JP5557836B2 - プローブ及びその製造方法 - Google Patents

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。）との電気的な接続を確立するためのプローブ、そのプローブを備えた電子部品試験装置、そのプローブに用いられる基板、及び、そのプローブの製造方法に関する。

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の配線基板を積層したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２９３９４３号公報

上記のプローブでは、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の配線基板を積層する際に、高い位置決め精度が要求されるため、多くの組立工数を要するという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、組立作業性の向上を図ることが可能なプローブ、それを備えた電子部品試験装置、そのプローブに用いられる基板、及びそのプローブの製造方法を提供することである。

本発明に係るプローブの製造方法は、被試験電子部品との電気的な接続を確立するためのプローブの製造方法であって、前記プローブは、複数の磁石をそれぞれ有する複数の基板を備え、複数の前記基板は、第１の基板と、前記第１の基板に積層された第２の基板と、を含み、複数の前記磁石は、前記第１の基板に設けられた複数の第１の磁石と、前記第２の基板に設けられ、複数の前記第１の磁石にそれぞれ対向するように配置された第２の磁石と、を含んでおり、相互に対向する前記第１の磁石と前記第２の磁石は、互いに異なる磁極が向かい合うように設けられており、前記プローブの製造方法は、前記基板に形成された貫通孔に磁性体を挿入することで、前記基板に前記磁性体を取り付ける取付工程と、前記基板に取り付けられた前記磁性体を磁化させることで、前記磁石を形成する磁化工程と、前記第１の磁石と前記第２の磁石を相互に対向させることで、前記第１の基板と前記第２の基板とを互いに位置決めして、前記第１及び前記第２の基板同士を積層する積層工程と、を備えたことを特徴とする（請求項１参照）。

上記発明において、前記磁化工程において、相互に隣り合う前記磁性体を、互いに異なる磁極が同一方向を向くように磁化してもよい（請求項２参照）。

上記発明において、前記取付工程において、複数の前記磁性体を前記基板に環状に並べて配置してもよい（請求項３参照）。

上記発明において、前記取付工程において、複数の前記磁性体を前記基板に環状に並べて配置し、前記磁化工程において、前記基板を回転させることで、複数の前記磁性体を順次磁化してもよい（請求項４参照）。

上記発明において、前記第１の基板は、接触子と前記接触子を保持する絶縁性シートとを有するメンブレン基板、又は、第１の絶縁性基材と前記第１の絶縁性基材上に形成された第１の端子とを有する第１の配線基板であり、前記第２の基板は、異方導電性弾性体と前記異方導電性弾性体を保持するフレームとを有する異方導電性基板、又は、第２の絶縁性基材と前記第２の絶縁性基材上に形成された第２の端子とを有する第２の配線基板であってもよい（請求項５参照）。なお、第２の基板は、第１の基板と直接積層されていればよく、第１の基板の上に積層されていてもよいし、第１の基板の下に積層されていてもよい。

本発明では、第１の磁石と第２の磁石とをくっつけることで、第１の基板と第２の基板とが自動的に位置決めされるので、プローブの組立作業性を向上させることができる。

図１は、本発明の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、本発明の実施形態のメンブレン基板における第１の磁石のレイアウトを示す平面図である。 図５は、本発明の実施形態に係るプローブの第１の異方導電性基板における第２の磁石のレイアウトを示す平面図及び底面図である。 図６は、本発明の実施形態における第１の磁石と第２の磁石の反発力の関係を示す断面図である。 図７は、本発明の実施形態に係るプローブのピッチ変換基板における第３の磁石のレイアウトを示す平面図及び底面図である。 図８は、本発明の実施形態に係るプローブの第２の異方導電性基板における第４の磁石のレイアウトを示す平面図及び底面図である。 図９は、本発明の実施形態に係るプローブのパフォーマンスボードにおける第５の磁石のレイアウトを示す底面図である。 図１０は、本発明の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１１は、図１０のXI部の拡大断面図である。 図１２は、本発明の実施形態におけるプローブの製造方法を示すフローチャートである。 図１３は、本発明の実施形態において基板に埋設された磁性体を磁化する方法を示す図である。 図１４は、本発明の実施形態におけるプローブの分解斜視図である。 図１５は、本発明におけるプローブの変形例を示す断面図である。 図１６は、本発明の実施形態における磁性体の取付方法の変形例を示す断面図である。

以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。

図１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）、ウェハトレイ３、及び減圧装置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、ウェハトレイ３に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、この状態で減圧装置４によって密閉空間８０（図１０参照）内を減圧する。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、この状態でテスタ（不図示）がテストヘッド２を介して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、減圧方式以外の方式（例えば押圧方式）によって、半導体ウェハ１００をプローブ１０に押しつけてもよい。

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デバイスの電極１１０（図１１参照）に電気的に接触するバンプ２２を有するメンブレン基板２０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６０と、メンブレン基板２０とパフォーマンスボード６０との間で導通路のピッチ変換を行うピッチ変換基板４０と、メンブレン基板２０とピッチ変換基板４０とを電気的に接続する第１の異方導電性基板３０と、ピッチ変換基板４０とパフォーマンスボード６０とを電気的に接続する第２の異方導電性基板５０と、を備えている。

これらの基板２０〜６０は、メンブレン基板２０、第１の異方導電性基板３０、ピッチ変換基板４０、第２の異方導電性基板５０、及びパフォーマンスボード６０の順で積層されている。

なお、本実施形態におけるメンブレン基板２０、第１の異方導電性基板３０、ピッチ変換基板４０、第２の異方導電性基板５０、及びパフォーマンスボード６０が、本発明における基板の一例に相当する。また、本実施形態におけるメンブレン基板２０、ピッチ変換基板４０、及びパフォーマンスボード６０が、本発明における第１の基板の一例に相当し、本実施形態における第１の異方導電性基板３０及び第２の異方導電性基板５０が、本発明における第２の基板の一例に相当する。

図４は本実施形態に係るプローブのメンブレン基板における磁石のレイアウトを示す平面図であり、メンブレン基板２０を上方から見た（図２の紙面上において上から下に向かって見た）図である。

メンブレン基板２０は、略円形板状の基板であり、図２及び図３に示すように、可撓性及び電気絶縁性を有するシート部材２１と、シート部材２１の下面に設けられた多数のバンプ２２と、シート部材２１の上面に設けられた導電パターン２３と、を備えている。シート部材２１を構成する材料としては、例えば、ポリイミドやアラミド繊維等を例示することができる。

バンプ２２は、例えばニッケル等の導電性材料から構成されており、シート部材２１の下方に向かって突出した凸状形状を有している。このバンプ２２は、半導体ウェハ１００上の電極１１０（図１１参照）に対応するように、シート部材２１の下面に配置されている。このバンプ２２は、例えば、レーザ加工によりシート部材２１に形成された貫通孔に、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いる。

導電パターン２３は、例えば、シート部材２１の上面にメッキ処理したり、銅ペーストを印刷したり、エッチングすることで形成されている。この導電パターン２３は、バンプ２２に対応するように配置されており、バンプ２２と導電パターン２３とは電気的に接続されている。

さらに、本実施形態のメンブレン基板２０は、図３及び図４に示すように、多数（本例では２４個）の第１の磁石２５を有している。それぞれの第１の磁石２５は、例えば、直径０．２ｍｍ〜３ｍｍ程度の永久磁石である。この第１の磁石２５は、図３に示すように、シート部材２１に形成された貫通孔２１ａ内に嵌め込まれて、シート部材２１内に埋め込まれている。また、この第１の磁石２５は、図４に示すように、シート部材２１の外周部に、周方向に沿って実質的に等間隔に配置されている。なお、第１の磁石２５の大きさは特に限定されない。

また、本実施形態では、同図に示すように、メンブレン基板２０において、隣り合う第１の磁石２５は、相互に異なる磁極が同一方向を向くように、シート部材２１に設けられている。具体的には、図４に示すように、Ｎ極が上方を向いた第１の磁石２５ａが一つ置きに配置されており、それらの間に、Ｓ極が上方を向いた第１の磁石２５ｂが介在している。すなわち、シート部材２１の外周部において、Ｎ極が上方に向いた第１の磁石２５ａと、Ｓ極が上方を向いた第１の磁石２５ｂとが、環状に交互に並んでいる。

図５は本実施形態に係るプローブの第１の異方導電性基板における磁石の配置を示す平面図及び底面図であり、図６は本実施形態における第１の磁石と第２の磁石の反発力の関係を示す断面図である。なお、図５において、左側の図が第１の異方導電性基板３０を上方から見た（図２の紙面上において上から下に向かって見た）平面図であり、右側の図が第１の異方導電性基板３０を下方から見た（図２の紙面上において下から上に向かって見た）底面図である。

第１の異方導電性基板３０は、メンブレン基板２０よりも小さな略円形板状の基板であり、図３に示すように、厚み方向にのみ導電性を有する第１の異方導電性ゴム３１と、第１の異方導電性ゴム３１を保持する第１のフレーム３４と、から構成されている。

第１の異方導電性ゴム３１は、絶縁体中に導電性粒子が局所的に分散して配置された粒子分散部３２と、その粒子分散部３２の周囲に位置して、絶縁体のみからなる絶縁部３３と、から構成されている。

粒子分散部３２は、当該部分３２が厚み方向に圧縮された際に、厚み方向に隣接する導電性粒子同士が互いに接触することで、厚み方向のみに導通を図ることが可能となっている。この粒子分散部３２は、メンブレン基板２０の導電パターン２３に対応するように配置されている。

この粒子分散部３２の導電性粒子を構成する材料としては、例えば、鉄、銅、亜鉛、クロム、ニッケル、銀、アルミニウム、又は、これらの合金等を例示することができる。また、粒子分散部３２の絶縁体や絶縁部３３を構成する材料としては、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、天然ゴム等の弾性を有する絶縁性材料を例示することができる。こうした異方導電性ゴムとして、例えば、株式会社ＪＳＲマイクロテック社製のＰＣＲ（登録商標）等を用いることができる。

一方、第１のフレーム３４を構成する材料としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト、マグネシウム、マンガン、モリブデン、インジウム、鉛、パラジウム、チタン、タングステン、アルミニウム、金、白金、銀、又はこれらの合金等を例示することができる。

本実施形態では、図３及び図５に示すように、多数（本例では２４個）の第２の磁石３５を有している。この第２の磁石３５は、第１の磁石２５と同様の永久磁石であり、第１のフレーム３４に形成された貫通孔３４ａ内に嵌め込まれている。この第２の磁石３５は、メンブレン基板２０の第１の磁石２５に対向するように、第１の異方導電性基板３０の外周部に周方向に沿って実質的に等間隔に配置されている。本実施形態では、後述するように、第１の磁石２５と第２の磁石３５を利用することで、メンブレン基板２０と第１の異方導電性基板３０の位置決めを容易にしている。

この第１の異方導電性基板３０においても、上述のメンブレン基板２０と同様に、相互に異なる磁極が同一方向を向くように、隣り合う第２の磁石３５が第１のフレーム３４に設けられている。具体的には、図５に示すように、Ｎ極が上方を向き且つＳ極が下方を向いた第２の磁石３５ａと、Ｓ極が上方を向き且つＮ極が下方を向いた第２の磁石３５ｂとが交互に配置されている。

また、本実施形態では、プローブ１０の組立時に第１の磁石２５と第２の磁石３５とが互いに引き付け合うように、第１の異方導電性基板３０において第１の磁石２５ａに対向する位置に第２の磁石３５ａが配置され、第１の異方導電性基板３０において第１の磁石２５ｂに対向する位置に第２の磁石３５ｂが配置されている（図１４参照）。

従って、本実施形態では、対向する第１の磁石２５と第２の磁石３５とが互いに異なる磁極で向かい合っていると共に、メンブレン基板２０において隣り合う第１の磁石２５を磁極が互いに反転するように配置し、且つ、第１の異方導電性基板３０においても隣り合う第２の磁石３５を磁極が互いに反転するように配置している。

そのため、図６に示すように、第１の磁石２５ａ（２５ｂ）と、それに対向する第２の磁石３５ａ（３５ｂ）に隣接する第２の磁石３５ｂ（３５ａ）との間に生じる反発力や、第１の磁石２５ａ（２５ｂ）に対向する第２の磁石３５ａ（３５ｂ）と、当該第１の磁石２５ａ（２５ｂ）に隣接する第１の磁石２５ｂ（２５ａ）との間に生じる反発力を利用して、メンブレン基板２０と第１の異方導電性基板３０との位置決め精度をさらに向上させている。

図７は本実施形態に係るプローブのピッチ変換基板における第３の磁石のレイアウトを示す平面図及び底面図である。なお、同図において、左側の図がピッチ変換基板４０を上方から見た（図２の紙面上において上から下に向かって見た）平面図であり、右側の図がピッチ変換基板４０を下方から見た（図２の紙面上において下から上に向かって見た）底面図である。

ピッチ変換基板４０は、メンブレン基板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４０の下面（第１の異方導電性基板３０に対向する面）に、第１の異方導電性ゴム３１に対応するように第１の端子４１が設けられている。一方、このピッチ変換基板４０の上面（第２の異方導電性基板５０に対向する面）には、第２の異方導電性ゴム５１（後述）に対応するように第２の端子４２が設けられている。これらの端子４１，４２は、ピッチ変換基板４０に設けられた配線４３を介して電気的に接続されており、第２の端子４２間のピッチは、第１の端子４１間のピッチよりも大きくなっている。

本実施形態では、図３及び図７に示すように、多数（本例では２４個）の第３の磁石４５を有している。この第３の磁石４５は、第１及び第２の磁石２５，３５と同様の永久磁石であり、ピッチ変換基板４０に形成された貫通孔４０ａ内に嵌め込まれている。

この第３の磁石４５は、第１の異方導電性基板３０の第２の磁石３５と対向するように、ピッチ変換基板４０の外周部に、周方向に沿って実質的に等間隔に配置されている。本実施形態では、第２の磁石３５と第３の磁石４５を利用することで、第１の異方導電性基板４０とピッチ変換基板４０の位置決めを容易にしている。

このピッチ変換基板４０においても、上述のメンブレン基板２０や第１の異方導電性基板３０と同様に、隣り合う第３の磁石４５は、相互に異なる磁極が同一方向を向くように、ピッチ変換基板４０に設けられている。具体的には、図７に示すように、Ｎ極が上方を向き且つＳ極が下方を向いた第３の磁石４５ａと、Ｓ極が上方を向き且つＮ極が下方を向いた第３の磁石４５ｂとが交互に配置されている。

また、本実施形態では、プローブ１０の組立時に第２の磁石３５と第３の磁石４５とが互いに引き付け合うように、ピッチ変換基板４０において第２の磁石３５ａに対向する位置に第３の磁石４５ａが配置され、ピッチ変換基板４０において第２の磁石３５ｂに対向する位置に第３の磁石４５ｂが配置されている（図１４参照）。

従って、本実施形態では、対向する第２の磁極３５と第３の磁極４５とが互いに異なる磁極で向かい合っていると共に、第１の異方導電性基板３０において隣り合う第２の磁石３５を磁極が互いに反転するように配置し、且つ、ピッチ変換基板４０においても隣り合う第３の磁石４５を磁極が互いに反転するように配置している。

このため、特に図示しないが、第３の磁石４５ａ（４５ｂ）と、それに対向する第４の磁石５５ａ（５５ｂ）に隣接する第４の磁石５５ｂ（５５ａ）との間に生じる反発力や、第３の磁石４５ａ（４５ｂ）に対向する第４の磁石５５ａ（５５ｂ）と、当該第３の磁石４５ａに隣接する第３の磁石４５ｂ（４５ａ）との間に生じる反発力を利用して、第１の異方導電性基板３０とピッチ変換基板４０の位置決め精度をさらに向上させている。

図８は本実施形態に係るプローブの第２の異方導電性基板における第４の磁石のレイアウトを示す平面図及び底面図である。なお、同図において、左側の図が第２の異方導電性基板５０を上方から見た（図２の紙面上において上から下に向かって見た）平面図であり、右側の図が第２の異方導電性基板５０を下方から見た（図２の紙面上において下から上に向かって見た）底面図である。

第２の異方導電性基板５０は、メンブレン基板２０よりも小さな略円形板状の基板であり、図３に示すように、第１の異方導電性基板３０と同様に、粒子分散部５２及び絶縁部５３から構成される第２の異方導電性ゴム５１と、第２の異方導電性ゴム５１を保持する第２のフレーム５４と、から構成されている。

第２の異方導電性ゴム５１は、上述の第１の異方導電性ゴム３１と同様の構成であり、ピッチ変換基板４０の第１の端子４１に対応するように配置されている。また、第２のフレーム５４を構成する材料としては、第１のフレーム３４に関して列挙した材料と同じものを用いることができるが、第１のフレーム３４を構成する材料よりも熱膨張係数が大きいものが好ましい。

本実施形態の第２の異方導電性基板５０は、図３及び図８に示すように、多数（本例では２４個）の第４の磁石５５を有している。この第４の磁石５５は、第１〜第３の磁石２５〜４５と同様の永久磁石であり、第２のフレーム５４に形成された貫通孔５４ａ内に嵌め込まれている。この第４の磁石５５は、ピッチ変換基板４０の第３の磁石４５と対向するように、第２の異方導電性基板５０の外周部に、周方向に沿って実質的に等間隔に配置されている。本実施形態では、後述するように、第３の磁石４５と第４の磁石５５を利用することで、ピッチ変換基板４０と第２の異方導電性基板５０の位置決めを容易にしている。

この第２の異方導電性基板５０においても、上述の基板２０〜４０と同様に、隣り合う第４の磁石５５は、相互に異なる磁極が同一方向を向くように設けられている。具体的には、図８に示すように、Ｎ極が上方を向き且つＳ極が下方を向いた第４の磁石５５ａと、Ｓ極が上方を向き且つＮ極が下方を向いた第４の磁石５５ｂとが交互に配置されている。

また、本実施形態では、プローブ１０の組立時に第３の磁石４５と第４の磁石５５とが互いに引き付け合うように、第２の異方導電性基板５０において第３の磁石４５ａに対向する位置に第４の磁石５５ａが配置され、第２の異方導電性基板５０において第３の磁石４５ｂに対向する位置に第４の磁石５５ｂが配置されている（図１４参照）。

従って、本実施形態では、対向する第３の磁石４５と第４の磁石５５とが互いに異なる磁極で向かい合っていると共に、ピッチ変換基板４０において隣り合う第３の磁石４５を磁極が互いに反転するように配置し、且つ、第２の異方導電性基板５０においても隣り合う第４の磁石５５を磁極が互いに反転するように配置している。

このため、特に図示しないが、第３の磁石４５ａ（４５ｂ）と、これに対向する第４の磁石５５ａ（５５ｂ）に隣接する第４の磁石５５ｂ（５５ａ）との間に生じる反発力や、第３の磁石４５ａ（４５ｂ）に対向する第４の磁石５５ａ（５５ｂ）と、当該第３の磁石４５ａ（４５ｂ）に隣接する第３の磁石４５ｂ（４５ａ）との間に生じる反発力を利用して、ピッチ変換基板４０と第２の異方導電性基板５０との位置決め精度を向上させている。

図９は本実施形態に係るプローブのパフォーマンスボードにおける第５の磁石のレイアウトを示す底面図である、パフォーマンスボード６０を下方から見た（図２の紙面上において下から上に向かって見た）図である。

パフォーマンスボード６０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合成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６０の下面（第２の異方導電性基板５０に対向する面）には、第３の端子６１が第２の端子４２に対応するように配置されている。この第３の端子６１は、銅めっき処理したり、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６０は、特に図示しないが、コネクタやケーブル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カードに電気的に接続されている。

本実施形態のパフォーマンスボード６０は、図３及び図９に示すように、多数（本例では２４個）の第５の磁石６５を有している。この第５の磁石６５は、第１〜第４の磁石２５〜５５と同様の永久磁石であり、パフォーマンスボード６０に形成された挿入孔６０ａ内に嵌め込まれている。この第５の磁石６５は、第２の異方導電性基板５０の第４の磁石５５と対向するように、パフォーマンスボード６０の外周部に周方向に沿って実質的に等間隔に配置されている。本実施形態では、後述するように、第４の磁石５５と第５の磁石６５を利用することで、第２の異方導電性基板５０とパフォーマンスボード６０の位置決めを容易にしている。

このパフォーマンスボード６０においても、上述の基板２０〜５０と同様に、隣り合う第５の磁石６５は、相互に異なる磁極が同一方向を向くように設けられている。具体的には、図９に示すように、Ｓ極が下方を向いた第５の磁石６５ａと、Ｎ極が下方を向いた第５の磁石６５ｂとが交互に配置されている。

また、本実施形態では、プローブ１０の組立時に第４の磁石５５と第５の磁石６５とが互いに引き付け合うように、パフォーマンスボード６０において第４の磁石５５ａに対向する位置に第５の磁石６５ａが配置され、パフォーマンスボード６０において第４の磁石５５ｂに対向する位置に第５の磁石６５ｂが配置されている（図１４参照）。

従って、本実施形態では、対向する第４の磁石５５と第５の磁石６５とが互いに異なる磁極で向かい合っていると共に、第２の異方導電性基板５０において隣り合う第４の磁石５５を磁極が互いに反転するように配置し、且つ、パフォーマンスボード６０においても隣り合う第５の磁石６５を磁極が互いに反転するように配置している。

そのため、特に図示しないが、第４の磁石５５ａ（５５ｂ）と、それに対向する第５の磁石６５ａ（６５ｂ）に隣接する第５の磁石６５ｂ（６５ａ）との間に生じる反発力や、第４の磁石５５ａ（５５ｂ）に対向する第５の磁石６５ａ（６５ｂ）と、当該第４の磁石５５ａ（５５ｂ）に隣接する第４の磁石５５ｂ（５５ａ）との間に生じる反発力を利用して、第２の異方導電性基板５０とパフォーマンスボード６０との位置決め精度を向上させている。

図２に示すように、メンブレン基板２０の上面周縁部と、パフォーマンスボード６０の下面との間を覆うように、環状の第１のシーリング部材７０が設けられている。この第１のシーリング部材７０は、例えばシリコーンゴム等の弾性変形可能であり且つ密閉性に優れた材料から構成されており、第１の異方導電性基板３０、ピッチ変換基板４０、及び第２の異方導電性基板５０を包み込んでいる。

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トレイ３が位置している。このウェハトレイ３は、特に図示しない移動装置によってＸＹＺ方向に移動可能であると共にＺ軸を中心として回転可能になっており、保持している半導体ウェハ１００をプローブ１０に対向する位置に移動させることが可能となっている。

また、ウェハトレイ３の周縁部には第２のシーリング部材３ａが全周に亘って設けられている。この第２のシーリング部材３ａは、例えばシリコーンゴム等の弾性変形可能であり且つ密閉性に優れた材料から構成されており、ウェハトレイ３がプローブ１０に接近して第２のシーリング部材３ａがメンブレン基板２０に密着すると、ウェハトレイ４、シーリング部材７０，３ａ、メンブレン基板２０、パフォーマンスボード６０によって、第１及び第２の異方導電性基板３０，５０及びピッチ変換基板４０を含んだ密閉空間８０（図１０参照）が形成されるようになっている。なお、第１のシーリング部材７０によって区画される空間と、第２のシーリング部材３ａによって区画される空間とは、プローブ１０に形成された貫通孔２１ｂ，３４ｂ，４０ｂ，５４ｂ（図３参照）を介して連通している。

図１に示すように、ウェハトレイ３の内部には、一端が密閉空間８０で開口すると共に、他端がウェハトレイ３の側面で開口する連通路３ｂが形成されており、当該連通路３ｂの他端には、配管３ｃを介して減圧装置４が接続されている。

図１０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であり、図１１は図１０のXI部の拡大断面図である。

図１０に示すように、ウェハトレイ３をプローブ１０に対向させ、第２のシーリング部材３ａをメンブレン基板２０の下面に密着させた状態で、減圧装置４が密閉空間８０内を減圧すると、第１のシーリング部材７０が変形して第１及び第２の異方導電性基板３０，５０の異方導電性ゴム３１，５１がそれぞれ圧縮され、メンブレン基板２０のバンプ２２が、第１の異方導電性基板３０、ピッチ変換基板４０、及び第２の異方導電性基板５０を介して、パフォーマンスボード６０の第３の端子６１に導通する。

これと同時に、減圧装置４による密閉空間８０内の減圧により、第２のシーリング部材３ａが変形して、ウェハトレイ３とプローブ１０とがさらに接近し、図１１に示すように、メンブレン基板２０のバンプ２２が被試験ウェハ１００上の電極１１０に接触する。

この状態で、テスタがテストヘッド２を介してＩＣデバイスに試験信号を入出力することでＩＣデバイスのテストが実行される。なお、本実施形態では、例えば、密閉空間８０内の圧力が、大気圧と比較して−１０［ｋＰａ］〜−１００［ｋＰａ］程度の圧力となるように、減圧装置４によって密閉空間８０内を減圧する。

次に、以上に説明したプローブ１０の製造方法を、図１２を参照しながら説明する。図１２は本実施形態におけるプローブの製造方法を示すフローチャート、図１３は本実施形態において基板に埋設された磁性体を磁化する方法を示す図、図１４は本実施形態におけるプローブの分解斜視図である。

先ず、図１２のステップＳ１０において、磁化していない磁性体１２を、基板１１に形成された複数の挿入孔１１ａにそれぞれ挿入する（図１３参照）。磁性体１２を構成する材料としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の強磁性材料、強磁性材料を含む合金、フェライト等の酸化物を含む材料、或いはネオジム等の希土類を含む材料等を例示することができる。

なお、基板１１とは、プローブ１０を構成し得る板状、シート状、或いはフィルム状の全ての基板を含む概念であり、具体的には、上述のメンブレン基板２０、第１の異方導電性基板３０、ピッチ変換基板４０、第２の異方導電性基板５０、及びパフォーマンスボード６０を包含する。本実施形態における基板１１は、本発明における基板の一例に相当する。

また、挿入孔１１ａとは、基板１０〜６０にそれぞれ形成された挿入孔２１ａ，３４ａ，４０ａ，５４ａ，６０ａを包含する概念である。なお、上述のように、基板２０〜６０の挿入孔２１ａ，３４ａ，４０ａ，５４ａ，６０ａは、基板２０〜６０の外周部に周方向に沿って実質的に等間隔に形成されている。

次いで、図１２のステップＳ２０において、それぞれの基板１０〜６０に埋設された全ての磁性体１２を、図１３に示す磁化回路９０を用いて磁化する。この磁化回路９０は、同図に示すように、一対の電磁石９１，９２と、これら電磁石９１，９２に電力を供給する電源９３と、電源９３から電磁石９１，９２への電力供給をオン／オフすると共に、電磁石９１，９２の磁極を逆転させるための４つのスイッチ９４〜９７と、を備えている。

本実施形態では、この磁化装置９０を用いて、基板１１に埋設された磁性体１２を次のように磁化する。

すなわち、先ず、一対の電磁石９１，９２の間に基板１１を介在させて、磁性体１２を電磁石９１，９２の間に位置させる。次いで、第１及び第２のスイッチ９４，９５をオンする。これにより、電磁石９１，９２間に磁界が発生し、当該磁性体１２が磁化する。

次いで、第１及び第２のスイッチ９４，９５をオフにした後に基板１１を所定量回転させて、となりの磁性体１２を電磁石９１，９２間に位置させる。次いで、第３及び第４のスイッチ９６，９７をオンする。これにより、先程とは逆向きの磁界が電磁石９１，９２間に発生し、磁性体１２が磁化する。

次いで、第１及び第２のスイッチ９６，９７をオフした後に基板１１を所定量回転させて、さらに隣の磁性体１２を電磁石９１，９２間に位置させる。次いで、第１及び第２のスイッチ９４，９５をオンする。これにより、先程とはさらに逆向きの磁界が電磁石９１，９２間に発生し、磁性体１２が磁化する。

以上の要領で、磁性体１２の磁化と基板１１の回転とを繰り返すことで、基板１１に埋設された全ての磁性体１２を磁化させる。この際、第１及び第２のスイッチ９４，９５と、第３及び第４のスイッチ９６，９７とを交互にオン／オフすることで、隣り合う磁性体１２を、互いに異なる磁極が同一方向に向くように磁化することができる。

全ての基板２０〜６０について磁性体１２の磁化が完了したら、図１２のステップＳ３０に示すように、基板２０〜６０を積層する。この際、図１４に示すように、第１及び第２の磁石２５，３５が互いに引き付け合うので、メンブレン基板２０と第１の異方導電性基板３０とがほぼ自動的に高精度に位置決めされる。

同様に、第２及び第３の磁石３５，４５によって、第１の異方導電性基板３０とピッチ変換基板４０とが位置決めされ、第３及び第４の磁石４５，５５によって、ピッチ変換基板４０と第２の異方導電性基板５０とが位置決めされ、第４及び第５の磁石５５，６５によって、第２の異方導電性基板５０とパフォーマンスボード６０が位置決めされる。

以上のように、本実施形態では、基板２０〜６０を積層する際に、磁石２５〜６５によって基板２０〜６０を自動的に位置決めすることができるので、プローブ１０の組立作業性の向上を図ることができる。

因みに、基板２０〜６０に設ける磁石２５〜６５の数は限定されないが、当該磁石２５〜６５の数が多いほど、磁石２５〜６５の配置精度が基板２０〜６０の位置決め精度に与える影響を小さくすることができる。

また、本実施形態では、磁性体１２を基板１１に取り付けた後に、当該磁性体１２を磁化させるので、磁石の磁極に気にせずに磁性体１２を基板１１に取り付けることができ、プローブ１０の生産性が更に向上する。

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。

例えば、上述の実施形態において、全ての基板２０〜６０に磁石２５〜６５を設けるように説明したが、特にこれに限定されず、一部の基板のみに磁石を設けて、その他の基板については従来と同様の手法で位置決めを行ってもよい。

また、上述の実施形態では、第１〜第５の磁石２５〜６５をすべて永久磁石で構成するように説明したが、特に限定されない。例えば、第１〜第５の磁石２５〜６５を電磁石で構成してもよい。

或いは、一部の基板（例えば、比較的スペースのあるパフォーマンスボード６０）の磁石のみを電磁石で構成し、その他の基板の磁石を永久磁石としてもよい。

或いは、同一の基板において一部の磁石を永久磁石で構成し、他の磁石を電磁石で構成してもよい（つまり、一枚の基板において永久磁石と電磁石を混在させてもよい）。

また、互いに異なる磁極が同一方向を向くように隣り合う基板２０〜６０に配置されていれば、基板２０〜６０における磁石２５〜６５の配列は特に円形環状配置に限定されない。例えば、磁石を多角形の環状に配列してもよいし、磁石を多重環状に配列してもよいし、或いは、磁石を格子状に配列してもよい。

また、上述の実施形態では、メンブレン基板２０、第１の異方導電性基板３０、ピッチ変換基板４０、第２の異方導電性基板５０、及びパフォーマンスボード６０から構成される５層構造用のプローブ１０を例にとって説明したが、プローブ１０の層構造は特にこれに限定されない。

例えば、図１５に示すプローブ１０Ｂのように、メンブレン基板２０、第１の異方導電性基板３０、ピッチ変換基板４０、及びパフォーマンスボード６０Ｂから構成される４層構造としてもよい。なお、この場合には、第２の異方導電性基板５０の第２の異方導電性ゴム５１に代えて、パフォーマンスボード６０Ｂの第３の端子６１に円錐状のスプリングコイル６６（スパイラルコンタクト）が固定される。

なお、この場合には、メンブレン基板２０、第１の異方導電性基板３０、ピッチ変換基板４０、及びパフォーマンスボード６０Ｂが、本発明における基板の一例に相当する。また、本実施形態におけるメンブレン基板２０及びピッチ変換基板４０が、本発明における第１の基板の一例に相当し、本実施形態における第１の異方導電性基板３０及びパフォーマンスボード６０が、本発明における第２の基板の一例に相当する。

また、上述の実施形態では、半導体ウェハ１００の電極１１０に接触する接触子（コンタクタ）として、バンプ２２を例示したが、特にこれに限定されない。例えば、カンチレバータイプのプローブ針やポゴピンを接触子として用いてもよい。

また、上述の実施形態では、基板１１に挿入孔を形成し、その挿入孔に磁性体１２を埋設するように説明したが、特にこれに限定されない。例えば、図１６に示すように、基板１１の上面１１ａに磁性体１２を設けると共に、基板１１の下面１１ｂに他の磁性体１２を設けてもよい。

また、上述の実施形態では、電磁石９１，９２を用いて磁性体１２を磁化させたが、特にこれに限定されず、永久磁石を用いて磁性体１２を磁化させてもよい。

また、上述の実施形態では、基板１１を回転させることで、一対の電磁石９１，９２で複数の磁性体１２を順次磁化させたが、特にこれに限定されず、複数対の電磁石を用いて複数の磁性体１２を同時に磁化してもよい。

また、上述の実施形態では、４つのスイッチ９５〜９７を切り替えることで、電磁石９１，９２の間に発生する磁力線の向きを切り替えたが、特にこれに限定されない。例えば、電源９３自体の極性を変えてもよい。

１…半導体ウェハ試験装置
２…テストヘッド
３…ウェハトレイ
４…減圧装置
１０…プローブ
１１…基板
１２…磁性体
２０…メンブレン基板
２５，２５ａ，２５ｂ…第１の磁石
３０…第１の異方導電性基板
３５，３５ａ，３５ｂ…第２の磁石
４０…ピッチ変換基板
４５，４５ａ，４５ｂ…第３の磁石
５０…第２の異方導電性基板
５５，５５ａ，５５ｂ…第４の磁石
６０…パフォーマンスボード
６５，６５ａ，６５ｂ…第５の磁石
９０…磁化回路
１００…半導体ウェハ

Claims (5)

1. 被試験電子部品との電気的な接続を確立するためのプローブの製造方法であって、
   前記プローブは、複数の磁石をそれぞれ有する複数の基板を備え、
   複数の前記基板は、
   第１の基板と、
   前記第１の基板に積層された第２の基板と、を含み、
   複数の前記磁石は、
   前記第１の基板に設けられた複数の第１の磁石と、
   前記第２の基板に設けられ、複数の前記第１の磁石にそれぞれ対向するように配置された第２の磁石と、を含んでおり、
   相互に対向する前記第１の磁石と前記第２の磁石は、互いに異なる磁極が向かい合うように設けられており、
   前記プローブの製造方法は、
   前記基板に形成された貫通孔に磁性体を挿入することで、前記基板に前記磁性体を取り付ける取付工程と、
   前記基板に取り付けられた前記磁性体を磁化させることで、前記磁石を形成する磁化工程と、
   前記第１の磁石と前記第２の磁石を相互に対向させることで、前記第１の基板と前記第２の基板とを互いに位置決めして、前記第１及び前記第２の基板同士を積層する積層工程と、を備えたことを特徴とするプローブの製造方法。
2. 請求項１に記載のプローブの製造方法であって、
   前記磁化工程において、相互に隣り合う前記磁性体を、互いに異なる磁極が同一方向を向くように磁化することを特徴とするプローブの製造方法。
3. 請求項２に記載のプローブの製造方法であって、
   前記取付工程において、複数の前記磁性体を前記基板に環状に並べて配置することを特徴とするプローブの製造方法。
4. 請求項１に記載のプローブの製造方法であって、
   前記取付工程において、複数の前記磁性体を前記基板に環状に並べて配置し、
   前記磁化工程において、前記基板を回転させることで、複数の前記磁性体を順次磁化することを特徴とするプローブの製造方法。
5. 請求項１〜４の何れかに記載のプローブの製造方法であって、
   前記第１の基板は、
   接触子と前記接触子を保持する絶縁性シートとを有するメンブレン基板、又は、
   第１の絶縁性基材と前記第１の絶縁性基材上に形成された第１の端子とを有する第１の配線基板であり、
   前記第２の基板は、
   異方導電性弾性体と前記異方導電性弾性体を保持するフレームとを有する異方導電性基板、又は、
   第２の絶縁性基材と前記第２の絶縁性基材上に形成された第２の端子とを有する第２の配線基板であることを特徴とするプローブの製造方法。

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