專利名稱：半導體集成電路檢查用探頭卡及其制造方法
技術領域：
本發明涉及半導體集成電路檢査用探頭卡及其制造方法，該半導體集成電 路檢査用探頭卡用于將半導體晶片上形成的多個半導體集成電路元件在晶片 狀態下迸行一次集中檢査及篩選。
背景技術：
通常，在半導體晶片上經過擴散工藝，形成多個半導體集成電路元件，并 分割成一個個半導體器件。分割后的半導體器件例如對引線框通過焊絲進行電 連接，用樹脂或陶瓷等進行模鑄，制成產品。
半導體集成電路元件隨著制造工藝的微細化、及多功能化，為了確保產品 的質量，而且為了事前防止安裝后的故障，老化(篩選)測試是必須的，是不可 缺少的。老化測試是對半導體集成電路元件加上溫度及電負載，以往是在產品 的狀態下實施的。但是，由于將半導體集成電路元件作為單個器件(芯片)出售 的形態也在增加，保證晶片狀態下的質量就很重要，因此也實施在晶片狀態下 的一次集中老化測試。若采用一次集中老化，則由于能夠在組裝前發現工藝上 的缺陷，能夠縮短后道工序的檢查時間，再加上還能夠降低老化成本，因此能 夠力圖提高生產率，降低檢査成本。
為了實施一次集中老化，必須對半導體晶片上的多個半導體集成電路元件
的各元件進行老化檢查所必需的電極(AL焊盤)一次集中施加電源功率。若是大 口徑300mm晶片，則對其多達7萬個以上的電極進行一次集中接觸。為此，提 出使用能夠與晶片上的多個電極一次集中接觸的探頭卡，即提出使用配置多個 探頭電極的介質，使得與整個晶片表面上分布的多個電極相對。例如，參照特 開平7-231019號公報。
探頭卡如上所述，由于是同時與整個晶片表面上分布的多個電極接觸，因 此對探頭電極要求有非常高的位置精度。但是，若晶片實現大口徑化，則探頭 電極更難追求位置精度。作為力圖提高位置精度的方法，提出了對形成探頭電 極的接觸片暫時在外側或內側加上張力，利用別的剛性環或校正夾具固定該狀
態，通過這樣得到所希望的位置精度。例如，參照特開2005-340485號公報。
圖13所示為探頭卡的代表性的結構。31是半導體晶片，具有多個焊盤電 極(以下，簡稱為電極)32。探頭卡l由接觸片2及局部型各向異性導電性橡膠 3以及玻璃布線基板4構成。接觸片2在一個面上形成作為同時與半導體晶片 31的多個電極32接觸用的探頭電極的凸點電極5，在其背面形成孤立圖形電 極6，使其與各凸點電極5形成一對。這些孤立圖形電極6通過局部型各向異 性導電性橡膠3，與玻璃布線基板4的電極連接。
圖14所示為接觸片2的制造方法。首先，如圖14(a) (b)所示，對熱膨脹 率小的陶瓷環7粘接由Cu層8及聚酰亞胺層9構成的雙層基材10。這時，雙 層基材10加熱到20(TC左右，使其熱膨脹，與陶瓷環7粘接。
然后，如圖14(c)所示，在雙層基材10上利用激光形成凸點形成用的孔 ll，如圖14(d)所示，在孔11的地方利用鍍層生長，形成凸點電極5，如圖14(e) 所示，將Cu層8僅保留規定的大小，其余除去，形成孤立圖形電極6(詳細參 照特開平7-231019號公報)。
圖14(f)所示為完成的接觸片2。在聚酰亞胺層9(以下，稱為薄膜片9)的 正反面，形成凸點電極5及孤立圖形電極6(參照圖14(e))。接觸片2(帶凸點 的薄膜片9)的外周部與陶瓷環7固定。之所以首先使雙層基材10在與陶瓷環 7粘接時進行熱膨脹，是為了在除去Cu層8(Cu的熱膨脹率為16ppm廣C)時使 剩下的薄膜片9具有一定的張力，使得在老化溫度上升時也不產生松弛。
但是，在以往的探頭卡1的結構中，如上所述，在使雙層基材10與陶瓷 環粘接時，陶瓷環7因Cu的張力而向內受到較大的力，由于該力的作用，陶 瓷環7在各相同性收縮的同時，變形為橢圓形，這時產生的變形量與收縮量相 比，為10倍以上的較大的量。由于變形的方向由制造陶瓷環7或雙層基材10 時的微小的差異來決定，因此要預測該方向是極其困難的。所以，對于雙層基 材10上形成的凸點電極5，無論怎樣提高孔11的精度，實質上也不可能出現 很難預測的橢圓狀變形的差異以上的精度。
孔11本身也由于雙層基材10受到激光產生的熱的影響，即受到加工順序、
加工時間、加工環境的影響，從而局部產生微妙的偏移。該偏移也非常難控制， 成為每個孔11形成的凸點電極5的位置精度差的主要原因。
在專利文獻2的方法中，如上所述，雖對接觸片2暫時在外側或內側加上
張力來進行校正，但存在的問題是，必須預先確保校正所需要的足夠的區域。
發明內容
本發明鑒于上述的問題，其目的在于提高探頭卡的凸點電極等探頭電極的 位置精度。
為了達到上述目的，本發明通過積極地而且持續地使形成探頭電極的薄膜 片的張力變形變化，從而使探頭電極再配置在所希望的位置，以提高位置精度。
艮口，本發明的特征為半導體集成電路檢查用探頭卡具有薄膜片，該薄膜 片在一個主面上形成一次集中使半導體晶片上形成的多個半導體集成電路元 件電導通用的多個探頭電極，并在外周部與支持體固定，在前述半導體集成電 路檢查用探頭卡中，與前述支持體固定的薄膜片形成局部性的張力變更部，從 而產生張力變形，將前述多個探頭電極配置在與前述半導體晶片的各半導體集 成電路元件的電極電連接的規定位置。
另外本發明的特征為半導體集成電路檢查用探頭卡具有薄膜片，該薄膜 片在一個主面上形成一次集中使半導體晶片上形成的多個半導體集成電路元 件電導通用的多個探頭電極，并在有張力的狀態下，在外周部與支持體固定， 在前述半導體集成電路檢查用探頭卡中，固定前述薄膜片的支持體是環狀，在 該支持體的表面方向的至少一個方向產生變形，固定在具有剛性的布線基板 上，將前述薄膜片的多個探頭電極配置在與前述半導體晶片的各半導體集成電 路元件的電極電連接的規定位置。
另外本發明的特征為半導體集成電路檢查用探頭卡具有薄膜片，前述薄 膜片在一個主面上形成一次集中使半導體晶片上形成的多個半導體集成電路 元件電導通用的多個探頭電極，并在外周部與支持體固定，在制造前述半導體 集成電路檢査用探頭卡時，在與前述支持體同一或不同的框狀支持體固定的薄 膜片上，至少形成一處產生張力變形的局部性的張力變更部，通過這樣將前述 薄膜片的多個探頭電極的位置校正為與前述半導體晶片的各半導體集成電路
元件的電極電連接的規定位置。
另外本發明的特征為半導體集成電路檢查用探頭卡具有薄膜片，該薄膜 片在一個主面上形成一次集中使半導體晶片上形成的多個半導體集成電路元 件電導通用的多個探頭電極，并在外周部與支持體固定，在制造前述半導體集 成電路檢査用探頭卡時，對固定前述薄膜片的框狀的前述支持體產生使前述薄 膜片產生張力變形的變形，固定在具有剛性的布線基板上，通過這樣將前述薄 膜片的多個探頭電極的位置校正為與前述半導體晶片的各半導體集成電路元 件的電極電連接的規定位置。
帶探頭電極的薄膜片至少進行下述工序能夠制造，前述工序包括
使正反面具有導體層及絕緣彈性材料層的多層基材在其外周部在具有張 力的狀態下、與框狀的支持體固定的工序；
在前述多層基材的規定的多個部位、形成從前述絕緣彈性材料層一側到達 前述導體層的孔的工序；
在各孔的部位配置導體材料使其與前述導體層導通、而形成多個探頭電極 的工序；以及
通過刻蝕前述導體層使得保留各孔的部位的前述導體層、從而形成與前述 多個探頭電極的各探頭電極電連接的多個第2電極的工序。
在使薄膜片具有張力與框狀的支持體固定時，最好升高薄膜片的溫度。由 于薄膜片的熱膨脹基本上導體層控制，而且由于框狀的支持體是用陶瓷等制 成，因此其熱膨脹率在一般的情況下小于薄膜片的各材料，因此利用升溫而使 導體層產生的伸展，在使整個薄膜片伸展的狀態下，與框狀的支持體固定，若 溫度回到初始狀態，則薄膜片成為具有張力的狀態。
若對這樣固定的薄膜片，如上所述刻蝕除去導體層，從而形成第2電極， 則通過使薄膜片具有張力來粘接，從而成為使框狀的支持體僅產生微弱變形的 力，隨著除去導體層而釋放，由于該張力釋放，框狀的支持體返回初始的狀態， 從而引起探頭電極進行再配置。這時，框狀的支持體的返回通常不是各向同性 進行的，若是環狀的支持體，則成為橢圓形，與它粘接的薄膜片的張力變化， 與之相應再配置的探頭電極從期待位置偏移。
由于這樣的原因，或者即使是其它的原因，在探頭電極從期待位置偏移時，
通過在校正它的方向如上所述那樣形成張力變更部，或者積極地使框狀的支持 體產生變形， 一面拉伸薄膜片， 一面固定在布線基板上，通過采用上述這樣的 組裝方式，能夠將探頭電極再配置在期待位置。
薄膜片的張力變更部最好產生在多個探頭電極的形成區域的外周側，在從 支持部到固定部的位置。這是由于，能夠連續緩慢地產生凸點的再配置。
作為張力變更部，可以形成加熱收縮部或彈性率降低部。
為了形成加熱收縮部，預先對該材料要選定具有加熱收縮特性的材料，例 如選定聚酰亞胺樹脂等高分子材料。然后局部性使其升溫，達到玻璃轉變溫度， 使得引起比其它部分要大的加熱收縮。通過這樣，能夠增大張力，拉伸其它部 分，使探頭電極再配置。
在為了形成加熱收縮部而對薄膜片進行加熱時，最好一面測量探頭電極的 位置， 一面控制加熱量(熱量、時間)及加熱位置(部位、范圍)。 一面確認加熱 收縮的效果， 一面進行加熱，直到能夠校正到所希望的位置為止。作為熱源， 可以使用熱風、電加熱器、激光、或鹵素燈。使用鹵素燈時，最好利用光纖進 行聚光。這是因為能夠僅局部性加熱必需的部分。
為了形成彈性率降低部，也可以對薄膜片利用物理方法形成孔。作為物理 方法，有激光、針、沖鉆等。在使用激光時，在薄膜片的襯底設置耐熱材料。 這是為了防止在透射一側的其它構件等損壞。為了形成彈性率降低部，也可以 利用機械研磨或化學腐蝕使薄膜片減薄。
設框狀的支持體的變形沿著薄膜片的表面方向產生，將支持體本身不損壞 的量作為極限。例如在將直徑300mm的陶瓷環作為支持體時，將變形量設為不 到100nm是比較恰當的。能夠通過用帶子將所希望的部位連接來產生框狀支 持體的變形。該帶子也可以在對環狀剛性體的布線基板固定后除去。
位置校正裝置也構成了本發明，是將前述薄膜片的多個探頭電極的位置校 正為與前述半導體晶片的各半導體集成電路元件的電極電連接的規定位置用 的位置校正裝置，具有保持前述半導體晶片及固定在與前述支持體同一或不 同的框狀支持體上的前述薄膜片用的平臺；
識別保持在前述平臺上的半導體晶片及薄膜片的任意位置的識別部件；
對前述薄膜片加熱用的熱源單元及熱量控制器；
為了將前述薄膜片配置在利用前述熱源單元的加熱位置而使前述平臺及 熱源單元的至少一方移動的移動部件及X、 Y、 Z位置控制器；以及
統一控制裝置，該統一控制裝置根據用前述識別部件識別的薄膜片的探頭 電極位置和對應的半導體集成電路元件的電極位置的偏移量對前述X、 Y、 Z位 置控制器及熱量控制器發出加熱位置及加熱時間的指令、使得在前述薄膜片形 成產生張力變形的局部性的加熱收縮部。
圖1所示為本發明一實施形態的探頭卡內的接觸片的簡要構成平面圖。 圖2為圖1的接觸片的面內張力分布與位移量的相關圖。
圖3為本發明及以往的接觸片所使用的高分子材料的熱收縮特性圖。 圖4為說明對接觸片的探頭電極進行位置校正的本發明第1方法的平面圖。
圖5為進一步說明圖4的位置校正方法的概念圖。 圖6為本發明的位置校正裝置的構成圖。
圖7為說明對接觸片的探頭電極進行位置校正的本發明第2方法的平面圖。
圖8為說明對接觸片的探頭電極進行位置校正的本發明第3方法的平面圖。
圖9為說明對接觸片的探頭電極進行位置校正的本發明第4方法的平面圖。
圖IO所示為本發明的其它實施形態的探頭卡的簡要構成分解立體圖。 圖11為本發明的其它實施形態的探頭卡的簡要構成及說明對它的探頭電 極進行位置校正的本發明第5方法的平面圖。 圖12所示為圖11的方法的效果圖。 圖13為以往的某探頭卡的構成圖。 圖14為圖13的探頭卡內的接觸片的制造工序圖。
具體實施例方式
以下，用
本發明的實施形態。本發明有關的探頭卡由于與前面用
圖13及圖14說明的以往的探頭卡具有基本上相同的構成及制造方法，因此引 用圖13及圖14進行說明。
在圖13中，半導體晶片31具有多個焊盤電極(以下，簡稱為電極)32。探 頭卡1由接觸片2及局部型各向異性導電性橡膠3以及玻璃布線基板4構成。 玻璃布線基板4在一個主面上具有供給檢査用的電源及信號用的電極，并具有 剛性。
接觸片2在一個面上形成作為同時一次集中與半導體晶片31的多個電極 32接觸用的探頭電極的多個凸點電極5，在其背面側形成孤立圖形電極6，使 其與各凸點電極5形成一對。然后，對與玻璃布線基板4形成一體化的陶瓷環 7(最好是SiN或SiC等熱膨脹率為3-4ppm/。C左右以下的陶瓷環)等環狀支持體 進行固定。孤立圖形電極6分別與凸點電極5直接電連接，并通過局部型各向 異性導電性橡膠3，與玻璃布線基板4的電極連接。但是，也可以不通過局部 型各向異性導電性橡膠3，而與玻璃布線基板4的電極直接連接。
在制造接觸片2時，如圖14(a) (b)所示，將正反面具有Cu層8等金屬導 體層及聚酰亞胺層9等絕緣彈性材料層的雙層基材IO(也可以是在中間加入粘 接材料層等的三層以上的基材)的外周部與具有大于前述半導體晶片31的內周 的陶瓷環7粘接。這時，雙層基材10加熱至20(TC左右，使其熱膨脹。
然后，如圖14(c)所示，在雙層基材10的規定的多個地方利用激光形成從 聚酰亞胺9一側到達Cu層8的孔11，如圖14(d)所示，在孔ll的地方利用鍍 層生長，形成凸點電極5，如圖14(e)所示，將Cu層8僅保留形成孤立圖形電 極6的區域，其余刻蝕除去。
圖14(f)所示為完成的接觸片2。在聚酰亞胺層9(以下，稱為薄膜片9)的 正反面，形成凸點電極5及孤立圖形電極6(參照圖14(e))。接觸片2(帶凸點 的薄膜片9)的外周部與陶瓷環7固定。前面在將雙層基材10與陶瓷環7粘接 時，使其熱膨脹，從而帶凸點的薄膜片9在具有張力的狀態下固定。
關于本發明的探頭卡1與以往的探頭卡的不同點，下面主要參照圖1所示 的接觸片2進行說明。該接觸片2在薄膜片9的一部分，這里是在凸點形成區 域9A的外周側的區域9B(以下，稱為外周區域9B)，形成張力與其它部分不同
的部分12(以下，稱為張力變更部12)，在產生張力變形的狀態下，與陶瓷環7 固定。通過這樣，將上述多個凸點電極5的位置校正為與半導體晶片31的各 半導體集成電路元件的電極32電連接的規定位置。
另外，在本說明書中，張力是指物體內的垂直于任意截面、將該截面互相 拉伸那樣作用的應力。張力變形是指對物體加上外力(基于不均勻的張力)時表 現的形狀或體積的變化。上述的接觸片2中，通過利用某種方法，對與陶瓷環 7粘接的薄膜片9(張力保持均勻狀態)進行加工，從而部分打破張力均衡(形成 張力變更部12)，引起張力變形，利用這時薄膜片9想要再次成為張力均勻狀 態的情況，使凸點電極5向所希望的位置移動。
下面，參照圖2進行說明。圖2(a)所示為在直線A-A'方向、在使上述張力 變更部12的張力大于其它部分時的薄膜片9的各位置的張力。圖2(b)所示為 因該局部性張力變形的變化而引起的凸點電極5的移動方向(即薄膜片9的各 位置的位移的方向)及移動量。通過這樣使薄膜片9的張力局部性增大，從而 薄膜片9上的凸點電極5能夠沿整個薄膜片9的張力變成均勻的方向再配置。 在這種情況下，由于利用位于外周區域9B的張力變更部12使張力增大，因此 A-A'線上(及其附近)的凸點電極5進行向薄膜片9的外周側移動的再配置。
與之相反，使薄膜片9的張力局部性減少，也引起凸點電極5的再配置。 若使上述的張力變更部12的張力減少，則A-A，線上(及其附近)的凸點電極5 進行向薄膜片9的中間側移動的再配置。
這樣，在外周區域9B使張力變化，具有引起比較均勻的再配置的特征。 因而在校正不是急劇的位置偏移、而是整體平緩的位置偏移時是有效的。通過 在凸點形成區域9A內局部性使張力變化，能夠實現復雜的再配置。特別是通 過縮小使張力變化的區域，使變化急劇，其效果將增大。
在引起局部性張力變化時，由于薄膜片9所使用的聚酰亞胺等高分子材料 一般若升溫至它的玻璃轉變溫度左右的溫度，則進行熱收縮，因此利用該特性， 能夠通過加熱，使所希望的部分產生張力變形。
圖3為熱收縮特性圖。對于由高分子材料構成的薄片，所加的熱量(由加 熱溫度及時間來決定)在一定程度的范圍內，則隨著其增大，收縮率增大，若 超過該范圍，則收縮量飽和。若每單位時間的熱量一定，則即使以時間作為橫
軸，也成為同樣的特性圖。利用這樣的熱收縮特性，通過選定收縮率取決于熱 量(最好成比例)的范圍內的熱量，或者通過預先掌握與該熱量相對應的收縮
率，則能夠估計、選定校正量(移動量)。若是聚酰亞胺，則通過35(TC、 10分 鐘左右的加熱，將產生0.45%左右的熱收縮。
另外，前面的圖l所示的狀態是，用不銹鋼制的噴嘴將熱風聚攏，集中在 所需要的范圍，通過這樣使張力變更部12引起熱收縮。熱風可以說是用噴嘴 聚攏，但在比較大的范圍內吹，成為張力變形在張力變更部12用濃淡表示那 樣連續變化的結果。若一面通過攝像頭等，監視(測量)想要使其熱收縮的地方 附近的凸點位置， 一面進行調節加熱溫度、地點、時間等的加熱控制，則能夠 更正確地進行作為目的的校正。除了通過加熱，還能夠通過化學品或機械加工 引起局部性的張力變化。
以下，更具體地說明產生局部性的張力變形的方法。
圖4所示為將接觸片2上一般設置的定位用的凸點電極5作為標記的位置 校正方法的概念圖。定位用的凸點電極5是對半導體晶片的定位用的凸點電極， 這里在薄膜片9上形成8處。整個薄膜片9具有一定以上的張力，與陶瓷環7 粘接。
在定位用的凸點電極5如圖所示位于從規定位置偏移后的虛線的位置時， 利用來自熱源13的熱風，對外周區域9B的該凸點電極5的附近進行加熱，通 過這樣能夠對薄膜片9引起熱收縮(張力變更部12)，使該凸點電極5沿著接近 加熱部位的方向向規定位置移動。
下面詳細敘述該情況。在圖5中，在想要將薄膜片9上的凸點電極5從位 置5a進行位置校正到位置5b、移動量為Y'時，利用熱源13a對位于連接原來 的位置5a與移動目標的位置5b的直線上的加熱區域12a進行加熱。這時，一 面識別凸點電極5的移動量， 一面加熱控制熱源13a，通過這樣能夠以高精度 向位于移動量Y'的坐標的位置5b進行位置校正。在想要將凸點電極5從位置 5a進行位置校正到位置5c、移動量為X〃 、 Y〃時，利用熱源13b對位于連接 原來的位置5a與移動目標的位置5c的直線上的加熱區域12b進行加熱。這時， 也一面識別凸點電極5的移動量， 一面加熱控制熱源13b，通過這樣能夠以高 精度向位于移動量X" 、 Y"的坐標的位置5c進行位置校正。
以上，說明的足使用熱風作為熱源的例子，但用加熱器也有效。若使用將
前端做成5mmd)左右平坦的像烙鐵那樣的加熱器，則與熱風相比，表面方向的 溫度分布變得陡峭，能夠產生陡峭的張力變形，換句話說能夠產生階梯形的張 力變形。也可以使用激光作為熱源，利用激光能夠使更微小的區域引起局部性 的熱收縮。若為了將激光以高效率變換為熱，預先涂布激光吸收率高的材料， 則能夠得到更好的結果。
使用鹵素燈等光源作為熱源，也是有效的。為了使特定的部位高效率地引 起熱收縮，最好用光纖等聚攏。另外僅對想要引起熱收縮的部分涂布光吸收率 好的材料，對整個表面照射一定程度的強光，這種方法也很簡單。
在無論采用什么熱源的情況下，最好在薄膜片9的背面側配置耐熱性好、 隔熱效果好的材料，這對于高效率地引起熱收縮，另外對于保護背面側都較好。
圖6所示為位置校正裝置的構成。接觸片2如上所述，是在透明的薄膜片 9上形成多個凸點電極5及與它成對的孤立圖形電極(未圖示)，在薄膜片9的 外周部與陶瓷環7固定。
14為配置在接觸片2與半導體晶片31之間的環狀的燒接防止板。15為鋁 制晶片托架，保持半導體晶片31、燒接防止板14、接觸片2，并形成一體。
16為使晶片托架15沿X方向及Y方向移動的X-Y平臺，17為從上方識別 保持在晶片托架15上的半導體晶片31及接觸片2的任意位置用的識別攝像頭。 18為對薄膜片9加熱用的熱源單元，具有上下機構(Z方向)，19為控制利用熱 源單元18所加的熱量的熱量控制器。20為為了將薄膜片9配置在利用熱源單 元18的加熱位置而使X-Y平臺16及熱源單元18移動的X、 Y、 Z位置控制器， 21為進行識別攝像頭用的圖像處理及統一控制的統一PC。
若將保持半導體晶片31、燒接防止板14、接觸片2并形成一體的晶片托 架15設置在X-Y平臺16上，則該晶片托架15根據來自統一PC21的指令，利 用X、 Y、 Z位置控制器20及X-Y平臺16，自動移動至利用熱源單元18的加熱 區。
然后，利用識別攝像頭17，從上方對接觸片2上的例如定位用的凸點電極 5及與之對應的半導體晶片31的電極進行一次監測，經圖像處理，以前述半導 體晶片31的電極的位置為基準，求出定位用的凸點電極5的位置偏移量。
然后，對X、 Y、 Z位置控制器20及熱量控制器19進行加熱位置(地點、 范圍)及加熱量(加熱溫度、加熱時間)的反饋控制，使得消除該偏移。在該狀 態下，在薄膜片9上形成上述的局部性加熱收縮部，產生張力變形，通過這樣 將定位用的凸點電極5及其附近的凸點電極5再配置到適當的位置。利用燒接 防止板14防止半導體晶片31發生燒接。
另外，在利用識別攝像頭17開始進行監測時，首先觀察薄膜片9的整個 表面的定位用凸點電極5的位置。然后，在需要位置校正的凸點電極5有多個、 而且各自靠近時，考慮各凸點電極5的相對位置，在認為是最佳的位置處引起 張力變形。
例如，預計在最初對校正量最大的凸點電極(以下，稱為第l校正凸點電 極)實施校正時、其它的凸點電極(以下，稱為第2凸點電極)移動的移動方向。 然后， 一面考慮到在考慮第2校正凸點電極的移動量、而接著校正第2校正凸 點電極時第1校正凸點電極本身移動的方向及移動量， 一面實施第1校正凸點 電極的校正。然后，實施第2校正凸點電極的校正，使各位置的凸點電極來到 最佳位置。
當然，也可以不是如上所述那樣用單一的識別攝像頭17對接觸片2及半 導體晶片31的雙方進行一次觀察，而是用單一或多個攝像頭分別進行觀察， 再在圖像上進行重合。
與陶瓷環7固定的接觸片2最好如圖所示那樣單獨、即在不與布線基板4 形成一體化的狀態下進行加工。當必須在布線基板4的上方進行加工時，對布 線基板4配置遮光及隔熱片，使得不因激光等而產生損壞。
下面說明的方法是，不像上述那樣使薄膜片9的一部分的張力增大，而是 反之通過緩和一部分的張力，使薄膜片9產生張力變形，進行凸點電極5的再 配置。
在圖7所示的接觸片2中，設將外周部與陶瓷環7固定的薄膜片9上的凸 點電極5形成在原來的設計位置的右側。當初整個薄膜片9是具有張力進行粘 接的。
這時，如圖所示，通過對薄膜片9甩針24穿孔23，來緩和張力，使得如 箭頭所示那樣向左側移動。對于位置校正對象的凸點電極5，若在與想要使其
移動方向的相反側開孔23，則由于該部分的張力降低而伸展(視在的彈性率降
低)，因此凸點電極5向著與孔23的反方向移動。
孔23的數量及大小，只要根據所需要的校正量任意進行調整即可，若分 成幾次，每次形成少量的孔23，則能夠使凸點電極5慢慢移動。該方法的加工 簡單而且容易，也可以控制張力變形量，通過加工薄膜片9的外周區域，能夠 容易進行向中心方向的校正。
孔23的形狀雖然也可以不一定是圓形，但由于是對具有張力的薄膜片9 形成，因此光滑的形狀不容易引起以角為起點的破損，可適用于張力更大的薄 膜片。可以說最好是圓或接近圓的形狀。
針24的針尖最好是0.3mm 3mm左右，使用分配器用的針或注射針等，使 前端磨尖成圓錐狀。通過這樣，可形成圓或接近圓的形狀的孔23。為了方便起 見，將針24固定在鉆床等旋轉設備的旋轉部， 一面使其旋轉， 一面用銼刀磨 削前端。也可以利用化學腐蝕，使針尖的表面光滑。
也可以使準分子或二氧化碳激光(圖示省略)來代替針24。若利用激光，則 由于薄膜片9熔融而形成孔23，因此孔23的形狀光滑，與使用針24的情況相 比，不容易產生薄膜片9以孔23為起點的破損。
作為緩和薄膜片9的張力用的其它方法，有機械研磨薄膜片9的一部分使 之減薄的方法。在圖8所示的接觸片2中，與前面圖7說明的相同，設將外周 部與陶瓷環7固定的薄膜片9上的凸點電極5形成在原來的設計位置的右側。
在這種情況下也同樣，對于位置校正對象的凸點電極5，對與想要使其移 動的方向相反的一側進行加工。用旋轉軸25的前端帶有銼刀26的機械研磨銼 27來研磨想要緩和張力的部分28，使之減薄。由于變薄的部分28的張力降低 而伸展，因此凸點電極5向著與該部分28的反方向移動。
作為緩和薄膜片9的張力用的另外的其它方法，有化學腐蝕薄膜片9的一 部分使之減薄的方法。在圖9所示的接觸片2中，與前面圖7說明的相同，設 將外周部與陶瓷環7固定的薄膜片9上的凸點電極5形成在原來的設計位置的 右側。
在這種情況下也同樣，對于位置校正對象的凸點電極5，對與想要使其移 動的方向相反的一側進行加工。利用滴下或涂布等方法供給腐蝕液29，使想要
緩和張力的部分28減薄，并在適當的時刻用大量的水等流動清洗。由于變薄
的部分28的張力降低而伸展，因此凸點電極5向著與該部分28的反方向移動。 腐蝕的速度也可以利用腐蝕液29的量或稀釋程度、或溫度等進行調整。
另外，在這之前作為校正與陶瓷環7固定的薄膜片9上的凸點電極5的位 置、并將該陶瓷環7固定在布線基板上的情況作了說明，但不限于此。也可以 不是將陶瓷環7固定在布線基板上，而使用與陶瓷環7同樣的框狀的支持體， 作為校正凸點電極5的位置用的夾具。在這種情況下，如圖10所示，僅將與 夾具(未圖示)固定的已完成位置校正的薄膜片9粘接在布線基板4的粘接位置 (用虛擬線表示的環狀區域)，然后除去夾具。
也可以如圖ll(a)所示，對固定了接觸片2的陶瓷環7加以變形，組裝探 頭卡l。即使通過這樣，也能夠校正薄膜片9上的凸點電極5的位置。圖中的 點劃線表示陶瓷環7以本來的橢圓形狀組裝時的位置。如用實線所示，通過對 陶瓷環7在沿B-B'線的方向向內施加力，從而在B-B'方向收縮，在與之垂直的 方向伸展，就處于產生這樣的變形的狀態。
例如，在老化8英寸晶片時，若采用將接觸片2與外徑240mm、內徑220mm、 厚2誦的SiC陶瓷環7固定的裝置，假如設對陶瓷環7向內施加的力為幾kg 至幾十kg左右，則最外周的變形的程度達到幾"m到100um左右。若對陶瓷 加上一定程度以上的外部壓力，則會產生裂紋，因此不到100wm變形是適當 的。
為了盡可能保持較高的變形程度，最好用極細的粒子研磨陶瓷表面，以去 掉傷痕等。更尖銳的傷痕最好用化學腐蝕等去掉。
若在單對陶瓷環7加上變形的狀態下組裝探頭卡1，則陶瓷環7向緩和變 形的方向產生變形，返回原始的狀態。為了防止這種情況，必須將陶瓷環7利 用粘接劑等對布線基板4進行固定，或者利用壓緊夾具等固定在布線基板4上。 圖ll(a)所示為粘接固定的狀態。
圖ll(b)所示的狀態是，對固定了接觸片2的陶瓷環7加上變形，在用帶 子30固定了該形狀后，將陶瓷環7固定在布線基板4上。比較有效的方法是， 在陶瓷環7的伸展最大的方向的兩端的部位(在這種情況下是與B-B'的交點)， 將聚酰亞胺帶等張力大的粘接性的帶子30拉伸粘貼，使得將前述兩端的部位
互相拉近。在對布線基板4固定結束后，也可以除去帶子30。
對于通過上述那樣使陶瓷環7產生變形來進行位置校正時的效果進行了檢 査。具體來說，對于與300ram晶片相對應的探頭卡l的接觸片2(陶瓷環7+帶 凸點的薄膜片9)，選取圖中所示那樣的位于最外周的8處的凸點電極5，測定 了校正前后的凸點位置。這8處的凸點電極5位于以晶片中心相對應的設計上 的中心為基準的、上下左右及斜向位置相隔45度間隔處。
圖12所示為測定結果。縱軸上取相距探頭卡1的設計中心的距離(實測值) 與對應的設計上的距離(設計值)之差。設凸點電極5向外側的移動為正，向內 側的移動為負，用圓點畫出校正前的測定結果，用方點畫出校正后的測定結果。 點劃線表示對各測定點進行擬合的正弦曲線。很清楚，通過位置校正，接近設 計值。
如上所述，本發明的探頭卡l及其制造方法，由于通過積極地而且持續地 使薄膜片9的張力變形變化，從而校正凸點電極5的位置，因此能夠提高凸點 電極5的位置精度。而且，通過使用該探頭卡l，能夠消除與半導體晶片31的 電極32的接觸不良，沒有必要進行由此而引起的再檢査。
這樣，能夠力圖縮短由設計到制出成品的檢査時間，降低成本，同時能夠 實現穩定的晶片老化測定，提高質量。對于與微細化進程中的半導體晶片的微 小電極高精度連接、以進行老化是極其有用的。 .
凸點電極5是舉例作為探頭電極的代表例子，例如也可以是針狀或棱錐狀 的電極。陶瓷環7也可以是由陶瓷或其它材料制成的四邊形、多邊形等框狀的 支持體(支持夾具)。
權利要求
1.一種半導體集成電路檢查用探頭卡，具有薄膜片，該薄膜片在一個主面上形成一次集中使半導體晶片上形成的多個半導體集成電路元件電導通用的多個探頭電極，并在外周部與支持體固定，其特征在于，與所述支持體固定的薄膜片形成局部性的張力變更部，從而產生張力變形，將所述多個探頭電極配置在與所述半導體晶片的各半導體集成電路元件的電極電連接的規定位置。
2. 如權利要求1所述的半導體集成電路檢查用探頭卡，其特征在于，薄膜片的張力變更部形成在多個探頭電極的形成區域的外周側。
3. —種半導體集成電路檢査用探頭卡，具有薄膜片，該薄膜片在一個主面 上形成一次集中使半導體晶片上形成的多個半導體集成電路元件電導通用的 多個探頭電極，并在有張力的狀態下，在外周部與支持體固定，其特征在于，固定所述薄膜片的支持體是環狀，在該支持體的表面方向的至少一個方向 產生變形，固定在具有剛性的布線基板上，將所述薄膜片的多個探頭電極配置 在與所述半導體晶片的各半導體集成電路元件的電極電連接的規定位置。
4. 一種半導體集成電路檢査用探頭卡的制造方法，半導體集成電路檢査用 探頭卡具有薄膜片，該薄膜片在一個主面上形成一次集中使半導體晶片上形成 的多個半導體集成電路元件電導通用的多個探頭電極，并在外周部與支持體固 定，其特征在于，在制造所述半導體集成電路檢查用探頭卡時，在與所述支持體同一或不同的框狀支持體固定的薄膜片上，至少形成一處 產生張力變形的局部性的張力變更部，通過這樣將所述薄膜片的多個探頭電極 的位置校正為與所述半導體晶片的各半導體集成電路元件的電極電連接的規 定位置。
5. 如權利要求4所述的半導體集成電路檢查用探頭卡的制造方法，其特征 在于，形成加熱收縮部或彈性率降低部，作為張力變更部。
6. 如權利要求5所述的半導體集成電路檢查用探頭卡的制造方法，其特征 在于， 在為了形成加熱收縮部而對薄膜片進行加熱時， 一面測量探頭電極的位 置， 一面控制加熱量及加熱位置。
7.如權利要求5或6所述的半導體集成電路檢查用探頭卡的制造方法，其 特征在于，在為了形成加熱收縮部而對薄膜片進行加熱時，作為熱源，使用熱風、電 加熱器、激光、或鹵素燈。
8. 如權利要求7所述的半導體集成電路檢查用探頭卡的制造方法，其特征 在于，使用鹵素燈時，利用光纖進行聚光。
9. 如權利要求5所述的半導體集成電路檢査用探頭卡的制造方法，其特征 在于，為了形成彈性率降低部，對薄膜片利用物理方法形成孔。
10. 如權利要求9所述的半導體集成電路檢查用探頭卡的制造方法，其特 征在于，在作為物理方法使用激光時，在薄膜片的襯底設置耐熱材料。
11. 如權利要求5所述的半導體集成電路檢査用探頭卡的制造方法，其特 征在于，為了形成彈性率降低部，利用機械研磨或化學腐蝕使薄膜片減薄。
12. —種半導體集成電路檢査用探頭卡的制造方法，半導體集成電路檢查用 探頭卡具有薄膜片，該薄膜片在一個主面上形成一次集中使半導體晶片上形成 的多個半導體集成電路元件電導通用的多個探頭電極，并在外周部與支持體固 定，其特征在于，在制造所述半導體集成電路檢査用探頭卡時，對固定所述薄膜片的框狀的所述支持體產生使所述薄膜片產生張力變形 的變形，固定在具有剛性的布線基板上，通過這樣將所述薄膜片的多個探頭電 極的位置校正為與所述半導體晶片的各半導體集成龜路元件的電極電連接的 規定位置。
13.如權利要求12所述的半導體集成電路檢査用探頭卡的制造方法，其特 征在于，設框狀的支持體的變形沿著薄膜片的表面方向為不到100nm。
14. 如權利要求12所述的半導體集成電路檢查用探頭卡的制造方法，其特 征在于，通過用帶子將所希望的部位連接來產生框狀支持體的變形。
15. 如權利要求4或12的任一項所述的半導體集成電路檢査用探頭卡的制 造方法，其特征在于，帶探頭電極的薄膜片至少進行下述工序來制造，所述工序包括使正反面具有導體層及絕緣彈性材料層的多層基材在其外周部在具有張力的狀態下、與框狀的支持體固定的工序；在所述多層基材的規定的多個部位、形成從所述絕緣彈性材料層一側到達 所述導體層的孔的工序；在各孔的部位配置導體材料使其與所述導體層導通、而形成多個探頭電極 的工序；以及通過刻蝕所述導體層使得保留各孔的部位的所述導體層、從而形成與所述多個探頭電極的各探頭電極電連接的多個第2電極的工序。
16.—種位置校正裝置，在制造半導體集成電路檢查用探頭卡時，位置校正 裝置將所述薄膜片的多個探頭電極的位置校正為與所述半導體晶片的各半導 體集成電路元件的電極電連接的規定位置，所述半導體集成電路檢査用探頭卡 具有薄膜片，該薄膜片在一個主面上形成一次集中使半導體晶片上形成的多個 半導體集成電路元件電導通用的多個探頭電極，并在外周部與支持體固定，其 特征在于，具有保持所述半導體晶片及固定在與所述支持體同一或不同的框狀支持體上的所述薄膜片用的平臺；識別保持在所述平臺上的半導體晶片及薄膜片的任意位置的識別部件； 對所述薄膜片加熱用的熱源單元及熱量控制器；為了將所述薄膜片配置在利用所述熱源單元的加熱位置而使所述平臺及 熱源單元的至少一方移動的移動部件及X、 Y、 Z位置控制器；以及統一控制裝置，該統一控制裝置根據用所述識別部件識別的薄膜片的探頭 電極位置和對應的半導體集成電路元件的電極位置的偏移量，對所述X、 Y、 Z 位置控制器及熱量控制器發出加熱位置及加熱時間的指令，使得在所述薄膜片形成產生張力變形的局部性的加熱收縮部。
全文摘要
本發明的半導體集成電路檢查用探頭卡，具有薄膜片(9)，該薄膜片(9)在一個主面上形成多個凸點電極(5)等多個探頭電極，并在外周部與陶瓷環(7)等支持體固定，在該半導體集成電路檢查用探頭卡中，與陶瓷環(7)固定的薄膜片(9)形成局部性的張力變更部(12)，從而產生張力變形，將多個凸點電極(5)配置在與半導體晶片的各半導體集成電路元件的電極電連接的規定位置。通過積極地而且持續地使薄膜片(9)的張力變形變化，從而使凸點電極(5)再配置在所希望的位置。
文檔編號G01R1/073GK101114603SQ200710101399
公開日2008年1月30日 申請日期2007年4月23日 優先權日2006年7月28日
發明者中田義朗, 真田稔 申請人:松下電器產業株式會社