(57)【要約】【課題】基台上にプローブのための金属材料を堆積させた後、比較的容易に基台からプローブを剥離できるプローブ製造方法を提供する。【解決手段】基台上に犠牲層を形成する。犠牲層に凹所を形成すべく前記犠牲層を部分的に除去する。前記犠牲層上に前記凹所を含む所望のプローブ平面形状の領域を露出させるマスクを形成する。前記マスクから露出する前記領域に前記犠牲層と異なる耐エッチング特性を示すプローブ材料を堆積する。この材料の堆積により、凹所に対応する結合部分および該結合部分に一体的なプローブが形成される。マスクを除去した後、エッチング液を用いて犠牲層を除去する。その後、基台上に前記結合部分で保持されたプローブを前記結合部分ごと前記基台から剥離する。【選択図】図６
2008164575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台上に犠牲層を形成すること、該犠牲層に凹所を形成すべく前記犠牲層を部分的に除去すること、前記犠牲層上の前記凹所を含む所望のプローブ平面形状の領域を露出させるマスクを前記犠牲層上に形成すること、前記マスクから露出する前記領域に前記犠牲層と異なる耐エッチング特性を示すプローブ材料を堆積して前記凹所に対応する結合部分および該結合部分に一体的なプローブを形成すること、前記マスクを除去した後、前記犠牲層に比較して前記プローブ材料が耐エッチング特性を示すエッチング液を用いて前記犠牲層を除去すること、前記基台上に前記結合部分で保持されたプローブを前記結合部分ごと前記基台から剥離することを含む、プローブの製造方法。
【請求項２】
前記基台上に犠牲層を形成するに先立ち、前記基台上に犠牲層の成長を促進するための接着層が形成され、前記犠牲層に形成される凹所は、該凹所の底に前記接着層を露出させる、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記結合部分は前記凹所の底に露出する接着剤層を介して前記基台上に支持される、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
マスクはフォトマスク材料からなるフォトマスク層の選択露光、現像によって形成される、請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記プローブ材料はニッケルまたはニッケル合金であり、前記犠牲層は銅であり、前記エッチング液は  塩化テトラアミン銅を主成分とするエッチング液である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記プローブは、プローブ基板への取り付け端を有する取付け部と、該取付け部から横方向へ伸びるアーム部と、前記取付け部の前記取付け端が位置する側と反対側に伸長し先端に針先が設けられる針先部とを備える全体に板状のプローブである、請求項１に記載の製造方法。
【請求項７】
前記結合部分は、前記プローブの前記取付け部に対応する部分に形成される第１のステム部分である、請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
さらに、前記プローブの前記針先部に対応する部分に第２のステム部分が形成され、該ステム部分の平面形状は前記取付け部に対応する部分に形成される第１の前記ステム部分の平面形状よりも小さい、請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記エッチング液による前記犠牲層を除去するエッチング処理の後、前記両ステム部分で前記プローブが前記基台上に２点支持された状態で、前記プローブ材料に熱処理が施される、請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記熱処理後、前記第２のステム部分がエッチング処理により除去され、これにより残存する第１のステム部分で前記基台上に保持された前記プローブが前記基台上から剥離される、請求項９に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路（以下、ＩＣと称する。）のような被検査体の通電試験に用いられるプローブおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ上に作り込まれた多数のＩＣは、一般的に、チップ毎の分離に先立って、仕様書通りに製造されているか否かの通電試験を受ける。この種の通電試験は、プローブ基板と、該プローブ基板に取り付けられた多数のプローブを備えるプローブ組立体を用いて行うことができる（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
このようなプローブ組立体のプローブは、特許文献１に記載されているように、シリコンウエハを基台として、その基台上にフォトリソグラフィ技術を利用してプローブの平面形状をレジストマスクで模り、該レジストマスクにより模られた前記基台上の凹所に金属材料を順次堆積して前記プローブを形成した後、プローブを前記基台から取り外すことにより形成される。
【０００４】
ところで、シリコン基台からプローブを取りはずために、エッチング技術が用いられており、このエッチングによるプローブの損傷を防止し、その剥離を容易にするために、基台上には、プローブ材料と異なる例えば銅のような金属材料からなる犠牲層が形成され、該犠牲層上にプローブ材料が堆積される。したがって、例えば、エッチング液を用いたウエットエッチによって前記犠牲層を除去することにより、プローブをシリコン基台から剥離することができる。
【０００５】
しかしながら、犠牲層が完全に除去されるまでプローグがエッチング液に晒されると、プローブ自体もエッチング液により損傷を受ける虞がある。また、多数の微細なプローブが基台上に一括的に形成されることから、エッチングにより微細な多数のプローブがエッチング液中に浮遊すると、それらの取り扱いに困難が生じる。
【０００６】
そのため、エッチング液でプローブ自体に実質的な損傷を与えずしかもシリコン基台とプローブとの間にプローブの剥離が容易でありかつ該プローブをシリコン基台上に保持するに必要な最小限の適量部分の犠牲層を残した状態でエッチング処理を終了することが望ましい。
【０００７】
この適量部分の犠牲層を残したエッチング処理の後、カッターナイフあるいはへらのような工具を用いてプローブを外力で引き剥がすことができる。しかしながら、このとき、前記したエッチング処理時間の不足のために多量の犠牲層が残っていると、残存する多量の犠牲層でシリコン基台に付着したプローブを引き剥がすには、強い力が必要となるので、そのような処理では、プローブを変形させる虞がある。
【０００８】
このような理由から、プローブを基台から剥離するためのエッチング処理が適正に行われるように、比較的長時間に亘ってエッチング処理を観察し続ける必要があり、製造工程が煩雑化することがあった。そのため、プローブの製造工程の時間の短縮化および簡素化を図り得る新規な製造方法が望まれていた。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１６２２４１号公報
【特許文献２】国際公開２００４／１０２２０７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、基台上にプローブ材料を堆積させた後、その堆積によって形成されたプローブに損傷を与えることなく、該プローブを比較的容易に基台から剥離できるプローブ製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るプローブ製造方法は、基台上に犠牲層を形成すること、該犠牲層に凹所を形成すべく前記犠牲層を部分的に除去すること、前記犠牲層上の前記凹所を含む所望のプローブ平面形状の領域を露出させるマスクを前記犠牲層上に形成すること、前記マスクから露出する前記領域に前記犠牲層と異なる耐エッチング特性を示すプローブ材料を堆積することを含む。この凹所へのプローブ材料の堆積により、前記凹所に対応する結合部分および該結合部分に一体的なプローブが形成される。その後、前記マスクが除去され、さらにエッチング液を用いて前記犠牲層が除去される。これにより、前記基台上には、前記結合部分で保持されたプローブが形成され、該プローブは、前記結合部分ごと前記基台から剥離される。
【００１２】
本発明に係る前記プローブ製造では、前記犠牲層に形成される凹所に対応して形成される結合部分は、前記犠牲層と耐エッチング特性を異にする材料で形成されている。そのため、エッチング処理で前記犠牲層を除去するとき、前記プローブ材料が前記犠牲層に比較して耐エッチング特性を示すエッチング液を用いることにより、従来のように結合部分がエッチング液により犠牲層と同様な浸食を受けることはなく、比較的容易に所定の前記結合部分を残存させることができる。
【００１３】
したがって、本発明によれば、前記犠牲層をエッチング処理で除去するとき、適正量の結合部分を残し、該結合部分でプローブを前記基台上に保持することができる。そのため、前記結合部分の除去による多数のプローブのエッチング液中での浮遊を招くことなく、また、例えばカッターナイフのような工具を用いて剥離に適正な量の前記結合部分を前記基台から比較的容易に剥がすことができる。
【００１４】
前記基台上に犠牲層を形成するに先立ち、前記基台上に犠牲層の成長を促進するための接着層を形成することができる。この場合、前記犠牲層に形成される凹所は、該凹所の底に前記接着層を露出させる。
【００１５】
したがって、接着層を用いた場合、前記結合部分は前記凹所の底に露出する接着剤層を介して前記基台上に支持される。
【００１６】
前記マスクは、フォトマスク材料からなるフォトマスク層の選択露光、現像によって形成することができる。
【００１７】
前記プローブ材料として、ニッケルまたはニッケル合金を用いることができる。また、前記犠牲層を銅で形成することができる。この場合、前記エッチング液には塩化テトラアミン銅を主成分とするエッチング液を用いることができる。
【００１８】
本発明の前記方法によれば、プローブ基板への取り付け端を有する取付け部と、該取付け部から横方向へ伸びるアーム部と、前記取付け部の前記取付け端が位置する側と反対側に伸長し先端に針先が設けられる針先部とを備える全体に板状のプローブを形成することができる。
【００１９】
前記結合部分として、前記プローブの前記取付け部に対応する部分に第１のステム部分を形成することができる。
【００２０】
さらに、前記プローブの前記針先部に対応する部分に第２のステム部分を形成することができる。第２のステム部分の平面形状は前記取付け部に対応する部分に形成される第１の前記ステム部分の平面形状よりも小さくすることが望ましい。
【００２１】
前記エッチング液による前記犠牲層を除去するエッチング処理の後、前記両ステム部分で前記プローブが前記基台上に２点支持された状態で、前記プローブ材料に熱処理を施すことができる。
【００２２】
前記熱処理後、前記第２のステム部分をエッチング処理により除去することができる。これにより、残存する第１のステム部分を前記基台上から剥離することにより、プローブを前記基台上から剥離することができる。熱処理の間、第１および第２のステム部分の２点でプローブを保持することにより、該プローブへの熱処理による反りの導入を防止することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、前記したように、結合部分は犠牲層に比較して耐エッチング特性に優れた材料から形成されているので、この結合部分を残して犠牲層を比較的容易に除去することができる。したがって、エッチング処理によってプローブを基台から遊離させることなく、しかも引き剥がし時にプローブに損傷を与えること無く、該プローブを比較的容易に基台から引き剥がすことができるので、従来に比較して容易にプローブを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係るプローブ組立体１０は、図１及び図２に示されているように、全体に円形の配線基板１２と、該配線基板の下面１２ａの中央部に取り付けられた矩形平面形状を有するプローブ基板１４と、該プローブ基板の一方の面１４ａに取り付けられた多数のプローブ１６とを備える。各プローブ１６は、図３および図４に示すように、プローブ基板１４の一方の面１４ａ上に形成された対応する導電路１８のそれぞれのアンカー部１８ａに固着されている。プローブ基板１４は、プローブ１６が設けられた一方の面１４ａと反対側の面を配線基板１２の下面１２ａに対向させて、該配線基板に固定されている。
【００２５】
配線基板１２は、従来よく知られているように、内部に図示しない導電路が組み込まれた電気絶縁板からなる。図１に示すように、配線基板１２の上面の周縁部には、図示しないテスタ本体への接続端となる多数のテスタランド２０が設けられている。配線基板１２に取り付けられたプローブ基板１４の各プローブ１６は、従来におけると同様に、プローブ基板１４の対応する導電路１８および配線基板１２内の対応する前記導電路を経て、対応する各テスタランド２０に電気的に接続される。これにより、各プローブ１６は、対応するテスタランド１８を経て前記テスタ本体に電気的に接続される。
【００２６】
図３および図４は、本発明に係るプローブ１６の一例を示す。本発明に係るプローブ１６は、全体に平板状を呈する。プローブ１６は、プローブ基板１４に設けられたアンカー部１８ａへの取付け端２２ａを有する取付け部２２と、該取付け部の下端から横方向に伸びるアーム部２４と、該アーム部の先端から下方へ伸びる針先部２６とを備え、該針先部の先端に針先２６ａが形成されている。
【００２７】
図示の例では、プローブ１６は、はんだ２８を介して、取付け部２２の取付け端２２ａで、プローブ基板１４の対応する導電路１８のアンカー部１８ａに固着されている。この取付け端２２ａは、アンカー部１８ａとの間にはんだ２８を保留するための空所を保持すべく、図３に示すように、全体に波状に形成されている。この取付け端２２ａは、平坦面で構成することができる。
【００２８】
アーム部２４は、取付け部２２と針先部２６との間で互いに間隔をおいて並行する一対のアーム部分２４ａ、２４ｂを備える。図示の例では、下方のアーム部２４ａは横方向へ直線に沿って伸長し、上方のアーム部２４ｂは上下方向へ波うって全体に横方向へ波状に伸長する。両アーム部２４ａ、２４ｂ間にはプローブ１６の板厚方向に貫通する空所３０が形成されている。これとは別に、さらに、取付け部２２には、プローブ１６の板厚方向に貫通する多数の開口３２（３２ａ、３２ａ、３２ｂ）が形成されている。さらに、針先部２６には、プローブ１６の板厚方向に貫通する開口３４が形成されている。
【００２９】
空所３０を不要とすることができるが、プローブ１６が被検査体に押圧されたときに、アーム部２４に適正な弾性を付与する上で、図示のとおり空所３０によって区画されるアーム部分２４ａ、２４ｂでアーム部２４を形成することが望ましい。また、針先部２６の開口３４を不要とすることができるが、同様に、針先部２６に適正なしなりを付与する上で、開口３４を形成することが望ましい。
【００３０】
各開口３２（３２ａ、３２ａ）を不要とすることができる。しかしながら、プローブ１６の製造工程で、後述する犠牲層のエッチング処理による除去を促進する上で、取付け部２２に開口３２を適宜形成することが望ましい。
【００３１】
プローブ１６の針先２６ａは、前記テスタを用いた例えばＩＣ回路のような被検査体の電気検査のために、該被検査体の電極に押圧される。このとき、プローブ１６の針先２６ａは、両アーム部分２４ａ、２４ｂあるいは針先部２６のしなり変形より、適正な弾性で以て前記電極に確実に接続される。
【００３２】
本発明に係るプローブ製造方法では、図５に示すように、例えばシリコン結晶基板３６を基台として、該基台上に多数のプローブ１６が一括的に形成される。これらプローブ１６の製造工程を図６に沿って説明する。
【００３３】
図６（ａ）に示すように、基台として表面がエッチングにより鏡面処理されたシリコン結晶基板３６が用意される。
【００３４】
シリコン結晶基板３６上に例えば銅の犠牲層を成長するに先立って、銅の成長を促進するために、例えばニッケルのような接着層３８が例えばスパッタ法により形成される。この接着層３８上に、銅が例えばスパッタ法により好適に堆積され、犠牲層４０が形成される（図６（ｂ））。
【００３５】
犠牲層４０上に感光材料からなるフォトレジスト材料が例えばスピンコート法により均一な厚さに塗布され、これによりフォトレジスト層４２が形成される。また、フォトレジスト層４２に開口４４を形成するためのパターンマスク（図示せず）を用いて、フォトレジスト層４２が選択的に露光される。この選択露光の後、フォトレジスト層４２が現像処理を受けることにより、フォトレジスト層４２には開口４４が形成される（図６（ｃ））。
【００３６】
開口４４が形成されたフォトレジスト層４２をエッチングマスクとして、犠牲層４０がエッチング処理により、部分的に除去される。このエッチング処理のためのエッチング液として、例えば、主成分を塩化テトラアミン銅とするメルテックス株式会社から商品名「エープロセス」として販売されているエッチング液を希釈せずに用いることができる。
【００３７】
この犠牲層４０への選択エッチング処理により、犠牲層４０には、該犠牲層の板厚方向に貫通する開口部４０ａが開口４４に対応して形成される。これにより、開口４４内には、犠牲層４０下の接着層３８が露出する（図６（ｄ））。接着層３８は、銅からなる犠牲層４０に比較して、前記エッチング液に対して高い耐エッチング特性を示す。そのため、厳密なエッチング処理時間の管理を行うことなく、接着層３８を除去することなく該接着層を比較的容易に適正に開口４４内に露出させることができる。
【００３８】
犠牲層４０への開口部４０ａの形成後、フォトレジスト層４２が除去される（図６（ｅ））。
【００３９】
フォトレジスト層４２の除去後、図６（ｃ）に沿って述べたと同様なフォトレジスト処理により、図６（ｆ）に示すように、新たなフォトレジスト層４６が形成される。また、このフォトレジスト層４６には、プローブ１６の平面形状を有するパターンマスク（図示せず）を用いて選択露光が施された後、現像処理が施される。
【００４０】
その結果、フォトレジスト層４６には、図３に示したプローブ１６の平面形状を有する凹所４８が形成される。この凹所４８は、例えば一辺が３０μｍないし１００μｍの正方形の断面形状を有する開口部４０ａがプローブ１６の取付け部２２のほぼ中央に位置するように、開口部４０ａを含む領域に形成される。これにより、シリコン結晶基板３６上には、プローブ１６の平面形状に対応した平面形状を有する凹所４８を備えたレジストマスクが、フォトレジスト層４６により形成される。このレジストマスク（４６）は、その凹所４８の底面に犠牲層４０および該犠牲層４０を露出させる。また、レジストマスク（４６）には、図示しないが、凹所４８内に、開口３２、空所３０および開口３４のための各抜き穴部が形成される。
【００４１】
レジストマスク（４６）の凹所４８内には、例えばニッケル、ニッケル燐合金、ロジウム、タングステンのような従来よく知られたプローブ金属材料５０が例えば電気メッキ法により堆積される（図６（ｇ））。
【００４２】
この凹所４８内へのプローブ金属材料５０の堆積により、シリコン結晶基板３６の犠牲層４０上には、図３に示したプローブ１６が犠牲層４０上に固着して形成される。また、犠牲層４０には、接着層３８上に開放する開口部４０ａが形成されていることから、凹所４８内へのプローブ金属材料５０の堆積により、この開口部４０ａ内に堆積するプローブ金属材料５０によって、プローブ１６の取付け部２２に、例えば０．１μｍの高さ寸法を有し、開口部４０ａの平面形状に対応した横断面形状を有するステム状の結合部分５２がプローブ１６と一体的に形成される。
【００４３】
ステム状の結合部分５２は犠牲層４０の開口部４０ａを経て接着層３８に強固に結合されることから、プローブ１６は、その結合部分５２でシリコン結晶基板３６上に確実に保持される。
【００４４】
結合部分５２を有するプローブ１６が犠牲層４０上を形成されると、その後、レジストマスクとして機能したフォトレジスト層４６が除去される（図６（ｈ））。このフォトレジスト層４６の除去後、プローブ１６をシリコン結晶基板３６上から取り外すために、犠牲層４０を除去すべく、エッチング液を用いたウエットエッチング処理が施される。このウエットエッチング処理により、図６（ｉ）に示されているように、プローブ１６およびその結合部分５２と材質を異にする犠牲層４０が選択的に除去される。
【００４５】
このエッチング処理では、前記したようにプローブ１６には、空所３０の他、開口３２、３４が形成されていることから、それらの開口縁部においてもエッチング液による犠牲層４０の浸食が進行する。したがって、前記したような空所３０や開口３２および３４によって犠牲層４０の浸食が促進されるので、プローブ１６が前記エッチング液による浸食を受ける前に、犠牲層４０を確実に除去することができる。
【００４６】
また、結合部分５２は、プローブ１６と同一材料で形成されていることから、前記エッチング液による強い浸食作用を受けることはなく、接着層３８を介してプローブ１６をシリコン結晶基板３６上に保持する結合部分５２を確実に残して犠牲層４０を除去することができる。
【００４７】
したがって、犠牲層４０の除去後、カッターナイフのような工具を用いてプローブ１６の結合部分５２をシリコン結晶基板３６からはぎ取ることにより、プローブ１６に曲がりを生じさせるほどに大きな外力を必要とすることはなく、従って、プローブ１６に変形や損傷を与えることなく、シリコン結晶基板３６からプローブ１６を剥離することができる。
【００４８】
前記したところでは、単一の結合部分を取付け部２２に形成した例について本発明の製造方法を説明した。この例に代えて、図３に仮想線で示すように、針先部２６に第２の結合部分たる第２のステム部分５２′を形成することができる。この第２のステム部分の断面形状は、結合部分５２すなわち第１のステム部分のそれよりも小さくすることが望ましい。
【００４９】
第１および第２のステム部分５２、５２′を有する場合、図６（ｉ）に示したように、犠牲層４０が除去されたとき、プローブ１６は、その取付け部２２の第１のステム部分５２および針先部２６の第２のステム部分５２′の相離れた２点でシリコン結晶基板３６上に保持される。
【００５０】
この相離れた２点（５２、５２′）でシリコン結晶基板３６上に支持された状態で、プローブ１６に熱処理を施すことができる。この熱処理により、プローブ１６の強度が高められる。それと同時に、加熱によってプローブ１６に反り返り力が導入されるが、前記したように、プローブ１６は、相離れた２点でシリコン結晶基板３６に支持されていることから、プローブ１６への変形が抑制される。したがって、熱処理によるシリコン結晶基板３６の反り返りを伴う変形が適正に防止される。
【００５１】
前記した熱処理後、前記したと同様な第２のエッチング処理がプローブ１６に施され、第２のステム部分５２′が除去される。このとき。プローブ１６の本体および第１のステム部分５２も僅かにエッチングを受ける。しかしながら、第２のステム部分５２′の断面を第１のステム部分５２のそれより小さく設定することにより、再開されたエッチング処理によってプローブ１６の本体が実質的な損傷を受ける前および第１のステム部分５２が除去される前に、第２のステム部分５２′を除去することができる。
【００５２】
したがって、第１のステム部分結合部分５２に加えてこれよりも小断面形状の第２のステム部分５２′を形成することにより、プローブ１６に熱処理による熱変形を導入することなく、プローブ１６に熱処理を施すことができる。また、第２のエッチング処理によって第２のステム部分５２′を除去した後、残存する第１の第１のステム部分５２で各プローブ１６をシリコン結晶基板３６に保持した状態で、個々のプローブ１６をシリコン結晶基板３６から比較的容易に取り外すことができるので、シリコン結晶基板３６からの引き剥がし力によってプローブ１６を変形させることなく、比較的容易にプローブ１６を形成することができる。
【００５３】
プローブ１６に開口３２および開口３４等を不要とすることができる。しかしながら、前記したように、犠牲層４０をエッチングによって除去する際に、開口縁部でのエッチングの促進を図る上で、前記した開口３２、３４を形成することが望ましい。
【００５４】
また、前記した例では、第１および第２のエッチング処理間に熱処理を行う例を示したが、熱処理を不要とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。例えば、基台３６とプローブ金属材料５０との関係で接着層３８を不要とすることができる。また、プローブ金属材料５０と犠牲層４０との関係から、エッチング液に種々のエッチング液を適宜選択して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係るプローブ組立体を示す底面図である。
【図２】図１に示したプローブ組立体を示す正面図である。
【図３】図１に示したプローブ組立体の一部を拡大して示すプローブの正面図である。
【図４】図３に示したプローブ組立体の一部を拡大して示すプローブの側面図である。
【図５】本発明に係るプローブの基台からの取り外し工程を示す斜視図である。
【図６】本発明に係るプローブの製造手順を示す工程図である。
【符号の説明】
【００５７】
１６  プローブ
３６  （基台）シリコン結晶基板
３８  接着層
４０  犠牲層
４６  フォトレジスト層
４８  凹所
５０  プローブ金属材料
５２、５２′（結合部分）ステム部分
【図１】
2008164575.tif 000003
【図２】
2008164575.tif 000004
【図３】
2008164575.tif 000005
【図４】
2008164575.tif 000006
【図５】
2008164575.tif 000007
【図６】
2008164575.tif 000008