半导体集成电路检查用探头卡及其制造方法

专利名称：半导体集成电路检查用探头卡及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路检査用探头卡及其制造方法，该半导体集成电 路检査用探头卡用于将半导体晶片上形成的多个半导体集成电路元件在晶片 状态下迸行一次集中检査及筛选。
背景技术：
通常，在半导体晶片上经过扩散工艺，形成多个半导体集成电路元件，并 分割成一个个半导体器件。分割后的半导体器件例如对引线框通过焊丝进行电 连接，用树脂或陶瓷等进行模铸，制成产品。
半导体集成电路元件随着制造工艺的微细化、及多功能化，为了确保产品 的质量，而且为了事前防止安装后的故障，老化(筛选)测试是必须的，是不可 缺少的。老化测试是对半导体集成电路元件加上温度及电负载，以往是在产品 的状态下实施的。但是，由于将半导体集成电路元件作为单个器件(芯片)出售 的形态也在增加，保证晶片状态下的质量就很重要，因此也实施在晶片状态下 的一次集中老化测试。若采用一次集中老化，则由于能够在组装前发现工艺上 的缺陷，能够縮短后道工序的检查时间，再加上还能够降低老化成本，因此能 够力图提高生产率，降低检査成本。
为了实施一次集中老化，必须对半导体晶片上的多个半导体集成电路元件
的各元件进行老化检查所必需的电极(AL焊盘)一次集中施加电源功率。若是大 口径300mm晶片，则对其多达7万个以上的电极进行一次集中接触。为此，提 出使用能够与晶片上的多个电极一次集中接触的探头卡，即提出使用配置多个 探头电极的介质，使得与整个晶片表面上分布的多个电极相对。例如，参照特 开平7-231019号公报。
探头卡如上所述，由于是同时与整个晶片表面上分布的多个电极接触，因 此对探头电极要求有非常高的位置精度。但是，若晶片实现大口径化，则探头 电极更难追求位置精度。作为力图提高位置精度的方法，提出了对形成探头电 极的接触片暂时在外侧或内侧加上张力，利用别的刚性环或校正夹具固定该状
态，通过这样得到所希望的位置精度。例如，参照特开2005-340485号公报。
图13所示为探头卡的代表性的结构。31是半导体晶片，具有多个焊盘电 极(以下，简称为电极)32。探头卡l由接触片2及局部型各向异性导电性橡胶 3以及玻璃布线基板4构成。接触片2在一个面上形成作为同时与半导体晶片 31的多个电极32接触用的探头电极的凸点电极5，在其背面形成孤立图形电 极6，使其与各凸点电极5形成一对。这些孤立图形电极6通过局部型各向异 性导电性橡胶3，与玻璃布线基板4的电极连接。
图14所示为接触片2的制造方法。首先，如图14(a) (b)所示，对热膨胀 率小的陶瓷环7粘接由Cu层8及聚酰亚胺层9构成的双层基材10。这时，双 层基材10加热到20(TC左右，使其热膨胀，与陶瓷环7粘接。
然后，如图14(c)所示，在双层基材10上利用激光形成凸点形成用的孔 ll，如图14(d)所示，在孔11的地方利用镀层生长，形成凸点电极5，如图14(e) 所示，将Cu层8仅保留规定的大小，其余除去，形成孤立图形电极6(详细参 照特开平7-231019号公报)。
图14(f)所示为完成的接触片2。在聚酰亚胺层9(以下，称为薄膜片9)的 正反面，形成凸点电极5及孤立图形电极6(参照图14(e))。接触片2(带凸点 的薄膜片9)的外周部与陶瓷环7固定。之所以首先使双层基材10在与陶瓷环 7粘接时进行热膨胀，是为了在除去Cu层8(Cu的热膨胀率为16ppm广C)时使 剩下的薄膜片9具有一定的张力，使得在老化温度上升时也不产生松弛。
但是，在以往的探头卡1的结构中，如上所述，在使双层基材10与陶瓷 环粘接时，陶瓷环7因Cu的张力而向内受到较大的力，由于该力的作用，陶 瓷环7在各相同性收縮的同时，变形为椭圆形，这时产生的变形量与收縮量相 比，为10倍以上的较大的量。由于变形的方向由制造陶瓷环7或双层基材10 时的微小的差异来决定，因此要预测该方向是极其困难的。所以，对于双层基 材10上形成的凸点电极5，无论怎样提高孔11的精度，实质上也不可能出现 很难预测的椭圆状变形的差异以上的精度。
孔11本身也由于双层基材10受到激光产生的热的影响，即受到加工顺序、
加工时间、加工环境的影响，从而局部产生微妙的偏移。该偏移也非常难控制， 成为每个孔11形成的凸点电极5的位置精度差的主要原因。
在专利文献2的方法中，如上所述，虽对接触片2暂时在外侧或内侧加上
张力来进行校正，但存在的问题是，必须预先确保校正所需要的足够的区域。

发明内容
本发明鉴于上述的问题，其目的在于提高探头卡的凸点电极等探头电极的 位置精度。
为了达到上述目的，本发明通过积极地而且持续地使形成探头电极的薄膜 片的张力变形变化，从而使探头电极再配置在所希望的位置，以提高位置精度。
艮口，本发明的特征为半导体集成电路检查用探头卡具有薄膜片，该薄膜 片在一个主面上形成一次集中使半导体晶片上形成的多个半导体集成电路元 件电导通用的多个探头电极，并在外周部与支持体固定，在前述半导体集成电 路检查用探头卡中，与前述支持体固定的薄膜片形成局部性的张力变更部，从 而产生张力变形，将前述多个探头电极配置在与前述半导体晶片的各半导体集 成电路元件的电极电连接的规定位置。
另外本发明的特征为半导体集成电路检查用探头卡具有薄膜片，该薄膜 片在一个主面上形成一次集中使半导体晶片上形成的多个半导体集成电路元 件电导通用的多个探头电极，并在有张力的状态下，在外周部与支持体固定， 在前述半导体集成电路检查用探头卡中，固定前述薄膜片的支持体是环状，在 该支持体的表面方向的至少一个方向产生变形，固定在具有刚性的布线基板 上，将前述薄膜片的多个探头电极配置在与前述半导体晶片的各半导体集成电 路元件的电极电连接的规定位置。
另外本发明的特征为半导体集成电路检查用探头卡具有薄膜片，前述薄 膜片在一个主面上形成一次集中使半导体晶片上形成的多个半导体集成电路 元件电导通用的多个探头电极，并在外周部与支持体固定，在制造前述半导体 集成电路检査用探头卡时，在与前述支持体同一或不同的框状支持体固定的薄 膜片上，至少形成一处产生张力变形的局部性的张力变更部，通过这样将前述 薄膜片的多个探头电极的位置校正为与前述半导体晶片的各半导体集成电路
元件的电极电连接的规定位置。
另外本发明的特征为半导体集成电路检查用探头卡具有薄膜片，该薄膜 片在一个主面上形成一次集中使半导体晶片上形成的多个半导体集成电路元 件电导通用的多个探头电极，并在外周部与支持体固定，在制造前述半导体集 成电路检査用探头卡时，对固定前述薄膜片的框状的前述支持体产生使前述薄 膜片产生张力变形的变形，固定在具有刚性的布线基板上，通过这样将前述薄 膜片的多个探头电极的位置校正为与前述半导体晶片的各半导体集成电路元 件的电极电连接的规定位置。
带探头电极的薄膜片至少进行下述工序能够制造，前述工序包括
使正反面具有导体层及绝缘弹性材料层的多层基材在其外周部在具有张 力的状态下、与框状的支持体固定的工序；
在前述多层基材的规定的多个部位、形成从前述绝缘弹性材料层一侧到达 前述导体层的孔的工序；
在各孔的部位配置导体材料使其与前述导体层导通、而形成多个探头电极 的工序；以及
通过刻蚀前述导体层使得保留各孔的部位的前述导体层、从而形成与前述 多个探头电极的各探头电极电连接的多个第2电极的工序。
在使薄膜片具有张力与框状的支持体固定时，最好升高薄膜片的温度。由 于薄膜片的热膨胀基本上导体层控制，而且由于框状的支持体是用陶瓷等制 成，因此其热膨胀率在一般的情况下小于薄膜片的各材料，因此利用升温而使 导体层产生的伸展，在使整个薄膜片伸展的状态下，与框状的支持体固定，若 温度回到初始状态，则薄膜片成为具有张力的状态。
若对这样固定的薄膜片，如上所述刻蚀除去导体层，从而形成第2电极， 则通过使薄膜片具有张力来粘接，从而成为使框状的支持体仅产生微弱变形的 力，随着除去导体层而释放，由于该张力释放，框状的支持体返回初始的状态， 从而引起探头电极进行再配置。这时，框状的支持体的返回通常不是各向同性 进行的，若是环状的支持体，则成为椭圆形，与它粘接的薄膜片的张力变化， 与之相应再配置的探头电极从期待位置偏移。
由于这样的原因，或者即使是其它的原因，在探头电极从期待位置偏移时，
通过在校正它的方向如上所述那样形成张力变更部，或者积极地使框状的支持 体产生变形， 一面拉伸薄膜片， 一面固定在布线基板上，通过采用上述这样的 组装方式，能够将探头电极再配置在期待位置。
薄膜片的张力变更部最好产生在多个探头电极的形成区域的外周侧，在从 支持部到固定部的位置。这是由于，能够连续缓慢地产生凸点的再配置。
作为张力变更部，可以形成加热收縮部或弹性率降低部。
为了形成加热收縮部，预先对该材料要选定具有加热收縮特性的材料，例 如选定聚酰亚胺树脂等高分子材料。然后局部性使其升温，达到玻璃转变温度， 使得引起比其它部分要大的加热收縮。通过这样，能够增大张力，拉伸其它部 分，使探头电极再配置。
在为了形成加热收縮部而对薄膜片进行加热时，最好一面测量探头电极的 位置， 一面控制加热量(热量、时间)及加热位置(部位、范围)。 一面确认加热 收縮的效果， 一面进行加热，直到能够校正到所希望的位置为止。作为热源， 可以使用热风、电加热器、激光、或卤素灯。使用卤素灯时，最好利用光纤进 行聚光。这是因为能够仅局部性加热必需的部分。
为了形成弹性率降低部，也可以对薄膜片利用物理方法形成孔。作为物理 方法，有激光、针、冲钻等。在使用激光时，在薄膜片的衬底设置耐热材料。 这是为了防止在透射一侧的其它构件等损坏。为了形成弹性率降低部，也可以 利用机械研磨或化学腐蚀使薄膜片减薄。
设框状的支持体的变形沿着薄膜片的表面方向产生，将支持体本身不损坏 的量作为极限。例如在将直径300mm的陶瓷环作为支持体时，将变形量设为不 到100nm是比较恰当的。能够通过用带子将所希望的部位连接来产生框状支 持体的变形。该带子也可以在对环状刚性体的布线基板固定后除去。
位置校正装置也构成了本发明，是将前述薄膜片的多个探头电极的位置校 正为与前述半导体晶片的各半导体集成电路元件的电极电连接的规定位置用 的位置校正装置，具有保持前述半导体晶片及固定在与前述支持体同一或不 同的框状支持体上的前述薄膜片用的平台；
识别保持在前述平台上的半导体晶片及薄膜片的任意位置的识别部件；
对前述薄膜片加热用的热源单元及热量控制器；
为了将前述薄膜片配置在利用前述热源单元的加热位置而使前述平台及 热源单元的至少一方移动的移动部件及X、 Y、 Z位置控制器；以及
统一控制装置，该统一控制装置根据用前述识别部件识别的薄膜片的探头 电极位置和对应的半导体集成电路元件的电极位置的偏移量对前述X、 Y、 Z位 置控制器及热量控制器发出加热位置及加热时间的指令、使得在前述薄膜片形 成产生张力变形的局部性的加热收縮部。


图1所示为本发明一实施形态的探头卡内的接触片的简要构成平面图。 图2为图1的接触片的面内张力分布与位移量的相关图。
图3为本发明及以往的接触片所使用的高分子材料的热收縮特性图。 图4为说明对接触片的探头电极进行位置校正的本发明第1方法的平面图。
图5为进一步说明图4的位置校正方法的概念图。 图6为本发明的位置校正装置的构成图。
图7为说明对接触片的探头电极进行位置校正的本发明第2方法的平面图。
图8为说明对接触片的探头电极进行位置校正的本发明第3方法的平面图。
图9为说明对接触片的探头电极进行位置校正的本发明第4方法的平面图。
图IO所示为本发明的其它实施形态的探头卡的简要构成分解立体图。 图11为本发明的其它实施形态的探头卡的简要构成及说明对它的探头电 极进行位置校正的本发明第5方法的平面图。 图12所示为图11的方法的效果图。 图13为以往的某探头卡的构成图。 图14为图13的探头卡内的接触片的制造工序图。
具体实施例方式
以下，用

本发明的实施形态。本发明有关的探头卡由于与前面用
图13及图14说明的以往的探头卡具有基本上相同的构成及制造方法，因此引 用图13及图14进行说明。
在图13中，半导体晶片31具有多个焊盘电极(以下，简称为电极)32。探 头卡1由接触片2及局部型各向异性导电性橡胶3以及玻璃布线基板4构成。 玻璃布线基板4在一个主面上具有供给检査用的电源及信号用的电极，并具有 刚性。
接触片2在一个面上形成作为同时一次集中与半导体晶片31的多个电极 32接触用的探头电极的多个凸点电极5，在其背面侧形成孤立图形电极6，使 其与各凸点电极5形成一对。然后，对与玻璃布线基板4形成一体化的陶瓷环 7(最好是SiN或SiC等热膨胀率为3-4ppm/。C左右以下的陶瓷环)等环状支持体 进行固定。孤立图形电极6分别与凸点电极5直接电连接，并通过局部型各向 异性导电性橡胶3，与玻璃布线基板4的电极连接。但是，也可以不通过局部 型各向异性导电性橡胶3，而与玻璃布线基板4的电极直接连接。
在制造接触片2时，如图14(a) (b)所示，将正反面具有Cu层8等金属导 体层及聚酰亚胺层9等绝缘弹性材料层的双层基材IO(也可以是在中间加入粘 接材料层等的三层以上的基材)的外周部与具有大于前述半导体晶片31的内周 的陶瓷环7粘接。这时，双层基材10加热至20(TC左右，使其热膨胀。
然后，如图14(c)所示，在双层基材10的规定的多个地方利用激光形成从 聚酰亚胺9一侧到达Cu层8的孔11，如图14(d)所示，在孔ll的地方利用镀 层生长，形成凸点电极5，如图14(e)所示，将Cu层8仅保留形成孤立图形电 极6的区域，其余刻蚀除去。
图14(f)所示为完成的接触片2。在聚酰亚胺层9(以下，称为薄膜片9)的 正反面，形成凸点电极5及孤立图形电极6(参照图14(e))。接触片2(带凸点 的薄膜片9)的外周部与陶瓷环7固定。前面在将双层基材10与陶瓷环7粘接 时，使其热膨胀，从而带凸点的薄膜片9在具有张力的状态下固定。
关于本发明的探头卡1与以往的探头卡的不同点，下面主要参照图1所示 的接触片2进行说明。该接触片2在薄膜片9的一部分，这里是在凸点形成区 域9A的外周侧的区域9B(以下，称为外周区域9B)，形成张力与其它部分不同
的部分12(以下，称为张力变更部12)，在产生张力变形的状态下，与陶瓷环7 固定。通过这样，将上述多个凸点电极5的位置校正为与半导体晶片31的各 半导体集成电路元件的电极32电连接的规定位置。
另外，在本说明书中，张力是指物体内的垂直于任意截面、将该截面互相 拉伸那样作用的应力。张力变形是指对物体加上外力(基于不均匀的张力)时表 现的形状或体积的变化。上述的接触片2中，通过利用某种方法，对与陶瓷环 7粘接的薄膜片9(张力保持均匀状态)进行加工，从而部分打破张力均衡(形成 张力变更部12)，引起张力变形，利用这时薄膜片9想要再次成为张力均匀状 态的情况，使凸点电极5向所希望的位置移动。
下面，参照图2进行说明。图2(a)所示为在直线A-A'方向、在使上述张力 变更部12的张力大于其它部分时的薄膜片9的各位置的张力。图2(b)所示为 因该局部性张力变形的变化而引起的凸点电极5的移动方向(即薄膜片9的各 位置的位移的方向)及移动量。通过这样使薄膜片9的张力局部性增大，从而 薄膜片9上的凸点电极5能够沿整个薄膜片9的张力变成均匀的方向再配置。 在这种情况下，由于利用位于外周区域9B的张力变更部12使张力增大，因此 A-A'线上(及其附近)的凸点电极5进行向薄膜片9的外周侧移动的再配置。
与之相反，使薄膜片9的张力局部性减少，也引起凸点电极5的再配置。 若使上述的张力变更部12的张力减少，则A-A，线上(及其附近)的凸点电极5 进行向薄膜片9的中间侧移动的再配置。
这样，在外周区域9B使张力变化，具有引起比较均匀的再配置的特征。 因而在校正不是急剧的位置偏移、而是整体平缓的位置偏移时是有效的。通过 在凸点形成区域9A内局部性使张力变化，能够实现复杂的再配置。特别是通 过縮小使张力变化的区域，使变化急剧，其效果将增大。
在引起局部性张力变化时，由于薄膜片9所使用的聚酰亚胺等高分子材料 一般若升温至它的玻璃转变温度左右的温度，则进行热收縮，因此利用该特性， 能够通过加热，使所希望的部分产生张力变形。
图3为热收縮特性图。对于由高分子材料构成的薄片，所加的热量(由加 热温度及时间来决定)在一定程度的范围内，则随着其增大，收縮率增大，若 超过该范围，则收縮量饱和。若每单位时间的热量一定，则即使以时间作为横
轴，也成为同样的特性图。利用这样的热收縮特性，通过选定收縮率取决于热 量(最好成比例)的范围内的热量，或者通过预先掌握与该热量相对应的收縮
率，则能够估计、选定校正量(移动量)。若是聚酰亚胺，则通过35(TC、 10分 钟左右的加热，将产生0.45%左右的热收縮。
另外，前面的图l所示的状态是，用不锈钢制的喷嘴将热风聚拢，集中在 所需要的范围，通过这样使张力变更部12引起热收縮。热风可以说是用喷嘴 聚拢，但在比较大的范围内吹，成为张力变形在张力变更部12用浓淡表示那 样连续变化的结果。若一面通过摄像头等，监视(测量)想要使其热收缩的地方 附近的凸点位置， 一面进行调节加热温度、地点、时间等的加热控制，则能够 更正确地进行作为目的的校正。除了通过加热，还能够通过化学品或机械加工 引起局部性的张力变化。
以下，更具体地说明产生局部性的张力变形的方法。
图4所示为将接触片2上一般设置的定位用的凸点电极5作为标记的位置 校正方法的概念图。定位用的凸点电极5是对半导体晶片的定位用的凸点电极， 这里在薄膜片9上形成8处。整个薄膜片9具有一定以上的张力，与陶瓷环7 粘接。
在定位用的凸点电极5如图所示位于从规定位置偏移后的虚线的位置时， 利用来自热源13的热风，对外周区域9B的该凸点电极5的附近进行加热，通 过这样能够对薄膜片9引起热收縮(张力变更部12)，使该凸点电极5沿着接近 加热部位的方向向规定位置移动。
下面详细叙述该情况。在图5中，在想要将薄膜片9上的凸点电极5从位 置5a进行位置校正到位置5b、移动量为Y'时，利用热源13a对位于连接原来 的位置5a与移动目标的位置5b的直线上的加热区域12a进行加热。这时，一 面识别凸点电极5的移动量， 一面加热控制热源13a，通过这样能够以高精度 向位于移动量Y'的坐标的位置5b进行位置校正。在想要将凸点电极5从位置 5a进行位置校正到位置5c、移动量为X〃 、 Y〃时，利用热源13b对位于连接 原来的位置5a与移动目标的位置5c的直线上的加热区域12b进行加热。这时， 也一面识别凸点电极5的移动量， 一面加热控制热源13b，通过这样能够以高 精度向位于移动量X" 、 Y"的坐标的位置5c进行位置校正。
以上，说明的足使用热风作为热源的例子，但用加热器也有效。若使用将
前端做成5mmd)左右平坦的像烙铁那样的加热器，则与热风相比，表面方向的 温度分布变得陡峭，能够产生陡峭的张力变形，换句话说能够产生阶梯形的张 力变形。也可以使用激光作为热源，利用激光能够使更微小的区域引起局部性 的热收縮。若为了将激光以高效率变换为热，预先涂布激光吸收率高的材料， 则能够得到更好的结果。
使用卤素灯等光源作为热源，也是有效的。为了使特定的部位高效率地引 起热收縮，最好用光纤等聚拢。另外仅对想要引起热收縮的部分涂布光吸收率 好的材料，对整个表面照射一定程度的强光，这种方法也很简单。
在无论采用什么热源的情况下，最好在薄膜片9的背面侧配置耐热性好、 隔热效果好的材料，这对于高效率地引起热收縮，另外对于保护背面侧都较好。
图6所示为位置校正装置的构成。接触片2如上所述，是在透明的薄膜片 9上形成多个凸点电极5及与它成对的孤立图形电极(未图示)，在薄膜片9的 外周部与陶瓷环7固定。
14为配置在接触片2与半导体晶片31之间的环状的烧接防止板。15为铝 制晶片托架，保持半导体晶片31、烧接防止板14、接触片2，并形成一体。
16为使晶片托架15沿X方向及Y方向移动的X-Y平台，17为从上方识别 保持在晶片托架15上的半导体晶片31及接触片2的任意位置用的识别摄像头。 18为对薄膜片9加热用的热源单元，具有上下机构(Z方向)，19为控制利用热 源单元18所加的热量的热量控制器。20为为了将薄膜片9配置在利用热源单 元18的加热位置而使X-Y平台16及热源单元18移动的X、 Y、 Z位置控制器， 21为进行识别摄像头用的图像处理及统一控制的统一PC。
若将保持半导体晶片31、烧接防止板14、接触片2并形成一体的晶片托 架15设置在X-Y平台16上，则该晶片托架15根据来自统一PC21的指令，利 用X、 Y、 Z位置控制器20及X-Y平台16，自动移动至利用热源单元18的加热 区。
然后，利用识别摄像头17，从上方对接触片2上的例如定位用的凸点电极 5及与之对应的半导体晶片31的电极进行一次监测，经图像处理，以前述半导 体晶片31的电极的位置为基准，求出定位用的凸点电极5的位置偏移量。
然后，对X、 Y、 Z位置控制器20及热量控制器19进行加热位置(地点、 范围)及加热量(加热温度、加热时间)的反馈控制，使得消除该偏移。在该状 态下，在薄膜片9上形成上述的局部性加热收縮部，产生张力变形，通过这样 将定位用的凸点电极5及其附近的凸点电极5再配置到适当的位置。利用烧接 防止板14防止半导体晶片31发生烧接。
另外，在利用识别摄像头17开始进行监测时，首先观察薄膜片9的整个 表面的定位用凸点电极5的位置。然后，在需要位置校正的凸点电极5有多个、 而且各自靠近时，考虑各凸点电极5的相对位置，在认为是最佳的位置处引起 张力变形。
例如，预计在最初对校正量最大的凸点电极(以下，称为第l校正凸点电 极)实施校正时、其它的凸点电极(以下，称为第2凸点电极)移动的移动方向。 然后， 一面考虑到在考虑第2校正凸点电极的移动量、而接着校正第2校正凸 点电极时第1校正凸点电极本身移动的方向及移动量， 一面实施第1校正凸点 电极的校正。然后，实施第2校正凸点电极的校正，使各位置的凸点电极来到 最佳位置。
当然，也可以不是如上所述那样用单一的识别摄像头17对接触片2及半 导体晶片31的双方进行一次观察，而是用单一或多个摄像头分别进行观察， 再在图像上进行重合。
与陶瓷环7固定的接触片2最好如图所示那样单独、即在不与布线基板4 形成一体化的状态下进行加工。当必须在布线基板4的上方进行加工时，对布 线基板4配置遮光及隔热片，使得不因激光等而产生损坏。
下面说明的方法是，不像上述那样使薄膜片9的一部分的张力增大，而是 反之通过缓和一部分的张力，使薄膜片9产生张力变形，进行凸点电极5的再 配置。
在图7所示的接触片2中，设将外周部与陶瓷环7固定的薄膜片9上的凸 点电极5形成在原来的设计位置的右侧。当初整个薄膜片9是具有张力进行粘 接的。
这时，如图所示，通过对薄膜片9甩针24穿孔23，来缓和张力，使得如 箭头所示那样向左侧移动。对于位置校正对象的凸点电极5，若在与想要使其
移动方向的相反侧开孔23，则由于该部分的张力降低而伸展(视在的弹性率降
低)，因此凸点电极5向着与孔23的反方向移动。
孔23的数量及大小，只要根据所需要的校正量任意进行调整即可，若分 成几次，每次形成少量的孔23，则能够使凸点电极5慢慢移动。该方法的加工 简单而且容易，也可以控制张力变形量，通过加工薄膜片9的外周区域，能够 容易进行向中心方向的校正。
孔23的形状虽然也可以不一定是圆形，但由于是对具有张力的薄膜片9 形成，因此光滑的形状不容易引起以角为起点的破损，可适用于张力更大的薄 膜片。可以说最好是圆或接近圆的形状。
针24的针尖最好是0.3mm 3mm左右，使用分配器用的针或注射针等，使 前端磨尖成圆锥状。通过这样，可形成圆或接近圆的形状的孔23。为了方便起 见，将针24固定在钻床等旋转设备的旋转部， 一面使其旋转， 一面用锉刀磨 削前端。也可以利用化学腐蚀，使针尖的表面光滑。
也可以使准分子或二氧化碳激光(图示省略)来代替针24。若利用激光，则 由于薄膜片9熔融而形成孔23，因此孔23的形状光滑，与使用针24的情况相 比，不容易产生薄膜片9以孔23为起点的破损。
作为缓和薄膜片9的张力用的其它方法，有机械研磨薄膜片9的一部分使 之减薄的方法。在图8所示的接触片2中，与前面图7说明的相同，设将外周 部与陶瓷环7固定的薄膜片9上的凸点电极5形成在原来的设计位置的右侧。
在这种情况下也同样，对于位置校正对象的凸点电极5，对与想要使其移 动的方向相反的一侧进行加工。用旋转轴25的前端带有锉刀26的机械研磨锉 27来研磨想要缓和张力的部分28，使之减薄。由于变薄的部分28的张力降低 而伸展，因此凸点电极5向着与该部分28的反方向移动。
作为缓和薄膜片9的张力用的另外的其它方法，有化学腐蚀薄膜片9的一 部分使之减薄的方法。在图9所示的接触片2中，与前面图7说明的相同，设 将外周部与陶瓷环7固定的薄膜片9上的凸点电极5形成在原来的设计位置的 右侧。
在这种情况下也同样，对于位置校正对象的凸点电极5，对与想要使其移 动的方向相反的一侧进行加工。利用滴下或涂布等方法供给腐蚀液29，使想要
缓和张力的部分28减薄，并在适当的时刻用大量的水等流动清洗。由于变薄
的部分28的张力降低而伸展，因此凸点电极5向着与该部分28的反方向移动。 腐蚀的速度也可以利用腐蚀液29的量或稀释程度、或温度等进行调整。
另外，在这之前作为校正与陶瓷环7固定的薄膜片9上的凸点电极5的位 置、并将该陶瓷环7固定在布线基板上的情况作了说明，但不限于此。也可以 不是将陶瓷环7固定在布线基板上，而使用与陶瓷环7同样的框状的支持体， 作为校正凸点电极5的位置用的夹具。在这种情况下，如图10所示，仅将与 夹具(未图示)固定的已完成位置校正的薄膜片9粘接在布线基板4的粘接位置 (用虚拟线表示的环状区域)，然后除去夹具。
也可以如图ll(a)所示，对固定了接触片2的陶瓷环7加以变形，组装探 头卡l。即使通过这样，也能够校正薄膜片9上的凸点电极5的位置。图中的 点划线表示陶瓷环7以本来的椭圆形状组装时的位置。如用实线所示，通过对 陶瓷环7在沿B-B'线的方向向内施加力，从而在B-B'方向收縮，在与之垂直的 方向伸展，就处于产生这样的变形的状态。
例如，在老化8英寸晶片时，若采用将接触片2与外径240mm、内径220mm、 厚2誦的SiC陶瓷环7固定的装置，假如设对陶瓷环7向内施加的力为几kg 至几十kg左右，则最外周的变形的程度达到几"m到100um左右。若对陶瓷 加上一定程度以上的外部压力，则会产生裂纹，因此不到100wm变形是适当 的。
为了尽可能保持较高的变形程度，最好用极细的粒子研磨陶瓷表面，以去 掉伤痕等。更尖锐的伤痕最好用化学腐蚀等去掉。
若在单对陶瓷环7加上变形的状态下组装探头卡1，则陶瓷环7向缓和变 形的方向产生变形，返回原始的状态。为了防止这种情况，必须将陶瓷环7利 用粘接剂等对布线基板4进行固定，或者利用压紧夹具等固定在布线基板4上。 图ll(a)所示为粘接固定的状态。
图ll(b)所示的状态是，对固定了接触片2的陶瓷环7加上变形，在用带 子30固定了该形状后，将陶瓷环7固定在布线基板4上。比较有效的方法是， 在陶瓷环7的伸展最大的方向的两端的部位(在这种情况下是与B-B'的交点)， 将聚酰亚胺带等张力大的粘接性的带子30拉伸粘贴，使得将前述两端的部位
互相拉近。在对布线基板4固定结束后，也可以除去带子30。
对于通过上述那样使陶瓷环7产生变形来进行位置校正时的效果进行了检 査。具体来说，对于与300ram晶片相对应的探头卡l的接触片2(陶瓷环7+带 凸点的薄膜片9)，选取图中所示那样的位于最外周的8处的凸点电极5，测定 了校正前后的凸点位置。这8处的凸点电极5位于以晶片中心相对应的设计上 的中心为基准的、上下左右及斜向位置相隔45度间隔处。
图12所示为测定结果。纵轴上取相距探头卡1的设计中心的距离(实测值) 与对应的设计上的距离(设计值)之差。设凸点电极5向外侧的移动为正，向内 侧的移动为负，用圆点画出校正前的测定结果，用方点画出校正后的测定结果。 点划线表示对各测定点进行拟合的正弦曲线。很清楚，通过位置校正，接近设 计值。
如上所述，本发明的探头卡l及其制造方法，由于通过积极地而且持续地 使薄膜片9的张力变形变化，从而校正凸点电极5的位置，因此能够提高凸点 电极5的位置精度。而且，通过使用该探头卡l，能够消除与半导体晶片31的 电极32的接触不良，没有必要进行由此而引起的再检査。
这样，能够力图縮短由设计到制出成品的检査时间，降低成本，同时能够 实现稳定的晶片老化测定，提高质量。对于与微细化进程中的半导体晶片的微 小电极高精度连接、以进行老化是极其有用的。 .
凸点电极5是举例作为探头电极的代表例子，例如也可以是针状或棱锥状 的电极。陶瓷环7也可以是由陶瓷或其它材料制成的四边形、多边形等框状的 支持体(支持夹具)。
权利要求
1.一种半导体集成电路检查用探头卡，具有薄膜片，该薄膜片在一个主面上形成一次集中使半导体晶片上形成的多个半导体集成电路元件电导通用的多个探头电极，并在外周部与支持体固定，其特征在于，与所述支持体固定的薄膜片形成局部性的张力变更部，从而产生张力变形，将所述多个探头电极配置在与所述半导体晶片的各半导体集成电路元件的电极电连接的规定位置。
2. 如权利要求1所述的半导体集成电路检查用探头卡，其特征在于，薄膜片的张力变更部形成在多个探头电极的形成区域的外周侧。
3. —种半导体集成电路检査用探头卡，具有薄膜片，该薄膜片在一个主面 上形成一次集中使半导体晶片上形成的多个半导体集成电路元件电导通用的 多个探头电极，并在有张力的状态下，在外周部与支持体固定，其特征在于，固定所述薄膜片的支持体是环状，在该支持体的表面方向的至少一个方向 产生变形，固定在具有刚性的布线基板上，将所述薄膜片的多个探头电极配置 在与所述半导体晶片的各半导体集成电路元件的电极电连接的规定位置。
4. 一种半导体集成电路检査用探头卡的制造方法，半导体集成电路检査用 探头卡具有薄膜片，该薄膜片在一个主面上形成一次集中使半导体晶片上形成 的多个半导体集成电路元件电导通用的多个探头电极，并在外周部与支持体固 定，其特征在于，在制造所述半导体集成电路检查用探头卡时，在与所述支持体同一或不同的框状支持体固定的薄膜片上，至少形成一处 产生张力变形的局部性的张力变更部，通过这样将所述薄膜片的多个探头电极 的位置校正为与所述半导体晶片的各半导体集成电路元件的电极电连接的规 定位置。
5. 如权利要求4所述的半导体集成电路检查用探头卡的制造方法，其特征 在于，形成加热收縮部或弹性率降低部，作为张力变更部。
6. 如权利要求5所述的半导体集成电路检查用探头卡的制造方法，其特征 在于， 在为了形成加热收縮部而对薄膜片进行加热时， 一面测量探头电极的位 置， 一面控制加热量及加热位置。
7.如权利要求5或6所述的半导体集成电路检查用探头卡的制造方法，其 特征在于，在为了形成加热收縮部而对薄膜片进行加热时，作为热源，使用热风、电 加热器、激光、或卤素灯。
8. 如权利要求7所述的半导体集成电路检查用探头卡的制造方法，其特征 在于，使用卤素灯时，利用光纤进行聚光。
9. 如权利要求5所述的半导体集成电路检査用探头卡的制造方法，其特征 在于，为了形成弹性率降低部，对薄膜片利用物理方法形成孔。
10. 如权利要求9所述的半导体集成电路检查用探头卡的制造方法，其特 征在于，在作为物理方法使用激光时，在薄膜片的衬底设置耐热材料。
11. 如权利要求5所述的半导体集成电路检査用探头卡的制造方法，其特 征在于，为了形成弹性率降低部，利用机械研磨或化学腐蚀使薄膜片减薄。
12. —种半导体集成电路检査用探头卡的制造方法，半导体集成电路检查用 探头卡具有薄膜片，该薄膜片在一个主面上形成一次集中使半导体晶片上形成 的多个半导体集成电路元件电导通用的多个探头电极，并在外周部与支持体固 定，其特征在于，在制造所述半导体集成电路检査用探头卡时，对固定所述薄膜片的框状的所述支持体产生使所述薄膜片产生张力变形 的变形，固定在具有刚性的布线基板上，通过这样将所述薄膜片的多个探头电 极的位置校正为与所述半导体晶片的各半导体集成龟路元件的电极电连接的 规定位置。
13.如权利要求12所述的半导体集成电路检査用探头卡的制造方法，其特 征在于，设框状的支持体的变形沿着薄膜片的表面方向为不到100nm。
14. 如权利要求12所述的半导体集成电路检查用探头卡的制造方法，其特 征在于，通过用带子将所希望的部位连接来产生框状支持体的变形。
15. 如权利要求4或12的任一项所述的半导体集成电路检査用探头卡的制 造方法，其特征在于，带探头电极的薄膜片至少进行下述工序来制造，所述工序包括使正反面具有导体层及绝缘弹性材料层的多层基材在其外周部在具有张力的状态下、与框状的支持体固定的工序；在所述多层基材的规定的多个部位、形成从所述绝缘弹性材料层一侧到达 所述导体层的孔的工序；在各孔的部位配置导体材料使其与所述导体层导通、而形成多个探头电极 的工序；以及通过刻蚀所述导体层使得保留各孔的部位的所述导体层、从而形成与所述多个探头电极的各探头电极电连接的多个第2电极的工序。
16.—种位置校正装置，在制造半导体集成电路检查用探头卡时，位置校正 装置将所述薄膜片的多个探头电极的位置校正为与所述半导体晶片的各半导 体集成电路元件的电极电连接的规定位置，所述半导体集成电路检査用探头卡 具有薄膜片，该薄膜片在一个主面上形成一次集中使半导体晶片上形成的多个 半导体集成电路元件电导通用的多个探头电极，并在外周部与支持体固定，其 特征在于，具有保持所述半导体晶片及固定在与所述支持体同一或不同的框状支持体上的所述薄膜片用的平台；识别保持在所述平台上的半导体晶片及薄膜片的任意位置的识别部件； 对所述薄膜片加热用的热源单元及热量控制器；为了将所述薄膜片配置在利用所述热源单元的加热位置而使所述平台及 热源单元的至少一方移动的移动部件及X、 Y、 Z位置控制器；以及统一控制装置，该统一控制装置根据用所述识别部件识别的薄膜片的探头 电极位置和对应的半导体集成电路元件的电极位置的偏移量，对所述X、 Y、 Z 位置控制器及热量控制器发出加热位置及加热时间的指令，使得在所述薄膜片形成产生张力变形的局部性的加热收縮部。
全文摘要
本发明的半导体集成电路检查用探头卡，具有薄膜片(9)，该薄膜片(9)在一个主面上形成多个凸点电极(5)等多个探头电极，并在外周部与陶瓷环(7)等支持体固定，在该半导体集成电路检查用探头卡中，与陶瓷环(7)固定的薄膜片(9)形成局部性的张力变更部(12)，从而产生张力变形，将多个凸点电极(5)配置在与半导体晶片的各半导体集成电路元件的电极电连接的规定位置。通过积极地而且持续地使薄膜片(9)的张力变形变化，从而使凸点电极(5)再配置在所希望的位置。
文档编号G01R1/073GK101114603SQ200710101399
公开日2008年1月30日 申请日期2007年4月23日 优先权日2006年7月28日
发明者中田义朗, 真田稔 申请人:松下电器产业株式会社