TW440693B - Method of reforming a tip portion of a probe - Google Patents

Description

Λ7 Β7 4 4 06 9 3 五、發明説明（1 ) 【發明之技術領域】 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係闞於一種探針尖端部之改質方法；即本發明， 係如同該被使用在積賬®路之晶圓測試上之探針卡iprobe card)之探針一樣係靥於使用比較低之流的探針 之技術領域中。 【先前技術】 向來，在積體電路之晶圖湎試中之探針’係使用比較硬 而且彈性比較大之金屬、例如鎮或者被飼等之金厲。特別 是鎢金屬具備有相當良好之耐摩耗性’而且辑金鼷為號稱 直徑才數十《a之微细線材’也比較能夠以相當便宜之價 格，就可以得到手，因此*大多數之探針’係使用鎢金屬 ;在目前之探針卡（probe card)中’有90¾ Μ上之探針卡 •係使用鎢探針。 【發明所欲解決之問題】 經濟部t央橾準局貝工消费合作社印製 雖然鎢金屬具備有相當良好之性質，而可以作為探針之 素材 > 但是，也有所諝其表面容易發生氧化而導致探針尖 端部之導電性圼降低之琨象的缺黏存在著。通常在積體電 路之電極上*係蒸鍍有金鼷鋁；當在該蒸锻有金靨鋁之部 份，反覆地進行數千次、乃至數萬次之接點之接觸*而有 著電流進行流動之時，則會由於摩擦熱及接觸霣姐之作用 而產生有發熱現象，结果，探針尖皤部之溫度上升*而使 得該探針尖端部發生有氧化規象，並且，該探針尖端部’ 遢與該被蒸鍍在積體電路之電極上之金驅鋁，發生反應， 而使得在探針尖端部上*發生及附著有氧化鋁物霣。 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) Α4规格（2ίΟΧ297公釐） _ , _ 44 06 9 3 A? B7 經濟部中央揉準局貝工消资合作社印裂 五、發明説明（2 ) 像成為這樣之狀態時•則探針尖端部表面之窜氣霣阻會 變得比較大，而會妨礙到晶園之測試工作*因此·躭必須 對於探針尖端部，進行研磨，而使得探針尖端部*恢復到 原有之功能。一般，係Μ每数千次之接觸就進行一次研磨 之比例，而實行該探針尖端部之研磨作業；但是，在該晶 画之全自動化地進行之測試作業中，前述之研磨作業|就 會麥成為一種問題。 為了達到酎氧化性之改菩效果，也有考嫌到使用該在探 針尖端部上而接合有金或白金或者鈀等金靥之方法*但是 ，比起鎢金鼸*像這樣之金羼，其W摩耗性相當地不理想 |而無實用上之價值。此外，鎢金靥係為一種相當硬之物 質，因此，在該鎢金羼之表面上|並不容易形成有該具備 相當堅固之附著力的被覆膜》 本發明係為解決前述之間題而彤成的，即本發明之目的 ，係為提供一棰藉由在鎢探針尖端部上，形成有非氧化性 之金屬之被覆膜，並且對於前述之金臑之被覆膜，進行加 熱處理*而使得該金靥之被覆膜，擴散至鎢金鼷中|以便 於對於該鎢探針，進行改質處理，而使得該鎢探針被改質 成為具備有相當良好之耐摩耗性、導m性及耐氧化性之鎢 探針的探針尖端部之改質方法。 【解決間題之手段】 本發明之要旨*係為藉由金屬附著法（Metallize Method)而在鎢探針之表面上*形成有非氧化性金屬之被 覆膜，然後，在非氧化性之氣氛下•或者是在真空中，對 --------1$-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標卑（CNS ) A4規格（210X297公釐） 5 3 9 6 ο 4 4 3 /IV 明 説 明 發 、 五 0 金 性 化 氧 β, 之 述 前 得 使 而 * ο 理中 處靥 热金 加il 行至 進敗 , 擴 針， 探膜 _ 覆 該被 於之 化鍍 氧電 非由 上藉 著為 附係 而· 上法 面方 表之 之遍 針普 探為 鋳最 之般 中一 明中 發其 本， 在法 該方 於之 ISI屬 有金 性 3#而 由 法 藉 Η 該er 為 S M1U 可-C 也on *1 f ( 法束 方子 之雄 他或 其、 於法 至鍍 。 蒸 法空 方真 之 、 行法 進鍍 而電 理解 處電 化 氧 非 該 行 通 中 氛 氣 之 性 化 氧 非 之 下 溫 高 。 於 法持 方保 之在 行係 進 之 Μ 述的 前下 如度 例溫 〇 之 311 理度 處百 敢數 擴在 之持 中保 ffiM 金可 鎢該 至用 散使 擴合 膜缠 覆最 被， 之理 属處 金散 性擴 氣 性 惰 在。 為法 K 方 可之 也热 ， 加 外行 之進 爐， 氣中 氫空 了具 除在 使是 即者 。 或 爐、 热中 加氛 等氣 « 之 氣體 時 ， 之性 中韌 靥強 金及 鎢M 至性 敗耗 擴摩 ♦ 0 靨之 金有 之 原 性JB 化金 氧鎢 非住 得持 使雎 當 Μ , 可 樣但 這不 像則 毫面 然表 當之 。 著 性附 電所 導由 和畲 性 ， 化量 氧有 耐含 之之 面靥 表金 針之 探敗 鎢擴 善所 改該 夠， 能地 堪問 時疑 同無 --------—裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本I) 訂 線 經濟部中央標準局員Η消費合作社印製 氧之 111 二 3, 之U 在十 存數 所之 該始 是面 但表 〇 之 少針 減探 地鎢 浙由 逐於 ， 在 部存 内偽 著 ， 向« 朝金 而之 始性 開化 部裡 嬸瘥 尖在 針。 探性0 Μ 住導 持其 維善 Μ改 可地 但度 不幅 , 大 實夠 ί 3 MHM 之也 述時 前同 由 ， 藉性 ; 耗 内摩 圍耐 範之 等素 銥元 及之 , 中 鈀屬 、 金 姥鎢 、 至 金散 白擴 , 热 金會 指為 係係 屬S 金金 性些 化瑄 氧述 pr V TTfk <1 月 之而 謂 .， 所臑

m 實 之 明 發 本 明 說 時 同 而 «· 2 園 1 In JP 態參 形邊 豳| 實則 之 ， 明下 發 K 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Ad規格（2〗0Χ29?公釐） 6 440693 Λ7 B7 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印製 五'發明説明（4) 形態。圈1係為用以顧示出該賴由金屬附著法（MetaiHze Method)而在輯探針尖端部之表面上’形成有非氧化性金 觸之被覆_之狀態下之剖面的围式。在該圈1中’ 10係為 辑金雇部份，而該鋳金饜部份之外俩111係為非氧化性金 麋之被覆膜。該金雇被覆膜之厚度’通常係為數^»左右 *因此，該金腸被覆膜之厚度*比起探針之直徑80〜30<) UB，係圼壓倒性地變得相當的薄。金羼之被覆膜，例如 即使為具備有相當良好之酎氧化性而並無擁有相當良好之 附摩耗性的薄膜雇，在瑄樣之狀態下*於進行測試時，會 由於探針和横體電路間之接觸作用’而很容易摩耗掉前述 之薄膜層，而無法發揮出該酎摩耗性之效果。 接著，在非氧化性之氣氛中，對於爾1所顯示出之形成 有非氧化性金屬之被覆膜之狀應下的铕探針，進行加熱處 理。係由非氧化性之金屬元素擴散至銪金羼中而成為所規 定之厚度為止之所需要之時間及溫度’而決定出前述之加 熱條件。怛是，在高溫下，進行加热之時，則可K在相當 短之時間内，進行擴敗處理，但是，另一方面，鎢金屬會 發生有再结晶化之現象，结果*就很可能會導致探針之最 為重要之性能的強靭性、酎摩耗性、以及彈性等之性能降 低。因此，最重要的事：儘可能地，在比較低之溫度下· 於所需要之最低限度之保持時間中，進行擴敗處理並且 ，在進行擴敗處理之後，於非氧化性之氣氛中•進行急冷 處理，而抑制住鎢结晶粒之粗大化規象。為了使得所使用 之非氧化性金颺的金元素而擴敗出大約深度20u B之金元 本紙張尺度適用中國國家梯準（CMS ) A4規格（21 OX297公i " ~~~— I I I I I * I I n I ^ In 線 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 4406 9 3 Μ Β7五、發明説明（5 ) 素層，所Μ必須要在500T：中，保持10分鐘左右。 圖2係為用Μ顯示出該進行著前述之處理而使得非氣化 性之金屬擴敢至鎢金屬中之狀態下之鎢探針尖端部之剖面 的圖式。在圖2中之12*係為表示著非氧化性金羼之擴散 層。雖然該擴散層中之非氧化性金靥之含有量，會由鎢探 針之表面開始而朝向著內部，逐漸地減少，但是，還是被 確認出：即使一直到相當深之深處為止，該非氧化性之金 觴，仍然顯示出係具備有相當良好之酎氧化性Μ及導電性 的效果。 【實腌例1】 將直徑250w ip之鎢金羼線，切斷成為長度41ββ之鎢金屬 線，然後將該鎢金屬線之一邊之邊緣，放置於3¾氫氧化 鉀（Κ0Η)之溶液中，M40V之交流電埸•進行電解研磨處理 ，而使得尖端部變得銳利*以便於作為探針用。接著*在 對於前述之探針 > 相當良好地進行洗淨及乾煉處理之後， 然後將該鎢探針作為陰極，而金電極作為陽極*並且使用 EEJJ(日本田中貴金鼷（股））公司製之鍍金液_ Auto-Lonex C，而採用直流之毽定化電源，K便對於探針尖端部，進 行鍍金處理。在電鍍浴之溫度為42 t： *電滾密度為0.3 A/ dn^，而進行60分鐘之電鍍處理之時，則探針尖端部|會 被厚度大約2u®左右之金被覆膜而覆蓋住。 接著，在對於前述之探針•相當良好地進行洗淨及乾堍 處理之後，使得前述之探針，於氫氣之氣流中，在 下，保持住20分鐘，以便於金之被覆膜，擴敗至鎢金羼中 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210XM7公釐） n n K In n It n l I 丁— _I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —8 — 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 44〇β93_^__—五、發明説明（6 ) 。在進行擴散處理之後*利用掃描型電子顯微鏡（SEM)* 觀察探針尖端部之剖面◊在並無進行擴敗處理之探針中， 牽無疑問地*其表層係為大約左右之金元素，而其内 部為100 %之鎢金颺。但是*在進行有擴散處理之探針中 ，則會得到：於該探針之最表層部•係為99.6質量％之金 元素之測定值*以及在深度20« m之内部中，為11.2質量 %之金元素的测定值。前述之事實，係顯示出：藉由進行 著擴敗處理，而使得金元素*擴散至鎢金饜中。 為了確認出本發明之改質效果，因此，準備有2種類之 捣探針；一種鎢探針，係為在鍍金處理後•再使得金元素 進行擴散作用的鎢探針，而另一種鎢探針，係為在鍍金處 理後*雄持住原有之狀態，而並無使得金元素進行擴散作 用的鎢探針；然後，使用2,000網眼Uesh)之砂紙，相當 輕微地研磨前述這些鎢探針，而除去2wb厚度之表蘑之後 ，再使用火焰燃鴆器，而對於探針尖端部•進行加熱處理 ，以便於強制地進行氧化處理。就在這樣之狀態下，測定 出探針尖端部之接觸電阻值。结果*該維持住原有之吠態 (並無使得金元素進行擴散作用）的鎢探計，其接《電姐值 係為8Ω，至於該在鍍金處理後而再使得金元素進行擴敗 作用的鎢探针，其接觸電阻值係為下；在前面之敘 述中，則可Μ確認到有著相當明顧之差異性存在。像疽搛 *相當明顯地可Μ得知：本發明之探針尖端部之改質方法 *能夠賦予探針尖端部 > 相當良好之跗氧化性之性能。 【g施例2】_ 本紙張尺度適用中國國家#孪（CNS ) A4規格（210X 297公f ) --------—裝------訂------Μ 線 (請先閒讀背面之注意事項再填寫本頁) -9 - 44 06 9 3 A7 經濟部中央樣隼局員工消費合作社印装 B7五、發明説明（7 ) 使用直徑80wm、長度60*b之鎢金靥線*並且Μ輿前述 之實拖例1相同之方法，而使得前逑之鎢金靨線之一邊之 邊緣之尖端部，變得銳利，以便於作為探針用。接著，使 用電解研磨液，而對於前逑之探針*相當良好地進行洗淨 及乾燥處理之後，再將該探針，安裝於具空蒸鍍裝置上， 而在探針之表面上，形成有厚度3wb之鈀金屬的被覆膜。 然後，再將該探針*放入於鎳製噴射口中，於氱氣之氣流 中*並旦在600¾下，保持住20分鐘*以便於使得鈀金屬 的被覆膜•搌散至鎢金羼中。 使用前述之探針，而製造出豎立型之探針卡。為了進行 比較之蘭係，因眈*探針之半邊部份，仍然為使用著鈀金 騸蒸鍍之原有狀態。利用前述之探針卡，而在該整個面上 皆蒸鍍有鋁金靥之矽晶画上，施加上lOOwa之遇度行程 (over-drive)*並且進行2,000次之反覆之接觸作業。而 前述之接觸作業*係仿照著積髖電路之測試作業。 在接觸作業之前後，當對於探針尖端部之接觸電阻值， 進行測定之時*該仍然維持著鈀金靨蒸鍍狀態（鈀金屬並 無進行有擴散者）之探針表面的組群，其接觭電阻值係由1 Ω以下而變化至2Ω *相對地*該鈀金羼進行有擴散現象 之探針表面的組群•在進行接觸作業之前後，其接觸電姐 值|並無有任何之差異處存在•而皆維持在1ΏΚ下。像 這樣，本發明之探針尖端部之改質方法*能夠賦予鎢探針 尖端部*相當良好之酎氧化性及導電性之性能。 【實施例3】_ 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS ) A4規格（2i〇XW7公釐） I —訂 ） 線 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -10 - ^4 06 9 3 A7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 B7五、發明説明（8 ) 使用直徑150« 1、長度60mm之箱金靥媒，並且以與前述 之實施例1相同之方法，而使得前述之鏡金觴線之一邊之 尖端部，變得銳利，Μ便於作為探針用。接著，使用電解 研磨液，而對於前述之探針*相當良好地進行洗淨及乾燥 處理之後·使用無電解鈀電鍍疲（製造廠商：石原藥品股 份有限公司、住址：日本神戶市兵庫區西柳原盯5-26)之 商品名稱ΑΡΡ製程，在50它下，浸漬10分鐘，而附箸上厚 度大約0.2WH左右之鈀金羼膜。接著，再使用無電解金電 鍍液（製造廠商：奥野藥品股份有限公司、住址：日本大 阪市中央區道修町4-7-10)之商品名稱OPC-Mudengold 25 ，而在65¾下*進行90分鐘之電鍍金處理。相當少量之鈀 金屬之存在，會具備有所謂促進及加速金元素之析出的效 果。此時，可Μ製造出厚度大約2wm左右之金元素被覆膜。 在氫氣之氣氛中、Μ及65〇π下，葑於前述之探針，進 行60分鐘之加熱處理，而使得金元素擴散至鎢金羼中。然 後將該探針，剪裁為兩半，再利用光學顯微鏡進行觀察， Μ及藉由掃描型電子顯微鏡（SEM)進行解析。 其结果，係顯示於圖3中。在該利用光學顯微鏡而進行 之観察中，則可Μ看到該著色成為金色之部份I及部份I 、以及完全沒有金色存在之部份U 。該金色之擴敗層*係 具備有從鎢金雇媒之邊緣開始之30«ιβ之厚度。在探針之 尖端部*則該金色之擴散層之厚度，可Μ到達至100 ϋ 。 部份I之金色比較濃，而部份1Γ之金色比較淡薄。部份Β 則完全沒有金色存在。金元素之含有量，就正如从下所記 — 1I 訂. . 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家榡準{ CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 11 Λ7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印製 五、發明説明（9 ) 1 1 1 載 的 。（元件鑷號係顯示在圖3中 ) 1 I 1 a (尖端開始 5 u a) ·· 99.1 % I | 請 1 I b (尖端開始 55 u η) * 99 . 8 % 先 閱 1 1 c (尖端開始 70 u in) * 2.6¾ 讀 背 1 1 面 1 d (尖端開始 80 u a): 1.0¾ % 之 注 I 意 1 e (尖端開始 9 5 iU m )： 0.8¾ • 事 項 \ 1 再 f (尖端開始 105 u a) ‘0.7 % 窝 本 1 s (尖端開始 200 ί i IB ) 0.4 % 頁 1 I [ 發 明之效果 ] 1 ! | 由 K上之敘 逑， 則可 Μ栢 當 明 顯 地 得 知 若 藉 由 本 發 明 1 1 的 話 ，則可以 使得 非氧 化性 之 金 屬 » 擴 散 至 鎢 金 靥 探 針 之 1 訂 尖 端 部中，而 對於 前述 之鎢 金 鼷 探 針 之 尖 端 部 進 行 改 質 1 1 處 理 ，則不僅 不會 損害 到鎢 金 靥 之 原 有 之 強 韌 性 m 摩 耗 1 1 性 > Μ及弾性 ，同 時還 可以 得 到 該 具 備 有 相 當 良 好 之 耐 氧 1 1 化 性 及導電性 的鎢 金羼 探針 〇 線 C rat 圈 式之簡單 說明 ] 1 1 圖 1係為用Μ顧示出該藉由金鼷附著法（Meta 1 1 1 Z e i 1 Me t h od)而在鎢探針尖端部之表面上 •形成有非氧化性金 1 I 靨 之 被覆膜之 狀態 下之 剖面 的 圖 式 〇 1 ! | 鼷 2係為用Μ顯示出該非氧化性金屬之被覆膜 擴散至 1 1 1 鎢 金 颺中之狀 態下 之鎳 探計 尖 端 部 之 剖 面 的 圖 式 0 1 圖 3係為用以顯示出 :該在鎢探針之表面上 進行霣鍍 1 1 鈀 處 理•而形 成有 電鍍 厚度 大 約 0 . 2 u ^ 左 右 之 鈀 罨 m 層 赘 1 I 並 且 在該鈀電 鍍層 之上 > m 進 行 有 電 鍍 金 處 理 而 形 成 有 1 1 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格< 2丨0X297公釐） -12 - 44 06 9 3 B7五、發明説明（1〇 ) 電鍍厚度大約2WB左右之金電鍍層，然後，進行60分鐘之 650T加熱處理，藉著•就使得前述之金電鍍層中之金* 擴散至鯓金靥中之擴敢狀態的圖式。 【元件编號之說明】 1 0 :鎢金雇部份 11:非氧化性金靨之被覆膜 1 2 :非氧化性金羼之擴敗層 I n Itn —^—ϋ >^ι^ϋ li^i-J mf ^^1· —^—t (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準扃員工消费合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 13 -1 T _

Claims (1)

1. 44 08 9 □Qoo 8 8 AKCD 8 皇 .1正 4 2 i , '々-.;1ΪΛΓ 後是否變更原實質内 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申〆青專利範圍 1 補无 1. 一種鎢探針尖端部之改質方法，其特激為該改質方法 包含有*‘ 在鎢探針尖端部之改質處理時，對鎢碳針之尖端部，進 行雷解研磨； 然後*在前述電解研磨面上，藉由電鍍法、真空蒸鍍法 、或濺鍍法之類的金靥附著法，形成由金、白金、铑、鈀 和銥中之所選擇出的一種非氧化性金羼被覆膜； 接著，在非氧化性氣氛下，進行熱擴散處理，使得前逑 非氧化性金屬被覆膜擴散至鎢金廳中； 其中，前逑鎢探針尖端部之電解研磨處理像進行在3 % 之氫氧化鉀溶液中及40V之交流電場下；Μ及 前述熱擴散處理係在前述非氧化性氣氛下，保持進行於 竭/度50010〜65〇υ之範圍内，時間10分鐘〜60分鐘。 2. 如申請專利範圍第1項之_探針尖端部之改質方法， 其中，前述熱擴散處理前之非氧化性金屬被覆膜之厚度係 在/0.2«βι〜3«ιβ之範圍內。 3. 如申請專利範圍第1項之鎢探針尖端部之改質方法， 其中，前述熱擄散處理之非氧化性氣氛係為真空氣氛、氫 氣氣氛或惰性氣氛中任何一.種。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — II-------------!!1 訂-------- 線 《請先闉讀背面之注意事項再填寫本頁) 1