(57)【要約】【課題】安価で耐酸化性に優れたプローブピンを提供することを課題とする。【解決手段】タングステン又はレニウムタングステンからなる本体部１に、本体部とは異なる金属からなる先端部２を接合したプローブピンにおいて、先端部２が純チタン、チタン合金、純ニッケル又はニッケル合金からなることを特徴とする。【選択図】図１
2007147483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タングステン又はレニウムタングステンからなる本体部に、本体部とは異なる金属からなる先端部を接合したプローブピンにおいて、先端部が純チタン、チタン合金、純ニッケル又はニッケル合金からなることを特徴とするプローブピン。
【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の通電検査をするためのプローブカード用プローブピン（以下「プローブピン」と略称する）に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハの製造工程において、集積回路チップの通電検査（ウエハテスト）をするためのプローブピンには、硬くて弾力性のあるタングステン、レニウムタングステンなどが使用されており、特に耐摩耗性および強靭性に優れたタングステンが多用されている。
【０００３】
タングステンは、耐摩耗性、弾力性、強靭性、硬度などに優れているので、直径数十ミクロンという極めて細い線材で構成されるプローブピンに適した材料であるが、酸化しやすくて、集積回路の電極にコンタクトして通電が行われたときの摩擦熱や接触抵抗による発熱により、先端部の温度が上昇して酸化が進み、また集積回路に蒸着されているアルミニウムと反応して、数千回〜数万回のコンタクトでピン先端部分に酸化アルミニウムが発生付着する。
【０００４】
酸化アルミニウムが付着すると、ピン先端表面の接触抵抗が大きくなり、導電性が低下してウエハテストに支障をきたすため、ピン先端部分を研磨するなどのメンテナンス（クリーニング）を行う必要がある。そして、このクリーニング工程中はウエハテストが中断されるため、ウエハテストの効率が悪くなるという問題点がある。
【０００５】
この点に鑑みて、長寿命化と通電測定の安定化に寄与することを目的として、例えば特許文献１に記載されているようなタングステンの先端にパラジウム合金あるいはリン青銅やベリリウム銅を接合したプローブピンが開発されている。特許文献１に記載されたプローブピンは導電性が良く、しかも接触抵抗が小さいので従来のタングステンやレニウムタングステンより長寿命であると記載されているが、パラジウム合金はプラチナや金、銀といった貴金属を含む合金のため、非常に高価である。また、リン青銅やベリリウム銅は耐酸化性に劣る。特に集積回路の電極にコンタクトして通電が行われたときの発熱で酸化が加速されるため、長時間の使用で通電測定の安定性が低下するという問題は解消されていない。
【特許文献１】特開２０００−１３７０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、これらの点を勘案して、安価で耐酸化性に優れたプローブピンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、タングステン又はレニウムタングステンからなる本体部に、本体部とは異なる金属からなる先端部を接合したプローブピンにおいて、先端部を純チタン、チタン合金、純ニッケル、ニッケル合金から選択したいずれか一種で構成したことを特徴とする。
【０００８】
チタンは化学的性質においては酸化性環境に対して完全に耐食性であるので、熱交換器用伝熱間、海水淡水化装置、各種電解用電極、石油精製プラントなど、各種の工業分野で広く使用されている。
チタン基の２元系平衡状態図は、α安定型、β安定型、β共析型、α−β全率固溶体型の４種類に分類され、α相領域を高温側に拡げてα−β変態点を上昇させるα安定化元素（例えば、Ａｌ、Ｓｎなど）や、β相領域を低温側に拡げてα−β変態点を低下させるβ安定化元素（例えば、ＶやＣｒなど）や、相安定性に影響を及ぼさない中性的元素（例えば、Ｚｒ、Ｈｆなど）の組み合わせによって得られるＴｉ合金は、常温のミクロ組織を構成する相の結晶構造により、αＴｉ合金、α＋βＴｉ合金、βＴｉ合金に大別できる。
【０００９】
αＴｉ合金は、チタンにα安定化元素を添加して固溶硬化させた単相合金で、添加元素としてはチタンに対して大きな固溶度をもち、しかも、固溶強化能が大きいアルミニウムが主に使われているので、高温での耐酸化性が優れているが、加工性がやや劣っている。α＋β型Ｔｉ合金は、α安定化元素とβ安定化元素を複合添加することにより、常温でα相とβ相を共存させた２相合金であり、代表的なα＋βＴｉ合金であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖは高比強度と高靭性を有するが、熱間加工において加工条件を十分に制御しないと脆性を示すことがある。
【００１０】
これらに対してβＴｉ合金は、高温β相を常温で完全に残留させた単相合金であり、冷間加工性に優れ、熱処理により優れた強度と靭性が得られるので、近年その研究が活発に行われている。代表的なβＴｉ合金としては、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌがある。
【００１１】
上記のとおりＴｉあるいはＴｉ合金は耐酸化性に優れるので、先端部にチタンを接合した本発明のプローブピンは酸化アルミニウムの発生付着を抑制することができる。また、βＴｉ合金は冷間加工が容易で生産性にも優れている。
さらに、ＮｉおよびＮｉ合金は安価な金属であって、しかも電気抵抗が小さくかつ耐酸化性に優れる金属である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のチタンを接合したプローブピンは、貴金属を主成分とする従来のパラジウム合金を接合したプローブピンに比べ非常に安価で、かつ耐酸化性に優れており、またニッケル又はニッケル合金を接合したプローブピンは、安価で且つ耐酸化性に優れるので、集積回路に蒸着されているアルミニウムと反応して、数千回〜数万回のコンタクトでピン先端部分に酸化アルミニウムが発生付着するのが抑制できる。よってクリーニング回数を減少させることが可能となりウエハテストの効率低下が防止できる。また、長時間の使用での通電測定を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
プローブピンとしては、いわゆるカンチレバー型や垂直接触型などの形式のものがあるが、以下、カンチレバー型のものについて説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態の一例に係るプローブピンの平面図である。
【００１５】
プローブピンＰは、タングステンからなる本体部１とβＴｉ合金からなる先端部２とからなり本体部１と先端部２とは接合部３でロウ付けされている。
【００１６】
本発明のプローブピンＰは、タングステンからなる本体部１の片端に、同じ線径のβＴｉ合金から先端部２をロウ付けで以って接合し、本体部１および先端部２それぞれを所望の長さに切断後、βＴｉ合金を尖頭加工し、次に尖頭加工された先端部２を所望角度に曲げて得ることができる。ここで、各部の寸法の一例を示すと、プローブピン全体の長さは直線状態（図２）で２５〜１００ｍｍ、尖頭加工部長さは０．３〜６ｍｍである。またロウ付けされた先端部の長さは０．１〜３ｍｍである。本体部１の線径は０．０７〜０．７ｍｍで、先端部２の曲げ角度は１００から１２０°である。
【００１７】
βＴｉ合金をロウ付けするときには接合部にニッケルめっきを施すとロウ材の濡れ性が向上してより確実な接合となる。また、接合部が曲げ部より先端側であるようにすれば、通電検査時の圧接で生じるピンのたわみによる接合部での折れが防止できる。
【００１８】
Ｔｉ以外の先端部材料としては純Ｎｉや、Ｎｉ：２９重量％、Ｃｏ：１７重量％、残部ＦｅからなるＮｉ合金（商品名コバール）や、Ｎｉ：４２重量％でＦｅ：５８重量％からなるジュメット線と呼ばれるＮｉ合金がある。
【００１９】
上記の製造方法で、実施例としてβＴｉ合金（Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ）と、上記2種類のＮｉ合金を接合して製造した。そして、従来例としてパラジウム合金とリン青銅をタングステンの本体部にロウ付けしたプローブピンも製造し、これら各種プローブピンについて、集積回路チップとのコンタクト時の接触抵抗値（Ω）とコンタクト回数との関係を調査した。調査は同条件で各３サンプル調査した。その結果を表1に示す。いずれのプローブピンでも本体部はタングステンである。
現在のプラクティスでは、接触抵抗値が２Ωに達すると使用限界に達したとしてクリーニングが行われている。すなわち、この使用限界に達するまでのコンタクト回数が多いほど良いことになる。
【００２０】
【表１】
2007147483.tif 000003
【００２１】
図３は、これをグラフ化したもので、横軸をコンタクト数（×１００００）とし、縦軸を接触抵抗値（Ω）として、コンタクト回数と接触抵抗値との変化状態を示している。図３における曲線ａは従来例１の実験結果（３サンプルの平均値をプロットしたもの、以下同じ）を、曲線ｂは従来例２の実験結果をそれぞれ示しており、また曲線ｃは本発明の実施例１の実験結果を、曲線ｄは同実施例２の実験結果を、曲線ｅは同実施例３の実験結果をそれぞれ示している。
【００２２】
表1および図３に示す実験結果から、本発明のプローブピンはコンタクト回数を増加しても従来のパラジウム合金と同等の接触抵抗値（Ω）を示しており、また従来のリン青銅に比べて接触抵抗の増加が小さいことが確認された。よって、本発明のチタンを接合したプローブピンは、貴金属を主成分とする従来のパラジウム合金を接合したプローブピンに比べ非常に安価で、かつ耐酸化性に優れており、またニッケル又はニッケル合金を接合したプローブピンは、安価で且つ耐酸化性に優れるので、集積回路に蒸着されているアルミニウムと反応して、数千回〜数万回のコンタクトでピン先端部分に酸化アルミニウムが発生付着するのが抑制できる。よってクリーニング回数を減少させることが可能となりウエハテストの効率低下が防止できる。また、長時間の使用での通電測定を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態の一例に係るプローブピンの平面図である。
【図２】実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１  本体部
２  先端部
３  接合部
Ｐ  プローブピン
【図１】
2007147483.tif 000004
【図２】
2007147483.tif 000005