(57)【要約】【課題】半導体集積回路装置の製造技術によって形成された探針を有するプローバを用いてプローブ検査を実施する際に、探針の針先を確実に認識できる技術を提供する。【解決手段】まず、プローブを支持するベース部６１Ｂを認識し、次いで平面でベース部６１Ｂに取り囲まれた四角錐台形型のプローブの側面６１Ｃを認識し、最後に平面でプローブの側面６１Ｃに取り囲まれたプローブの先端部６１Ａを認識するようにすることで、プローブの先端部６１Ａの位置（座標）を取得する。【選択図】図３１
2008010561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含むプローブの位置合わせ方法：
（ａ）複数のチップ領域に区画され、前記複数のチップ領域の各々には半導体集積回路が形成され、主面上において前記半導体集積回路と電気的に接続する複数の第１電極が形成された半導体ウエハを用意する工程；
（ｂ）第１配線が形成された第１配線基板と、前記複数の第１電極に接触させるためのプローブを備えた複数の第１金属膜および前記複数の第１金属膜と電気的に接続する複数の第２配線が形成され、前記複数の第２配線が前記複数の第１配線と電気的に接続し前記複数のプローブの先端が前記半導体ウエハの前記主面に対向して前記第１配線基板に保持された第１シートと、前記第１シートのうち前記複数のプローブが形成された第１領域を裏面側より押圧する押圧機構とを有する第１カードを用意する工程；
（ｃ）針先認識手段によって前記複数のプローブの前記先端を認識し、前記複数のプローブの前記先端のそれぞれを対応する前記複数の第１電極上に配置する工程；
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記複数のプローブの前記先端のそれぞれを対応する前記複数の第１電極に接触させる工程、
ここで、前記複数の第１金属膜のそれぞれは、前記プローブを支持するベース部を有し、
前記（ｃ）工程時には、
（ｃ１）前記針先認識手段によって前記ベース部を認識する工程、
（ｃ２）前記（ｃ１）工程後、前記針先認識手段によって前記複数のプローブの側面を認識する工程、
（ｃ３）前記（ｃ２）工程後、前記針先認識手段によって前記複数のプローブの前記先端を認識する工程、
を経て前記複数のプローブの前記先端を認識する。
【請求項２】
以下の工程を含むプローブの位置合わせ方法：
（ａ）複数のチップ領域に区画され、前記複数のチップ領域の各々には半導体集積回路が形成され、主面上において前記半導体集積回路と電気的に接続する複数の第１電極が形成された半導体ウエハを用意する工程；
（ｂ）第１配線が形成された第１配線基板と、前記複数の第１電極に接触させるためのプローブを備えた複数の第１金属膜および前記複数の第１金属膜と電気的に接続する複数の第２配線が形成され、前記複数の第２配線が前記複数の第１配線と電気的に接続し前記複数のプローブの先端が前記半導体ウエハの前記主面に対向して前記第１配線基板に保持された第１シートと、前記第１シートのうち前記複数のプローブが形成された第１領域を裏面側より押圧する押圧機構とを有する第１カードを用意する工程；
（ｃ）針先認識手段によって前記複数のプローブの前記先端を認識し、前記複数のプローブの前記先端のそれぞれを対応する前記複数の第１電極上に配置する工程；
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記複数のプローブの前記先端のそれぞれを対応する前記複数の第１電極に接触させる工程、
ここで、前記複数の第１金属膜のそれぞれは、前記プローブを支持するベース部を有し、
前記（ｃ）工程時には、
（ｃ１）前記針先認識手段によって前記ベース部を認識する工程、
（ｃ２）前記（ｃ１）工程後、前記針先認識手段によって前記複数のプローブの側面を認識する工程、
（ｃ３）前記（ｃ２）工程後、前記針先認識手段によって前記複数のプローブの前記先端を認識する工程、
を経て前記複数のプローブの前記先端を認識し、
前記針先認識手段は、前記ベース部、前記複数のプローブの前記側面および前記複数のプローブの前記先端をそれぞれの色の違いを基に認識する。
【請求項３】
以下の工程を含むプローブの位置合わせ方法：
（ａ）複数のチップ領域に区画され、前記複数のチップ領域の各々には半導体集積回路が形成され、主面上において前記半導体集積回路と電気的に接続する複数の第１電極が形成された半導体ウエハを用意する工程；
（ｂ）第１配線が形成された第１配線基板と、前記複数の第１電極に接触させるためのプローブを備えた複数の第１金属膜および前記複数の第１金属膜と電気的に接続する複数の第２配線が形成され、前記複数の第２配線が前記複数の第１配線と電気的に接続し前記複数のプローブの先端が前記半導体ウエハの前記主面に対向して前記第１配線基板に保持された第１シートと、前記第１シートのうち前記複数のプローブが形成された第１領域を裏面側より押圧する押圧機構とを有する第１カードを用意する工程；
（ｃ）針先認識手段によって前記複数のプローブの前記先端を認識し、前記複数のプローブの前記先端のそれぞれを対応する前記複数の第１電極上に配置する工程；
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記複数のプローブの前記先端のそれぞれを対応する前記複数の第１電極に接触させる工程、
ここで、前記複数の第１金属膜のそれぞれは、前記プローブを支持するベース部を有し、
前記（ｃ）工程時には、
（ｃ１）前記針先認識手段によって前記ベース部を認識する工程、
（ｃ２）前記（ｃ１）工程後、前記針先認識手段によって前記複数のプローブの側面を認識する工程、
（ｃ３）前記（ｃ２）工程後、前記針先認識手段によって前記複数のプローブの前記先端を認識する工程、
を経て前記複数のプローブの前記先端を認識し、
前記（ｄ）工程は、前記複数のプローブの前記先端のそれぞれを対応する前記複数の第１電極に接触させて前記半導体集積回路の電気的検査を行う工程を含む。
【請求項４】
以下の工程を含むウエハステージ制御方法：
（ａ）主面が複数のチップ領域に区画された半導体ウエハの裏面をウエハステージのウエハ搭載面に対向させ、前記半導体ウエハを前記ウエハステージに載置する工程；
（ｂ）前記（ａ）工程後、前記ウエハステージの前記ウエハ搭載面を前記ウエハ搭載面の半径で複数の第２領域に等分割し、前記第２領域毎に複数の測定点における前記ウエハ搭載面の高さの平均値を求める工程；
（ｃ）前記第２領域毎に前記高さの平均値を基に前記ウエハ搭載面の高さを調整した状況下で前記チップ領域に対してプローブ検査を行う工程。
【請求項５】
以下の工程を含むウエハステージ制御方法：
（ａ）主面が複数のチップ領域に区画された半導体ウエハの裏面をウエハステージのウエハ搭載面に対向させ、前記半導体ウエハを前記ウエハステージに載置する工程；
（ｂ）前記（ａ）工程後、前記ウエハステージの前記ウエハ搭載面を前記ウエハ搭載面の半径で複数の第２領域に等分割し、前記第２領域毎に複数の測定点における前記ウエハ搭載面の高さの平均値を求める工程；
（ｃ）前記第２領域毎に前記高さの平均値を基に前記ウエハ搭載面の高さを調整した状況下で前記チップ領域に対してプローブ検査を行う工程、
ここで、前記半導体ウエハの径は２００ｍｍ以上であり、
前記ウエハ搭載面は、８個の前記第２領域に等分割される。
【請求項６】
以下の工程を含むウエハステージ制御方法：
（ａ）主面が複数のチップ領域に区画された半導体ウエハの裏面をウエハステージのウエハ搭載面に対向させ、前記半導体ウエハを前記ウエハステージに載置する工程；
（ｂ）前記（ａ）工程後、前記ウエハステージの前記ウエハ搭載面を前記ウエハ搭載面の半径で複数の第２領域に等分割し、前記第２領域毎に複数の測定点における前記ウエハ搭載面の高さの平均値を求める工程；
（ｃ）前記第２領域毎に前記高さの平均値を基に前記ウエハ搭載面の高さを調整した状況下で前記チップ領域に対してプローブ検査を行う工程、
ここで、前記複数の測定点は、前記ウエハ搭載面の中央の第１測定点、および前記１つの第２領域を規定する前記ウエハ搭載面の２本の前記半径のそれぞれの上部の第２測定点の３点であり、
前記第２測定点は、前記ウエハ搭載面の前記半径上のうち、前記ウエハ搭載面の中央から３／４の位置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブの位置合わせ技術およびウエハステージ制御技術に関し、特に、半導体集積回路装置の電極パッドにプローブカードの探針を押し当てて行う半導体集積回路の電気的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】
日本特開平７−２８３２８０号公報（特許文献１）、日本特開平８−５０１４６号公報（特許文献２（対応ＰＣＴ国際公開ＷＯ９５−３４０００））、日本特開平８−２０１４２７号公報（特許文献３）、日本特開平１０−３０８４２３号公報（特許文献４）、日本特開平１１−２３６１５号公報（特許文献５（対応米国特許公報ＵＳＰ６，３０５，２３０））、日本特開平１１−９７４７１号公報（特許文献６（対応欧州特許公報ＥＰ１０２２７７５））、日本特開２０００−１５０５９４号公報（特許文献７（対応欧州特許公報ＥＰ０９９９４５１））、日本特開２００１−１５９６４３号公報（特許文献８）、日本特開２００４−１４４７４２号公報（特許文献９）、日本特開２００４−１３２６９９号公報（特許文献１０）、日本特開２００４−２８８６７２号公報（特許文献１１）、日本特開２００５−２４３７７号公報（特許文献１２）、日本特開２００５−１３６３０２号公報（特許文献１３）、および日本特開２００５−１３６２４６号公報（特許文献１４）には、半導体集積回路装置の製造技術を用いて形成された探針（接触端子）、絶縁フィルムおよび引き出し用配線を有するプローバの構造と、その製造方法と、テストパッドが狭ピッチ化したチップに対してもそのプローバを用いることによってプローブ検査の実施を可能とする技術とが開示されている。
【特許文献１】特開平７−２８３２８０号公報
【特許文献２】特開平８−５０１４６号公報
【特許文献３】特開平８−２０１４２７号公報
【特許文献４】特開平１０−３０８４２３号公報
【特許文献５】特開平１１−２３６１５号公報
【特許文献６】特開平１１−９７４７１号公報
【特許文献７】特開２０００−１５０５９４号公報
【特許文献８】特開２００１−１５９６４３号公報
【特許文献９】特開２００４−１４４７４２号公報
【特許文献１０】特開２００４−１３２６９９号公報
【特許文献１１】特開２００４−２８８６７２号公報
【特許文献１２】特開２００５−２４３７７号公報
【特許文献１３】特開２００５−１３６３０２号公報
【特許文献１４】特開２００５−１３６２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
半導体集積回路装置の検査技術としてプローブ検査がある。このプローブ検査は、所定の機能どおりに動作するか否かを確認する機能テストや、ＤＣ動作特性およびＡＣ動作特性のテストを行って良品／不良品を判別するテスト等を含む。プローブ検査においては、ウエハ出荷対応（品質の差別化）、ＫＧＤ（Known Good Die）対応（ＭＣＰ（Multi-Chip Package）の歩留り向上）、およびトータルコスト低減などの要求から、ウエハ状態でプローブ検査を行う技術が用いられている。
【０００４】
近年、半導体集積回路装置の多機能化が進行し、１個の半導体チップ（以下、単にチップと記す）に複数の回路を作りこむことが進められている。また、半導体集積回路装置の製造コストを低減するために、半導体素子および配線を微細化して、半導体チップ（以下、単にチップと記す）の面積を小さくし、半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）１枚当たりの取得チップ数を増加することが進められている。そのため、テストパッド（ボンディングパッド）数が増加するだけでなく、テストパッドの配置が狭ピッチ化し、テストパッドの面積も縮小されてきている。このようなテストパッドの狭ピッチ化に伴って、上記プローブ検査にカンチレバー状の探針を有するプローバを用いようとした場合には、探針をテストパッドの配置位置に合わせて設置することが困難になってしまう課題が存在する。
【０００５】
本発明者らは、半導体集積回路装置の製造技術を用いて形成された探針を有するプローバを用いることにより、テストパッドが狭ピッチ化したチップに対してもプローブ検査が実現できる技術について検討している。その中で、本発明者らは、以下のような課題を見出した。
【０００６】
すなわち、上記探針は、半導体集積回路装置の製造技術を用いて金属膜およびポリイミド膜の堆積や、それらのパターニング等を実施することにより形成された薄膜プローブの一部であり、検査対象であるチップと対向する薄膜プローブの主面側に設けられている。そのため、カンチレバー状の探針を用いた場合と同様の手段で探針の針先を認識しようとすると、その針先を認識することができず、薄膜プローブの熱膨張または収縮等により針先の位置がずれている場合には、針先とテストパッドとの位置ずれが起こってプローブ検査が停止してしまい、半導体集積回路装置の生産性を低下させてしまうことになる。
【０００７】
また、プローブ検査時にウエハが載置されるウエハステージは、製造誤差等に起因してウエハが載置される面内で高さにばらつきが存在する。また、ウエハステージに載置されたウエハの主面（テストパッドが形成された素子形成面）や、薄膜プローブの主面にも製造誤差等に起因する高さのばらつきが存在する。そのため、これら高さのばらつきを解消してプローブ検査を実施しないと、薄膜プローブやウエハに加わる負荷が局所的に増大し、薄膜プローブやテストパッド下の回路等を破壊してしまう虞がある。
【０００８】
本願に開示された一つの代表的な発明の一つの目的は、半導体集積回路装置の製造技術によって形成された探針を有するプローバを用いてプローブ検査を実施する際に、探針の針先を確実に認識できる技術を提供することにある。
【０００９】
また、本願に開示された一つの代表的な発明の他の目的は、半導体集積回路装置の製造技術によって形成された探針を有するプローバを用いてプローブ検査を実施する際に、ウエハステージ、薄膜プローブおよびウエハ等の高さのばらつきを解消できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
１．本発明によるプローブの位置合わせ方法は、以下の工程を含む：
（ａ）複数のチップ領域に区画され、前記複数のチップ領域の各々には半導体集積回路が形成され、主面上において前記半導体集積回路と電気的に接続する複数の第１電極が形成された半導体ウエハを用意する工程；
（ｂ）第１配線が形成された第１配線基板と、前記複数の第１電極に接触させるためのプローブを備えた複数の第１金属膜および前記複数の第１金属膜と電気的に接続する複数の第２配線が形成され、前記複数の第２配線が前記複数の第１配線と電気的に接続し前記複数のプローブの先端が前記半導体ウエハの前記主面に対向して前記第１配線基板に保持された第１シートと、前記第１シートのうち前記複数のプローブが形成された第１領域を裏面側より押圧する押圧機構とを有する第１カードを用意する工程；
（ｃ）針先認識手段によって前記複数のプローブの前記先端を認識し、前記複数のプローブの前記先端のそれぞれを対応する前記複数の第１電極上に配置する工程；
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記複数のプローブの前記先端のそれぞれを対応する前記複数の第１電極に接触させる工程、
ここで、前記複数の第１金属膜のそれぞれは、前記プローブを支持するベース部を有し、
前記（ｃ）工程時には、
（ｃ１）前記針先認識手段によって前記ベース部を認識する工程、
（ｃ２）前記（ｃ１）工程後、前記針先認識手段によって前記複数のプローブの側面を認識する工程、
（ｃ３）前記（ｃ２）工程後、前記針先認識手段によって前記複数のプローブの前記先端を認識する工程、
を経て前記複数のプローブの前記先端を認識する。
【００１２】
２．また、本発明によるウエハステージ制御方法は、以下の工程を含む：
（ａ）主面が複数のチップ領域に区画された半導体ウエハの裏面をウエハステージのウエハ搭載面に対向させ、前記半導体ウエハを前記ウエハステージに載置する工程；
（ｂ）前記（ａ）工程後、前記ウエハステージの前記ウエハ搭載面を前記ウエハ搭載面の半径で複数の第２領域に等分割し、前記第２領域毎に複数の測定点における前記ウエハ搭載面の高さの平均値を求める工程；
（ｃ）前記第２領域毎に前記高さの平均値を基に前記ウエハ搭載面の高さを調整した状況下で前記チップ領域に対してプローブ検査を行う工程。
【発明の効果】
【００１３】
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。
（１）半導体集積回路装置の製造技術によって形成されたプローブの先端を認識する際に、まずプローブを支持するベース部を認識し、次いで四角錐台形型のプローブの側面を認識し、最後にプローブの先端を認識するようにソフトウエア制御することにより、プローブの先端を正確に認識することができる。
（２）半導体集積回路装置の製造技術によって形成されたプローブを有するプローバを用いてプローブ検査を実施する際に、ウエハステージのウエハ搭載面を複数の半径で複数の象限（第２領域）に等分割して各象限毎に高さの平均値を求め、これらの平均値をもとに各象限でのウエハ搭載面の高さ（オーバードライブ量）を調節するので、１つの象限内での高さのばらつきを小さくできる。すなわち、オーバードライブ量不足およびオーバードライブ量過多の発生を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本願発明を詳細に説明する前に、本願における用語の意味を説明すると次の通りである。
【００１５】
ウエハとは、集積回路の製造に用いる単結晶シリコン基板（一般にほぼ平面円形状）、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板、エピタキシャル基板、サファイア基板、ガラス基板、その他の絶縁、反絶縁または半導体基板等並びにそれらの複合的基板をいう。また、本願において半導体集積回路装置というときは、シリコンウエハやサファイア基板等の半導体または絶縁体基板上に作られるものだけでなく、特に、そうでない旨明示された場合を除き、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）およびＳＴＮ（Super-Twisted-Nematic）液晶等のようなガラス等の他の絶縁基板上に作られるもの等も含むものとする。
【００１６】
デバイス面とは、ウエハの主面であって、その面にリソグラフィにより、複数のチップ領域に対応するデバイスパターンが形成される面をいう。
【００１７】
接触端子またはプローブとは、シリコンウエハを半導体集積回路の製造に用いるのと同様な、ウエハプロセス、すなわちフォトリソグラフィ技術、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）技術、スパッタリング技術およびエッチング技術などを組み合わせたパターニング手法によって、配線層およびそれに電気的に接続された先端部を一体的に形成したものをいう。
【００１８】
接触端子またはプローブとは、各チップ領域上に設けられた電極パッドに接触させて電気的特性の検査を行うための針、プローブ、突起等をいう。
【００１９】
薄膜プローブ（membrane probe）、薄膜プローブカード、または突起針配線シート複合体とは、上記のような検査対象と接触する前記接触端子（突起針）とそこから引き回された配線とが設けられ、その配線に外部接触用の電極が形成された薄膜をいい、たとえば厚さ１０μｍ〜１００μｍ程度のものをいい、シリコンウエハを半導体集積回路の製造に用いるのと同様な、ウエハプロセス、すなわちフォトリソグラフィ技術、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）技術、スパッタリング技術およびエッチング技術などを組み合わせたパターニング手法によって、配線層およびそれに電気的に接続された先端部（接触端子）を一体的に形成されたもの等を言う。もちろん、プロセスは複雑になるが、一部を別に形成して、後に合体させることも可能である。
【００２０】
プローブカードとは、検査対象となるウエハと接触する接触端子および多層配線基板などを有する構造体をいい、プローバもしくは半導体検査装置とは、フロッグリング、プローブカードおよび検査対象となるウエハを載せるウエハステージを含む試料支持系を有する検査装置をいう。
【００２１】
プローブ検査とは、ウエハ工程が完了したウエハに対してプローバを用いて行われる電気的試験であって、チップ領域の主面上に形成された電極に上記接触端子の先端を当てて半導体集積回路の電気的検査を行うことをいい、所定の機能通りに動作するか否かを確認する機能テストやＤＣ動作特性およびＡＣ動作特性のテストを行って良品／不良品を判別するものである。各チップに分割してから（またはパッケージング完了後）行われる選別テスト（最終テスト）とは区別される。
【００２２】
ポゴピン（POGO pin）またはスプリングプローブとは、接触ピン（プランジャ（接触針））をばね（コイルスプリング）の弾性力で電極（端子）に押し当てる構造を有し、必要に応じてその電極への電気的接続を行うようにした接触針をいい、たとえば金属製の管（保持部材）内に配置されたばねが金属ボールを介して接触ピンへ弾性力を伝える構成となっている。
【００２３】
テスタ（Test System）とは、半導体集積回路を電気的に検査するものであり、所定の電圧および基準となるタイミング等の信号を発生するものをいう。
【００２４】
テスタヘッドとは、テスタと電気的に接続し、テスタより送信された電圧および信号を受け、電圧および詳細なタイミング等の信号を半導体集積回路に対して発生し、ポゴピンなどを介してプローブカードへ信号を送るものをいう。
【００２５】
フロッグリングとは、ポゴピンなどを介してテスタヘッドおよびプローブカードと電気的に接続し、テスタヘッドより送られてきた信号を後述するプローブカードへ送るものをいう。
【００２６】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２７】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００２８】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２９】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００３０】
また、材料等について言及するときは、特にそうでない旨明記したとき、または、原理的または状況的にそうでないときを除き、特定した材料は主要な材料であって、副次的要素、添加物、付加要素等を排除するものではない。たとえば、シリコン部材は特に明示した場合等を除き、純粋なシリコンの場合だけでなく、添加不純物、シリコンを主要な要素とする２元、３元等の合金（たとえばＳｉＧｅ）等を含むものとする。
【００３１】
また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３２】
また、本実施の形態を説明するための全図においては、各部材の構成をわかりやすくするために、平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００３３】
また、本願で使用する半導体リソグラフィ技術による薄膜プローブの各詳細については、本発明者および関連する発明者等による以下の特許出願に開示されているので、特に必要な時以外はそれらの内容は繰り返さない。前記特許出願、すなわち、日本特願平６−２２８８５号、日本特開平７−２８３２８０号公報、日本特開平８−５０１４６号公報、日本特開平８−２０１４２７号公報、日本特願平９−１１９１０７号、日本特開平１１−２３６１５号公報、日本特開２００２−１３９５５４号公報、日本特開平１０−３０８４２３号公報、日本特願平９−１８９６６０号、日本特開平１１−９７４７１号公報、日本特開２０００−１５０５９４号公報、日本特開２００１−１５９６４３号公報、日本特許出願第２００２−２８９３７７号（対応米国出願番号第１０／６７６，６０９号；米国出願日２００３．１０．２）、日本特開２００４−１３２６９９号公報、日本特開２００５−２４３７７号公報、日本特開２００４−２８８６７２号公報（対応米国出願番号第１０／７６５，９１７号；米国出願日２００４．１．２９）、日本特開２００４−１４４７４２号公報（対応米国公開番号第２００４／０７０，４１３号）、日本特開２００４−１５７１２７号公報、日本特開２００４−１４４７４２号公報（対応米国公開番号第２００４／０７０，４１３号）、日本特開２００４−１５７１２７号公報、日本特開２００５−１３６２４６号公報（対応米国出願番号第１０／９６８，２１５号；米国出願日２００４．１０．２０）、日本特開２００５−１３６３０２号公報（対応米国出願番号第１０／９６８，４３１号；米国出願日２００４．１０．２０）、日本特許出願第２００４−１１５０４８号、日本特許出願第２００４−２０８２１３号、ＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２００４／１７１６０号、ＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２００５／４３４４号、日本特許出願第２００４−３７８５０４号、日本特許出願第２００５−１０９３５０号、日本特許出願第２００５−１６８１１２号、日本特許出願第２００５−１８１０８５号、日本特許出願第２００５−１９４５６１号、日本特許出願第２００５−２９１８８６号、日本特許出願第２００５−３２７１８３号、日本特許出願第２００６−２９４６８号、および日本特許出願第２００６−１３６５９６号である。
【００３４】
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。
【００３５】
図１は、本実施の形態のプローブカード（第１カード）の要部断面図である。図１に示すように、本実施の形態のプローブカードは、多層配線基板（第１配線基板）１、薄膜シート（第１シート）２、テスタヘッドＴＨＤ、フロッグリングＦＧＲおよびカードホルダＣＨＤなどから形成されている。テスタヘッドＴＨＤとフロッグリングＦＧＲとの間、およびフロッグリングＦＧＲと多層配線基板１との間は、それぞれ複数本のポゴピンＰＧＰを介して電気的に接続され、それによりテスタヘッドＴＨＤと多層配線基板１との間が電気的に接続されている。カードホルダＣＨＤは、多層配線基板１をプローバに機械的に接続するもので、かつポゴピンＰＧＰからの圧力によって多層配線基板１に反りが生じてしまうことを防ぐ機械的強度を持つ。
【００３６】
図２は本実施の形態のプローブカードの下面の要部平面図であり、図３は図２中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３７】
図２および図３に示すように、本実施の形態のプローブカードは、図１で示した部材の他に、たとえばプランジャ３などを含んでいる。薄膜シート２は押さえリング４によって多層配線基板１の下面に固定され、プランジャ３は多層配線基板１の上面に取り付けられている。多層配線基板１の中央部には開口部５が設けられ、この開口部５内において、薄膜シート２とプランジャ３とは接着リング６を介して接着されている。
【００３８】
薄膜シート２の下面には、たとえば４角錐型または４角錐台形型の複数のプローブ７が形成されている。薄膜シート２内には、プローブ７の各々と電気的に接続し、各々のプローブ７から薄膜シート２の探部まで延在する複数の配線（第２配線）が形成されている。多層配線基板１の下面または上面には、この複数の配線の端部とそれぞれ電気的に接触する複数の受け部（図示は省略）が形成されており、この複数の受け部は、多層配線基板１内に形成された配線（第１配線）を通じて多層配線基板１の上面に設けられた複数のポゴ（POGO）座８と電気的に接続している。このポゴ座８は、テスタからの信号をプローブカードへ導入するピンを受ける機能を有する。
【００３９】
本実施の形態において、薄膜シート２は、たとえばポリイミドを主成分とする薄膜から形成されている。このような薄膜シート２は柔軟性を有することから、本実施の形態では、チップ（半導体集積回路装置）のパッドにすべてのプローブ７を接触させるために、プローブ７が形成された領域（第１領域）の薄膜シート２を上面（裏面）から押圧具（押圧機構）９を介してプランジャ３が押圧する構造となっている。すなわち、プランジャ３内に配置されたばね３Ａの弾性力によって一定の圧力を押圧具９に加えるものである。本実施の形態において、押圧具９の材質としては、４２アロイを例示することができる。
【００４０】
ここで、検査対象のチップ表面に形成されたテストパッド（ボンディングパッド）数が増加すると、それに伴って各テストパッドのそれぞれに信号を送るためのポゴピンＰＧＰの本数が増加することになる。また、ポゴピンＰＧＰの本数が増加することによって、多層配線基板１に加わるポゴピンＰＧＰからの圧力も増加することになるので、多層配線基板１の反りを防ぐためにカードホルダＣＨＤを厚くする必要が生じる。さらに、薄膜シート２に形成された各プローブ７を対応するテストパッドに確実に接触させるために、薄膜シート２の中心領域ＩＡ（図３参照）および接着リングを境に外周側となり中心領域ＩＡを取り囲む外周領域ＯＡ（図３参照）のそれぞれに張力を加える構造とした場合には、多層配線基板１の表面から薄膜シート２のプローブ面までの高さＨＴ（図１参照）に限界が生じる。その高さＨＴの限界値よりカードホルダＣＨＤの厚さのほうが大きくなった場合には、薄膜シート２がカードホルダＣＨＤ内に埋もれてしまうことになり、プローブ７をテストパッドに確実に接触させることができなくなる不具合が懸念される。
【００４１】
そこで、本実施の形態では、上記薄膜シート２の中心領域ＩＡのみに張力を加えた状態で薄膜シート２と接着リング６とを接着し、外周領域ＯＡには張力を加えない構造とする。この時、接着リング６の材質としては、Ｓｉ（シリコン）と同程度の熱膨張率の金属（たとえば、４２アロイ）を選択し、薄膜シート２と接着リング６とを接着する接着剤としては、エポキシ系接着剤を用いることを例示できる。それにより、上記薄膜シート２のプローブ面までの高さＨＴを規定する接着リング６の高さを高くすることができるので、その高さＨＴも高くなり、薄膜シート２がカードホルダＣＨＤ内に埋もれてしまう不具合を避けることができる。すなわち、カードホルダＣＨＤが厚くなった場合でも、プローブ７をテストパッドに確実に接触させることが可能となる。
【００４２】
上記のような手段を用いる代わりに、図４に示すように、多層配線基板１の中央部に補助基板ＳＢを取り付け、その補助基板ＳＢに薄膜シート２を取り付ける構造として、多層配線基板１の表面から薄膜シート２のプローブ面までの高さＨＴを向上させてもよい。多層配線基板１と同様に、補助基板ＳＢ内には複数の配線が形成され、さらにこれら配線の端部とそれぞれ電気的に接触する複数の受け部（図示は省略）が形成されている。多層配線基板１に設けられた受け部と補助基板ＳＢに設けられた受け部とは、たとえばそれぞれ対応するもの同士がはんだによって電気的に接続されている。はんだを用いる代わりに、異方性導電ゴムを介して多層配線基板１と補助基板ＳＢとを圧着する手段、もしくは多層配線基板１および補助基板ＳＢのそれぞれの表面に上記受け部と電気的に接続するＣｕ（銅）めっき製の突起部を形成し、対応する突起部同士を圧着する手段を用いてもよい。
【００４３】
本実施の形態において、上記プローブカードを用いてプローブ検査（電気的検査）を行う対象としては、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）ドライバが形成されたチップを例示することができる。図５は、それら複数のチップ（チップ領域）１０が区画されたウエハＷＨの平面図である。なお、本実施の形態のプローブカードを用いたプローブ検査は、これら複数のチップ１０が区画されたウエハＷＨに対して行うものである。また、図６は、そのチップ１０の平面と、その一部を拡大したものを図示している。このチップ１０は、たとえば単結晶シリコン基板からなり、その主面にはＬＣＤドライバ回路が形成されている。また、チップ１０の主面の周辺部には、ＬＣＤドライバ回路と電気的に接続する多数のパッド（テストパッド（第１電極））１１、１２が配置されており、図５中におけるチップ１０の上側の長辺および両短辺に沿って配列されたパッド１１は出力端子となり、チップ１０の下側の長辺に沿って配列されたパッド１２は入力端子となっている。ＬＣＤドライバの出力端子数は入力端子数より多いことから、隣り合ったパッド１１の間隔をできる限り広げるために、パッド１１はチップ１０の上側の長辺および両短辺に沿って２列で配列され、チップ１０の上側の長辺および両短辺に沿って互いの列のパッド１１が互い違いに配列されている。本実施の形態において、隣り合うパッド１１が配置されているピッチＬＰは、たとえば約６８μｍである。また、本実施の形態において、パッド１１は平面矩形であり、チップ１０の外周と交差（直交）する方向に延在する長辺の長さＬＡは約６３μｍであり、チップ１０の外周に沿って延在する短辺の長さＬＢは約３４μｍである。また、隣り合うパッド１１が配置されているピッチＬＰが約６８μｍであり、パッド１１の短辺の長さＬＢが約３４μｍであることから、隣り合うパッド１１の間隔は約３４μｍとなる。
【００４４】
パッド１１、１２は、たとえばＡｕ（金）から形成されたバンプ電極（突起電極）であり、チップ１０の入出力端子（ボンディングパッド）上に、電解めっき、無電解めっき、蒸着あるいはスパッタリングなどの方法によって形成されたものである。図７は、パッド１１の斜視図である。パッド１１の高さＬＣは約１５μｍであり、パッド１２も同程度の高さを有する。
【００４５】
また、上記チップ１０は、ウエハの主面に区画された多数のチップ領域に半導体製造技術を使ってＬＣＤドライバ回路（半導体集積回路）や入出力端子（ボンディングパッド）を形成し、次いで入出力端子上に上記の方法でパッド１１、１２を形成した後、ウエハをダイシングしてチップ領域を個片化することにより製造することができる。また、本実施の形態において、上記プローブ検査は、ウエハをダイシングする前に各チップ領域に対して実施するものである。なお、以後プローブ検査（パッド１１、１２とプローブ７とが接触する工程）を説明する際に、特に明記しない場合には、チップ１０はウエハをダイシングする前の各チップ領域を示すものとする。
【００４６】
図８は、上記チップ１０の液晶パネルへの接続方法を示す要部断面図である。図８に示すように、液晶パネルは、たとえば主面に画素電極１４、１５が形成されたガラス基板１６、液晶層１７、および液晶層１７を介してガラス基板１６と対向するように配置されたガラス基板１８などから形成されている。本実施の形態においては、このような液晶パネルのガラス基板１６の画素電極１４、１５に、それぞれパッド１１、１２が接続するようにチップ１０をフェイスダウンボンディングすることによって、チップ１０を液晶パネルへ接続することを例示できる。
【００４７】
図９は上記薄膜シート２の下面のプローブ７が形成された領域の一部を拡大して示した要部平面図であり、図１０は図９中のＢ−Ｂ線に沿った要部断面図であり、図１１は図９中のＣ−Ｃ線に沿った要部断面図である。
【００４８】
上記プローブ７は、薄膜シート２中にて平面六角形状にパターニングされた金属膜（第１金属膜）２１Ａ、２１Ｂの一部であり、金属膜２１Ａ、２１Ｂのうちの薄膜シート２の下面に４角錐型または４角錐台形型に飛び出した部分である。プローブ７は、薄膜シート２の主面において上記チップ１０に形成されたパッド１１、１２の位置に合わせて配置されており、図９ではパッド１１に対応するプローブ７の配置について示している。これらプローブ７のうち、プローブ７Ａは、２列で配列されたパッド１１のうちの相対的にチップ１０の外周に近い配列（以降、第１列と記す）のパッド１１に対応し、プローブ７Ｂは、２列で配列されたパッド１１のうちの相対的にチップ１０の外周から遠い配列（以降、第２列と記す）のパッド１１に対応している。また、最も近い位置に存在するプローブ７Ａとプローブ７Ｂとの間の距離は、図９が記載された紙面の左右方向の距離ＬＸと上下方向の距離ＬＹとで規定され、距離ＬＸは前述の隣り合うパッド１１が配置されているピッチＬＰの半分の約３４μｍとなる。また、本実施の形態において、距離ＬＹは、約９３μｍとなる。
【００４９】
金属膜２１Ａ、２１Ｂは、たとえば下層からロジウム膜およびニッケル膜が順次積層して形成されている。金属膜２１Ａ、２１Ｂ上にはポリイミド膜２２が成膜され、ポリイミド膜２２上には各金属膜２１Ａ、２１Ｂと電気的に接続する配線（第２配線）２３が形成されている。配線２３は、ポリイミド膜２２に形成されたスルーホール２４の底部で金属膜２１Ａ、２１Ｂと接触している。また、ポリイミド膜２２および配線２３上には、ポリイミド膜２５が成膜されている。
【００５０】
上記したように、金属膜２１Ａ、２１Ｂの一部は４角錐型または４角錐台形型に形成されたプローブ７Ａ、７Ｂとなり、ポリイミド膜２２には金属膜２１Ａ、２１Ｂに達するスルーホール２４が形成される。そのため、プローブ７Ａが形成された金属膜２１Ａおよびスルーホール２４の平面パターンと、プローブ７Ｂが形成された金属膜２１Ｂおよびスルーホール２４の平面パターンとが同じ方向で配置されるようにすると、隣り合う金属膜２１Ａと金属膜２１Ｂとが接触してしまい、プローブ７Ａ、７Ｂからそれぞれ独立した入出力を得られなくなってしまう不具合が懸念される。そこで、本実施の形態では、図９に示すように、プローブ７Ｂが形成された金属膜２１Ｂおよびスルーホール２４の平面パターンは、プローブ７Ａが形成された金属膜２１Ａおよびスルーホール２４の平面パターンを１８０°回転したパターンとしている。それにより、平面でプローブ７Ａおよびスルーホール２４が配置された金属膜２１Ａの幅広の領域と、平面でプローブ７Ｂおよびスルーホール２４が配置された金属膜２１Ｂの幅広の領域とが、紙面の左右方向の直線上に配置されないようになり、金属膜２１Ａおよび金属膜２１Ｂの平面順テーパー状の領域が紙面の左右方向の直線上に配置されるようになる。その結果、隣り合う金属膜２１Ａと金属膜２１Ｂとが接触してしまう不具合を防ぐことができる。また、狭ピッチでパッド１１（図６参照）が配置されても、それに対応した位置にプローブ７Ａ、７Ｂを配置することが可能となる。
【００５１】
本実施の形態では、図６を用いてパッド１１が２列で配列されている場合について説明したが、図１２に示すように、１列で配列されているチップも存在する。そのようなチップに対しては、図１３に示すように、上記金属膜２１Ａの幅広の領域が紙面の左右方向の直線上に配置された薄膜シート２を用いることで対応することができる。また、このようにパッド１１が１列で配列され、たとえばチップ１０の外周と交差（直交）する方向に延在する長辺の長さＬＡが約１４０μｍであり、チップ１０の外周に沿って延在する短辺の長さＬＢが約１９μｍであり、隣り合うパッド１１が配置されているピッチＬＰが約３４μｍであり、隣り合うパッド１１の間隔が約１５μｍである場合には、図６に示したパッド１１に比べて長辺が約２倍以上となり、短辺方向でのパッド１１の中心位置を図６に示したパッド１１の中心位置と揃えることができるので、図９〜図１１を用いて説明した薄膜シート２を用いることが可能となり、図１４に示す位置ＰＯＳ１、ＰＯＳ２でプローブ７Ａ、７Ｂのそれぞれがパッド１１に接触することになる。
【００５２】
また、パッド１１の数がさらに多い場合には、３列以上で配列されている場合もある。図１５は３列で配列されたパッド１１に対応した薄膜シート２の要部平面図であり、図１６は４列で配列されたパッド１１に対応した薄膜シート２の要部平面図である。チップ１０のサイズが同じであれば、パッド１１の配列数が増えるに従って、図９を用いて説明した距離ＬＸがさらに狭くなるので、上記金属膜２１Ａ、２１Ｂを含む金属膜が接触してしまうことがさらに懸念される。そこで、図１５および図１６に示すように、金属膜２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを、たとえば図９に示した金属膜２１Ａの平面パターンを４５°回転させたものとすることで、金属膜２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄが互いに接触してしまう不具合を防ぐことが可能となる。また、ここでは図９に示した金属膜２１Ａの平面パターンを４５°回転させた例について説明したが、４５°に限定するものではなく、金属膜２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの互いの接触を防ぐことができるのであれば他の回転角でもよい。なお、金属膜２１Ｃには、プローブ７Ｂが対応するパッド１１よりさらにチップ１０内の内側に配置されたパッド１１に対応するプローブ７Ｃが形成され、金属膜２１Ｄには、プローブ７Ｃが対応するパッド１１よりさらにチップ１０内の内側に配置されたパッド１１に対応するプローブ７Ｄが形成されている。
【００５３】
ここで、図１７は図１６中のＤ−Ｄ線に沿った要部断面図であり、図１８は図１６中のＥ−Ｅ線に沿った要部断面図である。図１６に示したように、４列のパッド１１に対応するプローブ７Ａ〜７Ｄを有する金属膜２１Ａ〜２１Ｄを配置した場合には、金属膜２１Ａ〜２１Ｄのそれぞれに上層から電気的に接続する配線のすべてを同一の配線層で形成することが困難になる。これは、上記距離ＬＸが狭くなることによって、金属膜２１Ａ〜２１Ｄのそれぞれ同士が接触する虞が生じるのと共に、金属膜２１Ａ〜２１Ｄに電気的に接続する配線同士も接触する虞が生じるからである。そこで、本実施の形態においては、図１７および図１８に示すように、それら配線を２層の配線層（配線２３、２６）から形成することを例示することができる。なお、配線（第２配線）２６およびポリイミド膜２５上には、ポリイミド膜２７が形成されている。相対的に下層の配線２３はポリイミド膜２２に形成されたスルーホール２４の底部で金属膜２１Ａ、２１Ｃと接触し、相対的に上層の配線２６はポリイミド膜２２、２５に形成されたスルーホール２８の底部で金属膜２１Ｂ、２１Ｄと接触している。それにより、同一の配線層においては、隣り合う配線２３または配線２６の間隔を大きく確保することが可能となるので、隣り合う配線２３または配線２６が接触してしまう不具合を防ぐことができる。また、パッド１１が５列以上となり、それに対応するプローブ数が増加して上記距離ＬＸが狭くなる場合には、さらに多層に配線層を形成することによって、配線間隔を広げてもよい。
【００５４】
次に、上記の本実施の形態の薄膜シート２の構造について、その製造工程と併せて図１９〜図２４を用いて説明する。図１９〜図２４は、図９〜図１１を用いて説明した２列のパッド１１（図６参照）に対応したプローブ７Ａ、７Ｂを有する薄膜シート２の製造工程中の要部断面図である。なお、薄膜シートの構造および薄膜シートの製造工程と、上記プローブ７（プローブ７Ａ〜７Ｄ）と同様のプローブの構造および製造工程については、特願２００３−７５４２９号、特願２００３−３７１５１５号、特願２００３−３７２３２３号、特願２００４−１１５０４８号、ＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２００４／１７１６０号、ＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２００５／４３４４号、特願２００５−１０９３５０号、特願２００５−１６８１１２号、日本特願２００５−１８１０８５号、日本特許出願第２００５−１９４５６１号、日本特許出願第２００５−２９１８８６号、日本特許出願第２００５−３２７１８３号、日本特許出願第２００６−２９４６８号、および日本特許出願第２００６−１３６５９６号にも記載がある。
【００５５】
まず、図１９に示すように、厚さ０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ程度のシリコンからなるウエハ３１を用意し、熱酸化法によってこのウエハ３１の両面に膜厚０．５μｍ程度の酸化シリコン膜３２を形成する。続いて、フォトレジスト膜をマスクとしてウエハ３１の主面側の酸化シリコン膜３２をエッチングし、ウエハ３１の主面側の酸化シリコン膜３２にウエハ３１に達する開口部を形成する。次いで、残った酸化シリコン膜３２をマスクとし、強アルカリ水溶液（たとえば水酸化カリウム水溶液）を用いてウエハ３１を異方的にエッチングすることによって、ウエハ３１の主面に（１１１）面に囲まれた４角錐型または４角錐台形型の穴３３を形成する。
【００５６】
次に、図２０に示すように、上記穴３３の形成時にマスクとして用いた酸化シリコン膜３２をフッ酸およびフッ化アンモニウムの混合液によるウェットエッチングにより除去する。続いて、ウエハ３１に熱酸化処理を施すことにより、穴３３の内部を含むウエハ３１の全面に膜厚０．５μｍ程度の酸化シリコン膜３４を形成する。次いで、穴３３の内部を含むウエハ３１の主面に導電性膜３５を成膜する。この導電性膜３５は、たとえば膜厚０．１μｍ程度のクロム膜および膜厚１μｍ程度の銅膜を順次スパッタリング法または蒸着法によって堆積することによって成膜することができる。次いで、導電性膜３５上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィ技術によって後の工程で金属膜２１Ａ、２１Ｂ（図９〜図１１参照）が形成される領域のフォトレジスト膜を除去し、開口部を形成する。
【００５７】
次に、導電性膜３５を電極とした電解めっき法により、上記フォトレジスト膜の開口部の底部に現れた導電性膜３５上に硬度の高い導電性膜３７および導電性膜３８を順次堆積する。本実施の形態においては、導電性膜３７をロジウム膜とし、導電性膜３８をニッケル膜とすることを例示できる。ここまでの工程により、導電性膜３７、３８から前述の金属膜２１Ａ、２１Ｂを形成することができる。また、穴３３内の導電性膜３７、３８が前述のプローブ７Ａ、７Ｂとなる。なお、導電性膜３５は、後の工程で除去されるが、その工程については後述する。
【００５８】
金属膜２１Ａ、２１Ｂにおいては、後の工程で前述のプローブ７Ａ、７Ｂが形成された時に、ロジウム膜から形成された導電性膜３７が表面となり、導電性膜３７がパッド１１に直接接触することになる。そのため、導電性膜３７としては、硬度が高く耐磨耗性に優れた材質を選択することが好ましい。また、導電性膜３７はパッド１１に直接接触するため、プローブ７Ａ、７Ｂによって削り取られたパッド１１の屑が導電性膜３７に付着すると、その屑を除去するクリーニング工程が必要となり、プローブ検査工程が延びてしまうことが懸念される。そのため、導電性膜３７としては、パッド１１を形成する材料が付着し難い材質を選択することが好ましい。そこで、本実施の形態においては、導電性膜３７として、これらの条件を満たすロジウム膜を選択している。それにより、そのクリーニング工程を省略することができる。
【００５９】
次に、上記金属膜２１Ａ、２１Ｂ（導電性膜３７、３８）の成膜に用いたフォトレジスト膜を除去した後、図２１に示すように、金属膜２１Ａ、２１Ｂおよび導電性膜３５を覆うようにポリイミド膜２２（図１０および図１１も参照）を成膜する。続いて、そのポリイミド膜２２に金属膜２１Ａ、２１Ｂに達する前述のスルーホール２４を形成する。このスルーホール２４は、レーザを用いた穴あけ加工またはアルミニウム膜をマスクとしたドライエッチングによって形成することができる。
【００６０】
次に、図２２に示すように、スルーホール２４の内部を含むポリイミド膜２２上に導電性膜４２を成膜する。この導電性膜４２は、たとえば膜厚０．１μｍ程度のクロム膜および膜厚１μｍ程度の銅膜を順次スパッタリング法または蒸着法によって堆積することによって成膜することができる。続いて、その導電性膜４２上にフォトレジスト膜を形成した後に、そのフォトレジスト膜をフォトリソグラフィ技術によってパターニングし、フォトレジスト膜に導電性膜４２に達する開口部を形成する。次いで、めっき法により、その開口部内の導電性膜４２上に導電性膜４３を成膜する。本実施の形態においては、導電性膜４３として銅膜、または銅膜およびニッケル膜を下層から順次堆積した積層膜を例示することができる。
【００６１】
次に、上記フォトレジスト膜を除去した後、導電性膜４３をマスクとして導電性膜４２をエッチングすることにより、導電性膜４２、４３からなる配線２３を形成する。配線２３は、スルーホール２４の底部にて金属膜２１Ａ、２１Ｂと電気的に接続することができる。
【００６２】
上記配線２３を形成した後、図２３に示すように、ウエハ３１の主面に前述のポリイミド膜２５を成膜する。続いて、図２４に示すように、たとえばフッ酸とフッ化アンモニウムの混合液を用いたエッチングによって、ウエハ３１の裏面の酸化シリコン膜３４を除去する。続いて、強アルカリ水溶液（たとえば水酸化カリウム水溶液）を用いたエッチングにより、薄膜シート２を形成するための型材であるウエハ３１を除去する。次いで、酸化シリコン膜３４および導電性膜３５を順次エッチングにより除去し、本実施の形態の薄膜シート２を製造する。この時、酸化シリコン膜３４はフッ酸およびフッ化アンモニウムの混合液を用いてエッチングし、導電性膜３５に含まれるクロム膜は過マンガン酸カリウム水溶液を用いてエッチングし、導電性膜３５に含まれる銅膜はアルカリ性銅エッチング液を用いてエッチングする。ここまでの工程により、プローブ７Ａ、７Ｂを形成する導電性膜３７（図２０参照）であるロジウム膜がプローブ７Ａ、７Ｂの表面に現れる。前述したように、ロジウム膜が表面に形成されたプローブ７Ａ、７Ｂにおいては、プローブ７Ａ、７Ｂが接触するパッド１１の材料であるＡｕなどが付着し難く、Ｎｉより硬度が高く、かつ酸化され難く接触抵抗を安定させることができる。
【００６３】
必要に応じて、上記スルーホール２４、配線２３およびポリイミド膜２５を形成する工程を繰り返すことによって、さらに配線を多層に形成してもよい。
【００６４】
次に、上記の本実施の形態の薄膜シート２をプローブカードに取り付ける工程について説明する。
【００６５】
まず、図２５に示すように、図３を用いて前述した押圧具９を用意する。次いで、押圧具９の主面を上に向け、押圧具９の主面上に厚さ５０μｍ程度のシート状のエラストマ４５を配置する。このエラストマ４５は、多数のプローブ７Ａ、７Ｂの先端がパッド１１に接触する際の衝撃を緩和しつつ、個々のプローブ７Ａ、７Ｂの先端の高さのばらつきを局部的な変形によって吸収し、パッド１１の高さのばらつきに倣った均一な食い込みによってプローブ７Ａ、７Ｂとパッド１１との接触を実現するものである。
【００６６】
続いて、そのエラストマ４５上に厚さ１２．５μｍ程度のポリイミドシート４６を配置する。この時、ポリイミドシート４６下のエラストマ４５は、静電吸着力によって押圧具９の主面に吸着され、ポリイミドシート４６についても静電吸着力によってエラストマ４５に吸着される。そのため、押圧具９を逆さにした程度であれば、エラストマ４５およびポリイミドシート４６は押圧具９から脱落することはない。
【００６７】
次いで、図２６に示すように、押圧具９にエラストマ４５およびポリイミドシート４６を静電吸着させた状態で、押圧具９の主面を薄膜シート２の裏面（プローブ７が形成されている主面とは反対側の面）に配置する。この時、押圧具９が接着される領域は、主面側でプローブ７が形成されている領域である。
【００６８】
その後、上記のように押圧具９が接着された薄膜シート２を本実施の形態のプローブカードに取り付け、調整を行う。ここで行う調整は、押圧具９からの押圧力による薄膜シート２の多層配線基板１の表面からの押し出し量（多層配線基板１の表面から薄膜シート２のプローブ面までの高さＨＴ（図１参照）に相当）の調整、および各プローブ７の先端の位置合わせ（高さおよび対応するパッド１１、１２との平面での位置合わせ）である。
【００６９】
次に、プローブ検査工程時における各プローブ７の先端と、対応するパッド１１、１２との位置合わせ方法について説明する。
【００７０】
図２７に示すように、プローブ検査は、プローバ内のウエハステージＷＳのウエハ搭載面に載置されたウエハＷＨに対して行うものである。ウエハステージＷＳの近傍には、撮像器（針先認識手段）５１が備えられ、この撮像器５１を用いて取得したプローブ７の映像を基にしてウエハステージＷＳの位置を調整し、プローブ７を接触させるチップ１０（パッド１１、１２）とプローブ７との位置合わせを行う。この時、撮像器５１によって取得した映像のコントラストを基にプローブ７の先端を識別する。
【００７１】
ところで、図２８に示すようなカンチレバー状のプローブ５３を備えたプローブカードを用いた場合には、プローブ５３の先端部５３Ａの径が１５μｍ〜３０μｍ程度であり、ソフトウエア制御によりこの径の寸法に合わせた解像度で撮像器５１によって取得した映像を解析していき、先端部５３Ａ（ほぼ白色）を認識した位置（座標）を取得する。また映像中で、先端部５３Ａ以外のプローブ５３はほぼ黒色となり、プローブ５３以外の領域は空間であるためほぼ無色となる。なお、図２９は、図２８におけるＦで示す方向（下方）からプローブ５３を見た際のプローブ５３の要部平面図である。しかしながら、プローブ７の先端部６１Ａ（図３０および図３１参照）の径は、３μｍ〜５μｍ程度とプローブ５３の先端部５３Ａの径に比べて小さい。なお、図３０および図３１は、それぞれプローブ７（７Ａ、７Ｂ）を示す要部断面図および要部平面図である。そのため、カンチレバー状のプローブ５３の場合と同様のプローブ先端認識方法をプローブ７に適用すると、映像解析の解像度が粗くなって先端部６１Ａを認識できなくなってしまうばかりでなく、プローブ７以外の金属膜２１Ａ、２１Ｂであるベース部６１Ｂと先端部６１Ａとがほぼ同様の色（ほぼ白色）であることから、ベース部６１Ｂをプローブ７の先端部６１Ａと誤認識してしまう虞がある。ベース部６１Ｂをプローブ７の先端部６１Ａと誤認識してしまった場合には、ベース部６１Ｂがパッド１１、１２と位置合わせされてしまうことから、プローブ７とパッド１１、１２との位置がずれた状態でプローブ検査が実行されてしまうことになる。そのような場合には、プローブ７以外の部分で薄膜シート２がチップ１０（パッド１１、１２）と接触して薄膜シート２が破損し、プローバの稼動を停止させてしまい、半導体集積回路装置の量産性を低下させてしまう不具合が生じる。
【００７２】
そこで、本実施の形態では、撮像器５１によって取得した映像を解析する解像度をプローブ７の先端部６１Ａの大きさに合わせて細かくした上で、図３２に示すようなフローチャートに従ったソフトウエア制御によって映像の解析を行う。すなわち、ポリイミド膜２２の色（ほぼ黄色もしくは茶色）、ベース部６１Ｂの色（ほぼ白色）、ポリイミド膜２２から四角錐台形型で突出したプローブ７の側面６１Ｃの色（ほぼ黒色）およびプローブ７の先端部６１Ａの色（ほぼ白色）を識別するものである。
【００７３】
まず、ベース部６１Ｂ（ほぼ白色）を認識する（ステップＳ１）。これは、平面でポリイミド膜２２からベース部６１Ｂに変わったところで色も変わることから認識できる。また、平面では、プローブ７の先端部６１Ａは四角錐台形型のプローブ７の側面６１Ｃ（ほぼ黒色）に取り囲まれ、プローブ７の側面６１Ｃはベース部６１Ｂに取り囲まれていることから、ベース部６１Ｂをプローブ７の先端部６１Ａと誤認識してしまうことを防ぐことが可能となる。
【００７４】
次に、プローブ７の側面６１Ｃ（ほぼ黒色）を認識する（ステップＳ２）。続いて、プローブ７の先端部６１Ａを認識し、プローブ７の先端部６１Ａの位置（座標）を取得する（ステップＳ３）。このようなステップＳ１〜Ｓ３を経ることにより、プローブ７の先端部６１Ａを正確に認識できるようになり、本発明者らの行った実験によれば、ほぼ１００％の歩留まりでプローブ７の先端部６１Ａを正確に認識することができた。
【００７５】
上記ステップＳ１〜Ｓ３を経て取得したプローブ７の先端部６１Ａの位置（座標）を基にウエハステージＷＳの位置を調整してプローブ７を接触させるチップ１０（パッド１１、１２）とプローブ７との位置合わせを行う。
【００７６】
次に、ウエハＷＨが載置されたウエハステージＷＳの調整方法について説明する。
【００７７】
ウエハＷＨが載置されたウエハステージＷＳは、ウエハＷＨが載置されるウエハ搭載面がウエハＷＨよりも大きく形成されており、製造誤差等に起因してウエハ搭載面内で高さにばらつきが存在している。また、ウエハステージＷＳに載置されたウエハＷＨの主面（パッド１１、１２が形成された素子形成面）や、プローブ７が配置された薄膜シート２の主面にも製造誤差等に起因する高さのばらつきが存在する。そのため、これら高さのばらつきを解消してプローブ検査を実施しないと、薄膜シート２やウエハＷＨに加わる負荷が局所的に増大し、薄膜シート２やパッド１１、１２下の回路等を破壊してしまう虞がある。特に、ウエハＷＨの主面に回路等を形成する際に、回路動作の高速化を目的として、配線間の層間絶縁膜として比較的誘電率の低い絶縁膜を形成している場合には、層間絶縁膜の機械的強度が低くなる場合があり、プローブ７がパッド１１、１２と接触した際にウエハＷＨに加わる負荷が大きくなると、層間絶縁膜や配線を破壊してしまう不具合が生じる場合がある。
【００７８】
上記のような高さのばらつきを解消する必要が生じるが、たとえばウエハ搭載面の中央の測定点ＭＡ（図３４参照）のみでウエハ搭載面の高さを測定して、プローブ７とパッド１１、１２とを接触させた後のオーバードライブ量を設定した場合には、ウエハ搭載面全域での高さが反映されないことから、ウエハ搭載面内ではプローブ７とパッド１１、１２とに負荷が加わり過ぎる領域が発生してしまう場合がある。なお、実際のオーバードライブ量は、ウエハＷＨが載置されたウエハステージＷＳをプローブカードに向かって上昇させる上昇量を調節することで決定される。
【００７９】
また、測定点ＭＡ以外に、たとえば直行する２本の直径上で、測定点ＭＡからの距離が等しい４つの測定点ＭＢ、ＭＣ、ＭＤ、ＭＥでもウエハ搭載面の高さを測定し、計５点の測定点での高さの平均値を基にプローブ７とパッド１１、１２とを接触させた後のオーバードライブ量を設定する方法がある。しかしながら、この方法を用いた場合には、ウエハ搭載面内でその平均値より高さが低くなっている領域ではオーバードライブ量不足となってプローブ７とパッド１１、１２とが接触不良となり、ウエハ搭載面内でその平均値より高さが高くなっている領域ではオーバードライブ量過多となってプローブ７とパッド１１、１２とに負荷が加わり過ぎてしまうことになる。
【００８０】
また、ウエハ搭載面を上記直行する２本の直径で４つの象限に分割し、たとえば測定点ＭＡ、ＭＢ、ＭＣを含む半径で挟まれる象限ＱＲ１については、測定点ＭＡ、ＭＢ、ＭＣの高さの平均値を求め、この平均値を基に象限ＱＲ１でのプローブ７とパッド１１、１２とを接触させた後のオーバードライブ量を設定するものであり、他の象限ＱＲ２〜ＱＲ４でも同様にしてオーバードライブ量を設定する方法がある。しかしながら、プローブ検査対象のウエハＷＨの径が約３００ｍｍと大きな場合には、それに伴って各象限も大きくなることから、１つの象限内でも高さのばらつきが大きくなって、オーバードライブ量不足およびオーバードライブ量過多が生じてしまう場合がある。
【００８１】
そこで、本実施の形態では、図３５に示すように、ウエハ搭載面を４本の直径で等分割して８つの象限（第２領域）ＱＲ１〜ＱＲ８に増やし、各象限において上記４つの象限に分割した場合と同様の方法で高さの平均値を求め、この平均値を基に各象限でのプローブ７とパッド１１、１２とを接触させた後のオーバードライブ量を設定する。また、ウエハ搭載面の中央の測定点（第１測定点）ＭＡ以外の測定点（第２測定点）ＭＢ〜ＭＩは、ウエハ搭載面の半径ｒを４等分したうちの中心（測定点ＭＡ）から３／４の位置に配置する。３／４の位置の意味合いは、最外周部では光の乱反射およびノイズ等により測定が困難であり、測定を安定させるためである。このように測定点ＭＢ〜ＭＩを配置することにより、測定点ＭＡの位置と測定点ＭＢ〜ＭＩの位置とを平面で揃えることができる。たとえば、図３６に示すように、測定点ＭＡ、ＭＢ、ＭＦを含む半径で挟まれる象限ＱＲ１については、まず測定点ＭＡ、ＭＢ、ＭＣの高さの平均値を求め、この平均値を測定点ＭＡ、ＭＢ、ＭＦによって規定される扇形の領域ＱＲ１Ａの平均高さとする。次いで、この平均高さを象限ＱＲ１内の領域ＱＲ１Ａ以外の領域ＱＲ１Ｂ（図３７参照）にもそのまま適用して象限ＱＲ１の平均高さとし、この平均高さを基に象限ＱＲ１でのプローブ７とパッド１１、１２とを接触させた後のオーバードライブ量を設定する。その後、他の象限ＱＲ２〜ＱＲ８でも同様にしてオーバードライブ量を設定する。このように各象限毎にオーバードライブ量を設定することにより、プローブ検査対象のウエハＷＨの径が大きい場合にも１つの象限内での高さのばらつきを小さくできるので、オーバードライブ量不足およびオーバードライブ量過多の発生を防ぐことが可能となる。すなわち、薄膜シート２やウエハＷＨに加わる負荷が局所的に増大してしまうことを防ぐことができるので、薄膜シート２やウエハＷＨの主面に形成されたパッド１１、１２下の回路等を破壊してしまうことを防ぐことが可能となる。本発明者らの行った実験によれば、高さばらつき±１５μｍを本実施の形態の方法により±２μｍまで、ほぼ一桁の改善ができた。
【００８２】
ところで、ウエハ搭載面をさらに細かく分割して各象限毎に高さの平均値を求めることによって、各象限内での高さのばらつきを小さくする手段も考えられるが、ウエハ搭載面内の象限が増えたことによってすべての象限での高さの平均値を求めるのに要する時間が長大化することになる。また、各象限の高さ平均値に基づいてウエハステージの位置を微調整するのに要する時間も長大化することになる。それにより、半導体集積回路装置の製造のＴＡＴ（Turn Around Time）が延びてしまい、半導体集積回路装置の量産化を妨げてしまう虞がある。そのため、上記の本実施の形態のように、ウエハ搭載面の分割は８つ程度の象限とすることが好ましい。
【００８３】
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】
【００８４】
本発明のプローブの位置合わせ方法およびウエハステージ制御方法は、半導体集積回路装置の製造工程におけるプローブ検査工程に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施の形態であるプローブカードの要部断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるプローブカードの下面の要部平面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるプローブカードの要部断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態であるプローブカードを用いてプローブ検査を行う対象の半導体チップ領域が形成された半導体ウエハの平面図である。
【図６】本発明の一実施の形態であるプローブカードを用いてプローブ検査を行う対象の半導体チップの平面図である。
【図７】図６に示した半導体チップに形成されたパッドの斜視図である。
【図８】図６に示した半導体チップの液晶パネルへの接続方法を示す要部断面図である。
【図９】本発明の一実施の形態であるプローブカードを形成する薄膜シートの要部平面図である。
【図１０】図９中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１１】図９中のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図１２】本発明の一実施の形態であるプローブカードを用いてプローブ検査を行う対象の半導体チップの平面図である。
【図１３】本発明の一実施の形態であるプローブカードを形成する薄膜シートの要部平面図である。
【図１４】本発明の一実施の形態であるプローブカードを用いてプローブ検査を行う対象の半導体チップに設けられたバンプ電極上にてプローブが接触する位置を示した要部平面図である。
【図１５】本発明の一実施の形態であるプローブカードを形成する薄膜シートの要部平面図である。
【図１６】本発明の一実施の形態であるプローブカードを形成する薄膜シートの要部平面図である。
【図１７】図１６中のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図１８】図１６中のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。
【図１９】本発明の一実施の形態であるプローブカードを形成する薄膜シートの製造工程を説明する要部断面図である。
【図２０】図１９に続く薄膜シートの製造工程中の要部断面図である。
【図２１】図２０に続く薄膜シートの製造工程中の要部断面図である。
【図２２】図２１に続く薄膜シートの製造工程中の要部断面図である。
【図２３】図２２に続く薄膜シートの製造工程中の要部断面図である。
【図２４】図２３に続く薄膜シートの製造工程中の要部断面図である。
【図２５】図１９〜図２４の工程で製造された薄膜シートをプローブカードに取り付ける工程を説明する要部断面図である。
【図２６】図２５に続く薄膜シートをプローブカードに取り付ける工程を説明する要部断面図である。
【図２７】プローバ内における本発明の一実施の形態であるプローブカードとウエハとの位置合わせを示す説明図である。
【図２８】カンチレバー型のプローブの要部断面図である。
【図２９】カンチレバー型のプローブを下方から見た要部平面図である。
【図３０】本発明の一実施の形態であるプローブカードを形成する薄膜シートの要部断面図である。
【図３１】本発明の一実施の形態であるプローブカードを形成する薄膜シートの要部平面図である。
【図３２】本発明の一実施の形態であるプローブカードを形成する薄膜シートにおけるプローブ先端部を認識するための映像解析方法を説明するフローチャートである。
【図３３】プローブ検査対象のウエハが載置されたウエハステージの要部斜視図である。
【図３４】プローブ検査で用いるウエハステージのウエハ搭載面を説明する説明図である。
【図３５】プローブ検査で用いるウエハステージのウエハ搭載面を説明する説明図である。
【図３６】プローブ検査で用いるウエハステージのウエハ搭載面を説明する説明図である。
【図３７】プローブ検査で用いるウエハステージのウエハ搭載面を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  多層配線基板（第１配線基板）
２  薄膜シート（第１シート）
３  プランジャ
４  押さえリング
５  開口部
６  接着リング
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ  プローブ
８  ポゴ座
９  押圧具（押圧機構）
１０  チップ（チップ領域）
１１、１２  パッド（テストパッド（第１電極））
１４、１５  画素電極
１６  ガラス基板
１７  液晶層
１８  ガラス基板
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ  金属膜（第１金属膜）
２２  ポリイミド膜
２３  配線（第２配線）
２４  スルーホール
２５  ポリイミド膜
２６  配線（第２配線）
２７  ポリイミド膜
２８  スルーホール
３１  ウエハ
３２  酸化シリコン膜
３３  穴
３４  酸化シリコン膜
３５、３７、３８  導電性膜
４２、４３  導電性膜
４５  エラストマ
４６  ポリイミドシート
５１  撮像器（針先認識手段）
５３  プローブ
５３Ａ  先端部
６１Ａ  先端部
６１Ｂ  ベース部
６１Ｃ  側面
ＣＨＤ  カードホルダ
ＦＧＲ  フロッグリング
ＭＡ  測定点（第１測定点）
ＭＢ〜ＭＩ  測定点（第２測定点）
ＰＧＰ  ポゴピン
ＱＲ１〜ＱＲ８  象限（第２領域）
ＱＲ１Ａ、ＱＲ１Ｂ  領域
Ｓ１〜Ｓ３  ステップ
ＳＢ  補助基板
ＴＨＤ  テスタヘッド
ＷＨ  ウエハ
ＷＳ  ウエハステージ
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３１】
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