JP3055273U - プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クリーニングの回数が少なくてもよいプロー
ブとその製造方法とを提供することを目的としている。 【構成】 測定対象物であるＬＳＩチップの電気的諸特
性の測定の際に、ＬＳＩチップの電極に接触させられる
プローブであって、タングステンからなる先端１１０を
導電性と耐酸化性とを有する金属との合金層２１０で覆
っている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、ＬＳＩチップ等の測定対象物の電気的諸特性の測定の際に、ＬＳＩ チップの電極に接触させられるプローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種のプローブには、硬度が高く弾性の大きい金属、例えばタングステンや ベリリウム銅等が用いられる。特に、タングステンは、耐摩耗性に優れ、数十ミ クロンという微細な直径の細い線材も比較的安価に入手可能であるので、プロー ブの９０％以上の原材料となっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、タングステンからなるプローブには、以下のような問題点があ る。 まず、表面が酸化されやすい点である。プローブの先端の接触部は、ＬＳＩチ ップ等の電極に数千回〜数十万回も接触させられるため、摩擦熱や接触抵抗によ る発熱により温度が上昇する。その結果、プローブの接触部は酸化するとともに 、ＬＳＩチップ等の電極に蒸着されているアルミニウムと化学反応を起こし、ア ルミニウム酸化物が付着することになる。また、最近、バーンインテストと称し てウエハの温度を８０〜１５０℃に維持しながらテストを行うことが多くなって きた。このバーンインテストは、上述した傾向をより一層助長する。

【０００４】 プローブの接触部の酸化やアルミニウム酸化物の付着は、電気抵抗の増大を招 来するため、正確なＬＳＩチップの電気的諸特性の測定が不可能になる。

【０００５】 また、プローブに用いられるタングステンの細線は、粉末冶金で形成されたタ ングステンインゴットを何回も繰り返して線引きすることで製造される。特に、 細くなってからは冷間での線引きが行われるので、タングステンの組織は細く引 き伸ばされて繊維状になっている。このようなタングステンの細線を用いて製造 されるプローブの接触部は、数十万回にもわたって電極に接触させられると、繊 維状組織に沿って割れてささくれ状態になることが多い。このささくれ状態にな った先端の接触部に電極に蒸着されたアルミニウム屑等が挟まってアルミニウム 酸化物となることもある。これも、接触抵抗の増大の原因である。

【０００６】 このような、プローブは先端の接触部における接触抵抗の増大を未然に防止す るため、電極に数千回接触するごとにクリーニングを行う。すなわち、プローブ の接触部を研磨することで、接触部に付着したアルミニウム酸化物やアルミニウ ム屑等の接触抵抗の増大の原因となるものを取り除くのである。

【０００７】 しかし、このクリーニングは、マニュアル作業となるため、全自動化されてい る電気的諸特性の測定作業の効率を高めるための阻害要因となっている。

【０００８】 本考案は上記事情に鑑みて創案されたもので、クリーニングの回数が少なくて もよいプローブを提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案に係るプローブは、測定対象物の電気的諸特性の測定の際に、測定対象 物の電極に接触させられるプローブであって、タングステンからなる先端を導電 性と耐酸化性とを有する金属との合金層で覆っている。

【００１０】

【考案の実施の形態】

図１は本考案の実施の形態に係るプローブの先端の接触部の概略的断面図、図 ２は本考案の実施の形態に係るプローブを製造するための金型の概略的断面図斜 視図、図３は本考案の実施の形態に係るプローブの製造方法の工程を示す概略的 断面図、図４は本考案の実施の形態に係るプローブの製造方法に用いられる他の 金型の概略的斜視図、図５は本考案の他の実施の形態に係るプローブの製造方法 の工程を示す概略的断面図、図６は本考案のその他の実施の形態に係るプローブ の製造方法の工程を示す概略的斜視図である。

【００１１】 本考案の実施の形態に係るプローブ１００は、測定対象物であるＬＳＩチップ の電気的諸特性の測定の際に、ＬＳＩチップの電極に接触させられるプローブで あって、タングステンからなる先端１１０を導電性と耐酸化性とを有する金属と の合金層２１０で覆っている。

【００１２】 まず、プローブ１００の先端１１０は、先鋭化されている。従って、この先端 １１０に被せられる鞘体２００は、図１に示すように、断面視略コーン状に形成 されている。

【００１３】 この鞘体２００の製造方法としては、いくつかのものがあるが、例えば次のよ うなものがある。図２に示すように、金型３００に形成された略円錐形のキャビ ティ３１０にスパッタや蒸着等の手法により鞘体２００となる導電性を有する金 属膜３２０を被覆する。ここで、鞘体２００となる金属膜３２０の厚さは、耐摩 耗性等を考慮すると数μｍ以上は必要である。また、導電性と耐酸化性とを有す る金属としては、例えばイリジウム、白金ロジウム或いはパラジウム合金等がよ い。

【００１４】 次に、金型３００のキャビティ３１０から金属膜３２０を取り外して鞘体２０ ０とし、この鞘体２００をタングステンからなるプローブ１００の先端１１０に 被せる（図３参照）。

【００１５】 さらに、非酸化雰囲気中においてプローブ１００を加熱し、鞘体２００と先端 １１０との間に、鞘体２００を構成する金属（例えば、イリジウム）とタングス テンとの合金からなる合金層２１０を形成する（図１参照）。

【００１６】 この合金層２１０を形成することによって、プローブ２００と鞘体２００とは 一体化し、プローブ１００の接触部１２０となる。

【００１７】 また、鞘体２００の他の製造方法としては、図４及び図５に示すようなものが ある。プラスチック等からなる円錐形状の金型３５０（図４参照）を形成し、こ の金型３５０の表面にスパッタや蒸着等の手法により鞘体２００となる導電性を 有する金属膜３６０を被覆する（図５（Ａ）参照）。ここで、金型３５０にテフ ロン等を使用すると、完成した鞘体２００を取り除くのが、非常に容易である。

【００１８】 図５（Ｂ）に示すように、金型３５０から前記金属膜３６０を取り外して完成 した鞘体２００とした後は、上述したの同様に、プローブ１００の先端１１０に 鞘体２００を被せ、加熱することによってプローブ１００と一体化し、接触部１ ２０とする。

【００１９】 この場合の金型３５０は、高さ２００μｍで、底面の直径が１００μｍの円錐 形であり、数十個が枝部３５１にて横方向に連結されている。この金型３５０を 真空蒸着装置内にて先端（尖った側）からイリジウムを蒸着する。このようにし て形成された金属膜３６０を金型３５０から取り外して鞘体２００とする。

【００２０】 一方、プローブ１００は、タングステンの細線を４１ｍｍの長さに切断し、一 方の先端１１０を苛性カリの３％溶液中において、４０Ｖの交流電流を流すこと で電解研磨を行い、先鋭化する。

【００２１】 先端１１０が先鋭化したプローブ１００を純水で洗浄、乾燥させた後、前記鞘 体２００を先端１１０に被せ、非酸化雰囲気中、例えばアルゴン気流中において ＹＡＧレーザを照射することで鞘体２００を瞬時に加熱する。これで、鞘体２０ ０を構成するイリジウムとプローブ１００を構成するタングステンとの合金層２ １０が形成される。

【００２２】 このようにして製造した、プローブ１００を従来のプローブ、すなわちタング ステンからなり、接触部１２０に何らの処理も施していないプローブとの比較実 験を行った。

【００２３】 この実験では、両プローブ１００の先端の接触部１２０を２０００メッシュの エメリペーパーで研磨し、表層を２μｍ除去した後、トーチバーナで接触部１２ ０を加熱することで酸化させた後の接触抵抗を測定することで行った。

【００２４】 ここで、エメリペーパーでの研磨は、プローブ１００の接触部１２０がＬＳＩ チップの電極に繰り返して接触することと同等であり、トーチバーナでの加熱は 、電極に接触することによる摩擦熱と同等である。

【００２５】 従来のプローブ、すなわち先端の接触部がタングステンが露出したプローブで あると、その接触抵抗は８Ωであったが、本考案の実施の形態に係るプローブ１ ００では１Ω以下であった。

【００２６】 従って、この製造方法により製造されたプローブ１００は、先端の接触部１２ ０が高い耐酸化性を有することが確認された。

【００２７】 さらに、上述したような金型３５０等を使用しない方法もある。この方法は、 プローブ１００の先端１１０に平坦面１１１を形成し（図６（Ａ）参照）、この 平坦面１１１にレーザ等で小孔１１２を穿ち（図６（Ｂ）参照）、この小孔１１ ２に白金ロジウムの細線である小片２５０を挿入した（図６（Ｃ）参照）後に、 非酸化雰囲気中においてプローブ１００を加熱する方法である。

【００２８】 この場合には、直径が２５０μｍで、長さが６０ｍｍのタングステンの細線の 先端を上記の方法と同様の方法で先鋭化したものの先端１１０を直径が９０μｍ となるように切断し、研磨することによって平坦面１１１とする。

【００２９】 この平坦面１１１の中心に、レーザによって直径６０μｍ、深さ４０μｍの小 孔１１２を開設する。この小孔１１２に、直径５０μｍ、長さ１００μｍの白金 ロジウムからなる小片２５０を挿入し、カーボン電極間に発生させたアークにて 加熱し、先端１１０にタングステンと白金ロジウムとの合金部２６０を形成する 。なお、この加熱は、アルゴン気流中にて行う。

【００３０】 このようにして製造されたプローブ１００に対して上述と同様の実験を行うと 、やはり接触抵抗は１Ω以下であることが確認された。この場合には、高い耐酸 化性のみならず、優れた導電性を有するものとすることができる。

【００３１】 また、タングステンの細線に細い金箔を巻き付け、非酸化雰囲気中にて金をタ ングステンの組織中に拡散させることによっても同様の効果を得ることができる 。

【００３２】

【考案の効果】

本考案に係るプローブは、測定対象物の電気的諸特性の測定の際に、測定対象 物の電極に接触させられるプローブであって、タングステンからなる先端を導電 性と耐酸化性とを有する金属との合金層で覆っている。

【００３３】 このため、従来のプローブのように先端の接触部が酸化することなく、しかも 導電性を確保している。特に、実験の結果からも明らかなように、前記金属をイ リジウム、白金ロジウム又はパラジウム合金とした場合には、接触抵抗が従来の プローブの１／８以下となることが確認できた。従って、このプローブによる場 合には、クリーニング作業を従来のものより少なくしても従来のプローブと同等 の測定精度を得ることが可能となる。換言すれば、従来のプローブと同等のクリ ーニング作業を行ったとすれば、従来より測定精度を向上させることが可能とな るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施の形態に係るプローブの先端の接
触部の概略的断面図である。

【図２】本考案の実施の形態に係るプローブを製造する
ための金型の概略的断面図斜視図である。

【図３】本考案の実施の形態に係るプローブの製造方法
の工程を示す概略的断面図である。

【図４】本考案の実施の形態に係るプローブの製造方法
に用いられる他の金型の概略的斜視図である。

【図５】本考案の他の実施の形態に係るプローブの製造
方法の工程を示す概略的断面図である。

【図６】本考案のその他の実施の形態に係るプローブの
製造方法の工程を示す概略的斜視図である。

【符号の説明】

１００ プローブ １１０ 先端 ２００ 鞘体 ２１０ 合金層

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象物の電気的諸特性の測定の際
   に、測定対象物の電極に接触させられるプローブにおい
   て、タングステンからなる先端を導電性と耐酸化性とを
   有する金属との合金層で覆ったことを特徴とするプロー
   ブ。
2. 【請求項２】 前記導電性と耐酸化性とを有する金属
   は、イリジウム、白金ロジウム又はパラジウム合金であ
   ることを特徴とする請求項１記載のプローブ。