(57)【要約】【課題】半導体ウエハ，液晶ディスプレイパネルなどに形成された微細電気回路を検査する際に、回路基板の電気コンタクト部に同時に通電するために使用するプローブカードにおいて、微細化，大面積化を実現する。【解決手段】絶縁シートに複数の導電物質が形成され、その導電物質の一部が絶縁シートの両面より飛び出し回路基板に面接触し、複数の電気コンタクトを同時に行うプローブカードにおいて、絶縁シートがリング状の剛体に貼り合わされており、シート面内の平面度を確保している。【選択図】図１
2007057464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁シートに複数の導電物質が形成され、前記導電物質の一部が絶縁シートの片面から突出することで回路基板に面接触し、前記回路基板の複数の電気コンタクトを同時に行うプローブカードの製造方法であって、
前記複数の導電物質は、リング状の剛体に貼り合わす以前に絶縁シート上に形成され、１回以上の金属成膜工程と１回以上の金属除去工程が行われた後、前記回路基板の電気コンタクトの位置座標に配置されるように絶縁シートを伸張しながら、外周部を剛体に貼り合わすこと
を特徴とするプローブカードの製造方法。
【請求項２】
絶縁シートの外周部がリング状の剛体に貼り合わされ一体物となり、絶縁シートが張っている状態にて、絶縁シート面内の平面度が１０μｍ以下を確保していることを特徴とする請求項１のプローブカードの製造方法。
【請求項３】
絶縁シートに複数の導電物質が形成され、前記導電物質の一部が絶縁シートの片面から突出することで回路基板に面接触し、前記回路基板の複数の電気コンタクトを同時に行うプローブカードの製造方法であって、
前記絶縁シートの外周部に配置するリング状の剛体の熱膨張係数と、前記回路基板の熱膨張係数との差が±３０％以内、または前記絶縁シートと前記回路基板の双方の熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下であり、かつ、前記リング状の剛体のヤング率が３００ＧＰａ以上であること
を特徴とするプローブカードの製造方法。
【請求項４】
前記剛体は、ＳｉＮまたはＳｉＣのセラミックであることを特徴とする請求項３のプローブカードの製造方法。
【請求項５】
前記剛体は円形リングの形状であり、かつ、円形リングの内径（Ｄ），円形リングの平面方向の幅（Ｗ）、円形リング厚み（Ｔ）の寸法は、
ＤS＜Ｄ＜ＤS×１．５
Ｄ×０．０２≦Ｗ≦Ｄ×０．２
Ｄ×０．０１≦Ｔ≦Ｄ×０．０５
ＤS：回路基板（被測定物）平面最大外径
Ｄ：円形リング内径
Ｗ：円形リング平面方向幅
Ｔ：円形リング厚み
であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のプローブカードの製造方法。
【請求項６】
絶縁シートに複数の導電物質が形成され、前記導電物質の一部が絶縁シートの片面から突出することで回路基板に面接触し、前記回路基板の複数の電気コンタクトを同時に行うプローブカードであって、
絶縁シートの吸水率が０．１％以下であり、かつ、熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下であること
を特徴とするプローブカード。
【請求項７】
回路基板に面接触し、複数の電気コンタクトを同時に行うプローブカードの検査方法において、回路基板の電気コンタクトを行う部分の一番狭いピッチが、１２０μｍ以下であり、請求項１または３の製造方法を用いたプローブカードにて検査を行うことを特徴とするプローブカードの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ウエハ，液晶ディスプレイパネルなどに形成された微細電気回路を検査する際に、回路基板の電気コンタクト部に同時に通電するために使用するプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デバイス等の高機能化とそのコストの低減のために、高精度化、高速化、大面積化を実現する取り組みが盛んに行なわれている。例えば、半導体ウエハに形成された電気回路パターンは微細化され、またウエハの大口径化が進んでいる。よって、電気回路の動作検査する際の電気コンタクト部は、コンタクト間の狭ピッチ化、同時コンタクト数の増加が一層求められている。
【０００３】
以下に、従来のプローブカードの製造方法（特許文献１）について説明する。
【０００４】
図４において、１０２は銅箔とポリイミドフィルムを貼り合わせた構造のフィルム、１０３はＳｉＣリング、１０３はムライト系セラミックスからなる剛性リング、１０４は熱硬化性接着剤、１０５は、平坦度を保つためのベースであるアルミニウム板、１０６はフィルム１０２より熱膨張係数の高いシリコンゴムシートである。
【０００５】
この方法の特徴は、以下の通りである。
【０００６】
１）常温でリング１０３の接着面に検査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塗布し、これをフィルム１０２上に置き、その後、検査試験の設定温度以上の温度に加熱することで熱硬化性接着剤が硬化しフィルム１０２とリング１０３が接着される。これにより、フィルムとリングが熱膨張した状態で接着できるとともに、熱硬化性接着剤が所定の温度で固化しその温度でフィルムのテンションをコントロールし易い。また、常温では接着剤が硬化しない（接着剤が直ちに硬化しない）ので、作業がやり易くかつ同時に大量に処理できる。
【０００７】
２）シリコンゴムシート１０６の熱膨張率はフィルム１０２の熱膨張率よりも大きいので、シリコンゴムシート１０６に均一に展開した状態で吸着されたフィルム１０２はシリコンゴムシート１０６と同じだけ熱膨張し、その状態で、フィルム１０２とリング１０３を接着することができる。すなわち、シリコンゴムシート１０６は、フィルム１０２を、皺や撓み、弛みなく均一に展開した状態で作業性良く容易に吸着させる性質に特に優れるので、フィルム１０２に皺や撓み、弛みなく、リング１０３にフィルム１０２を確実かつ容易に高歩留まりで接着することができる。また、シリコンゴムシート１０６を用いることでフィルム１０２を均一に熱膨張した状態で接着が行えるので、フィルム１０２の貼り具合の均一性ひいては均一な張力歪みの精度の向上を図ることができる。更に、シリコンゴムシート１０６は、平坦性が高く、弾力性を有するので、リング１０３の接着面に、均一にむらなくフィルム１０２を接着できる。
【０００８】
３）シリコンゴムシート１０６は、耐熱性があり、柔らかいのでフィルム１０２を傷つけない。
【０００９】
しかしながら、本手法には、以下の課題がある。
【００１０】
Ａ）特徴として挙げてある平面度は確保できない。理由として、幾ら加工でシリコンゴムの平坦度を向上しても、加温状態では、必ず温度分布が発生し、数十μｍの反りが発生するためである。また、その反りを最初から考慮した形状にすれば、常温でのフィルム１０２とリング１０３を設置した状態では、部分的に隙間が発生することになり、加温するに従い、皺、よれ等が発生しながら固着する。よって、高い精度の平面度は得ることはできない。如何に高精度な温度分布、平面度のフライパンがあったとしても、厚み１００μｍ以下の薄膜樹脂を加熱し、平坦度を確保するということは、極めて困難と言える。
【００１１】
Ｂ）フィルム１０２はリング１０３に接着後、様々な工程、例えばメッキ処理、ウエットエッチング等を経験する。本手法では、フィルム１０２の銅箔をウエットエッチにて、孤立したパターンに形成する必要がある。その際、銅箔の張力が無くなることにより、フィルム１０２が平面方向で、様々な方向に伸縮するという欠点がある。特に被検査物である回路基板の電気コンタクト部ピッチが２００μｍ、更に２００μｍを切る状態では、±１０μｍ以下の位置精度が必要である。
【００１２】
発明者の評価では、銅箔をエッチングオフする（孤立パターンにする）ことにより、１０μｍから最大５０μｍの伸縮を確認している。よって、数万個レベルの同時電気コンタクトを達成することはできない。この原因としては、ポリイミドに銅箔を接着もしくは、蒸着、メッキする際の熱の問題、更にはロール工法により、かなりのテンションをポリイミドにかけた状態で蒸着、メッキ等の処理されている。このテンションが、銅箔のエッチングオフにより解放され、伸縮するものである。更にロール処理という大量生産である以上、その伸縮量は、ロット毎に異なり、またロールの最初と最後でも、再現性無いことも確認している。
【００１３】
同様にポリイミド単体の製造においても、薄膜状に形成する影響から、Ｘ方向とＹ方向にて、内部応力が異なり、しかもその値は一定していない。その影響で、ポリイミドの伸縮が金属膜エッチングオフ時に顕在化する。
【００１４】
Ｃ）フィルム１０２をリング１０３に接着した後の平面度にも問題がある。常温に戻すと、リングには数十Ｎの力が働くために、十数ミクロンの厚み方向の変位があることが、発明者の評価で判明している。これはヤング率が２８０ＧＰａであるムライト系セラミックスでは、明らかに剛性不足である。この十数ミクロンの高さ変位は、ウエハとの安定したコンタクト、すなわち安定した電気抵抗値という点において、悪影響を及ぼす。
【特許文献１】特許第３５６５３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、半導体ウエハ，液晶ディスプレイパネルなどに形成された微細電気回路を検査するために、コンタクト間の狭ピッチ化、同時コンタクト数の増加を実現することが可能なプローブカード、その製造方法と検査方法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】
【００１６】
本願第１発明のプローブカードの製造方法は、絶縁シートがリング状の剛体に貼り合わされており、シート面内の平面度を確保していることを特徴とする。
【００１７】
また、本願第２発明のプローブカードの製造方法は、絶縁シートの吸水率が０．１％以下で、かつ熱膨張係数が、１０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、近年の半導体ウエハに形成された電気回路を動作検査する際の電気コンタクト部の増加、コンタクト間の狭ピッチ化、大面積化に対応することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明の第１実施形態について、８インチウエハに形成された電気回路を動作検査する際の電気コンタクト用として、図１から図３を参照しながら説明する。コンタクトシート１は、断面図が図１の構成をし、厚み２５μｍのポリイミド樹脂２に、片面側に凸型形状のバンプ３、その反対面に四角電極４が形成され、バンプ３と四角電極４が１個の導電体として、コンタクトシート１面内に全部で約２万個形成されている。その位置は、以下の数式にて、予め０．１６％縮小して形成しておく。
【００２０】
Ｒ（ｐｐｍ×１０-6／℃）×ΔＴ（℃）×１００（％）＝Ｓ（％）
Ｒ：コンタクトシートの熱膨張係数
ΔＴ：使用温度範囲
Ｓ：縮小率
１６（ｐｐｍ／℃）×１０-6×１００（℃）×１００（％）
＝０．１６（％）
コンタクトシート１をその周縁部から外方に縮小分の０．１６％分を均等に外側に引っ張った状態で、円形型のリング１０に接着する（図２）。この際、ガラス板５に予め、ウエハ２０の測定位置を露光技術を用いて高精度にトレースしておく。ガラス板５上にコンタクトシートを重ね、ガラス板５上のマップに合わせて伸張する。顕微鏡等を用いることにより、高精度、今回は目標位置に対して±５μｍ以下に合わせて貼り付けできた。リング１０に貼る前に、凸型形状のバンプ３、四角電極４の形成を行うことで、Ｘ方向とＹ方向の歪みが出た場合でも、貼り付け時に調整ができるという利点がある。今回、所望する位置に対して、約２万個のバンプ３全てにおいて、±５μｍと非常に良好であったため、隣接するバンプのピッチが最小部で１２０μｍであったが、この部分も良好に電気コンタクトすることができた。
【００２１】
ポリイミド樹脂２は定常時より０．１６％伸びた状態である。これにより、電気回路の動作検査温度である１２５℃時においても、熱膨張係数１６ｐｐｍ／℃であるポリイミド樹脂２がリング内でたわむことはない。すなわち平面度の悪化を防止でき、今回は通常時、高温時ともに平面度５μｍ以下と良好であった。発明者の評価では、電気コンタクト最小ピッチが１２０μｍ以下では、平面度１０μｍ以下で、コンタクトが安定するという結果を得ている。
【００２２】
ここでリング１０は、内径２３０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み４ｍｍのＳｉＣセラミック製である。ＳｉＣはヤング率４３０ＧＰａと非常に剛性が高い上に、熱膨張係数も４ｐｐｍと低いため、本使用において、熱膨張が約５μｍ、厚み方向のたわみは２μｍ以下と、非常に良好であった。平面方向の伸びは当然、被測定物であるウエハ２０にも発生し、その値は３．５ｐｐｍ／℃とリング１０とほぼ同等であるため、コンタクトの位置精度は、温度依存無く安定して得られた。リング１０の材料特性として、ヤング率３００ＧＰａより小さいと、コンタクトシートに張力をもたせ、貼り付ける際、その位置精度が確保できない。
【００２３】
発明者の評価では、±１０μｍ以下を達成できなかった。また被測定物の熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃より大きい場合、リング１０はその数値に近いほど、温度依存なく高精度な相対位置が確保できる。
【００２４】
ヤング率に関しては、セラミックと金属の複合材料（一般呼称サーメット等）が高ヤング率として有名であるが、本使用例では体積抵抗率１×１０14Ω・ｃｍ以上の絶縁体であることが望ましい。また本使用例では消耗品であるので、コストが高いサーメット等は、量産品として最適でない。
【００２５】
また、厚みに関しては、位置精度向上には厚いほど有利なのは明白であるが、重量による作業の簡便性、材料費を勘案し、リング１０の内径、かつリング１０の平面方向の幅、厚みを以下の数式が最適値であることを突き止めた。
【００２６】
ＤS＜Ｄ＜ＤS×１．５
Ｄ×０．０２≦Ｗ≦Ｄ×０．２
Ｄ×０．０１≦Ｔ≦Ｄ×０．０５
ＤS：被検査体平面最大外径
Ｄ：円形リング内径
Ｗ：円形リング平面方向幅
Ｔ：円形リング厚み
コンタクトシート１と一体化されたリング１０の実際の使用法は従来例、特許文献１と同様である。あらかじめバンプ３や四角電極の位置精度が確保されているため、回路基板３０への位置あわせはアライメント装置等を用いれば容易で、しかも自動化できる。更に回路基板３０は母材として、ＳｉＣセラミックを用いているため、位置精度はコンタクトシート１同様となり、これも非常に安定したコンタクトが得られた（図３）。
【００２７】
（第２の実施形態）
本発明の第２実施形態について、図２を参照しながら説明する。コンタクトシート１に使用している樹脂をポリイミド樹脂２から、液晶ポリマーフィルム５０に変更したされた以外は、第１実施形態と同じである。
【００２８】
我々が採用した液晶ポリマーフィルム５０は、引っ張り強度３００ＭＰａ、絶縁抵抗１×１０14Ω以上と、第１の実施形態でのポリイミド樹脂２と性能は同等である。かつ吸湿率０．０４％、熱膨張係数５ｐｐｍ／℃であるために、使用環境湿度の影響が少なく形状変化が少ない。また熱膨張係数が被測定物であるウエハとほぼ同等であるため、バンプ３と四角電極４の位置を形成する際、縮小して形成しておく必要がない。但し、リング１０に貼り付ける際の平面度は必要であるため、０．０３％の縮小率で形成した。よって、リング１０に貼り付ける際の引っ張り力が小さくてすみ、リング１０に対して応力がかからないため、高価でない材料、例えば、アルミナセラミックスにおいても、高精度な位置精度を実現した。ＳｉＣ、ＳｉＮ等の高ヤング率材料で構成されたリング１０であれば、更に高精度な位置が確保されることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のプローブカードとその製造方法、検査方法は、プローブカードの高性能化、低コスト化、品質安定を有し、半導体ウエハ，液晶ディスプレイパネルなどに形成された微細電気回路の検査を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態を示す概略図
【図２】本発明の第１、および第２実施形態を示す概略図
【図３】本発明の第１実施形態を示す概略図
【図４】従来技術の電気コンタクトを示す模式図
【符号の説明】
【００３１】
１  コンタクトシート
２  ポリイミド樹脂
３  バンプ
４  四角電極
５  ガラス板
１０  リング
２０  ウエハ
３０  回路基板
５０  液晶ポリマーフィルム
１０２  フィルム
１０３  リング
１０４  熱硬化性接着剤
１０５  アルミニウム板
１０６  シリコンゴムシート
【図１】
2007057464.tif 000003
【図２】
2007057464.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007057464.tif 000006