JPWO2012014331A1

JPWO2012014331A1 - コンタクトシート、プローブ、半導体ウェハ試験装置、コンタクトシートの製造方法、及び半導体ウェハの試験方法

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Publication number: JPWO2012014331A1
Application number: JP2011525334A
Authority: JP
Inventors: 武雄三浦; 松村　茂; 茂松村
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2013-09-09
Also published as: WO2012014331A1

Abstract

コンタクトシート２０は、樹脂材料から構成されたコア材２５、及び、金属材料から構成され、コア材２５の表面を被覆する被覆層２６を有するコンタクトボール２４と、コンタクトボール２４が挿入される貫通孔２２１，２３１がそれぞれ形成された一対のシート２２，２３と、を備えており、コンタクトボール２４が貫通孔２２１，２３１に挿入された状態で、一対のシート２２，２３の間にコンタクトボール２４が挟持されている。

Description

半導体ウェハに形成された集積回路素子等の被試験電子部品（以下、代表的にＩＣデバイスとも称する。）の試験に用いられるコンタクトシート、そのコンタクトシートを備えたプローブ及び半導体ウェハ試験装置、そのコンタクトシートの製造方法、並びに半導体ウェハの試験方法に関する。

ウェハ状態でのＩＣデバイスのテストに用いられるプローブとして、メンブレン、第１の異方導電性ゴム、第１の配線基板、第２の異方導電性ゴム、及び第２の配線基板を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この５層構造のプローブでは、メンブレンと第１の配線基板との間に第１の異方導電性ゴムが介在していると共に、第１の配線基板と第２の配線基板との間に第２の異方導電性ゴムが介在している。

これにより、メンブレンと第１の配線基板との間の導通や第１の配線基板と第２の配線基板との間の導通を図るための力を確保したり、被試験ウェハ、メンブレン、並びに第１及び第２の配線基板の誤差を吸収することが可能となっている。

なお、上記のメンブレンが有するバンプは、ニッケルをめっき処理により成長させることで形成されており、剛堅であり弾性変形不能となっている。

特開２００９−２９３９４３号公報

上記のプローブでは、異方導電性ゴムが介在しているため、プローブの層数が多くなるという問題があった。プローブの層数が多くなると、テストヘッドから半導体ウェハのＩＣデバイスまでの伝送路が長くなるため、より高精度な試験を実施することが困難となる。

また、プローブの層数が多くなるほど、伝送路における接続箇所が増えるので、接続信頼性が低下するという問題もある。

本発明が解決しようとする課題は、試験精度及び接続信頼性の向上を図ることが可能なコンタクトシート、そのコンタクトシートを備えたプローブ及び半導体ウェハ試験装置、そのコンタクトシートの製造方法、並びに半導体ウェハの試験方法を提供することである。

（１）本発明に係るコンタクトシートは、樹脂材料から構成されたコア材と、金属材料から構成され、前記コア材の表面を被覆する被覆層と、を有する導電性部材と、前記導電性部材が挿入される貫通孔がそれぞれ形成され、互いに積層された一対の絶縁性シートと、を備えており、前記導電性部材が前記貫通孔に挿入された状態で、一対の前記絶縁性シートの間に前記導電性部材が挟持されていることを特徴とする（請求項１参照）。

上記発明において、前記導電性部材は、球形状を有してもよい（請求項２参照）。

上記発明において、前記被覆層は、前記コア材の表面に積層されたニッケルめっき層と、前記ニッケルめっき層に積層された金めっき層と、を含んでもよい（請求項３参照）。

上記発明において、前記貫通孔は、前記導電性部材の直径よりも小さな内径を有してもよい（請求項４参照）。

上記発明において、前記導電性部材は、径方向に突出するフランジを有し、前記フランジが一対の前記絶縁性シートの間に挟み込まれていてもよい（請求項５参照）。

上記発明において、前記導電性部材は、複数の微小突起を表面に有してもよい（請求項６参照）。

（２）本発明に係るコンタクトシートは、樹脂材料から構成されたコア材と、金属材料から構成され、前記コア材の表面を被覆する被覆層と、を有する導電性球体と、前記導電性球体の直径よりも小さな内径を有する貫通孔が形成された絶縁性シートと、を備えており、前記導電性球体が前記貫通孔に挿入されて、前記絶縁性シートに前記導電性球体が保持されていることを特徴とする（請求項７参照）。

上記発明において、前記被覆層は、前記コア材の表面に積層されたニッケルめっき層と、前記ニッケルめっき層に積層された金めっき層と、を含んでもよい（請求項８参照）。

上記発明において、前記導電性球体は、径方向に突出するフランジを有し、前記フランジが前記絶縁性シートに保持されていてもよい（請求項９参照）。

上記発明において、前記導電性球体は、複数の微小突起を表面に有してもよい（請求項１０参照）。

（３）本発明に係るコンタクトシートは、樹脂材料から構成されたコア材と、金属材料から構成され、前記コア材の表面を被覆する被覆層と、を有する導電性部材と、前記導電性部材を保持する絶縁性シートと、を備えており、前記導電性部材は、前記絶縁性シートから前記導電性部材の一部を露出させた状態で、前記絶縁性シートに埋設されていることを特徴とする（請求項１１参照）。

上記発明において、前記絶縁性シートは、前記導電性部材を所定位置に配置した状態で、樹脂材料を硬化させることで構成されていてもよい（請求項１２参照）。

上記発明において、前記導電性部材は、球形状を有してもよい（請求項１３参照）。

上記発明において、前記被覆層は、前記コア材の表面に積層されたニッケルめっき層と、前記ニッケルめっき層に積層された金めっき層と、を含んでもよい（請求項１４参照）。

上記発明において、前記導電性部材は、径方向に突出するフランジを有し、前記フランジが前記絶縁性シートに保持されていてもよい（請求項１５参照）。

上記発明において、前記導電性部材は、複数の微小突起を表面に有してもよい（請求項１６参照）。

（４）本発明に係るプローブは、上記のコンタクトシートと、前記コンタクトシートが積層されたピッチ変換基板と、前記ピッチ変換基板が積層された配線基板と、を備えており、前記ピッチ変換基板の端子と前記配線基板の端子との間に、弾性変形可能であり且つ導電性を有する接続部材が介装されていることを特徴とする（請求項１７参照）。

（５）本発明に係る半導体ウェハ試験装置は、半導体ウェハを試験する半導体ウェハ試験装置であって、上記のプローブと、前記プローブが電気的に接続されるテストヘッドと、前記コンタクトシートに前記半導体ウェハを電気的に接続させる接続手段と、を備えたことを特徴とする（請求項１８参照）。

（６）本発明に係る半導体ウェハ試験装置は、導電性部材と、前記導電性部材が挿入される貫通孔がそれぞれ形成され、互いに積層された一対の絶縁性シートと、を備えたコンタクトシートを用いて、半導体ウェハを試験する半導体ウェハ試験装置であって、一対の前記絶縁性シートを連続的にそれぞれ供給する供給手段と、一対の前記絶縁性シートに前記貫通孔をそれぞれ形成する貫通孔形成手段と、一方の前記絶縁性シートの前記貫通孔に導電性部材を挿入する挿入手段と、一対の前記絶縁性シートの間に前記導電性部材が挟持されるように一対の前記絶縁性シートを案内することで、前記コンタクトシートを連続的に形成する案内手段と、前記コンタクトシートが電気的に接続されるテストヘッドと、前記コンタクトシートと前記半導体ウェハとを電気的に接続させる接続手段と、前記コンタクトシートを連続的に回収する回収手段と、を備えたことを特徴とする（請求項１９参照）。

上記発明において、半導体ウェハ試験装置は、前記半導体ウェハの電極に対応する位置に前記貫通孔を形成するように、前記貫通孔形成手段を制御する制御手段を備えてもよい（請求項２０参照）。

上記発明において、前記供給手段は、巻回されたシートロールから前記絶縁性シートをそれぞれ供給してもよい（請求項２１参照）。

上記発明において、前記コンタクトシートは、複数の前記導電性部材を含む試験用領域を複数有しており、複数の前記試験用領域は、前記絶縁性シートの長手方向に沿って間隔を空けて配置されていてもよい（請求項２２参照）。

（７）本発明に係る半導体ウェハ試験装置は、導電性球体と、前記導電性球体が挿入される貫通孔が形成された絶縁性シートと、を備えたコンタクトシートを用いて、半導体ウェハを試験する半導体ウェハ試験装置であって、前記絶縁性シートを連続的に供給する供給手段と、前記絶縁性シートに前記貫通孔を形成する貫通孔形成手段と、前記貫通孔に前記導電性球体を挿入することで、前記コンタクトシートを形成する挿入手段と、前記コンタクトシートが電気的に接続されるテストヘッドと、前記コンタクトシートと前記半導体ウェハとを電気的に接続させる接続手段と、前記コンタクトシートを連続的に回収する回収手段と、を備えたことを特徴とする（請求項２３参照）。

上記発明において、半導体ウェハ試験装置は、前記半導体ウェハの電極に対応する位置に前記貫通孔を形成するように、前記貫通孔形成手段を制御する制御手段を備えてもよい（請求項２４参照）。

上記発明において、前記供給手段は、巻回されたシートロールから前記絶縁性シートを供給してもよい（請求項２５参照）。

上記発明において、前記コンタクトシートは、複数の前記導電性球体を含む試験用領域を複数有しており、複数の前記試験用領域は、前記絶縁性シートの長手方向に沿って間隔を空けて配置されていてもよい（請求項２６参照）。

（８）本発明に係るコンタクトシートの製造方法は、導電性部材と、前記導電性部材が挿入される貫通孔がそれぞれ形成され、互いに積層された一対の絶縁性シートと、を備えたコンタクトシートの製造方法であって、前記絶縁性シートに前記貫通孔を形成する形成工程と、一方の前記絶縁性シートの前記貫通孔に前記導電性部材を挿入する挿入工程と、他方の前記絶縁性シートの前記貫通孔に前記導電性部材を挿入しつつ、一方の前記絶縁性シートに他方の前記絶縁性シートを積層して、一対の前記絶縁性シートの間に前記導電性部材を挟む積層工程と、を備えていることを特徴とする（請求項２７参照）。

上記発明において、前記形成工程で、複数の前記絶縁性シートを積層し、当該複数の前記絶縁性シートに孔を貫通させることで、複数の前記絶縁性シートに前記貫通孔を一括して形成してもよい（請求項２８参照）。

（９）本発明に係るコンタクトシートの製造方法は、導電性球体と、前記導電性球体が挿入される貫通孔が形成された絶縁性シートと、を備えたコンタクトシートの製造方法であって、前記絶縁性シートに前記貫通孔を形成する形成工程と、前記絶縁性シートの前記貫通孔に前記導電性球体を挿入する挿入工程と、を備えたことを特徴とする（請求項２９参照）。

上記発明において、前記形成工程で、複数の前記絶縁性シートを積層し、当該複数の前記絶縁性シートに孔を貫通させることで、複数の前記絶縁性シートに前記貫通孔を一括して形成してもよい（請求項３０参照）。

（１０）本発明に係るコンタクトシートの製造方法は、導電性部材と、前記導電性球体を保持する絶縁性シートと、を備えたコンタクトシートの製造方法であって、前記導電性部材を支持体に配置する配置工程と、原料を含む原料液を前記支持体上に流延させる流延工程と、前記原料を硬化させることで前記絶縁性シートを形成する硬化工程と、を備えたことを特徴とする（請求項３１参照）。

上記発明において、前記絶縁性シートは、ポリイミドから構成されており、前記流延工程は、ポリイミド酸溶液を前記支持体上に流延させることを含み、前記硬化工程は、前記ポリイミド酸溶液を加熱することを少なくとも含んでもよい（請求項３２参照）。

（１１）本発明に係る半導体ウェハの試験方法は、導電性部材と、前記導電性部材が挿入される貫通孔がそれぞれ形成され、互いに積層された一対の絶縁性シートと、を備えたコンタクトシートを用いて、半導体ウェハを試験する半導体ウェハの試験方法であって、一対の前記絶縁性シートを連続的にそれぞれ供給する供給工程と、前記半導体ウェハの電極の位置に対応するように、一対の前記絶縁性シートに前記貫通孔をそれぞれ形成する形成工程と、一方の前記絶縁性シートの前記貫通孔に前記導電性部材を挿入する挿入工程と、一対の前記絶縁性シートの間に前記導電性部材が挟持されるように一対の前記絶縁性シートを貼り合わせることで、前記コンタクトシートを形成する積層工程と、前記コンタクトシートと前記半導体ウェハとを電気的に接続させて、前記半導体ウェハを試験する試験工程と、前記コンタクトシートを連続的に回収する回収工程と、を備えたことを特徴とする（請求項３３参照）。

上記発明において、前記供給工程は、巻回されたシートロールから前記絶縁性シートをそれぞれ供給することを含んでもよい（請求項３４参照）。

上記発明において、前記コンタクトシートは、複数の前記導電性部材を含む試験用領域を複数有しており、複数の前記試験用領域は、前記絶縁性シートの長手方向に沿って間隔を空けて配置されていてもよい（請求項３５参照）。

（１２）本発明に係る半導体ウェハの試験方法は、導電性球体と、前記導電性球体が挿入される貫通孔が形成された絶縁性シートと、を備えたコンタクトシートを用いて、半導体ウェハを試験する半導体ウェハの試験方法であって、前記絶縁性シートを連続的に供給する供給工程と、前記半導体ウェハの電極の位置に対応するように、前記絶縁性シートに前記貫通孔を形成する形成工程と、前記貫通孔に前記導電性球体を挿入することで、前記コンタクトシートを形成する挿入工程と、前記コンタクトシートと前記半導体ウェハとを電気的に接続させて、前記半導体ウェハを試験する試験工程と、前記コンタクトシートを連続的に回収する回収工程と、を備えたことを特徴とする（請求項３６参照）。

上記発明において、前記供給工程は、巻回されたシートロールから前記絶縁性シートを供給することを含んでもよい（請求項３７参照）。

上記発明において、前記コンタクトシートは、複数の前記導電性球体を含む試験用領域を複数有しており、複数の前記試験用領域は、前記絶縁性シートの長手方向に沿って間隔を空けて配置されていてもよい（請求項３８参照）。

本発明では、被試験電子部品の電極に接触する導電性部材のコア材が樹脂材料で構成されているので、プローブに異方導電性ゴムが不要となり、プローブの層数を少なくすることができ、試験精度の更なる向上を図ることができる。

また、プローブの層数が少なくなると、伝送路における接続箇所も削減されるので、接続信頼性の向上を図ることもできる。

図１は、本発明の第１実施形態における半導体ウェハ試験装置を示す概略側面図である。図２は、本発明の第１実施形態におけるプローブの断面図である。図３は、本発明の第１実施形態におけるプローブの分解図である。図４は、本発明の第１実施形態におけるコンタクトシートの変形例を示す断面図である。図５は、本発明の第１実施形態におけるコンタクトボールの断面図である。図６は、本発明の第１実施形態におけるコンタクトボールの第１変形例を示す断面図である。図７は、本発明の第１実施形態におけるコンタクトボールの第２変形例を示す断面図である。図８は、本発明の第１実施形態における接続部材を示す斜視図である。図９は、本発明の第１実施形態における半導体ウェハ試験装置がＩＣデバイスを試験している様子を示す概略側面図である。図１０は、図９のX部の拡大断面図である。図１１は、本発明の第１実施形態におけるコンタクトシートの製造方法を示すフローチャートである。図１２は、図１１のステップＳ１及びＳ２を示す図である。図１３は、図１１のステップＳ３を示す図である。図１４は、図１１のステップＳ４を示す図である。図１５は、本発明の第１実施形態におけるコンタクトシートの製造方法の変形例を示す図である。図１６は、本発明の第２実施形態におけるコンタクトシートを示す断面図である。図１７は、本発明の第２実施形態におけるコンタクトシートの製造方法を示すフローチャートである。図１８は、図１７のステップＳ１０を示す図である。図１９は、図１７のステップＳ１１及びＳ１２を示す図である。図２０は、本発明の第３実施形態における半導体ウェハ試験装置を示す概略図である。図２１は、本発明の第３実施形態におけるボール保持装置を示す断面図である。図２２は、図２０に示す半導体ウェハ試験装置を用いた半導体ウェハの試験方法を示すフローチャートである。図２３は、本発明の第３実施形態における半導体ウェハ試験装置の変形例を示す概略図である。図２４は、図２３に示す半導体ウェハ試験装置を用いた半導体ウェハの試験方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態における半導体ウェハ試験装置を示す概略側面図である。

本実施形態における半導体ウェハ試験装置１（電子部品試験装置）は、半導体ウェハ１００に形成されたＩＣデバイスを試験する装置であり、図１に示すように、テストヘッド２、プローブ１０（プローブカード）、ウェハステージ３、及び移動装置４を備えている。

この半導体ウェハ試験装置１は、ＩＣデバイスの試験に際して、ウェハステージ３に吸着保持されている半導体ウェハ１００をプローブ１０に対向させ、この状態から移動装置４によってウェハステージ３をさらに上昇させる。これにより、半導体ウェハ１００がプローブ１０に押し付けられると共に、プローブ１０内の構成要素間の電気的な導通が確保される。そして、テストヘッド２からＩＣデバイスに対して試験信号を入出力することで、ＩＣデバイスのテストが実施される。なお、押圧方式以外の方式（例えば、環状のシール部材を介在させることでプローブ１０とウェハステージ３との間に密閉空間を形成し、当該密閉空間を減圧することで半導体ウェハ１００をプローブ１０に接近させる減圧方式）によって、半導体ウェハ１００とプローブ１０とを接触させてもよい。なお、本実施形態における移動装置４や上述の減圧機構が、本発明における接続手段の一例に相当する。

図２及び図３は本実施形態におけるプローブの断面図及び分解図である。

本実施形態におけるプローブ１０は、図２及び図３に示すように、半導体ウェハ１００に造り込まれたＩＣデバイス（半導体ウェハに形成された被試験電子部品）の電極１１０（図１０参照）に電気的に接触するコンタクトシート２０（コンタクタ）と、テストヘッド２に電気的に接続されるパフォーマンスボード４０と、コンタクトシート２０とパフォーマンスボード４０との間で伝送路のピッチ変換を行うピッチ変換基板３０と、を備えている。

これらの基板２０〜４０は、コンタクトシート２０、ピッチ変換基板３０、及びパフォーマンスボード４０の順で積層されている。

コンタクトシート２０は、略円形のシート状の部材であり、図２及び図３に示すように、第１及び第２のシート２２，２３と、複数のコンタクトボール２４と、を有している。

第１のシート２２は、例えばポリイミド等の可撓性及び電気絶縁性を有する材料から構成されたシート状部材である。この第１のシート２２には、多数の第１の貫通孔２２１が形成されている。この第１の貫通孔２２１は、半導体ウェハ１００の電極１１０に対応するように第１のシート２２に配置されている。

また、この第１の貫通孔２２１は、コンタクトボール２４の直径Ｄ_１よりも若干小さな内径Ｄ_２を有している（図１３参照）。このため、この第１の貫通孔２２１にコンタクトボール２４が上方から挿入されると、コンタクトボール２４の下部が第１の貫通孔２２１を介して露出した状態で、第１のシート２２にコンタクトボール２４が保持されることとなる。

第２のシート２３も同様に、例えばポリイミド等の可撓性及び電気絶縁性を有する材料から構成されたシート状部材である。この第２のシート２３にも、多数の第２の貫通孔２３１が形成されている。この第２の貫通孔２３１は、第１のシート２２の第１の貫通孔２２１に対応するように第２のシート２３に配置されている。

また、この第２の貫通孔２３１は、コンタクトボール２４の直径Ｄ_１よりも若干小さな内径Ｄ_３を有している（図１４参照）。このため、この第２の貫通孔２３１にコンタクトボール２４が下方から挿入されると、コンタクトボール２４の上部が第２の貫通孔２３１を介して露出した状態で、第２のシート２３によってコンタクトボール２４が押さえられることとなる。

図４は本実施形態におけるプローブの変形例である。図４に示すように、コンタクトシートにおいて第２のシート２３を省略し、第１のシート２２とピッチ変換基板３０の第１の端子３１との間にコンタクトボール２４を挟持してもよい。

図５は本実施形態におけるコンタクトボールの断面図である。

図５に示すように、コンタクトボール２４は、コア材２５と、被覆層２６と、を有している。このコンタクトボール２４は、全体として球形状となっている。なお、コンタクトボール２４は、真球であってもよいし楕円球であってもよい。また、コンタクトボール２４の形状は特に限定されないが、安定した電気的接続を確保すると共に、一対のシート２２，２３による安定した保持を確保するためには、球形状であることが好ましい。

コア材２５は、電気絶縁性を有する球体から構成されている。このコア材２５を構成する材料としては、例えば、フェノール樹脂、アミノ樹脂、ポリエステル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ジビニルベンゼン重合体等の樹脂材料を例示することができる。

被覆層２６は、絶縁体であるコア材２５の表面に形成された導電層である。

この被覆層２６は、コア材２５の表面に形成された第１のめっき層２６１と、当該第１のめっき層２６１の表面に形成された第２のめっき層２６２と、から構成されている。

第１のめっき層２６１は、例えば、コア材２５の表面にニッケルをめっき処理することで形成されている。一方、第２のめっき層２６２は、例えば、第１のめっき層２６１の表面に金をめっき処理することで形成されている。

なお、第１及び第２のめっき層２６１，２６２を構成する材料は特に限定されないし、被覆層２６をめっき以外の手法でコア材２５の表面に形成してもよい。

本実施形態では、図５に示すように、コンタクトボール２４の下部が第１のシート２２の第１の貫通孔２２１に挿入されていると共に、当該コンタクトボール２４の上部が第２のシート２３の第２の貫通孔２３１に挿入された状態で、第１及び第２のシート２２，２３の間にコンタクトボール２４が挟持されている。

なお、コンタクトボール２４の形状は上記のものに特に限定されず、例えば以下のようなものであってもよい。

図６は本実施形態におけるコンタクトボールの第１変形例を示す断面図である。

図６に示すように、コンタクトボール２４Ｂが、その外周面２４１から径方向に沿って突出するフランジ２７を有してもよい。このフランジ２７を一対のシート２２，２３の間に挟み込むことで、一対のシート２２，２３にコンタクトボール２４Ｂをより確実に保持させることができる。

図７は本実施形態におけるコンタクトボールの第２の変形例を示す断面図である。

図７に示すように、コンタクトボール２４Ｃが、その外周面２４１から突出する多数の微小突起２８を有してもよい。この微小突起２８によって、コンタクトボール２４Ｃと半導体ウェハ１００の電極１１０との間の電気的接続がより良好なものとなる。

なお、この微小突起２８を形成する方法としては、例えば、コア材２５の表面に金属ナノ粒子を付着させて、その上に第１及び第２のめっき層２６１，２６２を形成する方法、第１のめっき層２６１の表面に金属ナノ粒子を付着させて、その上に第２のめっき層２６２を形成する方法、或いは、第１のめっき層２６１を形成する際に、ニッケルを異常析出させる方法等を挙げることができる。

図２及び図３に戻り、ピッチ配線基板３０は、コンタクトシート２０よりも小さな略円形板状の基板であり、例えば、セラミックス基板、窒化珪素基板、アラミド繊維を織り込んだ基板、アラミド繊維を樹脂に含浸させたコア材や４２アロイから構成されるコア材にポリイミドを積層した基板等のリジッド基板である。

図３に示すように、このピッチ変換基板３０の下面（コンタクトシート２０に対向する面）に、コンタクトボール２４に対応するように第１の端子３１が設けられている。一方、このピッチ変換基板３０の上面（パフォーマンスボード４０に対向する面）には、第３の端子４１（後述）に対応するように第２の端子３２が設けられている。これらの端子３１，３２は、ピッチ変換基板３０に設けられた配線３３を介して電気的に接続されており、第２の端子３２のピッチは、第１の端子３１のピッチよりも広くなっている。

パフォーマンスボード４０は、全体として略矩形板状の基板であり、例えばガラスエポキシ樹脂等の樹脂材料から構成されるリジッド基板である。図３に示すように、パフォーマンスボード４０の下面（ピッチ変換基板３０に対向する面）には、第３の端子４１が第２の端子３２に対応するように設けられている。この第３の端子４１は、銅メッキ処理したり、銅ペーストを印刷したり、銅箔をエッチングする等して形成されている。また、このパフォーマンスボード４０は、特に図示しないが、コネクタやケーブル等を介して、テストヘッド２内に収容されたピンエレクトロニクスに電気的に接続されている。

図８は本実施形態における接続部材を示す斜視図である。

本実施形態では、それぞれの第３の端子４１上に接続部材４２が設けられている。この接続部材４２は、図８に示すように、導電性を有する材料から構成された円錐状のスプリングコイルであり、軸方向に沿って弾性変形可能となっている。この接続部材４２は、例えば半田付けによって第３の端子４１に固定されている。この接続部材４２の弾性変形によって、ピッチ変換基板３０とパフォーマンスボード４０との間の導通を図るための力を確保したり、これらの基板３０，４０の誤差を吸収することができる。

なお、ピッチ変換基板３０の第２の端子３２とパフォーマンスボード４０の第３の端子４１との間には、弾性変形可能であり且つ導電性を有する接続部材が介在していればよい。例えば、接続部材として、導電性を有する板ばね等を用いてもよい。

また、接続部材４２を、パフォーマンスボード４０の第３の端子４１に代えて、ピッチ変換基板３０の第２の端子３２に固定してもよい。

図２に示すように、コンタクトシート２０の上面周縁部は、パフォーマンスボード４０の下面に接着剤などを用いて固定されている。一方、ピッチ変換基板３０は、コンタクトシート２０とパフォーマンスボード４０との間に挟持されている。なお、コンタクトシート２０、ピッチ変換基板３０、及びパフォーマンスボード４０の固定方法は特に限定されない。

以上のような構成のプローブ１０は、図１に示すように、コネクタやケーブル（何れも不図示）を介して、テストヘッド２に電気的に接続されている。

一方、プローブ１０の下方には、被試験ウェハ１００を吸着保持しているウェハステージ３が位置している。このウェハステージ３は、移動装置４の駆動部の先端に取り付けられ、当該移動装置４によって三次元的に移動・回転可能となっており、プローブ１０に対向する位置に半導体ウェハ１００を移動させることが可能となっている。

図９は本実施形態における半導体ウェハ試験装置がＩＣデバイスをテストしている様子を示す概略側面図、図１０は図９のX部の拡大断面図である。

図９に示すように、移動装置４がウェハステージ３をプローブ１０に対向させ、さらにウェハステージ３を上昇させると、図１０に示すように、ウェハステージ３上の半導体ウェハ１００がプローブ１０に向かって押し付けられ、コンタクトボール２４が半導体ウェハ１００の電極１１０に押し付けられる。

これにより、コンタクトボール２４がピッチ変換基板３０の第１の端子３１に押し付けられると共に、接続部材４２が圧縮するので、コンタクトシート２０、ピッチ変換基板３０、パフォーマンスボード４０を介して、半導体ウェハ１００がテストヘッド２に電気的に接続される。この状態で、テストヘッド２からＩＣデバイスに試験信号を入出力することで、ＩＣデバイスがテストされる。

次に、以上に説明したコンタクトシート２０の製造方法について、図１１〜図１４を参照しながら説明する。

図１１は本実施形態におけるコンタクトシートの製造方法を示すフローチャート、図１２〜図１４は図１１の各ステップを示す図、図１５は本実施形態におけるコンタクトシートの製造方法の変形例を示す図である。

先ず、図１１のステップＳ１において、図１２に示すように、第１のシート２２及び第２のシート２３を構成することとなる多数の絶縁性シート２１を積層する。

次いで、図１１のステップＳ２において、この積層状態の絶縁性シート２１に向かってレーザ照射装置９０からレーザ９１を照射して、全ての絶縁性シート２１に貫通孔２１１を一括して形成する。図１２に示すように、レーザ照射装置９０をＸ方向及びＹ方向に移動させながら、レーザ照射を繰り返すことで、絶縁性シート２１に多数の貫通孔２１１を順次形成してゆく。この貫通孔２１１が、上述の第１及び第２のシート２２，２３の第１及び第２の貫通孔２２１，２３１に相当する。

本実施形態では、複数の絶縁性シート２１を積層した状態で貫通孔２１１を一括して形成するので、コンタクトシート２０の生産性が向上する。

なお、コンタクトシート２０を多品種少量生産或いは受注（オンデマンド）生産する場合には、図１５に示すように、ロール状のポリイミドフィルムから絶縁性シート２１を連続的に供給し、当該絶縁性シート２１に向かってレーザ照射装置９０からレーザ９１を照射することで貫通孔２１１を形成してもよい。なお、貫通孔２１１を絶縁性シート２１に形成する手法は特に限定されない。例えば、単一の絶縁性シート２１に貫通孔２１１を形成する場合には、レーザ加工に代えて、例えばエッチングによって貫通孔２１１を形成してもよい。

次いで、図１１のステップＳ３において、積層された複数の絶縁性シート２１の中から絶縁性シート（第１のシート２２）を一枚取り出して、図１３に示すように、この第１のシート２２に形成された全ての第１の貫通孔２２１にコンタクトボール２４を上方から挿入する。

この際、上述のように、第１の貫通孔２２１の内径Ｄ_２はコンタクトボール２４の直径Ｄ_１よりも若干小さくなっているので、第１の貫通孔２２１に挿入されたコンタクトボール２４は、第１のシート２２から抜け落ちることなく保持される。

次いで、図１１のステップＳ４において、積層された複数の絶縁性シート２１の中から絶縁性シート（第２のシート２３）をもう一枚取り出して、図１４に示すように、第１のシート２２に保持されているコンタクトボール２４を第２の貫通孔２３１に挿入しながら、第１のシート２２に第２のシート２３を貼り合わせる。

この際、上述のように、第２の貫通孔２３１の内径Ｄ_３はコンタクトボール２４の直径Ｄ_１よりも若干小さくなっているので、コンタクトボール２４は、その上部と下部が貫通孔２２１，２３１からそれぞれ露出した状態で、中央部で第１のシート２２と第２のシート２３との間に挟持されることとなる。なお、図４に示すコンタクトシートの変形例の場合には、このステップＳ４は省略される。

以上のように、本実施形態では、半導体ウェハ１００の電極１１０に接触するコンタクトボール２４のコア材２５が樹脂材料で構成されているので、半導体ウェハ１００とのコンタクト時にコア材２５が撓む（弾性変形する）ことで、半導体ウェハ１００やピッチ変換基板３０、パフォーマンスボード４０の導通のための力を確保したり、それらの誤差を吸収することができる。

そのため、プローブ１０に異方導電性ゴムが不要となり、プローブ１０の層数を少なくすることができるので、テストヘッド２と半導体ウェハ１００のＩＣデバイスとの間の伝送路の短縮化を図ることができ、試験精度の更なる向上を図ることができる。

また、プローブ１０の層数を少なくすることで、伝送路における接続箇所を削減できるので、接続信頼性の向上を図ることもできる。

また、本実施形態では、コンタクトボール２４が一対のシート２２，２３に挟持されているだけであるので、シート２２，２３を剥がして、故障等のあったコンタクトボール２４のみを交換することができ、コンタクトシート２０を修理することができる。このため、一部のコンタクトボール２４に故障等があっても、コンタクトシート２０全体を交換する必要がないので、コンタクトシート２０のメンテナンス性に優れている。

また、従来のメンブレンは高価であるために容易に交換することはできず、クリーニングを必要とする。これに対し、本実施形態のコンタクトシート２０は安価であるので交換頻度を増やすことができ、クリーニングを不要とすることができる。

さらに、従来のメンブレンのバンプは、ニッケルをメッキ処理によって成長させることで形成されているため、メッキ処理の精度の確保や工程管理に手間を要する。これに対し、本実施形態では、コンタクトボール２４を一対のシート２２，２３の間に挟むだけであるので、従来のメンブレンと比較して、コンタクトシート２０を容易に製造することができる。

＜第２実施形態＞
図１６は本発明の第２実施形態におけるコンタクトシートを示す断面図である。本実施形態では、コンタクトシート２０Ｂの構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第２実施形態におけるコンタクトシート２０Ｂについて第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

図１６に示すように、本実施形態におけるコンタクトシート２０Ｂでは、絶縁性シート２２Ｂが一枚のポリイミドフィルムから構成されている。コンタクトボール２４の中央部分２４２（円周が最大となる部分）は、絶縁性シート２２Ｂに埋設されて保持されている。一方、このコンタクトボール２４の上部２４３（中央部分２４２よりも上の部分）や下部２４４（中央部分２４２よりも下の部分）は、絶縁性シート２２Ｂから露出している。

なお、図１６に示すコンタクトシート２０Ｂにおいて、コンタクトボール２４に代えて、図６に示すコンタクトボール２４Ｂや図７に示すコンタクトボール２４Ｃを用いてもよい。図６に示すコンタクトボール２４Ｂを用いる場合、フランジ２７が絶縁性シート２２Ｂ内に埋設されていることが好ましい。

次に、本実施形態におけるコンタクトシート２０Ｂの製造方法について、図１７〜図１９を参照しながら説明する。

図１７は本実施形態におけるコンタクトシートの製造方法を示すフローチャート、図１８は図１７のステップＳ１０を示す図、図１９は図１７のステップＳ１１及びＳ１２を示す図である。

先ず、図１７のステップＳ１０において、図１８に示すように、ボール配列治具８０（支持体）のボール挿入穴８１にコンタクトボール２４を挿入し、ボール配列治具８０にコンタクトボール２４を支持させる。

このボール配列治具８０は、半導体ウェハ１００の電極１１０に対応するようにコンタクトボール２４を配列すると共に、絶縁性シート２０Ｂを成膜するための型である。このボール配列治具８０の表面には、コンタクトボール２４のほぼ下半分を挿入可能なボール挿入穴８１が形成されている。複数のボール挿入穴８１は、半導体ウェハ１００の電極１１０に対応するように配置されている。

次いで、ステップＳ１１において、図１９に示すように、ボール配列治具８０の表面上にポリイミド酸溶液２１０を注ぎ込んで流延させる。これにより、コンタクトボール２４の間がポリイミド酸溶液で満たされる。なお、ポリイミド酸溶液は、ポリイミドの前駆体であるポリイミド酸（ポリアミック酸）を有機溶媒に溶解させたものである。

次いで、ステップＳ１２において、ポリイミド酸溶液を加熱することで、溶媒を除去すると共にポリイミド酸をイミド化して硬化させ、ポリイミドからなる絶縁性シート２２Ｂを成膜する。この絶縁性シート２２Ｂには、コンタクトボール２４の中央部分２４２が埋設されており、コンタクトボール２４が一枚の絶縁性シート２２Ｂによって保持されている。なお、ポリイミド酸のイミド化に触媒を用いてもよい。

次いで、ステップＳ１３において、絶縁性シート２２Ｂをボール配列治具８０から取り外すことで、コンタクトシート２０Ｂが完成する。なお、絶縁性シート２２Ｂは、原料を含む原料液を流延させた後にその原料を硬化させることで成膜されるものであれば、上記のものに特に限定されない。

また、プローブ１０の層数を少なくすることで、伝送路における接続箇所を削減することができるので、接続信頼性の向上を図ることもできる。

また、従来のメンブレンは高価であるために容易に交換することができず、クリーニングを必要とする。これに対し、本実施形態のコンタクトシート２０Ｂは安価であるので、その交換頻度を増やすことができ、クリーニングを不要とすることができる。

また、従来のメンブレンのバンプは、ニッケルをメッキ処理によって成長させることで形成されているため、メッキ処理の精度の確保や工程管理に手間を要する。これに対し、本実施形態では、コンタクトボール２４を整列させた状態でポリイミドを硬化させるだけであるので、従来のメンブレンと比較して、コンタクトシート２０Ｂを容易に製造することができる。

さらに、本実施形態では、一枚の絶縁性シート２２Ｂにコンタクトボール２４が埋設してあるだけであるので、第１実施形態と比較して、コンタクトシートの部品点数を低減できる。また、貫通孔を形成する工程や２枚のシートを貼り合わせる工程が不要となるので、第１実施形態と比較して、コンタクトシート２０Ｂを高速且つより低コストに製造することができる。

＜第３実施形態＞
図２０は本実施形態における半導体ウェハ試験装置を示す概略図、図２１は本実施形態におけるボール保持装置を示す断面図である。

図２０に示すように、本実施形態における半導体ウェハ試験装置１Ｂは、コンタクトシート２０Ｃを製造する機能と、当該コンタクトシート２０Ｃを用いて半導体ウェハ１００を試験する機能と、を兼ね備えており、個々の半導体ウェハ１００に対応したコンタクトシート２０Ｃをオンデマンド且つリアルタイムに製造し、その直後に当該コンタクトシート２０Ｃを用いて半導体ウェハ１００の試験を行うことが可能となっている。

この半導体ウェハ試験装置１Ｂで用いられるコンタクトシート２０Ｃは、第１及び第２のシート２２，２３を除き、第１実施形態で説明したコンタクトシート２０と同様の構成である。本実施形態のコンタクトシート２０Ｃでは、第１及び第２のシート２２，２３が一枚の半導体ウェハ１００に対応する単位で個別に切断されておらず、第１のシート２２が連続的に繋がっていると共に、第２のシート２３も連続的に繋がっている。

すなわち、本実施形態のコンタクトシート２０Ｃは、第１実施形態のコンタクトシート２０Ａに相当する試験用領域２０１を多数有しており、当該多数の試験用領域２０１が第１及び第２のシート２２，２３の長手方向に沿って間隔を空けて配置されている。それぞれの試験用領域２０１は、一枚の半導体ウェハ１００の電極１１０に対応した複数のコンタクトボール２４を含む単位領域であり、一つの試験用領域２０１が一枚の半導体ウェハ１００に対応している。従って、一枚のコンタクトシート２０Ｃによって、常に新規なコンタクトボール２４を使って複数の半導体ウェハ１００を順次試験することが可能となっている。

なお、図２０に示すコンタクトシート２０Ｃにおいて、コンタクトボール２４に代えて、図６に示すコンタクトボール２４Ｂや図７に示すコンタクトボール２４Ｃを用いてもよい。

図２０に示すように、本実施形態における半導体ウェハ試験装置１Ｂは、上述の第１実施形態における半導体試験装置１と同様に、コンタクトシート２０Ｃがピッチ変換基板３０及びパフォーマンスボード４０を介して電気的に接続されるテストヘッド２と、半導体ウェハ１００を保持するウェハステージ３と、ウェハステージ３に保持された半導体ウェハ１００を移動させる移動装置４と、を備えている。

なお、ピッチ変換基板３０及びパフォーマンスボード４０も第１実施形態と同様の構成であり、ピッチ変換基板３０とパフォーマンスボード４０との間には接続部材４２が介在している。但し、本実施形態では、コンタクトシート２０Ｃが順次移動するので、ピッチ変換基板３０が、断面Ｌ字状のアングル３５を介してパフォーマンスボード４０に保持されている。

この半導体試験装置１Ｂでは、第１実施形態と同様に、移動装置４が、半導体ウェハ１００をコンタクトシート２０Ｃに対向する位置に移動させて、半導体ウェハ１００をコンタクトシート２０Ｃに押し付ける。これにより、テストヘッド２と半導体ウェハ１００とがコンタクトシート２０Ｃを介して電気的に接続されるので、この状態で、テストヘッド２が半導体ウェハ１００のＩＣデバイスに試験信号を入出力することで、当該ＩＣデバイスのテストが実行される。

さらに、本実施形態の半導体ウェハ試験装置１Ｂは、半導体ウェハ１００の試験の直前にコンタクトシート２０Ｃを製造するために、第１及び第２のシート供給装置５１，５２と、第１及び第２のレーザ照射装置５３，５４と、ボール保持装置５５と、ガイド部材５６と、シート回収装置５７と、制御装置５８と、を備えている。

第１のシート供給装置５１は、長尺状の絶縁性シート２１がロール状に巻回されてなるシートロール２１Ａを回転可能に保持している。この第１のシート供給装置５１は、このシートロール２１Ａを回転させることで、ウェハステージ３とピッチ変換基板３０との間を介して、絶縁性シート２１をシート回収装置５７に連続的に送り出すことが可能となっている。なお、この第１のシート供給装置５１から連続的に送り出される絶縁性シート２１は、コンタクトシート２０Ｃの第１のシート２２を構成することとなる。

この第１のシート供給装置５１の下流側には、第１のレーザ照射装置５３が配置されている。この第１のレーザ照射装置５３は、第１のシート供給装５１から供給された絶縁性シート２１にレーザＬを照射することで、絶縁性シート２１に第１の貫通孔２２１（図５参照）を形成することが可能となっている（図１５参照）。また、この第１のレーザ照射装置５３は、特に図示しないアーム等によって、三次元的に移動可能となっている。なお、第１の貫通孔２１１を絶縁性シート２１に形成する手法は特に限定されない。例えば、レーザ加工に代えて、エッチングによって第１の貫通孔２１１を絶縁性シート２１に形成してもよい。

この第１のレーザ照射装置５３の動作は制御装置５８に制御されており、制御装置５８は、半導体ウェハ１００の電極１１０の位置情報に基づいて、第１のレーザ照射装置５３を移動させてレーザを照射させる。これにより、絶縁性シート２１上において、半導体ウェハ１００の電極１１０に対応した位置に第１の貫通孔２２１が形成される。なお、半導体ウェハ１００の電極１１０の位置情報は、例えば、制御装置５８の記憶部に予め記憶されていてもよいし、工場内のホストコンピュータ等から制御装置５８に随時送信されてもよい。

この第１のレーザ照射装置５３のさらに下流側には、ボール保持装置５５が配置されている。このボール保持装置５５は、図２１に示すように、コンタクトボール２４を吸着保持することが可能となっていると共に、特に図示しないアーム等によって、三次元的に移動可能となっている。このボール保持装置５３は、コンタクトボール２４を吸着保持し、第１のレーザ照射装置５３によって形成された第１の貫通孔２２１の上方に移動して当該コンタクトボール２４を第１の貫通孔２２１に挿入する。

なお、ボール保持装置５５は、制御装置５８の制御によって、半導体ウェハ１００の電極１１０に対応するように、第１の貫通孔２２１にコンタクトボール２４を挿入してもよい。或いは、画像処理技術等によって第１の貫通孔２２１の位置を検出することで、第１の貫通孔２２１にコンタクトボール２４を挿入してもよい。

第２のシート供給装置５２は、第１のシート供給装置５１と同様に、長尺状の絶縁性シート２１がロール状に巻回されたシートロール２１Ａを回転可能に保持している。この第２のシート供給装置５２は、このシートロール２１Ａを回転させることで、ウェハステージ３とピッチ変換基板３０との間を介して、シート回収装置５７に絶縁性シート２１を連続的に送り出すことが可能となっている。なお、この第２のシート供給装置５２から連続的に供給される絶縁性シート２１は、コンタクトシート２０Ｃの第２のシート２３を構成することとなる。

この第２のシート供給装置５２の下流側には、第２のレーザ照射装置５４が配置されている。この第２のレーザ照射装置５４も、第１のレーザ照射装置５３と同様に、第２のシート供給装置５２から供給された絶縁性シート２１にレーザＬを照射することで、絶縁性シート２１に第２の貫通孔２３１（図５参照）を形成することが可能となっている（図１５参照）。また、この第２のレーザ照射装置５４は、特に図示しないアーム等によって三次元的に移動可能となっている。なお、第２の貫通孔２３１を絶縁性シート２１に形成する手法は特に限定されない。例えば、レーザ加工に代えて、エッチングによって第２の貫通孔２３１を絶縁性シート２１に形成してもよい。

この第２のレーザ照射装置５４の動作は制御装置５８によって制御されており、この制御装置５８は、半導体ウェハ１００の電極１１０の位置情報に基づいて、第２のレーザ照射装置５４を移動させてレーザを照射させる。これにより、絶縁性シート２１上において、半導体ウェハ１００の電極１１０に対応した位置に第２の貫通孔２３１が形成される。

なお、この第２のレーザ照射装置５４を省略して、上述の第１のレーザ照射装置５３によって、第１のシート供給装置５１から供給される絶縁性シート２１に第１の貫通孔２２１を形成すると同時に、第２のシート供給装置５２から供給される絶縁性シート２１に第２の貫通孔２３１を形成してもよい。すなわち、第１のレーザ照射装置５３によって一対の絶縁性シート２１に第１及び第２の貫通孔２２１，２３１を一括して形成してもよい。これにより、レーザ照射装置の数を低減することができる。

ボール保持装置５５と第２のレーザ照射装置５４との下流側には、ガイド部材５６が配置されている。ガイド部材５６は、互いに対向するように設けられた一対の曲面５６１を有しており、当該曲面５６１の間には第１及び第２のシート２２，２３が通過可能な隙間が形成されている。第１及び第２のシート２２，２３は曲面５６１によって案内されることで相互に接近し、さらに当該曲面５６１の間を通過することで互いに貼り合わせられる。このように形成されたコンタクトシート２０Ｃは、ウェハステージ３とピッチ変換基板３０との間に導かれて半導体ウェハ１００の試験に使用される。なお、曲面５６１に代えて、例えばローラでガイド部材５６を構成してもよい。

シート回収装置５７は、コンタクトシート２０Ｃにおいて使用済みのコンタクトボール２４を含む試験用領域２０１を、ウェハステージ３とピッチ変換基板３０との間から引き寄せてロール状に巻き取って回収することが可能となっている。

以下に、本実施形態における半導体ウェハの試験方法について図２２を参照しながら説明する。図２２は図２０に示す半導体ウェハ試験装置を用いた半導体ウェハの試験方法を示すフローチャートである。

先ず、第１のシート供給装置５１がシートロール２１Ａから絶縁性シート２１を送り出し（ステップＳ２１）、第１のレーザ照射装置５３が絶縁性シート２１に第１の貫通孔２２１を形成し（ステップＳ２２）、さらに、ボール保持装置５５が、当該絶縁性シート２１の第１の貫通孔２２１にコンタクトボール２４を挿入して保持させる（ステップＳ２３）。これにより、コンタクトシート２０Ｃの第１のシート２２が形成される。

ステップＳ２１〜Ｓ２３と同時に、第２のシート供給装置５２もシートロール２１Ａから絶縁性シート２１を送り出し（ステップＳ３１）、第２のレーザ照射装置５４が絶縁性シート２１に第２の貫通孔２３１を形成する（ステップＳ３２）。これにより、コンタクトシート２０Ｃの第２のシート２３が形成される。

本実施形態では、このステップＳ２２及びＳ３２において、制御装置５８が、半導体ウェハ１００の電極１１０の位置情報に基づいて、第１及び第２のレーザ照射装置５３，５４を制御するので、それぞれの半導体ウェハ１００に個別に対応した試験用領域２０１を有するコンタクトシート２０Ｃをオンデマンドで形成することができる。

以上のように形成された第１のシート２２と第２のシート２３は、ガイド部材５６の間に導かれる。そして、第１のシート２２と第２のシート２３がガイド部材５６の間を通過することで、第１のシート２２と第２のシート２３との間にコンタクトボール２４が挟持された状態で、第１のシート２２と第２のシート２３とが貼り合わされ、コンタクトシート２０Ｃが形成される（ステップＳ４１）。

次いで、コンタクトシート２０Ｃは、ウェハステージ３とピッチ変換基板３０との間に導かれて、試験用領域２０１が半導体ウェハ１００の電極１１０に対向する位置で一旦停止する。そして、移動装置４がウェハステージ３上の半導体ウェハ１００を上昇させて、半導体ウェハ１００の電極１１０をコンタクトシート２０Ｃのコンタクトボール２４に押し付ける。この状態で、コンタクトシート２０Ｃを介してテストヘッド２から半導体ウェハ１００に作り込まれたＩＣデバイスに試験信号が入出力されることで、ＩＣデバイスのテストが実行される（ステップＳ４２）。

コンタクトシート２０Ｃにおいて試験で使用された使用済みのコンタクトボール２４を含む試験用領域２０１は、ウェハステージ３とピッチ変換基板３０との間からシート回収装置５７によって回収されて、ロール状に巻き取られる（ステップＳ４３）。なお、本実施形態では、半導体ウェハ１００の試験毎に試験用領域２０１を交換するが、例えば、同じ品種の半導体ウェハ１００が続くような場合には、複数回の試験に同じ試験用領域２０１を用いてよい。

本実施形態では、複数の試験用領域２０１がコンタクトシート２０Ｃに設けられており、ある試験用領域２０１を試験や回収のために移動させる間に次の試験用領域２０１を製造しておく。このため、使用済みの試験用領域２０１がシート回収装置５７に巻き取られると、新規な試験用領域２０１が半導体ウェハ１００に対向し、半導体ウェハ１００の試験を順次実施することが可能となっている。

図２３は本実施形態における半導体ウェハ試験装置の変形例を示す概略図、図２４は図２３に示す半導体ウェハ試験装置を用いた半導体ウェハの試験方法を示すフローチャートである。

なお、上述のコンタクトシート２０Ｃから第２のシート２３を省略したコンタクトシートで半導体ウェハ１００を試験する場合には、図２３に示すような半導体ウェハ試験装置１Ｃを使用する。この半導体ウェハ試験装置１Ｃは、第２のシート供給装置５２及び第２のレーザ照射装置５４を備えていない点で、上述した半導体ウェハ試験装置１Ｂと相違するが、その他の構成は半導体ウェハ試験装置１Ｂと同様である。

また、この半導体ウェハ試験装置１Ｃを用いて半導体ウェハを試験する場合には、図２４に示すように、上述の図２２に示す試験方法から第２のシート２３を形成する工程（ステップＳ３１及びＳ３２）が不要となる。

そのため、異方導電性ゴムが不要となるので、テストヘッド２と半導体ウェハ１００のＩＣデバイスとの間の伝送路の短縮化を図ることができ、試験精度の更なる向上を図ることができる。また、伝送路における接続箇所を削減することができるので、接続信頼性の向上を図ることもできる。

また、従来のメンブレンは高価であるために容易に交換することができず、クリーニングを必要とする。これに対し、本実施形態のコンタクトシート２０Ｃは安価であり試験毎に交換するので、クリーニングを不要とすることができる。

また、従来のメンブレンのバンプは、ニッケルをメッキ処理によって成長させることで形成されているため、メッキ処理の精度の確保や工程管理に手間を要する。これに対し、本実施形態では、コンタクトボール２４を一対のシート２２，２３の間に挟むだけであるので、従来のメンブレンと比較して、コンタクトシート２０Ｃを容易に製造することができる。

さらに、本実施形態では、常に新規なコンタクトボール２４で試験をすることができるので、試験の信頼性向上を図ることができる。

また、本実施形態では、試験直前に、半導体ウェハ１００の電極１１０に対応するように、第１及び第２のシート２２，２３に第１及び第２の貫通孔２２１，２３１を形成するので、個々の半導体ウェハ１００に個別的にオンデマンドで対応することができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１，１Ｂ，１Ｃ…半導体ウェハ試験装置
２…テストヘッド
３…ウェハステージ
４…移動装置
１０…プローブ
２０，２０Ｂ，２０Ｃ…コンタクトシート
２０１…試験用領域
２１…絶縁性シート
２１１…貫通孔
２２，２２Ｂ…第１のシート
２２１…第１の貫通孔
２３…第２のシート
２３１…第２の貫通孔
２４，２４Ｂ，２４Ｃ…コンタクトボール
２５…コア材
２６…被覆層
２６１…第１のめっき層
２６２…第２のめっき層
２７…フランジ
２８…微小突起
３０…ピッチ変換基板
４０…パフォーマンスボード
５１…第１のシート供給装置
５２…第２のシート供給装置
５３…第１のレーザ照射装置
５４…第２のレーザ照射装置
５５…ボール保持装置
５６…ガイド部材
５７…シート回収装置
５８…制御装置
１００…半導体ウェハ
１１０…電極

Claims

樹脂材料から構成されたコア材と、金属材料から構成され、前記コア材の表面を被覆する被覆層と、を有する導電性部材と、
前記導電性部材が挿入される貫通孔がそれぞれ形成され、互いに積層された一対の絶縁性シートと、を備えており、
前記導電性部材が前記貫通孔に挿入された状態で、一対の前記絶縁性シートの間に前記導電性部材が挟持されていることを特徴とするコンタクトシート。
請求項１に記載のコンタクトシートであって、
前記導電性部材は、球形状を有することを特徴とするコンタクトシート。
請求項１又は２に記載のコンタクトシートであって、
前記被覆層は、
前記コア材の表面に積層されたニッケルめっき層と、
前記ニッケルめっき層に積層された金めっき層と、を含むことを特徴とするコンタクトシート。
請求項１〜３の何れかに記載のコンタクトシートであって、
前記貫通孔は、前記導電性部材の直径よりも小さな内径を有することを特徴とするコンタクトシート。
請求項１〜３の何れかに記載のコンタクトシートであって、
前記導電性部材は、径方向に突出するフランジを有し、
前記フランジが一対の前記絶縁性シートの間に挟み込まれていることを特徴とするコンタクトシート。
請求項１〜５の何れかに記載のコンタクトシートであって、
前記導電性部材は、複数の微小突起を表面に有することを特徴とするコンタクトシート。
樹脂材料から構成されたコア材と、金属材料から構成され、前記コア材の表面を被覆する被覆層と、を有する導電性球体と、
前記導電性球体の直径よりも小さな内径を有する貫通孔が形成された絶縁性シートと、を備えており、
前記導電性球体が前記貫通孔に挿入されて、前記絶縁性シートに前記導電性球体が保持されていることを特徴とするコンタクトシート。
請求項７に記載のコンタクトシートであって、
前記被覆層は、
前記コア材の表面に積層されたニッケルめっき層と、
前記ニッケルめっき層に積層された金めっき層と、を含むことを特徴とするコンタクトシート。
請求項７又は８に記載のコンタクトシートであって、
前記導電性球体は、径方向に突出するフランジを有し、
前記フランジが前記絶縁性シートに保持されていることを特徴とするコンタクトシート。
請求項７〜９の何れかに記載のコンタクトシートであって、
前記導電性球体は、複数の微小突起を表面に有することを特徴とするコンタクトシート。
樹脂材料から構成されたコア材と、金属材料から構成され、前記コア材の表面を被覆する被覆層と、を有する導電性部材と、
前記導電性部材を保持する絶縁性シートと、を備えており、
前記導電性部材は、前記絶縁性シートから前記導電性部材の一部を露出させた状態で、前記絶縁性シートに埋設されていることを特徴とするコンタクトシート。
請求項１１に記載のコンタクトシートであって、
前記絶縁性シートは、前記導電性部材を配置した状態で、樹脂材料を硬化させることで構成されていることを特徴とするコンタクトシート。
請求項１１又は１２に記載のコンタクトシートであって、
前記導電性部材は、球形状を有することを特徴とするコンタクトシート。
請求項１１〜１３の何れかに記載のコンタクトシートであって、
前記被覆層は、
前記コア材の表面に積層されたニッケルめっき層と、
前記ニッケルめっき層に積層された金めっき層と、を含むことを特徴とするコンタクトシート。
請求項１１〜１４の何れかに記載のコンタクトシートであって、
前記導電性部材は、径方向に突出するフランジを有し、
前記フランジが前記絶縁性シートに保持されていることを特徴とするコンタクトシート。
請求項１１〜１５の何れかに記載のコンタクトシートであって、
前記導電性部材は、複数の微小突起を表面に有することを特徴とするコンタクトシート。
請求項１〜１６の何れかに記載のコンタクトシートと、
前記コンタクトシートが積層されたピッチ変換基板と、
前記ピッチ変換基板が積層された配線基板と、を備えており、
前記ピッチ変換基板の端子と前記配線基板の端子との間に、弾性変形可能であり且つ導電性を有する接続部材が介装されていることを特徴とするプローブ。
半導体ウェハを試験する半導体ウェハ試験装置であって、
請求項１７記載のプローブと、
前記プローブが電気的に接続されるテストヘッドと、
前記コンタクトシートに前記半導体ウェハを電気的に接続させる接続手段と、を備えたことを特徴とする半導体ウェハ試験装置。
導電性部材と、前記導電性部材が挿入される貫通孔がそれぞれ形成され、互いに積層された一対の絶縁性シートと、を備えたコンタクトシートを用いて、半導体ウェハを試験する半導体ウェハ試験装置であって、
一対の前記絶縁性シートを連続的にそれぞれ供給する供給手段と、
一対の前記絶縁性シートに前記貫通孔をそれぞれ形成する貫通孔形成手段と、
一方の前記絶縁性シートの前記貫通孔に導電性部材を挿入する挿入手段と、
一対の前記絶縁性シートの間に前記導電性部材が挟持されるように一対の前記絶縁性シートを案内することで、前記コンタクトシートを連続的に形成する案内手段と、
前記コンタクトシートが電気的に接続されるテストヘッドと、
前記コンタクトシートと前記半導体ウェハとを電気的に接続させる接続手段と、
前記コンタクトシートを連続的に回収する回収手段と、を備えたことを特徴とする半導体ウェハ試験装置。
請求項１９記載の半導体ウェハ試験装置であって、
前記半導体ウェハの電極に対応する位置に前記貫通孔を形成するように、前記貫通孔形成手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする半導体ウェハ試験装置。
請求項１９又は２０記載の半導体ウェハ試験装置であって、
前記供給手段は、巻回されたシートロールから前記絶縁性シートをそれぞれ供給することを特徴とする半導体ウェハ試験装置。
請求項１９〜２１の何れかに記載の半導体ウェハ試験装置であって、
前記コンタクトシートは、複数の前記導電性部材を含む試験用領域を複数有しており、
複数の前記試験用領域は、前記絶縁性シートの長手方向に沿って間隔を空けて配置されていることを特徴とする半導体ウェハ試験装置。
導電性球体と、前記導電性球体が挿入される貫通孔が形成された絶縁性シートと、を備えたコンタクトシートを用いて、半導体ウェハを試験する半導体ウェハ試験装置であって、
前記絶縁性シートを連続的に供給する供給手段と、
前記絶縁性シートに前記貫通孔を形成する貫通孔形成手段と、
前記貫通孔に前記導電性球体を挿入することで、前記コンタクトシートを形成する挿入手段と、
前記コンタクトシートが電気的に接続されるテストヘッドと、
前記コンタクトシートと前記半導体ウェハとを電気的に接続させる接続手段と、
前記コンタクトシートを連続的に回収する回収手段と、を備えたことを特徴とする半導体ウェハ試験装置。
請求項２３記載の半導体ウェハ試験装置であって、
前記半導体ウェハの電極に対応する位置に前記貫通孔を形成するように、前記貫通孔形成手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする半導体ウェハ試験装置。
請求項２３又は２４記載の半導体ウェハ試験装置であって、
前記供給手段は、巻回されたシートロールから前記絶縁性シートを供給することを特徴とする半導体ウェハ試験装置。
請求項２３〜２５の何れかに記載の半導体ウェハ試験装置であって、
前記コンタクトシートは、複数の前記導電性球体を含む試験用領域を複数有しており、
複数の前記試験用領域は、前記絶縁性シートの長手方向に沿って間隔を空けて配置されていることを特徴とする半導体ウェハ試験装置。
導電性部材と、前記導電性部材が挿入される貫通孔がそれぞれ形成され、互いに積層された一対の絶縁性シートと、を備えたコンタクトシートの製造方法であって、
前記絶縁性シートに前記貫通孔を形成する形成工程と、
一方の前記絶縁性シートの前記貫通孔に前記導電性部材を挿入する挿入工程と、
他方の前記絶縁性シートの前記貫通孔に前記導電性部材を挿入しつつ、一方の前記絶縁性シートに他方の前記絶縁性シートを積層して、一対の前記絶縁性シートの間に前記導電性部材を挟む積層工程と、を備えていることを特徴とするコンタクトシートの製造方法。
請求項２７に記載のコンタクトシートの製造方法であって、
前記形成工程において、複数の前記絶縁性シートを積層し、当該複数の前記絶縁性シートに孔を貫通させることで、複数の前記絶縁性シートに前記貫通孔を一括して形成することを特徴とするコンタクトシートの製造方法。
導電性球体と、前記導電性球体が挿入される貫通孔が形成された絶縁性シートと、を備えたコンタクトシートの製造方法であって、
前記絶縁性シートに前記貫通孔を形成する形成工程と、
前記絶縁性シートの前記貫通孔に前記導電性球体を挿入する挿入工程と、を備えたことを特徴とするコンタクトシートの製造方法。
請求項２９に記載のコンタクトシートの製造方法であって、
前記形成工程において、複数の前記絶縁性シートを積層し、当該複数の前記絶縁性シートに孔を貫通させることで、複数の前記絶縁性シートに前記貫通孔を一括して形成することを特徴とするコンタクトシートの製造方法。
導電性部材と、前記導電性球体を保持する絶縁性シートと、を備えたコンタクトシートの製造方法であって、
前記導電性部材を支持体に配置する配置工程と、
原料を含む原料液を前記支持体上に流延させる流延工程と、
前記原料を硬化させることで前記絶縁性シートを形成する硬化工程と、を備えたことを特徴とするコンタクトシートの製造方法。
請求項３１に記載のコンタクトシートの製造方法であって、
前記絶縁性シートは、ポリイミドから構成されており、
前記流延工程は、ポリイミド酸溶液を前記支持体上に流延させることを含み、
前記硬化工程は、前記ポリイミド酸溶液を加熱することを少なくとも含むことを特徴とするコンタクトシートの製造方法。
導電性部材と、前記導電性部材が挿入される貫通孔がそれぞれ形成され、互いに積層された一対の絶縁性シートと、を備えたコンタクトシートを用いて、半導体ウェハを試験する半導体ウェハの試験方法であって、
一対の前記絶縁性シートを連続的にそれぞれ供給する供給工程と、
前記半導体ウェハの電極の位置に対応するように、一対の前記絶縁性シートに前記貫通孔をそれぞれ形成する形成工程と、
一方の前記絶縁性シートの前記貫通孔に前記導電性部材を挿入する挿入工程と、
一対の前記絶縁性シートの間に前記導電性部材が挟持されるように一対の前記絶縁性シートを貼り合わせることで、前記コンタクトシートを形成する積層工程と、
前記コンタクトシートと前記半導体ウェハとを電気的に接続させて、前記半導体ウェハを試験する試験工程と、
前記コンタクトシートを連続的に回収する回収工程と、を備えたことを特徴とする半導体ウェハの試験方法。
請求項３３記載の半導体ウェハの試験方法であって、
前記供給工程は、巻回されたシートロールから前記絶縁性シートをそれぞれ供給することを含むことを特徴とする半導体ウェハの試験方法。
請求項３３又は３４記載の半導体ウェハの試験方法であって、
前記コンタクトシートは、複数の前記導電性部材を含む試験用領域を複数有しており、
複数の前記試験用領域は、前記絶縁性シートの長手方向に沿って間隔を空けて配置されていることを特徴とする半導体ウェハの試験方法。
導電性球体と、前記導電性球体が挿入される貫通孔が形成された絶縁性シートと、を備えたコンタクトシートを用いて、半導体ウェハを試験する半導体ウェハの試験方法であって、
前記絶縁性シートを連続的に供給する供給工程と、
前記半導体ウェハの電極の位置に対応するように、前記絶縁性シートに前記貫通孔を形成する形成工程と、
前記貫通孔に前記導電性球体を挿入することで、前記コンタクトシートを形成する挿入工程と、
前記コンタクトシートと前記半導体ウェハとを電気的に接続させて、前記半導体ウェハを試験する試験工程と、
前記コンタクトシートを連続的に回収する回収工程と、を備えたことを特徴とする半導体ウェハの試験方法。
請求項３６記載の半導体ウェハの試験方法であって、
前記供給工程は、巻回されたシートロールから前記絶縁性シートを供給することを含むことを特徴とする半導体ウェハの試験方法。
請求項３６又は３７記載の半導体ウェハの試験方法であって、
前記コンタクトシートは、複数の前記導電性球体を含む試験用領域を複数有しており、
複数の前記試験用領域は、前記絶縁性シートの長手方向に沿って間隔を空けて配置されていることを特徴とする半導体ウェハの試験方法。