JP4863585B2 - コンタクトストラクチャ並びにその製造方法及びそれを用いたプローブコンタクトアセンブリ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンタクトストラクチャとその製造方法、そしてそのコンタクトストラクチャを使用したコンタクトアセンブリに関し、特に、多数のコンタクタを有するコンタクトストラクチャの構成、およびこのような多数のコンタクタを半導体ウェハ上に水平方向に形成し、そのコンタクタを半導体ウェハ上から取り除き、基板上にコンタクタを搭載することにより、コンタクトプローブアセンブリ、プローブカード、ＩＣチップ、その他のコンタクト機構のようなコンタクトストラクチャを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩやＶＬＳＩ回路のような高速、また高密度な電子部品をテストするにあたっては、多数のコンタクタを有するプローブカードのような高性能コンタクトストラクチャを使用する必要がある。他の応用として、ＩＣリード等のＩＣパッケージに、コンタクトストラクチャを使用してもよい。本発明は、ＬＳＩやＶＬＳＩチップ、半導体ウェハ等のテスト、半導体ウェハやダイ等のバーンイン、パッケージされた半導体デバイス、プリント回路基板等のテストとバーンインに使用するコンタクトストラクチャの製造方法に関するものである。さらに本発明は、ＩＣチップ、ＩＣパッケージ、他の電子デバイス等のリードやターミナルピンの形成のためにも応用できる。しかし、以下においては、説明の便宜のために、主として半導体ウェハテストに関連して本発明を説明する。
【０００３】
被試験半導体部品が半導体ウェハの場合は、ＩＣテスタのような半導体テストシステムは、自動的に半導体ウェハをテストするために、自動ウェハプローバのような基板ハンドラと接続して用いられる。そのような例が第１図に示されており、半導体テストシステムは、一般に別のハウジングとして形成されケーブル束１１０でテストシステム本体に接続されたテストヘッドを有している。テストヘッド１００と基板ハンドラ４００は、モーター５１０により駆動されるマニピュレータ５００により、互いに機械的および電気的に接続されている。被試験半導体ウェハは、基板ハンドラ４００によって、自動的にテストヘッド１００のテスト位置に供給される。
【０００４】
テストヘッド１００において、被試験半導体ウェハには、半導体テストシステムにより生成されたテスト信号が供給されている。被試験半導体ウェハ（半導体ウェハ上に形成したＩＣ回路）から、テスト信号の結果としての出力信号が、半導体テストシステムに送信される。半導体テストシステムでは、半導体ウェハ上に形成したＩＣ回路が正しく機能しているかを検証するために、半導体ウェハからの出力信号を期待値データと比較する。
【０００５】
第１図において、テストヘッド１００と基板ハンドラ４００は、インタフェース部１４０を介して互いに接続されている。インタフェース部１４０は、テストヘッドの電気的配線形状に固有の電気回路接続を有するプリント回路基板であるパフォーマンスボード１２０（第２図）と、同軸ケーブル、ポゴピン、コネクタ等で構成されている。第２図において、テストヘッド１００は、多数のプリント回路基板を有し、それら回路基板は半導体テストシステムのテストチャンネル（テストピン）の数に対応している。プリント回路基板のそれぞれは、パフォーマンスボード１２０に備えられた対応するコンタクトターミナル１２１と接続するためのコネクタ１６０を有している。パフォーマンスボード１２０上には、さらにフロッグリング１３０が、基板ハンドラ４００に対するコンタクト位置を正確に決定するために搭載されている。フロッグリング１３０は、例えばＺＩＦコネクタまたはポゴピンのような、多数のコンタクトピン１４１を有しており、同軸ケーブル１２４を介して、パフォーマンスボード１２０のコンタクトターミナル１２１に接続している。
【０００６】
第２図に示すように、テストヘッド１００は基板ハンドラ４００上に配置しており、インタフェース部１４０を介して機械的および電気的に基板ハンドラ４００に接続している。基板ハンドラ４００には、チャック１８０上に被試験半導体ウェハ３００が搭載されている。この例では、プローブカード１７０が被試験半導体ウェハ３００の上部に備えられている。プローブカード１７０は、被試験半導体ウェハ３００上のＩＣ回路の回路端子またはコンタクトパッドのようなコンタクトターゲットと接触するために、多数のプローブコンタクタ（カンチレバーまたはニードル）１９０を有している。
【０００７】
プローブカード１７０の電気ターミナルあるいはコンタクトリセプタクル（コンタクトパッド）は、フロッグリング１３０に備えられたコンタクトピン１４１と電気的に接続している。コンタクトピン１４１は、同軸ケーブル１２４により、パフォーマンスボード１２０上のコンタクトターミナル１２１に接続している。それぞれのコンタクトターミナル１２１は、テストヘッド１００内の対応するプリント回路基板１５０に接続している。また、プリント回路基板１５０は、数百の内部ケーブルを有するケーブル束１１０を介して、半導体テストシステム本体と接続している。
【０００８】
この構成の下で、チャック１８０上の半導体ウェハ３００の表面（コンタクトターゲット）に、プローブコンタクタ１９０が接触し、半導体ウェハ３００にテスト信号を与え、かつ半導体ウェハ３００から、そのテスト信号に対する結果としての出力信号を受ける。被試験半導体ウェハ３００からの出力信号は、半導体ウェハ３００上の回路が正しく機能しているかを検証するために、半導体テストシステムにおいて、期待値と比較される。
【０００９】
第３図は、第２図のプローブカード１７０の底面図を示している。この例では、プローブカード１７０は、ニードルまたはカンチレバーとも呼ばれるプローブコンタクタ１９０が複数搭載されたエポキシリングを有している。第２図において半導体ウェハ３００を搭載したチャック１８０が上方に移動すると、カンチレバー１９０の先端は、半導体ウェハ３００上のコンタクトパッドまたはバンプ（コンタクトターゲット）と接触する。カンチレバー１９０の他端はワイヤ１９４に接続し、そのワイヤ１９４は更にプローブカード１７０に形成された送信ライン（図示せず）に接続している。送信ラインは複数の電極（コンタクトパッド）１９７に接続しており、その電極１９７は更に第２図のコンタクトピン１４１に接続している。
【００１０】
一般に、プローブカード１７０は、グラウンド層、パワー層、および信号伝送ライン層等のような複数のポリイミド基板等により構成された多層基板となっている。この技術分野では周知のように、それぞれの信号伝送ラインは、例えば５０オームのような特性インピーダンスとなるように、ポリイミドの誘電率や透磁率、プローブカード１７０内の信号経路のインダクタンスやキャパシタンスのようなパラメータを設定している。従って、信号伝送ラインはインピーダンスマッチしたラインとなっており、半導体ウェハに定常状態で電流を供給するとともに、過渡状態においても瞬間的な高ピーク電流を供給できるような高周波数伝送帯域を確立している。プローブカード１７０には、ノイズ除去の為に、キャパシタ１９３と１９５がパワー層とグラウンド層間に備えられている。
【００１１】
第４図は従来のプローブカード技術における高周波数特性の限界を説明するために、第３図のプローブカード１７０の等価回路を示している。第４図（Ａ）と第４図（Ｂ）に示されているように、プローブカード１７０上の信号伝送ラインは、電極１９７から、ストリップライン（インピーダンスマッチしている）１９６、ワイヤ１９４、ニードルまたはカンチレバー（コンタクタ）１９０に達している。ワイヤ１９４とニードル１９０はインピーダンスマッチしていないので、これらの部分は、第４図（Ｃ）に示すように、高周波数帯域では等価的にインダクタＬとして機能する。ワイヤ１９４とニードル１９０の全体の長さが２０−３０ｍｍなので、被試験部品の高周波性能のテストは、このインダクタによって大きく制限される。
【００１２】
プローブカード１７０の周波数帯域を制限する他の要因は、第４図（Ｄ）と第４図（Ｅ）に示すパワー用ニードルとグラウンド用ニードルにある。もしパワーラインが被試験部品に十分な電流を供給できるのであれば、被試験部品のテストにおける周波数帯域をさほど制限することはない。しかし、パワー供給のために直列接続したワイヤ１９４とニードル１９０や、パワーと信号をグラウンドするための直列接続したワイヤ１９４とニードル１９０は、インダクタと等価になるので、高速電流は大きく制限される。
【００１３】
さらに、パワーライン上のサージパルスあるいはノイズを除去して被試験部品の正しい性能を検証するために、キャパシタ１９３とキャパシタ１９５がパワーラインとグラウンドラインの間に備えられている。キャパシタ１９３は、１０ｕＦ（マイクロファラッド）のような比較的大きな値であり、必要に応じてスイッチでパワーラインから接続をはずすこともできる。キャパシタ１９５は、０．０１ｕＦのような比較的小さいキャパシタンスの値をとり、ＤＵＴの近くに固定的に取り付けられている。これらのキャパシタは、パワーラインにおける高周波成分を除去する。したがって、これらのキャパシタは、プローブコンタクタの高周波数性能を制限する結果となる。
【００１４】
この結果、上述したもっとも広く使用されるプローブコンタクタでは、周波数帯域が約２００ＭＨｚ程度に制限されてしまい、最近の半導体部品をテストするには不十分である。半導体業界では、現在では１ＧＨｚからそれを超えるテスター自体の性能の周波数帯域に相当するだけの周波数帯域が、近い将来にはプローブコンタクタに必要になると見られている。また、テストのスループットを向上するために、プローブカードにより、特にメモリデバイスのような半導体部品を同時に多数個取り扱えることが望ましい。
【００１５】
従来の技術では、第３図に示すようなプローブカードとプローブコンタクタは、手作業で製造され、そのため品質にばらつきがある。そのような品質のばらつきは、サイズ、周波数帯域、コンタクトフォース（接触力）、コンタクトレジスタンス（接触抵抗）等のばらつきとして現れる。従来技術のプローブコンタクタにおいて、コンタクトパフォーマンス（接触性能）の信頼性を低下する別の要因は、プローブコンタクタと被テスト半導体ウェハが異なる温度膨張係数であることである。従って、温度変化が生じると、コンタクト位置が変位してしまい、コンタクトフォース（接触力）、コンタクトレジスタンス（接触抵抗）、周波数帯域等に悪影響を与えてしまう。よって、次世代半導体テスト技術の要項を満たすことのできる、新概念を用いたコンタクトストラクチャが必要とされている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、高周波帯域、高ピンカウント、高コンタクトパフォーマンス、そして高信頼性を有し、コンタクトターゲットと電気的接触する多数のコンタクタを有するコンタクトストラクチャを提供することにある。
【００１７】
また、本発明の他の目的は、次世代半導体技術のテスト要件を満たすような高周波数帯域を有し、半導体部品テストのような応用において被試験部品との電気接続を確立するためのプローブカードを形成するためのコンタクトストラクチャを提供することである。
【００１８】
また、本発明のさらに他の目的は、半導体部品のテストのような応用において、多数の半導体部品を並列に同時にテストするのに適した、被試験部品との電気接続を確立するためのコンタクトストラクチャを提供することにある。
【００１９】
また、本発明のさらに他の目的は、所定のサイズで所定数のコンタクタを有するプローブコンタクトアセンブリを形成するために、複数のコンタクトストラクチャを組み立てることができる構成とそのアセンブリ機構を提供することである。
【００２０】
また、本発明のさらに他の目的は、コンタクトストラクチャを形成するにあたって、シリコン基板上に２次元的に多数のコンタクタを製造し、そのコンタクタを取りはずして、コンタクト基板上に３次元的に搭載する方法を提供することである。
【００２１】
また、本発明のさらに他の目的は、コンタクトストラクチャを形成するにあたって、シリコン基板上に２次元的に多数のコンタクタを製造し、そのコンタクタをシリコン基板から取り除き、それを接着テープに移転させて、その後コンタクト基板上に搭載する方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明において、半導体ウェハ、パッケージされたＬＳＩ、プリント回路基板等の被試験デバイスをテスト（バーンインも含む）するためコンタクトストラクチャは、半導体製造プロセスで確立されているフォトリソグラフィー技術を用いてシリコン基板の平坦な表面に製造された多数のコンタクタを有している。本発明のコンタクトストラクチャはさらに、ＩＣリードやピン等のような電子デバイスの一部として使用してもよい。
【００２３】
本発明の第１の態様は、コンタクトターゲットと電気的接続するためのコンタクトストラクチャの構成である。本発明のコンタクトストラクチャは、コンタクト基板と、それぞれがほぼ直線的な形状をした複数のコンタクタとで構成されている。各コンタクタは、接触点を形成するための先端部と、コンタクタの終端が電気的接続用のコンタクトパッドとしてコンタクト基板の裏面から突出するように挿入されるベース部と、その先端部とベース部の間に設けられ、コンタクタがコンタクトターゲットに押し当てられたときに接触バネ力を発揮するためのスプリング部とで構成されている。
【００２４】
本発明の更に他の態様は、コンタクタをシリコン基板上に２次元的に製造し、そのコンタクタをシリコン基板から取り除いて、コンタクトストラクチャを製造する方法である。本発明の製造方法は、
（ａ）犠牲層をシリコン基板の表面に形成するステップと、
（ｂ）フォトレジスト層をその導犠牲層上に形成するステップと、
（ｃ）コンタクタのイメージを有したフォトマスクを上記フォトレジスト層上に位置合わせし、そのフォトマスクを介してフォトレジスト層を紫外線で露光するステップと、
（ｄ）そのフォトレジスト層の表面にコンタクタのイメージのパターンを現像するステップと、
（ｅ）電気メッキのプロセスにより電気導電材料によるコンタクタの第１層を上記フォトレジスト層のパターンに形成するステップと、
（ｆ）コンタクタの第２層またはそれを超える層を形成するために、上記のステップ（ｂ）から（ｅ）を繰り返すステップと、
（ｇ）上記フォトレジスト層を取り除くステップと、
（ｈ）上記コンタクタをシリコン基板から分離するために上記犠牲層をエッチングで取り除くステップと、
（ｉ）各コンタクタの少なくとも１の端部が電気的接続のためのコンタクトパッドとして機能するように、コンタクタをコンタクト基板に搭載するステップと、により構成されている。
【００２５】
本発明の更に他の態様は、コンタクタをシリコン基板上に２次元的に製造し、そのコンタクタを接着テープに移し、さらにその接着テープから取り外して、コンタクトストラクチャを製造する方法である。本発明の製造方法は、
（ａ）犠牲層を基板の表面に形成するステップと、
（ｂ）基板上のその犠牲層上にフォトレジスト層を形成するステップと、
（ｃ）コンタクタのイメージを有したフォトマスクを上記フォトレジスト層上に位置合わせし、そのフォトマスクを介してフォトレジスト層を紫外線で露光するステップと、
（ｄ）上記フォトレジスト層の表面にコンタクタのイメージのパターンを現像するステップと、
（ｅ）電気メッキのプロセスにより電気導電材料によるコンタクタの第１層を上記フォトレジスト層のパターンに形成するステップと、
（ｆ）コンタクタの更なる層を形成するために、コンタクタの上記第１層上に上記ステップ（ｂ）−（ｅ）を繰り返すステップと、
（ｇ）上記フォトレジスト層を取り除くステップと、
（ｈ）上記コンタクタの上面が接着テープに付着するように接着テープをコンタクタに当てるステップと、
（ｉ）上記シリコン基板から接着テープに付着したコンタクタが上記基板から分離するように、上記犠牲層をエッチングにより取り除くステップと、
（ｊ）各コンタクタの少なくとも１の端部が電気的接続のためのコンタクトパッドとして機能するように、コンタクタをコンタクト基板に搭載するステップと、により構成されている。
【００２６】
本発明の更に他の態様は、コンタクタをシリコン基板上に２次元的に製造し、そのコンタクタをシリコン基板から接着テープに移動する製造方法である。本発明の製造方法は、
（ａ）導電材料により構成された導電基板を誘電体基板上に形成するステップと、
（ｂ）フォトレジスト層を上記導電基板上に形成するステップと、
（ｃ）コンタクタのイメージを有するフォトマスクを上記フォトレジスト層上に位置合わせし、上記フォトマスクを介して上記フォトレジスト層を紫外線で露光するステップと、
（ｄ）上記フォトレジスト層の表面にコンタクタのイメージのパターンを現像するステップと、
（ｅ）電気メッキのプロセスにより導電材料により構成したコンタクタの第１層をフォトレジスト層のパターンに形成するステップと、
（ｆ）コンタクタの更なる層を形成するために、コンタクタの上記第１層上に上記ステップ（ｂ）−（ｅ）を繰り返すステップと、
（ｇ）上記フォトレジスト層を取り除くステップと、
（ｈ）上記誘電体基板から接着テープに付着したコンタクタが分離するように上記導電基板を剥がし取るステップと、
（ｉ）上記のコンタクタの表面が接着テープに付着するように、上記コンタクタの上面に接着テープを当てるステップであり、上記コンタクタと上記接着テープ間の接着力が、上記コンタクタと上記導電基板間の接着力よりも大であり、
（ｊ）その接着テープに付着したコンタクタが上記導電基板から分離するように上記導電基板を剥がし取るステップと、
（ｋ）各コンタクタの端部が電気的接続のためのコンタクトパッドとして機能するように、コンタクト基板に搭載するステップと、により構成されている。
【００２７】
本発明のさらに別の態様は、本発明のコンタクトストラクチャを有したプローブコンタクトアセンブリである。本発明のプローブコンタクトアセンブリは、その表面に複数のコンタクタを搭載したコンタクト基板と、そのコンタクト基板を搭載し備えられた電極とそのコンタクタの間に電気コミュニケーションを確立するためのプローブカードと、そのプローブカードに取り付けられたときそのプローブカードと半導体テストシステム間をインタフェースするための複数のコンタクトピンを有するピンブロックとにより構成される。
【００２８】
コンタクタはコンタクト基板の水平表面上に垂直に、あるいは直交方向に搭載されてもよい。各コンタクタはほぼ直線的な形状を有している。それぞれのコンタクタは、コンタクト点を形成するための先端部と、コンタクト基板上の対応するスルーホールに挿入されるベース部と、その先端部とベース部との間に形成され、コンタクトストラクチャがコンタクトターゲットに対して押されたときに接触バネ力を生成するスプリング部とで構成される。
先端部は、それぞれのコンタクタが、コンタクト点を形成するために垂直方向に、あるいはその軸線方向に突き出ていてもよい。
スプリング部は接触バネ力を発揮するために、曲線形、傾斜形、蛇行形、あるいはジグザグ形のような形状を有しており、ベース部の上部表面がコンタクト基板の表面から突起し外部部品との電気接続のためにコンタクトパッドとして機能する。
【００２９】
本発明によれば、コンタクトストラクチャは、次世代半導体技術のテスト要件を満たすような高周波数帯域を有している。多数のコンタクタが、手作業を用いることなく基板上に同時に製造されているので、コンタクトパフォーマンスの均一な品質、高信頼性、長い寿命、そして低価格を達成させることが可能である。
また、コンタクタが被試験部品と同じ基板材料上に形成されているので、温度の変化により生じる位置エラーを除去することが可能である。
【００３０】
更に、本発明の製造プロセスにおいて、比較的単純な技術を用いて多数のコンタクタをシリコン基板上に水平方向に製造することが可能である。コンタクタは基板上から取り除かれ、コンタクト基板に搭載される。
基板上から取り除かれたコンタクタは、コンタクト基板に垂直方向にあるいはその軸線方向に搭載されてもよい。
本発明により製造されたコンタクトストラクチャは、低価格で高能率、そして高い機械的強度と高信頼性を有する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明によるコンタクトストラクチャの実施例を第５図−第７図に示す。各コンタクトストラクチャは、コンタクト基板２０とコンタクタ３０とで構成されている。第５図の例においては、各コンタクタ３０１はほぼ垂直方向に延長しており、コンタクト基板２０に接続したベース部と、好ましくは鋭利な形状をしたコンタクト（接触）点と、ベース部とコンタクト点の間に形成されコンタクトスプリングとして機能する蛇行部とにより形成されている。
【００３２】
第６図の例では、各コンタクタ３０２は、ほぼ垂直方向に延長しており、コンタクト基板２０に接続したベース部と、２個またはそれを超える点に分岐し好ましくは鋭利な形状をしたコンタクト点と、ベース部とコンタクト点の間に形成され、コンタクトスプリングとして機能するジグザグ部とで形成されている。
【００３３】
第７図の例では、各コンタクタ３０３は、フック形状を有してほぼ垂直方向に延長しており、コンタクト基板２０に接続されたベース部と、好ましくは鋭利な形状を有し垂直方向に形成されたコンタクト点と、ベース部とコンタクト点の間に形成され、コンタクトスプリングとして機能する曲線部とで形成されている。
【００３４】
このコンタクトストラクチャが半導体ウェハまたはプリント回路基板３００上のコンタクトパッド３２０に押し当てられたとき、第５図−第７図に示す各コンタクタは、主に水平方向にカーブした曲線部、例えばコンタクタの蛇行形、ジグザグ形、曲線形等により発生されたバネ力による接触圧力を発生する。また、この接触圧力により、コンタクタの先端（コンタクト点）がコンタクトパッド３２０の上面に対しすり削り効果（スクラビング）を発揮する。このようなすり削り作用においては、コンタクトパッド３２０の導電材料と電気接触をするように、コンタクト点がコンタクトパッド３２０の酸化膜表面をすり削ることにより、酸化膜表面を有したパッド３２０に対するコンタクトパフォーマンスがより向上する。
【００３５】
なお、本発明において、コンタクタ３０１、３０２そして３０３は相互に交換可能であり、同様に使用及び製造可能であるが、本発明のコンタクトストラクチャとその製造方法の説明においては、便宜上、単に１または２のタイプのコンタクタを用いて説明している。また、第９図−第１３図を参照して、本発明の他の様々なタイプのコンタクタを後に説明するが、その詳細な説明は限られたコンタクタにしか行わない。第５図−第７図と第９図−第１３図に示した本発明のコンタクタは、傾いているというより、むしろ垂直にコンタクト基板の水平表面に搭載されているので、多数のコンタクタが、コンタクト基板の限られた面積に搭載できる。
【００３６】
このようなコンタクタを製造するための本発明の基本的なアイデアを第８図（Ａ）−第８図（Ｂ）に示す。本発明において、第８図（Ａ）に示すように、コンタクタ３０は、シリコン基板４０あるいは他の誘電体基板の平面上に水平方向、すなわち２次元的に製造される。そして、コンタクタ３０はシリコン基板４０から取り除かれ、第５図−第７図に示すようなコンタクト基板２０、例えばプリント回路基板、ＩＣチップ、その他のコンタクト機構等に垂直方向、すなわち３次元的に搭載される。
【００３７】
第８図の例では、シリコン基板４０あるいは他の誘電体基板４０の平面上に、水平方向に製造されたコンタクタ３０は、シリコン基板４０から接着部材９０に、例えば、接着テープ、接着フィルム、接着プレート等（以後「接着テープ」又は「中間プレート」と総称する）に移動される。接着テープ９０上のコンタクタ３０は、その後接着テープから取り除かれ、第５図−第７図に示すコンタクト基板２０、例えばプリント回路基板、ＩＣチップ、他のコンタクト機構に、ピックアンドプレース機構を用いて垂直方向すなわち３次元的に搭載される。
【００３８】
第９図（Ａ）−第９図（Ｉ）は、第５図−第７図に示す方法でコンタクト基板上に搭載する本発明のコンタクタの様々な形状例を示している。第９図（Ａ）−第９図（Ｅ）の例では、一端に第５図−第７図のコンタクト基板２０の上部表面から突起するための平坦なベースとなっており、他端はコンタクト先端となっている。第９図（Ａ）−第９図（Ｅ）のコンタクト先端は、低いコンタクト抵抗でコンタクトターゲットの表面と接触できるようにするための様々な形状をしている。第９図（Ｄ）の例では、垂直方向に弾性を実現するために、スプリング形状のコンタクト先端となっている。プローブアセンブリを組み立てるに当たって、第２３図を参照して後述するように、コンタクタがコンタクトターゲットに接触するときに垂直方向にスプリング力又は弾性を発揮するように、導電エラストマを用いてもよい。
【００３９】
第９図（Ｆ）−第９図（Ｉ）の例では、第５図−第７図のコンタクト基板２０の上部表面から突起するベース部が三角形の形状となっている。第９図（Ａ）−第９図（Ｉ）の各コンタクタは、全体としてほぼ直線的形状となっており、コンタクト基板の水平表面に対してほぼ垂直に搭載されている。第９図（Ａ）−第９図（Ｅ）の例と同様に、第９図（Ｆ）−第９図（Ｉ）のコンタクト先端は、低いコンタクト抵抗でコンタクトターゲットの表面と接触するような様々な形状を有している。プローブコンタクトアセンブリの組み立てについて第２３図を参照して後述するように、コンタクタがコンタクトターゲットに接触するときに垂直方向にスプリング力又は弾性を発揮するように、導電エラストマを用いてもよい。
【００４０】
第１０図（Ａ）と第１０図（Ｂ）は、本発明のコンタクタの具体的な例を示しており、第１０図（Ａ）は正面図、第１０図（Ｂ）は側面図である。第１０図のコンタクタは、第５図−第７図のコンタクト基板２０に搭載する際に、その基板の上部表面から上部端が突起するように構成したベース部と、コンタクトターゲットの表面に接触するための接触点を有する下端のコンタクト部と、そのベース部とコンタクト部の間に形成され、第５図−第７図のコンタクト基板２０に挿入される直線体部とにより構成している。コンタクト部はコンタクトターゲットに対して押し付けられた際に、スプリングとして機能するように、蛇行形あるいはジグザグ形をしている。
【００４１】
第１０図（Ａ）の正面図で示すように、コンタクタのベース部は左右方向に延長している。第１０図（Ｂ）の側面図に示すように、コンタクト部は、容易に変形できるようにベース部や直線体部よりも薄く構成されており、これにより、コンタクトターゲット対して押されたときにスプリング力を生成するようになっている。このように２種類の異なる厚さの構成、すなわちコンタクト部より薄い面と直線体部やベース部より厚い面とを有する構成とするために、コンタクタの形成過程において２層またはそれを超える導電層を形成するために、導電材料を２回またはそれを超える回数にわたりデポジットを行う。第１０図のコンタクタのサイズの例としては、a=1050.00um, b=330.00um, c=200.00um, d=50.00um, e=150.00um, f=20.00um, g=50.00um, h=20.00umである（umは「マイクロメータ」以下同じ）。
【００４２】
第１１図（Ａ）と第１１図（Ｂ）は、本発明のコンタクタの他の具体的な例を示しており、第１１図（Ａ）はその正面図で、第１１図（Ｂ）はその側面図である。第１１図のコンタクタは、第５図−第７図のコンタクト基板２０に取り付けられたときにその基板の上部表面から上部端が突起するように構成されたベース部と、コンタクトターゲットの表面に接触するための接触点を有する下端のコンタクト部と、そのベース部とコンタクト部の間に形成され、第５図−第７図のコンタクト基板２０に挿入される直線体部とにより構成している。コンタクト部はコンタクトターゲットに対して押し付けられた際に、スプリングとして機能するように、蛇行形あるいはジグザグ形をしている。
【００４３】
第１１図（Ｂ）の側面図に示すように、このコンタクタのベース部は、第２２図−第２４図に示すプローブカードのような外部部品と接触するための表面面積を増加させるために、その厚さが最大となっている。さらに第１１図（Ｂ）の側面図に示すように、コンタクト部は、容易に変形できるように、直線体部またはベース部よりも薄い形状となっており、これによりコンタクトターゲット対して押されたときにスプリング力を生成するようになっている。このようにこのコンタクタは、第１にコンタクト部の厚さ、第２に直線体部の厚さ、第３にベース部の厚さのように、３種類の異なる厚さとなっているので、コンタクタの製造行程において、３層またはそれを超える導電層を形成するために、３回またはそれを超える回数にわたりデポジットを行う。第１１図のコンタクタのサイズの例としては、a=1000.00um, b=1,330.00um, c=200.00um, d=50.00um, f=20.00um, g=80.00um, h=20.00um, i=50.00umである。
【００４４】
第１２図（Ａ）と第１２図（Ｂ）は、本発明のコンタクタのさらに他の具体的な例を示しており、第１２図（Ａ）はその正面図で、第１２図（Ｂ）はその側面図である。第１２図のコンタクタは、第５図−第７図のコンタクト基板２０に取り付けられたとき、その基板の上部表面から上部端が突起するように構成されたベース部と、コンタクトターゲットの表面に接触するための接触点を有する下端のコンタクト部と、そのベース部とコンタクト部の間に形成され、第５図−第７図のコンタクト基板２０に挿入される直線体部とを有して構成している。コンタクト部はコンタクトターゲットに対して押されたときにスプリングとして機能するように、蛇行形あるいはジグザグ形をしている。
【００４５】
第１２図（Ａ）の正面図に示すように、コンタクタのベースは、左右方向に延長している。第１２図（Ｂ）の側面図に示すように、コンタクト部は、容易に変形できるように直線体部またはベース部よりも薄い形状となっており、コンタクトターゲットに対して押されたときにスプリング力を生成するようになっている。この例のコンタクト部の厚さは、第１０図と第１１図の例よりもはるかに小さな値となっている。このように２つの異なる厚さを有するので、コンタクタの製造過程において、２層またはそれを超える導電層を形成するために、導電材料のデポジットを２回またはそれを超える回数にわたり行う。第１２図のコンタクタのサイズの例は、a=1050.00um, b=330.00um, c=200.00um, d=50.00um, e=150.00um, f=10.00um, g=50.00um, そしてh=10.00umである。
【００４６】
第１３図（Ａ）と第１３図（Ｂ）は、本発明のコンタクタの更に他の具体的な例を示しており、第１３図（Ａ）はその正面図で、第１３図（Ｂ）はその側面図である。第１３図のコンタクタは、第５図−第７図のコンタクト基板２０に取り付けられたときその基板の上部表面から上部端が突起するように構成されたベース部と、コンタクトターゲットの表面に接触するための接触点を有する下端のコンタクト部と、そのベース部とコンタクト部の間に形成され第５図−第７図のコンタクト基板２０に挿入される直線体部とを有して構成している。コンタクト部はコンタクトターゲットに対して押されたときにスプリングとして機能するように、２つのループ形スプリングの形状となっている。
【００４７】
第１３図（Ａ）の正面図に示すようにコンタクタのベース部は左右方向に延長している。第１３図（Ｂ）の側面図に示すように、コンタクト部は、容易に変形できるように直線体部またはベース部よりも薄い形状となっており、コンタクトターゲット対して押されたときにスプリング力を生成するようになっている。このように２つの異なる厚さを有しているので、コンタクタの製造工程において、２層またはそれを超える導電層を形成するために、導電材料を２回またはそれを超える回数にわたりデポジットする。第１３図のコンタクタのサイズの例としては、a=1050.00um, b=500.00um, c=200.00um, d=50.00um, e=150.00um, f=20.00um, g=50.00um, そしてh=20.00umである。
【００４８】
第１４図（Ａ）−第１６図（Ｌ）は、コンタクタ３０（例えば第７図のコンタクタ３０３）を製造するための本発明の製造プロセスの例を示す概念図である。第１４図（Ａ）において、犠牲層４２をシリコン基板４０上に形成する。基板４０はシリコン基板が一般的であるが、例えばガラス基板あるいはセラミック基板等の他の誘電体基板でも実施可能である。犠牲層４２は、例えばケミカルべーパーデポジション（ＣＶＤ）等のデポジション（堆積）プロセスによる二酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成されている。犠牲層４２は、この製造方法の後段階において、コンタクタ３０をシリコン基板から分離させる機能を果たす。
【００４９】
アドヒージョンプロモータ（接着促進）層４４を、第１４図（Ｂ）に示すように、犠牲層４２上に、例えば蒸着等により形成する。アドヒージョンプロモータ層４４の構成材料例としては、例えば厚さが２００−１０００オングストロームのクロミウム（Ｃｒ）やチタニウム（Ｔｉ）がある。アドヒージョンプロモータ層４４は、第１４図（Ｃ）に示す導電層４６のシリコン基板４０への接着を促進させる働きを有している。導電層４６の構成材料の例としては、例えば厚さが１０００−５０００オングストロームの銅（Ｃｕ）やニッケル（Ｎｉ）がある。導電層４６は、後の段階で用いる電気メッキプロセスにおいて、電気伝導を確立させる働きを有している。
【００５０】
次の段階においては、第１４図（Ｄ）に示すように、フォトレジスト層４８を導電層４６上に形成し、その上には紫外線で露光するためにフォトマスク５０を正確に位置合わせする。フォトマスク５０は、フォトレジスト層４８に生成するコンタクタ３０の２次元のイメージをあらわしている。この技術分野では周知のように、ポジテイブ反応とネガテイブ反応のフォトレジストをこのような目的に使用することができる。ポジテイブ反応レジストを使用した場合、フォトマスク５０のオペーク（不透明）部よりカバーされたフォトレジストは、露光後にキュア（凝固）する。フォトレジストの構成材料の例には、Ｎｏｖｏｌａｋ、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＳＵ−８、フォトセンシテイィポリイミド等がある。現像行程において、レジストの露光部を溶解して除去すると、第１５図（Ｅ）のフォトレジスト層４８には隙間、すなわちパターン「Ａ」が残る。従って、第１５図（Ｆ）の上面図に示すような、コンタクタ３０３のイメージ（形状）を有するフォトレジスト層４８のパターン、すなわち隙間「Ａ」が形成される。
【００５１】
前述のフォトリソグラフィープロセスにおいて、この技術分野では周知のように、フォトレジスト層４８は、紫外線のみならず、電子ビームやＸ線等を使用して露光することも可能である。さらに、フォトレジスト層４８に直接書き込みする電子ビーム、Ｘ線、光源（レーザー）等により、コンタクトストラクチャの形状イメージをフォトレジスト層４８上に直接形成することも可能である。
【００５２】
次に、第１５図（Ｇ）に示すコンタクタ３０を形成するために、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、あるいはタングステン（Ｗ）等の金属、またはニッケル・コバルト（ＮｉＣｏ）等の合金を、フォトレジスト層４８のパターン「Ａ」に電気メッキ等によりデポジット（堆積）する。後で説明するように、互いのエッチング特性を識別するために、導電層４６と異なる導電材料を、コンタクタの材料として使用することが好ましい。第１５図（Ｇ）に示すコンタクタ３０のメッキ過剰部分は、第１５図（Ｈ）に示す研磨（平面化）プロセスにより取り除かれる。
【００５３】
上述のプロセスを２回またはそれを超える回数で繰り返して導電層を形成することにより、第１０図−第１３図に示した異なる厚さのコンタクタを製造することができる。すなわち、第１層のコンタクタ（導電材料）を形成した後、必要とあれば、コンタクタ３０の第１層の上に第２層あるいはそれを超える層を形成するために、第１４図（Ｄ）−第１５図（Ｈ）のプロセスが繰り返される。
【００５４】
次の段階では、第１６図（Ｉ）に示すように、フォトレジスト層４８を、レジスト除去のプロセスにより取り除く。一般的にはウェットケミカル法により取り除くが、他のストリッピング法として、アセトンを基にした除去方法や、二酸化プラズマによる除去方法を用いてもよい。次に、第１６図（Ｊ）に示すように、コンタクタ３０をシリコン基板から分離するために、犠牲層４２をエッチングにより取り除く。また、第１６図（Ｋ）に示すように、コンタクタ３０を、アドヒージョンプロモータ層４４と導電層４６から分離させるために、別のエッチング行程をさらに行う。
【００５５】
上述のエッチングのプロセスにおいて、コンタクタ３０をエッチングせずに、アドヒージョンプロモータ層４４と導電層４６のみをエッチングするように、エッチング条件を設定する。すなわち、上述のようにコンタクタ３０をエッチングせずに導電層４６のみをエッチングするために、コンタクタ３０の導電材料と導電層４６の導電材料を異ならせる。最後に第１６図（Ｌ）の斜視図に示すように、コンタクタ３０を、他の全ての材料からも分離する。上述した第１４図（Ａ）−第１６図（Ｌ）の製造プロセス例には、１つのコンタクタ３０のみしか示していないが、実際の製造プロセスにおいては、第８図（Ａ）−第８図（Ｂ）に示すように、多数のコンタクタを同時に製造する。
【００５６】
第１７図（Ａ）−第１７図（Ｄ）は、本発明のコンタクタを製造する方法の他の例を示す概念図である。この例では、コンタクタ３０を、シリコン基板４０から接着テープに移転させるために、接着テープ（中間プレート）９０を製造プロセスに用いている。第１７図（Ａ）−第１７図（Ｄ）は、製造プロセスのうち、接着テープが関係する後半段階の製造プロセスのみを示している。
【００５７】
第１７図（Ａ）は、第１６図（Ｉ）と同等の製造段階を示しており、レジストストリッピング法によりフォトレジスト層４８を取り除いた行程を示している。この第１７図（Ａ）の行程において、接着テープ（中間プレート）９０をコンタクタ３０の上面に当てて、コンタクタ３０が接着テープ９０に接着するようにしている。第８図（Ｂ）に関して先に言及したように、本発明の態様において、接着フィルムや接着プレート等の他の接着用部材もこの接着テープ（中間プレート）９０の概念に含まれている。また、磁気プレートや磁気テープ、電気的チャージされたプレートやテープ等、コンタクタ３０を引き付ける他の部材もこの接着テープ９０の概念に含まれる。
【００５８】
第１７図（Ｂ）に示すプロセスでは、コンタクタ３０をシリコン基板４０から分離させるために、犠牲層４２をエッチングにより取り除く。また、第１７図（Ｃ）に示すように、コンタクタ３０をアドヒージョンプロモータ層４４と導電層４６から分離させるために、別のエッチングの行程が行われる。
【００５９】
上述のとおり、コンタクタ３０をエッチングせずに、導電層４６のみをエッチングするには、コンタクタ３０の導電材料と導電層４６の導電材料を、互いに異なるものとしなければならない。第１７図（Ａ）−第１７図（Ｃ）に示す製造方法には、１つのコンタクタしか示していないが、実際の製造プロセスにおいては、多数のコンタクタ３０が同時に製造される。従って、第１７図（Ｄ）の上面図に示すように、多数のコンタクタ３０が、シリコン基板や他の材料から分離して、接着テープ９０に移転される。
【００６０】
第１８図（Ａ）−第２０図（Ｎ）は、コンタクタを接着テープまたは中間プレートに移転する本発明のコンタクタ３０を製造する別の製造方法例を示す概念図である。第１８図（Ａ）では、電気メッキシード層３４２を、シリコンあるいはガラス等の材料による基板３４０に形成する。シード層３４２は、例えば厚さが１０００−５０００オングストロームの銅（Ｃｕ）あるいはニッケル（Ｎｉ）により構成されている。第１８図（Ｂ）に示すように、クロム・インコネル層３４４を、シード層３４２上に、例えばスパッタリング法により形成する。
【００６１】
次の段階の第１８図（Ｃ）では、導電基板３４６をクロム・インコネル層３４４上に形成する。導電基板３４６は、例えば厚さが１００−１３０マイクロメータのニッケル・コバルト（ＮｉＣｏ）合金により構成されている。導電基板３４６を不導体化（パシベーション）した後、第１８図（Ｄ）に示すように、厚さが１００−１２０マイクロメータのフォトレジスト層３４８を導電基板３４６上に形成する。さらに、第１８図（Ｅ）に示すように、フォトレジスト層３４８を紫外線で露光するために、フォトマスク３５０を正確に位置合わせする。フォトマスク３５０には、フォトレジスト層３４８の表面に生成するコンタクタ３０の２次元のイメージが印刷されている。
【００６２】
現像行程において、レジストの露光部を溶解し除去すると、コンタクタ３０（例えば第７図のコンタクタ３０３）のイメージを有するフォトマスク３５０から印刷されたプレーテイング（メッキ）パターンを有する第１９図（Ｆ）のフォトレジスト層３４８が残る。第１９図（Ｇ）の行程において、フォトレジスト層３４８のプレーテイングパターンに、５０−６０マイクロメータの厚さでコンタクタ用導電材料を電気メッキする。導電材料の一例としては、ニッケル・コバルト（ＮｉＣｏ）の合金がある。このコンタクタ材料としてのニッケル・コバルト合金は、導電基板３４６材料としてのニッケル・コバルト合金との間での接着力は大きくはならない。
【００６３】
上述のプロセスを２回またはそれを超える回数で繰り返して導電層を形成することにより、第１０図−第１３図に示した異なる厚さのコンタクタを製造することができる。すなわち、第１層のコンタクタ（導電材料）を形成した後、必要とあれば、コンタクタ３０の第１層の上に第２層あるいはそれを超える層を形成するために、コンタクタ第１８図（Ｄ）−第１９図（Ｇ）のプロセスが繰り返される。
【００６４】
次の行程において、第１９図（Ｈ）に示すように、フォトレジスト層３４８を、レジストストリッピング法により取り除く。第１９図（Ｉ）では、導電基板３４６を基板３４０上のクロム・インコネル層３４４から剥がし取る。導電基板３４６は、コンタクタ３０が比較的弱い接着力で付着している薄い基板である。コンタクタ３０を有する導電基板３４６の上面図を第１９図（Ｊ）に示す。
【００６５】
第２０図（Ｋ）は、コンタクタ３０の上面に接着テープ（中間プレート）９０を乗せて接着させるプロセスを示している。接着テープ９０とコンタクタ３０間の接着力は、コンタクタ３０と導電基板３４６間の接着力よりも強力である。従って、接着テープ９０を導電基板３４６から取りはずすときには、第２０図（Ｌ）に示すように、コンタクタ３０は導電基板３４６から接着テープ９０へと移転する。第２０図（Ｍ）は、コンタクタ３０を有する接着テープ９０の上面図であり、第２０図（Ｎ）は、コンタクタ３０を有する接着テープ９０の断面図である。
【００６６】
第２１図（Ａ）と第２１図（Ｂ）は、コンタクタ３０を接着テープ（中間プレート）９０から取り除き（ピック）、それをコンタクト基板２０に搭載する（プレース）方法の一例を示す概念図である。第２１図（Ａ）と第２１図（Ｂ）に示すこの「ピックアンドプレース」作用は、接着テープを用いた第１７図（Ａ）−第１７図（Ｄ）と第１８図（Ａ）−第２０図（Ｎ）で説明したような本発明の製造方法により製造したコンタクタに有利に適用できる。第２１図（Ａ）は、ピックアンドプレース・メカニズム８０の前半の動作を示す前面図である。第２１図（Ｂ）は、ピックアンドプレース・メカニズム８０の後半の動作を示す前面図である。
【００６７】
この例において、ピックアンドプレース・メカニズム８０は、コンタクタ３０を取り上げ（ピック）、それを配置（プレース）するためのトランスファー機構８４と、トランスファー機構をＸＹＺ方向に移動するためのモービルアーム８６、８７と、その位置をＸＹＺ方向に調整できるテーブル８１、８２と、例えばＣＣＤイメージセンサー等を有するモニターカメラ７８とで構成されている。トランスファー機構８４には、コンタクタ３０をサクション（吸引：ピック動作）とサクションリリース（吸引停止：プレース動作）するサクションアーム８５を有している。サクションフォース（吸引力）は、例えば真空等のネガテイブ圧力により生成される。サクションアーム８５は、９０度等の所定の角度で回転する。
【００６８】
ピックアンドプレース・メカニズム８０の動作において、コンタクタ３０を有する接着テープ９０と、ボンディング位置３２（またはスルーホール）を有するコンタクト基板２０とを、ピックアンドプレース・メカニズム８０のそれぞれテーブル８１と８２に配置する。第２１図（Ａ）に示すように、トランスファー機構８４は、サクションアーム８５の吸引力により、コンタクタ３０を接着テープ９０から取り上げる（ピック）。コンタクタ３０を取り上げた後、サクションアーム８５は、第２１図（Ｂ）に示すように、例えば９０度に回転する。従って、コンタクタ３０の方向は、水平方向から垂直方向へと変更される。この方向の変更機能は、単なる１例であり、この技術分野の通常の知識を有する者は、コンタクタの方向を変更する他の多くの方法があることを理解できる。トランスファー機構８４は、コンタクタ３０をコンタクト基板２０上のボンデイング位置３２（またはスルーホール）に搭載する。コンタクタ３０は、コンタクト基板２０の表面にボンディング、またはスルーホールに挿入して取り付けられる。
【００６９】
第２２図は、本発明のコンタクトストラクチャ用いてプローブコンタクトアセンブリを形成するための、全体組立構造の例を示した断面図である。プローブコンタクトアセンブリは、第２図に示すように、被試験デバイス（ＤＵＴ）とテストヘッド間のインタフェースとして使用される。この例では、第２２図に示すように、プローブコンタクトアセンブリは、コンタクトストラクチャの他に、プローブカード２６０と、ポゴピンブロック（フロッグリング）１３０を有している。コンタクトストラクチャはコンタクト基板２０上に搭載された複数のコンタクタ３０１で形成される。コンタクタのそれぞれのベース部は、コンタクトパッド３５としてコンタクト基板２０の上部表面から突起している。
【００７０】
プローブカード２６０、ポゴピンブロック１３０、そしてコンタクトストラクチャは、互いに機械的および電気的に接続して、プローブコンタクトアセンブリを形成している。従って、同軸ケーブル１２４とパフォーマンスボード１２０を介して、コンタクタ３０１の接触点からテストヘッド１００までの電気通路が形成される（第２図）。したがって、半導体ウェハ３００とプローブコンタクトアセンブリが押し合わされたとき、ＤＵＴ（半導体ウェハ３００のコンタクトパッド３２０）とテストシステム間に電気通路が成立する。
【００７１】
ポゴピンブロック（フロッグリング）１３０は、第２図のポゴピンブロックと等価であり、プローブカード２６０とパフォーマンスボード１２０との間のインタフェースとなる多数のポゴピンを有している。ポゴピンの上端では、同軸ケーブルのようなケーブル１２４が、パフォーマンスボード１２０を介して第２図のテストヘッド１００のプリント回路基板（ピンエレクトロニクスカード）１５０に信号を送信するために接続されている。プローブカード２６０は、その上部表面と下部表面にエレクトロード（電極）２６２と２６５を多数有している。組み立てられたときには、コンタクタ３０のベース部のコンタクトパド３５はエレクトロード２６２に接触する。エレクトロード２６２と２６５は、ポゴピンブロック１３０のポゴピンのピッチに合うように、コンタクトストラクチャのピッチをファンアウト（拡大）するために、相互接続トレイス２６３に接続されている。
【００７２】
第２３図は、本発明のコンタクトストラクチャを用いたプローブコンタクトアセンブリの他の例を示した断面図である。プローブコンタクトアセンブリは、第２図に示されるように、被試験テスト部品（ＤＵＴ）とテストヘッド間のインタフェースとして使用される。この例では、プローブコンタクトアセンブリは、コンタクトストラクチャの上部に導電エラストマ２５０、プローブカード２６０、およびポゴピンブロック（フロッグリング）１３０とをそれぞれ有した構成となている。
【００７３】
導電エラストマ２５０は、コンタクトストラクチャとプローブカード２６０の間に設けられている。組み立てられると、コンタクタ３０のベース部のコンタクトパッド３５は導電エラストマ２５０に接触する。導電エラストマ２５０は、平面の不均一性や垂直方向のギャップの不均一性を補正することで、コンタクタ３０１のベース部のコンタクトパド３５とプローブカード２６０のエレクトロード２６２間に、電気コミュニケーションを確立するためのものである。導電エラストマ２５０の１例は、垂直方向に導電ワイヤを多数有する柔軟なシートである。
例えば、導電エラストマ２５０は、多数の列配列された金属フィラメント（ワイヤ）とシリコンゴムシートで構成されている。金属フィラメントは、第２３図の垂直方向、すなわち導電エラストマ２５０の水平シートに対して直角に埋設されている。金属フィラメント間のピッチは、シリコンゴムシートの厚さが約０．２ｍｍのとき、例えば０．０５ｍｍかそれ以下である。そのような導電エラストマは、シンエツポリマー社の製造するものがあり、市場で入手できる。
【００７４】
第２４図は、本発明のコンタクトストラクチャを用いたプローブコンタクトアセンブリの別の例を示した断面図である。プローブコンタクトアセンブリは、コンタクトストラクチャが複数のコンタクトストラクチャ（基板）ブロックで形成されているということを除けば、第２３図のものと基本的に同じである。またこのコンタクトストラクチャブロックは複数の標準シリコン基板又はシリコンウェハを積み重ねて用いている。例えば、第２４図のコンタクトストラクチャは、それぞれが標準シリコンウェハ２２１、２２２、および２２３を有するコンタクトストラクチャ（基板）ブロック２０１と２０２ で形成している。
【００７５】
図には１個しか示していないが、複数のコンタクタ３０１が、それぞれのコンタクタ３０１の端がコンタクト基板２２のスルーホール２５に挿入するようにして、コンタクト基板２０に取り付けられている。一般に、コンタクト基板２２は、シリコンウェハで構成されているが、セラミック、ガラス、ポリイミドのような他の誘電材料を用いることも可能である。好ましい実施例では、コンタクト基板２２は、互いに重なった３個のウェハ２２１、２２２そして２２３のような、複数の標準シリコンウェハを有する多層基板である。複数のシリコンウェハを使用する理由は、機械的な寸法のトレランスを増加させずにコンタクト基板の必要充分な厚さを得るためである。したがって、固有の設計要求に応じて、シリコンウェハの数は、１個あるいはそれを超えるように自由に選択することが出来る。積み重ねた標準シリコンウェハは同じ厚さであるが、第２７図に示すように、端部の外形は異なっており、契合凹凸のような機械的な接触を形成する構成となっている。歯と凹みのような機械的な接触を形成する構成となっていてもよい。
【００７６】
第２５図は、第２４図のコンタクトアセンブリに組み込まれた本発明のコンタクトストラクチャの詳細を示した断面図である。曲線形状またはフック形状のコンタクタ３０１は、そのコンタクタ３０１の端部がスルーホールに挿入されることにより、コンタクト基板２０に取り付けられている。この例では、コンタクト基板２０は、それぞれ積み重ねられフュージョンボンドされた３枚の標準シリコンウェハ２２１、２２２そして２２３を有する多層基板である。シリコンウェハ２２１−２２３の厚さは約０．５ｍｍである。コンタクト基板２０に取り付けたとき、コンタクタ３０１の端部は、コンタクトパッド３５を形成するために、コンタクト基板２０の底表面から突起している。一例として、コンタクトパッド３５のサイズは、その幅が０．５ｍｍである。コンタクタ３０１は、スルーホール２５に設けられたステップ（段）に適合するためのフランジ部３４を有している。コンタクタ３０１の先端のコンタクト点は、コンタクトターゲットの表面に削り効果を発揮するように鋭利になっていることが好ましい。
【００７７】
第２５図に示す３層コンタクト基板２０とそのスルーホールを形成するプロセスを、次に簡単に説明する。まず、第２ウェハ２２２と第３ウェハ２２３を、例えばシリコンフュージョンボンディングにより直接結合する。そして、それらウェハ２２２とウェハ２２３の結合体は、その表面と裏面の両方を磨かれ、エッチング過程によりスルーホールが形成される。そのような深溝のエッチングは、例えばリアクティブガスプラズマを使用したリアクティブイオンエッチングにより達成することができる。第２ウェハ２２２と第３ウェハ２２３上のスルーホールの径サイズは、スルーホールに第２５図に示すようなステップを形成するために、コンタクタ３０のフランジ部３４の外形より小さな寸法で形成する必要がある。
【００７８】
そして、第１ウェハ２２１はその表面と裏面を磨かれ、上述の深溝エッチングによりスルーホールが形成される。第１ウェハ２２１のスルーホールのサイズは、上述したようにコンタクタ３０のフランジ部３４を受け入れるために、第２ウェハ２２２と第３ウェハ２２３のスルーホールの径サイズよりも大きい。第１ウェハ２２１は第２ウェハ２２２と第３ウェハ２２３に対して正確に位置合わせをしてフュージョンボンディングにより結合される。電気的絶縁を得るために、例えば少なくとも１マイクロメートルのシリコン酸化層を、コンタクト基板全体の表面に形成することが好ましい。コンタクタ３０は、必要であれば接着剤でスルーホールに固定される。
【００７９】
第２６図は、それぞれが第８図（Ａ）と第８図（Ｂ）に示す過程で生成した多数のコンタクタを有する本発明のコンタクトストラクチャ（基板）ブロックの例を示す斜視図である。この例では、所定のサイズとコンタクタ数を有するコンタクトストラクチャを形成するために、相互に結合して組み立てる複数のコンタクトストラクチャブロック２０を示している。第２６図においては、それぞれのコンタクトストラクチャブロックは１列に取り付けられたコンタクタを有しているが、本発明のコンタクトストラクチャブロックは、１列に限ることなく、例えばマトリックス状のように２列またはそれを超える列に整列してコンタクタを取り付けてもよい。
【００８０】
上述のように、本発明の特徴の１つは、複数のコンタクトストラクチャブロック２０を自由に組み合わせることにより、全体として所定のサイズやコンタクタと数を有したコンタクトストラクチャ（プローブコンタクトアセンブリ）を実現することができることである。第２６図の例では、４個のコンタクトストラクチャブロック２０が互いに接続するようになっている。第２６図の例には示されていないが、それぞれのコンタクト基板２２には、係合歯のような結合用メカニズムを有している。
【００８１】
第２７図は、本発明による複数のコンタクトストラクチャ（基板）ブロック（コンタクト基板２２）で形成されるコンタクトストラクチャの斜視図である。この例では、５個コンタクトストラクチャブロックを相互に結合して、全体としてのサイズが各コンタクトストラクチャブロックのサイズの正数倍であるコンタクトストラクチャを形成している。図示の簡素化のために、コンタクタはこれらのコンタクト基板２２上に示していない。このようにコンタクト基板２２を組み合わせることで、所定のサイズ、例えば１２インチの半導体ウェハのサイズに等価のコンタクトアセンブリが実現できる。
【００８２】
この例では、コンタクト基板の右と左の側端には、すなわち、一側端と他側端には、係合歯５５とリセス（係合凹）６５が備えられている。係合歯５５とリセス６５のサイズは右と左の側端で互いに同じである。しかし係合歯５５とリセス６５の位置は１個分だけシフトしている。よって、コンタクト基板２２の他側端は、他のコンタクト基板２２の一側端に結合する。第２７図には示されていないが、コンタクト基板２２の遠方端に、コンタクト基板の近端の溝７０に結合するような突起が備えられている。このような突起と溝に代えて、上述の一側端と他側端のような係合歯とリセス（係合凹）を用いることも可能である。コンタクタ３０は、第２６図に示された方法でスルーホール２５により、コンタクト基板２２上に搭載される。
【００８３】
好ましい実施例しか明記していないが、上述した開示に基づき、添付した請求の範囲で、本発明の精神と範囲を離れることなく、本発明の様々な形態や変形が可能である。
【発明の効果】
【００８４】
本発明によれば、コンタクトストラクチャは、次世代半導体技術のテスト要件を満たすような高周波数帯域を有している。手作業を用いることなく基板上に同時に多数のコンタクタを製造することができるので、そのコンタクトパフォーマンス（接続性能）は、均一な品質と、高信頼性、長寿命を達成することが可能である。また、本発明のコンタクタは、被試験部品と同じ基板材料上に形成することができるので、被試験部品の温度膨張係数を補正することが可能であり、したがって位置エラーを除去することができる。また、比較的単純な技術を用いてシリコン基板上に多数のコンタクタを水平方向に製造することが可能である。本発明により製造されたコンタクトストラクチャは、低価格で高効率、そして機械的に高い強度と高信頼性を有する。本発明の製造方法により製造されたコンタクトストラクチャは、半導体ウェハ、パッケージされたＬＳＩ、マルチチップモジュール等のバーンインテストを含めたテストに有利に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】テストヘッドを有する半導体テストシステムと基板ハンドラとの構造関係を示した概念図である。
【図２】インタフェース部を介して半導体テストシステムのテストヘッドを基板ハンドラに接続するための構造をより詳細に示した展開図である。
【図３】複数のプローブコンタクタを搭載するためのエポキシリングを有する従来技術におけるプローブカードの例を示した底面図である。
【図４】（Ａ）から（Ｅ）は、それぞれ第３図のプローブカードの等価回路を示した概念図である。
【図５】シリコン基板に水平方向に製造され、コンタクト基板上に直交して搭載されるコンタクタを用いた本発明のコンタクトストラクチャの構成例を示した概念図である。
【図６】シリコン基板の水平方向に製造され、コンタクト基板上に直交して搭載されるコンタクタを用いた本発明のコンタクトストラクチャの別の構成例を示した概念図である。
【図７】シリコン基板の水平方向に製造され、コンタクト基板上に直交して搭載されるコンタクタを用いた本発明のコンタクトストラクチャの更に別の構成例を示した概念図である。
【図８】（Ａ）から（Ｂ）は、多数のコンタクタをシリコン基板の平面に形成し、後のプロセスにより取り除くという本発明の製造方法の基本コンセプトを示した概念図である。
【図９】（Ａ）から（Ｉ）は、本発明のコンタクトストラクチャの製造過程で形成され本発明のコンタクトストラクチャで使用されるコンタクタの形状例を示した概念図である。
【図１０】（Ａ）は、本発明のコンタクタのより具体的構成例を示した図であって、コンタクタの正面図であり、（Ｂ）はコンタクタの側面図である。
【図１１】（Ａ）は、本発明のコンタクタのより具体的構成の他の例を示した図であって、コンタクタの正面図であり、（Ｂ）はコンタクタの側面図である。
【図１２】（Ａ）は、本発明のコンタクタのより具体的構成のさらに他の例を示した図であって、コンタクタの正面図であり、（Ｂ）はコンタクタの側面図である。
【図１３】（Ａ）は、本発明のコンタクタのより具体的構成のさらに他の例を示した図であって、コンタクタの正面図であり、（Ｂ）はコンタクタの側面図である。
【図１４】（Ａ）から（Ｄ）は、コンタクタを製造するための本発明の製造プロセスの例を示した概念図である。
【図１５】（Ｅ）から（Ｈ）は、コンタクタを製造するための本発明の製造プロセスの例を示した他の概念図である。
【図１６】（Ｉ）から（Ｌ）は、コンタクタを製造するための本発明の製造プロセスの例を示した、さらに他の概念図である。
【図１７】（Ａ）から（Ｄ）は、コンタクタを製造するための本発明の製造プロセスの他の例を示した概念図である。
【図１８】（Ａ）から（Ｅ）は、基板の水平表面上にコンタクトストラクチャを製造し中間プレートにコンタクタを移動するための行程例を示した概念図である。
【図１９】（Ｆ）から（Ｊ）は、基板の水平表面上にコンタクトストラクチャを製造し中間プレートにコンタクタを移動するための行程例を示した他の概念図である。
【図２０】（Ｋ）から（Ｎ）は、基板の水平表面上にコンタクトストラクチャを製造し中間プレートにコンタクタを移動するための行程例を示した、さらに他の概念図である。
【図２１】（Ａ）から（Ｂ）は、本発明のコンタクトストラクチャを形成するために、コンタクタを取り外し（ピック）、多層シリコン基板等の基板上に配置する（プレース）ためのピックアンドプレース機構の例を示した概念図である。
【図２２】本発明のコンタクトストラクチャを用いたプローブコンタクトアセンブリを、半導体テストシステムのテストヘッドと被試験デバイスとの間のインタフェースとして用いた例を示した断面図である。
【図２３】本発明のコンタクトストラクチャを用いたプローブコンタクトアセンブリを、半導体テストシステムのテストヘッドと被試験デバイスとの間のインタフェースとして用いた他の例を示した断面図である。
【図２４】本発明のコンタクトストラクチャを用いたプローブコンタクトアセンブリを、半導体テストシステムのテストヘッドと被試験デバイスとの間のインタフェースとして用いたさらに他の例を示した断面図である。
【図２５】本発明の製造プロセスにより製造されたコンタクタと、多層構成した複数の標準シリコン基板を有する本発明のコンタクトストラクチャの例を示した概念図である。
【図２６】所定のサイズのプローブコンタクトアセンブリを形成するために、相互に取り付け可能に構成されかつ多数のコンタクタを有する複数のコンタクトストラクチャを示した斜視図である。
【図２７】所定のサイズ、形状、コンタクタ数によりプローブコンタクトアセンブリを形成するように複数のコンタクト基板が互いに接続された本発明のコンタクトストラクチャの斜視図である。
【符号の説明】
２０ コンタクト基板
２２１、２２２、２２３ シリコンウェハ
２５ スルーホール
３０ コンタクタ
３４ フランジ部
３５ コンタクトパッド

Claims (17)

1. コンタクトターゲットと電気的接続を形成するためのコンタクトストラクチャにおいて、
   複数のコンタクタを保持するコンタクト基板と、
   導電材料により構成され、上記コンタクト基板に取り付けられる複数のコンタクタと、
   上記各コンタクタは、そのコンタクタの一端にありコンタクトターゲットとの接触点を形成する先端部と、そのコンタクタの他端にありコンタクト基板と係合するベース部と、そのベース部から先端部への方向に直線的に形成された直線体部と、その先端部と直線体部の間に形成され、コンタクトストラクチャがコンタクトターゲットに押し当てられたときに接触バネ力を発揮するスプリング部と、により構成され、
   上記スプリング部は接触バネ力を発生するために、曲線状、傾斜状、蛇行状、あるいはジグザグ状を含む非直線的形状に構成されるとともに、上記ベース部及び直線体部よりも少ない回数の導電層形成プロセスを経ることにより上記ベース及び直線体部よりも薄く構成され、
   上記ベース部は、その端部において左右に突起したフランジ部を有し、コンタクタが上記コンタクト基板に搭載されたとき、その基板の表面からそのベース部の上部表面が突起しており、
   上記を具備することを特徴とするコンタクトストラクチャ。
2. 上記コンタクト基板は単一のシリコンウェハあるいは複数のシリコンウェハを互いに接着して一体的に形成され、
   上記コンタクタを搭載するためのスルーホールをそのコンタクト基板に形成し、
   上記スルーホールはエッチングの行程によりそのコンタクト基板に形成される、請求項１に記載のコンタクトストラクチャ。
3. 上記コンタクタを搭載するためのスルーホールをそのコンタクト基板に形成し、
   上記各コンタクタのベース部に形成された上記フランジ部は、上記スルーホールに形成されたステップ部と係合する、請求項１に記載のコンタクトストラクチャ。
4. 上記コンタクト基板は単一のシリコンウェハにより形成され、上記コンタクタを搭載するための上記スルーホールをそのコンタクト基板に形成した、請求項１に記載のコンタクトストラクチャ。
5. 上記コンタクト基板は第１のシリコンウェハと第２のシリコンウェハを互いに接着して一体的に形成され、上記コンタクタを搭載するための上記スルーホールをそのコンタクト基板に形成した、請求項１に記載のコンタクトストラクチャ。
6. 上記コンタクト基板は３層のシリコンウェハを互いに接着して一体的に形成され、上記コンタクタを搭載するための上記スルーホールをそのコンタクト基板に形成した、請求項１に記載のコンタクトストラクチャ。
7. 上記３層のシリコンは、第１、第２および第３のシリコンウェハにより構成され、その第２シリコンウェハと第３シリコンウェハを互いに接着し、その第２および第３シリコンウェハに第２のスルーホールを形成し、その第１シリコンウェハにその第２のスルーホールより大きな第１のスルーホールを形成し、その第１シリコンウェハを第１および第２のスルーホール位置が合致するように位置合わせして、上記第２シリコンウェハ上に接着して構成した、請求項６に記載のコンタクトストラクチャ。
8. 上記コンタクタは、フォトリソグラフィーの工程により、平坦な基板の表面上にその平坦基板と並行な方向に形成され、その後その平坦基板から取り除かれて、上記コンタクト基板の表面と直交する方向にそのコンタクト基板上に搭載される、請求項１に記載のコンタクトストラクチャ。
9. 所定のサイズのコンタクトアセンブリを形成する為に、上記コンタクト基板はその外部エッジにおいて他のコンタクト基板の外部エッジと接続するための結合メカニズムを有する、請求項１に記載のコンタクトストラクチャ。
10. 上記結合メカニズムは上記コンタクト基板の一側端および他側端にそれぞれ形成された係合凹凸の組み合わせであり、１のコンタクト基板の側端に形成された係合凹凸による結合メカニズムが、他のコンタクト基板の反対側端に形成された係合凹凸による結合メカニズムと係合し、これにより複数のコンタクト基板が所定のサイズ、形状、コンタクト数のコンタクトアセンブリを形成するように互いに組み合わせることができる、請求項９に記載のコンタクトストラクチャ。
11. 上記コンタクト基板はシリコンで構成されている、請求項１に記載のコンタクトストラクチャ。
12. 上記コンタクト基板は、ポリイミド、セラミック、またはガラスのような誘電体材料で構成されている、請求項１に記載のコンタクトストラクチャ。
13. コンタクトストラクチャを形成するための製造方法において、
    （ａ）犠牲層をシリコン基板の表面に形成するステップと、
    （ｂ）フォトレジスト層をその犠牲層上に形成するステップと、
    （ｃ）コンタクタのイメージを有したフォトマスクを上記フォトレジスト層上に位置合わせし、そのフォトマスクを介してフォトレジスト層を紫外線で露光するステップと、
    （ｄ）そのフォトレジスト層の表面にコンタクタのイメージのパターンを現像するステップと、
    （ｅ）電気メッキのプロセスにより電気導電材料によるコンタクタの第１層を上記フォトレジスト層のパターンに形成するステップと、
    （ｆ）コンタクタの第２層またはそれを超える層を形成するために、上記のステップ（ｂ）から（ｅ）を繰り返すステップと、
    （ｇ）上記フォトレジスト層を取り除くステップと、
    （ｈ）上記コンタクタをシリコン基板から分離するために上記犠牲層をエッチングで取り除くステップと、
    （ｉ）各コンタクタの少なくとも１の端部が電気的接続のためのコンタクトパッドとして機能するように、コンタクタをコンタクト基板に搭載するステップと、
    を具備することを特徴とするコンタクトストラクチャの製造方法。
14. コンタクトストラクチャを形成するための製造方法において、
    （ａ）犠牲層を基板の表面に形成するステップと、
    （ｂ）基板上のその犠牲層上にフォトレジスト層を形成するステップと、
    （ｃ）コンタクタのイメージを有したフォトマスクを上記フォトレジスト層上に位置合わせし、そのフォトマスクを介してフォトレジスト層を紫外線で露光するステップと、
    （ｄ）上記フォトレジスト層の表面にコンタクタのイメージのパターンを現像するステップと、
    （ｅ）電気メッキのプロセスにより電気導電材料によるコンタクタの第１層を上記フォトレジスト層のパターンに形成するステップと、
    （ｆ）コンタクタの更なる層を形成するために、コンタクタの上記第１層上に上記ステップ（ｂ）−（ｅ）を繰り返すステップと、
    （ｇ）上記フォトレジスト層を取り除くステップと、
    （ｈ）上記コンタクタの上面が接着テープに付着するように接着テープをコンタクタに当てるステップと、
    （ｉ）上記シリコン基板から接着テープに付着したコンタクタが上記基板から分離するように、上記犠牲層をエッチングにより取り除くステップと、
    （ｊ）各コンタクタの少なくとも１の端部が電気的接続のためのコンタクトパッドとして機能するように、コンタクタをコンタクト基板に搭載するステップと、
    を具備することを特徴とするコンタクトストラクチャの製造方法。
15. コンタクトストラクチャを形成するための製造方法において、
    （ａ）導電材料により構成された導電基板を誘電体基板上に形成するステップと、
    （ｂ）フォトレジスト層を上記導電基板上に形成するステップと、
    （ｃ）コンタクタのイメージを有するフォトマスクを上記フォトレジスト層上に位置合わせし、上記フォトマスクを介して上記フォトレジスト層を紫外線で露光するステップと、
    （ｄ）上記フォトレジスト層の表面にコンタクタのイメージのパターンを現像するステップと、
    （ｅ）電気メッキのプロセスにより導電材料により構成したコンタクタの第１層をフォトレジスト層のパターンに形成するステップと、
    （ｆ）コンタクタの更なる層を形成するために、コンタクタの上記第１層上に上記ステップ（ｂ）−（ｅ）を繰り返すステップと、
    （ｇ）上記フォトレジスト層を取り除くステップと、
    （ｈ）上記誘電体基板から接着テープに付着したコンタクタが分離するように上記導電基板を剥がし取るステップと、
    （ｉ）上記のコンタクタの表面が接着テープに付着するように、上記コンタクタの上面に接着テープを当てるステップであり、上記コンタクタと上記接着テープ間の接着力が、上記コンタクタと上記導電基板間の接着力よりも大であり、
    （ｊ）その接着テープに付着したコンタクタが上記導電基板から分離するように上記導電基板を剥がし取るステップと、
    （ｋ）各コンタクタの端部が電気的接続のためのコンタクトパッドとして機能するように、コンタクタをコンタクト基板に搭載するステップと、
    を具備することを特徴とするコンタクトストラクチャの製造方法。
16. コンタクトターゲットと電気的接続を形成するためのプローブコンタクトアセンブリにおいて、
    複数のコンタクタを保持するコンタクト基板と、
    その表面に設けられた電極と上記コンタクタとの間の電気コミュニケーションを確立するためにそのコンタクト基板を搭載するためのプローブカードと、
    複数のコンタクトピンを有し、上記プローブカードに取り付けられたとき、上記プローブカードと半導体テストシステムの間をインタフェースするピンブロックと、により構成され、
    上記コンタクタはそのコンタクト基板に取り付けられ、その各コンタクタは、そのコンタクタの一端にありコンタクトターゲットとの接触点を形成する先端部と、そのコンタクタの他端にありコンタクト基板と係合するベース部と、そのベース部から先端部への方向に直線的に形成された直線体部と、その先端部と直線体部の間に形成され、コンタクトストラクチャがコンタクトターゲットに押し当てられたときに接触バネ力を発揮するスプリング部とにより構成され、
    上記スプリング部は接触バネ力を発生するために、曲線状、傾斜状、蛇行状、あるいはジグザグ状を含む非直線的形状に構成されるとともに、上記ベース部及び直線体部よりも少ない回数の導電層形成プロセスを経ることにより上記ベース及び直線体部よりも薄く構成され、
    上記ベース部は、その端部において左右に突起したフランジ部を有し、コンタクタが上記コンタクト基板に搭載されたとき、その基板の表面からそのベース部の上部表面が突起していることを特徴とするプローブコンタクトアセンブリ。
17. 上記ベース部の上部表面とプローブカードの電極との間に電気コミュニケーションを確立するために、上記コンタクト基板とプローブカードとの間に供給された導電エラストマを有する、請求項１６に記載のプローブコンタクトアセンブリ。

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