JP6333225B2

JP6333225B2 - Membrane sheet with bump for probe card, probe card, and method for manufacturing membrane sheet with bump for probe card

Info

Publication number: JP6333225B2
Application number: JP2015188941A
Authority: JP
Inventors: 敏夫田子; 石坂　政明; 政明石坂
Original assignee: Elfinote Technology Corp
Current assignee: Elfinote Technology Corp
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2031-12-06
Also published as: JP2016001197A

Description

本発明は、半導体デバイス又は半導体チップのウェーハテストに用いるプローブカードに関するもので、特に、ウェーハ一括テスト用の多数ピンのプローブカードに関するものである。 The present invention relates to a probe card used for a wafer test of a semiconductor device or a semiconductor chip, and more particularly to a multi-pin probe card for a wafer batch test.

ウェーハに形成された半導体デバイス又は半導体チップのテスト工程では、プローブカードを用いてウェーハ上の半導体デバイスの電極パッドに接触し、信号を印加、収集してテストを実施する。従来、このためにプローバ装置のステージ上に置かれたウェーハに対し、上方向よりタングステンなどによるプローブピンを用いたカンチレバー方式、屈曲ピンを用いたマトリクス方式などによるプローブカードを区分的にウェーハに当て接触させてテストを実施している。従来のプローブカードを用いたテストにおいては、プローブカードにて接触できるウェーハ上の半導体チップはウェーハ全体の一部であり、そのため区分的に接触をしながらプローバ装置にて順次ウェーハを移動してウェーハ全体のテストを実施していた。 In the test process of the semiconductor device or semiconductor chip formed on the wafer, a probe card is used to contact the electrode pad of the semiconductor device on the wafer, and a signal is applied and collected to perform the test. Conventionally, a probe card of a cantilever method using a probe pin made of tungsten or the like using a probe pin made of tungsten or the like, or a matrix method using a bent pin, etc. is applied to the wafer on the wafer placed on the stage of the prober apparatus from above. Tests are conducted in contact. In a test using a conventional probe card, the semiconductor chip on the wafer that can be contacted by the probe card is a part of the whole wafer. Therefore, the wafer is moved by the prober sequentially while contacting in a piecewise manner. The entire test was conducted.

これに対し多数ピンのプローブカードによりこの区分数を少なくしてテスト効率を上げたいとの強い要望がある。例えば特許文献１や特許文献２に記載されたバンプ付きメンブレンシート方式のプローブカードはこの要望に対応できる数万の多数ピンを持つプローブカードを実現できる構造を有する。 On the other hand, there is a strong demand to increase the test efficiency by reducing the number of sections by using a probe card having a large number of pins. For example, the membrane sheet type probe card with bumps described in Patent Document 1 and Patent Document 2 has a structure that can realize a probe card having tens of thousands of pins that can meet this demand.

第１の従来形態として図１６を用いて特許文献１に記載されたバンプ付きメンブレンシート方式のプローブカードの構造について説明する。図１６において、２０１はメンブレンバンプ（バンプ付きメンブレンシート）であり、剛性リング２０３に張られたポリイミドシート（絶縁膜）２０５にバンプ２０７、短絡部２０９及び裏面電極部２１１が形成されており、このバンプ２０７がウェーハ上の引出し端子である電極パッドに接触する役割を持つ。２１３は異方導電膜であり、ゴム材により形成された弾性膜２１５に、厚み方向に圧縮されることにより厚み方向に通電する導電路２１７を形成することにより構成され、ウェーハの電極パッドやバンプ２０７などの高さバラツキを吸収し、バンプ２０７に均一な接触圧を与える役割を持つ。２１９は配線基板であり、基材となる厚さ３乃至５ｍｍの絶縁性基板２２１、端子２２３、外部端子２２５およびその間を接続する引出線２２７により構成され、バンプ２０７から導電路２１７を介して端子２２３に伝わった信号を外部に引出す役割を持つ。ここでバンプ２０７、短絡部２０９、裏面電極部２１１、導電路２１７及び端子２２３は、テストの対象となるウェーハ上の引出し端子である電極パッドに対応した位置（より具体的には、電極パッドに水平方向の位置が一致した状態）に形成され、必要に応じて数千から数万が用意される。 A structure of a membrane card type probe card with a bump described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. 16 as a first conventional embodiment. In FIG. 16, 201 is a membrane bump (membrane sheet with bumps), and a bump 207, a short-circuit portion 209, and a back electrode portion 211 are formed on a polyimide sheet (insulating film) 205 stretched on a rigid ring 203. The bump 207 has a role of contacting an electrode pad that is a lead terminal on the wafer. Reference numeral 213 denotes an anisotropic conductive film, which is formed by forming a conductive path 217 that is energized in the thickness direction by being compressed in the thickness direction in an elastic film 215 formed of a rubber material. It absorbs the height variation such as 207 and has a role of applying a uniform contact pressure to the bump 207. Reference numeral 219 denotes a wiring board, which is composed of an insulating substrate 221 having a thickness of 3 to 5 mm serving as a base material, a terminal 223, an external terminal 225, and a lead wire 227 connecting between the terminals. It has a role of extracting the signal transmitted to 223 to the outside. Here, the bump 207, the short-circuit portion 209, the back electrode portion 211, the conductive path 217, and the terminal 223 are located at positions corresponding to electrode pads that are lead terminals on the wafer to be tested (more specifically, electrode pads). In the state where the positions in the horizontal direction coincide with each other, thousands to tens of thousands are prepared as necessary.

次にメンブレンバンプ２０１の製造方法を図１７乃至図１９を用いて説明する。まず、図１７に示すように、厚さ約１８μｍの銅箔２２９に厚さ約２５μｍのポリイミドシート２０５を貼り合わせた材料に対し、ポリイミドシート２０５にレーザを照射して直径約３０μｍの小径穴２３１を形成する（第１の工程）。次に、銅箔２２９の裏面に保護レジスト２３３を塗布し、銅箔２２９にメッキ電極を接続してニッケルの電気メッキを行う。メッキは、小径穴２３１を埋めるようにして短絡部２０９を形成し、更にポリイミドシート２０５の表面に達すると、全ての方向に一様に拡がって半球状に進み、バンプ２０７を形成する（第２の工程、図１８参照）。メッキは、バンプ２０７の高さが１０〜２０μｍになるまで行われる。次に、銅箔２２９の裏面に塗布された保護レジスト２３３を除去し、再度レジストを塗布して裏面電極部のパターンを感光させ、銅箔２２９のエッチングにより裏面電極部２１１を形成する。そして、レジストを除去し、最後にポリイミドシート２０５を剛性リング２０３に貼りメンブレンバンプ２０１を構成する（第３の工程、図１９参照）。 Next, a method for manufacturing the membrane bump 201 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 17, the polyimide sheet 205 is irradiated with a laser on a material obtained by bonding a polyimide sheet 205 having a thickness of about 25 μm to a copper foil 229 having a thickness of about 18 μm, and a small-diameter hole 231 having a diameter of about 30 μm. Is formed (first step). Next, a protective resist 233 is applied to the back surface of the copper foil 229, a plating electrode is connected to the copper foil 229, and nickel electroplating is performed. The plating forms the short-circuit portion 209 so as to fill the small-diameter hole 231. When the plating reaches the surface of the polyimide sheet 205, the plating spreads uniformly in all directions and progresses into a hemisphere, thereby forming the bump 207 (second). Process, see FIG. Plating is performed until the height of the bump 207 reaches 10 to 20 μm. Next, the protective resist 233 applied to the back surface of the copper foil 229 is removed, the resist is applied again to expose the pattern of the back electrode portion, and the back electrode portion 211 is formed by etching the copper foil 229. Then, the resist is removed, and finally the polyimide sheet 205 is attached to the rigid ring 203 to form the membrane bump 201 (see the third step, FIG. 19).

次に第２の従来形態として図２０乃至図２９を用いて特許文献２に記載されたバンプ付きメンブレンシート方式のプローブカードの構造について説明する。 Next, the structure of the probe card of the membrane sheet type with bump described in Patent Document 2 will be described with reference to FIGS. 20 to 29 as the second conventional embodiment.

このプローブカードは図２０に示すフレーム板３０１を有している。フレーム板３０１は、検査対象のウェーハのサイズとほぼ同等の２００ｍｍ乃至３００ｍｍの直径を有していて、厚さは例えば４０μｍ乃至８０μｍとなっている。また、フレーム板３０１は、温度変化に伴う位置ずれの影響を排除できるように、ウェーハに近い熱膨張係数又は線熱膨張係数を有していて、フレーム板３０１の熱膨張係数又は線熱膨張係数は例えば０乃至１×１０^−５／℃となっている。さらに、フレーム板３０１にはウェーハに形成された半導体チップに対応して厚み方向に貫通する複数の貫通孔又は貫通穴３０３が形成されており、これらはエッチングにより形成される。 This probe card has a frame plate 301 shown in FIG. The frame plate 301 has a diameter of 200 mm to 300 mm, which is substantially the same as the size of the wafer to be inspected, and has a thickness of 40 μm to 80 μm, for example. Further, the frame plate 301 has a thermal expansion coefficient or linear thermal expansion coefficient close to that of the wafer so as to eliminate the influence of the position shift accompanying the temperature change, and the thermal expansion coefficient or linear thermal expansion coefficient of the frame plate 301. Is, for example, 0 to 1 × 10 ⁻⁵ / ° C. Further, the frame plate 301 is formed with a plurality of through holes or through holes 303 penetrating in the thickness direction corresponding to the semiconductor chips formed on the wafer, and these are formed by etching.

図２１はフレーム板３０１に形成された貫通穴３０３周辺の構造を示しており、貫通穴３０３周辺にて支持された状態で異方導電膜３０５と接点膜（バンプ付きメンブレンシート）３０７が配置されている。異方導電膜３０５は、弾性膜３０９と、この弾性膜３０９に設けられた導電路３１１とにより構成され、弾性膜３０９は、厚さ８０μｍのゴム材料により形成されていて、外周（３１３）がフレーム板３０１の貫通穴３０３周辺に固定され、導電路３１１を保持する役割を持つ。 FIG. 21 shows the structure around the through hole 303 formed in the frame plate 301, and the anisotropic conductive film 305 and the contact film (membrane sheet with bumps) 307 are arranged in a state supported around the through hole 303. ing. The anisotropic conductive film 305 includes an elastic film 309 and a conductive path 311 provided on the elastic film 309. The elastic film 309 is formed of a rubber material having a thickness of 80 μm and has an outer periphery (313). The frame plate 301 is fixed around the through hole 303 and has a role of holding the conductive path 311.

導電路３１１は厚さ１３０μｍの弾性膜中に金属粒子を多数含み、厚み方向から圧力が加わると変形して金属粒子同士の接触により上下方向に通電する機能を有する。 The conductive path 311 includes a large number of metal particles in an elastic film having a thickness of 130 μm, and has a function of deforming when pressure is applied from the thickness direction and energizing in the vertical direction by contact between the metal particles.

一方、接点膜３０７は、絶縁膜３１５と、絶縁膜３１５の表面側に形成されたバンプ３１７と、導電電極３１９とにより構成されている。絶縁膜３１５は、厚さ２５μｍのポリイミドにて形成され、その周辺部又は周辺部裏面を接着剤３２１によりフレーム板３０１に固定されている。絶縁膜３１５の表面側にはニッケルにより直径高さ共約２０μｍのバンプ３１７が形成され、ウェーハの半導体チップの電極パッドにコンタクトする役割を持つ。さらに、絶縁膜３１５には、バンプ３１７に繋がる導電電極３１９が絶縁膜３１５の表面および膜内に形成され、バンプ３１７と異方導電膜３０５の導電路３１１とを接続する役割を有する。３２３はウェーハに対応する大きな径を有する配線基板であり、基材となる厚さ３乃至５ｍｍの絶縁性基板３２５、端子３２７、外部端子３２９および引出線３３１により構成され、バンプ３１７から導電電極３１９、導電路３１１を介して端子３２７に伝わった信号を外部端子３２９から外部に引出す役割を持つ。 On the other hand, the contact film 307 includes an insulating film 315, bumps 317 formed on the surface side of the insulating film 315, and conductive electrodes 319. The insulating film 315 is made of polyimide having a thickness of 25 μm, and the periphery or the back of the periphery is fixed to the frame plate 301 with an adhesive 321. Bumps 317 having a diameter of about 20 μm are formed of nickel on the surface side of the insulating film 315 and have a role of contacting the electrode pads of the semiconductor chip of the wafer. Further, a conductive electrode 319 connected to the bump 317 is formed in the insulating film 315 on the surface of the insulating film 315 and in the film, and has a role of connecting the bump 317 and the conductive path 311 of the anisotropic conductive film 305. Reference numeral 323 denotes a wiring board having a large diameter corresponding to the wafer, and is composed of an insulating substrate 325 having a thickness of 3 to 5 mm serving as a base material, a terminal 327, an external terminal 329, and a lead wire 331. The signal transmitted to the terminal 327 via the conductive path 311 is taken out from the external terminal 329 to the outside.

以下に図２２乃至図２９を用いて接点膜３０７の製造方法を示す。 A method for manufacturing the contact film 307 will be described below with reference to FIGS.

図２２において３３３は貼合せシートであり、この中に接点膜３０７を多数形成する。図２３は貼合せシートの断面を示しており、貼合せシート３３３としては、絶縁膜３１５の集合体である２５μｍ厚のポリイミドシート３３５に対し４μｍ厚の銅箔３３７を貼合せたものを用いる。そして、貼合せシート３３３にレジスト３３９を貼り、ウェーハに形成された半導体チップの電極パッドに対応した位置に導電電極を形成すべく、フォトマスクを用いてレジスト３３９にパターンを形成する。次に貼合せシート３３３をポリイミドエッチング液に浸し、レジスト３３９に形成したパターンをマスクとしてポリイミドシート３３５に導電電極穴３４１を形成する（第１の工程、図２４参照）。この場合、ポリイミドの持つ異方性により、図２４に示すようにシート面に対して５０°の角度にてすり鉢状（断面台形状）にエッチングが進行する。次に、レジスト３３９を剥がし、銅箔３３７をメッキ電極としてニッケルメッキを行い、図２５に示すように、ポリイミドシート３３５の厚さ程度まで導電電極穴３４１にニッケルを成長させ、導電電極３１９を形成する（第２の工程）。導電電極３１９を形成したら、銅箔３３７にレジスト３４２を貼り、半導体チップの電極パッドに対応した位置にバンプ３１７を形成すべくフォトマスクを用いてレジスト３４２にバンプ穴３４３を形成する（第３の工程、図２６参照）。さらに、図２７に示すように、銅箔３３７をメッキ電極としてニッケルメッキを行い、レジスト３４２の厚さを超えない範囲でバンプ穴３４３にニッケルを成長させバンプ３１７を形成する（第４の工程）。そして、レジスト３４２を剥離し、レジスト３４５を貼り、フォトマスクを用いてレジスト３４５にパターンを形成し、この状態にて銅をエッチングするエッチング液に浸し、銅箔３３７をエッチングしてバンプ３１７の周囲に、導電電極３１９の一部を構成する導電電極ベース３４７を形成する（第５の工程、図２８）。この後、レジスト３４５を剥離し、図２２における長方形状部分を裁断し、分割して接点膜３０７を形成する。図２９に示すように、この中より選別した良品の接点膜３０７に接着剤３２１を塗布し、実装機を用いてフレーム板３０１の各貫通穴３０３に図２１のように搭載し、さらにフレーム板３０１全体を配線基板３２３の上又は表面側に配置することによりプローブカードを完成させる。 In FIG. 22, reference numeral 333 denotes a laminated sheet, in which a large number of contact films 307 are formed. FIG. 23 shows a cross section of the laminated sheet. As the laminated sheet 333, a laminate of 4 μm-thick copper foil 337 to a 25 μm-thick polyimide sheet 335 that is an aggregate of the insulating films 315 is used. Then, a resist 339 is attached to the bonding sheet 333, and a pattern is formed on the resist 339 using a photomask in order to form conductive electrodes at positions corresponding to the electrode pads of the semiconductor chip formed on the wafer. Next, the bonding sheet 333 is immersed in a polyimide etching solution, and conductive electrode holes 341 are formed in the polyimide sheet 335 using the pattern formed in the resist 339 as a mask (see the first step, FIG. 24). In this case, due to the anisotropy of polyimide, etching proceeds in a mortar shape (trapezoidal cross section) at an angle of 50 ° with respect to the sheet surface as shown in FIG. Next, the resist 339 is peeled off, and nickel plating is performed using the copper foil 337 as a plating electrode. As shown in FIG. 25, nickel is grown in the conductive electrode hole 341 to the thickness of the polyimide sheet 335 to form a conductive electrode 319. (Second step). After the conductive electrode 319 is formed, a resist 342 is attached to the copper foil 337, and a bump hole 343 is formed in the resist 342 using a photomask to form a bump 317 at a position corresponding to the electrode pad of the semiconductor chip (third Step, see FIG. Further, as shown in FIG. 27, nickel plating is performed using the copper foil 337 as a plating electrode, and nickel is grown in the bump hole 343 within a range not exceeding the thickness of the resist 342 to form a bump 317 (fourth step). . Then, the resist 342 is peeled off, a resist 345 is attached, a pattern is formed on the resist 345 using a photomask, and in this state, the copper 337 is etched to etch the copper 337 around the bump 317. Next, a conductive electrode base 347 constituting a part of the conductive electrode 319 is formed (fifth step, FIG. 28). Thereafter, the resist 345 is peeled off, the rectangular portion in FIG. 22 is cut, and divided to form the contact film 307. As shown in FIG. 29, an adhesive 321 is applied to a non-defective contact film 307 selected from these, and mounted in each through hole 303 of the frame plate 301 using a mounting machine as shown in FIG. The probe card is completed by arranging the entire 301 on the wiring board 323 or on the surface side.

特開平１０−１７８０７４号Japanese Patent Laid-Open No. 10-178074 特開２０１１−０２２００１号JP2011-022001

第１の従来形態に示すプローブカードの構成は、バンプの形が半球状であり、バンプの先端が鋭くないため、ウェーハの電極パッドとの接触に大きな圧力が必要であった。 In the configuration of the probe card shown in the first conventional embodiment, the bump shape is hemispherical, and the tip of the bump is not sharp, so that a large pressure is required for contact with the electrode pad of the wafer.

第２の従来形態に示すプローブカードの構成では、第１の従来形態のプローブカードと異なり、バンプの形が四角柱状や円柱状である。そこで、バンプの断面積を小さく形成して先端が細いバンプを得ることが可能ではあるが、バンプの先端のみを細くすることができないので、バンプ全体の強度を確保する観点から、バンプの先端を鋭くすることは実際上は不可能である。したがって、第２の従来形態のプローブカードでも、ウェーハの電極パッドとの接触に大きな圧力が要求されることとなる。 In the configuration of the probe card shown in the second conventional embodiment, unlike the probe card of the first conventional embodiment, the shape of the bump is a quadrangular prism or a column. Therefore, it is possible to obtain a bump with a thin tip by forming a small cross-sectional area of the bump, but it is not possible to make only the tip of the bump thin, so from the viewpoint of ensuring the strength of the entire bump, Sharpening is practically impossible. Therefore, even in the second conventional probe card, a large pressure is required for contact with the electrode pad of the wafer.

本発明は、こういった従来の問題を解決するためになされたもので、多数のバンプを小さな圧力でウェーハの電極パッドに一括して良好に接触させることができるプローブカード、このプローブカードに用いるバンプ付きメンブレンシート及びこのバンプ付きメンブレンシートの製造方法の提供を目的とする。 The present invention has been made to solve such conventional problems, and is used for a probe card capable of bringing a large number of bumps into good contact with electrode pads of a wafer at a low pressure in a lump. An object is to provide a membrane sheet with bumps and a method for producing the membrane sheet with bumps.

この目的を達成するための本発明のプローブカード用のバンプ付きメンブレンシートは、絶縁膜と、ウェーハに形成された半導体チップの電極パッドに電気的に接触するように前記絶縁膜の表面に設けられたバンプと、このバンプから前記絶縁膜内を通って前記絶縁膜の裏面側まで延びる導電電極と、を備えたプローブカード用のバンプ付きメンブレンシートであって、前記導電電極の前記絶縁膜内に位置する部分は、断面形状が前記絶縁膜の表面に向って幅が狭くなる台形状であり、前記バンプは断面三角形状に形成されて前記導電電極の上面（表面）よりも広い底面を有しているものである。導電電極の上面はバンプの底面と例えば一体化している。バンプは、例えば円錐状又は角錐状（例えば４角錐状）などの断面三角形状に形成されているので、先端は鋭く、小さな圧力でウェーハの電極パッドと電気的に良好に接触できるものである。しかも、底面側に向って漸次断面積が増えるので、全体的に十分な強度の確保が可能となる。また、導電電極は、絶縁膜の表面に向って幅が狭くなる台形状の断面形状を有しているので、導電電極は絶縁膜の表面側に向って抜け止めされる。そして、バンプは導電電極の上面よりも広い底面を有しているので、このバンプの底面の外側と絶縁膜との接触又は係合によって、導電電極は絶縁膜の裏面側に向っても抜け止めされる。導電電極の上面は、例えば絶縁膜の表面と同一の高さに位置している。 In order to achieve this object, the bumped membrane sheet for a probe card of the present invention is provided on the surface of the insulating film so as to be in electrical contact with the insulating film and the electrode pads of the semiconductor chip formed on the wafer. And a bumped membrane sheet for a probe card comprising a bump and a conductive electrode extending from the bump to the back side of the insulating film through the insulating film, and in the insulating film of the conductive electrode The located portion is a trapezoid whose cross-sectional shape becomes narrower toward the surface of the insulating film, and the bump is formed in a triangular cross-section and has a bottom surface wider than the upper surface (surface) of the conductive electrode. It is what. For example, the upper surface of the conductive electrode is integrated with the bottom surface of the bump. Since the bump is formed in a triangular cross section such as a conical shape or a pyramid shape (for example, a quadrangular pyramid shape), for example, the tip is sharp and can make good electrical contact with the electrode pad of the wafer with a small pressure. In addition, since the cross-sectional area gradually increases toward the bottom surface, it is possible to ensure sufficient strength as a whole. Further, since the conductive electrode has a trapezoidal cross-sectional shape whose width becomes narrower toward the surface of the insulating film, the conductive electrode is prevented from coming off toward the surface side of the insulating film. Since the bump has a bottom surface wider than the top surface of the conductive electrode, the conductive electrode is prevented from coming off even if it faces the back surface side of the insulating film by contact or engagement between the outside of the bottom surface of the bump and the insulating film. Is done. For example, the upper surface of the conductive electrode is positioned at the same height as the surface of the insulating film.

プローブカード用のバンプ付きメンブレンシートの導電電極は、絶縁膜の裏面から突出する裏面側端部を有し、この裏面側端部が、導電電極の絶縁膜内に位置する部分の底面（裏面）よりも広くなるように形成できる。裏面側端部は例えば導電電極の絶縁膜内に位置する部分の底面と一体化している。このように構成することにより、裏面側端部の外側と絶縁膜の裏面との接触又は係合により、導電電極の絶縁膜の表面側への抜け止め効果が向上する。 The conductive electrode of the membrane sheet with bumps for the probe card has a back surface side end portion protruding from the back surface of the insulating film, and this back surface side end portion is the bottom surface (back surface) of the portion located in the insulating film of the conductive electrode. It can be formed to be wider. For example, the rear side end is integrated with the bottom surface of the portion located in the insulating film of the conductive electrode. With such a configuration, the effect of preventing the conductive electrode from coming off to the surface side of the insulating film is improved by the contact or engagement between the outside of the back surface side end and the back surface of the insulating film.

このようなバンプ付きメンブレンシートは、導電電極と電気的に接続される端子を有する配線基板と組み合わされてプローブカードを構成する。 Such a membrane sheet with bumps constitutes a probe card in combination with a wiring board having terminals electrically connected to the conductive electrodes.

バンプ付きメンブレンシートはウェーハに対応した大きさ、例えばウェーハと同一の又はほぼ同一の大きさを有することができる。 The bumped membrane sheet can have a size corresponding to the wafer, for example, the same or substantially the same size as the wafer.

プローブカードは、半導体チップに対応する貫通孔が複数形成されたフレーム板を備えることができ、バンプ付きメンブレンシートは、貫通孔に対応した大きさを有し、フレーム板の表面側の貫通孔周辺に支持されることができる。ここでは、貫通孔に対応した大きさに形成され、貫通孔又は貫通孔周辺に支持された弾性膜及びこの弾性膜内に相互に絶縁された状態で形成された、厚み方向に延びる複数の導電路を有する異方導電膜を設け、導電電極と配線基板の端子とを、この導電路を介して電気的に接続することができる。 The probe card can include a frame plate in which a plurality of through holes corresponding to the semiconductor chip are formed, and the membrane sheet with bumps has a size corresponding to the through hole, and the periphery of the through hole on the surface side of the frame plate Can be supported. Here, a plurality of conductive films extending in the thickness direction are formed in a size corresponding to the through-hole, and are formed in a state of being insulated from each other in the elastic film and the elastic film supported around the through-hole or the through-hole. An anisotropic conductive film having a path is provided, and the conductive electrode and the terminal of the wiring board can be electrically connected through the conductive path.

また、本発明のプローブカード用のバンプ付きメンブレンシートの製造方法は、絶縁膜と、ウェーハに形成された半導体チップの電極パッドに電気的に接触するように前記絶縁膜の表面に設けられたバンプと、このバンプから前記絶縁膜内を通って前記絶縁膜の裏面側まで延びる導電電極と、を備えたプローブカード用のバンプ付きメンブレンシートの製造方法であって、前記絶縁膜を形成するための絶縁シートを準備する準備ステップと、準備した前記絶縁シートに、前記半導体チップの前記電極パッドに対応するように、裏面側から断面三角形のメッキ穴を形成するメッキ穴形成ステップと、形成した前記メッキ穴にメッキして、このメッキ穴に対応した形状を有し、下側（裏面側）が前記導電電極を構成する電極体を形成する電極体形成ステップと、前記電極体の、前記導電電極を構成する部分よりも上側（表面側）が前記絶縁シートから断面三角形状に突出して露出するように、前記絶縁シートの表面側をハーフエッチングする露出ステップと、前記絶縁シートをハーフエッチングして形成した前記絶縁膜（絶縁膜の集合体の場合がある）から突出する断面三角形状の前記電極体の表面にメッキして、この電極体の表面に沿った表面を有する前記バンプを形成するバンプ形成ステップと、を備えるものである。メッキ穴は先端が鋭く、例えば尖っているバンプは、断面三角形状の電極体の表面に沿った表面を有するので、先端は鋭く、また、絶縁膜から突出する電極体の表面にメッキして形成されるので、底面は導電電極の上面よりも広くなる。バンプは例えば断面三角形状に形成される。絶縁膜から突出する断面三角形状の電極体（電極体の上側）はバンプの内部を構成する。また、電極体形成ステップでは、絶縁膜内に位置する部分の底面よりも広い裏面側端部が絶縁膜の裏面から突出するように電極体を形成することができる。 In addition, the method for manufacturing a membrane sheet with bumps for a probe card according to the present invention includes a bump provided on a surface of the insulating film so as to be in electrical contact with the insulating film and an electrode pad of a semiconductor chip formed on the wafer. And a conductive electrode extending from the bump through the insulating film to the back side of the insulating film, and a method for producing a bumped membrane sheet for a probe card, for forming the insulating film A preparation step for preparing an insulating sheet, a plating hole forming step for forming a plating hole having a triangular cross-section from the back side so as to correspond to the electrode pads of the semiconductor chip, and the plating thus formed. An electrode body shape in which a hole is plated and has a shape corresponding to the plated hole, and the lower side (back side) forms an electrode body constituting the conductive electrode. And an exposure step of half-etching the surface side of the insulating sheet so that the upper side (surface side) of the electrode body is exposed to protrude in a triangular shape from the insulating sheet. And plating on the surface of the electrode body having a triangular cross section protruding from the insulating film (which may be an aggregate of insulating films) formed by half-etching the insulating sheet, along the surface of the electrode body And a bump forming step for forming the bump having the surface. The plated hole has a sharp tip, for example, a sharp bump has a surface along the surface of the electrode body having a triangular cross section, so the tip is sharp and formed by plating on the surface of the electrode body protruding from the insulating film Therefore, the bottom surface is wider than the top surface of the conductive electrode. The bump is formed, for example, in a triangular cross section. The electrode body having a triangular cross section protruding from the insulating film (upper side of the electrode body) constitutes the inside of the bump. Further, in the electrode body forming step, the electrode body can be formed such that the back side end portion wider than the bottom surface of the portion located in the insulating film protrudes from the back surface of the insulating film.

本発明では、バンプの形が例えば断面三角形の円錐又は角錐のため、バンプの先端が鋭く、このためウェーハの電極パッドへの接触に必要な圧力が低く、従来に比べ例えば１／２以下の圧力にて安定な接触が得られる。これにより、例えば異方導電膜の長寿命化および多数ピンの接触に必要な構造を簡易にすることができる。
さらに、バンプに偏った圧力が印加されても、バンプの底面（底面の外周）と、導電電極の傾斜面とにより絶縁膜を挟み込む構造であり、しかも、バンプ表面層は電極体の表面の上側の広い範囲と接合しているので、バンプは上下方向にも横方向にもしっかりと絶縁膜に対して固定されることとなる。したがって、バンプが抜けたり折れたりするなどして損傷することがなく、強度の問題による歩留り低下を少なくできるメリットがある。 In the present invention, since the bump shape is, for example, a cone or pyramid having a triangular cross section, the tip of the bump is sharp, so that the pressure required to contact the electrode pad of the wafer is low, for example, a pressure of 1/2 or less compared to the prior art. A stable contact can be obtained at. Thereby, for example, the structure necessary for extending the life of the anisotropic conductive film and contacting a large number of pins can be simplified.
Furthermore, even when biased pressure is applied to the bump, the insulating film is sandwiched between the bottom surface of the bump (the outer periphery of the bottom surface) and the inclined surface of the conductive electrode, and the bump surface layer is located above the surface of the electrode body. Therefore, the bumps are firmly fixed to the insulating film both vertically and laterally. Therefore, there is an advantage that the yield drop due to the strength problem can be reduced without being damaged due to the bumps being removed or broken.

本発明の第１の実施形態におけるフレーム板を示す図である。It is a figure which shows the frame board in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態におけるプローブカードの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the probe card in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態におけるプローブカードの構造を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the probe card in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における貼合わせシートを示す図である。It is a figure which shows the bonding sheet | seat in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における貼合わせシートを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the bonding sheet | seat in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における接点膜の製造方法の第２の工程を示す図である。It is a figure which shows the 2nd process of the manufacturing method of the contact film in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における接点膜の製造方法の第３の工程を示す図である。It is a figure which shows the 3rd process of the manufacturing method of the contact film in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における接点膜の製造方法の第４の工程を示す図である。It is a figure which shows the 4th process of the manufacturing method of the contact film in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における接点膜の製造方法の第５の工程を示す図である。It is a figure which shows the 5th process of the manufacturing method of the contact film in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における接点膜の製造方法の第６の工程を示す図である。It is a figure which shows the 6th process of the manufacturing method of the contact film in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における接点膜の製造方法の第７の工程を示す図である。It is a figure which shows the 7th process of the manufacturing method of the contact film in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における接点膜の製造方法の第８の工程を示す図であるIt is a figure which shows the 8th process of the manufacturing method of the contact film in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における接点膜の製造方法の接着剤塗布の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the adhesive agent coating of the manufacturing method of the contact film in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態におけるメッキ厚５μｍのバンプ形状を示す図である。It is a figure which shows bump shape with a plating thickness of 5 micrometers in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態におけるメッキ厚１０μｍのバンプ形状を示す図である。It is a figure which shows bump shape with a plating thickness of 10 micrometers in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態におけるプローブカードの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the probe card in the 2nd Embodiment of this invention. 第１の従来形態におけるプローブカードの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the probe card in a 1st conventional form. 第１の従来形態におけるメンブレンバンプの製造方法の第１の工程を示す図である。It is a figure which shows the 1st process of the manufacturing method of the membrane bump in the 1st conventional form. 第１の従来形態におけるメンブレンバンプの製造方法の第２の工程を示す図である。It is a figure which shows the 2nd process of the manufacturing method of the membrane bump in the 1st conventional form. 第１の従来形態におけるメンブレンバンプの製造方法の第３の工程を示す図である。It is a figure which shows the 3rd process of the manufacturing method of the membrane bump in a 1st conventional form. 第２の従来形態におけるフレーム板を示す図である。It is a figure which shows the frame board in a 2nd conventional form. 第２の従来形態におけるプローブカードの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the probe card in a 2nd conventional form. 第２の従来形態における貼合わせシートを示す図である。It is a figure which shows the bonding sheet | seat in a 2nd conventional form. 第２の従来形態における貼合わせシートを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the bonding sheet | seat in a 2nd conventional form. 第２の従来形態における接点膜の製造方法の第１の工程を示す図である。It is a figure which shows the 1st process of the manufacturing method of the contact film in a 2nd conventional form. 第２の従来形態における接点膜の製造方法の第２の工程を示す図である。It is a figure which shows the 2nd process of the manufacturing method of the contact film in the 2nd conventional form. 第２の従来形態における接点膜の製造方法の第３の工程を示す図である。It is a figure which shows the 3rd process of the manufacturing method of the contact film in a 2nd conventional form. 第２の従来形態における接点膜の製造方法の第４の工程を示す図である。It is a figure which shows the 4th process of the manufacturing method of the contact film in the 2nd conventional form. 第２の従来形態における接点膜の製造方法の第５の示す図である。It is a 5th figure of the manufacturing method of the contact film in the 2nd conventional form. 第２の従来形態における接点膜の製造方法の接着材塗布の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the adhesive material application of the manufacturing method of the contact film in the 2nd conventional form.

以下、本発明の第１の実施形態（第１のプローブカード）について、図１乃至図１４を参照して説明する。第１のプローブカードは、接点膜及び異方導電膜を有するフレーム板と、配線基板とを備えたものである。 Hereinafter, a first embodiment (first probe card) of the present invention will be described with reference to FIGS. The first probe card includes a frame board having a contact film and an anisotropic conductive film, and a wiring board.

図１において、１は第１のプローブカードに用いるフレーム板であり、検査対象のウェーハ（半導体ウェーハ）のサイズとほぼ同等の２００ｍｍ乃至３００ｍｍの直径を有していて、厚さは例えば４０μｍ乃至８０μｍとなっている。また、フレーム板１は、温度変化に伴う位置ずれの影響を排除できるように、ウェーハに近い熱膨張係数又は線熱膨張係数を有していて、フレーム板１の熱膨張係数又は線熱膨張係数は例えば０乃至１×１０^−５／℃となっている。そのため、フレーム板１の材質は、インバー、４２アロイといった金属材料が適している。さらに、フレーム板１にはウェーハに形成された半導体チップに対応して厚み方向に貫通する複数又は多数の貫通穴３が形成されており、これらはエッチングにより形成される。ここでは、貫通穴３は、１つの半導体チップに対応するように形成されているが、数個の又は２乃至５個の半導体チップに対応するように形成されてもよい。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a frame plate used for the first probe card, which has a diameter of 200 mm to 300 mm, which is almost the same as the size of a wafer to be inspected (semiconductor wafer), and has a thickness of, for example, 40 μm to 80 μm. It has become. Further, the frame plate 1 has a thermal expansion coefficient or a linear thermal expansion coefficient close to that of the wafer so as to eliminate the influence of the position shift accompanying the temperature change, and the thermal expansion coefficient or the linear thermal expansion coefficient of the frame plate 1. Is, for example, 0 to 1 × 10 ⁻⁵ / ° C. Therefore, a metal material such as Invar or 42 alloy is suitable for the material of the frame plate 1. Further, the frame plate 1 is formed with a plurality or a plurality of through holes 3 penetrating in the thickness direction corresponding to the semiconductor chips formed on the wafer, and these are formed by etching. Here, the through holes 3 are formed so as to correspond to one semiconductor chip, but may be formed so as to correspond to several or two to five semiconductor chips.

次に図２を参照してこのフレーム板１を用いた第１のプローブカードの構造を説明する。 Next, the structure of the first probe card using the frame plate 1 will be described with reference to FIG.

図２はフレーム板１に形成された貫通穴３周辺の構造を示しており、貫通穴３周辺にて支持された状態で異方導電膜５と接点膜（バンプ付きメンブレンシート）７が配置されている。したがって、異方導電膜５と接点膜７は、貫通穴（貫通孔）３又は半導体チップに対応する大きさを有している。フレーム板１のそれぞれの貫通穴３に図２の構造が構成される。異方導電膜５は、弾性膜９と、この弾性膜９に設けられた導電路１１とにより構成され、弾性膜９は、厚さ８０μｍのゴム材料により形成されていて、外周がフレーム板１の貫通穴３周辺に固定され、導電路１１を保持する役割を持つ。弾性膜９の外周下端（外周裏側）には、外向きの支持フランジ１３が一体的に形成されていて、弾性膜９は、支持フランジ１３が貫通穴３の外周裏面に載って支持されるように、貫通穴３に、例えばきつく嵌め込まれている。 FIG. 2 shows a structure around the through hole 3 formed in the frame plate 1, and an anisotropic conductive film 5 and a contact film (membrane sheet with bumps) 7 are arranged in a state supported around the through hole 3. ing. Therefore, the anisotropic conductive film 5 and the contact film 7 have a size corresponding to the through hole (through hole) 3 or the semiconductor chip. The structure shown in FIG. 2 is formed in each through hole 3 of the frame plate 1. The anisotropic conductive film 5 includes an elastic film 9 and a conductive path 11 provided on the elastic film 9, and the elastic film 9 is formed of a rubber material having a thickness of 80 μm, and the outer periphery thereof is the frame plate 1. It is fixed around the through hole 3 and has a role of holding the conductive path 11. An outward support flange 13 is integrally formed at the lower end of the outer periphery of the elastic film 9 (on the back side of the outer periphery), and the elastic film 9 is supported by the support flange 13 being placed on the outer peripheral back surface of the through hole 3. For example, it is tightly fitted in the through hole 3.

導電路１１は厚さ１３０μｍの弾性膜中に金属粒子を多数含み、厚み方向から圧力が加わると変形して金属粒子同士の接触により上下方向に通電する機能を有する。すなわち、導電路１１は、弾性膜９に、突出部分（ここでは上下（表面側及び裏面側）の角（長方形）柱状の突出部分であるが、突出部分は円柱状とすることもできる）が形成されるように、部分的に１３０μｍの厚さ部分を形成することにより構成される。 The conductive path 11 includes a large number of metal particles in an elastic film having a thickness of 130 μm, and has a function of deforming when pressure is applied from the thickness direction and energizing in the vertical direction by contact between the metal particles. That is, the conductive path 11 has a protruding portion (here, a protruding portion having a rectangular (rectangular) columnar shape on the upper and lower sides (the front surface side and the back surface side), but the protruding portion may be a columnar shape). In order to form, it is comprised by forming a 130-micrometer-thick part partly.

一方、接点膜７は、絶縁膜１５と、絶縁膜１５の表面に設けられたバンプ１７と、絶縁膜１５の膜内および絶縁膜１５の裏面に設けられた導電電極１９とにより構成されている。絶縁膜１５は、厚さ２０μｍのポリイミドにて形成され、その周辺部又は周辺部裏面を接着剤２１によりフレーム板１（異方導電膜５の外周のフレーム板１表面）に固定されている。絶縁膜１５の表面にはニッケルにより底面の半径及び高さ共約２０μｍの円錐形のバンプ１７が形成されており、このバンプ１７は、ウェーハの半導体チップの電極パッドに接触する役割を持つ。さらに、絶縁膜１５には、バンプ１７に繋がる導電電極１９が絶縁膜１５の膜内および裏面に形成され、この導電電極１９の下端部（裏面側端部）２２は、異方導電膜５の導電路１１と同等若しくはより広い面積にて形成されていて、導電電極１９は、裏側端面が絶縁膜１５の裏面側で露出し、バンプ１７と異方導電膜５の導電路１１とを接続する役割を有する。導電電極１９の絶縁膜１５内の部分２４は、円錐台形状（断面台形状）に形成され、裏面側端部２２は薄肉の長方形状に形成されている。そして、裏面側端部２２は、導電電極１９の絶縁膜１５内の部分２４の底面よりも広く形成されている。２３はウェーハ及びフレーム板１に対応する大きな径を有する配線基板であり、基材となる厚さ３乃至５ｍｍの絶縁性基板２５、端子２７、基材の一端に配置された外部端子２９および引出線３１により構成され、引出線３１は、バンプ１７から導電電極１９、導電路１１を介して端子２７に伝わった信号を外部端子２９から外部に引出す役割を持つ。ここでバンプ１７、導電電極１９、導電路１１、端子２７は、テストの対象となるウェーハ上の引出し端子である半導体チップの電極パッドに水平方向の位置が一致した状態に形成され、必要に応じて数千から数万が用意される。 On the other hand, the contact film 7 includes an insulating film 15, bumps 17 provided on the surface of the insulating film 15, and conductive electrodes 19 provided in the insulating film 15 and on the back surface of the insulating film 15. . The insulating film 15 is formed of polyimide having a thickness of 20 μm, and the peripheral portion or the back surface of the peripheral portion is fixed to the frame plate 1 (the surface of the frame plate 1 on the outer periphery of the anisotropic conductive film 5) with an adhesive 21. A conical bump 17 having a bottom radius and height of about 20 μm is formed of nickel on the surface of the insulating film 15, and this bump 17 has a role of contacting an electrode pad of a semiconductor chip on the wafer. Furthermore, conductive electrodes 19 connected to the bumps 17 are formed in the insulating film 15 in the film and on the back surface of the insulating film 15, and a lower end portion (back surface side end portion) 22 of the conductive electrode 19 is formed on the anisotropic conductive film 5. The conductive electrode 19 is formed in an area equal to or larger than that of the conductive path 11, and the back surface of the conductive electrode 19 is exposed on the back side of the insulating film 15, and connects the bump 17 and the conductive path 11 of the anisotropic conductive film 5. Have a role. A portion 24 in the insulating film 15 of the conductive electrode 19 is formed in a truncated cone shape (a trapezoidal shape in cross section), and the back surface side end portion 22 is formed in a thin rectangular shape. The rear surface side end portion 22 is formed wider than the bottom surface of the portion 24 in the insulating film 15 of the conductive electrode 19. Reference numeral 23 denotes a wiring board having a large diameter corresponding to the wafer and the frame plate 1, an insulating substrate 25 having a thickness of 3 to 5 mm serving as a base material, a terminal 27, an external terminal 29 disposed at one end of the base material, and a drawer. The lead line 31 is constituted by a line 31, and has a role of drawing a signal transmitted from the bump 17 to the terminal 27 through the conductive electrode 19 and the conductive path 11 from the external terminal 29. Here, the bump 17, the conductive electrode 19, the conductive path 11, and the terminal 27 are formed in a state where the positions in the horizontal direction coincide with the electrode pads of the semiconductor chip that is the lead-out terminal on the wafer to be tested. Thousands to tens of thousands are prepared.

次に、図３乃至図１２を用いて接点膜７の製造方法を説明する。接点膜７は、サイズが小さいので、ウェーハと同一の熱膨張係数（線熱膨張係数）を有する必要はなく（具体的には、ウェーハよりも大きな熱膨張係数を有する）、加工が容易な材料を用いて安価に形成することができる。 Next, a method for manufacturing the contact film 7 will be described with reference to FIGS. Since the contact film 7 is small in size, it does not need to have the same thermal expansion coefficient (linear thermal expansion coefficient) as that of the wafer (specifically, it has a larger thermal expansion coefficient than the wafer) and is a material that can be easily processed. Can be formed at low cost.

図３において３３は貼合せシートであり、この中に接点膜７を多数形成する。この場合、フレーム板１に搭載される接点膜７の必要数より多めに接点膜７を形成するが、形成ピッチを高めて（狭めて）形成するため、貼合せシート３３全体のサイズとしてはフレーム板１より小さい、１辺が２００ｍｍ程度の縮小された正方形状のものとなり、メッキ、レジストによるパターンニングを通常の装置により容易に高精度にて処理できる。図４は貼合せシート（１つの接点膜７を形成する部分）の断面を示しており、貼合せシート３３は、絶縁膜１５となる又は絶縁膜１５を形成する３８μｍ厚のポリイミドシート（絶縁シート）３５に対し４μｍ厚の銅箔３７を貼合せたものを用いる（第１の工程、準備ステップ）。
接点膜７の製造の第２の工程として、銅箔３７にレジスト３９を貼り、ウェーハに形成された半導体チップの電極パッドに対応した又は電極パッドと同じ位置に導電電極を形成すべく、フォトマスクを用いてレジスト３９にパターンを形成する（図５参照）。さらに第３の工程として、貼合せシート３３を銅エッチング液に浸し、レジスト３９に形成したパターンをマスクとして銅箔３７に丸穴４０を形成する（図６参照）。次に第４の工程として、レジスト３９を剥離し、ヒドラジンを主成分とするポリイミドエッチング液に貼合せシート３３を浸し、銅箔３７をマスクとし、銅箔３７の丸穴４０に対応してポリイミドシート３５に裏面側から導電電極穴（メッキ穴）４１を形成する（メッキ穴形成ステップ、図７参照）。この場合、ポリイミドの持つ異方性により、シート面に対して角度（Ｘ、ここでは５０°）にてすり鉢状にエッチングが進行するが、ポリイミドエッチング液に長時間浸すことにより導電電極穴４１の先端を鋭く、例えば尖って形成し、全体として円錐又は角錐（断面三角形状）になるようにする。この角度はポリイミドの結晶構造により異なる値を持つが、例えば角度（Ｘ）がシート面に対して５０°の場合、レジスト３９に形成したパターンの丸穴直径を５６μmとすれば、導電電極穴４１の底部（裏面開口部）の直径は５６μm、導電電極穴４１の先端までの高さは３３．３μmとなる。次に第５の工程として、図８に示すように貼合せシート３３の裏面より銅のスパッタを施し、導電電極穴４１に銅の薄膜４３を形成する。次に第６の工程として、銅箔３７にレジスト４５を塗布し、フォトマスクを用いてレジスト４５に導電電極のパターンを形成した上で、薄膜４３をメッキ電極としてニッケルメッキを行い、ポリイミドシート３５の厚さ程度もしくはレジスト４５の中程に至るまで導電電極穴４１にニッケルメッキを成長させ、電極体４６（下側が導電電極１９となる）を形成する（電極体形成ステップ、図９参照）。ここでレジスト４５に形成された導電電極の形成部は、導電電極穴４１の底部よりも大きい。次に第７の工程として、レジスト４５を剥離し、貼合せシート３３の表面側よりポリイミドシート３５をエッチング液に浸し、ポリイミドシート３５の厚さが２０μｍとなるまでハーフエッチングを行って電極体４６の先端側を露出させる（露出ステップ、図１０参照、ただし図１０等では銅の薄膜４３を特に区別して表示していない）。先に示したように導電電極穴４１の先端までの高さを３３．３μmに形成すれば、露出させた部分の高さは１３．３μmとなる。ポリイミドシート３５のハーフエッチングにより絶縁膜１５又は絶縁膜１５の集合体が形成される。次に第８の工程として、図１１に示すように銅箔３７を電極として電極体４６の先端側の露出した部分に対しニッケルメッキを施しバンプ１７を形成する（バンプ形成ステップ）。形成されるバンプ１７は、電極体４６の露出した部分の表面に対応する表面を有し、円錐形状又は断面三角形状となるが、具体的には、例えば、先端角部がＲ形状となっている断面三角形状、先端角部が円弧形状又は小さい円弧形状（曲率半径の小さい円弧形状）となっている断面三角形状又は先端角部が小さな丸みを帯びた断面三角形状となるが、先端角部の鋭さは失われない。
形成されたバンプ１７及び導電電極１９の形状を図１３、図１４を用いて詳細に示すが、図１３はバンプ１７形成時のメッキ厚が５μmの詳細であり（図１１及び図１２の詳細）、ポリイミドシート３５のハーフエッチングにより、電極体４６の先端側を露出させてから、電極体４６の先端側の露出部４８に対して行うニッケルメッキは、露出部４８の表面に対し垂直に成長していくため、先端個所以外では、露出部４８の表面に沿った均一な厚みのメッキ部５０を形成するが、先端個所では露出部４８の先端を中心とする球状にメッキ部５０を形成し、バンプ１７は、バンプ先端が断面小さい円弧形状となっている断面三角形状となる。さらに図１４は、バンプ１７形成時のメッキ厚が１０μmの詳細であり（図１１でメッキ厚を１０μｍとした場合）、図１３と同様に先端個所では露出部４８の先端を中心とする球状にメッキ部５０を形成し、バンプ１７は、バンプ先端が図１３より大きな円弧形状となっている断面三角形状となる。このような構成では、ポリイミドシート３５（ハーフエッチングにより絶縁膜１５又は絶縁膜１５の集合体となっている）を、断面台形状の導電電極１９と、メッキ部５０により直径が太くなったバンプ１７とにより挟み込む構造となり、バンプ１７および導電電極１９がポリイミドシート３５又は絶縁膜１５にしっかり固定される。このメッキは５μｍから１０μｍの厚さが望ましく、メッキ厚が５μｍより薄いとこの固定強度が弱くなり、メッキ厚が１０μｍより厚いとバンプ先端の円弧形状が大きくなるためバンプ先端の鋭さが減少してしまう。最後に銅箔３７をエッチングにより除去し、図３における長方形状部分を裁断し、分割して接点膜７を形成する。図１２に示すように、この中より選別した良品の接点膜７に接着剤２１を塗布し、実装機を用いて異方導電膜５が形成されたフレーム板１の各貫通穴３に図２のように搭載し（図２Ａでは特に銅箔３７を区別して表示していない）、さらにフレーム板１全体を配線基板２３の上又は表面側に配置することによりプローブカードを完成させる。
ここでは、第１の従来形態のバンプ、短絡部および裏面電極部の形成手法に較べ、残渣の残りやすいポリイミドに加工した穴径が大きいためメッキが容易となり、歩留りよくバンプおよび導電電極を形成することができる。すなわち、レーザによりポリイミドシートに開けた小口径の穴は加工に伴って発生する残渣によりメッキの成長不良が発生しやすく、バンプに不良が発生するおそれがある。 In FIG. 3, reference numeral 33 denotes a laminated sheet, in which a large number of contact films 7 are formed. In this case, the contact film 7 is formed to be larger than the necessary number of contact films 7 to be mounted on the frame plate 1. However, since the formation pitch is increased (narrowed), the overall size of the bonding sheet 33 is the frame. It is smaller than the plate 1 and has a reduced square shape with a side of about 200 mm, and patterning by plating and resist can be easily processed with high accuracy by a normal apparatus. FIG. 4 shows a cross section of a laminated sheet (a portion where one contact film 7 is formed). The laminated sheet 33 is a 38 μm-thick polyimide sheet (insulating sheet) that becomes the insulating film 15 or forms the insulating film 15. ) 35 μm of 4 μm thick copper foil 37 is used (first step, preparation step).
As a second step of manufacturing the contact film 7, a resist 39 is applied to the copper foil 37, and a photomask is formed so as to form a conductive electrode corresponding to or at the same position as the electrode pad of the semiconductor chip formed on the wafer. Is used to form a pattern on the resist 39 (see FIG. 5). Further, as a third step, the bonding sheet 33 is immersed in a copper etching solution, and a round hole 40 is formed in the copper foil 37 using the pattern formed on the resist 39 as a mask (see FIG. 6). Next, as a fourth step, the resist 39 is peeled off, the bonding sheet 33 is immersed in a polyimide etching solution containing hydrazine as a main component, the copper foil 37 is used as a mask, and the polyimide is formed corresponding to the round holes 40 of the copper foil 37. Conductive electrode holes (plating holes) 41 are formed on the sheet 35 from the back side (plating hole forming step, see FIG. 7). In this case, etching proceeds in a mortar shape at an angle (X, 50 ° in this case) with respect to the sheet surface due to the anisotropy of the polyimide, but the conductive electrode hole 41 is immersed in a polyimide etching solution for a long time. The tip is sharp, for example, sharp, so that the whole is a cone or pyramid (triangular cross section). This angle has a different value depending on the crystal structure of the polyimide. For example, when the angle (X) is 50 ° with respect to the sheet surface, the conductive electrode hole 41 can be obtained by setting the round hole diameter of the pattern formed in the resist 39 to 56 μm. The diameter of the bottom (rear opening) is 56 μm, and the height to the tip of the conductive electrode hole 41 is 33.3 μm. Next, as a fifth step, as shown in FIG. 8, copper sputtering is performed from the back surface of the bonding sheet 33 to form a copper thin film 43 in the conductive electrode hole 41. Next, as a sixth step, a resist 45 is applied to the copper foil 37, a conductive electrode pattern is formed on the resist 45 using a photomask, nickel plating is performed using the thin film 43 as a plating electrode, and a polyimide sheet 35 is obtained. Then, nickel plating is grown in the conductive electrode hole 41 until the thickness reaches about the middle of the resist 45 or the resist 45 to form an electrode body 46 (the lower side becomes the conductive electrode 19) (refer to FIG. 9 for electrode body formation step). Here, the conductive electrode forming part formed in the resist 45 is larger than the bottom part of the conductive electrode hole 41. Next, as a seventh step, the resist 45 is peeled off, the polyimide sheet 35 is dipped in an etching solution from the surface side of the bonding sheet 33, and half etching is performed until the thickness of the polyimide sheet 35 becomes 20 μm to form the electrode body 46. (See the exposure step, see FIG. 10, but the copper thin film 43 is not particularly distinguished in FIG. 10 or the like). As described above, if the height to the tip of the conductive electrode hole 41 is 33.3 μm, the height of the exposed portion is 13.3 μm. The insulating film 15 or an assembly of the insulating films 15 is formed by half etching of the polyimide sheet 35. Next, as an eighth step, as shown in FIG. 11, the exposed portion on the tip side of the electrode body 46 is subjected to nickel plating using the copper foil 37 as an electrode to form the bump 17 (bump forming step). The formed bump 17 has a surface corresponding to the surface of the exposed portion of the electrode body 46 and has a conical shape or a triangular cross section. Specifically, for example, the tip corner portion has an R shape. The cross-sectional triangle shape has a circular arc shape at the tip corner or a small arc shape (arc shape with a small radius of curvature), or the tip corner has a small rounded cross-sectional shape, but the tip corner portion The sharpness is not lost.
The shapes of the formed bumps 17 and conductive electrodes 19 are shown in detail with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. 13 shows details of the plating thickness when the bumps 17 are formed (details of FIGS. 11 and 12). The nickel plating performed on the exposed portion 48 on the distal end side of the electrode body 46 after the front end side of the electrode body 46 is exposed by half etching of the polyimide sheet 35 grows perpendicularly to the surface of the exposed portion 48. Therefore, the plated portion 50 having a uniform thickness along the surface of the exposed portion 48 is formed except at the tip portion, but the plated portion 50 is formed in a spherical shape centering on the tip of the exposed portion 48 at the tip portion, The bump 17 has a triangular cross section in which the tip of the bump has an arc shape with a small cross section. Further, FIG. 14 shows details of the plating thickness at the time of forming the bumps 17 (when the plating thickness is 10 μm in FIG. 11), and in the same manner as in FIG. The plated portion 50 is formed, and the bump 17 has a triangular cross section in which the bump tip has an arc shape larger than that in FIG. In such a configuration, the polyimide sheet 35 (the insulating film 15 or an assembly of the insulating films 15 is formed by half etching) is formed on the bump 17 whose diameter is increased by the conductive electrode 19 having a trapezoidal cross section and the plated portion 50. The bumps 17 and the conductive electrodes 19 are firmly fixed to the polyimide sheet 35 or the insulating film 15. The thickness of this plating is preferably 5 μm to 10 μm. If the plating thickness is thinner than 5 μm, the fixing strength is weakened. If the plating thickness is thicker than 10 μm, the arc shape of the bump tip becomes large, and the sharpness of the bump tip decreases. End up. Finally, the copper foil 37 is removed by etching, and the rectangular portion in FIG. 3 is cut and divided to form the contact film 7. As shown in FIG. 12, an adhesive 21 is applied to a non-defective contact film 7 selected from these, and each through hole 3 of the frame plate 1 on which the anisotropic conductive film 5 is formed using a mounting machine is shown in FIG. (The copper foil 37 is not particularly distinguished and shown in FIG. 2A), and the entire frame board 1 is arranged on the wiring board 23 or on the surface side to complete the probe card.
Here, compared to the method of forming bumps, short-circuit portions, and back electrode portions in the first conventional form, plating is easy because of the large hole diameter processed into polyimide that tends to leave residues, and bumps and conductive electrodes are formed with high yield. be able to. That is, a small-diameter hole formed in a polyimide sheet by a laser is likely to cause plating growth failure due to a residue generated during processing, and a bump may be defective.

本プローブカードをプローバ装置に搭載し、位置合わせをした上でウェーハに押し付けるとウェーハの電極パッドにバンプ１７が当たり、その圧力は導電電極１９を通して異方導電膜５の導電路１１に加わり、ウェーハの電極パッドと接触して得られた信号はバンプ１７、導電電極１９、導電路１１、端子２７及び引出線３１を通して外部端子２９に引き出される。 When this probe card is mounted on a prober device, aligned, and pressed against the wafer, bumps 17 hit the electrode pads of the wafer, and the pressure is applied to the conductive path 11 of the anisotropic conductive film 5 through the conductive electrode 19 to thereby cause the wafer A signal obtained by contact with the electrode pad is drawn out to the external terminal 29 through the bump 17, the conductive electrode 19, the conductive path 11, the terminal 27 and the lead wire 31.

次に、本発明の第２の実施形態（第２のプローブカード）について、図１５を参照して説明する。 Next, a second embodiment (second probe card) of the present invention will be described with reference to FIG.

図１５において、１０１はメンブレンバンプ（バンプ付きメンブレンシート）であり、剛性リング１０３に張られたポリイミドシート（絶縁膜）１０５にバンプ１０７、導電電極１０９（導電電極１０９のポリイミドシート１０５内の部分１２４及び裏面側端部１２２を含む）が形成されており、このバンプ１０７がウェーハ上の引出し端子である電極パッドに接触する役割を持つ。１１３は異方導電膜であり、ゴム材により形成された弾性膜１１５に、厚み方向に圧縮されることにより厚み方向に通電する導電路１１７を形成することにより構成され、ウェーハの電極パッドやバンプ１０７などの高さバラツキを吸収し、バンプ１０７に均一な接触圧を与える役割を持つ。１１９は配線基板であり、基材となる厚さ３乃至５ｍｍの絶縁性基板１２１、端子１２３、外部端子１２５およびその間を接続する引出線１２７により構成され、バンプ１０７から導電路１１７を介して端子１２３に伝わった信号を外部に引出す役割を持つ。ここでバンプ１０７、導電電極１０９、導電路１１７及び端子１２３は、テストの対象となるウェーハ上の引出し端子である電極パッドに対応した位置（より具体的には、電極パッドに水平方向の位置が一致した状態）に形成され、必要に応じて数千から数万が用意される。バンプ１０７及び導電電極１０９は、第１の実施形態のバンプ１７及び導電電極１９と同一の構成及び構造を有する。 In FIG. 15, reference numeral 101 denotes a membrane bump (membrane sheet with bumps), a polyimide sheet (insulating film) 105 stretched on a rigid ring 103, a bump 107, and a conductive electrode 109 (a portion 124 of the conductive electrode 109 in the polyimide sheet 105). In addition, the bump 107 has a role of contacting an electrode pad which is a lead terminal on the wafer. An anisotropic conductive film 113 is formed by forming a conductive path 117 that is energized in the thickness direction by being compressed in the thickness direction in an elastic film 115 formed of a rubber material. It has a role of absorbing a variation in height such as 107 and applying a uniform contact pressure to the bump 107. Reference numeral 119 denotes a wiring board, which is composed of an insulating substrate 121 having a thickness of 3 to 5 mm serving as a base material, a terminal 123, an external terminal 125, and a lead wire 127 connecting between them, and the terminal from the bump 107 via the conductive path 117. It has a role of extracting the signal transmitted to 123 to the outside. Here, the bump 107, the conductive electrode 109, the conductive path 117, and the terminal 123 are located at positions corresponding to the electrode pads that are the lead terminals on the wafer to be tested (more specifically, the positions in the horizontal direction of the electrode pads are In the same state), and thousands to tens of thousands are prepared as necessary. The bump 107 and the conductive electrode 109 have the same configuration and structure as the bump 17 and the conductive electrode 19 of the first embodiment.

メンブレンバンプ１０１の製造方法は第１の実施形態における接点膜７と同様の方法により製造される。ただし、メンブレンバンプ１０１はウェーハに対応した大きさを有しているため、準備する貼合せシート３３もウェーハに対応したサイズのメンブレンバンプ１０１を形成するためのものとなり、貼合せシート３３のポリイミドシート（絶縁シート）３５全体から一枚の絶縁膜１０５を形成することとなる。貼合せシート３３は第１の実施形態における図４と同じ断面を持ち、３８μｍ厚のポリイミドシート３５に対し４μｍ厚の銅箔３７を貼合せたものを用いる。この貼合せシート３３全体での一枚のメンブレンバンプ１０１の製造は、第１の実施形態における第２の工程、第３の工程、第４の工程、第５の工程、第６の工程、第７の工程及び第８の工程と同様の工程を経て行われる。第８の工程が終わると最後に第１の実施形態の場合と同様に銅箔３７をエッチングにより除去する。完成した一枚のバンプ付きポリイミドシート１０５を剛性リング１０３に貼り付けてメンブレンバンプ１０１を形成し、配線基板１１９の上又は表面側に異方導電膜１１３を配置し、上記メンブレンバンプ１０１を異方導電膜１１３の上に配置することによりプローブカードを完成させる。 The manufacturing method of the membrane bump 101 is manufactured by the same method as the contact film 7 in the first embodiment. However, since the membrane bump 101 has a size corresponding to the wafer, the prepared bonding sheet 33 is also used to form the membrane bump 101 having a size corresponding to the wafer, and the polyimide sheet of the bonding sheet 33 is used. One insulating film 105 is formed from the entire (insulating sheet) 35. The bonding sheet 33 has the same cross section as that in FIG. 4 in the first embodiment, and uses a 38 μm thick polyimide sheet 35 bonded with a 4 μm thick copper foil 37. The manufacture of a single membrane bump 101 in the entire laminated sheet 33 includes the second step, the third step, the fourth step, the fifth step, the sixth step, and the first step in the first embodiment. The process is performed through the same process as the process 7 and the eighth process. When the eighth step is finished, the copper foil 37 is finally removed by etching as in the case of the first embodiment. The completed polyimide sheet 105 with bumps is attached to the rigid ring 103 to form the membrane bump 101, the anisotropic conductive film 113 is disposed on the wiring substrate 119 or on the surface side, and the membrane bump 101 is anisotropically formed. The probe card is completed by disposing it on the conductive film 113.

ウェーハの半導体チップの配列の密度が高く、第１の実施形態において接点膜７を形成するための分割が困難な場合、第２の実施形態（第２のプローブカード）が有効となる。 The second embodiment (second probe card) is effective when the arrangement density of the semiconductor chips on the wafer is high and the division for forming the contact film 7 is difficult in the first embodiment.

本発明のバンプ付きメンブレンシートやプローブカードはウェーハの多ピン一括接触検査に有効に用いることができる。 The bumped membrane sheet and probe card of the present invention can be effectively used for multi-pin batch contact inspection of wafers.

７接点膜（バンプ付きメンブレンシート）
１７、１０７バンプ
１９、１０９導電電極
３５ポリイミドシート（絶縁シート）
４６電極体
１０１メンブレンバンプ（バンプ付きメンブレンシート）
１０５ポリイミドシート（絶縁膜） 7 Contact film (membrane sheet with bumps)
17, 107 Bump 19, 109 Conductive electrode 35 Polyimide sheet (insulating sheet)
46 Electrode body 101 Membrane bump (membrane membrane with bump)
105 Polyimide sheet (insulating film)

Claims

An insulating film, a bump provided on the surface of the insulating film so as to be in electrical contact with an electrode pad of a semiconductor chip formed on the wafer, and a back side of the insulating film from the bump through the insulating film A membrane sheet with bumps for a probe card comprising a conductive electrode extending to
The portion of the conductive electrode located in the insulating film has a trapezoidal shape in which the cross-sectional shape becomes narrower toward the surface of the insulating film, and the bump is formed in a triangular shape so as to have a sharp tip, It has a bottom surface wider than the top surface of the conductive electrode, and has a function of preventing the removal.
A membrane sheet with bumps for a probe card, wherein the conductive electrodes and the bumps are made of nickel.

The conductive electrode has a back surface side end portion protruding from the back surface of the insulating film, and the back surface side end portion is formed wider than a bottom surface of a portion located in the insulating film of the conductive electrode. The membrane sheet with bumps for a probe card according to claim 1.

An insulating film, a bump provided on the surface of the insulating film so as to be in electrical contact with an electrode pad of a semiconductor chip formed on the wafer, and a back side of the insulating film from the bump through the insulating film A membrane sheet with bumps for a probe card comprising a conductive electrode extending to
The portion of the conductive electrode located in the insulating film has a trapezoidal shape in which the cross-sectional shape becomes narrower toward the surface of the insulating film, and the bump is formed in a triangular shape so as to have a sharp tip , It has a bottom surface wider than the top surface of the conductive electrode, and has a function of preventing the removal.
The conductive electrode and the bump are made of nickel,
The bump-formed membrane sheet for a probe card, wherein the bump formed in a triangular cross section has a bottom surface having a radius larger than the upper surface of the conductive electrode by 5 μm or more.

An insulating film, a bump provided on the surface of the insulating film so as to be in electrical contact with an electrode pad of a semiconductor chip formed on the wafer, and a back side of the insulating film from the bump through the insulating film A membrane sheet with bumps for a probe card comprising a conductive electrode extending to
The portion of the conductive electrode located in the insulating film has a trapezoidal shape in which the cross-sectional shape becomes narrower toward the surface of the insulating film, and the bump is formed in a triangular shape so as to have a sharp tip , It has a bottom surface wider than the top surface of the conductive electrode, and has a function of preventing the removal.
The conductive electrode and the bump are made of nickel,
A membrane sheet with bumps for a probe card, wherein a portion of the conductive electrode located in the insulating film is formed in a shape in which the diameter of the bottom surface is larger than the height.

5. The membrane sheet with bumps for a probe card according to claim 4, wherein a portion of the conductive electrode located in the insulating film is formed in a shape in which the radius of the bottom surface is larger than the height.

A membrane sheet with bumps for the probe card according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, and a wiring board having terminals electrically connected to the conductive electrodes of the membrane sheet with bumps. A probe card characterized by

The probe card according to claim 6, wherein the membrane sheet with bumps has a size corresponding to the wafer.

It further includes a frame plate in which a plurality of through holes corresponding to the semiconductor chip are formed, and the membrane sheet with bumps has a size corresponding to the through holes, and around the through holes on the surface side of the frame plate The probe card according to claim 6, wherein the probe card is supported.

An elastic film formed in a size corresponding to the through hole and supported around the through hole or the through hole, and a plurality of conductive films extending in the thickness direction formed in a state of being insulated from each other in the elastic film The probe card according to claim 8, further comprising an anisotropic conductive film having a path, wherein the conductive electrode and the terminal of the wiring board are electrically connected through the conductive path.