(57)【要約】【課題】  電極パッドのピッチと同程度にまで狭ピッチで高密度、かつ高い位置精度に配置された薄膜プローブシートを構成したプローブカードを用い、多数の電極パッドや複数のチップの電極パッドに対する同時接続にも対応する。【解決手段】  半導体チップの高集積化に伴う狭ピッチかつ高密度な電極パッドへの接触、および半導体チップの検査を行う高精度な薄膜プローブシートとして、尖った先端を有し電極パッドと同程度に高密度化および狭ピッチ化した微細接触端子の端子周辺領域にあらかじめ端子金属と選択的に除去可能な金属膜が配設された大きな空間領域を形成することにより、検査工程でのダメージの発生を大幅に低減し、微細化と同時に耐久性が向上した検査装置を供する。【選択図】  図３
2006118945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査対象物に配設された電極と電気的に接触する複数の接触端子と、絶縁層のスルーホールを介して前記接触端子から引き出された個々の配線と、前記配線と電気的に接続され、かつ配線基板の電極に接続される複数の周辺電極とを有する薄膜プローブシートであって、
前記複数の接触端子の近傍周辺領域に接触端子を構成する第１の金属膜と選択的に除去可能な第２の金属膜を配設し、前記第２の金属膜を後工程で除去することで接触端子間に隙間を設け、前記接触端子の高さを高くしたことを特徴とする薄膜プローブシート。
【請求項２】
被検査対象物に配設された電極と電気的に接触する複数の接触端子と、絶縁層のスルーホールを介して前記接触端子から引き出された個々の配線と、前記配線と電気的に接続され、かつ配線基板の電極に接続される複数の周辺電極とを有する薄膜プローブシートであって、
前記薄膜プローブシートを構成する基材シートは、前記複数の接触端子が配設される領域が周辺の領域より凹状に窪んだ形状を有していることを特徴とする薄膜プローブシート。
【請求項３】
被検査対象物に配設された電極と電気的に接触する複数の接触端子と、絶縁層のスルーホールを介して前記接触端子から引き出された個々の配線と、前記配線と電気的に接続され、かつ配線基板の電極に接続される複数の周辺電極とを有する薄膜プローブシートであって、
前記複数の接触端子の近傍周辺領域に配設された第２の金属膜のうち、前記接触端子上に形成された領域のみ選択的に残し、前記第２の金属膜の周辺が絶縁層を構成する樹脂基材で覆われたことを特徴とする薄膜プローブシート。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜プローブシートにおいて、
前記接触端子の先端形状は、四角錐、または四角錐台形状の面を頂点とすることを特徴とする薄膜プローブシート。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜プローブシートにおいて、
前記接触端子は、ニッケル、ロジウム、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、タングステン、クロム、銅、または錫からなる群より選択された少なくとも１種の金属、あるいは前記金属の合金膜を積層した構成であることを特徴とする薄膜プローブシート。
【請求項６】
請求項１記載の薄膜プローブシートにおいて、
前記第２の金属膜は、ニッケル、銅、錫より選択された少なくとも１種の金属であることを特徴とする薄膜プローブシート。
【請求項７】
被検査対象物に配設された電極と電気的に接触する複数の接触端子と、絶縁層のスルーホールを介して前記接触端子から引き出された個々の配線と、前記配線と電気的に接続され、かつ多層配線基板の電極に接続される複数の周辺電極とを有する薄膜プローブシートであって、
前記複数の接触端子の近傍周辺領域に配設された第２の金属膜のうち、前記接触端子上に選択的に残される金属膜の形状が、多角形、あるいは円筒形の支柱状からなり、かつ前記接触端子を構成する第１の金属膜と選択的に除去された第２の金属膜の形成された空間領域の窪みの深さ、または高さがあらかじめ形成された四角錐形状、もしくは四角錐台形状の高さより十分大きな寸法からなり、前記接触端子の高さを高くしたことを特徴とする薄膜プローブシート。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の薄膜プローブシートにおいて、
前記薄膜プローブシートを搭載した配線基板、および押しつけ力を付与する押しつけ手段を有することを特徴とする薄膜プローブシート。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の薄膜プローブシートを備えたことを特徴とする半導体チップ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップの検査に用いるプローブシートを有する接続技術に関し、特に、微小電極パッドが狭ピッチに配列され、あるいは多数の電極パッドを同時に接続可能な半導体チップの検査に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体モジュールは、ＬＳＩやメモリなどの半導体チップを集積したマルチチップモジュール化が非常に盛んである。これは、ベアチップ化により半導体チップの集積度が飛躍的に向上したことに依るところが大きい。
【０００３】
図１５（ａ）は、半導体チップ２が多数並列された半導体ウエハ１を示す斜視図であり、図１５（ｂ）は、１個の半導体チップ２を拡大して示した斜視図である。
【０００４】
半導体チップ２は、半導体ウエハ１に多数並設されて形成され、その後ダイシングにより分割されて使用に供される。半導体チップ２の表面には、図示するようにチップ周辺に沿って多数の電極パッド３が配列されているのが一般的である。
【０００５】
半導体チップの高集積化に沿って、電極パッド３の狭ピッチ化および高密度化がさらに進む状況で、電極パッドの狭ピッチ化としては、２００μm程度以下で、たとえば、１３０μm、１００μm、それ以下と狭ピッチ化が進み、最近では５０μm以下に迫る製品も開発されている。
【０００６】
電極パッドの高密度化としては、チップ周辺に沿って、１列から複数列へ、さらに全面に配列される場合もあり、また高速化の傾向も著しく、マイクロコンピュータでは、クロックが数ギガヘルツ程度にまで展開している。
【０００７】
このような半導体チップやこれを内蔵するマルチチップモジュールを歩留まりよく製造するためにも、半導体チップの製造工程では、最終段階で実施する半導体チップの電気的特性を効率的に検査する技術が要求されている。
【０００８】
従来、パッドピッチが十分に大きい半導体チップの場合、簡便な検査プローブとしては検査用配線基板から斜めに突出したタングステン針を整然と配設したカンチレバー方式からなるプローブカードを用いた検査手段が一般的に適用されてきた。
【０００９】
しかし、上記のような狭ピッチ化の展開に対しては、この方式では針の細線化が限界にあり、細線化は電極面の酸化膜を破壊して行う低抵抗コンタクトを実現するために、スクラブ的な摩耗に対する耐久性も著しく低下し、また針先の位置精度を維持するために頻繁なメンテナンスが必要となるなど、全体的な製品コストの増加の隘路事項になっており、タングステン針を用いたカンチレバー方式は微細化への対応が困難になりつつある。
【００１０】
これらの課題を解決する手段として、微細化と同時に耐久性を維持し、かつ高精度な接触端子を形成する簡便な手段として、一般的なホトリソグラフィーによるシリコンの異方性エッチで形成される窪み（凹型）へ金属膜を充填して転写することで得られる突起状の端子を用いた薄膜プローブを測定手段として、特開平７−２８３２８０号公報（特許文献１）や特開２００２−７１７１９号公報（特許文献２）が提案されている。
【００１１】
図１６は、半導体チップの電気特性等の品質検査としてウエハレベルで行う検査用薄膜プローブカードの基本的な構成を示している。
【００１２】
図示したプローブカードは、高密度、狭ピッチ対応として提案されている薄膜構成のシートを適用した例を示しており、プリント基板などからなる配線基板５０に、半導体チップの電極パッドと電気的に接触する微少な接触端子４７が形成された薄膜プローブシート４４に枠４５を貼り付けた状態で高精度に設置し、低抵抗で安定な測定を維持するためにスプリングプローブ４２、押しコマ４３を具備した押圧機構３９から構成されている。
【００１３】
図１７にシリコンの異方性エッチングで形成される四角錐状の凹型を利用した従来技術における薄膜プローブシートの構造例を、図１８には、この状態から基材であるシリコン基板４、熱酸化膜５、めっき用の下地金属膜６を順次エッチング除去して得られたポリイミド膜を基材シートとした薄膜プローブシート４４の外観をそれぞれ示している。
【００１４】
上記した従来技術における薄膜プローブシートの製造工程の詳細を図１９に示している。
【００１５】
単結晶シリコンウエハであるシリコン基板４の１００面に対し、厚さ０．２μmのシリコン熱酸化膜５を形成した基板表面に接触端子を形成するパターン領域をホトリソグラフィにより形成し、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液に浸漬し、開口部のシリコン熱酸化膜５をエッチングする。
【００１６】
続いて、レジスト膜を除去し、シリコン熱酸化膜５をマスクとして、露出したシリコン面を高温の水酸化カリウム水溶液により異方性エッチングし四角錐形状の穴型１５を形成する。再度、熱酸化処理することで基材全体にシリコン熱酸化膜５を形成する。
【００１７】
（Ａ）スパッタによりクロム、銅の積層膜をめっき下地金属膜６として形成し、（Ｂ）次に、任意のレジストパターンを塗布形成し、四角錐状の穴型１５を含む接触端子として電気めっきによる金属膜４７を充填形成し、さらに、基材シート７となるポリイミド樹脂を塗布、加熱硬化し、所定の場所に配線を展開するスルーホール７１を開口する。（Ｃ）スルーホール７１の開口には金属膜のパターンをマスクにレーザ、あるいは反応性ドライエッチングなどが適用される。さらに、接触端子４７のめっき膜形成と同様の工程で配線をセミアディティブ法により、レジストパターニング、銅めっき、パターン分離を施し引き出し配線８を形成する。（Ｄ）さらに、配線の保護膜としてポリイミド樹脂膜９が塗布形成される。（Ｅ）さらに、基材のシリコン熱酸化膜５，シリコン基板４、めっき下地金属膜６を順次エッチング除去して図１８に示した薄膜プローブシートが形成される。
【００１８】
以上は、特許文献１に記載されている方法と同様のプロセスである。
【特許文献１】特開平７−２８３２８０号公報
【特許文献２】特開２００２−７１７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところが、上記のようなプローブカードによる半導体チップの検査測技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。
【００２０】
半導体チップの小型化と半導体ウエハの大口径化により、半導体ウエハ１枚で製造される半導体チップ数は増加しており、これらの検査に要する時間は飛躍的に増大している。
【００２１】
狭ピッチに配置された微細な電極パッドに対応した半導体チップ検査装置を製造するには、電極パッドに相当する微細かつ狭ピッチな接触端子の形成と、狭ピッチな配線を有する薄膜プローブシートの完成度を高める必要がある。
【００２２】
また、検査においても１チップ対応のみならず複数の半導体チップを同時に一括で処理できるようなパターン形成をすれば同時に検査時間の短縮は図れるが、いずれも接触端子の形状および位置を高精度に形成することが重要になる。
【００２３】
上記した特許文献１には、接触端子を形成するための型となる穴を、半導体ウエハの１００面の異方性エッチングにより形成して、この型に金属を充填して接触端子を形成する。
【００２４】
ポリイミド膜よりなる絶縁フィルムおよび引き出し用配線を、別途形成する。さらに、該絶縁フィルムと配線基板との間に、緩衝層および基板となるシリコンウエハを挟み込んで一体とし、型を除去する。その後、配線基板の電極パッドに、引き出し用配線をはんだで接続することが記載されている。
【００２５】
シリコン異方性エッチによる四角錐型の形成の概要を図２０（ａ）に、この四角錐型へのめっき膜の析出性の状況を模式的に図２０（ｂ）に示している。
【００２６】
接触端子の形状は、半導体ウエハ１に形成した穴を反映した四角錐形状である。穴の大きさは、ホトリソグラフィによりシリコン熱酸化膜に設けた開口部のサイズW１，W２とエッチング条件により加工深さｄ１，ｄ２が決まる。当然穴ピッチは、開口部のピッチで決定される。
【００２７】
そのため接触端子の形状は、たとえば、底辺２０μｍの場合、深さ１４μｍの四角錐状の凹型が形成され、配置できるピッチはこの底辺の寸法を任意に選択することで微細化への対応が可能である。
【００２８】
また、ホトリソグラフィ、異方性エッチングによる加工のため、接触端子の形状、サイズも良好な精度で形成でき、測定では上記した従来のスクラブ動作から押し圧動作だけで突起の綾線部で酸化膜が破壊できるため、電極パッドへの圧痕も小さく、接触抵抗値が安定した検査が可能である。
【００２９】
しかしながら、ここで接触端子４７を構成するめっき金属膜の形成は、特許文献１ではニッケル系または貴金属類などが提案されているが、検査寿命を向上するためには、耐摩耗性に優れる硬質金属膜の適用が望ましいことになる。
【００３０】
しかし、硬質金属膜は一般的に内部応力も大きいため厚い膜形成が難しく、また深い穴型へのめっき膜の析出性は平坦部より不十分で、より薄い膜厚になりやすく、この対策として図２０（ｂ）に一例を示したような  硬質金属膜３０と補助金属膜３１を積層した構造を採用している場合も見受けられる。
【００３１】
上記のように、ホトリソグラフィ、シリコン異方性エッチングによる凹型から接触端子４７を形成する薄膜プローブシートの構成は、端子の形状、位置精度などに優れ狭ピッチ化の要求に十分対応可能である。
【００３２】
しかしながら、半導体チップの電極パッドのピッチが、１００μｍ以下のような微細化を実現するためには、接触端子４７の高さは、〜３０ミクロン程度が実効的な制約寸法となり、さらに狭ピッチ化を図るためには、必然的に高さは低くなる。
【００３３】
この薄膜プローブシートを用いた検査工程の課題は、測定対象となる半導体素子など電極面の性状である。すなわち、めっき金属膜などの異常析出による突起や外的に持ち込まれる異物が安定な接触を阻害したり、大きな突起の場合は薄膜シートや端子の潰れ、変形など致命的な欠陥を引き起こすことになるため、狭ピッチ化と相反するが端子高さはより高いことが望ましい。
【００３４】
特許文献２は、これらの課題を考慮した内容が記載されており、シリコンの異方性エッチを利用した型から転写する手段で接触端子を構成する方法は同様な技術であるが、複数の段差が形成された型材から転写して得られる端子は、別の支持基板に片持ち梁状に構成され、支持基板とは段差高さ相当の大きなスペースを形成することで、異物などのダメージ発生に効果を得ている。
【００３５】
また、各接触端子は片持ち梁状支持のために電極パッド面へのコンタクトは、押し圧動作で従来のカンチレバー方式などと同様なスクラブ的な動作を得ることを提供している。
【００３６】
しかしながら、スクラブ的な接触動作では、微細化、狭ピッチ化に伴って縮小されたパッドへのコンタクトは、上下押し圧動作による四角錐先端形状の微少なサイズより数倍大きな引き傷状の圧痕が形成されることになり、パッドサイズの縮小化を制約し、後工程で行われるワイヤボンディングによる実装などを考慮すれば、パッド面の大きな変形は安定な接続性に影響を及ぼす恐れが生じてしまう。
【００３７】
本発明の目的は、電極パッドのピッチと同程度にまで狭ピッチで高密度、かつ高い位置精度に配置された薄膜プローブシートを構成したプローブカードを用い、多数の電極パッドや複数のチップの電極パッドに対する同時接続にも対応することのできる半導体チップの検査技術を提供することにある。
【００３８】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００４０】
本発明は、半導体チップに配設された電極と電気的に接触する複数の接触端子と、絶縁層のスルーホールを介して該接触端子から引き出された個々の配線と、該配線と電気的に接続され、かつ配線基板の電極に接続される複数の周辺電極とを有する薄膜プローブシートであって、該複数の接触端子の近傍周辺領域に接触端子を構成する第１の金属膜と選択的に除去可能な第２の金属膜を配設し、該第２の金属膜を後工程で除去することで接触端子間に隙間を設け、接触端子の高さを高くしたものである。
【００４１】
また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。
【００４２】
本発明は、半導体チップに配設された電極と電気的に接触する複数の接触端子と、絶縁層のスルーホールを介して該接触端子から引き出された個々の配線と、該配線と電気的に接続され、かつ配線基板の電極に接続される複数の周辺電極とを有する薄膜プローブシートであって、該薄膜プローブシートを構成する基材シートは、複数の接触端子が配設される領域が周辺の領域より凹状に窪んだ形状を有したものである。
【００４３】
また、本発明は、半導体チップに配設された電極と電気的に接触する複数の接触端子と、絶縁層のスルーホールを介して接触端子から引き出された個々の配線と、該配線と電気的に接続され、かつ配線基板の電極に接続される複数の周辺電極とを有する薄膜プローブシートであって、複数の接触端子の近傍周辺領域に配設された第２の金属膜のうち、接触端子上に形成された領域のみ選択的に残し、第２の金属膜の周辺が絶縁層を構成する樹脂基材で覆われたものである。
【００４４】
さらに、本発明の薄膜プローブシートは、前記接触端子の先端形状が、四角錐、または四角錐台形状の面を頂点とするものである。
【００４５】
また、本発明の薄膜プローブシートは、前記接触端子は、ニッケル、ロジウム、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、タングステン、クロム、銅、または錫からなる群より選択された少なくとも１種の金属、あるいは前記金属の合金膜を積層した構成よりなるものである。
【００４６】
さらに、本発明の薄膜プローブシートは、前記第２の金属膜が、ニッケル、銅、錫より選択された少なくとも１種の金属よりなるものである。
【００４７】
また、本発明は、半導体チップに配設された電極と電気的に接触する複数の接触端子と、絶縁層のスルーホールを介して接触端子から引き出された個々の配線と、該配線と電気的に接続され、かつ多層配線基板の電極に接続される複数の周辺電極とを有する薄膜プローブシートであって、複数の接触端子の近傍周辺領域に配設された第２の金属膜のうち、接触端子上に選択的に残される金属膜の形状が、多角形、あるいは円筒形の支柱状からなり、かつ接触端子を構成する第１の金属膜と選択的に除去された第２の金属膜の形成された空間領域の窪みの深さ、または高さがあらかじめ形成された四角錐形状、もしくは四角錐台形状の高さより十分大きな寸法からなり、接触端子の高さを高くしたものである。
【００４８】
さらに、本発明の薄膜プローブシートは、前記薄膜プローブシートを搭載した配線基板、および押しつけ力を付与する押しつけ手段を有するものである。
【００４９】
また、本発明は、半導体チップ検査装置に上記の薄膜プローブシートの構造を有するプローブカードを搭載したものであり、この半導体チップ検査装置によれば、接触端子を構成する第１の金属膜と後工程で選択的に除去される第２の金属膜の膜厚を任意に選択し、基材シートであるポリイミドシートに大きな空間領域を設けることで、検査工程で外的に取り込まれる異物などによるダメージの発生を極力低減できる。
【００５０】
また、電極パッドピッチが５０μmを下回るような微細な品種に対しても、シリコンの異方性エッチによる穴型の深さを浅く形成することで、従来の接触端子高さと実効的に同等の高さを維持することが可能となり、接触端子を構成するめっき金属膜の析出性の改善効果と同時に狭ピッチで、かつ長寿命の検査を達成することができる。
【発明の効果】
【００５１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００５２】
（１）半導体チップなどの被検査対象物の製造工程で発生する多種多様な異物などに対してダメージの発生を極力低減することができる。
【００５３】
（２）上記（１）により、半導体チップ検査後の半導体装置の製造におけるボンディング工程などにおいて、歩留まりを向上させることができる。
【００５４】
（３）また、圧痕やクズの発生などを損傷させることなく、低抵抗で安定した接続を実現することができる。
【００５５】
（４）さらに、接触端子の先端位置精度を高精度に確保し、狭ピッチの電極構造を有する半導体素子を確実に検査することができる。
【００５６】
（５）また、薄膜プローブシートを搭載した検査装置の長寿命化と同時に半導体素子の製品コストを大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００５８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における薄膜プローブシートの全体断面構成図、図２は、図１の薄膜プローブシートにおける製造工程を示す説明図、図３は、図１の薄膜プローブシートにおける断面構成、および形状概要の関係を示す説明図、図４は、図３のＡ部の接触端子における詳細構造を示す断面模式図である。
【００５９】
本実施の形態１において、図１、および図２は、薄膜プローブシートの製造工程を示したものである。図１は、基材であるシリコン基板上で薄膜工程を処理して完成された薄膜プローブシートの構造を、図２は、その製造工程の詳細なフローチャートである。
【００６０】
単結晶シリコンウエハであるシリコン基板４の１００面に対し、厚さ０．２μｍのシリコンのシリコン熱酸化膜５を形成した基板表面に接触端子を形成するパターン領域をホトリソグラフィにより形成し、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液に浸漬し、開口部のシリコン熱酸化膜５をエッチングする。
【００６１】
続いて、レジスト膜を除去し、シリコン熱酸化膜５をマスクとして、露出したシリコン面を９０℃に加熱した高温の水酸化カリウム水溶液により異方性エッチングし四角錐形状の穴型１５を加工する。
【００６２】
これにより、角Ｗ１：２０μｍ、天頂部深さｄ１：１４μｍの開口部が７０μｍ間隔に複数個並んだ接触端子の穴型１５が形成される。再度、熱酸化処理することで基材全体にシリコン熱酸化膜５を形成する。
【００６３】
スパッタによりクロム（０．１μｍ）、銅（０．５μｍ）の積層膜をめっき下地金属膜６として形成する。次に、図２０（ｂ）に示した模式図のような接触端子を形成するためのレジストパターン１０を塗布形成する。
【００６４】
パターン形状は、前工程で形成した四角柱状の対角長より数μｍ大きな円形で３２μｍφ、レジスト膜厚は１２μｍである。さらに、この四角錐状の穴型１５に接触端子４７となる金属膜を電気めっきにより充填形成する。
【００６５】
めっき膜は、硬質金属膜（第１の金属膜）３０（図５）／ロジウム：４〜５μｍ、補助金属膜（第１の金属膜）３１（図５）／ニッケル：８μｍである。レジストパターン１０を除去した後、新たに最終工程で接触端子４７と選択的にエッチ除去するダミー金属膜（第２の金属膜）１２ａ，１２ｂのレジストパターン１１を形成する。
【００６６】
パターン形状は、接触端子４７の支柱領域部分の内／外径：３２／４０μｍφ、形成領域の外径：６０ｍｍφ、レジスト膜厚２０μｍで、ダミー金属膜１２として電気めっきにより銅を約１６μｍ形成する。
【００６７】
さらに、レジストパターン１１を除去した後、基材シートとなるポリイミド樹脂をスピン塗布により形成し、３５０℃加熱硬化処理して膜厚１８μｍの絶縁膜７を形成する。
【００６８】
また、アルミニウム（膜厚２μｍ）をポリイミド膜上にスパッタ成膜し、スルーホール加工用のレジストパターンを形成し、リン酸を主成分とした混酸によるアルミニウム膜のエッチングにより、ポリイミドの絶縁膜７の一部を開口させ、引き続いて、接触端子を構成する積層された補助金属膜３１ニッケル膜面が露出するまでエキシマレーザを照射し、ポリイミド膜にスルーホール形成し、水酸化ナトリウム水溶液に浸漬してアルミニウム膜を除去する（図示せず）。
【００６９】
スルーホール側壁を含むポリイミド膜上に、配線形成用のめっき下地金属膜として、前の工程と同様にクロム（０．１μｍ）と銅（０．５μｍ）をスパッタ成膜し、セミアディティブ法により、レジストパターニング、銅めっき処理（膜厚１０μｍ）を行い、パターン分離を施し配線８を形成する。
【００７０】
上記した各電気めっき液は何れも一般的に市販されている汎用液で、標準的な処理条件である。
【００７１】
さらに、配線８の保護膜９として、ポリイミド膜を同様に形成（膜厚６μｍ）して、シリコン基板上の薄膜工程が処理される。引き続いて、上記の工程で各構成要素が形成されたポリイミド基材シートとシリコンウエハを分離するため、まず、薄膜処理面を保護した後、シリコン基板４の裏面のシリコン熱酸化膜５を選択的にフッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液に浸漬し除去する。
【００７２】
続いて、９０℃の水酸化カリウム水溶液中に投入し、シリコンウエハ全体をエッチングする。その後、シリコン基板４表面側のシリコン熱酸化膜５も同様に除去し、続いて、めっき下地金属膜６として形成したクロム、銅をそれぞれ、過マンガン酸カリウム溶液、塩鉄系エッチング液に順次浸漬して除去する。
【００７３】
さらに、接触端子４７と選択的に除去可能なダミー金属膜１２ｂとして形成した銅を同様に塩鉄系エッチング液に浸漬して除去し、端子高さを構成する空間領域１３を形成する。
【００７４】
上記の工程で製作された薄膜プローブシートの主要構造の詳細を、図３、ならびに図４に示す。図３は、薄膜プローブシート全体の平面、および断面の概要を、図４は、図３Ａ部の接触端子の詳細断面構造を示している。
【００７５】
接触端子４７と選択的にエッチング除去されるダミー金属膜１２ｂの形成領域Ｗ０は、本実施の形態１では外径６０ｍｍφとしたが、これは図１６に示したプローブカードの押圧機構３９を構成する押しコマ４３の寸法Ｗｘより十分大きな寸法であれば問題なく、製品によって任意に設定される寸法である。
【００７６】
また、空間領域１３を形成するダミー金属膜１２の膜厚ｄ０は、さらに厚く形成することは何ら問題はなく、本実施の形態では金属膜を適用した構成を述べたが、接触端子を構成する金属膜あるいは基材シートのポリイミド膜との選択的な除去が可能であれば他の材料系でも同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００７７】
また、上記で示した構造は、端子ピッチＷ５：７０μｍ、接触端子径Ｗ４：４０μｍ、端子間スペース：３０μｍの例を述べたが、ホトリソグラフィで処理されるレジストパターンの解像性が得られる処理条件であれば、さらに微細な狭ピッチ化への対応も何ら問題なく実現可能である。
【００７８】
このように作製された薄膜プローブシートは、シリコンの異方性エッチで形成した穴型１５から形成された接触端子高さｄ１：１４μｍ、と選択的に除去可能なダミー金属膜として形成しためっき膜の形成膜厚ｄ０：１６μｍの、合計３０μｍの大きな空間領域が形成された薄膜プローブシートを形成することができる。
【００７９】
それにより、本実施の形態１によれば、チップ検査時に外的に取り込まれた異物などにより微細接触端子または近傍の薄膜シートに致命的なダメージを発生させる要因を大幅に改善することができ、長寿命化と同時に製品コストを低減することができる。
【００８０】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における接触端子のシリコン穴型へのめっき析出性の概要を示す断面の模式図である。
【００８１】
本実施の形態２においては、前記実施の形態１に示した製造工程で得られる構成と基本的には同様の構造を有する薄膜プローブシートおいて、さらに、狭ピッチ化を図る製造工程を図５を用いて説明する。
【００８２】
単結晶シリコンウエハであるシリコン基板４の異方性エッチングを利用した穴型１５から接触端子４７を構成する硬質金属膜３０、補助金属膜３１を電気めっきで充填して、さらに、周辺領域に端子高さを高くする手段として形成するダミー金属膜１２を同様に電気めっきで配設する工程、引き続いて行う後工程の絶縁膜７形成、スルーホール形成、配線８、および保護膜９形成、さらに、シリコン熱酸化膜５、シリコン基板４、めっき下地金属膜６のエッチング除去、さらに、ダミー金属膜１２ｂを選択エッチングして薄膜プローブシート製作する製造工程は、前記実施の形態１（図２）と基本的には同様の工程で実施され、電極パッドピッチ２０μｍの測定を実現する薄膜プローブシートが提供される。
【００８３】
図２０（ａ），（ｂ）に示したシリコンの異方性エッチで得られる四角錐穴型は加工するレジスト寸法Ｗ１あるいは寸法Ｗ２）とエッチング条件で形状（深さ）は決定され、狭ピッチ化を図るためには必然的に寸法は小さくなる。
【００８４】
角Ｗ２：５μｍ、天頂部深さｄ２：３．５μｍの開口部が２０μｍ間隔に複数個並んだ接触端子の穴型１５を配置し、接触端子４７を形成するレジストパターン外径Ｗ３：９μｍ、絶縁膜７のポリイミド樹脂で外周面が被覆される接触端子径Ｗ４：１３μｍ、端子間スペース：７μｍで、ダミー金属膜１２のめっき形成膜厚ｄ０：１６μｍ、が前記実施の形態１と同様に形成される。
【００８５】
ここで、接触端子４７を構成する金属膜を電気めっきにより充填形成する場合、一般的に局所的な凹部には平坦部に比べてめっき膜が薄くなり、均一膜厚の析出性が得られない傾向があり、前記実施の形態１の、角Ｗ１：２０μｍ、天頂部深さｄ１：１４μｍの開口部が形成された場合の硬質金属膜３０ロジウムの形成では、平坦部膜厚Ｈｄ：４〜５μmに対して、穴底部膜厚Ａｄ：２〜３μmで、平坦部に対する膜厚比（Ａｄ／Ｈｄ）：約０．５〜０．６程度の形態である。
【００８６】
接触端子の耐久性（寿命）を向上するには、耐摩耗性に優れる硬質金属膜ロジウムを厚く形成することが望ましいが、内部応力の影響で膜剥がれなどの問題が発生しやすくなる。
【００８７】
本実施の形態２における接触端子の天頂部深さｄ２：３．５μｍ（従来比１／４）の四角錐状の穴型１５への硬質金属膜３０におけるロジウムの析出性は、同様のめっき条件（液温度：５５℃、電流密度：１Ａ／ｄｍ２、ロジウム濃度：５ｇ／Ｌ）で、平坦部膜厚Ｈｄ：４〜５μmに対して、穴底部へも同等の析出性が得られ、膜厚比（Ａｄ／Ｈｄ）が大幅に改善されることになる。これは、電気めっき処理を行う際の、見掛け上の電極間距離が同等レベルの近接状態になるため、また、撹拌処理されるめっき液の循環が均一な流れが形成され易くなることによるものである。
【００８８】
こうして作製された薄膜プローブシートは、シリコンの異方性エッチで形成した穴型１５から形成された接触端子高さｄ２：３．５μｍ、と選択的に除去可能なダミー金属膜として形成しためっき膜の形成膜厚ｄ０：１６μｍの、合計約１９μｍと、従来技術における四角錐穴型から転写された  端子ピッチ：７０μmの接触端子高さｄ１）：１４μｍより端子高さが高く、大きな空間領域が形成された狭ピッチ対応の薄膜プローブシートを形成することができる。
【００８９】
それにより、本実施の形態２では、チップ検査時に外的に取り込まれる異物などにより微細接触端子または近傍の薄膜シートに致命的なダメージを発生させる要因が大幅に改善され、長寿命化と同時に製品コストを大幅に低減することができる。
【００９０】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における薄膜プローブシートと液晶表示パネル対応半導体素子の電極パッドとの配置を示す構造図、図７は、本発明の実施の形態３における電極パッドと接触端子の配置概要の関係を示す平面図、および金バンプが形成された半導体素子の電極パッドのめっき析出状態を示す断面の模式図である。
【００９１】
本実施の形態３において、薄膜プローブシート、および検査対象部である半導体チップ２の形態の一例を図６）に示す。
【００９２】
図６（ａ）、（ｂ）は、図３に示したシート全体の平面、および断面の形態を、図６（ｃ）は接触端子に相対した検査対象物の半導体チップ２の電極パッド３の関係を示す断面を、図６（ｄ）は検査対象の半導体チップ２の電極パッド３が配置された平面の構造の一例を示している。
【００９３】
ここでは、特に電極パッド３の狭ピッチ化の展開が著しい液晶表示パネルなどの制御用半導体素子（以下、ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）ドライバという）を検査対象とした薄膜プローブシートの構成について示す。
【００９４】
ＬＣＤドライバの電極ピッチは、表示パネルの高精細化、大型化により信号線数の増加と同時に、５０μｍを下回る微細化やチップ当たりの配線密度の増加が急速に展開されつつある。
【００９５】
図６（ｄ）に示すＬＣＤドライバの電極パッド３の構成は、同図における左辺側に入力側端子をその他３辺に出力側端子を配置した場合の一例で、各電極パッド３の配設ピッチは、入力端子側では信号系ラインの他、電源系、グランド系など比較的大きな電流容量が必要とされる電極パッド２１については配設ピッチ、パッド面積も大きく形成されるため、薄膜プローブシートに形成される接触端子４７は一ラインに整列した配置パターンを構成することが可能で技術的な課題は少ない。
【００９６】
一方、出力端子側の信号ライン駆動の対象となる電極パッド２２は上記したように信号線数の増加と５０μｍを下回るような微細化により、接触端子４７の配置も相対して狭ピッチ化が必須となってくる。
【００９７】
ＬＣＤドライバのような狭ピッチ化を対象とした薄膜プローブシートの接触端子４７の配置構成の概要を図７に示す。図７（ａ）は、電極パッドの配置の形態を示す概略図を、図７（ｂ）は、電極パッドに金バンプが形成されたＬＣＤドライバの製品種の場合の一例を示している。
【００９８】
接触端子の配設は、図７（ａ）に示すように、電極パッド３と接触端子の関係は、パッド面積Ｓ１より十分小さい端子先端面積Ｓ２で、Ｓ１≫Ｓ２の形態を成し、端子ピッチＰ１より十分小さい電極パッドスペースＰ２で、Ｐ１≫Ｐ２の形態を成すことで、入力側電極パッド２１の端子配列は一ラインの配設が可能で、一方、狭ピッチ化が顕著な出力端子側の電極パッド２２では、接触端子４７を千鳥配置に接触が得られるような構成とすることで狭ピッチな端子配列が達成される。
【００９９】
また、ＬＣＤドライバのような電極パッドに金バンプが形成された半導体素子などの場合、一般的に形成される金バンプの膜厚が非常に厚い形態では、めっき膜の異常析出などの影響で特異的な突起７０が生成されることがあり、外的に取り込まれる異物などによる端子のダメージ以外の要因としても考慮する必要がある。
【０１００】
めっき異常析出による突起７０は図示したようにパッド周辺部に発生しやすく、数１０μｍに及ぶこともある。
【０１０１】
それにより、本実施の形態３においては、薄膜プローブシートにおける接触端子４７周辺の空間領域１３に、あらかじめ接触端子４７と選択的にエッチング除去可能なダミー金属膜１２を形成した大きな空間領域が形成されたため、より高さの高い接触端子４７が構成され、微細接触端子や周辺のシート面に致命的なダメージを発生させることなく、狭ピッチ化と長寿命化とを達成することができる。
【０１０２】
（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４における薄膜プローブシートの課題を示す平面外観模式図、図９は、図８の薄膜プローブシートにおいて接触端子近傍にダミー配線を形成した平面外観、および配線構成の模式図、図１０は、図８の薄膜プローブシートにおいて接触端子領域にダミー配線、および支持金属を形成した模式図である。
【０１０３】
本実施の形態４においては、前記実施の形態１〜３の構成を有する薄膜プローブシートにおける接触端子４７の位置精度を向上する新規なシート構造に関するものである。
【０１０４】
前記実施の形態１〜３の構成で作製された薄膜プローブシートの平面外観の概要とその課題の一例を図８に示す。
【０１０５】
接触端子４７からシート外周に一様に引き出された配線８が形成された薄膜プローブシートは、図１６に示したようなプローブカードに高精度に位置決めされて搭載される。前記実施の形態３に記載したＬＣＤドライバのような狭ピッチ化が顕著な製品種では、接触端子４７の位置精度（ピッチ、高さ）を±２μｍ以下の精度で維持することが重要となり、スプリングプローブ４２、押しコマ４３で構成される押圧機構（押しつけ手段）３９で、適度な押し出し量でシートに張力を掛けた状態で、対象となる半導体素子の電極パッドに合わせて高精度に組み立てられる。
【０１０６】
しかし、図８に示したように、接触端子４７の配置された領域内が基材シートを構成するポリイミド膜のままパターン空間がある場合には、組み立て調整時にシートに不均等な延びが発生し、図中Ｄ0 で示すような接触端子４７の位置ずれが生じることがある。
【０１０７】
また、パターン空間の影響で検査時の押圧動作時に、配線が形成された端子配列の領域と同等な均一な荷重がかからず接触端子４７の高さ精度の低下を招くことになる。
【０１０８】
さらに、半導体検査装置による各種半導体素子の特性検査においては、製品種によって１００℃以上の高温度域での検査が対象となる場合があり、この際にも初期的に高精度に位置決めされた接触端子配列が、ポリイミド膜の熱挙動によって位置ずれを招くことがある。
【０１０９】
これら、組み立て稼働時おけるシート面内の位置精度を維持向上する構造の一例を図９、および図１０に示す。
【０１１０】
図９（ａ）は、図３に示したシート全体の平面、および断面で端子配列のパターン領域内にダミー配線が形成された形態を、図９（ｂ），（ｃ）は、この端子配列のパターン領域内に形成するダミー配線の構造の一例を示している。
【０１１１】
また、図１０は、接触端子配列の領域を含むように位置精度を保持するための支持金属が貼り付けられた構成例を示している。
【０１１２】
接触端子配列のパターン領域内に形成するダミー配線２３は、従来技術や前記実施の形態１で示したセミアディティブ法による引き出し用の配線８を配設する工程と同時にめっきで形成され、製品種の端子配列によって図９（ａ）〜（ｃ）に示すような任意のパターンが形成される。
【０１１３】
このダミー配線２３の形成によって、上記した薄膜プローブカードの組み立て工程における局所的な位置ずれは改善され、接触端子４７のパターン面内位置を高精度に保つことができる。
【０１１４】
さらに、特性検査中の高温度域における位置精度の改善には、図９に示すように、接触端子４７が配置される領域を含むように支持金属２４を貼り付けることで位置精度が保持される。
【０１１５】
支持金属２４としては検査対象となる半導体素子のシリコン基材と熱膨張係数がほぼ同等のインバー系（ニッケルー鉄）で４２アロイ（４２ニッケル−鉄）などが望ましく薄膜最終工程のポリミドの配線用の保護膜９に直接エポキシ系接着剤などで平坦に貼り付ける。
【０１１６】
ここでは、板厚１００μｍの４２アロイシートをエポキシ系アレムコボンド（アレムコプロダクツ社製）で接着し、その後、さらに製品種に応じて接触端子領域を含む形状をホトリソエッチングによりパターン化する。
【０１１７】
この構造によれば、製品種に対応したホトマスクパターンから転写される接触端子４７がシリコン基板上で高精度に配置されたままの状態の薄膜プローブシートを製作することが可能となり、さらに、プローブカードにも精度を維持したままの状態で搭載することが可能で、さらに、半導体検査装置による稼働時の特性検査環境の要因によらず接触端子の面内位置を高精度に維持することができる。
【０１１８】
それにより、本実施の形態４における薄膜プローブシートの構造によれば、接触端子４７周辺の空間領域１３に、あらかじめ接触端子４７と選択的にエッチング除去可能なダミー金属膜１２を形成した大きな空間領域が形成されたため、より高さの高い接触端子４７が構成されるため、微細接触端子や周辺のシート面に致命的なダメージを発生させることなく、位置精度を向上した狭ピッチ化と長寿命化とを同時に達成することができる。
【０１１９】
（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５における薄膜プローブシートの接触端子を接続させた薄膜プローブシートの一例を示す概要図、図１２は、図１１の薄膜プローブシートを搭載した検査用プローブカードの形態の概要を示す断面図、図１３は、図１１の薄膜プローブシートを搭載した半導体チップ検査装置の全体概要を示す断面図、図１４は、本発明の実施の形態５における半導体チップ検査装置による電極パッドが並設された半導体チップに対する検査の外観を示す概要図である。
【０１２０】
本実施の形態５においては、前記実施の形態１、および前記実施の形態４より作製した薄膜プローブシートを用いたプローブカード、ならびに半導体検査装置に関するものである。
【０１２１】
薄膜プローブシートにおける接触端子の配置およびシート外周部への引き出し配線は、被検査対象物である半導体チップ２の電極パッドの配置に対応して種々構成される。
【０１２２】
図１１に、これらの一例を示す。
【０１２３】
図１１（ａ）は、平面図であり、図１１（ｂ）は、その配線が設けられているシートを折り曲げた状態を示す斜視図である。なお、この構成において、接触端子および配線は、図示および説明の簡単のため数を少なくし、また密度を低くして表示してある。実際には、さらに多数の接触端子を設け、また、高密度で配置できる。
【０１２４】
図示するように、薄膜プローブシートには、たとえば、ポリイミド膜を基材とするシート配線基板上に、被検査対象である半導体チップ２の電極パッド３に対応する位置に配置された接触端子４７が一端に接続され、他端はシート配線基板の外周部に設けられた電極５１であり、それらを結線する配線４８が形成されている。
【０１２５】
配線４８は、種々の態様で配線できる。たとえば、各配線を一方向に引き出して配線したり、放射状に配線したりすることができる。具体的には、図１１（ａ），（ｂ）に示す一例は、シート配線基板を長方形状に形成し、両端部に電極５１を配置してある。
【０１２６】
また、この一例では接触端子が複数列、複数行で配置されているが、その他の形態を成す製品種の場合も種々対応できる。
【０１２７】
検査装置本体へ電気信号を伝送するための薄膜プローブシートは、たとえば、被検査対象の半導体チップが半導体ウエハに形成された半導体チップ表面の電極パッドである場合は、図１１（ａ）に示すように、半導体チップを形成したウエハの領域１０１よりもひと回り大きなシリコンウエハなどの接触端子形成用型材１０２を用いて、前記実施の形態１，２に記載の方法で製造される。なお、図１１（ｂ）は、接触端子４７を形成した領域１０１を多角形で囲うように折り曲げた例のものである。
【０１２８】
なお、ここでは、半導体ウエハに形成された全部の半導体チップの電極パッドを一括して接触する場合を示したが、本発明は、これに限られない。たとえば、半導体チップをチップ単位で個別に、あるいは任意の個数の半導体チップを同時に検査するための薄膜シートとして、検査用配線基板をウエハサイズよりも小さな領域で製造してもよい。
【０１２９】
図１２は、本発明に係る薄膜プローブシートを検査接続系に組み込むプローブカードの形態の要部を示す構成図である。
【０１３０】
上部固定板４０と、それに固定され、下部に球面４１aを有する支持軸であるセンターピボット４１、ならびにセンターピボット４１を中心に左右、および前後に対称に設置され、上下の変位に対して常に一定の押付け力を付与する押付け力付与手段であるスプリングプローブ４２と、上記センターピボット４１に対して傾き４３ｃにより傾動可能に保持されながら上記スプリングプローブ４２により低荷重（１ピン当たり３〜５０ｍＮ程度）の押付け力が付与される押さえ部材４３と、薄膜プローブシートと、該薄膜プローブシートに固着した枠４５、該薄膜プローブシートと押さえ部材（押しコマ）４３の間に設けられた緩衝層４６と、薄膜プローブシート上に設けられた接触端子４７とを有する。
【０１３１】
上記押さえ部材４３に対する押付け力をスプリングプローブ４２で付与するように構成したのは、スプリングプローブ４２の先端の変位に対してほぼ一定の低荷重の押付け力が得られるようにしたためであり、必ずしもスプリングプローブ４２を用いる必要はない。
【０１３２】
上部固定板４０は、配線基板５０に搭載される。配線基板５０は、たとえば、ポリイミド樹脂やガラスエポキシ樹脂等の樹脂材からなり、内部配線５０ｂ、および接続端子５０ｃを有している。
【０１３３】
前記電極５０ａは、たとえば、内部配線５０ｂの一部に接続されるビア５０ｄで構成される。配線基板５０と薄膜プローブシートとは、たとえば、配線基板５０と薄膜プローブシートとを押さえ部材５３と挟み込んで、ねじ５４などを用いて固定される。
【０１３４】
薄膜プローブシートは、その周縁部が枠４５より外側に延長するように形成され、この延長部を、枠４５の外側で滑らかに折り曲げて配線基板５０上に固定する。その際、検査用配線基板の配線４８は、配線基板５０に設けられている電極５０ａに電気的に接続される。この接続は、たとえば、電極５１と電極５０ａに直接圧力をかけて接触させるか、異方性導電シート５２、あるいは、はんだなどを用いて接続する。
【０１３５】
緩衝層４６としては、弾性を有する物質が望ましく、ゴム状弾性を有する高分子材料の例として、シリコンゴム等が挙げられる。また、緩衝層４６としては、押さえ部材４３を枠４５に対して移動可能にシールして、このシールされた空間に気体を供給するように構成してもよい。
【０１３６】
さらに、接触端子４７の高さを均一にできれば、緩衝層４６を省略した構成にしてもよい。なお、図１２は概要説明のため、接触端子４７および配線４８は数個の接触端子分のみ示すが、実際には複数個が配置される。
【０１３７】
本発明に係る薄膜プローブシートは、ウエハの状態において、多数並設された半導体チップの中の１個または多数個の半導体チップについて、同時にかつ低荷重（１ピン当たり３〜５０ｍＮ程度）で表面に酸化物が形成されたアルミニウム、はんだなど、または金バンプなどの電極パッド３と、０．０５〜０．１Ω程度の安定した低抵抗値で確実に接続させることにある。
【０１３８】
これによって、カンチレバー方式のようなスクライブ的な動作をさせる必要がなく、スクライブ動作による圧痕や電極材料のくずの発生を防止することができる。
【０１３９】
すなわち、薄膜プローブシートにおいて、電極パッド３の配列に対応するように並設された接触端子４７の先端を尖せると共に、枠４５で支持された周辺部４４ｂに対して、この周辺部４４ｂ内の上記接触端子４７を並設した領域部４４ａを、押さえ部材４３の下側に形成された突出部（押しコマ）４３ａにおける高精度の平坦度が確保された下面４３ｂに倣って緩衝層４６を挾んで張り出させて薄膜プローブシート自身のたるみをなくし、この張り出された領域部４４ａに並設された接触端子４７の尖った先端を、アルミニウム、はんだなど、あるいは金バンプなどの電極パッド３に垂直に低荷重で押圧することによって、電極パッド３の表面に形成された酸化物を容易につき破り、その下面の電極の金属導体材料に接触させ、安定した低抵抗値で良好な接触を確保することができる。
【０１４０】
特に、枠４５で支持された周辺部４４ｂに対して、この周辺部４４ｂ内の多数の接触端子４７を並設した領域部４４ａを、押さえ部材４３の下側に形成された突出部４３ａにおける高精度の平坦度が確保された下面４３ｂに倣って緩衝層４６を挾んで張り出させることによって検査用配線基板自身のたるみをなくし、多数の接触端子４７の先端の平坦度を突出部４３ａの下面４３ｂの平坦度に合わせて高精度を確保することができる。
【０１４１】
なお、領域部４４ａにおける張り出し量は、押さえ部材４３にセンターピボット４１を中心に左右および前後に締着されて調整可能なねじ５７の押さえ部材４３の下面からの突出し量によって定まることになる。
【０１４２】
すなわち、センターピボット４１を中心に左右および前後に設けられて押さえ部材に形成された穴に挿入されたねじ５６を、枠４５に対して締め付け、押さえ部材４３の突出部４３ａを下降させることによって、押さえ部材４３に突出し量を定めて取り付けられたねじ５７の下端を、検査用配線基板における領域部４４ａの周辺部４４ｂの接着固定した枠４５の上面に接触させる。
【０１４３】
これにより、緩衝層４６を介して多数の接触端子４７が並設された領域部４４ａを張り出させ、薄膜プローブシート自身のたるみがなくなることになる。以上より、多数の接触端子４７に亘った接触端子の尖った先端の平坦度を±2μｍ程度以下の高精度に確保することができる。
【０１４４】
また、本発明に係わる薄膜プローブシートで、接触端子４７周辺の端子高さを高くするために形成したダミー金属膜１２の形成領域は、押圧機構を構成する押さえ部材（押しコマ）４３の先端径より十分大きな寸法とすることで、測定平面には十分大きな空間領域が形成された高い接触端子４７が構成され、さらに、各接触端子の外周面にはシート基材であるポリイミド膜が被覆された形態のため、外的に取り込まれる上記した異物などによるダメージも著しく低減することができる。
【０１４５】
次に、本発明に係る薄膜プローブシートを搭載したプローブカードを用いて、検査対象である半導体チップに対する電気的特性検査について、図１３を用いて説明する。
【０１４６】
図１３は、本発明に係る半導体チップ検査装置の全体構成を示す図である。
【０１４７】
この検査装置は、半導体ウエハ１を支持する試料支持系１６０と、半導体ウエハ１の電極パッド３に接触して電気信号の授受を行う検査接続系１２０と、試料支持系１６０の動作を制御する駆動制御系１５０と、半導体ウエハ１の温度制御を行う温度制御系１４０と、半導体チップ２の電気的特性の検査を行うテスタ１７０とによって構成されている。
【０１４８】
半導体ウエハ１には多数の半導体チップ２が配列され、各半導体チップ２の表面には外部と接続するための微細電極パッド３が複数、かつ狭ピッチで配列されている。試料支持系１６０は、半導体ウエハ１を載置するためのほぼ水平に設けられた試料台１６２と、この試料台１６２を支持するように垂直に配置される昇降軸１６４と、この昇降軸１６４を昇降駆動する昇降駆動部１６５と、この昇降駆動部１６５を支持するＸ−Ｙステージ１６７とで構成される。
【０１４９】
Ｘ−Ｙステージ１６７は、筐体１６６の上に固定される。昇降駆動部１６５は、たとえば、ステッピングモータなどから構成される。試料台１６２には回動機構が設けられており、水平面内における試料台１６２の回動変位が可能にされている。試料台１６２の位置決め動作は、Ｘ−Ｙステージ１６７と昇降駆動部１６５と回転機構による動作を組み合わせて行われる。
【０１５０】
試料台１６２の上方には、検査接続系１２０が配置される。すなわち、図１２に示す薄膜プローブシート４４、および配線基板５０は、当該試料台１６２に平行に対向する姿勢で設けられる。なお、本実施の形態５では、端子５０ｃは同軸コネクタで構成される。端子５０ｃに接続されるケーブル１７１を介して、テスタ１７０と接続される。駆動制御系１５０は、ケーブル１７２を介してテスタ１７０と接続される。また、駆動制御系１５０は、試料支持系１６０の各駆動部に制御信号を送ってその動作を制御する。
【０１５１】
すなわち、駆動制御系１５０は内部にコンピュータを備え、ケーブル１７２を介して伝達されるテスタ１７０のテスト動作の進行情報に合わせて、試料支持系１６０の動作を制御する。また、駆動制御系１５０は操作部１５１を備え、駆動制御に関する各種指示の入力の受付、たとえば、手動操作の指示を受け付ける。
【０１５２】
試料台１６２には、半導体チップ２についてバーイン試験を行うために、加熱させるための温度調節器１４１が備えられている。温度制御系１４０は、試料台１６２の温度調節器１４１を制御することにより、試料台１６２に搭載された半導体ウエハ１の温度を制御する。また、温度制御系１４０は操作部１５１を備え、温度制御に関する手動操作の指示を受け付ける。
【０１５３】
以下、検査装置の動作について説明する。
【０１５４】
検査対象である半導体ウエハ１は、試料台１６２の上に位置決めして載置される。半導体ウエハ１上に離して形成された複数の基準マークの光学像を、イメージセンサ、またはＴＶカメラなどの撮像装置で撮像し、得られる画像信号から複数の基準マークの位置を検出する。
【０１５５】
検出された基準マークの位置情報から、半導体ウエハ１の品種に応じて半導体チップ２の配列情報、および半導体チップ２上の電極パッド３の配列情報を認識し、電極パッド群全体としての2次元の位置情報を算出する。
【０１５６】
さらに、シート上に形成された多数の接触端子４７の中で特定の接触端子の光学像、または複数の基準マークの光学像を、イメージセンサまたはＴＶカメラなどの撮像装置で撮像し、特定の接触端子または複数の基準マークの位置を検出する。これらの情報に基づいて、接触端子群全体としての2次元の位置情報を算出する。
【０１５７】
駆動制御系１５０は、上記接触端子群全体としての2次元の位置情報に対する上記電極パッド群全体としての2次元の位置情報のずれ量を算出し、ずれ量に基づいてＸ−Ｙステージ１６７および回動機構を駆動制御し、半導体ウエハ１上に配列された複数個の半導体チップ上に形成された電極パッド３の群を、並設された多数の接触端子４７の群の直下に位置決めする。
【０１５８】
その後、駆動制御系１５０は、たとえば、試料台１６２上に設置されたギャップセンサによって測定された薄膜プローブシートにおける領域部４４ａの面と半導体ウエハ１との距離に基づいて、昇降駆動部１６５を作動させて、多数の電極パッド３の全体の面が接触端子の先端に接触した時点から数μｍ程度押し上げる状態になるまで試料台１６２を上昇させる。
【０１５９】
図１４は、半導体検査装置による電極パッドが並設された半導体チップに対する検査の外観を示したものである。これにより、多数の接触端子４７の全体が多数の電極パッド３の全体の面に追従して平行出しされると共に、個々の接触端子の高さのばらつきを緩衝層４６によって吸収し、低荷重（１ピン当たり３〜５０ｍＮ程度）に基づく食い込みによる接触が行われ、各接触端子４７と各電極パッド３とは低抵抗（０．０１Ω〜０．１Ω）で接続されることになる。
【０１６０】
この状態で、半導体チップ２についてバーイン試験を行うときには、試料台１６２に搭載された半導体ウエハ１の温度を制御すべく、温度制御系１４０によって試料台１６２の温度調節器１４１を制御することにより実行される。そのため薄膜プローブシートは可撓性があり、好ましくは耐熱性がある樹脂を主体に形成する。本実施例の形態では、ポリイミド樹脂を用いる。
【０１６１】
ケーブル１７１、配線基板５０、薄膜プローブシート、および接触端子４７を介して、半導体ウエハ１に形成された半導体チップとテスタ１７０との間で、動作電力や動作試験信号などの授受を行い、半導体チップの電気的特性の可否などを判別する。上記の一連の動作が、半導体ウエハ１に形成された複数の半導体チップの各々について実施され、電気的特性の可否などが判別される。
【０１６２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
本発明は、シリコンなどの半導体デバイス、ＤＶＤ、ＴＦＴ、ＬＳＩレチクルなどの薄膜デバイスの製造工程におけるレジスト膜や絶縁膜などの高精度な膜厚の測定技術に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本発明の実施の形態１における薄膜プローブシートの全体断面構成図である。
【図２】図１の薄膜プローブシートにおける製造工程を示す説明図である。
【図３】図１の薄膜プローブシートにおける断面構成、および形状概要の関係を示す説明図である。
【図４】図４は、図３Ａ部の接触端子における詳細構造を示す断面模式図である。
【図５】本発明の実施の形態２における接触端子のシリコン穴型へのめっき析出性の概要を示す断面の模式図である。
【図６】本発明の実施の形態３における薄膜プローブシートと液晶表示パネル対応半導体素子の電極パッドとの配置を示す構造図である。
【図７】本発明の実施の形態３における電極パッドと接触端子の配置概要の関係を示す平面図、および金バンプが形成された半導体素子の電極パッドのめっき析出状態を示す断面の模式図である。
【図８】本発明の実施の形態４における薄膜プローブシートの課題を示す平面外観模式図である。
【図９】図８の薄膜プローブシートにおいて接触端子近傍にダミー配線を形成した平面外観、および配線構成の模式図である。
【図１０】図８の薄膜プローブシートにおいて接触端子領域にダミー配線、および支持金属を形成した模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態５における薄膜プローブシートの接触端子を接続させた薄膜プローブシートの一例を示す概要図である。
【図１２】図１１の薄膜プローブシートを搭載した検査用プローブカードの形態の概要を示す断面図である。
【図１３】図１１の薄膜プローブシートを搭載した半導体チップ検査装置の全体概要を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態５における半導体チップ検査装置による電極パッドが並設された半導体チップに対する検査の外観を示す概要図である。
【図１５】本発明者が検討した半導体チップが配列された検査対象物である半導体ウエハを示す斜視図、および半導体チップを示す斜視図である。
【図１６】図１５の半導体チップの電気特性などの品質検査としてウエハレベルで行う検査用薄膜プローブカードの基本構成図である。
【図１７】従来技術における薄膜プローブシートの全体断面構成図である。
【図１８】図１７における薄膜プローブシートの外観図である。
【図１９】従来技術における薄膜プローブシートの製造工程を示す説明図である。
【図２０】図１７の薄膜プローブシートにおけるシリコン穴型、およびめっき析出性の概要を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１６５】
１…半導体ウエハ、２…半導体チップ、３…電極パッド、４…シリコン基板、５…シリコン熱酸化膜、６…めっき下地金属膜、７…絶縁膜、８…配線、９…ポリイミド保護膜、１０…レジストパターン、１１…レジストパターン、１２，１２ａ，１２ｂ…ダミー金属膜、１３…空間領域、１５…穴型、２１…電極パッド、２２…電極パッド、２３…ダミー配線、２４…支持金属、３０…硬質金属膜、３１…補助金属膜、３９…押圧機構、４０…上部固定板、４１…センターピボット、４１ａ…下部球面、４２…スプリングプローブ、４３…押さえ部材（押しコマ）、４３ａ…突出部、４３ｂ…下面、４３ｃ…傾き、４４…薄膜プローブシート、４４ａ…領域部、４４ｂ…周辺部、４５…枠、４６…緩衝層、４７…接触端子、４８…配線、５０…配線基板、５０ａ…電極、５０ｂ…内部配線、５０ｃ…接続端子、５０ｄ…ビア、５１…電極、５２…異方性導電シート、５３…押さえ部材、５４…ねじ、５６…ねじ、５７…ねじ、７０…めっき異常析出突起部、１０１…並設領域、１０２…接触端子形成用型材、１２０…検査接続系、１４０…温度制御系、１４１…温度調節器、１５０…駆動制御系、１５１…操作部、１６０…試料支持系、１６２…試料台、１６４…昇降軸、１６５…昇降駆動部、１６６…筐体、１６７…Ｘ−Ｙステージ、１７０…テスタ、１７１…ケーブル、１７２…ケーブル。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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