JP3686301B2 - 接続装置の製造方法ならびに検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は接触端子を通して電極に電気信号を伝送する接続装置の製造方法ならびに検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
接続装置およびその製造方法ならびに該接続装置を用いた検査装置の従来技術として、特開平１１−２８８９８４号公報に、接触端子を導電性膜の表面層の被検査対象物（半導体素子）の電極に対応する位置にホトレジストマスクを形成し、該ホトレジストマスク以外の部分をエッチングして得られる突起で構成するものが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術はホトレジストマスクを用いて金属薄膜をシャワーエッチングする方法であるため、ホトレジストマスクの位置が引き出し配線上の幅からずれて、精度よく接触端子を形成できないという課題を有していた。
【０００４】
すなわち、従来技術では、接触端子を形成するためのホトレジストマスクと引き出し配線との位置合わせを高精度に行なうのが困難であるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、接触端子を形成するためのホトレジストと引き出し配線との位置合わせを容易にする接触端子の製造方法および検査装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、導電性膜をエッチングすることにより導電性配線を形成した後に、導電性配線に交差するようにレジストマスクを配置し、導電性配線をシャワーエッチングすることにより達成される。
【０００７】
より具体的には、検査対象物から電気信号を授受するための接続装置の製造方法であって、導電性膜をエッチングすることにより導電性配線を形成する第一工程と、
該導電性配線と交差するレジストを形成する第二工程と、該導電性配線をエッチングすることにより接触端子を有する引き出し配線を形成する第三工程と、を備えることで達成される。
【０００８】
また、検査対象物から電気信号を授受するための接続装置の製造方法であって、
導電性膜をエッチングすることにより一部に狭部を有する導電性配線を形成する第一工程と、該導電性配線の狭部と交差するレジストを形成する第二工程と、該導電性配線をエッチングすることにより接触端子を有する引き出し配線を形成する第三工程と、を備えることで達成される。
【０００９】
また、上記製造方法において、導電性配線と交差するレジストとともに任意のレジストを用いて導電性配線をエッチングし、導電性配線の厚さを調節することで達成される。
【００１０】
また、検査対象を位置決めして押圧する試料支持系と、被検査物に接触して電気信号の授受を行う接続装置と、測定を行うテスタと、を有する検査装置であって、
該接続装置が上記記載の製造方法により製造された接続装置である検査装置により達成される。
【００１１】
以上説明したように、導電性配線に交差するようにレジストマスクを用いると、レジストマスクの位置あわせに誤差があったとしてもそのレジストマスクが導電性配線の幅からずれる可能性はほとんどなく、導電性配線とレジストマスクの交点に接触端子を確実に形成することができる。
【００１２】
また、上記の接触端子は導電性配線を交差するレジストマスクでエッチングすることにより一括形成されるので、導電性配線の長手方向およびそれと交差するレジストマスクの長手方向に、それぞれ多少の位置ずれ（位置合わせの誤差）があっても、導電性配線とレジストマスクの交点が所望の位置に確保され、それらの交点群は、導電性配線の形成精度（配線間のピッチ精度）および先端形成位置を規定するレジストマスクの位置精度を損なうことなく、両者のマスク精度内で接触端子を接触端子間の相対位置を保ったまま容易に形成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る接続装置の製造方法、検査装置および検査方法について、実施例に基づいて説明する。図１および図２に、本発明の接続装置の摸式図を示す。
【００１４】
図１（ａ）は本発明の接続装置の第１実施例の要部を示す断面摸式図、図１（ｂ）は斜視図である。本実施例の接続装置は、突起状の先端２０ａを有した接触端子２０と引き出し配線２１をポリイミド膜２２に形成した接続装置である。図１（ａ）では、簡単のため、接触端子２０の断面を１つのみ示すが、もちろん、実際には、複数個が配置される。
【００１５】
図２（ａ）は本発明の接続装置の第２実施例の要部を示す断面摸式図、図２（ｂ）は斜視図である。図２に示す接続装置は、引き出し配線２５を局所的に細くした部分２５ａに突起状の先端２６ａを有した接触端子２６と引き出し配線２５をポリイミド膜２８に形成した接続装置である。
【００１６】
本実施例では、例えば、フォトリソグラフィ技術により接触端子２０、２６がパターニングされるので、位置および大きさが高精度（数μm以内）に決められる。また、シャワーエッチングにより形成されるので、四角形の小さな接触端子先端部を有する突起状の先端２０ａ、２６ａが形成できる。すなわち、必要に応じて断面積が先端ほど小さくなった形状とすることができる。
【００１７】
次に、図１に示す接続装置を形成するための製造プロセスについて、図３および図４を参照して説明する。
図３、図４は、図１に示す接続装置を形成するための製造プロセスのうち、特に、突起状の接触端子の先端部を薄膜に形成するための製造プロセスを工程順に示したものである。各工程ごとの図中に、断面図およびその斜視図の要部を一組にして示した。
【００１８】
まず、ポリイミド膜２２上に銅薄膜３０を形成し、さらに、銅薄膜３０上にパターニングされたホトレジスト３１を形成する（ステップａ）。
【００１９】
次に、ホトレジスト３１を用いて銅薄膜３０をエッチングした後、ホトレジスト３１を除去し、ポリイミド膜２２に銅薄膜３０から成る導電性配線２３を形成する（ステップｂ）。
【００２０】
そして、上記導電性配線２３と交差するように、線状にホトレジスト３２を形成する（ステップｃ）。
【００２１】
次に、線状のホトレジスト３２に覆われた導電性配線２３をシャワーエッチング３５することにより、接触端子２０の突起状の先端２０ａと引き出し配線２１を形成する（ステップｄ）。
【００２２】
その後、接触端子２０の表面に、ニッケルあるいはパラジュウムあるいはロジュウムのような硬度の高い材料３６をめっきする（ステップｅ）。この場合、接触端子部分以外を覆って、接触端子部分のみをニッケルあるいはパラジュウムあるいはロジュウムのような硬度の高い材料３６をめっきしてもよい。
【００２３】
以上のように、線状にホトレジストを形成すれば、線状方向のホトレジストの位置ずれを吸収できるプロセスとなる。また、接触端子２０は、導電性配線２３を用いて形成するので導電性配線間のピッチが接触端子のピッチとなり、位置決め精度を向上させることができる。
【００２４】
なお、図１１（ａ）から（ｃ）に示すように、導電性配線２３と交差するホトレジスト３２とともに、任意のホトレジストを用いて導電性配線２３の一部をエッチングし、導電性配線２３の厚さを調節することも可能である。これにより、配線抵抗の増加を極力防ぐことができる。
【００２５】
図５、図６は、図２に示す接続装置を形成するための製造プロセスのうち、特に、突起状の接触端子の先端部を薄膜に形成するための製造プロセスを工程順に示したものである。各工程ごとの図中に、断面図およびその斜視図を一組にして示した。
【００２６】
まず、ポリイミド膜２８上に銅薄膜４０を形成し、さらに銅薄膜４０上に局所的に配線幅を細くする様にパターニングされたホトレジスト４１を形成する（ステップａ）。
【００２７】
次に、ホトレジスト４１を用いて銅薄膜４０をエッチングした後ホトレジスト４１を除去し、ポリイミド膜２８に銅薄膜４０からなる局所的に配線幅を細くした部分２７ａを有した導電性配線２７を形成する（ステップｂ）。
【００２８】
そして、上記導電性配線２７の局所的に配線幅を細くした部分２７ａと交差するように、線状にホトレジスト４２を形成する（ステップｃ）。
【００２９】
次に、線状のホトレジスト４２に覆われた導電性配線２７をシャワーエッチング３５することにより、導電性配線２７の局所的に配線幅を細くした部分２７ａに突起状の接触端子２６の先端部２６ａと引き出し配線２５形成する（ステップｄ）。
【００３０】
その後、接触端子２６の表面に、ニッケルあるいはパラジュウムあるいはロジュウムのような硬度の高い材料４６をめっきする（ステップｅ）。この場合、接触端子部分以外を覆って、接触端子部分のみをニッケルあるいはパラジュウムあるいはロジュウムのような硬度の高い材料４６をめっきしてもよい。
【００３１】
以上説明したように、導電性配線２７の局所的に配線幅を細くした部分２７ａと交差するように、線状にホトレジスト４２を形成すれば、接触端子形成用のマスクを極端に微細化しなくても、より小さな接触端子を接触端子間の相対位置を保ったまま容易に形成することができる。
【００３２】
なお、図１２に示すように、導電性配線２７と交差するホトレジスト３２とともに、任意のホトレジストを用いて導電性配線２７の一部をエッチングし、導電性配線の厚さを調節することも可能である。これにより配線抵抗の増加を極力防ぐことができる。
【００３３】
以上説明した図１〜図６に記載の実施例は、いずれも導電性配線２３、２７を直線的に横切るように線状パターンのホトレジスト３２、４２を形成し、接触端子を直線的に配置するように形成した場合を示したが、例えば、図７（ａ）のように、線状パターンのホトレジスト３２、５２をずらして形成し、図７（ｂ）のように任意の位置に接触端子を形成してもよいことはいうまでもない。なお、図７は、図３、図４の実施例のホトレジストをずらして形成した場合を示したが、図５、図６の実施例のような導電性配線２７の局所的に配線幅を細くした部分に接触端子を形成する場合も、ホトレジストをずらして形成することにより、同様の手法で任意の位置に接触端子を形成できる。
【００３４】
また、接触端子を流れる電流量が大きい場合は、図８（ａ）のように、導電性配線２３に複数の線状パターンのホトレジスト５４を形成することにより、電流量が大きい導電性配線２３に複数の接触端子５６を形成してもよい。
【００３５】
なお、図８は、図３、図４の実施例のホトレジストを導電性配線２３に複数形成した場合を示したが、図５、図６の実施例のような導電性配線２７の局所的に配線幅を細くした部分に接触端子を形成する場合も、複数の線状パターンのホトレジストを形成することにより、同様の手法で複数の接触端子を形成できる。
【００３６】
なお、図１〜図６の実施例で、接地用の導電性膜が必要な場合は、両面銅貼りのポリイミド膜を用いて、接触端子および引き出し配線を形成した裏面の銅薄膜をグランド層として用いればよい。
【００３７】
図９（ａ）は本発明の突起状の接触端子を薄膜に形成した接続装置を用いた一実施例である検査装置の要部を示す断面摸式図、図９（ｂ）はその要部の構成を示す斜視図である。
【００３８】
本実施例において、検査装置は、半導体素子のベアチップ検査用のプローバとして構成されている。この検査装置は、被検査物を位置決めして押圧する試料支持系１００と、被検査物に接触して電気信号の授受を行なう接続装置１１０と、測定を行うテスタ１７０とで構成される。なお、被検査物としては半導体素子（チップ）２を対象としている。前記半導体素子２の表面には、外部電極としての複数の電極３が形成されている。
【００３９】
試料支持系１００は、半導体素子２が着脱自在に位置決め載置されるチップ位置決め枠１０１に、半導体素子２を入れることにより、半導体素子２の位置を規定の場所に位置決めし、ばね１０２および押さえ板１０３を介して、上ぶた１０４を、半導体素子２を位置決め載置した接続装置１１０を位置決め装着したチップキャリア下板１０５に固定することにより、半導体素子２の電極３を接続装置の突起状の先端部を有した接触端子１１０ａに加圧接触する。この接触端子１１０ａは、引き出し配線１１０ｂを通して、接続電極１１０ｃに接続され、該接続電極１１０ｃはソケット（図示せず）のリード１１１ａを通して、本実施例では図示していない前記ソケットを搭載した配線ボードの内部配線を介してテスタ１７０に接続される。
【００４０】
なお、必要に応じて、接続装値１１０の接触端子１１０ａおよび引き出し配線１１０ｂを形成した配線シート１１０dの直下にシリコーンシートなどの緩衝材１１５を設置してもよい。
【００４１】
図１０は本発明の突起状の接触端子を薄膜に形成した接続装置を用いた一実施例である検査装置の要部を示す説明図である。
【００４２】
本実施例において、検査装置は、半導体素子の製造におけるウエハプローバとして構成されている。この検査装置は、被検査物を支持する試料支持系１６０と、被検査物に接触して電気信号の授受を行うプローブ系１２０と、試料支持系１６０の動作を制御する駆動制御系１５０と、測定を行うテスタ１７０とで構成される。なお、被検査物としてはウエハ１の半導体素子（チップ）２を対象としている。前記半導体素子２の表面には、外部電極としての複数の電極３が形成されている。
【００４３】
試料支持系１６０は、ウエハ１が着脱自在に載置される、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、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。Ｘ−Ｙステージ１６７は筐体１６６に固定される。昇降駆動部１６５は、例えば、ステッピングモータなどからなる。Ｘ−Ｙステージ１６７の水平面内における移動動作と、昇降駆動部１６５による上下動を組み合わせることにより、試料台１６２の水平及び垂直方向における位置決め動作が行われるものである。また、試料台１６２には、図示しない回転機構が設けられており、水平面内における試料台１６２の回転変位が可能にされている。
【００４４】
試料台１６２の上方には、ウェハ１に対向してプローブ系１２０が配置される。すなわち、当該試料台１６２に平行に対向する姿勢で接触端子１２３および配線基板１２７が設けられる。接触端子１２３はポリイミド配線シート１２１に形成され、引き出し配線１２２により配線基板１２７の配線基板電極１２７ａに接続されている。薄膜シート１２１の接触端子１２３が形成された領域１２３ａは、裏面から押さえ板１２５とシリコーンゴム等の緩衝層１２６を介して、押圧機構の固定板１２８に取り付けられたスプリングプランジャ１２９により押圧される。各々の接触端子１２３は、引き出し配線１２２を通して、配線基板１２７に設けられた配線基板電極１２７ａに接続され、内部配線１２７ｂを通して、接続端子１２７ｃ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。
【００４５】
駆動制御系１５０は、ケーブル１７２を介してテスタ１７０と接続されている。また、駆動制御系１５０は、試料支持系１６０の各駆動部のアクチュエータに制御信号を送って、その動作を制御する。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あわせて、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、例えば、手動動作の指示を受け付ける。なお、ウエハ１を温度制御するため、試料台１６２に設置したヒータ１４１を有した温度制御系１４０が設けられる。
【００４６】
以下、本実施例の検査装置の動作について説明する。試料台１６２の上に、ウェハ１を固定し、Ｘ−Ｙステージ１６７および回転機構を用いて、該ウェハ１の半導体素子２上に形成された電極３を、プローブ系１２０の接触端子１２３の直下に位置決めする。その後、駆動制御系１５０の昇降駆動部１６５を作動させ、試料台１６２を所定の高さにまで上昇させることによって、複数の接触端子１２３の各々の先端を目的の半導体素子２における複数の電極３の各々に所定圧で接触させる。この状態で、ケーブル１７１、接続端子１２７ｃ、内部配線１２７ｂ、引き出し配線１２２および接触端子１２３を介して、ウェハ１の半導体素子２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、当該半導体素子の動作特性の可否などを判別する。上記の一連の動作が、ウェハ１に形成された複数の半導体素子２の各々について実施され、動作特性の可否などが判別される。
【００４７】
なお、本発明の検査方法において、検査対象物が半導体素子に限定されることはないことは言うまでもない。
【００４８】
これまで説明した実施例によれば、線状のホトレジストマスクと導電性配線との交点に接触端子を形成することで、ホトレジストマスクと導電性配線の精度内で接触端子間の相対位置を保ったまま接触端子を容易かつ確実に形成することができる。
【００４９】
また、接触端子を形成する部分の導電性配線の線幅を部分的に細くすることにより、接触端子形成用のマスクを極端に微細化しなくても、より小さな接触端子を接触端子間の相対位置を保ったまま容易に形成することが可能である。
【００５０】
なお、ホトレジストマスクは導電性配線に対して直角でなく、斜めとなるように形成してもよい。
【００５１】
以上説明したような接続装置を検査装置に用いた場合、接触端子が引き出し配線の表面に精度よく形成されるので被検査物の有する所望の電極と確実に接触でき、それによって高信頼な検査を実現することができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、接触端子を形成するためのホトレジストマスクと引き出し配線との位置合わせを容易にする接触端子の製造方法およびその接触端子を用いた検査精度の高い検査装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の接続装置の実施例の要部を示す断面摸式図、図１（ｂ）は、斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の接続装置の他の実施例の要部を示す断面摸式図、図２（ｂ）は、斜視図である。
【図３】図３（ａ）（ｂ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの実施例の工程の一部を示す断面図および斜視図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの実施例の工程の一部を示す断面図および斜視図である。
【図５】図５（ａ）（ｂ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの実施例の工程の一部を示す断面図および斜視図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの実施例の工程の一部を示す断面図および斜視図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの実施例の工程の一部を示す斜視図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの実施例の工程の一部を示す斜視図である。
【図９】図９（ａ）は、本発明に関わる接続装置の一実施例を示す要部断面摸式図、図９（ｂ）は、要部の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明に関わる接続装置の一実施例を示す要部断面摸式図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｃ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの一実施例の工程の一部を示す断面図および斜視図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は、本発明に関わる接続装置を形成する製造プロセスの一実施例の工程の一部を示す断面図および斜視図である。
【符号の説明】
２０…接触端子、２０ａ…突起状の先端、２１…引き出し配線、２２…ポリイミド膜、２３…導電性配線、２５…引き出し配線、２５ａ…引き出し配線を局所的に細くした部分、２６…接触端子、２６ａ…突起状の先端、２７…導電性配線、２７ａ…導電性配線を局所的に細くした部分、２８…ポリイミド膜、３０…銅薄膜、３１…ホトレジスト、３２…ホトレジスト、３５…シャワーエッチング、３６…硬度の高い材料、４０…銅薄膜、４１…ホトレジスト、４１ａ…局所的に配線幅を細くした部分を有するホトレジスト、４２…ホトレジスト、４６…硬度の高い材料、５２…ホトレジスト、５４…ホトレジスト、５６…接触端子、１００…試料支持系、１０１…チップ位置決め枠、１０２…ばね、１０３…押さえ板、１０４…上ぶた、１０５…チップキャリア下板、１１０…接続装置、１１０ａ…接触端子、１１０ｂ…引き出し配線、１１０ｃ…接続電極、１１０ｄ…配線シート、１１１ａ…リード、１１５…緩衝材、１２０…プローブ系、１２１…ポリイミド配線シート、１２２…引きだし配線、１２３…接触端子、１２３ａ…接触端子が形成された領域、１２５…押さえ板、１２６…緩衝層、１２７…配線基板、１２７ａ…配線基板電極、１２７ｂ…内部配線、１２７ｃ…接続端子、１２８…押圧機構の固定板、１２９…スプリングプランジャ、１４０…温度制御系、１４１…ヒータ、１５０…駆動制御系、１５１…操作部、１６０…試料支持、１６２…試料台、１６４…昇降軸、１６５…昇降駆動部、１６６…筐体、１６７…ＸＹステージ、１７０…テスタ、１７１…ケーブル、１７２…ケーブル。

Claims (4)

1. 検査対象物から電気信号を授受するための接続装置の製造方法であって、
   導電性膜をエッチングすることにより導電性配線を形成する第一工程と、該導電性配線と交差するレジストを形成する第二工程と、該導電性配線をエッチングすることにより接触端子を有する引き出し配線を形成する第三工程と、を備えた接続装置の製造方法。
2. 検査対象物から電気信号を授受するための接続装置の製造方法であって、
   導電性膜をエッチングすることにより一部に狭部を有する導電性配線を形成する第一工程と、該導電性配線の狭部と交差するレジストを形成する第二工程と、該導電性配線をエッチングすることにより接触端子を有する引き出し配線を形成する第三工程と、を備えた接続装置の製造方法。
3. 請求項１または２記載の第三工程において、導電性配線と交差するレジストとともに任意のレジストを用いて導電性配線をエッチングし、導電性配線の厚さを調節することを特徴とする接続装置の製造方法。
4. 検査対象を位置決めする試料支持系と、被検査物に接触して電気信号の授受を行う接続装置と、測定を行うテスタと、を有する検査装置であって、
   該接続装置が請求項1から３のいずれかに記載の製造方法により製造された接続装置であることを特徴とする検査装置。

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