(57)【要約】複雑な構造等を必要とすることなく、針高さのばらつきをなくして微小なプローブ針を高密度かつ高精度に配設できるプローブカードである。ウェハ試験装置に備えられるプローブカード１であって、試験対象となるウェハに印加されるテスト信号を伝送する配線パターンを有する基板２と、基板２の表面に形成されるビルドアップ基板１０と、ビルドアップ基板１０上に配設されて表面配線パターン１１と接続される、櫛形状に形成されたシリコン製のプローブ針２０と、ビルドアップ基板１０の表面配線パターン１１上にメッキ形成され、表面が研磨により平坦化された平坦部１２とを備え、プローブ針２０が、平坦部１２に搭載されることにより基板２上に実装される構成としてある。
2003062837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ試験装置に備えられるプローブカードであって、
試験対象となるウェハに印加されるテスト信号を伝送する配線パターンを有する基板と、
この基板上に配設されて前記配線パターンと接続される、前記ウェハの電極と接触するプローブ針と、
前記基板の表面に形成される、表面が平坦化された平坦部と、を備え、
前記プローブ針が、前記平坦部に搭載されることを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
前記平坦部が、表面を研磨されることにより平坦化される請求の範囲第１項記載のプローブカード。
【請求項３】
前記基板が、表面に形成されるビルドアップ部を備え、
前記平坦部が、前記基板のビルドアップ部の表面に形成される請求の範囲第１項又は第２項記載のプローブカード。
【請求項４】
前記平坦部が、前記配線パターン上に、当該配線パターンに沿って形成される請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項記載のプローブカード。
【請求項５】
前記平坦部が、前記基板上に形成されるメッキ層からなる請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項記載のプローブカード。
【請求項６】
前記平坦部が、前記基板上に形成されるマスク層からなる請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項記載のプローブカード。
【請求項７】
前記平坦部が、前記基板上に形成されるビルドアップ層からなる請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項記載のプローブカード。
【請求項８】
前記プローブ針が、前記基板と別体に形成され、前記平坦部に実装される請求の範囲第１項〜第７項のいずれか一項記載のプローブカード。
【請求項９】
前記プローブ針が、基部と、この基部から櫛状に突出する複数の針部とを備える請求の範囲第８項記載のプローブカード。
【請求項１０】
前記プローブ針が、針形状に形成されたシリコンと当該シリコンの表面に形成される導体パターンからなる請求の範囲第８項又は第９項記載のプローブカード。
【請求項１１】
前記プローブ針が、前記平坦部の表面に直接形成される請求の範囲第１項〜第７項のいずれか一項記載のプローブカード。
【請求項１２】
前記プローブ針が、前記平坦部の表面に針形状にメッキ形成される請求の範囲第１１項記載のプローブカード。
【請求項１３】
試験対象となるウェハに印加されるテスト信号を伝送する配線パターンを有する基板と、この基板上に配設されて前記配線パターンと接続される、前記ウェハの電極と接触するプローブ針と、を備えるプローブカードの前記基板の表面に、前記プローブ針が搭載される表面が平坦化され平坦部を形成するプローブカードの製造方法であって、
所定の配線パターンを形成した基板上にマスクを形成する工程と、
前記マスクの所定位置に開口部を形成する工程と、
前記開口部をメッキする工程と、
前記マスクの表面を研磨して平坦化する工程と、を有することを特徴とするプローブカードの製造方法。
【請求項１４】
前記マスクの表面を研磨して平坦化する工程の後に、
前記マスクを剥離する工程を更に有する請求の範囲第１３項記載のプローブカードの製造方法。
【請求項１５】
試験対象となるウェハに印加されるテスト信号を伝送する配線パターンを有する基板と、この基板上に配設されて前記配線パターンと接続される、前記ウェハの電極と接触するプローブ針と、を備えるプローブカードの前記基板の表面に、前記プローブ針が搭載される表面が平坦化された平坦部を形成するプローブカードの製造方法であって、
所定の配線パターンを形成した基板上にビルドアップ部を形成する工程と、
前記ビルドアップ部の表面を研磨して平坦化する工程と、を有することを特徴とするプローブカードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、パッケージングされていないウェハの電気的特性試験を行うウェハ試験装置（ウェハプローバ）に備えられるプローブカードに関する。
特に、ウェハの電極と接触するプローブ針をシリコン，ニッケル等を用いて微細に形成するとともに、このプローブ針を搭載，固定する基板上に高精度に平坦化処理された平坦部を形成することにより、複雑な構造等を必要とすることなく、針高さのばらつきをなくして微小なプローブ針を高密度かつ高精度に配設することができるプローブカード及びプローブカードの製造方法に関する。
背景技術
一般に、ウェハ（半導体基板）上に複数形成される半導体デバイスチップは、個々のチップに裁断されてパッケージに封入される前のウェハの状態、いわゆる半完成品状態で、各デバイスの電気的特性等の試験が行われる。このような半完成品状態のウェハの試験は、ウェハの電極に接触してテスト信号を印加するプローブ針（探針）を有するプローブカードを備えたウェハプローバと呼ばれるウェハ試験装置を用いて行われる。
第１３図は、従来のプローブカードを備えるウェハ試験装置を概念的に示した正面図である。同図に示すように、従来のウェハ試験装置は、試験対象となるウェハ１０３が搭載されるウェハ台１０４を備えるとともに、このウェハ台１０４の上方に位置するようにプローブカード１０１を備えている。
プローブカード１０１は、ウェハ１０３上の各チップに印加する所定のテスト信号を伝送するプリント基板等からなる基板１０２と、この基板１０２上に配設，固定される複数のプローブ針１２０を備えている。
ウェハ台１０４は、搭載したウェハ１０３の所定の電極がプローブカード１０１の所定のプローブ針１２０に接触するよう、三次元方向（第１３図に示す矢印方向）に駆動制御されるようになっている。
このような構成からなる従来のウェハ試験装置では、ウェハ台１０４が駆動制御されることにより、プローブカード１０１のプローブ針１２０がウェハ１０３上の所定のチップ電極と接触する。そして、プローブカード１０１の基板１０２を介して試験装置からウェハ１０３の電極にテスト信号が印加され、ウェハ１０３上の各デバイスチップについて、所定の電気的特性試験が行われる。
ここで、従来のウェハ試験装置では、第１３図に示すように、プローブカード１０１に備えられるプローブ針１２０が、例えばタングステン等の金属製針からなり、この金属製針がＬ字状に曲折形成されて平面円盤状をなす基板１０２上に多数配設されて樹脂１３０で固着される、所謂カンチレバー型（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｅｄ：片持ち型）のプローブ針構造が採られていた。
カンチレバー型のプローブ針は、全長約３０〜５０ｍｍの金属製針を、先端側の針高さ（第１３図に示す矢印ｈ）が約１０ｍｍ程度になるように曲折形成してあり、ウェハ１０３の電極に接触する針高さにばらつきがあっても、針の弾性限内、例えば数μｍでばらつきを吸収できるようになっている。そして、このようなカンチレバー型のプローブ針は、複数（例えば数百本）のプローブが、すべて手作業で基板上へ配設され、接着剤等で固着されるようになっていた。
しかしながら、このようなカンチレバー型プローブ針を備える従来のプローブカードでは、近年の高密度化，微細化されたウェハの試験に対応できないという問題が発生した。近年は、半導体デバイスの微小化，高密度化の進展が著しく、各チップ上の電極も、大きさ，間隔とも極微細なものとなっている（例えば、電極の一辺が約６０μｍ〜１００μｍ、ピッチが約１００μｍ〜２００μｍ）。
従来のプローブカードでは、カンチレバー型のプローブ針自体が直径約２５０μｍ程度ある上、プローブ針の取付けがすべて手作業で行われるようになっていたため、多数のプローブ針を微細な間隔で基板上に取り付けることは不可能であった。このため、カンチレバー型のプローブカードでは、近年の高密度化，微細化されたウェハを試験することができなくなった。
しかも、カンチレバー型のプローブ針では、針の全長が約３０〜５０ｍｍ程度の長さを有することから、高周波特性が悪化するという問題点もあった。
そこで、このような従来のプローブカードの問題を解消するため、カンチレバー型のプローブ針に代えて、所定のパターン配線を形成した可撓性を有する薄膜上に複数の電極バンプを形成した、いわゆるメンブレン型のプローブカードが提案されている（例えば、下記特許文献１−４参照。）。
このようなメンブレン型のプローブカードによれば、薄膜上に形成される電極バンプの微細加工が可能となることから、微細化，高密度化されたウェハの試験にも対応することが可能であった。
特許文献１：特開平１−１２８３８１号公報（第４頁、第１２図）
特許文献２：特開平５−２１５７７５号公報（第３−４頁、第２図）
特許文献３：特開平７−００７０５６号公報（第４−５頁、第１図）
特許文献４：特開平８−０８３８２４号公報（第５−６頁、第３図）
しかしながら、このようなメンブレン型のプローブカードは、電極バンプを備えるメンブレンと、これを保持する保持構造，さらにメンブレンをウェハ側に向かって付勢する加圧手段等、複雑かつ多数の構成要素が必要となった。
このため、プローブカード及びウェハ試験装置が、従来のカンチレバー型のものと比較して、複雑化，大型化し、製造コストも増大することとなった。
本願の発明者は、シリコンをエッチング加工したりニッケルメッキ等を用いることにより、長さが約１ｍｍ〜２ｍｍ程度の微細針を形成することが可能となり、上述したメンブレン構造によることなく、微細なプローブ針を高密度かつ高精度で形成し得ることに想到した。ところが、その後、プローブ針を微細，高精度に形成することができても、微細なプローブ針を単に基板上に実装しただけでは、基板の凹凸によってプローブ針の針高さが均一とならないことに想到した。
一般に、基板の表面は、例えばプリント基板の場合、通常約０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の範囲でなだらかな凹凸が連続している。従って、このような基板の表面に長さが約１ｍｍ〜２ｍｍ程度の微細なプローブ針を実装すると、基板の凹凸によって針高さにばらつきが発生してしまう。しかも、微小な針先のプローブ針では、従来のカンチレバー型の針のように弾性限内でばらつきを吸収することも不可能である。
そこで、本願発明者は、更なる鋭意研究を重ねた結果、このような基板の凹凸の問題を解消して、微細なプローブ針を高密度に実装することができる本願発明のプローブカードを創作するに至ったものである。
すなわち、本発明は、上述のような従来の技術が有する問題を解決するために提案されたものであり、ウェハの電極と接触するプローブ針をシリコン，ニッケル等を用いて微細に形成するとともに、このプローブ針を搭載，固定する基板上に平坦化処理された平坦部を形成することにより、複雑な構造等を必要とすることなく、針高さのばらつきをなくして微小なプローブ針を高密度かつ高精度に配設することができるプローブカード及びプローブカードの製造方法の提供を目的としている。
発明の開示
本発明のプローブカードは、請求の範囲第１項に記載するように、ウェハ試験装置に備えられるプローブカードであって、試験対象となるウェハに印加されるテスト信号を伝送する配線パターンを有する基板と、この基板上に配設されて前記配線パターンと接続される、ウェハの電極と接触するプローブ針と、基板の表面に形成される、表面が平坦化された平坦部と、を備え、プローブ針が、平坦部に搭載される構成としてある。
このような構成からなる本発明のプローブカードによれば、ウェハの電極と接触するプローブ針を、例えばニッケル，シリコン等で形成するとにより、針長さが約１ｍｍ〜２ｍｍ程度の微細針を高精度に形成することができ、かつ、複数の針を微小な間隔で高密度に形成することができる。そして、このプローブ針を搭載する基板上に、平坦化処理された平坦部を形成することにより、プローブ針の搭載面を、平面度が約１０μｍ以下の平坦面とすることができる。
これにより、基板の表面に凹凸，高低差等が存在しても、針高さのばらつきをなくして微小なプローブ針を基板上に配設，固定することが可能となる。
従って、本発明によれば、簡易な構造により微細，高精度に形成されたプローブ針を備えるプローブカードを実現でき、近年の高密度化されたウェハの試験を確実に行うことができる。そして、本発明に係るプローブカードを備えることにより、従来のメンブレン構造のような複雑な構造等を必要とすることなく、装置全体が大型化，複雑化することを防止して、低コストのウェハ試験装置を提供することができる。
具体的には、本発明のプローブカードは、請求の範囲第２項に記載するように、平坦部が表面を研磨されることにより平坦化される構成とすることができる。このように本発明によれば、プリント基板等の基板の表面の平坦部を研磨処理によって高精度に平坦化することができる。これにより、基板の表面にメッキ層等を積層し、これを研磨することによって、本発明に係る平坦部を容易かつ高精度に形成することができ、高価な材料や複雑な装置等も必要なく、安価に本発明のプローブカードを実現することができる。ここで、研磨処理は、例えばウェハやＤＶＤディスクの製造等に用いられるラップ研磨により行うことができる。
また、本発明のプローブカードは、請求の範囲第３項に記載するように、基板が、表面に形成されるビルドアップ部を備え、平坦部が、基板のビルドアップ部の表面に形成される構成とすることができる。このように、本発明によれば、ビルドアップ部を備える基板に対しても、本発明に係る平坦部を形成することができる。一般に、例えばプリント基板の配線パターンをピッチ幅１００μｍ程度に高密度化する場合、基板の表面にビルドアップ基板（ビルドアップ部）を積層形成する。そして、本発明では、このようなビルドアップ部を備える基板に対しても平坦部を形成することができ、プローブカードをより高密度化，高精度化できるようになっている。従って、このようにビルドアップ部を備える基板の場合には、本発明の平坦部が形成される配線パターンは、ビルドアップ部の配線パターンを意味する。なお、ビルドアップ部を備えない基板について本発明を適用できることは言うまでもない。
そして、本発明のプローブカードは、請求の範囲第４項に記載するように、平坦部が、配線パターン上に、当該配線パターンに沿って形成される構成とすることができる。このように、本発明では、プローブ針が接続される配線パターン上にその配線パターンに沿って、本発明に係る平坦部を形成することができる。これにより、例えば平坦部を導電性部材によって構成すれば、配線パターン自体が高精度に平坦化されることになり、基板やプローブ針の構成を何等変更することなく、本発明に係るプローブカードを実現することができる。そして、このように配線パターンが平坦化されることにより、プローブ針の実装構造についても、平坦部を備えない通常のプローブカードの場合と同様となり、既存の試験装置や実装工程等に対して、そのまま本発明のプローブカードを適用することが可能となり、汎用性に優れたプローブカードを提供することができる。
また、本発明のプローブカードは、請求の範囲第５項に記載するように、平坦部を基板上に形成されるメッキ層によって構成することができる。このように、本発明では、平坦部を例えばニッケルメッキ等によって形成することができる。そして、メッキ層の表面を研磨加工等することで、容易に平坦化することができる。これによって、本発明に係る平坦部を容易かつ高精度に形成することができる。特に、導電性を有するメッキ層によって平坦部を構成することにより、平坦部を基板の配線パターンに沿って形成することで配線パターン自体を高精度に平坦化することができ、基板やプローブ針の構成を何等変更することなく、微細，高精度なプローブ針の実装構造を実現できる。
また、本発明のプローブカードは、請求の範囲第６項に記載するように、平坦部を基板上に形成されるマスク層によって構成することができる。このように、本発明では、平坦部を例えばメタルマスクやメッシュマスク等からなるマスク層によって形成することができる。そして、マスク層の表面を研磨加工等することで、容易に平坦化することができる。これによって、本発明に係る平坦部を容易かつ高精度に形成することができる。特に、マスク層によって平坦部を構成することにより、平坦部を基板の表面に広く平面状に形成することができ、プローブ針の実装の容易化を図ることができる。
また、本発明のプローブカードは、請求の範囲第７項に記載するように、平坦部を基板上に形成されるビルドアップ層によって構成することができる。このように、本発明では、基板の表面にビルドアップ層（ビルドアップ部）が備えられる場合に、当該ビルドアップ層を研磨処理することにより、本発明に係る平坦部をビルドアップ層に直接形成することができる。このようにビルドアップ層を直接研磨して平坦部を形成することにより、マスク層で平坦部を構成する場合と同様、本発明に係る平坦部を基板の表面に広く平面的に形成することができる。また、このようにビルドアップ層に直接平坦部を形成することで、より容易かつ効率的に本発明に係る平坦部を形成することができ、プローブカード全体の薄型化や軽量化を図ることもできる。
そして、本発明のプローブカードは、請求の範囲第８項に記載するように、プローブ針が基板と別体に形成され、平坦部に実装される構成とすることができる。特に、請求の範囲第９項に記載するように、プローブ針を、基部と、基部から櫛状に突出する複数の針部とを備える構成とすることができる。また、請求の範囲第１０項に記載するように、プローブ針は、針形状に形成されたシリコンと当該シリコンの表面に形成される導体パターンからなる構成とすることができる。このように、本発明によれば、シリコンをエッチング加工することにより、基板と別体のプローブ針を高精度かつ微細に形成することができる。これにより、平坦部を有する本発明のプローブカードに好適な微細なプローブ針を、容易かつ高精度に形成することができる。また、微細な針を多数備える櫛状（フィンガー状）に形成することにより、一度の作業で多数のプローブ針を基板上に実装することが可能となり、プローブ針の実装作業がきわめて容易に行え、本発明に係るプローブカードを容易かつ効率的に製造することができる。なお、基板と別体に形成されるシリコン製等のプローブ針は、一本一本の針が単体となるように形成することも勿論可能であり、この場合にも、本発明の平坦部を備えるプローブカードに適用できることは言うまでもない。
一方、本発明のプローブカードは、請求の範囲第１１項に記載するように、プローブ針を平坦部の表面に直接形成することができる。そして、請求の範囲第１２項に記載するように、プローブ針は平坦部の表面に針形状にメッキ形成することができる。このように、本発明によれば、例えばニッケルメッキ加工等によって、高精度かつ微細なプローブ針を平坦部上に直接、形成することができる。メッキ加工によるプローブ針は、平坦部上にマスク及びメッキを複数回繰り返すことで容易かつ高精度に微細なメッキ針を形成することができる。これにより、平坦部を有する本発明のプローブカードに好適な微細なプローブ針を、容易かつ高精度に形成することができる。また、このようにメッキ加工によって平坦部上に直接プローブ針を形成することにより、基板への実装作業や配線パターン等の接続作業を不要とすることができ、本発明に係るプローブカードを容易かつ効率的に製造することが可能となる。
そして、本発明のプローブカードの製造方法は、請求の範囲第１３項に記載するように、試験対象となるウェハに印加されるテスト信号を伝送する配線パターンを有する基板と、この基板上に配設されて前記配線パターンと接続される、ウェハの電極と接触するプローブ針と、を備えるプローブカードの基板の表面に、プローブ針が搭載される表面が平坦化され平坦部を形成するプローブカードの製造方法であって、所定の配線パターンを形成した基板上にマスクを形成する工程と、マスクの所定位置に開口部を形成する工程と、開口部をメッキする工程と、マスクの表面を研磨して平坦化する工程と、を有する方法としてある。また、請求の範囲第１４項に記載するように、マスクの表面を研磨して平坦化する工程の後に、マスクを剥離する工程を更に有する方法としてある。このように、本発明によれば、マスク処理，パターニング処理，メッキ処理等によって、基板の配線パターン上等、所望の位置に、本発明に係る平坦部を容易かつ高精度に形成することができる。そして、ラップ研磨等を用いて平坦部の表面を高精度に平面化して、本発明に係るプローブカードを容易に製造することができる。なお、基板の表面の凹凸，高低差等を補正して平面度の高い平坦部が形成できる限り、他の方法，工程を用いることも可能である。
さらに、本発明のプローブカードの製造方法は、請求の範囲第１５項に記載するように、試験対象となるウェハに印加されるテスト信号を伝送する配線パターンを有する基板と、この基板上に配設されて前記配線パターンと接続される、ウェハの電極と接触するプローブ針と、を備えるプローブカードの基板の表面に、プローブ針が搭載される表面が平坦化され平坦部を形成するプローブカードの製造方法であって、所定の配線パターンを形成した基板上にビルドアップ部を形成する工程と、ビルドアップ部の表面を研磨して平坦化する工程と、を有する方法としてある。このように、本発明によれば、基板の表面にビルドアップ部（ビルドアップ層）を形成するとともに、そのビルドアップ部を研磨処理することにより、表面が高精度に平面化された平坦部をビルドアップ層に直接形成することができる。このようにビルドアップ部に直接平坦部を形成することによって、より容易かつ効率的に平坦部を備えたプローブカードを製造することが可能となる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明に係るプローブカードの好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
［第一実施形態］
まず、本発明に係るプローブカードの第一実施形態について、第１図〜第９図を参照しつつ説明する。
［ウェハ試験装置］
第１図は、本発明の第一実施形態に係るプローブカードを備えるウェハ試験装置を概念的に示した正面図である。
ウェハ試験装置は、ウェハ（半導体基板）上に複数形成される半導体デバイスチップが、個々のチップに裁断されてパッケージに封入される前のウェハの状態、いわゆる半完成品状態において、各デバイスの電気的特性等を試験するための装置であり、ウェハプローバとも呼ばれる。具体的には、第１図に示すように、ウェハ試験装置は、試験対象となるウェハ３が搭載されるウェハ台４を備えるとともに、このウェハ台４の上方に位置するように本実施形態に係るプローブカード１を備えている。
プローブカード１は、ウェハ３上の各チップに印加する所定のテスト信号を伝送するプリント基板等からなる基板２上に複数のプローブ針２０を備えている。プローブカード１の詳細については後述する。
ウェハ台４は、試験対象となるウェハ３の搭載台であり、搭載されたウェハ３の所定の電極とプローブカード１の所定のプローブ針２０とが接触するよう、三次元方向（第１図に示す矢印方向）に駆動制御される。そして、ウェハ試験装置では、ウェハ台４が駆動制御されることにより、プローブカード１のプローブ針２０がウェハ３の所定のチップ電極と接触し、プローブカード１の基板２を介して試験装置からウェハ３の電極にテスト信号が印加される。これによって、ウェハ３上に形成された各デバイスチップについて、所定の電気的特性試験が行われるようになっている。
［プローブカード］
第２図は、本実施形態に係るプローブカードを模式的に示すもので、上下を反転させた状態の（ａ）は要部拡大正面図、（ｂ）は同じく斜視図である。同図に示すように、プローブカード１は、ベースとなる基板２とビルドアップ基板１０及びプローブ針２０を備えている。
基板２は、プリント基板等からなり、プローブカード１の本体を構成する円盤状に形成され、表面には、試験対象となるウェハ３に印加されるテスト信号を伝送する配線パターン（第３図に示す配線パターン２ａ参照）が形成されている。この配線パターンに、図示しない試験装置の信号発生器等からテスト信号を印加されるようになっている。そして、本実施形態では、基板２の表面にビルドアップ基板（ビルドアップ部）１０が形成してある。なお、本実施形態の基板２は、中央部が凸状に突出する段付き形状となっているが（第１図参照）、これはプローブカード１を取り付ける図示しない試験装置側の構造に対応させたものであり、特にこの段付き形状が必須となるものではない。従って、通常の平板状の基板とすることも勿論可能である。
第３図は、本実施形態に係るプローブカード１の基板２及びビルドアップ基板１０を概念的に示した断面図である。同図に示すように、ビルドアップ基板１０は、ベースとなる基板２の表面に、絶縁層と導体層を交互に任意の層数だけ積層形成された多層基板となっている（第３図では二層）。
一般にビルドアップ基板は、例えばプリント基板の配線パターンをピッチ幅１００μｍ程度に高密度化する場合に、基板の表面に積層形成される多層基板である。本実施形態では、プローブカード１の基板２にビルドアップ基板１０を備えることで、プローブカード１の高密度化を図っている。
そして、このビルドアップ基板１０の表面の配線パターン（第３図に示す表面配線パターン１１参照）上に、表面が平坦化された平坦部１２が形成されるようになっている。
第４図に、平坦部１２を形成するビルドアップ基板１０の平面図（第４図（ａ））及び断面図（第４図（ｂ），（ｃ））を示す。同図（ｂ）に示すように、ビルドアップ基板１０（及び基板２）の表面は、なだらかな凹凸が連続した形状となっており、通常約０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の高低差が存在する。従って、このようなビルドアップ基板１０の表面に微細なプローブ針２０をそのまま実装した場合、ビルドアップ基板１０の凹凸によって針高さにばらつきが発生してしまう。しかも、微小なプローブ針２０では弾性限内でばらつきを吸収することも困難となる。そこで、本実施形態では、第４図（ｃ）に示すように、ビルドアップ基板１０の表面に、高精度に平坦化処理された平坦部１２を形成するようにしたものである。
具体的には、本実施形態に係る平坦部１２は、ビルドアップ基板１０の表面にメッキ形成されるニッケルメッキ層によって構成してある。そして、このニッケルメッキ層の表面を研磨することにより平坦化された平坦部１２を形成するようになっている。このように、平坦部１２をニッケルメッキ等によって形成し、メッキ層の表面を研磨加工等することで、平面度約１０μｍ以下の高精度に平坦化された平坦部１２を形成することができる（後述する第６図及び第７図参照）。
なお、平坦部１２は、メッキ層の他、基板表面に形成されるマスク層によって構成することもできる（第８図及び第９図参照）。また、平坦部１２は、メッキ層やマスク層により形成される場合の他、基板２上のビルドアップ基板１０を直接研磨処理して形成することも可能である（第１０図参照）。
ここで、平坦部１２を平坦化する研磨方法としては、例えばラップ研磨を用いることができる。ラップ研磨は、精密仕上げの一種で、研削による以上の精密度を要する場合に用いられる研磨方法であり、例えばウェハやＤＶＤディスクの製造、レンズ，プリズム等の光学ガラス製品等の精密仕上げに用いられる。
具体的には、ラップ研磨は、ラップと呼ばれる工具と被研磨対象の間に加工液（ラップ液）及び砥粒からなるラップ剤を入れて摺り動かすことにより、両者間の摩耗作用を利用して良好な平滑面を形成するものである。
ラップ研磨に使用されるラップ剤としては、一般に、砥粒はアルミナ粉末，炭化けい素粉末，ダイヤモンド粉末等、ラップ液は、軽油，スピンドル油，マシン油等が交合して使用される。また、ラップ研磨は、専用のラップ盤を用いて行えるとともに、手作業によって行うこともできる。
このようなラップ研磨を用いることにより、本実施形態のメッキ層からなる平坦部１２を高精度な平面度で平坦化することができる。
また、平坦部１２は、本実施形態では、ビルドアップ基板１０の表面配線パターン１１上に、当該表面配線パターン１１に沿って形成してある（第２図（ｂ）参照）。このように、平坦部１２を配線パターン１１に沿って積層形成することにより、ニッケル等の導電性部材からなる平坦部１２によって配線パターン自体が平坦化されたのと同様の結果となり、ビルドアップ基板１０や基板２，プローブ針２０の構成を変えることなく、本実施形態に係るプローブカード１を実現できる。従って、プローブ針２０の実装構造についても、平坦部１２を備えない通常のプローブカード１の場合と同様とすることができ、既存の試験装置や実装工程等に対して、そのまま本実施形態のプローブカード１を適用することが可能となる。なお、平坦部１２は、第２図（ｂ）に示すような配線パターン１１に沿って形成される場合に限定されるものではなく、例えば、後述するようにマスク層によって平坦部１２が構成される場合や、ビルドアップ基板１０に直接平坦部１２が形成される場合には、平坦部１２はビルドアップ基板１０（又は基板２）の表面全体に亘って平面状に形成することができる（第８図〜第１０図参照）。
そして、この平坦部１２上にプローブ針２０が搭載されるようになっている。
プローブ針２０は、ビルドアップ基板１０を経由して基板２の配線パターンと接続され、試験対象となるウェハ３の電極と接触する探針である。本実施形態のプローブ針２０は、第２図に示すように、基板２（及びビルドアップ基板１０）と別体に形成されており、平坦部１２上に実装されて接着剤２３等で固着されるようになっている。具体的には、プローブ針２０は、基部２１と、基部２１から突出する複数の針部２２とを備える櫛形状に形成してある。
基部２１は、複数の針部２２を連結するとともに、基部底面が、プローブ針２０がビルドアップ基板１０の表面から所定の角度で起立する形状に形成してある。また、この基部底面側は、固着用の接着剤２３が充填される空間が形成されるようになっている。
針部２２は、基部２１から櫛状（フィンガー状）に複数突出するように形成されており、具体的には、全長が約１ｍｍ〜２ｍｍ程度の針部２２が数百本形成されるようになっている。そして、この針部２２がビルドアップ基板１０の表面から突出することにより、針高さ（第１図に示す矢印ｈ）が１ｍｍ以下となるプローブ針２０が得られる。
このように、プローブ針２０を、微細な針部２２を多数備える櫛状に形成することにより、一度の作業で多数のプローブ針（針部２２）を基板２（ビルドアップ基板１０）上に実装することができる。なお、針部２２の数や針長さは、試験対象となるウェハ３の電極数やピッチ，搭載する基板２やビルドアップ基板１０の配線パターン等に対応して、適宜変更することは勿論可能である。
本実施形態では、プローブ針２０を、シリコンをエッチング加工することにより形成してある。具体的には、半導体の製造方法で用いられる場合と同様に、シリコンウェハの両面をエッチングによって所定の形状（本実施形態では櫛状をなす針形状）に形成する。そして、櫛状のシリコン本体の表面に、絶縁層としてシリコン酸化膜を形成する。これによって、各針部２２は絶縁される。さらに、シリコン酸化膜で絶縁された各針部２２の表面に、それぞれ導電性金属等からなる導体パターン２２ａを形成する。このようにシリコンをエッチング加工することにより、櫛状のプローブ針２０を、基板と別体に、高精度かつ微細に形成することができ、上述した高精度に平坦化された平坦部１２に搭載するのに好適な微細なプローブ針を、容易かつ高精度に形成することができる。
そして、このプローブ針２０が、平坦化処理された平坦部１２に搭載され、接着剤２３によってビルドアップ基板１０の表面に固着され、当該ビルドアップ基板１０の表面配線パターン１１に接続されるようになっている。プローブ針２０とビルドアップ基板１０の表面配線パターン１１は、第２図に示すように、ボンディングワイヤ２４によって接続される。ボンディングワイヤ２４は、各針部２２の表面の導体パターン２２ａ及びビルドアップ基板１０の表面配線パターン１１にはんだ付け等で固定されるワイヤで、各針部２２の導体パターン２２ａとビルドアップ基板１０の表面配線パターン１１を電気的に接続するようになっている。これにより、プローブ針２０の各針部２２は、ビルドアップ基板１０を経由して基板２の配線パターン２ａと接続され、ウェハ３の電極に対して試験装置からテスト信号が印加されることになる。
なお、プローブ針２０とビルドアップ基板１０の表面配線パターン１１との接続は、第２図に示すボンディングワイヤ２４を用いる他、はんだ付け等、他の手段によることもできる。第５図に、プローブ針２０と表面配線パターン１１の接続態様の変更例を示す。同図に示すように、プローブ針２０とビルドアップ基板１０の表面配線パターン１１は、はんだを用いて接続するようにしてもよい（第５図のはんだ部２５）。この場合にも、プローブ針２０と表面配線パターン１１と電気的に接続することができる。そして、このはんだ部２５による接続の場合、ボンディングワイヤ２４を省略できるので、接続作業をより容易かつ効率的に行うことができる。このように、プローブ針２０と表面配線パターン１１の接続は、ウェハ３に印加されるテスト信号が障害なく伝送される限り、どのような形態を採ることもできる。
［プローブカードの製造方法］
次に、以上のような構成からなる本実施形態に係るビルドアップ基板１０の表面に平坦部１２を形成するプローブカードの製造方法について、第６図及び第７図を参照して説明する。第６図（ａ）〜（ｄ）及び第７図（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係るプローブカードの平坦部の一製造工程を示す説明図である。
まず、所定の配線パターン１１を形成したビルドアップ基板１０を用意し（第６図（ａ）参照）、このビルドアップ基板１０の表面にマスク１４を形成する（第６図（ｂ）参照）。ここで、マスク１４は、例えば銅，ステンレス，ニッケル等の金属箔を用いたメタルマスク、樹脂繊維や金属ワイヤをメッシュ状に織ったメッシュマスク等を用いることができる。
次に、マスク１４をパターニングして、開口部１４ａを形成する（第６図（ｃ）参照）。本実施形態では、開口部１４ａを、ビルドアップ基板１０の表面配線パターン１１と対応する位置に、当該表面配線パターン１１に沿って形成する。ここで、開口部１４ａは、マスク１４をエッチングすることにより、所望の位置，形状等にパターニングすることができる。
その後、この開口部１４ａをニッケルメッキする（第６図（ｄ）参照）。
これによって、平坦化されていない平坦部１２が形成されることになる。
そして、ニッケルメッキされたマスク１４の表面を研磨し、平坦化する（第７図（ａ）参照）。ここで、研磨方法としては、上述したように、ラップ研磨を用いることが好ましい。研磨終了後は、マスク１４を剥離する（第７図（ｂ）参照）。これにより、ビルドアップ基板１０の表面配線パターン１１上に、平坦化処理された平坦部１２が形成される。
そして、この平坦部１２上にプローブ針２０を搭載することができる（第７図（ｃ）参照）。平坦部１２上に搭載されたプローブ針２０は、接着剤２３により固着され、また、ボンディングワイヤ２４によってビルドアップ基板１０の表面配線パターン１１と接続される。
これにより、プローブ針２０がビルドアップ基板１０の表面から１ｍｍ以下の針高さ（第１図に示す矢印ｈ）で突出する本実施形態のプローブカード１の製造が完了する。このように、本実施形態のプローブカードの製造方法によれば、マスク処理，パターニング処理，メッキ処理等によって、ビルドアップ基板１０の表面配線パターン１１上などの所望の位置に、平坦部１２を容易かつ高精度に形成することができる。そして、ラップ研磨等を用いて、平坦部１２の表面を高精度に平面化することができる。
以上の製造方法では、マスク１４はメッキ配線パターンの形成にのみ利用され、研磨による平坦化処理がなされた後は剥離されるようになっているが（第７図（ｂ）参照）、マスク１４の剥離工程をなくして、マスク１４をビルドアップ基板１０（又は基板２）の表面に残して平坦部１２とし、プローブ針２０の台座として利用することもできる。第８図（ａ）〜（ｅ）及び第９図は、このようなマスク１４を平坦部１２として利用する場合の製造工程を示す説明図である。
これらの図に示すように、マスク１４を平坦部１２として利用する場合には、第６図，第７図に示した場合と同様、まず、所定の配線パターン１１を形成したビルドアップ基板１０を用意し（第８図（ａ）参照）、このビルドアップ基板１０の表面にマスク１４を形成する（第８図（ｂ）参照）。
マスク１４は、上述したように、例えば銅，ステンレス，ニッケル等の金属箔を用いたメタルマスク、樹脂繊維や金属ワイヤをメッシュ状に織ったメッシュマスク等を使用することができる。
次に、エッチングによりマスク１４をパターニングして、開口部１４ａを形成する（第８図（ｃ）参照）。この第８図に示す場合には、上述した第６図の場合と異なり、開口部１４ａはビルドアップ基板１０の表面配線パターン１１に沿って形成する必要がなく、少なくとも表面配線パターン１１の一部に導通できるように形成されれば良い。この開口部１４ａをニッケルメッキすることにより、表面配線パターン１１からマスク１４の表面まで電気的に導通された導通層１１ａが形成される（第８図（ｄ）参照）。
このように導通層１１ａが形成されたマスク１４の表面を研磨し、平坦化する（第８図（ｅ）参照）。なお、研磨方法は、上述した第７図の場合と同様、ラップ研磨を用いることが好ましい。
これにより、ビルドアップ基板１０の表面上に、マスク１４（及び導通層１１ａ）が平坦化処理された平坦部１２が形成される。そして、このようにマスク１４によって構成された平坦部１２上にプローブ針２０を搭載することができる（第９図参照）。平坦部１２上に搭載されたプローブ針２０は、接着剤２３により固着され、また、ボンディングワイヤ２４によってビルドアップ基板１０の表面配線パターン１１に導通する導通層１１ａと接続される。
これにより、平坦部１２としてマスク１４を利用した本実施形態のプローブカード１の製造が完了する。このようにマスク１４によって平坦部１２を構成すると、第９図に示すように、平坦部１２はビルドアップ基板１０（又は基板２）の表面全体に亘って平面状に形成されることになる。
このようにマスク１４を剥離することなく平坦化処理して平坦部１２を構成する場合にも、高精度に平面化された平坦部１２を容易に形成することができ、第６図，第７図に示した製造方法の場合と同様、高精度なプローブカードを容易に得ることができる。なお、マスク１４からなる平坦部１２は、ビルドアップ基板１０の表面に形成される場合だけでなく、ビルドアップ基板１０を備えない基板２の表面に直接形成できることは、上述したメッキ層からなる平坦部１２の場合と同様である。
さらに、平坦部１２は、上述したメッキ層やマスク層で形成される以外にも、基板２のビルドアップ基板１０を直接研磨処理して形成するようにしても良い。
第１０図（ａ）〜（ｅ）は、ビルドアップ基板１０に直接平坦部１２を形成する場合の製造工程を示す説明図である。同図に示すように、ビルドアップ基板１０に直接的に平坦部１２を形成する場合には、まず、所定の配線パターン２ａを備える基板２の表面に（第１０図（ａ）参照）、第３図で示したように、絶縁層と導体層を交互に積層してなるビルドアップ基板１０を形成する（第１０図（ｂ）〜（ｃ）参照）。
ビルドアップ基板１０の絶縁層にはスルーホール１０ａを介して配線パターン１１が形成され、基板２の配線パターン２ａと接続される。そして、このように基板２の表面に積層形成された（第１０図では一層）ビルドアップ基板１０の表面を研磨して平坦化する（第１０図（ｅ）参照）。研磨方法は、上述したメッキ層，マスク層を研磨する場合と同様、ラップ研磨を用いることが好ましい。
これにより、ビルドアップ基板１０の表面が高精度に平坦化された平坦部１２として形成される。従って、平坦部１２上にプローブ針２０を搭載し、配線パターン１１とボンディングワイヤ等を介して電気的に接続することで、プローブ針２０をビルドアップ基板１０からなる平坦部１２に直接実装することができる。
このように平坦部１２は、ビルドアップ基板１０に直接形成することもでき、このようにすると、上述しマスク層によって平坦部１２を構成する場合と同様、基板２（ビルドアップ基板１０）の表面に広く平面的に平坦部１２を形成することができるようになる。また、このようにビルドアップ基板１０に直接平坦部１２を形成することで、平坦部１２の製造がより容易かつ効率的に行え、さらに、プローブカード全体の薄型化や軽量化を図ることもできるようになる。
以上説明したように、本実施形態に係るプローブカード及びプローブカードの製造方法によれば、試験対象となるウェハ３の電極と接触するプローブ針２０を、例えばシリコンで形成することにより、針長さが約１ｍｍ〜２ｍｍ程度の微細針を高精度に形成することができ、かつ、複数の針を微小な間隔で複数形成することができる。そして、このプローブ針２０を搭載する基板２のビルドアップ基板１０上に、ラップ研磨等によって平坦化処理された平坦部１２を形成することにより、プローブ針２０の搭載面を、平面度が約１０μｍ以下の高精度の平坦面とすることができる。
これにより、基板２の表面に凹凸が存在しても、針高さのばらつきをなくすことができ、針高さが１ｍｍ以下となる微小なプローブ針２０を基板２上に配設，固定することが可能となる。従って、本実施形態によれば、従来のメンブレン構造のような複雑な構造等を必要とすることなく、微細，高精度に形成されたプローブ針２０を備えるプローブカード１を実現でき、装置全体が大型化，複雑化することなく、低コストのウェハ試験装置を提供することができる。
［第二実施形態］
次に、第１１図及び第１２図を参照して、本発明に係るプローブカードの第二実施形態について説明する。
第１１図は、本発明の第二実施形態に係るプローブカードの上下を反転させた状態を模式的に示す、（ａ）は要部拡大正面図、（ｂ）は同じく斜視図である。
第１２図は、本実施形態に係るプローブカード上に形成されるプローブ針を概念的に示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は左側面図である。
これらの図に示すように、本実施形態にかかるプローブカードは、上述した第一実施形態の変形実施形態であり、平坦部に搭載されるプローブ針として、第一実施形態における櫛形状に形成されたシリコン製のプローブ針に代えて、ニッケルメッキ製のプローブ針を用いたものである。従って、その他の構成部分は、第一実施形態と同様となっており、同様の構成部分については、図中で第一実施形態と同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
第１１図に示すように、本実施形態のプローブカード１は、プローブ針２０が、平坦部１２の表面に直接形成される構成となっている。
本実施形態では、プローブ針２０を、平坦部１２の表面に針形状にニッケルメッキ加工することにより形成するようにしてある。具体的には、平坦部１２上にマスク及びメッキを複数回繰り返すことにより、第１１図に示すようなプローブ針２０を形成することができる。
まず、平坦部１２上に、各表面配線パターン１１ごとに基部２１を形成し、その後、各基部２１上に、基板２（ビルドアップ基板１０）の表面と平行に突出する針部２２を形成する。さらに、針部２２の先端に、接触部となる突起２２ｂを形成する。これによって、平坦部１２上に、互いに独立したプローブ針２０を直接形成することができる。
このように、ニッケルメッキ加工によって形成されるプローブ針２０は、例えば、第１２図に示すように、針部２２の全長が約２ｍｍ〜３ｍｍ，全幅が約１００μｍ（第１２図（ａ）参照）、基部２１の高さが約１５０μｍ（第１２図（ｂ）参照）、また針部先端の突起２２ｂの高さが約５０μｍの微細なプローブ針２０を、約１００μｍピッチ等で平坦部１２上に形成，搭載することができる。これによって、第一実施形態の場合と同様、平坦部１２を備えるプローブカード１に好適な微細なプローブ針２０を、容易かつ高精度に形成することができる。また、このようにメッキ加工によって平坦部１２上に直接プローブ針２０を形成する本実施形態では、プローブ針２０の実装作業や配線パターンとの接続作業を不要とすることができ、プローブカード１をより容易かつ効率的に製造することが可能となる。
なお、以上説明した本発明のプローブカードは、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。例えば、上述した実施形態では、プローブ針の材料としてシリコン（Ｓｉ），ニッケル（Ｎｉ）を使用する場合を例にとって説明したが、微細なプローブ針が形成可能な限り他の材料を使用することもできる。特に、ウェハに接触する針がばねと機能するように、高弾性を有する材料が好ましい。例えば、上述したシリコンやニッケルの他、ベリリウム銅（Ｂｅ−Ｃｕ）やタングステン（Ｗ）等を使用することができる。
また、上記実施形態では、平坦部を基板（ビルドアップ基板）の配線パターン上に配線パターンと同形状に形成する場合を例にとって説明したが、平坦部の形成箇所や形状は特に限定されない。従って、例えば搭載するプローブ針の大きさや形状等に対応して、基板の配線パターン上以外の箇所に任意の形状で平坦部を形成することもできる。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明のプローブカード及びプローブカードの製造方法によれば、ウェハの電極と接触するプローブ針をニッケル，シリコン等を用いて微細に形成するとともに、このプローブ針を搭載，固定する基板上に、高精度に平坦化処理された平坦部を形成することができる。
これにより、複雑な構造等を必要とすることなく、針高さのばらつきをなくして微小なプローブ針を高密度かつ高精度に配設したプローブカードを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の第一実施形態に係るプローブカードを備えるウェハ試験装置を概念的に示した正面図である。
第２図は、この発明の第一実施形態に係るプローブカードの上下を反転させた状態を模式的に示す、（ａ）は要部拡大正面図、（ｂ）は同じく斜視図である。
第３図は、この発明の第一実施形態に係るプローブカードのベースとなる基板及びビルドアップ基板を概念的に示した断面図である。
第４図は、この発明の第一実施形態に係るプローブカードの平坦部を形成するビルドアップ基板を模式的に示す、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は平坦部を形成する前の（ａ）のＡ−Ａ線断面図、また（ｃ）は平坦部を形成した（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
第５図は、この発明の第一実施形態の変形例に係るプローブカードの上下を反転させた状態を模式的に示す、（ａ）は要部拡大正面図、（ｂ）は同じく斜視図である。
第６図は、この発明の第一実施形態に係るプローブカードの平坦部の一製造工程を示す説明図である。
第７図は、この発明の第一実施形態に係るプローブカードの平坦部の一製造工程を示す説明図である。
第８図は、この発明の第一実施形態に係るプローブカードの平坦部の製造工程の変更例を示す説明図である。
第９図は、この発明の第一実施形態に係るプローブカードの平坦部の製造工程の変更例を示す説明図である。
第１０図は、この発明の第一実施形態に係るプローブカードの平坦部の製造工程のさらに他の変更例を示す説明図である。
第１１図は、この発明の第二実施形態に係るプローブカードの上下を反転させた状態を模式的に示す、（ａ）は要部拡大正面図、（ｂ）は同じく斜視図である。
第１２図は、この発明の第二実施形態に係るプローブカード上に形成されるプローブ針を概念的に示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は左側面図である。
第１３図は、従来のプローブカードを備えるウェハ試験装置を概念的に示した正面図である。
【図１】
2003062837.tif 000003
【図２】
2003062837.tif 000004
【図３】
2003062837.tif 000005
【図４】
2003062837.tif 000006
【図５】
2003062837.tif 000007
【図６】
2003062837.tif 000008
【図７】
2003062837.tif 000009
【図８】
2003062837.tif 000010
【図９】
2003062837.tif 000011
【図１０】
2003062837.tif 000012
【図１１】
2003062837.tif 000013
【図１２】
2003062837.tif 000014
【図１３】
2003062837.tif 000015
【国際調査報告】
2003062837.tif 000016
2003062837.tif 000017
2003062837.tif 000018
2003062837.tif 000019