(57)【要約】【課題】８インチ以上のウエハのバーンイン試験を行なう場合に、全ての接続用導電部について、良好な導電性が確実に得られ、更に、高温環境下において繰り返し使用した場合にも、更に、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても、良好な電気的接続状態を長期に亘って安定に維持でき、また、ウエハに対する位置合わせおよび保持固定を容易に行うことができ、構造が簡単なプローブ部材、プローブカード、ウエハ検査装置を提供する。【解決手段】第１異方導電性コネクターと、第２異方導電性コネクターとの積層体により構成され、これらをフレーム板に支持させることにより、第１異方導電性コネクターと前記第２異方導電性コネクターとの互いに対応する接続用導電部同士を位置決めして一体的に固定したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査回路用基板側に配置される第１異方導電性コネクターと、ウエハ側に配置される第２異方導電性コネクターとの積層体により構成され、
前記第１異方導電性コネクターは、
集積回路の被検査電極が配置された電極領域に対応して、それぞれ厚み方向に複数の異方導電膜配置用孔が形成されたフレーム板と、
前記フレーム板の前記各異方導電膜配置用孔内に配置され、当該異方導電膜配置用孔の周辺部に突出して支持された複数の接続用導電部と、これら接続用導電部間を絶縁する絶縁部と、を備えた複数の弾性異方導電膜を有し、
前記第２異方導電性コネクターは、
前記集積回路の被検査電極が配置された電極領域に対応して、それぞれ厚み方向に複数の異方導電膜配置用孔が形成されたフレーム板と、
前記フレーム板の前記各異方導電膜配置用孔内に配置され、当該異方導電膜配置用孔の周辺部に突出して支持された複数の接続用導電部と、これら接続用導電部間を絶縁する絶縁部と、を備えた複数の弾性異方導電膜を有しており、
前記第１異方導電性コネクターと前記第２異方導電性コネクターとの互いに対応する接続用導電部同士を位置決めして一体的に固定してなることを特徴とするプローブ部材。
【請求項２】
前記第１異方導電性コネクター内には、ニッケルからなる芯粒子の表面に金などの高導電性金属が被覆されてなる導電性粒子が厚み方向に配向されることにより、複数の接続用導電部と、これら接続用導電部間を絶縁する絶縁部と、が構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ部材。
【請求項３】
前記第２異方導電性コネクター内には、ニッケルからなる芯粒子の表面に耐拡散性金属が被覆されてなる導電性粒子が厚み方向に高密度で配向されることにより、複数の接続用導電部と、これら接続用導電部間を絶縁する絶縁部と、が構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ部材。
【請求項４】
前記耐拡散性金属がロジウムであることを特徴とする請求項３に記載のプローブ部材。
【請求項５】
前記第１異方導電膜および前記第２異方導電膜とは、それぞれ硬度の異なる弾性高分子物質より形成され、前記第１異方導電性コネクターのデュロメータ硬さをＨ1、前記第２
異方導電性コネクターのデュロメータ硬さをＨ2としたとき、下記の条件（１）および条
件（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載のプローブ部材。
条件（１）：Ｈ2≧３０
条件（２）：Ｈ2／Ｈ1≧１．１
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のプローブ部材は、ウエハに形成された複数の集積回路の電気的検査を、ウエハの状態で検査用回路基板との間で行うために、ウエハと検査用回路基板との間に配置されることを特徴とするプローブ部材。
【請求項７】
検査対象であるウエハに形成された集積回路の電気的検査に用いられるプローブカードであって、
検査対象であるウエハの集積回路の被検査電極に対応する検査電極が表面に形成された検査用回路基板と、
前記検査用回路基板上に配置される請求項１〜請求項６のいずれかに記載のプローブ部材を備えることを特徴とするプローブカード。
【請求項８】
請求項７に記載のプローブカードを備えることを特徴とするウエハ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象であるウエハに形成された複数の集積回路の電気的検査をウエハの状態で行うために用いられるプローブ部材およびこのプローブ部材を用いたプローブカードならびにこれを使用したウエハ検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体集積回路装置の製造工程においては、例えばシリコンよりなるウエハに多数の集積回路を形成し、その後、これらの集積回路の各々について、基礎的な電気特性を検査することによって、欠陥を有する集積回路を選別するプローブ試験が行われる。次いで、このウエハを切断することによって半導体チップが形成され、この半導体チップが適宜のパッケージ内に収納されて封止される。更に、パッケージ化された半導体集積回路装置の各々について、高温環境下において電気特性を検査することによって、潜在的欠陥を有する半導体集積回路装置を選別するバーンイン試験が行われる。
【０００３】
このようなプローブ試験またはバーンイン試験などの集積回路の電気的検査においては、検査対象物における被検査電極の各々をテスターに電気的に接続するためにプローブ部材が用いられている。このようなプローブ部材としては、被検査電極のパターンに対応するパターンに従って検査電極が形成された検査用回路基板と、この検査用回路基板上に配置された異方導電性エラストマーシートとよりなるものが知られている。
【０００４】
かかる異方導電性エラストマーシートとしては、従来、種々の構造のものが知られており、例えば特許文献１等には、金属粒子をエラストマー中に均一に分散して得られる異方導電性エラストマーシート（以下、これを「分散型異方導電性エラストマーシート」という。）が開示され、また、特許文献２等には、導電性磁性体粒子をエラストマー中に不均一に分布させることにより、厚み方向に伸びる多数の導電部と、これらを相互に絶縁する絶縁部とが形成されてなる異方導電性エラストマーシート（以下、これを「偏在型異方導電性エラストマーシート」という。）が開示され、更に、特許文献３等には、導電部の表面と絶縁部との間に段差が形成された偏在型異方導電性エラストマーシートが開示されている。
【０００５】
そして、偏在型異方導電性エラストマーシートは、検査すべき集積回路の被検査電極のパターンに対応するパターンに従って導電部が形成されているため、分散型異方導電性エラストマーシートに比較して、被検査電極の配列ピッチすなわち隣接する被検査電極の中心間距離が小さい集積回路などに対しても電極間の電気的接続を高い信頼性で達成することができる点で、有利である。
【０００６】
このような偏在型異方導電性エラストマーシートにおいては、検査用回路基板および検査対象物との電気的接続作業において、それらに対して特定の位置関係をもって保持固定することが必要である。
【０００７】
然るに、異方導電性エラストマーシートは柔軟で容易に変形しやすいものであって、その取扱い性が低いものである。しかも、近年、電気製品の小型化あるいは高密度配線化に伴い、これに使用される集積回路装置は、電極数が増加し、電極の配列ピッチが一層小さくなって高密度化する傾向にある。そのため、検査対象物の被検査電極に対する電気的接続を行う際に、偏在型異方導電性エラストマーシートの位置合わせおよび保持固定が困難になりつつある。
【０００８】
また、バーンイン試験においては、一旦は集積回路装置と偏在型異方導電性エラストマーシートとの所要の位置合わせおよび保持固定が実現された場合であっても、温度変化による熱履歴を受けると、熱膨張率が、検査対象である集積回路装置を構成する材料（例えばシリコン）と偏在型異方導電性エラストマーシートを構成する材料（例えばシリコーンゴム）との間で大きく異なるため、偏在型異方導電性エラストマーシートの導電部と集積回路装置の被検査電極との間に位置ずれが生じる結果、電気的接続状態が変化して安定な接続状態が維持されない、という問題がある。
【０００９】
このような問題を解決するため、開口を有する金属製のフレーム板と、このフレーム板の開口に配置され、その周縁部が当該フレーム板の開口縁部に支持された異方導電性シートとよりなる異方導電性コネクターが提案されている（特許文献４参照。）。
【００１０】
この異方導電性コネクターは、一般に、以下のようにして製造される。
図１２に示すように、上型８０およびこれと対となる下型８５よりなる異方導電性エラストマーシート成形用の金型を用意し、この金型内に、開口９１を有するフレーム板９０を位置合わせして配置すると共に、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、フレーム板９０の開口９１およびその開口縁部を含む領域に供給して成形材料層９５を形成する。ここで、成形材料層９５に含有されている導電性粒子Ｐは、当該成形材料層９５中に分散された状態である。
【００１１】
上記の金型における上型８０および下型８５の各々は、成形すべき異方導電性エラストマーシートの導電部のパターンに対応するパターンに従って形成された複数の強磁性体層８１，８６と、これらの強磁性体層８１，８６が形成された個所以外の個所に形成された非磁性体層８２，８７とからなる成形面を有し、対応する強磁性体層８１，８６が互いに対向するよう配置されている。
【００１２】
そして、上型８０の上面および下型８５の下面に例えば一対の電磁石を配置してこれを作動させることにより、成形材料層９５には、上型８０の強磁性体層８１とこれに対応する下型８５の強磁性体層８６との間の部分すなわち導電部となる部分において、それ以外の部分より大きい強度の磁場が当該成形材料層９５の厚み方向に作用される。その結果、成形材料層９５中に分散されている導電性粒子Ｐは、当該成形材料層９５における大きい強度の磁場が作用されている部分、すなわち上型８０の強磁性体層８１とこれに対応する下型８５の強磁性体層８６との間の部分に集合し、更には厚み方向に並ぶよう配向する。そして、この状態で、成形材料層９５の硬化処理を行うことにより、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た複数の導電部と、これらの導電部を相互に絶縁する絶縁部とよりなる異方導電性エラストマーシートが、その周縁部がフレーム板の開口縁部に支持された状態で成形され、以て、異方導電性コネクターが製造される。
【００１３】
このような異方導電性コネクターによれば、異方導電性エラストマーシートが金属製のフレーム板９０に支持されているため、変形しにくくて取扱いやすく、また、予めフレーム板に位置決め用マーク（例えば孔）を形成することにより、集積回路装置の電気的接続作業において、当該集積回路装置に対する位置合わせおよび保持固定を容易に行うことができ、しかも、フレーム板を構成する材料として熱膨張率の小さいものを用いることにより、異方導電性シートの熱膨張がフレーム板によって規制されるため、温度変化による熱履歴を受けた場合にも、偏在型異方導電性エラストマーシートの導電部と集積回路装置の被検査電極との位置ずれが防止される結果、良好な電気的接続状態が安定に維持される。しかしながら、このような製造方法においては、以下のような問題がある。
【００１４】
すなわち、被検査電極が小さいピッチで高密度に配置されたウエハについて電気的検査を行う場合には、導電部のピッチが小さくて高密度に配置された異方導電性コネクターを用いることが必要である。而して、このような異方導電性コネクターの製造においては、当然のことながら強磁性体層８１，８６が極めて小さいピッチで配置された上型８０および下型８５を用いることが必要である。
【００１５】
然るに、このような上型８０および下型８５を用い、上述のようにして成形材料層９５を硬化させて弾性異方導電膜９５を形成する場合には、上型８０および下型８５の各々において、互いに隣接する強磁性体層８１，８６の間の離間距離が小さいため、図１２に示すように、上型８０における或る強磁性体層８１ａからこれに対応する下型８５の強磁性体層８６ａに向かう方向（矢印Ｘで示す）のみならず、例えば上型８０の強磁性体層８１ａからこれに対応する下型８５の強磁性体層８６ａに隣接する強磁性体層８６ｂに向かう方向（矢印Ｙで示す）、
或いは上型８０の強磁性体層８１ｂからこれに対応する下型８５の強磁性体層８６ｂに隣接する強磁性体層８６ａに向かう方向にも磁場が作用することとなる。そのため、成形材料層９５において、導電性粒子Ｐを、上型８０の強磁性体層８１ａとこれに対応する下型８５の強磁性体層８６ａとの間に位置する部分に集合させることが困難となり、例えば上型８０の強磁性体層８１ａと下型８５の強磁性体層８６ｂとの間に位置する部分にも導電性粒子が集合してしまい、また、導電性粒子Ｐを成形材料層９５の厚み方向に十分に配向させることが困難となり、その結果、所期の導電部および絶縁部を有する異方導電性コネクターを得ることが難しくなる。
【００１６】
この問題を解決し、導電部間の絶縁抵抗が良好な異方導電性コネクターを得る方法としては、異方導電性シートの厚みを小さくすることにより、図１２におけるＸとＹの長さの差を大きくすることがあげられる。
【００１７】
しかし、この異方導電性シートの厚みを小さくすることにより、新たに次ぎのような問題点が生じる。
すなわち、厚みの小さい異方導電性シートにおいては、接続すべき電極の各々における高さレベルのバラツキを吸収して当該電極の各々に対する電気的な接続を達成することができる性能、すなわち凹凸吸収能が低い、という問題がある。
具体的には、異方導電性シートの凹凸吸収能は、当該異方導電性シートの厚みの２０％程度であり、例えば厚みが１００μｍの異方導電性シートにおいては、電極の高さレベルのバラツキが２０μｍ程度の接続対象体に対しても安定な電気的接続を達成することができるが、電極の高さレベルのバラツキが４０μｍ程度の接続対象体に対しては安定な電気的接続を達成することができないという問題である。
【００１８】
ところで、ウエハに形成された集積回路に対して行われるプローブ試験においては、従来、多数の集積回路のうち例えば１６個または３２個の集積回路が形成された複数のエリアにウエハを分割し、このエリアに形成された全ての集積回路について一括してプローブ試験を行い、順次、その他のエリアに形成された集積回路についてプローブ試験を行う方法が採用されている。
【００１９】
そして、近年、検査効率を向上させ、検査コストの低減化を図るために、ウエハに形成された多数の集積回路のうち例えば６４個若しくは１２４個または全部の集積回路について一括してプローブ試験を行うことが要請されている。
【００２０】
一方、バーンイン試験においては、検査対象である集積回路装置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、多数の集積回路装置の電気的検査を個別的に行うためには，長い時間を要し、これにより、検査コストが相当に高いものとなる。このような
理由から、ウエハ上に形成された多数の集積回路について、それらのバーンイン試験をウエハの状態で一括して行うＷＬＢＩ（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｂｅｌ  Ｂｕｒｎ−ｉｎ）試験が提案されている。
【００２１】
しかしながら、検査対象であるウエハが、例えば直径が８インチ以上の大型のものであって、その被検査電極の数が例えば５０００以上、特に１００００以上のものである場合には、各集積回路における被検査電極のピッチが極めて小さいものであるため、プローブ試験またはＷＬＢＩ試験のためのプローブ部材として上記の異方導電性コネクターを適用すると、以下のような問題がある。
【００２２】
すなわち、直径が例えば８インチ（約２０ｃｍ）のウエハを検査するためには、異方導電性コネクターとして、その異方導電性エラストマーシートの直径が８インチ程度のものを用いることが必要となる。然るに、このような異方導電性エラストマーシートは、全体の面積が大きいものであるが、各導電部は微細で、当該異方導電性エラストマーシート表面に占める導電部表面の面積の割合が小さいものであるため、当該異方導電性エラストマーシートを確実に製造することは極めて困難である。
【００２３】
また、形成すべき導電部が、微細でピッチが極めて小さいものであるため、隣接する導電部間において所要の絶縁性を有する異方導電性エラストマーシートを確実に製造することが困難である。これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、異方導電性エラストマーシートを得るために用いられる導電性粒子には、その平均粒子径より相当に大きい粒子径を有する粗大粒子が混在している。そのため、異方導電性エラストマーシートを得るための成形材料層に磁場を作用させたときには、当該粗大粒子が当該成形材料層における導電部となるべき部分内に確実に収容されず、導電部となるべき部分および絶縁部となるべき部分の両方に跨がった状態で集合する。これにより、得られる導電部とこれに隣接する導電部との間の電気抵抗値が低下する結果、これらの導電部間の絶縁性を十分に確保することが困難となる。
【００２４】
このような問題を解決するため、平均粒子径の小さい導電性粒子を用いることも考えられるが、このような導電性粒子を用いる場合には、以下のような問題がある。
異方導電性エラストマーシートの厚みが同じであれば、用いられる導電性粒子の粒子径が小さければ小さいほど、当該異方導電性エラストマーシートの厚み方向に並ぶ導電性粒子の数、すなわち一つの導電路を形成する導電性粒子の数が多くなり、これに伴って、一つの導電路において導電性粒子間の接触抵抗の総和が増大するため、高い導電性を有する導電部を形成することが困難となる。
【００２５】
また、異方導電性エラストマーシートを得るための成形材料層に磁場を作用させたときに、導電性粒子は、その粒子径が小さければ小さいほど移動しにくくなるため、当該成形材料層における絶縁部となるべき部分に導電性粒子が多量に残留し、結局、導電部間の絶縁性を十分に確保することが困難となると共に、導電部となる部分に十分に導電性粒子が集合しないため、所期の導電性を有する導電部を形成することが困難となる。
【００２６】
また、異方導電性エラストマーシートにおける導電性粒子としては、一般に、例えばニッケルなどの強磁性体よりなる芯粒子の表面に、例えば金などの高導電性金属よりなる被覆層が形成されてなるものが使用されている。そして、ＷＬＢＩ試験においては、異方導電性エラストマーシートは、その導電部が、検査対象であるウエハにおける被検査電極と検査用回路基板の検査用電極とによって挟圧され、この状態で、長時間高温環境下に晒される。然るに、このような過酷な条件下で異方導電性エラストマーシートが繰り返し使用された場合には、導電性粒子における芯粒子を構成する強磁性体が被覆層を形成する金などの高導電性金属中に移行するため、当該導電性粒子の表面における導電性が低下し、そ
の結果、導電性粒子間の接触抵抗が増大する。この現象は、導電性粒子の粒子径が小さければ小さい程、被覆層の厚みも小さくなるため、顕著に発生する。このように、粒子径の小さい導電性粒子を用いる場合には、高温環境下において繰り返し使用したときに、導電性粒子の表面における導電性が低下し、形成される導電路における導電性粒子間の接触抵抗の総和が著しく増大するため、所要の導電性を維持することができない。
【００２７】
また、ＷＬＢＩ試験のためのプローブ部材として上記の異方導電性コネクターを用いる場合には、以下のような問題がある。
ウエハを構成する材料例えばシリコンの線熱膨張係数は３．３×１０-6／Ｋ程度であり、一方、異方導電性エラストマーシートを構成する材料例えばシリコーンゴムの線熱膨張係数は２．２×１０-4／Ｋ程度である。従って、例えば２５℃において、それぞれ直径が２０ｃｍのウエハおよび異方導電性エラストマーシートの各々を、２０℃から１２０℃までに加熱した場合には、理論上、ウエハの直径の変化は０．００６６ｃｍにすぎないが、異方導電性エラストマーシートの直径の変化は０．４４ｃｍに達する。
【００２８】
このように、ウエハと異方導電性エラストマーシートとの間で、面方向における熱膨張の絶対量に大きな差が生じると、異方導電性エラストマーシートの周辺部を、ウエハの線熱膨張係数と同等の線熱膨張係数を有するフレーム板によって固定しても、ＷＬＢＩ試験を行う場合において、ウエハにおける被検査電極と異方導電性エラストマーシートにおける導電部との位置ずれを防止することは極めて困難である。
【００２９】
また、ＷＬＢＩ試験のためのプローブ部材としては、例えばウエハの線熱膨張係数と同等の線熱膨張係数を有するセラミックスよりなる検査用回路基板上に、異方導電性エラストマーシートが固定されてなるものが知られている（例えば特許文献５）。
【００３０】
すなわち、この特許文献５に開示されたプローブ部材では、柔軟な異方導電性エラストマーシート（フレキシブル基板）を、セラミックス製の検査用回路基板（配線基板）とセラミックスなどからなる剛性リングとの間に配置し、柔軟な異方導電性エラストマーシートを剛性のある検査用回路基板に支持させる態様でこれらを螺子によって固定している。
【００３１】
そして、特許文献５では、異方導電性エラストマーシートの移動および位置ずれを防止するために、剛性リングの下面に凸状部を設け、かつ検査用回路基板の上面に凹状溝を設け、これらを互いに嵌合させた上で螺子止めすることにより、異方導電性エラストマーシートを剛性リング４と検査用回路基板との間で確実に位置決めするようにしている。
【００３２】
しかしながら、螺子などによって異方導電性エラストマーシートにおける周辺部を固定する手段でも、前述のフレーム板に固定する手段と同様の理由により、ウエハにおける被検査電極と異方導電性エラストマーシートにおける導電部との間の位置ずれを防止することは極めて困難である。さらに、凸状部や凹状溝を設けることも煩雑である。
【００３３】
また、特許文献５では、異方導電性エラストマーシート上に、金メッキが施されたバンプを設けている。しかしながら、金メッキされたバンプ電極がウエハのパッド電極に接触すると、金メッキ層の粒子がパッド電極側に移行し、結果として、バンプ電極の電気抵抗値が大きくなってしまい、所要の導電性を維持することができないという問題があった。
【特許文献１】特開昭５１−９３３９３号公報
【特許文献２】特開昭５３−１４７７７２号公報
【特許文献３】特開昭６１−２５０９０６号公報
【特許文献４】特開平１１−４０２２４号公報
【特許文献５】特開平７−２３１０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
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、変形し難く、取扱い性が良好であるとともに検査対象であるウエハに対する位置合わせおよび保持固定を容易に行うことができ、またウエハの直径が８インチ以上の大面積のもので、かつ形成された集積回路のピッチが小さいものであっても、例えばバーンイン試験を行なう場合に、全ての接続用導電部について、良好な導電性が確実に得られると共に隣接する接続用導電部間の絶縁性が確実に得られ、更に、高温環境下において繰り返し使用した場合にも、更に、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても、良好な電気的接続状態を長期に亘って安定に維持でき、構造が簡単なプローブ部材を提供することを目的としている。
【００３５】
また、本発明は、上記のプローブ部材を使用したプローブカードおよびこのプローブカードを利用したウエハ検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
本発明のプローブ部材は、
検査回路用基板側に配置される第１異方導電性コネクターと、前記ウエハ側に配置される第２異方導電性コネクターとの積層体により構成され、
前記第１異方導電性コネクターは、
集積回路の被検査電極が配置された電極領域に対応して、それぞれ厚み方向に複数の異方導電膜配置用孔が形成されたフレーム板と、
前記フレーム板の前記各異方導電膜配置用孔内に配置され、当該異方導電膜配置用孔の周辺部に突出して支持された複数の接続用導電部と、これら接続用導電部間を絶縁する絶縁部と、を備えた複数の弾性異方導電膜を有し、
前記第２異方導電性コネクターは、
前記集積回路の被検査電極が配置された電極領域に対応して、それぞれ厚み方向に複数の異方導電膜配置用孔が形成されたフレーム板と、
前記フレーム板の前記各異方導電膜配置用孔内に配置され、当該異方導電膜配置用孔の周辺部に突出して支持された複数の接続用導電部２２と、これら接続用導電部間を絶縁する絶縁部と、を備えた複数の弾性異方導電膜を有しており、
前記第１異方導電性コネクターと前記第２異方導電性コネクターとの互いに対応する接続用導電部同士を位置決めして一体的に固定してなることを特徴とする。
【００３７】
また、本発明では、前記第１異方導電性コネクター内には、ニッケルからなる芯粒子の表面に金などの高導電性金属が被覆されてなる導電性粒子が厚み方向に配向されることにより、複数の接続用導電部と、これら接続用導電部間を絶縁する絶縁部と、が構成されていることが好ましい。
【００３８】
さらに、本発明では、前記第２異方導電性コネクター内には、ニッケルからなる芯粒子の表面に耐拡散性金属が被覆されてなる導電性粒子が厚み方向に高密度で配向されることにより、複数の接続用導電部と、これら接続用導電部間を絶縁する絶縁部と、が構成されていることが好ましい。
【００３９】
また、本発明では、前記耐拡散性金属がロジウムであることが好ましい。
また、本発明では、前記第１異方導電膜および前記第２異方導電膜とは、それぞれ硬度の異なる弾性高分子物質より形成され、前記第１異方導電性コネクターのデュロメータ硬さをＨ1、前記第２異方導電性コネクターのデュロメータ硬さをＨ2としたとき、
条件（１）：Ｈ2≧３０
条件（２）：Ｈ2／Ｈ1≧１．１
を満足することが好ましい。
【００４０】
さらに、本発明では、上記いずれかにに記載のプローブ部材は、ウエハに形成された複数の集積回路の電気的検査を、ウエハの状態で検査用回路基板との間で行うために、ウエハと検査用回路基板との間に配置されることを特徴としている。
【００４１】
さらに、本発明に係るプローブカードは、検査対象であるウエハに形成された集積回路の電気的検査に用いられるプローブカードであって、
検査対象であるウエハの集積回路の被検査電極に対応する検査電極が表面に形成された検査用回路基板と、
前記検査用回路基板上に配置される上記のいずれかに記載のプローブ部材を備えることを特徴としている。
【００４２】
また、本発明に係るウエハ検査装置は、上記に記載のプローブカードを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
本発明のプローブ部材においては、各々、個別に成形した第１異方導電性コネクターと第２異方導電性コネクターとを、接続用導電部同士を位置決めして一体的に固定して製造されるため、プローブ部材の異方導電性シートの厚みの合計は、各異方導電性コネクターの異方導電性シートの約２倍となる。
【００４４】
各々の異方導電性コネクターの成形においては、異方導電性シートの厚みを小さく設計することにより、その導電部同士は高い電気的な絶縁性を保持することができる。
さらに、本発明に係るプローブ部材は、各弾性異方導電膜がフレーム板に支持されているので、変形し難く取り扱い性が良好である。
【００４５】
また、各弾性異方導電膜は、常温から検査時の温度までの温度範囲内において常にフレーム板に固持されているので、フレーム板とウエハの熱膨張率を一致させることにより検査時に加熱されても位置ずれが生じない。
【００４６】
また、導電性形成される全ての接続用導電部について、良好な導電性が得られるとともに隣接する接続用導電部との間に十分な絶縁性を確実に得ることができる。さらに、予めフレーム板に位置決め用マーク（例えば孔）を形成することにより、ウエハの集積回路に対する位置合わせを容易に行なうことができる。
【００４７】
また、本発明に係るプローブ部材は、第１異方導電性コネクターの弾性異方導電膜と第２異方導電性コネクターの弾性異方導電膜と検査対象であるウエハの熱膨張係数とを同等のものを採用すれば、良好な電気的接続状態を安定して維持することができる。
【００４８】
また、本発明に係るプローブ部材によれば、接続用導電部の周縁部がフレーム板に形成された異方導電膜配置用孔の周辺部に突出して固定されているため、検査対象であるウエハとの電気的接続作業において、当該ウエハに対する位置合わせおよび保持固定を容易に行うことができる。
【００４９】
また、フレーム板の異方導電膜配置用孔の各々は、検査対象であるウエハにおける集積回路の被検査電極が形成された電極領域に対応して形成されており、当該異方導電膜配置用孔の各々に配置される弾性異方導電膜は面積が小さいものでよいため、個々の弾性異方導電膜の形成が容易である。しかも、面積の小さい弾性異方導電膜は、熱履歴を受けた場合でも、当該弾性異方導電膜の面方向における熱膨張の絶対量が少ないため、フレーム板を構成する材料として線熱膨張係数の小さいものを用いることにより、弾性異方導電膜の
面方向における熱膨張がフレーム板によって確実に規制される。従って、大面積のウエハに対してＷＬＢＩ試験を行う場合においても、良好な電気的接続状態を安定に維持することができる。
【００５０】
さらに、本発明に係るプローブ部材によれば、各被検査電極に対する接続信頼性が高く、高温環境下において繰り返し使用した場合にも、長期間にわたって所要の導電性を維持することができる。
【００５１】
さらに、ウエハ側に対向して配置される第２異方導電性コネクター内には、耐拡散性金属が被覆されてなる導電性粒子が高密度で配向されることにより、導電性粒子の被覆層の変質が少なく、接続用導電部の導電性の低下が少ない。また、耐拡散性金属によって被覆された表面を有する導電性粒子が含有されてなる第２異方導電性コネクターの弾性高分子物質が、第１異方導電性コネクターの弾性高分子物質よりデュロメータ硬さの値が高いので、電子部品の検査を繰り返しても、変形することが少なく、プローブ部材の変形による導電性の低下も少ない。
【００５２】
また、本発明のプローブ部材によれば、柔軟なメンブレンシートが不要なので、この柔軟なメンブレンシートとの位置合わせが不要であり、メンブレンシートを用いた場合のように温度変化によるメンブレンシートとの位置ずれも生じない。
【００５３】
さらに、プローブ部材の弾性導電膜が弾性を有するために、電子回路部品の被検査電極が高さのバラツキがあるとしても、当該集積回路に対して良好な電気的接続を、小さい圧力にて達成することができ、高い検査耐久性を得ることができる。
【００５４】
本発明に係るプローブカードおよびウエハの検査装置によれば、上記のプローブ部材を介して、検査対象であるウエハの集積回路に対する電気的接続が達成されるため、被検査電極のピッチが小さいものであっても、当該ウエハに対する位置合わせおよび保持固定を容易に行うことができ、しかも、各被検査電極に対する接続信頼性が高く、高温環境下において繰り返し使用した場合にも、所要の電気的検査を長期間にわたって安定して実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例に係るプローブ部材１０を示したものであり、図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ−Ｘ線方向の拡大断面図である。図２は、図１（Ｂ）に示した異方導電性コネクターの一部を拡大して示す平面図である。図３は、図１（Ｂ）に示した異方導電性コネクターの一部を拡大して示す断面図である。図４は図２（Ｂ）に示した弾性異方導電膜を拡大して示す説明用断面図である。
【００５６】
なお、このプローブ部材１０は、複数の集積回路が形成された８インチ等のウエハの各集積回路の電気的検査を、ウエハの状態で一括で行うのに好適に用いられるものである。
このプローブ部材１０は、平面視円盤状に形成されたもので、第１異方導電性コネクター１０Ａと、第２異方導電性コネクター１０Ｂとの積層体により構成されている。
【００５７】
第１異方導電性コネクター１０Ａおよび第２異方導電性コネクター１０Ｂは、それぞれ厚み方向に貫通して矩形状の複数の異方導電膜配置用孔１５が多数形成されたフレーム板１４を有している。このフレーム板１４は、具体的には、金属板あるいはセラミック板などの適宜な剛性を有する材料により構成されている。
【００５８】
このフレーム板１４に多数形成された矩形の異方導電膜配置用孔１５は、検査対象であ
るウエハに形成された全ての集積回路における被検査電極が配置された電極領域に対応して形成されている。これらフレーム板１４の各異方導電膜配置用孔１５内には、図３に拡大して示したように、厚み方向に導電性を有する弾性異方導電膜２０が、当該フレーム板１４の当該異方導電膜配置用孔１５の周辺部に支持された状態で、かつ、隣接する弾性異方導電膜２０と互いに独立した状態で配置されている。
【００５９】
なお、後述するように、第１異方導電性コネクター１０Ａの弾性異方導電膜２０と、第２異方導電性コネクター１０Ｂの弾性異方導電膜２０との弾性高分子物質は硬度が異なっている。すなわち、前記第２異方導電性コネクター１０Ｂの方が、第１異方導電性コネクター１０Ａに比べて硬くされている。
【００６０】
また、このフレーム板１４には、図１（Ａ）に示したように、検査対象であるウエハおよび検査用回路基板との位置決めを行うための位置決め孔１６が形成されている。
そして、第２異方導電性コネクター１０Ｂが検査対象であるウエハに対向するように配置される。
【００６１】
これら第１異方導電性コネクター１０Ａおよび第２異方導電性コネクター１０Ｂの各弾性異方導電膜２０を構成する弾性高分子物質は、図２に示すように、厚み方向（図２において紙面と垂直な方向）に伸びる複数の接続用導電部２２と、この接続用導電部２２の各々の周囲に形成され、当該接続用導電部２２の各々を相互に絶縁する絶縁部２３とを有している。接続用導電部２２は、検査対象であるウエハに形成された集積回路における被検査電極のパターンに対応するパターンに従って配置され、当該ウエハの検査において、その被検査電極に電気的に接続されるものである。このように、プローブ部材の弾性導電膜が弾性を有するために、電子回路部品の被検査電極が高さのバラツキがあるとしても、当該集積回路に対して良好な電気的接続を、小さい圧力にて達成することができ、高い検査耐久性を得ることができる。
【００６２】
フレーム板１４に形成された異方導電膜配置用孔１５の周縁には、弾性高分子物質からなる被支持部２５が、一体に連続して形成されている。具体的には、この例における被支持部２５は、図３に拡大して示したように二股状に形成されており、フレーム板１４における異方導電膜配置用孔１５の周辺部を把持するよう密着した状態で固定支持されている。
【００６３】
第１異方導電性コネクター１０Ａおよび第２異方導電性コネクター１０Ｂにおける各弾性異方導電膜２０の接続用導電部２２には、磁性を示す導電性粒子Ｐが厚み方向に並ぶよう配向した状態で密に含有されている。これに対して、絶縁部２３は、導電性粒子Ｐが全く或いは殆ど含有されていないものである。
【００６４】
また、図３に示したように、弾性異方導電膜２０の両面は、接続用導電部２２およびその周辺部分が、それ以外の表面から突出して、突出部２４が形成されている。
各フレーム板１４の厚みは、その材質によって異なるが、２５〜６００μｍであることが好ましく、より好ましくは４０〜４００μｍである。
【００６５】
この厚みが２５μｍ未満である場合には、使用する際に必要な強度が得られず、耐久性が低いものとなりやすく、また、当該フレーム板１４の形状が維持される程度の剛性が得られず、取扱い性が低いものとなる。一方、厚みが６００μｍを超える場合には、異方導電膜配置用孔１５に形成される弾性異方導電膜２０は、その厚みが過大なものとなって、接続用導電部２２における良好な導電性および隣接する接続用導電部２２間における絶縁性を得ることが困難となることがある。
【００６６】
フレーム板１４の異方導電膜配置用孔１５における面方向の形状および寸法は、検査対象であるウエハの被検査電極の寸法、ピッチおよびパターンに応じて設計される。
フレーム板１４を構成する材料としては、当該フレーム板１４が容易に変形せず、その形状が安定に維持される程度の剛性を有するものであれば特に限定されず、例えば、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、フレーム板１４を例えば金属材料により構成する場合には、当該フレーム板１４の表面に絶縁性被膜が形成されていてもよい。
【００６７】
フレーム板１４を構成する金属材料の具体例としては、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が挙げられる。
【００６８】
フレーム板１４を構成する樹脂材料の具体例としては、液晶ポリマー、ポリイミド樹脂などが挙げられる。
また、フレーム板１４は、後述する方法により、弾性異方導電膜２０における被支持部２５に導電性粒子Ｐを容易に含有させることができる点で、少なくとも異方導電膜配置用孔１５の周辺部すなわち弾性異方導電膜２０を支持する部分が磁性を示すもの、具体的にはその飽和磁化が０．１Ｗｂ／ｍ2 以上のものであることが好ましく、特に、当該フレーム板１４の作製が容易な点で、フレーム板１４全体が磁性体により構成されていることが好ましい。
【００６９】
このようなフレーム板１４を構成する磁性体の具体例としては、鉄、ニッケル、コバルト若しくはこれらの磁性金属の合金またはこれらの磁性金属と他の金属との合金若しくは合金鋼などが挙げられる。
【００７０】
また、異方導電性コネクターをＷＬＢＩ試験に用いる場合には、フレーム板１４を構成する材料としては、線熱膨張係数が３×１０-5／Ｋ以下のものを用いることが好ましく、より好ましくは−１×１０-7〜１×１０-5／Ｋ、特に好ましくは１×１０-6〜８×１０-6／Ｋである。
【００７１】
このような材料の具体例としては、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合金などの磁性金属の合金または合金鋼などが挙げられる。
【００７２】
弾性異方導電膜２０の全厚（図示の例では接続用導電部２２における厚み）は、５０〜２０００μｍであることが好ましく、より好ましくは７０〜１０００μｍ、特に好ましくは８０〜５００μｍである。この厚みが５０μｍ以上であれば、十分な強度を有する弾性異方導電膜２０が確実に得られる。一方、この厚みが２０００μｍ以下であれば、所要の導電性特性を有する接続用導電部２２が確実に得られる。
【００７３】
突出部２４の突出高さは、その合計が当該突出部２４における厚みの１０％以上であることが好ましく、より好ましくは２０％以上である。このような突出高さを有する突出部２４を形成することにより、小さい加圧力で接続用導電部２２が十分に圧縮されるため、良好な導電性が確実に得られる。
【００７４】
また、突出部２４の突出高さは、当該突出部２４の最短幅または直径の１００％以下であることが好ましく、より好ましくは７０％以下である。このような突出高さを有する突出部２４を形成することにより、当該突出部２４が加圧されたときに座屈することがないため、所期の導電性が確実に得られる。
【００７５】
また、被支持部２５の厚み（図示の例では二股部分の一方の厚み）は、５〜２５０μｍであることが好ましく、より好ましくは１０〜１５０μｍ、特に好ましくは１５〜１００μｍである。
【００７６】
また、被支持部２５は二股状に形成されることは必須のことではなく、フレーム板１４の一面のみに固定されていてもよい。
（Ｃａｓｅ１０２６６追加）
また、第１異方導電性コネクター１０Ａと第２異方導電性コネクター１０Ｂの各弾性異方導電膜２０を形成するシリコーンゴム硬化物は、硬度が異なるものが使用されている。すなわち、
前記第１異方導電性コネクターのデュロメータ硬さをＨ1、前記第２異方導電性コネク
ターのデュロメータ硬さをＨ2としたとき、
条件（１）：Ｈ2≧３０
条件（２）：Ｈ2／Ｈ1≧１．１
を満足する硬度のものが使用されている。
【００７７】
そして、第２異方導電性コネクター１０Ｂにおける第２異方導電膜２０の硬度Ｈ2は３
０以上、好ましくは４０以上とされる。比Ｈ2／Ｈ1は、１．１以上であるが、好ましくは１．２以上、より好ましくは１．３以上とされる。硬度Ｈ2が過小である場合には、繰り
返して使用すると、導電路形成部の電気的抵抗値が早期に増加するため、高い繰り返し耐久性が得られない。また、Ｈ2／Ｈ1が過小ある場合には、電気抵抗値の低い導電路形成部を形成することが困難となる。
【００７８】
また、硬度Ｈ2は、７０以下であることが好ましく、より好ましくは６５以下である。
硬度Ｈ2が過大である場合には、高い導電性を有する導電路形成部が得られないことがあ
る。また、比Ｈ2／Ｈ1は、３．５以下であることが好ましく、より好ましくは３以下である。比Ｈ2／Ｈ1が過大である場合には、硬度Ｈ2および硬度Ｈ1の両方を最適な値にすることが困難となることがある。
【００７９】
さらに、硬度Ｈ1は、１５〜５５であることが好ましく、より好ましくは２０〜５０で
ある。硬度Ｈ1が過小である場合には、高い繰り返し性が得られないことがある。一方、
硬度Ｈ1が過大である場合には、高い導電性を有する導電路形成部が得られないことがあ
る。
【００８０】
ここで、シリコーンゴム硬化物のデュロメータＡ硬度は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２４９に準拠した方法によって測定することができる。
第１異方導電性コネクター１０Ａおよび第２の異方導電性コネクター１０Ｂの各弾性異方導電膜２０を形成する弾性高分子物質としてその具体例としては、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、シリコーンゴム、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などが挙げられる。
【００８１】
以上において、得られる弾性異方導電膜２０に耐候性が要求される場合には、共役ジエン系ゴム以外のものを用いることが好ましく、特に、成形加工性および電気特性の観点から、シリコーンゴムを用いることが好ましい。
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。
【００８２】
また、シリコーンゴムは、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１０，０００〜４０，０００のものであることが好ましい。また、得られる接続用導電部２２に良好な耐熱性が得られることから、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。
【００８３】
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。
【００８４】
ここで、第１異方導電性コネクター１０Ａおよび第２異方導電性コネクター１０Ｂの弾性異方導電膜２０内に含有された導電性粒子Ｐの芯粒子は、同一の材料から形成することができる。しかしながら、表面のメッキ層の材質が異なっている。
【００８５】
すなわち、第１異方導電性コネクター１０Ａの弾性異方導電膜２０に含有される導電性粒Ｐでは、ニッケルなどの芯粒子に高導電性金属が被覆されているが、第２異方導電性コネクター１０Ｂでは、ニッケルなどの芯粒子に耐拡散性金属が被覆されている。
【００８６】
ここで、「高導電性金属」とは、０℃における導電率が５×１０6 Ω-1ｍ-1以上のものをいう。
磁性芯粒子を構成する材料としては、具体的には、鉄、ニッケル、コバルトまたはそれらの合金を挙げることができ、これらの中では、ニッケルが好ましい。
【００８７】
この飽和磁化が０．１Ｗｂ／ｍ2 以上であれば、後述する方法によって、当該弾性異方導電膜２０を形成するための成形材料層中において導電性粒子Ｐを容易に移動させることができ、これにより、当該成形材料層における接続用導電部となる部分に、導電性粒子Ｐを確実に移動させて導電性粒子Ｐの連鎖を形成することができる。
【００８８】
磁性芯粒子を被覆する高導電性金属としては、金、銀、白金、クロムなどを用いることができ、これらの中では、化学的に安定でかつ高い導電率を有する点で金を用いることが好ましい。
【００８９】
一方、第２異方導電性コネクター１０Ｂの異方導電膜２０内に含有される磁性芯粒子の表面を被覆する耐拡散性金属としては、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、タングステン、白金、イリジウム、銀およびこれらを含む合金などを例示することができるが、この中でもロジウムが好ましい。これらの耐拡散性金属は、化学メッキまたは電解メッキ法、スパッタリング法、蒸着法などにより形成することができる。また、耐拡散性金属の被覆量は、導電性粒子に対して質量分率で５〜４０％、好ましくは１０〜３０％となる割合であることが好ましい。
【００９０】
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、特に好ましくは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。
【００９１】
このような導電性粒子Ｐは、例えば以下の方法によって得ることができる。
先ず、強磁性体材料を常法により粒子化し或いは市販の強磁性体粒子を用意し、この粒子に対して必要に応じて分級処理を行う。
【００９２】
ここで、粒子の分級処理は、例えば空気分級装置、音波ふるい装置などの分級装置によって行うことができる。
また、分級処理の具体的な条件は、目的とする磁性芯粒子の数平均粒子径、分級装置の種類などに応じて適宜設定される。
【００９３】
次いで、磁性芯粒子の表面を酸によって処理し、更に、例えば純水によって洗浄することにより、磁性芯粒子の表面に存在する汚れ、異物、酸化膜などの不純物を除去し、その後、当該磁性芯粒子の表面に高導電性金属または耐拡散性金属を被覆することにより、磁性を示す導電性粒子が得られる。
【００９４】
ここで、磁性芯粒子の表面を処理するために用いられる酸としては、塩酸などを挙げることができる。
高導電性金属を磁性芯粒子の表面に被覆する方法としては、無電解メッキ法、置換メッキ法等を用いることができるが、これらの方法に限定されるものではない。
【００９５】
無電解メッキ法または置換メッキ法によって導電性粒子を製造する方法について説明すると、先ず、メッキ液中に、酸処理および洗浄処理された磁性芯粒子を添加してスラリーを調製し、このスラリーを攪拌しながら当該磁性芯粒子の無電解メッキまたは置換メッキを行う。次いで、スラリー中の粒子をメッキ液から分離し、その後、当該粒子を例えば純水によって洗浄処理することにより、磁性芯粒子の表面に高導電性金属が被覆されてなる導電性粒子が得られる。
【００９６】
また、磁性芯粒子の表面に下地メッキを行って下地メッキ層を形成した後、当該下地メッキ層の表面に高導電性金属よりなるメッキ層を形成してもよい。下地メッキ層およびその表面に形成されるメッキ層を形成する方法は、特に限定されないが、無電解メッキ法により、磁性芯粒子の表面に下地メッキ層を形成し、その後、置換メッキ法により、下地メッキ層の表面に高導電性金属よりなるメッキ層を形成することが好ましい。
【００９７】
無電解メッキまたは置換メッキに用いられるメッキ液としては、特に限定されるものではなく、種々の市販のものを用いることができる。
一方、耐拡散性金属が被覆された表面を有する導電性粒子は、例えば、ニッケル、鉄、コバルト若しくはこれらの合金などよりなる芯粒子の表面に対して、例えば、化学メッキまたは電解メッキ法、スパッタリング法、蒸着法などにより耐拡散性金属を被覆させることにより形成することができる。また、耐拡散性金属の被覆量は、導電性粒子に対して質量分率で５〜４０％、好ましくは１０〜３０％となる割合であることが好ましい。
このようにして得られる導電性粒子は、上記の粒子径および粒子径分布を有するものとするために、分級処理が行われる。
【００９８】
導電性粒子の分級処理を行うための分級装置としては、前述の磁性芯粒子の分級処理に用いられる分級装置として例示したものを用いることができるが、少なくとも空気分級装置を用いることが好ましい。空気分級装置によって導電性粒子を分級処理することにより、上記の粒子径および粒子径分布を有する導電性粒子が確実に得られる。
【００９９】
また、導電性粒子Ｐは、必要に応じてシランカップリング剤などのカップリング剤によって処理されてもよい。導電性粒子Ｐ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、得られる弾性異方
導電膜２０は、繰り返しの使用における耐久性が高いものとなる。
【０１００】
接続用導電部２２における導電性粒子Ｐの含有割合は、体積分率で１０〜６０％、好ましくは１５〜５０％となる割合で用いられることが好ましい。
ここで、第１異方導電性コネクター１０Ａに比べて第２異方導電性コネクター１０Ｂの方が、接続用導電部２２における導電性粒子の含有割合が高いことが好ましい。すなわち耐拡散性金属で被覆されている導電性粒子が高密度で配向されていれば、導電性粒子の被覆層の変質が少なく、接続用導電部の導電性の低下が少ない。また、第２異方導電性コネクター１０Ｂ側により高い剛性を付与することができる。
【０１０１】
上記導電性粒子の割合が１０％未満の場合には、十分に電気抵抗値の小さい接続用導電部２２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、得られる接続用導電部２２は脆弱なものとなりやすく、接続用導電部２２として必要な弾性が得られないことがある。
【０１０２】
また、被支持部２５における導電性粒子Ｐの含有割合は、弾性異方導電膜２０を形成するための成形材料中の導電性粒子の含有割合によって異なるが、弾性異方導電膜２０における接続用導電部２２のうち最も外側に位置する接続用導電部２２に、過剰な量の導電性粒子Ｐが含有されることが確実に防止される点で、成形材料中の導電性粒子の含有割合と同等若しくはそれ以上であることが好ましく、また、十分な強度を有する被支持部２５が得られる点で、体積分率で３０％以下であることが好ましい。
【０１０３】
上記の各異方導電性コネクター１０Ａ，１０Ｂは、例えば以下のようにして製造することができる。
先ず、検査対象であるウエハにおける集積回路の被検査電極が形成された電極領域のパターンに対応して多数の異方導電膜配置用孔１５が形成された磁性金属よりなるフレーム板１４を作製する。ここで、フレーム板１４の異方導電膜配置用孔１５を形成する方法としては、例えばエッチング法などを利用することができる。
【０１０４】
次いで、付加型液状シリコーンゴム中に磁性を示す導電性粒子が分散されてなる導電性ペースト組成物を調製する。そして、図５に示すように、弾性異方導電性膜成形用の金型６０を用意し、この金型６０における上型６１および下型６５の各々の成形面に、弾性異方導電膜用の成形材料として上記の導電性ペースト組成物を、所要のパターンすなわち形成すべき弾性異方導電膜の配置パターンに従って塗布することによって成形材料層２０Ａを形成する。
【０１０５】
ここで、金型６０について具体的に説明すると、この金型６０は、上型６１およびこれと対となる下型６５が互いに対向するよう配置されて構成されている。
上型６１においては、図６に拡大して示すように、基板６２の下面に、成形すべき弾性異方導電性膜２０の接続用導電部２２の配置パターンに対称なパターンに従って強磁性体層６３が形成され、この強磁性体層６３以外の個所には、非磁性体層６４が形成されており、これらの強磁性体層６３および非磁性体層６４によって成形面が形成されている。また、上型６１の成形面には、成形すべき弾性異方導電膜２０における突出部２４に対応して凹所６４ａが形成されている。
【０１０６】
一方、下型６５においては、基板６６の上面に、成形すべき弾性異方導電膜２０の接続用導電部２２の配置パターンと同一のパターンに従って強磁性体層６７が形成され、この強磁性体層６７以外の個所には、非磁性体層６８が形成されており、これらの強磁性体層６７および非磁性体層６８によって成形面が形成されている。また、下型６５の成形面には、成形すべき弾性異方導電膜２０における突出部２４に対応して凹所６８ａが形成され
ている。
【０１０７】
上型６１および下型６５の各々における基板６２，６６は、強磁性体により構成されていることが好ましく、このような強磁性体の具体例としては、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が挙げられる。この基板６２，６６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。
【０１０８】
また、上型６１および下型６５の各々における強磁性体層６３，６７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６３，６７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２０Ａ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２０Ａにおける接続用導電部２２となる部分に導電性粒子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接続用導電部２２が得られる。
【０１０９】
また、上型６１および下型６５の各々における非磁性体層６４，６８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６４，６８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。
【０１１０】
上型６１および下型６５の成形面に成形材料を塗布する方法としては、スクリーン印刷法を用いることが好ましい。このような方法によれば、成形材料を所要のパターンに従って塗布することが容易で、しかも、適量の成形材料を塗布することができる。
【０１１１】
次いで、図７に示すように、成形材料層２０Ａが形成された下型６５の成形面上に、スペーサー６９ａを介して、フレーム板１４を位置合わせして配置すると共に、このフレーム板１４上に、スペーサー６９ｂを介して、成形材料層２０Ａが形成された上型６１を位置合わせして配置し、更に、これらを重ね合わせることにより、図８に示すように、上型６１と下型６５との間に、目的とする形態（形成すべき弾性異方導電膜２０の形態）の成形材料層２０Ａが形成される。この成形材料層２０Ａにおいては、図９に示すように、導電性粒子Ｐは成形材料層２０Ａ全体に分散された状態で含有されている。
【０１１２】
このようにフレーム板１４と上型６１および下型６５との間にスペーサー６９ａ，６９ｂを配置することにより、目的とする形態の弾性異方導電膜２０を形成することができると共に、隣接する弾性異方導電膜同士が連結することが防止されるため、互いに独立した多数の弾性異方導電膜２０を確実に形成することができる。
【０１１３】
その後、上型６１における基板６２の上面および下型６５における基板６６の下面に例えば一対の電磁石を配置してこれを作動させることにより、上型６１および下型６５が強磁性体層６３，６７を有するため、上型６１の強磁性体層６３とこれに対応する下型６５の強磁性体層６７との間においてその周辺領域より大きい強度を有する磁場が形成される。その結果、成形材料層２０Ａにおいては、当該成形材料層２０Ａ中に分散されていた導電性粒子Ｐが、図１０に示すように、上型６１の強磁性体層６３とこれに対応する下型６５の強磁性体層６７との間に位置する接続用導電部２２となる部分に集合して厚み方向に並ぶよう配向する。以上において、フレーム板１４が磁性金属よりなるため、上型６１および下型６５の各々とフレーム板１４との間においてその付近より大きい強度の磁場が形成される結果、成形材料層２０Ａにおけるフレーム板１４の上方および下方にある導電性
粒子Ｐは、上型６１の強磁性体層６３と下型６５の強磁性体層６７との間に集合せず、フレーム板１４の上方および下方に保持されたままとなる。
【０１１４】
そして、この状態において、成形材料層２０Ａを硬化処理することにより、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複数の接続用導電部２２が、導電性粒子Ｐが全く或いは殆ど存在しない高分子弾性物質よりなる絶縁部２３によって相互に絶縁された状態で配置されてなる機能部と、この機能部の周辺に連続して一体に形成された、弾性高分子物質中に導電性粒子Ｐが含有されてなる被支持部２５とよりなる弾性異方導電膜２０が、フレーム板１４の異方導電膜配置用孔１５の周辺部に当該被支持部２５が固定された状態で形成される。
【０１１５】
このようにして、第１異方導電性コネクター１０Ａと第２異方導電性コネクター１０Ｂが製造される。
そして、第１異方導電性コネクター１０Ａと、第２異方導電性コネクター１０Ｂとは、対応する接続用導電部２２同士を位置合わせして、接着剤、半田、あるいは溶剤などにより一体的に固定される。なお、この第１異方導電性コネクター１０Ａと第２異方導電性コネクター１０Ｂ間の固定は、支持フレーム１４部分で行なわれる。
【０１１６】
以上において、成形材料層２０Ａにおける接続用導電部２２となる部分および被支持部２５となる部分に作用させる外部磁場の強度は、平均で０．１〜２．５テスラとなる大きさが好ましい。
【０１１７】
成形材料層２０Ａ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２０Ａ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２０Ａ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。
【０１１８】
上記の異方導電性コネクターによれば、導電性粒子Ｐの数平均粒子径が接続用導電部２２の最短幅との関係において特定の範囲にあり、かつ、粒子径の変動係数が５０％以下であるため、当該導電性粒子Ｐは、接続用導電部２２を形成するために適正な粒子径を有するものである。従って、弾性異方導電膜２０の形成において、成形材料層２０Ａに磁場を作用させたときに、導電性粒子Ｐが当該成形材料層２０Ａにおける絶縁部２３となるべき部分に多量に残留することがなく、所要の量の導電性粒子Ｐを接続用導電部２２となるべき部分に収容された状態で集合させることができ、更に、厚み方向に並ぶ導電性粒子Ｐの数を少なくすることができる。その結果、形成される全ての接続用導電部２２について、良好な導電性が得られると共に隣接する接続用導電部２２との間に十分な絶縁性が確実に得られる。しかも、導電性粒子Ｐには、適度の厚みを有する被覆層を形成することができるため、高温環境下において繰り返し使用した場合にも、導電性粒子Ｐの表面における導電性が低下することが抑制され、これにより、接続用導電部２２に形成される導電路における導電性粒子Ｐ間の接触抵抗の総和が著しく増大することがなく、長期間にわたって所要の導電性を維持することができる。
【０１１９】
また、弾性異方導電膜２０には、接続用導電部２２を有する機能部の周縁に被支持部２５が形成されており、この被支持部２５がフレーム板１４の異方導電膜配置用孔１５の周辺部に固定されているため、変形しにくくて取扱いやすく、検査対象であるウエハとの電気的接続作業において、当該ウエハに対する位置合わせおよび保持固定を容易に行うことができる。
【０１２０】
また、フレーム板１４の異方導電膜配置用孔１５の各々は、検査対象であるウエハにお
ける集積回路の被検査電極が形成された電極領域に対応して形成されており、当該異方導電膜配置用孔１５の各々に配置される弾性異方導電膜２０は面積が小さいものでよいため、個々の弾性異方導電膜２０の形成が容易である。しかも、面積の小さい弾性異方導電膜２０は、熱履歴を受けた場合でも、当該弾性異方導電膜２０の面方向における熱膨張の絶対量が少ないため、フレーム板１４を構成する材料として線熱膨張係数の小さいものを用いることにより、弾性異方導電膜２０の面方向における熱膨張がフレーム板によって確実に規制される。従って、大面積のウエハに対してＷＬＢＩ試験を行う場合においても、良好な電気的接続状態を安定に維持することができる。
【０１２１】
また、上記の異方導電性コネクターは、その弾性異方導電膜２０の形成において、成形材料層２０Ａにおける被支持部２５となる部分に例えば磁場を作用させることによって当該部分に導電性粒子Ｐが存在したままの状態で、当該成形材料層２０Ａの硬化処理を行うことにより得られるため、成形材料層２０Ａにおける被支持部２５となる部分すなわちフレーム板１４における異方導電膜配置用孔１５の周辺部の上方および下方に位置する部分に存在する導電性粒子Ｐが、接続用導電部２２となる部分に集合することがなく、その結果、得られる弾性異方導電膜２０における接続用導電部２２のうち最も外側に位置する接続用導電部２２に、過剰な量の導電性粒子Ｐが含有されることが防止される。従って、成形材料層２０Ａ中の導電性粒子Ｐの含有量を少なくする必要もないので、弾性異方導電膜２０の全ての接続用導電部２２について、良好な導電性が確実に得られると共に隣接する接続用導電部２２との絶縁性が確実に得られる。
【０１２２】
さらに、ウエハ６側に配置される第２異方導電性コネクター１０Ｂの弾性異方導電膜２０は、高密度の導電性粒子Ｐが含有されているとともに、第１異方導電性コネクター１０Ａのそれに比べて高硬度であるため、変形が生じ難く、取扱い性が良好であるとともに位置合わせが良好である。
【０１２３】
また、図１に示したように、フレーム板１４に位置決め孔１６が形成されているため、検査対象であるウエハまたは検査用回路基板に対する位置合わせを容易に行うことができる。
【０１２４】
また、フレーム板１４に空気流通孔を形成すれば、後述するウエハ検査装置において、プローブ部材を押圧する手段として減圧方式によるものを利用した場合には、チャンバー内を減圧したときに、異方導電性コネクターと検査用回路基板との間に存在する空気がフレーム板１４の空気流通孔を介して排出され、これにより、異方導電性コネクターと検査用回路基板とを確実に密着させることができるので、所要の電気的接続を確実に達成することができる。
〔ウエハ検査装置〕
図１１は、本発明に係るプローブ部材を用いたウエハ検査装置の一例の概略を示す説明用断面図である。このウエハ検査装置２００は、ウエハに形成された複数の集積回路の各々について、当該集積回路の電気的検査をウエハの状態で行うためのものである。
【０１２５】
図１１に示すウエハ検査装置は、検査対象であるウエハ６の被検査電極７の各々とテスターとの電気的接続を行うプローブ部材１０を有するプローブカード１００および、このプローブカード１００を備えたウエハ検査装置２００を示している。
【０１２６】
プローブカード１００は、上記のプローブ部材１０と検査用回路基板１とからなるもので、検査用回路基板３０には、検査対象であるウエハ６の集積回路と対応するパターンにしたがって電極が形成されている。
【０１２７】
このプローブ部材１０においては、図１に示すように、検査対象であるウエハ６の被検
査電極７のパターンに対応するパターンに従って複数の検査電極３１が表面（図において下面）に形成された検査用回路基板３０を有し、この検査用回路基板３０の表面には、図１に示す構成のプローブ部材１０が、その第１異方導電部コネクター１０Ａが検査用回路基板３０の検査電極３１の各々に対接するよう設けられ、第２異方導電部コネクター１０Ｂの下面には、検査対象であるウエハ６が載置されるウエハ載置台４が設けられており、加圧板３およびウエハ載置台４の各々には、加熱器５が接続されている。
【０１２８】
検査用回路基板３０を構成する基板材料としては、従来公知の種々の基板材料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、ガラス繊維補強型フェノール樹脂、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等の複合樹脂材料、ガラス、二酸化珪素、アルミナ等のセラミックス材料などが挙げられる。
【０１２９】
また、ＷＬＢＩ試験を行うためのウエハ検査装置を構成する場合には、検査用回路基板３０を構成する基板材料の線膨張率は、フレーム板１４と同様の線熱膨張率であることが好ましい。
【０１３０】
検査用回路基板３０を構成する基板材料は、線熱膨張係数が３×１０-5／Ｋ以下のものを用いることが好ましく、より好ましくは１×１０-7〜１×１０-5／Ｋ、特に好ましくは１×１０-6〜６×１０-6／Ｋである。
【０１３１】
このような基板材料の具体例としては、パイレックス（登録商標）ガラス、石英ガラス、アルミナ、ベリリア、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素など挙げられる。
このような電気的検査装置２００においては、ウエハ載置台４上に検査対象であるウエハ６が載置され、次いで、加圧板３によってプローブ部材１０が下方に加圧されることにより、第２異方導電性コネクター１０Ｂの導電性粒子が、ウエハ６の集積回路における被検査電極７の各々に接触する。これにより、ウエハ６の被検査電極７の各々が加圧される。この状態においては、プローブ部材１０の第１異方導電性コネクター１０Ａの弾性異方導電膜２０における接続用導電部２２の各々は、検査用回路基板３０の検査電極３１によって挟圧されて厚み方向に圧縮されており、これにより、当該接続用導電部２２にはその厚み方向に導電路が形成され、その結果、ウエハ６の被検査電極７と検査用回路基板３０の検査電極３１との電気的接続が達成される。ここで、プローブ部材１０における第２異方導電性コネクター１０Ｂの弾性異方導電膜２０は高硬度であるため、良好な電気的接続状態を安定して維持することができる。
【０１３２】
その後、加熱器５によって、ウエハ載置台４および加圧板３を介してウエハ６が所定の温度に加熱され、この状態で、当該ウエハ６における複数の集積回路の各々について所要の電気的検査が実行される。
【０１３３】
このようなウエハ検査装置２００によれば、前述の適宜な剛性を備えたプローブ部材１０に検査回路用基板３０が固定されることによりプローブカード１００が構成され、このプローブカード１００を介して検査対象であるウエハ６の被検査電極７に対する電気的接続が達成されるため、被検査電極７のピッチが小さいものであっても、当該ウエハに対する位置合わせおよび保持固定を容易に行うことができ、しかも、各異方導電性コネクター１０Ａ，１０Ｂにおける弾性異方導電膜２０の接続用導電部２２が良好な導電性を有すると共に、隣接する接続用導電部２２間の絶縁性が十分に確保されているため、各被検査電極に対する高い接続信頼性が得られる。更に、高温環境下において繰り返し使用した場合にも、所要の電気的検査を長期間にわたって安定して実行することができる。
【０１３４】
また、異方導電性コネクター２Ａ，２Ｂにおける各弾性異方導電膜２０は、それ自体の
面積が小さいものであり、熱履歴を受けた場合でも、当該弾性異方導電膜２０の面方向における熱膨張の絶対量が少ないため、フレーム板１４を構成する材料として線熱膨張係数の小さいものを用いることにより、弾性異方導電膜２０の面方向における熱膨張がフレーム板によって確実に規制される。従って、大面積のウエハに対してＷＬＢＩ試験を行う場合においても、良好な電気的接続状態を安定に維持することができる。
【０１３５】
このような本発明によれば、柔軟ないわゆるメンブレンが不要となる。また、ウエハ６の被検査電極７と接触する第２異方導電性コネクター１０Ｂの導電性粒子Ｐは、耐拡散性金属により被覆されているため、この導電性粒子Ｐに被検査電極７を構成する電極物質が移行することにより当該被覆層の変質が少ない。よって、導電性の低下が少ない。
【０１３６】
また、この第２異方導電性コネクター側１０Ｂ側の弾性異方導電膜２０が、第１異方導電性コネクター１０Ａ側の弾性異方導電膜２０に比べて硬度が硬く、さらには、フレーム板１４から突出した突出部２４を備えるとともに弾性異方導電膜２０が弾性を有するため、被検査電極が高さのバラツキがあるとしても、当該集積回路に対して良好な電気的接続を、小さい圧力にて達成することができ、高い検査耐久性を得ることができる。
【０１３７】
また、第２異方導電性コネクター１０Ｂの弾性異方導電膜２０に含有された導電性粒子を、第１異方導電性コネクター１０Ａ側の導電性粒子よりも高密度に含有すれば、第２異方導電性コネクター側の剛性を高めることができる。
【０１３８】
このような検査装置２００によれば、柔軟なメンブレン膜が不要であり、プローブ部材が支持フレームに支持されているので、取扱い性が良好であり、かつ位置決めが容易である。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】図１（Ａ）は本発明のプローブ部材の一実施例に係る平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ線方向の部分拡大断面図である。
【図２】図２は、図１（Ａ）に示したプローブ部材を構成する異方導電性コネクターにおける弾性異方導電膜の一部を拡大して示す平面図である。
【図３】図３は、図１（Ｂ）に示した異方導電性コネクターの一部を拡大して示す断面図である。
【図４】図１（Ａ），（Ｂ）に示したプローブ部材における弾性異方導電膜を拡大して示す説明用断面図である。
【図５】弾性異方導電膜成形用の金型に成形材料が塗布されて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６】弾性異方導電成形用の金型をその一部を拡大して示す説明用断面図である。
【図７】図５に示す金型の上型および下型の間にスペーサーを介してフレーム板が配置された状態を示す説明用断面図である。
【図８】金型の上型と下型の間に、目的とする形態の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９】図８に示す成形材料層を拡大して示す説明用断面図である。
【図１０】図９に示す成形材料層にその厚み方向に強度分布を有する磁場が形成された状態を示す説明用断面図である。
【図１１】本発明に係るプローブ部材を使用したウエハ検査装置の一例における構成を示す説明用断面図である。
【図１２】従来の異方導電性コネクターを製造する工程において、金型内にフレーム板が配置されると共に、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。
【符号の説明】
【０１４０】
３      加圧板
４      ウエハ載置台
５      加熱器
６      ウエハ
４      ウエハ載置台
７      被検査電極
１０    プローブ部材
１０Ａ  第１異方導電性コネクター
１０Ｂ  第２異方導電性コネクター
１４    フレーム板
１５    異方導電膜配置用孔
１６  位置決め用孔
２０  弾性異方導電膜
２０Ａ  成形材料層
２２  接続用導電部
２３  絶縁部
２４  突出部
２５  被支持部
３０  検査用回路基板
３１  検査電極
６０  金型
６１  上型
６２  基板
６３  強磁性体層
６４  非磁性体層
６４ａ  凹所
６５  下型
６６  基板
６７  強磁性体層
６８  非磁性体層
６８ａ  凹所
６９ａ  スペーサー
６９ｂ  スペーサー
１００  プローブカード
２００  ウエハ検査装置
Ｐ  導電性粒子
【図１】
2009115579.tif 000003
【図２】
2009115579.tif 000004
【図３】
2009115579.tif 000005
【図４】
2009115579.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2009115579.tif 000009
【図８】
2009115579.tif 000010
【図９】
2009115579.tif 000011
【図１０】
2009115579.tif 000012
【図１１】
2009115579.tif 000013
【図１２】
2009115579.tif 000014