JP2007240240A - コンタクト部品の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンタクト部品のプローブ接点に付着したアルミのクズを適切に除去する。
【解決手段】アルミを含むパッドを有する半導体デバイスの電気的試験を行うために使用されるバンプ付きメンブレンリング１２の洗浄方法であって、バンプ付きメンブレンリング１２は、半導体デバイスのパッドと接触すべき、アルカリ耐性のある素材で形成された導電性のバンプ接点１０６を備え、バンプ付きメンブレンリング１２を用いて電気的試験を行った後に、バンプ接点１０６をアルカリ洗浄する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンタクト部品の洗浄方法に関する。

従来、半導体デバイスの電気的試験を行うために使用されるコンタクト部品として、バンプ接点を用いたコンタクト部品が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このコンタクト部品において、バンプ接点は、測定対象物である半導体デバイスのパッドに対して繰り返し加圧接触を行う。
特開２００４−１２５７８２号公報

半導体デバイスのパッドは、一般的に、アルミ（Ａｌ）で形成される。しかし、アルミの表面は、大気中で容易に酸化されて、絶縁性の酸化アルミ（Ａｌ_２Ｏ_３）になる。そのため、コンタクト部品のプローブ接点（バンプ接点等）と半導体デバイスのパッドとを電気的に接続させるためには、プローブ接点をパッドに押しつけて酸化アルミの層を突き破る必要がある。

そのため、多数の半導体デバイスに対して繰り返し電気的試験を行うと、パッドから剥がれたアルミのクズ（デブリス）がプローブ接点に多く付着してしまう場合がある。そして、このアルミのクズは、パッドとプローブ接点との間に流れる電流の影響で融解し、プローブ接点の表面に強力に付着（融着）してしまう。また、付着したアルミの表面は、大気中で酸化し、絶縁性の酸化アルミとなる。そして、プローブ表面の酸化アルミの量が増えると、プローブ接点とパッドとの間の接触抵抗が著しく高くなってしまう。この場合、半導体デバイスに対する電気的試験を正常に行えなくなるため、誤って不良と判定される半導体デバイスの割合が増大して、見かけ上の不良率が高くなる。

そこで、本発明は、上記の課題を解決できる、コンタクト部品の洗浄方法を提供することを目的とする。

本願発明者は、プローブ接点に付着したアルミを除去する各種方法を試みた。例えば、プローブ接点としてバンプ接点を用いたコンタクト部品について、接触抵抗が高くなり不良率が高くなった場合に、表面に凹凸のあるセラミックウェハーや研磨シート等で付着したアルミのクズを研磨除去する方法を試みた。

しかし、この方法では、バンプ接点も一緒に削れてしまう。そのため、研磨除去を繰り返すうちに、パッドに対するバンプ接点の接触面積が次第に大きくなる。この場合、バンプ接点の接触点にかかる単位面積あたりの荷重が減少することとなるため、半導体デバイスのパッドと十分な接触が困難になる。その結果、例えば、研磨除去を繰り返すうちに、バンプ接点とパッドとの間の接触抵抗（ベース抵抗）が徐々に増大することとなる。

これに対し、本願発明者は、他の部分に影響を及ぼさずにアルミのクズのみを除去する方法を更に鋭意研究し、本発明に至った。本発明は、以下の構成を有する。

（構成１）アルミを含むパッドを有する半導体デバイスの電気的試験を行うために使用されるコンタクト部品の洗浄方法であって、コンタクト部品は、半導体デバイスのパッドと接触すべき、アルカリ耐性のある素材で形成された導電性のプローブ接点を備え、コンタクト部品を用いて電気的試験を行った後に、プローブ接点をアルカリ洗浄する。このようにすれば、プローブ接点に影響を与えることなく、アルミのクズを適切に除去できる。プローブ接点は、例えばバンプ接点や、プローブカードで用いられるプローブピン等である。

また、半導体デバイスのパッドからアルミのカスが剥がれると、プローブ端子に付着しない場合にも、例えば半導体デバイスが形成されているウェハを汚したり、半導体デバイスのパッド間や、コンタクト部品のプローブ接点間、又はその他の端子間のショートの原因になるおそれもある。これに対し、構成１のようにすれば、このような汚染やショートを防ぐこともできる。

（構成２）プローブ接点は、金属のバンプ接点であり、半導体デバイスのパッドと接触すべきバンプ接点の先端部は、パッドとの電気的な接触性を高めるために表面を粗くする処理がなされている。バンプ接点は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）又はニッケル合金等で形成される。

このようなバンプ接点を用いた場合、半導体デバイスのパッド表面の酸化アルミの層を突き破ることが容易になるため、バンプ接点とパッドとの接触性を高めることができる。しかし、このようなバンプ接点においては、表面の凹凸中にまでアルミのカスが付着するため、除去がより困難になる。例えば、バンプ接点の表面の研磨除去によってアルミのカスを除去しようとすれば、バンプ接点自体も大きく削られてしまう。

これに対し、構成２のようにすれば、バンプ接点表面の凹凸中に付着したアルミのカスであっても、適切かつ容易に除去できる。また、バンプ接点表面の凹凸に影響を与えることもない。そのため、バンプ接点とパッドとの高い接触性を維持できる。

（構成３）コンタクト部品は、ウェハ上に多数形成された半導体デバイスの電気的試験を行うために使用されるコンタクトボードにおけるコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリングであって、複数のバンプ接点と、複数のバンプ接点を取り付けるためのバンプホールが複数形成されており、各バンプホールの位置に各バンプ接点を保持するポリイミド系樹脂で形成されたメンブレンと、メンブレンを張り渡すためのリングとを備え、メンブレンとともにバンプ接点をアルカリ溶液に浸漬することにより、バンプ接点のアルカリ洗浄を行う。メンブレンを構成するポリイミドは、アルカリ耐性のある素材である。そのため、このようにすれば、バンプ接点を効率よくアルカリ洗浄できる。

このコンタクトボードは、例えばバーンイン試験に用いられるバーンインボードである。バーンイン試験においては、半導体デバイスのパッドにバンプ端子が長時間加圧接触することとなるため、アルミのクズの付着がより生じやすい。そのため、アルミのクズを完全に除去することがより重要になる。これに対し、構成３のようにすれば、アルカリ洗浄により、アルミのクズを適切に除去できる。

また、バンプ付きメンブレンリングは、メンブレンにおけるバンプ接点が保持されている面と反対側の面に、例えば、それぞれのバンプ接点とそれぞれ電気的に接続された複数の孤立パッドを更に備える。この孤立パッドは、例えば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、及び金（Ａｕ）を積層して形成される。この場合、孤立パッドが金で覆われていることから、アルカリに限らず酸で洗浄することもできるとも考えられる。しかし、孤立パッドのＡｕ層は薄いため、酸で洗浄した場合、例えば一部にＡｕ層の剥離が生じた場合等に、下層のＮｉ層やＣｕ層が影響を受けるおそれがある。また、孤立パッド側面にＮｉ層やＣｕ層の断面が露出している場合、この部分から酸の影響を受けるおそれがある。これに対し、構成３のようにした場合、孤立パッドに影響が生じることはない。そのため、バンプ端子からアルミのクズをより適切に除去できる。

尚、バンプ付きメンブレンリングにおいて、リングは、例えばセラミック等のアルカリ耐性のある素材で形成されることが好ましい。この場合、リングにメンブレンを張り渡した状態でバンプ接点のアルカリ洗浄を行ってもよい。

（構成４）アルカリ溶液中へのバンプ接点及びメンブレンの所定時間の浸漬と、バンプ接点及びメンブレンに対するスクラブ洗浄と、純水によるリンスとを複数回繰り返すことによりアルカリ洗浄を行う。

このようにすれば、バンプ接点に付着したアルミのクズをより適切に除去できる。また、例えばメンブレン上等に飛び散って付着したアルミのクズ等も、適切に除去できる。これにより、例えばバンプ接点間や孤立パッド間のショート等を防ぐことができる。

尚、アルカリ洗浄の薬剤として例えば苛性ソーダ（ＮａＯＨ）や、苛性カリ（ＫＯＨ）の溶液を用いた場合、洗浄後に溶液が残っていると、白色粉末に乾燥して残ってしまう場合がある。このような白色粉末が残ると、メンブレン等に傷が生じる原因や、アルカリ汚染の原因となるおそれがある。しかし、構成４のようにすれば、アルカリ性の溶液を適切に除去できるため、このような問題が生じることもない。

本発明によれば、コンタクト部品のプローブ接点に付着したアルミのクズを適切に除去できる。

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る洗浄方法で洗浄されるバンプ接点１０６を有するコンタクトボード１０の一例を示す。図１は、コンタクトボード１０の構成の一例を示す。図２は、コンタクトボード１０におけるバンプ接点１０６の一例の拡大写真である。コンタクトボード１０は、ウェハ一括バーンイン試験用のコンタクトボードであり、ウェハ上に多数形成された半導体デバイスに対して一括して電気的試験を行うために用いられる。試験対象となる半導体デバイスは、コンタクトボード１０と電気的に接続されるべきパッドとして、アルミで形成されたパッドを有している。尚、コンタクトボード１０は、バーイン試験以外の電気的試験を行うためのコンタクトボードであってもよい。例えば、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）検査用、１チップバーイン検査用のテープキャリア用等のコンタクトボードであってもよい。

コンタクトボード１０は、バンプ付きメンブレンリング１２、異方性導電ゴムシート１４、及び配線基板１６を備える。バンプ付きメンブレンリング１２は、コンタクトボード１０におけるコンタクトボードにおけるコンタクト部分を受け持つコンタクト部品の一例であり、全体がアルカリ耐性のある素材で形成されている。本例において、バンプ付きメンブレンリング１２は、メンブレン１０２、リング１０４、複数のバンプ接点１０６、及び複数の孤立パッド１０８を有する。尚、コンタクトボード１０の使用時において、バンプ付きメンブレンリング１２、異方性導電ゴムシート１４、及び配線基板１６は重ねて保持されるが、図１においては、各構成を見やすくするため、それぞれを離して示している。

メンブレン１０２は、複数のバンプ接点１０６を取り付けるためのバンプホール１１０が複数形成されているポリイミド系樹脂の薄膜であり、各バンプホール１１０の位置に各バンプ接点１０６を保持する。ポリイミド系樹脂は、優れた耐熱性や耐薬品性や、機械的強度を発揮する点で、バーインボードやプローブカードなどの用途で使用されるコンタクト部品での使用に適している。尚、アルカリ耐性を有していれば、メンブレン１０２を、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂等を用いることもできる。メンブレン１０２は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂であってよい。リング１０４は、メンブレン１０２を張り渡しで固定するための骨組み部材であり、例えばセラミック等で形成される。リング１０４の形状は、例えば円形のリング状である。

バンプ接点１０６は、プローブ接点の一例であり、例えば電解メッキ法又は無電解メッキ法等のメッキ法により、メンブレン１０２の各バンプホール１１０の位置にそれぞれ形成される。バンプ接点１０６の形状は、例えば半球状に突起した形状である。尚、ここでいう半球状とは完全な半球だけではなく、単調な曲面をもって突起した形状をも含む。

バンプ接点１０６は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）又はニッケル合金等で形成される。ニッケル合金としては、例えばニッケル・錫合金、ニッケル・パラジウム合金等を使用できる。バンプ接点１０６は、銅で形成されてもよい。また、バンプ接点１０６は、メッキ法で形成されたニッケル等の部分の上に、他の金属で形成された表層を有してもよい。この表層の材料としては、例えばロジウム、ルテニウム、コバルト、クロム、タングステンなどを使用することができる。

また、本例において、バンプ接点１０６の少なくとも先端部は、半導体デバイスのパッドとの電気的な接触性を高めるために、表面を粗くする処理がなされ、粗面化している。この粗面化の方法としては、やすりなどで機械的に粗くるす方法や、薬液などで化学的に粗くする方法、フォトリソグラフィー法で凹凸を形成する方法、粗面が形成される条件（無光沢等）でプローブ接点表面に表層を形成する方法などがある。上記表面を粗くする処理は、例えばバンプ接点１０６の表面の最大高さＲｍａｘが０．０５〜１μｍとなるように処理を行うとよい。

孤立パッド１０８は、異方性導電ゴムシート１４と接続されるパッドであり、メンブレン１０２におけるバンプ接点１０６が保持されている面と反対側の面に設けられる。また、各孤立パッド１０８は、各バンプ接点１０６とバンプホール１１０を介して接続しており、例えば、例えば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、及び金（Ａｕ）を積層して形成される。

異方性導電ゴムシート１４は、バンプ付きメンブレンリング１２と配線基板１６とを電気的に接続するためのシート状接続部品である。異方性導電ゴムシート１４は、主面と垂直な方向に導電性を有しており、例えば、バンプ付きメンブレンリング１２の孤立パッド１０８と接触する部分近傍に金属粒子が埋め込まれたシリコーン樹脂により形成される。

配線基板１６は、異方性導電ゴムシート１４を挟んでメンブレンリング１２と対向する多層配線基板であり、異方性導電ゴムシート１４を介してバンプ付きメンブレンリング１２の各孤立パッド１０８と電気的に接続されている。また、配線基板１６は、試験装置本体（図示せず）と電気的に接続されており、試験装置とバンプ付きメンブレンリング１２との間の信号を伝送する。以上の構成により、コンタクトボード１０は、半導体デバイスの電気的試験を行うために使用される。

続いて、バンプ付きメンブレンリング１２のバンプ接点１０６の洗浄方法の一例を説明する。多数の半導体デバイスの試験にコンタクトボード１０を繰り返し使用した場合、バンプ接点１０６には、半導体デバイスのパッドから剥がれたアルミのクズが付着する。また、アルミのクズの付着量が増えると、バンプ接点１０６とパッドとの間の接触抵抗が著しく高くなってしまう。

そこで、本例においては、バンプ付きメンブレンリング１２をアルカリ溶液に浸漬（ディップ）することにより、バンプ接点１０６のアルカリ洗浄を行う。アルカリ洗浄に用いる薬品としては、基本的に、アルカリ性の薬剤であれば、ほとんどの薬品が使用できる。例えば、アンモニア、アミン類、水酸化物等を使用できる。しかし、反応速度等の関係から、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）、又は苛性カリ（ＫＯＨ）を使うことが好ましい。

苛性ソーダ又は苛性カリを使う場合、例えば室温（２０℃）でアルカリ洗浄を行うことができる。この場合、濃度は、例えば、０．１〜５２０ｇ／Ｌである。重量％表示した場合、望ましい濃度は、例えば３〜１０％程度である。この場合、必要以上に薬剤を消費することなく、十分な速度でアルカリ洗浄を行うことができる。バンプ付きメンブレンリング１２を浸漬する時間は、例えば３０秒〜５分程度である。

バンプ付きメンブレンリング１２をアルカリ溶液に浸漬した後には、メンブレン１０２及びバンプ接点１０６等に対するスクラブ洗浄、及び純水リンスを行うことが好ましい。また、上記浸漬、スクラブ洗浄、及び純水リンスを複数回（例えば２〜３回）繰り返すことがより好ましい。

尚、アルカリ洗浄に用いる薬品として、例えばモノイソプロパノールアミンや、アルカノールアミン等を使用することも考えられる。上記薬品は、水による洗浄で容易にほぼ完全に除去できるため、アルカリ汚染等が生じるおそれが少ない。また、レジストの現像液等もアルカリ洗浄に用いる薬品として使用できる。

尚、固体の薬剤を溶解させたアルカリ溶液を用いる場合、固体の状態の薬剤が残っていると、コンタクト部品を構成する各種部品を傷つける原因となるおそれがある。そのため、アルカリ溶液の濃度は、固体の薬剤が完全に溶解するように、使用する温度の溶解度以下の濃度とすることが望ましい。

以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。
（実施例１）
図１及び図２を用いて説明したコンタクトボード１０を用いて半導体デバイスのバーンイン試験を行った。そして、半導体デバイスとのコンタクト回数が、４９０回目、８３０回目、１２６０回目になった時点でそれぞれアルカリ洗浄を行った。

アルカリ洗浄では、最初に、バンプ付きメンブレンリング１２をそのまま、濃度５％の苛性ソーダ溶液に５分間、浸漬した。その後、洗浄用布として東レ社製ベルクリンを用いてスクラブ洗浄を行い、更に純水にてリンスを行った。また、一回のアルカリ洗浄において、この浸漬、スクラブ洗浄、及び純水リンスの工程を３回繰り返した。図３は、アルカリ洗浄の効果を示すバンプ接点１０６の拡大写真である。洗浄前のバンプ接点１０６の写真中に矢印で示したアルミのクズが、洗浄後にはなくなっていることが確認できる。

図４は、バーンイン試験におけるコンタクト回数とバンプ接点１０６の接触抵抗の推移を示すグラフである。コンタクト回数が増加するに従って接触抵抗が増大することが確認できる。また、アルカリ洗浄により、接触抵抗がバーンイン試験開始直後と同程度にまで低下することが確認できる。尚、アルカリ洗浄の合間で接触抵抗が上下しているのは、アルミのクズの一部が自然に剥がれる場合があるためである。

（比較例１）
コンタクト回数が、２８０回目、３９０回目になった時点でそれぞれ、アルカリ洗浄を行う代わりに、表面に凹凸のあるセラミックウェハーでアルミのクズを研磨除去した以外は実施例１と同様にして、バーンイン試験におけるコンタクト回数とバンプ接点１０６の接触抵抗の推移を測定した（図５）。比較例１においては、研磨除去中にバンプ接点の表面も削られるため、パッドに対するバンプ接点の接触面積が次第に大きくなり、接触抵抗が徐々に増大した。その結果、比較例１においては、実施例１と比べて、接触抵抗が充分に落ちないこと、接触抵抗がすぐに増大してしまうこと等のデメリットがあった。接触抵抗が充分に落ちないと、試験の検査精度が低下してしまうこととなる。また、接触抵抗がすぐに増大してしまうと、試験の効率が低下することとなる。

以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明は、例えば半導体デバイスの電気的試験を行うために使用されるコンタクト部品に好適に使用できる。

コンタクトボード１０の構成の一例を示す図である。 コンタクトボード１０におけるバンプ接点１０６の一例の拡大写真である。 アルカリ洗浄の効果を示すバンプ接点１０６の拡大写真である 実施例１について、バーンイン試験におけるコンタクト回数とバンプ接点１０６の接触抵抗の推移を示すグラフである。 比較例１について、バーンイン試験におけるコンタクト回数とバンプ接点１０６の接触抵抗の推移を示すグラフである。

符号の説明

１０・・・コンタクトボード、１２・・・バンプ付きメンブレンリング（コンタクト部品）、１４・・・異方性導電ゴムシート、１６・・・配線基板、１０２・・・メンブレン、１０４・・・リング、１０６・・・バンプ接点（プローブ接点）、１０８・・・孤立パッド、１１０・・・バンプホール

Claims (4)

1. アルミを含むパッドを有する半導体デバイスの電気的試験を行うために使用されるコンタクト部品の洗浄方法であって、
   前記コンタクト部品は、前記半導体デバイスの前記パッドと接触すべき、アルカリ耐性のある素材で形成された導電性のプローブ接点を備え、
   前記コンタクト部品を用いて前記電気的試験を行った後に、前記プローブ接点をアルカリ洗浄することを特徴とするコンタクト部品の洗浄方法。
2. 前記プローブ接点は、金属のバンプ接点であり、
   前記半導体デバイスのパッドと接触すべき前記バンプ接点の先端部は、前記パッドとの電気的な接触性を高めるために表面を粗くする処理がなされていることを特徴とする請求項１に記載のコンタクト部品の洗浄方法。
3. 前記コンタクト部品は、ウェハ上に多数形成された半導体デバイスの電気的試験を行うために使用されるコンタクトボードにおけるコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリングであって、
   複数の前記バンプ接点と、
   前記複数のバンプ接点を取り付けるためのバンプホールが複数形成されており、各バンプホールの位置に各バンプ接点を保持するポリイミド系樹脂で形成されたメンブレンと、
   前記メンブレンを張り渡すためのリングと
   を備え、
   前記メンブレンとともに前記バンプ接点をアルカリ溶液に浸漬することにより、前記バンプ接点のアルカリ洗浄を行うことを特徴とする請求項２に記載のコンタクト部品の洗浄方法。
4. アルカリ溶液中への前記バンプ接点及び前記メンブレンの所定時間の浸漬と、
   前記バンプ接点及び前記メンブレンに対するスクラブ洗浄と、
   純水によるリンスと
   を複数回繰り返すことによりアルカリ洗浄を行うことを特徴とする請求項３に記載のコンタクト部品の洗浄方法。