JP2009008487A - プローブカード用プローブ針 - Google Patents

Abstract

【課題】集積回路の微細ピッチ化にともない、プローブ探針同士の接触による通電リークが生じる事がある。此を防ぐため、先端テーパー部の外周に絶縁皮膜を施し、プローブ間での通電リークを防いだプローブ針を提供する。
【解決手段】半導体集積回路の通電検査のためのプローブカードに配設されるプローブ針１において、先端テーパー部２の全外周にＤＬＣコーティング３を施した後に、先端面４のＤＬＣコーティングを剥離することによりテーパー部２の絶縁を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＳＩチップなどの半導体集積回路の電気特性を測定する際に用いられるプローブカードに配設されるプローブ針に関し、特に先端テーパー部の外周に絶縁皮膜が施されたプローブ針に関する。

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設された構成となっている。そしてこのような構成のプローブカードをプローパ（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面を当接させて通電測定が行われる。

近年、半導体ウエハ上の集積回路の細密化が進んでいる。その結果、半導体被検査対象も狭ピッチ化している。そのため、その検査治具としてのプローブカードの針配列もより狭ピッチとなってきていて、針間隔が益々狭密になってきたことに伴って、針同志の接触による通電リークの問題が発生してきている。

このような、針同志の接触による通電リークの問題を解消するために、従来特許文献１に記載のような、タングステンやベリリウムなどの導電性の細線を所定の形状に折り曲げてプローブ針を製作し、これを液状の電気絶縁性樹脂（例えばポリイミド）槽に浸して上記細線の外周に上記電気絶縁性樹脂を付着させた後、同電気絶縁性樹脂の層を加熱することで硬化させてプローブ針に電気絶縁皮膜を形成したものが提案されている。
特開２０００−１５５１３０号公報

特許文献１に記載のものは、電気絶縁性樹脂を付着させた後、同電気絶縁性樹脂の層を加熱することで硬化させる工程を含むものであるため、この加熱工程時に部分的に「ダマ」が発生（樹脂の一部が雨滴状になって表面に付着する現象）し、テーパー形状を崩すという課題がある。
また、特許文献１に記載の技術では、樹脂層の厚みを薄くするには限度があり、超薄膜（例えば１．０μｍ）の電気絶縁性樹脂層の形成は不可能である。その結果、針自体を細くしたとしても絶縁皮膜の肉厚が厚いため、狭ピッチ化に対応できないなどの課題もある。
さらに、細線を液状の電気絶縁性樹脂槽の内部で回転させる工程を含むものであるため、この回転時に細線に作用する遠心力により折り曲げ部には樹脂層が形成しずらくなり、このこともあって、特許文献１に記載のものでは、プローブ針のテーパー部に均一に電気絶縁性樹脂層を形成できないという課題がある。

本発明は、従来技術における上述のような課題を解決しようとするものである。
具体的には、半導体ウエハ上の集積回路の通電検査のためのプローブカードに配設されるプローブ針において、先端テーパー部の外周にその先端面を除いてＤＬＣコーティングを施して上記テーパー部の絶縁を行うことを特徴とする。

また、半導体ウエハ上の集積回路の通電検査のためのプローブカードに配設されるプローブ針において、先端テーパー部の全外周にＤＬＣコーティングを施した後に、先端面のＤＬＣコーティングを剥離することにより上記テーパー部の絶縁を行うことを特徴とする。

ＤＬＣ（diamond like carbon ）コーティングは蒸着による皮膜形成方式であることから、均一な膜厚の皮膜を得ることができる。また処理時間の調整により膜厚の厚みの調節が可能なため任意の厚さの皮膜を形成することができる。さらに、皮膜が硬い（Ｈｖ１５００〜２０００）ので耐磨耗性に優れたプローブ針を得ることができる。さらに、摩擦係数が低い（摩擦係数：０．２〜０．５）ので、すべり性が向上するなど、プローブ針として高い性能を有するものが得られる。

また、半導体ウエハ上の集積回路チップの各電極パッドに対する当接面としてのプローブ針の先端面には、ＤＬＣコーティングが施されていないので、ＤＬＣコーティングがプローブ針による通電テストの障害となることはない。

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に示す実施形態にかかるプローブ針１は、テーパー部２が途中で折り曲げられた「カンチレバー」型プローブ針であり、このプローブ針１は、例えば線径が０．１〜０．７ｍｍのタングステン系合金を素材とし、全長２５〜９０ｍｍの線材からなり、その先端側を先細のテーパー部２に形成されている。そして、このテーパー部２は途中でほぼ直角状に折り曲げられて、カンチレバー型に形成されている。符号Ａは略直角状の折り曲げ部を示す。

テーパー部２の折り曲げ部Aを含む先端部の外周に、ＤＬＣコーティングによる皮膜形成方法により電気絶縁性薄膜（皮膜）３が形成されている。
ＤＬＣコーティングによる皮膜形成方法には、ＣＶＤ（chemical vapor deposition：化学的蒸着） 法と、ＰＶＤ（physical vapor deposition ：物理学的蒸着) とが広く知られている。
この実施形態では、ＣＶＤ法とＰＶＤ法との両方の方法を用いた。

ＣＶＤ法の場合、成膜ガス（成膜原料）としてメタン（CH３ ）を用い、成膜温度約２５０°Ｃ以下、水素含有量３０〜４０ａｔｍ％の条件下で皮膜形成（成膜）を行った。

ＰＶＤ法の場合、成膜ガス（成膜原料）としてベンゼン（C６H ６)を用い、成膜温度約２００°Ｃ以下、水素含有量〜１５ａｔｍ％の条件下で皮膜形成（成膜）を行った。

ＣＶＤ法の場合、面粗度が良好で、摺動特性や電気絶縁性に優れた皮膜を金属表面（プローブ針１のテーパー部外周面）に形成することができた。
ＰＶＤ法の場合、高硬度の皮膜を金属表面（プローブ針１のテーパー部外周面）に形成することができた。

上述の手段によるプローブ針１のテーパー部２への皮膜形成の後、プローブ針１の先端面４（半導体ウエハ上の集積回路チップの各電極パッドに対する当接面）についてのみ皮膜３を剥離する。

この実施形態では、上述の手段により、プローブ針１のテーパー部２への皮膜形成を施したので、プローブ針１のテーパー部２において、十分な電気絶縁性を得ることが可能となった。
また、皮膜形成が蒸着方式であるので、均一な膜厚の皮膜を得ることができ、安定したテーパー形状を得ることが可能となった。
さらに、実験結果によれば、従来のプローブ針に較べて、耐磨耗性が１．５〜２．０倍に向上した。
また、テーパー部２の表面のすべり性が向上し、これによりコンタクト時の異物付着を防止することが可能となった。

皮膜の厚さは、１．０μｍ以上が望ましいということが実験により判明した。というのは、実験によれば皮膜の厚さが１．０μｍ以下の場合、連接配設されたプローブ針間でリークが発生するので、電気絶縁性を確保するには、皮膜の厚さとしては１．０μｍ以上が望ましい。そして皮膜の厚さは処理時間により制御することができる。

上述の実施形態はカンチレバー型についてであるが、垂直型プローブ針やスプリング型プローブ針など、半導体検査に使用されるすべてのプローブ針についても同様の皮膜形成手段を適用することができ、その場合同様の効果が得られることはいうまでもない。

上述の通り、この実施形態のプローブ針１では、テーパー部２を、厚さが１．０μｍ程度という極めて薄い絶縁皮膜で被覆することができるので、ピッチ間隔の狭い状態でプローブ針を細密配列することが可能となり、針配列設計の自由度を向上できる。

また、プローブ針を集積回路の電極にコンタクトさせて通電検査する際に、集積回路の上面に施されている酸化アルミニウムの被覆膜の一部がプローブ針により剥離されるが、この実施形態のプローブ針１は、そのテーパー部２に施された皮膜３は摩擦抵抗が低いため、剥離された酸化アルミニウムはテーパー部２の外面に沿ってスムーズに排出され、集積回路上に剥離された酸化アルミニウムが堆積される事態の発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態にかかるプローブ針の先端側断面側面図である。 同平面図である。

符号の説明

１：プローブ針
２：テーパー部
３：ＤＬＣコーティング(皮膜)
４：先端面

Claims (4)

1. 半導体ウエハ上の集積回路の通電検査のためのプローブカードに配設されるプローブ針において、先端テーパー部の外周にその先端面を除いてＤＬＣコーティングが施されていることを特徴とするプローブカード用プローブ針。
2. 半導体ウエハ上の集積回路の通電検査のためのプローブカードに配設されるプローブ針において、先端テーパー部の全外周にＤＬＣコーティングが施された後に、その先端面のＤＬＣコーティングが剥離されたことを特徴とするプローブカード用プローブ針。
3. 上記プローブ針が、その先端テーパー部の途中を折り曲げられたカンチレバータイプのもの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カード用プローブ針。
4. 上記ＤＬＣコーティングの膜厚が１．０μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプローブカード用プローブ針。