JP2002318247A

JP2002318247A - 接続装置

Info

Publication number: JP2002318247A
Application number: JP2001123452A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Hirano; 貴之平野; Eiji Iwamura; 栄治岩村; Yasushi Goto; 裕史後藤; Yasushi Yoneda; 康司米田
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Genesis Technology Co Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Genesis Technology Co Ltd
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】接触端子に被検査対象が接触しても該接触端
子の磨耗が少なく、且つ検査対象の電極金属が接触端子
の付着することを極力少なくすることができ、しかも電
気抵抗が小さくて安定した出力が得られる接続装置を提
供する。【解決手段】複数個の接触端子を有し、この接触端子
によって検査対象と電気的に接続して信号を入出力する
ための接続装置であって、前記接触端子の少なくとも先
端近傍の表面には、炭化物を形成する性質を有する金属
元素を含有させた炭素皮膜が被覆されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や液晶
デバイス等の電極に接触端子接触させて電気信号を出入
力させることによって、これら半導体素子や液晶デバイ
ス等の検査を行うために構成される接続装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ（大規模集積回路）用の半導体素
子は、半導体ウエハ上に多数個設けられ、夫々がチップ
（電子素子）に切り別けられて実装されて電気製品など
に使用される。そして、夫々の半導体チップの表面に
は、その周囲に沿って多数の電極が配設されている。こ
うした半導体素子を工業的に多数生産するに際し、その
電気的性能を検査するために、例えば図１に示すような
構造の接続装置が用いられる。こうした接続装置はプロ
ーブカードと呼ばれており、配線が埋設された樹脂基板
からなるボード１と、これから斜めに突出した金属針
（例えば、タングステン製）からなるプローブ２とで構
成される。

【０００３】そしてこの接続装置による検査では、プロ
ーブ２のたわみを利用した接触圧によって半導体チップ
４表面の電極５を擦り、電極表面に自然形成された酸化
膜を除去することで電気的接触を図り、その電気特性を
検査する様にされるのが通常である。またチップに切り
分けられた電子素子を実装する前に性能検査を行なう場
合にも、同様の多数の接触端子を有したコンタクタなる
ソケット状の接続装置が用いられ、前記電子素子に接触
端子をコンタクタ接触させることにより電気的な導通を
得てその電気特性を検査する様に構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、上記の様な半導
体素子の多様化が進んでおり、それに応じてその電極の
素材としてアルミ合金のパッドの他に、ハンダや金のバ
ンプを用いた半導体素子も開発されている。しかしなが
ら、このような多様な材料を用いた場合には、それだけ
電極素材が接触端子の先端部に付着するという事態を招
き易くなり、それが原因となって接続装置における接触
不良などの問題が発生することになる。

【０００５】尚、接触端子の先端部に付着した電極素材
は、定期的にクリーニング作業を行なうことによって除
去できるが、こうした作業を行なうことは、それだけ付
加的な工程が増えることになり、検査効率が低下するば
かりかプローブ等の寿命を短くするという別の問題が生
じることになる。

【０００６】また半導体素子の電極部分の狭ピッチ化に
よって、高度に微細化された接触端子を用いる必要があ
り、こうしたことから接触端子の強度が弱くなる傾向が
あり、耐久性の点での問題も指摘されている。

【０００７】上記の様な各種問題を解決するという観点
から、これまでにも様々な技術が提案されている。例え
ば、特開２０００−３９４４６号には、硼素、窒素、燐
等の不純物を含有させて導電性を付与した硬質炭素膜を
プローブの先端に形成することが提案されている。即
ち、硬質炭素膜は硬度が高いだけでなく、摺動性に優れ
て耐久性が高く、また金属などが付着しにくい（凝着性
が低い）性質を持つが、電気抵抗が高いという欠点があ
るので、炭素膜に不純物を含有させることによって硬質
炭素膜に導電性を付与するものである。

【０００８】この技術では、上記の様な硬質炭素膜をプ
ローブの先端に形成することによって、プローブは数十
Ωから数ｋΩの接触抵抗を有するものとなり、更に通電
処理を施すことによって通常のプローブに比べて小さい
接触抵抗値を有する導電性に維持されるものである。こ
うした技術では、上記の様な半導体不純物は半導体とし
ての炭素皮膜の抵抗を下げる効果は期待できるが、飽く
まで半導体であるのでその効果は限定されており、こう
したことから最初に電流を流す（前記通電処理）といっ
た付加的な処置が必要になるばかりでなく、基本的には
電気抵抗値の高い膜であるために安定な接触抵抗を獲得
することは困難である。

【０００９】本発明はこうした状況の下でなされたもの
であって、その目的は、接触端子に被検査対象が接触し
ても該接触端子の磨耗が少なく、且つ検査対象の電極金
属が接触端子の付着することを極力少なくすることがで
き、しかも電気抵抗が小さくて安定した出力が得られる
接続装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すること
のできた本発明とは、複数個の接触端子を有し、この接
触端子によって検査対象と電気的に接続して信号を入出
力するための接続装置であって、前記接触端子の少なく
とも先端近傍の表面には、炭化物を形成する性質を有す
る金属元素を含有させた炭素皮膜が被覆されてなる点に
要旨を有するものである。

【００１１】本発明の接続装置で用いる金属元素として
は、Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，ＣｏおよびＮｉよりなる群から選ばれ
る１種以上が挙げられる。またこの前記金属元素の含有
量は、炭素皮膜に対して０．５〜５０原子％であること
が好ましい。

【００１２】一方、本発明の接続装置で形成される炭素
皮膜は、スパッタリング法で形成されたものであること
が好ましい。このスパッタリング法における具体的な形
態としては、一つのカーボンターゲットと、炭素皮膜に
含有させる各金属元素の個々のターゲット、またはこれ
らの成分を混合した複合ターゲットを用いたスパッタリ
ング法で炭素皮膜を形成することが挙げられる。

【００１３】また、本発明の接続装置においては、接触
端子の母材を構成する金属と前記金属含有炭素皮膜の間
に、母材金属との密着性に優れた中間層が形成されると
共に、該中間層はその混合比率が母材側から炭素皮膜側
になるにつれて母材金属元素が連続的または段階的に減
少する傾斜組成である様に構成することも好ましい。

【００１４】本発明の接続装置としては、具体的には、
（１）ウエハ上の素子と前記接触端子を介して電気的に
接続するためのプローブ若しくはプローブカード、
（２）切り分けられた電子素子に接触するためのコンタ
クタ等が挙げられる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明者らは、上記目的を達成す
る為に、様々な角度から検討した。その結果、炭化物を
形成する性質を有する金属元素を含有させた炭素皮膜
を、接触端子の少なくとも先端近傍の表面に形成する様
にすれば、上記目的に適う接続装置が実現できることを
見出し、本発明を完成した。

【００１６】炭素皮膜の密着性・応力特性等を改善する
ために、遷移金属等の合金元素を含有させることは既に
知られている（例えば、特開平１１−２０００１２号）
が、こうした合金元素は、炭素皮膜の電気抵抗を低下さ
せるという認識の下でなされたものではない。

【００１７】しかしながら、本発明者らが検討したとこ
ろによれば、炭素皮膜に特定の金属元素を含有させるこ
とによって、炭素皮膜の電気抵抗を低下させる効果が顕
著に発揮され、その用途としても特に耐久性が必要で高
い導電性が要求される接続装置における接触端子の表面
に形成する場合に大きな効果が発揮されることを明らか
にした。また、含有させる元素としては、特に炭化物を
形成する性質を有する金属元素では、その炭化物自体が
高硬度なものとなり、金属元素の含有量を多くした場合
であっても硬度の低下がみられず、電気抵抗の面でも１
％前後の少量を含有させても電気抵抗が大きく低下する
ことも本発明者らは実験で確認できた。更に、炭化物が
形成されることによって金属元素が安定化され、この金
属元素が酸化して抵抗を増大することが防止できるとい
う効果も期待できる。以下、本発明が完成された経緯に
沿って、本発明の作用効果について説明する。

【００１８】炭素皮膜に導電性を付与する方法として、
従来技術に示した方法を含めいくつかの方法が提案され
ており、これに本発明の手段を含め下記（１）〜（３）
のように大別される。（１）グラファイトとダイヤモンドの成分を混在させる
方法（例えば、前記特開昭６２−２９３７３号）（２）硼素や燐等の半導体不純物を炭素膜に混入して低
抵抗化する方法（例えば、前記特開２０００−３９４４
６号）（３）炭素皮膜に金属元素を含有させる方法（本発
明）。

【００１９】このうち上記（１）の方法では、電気抵抗
はグラファイト分の比率に依存しており、グラファイト
分が多いほど抵抗値は低下するものの耐久性が小さくな
る。こうしたことから、必要な耐久性を確保するために
は、電気抵抗値が高くなってしまい、接続装置として実
用化することは困難である。

【００２０】一方、上記（２）の場合のように元々電気
抵抗の高いダイヤモンド結合を多く含むアモルファス構
造の炭素皮膜であっても、ダイヤモンドそのものが半導
体的性質を持っているので、硼素を不純物として混入す
ればアクセプタ（電子受容体）として作用し、燐を混入
すればドナー（電子供与体）として作用する可能性があ
り、電気抵抗の低減が期待できる。

【００２１】しかしながら実際のところ、アモルファス
構造の半導体では、ドナーやアクセプタの元素が供給さ
れても有効に電子や空孔（キャリア）として活性化され
にくく、しかも構造に起因する散乱を多く受けるために
低抵抗化が困難である。また、充分なキャリア（電子ま
たは空孔）が存在できない場合には、母材金属との界面
にショットキーバリアと呼ばれる電気的障壁が発生し、
この場合には本発明の様な接続端子の適用分野では大き
な抵抗障害となる。更に、前記特開２０００−３９４４
６号で開示されている化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）等の
様な、炭化水素ガスを使って膜を形成する場合には、膜
中にも水素原子が取り込まれてしまい、本来電子の供給
源となる非結合電子（ダングリングボンド）を捕捉す
ることになるので電気抵抗が高くなる傾向があり、低い
電気抵抗膜を得るための成膜方法としては好ましいもの
ではない。

【００２２】上記の様に半導体不純物元素を混入した炭
素皮膜では、その電気抵抗（比抵抗）が数Ω・ｃｍ程度
になることが一般的であり、たとえ薄い膜を形成したと
しても、前述の如く数十から数ｋΩの抵抗が生じても不
思議ではない。

【００２３】これに対し、本発明の様に金属元素を炭素
皮膜に含有させる方法［前記（３）の方法］では、金属
元素の比抵抗は上記各方法の場合よりも５〜６桁程度小
さく、１０^-6Ω・ｃｍ程度の桁である。そして、本発明
者らが検討したところによれば、炭化物を形成する金属
元素を含有させた炭素皮膜においては、その含有量が１
原子％を超える領域で急激に電気抵抗値が減少し、上記
半導体不純物を含有させたものよりも２〜４桁低い（金
属単独よりは１〜３桁高い）レベルの電気抵抗値が得ら
れることが判明した。

【００２４】膜の電気伝導機構が基本的に自由電子を使
った金属電導であるために、接触面に発生する接触抵抗
分もあまり問題とならない。半導体の場合に接触面に形
成されるショットキーバリアと呼ばれる電気伝導を阻害
する障壁が生じないためである。特に金属元素として炭
化物を形成する性質を有する金属元素を用いることによ
って、この金属元素は炭素と結びついて安定な状態とな
り、金属炭化物の高い硬度と導電性を合わせ持つことが
できる。電気抵抗の面でも１％前後の少量の添加によっ
て電気抵抗が顕著に低下することを、本発明者らは実験
で確認できた。また炭化物になることで含有される金属
元素が安定化され、金属元素が酸化して抵抗を増大させ
てしまうのを防止する効果も期待できる。

【００２５】本発明で用いる金属元素としては、Ｔｉ，
Ｖ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｍｎ，
Ｆｅ，ＣｏおよびＮｉ等が挙げられ、これらのうちの１
種以上を用いれば良い。このうち、好ましい元素は、Ｔ
ｉやＷである。また、その含有量は、上述した如く、炭
素皮膜の対して１原子％以上でその効果が顕著なものと
なるが、後記実施例に示す如く上記金属元素の含有量が
０．５原子％以上であってもその効果が発揮されること
になる。

【００２６】また金属元素を０．５原子％以上含有させ
て電気抵抗を充分低くすることにより、耐久性の点で充
分な膜厚の炭素皮膜を形成することができる。例えば、
電気測定用プローブの先端に、１×１０^-3Ω・ｃｍの薄
膜を形成した場合には、有効な接触面積が約１×１０^-6
ｃｍ²であるとすれば、膜の部分の抵抗値を０．１Ω以
下にするときであっても厚さ１μｍのコーティングが可
能となり、耐久性や均一性の点で実用的な厚みの薄膜を
形成することができる。即ち、炭素皮膜の電気抵抗値が
高ければ、安定な電気抵抗値を得るためには膜厚を薄く
せざるを得ず、ひいては耐久性を損ねることになるので
あるが、本発明の炭素皮膜を用いたものではこうした不
都合も生じることはない。

【００２７】但し、合金元素の含有量が過剰になると硬
度が低下し、炭素皮膜の耐久性の点で問題が生じるの
で、合金元素の含有量は炭素皮膜に対して５０原子％以
下とすることが好ましい。また、この含有量は、３０原
子％以下にすることがより好ましい（後記図３参照）。

【００２８】本発明の接続装置では、接触端子の少なく
とも先端近傍の表面に、上記の様な電気抵抗の充分に低
い炭素被膜を形成することによって、接触する表面が高
硬度で摺動性に優れたものとなって耐久性が高くなるだ
けでなく、金属に対する凝着性が低くなり、金属の凝着
によって生じる接触抵抗の増大、凝着磨耗、および皮膜
の破壊を防止することが出来る。しかも、低い電気抵抗
を発揮するものであるので、電子素子との接触によって
も余分な発熱が生じることもなく、出力の繰り返し安定
性に優れた接続装置が実現できる。

【００２９】特に、近年増加しているハンダバンプ等の
様に、軟弱で凝着しやすい材料に接触させた場合にその
効果が顕著に発揮されるものとなる。仮に、こうした材
料の凝着が生じたときであっても、市販のクリーニング
シート等で凝着部分を容易に除去することができ、何度
でも再利用できて再現性が高いものとなる。

【００３０】ところで、接触端子を構成する母材金属
は、ＷやＣｕ、Ｎｉ等の金属若しくはこれら金属元素の
いずれかを主体として含む合金から構成されていること
が多いが、炭素皮膜はこれらの金属若しくは合金との密
着性があまり良好とは言えない。そこで、炭素皮膜の接
触端子からの剥離・脱離を防止するために、炭素皮膜と
母材との間に両者との密着性の良好な中間層を形成する
ことも有効である。こうした中間層としては、母材金属
と前記金属含有炭素皮膜の混合組成であり、且つその混
合比率が母材側から炭素皮膜側になるにつれて母材金属
元素が連続的または段階的に減少する傾斜組成となる様
に構成にすることが有効である。こうした中間層を形成
することによって、母材金属と炭素皮膜との良好な密着
性が達成され、本発明の炭素皮膜による効果をより有効
に発揮させることができる。

【００３１】本発明で用いる炭素皮膜は、化学気相蒸着
法（ＣＶＤ法）、スパッタリング法およびアークイオン
プレーティング法（ＡＩＰ法）等、様々な成膜方法で形
成することができるが、電気抵抗の低い炭素皮膜が形成
し易いことや、炭素皮膜に金属元素を導入し易いことか
ら、スパッタリング法やＡＩＰ法を適用することが好ま
しい。特に、スパッタリング法は、良質な炭素被膜を形
成することから最も好ましい。即ち、炭素皮膜本来の性
質では、ダイヤモンド構造やグラファイト構造があり、
充分な硬度と低い電気伝導を得るためには両者の中間的
な構造であるアモルファス構造が望ましいのであるが、
こうした構造はスパッタリング法で最も得られ易く、ま
た電気伝導を阻害する水素の混入も殆ど生じることはな
い。

【００３２】また、上記スパッタリング法では、一つの
カーボンターゲットと、炭素皮膜に含有させる各金属元
素の個々のターゲット、またはこれら金属元素を混合し
た複合ターゲットを使用することによって、本発明で意
図する金属元素を少量含有した炭素皮膜を容易に形成で
きる。この複合ターゲットは、カーボンとその他の金属
元素をモザイク状若しくはマトリックス内に含有させる
ような形態で混合されたものである。また母材との密着
性に優れた傾斜組成中間層を設ける上でも、用意した複
数のターゲットヘの投入電力を調整することで容易に傾
斜組成中間層を形成することができる。

【００３３】本発明の接続装置は、測定を行なうために
一定時間の確実な電気接続が必要とされ、且つ耐久性が
要求される接続装置を想定してなされたものであり、こ
れらの特性が要求される様な応用分野において本発明の
有効性が特に顕著に発揮されることになる。こうした接
続装置としては、前述したプローブカードやプローブで
は、接続端子先端が微細な為に耐久性と低凝集性の両特
性が要求されることになり、切り分けられた電子素子に
接触するためのコンタクタでは、比較的大きな接触端子
を有するので特に低凝集性が要求されることになるが、
本発明ではそのいずれに適用した場合でもその効果を有
効に発揮することができる。

【００３４】以下、本発明を実施例によってより具体的
に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のも
のではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更すること
はいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
即ち、下記実施例では、接続装置として平坦な基板上形
成された電子素子を検査するためのプローブカードやプ
ローブを主に説明を進めるが、本発明の接続装置はこれ
らに限らず、その他の接続装置、例えば完成した素子チ
ップのマウント装置、コンタクタと呼ばれるポゴピンを
配列した接続装置、更にはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）
検査装置等にも適用できるものである。

【００３５】

【実施例】実施例１予め製作したタングステン製のニードル型プローブの表
面に、金属含有炭素皮膜を形成した。このとき、市販の
マグネトロンスパッタ装置内にグラファイトターゲット
とＷターゲットを配置し、それに対向するように被処理
材（基材）としてのＷニードルを設置し、５×１０^-4Ｐ
ａ以下まで真空排気した後、Ａｒガスを圧力３ｍＴｏｒ
ｒとなるまでチャンバー内に導入し、高周波電源を印可
することでＡｒプラズマを生成させ、Ａｒイオンによる
基材表面のスパッタエッチングをｒｆパワー：２００ワ
ットにて５分間行なった。また、Ｗニードルの先端近傍
以外の部分は治具によって固定してマスキングした。グ
ラファイトターゲットには、Ｗのチップを少量置くこと
で、形成された炭素皮膜に約５％のＷが混入するように
調整した。

【００３６】そして、Ａｒガス圧を２．６Ｐａ、投入電
力１．１ワット／ｃｍ²の条件にてＷ皮膜を形成し、次
いでＨＳＭ−７５２スパッタリングシステム（商品名：
島津製作所製）によるｄｃマグネトロンスパッタリング
により、ターゲット／基板間距離：５５ｍｍ、Ａｒガス
圧：３ｍＴｏｒｒ、基板温度：室温、投入電力：５．７
ワット／ｃｍ²の条件にて、Ｗを５％含有する炭素皮膜
を形成した。

【００３７】また、上記と同様の条件にて炭素皮膜を別
途成形し、炭素皮膜中のＷ含有量と比抵抗の関係を別途
測定した。その結果を、図２に示す。比抵抗値はニード
ルの代わりに絶縁性基板上に炭素皮膜を形成し、その薄
膜の抵抗を４端子測定法により測定し、触針式の段差計
を用いて測定した膜厚の値から比抵抗に換算した。皮膜
組成は、炭素については赤外線吸収法、ＷについてはＩ
ＣＰ発光分析法にて定量した。

【００３８】図２から明らかな様に、Ｗが含有されてい
ない炭素皮膜では数Ω・ｃｍの抵抗値を示すが、Ｗの含
有量が増加するに従って比抵抗値が減少しており、特に
Ｗ含有量が１原子％以上の領域では比抵抗値が顕著に減
少していることが分かる。

【００３９】また、本発明者らは、炭素皮膜中のＷ含有
量と皮膜の硬さ（塑性変形硬さ）の関係についても調査
した。このとき、皮膜の硬さはナノインデンテーション
法によってビッカース硬度（Ｈｖ）を測定した。このナ
ノインデンテーション法とは、ダイヤモンド等の試料よ
りも充分硬く、先端が鋭い圧子を試料表面へ垂直に侵入
させたときの圧子の負荷荷重と侵入深さとから、試料表
面の力学特性を評価する方法であり、侵入深さがｎｍ
（ナノメートル）オーダで行なうことから、厚さμｍ以
下の薄膜の評価が可能である測定方法である。また、炭
素皮膜中にＴｉを含有させた場合も、同様の測定を行な
った。尚、炭素皮膜中に金属元素を含まない場合につい
ても、その成膜条件を様々に変化させて、炭素皮膜の硬
さを測定した（図３中、「○印」で示す）。それらの結
果を、図３に示す。

【００４０】図３から次の様に考察できる。まず炭素皮
膜中に金属元素を含有しない場合には、成膜条件によっ
て硬度がＨｖ２０００〜８０００程度まで大きく変化
し、金属元素を含有させることによって３０〜５０原子
％程度まではあまり硬度は変化しないが、５０原子％を
超えると急激に硬度が低下し、１００％（金属元素の
み）に向かって一様に低下していることが分かる。この
結果から明らかな様に、炭素皮膜本来の硬度を保つため
には、炭素皮膜中の金属元素の含有量は５０原子％以下
であることが望ましいことが分かる。

【００４１】また上記の様な炭素皮膜を形成した接触端
子では、定量的な評価は難しいが、被測定素子としての
電極金属との凝着性についても金属元素が増加するに従
って増加し、炭素皮膜における本来の特性を失わないた
めの上限値を持つと考えられた。そして、金属元素の含
有量が５０原子％を超えると、炭素皮膜本来の特性であ
る金属が凝着し難いという特性が損なわれることが確認
できた。

【００４２】上記の様にして製造したプローブを用いて
そのコンタクト抵抗を測定したところ、その抵抗値は約
１００ｍΩとなり、繰り返し安定したコンタクト抵抗を
示していた。

【００４３】実施例２この実施例では、前記実施例１で示した炭素皮膜を形成
するに際して、Ｗ層と炭素皮膜層の間に傾斜組成の中間
層を設けたものである。このときの条件は、前記ＨＳＭ
−７５２スパッタリングシステム（商品名：島津製作所
製）によるｄｃマグネトロンスパッタリングにより、タ
ーゲット／基板問距離：５５ｍｍ、Ａｒガス圧：３ｍＴ
ｏｒｒ、基板温度：室温とした。

【００４４】そして、まず基材をＷターゲットの正面に
配置し、静止対向成膜によってＷ膜を成膜パワー：５０
０Ｗにて５０ｍｍ形成した。その後、Ｗターゲットとグ
ラファイトターゲット上に基材を周期的に配置させる回
転成膜法によって、ＷとＣ（炭素）を混合した中間層を
形成した。この中間層を形成するに際して、Ｗターゲッ
トについて成膜パワーを５００Ｗ→０Ｗに滑らかに減少
させる一方、グラファイトターゲットにおいて成膜パワ
ーを０Ｗ→１ｋＷに滑らかに増加させ、炭素皮膜中のＷ
含有量が連続的に変化（１００→５原子％）する傾斜層
を設けた。

【００４５】この様な中間層を設けることによって、金
属元素含有炭素皮膜の厚みをより厚くしても、皮膜剥離
を生じることがないので、形成する炭素皮膜の厚みを厚
くできることになり、より耐久性を高めることができ
る。

【００４６】尚、実施例１、２では、基材としてＷを用
いるものであり、このＷ基材の表面にまず密着層として
同じＷ層を、その上に更に中間層として傾斜組成のＷ含
有炭素皮膜、最後に５％Ｗを含有した炭素皮膜を形成し
たが、こうした組み合わせに適合する様に、前述の金属
元素から適宜選んで使用しても良いことは勿論である。

【００４７】実施例３この実施例では、従来の二一ドル型のＷプローブではな
く、フォトリゾグラフィ等の半導体製造に利用される微
細加工技術を使った狭ピッチ対応のプローブに、本発明
の炭素皮膜を適用した例を示したものである。この様な
微細加工技術を用いて形成された微細なプローブでは、
一般に針先も微細なために消耗し易く、また接触端子先
端部の母材金属もメッキ材料が用いられることが多いの
で硬度が低く、その点でも摩耗や耐久性が問題になり易
い。こうした問題を回避するという観点からして、上記
の様な接続装置の接触端子に対して本発明の皮膜構成を
適用することが推奨される。

【００４８】微細加工技術を用いた狭ピッチプローブの
構造や製造方法については、これまでにも様々提案され
ており、本発明者らもこうした接続装置を製造する方法
を先に開発している（特願２０００−２６６２９９
号）。この実施例は、先に開発した技術を応用したもの
である。

【００４９】この製造方法では、予め準備した基板（犠
牲基板）の上に、針先となる凹部を設け、これに配線を
形成して、フィルム上のべ一スにパターン転写すること
でプローブ構造とするものである。そして、転写された
プローブの接触部位表面は、最初にパターンを形成した
基板では凹部の底部に位置し、その膜構成も反転するた
め、基板上にまず炭素皮膜を形成し、その後母材の役目
をする金属皮膜を形成する。

【００５０】上記金属皮膜（母材）の素材としては、代
表的なものとしてＷが挙げられるが、このＷは前述の如
く、微細なプローブで用いられることの多いメッキ等の
方法で形成した材料の硬度が低いために補強として設け
られるものである。炭素皮膜は母材との熱膨張係数の違
いや膜応力等に起因して剥離が生じ易く、また電気抵抗
をあまり大きくできないという観点からしてその厚みを
極端に大きくできないのであるが、Ｗは低抵抗で厚い膜
にでき、しかも硬度も比較的高いことから、プローブの
変形や炭素皮膜の剥離を防ぎ、その構造を維持するため
の素材として適している。

【００５１】先に提案した上記技術に基づいて、本発明
の接続装置のプローブ先端部分を加工する場合を説明す
る。図４は、上記製造方法において、接続装置のプロー
ブ先端部分の加工手順を説明するための図である。ま
ず、図４（ａ）に示すように、例えば単結晶シリコンウ
ェハからなる犠牲基板１０に凹部９を形成し、この犠牲
基板１０上に、前記実施例１に示したのと同じ条件にて
炭素皮膜１６（金属含有炭素皮膜）を形成し、次いでＷ
膜１７を形成する［図４（ｂ）］。

【００５２】次に、図４（ｃ）のように、フォトリソグ
ラフィによって針先部分にのみ硬質材料（炭素皮膜）を
形成するための樹脂パターンを形成する。即ち、フォト
レジスト１８をスピンコートし、９０℃でべ一クした
後、３００ｍＪ／ｃｍ²の高圧水銀灯の紫外光で露光し
た。引き続き、アルカリ溶液の現像液に６分間浸漬する
ことでパターンを形成する。更に、樹脂パターンをマス
クとして針先以外の部分のＷ膜１７および炭素皮膜１６
をエッチングする［図４（ｄ）］。Ｗ膜のエッチングに
は、ＳＦ６ガスを用いたプラズマエッチングを行なう。
例えば、ガス圧力：１３Ｐａに調整し、プラズマ電力：
７００Ｗでエッチングレート：０．５ｕｍ／分が得られ
る。炭素皮膜１６のエッチングには、酸素ガス（Ｏ₂）
を用いたプラズマエッチング法を用いる。このとき、ガ
ス圧カ：１３Ｐａ、プラズマ電力：２００ワット、基板
バイアス電力：５０ワットにてエッチングを行なう。

【００５３】尚、炭素皮膜中の金属含有量が多い場合に
は、エッチング残渣が発生することが考えられるが、例
えばＷ含有量が５原子％程度の金属含有炭素皮膜では、
エッチング残渣は見られない。

【００５４】最後に、フォトレジスト１８を溶剤で除去
すれば、図４（ｄ）に示すように針先端部にのみ炭素皮
膜１６を形成することができる。この様に形成された、
針先端部分は、配線パターンが形成され、樹脂材料の上
に接着・転写することで高精度な狭ピッチプローブの先
端部を形成することができる。尚、上記炭素皮膜（金属
含有炭素皮膜）は、化学的にも安定であるので、上記加
工でパターン転写のために利用する酸などの薬剤でも腐
食が発生することはない。

【００５５】上記の様にして作成したプルーブ先端部を
用いて接続装置を構成し、１ｍ厚さの金をコーティング
した基板に繰り返しコンタクトさせたときの、電気抵抗
値の経時変化について調査した。その結果を図４に示す
が、本発明の接装置では配線が細いために全休の抵抗値
がやや高めになっているが、繰り返しのコンタクトに対
して安定した抵抗値を示していることが分かる。

【００５６】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、接
触端子に被検査対象が接触しても該接触端子の磨耗が少
なく、且つ検査対象の電極金属が接触端子に付着するこ
とを極力少なくすることができ、しかも電気抵抗が小さ
くて安定した出力が得られる接続装置が実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】接続装置の構成例を示す断面図である。

【図２】炭素皮膜中のＷ含有量と比抵抗の関係を示すグ
ラフである。

【図３】炭素皮膜中のＷ含有量と炭素皮膜の硬さの関係
を示すグラフである。

【図４】上記製造方法において、接続装置のプローブ先
端部分を加工手順を説明するための図である。

【図５】本発明の接続装置の接触端子を繰り返しコンタ
クトさせたときの電気抵抗値の経時変化を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１ボード２プローブ４半導体チップ５電極９凹部１０犠牲基板１６炭素皮膜１７Ｗ膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩村栄治神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者後藤裕史神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者米田康司神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内Ｆターム(参考） 2G003 AA07 AG03 AG12 AH04 AH07 2G011 AA02 AA16 AC14 AE01 AE02 4M106 AA02 BA01 CA70 DD03 DD10 DD30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の接触端子を有し、この接触端子
によって検査対象と電気的に接続して信号を入出力する
ための接続装置であって、前記接触端子の少なくとも先
端近傍の表面には、炭化物を形成する性質を有する金属
元素を含有させた炭素皮膜が被覆されてなることを特徴
とする接続装置。
【請求項２】前記金属元素が、Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｚ
ｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏお
よびＮｉよりなる群から選ばれる１種以上である請求項
１に記載の接続装置。
【請求項３】前記金属元素の含有量が炭素皮膜に対し
て０．５〜５０原子％である請求項１または２に記載の
接続装置。
【請求項４】前記炭素皮膜はスパッタリング法で形成
されたものである請求項１〜３のいずれかに記載の接続
装置。
【請求項５】前記金属含有炭素皮膜は、一つのカーボ
ンターゲットと、炭素皮膜に含有させる各金属元素の個
々のターゲット、またはこれらの成分を混合した複合タ
ーゲットを用いてスパッタリング法で形成されたもので
ある請求項４に記載の接続装置。
【請求項６】前記接触端子の母材を構成する金属と金
属含有炭素皮膜の間に、母材金属と前記金属含有炭素皮
膜の混合組成からなる中間層が形成されると共に、該中
間層はその混合比率が母材側から炭素皮膜側になるにつ
れて母材金属元素が連続的または段階的に減少する傾斜
組成である請求項１〜４のいずれかに記載の接続装置。
【請求項７】接続装置は、ウエハ上の素子と前記接触
端子を介して電気的に接続するためのプローブ若しくは
プローブカードである請求項１〜６のいずれかに記載の
接続装置。
【請求項８】接続装置は、切り分けられた電子素子に
接触するためのコンタクタである請求項１〜６のいずれ
かに記載の接続装置。