JP2010060285A - コンタクトプローブ及びその形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性に優れ、耐摩耗性にも優れるコンタクト部を有するコンタクトプローブ及びその形成方法を提供することを目的とする。
【解決手段】コンタクト部４と、コンタクト部４を支持するビーム部３とを有し、コンタクト部４が、導電性金属にカーボンナノチューブが分散されて混入した導電性材料を電気めっきしてなる炭素複合めっき層１５により形成されている。この炭素複合めっき層１５により接触部４３の対摩耗性及び導電性が向上される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、コンタクトプローブ及びその形成方法に係り、さらに詳しくは、熱伝導性に優れ、接触抵抗が小さく、そして、耐摩耗性に優れるコンタクトプローブ及びその形成方法に関する。

半導体集積回路の電極パッドなどの検査対象物の電気的特性を検査するために用いられるプローブカードは、複数のコンタクトプローブ（接触探針）を備えている。複数のコンタクトプローブは、電極パッドの数およびピッチに対応して基板上に固定され、これらコンタクトプローブを電極パッドに接触させることにより、電気信号を取出すことができる。

半導体ウエハ上のデバイスの電気的特性を検査する時は、コンタクトプローブを半導体ウエハ上の電極パッドに接触させた後、コンタクトプローブを更に半導体ウエハ側に押し付ける動作であるオーバードライブを行って、すべてのコンタクトプローブをそれぞれ電極パッドに確実に接触させる。

上記コンタクトプローブとしては、一端が基板に固定され、他端が自由端となる弾性変形可能な片持ち梁構造のビーム部と、このビーム部の自由端側に形成されたコンタクト部とを有するものがある（例えば特許文献１参照）。このようなコンタクトプローブは、コンタクト部を半導体ウエハ側に押し付けて、オーバードライブを行うことによりビーム部を弾性変形させる。

特許文献１には、フォトリソグラフィ技術と電気めっき技術を用いたいわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて形成された積層体からなるコンタクトプローブが開示されている。このコンタクトプローブは、基板に導電性材料を積層して平板状に形成されるのであるが、コンタクトプローブのコンタクト部を検査対象物に対向させたとき、コンタクトプローブの積層面である主面が上記検査対象物と交差するように形成されている。

上記コンタクトプローブは、上記コンタクト部を検査対象物の電極と導通させるため、通常は、上記コンタクト部の先端部を高硬度の導電性材料により形成し、ビーム部を高靭性の導電性材料により形成している。特許文献１に開示されているコンタクトプローブは、ビーム部をニッケルなど高靭性の金属材料によって形成し、上記コンタクト部の先端部をロジウムのような高硬度の金属材料によって形成している。このような金属材料によりビーム部とコンタクト部を形成することによって、ビーム部を弾性変形し易くし、上記コンタクト部は検査対象物に接触させたときの摩耗を抑制するようになっている。
特開２００６−３３７０８０号公報

しかしながら、ロジウムなどの耐摩耗性に優れた金属材料によって形成された上記コンタクト部の先端部は、オーバードライブによる摩耗は低減できるのであるが、金や銀などの導電性に優れた金属材料で形成した場合に比べて、良好な導電性や熱伝導度が得られず、しかも、接触抵抗が大きくなる問題がある。また、金や銀などの導電性に優れ、接触抵抗の低い金属材料を用いて形成された上記先端部は、オーバードライブ時の摩耗量が多くなる問題がある。

また、コンタクト部の先端部と電極パッドとを接触させてオーバードライブを行う場合、コンタクト部の先端部によって電極パッドの表面が削られて削り屑が生じる。この削り屑は、コンタクト部の先端部に付着し易く、コンタクト部を繰り返し電極パッドに接触させた場合にコンタクト部の先端部に削り屑が付着したままの状態になる場合がある。このようにコンタクト部に削り屑が付着したままになると、接触抵抗値がさらに増加し、安定した電気的特性検査を行うことができない。特に、コンタクト部に付着した削り屑は電気的特性検査を行う際に、誤動作の原因にもなる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、コンタクトプローブにおけるコンタクト部の検査対象物と接触する接触部が、耐摩耗性に優れ、しかも、接触抵抗が小さいコンタクトプローブおよびその形成方法を提供することを目的とする。

第１の本発明によるコンタクトプローブは、コンタクト部と、上記コンタクト部を支持するコンタクト支持部とを有し、上記コンタクト部が、導電性金属にカーボンナノチューブが分散されて混入した導電性材料を電気めっきしてなる炭素複合めっき層により形成されて構成されている。

カーボンナノチューブは、一般的に高強度で、電気抵抗が低く、熱伝導性に優れるため、本発明のコンタクトプローブの上記カーボンナノチューブを分散させた導電性材料で形成される上記炭素複合めっき層も、このような特性を有する。従って、本発明のコンタクトプローブは、カーボンナノチューブが分散されて混入した導電性材料を用いて上記コンタクト部の上記接触部が形成されているので、上記コンタクト部の耐摩耗性を向上でき、しかも、接触抵抗も小さくできる。このように、本発明のコンタクトプローブは、接触抵抗が小さく、しかも、耐摩耗性にも優れるので、コンタクトプローブの寿命が長くなり、安定した電気的特性検査を行うことができる。

また、カーボンナノチューブは、撥水性にも優れるため、カーボンナノチューブを分散させた導電性材料で形成した接触部は、オーバードライブにより検査対象物の表面をコンタクト部で削ったときに生ずる削り屑が付着し難くなる。

第２の本発明によるコンタクトプローブの形成方法は、導電性材料を電気めっきすることにより、絶縁性基板上の第１領域にプローブ本体部を形成する工程と、第１領域に隣接する第２領域に、絶縁層を形成する工程と、上記プローブ本体部及び上記絶縁層上に、第１領域と隣接しない開口部を持つマスク材層を形成して、上記開口部を介して当該開口部及びその周辺に対向する上記絶縁層を除去し、上記プローブ本体部を露出させる工程と、上記開口部を介して上記プローブ本体部の露出面に、カーボンナノチューブを分散させた導電性金属を電気めっきし、炭素複合めっき層を形成する工程とを備えている。

このような製造工程により、コンタクトプローブを上記絶縁性基板とは異なるプローブ基板に固定する際に上記積層面である主面が上記検査対象物と交差するように、導電性材料を積層してコンタクトプローブを形成する場合でも、上記コンタクトプローブにおける上記検査対象物と接触させる先端面に、耐摩耗性に優れ、接触抵抗が小さく、しかも、撥水性にも優れるカーボンナノチューブが分散された上記炭素複合めっき層を簡単に形成することができる。

具体的には、上記絶縁層を除去する工程において、上記マスク材層の上記開口部を介して、上記絶縁層を除去することにより、上記プローブ本体部は、積層方向の上面が露出することなく、この上面に対して直交する端面のみを露出させることができる。そして、上記炭素複合めっき層を形成する工程において、上記プローブ本体部の上記露出面にカーボンナノチューブが分散された上記導電性金属を電気めっきすることにより、上記絶縁性基板に平行な方向にめっきを成長させて上記炭素複合めっき層を簡単に形成することができる。

第３の本発明によるコンタクトプローブの形成方法は、上記マスク材層に上記開口部を形成する工程において、上記開口部の大きさは、上記カーボンナノチューブの平均長さよりも大きくなるように形成し、上記絶縁層を除去する工程において、等方性エッチングを行うことにより、上記プローブ本体部の上記露出面と上記開口部との間に上記マスク材層で覆われる空間部を形成し、この空間部は、上記露出面から上記開口部までの距離及び積層方向の高さが上記カーボンナノチューブの平均長さよりも短くなるように形成するように構成している。

本発明のコンタクトプローブの形成方法によれば、上記開口部の大きさは、上記カーボンナノチューブの平均長さよりも大きく、しかも、上記プローブ本体部の上記露出面は、上記マスク材層で覆われる上記空間部内で露出させ、この空間部の大きさが、上記端面から上記開口部までの距離及び積層方向の高さが上記カーボンナノチューブの平均長さよりも短くなるように形成しているので、上記空間部内に至るカーボンナノチューブは、上記絶縁性基板と平行になるものが多くなる。その結果、カーボンナノチューブの向きが揃い、上記炭素複合めっき層の耐摩耗性及び導電性がさらに良くなる。

本発明によるコンタクトプローブは、上記検査対象物と接触する先端面が、高硬度で、しかも、接触抵抗が小さいカーボンナノチューブが混入された炭素複合めっき層により形成されているので、寿命が長くなり、しかも、安定した電気的特性検査を行うことができる。

〔プローブ装置〕
図１は、本発明の実施の形態によるプローブカード１１０を含むプローブ装置１００の概略構成の一例を示した図であり、プローブ装置１００の内部の様子が示されている。このプローブ装置１００は、プローブカード１１０と、検査対象物１０２が載置される可動ステージ１０３と、可動ステージ１０３を昇降させる駆動装置１０４と、可動ステージ１０３及び駆動装置１０４が収容される筐体１０５とにより構成される。

検査対象物１０２は、半導体ウエハからなり、複数の電子回路（図示せず）が形成されている。可動ステージ１０３は、水平な載置面を有する載置台であり、駆動装置１０４の駆動により、検査対象物１０２を載置面上に載置させた状態のまま鉛直方向に上昇又は下降するようになっている。筐体１０５は、上部中央部に開口部が形成されており、この開口部を封鎖するように、プローブカード１１０が取り付けられる。また、可動ステージ１０３は、この開口部の下方に配置される。

〔プローブカード〕
図２（ａ）及び（ｂ）は、図１のプローブ装置１００におけるプローブカード１１０の構成例を示した図であり、図中の（ａ）は、検査対象物１０２側(図１の下方側)から見た平面図であり、図中の（ｂ）は、側面図である。

プローブカード１１０は、筐体１０５の開口部に取り付けられるメイン基板１０６と、メイン基板１０６に保持される矩形状のプローブ基板１０７と、プローブ基板１０７上に固着された複数のコンタクトプローブ１とを備えている。

メイン基板１０６は、円板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１６１を有している。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１０６として用いられる。このメイン基板１０６は、その周辺部が筐体１０５の開口部の周縁で保持されて水平に支持される。

プローブ基板１０７は、メイン基板１０６の下方に配置され、メイン基板１０６に支持される。さらに、プローブ基板１０７は、連結部材１０８に電気的に接続され、この連結部材１０８をメイン基板１０６のコネクタ１６２に接続するようになっている。このプローブ基板１０７は、メイン基板１０６よりも小さい矩形をしており、基板上に配線パターンが形成されている。配線パターンは、電源供給線、グランド線及び信号線の各配線パターンにより形成されている。なお、検査対象物１０２がシリコンウエハからなる場合には、シリコンやセラミックなどの低熱膨張率基板を用いてプローブ基板１０７を構成することが好ましい。このように、プローブ基板１０７を低熱膨張率基板を用いて構成することにより、プローブ基板１０７と検査対象物１０２との熱膨張の状態を近づけることができる。

連結部材１０８は、メイン基板１０６及びプローブ基板１０７を連結し、導電線としてメイン基板１０６とプローブ基板１０７とにそれぞれ形成されている配線間を導通させている。ここでは、ポリイミドを主成分とする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１０８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１０７の周辺部に固着され、他端は着脱可能なコネクタ１６２を介してメイン基板１０６に連結されている。

本実施形態では、プローブ基板１０７には多数の電極パッドが形成され、各電極パッドに対応するコンタクトプローブ１が接合されることにより、プローブ基板１０７上に多数のコンタクトプローブ１が形成される。プローブ基板１０７は、上記したように、連結部材１０８を介してテスター装置に接続されたメイン基板１０６に導通しており、当該メイン基板１０６とともにプローブカードを構成する。検査時には、駆動装置１０４によって可動ステージ１０３を上昇させて、半導体ウエハにコンタクトプローブ１を接触させることにより、テスター装置と半導体ウエハとの間で各コンタクトプローブ１を介して信号が入出力されて、半導体ウエハの電気的特性の検査が行われる。

〔コンタクトプローブ〕
コンタクトプローブ１は、図１及び図２に示すように、検査対象物１０２上に形成された微細な電極パッド１２１に対し、弾性的に当接させるプローブ（探針）である。各コンタクトプローブ１は、プローブ基板１０７における一方の主面上に整列配置されて固着されている。各コンタクトプローブ１は、各コンタクトプローブ１が固着されたプローブ基板１０７の主面が鉛直方向下側に向けて配置されることにより、可動ステージ１０３に配置された検査対象物１０２と対向するようになっている。

図３は、本発明の実施の形態によるコンタクトプローブ１の一例を示した図であり、（ａ）はコンタクトプローブ１の斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるコンタクト部４の一方の主面から見た斜視図を示している。

このコンタクトプローブ１は、プローブ基板１０７上の電極パッドに接合される固定部２、この固定部２を固定端として片持ち梁構造を構成するビーム部３、そして、このビーム部３の自由端付近で、検査対象物１０２に向かって突出するコンタクト部４からなる。本実施の形態では、ビーム部３とコンタクト部４とは一部を除いて同じめっき層により連続して形成されており、ビーム部３がコンタクト部４を支持するコンタクト支持部となる。

コンタクトプローブ１の固定部２は、シリコン（Ｓｉ）やセラミックなどで形成されたプローブ基板１０７上の電極パッドに接合される接合部２１を備える。さらに、この接合部２１におけるプローブ基板１０７と対向する側面に隣接させてバンプ部５が形成されている。このバンプ部５は、コンタクトプローブ１を形成する導電性材料よりも融点の低い金属材料、例えば、はんだで形成されている。

コンタクトプローブ１のコンタクト部４は、図３（ａ）に示すように、片持ち梁構造のビーム部３の自由端から、半導体ウエハに向かって突出する軸状に構成されている。さらに、コンタクト部４は、ビーム部３と連続するコンタクトベース部４１と、このコンタクトベース部４１における検査対象物１０２と対向する先端部に被覆部４２を介して形成され、検査対象物１０２と接触する接触部４３とを有する。なお、本実施の形態では、コンタクト部４のコンタクトベース部４１と被覆部４２とがプローブ本体部となる。

コンタクトベース部４１は、図３の（ｂ）に示すように、検査対象物１０２と対向する先端部に、側面にテーパーを有し、検査対象物１０２に向けて先細り状に突出する突出部４１ａが形成されている。この突出部４１ａは、高硬度の導電性材料からなる被覆部４２で覆われている。そして、被覆部４２における検査対象物１０２と対向する端面に、炭素複合めっき層１５からなる接触部４３が形成されている。炭素複合めっき層１５は、導電性金属にカーボンナノチューブが分散されて混入した導電性材料を電気めっきして形成されている。

なお、本実施の形態では、コンタクトベース部４１と接触部４３の間に被覆部４２が介在されているが、接触部４３は、コンタクトベース部４１の端面に直接形成するようにしてもよい。

コンタクトプローブ１は板状に形成され、板厚方向に導電性材料を積層して形成されている。従って、板状のコンタクトプローブ１は、積層面である主面が検査対象物１０２に対して交差するように配置されて用いられる。具体的には、コンタクトプローブ１は、図３の（ｂ）で示すように、第１層１１、第２層１２、第３層１３、一部が第１層１１と第２層１２との間に挟まれた状態で形成される被覆層１４及び炭素複合めっき層１５によって構成されている。なお、積層方向下層側が第１層１１となる。

本実施形態では、第１層１１、第２層１２及び第３層１３により固定部２とビーム部３とコンタクト部４のコンタクトベース部４１とを一体に形成している。本実施形態では、図３の（ｂ）に示すように、コンタクト部４の先端部における第２層１２の一部を第１層１１及び第３層１３の端面から上記検査対象物１０２に向けて突出させて突出部４１ａを形成している。この突出部４１ａは、先端面とテーパーの側面とを有する先細り状をしている。

被覆部４２を構成する被覆層１４は、図３の（ｂ）に示すように、突出部４１ａにおける一方の主面と、テーパーの側面と、先端面とを覆うように薄膜の金属層により形成される。従って、コンタクトベース部４１の軸方向と直交する方向の被覆部４２の断面形状は、２つの直角の角部とこれら角部を形成する３辺を有する］状になっており、このコンタクトベース部４１の幅方向中心における軸方向断面はＬ字状になっている。

また、本実施形態では、炭素複合めっき層１５は、被覆層１４における検査対象物１０２との対向面に形成されている。炭素複合めっき層１５は、被覆層１４の端面において、積層方向と直交する方向、即ち、後述する基板１０と平行な方向にめっきを成長させて形成される。

本実施形態では、半導体ウエハの検査時には、コンタクトプローブ１のコンタクト部４と半導体ウエハとが、コンタクト部４の軸方向に相対移動することにより、炭素複合めっき層１５からなる接触部４３を検査対象物１０２である半導体ウエハの電極パッド１２１に接触させて電気的特性検査を行う。

本実施形態では、第１層１１、第２層１２及び第３層１３は、全て同じ導電性材料で形成されている。コンタクトプローブ１は、本実施形態では、ニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）からなる同一の導電性材料で形成されている。ただし、各層１１〜１３は、ニッケルコバルトに限らず、パラジウムコバルト（Ｐｄ−Ｃｏ）などのコバルト（Ｃｏ）を含む他の合金で形成されたものであってもよいし、パラジウムニッケル（Ｐｄ−Ｎｉ）などのニッケル系合金でもよいし、タングステン（Ｗ）、ニッケルタングステン（Ｎｉ−Ｗ）などの他の導電性材料で形成されたものであってもよい。また、第２層１２のみを、導電性に優れた金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）などの導電性材料で形成するようにしてもよい。

被覆層１４は、コンタクトプローブ１を形成する導電性材料よりも高硬度の導電性材料を用いて形成されている。例えば、被覆層１４は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）の各元素のうち少なくとも１種類の元素を含む導電性材料により形成されている。

炭素複合めっき層１５は、被覆層１４を形成する導電性材料よりも高硬度で、しかも、導電性に優れた導電性材料を用いて形成されている。この導電性材料としては、例えば、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）、ニッケルマンガン合金（Ｎｉ−Ｍｎ）、パラジウムニッケル合金（Ｐｄ−Ｎｉ）、パラジウムコバルト合金（Ｐｄ−Ｃｏ）などの導電性材料にカーボンナノチューブが分散されて混入したものを用いる。

［コンタクトプローブの製造プロセス］
図４〜図７は、図３に示したコンタクトプローブ１の製造プロセスの一例を示した工程図である。コンタクトプローブ１は、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて作製される。ＭＥＭＳ技術とは、フォトリソグラフィ技術及び犠牲層エッチング技術を利用して、微細な立体的構造物を作成する技術である。フォトリソグラフィ技術は、半導体製造プロセスなどで利用される感光レジストを用いた微細パターンの加工技術である。また、犠牲層エッチング技術は、犠牲層と呼ばれる下層を形成し、その上に構造物を構成する層をさらに形成した後、上記犠牲層のみをエッチングして立体的な構造物を作製する技術である。

このような犠牲層を含む各層の形成処理には、周知のめっき技術を利用することができる。例えば、陰極としての基板と、陽極としての金属片とを電解液中に浸し、両電極間に電圧を印加することにより、電解液中の金属イオンを基板表面に付着させることができる。このような処理は電気めっき処理と呼ばれている。このようなめっき処理は、基板を電解液に浸すウエットプロセスであるため、めっき処理後は乾燥処理が行われる。また、乾燥後には、研磨処理などによって積層面を平坦化させる平坦化処理が必要に応じて行われる。

図４〜図７の各工程図は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図が示されている。まず、図４（ａ）に示すように、コンタクトプローブ１を形成する際には、まず、プローブ形成用の基板１０上に、固定部２、ビーム部３、コンタクトベース部４１、被覆部４２、接触部４３、そしてバンプ部５を形成する導電性材料とは異なる材料、例えば、銅（Ｃｕ）などで第１犠牲膜６１を形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、第１犠牲膜６１上に感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布して第１レジスト層７１を形成する。その後、この第１レジスト層７１の表面を選択的に露光することにより、第１レジスト層７１を部分的に除去する。

このようにして第１レジスト層７１が除去された部分に、図４（ｂ）に示すように、電気めっきにより第１層１１が、板状コンタクトプローブ１の厚み方向に積層形成される。図４（ｂ）では、右側の第１層１１によりコンタクト部４が形成され始め、左側の第１層１１により固定部２が形成され始めた状態を示している。本実施形態では、ビーム部３も同時に積層形成されるが、図では省略している。

その後、図４（ｃ）に示すように、第１レジスト層７１を完全に除去する。この第１レジスト層７１を除去することにより第１犠牲膜６１と第１層１１とが露出した状態になる。

そして、図４（ｄ）に示すように、第１レジスト層７１が除去されることにより露出した第１犠牲膜６１上に、電気めっきにより第１犠牲膜６１と同じ導電性材料からなる第１犠牲層６２が形成される。そして、第１層１１及び第１犠牲層６２上に、感光性有機物質からなるフォトレジストを薄く塗布して第２レジスト層７２を形成する。その後、この第２レジスト層７２の表面を選択的に露光することにより、第１犠牲層６２上の第２レジスト層７２を除去する。

その後、図４（ｄ）に示すように、第２レジスト層７２が除去された部分には、第１犠牲層６２が露出しているので、図４（ｅ）に示すように、第１犠牲層６２上に電気めっきにより第２犠牲膜６３が形成される。第２犠牲膜６３は、第１犠牲層６２、固定部２、ビーム部３、コンタクトベース部４１、そして、被覆部４２を形成する導電性材料とは異なる材料で形成する。その後、図４（ｆ）に示すように第２レジスト層７２が完全に除去されることにより、第１層１１及び第２犠牲膜６３が露出した状態になる。

そして、露出した第１層１１及び第２犠牲膜６３上に、図５（ａ）に示すように、再びフォトレジストが塗布されることにより第３レジスト層７３が形成され、その第３レジスト層７３の表面が選択的に露光されることにより、第３レジスト層７３の一部が除去される。この例では、図５（ａ）に示すように、第１層１１の全面と第２犠牲膜６３のコンタクト部４側の一部が第３レジスト層７３で覆われた状態になる。そして、第３レジスト層７３が除去された部分の第２犠牲膜６３上に、第２犠牲膜６３と同じ導電性材料により第２犠牲層６４が形成される。

第２犠牲層６４が形成された後、図５（ｂ）に示すように第３レジスト層７３が完全に除去されることにより、第１層１１、第２犠牲膜６３の一部及び第２犠牲層６４が露出した状態になる。

そして、露出した第１層１１、第２犠牲膜６３及び第２犠牲層６４上に、図５（ｃ）に示すように、再びフォトレジストが塗布されることにより第４レジスト層７４が形成され、その第４レジスト層７４の表面が選択的に露光されることにより、第４レジスト層７４の一部が除去される。この例では、コンタクト部４側の第１層１１の一部と、第２犠牲膜６３のコンタクト部４側の一部と、第２犠牲層６４の一部とが露出した状態になる。

そして、図５（ｄ）に示すように、露出した第１層１１と第２犠牲膜６３と第２犠牲層６４との上に電気めっきすることにより、被覆部４２を構成する被覆層１４が形成される。このようにして形成された被覆層１４は、第１層１１、第２犠牲膜６３そして第２犠牲層６４の上面に形成された薄膜で構成され、階段状に屈曲した形状を有している。

その後、図５（ｅ）に示すように第４レジスト層７４が完全に除去され、これにより露出した第１層１１、被覆層１４、第２犠牲膜６３及び第２犠牲層６４上に、再びフォトレジストが塗布されることにより第５レジスト層７５が形成される。そして、その第５レジスト層７５の表面が選択的に露光されることにより、図５（ｅ）に示すように、第１層１１及び被覆層１４の一部の上の第５レジスト層７５が除去される。

第５レジスト層７５の一部が除去されることにより露出した第１層１１及び被覆層１４上には、図５（ｅ）に示すように、電気めっきにより第２層１２が形成される。その後、図６（ａ）に示すように、第２犠牲層６４が露出するまで、第５レジスト層７５、第２層１２及び被覆層１４の表面を研磨した後、第５レジスト層７５を除去する。この研磨により、図６（ａ）に示すように、第２層１２が、第１層１１と同じ厚みで第１層１１上に積層された状態になる。

次に、第２犠牲膜６３及び第２犠牲層６４を全て除去し、露出している第２層１２及び被覆層１４をレジストで覆った状態で、露出している第１犠牲層６１上に金属酸化物などの絶縁性材料により絶縁層８１を形成する。

本実施の形態では、基板１０上の第２層１２及び被覆層１４で形成される領域が第１領域となり、絶縁層８１が形成される基板１０上の領域が、第１領域に隣接する第２領域となる。

そして、図６（ｃ）に示すように、第２層１２と絶縁層８１を覆うように再びフォトレジストが塗布されることにより絶縁性を有する第６レジスト層７６（マスク材層）が形成される。そして、その第６レジスト層７６の表面が選択的に露光されることにより、図６（ｃ）及び図８に示すように、被覆層１４から少し離れた絶縁層８１上の第６レジスト層７６が除去され、エッチング用の長方形の開口部７６ａが形成される。この開口部７６ａが形成されると、絶縁層８１が露出した状態になる。開口部７６ａの短辺の長さは、使用するカーボンナノチューブの平均長さよりも大きくなるように形成される。

次に、図６（ｄ）及び図９に示すように、第６レジスト層７６の開口部７６ａを介して、被覆層１４の端面が露出するまで、絶縁層８１に対して等方性エッチングを行う。この等方性エッチングを行うことにより、被覆層１４の端面近くにおける第６レジスト層７６の下方に、被覆層１４の端面から開口部７６ａまでの距離及び積層方向の高さが、使用するカーボンナノチューブの平均長さよりも短い空間部８１ａが形成される。

そして、図６（ｅ）及び図１０に示すように、空間部８１ａ内において露出する被覆層１４の端面に、導電性金属にカーボンナノチューブが分散されて混入した導電性金属を電気めっきして炭素複合めっき層１５を形成する。

本実施の形態では、開口部７６ａの大きさは、カーボンナノチューブの平均長さよりも大きく、しかも、空間部８１ａの大きさは、被覆層１４の端面から開口部７６ａまでの距離及び積層方向の高さがカーボンナノチューブの平均長さよりも短くなるように形成しているので、空間部８１ａ内に至るカーボンナノチューブは、基板１０と平行になるものが多くなる。その結果、炭素複合めっき層１５中のカーボンナノチューブの向きが揃い、炭素複合めっき層１５によって形成される接触部４３の耐摩耗性及び導電性が良くなる。

炭素複合めっき層１５が形成された後、図７（ａ）及び図１１に示すように、第６レジスト層７６が完全に除去される。そして、図７（ｂ）に示すように、露出した第２層１２、被覆層１４、炭素複合めっき層１５、そして、絶縁層８１上に、再びフォトレジストが塗布されることにより第７レジスト層７７が形成される。そして、その第７レジスト層７７の表面が選択的に露光されることにより、第２層１２に対向する部分の第７レジスト層７７が除去される。

その後、第７レジスト層７７が除去された部分には、第２層１２が露出しており、第２層１２の上に、図７（ｂ）に示すように、第３層１３が電気めっきにより形成される。その後、第７レジスト層７７を完全に除去する。この第７レジスト層７７を除去することにより、第２層１２の突出部４１ａとなる部分と、第３層１３、被覆層１４、炭素複合めっき層１５及び絶縁層８１が露出した状態になる。

そして、図７（ｃ）に示すように、露出した第２層１２の突出部４１ａとなる部分と、第３層１３、被覆層１４、炭素複合めっき層１５及び絶縁層８１上に、感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布して第８レジスト層７８を形成する。その後、この第８レジスト層７８の表面を選択的に露光することにより、第８レジスト層７８を部分的に除去する。さらに、この部分的に除去された部分において露出する絶縁層８１と、その下層の第１犠牲層６２をエッチングにより除去する。第８レジスト層７８、絶縁層８１、そして、第１犠牲層６２の部分的な除去により、図７（ｄ）に示すように、固定部２におけるプローブ基板との接合部２１となる第１層１１、第２層１２及び第３層１３の端面が露出する。

そして、第８レジスト層７８、絶縁層８１、そして、第１犠牲層６２が除去された部分に、図７（ｄ）に示すように、電気めっきによりバンプ部５となるバンプ層１６が形成される。バンプ層１６を形成した後は、まず、第８レジスト層７８を除去する。次に、絶縁層８１を除去し、第１犠牲膜６１、第１犠牲層６２を完全に除去することにより、図７（ｅ）及び図１２に示すように、接触部４３を有するコンタクトプローブ１が得られる。

カーボンナノチューブは、高強度で、電気抵抗が低く、熱伝導性に優れるため、カーボンナノチューブを分散させた導電性金属で形成される炭素複合めっき層も、このような特性を有する。従って、本実施の形態では、コンタクトプローブ１は、カーボンナノチューブが分散された導電性金属を用いてコンタクト部４の接触部４３を形成しているので、コンタクト部の耐摩耗性を向上でき、しかも、接触抵抗も小さくできる。このように、本実施の形態に係るコンタクトプローブ１は、接触抵抗が小さく、しかも、耐摩耗性にも優れるので、コンタクトプローブの寿命が長くなり、安定した電気的特性検査を行うことができる。

また、カーボンナノチューブは、撥水性にも優れるため、接触部４３は、オーバードライブにより、検査対象物の表面を削ったときに生ずる削り屑が付着し難くなる。

さらに、本実施の形態では、絶縁層８１をエッチングする工程において、第６レジスト層７６をマスクとして、第６レジスト層７６の開口部７６ａを介して、絶縁層８１をエッチングすることにより、被覆部４２の端面が露出する所定の大きさの空間部８１ａを形成する。従って、被覆部４２は、積層方向の上面が露出することなく、この上面に対して直交する端面のみを露出させることができる。そして、炭素複合めっき層１５を形成する工程において、空間部８１ａ内に露出する被覆層１４の端面に導電性金属にカーボンナノチューブが分散された導電性材料を電気めっきすることにより、基板１０に平行な方向にめっきを成長させて炭素複合めっき層１５を簡単に形成することができる。

また、本実施形態では、中間層となる第２層１２の一部を端面から突出させて形成した突出部１２ａの先端面にのみ、高硬度で導電性に優れる炭素複合めっき層１５の接触部４３を形成しているので、炭素複合めっき材料の使用量をできるだけ少なくでき、しかも、コンタクト部４の耐摩耗性を向上できる。

なお、本実施の形態では、片持ち梁構造のコンタクトプローブについて説明したが、本発明は、本実施の形態の構成に限らない。例えば、コンタクトプローブの固定部と検査対象物と接触する先端部の位置がプローブの押圧方向に同軸上に位置する縦型のコンタクトプローブにおいても本発明は適用できる。

本発明の実施の形態によるプローブカード１１０を含むプローブ装置１００の概略構成の一例を示した図であり、プローブ装置１００内部の様子が示されている。 図１のプローブ装置１００におけるプローブカード１１０の構成例を示した図である。 本発明の実施の形態１によるコンタクトプローブの一例を示した図であり、（ａ）はコンタクトプローブの斜視図、（ｂ）はコンタクト部４の部分拡大斜視図を示している。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図である。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図４（ｆ）の続きを示している。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図５（ｅ）の続きを示している。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図６（ｅ）の続きを示している。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図６（ｃ）に対応したコンタクト部の先端部の部分拡大平面図を示している。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図６（ｄ）に対応したコンタクト部の先端部の部分拡大平面図を示している。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図６（ｅ）に対応したコンタクト部の先端部の部分拡大平面図を示している。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図７（ａ）に対応したコンタクト部の先端部の部分拡大平面図を示している。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを形成する工程の一例を示した図であり、図７（ｅ）に対応したコンタクト部の先端部の部分拡大平面図を示している。

符号の説明

１ コンタクトプローブ
２ 固定部
２１ 接合部
３ ビーム部
４ コンタクト部
４１ コンタクトベース部
４１ａ 突出部
４２ 被覆部
４３ 接触部
５ バンプ部
６１ 第１犠牲膜
６２ 第１犠牲層
６３ 第２犠牲膜
６４ 第２犠牲層
７１ 第１レジスト層
７２ 第２レジスト層
７３ 第３レジスト層
７４ 第４レジスト層
７５ 第５レジスト層
７６ 第６レジスト層(マスク材層)
７６ａ 開口部
７７ 第７レジスト層
７８ 第８レジスト層
８１ 絶縁層
８１ａ 空間部
１０ 基板
１１ 第１層
１２ 第２層
１３ 第３層
１４ 被覆層
１５ 炭素複合めっき層
１６ バンプ層
１００ プローブ装置
１０２ 検査対象物
１２１ 電極パッド
１０３ 可動ステージ
１０４ 駆動装置
１０５ 筐体
１０６ メイン基板
１６１ 外部端子
１６２ コネクタ
１０７ プローブ基板
１０８ 連結部材
１１０ プローブカード

Claims (3)

1. コンタクト部と、
   上記コンタクト部を支持するコンタクト支持部とを有し、
   上記コンタクト部が、導電性金属にカーボンナノチューブが分散されて混入した導電性材料を電気めっきしてなる炭素複合めっき層により形成されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 導電性材料を電気めっきすることにより、絶縁性基板上の第１領域にプローブ本体部を形成する工程と、
   第１領域に隣接する第２領域に、絶縁層を形成する工程と、
   上記プローブ本体部及び上記絶縁層上に、第１領域と隣接しない開口部を持つマスク材層を形成して、上記開口部を介して当該開口部及びその周辺に対向する上記絶縁層を除去し、上記プローブ本体部を露出させる工程と、
   上記開口部を介して上記プローブ本体部の露出面に、カーボンナノチューブを分散させた導電性金属を電気めっきし、炭素複合めっき層を形成する工程とを備えたことを特徴とするコンタクトプローブの形成方法。
3. 上記マスク材層に上記開口部を形成する工程において、上記開口部の大きさは、上記カーボンナノチューブの平均長さよりも大きくなるように形成し、
   上記絶縁層を除去する工程において、等方性エッチングを行うことにより、上記プローブ本体部の上記露出面と上記開口部との間に上記マスク材層で覆われる空間部を形成し、この空間部は、上記露出面から上記開口部までの距離及び積層方向の高さが上記カーボンナノチューブの平均長さよりも短くなるように形成す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形成方法。

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