JP2002203879A

JP2002203879A - ウエハ検査用プローブ装置

Info

Publication number: JP2002203879A
Application number: JP2000400172A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Inoue; 和夫井上
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-19
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: JP3543765B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被検査電極に損傷を与えることがなく、多数
の被検査電極が高密度に配置されたウエハについても、
当該被検査電極の各々に対する電気的接続を確実に達成
することができ、しかも、多数回にわたって繰り返して
使用した場合にも、良好な電気的接続状態が安定に維持
され、更に、小型で製造コストの小さいウエハ検査用プ
ローブ装置を提供すること。【解決手段】検査対象であるウエハにおける集積回路
の電極のパターンに対応するパターンに従って多数の検
査電極が一面に形成された検査用回路基板と、この検査
用回路基板の一面上に配置された、前記ウエハにおける
集積回路の電極に接触される接触部材とを具えてなり、
前記接触部材は、少なくとも前記ウエハにおける電極に
接触される部分が、絶縁性の弾性高分子物質中に導電性
粒子が厚み方向に配向した状態で含有されてなる異方導
電性シートにより構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の集積回路が
形成されたウエハについて当該集積回路の各々の電気的
検査を行うために用いられるウエハ検査用プローブ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路装置の小型化の要
請に伴って、半導体チップを実装する方法として、ワイ
ヤーボンディングによる実装法に代わり、ＴＡＢ実装法
やフリップチップ実装法が広く利用されている。そし
て、このような実装法に供される半導体チップの表面に
は、平坦なパッド電極上に金または半田（鉛−錫合金）
よりなる突起状電極（バンプ）が形成されている。かか
る突起状電極は、通常、半導体チップとなる多数の集積
回路が形成されたウエハの状態でパッド電極上に形成さ
れ、その後、このウエハを切断することによって、突起
状電極を有する半導体チップが得られる。

【０００３】一方、半導体チップの電気的検査において
は、当該半導体チップの潜在的欠陥を発現させるため、
半導体チップを高温に加熱した状態でその電気的特性を
検査するバーンイン（Ｂｕｒｎ−ｉｎ）試験が行われて
いる。然るに、半導体チップは微小なものであってその
取扱いが不便なものであるため、当該半導体チップの電
気的検査を個別的に行うためには、長い時間を要し、ま
た、検査コストが相当に高くなる。このような理由か
ら、複数の半導体チップの電気的特性の検査をウエハの
状態で行うＷＬＢＩ（ＷａｆｅｒＬｅｖｅｌＢｕｒ
ｎ−ｉｎ）試験が注目されている。また、最近において
は、超小型半導体集積回路装置であるＣＳＰ（Ｃｈｉｐ
ＳｃａｌｅＰａｃｋａｇｅ）をウエハの状態で製造す
る技術が開発されており、このようなＣＳＰについて、
ＷＬＢＩ試験を行うことができれば、製造上非常に有利
である。

【０００４】而して、このようなウエハの電気的検査に
おいては、検査対象であるウエハにおける集積回路とテ
スターとの電気的接続を行うために、当該集積回路の被
検査電極に対応して検査プローブが配列されたプローブ
装置が用いられている。かかるプローブ装置としては、
従来、ピンまたはブレードよりなる検査プローブが配列
されてなるものが知られている。そして、ウエハ検査用
プローブ装置として、ウエハにおける全ての被検査電極
に対応して検査プローブが配列されてなるものを用いれ
ば、ウエハにおける全ての集積回路の電気的検査を１回
の検査処理によって行うことが可能となるため、検査時
間の短縮および検査コストの低減化を図ることができ
る。

【０００５】然るに、このようなウエハ検査用プローブ
装置を作製するためには、非常に多数の検査プローブを
配列することが必要となるので、当該ウエハ検査用プロ
ーブ装置は大型で極めて高価なものとなり、更に、被検
査電極のピッチが小さい場合には、ウエハ検査用プロー
ブ装置を作製すること自体が困難となる。また、集積回
路が形成されたウエハには、通常、大きな反りが生じて
おり、特に、検査対象であるウエハの被検査電極が突起
状電極である場合には、当該突起状電極の突出高さにバ
ラツキがあるため、ウエハにおける多数の被検査電極に
対して、プローブ装置の検査プローブの各々を安定にか
つ確実に接触させることは実際上困難である。更に、ウ
エハにおける突起状電極が半田により形成されている場
合には、当該突起状電極は、高温に加熱された状態では
硬度が相当に低いものとなるため、ピンまたはブレード
よりなる検査プローブによって加圧された状態で高温に
加熱されると、当該突起状電極が変形したり破壊したり
する、という問題がある。

【０００６】このような問題を解決するため、集積回路
が形成されたウエハの電気的検査を行うためのウエハ検
査用プローブ装置として、一面に検査対象であるウエハ
の被検査電極のパターンに対応するパターンに従って形
成された多数の検査電極を有する検査用回路基板と、フ
ッ素系樹脂などよりなる樹脂シートに、その厚み方向に
貫通して伸びる多数の金属導体が格子状に配置されてな
るシート状コネクター（例えばゴアアンドアソシエーツ
社製の商品名「ＧＯＲＥＭａｔｅ」など）とを有する
ウエハ検査用プローブ装置が提案されている。このよう
な構成によれば、ピンまたはブレードよりなる多数の検
査プローブが配列されてなるウエハ検査用プローブ装置
に比較して、小型で製造コストが小さいウエハ検査用プ
ローブ装置が得られ、ウエハにおける全ての集積回路の
電気的検査を１回の検査処理によって行うことが可能で
あり、また、シート状コネクターにおける樹脂シートが
柔軟性を有するため、多数の突起状電極に対して、当該
突起状電極に損傷を与えることなしに、安定な電気的接
続を達成することが可能となる。

【０００７】しかしながら、このようなウエハ検査用プ
ローブ装置においては、ウエハにおける全ての被検査電
極に対して安定な電気的接続を達成するためには、相当
に大きな加圧力が必要であり、しかも、シート状コネク
ターの金属導体が弾性体ではないため、検査対象である
ウエハの被検査電極によって加圧され、或いは加圧され
た状態で高温に加熱されると、当該金属導体が変形した
り破壊したりする結果、当該シート状コネクターを繰り
返して使用した場合には、良好な電気的接続状態が得ら
れない。そのため、一つのウエハの検査を行う毎に、シ
ート状コネクターを新たなものに交換しなければなら
ず、結局、検査コストが高くなる、という問題がある。
このような問題は、特に、被検査電極が突起状電極であ
る場合に顕著である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであって、その目的は、
集積回路が形成されたウエハについて当該集積回路の各
々の電気的検査を行うためのウエハ検査用プローブ装置
において、被検査電極に損傷を与えることがなく、多数
の被検査電極が高密度に配置されたウエハについても、
当該被検査電極の各々に対する電気的接続を確実に達成
することができ、しかも、多数回にわたって繰り返して
使用した場合にも、良好な電気的接続状態が安定に維持
され、更に、小型で製造コストの小さいウエハ検査用プ
ローブ装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のウエハ検査用プ
ローブ装置は、それぞれ多数の電極を有する複数の集積
回路が形成されたウエハについて当該集積回路の各々の
電気的検査を行うためのウエハ検査用プローブ装置であ
って、検査対象であるウエハにおける集積回路の電極の
パターンに対応するパターンに従って多数の検査電極が
一面に形成された検査用回路基板と、この検査用回路基
板の一面上に配置された、前記ウエハにおける集積回路
の電極に接触される接触部材とを具えてなり、前記接触
部材は、少なくとも前記ウエハにおける電極に接触され
る部分が、絶縁性の弾性高分子物質中に導電性粒子が厚
み方向に配向した状態で含有されてなる異方導電性シー
トにより構成されていることを特徴とする。

【００１０】本発明のウエハ検査用プローブ装置は、検
査対象であるウエハにおける電極が突起状電極である場
合に、特に有用である。また、本発明のウエハ検査用プ
ローブ装置においては、前記異方導電性シートは、導電
性粒子が密に含有された厚み方向に伸びる多数の導電路
形成部と、これらの導電路形成部の間に介在された絶縁
部とよりなるものであってもよい。また、異方導電性シ
ートにおける導電路形成部の表面に導電性リジッド層が
形成されていてもよく、このような導電性リジッド層は
金属層または導電性有機材料層であることが好ましい。

【００１１】また、本発明の異方導電性シートにおいて
は、前記接触部材は、開口が形成されたフレーム板を有
し、前記異方導電性シートは、前記フレーム板の開口
に、当該異方導電性シートの周縁部が当該フレーム板の
開口縁部に固定された状態で配置されていることが好ま
しい。このようなウエハ検査用プローブ装置において
は、前記フレーム板には複数の開口が形成され、当該開
口の各々に異方導電性シートが配置されていることが好
ましく、更に、前記フレーム板の開口は、検査対象であ
るウエハにおける集積回路毎に形成されていることが好
ましい。また、前記接触部材におけるフレーム板の線熱
膨張係数が１．５×１０^-4／Ｋ以下であることが好まし
い。

【００１２】

【作用】上記の構成によれば、接触部材におけるウエハ
の被検査電極に接触する部分が、弾性を有する異方導電
性シートにより構成されているため、当該被検査電極
は、接触部材によって加圧され或いは加圧された状態で
加熱されても損傷することがない。しかも、異方導電性
シートは、ウエハに加圧された際に厚み方向に弾性変形
するため、大きな反りが生じたウエハについても、或い
は、被検査電極が突起状電極である場合において突出高
さにバラツキのある多数の突起状電極が高密度で配置さ
れたウエハについても、当該被検査電極の各々に対する
電気的接続を安定にかつ確実に達成することができる。
また、異方導電性シートは、被検査電極によって加圧さ
れ或いは加圧された状態で高温に加熱されても、容易に
故障することがないため、多数回にわたって繰り返して
使用した場合にも、良好な電気的接続状態が安定に維持
される。また、ピンまたはブレードよりなる多数の検査
プローブを配列することが不要となるので、製造コスト
の低減化を図ることができ、検査用回路基板および接触
部材はそれぞれ厚みが小さいものであり、しかも、小さ
い加圧力で安定な電気的接続が得られるために加圧機構
として大型のものが不要となるので、ウエハ検査装置全
体の小型化を図ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のウエハ検査用プロ
ーブ装置について詳細に説明する。〔第１の実施の形態〕図１は、本発明の第１の実施の形
態に係るウエハ検査用プローブ装置の構成を示す説明用
断面図である。このウエハ検査用プローブ装置は、一面
（図において上面）に検査対象であるウエハにおける被
検査電極である突起状電極のパターンに対応するパター
ンに従って多数の検査電極１１が配置された検査用回路
基板１０と、この検査用回路基板１０の一面上に配置さ
れた、検査対象であるウエハに接触される接触部材２０
とにより構成されている。

【００１４】検査用回路基板１０の他面（図において下
面）には、テスターに接続される多数の接続端子１２が
適宜のパターンに従って形成されており、これらの接続
端子１２の各々は、当該検査用回路基板１０における内
部配線１３を介して検査電極１１の各々に電気的に接続
されている。検査用回路基板１０の基材としては、耐熱
性を有するものであれば特に限定されず、プリント回路
基板の基板材料として通常使用されている種々のものを
用いることができ、その具体例としては、ガラス繊維補
強型エポキシ樹脂、ガラス繊維補強型ポリイミド樹脂、
ガラス繊維補強型ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリ
イミド樹脂、アラミッド不繊布補強型エポキシ樹脂、ア
ラミッド不繊布補強型ポリイミド樹脂、アラミッド不繊
布補強型ビスマレイミドトリアジン樹脂等の樹脂材料、
セラミックス材料、ガラス材料、金属コア材料などを挙
げることができるが、その線熱膨張係数が、検査対象で
あるウエハを構成する材料の線熱膨張係数が同等若しく
は近似したものを用いることが好ましい。具体的には、
ウエハがシリコンよりなるものである場合には、線熱膨
張係数が１．５×１０^-4／Ｋ以下、特に、１×１０^-7〜
１×１０^-4／Ｋのものを用いることが好ましい。

【００１５】接触部材２０は、周縁部を除く中央部に円
形の開口４１が形成されたリング状のフレーム板４０
と、厚み方向に導電性を有する平面円形の異方導電性シ
ート３０とにより構成されており、この異方導電性シー
ト３０は、フレーム板４０の開口４１に、当該異方導電
性シート３０の周縁部が当該フレーム板４０の開口縁部
に固定された状態で配置されている。異方導電性シート
３０は、絶縁性の弾性高分子物質中に導電性粒子が厚み
方向に配向した状態で含有されて構成され、この例で
は、図２に拡大して示すように、絶縁性の弾性高分子物
質よりなる基材中に、導電性粒子Ｐが当該異方導電性シ
ート３０の厚み方向に並ぶよう配向した状態でかつ面方
向に分散した状態で含有されて構成されている。

【００１６】異方導電性シート３０の厚みは、０．１〜
１ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．１５
〜０．５ｍｍである。このような厚みを有する異方導電
性シート３０を用いることにより、当該異方導電性シー
ト３０がウエハの突起状電極に加圧された状態におい
て、当該突起状電極の突出高さのバラツキが吸収されて
良好な電気的接続が一層確実に得られると共に、隣接す
る突起状電極間の所要の絶縁性が確実に達成される。ま
た、フレーム板４０の厚みは、その形状が維持されると
共に、異方導電性シート３０を保持することが可能であ
れば、特に限定されないが、例えば０．０３〜１ｍｍ、
好ましくは０．１〜０．２５ｍｍである。

【００１７】異方導電性シート３０を構成する弾性高分
子物質は、架橋構造を有する耐熱性の高分子物質が好ま
しい。かかる架橋高分子物質を得るために用いることが
できる硬化性の高分子物質形成材料としては、種々のも
のを用いることができ、その具体例としては、シリコー
ンゴム、ポリブタジエンゴム、天然ゴム、ポリイソプレ
ンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、アクリロ
ニトリル−ブタジエン共重合体ゴムなどの共役ジエン系
ゴムおよびこれらの水素添加物、スチレン−ブタジエン
−ジエンブロック共重合体ゴム、スチレン−イソプレン
ブロック共重合体などのブロック共重合体ゴムおよびこ
れらの水素添加物、クロロプレン、ウレタンゴム、ポリ
エステル系ゴム、エピクロルヒドリンゴム、エチレン−
プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ジエ
ン共重合体ゴム、軟質液状エポキシゴムなどが挙げられ
る。これらの中では、シリコーンゴムが、成形加工性お
よび電気特性の点で好ましい。

【００１８】シリコーンゴムとしては、液状シリコーン
ゴムを架橋または縮合したものが好ましい。液状シリコ
ーンゴムは、その粘度が歪速度１０^-1ｓｅｃで１０⁵ポ
アズ以下のものが好ましく、縮合型のもの、付加型のも
の、ビニル基やヒドロキシル基を含有するものなどのい
ずれであってもよい。具体的には、ジメチルシリコーン
生ゴム、メチルビニルシリコーン生ゴム、メチルフェニ
ルビニルシリコーン生ゴムなどを挙げることができる。

【００１９】これらの中で、ビニル基を含有する液状シ
リコーンゴム（ビニル基含有ポリジメチルシロキサン）
は、通常、ジメチルジクロロシランまたはジメチルジア
ルコキシシランを、ジメチルビニルクロロシランまたは
ジメチルビニルアルコキシシランの存在下において、加
水分解および縮合反応させ、例えば引続き溶解−沈殿の
繰り返しによる分別を行うことにより得られる。また、
ビニル基を両末端に含有する液状シリコーンゴムは、オ
クタメチルシクロテトラシロキサンのような環状シロキ
サンを触媒の存在下においてアニオン重合し、重合停止
剤として例えばジメチルジビニルシロキサンを用い、そ
の他の反応条件（例えば、環状シロキサンの量および重
合停止剤の量）を適宜選択することにより得られる。こ
こで、アニオン重合の触媒としては、水酸化テトラメチ
ルアンモニウムおよび水酸化ｎ−ブチルホスホニウムな
どのアルカリまたはこれらのシラノレート溶液などを用
いることができ、反応温度は、例えば８０〜１３０℃で
ある。このようなビニル基含有ポリジメチルシロキサン
は、その分子量Ｍｗ（標準ポリスチレン換算重量平均分
子量をいう。以下同じ。）が１００００〜４００００の
ものであることが好ましい。また、得られる異方導電性
シート３０の耐熱性の観点から、分子量分布指数（標準
ポリスチレン換算重量平均分子量Ｍｗと標準ポリスチレ
ン換算数平均分子量Ｍｎとの比Ｍｗ／Ｍｎの値をいう。
以下同じ。）が２以下のものが好ましい。

【００２０】一方、ヒドロキシル基を含有する液状シリ
コーンゴム（ヒドロキシル基含有ポリジメチルシロキサ
ン）は、通常、ジメチルジクロロシランまたはジメチル
ジアルコキシシランを、ジメチルヒドロクロロシランま
たはジメチルヒドロアルコキシシランの存在下におい
て、加水分解および縮合反応させ、例えば引続き溶解−
沈殿の繰り返しによる分別を行うことにより得られる。
また、環状シロキサンを触媒の存在下においてアニオン
重合し、重合停止剤として、例えばジメチルヒドロクロ
ロシラン、メチルジヒドロクロロシランまたはジメチル
ヒドロアルコキシシランなどを用い、その他の反応条件
（例えば、環状シロキサンの量および重合停止剤の量）
を適宜選択することによっても得られる。ここで、アニ
オン重合の触媒としては、水酸化テトラメチルアンモニ
ウムおよび水酸化ｎ−ブチルホスホニウムなどのアルカ
リまたはこれらのシラノレート溶液などを用いることが
でき、反応温度は、例えば８０〜１３０℃である。

【００２１】このようなヒドロキシル基含有ポリジメチ
ルシロキサンは、その分子量Ｍｗが１００００〜４００
００のものであることが好ましい。また、得られる異方
導電性シート３０の耐熱性の観点から、分子量分布指数
が２以下のものが好ましい。本発明においては、上記の
ビニル基含有ポリジメチルシロキサンおよびヒドロキシ
ル基含有ポリジメチルシロキサンのいずれか一方を用い
ることもでき、両者を併用することもできる。

【００２２】高分子物質形成材料中には、当該高分子物
質形成材料を硬化させるための硬化触媒を含有させるこ
とができる。このような硬化触媒としては、有機過酸化
物、脂肪酸アゾ化合物、ヒドロシリル化触媒などを用い
ることができる。硬化触媒として用いられる有機過酸化
物の具体例としては、過酸化ベンゾイル、過酸化ビスジ
シクロベンゾイル、過酸化ジクミル、過酸化ジターシャ
リーブチルなどが挙げられる。硬化触媒として用いられ
る脂肪酸アゾ化合物の具体例としては、アゾビスイソブ
チロニトリルなどが挙げられる。ヒドロシリル化反応の
触媒として使用し得るものの具体例としては、塩化白金
酸およびその塩、白金−不飽和基含有シロキサンコンプ
レックス、ビニルシロキサンと白金とのコンプレック
ス、白金と１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン
とのコンプレックス、トリオルガノホスフィンあるいは
ホスファイトと白金とのコンプレックス、アセチルアセ
テート白金キレート、環状ジエンと白金とのコンプレッ
クスなどの公知のものが挙げられる。硬化触媒の使用量
は、高分子物質形成材料の種類、硬化触媒の種類、その
他の硬化処理条件を考慮して適宜選択されるが、通常、
高分子物質形成材料１００重量部に対して３〜１５重量
部である。

【００２３】異方導電性シート３０を構成する導電性粒
子Ｐとしては、後述する方法により当該粒子を容易に配
向させることができる観点から、磁性を示すものを用い
ることが好ましい。このような磁性を示す導電性粒子の
具体例としては、鉄、ニッケル、コバルトなどの磁性を
示す金属の粒子若しくはこれらの合金の粒子またはこれ
らの金属を含有する粒子、またはこれらの粒子を芯粒子
とし、当該芯粒子の表面に金、銀、パラジウム、ロジウ
ムなどの導電性の良好な金属のメッキを施したもの、あ
るいは非磁性金属粒子若しくはガラスビーズなどの無機
物質粒子またはポリマー粒子を芯粒子とし、当該芯粒子
の表面に、ニッケル、コバルトなどの導電性磁性体のメ
ッキを施したもの、あるいは芯粒子に、導電性磁性体お
よび導電性の良好な金属の両方を被覆したものなどが挙
げられる。これらの中では、ニッケル粒子を芯粒子と
し、その表面に金や銀などの導電性の良好な金属のメッ
キを施したものを用いることが好ましい。芯粒子の表面
に導電性金属を被覆する手段としては、特に限定される
ものではないが、例えば無電解メッキにより行うことが
できる。

【００２４】導電性粒子Ｐとして、芯粒子の表面に導電
性金属が被覆されてなるものを用いる場合には、良好な
導電性が得られる観点から、粒子表面における導電性金
属の被覆率（芯粒子の表面積に対する導電性金属の被覆
面積の割合）が４０％以上であることが好ましく、さら
に好ましくは４５％以上、特に好ましくは４７〜９５％
である。また、導電性金属の被覆量は、芯粒子の２．５
〜５０重量％であることが好ましく、より好ましくは３
〜３０重量％、さらに好ましくは３．５〜２５重量％、
特に好ましくは４〜２０重量％である。被覆される導電
性金属が金である場合には、その被覆量は、芯粒子の３
〜３０重量％であることが好ましく、より好ましくは
３．５〜２５重量％、さらに好ましくは４〜２０重量％
である。また、被覆される導電性金属が銀である場合に
は、その被覆量は、芯粒子の３〜５０重量％であること
が好ましく、より好ましくは４〜４０重量％である。

【００２５】また、導電性粒子Ｐの粒子径は、１〜５０
０μｍであることが好ましく、より好ましくは２〜４０
０μｍ、さらに好ましくは５〜３００μｍ、特に好まし
くは１０〜１５０μｍである。また、導電性粒子Ｐの粒
子径分布（Ｄｗ／Ｄｎ）は、１〜１０であることが好ま
しく、より好ましくは１〜７、さらに好ましくは１〜
５、特に好ましくは１〜４である。このような条件を満
足する導電性粒子Ｐを用いることにより、得られる異方
導電性シート３０は、加圧変形が容易なものとなり、ま
た、当該異方導電性シート３０において導電性粒子Ｐ間
に十分な電気的接触が得られる。また、導電性粒子Ｐの
形状は、特に限定されるものではないが、高分子物質形
成材料中に容易に分散させることができる点で、球状の
もの、星形状のものあるいはこれらが凝集した２次粒子
による塊状のものであることが好ましい。

【００２６】また、導電性粒子Ｐの含水率は、５％以下
であることが好ましく、より好ましくは３％以下、さら
に好ましくは２％以下、とくに好ましくは１％以下であ
る。このような条件を満足する導電性粒子Ｐを用いるこ
とにより、後述する製造方法において、成形材料層を硬
化処理する際に、当該成形材料層内に気泡が生ずること
が防止または抑制される。

【００２７】また、導電性粒子Ｐの表面がシランカップ
リング剤などのカップリング剤で処理されたものを適宜
用いることができる。導電性粒子の表面がカップリング
剤で処理されることにより、当該導電性粒子Ｐと弾性高
分子物質との接着性が高くなり、その結果、得られる異
方導電性シート３０は、繰り返しの使用における耐久性
が高いものとなる。カップリング剤の使用量は、導電性
粒子Ｐの導電性に影響を与えない範囲で適宜選択される
が、導電性粒子Ｐの表面におけるカップリング剤の被覆
率（導電性芯粒子の表面積に対するカップリング剤の被
覆面積の割合）が５％以上となる量であることが好まし
く、より好ましくは上記被覆率が７〜１００％、さらに
好ましくは１０〜１００％、特に好ましくは２０〜１０
０％となる量である。

【００２８】このような導電性粒子Ｐは、高分子物質形
成材料に対して体積分率で１０〜６０％、好ましくは１
５〜５０％となる割合で用いられることが好ましい。こ
の割合が１０％未満の場合には、十分に電気抵抗値の小
さい異方導電性シート３０が得られないことがある。一
方、この割合が６０％を超える場合には、得られる異方
導電性シート３０は脆弱なものとなりやすく、異方導電
性シート３０として必要な弾性が得られないことがあ
る。

【００２９】高分子物質形成材料中には、必要に応じ
て、通常のシリカ粉、コロイダルシリカ、エアロゲルシ
リカ、アルミナなどの無機充填材を含有させることがで
きる。このような無機充填材を含有させることにより、
得られる成形材料のチクソトロピー性が確保され、その
粘度が高くなり、しかも、導電性粒子Ｐの分散安定性が
向上すると共に、硬化処理されて得られる異方導電性シ
ート３０の強度が高くなる。このような無機充填材の使
用量は、特に限定されるものではないが、あまり多量に
使用すると、後述する製造方法において、磁場による導
電性粒子の配向を十分に達成することができなくなるた
め、好ましくない。

【００３０】フレーム板４０を構成する材料としては、
金属材料、セラミックス材料、樹脂材料などの種々の材
料を用いることができ、その具体例としては、鉄、銅、
ニッケル、クロム、コバルト、マグネシウム、マンガ
ン、モリブデン、インジウム、鉛、パラジウム、チタ
ン、タングステン、アルミニウム、金、白金、銀などの
金属またはこれらを２種以上組み合わせた合金若しくは
合金鋼などの金属材料、窒化珪素、炭化珪素、アルミナ
などのセラミックス材料、アラミッド不繊布補強型エポ
キシ樹脂、アラミッド不繊布補強型ポリイミド樹脂、ア
ラミッド不繊布補強型ビスマレイミドトリアジン樹脂な
どの樹脂材料が挙げられるが、線熱膨張係数が検査対象
であるウエハを構成する材料の線熱膨張係数と同等若し
くは近似したものを用いることが好ましい。具体的に
は、ウエハを構成する材料がシリコンである場合には、
線熱膨張係数が１．５×１０^-4／Ｋ以下、特に、３×１
０^-6〜８×１０^-6／Ｋのものを用いることが好ましく、
その具体例としては、インバーなどのインバー型合金、
エリンバーなどのエリンバー型合金、スーパーインバ
ー、コバール、４２アロイなどの金属材料、アラミッド
不繊布補強型有機樹脂材料が挙げられる。

【００３１】上記のような接触部材２０は、例えば以下
のようにして製造することができる。先ず、硬化処理に
よって弾性高分子物質となる高分子物質形成材料中に磁
性を示す導電性粒子が分散されてなる成形材料を調製す
る。そして、図３に示すように、強磁性体よりなる板状
の上型５１と強磁性体よりなる板状の下型５５とを有す
る異方導電性シート成形用の金型５０を用意し、この金
型５０のキャビティ内に、フレーム板４０を配置すると
共に、このフレーム板４０における開口４１内および開
口縁部を含む領域に、調製した成形材料を塗布して成形
材料層３０Ａを形成する。ここで、金型５０における上
型５１および下型５５を構成する強磁性体としては、
鉄、鉄−ニッケル合金、鉄−コバルト合金、ニッケル、
コバルトなどの強磁性金属を用いることができる。

【００３２】その後、上型５１の上面および下型５５の
下面に、例えば一対の電磁石（図示省略）を配置し、当
該電磁石を作動させることにより、平行磁場を成形材料
層３０Ａの厚み方向に作用させる。その結果、成形材料
層３０Ａにおいては、当該成形材料層３０Ａ中に分散さ
れていた導電性粒子Ｐが、図４に示すように、当該成形
材料層３０Ａの厚み方向に並ぶよう配向する。そして、
この状態において、成形材料層３０Ａを硬化処理するこ
とにより、フレーム４０の開口４１内に、異方導電性シ
ート３０が当該フレーム４０の開口縁部に固定された状
態で形成され、以て接触部材２０が製造される。

【００３３】以上において、成形材料層３０Ａに作用さ
れる平行磁場の強度は、平均で０．０２〜２テスラとな
る大きさが好ましい。成形材料層３０Ａの硬化処理は、
使用される材料によって適宜選定されるが、通常、加熱
処理によって行われる。加熱により成形材料層３０Ａの
硬化処理を行う場合には、電磁石にヒーターを設ければ
よい。具体的な加熱温度および加熱時間は、成形材料層
３０Ａを構成する高分子物質形成材料などの種類、導電
性粒子Ｐの移動に要する時間などを考慮して適宜選定さ
れる。また、成形材料層３０Ａの硬化処理は、平行磁場
の作用を停止させた後に行うこともできるが、平行磁場
を作用させたままの状態で行うことが好ましい。

【００３４】このようなウエハ検査用プローブ装置にお
いては、以下のようにしてウエハの検査が実行される。
図５に示すように、ウエハ検査用プローブ装置が、ウエ
ハ載置台５の上方に、当該ウエハ載置台５に接触部材２
０が対向するよう配置され、ウエハ載置台５上に、検査
対象であるウエハ１が、その被検査電極である突起状電
極２が上方を向いた状態でかつ突起状電極２の各々が検
査用回路基板１０の検査電極１１の各々の直下に位置す
るよう配置される。次いで、例えば検査用回路装置１０
が適宜の加圧手段によって下方に加圧されることによ
り、接触部材２０における異方導電性シート３０が、ウ
エハ１の突起状電極２に接触し、更には突起状電極２に
よって加圧された状態となる。これにより、異方導電性
シート３０は、ウエハ１の突起状電極２の突出高さに応
じて厚み方向に圧縮するよう弾性的に変形し、当該異方
導電性シート３０には、ウエハ１の突起状電極２と検査
用回路基板１０の検査電極１１との間に、導電性粒子に
よって当該異方導電性シート３０の厚み方向に伸びる導
電路が形成され、その結果、ウエハ１の突起状電極２と
検査用回路基板１０の検査電極１１との電気的接続が達
成される。そして、ウエハ１が所定の温度に加熱され、
この状態で、当該ウエハ１について所要の電気的検査が
実行される。

【００３５】上記のウエハ検査用プローブ装置によれ
ば、接触部材２０におけるウエハ１の突起状電極２に接
触する部分が、弾性を有する異方導電性シート３０によ
り構成されているため、当該突起状電極２は、接触部材
２０によって加圧され或いは加圧された状態で加熱され
ても損傷することがない。しかも、異方導電性シート３
０は、ウエハ１に加圧された際に厚み方向に弾性変形す
るため、大きな反りが生じたウエハ１についても、或い
は、突出高さにバラツキのある多数の突起状電極２が高
密度で配置されたウエハ１についても、当該突起状電極
２に対する電気的接続を安定にかつ確実に達成すること
ができる。更に、異方導電性シート３０は、突起状電極
２によって加圧され或いは加圧された状態で高温に加熱
されても、容易に故障することがないため、多数回にわ
たって繰り返して使用した場合にも、良好な電気的接続
状態が安定に維持される。また、ピンまたはブレードよ
りなる多数の検査プローブを配列することが不要となる
ので、製造コストの低減化を図ることができ、検査用回
路基板１０および接触部材２０はそれぞれ厚みが小さい
ものであり、しかも、小さい加圧力で安定な電気的接続
が得られるため加圧機構として大型のものが不要となる
ので、ウエハ検査装置全体の小型化を図ることができ
る。また、異方導電性シート３０は、フレーム板４０の
開口縁部に固定されているため、熱履歴を受けた場合で
も、熱膨張による面方向の変形が当該フレーム板４０に
よって抑制される。特に、フレーム板４０を構成する材
料として、線熱膨張係数が検査対象であるウエハ１を構
成する材料の線熱膨張係数と同等若しくは近似したもの
を用いることにより、バーンイン試験においても良好な
電気的接続状態を維持することができる。

【００３６】〔第２の実施の形態〕図６は、本発明の第
２の実施の形態に係るウエハ検査用プローブ装置の要部
の構成を拡大して示す説明用断面図である。このウエハ
検査用プローブ装置においては、接触部材２０における
異方導電性シート３０は、絶縁性の弾性高分子物質中に
磁性を示す導電性粒子Ｐが密に充填されてなる、厚み方
向に伸びる複数の導電路形成部３１を有し、これらの導
電路形成部３１の各々は、絶縁性の弾性高分子物質より
なる絶縁部３２によって相互に絶縁された状態で、検査
対象であるウエハの突起状電極のパターンに対応するパ
ターンに従って配置されている。そして、接触部材２０
は、異方導電性シート３０の導電路形成部３１の各々が
検査用回路基板１０の検査電極１１上に位置するよう配
置されている。その他は、前述の第１の実施の形態と同
様の構成である。

【００３７】導電路形成部３１の径は、検査対象である
ウエハの突起状電極の径に応じて適宜設定されるが、突
起状電極に対する電気的接続が一層確実に達成される点
で、突起状電極の径の５０〜１５０％であることが好ま
しく、より好ましくは８０〜１１０％である。導電性粒
子Ｐは、導電路形成部３１中において体積分率で１０〜
６０％となる割合で用いられることが好ましく、より好
ましくは１５〜５０％である。この割合が１０％未満で
ある場合には、十分に電気抵抗値の小さい導電路形成部
３１が得られないことがある。一方、この割合が６０％
を超える場合には、得られる導電路形成部３１は脆弱な
ものとなりやすく、導電路形成部３１として必要な弾性
が得られないことがある。

【００３８】上記のような接触部材２０は、例えば以下
のようにして製造することができる。先ず、硬化処理に
よって弾性高分子物質となる弾性体形成材料中に磁性を
示す導電性粒子が分散されてなる成形材料を調製する。
そして、図７に示すように、異方導電性シート成形用の
金型５０のキャビティ内に、フレーム板４０を配置する
と共に、このフレーム板４０における開口４１内および
開口縁部を含む領域に、調製した成形材料を塗布して成
形材料層３０Ａを形成する。この成形材料層３０Ａにお
いては、導電性粒子Ｐは、当該成形材料層３０Ａ中に分
散された状態である。ここで、金型５０について具体的
に説明すると、この金型５０は、上型５１およびこれと
対となる下型５５が互いに対向するよう配置されて構成
され、上型５１の下面と下型５５の上面との間にキャビ
ティが形成されている。上型５１においては、強磁性体
基板５２の下面に、製造すべき異方導電性シート３０の
導電路形成部３１の配置パターンに対掌なパターンに従
って強磁性体層５３が形成され、この強磁性体層５３以
外の個所には、非磁性体層５４が形成されている。一
方、下型５５においては、強磁性体基板５６の上面に、
製造すべき異方導電性シート３０の導電路形成部３１の
配置パターンと同一のパターンに従って強磁性体層５７
が形成され、この強磁性体層５７以外の個所には、非磁
性体層５８が形成されている。

【００３９】上型５１および下型５５の各々における強
磁性体基板５２，５６を構成する材料としては、鉄、鉄
−ニッケル合金、鉄−コバルト合金、ニッケル、コバル
トなどの強磁性金属を用いることができる。この強磁性
体基板５２，５６は、その厚みが０．１〜５０ｍｍであ
ることが好ましく、表面が平滑で、化学的に脱脂処理さ
れ、また、機械的に研磨処理されたものであることが好
ましい。また、上型５１および下型５５の各々における
強磁性体層５３，５７を構成する材料としては、鉄、鉄
−ニッケル合金、鉄−コバルト合金、ニッケル、コバル
トなどの強磁性金属を用いることができる。この強磁性
体層５３，５７は、その厚みが１０μｍ以上であること
が好ましい。この厚みが１０μｍ以上であれば、成形材
料層３０Ａに対して、十分な強度分布を有する磁場を作
用させることができ、この結果、当該成形材料層３０Ａ
における導電路形成部３１となるべき部分に導電性粒子
Ｐを高密度に集合させることができ、良好な導電性を有
する導電路形成部３１が得られる。

【００４０】また、上型５１および下型５５の各々にお
ける非磁性体層５４，５８を構成する材料としては、銅
などの非磁性金属、耐熱性を有する高分子物質などを用
いることができるが、フォトリソグラフィーの手法によ
り容易に非磁性体層５４，５８を形成することができる
点で、放射線によって硬化された高分子物質を好ましく
用いることができ、その材料としては、例えばアクリル
系のドライフィルムレジスト、エポキシ系の液状レジス
ト、ポリイミド系の液状レジストなどのフォトレジスト
を用いることができる。

【００４１】その後、上型５１における強磁性体基板５
２の上面および下型５５における強磁性体基板５６の下
面に、例えば一対の電磁石または永久磁石を配置し、成
形材料層３０Ａに対して、強度分布を有する磁場、すな
わち上型５１の強磁性体層５３とこれに対応する下型５
５の強磁性体層５７との間の部分においてそれ以外の部
分より大きい強度を有する磁場を成形材料層３０Ａの厚
み方向に作用させる。その結果、成形材料層３０Ａにお
いては、当該成形材料層３０Ａ中に分散されていた導電
性粒子Ｐが、図８に示すように、上型５１の強磁性体層
５３とこれに対応する下型５５の強磁性体層５７との間
に位置する導電路形成部３１となるべき部分に集合する
と共に、当該成形材料層３０Ａの厚み方向に並ぶよう配
向する。そして、この状態において、成形材料層３０Ａ
を硬化処理することにより、上型５１の強磁性体層５３
とこれに対応する下型５５の強磁性体層５７との間に配
置された、弾性高分子物質中に導電性粒子Ｐが厚み方向
に並ぶよう配向した状態で含有されてなる導電路形成部
３１と、これらの導電路形成部３１の間に介在された高
分子弾性物質よりなる絶縁部３２とよりなる異方導電性
シート３０が、フレーム４０の開口４１内にその開口縁
部に固定された状態で形成され、以て接触部材２０が製
造される。以上において、成形材料層３０Ａ作用される
磁場の強度は、上型５１の強磁性体層５３とこれに対応
する下型５５の強磁性体層５７との間において、平均で
０．０２〜２テスラとなる大きさが好ましい。

【００４２】このようなウエハ検査用プローブ装置によ
れば、前述の第１の実施の形態に係るウエハ検査用プロ
ーブ装置と同様の効果が得られると共に、ウエハの突起
状電極に対応して配置された多数の導電路形成部３１
が、絶縁部３２によって相互に絶縁された状態で形成さ
れているため、隣接する突起状電極間の絶縁性が確実に
維持され、その結果、所要の電気的接続状態が一層確実
に得られる。

【００４３】〔第３の実施の形態〕図９は、本発明の第
３の実施の形態に係るウエハ検査用プローブ装置の構成
を示す説明用断面図である。このウエハ検査用プローブ
装置において、接触部材２０は、複数の開口４１が形成
されたフレーム板４０を有し、これらの開口４１の各々
に、異方導電性シート３０が配置されている。フレーム
板４０の開口４１は、図１０にも示すように、検査対象
であるウエハにおける集積回路毎に形成されている。フ
レーム板４０を構成する材料としては、前述の第１の実
施の形態と同様のものを用いることができる。接触部材
２０における異方導電性シート３０は、図２に示す構成
のもの、すなわち導電性粒子Ｐがシートの全面にわたっ
て厚み方向に並ぶよう配向した状態で含有されてなるも
のであっても、図６に示す構成のもの、すなわち導電性
粒子Ｐが密に含有された厚み方向に伸びる多数の導電路
形成部と、これらの導電路形成部の間に介在された絶縁
部とよりなるものであってもよい。

【００４４】このようなウエハ検査用プローブ装置によ
れば、前述の第１の実施の形態に係るウエハ検査用プロ
ーブ装置と同様の効果が得られると共に、フレーム４０
には、ウエハにおける集積回路毎に複数の開口４１が形
成されており、当該開口４１の各々に異方導電性シート
３０が配置されているため、当該異方導電性シート３０
は面積の小さいものでよい。従って、熱履歴を受けた場
合でも、異方導電性シート３０の各々の面方向における
熱膨張の絶対量が少ないため、大面積のウエハに対して
も良好な電気的接続状態を安定に維持することができ
る。

【００４５】〔第４の実施の形態〕図１１は、本発明の
第４の実施の形態に係るウエハ検査用プローブ装置の要
部の構成を拡大して示す説明用断面図である。このウエ
ハ検査用プローブ装置においては、接触部材２０におけ
る異方導電性シート３０の導電路形成部３１の表面に導
電性リジッド層３５が一体的に設けられている。異方導
電性シート３０におけるその他の構成は、前述の第２の
実施の形態と同様である。また、フレーム板４０として
は、図１に示す構成のもの、すなわち周縁部を除く中央
部に１つの開口４１が形成されてなるものであっても、
図９に示す構成のもの、すなわち検査対象であるウエハ
における集積回路毎に複数の開口４１が形成されてなる
ものであってもよい。

【００４６】導電性リジッド層３５としては、金属層ま
たは導電性有機材料層を用いることができる。金属層を
構成する材料としては、銅、金、ロジウム、白金、パラ
ジウム、ニッケルまたはこれらの合金などを用いること
ができ、金属層としては、異なる金属の積層体により形
成されていてもよい。導電性有機材料層を構成する材料
としては、エポキシ樹脂などの樹脂材料中に、金属粉末
またはカーボンブラックなどの導電性付与物質が含有さ
れてなるものを用いることができる。導電性リジッド層
３５の厚みは、例えば５〜５００μｍであり、好ましく
は２０〜１００μｍである。このような導電性リジッド
層３５の形成方法としては、当該導電性リジッド層３５
が金属層である場合には、フォトリソグラフィーおよび
メッキ処理によって、導電路形成部３１の表面に選択的
に形成する方法、異方導電性シート３０の表面全面に形
成された金属層をフォトエッチング処理する方法などを
利用することができる。また、当該導電性リジッド層３
５が導電性有機材料層である場合には、液状の硬化性樹
脂材料中に導電性付与物質が含有されてなる材料を導電
路形成部３１の表面に塗布して硬化する方法を利用する
ことができる。

【００４７】このようなウエハ検査用プローブ装置によ
れば、前述の第１の実施の形態および第２の実施の形態
と同様の効果が得られると共に、異方導電性シート３０
における導電路形成部３１の表面に導電性リジッド層３
５が形成されているため、検査対象であるウエハの突起
状電極に対して一層安定した電気的接続が得られる。ま
た、検査対象であるウエハの突起状電極の表面に酸化膜
が形成されている場合にも、当該導電性リジッド層３５
によって当該酸化膜を突き破ることができるため、所要
の電気的接続を確実に達成することができる。更に、検
査対象であるウエハの突起状電極には、弾性高分子物質
によって形成された導電路形成部３１が直接接触するこ
とがないため、当該導電路形成部３１を構成する弾性高
分子物質中に含有される低分子量成分により、突起状電
極が汚染されることがない。

【００４８】

【発明の効果】本発明のウエハ検査用プローブ装置によ
れば、接触部材におけるウエハの被検査電極に接触する
部分が、弾性を有する異方導電性シートにより構成され
ているため、当該被検査電極は、接触部材によって加圧
され或いは加圧された状態で加熱されても損傷すること
がない。しかも、異方導電性シートは、ウエハに加圧さ
れた際に厚み方向に弾性変形するため、大きな反りが生
じたウエハについても、或いは、被検査電極が突起状電
極である場合において突出高さにバラツキのある多数の
突起状電極が高密度で配置されたウエハについても、当
該突起状電極に対する電気的接続を安定にかつ確実に達
成することができる。更に、異方導電性シートは、突起
状電極によって加圧され或いは加圧された状態で高温に
加熱されても、容易に故障することがないため、多数回
にわたって繰り返して使用した場合にも、良好な電気的
接続状態が安定に維持される。また、ピンまたはブレー
ドよりなる多数の検査プローブを配列することが不要と
なるので、製造コストの低減化を図ることができ、検査
用回路基板および接触部材はそれぞれ厚みが小さいもの
であり、しかも、小さい加圧力で安定な電気的接続が得
られるため加圧機構として大型のものが不要となるの
で、ウエハ検査装置全体の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るウエハ検査用
プローブ装置の構成を示す説明用断面図である。

【図２】図１に示すウエハ検査用プローブ装置の要部を
拡大して示す説明用断面図である。

【図３】第１の実施の形態における接触部材の製造にお
いて、異方導電性シート成形用の金型内に、フレーム板
が配置されると共に当該フレーム板の開口内に成形材料
層が形成された状態を示す説明用断面図である。

【図４】第１の実施の形態における接触部材の製造にお
いて、金型内の成形材料層にその厚み方向に磁場が作用
された状態を示す説明用断面図ある。

【図５】図１に示すウエハ検査用プローブ装置によって
ウエハの電気的検査を行う状態を示す説明用断面図であ
る。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係るウエハ検査用
プローブ装置の要部の構成を拡大して示す説明用断面図
である。

【図７】第２の実施の形態における接触部材の製造にお
いて、異方導電性シート成形用の金型内に、フレーム板
が配置されると共に当該フレーム板の開口内に成形材料
層が形成された状態を示す説明用断面図である。

【図８】第２の実施の形態における接触部材の製造にお
いて、金型内の成形材料層にその厚み方向に強度分布を
有する磁場が作用された状態を示す説明用断面図ある。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係るウエハ検査用
プローブ装置の構成を示す説明用断面図である。

【図１０】図９に示すウエハ検査用プローブ装置におけ
る接触部材の平面図である。

【図１１】本発明の第４の実施の形態に係るウエハ検査
用プローブ装置の要部の構成を拡大して示す説明用断面
図である。

【符号の説明】

１ウエハ２突起状電極５ウエハ載置台１０検査用回路基板１１検査電極１２接続端子１３内部配線２０接触部材３０異方導電性シート３０Ａ成形材料層３１導電路形成部３２導電路形成部３５導電性リジッド層４０フレーム板４１開口５０金型５１上型５２強磁性体基板５３強磁性体層５４非磁性体層５５下型５６強磁性体基板５７強磁性体層５８非磁性体層Ｐ導電性粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ多数の電極を有する複数の集積
回路が形成されたウエハについて当該集積回路の各々の
電気的検査を行うためのウエハ検査用プローブ装置であ
って、検査対象であるウエハにおける集積回路の電極のパター
ンに対応するパターンに従って多数の検査電極が一面に
形成された検査用回路基板と、この検査用回路基板の一面上に配置された、前記ウエハ
における集積回路の電極に接触される接触部材とを具え
てなり、前記接触部材は、少なくとも前記ウエハにおける電極に
接触される部分が、絶縁性の弾性高分子物質中に導電性
粒子が厚み方向に配向した状態で含有されてなる異方導
電性シートにより構成されていることを特徴とするウエ
ハ検査用プローブ装置。
【請求項２】検査対象であるウエハにおける電極が突
起状電極であることを特徴とする請求項１に記載のウエ
ハ検査用プローブ装置。
【請求項３】異方導電性シートは、導電性粒子が密に
含有された厚み方向に伸びる多数の導電路形成部と、こ
れらの導電路形成部の間に介在された絶縁部とよりなる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウエ
ハ検査用プローブ装置。
【請求項４】異方導電性シートにおける導電路形成部
の表面に導電性リジッド層が形成されていることを特徴
とする請求項３に記載のウエハ検査用プローブ装置。
【請求項５】導電性リジッド層が金属層または導電性
有機材料層であることを特徴とする請求項４に記載のウ
エハ検査用プローブ装置。
【請求項６】接触部材は、開口が形成されたフレーム
板を有し、異方導電性シートは、前記フレーム板の開口
に、当該異方導電性シートの周縁部が当該フレーム板の
開口縁部に固定された状態で配置されていることを特徴
とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のウエハ
検査用プローブ装置。
【請求項７】フレーム板には複数の開口が形成され、
当該開口の各々に異方導電性シートが配置されているこ
とを特徴とする請求項６に記載のウエハ検査用プローブ
装置。
【請求項８】フレーム板の開口は、検査対象であるウ
エハにおける集積回路毎に形成されていることを特徴と
する請求項７に記載のウエハ検査用プローブ装置。
【請求項９】接触部材におけるフレーム板の線熱膨張
係数が１．５×１０ ^-4／Ｋ以下であることを特徴とする
請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のウエハ検査用
プローブ装置。