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1、(10)申请公布号 CN 102884437 A (43)申请公布日 2013.01.16 CN 102884437 A *CN102884437A* (21)申请号 201180023166.X (22)申请日 2011.05.10 2010-108504 2010.05.10 JP G01R 1/067(2006.01) (71)申请人 株式会社神户制钢所 地址 日本兵库县 申请人 株式会社钢臂功科研 (72)发明人 平野贵之 古保里隆 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 翟赟琪 (54) 发明名称 接触式探针 (57) 摘要 提供一种能够实现与被测器。
2、件 ( 特别是被测 器件中含有的 Sn) 的低附着性， 并且能够长期保 持稳定接触电阻的接触式探针和具有它的连接装 置。本发明涉及一种与电极反复接触的接触式探 针， 其中， 在与电极接触的所述接触式探针的表 面， 形成有含有金属元件的碳被膜， 所述金属元素 在碳被膜表面的浓度比碳被膜整体的平均浓度 低。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.11.08 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2011/060782 2011.05.10 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/142366 JA 2011.11.17 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 。
3、说明书 10 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 10 页 附图 3 页 1/1 页 2 1. 一种接触式探针， 其特征在于， 是与电极反复接触的接触式探针， 其中， 在与电极接触的所述接触式探针表面形成有含有金属元素的碳被膜， 所述金属元素在碳被膜表面的浓度比碳被膜全体的平均浓度低。 2. 根据权利要求 1 所述的接触式探针， 其中， 所述碳被膜中的所述金属元素的浓度具 有多层构造， 或所述金属元素的浓度在膜厚方向上连续地变化。 3. 根据权利要求 2 所述的接触式探针， 其中， 所述金属元素的浓度从所述接触式探针 的基材。
4、侧朝向表面侧持续减少。 4. 根据权利要求 1 所述的接触式探针， 其中， 所述碳被膜的表面中的所述金属元素的 浓度为 15 原子以下。 5. 根据权利要求 1 所述的接触式探针， 其中， 所述金属元素的表面浓度与平均浓度的 差为 10 原子以上。 6. 根据权利要求 1 所述的接触式探针， 其中， 所述金属元素在碳被膜全体的平均浓度 超过 15 原子。 7. 根据权利要求 1 所述的接触式探针， 其中， 所述碳被膜是类金刚石碳膜。 8. 根据权利要求 1 所述的接触式探针， 其中， 所述金属元素是从钨、 钽、 钼、 铌、 钛和铬 所构成的群中选择的一种以上的元素。 9.根据权利要求1所述的接。
5、触式探针， 其中， 所述碳被膜的总膜厚为50nm以上5m以 下。 10. 根据权利要求 1 所述的接触式探针， 其中， 在所述接触式探针的前端形成有突起， 从所述接触式探针的侧面投影该突起的前端时， 曲率半径为 10m 以下。 11. 一种检查用连接装置， 其具有多个权利要求 1 所述的接触式探针。 权 利 要 求 书 CN 102884437 A 2 1/10 页 3 接触式探针 技术领域 0001 本发明涉及用于与半导体元件的电极接触而检查电气特性所使用的接触式探针， 特别是涉及即使经过反复检查， 导电性也不会劣化的接触式探针和具有它的检查用插座、 探针板、 检查单元等的检查用连接装置。 。
6、背景技术 0002 集成电路 (IC)、 大规模集成电路 (LSI)、 发光二极管 (LED) 等的电子部件 ( 即， 使 用了半导体元件的电子部件 )， 使接触式探针与半导体元件的电极接触而检测其电气特性。 这样的检查装置中所使用的接触式探针， 当然导电性、 即接触电阻值要小， 还要求即使与作 为被测器件的电极反复接触， 导电性也不会劣化。 0003 接触式探针的接触电阻值一般设定在 100m 以下， 但由于与被测器件反复进行 检查， 接触电阻值从数 100m 恶化至数 。作为针对这一情况的对策， 是进行接触式探针 的清洁和更换。 但是， 这些对策使检查工序的可靠性和检查装置的运转率显著降低。
7、， 从而就 希望实现这样一种接触式探针， 其具有即使经过长期的使用， 接触电阻值也不会恶化的特 性。特别是， 在作为被测器件的电极上形成有焊料和锡等时， 其具有的性质是， 由于表面容 易氧化且柔软， 电极表面容易因接触式探针的接触而被削掉， 并附着在接触式探针的前端 部， 进行稳定的接触有困难。 0004 例如， 在专利文献 1 中， 作为能够适用于防止焊料和 Al 等的软质金属的粘附的脱 模性涂层等的硬质碳膜， 公开有一种为了使基材与硬质碳膜的密接性提高， 由碳或碳与氢 构成， 在厚度方向使电阻率变化的硬质碳膜。但是， 在专利文献 1 中关于面向接触式探针的 应用而没有提及， 对于导电性未予。
8、任何考虑。 0005 作为用于使接触式探针的接触电阻值稳定化的技术， 例如可列举专利文献 2 5。 在专利文献 2 5 中公开的宗旨是， 通过在与半导体元件的电极接触的端子的表面所形成 的 DLC( 类金刚石 ： Diamond Like Carbon) 等的碳被膜中， 含有钨等的金属元素， 从而能够 实现一并拥有对于对象材的低附着性， 和由所含有的金属带来高导电性的表面被膜。 0006 先行技术文献 0007 专利文献 0008 专利文献 1 ： 日本特开平 10-226874 号公报 0009 专利文献 2 ： 日本特开 2002-318247 号公报 0010 专利文献 3 ： 日本特开。
9、 2003-231203 号公报 0011 专利文献 4 ： 日本特开 2007-24613 号公报 0012 专利文献 5 ： 日本特开 2001-289874 号公报 发明内容 0013 本发明的目的在于， 提供一种能够实现与被测器件 ( 例如， 焊料、 Sn、 Al、 Pd 等 ) 的 低附着性， 并且长期保持稳定的导电性 ( 在本发明中以接触电阻值进行评价 ) 的接触式探 说 明 书 CN 102884437 A 3 2/10 页 4 针和具有它的连接装置。 0014 本发明提供以下的接触式探针和检查用连接装置。 0015 (1) 一种与电极反复接触的接触式探针， 其中， 0016 在。
10、与电极接触的所述接触式探针表面形成有含有金属元素的碳被膜， 0017 所述金属元素在碳被膜表面的浓度比碳被膜整体的平均浓度低。 0018 (2) 根据 (1) 所述的接触式探针， 其中， 所述碳被膜关于所述金属元素的浓度具有 多层构造， 或所述金属元素的浓度沿膜厚方向连续地变化。 0019 (3) 根据 (2) 所述的接触式探针， 其中， 所述金属元素的浓度， 从所述接触式探针 的基材侧朝向表面侧持续减少。 0020 (4) 根据 (1) (3) 中任一项所述的接触式探针， 其中， 所述碳被膜的表面的所述 金属元素的浓度在 15 原子以下。 0021 (5) 根据 (1) (4) 中任一项所述。
11、的接触式探针， 其中， 所述金属元素其表面浓度 与平均浓度的差为 10 原子以上。 0022 (6) 根据 (1) (5) 中任一项所述的接触式探针， 其中， 所述金属元素在碳被膜整 体的平均浓度超过 15 原子。 0023 (7) 根据 (1) (6) 中任一项所述的接触式探针， 其中， 所述碳被膜是类金刚石碳 膜。 0024 (8) 根据 (1) (7) 中任一项所述的接触式探针， 其中， 所述金属元素是从钨、 钽、 钼、 铌、 钛和铬所构成的群中选择的一种以上。 0025 (9) 根据 (1) (8) 中任一项所述的接触式探针， 其中， 所述碳被膜的总膜厚为 50nm 以上， 5m 以下。
12、。 0026 (10)根据(1)(9)中任一项所述的接触式探针， 其中， 在所述接触式探针的前端 形成有突起， 从所述接触式探针的侧面对该突起的前端进行投影时， 曲率半径为 10m 以 下。 0027 (11) 一种具有多个 (1) (10) 中任一项所述的接触式探针的检查用连接装置。 0028 本发明的接触式探针， 关于在与电极接触的接触式探针表面所形成的碳被膜中的 金属元素的浓度， 在被膜表面的浓度比平均浓度小， 因此能够防止由于所述金属元素的氧 化造成的导电性的劣化。 此外， 通过将所述被膜整体的平均浓度确保达到所定以上， 还能够 同时实现接触式探针的导电性和与被测器件 ( 特别是被测器。
13、件所含的 Sn) 的低附着性。 附图说明 0029 图 1 是表示碳被膜 (DLC 膜 ) 中的 W( 钨 ) 浓度与接触电阻的上升速度的关系的标 绘图。 0030 图 2 是表示碳被膜 (DLC 膜 ) 中的 W( 钨 ) 浓度与电阻率的关系的标绘图。 0031 图 3 是模式化地表示本发明的接触式探针具有的碳被膜等的构成的图。 0032 图4(a)和(b)是放大接触式探针的前端的SEM(扫描型电子显微镜)照片， 图4(a) 是前端的曲率半径为 13m 时的 SEM 照片， 图 4(b) 是前端的曲率半径为 9m 时的 SEM 照 片。 说 明 书 CN 102884437 A 4 3/10。
14、 页 5 具体实施方式 0033 本发明者们对于上述专利文献 2 5 所公开的技术进行研究时判明， 其经长期的 使用会造成导电性的恶化， 即接触电阻值的上升仍很高。本发明者们就其原因进行研究时 认为， 形成于接触式探针的表面的碳被膜中所含的金属元素， 还有该碳化物， 受到周围的环 境的水分 ( 湿度 ) 和温度的影响而氧化， 由此导致接触式探针的接触电阻值增加。更详细 地说就是认为， 在上述专利文献 2 5 中， 作为碳被膜中含有的金属元素可列举钼、 钨、 钽 等， 但这些金属元素的氧化物是绝缘体或半导体， 由于形成金属的氧化物， 而对接触式探针 的接触电阻值产生不良影响。 另外， 根据本发明。
15、者的研究可知， 所述金属元素即使在碳化物 状态下， 氧化也会进行， 在表面形成氧化物而使接触式探针的接触电阻增加， 有根据条件显 示出数 这样高的接触电阻的情况。特别是在半导体的检查中， 在 120 160左右的高 温下的检查再三进行， 但在这样的情况下， 若使含有所述金属元素及其碳化物的碳被膜与 半导体元件等的电极接触， 则其氧化物形成得更快， 接触式探针的接触电阻的增加进行。 这 样的氧化膜， 也存在与半导体元件等的电极反复接触造成的摩擦而被除去的情况， 但未除 去而残存时， 与该电极的接触不良发生， 为了总能稳定确保接触式探针的导电性， 重要的是 极力抑制氧化物的形成。对于该氧化物的形成。
16、进一步进行研究的结果表明， 上述的金属元 素及其碳化物的氧化造成的接触电阻的增大， 碳被膜的表面的金属元素的浓度会产生很大 影响， 在周围的水分等的影响下而形成氧化物， 在经过一定时间后接触电阻值上升。 0034 另一方面， 碳被膜的导电性依赖于碳被膜所含有的金属元素等的浓度， 金属元素 等的浓度低时， 不能够充分确保碳被膜的导电性。 0035 因此， 为了一边抑制上述金属元素的氧化而防止经过一定时间后的接触式探针的 接触电阻的上升， 还一边降低使用开始初期的接触电阻， 发现关于碳被膜中所含有的上述 金属元素的浓度， 在碳被膜的表面邻域降低浓度， 在此以外的部分提高浓度即可。 以下进行 详述。。
17、 0036 本发明的碳被膜， 形成于与电极接触的接触式探针表面， 含有金属元素。 在本发明 中， 重要的是所述金属元素比碳被膜整体的平均浓度低。 即， 本发明的接触式探针表面所形 成的上述碳被膜， 其特征在于， 在碳被膜表面具有金属元素的浓度比碳被膜整体的平均浓 度低的区域。如此将金属元素的浓度控制得低的区域设于碳被膜表面， 能够抑制所述金属 元素受到周围的环境的水分(湿度)和温度的影响而发生氧化， 其结果是， 即使进行反复检 查而经过一定时间后， 也能够防止接触式探针的接触电阻值的上升。 0037 还有， 上述金属元素可以在碳被膜中作为金属元素的单体存在， 也可以作为金属 元素的碳化物存在。。
18、作为碳化物存在时， 在此也作为金属元素的浓度表示。例如， WC 等的 碳化物， 也以 W 元素的浓度 ( 原子 ) 表示。 0038 在本发明中所谓 “碳被膜表面” ， 意思是金属元素的浓度比碳被膜整体的平均浓度 低的表面侧的区域。 因此， 金属元素的浓度满足上述关系的碳被膜表面侧的区域， 全部包含 在本发明的碳被膜表面中。具体来说所谓 “碳被膜表面” ， 就是只要金属元素的浓度满足上 述关系就可以， 例如， 可以是从碳被膜的最表面至 1 3nm 左右的深度的区域， 也可以是从 碳被膜的最表面至 5nm 深度的位置的区域。还有， 为了高度抑制来自周围环境的氧化的影 响， 更优选从碳被膜的最表面。
19、至少到 20nm 左右深度的区域 ( 相当于 “碳被膜表面” ) 的浓 度， 比碳被膜整体的平均浓度低。 说 明 书 CN 102884437 A 5 4/10 页 6 0039 为了有效地发挥来自上述的碳被膜表面形成的作用 ( 抑制金属元素的氧化而防 止接触式探针的接触电阻的上升 )， 优选碳被膜表面的金属元素的浓度在 15 原子以下。 一边参照图1， 一边对于作为其上限(15原子以下)的根据的预备实验进行说明。 以下的 预备实验 ( 也包含后述的图 2)， 是作为金属元素使用 W( 钨 ) 时的结果， 便并不限定为 W， 使 用含有本发明中能够采用的其他优选的金属元素 ( 钽、 钼、 铌、。
20、 钛和铬 )， 和含有上述 W 的上 述金属元素两种以上的混合物时， 也显示出大体同样的结果， 这一点通过实验得到确认。 0040 图 1 表示为了调查碳被膜中的金属元素浓度对表面氧化造成的影响而进行的预 备实验的结果， 更具体地说， 是表示在以下述方式制作的测量试料中， 碳被膜(DLC膜)中的 W( 钨 ) 浓度和 DLC 膜的接触电阻的上升速度的关系的标绘图。首先在 Au 电极上进行一部 分掩蔽， 按照与后述的实施例同样的要领形成碳被膜 (DLC 膜 )。在 DLC 膜的成膜时， 使 DLC 膜中含有W(钨)而在碳靶上配置W片， 通过调整其数量而控制DLC膜中的W浓度。 其后， 除 去掩蔽。
21、， 使进行了掩蔽的部位的 Au 电极露出， 得到试料。使与电极相同金属材料所构成的 Au 的接触式探针， 与如此制作的测量试料 ( 详细地说， 分别是露出的 Au 电极部分和 DLC 膜 部分 ) 接触， 从而对于测量试料的接触电阻进行测量。使 Au 电极与 Au 的接触式探针接触 时， 几乎能够忽视接触电阻， 并且因为探针和配线的阻抗一定， 所以通过从测量试料的接触 电阻减去预先测量的这些值， 就能够计算出构成测量试料的 DLC 膜表面的接触电阻。以一 定的时间， 放置针的前后实施这样的测量。关于放置针的环境的温度， 分别以 23和 160 进行时的结果显示在图 1 中。由图 1 可知， 无。
22、论是哪个温度下， 若 W 浓度为 15 原子以上， 则接触电阻的上升速度都会急剧上升。 0041 基于上述图 1 的实验结果， 将对于金属元素的氧化抑制有用的、 碳被膜表面的金 属元素的优选浓度(两种以上的金属元素时表示其合计的浓度)定为15原子以下。 更优 选为 10 原子以下， 进一步优选为 8 原子以下。还有， 碳被膜表面的所述浓度的下限值， 从接触电阻的上升速度的角度出发没有特别限定， 但若从充分确保碳被膜的导电性的观点 出发， 则优选为大致 1 原子以上。 0042 另一方面， 碳被膜的导电性， 其是否良好与碳被膜中所含有的金属元素的浓度成 正比例 ( 即， 接触电阻值减少 )， 因。
23、此有效的是， 作为碳被膜整体， 确保所述金属元素的平均 浓度达到规定以上。 0043 图 2 表示用于调查碳被膜中的金属元素浓度对导电性造成的影响而进行的预备 实验的结果， 更具体地说， 是表示在以下述方式制作的测量试料中， 碳被膜 (DLC 膜 ) 中的 W( 钨 ) 浓度和 DLC 膜的电阻率的关系的标绘图。首先， 在绝缘性基板 ( 在硅基板上形成有 热氧化膜 100nm 的基板 ) 上， 按照与后述的实施例同样的要领， 形成含有 W( 钨 ) 的碳被膜 (DLC 膜 )， 制成测量试料， 通过 4 探针法测量薄膜电阻， 根据 DLC 膜的截面积和厚度计算含 有 W 的 DLC 膜的电阻率。
24、。分别测量使 W 浓度进行各种变化时的 DLC 膜的电阻率， 显示在图 2 中。其结果可知， 如图 2 所示， DLC 膜的电阻率与 DLC 膜中的 W 浓度大致成反比例， W 浓度越 增加， 越能够减小电阻率。例如 W 浓度为 10 原子时， 电阻率约 2000cm( 例如金等 的金属的电阻率为大约 1000 倍左右的值 )， 若使 DLC 膜的膜厚和接触面积分别为例如 1m 左右和 200m2左右， 则 DLC 膜的阻抗约为 100m。另一方面， 如果使 W 浓度提高到 15 原 子左右， 则电阻率约为 1200cm， 在上述同样的膜厚和接触面积下， 能够使阻抗值达 到 60m 左右， 若。
25、进一步提高 W 浓度至 35 原子， 则能够使阻抗值为大约 20m。 说 明 书 CN 102884437 A 6 5/10 页 7 0044 因此， 碳被膜整体的所述金属元素的平均浓度 ( 两种以上的金属元素时表示其合 计的浓度)， 优选超过15原子， 更优选为20原子以上。 另外， 通过提高被膜整体的平均 浓度达到规定以上， 还有与碳被膜的基材的密接力增大， 膜应力降低而难以剥离这样的优 点。另一方面， 若碳被膜整体的平均浓度过高， 则作为金属的性质增加， 难以得到作为碳被 膜适使的 DLC 这样均质的非晶质的实现带来的平滑表面。另外， 与被膜表面部分的机械的 特性的差异变得过大而容易产生。
26、剥离， 碳被膜整体的设计困难。 因此， 碳被膜整体的所述金 属元素的平均浓度 ( 含有金属元素的碳被膜的金属元素浓度在全部的位置 ) 优选为 95 原 子以下， 更优选为 90 原子以下， 更优选为 70 原子以下。另外， 关于所述金属元素， 表 面浓度与平均浓度的差优选为大致 10 原子以上， 更优选为 15 原子以上。由此， 能够更 有效地发挥如下效果， 即能够将使用开始之后的初期的接触电阻值抑制得低， 并且以进行 反复检查而经过一定时间后， 仍能够抑制接触电阻值的上升。 0045 所述碳被膜的构成， 关于所述金属元素的浓度可以是多层构造 ( 即两层以上 )， 或 者也可以是所述浓度沿膜厚。
27、方向连续地变化这样的构成。各层所含的金属元素的种类 ( 优 选的金属元素的种类后述 ) 可以相同， 也可以不同。 0046 本发明的碳被膜， 关于所述金属元素的浓度为多层构造时， 各层内的所述金属元 素， 可以在各层内浓度沿膜厚方向保持一定， 也可以在各层内浓度沿膜厚方向连续地变化。 0047 在上述的多层构造的情况下， 或者所述金属元素的浓度沿碳被膜的膜厚方向连续 地变化时， 只要金属元素的表面浓度比被膜整体的平均浓度低， 所述金属元素的膜厚方向 的浓度分布， 便既可以从接触式探针的基材侧朝向表面侧而持续减少， 也可以减少和增加 交替反复。 但是， 从金属元素的氧化的抑制和被膜整体的低阻抗化。
28、这一观点出发， 优选从接 触式探针的基材侧朝向表面侧持续减少。碳被膜为多层构造时， 所谓所述金属元素的浓度 从基材侧朝向表面侧持续减少， 就是从基材侧顺次作为第一层、 第二层、 第三层、 最表面 层时， 满足 ( 第一层的浓度 ) ( 第二层的浓度 ) ( 第三层的浓度 ) ( 最表面层 的浓度 ) 这样的关系。 0048 在本发明中， 所谓碳被膜整体的金属元素的平均浓度， 是金属元素的浓度在膜厚 方向上连续地变化时， 能够通过求得跨越碳被膜的总膜厚的金属元素的积分浓度， 除以碳 被膜的总膜厚而求得。另外， 碳被膜为多层构造时， 能够通过在全部的层中计算 ( 各层的浓 度 )( 各层的膜厚 )。
29、 的值， 求得它们的和， 除以碳被膜的总膜厚而求得。还有， 在多层构造 中， 各层内的浓度连续地变化时， 与上述同样求得各层的平均浓度， 将其作为各层的浓度即 可。 0049 在本发明中， 金属元素的碳被膜膜厚方向(从基材侧朝向表面侧的方向)的分析， 通过俄歇电子能谱法进行。通过 XPS 分析法也可以进行金属元素的碳被膜膜厚方向的分 析， 但根据俄歇电子能谱法， 因为有达到数 m 大小的电子束会聚， 所以特别是能够对于像 接触式探针这样具有微细的前端的基材进行更高精度的分析。 0050 作为碳被膜中所含的上述金属元素， 优选从钨、 钽、 钼、 铌、 钛和铬所构成的群中选 择的一种以上。 这些元。
30、素是容易形成碳化物的金属， 均匀分散在碳被膜中， 是能够以非晶质 保持均匀状态的元素， 因此优选。 上述元素之中， 从碳化物的稳定性和能够廉价获取这一点 出发， 更优选使用钨。上述的金属元素可以单独含有， 也可以含有两种以上。另外， 碳被膜 表面所含的金属元素， 和除去表面在碳被膜中所含的金属元素， 可以与后述的实施例 1 所 说 明 书 CN 102884437 A 7 6/10 页 8 示相同， 或者也可以与后述的实施例 4 所示而不同。 0051 所谓本发明的碳被膜， 优选例如 DLC 膜所代表的， 高硬度、 耐磨耗性和滑动性优 异， 遍及被膜的整个表面是非晶质的。说到原因， 是由于这样。
31、的碳被膜， 即使与对象材反复 接触也不会消耗， 也不会附着有对象材， 并且由于是非晶质， 使表面的凹凸增加的可能性也 小。另外， 若碳被膜的膜厚过薄， 则机械的强度不充分， 有可能成为磨耗和裂纹的原因， 另 外， 若过厚， 则导电性有可能降低。因此碳被膜整体的膜厚为 50nm 以上， 优选为 5m 以下， 更优选为100nm以上、 2m以下。 也可以使上述膜厚的上限和下限任意组合， 达到上述膜厚 的范围。 0052 具有这样的层构成的碳被膜 ( 此外， 还有后述的中间层 )， 能够以化学气相沉积法 (CVD 法 )、 溅射法和电弧离子镀法 (AIP 法 ) 等各种各样的成膜方法形成， 但从电阻。
32、低的碳 被膜易于形成， 和金属元素容易导入碳被膜的角度出发， 优选应用溅射法和 AIP 法。特别是 溅射法， 由于形成优质的碳被膜而最为优选。即， 在碳被膜本来的性质中， 是金刚石构造和 石墨构造， 为了得到充分的硬度和低电传导， 期望的是作为两者的中间构造的非晶质构造， 而这样的构造以溅射法最容易得到， 另外几乎不会发生阻碍电传导的氢的混入。 0053 运用上述溅射法， 形成金属元素在碳被膜表面的浓度比碳被膜整体的平均浓度低 这样的碳被膜时， 例如， 能够以如下方式进行。 0054 首先， 作为碳供给源， 准备一个碳靶或石墨靶 ； 作为金属元素供给源， 准备由碳被 膜中所含有的各金属元素构成。
33、的金属靶。金属靶对应碳被膜所含有的金属元素的种类， 可 以由单独的金属元素构成， 也可以含有两种以上的金属元素。也能够使用复合靶来替代上 述的金属靶， 复合靶就是将碳和金属元素的至少一种以镶嵌状或在基体内含有这样的形态 加以混合的靶。使用这些靶进行溅射， 在进行溅射时， 例如， 能够通过适当调整向碳靶和金 属靶接入的电功率， 来调整碳被膜中的金属元素的浓度。这时， 碳被膜中的金属元素的浓 度， 通过在上述两方的靶上交替移动的方式使之旋转等的方法， 而能够自由地控制。 0055 或者， 不像上述这样使用二个以上的溅射靶， 而是如后述的实施例所示， 在碳靶或 石墨靶之上， 贴装(chip on)想。
34、到在碳被膜中含有的金属元素， 通过调整上述溅射靶上的金 属元素的量和位置， 也能够调整碳被膜中的金属元素的浓度。 0056 在调整金属元素在碳被膜表面的浓度时， 更详细地说， 例如， 形成含金属元素碳 被膜的单层膜， 通过 EPMA( 电子探针 X 射线微量分析仪 (Electron Probe X-ray Micro Analyzer ； EPMA) 决定该单层膜中的金属元素浓度后， 关于其层叠厚度， 可列举基于溅射 进的成膜速度， 以使该浓度的膜达到期望的厚度的方式进行层叠的方法。 0057 本发明的接触式探针， 如上述具有的特征在于， 设有规定的碳被膜， 此以外的要件 没有特别限定， 能。
35、够适宜选择并采用在接触式探针的技术领域通常所使用的。例如， 本发 明的接触式探针的基材， 考虑到强度和导电性， 适用的有铍铜 (Be-Cu)、 钯 (Pd)、 钨 (W)、 铱 (Ir) 或其合金、 碳工具钢等。另外根据需要， 也可以在所述基材之上实施 Au 系等的镀覆。 0058 还有， 本发明也能够应用于与接触式探针同样在半导体检查中使用的检查用插 座、 探针板、 检查单元等。 另外， 被覆有本发明的碳被膜的基材没有特别限定， 能够使用钨和 其他铱的合金等。 0059 在上述基材或其上的镀覆 ( 以下， 称为 “基材等” )， 与赋予本发明以特征的碳被膜 之中， 优选如图 3 所示这样形成。
36、有用于提高密接性的中间层。这是由于基材等和碳被膜本 说 明 书 CN 102884437 A 8 7/10 页 9 来密接性就差， 另外由于碳被膜与构成基材等的金属的热膨胀率的差， 导致在成膜时残存 压缩应力， 因此在与基材等的界面容易发生剥离。作为这样的中间层， 能够使用公知的， 例 如能够参照前述的专利文献 2 所述的中间层。具体来说作为中间层， 例如， 可列举如下等 ： 具有与基材密接性的良好的金属 ( 例如 Ni 等 ) 或其合金所构成金属密接层至少一层以上 的 ； 在上述金属密接层之上， 形成有含所述金属密接层的金属 ( 例如 Ni 等 )、 上述碳被膜所 含的金属元素(例如W等)、。
37、 和碳的含碳层的。 该含碳层也可以是上述含碳层中的含碳量随 着从基材侧向碳被膜侧而持续增加的倾斜层。 0060 用于所述金属密接层的金属， 根据基材等的种类而选择适当的即可， 但基材等 ( 特别是镀覆 ) 为 Au 系时， 优选使用 Ni 和 Cr， 更优选使用 Ni。如此对应基材等而设置恰当 的中间层， 能够实现优异的耐久性。 0061 可是， 作为被测器件的电极上形成有无铅焊料和锡时， 这些镀覆在大气中形成氧 化绝缘被膜， 接触式探针在接触时使该绝缘被膜变形而受损， 从而确保良好的导通。 在表面 形成有碳被膜的接触式探针中， 与没有碳被膜的接触式探针相比， 因为与被测器件的接触 界面的阻抗。
38、增加， 所以容易在被测器件表面的状态下变得敏感。 根据发明者的研究可知， 在 被测器件上以规定的载荷按压接触式探针时， 使上述氧化被膜受损的程度， 很大程度依赖 于接触式探针的前端的曲率半径。而且， 在前端的曲率半径为 10m 以下时， 无论被测器件 表面的状态， 都可以确保良好的导通， 能够降低初期的接触电阻， 并且能够抑制经过一定时 间的反复检查后的接触电阻的上升这一本发明的效果得到更有效地发挥， 从而优选。前端 的曲率半径优选为 9m 以下。另外， 虽然也依赖于接触式探针基材和对象材 ( 接触的电极 材 ) 的载荷， 但过于锐利的前端在一定的载荷下发生变形的可能性高， 因此曲率半径优选 。
39、为 1m 以上， 更优选为 5m 以上。 0062 还有， 多个组合实施了上述这样的表面处理的接触端子， 作为用于半导体及其电 子元件等的检查的装置， 例如有检查用插座、 探针板、 检查单元等。在这些装置中装配有多 个接触式探针 ( 端子 )， 需要同时进行电导通， 因此使端子表面的可靠性提高的本发明的方 法特别有效。 0063 实施例 0064 以下， 列举实施例更具体地说明本发明。但是， 本发明当然不受下述实施例限制， 在能够符合前、 后述的宗旨的范围内当然也可以适当加以变更实施， 这些均包含在本发明 的技术的范围内。 0065 实施例 1 0066 在本实施例中， 作为接触式探针， 使用。
40、前端部四等分的内置弹簧探针。 该接触式探 针 ( 株式会社制， YPW-6XT03-047) 在 Be-Cu 基材的最表面实施了 Au 系镀覆。 0067 接着， 以如下方式， 通过溅射法， 依次形成用于提高与基材的密接性的中间层和碳 被膜 ( 作为金属元素含有 W)。 0068 具体来说， 首先， 在磁控管溅射装置中， 配置装有 W( 钨 ) 片的碳 ( 石墨 ) 靶 2 台、 铬靶和镍靶， 在与之相对的位置配置上述的接触式探针。 其中， 铬靶和镍靶用于中间层成膜 用。溅射室预先进行真空排气达 6.710-4Pa 后， 导入 Ar 气而将压力调整至 0.13Pa。 0069 其次， 在上述 。
41、Au 系镀覆之上成膜中间层。详细地说， 依次将 Ni 成膜 50nm 和将 Cr 成膜 50nm 后， 在上述 Cr 膜之上， 一边交替形成 Cr 膜和其后所形成的碳被膜中含有 W( 钨 ) 说 明 书 CN 102884437 A 9 8/10 页 10 的含 W 含碳层， 一边形成使含 W 含碳层的比率 ( 膜厚 ) 随着从基材侧朝向碳被膜侧徐徐增 加的倾斜层。 0070 如上述而形成中间层后， 以如下方式成膜碳被膜。首先， 使用载有 W( 钨 ) 片的石 墨靶， 接入电功率密度 ： 5.66W/cm2， 进行 DC 磁控管放电， 对基材外加 -40V 的偏压， 形成大约 500nm的碳被。
42、膜(DLC膜)。 成膜时， 调整石墨靶上的W片的量和位置， 使所述碳被膜(500nm) 中的 W 的浓度约为 24 原子。 0071 接着， 调整石墨靶上的 W 片的量和位置， 使 W 的浓度约为 5 原子， 以大约 20nm 的 厚度形成进行了如上调整的碳被膜， 制作本发明例的接触式探针。 0072 另外， 再制作除了不具有最表面的碳被膜 ( 即碳被膜 20nm 中的 W 的浓度为 5 原 子 ) 以外， 其它均与本发明例的接触式探针同样的接触式探针 ( 比较例 )。还有， W 的浓 度由 EPMA 测量。 0073 将具有以上述方式得的碳被膜的接触式探针 ( 本发明例和比较例 )， 放置在。
43、温度 ： 23、 湿度 ： 50的大气中两周， 对于由无铅焊料 (Sn-3 Ag-0.5 Cu) 构成的电极测量接 触电阻值。接触电阻值的测量， 通过如下方式进行测量 ： 在无铅焊料电极上连接两条线， 另 外在与接触式探针的相反侧接触的 Au 电极上也连接两条线， 分别对一条外加电流， 测量其 余一条间的电压， 通过所谓的开尔文连接， 测量接触式探针自身 + 与上下电极的接触电阻 + 上下电极的内部阻抗， 其以外的阻抗成分能够忽略。 0074 其结果是， 测量的接触电阻值 ( 探针本身的阻抗 + 接触电阻 + 电极的内部阻抗 )， 本发明例的接触式探针约 150m， 比较例的接触式探针约 50。
44、0m。相结于此， 放置两周 之前的接触电阻值， 本发明例的接触式探针为 50m， 比较例的接触式探针为 35m。即， 在接触式探针的表面的 W 浓度为 24 原子的比较例中， 接触电阻值上升 500m-35m 465m， 相对于此， 在表面的 W 浓度为 5 原子的本发明例中， 接触电阻值的上升能够抑制 在150m-50m100m左右。 还有， 在所述阻抗值中， 电极的内部阻抗越小到能够忽视， 因为探针本体的阻抗没有变化， 所以放置前后的阻抗值的变化量与接触电阻值的变化量相 等。 0075 另 外 在 本 发 明 例 的 接 触 式 探 针 中， 碳 被 膜 整 体 的 W 的 平 均 浓 度。
45、 为 原子， 作为碳被膜整体， W 浓度得到充分确保， 因此初期的导电性也能够充分确保。 0076 实施例 2 0077 从侧面投影上述实施例 1 的接触式探针前端的突起部时的照片如图 4(a) 和 (b) 所示， 前端附近部分其内接的圆的半径 ( 前端部的曲率半径 ) 大约 13m( 图 4(a)。在本 实施例中， 前端部的曲率半径为 9m， 此外均与实施例 1 同样， 在接触式探针上成膜 ( 图 4(b)， 以与实施例 1 同样的条件放置两周， 测量放置前后的接触电阻值。其结果是， 放置前 的接触电阻值大约 45m， 放置后大约 100m。即， 通过适当调整接触式探针的前端形状， 能够降低。
46、初期的接触电阻值， 并且经过一定时间后的接触电阻值的上升也可以抑制得很低 ( 即， 抑制接触电阻值的上升速度 )。如图 1 所示， 即使单位面积的接触电阻上升一定， 在本 实施例中虽然接触电阻的上升仍抑制得很低， 但这被认为是由于实效上的接触面积发生了 变化， 所以对应其面积， 接触电阻值的上升被抑制得很低。 0078 实施例 3 说 明 书 CN 102884437 A 10 9/10 页 11 0079 在本实施例中， 使用实施例1中所用的本发明例的接触式探针， 和在实施例1中形 成碳被膜之前的、 最表面有 Au 系镀覆的接触式探针 (YPW-6XT03-047)， 调查作为对象材的 无铅。
47、焊料电极的 Sn 有无附着。将各个接触式探针与无铅焊料电极接触 10 万次， 每一次接 触进行 100mA 的通电 200ms。在 10 万次的接触后， 以 SEM 观察各个探针的表面， 并且通过其 所附带的 EDX 装置进行元素分析 ( 映射 )。 0080 根据元素分析结果可知， 在最表面有 Au 的接触式探针中， 在接触式探针表面确信 到作为无铅焊料的成分的 Sn 的附着， 但在形成有本发明的碳被膜的接触式探针， Sn 的附着 得到抑制。 0081 实施例 4 0082 在本实施例中， 测量在形成作为碳被膜， 在表层含有 W， 在除去表层的区域含有 W 和 Cr 的碳被膜时的接触电阻值。。
48、 0083 详细地说， 以与上述实施例 1 同样的方法形成中间层后， 使用载有 W( 钨 ) 片和 Cr 片的石墨靶， 在接入电功率密度 ： 5.66W/cm2进行 DC 磁控管放电， 对基材外加 -40V 的偏压， 形成大约 500nm 的碳被膜 (DLC 膜 )。成膜时， 调整石墨靶上的 W 片和 Cr 片的量和位置， 在 所述碳被膜 (500nm) 中， 使 Cr 的浓度为 50 原子， 使 W 和碳 (C) 合计的浓度为 50 原子 ( 具体来说， W 的浓度为 7 原子左右， 碳的浓度为 43 原子左右 )。 0084 接着， 调整石墨靶上的W片的量和位置， 使W的浓度为大约14原子， 以大约20nm 的厚度形成经过如此调整的碳被膜， 制作本发明的接触式探针。 0085 接着， 使用具有如此得到的碳被膜的接触式探针 ( 本发明例和比较例 )， 以与前述 的实施例 1 同样的方法进行两周大气暴露试验， 实施试验前后的接触电阻测量。 0086 其结果是， 在本发明例中， 放置两周后的接触电阻值约 350m， 放置两周前的接触 电阻值为30m， 接触电阻值的上升为350m-30m320m左右。 上述接触电阻值的上 升， 与前述的实施例 1 中制作的本发明例的接触电阻值的上升水平 (100m 左右 ) 相比变 大， 但相比前述的实施例 1 中制作的比较例的。