(57)【要約】【課題】半導体ウエハ上の集積回路チップの通電検査をするためのプローブカード用プローブ針において、プローブ針先端部への酸化アルミニウム付着を低減させて、プローブ針のメンテナンス回数を大幅に低減し、プローブ針の寿命を向上させる。【解決手段】母材が硬くて弾力性の高い材料からなり、先端部が尖頭加工されたプローブ針１において、同プローブ針の先端に設けた、ダイヤモンド等の硬質粒子を金属メッキにより固着したメッキ層３によってプローブ針１の先端へのアルミニウム付着量を低減させた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材が硬くて弾力性の高い材料からなり、先端部が尖頭加工されたプローブ針において、同プローブ針の先端に硬質粒子が金属メッキにより付着されていることを特徴とするプローブ針。
【請求項２】
上記硬くて弾力性の高い材料が、タングステン、レニウムタングステン、ベリリウム銅
のいずれかであることを特徴とする請求項１記載のプローブ針。
【請求項３】
上記硬質粒子が、ダイヤモンド、セラミック、ＣＢＮ（Cubic Boron Nitride 立晶窒化ホウ素）、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）のいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のプローブ針。
【請求項４】
上記金属メッキが、Ｎｉメッキ、Ｎｉ−Ｐメッキ、Ｃｕメッキ、Ｚｎメッキのいずれかであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプローブ針。
【請求項５】
上記の尖頭加工を施された先端から所定長さまでを、上記の硬質粒子を浮遊させた、または硬質粒子を分散・沈殿させたメッキ液中に浸漬してメッキし、メッキ層の成長とともに上記硬質粒子を上記母材の表面に固着させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のプローブ針の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ上の集積回路チップに通電検査をするためのプローブカード用プローブ針とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩといった集積回路を構成する半導体ウエハの製造工程において、半導体ウエハ上の集積回路チップの通電検査（ウエハテスト）を行うために使用されているプローブカードは、プリント配線基板に数十本から数百本のプローブ針が配置された構成となっている。そして、通常、このようなプローブカードをプローバ（検査機）に搭載し、半導体ウエハ上の集積回路チップの各電極パッドにプローブ針の先端を当接させて通電検査が行われる。
【０００３】
プローブ針の材質（母材）としては、硬くて弾力性の高いタングステン、レニウムタングステン、ベリリウム銅などが使用されており、特に、耐磨耗性および強靱性に優れたタングステンあるいはレニウムタングステンが多用されている。
【０００４】
これらの材料からなるプローブ針は、例えば先端部が尖頭加工され、その尖頭加工によりテーパ状となった部分の途中から先が検査すべき半導体ウエハ上の集積回路の電極パッドに当接するようカギ型に曲折される（図４、５参照）。
【０００５】
ところで、集積回路はアルミニウムが蒸着されており、その最表面は酸化アルミニウムで覆われた状態となっている。この状態でプローブ針を集積回路にコンタクトさせて通電検査を行うと、検査精度にバラツキが発生する。この不都合を解決するために電極パッド表面の酸化アルミニウム層を削り取る必要がある。
【０００６】
酸化アルミニウム層の削り取りは、例えば、図３に示すようにして行われる。すなわち、プローブ針１１を電極パッド１２に接触させた状態で電極パッド１２を図３において上方に移動させて、プローブ針１１を図３に２点鎖線で示すようにその弾性力によりその曲げ角が広がるように変形させる。このプローブ針の弾性力により、電極パッド１２の表面を覆っている酸化アルミニウム層１３の削り取りを行なうことができる。図３中の符号１４はプローバを示す。
【０００７】
通電検査は電極パッド１２にプローブ針１１を接触させて行うものであるから接触圧を必要とする。したがって、通電検査時、プローブ針１１は電極パッド１２に少し押しつけられた状態で行われる。この接触点より少し押し込むことを一般に「オーバードライブ」と呼んでいるが、酸化アルミニウム層１３を削り取るときのオーバードライブの量は、通電検査のオーバードライブ量よりも大きい。
【０００８】
ところで、上述の酸化アルミニウム層の削り工程において取り削り取られた酸化アルミニウムの一部はプローブ針の先端に付着してしまう。酸化アルミニウムがプローブ針の先端に付着すると、プローブ針先端部表面の接触抵抗が大きくなって導電性が低下し、ウエハテストに支障をきたす。この弊害を取り除くため、プローブ針の先端部を研磨するなどのメンテナンスが必要となる。
従来は、このメンテナンスを、使用状態にもよるが、通常数千回から数万回のコンタクトで一度の割合で行なっていた。
【０００９】
上述のメンテナンスには多大の時間を必要とするため、このようなメンテナンス回数を低減させるために、いろいろな提案がなされている。
その一例として、特許文献１に示すようなものがある。
これは、図４、５に示すように、プローブ針２１の先端部にＮｉメッキ層２２を下地としてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロチレン）含有Ｎｉメッキ層２３を施した構成となっている。
【００１０】
このプローブ針の場合、プローブ針のメンテナンスが、数千回から数万回のコンタクトで一度の割合であった従来品に対し、３０万回〜５０万回のコンタクトでも導電性は低下せず、したがって、プローブ針のメンテナンス回数およびそれの要する時間も大幅に低減できることになり、さらに、メンテナンス回数の低減によってプローブ針の研磨量が減り、プローブ針の長寿命化が可能となる、などの効果を得ることができる。
【特許文献１】特開２００１ー７４７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述の特許文献１に記載の技術により、プローブ針のメンテナンスを３０万回〜５０万回のコンタクトで一度の割合で行えば、ウエハテストに支障をきたすことのないプローブ針を得ることができるが、本発明者はメンテナンス回数のさらなる低減を図るべく鋭意研究し、メンテナンス回数のさらなる低減を可能にしたプローブ針を開発した。
すなわち、本発明は、プローブ針先端部のアルミニウム付着量を低減させて、メンテナンスの回数を大幅に低減しプローブ針の寿命を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、母材が硬くて弾力性の高い材料からなり、先端部が尖頭加工されたプローブ針において、同プローブ針の先端にダイヤモンド等の硬質粒子が金属メッキにより固着されていることを特徴とする。 
【００１３】
また、上記硬くて弾力性の高い材料が、タングステン、レニウムタングステン、ベリリウム銅のいずれかであることを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記硬質粒子が、ダイヤモンド、セラミック、ＣＢＮ（Cubic Boron   Nitride 立晶窒化ホウ素）、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）のいずれかであることを特徴とする。
ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）粒子とは、プラズマＣＶＤ法またはＰＶＤ法等によって製造した硬質炭素膜を砕いて粉体としたものを意味する。
【００１５】
また、上記金属メッキが、Ｎｉメッキ、Ｎｉ−Ｐメッキ、Ｃｕメッキ、Ｚｎメッキのいずれかであることを特徴とする。
【００１６】
さらにまた、尖頭加工を施された先端から所定長さまでを、上記の硬質粒子を浮遊させた、または硬質粒子を分散・沈殿させたメッキ液中に浸漬してメッキし、メッキ層の成長とともに上記硬質粒子を上記母材に固着させてプローブ針を製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のプローブ針によれば、金属メッキによって固着された硬質粒子が電極パッド上の酸化物を削り取るので、削り取りの確実性が向上するとともに、短い（小さい）スクラブマーク量（図３参照）で所望深さの削り取りが可能となる。その結果、プローブ針先端のアルミニウム付着を低減することが可能となる。
【００１８】
すなわち、硬質粒子を金属メッキによって固着することで、プローブ針先端へのアルミニウム付着量が低減することから、導電性の低下が防止可能となり、プローブ針のメンテナンスの回数を大幅に低減でき、プローブ針の寿命を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を図に示す実施形態により具体的に説明する。
図１において、符号１は、例えば母材が線径０．１５ｍｍで全長６０ｍｍのレニウムタングステンからなるプローブ針を示しており、このプローブ針１は先端側が所定長さ（例えば先端から３ｍｍ部分まで）にわたってエッチングにより直線テーパ状に尖頭加工され、尖頭加工された先端から０．５ｍｍ部で曲げ角度１００°で折り曲げられた形状に形成されている。符号２は直線テーパ状に尖頭加工された部分を示す。
【００２０】
金属メッキによる硬質粒子の固着は次のようにして行う。
上記の形状に形成した素材を、その尖頭加工した先端から約２ｍｍ程度までを、硬質粒子（砥粒）を浮遊させた、または砥粒を分散・沈殿させたメッキ液中に浸漬してメッキし、メッキ層の成長とともに砥粒を母材の表面に付着（固着）させる。符号３は硬質粒子を金属メッキによって固着した部分を示す。図２（ａ）は砥粒を表面に付着（固着）させた針先部の顕微鏡写真（倍率：２００倍）であり、図２（ｂ）は同針先の顕微鏡写真（倍率：２０００倍）であり、図２（ｃ）は同（ｂ）における右側の顕微鏡写真（倍率：３０００倍）である。
【００２１】
メッキは、電気メッキまたは置換メッキが好適である。
【００２２】
砥粒の大きさは、最大で５μｍが好ましい。というのは、あまり大きな径の砥粒の場合は固着のためのメッキに時間がかかることと、あるいは大きすぎてメッキ上に砥粒が突出する部分が多くなって電極パッドへの通電を阻害するからである。
砥粒の大きさは、さらに好ましくは２μｍ以下である。メッキは砥粒の半分以上が埋まる程度の厚みが必要である。
【実施例】
【００２３】
線径０．１５ｍｍで全長６０ｍｍのレニウムタングステンからなる線材（母材）を、その先端側を先端から３ｍｍ部分までにわたってエッチングにより直線テーパ状に尖頭加工し、尖頭加工した先端から０．５ｍｍ部で曲げ角度１００°で折り曲げ、尖頭部先端から約２ｍｍ程度まで砥粒径が１〜２μｍのダイヤモンド砥粒含有Ｎｉメッキを施し、図１に示す通りのプローブ針を得る。メッキを施す部分の長さを約２ｍｍ程度としたのはメッキ処理の容易さによる。
メッキは電気メッキによる。メッキ液はスルファミン酸Ｎｉメッキ浴で、このメッキ浴に砥粒を混合分散させ、電気メッキによって母材の表面にＮｉメッキとともに砥粒を付着（固着）させる。
【００２４】
上述の実施例のプローブ針（ダイヤモンド共析）と、従来の表面に何らの処理をしていないレニウムタングステン針（従来例１）、表面にＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキを施したプローブ針（従来例２）の３種類で、メンテナンスが必要となるまでのコンタクト数を比較する実験を行った。表１にその実験結果を示す。表１において、実験結果は従来例１を１００として指数表示してあり、数値が大きい程コンタクト数が多いことを意味する。実験は各例につき１０本ずつについて行い、その平均値を表１に示した。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１の実験結果が示す通り、この実施例のプローブ針は、耐磨耗性、引っ掻き強さ、酸化膜付着防止性、コンタクト寿命のいずれの点においても、従来の、表面に何らの処理をしていないレニウムタングステン針（従来例１）や、表面にＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキを施したプローブ針（従来例２、特許文献１に記載のもの）に較べて優れていることが判明した。特に耐磨耗性とコンタクト寿命の点において、従来例１のプローブ針よりも３０％も性能の向上が可能となったことが判明した。
【００２７】
硬質粒子としては、ダイヤモンドのほか、セラミック、ＣＢＮ（Cubic Boron Nitride 立晶窒化ホウ素）、あるいはＤＬＣ（Diamond Like Cabon）が好ましく、金属メッキとしては、Ｎｉメッキ、Ｎｉ−Ｐメッキ、Ｃｕメッキ、Ｚｎメッキなどが好ましく、酸化しにくいメッキとしてＮｉ系メッキが好適である。
【００２８】
以上詳述したように、本発明によれば、プローブ針の先端に硬質粒子を金属メッキによって固着することで、プローブ針先端へのアルミニウム付着量を低減させることができ、これによりプローブ針の導電性の低下を防止できるとともに、プローブ針のメンテナンスの回数を大幅に低減でき、プローブ針の寿命を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態にかかるプローブ針の側面図である。
【図２】（ａ）同針先部の顕微鏡写真（倍率：２００倍）である。           （ｂ）同針先の顕微鏡写真（倍率：２０００倍）である。           （ｃ）図２（ｂ）における右側の顕微鏡写真（倍率：３０００倍）である。
【図３】酸化アルミニウム層除去方法の概略説明図である。
【図４】従来のプローブ針の折り曲げ前の側面図である。
【図５】同尖頭加工部分の先端をカギ状に折り曲げた使用状態の側面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：プローブ針
２：直線テーパ状に尖頭加工された部分
３：硬質粒子を金属メッキによって固着した部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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