐形状ないし角錐台形状の代表例として、四角錐ないし四角錐台の形状を形成した実施例について説明する。もちろん、突起の形状は、これに限られない。突起の形状は、後述するように、異方性エッチングにおける、エッチング液の成分比、液温、エッチング時間等を適宜設定することにより変化する。例えば、八角錐ないし八角錐台などの他の形状とすることができる。
【００４０】
図１は、本発明の接続装置の第１実施例の要部を示す。本実施例の接続装置は、複数個の接触端子４２が配置された端子配列体２０と、この端子配列体２０を支持する支持部材４５と、支持部材４５と端子配列体２０との間に装填される緩衝層４６と、支持部材４５を搭載する配線基板７０と、各接触端子４２を配線基板７０の配線と接続するための延長配線シート７１とを備える。
【００４１】
端子配列体２０は、第１の基材を構成するシリコンウェハ２８と、絶縁膜を構成する二酸化シリコン膜２６、３０と、接触端子４２と、二酸化シリコン膜２６に設けられ、該接触端子４２から引き出された引き出し用配線４０とを有する。接触端子４２は、接触端子となる突起部３５と、これを支持する突起支持部４３とで構成される。突起部３５は、後述するように、第２の基材であるシリコンウェハを異方性エッチングすることにより形成される突起３４と、この突起３４を覆う絶縁膜３６と、絶縁膜３６上に設けられる導電性被覆３７とで構成される。突起支持部４３は、二酸化シリコン膜２６で構成される。
【００４２】
シリコンウェハ２８の、突起部３５の後方部分に、穴２８ａが設けられている。上記突起支持部４３は、この穴２８ａの一部を覆うように、穴の開口に位置する。この実施例では、突起支持部４３は、穴２８ａの周辺の１ヶ所に固定され、片持ち梁状に形成されている。従って、突起部３５は、穴２８ａの開口面部に位置する状態で、突起支持部４３により支持される。
【００４３】
延長配線シート７１は、絶縁フィルム７１ａと、この上に設けられた引き出し用延長配線７２とで構成される。この延長配線シート７１は、シリコンウェハ２８の外側で滑らかに折り曲げられて、一端が端子配列体２０の周縁部に固定され、他端が、配線基板７０の上に固定される。引き出し用延長配線７２は、引き出し用配線４０、および、配線基板７０に設けられている電極７３に、それぞれ電気的に接続される。接続は、例えば、はんだ７４を用いて行われる。
【００４４】
なお、引き出し用配線４０の周縁部と電極７３との接続は、絶縁フィルム７１ａに設けられた引き出し用延長配線７２ではなく、ワイヤボンディングによって、接続するようにしてもよい。
【００４５】
配線基板７０は、例えば、ポリイミド、ガラスエポキシ等の樹脂材料からなり、上述した電極７３の他、内部配線７０ａ、接続端子７０ｂ等を有している。配線基板７０と支持部材４５とは、例えば、シリコン系接着剤を用いて接着される。
【００４６】
絶縁フィルム７１ａは、可撓性があり、好ましくは、耐熱性がある樹脂で形成する。本実施例では、ポリイミド樹脂が用いられる。緩衝層４６は、エラストマ等の弾性を有する物質で構成される。具体的には、シリコンゴム等が用いられる。接触端子４２および引き出し用配線４０は、導電性被覆で構成される。これらの詳細については、後述する。また、図１では、接触端子４２および引き出し用配線４０は、説明の簡単のため、１つの接触端子分のみ示すが、もちろん、実際には、後述するように複数個が配置される。
【００４７】
図２に、本発明の接続装置の第２実施例の要部を示す。図２に示す接続装置は、シリコンウェハ２８に設けられている穴２８ａのエッチング形状が異なること、および、これに関連して、接触端子７５の構造が異なることの他は、上記図１に示す接続装置と同様に構成される。すなわち、本実施例では、端子配列体２０において、穴２８ａがシリコンウェハ２８および二酸化シリコン膜３０を貫通する状態で設けられている。また、本実施例では、突起支持部４３は、穴２８ａの開口部の全周で固定支持される。従って、接触端子７５は、穴２８ａの開口部をふさぐ状態で設けられている。この接触端子７５の詳細については、後述する。
【００４８】
図３に、本発明の接続装置の第３実施例の要部を示す。図３に示す接続装置は、端子配列体２０における、穴２８ａの構造および接触端子７６の構造が異なる他は、上記図２に示す接続装置と同様に構成される。この接触端子７６の詳細については、後述する。
【００４９】
図４に、本発明の接続装置の第４実施例の要部を示す。図４に示す接続装置は、引き出し用配線７７の表面に絶縁材料７８を設けた接触端子７９の構造が異なる他は、上記図１および図２および図３に示す接続装置と同様に構成される。ただし、引き出し用配線７７の周縁部には、絶縁フィルム７１ａに設けられた引き出し用延長配線７２が接続され、該絶縁フィルム７１ａに設けられたビア８０を通して、該引き出し用延長配線７２が、配線基板７０に設けられている電極７３に、電気的に接続される。この接触端子７９の詳細については、後述する。
【００５０】
図２３（ｂ１）に、本発明の第５実施例の要部を示す。図２３（ｂ１）に示す接続装置は、基本的な構造は、図３に示す第３実施例と同じである。相違する点は、突起支持部４３が、穴２６ａの開口部周縁の対向する２辺で支持され、接触端子７６ａがブリッジ構造となっている点である。本実施例の接触端子７６ａの詳細については、後述する。
【００５１】
次に、上記第１実施例の接続装置の接触端子部分の構造および製造方法について説明する。
【００５２】
図７に示す接続装置は、片持ち梁構造の突起支持部４３としての二酸化シリコン膜２６を有し、かつ、これに接触端子４２とが設けられている。接触端子４２は、突起３４と、これを被覆する二酸化シリコン３６とからなる突起状形成物と、その先端部に被着された、導電膜３９およびめっき膜４４とからなる導電性被覆とで構成される。また、この接続装置は、二酸化シリコン膜２６の表面に、引き出し用配線４０が、その一端を接触端子４２の先端部に被着された導電膜３９と接続されると共に、一体に形成されている。さらに、この突起支持部４３を表面に形成したシリコンウェハ２８の他方の面に、緩衝層４６を構成するエラストマとしてのシリコンゴムと、支持部材４５を構成するシリコンウェハとが配置される。導電膜３９は、本実施例では、クロム膜３９ａに金膜３９ｂを被着した二層構造で構成される。また、めっき膜４４は、ロジウム膜で構成される。めっき膜４４として、ロジウムを用いる理由は、ロジウムの硬度が金の硬度より大きいことによる。
【００５３】
また、図７に、本実施例の接続装置の各部の代表的な寸法を示す。図７に示す寸法例は、底面の一辺が３０μｍの四角錐形状の接触端子についてのものである。この接触端子は、シリコンウェハをフォトリソグラフ技術によりパターニングして形成されるので、位置および大きさが高精度に決められる。また、異方性エッチングにより形成されるので、形状がシャープに形成できる。特に、先端を、尖った形状とすることができる。これらの特徴は、他の実施例においても共通する。なお、寸法および配置は、一例であって、本発明は、これに限定されるものではない。また、本実施例に限らず、他の実施例においても、同程度の寸法および加工精度が実現できる。
【００５４】
接触端子の先端を尖った形状とするのは、次の理由からである。
【００５５】
測定対象の電極がアルミニウムの場合、表面に酸化膜が形成されていて、接触時の抵抗が不安定となる。このような電極に対して、接触時の抵抗値の変動が０．５Ω以下の安定した抵抗値を得るためには、接触端子の先端部が、電極表面の酸化膜をつき破って、良好な接触を確保する必要がある。そのためには、例えば、接触端子の先端が、半円形の場合、１ピン当たり３００ｍＮ以上の荷重となる接触圧で、各接触端子を電極に擦りつける必要がある。一方、接触端子の先端部が、直径１０μｍ〜３０μｍの範囲の平坦部を有する形状の場合には、１ピン当たり１００ｍＮ以上の荷重となる接触圧で、各接触端子を電極に擦りつける必要がある。
【００５６】
一方、上記した数値で示される形状を持つ本実施例の接続装置の接触端子の場合には、１ピン当たり５ｍＮ以上の荷重となる接触圧があれば、電極に擦りつけることなく、単に押圧するだけで、安定した接触抵抗で、通電を行うことができる。その結果、低針圧で電極に接触すればよいため、電極、または、その直下にある素子に損傷を与えることが防止できる。また、全接触端子にピン圧をかけるために必要な力を小さくすることができる。その結果、この接続装置を用いる試験装置におけるプローバ駆動装置の耐荷重を軽減し、製造コストを低減することができる。
【００５７】
なお、１ピン当たり１００ｍＮ以上の荷重をかけることができる場合は、例えば、接触端子が四角錐台の突起であれば、該四角錐台の先端平坦部の一辺を３０μｍより小さくするならば、点のように尖ってなくてもよい。ただし、上述した理由から、可能な限り、先端部の面積は、小さくすることが好ましい。
【００５８】
次に、図１に示す接続装置を形成するための製造プロセスについて、図５および図６を参照して説明する。図５および図６は、本発明の第１実施例の接続装置について、片持ち梁からなる接触端子を有する端子配列体２０を形成するための製造プロセスを工程順に示したものである。
【００５９】
本実施例では、二酸化シリコン２６を、単結晶のシリコンウェハ２７および２８に挟みこんだ構造のＳＯＩ基板を用いて構成される。すなわち、シリコンウェハ２７に異方性エッチングで突起３４を形成して、シリコンウェハ２８にエッチングで穴２８ａを形成し、かつ、穴２８ａの開口部に、二酸化シリコン膜２６を片持ち梁状に残して、突起支持部４３を形成して、接触端子４２を形成する。
【００６０】
図５（ａ）は、厚さ０．５〜５μｍ程度の二酸化シリコン２６をシリコン単結晶２７および２８に挟みこんだ構造のＳＯＩ基板において、シリコン単結晶２７および２８の（１００）面に熱酸化により二酸化シリコン膜２９および３０を形成する工程を示す。シリコン単結晶２７および２８の酸化は、例えば、ウェット酸素中で酸化温度１０００℃で１００分の熱酸化により、二酸化シリコン膜２９および３０を０．５μｍ程度形成する。
【００６１】
図５（ｂ）は、上記二酸化シリコン膜２９および３０の表面にホトレジストマスク３１および３２を形成し、二酸化シリコン膜２９をエッチングして、二酸化シリコン膜３３のマスクを形成する工程を示す。ホトレジストマスク３１および３２の形成は、次のように行う。まず、二酸化シリコン膜２９および３０の表面に、ホトレジストとしてＯＦＰＲ８００（東京応化工業製）を塗布する。ついで、接触端子を形成する位置に、一辺が１０〜４０μｍ程度の正方形のパターンを露光し、現像液ＮＭＤ３（東京応化工業製）により現像する。次に、ホトレジストマスク３１および３２から露出した二酸化シリコン膜２９を、フッ化水素酸とフッ化アンモニウム液の１：７混液に浸漬してエッチングする。
【００６２】
図５（ｃ）は、上記ホトレジストマスク３１および３２を除去し、二酸化シリコン膜３３をマスクとして、シリコン単結晶２７の（１００）面を異方性エッチングして先端が尖った形状の突起部３４を形成する途中の段階の工程を示す。シリコン単結晶２７のエッチングは、例えば、水酸化カリウムとイソプロパノールと水とを含むエッチング液に浸漬することにより行う。エッチング終了後、ホトレジストマスク３１および３２は、剥離液Ｓ５０２ａ（東京応化工業製）で除去する。
【００６３】
図５（ｄ）は、異方性エッチングして、先端が尖った形状の突起３４を形成した後、突起３４の表面に熱酸化により、二酸化シリコン膜３６を形成して、突起部３６を形成する工程を示す。シリコンから成る突起３４の酸化は、例えば、ウェット酸素中での熱酸化により行なう。これによって、二酸化シリコン膜３６を０．５μｍ程度形成する。なお、図５（ｄ１）は、図５（ｄ）の突起部３５を下方より見た場合の平面図である。
【００６４】
図５（ｅ）は、上記突起部３５の表面の二酸化シリコン膜３６の表面に、導電性被覆３７を形成し、突起部３５の表面および配線形成用のパターンとなるように導電性被覆３７の表面を覆うようにホトレジストマスク３８を形成した工程を示す。導電性被覆３７としては、例えば、スパッタリング法あるいは蒸着法で、二酸化シリコンと密着性のよいクロムを０．０２μｍ被着した後、金を０．２〜０．５μｍ被着した膜を形成するか、または、スパッタリング法あるいは蒸着法で、チタンを０．０２μｍ被着した後、金を０．２〜０．５μｍ被着した膜を形成すればよい。
【００６５】
図５（ｆ）は、上記導電性被覆３７を上記ホトレジストマスク３８を介してエッチングして、突起部３５の導電膜３９および配線４０を形成した後、ホトレジストマスク４１により、二酸化シリコン２６の、突起部３５を支持する絶縁膜として残すべき部分を、他の二酸化シリコン膜２６から分離するための溝部２６ａとなる部分を、エッチングにより除去する工程を示す。この工程では、ホトレジストとしてＯＦＰＲ８００（東京応化工業製）を塗布して、突起部３５の周辺の二酸化シリコン２６の表面のＯＦＰＲ８００（東京応化工業製）を、長方形の長手方向の２辺と、これと直交する短い１辺の部分を帯状に露光する。すなわち、コの字に似た形状（なお、本明細書では、説明の便宜上、この形状をコ字形状ということにする。）の露光パターンを形成する。そして、ＮＭＤ３（東京応化工業製）によって現像することにより、ホトレジストマスク４１を形成する。次に、ホトレジストマスク４１から露出した二酸化シリコン膜２６を、フッ化水素酸とフッ化アンモニウム液の１：７混液に浸漬してエッチングする。
【００６６】
図６（ｇ）、（ｈ）および（ｉ）は、片持ち梁構造の突起支持部４３を形成する工程を段階的に示したものである。すなわち、ここでは、ホトレジストマスク４１を除去し、残った二酸化シリコン膜２６をマスクとして、溝部２６ａから上記シリコン単結晶２８の（１００）面をエッチングする。これにより、二酸化シリコン膜２６で構成され、導電膜３９を設けた突起部３５をその表面で支持する片持ち梁状の突起支持部４３が得られる。なお、図６（ｇ１）は（ｇ）を下方から見た平面図、図６（ｉ１）は（ｉ）を下方から見た平面図、図６（ｉ２）は（ｉ）を下方から見た斜視図である。
【００６７】
ここで、ホトレジストマスク４１は、Ｓ５０２ａ（東京応化工業製）を用いて除去する。シリコン単結晶２８のエッチングは、例えば、水酸化カリウムと水とを含むエッチング液に浸漬することにより行う。なお、この液に代えて、水酸化カリウムとイソプロパノールと水とを含むエッチング液を用いてもよい。また、この工程に、接触端子先端部の四角錐形状を有した導電膜３９の表面に、金あるいはロジウム等を０．２〜２μｍ程度めっきして、めっき膜４４を設けることにより、電気的な接触特性を安定にすることができる。
【００６８】
図７は、接触端子４２を形成した上記シリコン単結晶２８および二酸化シリコン２６、３０からなる基板を、支持部材４５に固定する工程を示す。ここでは、支持部材４５として、シリコン基板が用いられる。二酸化シリコン膜３０の表面と支持部材４５との間に緩衝層４６を挟みこんで、一体化する。本実施例では、例えば、厚さが０．２〜３ｍｍで、硬さ（ＪＩＳＡ）が１５〜７０程度のシリコンゴムを、緩衝層４６として用いている。しかし、緩衝層４６は、これに限定されない。なお、二酸化シリコン膜３０およびシリコン支持部材４５の接着は、シリコンゴム自体に接着力があるので、格別に接着剤を必要としない。なお、接着剤を用いて接着するようにしてもよい。
【００６９】
本実施例によれば、電極パッド部のピッチとして１０μｍ程度の接触端子まで容易に形成できる。また、接触端子の高さの精度として、±２μｍ以内の精度を達成できる。また、本実施例では、接触端子が片持ち梁状に構成されているので、その可撓性が大きくなる。そのため、測定対象物の電極の凹凸の影響を吸収しやすい。
【００７０】
次に、図１に示す接続装置を形成するための他の製造プロセスについて、図８および図９を参照して説明する。本実施例は、複数絶縁層を１層ずつ間に挟んだ構造のＳＯＩ基板を用いた例である。なお、図５および図６に示すプロセスと同じ工程については、説明を省略する。
【００７１】
図８（ａ）は、厚さ０．５〜５μｍの二酸化シリコン２６および４７をシリコン単結晶２７、２８および４８に挟みこんだ構造のＳＯＩ基板において、シリコン単結晶２７および４８の（１００）面に、熱酸化により二酸化シリコン膜２９および３０を形成した工程を示す。シリコン単結晶２７および４８の酸化は、例えば、ウェット酸素中での熱酸化により、二酸化シリコン膜２９および３０を０．５μｍ程度形成する。この後、二酸化シリコン膜２９およびシリコン単結晶２７および二酸化シリコン２６について、前記図５（ｂ）から（ｅ）までの工程と同様の工程により、突起部３５の導電膜３９および配線４０を形成する。
【００７２】
図８（ｂ）は、二酸化シリコン２６の、突起部３５を支持する絶縁膜として残すべき部分を、他の二酸化シリコン膜２６から分離するための溝部２６ａとなる部分を、ホトレジストマスク４１により開口させ、その部分の二酸化シリコン２６を、ホトエッチングにより除去する工程を示す。
【００７３】
図８（ｃ）、（ｄ）および図９（ｅ）は、ホトレジストマスク４１を除去し、上記シリコン単結晶２８の（１００）面を二酸化シリコン層４７が露出するまでエッチングすることにより、突起部３５を表面に有する、二酸化シリコン膜２６の片持ち梁構造の突起支持部４３を形成する工程を段階的に示したものである。なお、図８（ｃ１）は（ｃ）を下方から見た平面図、図９（ｅ１）は（ｅ）を下方から見た平面図、図９（ｅ２）は（ｅ）を下方から見た斜視図である。
【００７４】
なお、この実施例において、接触端子先端部の四角錐形状を有した導電膜３９の表面に金あるいはロジウム等をめっきすることにより、電気的な接触特性を安定にすることができる。
【００７５】
なお、本製造方法は、二酸化シリコン層４７が存在することにより、シリコン単結晶２８の異方性エッチングを、該二酸化シリコン層４７で確実に停止させることができる。これにより、図５および図６の製造方法と比較して、加工精度の向上と、エッチング工程管理が容易となる利点がある。
【００７６】
次に、図１に示す接続装置を形成するための、さらに他の製造プロセスについて、図１０を参照して説明する。なお、図５および図６に示すプロセスと同じ工程については、説明を省略する。
【００７７】
図１０（ａ）は、前記の図５（ａ）から（ｆ）までの工程と同様の工程により、突起部３５の導電膜３９および配線４０を形成した後、ホトレジストマスク４１により、突起部３５の周辺の二酸化シリコン２６をコの字形にエッチングにより除去した工程を示す。
【００７８】
図１０（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、ホトレジストマスク４１を除去し、上記シリコン単結晶２８の（１００）面をエッチングすることにより、穴２８ａを形成する工程、および、二酸化シリコン膜２６の片持ち梁構造の突起支持部４３を形成する工程を段階的に示したものである。なお、図１０（ｄ１）は（ｄ）を下方から見た斜視図である。シリコン単結晶２８のエッチングは、例えば、エチレンジアミンとピロカテコールと水とを成分に含むエッチング液に浸漬することにより行う。なお、この液に代えて、水酸化カリウムと水とを含むエッチング液を用いてもよい。あるいは、水酸化カリウムとイソプロパノールと水とを含むエッチング液を用いてもよい。
【００７９】
なお、この実施例において、接触端子先端部の四角錐形状を有した導電膜３９の表面に金あるいはロジウム等をめっきすることにより、電気的な接触特性を安定にすることができる。
【００８０】
次に、図１に示す接続装置を形成するための他の製造プロセスについて、図１１を参照して説明する。なお、図５および図６に示すプロセスと同じ工程については、説明を省略する。
【００８１】
図１１（ａ）は、厚さ１〜１０μｍの二酸化シリコン２６をシリコン単結晶２７および２８に挟みこんだ構造のＳＯＩ基板において、前記図５（ｃ）までの工程と同様な工程により、二酸化シリコン膜３３をマスクとして、シリコン単結晶２７の（１００）面を異方性エッチングして先端が概ね尖った形状の突起３４を形成する工程を示す。すなわち、本実施例は、四角錐台状の突起を形成する例である。
【００８２】
図１１（ｂ）は、上記二酸化シリコン膜３３のマスクが、まだ突起部３４に付着して残っている状態で、シリコン単結晶２７の異方性エッチングを中止し、上記二酸化シリコン膜３３をエッチングにより除去する工程を示す。なお、本エッチングでは、二酸化シリコン膜２６および二酸化シリコン膜３０も同時に部分的あるいは全体がエッチングされる。
【００８３】
図１１（ｃ）は、熱酸化により、突起３４およびシリコン単結晶２８の表面に二酸化シリコン膜４９および５０を形成した工程を示す。シリコンの酸化は、例えば、ウェット酸素中での熱酸化により、二酸化シリコン膜を０．５μｍ程度形成する。
【００８４】
図１１（ｄ）は、片持ち梁構造の突起支持部４３を形成する工程である。すなわち、この工程では、前記の図５（ｅ）〜図６（ｉ）までの工程と同様な工程により、シリコン単結晶２８の（１００）面をエッチングすることにより、穴２８ａを形成する。これにより、先端が概ね尖った形状の突起部３５を表面に有する、二酸化シリコン膜４９の片持ち梁構造の突起支持部４３を形成する。なお、図１１（ｄ１）は、（ｄ）を下方から見た斜視図である。
【００８５】
なお、この実施例において、接触端子先端部の導電膜３９の表面に金あるいはロジウム等をめっきすることにより、電気的な接触特性を安定にすることができる。
【００８６】
なお、本製造方法は、図５および図６の製造方法と比較して、突起部３４の先端部に、任意の大きさの平坦部を形成することができる。この手法は、図１１に示した基板構成に限定されることなく、二酸化シリコン膜をマスクにして、シリコン単結晶を異方性エッチングすることにより、任意の大きさの平坦部を有する突起部を形成する工程において有効である。
【００８７】
次に、図２に示す接続装置を形成するための製造プロセスについて、図１２、図１３および図１４を参照して説明する。
【００８８】
図１２（ａ）は、厚さ０．５〜５μｍの二酸化シリコン２６を、単結晶のシリコンウェハ２７および５１に挟みこんだ構造のＳＯＩ基板において、シリコンウェハ２７の（１００）面およびシリコンウェハ５１の（１１０）面に、熱酸化により二酸化シリコン膜２９および３０を形成する工程を示す。シリコンウェハ２７および５１の酸化は、例えば、ウェット酸素中での熱酸化により、二酸化シリコン膜２９および３０を０．５μｍ程度形成する。
【００８９】
図１２（ｂ）は、上記二酸化シリコン膜２９および３０の表面にホトレジストマスク３１および３２を形成し、二酸化シリコン膜２９をエッチングする工程を示す。
【００９０】
図１２（ｃ）は、上記ホトレジストマスク３１および３２を除去し、二酸化シリコン膜３３をマスクとして、シリコンウェハ２７の（１００）面を異方性エッチングして先端が尖った形状の突起部３４を形成する途中の段階の工程を示す。
【００９１】
図１２（ｄ）は、異方性エッチングして、先端が尖った形状の突起３４を形成した後、突起３４の表面に熱酸化により、二酸化シリコン膜３６を形成して、突起部３５を形成する工程を示す。シリコンから成る突起３４の酸化は、例えば、ウェット酸素中での熱酸化により、二酸化シリコン膜３６を０．５μｍ程度形成する。
【００９２】
図１２（ｅ）は、突起部３５を形成した上記二酸化シリコン膜３６および二酸化シリコン膜３０の表面にホトレジストマスク５２および５３を形成し、二酸化シリコン膜３０をエッチングする工程を示す。
【００９３】
図１２（ｆ）は、上記ホトレジストマスク５２および５３を除去し、二酸化シリコン膜３０をマスクとして、シリコンウェハ５１の（１１０）面を、二酸化シリコン層２６に至るまで異方性エッチングして穴５１ａを形成する工程を示す。
【００９４】
なお、図１２（ｆ１）に示したように、上記シリコンウェハ５１の（１１０）面を、二酸化シリコン層２６の表面に若干残して、二酸化シリコン層２６およびシリコンウェハ５１からなる膜で突起支持部４３を形成することができる。この場合、シリコンウェハ５１の厚さによって、突起支持部４３の強さおよび可撓性を調節するようにしてもよい。その後の工程は、図１２（ｆ）に引き続いた工程と同様であるため、説明を省略する。
【００９５】
上記した手法は、図１２に示した基板構成に限定されることなく、以下に述べるシリコンウェハ５１の（１１０）面あるいは、シリコンウェハ２８の（１００）面を、二酸化シリコン層２６の方向へ異方性エッチングすることにより、任意の厚さのシリコンウェハおよび二酸化シリコン層２６からなる膜を形成する工程において有効である。
【００９６】
図１３（ｇ）は、上記突起部３５の表面の二酸化シリコン膜３６の表面に導電性被覆３７を形成し、突起部３５の表面および配線形成用のパターンとなるように、導電性被覆３７の表面を覆うホトレジストマスク３８を形成する工程を示す。導電性被覆３７としては、例えば、スパッタリング法あるいは蒸着法で、クロムを０．０２μｍ被着した後、金を０．２〜０．５μｍ被着した膜を形成するか、または、スパッタリング法あるいは蒸着法で、チタンを０．０２μｍ被着した後、金を０．２〜０．５μｍ被着した膜を形成すればよい。
【００９７】
図１３（ｈ）は、上記導電性被覆３７を上記ホトレジストマスク３８でエッチングして、突起部３５の導電膜３９および配線４０を形成する工程を示す。なお、図１３（ｈ１）および（ｈ２）は（ｈ）を下方から見た平面図である。ここで、図（ｈ１）は、シリコンウェハ５１を、突起部３５を形成した二酸化シリコン層２６に至るまで異方性エッチングした部分の一部に、導電膜３９を形成した例である。（ｈ２）は、該異方性エッチングした部分の全部を覆おうように導電膜３９を形成した例である。
【００９８】
また、この例では、シリコンウェハ５１に設けられた穴５１ａの開口部全周で二酸化シリコン膜２６が支持され、穴５１ａの開口が、二酸化シリコン膜２６で塞がれる。このため、この例は、突起支持部４３について、片持ち梁構造の場合と比べて、可撓性が小さいが、逆に、剛性が大きくなるという特徴がある。
【００９９】
なお、この工程後に、接触端子先端部の四角錐形状を有した導電膜３９の表面に、金あるいはロジウム等を０．２〜２μｍ程度めっきすることにより、電気的な接触特性を安定にすることができる。
【０１００】
図１４（ｉ）および（ｊ）は、上記の突起部３５を表面に有した二酸化シリコン膜２６を形成した上記シリコンウェハ５１および二酸化シリコン３０からなる基板の二酸化シリコン膜３０の表面と支持部材４５との間に緩衝層４６を挟みこんで、一体化する工程を示す。図１４（ｊ）の実施例では、緩衝層４６は、シリコンウェハ５１に設けられる穴５１ａにも充填される。緩衝層４６としては、例えば、厚さが０．２〜３ｍｍで、硬さ（ＪＩＳＡ）が１５〜７０程度のシリコンゴムが用いられる。しかし、緩衝層用の材料は、これに限定されない。なお、二酸化シリコン膜３０および支持部材４５の接着は、シリコンゴム４６自体に接着力があるので、格別に接着剤を必要としない。なお、接着剤を用いて接着するようにしてもよい。また、本実施例では、他の実施例と同様に、支持部材４５として、シリコン基板を用いる。
【０１０１】
図１４（ｋ）は、上記の突起部３５を表面に有した二酸化シリコン膜２６を形成した上記シリコンウェハ５１および二酸化シリコン３０からなる基板の表面に絶縁膜５４を被着して用いる例である。
【０１０２】
また、図１４（ｌ）は、この絶縁膜５４を、二酸化シリコン膜３０と支持部材４５との間に挟みこんで、一体化して用いる例である。本実施例では、例えば、厚さが５〜２０μｍのポリイミドを、絶縁膜５４として用いている。しかし、絶縁膜は、これに限定されない。なお、該絶縁膜５４と支持部材４５の間に緩衝層を挟み込む構造にしてもよい。
【０１０３】
上記のように、エラストマおよびシリコン基板を付けた構造、あるいは、絶縁膜を付けた構造にすることにより、接触端子部分の強度向上と、弾性率の制御ができる。
【０１０４】
次に、図２に示す接続装置を形成するための他の製造プロセスについて、図１５を参照して説明する。なお、図１２−１４に示すプロセスと同じ工程については、説明を省略する。
【０１０５】
図１５（ａ）は、二酸化シリコン膜３３をマスクとして、シリコンウェハ２７の（１００）面を、異方性エッチングして先端が概ね尖った形状の突起部３４を形成する工程を示す。基板として、厚さ１〜１０μｍの二酸化シリコン２６を、シリコン単結晶からなるシリコンウェハ２７および５１の間に挟みこんだ構造のＳＯＩ基板を用いて、前記の図１２（ａ）−（ｃ）までの工程と同様な工程により、異方性エッチングを行う。
【０１０６】
図１５（ｂ）は、上記二酸化シリコン膜３３のマスクが、まだ突起部３４に付着して残っている状態で、シリコンウェハ２７の異方性エッチングを中止し、上記二酸化シリコン膜３３をエッチングにより除去する工程を示す。なお、本エッチングでは、二酸化シリコン２６および二酸化シリコン膜３０も同時に部分的あるいは全体がエッチングされる。
【０１０７】
図１５（ｃ）は、熱酸化により、突起３４およびシリコン単結晶５１の表面に二酸化シリコン４９および５０を形成して、突起部３５を形成する工程を示す。シリコンの酸化は、例えば、ウェット酸素中での熱酸化により、二酸化シリコン膜を０．５μｍ程度形成する。
【０１０８】
図１５（ｄ）は、前記の図１２（ｅ）〜図１３（ｈ）までの工程と同様な工程により、シリコンウェハ５１の（１１０）面をエッチングすることにより、穴５１ａを形成すると共に、先端が概ね尖った形状の突起部３５の表面の二酸化シリコン膜４９に、導電膜３９および配線４０を形成する工程を示す。
【０１０９】
なお、この工程後に、接触端子先端部の導電膜３９の表面に金あるいはロジウム等をめっきすることにより、電気的な接触特性を安定にすることができる。
【０１１０】
なお、本製造方法は、図１２−１４の製造方法と比較して、突起３４の先端部に、任意の大きさの平坦部を形成することができる。この手法は、図１５に示した基板構成に限定されることなく、二酸化シリコン膜をマスクにして、シリコン単結晶を異方性エッチングすることにより突起部を形成する工程において、有効である。また、本実施例では、穴５１ａの開口の全体が、二酸化シリコン膜２６で覆われる構造となる。従って、上記図１３（ｈ１）または（ｈ２）で示した構造と同じ特徴を有する。特に、この例では、突起部３５が四角錐台形状であるので、先端の面積が、四角錐形状のものと比べて大きい。したがって、突起支持部４３の剛性が大きいことは、突起の接触圧を上げることに役立つことが期待できる。
【０１１１】
次に、図３に示す接続装置を形成するための製造プロセスについて、図１６および図１７を参照して説明する。なお、図１２−１４に示すプロセスと同じ工程については、説明を省略する。
【０１１２】
図１６（ａ）は、厚さ０．５〜５μｍの二酸化シリコン２６をシリコンウェハ２７および２８に挟みこんだ構造のＳＯＩ基板において、シリコンウェハ２７の（１００）面およびシリコンウェハ２８の（１００）面に熱酸化により二酸化シリコン膜２９および３０を形成する工程を示す。シリコンウェハ２７および２８の酸化は、例えば、ウェット酸素中での熱酸化により、二酸化シリコン膜２９および３０を０．５μｍ程度形成する。
【０１１３】
図１６（ｂ）は、二酸化シリコン膜２６上に突起３４を形成し、シリコンウェハ２８に穴２８ａを形成すると共に、突起部３５に導電性被覆を形成する工程を示す。すなわち、この工程では、図１２（ｂ）〜（ｄ）までの工程と同様な工程により、二酸化シリコン膜２６上に、先端が尖った形状の突起３４を形成し、次に、図１２（ｅ）〜１３（ｈ）までの工程と同様な工程により、シリコンウェハ２８の（１００）面をエッチングすることにより、シリコンウェハ２８に、穴２８ａを形成する。この穴２８ａの開口部は、二酸化シリコン膜２６で覆われた状態にある。そして、開口部を覆っている二酸化シリコン膜２６上に形成した突起３４および二酸化シリコン膜２６上に、導電膜３９および引き出し用配線４０を形成する工程を示す。
【０１１４】
なお、図１６（ｂ１）および（ｂ２）は、（ｂ）を下方から見た平面図である。ここで、図１６（ｂ１）は、シリコンウェハ２８を、突起３４を形成した二酸化シリコン層２６に至るまで異方性エッチングした部分の一部に、導電膜３９を形成した例である。
【０１１５】
（ｂ２）は、該異方性エッチングした部分の全部を覆おうように導電膜３９を形成した例である。
【０１１６】
なお、この工程後に、接触端子先端部の四角錐形状を有した導電膜３９の表面に金あるいはロジウム等を０．２〜２μｍ程度めっきすることにより、電気的な接触特性を安定にすることができる。
【０１１７】
なお、前記の図１４（ｉ）〜（ｌ）までの工程と同様に、図１７（ｃ）〜（ｆ）に示したように、緩衝層４６、および、支持部材４５としてシリコン基板を付けた構造、あるいは、絶縁膜５４を付けた構造にすることにより、接触端子部分の強度向上と、弾性率の制御ができる。
【０１１８】
図１８に、図１６（ｂ）の突起部３５を支持する二酸化シリコン層２６を、片持ち梁の構造にするための製法を示す。なお、図１６および図１７に示すプロセスと同じ工程については、説明を省略する。
【０１１９】
図１８（ａ）は、突起部３５を形成した二酸化シリコン層２６を、ホトレジストマスク５５および５６により、突起部３５の周辺の二酸化シリコン２６を、上述したように、コ字形状にエッチングすることにより除去する工程を示す。ホトレジストとしてＯＦＰＲ８００（東京応化工業）を塗布し、突起部３５の周辺の二酸化シリコン２６の表面のＯＦＰＲ８００（東京応化工業）を、コ字形状に露光し、ＮＭＤ３（東京応化工業）により現像することによりホトレジストマスク５５を形成する。次に、ホトレジストマスク５５に覆われない、すなわち、露出した二酸化シリコン膜２６を、フッ化水素酸とフッ化アンモニウム液の１：７混液に浸漬してエッチングする。
【０１２０】
図１８（ｂ）は、ホトレジストマスク５５および５６を除去し、突起部３５を表面に有した二酸化シリコン膜２６の片持ち梁構造の突起支持部４３を形成する工程を示したものである。なお、第１図（ｂ１）は（ｂ）を下方から見た平面図である。ホトレジストマスク５５および５６は、Ｓ５０２ａ（東京応化工業）を用いて除去する。
【０１２１】
なお、この例において、接触端子先端部の四角錐形状を有した導電膜３９の表面に金あるいはロジウム等を０．２〜２μｍ程度めっきすることにより、電気的な接触特性を安定にすることができる。
【０１２２】
図１８（ｃ）は、片持ち梁構造の突起支持部４３を形成した上記シリコンウェハ２８および二酸化シリコン２６、３０からなる基板の二酸化シリコン膜３０の表面とシリコン基板４５との間に緩衝層４６を挟みこんで、一体化する工程を示す。
【０１２３】
次に、図４に示す接続装置を形成するための製造プロセスについて、図１９を参照して説明する。
【０１２４】
図１９は、基材となるシリコンウェハに異方性エッチングにより四角錐の穴を形成し、このシリコンウェハを型として用いて、四角錐の接触端子先端部を薄膜で形成するための製造プロセスを工程順に示したものである。
【０１２５】
図１９（ａ）は、厚さ０．５〜５μｍ程度の二酸化シリコン２６をシリコンウェハ２７および２８に挟みこんだ構造のＳＯＩ基板において、シリコンウェハ２７および２８の（１００）面に、熱酸化により二酸化シリコン膜２９および３０を形成する工程を示す。シリコンウェハ２７および２８の酸化は、例えば、ウェット酸素中での熱酸化により、二酸化シリコン膜２９および３０を０．５μｍ程度形成する。
【０１２６】
図１９（ｂ）は、上記二酸化シリコン膜２９および３０の表面にホトレジストマスク３１および３２を形成し、二酸化シリコン膜３０をエッチングする工程を示す。
【０１２７】
図１９（ｃ）は、上記ホトレジストマスク３１および３２を除去し、二酸化シリコン膜３０をマスクとして、シリコンウェハ２８の（１００）面を、二酸化シリコン層２６に至るまで異方性エッチングして穴２８ａを形成した後、シリコンウェハ２８の表面に熱酸化により、二酸化シリコン膜５７を形成する工程を示す。シリコンの酸化は、例えば、ウェット酸素中での熱酸化により、二酸化シリコン膜５７を０．５μｍ程度形成する。
【０１２８】
図１９（ｄ）は、上記二酸化シリコン膜５７の表面にホトレジストマスク５８を形成し、二酸化シリコン膜２６をエッチングして、開口２６ｂを形成する工程を示す。
【０１２９】
図１９（ｅ）は、上記ホトレジストマスク５８を除去し、二酸化シリコン膜２６をマスクとして、開口２６ｂからシリコンウェハ２７の（１００）面を異方性エッチングして、四角錐の形状のエッチング穴５９を形成する工程を示す。
【０１３０】
図１９（ｆ）は、導電性被覆３７を形成する工程を示す。すなわち、この工程では、まず、前記エッチング穴５９および二酸化シリコン膜２６、５７および３０の表面に、導電性被覆３７を形成する。この後、上記エッチング穴５９の表面を覆うと共に、配線形成用のパターンとなるように、該導電性被覆３７の表面にホトレジストマスク６０を形成して、該ホトレジストマスク６０から露出している該導電性被覆３７をエッチングする。導電性被覆３７は、例えば、スパッタリング法あるいは蒸着法で、金を０．２〜０．５μｍ被着して形成される。また、導電性被覆３７は、金膜上に、ニッケルを１〜２μｍ程度、スパッタリング法あるいは蒸着法で成膜し、その表面に、ニッケル、銅または両者を、２〜４０μｍ程度めっきするようにしてもよい。
【０１３１】
なお、導電性被覆３７として、金、ロジウムなどの貴金属を、０．１〜０．５μｍ程度、スパッタリング法あるいは蒸着法で被着した膜に、ニッケルを１〜２μｍ程度、スパッタリング法あるいは蒸着法で被着した膜を用いてもよい。
【０１３２】
図２０（ｇ）は、上記の導電性被覆３７の表面に被着したホトレジストマスク６０および二酸化シリコン膜３０の表面と、支持部材４５であるシリコン基板との間に、緩衝層４６を充填して、一体化する工程を示す。緩衝層４６としては、例えば、シリコンゴムを使用する。また、ポリイミドを塗布して、加熱硬化して形成したものを用いることができる。また、熱硬化したポリイミドの下面に熱硬化前のポリイミドを塗布した二層のポリイミド膜を、上記導電性被覆３７の表面に接着して、加熱硬化して形成したものを用いることができる。
【０１３３】
図２０（ｈ）は、二酸化シリコン膜３１およびシリコンウェハ２７を、それぞれエッチングして除去して、突起部３５を形成する工程を示す。この例は、突起部３５をシリコンの単結晶の突起３４で構成される上記した例と異なり、突起部３５は、シリコン単結晶では構成されていない。
【０１３４】
なお、この例において、接触端子先端部の四角錐形状を有した導電性被覆３７の表面に金あるいはロジウム等を０．２〜２μｍ程度めっきすることにより、電気的な接触特性を安定にすることができる。
【０１３５】
次に、図４に示す接続装置を形成するための他の製造プロセスについて、図２１を参照して説明する。なお、図１９および図２０に示すプロセスと同じ工程については、説明を省略する。
【０１３６】
図２１（ａ）は、厚さ０．５〜５μｍ程度の二酸化シリコン２６をシリコンウェハ２７および２８に挟みこんだ構造のＳＯＩ基板において、前記の図１９（ｅ）までの工程と同様な工程により、二酸化シリコン膜２６をマスクとして、シリコンウェハ２７の（１００）面を異方性エッチングして、四角錐の形状のエッチング穴５９を形成した後、該シリコンウェハ２７のエッチング穴５９の表面に、二酸化シリコン膜６１を形成する工程を示す。
【０１３７】
図２１（ｂ）は、導電性被覆３７を形成する工程を示す。まず、二酸化シリコン膜６１、２６、５７および３０の表面に、下地膜３７ａおよび導電性被覆３７を形成する。
【０１３８】
この後、上記エッチング穴５９の二酸化シリコン膜６１の表面を覆い、配線形成用のパターンとなるように、前記導電性被覆３７の表面を覆うホトレジストマスク６２を形成して、該ホトレジストマスク６２から露出している該導電性被覆３７および該下地膜３７ａをエッチングする。下地膜３７ａは、例えば、スパッタリング法あるいは蒸着法で、クロムを０．０２μｍ被着して形成する。導電性被覆３７は、例えば、スパッタリング法あるいは蒸着法で、下地膜３７ａ上に、金を０．２〜０．５μｍ被着して形成される。
【０１３９】
また、下地膜３７ａは、クロムに代えて、チタンを、スパッタリング法あるいは蒸着法で、０．０２μｍ被着してもよい。さらに、導電性被覆３７は、金膜上に、ニッケルを１〜２μｍ程度、スパッタリング法あるいは蒸着法で成膜し、その表面に、ニッケル、銅または両者を、２〜４０μｍ程度めっきするようにしてもよい。
【０１４０】
なお、導電性被覆３７として、金、ロジウムなどの貴金属を、０．１〜０．５μｍ程度、スパッタリング法あるいは蒸着法で被着した膜に、ニッケルを１〜２μｍ程度、スパッタリング法あるいは蒸着法で被着した膜を用いてもよい。
【０１４１】
図２１（ｃ）は、上記の導電性被覆３７の表面に被着したホトレジストマスク６２および二酸化シリコン膜３０の表面と、支持部材４５であるシリコン基板との間に、緩衝層４６を充填して一体化する工程を示す。緩衝層４６としては、例えば、シリコンゴムを使用する。また、ポリイミドを塗布して、加熱硬化して形成したものを用いることができる。また、熱硬化したポリイミドの下面に熱硬化前のポリイミドを塗布した二層のポリイミド膜を、上記導電性被覆３７の表面に接着して、加熱硬化して形成したものを用いることができる。
【０１４２】
図２１（ｄ）は、突起部３５を形成する工程を示す。すなわち、まず、二酸化シリコン膜３１およびシリコンウェハ２７を、それぞれエッチングして除去する。この後、突起部３５を覆っている二酸化シリコン６１をエッチングして除去した後、下地膜３７ａをエッチングして除去する。
【０１４３】
なお、この例において、接触端子先端部の四角錐形状を有した導電性被覆３７の表面に金あるいはロジウム等を０．２〜２μｍ程度めっきすることにより、電気的な接触特性を安定にすることができる。
【０１４４】
図２２に、図２０（ｈ）の突起部３５を形成した二酸化シリコン層２６を、片持ち梁の構造にする製法を示す。なお、図１９および図２０に示すプロセスと同じ工程については、説明を省略する。
【０１４５】
図２２（ａ）は、前記の図１９（ａ）〜（ｃ）までの工程と同様な工程により、二酸化シリコン層５７を形成した後、ホトレジストマスク６３を形成し、二酸化シリコン層２６を、該ホトレジストマスク６３により、突起部を形成する位置６４の二酸化シリコン膜２６、および該突起部の周辺の二酸化シリコン層２６をコ字形状６５にエッチングにより除去する工程を示す。ホトレジストとしてＯＦＰＲ８００（東京応化工業）を塗布し、突起部形成位置６４の二酸化シリコン膜２６を正方形に、また、該突起部形成位置の周辺の二酸化シリコン膜２６の表面のＯＦＰＲ８００（東京応化工業）を、コ字形状に露光し、ＮＭＤ３（東京応化工業）により現像することによりホトレジストマスク６３を形成する。次に、ホトレジストマスク６３から露出した二酸化シリコン膜２６を、フッ化水素酸とフッ化アンモニウム液の１：７混液に浸漬してエッチングする。
【０１４６】
図２２（ｂ）は、ホトレジストマスク６３を除去し、二酸化シリコン膜２６をマスクとして、シリコンウェハ２７の（１００）面を異方性エッチングして、四角錐のエッチング穴５９を形成すると同時に、シリコンウェハ２７をコ字形状６６にエッチングし、該シリコンウェハ２７のエッチング面および二酸化シリコン膜２６、５７および３０の表面に、導電性被覆３７を形成する工程を示したものである。導電性被覆３７は、図１９（ｆ）と同様な材料で形成すればよい。なお、該シリコンウェハ２７のエッチング面は、図２１（ａ）と同様に熱酸化により、二酸化シリコン膜６１を形成して、下地膜３７ａおよび導電性被覆３７を形成してもよい。
【０１４７】
図２２（ｃ）は、上記の四角錐のエッチング穴５９の表面を覆い、コ字形状のエッチング面６６の導電性被覆３７を被覆せず、配線形成用のパターンを形成するように、導電性被覆３７の表面を覆うホトレジストマスク６７を形成した後、該導電性被覆３７を除去する工程を示す。
【０１４８】
図２２（ｄ）は、上記の導電性被覆３７の表面に被着したホトレジストマスク６７および二酸化シリコン膜３０の表面と、支持部材４５であるシリコン基板との間に、緩衝層４６を挟みこんで一体化した後、二酸化シリコン膜２９およびシリコンウェハ２７を除去する工程を示す。なお、図２２（ｄ１）は、（ｄ）を下方から見た平面図である。
【０１４９】
図２３に、本発明の接続装置の第５実施例の製造工程の一部を示す。本実施例は、基本的には、図１８に示した実施例と同様のプロセスで製造することができる。異なる点は、図１８の例では、突起支持部４３を片持ち梁構造に形成しているが、本実施例では、突起支持部４３を、ブリッジ構造、すなわち、両持ち構造に形成する点にある。従って、プロセスにおいて相違する点は、突起支持部４３の回りの二酸化シリコン膜２６を、コ字形状にエッチングするか、２本並行する溝状にエッチングするかのマスクパターンの相違である。従って、製造プロセスの詳細は、図１８の例を含めて、既に述べられているので、ここでは、説明を省略する。
【０１５０】
なお、この例は、片持ち梁構造の場合より、可撓性は小さいが、剛性は、片持ち梁構造のものより大きい。従って、本実施例は、片持ち梁構造のものと、穴２８ａ（または５１ａ）の開口部全体を塞ぐ構造のものとの中間的な性質を有する。
【０１５１】
なお、図１ないし図２３に示した実施例は、図２４（ａ）および（ｂ）に示すような二酸化シリコン膜の正方形のマスク６８を用いて、シリコン単結晶の（１００）面を異方性エッチングして、四角錐の接触先端部を有する接触端子を形成する例である。この場合、接触端子の先端部を形成するための二酸化シリコン膜の正方形のマスクは、シリコンウェハ２７の（１００）面において、図２４（ａ）に示すように、一辺が〈１１０〉方向と４５度の角をなす方位に配置するか、あるいは、図２４（ｂ）に示すように、一辺が〈１１０〉方向と平行の方位に配置するのが望ましい。
【０１５２】
なお、これまで述べた例では、接触端子を形成するための基材として、シリコンウェハを用いている。しかし、本発明は、これに限定されない。異方性エッチングによって、先端が尖った形状の穴が形成できる結晶であれば、他の結晶を用いてもよい。
【０１５３】
また、突起を形成する第２の基材、例えば、シリコンウェハ２７については、異方性エッチングが必要である。しかし、突起の形成に直接用いられない第１の基材、例えば、シリコンウェハ２８または５１は、必ずしも異方性エッチングである必要はない。通常のエッチングであってもよい。従って、第１の基材であるシリコンウェハ２８および５１は、単結晶でなくてもよい。例えば、多結晶シリコン、アモルファスシリコンであってもよい。
【０１５４】
さらに、上記説明では、基材を便宜状シリコンウェハとしたが、ウェハとして製作されたものに限定する趣旨ではない。上記したプロセスで、突起部が形成できるものであればよい。
【０１５５】
また、上記各例では、接触端子として設けられたものは、全て配線が接続され、有効に使用できるものである。しかし、配線が接続されない、単なる突起としてのみ機能するダミー接触端子を設けることができる。すなわち、接触端子の高さと同じか、または、適宜に設定した高さで、ダミーの接触端子を、必要に応じて適度に配置することができる。これにより、接触端子の高さばらつき、または、被接触対象への押し付け圧力の調整が容易になり、接触特性および信頼性を向上することができる。
【０１５６】
上記した実施例において、片持ち梁状の突起支持部４３は、長方形状の例を示したが、これに限られない。例えば、台形状、平行四辺形状とすることができる。
【０１５７】
また、上記各実施例では、突起部３５ごとに穴２８ａまたは穴５１ａを設けている例を示したが、本発明は、これに限られない。すなわち、複数の突起部３５ごとに、１の穴２８ａまたは穴５１ａを設ける構成としてもよい。すなわち、一つの突起支持部で複数の突起部３５を支持する構造とすることができる。この場合、一つの突起部ごとに独立して引き出し用配線４０を設けて、接触端子４２を突起部３５ごとに形成することができる。次に、それらの例について説明する。なお、一つの突起支持部において支持される複数の突起部について、１または２以上の共通の電極を設ける構成としてもよい。
【０１５８】
図３５（ａ）−（ｄ）に示す例は、それぞれ、第１の基材としてシリコンウェハ５１を用い、第２の基材としてシリコンウェハ２７を用いた実施例である。
【０１５９】
これらの例は、いずれも、図１２（ａ）−（ｄ）に示す工程と同様にして、突起部３５を形成する。そして、図１２（ｅ）および（ｆ）に示す工程と同様に、穴５１ａを異方性エッチングによりあける。ただし、この例では、複数個の突起部３５がその開口面に位置する大きさで、穴５１ａを設ける。そのため、マスクをその大きさで開口させる。
【０１６０】
また、この穴５１ａは、二酸化シリコン膜２６に達するまで行われる。なお、図１２（ｆ１）のように、シリコンウェハ５１の一部を残すようにしてもよい。
【０１６１】
ついで、図１３（ｇ）および（ｈ）に示すように、突起部３５を覆う導電膜３９と、引出し用配線４０とを設ける。さらに、図１４（ｉ）−（ｌ）に示した例と同じように、支持部材４５であるシリコン基板に固定する。これについては、穴５１ａの大きさを除いては、図１４（ｉ）−（ｌ）と同じであるので、説明を省略する。
【０１６２】
図３６（ａ）−（ｄ）に示す例は、それぞれ、第１の基材としてシリコンウェハ２８を用い、第２の基材としてシリコンウェハ２７を用いた実施例である。
【０１６３】
これらの例は、いずれも、図１６（ａ）および（ｂ）に示す工程と同様にして、突起部３５を形成する。そして、図１２（ｅ）および（ｆ）に示す工程と同様に、穴２８ａを異方性エッチングによりあける。ただし、この例では、複数個の突起部３５がその開口面に位置する大きさで、穴２８ａを設ける。そのため、マスクをその大きさで開口させる。また、この穴２８ａは、二酸化シリコン膜２６に達するまで行われる。なお、図１２（ｆ１）のように、シリコンウェハ２８の一部を残すようにしてもよい。
【０１６４】
ついで、図１３（ｇ）および（ｈ）に示すように、突起部３５を覆う導電膜３９と、引出し用配線４０とを設ける。さらに、図１７（ｃ）−（ｆ）に示した例と同じように、支持部材４５であるシリコン基板に固定する。これについては、穴２８ａの大きさを除いては、図１７（ｃ）−（ｆ）と同じであるので、説明を省略する。
【０１６５】
次に、突起部３５を、第１の基材の面に沿って、どのように配列するかに関するいくつかの例を示す。図３７（ａ）に示す例は、測定対象のチップごとに、接触端子の突起部３５の配列を対応させたものである。すなわち、測定対象のチップ対応に、シリコンウェハ２８上に想定されたブロック２０１ごとに、複数の突起部３５を配列したものである。図３７（ｂ）に示す例は、測定対象のチップ複数個（本実施例では２個の例を示している）ごとに、シリコンウェハ２８上に想定されたブロック２０１ごとに、複数個の突起部３５を配列したものである。また、図３７（ｃ）に示す例は、シリコンウェハ２８上に列状のブロックを想定し、このブロックごとに、複数個の突起部を配列したものである。
【０１６６】
上記各実施例では、接触端子４２の先端部の形状が、四角錐あるいは、四角錐台の場合について説明したが、もちろん他の形状の突起部を形成してもよい。
【０１６７】
例えば、八角錐の接触端子先端部の形状を形成する例として、上記各実施例の中で、代表して２例を図３８および図３９に示す。
【０１６８】
図３８（ｉ）は、二酸化シリコン膜２６で構成され、導電膜３９を設けた八角錐の突起部３５を、その表面で支持する片持ち梁状の突起支持部４３を形成した工程後の断面を示したものである。なお、図３８（ｉ１）は（ｉ）を下方から見た平面図、図３８（ｉ２）は（ｉ）を下方から見た斜視図である。ここでは、正方形の二酸化シリコン膜をマスクとして、シリコン単結晶２８の（１００）面を、例えば、水酸化カリウムとイソプロパノールと水とを含むエッチング液に浸漬することにより、シリコン単結晶２８を異方性エッチングして、八角錐状の突起部３５を形成して、図５および図６で説明した工程と同様な工程で接触端子部を形成する。ただし、エッチングの条件、すなわち、エッチング液の成分比、液温、および、エッチング速度は、それらとは異なる管理がなされる。
【０１６９】
図３９（ｈ）は、二酸化シリコン膜２６で構成され、導電膜３９を設けた八角錐の突起部３５を、該二酸化シリコン膜２６の表面に形成して接触端子４２を形成した工程後の断面を示したものである。なお、図３９（ｈ１）は（ｈ）を下方から見た平面図、図３９（ｈ２）は（ｈ）を下方から見た斜視図である。ここでは、正方形の二酸化シリコン膜をマスクとして、シリコン単結晶２８の（１００）面を、水酸化カリウムとイソプロパノールと水とを含むエッチング液に浸漬することにより、シリコン単結晶２８を異方性エッチングして、八角錐状の突起部３５を形成して、図１２および図１３で説明した工程と同様な工程で接触端子部を形成する。
【０１７０】
次に、上記の各実施例で述べられた接触装置の具体的な使用例について説明する。使用例としては、例えば、半導体の検査装置が挙げられる。また、ＴＦＴ型液晶ディスプレイの検査装置にも適用できる。
【０１７１】
図２５は、本発明の接続装置を用いた一実施例である検査装置の要部を示す説明図である。
【０１７２】
本実施例において、検査装置は、半導体装置の製造におけるウェハプローバとして構成されている。この検査装置は、被検査物を支持する試料支持系１２０と、被検査物に接触して電気信号の授受を行なうプローブ系１００と、試料支持系１２０の動作を制御する駆動制御系１５０と、測定を行なうテスタ１７０とで構成される。なお、被検査物としては、半導体ウェハ１を対象としている。この半導体ウェハ１の表面には、外部接続電極としての複数の電極１ａが形成されている。
【０１７３】
試料支持系１２０は、半導体ウェハ１が着脱自在に載置される、ほぼ水平に設けられた試料台１２２と、この試料台１２２を支持する、垂直に配置される昇降軸１２４と、この昇降軸１２４を昇降駆動する昇降駆動部１２５と、この昇降駆動部１２５を支持するＸ−Ｙステージ１２７とで構成される。Ｘ−Ｙステージ１２７は、筐体１２６の上に固定される。昇降駆動部１２５は、例えば、ステッピングモータなどからなる。Ｘ−Ｙステージ１２７の水平面内における移動動作と、昇降駆動部１２５による上下動などを組み合わせることにより、試料台１２２の水平および垂直方向における位置決め動作が行われるものである。また、試料台１２２には、図示しない回動機構が設けられており、水平面内における試料台１２２の回動変位が可能にされている。
【０１７４】
試料台１２２の上方には、プローブ系１００が配置される。すなわち、当該試料台１２２に平行に対向する姿勢で、接続装置１００ａおよび配線基板７０が設けられる。この接続装置１００ａには、複数個の接触端子４２を有する端子配列体２０が、被検査物と対抗する位置に設けられる。この端子配列体２０は、上述した図１で示されるものが用いられる。すなわち、この端子配列体２０は、シリコンウェハ２８と、これに支持される接触端子４２群と、緩衝層４６および支持部材４５が一体的に設けられて構成される。各々の接触端子４２は、該接続装置１００ａの延長配線シート７１に設けられた引き出し用延長配線７２を介して、配線基板７０の下部電極７３および内部配線７０ａとを通して、該配線基板７０に設けられた接続端子７０ｂに接続されている。なお、本実施例では、接続端子７０ｂは、同軸コネクタで構成される。この接続端子７０ｂに接続されるケーブル１７１を介して、テスタ１７０と接続される。
【０１７５】
なお、ここで用いられる接続装置は、図１に示した構造のものに限られない。例えば、図２、図３、図４等に示す構造のものを用いることができる。
【０１７６】
駆動制御系１５０は、ケーブル１７２を介してテスタ１７０と接続されている。また、駆動制御系１５０は、試料支持系１２０の各駆動部のアクチュエータに制御信号を送って、その動作を制御する。すなわち、駆動制御系１５０は、内部にコンピュータを備え、ケーブル１７２を介して伝達されるテスタ１７０のテスト動作の進行情報に合わせて、試料支持系１２０の動作を制御する。また、駆動制御系１５０は、操作部１５１を備え、駆動制御に関する各種指示の入力の受付、例えば、手動操作の指示を受け付ける。
【０１７７】
以下、本実施例の検査装置の動作について説明する。試料台１２２の上に、半導体ウェハ１を固定し、Ｘ−Ｙステージ１２７および回動機構を用いて、該半導体ウェハ１に形成された電極１ａを、接続装置１００ａに形成された接触端子４２の直下に位置決めするため、調整する。その後、駆動制御系１５０は、昇降駆動部１２５を作動させ、試料台１２２を所定の高さまで上昇させることによって、複数の接触端子４２の各々の先端を目的の半導体素子における複数の電極１ａの各々に所定圧で接触させる。ここまでは、操作部１５１からの操作指示に従って、駆動制御系１５０により実行される。なお、これらの位置決め等の調整を自動的に行なうようにしてもよい。例えば、半導体ウェハ１に基準位置のマークを予め付しておき、これを読み取り装置で読み取って、座標の原点を設定するようにして、行なうことができる。この場合、電極の位置は、予め設計データを受け取ることにより、駆動制御系１５０において既知となる。
【０１７８】
この状態で、ケーブル１７１、配線基板７０、延長配線シート７１、および接触端子４２を介して、半導体ウェハ１に形成された半導体素子とテスタ１７０との間で、動作電力や動作試験信号などの授受を行い、当該半導体素子の動作特性の可否などを判別する。上記の一連の試験動作が、半導体ウェハ１に形成された複数の半導体素子の各々について実施され、動作特性の可否などが判別される。
【０１７９】
次に、本発明の接続装置を用いた一実施例である半導体素子のバーンイン工程での検査装置の一例について説明する。
【０１８０】
図２６は、本発明の接続装置を用いた一実施例である半導体素子のバーンイン工程での検査装置の要部を示す斜視図、図２７は、バーンイン用の半導体素子検査装置の断面図である。
【０１８１】
本実施例は、ウェハ状態の半導体素子に電気および温度ストレスを高温状態で加え、半導体素子の特性検査を実施するウェハプローバとして構成されている。
【０１８２】
また、本実施例は、一度に複数枚のウェハ１を恒温槽（図示せず）に入れた状態で、特性検査が行なえるようになっている。
【０１８３】
すなわち、本実施例は、図２７に示すように、恒温槽（図示せず）に置かれる支持具１９０に垂直に取り付けられるマザーボード１８１と、これに垂直に、すなわち、前記支持具１９０に並行にマザーボード１８１に取り付けられる、複数の個別プローブ系１８０とで構成される。
【０１８４】
マザーボード１８１は、各個別プローブ系１８０ごとに設けられるコネクタ１８３と、マザーボード１８１を介して前記コネクタ１８３と通じているケーブル１８２とを有する。ケーブル１８２は、本実施例では図示していないが、前記図２５に示すテスタ１７０と同様なテスタに接続される。
【０１８５】
個別プローブ系１８０は、被検査物ごとに設けられる。この個別プローブ系１８０は、上記した接続装置１００ａと、この接続装置が固定される配線基板７０と、被検査物である半導体ウェハ１を支持するウェハ支持基板１８５と、このウェハ支持基板１８５が載置され、個別プローブ系自体をマーザーボード１８１に取り付けるための支持ボード１８４と、前記接続装置１００ａを半導体ウェハ１に当接させるための押さえ基板１８６とを有する。
【０１８６】
ウェハ支持基板１８５より上方にある各部は、図２６に示す構造となっている。すなわち、ウェハ支持基板１８５は、例えば、金属板で形成され、半導体ウェハ１を着脱自在に収容するための凹部１８５ａと、位置決めのためのノックピン１８７を有する。
【０１８７】
接続装置１００ａは、上述したように、接触端子４２群が設けられている端子配列体２０と、緩衝層４６および支持部材４５と、延長配線シート７１とで構成される。この接続装置１００ａは、配線基板７０に搭載され、各接触端子４２から引出される配線が、配線７０ｄを介して、コネクタ端子７０ｃに接続される。このコネクタ端子７０ｃは、前記コネクタ１８３と嵌合するようになっている。なお、この例は、接続装置１００ａとして、図１に示すものを用いているが、これに限定されない。例えば、図２、図３、図４等に示すものを用いることができる。
【０１８８】
この接続装置１００ａの上方には、押さえ基板１８６が装着される。この押さえ基板１８６は、チャネル状に形成され、そのチャネル１８６ａ内に、配線基板７０が収容される。また、この押さえ基板１８６の周縁部には、前記ノックピン１８７と嵌合する穴１８８が設けられている。
【０１８９】
なお、図２７では、複数の個別プローブ系１８０を、前記支持具１９０に並行にマザーボード１８１に取り付ける例を示したが、これに限定されない。すなわち、個別プローブ系１８０ごとに、テスタに直接接続する構成とすることもできる。
【０１９０】
次に、本実施例の測定動作について、説明する。
【０１９１】
ウェハ支持基板１８５の凹部１８５ａに、半導体ウェハ１を固定し、ノックピン１８７を用いて、該半導体ウェハ１に形成された各電極を、接続装置１００ａに形成された各接触端子４２の直下に位置決めして、複数の接触端子４２の各々の先端を、半導体素子における複数の電極のうち、目的の電極の各々に、所定圧で接触させる。この状態で、ケーブル１８２、マザーボード１８１、コネクタ１８３、配線基板７０、延長配線用シート７１に設けられた図２６には示していない引き出し用延長配線７２（図１参照）、および、接触端子４２を介して、半導体ウェハ１に形成された半導体素子とテスタとの間で、動作電力や動作試験信号などの授受を行い、当該半導体素子の動作特性の可否などを判別する。上記の一連の操作が、恒温槽（図示せず）内に設置された支持具１９０に固定されたマザーボード１８１に固定されたウェハ支持基板１８５に搭載された半導体ウェハ１の各々について実施され、動作特性の可否などが判別される。
【０１９２】
なお、接続装置の接触端子を電極に接触させる場合、上記実施例では、接触端子と電極とを一対一対応に接続させているが、これに限られない。すなわち、１個の電極について、複数個の接触端子を接触させるようにしてもよい。これにより、より確実な接触を確保できる。
【０１９３】
上記各実施例では、引き出し用配線４０および引き出し用延長配線７２を通常の単線での配線として扱ってきたが、本発明は、これに限定されない。接地層を設けることによって、各引き出し用配線４０および引き出し用延長配線７２を、マイクロストリップ線路とする構成としてもよい。これより、ＤＣ検査、高周波域、例えば、数ＧＨｚ帯までのＡＣ検査等の、半導体素子の特性検査が可能となる。
【０１９４】
上記の特性検査が可能な接続装置１００ａを用いることにより、例えば、図２６に示した前記個別プロ−ブ系１８０、および、図２７に示した半導体素子検査装置を、前述のバ−ンイン検査に限ることなく、半導体素子の製造における特性検査用のウェハプロ−バとして用いることができる。この場合、半導体素子とテスタ１７０との間の動作電力や動作試験信号などの授受が、特性検査用とバ−ンイン用とで異なる場合でも、テスタからの信号の切り換え、または、マザ−ボ−ドを交換することにより、前記の個別プロ−ブ系１８０に一旦ウェハを装着すれば、一連の検査項目が終了するまで、個別プロ−ブ系１８０に装着したままで検査することが可能となる。
【０１９５】
以上説明した実施例によれば、異方性エッチングにより、高さおよび形態のそろった突起を形成でき、その突起で接触端子を形成できる。また、突起後方に、穴を形成して、突起支持部の可撓性を大きくして、検査対象との接触を良好に行える。また、接触端子を、フォトリソグラフ技術により、高密度かつ高精度に形成することができる。しかも、多数個の接触端子を、位置精度よく一括して形成できる。
【０１９６】
以上に説明した各実施例は、シリコンウェハを用いているが、本発明は、これに限定されない。結晶性の他の材料を用いることもできる。
【０１９７】
また、上記図１、２、３および４に示す各実施例では、支持部材４５を介して配線基板に接続装置を搭載しているが、支持部材を介さずに、緩衝層を介して該接続装置を配線基板に固定するようにしてもよい。
【０１９８】
上記実施例では、片持ち梁状の接触端子を、長方形状の突起支持部４３で構成しているが、この突起支持部の平面形状は、長方形に限られない。例えば、台形状とすることもできる。また、Ｕ字状に形成することもできる。
【０１９９】
【発明の効果】
本発明によれば、接続装置の接触端子を、多点、かつ、高密度化でき、しかも、多端子化において、配線基板の電極パッド部に高密度かつ高精度に先端部が尖った接続端子を一括形成することができるので接続装置の組立性を大幅に向上させる効果がある。
【０２００】
また、本発明によれば、プローブの長さを短くできて、高周波数まで対応できる。
【０２０１】
さらに、接続端子の高さ方向ばらつきは、シリコンの（１００）面の異方性エッチングによる（１１１）面で囲まれた四角錐の形状を形成することにより、横方向ばらつきと同様に、ホトレジストマスクパターンの寸法精度に近いレベルにもっていくことができる。また、ＳＯＩ基板を用いることにより、二酸化シリコン層が異方性エッチング時のストッパとなるため、異方性エッチングのプロセス制御が容易である。これにより、接続端子の先端部位置精度を大幅に向上させる効果がある。しかも、薄膜プロセスで形成するので、加工精度が高く、しかも、微細な組立て作業を要せずに製造できる。
【０２０２】
また、本発明の構成による緩衝層あるいは片持ち粱構造の弾性力によって接続端子を対向した電極に接触させる接続装置においては、接触端子と電極とのあいだの距離のばらつきを吸収して、小さな荷重で、各接触端子に均等の圧力が加わるようにすることができる。それにより、全ピンの接触を確実に行うことができる。また、検査対象物に過大な荷重をかけることを防ぐことができる。
【０２０３】
また、シリコンおよび二酸化シリコン層に耐熱性があり、バーンイン試験（〜２００℃）ができる。また、ＬＳＩ製造プロセスを接触装置の構成材であるシリコン単結晶基板に適用して、接触端子の近傍にコンデンサあるいは抵抗等を形成したり、インピーダンス整合したりすることによって、高周波特性を改善することができる。また、接触端子の近傍に、能動素子を形成して、検査機能を持たせることにより、検査用のテスタの負担を少なくすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接続装置の第１実施例の構成の要部を示す端面図である。
【図２】本発明の接続装置の第２実施例の構成の要部を示す端面図である。
【図３】本発明の接続装置の第３実施例の構成の要部を示す端面図である。
【図４】本発明の接続装置の第４実施例の構成の要部を示す端面図である。
【図５】図５（ａ）−（ｆ）は、上記第１実施例の接続装置を形成する製造プロセスの一実施例の工程の前段を示す端面図。
【図６】図６（ｇ）−（ｉ２）は、上記図５に示す製造プロセスの工程の後段を示し、図６（ｇ）は端面図、図６（ｇ１）は接触端子を示す平面図、図６（ｈ）、（ｉ）は端面図、図６（ｉ１）は接触端子を示す平面図、図６（ｉ２）は斜視図である。
【図７】本発明の接続装置の第１実施例の構成の詳細な構造を示す端面図である。
【図８】図８（ａ）−（ｃ）および（ｄ）は、本発明の接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例の工程の前段を示す端面図、図８（ｃ１）は接触端子の平面図である。
【図９】図９（ｅ）および（ｅ２）は、本発明の接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例の工程の後段を示す端面図、図９（ｅ１）は接触端子の平面図である。
【図１０】図１０（ａ）−（ｄ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例の工程を示す端面図、図１０（ｄ１）は接続装置の要部斜視図である。
【図１１】図１１（ａ）−（ｄ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例を示す端面図、図１１（ｄ１）は接続装置の要部斜視図である。
【図１２】図１２（ａ）−（ｆ１）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例の工程の前段を示す端面図である。
【図１３】図１３（ｇ）および（ｈ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例の工程の中断を示す端面図、図１３（ｈ１）および（ｈ２）は、この方法により形成される接触端子の構造の例を示す平面図である。
【図１４】図１４（ｉ）−（ｌ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例の工程の後段を示す端面図である。
【図１５】図１５（ａ）−（ｄ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例を示す端面図である。
【図１６】図１６（ａ）および（ｂ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例の工程の前段を示す端面図、図１６（ｂ１）および（ｂ２）は、この方法により形成される接触端子の平面図である。
【図１７】図１７（ｃ）−（ｆ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例の工程の後段を示す端面図である。
【図１８】図１８（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例の工程を示す端面図、図１８（ｂ１）は、この方法により形成される接触端子の構成を示す平面図である。
【図１９】図１９（ａ）−（ｆ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例の工程の前段を示す端面図である。
【図２０】図２０（ｇ）−（ｈ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例の工程の後段を示す端面図である。
【図２１】図２１（ａ）−（ｄ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例の工程を示す端面図である。
【図２２】図２２（ａ）−（ｄ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例の工程を示す端面図、図２２（ｄ１）は、この方法によって形成される接触端子の平面図である。
【図２３】図２３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの他の実施例の工程を示す端面図、図２３（ｂ１）は、この方法によって形成される接触端子の平面図である。
【図２４】図２４（ａ）−（ｂ）は、本発明に関わる接続装置の接触端子形成用の二酸化シリコンのマスクを形成する実施例を示す平面図である。
【図２５】本発明の接続装置を搭載した半導体素子検査装置の駆動部の概要を示す構成図である。
【図２６】本発明の接続装置を搭載したバーンイン用の半導体素子検査装置の要部を示す斜視図である。
【図２７】バーンイン用の半導体素子検査装置の断面図である。
【図２８】図２８（Ａ）はウェハの斜視図および図２８（Ｂ）は半導体素子の斜視図である。
【図２９】従来の検査用プローブの断面図である。
【図３０】従来の検査用プローブの平面図である。
【図３１】はんだボールを電極上に有する半導体素子を示す斜視図である。
【図３２】はんだ溶融接続をした半導体素子の実装状態を示す斜視図である。
【図３３】従来のめっきによるバンプを用いた半導体素子検査装置の要部断面図である。
【図３４】図３３のめっきによるバンプ部分を示す斜視図である。
【図３５】図３５（ａ）−（ｄ）は、本発明に関わる接続装置において、複数個の突起部がその開口面に位置する大きさで穴が形成されている例を示す端面図である。
【図３６】図３６（ａ）−（ｄ）は、本発明に関わる接続装置において、複数個の突起部がその開口面に位置する大きさで穴が形成されている他の例を示す端面図である。
【図３７】図３７（ａ）−（ｃ）は、本発明に関わる接続装置において、複数個の突起部をどのように配列するかの例を示す平面図である。
【図３８】図３８（ｉ）は、上記第１実施例の接続装置を形成する製造プロセスの工程の後段を示す端面図、図３８（ｉ１）は接触端子を示す平面図、図３８（ｉ２）は斜視図である。
【図３９】図３９（ｉ）は、上記第２実施例の接続装置を形成する製造プロセスの工程の後段を示す端面図、図３９（ｉ１）は接触端子を示す平面図、図３９（ｉ２）は斜視図である。
【符号の説明】
１…ウェハ、１ａ…電極、２…半導体素子、３…電極、４…プローブカード、５…プローブ、６…はんだバンプ、７…配線基板、８…電極、１０…誘電体膜、１１…配線、１２…ビア、１３…バンプ、１４…配線基板、１５…板ばね、２０…端子配列体、２６…二酸化シリコン、２６ａ…穴、２７…シリコンウェハ（第２の基材）、２８…シリコンウェハ（第１の基材）、２８ａ…穴、２９、３０…二酸化シリコン膜、３１、３２…ホトレジストマスク、３３…二酸化シリコン膜、３４…突起、３５…突起部、３６…二酸化シリコン膜（絶縁膜）、３７…導電性被覆、３７ａ…下地膜、３８…ホトレジストマスク、３９…導電膜、３９ａ…クロム膜、３９ｂ…金膜、４０…引き出し用配線、４１…ホトレジストマスク、４２…接触端子、４３…突起支持部、４４…めっき膜、４５…支持部材（シリコン基板）、４６…緩衝層、４７…二酸化シリコン、４８…シリコン単結晶、４９、５０…二酸化シリコン膜、５１…シリコンウェハ、５１ａ…穴、５２、５３…ホトレジストマスク、５４…絶縁膜、５５、５６…ホトレジストマスク、５７…二酸化シリコン膜、５８…ホトレジストマスク、５９…エッチング穴、６０…ホトレジストマスク、６１…二酸化シリコン膜、６２、６３…ホトレジストマスク、６４…突起部の形成位置、６５…コ字形状のエッチング位置、６６…コ字形状のエッチング、６７…ホトレジストマスク、６８…正方形のマスク、７０…配線基板、７０ａ…内部配線、７０ｂ…接続端子、７０ｃ…コネクタ端子、７０ｄ…配線、７１…延長配線シート、７１ａ…絶縁フィルム、７２…引き出し用延長配線、７３…電極、７４…はんだ、７５…接触端子、７６…接続端子、７６ａ…接触端子、７７…引き出し用配線、７８…絶縁材料、７９…接続端子、８０…ビア、１００…プローブ系、１００ａ…接続装置、１２０…試料支持系、１２２…試料台、１２４…昇降軸、１２５…昇降駆動部、１２６…筐体、１２７…Ｘ−Ｙステージ、１５０…駆動制御系、１５１…操作部、１７０…テスタ、１７１，１７２…ケーブル、１８０…個別プロ−ブ系、１８１…マザ−ボ−ド、１８２…ケ−ブル、１８３…コネクタ、１８４…支持ボ−ド、１８５…ウェハ支持基板、１８５ａ…ウェハ支持基板の凹部、１８６…押え基板、１８６ａ…チャンネル、１８７…ノックピン、１８８…ノックピンと嵌合する穴、１９０…支持具、２０１…ブロック。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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