特許 6999730 金属プローブ構造及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-24

(45)【発行日】2022-01-19

(54)【発明の名称】金属プローブ構造及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 1/073 20060101AFI20220111BHJP

【ＦＩ】

G01R1/073 E

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2020061236

(22)【出願日】2020-03-30

(65)【公開番号】P2021067666

(43)【公開日】2021-04-30

【審査請求日】2020-03-30

(31)【優先権主張番号】108138660

(32)【優先日】2019-10-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】513311619

【氏名又は名称】巨擘科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＰＲＩＮＣＯ ＣＯＲＰ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．６， ＣＲＥＡＴＩＯＮ ４ＴＨ Ｒｄ．，ＨＳＩＮＣＨＵ ＳＣＩＥＮＣＥ－ＢＡＳＥＤ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ＰＡＲＫ，ＨＳＩＮＣＨＵ ＣＩＴＹ ３００，ＴＡＩＷＡＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】朱亦麟

(72)【発明者】

【氏名】古鴻勝

【審査官】島田 保

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２８６８１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００６－０７８４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１７３８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６４－００４０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００５８６５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０２４５５３７３（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００９１５３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－３０１５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８９４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１２８８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０１３６６１７（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０２５７６３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１２－００３１１４１（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ １／０６－１／０７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多層基板と、
該多層基板上に位置する第１の導電層と、
該多層基板及び該第１の導電層上に位置する第１の可撓性誘電体層と、
該第１の可撓性誘電体層上に位置し、該第１の導電層に隙間なく接続される第２の導電層と、
該第１の可撓性誘電体層上に位置し、該第２の導電層を覆う第２の可撓性誘電体層と、
該第２の導電層上にそれぞれ設けられ且つ該第２の可撓性誘電体層に部分的に位置する複数の金属積層体であって、下から上へと積層される複数の第１の金属素子をそれぞれ含む複数の金属積層体と、
これら金属積層体の側面及び頂面に位置してこれら金属積層体を隙間なく接続し、これら金属積層体とともに金属プローブを形成する複数の金属層とを含む、金属プローブ構造。

【請求項2】

該第１の可撓性誘電体層及び該第２の可撓性誘電体層がポリイミドを含む、請求項１に記載の金属プローブ構造。

【請求項3】

これら第１の金属素子が銅又はアルミニウムを含む、請求項１に記載の金属プローブ構造。

【請求項4】

該金属層がニッケル、パラジウム、金、及びこれらの合金を含む、請求項１に記載の金属プローブ構造。

【請求項5】

多層基板と、
該多層基板上に位置する第１の導電層と、
該多層基板及び該第１の導電層上に位置する第１の可撓性誘電体層と、
該第１の可撓性誘電体層上に位置し、該第１の導電層に隙間なく接続される第２の導電層と、
該第１の可撓性誘電体層上に位置し、該第２の導電層を覆う第２の可撓性誘電体層と、
該第２の導電層上にそれぞれ設けられ且つ該第２の可撓性誘電体層に部分的に位置する複数の金属積層体であって、下から上へと交互に積層される複数の第１の金属素子と複数の第２の金属素子とをそれぞれ含む複数の金属積層体と、
これら金属積層体の側面及び頂面に位置してこれら金属積層体を隙間なく接続し、これら金属積層体とともに金属プローブを形成する金属層とを含む、金属プローブ構造。

【請求項6】

該第１の可撓性誘電体層及び該第２の可撓性誘電体層がポリイミドを含む、請求項５に記載の金属プローブ構造。

【請求項7】

これら第１の金属素子とこれら第２の金属素子とは異なる材料を含む、請求項５に記載の金属プローブ構造。

【請求項8】

これら第１の金属素子は銅又はアルミニウムを含み、これら第２の金属素子はニッケル、パラジウム、金、及びこれらの合金を含む、請求項７に記載の金属プローブ構造。

【請求項9】

該金属層がニッケル、パラジウム、金、及びこれらの合金を含む、請求項５に記載の金属プローブ構造。

【請求項10】

第１の導電層及び第１の可撓性誘電体層が順次形成されている多層基板を提供する工程と、
該第１の可撓性誘電体層上に位置して該第１の導電層に隙間なく接続される第２の導電層を形成する工程と、
該第１の可撓性誘電体層上に該第２の導電層を覆う第２の可撓性誘電体層を形成する工程と、
該第２の可撓性誘電体層上にパターン化フォトレジスト層を形成する工程であって、該パターン化フォトレジスト層が複数の第２の開口を有することによって、該第２の可撓性誘電体層に複数の第１の開口を形成し、これら第２の開口は、これら第１の開口上にそれぞれ位置し且つこれら第１の開口及びこれら第１の開口を形成するときに露出させた該第２の導電層の該一部をそれぞれ露出させる工程と、
これら第１の開口内に第１の金属素子をそれぞれ形成する工程であって、該第１の金属素子はこれら第１の開口にそれぞれ充填されて該第２の導電層と隙間なく接触する工程と、
該パターン化フォトレジスト層を除去する工程と、
エッチングプロセスを行い、一部の該第２の可撓性誘電体層及び該第２の可撓性誘電体層の上のすべての可撓性誘電体層を除去し、これら第１の金属素子の一部を露出させる工程とを含み、
該エッチングプロセスを行う前に、
該第２の可撓性誘電体層上に第３の可撓性誘電体層を形成し、これら第１の金属素子を覆う工程と、
該第１の金属素子上に別の第１の金属素子を形成することで、順次積層された複数の第１の金属素子を含む複数の金属積層体を形成する工程とをさらに含み、
該エッチングプロセスを行う際に、該第３の可撓性誘電体層及び一部の該第２の可撓性誘電体層を除去し、これら金属積層体について下から上へと積層されたこれら第１の金属素子の一部を露出させ、
めっきプロセスを行い、これら第１の金属素子の側面及び頂面に金属層を形成することで、これら金属積層体とともに金属プローブを形成する工程をさらに含む金属プローブ構造の製造方法。

【請求項11】

該エッチングプロセスを行う前に、これら金属積層体に対してアニールプロセスを行う工程をさらに含む、請求項１０に記載の金属プローブ構造の製造方法。

【請求項12】

該第１の可撓性誘電体層及び該第２の可撓性誘電体層がポリイミドを含む、請求項１０に記載の金属プローブ構造の製造方法。

【請求項13】

これら第１の金属素子が蒸着により形成される、請求項１０に記載の金属プローブ構造の製造方法。

【請求項14】

これら第１の金属素子が銅又はアルミニウムを含む、請求項１０に記載の金属プローブ構造の製造方法。

【請求項15】

該金属層がニッケル、パラジウム、金、及びこれらの合金を含む、請求項１０に記載の金属プローブ構造の製造方法。

【請求項16】

（ａ）第１の導電層及び第１の可撓性誘電体層が順次形成されている多層基板を提供する工程と、
（ａ１）該第１の可撓性誘電体層上に位置して該第１の導電層に隙間なく接続される第２の導電層を形成する工程と、
（ｂ）該第１の可撓性誘電体層上に第２の可撓性誘電体層を形成し、該第２の導電層を覆う工程と、
（ｃ）該第２の可撓性誘電体層上に、該第２の導電層の一部をそれぞれ露出させる複数の第１の開口を形成する工程と、
（ｄ）これら第１の開口内に、これら第１の開口内に充填されて該第２の導電層と隙間なく接触する第１の金属素子を形成する工程と、
（ｅ）該第２の可撓性誘電体層上にパターン化フォトレジスト層を形成する工程であって、該パターン化フォトレジスト層は、これら第１の開口内に位置する該第１の金属素子をそれぞれ露出させる複数の第２の開口を有する工程と、
（ｆ）これら第２の開口内に第２の金属素子をそれぞれ形成する工程と、
（ｇ）該パターン化フォトレジスト層を除去する工程と、
（ｈ）該第２の可撓性誘電体層上にパターン化第３の可撓性誘電体層を形成してこれら第２の金属素子を覆う工程であって、該パターン化第３の可撓性誘電体層は、これら第２の金属素子をそれぞれ露出させる複数の第３の開口を有する工程と、
（ｉ）これら第３の開口内に、これら第３の開口に充填されて該第２の金属素子と隙間なく接触する別の第１の金属素子を形成する工程と、
（ｊ）工程（ｅ）から工程（ｉ）までの工程を少なくとも１回繰り返し、該第１の金属素子上に別の第２の金属素子及び別の第１の金属素子を順次形成する工程と、
（ｋ）工程（ｅ）から工程（ｇ）までの工程を繰り返し、該第１の金属素子上に少なくとも別の第２の金属素子を形成することで、順次交互に積層された複数層の第１の金属素子及び第２の金属素子を含む複数の金属積層体を形成する工程と、
（ｌ）エッチングプロセスを行い、該第３の可撓性誘電体層を除去し、これら金属積層体の一部を露出させる工程とを含み、
めっきプロセスを行い、これら交互に積層された第１の金属素子及び第２の金属素子の側面及び頂面に金属層を形成することで、これら交互に積層された該第１の金属素子及び該第２の金属素子とともに金属プローブを形成する工程をさらに含む金属プローブ構造の製造方法。

【請求項17】

該エッチングプロセスを行う前に、これら金属プローブにアニール処理を施す工程をさらに含む、請求項１６に記載の金属プローブ構造の製造方法。

【請求項18】

該第１の可撓性誘電体層、該第２の可撓性誘電体層及び該第３の可撓性誘電体層がポリイミドを含む、請求項１６に記載の金属プローブ構造の製造方法。

【請求項19】

これら第１の金属素子は蒸着により形成され、これら第２の金属素子は化学的無電解めっきにより形成される、請求項１６に記載の金属プローブ構造の製造方法。

【請求項20】

これら第１の金属素子は銅又はアルミニウムを含み、これら第２の金属素子はニッケル、パラジウム、金、及びこれらの合金を含む、請求項１６に記載の金属プローブ構造の製造方法。

【請求項21】

該金属層がニッケル、パラジウム、金、及びこれらの合金を含む、請求項１６に記載の金属プローブ構造の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は集積回路試験装置に関し、特に、集積回路試験用プローブカードの金属プローブ構造及びその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）技術の発展に伴って集積度が急速に向上し、パッケージング技術も前例のない革新的な技術レベルに達した。しかし、パッケージング後の集積回路の電気的試験は主にプローブカードによって行われる。

【0003】

従来技術においては、プローブカードのテストプローブの測定寿命が環境温度、機械の動作及び耐電流性の影響を受けており、単一構造のテストプローブでは上記影響による測定誤差を克服することができない。

【0004】

また、従来のテストプローブはウェハテストの際、プローブ自体に順応性（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）や許容変位量の要件があるので、弾性を備えなければならない、つまり、自身変形能力を備えることで、測定点自体の高低差に適応しなければならない。この要件があるので、プローブ径は細くしなければならない。そうすると、プローブの耐電流性能が制限され、この耐大電流性能が第５世代高周波ウェハなどの高周波製品に使用される場合は、肝心な要素となる。プローブの数が多くなると、テストプローブが作動する際短絡現象が生じて測定に影響を及ぼすだけでなく、回路の機能も破壊されたりして、プローブカードの機能や試験結果にマイナス影響を及ぼす恐れがある。

【0005】

さらに、自身変形能力を備えるプローブは、現代半導体プロセスによって製造される生ウェハの接触点が漸増し、接触点間のピッチが漸減する傾向において、ピッチ縮小が不可能で、コストが上昇するという問題がある。

【0006】

したがって、上述した欠陥を克服するために、プローブのピッチを短縮し、信頼性、耐電流特性、放熱性及び／又は機械的強度を向上させることができるプローブ構造が必要になる。

【発明の概要】

【0007】

本発明は、以上に鑑みてなされたものであり、プローブカードに用いられる良好な信頼性、耐電流特性、放熱性及び／又は機械的強度を有するプローブ構造を提供するために、金属プローブ構造及びその製造方法を提供した。この金属プローブ構造に含まれる多層フレキシブル基板と合わせることで、順応性の効果（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）が発生し、剛性が強く耐電流性が高い金属プローブを測定点自体の高低差に適応させることができる。

【0008】

一実施例によれば、本発明の金属プローブ構造は、多層基板、第１の可撓性誘電体層、第２の可撓性誘電体層、及び複数の第１の金属素子を含む。該第１の可撓性誘電体層は、該多層基板上に位置し、導電層が形成されている。該第２の可撓性誘電体層は、該第１の可撓性誘電体層上に位置し、該導電層を覆う。これら第１の金属素子は、該導電層上にそれぞれ設けられ且つ該第２の可撓性誘電体層に部分的に位置して金属プローブとして機能する。

【0009】

別の一実施例によれば、本発明の金属プローブ構造は、多層基板、第１の可撓性誘電体層、第２の可撓性誘電体層、及び複数の金属積層体を含む。該第１の可撓性誘電体層は、該多層基板上に位置し、導電層が形成されている。該第２の可撓性誘電体層は、該第１の可撓性誘電体層上に位置し、該導電層を覆う。これら金属積層体は、該導電層上にそれぞれ設けられ且つ該第２の可撓性誘電体層に部分的に位置し、これら金属積層体は、下から上へと交互に積層される複数の第１の金属素子と複数の第２の金属素子とをそれぞれ含む。

【0010】

一実施例によれば、本発明の金属プローブ構造の製造方法は、第１の可撓性誘電体層及び導電層が順次形成されている多層基板を提供する工程と、該第１の可撓性誘電体層上に該導電層を覆う第２の可撓性誘電体層を形成する工程と、該第２の可撓性誘電体層内に、該導電層の一部をそれぞれ露出させる複数の第１の開口を形成する工程と、該第２の可撓性誘電体層上にパターン化フォトレジスト層を形成する工程であって、該パターン化フォトレジスト層は、これら第１の開口上にそれぞれ位置し且つこれら第１の開口の全部又は一部及びこれら第１の開口を形成するときに露出させた該導電層の該一部をそれぞれ露出させる複数の第２の開口を有する工程と、これら第１の開口内に第１の金属素子をそれぞれ形成する工程であって、これら第１の金属素子がこれら第１の開口にそれぞれ充填されて該導電層と隙間なく接触する工程と、該パターン化フォトレジスト層を除去する工程と、エッチングプロセスを行い、一部の該第２の可撓性誘電体層及び該第２の可撓性誘電体層の上のすべての可撓性誘電体層を除去し、これら第１の金属素子の一部を露出させて金属プローブを形成する工程とを含む。

【0011】

別の一実施例によれば、本発明の金属プローブ構造の製造方法は、
（ａ）第１の可撓性誘電体層及び導電層が順次形成されている多層基板を提供する工程と、
（ｂ）該第１の可撓性誘電体層上に該導電層を覆う第２の可撓性誘電体層を形成する工程と、
（ｃ）該第２の可撓性誘電体層上に、該導電層の一部をそれぞれ露出させる複数の第１の開口を形成する工程と、
（ｄ）これら第１の開口内に、これら第１の開口内に充填されて該導電層と隙間なく接触する第１の金属素子を形成する工程と、
（ｅ）該第２の可撓性誘電体層上にパターン化フォトレジスト層を形成する工程であって、該パターン化フォトレジスト層は、これら第１の開口内に位置する該第１の金属素子をそれぞれ露出させる複数の第２の開口を有する工程と、
（ｆ）これら第２の開口内に第２の金属素子をそれぞれ形成する工程と、
（ｇ）該パターン化フォトレジスト層を除去する工程と、
（ｈ）該第２の可撓性誘電体層上にパターン化第３の可撓性誘電体層を形成してこれら第２の金属素子を覆う工程であって、該パターン化第３の可撓性誘電体層は、これら第２の金属素子をそれぞれ露出させる複数の第３の開口を有する工程と、
（ｉ）これら第３の開口内に、これら第３の開口に充填されて該第２の金属素子と隙間なく接触する別の第１の金属素子を形成する工程と、
（ｊ）工程（ｅ）から工程（ｉ）までの工程を少なくとも１回繰り返し、該第１の金属素子上に別の第２の金属素子及び別の第１の金属素子を順次形成する工程と、
（ｋ）工程（ｅ）から工程（ｇ）までの工程を繰り返し、該第１の金属素子上に少なくとも別の第２の金属素子を形成することで、順次交互に積層された複数層の第１の金属素子及び第２の金属素子を含む複数の金属積層体を形成する工程と、
（ｌ）エッチングプロセスを行い、該第３の可撓性誘電体層を除去し、これら金属積層体の一部を露出させる工程とを含む。

【0012】

本発明の実施例の金属プローブ構造の製造方法及びそれにより形成される金属プローブ構造は、複数の金属素子が積層された複数の金属積層体と、これら金属積層体を隙間なく接続する金属層とからなる複合金属プローブ構造である。このため、金属プローブ構造は、テストウェハの種類に応じて、金属積層体及び金属層の材料、層数、ピッチ及びアスペクト比などを含むがこれらに限定されない特性を設計及び調整することができ、それにより従来のプローブカードに使用される単一構造の金属プローブよりも優れた信頼性、導電性、放熱性及び／又は機械的強度などの特性を有する金属プローブを提供することができる。この金属プローブ構造に含まれる多層フレキシブル基板と合わせることで、順応性の効果（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）が発生し、剛性が強く耐電流性が高い金属プローブを測定点自体の高低差に適応させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図2】本発明の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図3】本発明の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図4】本発明の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図5】本発明の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図6】本発明の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図7】本発明の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図8】本発明の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図9】本発明の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図10】本発明の別の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図11】本発明の別の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図12】本発明の別の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図13】本発明の別の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図14】本発明の別の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図15】本発明の別の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図16】本発明の別の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図17】本発明の別の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図18】本発明の別の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図19】本発明の別の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【図20】本発明のいくつかの異なる実施例に係る金属プローブ構造を示す上面概略図である。

【図21】本発明のいくつかの異なる実施例に係る金属プローブ構造を示す上面概略図である。

【図22】本発明のいくつかの異なる実施例に係る金属プローブ構造を示す上面概略図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0014】

以下は、本発明を特定の具体的な実施例を通じて説明する実施形態であるが、当業者であれば、本明細書に開示された内容より本発明の利点及び効果を理解することができる。本発明はその他異なる具体的な実施例を通じて実施又は適用することができ、本明細書における各細部も異なる観点及び用途に応じて、本発明の精神から逸脱することなく様々な修正や変更を行うことができる。なお、本発明の図面は本発明を簡単に説明するためのものであって、実際の寸法通りに描かれたものではないことを理解されたい。以下の実施形態は本発明の関連技術内容を詳細に説明するが、開示された内容は本発明の技術的範囲を限定するためのものではない。

【0015】

図１～図９は、本発明の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【0016】

図１に示すように、まずは、第１の可撓性誘電体層１００及び導電層１１０が順次形成されている多層基板１０を提供し、多層基板１０と可撓性誘電体層１００との間に、導電層１１０に隙間なく接続される導電層３０が形成されている。それから、第１の可撓性誘電体層１００上に第２の可撓性誘電体層１２０を形成し、導電層１１０を覆う。

【0017】

一実施例では、多層基板１０は例えばフレキシブル多層基板であって、多層相互接続構造を有するプローブカード基板として順次交互に積層された複数の可撓性誘電体層及び導電層（いずれも図示せず）を含み、使用される可撓性誘電体層では低誘電係数のポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）を用い、使用される導電層は後続の電気的接続用として金属線を用いる。

【0018】

図２に示すように、次いで、第２の可撓性誘電体層１２０内に、導電層１１０の一部をそれぞれ露出させる複数の第１の開口１２０ａを形成する。それから、第２の可撓性誘電体層１２０上にパターン化フォトレジスト層９９を形成し、パターン化フォトレジスト層９９は、これら第１の開口１２０ａ上にそれぞれ位置し且つこれら第１の開口１２０ａの各々及びこれら第１の開口１２０ａにより露出された導電層１１０の一部をそれぞれ露出させる複数の第２の開口９９ａを有する。ここで、第１の開口１２０ａ及び第２の開口９９ａの数が２つであることが挙げられているが、これに限定されない。

【0019】

図３に示すように、次いで、これら第１の開口１２０ａ内に第１の金属素子１４０ａをそれぞれ形成する。ここで、第１の金属素子１４０ａはこれら第１の開口１２０ａにそれぞれ充填されて導電層１１０と隙間なく接触する。それからパターン化フォトレジスト層９９（図２を参照）を除去した後、第２の可撓性誘電体層１２０上に第３の可撓性誘電体層１４５を形成し、これら第１の金属素子１４０ａを覆う。

【0020】

図４に示すように、第３の可撓性誘電体層１４５内に複数の第１の金属素子１８０を形成する。これら第１の金属素子１８０は、図２～図３の工程を１回繰り返すことにより得られ、形成された第１の金属素子１８０は、前の第１の金属素子１４０ａ上にそれぞれ位置する。それから、第３の可撓性誘電体層１４５及びこれら第１の金属素子１８０の上に第３の可撓性誘電体層１５０を形成する。

【0021】

図５～図６に示すように、次いで、図２～図３の工程を１回繰り返し、第３の可撓性誘電体層１５０内に、これら第１の金属素子１８０の各々をそれぞれ露出させる複数の第３の開口１５０ａを形成し、それから、これら第３の開口１５０ａ内に第１の金属素子２００をそれぞれ形成して、順次積層された複数層の第１の金属素子１４０ａ、１８０及び２００を含む複数の金属積層体Ａ（図８を参照）を形成する。

【0022】

この実施例では、第１の可撓性誘電体層１００、第２の可撓性誘電体層１２０、及び第３の可撓性誘電体層１４５、１５０はポリイミドを含み、第１の金属素子１４０ａ、１８０及び２００は銅又はアルミニウムを含み、蒸着方法などにより形成することができる。これら第１の金属素子１４０ａ、１８０及び２００はそれぞれ５～２００μｍの最大幅及び５～１００μｍの最大高さを有し、これら金属積層体Ａはそれぞれ０．５：１～５：１のアスペクト比を有する。

【0023】

図７に示すように、次いで、順次積層された複数層の第１の金属素子１４０ａ、１８０及び２００を含むこれら金属積層体Ａ（図８を参照）に対して、１００～３５０℃の温度でアニールプロセス３００を行う。

【0024】

図８に示すように、次いで、エッチングプロセス４００を行い、第３の可撓性誘電体層１５０、１４５及び一部の第２の可撓性誘電体層１２０を除去し、これら第１の金属素子１４０ａ、１８０及び２００をそれぞれ含む複数の金属積層体Ａの一部を露出させ、これら第１の金属素子１４０ａ、１８０及び２００は金属プローブとして使用することができる。本実施例では、エッチングプロセス４００は、例えば、フッ化物、酸素などを含むエッチングガスを使用するドライエッチングであり、これら金属積層体Ａ間に５～１００μｍのピッチを有する。

【0025】

図９に示すように、次いで、必要に応じてめっきプロセス５００を行って、これら金属積層体Ａの側面及び頂面に金属層２５０を形成してこれら金属積層体Ａを隙間なく接続し、これら金属積層体Ａとともに金属プローブＣを形成する。本実施例では、めっきプロセス５００は例えば無電解めっきプロセスであり、金属層２５０は、ニッケル、パラジウム、金及びその合金を含む。また、形成された金属プローブＣが１：１～５：１のアスペクト比を有するように、各層の厚さを適宜調整してもよい。

【0026】

図１０～図１９は、本発明の別の一実施例に係る金属プローブ構造の製造方法を示す断面概略図である。

【0027】

図１０に示すように、まずは、第１の可撓性誘電体層１００及び導電層１１０が順次形成されている多層基板１０を提供し、多層基板１０と可撓性誘電体層１００との間に、導電層１１０に隙間なく接続される導電層３０が形成されている。それから、第１の可撓性誘電体層１００上に第２の可撓性誘電体層１２０を形成し、導電層１１０を覆う。

【0028】

一実施例では、多層基板１０は例えばフレキシブル多層基板であって、多層相互接続構造を有するプローブカード基板として順次交互に積層された複数の可撓性誘電体層及び導電層（いずれも図示せず）を含み、使用される可撓性誘電体層では低誘電係数のポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）を用い、使用される導電層は後続の電気的接続用として金属線を用いる。

【0029】

図１１に示すように、次いで、第２の可撓性誘電体層１２０内に、導電層１１０の一部をそれぞれ露出させる複数の第１の開口１２０ａを形成する。ここで、第１の開口１２０ａの数が２つであることが挙げられているが、これに限定されない。

【0030】

図１２に示すように、これら第１の開口１２０ａ内に第１の金属素子１３０をそれぞれ形成する。第１の金属素子１３０はこれら第１の開口１２０ａ内に充填されて導電層１１０と隙間なく接触する。それから、第２の可撓性誘電体層１２０上にパターン化フォトレジスト層９９を形成し、パターン化フォトレジスト層９９は、これら第１の開口１２０内に位置する第１の金属素子１３０をそれぞれ露出させる複数の第２の開口９９ａを有する。ここで、第２の開口９９ａの数が２つであることが挙げられているが、これに限定されない。

【0031】

図１３に示すように、これら第２の開口９９ａ内に第２の金属素子１４０ｂをそれぞれ形成する。ここで、第２の金属素子１４０ｂはこれら第２の開口９９ａにそれぞれ充填されてこれら第１の金属素子１３０の各々と隙間なく接触する。それからパターン化フォトレジスト層９９を除去した後、各第１の金属素子１３０上に位置する第２の金属素子１４０ｂを残す。

【0032】

図１４に示すように、次いで、第２の可撓性誘電体層１２０上にパターン化第３の可撓性誘電体層１５０を形成してこれら第２の金属素子１４０ｂを覆い、パターン化第３の可撓性誘電体層１５０は、これら第２の金属素子１４０ｂの各々をそれぞれ露出させる複数の第３の開口１５０ｂを有する。ここで、第３の開口１５０ｂの数が２つであることが挙げられているが、これに限定されない。

【0033】

図１５に示すように、次いで、これら第３の開口１５０ｂ内に、各第３の開口１５０ｂにそれぞれ充填されて第２の金属素子１４０ｂと隙間なく接触する別の第１の金属素子１６０を形成する。

【0034】

図１６に示すように、次いで、図１２～図１５に示す製造方法を繰り返してもよく、第３の可撓性誘電体層１５０上に別の第３の可撓性誘電体層１７０、第３の可撓性誘電体層１７０内に位置する複数の第２の金属素子１８０ａ及び第１の金属素子１９０をさらに形成する。これら第２の金属素子１８０ａ及び第１の金属素子１９０の配置位置及び積層関係は、第３の可撓性誘電体層１５０内に位置する第２の金属素子１４０ｂ及び第１の金属素子１６０の関係と同じであり、且つ、これら第２の金属素子１８０ａはそれぞれその下方の第１の金属素子１６０の各々と隙間なく接触している。それから、図１２～図１３に示す製造方法を繰り返し、第１の金属素子１９０上にそれぞれ位置する第２の金属素子２１０を形成し、それにより、順次積層された複数層の第１の金属素子１３０、１６０、及び１９０と複数層の第２の金属素子１４０ｂ、１８０ａ及び２１０とを含む複数の金属積層体Ａ’が形成される（図１８を参照）。

【0035】

この実施例では、第１の可撓性誘電体層１００、第２の可撓性誘電体層１２０及び第３の可撓性誘電体層１５０、１７０はポリイミドを含み、第１の金属素子１３０、１６０及び１９０は銅又はアルミニウムを含み、蒸着方法などにより形成することができる。これら第１の金属素子１３０、１６０及び１９０はそれぞれ５～２００μｍの最大幅及び５～１００μｍの最大高さを有する。さらに、第２の金属素子１４０ｂ、１８０ａ及び２１０は、ニッケル、パラジウム、金及びその合金を含み、化学的無電解めっきなどによって形成することができる。これら第２の金属素子１４０ｂ、１８０ａ及び２１０はそれぞれ５～２００μｍの最大幅及び５～１００μｍの最大高さを有する。

【0036】

図１７に示すように、次いで、順次積層された複数層の第１の金属素子１３０、１６０及び１９０と複数層の第２の金属素子１４０ｂ、１８０ａ及び２１０とを含む複数の金属積層体Ａ’（図１８を参照）に対して、１００～３５０の温度でアニールプロセス３００を行う。

【0037】

図１８に示すように、次いで、エッチングプロセス４００を行い、第３の可撓性誘電体層１７０、１５０及び一部の第２の可撓性誘電体層１２０を除去し、これら第１の金属素子１３０、１６０及び１９０とこれら第２の金属素子１４０ｂ、１８０ａ及び２１０とをそれぞれ含む複数の金属積層体Ａ’の一部を露出させる。本実施例では、エッチングプロセス４００は、例えば、フッ化物、酸素などを含むエッチングガスを使用するドライエッチングであり、これら金属積層体Ａ’間に５～１００μｍのピッチを有し、且つこれら金属積層体はそれぞれ０．５：１～５：１のアスペクト比を有する。

【0038】

図１９に示すように、次いで、めっきプロセス５００を行って、これら金属積層体Ａ’の側面及び頂面に金属層２５０を形成してこれら金属積層体Ａ’を隙間なく接続して、これら金属積層体Ａ’とともに金属プローブＣを形成する。本実施例では、めっきプロセス５００は例えば無電解めっきプロセスであり、金属層２５０は、ニッケル、パラジウム、金及びその合金を含む。また、形成された金属プローブＣが１：１～５：１のアスペクト比を有するように、各層の厚さを適宜調整することができる。

【0039】

図２０～図２２は、本発明のいくつかの実施例に係る金属プローブ構造を示す上面概略図である。

【0040】

図２０は、図９及び図１９に示したような金属プローブ構造の上面概略図を示している。ここで、金属プローブ構造における金属プローブＣは、２つの金属積層体Ａ／Ａ’の側面及び頂面上に位置する金属層２５０と、この２つの金属積層体Ａ／Ａ’とからなり、図９及び図１９に示す断面概略図は主に図２０のＦ－Ｆ線に沿った断面状態を示している。

【0041】

また、図２１は、図９及び図１９に示したような金属プローブ構造の別の上面概略図を示している。ここで、金属プローブ構造における金属プローブＣは、４つの金属積層体Ａ／Ａ’の側面及び頂面上に位置する金属層２５０と、この４つの金属積層体Ａ／Ａ’とからなり、図９及び図１９に示す断面概略図は、図２１のＦ－Ｆ線に沿った２つの金属積層体Ａ／Ａ’の断面状態を部分的に示している。

【0042】

さらに、図２２は、図９及び図１９に示したような金属プローブ構造のもう一つの上面概略図を示している。その他実施例では、図９及び図１９に示したような金属プローブ構造の金属プローブＣは、１つの金属積層体Ａ／Ａ’の側面及び頂面上に位置する金属層２５０と、この金属積層体Ａ／Ａ’とからなってもよく、図９及び図１９に示す断面概略図は、図２０のＦ－Ｆ線に沿った１つの金属積層体Ａ／Ａ’の断面状態を部分的に示している。

【0043】

以上をまとめると、本発明の金属プローブ構造の製造方法及びそれにより形成される金属プローブ構造は、複数の金属素子が積層された複数の金属積層体と、これら金属積層体を隙間なく接続する金属層とからなる複合金属プローブ構造である。このため、金属プローブ構造は、テストウェハの種類に応じて、金属積層体と金属層の材料、層数、ピッチ及びアスペクト比などの特性を設計及び調整することができ、それにより従来のプローブカードに使用される単一構造の金属プローブよりも優れた信頼性、導電性、放熱性及び／又は機械的強度などの特性を有する金属プローブを提供することができる。

【0044】

以上は本発明を好適な実施例により説明したが、本発明を限定するためのものではない。当業者であれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更や修正を行うことができ、したがって、本発明の保護範囲は添付された特許請求の範囲に定められたものに準ずるべきである。

【符号の説明】

【0045】

１０：多層基板
３０：導電層
９９：パターン化フォトレジスト層
９９ａ：第２の開口
１００：第１の可撓性誘電体層
１１０：導電層
１２０：第２の可撓性誘電体層
１２０ａ：第１の開口
１４０ａ：第１の金属素子
１４０ｂ：第２の金属素子
１４５：第３の可撓性誘電体層
１５０：第３の可撓性誘電体層
１５０ａ：第３の開口
１５０ｂ：第３の開口
１６０：第１の金属素子
１７０：第３の可撓性誘電体層
１８０：第１の金属素子
１８０ａ：第２の金属素子
１９０：第１の金属素子
２００：第１の金属素子
２１０：第２の金属素子
２５０：金属層
３００：アニールプロセス
４００：エッチングプロセス
５００：めっきプロセス
Ｃ：金属プローブ
Ａ、Ａ’：金属積層体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】