(57)【要約】【課題】プローブ先端の高さ方向および平面方向に関して高精度に位置決め可能なプローブカードの製造方法およびプローブカードを提供する。【解決手段】プローブが配置された複数のプローブ基板をプローブカードの第１の基板上に固定する工程を含むプローブカードの製造方法であって、前記複数のプローブ基板に配置されたプローブの先端の高さ方向の位置を揃えた状態で、前記複数のプローブ基板を配置する工程と、前記複数のプローブ基板のプローブが配置されていない方の面に、弾性変形し得るスペーサを配置し、固定用樹脂を塗布する工程と、前記弾性変形し得るスペーサが配置され前記固定用樹脂が塗布された前記複数のプローブ基板の面側に前記第１の基板を載せて加圧し、前記弾性変形し得るスペーサを変形させた状態で前記複数のプローブ基板を前記第１の基板に固定する工程とを備える。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブが配置された複数のプローブ基板をプローブカードの第１の基板上に固定する工程を含むプローブカードの製造方法であって、
前記複数のプローブ基板に配置されたプローブの先端の高さ方向の位置を揃えた状態で、前記複数のプローブ基板を配置する工程と、
前記複数のプローブ基板のプローブが配置されていない方の面に、弾性変形し得るスペーサを配置し、固定用樹脂を塗布する工程と、
前記弾性変形し得るスペーサが配置され前記固定用樹脂が塗布された前記複数のプローブ基板の面側に前記第１の基板を載せて加圧し、前記弾性変形し得るスペーサを変形させた状態で前記複数のプローブ基板を前記第１の基板に固定する工程とを備えたことを特徴とするプローブカードの製造方法。
【請求項２】
プローブの先端の高さ方向の位置が揃えられた状態で配置された、プローブが設けられた複数のプローブ基板、および前記プローブ基板のプローブが配置されていない面に弾性変形し得るスペーサと固定用樹脂とを介在して前記複数のプローブ基板が固定された第１の基板とを備えたことを特徴とするプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプローブカードの製造方法およびプローブカードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のプローブが基板に設けられたプローブユニットを、ＳＴ基板（スペーストランフォーマ基板）とガイド板から構成される中継配線基板に搭載し、前記中継配線基板を介してプローブユニットが配線基板（メイン基板）と接続されたプローブカードがある。前記プローブは、半導体ウエハに近い熱膨張特性を有するセラミックなどからなるプローブ基板上に、導電体を多数積層することによって形成されている。
【０００３】
複数のプローブユニットを中継配線基板に搭載する際には、中継配線基板のＳＴ基板上の所定の位置に各プローブユニットを配置し、樹脂等を用いて前記プローブ基板を前記ＳＴ基板に固定している。
【０００４】
この時、前記プローブユニットを中継配線基板のＳＴ基板上に位置決めを行うが、平面方向（Ｘ、Ｙ方向）および高さ方向（Ｚ方向）の位置決めを正確に行わなければ、プローブの先端にバラツキが生じることとなり、プローブ先端の位置決め精度を低下させる結果となっていた。
【０００５】
平面方向の位置決めを正確に行う方法として、位置決めポストを設けたプローブ基板を、位置決めポストが挿入される位置決め穴が形成された位置決め治具上に配置する方法が用いられている。そして、前記プローブ基板と前記ＳＴ基板を固定する際に、加圧することで固定用樹脂の厚みで高さ方向のバラツキを吸収して、高さ方向の位置決めを行っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、固定用樹脂の厚みで高さ方向のバラツキを吸収するためには、前記プローブ基板と前記ＳＴ基板を固定する際に大きな圧力を加えて加圧しなければ十分に高さ方向のバラツキを吸収することができないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は従来の問題点を解決して、プローブ先端の高さ方向および平面方向に関して高精度に位置決め可能なプローブカードの製造方法およびプローブカードを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプローブカードの製造方法は、プローブが配置された複数のプローブ基板をプローブカードの第１の基板上に固定する工程を含むプローブカードの製造方法であって、前記複数のプローブ基板に配置されたプローブの先端の高さ方向の位置を揃えた状態で、前記複数のプローブ基板を配置する工程と、前記複数のプローブ基板のプローブが配置されていない方の面に、弾性変形し得るスペーサを配置し、固定用樹脂を塗布する工程と、前記弾性変形し得るスペーサが配置され前記固定用樹脂が塗布された前記複数のプローブ基板の面側に前記第１の基板を載せて加圧し、前記弾性変形し得るスペーサを変形させた状態で前記複数のプローブ基板を前記第１の基板に固定する工程とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明のプローブカードは、プローブの先端の高さ方向の位置が揃えられた状態で配置された、プローブが設けられた複数のプローブ基板、および前記プローブ基板のプローブが配置されていない面に弾性変形し得るスペーサと固定用樹脂とを介在して前記複数のプローブ基板が固定された第１の基板とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のプローブカードの製造方法は、プローブが配置された複数のプローブ基板をプローブカードの第１の基板上に固定する工程を含むプローブカードの製造方法であって、前記複数のプローブ基板に配置されたプローブの先端の高さ方向の位置を揃えた状態で、前記複数のプローブ基板を配置する工程と、前記複数のプローブ基板のプローブが配置されていない方の面に、弾性変形し得るスペーサを配置し、固定用樹脂を塗布する工程と、前記弾性変形し得るスペーサが配置され前記固定用樹脂が塗布された前記複数のプローブ基板の面側に前記第１の基板を載せて加圧し、前記弾性変形し得るスペーサを変形させた状態で前記複数のプローブ基板を前記第１の基板に固定する工程とを備えたことにより、プローブの先端の高さ方向の位置決めが従来よりも簡単にそして正確に行われ、精度の高いプローブカードが実現できる。
【００１１】
本発明のプローブカードは、プローブの先端の高さ方向の位置が揃えられた状態で配置された、プローブが設けられた複数のプローブ基板、および前記プローブ基板のプローブが配置されていない面に弾性変形し得るスペーサと固定用樹脂とを介在して前記複数のプローブ基板が固定された第１の基板とを備えたことにより、プローブ先端の高さ方向の精度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】プローブカードの概略断面図である。
【図２】プローブユニットの概略断面図である。
【図３】プローブユニットの形成方法の手順を示す断面図である。
【図４】プローブユニットの形成方法の手順を示す断面図であり、図３の続きである。
【図５】プローブユニットの概略平面図である。
【図６】プローブユニットを搭載したＳＴ基板の概略平面図である。
【図７】位置決め治具の断面図であり、（ａ）は１個の凸部に１個の位置決め穴を設けた場合の断面図、（ｂ）は１個の凸部に複数の位置決め穴を設けた場合の断面図である。
【図８】位置決め治具の平面図である。
【図９】プローブユニットを用いたプローブカードの製造方法を示す断面図である。
【図１０】位置決めポストの異なる形態を示す図である。
【図１１】（ａ）が位置決めポストに層ズレが生じた状態の側面図であり、（ｂ）は層ズレによる影響を防止するための位置決めポストの形状を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図を用いて本発明のプローブカードおよびプローブカードの製造方法について詳しく説明する。図１に示すのが、本発明のプローブカード１の概略断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本発明のプローブカード１は、プローブ基板３に複数のプローブ２を配置したプローブユニット１０、前記プローブユニット１０が搭載されるＳＴ基板２０とガイド板２１から構成される中継配線基板９、前記中継配線基板９がガイドによって所定の間隔で配置されスプリングピン等を用いて電気的に接続されたメイン基板６、および、メイン基板６に固定されメイン基板６を補強する補強板２５から構成される。前記メイン基板６には、テスタのポゴピンと接触して接続される外部端子２６と内部配線２７が設けられている。
【００１５】
前記プローブユニット１０は、プローブ基板３、前記プローブ基板３上に設けられた複数のカンチレバー型のプローブ２、および前記プローブ基板３に設けられた配線層５から構成される。前記プローブ２としては、カンチレバー型の他に、ピラミッド型やコイル型などの垂直型のプローブも適用できる。
【００１６】
前記プローブユニット１０は固定用樹脂７を用いて前記ＳＴ基板２０と固定されているが、前記プローブユニット１０と前記ＳＴ基板２０の間には、固定用樹脂７だけでなく、弾性変形し得るスペーサ８が挟まれている。前記弾性変形し得るスペーサ８としては、シリコーンゴム等の弾性変形し得る材料のスペーサを使用することができる。
【００１７】
本発明のプローブ１は、前記弾性変形し得るスペーサ８を変形させることで、前記ＳＴ基板２０に配置されている複数のプローブユニット１０が、プローブ基板３の厚み、あるいはプローブ２の高さのバラツキによる高さ方向に互いにバラツキが生じているのを吸収し、プローブ２の先端の高さを統一することが可能となる。
【００１８】
このような弾性変形し得るスペーサ８を用いることを含めて、前記プローブユニット１０を用いてプローブカード１（図１参照）を製造する工程について説明する。ここでは、プローブユニット１０の位置決めに位置決め用治具３０を用いる場合について説明する。このほかに、従来のようなプローブユニット搭載機を用いてプローブユニット１０を位置決めすることも可能である。
【００１９】
まずはプローブカード１の製造に使用するプローブユニット１０から説明する。図２が、本発明のプローブカード１の製造に使用するプローブユニット１０の概略断面図であり、図５がプローブユニット１０の概略平面図である。
【００２０】
図２に示すように、前記プローブユニット１０は、プローブ基板３、カンチレバー型のプローブ２、前記プローブ基板３に設けられた配線層５に加えて、前記プローブ基板３上に設けられた複数の位置決めポスト４から構成される。
【００２１】
前記プローブ２および前記位置決めポスト４は、セラミック基板等のプローブ基板３上に、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ)技術を用いて導電体を積層して形成したものであり、ここでは導電体としてニッケル合金を用いて形成している。また、前記プローブ２と前記位置決めポスト４は同じ高さに形成されており、前記プローブ２の先端と前記位置決めポスト４の頂部は同じ高さに位置している。
【００２２】
前記位置決めポスト４は、図５に示すように、縦横に配置された複数のプローブ２を取り囲むように、前記プローブ基板３の４隅に形成している。前記プローブ２と前記位置決めポスト４の個数および配置については特にこれに限定するものではなく、適宜変更可能である。ただし、位置決めポスト４の個数と配置は、図２に示すプローブユニット１０を上下逆さまにした時に（図９参照）、前記位置決めポスト４で前記プローブ基板３を水平に保持可能でなければならない。図５で位置決めポスト４の位置が左右非対称であるのは、位置決めポスト４を位置決め穴３２に挿入する際に、プローブ基板３の向きを間違えないようにするためである。
【００２３】
次に、前記プローブ基板３上に、前記プローブ２と前記位置決めポスト４を同じ高さで正確に形成する方法について説明する。図３，４に示すのがその手順であり、ＭＥＭＳ技術を用いて、プローブ基板３上に前記プローブ２と前記位置決めポスト４を同時に形成する。
【００２４】
まず初めに、図３（ａ）に示すように、低熱膨張基板であるＳｉ基板、セラミック基板、ガラス基板等からなるプローブ基板３に配線層５を設け、プローブ２と電極パッド２２とを接続する配線２３をパターンニングによって形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布してレジスト層１１を形成し、プローブ２および位置決めポスト４の１層目の形状に合わせて所定の箇所に開口１２を設ける。そして、図３（ｃ）に示すように、電気めっきによりニッケル合金を導電体１３として前記開口１２に充填し、プローブ２および位置決めポスト４の１層目を形成する。配線層５を位置決めポスト４の第１層としその上に導電体１３を形成することもできる。
【００２５】
続いて、図３（ｄ）に示すように、前記レジスト層１１を除去する。その後、前記レジスト層１１を除去して露出した配線層５とプローブ２および前記位置決めポスト４の１層目を覆うように銅からなる犠牲層１４を形成し、図３（ｅ）に示すように、前記プローブ２および前記位置決めポスト４の１層目が露出するまで前記犠牲層１４の表面を研磨する。
【００２６】
この後、上述の工程（図３（ｂ）から図３（ｅ）に示す工程）を繰り返し行い、前記プローブ２および前記位置決めポスト４の２〜５層目を形成し、図３（ｆ）に示す状態とする。次に、図４（ａ）に示すように、フォトレジストを塗布してレジスト層１５を形成し、プローブ２および位置決めポスト４の６層目の形状に合わせて所定の箇所に開口１６を設ける。そして、図４（ｂ）に示すように、電気めっきによりニッケル合金である導電体１３を前記開口１６に充填し、プローブ２および位置決めポスト４の６層目を形成する。
【００２７】
続いて、図４（ｃ）に示すように、前記レジスト層１５を除去する。この後、上述の工程（図４（ａ）から図４（ｂ）に示す工程）を繰り返し行い、前記プローブ２および前記位置決めポスト４の７から９層目を形成し、図４（ｄ）に示す状態とする。ここで銅からなる犠牲層を形成するのではなく、レジスト層を繰り返し形成するのは、この後に形成するプローブ２の先端となる７層目から９層目は上の層が小さくなっていくためである。
【００２８】
図４（ｄ）に示す状態となったら、レジスト層１７を除去し、さらに、犠牲層１４を除去すると、前記プローブ基板３上にプローブ２および位置決めポスト４が形成され、プローブユニット１０が完成する。
【００２９】
このように、ＭＥＭＳ技術を用いて、前記プローブ２および前記位置決めポスト４をプローブ基板３上に形成すると、前記プローブ２と前記位置決めポスト４のプローブ基板３上における高さ方向の精度は同等となり、前記プローブ２の先端と前記位置決めポスト４の頂部は同じ高さとすることが可能となる。また、従来のプローブをプローブ基板上に形成する工程と同じ工程で、位置決めポスト４を形成することが可能であり、余分な工程を用いないで位置決めポスト４の形成を行うことができる。
【００３０】
次に、前記プローブユニット１０を正確に位置決めを行い配置するために使用する位置決め治具３０について説明する。図７、８に示すように、前記位置決め治具３０は、基板３１の表面に、位置決め穴３２が形成された凸部３３を設けたものである。
【００３１】
前記位置決め穴３２は前記位置決めポスト４が挿入されるものであり、前記凸部３３を貫通して基板３１の表面まで続いており、その深さは前記位置決めポスト４の高さよりも浅く、形状は前記位置決めポスト４の形状に合わせて形成してあり（ここでは円筒形の位置決めポスト４に合わせて円筒形の穴としている）、その大きさは前記位置決めポスト４がほぼ遊びが無く、かつ出し入れ可能な大きさとする。位置決め穴３２の形状はその他にも、奥に行くほど狭くなるテーパー形状とし、位置決めポスト４を出し入れしやすくすることもできる。
【００３２】
前記位置決め穴３２および前記凸部３３の形成方法は、例えば、フォトリソ技術を用いてレジストで形成する方法、あるいはレジストの代わりにめっきを用いて形成する方法がある。このような方法を用いて、前記プローブユニット１０の配置に合わせて正確な位置に前記位置決め穴３２および前記凸部３３を形成することで、プローブユニット１０の位置決め精度がより向上する。また、図７（ａ）に示すように、１個の凸部３３に１個の位置決め穴３２を形成するだけでなく、図７（ｂ）に示すように、１個の凸部３３に複数の位置決め穴３２、例えば２個の位置決め穴３２を形成してもよい。
【００３３】
前記位置決め穴３２の配置は、前記プローブユニット１０を所定の位置に配置した時に、各プローブユニット１０の位置決めポスト４が位置する場所に配置する。つまり、図８に破線で示すプローブユニット１０の位置は、図６に示すＳＴ基板２０の配置されたプローブユニット１０に対応している。そして、各プローブユニット１０に４個の位置決めポスト４が設けられている場合、図８に示すように、破線で示す１個のプローブユニットに対して４個の位置決め穴３２が所定の場所に必要となる。このようにプローブユニット１０の配置に対応するように前記凸部３３および前記位置決め穴３２の大きさ、場所、個数を決定して形成する。
【００３４】
上述のような位置決め治具３０を用いてプローブカード１の製造を行うが、この時、前記位置決め治具３０を１個使用する場合と、複数に分割された位置決め治具を並べて用いる場合がある。ここでは、１個の位置決め治具３０を使用する場合について説明する。
【００３５】
上述のようなＭＥＭＳ技術を用いた方法で前記プローブ２および前記位置決めポスト４がプローブ基板３上に形成された複数のプローブユニット１０、および前記位置決め治具３０を用意する。前記位置決め治具３０の面精度を確保するために、別途面精度を確保してあるステージ２９を用意し、前記ステージ２９上に前記位置決め治具３０をセットする。
【００３６】
そして、図９（ａ）に示すように、プローブユニット１０を、前記位置決め治具３０の位置決め穴３２に位置決めポスト４を挿入して、所定の位置に順番に配置していく。この時、位置決め穴３２に位置決めポスト４を挿入することで平面方向（Ｘ、Ｙ方向）の位置決めが正確に行われ、そして、位置決めポスト４によって各プローブユニット１０が保持されることで高さ方向（Ｚ方向）の位置決めが正確に行われる。高さ方向（Ｚ方向）の位置決めを行う方法としては、位置決めポスト４を用いるだけではなく、その他の方法を用いることも可能である。例えば、複数のプローブ基板のプローブが形成された面を同一面に配置する方法が考えられる。この時、１つのロットで複数のプローブ基板に同時にプローブを形成することで、同じ高さのプローブを形成した複数のプローブ基板を用意することが考えられる。
【００３７】
このようにして、高さ方向の位置決めを行った状態で所定の位置に全てのプローブユニット１０を配置したら、図９（ｂ）に示すように、上向きになった前記複数のプローブユニット１０のプローブ基板３の底面に固定用樹脂７を塗布する。この時、前記プローブ基板３の底面には弾性変形し得るスペーサ８を配置しておく。この後、図９（ｃ）に示すように、中継配線基板９を構成するＳＴ基板２０を上から加圧して前記プローブユニット１０のプローブ基板３の固定用樹脂７が塗布された底面へと押し付けて、前記プローブ基板３を前記中継配線基板９のＳＴ基板２０に固定する。
【００３８】
この時、複数のプローブユニット１０は、プローブ基板３の厚みの違い、あるいは塗布されるレジスト層の厚みの違いによりプローブ基板３の裏面からプローブ２の先端までの高さにバラツキが生じている。本発明のプローブカードの製造方法では、プローブ２の先端を基準にしてプローブユニット１０を組み立てるので、高さ方向のバラツキを前記弾性変形し得るスペーサ８が変形することで吸収する。図９の例では、図９（ａ）〜（ｄ）において右側に位置するプローブユニット１０が最も高いが、図９（ｄ）の段階で右側に位置するプローブユニット１０の弾性変形し得るスペーサ８が最も大きく変形することで全てのプローブ２の先端の高さが自動的に揃うので、高さ方向の調整を行う必要がなくなる。
【００３９】
また、図９の真ん中に位置するプローブユニット１０のようにプローブユニット１０とＳＴ基板２０との隙間が大きくなる場合でも、弾性変形し得るスペーサ８を用いることで前記固定用樹脂７の量は少なくてすむので、前記ＳＴ基板２０を加圧する際に、弾性変形し得るスペーサ８を用いない場合よりも少ない圧力でプローブユニット１０の高さのバラツキを吸収することが可能となる。
【００４０】
このようにして、前記プローブユニット１０が前記中継配線基板９のＳＴ基板２０に実装されたら、図９（ｅ）に示すように、前記プローブユニット１０を前記位置決め治具３０から取り除き、前記ＳＴ基板２０を１８０度回転させて、前記プローブユニット１０が上になるようにする。この後、全ての位置決めポスト４を除去し、ＳＴ基板２０とプローブ基板３に設けた電極パッド２２とをワイヤ配線２８によって電気的に接続すると図９（ｆ）の状態となる。
【００４１】
積層配線が形成されたＳＴ基板２０をガイド板２１に固定して中継配線基板９を作成する。さらに、ガイド２４を用いて前記ガイド板２１を保持し、中継配線基板９をメイン基板６と所定の間隔で配置しコネクトピンを用いて電気的に接続し、補強板２５とメイン基板６との固定を行うと、図１に示すようなプローブカード１が完成する。
【００４２】
本発明のプローブカードの製造方法では、上述のように、位置決めポスト４を最終的には除去する必要がある。位置決めポスト４は完全に除去する必要はなく、多少の痕跡が残っていても構わないが、位置決めポスト４を除去しやすい形状とすることが好ましい。図１０に示すのが、位置決めポスト４の様々な形状を示したものである。
【００４３】
図１０（ａ）に示すのは、位置決めポスト４の最下部にＡｕパターン１８を形成し、プローブ基板３から位置決めポスト４が剥離し易くしたものである。図１０（ｂ）に示すのは、位置決めポスト４の最下層１９を上層よりも小さくすることで位置決めポスト４が剥離し易くしたものである。図１０（ｃ）に示すのは、図１０（ａ）と（ｂ）を組合わせたもので、位置決めポスト４の最下部にＡｕパターン１８を形成し、さらに、位置決めポスト４の最下層１９を上層よりも小さくしたものであり、これにより、より位置決めポスト４を簡単に除去することができる。
【００４４】
また、前記位置決めポスト４は積層工程によって作成するので、図１１（ａ）に示すように、位置決めポスト４の各層が層ズレが生じる場合がある。このように先端が細くなるような層ズレが生じると、位置決めポスト４は位置決め穴３２との間に隙間が生じ、プローブユニット１０の位置決めが正確に行うことができなくなる。
【００４５】
このような層ズレによる悪影響を排除するために、あらかじめ図１１（ｂ）に示すようにプローブ２の先端と同じ層である位置決めポスト４の先端の層を他の層よりも大きく形成しておく。これにより、この最も大きく形成された先端の層が位置決め穴３２に挿入されることで、層ズレの影響を排除し正確な位置決めを行うことができる。
【００４６】
このように、全てのプローブユニット１０を位置決め治具３０を用いて位置決めを行い、前記プローブユニット１０が複数搭載されたプローブカード１を製造することで、前記プローブカード１に実装されたプローブ２の先端の平面方向（Ｘ、Ｙ方向）および高さ方向（Ｚ方向）の位置決めが正確に行われ、より精度の高いプローブカードが実現できる。
【符号の説明】
【００４７】
１      プローブカード
２      プローブ
３      プローブ基板
４      位置決めポスト
５      配線層
６      メイン基板
７      固定用樹脂
８      弾性変形し得るスペーサ
９      中継配線基板
１０    プローブユニット
１１、１５、１７    フォトレジスト
１２、１６    開口
１３    導電体
１４    犠牲層
１８    Ａｕパターン
１９    最下層
２０    ＳＴ基板
２１    ガイド板
２２    電極パッド
２３    配線
２４    ガイド
２５    補強板
２６    外部端子
２７    内部配線
２８    ワイヤ配線
２９    ステージ
３０    位置決め治具
３１    基板
３２    位置決め穴
３３    凸部
【図１】
2011158272.tif 000003
【図２】
2011158272.tif 000004
【図３】
2011158272.tif 000005
【図４】
2011158272.tif 000006
【図５】
2011158272.tif 000007
【図６】
2011158272.tif 000008
【図７】
2011158272.tif 000009
【図８】
2011158272.tif 000010
【図９】
2011158272.tif 000011
【図１０】
2011158272.tif 000012
【図１１】
2011158272.tif 000013