JP2007155711A - シート状プローブおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 微小で微細ピッチな電極を有する回路装置にも安定な接続状態が達成され、電極構造体が絶縁膜から脱落せず高い耐久性が得られ、大面積のウェハや被検査電極のピッチが小さい回路装置に対し、バーンイン試験において、温度変化による電極構造体と被検査電極との位置ずれが確実に防止され、良好な接続状態が安定に維持されるシート状プローブおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明のシート状プローブは、厚み方向に伸びる複数の電極構造体を有する絶縁層とこれを支持する支持体とを具え、電極構造体は、絶縁層の表面から突出する表面電極部と、絶縁層の裏面に露出し、その一部が絶縁膜に埋設された裏面電極部と、表面電極部の基端から連続して絶縁層の厚み方向に伸び、裏面電極部に連結された短絡部とを有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、回路装置の電気検査に用いられるシート状プローブおよびその製造方法に関し、さらに詳しくは、例えばウエハに形成された複数の集積回路の電気検査をウエハの状態で行うために好適に用いられるシート状プローブおよびその製造方法に関する。

例えば、多数の集積回路が形成されたウエハや、半導体素子などの電子部品などの回路装置の電気検査では、被検査回路装置の被検査電極のパターンに従って配置された検査用電極を有するプローブ装置が用いられている。

従来、このような装置としてピンもしくはブレードからなる検査用電極（検査プローブ）が配列されたプローブ装置が使用されている。
而して、被検査回路装置が多数の集積回路が形成されたウエハである場合には、ウエハ検査用のプローブ装置を作製するためには、非常に多数の検査プローブを配列することが必要となるので、プローブ装置は高価なものとなる。

また、被検査電極のピッチが小さい場合には、プローブ装置を作製すること自体が困難になる。
さらにウエハには一般に反りが生じており、その反りの状態も製品（ウエハ）ごとに異なるため、各ウエハの多数の被検査電極に対して、プローブ装置の検査プローブのそれぞれを安定にかつ確実に接触させることは実際上困難である。

このような問題に対応するため、一面に被検査電極のパターンに従って複数の検査用電極が形成された検査用回路基板の一面上に異方導電性シートを配置し、この異方導電性シート上に、絶縁シートにその厚み方向に貫通して伸びる複数の電極構造体が配列されたシート状プローブを配置したプローブカードが提案されている（特許文献１および特許文献２参照。）。

このようなプローブカードにおいては、図３２に示すように、シート状プローブ１００は、ポリイミドなどの樹脂からなる柔軟な円形の絶縁性シート１０４を有し、この絶縁性シート１０４には、その厚み方向に伸びる複数の電極構造体１０２が被検査回路装置の被検査電極のパターンに従って配置されている。

また、絶縁性シート１０４の周縁部には、絶縁性シート１０４の熱膨張を制御することなどを目的として、例えばセラミックスからなるリング状の支持部材１０６が設けられている。
この支持部材１０６は、絶縁性シート１０４の面方向の熱膨張を制御し、バーンイン試験において温度変化による電極構造体１０２と被検査電極との位置ずれを防止するためのものである。

さらに、各電極構造体１０２は、絶縁性シート１０４の表面に露出する突起状の表面電極部１０８と、絶縁性シート１０４の裏面に露出する板状の裏面電極部１１０とが、絶縁性シート１０４をその厚み方向に貫通して伸びる短絡部１１２を介して一体に連結された構造になっている。

しかしながら、このようなシート状プローブには以下のような問題がある。
例えば直径８インチ以上のウエハでは、５０００個または１００００個以上の被検査電極が形成されており、これらの被検査電極のピッチは３００μｍ以下であり、微細な場合には１６０μｍ以下である。

而して、このようなウエハの検査を行うためのシート状プローブとしては、ウエハに対応した大面積を有し、５０００個または１００００個以上の電極構造体が３００μｍ以下のピッチで配置されたものが必要となる。

しかし、ウエハを構成する材料の例であるシリコンの線熱膨張係数は、３．３×１０^-6／Ｋ程度であり、一方シート状プローブの絶縁性シートを構成する材料の例であるポリイミドの線熱膨張係数は、４．５×１０^-5／Ｋ程度である。

従って、例えば２５℃においてそれぞれ直径が８インチ（２０ｃｍ）のウエハおよびシート状プローブの各々を２５℃から１２５℃まで加熱した場合には、理論上ウエハの直径の変化は６６μｍにすぎないことになるが、シート状プローブの絶縁性シートの直径の変化は９００μｍに達し、両者の熱膨張の差は８３４μｍとなる。

このように、ウエハとシート状プローブの絶縁性シートとの間で面方向の熱膨張の絶対量に大きな差が生じると、絶縁性シートの周縁部をウエハの線熱膨張係数と同等の線熱膨張係数を有する支持部材によって固定しても、バーンイン試験の際に温度変化による電極構造体と被検査電極との位置ずれを確実に防止することが困難であるため、良好な電気的接続状態を安定に維持することができない。

また、検査対象が小型の回路装置であっても、隣接する被検査電極間の離間距離が５０μｍ以下である場合には、バーンイン試験の際に温度変化による電極構造体と被検査電極との位置ずれを確実に防止することは困難であるため、良好な電気的接続状態を安定に維持することができない。

このような問題点に対して、図３３に示すように、絶縁性シート２０４に張力を作用させた状態でリング状の支持部材２０６に固定することにより、絶縁性シート２０４の熱膨張を緩和する方法、すなわちリング状の支持部材２０６の熱膨張率Ａと、絶縁性シート２０４の熱膨張率Ｂを同一の熱膨張率に制御する方法が提案されている（特許文献３参照。）

しかしながら、この方法では、絶縁性シート２０４の全ての面方向について張力を均一に作用させることは極めて困難である。
また、電極構造体２０２を形成することによって絶縁性シート２０４に作用する張力のバランスが変化し、その結果、絶縁性シート２０４は熱膨張について異方性を有するようになる。

このため、面方向の一方向の熱膨張を抑制することは可能であっても、この一方向と交差する他方向の熱膨張を抑制することはできず、結局、温度変化による電極構造体２０２と被検査電極との位置ずれを防止することができない。

また、絶縁性シート２０４に張力を作用させた状態で支持部材２０６に固定するためには、加熱下において絶縁性シート２０４を支持部材２０６に接着するという煩雑な工程が必要となるため、製造コストの増大を招くという問題がある。

また、特許文献４には、絶縁性フィルムと導電層とを積層した構造の積層フィルムを、所定の温度でセラミックリング上に張力を持たせて張り付け、この積層フィルムにバンプホールを形成して電気メッキ処理を行い、バンプホール内にメッキを成長させ表面電極部を形成するとともに導電層を選択的にエッチングして、裏面電極部を形成して電極構造体を形成する手段が開示されている。
そして、この手段では、絶縁性フィルムを選択的にエッチングして、電極構造体の部分を避けてリング状に残しパターンを形成している。
ここで、絶縁性フィルムの張力は、セラミックリングの元に戻ろうとする復元力に比べ非常に弱いものである。

このため、電極構造体を形成することによって熱膨張について異方性を有する原因である絶縁性シートに作用する張力バランスを変化させ、さらに絶縁性フィルム上に残しパターンを形成することによって、セラミックリングの復元力に対抗させている。

また、特許文献５には、検査対象が直径８インチ以上の大面積のウエハや被検査電極のピッチが極めて小さい回路装置であっても、バーンイン試験において良好な電気的接続状態を安定に維持することができるシート状プローブおよびその製造方法が開示されている。

具体的には、特許文献５に記載の手段では、図３４（ａ）に示すように、フレーム板形成用金属板３０２と、このフレーム板形成用金属板３０２上に一体的に積層された絶縁層形成用樹脂シート３０４とを有する積層体３０６を用意し、この積層体３０６の絶縁層形成用樹脂シート３０４に貫通孔３０８を形成している。

さらに、図３４（ｂ）に示すように、積層体３０６に対してメッキ処理を施すことにより絶縁層形成用樹脂シート３０４の貫通孔３０８内に、フレーム板形成用金属板３０２に連結された短絡部３１０と、短絡部３１０に連結された表面電極部３１２を形成している。

そして、図３４（ｃ）に示すように、フレーム板形成用金属板３０２をエッチング処理することにより、貫通孔３１４が形成された金属フレーム板３１６を形成し、フレーム板形成用金属板３０２の一部によって、短絡部３１０に連結された裏面電極部３１８を形成している。

これにより、表面に露出する表面電極部３１２と裏面に露出する裏面電極部３１８とを有する電極構造体３２０が、柔軟な樹脂よりなる絶縁層３２２に保持されてなる接点膜３２４と、この接点膜３２４を支持する金属フレーム板３１６とから構成されるシート状プローブ３００が得られるものである。

このようなシート状プローブ３００によれば、絶縁層３２２の面方向の熱膨張が金属フレーム板３１６によって確実に規制されるので、検査対象が例えば直径８インチ以上の大面積のウエハや被検査電極のピッチが極めて小さい回路装置であっても、バーンイン試験において温度変化による電極構造体と被検査電極との位置ずれが確実に防止され、良好な電気的接続状態が安定に維持されるもの
である。

しかしながら、図３４（ｃ）に示すシート状プローブにおいては、以下のような問題がある。
上記のシート状プローブの製造方法における短絡部３１０および表面電極部３１２を形成する工程においては、貫通孔の電解メッキ処理によるメッキ層が等方的に成長するため、図３５に示すように、得られる表面電極部３１２においては、当該表面電極部３１２の周縁から短絡部３１０の周縁までの距離ｗは、当該表面電極部３１２の突出高さｈと同等の大きさとなる。従って、得られる表面電極部３１２の径Ｒは、突出高さｈの２倍を超えて相当に大きいものとなる。そのため、被検査回路装置における被検査電極が微小で極めて小さいピッチで配置されてなるものである場合には、隣接する電極構造体３２０間の離間距離を十分に確保することができず、その結果、得られるシート状プローブにおいては、絶縁層３２２による柔軟性が失われるため、被検査回路装置に対して安定した電気的接続を達成することが困難となる。

また、電気メッキ処理において、フレーム板形成用金属板３０２の全面に対して電流密度分布が均一な電流を供給することは実際上困難であり、この電流密度分布の不均一性により、絶縁層形成用樹脂シート３０４の貫通孔３０８毎にメッキ層の成長速度が異なるため、形成される表面電極部３１２の突出高さｈや、表面電極部３１２の周縁から短絡部３１０の周縁までの距離ｗすなわち径Ｒに大きなバラツキが生じる。そして、表面電極部３１２の突出高さｈに大きなバラツキがある場合には、被検査回路装置に対して安定した電気的接続が困難となり、一方、表面電極部３１２の径に大きなバラツキがある場合には、隣接する表面電極部３１２同士が短絡する恐れがある。

さらに図３６（ａ）に示すように、検査対象のウエハ４００は、空気環境下にて長時間放置された場合や、製造工程や検査工程において高温条件下にさらされた場合には、図３６（ｂ）に示すように被検査電極４０２の表面に酸化膜４０４が形成されることがある。

そして、図３７（ａ）に示すように、半球形の表面電極部３１２からなる電極構造体３２０を備えたシート状プローブ３００においては、図３７（ｂ）に示すように、ウエハ４００の表面に形成された酸化膜４０４を破るのが困難であり、ウエハ４００の被検査電極４０２とシート状プローブ３００の電極構造体３２０との電気的接続が困難となる場合があった。

この問題を解決するためには、図３８（ａ）および図３８（ｂ）に示すように、ウエハ４００の被検査電極４０２の表面に形成された酸化膜４０４を接触時に破って、ウエハ４００の被検査電極４０２とシート状プローブ５００の電極構造体５０４との電気的な接続が容易に達成できるように、シート状プローブ５００に形成された電極構造体５０４の表面電極部５０２の先端部を細くし、錐状や錐台状にすることが考えられる。

このような構成によれば、表面電極部５０２における被検査電極４０２との接触する部分の面積が半球状のものより小さいため、同一荷重を加えた場合には、単位面積当たりに加えられる荷重量が大きく酸化膜４０４を破るのが容易になる。

現在、ウエハ検査時に加えられる荷重は、１被検査電極当たり例えば８ｇ程度となっている。
例えば、表面電極部が半球状の電極構造体を有する場合に、被検査電極との接触部分の面積をｂとし、表面電極部が錐台状の電極構造体を有する場合に、被検査電極との接触部分の面積を０．５ｂとすれば、酸化膜４０４を破るための接触時の単位面積当たりの荷重で考えると、表面電極部が錐台状の電極構造体であれば１６／ｂｇであるのに対し、表面電極部が半球状の電極構造体では８／ｂｇとなる。

そのため、表面電極部が錐台状の電極構造体を有するシート状プローブを使用して酸化膜４０４が形成された被検査電極４０２を有するウエハ４００を検査する場合には、検査時に必要な荷重の合計は、表面電極部が半球状の電極構造体を有するシート状プローブを使用する場合に比べて小さくなるため、ウエハ検査装置の加圧機構の小型化が達成でき、さらに小さな圧力にて検査できることは、異方導電性コネクターの繰り返し使用耐久性の向上をもたらし、結果的に検査コストの低減をもたらすこととなる。

しかしながら、図３９（ａ）および図３９（ｂ）に示すように、シート状プローブ５００に形成された電極構造体５０４の表面電極部５０２の先端部の形状を錐状や錐台状とした場合には、ウエハ４００の被検査電極４０２と接触できる電極構造体５０４の先端部の寸法が、表面電極部が半球状の電極構造体３２０のものよりも小さくなる。

このような場合において、シート状プローブの電極構造体に距離Ａの位置ズレが生ずると、半球状の電極構造体３２０では被検査電極と電気的接続が可能であるが、表面電極部が錐台状の電極構造体５０４では被検査電極４０２と接触できず電気的接続が不可となる。すなわち、表面電極部５０２が錐状または錐台状の電極構造体５０４を有するシート状プローブ５００は、電極構造体５０４の位置ズレの許容量が小さいものである。

このため、バーンイン試験の際に温度変化による電極構造体５０４と被検査電極４０２との位置ずれによる接続不良が表面電極部の形状が球状の場合よりも生じやすくなり、良好な電気的接続状態を安定に達成することが困難となりやすい。

また、特許文献６には、電極構造体の表面電極部の先端部形状を円錐台として、電極構造体が絶縁膜からの脱落を防止するための保持部を有するシート状プローブおよびその製造方法が開示されている。

このようなシート状プローブは、図４０に示す製造方法により製造されるものである。図４０において、７０は積層体、７２は表面側金属層、７４は裏面側金属層、７６は金属膜、７８は絶縁性シート、８０は絶縁層、８２は電極構造体形成用凹所、８４は保持部、８６は裏面電極部、８８は支持部である。このシート状プローブは、電極構造体の表面電極部は錐台状であり、電極構造体は絶縁層の表側表面上に短絡部径より径の大きな保持部を有し、絶縁層の裏側表面上に短絡部径より径の大きい裏面側電極部を有するものである。

そのため、このシート状プローブは、電極構造体が絶縁膜からの脱落が防止されるので高い耐久性を有し、貫通孔内にメッキ処理等により金属を充填して表面電極部を形成するので、表面電極部の高さが均一で高さバラツキが小さいため多数の被検査電極に同時に接触する場合において低い荷重にて接触できること、表面電極部の外径が小さいため、微細ピッチで高密度のシート状プローブを効率よく生産することができる。
そして、上記のように電極構造体の表面電極が円錐台であるためウエハの表面に形成された酸化膜を破るのが容易であるという効果も有する。

しかしながら、図４０に示すシート状プローブの製造方法においては、絶縁性シート７８、表面側金属層７２、裏面側金属層７４、金属膜７６および絶縁層８０からなる積層体７０を、その片面側からエッチングを行って電極構造体形成用凹所８２を形成するので、電極構造体形成用凹所８２は開口側の径より凹所の底面側の径が小さくなる。

そのため、絶縁性シート７８および絶縁層８０の厚みが大きいとエッチングにより表面側金属層７２が底面に露出した電極構造体形成用凹所８２の形成が困難となる。電極構造体形成用凹所８２の底面に表面側金属層７２が露出していないと、表面側金属層７２を電極として電気メッキ処理を行った際に金属が充填されず、電極構造体を形成することが困難となる、という問題がある。

これらの理由により、特許文献６に記載の製造方法においては、電極構造体が高密度で微細ピッチなシート状プローブを製造する場合においては、絶縁性シート７８および絶縁層８０の厚みの合計を大きくできず、特に絶縁性シート７８の厚みを大きくすることが困難で、従って、製造されるシート状プローブは電極構造体の表面電極部の絶縁層８０からの突出高さが小さいものとなっていた。

被検査物であるウエハやＩＣ等においては、その被検査電極がその周囲に絶縁層が形成されて、被検査電極が絶縁層の表面高さより被検査電極の高さが低くなっているものがある。このような被検査物の被検査電極にシート状プローブが良好な電気的接続状態を安定に達成するためには、電極構造体の表面電極の突出高さを高くすることが好ましい。

さらに、特許文献６に記載のシート状プローブにおいては、保持部が積層体を構成する金属層をエッチングして形成したものであるため、保持部は絶縁層の上に一体的に積層され、その厚みは小さいものとなり、バーンイン試験等において繰り返し試験を行った場合においても、保持部の変形が生じて、保持部が絶縁層より剥離することがあり、この保持部の変形、剥離による電極構造体の絶縁層からの脱落や、変形した保持部の被検査物への接触による被検査物の損傷が生じることもあった。

特開２００１−１５５６５号公報 特開２００２−１８４８２１号公報 特許第２８２８４１０号公報 特開２００２−７６０７４号公報 特開２００４−３６１３９５号公報 特開２００４−１７２５８９号公報

本発明は、このような現状に鑑み、検査対象が直径８インチ以上の大面積のウエハや被検査電極のピッチが極めて小さい回路装置であっても、バーンイン試験において温度変化による電極構造体と被検査電極との位置ずれを確実に防止することができ、これにより、良好な電気的接続状態を安定に維持することができるシート状プローブおよびその製造方法を提供することを目的とする。

そして、本発明は、被検査電極がその周囲に絶縁層が形成されて、被検査電極の高さが絶縁層より低くなっているような被検査物に対しても、良好な電気的接続状態を安定に維持することができるシート状プローブおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のシート状プローブは、絶縁膜と、この絶縁膜の面方向に互いに離間して配置され、当該絶縁膜の厚み方向に貫通して伸びる複数の電極構造体とを備えた接点膜を有し、 前記電極構造体の各々は、前記絶縁膜の表面から突出する表面電極部と、前記絶縁膜の裏面に露出し、その一部が当該絶縁膜に埋設された裏面電極部と、前記表面電極部の基端から連続して前記絶縁膜をその厚み方向に貫通して伸び、前記裏面電極部に連結された短絡部とよりなり、前記表面電極部の基端および裏面電極部の各々が短絡部の径より大きい径を有し、
前記接点膜は、貫通孔が形成された金属フレーム板における当該貫通孔の周縁部に支持されていることを特徴とする。

本発明のシート状プローブにおいては、接点膜における絶縁膜は、金属フレーム板により支持された部分の厚みが、電極構造体の周辺部分の厚みより大きいことが好ましい。

本発明のシート状プローブの製造方法は、絶縁性シートと、この絶縁性シートの表面に形成された表面側金属層とを有する積層体に、形成すべき電極構造体のパターンに対応するパターンに従って、前記絶縁性シートを貫通する電極構造体形成用凹所を形成する工程と、
電気メッキ処理によって、前記電極構造体形成用凹所およびその周辺部に第１表面電極部分、短絡部および裏面側電極部からなる電極構造体中間体を形成する工程と、
前記絶縁性シートの裏面および前記裏面電極部を覆うよう絶縁層を形成する工程と、
エッチング処理によって前記絶縁層の厚みを小さくすることにより、裏面側電極部の一部を露出する工程と
を含むことを特徴とする。

本発明のシート状プローブの製造方法においては、エッチング処理によって絶縁性シートの厚みを小さくすることにより、電極構造体中間体における第１表面電極部分を露出する工程と、
メッキ処理によって、露出した第１表面電極部分に第２表面電極部分を形成して表面電極部を形成するする工程と
を含むことが好ましい。
また、絶縁層上に金属層を形成し、当該金属層をエッチンク処理を施して金属フレーム板を形成する工程を含むことが好ましい。

本発明のシート状プローブによれば、金属フレーム板の貫通孔に接点膜を支持しているので、絶縁膜の熱膨張を金属フレーム板によって確実に規制することが可能となる。
従って、検査対象が例えば直径８インチ以上の大面積のウエハや被検査電極のピッチが極めて小さい回路装置であっても、バーンイン試験の際に温度変化による電極構造体と被検査電極との位置ずれが確実に防止されるため、良好な電気的接続状態を安定して維持することができる。

また、本発明のシート状プローブによれば、表面電極部が絶縁膜の表面から突出した状態に形成されているため、被検査電極がその周囲に絶縁膜が形成されて、被検査電極の高さが絶縁層より低くなっているような被検査物に対しても、良好な電気的接続状態を安定に維持することができる。

また、本発明のシート状プローブによれば、表面電極部および裏面電極部の各々が短絡部の径より大きい径を有し、しかも、裏面電極部の一部が絶縁膜に埋設されているため、絶縁膜と電極構造体との接触面積が増大し、絶縁膜より電極構造体が抜け落ちることを確実に防止することができる。

また、接点膜における金属フレーム板により支持された部分の厚みが大きい絶縁膜を有する構成によれば、接点膜が強固に金属フレームに支持されるため、温度変化や繰り返し検査使用時において接点膜の金属フレームからの剥離が抑制されるので、高い耐久性が得られる。

本発明のシート状プローブの製造方法によれば、上記のシート状プローブを確実に製造することができる。
そして、電極構造体形成用凹所内に金属を充填して高さが均一な第１表面電極部分を形成した後、この第１表面電極部分にメッキ処理を行って第２表面電極部分を形成することにより表面電極部を形成するため、先端の径が比較的小さく、高さバラツキが小さく、しかも、突出高さが高い表面電極部が得られる。従って、得られる電極構造体は、酸化膜に覆われた被検査電極に対しても小さな圧力で酸化膜を破ることができるので、電気的な接続を達成することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいてより詳細に説明する。
なお、添付した各図面は説明用のものであり、その各部の具体的なサイズ、形状などは本明細書の記載、および従来技術に基づいて当業者に理解されるところによる。

〈シート状プローブ〉
図１は、本発明のシート状プローブの一実施形態を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）はＸ−Ｘ線による断面図、図２は、図１のシート状プローブの接点膜を拡大して示す平面図、図３（ａ）は、図２のＸ−Ｘ線による部分断面図、図３（ｂ）は電極構造体の拡大断面図である。

この実施形態に係るシート状プローブ１０は、複数の集積回路が形成された８インチなどのウエハについて、各集積回路の電気検査をウエハの状態で行うために用いられる。

このシート状プローブ１０は、図１（ｂ）に示すように、被検査対象であるウエハ上の各集積回路に対応する各位置に貫通孔１２が形成された金属フレーム板２５を有し、この貫通孔１２内には接点膜９が配置されている。また接点膜９は、金属フレーム板２５の貫通孔１２の縁部に、支持部２４で支持されている。

さらに図１（ｂ）および図３（ａ）に示すように、この支持部２４では樹脂製の絶縁膜１８が金属フレーム板２５上に支持されている。
また接点膜９は、柔軟な絶縁膜１８に電極構造体１５が貫通形成された構造になっている。

すなわち、絶縁膜１８の厚み方向に伸びる複数の電極構造体１５が、検査対象であるウエハの被検査電極に対応するパターンに従って絶縁膜１８の面方向に互いに離間して配置されている。

このような電極構造体１５は図３（ａ）に示すように、絶縁膜１８の表面に露出する突起状の表面電極部１５ａと、絶縁膜１８の裏面に露出する板状の裏面電極部１５ｂと、絶縁膜１８の厚み方向に貫通して伸びる短絡部１５ｃとが一体化した構造になっている。

また、このシート状プローブ１０は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、周縁部に剛性を有する平板リング状の支持部材２が設けられている。

《金属フレーム板》
金属フレーム板２５は、線熱膨張係数が３×１０^-5／Ｋ以下のものを用いることが好ましく、より好ましくは−１×１０^-7〜１×１０^-5／Ｋ、特に好ましくは−１×１０^-6〜８×１０^-6／Ｋである。

また、金属フレーム板２５を構成する材料の具体例としては、インバーなどのインバー型合金、エリンバーなどのエリンバー型合金、スーパーインバー、コバール、４２合金などの合金または合金鋼、モリブデン、モリブデン合金または合金鋼が挙げられる。

さらに、金属フレーム板２５の厚みは、３〜１５０μｍであることが好ましく、より好ましくは５〜１００μｍである。

この厚みが過小である場合には、シート状プローブ１０を支持する金属フレーム板２５として必要な強度が得られないことがある。

一方、この厚みが過大である場合には、後述する製造方法において、エッチング処理によって第２裏面側金属層より金属フレーム板２５と裏面電極部１５ｂとに分離することが困難となることがある。

なお、図１に示す実施形態では、図４（ａ）に示すように被検査対象であるウエハ上の各集積回路に対応する各位置に、複数個の貫通孔１２が形成された金属フレーム板２５を形成し、これらの貫通孔１２にそれぞれ絶縁膜１８を互いに隔離するように形成している。

しかしながら、図５に示すように（図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）はＸ−Ｘ線による断面図である）、絶縁膜１８を一体化し、連続した１つの支持部２４としてもよく、図６に示すように（図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）はＸ−Ｘ線による断面図である）、絶縁膜１８を複数の接点膜９を含むように分割し（同図では４分割）、複数の接点膜９について連続した支持部２４を形成するようにしてもよい。

さらに、図４（ｂ）に示すように、中央に一つ大径の貫通孔１２を形成したリング形状の金属フレーム板２５を形成し、図７に示すように（図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）はＸ−Ｘ線による断面図である）、この貫通孔１２に絶縁膜１８を一体化し、連続した１つの支持部２４として、この絶縁膜１８に被検査対象であるウエハ上の各集積回路に対応する各位置に複数個の電極構造体１５を形成するようにすることも可能である。

このように金属製の金属フレーム板２５が設けられることによって、使用する際に必要な機械的強度が得られ、繰り返し使用に対しても耐久性が高くなる。
また、金属フレーム板２５の厚みは３〜１５０μｍであることが好ましく、より好ましくは５〜１００μｍである。

この厚みが過小である場合には、接点膜９を支持する金属フレーム板２５として必要な強度が得られないことがある。

このような範囲に金属フレーム板２５の厚みを設定することによって、絶縁膜１８、金属フレーム板２５、リング状の支持部材２の熱膨張率の相違による影響、すなわち温度変化による電極構造体１５と被検査電極との位置ずれをさらに抑えることができる。

《絶縁膜》
絶縁膜１８は、絶縁層１８Ａと絶縁性シート１１Ａより構成され、絶縁膜１８の形成材料としては、柔軟性を有する樹脂を用いることができる。

絶縁膜１８の形成材料としては、電気的絶縁性を有する樹脂材料であれば特に限定されるものではないが、例えばポリイミド系樹脂、液晶ポリマー、およびこれらの複合材料を用いることができる。
また、ポリイミドにより絶縁膜１８を形成する場合は、熱可塑性ポリイミド、熱硬化性のポリイミド、感光性のポリイミド、ポリイミド前駆体を溶媒に希釈したポリイミドのワニス、溶液などを用いて形成することが好ましい。
さらに絶縁膜１８の厚みは、良好な柔軟性を得る点などから５〜１５０μｍであることが好ましく、より好ましくは７〜１００μｍ、さらに好ましくは１０〜５０μｍである。

《電極構造体》
電極構造体１５の材料としては、例えばニッケル、鉄、銅、金、銀、パラジウム、鉄、コバルト、タングステン、ロジウム、モリブデンまたはこれらの合金もしくは合金鋼などが挙げられる。
また電極構造体１５は、全体を単一の金属もしくは合金で形成してもよく、２種以上の金属もしくは合金を積層して形成してもよい。

さらに表面に酸化膜が形成された被検査電極について電気検査を行う場合には、シート状プローブ１０の電極構造体１５と被検査電極を接触させ、電極構造体１５の表面電極部１５ａにより被検査電極の表面の酸化膜を破壊して電極構造体１５と被検査電極との電気的接続を行うことが必要である。
このため電極構造体１５の表面電極部１５ａは、酸化膜を容易に破壊することかできる程度の硬度を有していることが好ましい。

このような表面電極部１５ａを得るために、表面電極部１５ａを形成する金属中に硬度の高い粉末物質を含有させることができる。
このような粉末物質としては、例えばダイヤモンド粉末、窒化シリコン、炭化シリコン、セラミックス、ガラスを挙げることができる。
これらの非導電性の粉末物質を適量含有させることにより電極構造体１５の導電性を損なうことなく、電極構造体１５の表面電極部１５ａにより被検査電極の表面に形成された酸化膜を破壊することができる。

また、被検査電極の表面の酸化膜を容易に破壊するために、電極構造体１５の表面電極部１５ａの形状を鋭利な突起状としてもよく、また、表面電極部１５ａの表面に微細な凹凸を形成してもよい。

このように、表面電極部１５ａの形状は必要に応じて適宜の形状としてよいものである。
また１つの接点膜９には、ウエハ上の集積回路の被検査電極の数にもよるが、例えば数十個以上の電極構造体１５が形成される。

表面電極部１５ａは、図３（ａ）に示すように、先端からから基端部の径Ｒ１に従って径が広くなる半球形状で絶縁膜１８の表面から突出している。
次いで、短絡部１５ｃは、表面電極部１５ａの基端部の径Ｒ１より若干小さい径で、先端の径Ｒ３を有し、さらに基端部の径Ｒ４に従って径が大きくなる円錐台形状である。
また、短絡部１５ｃの基端部には、矩形で径Ｒ５を有する裏面電極部１５ｂが設けられている。この裏面電極部１５ｂの一部は、絶縁膜１８に埋設されている。

なお、上記の説明において、裏面電極部１５ｂは矩形であるため、縦横の最小寸法をそれぞれ径Ｒ５として説明している。
そして、表面電極部１５ａは、図３（ｂ）にその断面図で示すように、先端の径Ｒ２から基端部の径Ｒ３に従って径が大きくなる円錐台形状で絶縁膜１８の表面から突出している第１表面電極部分１５ｄと、第１表面電極部分の外側を覆うように一体的に形成されている半球状の第２表面電極部分１５ｅより形成されている。

表面電極部１５ａの基端の径Ｒ１は、短絡部１５ｃの先端の径Ｒ３より大きく、表面電極部１５ａの基端の径すなわち第２表面電極部分の基端部の径Ｒ１は第１表面電極部分の基端部の径Ｒ３より大きいものとされている。また、裏面電極部１５ｂの径Ｒ５は、短絡部１５ｃの基端の径Ｒ４より大きいものとされている。
そして、短絡部１５ｃの先端の径Ｒ３および基端の径Ｒ４並びに裏面電極部１５ｂの径Ｒ５が、次の関係を満たしている。
Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ１
Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ５

そして第１表面電極部分の高さＨ１より第２表面電極部分の高さＨ２は大きい。
裏面電極部１５ｂの厚みはＨ３で、その一部が絶縁膜１８に埋設され、裏面電極部１５ｂは絶縁層１８Ａから高さＨ４だけ突出している。

絶縁層１８Ａにおける電極構造体１５の周辺部分の厚みｔ２は、当該絶縁層１８Ａにおける金属フレーム２５の支持部２４に支持された部分の厚みｔ４より小さくなっている。絶縁層１８Ａの表面に厚みがｔ３の絶縁性シート１１Ａが一体的に設けられているため、電極構造体の周辺部における絶縁層１８の厚みｔ１はｔ２とｔ３の合計となる。そして、ｔ１、ｔ２、ｔ３およびｔ４は、ｔ１＝ｔ２＋ｔ３＜ｔ３＋ｔ４の関係を満たしており、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３およびＨ４は、Ｈ２＜Ｈ１、Ｈ４＜Ｈ３の関係を満たしている。

このような、電極構造体１５が、絶縁層１８の上下に貫通するとともに、一定の配置ピッチＰで形成されている。

《支持部材》
支持部材２の材料としては、インバー、スーパーインバーなどのインバー型合金、エリンバーなどのエリンバー型合金、コバール、４２アロイなどの低熱膨張金属材料、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素などのセラミックス材料が挙げられる。

また、支持部材２の厚みとしては、好ましくは２ｍｍ以上であるのが好ましい。
このような範囲にリング状の支持部材２の厚みを設定することによって、金属フレーム板２５と支持部材２の熱膨張率の相違による影響、すなわち温度変化による電極構造体１５と被検査電極との位置ずれをさらに抑えることができる。

このような支持部材２の剛性でシート状プローブ１０を支持することで、後述のプローブカードにおいて、例えば支持部材２に形成した孔とプローブカードに設けられたガイドピンとを係合させること、あるいは支持部材２とプローブカード周縁部に設けられた周状の段差部とを嵌め合わせることにより、シート状プローブ１０の接点膜９に設けられた電極構造体１５を、被検査物の被検査電極や異方導電性コネクターの導電部と容易に位置合わせすることができる。

さらに、繰り返し検査に使用する場合においても、被検査物への張り付きや電極構造体１５の所定位置からの位置ずれを確実に防止できる。

《被覆膜》
電極構造体１５の裏面電極部１５ｂには、必須ではないが被覆膜２３が形成されていてもよい。

なお、被覆膜２３は、例えば裏面電極部１５ｂの材料が化学的に安定していない場合や導電性が不十分な場合に設けると良い。
材質としては化学的に安定な金、銀、パラジウム、ロジウムなどの高導電性金属を用いることができる。

また、電極構造体１５の表面電極部１５ａにも金属被覆膜を形成することができ、例えは被検査電極が半田材料より形成されている場合には、この半田材料が拡散することを防止する点から、銀、パラジウム、ロジウムなどの耐拡散性金属で表面電極部１５ａを被覆することが好ましい。

上記のシート状プローブ１０によれば、金属フレーム板２５の貫通孔に接点膜９が支持されているので、絶縁膜１８の熱膨張を金属フレーム板２５によって確実に規制することが可能となる。従って、検査対象が例えば直径８インチ以上の大面積のウエハや被検査電極のピッチが極めて小さい回路装置であっても、バーンイン試験の際に温度変化による電極構造体と被検査電極との位置ずれが確実に防止されるため、良好な電気的接続状態を安定して維持することができる。
また、電極構造体１５における表面電極部１５ａが絶縁膜１８の表面から突出した状態に形成されているため、被検査電極がその周囲に絶縁膜が形成されて、被検査電極の高さが絶縁層より低くなっているような被検査物に対しても、良好な電気的接続状態を安定に維持することができる。
また、表面電極部１５ａおよび裏面電極部１５ｂの各々が短絡部１５ｃの径より大きい径を有し、しかも、裏面電極部１５ｂの一部が絶縁膜１８に埋設されているため、絶縁膜１８と電極構造体１５との接触面積が増大し、絶縁膜より電極構造体が抜け落ちることを確実に防止することができる。
また、絶縁膜１８は、金属フレーム板２５により支持された部分の厚みが大きく、強固に金属フレーム板２５に支持されるため、温度変化や繰り返し検査使用時において接点膜の金属フレームからの剥離が抑制されるので、高い耐久性が得られる。

〈シート状プローブの製造方法〉
以下、上記の実施形態に係るシート状プローブ１０の製造方法について説明する。

図８に示すように、絶縁性シート１１Ａと、この絶縁性シート１１Ａの表面に形成された表面側金属層１６Ａと、絶縁性シート１１Ａの裏面に形成された第１裏面側金属層１９Ａとよりなる積層体１０Ａを用意する。
このような積層体１０Ａは、例えば一般に市販されている両面に銅よりなる金属層が積層された積層ポリイミドシートを用いることができる。
このような積層体１０Ａに対し、図９に示すように、その表面側金属層１６Ａの表面全体に保護フィルム４０Ａを積層すると共に、第１裏面側金属層１９Ａの表面に、形成すべき電極構造体１５のパターンに対応するパターンに従って複数のパターン孔１２Ｈが形成されたエッチング用のレジスト膜１２Ａを形成する。
ここで、レジスト膜１２Ａを形成する材料としては、エッチング用のフォトレジストとして使用されている種々のものを用いることができる。

次いで、第１裏面側金属層１９Ａに対し、レジスト膜１２Ａのパターン孔１２Ｈを介して露出した部分にエッチング処理を施してその部分を除去することにより、図１０に示すように、第１裏面側金属層１９Ａに、それぞれレジスト膜１２Ａのパターン孔１２Ｈに連通する複数のパターン孔１９Ｈが形成される。

その後、絶縁性シート１１Ａに対し、レジスト膜１２Ａの各パターン孔１２Ｈおよび第１裏面側金属層１９Ａの各パターン孔１９Ｈを介して露出した部分に、エッチング処理を施して、当該部分を除去することにより、図１１に示すように、絶縁性シート１１Ａに、それぞれ第１裏面側金属層１９Ａのパターン孔１９Ｈに連通する、絶縁性シート１１Ａの裏面から表面に向かうに従って小径となるテーパ状の複数の貫通孔１１Ｈが形成される。これにより、積層体１０Ａの裏面に、それぞれ第１裏面側金属層１９Ａのパターン孔１９Ｈ、絶縁性シート１１Ａの貫通孔１１Ｈが連通されてなる複数の電極部形成用凹所１０Ｋが形成される。

以上において、第１裏面側金属層１９Ａをエッチング処理するためのエッチング剤としては、これらの金属層を構成する材料に応じて適宜選択され、これらの金属層が例えば銅よりなるものである場合には、塩化第二鉄水溶液を用いることができる。
また、絶縁性シート１１Ａをエッチング処理するためのエッチング液としては、アミン系エッチング液、ヒドラジン系水溶液や水酸化カリウム水溶液等を用いることができ、エッチング処理条件を選択することにより、絶縁性シート１１Ａに、裏面から表面に向かうに従って小径となるテーパ状の貫通孔１１Ｈを形成することができる。

さらにその後、図１２に示すように、電極部形成用凹所１０Ｋが形成された積層体１０Ａからレジスト膜１２Ａを除去する。
そして、図１３に示すように、積層体１０Ａの第１裏面側金属層１９Ａ上に、電極部形成用凹所１０Ｋおよびその周辺部を覆うようにレジストパターン１４を形成する。

さらに、図１４に示すように、この積層体１０Ａの第１裏面側金属層１９Ａのうちレジストパターン１４が形成された部分以外の露出した部分をエッチング処理によって除去する。
そして、図１３の工程時に使用したレジストパターン１４を除去することにより、図１５に示すように、積層体１０Ａの第１裏面側金属層１９Ａが貫通孔１１Ｈの周縁部に一部残存した状態とする。

次に、図１６に示すように、表面側金属層１６Ａを共通電極として、電極部形成用凹所１０Ｋに電気メッキ処理を行い、第１表面電極部分、短絡部および裏面側電極部からなる電極構造体中間体２２を形成し、電極構造体中間体２２を有する積層体１０Ｂが得られる。
以上において、電気メッキ処理により絶縁性シート１１Ａの貫通孔１１Ｈ内にまず金属が充填され、次に貫通孔１１Ｈ内に充填された金属メッキ処理により貫通孔１１Ｈの周縁部に一部残存した第１裏面側金属層１９Ａに通電され、そして積層体１０Ａの第１裏面側金属層１９Ａ側の表面に、第１裏面側金属層１９Ａ側を覆うように裏面側電極部が形成される。

次に、電極構造体中間体２２が形成された積層体１０Ｂに化学メッキ処理を施すことにより、図１７に示すように、電極構造体中間体２２の裏面電極部の表面に被腹膜２３を形成する。

さらに、図１８に示すように、積層体１０Ｂにおける絶縁性シート１１Ａの裏面および電極構造体中間体２２の裏面電極部を覆うよう、絶縁層１８Ａを形成し、この絶縁層１８Ａ上に第２裏面側金属層１７Ａを形成し、以て、積層体１０Ｃが得られる。
そして、図１９に示すように、第２裏面側金属層１７Ａ上にエッチング用のレジスト膜２９Ａを形成し、第２裏面側金属層１７Ａにおけるレジスト膜２９Ａのパターン孔２９Ｈを介して露出した部分にエッチング処理を施して当該部分を除去することにより、図２０に示すように、金属フレーム板２５を形成する。

次に、絶縁層１８Ａにおける露出した部分にエッチング処理を施して、その部分の厚みを小さくすることにより、図２１に示すように電極構造体中間体２２の裏面電極部１５ｂの一部を露出させ、以て、積層体１０Ｄが得られる。

そして、レジスト膜２９Ａを除去した後、図２２に示すように、金属フレーム板２５、絶縁層１８Ａおよび電極構造体中間体２２を覆うよう、保護用のレジスト膜３４Ａを形成し、このレジスト膜３４Ａ上に保護フィルム４０Ｂを形成する。
さらに、表面側金属層１６Ａの表面全体に積層された保護フィルム４０Ａを剥離し、表面側金属層１６Ａにエッチング処理を施して除去することにより、図２３に示すように、絶縁性シート１１Ａの表面を露出させる。

そして、絶縁性シート１１Ａにエッチング処理を施してその厚みを小さくすることにより、図２４に示すように、電極構造体中間体２２の第１表面電極部分１５ｄを露出させる。
次に、メッキ処理を行うことにより、図２５（ａ）に示すように、絶縁性シート１１Ａから突出して露出した第１表面電極部分１５ｄの表面に、第２表面電極部分１５ｅを形成し、これにより、第１表面電極部分１５ｄおよび第２表面電極部分１５ｅからなる表面電極部１５ａが形成された積層体１０Ｆが得られる。

第２表面電極部分１５ｅを形成するメッキ処理としては、第１表面電極部分１５ｄの表面のみに選択的にメッキ層が形成される点で、自己触媒型の無電解メッキが好ましい。
また、第２表面電極部分１５ｅを形成するメッキ処理としては、自己触媒型の無電解メッキ以外のメッキ処理も行うことができる。その場合には、、第１表面電極部分１５ｄの表面以外に絶縁性シート１１Ａの表面にもメッキ層が形成される場合があるが、短時間のエッチング処理を行うことにより、絶縁性シート１１Ａの表面のみのメッキ層を除去することかできる。
そして、積層体１０Ｆから保護フィルム４０Ｂおよびレジスト膜３４Ａを除去することにより、図２５（ｂ）に示すシート状プローブ１０が得られる。

また、図１に示すように、検査対象であるウエハ上の各集積回路に対応する各位置に貫通孔が形成された金属フレーム板２５を有し、この各貫通孔内には接点膜９が配置された構成のシート状プローブ１０を形成する場合には、積層体１０Ｆから保護フィルム４０Ｂおよびレジスト膜３４Ａを除去せずに、以下の工程を経由する。
図２６（ａ）に示すように、積層体１０Ｆにおける絶縁性シート１１Ａおよび電極構造体１５の表面に、所要のパターンのレジスト膜２９を形成する。
次いで、エッチング処理によって、図２６（ｂ）に示すように、絶縁性シート１１Ａにおける露出した部分を除去することにより、積層体１０Ｇが得られる。そして、積層体１０Ｇからレジスト膜２９、保護フィルム４０Ｂおよびレジスト膜３４Ａを除去することにより、図２６（ｃ）に示すシート状プローブ１０が得られる。

このような製造方法によれば、電極構造体形成用凹所１０Ｋ内に金属を充填して高さが均一な第１表面電極部分１５ｄを形成した後、この第１表面電極部分１５ｄにメッキ処理を行って第２表面電極部１５ｅを形成することにより表面電極部１５ａを形成するため、先端の径が比較的小さく、高さバラツキが小さく、しかも、突出高さが高い表面電極部１５ａが得られる。従って、得られる電極構造体１５は、酸化膜に覆われた被検査電極に対しても小さな圧力で酸化膜を破ることができるので、電気的な接続を確実に達成することができる。

次に、上記の実施形態に係るシート状プローブ１０の他の製造方法について説明する。 この製造方法は、基本的には先に説明したシート状プローブの製造方法と同じであるが、相違点としては、図２７（ａ）から図２７（ｃ）に示すように、表面側金属層１６Ａを共通電極として、電極部形成用凹所１０Ｋに電気メッキ処理を行い、第１表面電極部分、短絡部、裏面側電極部を一括した電極構造体中間体２２を形成する際に、絶縁性シート１１Ａの電極部形成用凹所１０Ｋが形成された側の面に、予めレジストパターンを形成しておくものである。このレジスト膜の厚みと、パターン孔の開口径を調節することにより、任意の形状、厚みの裏面電極部を形成することができる。

以下、具体的に説明するが、この製造方法においては、前述の製造方法における図８乃至図１５に示す工程と同様の工程を経由するため、この工程については詳細な説明を省略する。
先ず、図１５に示す状態に続き、図２７（ａ）に示すように、積層体１０Ａにおける絶縁性シート１１Ａの裏面にパターン孔２６Ｈを有するレジスト膜２６Ａを形成する。この状態において、パターン孔２６Ｈの開口径は、貫通孔１１Ｈの周縁部に一部残存した第１裏面側金属層１９Ａの外径と同等である。

次に、図２７（ｂ）に示すように、表面側金属層１６Ａを共通電極として、電極部形成用凹所１０Ｋに電気メッキ処理を行い、第１表面電極部分、短絡部および裏面側電極部からなる電極構造体中間体２２を形成し、電極構造体中間体２２を有する積層体１０Ｂが得られる。
その後、電極構造体中間体２２が形成された積層体１０Ｂからレジスト膜２６Ａを剥離し、図２７（ｃ）に示すように、絶縁性シート１１Ａの裏面を露出させる。そして、前述の製造方法における図１８乃至図２５に示す工程を経由することにより、シート状プローブ１０が製造される。

なお、上記のいずれかの製造方法によって得られたシート状プローブ（図２８（ａ）参照）は、図２８（ｂ）に示すように、シート状プローブ１０の周縁部、すなわち金属フレーム板２５の外周縁に例えば接着剤を介して剛性を有する平板リング状の支持部材２が設けられる。

上記の製造方法によれば、図１に示すシート状プローブ１０を確実に製造することができる。
そして、電極構造体形成用凹所１０Ｋ内に金属を充填して高さが均一な第１表面電極部分１５ｄを形成した後、この第１表面電極部分１５ｄにメッキ処理を行って第２表面電極部分１５ｅを形成することにより表面電極部１５ａを形成するため、先端の径が比較的小さく、高さバラツキが小さく、しかも、突出高さが高い表面電極部１５ａが得られる。従って、得られる電極構造体１５は、酸化膜に覆われた被検査電極に対しても小さな圧力で酸化膜を破ることができるので、電気的な接続を達成することができる。

〈プローブカードおよび回路装置の検査装置〉
図２９は、本発明の回路装置の検査装置およびそれに用いられるプローブカードの実施形態を示す断面図であり、図３０は、プローブカードの組み立て前後の状態を示す断面図、図３１は、プローブカードの要部の構成を示す断面図である。

この検査装置は、複数の集積回路が形成されたウエハ６についてそれぞれの集積回路の電気検査をウエハ６の状態で行うために用いられる。この検査装置のプローブカード１は、検査用回路基板２０と、この検査用回路基板２０の表面に配置された異方導電性コネクター３０と、この異方導電性コネクター３０の表面に配置されたシート状プローブ１０とを備えている。

検査用回路基板２０の表面には、検査対象であるウエハ６に形成された全ての集積回路の被検査電極のパターンに従って複数の検査用電極３２が形成されている。
検査用回路基板２０の基板材料としては、例えば、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂、ガラス繊維補強型フェノール樹脂、ガラス繊維補強型ポリイミド樹脂、ガラス繊維補強型ビスマレイミドトリアジン樹脂などの複合樹脂基板材料、ガラス、二酸化珪素、アルミナなどのセラミックス基板材料、金属板をコア材としてエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂を積層した積層基板材料が挙げられる。

バーンイン試験に用いるためのプローブカード１は基板材料として、線熱膨張係数が３×１０^-5／Ｋ以下、好ましくは１×１０^-7〜１×１０^-5／Ｋ、より好ましくは１×１０^-6〜６×１０^-6／Ｋであるものを用いることが好ましい。

異方導電性コネクター３０は、図２９に示すように、複数の貫通孔が形成された円板状のフレーム板３１を備えている。
このフレーム板３１の貫通孔は、例えば検査対象であるウエハ６に形成された各集積回路に対応して形成されている。

貫通孔の内部には、厚み方向に導電性を有する異方導電性シート３５が、貫通孔の周辺部に支持された状態で隣接する異方導電性シート３５と互いに独立して配置される。
また、フレーム板３１には、シート状プローブ１０と検査用回路基板２０との位置決めを行うための位置決め孔（図示省略）が形成されている。

フレーム板３１の厚みは材質によって異なるが、２０〜６００μｍであることが好ましく、より好ましくは４０〜４００μｍである。この厚みが２０μｍ未満である場合、異方導電性コネクター３０を使用する際に必要な強度が得られないことがあり、耐久性が低くなり易い。

一方、厚みが６００μｍを超える場合、貫通孔に形成される異方導電性シート３５が過剰に厚くなり、接続用導電部の良好な導電性と、隣接する接続用導電部間における絶縁性が得られなくなることがある。

フレーム板３１の貫通孔の面方向の形状と寸法は、検査対象であるウエハ６の被検査電極の寸法、ピッチとパターンに応じて設計される。
フレーム板３１の材料としては、フレーム板３１が容易に変形せず、その形状が安定に維持される程度の剛性を有するものが好ましく、具体的には金属材料、セラミックス材料、樹脂材料が挙げられる。

金属材料としては、具体的には鉄、銅、ニッケル、チタン、アルミニウムなどの金属またはこれらを２種以上組み合わせた合金もしくは合金鋼が挙げられる。フレーム板３１を金属材料により形成する場合には、フレーム板３１の表面に絶縁性被膜が施されていてもよい。

バーンイン試験に用いるためのプローブカード１では、フレーム板３１の材料として、線熱膨張係数が３×１０^-5／Ｋ以下、好ましくは１×１０^-7〜１×１０^-5／Ｋ、より好ましくは１×１０^-6〜８×１０^-6／Ｋであるものを用いることが好ましい。

このような材料の具体例としては、インバーなどのインバー型合金、エリンバーなどのエリンバー型合金、スーパーインバー、コバール、４２合金などの磁性金属の合金もしくは合金鋼が挙げられる。

異方導電性シート３５は、図３１に示すように、厚み方向に伸びる複数の接続用の導電部３６と、それぞれの導電部３６を互いに絶縁する絶縁部３７とからなる。
導電部３６には、磁性を示す導電性粒子３６ａが厚み方向に並ぶよう配向した状態で密に含有されている。また導電部３６は、異方導電性シート３５の両面から突出しており、両面に突出部３８が形成されている。

異方導電性シート３５の厚み（導電部３６が表面から突出している場合には導電部３６の厚み）は、５０〜３０００μｍであることが好ましく、より好ましくは７０〜２５００μｍ、特に好ましくは１００〜２０００μｍである。この厚みが５０μｍ以上であれば、充分な強度を有する異方導電性シート３５が確実に得られる。

また、この厚みが３０００μｍ以下であれば、所要の導電性特性を有する導電部３６が確実に得られる。
突出部３８の突出高さは、突出部３８の最短幅もしくは直径の１００％以下であることが好ましく、より好ましくは７０％以下である。

このような突出高さを有する突出部３８を形成することにより、突出部３８が加圧された際に座屈することがなく導電性が確実に得られる。
異方導電性シート３５のフレーム板３１に支持された二股部分の一方の厚みは５〜６００μｍであることが好ましく、より好ましくは１０〜５００μｍ、特に好ましくは２０〜４００μｍである。

また、図示のように異方導電性シート３５をフレーム板３１の両面側で二股状に支持する場合の他、フレーム板３１の片面のみで支持するようにしてもよい。
異方導電性シート３５を形成する弾性高分子物質としては、架橋構造を有する耐熱性の高分子物質が好ましく、成形加工性および電気特性の点からシリコンゴムが好ましい。

異方導電性シート３５の導電部３６に含有される導電性粒子３６ａとしては、磁性を示す粒子が好ましい。このような磁性を示す粒子としては、例えば鉄、ニッケル、コバルトなどの金属粒子もしくはこれらの合金粒子またはこれらの金属を含有する粒子が挙げられる。

またこれらの粒子を芯粒子とし、この芯粒子の表面に金、銀、パラジウム、ロジウムなどの導電性が良好な金属をメッキした粒子、あるいは非磁性金属粒子、ガラスビーズなどの無機粒子またはポリマー粒子を芯粒子とし、この芯粒子の表面にニッケル、コバルトなどの導電性磁性体をメッキした粒子、あるいは芯粒子に導電性磁性体および導電性が良好な金属の両方を被覆した粒子も使用できる。

中でもニッケル粒子を芯粒子とし、その表面に金や銀などの導電性が良好な金属のメッキを施したものが好ましい。芯粒子の表面への導電性金属の被覆は、例えば無電解メッキにより行うことができる。

導電性粒子３６ａの粒子径は、１〜５００μｍであることが好ましく、より好ましくは２〜４００μｍ、さらに好ましくは５〜３００μｍ、特に好ましくは１０〜１５０μｍである。

また、導電性粒子３６ａの粒子径分布（Ｄｗ／Ｄｎ）は、１〜１０であることが好ましく、より好ましくは１〜７、さらに好ましくは１〜５、特に好ましくは１〜４である。
このような条件を満足する導電性粒子３６ａを用いることにより、異方導電性シート３５の加圧変形が容易であるとともに、導電部３６において各導電性粒子３６ａ間に充分な電気的接触が得られる。

導電部３６の導電性粒子３６ａの含有割合は、体積分率で１０〜６０％、好ましくは１５〜５０％が好ましい。この割合が１０％未満の場合、充分に電気抵抗値の小さい導電部３６が得られないことがある。

一方この割合が６０％を超える場合、得られる導電部３６が脆弱になり易く、必要な弾性が得られないことがある。

異方導電性コネクター３０は、例えば特開２００２−３３４７３２号公報に記載されている方法により製造することができる。
プローブカード１の検査用回路基板２０の裏面には、図２９および図３０に示すように、プローブカード１を下方に加圧する加圧板３が設けられ、プローブカード１の下方には、検査対象であるウエハ６が載置されるウエハ載置台４が設けられている。

加圧板３とウエハ載置台４のそれぞれには、加熱器５が接続されている。
シート状プローブ１０のリング状の支持部材２は、図２９に示すように、加圧板３に設けられた周状の嵌合用段差部に嵌め込まれている。また、異方導電性コネクター３０の位置決め孔には、ガイドピン５０が挿通されている。

これにより異方導電性コネクター３０は、異方導電性シート３５のそれぞれの導電部３６が検査用回路基板２０のそれぞれの検査電極２１に対接するように配置され、この異方導電性コネクター３０の表面に、シート状プローブ１０がそれぞれの電極構造体１５が異方導電性コネクター３０の異方導電性シート３５の各導電部３６に対接するよう配置され、この状態で三者が固定される。

ウエハ載置台４には検査対象であるウエハ６が載置され、加圧板３によりプローブカード１を下方に加圧することにより、シート状プローブ１０の電極構造体１５の各表面電極部１５ａがウエハ６の各被検査電極７に加圧接触する。

この状態では、異方導電性コネクター３０の異方導電性シート３５の各導電部３６は、検査用回路基板２０の検査電極２１とシート状プローブ１０の電極構造体１５の裏面電極部１５ａとにより挟圧されて厚み方向に圧縮されている。

これにより、導電部３６にはその厚み方向に導電路が形成され、ウエハ６の被検査電極７と検査用回路基板２０の検査電極２１とが電気的に接続される。その後、加熱器５によってウエハ載置台４と加圧板３を介してウエハ６が所定の温度に加熱され、この状態で、ウエハ６に形成された複数の集積回路のそれぞれについて電気的検査が行われる。

このウエハ検査装置によれば、ウエハ６が例えば直径８インチ以上の大面積であり、かつ被検査電極７のピッチが極めて小さい場合であっても、バーンイン試験においてウエハ６に対する良好な電気的接続状態を安定に維持することができ、ウエハ６の複数の集積回路のそれぞれについて所要の電気検査を確実に実行することができる。

なお本実施形態では、プローブカード１の検査電極がウエハ６に形成された全ての集積回路の被検査電極に対して接続され一括して電気検査が行われるが、ウエハ６に形成された全ての集積回路の中から選択された複数の集積回路の被検査電極７に対してプローブカード１の検査電極を接続して、選択領域ごとに検査するようにしてもよい。

選択される集積回路の数は、ウエハ６のサイズ、ウエハ６に形成された集積回路の数、各集積回路の被検査電極７の数などを考慮して適宜選択されるが、例えば１６個、３２個、６４個、１２８個である。

また異方導電性シート３５には、被検査電極７のパターンに対応するパターンに従って形成された導電部３６の他に、被検査電極７に電気的に接続されない非接続用の導電部３６が形成されていてもよい。

また、本発明のプローブカード１および回路装置の検査装置は、ウエハ検査用の他、半導体チップ、ＢＧＡ、ＣＳＰなどのパッケージＬＳＩ、ＭＣＭなどの半導体集積回路装置などに形成された回路を検査するための構成としてもよい。

本発明のシート状プローブの一実施形態を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線による断面図である。 図１に示すシート状プローブの接点膜を拡大して示す平面図である。 （ａ）は、図２のＸ−Ｘ線による部分断面図であり、（ｂ）は電極構造体を拡大して示す断面図である。 （ａ）は金属フレーム板の一例を示す平面図であり、（ｂ）は金属フレーム板の他の例を示す平面図である。 本発明のシート状プローブの変形例を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線による断面図である。 本発明のシート状プローブの他の変形例を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線による断面図である。 本発明のシート状プローブの更に他の変形例を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線による断面図である。 シート状プローブを製造するための積層体の構成を示す説明用断面図である。 第１裏面側金属層上にレジスト膜が形成された状態を示す説明用断面図である。 第１裏面側金属層にパターン孔が形成された状態を示す説明用断面図である。 積層体に電極部形成用凹所が形成された状態を示す説明用断面図である。 第１裏面側金属層からレジスト膜が除去された状態を示す説明用断面図である。 電極部形成用凹所およびその周辺部を覆うようレジストパターンが形成された状態を示す説明用断面図である。 第１裏面側金属層の一部が除去された状態を示す説明用断面図である。 レジストパターンが除去された状態を示す説明用断面図である。 電極部形成用凹所に電極構造体中間体が形成された状態を示す説明用断面図である。 裏面電極部の表面に被覆膜が形成された状態を示す説明用断面図である。 絶縁性シートの裏面に絶縁層および第２裏面側金属層が形成された状態を示す説明用断面である。 第２裏面側金属層上にレジスト膜が形成された状態を示す説明用断面図である。 金属フレーム板が形成された状態を示す説明用断面図である。 エッチング処理によって絶縁層の厚みが小さくされた状態を示す説明用断面図である。 金属フレーム板、絶縁層および電極構造体を覆うようレジスト膜が形成され、更にこのレジスト膜上に保護フィルムが配置された状態を示す説明用断面図である。 保護フィルムおよびレジスト膜が除去された状態を示す説明用断面図である。 第１表面電極部分が露出した状態う示す説明用断面図である。 （ａ）は第２表面電極部分が形成された状態を示す説明用断面図、（ｂ）は保護フィルムおよびレジスト膜が除去された状態を示す説明用断面図である。 絶縁性シートおよひ絶縁層の一部をエッチング処理する工程を示す説明用断面図である。 本発明のシート状プローブの他の製造方法の工程の一部を示す説明用断面図である。 支持部材が取り付けられる工程を示す説明用断面図である。 本発明の回路装置の検査装置およびそれに用いられるプローブカードの実施形態を示す断面図である。 図２９のプローブカードにおける組み立て前後の各状態を示す断面図である。 図２９のプローブカードの要部構成を示す断面図である。 従来のシート状プローブの断面図である。 従来のシート状プローブの断面図である。 従来のシート状プローブの製造方法を説明する断面図である。 従来のシート上プローブの電極構造体の状態を説明するための概略断面図である。 ウエハの被検査電極に酸化膜が形成される状況を説明する概略断面図である。 従来のシート状プローブをウエハの被検査電極に接触させた状態を説明する概略断面図である。 従来のシート状プローブをウエハの被検査電極に接触させた状態を説明する概略断面図である。 従来のシート状プローブの電極構造体とウエハの被検査電極との位置ずれについて説明する概略断面図である。 従来のシート状プローブの製造方法の概略を示す断面図である。

符号の説明

１・・・プローブカード
２・・・支持部材
３・・・加圧板
４・・・ウエハ載置台
５・・・加熱器
６・・・ウエハ
７・・・検査用電極
９・・・接点膜
１０・・・シート状プローブ
１０Ａ・・積層体
１０Ｂ・・積層体
１０Ｃ・・積層体
１０Ｄ・・積層体
１０Ｅ・・積層体
１０Ｆ・・積層体
１０Ｇ・・積層体
１０Ｋ・・電極部形成用凹所
１１Ａ・・絶縁性シート
１１Ｈ・・貫通孔
１２・・・貫通孔
１２Ａ・・レジスト膜
１２Ｈ・・パターン孔
１４・・・レジストパターン
１５・・・電極構造体
１５ａ・・表面電極部
１５ｂ・・裏面電極部
１５ｃ・・短絡部
１５ｄ・・第１表面電極部分
１５ｅ・・第２表面電極部分
１６Ａ・・表面側金属層
１７Ａ・・第２裏面側金属層
１８・・・絶縁膜
１８Ａ・・絶縁層
１９Ａ・・第１裏面側金属層
１９Ｈ・・パターン孔
２０・・・検査用回路基板
２１・・・検査電極
２２・・・電極構造体中間体
２３・・・被腹膜
２４・・・支持部
２５・・・金属フレーム板
２６Ａ・・レジスト膜
２６Ｈ・・パターン孔
２９・・・レジスト膜
２９Ｈ・・パターン孔
３０・・・異方導電性コネクター
３１・・・フレーム板
３２・・・検査用電極
３４Ａ・・レジスト膜
３５・・・異方導電性シート
３６・・・導電部
３６ａ・・導電性粒子
３７・・・絶縁部
３８・・・突出部
４０Ａ・・保護フィルム
４０Ｂ・・保護フィルム
５０・・・ガイドピン
７０・・・積層体
７２・・・表面側金属層
７４・・・裏面側金属層
７６・・・金属膜
７８・・・絶縁性シート
８０・・・絶縁層
８２・・・電極構造体形成用凹所
８４・・・保持部
８６・・・裏面電極部
８８・・・支持部
１００・・・シート状プローブ
１０２・・・電極構造体
１０４・・・絶縁性シート
１０６・・・支持部材
１０８・・・表面電極部
１１０・・・裏面電極部
１１２・・・短絡部
２０２・・・電極構造体
２０４・・・絶縁性シート
２０６・・・支持部材
３００・・・シート状プローブ
３０２・・・フレーム板形成用金属板
３０４・・・絶縁層形成用樹脂シート
３０６・・・積層体
３０８・・・貫通孔
３１０・・・短絡部
３１２・・・表面電極部
３１４・・・貫通孔
３１６・・・金属フレーム板
３１８・・・裏面電極部
３２０・・・電極構造体
３２２・・・絶縁層
３２４・・・接点膜
４００・・・ウエハ
４０２・・・被検査電極
４０４・・・酸化膜
５００・・・シート状プローブ
５０２・・・表面電極部
５０４・・・電極構造体

Claims (5)

1. 絶縁膜と、この絶縁膜の面方向に互いに離間して配置され、当該絶縁膜の厚み方向に貫通して伸びる複数の電極構造体とを備えた接点膜を有し、
   前記電極構造体の各々は、前記絶縁膜の表面から突出する表面電極部と、前記絶縁膜の裏面に露出し、その一部が当該絶縁膜に埋設された裏面電極部と、前記表面電極部の基端から連続して前記絶縁膜をその厚み方向に貫通して伸び、前記裏面電極部に連結された短絡部とよりなり、前記表面電極部の基端および裏面電極部の各々が短絡部の径より大きい径を有し、
   前記接点膜は、貫通孔が形成された金属フレーム板における当該貫通孔の周縁部に支持されていることを特徴とするシート状プローブ。
2. 接点膜における絶縁膜は、金属フレーム板により支持された部分の厚みが、電極構造体の周辺部分の厚みより大きいことを特徴とする請求項１に記載のシート状プローブ。
3. 絶縁性シートと、この絶縁性シートの表面に形成された表面側金属層とを有する積層体に、形成すべき電極構造体のパターンに対応するパターンに従って、前記絶縁性シートを貫通する電極構造体形成用凹所を形成する工程と、
   電気メッキ処理によって、前記電極構造体形成用凹所およびその周辺部に第１表面電極部分、短絡部および裏面側電極部からなる電極構造体中間体を形成する工程と、
   前記絶縁性シートの裏面および前記裏面電極部を覆うよう絶縁層を形成する工程と、
   エッチング処理によって前記絶縁層の厚みを小さくすることにより、裏面側電極部の一部を露出する工程と
   を含むことを特徴とするシート状プローブの製造方法。
4. エッチング処理によって絶縁性シートの厚みを小さくすることにより、電極構造体中間体における第１表面電極部分を露出する工程と、
   メッキ処理によって、露出した第１表面電極部分に第２表面電極部分を形成して表面電極部を形成するする工程と
   を含むことを特徴とする請求項３に記載のシート状プローブの製造方法。
5. 絶縁層上に金属層を形成し、当該金属層をエッチンク処理を施して金属フレーム板を形成する工程を含むことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のシート状プローブの製造方法。

Images