(57)【要約】【課題】  バンプ付きメンブレンシートにおいて、パッド及びバンプ形成における位置精度を±１０μｍ以下に抑える。【解決手段】ポリイミド薄膜１２と、該ポリイミド薄膜１２のリング側の面に設けられた銅からなるバンプ２６と、該バンプ２６と電気的に接続してポリイミド薄膜１２の他方の面に設けられ、銅薄膜１１をパターニングして得られるパッド１１ａとからなるバンプ付きメンブレンシートにおいて、ポリイミド薄膜１２と、銅薄膜１１との熱膨張係数の差を０．５ｐｐｍ／℃とする。【選択図】図１
2010169679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性薄膜と、
該絶縁性薄膜の一方の面に設けられた複数の導電性バンプと、
該導電性バンプと前記絶縁性薄膜に設けられたコンタクトホールを介して導通し、前記絶縁性薄膜の他方の面上に積層された導電性薄膜をパターニングすることにより得られる複数の導電性パッドと、
からなるバンプ付きメンブレンシートであって、
前記絶縁性薄膜と前記導電性薄膜との熱膨張係数の差は、４．０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とするバンプ付きメンブレンシート。
【請求項２】
前記絶縁性薄膜と前記導電性薄膜との熱膨張係数の差は、１．０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１記載のバンプ付きメンブレンシート。
【請求項３】
剛性リングと、
該剛性リングに張り渡された絶縁性薄膜と、
該絶縁性薄膜の一方の面に設けられた複数の導電性バンプと、
該導電性バンプと前記絶縁性薄膜に設けられたコンタクトホールを介して導通し、前記絶縁性薄膜の他方の面上に積層された導電性薄膜をパターニングすることにより得られる複数の導電性パッドと、
からなるバンプ付きメンブレンリングであって、
前記絶縁性薄膜と前記導電性薄膜との熱膨張係数の差は、４．０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とするバンプ付きメンブレンリング。
【請求項４】
前記絶縁性薄膜と前記導電性薄膜との熱膨張係数の差は、１．０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項３記載のバンプ付きメンブレンリング。
【請求項５】
請求項３または４記載のバンプ付きメンブレンリングと、基板上に複数の導電層が絶縁層を介して積層されてなる多層配線基板と、を有することを特徴とするウエハ一括コンタクトボード。
【請求項６】
絶縁性薄膜と、
該絶縁性薄膜の一方の面に設けられた複数の導電性バンプと、
該導電性バンプと前記絶縁性薄膜に設けられたコンタクトホールを介して導通し、前記絶縁性薄膜の他方の面上に積層された導電性薄膜をパターニングすることにより得られる複数の導電性パッドと、
からなるバンプ付きメンブレンシートの製造方法であって、
所望の温度に調整可能な平板上に、絶縁性薄膜と導電性薄膜が積層され、該絶縁性薄膜と該導電性薄膜との熱膨張係数の差が４．０ｐｐｍ／℃以下である積層フィルムと剛性リングを順に重ね、前記積層フィルムと前記剛性リングとの間に熱硬化性接着剤を介在させ、所定の温度で加熱することにより、前記積層フィルムと前記剛性リングを接着する加熱接着工程と、
前記絶縁性薄膜の所定位置にバンプホールを形成し、電気メッキにより前記バンプホールを埋めるようにメッキ成長させて導電性材料からなる導電性バンプを形成するバンプ形成工程と、
前記導電性薄膜をパターニングして導電性パッドを形成するパッド形成工程と、前記剛性リングの内周に沿って該剛性リングの内側の前記積層フィルムを切断する切断工程と、
を有することを特徴とするバンプ付きメンブレンシートの製造方法。
【請求項７】
剛性リングと、該剛性リングに張り渡された絶縁性薄膜と、
該絶縁性薄膜の一方の面に設けられた複数の導電性バンプと、
該導電性バンプと前記絶縁性薄膜に設けられたコンタクトホールを介して導通し、前記絶縁性薄膜の他方の面上に積層された導電性薄膜をパターニングすることにより得られる複数の導電性パッドと、
からなるバンプ付きメンブレンリングの製造方法であって、
所望の温度に調整可能な平板上に、絶縁性薄膜と導電性薄膜が積層され、該絶縁性薄膜と該導電性薄膜との熱膨張係数の差が４．０ｐｐｍ／℃以下である積層フィルムと剛性リングを順に重ね、前記積層フィルムと前記剛性リングとの間に熱硬化性接着剤を介在させ、所定の温度で加熱することにより、前記積層フィルムと前記剛性リングを接着する加熱接着工程と、
前記絶縁性薄膜の所定位置にバンプホールを形成し、電気メッキにより前記バンプホールを埋めるようにメッキ成長させて導電性材料からなる導電性バンプを形成するバンプ形成工程と、
前記導電性薄膜をパターニングして導電性パッドを形成するパッド形成工程と、
を有することを特徴とするバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【請求項８】
前記積層フィルムにおける前記絶縁性薄膜は、前記導電性薄膜の熱膨張係数に近似した熱膨張係数であることを特徴とする請求項７記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【請求項９】
前記導電性薄膜は銅薄膜であり、前記絶縁性薄膜はポリイミド系樹脂であることを特徴とする請求項７又は８記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【請求項１０】
前記積層フィルムと接する前記平板表面の平坦度は、３００ｍｍ×３００ｍｍの領域において、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ上に多数形成された半導体デバイスを一括して試験するためのウエハ一括コンタクトボードと、そのコンタクトボードのコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリング、さらに、ＣＳＰ（Chip Size Package）検査などに用いられるバンプ付きメンブレンシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ上に複数形成された半導体デバイスの検査は、プローブカードによる製品検査（電気的特性試験）と、その後に行われる信頼性試験であるバーンイン試験に大別される。バーンイン試験は、固有欠陥のある半導体デバイス、あるいは製造上のばらつきから、時間とストレスに依存する故障を起こすデバイスを除くために行われるスクリーニング試験の一つである。プローブカードによる検査が製造したデバイスの電気的特性試験であるのに対し、バーンイン試験は熱加速試験と言える。
【０００３】
近年、携帯電話や小型電子機器への半導体チップの実装においては、ＣＯＦ（chip on film）実装に代表されるようにベアチップ実装が広く行われている。このため、ウエハで一括してバーンイン試験を行うための、ウエハ一括コンタクトボード（バーンインボード）の開発及び実用化が進められている（特許文献１参照）。
【０００４】
ウエハ一括コンタクトボードは、多層配線基板に、異方性導電ゴムシートを介して、バンプ付きメンブレンリングを固定した構造を有する。バンプ付きメンブレンリングに設けられた導電性材料からなるバンプ（例えば、金属バンプ）が、被試験体である半導体ウエハ上の金属パッドと接触することにより、多層配線基板の導電層に接続された電源および信号源から印加される電源電圧およびバーンイン試験信号が、異方性導電ゴムシートを介してバンプ付きメンブレンリングの導電性材料からなるパッドに送られ、パッドに導通するバンプからウエハ上の半導体デバイスに送られて、バーンイン試験が行われる。
バンプ付きメンブレンリングは、リングと、リングに張り渡された絶縁性薄膜の一方の面に設けられた導電性材料からなるバンプ（例えば、金属バンプ）と、このバンプと電気的に接続して他方の面に設けられた導電性材料からなるパッドとを備えるものであり、ウエハ上の各半導体チップのパッドと直に接触する部品であるため、ウエハ上の各半導体チップの周縁又はセンターライン上に形成されたパッド（約６００〜１０００ピン／チップ程度）に対応して、この数にチップ数を乗じた数のバンプがメンブレン上に形成されている。
バンプ付きメンブレンリングは、例えば、特許文献２に記載されているように、ポリイミドと銅薄膜とからなる積層フィルムを、熱硬化性樹脂にてセラミックリングに張力を持たせた状態で貼り付け、次に、積層フィルムのポリイミド薄膜にバンプ形成のためレーザ加工によりバンプホールを形成し、メッキにより半球状の導電性材料からなるバンプを設け、最後に、積層フィルムの銅薄膜をパターニングすることにより、バンプとバンプホールを介して導通されたパッドを形成することにより得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２３１０１９号公報
【特許文献２】特開平１１−０６７８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
積層フィルムのセラミックリングへの接着は、熱硬化性接着剤による接着方法がとられている。積層フィルムは、接着時の加熱過程で熱により伸び、接着剤を硬化させて接着した後、常温に戻すと、一定の張力をもってリングに張られる。しかし、積層フィルムのポリイミド薄膜と銅薄膜の熱膨張係数が大きく異なると、常温に戻した際に、積層フィルムに皺や歪みが生じるという問題がある。皺や歪みが生じると、その後レーザによりバンプホールを形成する工程で、設計座標とずれた場所にバンプホールが形成される。さらには、バンプの高さのバラツキやパッドの位置精度にも影響を及ぼすこととなる。また、張力が面内で不均一であると、面内に応力が発生し、同様に、バンプ等の位置精度を低下させることになる。再現性の有るバンプ位置のずれは、いくつかのサンプルから平均値をとりアフィン変換することにより、補正可能であるが、局所的なずれや再現性のないずれに関しては、精度高く補正することができない。バンプ位置精度が低いと、ウエハ上のパッドとの位置ズレによりコンタクト不良領域が発生し、バンプ付きメンブレンリングの製造歩留まりの低下を招くという問題がある。
また、被試験体である半導体デバイスの小型化や高集積化が進み、バーンイン試験によって、６５ｎｍプロセスルールにより作成されたデバイス（以降６５ｎｍデバイス）よりも配線幅の細い４５ｎｍプロセスルールにより作成されたデバイス（以降４５ｎｍデバイス）の試験が実施できる事が要求されている。４５ｎｍデバイスは６５ｎｍデバイスに比較して、配線幅が細くなったことで、試験用パッド間の距離も短くなり、狭ピッチ化が進んでいる。したがって、４５ｎｍデバイスの試験に対応するためには、バンプ付きメンブレンリングのバンプ位置精度を高くする必要が有る。また、バーンイン試験時の温度も、試験プロセスの変化に伴い、試験温度の範囲を広げる必要性が要求されている。したがって、そのような温度変化の範囲の拡大によっても、バンプ位置精度の再現性を得るためには、バンプ位置精度を高める事が必須となっている。
【０００７】
本第１発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、パッド及びバンプ形成における
位置精度を±１０μｍ以下に抑えることができるバンプ付きメンブレンシート及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本第２発明は、パッド及びバンプ形成における位置精度を±１０μｍ以下に抑えることができるバンプ付きメンブレンリング及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本第３発明は、信頼性の高いウエハ一括コンタクトボードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）
【０００９】
絶縁性薄膜と、
該絶縁性薄膜の一方の面に設けられた複数の導電性バンプと、
該導電性バンプと前記絶縁性薄膜に設けられたコンタクトホールを介して導通し、前記絶縁性薄膜の他方の面上に積層された導電性薄膜をパターニングすることにより得られる複数の導電性パッドと、
からなるバンプ付きメンブレンシートであって、
前記絶縁性薄膜と前記導電性薄膜との熱膨張係数の差は、４．０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とするバンプ付きメンブレンシート。
（構成２）
【００１０】
前記絶縁性薄膜と前記導電性薄膜との熱膨張係数の差は、１．０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする構成１記載のバンプ付きメンブレンシート。
（構成３）
【００１１】
剛性リングと、
該剛性リングに張り渡された絶縁性薄膜と、
該絶縁性薄膜の一方の面に設けられた複数の導電性バンプと、
該導電性バンプと前記絶縁性薄膜に設けられたコンタクトホールを介して導通し、前記絶縁性薄膜の他方の面上に積層された導電性薄膜をパターニングすることにより得られる複数の導電性パッドと、
からなるバンプ付きメンブレンリングであって、
前記絶縁性薄膜と前記導電性薄膜との熱膨張係数の差は、４．０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とするバンプ付きメンブレンリング。
(構成４)
【００１２】
前記絶縁性薄膜と前記導電性薄膜との熱膨張係数の差は、１．０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする構成３記載のバンプ付きメンブレンリング。
（構成５）
【００１３】
構成３または４記載のバンプ付きメンブレンリングと、基板上に複数の導電層が絶縁層を介して積層されてなる多層配線基板と、を有することを特徴とするウエハ一括コンタクトボード。
（構成６）
【００１４】
絶縁性薄膜と、
該絶縁性薄膜の一方の面に設けられた複数の導電性バンプと、
該導電性バンプと前記絶縁性薄膜に設けられたコンタクトホールを介して導通し、前記絶縁性薄膜の他方の面上に積層された導電性薄膜をパターニングすることにより得られる複数の導電性パッドと、
からなるバンプ付きメンブレンシートの製造方法であって、
所望の温度に調整可能な平板上に、絶縁性薄膜と導電性薄膜が積層され、該絶縁性薄膜と該導電性薄膜との熱膨張係数の差が４．０ｐｐｍ／℃以下である積層フィルムと剛性リングを順に重ね、前記積層フィルムと前記剛性リングとの間に熱硬化性接着剤を介在させ、所定の温度で加熱することにより、前記積層フィルムと前記剛性リングを接着する加熱接着工程と、前記絶縁性薄膜の所定位置にバンプホールを形成し、電気メッキにより前記バンプホールを埋めるようにメッキ成長させて導電性材料からなる導電性バンプを形成するバンプ形成工程と、前記導電性薄膜をパターニングして導電性パッドを形成するパッド形成工程と、前記剛性リングの内周に沿って該剛性リングの内側の前記積層フィルムを切断する切断工程と、を有することを特徴とするバンプ付きメンブレンシートの製造方法。
（構成７）
【００１５】
剛性リングと、該剛性リングに張り渡された絶縁性薄膜と、
該絶縁性薄膜の一方の面に設けられた複数の導電性バンプと、
該導電性バンプと前記絶縁性薄膜に設けられたコンタクトホールを介して導通し、前記絶縁性薄膜の他方の面上に積層された導電性薄膜をパターニングすることにより得られる複数の導電性パッドと、
からなるバンプ付きメンブレンリングの製造方法であって、
所望の温度に調整可能な平板上に、絶縁性薄膜と導電性薄膜が積層され、該絶縁性薄膜と該導電性薄膜との熱膨張係数の差が４．０ｐｐｍ／℃以下である積層フィルムと剛性リングを順に重ね、前記積層フィルムと前記剛性リングとの間に熱硬化性接着剤を介在させ、所定の温度で加熱することにより、前記積層フィルムと前記剛性リングを接着する加熱接着工程と、前記絶縁性薄膜の所定位置にバンプホールを形成し、電気メッキにより前記バンプホールを埋めるようにメッキ成長させて導電性材料からなる導電性バンプを形成するバンプ形成工程と、前記導電性薄膜をパターニングして導電性パッドを形成するパッド形成工程と、を有することを特徴とするバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
（構成８）
【００１６】
前記積層フィルムにおける前記絶縁性薄膜は、前記導電性薄膜の熱膨張係数に近似した熱膨張係数であることを特徴とする構成７記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
（構成９）
【００１７】
前記導電性薄膜は銅薄膜であり、前記絶縁性薄膜はポリイミド系樹脂であることを特徴とする構成７又は８記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
（構成１０）
【００１８】
前記積層フィルムと接する前記平板表面の平坦度は、３００ｍｍ×３００ｍｍの領域において、１００μｍ以下であることを特徴とする構成７〜９のいずれかに記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【発明の効果】
【００１９】
上記構成１によれば、バンプ付きメンブレンシートにおける絶縁性薄膜と、前記パッドを構成してなる導電性薄膜との熱膨張係数の差を、４．０ｐｐｍ／℃以下とすることにより、確実にパッド及びバンプの位置精度を±１０μｍ以下に抑えることができる。
【００２０】
さらに、上記構成２によれば、バンプ付きメンブレンシートにおける絶縁性薄膜と、前記パッドを構成してなる導電性薄膜との熱膨張係数の差を１．０ｐｐｍ／℃以下とすることにより、確実にパッド及びバンプの位置精度を±５μｍ以下に抑えることができる。
【００２１】
上記構成３によれば、バンプ付きメンブレンリングにおける絶縁性薄膜と、前記パッドを構成してなる導電性薄膜との熱膨張係数の差を、４．０ｐｐｍ／℃以下とすることにより、確実にパッド及びバンプの位置精度を±１０μｍ以下に抑えることができる。
【００２２】
構成４によれば、バンプ付きメンブレンリングにおける絶縁性薄膜と、前記パッドを構成してなる導電性薄膜との熱膨張係数の差を、１．０ｐｐｍ／℃以下とすることにより、確実にパッド及びバンプの位置精度を±５μｍ以下に抑えることができる。
【００２３】
上記構成５によれば、パッド及びバンプの位置精度が高いバンプ付きメンブレンリングを用いているので、信頼性の高いウエハ一括コンタクトボードを得ることができる。
【００２４】
上記構成６によれば、絶縁性薄膜と導電性薄膜が積層され、該絶縁性薄膜と該導電性薄膜との熱膨張係数の差が４．０ｐｐｍ／℃以下である積層フィルムと剛性リングを、熱硬化性接着剤にて接着した後、バンプ及びパッドを形成し、その後、積層フィルムを切断してバンプ付きメンブレンシートを作製するので、確実にパッド及びバンプの位置精度を±１０μｍ以下に抑えたバンプ付きメンブレンシートを得ることができる。
【００２５】
上記構成７〜９によれば、絶縁性薄膜と導電性薄膜が積層され、該絶縁性薄膜と該導電性薄膜との熱膨張係数の差が４．０ｐｐｍ／℃以下である積層フィルムと剛性リングを、熱硬化性接着剤にて接着した後、バンプ及びパッドを形成するので、確実にパッド及びバンプの位置精度を±１０μｍ以下に抑えたバンプ付きメンブレンリングを得ることができる。
【００２６】
上記構成１０によれば、パッド及びバンプの位置精度をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態であるバンプ付きメンブレンシートの製造過程を示す概略断面図
【図２】本発明の一実施形態であるバンプ付きメンブレンリングを示す断面図
【図３】本発明の一実施形態であるバンプ付きメンブレンリングの製造過程を示す概略断面図
【図４】積層フィルムとリングとの接着工程を示す概略断面図
【図５】バンプ形成位置のズレの測定方法を示す図
【図６】多層配線基板の製造工程を示す要部断面図
【図７】ウエハ一括コンタクトボードを示す概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の一実施形態によるバンプ付きメンブレンシートについて図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態によるバンプ付きメンブレンシートの製造過程を示す概略断面図である。
図１（ａ）に示すように、厚さ１８μｍの導電性薄膜の銅薄膜１１と、厚さ２５μｍの絶縁性薄膜のポリイミド薄膜１２が積層されてなる積層フィルム１８に、直径約８インチ、厚さ２ｍｍの環状のＳｉＣからなるリング１３を熱硬化性接着剤により接着する。この積層フィルム１８としては、銅薄膜１１とポリイミド薄膜１２との熱膨張係数の差が０．５ｐｐｍ／℃である積層フィルムを用いることが望ましい。この時、積層フィルム１８、その上にＳｉＣリング１３および重石を置き、１５０℃に加熱して一定時間放置することにより、熱硬化性接着剤を硬化させて積層フィルム１８とＳｉＣリング１３を接着させる。バーンイン試験用のバンプ付きメンブレンシートの場合、熱硬化性接着剤は、バーンイン試験の設定温度以上の温度で硬化する熱硬化性接着剤を選択し、剛性リングであるＳｉＣリング１３と積層フィルム１８を接着する際の設定温度は、バーンイン試験の設定温度以上の温度で加熱して接着させると良い。
【００２９】
次に、図１（ｂ）に示すように、上記加熱接着工程を終えたものを、常温まで冷却し、加熱前の状態まで収縮させる。カッターでリング１３の外周に沿ってリング１３の外側の積層フィルム１８を切断除去する。
【００３０】
次に、図１（ｃ）に示すように、積層フィルム１８の銅薄膜１１上に、ＮｉおよびＡｕメッキ（厚さ１〜２μｍ）を順次施し(図示せず)、アライメントマーク１４を形成する。
【００３１】
次に、図１（ｄ）に示すように、ポリイミド薄膜１２の所定位置に、エキシマレーザーを用いて、直径約３０μｍφのバンプホール１５を形成する。
次に、銅薄膜１１の表面がメッキされないように保護した後、銅薄膜１１にメッキ用電極の一方を接続してＮｉの電気メッキを行う。図３（ｅ）に示すように、メッキはバンプホールを埋めるようにして成長した後、ポリイミドフィルムの表面に達すると、等方的に広がってほぼ半球状に成長し硬質Ｎｉ合金からなる金属バンプ１６が形成される。この場合、金属バンプ１６の高さが約２０〜３０μｍになるまでメッキを行う。その後、金属バンプ１６と半導体ウエハ上のパッドとの間のコンタクト抵抗を安定させるため、金属バンプ１６の表面にＡｕからなる電気メッキ層を形成して導電性のバンプとする（図示せず）。
【００３２】
次に、図１（ｆ）に示すように、銅薄膜１１を周知のリソグラフィー法によりパターニングして、バンプと対応して、直径約１５０μｍの金属パッド１１ａを形成し、バンプ付きメンブレンリングを作製する。
【００３３】
最後に、図１（ｇ）に示すように、リング１３から内側のバンプが形成された積層フィルムを切り出してバンプ付きメンブレンシートを形成する。
【００３４】
上記のように作製される本発明のバンプ付きメンブレンシートは、絶縁性薄膜であるポリイミド薄膜１２と、ポリイミド薄膜１２の一方の面に設けられた複数のバンプ１６と、該バンプ１６とポリイミド薄膜１２に設けられたバンプホール（コンタクトホール）を介して、つまりバンプホールに充填された導電性材料を介して導通し、ポリイミド薄膜１２の他方の面上に積層された銅薄膜１１をパターニングすることにより得られる複数の導電性パッド１１ａとからなり、ポリイミド薄膜１２と銅薄膜１１の熱膨張係数の差は、４．０ｐｐｍ／℃以下である。ポリイミド薄膜１２と銅薄膜１１の熱膨張係数は、バンプ及びパッドの位置精度の観点から剛性リングに張られた積層フィルムに対してある一定以上の張力を持たせて皺や撓みなく張ることと、熱膨張係数の制御性などから、銅薄膜１１の熱膨張係数を基準にして、ポリイミド薄膜１２の熱膨張係数を合わせて所定の熱膨張係数の差となるようにすることが望ましい。
【００３５】
また、絶縁性薄膜としては、電気絶縁性を有するものであればその材質は特に限定されないが、絶縁性と共に可撓性を有するものが好ましく、具体的にはポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ＡＢＳ共重合体樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂などの熱硬化性樹脂、又は熱可塑性樹脂が挙げられ、目的に応じて適宜選択することができる。絶縁性薄膜の熱膨張係数は、樹脂の材料や、分子量、ポリマー構造などを選択して後述の導電性薄膜の熱膨張係数と近似させることができる。
【００３６】
導電性薄膜としては、銅に限られず、導電性を有すればよく、ニッケル、クロム、アルミニウム、金、白金、コバルト、銀、鉛、錫、インジウム、ロジウム、タングステン、ルテニウム、鉄などの金属、又はこれらを成分とする各種合金、例えば、ハンダ、ニッケル−錫、ニッケル−タングステン、金−コバルトなどが挙げられる。
本発明の積層フィルムは、ＣＳＰ（Chip Size Package）検査用、ＢＧＡ（Ball Grid Array）検査用、ハンダボールを接点として有するＩＣ基板検査用、１チップバーンイン検査用のテープキャリア用、バーンインプローブカード用、メンブレンプローブカード用、などとして用いることができる。
【００３７】
次に、本発明のバンプ付きメンブレンリングの一実施形態について説明する。
図２は、本実施形態のバンプ付きメンブレンリングの構造を示す断面図である。
図２に示すように、本実施形態のバンプ付きメンブレンリングは、剛性リングであるＳｉＣからなるリング２３と、該リングに張り渡された絶縁性薄膜のポリイミド薄膜２２と、該ポリイミド薄膜２２のリング側の面に設けられた導電性材料からなるバンプ２６と、該バンプ２６と導通してポリイミド薄膜２２の他方の面に設けられた銅からなるパッド２１ａとからなるものである。バンプ２６は、検査される半導体ウエハ上の各半導体チップに形成された金属パッド（約６００〜１０００ピン／チップ程度）の数と位置に対応して形成されている。
ここで、ポリイミド薄膜２２の熱膨張係数は１６ｐｐｍ／℃であり、銅からなるパッド２１aの構成材料である銅の熱膨張係数は、１６．５ｐｐｍ／℃であり、ポリイミド薄膜２２と銅からなるパッド２１aの熱膨張係数の差は０．５ｐｐｍ／℃である。また、本実施形態のポリイミドと銅といった組み合わせにこだわらず、それぞれ前述のバンプ付きメンブレンシートでの絶縁性薄膜、導電性薄膜で開示したような様々な材料を選択できる。その場合も、積層フィルムを構成する絶縁性薄膜と導電性薄膜の熱膨張係数の差は、４．０ｐｐｍ／℃以下が好ましく、さらには１．０ｐｐｍ／℃以下がさらに好ましい。最も好適であるのは０．５ｐｐｍ／℃である。ここで、本発明で示された熱膨張係数は、５０℃から２００℃の温度範囲において測定される値を用いる。
【００３８】
例えば、剛性リングとして、ＳｉＣリングの代わりに、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、インバーニッケルや、その他のＳｉに近い熱膨張係数を有し強度の高いセラミクス、低膨張ガラス、金属、その他の材料からなるリングを用いてもよい。
【００３９】
次に、本実施形態のバンプ付きメンブレンリングの製造方法について、図３を参照して説明する。図３は本実施形態の製造過程を示す断面図である。図４は積層フィルムにリングを接着する工程を示す断面図である。
図３（ａ）に示すように、厚さ１８μｍの導電性薄膜の銅薄膜２１と、厚さ２５μｍの絶縁性薄膜のポリイミド薄膜２２が積層されてなる積層フィルム２８に、直径約８インチ、厚さ２ｍｍの環状のＳｉＣからなるリング２３を熱硬化性接着剤により接着する。この積層フィルム２８としては、銅薄膜２１とポリイミド薄膜２２との熱膨張係数の差が０．５ｐｐｍ／℃である積層フィルムを用いることが望ましい。この時、図４に示すように、平板（例えば、金属）からなり、温度調節機能（図示せず）を備え、均一に所望の温度を保つことができる金属板３１上に、積層フィルム２８を置き、その上に剛性リングのＳｉＣリング２３および、重石４１を置き、１５０℃に加熱して一定時間放置することにより、熱硬化性接着剤を硬化させて積層フィルム２８とＳｉＣリングを接着させる。金属板上で接着することにより、オーブン中で行う場合と比較して、積層フィルム全体を均一な温度にすることができ、積層フィルムの皺や歪みを防止することができ、さらには張り渡された積層フィルムの張力を均一にすることができる。尚、バーンイン試験用のバンプ付きメンブレンリングの場合、前記熱硬化性接着剤は、バーンイン試験の設定温度以上の温度で硬化する熱硬化性接着剤を選択し、剛性リングであるＳｉＣリング２３と積層フィルム２８を接着する際の設定温度は、バーンイン試験の設定温度以上の温度で加熱して接着させると良い。また、金属板３１は、皺や歪み無く積層フィルムを剛性リングに接着するために、積層フィルム２８を置く面の平坦度を高くする事が好適である。例えば３００ｍｍ×３００ｍｍの大きさにおいて、金属板表面の面内の平坦度は１００μｍ以下であることが好ましい。好適には５０μｍ以下で有ることが望ましい。ここで、平坦度とは、測定領域内の金属板表面を元に最小二乗法で求められる仮想絶対平面を求め、その仮想絶対平面に対する金属板表面の最も高い位置と最も低い位置の高低差の絶対値である。金属板３１の表面状態としては、積層フィルム２８に傷などのダメージを与える突起部分などが無く、また、積層フィルム２８面にコンタミネーションなどを与えない清浄な表面である事が好適である。金属板３１は、腐食や、その表面のクリーニングを容易にするために、フッ素樹脂などの樹脂コート、アルマイト処理などの表面処理を行う事ができる。上記の平坦度、表面状態を満たす材料であれば、金属以外に、ガラス、セラミックスなどの材料を使用することもできる。
【００４０】
次に、図３（ｂ）に示すように、上記加熱接着工程を終えたものを、常温まで冷却し、加熱前の状態まで収縮させる。カッターでリング２３の外周に沿ってリング２３の外側の積層フィルム２８を切断除去する。
次に、図３（ｃ）に示すように、積層フィルム２８の銅薄膜２１上に、ＮｉおよびＡｕメッキ（厚さ１〜２μｍ）を順次施し(図示せず)、アライメントマーク２４を形成する。
次に、図３（ｄ）に示すように、ポリイミド薄膜２２の所定位置に、エキシマレーザーを用いて、直径約３０μｍφのバンプホール２５を形成する。
次に、銅薄膜２１の表面がメッキされないように保護した後、銅薄膜２１にメッキ用電極の一方を接続してＮｉの電気メッキを行う。図３（ｅ）に示すように、メッキはバンプホールを埋めるようにして成長した後、ポリイミドフィルムの表面に達すると、等方的に広がってほぼ半球状に成長し硬質Ｎｉ合金からなるバンプ２６が形成される。この場合、バンプ２６の高さが約２０〜３０μｍになるまでメッキを行う。その後、金属バンプ２６と半導体ウエハ上のパッドとの間のコンタクト抵抗を安定させるため、金属バンプ２６の表面にＡｕからなる電気メッキ層を形成する。（図示せず）。
最後に、図３（ｆ）に示すように、銅薄膜２１を周知のリソグラフィー法によりパターニングして直径約１５０μｍのパッド２１ａを形成して、バンプ付きメンブレンリングを作製する。
【００４１】
次に、上記実施形態の製造方法にて、以下の実施例１〜４および比較例のようにバンプ付きメンブレンリングを作製して、バンプ位置精度の評価を行った。
（実施例１）
上記実施形態の製造方法にて、バンプ付きメンブレンリングを作製した。この積層フィルムは、ポリイミド薄膜と銅薄膜との熱膨張係数の差は、０．５ｐｐｍ／℃である。
【００４２】
（実施例２）
上記実施例１の積層フィルムにおけるポリイミド薄膜と銅薄膜との熱膨張係数の差が１．０ｐｐｍ／℃とした以外は、実施例１と同様にしてバンプ付きメンブレンリングを作製した。
【００４３】
（実施例３）
上記実施例１の積層フィルムにおけるポリイミド薄膜と銅薄膜との熱膨張係数の差が２．５ｐｐｍ／℃とした以外は、実施例１と同様にしてバンプ付きメンブレンリングを作製した。
【００４４】
（実施例４）
上記実施例１の積層フィルムにおけるポリイミド薄膜と銅薄膜との熱膨張係数の差が４．０ｐｐｍ／℃とした以外は、実施例１と同様にしてバンプ付きメンブレンリングを作製した。
【００４５】
（比較例）
熱膨張係数が１２ｐｐｍ／℃のポリイミド薄膜と、熱膨張係数が１６．５ｐｐｍ／℃の銅薄膜とからなる積層フィルムを用いて、上記実施形態の製造方法にて、バンプ付きメンブレンリングを作製した。この積層フィルムは、熱膨張係数の差が４．５ｐｐｍ／℃である
【００４６】
（評価：パッドおよびバンプ位置精度）
図５は、パッドおよびバンプの位置精度の測定位置を示す図である。
図５（ａ）に示すように、得られたバンプ付きメンブレンリングにおいて、実際形成されたパッドおよびバンプの位置が、設計位置とどれだけズレがあるかを面内２５点測定した。
図５（ｂ）に示すように、図の四角の中心が設計位置であり、その中心から実際に形成されたバンプ位置までの距離ｄ（μｍ）を測定した。
【００４７】
実施例１および２では、面内でも位置ずれのばらつきはほとんどなく、２５点の平均値は、±５μｍであった。この位置精度は、４５ｎｍプロセスルールや３２ｎｍプロセスルールにより作製されたデバイスに求められる要求に対して十分に満足する値であった。実施例３及び４では、２５点の平均値は±１０μｍであった。この位置精度は、６５ｎｍプロセスルールにより作製されたデバイスに求められる要求に対して十分に満足する値であった。一方、比較例では、リング近辺においてズレの値が大きく、２５点のズレの平均値が±２０μｍであった。
以上の通り、本発明は、リングへの積層フィルム貼り付けに加熱接着を利用して製造されるバンプ付きメンブレンリングの製造方法の場合に効果的である。熱加速試験であるバーンイン試験に使われる、バンプ付きメンブレンリングは、製造時と、保管時と、試験時で使用環境温度が異なるため、作り込み時のバンプ及びパッドの位置精度の再現性は非常に重要である。積層フィルムを構成する絶縁性薄膜と導電性薄膜の熱膨張係数の差を、本発明で規定する値以下にすることで、効果的に、バンプ付きメンブレンリングの作り込み時におけるバンプ及びパッドの位置精度の再現性を高めることができる。一般的に、バーンイン試験は８０℃から１５０℃の範囲の熱環境下で行われ、バンプ付きメンブレンリングは、この温度環境下で、積層フィルムが撓まず、かつ適度な張力を持ってリングに貼り付けられていることが必要とされる。加えて、この温度環境下で、必要なバンプ及びパッドの位置精度を満たしている事が必要である。これらの条件を満たすためには、バンプ付きメンブレンリング製造時のリングと積層フィルムの加熱接着工程では、バーンイン試験時に使われる温度よりも高い温度（例えば、比較して０〜＋５０℃程度の温度差）で貼り付けることが好ましい。なおそれ以上の温度差で貼り付けを行った場合、リングの剛性度によっては、積層フィルム全体としてのテンションが大きくなり過ぎて、リングを歪ませてしまうことが有る。したがって、バーンイン試験時に所望の張力を持つように、この温度差（バーンイン試験温度に対する加熱接着工程時の温度）の値を適切に選択することで、精度の高いバンプ及びパッドを有するバンプ付きメンブレンリングを製造する事が出来る。上述の比較例にあるように、積層フィルムの絶縁性薄膜と導電性薄膜の熱膨張係数の差が大きい場合、前記加熱接着工程での温度環境下において、積層フィルムに加熱によるバイメタルと同様の効果が生じ、接着される過程において撓みや歪みを持ってしまう事になる。積層フィルムを無理やり物理的に平らにしてリングに貼り付けても、積層フィルムに不均一な応力成分が発生してしまうので、バンプ及びパッドは必要な位置精度を得る事が出来ない。
【００４８】
本発明による、絶縁性薄膜と導電性薄膜の熱膨張係数の差が４．０ｐｐｍ以下である積層フィルムを用いることにより、張力ばらつきを無くして、パッド及びバンプを±１０μｍ以下に抑えることができ、ほぼ設計位置通りに形成することができ、バンプ付きメンブレンリングの歩留まりを上げることが可能である。また、パッド及びバンプを設計位置通りに形成することができ、さらなる微細化に対応することが可能となる。
また、絶縁性薄膜と導電性薄膜の熱膨張係数の差が１．０ｐｐｍ／℃以下である積層フィルムを用いることにより、パッド及びバンプの位置精度を±５μｍ以下に抑えることができ、設計位置通りに形成することができ、バンプ付きメンブレンリングの歩留りをさらに上げることが可能となった。
【００４９】
上述の実施例１において、剛性リングと積層フィルムを熱硬化性接着剤にて接着する際に、積層フィルムと接触する平板の面内の平坦度が５０μｍ以下の金属板を使用してバンプ付きメンブレンリングを作製した。その結果、バンプ付きメンブレンリングにおける、パッドおよびバンプの位置精度はさらに向上して、±３μｍとさらに良好な結果となった。
また、上述の実施例１〜４により得られたバンプ付きメンブレリングにおいて、バンプが形成された積層フィルムをカッターで切りだして、バンプ付きメンブレンリングシートを作製した。得られたバンプ付きメンブレンシートについても、パッド及びバンプの位置精度は、ほとんど変わりがないことを確認した。
【００５０】
次に、本発明のウエハ一括コンタクトボードを構成する多層配線基板の一例について説明する。図６は、多層配線基板の製造工程を示す要部断面図である。
図６（ａ）に示すように、表面を平らに研磨した大きさ３２０ｍｍ角、厚さ３ｍｍのガラス基板６１（ＳｉＯ２：６０．０mol％、Ａｌ２Ｏ３：９．０mol％、ＣａＯ：９．４mol％、ＭｇＯ：９．３mol％、ＺｎＯ：９．３mol％、ＰｂＯ：３．０mol％、である組成のガラス）の片面に、スパッタ法にて、Ｃｒ膜を約３０ｎｍ、Ｃｕ膜を約２．５μｍ、Ｎｉ膜を約０．３μｍの膜厚で順次成膜して、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ配線層６２を形成する。ここで、Ｃｒ膜はガラスとＣｕ間の密着力を強化する目的で設けている。また、ＮｉはＣｕの酸化を防止する目的、レジストに対する密着力を強化する目的（Ｃｕとレジストとは密着性が悪い）、及び、Ｃｕとポリイミドとの反応によってコンタクトホール（ビア）底部にポリイミドが残留するのを防止する目的で設けている。なお、Ｎｉの形成方法はスパッタ法に限定されず、電解メッキ法で形成してもよい。また、Ｎｉ膜上にＡｕ膜等をスパッタ法、電解メッキ法又は無電解メッキ法で形成して、コンタクト抵抗の低減を図ることも可能である。
【００５１】
次に、図６（ｂ）に示すように、所定のフォトリソグラフィー工程（レジストコート、露光、現像、エッチング）を行い、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ配線層６２をパターニングして、１層目の配線パターン６２ａを形成する。詳しくは、まず、レジスト（クラリアント社製：ＡＺ３５０）を３μｍの厚みにコートし、９０℃で３０分間ベークし、所定のマスクを用いてレジストを露光、現像して、所望のレジストパターン（図示せず）を形成する。このレジストパターンをマスクとして、塩化第２鉄水溶液等のエッチング液を使用して、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ配線層６２をエッチングし、その後レジスト剥離液を用いてレジストを剥離し、水洗して乾燥させて、１層目の配線パターン６２ａを形成する。
【００５２】
次に、図６（ｃ）に示すように、１層目の配線パターン６２ａ上に感光性ポリイミド前駆体をスピンナー等を用いて１０μｍの厚みで塗布して、ポリイミド絶縁膜６３を形成し、このポリイミド絶縁膜６３に、コンタクトホール６４を形成する。詳しくは、塗布した感光性ポリイミド前駆体を８０℃で３０分間ベークし、所定のマスクを用いて露光、現像して、コンタクトホール６４を形成する。窒素雰囲気中にて３５０℃で４時間キュアを行い感光性ポリイミド前駆体を完全にポリイミド化する。キュア後のポリイミド絶縁膜６３の膜厚は、塗布後の膜厚の半分（５μｍ）に減少した。その後、プラズマ処理によって、ポリイミド表面を粗面化して次工程にて形成する２層目の配線層との密着力を高めるとともに、コンタクトホール６４内のポリイミド、現像液等の残さ等の有機物を酸化し除去する。
【００５３】
次に、図６（ｄ）に示すように、上記工程（ａ）と同様にしてＮｉ／Ｃｕ／Ｃｒ配線層６５を形成する。次に、図６（ｅ）に示すように、上記工程（ｂ）と同様にしてＮｉ／Ｃｕ／Ｃｒ配線層６５をパターニングして、２層目の配線パターン６５ａを形成する。
次に、上記工程（ｃ）〜（ｅ）を同様に繰り返して、２層目のポリイミド絶縁膜及びコンタクトホール、３層目の配線パターンを順次形成して、３層構造のガラス多層配線基板を得た（図示せず）。次いで、３層目の配線パターンにおけるコンタクト端子部分にだけ、酸化を防止する目的及び異方性導電膜との電気的コンタクト性を良くする等の目的で、１μｍ厚のＮｉ膜上に０．３μｍ厚のＡｕ膜を無電解メッキ法で形成する（図示せず）。
【００５４】
最後に、基板上に絶縁膜としてのポリイミドを塗布し（図示せず）、コンタクト端子部分のポリイミドを除去して保護用絶縁膜を形成して、多層配線基板を得る。
上記のようにして得られた多層配線基板は、ガラス基板（絶縁性基板）上に、複数の配線層が絶縁層を介して積層された構造となっている。
【００５５】
次に、本発明のウエハ一括コンタクトボードの一実施形態について説明する。
図７に本発明のウエハ一括コンタクトボードの概略構成図を示す。
まず、主面と垂直な方向にのみ導電性を有する弾性体、例えばシリコン樹脂からなり、金属粒子がパッド電極部分７３に導通方向に沿って埋め込まれてなる異方性導電ゴムシート７２を作製し、上記実施形態により作製される多層配線基板６０の所定の位置に貼り合わせる。次に、この異方性導電ゴムシート付き多層配線基板とバンプ付きメンブレンリング２０とをパッド電極が外れないように位置を合わせした後、貼り合わせ、図７に示すような、ウエハ一括コンタクトボードを作製する。
【００５６】
上記のようにして作製されるウエハ一括コンタクトボードは、バンプ付きメンブレンリングと、複数の配線層が絶縁層を介して積層されてなる多層配線基板６０と、バンプ付きメンブレンリング２０と多層配線基板６０とを電気的に接続する異方性導電ゴムシート７２とからなる。
【００５７】
バンプ付きメンブレンリング２０は、リング２３と、リングに張り渡された絶縁性薄膜２２の一方の面に設けられた導電性材料からなるバンプ２６と、このバンプと電気的に接続して他方の面に設けられた導電性材料からなるパッド２１ａとを備える。バンプ付きメンブレンリングにおいては、半導体ウエハ８１上の各半導体チップの周縁又はセンターライン上に形成された金属パッド８２（約６００〜１０００ピン／チップ程度）に対応して、この数にチップ数を乗じた数のバンプが絶縁性薄膜上に形成されている。
【００５８】
多層配線基板は、絶縁性薄膜上に孤立する各バンプにパッドを介して、電源電圧および所定のバーンイン試験信号を付与するための配線層を積層構造として有する。
異方性導電ゴムシート７２は、多層配線基板上の端子とバンプ付きメンブレンリングのパッド２１ａとを電気的に接続し、バンプ付きメンブレンリング上のパッド２１ａに押圧することで、半導体ウエハ表面の凹凸及びバンプの高さのバラツキを吸収し、半導体ウエハ８１上の金属パッド８２と絶縁性薄膜上のバンプ２６とを確実に接続する。
【００５９】
バンプ付きメンブレンリング２０に設けられたバンプ２６が、半導体ウエハ上の金属パッド８２と接触することにより、多層配線基板の配線層に接続された電源および信号源から印加される電源電圧およびバーンイン試験信号が、異方性導電ゴムシートを介してバンプ付きメンブレンリングのパッド２１ａに送られ、パッド２１ａに導通するバンプ２６からウエハ上の半導体デバイスに送られて、バーンイン試験が行われる。
上記のようにして作製されたウエハ一括コンタクトボードは、パッドの位置精度が高いのでバーンイン試験における接触不良を防止することができ、信頼性が高いものが得られる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  バンプ付きメンブレンシート
２０  バンプ付きメンブレンリング
１１，２１  銅薄膜
１２，２２  ポリイミド薄膜
１３，２３  ＳｉＣからなるリング
１４，２４  アライメントマークｘｚ
１５，２５  バンプホール
１６，  金属バンプ
２６  バンプ
３１  金属板
４１  重石
５３  メンブレンリング
６０  多層配線基板
７２  異方性導電ゴムシート
８１  半導体ウエハ
８２  金属パッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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