JP2002071719A

JP2002071719A - プローブカード及びその製造方法

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Publication number: JP2002071719A
Application number: JP2000266294A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Hirano; 貴之平野; Yasushi Goto; 裕史後藤; Yasushi Yoneda; 康司米田; Kunio Katsumi; 宋雄勝見
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Genesis Technology Co Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Genesis Technology Co Ltd
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2002-03-12

Abstract

(57)【要約】【課題】高密度に配列された多数の電極を有する半導
体素子の電気的性能を高速信号によって測定可能なプロ
ーブカードであって、十分なストロークとスクラブ機能
を有し実用性が高いプローブカード及びこのプローブカ
ードを加工精度よく微細な組立作業を要せずに製造でき
る製造方法を提供する。【解決手段】プローブカードを基材部１、配線部２及
び延長配線３より構成し、配線部２は片持ち梁状の形状
として、配線部２には、基板６に固定するための固定部
１１、固定部１１から起立した中間部１０ａ、中間部１
０ａに続き探子９を支持する突起支持部１０及び測定対
象となる半導体素子の電極に接触する探子９を設けるこ
とにより、探子９に十分なストロークとスクラブ機能を
付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等の検
査を行うための複数のプローブを有しこのプローブが半
導体素子に設けられた多数の電極に接触して電気信号を
伝送するプローブカード及びその製造方法に関し、特
に、高密度に集積された多数の電極を有する半導体素子
を検査可能なプローブカード及びこのプローブカードを
精度良く製造できる製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ（Large Scale Integrated Circu
it：大規模集積回路）用の半導体素子は、１枚の半導体
ウェハ上に多数形成された後、個々のチップに切り分け
られ、配線基板に実装され、電気製品等において使用さ
れる。通常、個々の半導体チップの表面には、その周囲
に沿って多数の電極が列設されている。このような半導
体素子を工業的に多数生産し、その電気的性能を効率的
に検査するために、図９に示すような構造の接続装置が
使用されている。この接続装置はプローブカードとよば
れ、通常、配線が埋設された樹脂基板からなるボード２
３と、このボード２３から斜めに突出した金属針からな
るプローブ２４とから構成されている。この接続装置に
よる検査においては、プローブ２４の撓みを利用した接
触圧により半導体チップ表面のプローブ２４により電極
をこすり、この電極の表面に自然に形成される酸化膜を
除去することでプローブ２４を前記電極に電気的に接続
し、半導体素子の電気特性を検査する。

【０００３】しかしながら近時、半導体素子はその実装
の面でも高密度化が進み、ハンダ又は金のバンプをその
電極上に有するチップ状の半導体素子が開発されてい
る。このため、図９に示した従来のプローブカードでは
対応が困難になりつつある。即ち、図９に示すようなプ
ローブカードは個々の針を配列して作製されるため、高
密度化に対して針の太さ及び取り付け端子位置の点から
空間的な制限がある。また、プローブを約１００μｍ以
下のピッチで形成する場合には、プローブを千鳥状に配
列する必要が生じ、個々のプローブのパネ荷重が異なる
等の特性上の問題を生じている。更に、プローブが長い
ことからインダクタンスが大きく、高速信号による検査
に限界がある。

【０００４】このような問題点に鑑み、高密度化及び狭
ピッチ化された半導体素子を高速信号により動作試験を
行う場合のプローブカードとして、以下に示すプローブ
カードが提案されている。特開平７−２８３２８０号公
報に記載されている接続装置は、薄膜の形成及びエッチ
ング等の手段により、多数の鋭利な接触端子が高密度に
形成でき、これを被測定素子に押しつけることで半導体
素子の電極との電気的接触を得るものである。また、特
開平８−５０１４６号公報に記載されている接続装置に
ついても同様で、エッチング及びフォトリソグラフィの
技術を使用して、多数の接触端子が一括して精度良く形
成されている。

【０００５】また別の例として、特許第２９６８０５１
号及び特表平１０−５０６２３８号公報に記載されたプ
ローブカードが提案されている。前者はボンディングワ
イヤ等で形成された自立的なバネ要素をブローブとして
使用する技術であり、後者はこれに鋭利な先端部を形成
する技術である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
技術には以下に示すような問題点がある。特開平７−２
８３２８０号公報に記載されている接続装置は、針先を
横方向に動かす機能を持たないため、測定対象となる半
導体素子の電極がアルミニウム等の表面に酸化膜を形成
するような金属で形成されている場合には、プローブと
電極との間の接触抵抗を十分に減少できずに測定不良を
生じる可能性がある。また、プローブのストローク、即
ち、プローブを押しつけた場合の復元可能な押しつけ高
さが十分でないため、測定対象となる半導体素子の電極
の高さにバラツキがある場合及びこの半導体素子上に異
物及びゴミ等がある場合には、測定不良を生じたりプロ
ーブ及び半導体素子にダメージを与えてしまう。また、
一般にプローブカードはプロ−バーと呼ばれる接触装置
に装着させて使用されるが、その取り付け精度も十分良
いとはいえず、プローブカード全体が傾いたり、撓んだ
りする場合がある。その場合にも、個々のプローブに例
えば約１０μｍのストロークがないと、前述の場合と同
様に一部のプローブにおいて接触が不良となる可能性が
生じる。

【０００７】また、特開平８−５０１４６号公報に記載
されている技術では、接触子が横方向に延びたカンチレ
バー（梁）の先端に形成されていることから、ある程度
のストロークを確保できているが、それでも、接触端の
高さ以上に押し込んだ場合には基板が被測定素子に接触
するため、十分なストロークがあるとはいえない。ま
た、このように水平にカンチレバーを形成した場合に
は、半導体素子の電極にプローブを垂直に接触させたと
きには、プローブの先端部は水平方向にはほとんど移動
せず、被測定素子の電極表面を引っかく（スクラブす
る）ことができない。即ち、スクラブ機能がない。この
ため、やはり特開平７−２８３２８０号公報に記載のプ
ローブカードと同様に、十分な接触抵抗を得ることがで
きない可能性がある。

【０００８】なお、プローブカードには多数のプローブ
が検査対象となる半導体素子を囲むように取り付けられ
ているため、プローブカード自体を水平方向に移動させ
てプローブに被測定素子の電極表面をスクラブさせよう
とすると、いくつかのプローブには横方向の外力が加わ
ることになり、これらのプローブに損傷を与えてしま
う。従って、プローブカード自体を水平方向に移動させ
ることによりスクラブ機能を付与することはできない。

【０００９】更に、特表平１０−５０６２３８号公報及
び特許第２９６８０５１号に記載の技術は、鋭利な形状
を有するプローブの先端部分を一括して作製し、個々に
作製したバネ要素（ボンディングワイヤ）を接合する技
術であり、このプローブは十分なストロークとスクラブ
機能を有している。しかしながら、この技術は前記先端
部とバネ要素を別々に作製するために、各々の合わせ精
度及びワイヤの太さの点から微細化には限界があり、高
密度に配列された電極を有する半導体素子の測定を行う
ことができない。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、高密度に配列された多数の電極を有する半
導体素子の電気的性能を高速信号によって測定可能なプ
ローブカードであって、十分なストロークとスクラブ機
能を有し実用性が高いプローブカード及びこのプローブ
カードを加工精度よく微細な組立作業を要せずに製造で
きる製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプローブカ
ードは、検査対象と電気的に接触して電気信号を入出力
するためのプローブカードであって、検査対象と電気的
に接触するための複数個の片持ち梁状のプローブと、こ
のプローブから引き出される配線と、前記プローブを支
持するための基材部と、を有し、前記プローブは、前記
基材部に固定されている固定部と、前記固定部から起立
した中間部と、この中間部に続く突起支持部と、この突
起支持部に設けられ検査対象と接触するための探子と、
を有することを特徴とする。

【００１２】本発明においては、プローブが固定部から
起立した中間部を有するため、プローブは十分なストロ
ークを持つことができ、プローブカードの取り付け精度
を十分吸収することができる。また、プローブが測定対
象である半導体素子の電極に垂直に押し付けられたとき
に、検査対象と接触するための探子が適度な距離を適度
な荷重で水平方向に移動し、前記電極表面をスクラブす
ることができる。更に、個々のプローブが独立して可動
できるために、測定対象の不均一及びゴミ等の影響も軽
減でき、実用的なプローブカードを提供することができ
る。

【００１３】本発明に係るプローブカードの製造方法
は、検査対象と電気的に接触して電気信号を入出力する
ためのプローブカードの製造方法であって、第１の基板
上に複数個のプローブを形成する工程と、前記プローブ
を第２の基板上に連結する工程と、前記プローブから前
記第１の基板を剥離する工程と、前記プローブを前記第
２の基板に電気的に接続し前記第２の基板上に前記プロ
ーブが配置されたプローブカードを形成する工程と、を
有し、前記プローブは、前記基材部に固定されている固
定部と、前記固定部から起立した中間部と、この中間部
に続く突起支持部と、この突起支持部に設けられ検査対
象と接触するための探子と、を有することを特徴とす
る。

【００１４】また、前記第１の基板上にプローブを形成
する工程は、前記第１の基板の表面に前記探子を形成す
るための第１の凹凸を形成する工程と、前記第１の基板
の表面に前記固定部、前記中間部及び前記突起支持部を
形成するための第２の凹凸を形成する工程と、前記探子
を形成する工程と、前記突起支持部を形成する工程と、
前記中間部を形成する工程と、前記固定部を形成する工
程と、を有し、前記突起支持部、前記中間部及び前記固
定部を同一の材料によって同時に形成することができ
る。

【００１５】本発明においては、高密度に配置された多
数個のプローブを一括して形成できる。このため、高密
度に配置された電極を有する半導体素子を検査可能なプ
ローブカードを、微細な組立工程を必要とせずに生産性
よく製造することができる。また、配線を一括形成でき
るために結線部等の寸法を小さくでき、配線長さも短く
できる。このため、配線のインダクタンスを減少でき、
高周波特性を改善し、近年の高速処理デバイスの測定も
可能となる。また、前記第１及び第２の凹凸を任意の形
状で形成できるために、プローブの形状を任意に形成で
き、前述のような十分なストローク及びスクラブ機能を
有したプローブを形成することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の
第１の実施例について説明する。図１は、本実施例のプ
ローブカードの構造を示す断面図である。本実施例のプ
ローブカードは、基材部１と、基材部１上に複数配置さ
れている配線部２、即ちプローブと、配線部２を基材部
１に接続する延長配線３とから構成されている。基材部
１は、多数の配線部２（プローブ）を支持し、配線部２
及び延長配線３を外部テスタ（図示せず）に接続するた
めのものである。この基材部１においては、配線基板４
の片面に緩衝層５が接着され、緩衝層５における配線基
板４が接着されている面の反対面に配線部２が固定され
た第２の基板６が接着されている。

【００１７】配線基板４は、緩衝層５、基板６、ポリイ
ミドテープ７、接着剤８及び配線部２を支持し、延長配
線３及び配線部２を介して検査対象の半導体素子に入出
力される電気信号を外部テスタに導通するためのもので
あり、例えば、ポリイミド又はガラスエポキシ等の樹脂
材料からなり、延長配線３が接続され、この延長配線３
の接続位置に整合する位置に内部配線等（図示せず）を
有している。緩衝層５は、基板６を配線基板４に連結し
基板６に印加される外力を緩和するためのものであり、
エラストマ等の弾性を有する物質、例えばシリコンゴム
により構成されている。また、基板６はポリイミドテー
プ７、接着剤８及び配線部２を支持するためのものであ
り、シリコンウェハ又はセラミック等で構成することが
でき、本実施例では単結晶シリコンにより構成されてい
る。基板６における緩衝層５が配置されていない側の面
には、ポリイミドテープ７及び熱可塑性の接着剤８が配
置され、接着剤８を挟むようにして配線部２が接着され
ている。

【００１８】配線部２においては、測定対象となる半導
体素子の電極に接触し半導体素子の電気的性能を測定す
るための鋭利な形状を有する探子９が設けられ、探子９
は突起支持部１０により支持され、突起支持部１０は中
間部１０ａ、固定部１１へと続き、固定部１１は、基材
部１における熱可塑性の接着剤８及びポリイミドテープ
７を介して基板６に接着され固定されている。中間部１
０ａは固定部１１から起立し、中間部１０ａに続く突起
支持部１０及び探子９を基板６の表面から浮かし、探子
９に十分なストロークを付与している。また、このよう
な形状を有することで、探子９にスクラブ機能を付与し
ている。

【００１９】更に、ポリイミドテープ７、接着剤８及び
固定部１１は、基板６に搭載されている部分と基板６か
らはみ出している部分とを有し、後者は滑らかに湾曲し
て端部が配線基板４に固定されている。この端部におけ
る配線部２は、延長配線３に接続され、延長配線３は配
線基板４の表面に設けられた接続端子（図示せず）に接
続されている。

【００２０】延長配線３は、配線部２を基材部１に接続
するために形成され、ワイヤボンディング又は配線付き
絶縁フィルムを使用して形成することができるが、本実
施例においては、延長配線３はワイヤボンディングによ
り形成されている。

【００２１】本実施例においては、配線部２の突起支持
部１０、中間部１０ａ及び固定部１１は一体化された構
造物であり、金合金により構成されている。前述の如
く、固定部１１は基板６に固定されているが、中間部１
０ａは固定部１１より起立しているため、突起支持部１
０は基板６から離れている。この突起支持部１０と基板
６との間の距離が、探子９及び突起支持部１０のストロ
ーク、即ち、探子９を押し付けたときの復元可能な移動
距離になる。

【００２２】上述したように、プローブカードをプロ−
バーに取り付ける際の精度等のために、探子９は約１０
μｍ以上のストロークを有していることが望ましいが、
本実施例においては、基板６と突起支持部１０との間の
距離は約３０μｍである。探子９と固定部１１との位置
関係により、プローブカードを上下させた場合に探子９
が半導体素子の電極を水平方向にスクラブするスクラブ
量が決定する。本実施例においては、固定部１１の位置
を探子９から水平方向に１５０μｍ離すことにより、途
中のたわみを無視すると、探子９を１０μｍ押し込んだ
場合のスクラブ量（水平方向の先端移動量）は、以下の
ように計算することができる。

【００２３】即ち、固定部１１と探子９の先端とを結ぶ
直線を仮定すると、この直線の傾きは、ｓｉｎ^-1（３０
／１５０）＝１１°となる。探子９を１０μｍ押し込む
とき、この傾きは７°になる。従って、探子９を１０μ
ｍ押し込むとき、探子９の水平方向の移動量、即ちスク
ラブ量は、１５０μｍ×｛ｃｏｓ（７°）−ｃｏｓ（１
１°）｝＝１．６μｍとなり、厚さ数ｎｍの酸化膜に対
して十分な除去効果を有する。また、探子９を１０μｍ
押し込んだ場合、配線部２にかかる荷重は、突起支持部
１０の配線厚み及び幅を夫々３０μｍとすると、金のヤ
ング率は７．８Ｅ＋１０Ｐａなので、約６ｇとなる。こ
の値は、一般に使用されるプローブの荷重である約１０
ｇに近い値であり、前述のスクラブ量と合わせて十分な
酸化膜除去能力を有することがわかる。

【００２４】一方、配線部２が起立した中間部１０ａを
有しない場合及び適切に距離を置いて保持されていない
場合には、探子９は十分なスクラブ機能を果たさない。
配線部２が起立した中間部１０ａを有しない場合、例え
ば、特開平８−５０１４６号公報に記載のプローブのよ
うに水平な梁構造の場合には、プローブカードにおける
この中間部１０ａ以外の構造が実施例１のプローブカー
ドと同一だとしても、基板６との接触の可能性から押し
込み量そのものが１０μｍというような大きな値とする
ことが難しい。仮に１０μｍ押し込んだとしても、その
ときの配線部の傾きはｓｉｎ^-1（１０／１５０）＝３．
８°であるため、スクラブ量は１５０μｍ×ｃｏｓ
（３．８°）＝０．３μｍと激減し、探子９と検査対象
の電極との接触部分の大きさ（直径約数μｍ）と比較し
ても小さくなり十分な値を確保できない。また、スクラ
ブ量を増加させるために梁の長さを短くすると、荷重が
過剰になって測定対象の半導体素子にダメージを与える
等の問題点が発生し、プローブカードを適切な構造に設
計するための自由度を大きく損なってしまう。なお、前
記寸法は一例に過ぎず、全体の構造設計の指針にはなっ
ても、本発明の構造を制限するものではない。

【００２５】次に、本実施例におけるプローブカードの
製造方法について説明する。図２（ａ）乃至（ｄ）、図
３（ａ）乃至（ｄ）及び図４は本実施例におけるプロー
ブカードの製造方法をその工程順に示す断面図である。

【００２６】先ず、シリコン基板を犠牲基板１２（第１
の基板）として使用し、その表面に将来探子９、突起支
持部１０及び中間部１０ａを形成するための凹部を形成
する。犠牲基板１２には単結晶（１００）シリコン基板
を使用し、酸化膜をマスクとして薬液による異方性エッ
チングを行うことにより、このような凹部を容易に形成
することができる。

【００２７】具体的には、先ず、図２（ａ）に示すよう
に、犠牲基板１２の表面上に厚さ０．１μｍの二酸化シ
リコン膜である熱酸化膜１３を形成し、フォトリソグラ
フィーにより突起支持部１０及び中間部１０ａを形成す
る予定の領域に開口部を有するレジストパターン（図示
せず）を形成し、バッファードフッ酸によるエッチング
により熱酸化膜のパターンを形成し、その後、ＴＭＡＨ
（テトラメチルアンモニウム）によるシリコンエッチン
グにより、犠牲基板１２の表面に突起支持部１０及び中
間部１０ａを形成するための凹部１４（第２の凹凸）を
得る。このとき、温度９０℃、濃度２６％に調整された
ＴＭＡＨを使用すれば、約１μｍ／分のエッチングレー
トが得られる。単結晶シリコン基板がＴＭＡＨでエッチ
ングされた場合、結晶方位によってエッチングレートが
異なるため、最終的に（１１１）面が現れることにな
り、凹部１４の側壁１４ａの角度は約５４°になる。

【００２８】その後、図２（ｂ）に示すように、凹部１
４を形成した方法と同様な方法により、凹部１４中の探
子９を形成する予定の領域に探子９を形成するための凹
部１５（第１の凹凸）を形成する。

【００２９】本実施例においては、凹部１４及び１５を
ＴＭＡＨによる異方性エッチングにより形成する例を示
したが、その他、ドライエッチング及び薬液による等方
性エッチング等を組み合わせることにより、凹部１４及
び１５について側壁の角度及び形状等を自由に設定する
ことができる。また、その場合には、凹部１４及び凹部
１５の形成順序も自由に替えることができる。例えば、
凹部１５の形成には前述のＴＭＡＨを使用し、凹部１４
の形成にはＳＦ６プラズマによるエッチングを利用する
こともできる。また、犠牲基板１２についても、本実施
例では単結晶シリコンを使用しているが、犠牲基板１２
を構成する材料は単結晶シリコンに限定されるものでは
ない。例えば、ガラス又は金属の板を利用することも可
能である。この場合にも前記ドライエッチング及び薬液
によるエッチングにより凹部を形成することができる。

【００３０】次に、図２（ｃ）に示すように、凹部１４
及び凹部１５が形成された犠牲基板１２の表面全面に、
後の工程において配線部２を転写する際に転写を容易に
するための犠牲層１６として、二酸化シリコン膜等の熱
酸化膜を形成する。但し、犠牲基板１２にガラス又は金
属の板を使用した場合は、犠牲層１６は必ずしも必要で
はない。

【００３１】次に、凹部１５に硬質の材料を堆積し、探
子９を形成する。本実施例においては、硬質皮膜として
タングステン膜を使用する。タングステン膜はスパッタ
リング法により形成し、フォトリソグラフィーにて形成
したマスク（図示せず）を利用して６弗化硫黄のプラズ
マによるドライエッチングによって、タングステン膜の
パターンを形成する。この硬質材料は、タングステン
（Ｗ）に限らず、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボ
ン）、ＮｉＰ膜、パラジウム及びベリリウム銅等、種々
の材料を選択することができる。また、配線部２全体の
材料としてニッケル合金のような硬質な材料を選択すれ
ば、特に先端部分にのみ前記硬質膜を形成する必要はな
く、本工程そのものを省略しても全体の機能を損なうも
のではない。

【００３２】次に、図２（ｄ）に示すように、突起支持
部１０、中間部１０ａ及び固定部１１を形成するための
めっき皮膜のシード層１７として、ＤＣマグネトロンス
パッタリング法によりＡｕを厚さ０．１μｍに成膜し、
フォトリソグラフィーにてフォトレジスト１８によるパ
ターンを形成する。このとき、配線抵抗を下げるため
に、突起支持部１０、中間部１０ａ及び固定部１１には
ある程度の厚さが必要であるため、フォトレジスト１８
も厚膜に形成する必要がある。本実施例においては、厚
さ約５０μｍのフォトレジスト１８を形成し、露光及び
現像により、突起支持部１０、中間部１０ａ及び固定部
１１を形成する予定の領域に開口部１８ａを有するパタ
ーンを形成する。

【００３３】次に、図３（ａ）に示すように、突起支持
部１０、中間部１０ａ及び固定部１１として、開口部１
８ａに電解めっき法によりＡｕを厚さ３０μｍに成膜
し、探子９、突起支持部１０、中間部１０ａ及び固定部
１１を有する配線部２を犠牲基板１２上に形成する。こ
の電解めっきは、非シアン系のめっき液を使用し、電流
密度５ｍＡ／ｃｍ²、液温５０℃の条件にて行う。この
とき、電解めっき法の替わりに無電解めっき法により成
膜を行っても効果は同じである。また、突起支持部１
０、中間部１０ａ及び固定部１１の材料としては、金及
び金合金以外にもニッケル合金及び銅合金等、種々の材
料を選択することができる。次に、めっき後の犠牲基板
１２をアセトン等の有機溶媒に浸漬することによりフォ
トレジスト１８を除去する。配線以外の部分に残ったシ
ード層１７は、基板全体に短時間のプラズマエッチング
処理を施すことで除去する。

【００３４】次に、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すよう
に、前記工程において犠牲基板１２上に形成した配線部
２、即ち、探子９、突起支持部１０、中間部１０ａ及び
固定部１１を、基板６（第２の基板）に接着し転写す
る。本実施例においては、基板６にも単結晶シリコン基
板を使用し、基板６における配線部２が接着される側の
表面にポリイミドテープ７、熱可塑性の接着剤８を設け
たものを使用する。先ず、図３（ｂ）に示すように、配
線部２をポリイミドテープ７及び接着剤８を介して基板
６に接着する。

【００３５】次に、図３（ｃ）に示すように、犠牲基板
１２を基板６ごとエッチング液に浸し、犠牲層１６を溶
解することにより犠牲基板１２から配線部２を剥離し、
基板６への転写を完成させる。このとき、突起支持部１
０と基板６との間の空間への接着剤８の回り込みを防ぐ
ために、例えばフォトレジストによるパターン（図示せ
ず）を、この空間に予め形成しておくことが有効であ
る。接着後、レジストは有機溶剤などで選択的に除去で
きるため、接触端のストロークを与える前記空間を精度
よく形成することができる。本実施例においては、犠牲
層１６として二酸化シリコン膜を使用するため、犠牲基
板１２及び配線部２をフッ化水素酸とフッ化アンモニウ
ム液の１：７混合液に浸漬してエッチングする。また、
エッチング液に超音波を印加することによって、溶解時
間を短縮することができる。

【００３６】次に、図３（ｄ）に示すように、基板６を
固定部１１が接着されている部分の近傍で切断し、基板
６における探子９及び突起支持部１０の直上に相当する
部分及び固定部１１が接着されている部分の一部以外の
部分を取り除く。

【００３７】次に、図４に示すように、基板６における
配線部２が接着されていない側の面に、シリコンゴムか
らなる緩衝層５を接着し、更に緩衝層５を配線基板４に
接着する。その後、基板６の切断された端部において、
固定部１１、接着剤８及びポリイミドテープ７を滑らか
に折り曲げ、配線基板４に接着する。このとき、配線基
板４と基板６との間にシリコンゴムを挟み込み、一体化
することにより、シリコンゴムを両者の間の緩衝層とし
て機能させることができる。なお、基板６と配線基板４
との接着においては、シリコンゴム自体に接着力がある
ので接着剤は不要であるが、接着剤を使用して接着して
もよい。本実施例においては、緩衝層５には、例えば、
厚さが０．２乃至３ｍｍで、硬さ（ＪＩＳＡ）が１５乃
至７０程度のシリコンゴムを使用している。但し、緩衝
層５を構成する材料はシリコンゴムに限定されず、緩衝
材となりうる有機系のフィルム、金属材料によるバネ、
板バネ等を使用してもよい。その後、固定部１１の端部
に延長配線３を接続し、延長配線３を配線基板４上に接
続する。これにより、図４に示すようなプローブカード
を形成することができる。

【００３８】上述の如く、本実施例の製造方法によれ
ば、犠牲基板１２による予備製造工程を有することによ
り、検査対象である半導体素子の電極パッド部のピッチ
が１０μｍ程度であっても、この半導体素子の各電極パ
ッドに接続可能で、且つ、十分なストロークを備えスク
ラブ機能を有する探子を具備したプローブを容易に形成
でき、実用に供する高性能なプローブカードを歩留まり
よく製造することができる。

【００３９】次に、第１の実施例の変形例について説明
する。図５は、本変形例におけるプローブカードの構造
を示す断面図である。前記第１の実施例においては、延
長配線３にワイヤボンディングを使用する例を示した
が、本変形例においては、延長配線３に配線付き絶縁フ
ィルム３ａを使用する例を示す。図５に示すように、本
変形例においては、延長配線３に配線付き絶縁フィルム
３ａを使用しており、配線付き絶縁フィルム３ａは絶縁
フィルム３ｂと、絶縁フィルム３ｂ中に設けられた配線
３ｃにより構成されている。また、配線付き絶縁フィル
ム３ａを配線部２を支持するポリイミドテープ７と一体
化することもできる。この場合には、配線付き絶縁フィ
ルム３ａが折り曲げられて、基材部１と配線部２との間
の段差を越えることになり、配線付き絶縁フィルム３ａ
と配線基板４との間の電気的接続及び配線付き絶縁フィ
ルム３ａと配線部２の固定部１１との間の電気的接続は
はんだ３ｄ又はバンプ等により行うことができる。この
場合、配線部２は折り曲げる必要はない。

【００４０】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図６（ａ）乃至（ｅ）及び図７は、本実施例に係
るプローブカードの製造方法をその工程順に示す断面図
である。本実施例においては、犠牲基板１２上において
突起支持部１０を形成するための傾斜面を、犠牲基板１
２をエッチングすることによってではなく、フォトレジ
ストを盛り上げることによって得ている。以下、具体的
に説明する。

【００４１】先ず、図２（ｂ）に示した方法と同様の方
法、即ち、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウム）によ
るシリコンエッチング等の方法により、犠牲基板１２の
表面における探子９が形成される予定の領域に凹部１５
を形成する。なお、このとき、凹部１４は形成しない。

【００４２】次に、図２（ｃ）に示した方法と同様の方
法により、凹部１５が形成された犠牲基板１２の表面全
面に、後の工程において配線部２を転写する際に転写を
容易にするための犠牲層１６として、熱酸化膜（二酸化
シリコン膜）を形成する。次に、凹部１５にＷ等の硬質
の材料を堆積し、探子９を形成する。

【００４３】その後、図６（ａ）に示すように、フォト
レジスト２１によるパターンを形成し、熱処理を行う。
フォトレジスト２１は約１００乃至１８０℃の熱によっ
て容易に軟化及び収縮するため、温度条件を選ぶことに
よって自由に滑らかな傾斜の段差を得ることができる。

【００４４】次に、図２（ｄ）及び図３（ａ）、（ｂ）
に示した方法と同様な方法により、突起支持部１０、中
間部１０ａ及び固定部１１を形成する。即ち、図６
（ｂ）に示すように、突起支持部１０、中間部１０ａ及
び固定部１１を形成するためのめっき皮膜のシード層１
７として、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＡ
ｕを厚さ０．１μｍに成膜する。

【００４５】次に、図６（ｃ）に示すように、フォトリ
ソグラフィーにて厚さ約５０μｍのフォトレジスト１８
を形成し、露光及び現像により、突起支持部１０、中間
部１０ａ及び固定部１１を形成する予定の領域に開口部
１８ａを有するパターンを形成する。

【００４６】次に、図６（ｄ）に示すように、突起支持
部１０、中間部１０ａ及び固定部１１として、開口部１
８ａに電解めっき法によりＡｕを厚さ３０μｍに成膜
し、探子９、突起支持部１０、中間部１０ａ及び固定部
１１を有する配線部２を犠牲基板１２上に形成する。

【００４７】次に、図６（ｅ）に示すように、電解めっ
き後の犠牲基板１２をアセトン等の有機溶媒に浸漬する
ことにより、フォトレジスト１８を除去する。配線部２
以外の部分に残ったシード層１７は、犠牲基板１２の表
面全体に短時間のプラズマエッチング処理を施すことで
除去する。

【００４８】次に、図７に示すように、犠牲基板１２上
に形成した配線部２、即ち、探子９、突起支持部１０、
中間部１０ａ及び固定部１１を、表面にポリイミドテー
プ７及び接着剤８を具備した基板６に接着する。次に、
犠牲基板１２上に形成された配線部２を、基板６ごとエ
ッチング液に浸し、犠牲層１６を溶解することにより犠
牲基板１２から配線部２を剥離し、基板６に転写させ
る。このとき、本実施例においては、前記第１の実施例
と異なり二酸化シリコン膜（犠牲層１６）とフォトレジ
スト１８の両方を除去するため、有機溶剤とバッファー
ドフッ酸に順に浸漬する。本実施例の効果の１つとし
て、フォトレジスト１８は膜厚が厚いため、有機溶剤の
染み込みが短時間で完了し、その後、犠牲層１６を溶解
するためのバッファードフッ酸も、フォトレジスト１８
が除去された後の大きな隙間に短時間で染み込むことが
でき、結果として、第１の実施例と比較して、犠牲基板
１２と配線部２との分離時間を短縮できる。

【００４９】その後、図３（ｄ）及び図４に示した方法
と同様の方法により、基板６を配線基板４に実装する。
即ち、基板６を固定部１１が接着されている部分の近傍
で切断し、基板６における探子９及び突起支持部１０の
直上に相当する部分及び固定部１１が接着されている部
分の一部以外の部分を取り除く。次に、基板６をシリコ
ンゴムからなる緩衝層５を介して配線基板４に接着す
る。その後、基板６の切断された端部において、固定部
１１、接着剤８及びポリイミドテープ７を滑らかに折り
曲げ、配線基板４に接着する。その後、固定部１１の端
部に延長配線３を接続し、延長配線３を配線基板４上に
接続する。これにより、図７に示すようなプローブカー
ドを形成することができる。

【００５０】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。図８（ａ）乃至（ｄ）は、本実施例に係るプロー
ブカードの製造方法を工程順に示す断面図である。先
ず、図２（ａ）乃至（ｃ）に示した方法と同様の方法に
より、図２（ｃ）に示す試料を形成する。

【００５１】その後、図８（ａ）に示すように、前記試
料上に突起支持部１０ｂ、中間部１０ｃ及び固定部１１
ａを構成するための導電性薄膜１９を形成する。本実施
例では、めっき法にてニッケルを５μｍの厚さに形成す
る。本実施例においては、後に述べるように配線の長さ
を短くできるため、導電性薄膜１９の厚さを薄くするこ
とができる。このため、導電性薄膜１９は、めっき法だ
けでなくスパッタリング法及びエッチング法による方法
でも容易に形成することができる。形成方法に自由度が
生じるため、導電性薄膜１９を構成する材料として、
金、ニッケル、銅、ベリリウム銅及びパラジウム等種々
の材料を選択することができる。

【００５２】その後、図８（ｂ）に示すように、突起支
持部１０ｂ、中間部１０ｃ及び固定部１１ａを形成する
部分以外の導電性薄膜１９を除去することにより、探子
９、突起支持部１０ｂ、中間部１０ｃ及び固定部１１ａ
により構成される配線部２ａを形成する。その後、シー
ド層１７を形成する。次に、固定部１１上に開口部２２
ａを有するフォトレジスト２２を形成する。

【００５３】次に、図８（ｃ）に示すように、開口部２
２ａにめっき法にて金合金を成膜することにより、バン
プ２０を形成する。その後、フォトレジスト２２を除去
し、シード層１７をエッチングする。

【００５４】その後、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すよう
な方法で、配線部２ａをバンプ２０を介して配線基板４
に接着し、犠牲層１６を溶解することにより、配線部２
ａから犠牲基板１２を剥離し、配線部２ａ及びバンプ２
０を配線基板４に転写する。このとき、バンプ２０と配
線基板４との間の電気接合を良好にするために、必要に
応じて熱処理等を行う。

【００５５】次に、図８（ｄ）に示すように、配線基板
４におけるパンプ２０が接続されている面及びバンプ２
０を覆うように保護層２５を形成する。保護層２５はバ
ンプ２０及び配線部２を保護するためのものであり、例
えば、熱可塑性樹脂により構成されている。

【００５６】本実施例においては、このように配線基板
４に対して直接配線部２を接続することにより、全体の
配線長を短くすることができる。このため、上述の如く
途中の工程を簡略化でき、プローブカードの各部を構成
する材料及び配線の厚み等について設計の自由度が増す
ため、プローブカードの形成においてより適切な材料構
成及び構造を選択することができる。また、配線長が短
いために配線のインダクタンスが小さくなり、高周波特
性を大きく向上させることができる。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
プローブを片梁状の形状を有する配線とし、この配線に
基板に固定される固定部と、この固定部から起立した中
間部と、この中間部に続く突起支持部と、検査対象に接
触する探子とを設けることにより、プローブに十分なス
トロークを与えることができる。また、探子が半導体素
子の電極に垂直方向に接触するだけで、探子が適切な荷
重を印加されつつ水平方向の移動することができるた
め、プローブに十分なスクラブ機能を付与することがで
きる。このため、検査対象へのダメージが少なく、且つ
安定な接触性を得ることができる。

【００５８】また、本発明の製造方法によれば、犠牲基
板を使用することにより、同時に多数のプローブを高密
度に形成できるため、十分なストローク及びスクラブ機
能を有する実用的な高性能プローブカードを微細な組立
作業を要せずに製造することができる。また、配線の大
きさを縮小できるため、回路のインダクタンスを下げ、
高周波特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるプローブカード
の構造を示す断面図である。

【図２】（ａ）乃至（ｄ）は、本実施例におけるプロー
ブカードの製造方法を工程順に示す断面図である。

【図３】（ａ）乃至（ｄ）は、本実施例におけるプロー
ブカードの製造方法における図２の次の工程を工程順に
示す断面図である。

【図４】本実施例におけるプローブカードの製造方法に
おける図３の次の工程を工程順に示す断面図である。

【図５】本実施例の変形例におけるプローブカードの構
造を示す断面図である。

【図６】（ａ）乃至（ｅ）は、本発明の第２の実施例に
おけるプローブカードの製造方法を工程順に示す断面図
である。

【図７】本実施例におけるプローブカードの製造方法に
おける図６の次の工程を工程順に示す断面図である。

【図８】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の第３の実施例に
おけるプローブカードの製造方法を工程順に示す断面図
である。

【図９】従来のプローブカードの構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１；基材部２；配線部３；延長配線３ａ；配線付き絶縁フィルム３ｂ；絶縁フィルム３ｃ；配線３ｄ；はんだ４；配線基板５；緩衝層６；基板７；ポリイミドテープ８；接着剤９；探子１０、１０ｂ；突起支持部１０ａ；中間部１１、１１ａ；固定部１２、１３ａ；犠牲基板１３；熱酸化膜１４；凹部１５；凹部１６；犠牲層１７；シード層１８；フォトレジスト１８ａ；フォトレジスト１８の開口部１９；導電性薄膜２０；バンプ２１、２２；フォトレジスト２２ａ；フォトレジスト２２の開口部２０；バンプ２３；ボード２４；プローブ２５；保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者後藤裕史兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者米田康司兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者勝見宋雄兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内Ｆターム(参考） 2G003 AA07 AE03 AG03 AG12 AH05 2G011 AA17 AA21 AB08 AC14 AC32 AE03 AF07 4M106 AA02 AD23 AD26 BA01 BA14 CA01 DD04 DD10 DD15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査対象と電気的に接触して電気信号を
入出力するためのプローブカードであって、検査対象と
電気的に接触するための複数個の片持ち梁状のプローブ
と、このプローブから引き出される配線と、前記プロー
ブを支持するための基材部と、を有し、前記プローブ
は、前記基材部に固定されている固定部と、前記固定部
から起立した中間部と、この中間部に続く突起支持部
と、この突起支持部に設けられ検査対象と接触するため
の探子と、を有することを特徴とするプローブカード。
【請求項２】前記固定部は、樹脂材料によって基材部
に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のプ
ローブカード。
【請求項３】前記固定部は、金属配線によって基材部
に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又
は２に記載のプローブカード。
【請求項４】前記固定部は、金属バンプによって基材
部に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１
又は２に記載のプローブカード。
【請求項５】前記基材部が緩衝層を有することを特徴
とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプローブ
カード。
【請求項６】検査対象と電気的に接触して電気信号を
入出力するためのプローブカードの製造方法であって、
第１の基板上に複数個のプローブを形成する工程と、前
記プローブを第２の基板上に連結する工程と、前記プロ
ーブから前記第１の基板を剥離する工程と、前記プロー
ブを前記第２の基板に電気的に接続し前記第２の基板上
に前記プローブが配置されたプローブカードを形成する
工程と、を有し、前記プローブは、前記基材部に固定さ
れている固定部と、前記固定部から起立した中間部と、
この中間部に続く突起支持部と、この突起支持部に設け
られ検査対象と接触するための探子と、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７】前記第１の基板上にプローブを形成する
工程は、前記第１の基板の表面に前記探子を形成するた
めの第１の凹凸を形成する工程と、前記第１の基板の表
面に前記固定部、前記中間部及び前記突起支持部を形成
するための第２の凹凸を形成する工程と、前記探子を形
成する工程と、前記突起支持部を形成する工程と、前記
中間部を形成する工程と、前記固定部を形成する工程
と、を有し、前記突起支持部、前記中間部及び前記固定
部を同一の材料によって同時に形成することを特徴とす
る請求項６に記載のプローブカードの製造方法。
【請求項８】前記第１の基板が単結晶シリコンからな
ることを特徴とする請求項６又は７に記載のプローブカ
ードの製造方法。
【請求項９】前記第１の凹凸を形成する工程は、薬液
による異方性エッチングにより行うことを特徴とする請
求項６乃至８のいずれか１項に記載のプローブカードの
製造方法。
【請求項１０】前記第２の凹凸を形成する工程は、薬
液による異方性エッチングにより行うことを特徴とする
請求項６乃至９のいずれか１項に記載のプローブカード
の製造方法。
【請求項１１】前記第２の凹凸を形成する工程は、感
光性の樹脂材料を使用することにより行うことを特徴と
する請求項６乃至９のいずれか１項に記載のプローブカ
ードの製造方法。
【請求項１２】前記第１の基板上にプローブを形成す
る工程の前に、酸化珪素薄膜を前記第１の基板上に形成
する工程を有することを特徴とする請求項６乃至１１の
いずれか１項に記載のプローブカードの製造方法。
【請求項１３】前記プローブを第２の基板上に連結す
る工程は、接着剤により前記固定部を前記第２の基板に
接着することにより行うことを特徴とする請求項６乃至
１２のいずれか１項に記載のプローブカードの製造方
法。