KR20070046033A - 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터 및 그의 제조 방법 및응용 - Google Patents

웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터 및 그의 제조 방법 및응용 Download PDF

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후지오 하라
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제이에스알 가부시끼가이샤
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Abstract

웨이퍼의 피검사 전극이 작은 피치로 고밀도로 배치되어 있더라도 요구되는 전기적 접속이 확실하게 달성되고, 적은 비용으로 제조 가능한 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터 및 그의 제조 방법 및 그의 응용이 개시되어 있다.
본 발명의 커넥터는 웨이퍼의 피검사 전극이 배치된 전극 영역에 대응하여 복수의 개구가 형성된 프레임판과, 그 개구의 각각을 막도록 배치된 복수의 탄성 이방 도전막을 포함하고, 탄성 이방 도전막은 피검사 전극에 대응하여 배치된, 두께 방향으로 신장하는 복수의 접속용 도전부가 절연부에 의해 서로 절연되어 이루어지는 것이며, 이형성 지지판 상에 지지된 도전성 엘라스토머층을 레이저 가공하여 복수의 접속용 도전부를 형성하고, 접속용 도전부 각각을 프레임판의 개구를 막도록 형성된 액상의 절연부용 재료층 중에 침입시키고, 절연부용 재료층을 경화 처리하여 얻어지는 것이다.
웨이퍼, 이방 도전성 커넥터, 프로브 부재, 웨이퍼 검사 장치, 탄성 이방 도전막, 선열팽창계수

Description

웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터 및 그의 제조 방법 및 응용 {WAFER INSPECTION-USE ANISOTROPIC CONDUCTIVE CONNECTOR AND PRODUCTION METHOD AND APPLICATIONS THEREFOR}
본 발명은 웨이퍼에 형성된 복수의 집적 회로의 전기적 검사를 웨이퍼 상태에서 행하기 위해 이용되는 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터 및 그의 제조 방법, 이 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터를 구비한 웨이퍼 검사용 프로브 부재, 및 이 프로브 부재를 구비한 웨이퍼 검사 장치 및 이 프로브 부재를 사용한 웨이퍼 검사 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 집적 회로 장치의 제조 공정에서는, 예를 들면 실리콘으로 이루어지는 웨이퍼에 다수의 집적 회로를 형성하고, 그 후 이들 집적 회로의 각각에 대하여 기초적인 전기 특성을 검사함으로써, 결함을 갖는 집적 회로를 선별하는 프로브 시험이 행해진다. 이어서, 이 웨이퍼를 절단함으로써 반도체칩이 형성되고, 이 반도체칩이 적절한 패키지 내에 수납되어 밀봉된다. 또한, 패키지화된 반도체 집적 회로 장치의 각각에 대하여 고온 환경하에서 전기 특성을 검사함으로써, 잠재적 결함을 갖는 반도체 집적 회로 장치를 선별하는 번인(burn-in) 시험이 행해진다.
이러한 프로브 시험 또는 번인 시험 등의 집적 회로의 전기적 검사에 있어서는 검사 대상물에 있어서의 피검사 전극 각각을 테스터에 전기적으로 접속하기 위해 프로브 부재가 이용되고 있다. 이러한 프로브 부재로서는 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 검사 전극이 형성된 검사용 회로 기판과, 이 검사용 회로 기판 상에 배치된 이방 도전성 엘라스토머 시트를 포함하는 것이 알려져 있다.
이러한 이방 도전성 엘라스토머 시트로서 종래에는 다양한 구조의 것이 알려져 있고, 예를 들면 일본 특허 공개 (소)51-93393호 공보 등에는 금속 입자를 엘라스토머 중에 균일하게 분산하여 얻어지는 이방 도전성 엘라스토머 시트(이하, 이를 "분산형 이방 도전성 엘라스토머 시트"라 함)가 개시되고, 또한 일본 특허 공개 (소)53-147772호 공보 등에는 도전성 자성체 입자를 엘라스토머 중에 불균일하게 분포시킴으로써, 두께 방향으로 신장하는 다수의 도전부와, 이들을 서로 절연하는 절연부가 형성되어 이루어지는 이방 도전성 엘라스토머 시트(이하, 이를 "편재형 이방 도전성 엘라스토머 시트"라 함)가 개시되고, 또한 일본 특허 공개 (소)61-250906호 공보 등에는 도전부의 표면과 절연부 사이에 단차가 형성된 편재형 이방 도전성 엘라스토머 시트가 개시되어 있다.
이들 이방 도전성 엘라스토머 시트 중에서, 편재형 이방 도전성 엘라스토머 시트는 검사해야 할 집적 회로의 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 도전부가 형성되어 있기 때문에, 분산형 이방 도전성 엘라스토머 시트와 비교하여 피검사 전극의 배열 피치, 즉 인접하는 피검사 전극의 중심간 거리가 작은 집적 회로 등에 대해서도 전극간의 전기적 접속을 높은 신뢰성으로 달성할 수 있다는 점에서 유리하다. 따라서, 피검사 전극의 피치가 작은 반도체 집적 회로 장치의 프로브 시험 또는 번인 시험에 있어서는 편재형 이방 도전성 엘라스토머 시트가 이용되고 있다.
이리하여, 웨이퍼에 형성된 집적 회로에 대하여 행해지는 프로브 시험에 있어서, 종래에는 다수의 집적 회로 중, 예를 들면 16개 또는 32개의 집적 회로가 형성된 복수의 영역에 웨이퍼를 분할하고, 이 영역에 형성된 모든 집적 회로에 대하여 일괄적으로 프로브 시험을 행하고, 차례로 그 밖의 영역에 형성된 집적 회로에 대하여 프로브 시험을 행하는 방법이 채용되었다. 그리고, 최근에는 검사 효율을 향상시키고 검사 비용의 감소를 도모하기 위해, 웨이퍼에 형성된 다수의 집적 회로 중, 예를 들면 64개 또는 124개 또는 전부의 집적 회로에 대하여 일괄적으로 프로브 시험을 행하는 것이 요청되고 있다.
한편, 번인 시험에 있어서는 검사 대상인 집적 회로 장치는 미소한 것이어서 그 취급이 불편하기 때문에, 다수의 집적 회로 장치의 전기적 검사를 개별적으로 행하기 위해서는 긴 시간을 요하고, 이에 따라 검사 비용이 상당히 증가하게 된다. 이러한 이유로부터, 웨이퍼 상에 형성된 다수의 집적 회로에 대하여 이들 번인 시험을 웨이퍼 상태에서 일괄적으로 수행하는 WLBI(Wafer Level Burn-in) 시험이 제안되었다.
그러나, 검사 대상인 웨이퍼가 예를 들면 직경 8인치 이상의 대형으로서, 그 피검사 전극의 수가 예를 들면 5000개 이상, 특히 10000개 이상의 것인 경우에는, 각 집적 회로의 피검사 전극의 피치가 매우 작기 때문에, 프로브 시험 또는 WLBI 시험에 편재형 이방 도전성 엘라스토머 시트를 이용하면 다음과 같은 문제가 있다.
(1) 직경이 예를 들면 8인치(약 20 cm)인 웨이퍼를 검사하기 위해서는, 편재형 이방 도전성 엘라스토머 시트로서 그 직경이 8인치 정도인 것을 이용하는 것이 필요하게 된다. 그런데, 이러한 편재형 이방 도전성 엘라스토머 시트는 전체 면적이 상당히 큰 것이지만, 각 도전부는 미세하고, 해당 편재형 이방 도전성 엘라스토머 시트 표면에 차지하는 도전부 표면의 면적 비율이 작기 때문에, 해당 편재형 이방 도전성 엘라스토머 시트를 확실하게 제조하는 것은 매우 곤란하다. 따라서, 이방 도전성 엘라스토머 시트의 제조에 있어서, 수율이 극단적으로 저하되는 결과, 이방 도전성 엘라스토머 시트의 제조 비용이 증가하고, 나아가서는 검사 비용이 증가한다.
(2) 편재형 이방 도전성 엘라스토머 시트에 있어서는, 검사용 회로 기판 및 검사 대상인 웨이퍼와의 전기적 접속 작업에 있어서, 이들에 대하여 특정 위치 관계를 가지고 유지 고정하는 것이 필요하다. 그런데, 이방 도전성 엘라스토머 시트는 유연하고 쉽게 변형되기 쉬운 것으로서, 그의 취급성이 낮기 때문에, 검사 대상인 웨이퍼의 피검사 전극에 대한 전기적 접속을 행할 때에 편재형 이방 도전성 엘라스토머 시트의 위치 정합 및 유지 고정이 매우 곤란하다.
(3) 웨이퍼를 구성하는 재료, 예를 들면 실리콘의 선열팽창계수는 3.3×10-6/K 정도이고, 한편 이방 도전성 엘라스토머 시트를 구성하는 재료, 예를 들면 실리콘 고무의 선열팽창계수는 2.2×10-4/K 정도이다. 따라서, 예를 들면 25 ℃에서, 각각 직경이 20 cm인 웨이퍼 및 이방 도전성 엘라스토머 시트 각각을 25 ℃부터 125 ℃까지 가열한 경우에는, 이론상 웨이퍼 직경의 변화는 0.0066 cm에 지나지 않지만, 이방 도전성 엘라스토머 시트 직경의 변화는 0.44 cm에 달한다. 이와 같이 검사 대상인 집적 회로 장치를 구성하는 재료(예를 들면, 실리콘)와 편재형 이방 도전성 엘라스토머 시트를 구성하는 재료(예를 들면, 실리콘 고무) 사이에 열 팽창률이 크게 다르기 때문에, 번인 시험에서는 일단 웨이퍼와 편재형 이방 도전성 엘라스토머 시트에 요구되는 위치 정합 및 유지 고정이 실현된 경우에도, 온도 변화에 의한 열 이력을 받으면, 편재형 이방 도전성 엘라스토머 시트의 도전부와 집적 회로 장치의 피검사 전극 사이에 위치 어긋남이 생기는 결과, 전기적 접속 상태가 변화되어 안정한 접속 상태를 유지하는 것이 곤란하다.
상기 문제를 해결하기 위해, 검사 대상인 웨이퍼에 있어서의 집적 회로의 피검사 전극이 형성된 전극 영역에 대응하여 복수의 개구가 형성된 프레임판과, 이 프레임판의 개구의 각각을 막도록 배치된 복수의 탄성 이방 도전막으로 이루어지는 이방 도전성 커넥터가 제안되었다(예를 들면, 일본 특허 공개 제2002-334732호 공보 참조).
이러한 이방 도전성 커넥터에 따르면, 다음과 같은 효과가 얻어진다.
(1) 프레임판에 형성된 개구 각각은 검사 대상인 웨이퍼에 있어서의 집적 회로의 전극 영역에 대응하는 치수이고, 따라서 해당 개구 각각에 배치되는 탄성 이방 도전막은 크기가 작아도 되기 때문에, 개개의 탄성 이방 도전막의 형성이 용이하다.
(2) 탄성 이방 도전막 각각이 프레임판에 지지되어 있기 때문에, 변형되기 어려워 취급하기 쉽고, 또한 미리 프레임판에 위치 결정용 마크(예를 들면, 구멍)를 형성함으로써, 집적 회로 장치의 전기적 접속 작업에 있어서 해당 집적 회로 장치에 대한 위치 정합 및 유지 고정을 용이하게 행할 수 있다.
(3) 크기가 작은 탄성 이방 도전막은 열 이력을 받은 경우라도, 열팽창의 절대량이 적기 때문에 탄성 이방 도전막의 열팽창이 프레임판에 의해 규제되고, 게다가 이방 도전성 커넥터 전체의 열팽창은 프레임판을 구성하는 재료의 열팽창에 의존하기 때문에, 프레임판을 구성하는 재료로서 열 팽창률이 작은 것을 이용함으로써, 온도 변화에 의한 열 이력을 받은 경우에도 해당 이방 도전성 커넥터에 있어서의 도전부와 웨이퍼에 있어서의 피검사 전극의 위치 어긋남이 방지되는 결과, 양호한 전기적 접속 상태가 안정적으로 유지된다.
그리고, 이러한 이방 도전성 커넥터는 다음과 같이 제조된다.
도 28에 도시한 바와 같은 상형(80) 및 이와 쌍을 이루는 하형(85)을 포함하는 탄성 이방 도전막 성형용 금형을 준비한다. 이 금형에 있어서의 상형(80) 및 하형(85) 각각은 기판(81, 86) 상에, 성형해야 할 이방 도전성 엘라스토머 시트의 도전부의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 배치된 복수의 강자성체층(82, 87)과, 이들 강자성체층(82, 87)이 형성된 부분 이외의 부분에 배치된 비자성체층(83, 88)이 설치되어 있고, 강자성체층(82, 87) 및 비자성체층(83, 88)에 의해 성형면이 형성되어 있다. 그리고, 상형(80) 및 하형(85)은 상형(80)의 강자성체층(82)과 이에 대응하는 하형(85)의 강자성체층(87)이 서로 대향하도록 배치되어 있다.
이러한 금형 내에, 도 29에 나타낸 바와 같이, 검사 대상인 웨이퍼에 있어서의 전극 영역에 대응하여 개구(91)가 형성된 프레임판(90)을 위치 정합하여 배치하는 동시에, 경화 처리에 의해 탄성 고분자 물질이 되는 고분자 물질 형성 재료 중에 자성을 나타내는 도전성 입자(P)가 분산되어 이루어지는 성형 재료층(95A)을, 프레임판(90)의 각 개구(91)를 막도록 형성한다. 여기서, 성형 재료층(95A)에 함유되어 있는 도전성 입자(P)는 해당 성형 재료층(95A) 중에 분산된 상태이다.
그리고, 상형(80)의 상면 및 하형(85)의 하면에 예를 들면 한 쌍의 전자석을 배치하여 이를 작동시킴으로써, 성형 재료층(95A)에는 상형(80)의 강자성체층(82)과 이에 대응하는 하형(85)의 강자성체층(87) 사이의 부분, 즉 도전부가 되는 부분에서, 그 이외의 부분보다 큰 강도의 자장이 해당 성형 재료층(95A)의 두께 방향으로 작용한다. 그 결과, 성형 재료층(95A) 중에 분산되어 있는 도전성 입자(P)는 해당 성형 재료층(95A)에 있어서 큰 강도의 자장이 작용되고 있는 부분, 즉 상형(80)의 강자성체층(82)과 이에 대응하는 하형(85)의 강자성체층(87) 사이의 부분에 집합하고, 나아가 성형 재료층(95A)의 두께 방향으로 배열하도록 배향된다. 그리고, 이 상태에서 성형 재료층(95A)의 경화 처리를 행함으로써, 도 30에 나타낸 바와 같이 도전성 입자(P)가 두께 방향으로 배열하도록 배향된 상태로 함유된 복수의 도전부(96), 및 이들 도전부(96)를 서로 절연하는 절연부(97)를 포함하는 탄성 이방 도전막(95)이, 그 주연부가 프레임판(90)의 개구 가장자리부에 지지된 상태로 성형되고, 이에 따라 이방 도전성 커넥터가 제조된다.
그러나, 이러한 제조 방법에서는 다음과 같은 문제가 있다.
피검사 전극이 작은 피치로 고밀도로 배치된 웨이퍼에 대하여 전기적 검사를 행하는 경우에는, 도전부의 피치가 작고 고밀도로 배치된 이방 도전성 커넥터를 이용하는 것이 필요하다. 이리하여, 이러한 이방 도전성 커넥터의 제조시에 당연한 일이지만 강자성체층(82, 87)이 매우 작은 피치로 배치된 상형(80) 및 하형(85)을 이용하는 것이 필요하다.
따라서, 이러한 상형(80) 및 하형(85)을 이용하여 상술한 바와 같이 탄성 이방 도전막(95)을 형성하는 경우에는, 상형(80) 및 하형(85) 각각에 있어서 서로 인접하는 강자성체층(82, 87) 사이의 이격 거리가 작기 때문에, 도 31에 나타낸 바와 같이, 상형(80)에 있어서의 임의의 강자성체층(82a)으로부터 이에 대응하는 하형(85)의 강자성체층(87a)을 향하는 방향(화살표 X로 표시함)뿐만 아니라, 예를 들면 상형(80)의 강자성체층(82a)으로부터 이에 대응하는 하형(85)의 강자성체층(87a)에 인접하는 강자성체층(87b)을 향하는 방향(화살표 Y로 표시함), 또는 상형(80)의 강자성체층(82b)로부터 이에 대응하는 하형(85)의 강자성체층(87b)에 인접하는 강자성체층(87a)을 향하는 방향으로도 자장이 작용하게 된다. 그 때문에, 성형 재료층(95A)에 있어서, 도전성 입자(P)를 상형(80)의 강자성체층(82a)과 이에 대응하는 하형(85)의 강자성체층(87a) 사이에 위치하는 부분에 집합시키는 것이 곤란해지고, 상형(80)의 강자성체층(82a)과 하형(85)의 강자성체층(87b) 사이에 위치하는 부분에도 도전성 입자(P)가 집합하게 되고, 또한 도전성 입자(P)를 성형 재료층(95A)의 두께 방향으로 충분히 배향시키는 것이 곤란해지고, 그 결과 소기의 도전부 및 절연부를 갖는 이방 도전성 커넥터가 얻어지지 않는다.
또한, 탄성 이방 도전막의 형성에 있어서는 상술한 바와 같이 상형(80) 및 하형(85)으로 이루어지는 특수한 금형이 필요하다. 이 금형은 검사 대상인 웨이퍼에 따라서 개별적으로 제조되는 것이고, 또한 그의 제조 공정이 번잡하기 때문에, 이방 도전성 커넥터의 제조 비용이 매우 비싸지게 되고, 나아가서는 웨이퍼 검사 비용의 증가를 초래한다.
<발명의 개시>
본 발명은 이상과 같은 사정에 기초하여 이루어진 것으로서, 그 제1 목적은, 검사 대상인 웨이퍼에 있어서의 피검사 전극이 작은 피치로 고밀도로 배치되어 있는 것이더라도 해당 웨이퍼에 대하여 요구되는 전기적 접속을 확실하게 달성할 수 있고, 또한 적은 비용으로 제조할 수 있는 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터 및 그의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 제2 목적은, 검사 대상인 웨이퍼에 있어서의 피검사 전극이 작은 피치로 고밀도로 배치되어 있는 것이더라도 해당 웨이퍼에 대하여 요구되는 전기적 접속을 확실하게 달성할 수 있고, 게다가 적은 비용으로 제조할 수 있는 웨이퍼 검사용 프로브 부재를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 제3 목적은, 상기 프로브 부재를 사용하여, 웨이퍼에 형성된 복수의 집적 회로의 전기적 검사를 웨이퍼 상태에서 행하는 웨이퍼 검사 장치 및 웨이퍼 검사 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터의 제조 방법은 검사 대상인 웨이퍼에 형성된 모든 또는 일부의 집적 회로에 있어서의 피검사 전극이 배치된 전극 영역에 대응하여 복수의 개구가 형성된 프레임판과, 이 프레임판의 개구 각각을 막도록 배치된 복수의 탄성 이방 도전막을 포함하고, 상기 탄성 이방 도전막 각각은 상기 웨이퍼에 형성된 집적 회로에 있어서의 피검사 전극에 대응하여 배치된, 탄성 고분자 물질 중에 자성을 나타내는 도전성 입자가 함유되어 이루어지는 두께 방향으로 신장하는 복수의 접속용 도전부와, 이들 접속용 도전부를 서로 절연하는 탄성 고분자 물질을 포함하는 절연부를 갖는 것인 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터를 제조하는 방법이며,
이형성 지지판 상에 지지된 탄성 고분자 물질 중에 자성을 나타내는 도전성 입자가 함유되어 이루어지는 도전성 엘라스토머층을 레이저 가공함으로써, 해당 이형성 지지판 상에 복수의 접속용 도전부를 형성하고,
상기 이형성 지지판에 형성된 접속용 도전부 각각을, 프레임판의 개구를 막도록 형성된, 경화되어 탄성 고분자 물질이 되는 액상의 고분자 물질 형성 재료로 이루어지는 절연부용 재료층 중에 침입시키고, 이 상태에서 상기 절연부용 재료층을 경화 처리함으로써 절연부를 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터의 제조 방법에서, 레이저 가공은 탄산 가스 레이저 또는 자외선 레이저에 의한 것이 바람직하다.
또한, 도전성 엘라스토머층의 표면에, 형성해야 할 접속용 도전부의 패턴에 따라서 금속 마스크를 형성하고, 그 후 해당 도전성 엘라스토머층을 레이저 가공함으로써 복수의 접속용 도전부를 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 도전성 엘라스토머층의 표면을 도금 처리함으로써 금속 마스크를 형성 하는 것이 바람직하다.
또한, 도전성 엘라스토머층의 표면에 금속박층을 형성하고, 이 금속박층의 표면에 특정 패턴에 따라서 개구가 형성된 레지스트층을 형성하고, 상기 금속박층에 있어서의 상기 레지스트층의 개구로부터 노출된 부분의 표면을 도금 처리함으로써, 금속 마스크를 형성하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터의 제조 방법에서는 경화되어 탄성 고분자 물질이 되는 액상의 엘라스토머용 재료 중에 자성을 나타내는 도전성 입자가 함유되어 이루어지는 도전성 엘라스토머용 재료층에 대하여, 그 두께 방향으로 자장을 작용시키는 동시에 해당 도전성 엘라스토머용 재료층을 경화 처리함으로써, 도전성 엘라스토머층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터의 제조 방법에서는 프레임판으로서 선열팽창계수가 3×10-5/K 이하인 것을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터는 상기 제조 방법에 의해 얻어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 프로브 부재는 웨이퍼에 형성된 복수의 집적 회로 각각에 대하여 해당 집적 회로의 전기적 검사를 웨이퍼 상태에서 행하기 위해 이용되는 프로브 부재이며,
검사 대상인 웨이퍼에 형성된 집적 회로에 있어서의 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 검사 전극이 표면에 형성된 검사용 회로 기판과, 이 검사 용 회로 기판의 표면에 배치된 상기 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 프로브 부재에서는 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터 상에, 절연성 시트와, 이 절연성 시트를 그 두께 방향으로 관통하여 신장하고, 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 배치된 복수의 전극 구조체를 포함하는 시트형 프로브가 배치되어 있을 수 있다.
본 발명의 웨이퍼 검사 장치는 웨이퍼에 형성된 복수의 집적 회로 각각에 대하여 해당 집적 회로의 전기적 검사를 웨이퍼 상태에서 행하는 웨이퍼 검사 장치에 있어서, 상기 프로브 부재를 구비하여 이루어지고, 해당 프로브 부재를 통해 검사 대상인 웨이퍼에 형성된 집적 회로에 대한 전기적 접속이 달성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 웨이퍼 검사 방법은 웨이퍼에 형성된 복수의 집적 회로 각각을 상기 프로브 부재를 통해 테스터에 전기적으로 접속하고, 해당 웨이퍼에 형성된 집적 회로의 전기적 검사를 실행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터의 제조 방법에 따르면, 도전성 엘라스토머층을 레이저 가공함으로써 접속용 도전부를 형성하기 때문에, 소기의 도전성을 갖는 접속용 도전부를 확실하게 얻을 수 있다. 또한, 이형성 지지판 상에 접속용 도전부를 형성한 후에, 해당 접속용 도전부를 절연부용 재료층 중에 침입시키고, 해당 절연부용 재료층을 경화 처리함으로써 절연부를 형성하기 때문에, 도전성 입자가 전혀 존재하지 않는 절연부를 확실하게 얻을 수 있다. 또한, 종래의 이방 도전성 커넥터를 제조하기 위해 사용되었던 다수의 강자성체층이 배열되어 이루어지는 특수한 금형을 이용하는 것이 불필요하다.
따라서, 이러한 방법에 의해 얻어지는 본 발명의 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터에 따르면, 검사 대상인 웨이퍼에 있어서의 피검사 전극이 작은 피치로 고밀도로 배치되어 있는 것이더라도, 해당 피검사 전극 각각에 대하여 요구되는 전기적 접속이 확실하게 달성되고, 또한 적은 비용으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 부재에 따르면, 상기 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터를 구비하여 이루어지기 때문에, 검사 대상인 웨이퍼에 있어서의 피검사 전극이 작은 피치로 고밀도로 배치되어 있는 것이더라도, 해당 웨이퍼에 대하여 요구되는 전기적 접속을 확실하게 달성할 수 있고, 또한 적은 비용으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 웨이퍼 검사 장치 및 웨이퍼 검사 방법에 따르면, 상기 프로브 부재를 이용하기 때문에, 검사 대상인 웨이퍼에 있어서의 피검사 전극이 작은 피치로 고밀도로 배치되어 있는 것이더라도, 해당 웨이퍼에 대하여 요구되는 전기적 검사를 확실하게 실행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이방 도전성 커넥터의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 이방 도전성 커넥터의 일부를 확대하여 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 이방 도전성 커넥터에 있어서의 탄성 이방 도전막을 확대하여 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 이방 도전성 커넥터에 있어서의 탄성 이방 도전막을 확대하여 나타내는 설명용 단면도이다.
도 5는 이형성 지지판 상에 도전성 엘라스토머용 재료층이 형성된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
도 6은 도전성 엘라스토머용 재료층을 확대하여 나타내는 설명용 단면도이다.
도 7은 도전성 엘라스토머용 재료층에 그 두께 방향으로 자장이 작용된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
도 8은 이형성 지지판 상에 도전성 엘라스토머층이 형성된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
도 9는 도전성 엘라스토머층 상에 금속박층이 형성된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
도 10은 금속박층 상에 개구를 갖는 레지스트층이 형성된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
도 11은 레지스트층의 개구 내에 금속 마스크가 형성된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
도 12는 이형성 지지체 상에 특정 패턴에 따라서 복수의 접속용 도전부가 형성된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
도 13은 이형성 지지체 상에 프레임판이 배치되는 동시에, 절연부용 재료층이 형성된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
도 14는 절연부용 재료층이 형성된 이형성 지지판 상에, 접속용 도전부가 형성된 이형성 지지판이 중첩된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
도 15는 접속용 도전부의 주위에 일체의 절연부가 형성된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 이방 도전성 커넥터를 사용한 웨이퍼 검사 장치의 일례의 구성을 나타내는 설명용 단면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 프로브 부재의 일례의 주요부의 구성을 나타내는 설명용 단면도이다.
도 18은 본 발명에 따른 이방 도전성 커넥터를 사용한 웨이퍼 검사 장치의 다른 예의 구성을 나타내는 설명용 단면도이다.
도 19는 본 발명에 따른 이방 도전성 커넥터의 다른 예의 탄성 이방 도전막을 확대하여 나타내는 평면도이다.
도 20은 본 발명에 따른 이방 도전성 커넥터의 또 다른 예의 탄성 이방 도전막을 확대하여 나타내는 평면도이다.
도 21은 도전성 엘라스토머층에 있어서 접속용 도전부가 되는 부분의 주변부만이 제거됨으로써 접속용 도전부가 형성된 상태를 나타내는 설명도이다.
도 22는 도전성 엘라스토머층에 있어서 접속용 도전부가 되는 부분의 주변부만이 제거됨으로써 접속용 도전부가 형성된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
도 23은 실시예에서 사용한 시험용 웨이퍼의 상면도이다.
도 24는 도 23에 나타내는 시험용 웨이퍼에 형성된 집적 회로의 피검사 전극 영역의 위치를 나타내는 설명도이다.
도 25는 도 23에 나타내는 시험용 웨이퍼에 형성된 집적 회로의 피검사 전극을 나타내는 설명도이다.
도 26은 실시예에서 제조한 프레임판의 상면도이다.
도 27은 도 26에 나타내는 프레임판의 일부를 확대하여 나타내는 설명도이다.
도 28은 종래의 이방 도전성 커넥터를 제조하기 위한 금형의 구성을 나타내는 설명용 단면도이다.
도 29는 종래의 이방 도전성 커넥터를 제조하는 공정에 있어서, 금형 내에 프레임판이 배치되는 동시에, 성형 재료층이 형성된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
도 30은 성형 재료층의 두께 방향으로 자장이 작용된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
도 31은 종래의 이방 도전성 커넥터의 제조 방법에 있어서, 성형 재료층에 작용되는 자장의 방향을 나타내는 설명용 단면도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 프로브 부재 2: 이방 도전성 커넥터
3: 가압판 4: 웨이퍼 탑재대
5: 가열기 6: 웨이퍼
7: 피검사 전극 10: 프레임판
11: 개구 12: 공기 유통 구멍
13: 위치 결정 구멍 16, 16A: 이형성 지지판
17: 금속박층 18: 레지스트층
18a: 개구 19: 금속 마스크
20: 탄성 이방 도전막 21: 접속용 도전부
21A: 도전성 엘라스토머용 재료층 21B: 도전성 엘라스토머층
22: 절연부 22A: 절연부용 재료층
23: 돌출부 26: 비접속용 도전부
27: 돌출부 30: 검사용 회로 기판
31: 검사 전극 41: 절연성 시트
40: 시트형 프로브 42: 전극 구조체
43: 표면 전극부 44: 이면 전극부
45: 단락부 50: 챔버
51: 배기관 55: O-링
80: 상형 81: 기판
82, 82a, 82b: 강자성체층 83: 비자성체층
85: 하형 86: 기판
87, 87a, 87b: 강자성체층 88: 비자성체층
90: 프레임판 91: 개구
95: 탄성 이방 도전막 95A: 성형 재료층
96: 도전부 97: 절연부
P: 도전성 입자
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 상세히 설명한다.
〔이방 도전성 커넥터〕
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터의 일례를 나타내는 평면도, 도 2는 도 1에 나타내는 이방 도전성 커넥터의 일부를 확대하여 나타내는 평면도, 도 3은 도 1에 나타내는 이방 도전성 커넥터에 있어서의 탄성 이방 도전막을 확대하여 나타내는 평면도, 도 4는 도 1에 나타내는 이방 도전성 커넥터에 있어서의 탄성 이방 도전막을 확대하여 나타내는 설명용 단면도이다.
도 1에 나타내는 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터(이하, 단순히 "이방 도전성 커넥터"라고도 함)는 예를 들면 복수의 집적 회로가 형성된 웨이퍼에 대하여 해당 집적 회로 각각의 전기적 검사를 웨이퍼 상태에서 행하기 위해서 이용되는 것이며, 도 2에 나타낸 바와 같이, 복수의 개구(11)(파선으로 나타냄)가 형성된 프레임판(10)을 갖는다. 이 프레임판(10)의 개구(11)는 검사 대상인 웨이퍼에 형성된 모든 집적 회로에 있어서의 피검사 전극이 배치된 전극 영역에 대응하여 형성되어 있다. 이 프레임판(10)에는 두께 방향으로 도전성을 갖는 복수의 탄성 이방 도전막(20)이, 각각 하나의 개구(11)를 막도록 배치되어 해당 개구 가장자리부에 지지되어 있다. 또한, 이 예에서의 프레임판(10)에는 후술하는 웨이퍼 검사 장치에 있어서, 감압 방식의 가압 수단을 이용하는 경우에, 해당 이방 도전성 커넥터와 이에 인접하는 부재 사이의 공기를 유통시키기 위한 공기 유통 구멍(12)이 형성되고, 또한 검사 대상인 웨이퍼 및 검사용 회로 기판의 위치 결정을 행하기 위한 위치 결정 구멍(13)이 형성되어 있다.
탄성 이방 도전막(20)은 탄성 고분자 물질에 의해 형성되어 있고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 프레임판(10)의 개구(11) 내에 위치하도록 배치된, 두께 방향(도 3에 있어서 지면과 수직인 방향)으로 신장하는 복수의 접속용 도전부(21)와, 이들 접속용 도전부(21)의 각각의 주위에 형성되고, 해당 접속용 도전부(21) 각각을 서로 절연하는 절연부(22)로 구성되어 있다. 접속용 도전부(21) 각각은 검사 대상인 웨이퍼에 형성된 집적 회로에 있어서의 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 배치되고, 해당 웨이퍼의 검사에 있어서 그 피검사 전극에 전기적으로 접속되는 것이다.
탄성 이방 도전막(20)에 있어서의 접속용 도전부(21)에는 도 4에 나타낸 바와 같이, 자성을 나타내는 도전성 입자(P)가 두께 방향으로 배열하도록 배향된 상태로 조밀하게 함유되어 있다. 이에 반해, 절연부(22)는 도전성 입자(P)가 전혀 함유되어 있지 않은 것이다.
또한, 도시한 예에서 접속용 도전부(21) 각각은 절연부(22)의 일면으로부터 돌출되도록 형성되고, 이에 따라 탄성 이방 도전막(20)의 일면에는 접속용 도전부(21)에 따른 돌출부(23)가 형성되어 있다.
프레임판(10)의 두께는 그 재질에 따라 다르지만, 25 내지 600 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 40 내지 400 ㎛이다.
이 두께가 25 ㎛ 미만인 경우에는 이방 도전성 커넥터를 사용할 때에 필요한 강도가 얻어지지 않아 내구성이 낮아지기 쉽고, 또한 해당 프레임판(10)의 형상이 유지되는 정도의 강성이 얻어지지 않아 이방 도전성 커넥터의 취급성이 낮아지게 된다. 한편, 두께가 600 ㎛을 초과하는 경우에는 개구(11)에 형성되는 탄성 이방 도전막(20)이 그 두께가 과대하게 되어 접속용 도전부(21)에 있어서의 양호한 도전성을 얻는 것이 곤란해질 수 있다.
프레임판(10)의 개구(11)에 있어서의 면 방향의 형상 및 치수는 검사 대상인 웨이퍼의 피검사 전극의 치수, 피치 및 패턴에 따라서 설계된다.
프레임판(10)을 구성하는 재료로서는 해당 프레임판(10)이 쉽게 변형되지 않고, 그 형상이 안정적으로 유지되는 정도의 강성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 금속 재료, 세라믹 재료, 수지 재료 등의 다양한 재료를 사용할 수 있고, 프레임판(10)을 예를 들면 금속 재료에 의해 구성하는 경우에는 해당 프레임판(10)의 표면에 절연성 피막이 형성될 수 있다.
프레임판(10)을 구성하는 금속 재료의 구체예로서는, 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 등을 들 수 있다.
프레임판(10)을 구성하는 수지 재료의 구체예로서는 액정 중합체, 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다.
또한, 이방 도전성 커넥터를 WLBI 시험에 이용하는 경우에는, 프레임판(10)을 구성하는 재료로서 선열팽창계수가 3×10-5/K 이하인 것을 이용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 -1×10-7 내지 1×10-5/K, 특히 바람직하게는 1×10-6 내지 8×10-6/K이다.
이러한 재료의 구체예로서는, 인바 등의 인바형 합금, 엘린바 등의 엘린바형 합금, 수퍼인바, 코바르(Kovar), 42 합금 등의 자성 금속의 합금 또는 합금강 등을 들 수 있다.
탄성 이방 도전막(20)의 전체 두께(도시한 예에서는 접속용 도전부(21)에 있어서의 두께)는 50 내지 2000 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70 내지 1000 ㎛, 특히 바람직하게는 80 내지 500 ㎛이다. 이 두께가 50 ㎛ 이상이면, 충분한 강도를 갖는 탄성 이방 도전막(20)이 확실하게 얻어진다. 한편, 이 두께가 2000 ㎛ 이하이면, 요구되는 도전성 특성을 갖는 접속용 도전부(21)가 확실하게 얻어진다.
돌출부(23)의 돌출 높이는 그 합계가 해당 돌출부(23) 두께의 10％ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20％ 이상이다. 이러한 돌출 높이를 갖는 돌출부(23)를 형성함으로써, 적은 가압력으로 접속용 도전부(21)가 충분히 압축되기 때문에, 양호한 도전성이 확실하게 얻어진다.
또한, 돌출부(23)의 돌출 높이는 해당 돌출부(23)의 최단 폭 또는 직경의 100％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70％ 이하이다. 이러한 돌출 높이를 갖는 돌출부(23)를 형성함으로써, 해당 돌출부(23)가 가압되었을 때에 좌굴되는 일이 없기 때문에, 소기의 도전성이 확실하게 얻어진다.
탄성 이방 도전막(20)을 형성하는 탄성 고분자 물질로서는 가교 구조를 갖는 내열성 고분자 물질이 바람직하다. 이러한 가교 고분자 물질을 얻기 위해서 사용할 수 있는 경화성 고분자 물질 형성 재료로서는 다양한 것을 사용할 수 있지만, 액상 실리콘 고무가 바람직하다.
액상 실리콘 고무는 부가형일 수도 있고, 축합형일 수도 있지만, 부가형 액상 실리콘 고무가 바람직하다. 이 부가형 액상 실리콘 고무는 비닐기와 Si-H 결합과의 반응에 의해 경화되는 것이며, 비닐기 및 Si-H 결합 모두를 함유하는 폴리실록산으로 이루어지는 1액형(1 성분형)의 것과, 비닐기를 함유하는 폴리실록산 및 Si-H 결합을 함유하는 폴리실록산으로 이루어지는 2액형(2 성분형)의 것이 있지만, 본 발명에서는 2액형의 부가형 액상 실리콘 고무를 이용하는 것이 바람직하다.
부가형 액상 실리콘 고무로서는 그의 23 ℃에서의 점도가 100 내지 1,250 Pa·s인 것을 이용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 150 내지 800 Pa·s, 특히 바람직하게는 250 내지 500 Pa·s의 것이다. 이 점도가 100 Pa·s 미만인 경우에는, 후술하는 탄성 이방 도전막(20)을 얻기 위한 성형 재료에 있어서 해당 부가형 액상 실리콘 고무 중에서의 도전성 입자의 침강이 생기기 쉬워 양호한 보존 안정성이 얻어지지 않고, 또한 성형 재료층에 평행 자장을 작용시켰을 때에, 도전성 입자가 두께 방향으로 배열하도록 배향되지 않아, 균일한 상태로 도전성 입자의 연쇄를 형성하는 것이 곤란해질 수 있다. 한편, 이 점도가 1,250 Pa·s를 초과하는 경우에는, 얻어지는 성형 재료가 점도가 높아지게 되기 때문에, 금형 내에 성형 재료층을 형성하기 어려워질 수 있고, 또한 성형 재료층에 평행 자장을 작용시키더라도 도전성 입자가 충분히 이동하지 않고, 그 때문에 도전성 입자를 두께 방향으로 배열하도록 배향시키는 것이 곤란해질 수 있다.
이러한 부가형 액상 실리콘 고무의 점도는 B형 점도계에 의해 측정할 수 있다.
탄성 이방 도전막(20)을 액상 실리콘 고무의 경화물(이하, "실리콘 고무 경화물"이라 함)에 의해 형성하는 경우에 있어서, 해당 실리콘 고무 경화물은 그의 150 ℃에서의 압축 영구 변형이 10％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8％ 이하, 더욱 바람직하게는 6％ 이하이다. 이 압축 영구 변형이 10％를 초과하는 경우에는, 얻어지는 이방 도전성 커넥터를 다수회에 걸쳐 반복 사용했을 때 또는 고온 환경하에서 반복 사용했을 때에 접속용 도전부(21)에 영구 변형이 발생하기 쉽고, 이에 따라 접속용 도전부(21)에 있어서의 도전성 입자의 연쇄에 혼란이 생기는 결과, 요구되는 도전성을 유지하는 것이 곤란해진다.
여기서, 실리콘 고무 경화물의 압축 영구 변형은 JIS K 6249에 준거한 방법에 의해 측정할 수 있다.
또한, 탄성 이방 도전막(20)을 형성하는 실리콘 고무 경화물은 그의 23 ℃에서의 듀로미터 A 경도가 10 내지 60인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15 내지 60, 특히 바람직하게는 20 내지 60의 것이다. 이 듀로미터 A 경도가 10 미만인 경우에는, 가압되었을 때에 접속용 도전부(21)를 서로 절연하는 절연부(22)가 과도하게 변형되기 쉬워, 접속용 도전부(21) 간의 요구되는 절연성을 유지하는 것이 곤란해질 수 있다. 한편, 이 듀로미터 A 경도가 60을 초과하는 경우에는, 접속용 도전부(21)에 적정한 변형을 제공하기 위해서 상당히 큰 하중에 의한 가압력이 필요하게 되기 때문에, 예를 들면 검사 대상인 웨이퍼에 큰 변형이나 파괴가 생기기 쉬워진다.
또한, 실리콘 고무 경화물로서 듀로미터 A 경도가 상기 범위 외인 것을 이용하는 경우에는, 얻어지는 이방 도전성 커넥터를 다수회에 걸쳐 반복 사용했을 때에 접속용 도전부(21)에 영구 변형이 발생하기 쉽고, 이에 따라 접속용 도전부(21)에 있어서의 도전성 입자의 연쇄에 혼란이 생기는 결과, 요구되는 도전성을 유지하는 것이 곤란해진다. 또한, 이방 도전성 커넥터를 고온 환경하에서의 시험, 예를 들면 WLBI 시험에 이용하는 경우에는, 탄성 이방 도전막(20)을 형성하는 실리콘 고무 경화물은 그의 23 ℃에서의 듀로미터 A 경도가 25 내지 40인 것이 바람직하다.
실리콘 고무 경화물로서 듀로미터 A 경도가 상기 범위 외인 것을 이용하는 경우에는, 얻어지는 이방 도전성 커넥터를 고온 환경하에서의 시험에 반복 사용했을 때에 접속용 도전부(21)에 영구 변형이 발생하기 쉽고, 이에 따라 접속용 도전부(21)에 있어서의 도전성 입자의 연쇄에 혼란이 생기는 결과, 요구되는 도전성을 유지하는 것이 곤란해진다.
여기서, 실리콘 고무 경화물의 듀로미터 A 경도는 JIS K 6249에 준거한 방법에 의해 측정할 수 있다.
또한, 탄성 이방 도전막(20)을 형성하는 실리콘 고무 경화물은 그의 23 ℃에서의 인열 강도가 8 kN/m 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 kN/m 이상, 보다 바람직하게는 15 kN/m 이상, 특히 바람직하게는 20 kN/m 이상의 것이다. 이 인열 강도가 8 kN/m 미만인 경우에는 탄성 이방 도전막(20)에 과도한 변형이 주어졌을 때에 내구성 저하를 일으키기 쉽다.
여기서, 실리콘 고무 경화물의 인열 강도는 JIS K 6249에 준거한 방법에 의해 측정할 수 있다.
이러한 특성을 갖는 부가형 액상 실리콘 고무로서는 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조의 액상 실리콘 고무 "KE2000" 시리즈, "KE1950" 시리즈로서 시판되고 있는 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 부가형 액상 실리콘 고무를 경화시키기 위해 적절한 경화 촉매를 사용할 수 있다. 이러한 경화 촉매로서는 백금계의 것을 사용할 수 있고, 그의 구체예로서는, 염화백금산 및 그의 염, 백금-불포화기 함유 실록산 착물, 비닐실록산과 백금의 착물, 백금과 1,3-디비닐테트라메틸디실록산의 착물, 트리오르가노포스핀 또는 포스파이트와 백금의 착물, 아세틸아세테이트 백금 킬레이트, 환상 디엔과 백금의 착물 등의 공지된 것을 들 수 있다.
경화 촉매의 사용량은 경화 촉매의 종류, 그 밖의 경화 처리 조건을 고려하여 적절히 선택되지만, 통상, 부가형 액상 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 3 내지 15 중량부이다.
또한, 부가형 액상 실리콘 고무 중에는 부가형 액상 실리콘 고무의 틱소트로피성의 향상, 점도 조정, 도전성 입자의 분산 안정성의 향상, 또는 높은 강도를 갖는 기재를 얻는 것 등을 목적으로 하여, 필요에 따라 통상적인 실리카 분말, 콜로이드 실리카, 에어러겔 실리카, 알루미나 등의 무기 충전재를 함유시킬 수 있다.
이러한 무기 충전재의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 다량으로 사용하면, 자장에 의한 도전성 입자의 배향을 충분히 달성할 수 없게 되기 때문에 바람직하지 않다.
탄성 이방 도전막(20)에 있어서의 접속용 도전부(21)에 함유되는 도전성 입자(P)로서는 자성을 나타내는 코어 입자(이하, "자성 코어 입자"라고도 함)의 표면에 고도전성 금속이 피복되어 이루어지는 것을 이용하는 것이 바람직하다.
도전성 입자(P)를 얻기 위한 자성 코어 입자는 그의 수평균 입경이 3 내지 40 ㎛인 것이 바람직하다.
여기서, 자성 코어 입자의 수평균 입경은 레이저 회절 산란법에 의해 측정된 것을 말한다.
상기 수평균 입경이 3 ㎛ 이상이면, 가압 변형이 용이하고, 저항치가 낮고 접속 신뢰성이 높은 접속용 도전부(21)가 얻어지기 쉽다. 한편, 상기 수평균 입경이 40 ㎛ 이하이면, 미세한 접속용 도전부(21)를 용이하게 형성할 수 있고, 또한 얻어지는 접속용 도전부(21)는 안정한 도전성을 갖게 되기 쉽다.
또한, 자성 코어 입자는 그의 BET 비표면적이 10 내지 500 ㎡/kg인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 내지 500 ㎡/kg, 특히 바람직하게는 50 내지 400 ㎡/kg이다.
이 BET 비표면적이 10 ㎡/kg 이상이면, 해당 자성 코어 입자는 도금 가능한 영역이 충분히 크기 때문에, 해당 자성 코어 입자에 요구되는 양의 도금을 확실하게 행할 수 있고, 따라서 도전성이 큰 도전성 입자(P)를 얻을 수 있는 동시에, 해당 도전성 입자(P) 사이에 접촉 면적이 충분히 크기 때문에, 안정하고 높은 도전성이 얻어진다. 한편, 이 BET 비표면적이 500 ㎡/kg 이하이면, 해당 자성 코어 입자가 취약해지지 않아, 물리적인 응력이 가해졌을 때에 파괴되는 일이 적고, 안정하고 높은 도전성이 유지된다.
또한, 자성 코어 입자는 그 입경의 변동 계수가 50％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 40％ 이하, 더욱 바람직하게는 30％ 이하, 특히 바람직하게는 20％ 이하의 것이다.
여기서, 입경의 변동 계수는 수학식 (σ/Dn)×100(단, σ는 입경의 표준편차의 값을 나타내고, Dn은 입자의 수평균 입경을 나타낸다)에 의해 구해지는 것이다.
상기 입경의 변동 계수가 50％ 이하이면, 입경의 균일성이 크기 때문에, 도전성의 변동이 작은 접속용 도전부(21)를 형성할 수 있다.
자성 코어 입자를 구성하는 재료로서는 철, 니켈, 코발트, 이들 금속을 구리, 수지에 의해 코팅한 것 등을 이용할 수 있지만, 그 포화 자화가 0.1 Wb/㎡ 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 0.3 Wb/㎡ 이상, 특히 바람직하게는 0.5 Wb/㎡ 이상의 것이고, 구체적으로는 철, 니켈, 코발트 또는 이들의 합금 등을 들 수 있다.
이 포화 자화가 0.1 Wb/㎡ 이상이면, 후술하는 방법에 의해 해당 탄성 이방 도전막(20)을 형성하기 위한 성형 재료층 중에서 도전성 입자(P)를 용이하게 이동시킬 수 있고, 이에 따라 해당 성형 재료층에 있어서의 접속용 도전부가 되는 부분에 도전성 입자(P)를 확실하게 이동시켜 도전성 입자(P)의 연쇄를 형성할 수 있다.
접속용 도전부(21)를 얻기 위해 이용되는 도전성 입자(P)는 상기 자성 코어 입자의 표면에 고도전성 금속이 피복되어 이루어지는 것이다.
여기서, "고도전성 금속"이란 0 ℃에서의 도전율이 5×106Ω-1m-1 이상인 것을 말한다.
이러한 고도전성 금속으로서는 금, 은, 로듐, 백금, 크롬 등을 사용할 수 있고, 이 중에서는 화학적으로 안정하면서 높은 도전율을 갖는다는 점에서 금을 이용하는 것이 바람직하다.
도전성 입자(P)는 코어 입자에 대한 고도전성 금속의 비율〔(고도전성 금속의 질량/코어 입자의 질량)×100〕이 15 질량％ 이상이고, 바람직하게는 25 내지 35 질량％이다.
고도전성 금속의 비율이 15 질량％ 미만인 경우에는, 얻어지는 이방 도전성 커넥터를 고온 환경하에서 반복 사용했을 때, 해당 도전성 입자(P)의 도전성이 현저히 저하되는 결과, 요구되는 도전성을 유지할 수 없다.
또한, 도전성 입자(P)는 하기 수학식 1에 의해 산출되는, 고도전성 금속에 의한 피복층의 두께 t가 50 ㎚ 이상이고, 바람직하게는 100 내지 200 ㎚의 것이다.
t＝〔1/(Sw·ρ)〕×〔N/(1-N)〕
〔단, t는 고도전성 금속에 의한 피복층의 두께(m), Sw는 코어 입자의 BET 비표면적(㎡/kg), ρ는 고도전성 금속의 비중(kg/㎥), N은 (고도전성 금속의 중량/ 도전성 입자 전체의 중량)의 값을 나타낸다.〕
상기 수학식은 다음과 같이 하여 유도된 것이다.
(i) 자성 코어 입자의 중량을 Mp(kg)로 하면, 자성 코어 입자의 표면적 S(㎡)은 하기 수학식 2에 의해 구해진다.
S＝Sw·Mp
(ii) 고도전성 금속에 의한 피복층의 중량을 m(kg)으로 하면, 해당 피복층의 부피 V(㎥)는 하기 수학식 3에 의해 구해진다.
V＝m/ρ
(iii) 여기서, 피복층의 두께가 도전성 입자의 표면 전체에 걸쳐 균일한 것이라 가정하면, t＝V/S이고, 여기에 상기 수학식 2 및 수학식 3을 대입하면, 피복층의 두께 t는 하기 수학식 4에 의해 구해진다.
t＝(m/ρ)/(Sw·Mp)＝m/(Sw·ρ·Mp)
(iv) 또한, N은 도전성 입자 전체의 질량에 대한 피복층의 질량의 비이기 때문에, 이 N의 값은 하기 수학식 5에 의해 구해진다.
N＝m/(Mp＋m)
(v) 이 화학식 5의 우변에 있어서의 분자·분모를 Mp로 나누면,
N＝(m/Mp)/(1＋m/Mp)가 되고, 양변에 (1＋m/Mp)를 곱하면,
N(1＋m/Mp)＝m/Mp, 나아가
N＋N(m/Mp)＝m/Mp가 되고, N(m/Mp)를 우변으로 이행하면,
N＝m/Mp-N(m/Mp)＝(m/Mp)(1-N)이 되고, 양변을 (1-N)으로 나누면,
N/(1-N)＝m/Mp가 되고,
따라서, 자성 코어 입자의 중량 Mp는 하기 수학식 6에 의해 구해진다.
Mp＝m/[N/(1-N)〕＝m(1-N)/N
(vi) 그리고, 수학식 4에 수학식 6을 대입하면,
t＝1/〔Sw·ρ·(1-N)/N〕
＝[1/(Sw·ρ)〕×〔N/(1-N)〕이 유도된다.
이 피복층의 두께 t가 50 ㎚ 이상이면, 해당 이방 도전성 커넥터를 고온 환경하에 반복 사용한 경우에 있어서, 자성 코어 입자를 구성하는 강자성체가 피복층을 구성하는 고도전성 금속 중에 이행하더라도, 해당 도전성 입자(P)의 표면에는 고도전성 금속이 높은 비율로 존재하기 때문에, 해당 도전성 입자(P)의 도전성이 현저히 저하되지 않아 소기의 도전성이 유지된다.
또한, 도전성 입자(P)의 수평균 입경은 3 내지 40 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 6 내지 25 ㎛이다.
이러한 도전성 입자(P)를 이용함으로써, 얻어지는 탄성 이방 도전막(20)은 가압 변형이 용이해지고, 또한 해당 탄성 이방 도전막(20)에 있어서의 접속용 도전부(21)에 있어서 도전성 입자(P) 사이에 충분한 전기적 접촉이 얻어진다.
또한, 도전성 입자(P)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 고분자 물질 형성 재료 중에 용이하게 분산시킬 수 있다는 점에서, 구형의 것, 별 형상의 것 또는 이들이 응집한 2차 입자에 의한 괴상의 것이 바람직하다.
이러한 도전성 입자(P)는 예를 들면 다음 방법에 의해 얻을 수 있다.
우선, 강자성체 재료를 통상법에 의해 입자화하거나 또는 시판되는 강자성체 입자를 준비하고, 이 입자에 대하여 분급 처리를 행함으로써, 요구되는 입경을 갖는 자성 코어 입자를 제조한다.
여기서, 입자의 분급 처리는 예를 들면 공기 분급 장치, 음파 체 장치 등의 분급 장치에 의해 행할 수 있다.
또한, 분급 처리의 구체적인 조건은 목적으로 하는 자성 코어 입자의 수평균 입경, 분급 장치의 종류 등에 따라서 적절히 설정된다.
이어서, 자성 코어 입자의 표면을 산에 의해 처리하고, 추가로 예를 들면 순수에 의해 세정함으로써, 자성 코어 입자의 표면에 존재하는 오염, 이물질, 산화막 등의 불순물을 제거하고, 그 후 해당 자성 코어 입자의 표면에 고도전성 금속을 피복함으로써 도전성 입자가 얻어진다.
여기서, 자성 코어 입자의 표면을 처리하기 위해 이용되는 산으로서는 염산 등을 들 수 있다.
고도전성 금속을 자성 코어 입자의 표면에 피복하는 방법으로서는 무전해 도금법, 치환 도금법 등을 사용할 수 있지만, 이들 방법에 한정되는 것은 아니다.
무전해 도금법 또는 치환 도금법에 의해 도전성 입자를 제조하는 방법에 대하여 설명하면, 우선, 도금액 중에 산 처리 및 세정 처리된 자성 코어 입자를 첨가하여 슬러리를 제조하고, 이 슬러리를 교반하면서 해당 자성 코어 입자의 무전해 도금 또는 치환 도금을 행한다. 이어서, 슬러리 중의 입자를 도금액으로부터 분리하고, 그 후 해당 입자를 예를 들면 순수에 의해 세정 처리함으로써, 자성 코어 입자 표면에 고도전성 금속이 피복되어 이루어지는 도전성 입자가 얻어진다.
또한, 자성 코어 입자의 표면에 하지 도금을 행하여 하지 도금층을 형성한 후, 해당 하지 도금층의 표면에 고도전성 금속을 포함하는 도금층을 형성할 수 있다. 하지 도금층 및 그 표면에 형성되는 도금층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 무전해 도금법에 의해 자성 코어 입자 표면에 하지 도금층을 형성하고, 그 후 치환 도금법에 의해 하지 도금층의 표면에 고도전성 금속을 포함하는 도금층을 형성하는 것이 바람직하다.
무전해 도금 또는 치환 도금에 이용되는 도금액은 특별히 한정되는 것은 아니며, 각종 시판되는 것을 사용할 수 있다.
또한, 자성 코어 입자의 표면에 고도전성 금속을 피복할 때에, 입자가 응집함으로써 입경이 큰 도전성 입자가 발생할 수 있기 때문에, 필요에 따라 도전성 입자의 분급 처리를 행하는 것이 바람직하고, 이에 따라 소기의 입경을 갖는 도전성 입자가 확실하게 얻어진다.
도전성 입자의 분급 처리를 행하기 위한 분급 장치로서는 상술한 자성 코어 입자를 제조하기 위한 분급 처리에 이용되는 분급 장치로서 예시한 것을 들 수 있다.
접속용 도전부(21)에 있어서의 도전성 입자(P)의 함유 비율은 부피 분률로 10 내지 60％, 바람직하게는 15 내지 50％가 되는 비율로 이용하는 것이 바람직하다. 이 비율이 10％ 미만인 경우에는, 충분히 전기 저항치가 작은 접속용 도전부(21)가 얻어지지 않을 수 있다. 한편, 이 비율이 60％를 초과하는 경우에는, 얻어지는 접속용 도전부(21)는 취약한 것이 되기 쉬워, 접속용 도전부(21)로서 요구되는 탄성이 얻어지지 않을 수 있다.
상기 이방 도전성 커넥터는 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.
<프레임판의 제조>
검사 대상인 웨이퍼에 형성된 모든 집적 회로에 있어서의 피검사 전극이 배치된 전극 영역에 대응하여 개구(11)가 형성된 프레임판(10)을 제조한다. 여기서, 프레임판(10)의 개구(11)를 형성하는 방법으로서는 해당 프레임판(10)을 구성하는 재료에 따라서 적절히 선택되고, 예를 들면 에칭법 등을 이용할 수 있다.
<도전성 엘라스토머층의 형성>
경화되어 탄성 고분자 물질이 되는 액상의 엘라스토머용 재료, 바람직하게는 부가형 액상 실리콘 고무 중에 자성을 나타내는 도전성 입자가 분산되어 이루어지는 도전성 엘라스토머용 재료를 제조한다. 이어서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 도전부 형성용 이형성 지지판(16) 상에 도전성 엘라스토머용 재료를 도포함으로써 도 전성 엘라스토머용 재료층(21A)을 형성한다. 여기서, 도전성 엘라스토머용 재료층(21A) 내에는 도 6에 나타낸 바와 같이 자성을 나타내는 도전성 입자(P)가 분산된 상태로 함유되어 있다.
이어서, 도전성 엘라스토머용 재료층(21A)에 대하여 그 두께 방향으로 자장을 작용시킴으로써, 도 7에 나타낸 바와 같이, 도전성 엘라스토머용 재료층(21A) 내에 분산되어 있던 도전성 입자(P)를 해당 도전성 엘라스토머용 재료층(21A)의 두께 방향으로 배열하도록 배향시킨다. 그리고, 도전성 엘라스토머용 재료층(21A)에 대한 자장의 작용을 계속하면서, 또는 자장의 작용을 정지한 후, 도전성 엘라스토머용 재료층(21A)의 경화 처리를 행함으로써, 도 8에 나타낸 바와 같이, 탄성 고분자 물질 중에 도전성 입자(P)가 두께 방향으로 배열하도록 배향된 상태로 함유되어 이루어지는 도전성 엘라스토머층(21B)가 이형성 지지판(16) 상에 지지된 상태로 형성된다.
이상에 있어서, 이형성 지지판(16)을 구성하는 재료로서는 금속, 세라믹, 수지 및 이들의 복합재 등을 사용할 수 있다.
도전성 엘라스토머용 재료를 도포하는 방법으로서는 스크린 인쇄 등의 인쇄법, 롤 도포법, 블레이드 도포법 등을 이용할 수 있다.
도전성 엘라스토머용 재료층(21A)의 두께는 형성해야 할 접속용 도전부의 두께에 따라서 설정된다.
도전성 엘라스토머용 재료층(21A)에 자장을 작용시키는 수단으로서는 전자석, 영구 자석 등을 사용할 수 있다.
도전성 엘라스토머용 재료층(21A)에 작용시키는 자장의 강도는 0.2 내지 2.5 테슬라가 되는 크기가 바람직하다.
도전성 엘라스토머용 재료층(21A)의 경화 처리는 통상적으로 가열 처리에 의해 행해진다. 구체적인 가열 온도 및 가열 시간은 도전성 엘라스토머용 재료층(21A)을 구성하는 엘라스토머용 재료의 종류, 도전성 입자의 이동에 요하는 시간 등을 고려하여 적절히 설정된다.
<접속용 도전부의 형성>
도 9에 나타낸 바와 같이, 이형성 지지판(16) 상에 지지된 도전성 엘라스토머층(21B)의 표면에 도금 전극용 금속박층(17)을 형성한다. 이어서, 도 10에 나타낸 바와 같이, 이 금속박층(17) 상에 포토리소그래피의 수법에 의해, 형성해야 할 접속용 도전부의 패턴, 즉 검사 대상인 웨이퍼에 있어서의 피검사 전극의 패턴에 대응하는 특정 패턴에 따라서 복수의 개구(18a)가 형성된 레지스트층(18)을 형성한다. 그 후, 도 11에 나타낸 바와 같이, 금속박층(17)을 도금 전극으로 하여, 해당 금속박층(17)에 있어서의 레지스트층(18)의 개구(18a)를 통해 노출된 부분에 전해 도금 처리를 실시함으로써, 해당 레지스트층(18)의 개구(18a) 내에 금속 마스크(19)를 형성한다. 그리고, 이 상태에서 도전성 엘라스토머층(21B), 금속박층(17) 및 레지스트층(18)에 대하여 레이저 가공을 실시함으로써, 레지스트층(18), 금속박층(17) 및 도전성 엘라스토머층(21B)의 일부가 제거되고, 그 결과, 도 12에 나타낸 바와 같이, 특정 패턴에 따라서 배치된 복수의 접속용 도전부(21)가 이형성 지지판(16) 상에 지지된 상태로 형성된다. 그 후, 접속용 도전부(21)의 표면으로 부터 잔존하는 금속박층(17) 및 금속 마스크(19)를 박리한다.
이상에 있어서, 도전성 엘라스토머층(21B)의 표면에 금속박층(17)을 형성하는 방법으로서는 무전해 도금법, 스퍼터링법 등을 이용할 수 있다.
금속박층(17)을 구성하는 재료로서는 구리, 금, 알루미늄, 로듐 등을 사용할 수 있다.
금속박층(17)의 두께는 0.05 내지 2 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1 ㎛이다. 이 두께가 과소한 경우에는, 균일한 박층이 형성되지 않아 도금 전극으로서 적당하지 않게 될 수 있다. 한편, 이 두께가 과대한 경우에는, 레이저 가공에 의해 제거하는 것이 곤란해질 수 있다.
레지스트층(18)의 두께는 형성해야 할 금속 마스크(19)의 두께에 따라서 설정된다.
금속 마스크(19)를 구성하는 재료로서는 구리, 철, 알루미늄, 금, 로듐 등을 사용할 수 있다.
금속 마스크(19)의 두께는 2 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 20 ㎛이다. 이 두께가 과소인 경우에는 레이저에 대한 마스크로서 적당하지 않게 될 수 있다.
레이저 가공은 탄산 가스 레이저 또는 자외선 레이저에 의한 것이 바람직하고, 이에 따라 목적으로 하는 형태의 접속용 도전부(21)를 확실하게 형성할 수 있다.
<절연부의 형성>
도 13에 나타낸 바와 같이, 절연부 형성용 이형성 지지판(16A)을 준비하고, 이 이형성 지지판(16A)의 표면에 프레임판(10)을 배치하는 동시에, 경화되어 절연성의 탄성 고분자 물질이 되는 액상의 엘라스토머용 재료를 도포함으로써 절연부용 재료층(22A)을 형성한다. 여기서, 절연부용 재료층(22A)의 형성에 있어서는, 형성해야 할 절연부 표면의 윤곽 형상에 적합한 형상의 개구가 형성된 판형 스페이서를 2장 준비하고, 이형성 지지판(16A) 상에 한쪽 스페이서, 프레임판(10) 및 다른 쪽 스페이서를 이 순으로 중첩시키고, 각 스페이서의 개구내 및 프레임판(10)의 개구 내에 엘라스토머용 재료를 충전함으로써 절연부용 재료층(22A)을 형성할 수 있다. 이러한 방법에 따르면, 소기 형태의 절연부(22)를 확실하게 형성할 수 있다.
이어서, 도 14에 나타낸 바와 같이, 복수의 접속용 도전부(21)가 형성된 이형성 지지판(16)을, 절연부용 재료층(22A)이 형성된 이형성 지지판(16A) 상에 중첩시킴으로써, 접속용 도전부(21) 각각을 절연부용 재료층(22A) 중에 침입시켜 이형성 지지판(16A)에 접촉시킨다. 이에 따라, 인접하는 접속용 도전부(21) 사이에 절연부용 재료층(22A)이 형성된 상태가 된다. 그 후, 이 상태에서 절연부용 재료층(22A)의 경화 처리를 행함으로써, 도 15에 나타낸 바와 같이, 접속용 도전부(21) 각각의 주위에 이들을 서로 절연하는 절연부(22)가 접속용 도전부(21)에 일체적으로 형성되고, 이에 따라 탄성 이방 도전막(20)이 형성된다.
그리고, 이형성 지지판(16, 16A)으로부터 탄성 이방 도전막(20)을 이형시킴으로써, 도 1에 나타내는 구성의 이방 도전성 커넥터가 얻어진다.
이상에 있어서, 이형성 지지판(16A)을 구성하는 재료로서는 도전부 형성용 이형성 지지판(16)과 동일한 것을 사용할 수 있다.
엘라스토머용 재료를 도포하는 방법으로서는 스크린 인쇄 등의 인쇄법, 롤 도포법, 블레이드 도포법 등을 이용할 수 있다.
절연부용 재료층(22A)의 두께는 형성해야 할 절연부의 두께에 따라서 설정된다.
절연부용 재료층(22A)의 경화 처리는 통상적으로 가열 처리에 의해 행해진다. 구체적인 가열 온도 및 가열 시간은 절연부용 재료층(22A)을 구성하는 엘라스토머용 재료의 종류 등을 고려하여 적절히 설정된다.
상기 제조 방법에 따르면, 도전성 입자(P)가 두께 방향으로 배열하도록 배향된 상태로 분산되어 이루어지는 도전성 엘라스토머층(21B)을 레이저 가공하여 그 일부를 제거함으로써, 목적으로 하는 형태의 접속용 도전부(21)를 형성하기 때문에, 요구되는 양의 도전성 입자(P)가 충전된 소기의 도전성을 갖는 접속용 도전부(21)를 확실하게 얻을 수 있다.
또한, 이형성 지지판(16) 상에 특정 패턴에 따라서 배치된 복수의 접속용 도전부(21)를 형성한 후에, 이들 접속용 도전부(21) 사이에 절연부용 재료층(22A)을 형성하여 경화 처리함으로써 절연부(22)를 형성하기 때문에, 도전성 입자(P)가 전혀 존재하지 않는 절연부(22)를 확실하게 얻을 수 있다.
게다가, 종래의 이방 도전성 커넥터를 제조하기 위해서 사용되었던 다수의 강자성체층이 배열되어 이루어지는 고가의 금형을 이용하는 것이 불필요하다.
따라서, 이러한 방법에 의해 얻어지는 이방 도전성 커넥터에 따르면, 검사 대상인 웨이퍼에 있어서의 피검사 전극이 작은 피치로 고밀도로 배치되어 있는 것이더라도, 해당 피검사 전극 각각에 대하여 요구되는 전기적 접속을 확실하게 달성할 수 있고, 게다가 제조 비용의 감소를 도모할 수 있다.
또한, 탄성 이방 도전막(20) 각각이 프레임판(10)의 개구 가장자리부에 지지되어 있기 때문에, 잘 변형되지 않고 취급이 용이하여, 검사 대상인 웨이퍼와의 전기적 접속 작업에 있어서 해당 웨이퍼에 대한 위치 정합 및 유지 고정을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 프레임판(10)의 개구(11) 각각은 검사 대상인 웨이퍼에 형성된 모든 집적 회로의 피검사 전극이 배치된 전극 영역에 대응하여 형성되어 있고, 해당 개구(11) 각각에 배치되는 탄성 이방 도전막(20)은 면적이 작아도 되기 때문에, 개개의 탄성 이방 도전막(20)의 형성이 용이하다.
또한, 면적이 작은 탄성 이방 도전막(20)은 열 이력을 받은 경우라도 해당 탄성 이방 도전막(20)의 면 방향에 있어서의 열팽창의 절대량이 적기 때문에, 탄성 이방 도전막(20)의 면 방향에 있어서의 열팽창이 프레임판에 의해 확실하게 규제된다. 게다가, 이방 도전성 커넥터 전체의 열팽창은 프레임판(10)을 구성하는 재료의 열팽창에 의존하기 때문에, 프레임판(10)을 구성하는 재료로서 열 팽창률이 작은 것을 이용함으로써, 온도 변화에 의한 열 이력을 받은 경우에도, 해당 이방 도전성 커넥터에서 접속용 도전부와 웨이퍼에 있어서의 피검사 전극의 위치 어긋남이 방지되는 결과, 양호한 전기적 접속 상태가 안정적으로 유지된다.
또한, 프레임판(10)에 위치 결정 구멍(13)이 형성되어 있기 때문에, 검사 대 상인 웨이퍼 또는 검사용 회로 기판에 대한 위치 정합을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 프레임판(10)에 공기 유통 구멍(12)이 형성되어 있기 때문에, 후술하는 웨이퍼 검사 장치에 있어서, 프로브 부재를 가압하는 수단으로서 감압 방식에 의한 것을 이용한 경우에는, 챔버 내를 감압했을 때에 이방 도전성 커넥터와 검사용 회로 기판 사이에 존재하는 공기가 프레임판(10)의 공기 유통 구멍(12)을 통해 배출되고, 이에 따라 이방 도전성 커넥터와 검사용 회로 기판을 확실하게 밀착시킬 수 있기 때문에, 요구되는 전기적 접속을 확실하게 달성할 수 있다.
〔웨이퍼 검사 장치〕
도 16은 본 발명에 따른 이방 도전성 커넥터를 이용한 웨이퍼 검사 장치의 일례의 구성의 개략을 나타내는 설명용 단면도이다. 이 웨이퍼 검사 장치는, 웨이퍼에 형성된 복수의 집적 회로 각각에 대하여 해당 집적 회로의 전기적 검사를 웨이퍼 상태에서 행하기 위한 것이다.
도 16에 나타내는 웨이퍼 검사 장치는, 검사 대상인 웨이퍼(6)의 피검사 전극(7) 각각과 테스터의 전기적 접속을 행하는 프로브 부재(1)를 갖는다. 이 프로브 부재(1)에 있어서는 도 17에도 확대하여 도시한 바와 같이, 검사 대상인 웨이퍼(6)의 피검사 전극(7)의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 복수의 검사 전극(31)이 표면(도면에 있어서 하면)에 형성된 검사용 회로 기판(30)을 갖고, 이 검사용 회로 기판(30)의 표면에는 도 1 내지 도 4에 나타내는 구성의 이방 도전성 커넥터(2)가, 그 탄성 이방 도전막(20)에 있어서의 접속용 도전부(21) 각각이 검사용 회로 기판(30)의 검사 전극(31)의 각각에 대하여 접촉하도록 설치되고, 이 이방 도전성 커 넥터(2)의 표면(도 16 및 도 17에 있어서 하면)에는 절연성 시트(41)에 검사 대상인 웨이퍼(6)의 피검사 전극(7)의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 복수의 전극 구조체(42)가 배치되어 이루어지는 시트형 프로브(40)가, 해당 전극 구조체(42) 각각이 이방 도전성 커넥터(2)의 탄성 이방 도전막(20)에 있어서의 접속용 도전부(21) 각각에 대하여 접촉하도록 설치되어 있다.
또한, 프로브 부재(1)에 있어서 검사용 회로 기판(30)의 이면(도 16에 있어서 상면)에는 해당 프로브 부재(1)를 하측으로 가압하는 가압판(3)이 설치되고, 프로브 부재(1)의 하측에는 검사 대상인 웨이퍼(6)가 탑재되는 웨이퍼 탑재대(4)가 설치되어 있고, 가압판(3) 및 웨이퍼 탑재대(4) 각각에는 가열기(5)가 접속되어 있다.
검사용 회로 기판(30)을 구성하는 기판 재료로서는 종래 공지된 다양한 기판 재료를 사용할 수 있고, 그의 구체예로서는 유리 섬유 보강형 에폭시 수지, 유리 섬유 보강형 페놀 수지, 유리 섬유 보강형 폴리이미드 수지, 유리 섬유 보강형 비스말레이미드트리아진 수지 등의 복합 수지 재료, 유리, 이산화규소, 알루미나 등의 세라믹 재료 등을 들 수 있다.
또한, WLBI 시험을 행하기 위한 웨이퍼 검사 장치를 구성하는 경우에는, 선열팽창계수가 3×10-5/K 이하인 것을 이용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1×10-7 내지 1×10-5/K, 특히 바람직하게는 1×10-6 내지 6×10-6/K이다.
이러한 기판 재료의 구체예로서는 파일렉스(등록 상표) 유리, 석영 유리, 알 루미나, 베릴리아, 탄화규소, 질화알루미늄, 질화붕소 등을 들 수 있다.
프로브 부재(1)에 있어서 시트형 프로브(40)에 대하여 구체적으로 설명하면, 이 시트형 프로브(40)는 유연한 절연성 시트(41)를 갖고, 이 절연성 시트(41)에는 해당 절연성 시트(41)의 두께 방향으로 신장하는 복수의 금속을 포함하는 전극 구조체(42)가, 검사 대상인 웨이퍼(6)의 피검사 전극(7)의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 해당 절연성 시트(41)의 면 방향으로 서로 이격하여 배치되어 있다.
전극 구조체(42) 각각은, 절연성 시트(41)의 표면(도면에 있어서 하면)에 노출되는 돌기상의 표면 전극부(43)와, 절연성 시트(41)의 이면에 노출되는 판형의 이면 전극부(44)가 절연성 시트(41)의 두께 방향으로 관통하여 신장하는 단락부(45)에 의해 서로 일체로 연결되어 구성되어 있다.
절연성 시트(41)로서는 절연성을 갖는 유연한 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 폴리이미드 수지, 액정 중합체, 폴리에스테르, 불소계 수지 등을 포함하는 수지 시트, 섬유를 짠 천에 상기 수지를 함침한 시트 등을 사용할 수 있다.
또한, 절연성 시트(41)의 두께는 해당 절연성 시트(41)가 유연한 것이면 특별히 한정되지 않지만, 10 내지 50 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 25 ㎛이다.
전극 구조체(42)를 구성하는 금속으로서는 니켈, 구리, 금, 은, 팔라듐, 철 등을 사용할 수 있고, 전극 구조체(42)로서는 전체가 단일 금속으로 이루어진 것일 수 있고, 2종 이상의 금속의 합금으로 이루어지는 것 또는 2종 이상의 금속이 적층되어 이루어지는 것일 수 있다.
또한, 전극 구조체(42)에 있어서 표면 전극부(43) 및 이면 전극부(44)의 표면에는 해당 전극부의 산화가 방지되는 동시에, 접촉 저항이 작은 전극부가 얻어진다는 점에서, 금, 은, 팔라듐 등의 화학적으로 안정하고 고도전성을 갖는 금속 피막이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
전극 구조체(42)에 있어서의 표면 전극부(43)의 돌출 높이는 웨이퍼(6)의 피검사 전극(7)에 대하여 안정한 전기적 접속을 달성할 수 있다는 점에서 15 내지 50 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15 내지 30 ㎛이다. 또한, 표면 전극부(43)의 직경은 웨이퍼(6)의 피검사 전극의 치수 및 피치에 따라서 설정되지만, 예를 들면 30 내지 80 ㎛이고, 바람직하게는 30 내지 50 ㎛이다.
전극 구조체(42)에 있어서 이면 전극부(44)의 직경은 단락부(45)의 직경보다 크고, 또한 전극 구조체(42)의 배치 피치보다 작은 것일 수 있지만, 가능한 한 큰 것이 바람직하고, 이에 따라 이방 도전성 커넥터(2)의 탄성 이방 도전막(20)에 있어서의 접속용 도전부(21)에 대해서도 안정한 전기적 접속을 확실하게 달성할 수 있다. 또한, 이면 전극부(44)의 두께는 강도가 충분히 높고 우수한 반복 내구성이 얻어진다는 점에서 20 내지 50 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 35 내지 50 ㎛이다.
전극 구조체(42)에 있어서 단락부(45)의 직경은 충분히 높은 강도가 얻어진다는 점에서 30 내지 80 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 내지 50 ㎛이다.
시트형 프로브(40)는 예를 들면 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.
즉, 절연성 시트(41) 상에 금속층이 적층되어 이루어지는 적층 재료를 준비하고, 이 적층 재료의 절연성 시트(41)에, 레이저 가공, 드라이 에칭 가공 등에 의해, 해당 절연성 시트(41)의 두께 방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍을, 형성해야 할 전극 구조체(42)의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 형성한다. 이어서, 이 적층 재료에 포토리소그래피 및 도금 처리를 실시함으로써, 절연성 시트(41)의 관통 구멍 내에 금속층에 일체로 연결된 단락부(45)를 형성하는 동시에, 해당 절연성 시트(41)의 표면에, 단락부(45)에 일체로 연결된 돌기상의 표면 전극부(43)를 형성한다. 그 후, 적층 재료의 금속층에 포토에칭 처리를 실시하여 그 일부를 제거함으로써, 이면 전극부(44)를 형성하여 전극 구조체(42)를 형성하고, 이에 따라 시트형 프로브(40)가 얻어진다.
이러한 전기적 검사 장치에 있어서는, 웨이퍼 탑재대(4) 상에 검사 대상인 웨이퍼(6)가 탑재되고, 이어서 가압판(3)에 의해 프로브 부재(1)가 하측으로 가압됨으로써, 그의 시트형 프로브(40)의 전극 구조체(42)에 있어서의 표면 전극부(43) 각각이 웨이퍼(6)의 피검사 전극(7) 각각에 접촉하고, 또한 해당 표면 전극부(43) 각각에 의해 웨이퍼(6)의 피검사 전극(7) 각각이 가압된다. 이 상태에서는 이방 도전성 커넥터(2)의 탄성 이방 도전막(20)에서 접속용 도전부(21) 각각은 검사용 회로 기판(30)의 검사 전극(31)과 시트형 프로브(40)의 전극 구조체(42)의 표면 전극부(43)에 의해 협압되어 두께 방향으로 압축되어 있고, 이에 따라 해당 접속용 도전부(21)에는 그 두께 방향으로 도전로가 형성되고, 그 결과, 웨이퍼(6)의 피검사 전극(7)과 검사용 회로 기판(30)의 검사 전극(31)과의 전기적 접속이 달성된다. 그 후, 가열기(5)에 의해, 웨이퍼 탑재대(4) 및 가압판(3)을 통해 웨이퍼(6)가 소정 온도로 가열되고, 이 상태에서 해당 웨이퍼(6)에서 복수의 집적 회로 각각에 대하여 요구되는 전기적 검사가 실행된다.
이러한 웨이퍼 검사 장치에 따르면, 상술한 이방 도전성 커넥터(2)를 갖는 프로브 부재(1)를 통해 검사 대상인 웨이퍼(6)의 피검사 전극(7)에 대한 전기적 접속이 달성되기 때문에, 피검사 전극(7)의 피치가 작은 것이더라도, 해당 웨이퍼에 대한 위치 정합 및 유지 고정을 용이하게 행할 수 있고, 게다가 다수회에 걸쳐 반복 사용한 경우나 고온 환경하에서의 시험, 예를 들면 WLBI 시험에 반복 사용한 경우에도, 요구되는 전기적 검사를 장기간에 걸쳐 안정적으로 실행할 수 있다.
또한, 이방 도전성 커넥터(2)의 탄성 이방 도전막(20)은 그 자체의 면적이 작은 것이며, 열 이력을 받은 경우라도 해당 탄성 이방 도전막(20)의 면 방향에 있어서의 열팽창의 절대량이 적기 때문에, 프레임판(10)을 구성하는 재료로서 선열팽창계수가 작은 것을 이용함으로써, 탄성 이방 도전막(20)의 면 방향에 있어서의 열팽창이 프레임판에 의해 확실하게 규제된다. 따라서, 큰 면적의 웨이퍼에 대하여 WLBI 시험을 행하는 경우에도 양호한 전기적 접속 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
도 18은 본 발명에 따른 이방 도전성 커넥터를 이용한 웨이퍼 검사 장치의 다른 예에 있어서의 구성의 개략을 나타내는 설명용 단면도이다.
이 웨이퍼 검사 장치는, 검사 대상인 웨이퍼(6)가 수납되는, 상면이 개구된 박스형 챔버(50)를 갖는다. 이 챔버(50)의 측벽에는 해당 챔버(50) 내부의 공기를 배기하기 위한 배기관(51)이 설치되어 있고, 이 배기관(51)에는, 예를 들면 진공 펌프 등의 배기 장치(도시 생략)가 접속되어 있다.
챔버(50) 상에는 도 16에 나타내는 웨이퍼 검사 장치에 있어서의 프로브 부재(1)와 동일한 구성의 프로브 부재(1)가 해당 챔버(50)의 개구를 기밀하게 막도록 배치되어 있다. 구체적으로는, 챔버(50)에 있어서의 측벽의 상단면 상에는 탄성을 갖는 O-링(55)이 밀착하여 배치되고, 프로브 부재(1)는 그 이방 도전성 커넥터(2) 및 시트형 프로브(40)가 챔버(50) 내에 수용되고, 또한 그 검사용 회로 기판(30) 주변부가 O-링(55)에 밀착된 상태로 배치되어 있고, 또한 검사용 회로 기판(30)이 그 이면(도면에 있어서 상면)에 설치된 가압판(3)에 의해 하측으로 가압된 상태로 되어 있다.
또한, 챔버(50) 및 가압판(3)에는 가열기(5)가 접속되어 있다.
이러한 웨이퍼 검사 장치에 있어서는 챔버(50)의 배기관(51)에 접속된 배기 장치를 구동시킴으로써, 챔버(50) 내가 예를 들면 1000 Pa 이하로 감압되는 결과, 대기압에 의해 프로브 부재(1)가 하측으로 가압된다. 이에 따라, O-링(55)이 탄성 변형되기 때문에, 프로브 부재(1)가 하측으로 이동하는 결과, 시트형 프로브(40)의 전극 구조체(42)의 표면 전극부(43) 각각에 의해 웨이퍼(6)의 피검사 전극(7) 각각이 가압된다. 이 상태에서는 이방 도전성 커넥터(2)의 탄성 이방 도전막(20)에서 접속용 도전부(21) 각각은 검사용 회로 기판(30)의 검사 전극(31)과 시트형 프로브(40)의 전극 구조체(42)의 표면 전극부(43)에 의해 협압되어 두께 방향으로 압축되어 있고, 이에 따라 해당 접속용 도전부(21)에는 그 두께 방향으로 도전로가 형 성되고, 그 결과, 웨이퍼(6)의 피검사 전극(7)과 검사용 회로 기판(30)의 검사 전극(31)과의 전기적 접속이 달성된다. 그 후, 가열기(5)에 의해 챔버(50) 및 가압판(3)을 통해 웨이퍼(6)가 소정 온도로 가열되고, 이 상태에서 해당 웨이퍼(6)에서 복수의 집적 회로 각각에 대하여 요구되는 전기적 검사가 실행된다.
이러한 웨이퍼 검사 장치에 따르면, 도 16에 나타내는 웨이퍼 검사 장치와 동일한 효과가 얻어지고, 또한 대형의 가압 기구가 불필요하기 때문에, 검사 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있는 동시에, 검사 대상인 웨이퍼(6)가 예를 들면 직경 8인치 이상의 큰 면적의 것이더라도, 해당 웨이퍼(6) 전체를 균일한 힘으로 가압할 수 있다. 게다가, 이방 도전성 커넥터(2)에 있어서의 프레임판(10)에는 공기 유통 구멍(12)이 형성되어 있기 때문에, 챔버(50) 내를 감압했을 때에, 이방 도전성 커넥터(2)와 검사용 회로 기판(30) 사이에 존재하는 공기가 이방 도전성 커넥터(2)의 프레임판(10)의 공기 유통 구멍(12)을 통해 배출되고, 이에 따라 이방 도전성 커넥터(12)와 검사용 회로 기판(30)을 확실하게 밀착시킬 수 있기 때문에, 요구되는 전기적 접속을 확실하게 달성할 수 있다.
〔다른 실시 형태〕
본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 다음과 같은 다양한 변경이 가능하다.
(1) 이방 도전성 커넥터에 있어서, 탄성 이방 도전막(20)에는 접속용 도전부(21) 이외에, 웨이퍼의 피검사 전극에 전기적으로 접속되지 않는 비접속용 도전부가 형성될 수 있다. 이하, 비접속용 도전부가 형성된 탄성 이방 도전막을 갖는 이방 도전성 커넥터에 대하여 설명한다.
도 19는 본 발명에 따른 이방 도전성 커넥터의 다른 예에 있어서의 탄성 이방 도전막을 확대하여 나타내는 평면도이다. 이 이방 도전성 커넥터의 탄성 이방 도전막(20)에 있어서는, 검사 대상인 웨이퍼의 피검사 전극에 전기적으로 접속되는 두께 방향(도 19에 있어서 지면과 수직인 방향)으로 신장하는 복수의 접속용 도전부(21)가, 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 2열로 배열하도록 배치되고, 이들 접속용 도전부(21) 각각은 자성을 나타내는 도전성 입자가 두께 방향으로 배열하도록 배향된 상태로 조밀하게 함유되고, 도전성 입자가 전혀 함유되어 있지 않은 절연부(22)에 의해 서로 절연되어 있다.
그리고, 접속용 도전부(21)가 배열되는 방향에 있어서, 가장 외측에 위치하는 접속용 도전부(21)와 프레임판(10) 사이에는 검사 대상인 웨이퍼의 피검사 전극에 전기적으로 접속되지 않는 두께 방향으로 신장하는 비접속용 도전부(26)가 형성되어 있다. 이 비접속용 도전부(26)는 자성을 나타내는 도전성 입자가 두께 방향으로 배열하도록 배향된 상태로 조밀하게 함유되어 이루어지고, 도전성 입자가 전혀 함유되어 있지 않은 절연부(22)에 의해 접속용 도전부(21)와 서로 절연되어 있다.
또한, 도시한 예에서는 비접속용 도전부(26) 각각은 절연부(22)의 일면으로부터 돌출하도록 형성되고, 이에 따라 탄성 이방 도전막(20)의 일면에는 비접속용 도전부(26)에 따른 돌출부(27)가 형성되어 있다.
그 밖의 구성은 기본적으로 도 1 내지 도 4에 나타내는 이방 도전성 커넥터 의 구성과 동일하다.
도 20은 본 발명에 따른 이방 도전성 커넥터의 또 다른 예에 있어서의 탄성 이방 도전막을 확대하여 나타내는 평면도이다. 이 이방 도전성 커넥터의 탄성 이방 도전막(20)에 있어서는, 검사 대상인 웨이퍼의 피검사 전극에 전기적으로 접속되는 두께 방향(도 20에 있어서 지면과 수직인 방향)으로 신장하는 복수의 접속용 도전부(21)가 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 배열하도록 배치되고, 이들 접속용 도전부(21) 각각은 자성을 나타내는 도전성 입자가 두께 방향으로 배열하도록 배향된 상태로 조밀하게 함유되어 이루어지고, 도전성 입자가 전혀 함유되어 있지 않은 절연부(22)에 의해 서로 절연되어 있다.
이들 접속용 도전부(21) 중 중앙에 위치하는 서로 인접하는 2개의 접속용 도전부(21)는 그 밖의 서로 인접하는 접속용 도전부(21) 간의 이격 거리보다 큰 이격 거리로 배치되어 있다. 그리고, 중앙에 위치하는 서로 인접하는 2개의 접속용 도전부(21) 사이에는, 검사 대상인 웨이퍼의 피검사 전극에 전기적으로 접속되지 않는 두께 방향으로 신장하는 비접속용 도전부(26)가 형성되어 있다. 이 비접속용 도전부(26)는 자성을 나타내는 도전성 입자가 두께 방향으로 배열하도록 배향된 상태로 조밀하게 함유되어 이루어지고, 도전성 입자가 전혀 함유되어 있지 않은 절연부(22)에 의해 접속용 도전부(21)와 서로 절연되어 있다.
또한, 도시한 예에서는 비접속용 도전부(26) 각각은 절연부(22)의 일면으로부터 돌출하도록 형성되고, 이에 따라 탄성 이방 도전막(20)의 양면에는 비접속용 도전부(26)에 따른 돌출부(27)가 형성되어 있다.
그 밖의 구체적인 구성은 기본적으로 도 1 내지 도 4에 나타내는 이방 도전성 커넥터의 구성과 동일하다.
(2) 이방 도전성 커넥터에 있어서는 접속용 도전부(21) 각각이 절연부(22)의 양면 각각으로부터 돌출하도록 형성되고, 이에 따라 탄성 이방 도전막(20)의 양면에는 접속용 도전부(21)에 따른 돌출부가 형성된 구성일 수 있다. 이러한 탄성 이방 도전막(21)은 다음과 같이 하여 얻을 수 있다. 즉, 절연부(22)의 형성에 있어서, 이형성 지지판(16, 16A)에 의해 접속용 도전부(21)를 두께 방향으로 가압하여 압축시키고, 이 상태에서 절연부용 재료층(22A)을 경화 처리함으로써 절연부(22)를 형성한다. 그 후, 이형성 지지판(16, 16A)에 의한 접속용 도전부(21)에 대한 가압을 해제함으로써, 압축된 접속용 도전부(21)를 원래의 형태로 복원시키고, 이에 따라 절연부(22)의 양면으로부터 돌출하는 돌출부를 갖는 접속용 도전부(21)가 얻어진다.
(3) 탄성 이방 도전막(20)에 있어서의 돌출부(23)는 필수적인 것은 아니고, 탄성 이방 도전막(20)의 양면이 평탄면인 것, 또는 오목부가 형성된 것일 수 있다.
(4) 이형성 지지판(16) 상에 지지된 도전성 엘라스토머층(21B)을 형성하는 방법으로서는, 미리 제조된 절연성의 탄성 고분자 물질 중에 자성을 나타내는 도전성 입자가 두께 방향으로 배열하도록 배향된 상태로 분산되어 이루어지는 도전성 엘라스토머 시트를, 해당 도전성 엘라스토머 시트가 갖는 점착성에 의해 또는 적절한 점착제에 의해 이형성 지지판(16) 상에 점착하여 지지시키는 방법을 이용할 수도 있다. 여기서, 도전성 엘라스토머 시트는 예를 들면 2장의 수지 시트 사이에 도전성 엘라스토머용 재료층을 형성하고, 이 도전성 엘라스토머층에 대하여 그의 두께 방향으로 자장을 작용시킴으로써, 도전성 엘라스토머용 재료층 중의 도전성 입자를 두께 방향으로 배열하도록 배향시키고, 자장의 작용을 계속하면서, 또는 자장의 작용을 정지한 후, 도전성 엘라스토머용 재료층의 경화 처리를 행함으로써 제조할 수 있다.
(5) 접속용 도전부(21)의 형성에 있어서는, 레이저 가공에 의해 도전성 엘라스토머층(21B)에서 접속용 도전부가 되는 부분 이외의 부분 전부가 제거됨으로써 접속용 도전부를 형성할 수도 있지만, 도 21 및 도 22에 나타낸 바와 같이, 도전성 엘라스토머층(21B)에서 접속용 도전부가 되는 부분의 주변 부분만이 제거됨으로써 접속용 도전부(21)를 형성할 수도 있다. 이 경우에 도전성 엘라스토머층(21B)의 나머지 부분은 이형성 지지판(16)으로부터 기계적으로 박리함으로써 제거할 수 있다.
(6) 프로브 부재에 있어서 시트형 프로브(40)는 필수적인 것은 아니고, 이방 도전성 커넥터(2)에 있어서의 탄성 이방 도전막(20)이 검사 대상인 웨이퍼에 접촉하여 전기적 접속을 달성하는 구성일 수 있다.
(7) 본 발명의 이방 도전성 커넥터는 그 프레임판의 개구가, 검사 대상인 웨이퍼에 형성된 일부의 집적 회로의 피검사 전극이 배치된 전극 영역에 대응하여 형성되고, 이들 개구의 각각에 탄성 이방 도전막이 배치된 것일 수 있다.
이러한 이방 도전성 커넥터에 따르면, 웨이퍼를 2 이상의 영역으로 분할하고, 분할된 영역마다 해당 영역에 형성된 집적 회로에 대하여 일괄적으로 프로브 시험을 행할 수 있다.
즉, 본 발명의 이방 도전성 커넥터 또는 본 발명의 프로브 부재를 사용한 웨이퍼의 검사 방법에 있어서, 웨이퍼에 형성된 모든 집적 회로에 대하여 일괄적으로 검사하는 것이 필수적인 것은 아니다.
번인 시험에 있어서는 집적 회로 각각에 요구되는 검사 시간이 수시간으로 길기 때문에, 웨이퍼에 형성된 모든 집적 회로에 대하여 일괄적으로 검사를 행하면 높은 시간적 효율이 얻어지지만, 프로브 시험에 있어서는 집적 회로 각각에 요구되는 검사 시간이 수분간으로 짧기 때문에, 웨이퍼를 2 이상의 영역으로 분할하고, 분할된 영역마다 해당 영역에 형성된 집적 회로에 대하여 일괄적으로 프로브 시험을 행하더라도 충분히 높은 시간적 효율이 얻어진다.
이와 같이, 웨이퍼에 형성된 집적 회로에 대하여, 분할된 영역마다 전기적 검사를 행하는 방법에 따르면, 직경 8인치 또는 12인치의 웨이퍼에 높은 집적도로 형성된 집적 회로에 대하여 전기적 검사를 행하는 경우에 있어서, 모든 집적 회로에 대하여 일괄적으로 검사를 행하는 방법과 비교하여, 이용되는 검사용 회로 기판의 검사 전극수나 배선수를 적게 할 수 있고, 이에 따라 검사 장치의 제조 비용의 감소를 도모할 수 있다.
(8) 본 발명의 이방 도전성 커넥터 또는 본 발명의 프로브 부재는 알루미늄으로 이루어지는 평면상 전극을 갖는 집적 회로가 형성된 웨이퍼의 검사 외에, 금 또는 땜납 등을 포함하는 돌기상 전극(범프)을 갖는 집적 회로가 형성된 웨이퍼의 검사에 이용할 수도 있다.
금이나 땜납 등을 포함하는 전극은 알루미늄을 포함하는 전극에 비해 표면에 산화막이 형성되기 어려운 것이기 때문에, 이러한 돌기상 전극을 갖는 집적 회로가 형성된 웨이퍼의 검사에 있어서는 산화막을 뚫기 위해 필요한 큰 하중으로 가압하는 것이 불필요하게 되어, 시트형 프로브를 이용하지 않고 이방 도전성 커넥터의 접속용 도전부를 피검사 전극에 직접 접촉시킨 상태에서 검사를 실행할 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
〔시험용 웨이퍼의 제조〕
도 23에 나타낸 바와 같이, 직경 8인치의 실리콘(선열팽창계수 3.3×10-6/K)제 웨이퍼(6) 상에, 각각 치수가 9 ㎜×9 ㎜인 정방형의 집적 회로(L)를 총 393개 형성하였다. 웨이퍼(6)에 형성된 집적 회로(L) 각각은, 도 24에 나타낸 바와 같이 그 중앙에 피검사 전극 영역(A)을 갖고, 이 피검사 전극 영역(A)에는 도 25에 나타낸 바와 같이 각각 세로 방향(도 25에 있어서 상하 방향)의 치수가 200 ㎛이고 가로 방향(도 25에 있어서 좌우 방향)의 치수가 60 ㎛인 직사각형의 40개의 피검사 전극(7)이 120 ㎛의 피치로 가로 방향으로 일렬로 배열되어 있다. 이 웨이퍼(6) 전체의 피검사 전극(7)의 총수는 15720개이고, 모든 피검사 전극(7)은 서로 전기적으로 절연되어 있다. 이하, 이 웨이퍼를 "시험용 웨이퍼(W1)"라고 한다.
또한, 모든 피검사 전극(7)을 서로 전기적으로 절연하는 대신에, 집적 회 로(L)의 40개의 피검사 전극 중 가장 외측의 피검사 전극(7)으로부터 세어 1개 걸러 2개씩을 서로 전기적으로 접속한 것 이외에는, 상기 시험용 웨이퍼(W1)와 동일한 구성으로 393개의 집적 회로(L)를 웨이퍼(6) 상에 형성하였다. 이하, 이 웨이퍼를 "시험용 웨이퍼(W2)"라고 한다.
<실시예 1>
〔프레임판의 제조〕
도 26 및 도 27에 나타내는 구성에 따라 하기 조건에 의해 상기 시험용 웨이퍼(W1)의 각 피검사 전극 영역에 대응하여 형성된 393의 개구(11)를 갖는 직경 8인치의 프레임판(10)을 제조하였다.
이 프레임판(10)의 재질은 코바르(선열팽창계수 5×10-6/K)이고, 그 두께는 60 ㎛이다. 프레임판(10)의 개구(11) 각각은 그의 가로 방향(도 26 및 도 27에 있어서 좌우 방향)의 치수가 5.5 ㎜이고 세로 방향(도 26 및 도 27에 있어서 상하 방향)의 치수가 0.4 ㎜이다.
또한, 세로 방향으로 인접하는 개구(11) 사이의 중앙 위치에는 원형의 공기 유입 구멍(12)이 형성되어 있고, 그 직경은 1 ㎜이다.
〔성형용 스페이서의 제조〕
하기 조건에 의해 시험용 웨이퍼(W1)의 피검사 전극 영역에 대응하여 형성된 복수의 개구를 갖는 탄성 이방 도전막 성형용 스페이서를 2장 제조하였다.
이들 스페이서의 재질은 스테인레스(SUS304)이고, 그 두께는 20 ㎛이다. 스 페이서의 개구 각각은 그의 가로 방향의 치수가 7 ㎜이고 세로 방향의 치수가 4 ㎜이다.
〔자성 코어 입자[A]의 제조〕
시판되는 니켈 입자(Westaim사 제조, "FC1000")를 이용하여 다음과 같이 자성 코어 입자[A]를 제조하였다.
닛신 엔지니어링 가부시끼가이샤 제조의 공기 분급기 "터보 클래시파이어 TC-15N"에 의해 니켈 입자 2 kg을 비중 8.9, 풍량 2.5 ㎥/분, 로터 회전수 1,600 rpm, 분급점 25 ㎛, 니켈 입자의 공급 속도 16 g/분의 조건으로 분급 처리하고, 니켈 입자 1.8 kg을 수집하고, 추가로 이 니켈 입자 1.8 kg을 비중 8.9, 풍량 2.5 ㎥/분, 로터 회전수 3,000 rpm, 분급점 10 ㎛, 니켈 입자의 공급 속도 14 g/분의 조건으로 분급 처리하고, 니켈 입자 1.5 kg을 수집하였다.
이어서, 쯔쯔이 리카가꾸 기키 가부시끼가이샤 제조의 음파식 체 분급기 "SW-20 AT형"에 의해, 공기 분급기에 의해 분급된 니켈 입자 120 g을 추가로 분급 처리하였다. 구체적으로는, 각각 직경이 200 ㎜이고, 개구경이 25 ㎛, 20 ㎛, 16 ㎛ 및 8 ㎛인 4개의 체를 위에서부터 이 순으로 4단으로 중첩시키고, 체의 각각에 직경 2 ㎜의 세라믹 볼 10 g을 투입하고, 최상단의 체(개구경이 25 ㎛)에 니켈 입자 20 g을 투입하고, 55 Hz에서 12분간 및 125 Hz에서 15분간의 조건으로 분급 처리하여 최하단의 체(개구경이 8 ㎛)에 수집된 니켈 입자를 회수하였다. 이 조작을 총 25회 행함으로써, 자성 코어 입자[A] 110 g을 제조하였다.
얻어진 자성 코어 입자[A]는 수평균 입경이 10 ㎛, 입경의 변동 계수가 10 ％, BET 비표면적이 0.2×103 ㎡/kg, 포화 자화가 0.6 Wb/㎡였다.
〔도전성 입자[a]의 제조〕
분말 도금 장치의 처리조 내에 자성 코어 입자[A] 100 g을 투입하고, 추가로 0.32 N의 염산 수용액 2 L를 첨가하고 교반하여 자성 코어 입자[A]를 함유하는 슬러리를 얻었다. 이 슬러리를 상온에서 30분간 교반함으로써, 자성 코어 입자[A]의 산 처리를 행하고, 그 후 1분간 정치하여 자성 코어 입자[A]를 침전시켜 상청액을 제거하였다.
이어서, 산 처리가 실시된 자성 코어 입자[A]에 순수 2 L를 가하고, 상온에서 2분간 교반하고, 그 후 1분간 정치하여 자성 코어 입자[A]를 침전시키고, 상청액을 제거하였다. 이 조작을 추가로 2회 반복함으로써 자성 코어 입자[A]의 세정 처리를 행하였다.
그리고, 산 처리 및 세정 처리가 실시된 자성 코어 입자[A]에 금의 함유 비율이 20 g/L인 금 도금액 2 L를 가하고, 처리층 내의 온도를 90 ℃로 승온하여 교반함으로써 슬러리를 제조하였다. 이 상태에서 슬러리를 교반하면서 자성 코어 입자[A]에 대하여 금의 치환 도금을 행하였다. 그 후, 슬러리를 방냉하면서 정치하여 입자를 침전시키고, 상청액을 제거함으로써, 본 발명용의 도전성 입자[a]를 제조하였다.
이와 같이 하여 얻어진 도전성 입자[a]에 순수 2 L를 가하고, 상온에서 2분간 교반하고, 그 후 1분간 정치하여 도전성 입자[a]를 침전시키고, 상청액을 제거 하였다. 이 조작을 추가로 2회 반복하고, 그 후 90 ℃로 가열한 순수 2 L를 가하여 교반하고, 얻어진 슬러리를 여과지로 여과하여 도전성 입자[a]를 회수하였다. 그리고, 이 도전성 입자[a]를 90 ℃로 설정된 건조기에 의해 건조 처리하였다.
얻어진 도전성 입자[a]는 수평균 입경이 12 ㎛, BET 비표면적이 0.15×10 3 ㎡/kg, 피복층의 두께 t가 111 ㎚, (피복층을 형성하는 금의 질량)/(도전성 입자[a] 전체의 질량)의 값 N이 0.3이었다.
〔도전성 엘라스토머층의 형성〕
부가형 액상 실리콘 고무 100 중량부 중에 상기 도전성 입자[a] 400 중량부를 분산시킴으로써 도전성 엘라스토머용 재료를 제조하였다. 이 도전성 엘라스토머용 재료를, 두께 5 ㎜의 스테인레스로 이루어지는 이형성 지지판(l6)의 표면에 스크린 인쇄에 의해 도포함으로써, 해당 이형성 지지판(16) 상에 두께 0.15 ㎜의 도전성 엘라스토머용 재료층(21A)을 형성하였다(도 5 및 도 6 참조).
이어서, 도전성 엘라스토머용 재료층(21A)에 대하여 전자석에 의해 두께 방향으로 2 테슬라의 자장을 작용시키면서, 120 ℃, 1 시간의 조건으로 경화 처리를 행함으로써, 이형성 지지판(16) 상에 지지된 두께 0.15 ㎜의 도전성 엘라스토머층(21B)을 형성하였다(도 7 및 도 8 참조).
이상에 있어서, 사용한 부가형 액상 실리콘 고무는 각각 점도가 250 Pa·s인 A액 및 B액으로 이루어지는 2액형의 것으로서, 그의 경화물의 압축 영구 변형이 5％, 듀로미터 A 경도가 32, 인열 강도가 25 kN/m의 것이다.
여기서, 부가형 액상 실리콘 고무 및 그의 경화물의 특성은 다음과 같이 하여 측정된 것이다.
(i) 부가형 액상 실리콘 고무의 점도는 B형 점도계에 의해 23±2 ℃에서의 값을 측정하였다.
(ii) 실리콘 고무 경화물의 압축 영구 변형은 다음과 같이 하여 측정하였다.
2액형의 부가형 액상 실리콘 고무에 있어서의 A액과 B액을 등량이 되는 비율로 교반 혼합하였다. 이어서, 이 혼합물을 금형에 흘려 넣고, 혼합물에 대하여 감압에 의한 탈포 처리를 행한 후, 120 ℃, 30분간의 조건으로 경화 처리를 행함으로써, 두께가 12.7 ㎜, 직경이 29 ㎜인 실리콘 고무 경화물로 이루어지는 원주체를 제조하고, 이 원주체에 대하여 200 ℃, 4 시간의 조건으로 후경화를 행하였다. 이와 같이 하여 얻어진 원주체를 시험편으로서 이용하고, JIS K 6249에 준거하여 150±2 ℃에서의 압축 영구 변형을 측정하였다.
(iii) 실리콘 고무 경화물의 인열 강도는 다음과 같이 하여 측정하였다.
상기 (ii)와 동일한 조건으로 부가형 액상 실리콘 고무의 경화 처리 및 후경화를 행함으로써 두께 2.5 ㎜의 시트를 제조하였다.
이 시트로부터 펀칭에 의해 크레센트형의 시험편을 제조하고, JIS K 6249에 준거하여 23±2 ℃에서의 인열 강도를 측정하였다.
(iv) 듀로미터 A 경도는 상기 (iii)과 동일하게 하여 제조된 시트를 5장 중첩시키고, 얻어진 중첩체를 시험편으로서 이용하여 JIS K 6249에 준거하여 23±2 ℃에서의 값을 측정하였다.
〔접속용 도전부의 형성〕
이형성 지지판(16) 상에 지지된 도전성 엘라스토머층(21B)의 표면에 무전해 도금 처리를 실시함으로써, 두께 0.3 ㎛의 구리로 이루어지는 금속박층(17)을 형성하였다(도 9 참조).
이 금속박층(17) 상에 포토리소그래피의 수법에 의해 각각 치수가 60 ㎛×200 ㎛인 직사각형의 개구(18a) 15720개가 시험용 웨이퍼(W1)에 형성된 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 형성된, 두께 25 ㎛의 레지스트층(18)을 형성하였다(도 10 참조).
그 후, 금속박층(17)의 표면에 전해 구리 도금 처리를 실시함으로써, 레지스트층(18)의 개구(18a) 내에 두께 20 ㎛의 구리로 이루어지는 금속 마스크(19)를 형성하였다(도 11 참조).
그리고, 이 상태에서 도전성 엘라스토머층(21B), 금속박층(17) 및 레지스트층(18)에 대하여, 탄산 가스 레이저 장치에 의해 레이저 가공을 실시함으로써, 각각 이형성 지지판(16) 상에 지지된 15720개의 접속용 도전부(21)를 형성하고, 그 후 접속용 도전부(21)의 표면으로부터 잔존하는 금속박층(17) 및 금속 마스크(19)를 박리하는 동시에, 이형성 지지체(16)의 표면으로부터 도전성 엘라스토머층(21B)의 나머지를 기계적으로 박리하였다(도 12 참조).
이상에 있어서, 탄산 가스 레이저 장치에 의한 레이저 가공 조건은 다음과 같다. 즉, 장치로서 탄산 가스 레이저 가공기 "ML-605GTX"(미쓰비시 덴끼(주) 제조)를 이용하여, 레이저빔의 직경이 60 ㎛, 레이저 출력이 0.8 mJ인 조건으로 하나 의 가공점에 레이저빔을 10 쇼트 조사함으로써 레이저 가공을 행하였다.
〔절연부의 형성〕
두께 5 ㎜의 스테인레스로 이루어지는 절연부 형성용 이형성 지지판(16A)을 준비하고, 이 이형성 지지판(16A)의 표면에 한쪽 성형용 스페이서를 배치하고, 이 성형용 스페이서 상에 프레임판(10)을 위치 정합하여 배치하고, 이 프레임판(l0) 상에 다른 쪽 성형용 스페이서를 위치 정합하여 배치하였다.
이어서, 도전성 엘라스토머 재료의 제조에서 사용한 부가형 액상 실리콘 고무를 준비하고, 이 부가형 액상 실리콘 고무에 대하여 감압에 의한 탈포 처리를 행한 후, 해당 부가형 액상 실리콘 고무를 스크린 인쇄에 의해 이형성 지지판(16A)에 도포함으로써, 2장의 성형용 스페이서 각각의 개구 내 및 프레임판(10)의 개구(11) 내에 부가형 액상 실리콘 고무를 충전함으로써, 절연부용 재료층(22A)을 형성하였다(도 13 참조).
이어서, 복수의 접속용 도전부(21)가 형성된 이형성 지지판(16)을, 절연부용 재료층(22A)이 형성된 이형성 지지판(16A) 상에 중첩시킴으로써, 접속용 도전부(21) 각각을 절연부용 재료층(22A) 중에 침입시켜 이형성 지지판(16A)에 접촉시켰다(도 14 참조). 그 후, 이 상태에서 이형성 지지판(16) 및 이형성 지지판(16A)에 1500 kgf의 압력을 가함으로써, 접속용 도전부(21)를 두께 방향으로 압축하면서, 절연부용 재료층(22A)의 경화 처리를 행함으로써, 접속용 도전부(21) 각각의 주위에 이들을 서로 절연하는 절연부(22)가 접속용 도전부(21)에 일체적으로 형성된 탄성 이방 도전막(20)을 형성하였다(도 15 참조).
그리고, 이형성 지지판(16, 16A)으로부터 탄성 이방 도전막(20)을 이형시키고, 성형용 스페이서를 제거함으로써, 본 발명의 이방 도전성 커넥터를 제조하였다.
얻어진 이방 도전성 커넥터에 있어서의 탄성 이방 도전막에 대하여 구체적으로 설명하면, 탄성 이방 도전막 각각은 가로 방향의 치수가 5.5 ㎜, 세로 방향의 치수가 0.4 ㎜이다.
탄성 이방 도전막 각각에는 40개의 접속용 도전부가 120 ㎛의 피치로 가로 방향으로 일렬로 배열되어 있고, 접속용 도전부 각각은 가로 방향의 치수가 60 ㎛, 세로 방향의 치수가 200 ㎛, 두께가 약 140 ㎛이고, 절연부의 두께가 100 ㎛이다.
또한, 탄성 이방 도전막 각각에 있어서의 피지지부의 두께(두 갈래 부분의 한쪽 두께)는 20 ㎛이다.
또한, 탄성 이방 도전막 각각에서 접속용 도전부 중 도전성 입자의 함유 비율을 조사한 결과, 모든 접속용 도전부에 대하여 부피 분률로 약 30％였다.
〔검사용 회로 기판의 제조〕
기판 재료로서 알루미나 세라믹(선열팽창계수 4.8×10-6/K)을 이용하고, 시험용 웨이퍼(W1)의 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 검사 전극이 형성된 검사용 회로 기판을 제조하였다. 이 검사용 회로 기판은 전체 치수가 30 cm×30 cm인 직사각형이고, 그 검사 전극은 가로 방향의 치수가 60 ㎛이고 세로 방향의 치수가 200 ㎛이다. 이하, 이 검사용 회로 기판을 "검사용 회로 기판 T"라 한 다.
〔시트형 프로브의 제조〕
두께 20 ㎛의 폴리이미드로 이루어지는 절연성 시트의 일면에 두께 15 ㎛의 구리층이 적층되어 이루어지는 적층 재료를 준비하고, 이 적층 재료의 절연성 시트에 대하여 레이저 가공을 실시함으로써, 해당 절연성 시트의 두께 방향으로 관통하는, 각각 직경이 40 ㎛인 15720개의 관통 구멍을 시험용 웨이퍼(W1)의 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 형성하였다. 이어서, 이 적층 재료에 대하여 포토리소그래피 및 니켈 도금 처리를 실시함으로써, 절연성 시트의 관통 구멍 내에 구리층에 일체로 연결된 단락부를 형성하는 동시에, 해당 절연성 시트의 표면에 단락부에 일체로 연결된 돌기상의 표면 전극부를 형성하였다. 이 표면 전극부의 직경은 50 ㎛이고, 절연성 시트의 표면으로부터의 높이는 20 ㎛였다. 그 후, 적층 재료에 있어서의 구리층에 대하여 포토에칭 처리를 실시하여 그의 일부를 제거함으로써, 70 ㎛×210 ㎛의 직사각형의 이면 전극부를 형성하고, 또한 표면 전극부 및 이면 전극부에 금도금 처리를 실시함으로써 전극 구조체를 형성하고, 이에 따라 시트형 프로브를 제조하였다. 이하, 이 시트형 프로브를 "시트형 프로브(M)"이라 한다.
〔이방 도전성 커넥터의 평가〕
(1) 시험 1:
시험용 웨이퍼(W1)를 시험대에 배치하고, 이 시험용 웨이퍼(W1) 상에 이방 도전성 커넥터를 그의 접속용 도전부 각각이 시험용 웨이퍼(W1)의 피검사 전극 상 에 위치하도록 위치 정합하여 배치하였다. 이어서, 이 이방 도전성 커넥터 상에 검사용 회로 기판(T)을 그 검사 전극 각각이 해당 이방 도전성 커넥터의 접속용 도전부 상에 위치하도록 위치 정합하여 고정하고, 추가로 검사용 회로 기판(T)을 하측으로 160 kg의 하중으로 가압하였다.
그리고, 실온(25 ℃) 하에서, 검사용 회로 기판(T)의 검사 전극 각각에 차례로 전압을 인가하는 동시에, 전압이 인가된 검사 전극과 이에 인접하는 검사 전극 사이의 전기 저항을 이방 도전성 커넥터의 접속용 도전부간의 전기 저항(이하, "절연 저항"이라 함)으로서 측정하고, 절연 저항이 5 MΩ 이하인 접속용 도전부쌍의 수를 구하였다. 여기서, 접속용 도전부간의 절연 저항이 5 MΩ 이하인 것은, 웨이퍼에 형성된 집적 회로의 전기적 검사에 있어서 이를 실제 사용하는 것이 곤란한 경우가 있다.
이상의 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(2) 시험 2:
시험용 웨이퍼(W2)를, 전열 히터를 구비한 시험대에 배치하고, 이 시험용 웨이퍼(W1) 상에 이방 도전성 커넥터를 그 접속용 도전부 각각이 해당 시험용 웨이퍼(W2)의 피검사 전극 상에 위치하도록 위치 정합하여 배치하고, 이 이방 도전성 커넥터 상에 검사용 회로 기판(T)을 그 검사 전극 각각이 해당 이방 도전성 커넥터의 접속용 도전부 상에 위치하도록 위치 정합하여 배치하고, 추가로 검사용 회로 기판(T)을 하측으로 32 kg의 하중(접속용 도전부 1개당 가해지는 하중이 평균적으로 약 2 g)으로 가압하였다.
그리고, 실온(25 ℃) 하에서, 검사용 회로 기판(T)의 15720개의 검사 전극에 대하여, 이방 도전성 커넥터 및 시험용 웨이퍼(W1)를 통해 서로 전기적으로 접속된 2개의 검사 전극 사이의 전기 저항을 차례로 측정하고, 측정된 전기 저항치의 2분의 1의 값을 이방 도전성 커넥터의 접속용 도전부의 전기 저항(이하, "도통 저항"이라 함)으로서 기록하고, 도통 저항이 0.5 Ω 이상인 접속용 도전부의 수를 구하였다. 이상의 조작을 "조작(1)"로 한다.
이어서, 검사용 회로 기판(T)을 가압하는 하중을 126 kg으로 변경하고(접속용 도전부 1개당 가해지는 하중이 평균적으로 약 8 g), 그 후 시험대를 125 ℃로 가열하고, 시험대의 온도가 안정된 후, 이 상태에서 1 시간 방치하였다. 이상의 조작을 "조작(2)"로 한다.
이어서, 시험대를 실온까지 냉각하고, 그 후 검사용 회로 기판(T)에 대한 가압을 해제하였다. 이상의 조작을 "조작(3)"으로 한다.
그리고, 상기 조작(1), 조작(2) 및 조작(3)을 1 사이클로 하여 총 500 사이클을 연속적으로 행하였다.
이상에 있어서, 접속용 도전부의 도통 저항이 0.5Ω 이상인 것은 웨이퍼에 형성된 집적 회로의 전기적 검사에 있어서 이것을 실제 사용하는 것이 곤란하다.
이상의 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(3) 시험 3:
시험대에 배치된 시험용 웨이퍼(W2) 상에 시트형 프로브(M)를 그 표면 전극부가 해당 시험용 웨이퍼(W2)의 피검사 전극 상에 위치하도록 위치 정합하여 배치 하고, 이 시트형 프로브(M) 상에 이방 도전성 커넥터를 그의 접속용 도전부가 시트형 프로브(M)의 이면 전극부 상에 위치하도록 위치 정합하여 배치하고, 추가로 검사용 회로 기판(T)을 하측으로 126 kg의 하중(접속용 도전부 1개당 가해지는 하중이 평균적으로 약 8 g)으로 가압한 것 이외에는 상기 시험 2와 동일하게 하여 접속용 도전부의 도통 저항을 측정하고, 도통 저항이 0.5Ω 이상인 접속용 도전부의 수를 구하였다.
이상의 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
<비교예 1>
실시예 1과 동일한 프레임판을 이용하여 일본 특허 공개 제2002-334732호 공보에 기재된 방법에 따라서 프레임판의 개구 각각에 하기 사양의 탄성 이방 도전막을 형성함으로써, 비교용 이방 도전성 커넥터를 제조하였다.
얻어진 비교용 이방 도전성 커넥터의 탄성 이방 도전막에 대하여 설명하면, 탄성 이방 도전막 각각은 가로 방향의 치수가 5.5 ㎜, 세로 방향의 치수가 0.4 ㎜이다.
탄성 이방 도전막 각각에는 40개의 접속용 도전부가 120 ㎛의 피치로 가로 방향으로 일렬로 배열되어 있고, 접속용 도전부 각각은 가로 방향의 치수가 60 ㎛, 세로 방향의 치수가 200 ㎛, 두께가 약 140 ㎛이고, 절연부의 두께가 100 ㎛이다.
또한, 탄성 이방 도전막 각각에서 피지지부의 두께(두 갈래 부분의 한쪽 두께)는 20 ㎛이다.
또한, 탄성 이방 도전막 각각에서 접속용 도전부 중 도전성 입자의 함유 비 율을 조사한 결과, 부피 분률로 약 20％였다.
그리고, 이 비교용 이방 도전성 커넥터에 대하여 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 행하였다. 이상의 결과를 표 1 내지 표 3에 나타내었다.
Figure 112006096141427-PCT00001
Figure 112006096141427-PCT00002
Figure 112006096141427-PCT00003
표 1 내지 표 3의 결과로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1에 따른 이방 도전성 커넥터에 따르면, 탄성 이방 도전막의 접속용 도전부의 피치가 작은 것이더라도, 해당 접속용 도전부에는 양호한 도전성이 얻어지는 동시에, 인접하는 접속용 도전부 사이에는 충분한 절연성이 얻어지고, 또한 온도 변화에 의한 열 이력 등의 환경의 변화에 대해서도 양호한 전기적 접속 상태가 안정적으로 유지되고, 또한 고온 환경하에서 반복 사용한 경우에도 모든 접속용 도전부에 있어서 장기간에 걸쳐 양호한 도전성이 유지되는 것이 확인되었다.
이러한 특성이 얻어지는 것은 다음과 같은 이유에 의한 것이라고 생각된다.
(1) 이형성 지지판 상에 접속용 도전부를 형성한 후에 해당 접속용 도전부를 절연부용 재료층 중에 침입시키고, 해당 절연부용 재료층을 경화 처리함으로써 절연부를 형성하기 때문에, 절연부에 도전성 입자가 전혀 존재하지 않고, 따라서 충분한 절연성을 갖는 절연부가 확실하게 얻어진다.
(2) 도전성 엘라스토머층을 레이저 가공함으로써 접속용 도전부를 형성하기 때문에, 각 접속용 도전부 중 도전성 입자의 함유 비율의 변동이 매우 작기 때문에, 모든 접속용 도전부에 있어서 양호하고 안정한 도전성이 얻어진다.
(3) 각 탄성 이방 도전막은 그 면적이 작고 면 방향에 있어서의 열팽창의 절대량이 적기 때문에, 탄성 이방 도전막의 면 방향에 있어서의 열팽창이 프레임판에 의해 확실하게 규제된다. 또한, 이방 도전성 커넥터 전체의 열팽창은 프레임판을 구성하는 재료의 열팽창에 의존하기 때문에, 온도 변화에 의한 열 이력을 받은 경우에도 접속용 도전부와 피검사 전극의 위치 어긋남이 방지되는 결과, 양호한 전기적 접속 상태가 안정적으로 유지된다.
이에 반해, 비교예 1의 이방 도전성 커넥터에 있어서는 절연부에 도전성 입자가 잔존해 있기 때문에, 절연 저항이 낮은 접속용 도전부쌍이 존재하고, 또한 각 접속용 도전부 중 도전성 입자의 함유 비율의 변동이 크기 때문에, 고온 환경하에서 반복 사용한 경우에 일부의 접속용 도전부에 대하여 도전성의 저하가 보였다.

Claims (12)

  1. 검사 대상인 웨이퍼에 형성된 전체 또는 일부의 집적 회로의 피검사 전극이 배치된 전극 영역에 대응하여 복수의 개구가 형성된 프레임판 및 이 프레임판의 개구 각각을 막도록 배치된 복수의 탄성 이방 도전막을 포함하고, 상기 탄성 이방 도전막 각각은 상기 웨이퍼에 형성된 집적 회로의 피검사 전극에 대응하여 배치된, 탄성 고분자 물질 중에 자성을 나타내는 도전성 입자가 함유되어 이루어지는 두께 방향으로 신장하는 복수의 접속용 도전부 및 이들 접속용 도전부를 서로 절연하는 탄성 고분자 물질을 포함하는 절연부를 갖는 것인 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터를 제조하는 방법이며,
    이형성 지지판 상에 지지된, 탄성 고분자 물질 중에 자성을 나타내는 도전성 입자가 함유되어 이루어지는 도전성 엘라스토머층을 레이저 가공함으로써, 해당 이형성 지지판 상에 복수의 접속용 도전부를 형성하고,
    이 이형성 지지판에 형성된 접속용 도전부 각각을, 프레임판의 개구를 막도록 형성된, 경화되어 탄성 고분자 물질이 되는 액상의 고분자 물질 형성 재료로 이루어지는 절연부용 재료층 중에 침입시키고, 이 상태에서 상기 절연부용 재료층을 경화 처리함으로써 절연부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 레이저 가공이 탄산 가스 레이저 또는 자외선 레이저에 의 한 것임을 특징으로 하는 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 도전성 엘라스토머층의 표면에, 형성해야 할 접속용 도전부의 패턴에 따라서 금속 마스크를 형성하고, 그 후 해당 도전성 엘라스토머층을 레이저 가공함으로써 복수의 접속용 도전부를 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 도전성 엘라스토머층의 표면을 도금 처리함으로써 금속 마스크를 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서, 도전성 엘라스토머층의 표면에 금속박층을 형성하고, 이 금속박층의 표면에 특정 패턴에 따라서 개구가 형성된 레지스트층을 형성하고, 상기 금속박층에 있어서 상기 레지스트층의 개구로부터 노출된 부분의 표면을 도금 처리함으로써 금속 마스크를 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 경화되어 탄성 고분자 물질이 되는 액상의 엘라스토머용 재료 중에 자성을 나타내는 도전성 입자가 함유되어 이루어지는 도전성 엘라스토머용 재료층에 대하여 그 두께 방향으로 자장을 작용시키는 동시에, 해당 도전성 엘라스토머용 재료층을 경화 처리함으로써 도전성 엘라스토머층을 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 프레임판으로서 선열팽창계수가 3×10-5/K 이하인 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터.
  9. 웨이퍼에 형성된 복수의 집적 회로 각각에 대하여 해당 집적 회로의 전기적 검사를 웨이퍼 상태에서 행하기 위해 이용되는 프로브 부재이며,
    검사 대상인 웨이퍼에 형성된 집적 회로의 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 검사 전극이 표면에 형성된 검사용 회로 기판, 및 이 검사용 회로 기판의 표면에 배치된, 제8항에 기재된 웨이퍼 검사용 이방 도전성 커넥터를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로브 부재.
  10. 제9항에 있어서, 이방 도전성 커넥터 상에 절연성 시트와, 이 절연성 시트를 그의 두께 방향으로 관통하여 신장하고, 피검사 전극의 패턴에 대응하는 패턴에 따라서 배치된 복수의 전극 구조체를 포함하는 시트형 프로브가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 부재.
  11. 웨이퍼에 형성된 복수의 집적 회로 각각에 대하여 해당 집적 회로의 전기적 검사를 웨이퍼 상태에서 행하는 웨이퍼 검사 장치에 있어서,
    제9항 또는 제10항에 기재된 프로브 부재를 구비하여 이루어지고, 해당 프로브 부재를 통해 검사 대상인 웨이퍼에 형성된 집적 회로에 대한 전기적 접속이 달성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
  12. 웨이퍼에 형성된 복수의 집적 회로 각각을 제9항 또는 제10항에 기재된 프로브 부재를 통해 테스터에 전기적으로 접속시키고, 해당 웨이퍼에 형성된 집적 회로의 전기적 검사를 실행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
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