(57)【要約】【課題】  寸法安定性および耐久性に優れたプローブユニットの製造方法を提供する。【解決手段】  基板に開口部を形成する工程と、前記開口部内に犠牲層を形成する工程と、前記基板および前記犠牲層の表面を均一にする工程と、プローブピンの下地層を形成する工程と、前記下地層上における前記犠牲層上に前記プローブピンのビーム部に対応する開口部が形成されたレジストパターンを形成する工程と、前記レジストが形成されていない部分の前記下地層上に、ニッケルの含有量が７５重量％以上、８４重量％以下のメッキを行うことによりプローブピンを形成する工程と、前記レジストおよび不要な下地層を除去する工程と、前記犠牲層を除去する工程と、前記基板を切断する工程と、を備えたプローブユニットの製造方法を提供する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に開口部を形成する工程と、前記開口部内に犠牲層を形成する工程と、前記基板および前記犠牲層の表面を均一にする工程と、プローブピンの下地層を形成する工程と、前記犠牲層の上に形成された前記下地層上に前記プローブピンのビーム部に対応する開口部が形成されたレジストパターンを形成する工程と、前記レジストが形成されていない部分の前記下地層上に、ニッケルの含有量が７５重量％以上、８４重量％以下のメッキを行うことによりプローブピンを形成する工程と、前記レジストおよび不要な下地層を除去する工程と、前記犠牲層を除去する工程と、前記基板を切断する工程と、を備えたことを特徴とするプローブユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路や液晶パネルなどの電子部品の電極あるいは端子部に接続して、電極などの通電試験に用いられるプローブユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高精細化が進む半導体集積回路、液晶パネル、プリント基板などに対する製品検査として、これらが要求仕様通りに動作するか否かを確認するために、通電検査が行われる。
この通電検査は、プローブユニットを構成するプローブピンの先端や、その近傍に形成された突起を、半導体集積回路、液晶パネル、プリント基板などに並列して配置されている電極に押し当てることにより行われる。
ところで、液晶パネルを構成するガラス板の縁に並列配置される電極層は、ますます微小ピッチ化（１００μｍ以下）する傾向にある。このような液晶パネルの通電検査においては、通電検査装置側において、この微小ピッチの電極層に対応するピッチで形成されたプローブピンを有し、通電検査を繰り返し行なうことができるプローブユニットの提供が必要となる。
また、従来のプローブユニットとしては、カンチレバータイプ、メンブレンタイプ、シリコンウィスカータイプ、フィンガーリードタイプなどが考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１４８３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、タングステンからなるカンチレバータイプのプローブユニットでは、プローブピンを１本ずつ機械加工して製造するため、１００μｍ以下の微小ピッチで、多数の幅５０μｍ以下のプローブピンを並列に形成することは非常に困難であり、製造コストが高いという問題があった。
また、プローブピンを保持するプローブ保持部が、樹脂フィルムと金属フィルムとが積層されてなるメンブレンタイプのプローブユニットでは、温度、湿度の変化により、樹脂フィルムの伸縮が大きく、プローブピンの微小ピッチの寸法安定性が得られないという問題があった。
また、シリコンウィスカータイプのプローブピンは、通電検査を繰り返し行なうには、耐久性が低いという問題があった。
【０００４】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、寸法安定性および耐久性に優れたプローブユニットの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、基板に開口部を形成する工程と、前記開口部内に犠牲層を形成する工程と、前記基板および前記犠牲層の表面を均一にする工程と、プローブピンの下地層を形成する工程と、前記下地層上における前記犠牲層上に前記プローブピンのビーム部に対応する開口部が形成されたレジストパターンを形成する工程と、前記レジストが形成されていない部分の前記下地層上に、ニッケルの含有量が７５重量％以上、８４重量％以下のメッキを行うことによりプローブピンを形成する工程と、前記レジストおよび不要な下地層を除去する工程と、前記犠牲層を除去する工程と、前記基板を切断する工程と、を備えたプローブユニットの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のプローブユニットの製造方法によれば、基板に開口部を形成する工程と、前記開口部内に犠牲層を形成する工程と、前記基板および前記犠牲層の表面を均一にする工程と、プローブピンの下地層を形成する工程と、前記下地層上における前記犠牲層上に前記プローブピンのビーム部に対応する開口部が形成されたレジストパターンを形成する工程と、前記レジストが形成されていない部分の前記下地層上に、ニッケルの含有量が７５重量％以上、８４重量％以下のメッキを行うことによりプローブピンを形成する工程と、前記レジストおよび不要な下地層を除去する工程と、前記犠牲層を除去する工程と、前記基板を切断する工程と、を備えたので、寸法安定性および耐久性に優れたプローブユニット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】
【０００７】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明のプローブユニットの製造方法によって得られたプローブユニットの一例を示す概略構成図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）はＩＩ―ＩＩで切断した状態を示す断面図である。
この例のプローブユニット１は、１本以上のプローブピン２と、プローブ保持部３とから概略構成されている。また、プローブピン２は、本体部２ａと、ビーム部２ｂと、テーパ部２ｃと、配線取り出し部２ｄとから構成されている。また、プローブピン２の先端部は、本体部２ａよりも細幅のビーム部２ｂとなっている。
また、このプローブユニット１が通電検査装置に装着される際には、プローブピン２の配線取り出し部２ｄには、はんだ、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film、異方性導電フィルム）、ＮＣＦ（Non Conductive Film、非導電フィルム）、金ボンディングなどからなる接合部４を介してリード線５が接合されている。
【０００８】
プローブピン２のビーム部２ｂの長さは、好ましくは１０〜５０００μｍであり、より好ましくは１００〜１０００μｍである。
また、プローブピン２のビーム部２ｂの幅は、好ましくは１〜５０μｍであり、より好ましくは５〜３０μｍである。ビーム部２ｂの幅がこの範囲内であれば、ビーム部２ｂの幅は、半導体集積回路、液晶パネル、プリント基板などの被測定物の電極の幅よりも小さい。したがって、被測定物の電極のピッチと、ビーム部２ｂのピッチとの間に多少のずれが生じても、被検査対象物の電極にビーム部２ｂを１：１に対応するように接触することができる。
また、プローブピン２のビーム部２ｂの厚さは、好ましくはビーム部２ｂの幅の０．２倍〜２倍であり、より好ましくは０．５倍〜１．５倍である。ビーム部２ｂの厚さがこの範囲内であれば、繰り返し使用しても変形したり、破損したりすることなく、寸法安定性および耐久性に優れたプローブユニットを得ることができる。
【０００９】
また、プローブピン２のビーム部２ｂは、ニッケル―鉄合金を主成分とする金属材料からなり、この金属材料内のニッケル―鉄合金の含有量は、好ましくは金属材料の全体量の９５重量％以上であり、より好ましくは９９重量％以上である。ニッケル―鉄合金の含有量が金属材料の全体量の９５重量％未満では、ビーム部２ｂの寸法安定性および耐久性が低下する。
【００１０】
また、ビーム部２ｂを形成する金属材料に含有されるニッケル―鉄合金におけるニッケルと鉄の組成比が、好ましくは９５重量％：５重量％〜４５重量％：５５重量％であり、より好ましくは９０重量％：１０重量％〜７０重量％：３０重量％である。ニッケル―鉄合金におけるニッケルと鉄の組成比がこの範囲内であれば、ビーム部２ｂが塑性変形し難いため、その結果として、ビーム部２ｂは寸法安定性に優れている。
【００１１】
プローブピン２の本体部２ａおよびテーパ部２ｃの長さは、ビーム部２ｂやプローブ保持部３の大きさなどに応じて適宜設定される。
また、プローブピン２の本体部２ａの幅は、ビーム部２ｂの幅以上である。また、図１（ａ）に示したように、本体部２ａとビーム部２ｂとは、ビーム部２ｂから本体部２ａに向って次第に幅が広くなっていくテーパ部２ｃで接合され、連続的に形成されている。
また、プローブピン２の本体部２ａおよびテーパ部２ｃの厚さは、ビーム部２ｂの厚さと均一となっているのが好ましい。
【００１２】
プローブピン２の本体部２ａおよびテーパ部２ｃを形成する材料としては、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル（Ｎｉ）―コバルト（Ｃｏ）合金、ニッケル系合金、鉄（Ｆｅ）系合金などが挙げられる。
【００１３】
プローブ保持部３の大きさは、プローブピン２の本体部２ａの大きさに応じて適宜設定されるが、プローブ保持部３の上面３ａの面積が、本体部２ａの上面２ｅの面積よりも大きくなるように設定される。
また、プローブ保持部３を形成する材料としては、セラミックス、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金などの金属などが用いられる。
【００１４】
また、プローブピンの表面の全部または一部に厚さ０．１〜１０μｍ程度の被覆層６が形成されていてもよい。
例えば、図２（ａ）に示すようにプローブピン２の上面全面、図２（ｂ）に示すようにビーム部２ｂの表面全面、図２（ｃ）に示すようにプローブピン２のプローブ保持部３と接合していない部分の表面全面に被覆層６を形成する。この場合、プローブピン２の被検査対象物と接触する部分のビーム部に被覆層を形成することが好ましい。一方、図２（ｄ）に示すように、ビーム部２ｂ以外に、銅、金、銀などのような低抵抗の被覆層６を形成してもよい。この場合、プローブピン２の抵抗を下げることができ、通電検査を高精度に行なうことができる。
被覆層６を形成するには、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、電解メッキなどの方法が用いられる。
また、被覆層６を形成する材料としては、金、銀、銅、パラジウム、白金、タングステン、ニッケル―チタン合金などの金属が用いられる。
このように、プローブピン２の表面の全部または一部に被覆層６を形成することにより、プローブピン２と被検査対象物との接触により、プローブピン２が磨耗したり、破損したりするのを防止することができる。その結果として、プローブピン２の寸法安定性および耐久性が向上する。
【００１５】
また、図３に示すように、プローブピン２のビーム部２ｂの先端には、尖塔状またはナイフエッジ状の突起部７が１個または２個以上形成されていてもよい。
突起部７を形成するには、後述のプローブユニットの製造方法において、突起部７の形状を開口したレジスト膜を形成し、この開口部に電解メッキなどによりメッキ成長させた後、レジスト膜を除去する方法などが用いられる。
また、突起部７を形成する材料としては、タングステン（Ｗ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、ニッケル―鉄合金、チタンなどの金属が用いられる。
このように、プローブピン２のビーム部２ｂの先端に突起部７を形成することにより、微細な被検査対象物の通電試験を高精度に行うことができる。
【００１６】
プローブユニット１では、通常、図１（ａ）に示したように、配線取り出し部２ｄはプローブピン２の後端部で、プローブユニット１の上面に設けられている。また、本発明のプローブユニットにあっては、図４に示すように、配線取り出し部２ｄが、プローブピン２をプローブユニット１の上面から延長して、プローブユニット１の下面に設けられていてもよい。
【００１７】
図５および図６は、本発明のプローブユニットの製造方法の一実施形態を示す断面模式図である。
この実施形態のプローブユニットの製造方法では、まず、図５（ａ）に示すように、プローブ保持部となるセラミックス、アルミナ、シリコン、各種金属などからなる平坦な基板１１を用意する。
次に、基板１１の表面にマスクをして、サンドブラストまたはダイシング加工により、基板１１に図５（ｂ）に示すような開口部１１ａを形成する。
次に、開口部１１ａ内に、厚さ０．２〜１ｍｍ程度の銅スパッタ膜などを犠牲層のメッキのシード層として製膜し、その後、硫酸銅メッキ浴により電解銅メッキをすることにより、メッキ成長させて、犠牲層１２を形成する。この工程において、開口部１１ａからオーバーフローするようにメッキ成長させ、余分な部分を平面研削機などを用いて研磨して除去し、基板１１の表面と犠牲層１２の表面を均一にする。
【００１８】
次に、図５（ｄ）に示すように、基板１１および犠牲層１２の表面全面に、スパッタリング法によって、プローブピンの下地となるメッキシード層（下地層）１３を形成する。
メッキシード層１３としては、厚さ０．０２〜０．５μｍ程度のチタン（Ｔｉ）／ＮｉＦｅ合金薄膜などが好ましい。メッキシード層１３として、Ｔｉ／ＮｉＦｅ合金薄膜が形成される場合、まず、チタンをスパッタリング法により形成して密着層とし、その上にＮｉＦｅ合金をスパッタリング法により形成する。この場合のチタン薄膜の厚さは例えば０．０２μｍ、ＮｉＦｅ合金薄膜の厚さは例えば０．２０μｍ程度となっている。
また、基板１１が導電性の材料からなる場合は、メッキシード層１３を形成する前に、基板１１および犠牲層１２の表面全面に、シリカ（ＳｉＯ２）などからなる絶縁膜を形成する。
【００１９】
次に、図５（ｅ）に示すように、メッキシード層１３の表面上に、任意の厚さのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に、任意形状のマスクを配置して、焼き付け、現像処理を行って不必要なフォトレジストを取り除き、任意のプローブピンパターンの開口部を有するレジスト膜１４を形成する。レジスト膜１４の厚さは、所定のプローブピンの厚さに応じて適宜設定される。
【００２０】
次に、図６（ａ）に示すように、レジスト膜１４の形成されていないメッキシード層１３の表面上に、硫酸をベースとした鉄、ニッケルなどを含むメッキ液を用いて電解メッキをすることにより、メッキ成長させて、プローブピンをなす金属層１５を形成する。このとき、金属層１５をなすメッキには、ニッケルが７５重量％以上、８４重量％以下含まれている。金属層１５の厚さは、所定のプローブピンの厚さに応じて適宜設定される。
【００２１】
次に、図６（ｂ）に示すように、レジスト膜１４を除去する。レジスト膜１４を除去するには、有機溶剤、アルカリ水溶液などで、レジスト膜１４とメッキシード層１３および金属層１５の界面を洗浄する。このとき、加熱しながら、超音波洗浄を行なえば、効率良くレジスト膜１４を除去することができる。
【００２２】
次に、図６（ｃ）に示すように、金属層１５の下層で、金属層１５よりも突出している部分のメッキシード層１３を、イオンミリングによって除去し、メッキシード層１３を金属層１５と同形状に形成する。
次に、図６（ｄ）に示すように、銅を優先的に溶解するエッチング液で犠牲層１２を溶解して、開口部１１ａを再び形成する。
【００２３】
次に、図６（ｅ）に示すように、所定のプローブ保持部の外形寸法を決定して、基板１１をダイシング加工により所定の大きさに形成し、基板１１、メッキシード層１３、金属層１５がこの順に積層されたプローブユニットを得る。このとき、例えば、プローブ保持部の長さをｌとする。
【００２４】
次に、このプローブユニットを通電検査装置に装着できるようにするために、金属層１５からなるプローブピンの配線取り出し部１５ｄに、はんだ、ＡＣＦ、金ボンディングなどからなる接合部１６を介してリード線１７を接合する。
【００２５】
以下、図７を用いて具体的な実験例を示し、本発明の効果を明らかにする。
（実験例）
ニッケル―鉄合金からなるプローブピン２１と、Ａｌ２Ｏ３からなるプローブ保持部２２を備えたプローブユニットを製造した。得られたプローブピン２１のビーム部２１ｂの長さは１０００μｍ、幅は３５μｍ、厚さは２０μｍであった。
次に、得られたプローブユニットのプローブピン２１の配線取り出し部２１ｄに、接合部２３を介してリード線２４を接合した。
次に、このプローブユニットについて、後述する評価を行なった。
【００２６】
（１）塑性変形量
ニッケル―鉄合金の組成を変化させて形成したプローブピン２１を用いて、このプローブピン２１に、その長手方向に対して７５°の方向に約１０μｍ／秒の速度で５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、…とステップワイズな変位を加えては、０点に戻すことにより曲げ試験を行ない、プローブピン２１のビーム部２１ｂが塑性変形するまでの変形量（μｍ）を調べた。
結果を表１および図８に示す。
【００２７】
（２）耐久性
プローブユニットを通電検査装置に装着し、テスト基板３０の電極３２にプローブピン２１のビーム部２１ｂの先端を繰り返し接触させて、ビーム部２１ａの耐久性を評価した。このとき、テスト基板３０の基板３１とプローブピン２１とのなす角度を１５°に一定に保ち、プローブユニットを基板３１に対して垂直方向に移動させた。また、電極３２にビーム部２１ｂの先端を接触させる繰り返し回数を１０万回とした。また、プローブピン２１を、その長手方向に対して垂直方向に変形させる量を１００μｍおよび１５０μｍとした。評価の基準を下記の通りとした。
◎：１０万回の耐久試験後の塑性変形量が２μｍ以内。判定＝合格。
○：１０万回の耐久試験後の塑性変形量が５μｍ以内。判定＝合格。
△：１０万回の耐久試験後の塑性変形量が１０μｍ以内。判定＝合格。
×：１０万回の耐久試験後の塑性変形量が１０μｍを超える。判定＝不合格。
ＮＧ：耐久試験途中で破損した。
結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
2005257693.tif 000002
【００２９】
表１および図８の結果から、ニッケル―鉄合金におけるニッケルと鉄の組成比が、９５重量％：５重量％〜４５重量％：５５重量％、特に９０重量％：１０重量％〜７０重量％：３０重量％では、ビーム部２１ｂの塑性変形量が小さくなることが確認された。したがって、ニッケル―鉄合金におけるニッケルと鉄の組成比がこの範囲内であれば、ビーム部２１ｂが塑性変形し難いため、その結果として、ビーム部２１ｂは寸法安定性に優れたものとなる。
また、ニッケル―鉄合金におけるニッケルと鉄の組成比が上記範囲内であれば、ビーム部２１ｂは耐久性にも優れていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のプローブユニットの製造方法によって得られたプローブユニットの一例を示す概略構成図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）はＩＩ―ＩＩで切断した状態を示す断面図である。
【図２】本発明のプローブユニットの製造方法によって得られたプローブユニットの他の例を示す概略構成図であり、図２（ａ）はプローブピンの上面全面に被覆層が形成された状態を示す断面図であり、図２（ｂ）はビーム部の表面全面に被覆層が形成された状態を示す断面図であり、図２（ｃ）はプローブピンのプローブ保持部と接合していない部分の表面全面に被覆層が形成された状態を示す断面図であり、図２（ｄ）はプローブピンのビーム部以外の部分の表面全面に被覆層が形成された状態を示す断面図である。
【図３】本発明のプローブユニットの製造方法によって得られたプローブユニットの他の例を示す概略構成図であり、プローブピンのビーム部の先端に突起部が形成された状態を示す断面図である。
【図４】本発明のプローブユニットの製造方法によって得られたプローブユニットの他の例を示す概略構成図であり、プローブピンの配線取り出し部がプローブユニットの下面に設けられた状態を示す断面図である。
【図５】本発明のプローブユニットの製造方法の一実施形態を示す断面模式図である。
【図６】本発明のプローブユニットの製造方法の一実施形態を示す断面模式図である。
【図７】プローブユニットの耐久性試験を説明する概略断面図である。
【図８】プローブピンのビーム部を形成するニッケル―鉄合金に含まれるニッケルの割合と曲げ試験におけるビーム部の塑性変形量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・プローブユニット、２・・・プローブピン、２ａ・・・本体部、２ｂ・・・ビーム部、２ｃ・・・テーパ部、２ｄ，１５ｄ・・・配線取り出し部、２ｅ・・・本体部２ａの上面、３・・・プローブ保持部、３ａ・・・プローブ保持部３の上面、４，１６・・・接合部、５，１７・・・リード線、６・・・被覆層、７・・・突起部、１１・・・基板、１１ａ・・・開口部、１２・・・犠牲層、１３・・・メッキシード層、１４・・・レジスト膜、１５・・・金属層。
【図１】
2005257693.tif 000003
【図２】
2005257693.tif 000004
【図３】
2005257693.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005257693.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005257693.tif 000009
【図８】
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