(57)【要約】【課題】  異方性導電シートにおいて、計測対象のウエハや、計測器の電極端子に負荷加重による損傷を与えずに、良好な導通を得る。【解決手段】  電気絶縁性シート１と、該電気絶縁性シート１の厚み方向に穿孔された複数の貫通孔２と、該貫通孔２の内部に形成された導電性金属部分４、及び該導電性金属部分が延長して該貫通孔とシート面の角部より該シート面に一部面状露出していることを含む異方性導電シートとする。このように、外部電極との接触面積を拡大することにより、軽微な荷重で十分な導通が得られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性シートと、該電気絶縁性シートの厚み方向に穿孔された複数の貫通孔と、該貫通孔の内部に形成された導電性金属部分、及び該導電性金属部分が延長して該貫通孔とシート面の角部より該シート面に一部面状露出していることを含む異方性導電シート。
【請求項２】
前記電気絶縁性シートが多孔質樹脂である請求項１に記載の異方性導電シート。
【請求項３】
前記多孔質樹脂のシート面が発泡体の切断面からなる請求項２に記載の異方性導電シート。
【請求項４】
前記導電性金属部分のシート面への一部露出が、前記貫通孔の周縁部を囲むドーナツ状であり、該ドーナツ状の幅（Ｌ１）と、隣接する貫通孔を囲む導電性金属部分が形成するドーナツ状の幅（Ｌ２）との和が、前記貫通孔のシート面との角部と、隣接する貫通孔のシート面との角部との最短距離（Ｌ３）の関係が（Ｌ１＋Ｌ２）≦２／３Ｌ３である請求項１に記載の異方性導電シート。
【請求項５】
前記貫通孔が、シンクロトロン放射光またはレーザー光によるアブレーションによって形成されている請求項１に記載の異方性導電シート。
【請求項６】
前記導電性金属部分は、金、銀および銅からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む請求項１に記載の異方性導電シート。
【請求項７】
前記導電性金属部分が、ニッケル、ニッケル合金、貴金属及び貴金属の合金のいずれか一つからなる補助層で更に被覆されている請求項１に記載の異方性導電シート。
【請求項８】
前記多孔質樹脂が延伸ポリテトラフルオロエチレンまたは発泡フッ素ゴムである請求項１に記載の異方性導電シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の検査に使用する異方性導電シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハをウエハの状態で検査し、該ウエハが仕様通りに形成されているかを判断する際に、異方性導電シートが使用される。これは、ウエハの回路に導通するための電極が、ウエハ上に形成される多数のチップごとに形成されているため、非常に密集しており、検査機器の電極と該チップの電極が他の電極と短絡せずに検査できるための手段である。
そして、異方性導電シートは、検査ごとに取り替えるのではなく、繰り返し使用するため、耐久性が要求される。また、検査は、チップの不良を促進させて行うために、１５０℃〜２００℃と言った高温雰囲気で実施されることから、耐熱性が要求される。
【０００３】
以上の要求の他に、検査の対象となるウエハが、０．２ｍｍ程度の凹凸を有する場合があり、このような凹凸に対して、異方性導電シートが弾力性をもって凹凸に対応する必要がある。また、こうした異方性導電シートに対する要求特性は、その対応手段として、シートを形成する絶縁性樹脂の特性による解決をされてきている。その例として連通気孔の多孔質材料を用い、その気孔部分にエラストマーを含ませる例がある（特許文献１参照）。
この場合、樹脂の耐熱性、弾力性を有効利用した手段と考えられる。
【０００４】
このような対応方法の他に、ウエハに用いられる電極がアルミニウムであるものがおおく、その表面に露出する部分が、酸化膜に覆われやすく、該酸化膜を破壊して通電させる試みもある（特許文献２参照）。その手段は、異方性導電シートの膜厚方向に開けられた開口部の導電体がシート面から突起している構造をとっており、該突起が対向する電極の酸化膜を破壊し、導通を良くしようとするものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１４９７２２号公報（請求項１、０００５−０００６）
【特許文献２】特開２００３−５９６１１号公報（請求項１，０００７−００１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記した特許文献とは別の手段で、異方性導電シートにおいて、計測対象のウエハや、計測器の電極端子に負荷加重による損傷を与えずに、良好な導通を得る手段を検討しようと言うものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電気絶縁性シートと、該電気絶縁性シートの厚み方向に穿孔された複数の貫通孔と、該貫通孔の内部に形成された導電性金属部分、及び該導電性金属部分が延長して該貫通孔とシート面の角部より該シート面に一部面状露出していることを含む異方性導電シートである。この、シート面の角部より該シート面に一部面状露出している構造により、導通対象となるウエハの電極及び検査機器に接続する電極への電気的接触面が大きくとれるため、より軽い負荷圧力によっても導通が容易に得られる。
【０００８】
このためには、用いられる樹脂シートが弾力性に富む方が密着しやすく、従って、前記電気絶縁性シートが多孔質樹脂であるのが好ましい。
前記多孔質樹脂が延伸ポリテトラフルオロエチレンまたは発泡フッ素ゴムであると、特にその特性が好結果を生むため、好ましい。
【０００９】
そして、前記シート面に導電性金属が面状露出するため、該シートの下地は十分に凹凸がある方が、金属の固定をしやすく、前記多孔質樹脂のシート面が発泡体の切断面からなるとより好ましい。
【００１０】
前記導電性金属部分のシート面への一部露出が、前記貫通孔を囲むドーナツ状であり、該ドーナツ状の幅（Ｌ１）と、隣接する貫通孔を囲む導電性金属部分が形成するドーナツ状の幅（Ｌ２）との和が、前記貫通孔のシート面との角部と、隣接する貫通孔のシート面との角部との最短距離（Ｌ３）の関係が（Ｌ１＋Ｌ２）≦２／３Ｌ３であると、隣接する電極との短絡をせずに使用でき、好ましい。
【００１１】
前記貫通孔は機械加工によって形成することができる。ドリルまたはパンチ等は加工性が良く、孔径のコントロールも容易で、垂直な孔を形成でき、孔の側面がきれいで有り、好適である。
これに対し、マイクロカッターによる円形切り取りや、針による貫通も可能ではあるが、前者は細径加工が困難である点、後者は穿孔した孔が塞がる点があり、ドリル又はパンチに比べてコスト面、作業の容易さで劣る。
一方、前記貫通孔が、シンクロトロン放射光またはレーザー光によるアブレーションによって形成されていると、貫通孔部分の表面が活性化され、無電解めっき処理等に好結果をもたらすので好ましい。
【００１２】
前記導電性金属部分は、金、銀および銅からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことにより、導電時の接触抵抗を含む抵抗値を小さくすることができ、好ましい。
また、前記導電性金属部分が、ニッケル、ニッケル合金、貴金属及び貴金属の合金のいずれか一つからなる補助層で更に被覆されていると、強度、導電性を補強することになり、好ましい結果となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の構成になる異方性導電シートにより、ウエハの通電検査時により軽負荷で計測が可能になるため、ウエハへの負荷荷重が軽減し、計測器に接続する電極の端子部分への加重負担が減少できる。もちろん本発明になる異方性導電シートにおいても負荷軽減できるため、長期に亘って使用可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一例を図１に断面模式図で示す。電気絶縁性シート１の所定位置に貫通孔２が開けられ、その内部に施された貫通孔の導電性金属４及び、前記電気絶縁性シート１のシート面上に形成されたシート面の導電性金属３を有する。このような形状をした異方性導電シートは、面方向に加圧すれば貫通孔中の導電性金属を介して導通が可能であるが、面の平行方向には電気絶縁性シート１により導通しない。
特に、導電性金属がシート面に一部面状露出しているため、電極との接触面積を大きくとることができ、軽度な加重で導通が可能となる。
【００１５】
前記電気絶縁性シート１は、半導体のウエハ面に形成された電極と位置あわせされて置かれ、上部から検査用電極で押され導通する。前記ウエハは必ずしも平坦ではなく、凹凸が大きい場合は、０．２ｍｍ程度の段差がある。このため、その凹凸に追随した形状となる必要性から異方性導電シートは、弾力性があると好ましい。特に電気絶縁性シートが多孔質樹脂であると、樹脂自体よりも気孔による弾力が付加され、より弾力性の効果を期待できる。
【００１６】
また、前記異方性導電シート１のシート面は、多孔質樹脂の内部と同様、多孔質樹脂の切断面であると、前記シート面の導電性金属３が多孔質樹脂の内部に食い込んだ状態で形成されることになるため、密着効果を期待できるので好ましい。多孔質樹脂の表面が金型によって成型された面のままであると、表面の凹凸が小さいが、該表面を機械的に削り取って用いると、前記状態が得られる。
【００１７】
本発明になる異方性導電シートの特徴である、導電性金属部分のシート面への一部面状露出する状態は、その露出部分が、隣接する貫通孔からの露出部分と接触しなければ、どのような形状でも構わないが、好ましくは露出部分が貫通孔の周縁部を囲むドーナツ形状であるのが均一な形状で作製しやすい。そしてそのドーナツ状の大きさは、１つの貫通孔に注目したときに、その周囲に露出したドーナツ部分の幅をＬ１とし、隣接する貫通孔の周囲に露出したドーナツ部分の幅をＬ２として、その合計した値（Ｌ１＋Ｌ２）が、それぞれのドーナツ部分の内側である、貫通孔とシート面の交絡する角部同士を結ぶ最短距離をＬ３としたときに、（Ｌ１＋Ｌ２）≦２／３Ｌ３の間系にあるのが好ましい。これは、異方性導電シートが弾力性を有するため、そのシート面も凹凸に追随する必要がある。ところが弾力性のない導電性金属で該シート面のほとんどを覆うと、シート自体の弾力性を犠牲にすることになるため、弾力性を犠牲にしない程度が上記限界である。
【００１８】
本発明になる異方性導電シートの作成方法の一例を図２に示す。図２（ａ）は、使用する電気絶縁性シート１とめっき時に不要部分のめっきを除去するために用いるマスキングテープ５の断面を示す。図２（ｂ）のように、それぞれ貫通孔２を穿孔するが、電気絶縁性シート１に穿孔する孔径に対し、マスキングテープ５に穿孔する孔径を大きくする。そして、図２（ｃ）のように電気絶縁性シート１の両面にマスキングテープ５を貫通孔が一致するように張り合わせる。このとき、マスキングテープは片面のみでも良いが、両面が同じように形成できるので、両面に処置するのが好ましい。その後、この状態で貫通孔２を含むシート面にめっきを施す。無電解めっきにより、図２（ｃ）のように複層化したシート面の電気絶縁シートが露出している部分、即ちシート面の導電性金属３と貫通孔の導電性金属４に堆積する。
【００１９】
めっきは、無電解めっきだけでは導電性金属の堆積層が薄いため、さらに無電解めっきを電極として電気めっきすると、厚膜の導電性金属層が得られる。好ましくは、最初の無電解めっきを銅で行い、一旦その表面に無電解ニッケルめっき若しくは電気ニッケルめっきしてから、金で置換めっきするのが良い。すなわち、導電性金属は銅の下地と金の表面層の複層にすると、導電性がよく好ましい。
【００２０】
前記したような導電性金属３，４を施した後、図２（ｄ）のようにマスキングテープ５を除去すると、電気絶縁性シート１の貫通孔２には貫通孔の導電性金属４が、またマスキングテープ５に穿孔した径の大きな部分のみ、シート面の導電性金属３が面状露出した状態で異方性導電シートが得られる。そして、電気絶縁性シートが貫通孔及び表面共に発泡体樹脂である場合は、表面が発泡体の気泡断面であるため、導電性金属が凹凸へのアンカリングによって付着すると共に、シート面と貫通孔の角部は、発泡体樹脂シート内部に入り込むため、より導通面が広がった状態になるので好ましい。
【００２１】
これに対し、通常の異方性導電シートは、図３に示す方法が取られる。図３（ａ）は電気絶縁シート１の両面にマスキングテープ５を貼った状態である。この状態で図３（ｂ）のように貫通孔２を穿孔し、その後めっきにより、貫通孔の導電性金属４を形成する。めっきした後、図３（ｃ）のようにマスキングテープ５を除去すると、電気絶縁性シートに穿孔された貫通孔２の内部のみ貫通孔の導電性金属４が存在し、シート面には導電性金属は付着しない。
【実施例】
【００２２】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明は該実施例に限定されるものでもない。
（試料１）図２（ａ）の電気絶縁性シート１に用いるフッ素ゴム発泡シートは次の方法により作製した。まず、フッ化ビニリデンーヘキサフルオロプロピレンの共重合体（商品名；ダイエルＧ７０１、ダイキン工業（株）製）１００重量部に対して、発泡剤としてＡＤＣＡ系発泡剤（商品名；セルマイクＣＡＰ２５０、三協化成（株）製）２重量部、発泡核剤としてクレー（商品名；バーゲス＃３０、白石カルシウム社製）２０重量部、架橋助剤として高純度マグネシア（商品名；キョーワマグＭＡ−１５０、協和化学工業社製）、市販の水酸化カルシウムをそれぞれ１．５、２重量部を加えて混合し、ロールで混練したものを、２ｍｍの厚さでプリフォームシートにした。このプリフォームシートを、４ｍｍ厚のシート金型中に入れ、１６５℃で２０分加熱し、シート状発泡体を得た。このシート状発泡体表面の成型面をスライスして除去し、厚さ１ｍｍの樹脂発泡体シート（気孔率４０％、平均気孔径５０μｍ）を得た。一方、マスキングテープ５には、日東電工（株）製のプリント基板用マスキングテープＮ−７００Ｓを用いた。
【００２３】
このシート及びテープに、図２（ｂ）のように、貫通孔２を穿孔した。シートには、直径２００μｍの貫通孔をマイクロドリルを用いて貫通孔の中心間距離が１ｍｍになるように穿孔した。一方のマスキングテープには、シートの貫通孔中心間を同じ距離にして、直径３００μｍの貫通孔２を同じくマイクロドリルで穿孔した。マスキングテープ５は電気絶縁性シート１の両側に貼るため、２枚用意した。
用意したシートとテープを、図２（ｃ）のように貫通孔の中心を合わせて張り合わせ、三層複合シートにして、これに無電解銅めっきした。
【００２４】
無電解銅めっきは、まず酸洗浄したのち、日鉱メタルプレーティング社製ＣＲ−３０２３をプレディップし、次に触媒として同社製ＣＰ−３３１６を用い、めっき促進剤として同社製ＮＲ−２Ａ及びＮＲ−２Ｂを用い、同社製ＮＫＭ５５４による無電解銅めっきを行った。
【００２５】
さらに、銅のめっき層の上に無電解ニッケルめっきを施した。無電解ニッケルめっきは、日鉱メタルプレーティング社製ラピッドクリーンＰ−５によりアルカリ浸漬脱脂を行い、水洗浄後、塩酸による酸洗浄をしてから同社製ＮＫＭ７Ｎによる無電解ニッケルめっきを行った。
その後、ニッケルめっきの表面に金の置換めっきを施した。金の置換めっきは、ＥＥＪＡ社製酸性クリーナー、ミクロファイブ７２で洗浄したのち、水洗浄してから塩酸による酸活性を行ったのち、ＥＥＪＡ社製レクトロレスＡｕ１１００に浸漬して金めっきを完了した。
【００２６】
出来上がった外観は、図２（ｃ）のように電気絶縁性シート１が露出していた部分にきれいに金めっきが施されていた。このシートから両面に貼っていたマスキングテープ５を剥がすと、図２（ｄ）に示すような異方性導電シートが出来上がった。該シート表面には、貫通孔の周囲に幅５０μｍのドーナツ状に金めっきが存在し、また、隣接するドーナツ部分の内側である、貫通孔とシート面の交絡する角部同士を結ぶ最短距離は８００μｍであり、Ｌ１とＬ２が５０であり、Ｌ３が８００であるので、Ｌ１＋Ｌ２≦（２／３）×Ｌ３を満たす。
【００２７】
（試料２）図３（ａ）に示すように、試料１で使用したものと同じ内容のフッ素ゴム発泡体シートを電気絶縁性シート１にし、その両面に同じく実施例１で用いたマスキングテープ５を両面に貼り付けた複層構造のシートを用意した。これに直径２００μｍの貫通孔２をマイクロドリルで穿孔し、図３（ｂ）のような形状とした。そして、試料１で用いた複層の無電解めっきにより、銅と金からなる複層構造をした貫通孔の導電性金属４を形成した。
その後、マスキングテープを外すと、図３（ｃ）に示すような構造の異方性導電シートが出来上がった。異方導電性シートの表面には、導電性金属の面状露出は見られなかった。
【００２８】
（試料３）製造方法は試料１と同じ方法であるが、電気絶縁性シートには、片面が成型面であるようにスライスし、片面を内部の発泡体面としたシートを用いた。以下は試料１と同様にして、シート表面に面状露出した導電性金属部分を有する異方性導電シートを得た。
【００２９】
（異方性導電性シートの評価）
前記の３つの試料について、以下の導電性調査をした。
図４に示す荷重と接触抵抗が計測できる装置を用いて前記の異方性導電シートを調べた。図４の構成は、重量計１０の上に電気絶縁層１１を介して導電性板１２を設置してある。導電性板１２は、金若しくは表層を金めっきした状態のものを用いる。導電性板１２の上に、計測する異方性導電シートを置き、その上部に動作方向１５で示す方向に動作できるプローブ１４を設置する。このプローブ１４は、銅若しくは銅に金めっきしたものを使用するとよい。今回は直径０．５ｍｍの銅棒を用いている。そして、このプローブ１４と導電性板１２の間を電気接続し、その間に低電流電源１６を用いて電流を流す。別にプローブ１４と導電性板１２の間に電圧計１７を含めた回路を用意する。
【００３０】
異方性導電シート１３上の貫通孔に形成されているドーナツ部分のうちの一つのみをプローブ１４が覆うように降ろし、加圧した。加圧量は、重量計１０で計測し、加圧量に対する接触抵抗の大きさを調べた。接触抵抗値が、期待値である１００ｍΩ以下となる荷重は、試料１は１．６ＭＰａ、試料２は４．２ＭＰａ、試料３は３．８ＭＰａ必要であった。通常、異方性導電シートに用いる荷重は５ＭＰａ程度であるため、３つの試料とも仕様値は満足する。
【００３１】
これらの試料に前記の通常使用荷重５ＭＰａを３０秒間隔で１０万回繰り返し負荷した後、再度図４の装置で接触抵抗値を調べた。期待値である１００ｍΩ以下となる荷重は、試料１が２．４ＭＰａ、試料２が５．０ＭＰａ、試料３が４．５ＭＰａとなった。３種の試料共に１０万回の繰り返し負荷後であっても、期待値以下に推移した。
しかし、荷重の繰り返し負荷前後における変化は、試料１、２，３共に荷重が大きくなり、特に試料２の場合、初期から大きい負荷が必要であり、繰り返し負荷後の荷重は通常使用荷重の限界近くになる。試料３の場合は、片面は試料１の面と同様であるが、他の面はめっきが堆積しにくいため、露出部分が不安定である。
【００３２】
以上の結果から、本発明になる異方性導電シートは、初期から接触抵抗が小さい異方性導電性シートであり、特に、使用する電気絶縁性シートに樹脂発泡体シートを用い、該樹脂発泡体シートの表面が、発泡体内部と同様の構造のものを用いるのが好ましい。このような好ましい露出部分を有する異方性導電シートは、負荷荷重を減少して使用できるため、より耐用期間が延長できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明になる異方性導電シートの一例を拡大した断面模式図である。
【図２】本発明の製造工程を示す説明図であり、（ａ）は素材断面、（ｂ）は貫通孔を穿孔した状態、（ｃ）は貼り合わせてからめっきを施した状態、（ｄ）はめっき後マスキングテープを取り除いた状態を示す。
【図３】本発明の比較例を示す説明図であり、（ａ）は素材を張り合わせた状態、（ｂ）は貫通孔を穿孔したのち、めっきを施した状態、（ｃ）はめっき後マスキングテープを取り除いた状態を示す。
【図４】本発明に用いた導通試験の説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１．電気絶縁性シート
２．貫通孔
３．シート面の導電性金属
４．貫通孔の導電性金属
５．マスキングテープ
１０．重量計
１１．電気絶縁層
１２．導電性板
１３．異方性導電シート
１４．プローブ
１５．動作方向
１６．定電流電源
１７．電圧計
【図１】
2005142111.tif 000003
【図２】
2005142111.tif 000004
【図３】
2005142111.tif 000005
【図４】
2005142111.tif 000006