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特許5796013カーボンナノチューブカラムと、カーボンナノチューブカラムをプローブとして作成及び使用する方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5796013
(24)【登録日】2015年8月21日
(45)【発行日】2015年10月21日
(54)【発明の名称】カーボンナノチューブカラムと、カーボンナノチューブカラムをプローブとして作成及び使用する方法
(51)【国際特許分類】
C01B 31/02 20060101AFI20151001BHJP
G01R 1/073 20060101ALI20151001BHJP
G01R 1/067 20060101ALI20151001BHJP
H01L 21/66 20060101ALI20151001BHJP
【ＦＩ】
C01B31/02 101F
G01R1/073 E
G01R1/067 C
H01L21/66 B
【請求項の数】7
【全頁数】32
(21)【出願番号】特願2012-528877(P2012-528877)
(86)(22)【出願日】2010年9月8日
(65)【公表番号】特表2013-504509(P2013-504509A)
(43)【公表日】2013年2月7日
(86)【国際出願番号】US2010048129
(87)【国際公開番号】WO2011031759
(87)【国際公開日】20110317
【審査請求日】2013年8月7日
(31)【優先権主張番号】61/242,206
(32)【優先日】2009年9月14日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】12/632,428
(32)【優先日】2009年12月7日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】505377474
【氏名又は名称】フォームファクター， インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(72)【発明者】
【氏名】エルドリッジ，ベンジャミン，エヌ．
(72)【発明者】
【氏名】ファング，トレリアント
(72)【発明者】
【氏名】マシュー，ガエタン，エル．
(72)【発明者】
【氏名】ヤグリオグル，オニック
【審査官】
廣野 知子
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第２００８／０４８９３８（ＷＯ，Ａ２）
【文献】
特表２００８−５１８２０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−１５５１２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−１４１６３３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｃ０１Ｂ ３１／０２
Ｇ０１Ｒ １／０６７
Ｇ０１Ｒ １／０７３
Ｈ０１Ｌ ２１／６６
ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プローブカードアセンブリであって、
テストされる電子デバイスのテストを制御するためのテスターへの電気インターフェイスを備える配線基板と、
テストされる前記電子デバイスの端子に対応するパターンで配置された複数のプローブを備えるプローブ基板であって、それぞれの前記プローブが、カーボンナノチューブのバンドルを含むカーボンナノチューブカラムを備えるプローブ基板と、
前記カーボンナノチューブカラムのうちの１つを前記プローブ基板の複数の端子のうちの１つに接合する接着材料接合部であって、それぞれの前記接着材料接合部が、前記カーボンナノチューブカラムのうちの前記１つのカーボンナノチューブカラムと、前記複数の端子のうちの前記１つの端子とに溶着された焼結ナノ粒子の塊を含む、接着材料接合部と、
を備え、
前記プローブ基板が前記配線基板に機械的に結合され、前記プローブが、前記プローブ基板及び前記配線基板を通して前記電気インターフェイスに電気的に接続されるプローブカードアセンブリ。
テストされる電子デバイスのテストを制御するためのテスターへの電気インターフェイスを備える配線基板と、
テストされる前記電子デバイスの端子に対応するパターンで配置された複数のプローブを備えるプローブ基板であって、それぞれの前記プローブが、カーボンナノチューブのバンドルを含むカーボンナノチューブカラムを備えるプローブ基板と、
前記カーボンナノチューブカラムのうちの１つを前記プローブ基板の複数の端子のうちの１つに接合する接着材料接合部であって、それぞれの前記接着材料接合部が、前記カーボンナノチューブカラムのうちの前記１つのカーボンナノチューブカラムと、前記複数の端子のうちの前記１つの端子とに溶着された焼結ナノ粒子の塊を含む、接着材料接合部と、
を備え、
前記プローブ基板が前記配線基板に機械的に結合され、前記プローブが、前記プローブ基板及び前記配線基板を通して前記電気インターフェイスに電気的に接続されるプローブカードアセンブリ。
【請求項2】
それぞれの前記カーボンナノチューブカラムが、前記カーボンナノチューブの長さに沿った複数の交互の剛性領域及び軟質領域を有し、各軟質領域が、前記剛性領域のそれぞれの剛性値よりも低い剛性値を有する、請求項１に記載のプローブカードアセンブリ。
【請求項3】
前記カーボンナノチューブカラムのそれぞれの外側に配置された前記カーボンナノチューブの少なくとも一部上に堆積された導電性金属をさらに含み、前記金属が前記カーボンナノチューブカラムの導電性を高くする、請求項１に記載のプローブカードアセンブリ。
【請求項4】
前記カーボンナノチューブカラムのそれぞれの内側に配置された前記カーボンナノチューブの少なくとも一部上に堆積された導電性金属をさらに含み、前記金属が前記カーボンナノチューブカラムの導電性を高くする、請求項１に記載のプローブカードアセンブリ。
【請求項5】
前記接着材料接合部によって、前記カーボンナノチューブカラムの第１の端部が、前記プローブ基板の前記端子に接合され、
前記第１の端部と反対の前記カーボンナノチューブカラムの第２の端部が、コンタクトチップを備える、請求項１に記載のプローブカードアセンブリ。
前記第１の端部と反対の前記カーボンナノチューブカラムの第２の端部が、コンタクトチップを備える、請求項１に記載のプローブカードアセンブリ。
【請求項6】
各コンタクトチップが、
前記カーボンナノチューブカラムの前記第２の端部の鋭利な構造と、
前記カーボンナノチューブカラムの前記第２の端部上に堆積された導電性金属と、
を有する、請求項５に記載のプローブカードアセンブリ。
前記カーボンナノチューブカラムの前記第２の端部の鋭利な構造と、
前記カーボンナノチューブカラムの前記第２の端部上に堆積された導電性金属と、
を有する、請求項５に記載のプローブカードアセンブリ。
【請求項7】
各コンタクトチップが、前記カーボンナノチューブカラムの前記第２の端部に接合材料によって結合されたコンタクトチップ構造を有する、請求項５に記載のプローブカードアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001] 本発明の実施形態は、スプリングプローブとしてのカーボンナノチューブカラム、及びカーボンナノチューブカラムを備えるスプリングプローブの作成及び使用方法に関する。
【背景技術】
【0002】
[0001] 電子デバイス上の導電性スプリングプローブは、第２の電子デバイスの端子又は他のこのような入力及び／又は出力との一時的な圧力ベースの電気接続を行うことができる。例えば、電子デバイス上の上記プローブを第２の電子デバイスの端子に押しつけて、プローブと端子との間、したがって電子デバイスと第２の電子デバイスとの間で一時的な電気接続を行うことができる。
【発明の概要】
【0003】
[0002] 幾つかの実施形態では、カーボンナノチューブカラム成長させるプロセスは、カラムの少なくとも１つの機械的特徴を変更するために、プロセスの少なくとも１つのパラメータを変更することを含むことができる。例えば、カーボンソース及び触媒を含む成長溶液をキャリアガスに導入して成長ガスを生成することができ、複数のバンドル型カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブカラムがカーボンソースを使用して成長面上で成長するように、この成長ガスを、成長面を有する基板を含むチャンバ内に導入することができる。カーボンナノチューブカラムが成長面上で成長する間に成長溶液又は成長ガスをチャンバ内に導入することに関する少なくとも１つのパラメータを変更して、カーボンナノチューブカラムの変化する機械的特徴を生成することができる。
【0004】
[0003] 幾つかの実施形態では、ナノペーストがカーボンナノチューブカラムを配線基板の端子に結合させることができる。例えば、導電性ナノ粒子を含むナノペーストを配線基板の端子上に配置し、カーボンナノチューブカラムの第１の端部をナノペースト内に配置することができる。次にナノペーストを焼結させることができ、これによってナノ粒子の少なくとも一部がまとまって端子及びカーボンナノチューブカラムの第１の端部と融合することができ、これによってカーボンナノチューブカラムを端子に物理的及び電気的に結合させることができる。
【0005】
[0004] 幾つかの実施形態では、プローブカードアセンブリを複数のカーボンナノチューブカラムで作成することができる。例えば、成長基板上に複数のカーボンナノチューブカラムを得ることができる。カーボンナノチューブカラムは、テストされる電子デバイスの端子に対応するパターンで配置することができる。それぞれのカーボンナノチューブカラムは複数のバンドル型カーボンナノチューブを含むことができ、そのうちの少なくとも一部を絡み合わせることができる。各カーボンナノチューブカラムの少なくとも一部のカーボンナノチューブ上に導電性金属を堆積させることができ、カーボンナノチューブカラムを成長基板からプローブ基板の端子へと移送することができる。プローブ基板は、電子デバイスのテストを制御するためのテスターへの電気インターフェイスを含む配線基板に、機械的及び電気的に結合させることができ、カーボンナノチューブカラムは、プローブ基板及び配線基板を通して電気インターフェイスに電気的に接続することができる。
【0006】
[0005] 幾つかの実施形態では、プローブカードアセンブリは、配線基板及びプローブ基板を備えることができる。配線基板は、テストされる電子デバイスのテストを制御するためのテスターへの電気インターフェイスを備えることができる。プローブ基板は、テストされる電子デバイスの端子に対応するパターンで配置された複数のプローブを備えることができ、それぞれのプローブは、プローブ基板の端子に焼結されたカーボンナノチューブのバンドルを含むことができるカーボンナノチューブカラムを備えることができる。プローブ基板は配線基板に機械的に結合することができ、プローブは、プローブ基板及び配線基板を通して電気インターフェイスに電気的に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】[0006]本発明の幾つかの実施形態による、カーボンナノチューブカラムを備えるプローブを用いて接触器デバイスを作成するためのプロセス例を示す図である。
【図2C】[0009]本発明の幾つかの実施形態による、カーボンナノチューブカラムを示す写真である。
【図3】[0010]本発明の幾つかの実施形態による、カーボンナノチューブカラムを成長させるための成長システムの例を示す図である。
【図4A】[0011]本発明の幾つかの実施形態による、カーボンナノチューブカラムに沿った１つ又は複数の軟質領域を得るために、図３のシステムのパラメータのうちの１つ又は複数を変更しながら成長したカーボンナノチューブカラムの例を示す図である。
【図4B】[0012]本発明の幾つかの実施形態による、軟質領域を有するカーボンナノチューブカラムの例を示す写真である。
【図4C】[0013]本発明の幾つかの実施形態による、カーボンナノチューブカラムの端部上の力に応答して、カーボンナノチューブカラムの軟質領域が圧縮される例を示す図である。
【図5A】[0014]本発明の幾つかの実施形態による、カラムの剛性がカラムに沿って変化するように、図３のシステムのパラメータのうちの１つ又は複数が変化する間に、カーボンナノチューブカラムが成長する例を示す図である。
【図5B】[0015]本発明の幾つかの実施形態による、カラムが成長するにつれて成長パラメータが増加する例を示すグラフである。
【図6】[0016]本発明の幾つかの実施形態による、カラムの剛性がカラムの複数の領域に沿って変化するように、図３のシステムのパラメータのうちの１つ又は複数が変化する間に、カーボンナノチューブカラムが成長する例を示す図である。
【図7】[0017]本発明の幾つかの実施形態による、カーボンナノチューブカラムが剛性の異なる複数の領域を備えるように、図３のシステムのパラメータのうちの１つ又は複数が変化する間に、カーボンナノチューブカラムが成長する例を示す図である。
【図8】[0018]本発明の幾つかの実施形態による、カーボンナノチューブカラムを金属化するためのシステムの例を示す図である。
【図9】[0019]本発明の幾つかの実施形態による、カーボンナノチューブカラムを金属化するためのプロセスの例を示す図である。
【図10A】[0020]本発明の幾つかの実施形態による、カーボンナノチューブカラムの外側部分の金属化を示す図である。
【図10B】[0021]カラムの外側部分に堆積された金属を示すために縦にスライスされたカーボンナノチューブカラムの一部を示す写真である。
【図11】[0022]本発明の幾つかの実施形態による、カーボンナノチューブカラムを成長基板から配線基板へと移送するプロセスの例を示す図である。
【図15】[0026]本発明の幾つかの実施形態による、カーボンナノチューブカラムを成長基板から配線基板へと移送するプロセスの別の例を示す図である。
【図20】[0031]本発明の幾つかの実施形態による、金属コーティングがカーボンナノチューブカラム上に堆積される例を示す図である。
【図21A】[0032]本発明の幾つかの実施形態による、カラムの端部にコンタクトチップを形成するためのカーボンナノチューブカラムの処理例を示す図である。
【図21B】[0033]本発明の幾つかの実施形態による、カラムの端部の鋭利な端部構造の例を示すカーボンナノチューブカラムの端部を示す写真である。
【図23A】[0035]本発明の幾つかの実施形態による、カーボンナノチューブカラムのコンタクトチップ上への金属の堆積例を示す図である。
【図23B】[0036]金属が堆積されたカーボンナノチューブカラムの端部を示す写真である。
【図24】[0037]本発明の幾つかの実施形態による、基板上に形成されたコンタクトチップ構造のカーボンナノチューブカラムの端部への移送例を示す図である。
【図25A】[0038]本発明の幾つかの実施形態による、ナノペーストを使用してカラムの端部にコンタクトチップを形成する別の例を示す図である。
【図25B】[0038]本発明の幾つかの実施形態による、ナノペーストを使用してカラムの端部にコンタクトチップを形成する別の例を示す図である。
【図26】[0039]本発明の幾つかの実施形態による、カーボンナノチューブカラムを備えるプローブを有するプローブカードアセンブリの例を示す図である。
【図28】[0041]本発明の幾つかの実施形態による、カーボンナノチューブカラムを備えるプローブを有するテストソケットの例を示す図である。
【図29】[0042]本発明の幾つかの実施形態による、カーボンナノチューブカラムを備えるプローブによって電気的に接続された電子デバイスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
[0043] 本明細書は、本発明の例示的実施形態及び用途について説明する。しかし、本発明は、これらの例示的実施形態及び用途、又は例示的実施形態及び用途が動作するか又は本明細書で説明された方法に、限定されるものではない。さらに、図面は簡略図又は部分図を示してもよく、図面内の要素の寸法は、見やすいように誇張されているか、又はそうでなければ正しい比率ではない。さらに、本明細書で「上にある」、「取り付けられる」、又は「結合される」という用語が使用されている場合、１つの対象物が、直接、他の対象物の上にあるか、取り付けられるか、又は結合されるか、又は対象物間に１つ又は複数の対象物が介在するかにかかわらず、１つの対象物（例えば材料、層、基板など）は、他の対象物の「上にある」、「取り付ける」、又は「結合する」ことができる。また、方向（例えば上、下、頂部、底部、側部、上方、下方、下に、上に、下部、上部、水平、垂直、「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」など）が与えられている場合、この方向は相対的であり、単なる例示としてのものであり、また、図示及び説明がしやすいように与えられるものであって、限定するものではない。さらに、要素のリスト（例えば要素ａ、ｂ、ｃ）が参照される場合、このような参照は、言及した要素のうちのいずれか１つを単独で、言及した要素のすべてよりも少ないいずれかの組合せ、及び／又は言及した要素のすべての組合せが含まれる。
【0009】
[0044] 図１は、本発明の幾つかの実施形態による、それぞれがカーボンナノチューブカラムを備えるプローブを有する接触器デバイスを含む電子装置を作成するためのプロセス１００の例を示す。本明細書で使用する場合、カーボンナノチューブカラムは、一般的に垂直に位置合わせされたバンドル型カーボンナノチューブのグループを含むが、グループ内の幾つかのカーボンナノチューブは、重なり合う、織り合わさる、又は絡み合わさる、又はそうでなければ、１つ又は複数の場所で１つ又は複数の他のカーボンナノチューブと接触することができる。また、幾つかの実施形態では、カラム内のすべてのカーボンナノチューブがカラムの長さ全体に延在しているとは限らない。例えば、幾つかにラベル付けされた個々のカーボンナノチューブ２１６を含むカーボンナノチューブカラム２１４の例の写真を示す図２Ｃを参照されたい。
【0010】
[0045] 図２Ａは、本発明の幾つかの実施形態による、それぞれがカーボンナノチューブカラム２１４を備えるプローブ２４０を有する電子装置２３４が作成される図１のプロセス１００の実施例を示す。図２Ｂは、アセンブルされた電子装置２３４を示す。図３〜図２４は、図１のプロセス１００の１つ又は複数のステップの例を示す。図３〜図２４は、図１のプロセス１００のうちの１つ又は複数のステップの例を示す。しかし、図３〜図２４の例について説明する前に、以下のようにプロセス１００の概要を述べる。
【0011】
[0046] 図１に示すように、カーボンナノチューブカラムはステップ１０２で得ることができる。幾つかの実施形態では、カラムは図２Ａに示すカラム２１４と同様とすることができる。上述のように、各カラム２１４は複数のバンドル型カーボンナノチューブ２１６を含むことができる。図２Ａでは、各カラム２１４内にこのようなカーボンナノチューブ２１６が３つ示されているが、各カラム２１４は、より多くの（例えば、数十、数百、数千などの）個々のカーボンナノチューブ２１６を含むことができる。図２Ａでは、３つのカーボンナノチューブカラム２１４が示されているが、図１のプロセス１００のステップ１０２では、これより多くの又はこれより少ない数を得ることができる。図２Ａに全体として示すように、カーボンナノチューブカラム２１４は、成長基板２２４上の成長材料２２６の表面２２２から成長できる。成長材料２２６は成長基板２２４上にあるため、たとえカーボンナノチューブカラム２１４が表面２２２上で直接成長する場合であっても、カーボンナノチューブカラム２１４は成長基板２２４上で成長すると言うことができる。カラム２１４の成長例については、図３を参照しながら以下で説明する。
【0012】
[0047] 幾つかの実施形態では、カラム２１４はステップ１０２で、カラム２１４が移送される端子のパターンに対応するパターンで得ることができる。例えば図２Ａに示す例では、カラム２１４はステップ１０２で得ることができ、カラム２１４が移送される配線基板２０２の端子２１２に対応するパターンで成長基板２２４に結合される。さらに、このパターンは、端子２１４を備えるプローブ２４０が接触するために使用される電子デバイスの端子に対応することができる。例えば、以下の図２５及び図２６についての説明から分かるように、カラム２１４は、ステップ１０２で、ＤＵＴ２６１８をテストするためにカラム２１４が接触するために使用されるＤＵＴ２６１８（例えばテストの対象となる電子デバイス）の端子２６１６に対応するパターンで得ることができる。
【0013】
[0048] 再度図１を参照すると、カラム２１４はステップ１０４で金属化することができる。本明細書で使用する場合、カラム２１４の金属化は、カラム２１４を備える少なくとも幾つかのカーボンナノチューブ２１６の少なくとも一部（例えば、幾つか、ほぼすべて、又はすべて）上での金属の堆積を含む。幾つかの実施形態では、金属材料２３２（例えば金、銀、銅、又は他の導電性材料）は、カラム２１４の内部にあるカーボンナノチューブ２１６の少なくとも幾つかの上で、各カラム２１４の内側に堆積できる。幾つかの実施形態では、金属材料２３２は、主に各カラム２１４の外側（例えば、カラム２１４の外側にあるカーボンナノチューブ２１６の少なくとも幾つか）上に堆積できる。幾つかの実施形態では、金属材料２３２は、各カラム２１４の外側上及び内側上に堆積できる。カラム２１４の内側での金属２３２の堆積の例については、図８及び図９に関して以下で説明し、カラム２１４の外側上の金属２３２の堆積の例については、図１０Ａ及び図１０Ｂに関して以下で説明する。本明細書で使用する場合、カラム２１４の内側での金属化（又は金属材料２３２の堆積）とは、カラム２１４の内部にある少なくとも幾つかのカーボンナノチューブ２１６の少なくとも一部上での金属化（又は金属材料２３２の堆積）を意味し、カラム２１４の外側上での金属化（又は金属材料２３２の堆積）とは、カラム２１４の外側にある少なくとも幾つかのカーボンナノチューブ２１６の少なくとも一部（例えば、幾つか、ほぼすべて、又はすべて）の金属化（又はその上での金属材料２３２の堆積）を意味する。
【0014】
[0049] 図１のステップ１０６では、金属化されたカーボンナノチューブカラム２１４を、図２Ａに示すような配線基板２０２の導電性端子２１２に（例えばカップリング又は装着によって）移送することができる。上述のように、図２Ａに示すカラム２１４は、成長基板２２４の成長材料２２６の表面２２２上で成長できるため、カラム２１４の端部２２０は、初期に、成長プロセスの結果として表面２２２に結合できる。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、カラム２１４の端部２１８は、カップリング２３０によって配線基板２０２の端子２１２に結合でき、カラム２１４の端部２２０は、成長材料２２６の表面２２２と（例えば機械的又は化学的手段によって）分離できる。成長基板２２４から配線基板２０２へのカラム２１４の移送の例については、図１１〜図１９に関して以下で説明する。端部２１８又は端部２２０のいずれかを第１の端部とみなすことができ、端部２１８又は端部２２０の他方を第２の反対端部とみなすことができる。
【0015】
[0050] 配線基板２０２は、端子２１２を備える任意の基板とすることができる。例えば、配線基板２０２は、プリント回路板、セラミック基板、又は端子２１２の支持に好適な他の同様の基板とすることができる。配線基板２０２のみ、又は他のコンポーネントとの組合せが、電子デバイス（図示せず）との圧力ベースの電気的接続を有効にするために十分な、カラム２１４を使用するための機械的支持を提供するので十分である。幾つかの実施形態では、配線基板２０２は、可撓性に対して十分に剛性であるものと考えることができる。図２Ａに示すように、端子２１２は、配線基板２０２内及び／又は配線基板２０２上の電気接続２１０（例えば導電性ビア及び／又はトレース）によって、他の端子２０８に電気的に接続できる。図２Ｂに示すように、配線基板２０２の第１の側２０４上の端子２０８は、配線基板２０２の第２の側２０６上の端子２１２とは異なるピッチとすることができる。図２Ｂに示すように、端子２０８のピッチは端子２１２のピッチよりも大きいものとすることができる。
【0016】
[0051] 図１のステップ１０８で、図２Ａに示すように、コンタクトチップ２２８（導電性とすることができる）をカーボンナノチューブカラム２１４の端部２２０に提供することができる。例えば、コンタクトチップ２２８は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、カラム２１４の端部２２０上に形成するか、又はこれに結合することができる。カラム２１４の端部２２０へのコンタクトチップ２２８の提供例については、図２１Ａ〜図２５に関して以下で説明する。幾つかの実施形態では、コンタクトチップ２２８を含める必要はない。
【0017】
[0052] 図１のステップ１１０で、ステップ１０６でのカラム２１４が移送される配線基板２０２を１つ又は複数の追加の要素に結合し、カラム２１４を電気プローブとすることができる電子装置を作成することができる。図２Ａ及び図２Ｂは、電子装置２３４を形成するために配線基板２０２が電子コンポーネント２３６に結合される例を示す。図２Ｂは、配線基板２０２を電子コンポーネント２３６に結合する１つの方法を示しているが、他の結合方法も考えられる。電子装置２３４の導電性コンタクトプローブ２４０は、図２Ｂに示すようなカラム２１４を備えることができる。この例については、図２６に関して以下で説明する。
【0019】
[0054] 上述のように、カーボンナノチューブカラム２１４は、図１のステップ１０２で、成長基板２２４上の成長材料２２６の表面２２２上にカラム２１４を成長させることによって得ることができる。図３は、内部でカーボンナノチューブカラム２１４が成長できる成長システム３００を示す。便宜的及び説明がしやすいように、成長システム３００に関しては、成長基板２２４の成長材料２２６の表面２２２上でのカラム２１４の成長に関して以下で説明するが、成長システム３００はこれに限定されるものではなく、他の成長基板上で他のカーボンナノチューブカラムを成長させるために使用することもできる。
【0020】
[0055] 図３に示すように、成長システム３００は、成長基板２２４を配置することができるチャンバ３０６（初期にはカラム２１４なし）を備えることができる。図に示すように、チャンバ３０６の温度（Ｔｆ）を制御するための温度制御デバイス３０２（例えばヒータ及び／又は冷却デバイス）が提供できる。また図に示すように、チャンバ３０６内への１つ又は複数の注入管３０８、３１６が提供でき、チャンバ３０６の外への１つ又は複数の排出管３１２が提供できる。（２つの注入管３０８、３１６及び１つの排出管３１２が示されているが、代替的に、より多くの又はより少ない注入管及び／又はより多くの排出管３１２を提供することもできる。）幾つかの実施形態では、図３に示すように、注入管３１６の端部３１４は、温度制御デバイス３０２の端部３０４から長さＬだけチャンバ３０６内部に位置決めすることができる。
【0021】
[0056] 成長溶液３２６をキャリアガス３２４内に導入するために、キャリアガス３２４との混合を高めるために成長溶液３２６を蒸発させることができる蒸発器３１８への入力付近又はその内部に注入デバイス３２２（例えばシリンジ又はポンプ）が提供できる。図に示すように、成長溶液３２６とキャリアガス３２４との混合物３２０は、蒸発器３１８から、注入管３１６を通してチャンバ３０６内へと送ることができる。この成長溶液３２６とキャリアガス３２４との混合物は、成長ガス３２０と呼ぶことができる。また図に示すように、幾つかの実施形態では、別のキャリアガス３１０を他の注入管３０８を通してチャンバ３０２内へ提供することもできる。別のキャリアガス３１０は、キャリアガス３２４と同じであるか又は異なるものとすることができる。ガス３２４及び３１０を供給するために、１つ又は複数のポンプ（図示せず）を提供できる。
【0022】
[0057] 成長システム３００は、以下のように使用できる。最初に、成長基板２２４を準備できる。成長基板２２４は、カラム２１４が成長する際にこのカラム２１４を支持するために好適な任意の構造とすることができる。好適な成長基板２２４の非限定的な例には、半導体ウェーハ、セラミック基板、有機材料を含む基板、無機材料を含む基板、又は、これらの任意の組合せが含まれる。成長材料２２６は、カーボンナノチューブカラム２１４が成長することが望ましい場所の基板２２４上に堆積させることができる。成長材料２２６の各堆積は、カーボンナノチューブカラム２１４の所望の断面形状でパターン化することができる。成長材料２２６は、任意の好適な方法でパターン化できる。例えば、成長材料２２６は、成長材料２２６の所望のパターンで基板２２４上に堆積できる。あるいは、成長材料２２６を基板２２４上に堆積した後、成長材料２２６の一部を選択的に除去し、成長材料２２６を所望のパターンで基板２２４上に残すこともできる。さらに他の代替方法として、成長材料２２６を基板２２４上に堆積した後、成長材料２２６の一部を選択的にカバーし、成長材料２２６を所望のパターンで露出させて基板２２４上に残すこともできる。さらに他の代替方法として、成長材料２２６を基板２２４上に堆積した後、成長材料２２６の一部をカバーし、次に、カバーの一部を選択的に除去して、成長材料２２６を所望のパターンで露出させて基板２２４上に残すこともできる。
【0023】
[0058] 成長材料２２６のパターン、又はより具体的に言えば、成長面２２２のパターンは、カラムの所望のパターンに対応することができる。上述のように、カラム２１４は、図１のプロセス１００のステップ１０２で、カラム２１４が移送される端子のパターンに対応するパターンで得ることができる。例えば図２Ａに示す例では、成長面２２６のパターン、したがって成長面２２６上で成長するカラム２１４のパターンは、カラム２１４が移送される配線基板２０２の端子２１２に対応することができる（図２を参照）。上述のように、そのパターンは、端子２１４を備えるプローブ２４０が接触のために使用される電子デバイスの端子に対応することができる。例えば、以下の図２５及び図２６についての説明から分かるように、成長材料２２６のパターン、したがって表面２２６上で成長するカラム２１４のパターンは、カラム２１４がＤＵＴ２６１８をテストするための接触に使用されるＤＵＴ２６１８（例えばテストの対象となる電子デバイス）の端子２６１６に対応することができる。上記内容は、カラム２１４が移送される電子デバイスのいずれかの端子に対応するパターン、及び／又は例えば、電子デバイスをテストするために電子デバイスとの電気接続を確立するためにカラム２１４によって接触される電子デバイスの端子に対応するパターンで、カラム２１４が得ることができる（例えば成長）方法の例である。
【0024】
[0059] 成長材料２２６は、成長溶液３２６に対して暴露された場合にその上にカーボンナノチューブが成長できる材料を含むか、又はそのような材料を含むように形成することができる表面２２２を有する任意の材料とすることができる。例えば成長材料２２６はシリコンを含むことができ、成長材料２２６の表面２２２は酸化膜を含むことができる。幾つかの実施形態では、成長基板２２４又は成長基板２２４の少なくとも上面は、成長面２２２などの成長面を有する成長材料２２４などの成長材料を含むことができ、この場合、成長材料２２４は成長基板２２４上に堆積される必要はない。このようなケースでは、成長基板２２４は成長材料２２６とすることができる。成長基板２２４が準備された後、成長基板２２４（カラム２１４なし）は、図３に示すようにチャンバ３０６内に配置できる。
【0025】
[0060] 温度制御デバイス３０２は、チャンバ３０６を所望の温度Ｔｆにするために利用できる。成長溶液３２６をキャリアガス３２４に導入し、蒸発器３１８及び注入管３１６を通してチャンバ３０６内へ、成長ガスとして提供することができる。蒸発器３１８は所望の温度Ｔｅ（例えば成長溶液３２６を蒸発させるのに十分な）に設定できる。成長溶液３２６をキャリアガス３２４に導入する際に、キャリアガス３２４は流量Ｑ１で提供でき、成長溶液３２６はポンプ量ζで提供できる。キャリアガス３１０も注入管３０８を通してチャンバ３０６内へ提供でき、キャリアガス３１０は流量Ｑ２で提供できる。
【0026】
[0061] 成長溶液３２６の材料は、成長材料２２６の表面２２２上にカーボンナノチューブを成長させるために好適な任意の材料とすることができる。幾つかの実施形態では、成長溶液３２６はカーボンソース及び触媒を含むことができる。触媒は、表面２２２からカーボンナノチューブ２１６を成長させるために、カーボンソース内のカーボンを成長材料２２６の表面２２２と反応させる任意の材料とすることができる。好適な触媒の非限定的な例は、鉄有機金属材料（例えばフェロセン）である。他の好適な触媒の例には、ニッケル又はコバルト有機金属材料、酸化ジルコニウム、フェロセン酢酸、フェロセンアセトニトリル、フェロセンカルボキシアルデヒド、フェロセンカルボン酸、フェロセンジカルボキシアルデヒド、及びフェロセンジカルボン酸が含まれる。カーボンソースは、成長材料２２６の表面２２２上にカーボンナノチューブとして成長させるためのカーボンを提供する任意の材料とすることができる。好適なカーボンソースの非限定的な例は、液体炭化水素ソース（例えばキシレン）、芳香族炭化水素（例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、エチルベンゼン及びすべてのアルキル化ベンゼン、シクロペンタジエン）、エチレン、及びメタンである。触媒又はカーボンソースがガスである場合、システム３００は、触媒又はカーボンソースをガスとして収容するように修正できる。
【0027】
[0062] キャリアガス３２４の材料は、成長溶液３２６をチャンバ３０６内へ搬送するのに好適な任意のガスとすることができる。幾つかの実施形態では、キャリアガス３２４は、キャリア、サポートガス、及び空気を含むことができる。好適なキャリアの非限定的な例には、アルゴンガス又は窒素ガスが含まれ、好適なサポートガスの非限定的な例には、水素ガス（Ｈ２）及び水蒸気が含まれる。キャリアガス３１０は、キャリアガス３２４と同じであるか又は異なるものとすることができる。上記材料は単なる例示としてのものであり、他の材料が成長溶液３２６及びキャリアガス３１０及び３２４を含むことができる。
【0028】
[0063] 成長溶液３２６及びキャリアガス３１０及び３２４を含む材料の濃度、チャンバ３０２及び蒸発器３１８のそれぞれの温度Ｔｆ及びＴｅ、成長溶液３２６のポンプ量ζ、キャリアガス３２６及び３１０の流量Ｑ１及びＱ２、温度制御デバイス３０６の端部３０４から注入管３１６の端部３１４までの長さＬ、成長材料２２６の表面２２２からカーボンナノチューブが成長する間の時間「ｔ」、及び他のパラメータは、成長材料２２６の表面２２２上でカーボンナノチューブが成長するために望ましいように選択することができる。単に例示としてのものであり、上記内容には以下の値が好適であるが、これらに限定されるものではない。
【0029】
キャリアガス３１０の組成：Ｈ２／アルゴン比：０対０．５
キャリアガス３２４の組成：
Ｈ２／アルゴン比：０対０．５
空気：０〜２０標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）
成長溶液３２６の濃度：
キシレン中のフェロセンの濃度：０．０００４〜０．０５グラム／ミリリットル
チャンバ３０２の温度Ｔｆ：７００〜８５０℃
蒸発器３１８の温度Ｔｅ：１０５〜２５０℃
成長溶液３２６のポンプ量ζ：２〜１８ミリリットル／時（ｍｌ／ｈ）
キャリアガス３２４の流量Ｑ１：５０〜５００ｓｃｃｍ
キャリアガス３１０の流量Ｑ２：０〜２００ｓｃｃｍ
カーボンナノチューブの成長時間「ｔ」：１〜１８０分
温度制御デバイス３０６の端部３０４から注入管３１６の端部３１４までの長さ「Ｌ」：８〜２６センチメートル
[0064] 上記パラメータ及び他のパラメータはすべて、成長材料２２６の表面２２２から成長するカーボンナノチューブカラム２１４の機械的特徴に影響を与えることができる。このような機械的特徴の例は、一般に繰り返し可能な弾性範囲（以下「弾性範囲」と呼ぶ）、及びカラム２１４の剛性（例えば、フックの法則に従った、Ｆ＊ｄであり、ｄは力Ｆに応答して移動する距離であり、＊は乗算である、バネ定数「ｋ」）を含むことができる。上記パラメータは、カラム２１４の端部２２０から端部２１８までの長さに沿って実質的に均一の機械的特徴を有するカラム２１４を得るために、カーボンナノチューブカラム２１４が成長する間、実質的に一定に維持することができる。あるいは、これらのパラメータのうちの１つ又は複数は、カラム２１４が成長する間、カラム２１４の端部２２０から端部２１８までの長さに沿ってカラムの上記機械的特徴（及び／又は他の機械的特徴）のうちの１つ又は複数を変更するために変更することができる。
【0030】
[0065] 例えば、カラム２１４が成長する間に、以下の表１に言及した（上述した）パラメータを変更することは、カラム２１４の機械的特徴に直接又は間接的に影響を与えることができるが、これに限定されるものではなく、「直接」とは、パラメータの値の増加が機械的特徴の値の増加を引き起こし、パラメータの値の減少が機械的特徴の値の減少を引き起こす一方で、他のすべてのパラメータは変化しないことを意味し、
「間接的」とは、パラメータの値の増加が機械的特徴の値の減少を引き起こし、パラメータの値の減少が機械的特徴の値の増加を引き起こす一方で、他のすべてのパラメータは変化しないことを意味する。
【表1】
【0031】
[0066] 図４Ａは、カラム２１４の剛性に影響を与える上記で識別されたパラメータのうちの１つ又は複数が変化する間に、図３のシステム３００で成長するカーボンナノチューブカラム２１４の例を示す。図４Ａに示すように、カラム２１４は剛性領域４０２ａ、４０２ｂ、及び４０２ｃと、軟質領域４０４ａ及び４０４ｂとを含む。３つの剛性領域４０２ａ、４０２ｂ、及び４０２ｃと、２つの軟質領域４０４ａ及び４０４ｂとが示されているが、代替的に、カラム２１４の長さに沿って、より多くの又はより少ない剛性領域及び／又はより多くの又はより少ない軟質領域も形成できる。本明細書で使用する場合、軟質領域４０４ａ及び４０４ｂは、剛性領域４０２ａ、４０２ｂ、及び４０２ｃの剛性よりも低い剛性を有する領域である。同様に、剛性領域４０２ａ、４０２ｂ、及び４０２ｃは、軟質領域４０４ａ及び４０４ｂよりも高い剛性を有する領域である。
【0032】
[0067] 図４Ａに示すカラム２１４は、最初に第１の状態において剛性領域４０２ｃを上記パラメータで成長させること、次に、軟質領域４０４ｂが成長する間に、カラム２１４の剛性を低下させるために、パラメータのうちの１つ又は複数を第２の状態に変更すること（例えば、キャリアガス３２４の流量Ｑ１を増加すること、及び／又は成長溶液３２６のポンプ量ζを増加すること、及び／又は成長溶液３２６中の触媒の濃度を変更するためのメカニズム（例えば、触媒及びカーボンソースが注入デバイス３２２へ別々に導入される際に通ることのできる複数の入力ポート）が図３のシステム３００内に提供された場合、成長溶液３２６中のフェロセンの濃度を低下させること）、次に、軟質領域４０４ｂが成長する間に、１つ又は複数のパラメータをそれらの初期値に戻すよう変更すること、次に、軟質領域４０４ａが成長する間に、１つ又は複数のパラメータを第２の状態に変更すること、及び次に、剛性領域４０２ａが成長する間に、１つ又は複数のパラメータをそれらの初期値に変更することによって成長させることができる。カーボンナノチューブ２１６、したがってカラム２１４は、最初に上端部２１８から成長することに留意されたい。すなわち最初に、端部２１８が成長材料２２４の表面２２２上に形成され、カラム２１４は端部２１８の下で成長する。したがって、例として図４Ａに示すカラム２１４は、剛性領域４０２ｃが第１に表面２２２から成長し、次に軟質領域４０４ｂが剛性領域４０２ｃの下で表面２２２から成長し、次に剛性領域４０２ｂが軟質領域４０４ｂの下で表面２２２から成長し、次に軟質領域４０４ａが剛性領域４０２ｂの下で表面２２２から成長し、次に剛性領域４０２ａが軟質領域４０４ａの下で表面２２２から成長する、というように成長する。カラム２１４の剛性に影響を与える１つ又は複数のパラメータにおける変更のタイミングを適切に決定することによって、剛性領域４０２ａ、４０２ｂ、及び４０２ｃと、軟質領域４０４ａ及び４０４ｂとのサイズ及び位置を選択することができる。例えば、剛性領域４０２ａ、４０２ｂ、及び４０２ｃと、軟質領域４０４ａ及び４０４ｂとを端部２２０から端部２１８までのカラム２１４の長さに沿った所定の位置に配置することができる。
【0033】
[0068] 図４Ｂは、基板２２４上に交互の剛性領域４６２及び軟質領域４６４を有するカーボンナノチューブカラム２１４の例を示す写真である。図４Ｂを見れば分かるように、軟質領域４６４は濃いリングに見える。剛性領域４６２は、図４Ａの剛性領域４０２ａ、４０２ｂ、及び４０２ｃの例とすることができ、軟質領域４６４は、図４Ａの軟質領域４０４ａ及び４０４ｂの例とすることができる。もちろん、図４Ｂに示されるよりも多いか又は少ない剛性領域４６２及び／又は多いか又は少ない軟質領域４６４が存在しても良い。
【0034】
[0069] 図４Ｃは、カラムが（上述のように）配線基板２０２に移送された後の図４Ａのカラム２１４を示す。図４Ｃに示すように、力Ｆをカラムの端部２２０に印加することにより、軟質領域４０４ａ及び４０４ｂを座屈させることができる。これは、軟質領域４０４ａ及び４０４ｂの剛性が、剛性領域４０２ａ、４０２ｂ、及び４０２ｃよりも低いことによる。端部２２０上の力Ｆに対するカラム２１４の反応、したがってカラム２１４の機械的特性（例えば、カラム２１４の剛性、弾性範囲、及び／又は他の機械的特徴）は、カラム２１４の長さに沿った１つ又は複数の軟質領域４０４ａ及び／又は４０４ｂの選択的形成によってカスタマイズすることができる。
【0035】
[0070] 図４Ａに示す例では、カラム２１４の剛性に影響を与える１つ又は複数のパラメータは２つの状態間で変更されるものとして説明されたため、結果として、剛性領域４０２ａ、４０２ｂ、及び４０２ｃが実質的に同じ剛性を有し、軟質領域４０４ａ及び４０４ｂが（剛性領域４０２ａ、４０２ｂ、及び４０２ｃの剛性よりも低い）実質的に同じ剛性を有する。しかし、これは単なる例示としてのものであり、多くの変形が可能である。図５〜図７は、このような変形の非限定的な例を示す。
【0036】
[0071] 図５Ａでは、剛性に影響を与える１つ又は複数のパラメータは、初期の値から始まり、カラム２１４が成長するにつれて、端部２２０から端部２１８までのカラム２１４の剛性を（所望に応じて）増加又は減少させるために、漸次変更することができる。したがってカラム２１４は、端部２２０から端部２１８までカラム２１４の長さに沿って増加又は減少する剛性勾配Ｇを有することができる。例えば、端部２２０から端部２１８へと剛性を増加させる剛性勾配Ｇでカラム２１４を成長させるために、カラム２１４が成長する間に、キャリアガス３２４の流量Ｑ１を漸次増加させる、及び／又は成長溶液３２６のポンプ量ζを漸次増加させる、及び／又は図３のシステム３００内に成長溶液３２６中の触媒の濃度を変えるためのメカニズム（例えば、触媒及びカーボンソースが注入デバイス３２２へ別々に導入される際に通ることのできる複数の入力ポート）が提供されている場合、成長溶液３２６中のフェロセンの濃度を漸次減少させるといった上記パラメータのうちの１つ又は複数を以下のように変更することができる。カラムが成長するにつれてカラム２１４の剛性を変更するように、変化する１つ又は複数のパラメータの初期値を選択することによって、端部２１８でのカラム２１４の剛性値を所望の値にすることができる。同様に、カラムが成長するにつれてカラム２１４の剛性を変化させるように、変化する１つ又は複数のパラメータの変化率及び最終値を選択することによって、カラム２１４の長さに沿った剛性の変化率及び端部２２０でのカラムの剛性値を所望の値にすることができる。図５Ｂは、カラム２１４が成長するにつれて流量Ｑ１が経時的に増加する例を示し、これは事実上、流量Ｑ１が成長位置「ｚ」（すなわち、カラム２１４が表面２２２から成長する際の端部２１８の位置）の関数として増加し、結果として、図５Ａに示すように、カラム２１４の長さに沿った剛性勾配Ｇの増加を生じさせることを意味する。
【0037】
[0072] 図６は、図５Ａのカラム２１４の変化を示す。図６のカラム２１４は、２つの領域６０２及び６０４を含む。領域６０４は、端部２２０から領域６０２との接合部６０６へと増加する、剛性勾配Ｇ２を有する。領域６０２は、カラム２１４の接合部６０６から端部２１８へと減少する剛性勾配Ｇ１を有する。例えば、図６のカラム２１４を成長させるために、カラム２１４が端部２１８から接合部６０６へと成長するにつれて、キャリアガス３２４の流量Ｑ１及び／又は成長溶液３２６のポンプ量ζを漸次減少でき、カラム２１４が接合部６０６から端部２２０へと成長するにつれて、キャリアガス３２４の流量Ｑ１及び／又は成長溶液３２６のポンプ量ζを漸次増加できるというように、上記パラメータのうちの１つ又は複数を変更することができる。代替的に又は追加的に、図３のシステム３００内に成長溶液３２６中の触媒の濃度を変えるためのメカニズム（例えば、触媒及びカーボンソースが注入デバイス３２２へ別々に導入される際に通ることのできる複数の入力ポート）が提供された場合、端部２１８から接合部６０６へとカラムが成長するにつれて、成長溶液３２６中のフェロセンの濃度を漸次増加させることができ、接合部６０６から端部２２０へとカラム２１４が成長するにつれて、成長溶液３２６中のフェロセンの濃度を漸次減少させることができる。図６には、それぞれ異なる剛性勾配を有する２つの領域６０２及び６０４が示されているが、カラム２１４は３つ以上のこのような領域を有することができる。
【0038】
[0073] 図７は、図４Ａに示すカラム２１４の変化の別の例を示す。図７のカラム２１４は、領域７０２、７０４、７０６、及び７０８を含み、そのうちの少なくとも３つは異なる剛性値を有することができる。実際に、領域７０２、７０４、７０６、及び７０８のそれぞれが、異なる剛性を有することができる。例えば図７に示すカラム２１４は、最初にキャリアガス３２４の流量Ｑ１及び／又は成長溶液３２６のポンプ量ζ及び／又は領域７０２の所望の剛性を生成する値を有する成長溶液３２６中のフェロセンの濃度で、領域７０２を成長させること、次に、（成長溶液３２６中の触媒の濃度を変更するためのメカニズム（例えば、触媒及びカーボンソースが注入デバイス３２２へ別々に導入される際に通ることのできる複数の入力ポート）が図３のシステム３００内に提供された場合）キャリアガス３２４の流量Ｑ１及び／又は成長溶液３２６のポンプ量ζ及び／又は成長溶液３２６中のフェロセンの濃度のうちの少なくとも１つを領域７０４の所望の剛性（領域７０２の剛性とは異なり得る）を生成する値に変更すること、次に、（成長溶液３２６中の触媒の濃度を変更するためのメカニズム（例えば、触媒及びカーボンソースが注入デバイス３２２へ別々に導入される際に通ることのできる複数の入力ポート）が図３のシステム３００内に提供された場合）キャリアガス３２４の流量Ｑ１及び／又は成長溶液３２６のポンプ量ζ及び／又は成長溶液３２６中のフェロセンの濃度のうちの少なくとも１つを領域７０６の所望の剛性（領域７０２及び領域７０４の剛性とは異なり得る）を生成する値に変更すること、次に、（成長溶液３２６中の触媒の濃度を変更するためのメカニズム（例えば、触媒及びカーボンソースが注入デバイス３２２へ別々に導入される際に通ることのできる複数の入力ポート）が図３のシステム３００内に提供された場合）キャリアガス３２４の流量Ｑ１及び／又は成長溶液３２６のポンプ量ζ及び／又は成長溶液３２６中のフェロセンの濃度のうちの少なくとも１つを領域７０８の所望の剛性（領域７０２、領域７０４、及び領域７０６の剛性とは異なり得る）を生成する値に変更することによって成長させることができる。図７には４つの異なる領域７０２、７０４、７０６、及び７０８が示されているが、より多くの又はより少ないこのような領域が存在することができ、それらのうちの幾つか又はすべてが異なる剛性値を有することができる。
【0039】
[0074] 図４Ａ及び図５〜図７に示す例は、網羅的又は限定的なものではなく、多くの変形が可能である。例えば、図４Ａ及び図５〜図７の例では機械的特性剛性は変化するが、他の機械的特性に影響を与える上記表１のパラメータのうちの１つ又は複数を変更することによって、カラム２１４が成長する間に、カラム２１４の他の機械的特性を変更することができる。例えば、（カラム２１４の剛性ではなく、又はこれに加えて）カラム２１４の弾性範囲は、弾性範囲に影響を与えるパラメータ（例えば、キャリアガス３１０中のアルゴン／Ｈ２の比、成長溶液３２６中のフェロセンの濃度、成長溶液３２６のポンプ量ζ、又は温度制御デバイス３０６の端部３０４から注入管３１６の端部３１４までの長さＬ）のうちの１つ又は複数を変更することによって変更することができる。例えば、図４Ａの領域４０２ａ、４０２ｂ、及び４０３は、領域４０４ａ及び４０４ｂと比較して異なる弾性範囲を有することができる。同様に、図５Ａのカラム２１４の勾配Ｇ及び／又は図６のカラム２１４の領域６０２及び６０４の勾配Ｇ１及びＧ２は、変化する剛性値ではなく、又はこれに加えて、変化する弾性範囲値を有することができる。同様に、図７のカラム２１４の領域７０２、７０４、７０６、及び７０８は、異なる剛性値を有するのではなく、又はこれに加えて、異なる弾性範囲値を有することができる。同様に、図８のカラム２１４の領域８０２、８０４、８０６、及び８０８は、異なる剛性値を有するのではなく、又はこれに加えて、異なる弾性範囲値を有することができる。
【0040】
[0075] 再度図１のプロセス１００を参照すると、上述のように図３〜図７のうちの１つ又は複数でカラム２１４を成長させることによって、１０２でカーボンナノチューブカラム２１４を提供できる。さらに、カラム２１４は、図４Ａ及び図５〜図７に示す例で示すように、変化する剛性値などの変化する機械的特徴を有するように成長させることができる。あるいは、カラム２１４は他の方法で得ることができる。例えば成長基板２２４は、成長材料２２６からすでに成長したカラム２１４を用いて得ることができる。
【0041】
[0076] ステップ１０２でカラム２１４がどのように得られるかにかかわらず、ステップ１０４でカーボンナノチューブカラム２１４を金属化することができる。あるいは、カラム２１４は、ステップ１０６でカラムの移送後に金属化することができる。カラム２１４がいつ金属化されるかにかかわらず、カラム２１４は、例えばカラム２１４の導電性及び／又は通電能力を上昇させるために金属化することができる。例えばカラム２１４は、テストの対象となる電子デバイス（例えば半導体ダイ）との圧力ベースの電気的接触を確立するためにカラム２１４に対して使用されるのに十分なように、カラム２１４の導電性及び／又は通電能力を上昇させるために金属化することができる。カーボンナノチューブカラム２１４の金属化は、カラム２１４の内側の少なくとも幾つかのカーボンナノチューブ２１６上にカラム２１４の内側で金属２３２を堆積させること、及び／又はカラム２１４の外側の少なくとも幾つかのカーボンナノチューブ２１６上にカラム２１４の外側で金属２３２を堆積させることを含むことができる。金属２３２の任意の好適な堆積方法を使用できる。例えば金属２３２は、スパッタリング、化学蒸着、無電解めっき、電気めっき、又は他の同様の堆積方法によって、カラム２１４上に堆積させることができる。上述のように、カラム２１４上への金属堆積とは、カラム２１４を形成する少なくとも幾つかのカーボンナノチューブ２１６の少なくとも一部上への金属堆積を意味する。幾つかの実施形態では、幾つか、ほぼすべて、又はすべてのカーボンナノチューブ２１６を金属化することができる。
【0042】
[0077] カラムの内側のカーボンナノチューブ２１６上に金属２３２を堆積させる方法は、ある実施形態では有利であるが、本発明はこれに限定されるものではない。図８は金属化システム８００を示し、図９は、カラム２１４の内側でカーボンナノチューブ２１６上に金属２３２を堆積させることができる図１のステップ１０２で得られたカラム２１４を金属化するためのシステム８００の使用プロセスを示す。
【0043】
[0078] 図８に示すように、金属化システム８００は、チャンバ８０２と、チャンバ８０２内の温度を制御可能な温度制御デバイス８０４（例えば、さらにヒータ及び／又は冷却デバイス）とを備えることができる。温度制御デバイス８０４は誘導ヒータを備えることができ、チャンバは非導電性とすることができる。例えば、チャンバ８０２はガラス板を備えることができる。１つ又は複数の注入ポート８０６及び８１０（２つが示されているが、より少ないか又はより多く含むことができる）は、チャンバ８０２内に材料（ガス８０８及び８１２）を導入することができる手段を提供することができる。システム８００は、チャンバ８０２を排気することができる真空ポンプ８１４を含むこともできる。
【0044】
[0079] 図９のステップ９０２で、図８のシステム８００を使用して、図８に示すように、第１に成長基板２２４をチャンバ８０２内に配置することによって、カーボンナノチューブカラム２１４を金属化することができる。図９のステップ９０４では、図８に示すように、注入ポート８０６を通してチャンバ８０２内に前駆体ガス８０８を導入することができる。前駆体ガス８０８は、カラム２１４の内側でカーボンナノチューブ２１６上に堆積される金属２３２を含むことができる。幾つかの実施形態では、前駆体ガス８０８は、化学蒸着ガス（ＣＶＤ）及び金属（例えば金、銀、プラチナ、銅、パラジウム、タングステン、又は同様の金属）を含むことができる。例えば、前駆体ガス８０８及び金属は、マサチューセッツ州ニューベリーポートのＳｔｒｅｍ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な、ジメチル（アセチルアセトナート）金（ＩＩＩ）、ジメチル（トリフルオロアセチルアセトナート）金（ＩＩＩ）、クロロ（トリメチルホスフィン）金、クロロ（トリエチルホスフィン）金、トリメチル（トリメチルホスフィン）金、又はメチル（トリメチルホスフィン）金のうちのいずれかを含むことができる。前駆体ガス８０８は、前駆体ガス８０８をカラム２１４に通し、カラム２１４に侵入させるのに十分な圧力の下でチャンバ８０２に導入することができる。これを実行する１つの非限定的な方法は、真空ポンプ８１４を使用してチャンバ８０２を排気し、大気圧よりわずかに高い圧力から大気圧の約１０倍までの間の圧力の下で、注入ポート８０６を通して前駆体ガス８０８を導入するものである。上記圧力範囲は単なる例示としてのものであり、本発明はこれに限定されるものではない。誘導加温に加えて、フラッシュランプ又は半導体ウェーハの迅速な温度処理用に開発された他の技術を使用する放射加熱も使用できる。
【0045】
[0080] 図９のステップ９０６で、チャンバ８０２は、フラッシングガスでフラッシュすることができる。例えばフラッシングガス８１２は、注入ポート８１０を通してチャンバ８０２内に導入し、真空ポンプ８１４によってチャンバ８０２から除去することができる。フラッシングガス８１２は、カラム２１４のカーボンナノチューブ２１６とはっきりと反応することのないガスとすることができる。好適なフラッシングガス８１２の例は、窒素（Ｎ２）を含むことができる。
【0046】
[0081] フラッシングガス８１２をチャンバ８０２に導入し、真空ポンプ８１４によって、前駆体ガス８０８の一部がカラム２１４内側のカーボンナノチューブ２１６周囲に残存するように、前駆体ガス８０８の拡散速度よりも十分に低い速度でチャンバ８０２から除去することができる。すなわち、フラッシングガス８１２をチャンバ８０２に導入し、カラム２１４の内側で、所望の量の前駆体ガス８０８をカラム２１４内側のカーボンナノチューブ２１６周囲に残存させ、またオプションで、チャンバ８０２内のカラム２１４の外側に前駆体ガス８０８の一部を残存させながら、チャンバ内の前駆体ガスをチャンバ８０２の外にフラッシュさせることができる。カラム２１４の内側及びチャンバ８０２内のカラム２１４の周囲（したがってカラム２１４の外側）に残る前駆体ガス８０８の量は、前駆体ガス８０８の拡散速度と比較してチャンバ８０２の内部及び外部へのフラッシングガス８１２の導入速度を制御すること、及びステップ９０８の開始（以下で説明）によって制御できる。図を見れば分かるように、カラム２１４内に残る前駆体ガス８０８の量は、カラム２１４の内側（すなわち、カラム２１４内側のカーボンナノチューブ２１６上）に堆積する金属２３２の量に対応でき、チャンバ８０２内のカラム２１４の外側周囲に残る前駆体ガス８０８の量は、カラム２１４の外側（すなわち、カラム２１４外側のカーボンナノチューブ２１６上）に堆積する金属２３２の量に対応することができる。
【0047】
[0082] 図９のステップ９０８で、温度制御デバイス８０４を起動して、カラム２１４内側の前駆体ガス８０８中の金属２３２をカラム２１４内側のカーボンナノチューブ２１６上に堆積させ、カラム２１４外側の前駆体ガス８０８（もしあれば）中の金属２３２をカラム２１４外側のカーボンナノチューブ２１６上に堆積させる温度まで、カーボンナノチューブカラム２１４の温度を変化させることができる。例えば、カラム２１４の温度を、前駆体ガス８０８を分解する温度まで、又はその温度より上まで上昇させ、カラム２１４内側の前駆体ガス８０８中の金属２３２をカラム２１４内側のカーボンナノチューブ２１６に結合させ、カラム２１４外側の前駆体ガス８０８中の金属をカラム２１４外側のカーボンナノチューブ２１６に結合させることができる。この温度は、前駆体ガス８０８のタイプに依存することができる。幾つかの実施形態では、この温度は２００〜８００℃とすることができる。上述のように、カーボンナノチューブカラム２１４の温度を、前駆体ガス８０８中の金属２３２をカーボンナノチューブ２１６上に堆積させる温度まで変化させるタイミングは、金属２３２を堆積させる場所に影響を与えることができる。例えば、前駆体ガス８０８のすべて又はほとんどがチャンバ９０２からフラッシュされた後に、したがってカラム２１４外側周囲に前駆体ガス８０８がほとんど又はまったくないが、カラム２１４内側には前駆体ガス８０８が残存している状態で、カーボンナノチューブカラム２１４の温度が、前駆体ガス８０８中の金属２３２をカーボンナノチューブ２１６上に堆積させる温度に達した場合、前駆体ガス８０８からの金属２３２は、実質上カラム２１４内側にあるカーボンナノチューブ２１６上にのみ堆積する。しかし、前駆体ガス８０８がチャンバ９０２から完全にフラッシュされる前、したがってカラム２１４の外側周囲にいくらかの量の前駆体ガス８０８が残存している状態で、カーボンナノチューブカラム２１４の温度が、前駆体ガス８０８中の金属２３２をカーボンナノチューブ２１６上に堆積させる温度に達した場合、前駆体ガス８０８からの金属２３２は、カラム２１４の内側及びカラム２１４の外側の両方のカーボンナノチューブ２１６上に堆積する。さらに、カラム２１４外側のカーボンナノチューブカラム２１６上に堆積する金属２３２の量に対するカラム２１４内側のカーボンナノチューブカラム２１６上に堆積する金属２３２の量は、カラム２１４の内側及びカラム２１４の外側の前駆体ガス８０８の量に依存し、この量は、上述のように、前駆体ガス８０８の拡散速度と比較したチャンバ８０２の内部及び外部へのフラッシングガス８１２の導入速度と、ステップ９０８のタイミング（すなわち、カラム２１４の温度が、前駆体ガス８０８中の金属２３２がカーボンナノチューブ２１６上への堆積を開始する温度に達するタイミング）とを制御することによって制御できる。上述のように、カラム２１４内側のカーボンナノチューブ２１６上及びカラム２１４外側のカーボンナノチューブ２１６上に堆積する金属２３２の量を制御するために、上記内容を制御し、タイミングを決定することができる。【0048】
[0083] 上述のように、温度制御デバイス８０４は誘導的とすることができ、カラム２１４を誘導的に加熱することができる。あるいは、温度制御デバイス８０４はチャンバ８０２の内部を加熱することができる。図９のステップ９０４〜９０８は、所望に応じて繰り返すことができる。例えばステップ９０４〜９０８は、カラム２１４の内側及び／又はカラム２１４の外側のカーボンナノチューブ２１６上に、所望の厚さの金属２３２が堆積されるまで繰り返すことができる。幾つかの実施形態では、ステップ９０４〜９０８の初期反復時、金属２３２を主に又は排他的にカラム２１４内側のカーボンナノチューブ２１６上に堆積させることができ、これにより、カラム外側のカーボンナノチューブ２１６上に金属２３２が堆積して、カラム２１４内側への前駆体ガス８０８の流れを妨げる問題が生じるのを防ぐことができる。図９のプロセス９００の非限定的な利点は、はっきりとわかる量の金属２３２が、カラム２１４外側のカーボンナノチューブ２１６上にのみ、又は主にその上に堆積されるのではなく、カラム２１４内側のカーボンナノチューブ２１６上に堆積されることとすることができる。
【0049】
[0084] しかし、金属２３２は、主にカラム２１４の外側又は外側付近のカーボンナノチューブ２１６上に堆積させることができる。図１０Ａは、本発明の幾つかの実施形態による例を示す。図１０Ａに示すように、金属２３２をカラム２１４の外側に（すなわち、主にカラム２１４の外側又は外側近くのカーボンナノチューブ２１６上に）堆積させることができる。図１０Ｂは、カラム２１４の内側を見せるためにスライスされたカーボンナノチューブのカラム２１４の写真を示す。金属２３２は薄い色である。図１０Ｂに示すように、金属２３２は主にカラム２１４の外側に配置される。カラム２１４の内側の色が濃いのは、カラムの内側に金属２３２が存在しないことを示す。金属２３２はスパッタリングによって堆積させることができる。別の例として、金属２３２は電気めっきによって堆積させることができる。さらに別の例として、原子層堆積（ＡＬＤ）又は有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）も使用できる。幾つかの実施形態では、金属を堆積させるための様々な技術を組み合わせて使用することができる（例えば、より厚い堆積を形成するために、ＡＬＤの後、電気めっきすることによって、シード層を堆積させることができる）。
【0050】
[0085] 図８、図９、図１０Ａ、及び図１０Ｂに示す金属２３２を堆積させるためのプロセスは単なる例示としてのものであり、変形が可能である。例えば幾つかの実施形態では、金属２３２を、図８及び図９に関して上記で説明したように、カラム２１４の内側（すなわち、カラム２１４内側のカーボンナノチューブ２１６上）に堆積させることができ、追加の金属２３２を、図１０Ａに示すように、カラム２１４の外側（すなわち、カラム２１４の外側のカーボンナノチューブ２１６上）に堆積させることもできる。したがって、本明細書の特定の図に金属がどのように示されるかにかかわらず、本明細書のいずれかの図において、金属２３２を、図８に示され、図８及び図９に関して上記説明されるように、主にカラム２１４内側のカーボンナノチューブ２１６上に堆積させること、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、主にカラム２１４の外側にあるカーボンナノチューブ２１６上に堆積させること、又はカラム２１４の内側及びカラム２１４の外側の両方のカーボンナノチューブ上に堆積させることができる。
【0051】
[0086] 再度図１のプロセス１００を参照すると、ステップ１０４でカーボンナノチューブカラム２１４を金属化した後、カラム２１４を成長基板２２４から配線基板２０２の端子２１２へと移送することができる（図２Ａを参照）。図１１は、焼結されたナノペースト１２０２を使用して、（図２Ａ及び図２Ｂに関して上記説明された）カラム２１４を配線基板２０２の端子２１２へと移送可能なプロセス１１００の例が示され、図１２〜図１４は図１１のプロセス１１００の動作例を示す。図１５は、はんだ１６０２又は同様に導電性接合材料を使用して、カラム２１４を配線基板２０２に移送するプロセス１５００の別の例を示し、図１６〜図１９はプロセス１５００の動作例を示す。したがって、図１１のプロセス１１００は、図１のステップ１０６がどのように実施できるかの例であり、図１５のプロセス１５００は、図１のステップ１０６がどのように実施できるかの別の例である。
【0052】
[0087] 図１１のプロセス１１００及び図１２〜図１４を参照すると、導電性材料の粒子を含むナノペースト１２０２を配線基板２０２の端子２１２上に堆積させることができる。ナノペースト１２０２は、溶媒中に導電性材料（例えば、金、銀、銅、又は同様の金属）の粒子を含むことができる。この粒子はナノ粒子とすることができる。幾つかの実施形態では、ナノペースト１２０２は、配線基板２０２の端子２１２の表面を貫通できる鋭利な粒子を含むことができるため、端子２１２との電気接続を容易に形成することができる。
【0053】
[0088] ナノペースト１２０２は、任意の好適な方法で端子２１２上に堆積させることができる。例えば図１２に示すように、幾つかの実施形態では、ナノペースト１２０２を、プリントヘッド１２０６（例えばインクジェットプリントヘッド）を通して端子２１２上にプリントすることができる。図１２に示すようなナノペースト１２０２のプリントによって、ナノペースト１２０２を精密に、及び微細なピッチ（例えば１５０ミクロン以下）で、端子２１２上に堆積させることができる。あるいは、ナノペースト１２０２は、スクリーンプリント、マスクなどの他の方法を使用して、端子２１２上に堆積させることができる。
【0054】
[0089] 図１１のステップ１１０４で、図１３に示すように、カーボンナノチューブカラム２１４の端部２１８を端子２１２上のナノペースト１２０２に隣接して配置することができる。例えば、カラム２１４の端部２１８をナノペースト１２０２内に配置することができる。幾つかの実施形態では、端部２１８を端子２１２に押しつけることができる。
【0055】
[0090] 図１１のステップ１１０６で、ナノペースト１２０２を焼結させることができる。例えばナノペースト１２０２は、ある温度（焼結温度）まで、及び溶媒を気化し、ナノペースト１２０２中の導電性材料の粒子をカラム２１４のカーボンナノチューブ２１６及び端子２１２に融合させる期間中、加熱することができる。焼結温度は、ナノペースト１２０２の導電性粒子の材料の融点未満とすることができる。一般に、ナノペースト１２０２中の導電性粒子が小さいほど、ナノペースト１２０２を焼結させる温度は低くなる。ナノペースト１２０２は、温度制御デバイス１３０２（例えば加熱デバイス）を使用することを含む任意の好適な方法で加熱できる。
【0056】
[0091] 幾つかの実施形態では、焼結温度は、ナノペースト１２０２中の導電性粒子の材料の融点の半分未満とすることができる。例えば、幾つかの実施形態では、導電性粒子を金とすることができ、ナノペースト１２０２は、焼結温度の約３５０℃まで約２分間加熱することができる。金の融点は１０６４℃である。例えば、幾つかの実施形態では、導電性粒子を銀とすることができ、ナノペースト１２０２は、焼結温度の約２００℃まで約２分間加熱することができる。銀の融点は９６３℃である。ナノ粒子の材料及びナノペースト１２０２の加熱対象である焼結温度にかかわらず、ナノペースト１２０２の焼結によって、カラム２１４のカーボンナノチューブ２１６の、配線基板２０２の端子２１２への物理的固定及び電気的接続の両方を行う、図１４に示すようなフィレット１４０２を作成できる。
【0057】
[0092] 図１１のステップ１１０８で、その後除去することができる成長基板２２４からカラム２１４を切り離すことができる。カラム２１４は、カラム２１４から成長基板２２４を物理的に引き抜く、溶媒を使用するなどを含む、任意の好適な方法で、成長基板２２４から切り離すことができる。
【0058】
[0093] 上述のように、図１５は、図１のステップ１０６を実施するために使用できるプロセス１５００の別の例を示す。図１５のステップ１５０２で、図１６に示すように、配線基板２０２の端子２１２上にはんだ１６０２を堆積させることができる。図１６に示すように、はんだ１６０２内にホール１６０４を提供することができる。例えばはんだ１６０２は、端子２１２上に、一般的にドーナツ型に堆積させることができる。あるいは、はんだ１６０２は必ずしもホール１６０４を含む必要はないが、端子２１２上に堆積された少量のはんだを含むことができる。はんだ１６０２の形状にかかわらず、はんだ１６０２は任意の好適な方法で堆積させることができる。例えばはんだ１６０２は、マスクを通して堆積させることができる。
【0059】
[0094] 図１５のステップ１５０４で、成長基板２２４上のカーボンナノチューブカラム２１４の端部分１７０６を金属化するか、又はその他の方法で、はんだ１６０２に対して濡れ性の材料（すなわち、はんだ１６０２が接着する材料）を用いてコーティングすることができる。図１７は、カラム２１４の端部分１７０６が、金属１７０２（例えば銅）又ははんだ１６０２に対して濡れ性の他の材料を用いて金属化される例を示す。図１７に示すように、マスキング材料１７０４は、カラム２１４周囲の成長基板２２４上に堆積させることができる。カラム２１４の端部分１７０６は、マスキング材料１７０４の外に延在することができる。カラム２１４の端部分１７０６は、端部２２０から端部２１８までのカラムの長さ全体よりも短いものとすることができる。例えば、幾つかの実施形態では、端部分１７０６は、端部２２０から端部２１８までのカラム２１４の長さの５％未満、１０％未満、１５％未満、２０％未満、又は２５％未満とすることができる。他の実施形態では、端部分１７０６は、端部２２０から端部２１８までのカラム２１４の長さの他のパーセンテージとすることができる。
【0060】
[0095] 金属１７０２は、図１７に示すように、マスキング材料１７０４上、及びカラム２１４の露出した端部分１７０６上に堆積させることができる。図を見れば分かるように、マスキング材料１７０４はカラム２１４のほとんどをマスクし、露出した端部分１７０６を除くカラム２１４上に金属１７０２が堆積されるのを防ぐ。マスキング材料１７０４及びマスキング材料１７０４上の金属１７０２の部分を除去し、カラム２１４の端部分１７０６上の金属１７０２を残すことができる。幾つかの実施形態では、カラム２１４をラップするか、又は他の方法で、マスキング材料１７０４内に包み込みながら平坦化することができる。マスキング材料１７０４は、成長基板２２４上に堆積し、その後除去するために好適な、任意の材料とすることができる。マスキング材料１７０４の非限定的な例は、フォトレジスト及びｔｒｅｌｉｂｏｎｄを含む。
【0061】
[0096] 図１８は、カラム２１４の端部を金属１８０２（例えば銅、ニッケル、金、銀、及び／又はそれらの合金）、又は、はんだに対して濡れ性の他の材料で金属化する別の例を示す。幾つかの実施形態では、金属化の結果、様々な金属（例えば銅、ニッケル、金、銀、又はそれらの合金）の層構造が生じる可能性がある。図１８の例で、スパッタリング装置１８０４は、図に示すように、カラム２１４に対して角度θで（例えば軸がカラム２１４の長さと平行に）配置することができる。角度θは、隣接するカラム２１４が互いにマスクし、カラム２１４上にスパッタリングされる金属１８０２が、カラム２１４の端部分１８０６上にのみスパッタリングされるように選択することができる。図１８に示すように、カラム２１４ｂはスパッタリング装置１８０４を部分的にマスクし、その結果、金属１８０２は、隣接するカラム２１４ａの端部分１８０６以外の部分にはスパッタリングされない。角度θは、カラム２１４の端部分１８０６が、端部２２０から端部２１８までのカラム全体の長さより短いように選択できる。例えば、幾つかの実施形態では、端部分１８０６は、端部２２０から端部２１８までのカラム２１４の長さの５％未満、１０％未満、１５％未満、２０％未満、又は２５％未満とすることができる。他の実施形態では、端部分１８０６は、端部２２０から端部２１８までのカラム２１４の長さの他のパーセンテージとすることができる。幾つかの実施形態では、スパッタリング装置１８０４は、成長基板２２４上でカラム２１４の端部分１８０６を金属化するために、成長基板２２４及びカラムの端部２１８に対して異なる角度で、及び異なる位置から移動及び位置決めすることができる。
【0062】
[0097] 金属層（例えば図１７の１７０２又は図１８の１８０２）がカラム２１４の端部２１８上にどのように堆積されるかにかかわらず、図１９に示すように、カーボンナノチューブカラム２１４の金属化された端部２１８を配線基板２０２の端子２１２上のはんだ１６０２に隣接させて位置決めすることによって、図１５のステップ１５０６で、カラム２１４を配線基板２０２へと移送することができる。（図１９では、金属が図１７のように１７０２として、又は図１８のように１８０２として堆積されたか否かにかかわらず、ラベル１９０２はカラム２１８の端部２１８の金属を表す。したがって、図１９における金属１９０２は、図１７のカラム２１４の端部分１７０６上の金属１７０２、又は図１８のカラム２１４の端部分１８０６上の金属１８０２を表す。）例えば、金属１９０２化された端部２１８をはんだ１６０２のホール１６０４内部に位置決めすることができる（図１６を参照）。幾つかの実施形態では、カラム２１４の金属化された１９０２端部２１８を端子２１２に押しつけることができる。
【0063】
[0098] ステップ１５０８で、はんだ１６０２を加熱及びリフローすることができ、これによって、図１９に示すように、はんだ１６０２のフィレット１９０４を作成することができる。はんだのフィレット１９０４は、配線基板２０２の端子２１２に対して、物理的に固定及び電気的に接続の両方が可能である。上述するように、はんだ１６０２はカラム２１４に対して湿潤する（接着する）可能性は低いが、カラム２１４の端部２１８の金属１９０２に対してのみ湿潤する可能性が高い。
【0064】
[0099] 図１５のステップ１５１０で、カラム２１４は、その後除去することができる成長基板２２４から切り離すことができる。カラム２１４は、カラム２１４から成長基板２２４を物理的に引き抜く、溶媒を使用するなどを含む、任意の好適な方法で、成長基板２２４から切り離すことができる。
【0065】
[00100] 図２０は、本発明の幾つかの実施形態による、カラム２１４上に金属コーティング２００２を提供可能なオプションのプロセスを示す。図２０に示すように、カラム２１４の部分２００６がマスキング材料２００４の外に延在するように、カラム２１４間の配線基板２０２上にマスキング材料２００４を堆積させることができる。図を見れば分かるように、マスキング材料２００４は、金属コーティング２００２（例えば、金、銀、銅、又は同様の金属）の堆積をマスクする。したがって、マスキング材料２００４の外に延在するカラム２１４の部分２００６は、その上に金属コーティング２００２を堆積させることが望ましい各カラム２１４の部分に対応することができる。配線基板２０２上のマスキング材料２００４の高さは、マスキング材料２００４の外に延在するカラム２１４の部分２００６の長さが所望なようにすることができる。幾つかの実施形態では、マスキング材料２００４は端子２１２まで延在でき、結果として金属コーティング２００２が端子２１２まで延在する。幾つかの実施形態では、マスキング材料２００４は、はんだフィレット１９０４まで延在でき、結果として金属コーティング２００２がはんだフィレット１９０４まで延在する。しかし、マスキング材料２００４は、配線基板２０２上への堆積及びその後の配線基板２０２からの除去に好適な任意の材料とすることができる。マスキング材料２００４の非限定的な例は、フォトレジスト及びｔｒｅｌｉｂｏｎｄを含む。次に、金属コーティング２００２は、図２０に示すように、カラム上に堆積させることができる。マスキング材料２００４は、金属コーティング２００２がカラム２００４の露出部分２００６以外のいずれかに堆積するのを防ぐことができる。金属コーティング２００２は、電気めっき、無電解めっき、スパッタリングなどを含む任意の好適な堆積方法を使用して堆積させることができる。マスキング材料２００４は、次に、マスキング材料２００４上に蓄積されたいずれかの金属コーティング２００２と共に除去することができる。
【0066】
[00101] 再度図１のプロセス１００を参照すると、カラム２１４の端部にコンタクトチップを提供できる。図２１Ａ、図２１Ｂ、及び図２２は、カラム２１４の端部２２０にコンタクトチップ２１０２を提供する例を示し、図２４は、カラム２１４の端部２２０にコンタクトチップ２４０２を提供する別の例を示す。図２５Ａ及び図２５Ｂは、コンタクトチップを提供する別の例を示す。
【0067】
[00102] 図２１Ａに示すように、マスキング材料２１０６（例えば、マスキング材料１７０４又は２００４など）は配線基板２０２上に堆積させることができ、カラム２１４の端部２２０はマスキング材料２１０６の外へ延在できるため露出される。次に、カラム２１４の露出した端部２２０は、カラム２１４の端部２２０で鋭利な構造を作成するために粗面化することができる。例えば、カラムの端部２２０に、カラム２１４の端部に鋭利な構造を作成するプラズマ処理を施すことができる。図２１Ｂは、このような鋭利な構造２１１０の例を示すカーボンナノチューブのカラム２１４の端部２２０の写真を示す。マスキング材料２１０６は、マスキング材料２１０６内に包み込まれたカラム２１４の部分をこのような処理から保護することができる。
【0068】
[00103] カラム２１４の粗面化された端部２２０は、次に、粗面化された端部２２０上に導電性金属２１０４（例えば、金、銀、銅など）を堆積させることによって、金属化することができる。図２１Ａに示すように、マスキング材料２１０６は、金属２１０４が、配線基板２０２上、及び露出された端部２２０を除くカラム２１４上のいずれかに堆積するのを防ぐことができる。あるいは、図２２に示すように、マスキング材料２２０６（部分的に除去されたマスキング材料２１０６、又はマスキング材料２１０６を除去した後に配線基板２０２上に堆積された新しいマスキング材料とすることができる）は、カラム２１４をさらに露出させることができるため、結果として金属２１０４は、カラムの端部２２０上のみならず、マスキング材料２２０６（マスキング材料２１０６などとすることができる）を通して露出されるカラムの部分上にも堆積する。しかし、金属２１０４で金属化された後、マスキング材料２１０６又は２２０６を除去することができる。各カラムの金属化され粗面化された端部２２０は、コンタクトチップ２１０２とすることができ、これは図２Ａ及び図２Ｂのコンタクトチップ２２８の例とすることができる。
【0069】
[00104] 図２３Ａは、スパッタリング装置２３０４が、図１８に示すプロセスと同様であってよいプロセスで、カラム２１４の端部分２３０６上に金属２１０４をスパッタリングする、カラム２１４の端部２２０を金属２１０４で金属化する別の例を示す。図２３Ａの例で、スパッタリング装置２３０４は、カラム２１４に対して（例えばカラム２１４の長さと平行な軸に対して）角度θで配置することができる。角度θは、隣接するカラム２１４が互いにマスクし、カラム２１４上にスパッタリングされる金属２１０４が、カラム２１４の端部分２３０６上にのみスパッタリングされるように選択することができる。図２３Ａに示すように、カラム２１４ｂはスパッタリング装置２３０４を部分的にマスクし、その結果、金属２１０４は、端部分２３０６以外の隣接するカラム２１４ａの部分にはスパッタリングされない。角度θは、カラム２１４の端部分２３０６が、端部２１８から端部２２０までのカラム全体の長さより短いように選択できる。例えば、幾つかの実施形態では、端部分２３０６は、端部２１８から端部２２０までのカラム２１４の長さの５％未満、１０％未満、１５％未満、２０％未満、又は２５％未満とすることができる。他の実施形態では、端部分２３０６は、端部２１８から端部２２０までのカラム２１４の長さの他のパーセンテージとすることができる。幾つかの実施形態では、スパッタリング装置２３０４は、配線基板２０２上でカラム２１４の端部分２３０６を金属化するために、配線基板２０２及びカラムの端部２２０に対して異なる角度で、及び異なる位置から移動及び位置決めすることができる。図２３Ｂは、金属２１０４がカラム２１４の端部分２３０６上にのみ堆積されたカーボンナノチューブカラム２１４の写真を示す。図２３Ｂで、金属２１０４は、金属２１０４が堆積されていないカラム２１４の部分よりも色が薄い。
【0070】
[00105] 図２４は、カラム２１４の端部２２０にコンタクトチップを提供する別の例を示し、図２１Ａ、図２１Ｂ、図２２、図２３Ａ、及び図２３Ｂに示すプロセスの代替方法を表す。図に示すように、コンタクトチップ構造２４０２は基板２４０６上に提供できる。例えばコンタクトチップ構造２４０２は、配線基板２０２上のカラム２１４の端部２２０のパターンに対応するパターンで、基板２４０６上で製造できる。コンタクトチップ構造２４０２は、カップリング２４０４によってカラム２１４の端部２２０に接合された後に、基板２４０６から切り離すことができる。カップリング２４０４は、チップ構造２４０２をカラム２１４の端部２２０に接合するための任意の好適な材料とすることができる。例えばカップリング２４０４は、はんだ又は同様の接合材料を含むことができる。別の例として、カップリング２４０４は、図１４のフィレット１４０２のような焼結されたナノペースト（例えばナノペースト１２０２など）を含むことができる。コンタクトチップ２４０２は、図２Ａ及び図２Ｂのコンタクトチップ２２８の代替例とすることができる。
【0071】
[00106] 図２５Ａ及び図２５Ｂは、カラム２１４の端部２２０にコンタクトチップ２２８を提供する別の例を示し、図２１Ａ、図２１Ｂ、図２２、図２３Ａ、図２３Ｂ、及び図２４に示すプロセスの代替方法を表す。図２５Ａに示すように、導電性材料の粒子を含むナノペースト２５５４をカラム２１４の端部２２０上に堆積させることができる。ナノペースト２５５４は、溶媒中に導電性材料（例えば、金、銀、銅、又は同様の金属）の粒子を含むことができる。粒子はナノ粒子とすることができる。幾つかの実施形態では、ナノペースト２５５４は、ルテニウム又はロジウムなどの硬質材料とすることができる微粒子及び／又は鋭利な粒子を含むこともできる。 【0072】
[00107] ナノペースト２５５４は、任意の好適な方法で、カラム２１４の端部２２０上に堆積させることができる。例えば、図２５Ａに示すように、幾つかの実施形態では、ナノペースト２５５４は、プリントヘッド２５５２（例えばインクジェットプリントヘッド）を通してカラム２１４の端部２２０上にプリントすることができる。あるいは、ナノペースト２５５４は、スクリーンプリント、マスクなどの他の方法を使用して、カラム２１４の端部２２０上に堆積させることができる。次に、ナノペースト２５５４は硬化させることができる。例えばナノペースト２５５４は、温度制御デバイス２５５６（例えばヒータ）を使用して、ナノペースト２５５４が硬化するのに十分な温度まで、及び時間だけ加熱することができる。幾つかの実施形態では、ナノペーストを焼結させることができる。
【0073】
[00108] 図２５Ｂに示すように、硬化したナノペーストはカラムの端部２２０にコンタクトチップ２５５８を形成することができる。ナノ粒子は、カラムの端部２２０に導電性コーティングを形成することができる。コンタクトチップ２５５８は、図２Ａ及び図２Ｂのコンタクトチップ２２８の別の例とすることができる。
【0074】
[00109] 再度図１のプロセス１００を参照すると、ステップ１１０で、電子装置を形成するために配線基板２０２を１つ又は複数の他の要素に結合させることができる。図２６は、プローブカードアセンブリ２５００を形成するために配線基板２０２が他の電子要素に結合される例を示し、図２７は、被試験デバイス（ＤＵＴ）２６１８に接触し、これをテストするためにプローブカードアセンブリ２５００が使用できるテストシステム２６００の例を示す。
【0075】
[00110] プローブカードアセンブリ２５００は、図１のステップ１１０の例として、スティフナ構造２５０２と、配線基板２０２を物理的及び電気的に結合することができる配線板２５０８とを含むことができる。図２６に示すように、結合メカニズム２５０４は、プローブカードアセンブリ２５００に剛性を与える剛性構造（例えば、金属又は他の剛性材料を含む）とすることができるスティフナ構造２５０２に、配線基板２０２を物理的に結合することができる。スティフナ２５０２は、プローブカードアセンブリ２５００を図２７のテストシステム２６００内のハウジング２６２０の装着面２６１０に結合するための手段（図示せず）を含むこともできる。結合メカニズム２５０４は、配線基板２０２をスティフナ２５０２に物理的に結合するために好適な任意のメカニズムを含むことができる。例えば結合メカニズム２５０４は、ねじ、ボルト、クランプなどを含むことができる。幾つかの実施形態では、結合メカニズム２５０４は、配線基板２０２をスティフナ２５０２に可動式に結合する差動ねじアセンブリ（図示せず）などの可動メカニズムを含むことができる。
【0076】
[00111] さらに図２６を参照すると、図２７のテストコントローラ２６０２などのテストコントローラとの間の別個の通信チャネルに対する電気インターフェイス２５０６（例えばゼロ挿入力（ＺＩＦ）電気コネクタ、ポゴピンパッド、又は他のこのような電気コネクタ）を配線板２５０８上に配置することができる。電気接続２５１０（例えば、配線板２５０８の上及び／又は内部の導電性ビア及び／又はトレース）は、配線板２５０８を通して電気インターフェイス２５０６からの電気接続を提供することができる。配線板２５０８は、プリント回路板などの半剛性基板又はセラミック配線板などの剛性基板とすることができる。
【0077】
[00112] 図２６に示すように、電気接続２５１２は、配線板２５０８を通して電気接続２５１０を配線基板２０２の端子２０８に電気的に接続することができる。電気接続２５１２は、配線板２５０８を端子２０８に電気的に接続する任意の好適な接続とすることができる。例えば、電気接続２５１２は、フレキシブルワイヤ又はインタポーザ（図示せず）などの可撓性電気接続とすることができる。別の例として、電気接続２５１２は、はんだ又は他の同様の電気的導電性接合材料とすることができる。
【0078】
[00113] 配線基板２０２の端子２１２に結合されたカーボンナノチューブカラム２１４はばねプローブ２４０とすることができ、コンタクトチップ２２８は、図２７のテストシステム２６００でテストされるＤＵＴ２６１８に対応するパターンで配置できる。頭字語「ＤＵＴ」は、（単体化されるか又はウェーハ形式の、又はパッケージ化されるか又はパッケージ化されない）半導体ダイを含むが限定的でない任意の電子デバイスとすることができる「被試験デバイス」を意味することができる。図２６に示すように、プローブカードアセンブリ２５００は、端子を通して各プローブ２４０を、配線基板２０２を通して電気接続２１０を、端子２０８、電気接続２５１２、及び配線板２５０８を通して電気接続２５１０を電気インターフェイス２５０６へ電気的に接続する。
【0079】
[00114] 上述のように、図２５のプローブカードアセンブリ２５００を使用して、内部でプローブカードアセンブリ２５００を使用することが可能なテストシステム２６００の例を示す、図２７のＤＵＴ２６１８などの電子デバイスをテストすることができる。図２７に示すように、テストシステム２６００は、ＤＵＴ２６１８に入力信号を提供でき、入力信号に応答してＤＵＴ２６１８によって生成された応答信号を受信できるテストコントローラ２６０２を含むことができる。「テスト信号」という用語は、テストコントローラ２６０２によって生成された入力信号及びＤＵＴ２６１８によって生成された応答信号のいずれか又は両方を総称的に言い表すことができる。プローブカードアセンブリ２５００は、テストシステム２６００のハウジング２６２０（例えばプローバ）の装着面２６１０に結合できる。プローブカードアセンブリ２５００のプローブ２４０は、ＤＵＴ２６１８の端子２６１６との圧力ベースの電気接続を行うことができ、テストコントローラ２６０２と、通信接続２６０４（例えば同軸ケーブル、無線リンク、光ファイバリンクなど）を介したＤＵＴ２６１８、テストヘッド２６０６内の電子部品（図示せず）、テストヘッド２６０６とプローブカードアセンブリ２６０２の電気インターフェイス２５０６との間のコネクタ２６０８、並びにプローブカードアセンブリ２６００の間でテスト信号を渡すことができる。図に示すように、プローブカードアセンブリ２６００は、その上にＤＵＴ２６１８が配置される可動チャック２６２４を含むことができるハウジング２６２０の装着面２６１０に結合できる。
【0080】
[00115] ＤＵＴ２５１８は以下のようにテストできる。プローブカードアセンブリ２５００はハウジング２６２０の装着面２６１０に結合でき、ＤＵＴ２６１８の端子２６１６をプローブカードアセンブリ２５００のプローブ２４０と接触させることができる。これは、ＤＵＴ２６１８の端子２６１６がプローブカードアセンブリ２５００のプローブ２４０に対して押しつけられるように、チャック２６２４を移動させることによって達成できる。あるいは、端子２６１６とプローブ２４０との間の接触を有効にするために、プローブカードアセンブリ２５００が移動できるか、又はチャック２６２４とプローブカードアセンブリ２５００の両方が移動できる。
【0081】
[00116] プローブ２４０と端子２６１６が接触している間に、テストコントローラ２６０２とＤＵＴとの間にプローブカードアセンブリ２５００を通してテスト信号（上述のように、テストコントローラ２６０２によって生成される入力信号と、入力信号に応答してＤＵＴ２６１８によって生成される応答信号とを含むことができる）を提供することにより、ＤＵＴ２６１８をテストすることができる。テストコントローラ２６０２は、応答信号を分析して、ＤＵＴ２６１８がテストに合格であるか否かを判定することができる。例えば、テストコントローラ２６０２は、この応答信号と予測された応答信号とを比較することができる。応答信号が予測された応答信号と一致した場合、テストコントローラ２６０２は、ＤＵＴ２６１８がテストに合格したものと判定することができる。一致しない場合、テストコントローラ２６０２は、ＤＵＴ２６１８がテストに不合格であったものと判定することができる。別の例として、テストコントローラ２６０２は、応答信号が許容範囲内にあるか否かを判定でき、範囲内にある場合、ＤＵＴ２６１８がテストに合格したものと判定することができる。
【0082】
[00117] 図２６のプローブカードアセンブリ２５００は単なる例示としてのものであり、図２Ａ及び図２Ｂに関して上述したように、本明細書で説明されるカーボンナノチューブカラム２１４は他の電子デバイス内でも使用できる。例えば、カーボンナノチューブカラム２１４は、半導体ダイ又は他の電子プローブデバイスをテストするためのテストソケット内のコンタクトプローブ（図示せず）として使用できる。図２７のテストシステム２６００も単なる例示としてのものであり、図２６のプローブカードアセンブリ２５００は他のテストシステムで使用できる。さらに別の例では、カーボンナノチューブカラム２１４を使用して、複数のダイ及び配線基板を備えるシステムをアセンブルすることができる（例えば、カーボンナノチューブカラム２１４はダイを相互接続すること、及びダイを配線基板に接続することができる）。
【0084】
[00119] 図２８は、カーボンナノチューブを備えるプローブ２４０が、プローブ２４０がカップリング２３０によってテスト基板２８１０の端子２８１２に結合されるテストソケット２８００内で使用できる非限定的な例を示す。図２８は、クリップ、支持フレーム２８０６、及び、カップリング２３０によってプローブ２４０が結合可能な端子２８１２を備えたテスト基板２８１０を備えることができる例示的テストソケット２８００を示す。このプローブ２４０は、上述のように、プローブ２４０が基板２０２の端子２１２に結合される方法と同じか又は同様の方法で、カップリング２３０によってテスト基板２８１０の端子２８１２に結合できる。
【0085】
[00120] 図２８に示すように、テストソケット２８００を使用して、単一化された半導体ダイ２８１６（パッケージ化されるか又はパッケージ化されない）などの電子デバイスをテストすることができる。図２８に示すように、それによってダイ２８０６を支持フレーム２８０６上に配置することが可能なクリップ２８０２を支持フレーム２８０６から除去することができる。支持フレーム２８０６は、ダイ２８１６の端子２８０４（例えばバンプ）がプローブ２４０と接触する位置に各ダイ２８１６を誘導する傾斜壁２８０８を有することができる。次に、クリップ２８０２は、支持フレーム２８０６上にクリップされ、ダイ２８１６の端子２８０４とプローブ２４０との間の電気接続を確立するために十分な力で、ダイ２８１６の端子２８０４をプローブ２４０に押しつけることができる。配線基板２０１０は、端子２８１２から、したがってプローブ２４０から、ダイ２８１６のテストを制御するためのテストコントローラ（図示せず）への、電気接続（図示せず）を含むことができる。ダイ２８１６がテストされると、クリップ２８０２を支持フレーム２８０６から除去することができ、ダイ２８１６をソケット２８００から除去することができる。ソケット２８００は、テストソケットであるというよりむしろ、又はテストソケットであることに加えて、テストソケットであるダイ２８１６及び基板２８１０がその一部である電子システムとすることができる。このようなケースでは、代替的に又は追加的に、テスト基板２８１０は電子システムの一部である配線基板とすることができる。
【0086】
[00121] テストソケット２８００は単なる例示としてのものであり、変形が可能である。例えば、図２８には２つのダイ２８１６が示されているが、テストソケット２８００は２つより多くの又はより少ないダイ２８１６を保持するように構成することができる。別の例として、クリップ２８０２及び／又は支持フレーム２８０６は、図２８に示す形状と異なる形状であり得る。
【0087】
[00122] 図２９は、カーボンナノチューブを備えるプローブ２４０を使用して２つの電子デバイス２９０２及び２９１０を電気的に接続するのに使用できる非限定的な例を示す。図に示すように、プローブ２４０はカップリング２３０によって電子デバイス２９０２に結合できる。プローブ２４０は、上述のようにプローブ２４０が基板２０２の端子２１２に結合される方法と同じか又は同様の方法で、カップリング２３０によって電子デバイス２９０２の端子２９０４に結合できる。図２９にも示すように、プローブ２４０は、接合材料２９０６（例えばはんだ）によって電子デバイス２９１０の端子２９０８に接合できる。したがって電子デバイス２９０２は、プローブ２４０によって電子デバイス２９１０に電気的に接続できる。電子デバイス２９０２及び２９１０は、互いに電気的に接続可能な任意の電子デバイスとすることができる。例えば、電子デバイス２９０２及び２９１０は、どちらも半導体ダイ（パッケージ化されるか又はパッケージ化されない）とすることができる。別の例として、電子デバイス２９０２又は２９１０のうちの一方がこのような半導体ダイであり、電子デバイス２９０２又は２９１０のうちの他方はプリント回路板とすることができる。図２９に示す構成は単なる例示としてのものであり、変形が可能である。例えば、電子デバイス２９０２及び２９１０のサイズ、形状、及び位置は、図２９に示すものと異なるものとすることができる。別の例として、２つの電子デバイス２９０２及び２９１０よりも多くの電子デバイスを使用することもできる。さらに別の例として、電子デバイス２９０２及び２９１０のうちの１つ又は両方が、３つより多いか又は少ない端末２９０４及び２９０８を有することができ、３つより多いか又は少ないプローブ２４０を使用することもできる。
【0088】
[00123] 本明細書では本発明の特定の実施形態及び用途について説明してきたが、これらの実施形態及び用途は単なる例示としてのものであり、多くの変形が可能である。