JP2006162378A - Probe for probe card and its manufacturing method - Google Patents

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    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problems, wherein strength is reduced when a probe is thinned, corresponding to the small pitch that corresponds to the high density of the semiconductor integrated circuit, resistance becomes high, if the material of high strength is used, and there is no probe available constituted with an optimum material of high strength and low electrical resistance. <P>SOLUTION: For the main material of the probe for the probe card, a metallic glass, mixed with at least one kind from among a carbon nanotube, carbon nanofiber, carbon nanohone and fullerene is is used. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、半導体ウエハ上に形成された半導体デバイスの電極パッドに接触して通電試験を行うプローブカード用プローブおよびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a probe for a probe card that performs an energization test by contacting an electrode pad of a semiconductor device formed on a semiconductor wafer and a method for manufacturing the same.

半導体集積回路の製造工程で、ウエハ上に複数の集積回路を完成させた後、ウエハ状態でそれぞれの集積回路が正常に動作することを確認するプローブテスト工程がある。このプローブテストを行う集積回路検査装置と検査対象となる半導体集積回路の電極パッドとを電気的に接続する検査部品がプローブカードである。   In a semiconductor integrated circuit manufacturing process, there is a probe test process in which after a plurality of integrated circuits are completed on a wafer, each integrated circuit is confirmed to operate normally in the wafer state. A probe card is an inspection component that electrically connects the integrated circuit inspection apparatus that performs the probe test and the electrode pads of the semiconductor integrated circuit to be inspected.

プローブカードには複数のプローブが設けられており、それぞれのプローブが半導体集積回路の複数の電極パッドに接触して検査が行われるが、半導体集積回路の高密度化に伴って電極パッド間の間隔が狭くなり、そのためプローブの間隔も狭いものが要求されるために、それぞれのプローブの線材径としてより細い部材が要求されている。   The probe card is provided with a plurality of probes, and each of the probes is in contact with a plurality of electrode pads of the semiconductor integrated circuit, and the inspection is performed. Therefore, a narrow member is required as the wire diameter of each probe.

液晶ドライバーに使用されている半導体集積回路を例にとれば、現在、４０μｍから３０μｍの電極間ピッチが要求され、さらに高精細な画像を形成するために走査線数の増加に伴って更に電極パッド間のピッチは狭小化の傾向にある。このためプローブカード用プローブに対して、ますます細線化の要求が高くなっている。   Taking a semiconductor integrated circuit used for a liquid crystal driver as an example, a pitch between electrodes of 40 μm to 30 μm is currently required, and an electrode pad is further increased as the number of scanning lines increases in order to form a higher definition image. The pitch between them tends to narrow. For this reason, there is an increasing demand for thinning the probe for the probe card.

プローブの細線化によって、プローブ自体の剛性が低下し、そのためプローブと試験対象の電極パッドとの接触圧を十分に確保できなくなり、プローブと電極パッドとの電気的導通が不安定になるという問題が生じることになる。現在、プローブカード用プローブとして使用されているＲｅＷ（レニウムタングステン）針、ＮＰ７Ｄ（商品名）針では、細線化した場合には、抗張力および硬度が不足するという問題があった。   The thinning of the probe reduces the rigidity of the probe itself, which makes it impossible to secure a sufficient contact pressure between the probe and the electrode pad under test, resulting in unstable electrical continuity between the probe and the electrode pad. Will occur. Currently, ReW (rhenium tungsten) needles and NP7D (trade name) needles that are used as probes for probe cards have a problem that tensile strength and hardness are insufficient when thinned.

すなわち、半導体デバイスを検査するプローブカード用プローブとしては、線材径が１０μｍ〜１００μｍの場合で、半導体デバイスの金電極に接触して電気抵抗の値が０．５Ω／ｃｍ２以下の状態を得たいところであるが、銅とかベリリウムなどでは電気抵抗値は小さいが抗張力が小さいため、細線化によってプローブとしての接触圧を得ることができなくなるという問題が有り、逆に抗張力の高いタングステンを使用するとタングステンが結晶質であることから繰り返して使用する場合には被検査体の絶縁材の残渣が結晶粒界に入り込みその結果接触抵抗が増大するという問題があった。 That is, as a probe for a probe card for inspecting a semiconductor device, when the wire diameter is 10 μm to 100 μm, it is desired to obtain a state where the electrical resistance value is 0.5 Ω / cm 2 or less in contact with the gold electrode of the semiconductor device However, copper and beryllium have a small electrical resistance value but a low tensile strength, so there is a problem that it becomes impossible to obtain a contact pressure as a probe by thinning. Conversely, if tungsten with a high tensile strength is used, tungsten is When used repeatedly due to its crystalline nature, there has been a problem that the residue of the insulating material of the object to be inspected enters the crystal grain boundary, resulting in an increase in contact resistance.

また、抗張力が高い材料としては、金属ガラスが知られており、特許文献１では、この金属ガラスをプローブカード用プローブとして使用することが提案されている。確かに、金属ガラスは、高温で粘性の低下を示し、塑性変形する特性を有していることから、狭ピッチ化に伴う細線化においても、６００℃程度で微細加工が可能であるという特質と、プローブとして十分な抗張力を得ることができるという特質を併せて活かすことが期待できる材料である。しかし、金属ガラスは電気抵抗値が高いということが知られており、特許文献１においては、金属ガラスを使用してプローブカード用プローブを構成し、プローブから得られた電気信号を金属ガラスよりも電気抵抗の低い材質で形成された信号伝送路を通じて流すようにするなどの特別な構造を提案している。
特開２００１−３２６２５９号公報 Further, metal glass is known as a material having high tensile strength, and Patent Document 1 proposes to use this metal glass as a probe for a probe card. Certainly, the metallic glass shows a decrease in viscosity at a high temperature and has the property of plastic deformation. Therefore, even in the thinning accompanying the narrow pitch, the fine processing is possible at about 600 ° C. It is a material that can be expected to make use of the characteristic that a sufficient tensile strength can be obtained as a probe. However, it is known that metal glass has a high electric resistance value. In Patent Document 1, a probe for a probe card is configured using metal glass, and an electric signal obtained from the probe is more than the metal glass. A special structure has been proposed, such as flowing through a signal transmission line made of a material with low electrical resistance.
JP 2001-326259 A

以上のように、半導体集積回路の高密度化に伴う狭ピッチ化に対応してプローブカード用プローブを細線化した場合には抗張力が低下するという問題が有り、抗張力の高い材料を使用した場合には電気抵抗値が高くなるという問題があり、プローブカード用プローブとして、抗張力が高く電気抵抗値の低い最適な材質のプローブがなかった。   As described above, there is a problem that the tensile strength decreases when the probe for the probe card is thinned in response to the narrow pitch accompanying the increase in the density of the semiconductor integrated circuit. Has a problem that the electrical resistance value becomes high, and there has been no probe of an optimal material having a high tensile strength and a low electrical resistance value as a probe card probe.

この発明は、検査対象の狭ピッチ化に対応して細線化しても、抗張力が高く、しかも電気抵抗が低い特質を有するプローブカード用プローブおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。   It is an object of the present invention to provide a probe for a probe card having a characteristic of high tensile strength and low electrical resistance even when the wire is thinned in response to a narrow pitch of an inspection object, and a manufacturing method thereof. .

本発明者は、金属ガラスの優れた特性を活かした上でプローブカード用プローブを完成させることを目的として研究を進め、この発明の完成に至ったものである。   The present inventor has advanced research for the purpose of completing a probe for a probe card while taking advantage of the excellent characteristics of metallic glass, and has completed the present invention.

なお、金属ガラスとは、金属でありながら、酸化物ガラスのような安定な非晶質（アモルファス）で、過冷却液体領域を有する合金であって、過冷却液体領域があるため、凝固収縮を考慮する必要が無く高精密性を維持できるという特質を持っている。一方、アモルファス合金として、機械的特性および電気的特性については、薄板あるいは細線の形状および寸法によって変化し、特に、プローブカード用プローブのように極めて細い線の形状においては、新たな材料を金属ガラスに混在させるということは、主要素材そのものの特性が損なわれ、プローブ相互の間で特性が不均一になるという問題が生じる可能性があるとして実際には検討することすら行われていなかった。   Metallic glass is a stable amorphous material such as oxide glass that has a supercooled liquid region, although it is a metal, and has a supercooled liquid region. It has the characteristic that it can maintain high precision without the need for consideration. On the other hand, as an amorphous alloy, mechanical characteristics and electrical characteristics vary depending on the shape and dimensions of thin plates or thin wires. Especially in the case of extremely thin wire shapes such as probes for probe cards, new materials are used as metallic glass. In practice, mixing with the probe has not been even considered because there is a possibility that the characteristics of the main material itself may be impaired and the characteristics may become uneven between the probes.

この発明は、上記の目的を達成するために、プローブカード用プローブの主要素材として、０次元(粒子)、１次元（ファイバー）、２次元（シート）、３次元の各ナノ構造体炭素のうち少なくとも一種類が混入された金属ガラスを使用するようにしたものである。上記の各次元のナノ構造体炭素は、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンとして知られている。   In order to achieve the above object, the present invention provides a probe card probe with a main material of 0-dimensional (particle), 1-dimensional (fiber), 2-dimensional (sheet), and 3-dimensional nanostructure carbons. A metallic glass mixed with at least one kind is used. The carbon nanostructures of each dimension described above are known as carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, and fullerenes.

また、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンのうち少なくとも一種類からなる混入部材の混入量を、金属ガラス成分に対して０．５〜１０ｗｔ％としたものをプローブカード用プローブの主要素材としたものである。   The main material of the probe for a probe card is a mixture of at least one of carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, and fullerenes with a mixing amount of 0.5 to 10 wt% with respect to the metallic glass component. It is what.

また、プローブカード用プローブの製造方法として、金属ガラスができる金属配合比に、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンのうち少なくとも一種類を真空中あるいはアルゴンガス雰囲気中で混合融解して固形部材を製作し、それを線引き加工などで細線化したものである。   In addition, as a probe card probe manufacturing method, at least one of carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, and fullerenes is mixed and melted in a vacuum or an argon gas atmosphere in a solid metal mixture ratio that can be used for metallic glass. A member is manufactured and thinned by drawing or the like.

また、プローブカード用プローブの製造方法として、金属ガラスを作る複数の微細金属および金属イオン溶液中に分散材を入れて分散させ、さらにこの溶液中にカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンのうち少なくとも一種類を入れ、電鋳方式によってプローブカード用プローブを製造するものである。   In addition, as a probe card probe manufacturing method, a dispersion material is placed and dispersed in a plurality of fine metal and metal ion solutions for forming metal glass, and carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, and fullerenes are further dispersed in this solution. At least one of them is put in and a probe for a probe card is manufactured by an electroforming method.

最適な電気的特性および機械的特性を持ったプローブカード用プローブとするため、芯部材としてタングステンを使用し、この芯部材を金属ガラスによって被覆する構成として、この金属ガラスに前述のようにカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンのうち少なくとも一種類を含有させるものである。   In order to obtain a probe for a probe card having optimum electrical and mechanical characteristics, tungsten is used as a core member, and the core member is covered with metal glass. , Carbon nanofibers, carbon nanohorns, and fullerenes.

さらに、芯部材を被覆する金属ガラスを多層として、表面に近い層にカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンのうち少なくとも一種類を含有させるようにして、最適な電気的特性および機械的特性を持ったプローブカード用プローブを提供するものである。   Furthermore, the metal glass that covers the core member is made into a multilayer, and at least one of carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, and fullerenes is contained in the layer close to the surface, so that the optimum electrical and mechanical properties are obtained. Provided is a probe for a probe card having

また、最適な電気的特性および機械的特性を持ったプローブカード用プローブの製作方法として、芯部材としてタングステンを使用し、金属ガラスを作る複数の微細金属および金属イオン溶液中に分散材を入れて分散させ、この溶液中に芯部材をセットして電鋳方式によって一旦芯部材の表面に金属ガラス層を形成し、その後、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンのうち少なくとも一種類を含有させた金属イオン溶液中で、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンのうち少なくとも一種類を含有した金属ガラス層を形成するようにしたものである。   In addition, as a method of manufacturing a probe for a probe card having optimum electrical and mechanical characteristics, tungsten is used as a core member, and a dispersion material is put in a plurality of fine metal and metal ion solutions for forming metal glass. Disperse, set the core member in this solution, and once form a metallic glass layer on the surface of the core member by electroforming, then contain at least one of carbon nanotube, carbon nanofiber, carbon nanohorn, fullerene A metal glass layer containing at least one of carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, and fullerenes is formed in the resulting metal ion solution.

一般的には、高抵抗の母材に僅かな量の導電性の部材を添加してもそれほどの低抵抗化は期待できず、抵抗値を下げるほどに導電性の部材を多量に添加すると高抵抗の部材の持っている高い抗張力の性質を損なうことになる。しかし、添加する導電性の部材の選定と添加量との関係を探求することによって、結果的に予想を覆す特性の線材を得ることができる。   In general, even if a small amount of a conductive member is added to a high-resistance base material, it is not possible to expect a reduction in resistance so much. The high tensile property of the resistance member is impaired. However, by searching for the relationship between the selection of the conductive member to be added and the addition amount, it is possible to obtain a wire rod with characteristics that deviate from expectations.

すなわち、過冷却液体領域を有する非晶質材料（すなわち金属ガラス）に対して、０次元(粒子)、１次元（ファイバー）、２次元（シート）、３次元の各ナノ構造体炭素として、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンのうちの少なくとも一種類を選定して混入した材料によって、前記金属ガラスの高い抗張力を維持しつつ抵抗値の低下を可能にして、プローブカード用プローブに最適な特性を得ることができるものである。特に、各ナノ構造体炭素が極めて微小であることから金属ガラスの所定領域に均一に拡散分布させることによって、理想的な高抗張力と理想的な電気特性を得ることができるものである。   That is, for an amorphous material (that is, metallic glass) having a supercooled liquid region, carbon as 0-dimensional (particle), 1-dimensional (fiber), 2-dimensional (sheet), and 3-dimensional nanostructure carbon The material mixed with at least one selected from nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, and fullerenes can reduce the resistance value while maintaining the high tensile strength of the metallic glass, making it ideal for probes for probe cards It is possible to obtain excellent characteristics. In particular, since each nanostructure carbon is extremely small, an ideal high tensile strength and ideal electrical characteristics can be obtained by uniformly diffusing and distributing in a predetermined region of the metallic glass.

以下、この発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１は、この発明によるプローブカード用プローブを製造する方法の手順を示すフロー図である。図に示すように、第一の工程１１では最初に金属ガラス材料とカーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴと略称する）とを混合する。ここで使用した金属ガラスの一例は、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ｓｉであって、これにナノスケールの微粉末状態であるＣＮＴを加え、ほぼ均一な混合状態になるように攪拌する。   FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a method for manufacturing a probe for a probe card according to the present invention. As shown in the figure, in the first step 11, first, a metallic glass material and a carbon nanotube (hereinafter abbreviated as CNT) are mixed. An example of the metal glass used here is Fe-Co-Cr-Si, and nanoscale fine powder CNT is added to this and stirred so as to obtain a substantially uniform mixed state.

次に、第二の工程１２では、図２に示すように、混合した材料をボート２０に入れ、加熱装置２１を備えた反応炉２００中にそのボート２０を配置し、アルゴンガス雰囲気中で加熱し、融解させることによって、ＣＮＴを含んだ金属ガラスを作り出す。そして、第三の工程１３では、このＣＮＴ含有金属ガラスを塑性加工によって伸長させる。これによって、図３（ａ）に示すようなプローブカード用プローブを作るための線材３１を作り出すことができ、その後の図３（ｂ）に示すようなプローブ３２の製造方法は、一般的なアモルファス金属の線材の作製とその線材からプローブカード用プローブを作り出す工程とほとんど同じ手順によって行うことができる。   Next, in the second step 12, as shown in FIG. 2, the mixed material is put into a boat 20, the boat 20 is placed in a reaction furnace 200 equipped with a heating device 21, and heated in an argon gas atmosphere. Then, by melting, a metallic glass containing CNTs is produced. In the third step 13, the CNT-containing metal glass is elongated by plastic working. As a result, a wire 31 for producing a probe for a probe card as shown in FIG. 3A can be created, and the subsequent method of manufacturing the probe 32 as shown in FIG. It can be performed by almost the same procedure as that for producing a metal wire and creating a probe for a probe card from the wire.

この図１〜図３に示した製造方法によって製造されたプローブカード用プローブの組成は、Ｆｅが約２７ｗｔ％、Ｃｏが約５７ｗｔ％、Ｃｒが約１１ｗｔ％、Ｓｉが約５ｗｔ％に対して、ＣＮＴを約３ｗｔ％添加したもので、ＣＮＴ含有金属ガラスとして細線にした結果、ＣＮＴを含有させる前の組成の金属ガラスの場合には、硬さＨｖが９７０ＤＰＮ、引張り強さσＢが３４００Ｎ/ｍｍ２であったのが、ＣＮＴ含有金属ガラスの場合には、硬さＨｖが１２００ＤＰＮ、引張り強さσＢが４５００Ｎ/ｍｍ２となった。 The composition of the probe for a probe card manufactured by the manufacturing method shown in FIGS. 1 to 3 is about 27 wt% Fe, about 57 wt% Co, about 11 wt% Cr, about 5 wt% Si, As a result of adding about 3 wt% of CNT and making it a thin wire as a CNT-containing metal glass, in the case of a metal glass having a composition before containing CNT, the hardness Hv is 970 DPN, and the tensile strength σB is 3400 N / mm 2. However, in the case of the CNT-containing metallic glass, the hardness Hv was 1200 DPN and the tensile strength σB was 4500 N / mm 2 .

一般的に金属ガラスと呼ばれる材料について、同様にＣＮＴ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンについて組合せと添加量について種々条件を変更して特性の確認を行った。その結果を図４に示す。ここで、カーボンナノホーンは単層のＣＮＴの構造の一つであって、ＣＮＴはグラファイト構造を持った炭素分子のシートが円筒状（チューブ状）になったもので、直径は１〜２ｎｍであるのに対して、ナノホーンは、その先端が円錐状に閉じて、ホーン（牛などの角）のような形状になっているものである。   About the material generally called a metallic glass, various conditions were similarly changed about CNT, carbon nanofiber, carbon nanohorn, and fullerene, and the characteristic was confirmed. The result is shown in FIG. Here, the carbon nanohorn is one of the structures of a single-walled CNT, and the CNT is a cylindrical (tube-shaped) sheet of carbon molecules having a graphite structure, and has a diameter of 1 to 2 nm. In contrast, a nanohorn is shaped like a horn (horn of a cow or the like) with its tip closed in a conical shape.

この図４は、ベースとなる金属ガラスを任意に選択し、そこに添加するＣＮＴ、カーボンナノホーン、フラーレンの組合せとして、（１）ＣＮＴ、（２）カーボンナノファイバー、（３）カーボンナノホーン、（４）フラーレン、（５）上記（１）と（２）の混合、（６）上記（１）と（３）の混合、（７）上記（１）と（４）の混合、（８）上記（２）と（３）、（９）上記（２）と（４）との混合、（１０）上記（３）と（４）の１０種類の組成について、それぞれ添加量を変化させ、プローブカード用プローブとしての特性としての、硬度、引張り強さおよび電気抵抗値の総合的な判断を行い、「最適」◎、「適」○、「検討」△の評価結果を表している。   FIG. 4 shows an arbitrary selection of metallic glass serving as a base, and combinations of CNT, carbon nanohorn, and fullerene added thereto are (1) CNT, (2) carbon nanofiber, (3) carbon nanohorn, (4 ) Fullerene, (5) mixing (1) and (2) above, (6) mixing (1) and (3) above, (7) mixing (1) and (4) above, (8) above ( 2) and (3), (9) Mixing of the above (2) and (4), (10) Ten types of compositions of the above (3) and (4), the addition amount was changed, respectively, for the probe card The overall judgment of hardness, tensile strength, and electrical resistance value as the characteristics as a probe is performed, and the evaluation results of “optimum” ◎, “suitable” ◯, and “examination” △ are shown.

図４の評価結果から、添加する材料としては、ＣＮＴ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンのいずれであってもほぼ同様の結果であるが、特にＣＮＴおよびカーボンナノファイバーの使用によるものが優れている。これらの添加材料を、０．５〜１５．０ｗｔ％の量の範囲で添加することによって、プローブカード用プローブとして適した特性を持たせることができ、さらに、３．０〜５．０ｗｔ％の添加量であれば、抗張力、電気抵抗値において最適な特性を持たせることができるものと判断される。   From the evaluation results shown in FIG. 4, the material to be added is almost the same regardless of whether it is CNT, carbon nanofiber, carbon nanohorn, or fullerene, but the use of CNT and carbon nanofiber is particularly excellent. Yes. By adding these additive materials in an amount range of 0.5 to 15.0 wt%, it is possible to have characteristics suitable as a probe for a probe card, and further, 3.0 to 5.0 wt%. If it is an added amount, it is judged that optimum properties can be given in terms of tensile strength and electrical resistance.

なお、上述の評価は、プローブカード用プローブとして、線材径を数μｍ〜２００μｍの範囲で任意に数百本を試験したもので、この線材径の変化に基づく相違については、特に著しい相違は見られなかったが、線材径の変化に伴う一応の傾向があり、線材径が小さいほど添加部材による効果が大きく、１０μｍ〜１００μｍの線材径においては添加部材による効果がより大きく、特に１０μｍ〜５０μｍの場合には微量の添加部材による効果が大きい傾向が見られた。   The above evaluation was performed by testing several hundreds of wire rod diameters in the range of several μm to 200 μm as probes for probe cards. The difference based on the change in the wire rod diameter is particularly significant. However, the effect of the additive member increases as the wire diameter decreases, and the effect of the additive member increases at a wire diameter of 10 μm to 100 μm, particularly 10 μm to 50 μm. In some cases, the effect of a small amount of the additive member tended to be large.

プローブカード用プローブの製作方法は種々あって、先に説明したように、ＣＮＴと金属ガラスとを加熱し、融解させることによって、ＣＮＴ含有金属ガラスを作り、これを塑性加工によって伸長させて線材を作り出し、この線材を加工することによって行うのが一つの方法であり、この製作方法以外には次に説明する方法がある。   There are various methods for producing probes for probe cards. As described above, CNT and metallic glass are heated and melted to produce CNT-containing metallic glass, which is then stretched by plastic working to produce a wire rod. One method is to create and process this wire, and there is a method described below other than this manufacturing method.

図５は、この発明のプローブカード用プローブを電鋳によって製造する方法を説明するための図であって、５１は準備段階の第一の工程、５２は製造途中の第二の工程、５３は完成品に至る第三の工程である。   FIG. 5 is a diagram for explaining a method of manufacturing the probe for a probe card according to the present invention by electroforming, in which 51 is a first step in the preparation stage, 52 is a second step in the middle of manufacturing, and 53 is This is the third step leading to the finished product.

まず、第一の工程５１では、図に示すように、Ｓｉ基板５１１上に導電膜５１２を形成し、導電膜５１２上にホトレジスト５１３を形成し、このホトレジスト５１３を露光してプローブカード用プローブの形状に必要なパターン５１４を導電膜５１２上に形成することが行われる。   First, in the first step 51, as shown in the drawing, a conductive film 512 is formed on a Si substrate 511, a photoresist 513 is formed on the conductive film 512, and this photoresist 513 is exposed to expose a probe for a probe for a probe card. A pattern 514 necessary for the shape is formed on the conductive film 512.

次に、第二の工程５２では、第一の工程５１で準備されたＳｉ基板５１１をメッキ浴５２０に浸し電鋳を行う。このメッキ浴５２０は、金属ガラスを作る複数微細金属およびそれらの金属イオンを溶液中に分散材を入れて分散させ、さらにこの溶液中にＣＮＴ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンを少量混在させたものである。金属ガラスを作る材料としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｗ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒなどであって、これらのイオン溶液の複数種類を組合せて使用する。   Next, in the second step 52, the Si substrate 511 prepared in the first step 51 is immersed in a plating bath 520 and electroforming is performed. In this plating bath 520, a plurality of fine metals for forming a metallic glass and their metal ions are dispersed in a solution and a small amount of CNT, carbon nanofiber, carbon nanohorn, and fullerene are mixed in the solution. Is. Examples of the material for forming the metallic glass include Ni, Co, Au, W, Mn, Pd, Pt, Zn, Sn, Cu, Co, Cr, and the like, and these ion solutions are used in combination.

この結果、第三の工程５３として、所定形状のプローブカード用プローブを得ることになるが、ここで得る所定形状のプローブカード用プローブの内部には、溶液中に混入されていたＣＮＴ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンが保持されているため、プローブカード用プローブとして適した特性を持ったものとなっている。   As a result, as the third step 53, a probe card probe having a predetermined shape is obtained. Inside the probe card probe having a predetermined shape obtained here, CNT and carbon nano-particles mixed in the solution are obtained. Since fibers, carbon nanohorns, and fullerenes are retained, they have characteristics suitable as probes for probe cards.

さらに、抗張力の高いタングステンを使用することを検討し好ましい結果を得た。タングステンを芯部材として使用し、この芯部材の表面を金属ガラス層で被覆するもので、結晶質であるタングステンが被検査体に接することが無いため、タングステンの接触抵抗に変化が無く、しかも金属ガラス層内にナノ構造体炭素を拡散分布させていることによって、電気的特性および機械的特性が理想的なプローブカード用プローブを完成させることができる。   Furthermore, the use of tungsten with a high tensile strength was studied and favorable results were obtained. Tungsten is used as a core member, and the surface of the core member is covered with a metallic glass layer. Since tungsten, which is crystalline, does not contact the object to be inspected, there is no change in the contact resistance of tungsten, and metal By diffusing and distributing the nanostructure carbon in the glass layer, a probe for a probe card with ideal electrical and mechanical characteristics can be completed.

またさらに、高周波信号に最適な電気的特性および機械的特性を持ったプローブカード用プローブの製作方法として、芯部材としてタングステンを使用し、この芯部材の表面に多層の金属ガラス層を作る工程について、図６に沿って説明する。   Furthermore, as a method of manufacturing a probe for a probe card having electrical characteristics and mechanical characteristics optimal for high-frequency signals, a process of using tungsten as a core member and forming a multilayer metal glass layer on the surface of the core member This will be described with reference to FIG.

図６の第一の工程６１は、タングステンを芯部材６０１として準備するところを示しており、プローブカード用プローブの作製に当たっての一般的な注意事項（最終製品のサイズから決定される初期設定サイズおよび表面加工など）を満足する形状で芯部材６０１を準備するものである。   The first step 61 in FIG. 6 shows the preparation of tungsten as the core member 601. General precautions for the production of the probe for the probe card (the initial set size determined from the size of the final product and The core member 601 is prepared in a shape satisfying surface processing and the like.

図６の第二の工程６２は、金属ガラスを作る複数の微細金属および金属イオン溶液中に分散材を入れて分散させた溶液６０２を準備し、この溶液６０２中に芯部材６０１をセットして電鋳方式によって一旦芯部材６０１の表面に金属ガラス層を形成する工程を示している。   In the second step 62 of FIG. 6, a solution 602 is prepared by dispersing a dispersion material in a plurality of fine metal and metal ion solutions for forming a metallic glass, and a core member 601 is set in the solution 602. The process of once forming the metallic glass layer on the surface of the core member 601 by the electroforming method is shown.

その後、図６の第三の工程６３に示すように、一旦、電鋳作業を停止し、電鋳の溶液６０２中に、ナノ構造体炭素として、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンのうち少なくとも一種類を投入口６０３から投入する。なお、投入に当たっては、溶液６０２を攪拌装置６０４によって攪拌し、ナノ構造体炭素がより均一に拡散分布するようにした後、電鋳作業を再開して、金属ガラス層の外側に、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンのうち少なくとも一種類を含有した金属ガラス層を形成するようにしたものである   Thereafter, as shown in the third step 63 of FIG. 6, the electroforming operation is temporarily stopped, and the carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, and fullerenes are contained in the electroforming solution 602 as carbon nanostructures. At least one of them is inserted from the insertion port 603. In addition, after charging, the solution 602 is stirred by the stirring device 604 so that the nanostructured carbon is more uniformly diffused and distributed, and then the electroforming operation is restarted, and the carbon nanotubes, A metal glass layer containing at least one of carbon nanofibers, carbon nanohorns, and fullerenes is formed.

これらの第一〜第三の工程を経ることによって、完成品の工程６４として、外観は（ａ）に示す形状を得ることができる。このプローブカード用プローブの断面は、（ｂ）に示すように、芯部材６０１の表面を、ナノ構造体炭素を含まない金属ガラス層６０５とナノ構造体炭素を含む金属ガラス層６０６とによって被覆することになる。（ｃ）は、このプローブの電気特性を断面に対応して示したもので、中心部と周辺部の導電率が高いことを示している。   By passing through these first to third steps, the appearance shown in (a) can be obtained as the finished product step 64. In the probe card probe, as shown in (b), the surface of the core member 601 is covered with a metallic glass layer 605 not containing nanostructured carbon and a metallic glass layer 606 containing nanostructured carbon. It will be. (C) shows the electrical characteristics of this probe corresponding to the cross section, and shows that the conductivity of the central part and the peripheral part is high.

なお、上述の説明では、ナノ構造体炭素を含まない溶液とナノ構造体炭素を含む溶液とを段階的に使用する例をあげているが、ナノ構造体炭素を徐々に添加して、ナノ構造体炭素の連続的な濃度変化の中で金属ガラス層を形成することもでき、この場合には、連続的な濃度変化の多層構造と実質的に同じものとなる。   In the above description, an example in which a solution that does not contain nanostructure carbon and a solution that contains nanostructure carbon is used stepwise is given. A metallic glass layer can also be formed in a continuous concentration change of body carbon, and in this case, it is substantially the same as a multilayer structure with a continuous concentration change.

このようにプローブカード用プローブの表面の電気導電率を高くできることは、高周波信号を対象とするプローブに適していることになる。   Thus, being able to increase the electrical conductivity of the surface of the probe for the probe card is suitable for a probe intended for a high-frequency signal.

以上のように、この発明のプローブカード用プローブでは、主要素材として、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレンのうち少なくとも一種類が混入された金属ガラスを使用することによって高い抗張力と低い電気抵抗値という特性を持ったプローブカード用プローブを実現できるものである。   As described above, in the probe for a probe card of the present invention, high tensile strength and low electrical power are obtained by using, as a main material, metallic glass mixed with at least one of carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, and fullerenes. It is possible to realize a probe for a probe card having a characteristic of resistance value.

本発明によるプローブの製造方法の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of the manufacturing method of the probe by this invention. 本発明によるプローブの製造装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the manufacturing apparatus of the probe by this invention. 本発明によって製造されたプローブの部材を示す図である。It is a figure which shows the member of the probe manufactured by this invention. 本発明によるプローブの評価結果を示す図面である。It is drawing which shows the evaluation result of the probe by this invention. 本発明によるプローブの他の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the other manufacturing method of the probe by this invention. 本発明によるプローブのさらに他の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the further another manufacturing method of the probe by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

３１ 線材
３２ プローブ
５１ 第一の工程
５２ 第二の工程
５３ 第三の工程
５１１ Ｓｉ基板
５１２ 導電膜
５１３ ホトレジスト
５１４ パターン
５２０ メッキ浴
６１ 第一の工程
６２ 第二の工程
６３ 第三の工程
６４ 完成品の工程
６０１ 芯部材
６０５ ナノ構造体炭素を含まない金属ガラス層
６０６ ナノ構造体炭素を含む金属ガラス層 31 Wire rod 32 Probe 51 First step 52 Second step 53 Third step 511 Si substrate 512 Conductive film 513 Photoresist 514 Pattern 520 Plating bath
61 First Step 62 Second Step 63 Third Step 64 Finished Product Step 601 Core Member 605 Metallic Glass Layer 606 Not Containing Nanostructured Carbon 606 Metallic Glass Layer Containing Nanostructured Carbon

Claims (7)

ナノ構造体炭素が混入された金属ガラスを主要素材としたプローブカード用プローブ。   Probe for probe card made of metallic glass mixed with nanostructure carbon. カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、フラーレン、カーボンナノファイバーのうち少なくとも一種類からなる混入部材の混入量を、金属ガラス成分に対して０．５〜１０ｗｔ％としたことを特徴とする請求項１に記載のプローブカード用プローブ。   The amount of mixing of the mixing member consisting of at least one of carbon nanotubes, carbon nanohorns, fullerenes, and carbon nanofibers is 0.5 to 10 wt% with respect to the metallic glass component. Probe for probe card. 金属ガラスができる金属配合比に、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、フラーレン、カーボンナノファイバーのうち少なくとも一種類を真空中あるいはアルゴンガス雰囲気中で混合融解して固形部材を製作し、この固形部材を細線化したことを特徴とするプローブカード用プローブの製造方法。   At least one of carbon nanotubes, carbon nanohorns, fullerenes, and carbon nanofibers is mixed and melted in a vacuum or argon gas atmosphere to produce a solid member, and the solid member is thinned. A method for manufacturing a probe for a probe card, which is characterized by the above. 金属ガラスを作る複数の微細金属および金属イオン溶液中に分散材を入れて分散させ、この溶液中にカーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、フラーレン、カーボンナノファイバーのうち少なくとも一種類を入れ、電鋳方式によって製造することを特徴とするプローブカード用プローブの製造方法。   Dispersed by dispersing in a fine metal and metal ion solution to make metallic glass, and at least one of carbon nanotubes, carbon nanohorns, fullerenes, and carbon nanofibers is placed in this solution, and manufactured by electroforming A method for manufacturing a probe for a probe card, comprising: タングステンからなる芯部材と、この芯部材の表面に設けられたナノ構造体炭素を含む金属ガラス層とを備えたことを特徴とするプローブカード用プローブ。   A probe for a probe card, comprising: a core member made of tungsten; and a metal glass layer containing nanostructure carbon provided on a surface of the core member. ナノ構造体炭素を含む金属ガラス層と芯部材との間にナノ構造体炭素を含まない金属ガラス層を備えたことを特徴とする請求項５に記載のプローブカード用プローブ。   6. The probe for a probe card according to claim 5, wherein a metal glass layer not containing nanostructure carbon is provided between the metal glass layer containing nanostructure carbon and the core member. ナノ構造体炭素を含まない金属ガラス層を形成する溶液に芯部材を浸して、ナノ構造体炭素を含まない金属ガラス層を芯部材の表面に形成し、ナノ構造体炭素を含む金属ガラス層を形成する溶液に上記ナノ構造体炭素を含まない金属ガラス層が形成された芯部材を浸して、ナノ構造体炭素を含む金属ガラス層を、ナノ構造体炭素を含まない金属ガラス層の上に形成したことを特徴とするプローブカード用プローブの製造方法。   A core glass member is immersed in a solution that forms a metallic glass layer that does not contain nanostructured carbon, a metallic glass layer that does not contain nanostructured carbon is formed on the surface of the core member, and a metallic glass layer that contains nanostructured carbon is formed. The core member on which the metallic glass layer not containing the nanostructure carbon is formed is immersed in the solution to be formed, and the metallic glass layer containing the nanostructure carbon is formed on the metallic glass layer not containing the nanostructure carbon. A method for manufacturing a probe for a probe card, which is characterized by the above.
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