KR20060132733A - 프로브 장치 및 이 프로브 장치를 구비한 웨이퍼 검사 장치및 웨이퍼 검사 방법 - Google Patents

프로브 장치 및 이 프로브 장치를 구비한 웨이퍼 검사 장치및 웨이퍼 검사 방법 Download PDF

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Abstract

다수개의 피검사 전극에 대한 전기적 검사를 일괄적으로 행할 수 있을 뿐만 아니라, 모든 피검사 전극에 대해서 양호한 전기적 접속 상태를 작은 하중으로 확실하게 달성할 수 있는 웨이퍼 검사 장치 및 웨이퍼 검사 방법 및 프로브 장치를 제공한다.
본 발명의 프로브 장치는, 다수개의 검사용 전극을 갖는 검사용 회로 기판과, 다수개의 단자 전극을 갖는 접속용 회로 기판 및 접촉 부재를 갖는 프로브 카드와, 검사용 회로 기판과 접속용 회로 기판 사이에 배치된, 상기 검사용 전극의 각각과 상기 단자 전극의 각각을 전기적으로 접속하는 이방 도전성 커넥터와, 상기 검사용 회로 기판 및 상기 접속용 회로 기판의 웨이퍼에 대한 평행도를 조정하는 평행도 조정 기구를 구비하여 이루어지고, 평행도 조정 기구는 검사용 회로 기판 또는 접속용 회로 기판을 이방 도전성 커넥터의 두께 방향으로 상대적으로 변위시키는 위치 가변 기구를 구비하고 있다. 웨이퍼 검사 장치는 상기한 프로브 장치를 구비하여 이루어진다.
프로브 장치, 웨이퍼 검사 장치, 이방 도전성 커넥터, 피검사 전극

Description

프로브 장치 및 이 프로브 장치를 구비한 웨이퍼 검사 장치 및 웨이퍼 검사 방법 {PROBE APPARATUS, WAFER INSPECTING APPARATUS PROVIDED WITH THE PROBE APPARATUS AND WAFER INSPECTING METHOD}
본 발명은 웨이퍼 검사 장치 및 이 웨이퍼 검사 장치에서 실시되는 웨이퍼 검사 방법, 및 웨이퍼 검사 장치에 바람직하게 사용할 수 있는 프로브 장치에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 웨이퍼에 형성된 다수개의 집적 회로의 일부 또는 전부에 대해서 일괄적으로 프로브 시험을 행하기 위한 웨이퍼 검사 장치 및 웨이퍼 검사 방법, 또는 웨이퍼에 형성된 다수개의 집적 회로의 일부 또는 전부에 대해서 일괄적으로 번인 시험을 행하기 위한 웨이퍼 검사 장치 및 웨이퍼 검사 방법, 및 이들 웨이퍼 검사 장치에 바람직하게 사용할 수 있는 프로브 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 집적 회로 장치의 제조 공정에서는 웨이퍼 상에 다수개의 집적 회로를 형성한 후, 이들 집적 회로의 각각에 대해서 프로브 시험이 행해진다. 이어서, 이 웨이퍼를 절단함으로써 반도체칩이 형성되고, 이 반도체칩이 적절한 패키지 내에 수납되어 밀봉되며, 패키지화된 반도체 집적 회로 장치의 각각에 대해서 번인 시험이 행해진다. 이와 같이 하여, 반도체 집적 회로 장치의 품질 보증을 행하기 위해서는, 번인 시험에 의해서 해당 반도체 집적 회로 장치의 전기적 특성의 검사를 행하는 것뿐만 아니라, 반도체칩 자체의 전기적 특성의 검사를 행하는 것이 매우 중요하다. 또한, 최근 반도체칩 자체를 집적 회로 장치로서 사용하고, 해당 반도체칩을 포함하는 회로 장치를 예를 들면 인쇄 회로 기판 상에 직접 실장하는 실장법이 개발되어 있으며, 그 때문에, 반도체칩 자체의 품질 보증을 행하는 것이 요청되고 있다.
그런데, 반도체칩은 미소한 것이며 그 취급이 불편한 것이기 때문에, 반도체칩으로 이루어지는 회로 장치의 검사를 행하기 위해서는 긴 시간을 요하며, 검사 비용이 상당히 비싸진다.
이러한 이유에서, 최근에 반도체칩으로 이루어지는 회로 장치의 전기적 특성의 검사를 웨이퍼의 상태에서 행하는 WLBI(Wafer Level Burn-in) 시험이 주목받고 있다.
한편, 웨이퍼 상에 형성된 집적 회로에 대하여 행해지는 프로브 시험에서는, 일반적으로 웨이퍼 상에 형성된 다수개의 집적 회로 중 예를 들면 16개 또는 32개의 집적 회로에 대해서 일괄적으로 프로브 시험을 행하고, 차례로 그 밖의 집적 회로에 대해서 프로브 시험을 행하는 방법이 채용되어 있다.
이와 같이 하여, 최근 검사 효율을 향상시키고, 검사 비용의 감소화를 도모하기 위해서, 웨이퍼 상에 형성된 다수개의 집적 회로 중 예를 들면 64개, 124개 또는 전부의 집적 회로에 대해서 일괄적으로 프로브 시험을 행하는 것이 요청되고 있다.
도 17은, 다수개의 집적 회로가 형성된 웨이퍼에 대해서 WLBI 시험 또는 프 로브 시험을 행하기 위한 종래의 웨이퍼 검사 장치의 일례에서의 구성의 개략을 나타내는 설명용 단면도이다. 이러한 웨이퍼 검사 장치는, 예를 들면 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 기재되어 있다.
이 웨이퍼 검사 장치는, 표면(도면에서 하면)에 다수개의 검사용 전극 (81)이 형성된 검사용 회로 기판 (80)을 갖고, 이 검사용 회로 기판 (80)의 표면에는 커넥터 (85)를 개재시켜 프로브 카드 (90)이 배치되어 있다. 이 프로브 카드 (90)은 접속용 회로 기판 (91)과, 이 접속용 회로 기판 (91)의 표면(도면에서 하면)에 설치된, 검사 대상인 웨이퍼 W에서의 집적 회로의 피검사 전극(도시 생략)에 접촉되는 다수개의 접촉자(도시 생략)를 갖는 접촉 부재 (95)로 구성되어 있다. 접촉 부재 (95)의 아래쪽에는 검사 대상인 웨이퍼 W가 장착되는, 가열판을 겸비한 웨이퍼 트레이 (96)이 배치되어 있다.
여기에 접촉 부재 (95)로는, 예를 들면 접촉자가 각각 두께 방향으로 신장하는 복수개의 접속용 도전부가 절연부에 의해서 서로 절연되어 이루어지는 이방 도전성 시트로 이루어지는 것, 절연성 시트에 그 두께 방향으로 관통하여 신장하는 금속체로 이루어지는 접촉자가 배치되어 이루어지는 시트상 커넥터로 이루어지는 것, 이방 도전성 시트와 시트상 커넥터가 적층되어 이루어지는 것 등을 사용할 수 있다.
프로브 카드 (90)에서의 접속용 회로 기판 (91)의 이면에는, 검사용 회로 기판 (80)의 검사용 전극 (81)의 패턴에 대응하는 패턴을 따라서 다수개의 단자 전극 (92)가 형성되고, 해당 접속용 회로 기판 (91)은 가이드핀 (93)에 의해서 단자 전 극 (92)의 각각이 검사용 회로 기판 (80)의 검사용 전극 (81)에 대향하도록 배치되어 있다.
커넥터 (85)에서는, "포고핀"이라 불리는 길이 방향에 탄성적으로 압축할 수 있는 다수개의 접속핀 (86)이 검사용 회로 기판 (80)의 검사용 전극 (81)의 패턴에 대응하는 패턴을 따라서 배열되어 있다. 그리고, 커넥터 (85)는 접속핀 (86)의 각각이 검사용 회로 기판 (80)의 검사용 전극 (81)과 접속용 회로 기판 (91)의 단자 전극 (92) 사이에 위치된 상태로 배치되어 있다.
이 웨이퍼 검사 장치에서는, 검사 대상인 웨이퍼 W가 웨이퍼 트레이 (96) 상에 장착되고, 웨이퍼 트레이 (96)이 적절한 구동 수단(도시하지 않음)에 의해서 상측으로 이동됨으로써 웨이퍼 W가 프로브 카드 (90)에 접촉되고, 이 상태에서 더욱 상측에 가압됨으로써 커넥터 (85)의 접속핀 (86)의 각각이 길이 방향에 탄성적으로 압축되고, 이에 따라 검사용 회로 기판 (80)의 검사용 전극 (81)의 각각과 접속용 회로 기판 (91)의 단자 전극 (92)의 각각이 전기적으로 접속됨과 동시에, 웨이퍼 W에 형성된 일부 집적 회로의 피검사 전극의 각각에 접촉 부재 (95)의 접촉자의 각각이 접촉하고, 이에 따라 필요한 전기적 접속이 달성된다. 그리고, 웨이퍼 트레이 (96)에 의해서 웨이퍼 W가 소정의 온도로 가열되고, 이 상태에서 웨이퍼 W에 관한 필요한 전기적 검사(WLBI 시험 또는 프로브 시험)가 행해진다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2000-147063호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2000-323535호 공보
그러나, 도 17에 도시한 바와 같은 웨이퍼 검사 장치에서는 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 이러한 구성의 웨이퍼 검사 장치에서는 실제상, 웨이퍼 검사 장치를 구성하는 각각의 구성 부재 자체가 휘어짐이나 기복 등을 가질 뿐만 아니라, 웨이퍼 트레이 (96)에 기울기가 있기 때문에, 웨이퍼 W에 대하여 비교적 정도가 큰 기울기(undulation)를 갖는 상태가 되어 있다.
구체적인 일례를 나타내면, 예를 들면 웨이퍼 트레이 (96)에서의 웨이퍼 장착면의 평면 정밀도(그 평면 내에서의 높이 수준의 변동의 정도)가 ± 20 ㎛ 정도이고, 웨이퍼 W, 검사용 회로 기판 (80) 및 접속용 회로 기판 (91)을 구성하는 기판 재료 자체의 휘어짐이나 기복의 정도가 각각 ± 10 ㎛ 정도이다. 또한, 접촉 부재 (95)로서 이방 도전성 시트가 사용되는 경우에는 이방 도전성 시트 자체의 두께 변동의 정도가, 두께가 200 ㎛인 것에서 ± 10 ㎛ 정도이고, 접촉 부재 (95)로서 이방 도전성 시트와 시트상 커넥터의 적층체가 사용되는 경우에는, 이방 도전성 시트 자체의 두께 변동 이외에 시트상 커넥터 자체의 두께 변동이 있고, 그 정도는 두께가 80 ㎛인 것에서 ± 5 ㎛ 정도이다.
따라서, 단순히 웨이퍼 트레이 (96)을 상측에 이동시켜 웨이퍼 W를 가압하는 것 만으로는, 웨이퍼 검사 장치 전체의 기울기에 의해서, 예를 들면 접촉 부재 (95)가 웨이퍼 W에 대하여 부분적으로만 접촉되는 상태가 되는 등, 접촉 부재 (95)에서의 접촉자의 각각과 웨이퍼 W에서의 피검사 전극 사이에 양호한 전기적 접속 상태를 확실하게 얻는 것이 곤란하고, 결국 소기의 전기적 검사를 안정적으로 행할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 상기 구성의 웨이퍼 검사 장치에서는, 접속핀 (86)으로서 그 길이가 상당히 큰 것이 필요하기 때문에, 신호 전송계의 거리가 상당히 길어지기 때문에, 고속 처리가 필요해지는 고기능의 집적 회로의 전기적 검사에 대응하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.
본 발명은, 이상과 같은 사정을 기초로 하여 이루어진 것이며, 그 목적은 웨이퍼에 형성된 다수개의 집적 회로에서의 다수개의 피검사 전극에 관한 전기적 검사를 일괄적으로 행할 수 있을 뿐만 아니라, 모든 피검사 전극에 대해서 양호한 전기적 접속 상태를 확실하게 달성할 수 있으며, 고기능의 집적 회로의 전기적 검사를 행할 수 있는 웨이퍼 검사 장치 및 웨이퍼 검사 방법, 및 이 웨이퍼 검사 장치에 바람직하게 사용할 수 있는 프로브 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 프로브 장치는, 웨이퍼에 형성된 다수개의 집적 회로의 전기적 검사를 행하기 위해서 사용되는 것이며, 표면에 다수개의 검사용 전극을 갖는 검사용 회로 기판과, 이면에 상기 검사용 회로 기판의 검사용 전극의 패턴에 대응하는 패턴을 따라서 복수개의 단자 전극이 형성된 접속용 회로 기판, 및 이 접속용 회로 기판의 표면에 설치된, 검사 대상인 웨이퍼에서의 집적 회로의 피검사 전극에 접촉되는 다수개의 접촉자가 배치되어 이루어지는 접촉 부재를 갖고, 해당 접속용 회로 기판의 단자 전극의 각각이 상기 검사용 회로 기판의 검사용 전극에 대향하도록 배치된 프로브 카드와, 상기 검사용 회로 기판과 상기 프로브 카드에서의 접속용 회로 기판 사이에 배치된, 해당 검사용 회로 기판과 해당 접속용 회로 기판에 의해서 협압됨으로써, 상기 검사용 전극의 각각과 상기 단자 전극의 각각을 전기적으로 접속하는 이방 도전성 커넥터와, 상기 검사용 회로 기판의 웨이퍼에 대한 평행도 및 상기 접속용 회로 기판의 웨이퍼에 대한 평행도를 조정하는 평행도 조정 기구를 구비하여 이루어지고, 평행도 조정 기구는 검사용 회로 기판 또는 접속용 회로 기판을 이방 도전성 커넥터의 두께 방향에 상대적으로 변위시키는 위치 가변 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하다.
본 발명의 프로브 장치에서는, 평행도 조정 기구가 복수개의 위치 가변 기구를 구비하고 있고, 각각의 위치 가변 기구가 검사용 회로 기판 또는 접속용 회로 기판의 변위량이 각각 독립적으로 설정 가능하게 구성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 프로브 장치에서는 검사용 회로 기판과 프로브 카드에서의 접속용 회로 기판 사이에는, 이방 도전성 커넥터의 왜곡량을 규제하는 스페이서가 설치된 구성인 것이 바람직하다. 이 경우에는, 스페이서의 전체 두께는, 이방 도전성 커넥터의 전체 두께의 50 ％ 이상의 크기인 것이 바람직하다.
본 발명의 프로브 장치에서는, 이방 도전성 커넥터가 접속용 회로 기판 및 검사용 회로 기판에 관한 접속 대상 전극이 형성된 전극 영역에 대응하여 각각 두께 방향으로 신장하는 복수개의 이방 도전막 배치용 구멍이 형성된 프레임판과, 이 프레임판의 각 이방 도전막 배치용 구멍 내에 배치되고, 해당 이방 도전막 배치용 구멍의 주변부에 지지된 복수개의 탄성 이방 도전막으로 이루어지고,
스페이서가 해당 이방 도전성 커넥터에서의 프레임판의 양면에 배치되어 있고, 해당 스페이서는 이방 도전성 커넥터에서의 탄성 이방 도전막이 형성된 영역에 대응하는 영역에 개구가 형성된 프레임상이며, 적어도 검사용 회로 기판에 대한 접촉면 및 접속용 회로 기판에 대한 접촉면에 탄성 부재로 이루어지는 미소 돌기부를 가짐으로써 구성할 수 있다.
이러한 구성의 스페이서에서는, 미소 돌기부를 포함하는 스페이서의 두께와 이방 도전성 커넥터에서의 프레임판의 두께와의 합계의 두께가 이방 도전성 커넥터의 전체 두께의 90 ％ 이상의 크기로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 프로브 장치에서는 프로브 카드를 구성하는 접촉 부재가 각각 두께 방향으로 신장하는 복수개의 접속용 도전부가 절연부에 의해서 서로 절연되어 이루어지는 이방 도전성 시트를 구비한 것으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 접촉 부재로는, 각각 두께 방향으로 신장하는 복수개의 접속용 도전부가 절연부에 의해서 서로 절연되어 이루어지는 이방 도전성 시트 또는 해당 이방 도전성 시트가 프레임판에 의해서 지지되어 이루어지는 이방 도전성 커넥터와, 해당 이방 도전성 시트 또는 해당 이방 도전성 커넥터의 표면에 배치된 절연성 시트와, 이 절연성 시트를 그 두께 방향으로 관통하여 신장하고, 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴을 따라서 배치된 복수개의 전극 구조체로 이루어지는 시트상 커넥터로 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 웨이퍼 검사 장치는, 웨이퍼에 형성된 다수개의 집적 회로의 전기적 검사를 행하기 위한 것이며, 상기한 프로브 장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 웨이퍼 검사 방법은, 평행도 조정 기구를 구성하는 위치 가변 기구에 의해서 검사용 회로 기판 또는 접속용 회로 기판을 상대적으로 변위시켜, 검사용 회로 기판, 이방 도전성 커넥터 및 접속용 회로 기판을 모두 이방 도전성 커넥터를 검사용 회로 기판과 접속용 회로 기판에 의해 협압한 상태에서 임시 고정하고, 이에 따라 해당 검사용 회로 기판에서의 검사용 전극의 각각과 해당 접속용 회로 기판에서의 각각위 단자 전극을 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부를 개재시켜 전기적으로 접속하고, 이 상태에서 더욱 가압하여 프로브 카드에서의 접촉 부재를 검사 대상인 웨이퍼에 접촉시킨 상태에서, 검사용 회로 기판의 웨이퍼에 대한 평행도 및 접속용 회로 기판의 웨이퍼에 대한 평행도를 측정하고, 얻어진 결과에 기초하여 위치 가변 기구에 의한 변위량의 보정량을 설정하고, 해당 보정량에 기초하여 위치 가변 기구에 의한 변위량을 조정하는 검사 초기 상태 설정 조작을 행함으로써, 검사용 회로 기판의 웨이퍼에 대한 평행도 및 접속용 회로 기판의 웨이퍼에 대한 평행도를 조정하고, 검사용 회로 기판과 접속용 회로 기판 사이의 이격 거리의 크기가 커지는 방향에 대한 검사용 회로 기판 또는 접속용 회로 기판의 변위를 금지한 상태에서, 프로브 장치 전체를 웨이퍼에 접촉시켜 전기적 검사를 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 웨이퍼 검사 방법에서는, 평행도 조정 기구가 복수개의 위치 가변 기구를 구비하고 있고, 프로브 카드에서 접촉 부재를 검사 대상인 웨이퍼에 접촉시킨 상태에서, 이방 도전성 커넥터에서의 각각의 접속용 도전부의 전기 저항값을 측정하고, 얻어진 전기 저항값의 분포가 균일한 상태가 되도록 각각의 위치 가변 기구에 의한 변위량의 보정량을 설정할 수 있다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 검사 방법에서는, 검사 초기 상태는 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부 각각의 전기 저항값이 O.1 Ω 이하이며, 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부 1개당 하중이 0.01 내지 0.4 N이 되는 상태로 설정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 프로브 장치에 따르면, 검사용 회로 기판, 이방 도전성 커넥터 및 프로브 카드가 모두 이방 도전성 커넥터가 검사용 회로 기판과 접속용 회로 기판에 의해서 협압된 상태에서, 고정된 상태가 되는 검사 초기 상태가 설정될 때에, 웨이퍼 검사 장치 전체의 기울기가 평행도 조정 기구에 의해서 조정되어, 해당 검사 초기 상태가 검사용 회로 기판, 프로브 카드 및 검사 대상인 웨이퍼가 모두 매우 높은 평행도를 갖는 상태로 설정되기 때문에, 검사용 회로 기판과 접속용 회로 기판과의 이격 거리가 커지는 방향에 대한 검사용 회로 기판 또는 접속용 회로 기판의 변위가 위치 가변 기구에 의해서 금지되어 웨이퍼에 대한 높은 평행도가 프로브 장치 전체에 유지되면서, 접촉 부재에서의 접촉자의 각각과 웨이퍼에 형성된 피검사 전극의 각각이 전기적으로 접속되는 결과, 필요한 전기적 접속 상태를 작은 하중으로 안정적으로 얻을 수 있다.
또한, 프로브 카드에서의 접촉 부재가 각각 두께 방향으로 신장하는 복수개의 접속용 도전부가 절연부에 의해서 서로 절연되어 이루어지는 이방 도전성 시트를 구비한 것으로 구성되어 있는 경우에는, 기본적으로 이방 도전성 커넥터에 의한 요철 흡수성이 얻어질 뿐만 아니라, 웨이퍼에 대한 높은 평행도가 프로브 장치 전체에 유지되면서 가압됨으로써 접촉 부재에서의 이방 도전성 시트 본래의 요철 흡수성이 손실이 가급적 적어진 상태로 얻어지기 때문에, 한층 확실하게 양호한 전기적 접속 상태를 작은 하중으로 안정적으로 얻을 수 있다.
본 발명의 웨이퍼 검사 장치에 따르면, 상기한 프로브 장치를 구비하여 이루어지기 때문에, 웨이퍼에 형성된 피검사 전극의 각각과 접촉 부재의 접촉자의 각각 사이에 양호한 전기적 접속 상태를 작은 하중으로 안정적으로 얻을 수 있고, 따라서, 소기의 전기적 검사를 높은 신뢰성으로 확실하게 행할 수 있다.
본 발명의 웨이퍼 검사 방법에 따르면, 웨이퍼 검사 장치 전체의 기울기가 평행도 조정 기구에 의해서 보정된 상태에서 웨이퍼에 형성된 피검사 전극의 각각과 접촉 부재의 접촉자의 각각이 전기적으로 접속되기 때문에, 소기의 전기적 검사를 높은 신뢰성으로 확실하게 행할 수 있다.
[도 1] 본 발명에 관한 웨이퍼 검사 장치의 일례에서의 주요부 구성의 개략을 검사 대상인 웨이퍼와 함께 나타내는 평면도이다.
[도 2] 도 1에 도시한 웨이퍼 검사 장치를 확대하여 나타내는 설명용 단면도이다.
[도 3] 탄성 이방 도전막 성형용 금형의 상형 및 하형 사이에 스페이서를 개재시켜 프레임판이 배치된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
[도 4] 금형의 상형과 하형 사이에 목적으로 하는 형태의 성형 재료층이 형성된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
[도 5] 도 1 및 도 2에 도시한 웨이퍼 검사 장치에서의 검사용 회로 기판과 접속용 회로 기판이 전기적으로 접속된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
[도 6] 웨이퍼 검사 장치의 접속용 회로 기판에서의 접촉자의 각각과 웨이퍼에 형성된 일부의 집적 회로의 피검사 전극의 각각이 전기적으로 접속된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
[도 7] 접촉 부재를 구성하는 이방 도전성 커넥터의 특성 곡선을 모식적으로 나타내는 그래프이다.
[도 8] 본 발명에 관한 웨이퍼 검사 장치의 다른 구성예에서의 주요부를 확대하여 나타내는 설명용 단면도이다.
[도 9] 도 8에 도시한 웨이퍼 검사 장치에서의 검사용 회로 기판과 접속용 회로 기판이 전기적으로 접속된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
[도 10] 웨이퍼 검사 장치의 접속용 회로 기판에서의 접촉자의 각각과 웨이퍼에 형성된 일부 집적 회로의 피검사 전극의 각각이 전기적으로 접속된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
[도 11] 이방 도전성 커넥터의 다른 구성예를 나타내는 설명용 단면도이다.
[도 12] 이방 도전성 커넥터에서의 각각의 접속용 도전부의 다른 구성예를 나타내는 설명용 부분 단면도이다.
[도 13] 이방 도전성 커넥터에서의 각각의 접속용 도전부의 또 다른 구성예를 나타내는 설명용 부분 단면도이다.
[도 14] 이방 도전성 커넥터에서의 각각의 접속용 도전부의 또 다른 구성예를 나타내는 설명용 부분 단면도이다.
[도 15] 이방 도전성 커넥터의 또 다른 구성예를 도시하는 설명용 단면도이다.
[도 16] 본 발명에 관한 웨이퍼 검사 장치의 또 다른 구성예에서의 주요부를 확대하여 나타내는 설명용 단면도이다.
[도 17] 종래의 웨이퍼 검사 장치의 일례에서의 구성의 개략을 나타내는 설명용 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10 프로브 장치
20 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터
21, 49 프레임판
22 이방 도전막 배치용 구멍
23 위치 결정 구멍
25, 46 탄성 이방 도전막
25A, 성형 재료층(목적 형태)
25B 성형 재료층
26 접속용 도전부
26A, 26B, 26C 돌출 부분
27, 48 절연부
28A, 28B, 61 미소 돌기 부분
28C 와이어
30, 80 검사용 회로 기판
31, 81 검사용 전극
32, 43, 74A, 74B 오목 부분
33, 44, 64 관통 구멍
40, 90 프로브 카드
41, 91 접속용 회로 기판
42, 92 단자 전극
45 접점 형성용 이방 도전성 커넥터
45A 이방 도전성 커넥터
46A DLC막
47 접속용 도전부
50 평행도 조정 기구
51 위치 가변 기구
52 볼트
53 너트
55, 60, 79A, 79B 스페이서
58, 96 웨이퍼 트레이
62 판상 부분
63, K 개구
65 시트상 커넥터
66 금속체(접촉자)
67 절연성 시트
W 웨이퍼
70 상형
71, 76 강자성체 기판
72, 77 강자성체층
73, 78 비자성체층
75 하형
85 커넥터
86 접속핀
93 가이드핀
95 접촉 부재
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명에 대해서 상세히 설명한다.
도 1은, 본 발명에 관한 웨이퍼 검사 장치의 일례에서의 주요부 구성의 개략을 검사 대상인 웨이퍼와 함께 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시하는 웨이퍼 검사 장치를 확대하여 나타내는 설명용 단면도이다.
이 웨이퍼 검사 장치는, 표면(도 2에서 하면)에 다수개의 검사용 전극 (31)이 형성된 검사용 회로 기판 (30)과, 이하에 상술하는 이방 도전성 커넥터 (20)을 개재시켜 검사용 회로 기판 (30)의 표면에 배치된 프로브 카드 (40)을 구비하여 이 루어지는 프로브 장치 (10)을 구비하고 있고, 프로브 카드 (40)의 아래쪽에는 검사 대상인 웨이퍼 W가 장착된, 가열판을 겸한 웨이퍼 트레이 (58)이 배치되어 구성되어 있다. 또한, 웨이퍼 트레이 (58)은 적절한 구동 수단(도시하지 않음)에 의해서 상하 방향으로 이동 가능한 상태가 되어 있다.
프로브 카드 (40)은, 이면(도 2에서 상면)에 검사용 회로 기판 (30)의 검사용 전극 (31)의 패턴에 대응하는 패턴을 따라서 복수개의 단자 전극 (42)가 형성된 접속용 회로 기판 (41)과, 이 접속용 회로 기판 (41)의 표면(도 2에서 하면)에 설치된, 검사 대상인 웨이퍼 W에서의 집적 회로의 피검사 전극(도시 생략)에 접촉되는 다수개의 접촉자(도시 생략)를 갖는 접촉 부재에 의해 구성되어 있다.
검사용 회로 기판 (30) 및 접속용 회로 기판 (41)을 구성하는 재료로는, 예를 들면 유리, 세라믹, 에폭시 수지 등을 예시할 수 있다.
검사용 회로 기판 (30)과 프로브 카드 (40)에서의 접속용 회로 기판 (41) 사이에 배치되는 이방 도전성 커넥터(이하, "기울기 조정용 이방 도전성 커넥터"라 함) (20)은 각각 두께 방향으로 관통하여 신장하는 복수개의 이방 도전막 배치용 구멍 (22)가 형성된 프레임판 (21)을 갖고, 이 프레임판 (21)의 이방 도전막 배치용 구멍 (22)의 각각에 두께 방향으로 도전성을 갖는 탄성 이방 도전막 (25)가 해당 이방 도전막 배치용 구멍 (22)를 막도록 배치되고, 이들 탄성 이방 도전막 (25)의 주연부가 해당 프레임판 (21)의 이방 도전막 배치용 구멍 (22)의 개구 돌기부에 고정되고 지지되어 구성되어 있다. 또한, 프레임판 (21)에는 검사용 회로 기판 (30) 및 프로브 카드 (40)와의 위치 결정을 행하기 위한 복수개의 위치 결정 구멍 (23)이 형성되어 있다. 이 예에서는, 4개의 위치 결정 구멍 (23)이 구형의 프레임판 (21)의 4변의 모서리에 형성되어 있다.
탄성 이방 도전막 (25)는 탄성 고분자 물질에 의해서 형성되어 있고, 접속 대상 전극, 구체적으로는 검사용 회로 기판 (30)에서의 검사용 전극 (31) 및 접속용 회로 기판 (41)에서의 단자 전극 (42)의 패턴에 대응하는 패턴을 따라서 배치된, 각각 두께 방향으로 신장하는 복수개의 접속용 도전부 (26)과, 이들 접속용 도전부 (26)을 서로 절연하는 절연부 (27)에 의해 구성되어 있다.
탄성 이방 도전막 (25)에서의 접속용 도전부 (26)에는, 자성을 나타내는 도전성 입자 P가 두께 방향으로 배열하도록 배향한 상태에서 치밀하게 함유되어 있다. 이에 대하여, 절연부 (27)은 도전성 입자 P가 전혀 또는 거의 함유되어 있지 않은 것이다.
또한, 도시한 예에서는, 접속용 도전부 (26)은 절연부 (27)의 양면의 각각에서 돌출하도록 형성되어 있다.
탄성 이방 도전막 (25)의 전체 두께는, 예를 들면 100 내지 3000 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 150 내지 2500 ㎛, 특히 바람직하게는 200 내지 2000 ㎛이다. 탄성 이방 도전막 (25)의 두께가 상기 범위를 만족함으로써, 웨이퍼 검사 장치 전체에서의 기울기(undulation)를 조정하기 위해서 필요해지는 충분한 요철 흡수성을 가질 뿐만 아니라, 두께가 100 ㎛ 이상이면, 충분한 강도를 갖는 탄성 이방 도전막 (25)가 확실하게 얻어지고, 한편 이 두께가 3000 ㎛ 이하이면, 필요한 도전성 특성을 갖는 접속용 도전부 (26)이 확실하게 얻어진다.
탄성 이방 도전막 (25)의 접속용 도전부 (26)에서의 돌출 부분 (26A, 26B)의 돌출 높이는, 그 합계가 해당 접속용 도전부 (26)의 두께의 20 ％ 이상의 크기가 바람직하고, 보다 바람직하게는 25 ％ 이상의 크기, 특히 바람직하게는 30 ％ 이상의 크기이다. 이러한 돌출 높이를 갖는 돌출 부분 (26A, 26B)를 형성함으로써, 해당 접속용 도전부 (26)이 작은 압력으로 충분히 압축되기 때문에, 양호한 도전성이 확실하게 얻어진다. 또한, 프로브 장치 (10) 전체의 기울기 조정을 행할 때에 압축량의 변량폭(조정폭)을 크게 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 프로브 장치 (10)에서는, 검사용 회로 기판 (30) 및 프로브 카드 (40)이 모두 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)을 개재시켜 배치되어 있다.
그리고, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)이 검사용 회로 기판 (30) 및 프로브 카드 (40)에 의해서 협압된 상태가 되어 검사용 회로 기판 (30)에서의 검사용 전극 (31)의 각각과 프로브 카드 (40)에서의 접속용 회로 기판 (41)의 단자 전극 (42)의 각각이 전기적으로 접속된 상태로 고정되어 사용된다.
본 발명의 프로브 장치 (10)에서는, 검사용 회로 기판 (30) 및 프로브 카드 (40) 사이에 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 탄성 이방 도전막 (25)의 최대 왜곡량을 규제하기 위한 스페이서 (55)의 복수개(이 예에서는 4개)가 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 프레임판 (21)의 위치 결정 구멍 (23)의 각각에 삽입 관통 또는 감합된 상태에서 설치될 뿐만 아니라, 웨이퍼 검사 장치 전체가 갖는 기울기를 조정하기 위한 평행도 조정 기구 (50)이 설치되어 있다.
각각의 스페이서 (55)는, 예를 들면 전기적으로 절연성의 원통상으로 이루어지고, 후술하는 평행도 조정 기구 (50)을 구성하는 위치 가변 기구 (51)로서의 볼트 (52)의 축부가 해당 스페이서 (55)의 내부 공간 내에 삽입 관통된다. 이에 따라, 해당 접속용 회로 기판 (41)의 단자 전극 (42)의 각각이 검사용 회로 기판 (30)의 검사용 전극 (31)의 각각에 대향할 뿐만 아니라, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)의 접속용 도전부 (26)의 각각이 접속 대상 전극의 각각에 대향하 도록 위치 결정된 상태가 된다.
스페이서 (55)의 두께는, 예를 들면 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)의 전체 두께의 50 ％ 이상의 크기인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60 내지 90 ％의 크기이다. 이에 따라, 탄성 이방 도전막 (25)에 대한 협압력의 크기가 과대해지는 것이 방지되어, 탄성 이방 도전막 (25)에서의 접속용 도전부 (26)에 필요한 도전성이 확실하게 얻어진다.
평행도 조정 기구 (50)은, 검사용 회로 기판 (30) 또는 프로브 카드 (40)을 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)의 두께 방향(도 2에서 상하 방향)에 상대적으로 변위시키는 복수개의 위치 가변 기구 (51)을 구비하고 있다.
이 예에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 4개의 위치 가변 기구 (51)이 프로브 장치 (10)의 평면 내에서의 4변의 모서리의 위치에 배치되어 있고, 각각의 위치 가변 기구 (51)은 검사용 회로 기판 (30) 또는 접속용 회로 기판 (41)의 변위량(검사용 회로 기판 (30) 및 접속용 회로 기판 (41) 사이의 이격 거리의 크기)을 서로 독립적으로 조정할 수 있는 것, 예를 들면 볼트 (52)와 너트 (53)을 포함하는 한쌍 의 체결 부재에 의해 구성되어 있다.
구체적으로는, 위치 가변 기구 (51)을 구성하는 볼트 (52)의 머리부가 검사용 회로 기판 (30)의 이면에 형성된 오목 부분 (32)의 관통 구멍 (33)의 개구 주연부에 계지(係止)됨과 동시에, 축부가 해당 관통 구멍 (33)에 고정 또는 삽입 관통되어 아래쪽으로 신장하고, 스페이서 (55)의 내부 공간 내 및 접속용 회로 기판 (41)에서의 관통 구멍 (44) 내를 삽입 관통되어 해당 축부의 기단부가 프로브 카드 (40)에서의 접속용 회로 기판 (41)의 표면에 형성된 오목 부분 (43) 내에 노출된 상태로 배치되어 있고, 이 볼트 (52)에 적합한 너트 (53)이 볼트 (52)의 기단부에 나사 결합되어 접속용 회로 기판 (41)에서의 오목 부분 (43)의 저면에 대접(對接)된 상태에서 설치되고 있고, 이에 따라 검사용 회로 기판 (30) 및 프로브 카드 (40)(접속용 회로 기판 (41))이 검사용 회로 기판 (30) 및 프로브 카드 (40) 사이의 이격 거리가 커지는 방향에 대한 이동(변위)이 금지된 상태에서 고정됨과 동시에, 너트 (53)의 조임량이 조정됨으로써, 검사용 회로 기판 (30) 또는 프로브 카드 (40)이 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)의 두께 방향으로 상대적으로 변위된다.
검사용 회로 기판 (30)에서의 검사용 전극 (31)의 피치는, 예를 들면 500 내지 5000 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 800 내지 2500 ㎛이다. 이러한 피치에서 검사용 전극 (31)이 형성됨으로써, 해당 검사용 전극 (31)과 접속용 회로 기판 (41)의 단자 전극 (42)와의 필요한 전기적 접속을 확실하게 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 검사용 전극 (31)을 높은 밀도로 배치하는 것이 가능하기 때문에, 검 사 대상인 웨이퍼 W의 피검사 전극수에 따른 다수개의 검사용 전극 (31)을 형성할 수 있다.
프로브 카드 (40)을 구성하는 접촉 부재에서의 접촉자의 각각은 접속용 회로 기판 (41)에서의 적절한 회로(도시 생략)를 개재시켜 검사용 회로 기판 (30)의 검사용 전극 (31)의 각각에 전기적으로 접속되어 있다.
이 예에서의 접촉 부재는, 예를 들면 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)과 기본적인 구성이 동일한 이방 도전성 커넥터(이하, "접점 형성용 이방 도전성 커넥터"라 함) (45)에 의해 구성되어 있다. 이 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)는, 탄성 이방 도전막 (46)에서의 접속용 도전부 (47)이 웨이퍼 W에 형성된 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴을 따라서 형성되어 있고, 예를 들면 접속용 도전부 (47)의 배치 피치가 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)보다도 작은 것으로 되어 있다. 도 2에서, 48은 절연부이고, 49는 프레임판이다.
이하에, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20) 및 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)의 구체적인 구성에 대해서 설명한다.
기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20) 및 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에서의 프레임판 (21, 49)를 구성하는 재료로는 금속 재료, 세라믹 재료, 수지 재료 등의 여러 가지 재료를 사용할 수 있고, 그 구체예로는 철, 구리, 니켈, 크롬, 코발트, 마그네슘, 망간, 몰리브덴, 인듐, 납, 팔라듐, 티탄, 텅스텐, 알루미늄, 금, 백금, 은 등의 금속 또는 이들을 2종 이상 조합한 합금 또는 합금강 등의 금속 재료, 질화규소, 탄화규소, 알루미나 등의 세라믹 재료, 아라미드 부직포 보 강형 에폭시 수지, 아라미드 부직포 보강형 폴리이미드 수지, 아라미드 부직포 보강형 비스말레이미드트리아진 수지, 아라미드 수지 등의 수지 재료를 들 수 있다.
또한, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 프레임판 (21)을 구성하는 재료로는, 선열 팽창 계수가 검사용 회로 기판 (30) 및 접속용 회로 기판 (41)을 구성하는 재료의 선열 팽창 계수와 동등 또는 근사한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 여기에 검사용 회로 기판 (30)과 접속용 회로 기판 (41)이 다른 재료에 의해 구성되어 있는 경우에는, 검사용 회로 기판 (30)을 구성하는 재료 및 접속용 회로 기판 (41)을 구성하는 재료 둘 다의 평균 선열 팽창 계수와 동등 또는 근사한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 프레임판 (21)을 구성하는 재료로는, 선열 팽창 계수가 5×10-4/K 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 검사용 회로 기판 (30) 및 접속용 회로 기판 (41)이 유리 기판으로 이루어지는 경우에는, 선열 팽창 계수가 3×10-6 내지 10×10-6/K인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 검사용 회로 기판 (30) 및 접속용 회로 기판 (41)이 유리 에폭시 기판 등의 유기 기판으로 이루어지는 경우에는, 선열 팽창 계수가 6×10-6 내지 20×10-6/K인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 그 구체예로는, 검사용 회로 기판 (41) 및 접속용 회로 기판 (41)을 구성하는 재료와 동일한 재료나, 스테인레스강 등의 철-니켈 합금이나 인청동 등의 구리 합금 등의 금속 재료, 폴리이미드 수지, 액정 중합체 수지 등의 수지 재료를 들 수 있다.
한편, 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에서의 프레임판 (49)를 구성하는 재료로는, 선열 팽창 계수가 검사 대상인 웨이퍼를 구성하는 재료의 선열 팽창 계수와 동등 또는 근사한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 웨이퍼를 구성하는 재료가 실리콘인 경우에는, 선열 팽창 계수가 1.5×10-4/K 이하, 특히 3×10-6 내지 8×10-6/K인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 그 구체예로는 인바 등의 인바형 합금, 엘린바 등의 엘린바형 합금, 수퍼 인바, 코발트, 42얼로이 등의 금속 재료, 아라미드 부직포 보강형 유기 수지 재료, 아라미드 수지 등의 수지 재료를 들 수 있다.
또한, 프레임판 (21, 49)의 두께는 그 형상이 유지됨과 동시에, 탄성 이방 도전막 (25, 46)을 유지하는 것이 가능하면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 30 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 50 내지 250 ㎛이다.
탄성 이방 도전막 (25, 46)을 형성하는 탄성 고분자 물질로는 가교 구조를 갖는 내열성의 고분자 물질이 바람직하다. 이러한 가교 고분자 물질을 얻기 위해서 사용할 수 있는 경화성의 고분자 물질 형성 재료로는 여러 가지를 사용할 수 있고, 그 구체예로는 실리콘 고무, 폴리부타디엔 고무, 천연 고무, 폴리이소프렌 고무, 스티렌-부타디엔 공중합체 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 고무 등의 공액 디엔계 고무 및 이들 수소 첨가물, 스티렌-부타디엔-디엔 블록 공중합체 고무, 스티렌-이소프렌 블록 공중합체 등의 블록 공중합체 고무 및 이들 수소 첨가물, 클로로프렌, 우레탄 고무, 폴리에스테르계 고무, 에피크롤히드린 고무, 에틸렌 -프로필렌 공중합체 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무, 연질 액상 에폭시 고무 등을 들 수 있다. 이 중에서는, 성형 가공성 및 전기 특성의 관점에서 실리콘 고무가 바람직하다.
실리콘 고무로는, 액상 실리콘 고무를 가교 또는 축합한 것이 바람직하다. 액상 실리콘 고무는 축합형인 것, 부가형인 것, 비닐기나 히드록실기를 함유하는 것 등 중 어느 하나일 수도 있다. 구체적으로는, 디메틸 실리콘 생고무, 메틸비닐 실리콘 생고무, 메틸페닐비닐 실리콘 생고무 등을 들 수 있다.
이들 중에서, 비닐기를 함유하는 액상 실리콘 고무(비닐기 함유 폴리디메틸실록산)는, 통상 디메틸디클로로실란 또는 디메틸디알콕시실란을 디메틸비닐클로로실란 또는 디메틸비닐알콕시실란의 존재하에서 가수분해 및 축합 반응시키고, 예를 들면 계속적으로 용해-침전의 반복에 의한 분별을 행함으로써 얻어진다.
또한, 비닐기를 양쪽 말단에 함유하는 액상 실리콘 고무는 옥타메틸시클로테트라실록산과 같은 환상 실록산을 촉매의 존재하에서 음이온 중합하고, 중합 정지제로서 예를 들면 디메틸디비닐실록산을 사용하며, 그 밖의 반응 조건(예를 들면, 환상 실록산의 양 및 중합 정지제의 양)을 적절하게 선택함으로써 얻어진다. 여기서, 음이온 중합의 촉매로는 수산화테트라메틸암모늄 및 수산화 n-부틸포스포늄 등의 알칼리 또는 이들 실라노레이트 용액 등을 사용할 수 있고, 반응 온도는 예를 들면 80 내지 130 ℃이다.
이러한 비닐기 함유 폴리디메틸실록산은, 그 분자량 Mw(표준 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량을 말한다. 이하 동일함)가 10000 내지 40000인 것이 바람직 하다. 또한, 얻어지는 탄성 이방 도전막 (25, 46)의 내열성의 관점에서 분자량 분포 지수(표준 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량 Mw와 표준 폴리스티렌 환산 수 평균 분자량 Mn과의 비 Mw/Mn의 값을 말한다. 이하 동일함)가 2 이하인 것이 바람직하다.
한편, 히드록실기를 함유하는 액상 실리콘 고무(히드록실기 함유 폴리디메틸실록산)는, 통상 디메틸디클로로실란 또는 디메틸디알콕시실란을 디메틸히드로클로로실란 또는 디메틸히드로알콕시실란의 존재하에 가수분해 및 축합 반응시키고, 예를 들면 계속적인 용해-침전의 반복에 의한 분별을 행함으로써 얻어진다.
또한, 환상 실록산을 촉매의 존재하에서 음이온 중합하고, 중합 정지제로서, 예를 들면 디메틸히드로클로로실란, 메틸디히드로클로로실란 또는 디메틸히드로알콕시실란 등을 사용하며, 그 밖의 반응 조건(예를 들면, 환상 실록산의 양 및 중합 정지제의 양)을 적절하게 선택함으로써도 얻어진다. 여기서, 음이온 중합의 촉매로는, 수산화테트라메틸암모늄 및 수산화 n-부틸포스포늄 등의 알칼리 또는 이들 실라노레이트 용액 등을 사용할 수 있고, 반응 온도는 예를 들면 80 내지 130 ℃이다.
이러한 히드록실기 함유 폴리디메틸실록산은, 그 분자량 Mw가 10000 내지 40000인 것이 바람직하다. 또한, 얻어지는 탄성 이방 도전막 (25, 46)의 내열성의 관점에서, 분자량 분포 지수가 2 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기한 비닐기 함유 폴리디메틸실록산 및 히드록실기 함유 폴리디메틸실록산 중 어느 하나를 사용할 수도 있고, 이들을 병용할 수도 있다.
또한, 웨이퍼에 형성된 집적 회로에 대한 프로브 시험 또는 번인 시험에 사용하는 경우에는, 탄성 고분자 물질로서, 부가형 액상 실리콘 고무의 경화물(이하, "실리콘 고무 경화물"이라 함)이며, 그 150 ℃에서의 압축 영구 왜곡이 10 ％ 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8 ％ 이하, 더욱 바람직하게는 6 ％ 이하이다. 이 압축 영구 왜곡이 10 ％를 초과하는 경우에는, 얻어지는 이방 도전성 커넥터를 다수회에 걸쳐 반복 사용했을 때 또는 고온 환경하에서 반복 사용했을 때에는, 접속용 도전부 (26, 47)에 영구 왜곡이 발생하기 쉽고, 이에 따라 접속용 도전부 (26, 47)에서의 도전성 입자 P의 연쇄에 혼란이 발생하는 결과, 필요한 도전성을 유지하는 것이 곤란해진다.
여기서, 실리콘 고무 경화물의 압축 영구 왜곡은 JIS K 6249에 준거한 방법에 의해서 측정할 수 있다.
또한, 탄성 이방 도전막 (25, 46)을 형성하는 실리콘 고무 경화물은, 23 ℃에서의 듀로메타 A 경도가 10 내지 60인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15 내지 55, 특히 바람직하게는 20 내지 50이다.
이 듀로메타 A 경도가 10 미만인 경우에는, 가압되었을 때에 접속용 도전부 (26, 47)을 서로 절연하는 절연부 (27, 48)이 과도하게 왜곡되기 쉽고, 접속용 도전부 (26) 사이 또는 접속용 도전부 (47) 사이의 필요한 절연성을 유지하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 또한, 실리콘 고무 경화물의 미경화 성분량이 많아지고, 가압됨으로써 해당 실리콘 고무 경화물의 미경화 성분이 검사용 회로 기판 (30)의 검사용 전극 (31) 및 접속용 회로 기판 (41)의 단자 전극 (42)에 부착하고, 악영향 을 미치는 경우가 있다. 한편, 이 듀로메타 A 경도가 60을 초과하는 경우에는, 접속용 도전부 (26, 47)에 적정한 왜곡을 제공하기 위해서 상당히 큰 하중에 의한 가압력이 필요해지기 때문에, 예를 들면 검사 대상인 웨이퍼에 큰 변형이나 파괴가 발생하기 쉬워진다.
또한, 이방 도전성 커넥터를 번인 시험에 사용하는 경우에는, 실리콘 고무 경화물은 23 ℃에서의 듀로메타 A 경도가 25 내지 40인 것이 바람직하다. 실리콘 고무 경화물로서, 듀로메타 A 경도가 상기한 범위 외인 것을 사용하는 경우에는 얻어지는 이방 도전성 커넥터를 번인 시험에 반복 사용했을 때에는, 접속용 도전부 (26, 47)에 영구 왜곡이 발생하기 쉽고, 이에 따라 접속용 도전부 (26, 47)에서의 도전성 입자 P의 연쇄에 혼란이 발생하는 결과, 필요한 도전성을 유지하는 것이 곤란해지는 경우가 있다.
여기서, 실리콘 고무 경화물의 듀로메타 A 경도는 JIS K 6249에 준거한 방법에 의해서 측정할 수 있다.
또한, 탄성 이방 도전막 (25, 46)을 형성하는 실리콘 고무 경화물은 23 ℃에서의 파열 강도가 8 kN/m 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 kN/m 이상, 보다 바람직하게는 15 kN/m 이상, 특히 바람직하게는 20 kN/m 이상인 것이다. 이 파열 강도가 8 kN/m 미만인 경우에는, 탄성 이방 도전막 (25, 46)에 과도한 왜곡이 가해졌을 때에 내구성의 저하를 일으키기 쉽다.
여기서 실리콘 고무 경화물의 파열 강도는 JIS K 6249에 준거한 방법에 의해서 측정할 수 있다.
또한, 부가형 액상 실리콘 고무로는 비닐기와 Si-H 결합과의 반응에 의해서 경화하는 것이며, 비닐기 및 Si-H 결합을 둘 다 함유하는 폴리실록산을 포함하는 1액형(1 성분형)인 것, 및 비닐기를 함유하는 폴리실록산 및 Si-H 결합을 함유하는 폴리실록산을 포함하는 2액형(2 성분형) 중 모두 사용할 수 있지만, 2액형의 부가형 액상 실리콘 고무를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 부가형 액상 실리콘 고무로는, 23 ℃에서의 점도가 100 내지 1,250 Pa·s인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 150 내지 800 Pa·s, 특히 바람직하게는 250 내지 500 Pa·s이다. 이 점도가 100 Pa·s 미만인 경우에는, 후술하는 탄성 이방 도전막을 얻기 위한 성형 재료에서, 해당 부가형 액상 실리콘 고무 중에서의 도전성 입자의 침강이 발생하기 쉽고, 양호한 보존 안정성이 얻어지지 않으며, 성형 재료층에 평행 자장을 작용시켰을 때에, 도전성 입자가 두께 방향으로 배열하도록 배향하지 않고, 균일한 상태로 도전성 입자의 연쇄를 형성하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 한편, 이 점도가 1,250 Pa·s를 초과하는 경우에는, 얻어지는 성형 재료가 점도가 높은 것이 되기 때문에, 금형 내에 성형 재료층을 형성하기 어려워지는 경우가 있으며, 성형 재료층에 평행 자장을 작용시켜도, 도전성 입자가 충분히 이동하지 않고, 그 때문에 도전성 입자를 두께 방향으로 배열하도록 배향시키는 것이 곤란해지는 경우가 있다.
고분자 물질 형성 재료 중에는, 해당 고분자 물질 형성 재료를 경화시키기 위한 경화 촉매를 함유시킬 수 있다. 이러한 경화 촉매로는 유기 과산화물, 지방산 아조 화합물, 히드로실릴화 촉매 등을 사용할 수 있다.
경화 촉매로서 사용되는 유기 과산화물의 구체예로는, 과산화벤조일, 과산화 비스디시클로벤조일, 과산화 디쿠밀, 과산화 디터셔리부틸 등을 들 수 있다.
경화 촉매로서 사용되는 지방산 아조 화합물의 구체예로는, 아조비스이소부티로니트릴 등을 들 수 있다.
히드로실릴화 반응의 촉매로서 사용할 수 있는 것의 구체예로는, 염화백금산 및그의 염, 백금-불포화기 함유 실록산콤플렉스, 비닐실록산과 백금과의 콤플렉스, 백금과 1,3-디비닐테트라메틸디실록산과의 콤플렉스, 트리오르가노포스핀 또는 포스파이트와 백금과의 콤플렉스, 아세틸아세테이트 백금 킬레이트, 환상 디엔과 백금과의 콤플렉스 등의 공지된 것을 들 수 있다.
경화 촉매의 사용량은 고분자 물질 형성 재료의 종류, 경화 촉매의 종류, 그 밖의 경화 처리 조건을 고려하여 적절하게 선택되지만, 통상 고분자 물질 형성 재료 100 중량부에 대하여 3 내지 15 중량부이다.
접속용 도전부 (26, 47)을 구성하는 자성을 나타내는 도전성 입자 P로는, 예를 들면 철, 니켈, 코발트 등의 자성을 나타내는 금속의 입자 또는 이들 합금의 입자 또는 이들 금속을 함유하는 입자, 또는 이들 입자를 코어 입자로 하고, 해당 코어 입자의 표면에 금, 은, 팔라듐, 로듐 등의 도전성이 양호한 금속의 도금을 실시한 것, 또는 비자성 금속 입자 또는 글래스 비드 등의 무기 물질 입자 또는 중합체 입자를 코어 입자로 하고, 해당 코어 입자의 표면에 니켈, 코발트 등의 도전성 자성체의 도금을 실시한 것, 또는 코어 입자에 도전성 자성체 및 도전성이 양호한 금속의 양쪽을 피복한 것 등을 들 수 있다.
이 중에서는, 니켈 입자를 코어 입자로 하고, 그 표면에 금이나 은 등의 도전성이 양호한 금속의 도금을 실시한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
코어 입자의 표면에 도전성 금속을 피복하는 수단으로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 무전해 도금에 의해 행할 수 있다.
도전성 입자 P로서, 코어 입자의 표면에 도전성 금속이 피복되어 이루어지는 것을 사용하는 경우에는, 양호한 도전성이 얻어진다는 관점에서, 입자 표면에서의 도전성 금속의 피복률(코어 입자의 표면적에 대한 도전성 금속의 피복 면적의 비율)이 40 ％ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 45 ％ 이상, 특히 바람직하게는 47 내지 95 ％이다.
또한, 도전성 금속의 피복량은 코어 입자의 2.5 내지 50 중량％인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 내지 45 중량％, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 40 중량％, 특히 바람직하게는 5 내지 30 중량％이다.
또한, 도전성 입자 P의 입경은 1 내지 500 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 내지 400 ㎛, 더욱 바람직하게는 5 내지 300 ㎛, 특히 바람직하게는 10 내지 150 ㎛이다.
또한, 도전성 입자 P의 입경 분포(Dw/Dn)는 1 내지 10인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 7, 더욱 바람직하게는 1 내지 5, 특히 바람직하게는 1 내지 4이다.
이러한 조건을 만족하는 도전성 입자 P를 사용함으로써, 얻어지는 탄성 이방 도전막 (25, 46)은 가압 변형이 용이한 것이 되며, 해당 탄성 이방 도전막 (25, 46)의 접속용 도전부 (26, 47)에서 도전성 입자 P 사이에 충분한 전기적 접촉이 얻어진다.
또한, 도전성 입자 P의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 고분자 물질 형성 재료 중에 용이하게 분산시킬 수 있다는 점에서, 구형상인 것, 별 형상인 것 또는 이들이 응집한 2차 입자에 의한 괴상인 것이 바람직하다.
또한, 도전성 입자 P의 함수율은 5 ％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 ％ 이하, 더욱 바람직하게는 2 ％ 이하, 특히 바람직하게는 1 ％ 이하이다. 이러한 조건을 만족하는 도전성 입자 P를 사용함으로써, 성형 재료층을 경화 처리할 때에, 해당 성형 재료층 내에 기포가 발생하는 것이 방지 또는 억제된다.
또한, 도전성 입자 P의 표면이 실란 커플링제 등의 커플링제로 처리된 것을 적절하게 사용할 수 있다. 도전성 입자 P의 표면이 커플링제로 처리됨으로써, 해당 도전성 입자 P와 탄성 고분자 물질과의 접착성이 높아지고, 그 결과 얻어지는 탄성 이방 도전막 (25, 46)은 반복적인 사용에서의 내구성이 높아진다.
커플링제의 사용량은, 도전성 입자 P의 도전성에 영향을 주지 않는 범위에서 적절하게 선택되지만, 도전성 입자 P의 표면에서의 커플링제의 피복률(도전성 코어 입자의 표면적에 대한 커플링제의 피복 면적의 비율)이 5 ％ 이상이 되는 양인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 상기 피복률이 7 내지 100 ％, 더욱 바람직하게는 10 내지 100 ％, 특히 바람직하게는 20 내지 100 ％가 되는 양이다.
접속용 도전부 (26, 47)에서의 도전성 입자 P의 함유 비율은 부피 분률로 10 내지 60 ％, 바람직하게는 15 내지 50 ％가 되는 비율로 사용되는 것이 바람직하 다. 이 비율이 10 ％ 미만인 경우에는, 충분히 전기 저항값이 작은 접속용 도전부 (26, 47)가 얻어지지 않는 경우가 있다. 한편, 이 비율이 60 ％를 초과하는 경우에는, 얻어지는 접속용 도전부 (26, 47)은 취약한 것이 되기 쉽고, 접속용 도전부 (26, 47)로서 필요한 탄성이 얻어지지 않는 경우가 있다.
고분자 물질 형성 재료 중에는, 필요에 따라서 통상의 실리카 분말, 콜로이달 실리카, 에어로젤 실리카, 알루미나 등의 무기 충전재를 함유시킬 수 있다. 이러한 무기 충전재를 함유시킴으로써, 얻어지는 성형 재료의 요변성이 확보되고, 그 점도가 높아지며, 도전성 입자 P의 분산 안정성이 향상될 뿐만 아니라, 경화 처리되어 얻어지는 탄성 이방 도전막 (25, 46)의 강도가 높아진다.
이러한 무기 충전재의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 너무 다량으로 사용하면, 후술하는 제조 방법에서 자장에 의한 도전성 입자 P의 이동이 크게 저해되기 때문에, 바람직하지 않다.
이상과 같은 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)은, 이하와 같이 제조할 수 있다. 또한, 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에 대해서도 마찬가지다.
우선, 접속용 회로 기판 (41) 및 검사용 회로 기판 (30)에 관한 접속 대상 전극이 형성된 전극 영역에 대응하여 복수개의 이방 도전막 배치용 구멍 (22)를 프레임판 구성 재료에 형성함과 동시에, 복수개의 위치 결정 구멍 (23)을 프레임판 구성 재료의 소정의 위치에 형성함으로써, 프레임판 (21)을 제조한다. 여기서, 이방 도전막 배치용 구멍 (22) 및 위치 결정 구멍 (23)을 형성하는 방법으로는, 예를 들면 에칭법 등을 이용할 수 있다.
이어서, 경화되어 탄성 고분자 물질이 되는 고분자 물질 형성 재료 중에, 자성을 나타내는 도전성 입자 P가 분산되어 이루어지는 성형 재료를 제조한다. 그리고, 도 3에 도시한 바와 같이, 탄성 이방 도전막 성형용 금형을 준비하고, 이 금형에서의 상형 (70) 및 하형 (75)의 각각의 성형면에 제조한 성형 재료를 필요한 패턴, 즉 형성하여야 할 탄성 이방 도전막 (25)의 배치 패턴을 따라서 도포함으로써 성형 재료층 (25B)를 형성한다. 여기서, 상형 (70) 및 하형 (75)의 성형면에 성형 재료를 도포하는 방법으로는 스크린 인쇄법을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 방법에 따르면, 성형 재료를 필요한 패턴을 따라서 도포하는 것이 용이하며, 적정량의 성형 재료를 도포할 수 있다.
또한, 금형에 대해서 구체적으로 설명하면, 상형 (70)에서는 강자성체 기판 (71)의 하면에 성형하여야 할 모든 탄성 이방 도전막 (25)의 접속용 도전부 (26)의 배치 패턴과 반대의 패턴을 따라서 강자성체층 (72)이 형성되고, 이 강자성체층 (72) 이외의 개소에는 비자성체층 (73)이 형성되어 있으며, 이들 강자성체층 (72) 및 비자성체층 (73)에 의해서 성형면이 형성되어 있다.
한편, 하형 (75)에서는 강자성체 기판 (76)의 상면에 성형하여야 할 모든 탄성 이방 도전막 (25)의 접속용 도전부 (26)의 배치 패턴과 동일한 패턴을 따라서 강자성체층 (77)이 형성되고, 이 강자성체층 (77) 이외의 개소에는 비자성체층 (78)이 형성되어 있으며, 이들 강자성체층 (77) 및 비자성체층 (78)에 의해서 성형면이 형성되어 있다.
또한, 상형 (70) 및 하형 (75)의 성형면의 각각에는 성형하여야 할 탄성 이 방 도전막 (25)의 접속용 도전부 (26)에서의 돌출 부분 (26A, 26B)의 각각에 대응하며 오목 부분 (74A, 74B)가 형성되어 있다.
상형 (70) 및 하형 (75)의 각각에서의 강자성체 기판 (71, 76)을 구성하는 재료로는, 철, 철-니켈 합금, 철-코발트 합금, 니켈, 코발트 등의 강자성 금속을 사용할 수 있다. 이 강자성체 기판 (71, 76)은, 그 두께가 0.1 내지 50 mm인 것이 바람직하고, 표면이 평활하며, 화학적으로 탈지 처리되고, 기계적으로 연마 처리된 것이 바람직하다.
또한, 상형 (70) 및 하형 (75)의 각각에서의 강자성체층 (72, 77)을 구성하는 재료로는, 철, 철-니켈 합금, 철-코발트 합금, 니켈, 코발트 등의 강자성 금속을 사용할 수 있다. 이 강자성체층 (72, 77)은, 그 두께가 10 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 이 두께가 10 ㎛ 미만인 경우에는, 금형 내에 형성되는 성형 재료층에 대하여 충분한 강도 분포를 갖는 자장을 작용시키는 것이 곤란해지고, 이 결과, 해당 성형 재료층에서의 접속용 도전부 (26)을 형성하여야 할 부분에 도전성 입자 P를 고밀도로 집합시키는 것이 곤란해지기 때문에, 양호한 이방 도전성을 갖는 시트가 얻어지지 않지 않는 경우가 있다.
또한, 상형 (70) 및 하형 (75)의 각각에서의 비자성체층 (73, 78)을 구성하는 재료로는 구리 등의 비자성 금속, 내열성을 갖는 고분자 물질 등을 사용할 수 있지만, 포토리소그래피의 수법에 의해 용이하게 비자성체층 (73, 78)을 형성할 수 있다는 점에서, 방사선에 의해서 경화된 고분자 물질을 사용하는 것이 바람직하고, 그 재료로는, 예를 들면 아크릴계의 건식 필름 레지스트, 에폭시계의 액상 레지스 트, 폴리이미드계의 액상 레지스트 등의 포토레지스트를 사용할 수 있다.
또한, 비자성체층 (73, 78)의 두께는 강자성체층 (72, 77)의 두께, 목적으로 하는 탄성 이방 도전막 (25)의 접속용 도전부 (26)의 돌출 높이에 따라서 설정된다.
그리고, 성형 재료층 (25B)가 형성된 하형 (75)의 성형면 상에, 각각 형성하여야 할 탄성 이방 도전막 (25)의 평면 형상에 적합한 형상을 갖는 복수개의 개구 (K)가 형성된 스페이서 (79B)를 개재시켜, 프레임판 (21)을 위치 정렬하여 배치함과 동시에, 이 프레임판 (21) 상에 각각 형성하여야 할 탄성 이방 도전막 (25)의 평면 형상에 적합한 형상을 갖는 복수개의 개구 (K)가 형성된 스페이서 (79A)를 개재시켜, 성형 재료층 (25B)가 형성된 상형 (70)을 위치 정렬하여 배치하고, 추가로 이들을 중첩시킴으로써, 도 4에 도시한 바와 같이, 상형 (70)과 하형 (75) 사이에 목적으로 하는 형태(형성하여야 할 탄성 이방 도전막 (25)의 형태)의 성형 재료층 (25A)가 형성된다.
이와 같이 프레임판 (21)과 상형 (70) 및 하형 (75) 사이에 스페이서 (79A, 79B)를 배치함으로써, 목적으로 하는 형태의 탄성 이방 도전막을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 인접하는 탄성 이방 도전막끼리 연결하는 것이 방지되기 때문에, 서로 독립한 다수개의 탄성 이방 도전막을 확실하게 형성할 수 있다.
이어서, 상형 (70)에서의 강자성체 기판 (71)의 상면 및 하형 (75)에서의 강자성체 기판 (76)의 하면에 예를 들면 한쌍의 전자석을 배치하여 이것을 작동시킴으로써, 성형 재료층 (25A) 중에 분산되어 있던 도전성 입자 P가 상형 (70)의 강자 성체층 (72)과 이것에 대응하는 하형 (75)의 강자성체층 (77) 사이에 위치하는 접속용 도전부 (26)이 되는 부분에 집합하여 두께 방향으로 배열하도록 배향한다. 그리고, 이 상태에서 성형 재료층 (25A)를 경화 처리함으로써, 탄성 고분자 물질 중에 도전성 입자가 두께 방향으로 배열하도록 배향한 상태에서 함유되어 이루어지는 복수개의 접속용 도전부 (26)이 도전성 입자가 전혀 또는 거의 존재하지 않는 고분자 탄성 물질로 이루어지는 절연부 (27)에 의해서 서로 절연된 상태에서 배치되어 이루어지는 복수개의 탄성 이방 도전막 (25)가 프레임판 (21)의 탄성 이방 도전막 배치용 구멍 (22)의 개구 돌기부에 고정된 상태에서 형성되고, 이와 같이 도 2에 도시한 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)이 얻어진다.
상기 구성의 웨이퍼 검사 장치에서는, 다음과 같이 웨이퍼 W에 대해서 전기적 검사가 행해진다. 즉, 우선 평행도 조정 기구 (50)을 구성하는 각각의 위치 가변 기구 (51)에서의 너트 (53)을 소정의 크기로 일률적으로 설정된 조임량으로 조임으로써, 도 5에 도시한 바와 같이, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 탄성 이방 도전막 (25)가 검사용 회로 기판 (30)과 접속용 회로 기판 (41)에 의해서 협압되어 두께 방향으로 압축된 상태에서, 검사용 회로 기판 (30), 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20) 및 프로브 카드 (40)을 모두 임시 고정하고, 이에 따라 검사용 회로 기판 (30)에서의 검사용 전극 (31)의 각각과 프로브 카드 (40)을 구성하는 접속용 회로 기판 (41)에서의 단자 전극 (42)의 각각을 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 접속용 도전부 (26)의 각각을 개재시켜 전기적으로 접속한다.
그리고, 검사 대상인 웨이퍼 W를 웨이퍼 트레이 (58) 상에 배치하고, 웨이퍼 트레이 (58)을 상측으로 이동시켜 웨이퍼 W를 프로브 카드 (40)에 접촉시키고, 이 상태에서 더욱 상측에 가압함으로써, 도 6에 도시한 바와 같이, 프로브 카드 (40)을 구성하는 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에서의 접속용 도전부 (47)의 각각을, 웨이퍼 W에 형성된 일부 집적 회로의 피검사 전극의 각각에 접촉시켜서 전기적으로 접속시키고, 이 상태에서 검사용 회로 기판 (30), 프로브 카드 (40) 및 웨이퍼 W 모두 평행도를 조정하는 검사 초기 상태 설정 조작, 즉 평행도 조정 처리가 행해진다.
구체적으로는, 프로브 카드 (40)을 구성하는 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에서의 접속용 도전부 (47)의 각각이 웨이퍼 W에 형성된 일부 집적 회로의 피검사 전극의 각각에 접촉되고, 이 상태에서 더욱 상측에 가압됨으로써, 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에서의 접속용 도전부 (47)의 각각과 웨이퍼 W에서의 피검사 전극의 각각과의 전기적 접속이 달성된 상태에서, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 접속용 도전부 (26)의 각각의 전기 저항값을 측정하고, 얻어진 전기 저항값의 분포가 실질적으로 균일한 상태가 되도록 각각의 위치 가변 기구 (51)에서의 너트 (53)의 조임량의 보정량이 각각의 너트 (53)에 대해서 별개로 설정되고, 이들 보정량에 기초하여 각각의 너트 (53)의 조임량이 조정된다. 여기에 "실질적으로 균일한 상태"란, 모든 접속용 도전부 (26)에서의 전기 저항값이 ± 50 mΩ의 범위 내로 일치한 상태를 말한다.
이상과 같은 검사 초기 상태 설정 조작을 필요에 따라서 반복하여 행함으로 써, 검사용 회로 기판 (30), 프로브 카드 (40) 및 웨이퍼 W가 모두 높은 평행도를 갖는 상태이며, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 탄성 이방 도전막 (25)가 검사용 회로 기판 (30)과 접속용 회로 기판 (41)에 의해서 협압되어 두께 방향으로 압축됨으로써 도통 상태가 확보됨과 동시에 검사용 회로 기판 (30)과 접속용 회로 기판 (41) 사이의 이격 거리가 커지는 방향에의 이동(변위)이 금지된 상태에서, 검사용 회로 기판 (30), 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20) 및 프로브 카드 (40)이 모두 고정된, 소정의 전기적 검사를 행할 때의 검사 초기 상태가 설정된다.
이 검사 초기 상태에서는, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 탄성 이방 도전막 (25)의 모든 접속용 도전부 (26)의 전기 저항값이 예를 들면 0.1 Ω 이하가 되는 상태이며, 검사용 회로 기판 (30)과 접속용 회로 기판 (41)에 의한 탄성 이방 도전막 (25)에 대한 협압력이 접속용 도전부 (26)의 1개당 0.01 내지 0.4 N인 상태가 되어 있는 것이 바람직하다. 이 협압력의 값이 과소한 경우에는, 접속용 도전부 (26)의 전기 저항값이 높아져 필요한 전기적 검사를 행하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 한편, 이 협압력의 값이 과대한 경우에는, 검사용 회로 기판 (30) 및 접속용 회로 기판 (41)이 변형되기 때문에, 안정적인 전기적 접속이 곤란해지는 경우가 있다.
그리고, 웨이퍼 검사 장치의 검사 초기 상태가 설정된 후, 웨이퍼 트레이 (58)이 상측으로 이동됨으로써, 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에서의 접속용 도전부 (47)의 각각이 웨이퍼 W에 형성된 일부 집적 회로의 피검사 전극의 각각 에 접촉되고, 이 상태에서 더욱 소정의 크기의 하중으로 상측에 가압됨으로써, 필요한 전기적 접속이 달성된다.
이어서, 웨이퍼 트레이 (58)에 의해서 웨이퍼 W가 소정의 온도로 가열되고, 이 상태에서 웨이퍼 W에 대한 필요한 전기적 검사(WLBI 시험 또는 프로브 시험)가 행해진다.
이와 같이 하여, 상기 구성의 웨이퍼 검사 장치에 따르면, 웨이퍼 검사 장치 전체의 웨이퍼 W에 대한 기울기를 조정하는 평행도 조정 기구 (50)을 갖는 프로브 장치 (10)을 구비하고, 평행도 조정 기구 (50)을 구성하는 각각의 위치 가변 기구 (51)에서의 너트 (53)이 적정한 크기로 조정된 조임량으로 각각 독립적으로 조여져 웨이퍼 검사 장치 전체의 평행도 조정이 행해짐으로써, 검사용 회로 기판 (30), 프로브 카드 (40)(접속용 회로 기판 (41)) 및 검사 대상인 웨이퍼 W가 모두 매우 높은 평행도를 갖는 상태가 된다.
구체적으로는, 각각의 위치 가변 기구 (51)에서의 너트 (53)을 소정의 크기로 일률적으로 설정된 조임량으로 조임으로써 검사용 회로 기판 (30), 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20) 및 프로브 카드 (40)을 모두 임시 고정하고, 프로브 장치 (10) 전체를 웨이퍼 W에 접촉시킨 상태에서 더욱 가압하여, 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에서의 접속용 도전부 (47)의 각각과 웨이퍼 W에 형성된 피검사 전극의 각각을 전기적으로 접속하고, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 모든 접속용 도전부 (26)의 전기 저항값이 실질적으로 균일해지도록 설정된 각각의 보정량으로, 각각의 위치 가변 기구 (51)에서의 너트 (53)의 조임량이 별개로 조정됨으로써, 웨이퍼 W에서의 피검사 전극이 형성된 면과의 관계에서, 다시 말하면 웨이퍼 W 자체의 기복이나 휘어짐 등을 고려하여, 검사용 회로 기판 (30) 및 프로브 카드 (40)의 기울기가 조정되기 때문에, 웨이퍼 검사 장치의 검사 초기 상태가 검사용 회로 기판 (30), 프로브 카드 (40)(접속용 회로 기판 (41)) 및 검사 대상인 웨이퍼 W가 모두 매우 높은 평행도를 갖는 상태가 되고, 이에 따라 검사용 회로 기판 (30)과 접속용 회로 기판 (41)과의 이격 거리가 커지는 방향에의 변위가 위치 가변 기구 (51)에 의해서 금지된 웨이퍼 W에 대한 높은 평행도가 프로브 장치 (10) 전체에 유지되면서, 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에서의 접속용 도전부 (47)의 각각과 웨이퍼 W에서의 피검사 전극의 각각이 전기적으로 접속되는 결과, 필요한 전기적 접속 상태를 작은 하중으로 안정적으로 얻을 수 있고, 따라서, 웨이퍼 W에 대한 소기의 전기적 검사를 높은 신뢰성으로 확실하게 행할 수 있다.
또한, 프로브 카드 (40)에서의 접촉 부재가 탄성 이방 도전막(이방 도전성 시트) (46)을 구비하여 이루어지는 이방 도전성 커넥터에 의해 구성되어 있음으로써, 기본적으로 검사 초기 상태에서 검사 하중이 작용되는 검사 상태까지 가압되는 것에 의한 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에 의한 요철 흡수성이 얻어지며, 웨이퍼 W에 대한 높은 평행도가 프로브 장치 (10) 전체에 유지되면서 가압됨으로써 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에서의 탄성 이방 도전막 (46) 본래의 요철 흡수성이 손실이 가급적 적어진 상태로 얻어진다.
즉, 상기 구성의 웨이퍼 검사 장치에 따르면, 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에서의 접속용 도전부의 각각과 웨이퍼 W에 형성된 피검사 전극이 웨이퍼 검사 장치 전체의 평행도가 조정된 상태에서 전기적으로 접속됨으로써, 도 7에 도시한 바와 같이, 모든 접속용 도전부가 웨이퍼 W에서의 피검사 전극의 각각에 접촉되기 시작한 상태에서의 하중, 즉 초기 하중 1에 작은 하중으로 도달하지만, 웨이퍼 검사 장치 전체의 평행도를 조정하지 않는 경우에는, 접점 형성용 이방 도전성 커넥터에서는, 모든 접속용 도전부가 웨이퍼 W에서의 피검사 전극의 각각에 접촉되기 시작한 상태에서의 하중, 즉 초기 하중 2에 도달하기까지 큰 하중이 필요해진다. 따라서, 평행도의 조정을 행함으로써, 초기 하중부터 검사 상태에서의 검사시 하중까지 가압이 행해질 때의 탄성 이방 도전막의 왜곡량(이하, "오버 드라이브량"이라 함) (δ1)을 평행도 조정을 행하지 않는 경우에 오버 드라이브량 (δ2)에 비하여 충분히 큰 것으로 할 수 있다. 예를 들면, 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에서의 탄성 이방 도전막 (46)에서는, 동일한 도 7에서 일점 쇄선으로 나타내는 하중-왜곡 곡선으로 나타나 있는 바와 같이, 평행도 조정을 행하지 않는 경우에 비해, 전체 두께가 150 ㎛보다 20 내지 40 ％ 정도 큰 오버 드라이브량(δ1/δ2)이 얻어진다.
또한, 평행도를 조정함으로써, 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에서는, 작은 하중으로 저항값(도전 특성)이 안정적인 상태, 즉 안정적인 전기적 접속 상태를 달성할 수 있지만(도 7에서 실선으로 나타내는 하중-저항값 곡선 참조), 평행도의 조정을 행하지 않는 경우에는, 저항값(도전 특성)이 안정적인 상태에 도달하기까지 큰 하중이 필요해진다(동일한 도 7에서 파선으로 나타내는 하중-저항값 곡선 참조).
따라서, 프로브 장치 (10) 전체에서는, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에 의한 오버 드라이브량(이 경우에는, 검사 초기 상태에서의 초기 하중 1부터 검사 상태에서의 검사시 하중까지 가압되었을 때의 탄성 이방 도전막 (25)의 왜곡량)이 얻어질 뿐만 아니라, 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에 의한 오버 드라이브량 (δ1)이 얻어지고, 한층 확실하게 양호한 전기적 접속 상태를 작은 하중으로 안정적으로 얻을 수 있고, 이에 따라 웨이퍼 W에 대한 소기의 전기적 검사를 높은 신뢰성으로 확실하게 행할 수 있다. 구체적으로는, 프로브 장치 (10) 전체에 관한 오버 드라이브량의 총량을, 각각 전체 두께가 500 ㎛의 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20) 및 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)를 사용한 경우에, 예를 들면 60 내지 120 ㎛ 정도 확보할 수 있다.
또한, 이상과 같은 웨이퍼 검사 장치에 따르면, 추가로 이하에 나타내는 효과가 얻어진다.
(1) 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)이 탄성 이방 도전막 (25)가 금속 재료로 이루어지는 프레임판 (21)에 의해서 지지되어 이루어짐으로써, 해당 프레임판 (21)을 유지했을 때에는 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20) 전체가 크게 변형되지 않고, 이에 따라 해당 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)의 접속 대상 전극에 대한 위치 정렬 작업을 위치 가변 기구 (51)을 이용하여, 구체적으로는 볼트 (52)를 위치 결정용 핀으로서 이용하여 용이하게 행할 수 있다.
또한, 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에 대해서도 마찬가지로, 접속 대상 전극에 대한 위치 정렬 작업을 용이하게 행할 수 있다.
(2) 검사용 회로 기판 (30)과 접속용 회로 기판 (41)과의 이격 거리가 짧기 때문에, 해당 웨이퍼 검사 장치의 높이 방향의 치수를 작게 할 수 있고, 따라서, 웨이퍼 검사 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
(3) 검사용 회로 기판 (30)의 검사용 전극 (31)에 작용되는 가압력이 작기 때문에, 해당 검사용 전극 (31)이 손상되지 않고, 해당 검사용 회로 기판 (30)의 사용 수명이 짧아지지 않는다.
(4) 검사용 회로 기판 (30)의 검사용 전극 (31)은, 특정한 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에 의해서 전기적으로 접속됨으로써, 해당 검사용 전극 (31)을 고밀도로 배치할 수 있고, 따라서, 다수개의 검사용 전극 (31)을 형성할 수 있기 때문에, 다수개의 피검사 전극에 대한 검사를 일괄적으로 행할 수 있다.
(5) 이방 도전성 커넥터에 의한 전기적 접속은 접촉 저항이 작으며, 안정적인 접속 상태를 달성할 수 있기 때문에, 양호한 전기 특성이 얻어진다.
(6) 검사용 회로 기판 (30)의 검사용 전극 (31)과 접속용 회로 기판 (41)의 단자 전극 (42)가 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 접속용 도전부 (26)을 개재시켜 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 신호 전송계의 거리가 짧고, 따라서, 고속 처리가 필요해지는 고기능의 집적 회로의 전기적 검사에 대해서도 대응할 수 있다.
(7) 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20) 및 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에서의 프레임판 (21, 49)는 선열 팽창 계수가 작은 재료로 이루어지기 때문에, 온도 환경의 변화에 대해서도 검사용 회로 기판 (30)과 접속용 회로 기판 (41)과의 양호한 전기적 접속 상태를 안정적으로 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 프로브 장치 (10)과 웨이퍼 W와의 양호한 전기적 접속 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
이상, 본 발명의 한 실시 형태에 대해서 설명하지만, 본 발명은 상기한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 여러 가지 변경을 가할 수 있다.
예를 들면, 본 발명에 관한 웨이퍼 검사 장치에서는 프로브 장치가 도 8에 도시한 구성일 수도 있다.
이 프로브 장치에 대해서 구체적으로 설명하면, 이 웨이퍼 검사 장치를 구성하는 프로브 장치 (10)에서는, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)의 최대 왜곡량을 규제하는 스페이서 (60)이 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)의 탄성 이방 도전막 (25)가 형성된 영역에 대응하는 영역에 개구 (63)을 갖는 구형 프레임상으로 이루어지고, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 프레임판 (21)의 양면에 배치되어 해당 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)을 지지하는 구성으로 되어 있다. 이 웨이퍼 검사 장치는, 서로 구성이 다른 스페이서가 사용되고 있는 것 이외에는, 기본적인 구성은 도 2에 도시한 웨이퍼 검사 장치와 동일한 것이고, 편의상 동일한 구성 부재에 대해서는 동일한 부호가 기재되어 있다.
스페이서 (60)에는, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)의 위치 결정 구멍 (23)에 대응하는 위치에 두께 방향으로 신장하는 관통 구멍 (64)가 형성되어 있고, 위치 가변 기구 (51)을 구성하는 볼트 (52)가 각각의 스페이서 (60)에서의 관통 구멍 (64) 및 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 위치 결정 구멍 (23)에 삽입 관통된 상태로 됨으로써, 검사용 회로 기판 (30), 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20) 및 프로브 카드 (40)이 모두 검사용 회로 기판 (30)에서의 검사용 전극 (31)의 각각이 접속용 회로 기판 (41)에서의 단자 전극 (42)의 각각에 대향할 뿐만 아니라, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 접속용 도전부 (26)의 각각이 접속 대상 전극의 각각에 대향하도록 위치 결정된 상태로 배치된다.
이 예에서의 스페이서 (60)은, 예를 들면 금속으로 이루어지는 구형 프레임상의 판상 부분 (62)와, 이 판상 부분 (62)에서의 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)의 프레임판 (21)에 대접되는 면, 및 검사용 회로 기판 (30) 또는 접속용 회로 기판 (41)에 대접되는 면에 탄성체로 이루어지는 기둥상의 미소 돌기 부분 (61)이 복수개 형성되어 있다.
기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)의 프레임판 (21)을 포함하는 2개의 스페이서 (60)의 전체 두께는, 예를 들면 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)의 전체 두께의 50 ％ 이상의 크기인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 내지 70 ％의 크기이다.
또한, 미소 돌기 부분 (61)을 포함하는 2개의 스페이서 (60)의 두께와, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 프레임판 (21)의 두께의 합계 두께는 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)의 전체 두께의 90 ％ 이상의 크기인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 90 내지 95 ％의 크기이다.
이와 같은 구성의 스페이서 (60)이 사용됨으로써, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 탄성 이방 도전막 (25)에 대한 협압력의 크기가 과대해지는 것이 방지되어, 접속용 도전부 (26)에 필요한 도전성이 확실하게 얻어질 뿐만 아니라, 미소 돌기 부분 (61)에 의한 소기의 기울기 보정 기능이 확실하게 얻어진다.
그리고, 이 웨이퍼 검사 장치에서는, 도 1 및 도 2에 도시한 웨이퍼 검사 장치와 마찬가지로 웨이퍼 W에 대해서 소정의 전기적 검사가 행해진다. 즉, 평행도 조정 기구 (50)을 구성하는 각각의 위치 가변 기구 (51)에서의 너트 (53)을 소정의 크기로 일률적으로 설정된 조임량으로 조임으로써, 도 9에 도시한 바와 같이, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 탄성 이방 도전막 (25)가 검사용 회로 기판 (30)과 접속용 회로 기판 (41)에 의해서 협압되어 두께 방향으로 압축됨과 동시에 스페이서 (60)에서의 미소 돌기 부분 (61)의 각각이 협압되어 두께 방향으로 압축된 상태에서, 검사용 회로 기판 (30), 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20) 및 프로브 카드 (40)을 모두 임시 고정하고, 이에 따라 검사용 회로 기판 (30)에서의 검사용 전극 (31)의 각각과 해당 접속용 회로 기판 (41)에서의 단자 전극 (42)의 각각을 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 접속용 도전부 (26)의 각각을 개재시켜 전기적으로 접속한다.
그리고, 검사 대상인 웨이퍼 W를 웨이퍼 트레이 (58) 상에 재치하고, 웨이퍼 트레이 (58)을 상측으로 이동시켜 웨이퍼 W를 프로브 카드 (40)에 접촉시키고, 이 상태에서 더욱 상측에 가압함으로써, 도 10에 도시한 바와 같이 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에서의 접속용 도전부 (47)의 각각을 웨이퍼 W에 형성된 일부 집적 회로의 피검사 전극의 각각에 접촉시키고, 이 상태에서 더욱 상측에 가압함으로써 전기적 접속이 달성된 상태에서, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서 의 접속용 도전부 (26)의 각각의 전기 저항값을 측정하고, 얻어진 전기 저항값의 분포가 실질적으로 균일한 상태가 되도록 각각의 위치 가변 기구 (51)에서의 너트 (53)의 조임량의 보정량이 각각의 너트 (53)에 대해서 별개로 설정되고, 이들 보정량에 기초하여 각각의 너트 (53)의 조임량이 각각 조정된다.
이상과 같은 검사 초기 상태 설정 조작을 필요에 따라서 반복하여 행함으로써, 검사용 회로 기판 (30), 프로브 카드 (40) 및 웨이퍼 W가 모두 높은 평행도를 갖는 상태이며, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 탄성 이방 도전막 (25)가 검사용 회로 기판 (30)과 접속용 회로 기판 (41)에 의해서 협압되어 도통 상태가 확보됨과 동시에 검사용 회로 기판 (30)과 접속용 회로 기판 (41) 사이의 이격 거리가 커지는 방향에의 이동(변위)이 금지된 상태에서, 검사용 회로 기판 (30), 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20) 및 프로브 카드 (40)이 모두 고정된 상태인, 소정의 전기적 검사를 행할 때에 검사 초기 상태가 설정된다.
그리고, 웨이퍼 검사 장치의 검사 초기 상태가 설정된 후, 웨이퍼 트레이 (58)이 적절한 구동 수단에 의해서 상측으로 이동됨으로써, 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)에서의 접속용 도전부 (47)의 각각이 웨이퍼 W에 형성된 일부 집적 회로의 피검사 전극의 각각에 접촉되고, 이 상태에서 더욱 상측에 가압됨으로써, 필요한 전기적 접속이 달성된다.
이어서, 웨이퍼 트레이 (58)에 의해서 웨이퍼 W가 소정의 온도로 가열되고, 이 상태에서 웨이퍼 W에 대한 필요한 전기적 검사(WLBI 시험 또는 프로브 시험)가 행해진다.
이와 같이 하여, 상기 구성의 웨이퍼 검사 장치에 따르면, 기본적으로는 도 1 및 도 2에 도시한 것과 동일한 효과가 얻어질 뿐만 아니라, 스페이서 (60)에서의 미소 돌기 부분 (61)에 의한 기울기 조정 기능이 얻어지기 때문에, 한층 확실하게 양호한 전기적 접속 상태를 작은 하중으로 안정적으로 얻을 수 있고, 이에 따라 웨이퍼 W에 대한 소기의 전기적 검사를 높은 신뢰성으로 확실하게 행할 수 있다.
상기 구성의 웨이퍼 검사 장치에서는, 스페이서 (60)의 미소 돌기 부분 (61)이 양면에 형성되어 있을 필요는 없고, 어느 한쪽면에 형성된 구성일 수도 있다.
이상에서, 본 발명에서의 평행도 조정 기구를 구성하는 위치 가변 기구로는, 검사용 회로 기판 또는 접속용 회로 기판을 이방 도전성 커넥터의 두께 방향으로 상대적으로 변위시킬 수 있을 뿐만 아니라, 검사용 회로 기판에서의 검사용 전극과 접속용 회로 기판에서의 단자 전극이 전기적으로 접속된 상태에서, 검사용 회로 기판과 접속용 회로 기판 사이의 이격 거리가 커지는 방향에의 변위를 금지할 수 있는 것이면, 볼트와 너트로 이루어지는 한쌍의 체결 부재에 한정되는 것은 아니고, 여러 가지 기구를 이용할 수 있다.
또한, 검사용 회로 기판 (30)에서의 검사용 전극 (31)의 각각과 접속용 회로 기판 (41)에서의 단자 전극 (42)의 각각을 전기적으로 접속하는 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터는, 예를 들면 도 11에 도시한 바와 같이, 탄성 이방 도전막 (25)에서의 각각의 접속용 도전부에 미소 돌기부가 형성된 구성일 수도 있다.
구체적으로는, 이 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)의 탄성 이방 도전막 (25)에서의 각각의 접속용 도전부 (26)은, 양끝면에 예를 들면 복수개의 기둥상 의 미소 돌기 부분 (28A)를 갖는 미소 돌기부가 형성된 것으로 되어 있다.
각각의 미소 돌기 부분 (28A)의 돌출 높이는, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)의 전체 두께의 예를 들면 5 내지 10 ％의 크기가 되어 있다.
이러한 미소 돌기 부분 (28A)는 상술한 이방 도전성 커넥터의 제조 방법에서, 목적으로 하는 형태의 미소 돌기 부분 성형용 오목 부분이 형성된 성형면을 갖는 탄성 이방 도전막 성형용의 금형을 사용함으로써 얻을 수 있다.
각각의 접속용 도전부 (26)에서의 미소 돌기부는 그 형상이 특별히 제한되는 것은 아니고, 예를 들면 도 12에 도시한 바와 같이 복수개의 구상의 미소 돌기 부분 (28B)로 이루어지는 것, 또는 도 13에 도시한 바와 같이, 복수개의 와이어 (28C)로 이루어지는 것 등에 의해 구성할 수 있다.
이러한 이방 도전성 커넥터를 구비한 웨이퍼 검사 장치에 따르면, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)의 각각의 탄성 이방 도전막 (25) 자체의 요철 흡수성이 높아지고, 웨이퍼 검사 장치의 기울기 조정 기능이 향상되며, 이에 따라 한층 확실하게 양호한 전기적 접속 상태를 작은 하중으로 안정적으로 얻을 수 있다.
또한, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 (20)에서의 접속용 도전부 (26)은 도 14에 도시한 바와 같이, 반구상 또는 타원구상의 돌출 부분 (26C)를 갖는 구성이거나, 선단을 향할수록 소직경이 되는 원추대상의 돌출 부분을 갖는 구성일 수도 있다.
또한, 접촉 부재로서 이방 도전성 커넥터가 사용되는 경우에, 해당 이방 도전성 커넥터로서 탄성 이방 도전막에서의 한쪽면 또는 양면에 DLC막이 탄성 이방 도전막의 적어도 절연부를 덮도록 일체적으로 형성된 구성을 사용할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 예를 들면 도 15에 도시한 바와 같이, 이 이방 도전성 커넥터 (45A)에서는, DLC막 (46A)가 탄성 이방 도전막 (46)의 표면 전체면을 덮도록 형성되어 있다. DLC막 (46A)를 구비하고 있는 것 이외의 기본적인 구성은 도 2에 도시한 이방 도전성 커넥터와 마찬가지인 것이고, 편의상 동일한 구성 부재에 대해서는 동일한 부호가 기재되어 있다.
DLC막 (46A)의 두께는, 예를 들면 1 내지 500 nm인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 내지 50 nm이다.
또한, DLC막 (46A)는 그 표면 저항률이 1×108 내지 1×1014 Ω/□인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1×1010 내지 1×1012 Ω/□이다.
또한, DLC막 (46A)는 다이아몬드 결합과 흑연 결합과의 비율이 9:1 내지 5:5인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8:2 내지 6:4이며, 이에 따라 상기한 범위의 표면 저항률을 갖는 DLC막 (46A)가 확실하게 얻어진다.
이러한 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)를 구비한 웨이퍼 검사 장치에 따르면, 프로브 장치 (10)에서의 웨이퍼 W에 접촉하는 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 (45)가 DLC막 (46A)가 형성된 탄성 이방 도전막 (46)을 갖는 것이면, 웨이퍼 W가 오염되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 고온 환경하에서 웨이퍼 W에 의해서 가압된 상태에서 장시간 방치된 경우에도, 탄성 이방 도전막 (46)이 웨이퍼 W에 접착되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 도전성 이방 도전막 (46) 및 웨이퍼 W에 손상을 입히는 것을 회피할 수 있다. 또한, 탄성 이방 도전막 (46)의 표면에 전하가 축적되는 것을 방지 또는 억제할 수 있기 때문에, 정전기에 의한 악영향을 배제할 수 있다.
또한, 프로브 카드 (40)에서의 접촉 부재의 구체적인 구성은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 블레이드 또는 핀 및 마이크로 스프링핀으로 이루어지는 접촉자가 배열되어 이루어지는 것, 접촉자가 이방 도전성 시트(예를 들면 도 2에 도시한 이방 도전성 커넥터 (45)에서 프레임판 (21)을 구비하지 않는 구성)로 이루어지는 것, 절연성 시트에 그 두께 방향으로 관통하여 신장하는 금속체로 이루어지는 접촉자가 배치되어 이루어지는 시트상 커넥터로 이루어지는 것, 예를 들면 도 16에 도시한 바와 같이, 이방 도전성 커넥터 (45)와 시트상 커넥터 (65)가 적층되어 이루어지는 것 등을 사용할 수 있다. 동일한 도 16에서, 66은 금속체(접촉자), 67은 절연성 시트이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 설명하지만, 본 발명이 이들로 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
(1) 평가용 웨이퍼의 제조:
직경이 8인치인 실리콘(선열 팽창 계수 3.3×10-6/K)제의 웨이퍼 상에 각각 가로 방향에서의 치수가 11000 ㎛, 세로 방향에서의 치수가 6000 ㎛인 구형의 집적 회로를 세로 방향에 8개씩, 가로 방향에 8개씩 종횡으로 나열하여 합계 64개 형성하였다. 웨이퍼에 형성된 집적 회로의 각각은, 그 중앙에 피검사 전극 영역을 갖고, 이 피검사 전극 영역에는 각각 표면에 금 도금이 된 구리로 이루어지는 60개의 피검사 전극이 120 ㎛의 피치로 가로 방향에 일렬로 배열되어 있다. 또한, 60개의 피검사 전극 중 2개씩 서로 전기적으로 접속되어 있다. 각각의 피검사 전극은 가로 방향에서의 치수가 80 ㎛, 세로 방향에서의 치수가 170 ㎛이고, 웨이퍼 전체의 피검사 전극의 총수는 3840개이다. 또한, 모든 피검사 전극은 해당 웨이퍼의 주연부에 형성된 공통의 인출 전극(도시 생략)에 전기적으로 접속되어 있다. 이하, 이 웨이퍼를 "평가용 웨이퍼 W1"이라 한다. 이 평가용 웨이퍼 W1에서의 실리콘 웨이퍼 자체의 평면 정밀도는 ± 8 ㎛였다.
또한, 집적 회로에서의 60개의 피검사 전극에 대해서 인출 전극을 형성하지 않고, 피검사 전극의 각각이 서로 전기적으로 절연되어 있는 것 이외에는, 평가용 웨이퍼 W1과 동일한 구성의 64개의 집적 회로를 웨이퍼 상에 형성하였다. 이 웨이퍼 전체의 피검사 전극의 총수는 3840개이다. 이하, 이 웨이퍼를 "평가용 웨이퍼 W2"라 한다. 이 평가용 웨이퍼 W1에서의 실리콘 웨이퍼 자체의 평면 정밀도는 ± 10 ㎛였다.
(2) 프로브 카드의 제조:
[접점 형성용 이방 도전성 커넥터의 제조]
우선, 도 3에 도시한 구성에 따라서, 탄성 이방 도전막 성형용 금형을 하기의 조건에 의해 제조하였다.
·강자성체 기판(71, 76): 재질; 철, 두께; 6000 ㎛
·강자성체층 (72, 77): 재질; 니켈, 치수; 가로 60 ㎛, 세로 150 ㎛, 두께 50 ㎛, 배치 피치(중심간 거리); 120 ㎛, 강자성체층의 수; 3840개(60개의 강자성체층이 형성된 영역이 평가용 웨이퍼 W1에서의 집적 회로의 피검사 전극 영역에 대응하여 합계 64개 형성)
·비자성체층 (73); 재질; 건식 필름 레지스트를 경화 처리한 것, 두께; 80 ㎛
·비자성체층 (78): 재질; 건식 필름 레지스트를 경화 처리한 것, 두께: 80 ㎛
·오목 부분 (74A): 가로 60 ㎛, 세로 150 ㎛, 깊이 30 ㎛
·오목 부분 (74B): 가로 60 ㎛, 세로 150 ㎛, 깊이 30 ㎛
그리고, 두께가 60 ㎛인 42얼로이(포화 자화 1.7 Wb/㎡, 선열 팽창 계수 6.2×10-6/K)로 이루어지고, 평가용 웨이퍼 W1에서의 각 피검사 전극 영역에 대응하여 형성된 64개의 탄성 이방 도전막 배치용 구멍(가로 방향에서의 치수가 7600 ㎛, 세로 방향에서의 치수가 450 ㎛)을 갖는 프레임판을 제조함과 동시에, 두께가 20 ㎛인 스테인레스강(SUS304)으로 이루어지고, 각각 평가용 웨이퍼 W1에서의 피검사 전극 영역에 대응하여 형성된 복수개의 개구(가로 방향에서의 치수가 8600 ㎛, 세로 방향에서의 치수가 1450 ㎛의 구형)를 갖는 탄성 이방 도전막 성형용의 2장의 스페이서를 제조하였다.
한편, 부가형 액상 실리콘 고무 100 중량부에 도전성 입자 55 중량부를 첨가하여 혼합한 후, 감압에 의한 탈포 처리를 실시함으로써 탄성 이방 도전막의 성형용 재료를 제조하였다. 여기서, 도전성 입자로는 평균 입경 10 ㎛의 니켈 입자를 코어 입자로 하고, 이 코어 입자에 그 중량의 25 중량％가 되는 피복량으로 금을 화학 도금에 의해 피복한 것을 사용하였다. 또한, 부가형 액상 실리콘 고무로는 A액의 점도가 500 Pa·s이고, B액의 점도가 50 OPa·s인 이액형의 것이며, 경화물의 150 ℃에서의 영구 압축 왜곡이 6 ％, 경화물의 듀로메타 A 경도가 40, 경화물의 인열 강도가 30 kN/m인 것을 사용하였다.
또한, 상기한 부가형 액상 실리콘 고무의 특성은 다음과 같이 측정하였다.
(가) 부가형 액상 실리콘 고무의 점도:
B형 점도계에 의해 23± 2 ℃에서의 점도를 측정하였다.
(나) 실리콘 고무 경화물의 압축 영구 왜곡:
이액형의 부가형 액상 실리콘 고무에서의 A액과 B액을 동일량이 되는 비율로 교반 혼합하였다. 이어서, 이 혼합물을 금형에 유입시키기고, 해당 혼합물에 대하여 감압에 의한 탈포 처리를 행한 후, 120 ℃, 30 분간의 조건으로 경화 처리를 행함으로써, 두께가 12.7 mm, 직경이 29 mm인 실리콘 고무 경화물로 이루어지는 원주체를 제조하고, 이 원주체에 대하여 200 ℃, 4 시간의 조건으로 포스트 경화를 행하였다. 이와 같이 하여 얻어진 원주체를 시험편으로서 사용하고, JIS K 6249에 준거하여 150± 2 ℃에서의 압축 영구 왜곡을 측정하였다.
(다) 실리콘 고무 경화물의 인열 강도:
상기 (나)와 마찬가지의 조건으로 부가형 액상 실리콘 고무의 경화 처리 및 포스트 경화를 행함으로써, 두께가 2.5 mm인 시트를 제조하였다. 이 시트로부터 펀칭에 의해서 크레센트형의 시험편을 제조하고, JIS K 6249에 준거하여 23± 2 ℃에서의 인열 강도를 측정하였다.
(라) 듀로메타 A 경도:
상기 (다)와 마찬가지로 하여 제조된 시트를 5장 중첩시키고, 얻어진 적중체를 시험편으로서 사용하고, JIS K 6249에 준거하여 23± 2 ℃에서의 듀로메타 A 경도를 측정하였다.
이어서, 상기 금형에서의 하형의 상면에 스페이서를 개재시켜 프레임판을 위치 정렬하여 배치하고, 이 프레임판 상에 스페이서를 개재시켜 상형을 위치 정렬하여 배치함과 동시에, 상형, 하형, 2장의 스페이서 및 프레임판에 의해서 형성되는 성형 공간 내에 제조한 성형 재료를 충전하여 성형 재료층을 형성하였다.
그리고, 상형 및 하형 사이에 형성된 성형 재료층에 대하여, 강자성체층 사이에 위치하는 부분에 전자석에 의해서 두께 방향으로 1.8 T의 자장을 작용시키면서, 100 ℃, 1 시간의 조건으로 경화 처리를 실시함으로써, 프레임판의 탄성 이방 도전막 배치용 구멍의 각각에 탄성 이방 도전막을 형성하였다. 금형으로부터 취출한 후, 200 ℃, 4 시간의 조건으로 후경화 처리를 행함으로써, 접점 형성용 이방 도전성 커넥터를 제조하였다.
형성된 탄성 이방 도전막에 대해서 구체적으로 설명하면, 탄성 이방 도전막의 각각은 가로 방향의 치수가 8600 ㎛, 세로 방향의 치수가 1450 ㎛이다. 탄성 이방 도전막의 각각에는, 평가용 웨이퍼 W1에서의 피검사 전극에 대응하는 3840개의 접속용 도전부가 120 ㎛의 피치로 배열되어 있고, 접속용 도전부의 각각은 가로 방향의 치수가 60 ㎛, 세로 방향의 치수가 150 ㎛, 두께가 160 ㎛이며, 평가용 웨이퍼 W1에 접속되어야 하는 한쪽면측의 돌출 부분의 돌출 높이가 30 ㎛, 접속용 회로 기판에 접속되어야 하는 다른면측의 돌출 부분의 돌출 높이가 30 ㎛이고, 절연부의 두께가 100 ㎛이며, 탄성 이방 도전막의 각각에서의 프레임판에 지지된 부분의 두께(두 갈래 부분의 한편의 두께)는 20 ㎛이다. 또한, 탄성 이방 도전막의 각각에서의 접속용 도전부 중 도전성 입자의 함유 비율을 조사한 바, 모든 접속용 도전부에 대해서 부피 분률로 약 30 ％였다.
또한, 이 접점 형성용 이방 도전성 커넥터 전체의 두께 변동의 정도는 ± 5 ㎛였다.
기판 재료로서 알루미나세라믹(선열 팽창 계수 4.8×10-6/K)을 사용하고, 표면에 평가용 웨이퍼 W1에서의 집적 회로의 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴을 따라서 표면 전극이 형성됨과 동시에, 이면에 표면 전극의 각각에 접속된 단자 전극(이면 전극)이 형성된 접속용 회로 기판(미리 고품질인 것이 확인된 것)을 준비하고, 이 접속용 회로 기판의 표면에 접점 형성용 이방 도전성 커넥터를 대접시켜 접점 형성용 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부의 각각과 접속용 회로 기판에서의 단자 전극의 각각을 접속용 회로 기판에서의 적절한 회로를 개재시켜 전기적으로 접속한 상태에서 접점 형성용 이방 도전성 커넥터를 배치하고, 이에 따라 프로브 카드를 제조하였다. 여기에 접속용 회로 기판은 전체의 치수가 10 cm×10 cm의 구형이고, 그 평면 정밀도는 ± 10 ㎛이다. 또한, 단자 전극(이면 전극)의 각각은 직경의 크기가 400 ㎛인 것이고, 800 ㎛의 피치로 가로 방향에 10개씩, 세로 방향으로 6개씩 종횡으로 나열한 상태로 배열되어 있고, 표면 전극의 각각은 가로 방향의 치수가 80 ㎛이고, 세로 방향의 치수가 170 ㎛이며, 120 ㎛의 피치로 가로 방향에 일렬로 배열되어 있다.
(3) 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터의 제조:
상기 접점 형성용 이방 도전성 커넥터의 제조예에서, 강자성체층 (72, 77)의 치수를 직경 300 ㎛, 두께 100 ㎛로 변경함과 동시에, 접속용 도전부 형성용의 오목 부분 (74A, 74B)를 직경 300 ㎛, 깊이 100 ㎛로 변경한 것 이외에는 동일한 구성을 갖는 금형을 제조하였다.
프레임판으로는, 두께가 100 ㎛인 스테인레스강(SUS304, 포화 자화 0.01 wb/㎡, 선열 팽창 계수: 1.73×10-5/K)으로 이루어지는 것을 준비하고, 탄성 이방 도전막 성형용의 상측 스페이서 및 하측 스페이서로서, 각각 두께가 50 ㎛인 스테인레스강(SUS304)으로 이루어지는 것을 준비하였다. 여기에 프레임판에서의 탄성 이방 도전막 배치용 구멍의 가로 방향에서의 치수가 8000 ㎛, 세로 방향에서의 치수가 4800 ㎛이고, 스페이서에서의 개구의 가로 방향에서의 치수가 9000 ㎛, 세로 방향에서의 치수가 5800 ㎛이다.
한편, 부가형 액상 실리콘 고무 100 중량부에 도전성 입자 42 중량부를 첨가 하여 혼합하고, 그 후, 감압에 의한 탈포 처리를 실시함으로써 탄성 이방 도전막의 성형용 재료를 제조하였다. 여기서 도전성 입자로는, 평균 입경 40 ㎛의 니켈 입자를 코어 입자로 하고, 이 코어 입자에 그 중량의 15 중량％가 되는 피복량으로 금을 화학 도금에 의해 피복한 것을 사용하였다. 또한, 부가형 액상 실리콘 고무로는 A액의 점도가 180 Pa·s이고, B액의 점도가 180 Pa·s인 이액형이며, 경화물의 150 ℃에서의 영구 압축 왜곡이 5 ％, 경화물의 듀로메타 A 경도가 23, 경화물의 인열 강도가 8 kN/m인 것을 사용하였다.
이상의 것 이외에는 상기와 동일하게 하여, 프레임판에서의 탄성 도전막 배치용 구멍의 각각에 탄성 이방 도전막을 형성함으로써, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터를 제조하였다.
형성된 탄성 이방 도전막에 대해서 구체적으로 설명하면, 탄성 이방 도전막의 각각은 가로 방향의 치수가 9000 ㎛, 세로 방향의 치수가 5800 ㎛이다. 탄성 이방 도전막의 각각에는, 프로브 카드에서의 단자 전극(이면 전극)에 대응하는 3840개의 접속용 도전부가 800 ㎛의 피치로 배열되어 있고, 접속용 도전부의 각각은 직경이 300 ㎛, 전체 두께가 400 ㎛, 한쪽면측의 돌출 부분 및 다른면측의 돌출 부분의 돌출 높이가 각각 100 ㎛이며, 절연부의 두께가 200 ㎛이고, 탄성 이방 도전막의 각각에서의 프레임판에 지지된 부분의 두께(둘 중 한쪽 두께)는 50 ㎛이다. 또한, 탄성 이방 도전막의 각각의 접속용 도전부 중 도전성 입자의 함유 비율을 조사한 바, 모든 접속용 도전부에 대해서 부피 분률로 약 30 ％였다.
또한, 이 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 전체의 두께 변동의 정도는 ± 10 ㎛였다.
(4) 프로브 장치의 제조:
우선, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터에서의 프레임판의 4변의 모서리의 위치에 왜곡량 규제용 스페이서가 감합되어 배치되는 위치 결정 구멍을 형성한다. 또한, 기판 재료로서 알루미나 세라믹(선열 팽창 계수 4.8×10-6/K)을 사용하고, 평가용 웨이퍼 W1에서의 집적 회로의 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴을 따라서 검사 전극이 형성된 검사용 회로 기판(미리 고품질인 것이 확인된 것)을 준비하고, 이 검사용 회로 기판에서의 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터의 위치 결정 구멍에 대응하는 위치에, 위치 가변 기구 배치용 오목 부분 및 관통 구멍을 형성함과 동시에, 접속용 회로 기판에서의 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터의 위치 결정 구멍에 대응하는 위치에, 위치 가변 기구 배치용의 오목 부분 및 관통 구멍을 형성하였다. 여기에 검사용 회로 기판은, 두께가 5 mm, 직경이 30 cm인 원판상이고, 그 검사 전극이 형성된 영역의 평면 정밀도는 ± 10 ㎛이다. 또한, 검사 전극의 각각은 직경이 400 ㎛이고, 800 ㎛의 피치로 배열되어 있다. 또한, 검사용 회로 기판 및 접속용 회로 기판에서의 위치 가변 기구 배치용 관통 구멍의 개구경의 크기는 모두 3000 ㎛이다.
이어서, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터의 프레임판의 위치 결정 구멍의 각각에 알루미늄으로 이루어지고, 외경이 9000 ㎛, 내경이 3500 ㎛, 두께가 250 ㎛(기울기 조정용 이방 도전성 커넥터의 전체 두께의 55 ％의 크기)인 원통상의 스페 이서를 배치하고, 도 2에 도시한 바와 같이, 볼트 각각의 머리부를 검사용 회로 기판의 오목 부분에서의 관통 구멍의 개구 돌기부에 계지시킴과 동시에 축부를 해당 관통 구멍 내, 왜곡량 규제용 스페이서의 내부 공간 내 및 접속용 회로 기판의 오목 부분에서의 관통 구멍 내에 삽입 관통시켜서 기단부가 접속용 회로 기판의 오목 부분 내에 노출되도록 검사용 회로 기판의 일면측에서 장착하고, 각각의 볼트의 기단부에 너트를 나사 결합하여 설치하고, 이에 따라 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터가 그 탄성 이방 도전막에서의 접속용 도전부의 각각이 프로브 카드의 단자 전극 상에 위치하도록 위치 정렬된 상태에서 배치됨과 동시에, 검사용 회로 기판이 그 검사 전극의 각각이 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부 상에 위치하도록 위치 정렬된 상태에서 배치되어 이루어지는 본 발명에 관한 프로브 장치를 제조하였다. 여기서 위치 가변 기구를 구성하는 볼트로는, 직경이 3.0 mm, 피치가 0.35 mm인 정밀 나사를 사용하였다.
〔프로브 장치의 평가〕
평가용 웨이퍼 W1을 히터를 구비한 시험대에 배치하고, 프로브 장치에서의 접점 형성용 이방 도전성 커넥터의 접속용 도전부의 각각이 평가용 웨이퍼 W1에서의 피검사 전극 상에 위치하도록 위치 정렬하여 배치하였다. 여기서 시험대의 평면 정밀도는 ± 10 ㎛이다.
프로브 장치에서의 위치 가변 기구를 구성하는 너트의 각각을 일률적인 조임량으로 조임으로써, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터에서의 탄성 이방 도전막이 검사용 회로 기판과 접속용 회로 기판에 의해 협압되어 두께 방향으로 압축된 상태 에서, 해당 검사용 회로 기판, 해당 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 및 해당 접속용 회로 기판을 모두 임시 고정하고, 이에 따라 해당 검사용 회로 기판에서의 검사용 전극의 각각과 해당 접속용 회로 기판에서의 단자 전극의 각각을 해당 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부의 각각을 개재시켜 전기적으로 접속한다.
이 상태에서는, 프로브 카드의 단자 전극이 형성된 면의, 평가용 웨이퍼의 피검사 전극이 형성된 면에 대한 높이 수준의 변동의 정도가 ± 15 ㎛이고, 검사용 회로 기판의 검사 전극이 형성된 면의, 평가용 웨이퍼의 피검사 전극이 형성된 면에 대한 높이 수준의 변동의 정도가 ± 20 ㎛이다.
그리고, 평가용 웨이퍼 W1이 배치된 시험대를 상측으로 이동시킴으로써, 접점 형성용 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부의 각각을 평가용 웨이퍼 W1에서의 피검사 전극의 각각에 접촉시키고, 이 상태에서 더욱 상측에 가압함으로써, 전기적 접속을 달성한 상태에서 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부의 각각의 전기 저항값을 측정하고, 얻어진 전기 저항값이 실질적으로 균일한 크기가 되도록 각각의 위치 가변 기구에서의 너트 조임량의 보정량을 설정하고, 이 보정량에 기초하여 각각의 위치 가변 기구에서의 너트 조임량을 개별적으로 조정하는 조작을 필요에 따라 반복하여 행하고, 웨이퍼 검사 장치 전체의 평행도를 조정하여 검사 초기 상태를 설정한다. 여기서 검사 초기 상태는, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터에서의 탄성 이방 도전막의 모든 접속용 도전부의 전기 저항값이 0.1 Ω 이하(전기 저항값이 ± 50 mΩ의 범위 내에서 일치)인 상태이며, 검사용 회로 기판과 접속 용 회로 기판에 의한 탄성 이방 도전막에 대한 협압력이 접속용 도전부의 1개당 8 g이 되는 상태로 설정하였다.
그리고, 시험대를 상측으로 이동시켜 접점 형성용 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부의 각각을 평가용 웨이퍼 W1에서의 피검사 전극의 각각에 접촉시키고, 이 상태에서 더욱 아래쪽으로 38 kg의 하중(접점 형성용 이방 도전성 커넥터의 접속용 도전부 1개당 가해지는 하중이 평균적으로 약 10 g)으로 가압하고, 이 상태에서 이하에 도시한 바와 같은 시험 1을 행함으로써 평가용 웨이퍼 W1의 피검사 전극에 대한 검사용 회로 기판의 검사 전극의 전기적 접속 상태를 조사한 바, 도통 저항이 1 Ω 미만인 접속용 도전부의 비율이 100 ％였다. 또한, 평가용 웨이퍼 W2를 사용하고, 상기와 마찬가지의 방법에 의해 검사 초기 상태를 설정하고, 시험대를 상측으로 이동시켜 가압하여 접점 형성용 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부의 각각을 평가용 웨이퍼 W1에서의 피검사 전극의 각각에 접촉시키고, 이 상태에서 더욱 상측에 38 kg의 하중(접점 형성용 이방 도전성 커넥터의 접속용 도전부 1개당 가해지는 하중이 평균적으로 약 10 g)으로 가압하고, 이 상태에서 이하에 도시한 바와 같은 시험 2를 행함으로써 평가용 웨이퍼 W1의 피검사 전극에 대한 검사용 회로 기판의 검사 전극의 전기적 접속 상태를 조사한 바, 절연 저항이 10 MΩ 이상인 도전부쌍의 비율이 0 ％이고, 모든 피검사 전극에 대해서 양호한 전기적 접속 상태가 달성되어 있는 것이 확인되었다.
시험 1:
실온(25 ℃)하에서, 검사용 회로 기판에서의 3840개의 검사용 전극과 평가용 웨이퍼 W1의 인출 전극 사이의 전기 저항을 접속용 도전부에서의 전기 저항(이하, "도통 저항"이라 함)으로서 차례로 측정하고, 도통 저항이 1 Ω 미만인 접속용 도전부의 비율을 산출하였다.
시험 2:
실온(25 ℃)하에서, 검사용 회로 기판에서의 인접하는 2개의 검사용 전극 사이의 전기 저항을 인접하는 2개의 접속용 도전부(이하, "도전부쌍"이라 함) 사이의 전기 저항(이하, "절연 저항"이라 함)으로서 차례로 측정하고, 절연 저항이 10 MΩ 이상인 도전부쌍의 비율을 산출하였다.
또한, 프로브 장치 전체에 의해서, 평가용 웨이퍼 W1을 상기한 조건으로 가압한 상태 그대로 시험대를 85 ℃로 가열하고, 상기와 마찬가지의 시험 1을 행한 바, 도통 저항이 1 Ω 미만인 접속용 도전부의 비율이 100 ％였다.
또한, 평가용 웨이퍼 W2를 사용하고, 상기와 마찬가지의 방법에 의해 검사 초기 상태를 설정하고, 상기와 마찬가지의 시험 2를 행한 바, 절연 저항이 10 MΩ 이상인 도전부쌍의 비율이 0 ％이고, 모든 피검사 전극에 대해서 양호한 전기적 접속 상태가 유지되어 있으며, 온도 변화에 의한 열이력 등의 환경의 변화에 대해서도 양호한 전기적 접속 상태가 안정적으로 얻어지는 것이 확인되었다.
또한, 이 프로브 장치에서는, 접점형용 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부가 평가용 웨이퍼에서의 피검사 전극에 접촉된 상태에서 검사 상태까지 가압되었을 때의 탄성 이방 도전막의 왜곡량(오버 드라이브량)이 80 ㎛이고, 작은 하중에서 소기의 요철 흡수성이 얻어지는 것이 확인되었다.
<실시예 2>
실시예 1에서, 왜곡량 규제용 스페이서로서 하기에 나타내는 구성을 사용하고, 해당 스페이서를 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터에서의 프레임판의 양면에 배치한 것 이외에는, 실시예 1에서 제조한 것과 마찬가지의 구성을 갖는 프로브 장치(도 5 참조)를 제조하였다.
〔스페이서의 구성〕
스페이서는 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터에서의 탄성 이방 도전막이 형성된 영역에 대응하는 영역에 개구를 갖는 구형 프레임상의 판상 부분과, 이 판상 부분의 양면에 형성된, 탄성체를 포함하는 복수개의 미소 돌기 부분으로 구성되어 있다.
판상 부분은 스테인레스강으로 이루어지고, 두께가 50 ㎛인 것이다. 또한, 미소 돌기 부분은 실리콘 고무로 이루어지고, 직경이 50 ㎛, 돌출 높이가 40 ㎛(기울기 조정용 이방 도전성 커넥터의 전체 두께의 20 ％의 크기)인 원주상이다.
기울기 조정용 이방 도전성 커넥터에서의 프레임판을 포함하는 2개의 스페이서의 전체 두께는 360 ㎛(기울기 조정용 이방 도전성 커넥터의 전체 두께의 90 ％의 크기)이다.
〔프로브 장치의 평가〕
이 프로브 장치에서는, 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터에서의 탄성 이방 도전막이 검사용 회로 기판과 접속용 회로 기판에 의해 협압되어 두께 방향으로 압축된 상태로, 해당 검사용 회로 기판, 해당 기울기 조정용 이방 도전성 커넥터 및 해당 접속용 회로 기판을 모두 임시 고정한 경우의, 프로브 카드의 단자 전극이 형성된 면의 평가용 웨이퍼 W1의 피검사 전극이 형성된 면에 대한 높이 수준의 변동의 정도가 ± 20 ㎛이고, 검사용 회로 기판의 검사 전극이 형성된 면의 평가용 웨이퍼 W1의 피검사 전극이 형성된 면에 대한 높이 수준의 변동의 정도가 ± 25 ㎛이다.
웨이퍼 검사 장치 전체의 평행도를 조정함으로써 검사 초기 상태(실시예 1과 동일한 검사 초기 상태)를 설정하고, 시험대를 상측으로 이동시켜 접점 형성용 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부의 각각을 평가용 웨이퍼 W1에서의 피검사 전극의 각각에 접촉시키고, 이 상태에서 더욱 상측에 38 kg의 하중(접점 형성용 이방 도전성 커넥터의 접속용 도전부 1개당 가해지는 하중이 평균 약 10 g)으로 가압하고, 이 상태에서 실시예 1과 동일한 시험 1을 행함으로써 평가용 웨이퍼 W1의 피검사 전극에 대한 검사용 회로 기판의 검사 전극의 전기적 접속 상태를 조사한 바, 도통 저항이 1 Ω 미만인 접속용 도전부의 비율이 100 ％였다.
또한, 평가용 웨이퍼 W2를 사용하고, 실시예 1과 동일한 시험 2를 행함으로써 평가용 웨이퍼 W1의 피검사 전극에 대한 검사용 회로 기판의 검사 전극의 전기적 접속 상태를 조사한 바, 절연 저항이 10 MΩ 이상인 도전부쌍의 비율이 0 ％이고, 모든 피검사 전극에 대해서 양호한 전기적 접속 상태가 달성되어 있는 것이 확인되었다.
또한, 프로브 장치 전체에 의해서, 평가용 웨이퍼 W1을 상기한 조건으로 가압한 상태에서 시험대를 85 ℃로 가열하고, 상기와 동일한 시험 1을 행한 바, 도통 저항이 1 Ω 미만인 접속용 도전부의 비율이 100 ％였다.
또한, 평가용 웨이퍼 W2를 사용하고, 상기와 마찬가지의 방법에 의해 검사 초기 상태를 설정하고, 상기와 마찬가지의 시험 2를 행한 바, 절연 저항이 10 MΩ 이상인 도전부쌍의 비율이 0 ％이고, 모든 피검사 전극에 대해서 양호한 전기적 접속 상태가 유지되어 있고, 온도 변화에 의한 열이력 등의 환경의 변화에 대해서도 양호한 전기적 접속 상태가 안정적으로 얻어지는 것이 확인되었다.
또한, 이 프로브 장치에서는 접점형용 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부가 평가용 웨이퍼에서의 피검사 전극에 접촉된 상태에서 검사 상태까지 가압되었을 때의 탄성 이방 도전막의 왜곡량(오버 드라이브량)이 100 ㎛이고, 작은 하중으로 소기의 요철 흡수성이 얻어지는 것이 확인되었다.
<비교예 1>
실시예 1에서, 평행도 조정 기구를 구성하는 위치 가변 기구를 갖지 않는 것이외에는 실시예 1에서 제조한 것과 마찬가지의 구성을 갖는 비교용 프로브 장치를 제조하고, 이 프로브 장치에 대해서 실시예 1과 동일한 평가를 행한 바, 일부 피검사 전극에 대해서 접속 불량이 인정되고, 양호한 전기적 접속 상태가 얻어지지 않았다.

Claims (12)

  1. 웨이퍼에 형성된 다수개의 집적 회로의 전기적 검사를 행하기 위한 프로브 장치이며, 표면에 다수개의 검사용 전극을 갖는 검사용 회로 기판과,
    이면에 상기 검사용 회로 기판의 검사용 전극의 패턴에 대응하는 패턴을 따라서 복수개의 단자 전극이 형성된 접속용 회로 기판, 및 이 접속용 회로 기판의 표면에 설치된, 검사 대상인 웨이퍼에서의 집적 회로의 피검사 전극에 접촉되는 다수개의 접촉자가 배치되어 이루어지는 접촉 부재를 갖고, 해당 접속용 회로 기판의 단자 전극의 각각이 상기 검사용 회로 기판의 검사용 전극에 대향하도록 배치된 프로브 카드와,
    상기 검사용 회로 기판과 상기 프로브 카드에서의 접속용 회로 기판 사이에 배치된, 해당 검사용 회로 기판과 해당 접속용 회로 기판에 의해서 협압됨으로써, 상기 검사용 전극의 각각과 상기 단자 전극의 각각을 전기적으로 접속하는 이방 도전성 커넥터와,
    상기 검사용 회로 기판의 웨이퍼에 대한 평행도 및 상기 접속용 회로 기판의 웨이퍼에 대한 평행도를 조정하는 평행도 조정 기구를 구비하여 이루어지고, 평행도 조정 기구는 검사용 회로 기판 또는 접속용 회로 기판을 이방 도전성 커넥터의 두께 방향으로 상대적으로 변위시키는 위치 가변 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  2. 제1항에 있어서, 평행도 조정 기구는 복수개의 위치 가변 기구를 구비하고 있고, 각각의 위치 가변 기구는 검사용 회로 기판 또는 접속용 회로 기판의 변위량이 각각 독립적으로 설정 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 검사용 회로 기판과 프로브 카드에서의 접속용 회로 기판 사이에는, 이방 도전성 커넥터의 왜곡량을 규제하는 스페이서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  4. 제3항에 있어서, 스페이서의 전체 두께는 이방 도전성 커넥터의 전체 두께의 50 ％ 이상의 크기인 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  5. 제3항에 있어서, 이방 도전성 커넥터는 접속용 회로 기판 및 검사용 회로 기판에 관한 접속 대상 전극이 형성된 전극 영역에 대응하여 각각 두께 방향으로 신장하는 복수개의 이방 도전막 배치용 구멍이 형성된 프레임판과, 이 프레임판의 각 이방 도전막 배치용 구멍 내에 배치되고, 해당 이방 도전막 배치용 구멍의 주변부에 지지된 복수개의 탄성 이방 도전막으로 이루어지고,
    스페이서가 이방 도전성 커넥터에서의 프레임판의 양면에 배치되어 있고, 해당 스페이서는 이방 도전성 커넥터에서의 탄성 이방 도전막이 형성된 영역에 대응하는 영역에 개구가 형성된 프레임상이며, 적어도 검사용 회로 기판에 대한 접촉면 및 접속용 회로 기판에 대한 접촉면에 탄성 부재로 이루어지는 미소 돌기부를 갖는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  6. 제5항에 있어서, 미소 돌기부를 포함하는 스페이서의 두께와 이방 도전성 커넥터에서의 프레임판의 두께의 합계의 두께가 이방 도전성 커넥터의 전체 두께의 90 ％ 이상의 크기인 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 프로브 카드를 구성하는 접촉 부재가 각각 두께 방향으로 신장하는 복수개의 접속용 도전부가 절연부에 의해서 서로 절연되어 이루어지는 이방 도전성 시트를 구비한 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  8. 제7항에 있어서, 프로브 카드를 구성하는 접촉 부재가 각각 두께 방향으로 신장하는 복수개의 접속용 도전부가 절연부에 의해서 서로 절연되어 이루어지는 이방 도전성 시트 또는 해당 이방 도전성 시트가 프레임판에 의해서 지지되어 이루어지는 이방 도전성 커넥터와,
    해당 이방 도전성 시트 또는 해당 이방 도전성 커넥터의 표면에 배치된 절연성 시트와, 이 절연성 시트를 그 두께 방향으로 관통하여 신장하고, 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴을 따라서 배치된 복수개의 전극 구조체로 이루어지는 시트상 커넥터에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  9. 웨이퍼에 형성된 다수개의 집적 회로의 전기적 검사를 행하기 위한 검사 장치이며, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 프로브 장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
  10. 평행도 조정 기구를 구성하는 위치 가변 기구에 의해서 검사용 회로 기판 또는 접속용 회로 기판을 상대적으로 변위시켜서, 검사용 회로 기판, 이방 도전성 커넥터 및 접속용 회로 기판을 모두 이방 도전성 커넥터를 검사용 회로 기판과 접속용 회로 기판에 의해 협압한 상태에서 임시 고정하고, 이에 따라 해당 검사용 회로 기판에서의 검사용 전극의 각각과 해당 접속용 회로 기판에서의 단자 전극의 각각을 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부를 개재시켜 전기적으로 접속하고, 이 상태에서 더욱 가압하여 프로브 카드에서의 접촉 부재를 검사 대상인 웨이퍼에 접촉시킨 상태에서, 검사용 회로 기판의 웨이퍼에 대한 평행도 및 접속용 회로 기판의 웨이퍼에 대한 평행도를 측정하고, 얻어진 결과에 기초하여 위치 가변 기구에 의한 변위량의 보정량을 설정하고, 해당 보정량에 기초하여 위치 가변 기구에 의한 변위량을 조정하는 검사 초기 상태 설정 조작을 행함으로써, 검사용 회로 기판의 웨이퍼에 대한 평행도 및 접속용 회로 기판의 웨이퍼에 대한 평행도를 조정하고,
    검사용 회로 기판과 접속용 회로 기판 사이의 이격 거리의 크기가 커지는 방향에 대한 검사용 회로 기판 또는 접속용 회로 기판의 변위를 금지한 상태에서, 프로브 장치 전체를 웨이퍼에 접촉시켜 전기적 검사를 행하는 것을 특징으로 하는 웨 이퍼 검사 방법.
  11. 제10항에 있어서, 평행도 조정 기구가 복수개의 위치 가변 기구를 구비하고 있고,
    프로브 카드에서의 접촉 부재를 검사 대상인 웨이퍼에 접촉시킨 상태에서, 이방 도전성 커넥터에서의 각각의 접속용 도전부의 전기 저항값을 측정하고, 얻어진 전기 저항값의 분포가 균일한 상태가 되도록 각각의 위치 가변 기구에 의한 변위량의 보정량이 설정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 검사 초기 상태는 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부 각각의 전기 저항값이 0.1 Ω 이하이며, 이방 도전성 커넥터에서의 접속용 도전부 1개당 하중이 0.01 내지 0.4 N이 되는 상태로 설정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
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