DE602004009057T2

DE602004009057T2 - Plattenförmige sonde, prozess zu ihrer herstellung und ihrer anwendung

Info

Publication number: DE602004009057T2
Application number: DE602004009057T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Chuo-ku INOUE; Katsumi Chuo-ku SATO
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2024-05-13
Also published as: DE602004009057D1; CN1788202A; ATE373831T1; US7391227B2; TWI239685B; TW200428699A; EP1624309A1; WO2004102208A1; KR101057517B1; KR20060011864A; US20070069743A1; EP1624309A4; EP1624309B1

Description

Die Erfindung betrifft eine zur elektrischen Prüfung von Schaltungselementen oder Schaltungsanordnungen dienende plattenförmige Sonde sowie deren Herstellungsverfahren und Verwendung und bezieht sich insbesondere auf eine plattenförmige Sonde, die sich z. B. zur Durchführung einer elektrischen Prüfung einer Vielzahl von auf einer Halbleiterscheibe ausgebildeten integrierten Schaltkreisen in einem Zustand der Halbleiterscheibe eignet, sowie auf deren Herstellungsverfahren und Anwendungen.
Bei der elektrischen Prüfung von z. B. Halbleiterscheiben mit einer darauf ausgebildeten großen Anzahl von integrierten Schaltkreisen oder von Schaltungselementen elektronischer Bauteile wie Halbleiterbauelementen findet eine Prüfsonde Verwendung, bei der Prüf- oder Sondenelektroden in einem dem Elektrodenmuster eines zu prüfenden Schaltungselements entsprechenden Muster angeordnet sind. Bei einer solchen Prüfsonde können hierbei die Prüf- oder Sondenelektroden (Inspektionssonden) jeweils von einer Nadel oder einer Klinge gebildet werden.
Wenn es sich bei der zu prüfenden Schaltungsanordnung um eine Halbleiterscheibe (Wafer) handelt, auf der eine große Anzahl von integrierten Schaltkreisen ausgebildet ist, muss jedoch eine sehr große Anzahl dieser Sondennadeln bei der Herstellung einer Prüfsonde zur Prüfung der Halbleiterscheibe vorgesehen werden, sodass die Herstellung einer solchen Prüfsonde äußerst aufwändig ist. Wenn hierbei der Abstand bzw. die Rasterung der zu prüfenden Elektroden relativ klein ist, ist bereits die Herstellung der Prüfsonde selbst mit Schwierigkeiten verbunden. Da ferner bei Halbleiterscheiben im allgemeinen eine Durchbiegung bzw. Verformung auftritt, die bei den jeweiligen Halbleiterscheiben unterschiedlich ausfällt, ist es ziemlich schwierig, die Sondennadeln der Prüfsonde mit einer großen Anzahl von zu prüfenden Elektroden auf der Halbleiterscheibe jeweils in einen stabilen und zuverlässigen Kontakt zu bringen.
Aus diesen Gründen ist bereits die Verwendung einer Sondenkarte vorgeschlagen worden, die eine Prüfsonden-Leiterplatte, bei der auf einer Seite eine Vielzahl von Prüf- oder Sondenelektroden in einem dem zu prüfenden Elektrodenmuster entsprechenden Muster ausgebildet ist, eine auf dieser Seite der Prüfsonden-Leiterplatte angeordnete, anisotrop leitende Schicht und eine auf der anisotrop leitenden Schicht angeordnete plattenförmige bzw. schichtartige Sonde umfasst, die erhalten wird, indem in einer Isolierschicht oder Isolierplatte eine Vielzahl von Elektrodenanordnungen vorgesehen wird, die jeweils in Querrichtung durch die Isolierschicht oder Isolierplatte hindurch verlaufen (siehe z. B. die nachstehend angegebenen Druckschriften 1 und 2 des Standes der Technik).
Nachstehend wird auf die plattenförmige bzw. schichtartige Sonde einer solchen Sondenkarte näher eingegangen. Wie in 42 veranschaulicht ist, umfasst diese plattenförmige Sonde 90 eine flexible kreisförmige Isolierplatte 91, die z. B. aus einem Kunstharz wie Polyimid besteht. In dieser Isolierplatte 91 ist eine Vielzahl von Elektrodenanordnungen 95 vorgesehen, die jeweils in der Querrichtung der Isolierplatte verlaufen und in einem dem Elektrodenmuster der zu prüfenden Schaltungsanordnung entsprechenden Muster angeordnet sind. Die Elektrodenstrukturen 95 werden hierbei jeweils durch Herstellung einer integrierten Verbindung zwischen einem an der Vorderseite der Isolierplatte 91 freiliegenden und vorspringenden vorderseitigen Elektrodenelement 96 und einem an der Rückseite der Isolierplatte 91 freiliegenden plättchenartigen rückseitigen Elektrodenelement 97 mit Hilfe eines in Querrichtung durch die Isolierplatte 91 hindurch verlaufenden Kurzschlusselements 98 ausgebildet. Außerdem ist im peripheren Randbereich der Isolierplatte 91 ein ringförmiges Halterungselement 92 z. B. in Form eines Keramikelements angeordnet, das zur Kontrolle der Wärmeausdehnung der Isolierplatte 91 in deren Planarrichtung dient, wodurch Positionsabweichungen zwischen den Elektrodenanordnungen 95 und den zu prüfenden Elektroden durch Temperaturänderungen bei einem Voralterungstest vermieden werden.
Bei einer solchen plattenförmigen Sonde treten jedoch die nachstehend näher beschriebenen Probleme auf.
Auf einer Halbleiterscheibe mit z. B. einem Durchmesser von zumindest 8 Zoll sind auch zumindest 5000 bis 10000 zu überprüfende Elektroden ausgebildet, wobei der Abstand zwischen den zu überprüfenden Elektroden 160 μm oder weniger beträgt. Eine zur Prüfung einer solchen Halbleiterscheibe verwendete plattenförmige Sonde muss somit eine der Halbleiterscheibe entsprechende Größe sowie zumindest 5000 bzw. 10000 Elektrodenstrukturen aufweisen, die in Abständen von 160 μm oder weniger angeordnet sind.
Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient eines die Halbleiterscheibe bildenden Materials wie z. B. Silicium beträgt etwa 3,3 × 10^–6/K, während der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient eines die Isolierplatte in der plattenförmigen Sonde bildenden Materials wie z. B. Polyimid etwa 4,5 × 10^–5/K beträgt. Wenn somit eine Halbleiterscheibe und eine plattenförmige Sonde mit einem jeweiligen Durchmesser bei 25°C von z. B. 30 cm von 20°C auf 120°C erwärmt werden, beträgt die Änderung des Durchmessers der Halbleiterscheibe theoretisch nur 99 μm, während die Änderung des Durchmessers der Isolierplatte in der plattenförmigen Sonde einen Wert von 1350 μm erreicht, sodass zwischen ihnen in Bezug auf die Wärmeausdehnung eine Differenz von 1251 μm besteht.
Wenn in der vorstehend beschriebenen Weise eine große Differenz in der Absolutgröße der Wärmeausdehnung in Planarrichtung zwischen der Halbleiterscheibe und der Isolierplatte in der plattenförmige Sonde hervorgerufen wird, ist somit eine zuverlässige Verhinderung einer Positionsabweichung zwischen den Elektrodenstrukturen und den zu prüfenden Elektroden durch Temperaturänderungen bei dem Voralterungstest auch dann mit Schwierigkeiten verbunden, wenn der periphere Randbereich der Isolierplatte durch ein Halterungselement mit einem dem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Halbleiterscheibe entsprechenden linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten fixiert ist, sodass die Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Verbindungszustands nicht gewährleistet werden kann.
Auch wenn es sich bei dem Prüfobjekt um eine Schaltungsanordnung mit geringen Abmessungen handelt, ist jedoch eine zuverlässige Verhinderung von Positionsabweichungen zwischen den Elektrodenstrukturen und den zu prüfenden Elektroden durch Temperaturänderungen bei dem Voralterungstest nach wie vor mit Schwierigkeiten verbunden, wenn der Abstand zwischen den zu prüfenden Elektroden nur 50 μm oder weniger beträgt, sodass auch in diesem Fall die Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Verbindungszustands nicht gewährleistet werden kann.
Zur Lösung dieses Problems ist aus der nachstehend genannten Druckschrift 1 des Standes der Technik eine Einrichtung zum Ausgleichen der Wärmeausdehnung der Isolierplatte durch Befestigung der Isolierplatte in einem Einspannzustand an dem Halterungselement bekannt.
Auch bei Verwendung einer solchen Einrichtung ist jedoch die Aufbringung einer gleichmäßigen Zugspannung auf die Isolierplatte in sämtlichen Planarrichtungen weiterhin äußerst schwierig, wobei ein Ausgleich der auf die Isolierplatte einwirkenden Spannung durch die Ausbildung der Elektrodenanordnungen wieder verändert wird. Demzufolge weist die Isolierplatte eine anisotrope Wärmedehnung auf, sodass auch bei Verhinderung einer Wärmeausdehnung in einer Planarrichtung Wärmeausdehnungen in anderen, diese Richtung schneidenden Richtungen nicht verhindert werden können. Durch Temperaturänderungen hervorgerufene Positionsabweichungen zwischen den Elektrodenanordnungen und den zu prüfenden Elektroden lassen sich somit nicht verhindern.
Darüber hinaus erfordert die Befestigung der Isolierplatte in einem Einspannzustand an dem Halterungselement einen komplizierten Verfahrensschritt, bei dem ein Bonden der Isolierplatte an dem Halterungselement unter Erwärmung erfolgt, sodass sich auch ein Problem in Bezug auf höhere Herstellungskosten ergibt.

Druckschrift 1 des Standes der Technik: japanische Patent-Offenlegungsschrift 2001-15 565 .
Druckschrift 2 des Standes der Technik: japanische Patent-Offenlegungsschrift 2002-184 821 .

Weiterhin ist aus der US-A-5 207 585 eine dünne Anschlussmembran für dichte Anordnungen von elektrischen Verbindungen bekannt. Im einzelnen ist eine dünne Anschlussmembransonde zur Herstellung von zeitweiligen oder dauerhaften Verbindungen mit auf einem Halbleiterbauelement in Mustern hoher Dichte angeordneten Kontaktstellen oder Kontakthöckern beschrieben, die für jede Kontaktstelle bzw. für jeden Kontakthöcker eine Elektrode aufweist, die einen hervorstehenden Bereich, der ein Eindringen in die Oberfläche der Kontaktstelle bzw. des Kontakthöckers und die Bildung von Seitenwänden zur Erzielung einer sauberen Kontaktfläche ermöglicht, sowie eine vertiefte Oberfläche zur Begrenzung der Eindringtiefe des hervorstehenden Bereiches umfasst. Diese Elektroden können an einer dünnen flexiblen Membran befestigt werden, sodass bei jedem Kontakt eine voneinander unabhängige Bewegung über einen begrenzten Bereich im Rahmen einer ebenfalls begrenzten Drehbewegung ermöglicht wird.
Darüber hinaus sind aus der JP-A-2003 077 559 ein anisotrop leitendes Verbindungselement, dessen Herstellungsverfahren sowie ein Anwendungsbeispiel für ein entsprechendes Produkt bekannt. Dieses anisotrop leitende Verbindungselement besteht aus einer Rahmenplatte mit einer Öffnung, wobei in der Öffnung der Rahmenplatte eine elastische anisotrop leitende Schicht oder Folie angeordnet und von dem Öffnungsrand gehalten wird. Die Rahmenplatte weist hierbei einen dünnen Bereich mit geringer Dicke auf, der kontinuierlich vom Öffnungsrand zum Umgebungsbereich des Öffnungsrandes verläuft und als Träger für die elastische anisotrop leitende Schicht bzw. Folie und den Umgebungsbereich dient.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Gegebenheiten konzipiert worden, wobei ihr als erste Aufgabe die Angabe einer verbesserten plattenförmigen Sonde zu Grunde liegt, durch die Positionsabweichungen zwischen Elektrodenanordnungen und zu prüfenden Elektroden durch Temperaturänderungen bei einem Voralterungstest zuverlässig verhindert werden können, auch wenn es sich bei dem Prüfobjekt um eine Halbleiterscheibe mit einem großen Durchmesser von 8 Zoll oder mehr oder um eine Schaltungsanordnung mit einem äußerst geringen Abstand zwischen den zu prüfenden Elektroden handelt, sodass die stabile Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Verbindungszustands gewährleistet werden kann.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung einer plattenförmigen Sonde anzugeben, durch die bei einem Voralterungstest Positionsabweichungen zwischen Elektrodenanordnungen und zu prüfenden Elektroden durch Temperaturänderungen zuverlässig verhindert werden können, auch wenn es sich bei dem Prüfobjekt um eine Halbleiterscheibe mit einem großen Durchmesserbereich von 8 Zoll oder mehr oder um eine Schaltungsanordnung mit einem äußerst geringen Abstand zwischen den zu prüfenden Elektroden handelt, sodass eine stabile Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Verbindungszustands gewährleistet ist.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Sondenkarte anzugeben, durch die eine stabile Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Verbindungszustands bei einem Voralterungstest gewährleistet werden kann, auch wenn es sich bei dem Prüfobjekt um eine Halbleiterscheibe mit einem großen Durchmesserbereich von 8 Zoll oder mehr oder um eine Schaltungsanordnung handelt, bei der ein äußerst geringer Abstand zwischen den zu prüfenden Elektroden vorliegt.
Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Prüfgerät für Schaltungsanordnungen anzugeben, das mit der vorstehend beschriebenen Sondenkarte ausgestattet ist.
Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Halbleiterscheiben-Prüfgerät anzugeben, das mit der vorstehend beschriebenen Sondenkarte ausgestattet ist.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Halbleiterscheiben-Prüfverfahren anzugeben, bei dem die vorstehend beschriebene Sondenkarte Verwendung findet.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch eine plattenförmige Sonde gemäß Patentanspruch 1, ein Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 6, eine Sondenkarte gemäß Patentanspruch 8 oder 9, ein Prüfgerät gemäß Patentanspruch 10, ein Halbleiterscheiben-Prüfgerät gemäß Patentanspruch 11 und ein Halbleiterscheiben-Prüfverfahren gemäß Patentanspruch 12.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Eine Ausführungsform der Erfindung umfasst eine plattenförmige Sonde, die sich zur Verwendung bei der elektrischen Prüfung einer Schaltungsanordnung eignet und eine aus Metall bestehende Rahmenplatte, in der eine Vielzahl von in Querrichtung durch die Rahmenplatte hindurch verlaufenden Durchgangslöchern in einem zu prüfende Elektroden der das Prüfobjekt bildenden Schaltungsanordnung enthaltenden Elektrodenbereich ausgebildet sind, und eine Vielzahl von Kontaktschichten umfasst, die von den Peripheriebereichen der jeweiligen Durchgangslöcher in der Rahmenplatte getragen werden,
wobei die Kontaktschichten jeweils aus einer Isolierschicht aus einem flexiblen Kunstharz und Elektrodenanordnungen bestehen, die jeweils in Querrichtung durch die Isolierschicht hindurch verlaufen, in einem dem Elektrodenmuster der in dem Elektrodenbereich zu prüfenden Elektroden entsprechenden Muster ausgebildet sind und ein an der Vorderseite der Kontaktschicht freiliegend angeordnetes vorderseitiges Elektrodenelement sowie ein an der Rückseite der Kontaktschicht freiliegend angeordnetes rückseitiges Elektrodenelement aufweisen, wobei die Elektrodenanordnungen jeweils in den jeweiligen Durchgangslöchern der Rahmenplatte angeordnet sind.
Da bei einer solchen plattenförmigen Sonde die Durchgangslöcher in der Rahmenplatte entsprechend dem die zu prüfenden Elektroden der das Prüfobjekt bildenden Schaltungsanordnung enthaltenden Elektrodenbereich ausgebildet sind und die in den jeweiligen Durchgangslöchern angeordneten Kontaktschichten nur einen kleinen Bereich umfassen, trägt dieser kleine Bereich der jeweiligen Kontaktschichten nur wenig zu dem Absolutwert der Wärmeausdehnung in einer Planarrichtung der Isolierschicht bei, sodass die Wärmeausdehnung der Isolierschicht und der Rahmenplatte zuverlässig begrenzt werden kann. Auf diese Weise lassen sich bei einem Voralterungstest Positionsabweichungen zwischen den Elektrodenanordnungen und den zu prüfenden Elektroden durch Temperaturänderungen zuverlässig auch dann verhindern, wenn es sich bei dem Prüfobjekt um eine Halbleiterscheibe mit einem großen Durchmesserbereich von z. B. 8 Zoll oder mehr oder um eine Schaltungsanordnung handelt, bei der der Abstand zwischen den zu prüfenden Elektroden äußerst gering ist. Auf diese Weise ist die stabile Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Verbindungszustands gewährleistet.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst eine plattenförmige Sonde, die sich zur Verwendung bei der elektrischen Prüfung einer Schaltungsanordnung eignet und eine Rahmenplatte, in der eine Vielzahl von in Querrichtung durch die Rahmenplatte hindurch verlaufenden Durchgangslöchern in einem zu prüfende Elektroden der das Prüfobjekt bildenden Schaltungsanordnung enthaltenden Elektrodenbereich ausgebildet sind, und eine auf der Rahmenplatte angeordnete und von dieser getragene Kontaktschicht umfasst,
wobei die Kontaktschicht aus einer Isolierschicht aus einem flexiblen Kunstharz und Elektrodenanordnungen besteht, die jeweils in Querrichtung durch die Isolierschicht hindurch verlaufen, in einem dem Elektrodenmuster der zu prüfenden Elektroden entsprechenden Muster ausgebildet sind und ein an der Vorderseite der Kontaktschicht freiliegend angeordnetes vorderseitiges Elektrodenelement sowie ein an der Rückseite der Kontaktschicht freiliegend angeordnetes rückseitiges Elektrodenelement aufweisen, wobei die Elektrodenanordnungen jeweils in den jeweiligen Durchgangslöchern der Rahmenplatte angeordnet sind.
Da bei einer solchen plattenförmigen Sonde die Durchgangslöcher in der Rahmenplatte entsprechend dem die zu prüfenden Elektroden der das Prüfobjekt bildenden Schaltungsanordnung enthaltenden Elektrodenbereich ausgebildet sind und die Kontaktschicht auf der Rahmenplatte derart angeordnet ist, dass die Elektrodenstrukturen sich in den jeweiligen Durchgangslöchern der Rahmenplatte befinden, wird die Kontaktschicht von der Gesamtfläche der Rahmenplatte getragen, sodass die Wärmeausdehnung der Isolierschicht in der Planarrichtung zuverlässig von der Rahmenplatte auch dann begrenzt wird, wenn die Kontaktschicht eine größere Fläche umfasst. Bei einem Voralterungstest können somit durch Temperaturänderungen hervorgerufene Positionsabweichungen zwischen den Elektrodenanordnungen und den zu prüfenden Elektroden zuverlässig auch dann verhindert werden, wenn es sich bei dem Prüfobjekt um eine Halbleiterscheibe mit einem großen Durchmesserbereich von z. B. 8 Zoll oder mehr oder um eine Schaltungsanordnung handelt, bei der ein äußerst geringer Abstand zwischen den zu prüfenden Elektroden vorliegt. Auf diese Weise ist die stabile Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Verbindungszustands gewährleistet.
Bei dieser plattenförmigen Sonde kann eine Vielzahl von voneinander unabhängigen Kontaktschichten derart angeordnet werden, dass sie entlang der Oberfläche der Rahmenplatte ausgerichtet sind.
Die erfindungsgemäße plattenförmige Sonde kann in geeigneter Weise zur Durchführung einer elektrischen Prüfung von jeweiligen integrierten Schaltkreisen aus einer Vielzahl von auf einer Halbleiterscheibe ausgebildeten integrierten Schaltkreisen in einem Zustand der Halbleiterscheibe eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße plattenförmige Sonde ist insbesondere dann sehr effektiv, wenn der Abstand zwischen den Elektrodenanordnungen 40 μm bis 250 μm und die Gesamtzahl der Elektrodenanordnungen zumindest 5000 betragen.
Bei der erfindungsgemäßen plattenförmigen Sonde kann das vorderseitige Elektrodenelement der jeweiligen Elektrodenanordnungen vorzugsweise in Form eines aus der Vorderseite der Isolierschicht herausragenden Vorsprungs vorgesehen sein.
Das Verhältnis der Vorsprungshöhe des vorderseitigen Elektrodenelements zu dessen Durchmesser in der Elektrodenanordnung beträgt hierbei vorzugsweise 0,2 bis 3.
Die Elektrodenanordnungen werden hierbei vorzugsweise durch Verbindung des vorderseitigen Elektrodenelements und des rückseitigen Elektrodenelements über ein durch die Isolierschicht hindurch verlaufendes Kurzschlusselement ausgebildet.
Ferner kann das rückseitige Elektrodenelement einer jeweiligen Elektrodenanordnung einen. Bereich umfassen, der von dem gleichen Metall wie das die Rahmenplatte bildende Metall gebildet wird.
Weiterhin kann auf dem rückseitigen Elektrodenelement einer jeweiligen Elektrodenanordnung eine Beschichtung aus einem hochleitenden Metall ausgebildet werden.
Die Rahmenplatte weist hierbei vorzugsweise einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von maximal 3 × 10^–5/K auf.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer plattenförmigen Sonde, mit den Schritten:
Verwendung eines Laminatmaterials mit einer zur Bildung einer Rahmenplatte dienenden Metallplatte und einer zur Bildung einer Isolierschicht dienenden Schicht, die als integriertes Laminat auf die zur Bildung der Rahmenplatte dienende Metallplatte aufgebracht worden ist,
Ausbildung von Durchgangslöchern in der zur Bildung der Isolierschicht dienenden Schicht in dem Laminatmaterial in einem einem Muster von auszubildenden Elektrodenanordnungen entsprechenden Muster,
Durchführung einer Metallisierungsbehandlung des Laminatmaterials zur Ausbildung von eine Verbindung mit der zur Bildung der Rahmenplatte dienenden Metallplatte herstellenden Kurzschlusselementen in den jeweiligen Durchgangslöchern in der zur Bildung der Isolierschicht dienenden Schicht und von mit den jeweiligen Kurzschlusselementen verbundenen vorderseitigen Elektrodenelementen und
Durchführung einer Ätzbehandlung der zur Bildung der Rahmenplatte dienenden Metallplatte zur Ausbildung der mit den Durchgangslöchern versehenen Rahmenplatte.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der plattenförmigen Sonde wird die zur Bildung der Rahmenplatte dienende Metallplatte vorzugsweise einer Ätzbehandlung zur Ausbildung der mit den Kurzschlusselementen über einen Teil der zur Bildung der Rahmenplatte dienenden Metallplatte verbundenen rückseitigen Elektrodenelemente sowie zur Ausbildung der mit den Durchgangslöchern versehenen Rahmenplatte unterzogen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Sondenkarte angegeben, die eine der vorstehend beschriebenen plattenförmigen Sonden umfasst.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Sondenkarte, die sich zur Durchführung einer elektrischen Prüfung von jeweiligen integrierten Schaltkreisen aus einer Vielzahl von auf einer Halbleiterscheibe ausgebildeten integrierten Schaltkreisen in einem Zustand der Halbleiterscheibe eignet und
eine Prüfsonden-Leiterplatte, auf deren Vorderseite Prüfelektroden in einem Muster ausgebildet sind, das dem Elektrodenmuster der zu prüfenden Elektroden der integrierten Schaltkreise der das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe entspricht,
ein anisotrop leitendes Verbindungselement, das auf der Vorderseite der Prüfsonden-Leiterplatte angeordnet ist, und
eine der vorstehend beschriebenen plattenförmigen Sonden umfasst, die auf der Vorderseite des anisotrop leitenden Verbindungselements angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Prüfgerät für Schaltungsanordnungen angegeben, das die vorstehend beschriebene Sondenkarte umfasst.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterscheiben-Prüfgerät zur Durchführung einer elektrischen Prüfung von jeweiligen integrierten Schaltkreisen aus einer Vielzahl von auf einer Halbleiterscheibe ausgebildeten integrierten Schaltkreisen in einem Zustand der Halbleiterscheibe, das die vorstehend beschriebene Sondenkarte umfasst.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterscheiben-Prüfverfahren mit dem Schritt einer elektrischen Verbindung von jeweiligen integrierten Schaltkreisen aus einer Vielzahl von auf einer Halbleiterscheibe ausgebildeten integrierten Schaltkreisen über die vorstehend beschriebene Sondenkarte mit einem Testgerät, um eine elektrische Prüfung der auf der Halbleiterscheibe ausgebildeten integrierten Schaltkreise durchzuführen.
Mit Hilfe der in den Patentansprüchen angegebenen plattenförmigen Sonde können durch Temperaturänderungen hervorgerufene Positionsabweichungen zwischen den Elektrodenanordnungen und den zu prüfenden Elektroden bei einem Voralterungstest zuverlässig auch dann verhindert werden, wenn es sich bei dem Prüfobjekt um eine Halbleiterscheibe mit einem großen Durchmesserbereich von 8 Zoll oder mehr oder um eine Schaltungsanordnung mit einem sehr geringen Abstand der zu prüfenden Elektroden handelt, sodass die stabile Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Verbindungszustands gewährleistet werden kann.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der plattenförmigen Sonde kann eine plattenförmige Sonde erhalten werden, durch die von Temperaturänderungen hervorgerufene Positionsabweichungen zwischen den Elektrodenanordnungen und den zu prüfenden Elektroden bei einem Voralterungstest zuverlässig auch dann verhindert werden können, wenn es sich bei dem Prüfobjekt um eine Halbleiterscheibe mit einem großen Durchmesserbereich von 8 Zoll oder mehr oder um eine Schaltungsanordnung mit einem äußerst geringen Abstand der zu prüfenden Elektroden handelt, sodass eine stabile Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Verbindungszustands gewährleistet werden kann.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Sondenkarte kann ein guter elektrischer Verbindungszustand bei einem Voralterungstest auch dann stabil aufrecht erhalten werden, wenn es sich bei dem Prüfobjekt um eine Halbleiterscheibe mit einem großen Durchmesserbereich von 8 Zoll oder mehr oder um eine Schaltungsanordnung handelt, bei der ein äußerst geringer Abstand zwischen den zu prüfenden Elektroden vorliegt.
Eine solche Sondenkarte eignet sich insbesondere für eine Verwendung in Verbindung mit einem Halbleiterscheiben-Prüfgerät zur Durchführung einer elektrischen Prüfung einer Halbleiterscheibe mit einem großen Durchmesserbereich von 8 Zoll oder mehr oder einem Prüfgerät zur Durchführung einer elektrischen Prüfung von Schaltungsanordnungen, bei denen ein äußerst geringer Abstand zwischen den zu prüfenden Elektroden vorliegt.
Bei den Zeichnungen zeigen:
1 eine Draufsicht einer plattenförmigen Sonde gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Draufsicht, die in vergrößertem Maßstab eine Kontaktschicht der plattenförmigen Sonde gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
3 eine Querschnittsansicht, die in vergrößertem Maßstab den Aufbau der Kontaktschicht der plattenförmigen Sonde gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
4 eine Draufsicht einer Rahmenplatte der plattenförmigen Sonde gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
5 eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines zur Herstellung der plattenförmigen Sonde verwendeten Laminatmaterials veranschaulicht,
6 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem auf beiden Oberflächen des Laminatmaterials gemäß 5 Resist- bzw. Fotolackschichten ausgebildet sind,
7 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem in der auf einer Metallschicht ausgebildeten Resist- bzw. Fotolackschicht strukturierte Löcher ausgebildet sind,
8 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem in der Metallschicht Ausnehmungen zur Bildung einer Metallmaske ausgebildet sind,
9 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei der die Fotolackschicht von der Metallmaske entfernt ist,
10 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem Durchgangslöcher zur Bildung von Elektrodenanordnungen in der zur Bildung von Isolierschichten vorgesehenen Laminatschicht ausgebildet sind,
11 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem die Metallmaske von dem zur Bildung der Isolierschichten dienenden Laminatschicht entfernt ist,
12 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem in und an der zur Bildung von Isolierschichten dienenden Laminatschicht Kurzschlusselemente und vorderseitige Elektrodenelemente ausgebildet sind,
13 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem eine Resist- bzw. Fotolackschicht zur Abdeckung der zur Bildung von Isolierschichten vorgesehenen Laminatschicht und der vorderseitigen Elektrodenelemente ausgebildet ist,
14 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem in der auf der zur Bildung der Rahmenplatte dienenden Metallplatte ausgebildeten Resist- bzw. Fotolackschicht strukturierte Löcher ausgebildet sind,
15 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem die zur Bildung einer Rahmenplatte vorgesehene Metallplatte einer Ätzbehandlung zur Bildung einer Rahmenplatte und rückseitiger Elektrodenelemente unterzogen wird,
16 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem die Resist- bzw. Fotolackschicht von der Rahmenplatte entfernt ist,
17 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem eine Resist- bzw. Fotolackschicht zur Abdeckung der Oberflächen der Rahmenplatte, der zur Bildung von Isolierschichten vorgesehenen Laminatschicht und der rückseitigen Elektrodenelemente ausgebildet ist,
18 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem in der Resist- bzw. Fotolackschicht gemäß 17 strukturierte Löcher ausgebildet sind,
19 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem auf den rückseitigen Elektrodenelementen Beschichtungen ausgebildet sind,
20 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem auf den Beschichtungen Resist- bzw. Fotolackschichten ausgebildet sind,
21 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem strukturierte Ausnehmungen in der auf den Oberflächen der zur Bildung von Isolierschichten dienenden Laminatschicht und der vorderseitigen Elektrodenelemente ausgebildeten Resist- bzw. Fotolackschicht ausgebildet sind,
22 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem die zur Bildung von Isolierschichten dienende Laminatschicht einer Ätzbehandlung zur Bildung einer Vielzahl von Isolierschichten unterzogen worden ist,
23 eine Draufsicht einer plattenförmigen Sonde gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
24 eine Draufsicht, die in vergrößertem Maßstab den Hauptbereich einer Kontaktschicht bei der plattenförmigen Sonde gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
25 eine Querschnittsansicht, die in vergrößertem Maßstab den Aufbau eines Hauptteils der plattenförmigen Sonde gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
26 eine Draufsicht einer plattenförmigen Sonde gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
27 eine Draufsicht, die in vergrößertem Maßstab einen Hauptteil einer Kontaktschicht bei der plattenförmigen Sonde gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
28 eine Querschnittsansicht, die in vergrößertem Maßstab den Aufbau eines Hauptteils der plattenförmigen Sonde gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
29 eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Sondenkarte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
30 eine Querschnittsansicht, die in vergrößertem Maßstab den Aufbau eines Hauptteils der Sondenkarte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
31 eine Draufsicht, die ein anisotrop leitendes Verbindungselement bei der Sondenkarte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
32 eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Sondenkarte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
33 eine Querschnittsansicht, die in vergrößertem Maßstab den Aufbau eines Hauptteils der Sondenkarte gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
34 eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Halbleiterscheiben-Prüfgerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
35 eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Halbleiterscheiben-Prüfgerätes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
36 eine Draufsicht, die eine plattenförmige Sonde gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
37 eine Draufsicht einer als Beispiel hergestellten Test-Halbleiterscheibe,
38 die Position eines Elektrodenbereiches eines auf der Test-Halbleiterscheibe gemäß 37 ausgebildeten integrierten Schaltkreises,
39 ein Anordnungsmuster von zu prüfenden Elektroden der auf der Test-Halbleiterscheibe gemäß 37 ausgebildeten integrierten Schaltkreise,
40 eine Draufsicht einer Rahmenplatte in einem als Beispiel hergestellten anisotrop leitenden Verbindungselement,
41 einen Teil der Rahmenplatte gemäß 40 in vergrößertem Maßstab und
42 eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer bekannten plattenförmigen Sonde veranschaulicht.

1: Halbleiterscheibe
2: zu prüfende Elektroden
10: plattenförmige Sonde
11: Rahmenplatte
11A: Metallplatte zur Bildung einer Rahmenplatte
12: Durchgangslöcher
13: Positionierungslöcher
14: Halterungselement
15: Kontaktschicht(en)
16: Isolierschicht(en)
16A: Laminatschicht zur Bildung von Isolierschicht(en)
17: Elektrodenanordnungen
17H: Durchgangslöcher
18a: vorderseitige Elektrodenelemente
18b: rückseitige Elektrodenelemente
18c: Kurzschlusselemente
19: Beschichtungen
20: Laminatmaterial
21: Metallschicht
21M: Metallmaske
21H: Öffnungen
22: Schutzband
23, 24, 25, 26, 27: Resist- bzw. Fotolackschichten
24A: Resist- bzw. Fotolackmuster
23H, 24H, 26H: strukturierte Löcher
25H: strukturierte Ausnehmungen
30: Sondenkarte
31: Prüfsonden-Leiterplatte
32: Prüfelektroden
33: Führungsstifte
35: Andruckplatte
36: Halbleiterscheiben-Einspanntisch (Montagetisch)
37: Heizeinrichtung
40: anisotrop leitendes Verbindungselement
41: Rahmenplatte
42: Löcher zur Anordnung von anisotrop leitenden Schichten
44: Lufteinlasslöcher
50: elastische anisotrop leitende Schichten
51: Funktionselemente
52: leitende Verbindungselemente
53: Isolierelemente
54: Vorsprungselemente
55: Halterungselemente
90: plattenförmige Sonde
91: Isolierplatte
92: Halterungselement
95: Elektrodenanordnungen
96: vorderseitige Elektrodenelemente
97: rückseitige Elektrodenelemente
98: Kurzschlusselemente
P: leitende Partikel

BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben.
Plattenförmige Sonde
1 zeigt eine Draufsicht einer plattenförmigen Sonde gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, während 2 eine Draufsicht darstellt, die in vergrößertem Maßstab eine Kontaktschicht der plattenförmigen Sonde gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, und 3 eine Querschnittsansicht darstellt, die in vergrößertem Maßstab die Kontaktschicht der plattenförmigen Sonde gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
Die plattenförmige Sonde 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dient z. B. zur elektrischen Prüfung von jeweiligen integrierten Schaltkreisen aus einer Vielzahl von auf einer Halbleiterscheibe ausgebildeten integrierten Schaltkreisen in einem Zustand der Halbleiterscheibe und umfasst eine aus Metall bestehende Rahmenplatte 11, in der in Querrichtung durch die Rahmenplatte hindurch verlaufende Durchgangslöcher 12 ausgebildet sind, wie dies auch in 4 veranschaulicht ist. Die Durchgangslöcher 12 in der Rahmenplatte 11 sind entsprechend einem Muster bzw. einer Struktur eines Elektrodenbereichs ausgebildet, in dem zu prüfende Elektroden eines integrierten Schaltkreises der das Prüfobjekt bildenden Halbleiterscheibe angeordnet sind. Bei der Rahmenplatte 11 gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind Positionierungslöcher 13 zur Positionierung eines anisotrop leitenden Verbindungselements und einer Prüfsonden-Leiterplatte, auf die nachstehend noch näher eingegangen wird, ausgebildet.
In Bezug auf das die Rahmenplatte 11 bildende Metall können Eisen, Kupfer, Nickel, Titan oder eine Legierung bzw. ein legierter Stahl dieser Metalle in Betracht gezogen werden. Vorzugsweise wird jedoch ein legierter Eisen-Nickelstahl wie eine 42-Legierung, Invar oder Covar verwendet, da dann die Durchgangslöcher 12 bei der Herstellung auf einfache Weise im Rahmen einer Ätzbehandlung ausgebildet werden können, worauf nachstehend noch näher eingegangen wird.
Ferner wird in Bezug auf die Rahmenplatte 11 vorzugsweise ein Material verwendet, das einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von maximal 3 × 10^–5/K aufweist, der vorzugsweise in einem Bereich von –1 × 10^–7 bis 1 × 10^–5/K liegt, wobei ein Bereich von 1 × 10^–6 bis 8 × 10^–6/K insbesondere bevorzugt ist.
Spezifische Beispiele für dieses Material der Rahmenplatte 11 umfassen Invarlegierungen wie Invar, Elinvarlegierungen wie Elinvar sowie Legierungen oder legierte Stähle wie Superinvar, Covar und eine 42 Legierung.
Hierbei beträgt die Dicke der Rahmenplatte 11 vorzugsweise 3 bis 150 μm, wobei insbesondere eine Dicke von 5 bis 100 μm bevorzugt ist.
Wenn diese Dicke zu gering ist, besteht nämlich die Gefahr, dass die zum Tragen der Kontaktschichten 15 erforderliche Stärke der Rahmenplatte nicht erhalten wird, während andererseits bei einer zu großen Dicke in einigen Fällen die Ausbildung der Durchgangslöcher 12 mit einer hohen Dimensionsgenauigkeit im Rahmen einer Ätzbehandlung bei der nachstehend noch näher beschriebenen Herstellung mit Schwierigkeiten verbunden sein kann.
In jedem der Durchgangslöcher 12 in der Rahmenplatte 11 ist eine Kontaktschicht 15 angeordnet, die von einem Peripheriebereich des jeweiligen Durchgangslochs 12 in der Rahmenplatte 11 getragen wird und von in benachbarten Durchgangslöchern 12 angeordneten Kontaktschichten 15 unabhängig ist.
Jede dieser Kontaktschichten 15 umfasst in der in 3 dargestellten Weise eine flexible Isolierschicht 16. In dieser Isolierschicht 16 ist eine Vielzahl von jeweils in der Querrichtung der Isolierschicht 16 verlaufenden und aus Metall bestehenden Elektrodenanordnungen 17 getrennt voneinander in einer Planarrichtung der Isolierschicht 16 entsprechend einem Muster bzw. einer Struktur angeordnet, die dem Muster von zu prüfenden Elektroden in dem Elektrodenbereich der das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe entspricht. Die Kontaktschicht 15 ist hierbei derart angeordnet, dass die jeweiligen Elektrodenanordnungen 17 in den Durchgangslöchern 12 der Rahmenplatte 11 liegen.
Jede Elektrodenanordnung 17 wird durch integrierende Verbindung eines an der Vorderseite der Isolierschicht 16 freiliegenden, vorspringenden vorderseitigen Elektrodenelements 18a mit einem an der Rückseite der Isolierschicht 16 freiliegenden plättchenartigen rückseitigen Elektrodenelement 18b über ein in Querrichtung durch die Isolierschicht 16 hindurch verlaufendes Kurzschlusselement 18c ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird auf dem rückseitigen Elektrodenelement 18b auch eine Beschichtung 19 aus einem hochleitenden Metall ausgebildet.
In Bezug auf das zur Bildung der Isolierschichten 16 verwendete Material bestehen insoweit keine speziellen Beschränkungen als Isoliereigenschaften und Flexibilität vorliegen müssen, wobei die Verwendung eines Kunstharzmaterials wie Polyimid oder eines Flüssigkristall-Polymers oder eines entsprechenden Kompositmaterials in Betracht gezogen werden kann. Vorzugsweise wird jedoch Polyimid verwendet, da dann die Durchgangslöcher für die Elektrodenanordnungen im Rahmen einer Ätzbehandlung bei der nachstehend noch näher beschriebenen Herstellung auf einfache Weise ausgebildet werden können.
Weiterhin können als Material zur Bildung der Isolierschichten 16 auch Netzgewebe oder Textilverbundstoffe bzw. Vliesstoffe oder ein Material Verwendung finden, das durch Imprägnieren dieser Stoffe mit einem Kunstharz oder einem elastischen Polymer erhalten wird. Als Fasern für diese Netzgewebe oder Textilverbundstoffe bzw. Vliesstoffe können organische Fasern wie Aramidfasern, Polyethylenfasern, Polyarylatfasern, Nylonfasern, fluorhaltige Kunststofffasern wie Teflon (Warenzeichen) und Polyesterfasern Verwendung finden. Durch Verwendung eines solchen Materials zur Bildung der Isolierschichten 16 nimmt die Flexibilität der gesamten Kontaktschicht 15 auch dann nicht wesentlich ab, wenn die Elektrodenanordnungen in geringen Abständen angeordnet sind, sodass auch bei Ungleichmäßigkeiten der Vorsprungshöhe der Elektrodenanordnungen 17 oder der Vorsprungshöhe der zu prüfenden Elektroden diese Ungleichmäßigkeiten in ausreichendem Maße durch die Flexibilität der Kontaktschicht 15 ausgeglichen werden und eine stabile elektrische Verbindung bei jeder der zu prüfenden Elektroden zuverlässig gewährleistet werden kann.
In Bezug auf die Dicke der Isolierschicht 16 besteht ebenfalls keine spezielle Beschränkung, so weit die Flexibilität der Isolierschicht 16 nicht beeinträchtigt wird. Vorzugsweise liegt die Dicke jedoch im Bereich von 5 bis 150 μm, wobei ein Bereich von 7 bis 100 μm noch bevorzugter ist und insbesondere ein Bereich von 10 bis 50 μm bevorzugt wird.
In Bezug auf das Material zur Ausbildung der Elektrodenanordnungen 17 können Nickel, Eisen, Kupfer, Gold, Silber, Palladium, Kobalt, Wolfram, Rhodium oder deren Legierungen oder legierte Stähle Verwendung finden. Die Elektrodenanordnungen 17 können hierbei in ihrer Gesamtheit unter Verwendung eines einzigen Metalls oder unter Verwendung einer Legierung oder eines legierten Stahls von zumindest zwei Metallen oder aber unter Verwendung eines Laminats von zumindest zwei Metallen ausgebildet werden.
Wenn eine elektrische Prüfung bei zu prüfenden Elektroden erfolgen soll, auf deren Oberflächen sich eine Oxidschicht gebildet hat, ist es erforderlich, die Elektrodenanordnungen 17 der plattenförmigen Sonde mit den zu prüfenden Elektroden unter Durchbrechen der Oxidschicht auf der Oberfläche der zu prüfenden Elektroden durch das vorderseitige Elektrodenelement 18a der Elektrodenanordnung 17 in Kontakt zu bringen, um auf diese Weise eine elektrische Verbindung zwischen der Elektrodenanordnung 17 und der zu prüfenden Elektrode herzustellen. Das vorderseitige Elektrodenelement 18a der Elektrodenanordnung 17 besitzt daher vorzugsweise eine derartige Härte, dass eine solche Oxidschicht leicht durchbrochen werden kann. Um vorderseitige Elektrodenelemente 18a mit diesen Eigenschaften zu erhalten, kann ein sehr hartes pulverförmiges Material in dem die vorderseitigen Elektrodenelemente 18a bildenden Metall enthalten sein.
In Bezug auf ein solches pulverförmiges Material kann die Verwendung von Diamantstaub, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, eines Keramikmaterials, eines Glasmaterials oder dergleichen in Betracht gezogen werden. Wenn eine geeignete Menge eines solchen nichtleitenden pulverförmigen Materials zugesetzt wird, kann eine auf der Oberfläche der zu prüfenden Elektrode gebildete Oxidschicht von dem vorderseitigen Elektrodenelement 18a der Elektrodenanordnung 17 durchbrochen werden, ohne dass die Leitfähigkeit der Elektrodenanordnung 17 beeinträchtigt wird.
Um ein einfaches Durchbrechen einer Oxidschicht auf der Oberfläche der zu prüfenden Elektroden zu gewährleisten, kann dem vorderseitigen Elektrodenelement 18a in der Elektrodenanordnung 17 auch eine scharf vorspringende Form verliehen werden oder es können feine Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des vorderseitigen Elektrodenelements 18a ausgebildet werden.
Bei jeder der Elektrodenanordnungen 17 besteht das rückseitige Elektrodenelement 18b teilweise oder in seiner Gesamtheit vorzugsweise aus dem gleichen Metall wie das die Rahmenplatte 11 bildende Metall, da dann das rückseitige Elektrodenelement 18b bei dem nachstehend noch näher beschriebenen Herstellungsablauf auf einfache Weise ausgebildet werden kann.
Ein Abstand p zwischen den Elektrodenanordnungen 17 in der Kontaktschicht 15 wird in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen den zu prüfenden Elektroden bei der das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe voreingestellt, und zwar z. B. vorzugsweise auf 40 bis 250 μm, wobei ein Bereich von 40 bis 150 μm noch bevorzugter ist.
Die verwendete Bezeichnung "Abstand zwischen Elektrodenanordnungen" beinhaltet hierbei den kürzesten Mittenabstand (von Mitte zu Mitte) zwischen benachbarten Elektrodenanordnungen.
Bei der Elektrodenanordnung 17 beträgt das Verhältnis der Vorsprungshöhe zu einem Durchmesser R bei dem vorderseitigen Elektrodenelement 18a vorzugsweise 0,2 bis 3, wobei insbesondere Werte von 0,25 bis 2,5 bevorzugt werden. Wenn diese Bedingungen eingehalten werden, kann das Muster der Elektrodenanordnung 17 auf einfache Weise entsprechend dem Muster der zu prüfenden Elektrode ausgebildet werden, und zwar auch dann, wenn nur ein geringer bzw. winziger Elektrodenabstand zwischen den zu prüfenden Elektroden vorliegt, sodass ein stabiler elektrischer Verbindungszustand mit der Halbleiterscheibe zuverlässig erhalten werden kann.
Der Durchmesser R des vorderseitigen Elektrodenelements 18a entspricht vorzugsweise dem 1- bis 3-fachen Wert des Durchmessers r des Kurzschlusselements 18c, wobei insbesondere der 1- bis 2-fache Wert des Durchmessers r bevorzugt wird.
Ferner umfasst der Durchmesser R des vorderseitigen Elektrodenelements 18a vorzugsweise 30 bis 75% des Abstands p der Elektrodenstrukturen 17, wobei insbesondere Werte von 40 bis 60% des Abstands p bevorzugt werden.
Der Außendurchmesser L des rückseitigen Elektrodenelements 18b muss lediglich größer als der Durchmesser des Kurzschlusselements 18c und kleiner als der Abstand p der Elektrodenanordnungen 17 sein und wird vorzugsweise möglichst groß gewählt. Hierdurch ist gewährleistet, dass eine stabile elektrische Verbindung auch z. B. mit einer anisotrop leitenden Platte zuverlässig erhalten wird.
Der Durchmesser r des Kurzschlusselements 18c beträgt vorzugsweise 15 bis 75% des Abstands p der Elektrodenanordnungen 17, wobei insbesondere Werte von 20 bis 65% bevorzugt werden.
Nachstehend wird auf die spezifischen Abmessungen der jeweiligen Elektrodenstrukturen 17 näher eingegangen. Die Vorsprungshöhe des vorderseitigen Elektrodenelements 18a beträgt vorzugsweise 15 bis 50 μm, wobei insbesondere Werte von 15 bis 30 μm bevorzugt werden, da dann eine stabile elektrische Verbindung mit der zu prüfenden Elektrode erhalten werden kann.
Der Durchmesser R des vorderseitigen Elektrodenelements 18a ist durch die vorstehend beschriebenen Bedingungen, den Durchmesser der zu prüfenden Elektrode und dergleichen vorgegeben, beträgt jedoch z. B. vorzugsweise 30 bis 200 μm, wobei insbesondere Werte von 35 bis 150 μm bevorzugt werden.
Der Durchmesser r des Kurzschlusselements 18c beträgt vorzugsweise 10 bis 120 μm, wobei Werte von 15 bis 100 μm insbesondere bevorzugt werden, da auf diese Weise eine ausreichend hohe Festigkeit erhalten wird.
Die Dicke des rückseitigen Elektrodenelements 18b beträgt vorzugsweise 15 bis 150 μm, wobei Werte von 20 bis 100 μm insbesondere bevorzugt werden, da auf diese Weise eine ausreichend hohe Festigkeit und eine sehr gute Beständigkeit bzw. Verschleissfestigkeit erhalten werden.
Die auf dem rückseitigen Elektrodenelement 18b der Elektrodenanordnungen 17 ausgebildete Beschichtung 19 besteht vorzugsweise aus einem chemisch stabilen hochleitenden Metall, wobei spezifische Beispiele für ein solches Metall Gold, Silber, Palladium und Rhodium umfassen.
Die Beschichtung kann auch auf dem vorderseitigen Elektrodenelement 18a der Elektrodenanordnung 17 vorgesehen sein. Wenn die zu prüfenden Elektroden z. B. aus einem Lötmaterial bestehen, wird vorzugsweise ein diffusionsbeständiges Metall wie Silber, Palladium oder Rhodium für das diese Beschichtung bildende Metall unter Berücksichtigung des Umstands verwendet, dass sich auf diese Weise eine Diffusion des Lötmaterials verhindern lässt.
Die plattenförmige Sonde 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann z. B. in der nachstehend näher beschriebenen Weise hergestellt werden.
Zunächst wird in der in 5 veranschaulichten Weise ein Laminatmaterial 20 hergestellt, das eine zur Bildung einer Rahmenplatte dienende kreisförmige Metallplatte 11A und eine zur Bildung von Isolierschichten dienende kreisförmige Schicht 16A umfasst, die als integriertes Laminat auf die zur Bildung der Rahmenplatte dienende Metallplatte 11A aufgebracht wird und einen kleineren Durchmesser als die zur Bildung der Rahmenplatte dienende Metallplatte 11A aufweist. Bei dem Laminatmaterial 20 des dargestellten Ausführungsbeispiels wird auf die gesamte Oberfläche der zur Bildung von Isolierschichten dienenden Schicht 16A eine Metallschicht 21 zur Bildung einer Metallmaske als integriertes Laminat aufgebracht, wobei ein Schutzband 22 auf der Oberfläche der zur Bildung der Rahmenplatte dienenden Metallplatte 11A an deren Rand vorgesehen wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der Metallschicht 21 vorzugsweise 2 bis 15 μm, wobei Werte von 5 bis 15 μm insbesondere bevorzugt werden. Wenn diese Dicke nämlich kleiner als 2 μm ist, wird die erforderliche Festigkeit und Beständigkeit gegenüber Laserstrahlen nicht erreicht, die bei einer Laserstrahlabtragung der Schicht zur Ausbildung von nachstehend noch näher beschriebenen Isolierschichten eingesetzt werden, sodass in einigen Fällen eine zuverlässige Ausbildung der Elektrodenanordnungen 17 mit Schwierigkeiten verbunden sein kann. Wenn diese Dicke dagegen 15 μm überschreitet, kann in einigen Fällen wiederum eine mit hoher Dimensionsgenauigkeit im Rahmen einer Ätzbehandlung erfolgende, nachstehend noch näher beschriebene Ausbildung von Öffnungen in einer Metallmaske mit Schwieriigkeiten verbunden sein.
Als Material für die Bildung der Metallschicht 21 kann hierbei Kupfer, Nickel oder dergleichen in Betracht gezogen werden.
Beispiele für ein Verfahren zur Ausbildung der Metallschicht 21 auf der zur Bildung der Isolierschichten dienenden Schicht 16A umfassen hierbei Aufdampfen, chemische Beschichtung und Bonden.
Wie in 6 dargestellt ist, werden sodann aus einem Fotolack bestehende Fotolackschichten 23 und 24 auf beiden Oberflächen des Laminatmaterials 20 d. h., den jeweiligen Oberflächen der Metallschicht 21 und der zur Bildung der Rahmenplatte dienenden Metallplatte 11A, ausgebildet, woraufhin in der in 7 dargestellten Weise eine Vielzahl von strukturierten Löchern 23H in der auf der Metallschicht 21 ausgebildeten Fotolackschicht 23 in einem Muster ausgebildet werden, das dem Muster der auszubildenden Elektrodenanordnungen 17 entspricht. Sodann wird die Metallschicht 21 in der in 8 dargestellten Weise durch die strukturierten Löcher 23H hindurch einer Ätzbehandlung unterzogen, wodurch eine Metallmaske 21M erhalten wird, in der eine Vielzahl von Öffnungen 21H in einem dem Muster der zu bildenden Elektrodenanordnungen 17 entsprechenden Muster ausgebildet ist.
In Bezug auf den Fotolack zur Bildung der Fotolackschichten 23 und 24 können beliebige zur Beschichtung dienende Fotolacke, fotoempfindliche Trockenschichten und dergleichen Verwendung finden.
Der jeweilige Durchmesser der in der Fotolackschicht 23 ausgebildeten strukturierten Löcher 23H und der Öffnungen 21H in der Metallmaske 21M entspricht hierbei dem Durchmesser der jeweiligen Kurzschlusselemente 18c bei den auszubildenden Elektrodenanordnungen 17.
Wie in 9 veranschaulicht ist, wird die Fotolackschicht sodann von der Oberfläche der Metallmaske 21M entfernt, woraufhin die zur Bildung von Isolierschichten dienende Schicht 16A durch die Öffnungen 21H in der Metallmaske 21M hindurch einer Laserstrahlabtragung unterzogen wird, wodurch in der in 10 dargestellten Weise eine Vielzahl von Durchgangslöchern 17H mit einem dem Durchmesser der Kurzschlusselemente 18c in den Elektrodenanordnungen 17 angepassten Durchmesser in der zur Bildung von Isolierschichten dienenden Schicht 16A in einem dem Muster der auszubildenden Elektrodenanordnungen 17 entsprechenden Muster ausgebildet wird.
Wie in 11 veranschaulicht ist, wird die Metallmaske sodann durch eine Ätzbehandlung von der zur Bildung der Isolierschichten dienenden Schicht 16A entfernt, woraufhin in der in 12 dargestellten Weise das Laminatmaterial 20 einer Metallisierungsbehandlung unterzogen wird, wodurch in den Durchgangslöchern 17H der zur Bildung der Isolierschichten dienenden Schicht 16A jeweils Kurzschlusselemente 18c, die mit der zur Bildung der Rahmenplatte dienenden Metallplatte 11A integriert sind, und gleichzeitig vorspringende (halbkugelförmige) vorderseitige Elektrodenelemente 18a, die mit den jeweiligen Kurzschlusselementen 18c integriert sind, auf der Oberfläche der zur Bildung der Isolierschichten dienenden Schicht 16A ausgebildet werden. Anschließend werden die zur Bildung der Isolierschichten dienende Schicht 16A und die vorderseitigen Elektrodenelemente 18a in der in 13 dargestellten Weise mit einer aus einem Fotolack bestehenden Fotolackschicht 25 überzogen, woraufhin die auf der zur Bildung der Rahmenplatte dienenden Metallplatte 11A ausgebildete Fotolackschicht 24 einer Musterbildung unterzogen wird, bei der ein einer auszubildenden Rahmenplatte 11 entsprechender Bereich und den rückseitigen Elektrodenelementen 18b der auszubildenden Elektrodenanordnungen 17 entsprechende Bereiche verbleiben, wobei in der Fotolackschicht 24 den Durchgangslöchern 12 in der auszubildenden Rahmenplatte entsprechende strukturierte Löcher 24H und gleichzeitig den in den jeweiligen strukturierten Löchern 24H auszubildenden rückseitigen Elektrodenelementen 18b entsprechende Fotolackmuster 24A in der in 14 dargestellten Weise ausgebildet werden.
Die zur Bildung der Rahmenplatte dienende Metallplatte 11A wird sodann einer Ätzbehandlung zur Entfernung eines Teils der Metallplatte unterzogen, wodurch eine Rahmenplatte 11 gebildet wird, in der Durchgangslöcher 12 und (nicht dargestellte) Positionierungslöcher ausgebildet sind, wobei gleichzeitig mit den Kurzschlusselementen 18c durch einen Teil der zur Bildung der Rahmenplatte dienenden Metallplatte verbundene rückseitige Elektrodenelemente 18b ausgebildet werden, wie dies in 15 veranschaulicht ist.
Die Fotolackschicht wird sodann in der in 16 dargestellten Weise von der Rahmenplatte 11 und den rückseitigen Elektrodenelementen 18b jeweils entfernt. Anschließend werden die Rahmenplatte 11, die zur Bildung der Isolierschichten dienende Schicht 16A und die rückseitigen Elektrodenelemente 18b in der in 17 dargestellten Weise mit einer aus einem Fotolack bestehenden Fotolackschicht 26 überzogen, woraufhin strukturierte Löcher 26H in der Fotolackschicht 26 an den Stellen ausgebildet werden, an denen sich die rückseitigen Elektrodenelemente 18b befinden, wie dies in 18 veranschaulicht ist. Die rückseitigen Elektrodenelemente 18b werden sodann unter Verwendung eines hochleitenden Metalls einer Metallisierungsbehandlung unterzogen, wodurch in der in 19 dargestellten Weise Beschichtungen 19 auf den rückseitigen Elektrodenelementen 18b ausgebildet und auf diese Weise die Elektrodenanordnungen 17 erhalten werden. Falls erforderlich, werden sodann die Beschichtungen 19 in der in 20 dargestellten Weise mit Fotolackschichten 27 überzogen.
Die Fotolackschicht 25 wird sodann einer Musterbildung unterzogen, bei der auszubildenden Kontaktschichten 15 entsprechende Bereiche verbleiben, wobei strukturierte Ausnehmungen 25H in der Fotolackschicht 25 in der in 21 dargestellten Weise ausgebildet und die zur Bildung der Isolierschichten dienende Schicht 16A einer Ätzbehandlung zur Entfernung eines Teils dieser Schicht unterzogen werden, wodurch eine Vielzahl von voneinander unabhängigen Isolierschichten 16 in der in 22 dargestellten Weise ausgebildet wird, sodass eine Vielzahl von Kontaktschichten 15 erhalten wird, die von einer Vielzahl von in Querrichtung durch die jeweiligen Isolierschichten 16 hindurchverlaufenden Elektrodenanordnungen 17 gebildet werden. Sodann werden die Fotolackschichten 25, 26 und 27 von der Rahmenplatte 11 und den Kontaktschichten 15 entfernt, sodass nach Entfernung des Schutzbandes 22 (siehe 5) von der Rahmenplatte 11 die in den 1 bis 3 dargestellte plattenförmige Sonde gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten wird.
Da bei der plattenförmigen Sonde 10 eine Vielzahl der Durchgangslöcher 12 in der Rahmenplatte 11 entsprechend dem Elektrodenbereich mit den zu prüfenden Elektroden der das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe ausgebildet ist, umfassen die in den jeweiligen Durchgangslöchern 12 angeordneten Kontaktschichten 15 nur einen geringen Bereich, wobei dieser geringe Bereich der jeweiligen Kontaktschichten 15 in einem entsprechend geringen Ausmaß zu der Absolutgröße der Wärmeausdehnung in einer Planarrichtung der Isolierschicht 16 beiträgt, sodass die Wärmeausdehnung der Isolierschicht 16 durch die Rahmenplatte 11 zuverlässig begrenzt werden kann. Bei einem Voralterungstest können somit durch Temperaturänderungen hervorgerufene Positionsabweichungen zwischen den Elektrodenanordnungen 17 und den zu prüfenden Elektroden zuverlässig auch dann verhindert werden, wenn die das Prüfobjekt darstellende Halbleiterscheibe einen großen Durchmesserbereich von 8 Zoll oder mehr aufweist und/oder der Abstand zwischen den zu prüfenden Elektroden äußerst klein ist. Auf diese Weise ist die stabile Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Verbindungszustands mit der Halbleiterscheibe gewährleistet.
23 zeigt eine Draufsicht einer plattenförmigen Sonde gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, während 24 in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf einen Hauptteil einer Kontaktschicht in der plattenförmigen Sonde gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt und 25 eine Querschnittsansicht darstellt, die in vergrößertem Maßstab einen Hauptteil der plattenförmigen Sonde gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Die plattenförmige Sonde 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dient zur Durchführung einer elektrischen Prüfung von jeweiligen integrierten Schaltkreisen aus einer Vielzahl von auf einer Halbleiterscheibe z. B. ausgebildeten integrierten Schaltkreisen in einem Zustand der Halbleiterscheibe und umfasst eine Rahmenplatte 11 (siehe 4) mit dem gleichen Aufbau wie im Falle der plattenförmigen Sonde 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Auf einer Oberfläche dieser Rahmenplatte 11 ist eine einzige kreisförmige Kontaktschicht 15 mit einem kleineren Durchmesser als die Rahmenplatte 11 in integrierter Verbindung mit der Rahmenplatte 11 angeordnet und wird von ihr getragen.
Die Kontaktschicht 15 umfasst eine flexible Isolierschicht 16, in der eine Vielzahl von in Querrichtung durch die Isolierschicht 16 hindurchverlaufenden Elektrodenanordnungen 17 getrennt voneinander in einer Planarrichtung der Isolierschicht 16 in einem dem Muster der zu prüfenden Elektroden der das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe entsprechenden Muster angeordnet ist. Die Kontaktschicht 15 ist hierbei derart konfiguriert, dass die Elektrodenanordnungen 17 jeweils in den zugehörigen Durchgangslöchern 12 der Rahmenplatte 11 angeordnet sind.
Jede Elektrodenanordnung 17 wird durch integrierende Verbindung eines vorspringenden und an der Vorderseite der Isolierschicht 16 freiliegend angeordneten vorderseitigen Elektrodenelements 18a über ein in Querrichtung durch die Isolierschicht 16 hindurchverlaufendes Kurzschlusselement 18c mit einem plättchenartigen und an der Rückseite der Isolierschicht 16 freiliegend angeordneten rückseitigen Elektrodenelement 18b gebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine aus einem hochleitenden Metall bestehende Beschichtung 19 auf dem rückseitigen Elektrodenelement 18b ausgebildet.
Bei der plattenförmigen Sonde 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechen das Material der Isolierschicht 16 sowie das Material, die Dimensionen und dergleichen der Elektrodenanordnungen 17 der plattenförmigen Sonde gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die plattenförmige Sonde 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann in der gleichen Weise wie die plattenförmige Sonde gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit Ausnahme eines Umstandes hergestellt werden, der darin besteht, dass bei dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren der plattenförmigen Sonde 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die zur Bildung von Isolierschichten dienende Schicht 16A in ihrer vorliegenden Form als Isolierschicht 16 ohne Durchführung der zur Bildung von Isolierschichten erfolgenden Ätzbehandlung der Schicht 16A Verwendung findet.
Bei der plattenförmigen Sonde 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist somit wiederum eine Vielzahl der Durchgangslöcher 12 in der Rahmenplatte 11 entsprechend dem Elektrodenbereich angeordnet, in dem die zu prüfenden Elektroden der das Prüfobjekt darstellenden Schaltungsanordnung liegen, wobei die Kontaktschicht 15 auf der Rahmenplatte 11 derart angeordnet ist, dass sich die Elektrodenanordnungen 17 jeweils in den zugehörigen Durchgangslöchern 12 der Rahmenplatte 11 befinden, sodass die Kontaktschicht 15 über ihren gesamten Flächenbereich hinweg von der Rahmenplatte 11 getragen wird und die Wärmeausdehnung der Isolierschicht 16 in deren Planarrichtung zuverlässig von der Rahmenplatte 11 begrenzt werden kann, auch wenn die Kontaktschicht 15 einen großen Bereich einnimmt. Bei einem Voralterungstest können somit durch Temperaturänderungen hervorgerufene Positionsabweichungen zwischen den Elektrodenanordnungen 17 und den zu prüfenden Elektroden zuverlässig auch dann verhindert werden, wenn die das Prüfobjekt darstellende Halbleiterscheibe einen großen Durchmesserbereich von z. B. 8 Zoll oder mehr aufweist und/oder der Abstand der zu prüfenden Elektroden äußerst gering ist. Auf diese Weise kann eine stabile Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Verbindungszustands mit der Halbleiterscheibe gewährleistet werden.
26 zeigt eine Draufsicht einer plattenförmigen Sonde gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, während 27 in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf einen Hauptteil einer Kontaktschicht bei der plattenförmigen Sonde gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt und 28 eine Querschnittsansicht darstellt, die in vergrößertem Maßstab einen Hauptteil der plattenförmigen Sonde gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Die plattenförmige Sonde 10 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel dient zur Durchführung einer elektrischen Prüfung von jeweiligen integrierten Schaltkreisen aus einer Vielzahl von auf einer Halbleiterscheibe z. B. ausgebildeten integrierten Schaltkreisen in einem Zustand der Halbleiterscheibe und umfasst eine Rahmenplatte 11 (siehe 4) mit dem gleichen Aufbau wie im Falle der plattenförmigen Sonde 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Auf einer Oberfläche dieser Rahmenplatte 11 ist eine Vielzahl von Kontaktschichten 15 (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 9 Schichten) unabhängig voneinander derart angeordnet, dass sie entlang der Oberfläche der Rahmenplatte 11 ausgerichtet sind, wobei sie mit der Rahmenplatte 11 integriert sind und von ihr getragen werden.
Jede der Kontaktschichten 15 umfasst eine flexible Isolierschicht 16, wobei eine Vielzahl von in Querrichtung durch die Isolierschicht 16 hindurchverlaufenden Elektrodenanordnungen 17 getrennt voneinander in der Isolierschicht 16 in einer Planarrichtung der Isolierschicht 16 in einem dem Muster der zu prüfenden Elektroden in der das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe entsprechenden Muster angeordnet sind. Die Kontaktschicht 15 ist hierbei derart konfiguriert, dass sich die Elektrodenanordnungen 17 jeweils in den zugehörigen Durchgangslöchern 12 der Rahmenplatte 11 befinden.
Die Elektrodenanordnungen 17 werden jeweils durch integrierende Verbindung eines vorspringenden und an der Vorderseite der Isolierschicht 16 freiliegend angeordneten vorderseitigen Elektrodenelements 18a über ein in Querrichtung durch die Isolierschicht 16 hindurchverlaufendes Kurzschlusselement 18c mit einem plättchenartigen und an der Rückseite der Isolierschicht 16 freiliegend angeordneten rückseitigen Elektrodenelement 18b gebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auf den rückseitigen Elektrodenelementen 18b eine Beschichtung 19 aus einem hochleitenden Metall ausgebildet.
Bei der plattenförmigen Sonde 10 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechen das Material der Isolierschichten 16 sowie das Material, die Dimensionen und dergleichen der Elektrodenanordnungen 17 der plattenförmigen Sonde gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Ferner kann die plattenförmige Sonde 10 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in der gleichen Weise wie die plattenförmige Sonde 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hergestellt werden.
Bei der plattenförmigen Sonde 10 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist somit wiederum eine Vielzahl der Durchgangslöcher 12 in der Rahmenplatte 11 entsprechend dem Elektrodenbereich ausgebildet, in dem sich die zu prüfenden Elektroden der das Prüfobjekt darstellenden Schaltungsanordnung befinden, wobei eine Vielzahl der Kontaktschichten 15 unabhängig voneinander auf der Rahmenplatte 11 derart angeordnet ist, dass die Elektrodenanordnungen 17 sich jeweils in den entsprechenden Durchgangslöchern 12 der Rahmenplatte 11 befinden, sodass die Kontaktschichten 15 über ihren gesamten Oberflächenbereich hinweg von der Rahmenplatte 11 getragen werden und auf diese Weise die Wärmeausdehnung der Isolierschicht 16 in deren Planarrichtung von der Rahmenplatte 11 zuverlässig auch dann begrenzt werden kann, wenn die Kontaktschicht 15 einen großen Bereich einnimmt. Bei einem Voralterungstest können somit auf Temperaturänderungen beruhende Positionsabweichungen zwischen den Elektrodenanordnungen 17 und den zu prüfenden Elektroden zuverlässig auch dann verhindert werden, wenn die das Prüfobjekt bildende Halbleiterscheibe einen großen Durchmesserbereich von z. B. 8 Zoll oder mehr aufweist und/oder der Abstand der zu prüfenden Elektroden äußerst gering ist. Auf diese Weise kann eine stabile Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Verbindungszustands mit der Halbleiterscheibe gewährleistet werden.
Sondenkarte
29 zeigt eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Sondenkarte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, während 30 eine Querschnittsansicht zeigt, die den Aufbau eines Hauptteils der Sondenkarte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im einzelnen veranschaulicht.
Die Sondenkarte 30 gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel dient zur Durchführung einer elektrischen Prüfung von jeweiligen integrierten Schaltkreisen aus einer Vielzahl von auf einer Halbleiterscheibe z. B. ausgebildeten integrierten Schaltkreisen in einem Zustand der Halbleiterscheibe und besteht aus einer Prüfsonden-Leiterplatte 31, einem auf einer Oberfläche der Prüfsonden-Leiterplatte angeordneten anisotrop leitenden Verbindungselement 40 sowie der auf dem anisotrop leitenden Verbindungselement 40 vorgesehenen plattenförmigen Sonde 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Prüfsonden-Leiterplatte 31 umfasst Führungsstifte 33 zur Positionierung des anisotrop leitenden Verbindungselements 40 und der plattenförmigen Sonde 10, wobei auf einer Oberfläche der Prüfsonden-Leiterplatte 31 eine Vielzahl von Prüfelektroden 32 in einem Muster ausgebildet ist, das dem Elektrodenmuster der zu prüfenden Elektroden von sämtlichen integrierten Schaltkreisen auf einer das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe entspricht.
In Bezug auf das zur Bildung der Prüfsonden-Leiterplatte 31 verwendete Leiterplattenmaterial kann ein beliebiges übliches Leiterplattenmaterial Verwendung finden, wobei spezifische Beispiele für ein solches Leiterplattenmaterial ein Kunstharz-Verbundmaterial wie glasfaserverstärkte Epoxydharze, glasfaserverstärkte Phenolharze, glasfaserverstärkte Polyimidharze und glasfaserverstärkte Bismaleimid-Triazinharze, ein keramisches Leiterplattenmaterial wie Glas, Siliciumdioxid und Aluminiumoxid sowie ein Leiterplattenlaminat umfassen, bei dem eine Metallplatte als Kernmaterial dient, die dann mit einem Kunstharz wie Epoxydharz oder Polyimidharz beschichtet wird.
Bei der Herstellung einer im Rahmen eines Voralterungstests zu verwendenden Sondenkarte wird vorzugsweise eine Sondenkarte mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von maximal 3 × 10^–5/K verwendet, wobei Werte im Bereich von 1 × 10^–7 bis 1 × 10^–5/K noch bevorzugter sind und insbesondere Werte im Bereich von 1 × 10^–6 bis 6 × 10^–6/K bevorzugt werden.
Spezifische Beispiele für ein solches Leiterplattenmaterial umfassen ein anorganisches Leiterplattenmaterial aus Pyrexglas (Warenzeichen), Quarzglas, Aluminiumoxid, Berylliumoxid, Siliciumcarbid, Aluminiumnitrid, Bornitrid oder dergleichen sowie ein Leiterplattenlaminat, bei dem eine von einem legierten Eisen-Nickel-Stahl wie einer 42-Legierung, Covar oder Invar gebildete Metallplatte als Kernmaterial dient, das dann mit einem Kunstharz wie Epoxidharz oder Polyimidharz beschichtet wird.
Wie in 31 dargestellt ist, umfasst das anisotrop leitende Verbindungselement 40 eine kreisförmige Rahmenplatte 41, in der eine Vielzahl von jeweils in Querrichtung durch die Rahmenplatte hindurch verlaufenden anisotrop leitenden Schichtanordnungslöchern 42 ausgebildet ist. Die anisotrop leitenden Schichtanordnungslöcher 42 sind hierbei in der Rahmenplatte 41 entsprechend einem Elektrodenmuster eines Elektrodenbereichs ausgebildet, in dem die zu prüfenden Elektroden von sämtlichen integrierten Schaltkreisen auf einer das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe angeordnet sind. In den anisotrop leitenden Schichtanordnungslöchern 42 der Rahmenplatte 41 ist jeweils eine anisotrop leitende Schicht 50 mit einer in Querrichtung ausgebildeten Leitfähigkeit angeordnet und wird hierbei von einem Randbereich der jeweiligen anisotrop leitenden Schichtanordnungslöcher 42 in der Rahmenplatte 41 unabhängig von benachbarten anisotrop leitenden Schichten 50 gehalten. Außerdem sind in der Rahmenplatte 41 gemäß diesem Ausführungsbeispiel (nicht dargestellte) Positionierungslöcher zur Positionierung der plattenförmigen Sonde 10 und der Prüfsonden-Leiterplatte 31 ausgebildet.
Jede der elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 wird von einem elastischen Polymer als Grundmaterial gebildet und umfasst einen Funktionsbereich bzw. ein Funktionselement 51, das aus einer Vielzahl von in der Querrichtung der Schicht verlaufenden leitenden Verbindungselementen 52 sowie um die leitenden Verbindungselemente 52 herum jeweils ausgebildeten Isolierelementen 53 zur Isolation der leitenden Verbindungselemente 52 voneinander besteht. Das Funktionselement 51 ist hierbei derart angeordnet, dass es sich in einem der anisotrop leitenden Schichtanordnungslöcher 42 in der Rahmenplatte 41 befindet. Die leitenden Verbindungselemente 52 in dem Funktionselement 51 sind in einem Muster ausgebildet, das dem Muster der zu prüfenden Elektroden in dem Elektrodenbereich des auf der das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe ausgebildeten integrierten Schaltkreises entspricht.
Am peripheren Rand des Funktionselements 51 ist ein mit dem Funktionselement 51 einstückig ausgebildetes Halterungselement 55 vorgesehen, das von einem peripheren Bereich des anisotrop leitenden Schichtanordnungsloches 42 in der Rahmenplatte 41 festgehalten und getragen wird. Das Halterungselement 55 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist hierbei gabelförmig ausgestaltet und wird in festem Kontakt mit dem peripheren Bereich des anisotrop leitenden Schichtanordnungsloches 42 in der Rahmenplatte 41 gehalten.
In den leitenden Verbindungselementen 52 des Funktionselements 51 der elastischen anisotrop leitenden Schicht 50 sind leitende magnetische Partikel P in hoher Dichte in einem in Querrichtung ausgerichteten Orientierungszustand enthalten. In dem Isolierelement 53 sind dagegen diese leitenden Partikel P nicht oder kaum enthalten.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind Vorsprungselemente 54, die an anderen Flächen als den Bereichen mit den leitenden Verbindungselementen 52 und deren peripheren Bereichen hervorstehen, in diesen Bereichen auf beiden Oberflächen des Funktionselements 51 in der anisotrop leitenden Schicht 50 ausgebildet.
Die Dicke der Rahmenplatte 41 hängt hierbei von dem verwendeten Material ab, liegt jedoch vorzugsweise zwischen 20 bis 600 μm, wobei insbesondere Werte von 40 bis 400 μm bevorzugt werden.
Wenn nämlich diese Dicke unter 20 μm liegt, wird die bei der Verwendung des erhaltenen anisotrop leitenden Verbindungselements 40 erforderliche Festigkeit nicht erreicht, wobei die Gefahr besteht, dass die Verschleißfestigkeit abnimmt. Außerdem wird die zur Aufrechterhaltung der Form der Rahmenplatte 41 erforderliche Steifigkeit nicht erhalten was dann zu schlechten Handhabungseigenschaften des anisotrop leitenden Verbindungselements 40 führt. Wenn dagegen die Dicke 600 μm überschreitet, besitzen die in den anisotrop leitenden Schichtanordnungslöchern 42 ausgebildeten anisotrop leitenden Schichten 50 eine zu große Dicke, sodass in einigen Fällen die Erzielung einer guten Leitfähigkeit bei den leitenden Verbindungselementen 52 und von guten Isoliereigenschaften zwischen benachbarten leitenden Verbindungselementen 52 mit Schwierigkeiten verbunden sein kann.
In Planarrichtung werden dagegen Form und Größe der anisotrop leitenden Schichtanordnungslöcher 42 in der Rahmenplatte 41 in Abhängigkeit von den Abmessungen, Abständen und der Struktur der zu prüfenden Elektroden bei einer das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe ausgelegt.
In Bezug auf das Material der Rahmenplatte 41 besteht keine spezielle Beschränkung, soweit die erhaltene Rahmenplatte 41 eine Steifigkeit aufweist, durch die eine stabile Aufrechterhaltung ihrer Form ohne Deformierung gewährleistet ist. So können z. B. Werkstoffe verschiedener Art wie metallische Werkstoffe, keramische Werkstoffe und Kunststoff-Werkstoffe Verwendung finden. Wenn z. B. die Rahmenplatte 41 von einem metallischen Werkstoff gebildet wird, kann dann auf der Oberfläche der Rahmenplatte 41 eine Isolierschicht ausgebildet werden.
Spezifische Beispiele für ein solches Metallmaterial zur Ausbildung der Rahmenplatte 41 umfassen Metalle wie Eisen, Kupfer, Nickel, Titan und Aluminium sowie Legierungen oder legierte Stähle, die aus einer Kombination von zumindest zwei dieser Metalle bestehen.
Bei einem Voralterungstest der Sondenkarte 30 wird für das Material der Rahmenplatte 41 vorzugsweise ein Material mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von maximal 3 × 10^–5/K verwendet, wobei Werte im Bereich von –1 × 10^–7 bis 1 × 10^–5/K noch bevorzugter sind und inbesondere Werte im Bereich von 1 × 10^–6 bis 8 × 10^–6/K bevorzugt werden.
Spezifische Beispiele für ein solches Material umfassen Invar-Legierungen wie Invar, Elinvar-Legierungen wie Elinvar sowie Legierungen oder legierte Stähle von magnetischen Metallen wie Superinvar, Covar und einer 42-Legierung.
Die Gesamtdicke der elastischen anisotrop leitenden Schicht 50 (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Dicke des leitenden Verbindungselements 52) beträgt vorzugsweise 50 bis 3000 μm, wobei Werte von 70 bis 2500 μm noch bevorzugter sind und insbesondere Werte von 100 bis 2000 μm bevorzugt werden. Wenn diese Dicke nämlich 50 μm oder mehr beträgt, werden mit Sicherheit elastische anisotrop leitende Schichten 50 mit einer ausreichenden Stärke erhalten. Bei einer Dicke von 3000 μm oder weniger besitzen dagegen die leitenden Verbindungselemente 52 mit Sicherheit die erforderlichen Leitfähigkeitseigenschaften.
Die Vorsprungshöhe der Vorsprungselemente 54 beträgt vorzugsweise zumindest 10% der Dicke der Vorsprungselemente 54, wobei Werte von zumindest 20% noch bevorzugter sind. Wenn die Vorsprungselemente 54 mit einer solchen Vorsprungshöhe ausgebildet werden, werden die leitenden Verbindungselemente 52 bereits durch eine geringe Druckkraft in ausreichendem Maße zusammengedrückt, sodass eine gute Leitfähigkeit gewährleistet ist.
Die Vorsprungshöhe der Vorsprungselemente 54 beträgt hierbei vorzugsweise maximal 100% der kürzesten Breite oder des kürzesten Durchmessers der Vorsprungselemente 54, wobei Werte von maximal 70% noch bevorzugter sind. Wenn die Vorsprungselemente 54 mit einer solchen Vorsprungshöhe ausgebildet werden, werden sie bei Druckeinwirkung nicht übermäßig eingedrückt, sodass die erwartete Leitfähigkeit mit Sicherheit erhalten wird.
Die Dicke des Halterungselements 55 (die Dicke eines der gegabelten Bereiche bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel) beträgt vorzugsweise 5 bis 600 μm, wobei Werte von 10 bis 500 μm bevorzugter sind und insbesondere Werte von 20 bis 400 μm bevorzugt werden.
Hierbei ist es nicht von Bedeutung, dass das Halterungselement 55 in einer Gabelform ausgebildet wird, sondern es kann auch nur mit einer Oberfläche an der Rahmenplatte 41 befestigt werden.
Bei dem elastischen Polymermaterial, aus dem die anisotrop leitenden Schichten 50 gebildet werden, handelt es sich vorzugsweise um einen wärmebeständigen polymeren Werkstoff mit einer vernetzten Struktur. Hierbei können verschiedene aushärtbare Polymerisationsstoffe verwendet werden, um solche Netzpolymerwerkstoffe zu erhalten. Spezifische Beispiele für solche Stoffe umfassen Siliconkautschuk; konjugierten Dienkautschuk wie Polybutadienkautschuk, Naturkautschuk, Polyisoprenkautschuk, Styrol-Butadien-Copolymerkautschuk und Acrylnitril-Butadien-Copolymerkautschuk sowie hydrierte Produkte dieser Stoffe; Blockcopolymerkautschuk wie Styrol-Butadien-Dienblockterpolymerkautschuk und Styrol-Isopren-Blockcopolymere sowie hydrierte Produkte dieser Stoffe; und Chloroprenkautschuk, Urethankautschuk, Polyesterkautschuk, Epichlorhydrinkautschuk, Ethylen-Propylen-Copolymerkautschuk, Ethylen-Propylen- Dienterpolymerkautschuk sowie weichen Flüssigepoxidkautschuk.
Hierbei wird unter dem Gesichtspunkt der Formungs- und Verarbeitungseigenschaften sowie der elektrischen Eigenschaften Siliconkautschuk bevorzugt.
Ferner wird ein Siliconkautschuk bevorzugt, der durch Vernetzung oder Kondensieren eines flüssigen Siliconkautschuks erhalten wird. Der flüssige Siliconkautschuk besitzt hierbei vorzugsweise eine Viskosität, die nicht mehr als 10⁵ Poise bei einer Schergeschwindigkeit von 10^–1 s beträgt, und kann ein beliebiger Kondensationstyp, Additions- bzw. Anlagerungstyp oder ein Siliconkautschuk sein, der eine Vinylgruppe oder Hydroxilgruppe enthält. Als spezifische Beispiele können in diesem Zusammenhang Dimethyl-Silicon-Rohkautschuk, Methylvinyl-Silicon-Rohkautschuk und Methylphenylvinyl-Silicon-Rohkautschuk angeführt werden.
Hierbei wird Vinylgruppen enthaltender flüssiger Siliconkautschuk (Vinylgruppen enthaltendes Dimethyl-Polysiloxan) im allgemeinen erhalten, indem Dimethyldichlorsilan oder Dimethyldialkoxysilan einer Hydrolyse und Kondensationsreaktion in Anwesenheit von Dimethylvinylchlorsilan oder Dimethylvinylalkoxysilan unterzogen und sodann das Reaktionsprodukt z. B. durch wiederholte Auflösung und Ausfällung fraktioniert wird.
Flüssiger Siliconkautschuk mit Vinylgruppen an beiden Enden wird erhalten, indem ein zyklisches Siloxan wie Octamethylcyclotetrasiloxan in Anwesenheit eines Katalysators einer anionischen Polymerisation unterzogen wird, wobei z. B. Dimethyldivinylsiloxan als Polymerisationsterminator verwendet und die anderen Reaktionsbedingungen (wie z. B. die Menge des zyklischen Siloxans und des Polymerisationsterminators) in geeigneter Weise ausgewählt werden. In Bezug auf den bei dieser anionischen Polymerisation verwendeten Katalysator kann die Verwendung eines Alkalistoffs wie Tetramethyl-Ammoniumhydroxid oder n-Butyl-Phosphoniumhydroxyd oder einer Silanolatlösung dieser Stoffe in Betracht gezogen werden. Die Reaktion erfolgt hierbei z. B. bei einer Temperatur von 80 bis 130°C.
Ein solches Vinylgruppen enthaltendes Dimethyl-Polysiloxan besitzt vorzugsweise ein Molekulargewicht Mw (ein in Standard-Polystyrol-Äquivalenten definiertes gewichts- oder massebezogenes mittleres Molekulargewicht, auf das auch nachstehend Bezug genommen wird) von 10000 bis 40000. Unter dem Gesichtspunkt der erforderlichen Wärmebeständigkeit der erhaltenen elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 hat ferner ein Molekulargewichts-Verteilungsindex (das Verhältnis Mw/Mn des in Standard-Polystyrol-Äquivalenten definierten gewichtsbezogenen mittleren Molekulargewichts Mw zu einem in Standard-Polystyrol-Äquivalenten definierten anzahlbezogenen mittleren Molekulargewicht Mn, auf das auch nachstehend Bezug genommen wird) vorzugsweise einen Maximalwert von 2.
Auch ein Hydroxylgruppen enthaltender flüssiger Siliconkautschuk (Hydroxylgruppen enthaltendes Dimethyl-Polysiloxan) wird im allgemeinen erhalten, indem Dimethyldichiorsilan oder Dimethyldialkoxysilan einer Hydrolyse und Kondensationsreaktion in Anwesenheit von Dimethylhydrochlorsilan oder Dimethylhydroalkoxysilan unterzogen und sodann das Reaktionsprodukt z. B. durch eine wiederholte Auflösung und Ausfällung fraktioniert werden.
Der Hydroxylgruppen enthaltende flüssige Siliconkautschuk wird auch erhalten, indem ein zyklisches Siloxan in Anwesenheit eines Katalysators einer anionischen Polymerisation unterzogen wird, wobei z. B. Dimethylhydrochlorsilan, Methyldihydrochlorsilan oder Dimethylhydroalkoxysilan als Polymerisationsterminator verwendet und die anderen Reaktionsbedingungen (z. B. die Menge des zyklischen Siloxans und des Polymerisationsterminators) in geeigneter Weise ausgewählt werden. Als Katalysator für diese anionische Polymerisation können ein Alkalistoff wie Tetramethyl-Ammoniumhydroxid oder n-Butyl-Phosphoniumhydroxid oder eine Silanolatlösung dieser Stoffe verwendet werden. Die Reaktion wird hierbei mit einer Temperatur von z. B. 80 bis 130°C durchgeführt.
Ein solches Hydroxylgruppen enthaltendes Dimethyl-Polysiloxan besitzt vorzugsweise ein Molekulargewicht Mw von 10000 bis 40000, wobei sein Molekulargewichts-Verteilungsindex unter dem Gesichtspunkt der erforderlichen Wärmebeständigkeit der erhaltenen elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 vorzugsweise einen Maximalwert von 2 aufweist.
Erfindungsgemäß können entweder das vorstehend beschriebene Vinylgruppen enthaltende Dimethyl-Polysiloxan oder das vorstehend beschriebene Hydroxylgruppen enthaltende Dimethyl-Polysiloxan oder auch beide Stoffe in Kombination Verwendung finden.
In dem Polymerisationsmaterial kann auch ein Härtungskatalysator zum Aushärten des Polymerisationsmaterials enthalten sein, wobei in Bezug auf einen solchen Härtungskatalysator die Verwendung eines organischen Peroxids, einer Fettsäuren-Azoverbindung, eines Hydrosilylationskatalysators oder dergleichen in Betracht gezogen werden kann.
Spezifische Beispiele für ein als Härtungskatalysator verwendetes organisches Peroxid umfassen Benzoylperoxid, Bisdicyclobenzoyl-Peroxid, Dicumylperoxid und Di-tert-Butylperoxid.
Ein spezifisches Beispiel für die als Härtungskatalysator verwendete Fettsäuren-Azoverbindung stellt Azobisisobutyronitril dar.
Spezifische Beispiele für den für die Hydrosilylationsreaktion verwendeten Katalysator umfassen bekannte Katalysatoren wie Platinchlorid und dessen Salze, platinungesättigte Gruppen enthaltende Siloxankomplexe, Vinylsiloxan-Platinkomplexe, Platin-1,3-Divinyltetramethyldisiloxan-Komplexe, Komplexverbindungen von Triorganophosphin oder Phosphin und Platin, Acetylacetat-Platinchelate und zyklische Dienplatin-Komplexe.
Die Menge des Härtungskatalysators wird in geeigneter Weise unter Berücksichtigung der Art des Polymerisationsmaterials, der Art des Härtungskatalysators und anderer Härtungsbehandlungsbedingungen ausgewählt, beträgt jedoch im allgemeinen 3 bis 15 Gewichtsanteile auf 100 Gewichtsanteile des Polymerisationsmaterials.
In Bezug auf die leitenden Partikel P, die in den leitenden Verbindungselementen 52 der elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 enthalten sind, werden vorzugsweise Partikel mit magnetischen Eigenschaften verwendet, da dann diese leitenden Partikel P bei der Bildung der elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 leicht in einem zur Bildung der elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 verwendeten Gussmaterial bewegt werden können. Spezifische Beispiele für solche leitenden Partikel mit magnetischen Eigenschaften umfassen Partikel aus Metallen mit magnetischen Eigenschaften wie Eisen, Nickel und Kobalt, Partikel aus deren Legierungen, Partikel, die ein solches Metall enthalten, Partikel, die unter Verwendung dieser Partikel als Kernpartikel und Beschichtung der Oberflächen dieser Kernpartikel mit einem gute Leitfähigkeitseigenschaften aufweisenden Metall wie Gold, Silber, Palladium oder Rhodium erhalten werden, Partikel, die unter Verwendung von Partikeln aus einem nichtmagnetischen Metall, Partikeln eines anorganischen Materials wie Glasperlen oder Partikeln aus einem Polymer als Kernpartikel und Beschichtung der Oberflächen dieser Kernpartikel mit einem leitenden magnetischen Material wie Nickel oder Kobalt erhalten werden, sowie Partikel, die durch Beschichtung der Kernpartikel sowohl mit einem leitfähigen magnetischen Material als auch einem gut leitenden Metall erhalten werden.
Hierbei werden vorzugsweise Partikel verwendet, die unter Verwendung von Nickelpartikeln als Kernpartikel und Beschichtung von deren Oberflächen mit einem eine gute Leitfähigkeit aufweisenden Metall wie Gold oder Silber erhalten werden.
In Bezug auf das Verfahren zur Beschichtung der Oberflächen der Kernpartikel mit dem leitenden Metall besteht keine spezielle Beschränkung, jedoch kann diese Beschichtung z. B. in Form einer chemischen Beschichtung erfolgen.
Unter dem Gesichtspunkt der Erzielung einer guten Leitfähigkeit beträgt bei den leitenden Partikeln P, die durch Beschichtung der Oberflächen von Kernpartikeln mit einem leitenden Metall erhalten werden, die Beschichtungsrate (das Verhältnis des mit einem leitenden Metall beschichteten Bereichs zu dem Oberflächenbereich der Kernpartikel) des leitenden Metalls auf den Partikeloberflächen vorzugsweise zumindest 40%, wobei ein Wert von zumindest 45% noch bevorzugter ist und insbesondere Werte von 47 bis 95% bevorzugt werden.
Die Menge des für die Beschichtung verwendeten leitenden Metalls beträgt in Bezug auf die Kernpartikel vorzugsweise 2,5 bis 50 Gew.-%, wobei 3 bis 45 Gew.-% bevorzugter und 3,5 bis 40 Gew.-% noch bevorzugter sind, insbesondere jedoch 5 bis 30 Gew.-% bevorzugt werden.
Der Partikeldurchmesser der leitenden Partikel P beträgt hierbei vorzugsweise 1 bis 500 μm, wobei Werte von 2 bis 400 μm bevorzugter und Werte von 5 bis 300 μm noch bevorzugter sind, insbesondere jedoch Werte von 10 bis 150 μm bevorzugt werden.
Die Durchmesserverteilung (Dw/Dn) der leitenden Partikel P beträgt vorzugsweise 1 bis 10, wobei Werte von 1 bis 7 bevorzugter und Werte von 1 bis 5 noch bevorzugter sind, insbesondere jedoch Werte von 1 bis 4 bevorzugt werden.
Durch Verwendung von leitenden Partikeln P, die diese Bedingungen erfüllen, können sich die erhaltenen elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 unter Druck leicht verformen, sodass ein ausreichender elektrischer Kontakt zwischen den leitenden Partikeln P in den leitenden Verbindungselementen 52 in den elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 erhalten wird.
Leitende Partikel P mit einem solchen mittleren Partikeldurchmesser können hergestellt werden, indem leitende Partikel und/oder Kernpartikel zur Bildung der leitenden Partikel einer Sortierbehandlung mit Hilfe eines Sortiergerätes wie eines Luftstrom- oder Schallsortiergerätes unterzogen werden. Hierbei werden spezifische Bedingungen für diese Sortierbehandlung in Abhängigkeit von dem beabsichtigten durchschnittlichen Partikeldurchmesser und der Durchmesserverteilung der leitenden Partikel, der Art des verwendeten Sortiergerätes und dergleichen in geeigneter Weise vorgegeben.
In Bezug auf die Form der leitenden Partikel P besteht keine spezielle Beschränkung, jedoch sind sie unter dem Gesichtspunkt einer möglichst einfachen Verteilung dieser Partikel in dem den polymeren Stoff bildenden Polymerisationsmaterial vorzugsweise kugel- oder sternförmig ausgebildet oder stellen eine Masse von Sekundärpartikeln dar, die durch Zusammenballung solcher Partikel erhalten werden.
Der Wasseranteil der leitenden Partikel P beträgt hierbei vorzugsweise maximal 5%, wobei maximal 3% bevorzugter und maximal 2% noch bevorzugter sind, insbesondere jedoch maximal 1% bevorzugt wird. Durch Verwendung von leitenden Partikeln P, die solche Bedingungen erfüllen, lässt sich das Auftreten einer Blasenbildung in der Form- oder Gussmaterialschicht bei deren Aushärtungsbehandlung verhindern oder zumindest begrenzen.
Ferner ermöglicht die Behandlung der Oberflächen der leitenden Partikel P mit einem Haftvermittler wie einem Silan-Haftvermittler eine zweckmäßige Verwendung solcher Partikel, da nämlich durch eine solche Behandlung der Oberflächen der leitenden Partikel P mit einem Haftvermittler die Hafteigenschaften der leitenden Partikel P an dem elastischen polymeren Werkstoff verbessert werden, sodass die erhaltenen elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 bei wiederholter Verwendung eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen.
Die Menge bzw. der Anteil des Haftvermittlers wird zweckmäßig innerhalb gewisser Grenzen gewählt, durch die die Leitfähigkeit der leitenden Partikel P nicht beeinträchtigt wird. Hierbei wird jedoch vorzugsweise ein solcher Anteil gewählt, dass die Beschichtungsrate (das Verhältnis des mit dem Haftvermittler beschichteten Bereichs zu dem Oberflächenbereich der leitenden Kernpartikel) des Haftvermittler auf den Oberflächen der leitenden Partikel P zumindest 5% beträgt, wobei Werte von 7 bis 100% bevorzugter und Werte von 10 bis 100% noch bevorzugter sind, insbesondere jedoch Werte von 20 bis 100% bevorzugt werden.
Der Volumenanteil der in den leitenden Verbindungselementen 52 in dem Funktionselement 51 enthaltenen leitenden Partikel P beträgt vorzugsweise 10 bis 60%, wobei insbesondere 15 bis 50% bevorzugt werden. Wenn dieser Anteil nämlich unter 10% liegt, besteht die Gefahr, dass die leitenden Verbindungselemente 52 in einigen Fällen keinen ausreichend niedrigen elektrischen Widerstandswert aufweisen. Wenn dagegen dieser Anteil 60% überschreitet, können die erhaltenen leitenden Verbindungselemente 52 brüchig und spröde werden, sodass wiederum die Gefahr besteht, dass in einigen Fällen die bei den leitenden Verbindungselementen 52 erforderliche Elastizität nicht erhalten wird.
Falls erforderlich, kann in dem den polymeren Stoff bildenden Polymerisationsmaterial auch ein anorganischer Füllstoff wie übliches SiO₂-Pulver, colloidales Siliciumdioxid, Aerogel-Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid enthalten sein. Durch Hinzufügung eines solchen anorganischen Füllstoffs sind die thixotropen Eigenschaften in Verbindung mit einer hohen Viskosität der erhaltenen Formmasse gewährleistet, wobei eine höhere Dispersionsstabilität der leitenden Partikel P erhalten wird und sich außerdem eine hohe Festigkeit der durch die Härtungsbehandlung erhaltenen elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 erzielen lässt.
In Bezug auf den verwendeten Anteil eines solchen anorganischen Füllstoffs besteht keine spezielle Beschränkung, jedoch sollte vorzugsweise der verwendete Anteil nicht zu hoch sein, da andernfalls die Bewegung der leitenden Partikel P durch ein Magnetfeld bei der Herstellung in erheblichem Maße behindert werden kann, worauf nachstehend noch näher eingegangen wird.
Ein solches anisotrop leitendes Verbindungselement 40 kann z. B. gemäß einem aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 2002-334 732 bekannten Verfahren hergestellt werden.
Bei der Sondenkarte 30 gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel werden die Führungsstifte 33 der Prüfsonden-Leiterplatte 31 jeweils in die (nicht dargestellten) Positionierungslöcher der Rahmenplatte 41 in dem anisotrop leitenden Verbindungselement 40 und die (nicht dargestellten) Positionierungslöcher in der Rahmenplatte 11 der plattenförmigen Sonde 10 eingeführt, wodurch das anisotrop leitende Verbindungselement 40 derart angeordnet wird, dass die leitenden Verbindungselemente 52 in den jeweiligen elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 jeweils in Kontakt mit den Prüfelektroden 32 der Prüfsonden-Leiterplatte 31 gelangen, wobei an der Vorderseite des anisotrop leitenden Verbindungselements 40 die plattenförmige Sonde 10 derart angeordnet ist, dass ihre Elektrodenanordnungen 17 jeweils in Kontakt mit den jeweiligen leitenden Verbindungselementen 52 in den elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 des anisotrop leitenden Verbindungselements 40 gelangen. In diesem Zustand sind diese drei Elemente miteinander verbunden.
Bei dieser Sondenkarte 30 des ersten Ausführungsbeispiels ist somit die vorstehend beschriebene plattenförmige Sonde gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen, sodass temperaturabhängige Positionsabweichungen zwischen den Elektrodenanordnungen 17 und den zu prüfenden Elektroden zuverlässig verhindert werden können.
Da ferner die anisotrop leitenden Schichtanordnungslöcher 42 in der Rahmenplatte 41 des anisotrop leitenden Verbindungselements 40 jeweils entsprechend dem Elektrodenbereich mit den zu prüfenden Elektroden der integrierten Schaltkreise der das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe ausgebildet sind, umfassen die in den jeweiligen anisotrop leitenden Schichtanordnungslöchern 42 angeordneten elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 nur einen kleinen Bereich, sodass die jeweils nur einen geringen Bereich umfassenden elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 auch nur geringfügig zu der Absolutgröße der Wärmeausdehnung in einer Planarrichtung beitragen und somit die Wärmeausdehnung in der Planarrichtung der elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 durch die Rahmenplatte 41 zuverlässig begrenzt werden kann. Auf diese Weise lassen sich temperaturabhängige Positionsabweichungen zwischen den leitenden Verbindungselementen 52 und damit zwischen den Elektrodenanordnungen 17 und den Prüfelektroden 32 zuverlässig verhindern.
Bei einem Voralterungstest kann somit ein guter elektrischer Verbindungszustand mit der das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe auch dann stabil aufrecht erhalten werden, wenn die Halbleiterscheibe einen großen Durchmesserbereich von 8 Zoll oder mehr umfasst und/oder ein äußerst geringer Abstand zwischen den zu prüfenden Elektroden vorliegt.
32 zeigt eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Sondenkarte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, während 33 eine Querschnittsansicht zeigt, die den Aufbau eines Hauptteils der Sondenkarte gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Die Sondenkarte 30 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel besitzt hierbei den gleichen Aufbau wie die Sondenkarte 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei allerdings insofern eine Ausnahme besteht, dass die plattenförmige Sonde 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel anstelle der plattenförmigen Sonde 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel Verwendung findet.
Bei dieser Sondenkarte 30 ist somit die plattenförmige Sonde gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen, sodass temperaturabhängige Positionsabweichungen zwischen den Elektrodenanordnungen 17 und den zu prüfenden Elektroden zuverlässig verhindert werden können. Außerdem ist ein anisotrop leitendes Verbindungselement 40 mit dem gleichen Aufbau wie bei der Sondenkarte 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen, sodass temperaturabhängige Positionsänderungen zwischen den leitenden Verbindungselementen 52 und damit zwischen den Elektrodenanordnungen 17 sowie den Prüfelektroden 32 zuverlässig verhindert werden können. Bei einem Voralterungstest kann somit ein guter elektrischer Verbindungszustand mit der das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe auch dann stabil aufrecht erhalten werden, wenn die Halbleiterscheibe einen großen Durchmesserbereich von 8 Zoll oder mehr aufweist und/oder ein äußerst geringer Abstand zwischen den zu prüfenden Elektroden vorliegt.
Halbleiterscheiben-Prüfgerät
34 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Halbleiterscheiben-Prüfgerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Dieses Halbleiterscheiben-Prüfgerät dient zur Durchführung einer elektrischen Prüfung von jeweiligen integrierten Schaltkreisen aus einer Vielzahl von auf einer Halbleiterscheibe ausgebildeten integrierten Schaltkreisen in einem Zustand der Halbleiterscheibe.
Das Halbleiterscheiben-Prüfgerät gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Sondenkarte 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer elektrischen Verbindung von zu prüfenden jeweiligen Elektroden 2 einer ein Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe 1 mit einem Prüfgerät. An der Rückseite der Prüfsonden-Leiterplatte 31 dieser Sondenkarte 30 ist eine Andruckplatte 35 vorgesehen, durch die die Sondenkarte 30 abwärts gedrückt wird. Unter der Sondenkarte 30 ist ein Halbleiterscheiben-Einspanntisch bzw. -Montagetisch 36 angeordnet, auf dem die das Prüfobjekt darstellende Halbleiterscheibe 1 angebracht wird. Außerdem ist eine Heizeinrichtung 37 mit der Andruckplatte 35 und dem Halbleiterscheiben-Einspanntisch 36 verbunden.
Bei diesem Halbleiterscheiben-Prüfgerät wird die das Prüfobjekt darstellende Halbleiterscheibe 1 auf dem Halbleiterscheiben-Einspanntisch bzw. -Montagetisch 36 angeordnet und die Sondenkarte sodann von der Andruckplatte 35 abwärts gedrückt, wodurch die jeweiligen vorderseitigen Elektrodenelemente 18a in den Elektrodenanordnungen 17 der zugehörigen plattenförmigen Sonde 10 in Kontakt mit den ihnen zugeordneten, zu prüfenden Elektroden 2 der Halbleiterscheibe 1 gebracht werden, wobei von den vorderseitigen Elektrodenelementen 18a ein Druck auf die jeweils zu prüfenden Elektroden 2 der Halbleiterscheibe 1 ausgeübt wird. In diesem Zustand werden die leitenden Verbindungselemente 52 in den elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 des anisotrop leitenden Verbindungselements 40 jeweils von den Prüfelektroden 32 der Prüfsonden-Leiterplatte 31 und den vorderseitigen Elektrodenelementen 18a der Elektrodenanordnungen 17 der plattenförmigen Sonde 10 festgehalten und unter Druck gesetzt, sodass sie in Querrichtung komprimiert werden und sich hierdurch in den jeweiligen leitenden Verbindungselementen 52 Leitungsbahnen in deren Querrichtung bilden. Auf diese Weise wird eine elektrische Verbindung zwischen den zu prüfenden Elektroden 2 der Halbleiterscheibe 1 und den Prüfelektroden 32 der Prüfsonden-Leiterplatte 31 hergestellt. Sodann wird die Halbleiterscheibe 1 mit Hilfe der Heizeinrichtung 37 über den Halbleiterscheiben-Einspanntisch 36 und die Andruckplatte 35 auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt. In diesem Zustand wird dann die erforderliche elektrische Prüfung bei jedem integrierten Schaltkreis aus der Vielzahl der auf der Halbleiterscheibe 1 ausgebildeten integrierten Schaltkreise durchgeführt.
Bei dem Halbleiterscheiben-Prüfgerät gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel wird eine elektrische Verbindung mit den zu prüfenden Elektroden 2 der das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe 1 über die Sondenkarte 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hergestellt. Bei einem Voralterungstest kann somit ein guter elektrischer Verbindungszustand mit der Halbleiterscheibe 1 auch dann stabil aufrecht erhalten werden, wenn die Halbleiterscheibe 1 einen großen Durchmesserbereich von 8 Zoll oder mehr aufweist und/oder ein äußerst geringer Abstand zwischen den zu prüfenden Elektroden 2 vorliegt, sodass die erforderliche elektrische Prüfung eines jeweiligen integrierten Schaltkreises aus der Vielzahl der auf der Halbleiterscheibe 1 ausgebildeten integrierten Schaltkreise zuverlässig durchgeführt werden kann.
35 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Halbleiterscheiben-Prüfgerätes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Auch dieses Halbleiterscheiben-Prüfgerät dient zur Durchführung einer elektrischen Prüfung von jeweiligen integrierten Schaltkreisen aus einer Vielzahl von auf einer Halbleiterscheibe ausgebildeten integrierten Schaltkreisen in einem Zustand der Halbleiterscheibe.
Das Halbleiterscheiben-Prüfgerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel besitzt im wesentlichen den gleichen Aufbau wie das vorstehend beschriebene Halbleiterscheiben-Prüfgerät, wobei jedoch eine Ausnahme darin besteht, dass nunmehr die Sondenkarte 30 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel anstelle der Sondenkarte 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel Verwendung findet.
Bei dem Halbleiterscheiben-Prüfgerät gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird somit eine elektrische Verbindung mit den zu prüfenden Elektroden 2 der das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe 1 über die Sondenkarte 30 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hergestellt. Auch hier kann somit bei einem Voralterungstest ein guter elektrischer Verbindungszustand mit der Halbleiterscheibe 1 auch dann stabil aufrecht erhalten werden, wenn die Halbleiterscheibe 1 einen großen Durchmesserbereich von 8 Zoll oder mehr aufweist und/oder ein äußerst geringer Abstand zwischen den zu prüfenden Elektroden 2 vorliegt, sodass die erforderliche elektrische Prüfung bei den jeweiligen integrierten Schaltkreisen der auf der Halbleiterscheibe 1 ausgebildeten Vielzahl von integrierten Schaltkreisen zuverlässig erfolgen kann.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen plattenförmigen Sonden und Sondenkarten ist jedoch nicht auf ein Halbleiterscheiben-Prüfgerät beschränkt, sondern kann gleichermaßen auch bei einem Prüfgerät für gekapselte bzw. mit Gehäusen versehene integrierte Schaltkreise wie Chipgehäuse mit Lötpunkten aufweisende sogenannte BGA-Schaltkreise und der Chipgröße entsprechende Chipgehäuse aufweisende sogenannte CSP-Schaltkreise sowie für Schaltungsanordnungen wie Multichipmodule (MCM) Verwendung finden.
Das erfindungsgemäße Prüfgerät für Schaltungsanordnungen ist ebenfalls nicht auf ein Halbleiterscheiben-Prüfgerät gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beschränkt, sondern es können in der nachstehend näher beschriebenen Weise auch verschiedene Änderungen oder Modifikationen bei einem solchen Gerät vorgenommen werden.

(1) Bei den Sondenkarten 30 gemäß den 29 und 32 erfolgt eine kollektive elektrische Verbindung mit zu prüfenden Elektroden von sämtlichen integrierten Schaltkreisen, die auf einer Halbleiterscheibe ausgebildet sind. Hierbei kann jedoch auch in Betracht gezogen werden, eine elektrische Verbindung nur mit den zu prüfenden Elektroden von mehreren integrierten Schaltkreisen herzustellen, die aus sämtlichen integrierten Schaltkreisen einer Halbleiterscheibe ausgewählt worden sind. Die Anzahl der in Betracht gezogenen integrierten Schaltkreise wird hierbei unter Berücksichtigung der Abmessungen der Halbleiterscheibe, der Anzahl der auf der Halbleiterscheibe ausgebildeten integrierten Schaltkreise, der Anzahl der bei jedem integrierten Schaltkreis zu prüfenden Elektroden und dergleichen in geeigneter Weise ausgewählt. Hierbei beträgt die Anzahl der ausgewählten integrierten Schaltkreise z. B. 16, 32, 64 oder 128.

Bei dem eine solche Sondenkarte 30 aufweisenden Prüfgerät ist die Sondenkarte 30 zur Durchführung einer elektrischen Prüfung mit den zu prüfenden Elektroden einer Vielzahl von integrierten Schaltkreisen elektrisch verbunden, die aus der Gesamtzahl der auf einer Halbleiterscheibe ausgebildeten integrierten Schaltkreise ausgewählt worden sind. Sodann wird die Sondenkarte 30 zur Durchführung einer elektrischen Prüfung mit den zu prüfenden Elektroden einer Vielzahl von integrierten Schaltkreisen elektrisch verbunden, die aus anderen integrierten Schaltkreisen ausgewählt worden sind. Durch Wiederholung dieser Vorgänge kann somit eine elektrische Prüfung von sämtlichen integrierten Schaltkreisen durchgeführt werden, die auf der Halbleiterscheibe ausgebildet sind.
Insbesondere im Falle der Durchführung einer elektrischen Prüfung von integrierten Schaltkreisen, die mit einer hohen Integrationsdichte auf einer Halbleiterscheibe mit einem Durchmesser von 8 Zoll oder 12 Zoll ausgebildet sind, kann bei einem solchen Prüfgerät die Anzahl der Prüfelektroden und Leiterbahnen in der verwendeten Prüfsonden-Leiterplatte im Vergleich zu der Durchführung einer kollektiven Prüfung von sämtlichen integrierten Schaltkreisen erheblich verringert werden, wodurch sich die Herstellungskosten des Prüfgerätes maßgeblich senken lassen.

(2) Bei der plattenförmigen Sonde 10 kann ein ringartiges Halterungselement 14 in einem peripheren Randbereich der Rahmenplatte 11 vorgesehen sein.

In Bezug auf das Material dieses Halterungselements 14 kann die Verwendung einer Invarlegierung wie Invar oder Superinvar, einer Elinvarlegierung wie Elinvar, eines Metallmaterials mit einer geringen Wärmeausdehnung wie Covar oder einer 42-Legierung oder eines keramischen Materials wie Aluminiumoxid, Siliciumcarbid oder Siliciumnitrid in Betracht gezogen werden.

(3) Zusätzlich zu den in einem dem Muster der zu prüfenden Elektroden entsprechenden Muster ausgebildeten leitenden Verbindungselementen 52 können in den elastischen anisotrop leitenden Schichten 50 des anisotrop leitenden Verbindungselements 40 auch nicht zu Verbindungszwecken dienende leitende Elemente vorgesehen sein, die nicht mit den zu prüfenden Elektroden elektrisch verbunden sind.
(4) Erfindungsgemäß sind die Sondenkarten nicht auf Sondenkarten zur Prüfung von Halbleiterscheiben beschränkt, sondern können auch als Sondenkarten zur Prüfung von Schaltungsanordnungen ausgestaltet sein, die in Halbleiterchips, gekapselten hochintegrierten Schaltkreisen (LSI) wie Chipgehäuse mit Lötpunkten aufweisenden Schaltkreisen (BGA) und der Chipgröße entsprechende Chipgehäuse aufweisenden Schaltkreisen (CSP), sowie in integrierten Halbleiter-Schaltungsanordnungen wie Multichipmodulen (MCM) und dergleichen ausgebildet sind. Ferner können auch Prüfgeräte für Schaltungsanordnungen erhalten werden, die mit einer solchen Sondenkarte ausgestattet sind.

BEISPIELE
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen im einzelnen beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf die nachstehend angeführten Beispiele beschränkt ist.
Herstellung einer Test-Halbleiterscheibe
Wie in 37 veranschaulicht ist, wurden auf einer aus Silicium (mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 3,3 × 10^–6/K) bestehenden Halbleiterscheibe 1 mit einem Durchmesser von 8 Zoll insgesamt 393 viereckige integrierte Schaltkreise L mit jeweiligen Abmessungen von 8 mm × 8 mm ausgebildet. Wie in 38 veranschaulicht ist, umfassen die auf der Halbleiterscheibe 1 ausgebildeten integrierten Schaltkreise L jeweils in ihrer Mitte einen Bereich A mit zu prüfenden Elektroden. In diesem Bereich A mit den zu prüfenden Elektroden sind in der in 39 dargestellten Weise 60 zu prüfende rechteckige Elektroden 2 mit jeweiligen Abmessungen von 200 μm in Vertikalrichtung (der Aufwärts- und Abwärtsrichtung in 39) und 50 μm in Horizontalrichtung (der Linksrichtung und Rechtsrichtung in 39) in Abständen von 100 μm auf einer Linie in der Horizontalrichtung angeordnet. Die Gesamtzahl der bei der gesamten Halbleiterscheibe 1 zu prüfenden Elektroden 2 beträgt hierbei 23580, wobei alle zu prüfenden Elektroden 2 elektrisch voneinander isoliert sind. Diese Halbleiterscheibe wird nachstehend als "Test-Halbleiterscheibe W1" bezeichnet.
Außerdem wurden auf einer Halbleiterscheibe (1) 393 integrierte Schaltkreise (L) mit im wesentlichen dem gleichen Aufbau wie bei der Test-Halbleiterscheibe W1 ausgebildet, wobei jedoch anstelle einer vollständigen elektrischen Isolierung sämtlicher zu prüfenden Elektroden 2 voneinander nunmehr jeweils 2 Elektroden der zu prüfenden 60 Elektroden (2) eines jeden integrierten Schaltkreises (L) bei jeder von einer zu prüfenden Endelektrode (2) an gezählten zweiten Elektrode elektrisch miteinander verbunden waren. Diese Halbleiterscheibe wird nachstehend als "Test-Halbleiterscheibe W2" bezeichnet.
Beispiel 1
Es wurden eine laminierte Polyimidplatte, bei der eine Oberfläche einer Polyimidplatte mit einem Durchmesser von 20 cm und einer Dicke von 12,5 μm mit einer Kupferschicht mit einem Durchmesser von 20 cm und einer Dicke von 5 μm beschichtet wurde, und eine laminierte Platte hergestellt, bei der eine Oberfläche einer aus einer 42-Legierung bestehenden Metallplatte mit einem Durchmesser von 22 cm und einer Dicke von 25 μm mit einer aus einem thermoplastischen Polyimid bestehenden Kunstharzschicht mit einem Durchmesser von 20 cm und einer Dicke von 2,5 μm beschichtet wurde. Die laminierte Polyimidplatte wurde sodann auf der Oberfläche der Kunstharzschicht der laminierten Platte derart angeordnet, dass ihre Polyimidschicht der Oberfläche der Kunstharzschicht gegenüberlag, wobei ein aus Polyethylenphthalat bestehendes Schutzband mit einem Innendurchmesser von 20,4 cm, einem Außendurchmesser von 22 cm und einer Dicke von 25 μm auf der Oberfläche eines peripheren Randbereichs der Metallplatte der laminierten Platte angebracht wurde. Diese Schichten wurden einer Druckkontaktierungsbehandlung unter Erwärmung unterzogen, wodurch ein Laminatmaterial (20) mit dem in 5 dargestellten Aufbau erhalten wurde.
Das erhaltene Laminatmaterial (20) umfasste hierbei eine aus Polyimid bestehende und zur Bildung von Isolierschichten dienende Schicht (16A) mit einem Durchmesser von 20 cm und einer Dicke von 15 μm, die in Form eines integrierten Laminats auf der Oberfläche einer zur Bildung einer Rahmenplatte dienenden und aus einer 42-Legierung bestehenden Metallplatte (11A) mit einem Durchmesser von 22 cm und einer Dicke von 25 μm angeordnet war, und eine in Form eines integrierten Laminats auf der Oberfläche dieser zur Bildung von Isolierschichten dienenden Schicht (16A) angeordnete und aus Kupfer bestehende Metallschicht (21) mit einer Dicke von 5 μm, wobei außerdem entlang eines peripheren Randbereichs auf der Oberfläche der zur Bildung der Rahmenplatte dienenden Metallplatte (11A) ein Schutzband (22) mit einem Innendurchmesser von 20,4 cm, einem Außendurchmesser von 22 cm und einer Dicke von 25 μm angeordnet war.
Auf der gesamten Vorderseite der Metallschicht (21) in dem Laminatmaterial (20) und auf der gesamten Rückseite der zur Bildung einer Rahmenplatte dienenden Metallplatte (11A) wurden jeweils Fotolack- bzw. Resistschichten (23, 24) mit Hilfe eines Trockenschicht-Fotolacks (Produkt der Hitachi Chemical Co., Ltd. mit der Handelsbezeichnung H-K350) mit einer Dicke von 25 μm ausgebildet, wobei in der auf der Vorderseite der Metallschicht (21) ausgebildeten Fotolackschicht (23) 23580 kreisförmig strukturierte Löcher (23H) mit einem jeweiligen Durchmesser von 30 μm in einem dem Muster der auf der Test-Halbleiterscheibe W1 ausgebildeten und zu prüfenden Elektroden entsprechenden Muster ausgebildet wurden (siehe 6 und 7). Bei der Bildung der strukturierten Löcher (23H) wurde eine Belichtungsbehandlung in Form einer durch eine Quecksilberdampf-Hochdrucklampe erfolgenden Bestrahlung mit Ultraviolettlicht von 80 mJ durchgeführt, woraufhin eine Entwicklungsbehandlung durch zweifach wiederholtes Eintauchen des Laminatmaterials für jeweils 40 s in eine Entwicklerflüssigkeit aus einer 1%-igen wässrigen Lösung von Natriumhydroxid durchgeführt wurde.
Die Metallschicht 21 wurde sodann einer bei 50°C für 30 s erfolgenden Ätzbehandlung mit einem Eisen(III)-Chlorid-Ätzmittel unterzogen, wodurch eine Metallmaske 21M erhalten wurde, in der 23580, mit den jeweiligen strukturierten Löchern 23H in der Fotolackschicht (23) in Verbindung stehende Öffnungen (21H) in der Metallschicht (21) ausgebildet waren (siehe 8). Sodann wurde auf die Oberfläche der auf der zur Bildung einer Rahmenplatte in dem Laminatmaterial (20) dienenden Metallplatte (11A) ausgebildeten Fotolackschicht (24) eine aus Polyethylenterephthalat bestehende Schutzversiegelung mit einer Dicke von 25 μm aufgebracht, woraufhin dieses Laminatmaterial (20) bei 45°C für 2 min in eine Natriumhydroxidlösung getaucht wurde, um auf diese Weise die Fotolackschicht (23) von dem Laminatmaterial (20) zu entfernen (siehe 9).
Die zur Bildung von Isolierschichten in dem Laminatmaterial (20) dienende Schicht (16A) wurde sodann durch die Öffnungen (21H) der Metallmaske (21M) hindurch einer Laserstrahlabtragung unterzogen, wodurch in der zur Bildung von Isolierschichten dienenden Schicht (16A) 23580 kreisförmige Durchgangslöcher (17H) mit einem jeweiligen Durchmesser von 30 μm in einem dem Muster der auf der Test-Halbleiterscheibe W1 ausgebildeten und zu prüfenden Elektroden entsprechenden Muster ausgebildet wurden (siehe 10). Hierbei erfolgte die Laserstrahlabtragung unter Verwendung eines Excimerlasers mit einer Frequenz (Anzahl von Impulsen je Sekunde) von 50 Hz, einer Strahlbreite von 5 mm × 5 mm, einer Abtastrate (Bewegungsgeschwindigkeit einer Stufe in einem Lasergerät) von 25 mm/s und einer Energiedichte (Laser-Strahlungsenergie je Einheitsfläche) von 0,8 J/cm², wobei eine 100-fache Abtastung erfolgte. Sodann wurde das Laminatmaterial (20) bei 50°C für 30 s einer Ätzbehandlung unter Verwendung eines Eisen(III)-Chlorid-Ätzmittels zur Entfernung der Metallmaske (21M) unterzogen.
Das Laminatmaterial (20) wurde dann in ein Nickelsulfamat enthaltendes Metallisierungsbad getaucht, um das Laminatmaterial (20) unter Verwendung der zur Bildung der Rahmenplatte dienenden Metallplatte (11A) als Elektrode einer Galvanisierungsbehandlung zu unterziehen, wodurch in die Durchgangslöcher (17H) in der zur Bildung der Isolierschichten dienenden Schicht (16A) Metall zur Bildung der Kurzschlusselemente (18c) eingefüllt und gleichzeitig auf der Oberfläche der zur Bildung der Isolierschichten vorgesehenen Schicht (16A) halbkugelförmige vorderseitige Elektrodenelemente (18a) ausgebildet wurden, die auf diese Weise mit den jeweiligen Kurzschlusselementen (18c) in integrierter Form verbunden waren und einen Durchmesser von ungefähr 75 μm sowie eine Vorsprungshöhe von ungefähr 25 μm aufwiesen (siehe 12). Diese Galvanisierungsbehandlung wurde bei einer Metallisierungsbadtemperatur von 50°C für eine Dauer von 60 Minuten bei einer Stromdichte von 5 A/dm durchgeführt.
Sodann wurde unter Verwendung eines flüssigen Fotolacks (Produkt von JSR mit der Handelsbezeichnung THB-150N) eine Fotolackschicht (25) auf sämtlichen Oberflächen der zur Bildung der Isolierschichten dienenden Schicht (16A) und der vorderseitigen Elektrodenelemente (18a) des Laminatmaterials (20) ausgebildet, woraufhin zusätzlich auf die Oberfläche dieser Fotolackschicht (25) eine Schutzversiegelung mit einer Dicke von 25 μm aus Polyethylenterephthalat aufgebracht wurde (siehe 13).
Die auf der Oberfläche der auf der zur Bildung der Rahmenplatte dienenden Metallplatte (11A) ausgebildeten Fotolackschicht (24) angeordnete Schutzversiegelung wurde sodann entfernt und die freiliegende Fotolackschicht (24) einer Belichtungs- und Entwicklungsbehandlung unterzogen, wodurch 393 strukturierte Löcher (24H) mit jeweiligen Abmessungen von 6400 μm in Horizontalrichtung und 320 μm in Vertikalrichtung und gleichzeitig in den jeweiligen strukturierten Löchern (24H) 23580 (60 × 393) rechteckige Fotolackmuster (24A) mit jeweiligen Abmessungen von 200 μm in Vertikalrichtung und 40 μm in Horizontalrichtung derart ausgebildet wurden, dass eine Ausrichtung in Abständen von 100 μm in Horizontalrichtung in einem dem Muster der auf der Test-Halbleiterscheibe W1 ausgebildeten und zu prüfenden Elektroden entsprechenden Muster erhalten wurde (siehe 14). Hierbei erfolgte die Belichtungsbehandlung unter Verwendung einer Quecksilberdampf-Hochdrucklampe durch Bestrahlung mit Ultraviolettlicht von 80 mJ/cm², während die Entwicklungsbehandlung durch zweifach wiederholtes Eintauchen des Laminatmaterials für jeweils 40 s in einen aus einer 1%-igen wässrigen Lösung von Natriumhydroxid bestehenden Entwickler erfolgte.
Die zur Bildung der Rahmenplatte in dem Laminatmaterial (20) dienende Metallplatte (11A) wurde sodann bei 50°C für 30 s einer Ätzbehandlung mit einem Eisen(III)-Chlorid-Ätzmittel unterzogen, wodurch eine Rahmenplatte (11) erhalten wurde, in der 393 Durchgangslöcher (12) mit jeweiligen Abmessungen von 6400 μm in Horizontalrichtung und 320 μm in Vertikalrichtung ausgebildet und 23580 (60 × 393) rechteckige rückseitige Elektrodenelemente (18b) mit jeweiligen Abmessungen von 200 μm in Vertikalrichtung und 40 μm in Horizontalrichtung in den jeweiligen Durchgangslöchern (12) der Rahmenplatte (11) mit einer in Horizontalrichtung verlaufenden Ausrichtung in jeweiligen Abständen von 100 μm angeordnet waren (siehe 15).
Das Laminatmaterial wurde sodann bei 45°C für 2 min in eine Natriumhydroxidlösung getaucht, um die Fotolackschicht (24) von der Rahmenplatte (11) und den jeweiligen rückseitigen Elektrodenelementen (18b) zu entfernen (siehe 16). Sodann wurden die Rückseite der Rahmenplatte (11), die Rückseite der zur Bildung von Isolierschichten dienenden Schicht (16A) sowie die rückseitigen Elektrodenelemente (18b) unter Verwendung eines flüssigen Fotolacks (Produkt von JSR mit der Handelsbezeichnung THB-150N) mit einer eine Dicke von 25 μm aufweisenden Fotolackschicht (26) überzogen, woraufhin 23580 rechteckige strukturierte Löcher (26H) mit jeweiligen Abmessungen von 200 μm in Vertikalrichtung und 40 μm in Horizontalrichtung in denjenigen Bereichen dieser Fotolackschicht (26) ausgebildet wurden, in denen sich die rückseitigen Elektrodenelemente (18b) befanden, um auf diese Weise die rückseitigen Elektrodenelemente (18b) freizulegen (siehe 17 und 18). Bei der Bildung dieser strukturierten Löcher (26H) wurden eine unter Verwendung einer Quecksilberdampf-Hochdrucklampe durch Bestrahlung mit Ultraviolettlicht mit 1200 mJ/cm² erfolgende Belichtungsbehandlung sowie eine durch Eintauchen des Laminatmaterials bei Raumtemperatur für 180 s in einen Entwickler (Produkt von JSR mit der Handelsbezeichnung PD523) erfolgende Entwicklungsbehandlung durchgeführt.
Sodann wurden die rückseitigen Elektrodenelemente (18b) unter Verwendung einer Vergoldungslösung (Produkt der Firma Tanaka Kikinzoku Kogyo K. K., mit der Handelsbezeichnung "LECTROLESS") einer Vergoldungsbehandlung unterzogen, wodurch eine aus Gold bestehende Beschichtung (19) mit einer Dicke von 0,2 μm auf die Oberflächen der rückseitigen Elektrodenelemente (18b) aufgebracht und damit die Elektrodenanordnungen (17) gebildet wurden (siehe 19). Anschließend wurde unter Verwendung eines flüssigen Fotolacks (Produkt von JSR mit der Handelsbezeichnung THB-150N) eine Fotolackschicht (27) auf der Oberfläche der auf die Oberfläche der jeweiligen rückseitigen Elektrodenelemente (18b) aufgebrachten Beschichtung (19) ausgebildet (siehe 20).
Sodann wurden die auf die Oberfläche der Fotolackschicht (25) aufgebrachte Schutzversiegelung entfernt und die Fotolackschicht (25) zur Ausbildung von in Vertikalrichtung oder Horizontalrichtung verlaufenden strukturierten Ausnehmungen (25H) mit einer jeweiligen Breite von 1 mm einer Belichtungs- und Entwicklungsbehandlung unterzogen, wodurch die Elektrodenanordnungen (17) in Gruppen von jeweils 60 Elektrodenanordnungen unterteilt wurden (siehe 21). Bei der Bildung dieser strukturierten Ausnehmungen wurde die Belichtungsbehandlung unter Verwendung einer Quecksilberdampf-Hochdrucklampe durch Bestrahlung mit Ultaviolettlicht mit 1200 mJ/cm² durchgeführt, während die Entwicklungsbehandlung durch Eintauchen des Laminatmaterials bei Raumtemperatur für 180 Sekunden in einen Entwickler (Produkt von JSR mit der Handelsbezeichnung 2D523) erfolgte.
Anschließend wurde die zur Bildung von Isolierschichten dienende Schicht (16A) bei 80°C für 10 min einer Ätzbehandlung mit einem Polyimid-Ätzmittel eines Amintyps (Produkt der Toray Engineering Co., Ltd. mit der Handelsbezeichnung "TPE-3000") unterzogen, wodurch 393 Isolierschichten (16) mit jeweiligen Abmessungen von 7,5 mm × 7,5 mm unabhängig voneinander zur Bildung von 393 Kontaktschichten (15) ausgebildet wurden (siehe 22).
Die Fotolackschichten (25, 26, 27) wurden sodann von der Rahmenplatte (11) und den Kontaktschichten (15) entfernt, wobei auch das Schutzband (22) von der Rahmenplatte (11) entfernt wurde. Anschließend wurden auf die Oberfläche eines peripheren Randabschnitts der Rahmenplatte (11) ein aushärtender Klebstoff eines Silicontyps (Produkt der Firma Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., mit der Handelsbezeichnung 1300T) aufgebracht und in dem mit dem aushärtenden Klebstoff des Silicontyps versehenen Bereich ein ringartiges Halterungselement (14) mit einem Außendurchmesser von 220 mm, einem Innendurchmesser von 205 mm und einer Dicke von 2 mm in einem Zustand angeordnet, bei dem 150°C aufrechterhalten wurden. Die Rahmenplatte (11) und das Halterungselement (14) wurden sodann unter Druckeinwirkung bei 180°C für 2 Stunden festgehalten, wodurch die erfindungsgemäße plattenförmige Sonde (10) erhalten wurde.
Die plattenförmige Sonde (10) besitzt somit folgende Eigenschaften:
Die Rahmenplatte (11) liegt in Form einer Scheibe mit einem Durchmesser von 22 cm und einer Dicke von 25 μm vor, wobei ihr Material aus einer 42-Legierung besteht. Die Anzahl der Durchgangslöcher (12) in der Rahmenplatte (11) beträgt 393, wobei die Durchgangslöcher jeweils Abmessungen von 6400 μm in Horizontalrichtung und 320 μm in Vertikalrichtung aufweisen. Die Isolierschicht (16) bei jeder der 393 Kontaktschichten (15) besteht aus Polyimid und besitzt Abmessungen von 7000 μm in Horizontalrichtung und 700 μm in Vertikalrichtung, wobei sie eine Dicke von 15 μm aufweist. Die Anzahl der Elektrodenanordnungen (17) in jeder der Kontaktschichten (15) beträgt 60 (insgesamt 23850), wobei sie in Horizontalrichtung in einer Linie in jeweiligen Abständen von 100 μm angeordnet und ausgerichtet sind. Bei jeder der Elektrodenanordnungen (17) ist das vorderseitige Elektrodenelement (18a) halbkugelförmig mit einem Durchmesser von ungefähr 75 μm und einer Vorsprungshöhe von ungefähr 25 μm ausgebildet, während das Kurzschlusselement (18c) einen Durchmesser von 30 μm aufweist und das rückseitige Elektrodenelement (18b) in Form eines rechteckigen Plättchens mit Abmessungen von 40 μm × 200 μm vorliegt, wobei die Dicke des rückseitigen Elektrodenelements (18b) einschließlich der Beschichtung (19) 25,2 μm beträgt.
Auf diese Weise wurden insgesamt vier plattenförmige Sonden hergestellt, die nachstehend als "plattenförmige Sonde M1" bis "plattenförmige Sonde M4" bezeichnet werden.
Vergleichsbeispiel 1
Es wurden insgesamt vier plattenförmige Sonden in der gleichen Weise wie im Falle des Beispiels 1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass die Bildung der Rahmenplatte durch Entfernung anderer Teile als der für die rückseitigen Elektrodenelemente bestimmten Teile bei der Ätzbehandlung der zur Bildung der Rahmenplatte dienenden Metallplatte nicht durchgeführt wurde und das Halterungselement auf der Oberfläche eines peripheren Randbereichs einer Isolierschicht vorgesehen war. Diese plattenförmigen Sonden werden nachstehend als "plattenförmige Sonde N1" bis "plattenförmige Sonde N4" bezeichnet.
Herstellung des anisotrop leitenden Verbindungselements
(1) Vorbereitung von magnetischen Kernpartikeln
Zur Vorbereitung von magnetischen Kernpartikeln wurden im Handel erhältliche Nickelpartikel (Produkt der Firma Westaim Co. mit der Handelsbezeichnung "FC1000") in der nachstehend beschriebenen Weise verwendet.
Ein Klassiergerät in Form eines Luftstromsortiergerätes ("Turboclassifier TC-15N", hergestellt von der Firma Nisshin Engineering Co., Ltd.) wurde dazu verwendet, 2 kg dieser Nickelpartikel einer Klassifizierungsbehandlung unter Bedingungen wie einer Dichte bzw. Wichte von 8,9, eines Luftstroms von 2,5 m³/min, einer Rotordrehzahl von 2250 min^–1, eines Klassifizierungspunktes von 15 μm und einer Zuführungsrate der Nickelpartikel von 60 g/min zu unterziehen, wobei 0,8 kg Nickelpartikel mit einem Partikeldurchmesser von maximal 15 μm erhalten wurden, woraufhin diese 0,8 kg Nickelpartikel einer weiteren Klassifizierungsbehandlung unter Bedingungen wie einer Dichte bzw. Wichte von 8,9, eines Luftstroms von 2,5 m³/min, einer Rotordrehzahl von 2930 min^–1, eines Klassifizierungspunktes von 10 μm und einer Zuführungsrate der Nickelpartikel von 30 g/min unterzogen und hierbei 0,5 kg Nickelpartikel erhalten wurden.
Die auf diese Weise erhaltenen Nickelpartikel wiesen einen durchschnittlichen Partikeldurchmesserwert von 7,4 μm, einen Partikeldurchmesser-Abweichungskoeffizienten von 27%, einen BET-spezifischen Oberflächenbereich von 0,46 × 10³ m²/kg und eine Sättigungsmagnetisierung von 0,6 Wb/m² auf.
Diese Nickelpartikel werden nachstehend als "magnetische Kernpartikel [A]" bezeichnet.
(2) Vorbereitung von leitenden Partikeln
In ein Behandlungsgefäß eines Pulvergalvanisiergerätes wurden 100 g an magnetischen Kernpartikeln [A] und 2 l einer 0,32N-Salzsäure gegeben. Das hierbei erhaltene Gemisch wurde zur Bildung einer die magnetischen Kernpartikel [A] enthaltenden Aufschlämmung verrührt. Das Verrühren dieser Aufschlämmung erfolgte bei einer üblichen Temperatur für eine Dauer von 30 min, in der somit eine Säurebehandlung der magnetischen Kernpartikel [A] erfolgte. Sodann wurde die auf diese Weise behandelte Aufschlämmung zur Ausfällung der magnetischen Kernpartikel [A] für eine Minute ruhen gelassen, woraufhin überstehende Flüssigkeit entfernt wurde.
Den der Säurebehandlung unterzogenen magnetischen Kernpartikeln [A] wurden 2 l reines Wasser zugesetzt und das erhaltene Gemisch bei einer üblichen Temperatur für eine Dauer von 2 min verrührt, woraufhin das Gemisch zur Ausfällung der magnetischen Kernpartikel [A] für 1 min ruhen gelassen und sodann die überstehende Flüssigkeit entfernt wurden. Dieser Vorgang wurde zur Durchführung einer Auswaschbehandlung der magnetischen Kernpartikel [A] anschließend zweifach wiederholt.
Den der Säurebehandlung und Auswaschbehandlung unterzogenen magnetischen Kernpartikeln [A] wurden sodann 2 l einer Vergoldungslösung zugesetzt, die Gold mit einem Anteil von 20 g/l enthielt. Hierbei wurde die Temperaturdes Behandlungsgefäßes auf 90°C angehoben und der Inhalt verrührt, wodurch eine Aufschlämmung erhalten wurde. Durch Verrührung der Aufschlämmung in diesem Zustand wurden die magnetischen Kernpartikel [A] in Bewegung gehalten und hierbei vergoldet. Sodann wurde die Aufschlämmung zur Abkühlung ruhen gelassen, wobei eine Ausfällung von Partikeln auftrat, sodass nach Entfernung überstehender Flüssigkeit leitende Partikel erhalten wurden.
Den auf diese Weise erhaltenen leitenden Partikeln wurde erneut 2 l reines Wasser zugesetzt und das Gemisch bei üblichen Temperaturen für eine Dauer von 2 min verrührt. Sodann wurde das Gemisch zur Ausfällung der leitenden Partikel für 1 min ruhen gelassen, woraufhin überstehende Flüssigkeit entfernt wurde. Dieser Vorgang wurde anschließend 2-fach wiederholt, woraufhin den Partikeln auf 90°C erwärmtes reines Wasser in einer Menge von 2 l zugesetzt und das Gemisch verrührt wurde. Die erhaltene Aufschlämmung wurde sodann unter Verwendung von Filterpapier zum Sammeln der leitenden Partikel gefiltert. Anschließend wurden die auf diese Weise erhaltenen leitenden Partikel in einem auf 90°C eingestellten Trockner getrocknet.
Die erhaltenen leitenden Partikel wiesen einen durchschnittlichen Partikeldurchmesserwert von 7,3 μm und einen BET-spezifischen Oberflächenbereich von 0,38 × 10³ m²/kg auf, wobei das Verhältnis (Masse des die Beschichtung bildenden Goldes/Masse der magnetischen Kernpartikel [A]) einen Wert von 0,3 aufwies.
Diese leitenden Partikel werden nachstehend als "leitende Partikel (a)" bezeichnet.
(3) Herstellung der Rahmenplatte
Unter den nachstehend näher beschriebenen Bedingungen wurden eine Rahmenplatte (41) mit einem Durchmesser von 8 Zoll und 393 anisotrop leitenden und entsprechend den jeweiligen Bereichen der bei der vorstehend beschriebenen Test-Halbleiterscheibe W1 zu prüfenden Elektroden ausgebildeten Schichtanordnungslöchern (42) in der in den 40 und 41 dargestellten Konfiguration hergestellt.
Das Material dieser Rahmenplatte (41) bestand aus Covar (mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 5 × 10^–6/K) und wies eine Dicke von 60 μm auf.
Die anisotrop leitenden Schichtanordnungslöcher (42) wiesen hierbei Abmessungen von 6400 μm in Horizontalrichtung (Linksrichtung und Rechtsrichtung in den 40 und 41) und von 320 μm in Vertikalrichtung (Aufwärtsrichtung und Abwärtsrichtung in den 40 und 41) auf.
In einer mittleren Lage zwischen den in Vertikalrichtung benachbarten anisotrop leitenden Schichtanordnungslöchern (42) waren kreisförmige Lufteinlasslöcher (44) mit einem jeweiligen Durchmesser von 1000 μm ausgebildet.
(4) Vorbereitung einer Formmasse
100 Gewichtsanteilen eines flüssigen Siliconkautschuks eines Additionstyps wurden 30 Gewichtsanteile der leitenden Partikel [a] zugesetzt und damit vermischt. Das hierbei erhaltene Gemisch wurde sodann zur Bildung einer Formmasse durch Druckherabsetzung einer Entschäumungsbehandlung unterzogen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Prozess wurden der flüssige Siliconkautschuk des Additionstyps und dessen Aushärtungsprodukt unter Verwendung eines Zweikomponententyps aus einer Flüssigkeit A und einer Flüssigkeit B mit einer jeweiligen Viskosität von 250 Pa·s erhalten. Das gewonnene Aushärtungsprodukt wies eine Druckverformung von 5%, eine bei einem Härteprüfer erhaltene A-Härte von 32 und eine Reissfestigkeit von 25 kN/m auf.
Erfindungsgemäß wurden hierbei die Eigenschaften des flüssigen Siliconkautschuks des Additionstyps sowie des erhaltenen Aushärtungsprodukts in der nachstehend näher beschriebenen Weise gemessen.

(i) Der Viskositätswert des flüssigen Siliconkautschuks des Additionstyps wurde mit Hilfe eines Brookfield-Viskosimeters bei 23 ± 2°C gemessen.
(ii) Die Druckverformung des Aushärtungsprodukts des Siliconkautschuks wurde in der nachstehend beschriebenen Weise gemessen. Die Flüssigkeit A und die Flüssigkeit B des flüssigen Zweikomponenten-Siliconkautschuks des Additionstyps wurden verrührt und in gleichen Anteilen miteinander vermischt. Nach Einfüllung dieses Gemisches in eine Gussform und Durchführung einer durch Druckherabsetzung erfolgenden Entschäumungsbehandlung wurde sodann eine Härtungsbehandlung bei 120°C für eine Dauer von 30 min durchgeführt, wodurch ein Aushärtungsprodukt des Siliconkautschuks in Form eines zylindrischen Körpers erhalten wurde, der eine Dicke von 12,7 mm und einen Durchmesser von 29 mm aufwies. Dieser zylindrische Körper wurde sodann einer Nachhärtung bzw. Temperung bei Temperaturen von 200°C für eine Dauer von 4 Stunden unterzogen. Der auf diese Weise erhaltene zylindrische Körper wurde sodann als Probe zur Messung der Druckverformung bei 150 ± 2°C gemäß JIS K 6249 verwendet.
(iii) Die Reissfestigkeit des Aushärtungsprodukts des Siliconkautschuks wurde in der nachstehend beschriebenen Weise gemessen. Eine Härtungsbehandlung und eine Temperung des flüssigen Siliconkautschuks des Additionstyps wurden unter den gleichen Bedingungen wie im Falle von (ii) durchgeführt, wodurch ein Plättchen mit einer Dicke von 2,5 mm erhalten wurde. Sodann wurde eine sichelförmige Probe durch Ausstanzen dieses Plättchens hergestellt, um dessen Reissfestigkeit bei 23 ± 2°C gemäß JIS K 6249 zu messen.
(iv) Der Wert der A-Härte bei einem Härteprüfgerät wurde gemessen, indem als Probe bei 23 ± 2°C gemäß JIS K 6249 ein Laminat in Form einer Schichtanordnung aus 5 gemäß (iii) hergestellten Schichten verwendet wurde.

(5) Herstellung des anisotrop leitenden Verbindungselements
Die gemäß (1) hergestellte Rahmenplatte (41) und die gemäß (4) vorbereitete Formmasse wurden zur Bildung von 393 elastischen anisotrop leitenden Schichten (50) in der Konfiguration gemäß 30 verwendet, die in den jeweiligen anisotrop leitenden Schichtanordnungslöchern (42) der Rahmenplatte (41) angeordnet sind und in der aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 2002-324 600 bekannten Weise jeweils von peripheren Randbereichen der anisotrop leitenden Schichtanordnungslöcher (42) gehalten und getragen werden, wodurch ein anisotrop leitendes Verbindungselement (40) erhalten wurde. Die Härtungsbehandlung der Gussmaterialschichten erfolgte bei 100°C für die Dauer einer Stunde, wobei mit Hilfe von Elektromagneten in Querrichtung ein Magnetfeld von 2 T angelegt wurde.
Nachstehend wird auf die erhaltenen elastischen anisotrop leitenden Schichten (50) näher eingegangen. Jede dieser elastischen anisotrop leitenden Schichten (50) wies Abmessungen von 7000 μm in Horizontalrichtung und 1200 μm in Vertikalrichtung auf, wobei in einem ihrer Funktionselemente (51) 60 leitende Verbindungselemente (52) in jeweiligen Abständen von 100 μm in einer Linie in Horizontalrichtung durch ein jeweiliges Isolierelement (53) voneinander isoliert angeordnet waren. Die jeweiligen leitenden Verbindungselemente (52) wiesen Abmessungen von 40 μm in Horizontalrichtung und 200 μm in Vertikalrichtung sowie eine Dicke von 150 μm auf, wobei die Vorsprungshöhe der Vorsprungselemente (54) 25 μm und die Dicke des Isolierelements (53) 100 μm betrugen. Zwischen den in Horizontalrichtung äußersten leitenden Verbindungselementen (52) und der Rahmenplatte (41) waren nicht zu Verbindungszwecken dienende leitende Elemente mit jeweiligen Abmessungen von 60 μm in Horizontalrichtung und 200 μm in Vertikalrichtung sowie einer Dicke von 150 μm angeordnet. Die Dicke der (gabelförmigen) Halterungselemente (55) bei den jeweiligen elastischen anisotrop leitenden Schichten (50) betrug hierbei 20 μm.
Ferner wurde der Anteil der leitenden Partikel in den leitenden Verbindungselementen (52) bei den jeweiligen elastischen anisotrop leitenden Schichten (50) untersucht, wobei sich ergab, dass dieser Anteil bei sämtlichen leitenden Verbindungselementen (52) etwa 25% in Volumenanteilen betrug.
Auf diese Weise wurden insgesamt 8 anisotrop leitende Verbindungselemente hergestellt, die nachstehend als "anisotrop leitendes Verbindungselement C1" bis "anisotrop leitendes Verbindungselement C8" bezeichnet sind.
Herstellung der Prüfsonden-Leiterplatte
Zur Herstellung der Prüfsonden-Leiterplatte (31) wurde ein Aluminiumoxid-Keramikmaterial (mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 4,8 × 10^–6/K) als Leiterplattenmaterial verwendet, in dem Prüfelektroden (32) in einem dem Muster der zu prüfenden Elektroden bei der Test-Halbleiterscheibe W1 entsprechenden Muster ausgebildet waren. Die Prüfsonden-Leiterplatte (31) wies hierbei eine Rechteckform mit Abmessungen von 30 cm × 30 cm auf, wobei ihre Prüfelektroden Abmessungen von 60 μm in Horizontalrichtung und von 200 μm in Vertikalrichtung aufwiesen. Die auf diese Weise erhaltene Prüfsonden-Leiterplatte wird nachstehend als "Prüfsonden-Leiterplatte T1" bezeichnet.
Bewertung der plattenförmigen Sonde
(1) Test 1 (Isolationseigenschaften bzw. Isoliervermögen zwischen benachbarten Elektrodenanordnungen)
Bei der plattenförmigen Sonde M1, der plattenförmigen Sonde M2, der plattenförmigen Sonde N1 und der plattenförmigen Sonde N2 wurde jeweils eine Bewertung in Bezug auf die Isoliereigenschaften bzw. das Isoliervermögen zwischen benachbarten Elektrodenanordnungen in der nachstehend beschriebenen Weise durchgeführt.
Die Test-Halbleiterscheibe W1 wurde bei Raumtemperatur (25°C) auf einem Prüftisch angeordnet. Sodann wurde eine plattenförmige Sonde auf der Oberfläche der Test-Halbleiterscheibe W1 angeordnet und derart ausgerichtet, dass ihre jeweiligen vorderseitigen Elektrodenelemente auf den zu prüfenden Elektroden der Test-Halbleiterscheibe W1 lagen. Auf dieser plattenförmigen Sonde wurde dann ein anisotrop leitendes Verbindungselement angeordnet und derart ausgerichtet, dass seine jeweiligen leitenden Verbindungselemente auf den rückseitigen Elektrodenelementen der plattenförmigen Sonde lagen. Auf diesem anisotrop leitenden Verbindungselement wurde die Prüfsonden-Leiterplatte T1 angeordnet und derart ausgerichtet, dass ihre jeweiligen Prüfelektroden auf den leitenden Verbindungselementen des anisotrop leitenden Verbindungselements lagen, wobei die Prüfsonden-Leiterplatte T1 außerdem mit einer Belastung von 118 kg angedrückt wurde (wobei die auf eine Elektrodenanordnung wirkende Belastung durchschnittlich etwa 5 g betrug). Bei diesem Prozess fand ein anisotrop leitendes Verbindungselement gemäß der nachstehenden Tabelle 1 Verwendung.
Anschließend wurde eine Spannung aufeinanderfolgend an die 23580 Prüfelektroden der Prüfsonden-Leiterplatte T1 angelegt und der elektrische Widerstand zwischen der Prüfelektrode, an der die Spannung anlag, und einer weiteren Prüfelektrode als elektrischer Widerstandswert zwischen den Elektrodenanordnungen der plattenförmigen Sonde in Form eines "Isolationswiderstands" gemessen, um einen Prozentsatz von Messpunkten mit einem 10 MΩ betragenden oder niedrigeren Isolationswiderstand in Bezug auf sämtliche Messpunkte zu ermitteln (der nachstehend als "Prozentsatz der Isolationsausfälle" bezeichnet wird).
Wenn nämlich der Isolationswiderstand 10 MΩ beträgt oder niedriger ist, ist die Verwendung einer solchen plattenförmigen Sonde zur elektrischen Prüfung von integrierten Schaltkreisen auf einer Halbleiterscheibe in der Praxis mit Schwierigkeiten verbunden.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1

plattenförmige Sonde anisotrop leitendes Verbindungselement Prozentsatz der Isolationsausfälle

Beispiel 1 M1 C1 0%

M2 C2 0%

Vergleichsbeispiel 1 N1 C3 0%

N2 C4 0%
(2) Test 2 (Verbindungsstabilität der Elektrodenanordnungen)
Bei der plattenförmigen Sonde M3, der plattenförmigen Sonde M4, der plattenförmigen Sonde N3 und der plattenförmigen Sonde N4 wurde jeweils eine Bewertung in Bezug auf die Verbindungsstabilität der Elektrodenanordnungen mit den zu prüfenden Elektroden in der nachstehend näher beschriebenen Weise durchgeführt.
Auf einem mit einer Heizeinrichtung ausgestatteten Prüftisch wurde die Test-Halbleiterscheibe W2 bei Raumtemperatur (25°C) angeordnet. Sodann wurde auf der Oberfläche der Test-Halbleiterscheibe W2 eine plattenförmige Sonde angeordnet und derart ausgerichtet, dass ihre jeweiligen vorderseitigen Elektrodenelemente auf den zu prüfenden Elektroden der Test-Halbleiterscheibe W2 lagen. Auf dieser plattenförmigen Sonde wurde sodann ein anisotrop leitendes Verbindungselement angeordnet und derart ausgerichtet, dass seine jeweiligen leitenden Verbindungselemente auf den rückseitigen Elektrodenelementen der plattenförmigen Sonde lagen. Auf diesem anisotrop leitenden Verbindungselement wurde sodann die Prüfsonden-Leiterplatte T1 angeordnet und derart ausgerichtet, dass ihre jeweiligen Prüfelektroden auf den leitenden Verbindungselementen des anisotrop leitenden Verbindungselements lagen, wobei die Prüfsonden-Leiterplatte T1 außerdem mit einer Belastung von 118 kg angedrückt wurde (wobei die auf eine Elektrodenanordnung wirkende Last durchschnittlich etwa 5 g betrug). Bei diesem Prozess wurde ein anisotrop leitendes Verbindungselement gemäß der nachstehenden Tabelle 2 verwendet.
Bei den 23580 Prüfelektroden der Prüfsonden-Leiterplatte T1 wurde aufeinanderfolgend der elektrische Widerstand zwischen zwei, über die plattenförmige Sonde, das anisotrop leitende Verbindungselement und die Test-Halbleiterscheibe W2 elektrisch miteinander verbundenen Prüfelektroden gemessen, wobei der halbe Wert des gemessenen elektrischen Widerstandswertes als (nachstehend als "Leitungswiderstand" bezeichneter) elektrischer Widerstand zwischen einer Prüfelektrode der Prüfsonden-Leiterplatte T1 und einer zu prüfenden Elektrode der Test-Halbleiterscheibe W2 bewertet wurde, um einen Prozentsatz an Messpunkten mit einem 1 Ω betragenden oder höheren Leitungswiderstand in Bezug zu sämtlichen Messpunkten zu ermitteln (der nachstehend als "Prozentsatz der Verbindungsausfälle" bezeichnet wird). Dieser Prozess wird nachstehend als "Prozess (1)" bezeichnet.
Nach einer sodann erfolgenden Druckentlastung der Prüfsonden-Leiterplatte T1 wurde der Prüftisch auf 150°C erwärmt und in diesem Zustand belassen, bis sich die Temperatur stabilisiert hatte. Sodann wurde die Prüfsonden-Leiterplatte T1 wieder mit einer Belastung von 118 kg angedrückt (wobei die auf eine Elektrodenanordnung wirkende Belastung im Durchschnitt etwa 5 g betrug), wobei der Prozentsatz an Verbindungsausfällen in der gleichen Weise wie in dem vorstehend beschriebenen Prozess (1) ermittelt wurde. Dieser Prozess wird nachstehend als "Prozess (2)" bezeichnet.
Nach einer anschließenden Druckentlastung der Prüfsonden-Leiterplatte T1 wurde der Prüftisch sodann auf Raumtemperatur (25°C) abgekühlt, was nachstehend als "Prozess (3)" bezeichnet ist.
Der vorstehende Prozess (1) sowie der Prozess (2) und der Prozess (3) wurden als Zyklus betrachtet, wobei ein solcher Zyklus kontinuierlich 500-fach wiederholt wurde.
Wenn nämlich der Leitungswiderstand 1 Ω beträgt oder höher ist, ist die Verwendung einer solchen plattenförmigen Sonde zur elektrischen Prüfung von integrierten Schaltkreisen auf einer Halbleiterscheibe in der Praxis mit Schwierigkeiten verbunden.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 2 wiedergegeben.

Claims

Plattenförmige Sonde (10), die sich zur Verwendung bei der elektrischen Prüfung einer Schaltungsanordnung und Durchführung einer elektrischen Prüfung von jeweiligen integrierten Schaltkreisen aus einer Vielzahl von auf einer Halbleiterscheibe (1) ausgebildeten integrierten Schaltkreisen in einem Zustand der Halbleiterscheibe (1) eignet und eine einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von maximal 3 × 10^–5/K aufweisende Rahmenplatte (11), in der eine Vielzahl von in Querrichtung durch die Rahmenplatte (11) hindurchverlaufenden Durchgangslöchern (12) in einem zu prüfende Elektroden (2) der das Prüfobjekt bildenden Schaltungsanordnung enthaltenden Elektrodenbereich ausgebildet sind, und zumindest eine auf der Rahmenplatte (11) angeordnete und von dieser getragene Kontaktschicht (15) umfasst, wobei die zumindest eine Kontaktschicht (15) aus einer Isolierschicht (16) aus einem flexiblen Kunstharz und Elektrodenanordnungen (17) besteht, die jeweils in Querrichtung durch die Isolierschicht (16) hindurchverlaufen, in einem dem Elektrodenmuster der zu prüfenden Elektroden (2) entsprechenden Muster ausgebildet sind und ein vorderseitiges Elektrodenelement (18a), das an der Vorderseite der zumindest einen Kontaktschicht (15) freiliegend angeordnet ist und aus der Vorderseite der Isolierschicht (16) in Form von Vorsprüngen herausragt, wobei das Verhältnis der Vorsprungshöhe des vorderseitigen Elektrodenelements (18a) zu dessen Durchmesser in der Elektrodenanordnung (17) zwischen 0,2 und 3 liegt, sowie ein rückseitiges Elektrodenelement (18b) aufweisen, das an der Rückseite der zumindest einen Kontaktschicht (15) freiliegend angeordnet und mit einer Beschichtung (19) aus einem hochleitenden Metall versehen ist, wobei die Elektrodenanordnungen (17) jeweils durch Verbindung des vorderseitigen Elektrodenelements (18a) und des rückseitigen Elektrodenelements (18b) über ein durch die Isolierschicht (16) hindurchverlaufendes Kurzschlusselement (18c) ausgebildet und in den jeweiligen Durchgangslöchern (12) der Rahmenplatte (11) angeordnet sind.
Plattenförmige Sonde (10) nach Anspruch 1, bei der die Rahmenplatte (11) aus Metall besteht und die zumindest eine Kontaktschicht (15) eine Vielzahl von Kontaktschichten umfasst, die von den Peripheriebereichen der jeweiligen Durchgangslöcher (12) in der Rahmenplatte (11) getragen werden.
Plattenförmige Sonde (10) nach Anspruch 2, bei der die zumindest eine Kontaktschicht (15) eine Vielzahl von voneinander unabhängigen Kontaktschichten umfasst, die entlang der Oberfläche der Rahmenplatte (11) ausgerichtet sind.
Plattenförmige Sonde (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Abstand zwischen den Elektrodenanordnungen (17) 40 μm bis 250 μm und die Gesamtzahl der Elektrodenanordnungen (17) zumindest 5000 betragen.
Plattenförmige Sonde (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das rückseitige Elektrodenelement (18b) einer jeweiligen Elektrodenanordnung (17) einen Bereich aufweist, der von dem gleichen Metall, wie das die Rahmenplatte (11) bildende Metall gebildet wird.
Verfahren zur Herstellung der plattenförmigen Sonde (10) nach Anspruch 1, mit den Schritten: Verwendung eines Laminatmaterials (20) mit einer zur Bildung der Rahmenplatte (11) dienenden Metallplatte (21) und einer zur Bildung der Isolierschicht (16) dienenden Schicht (16A), die als integriertes Laminat auf die zur Bildung der Rahmenplatte (11) dienende Metallplatte (21) aufgebracht worden ist, Ausbildung der Durchgangslöcher (12) in der zur Bildung der Isolierschicht (16) dienenden Schicht (16A) in dem Laminatmaterial (20) in einem dem Muster der auszubildenden Elektrodenanordnungen (17) entsprechenden Muster, Durchführung einer Metallisierungsbehandlung des Laminatmaterials (20) zur Ausbildung von eine Verbindung mit der zur Bildung der Rahmenplatte (11) dienenden Metallplatte (21) herstellenden Kurzschlusselementen (18c) in den jeweiligen Durchgangslöchern (12) in der zur Bildung der Isolierschicht (16) dienenden Schicht (16A) und von mit den jeweiligen Kurzschlusselementen (18c) verbundenen vorderseitigen Elektrodenelementen (18a) und Durchführung einer Ätzbehandlung der zur Bildung der Rahmenplatte (11) dienenden Metallplatte (21) zur Ausbildung der mit den Durchgangslöchern (12) versehenen Rahmenplatte (11).
Verfahren nach Anspruch 6 zur Herstellung der plattenförmigen Sonde (10), bei dem die zur Bildung der Rahmenplatte (11) dienende Metallplatte (21) einer Ätzbehandlung zur Ausbildung der mit den Kurzschlusselementen (18c) über einen Teil der zur Bildung der Rahmenplatte (11) dienenden Metallplatte (21) verbundenen rückseitigen Elektrodenelemente (18b) sowie zur Ausbildung der mit den Durchgangslöchern (12) versehenen Rahmenplatte (11) unterzogen wird.
Sondenkarte (30), die die plattenförmige Sonde (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst.
Sondenkarte (30), die sich zur Durchführung einer elektrischen Prüfung von jeweiligen integrierten Schaltkreisen aus einer Vielzahl von auf einer Halbleiterscheibe (1) ausgebildeten integrierten Schaltkreisen in einem Zustand der Halbleiterscheibe (1) eignet und eine Prüfsonden-Leiterplatte (31), auf deren Vorderseite Prüfelektroden (32) in einem Muster ausgebildet sind, das dem Elektrodenmuster der zu prüfenden Elektroden (2) der integrierten Schaltkreise der das Prüfobjekt darstellenden Halbleiterscheibe (1) entspricht, ein anisotropisch leitendes Verbindungselement (40), das auf der Vorderseite der Prüfsonden-Leiterplatte (31) angeordnet ist, und die plattenförmige Sonde (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst, die auf der Vorderseite des anisotropisch leitenden Verbindungselements (40) angeordnet ist.
Prüfgerät für Schaltungsanordnungen, das die Sondenkarte (30) nach Anspruch 8 umfasst.
Halbleiterscheiben-Prüfgerät zur Durchführung einer elektrischen Prüfung von jeweiligen integrierten Schaltkreisen aus einer Vielzahl von auf einer Halbleiterscheibe (1) ausgebildeten integrierten Schaltkreisen in einem Zustand der Halbleiterscheibe (1), das die Sondenkarte (30) nach Anspruch 9 umfasst.
Halbleiterscheiben-Prüfverfahren mit dem Schritt einer elektrischen Verbindung von jeweiligen integrierten Schaltkreisen aus einer Vielzahl von auf einer Halbleiterscheibe (1) ausgebildeten integrierten Schaltkreisen über die Sondenkarte (30) nach Anspruch 9 mit einem Testgerät, um eine elektrische Prüfung der auf der Halbleiterscheibe (1) ausgebildeten integrierten Schaltkreise durchzuführen.