專利名稱：半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在導(dǎo)電性基材表面形成非晶碳系導(dǎo)電性皮膜而成的半導(dǎo)體檢測(cè)裝置 用接觸式探針，特別是涉及探針與焊料接觸時(shí)，防止作為焊料主要成分的錫粘著在探針 的接觸部，將抗錫粘著性優(yōu)異的非晶碳系導(dǎo)電性皮膜形成于基材表面而成的半導(dǎo)體檢測(cè) 裝置用接觸式探針。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針在半導(dǎo)體檢測(cè)中，會(huì)與作為探針的對(duì)方材料的焊 料反復(fù)接觸，因此，這時(shí)就有作為焊料的主要成分的錫粘著在探針的接觸部的情況。若 粘著的錫被氧化，則發(fā)生阻抗的增大，在檢測(cè)時(shí)引起故障。因此，錫的粘著不僅構(gòu)成探 針壽命縮短的原因，而且還成為使半導(dǎo)體的生產(chǎn)率降低的原因。
作為著眼于探針自身的表面性和錫對(duì)其表面的粘著性的關(guān)系的先行技術(shù)，例如 在專利文獻(xiàn)1中提出有一種技術(shù)，其是接觸端子的表面粗糙度中最大高度Ry為IOym 以下。在專利文獻(xiàn)1中認(rèn)為，該表面粗糙度能夠通過對(duì)于接觸端子基材表面進(jìn)行機(jī)械、 化學(xué)研磨或者干式研磨而達(dá)成。此外還認(rèn)為，雖然在最上面形成著含有金屬元素的碳皮 膜，但碳皮膜的表面粗糙度中仍反映出基材表面的形狀，而關(guān)于碳皮膜自身的表面性狀 會(huì)對(duì)錫粘著性產(chǎn)生的影響則并未進(jìn)行研究。
另外，作為關(guān)于非晶碳系皮膜及其表面性狀的先行技術(shù)，例如在專利文獻(xiàn)2中 提出有一種方法，其是為了控制在電弧離子鍍中發(fā)生的異物離子的附著、脫離所引起的 表面性狀改變，通過形成T字形過濾電弧(filtered arc)來(lái)抑制成膜時(shí)的異物粒子的發(fā)生。 但是，在專利文獻(xiàn)2中，并沒有提出關(guān)于控制以濺射法得到的膜這樣的、無(wú)異物粒子的 狀態(tài)下的微細(xì)的結(jié)構(gòu)的技術(shù)。
先行技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1特開2007-24613號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2特開2009-6470號(hào)公報(bào)
從半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用探針高壽命化的觀點(diǎn)出發(fā)，需要在半導(dǎo)體檢測(cè)時(shí)與焊料的 接觸中，防止作為焊料主要成分的錫粘著在探針的接觸部，但至今為止所做的提案中都 得不到令人滿意的答案。
例如在專利文獻(xiàn)1中提出的方法是，通過研磨探針基材的表面，使表面粗糙度 中的最大高度Ry為IOym以下。但是，根據(jù)本發(fā)明者等人員的研究可知，在基材上形 成皮膜時(shí)，皮膜表面的表面性狀會(huì)對(duì)錫粘著性造成影響，即使在Ry滿足IOym以下的表 面粗糙度的區(qū)域，由于皮膜制作時(shí)的條件等，錫的粘著仍構(gòu)成問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于這樣的課題而做，其目的在于，提供一種半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式 探針，其是在導(dǎo)電性基材表面形成非晶碳導(dǎo)電性皮膜而成的半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探3針，在探針與焊料接觸時(shí)，防止作為焊料主要成分的錫粘著在探針的接觸部，將抗錫粘 著性優(yōu)異的非晶碳系導(dǎo)電性皮膜形成于基材表面而成。
本發(fā)明者等人員就形成于半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用探針表面的皮膜的表面性狀和抗錫 粘著性的關(guān)系進(jìn)行研究，在此過程中著眼于以往未經(jīng)研究的、皮膜的微細(xì)區(qū)域的表面性 狀帶給抗錫粘著性的影響，發(fā)現(xiàn)通過控制皮膜的微細(xì)區(qū)域的表面性狀參數(shù)，抗錫粘著性 得到顯著改善，從而達(dá)成本發(fā)明。
即，本發(fā)明的一個(gè)方面，是在導(dǎo)電性基材表面形成非晶碳系導(dǎo)電性皮膜而成的 半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針，其特征在于，所述非晶碳系導(dǎo)電性皮膜具有如下外表 面在原子力顯微鏡下4μιη2的掃描范圍中，表面粗糙度(Ra)為6.0nm以下，均方根斜 率(RAq)為0. 以下，表面形態(tài)的凸部的前端曲率半徑的平均值(R)為ISOnm以上。
據(jù)此結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電性基材表面所形成的非晶碳系導(dǎo)電性皮膜，在檢測(cè)外表面的微 細(xì)的凹凸并可對(duì)表面性狀進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)的掃描范圍內(nèi)，因?yàn)?個(gè)表面性狀參數(shù)都被控 制在上述既定的數(shù)值范圍，所以能夠顯著降低錫對(duì)所述非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的外表面的 粘著性，由此，能夠降低半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針的故障發(fā)生，實(shí)現(xiàn)高壽命化。
另外，所述半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針，優(yōu)選在探針的導(dǎo)電性基材表面和所 述非晶碳系導(dǎo)電性皮膜之間具有中間層，所述中間層含有金屬元素，厚度為5 600nm。 據(jù)此結(jié)構(gòu)，中間層所含的金屬的晶粒的生長(zhǎng)受到抑制，因此能夠減小在中間層上所形成 的非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的外表面的凹凸，另外還能夠確保與探針基材的附著性。
另外，在所述半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針中，從維持接觸效果并且減小非晶 碳系導(dǎo)電性皮膜表面的凹凸的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選所述中間層和所述非晶碳系導(dǎo)電性皮膜合 并的厚度為50 2000nm。
另外，優(yōu)選所述中間層具有第一中間層和第二中間層，第一中間層由金屬元素 構(gòu)成，第二中間層含有所述金屬元素和碳，并具有如下梯度組成金屬元素相對(duì)于碳的 原子數(shù)的比例，在從基材表面朝向非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的厚度方向上減少，所述第二中 間層被形成于所述第一中間層和所述非晶碳系導(dǎo)電性皮膜之間。據(jù)此結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步 強(qiáng)化非晶碳系導(dǎo)電性皮膜對(duì)探針基材表面的附著性。
根據(jù)發(fā)明，半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸探針的導(dǎo)電性基材表面所形成的非晶碳系導(dǎo) 電性皮膜，能夠在探針與焊料接觸時(shí)，使作為焊料的主要成分的錫粘著在探針的接觸部 的錫粘著性顯著降低，由此，能夠降低半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針的故障發(fā)生，實(shí)現(xiàn) 高壽命化。


圖1是表示通過濺射法，用于將本實(shí)施方式的非晶碳系導(dǎo)電性皮膜形成在基板 表面之上的濺射室內(nèi)的結(jié)構(gòu)的模式圖。
符號(hào)說明
1真空室
2金屬靶材
3鎢絲/碳復(fù)合靶材
4基板平臺(tái)
5基板載座
6玻璃基板具體實(shí)施方式
[實(shí)施方式1]
本發(fā)明的一個(gè)方向，是在探針的導(dǎo)電性基材的表面形成非晶碳系導(dǎo)電性皮膜而 成的半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針。首先，在實(shí)施方式1中，對(duì)于在導(dǎo)電性基材的表面 上直接形成非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的實(shí)施方式進(jìn)行說明，即，對(duì)在導(dǎo)電性基材表面和所述 非晶碳系導(dǎo)電性皮膜之間沒有設(shè)置后述的中間層的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式的非晶碳系導(dǎo)電性皮膜，具有如下外表面在原子力顯微鏡下 4μ m2的掃描范圍中，表面粗糙度(Ra)為6.0nm以下，均方根斜率(RAq)為0. 以下， 表面形態(tài)的凸部的前端曲率半徑的平均值(R)為ISOnm以上。
在本實(shí)施方式中，之所以將檢測(cè)非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的所述表面性狀參數(shù)的外 表面的范圍作為原子力顯微鏡下4μιη2的掃描范圍，是出于以下理由。
根據(jù)前述專利文獻(xiàn)1，所公開的技術(shù)是通過研磨探針的基材，使基材的表面粗糙 度中最大高度Ry為IOym以下。在專利文獻(xiàn)1中，是利用激光顯微鏡以139X277像素 測(cè)定IOOymX 200 μ m的范圍而求得Ry。因此，會(huì)以大約720nm的間隔進(jìn)行測(cè)定，而在 此以下的凹凸形狀被錯(cuò)過。相對(duì)于此，在本實(shí)施方式中使用的利用原子力顯微鏡(AFM) 進(jìn)行的2μιηΧ2μιη的測(cè)定中，數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)在X方向?yàn)?12點(diǎn)，在Y方向?yàn)?56點(diǎn)，由此， 即使以256點(diǎn)計(jì)算，也是以7.8nm的間隔進(jìn)行測(cè)定。因此根據(jù)AFM，對(duì)于激光顯微鏡不 能進(jìn)行檢測(cè)的微細(xì)的凹凸也能夠進(jìn)行檢測(cè)。
關(guān)于AFM的掃描區(qū)域的大小，例如只要在10 μ mX 10 μ m以下，便可以進(jìn)行表 面性狀的評(píng)價(jià)，但是若區(qū)域變大而超過2 μ mX 2 μ m，則容易受到基材的影響或污染物的 影響，有可能不能進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。另外，低于211111\211111，例如為IymX Iym時(shí)， 表面的凹凸數(shù)量不充分，因此由測(cè)定位置導(dǎo)致各表面性狀參數(shù)產(chǎn)生偏差的可能性高。因 此，將2μιηΧ2μιη = 4μιη2的區(qū)域作為掃描范圍，能夠適當(dāng)?shù)貙?duì)非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的 表面性狀進(jìn)行評(píng)價(jià)。
其次，對(duì)于非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的外表面的所述表面性狀參數(shù)進(jìn)行說明。本發(fā) 明者等人員對(duì)于各種表面性狀參數(shù)和錫粘著性的關(guān)系進(jìn)行研究，根據(jù)研究結(jié)果可知，表 面粗糙度(Ra)、均方根斜率(RAq)和表面形態(tài)的凸部的前端曲率半徑的平均值(R)這3 個(gè)表面性狀參數(shù)，會(huì)對(duì)錫粘著性造成巨大的影響。
本實(shí)施方式的表面粗糙度(Ra)，是以三維求得JIS Β0601所定義的算術(shù)平均粗 糙度，是將從基準(zhǔn)面至指定面的偏差的絕對(duì)值加以平均的值。另外，本實(shí)施的方式的均 方根斜率(RAq)是以三維求得JIS Β0601所定義的均方根斜率的值，該值表示粗糙的梯 度，越是光滑，RAq越小。此外，本實(shí)施方式中的表面形狀的凸部的前端曲率半徑的平 均值(R)，是針對(duì)表面形狀的凸部求得曲率半徑，并將各個(gè)值加以平均的值。
這些表面性狀的參數(shù)，例如能夠以如下方式計(jì)算。即，作為圖像數(shù)據(jù)，能夠使 用的圖像數(shù)據(jù)是，使用AFM裝置611社制SPI4000，針對(duì)2 μ mX2 μ m的掃描范圍中的 圖像，以附屬于該裝置的表面處理軟件，在X方向(512像素)、Y方向056像素)這5兩個(gè)方向?qū)嵤┝似骄鶅A斜度校正的圖像數(shù)據(jù)。各參數(shù)能夠以處理軟件(ProAna3D)進(jìn)行 處理而計(jì)算。還有，ProAna3D能夠從以下的URL獲得http//www 13.plala.or.jp/Uchi/ ProgFramel .html。
關(guān)于表面粗糙度(Ra)和均方根斜率(RA q)(由于在ProAna3D中為二維數(shù)據(jù)， 所以分別表示為Sa和SAq)，能夠采用在X方向、Y方向這兩個(gè)方向?qū)嵤┝似骄鶅A斜 度校正的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。關(guān)于表面形態(tài)的凸部的前端曲率半徑的平均值(R)，能 夠采用在X方向、Y方向這兩個(gè)方向?qū)嵤┝似骄鶅A斜度校正的圖像數(shù)據(jù)，在處理軟件 (ProAna3D)中實(shí)施使負(fù)荷面積率(突起部相對(duì)于整體的面積)成為20%的處理后求得R 值。關(guān)于曲率半徑，在軟件中是將凸部作為橢圓形而求得長(zhǎng)軸和短軸，但是長(zhǎng)軸方向求 得的是許多粒子撞擊的狀態(tài)下的曲率半徑，由于存在這種情況，可以將短軸的曲率半徑 作為前端曲率半徑的平均值(R)。
在本實(shí)施方式中，非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的外表面的表面粗糙度(Ra)為6.0nm以 下。若表面粗糙度(Ra)超過6.0nm，則錫的粘著量變得過多，在實(shí)際的探針使用時(shí)容易 成為問題。更優(yōu)選Ra為5.0nm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為2.5nm以下，最優(yōu)選1.Onm以下。 Ra越接近0，錫的粘著量越小，因此對(duì)于Ra的下限值沒有特別限定。
在本實(shí)施方式中，非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的外表面的均方根斜率(RAq)為0. 以 下。若均方根斜率(RAq)超過(U8，則錫的粘著量有過多的傾向，因此存在實(shí)際的探針 使用時(shí)成為問題的情況。更優(yōu)選R Aq為0.20以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.15以下，最優(yōu)選為 0.10以下。RAq越接近0，錫的粘著量有越小的傾向，因此對(duì)于RAq的下限值沒有特 別限定。
在本實(shí)施方式中，非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的外表面的表面形態(tài)的凸部的前端曲率 半徑的平均值(R)為ISOnm以上。若表面形態(tài)的凸部的前端曲率半徑的平均值(R)低于 180nm,則錫的粘著量過多，在實(shí)際的探針使用時(shí)容易成為問題。R更優(yōu)選為250nm以 上，進(jìn)一步優(yōu)選為350nm以上，最優(yōu)選為400nm以上。R越接近無(wú)限大，錫的粘著量越 小，因此對(duì)于R的上限值沒有特別限定。
本實(shí)施方式的所述非晶碳系導(dǎo)電性皮膜，優(yōu)選含有從Ti、V、Nb、Zr, Mo、 W、Ta> Hf、Cr、Mn、Fe、Co和Ni之中選出的至少一種金屬0.5 50原子％。通過含有這些金屬，能夠賦予電傳導(dǎo)特性原本弱的非晶碳皮膜以導(dǎo)電性。特別是作為至少一 種金屬，優(yōu)選含有具有抑制錫粘著性這一效果的W。若所述金屬的含有比率超過50原 子％，則容易產(chǎn)生金屬的氧化物，半導(dǎo)體檢測(cè)的可靠性容易降低。另外，低于0.5原子％ 時(shí)，來(lái)自金屬添加的導(dǎo)電性賦予效果容易變得不充分。非晶碳系導(dǎo)電性皮膜中的所述金 屬的含有比率更優(yōu)選為5 40原子％，進(jìn)一步優(yōu)選為10 30原子％。
本實(shí)施方式的非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的厚度，在沒有設(shè)置后述的中間層時(shí)優(yōu)選為 50 2000nm。若皮膜的厚度超過2000nm，則外表面的凹凸容易變大，因此上述3個(gè)表 面性狀參數(shù)不滿足既定的數(shù)值范圍的情況變多。另一方面，若低于50nm，則皮膜容易磨 損而露出基材。皮膜的厚度越薄表面越平滑，并且內(nèi)部應(yīng)力變少，皮膜難以剝離，因此 更優(yōu)選為IOOOnm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為700nm以下，更進(jìn)一步優(yōu)選為400nm以下。
在本實(shí)施方式中，作為用于將具有上述3個(gè)表面性狀參數(shù)滿足既定的數(shù)值范圍 的外表面的非晶碳系導(dǎo)電性皮膜形成于半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用探針的基材表面上的方法，優(yōu)選采用濺射法。在濺射法中，例如能夠同時(shí)使用一個(gè)碳靶材和使非晶碳皮膜中含有的上 述各金屬的各自的靶材，或者使用碳和這些金屬的復(fù)合靶材。根據(jù)濺射法，能夠形成電 阻低且優(yōu)質(zhì)的非晶碳系導(dǎo)電性皮膜，另外在非晶碳系導(dǎo)電性皮膜中，以任意的含有比率 都能夠容易地導(dǎo)入上述的金屬。另外，出于電弧離子鍍(AIP)法中所見的微滴(droplet) 這種有損成膜面的平滑性的原因難以發(fā)生這一點(diǎn)，濺射法也是優(yōu)選的成膜方法。
從使非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的表面性狀平滑的觀點(diǎn)出發(fā)，更優(yōu)選采用磁控管濺射 法，特別是非平衡磁控濺射法。根據(jù)該方法，能夠?qū)⒌入x子體空間擴(kuò)展至基板附近，因 此也可以增加Ar等惰性氣體離子量，并且向基板輻射惰性氣體離子。通過惰性氣體離子 的輻射，惰性氣體離子的運(yùn)動(dòng)能量有助于到達(dá)基板的濺射粒子的熱能提高。由于濺射粒 子的熱能提高，基板上的粒子的移動(dòng)變得容易，膜得到致密化，能夠獲得平滑的膜。為 了進(jìn)一步增大這些效果，通過向基板疊加偏壓，能夠控制Ar氣離子的能量，進(jìn)一步提高 表面平滑性。
[實(shí)施方式2]
接著，對(duì)于在半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用探針的導(dǎo)電性基材表面和上述的非晶碳系導(dǎo)電 性皮膜之間形成有中間層的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式的中間層，具有強(qiáng)化非晶碳系導(dǎo)電性皮膜對(duì)導(dǎo)電性基材表面的附著 性的作用。因此，從確保對(duì)探針表面的附著性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在探針的基材表面和非 晶碳系導(dǎo)電性皮膜之間形成中間層。
本實(shí)施方式的中間層優(yōu)選含有從Cr、W、Ti和Ni之中選出的至少一種金屬元 素。這些金屬元素之中優(yōu)選Cr或W。
在本實(shí)施方式中，優(yōu)選中間層的厚度為5 600nm。通過為600nm以下，中 間層所含的上述金屬的晶粒的生長(zhǎng)得到抑制，因此能夠減小在中間層上所形成的非晶碳 系導(dǎo)電性皮膜的外表面的凹凸。從抑制晶粒的生長(zhǎng)的觀點(diǎn)出發(fā)，中間層的厚度更優(yōu)選為 500nm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為300nm以下。另外，從確保與探針基材的附著性的觀點(diǎn)出 發(fā)，優(yōu)選中間層的厚度為5nm以上。
另外，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選中間層和非晶碳系導(dǎo)電性皮膜合并的厚度為50 2000nm。若超過2000nm，則由于膜厚的增加引起的非晶碳系導(dǎo)電性皮膜表面的凹凸變 大，上述將表面性狀參數(shù)控制在既定的范圍有困難。所述膜厚越薄，非晶碳系導(dǎo)電性皮 膜表面越平滑，因此更優(yōu)選為1500nm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為IOOOnm以下。另外，膜厚 過薄時(shí)，皮膜磨耗，探針基材容易露出，被覆的效果減弱，因此所述膜厚優(yōu)選為50nm以 上。
在本實(shí)施方式中，優(yōu)選中間層具有在探針的導(dǎo)電性基材上所形成的第一中間 層，和在第一中間層與非晶碳系導(dǎo)電性皮膜之間所形成的第二中間層。還有，第一中間 層也可以由第二中間層代替。
第一中間層優(yōu)選只由上述金屬元素構(gòu)成，即從Cr、W、Ti和Ni之中選出的至少 一種金屬元素。特別優(yōu)選只由Cr或W構(gòu)成。
另外，第二中間層優(yōu)選含有上述金屬元素和碳，并具有如下梯度組成金屬 元素相對(duì)于碳的原子數(shù)的比例，在從基材表面朝向非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的厚度方向上減 少。在第二中間層中，因?yàn)樵趶姆蔷枷祵?dǎo)電性皮膜朝向基材表面的厚度方向上，金屬元素相對(duì)于碳的組成連續(xù)性地增加，所以能夠提高非晶碳系導(dǎo)電性皮膜對(duì)基材表面的附 著性。沒有第二中間層時(shí)，即，只由第一中間層構(gòu)成中間層時(shí)，上述組成在僅由金屬元 素構(gòu)成的第一中間層和非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的界面發(fā)生巨大變化，因此在施加力時(shí)，非 晶碳系導(dǎo)電性皮膜會(huì)從界面剝離。
在本實(shí)施方式中，作為用于將上述中間層，即優(yōu)選的厚度為5 600nm的中間 層形成于探針的導(dǎo)電性基材上的方法，出于與非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的情況相同的理由， 優(yōu)選采用濺射法，特別是非平衡磁控濺射法。該情況下，能夠率先在導(dǎo)電性基材上形成 中間層，其后在中間層上形成上述實(shí)施方式1中說明的非晶碳系導(dǎo)電性皮膜。
另外，作為用于將第一中間層形成于探針的導(dǎo)電性基材上的方法，或者作為用 于將第二中間層形成于第一中間層之上或直接形成于導(dǎo)電性基材之上的方法，也優(yōu)選采 用濺射法。
第一中間層使用上述金屬的靶材，能夠容易地成膜由該金屬構(gòu)成的第一中間 層。另外，形成具有上述的梯度組成的第二中間層時(shí)，通過以濺射法準(zhǔn)備多個(gè)靶材，對(duì) 各個(gè)靶材投入的電功率進(jìn)行調(diào)整，能夠容易地成膜具有連續(xù)性變化的梯度組成的第二中 間層。
以上，詳細(xì)地說明了本發(fā)明的實(shí)施的方式，上述的說明在全部都是例示，本發(fā) 明并不受其限定。未例示的無(wú)數(shù)變形例解釋為其設(shè)想均未脫離本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例
以下，展示關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明并不受這些實(shí)施例限定。
(非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的形成)
使用神戶制鋼公司制平衡磁控濺射裝置(UBM2(^)進(jìn)行成膜。在圖1中顯示將 非晶碳系導(dǎo)電性皮膜形成于基板之上的真空室1的內(nèi)的結(jié)構(gòu)。在第一中間層的成膜中， 作為金屬靶材2使用Cr或W靶材。在非晶碳系導(dǎo)電性皮膜中，作為靶材使用在碳靶上 配置有直徑Imm的鎢絲的多個(gè)靶材3?；逶O(shè)置方式為，使配置于基板平臺(tái)4之上的基 板載座5與靶材平行，使工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)而實(shí)施成膜。作為基材，使用玻璃基板6。將基材 導(dǎo)入裝置內(nèi)后，排氣至lX10_3:Pa以下后實(shí)施成膜。工藝氣體使用Ar氣，成膜時(shí)的氣壓 恒定為0.6Pa。
首先對(duì)Cr或W靶材疊加0.2kW投入的電功率，其后保持一定時(shí)間，使針對(duì) Cr (或W)靶材投入的電功率從0.2kW成為OkW，使針對(duì)復(fù)合靶材投入的電功率從0.02kW 成為2.0kW，從而形成由Cr(或W)構(gòu)成的第一中間層，和具有Cr (或W)-WC的梯度組 成的第二中間層。形成中間層后，使對(duì)復(fù)合靶材投入的電功率為2.0kW，從而形成含有 W的非晶碳系導(dǎo)電性皮膜(類金剛石薄膜(DLC))(以下也稱W-DLC)。
各層的厚度通過使成膜時(shí)間變化而成為目標(biāo)的膜厚。預(yù)選調(diào)查各層的成膜速 度，計(jì)算達(dá)到各層厚的成膜時(shí)間后再進(jìn)行成膜。單層膜的膜厚以觸針式表面粗糙度測(cè)量 儀(DEKTAK6M)進(jìn)行測(cè)定，層疊的層以觸針式表面粗糙度測(cè)量?jī)x測(cè)定整體的膜厚之后， 考慮成膜速度、成膜時(shí)間而計(jì)算各層厚。在一部分試料中進(jìn)行剖面的TEM觀察，確認(rèn)各 層有厚度與計(jì)算值沒有差異。
表1中顯示，在只形成有非晶碳導(dǎo)電性皮膜的試料(Νο.8和9)、具有第一中間 層的試料(Νο.7)和具有第一中間層和第二中間層的試料(以Cr為第一中間層的Nal 86和以W為第一中間層的No.10 14)中，中間層的厚度和整體的膜厚。
(表面性狀參數(shù)的測(cè)定)
表面性狀參數(shù)使用AFM裝置611社制SPI4000)進(jìn)行測(cè)定。探針在使用附屬的 SN-AFOl探針的長(zhǎng)度為100 μ m的。測(cè)定在大氣中實(shí)施，在掃描范圍10 μ mX 10 μ m內(nèi) 確認(rèn)到無(wú)污染物等的部位后，實(shí)施2μιηΧ2μιη下的測(cè)定。在表面性狀的各種參數(shù)的計(jì) 算中，采用的圖像數(shù)據(jù)是，針對(duì)該2μιηΧ2μιη的圖像，以附屬于該裝置6ΡΙ4000)的表 面處理軟件，在X方向、Y方向這兩個(gè)方向?qū)嵤┝似骄鶅A斜度校正的圖像數(shù)據(jù)。對(duì)于各 參數(shù)以處理軟件(ProAna3D)進(jìn)行處理。
關(guān)于Ra、RΔq(由于在pr0Ana3D中為二維數(shù)據(jù)，所以分別表示為Sa和S Δ q)， 采用在X方向(512像素)、Y方向056像素)這兩個(gè)方向?qū)嵤┝似骄鶅A斜度校正的圖 像數(shù)據(jù)實(shí)施處理。關(guān)于表面形態(tài)的凸部的前端曲率半徑的平均值(R)，能夠采用在X方 向、Y方向這兩個(gè)方向?qū)嵤┝似骄鶅A斜度校正的圖像數(shù)據(jù)，在處理軟件(ProAna3D)中實(shí) 施使負(fù)荷面積率(突起部相對(duì)于整體的面積)成為20%的處理后求得R值。關(guān)于曲率半 徑，在軟件中是將凸部作為橢圓形而求得長(zhǎng)軸和短軸，但是長(zhǎng)軸方向求得的是許多粒子 撞擊的狀態(tài)下的曲率半徑，由于存在這種情況，可以將短軸的曲率半徑作為前端曲率半 徑的平均值(R)。
表1中顯示，在上述各試料的非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的表面性狀中，由AFM測(cè) 定的表面粗糙度(Ra)、均方根斜率(RAq)、表面形態(tài)的凸部的前端曲率半徑的平均值 (R)。
(錫粘著性的評(píng)價(jià))
在錫粘著性的評(píng)價(jià)中，實(shí)施使用了錫球的滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)?；瑒?dòng)試驗(yàn)利用球與盤試驗(yàn) 裝置(CSM公司制Tribometer)實(shí)施回轉(zhuǎn)滑動(dòng)試驗(yàn)?；剞D(zhuǎn)半徑為1.5mm，回轉(zhuǎn)速度為 0.2cm/s,載荷0.2N，球使用在SUJ2 (直徑9.5mm)上鍍有10 μ m錫的球?；瑒?dòng)距離恒 定為0.5m，根據(jù)滑動(dòng)試驗(yàn)后的錫附著量進(jìn)行評(píng)價(jià)。
在錫附著量的評(píng)價(jià)中，以表面粗糙度測(cè)量?jī)x測(cè)定滑動(dòng)圓周上的3點(diǎn)，求得各處 的附著截面積，將3點(diǎn)的平均值顯示在表1中。值為0的沒有發(fā)生錫的附著。關(guān)于錫的 粘著量，比20 μ m2少時(shí)，僅在一部分有錫附著，整體上未發(fā)生粘著，但比20 μ m2多時(shí)， 則整體附著有錫，因此進(jìn)行粘著性差的評(píng)價(jià)。
(結(jié)果)
結(jié)果顯示在表1中。
表1
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針，是在導(dǎo)電性基材表面上形成非晶碳系導(dǎo)電性 皮膜而成的半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針，其特征在于，所述非晶碳系導(dǎo)電性皮膜具有 如下的外表面在原子力顯微鏡下4μιη2的掃描范圍中，表面粗糙度Ra為6.0nm以下， 均方根斜率RAqSOJS以下，表面形態(tài)的凸部的前端曲率半徑的平均值R為ISOnm以 上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針，其特征在于，在所述導(dǎo)電性基 材表面和非晶碳系導(dǎo)電性皮膜之間具有中間層，所述中間層含有金屬元素，厚度為5 600nmo
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針，其特征在于，所述中間層和所 述非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的合計(jì)厚度為50 2000nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針，其特征在于，所述中間層具有 第一中間層和第二中間層，其中，所述第一中間層由金屬元素構(gòu)成，所述第二中間層含有所述金屬元素和碳，并具有如下梯度組成金屬元素相對(duì)于碳 的原子數(shù)的比例在從基材表面朝向非晶碳系導(dǎo)電性皮膜的厚度方向上減少，并且，所述第二中間層形成于所述第一中間層和所述非晶碳系導(dǎo)電性皮膜之間。
全文摘要
本發(fā)明目的在于提供一種半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針，其是在探針與焊料接觸時(shí)，防止作為焊料主要成分的錫粘著在探針的接觸部，而將抗錫粘著性優(yōu)異的非晶碳系導(dǎo)電性皮膜形成于基材表面而成的半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針。一種在導(dǎo)電性基材表面形成非晶碳系導(dǎo)電性皮膜而成的半導(dǎo)體檢測(cè)裝置用接觸式探針，其特征在于，所述非晶碳系導(dǎo)電性皮膜具有如下外表面在原子力顯微鏡下4μm2的掃描范圍中，表面粗糙度(Ra)為6.0nm以下，均方根斜率(RΔq)為0.28以下，表面形態(tài)的凸部的前端曲率半徑的平均值(R)為180nm以上。
文檔編號(hào)G01R1/067GK102023241SQ201010273558
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者伊藤弘高, 山本兼司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所