(57)【要約】【課題】  支持部上に金属層を積層する従来の方法よりもコンタクト部を微細化することができるコンタクトプローブの製造方法を提供する。【解決手段】  検査対象物に接触させるコンタクト部１３と、コンタクト部１３を弾性的に支持するビーム部１１とからなるコンタクトプローブ２の製造方法であって、化合物ガスを含む雰囲気中でビーム部１１に導電性金属のイオンを含むイオンビームを照射し、化合物ガスの一部をビーム部１１上におけるイオンビームの照射領域付近に選択的に堆積させてコンタクト部１３を形成するコンタクト部形成ステップを備えて構成される。コンタクト部形成ステップは、ビーム部１１上でイオンビームを２次元的に走査させるとともに、当該イオンビームの走査範囲を堆積物の高さが高くなるに従って狭くしながら、化合物ガスの一部を堆積させるステップである。【選択図】  図６
2009257934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物に接触させるコンタクト部と、上記コンタクト部を弾性的に支持する支持部とからなるコンタクトプローブの製造方法において、
化合物ガスを含む雰囲気中で上記支持部に導電性金属のイオンを含むイオンビームを照射し、上記化合物ガスの一部を上記支持部上における上記イオンビームの照射領域に選択的に堆積させて上記コンタクト部を形成するコンタクト部形成ステップを備えたことを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。
【請求項２】
上記コンタクト部形成ステップは、上記支持部上で上記イオンビームを２次元的に走査させるとともに、当該イオンビームの走査範囲を堆積物の高さが高くなるに従って狭くしながら、上記化合物ガスの一部を堆積させるステップであることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブの製造方法。
【請求項３】
上記コンタクト部形成ステップは、上記検査対象物に向けて、片持ち梁形状の上記支持部の延伸方向の幅が徐々に小さくなった上記コンタクト部を形成するステップであることを特徴とする請求項２に記載のコンタクトプローブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンタクトプローブの製造方法に係り、さらに詳しくは、半導体ウエハなどの検査対象物に接触して導通させることにより検査対象物の電気的特性試験を行うためのコンタクトプローブの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程では、半導体ウエハ上に形成された電子回路に対して電気的特性試験が行われている。この様な検査対象物に対する電気的特性試験は、検査対象物上の微小な電極パッドにそれぞれ接触して導通させる複数のコンタクトプローブが形成されたプローブカードが用いられる。各コンタクトプローブは、例えば、プローブ基板上に導電性の金属を積層することによって形成され、それぞれ検査対象物に接触させるためのコンタクト部が設けられている。
【０００３】
近年、電子回路の高密度化に伴って検査対象物上の電極パッドがさらに微細化され、電極パッド間のピッチが狭小化される傾向にあり、プローブ基板上に配列されるコンタクトプローブ間のピッチを狭小化することが望まれている。一般に、ビーム部上にメッキ層を積層することによってコンタクト部を形成する場合、コンタクト部は、柱状形状の構造体として形成され、１０μｍ程度の幅が限界であった。このため、従来のプローブカードでは、オーバードライブ時にビーム部を介してコンタクト部に付加される応力を増大させずに、電極パッド上の酸化膜を突き破ることができるような形状のコンタクト部を形成することが困難であり、安定した接触性能を得ることが難しいという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、オーバードライブ時に支持部を介してコンタクト部に付加される応力を増大させることなく、安定した接触性能を得ることができるコンタクトプローブの製造方法を提供することを目的としている。特に、支持部上にメッキ層を積層する従来の方法よりもコンタクト部を微細化することができるコンタクトプローブの製造方法を提供することを目的としている。また、支持部側に比べて先端部側が細くなったコンタクト部を得ることができるコンタクトプローブの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の本発明によるコンタクトプローブの製造方法は、検査対象物に接触させるコンタクト部と、上記コンタクト部を弾性的に支持する支持部とからなるコンタクトプローブの製造方法であって、化合物ガスを含む雰囲気中で上記支持部に導電性金属のイオンを含むイオンビームを照射し、上記化合物ガスの一部を上記支持部上における上記イオンビームの照射領域に選択的に堆積させて上記コンタクト部を形成するコンタクト部形成ステップを備えて構成される。
【０００６】
この製造方法のコンタクト部形成ステップでは、化合物ガスを含む雰囲気中で支持部にイオンビームを照射することにより、イオンビームに含まれる１次イオンと、支持部中の原子又は分子との衝突によって支持部中から２次電子が放出される。この２次電子と化合物ガスとの衝突によって化合物ガスが分解され、化合物ガスの一部が支持部表面におけるイオンビームの照射領域に選択的に堆積される。この様な構成により、化合物ガスの一部を支持部上に局所的に堆積させることができ、その様な堆積物によってコンタクト部が形成されるので、支持部上にメッキ層を積層する従来の方法よりもコンタクト部を微細化することができる。
【０００７】
第２の本発明によるコンタクトプローブの製造方法は、上記構成に加え、上記コンタクト部形成ステップが、上記支持部上で上記イオンビームを２次元的に走査させるとともに、当該イオンビームの走査範囲を堆積物の高さが高くなるに従って狭くしながら、上記化合物ガスの一部を堆積させるステップであるように構成される。この様な構成によれば、イオンビームの走査範囲を堆積物の高さが高くなるに従って狭くしながら、化合物ガスの一部を堆積させるので、支持部側に比べて先端部側が細くなったコンタクト部を得ることができる。
【０００８】
第３の本発明によるコンタクトプローブの製造方法は、上記構成に加え、上記コンタクト部形成ステップが、上記検査対象物に向けて、片持ち梁形状の上記支持部の延伸方向の幅が徐々に小さくなった上記コンタクト部を形成するステップであるように構成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるコンタクトプローブの製造方法によれば、化合物ガスの一部を支持部上に局所的に堆積させることができ、その様な堆積物によってコンタクト部が形成されるので、支持部上にメッキ層を積層する従来の方法よりもコンタクト部を微細化することができる。従って、オーバードライブ時に支持部を介してコンタクト部に付加される応力を増大させることなく、安定した接触性能が得られるコンタクトプローブを実現することができる。また、イオンビームの走査範囲を堆積物の高さが高くなるに従って狭くしながら、化合物ガスの一部を堆積させるので、支持部側に比べて先端部側が細くなったコンタクト部を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜プローブカード＞
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態によるプローブカード１０の概略構成の一例を示した図であり、図中の（ａ）は、検査対象物側から見た平面図であり、図中の（ｂ）は、側面図である。
【００１１】
プローブカード１０は、プローブ装置（図示せず）に取り付けられるメイン基板３と、メイン基板３によって保持されるプローブ基板１と、メイン基板３及びプローブ基板１を連結させる連結部材６と、プローブ基板１上に固着された複数のコンタクトプローブ２により構成される。各コンタクトプローブ２は、プローブ基板１における一方の主面上に設けられている。
【００１２】
このプローブカード１０では、コンタクトプローブ２が直線上に所定のピッチで配置され、その様なコンタクトプローブ１２の列が、ビーム先端を対向させて２つ形成されている。列を構成している各コンタクトプローブ２は、互いにビーム部が平行となるように配置されている。また、プローブカード１０は、水平に保持され、コンタクトプローブ２が形成されたプローブ基板１の主面を鉛直方向の下側に向けて配置されている。
【００１３】
メイン基板３は、プローブ装置の筐体に着脱可能な円形形状のプリント基板であり、テスター装置との間で信号入出力を行うための外部端子４を有している。このメイン基板３は、その周辺部がプローブ装置の筐体によって把持され、筐体内において水平となるように支持される。例えば、ガラスエポキシを主成分とする多層プリント回路基板がメイン基板３として用いられる。
【００１４】
プローブ基板１は、連結部材６を介して、メイン基板３に配線される基板である。連結部材６は、メイン基板３及びプローブ基板１を連結するとともに、導電線としてメイン基板３及びプローブ基板１を導通させている。ここでは、可撓性を有するフィルム上に配線パターンが印刷されたフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）が連結部材６として用いられている。このフレキシブル基板は、その一端がプローブ基板１の周辺部に固着され、他端は着脱可能なコネクタ５を介してメイン基板３に連結されている。
【００１５】
コンタクトプローブ２は、検査対象物上に形成された微小な電極パッドに対し、弾性的に当接させるプローブ（探針）であり、プローブ基板１上には、多数のコンタクトプローブ２が整列配置されている。各コンタクトプローブ２は、連結部材６、メイン基板３の各配線を介して外部端子４と導通しており、コンタクトプローブ２を当接させることによって、検査対象物をテスター装置と導通させることができる。
【００１６】
検査対象物の電気的特性試験を行う際には、各コンタクトプローブ２がそれぞれ検査対象物上の電極パッドと対向するように、検査対象物及びプローブカード１０のアライメント、すなわち、検査対象物に対するメイン基板３の位置合わせが行われる。検査対象物及びプローブカード１０が適切に位置合わせされた状態で、メイン基板３及び検査対象物を互いに近づけることにより、コンタクトプローブ２の先端を当該検査対象物上の電極パッドに当接させることができる。
【００１７】
＜コンタクトプローブ＞
図２は、図１のプローブカード１０の要部における構成例を示した側面図であり、コンタクトプローブ２が形成されたプローブ基板１の一部が示されている。コンタクトプローブ２は、例えば、プローブ基板１上にメッキ層を積層することによって形成され、コンタクト部１３、台座部１２及びビーム部１１により構成される。
【００１８】
ビーム部１１は、検査対象物上の電極パッドに接触させるコンタクト部１３を弾性的に支持する支持部である。このビーム部１１は、片持ち梁形状からなり、一方の端部が固定端としてプローブ基板１上に固着され、他方の端部は自由端となっている。
【００１９】
コンタクト部１３は、この様なビーム部１１の先端部に配置された円柱形状の台座部１２上に形成され、台座部１２の端面から突出した円錐体形状の構造体からなる。
【００２０】
図３は、図２のプローブ基板１におけるコンタクトプローブ２を検査対象物側から見た斜視図である。台座部１２は、その幅がビーム部１１よりも狭くなっている。また、コンタクト部１３は、この台座部１２よりもさらに幅が狭くなっており、台座部１２の端面上においてビーム部１１の固定端側に配置されている。
【００２１】
ビーム部１１及び台座部１２は、導電性の金属からなるメッキ層を積層することによって形成される。これに対して、コンタクト部１３は、ＦＩＢ−ＣＶＤを利用して形成される。ＦＩＢ（Focused Ion Beam：集束イオンビーム）−ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）は、化合物ガスを含む雰囲気中で試料に集束イオンビームを照射し、化合物ガスの一部を試料表面におけるイオンビームの照射領域付近に選択的に堆積させるデポジションの一方法である。
【００２２】
＜ＦＩＢ−ＣＶＤ＞
図４は、ＦＩＢ−ＣＶＤの原理を模式的に示した説明図であり、化合物ガス２３を含む雰囲気中で台座部１２を構成するメッキ層に集束イオンビームを照射することによって、化合物ガスの一部がメッキ層表面に選択的に堆積される様子が示されている。集束イオンビーム装置を用いて極めて細く集束させたイオンビームが集束イオンビームとして台座部１２を構成するメッキ層に照射される。
【００２３】
このとき、イオンビームに含まれる１次イオンと、メッキ層中の金属原子２１との衝突によってメッキ層中から２次電子２２が放出される。この２次電子２２と化合物ガス２３との衝突によって化合物ガス２３が気体成分２４と固体成分２５に分解される。
【００２４】
化合物ガス２３の分解によって生じた気体成分２４は、真空排気されるのに対して、固体成分２５は、メッキ層の表面に堆積する。これにより、化合物ガス２３の分解によって生じた固体成分２５がメッキ層の表面におけるイオンビームの照射領域付近に選択的に堆積されることとなる。
【００２５】
集束イオンビームに用いるイオンとしては、例えば、導電性金属のガリウム（Ｇａ）のイオンが考えられる。また、デポジションに用いる化合物ガス２３としては、例えば、堆積速度が速い化合物として知られるフェナントレン（Ｃ１４Ｈ１０）が考えられる。
【００２６】
フェナントレンを用いて形成される堆積物（構造体）は、ＤＬＣ（Diamond-Like Carbon：ダイヤモンド状炭素）となる。ＤＬＣは、通常、導通性を持たないが、導電性金属のイオンを含むイオンビームを使用することにより、１００Ω・ｃｍ程度の導通性を得ることができる。
【００２７】
さらに、フェナントレンにタングステンカルボニル（Ｗ（ＣＯ）６）ガスを付加することによって、堆積物として形成されるコンタクト部１３を低抵抗化することができる。
【００２８】
＜コンタクトプローブの形成過程＞
図５及び図６は、図２のコンタクトプローブ２の形成過程を模式的に示した断面図である。図５（ａ）には、プローブ基板３１上にシード膜３２を形成する工程が示されている。プローブ基板３１には、シリコン基板が用いられる。或いは、基板表面に絶縁膜が形成された基板が用いられる。
【００２９】
シード膜３２は、犠牲層を電気メッキによって形成するための下地膜であり、マスキング工程を経て、例えば、スパッタリングによって導電性の金属膜としてプローブ基板３１上に形成される。
【００３０】
図５（ｂ）には、図５（ａ）のプローブ基板３１に対し、ビーム部１１を形成するための台座となる犠牲層３３を形成する工程が示されている。犠牲層３３は、銅などの金属をシード膜３２上に電気メッキすることによって形成される。この犠牲層３３は、シード膜３２の周辺部において、表面形状が丸みを帯びている。
【００３１】
図５（ｃ）には、図５（ｂ）のプローブ基板３１に対し、ビーム部１１を構成するメッキ層を形成するためのシード膜３４を形成する工程が示されている。シード膜３４は、メッキ層を形成するための下地膜であり、マスキング工程を経て、例えば、スパッタリングによって導電性の金属膜として犠牲層３３及びプローブ基板３１上に形成される。
【００３２】
図５（ｄ）には、図５（ｃ）のプローブ基板３１に対し、ビーム部１１を構成するメッキ層３５を形成する工程が示されている。メッキ層３５は、フォトリソグラフィー（写真製版）によるマスキング工程を経て、導電性の金属を電気メッキすることによってシード膜３４上に形成される。
【００３３】
メッキ層３５としては、例えば、ニッケル−コバルト合金層が形成される。この工程により、ビーム部１１が形成される。
【００３４】
図５（ｅ）には、図５（ｄ）のプローブ基板３１に対し、レジスト層３６を形成した後、台座部１２を構成するメッキ層を形成するためにレジスト層３６の一部を除去する工程が示されている。レジスト層３６は、フォトレジストを塗布することによって形成され、レジスト層３６の一部を除去することによって開口部３７が形成される。台座部１２を構成するメッキ層は、この開口部３７におけるメッキ層３５上に形成される。
【００３５】
図５（ｆ）には、図５（ｅ）のプローブ基板３１に対し、台座部１２を構成するメッキ層３８を形成する工程が示されている。メッキ層３８は、導電性の金属を電気メッキすることによって開口部３７におけるメッキ層３５上に形成される。例えば、ニッケル層がメッキ層３８として形成される。
【００３６】
図５（ｇ）には、図５（ｆ）のプローブ基板３１からレジスト層３６及び犠牲層３３を除去する工程が示されている。メッキ層３８の形成後、レジスト層３６及び犠牲層３３を完全に除去すれば、先端部に台座部１２が形成されたビーム部１１が完成する。
【００３７】
図６には、台座部１２として形成されたメッキ層３８上にＦＩＢ−ＣＶＤによって複数の導電層４１〜４３を堆積させる工程が示されている。この工程では、メッキ層３８上でイオンビームを２次元的に走査させるとともに、当該イオンビームの走査範囲を堆積物の高さが高くなるに従って狭くしながら、化合物ガスの一部を堆積させる処理が行われる。
【００３８】
すなわち、ＦＩＢ−ＣＶＤによって１層目の導電層４１をメッキ層３８上に形成した後、２層目の導電層４２については、走査範囲を１層目よりも狭くしてイオンビームを走査させることによって、導電層４１よりも幅の小さな層として２層目の導電層４２を堆積させることができる。また、３層目の導電層４３についても、走査範囲を２層目よりもさらに狭くしてイオンビームを走査させることによって、導電層４２よりも幅の小さな層として３層目の導電層４３を堆積させることができる。
【００３９】
この様にして導電層４１〜４３を堆積させることによって、検査対象物に向けて幅が小さくなった錐体形状のコンタクト部１３を形成することができる。
【００４０】
本実施の形態によれば、化合物ガスの一部をビーム部１１上に局所的に堆積させることができ、この様な堆積物によってコンタクト部１３が形成されるので、ビーム部１１上に金属層を積層する従来の方法よりもコンタクト部１３を微細化することができる。また、イオンビームの走査範囲を堆積物の高さが高くなるに従って狭くしながら、化合物ガスの一部を堆積させるので、ビーム部１１側に比べて先端部側が細くなったコンタクト部１３を得ることができる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、検査対象物に向けて幅が小さくなった錐体形状のコンタクト部１３が形成される場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、ビーム部１１の延伸方向の幅が徐々に小さくなったコンタクト部を形成しても良い。
【００４２】
図７は、本発明の実施の形態によるコンタクトプローブ２の他の構成例を示した側面図であり、コンタクトプローブ２が形成されたプローブ基板１の一部が示されている。このコンタクト部１３は、検査対象物に向けて、ビーム部１１の延伸方向の幅が徐々に小さくなった構造体として形成されている。すなわち、コンタクト部１３は、オーバードライブ時にコンタクト部１３が検査対象物上の電極パッドの表面を引っ掻く際のスクラブ方向の長さが台座部１２側から検査対象物側に向けて徐々に短くなっている。
【００４３】
この例では、ビーム部１１の延伸方向（スクラブ方向）に関し、ビーム部１１の固定端側から自由端側に向けて高さが徐々に低くなるように、コンタクト部１３の端面の一部又は全部が傾斜している。具体的には、固定端側から自由端側に向って端面の傾斜が２段階で大きくなっている。この様に、コンタクト部１３の端面における自由端側を傾斜させることによって、接触に最適な３次元形状のコンタクト部１３を形成することができるので、オーバードライブ時にビーム部１１を介してコンタクト部１３に付加される応力を増大させずに、電極パッド上の酸化膜を突き破ることができるような形状のコンタクト部１３を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態によるプローブカード１０の概略構成の一例を示した図である。
【図２】図１のプローブカード１０の構成例を示した側面図であり、コンタクトプローブ２が形成されたプローブ基板１の一部が示されている。
【図３】図２のプローブ基板１を検査対象物側から見た斜視図である。
【図４】ＦＩＢ−ＣＶＤの原理を模式的に示した説明図である。
【図５】図２のコンタクトプローブ２の形成過程を模式的に示した断面図であり、ビーム部１１上に台座部１２が形成されるまでの工程が示されている。
【図６】図２のコンタクトプローブ２の形成過程を模式的に示した断面図であり、ＦＩＢ−ＣＶＤによって台座部１２上にコンタクト部１３を形成する工程が示されている。
【図７】本発明の実施の形態によるコンタクトプローブ２の他の構成例を示した側面図であり、コンタクトプローブ２が形成されたプローブ基板１の一部が示されている。
【符号の説明】
【００４５】
１  プローブ基板
２  コンタクトプローブ
３  メイン基板
４  外部端子
５  コネクタ
６  連結部材
１０  プローブカード
１１  ビーム部
１２  台座部
１３  コンタクト部
２１  金属原子
２２  ２次電子
２３  化合物ガス
２４  気体成分
２５  固体成分
【図１】
2009257934.tif 000003
【図２】
2009257934.tif 000004
【図３】
2009257934.tif 000005
【図４】
2009257934.tif 000006
【図５】
2009257934.tif 000007
【図６】
2009257934.tif 000008
【図７】
2009257934.tif 000009