KR101153288B1

KR101153288B1 - 전기적 시험용 프로브, 그것을 이용한 전기적 접속장치 및 프로브의 제조방법

Info

Publication number: KR101153288B1
Application number: KR1020100106866A
Authority: KR
Inventors: 히데키 히라카와; 사토시 카이츠카
Original assignee: 가부시키가이샤 니혼 마이크로닉스
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2012-06-07
Also published as: KR20110055390A; JP5597385B2; US20110115515A1; JP2011107023A; US8671567B2

Abstract

기계적 특성 및 전기적 특성 중 어느 것이 양호한 프로브를 제공하는 것에 있다.
전기적 실험용 프로브는 니켈-보론 합금으로 형성된 침 본체부와, 상기 침 본체부로부터 하방으로 돌출하여 상기 침 본체부와 다른 도전성 재료로 형성된 침선(針先)부를 구비한다.
상기 니켈-보론 합금의 결정 사이즈는 최대로 50nm이며, 상기 보론의 함유량은 0.02wt% 이상, 0.20wt% 이하이다.

Description

전기적 시험용 프로브, 그것을 이용한 전기적 접속장치 및 프로브의 제조방법{PROBE FOR ELECTRICAL TEST, ELECTRICAL CONNECTING APPARATUS USING THE SAME, AND METHOD FOR MANUFACTURING PROBE}

본 발명은 니켈-보론 합금제의 침 본체부를 구비한 전기적 시험용 프로브, 그것을 이용한 전기적 접속장치 및 프로브의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 웨이퍼에 만들어 넣어진 다수의 반도체 집적회로는 우선 개개의 칩으로 분리되기 전에 사양서대로 제조되었는지 여부의 전기적 시험을 받는다.

이 전기적 시험은 각 반도체 집적회로인 피검사체의 전극에 접속된 복수의 프로브를 구비한 프로브 가드와 같은 프로브 조립체, 즉 전기적 접속장치가 사용되며 피검사체는 전기적 접속장치를 거쳐 테스터에 접속된다.

이런 종류의 전기적 접속장치에 사용되고 있는 종래의 프로브의 하나로서 판 형상의 프로브 본체부, 즉 침 본체부와, 상기 침 본체부에 설치되어 상기 피검사체의 전극에 당접된 침선(針先)부를 구비한 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

침 본체부는 프로부 기판으로의 설치부가 되는 풋(foot)부와, 상기 풋부로부터 상기 프로브 기판의 하방에 간격을 두고 프로브 기판을 따라 횡방향으로 연장된 아암(arm)부와, 상기 아암부의 선단부로부터 하방으로 돌출한 대좌부를 구비하고, 상기 대좌부에 상기 침선부를 고정하고 있다.

특허문헌 1에서는 상기 침 본체부를 상기 침선부로 사용하는 재료보다도 높은 인성(靭性)을 가지는 도전 재료로 형성하고, 상기 대좌부 하단에 고정되어 있는 침선부를 경도에 있어서 상기 침 본체부로 사용한 재료보다 우수한 도전성 재료로 형성하고 있다.

침 본체부, 특히 아암부를 인성이 우수한 금속재료로 형성함에 의하여 프로브의 침선부가 피검사체의 전극에 눌려 붙여진 때, 아암부의 탄성변형에 동반하여 침선부를 피검사체의 전극상에서 미끄러지도록 할 수 있다.

이 침선의 슬라이딩에 의하여 상기 전극상의 산화막을 없앨 수 있다.

따라서, 프로브의 아암부에 전술한 탄성 변형을 일으키는 오버 드라이브를 작용시키는 것에 의하여 상기 침선부의 침선으로 전극의 산화막을 제거하고, 이것에 의하여 양자의 확실한 전기적 첩촉을 얻을 수 있음은 물론, 이 침선부를 고 경도재료로 형성하는 것에 의하여 침선의 슬라이딩에 의한 침선부의 마모가 억제된다.

이런 종류의 프로브는 포토리소그래피(photolithography) 기술과, 전기주조법과 같은 퇴적기술을 이용하여 제조된다.

또한, 침 본체부는 일반적으로, 니켈 또는 니켈 합금(NiW, NiP, NiFe, NiMn, NiCo 등)으로 제작되고 있다.

그러나, 니켈제의 침 본체부는 전기적 특성은 양호(전기저항이 낮음)하지만, 기계적 특성(스프링 특성)이 나쁘며(약하며), 오버드라이브를 작용시키는 컨텍트의 반복에 의하여 소성 변형하거나 또는 절손되고 만다.

또한, 니켈 합금은 기계적 특성이 양호하지만, 전기적 특성이 나쁘며 고전류를 흘리면 주울(Joule)열에 의하여 변형되어 버린다.

특허문헌 2는 니켈 망간 합금제의 침 본체부를 소둔처리하는 것에 의하여 적절한 경도를 유지하면서 취화(脆化)하기 어려우며, 크리프(creep) 내성이 양호한 프로브를 작성하는 것을 제안하고 있다.

그러나, 그와 같은 니켈 망간 합금제의 프로브에서는 그 프로브가 미세한 금속분자로 제작되고 있으므로, 충분한 기계적 특성을 얻을 수 없다.

특허문헌 3은 나선형 프로브의 적어도 탄성변형부(나선부)를 NiP 또는 NiB의 니켈 합금으로 하고, 그와 같은 나선형의 프로브를 200℃로부터 300℃에서 가열처리하는 것에 의하여 탄성변형부를 아몰퍼스(amorphous) 상태로 유지하는 것을 제안하고 있다.

그러나, 탄성변형부를 아몰퍼스 상태인 니켈 합금으로 한 프로브는 전기적 특성이 나쁘고 기판에 외팔보 형상으로 지지되는 컨택트 프로브에는 적합하지 않다.

일본특허공개공보 제2008-190885호 일본특허등록 제2745744호 일본특허공개공보 제2009-94080호

본 발명은 기계적 특성 및 전기적 특성 중 어느 하나가 양호한 프로브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 전기적 시험용 프로브는, 니켈-보론 합금으로 형성된 침 본체부와, 상기 침 본체부로부터 하방으로 돌출하여 상기 침 본체부와 다른 도전성 재료로 형성된 침선(針先)부를 구비하고, 상기 니켈-보론 합금의 결정 사이즈는 최대 50nm이며, 상기 보론의 함유량은 0.02wt% 이상, 0.20wt% 이하이다.

상기 침 본체부는, 기판에 고정된 풋(foot)부와, 상기 풋부의 하단으로부터 횡방향으로 연장된 아암부와, 상기 아암부의 선단부로부터 하방으로 돌출한 대좌부를 구비하여도 좋다.

또한, 상기 침선부는 상기 대좌부의 하단으로부터 돌출하여도 좋다.

본 발명에 따른 전기적 시험용의 전기적 접속장치는, 복수의 설치부를 하면에 구비한 기판과, 상기 기판에 외팔보 형상으로 고정된 복수의 프로브를 포함한다.

상기 프로브는 상기한 바와 같은 것이며 또한 상기 침 본체부에 있어서, 상기 설치부에 고정되어 있다.

본 발명에 따른 전기적 시험용 프로브의 제조방법은, 니켈-보론 합금제의 침 본체부와, 상기 침 본체부로부터 하방으로 돌출하여 상기 침 본체부와 다른 도전성 재료제의 침선부를 포함하는 퇴적물을 퇴적기술에 의하여 제작하고, 제작된 퇴적물에 소둔처리를 행하는 것을 포함한다.

니켈-보론의 결정 사이즈는 최대 50nm이며, 상기 보론의 함유량은 0.02wt% 이상, 0.20wt% 이하이다.

상기 소둔처리는 상기 퇴적물을 200℃이상 및 400℃미만의 온도에서 가열하는 것을 포함하는 것으로 할 수 있다.

상기 소둔처리는 상기 퇴적물을 200℃이상 및 400℃미만의 온도에서, 1시간에서 2시간 동안 가열하는 것을 더 포함하는 것으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 전기적 시험용 프로브의 제조방법은 상기 소둔처리후, 상기 퇴적물을 상온까지 자연 냉각하는 것을 더 포함하는 것으로 할 수 있다.

또한, 상기 소둔처리 및 상기 자연냉각은 항온조에서 행하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 프로브, 그것을 이용한 전기적 접속장치 및 프로브의 제조방법에 있어서, 침 본체부는 최대 50nm의 결정 사이즈를 가지며, 보론의 함유량이 0.02wt% 이상, 0.20wt% 이하인 니켈-보론 합금으로 되어 있다.

따라서, 기계적 특성 및 전기적 특성의 어느 하나가 양호하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 전기적 접속장치의 일 실시예를 나타낸 정면도
도 2는 본 발명에 따른 프로브의 일 실시예를 나타낸 도면
도 3은 도 2에 나타낸 프로브의 침선부 및 그 근방의 확대도
도 4는 도 3에 있어서 4-4선을 따라 얻은 단면도
도 5는 내구평가결과(TD수와 변위량과의 관계)를 나타낸 도면
도 6은 전류특성평가(인가전류와 침압유지율과의 관계)를 나타낸 도면
도 7은 NiB 프로브의 X선 회절 도형을 나타낸 도면
도 8은 열처리 온도와 HV 경도와의 관계 및 열처리온도와 침선 높이 위치의 변위량과의 관계를 나타낸 도면
도 9는 열처리 온도와 HV 경도와의 관계 및 열처리시간과 침선 높이 위치의 변위량과의 관계를 나타낸 도면
도 10은 보론의 함유량과 응력과의 관계를 나타낸 도면
도 11은 보론의 함유량과 HV 경도와의 관계를 나타낸 도면
도 12는 프로브의 제조방법의 각 공정을 나타낸 설명도

도 1을 참조하면 실험장치(10)는 반도체 웨이퍼(12)에 형성된 복수의 집적회로를 평판 형상의 피검사체로 하고, 이들 피검사체를 동시에 또는 복수회 나누어 시험하는 전기적 실험에 사용되고 있다.

각 피검사체는 그 상면에 복수의 전극(12a)을 가진다.

도 1을 참조하면, 시험장치(10)는 전극(12a)을 상방을 향하는 상태로 반도체 웨이퍼(12)가 분리 가능하게 보호 지지하는 척 탑(14, chuck top)과, 척 탑(14)에 수용된 웨이퍼(12, 특히 피검사체)와 시험용 전기회로를 전기적으로 접속하는 전기적 접속장치(16)를 포함한다.

시험을 위한 신호는 응답신호를 얻도록 웨이퍼(12, 집적회로)에 공급하는 전기신호(전압, 전류)와, 그 전기신호에 대한 웨이퍼(12, 집적회로)로부터의 응답신호 등의 시험신호를 포함한다.

척 탑(14)은 이미 알려진 검사 스테이지에 구비된 것이며, 또한 웨이퍼(12)를 전극(12a)이 상방을 향하는 상태로 분리 가능하도록 보호 지지하는 상면을 가진다.

척 탑(14)에서의 웨이퍼(12)의 보호지지는 진공 흡착하는 것이 가능하다.

척 탑(14)과 접속장치(16)는 수평면내의 X, Y 및 수평면에 수직한 Z의 세방향에 삼차원적이며 상대적으로 이동됨과 동시에, Z 방향으로 신장한 θ축선의 둘레에 각도적으로 회전된다.

접속장치(16)는 평탄한 하면을 가진 보강부재(20)와, 보강부재(20)의 하면에 보호 지지되는 원형 평판 형상의 배선기판(22)과, 배선기판(22)의 하면에 배치된 원형 평판 형상의 프로브 기판(24)과, 프로브 기판(24)의 하면에 배치된 복수의 프로브(26)와, 프로브 기판(24)을 배선기판(22)에 고정하는 고정링(28)을 포함한다.

보강부재(20)는 스테인리스 판과 같은 금속재료로 제작된 공지의 것이다(예를 들면, 특개2008-145238호 공보 참조).

그와 같은 보강부재(20)는 외측의 환상부와, 상기 환상부 내측을 원주방향을 따라 신장한 내측의 설치부, 환상부 및 설치부를 일체적으로 연결하는 복수의 연결부와, 환상부로부터 반경 방향 외측으로 연장한 복수의 연장부를 가진다.

도시한 예에서는 보강부재(20)는 프로브 기판(24)과 거의 같은 반경 길이를 가지는 환상부로부터 내측의 개소가 상방으로 돌출한 상태로 나타나 있다.

예를 들면, 특개2008-145238호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 보강부재(20)의 상측에 보강부재(20)의 열변형을 억제하는 환상의 열변형 억제부재, 또는 배선기판(22)의 상방의 공간을 감싸는 커버를 배치하여도 좋으며, 그 열변형 억제부재의 위에 전술한 커버를 배치하여도 좋다.

도시의 예에서 배선기판(22)은 유리가 포함된 에폭시 수지와 같은 전기절연수지에 의하여 원판 형상으로 제작된 공지의 인쇄배선기판이다.

그와 같은 배선기판(22)은 전술한 시험용 전기회로에 대한 시험신호를 받아 넘기도록 시험용 전기회로에 전기적으로 접속된 복수의 제1 단자(미도시)를 상면 외주부에 가지며, 전술한 단자에 접속된 복수의 도전로(미도시)를 내부에 가진다.

배선기판(22)은 또한 프로브 기판(24)에 전기적으로 접속되는 복수의 제2 단자(미도시)를 하면에 가진다.

각 제2 단자는 도전로에 전기적으로 접속된다.

제2 단자는 프로브(26)와 같은 수로 구비되어 있다.

도시의 예에서 프로브 기판(24)은 세라믹에 의하여 형성된 세라믹 기판(30)과, 폴리이미드 수지와 같은 전기절연성 수지에 의하여 형성되어 세라믹 기판(30)의 하면에 형성된 플랙시블 다층 시트(32)를 구비한다.

상기와 같은 프로브 기판(24)은 배선기판(22)의 제2 단자에 전기적으로 접속된 복수의 내부배선(미도시)을 가짐과 동시에 이들 내부배선에 전기적으로 접속된 복수의 프로브 랜드(미도시)를 다층 시트(32)의 하면에 구비한다.

내부배선 및 프로브 랜드도 프로브(26)와 같은 수로 설치되어 있다.

보강부재(20)와 배선기판(22)은 보강부재(20)의 하면과 배선기판(22)의 상면을 상호 당접시킨 상태에서 복수의 용수철 부재(미도시)에 의하여 동축적으로 결합되어 있다.

이것에 대하여 프로브 기판(24)은 프로브(26)가 하방으로 되도록 고정 링(28)과 복수의 용수철 부재를 이용하여 배선기판(22)의 하면에 고정되어 있다.

배선기판(22)과 프로브 기판(24)과의 사이에 전기접속기를 배치하고, 배선기판(22)의 도전로와 프로브 기판(24)의 내부배선을 그 전기접속기에 의하여 전기적으로 접속하여도 좋다.

그와 같으 전기접속기는 예를 들면, 특개2008-145238호 공보에 기재되어 있는 공지의 것을 이용할 수 있다.

각 프로브(26)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 신장한 설치부, 즉 풋(foot)부(34)와, 풋부(34)의 하부로부터 풋부(34)가 연장되어 존재하는 방향과 교차하는 횡방향(수평 방향)으로 연장한 아암(arm)부(36)와, 아암부(36)의 선단부로부터 하방으로 돌출한 대좌부(38, 臺座部, pedestal portion)와, 대좌부(38)로부터 하방으로 돌출한 침선(針先)부(40)를 포함한다.

도시의 예에서는 풋부(34), 아암부(36) 및 대좌부(38)는 평판 형상의 프로브 본체, 즉 침 본체부를 형성하고 있다.

침선부(40)의 하단부는 횡단면적이 가장 작은 하단을 웨이퍼(12)의 집적회로의 전극에 압압되는 침선(42)으로 되어 있다.

각 프로브(26)는 그 침선(42)이 하방으로 돌출한 상태에서 풋부(34)의 상단부에 있어서 땜납과 같은 도전설 접합재에 의하여 접합, 레이저에 의한 용접 등의 방법에 의하여 전술한 프로브 랜드에 외팔보 형상으로 장착되어 있다.

도 1에 나타낸 예에서는 10개 정도의 프로브(26)를 도시하고 있는 것에 지나지 않으나, 실제로는 예를 들어 웨이퍼(12)가 300mm의 직경 길이를 가지는 경우, 20,000을 넘는 다수의 프로브(26)가 설치되어 있다.

이들 프로브(26)의 침선(42) 높이 위치는 같은 위치로 되어 있다.

각 프로브(26)의 침 본체부를 형성하고 있는 풋부(34), 아암부(36) 및 대좌부(38)는 침선부(40)보다 높은 취성을 가지면서 정질(晶質) 상태(비 아몰퍼스 상태)의 니켈-보론 합금(NiB 합금)으로 제작되어 있다.

이것에 대하여, 침선부(40)는 침 본체부보다 높은 경도를 가지는 도전성 재료로 제작되어 있다.

침선부(40)용의 도전성재료로서는 로듐, 텅스텐, 코발트 및 이들과 니켈과의 합금(니켈 합금)을 들 수 있다.

침 본체부를 주로 하여 형성된 니켈-보론 합금의 결정 사이즈는 50nm이하(즉, 최대 50nm)로 되어 있으며, 보론의 함유량은 0.02중량%(wt%)이상, 0.20중량%(wt%)이하로 되어 있다.

침선부(40)를 형성하고 있는 도전성 재료(44)는 도 4에 도시된 바와 같이 일부(44a)를 대좌부(38)에 매몰시켜 잔(殘)부(44b)를 대좌부(38)로부터 하방으로 돌출시켜 침선부로 하고 있다.

이때문에, 대좌부(38)는 니켈-보론 합금에 더하여 도전성 재료(44)의 일부(44a)에 의하여도 형성되고 있으나, 주된 재료는 니켈-보론 합금이다.

[실험예 1]

표 1에 도시된 바와 같이 침 본체부가 주로 니켈(Ni)제의 Ni 프로브(A), 침 본체부가 주로 니켈 인 합금(NiP 합금)제의 Ni:P 프로브(B), 침 본체부가 주로 니켈 망간 합금(NiMn 합금)제의 Ni:Mn 프로브(C), 침 본체부가 주로 니켈 망간 보론(NiB 합금)제의 Ni:B 프로브(D)를 전기 주조법에 의하여 각각 복수개씩 제작하여 이들의 프로브를 열처리하여 완성시켰다.

열처리(소둔처리)는 300℃의 항온조 내에서 1시간 가열하여 그 항온조 내에서 실온까지 자연냉각시켰다.

각 프로브는 도 2 내지 도 5에 나타낸 형상을 가진다.

또한, 프로브(B, C 및 D)의 인, 망간 또는 보론의 함유량은 평균치이다.

그와 같은 프로브(A, B, C 및 D)를 이들의 풋부(34)를 고정하는 것에 의하여 외팔보 형상으로 지지부재로 지지시킨 상태에서 프로브에 200㎛의 오버 드라이브(OD)를 작용시키고, 이후 오버 드라이브를 해제하여 침선부(40)를 프리하게 한다.

그와 같은 상태에서 열처리후의 침선부(40)의 Z 방향에 있어서 높이 위치의 변위량(㎛), 고유저항(mΩ) 및 HV경도를 구하였다.

고유저항은 도 2에 있어서 부위(38a, 38b) 사이의 저항을 4단자법으로 측정하였다.

그 결과를 표 1에 나타낸다.

	OD200㎛시의 프로브 변위량(㎛)	고유저항(mΩ)	HV경도(열처리후)
A:Ni	6.0	45	726
B:NiP(P:10wt%)	0	315	600
C:NiMn(Mn:3wt%)	4.6	52	735
D:NiB(B:18wt%)	0.4	58	770

표 1로부터 밝혀진 바와 같이 프로브 상호의 기계적 특성의 관계 및 전기적 특성의 관계는 이하와 같이 되었다.

기계적 특성: Ni 프로브(A)≤NiMn프로브(C)＜NiB프로브(D)＜NiP프로브(B)

전기적 특성: NiP프로브(B)＜NiB프로브(D)＜NiMn프로브(C)≤Ni 프로브(A)

상기의 결과, NiB프로브(D)는 변위량 및 고유저항이 프로브(B)보다 우수하며, 또한 HV 경도는 프로브(A), 프로브(B) 및 프로브(C)의 어느 것보다도 뛰어나기 때문에 기계적 특성 및 전기적 특성의 어느 것에 있어서도 우수하다는 것이 명확해졌다.

[실험예 2]

실험예 1과 같은 3 종류의 프로브(A), 프로브(B) 및 프로브(D)를 실시예 1과 같은 전기 주조법에 의하여 제작하고, 이들 프로브(A), 프로브(B) 및 프로브(D)를 실시예 1과 같은 온도 조건하에서 가열한 후 실험예 1과 같이 항온조 내에서 자연냉각시키는 소둔처리를 행하였다.

각 프로브를 그 풋부(34)에 있어서 실험예 1과 같은 상태로 지지부재에 지지시킨 상태에서 각 프로브에 120nm의 오버드라이브(OD)로 도전판에 50만회 터치다운(TD)시켰을 때의 내구평가결과(TD회수와 Z방향에 있어서 침선(42)의 높이 위치의 변위량(㎛)과의 관계) 및 전류특성 평가결과(인가전류와 침압(針壓)유지율과의 관계)를 각각 도 5 및 도 6에 나타낸다.

도 5 및 도 6에 있어서, TD회수는 k회(1000회)로 표시되어 있으며, 또한 곡선(50, 52 및 54)은 각각 프로브(A), 프로브(B) 및 프로브(D)의 평가결과를 나타낸다.

도 5 및 도 6으로부터 프로브(D)는 변위량 및 고유저항이 프로브(B)보다 뛰어나며, HV경도는 프로브(A) 및 프로브(B) 어느 것보다도 뛰어남이 명확해졌다.

도 5 및 도 6으로부터 기계적 특성 및 전기적 특성은 이하와 같이 되었다.

기계적 특성: Ni 프로브(A)＜NiP프로브(B)≒NiB프로브(D)

전기적 특성: NiP프로브(B)＜Ni 프로브(A)＜NiB프로브(D)

상기의 결과, NiB프로브(D)는 기계적 특성 및 전기적 특성 양자에 있어서, Ni 프로브(A) 및 NiP프로브(B)보다도 우수한 것이 명확해졌다.

[실험예 3]

상기 실험예1 및 2에서 사용한 복수의 프로브(D)에서 NiB합금중 보론의 함유량(중량%=wt%)의 측정결과, 결정립경의 측정결과 및 X선 회절도형을 각각 표2, 표3 및 도 7에 나타내고 측정조건을 표4에 나타낸다.

(wt%)

	1	2	3	4	Ave
B	0.23	0.14	0.17	0.16	0.18
Ni	99.77	99.86	99.83	99.84	99.82

피크	2θ (°)	d (Å)	높이 (counts)	면적 (counts)	반가폭 (°)	적분폭 (°)	결정사이즈(Å)
Ni(111)	44.522	2.0333	6797	405449	0.437	0.596	170
Ni(200)	51.861	1.7615	2641	225762	0.615	0.855	112
Ni(220)	76.375	1.2459	170	18635	0.964	1.096	97
Ni(311)	92.948	1.0624	414	46917	0.988	1.133	107
						평균치: 122

[측정조건]

측정기: EPMA
가속전압: 10kV
빔 지름: 10㎛
분석시간: 100sec
배율: x4000

표 2, 표 3 및 도 7로부터 NiB프로브(D)는 NiB합금 중의 보론이 평균 0.18wt% 포함되S며, 또한 122Å(12.2nm)의 평균입자 지름을 가지며, Ni(111)면 및 Ni(200)면에서 강한 피크를 가지고, 아몰퍼스화하지 않는 것이 명확해졌다.

[실험예 4]

실험예 1과 같은 전기 주조법에 의하여 제작된 소둔전의 NiB프로브(D) 6개를 각각 100℃, 200℃, 300℃, 360℃, 400℃ 및 450℃ 에서 1시간 가열하고, 실험예 1과 같이 항온조 내에서 자연냉각시켜 완성시켰다.

이들 프로브에 관하여 200㎛의 오버드라이브를 작용시킬 때의 Z 방향에 있어서 침선 높이 위치의 변위량(㎛) 및 HV경도를 측정하였다.

측정결과를 도 8에 나타낸다.

도 8에 있어서, 곡선(56, 58)은 각각 변위량 및 경도를 나타낸다.

도 8로부터 밝혀진 바와 같이 소둔온도가 400℃이상에서 경도의 저하가 발견되며, 또한 400℃이상에서는 200㎛의 오버드라이브에서의 변위량이 프로브의 절손으로 인하여 측정할 수 없었다.

도 8로부터 열처리 온도의 상한은 프로브의 절손을 방지하기 위하여 400℃ 미만이 바람직하며, 하한은 양호한 경도 및 변위량이 얻어지는 200℃가 바람직함이 명확해졌다.

[실험예 5]

실험예 1과 같은 전기 주조법에 의하여 제작한 열처리 전의 NiB프로브(D) 6개를 각각 300℃의 같은 소둔온도에서 0.5시간, 1시간, 2시간, 3시간, 4시간 및 8시간 소둔하고, 실험예 1과 같이 항온조 내에서 자연냉각시키고 완성시켰다.

이들 프로브에 관하여 200㎛의 오버드라이브를 작용시켰을 때 Z 방향에 있어서 침선 높이의 변위량(㎛) 및 HV경도를 측정하였다.

그 결과를 도 9에 나타낸다.

도 9에 있어서, 곡선(60, 62)는 각각 경도 및 변위량이다.

도 9로부터 소둔시간은 변위량이 적으며 경도가 높은 1시간 내지 2시간의 범위가 바람직함이 명확해졌다.

[실험예 6]

보론의 함유량(wt%)이다른 복수의 NiB프로브(D)를 실험예 1과 같은 수법으로 제작하였다. 이들 프로브에 관하여 응력(MPa)과 HV경도를 측정하였다.

응력 및 HV경도의 측정결과를 각각 도 10 및 도 11에 나타낸다.

도 10으로부터 보론의 함유량의 증가에 동반하여 응력이 증가하는 것이 명확해졌다.

그러나, 응력이 100MPa이상이 되면 안정한 도금 피막을 작성할 수 있게 된다.

또한, 도 11로부터 보론의 함유량이 많아짐에 동반하여 경도가 커지는 것이 명확해졌다.

보론의 함유량이 0.08wt% 이상이면, NiB프로브(D)의 기계적 특성 및 전기적 특성의 어느 하나가 양호해진다.

또한, 소둔하기 전 NiB프로브(D)의 HV경도가 500 이상이 되면, 충분한 기계적 특성을 얻기 힘들어진다.

그리고, 보론의 함유량은 0.02wt%로부터 0.20wt%의 범위인 것이 바람직하다.

[제조방법의 실시예]

다음으로, 도 12를 참고로 하여 프로브(26)의 제조방법에 관하여 설명한다.

설명 및 도면의 간소화를 위하여 이하의 예에서는 동시에 형성되는 다수의 프로브를 대표하는 1개의 프로브에 관해서 설명한다.

우선, 도 12(A)와 같이 실리콘 웨이퍼와 같은 금속판이 기대(70)로 준비되고, 시트층(72)이 기대(70)의 상면에 형성된다.

시트층(72)은 구리와 같이 에칭 처리에 의하여 제거 가능한 금속재료를 기대(70)의 상면에 도금함으로써 형성될 수 있다.

다음으로, 도 12(B)와 같이 포토레지스트(74)가 시트층(72)의 위에 도포되고, 침선부(40) 및 그 근방을 형성하고 있는 도전성 재료(44)를 본뜬 개구(76)가 포토레지스트(74)에 형성되며, 그 개구(76)에 희생층(78)이 형성된다.

희생층(78)은 구리와 같이 에칭 처리에 의하여 제거 가능한 금속재료를 전기 주조법, 증착법, 스퍼터링법 등의 퇴적 기술을 이용하여 개구(76)에 퇴적시키는 것에 의하여 형성할 수 있다.

다음으로, 도 12(C)와 같이 포토레지스트(74)가 제거되고, 포토레지스트(80)가 노출된 시트층(72) 및 희생층(78)의 위에 도포되어 침 본체부를 본뜬 개구(82)가 포토레지스트(80)에 형성된다.

다음으로, 도 12(D)와 같이 그 개구(82)에 침 본체부의 일부로서 작용하는 금속재료층(84)이 형성된다.

금속재료층(84)은 보론(B)의 함유량이 0.02wt% 이상 및 0.20wt% 이하인 NiB합금을 전술한 퇴적기술을 이용하여 개구(82)에 퇴적시킴으로써 형성할 수 있다.

다음으로, 도 12(E)와 같이 포토레지스트(80)가 제거되고, 포토레지스트(86)가 노출된 시트층(72), 희생층(78) 및 금속재료층(84)의 위에 도포되어 침선부(40) 및 그 근방을 형성하는 도전성 재료(44)를 본뜬 개구(88)가 포토레지스트(86)에 형성되어 그 개구(88)에 침선부(40) 및 근방을 형성하는 도전성 재료층(90)이 형성된다.

도전성 재료층(90)은 로듐과 같은 고경도 금속재료를 개구(88)에 전술한 퇴적기술을 이용하여 퇴적시킴으로써 형성할 수 있다.

다음으로, 도 12(F)와 같이 포토레지스트(86)가 제거되고, 포토레지스트(92)가 노출된 시트층(72), 희생층(78) 및 금속재료층(84) 및 도전성 재료층(90) 위에 도포되어 침 본체부의 잔(殘)부를 본뜬 개구(94)가 포토레지스트(92)로 형성된다.

다음으로 도 12(G)와 같이 침 본체부의 잔부로서 작용하는 금속재료층(96)이 개구(94)에 형성된다.

금속재료층(96)은 보론(B)의 함유량이 0.02wt%이상 및 0.20wt% 이하인 NiB합금을 전술한 퇴적기술을 이용하여 개구(94)에 퇴적시킴으로써 형성할 수 있다.

다음으로, 도 12(H)와 같이 포토레지스트(92)가 제거되고, 도 12(I)와 같이 희생층(78)이 에칭 처리에 의하여 제거되고, 도 12(J)와 같이 시트층(72)이 에칭 처리에 의하여 제거된다.

상기의 결과, 도 2에 나타낸 프로브와 같은 형상을 가지는 다수의 퇴적물(98)이 형성된다.

얻어진 퇴적물(98)은 항온조 내에서 200℃이상 및 400℃미만의 온도에서 1시간 내지 2시간 동안 가열된 후, 항온조 내에서 상온까지 자연 냉각된다.

이에 따라, 퇴적물(98)은 프로브(26)로 완성된다.

상기의 실시예에서는 프로브 기판(24)을 배선기판(22)에 고정하고 있으나, 배선기판(22)을 생략하여도 좋으며, 프로브(26)를 배선기판(22)에 고정하여 프로브 기판(24)을 생략하고 배선기판(22) 자체를 프로브 기판으로 하여 사용해도 좋다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 다음의 특허청구의 범위에 기재된 취지를 일탈하지 않는 한, 다얀한 변경이 가능하다.

10...실험장치
12...반도체 웨이퍼
14...척 탑(chuck top)
16...전기적 접속장치
20...보강부재
22...배선기판
24...프로브 기판
26...프로브
28...고정 링
30...세라믹 기판
32...다층 시트
34...풋부
36...아암부
38...대좌부
40...침선부
42...침선
44...도전성재료

Claims

니켈-보론 합금제의 침 본체부와, 상기 침 본체부로부터 하방으로 돌출하여 상기 침 본체부와 다른 도전성 재료제의 침선부를 포함하는 퇴적물을 퇴적기술에 의하여 제작하는 단계; 및
제작된 퇴적물에 소둔처리를 행하는 단계;를 포함하고,
상기 소둔처리는, 상기 퇴적물을 200℃이상 및 400℃미만의 온도에서 가열하는 것을 포함하며,
상기 보론의 함유량은 0.02wt% 이상, 0.20wt% 이하인 전기적 시험용 프로브의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 소둔처리는,
상기 퇴적물을 200℃이상 및 400℃미만의 온도에서,
1시간에서 2시간 동안 가열하는 것을 포함하는 전기적 시험용 프로브의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 소둔처리후, 상기 퇴적물을 상온까지 자연 냉각하는 것을 포함하는 전기적 시험용 프로브의 제조방법.
제 3 항에 있어서,
상기 소둔처리 및 상기 자연냉각은 항온조에서 행하는 전기적 시험용 프로브의 제조방법.
니켈-보론 합금으로 형성된 침 본체부와,
상기 침 본체부로부터 하방으로 돌출하여 상기 침 본체부와 다른 도전성 재료로 형성된 침선(針先)부를 구비하고,
청구항 1 또는 2에 따른 제조방법에 의하여 제조된 전기적 시험용 프로브.
니켈-보론 합금으로 형성된 침 본체부와,
상기 침 본체부로부터 하방으로 돌출하여 상기 침 본체부와 다른 도전성 재료로 형성된 침선(針先)부를 구비하고,
청구항 3에 따른 제조방법에 의하여 제조된 전기적 시험용 프로브.
니켈-보론 합금으로 형성된 침 본체부와,
상기 침 본체부로부터 하방으로 돌출하여 상기 침 본체부와 다른 도전성 재료로 형성된 침선(針先)부를 구비하고,
청구항 4에 따른 제조방법에 의하여 제조된 전기적 시험용 프로브.
제 5 항에 있어서,
상기 침 본체부는,
기판에 고정된 풋(foot)부와,
상기 풋부의 하단으로부터 횡방향으로 연장된 아암부와,
상기 아암부의 선단부로부터 하방으로 돌출한 대좌부를 구비하며,
상기 침선부는 상기 대좌부의 하단으로부터 돌출한 전기적 시험용 프로브.
복수의 설치부를 하면에 구비한 기판과,
상기 기판에 외팔보 형상으로 고정된 복수의 프로브를 포함하며,
상기 프로브는 청구항 5의 프로브로 이루어지고, 상기 침 본체부에서, 상기 설치부에 고정되는 전기적 시험용 전기적 접속장치.
복수의 설치부를 하면에 구비한 기판과,
상기 기판에 외팔보 형상으로 고정된 복수의 프로브를 포함하며,
상기 프로브는 청구항 8의 프로브로 이루어지고, 상기 침 본체부에서, 상기 설치부에 고정되는 전기적 시험용 전기적 접속장치.