(57)【要約】【課題】コンタクトプローブの製造方法において、バンプ位置精度を向上させる。【解決手段】本発明のコンタクトプローブの製造方法は、導体膜と絶縁膜とを有するフィルム１５を、熱硬化性接着剤１７の硬化温度よりも低い温度で加熱する工程と、その後に、フィルム１５の上に熱硬化性接着剤１７を挟んでリング１０ａを搭載する工程と、その後に、リング１０ａから熱硬化性接着剤１７に熱を伝導させて熱硬化性接着剤１７の硬化を行うことにより、リング１０ａとフィルム１５とを接着させる工程と、その後に、導体膜からバンプを形成する工程とを備える。【選択図】図１
2006292471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハ上に形成された複数のチップの電気特性検査に用いられ、リングと、前記チップに接触させるバンプを有するフィルムと、前記リングと前記フィルムとを接着する熱硬化性接着剤とを備えるコンタクトプローブの製造方法であって、
導体膜と絶縁膜とを有する前記フィルムを、前記熱硬化性接着剤の硬化温度よりも低い温度で加熱する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後に、前記フィルムの上に前記熱硬化性接着剤を挟んで前記リングを搭載する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の後に、前記リングから前記熱硬化性接着剤に熱を伝導させて前記熱硬化性接着剤の硬化を行うことにより、前記リングと前記フィルムとを接着させる工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）の後に、前記導体膜から前記バンプを形成する工程（ｄ）とを備えるコンタクトプローブの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコンタクトプローブの製造方法であって、
前記工程（ａ）では、前記チップに対する前記電気特性検査のときの温度よりも高い温度まで前記加熱を行うコンタクトプローブの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載のコンタクトプローブの製造方法であって、
前記工程（ａ）では、前記フィルムを、熱を発生する第１のプレートの上に載置し、前記フィルムの上に第２のプレートを置いた状態で前記加熱を行うコンタクトプローブの製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載のコンタクトプローブの製造方法であって、
前記工程（ａ）では、真空雰囲気下において、前記フィルムを第１のプレートの上に吸着させた後、前記加熱を行うコンタクトプローブの製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載のコンタクトプローブの製造方法を行うコンタクトプローブ製造装置であって、
前記フィルム、前記熱硬化性接着剤および前記リングの下側に配置し、発熱可能な下側加熱プレートと、
前記フィルム、前記熱硬化性接着剤および前記リングの上側に配置し、揺動運動および発熱の可能な上側加熱プレートとを備えるコンタクトプローブ製造装置。
【請求項６】
請求項５に記載のコンタクトプローブ製造装置であって、
前記上側加熱プレートの下面には、弾性体リングが設けられているコンタクトプローブ製造装置。
【請求項７】
請求項６に記載のコンタクトプローブ製造装置であって、
前記工程（ｂ）では、前記下側加熱プレートと前記上側加熱プレートとの間に、前記フィルム、前記熱硬化性接着剤および前記リングがこの順で下から配置され、
前記工程（ｃ）では、前記上側加熱プレートが前記リング全面に沿わせるための揺動機構により前記弾性体リングが前記リング全面に接触し、かつ前記上側加熱プレートが発熱するコンタクトプローブ製造装置。
【請求項８】
請求項５に記載のコンタクトプローブ製造装置であって、
前記上側加熱プレートには、ボールジョイントが取り付けられていることにより、前記揺動運動が可能となるコンタクトプローブ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ一括型測定検査のためのコンタクトプローブの製造方法およびコンタクトプローブ製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路（以後「半導体」と称する）を搭載した電子機器の小型化及び低価格化の進展は目覚しく、これに伴って、半導体に対する小型化及び低価格化の要求が強くなっている。
【０００３】
通常、半導体は、半導体チップとリードフレームとがボンディングワイヤによって電気的に接続された後、半導体チップ及びリードフレームが樹脂又はセラミックスにより封止された状態で供給される。そして、その状態で、半導体はプリント基板に実装される。ところが、電子機器の小型化の要求から、半導体を半導体ウエハから切り出したままの状態（以後、この状態の半導体をベアチップと称する）で回路基板に実装する方法が主流になりつつあり、品質が保証されたベアチップを低価格で供給することが強く望まれている。
【０００４】
ベアチップに対して品質保証を行うためには、半導体に対してウエハ状態でバーンイン等の検査をする必要がある。ところが、半導体ウエハ上に形成されている複数のベアチップに対して１個又は数個づつ何度も分けて検査を行うことは多くの時間を要するので、時間的にもコスト的にも現実的ではない。そこで、全てのチップに対してウエハ状態で一括してバーンイン等の検査を行う方法が開発されてきている。
【０００５】
ベアチップに対してウエハ状態で一括して検査を行うには、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体チップの電極に電源電圧や信号を同時に印加し、それら複数の半導体チップを動作させる必要がある。このためには、非常に多く（通常数万個以上）のプローブ針を持つプローブカードを用意する必要がある。しかしながら、従来のニードル型プローブカードではピン数の点からも価格の点からも対応ができない。
【０００６】
そこで、ウエハ上の多数パッド電極に対してプローブ電極を一括的にコンタクトできるプローブカードが特許文献１で紹介されている。この技術によればコンタクトプローブに多数のバンプを形成し、これらのバンプをプローブ針として用いることで一括コンタクトが可能となる。
【０００７】
ここで、半導体の電気特性を検査する検査用電極と一般的なプローブカードの関係について、図４から図９を参照しながら説明する。なお、「背景技術」の欄で図４から図９を用いて説明を行うが、図４〜図９は一般的な構成を示したものであり、この構成自体は本発明にも適用することができるものである。図４は、ウエハにおける半導体チップの配置を示す平面図である。図４に示すように、ウエハ１０１には複数の半導体チップ１０４が配置されている。図５は、半導体チップ内における電極の配置を示す平面図である。図５に示すように、半導体チップ１０４では、半導体が搭載される半導体領域１０４ａの外側を囲むように、半導体の電気特性を検査するための電極１０３が配置されている。
【０００８】
図６は、検査ボードの構成を示す斜視図である。図６に示すように、検査ボードは、多層配線基板１０５と、多層配線基板１０５に設けられたプローブカード１０６と、多層配線基板１０５の裏面上に設けられた複数の接続用コネクタ１０７とを有する。多層配線基板１０５および接続用コネクタ１０７により、検査装置（図示せず）とプローブカード１０６とを電気的に接続することができる。
【０００９】
図７（ａ）は、プローブカードが半導体チップに接触した状態を示す断面図である。図７（ａ）に示すように、プローブカード１０６は、ガラス基板１０８、局在型異方導電ゴム１０９およびコンタクトプローブ１１０の３つの部品に大きく分類される。コンタクトプローブ１１０は、バンプ付薄膜フィルム１１０ｂと、バンプ付薄膜フィルム１１０ｂに熱硬化性接着剤で貼り付けられたセラミックスリング１１０ａと、半導体チップ１０４の電極１０３にコンタクトするバンプ１１０ｄとで構成されている。図７（ｂ）は、バンプの構成を拡大して示す断面図である。図７（ｂ）に示すように、バンプ１１０ｄの先端は半円球状になっており、バンプ１１０ｄはバンプ付薄膜フィルム１１０ｂの上にメッキ技術により形成されている。また、バンプ付薄膜フィルム１１０ｂの裏面には局在型異方導電ゴム１０９（図７（ａ）に示す）との導通を良くするためおよびバンプ１１０ｄのメッキ形成のために必要な銅薄膜１１０ｃが形成されている。
【００１０】
一方、ガラス基板１０８はコンタクトプローブ１１０を多層配線基板１０５（図６に示す）と電気的に接続するための配線基板である。局在型異方導電ゴム１０９は電極１０３やバンプ１１０ｄの高さバラツキを吸収するためのクッション的な役割を果たしながらコンタクトプローブ１１０とガラス基板１０８の導通を可能としている。
【００１１】
図８はコンタクトプローブの構造を示す平面図である。図８に示すように、コンタクトプローブの中央部には、半導体チップの検査を行う測定バンプエリア１１１が設けられている。図９は、測定バンプエリア内の構造を拡大して示す平面図である。図９に示すように、測定バンプエリア１１１内は複数の半導体チップエリア１１３に分けられており、一つの半導体チップエリア１１３内には、半導体チップ１０４の電極３（図７（ａ）に示す）に合わせた位置にバンプ１１０ｄが配置されている。このバンプ１１０ｄをウエハ１の電極１０３の全てに対してコンタクトさせて貼り合わせることで電気的接続を行う。この時、電極１０３とバンプ１１０ｄを精度良くコンタクトさせる手段として、あらかじめバンプ付薄膜フィルム１１０ｂにアライメントキー１１２を付加させておくものがある。この手段では、認識装置にて画像処理を行うことによりアライメントキー１１２を検出し、それをコンタクト位置の基準とすることで高精度にコンタクトできるように工夫されている。
【００１２】
コンタクトを終えたプローブカード１０６とウエハ１０１は、検査ボードごと検査装置に投入されて、高温中で電圧を印加して半導体チップ１０４の電気的特性を検査することになる。
【００１３】
コンタクトプローブ１１０の製造方法では、バンプ付薄膜フィルム１１０ｂに電極１０３とコンタクトするバンプ１１０ｄが形成されている。そのため、バンプ１１０ｄの位置精度を確保するためには、バンプ付薄膜フィルム１１０ｂにシワやタワミ、タルミがない状態でセラミックスリング１１０ａに接着固定する必要がある。この方法として、バンプ付薄膜フィルム１１０ｂおよびセラミックスリング１１０ａを加熱して熱膨張した状態で両者を接着固定することにより、バンプ付薄膜フィルムのシワやタワミ、タルミを防止する方法が開示されている（例えば、特許文献２、特許文献３および特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平７−２３１０１９号公報
【特許文献２】特開平１１−６７８５６号公報
【特許文献３】特開２００１−１５５６５号公報
【特許文献４】特開２００２−７６０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前記特許文献１や特許文献２のように単純にバンプ付薄膜フィルム１１０ｂ（接着時は導電性金属箔と絶縁性フィルムを貼り合わせた２層からなるフィルム）を熱硬化性接着剤の硬化温度に依存される温度で加熱膨張させてセラミックスリング１１０ａに接着させる方式では、今日求められているバンプ位置精度±１０μｍや今後の微細プロセス（９０ｎｍ以下）による更なる電極３の狭小化に対応するバンプ位置精度±５μｍを実現することが出来なくなってきている。２層からなるフィルム接着での精度確保の難しさは特許文献３にも記載されている。２層からなるフィルムを加熱した状態でセラミックスリング１１０ａに貼るため、常温に戻せばフィルムは収縮する。これにより、フィルムをシワやタワミ、タルミなくセラミックスリング１１０ａに貼ることが可能となる。一般的に、バンプ付き薄膜フィルム１１０ｂを構成する導電性金属箔としては銅が使用され、銅の熱膨張係数は１６×１０-6／℃である一方、セラミックスリング１１０ａの熱膨張係数は３．５×１０-6／℃である。つまり、セラミックスリング１１０ａも低温になると収縮するが、その収縮の度合いは導電性金属箔の方が高い。したがって、この熱膨張率の差が接着後に常温に戻す時のフィルムの張力となる。フィルムを接着した後に温度を常温まで下げるときには、フィルムの収縮張力がセラミックスリング１１０ａの中心方向にかかり、その力によってセラミックスリング１１０ａにも中心方向への歪が発生する現象が起こる。導電性金属箔は、最終的には、図７（ｂ）に示すようにバンプ１１０ｄ周辺の僅かなエリアの銅薄膜１１０ｃとなる。導電性金属箔が除去される際には、セラミックスリング１１０ａの中心方向にかかっていた収縮張力が開放され、セラミックスリング１１０ａの歪も解消し、元の形状に戻ろうとする（以後この現象を「銅薄膜の張力解除」と称する）。一方、バンプ付き薄膜フィルム１１０ｂのうち絶縁性フィルムは柔軟であるため、セラミックスリング１１０ａが元の形状に戻る動きに追従する。そのため、絶縁フィルム上のバンプ１１０ｄも外周方向に引っ張られバンプの位置精度が悪化する問題が起こる。
【００１５】
特許文献３には、銅薄膜の張力解除が起こらないように、２層フィルムを接着するのではなく絶縁フィルムのみを前述の方法で接着し、その後に銅薄膜をスパッタ法、蒸着法あるいはメッキ法で成膜する方法である。この方法では、銅薄膜張力解除は起こらず高精度にコンタクトプローブを製造できるが、貼り合わせた後の銅薄膜の成膜は、生産性の悪さや材料コストの悪化が大きい。そのため、ロール状で連続的な２層フィルムの生産方式により、大きなコストダウンとフィルム成膜品質の安定化がメリットである２層フィルムを使用しての接着方式が量産化としては現実的である。
【００１６】
特許文献４は特許文献３と同じ出願人によるものであるが、特許文献３よりも後に出願されたものである。特許文献４に開示される方法は、２層フィルムでの接着方式においてバンプ位置合わせの精度を向上する発明であることからも、同方式のメリットが大きく、現実的であることが容易に理解できる。
【００１７】
特許文献４の発明は、２層フィルムをセラミックスリングに接着させた後に、銅薄膜の張力解除を最低限に抑えるために、銅薄膜をバンプ位置の周辺部分だけでなく、バンプ位置を避けた余白部分にも残す方法である。しかしながら、例えばバンプが８インチサイズのコンタクトプローブの場合には、残される銅薄膜の形状は２万個以上も有り、それらを避けて、なおかつ中心方向に連続して繋がっている形状に銅薄膜を形成することは非常に困難である。したがって、銅薄膜の張力解除を、要求されている位置精度を実現することができる量に抑えることも困難となる。また、必要以上に銅薄膜を残すことはフィルム自体の柔軟性を低下させるので、局在型異方導電ゴム１０９が電極１０３やバンプ１１０ｄの高さバラツキを吸収するためのクッション的な役割を果たしていても、フィルム側の追従性がなくなってしまっては、コンタクトの信頼性が悪化する不具合が生じてしまう。
【００１８】
本願発明者は、課題の本質は、銅薄膜の張力解除による位置精度の悪化ではなく、銅薄膜の張力解除が面内で均一でないところにあると考えた。銅薄膜の張力解除による位置の変化量が面内で一定であれば、その値をバンプ形成位置の際に事前に補正すれば良いが、面内で不均一であっては補正することは不可能であるためである。
【００１９】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、従来において、フィルムをセラミックスリングに接着する工程を示す断面図である。従来では、図１０（ａ）に示す工程で、平坦度の高い下アルミプレート１２１の上に厚み５ｍｍ程度のシリコンシート１２０を敷き、その上に２層フィルム１１５を置く。このとき、シリコンシート１２０表面のタック性は高いため、シリコンシート１２０の上に２層フィルム１１５を密着させると、２層フィルム１１５にシワが発生しにくくなる。また、シリコンシート１２０は２層フィルム１１５よりも熱膨張率が高いので、同じ加熱温度であっても密着している２層フィルム１１５をより引き伸ばすことが可能で常温に戻したときのシワやタワミ、タルミの発生を更に抑えることができる。加えて、シリコンシート１２０は、セラミックスリング１１０ａへの荷重をセラミックスリング１１０ａ全面に均等にかけるためのクッション材料としても利用されている。
【００２０】
次に、図１０（ｂ）に示す工程で、２層フィルム１１５の上に、熱硬化性接着剤１１７が塗布されたセラミックスリング１１０ａを置き、次に、図１０（ｃ）に示す工程で、セラミックスリング１１０ａの上に２．５ｋｇ程度（接着剤加圧条件）の上アルミプレート１１９を載せる。ここまでの作業は常温にて行う。その後、これらの部材を加熱炉などの中に入れて、全体を熱硬化性接着剤１１７の硬化温度（１７０℃）まで加熱して２．５時間程度保持することにより、２層フィルム１１５とセラミックスリング１１０ａとの接着を完了させる。
【００２１】
しかし、この方法には以下の課題がある。図１０（ｃ）に示すように、シリコンシート１２０の上に置かれた２層フィルム１１５にセラミックスリング１１０ａからの荷重がかかると、その部分だけが荷重に押され沈み込んでしまう。この沈み込み現象によってセラミックスリング１１０ａのエッジ部分に２層フィルム１１５が食込んでしまう不具合と２層フィルム１１５の中心部分を最大に上側に２層フィルム１１５が押し上げられてしまう不具合とが発生する。
【００２２】
エッジ部分に２層フィルム１１５が食込んでしまうと、これらを加熱したときに、２層フィルム１１５の熱膨張が大きく阻害されてしまう。つまり、セラミックスリング１１０ａと２層フィルム１１５とを加熱すると、熱膨張率の差分だけ張力が発生し、これらの相対的な位置が本来セラミックスリング１１０ａの周辺部分で均一にずれるはずだが、エッジ部分の食い込みによって、２層フィルム１１５の熱膨張のみが阻害されてしまう（セラミックスリング１１０ａ内面へのタルミになる）ため、セラミックスリング周辺の食い込み状態の違いによってずれが不均一となる。したがって、面内均一化が悪化することになる。
【００２３】
加えて、２層フィルム１１５の中心部分が押し上げられることは、内面にタルミを持たせることになる。これも面内均一化に少なからず悪影響を及ぼすと考えられる。また、シリコンシート１２０が２層フィルム１１５の熱膨張率よりも高いので、２層フィルム１１５が必要以上に引き伸ばされる部分が出てくる可能性がある。さらに、接着の安定化を図るためには、熱硬化性接着剤１１７の硬化温度は検査温度よりもある程度高い温度であることが要求される。熱硬化性接着剤１１７を硬化させる際には、加熱炉により全体加熱を行うので、２層フィルム１１５も接着剤硬化温度まで加熱しなければならなくなる。これも２層フィルム１１５が必要以上に引き伸ばされる要因となる。２層フィルム１１５に必要以上の張力を発生させるとバラツキ要素を拡大するため、これは出来る限り避けるべきである。
【００２４】
図１１は、従来の方法で接着されたコンタクトプローグにおけるバンプの位置を発明者らが測定した結果を示す図である。図１１では、面内外周部分のバンプ８ヶ所の測定位置を、セラミックスリング１１０ａの中心を（０，０）座標としてプロットしたものである。●印は設計狙い値であり、８ヶ所のポイントを結ぶ線は真円となっている。■印および▲印は代表的な位置ズレ傾向を示す測定プロットで、測定サンプル（ａ）の■印を結ぶ線は横長に楕円形状になっている。更に測定サンプル（ｂ）の▲印を結ぶ線は楕円形状のうえに、軸が傾いたものとなっている。
【００２５】
楕円の長軸部分では、２層フィルム１１５が加熱時に自然な熱膨張を妨げられない状態でセラミックスリング１１０ａに接着され、その後のエッチングによる銅薄膜の張力解除の影響が大きく、設計狙い値座標よりも外周方向にずれたものと考えられる。短軸部分では逆に、前記の指摘のように自然膨張が妨げられた結果で銅薄膜の張力解除の影響が少なかったと考えられる。セラミックスリング１１０ａは繋ぎ目のないリング形状となっているので、このようにそれぞれの位置での自然膨張の妨げ度合いによって、張力の不均一化が生じて２層フィルム貼り付け後に楕円形状に歪が発生することになる。
【００２６】
図１１は判りやすく２例のプロットのみを示しているが、その他の測定サンプルでも同様の楕円形状傾向を示す。そして、それらの楕円率はそれぞれ異なっている。この楕円歪が面内均一化を阻害する最大要因である。接着時の楕円歪の防止には、２層フィルム１１５の自然な熱膨張を全面に渡って妨げずに接着することを実現し、銅薄膜の張力解除量を安定させ、その上でバンプ形成時の位置補正を行うことが重要となる。従来のバンプ位置精度の量産での実力値は±１５μｍに留まる。
【００２７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、２層フィルムの面内張力を均一にする方法を講ずることにより、バンプ位置精度を大幅に向上することができるコンタクトプローブの製造方法およびコンタクトプローブ製造装置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】
【００２８】
本発明の第１形態のコンタクトプローブの製造方法は、半導体ウエハ上に形成された複数のチップの電気特性検査に用いられ、リングと、前記チップに接触させるバンプを有するフィルムと、前記リングと前記フィルムとを接着する熱硬化性接着剤とを備えるコンタクトプローブの製造方法であって、導体膜と絶縁膜とを有する前記フィルムを、前記熱硬化性接着剤の硬化温度よりも低い温度で加熱する工程（ａ）と、前記工程（ａ）の後に、前記フィルムの上に熱硬化性接着剤を挟んで前記リングを搭載する工程（ｂ）と、前記工程（ｂ）の後に、前記リングから前記熱硬化性接着剤に熱を伝導させて前記熱硬化性接着剤の硬化を行うことにより、前記リングと前記フィルムとを接着させる工程（ｃ）と、前記工程（ｃ）の後に、前記導体膜から前記バンプを形成する工程（ｄ）とを備える。
【００２９】
この方法では、熱硬化性接着剤の硬化温度までフィルムが加熱されないため、フィルムが必要以上に熱膨張するのを防止することができる。また、フィルムの加熱を行った後にリングを接着するため、フィルムを自然膨張させた後にセラミックリングを接着することができる。これらのことから、フィルムにおける導体膜の張力解除量を安定させることができるので、フィルムを面内均一な張力を持った状態でリングに接着することができる。なお、上記電気特性検査は、半導体ウェハのチップ全体で一括して行ってもよい。
【００３０】
本発明の第１形態のコンタクトプローブの製造方法において、前記工程（ａ）では、前記チップに対する前記電気特性検査のときの温度よりも高い温度まで前記加熱を行うことが好ましい。この場合には、コンタクトプローブを用いて、バーンイン試験などのチップの電気特性検査を行ったときに、フィルムの張力を保持することができる。
【００３１】
本発明の第１形態のコンタクトプローブの製造方法において、前記工程（ａ）では、前記フィルムを、熱を発生する第１のプレートの上に載置し、前記フィルムの上に第２のプレートを置いた状態で前記加熱を行うことが好ましい。この場合には、フィルムに反りが発生するのを防止することができるため、第１のプレートからの熱をフィルムに均一に伝導させることができる。これにより、フィルムが均一に膨張する。なお、第２のプレートは重量の軽い材質からなることが好ましい。この場合には、フィルムの自然膨張を妨げることなくフィルムの反りを防止することが可能となるためである。また、第２のプレートは、加熱温度下においてフィルムおよび第１のプレートとの密着性の低い材質からなることが好ましい。これらの観点から、第２のプレートに適切な材質としてはアルミを挙げることができる。
【００３２】
本発明の第１形態のコンタクトプローブの製造方法において、前記工程（ａ）では、真空雰囲気下において、前記フィルムを第１のプレートの上に吸着させた後、前記加熱を行ってもよい。この場合には、フィルムをプレートで挟むことなく、フィルムの反りを抑制することができる。
【００３３】
本発明の第１形態のコンタクトプローブ製造装置は、上述した本発明のコンタクトプローブの製造方法を行うコンタクトプローブ製造装置であって、前記フィルム、前記熱硬化性接着剤および前記リングの下側に配置し、発熱可能な下側加熱プレートと、前記フィルム、前記熱硬化性接着剤および前記リングの上側に配置し、揺動運動および発熱の可能な上側加熱プレートとを備える。
【００３４】
本発明の第１形態のコンタクトプローブ製造装置によると、下側加熱プレートと上側加熱プレートとを高い精度で平行に配置させることができる。したがって、フィルム、熱硬化性接着剤およびリングに対して均一な加圧が可能となる。
【００３５】
また、本発明の第１形態のコンタクトプローブ製造装置において、前記上加熱プレートの下面には、弾性体リングが設けられていることが好ましい。この場合には、上側加熱プレートと下側加熱プレートとの間の平行性のわずかな狂いも弾性体リングによって調整することができるため、より均一な加圧が可能となる。なお、上側加熱プレートと下側加熱プレートとの大まかな平行性は上側加熱プレートの揺動機構によってそれぞれが接触していく道中で調整されるため、弾性体リングによって調整するのはわずかな狂いのみでよい。そのため、厚い弾性体リングを設ける必要はなく、上側加熱プレートからリングへの熱伝導性が劣化するおそれもない。
【００３６】
本発明の第１形態のコンタクトプローブ製造装置が実際に使用される場合には、前記工程（ｂ）では、前記下側加熱プレートと前記上側加熱プレートとの間に、前記フィルム、前記熱硬化性接着剤および前記リングがこの順で下から配置され、前記工程（ｃ）では、前記上側加熱プレートが揺動しながら前記弾性体リングが前記リングに接触し、かつ前記上側加熱プレートが発熱する。
【００３７】
本発明の第１形態のコンタクトプローブ製造装置では、前記上側加熱プレートには、ボールジョイントが取り付けられていることにより、前記揺動運動が可能となってもよい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明のコンタクトプローブの製造方法により、プローブを形成するフィルムを、それを支持するリング内に面内均一な張力で接着貼り合せることができる。その結果、バンプの位置の精度を大幅に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下に、本発明の実施形態にかかるコンタクトプローブの製造方法について、図１（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態に係るフィルムの接着工程を示す図である。
【００４０】
本実施形態の製造方法では、まず図１（ａ）に示す工程で、厚さ約１８μｍの銅箔（図示せず）にポリイミド前駆体（図示せず）を約２５μｍの厚みでキャスティングした後、ポリイミド前駆体を加熱して乾燥および硬化させる。これにより、銅箔とポリイミドを貼り合わせた構造の２層フィルム１５を用意する。
【００４１】
次に、平坦性の高い下加熱プレート１６を、電気特性検査時の温度より高い温度に設定し、２層フィルム１５を、ポリイミド側を上にして下加熱プレート１６の上にのせる。これにより、２層フィルム１５を加熱し、必要最低限の熱膨張を行わせる。下加熱プレート１６の設定温度は、バーンイン試験に達してもフィルムの張力が失われないように、バーンイン試験の一般的温度である１２５℃よりも高い温度（例えば１３０℃）に設定している。この時、２層フィルム１５を下加熱プレート１６の上に置いただけでは、２層フィルム１５の表面が外気と触れたままになっているので２層フィルム１５の表裏に温度差が生じ、２層フィルム１５の柔軟性により反りが直ぐに発生してしまう。反りが発生すると、２層フィルム１５と下加熱プレート１６との接触部分が少なくなり、２層フィルム１５が設定温度に達しないので、２層フィルム１５の上にアルミプレート１４を置いた状態で加熱を行うことが好ましい。このようにアルミプレート１４を置いた状態で加熱を行うと、図１（ｂ）に示すように、２層フィルム１５およびアルミプレート１４が横方向に均一に膨張する。ここで、アルミプレート１４は、１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の厚みを有する平坦性の高いものであって、熱容量が大きくならない薄い軽量のものにする。これにより、アルミプレート１４の熱伝導率は高いので、その温度をすばやく上昇させることができる。したがって、２層フィルム１５の表面と外気との接触を断つと同時に、加熱プレート１６の上面に２層フィルム１５の下面を沿わせることが出来る。また、アルミプレート１４の表面にはシリコンシートのようにタック性がないため、加熱を行っても２層フィルム１５とアルミプレート１４とは密着しにくい。また、アルミプレート１４の重さ分しか２層フィルム１５には荷重がかからないので、加熱過程での２層フィルム１５の自然熱膨張を妨げることがほとんど起こらない。
【００４２】
なお、アルミプレート１４は、加熱しても２層フィルム１５の表面と密着しにくいものであれば、フッ素系のシート等でも構わない。また、アルミプレート１４の外径寸法は、セラミックスリング１０ａ（図１（ｃ）に示す）の内側の寸法に出来るだけ近い寸法とすることが好ましい。２層フィルム１５の表面に外気が触れるのを防ぐためである。また、セラミックスリング１０ａの外側部分にもアルミプレート１４のようなものを置き、２層フィルム１５全体を覆うようにしても構わない。
【００４３】
２層フィルム１５の加熱は、下加熱プレート材料を２層フィルム１５の熱膨張係数とほぼ同等の焼結多孔質材料等を使用して、常温で２層フィルム１５全体を真空吸着したまま設定温度まで昇温させる方法でもよい。２層フィルム１５を全面吸着が出来るので、２層フィルム１５の反りが発生しないので、この方法だとアルミプレート１４を用いなくてもよい。
【００４４】
次に、図１（ｃ）に示す工程で、セラミックスリング１０ａの接着面に熱硬化性接着剤１７を厚み２０μｍで薄く均一に塗布し、２層フィルム１５の上に置く。ここで、ウェハが直径８インチのサイズである場合には、厚み２ｍｍ、直径約２４０ｍｍ、接着面幅９ｍｍのセラミックスリング１０ａを、ウェハが直径１２インチのサイズである場合には、厚み２ｍｍ、直径約３４０ｍｍ、接着面幅９ｍｍのセラミックスリング１０ａを用いる。
【００４５】
セラミックスリング１０ａの厚み寸法および接着面幅寸法の精度バラツキは、２層フィルム１５を貼り合わせた時のセラミックスリング１０ａの歪量に影響がある。特に厚み寸法は歪量から大きな影響を受けるので２ｍｍ±０．０１以内のものを使用することが好ましい。
【００４６】
続いて、図１（ｄ）に示す工程で、平坦度の高い上加熱プレート１８でセラミックスリング１０ａに加圧（８インチサイズで約１０ｋｇ）をかけた状態で上加熱プレート１８を１８０℃の温度に１分間程度保持する。これにより、熱硬化性接着剤１７の硬化に必要な熱量をセラミックスリング１０ａを通して熱硬化性接着剤１７に与える。本工程では、図１（ａ）に示す工程よりも高い温度で加熱を行う。
【００４７】
熱硬化性接着剤１７としては、近年の接着剤技術向上により、短時間で硬化できるものが開発されてきている。例えば、熱硬化性接着剤１７として、１７０℃の温度で３０秒（ゲル化温度１４０℃  １３０秒）間保持すれば硬化する接着剤を使用すれば、より短時間での生産に対応することが可能となる。
【００４８】
本実施形態では、このように２層フィルム１５の加熱を行った後に、セラミックスリンツ１０ａに熱を伝導させて熱硬化性接着剤１７を硬化する工程を設けている。これにより熱硬化性接着剤１７の硬化温度まで２層フィルム１５が加熱されないため、２層フィルム１５が必要以上に熱膨張するのを防ぐことができる。また、２層フィルム１５の加熱完了後に加圧を行うため、自然膨張させた後の２層フィルム１５の上にセラミックスリング１０ａを接着することができる。さらに、２層フィルム１５が下加熱プレート１６表面に沿った状態（タルミのない状態）でセラミックスリング１０ａの貼り合せができる。これらのことから、２層フィルム１５のうちの銅薄膜の張力解除量を安定させることができるので、２層フィルム１５を面内均一な張力を持った状態でセラミックスリング１０ａへ接着させることができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、セラミックスリング１０ａを上加熱プレート１８によって加圧する前に、セラミックスリング１０ａの温度が上昇するまでの時間を少し設けたほうがよい。それは、セラミックスリング１０ａも加熱による熱膨張があるからで、出来るだけ熱膨張をした状態（１３０℃）で加圧した方がバラツキを減らすことが出来るからである。また、１３０℃までの昇温では熱硬化性接着剤１７はゲル化しないが、熱硬化性接着剤１７の硬化のための加圧および加熱は、セラミックスリング１０ａの温度上昇と同時に手早く行うことが好ましい。熱硬化性接着剤１７がゲル化してしまうと、その後に加圧しても接着剤の広がりが抑制されて接着品質に悪影響が生じるためである。
【００５０】
その後、図示は省略するが、加熱接着工程を終えたものを常温まで戻し、加熱前の状態まで収縮させる。さらに、カッターを用いて、セラミックスリング１０ａの外周に沿って切断を行うことにより、セラミックスリング１０ａ外側の余分な２層フィルムを除去する。
【００５１】
その後、２層フィルム１５のポリイミド膜の所定位置にエキシマレーザー等を用いて直径約３０μｍの穴（図示せず）を空け、その穴に、メッキ技術によって図７（ｂ）に示すバンプ１０ｄと同様のバンプを形成する。バンプ形成位置、すなわちエキシマレーザーの加工位置座標は、銅薄膜の張力解除によって変化する量を事前に把握し、その補正値（設計狙い目より小さく）を含んで加工する。
【００５２】
その後、２層フィルム１５の銅箔上にレジストを塗布し、露光および現像により、レジストパターン（図示せず）を形成する。その後、レジストパターンをマスクにして銅箔をエッチングし、図１（ｂ）に示すような銅薄膜１０ｃをバンプ１０ｄ周辺に形成する。以上のような工程でコンタクトプローブ１０が製造される。
【００５３】
次に、本発明の実施形態にかかるコンタクトプローブの製造装置について図２を参照しながら説明する。図２は、第１の実施形態に係るコンタクトプローグの製造装置の構造を示す図である。
【００５４】
図２に示すように、本実施形態の製造装置は、ベースプレート３１と、ベースプレート３１の上に設けられた４本の支柱２７と、４本の支柱２７によって保持される上ベース２５とによりフレームが構成されている。ベースプレート３１の上におけるフレーム内には、断熱材３０を介して下加熱プレート１６を取り付けてある。断熱材３０が設けられていることにより、下加熱プレート１６の熱がベースプレート３１へ伝わりにくくなる。下加熱プレート１６自体も熱膨張するので、ベースプレート３１に固定してしまうと熱膨張により下加熱プレート１６に反りが生じる。これを防止するため、下加熱プレート１６は、平面方向には自由度があるように取り付けられている。
【００５５】
上ベース２５には加圧シリンダ２２が取り付けられており、加圧シリンダ２２のロッドの先端には、ボールジョイント２３を介して、上加熱プレート１８が取り付けられている。加圧シリンダ２２は、上加熱プレートの上下の動作機構とセラミックスリング１０ａの加圧および加熱を可能とする。加圧シリンダ２２の加圧力は、８インチサイズのウェハを用いる場合と１２インチサイズのウェハを用いる場合とで可変できるようになっている。例えば、加圧シリンダ２２の加圧力は８インチサイズ用で約１０ｋｇ、１２インチサイズで約１５ｋｇである。また、上加熱プレート１８は、加圧シリンダ２２によって一定時間の加圧および加熱をおこなった後に自動的に上側に戻るようにしてある。
【００５６】
ボールジョイント２３の役割は、上加熱プレート１８と下加熱プレート１６の傾きを補正することにある。
【００５７】
上加熱プレート１８は、ボールジョイント２３を中心に、図内に示している矢印方向のような揺動運動をすることができる。この揺動運動により、上加熱プレート１８は、下加熱プレート１６に乗っているセラミックスリング１０ａに均一な加圧力を加えることができる。
【００５８】
上加熱プレート１８の揺動運動は、加圧時以外には必要がなく、むしろセラミックスリング１０ａとの接触の瞬間には、ある程度、セラミックスリング１０ａの上面と平行となっている位置に制御されているべきである。上加熱プレート１８に傾きがある状態でセラミックスリング１０ａに接触すると、セラミックスリング１０ａに横方向への力が加わり横ズレを起こす可能性があるからである。横ズレが起こると、セラミックスリング１０ａに塗布された熱硬化性接着剤１７を引き摺ってしまい非常に都合が悪い。その対策として、加圧時以外の上加熱プレート１８の傾きの制御のために、押さえユニット３３が設けられている。押さえユニット３３は、４本のスライド軸２４と、上加熱プレート１８の上方において４本のスライド軸２４を連結する連結プレート３２とを備え、自由に上下運動ができるように配置されている。そして、押さえユニット３３は、４本のスライド軸２４と連結プレート３２の自重で上加熱プレート１８を押さえて平行位置を保っている。上加熱プレート１８と押さえユニット３３のスライド軸２４の先端とは連結されていない。押さえユニット３３は、上加熱プレート１８の上下運動に追従しながら上加熱プレート１８の平行位置を保つが、上加熱プレート１８がセラミックスリング１０ａに接触し、ボールジョイント２３を中心に上加熱プレート１８が沿えば、４本のスライド軸２４の一部が上加熱プレート１８から浮き上がるようになる。
【００５９】
ボールジョイント２３によって、上加熱プレート１８は、ある程度セラミックスリング１０ａの上面に沿うことが可能となり、セラミックスリング１０ａが下加熱プレート１６の上の２層フィルム１５の表面に均等に加圧できるようになるが、これらは互いに剛体であるため、僅かな平面度の狂いがあるとセラミックスリング１０ａ面を２層フィルム１５表面に完全に密着させることは出来ない。その解決策として、上加熱プレート１８の下面にシリコンゴム等の弾性体からなるＯリング２６をセラミックスリング１０ａと同じ直径で埋め込んで、全面密着のためのクッション材として利用している。セラミックスリング１０ａの上面にクッション材であるＯリング２６を接触させることにより、セラミックスリング１０ａとの完全な密着を可能とすることとに加えて、２層フィルム側には従来の課題でも述べた食込み現象が発生しにくくなる。なお、Ｏリング２６の材料はシリコンに限らない。クッション材としての機能を果たせる硬度で、耐熱性のある、より熱伝導率の良いものであればよい。
【００６０】
上下ユニット２９は、アルミプレート１４およびセラミックスリング１０ａを２層フィルム１５上に供給するためのユニットであり、上加熱プレート１８と下加熱プレート１６との間にレイアウトされている。アルミプレート１３およびセラミックスリング１０ａを２層フィルム１５の上に供給する際には、供給プレート２８にアルミプレート１３およびセラミックスリング１０ａを吸着させた状態で、供給プレート２８を上下ユニット２９に挿入する。そして、上下ユニット２９を上下に移動させることにより、アルミプレート１３およびセラミックスリング１０ａを２層フィルム１５の上の正確な位置に載置する。その後、供給プレート２８のみを上側に戻す。供給が完了した後は、供給プレート２８を上下ユニット２９から引き抜き、上加熱プレート１８を下げて、加圧および加熱動作へと移る。
【００６１】
セラミックスリング１０ａへ熱硬化性接着剤１７を塗布するときの状態も、バンプ位置の精度のバラツキに大きく影響を及ぼす。図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態において、熱硬化性接着剤を塗布した状態を示す平面図である。熱硬化性接着剤１７は加圧すると横へと広がる。このとき、熱硬化性接着剤１７の塗布厚みが厚い場合や塗布位置がずれていた場合には、加圧時に熱硬化性接着剤１７がセラミックスリング１０ａの外にまで広がってしまう。熱硬化性接着剤がセラミックスリング１０ａの外周側にはみ出してもあまり悪影響は生じないが、セラミックスリング１０ａの内周側にはみ出すと２層フィルム１５におけるポリイミド膜の上に熱硬化性接着剤１７が硬化して残る。そのため、この場合には接着面の際が円形ではなくなるため、２層フィルム１５の張力が均一でなくなってしまう。また、熱硬化性接着剤１７の塗布量が不足して図３（ａ）に示すように広がりが一定でない場合も同様に、接着面の際が波型になり張力の均一化に影響を及ぼしてしまう。これらの解決のためには、塗布厚みを出来るだけ薄くし、塗布位置精度も正確に行う必要がある。本実施形態としては、スクリーン印刷方式を用いて熱硬化性接着剤１７の塗布を行うことが、安価な装置で簡単に要求精度を実現出来るので好ましい。例えば、図３（ｂ）に示すように、セラミックスリング１０ａのリング幅が９ｍｍである場合には、熱硬化性接着剤１７の塗布厚みは約２０μｍ、塗布幅を約５ｍｍにすることが好ましい。このように調整することにより、加圧後に熱硬化性接着剤１７が、セラミックスリング１０ａと２層フィルム１５との間全体に、かつ接着面の際が円形になるように広がる。これにより、非常に安定した接着が可能となる。
【００６２】
以上のように、本実施形態では、プローブを構成するポリイミドフィルムをセラミックスリング内に面内均一な張力で貼り合せることが可能となる。その結果、銅薄膜の張力解除量が安定化する。この張力解除量の補正値を再算出してバンプ１１０ｄ（図７（ａ）に示す）を形成する位置を示す座標に反映させることで、設計狙い値通りの位置にバンプ１１０ｄを形成することができる。このように高い精度でバンプを配置させることができるため、バンプ１１０ｄの配置が楕円形となるのを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のコンタクトプローブの製造方法は、柔軟なフィルム上に高精度に広範囲に大量のバンプを形成する場合に有用であり、特に、ウエハ一括型検査に用いる柔軟かつ高精度のバンプを持つ、狭ピッチ、狭小電極サイズ対応のコンタクトプローブの製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態に係るフィルムの接着工程を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係るコンタクトプローグの製造装置の構造を示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態において、熱硬化性接着剤を塗布した状態を示す平面図である。
【図４】ウエハにおける半導体チップの配置を示す平面図である。
【図５】半導体チップ内における電極の配置を示す平面図である。
【図６】検査ボードの構成を示す斜視図である。
【図７】（ａ）は、プローブカードが半導体チップに接触した状態を示す断面図であり、（ｂ）は、バンプの構成を拡大して示す断面図である。
【図８】コンタクトプローブの構造を示す平面図である。
【図９】測定バンプエリア内の構造を拡大して示す平面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、従来において、フィルムをセラミックスリングに接着する工程を示す断面図である。
【図１１】従来の方法で接着されたコンタクトプローグにおけるバンプの位置を発明者らが測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１      ウエハ
３      電極
８      バンプ
１０      コンタクトプローブ
１０ａ    セラミックスリング
１０ｃ    銅薄膜
１０ｄ    バンプ
１２      直径
１３      アルミプレート
１４      アルミプレート
１５      層フィルム
１６      下加熱プレート
１７      熱硬化性接着剤
１８      上加熱プレート
２２      加圧シリンダ
２３      ボールジョイント
２４      スライド軸
２５      上ベース
２６      Ｏリング
２７      支柱
２８      供給プレート
２９      上下ユニット
３０      断熱材
３１      ベースプレート
３２      連結プレート
３３      ユニット
【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】
2006292471.tif 000009
【図８】
2006292471.tif 000010
【図９】
2006292471.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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