WO1997045867A1

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Publication number: WO1997045867A1
Application number: PCT/JP1997/001780
Authority: WO
Inventors: Katsuko Yamamoto; Takahisa Iguchi; Yoshiaki Kumazawa; Katsuyuki Tanaka; Hiromu Shiomi; Takashi Tsuno; Naoji Fujimori
Original assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Priority date: 1996-05-27
Filing date: 1997-05-26
Publication date: 1997-12-04
Also published as: KR20000016021A; KR100445275B1; EP0910122A1; EP0910122A4; US6270898B1; TW335525B

Description

細^

ッ - -ルチッブぉよびそのッ一ルチップを備えたボンディングッ - -ルならびにその 'ンディングツールの制御 Jj法技術分野

この発明は、ツールチップおよびそのツールチッブを備えたボンディングツールならびにそのボンディングツールの制御力-法に [¾し、より特定的には、 ' 導体チップの電極をリ一ド線または外部端子と接合させる :ι_:ίν:において fflいられるッールチップおよびそのツールチップを備えたボンディングツールならびにそのポングッ一ルの制御方法の構造の改^に ί するものである。 f景技術

従来、半導体チップの実装においては、 ί本チッゾに形成された'！;極と外部端子またはリード線とを接続するェ Iが必である,. このに ίせにおいて、半導体チップの電極と外部端丫-などとは、企、錫などのろう材、 ¾ 性電^または ¾性の接着剤などの樹脂を介して接続される。

このとき、半体チップを外部端了-などの所定の ( に位決めし、押しつけ、さらに金、錫などのろう材または ¾方性導?：膜を、 ιιϊ接的に加熱または^導体チップを介/ -Ι-:して間接的に加熱—' j .るために、ツールチッブが川レ、れる。

ツールチップには、半導体チッブの接搽に) じて、必 'とする温度に常時加熱するコンスタントヒー卜方式と、必¾なときだけ瞬 f?i]的に加熱する ' レスヒ一ト方式との 2稲類がある。

いずれの加熱方式においても、導体チップの' ¾の ,密度化に itい、ッ -ルチッブの先端の扣リ£ ιίιίに高い精度が要求されている,. この ¾■求力ゝら、加熟時の押圧面の温度分布が均 -'であり、また押 -: liiiの、|':川丄! Ϊが奵で、さに -時 ifijにわたってその温度分布の均一および f-坦度を維持することができることから、ダイャモンド膜をッ一ルチッブの^端のじ iiiiにりつける術が川いられている,，しかしながら、パルスヒ一ト方式の場合、先端の押 H:iTiiに貼りつけられたダイャモンド膜の温度上昇は、ェ AJ¾材からの熟逹によるため、ダイヤモンド膜を貼りつけないニクロム、モリブデン、インコネルおよびステンレスなどの金属】 - 体からなるツ -ルチッブに比べ、熱応答 11·:が恶レ、とい'） i!!J Q'が hる。

すなわち、流パルスに応答して、ツールチッブの先端のリ I-: ιίιίを所〉 £'の温度にまで加熱および冷却するために、金属^^からなるツールチッブに比べ、ダイャモンドを用いたツールチップは M-い時 ;1を必要とする。このため、丄 Mの† -- 導体チップのボンディングに要する時問を短縮することが闲難である。

この点に関し、特 ΠΗ平 5 - 3 0 4 1 9 1 公報や、特問 ψ: 5 - 2 2 6 4 2 1 ¾· 公報において、ツールチップの先端の押而に、気相合成法により合成されたダィャモンド膜に^? 性を付り-し、ダイヤモンド膜 1 ^を％熱させる法が提案され、熱応答性に関しての Πί!題が解決されてレヽる、

また、米国特許第 5， 4 8 8， 3 5 0においても、により介成された導范性ダイャモンド膜を熱^として川いることがされている。

しかしながら、上記特開平 5— 3 () 4 1 9 1 ' 公にされた技術によれば、ダイヤモンド膜が、熱膨張率の異なる企 ¾製のに休にろう付けされろ構造が用いられている。したがって、 ^温時に熱膨^の^によりダイヤモンド膜に ¾みが^じ、ツールチッブ'の先端の押のが確^されにくいという iJ題がある。

また、上記特開平 5— 2 2 6 4 2 1 -公報に BH小された技術によれば、ツールチッの使用材料がダイャモンドとなるため、ツールチッブのコス卜が ';くなるとともに、その取极時に破 Uしゃすいという Ιί!1¾βがある,,

さらに、米 W特許 5， 4 8 8 , 5 ^{( )}に^ された技術によれば、 ^の温度分布を均 -にするため、 W進性ダイヤモンド膜をヒータ線のよ -)にバターン状に形成、すな i ち選択的に導 ' 性ダイャモンド膜を \& させている,，したがつて、 ¾板や絶縁性ダイヤモンドの上にスノ 'ッタリング法などを川いて、 S i o ₂などを導電性ダイャモンド膜のパターンとは逆パターン形状に形成し、これをマスクとして導電性ダイヤモンド膜を形成している,，しかし、 S i のを高精度に制御し形成する必要がある。また、導ダイヤモンド膜を形成した後 s i o

2を溶解除去するなどの工程を必要となり、ツールチップ製造コス卜が高くなるという問題がある。発明の開示

この発の的は、このような問題点を解决するためになされたもので、ツールチッブの先端の平 ¾而の -坦性を高^度に維持し、かつ、取扱および設備への着脱が容易であり、さらに発熱部の製造方法がより简 ίίϋなツールチップおよびそのツールチップを備えたボンディングツールならぴにそのボンディングツールの制御方法を提供することにある。

この発明に ¾づいた 1つの局而におけるツールチップは、 Π着のための先端部に、気扣合成された導電性多結晶ダイャモンド膜を川いるッ一ルチッブにおいて、ダイヤモンド多結晶体、 S i 、 S i C：、 Λ 1 Ν、 S i ₃ Ν ,ιおよび -結品ダイヤモンドからなるグループから選択された少なくとも 1 つの材料を： i ; 分とする某体と、上記某体丄:の、着に /1いられる而、この而と反対の liiiまたはこれらの ιίιί と交わる 2而以上の側而に被覆され、比抵抗が 1 X 〗（） " Q c m以上 1 X 1 0 Ω c m未満、膜厚が 0 . I m以上 5 0 0 // m以ドの範 |用である導電性多結晶ダィャモンド膜と、ヒ記導電件多結品ダイヤモンド膜の上に、記 ¾性多結品ダィャモンド膜に電力を導人するために被覆された金^膜とを^している

導電性多結晶ダイヤモンド膜において、膜^が（） . 1 μ m以ドの場 ^は、膜^ を均一な連続膜として形成することが闲離である,，また、所的な ¾熱最は^ fli 性多結品ダイヤモンドの膜厚に依するため、翻が（）. 1 m以下では、 ϊίιί内温度分布が急激に悪くなるい

一方、膜が 5 0 0 m以上では、ツールチッブの B - が人きくなるため、昇温に要する? 1力紙が多くなる。その結^、ツールチップの界温特 ½、冷却特性が劣つてしまう。また、導電性多結晶ダイャモンド膜を形成—' j -るためのコス卜が高くなるとともに、導電忤:多結 rftダイャモンド II の応力のため、尜の反りが人きくなつてしまう。さらに、導？ g性多結品ダイャモンド膜の表 Ιίιίの平坦性を出すための研磨時問が急激に長くなり、導電' ft多結^ダイャモンド膜の表而の加工 ' が高くなってしまう。

以上の理山から、導電性多結品ダイャモンドの聽を 0 . 1 μ m以ヒ 5 () () // m以下とすることによって、甲- Jれ性および昇温冷却特' 11:.に優れ、また成膜コス I、の低レ、導? 性多結品ダイャモンド膜を得ることができる„ 導電性多ダィャモンド膜の比抵抗については、 ' 性多結品ダイヤモンド Λ の比抵抗が大きレ、と金讓との接触抵抗が大きくなり、通' 時にスぺ一クを ¾ 牛-しやすくなる。したがつて、これを避 -るためには、 1 X 1 ( ) ³ Ω (： m以 -ドの比抵抗が必要である。また、不純物添加 ¾が 1 X I 0 ·¹ Ω c m以下になると導電性多結品ダイヤモンド膜の劣化を招き、熱電導率、耐^ などの特性を損なうことになる。

-方、ツールチップにおいて、速やかに所定の温度に i-.fiさせるためには、 1 0 0 V- 2 0 Λ容量の電源を用いて () ()〜 1 K Wi¾度の' , ノ_/をッ一ルチッブ'に印加することが必要である。したがって、 I-記導 ¾'ΙΊ;多結ダイャモンドの麵：に鑑みて、比抵抗は、 1 X 1 0 ⁴ Ω c m以 I·.1 X 1 () ¹ il c m以ドにあることが好ましい。

また、導電件多結品ダイヤモンド股を、たとえばホウ^の添加 ¾が¾なる 2秫以上の膜から構成し、 1·.ί¾芘体側にホウ素の添加 :が^い導? gfl.:多 ί品ダイヤモンド膜を形成し、この膜の上にホウ素の添級 frtが低い ' :多紡品ダイヤモンド膜を形成した場合、上屑のホウ素の添加 ¾がレ„'1'1：多 i品ダイャモン I、'、膜は研磨による数 μ mの膜^変化で比½抗 1：の変化が 0. 1 Ω 满である必要がある,, その結果、導¾性多結晶ダイヤモンドの比抵抗は、 1 X 1 ⁽) ' £2 し' m以 ί·.1 X 1 0³Ω c m未満であることが好ましレ、 ·.

以の现山から、導' ft!性多結品ダイヤモンドにおいては、 1 X 1 0 Q (： m以上 1 X 1 0³ Ω c m未満の比抵杭をィ ίすることが½ しレ、,

このように上記膜厚および比抵抗を rすろ4 ~i '\-多^二ダイャモンド膜を川レ、ることにより、二の導? t'i;多結品ダイヤモンド膜 ι-Ίί がれ杭 ¾熱することになる,, また、この導電性多結品ダイヤモンド膜は、然¾¾书に優れ、 j に川いられる面は均一な温度分布が得られる。さらに、 '1'- チップ'と接触する導¾性多^品ダイヤモンド膜の部分だけの発熱となるため、然 ½が小さくまた熱応答性が速くなる。

また、必要な部分だけの加熱ですむため、周 |jl:Uこ熟による影^を及ぼしにくレ , さらに、従来のツールチップのように ¾体へのう付け描造となっていないため、 ^温時に導電性多結品ダイャモンド膜の反りが ¾^することもない,，また、上,? d局面において、好ましくは、記圧に川いられるヒ記面から面の反対側の而にまで少なくとも 1焖以の吸着川 iffi孔が設けられているこのように、圧着に川いられる Γίιίに吸着川買！ Ii孔を ¾けることにより、導体チップの搬送が容易となる。さらに、ツールチップの先端の押)王而、すなわち着に用いられる ίϊπとその反対側の Είϊίとは^いに平行になるように『没けられるため、外部設備への取付時に、平行度の調整を容易に行なうことが可能となる。

また、上記局而において、上記導? 性多結^ダイヤモンド膜は、不純物の添加により形成された膜であり、この不純物にはホウ素が川いられている。また一方、上記導電性多結晶ダイヤモンド膜は、欠陥の^人により形成された膜であり、この欠陥は、 s ρ 2構造を Γしている。

このような導電性多結品ダイャモンド膜を川いることによって、卜.述した導 ¾ 性多結品ダイャモンドを実¾させることが可能となる。

また、 h記局而において好ましくは、上, iLl ?!!件:ダイヤモンド膜の ifii拊さが（）. i〃m以 1 0 / m以下となるように設けられている。このように、 ifi さを 0 . 1 μ m以上 1 0 μ m以下とすることで、本 ¾ のッ- -ルチップにおいては、ッ一ルチッブの裏面の導体膜電極と外部に設けられろ給？ホルダの余厲種 ^とを真空吸着により接触させ、通?!:させている。このため、ッ一ルチッブととの接触 ifti積を増加し接触状態を向上させることで、微小なスバ -クの¾生も抑制することができる。また、ツールチップから給范部への熱违が改善され冷却が速くなる。

また、上記局而において、好ましくは、押 J j: lWの /¾表屑に、比抵抗が 1 0 Ω c m以上、膜厚が 1 // m以 I: 1 0 0 () μ m以ドである多結品ダイヤモンド膜をさらに冇している„ これにより、 ^装する導、チップへの導? 1、導休チップ'の絶縁破壊を未然に防止することが能となる,

また、ヒ記局面において、好ましくは、某^の -: ^のために川レ、られる上記而と、この而の反対の面とは、いに ^: であり、かつ、その、行度が、 . !；,¾ 圧着のために用いられる上記 ίίιίを *準として、（） . 1 n rn以内となるように設けられている。これにより、容易、力つ、高精度に t-導 ^チップ'の実装を行なうことが可能となる。また、上記局^において好ましくは、卜. ^導-電'! :多結ダイヤモンド膜に、 1 0 0 p p m以上 5 0 0 () () p p m以下のホゥ¾が添加されている。ここで、ホゥ素添加が 5 0 0 0 0 p p m以上になると、ダイャモンドの特性である熱' (¾導^ が劣化する。さらに、添加量を均に制御し合成すろことが W難となる。発熱はホウ素の添加量に依存するためホウ素添加 ^が不均 -であるとッ一ルチップ面内の温度分布が悪くなる。また、ホウ素添加 ¾が 1 () () p p m以ドでは、必要な比抵抗値が^られない。

以 I：の理由から、 1 0 0 p p m以ヒ 5 0 (.) 0 0 p p m以下のホウ素を添加することにより、上述した最も好ましい状態における導-范性多結品ダイャモンド膜を得ることが" J能とな，

また、 I-.記 ) ifiiにおいて、好ましくは、 I .記導' 性多結 Vダイヤモンド膜が s

Ρ 2構造をィする欠を^人して形成されており、ラマンスぺクトルの s p 2および s p 3ピークの最人値の比（ s μ 2ノ s μ : が（） . 5以に 1 ()以下となるように設けられている。

ここで、導¾性多結ダイヤモンド^への s ρ 2構造の欠の ¾人！;が^加すれば、比抵抗値が小さくなる,，導? S性多^ ダイヤモンド膜に^人された s ρ 2 構造の欠陥密度を定最的に^ることは I木 I'M;であるが、ラマンスぺクトルにより、ダイヤモンドの s μ 3構造に起 Wする 1 . 'i \ し' m 'のスぺクトルのビーク強度と、 s p 2構 -に起 Wする 1 5 4 0 し' m ¹付近のヅ π · -ドなスぺクトルのヒーク強度の比から定性的に s ρ 2構造の欠陥密度を 1ることが I 能である,，したがって、このピーク強度比が（） . 5末满であると欠陥密度 ^:が小さいためダイャモンドの膜質が良好であるが好ましい比抵抗がられず、 1 ()を超えるとダイャモンドの膜質が劣化し求める ½能がられなレ、,，

以上の理 filにより、ラマンスぺク卜ルの s p ²および s μ ビ -クの最大値の比（ s ρ 2 s ρ 3 ) が（） . 5以 h 1 0以 |、'とすることにより、より好ましレ、状態における導¾性多結品ダイヤモンド膜がれる,、

また、上記 )【ίιίにおいて好ましくは、上^^ 多結 ,ダイヤモンド膜は 2屑以上の膜を含み、上記敁表而屑は、八 u 、 I' t. 、 Λ _g 、 N i 、 T aおよび C rからなるグループから選択された少なくともつの金展,材料、または、 Λ _g 1) d合金、 1 ー 1 1"合佥、または、 A gと G d、 I n、 S n、 Z nおよび C uからなるグループから選択された少なくとも 1種類以上の兀^とを含む酸化物、または、 A gおよび Wを含む金属炭化物のいずれかである,，

このように、上述した金属膜を琨表而屑に川いることで、高温での耐酸化性が強く、耐溶翁性、耐摩耗性および絶緣回復性に優れた導電性多結品ダイヤモンド膜を得ることができる。

また上記局面において、好ましくは、 1:記導電性多結品ダイャモンド膜 hの圧若のために用いられる而の有効ェリァ外周部に? 1力を供給するため、力の給をッールチップの外周部に 4筒所以上の独 /:した φ.β,屑をさらに設けている。これにより、ツールチップの而内温度分布をより均にすることが能となる。この ¾ π;ιに ¾づレ、たボンディングッ一ルにおいては、 rii tのための先端部に、相合成された多結品ダイャモンドを川いてなるボンテ"ィングツールにおいて、ダイヤモンド多結晶体、 S i、 S i C\ Λ Ι Ν、 S i および^紡品ダイヤモンドからなるグループから選択された少なくとも 1 つの材料を小:成分とする ¾ 体と、上記 ¾体上の、 ΓΗ着に川いられる而、この而と反対の ifiiまたはこれらの [ i と交わる 2而以上の侧而に被覆された気桕合成導？多結品ダイャモンド膜ぉよび h記気相合成導電性多結晶ダイヤモンド膜の I：に、 ¾気扣成導電性多；ii品ダイャモンド膜に電力を供給するために被^された企屈膜を fiするツールチッブと、このッールチップに給電するための氽屈 ¾feおよびこの金属t を持するセラミックベースを -する給電ホルダとを糊えている,，

このように、ッ一ルチッブへ給 ¾するための給ホルダを備えることにより、ボンディングツールを装着するための外部装^に変 iiiを加えることなく、本¾叨におけるボンディングツールを装肴することが "ί能となる。

また、上記周而において好ましくは、 1:¾給¾ホルダは、上記ツールチップを吸着するための真空吸着^と、この真空吸に ii£iずる少なくとも 1つの吸 -川貫通孔と、前記ツールチップに ¾力を供給するための、少なくとも 2筒所以上に設けられた導体膜とを冇し、上記セラミックベースの. j : ッ一ルチッブと接触する面の平坦度が 3 μ m未満である絶緣性セラミックベースと、熱? g導性が低く、かつ絶縁性を有するセラミックベースと、表而に酸化を防止するための余 ,膜を被覆した金属ベースとをィ ίしている,，この構成よりなる給電ホルダを川いることにより、確実に上記ッ一ルチッブを保持しつつ、 Ι-.記ツールチッブに対して安定した ¾力を供給することが πτ能となり、顿' のいボンディングッ一ルを捉供することが可能となる。

また、上記局 ffiにおいて好ましくは、上^セラミックベース上の^ ί本膜が 2層以上の膜を含み、最表 ffri層が、 Λ u、 P t 、 Λ g、 N i 、 T aおよび C rからなるグループから選択される少なくとも 1つの金屈、または、 Λ P d合^、 V I - I r合金、または、 Λ gと C d、 I n、 S n、 '/ "、および C uのグ,レープから選択された少なくとも 1種類以 I--の儿尜とを i LW化物、または、 Λ および wを含む金属炭化物のいずれかが川いられている,, このように、 ^体膜に述した金属を川いることにより、高融点で W温での耐酸化' I が強く、耐溶肴性、耐摩耗性および絶縁回復性に優れた給¾ホルダを^するボン-デングツールを提供することが可能となる。

この ¾M川こ J づいたボンディングッ -ルの制御においては、 ^端而に気扣合成導¾性多結晶ダイャモンド膜が形成されたツールチツマ''を仃するボンディングツールの制御方法であって、し気扣合成 'rlx'l'l.: ダイャモンド帱の電気抵抗の変化を測定し、ボンディングッ一ルの ¾：制御をなつている。

このよに、気相合成導? 性多結品ダイャモン卜 ΊΙ'' ハ', 1Τχ ½杭を測定することにより、気相合成多結品ダイヤモンド膜に加; i >ろ ?iiJ I；、流 in'':を )irし、抵抗' : を求めることによって、たとえばボンディングツールに設けられる給窀ホルダへの温度測定機構の組込みが不要となり、ボンディングッ -ルの小化およびボンデイングツールの^い温度応答 1 による奵な^温特 fl;を^ろ二とが ' 能となる,, 図面の節^な説明

図 1 Λ〜 1 Cは、木願発叨におけるツールチップの構造をす Wであり、 1^1

】 Λはその -而図、 W\ 1 Bはその—il:fiii図、 I I 1 じはその側 ιίιίΙズ 1である:，

図 2は、導電性多結品ダイャモンドの股^と Ιίΐί ΐ人 j温度分布との関係を示す図である。

図 3は、導電性多結品ダイャモンド膜の ¥と研^ ^との【係を示す図である。

m 4 Λ〜図 4 Cは、本願 ¾明におけるツールチップの他の構造を示す図であり , 図 4 Λはその平面図、図 4 Bはその正 Ifiil I、 i¾ 4 Cはその底 ifiiiズ Iである。

図 5 Λ〜図 5 Cは、木願発明におけるツールチップのさらに他の構造を示す図であり、図 5 Λはその平而図、図 5 Bはその: 11 ·: ffii図、 [¾ 5 Cはその底面図である図 6 Λおよび図 6 Bは、本願 ¾ Wにおける給電ホルダの構；を^す^であり、 \ 6 Aはその断而図、図 6 Bはその底 liii mである ,、

図 7 Λ〜図 7 Cは、具体例 1におけるツールチッブの怫造を示す^であり、 7 Λはその平而図、図 7 Bはその ||:|删、 |¾| 7 Cはその侧而 1である,,

図 8 Λおよび図 8 Bは、 ^体例 1におけるツールチッブに給? するための給' ホルダの構造を示す図であり、 Μ Η Λはその断而 |、 Μ 8 Hはその底 |ίι個である,, 図 9 Λおよび Iヌ I 9 Βは、具体例 1 におけるツールチツマ''を給電ホルダに取付けた場合の構造を示す I であり、 Λはその断 ι(ιπ i、 9 Hはその底而図である,, 図 1 0は、比校例としての従 *技術におけるボンデ (ン '/ツールを^す斜視図である,，

図 Hは、 J 休例 1におけるッ ^ -ルチッブの特性,计: ίιΙΙιをす図である ', 図 1 2は、 β-体例 1において、 ? ϋ件多 ¾ダイヤモン I、"膜の比抵抗 ίιι'ΰ およびホウ素添加敢を変化させた ¾ ^の特性を^す Mである。

図 1 ί 〜 ι¾ι 1 3 cは、 Ά体例 2におけるッ - -ルチッ - , (ノ ) 造を ^す^であり、図 1 3 Λはその ^而し図 1 Bはその iKiiiil:し Μ 1 ：)し'はその底而図である図 1. 4 Λおよび図 1 4 Βは、 ^体例 2におけるツールチッブ'に給¾するための給電ホルダの構造を示す図であり、 Μ 1 4 Λはその断 |iii| |、 \ 1 4 Bはその庇 |fii 図である。

図 1 は、 J¾体例 2におけるツールチッフの特 ' ,1'|'：価を^すである„ m〗 βは、 ϋ体例 2における、 -ルチップの温 ^:の ½わ ΐΐΙΙΐ線を^す図であるい図 1 7 Λ〜図 1 7 Cは、具体例 3におけるツールチ、ソフの構造を^す図であり、 1 7 Λはその平而^、図 1 7 Ιίはその ιΤ·:而 |、図 1 7 Cはその底 ιίιΠ Iである,, 図 1 8は、 ¾休例におけるツールチッブ'の特件 -評 ίιΙΙιをす Iズ Iである。

図 1 9は、具体例 3におけるツールチ 'ノブの温度の抵抗 llll線を示す^である ₍₁ 図 2 () Λおよび図 2 0 im、 A-体例 4におけるツールチッブに給? <) -るための給電ホルダの構造を示す冈であり、図 0 Λはその断 |『ιί図、 |¾1 0 Βはその底 ίϊιί 図である。

I 1は、体例 4におけるツールチッブの特性, ΐ' ιΙΙίを^す図である,, 図 2 2 Λおよび図 2 2 Βは、 ^例 5におけるツールチップ'の構造を示す図であり、図 2 2 Λはその ^而^、図 2 Βはその断 |ίιί| |である

図 2 3 Λおよび図 2 3 Βは、 ^休例.5におけるツールチップに給電するための給電ホルダの構造を^す^であり、図 2 :} Λはその断 ifii [ズ 1、 2 3 13はその底 ΐϊή 図である。

[¾| 2 4 Αおよび^ 2 4 Bは、体例 5におけるツールチップを給¾ホルダに取付けた構造をす図であり、図 2 4 Λはその断而 I |、 \ 2 4 15はその底 ιίιί図である。

図 2 5は、具体例 5におけるツールチッブの特性^価をす図である., 発明を実施するための最の形態

以下、この発明に ¾づレ、たボンディングツーの^施例につ V、て図を参照しながら説明する。

まず、図〗 Λ〜図 1 Cを参照して、木に^づいたボンディングツールを橫成するツールチップの構造について説 Wする:.

このッ一ルチップ 1 0 0は、 Jik ^ 2と、この ½ ^ 2の I iTiilllilに、 j J-:肴のための先端 tS 3が設けられている。某体の圧符のための' 端 ιίιί およびこの先端而の面に交わる側 Ϊ に、 1 X 1 () " Ω L' m以 I: 1 X 1 0 ³ Ω c m 满の範 |开 |の比抵抗を冇する導 ¾性を有した導電性多結品ダイヤモンド 1が、 ¾ .ll f こよつて成膜されている。この導電件-多 ί πΉ'，ダイヤモンド膜 1 の膜) :は、 () . 1 / 〜 5 0 0 mの範 IJHで被禝されている。

ここで、導電性多結品ダイャモンド膜 I の,および比½杭にっレ、て ! 2および ¾ 3を参照して説『リ 1する。導范：多紡 ^ダイャモン m 1の膜 i¥が、 0 . ! m以下では、膜厚を均一に連続膜として形成することが困難である.，局所的な発熱量は導電性多結晶ダイヤモンド膜の膜厚に依するため、 i¾l に^すよ ) 'に、面內温度分布は、膜厚が 0 . 1 u m未満になると、急激に恋くなる。

-方、膜厚が 5 0 0 μ m以上では、ツールチップ 1 0 0の熱容 Sが大きくなるため、昇温に要する電力量が大きくなり、外温および冷却特性が劣ってしまう _(> また、導電性多結品ダイャモンド膜を形成するためのコストが高くなるとともに, 導電性多結晶ダイャモンド膜の応力のため、素材の反りが大きくなってしまう。このため、図 3に示すように、 Ψ は性を出すための研^時問が膜厚 5 0 0 μ m 以上では急激にくなり、加丁-コフ、トが高くなつてしまう ,，したがつて、導范性多結晶ダイャモンド膜の膜厚は、 0 . ] / m以上 5 0 0 μ m以ドが好ましいと ^- える。

次に、比抵抗の値については、導電性多結品ダイヤモンド膜の比抵抗が大きいと、金属電極との接触抵抗が人きく、通電時にスバークを¾ ^しゃすい。これを回避するためには、 1 X 1 0 ^:' Ω c m以ドの比抵抗が必¾である。また、不純物添加量が 1 X 1 0 " Ω c m以下になると、 ? ίί性多結品ダイヤモンド膜の膜？ [ の劣化を招き、熱電導率、耐摩耗性などの特 fl;を损なうことになる,,

- -方、速やかに所定の温度に導電性多結品ダイヤモンド膜を界温させるためには、 1 0 0 V - 2 0 Λ容最の ¾源を川いて 5 () 0〜 1 K Wi 度の電力をツールチップに印加することが必要である,，したがって、ツーノレリ h iiiiの ιίιί稿は -般的に数 Fi m m ²であること、および、 1:記導 ¾性多紡ダイヤモンド膜の膜^に鑑みて、比抵抗が 1 X 1 0 ¹ Ω c m以 I". 1 X 1 0 ¹ Ώ c m以卜の範にあることが奵ましレ、。

また、導電性多結晶ダイヤモンド膜を、たとえばホウ素の添加 ¾が¾なる 2稲以上の膜から構成し、上記基体側にホウ素の添加が^い導進†'k多紡品ダイヤモンド膜を形成し、この膜のににホウ素の添加 ¾が低い^ ¾性多結品ダイヤモンド膜を形成した場合、 1こ屑のホゥ素の添加 ¾が ί し、 : 多^品ダイャモンド^は研磨による数 mの膜厚変化で抵抗値の変化が 0 . ⁽⁾ 1 U未満である必要があるその結朵、導電性多結晶ダイヤモンドの比抵抗は、】 X 】（） ' Ώ し' m以上 1 X 1 0 3 Ω c m以下であることが好ましい,, したがって、導范' I 多結品ダイャモンド膜に要求される比抵抗は、 1 X 1 0 Ω c m以上 1 X 1 () ³ Ω c m未満であることが好ましいと^える,，このように上記膜厚および比抵抗を冇する導¾性多紡品ダイヤモンド膜を川いることにより、この導范' 14:多結品ダイヤモンド^ Γΐ^が抵抗 ¾熱することになる ₍ また、この導 ' 性多結品ダイヤモンド膜は、熱 it導率に優れ、圧に川いられる面は均な温度分布が得られる。さらに、導体チップと接触する導電性多 'ί品ダイャモンド膜の部分だけの ¾熱となるため、熱 ' ¼が小さくまた熱応答性が速くなる。

ここで、ホウ素を不純物として添加した導', ¾忡多結ダイヤモンド膜は、 ρ型半導体であるため、高温では低抵抗化し、ホウ素の温/ Siによって比抵抗や、比抵抗の温度依性が界なることが 1られている ( (II. Shiomi, .]. .). .]. ： {). 1363(1991) ) (,

ホウ^の添加量は少ないほど、ダイヤモンド多 ¹ ί ^の比抵抗は高く、温度に対する変化率も大きい。添加物の密度が 1 0 ^{1 K} a t m · m 満の場合、 0 ~4 0 () Cへの温度 - .に対して 1 0 ^;ι [Ω. し- m」比ほ抗の fi が低ドする (Diamond and related materia I 4, 9Ί8 (1995)) .

一方、添加されたホウ素の原濃度が 2 0 0 0 p p inを^えると不純物 1頓位が縮退し、金属的なバンド構造となる（モッ 1、' 柊を zにじる) ため、金賴的な導性を持つ。すなわち、温度の上^に依存し抵抗化すろため、ヒータとしての温度制御は容易になる„

また、 5 0 () 0 0 p p m以上のホゥ尜を添加すると、 I！ f[の劣化が :し <、 h 硬度, 高熱伝導率などのダイャモンドの特外:が失 j れてしま：)„ したがつて、導電性多結晶ダイヤモンド膜のホウ素濃度は、〗（）（> p p m以 1.5 0 0 0 0 p p m 未満が望ましい„

また、導范性多結品ダイヤモンド膜は、 s μ 2構^'ハ欠陷の^人が増加すればこれに依存して比抵抗が小さくなる。導 ¾件多結ダイヤモンド膜屮に導人された s ρ 2構造の欠陥密度を定俄的に知ることは W離である。し力 3し、ラマンスぺクトルにより、導電性多結品ダイヤモンド膜の s p 3構^に起闪する 1 3 3 c m ¹のスぺクトルのピーク強度と、 s p 2描造に^ Wする 1 4 () c m ¹付近のブロードなスぺク卜ルのピーク強度の比から、 s p 2構造の欠陥密度を定性的に得ることができる,，このピ -ク強度の比が 0. Γ) 満であると欠陥密度が小さいため、導電性多結品ダイヤモンド股の^ tは良好であるが、好ましい比抵抗が得られない,，また、ビーク強度の比が〗（）を超えると導. 性多結晶ダイヤモンド膜の膜が劣化し求める件能が得られなし \.

また、最表而の導体膜としては、高融点で高温の耐酸化性が強い Λ u 、 1^J t 、 Λ g 、 N i 、 Τ Λおよび C rからなるグループから選択された少なくとも ]つの金属材料、または、耐溶着性、耐消耗性、絶縁卜 ι|復 :に優れた I' d合金、 I' t - I r合金、または、 Λ gと G d 、 I n 、 S n 、 Z nおよび C uからなるダル —プから選択された少なくとも 1稲類以卜-の元素とを含む酸化物、または、 Λ g および Wを含む金厲炭化物のいずれかが好ましい,.

fiiび図 1 Λ〜図 1 Cを参照して、このツールチップ 1 ϋ 0においては、さらに、半導体チップを搬送するために用いられる吸^ /Π貫通孔 5が設けられている,，また、某^ 2の側 is了に設けられた導? 性多結ダイヤモン \ 1 のには、件多結晶ダイヤモンド膜]に給?！:するための? II ^厲 4が設けられている。

このように形成されたツールチッブ 1 () ()において、 ¾極^ , 4を形成した Γίιί より給? することで、導電性多結品ダイヤモンド^ 1 が抵抗 ¾熱することになる,, また、この電極金属 4をツールチップ 1 0 ⁽⁾のに川いる Γ幼 ίίΐί祯の外 W部のみに設け、外周部にって発熱させることで、ツールチ、ソフ 'Ί () ()の外周部からの冷却を緩和させることができる,，

この場合、 I 1 4 Λ〜図 4 Cに示すツールチッブ 2 0 ()ように、 4麵以 I .の? li 極金属 4を設け、隣接する ¾極 r/nに范をリえろことで、複雑な 1，'|路パターンを設けずに外 j 部にのみ電力を供給することが W能となる,，

なお、電極金属 4は、図 1 Λ〜 1 Cおよひ j 2にされているに限らず、外部実装設備によっては、先端而Λ ' と反対側の Γίΐίに; ' ;分的に形成されても構わなレ、。したがって、導電性多紡晶ダイヤモンドに給?はでき、 ^ に川いられる而を発熱または加熱できる構造であればよレ、,，

一方、基休 2を構成する材料としては、多結ダイヤモンド膜 1 と強"¹' 1 に接着する気相合成法で合成されたダイヤモンド多結品休、 S i 、 S i C、 Λ 1 Ν、 S i Ν ,,およびダイヤモンドから選ばれた少なくとも 1つの材料を成分とする ¾体が川いられ、 ¾体 2の寸法は、必要とするッ -ルチップの人きさから個々に決定される。

また、導電性多結品ダイヤモンド膜 1が導休チップと :接的に接触する桃-造の場合には、発熱のための迎？" g¾流が ·導休チップ'側にリークし、回路を破壊することが起こり得る。この垛、 Μ 5 Λ〜図 5 Cに示すツールチップ:； 0 ⁽⁾の構造のように、導電性多結晶ダイャモンド膜〗の外層部に、 1 () ^π Ω c m以ヒの比抵抗を^する絶緣性の絶緣性ダイャモンド膜 6を被覆することで、漏れ? 流を防 1ヒすることができる,，

次に、図 6 Aおよび | 1 6 Πを参照して、ツールチップに窀力を給電するための給電ホルダの構造について説明する。ベースをなす強； ¾：を -する絶縁性セラミックス 1 0と、ツールチップに電力を給するための導 iWI : 1 2と、ッ一,レチッブを吸养するためのッ一ルチッブ吸 : ) n 1 4およびッ一ルチッブ吸着川 :管 1 5と、ツールチップが半導体チップを吸转すろための半導^チップ吸着川真^ 管 1 6とが設けられ、さらにッ一ルチッブの温度を測 λίίするための温度計測器 7が組込まれている。この温度計測器 1 7で測 L'されたッ一ルチップの温度は、温度調節機構にフィードバックされる。

また、外部装^との断熱のため、外部装^との接触 ί'ίΙ;には、熱伝導中-の低い ί氏熱伝導絶緣性セラミックス〗 8が川いられてい . また、 wn 1 2への給電のため、高温耐酸化件の強い余屑,膜をめつきした^: 1 が収付けられている。低熱伝導絶緣性セラミックス 1 8は、 T.導^チッブの ' 装時に ί',,' fRを加える必要があるため、高強度を冇し、かつ、ヒータのを小さくするため熱伝率が小さく、 5 0 W/m k以下のものが ¾ましレ、,，

ここで、ツールチッブの基体に絶緣性のダイャモンド多結品体を川いた場合、導電性多結品ダイャモンド膜 1を被 ISした ιίの反対側の ¾体の Ιίιίを半^体チップ着のための而として利川することも¹ 'ί能となる ,、

また、従来構造の熱電対を取付けた場合のツールチップの温度 III測では、熱 ¾ 対が剥がれる等の問題があつた。さらに、温度答 ' のレ、ッ - -ルチップでは、熱窀対 A身の熱容最が付加されることで温/ 答忖:が ¾ なり、その性能を 4:かして実装時問を短くする温度制御を加えることができなかつた。したがって、温度応答性が早く非接触測定できる温度計を川いる必耍がある" そこで、 'f 積の限定された外部実装装置内に組込むため、光フアイバ式の放射'温度計が^ましい,，さらに、述したように、導¾性多結品ダイヤモンド^の fi 比抵抗は、温度に依存して変化し、サ一ミスタ特性を示す _f. したがって、このサ―ミスタ特性を利川して、導電性多結ダイヤモンド膜に加わる電圧、流値に某づいて抵抗俯を測定し、ツールチッブの温度を求め、ツールチッブの温度を制御することも可能となる。この場合、給！;ホルダへの温度測定機構の糾込みが不要となる。

次に、 h述した実施例におけるツールチップ'および給電ホルダのより W-体的な例について以下説する。

[具体例 1 ]

まず、図 7 Λ〜図 7 Cを参照して、この -体例 1におけるツールチップ 4 0 0 の構造について説明する。中央部に -柽約 1 m mの吸通孔 5を 1俩 ^する、 2 0 m m X 2 0 m m X 5 m mの S i C ¾ f^ 2の 'λ 0 m tn X 2 0 m mの ifiiに、 ¾扣合成法によりホウ素を不純物として添加した、股厚約 1 () μ m、比抵抗 8 X】（） 3 Ω c mの導窀性多結品ダイヤモンド 1 を析出させる。その後、性多結晶ダイヤモンド膜 1の上に、さらに絶縁 :ダイヤモンド膜 6を 5 0 / m析出させる。

導電性多結晶ダイャモン ΚΙΙ·¾ 1および絶縁ダイャモンド膜 6はレ、ずれも、マイク口波プラズマ C V D法により、メタン、水索をガスとして成膜 -る ,, この成膜時のガス流量は、メタン 5 s し' し' m、水尜！ 0 ^{( )} s c し' η'ιであり、導電性多結晶ダイャモンド膜 1の成膜時には、メタンに対して B / C = 2 () 0 () 0 p p mのジボランを原料ガスに添加した

なお、 Rじ条件により合成した導范性多結品ダイャモンドを S I M Sにより分析したところ、ホゥ尜が 2 0 ⁽⁾ 0 p p m ^まれてレヽ 1.

その後、 S i C基体 2の侧 Γίΐί部に ¾ として、 T i を 1 μ mコーティングし、その上に I^J tを 1 μ mコ一テイングし、さらに、この I) Iの hに、 Λ uを：^J, /z m コーティングした,，

次に、ッ一ルチップ'の先端の Φ ίΜとなる導范' 多結品ダイヤモンド膜 1をラッビングにより謹さ R m a X 0 . 1 μ m、反対側の |了 iiとの平行度（） . 0 1 m m となるように仕 kげ、木具体例におけるッ一ルチッブ 4 0 0を作製した。次に、図 8八、図 8 B、 9 Λおよび | | 9 .を参照して、 18 Λおよび^ 815 にす構造よりなる給¾ホルダ 4 1 ()を外;' fi;¾装川備に取付け、この給ホルダ 4 1 0に、 :空吸着によりツールチップ' 4 ^{() ()}を装^させる ₍）その後、このッールチップ 4 0 ()に対して、 0 "C力 >ら Γ) () 0 "Cまでの ¹温時 ij、 Γ) () () "じから 8 ()°cまでの空冷時の冷却時問、先端而の温度分布、端 ιίιίの、i'^: 度、 1 ()万の繰返し加熱試験後のツールチップ 4 0 ⁽⁾の状態を観察した,，

なお、比較例として、 M 1 0にすように、 Mo製シャンク 5 0の ¾熱部に I'?: さ 1 . () mmの気 I合成ダイヤモンド「〉 1 をろう付けした、従来のッ一レチップを作製し、様の^価を行なった。その結 i を Iス I 1 〗に^す

m 1 1に示すように、 5 0 ()"Cの温度分布および 1 0川' の繰返し加熱 , 験で、本具体例におけるツー /レチップぉよび從來形態のッ - -ルチッブともにの紡であつた以外は、すべて ) の点で、木 U-體におけるツ -ルチッブが優れてレ、ること力';わ力、る

ここで、従來-のツールチップは、設備への取付けに 4 5分要したが、今 |π_1の R 体例におけるツールチップは、設備への取付 Ιίιίと、 Jk に川いられる liiiとの ψ-ij 度が保たれているため、約 1分で取付ける："とが ι'ίί とな ,.

さらに、 m 7 Λ〜 I 7 Cに示す同形状のツールチッフを性多^品ダイャモンド膜の比抵抗 il 、麵、ホウ ¾添加を^化させて、 1 1 ΰί)り作製し^摘を行なった。図 1 2にその結 ¾を示す。ホウ素の添加を |nl条で作製したサンブルを S I MSにより分析し求めた„ 2 ()".:から 0 () ン、の W-温、 0 () Cから 8 0°Cへの冷却、 5 0 () 'じでの而內温度分布、 1 0力 1サイクル加熱後の耐久'!'' - 1-:試験後、 X 5 ()顕微镜観察での表 lili状態観¾の ¹ を小す, > I I 1 2からわかるよ ') に、 No. 5、および 7以外のツールチップは、すべての特性において、十分な性能を得られるものはなかった,，したがって、この一タからも、ツールチップに用いられる導電性多結品ダイヤモンド股の比抵杭は 1 1 0 ⁴ Ω c m以卜.

1 X 1 0 ·' Ω c m 膜^が（） . 1 n m以 Ι·. ) 0 0 μ m以ドであることが好ましいことがわかる.

[具^例 2]

次に、具体例について説する。 f^l 1 3 Λ〜[ 1 1 3 Cを参照して、この具体例 2におけるツールチッブ 4 2 ()は、 1 2 m m X 1 2 m m X 0 - 3 m mの絶緣忤:の多結品ダイャモンドカ、らなる基休 2 の L:に、気相合成法によりホゥ素を不純物として添加した膜厚 « / 比抵抗 8 X 1 0 - ³ Ω c mの導' ( 性多結品ダイャモンド膜 1を 8 / mの^さで析出させた。ホゥ素添加屑の成長は、熱フイラメント C V D法により、メタン、水素およびメタンに対して 5 0 0 0 p p の卜リメチルボロンを ^料ガスとして成膜した。なお、同じ条件により合成した導 ¾忡多 ¹ ή'»ダイャモンド膜を S 1 M Sにより分析したところ、ホウ素が 8 () ⁽⁾ p p m含まれていた _π

導電性多結品ダイヤモンド膜 1の成膜後、 ½ 、· 2の屮央部に、择約 1 m mの吸着用貫通孔 5をエキシマレーザ加工により形成した,，

吸着 /Π '迎孔 5を形成した後、導¾性多結品ダイヤモン m 1 の j:に、極として T i を 1 μ mコーテイングし、その I：に M 0を 2 / mコ一ティングし、さらにそのト.に Λ uを 3 / mコ一テイングし、 k後に N I を 1 μ mコ一-一厂ィングした。 ί本 2の導電外:多結品ダイヤモン

1 によって被された Ιίιίの反対 Ιίιίをラッビングにより R m a X 0 . 1 μ mに上げ、木休例におけるッ一ルチップ 4 2 0 を製作した。

図 1 4 Λおよび図 1 4 Bに示すように、給? ホルダ 4 A ' 0を外部-実装川の設備に取付け、この給'進ホルダ 4 3 0に、ツー/レチップ 4 2 0を真 :吸矜により装^ させる„ その後、 2 0 "Cから 6 0 0 Cまでの時^、 0 0 "Cから 8 () ^:'Cまでの空冷時の泠却時^、先端而の温度分布、 'ノ¹ ύ端 Ιίιίの、 I HJii^:、 1 0力 Ί'.'Ιの跺返し加熱後のツールチップの状態を観察した。なお、比蛟例として、 | | 1 ()に示す従來形態のツールチップを川いて評価を行なったなお、従来のツールチッブの温度制御は、金屈シャンク部分に熱電対をスポッ卜^接で取付ける法をとったのに対し、木具体例におけるツールチッブでは、導 ' '|''Ι·:のダイャモンドの抵抗 ίίι'ι:の温度による変化を利川して行なった,，その結果を、 \ \ 1 5にす,, また、 |¾] 1 6に木具体例におけるツールチッブ'の温度の ½杭 illi線をす。

1 5および図 1 6からわかるように、 6 0 O 'Cの温度分布での本体例のッールチップと従来形態のツールチッブの紡架以外は、すべての点において、木具体例のッ一ルチッブが優れていることがわかった。 [Λ体例 3 ]

次に、具体例 3について説明する,，

図 1 7 Λ〜図 1 7 Cを参照して、この列におけるツールチップ 4 4 ⁽)の構造について説明する。中央部に I：柽約 1 m mの吸翁-貫汕孔 5を 1倘冇する 0 m m X 2 O m m X 3 m mの S i C基休 2の 2 () X 2 O m mの而上に、高いメタン濃度で合成して得られた結品欠陥を含む膜厚約 1 ⁽⁾ m、比抵抗 1 X 〗（） ³ Ω c m の導電性多結晶ダイヤモンド膜 1を析出させる„

その後、導電性多結 _f ダイヤモンド膜 1 と対の Iftiに、絶縁性ダイヤモンド膜 6を約 5 0 μ m析出させる。導截性多結品ダイャモンド^〗および絶緣性ダイャモンド膜 6はレ、ずれもマイク口波ブラズマ C V D によりメタンと水素とを原料ガスとして合成した。導范性多結ダイャモン \ 1の成^時のメタン流 ¾は

0 s c c m、水素は 5 0 0 s c c mであった。

この導電性多結晶ダイャモンド膜 1は、ラマン分光分析により、 s p 2構造を示す 1 5 0 0 c m— '付近のピ--クが、ダイャモンドの s p 3措造を示す 1 3 3 3 : m 'のピ一クと同程度に観察された。

また、導¾性多結晶ダイヤモンド 1 の卜-に電^として、 T i を 1 / m、 P t を 1 μ m、 A u を 3 μ m _ ねてコ一テイングし、さにその上に T aを () . 5 μ _mコ一ティングした。ッ一ルチッブ先端の押 U-:lWとなる絶緣' |'Ι·:ダイャモンド膜 6 をラッビングにより、 ifii llさ R m a X () . 1 // m、乂 W側の Ιίιίとの '!': () . () 1 m mに仕上げ、本具体例に ^づくツールチッブ 4 4 0を作製した,，

この構造よりなるッールチップ 4 4 ()を、真吸着により、 1 1 4 Λおよび図 1 4 Bに示す給電ホルダ 4 3 ()に取付け、この給 ¾ホルダ 4 3 ()を外部¾装川の設備に取付けて、具体例〗と同じ評価を行なった" その^果を、 I I I 8に示す ₍. ホゥ素を不純物として添加した導電^多結品ダイャモンド膜を川いたものとほぼ同じ性能を示し、木体例におけるツールチッブにおレ、ても、体例 1 のッ一ルチップと同の効^;を得ることがわかった,，

[： R-体例 4 ]

m 1 7 A〜図〗 7 Cに^す具-休例 3と同 -形状のツールチップを作製した,, ただし、導電性多結晶ダイャモンドは熱フィラメント C V D法により、メタン、水素およびメタンに対して B Z C == 0 0 0 0 p p mのトリメチルボロンを原料ガスとして成 ί した _n 膜厚約 1 () μ rru 比抵抗 3 X 1 0 2 c mである。

この導電性多結品ダイヤモンド膜を S I M Sにより分析したところ、ホウ素が 1 0 0 0 0 p p m含まれており、 ϋ休例 2で示したツールチップが高温になるほど低抵抗化するのに対して、図 1 9に示すように、 ^温になればなるほど、高抵抗化し、温度が 6 0 0 k以上では、抵抗値は一定となる。

また?!;極部分は T iを 1 / mコーティングし、その」 -.に I ' ίを 2〃 mコ一ティングした。

この構造よりなるツールチップを真空吸着により、 1 2 0 Λおよび図 2 0 Bに示す給電ホルダ 4 5 0に取付け、この給電ホルダ 4 5 0を'奥装川の設備に取付けた。その後、具体例 3と同じ評価を行なった。この結を、図 2 1に示す。

図 1 4 Λおよび図 1 4 Bに示す給電ホルダ 4 3 0においては、ツールチップの対角. hに位置する電極は同電位が加えられているのに対して、 2 0 Λおよび図 2 0 13に示す給電ホルダにおいては、 4 ¾極それぞれに ¾なつた ¾位を -えろことができる。各電極問の抵抗値を合せて供給する' 位に、電力を調整し温度制御を行なつた。このため、昇温時のォ一バーシュ一卜を 5 "C以ドに仰制して、ッ一ルチップの而内温度分布をより均一にすることが可能となる ,，また、木給電ホルダ 4 5 0においては、光ファィバ放射温度計 1によりツールチッブ温度を測定し、ツールチッブ温度を制御した。このため、ツールチッブのい温度応答性を生かして、非常に良好な昇温特性が得られた。また、図 2 1にすように、具体例 1のツールチップより温度分布が良好で、他の項 Hについては等の性能を有している。

[具体例 5 ]

次に、具体例 5について説明する,，

図 2 2 Λおよび図 2 2 Bを参照して、木 ft体例におけるツールチッブ 4 6 0は、

1 0 m m X 1 0 m m X 3 m mの S i ffi体 2の上而に膜厚約 5 0 /, mの絶緣性多結晶ダイャモンド膜 6を析出させ、その反対而にホウ素を不純物として添加した導電性多結晶ダイャモンド膜 1を 2層析出させた ₍， 1屑 Πは膜^ 5 μ m , 比抵抗 4 X 1 0 _ ³ Ω c m、 2層 Mは膜^ 1 0 n 比抵抗 1 X 1 0 - ³ Ω c mとしす導電性多結品ダイヤモンド膜 1および絶緣忡多結^ダイヤモンド膜 6は、いずれもフィラメント C V D法により、メタン、水尜を！];!料ガスとして合成した。さらに、導范性多結晶ダイヤモンド^には卜リメチルボロンを ; ί料ガスとして使川し、 B Z Cが 1 ¾目は 2 0 0 0 () p p m、 2屑 f lはその 1 / 3以下となるようにした。

同条件で合成した導電性多結晶ダイャモンド膜を S I M Sにより分析したところ、 1層 Θにはホゥ素が 8 () 0 0 p p m , 2 Wi \]にはホウ素が 1 () () p p m含まれていた。

導¾性多結品ダイャモンド膜 1 の成膜後、 ½体の屮火に li 約 0 · 5 m mの吸着用貫通孔 5をレーザ加:ににより形成した吸肴川 iJii孔 5を形成した後、某体 2の 4侧而をテ一パ状に加:にし、絶緣性多ダイャモン

(5をラッピングにより R m a X () . 1 /, mに、導多結^ダイャモンド|| 1を Γ) μ m隱し、 R m a x ϋ . 2 μ mに f l:上げた,,

さらに、導電性多結晶ダイヤモンド膜 1 のに、 tして、 Ύ \ 0 . 2 μ m、 N i 0 . 5 μ mをスバッタリング法によりコ - ティングし、このに：·$ m m X： -i m m X 0 . 1 m mのシ一 I、状に加工した Λ g C d〇を C uろぅ材を川いて真空炉で約 6 5 0 °Cに加熱してろう付けし、導權を , け

さらに、中央部に導体チップ吸着川の

f' :をけたセラミックベース 7を ¾化ゲイ素により製作し、これと側而をテ一ぺ形状に加にした 1卜.め板 8とにより、 ¾体 2を挟み込み、 4力所を止めねじ ⁹を川いて Ι,',Ι した,，セラミックべ —ス 7の基体 2に接触する位置に 4力所眞通孔を設け、内部に Λ g C d Oを圧人し給? 1 ()を設けてツールチップを製作した,.

また、このツール手'ソブ 4 B 0を、 1 ：\ Λ、 2 Λ ' IK M 2 4 Λおよび fel 2 4 Bに示す給電ホルダ 4 7 0を川いて、 iif^i^! 1 と M様の評仙 iを行なった。その結果を図 2 5に示す ₍. その結果、押 U-:fTiiの Ψ-川./' を改すろことが可能となった。なお、今回問示した実施例は、すべての点で例小であつて !liij \imなものではないと考えられるべきである ₍, 本願 ¾明の範リ 1は、卜. した説 Iリ】ではなく、特許詰求の範 Wによって示され、特許請求の範^と均^の, および範 I内でのすべての変更が含まれることが意図される„ 産業上の利川可能性

この ¾明は、半導体チップを基板に実装するために丌]いられるッ―ルチッブぉよびそのツールチップを備えたボンディングツールならびにそのボンディングツ - ルの制御方法に有利に適用され得る。

Claims

詰の

1 . 圧^のための先端部に、気相成された導 liw:多 ¹ ί品ダイヤモンド膜を川いるボンディングツールにおいて、

ダイヤモンド多結晶体、 S i、 S i t 、 Λ Ι Ν、 S i ： , N ₄および^結晶ダイャモンドからなるグループから選択された少なくとも 1 つの材料を主成分とする基体と、

前記基体上の、圧着に川いられる Ιίΐί、この而と反対の而またはこれらの !flfと交わる 2而以上の側面に被禝され、比抵抗が 1 X 1 0 " Ω c m以上 1 X 1 0 ³ Ω c m未満、膜厚が 0 . 1 μ m以上 5 0 () // m以下の細 ;1|である Γ|ίί記導¾忡多結品ダィャモンド膜と、

前記導電性多結晶ダイヤモンド膜の hに、前 ^? 11性多結品ダイヤモンド膜に電力を導入するために被禝された金属膜と、

を有するツールチップ。

2 · 前記^着に川いられる前記 iliから前記 ιίιίの反対 ιίιほで設けられた少なくとも 1俩以上の吸肴用貫通孔をさらにする、請求項 1 に ¾1載のッ一ルチップ _r,

3 . 前導電†'l-:多結晶ダイャモンド膜は、不純物の添加により形成された f である、請求項 1に^載のツールチップ _r>

4 . i)ii記不純物はホウ素である^求项 3に ^載のッ -ルチップ _t,

5 . 前記導¾性多結品ダイヤモンド膜は、欠陥の導入により形されたである、請求ゆ: 1に記載のッールチッブ',，

6 . 前¾欠陥は、 s p 2構造を冇する、项 5に ^救のツールチップ„

7 . 前記導電性ダイャモンド膜の而机さが 0 . 1 μ m以 I： 1 0 μ m以 F "である求項 1にのッ一ルチッブ<,

8 . 前記 ¾体の圧着のために/ Πいられる少なくとも Γιίί記 ιΑί I ·.に形成された Γ;ίί記導電性多結品ダイャモンド膜の上に、 1 () Ω し' m以 I：の比抵抗を ίし、その膜 JV: が 1 μ m以上 0 0 0 β m未満である多結 ιίΰダイヤモン (、"膜をさらに^する、 W 求項 1に記載のッ一ルチッブ'。

9 · 前記基体の圧着のために用いられる前記而と、この ιίιίの反対の ιίιίとは :いに、ド行であり、かつ、その ^行度が、 ίιίί記圧^のために川いられる Γ】ίί記 Γίϊίを某準として、（）. 1 μ m以内である、請求項 1に ¾救のツールチップ。

1 0 . 前記導電性多結品ダイャモンド膜に、 1 0 0 p p m以上 5 0 () 0 0 p p m 以下のホウ素が添加されている、請求項 4に記救のッ一ルチップ。

1 1 . 前記導電性多結品ダイヤモンド膜が s p 2構造を冇する欠陥を導人して形成されており、ラマンスぺクトルの s p ²および s μ 3ピークの i 大値の比（ s p 2 / s p 3 ) が ϋ . 5以上 ] 0以下である、請求項 6に記載のツールチップ。

1 2 . 前記金属膜が 2層以上であり、最表 ίϊΐί屑が A u、 F t , A g、 N i、 T a、 C rのいずれかの単体金またはこれらのうち 2稗以上の糾合せによる合金、または、 Λ g P d、 P t— I r合金、または Λ gと C d、 l n、 S n、 Z n、 C u の 1種類以 hの元素を含む酸化物または Λ および Wを含む余厲炭化物のいずれかである、請求項 1に記載のッ一ルチップ，

1 3 . 前記導電性多結晶ダイヤモンド膜の养のために川いられる冇効エリア外周部に電力を供給するため、電力の供給をツールチッブ'の外周部に 4力所以 kの独-、'/:した金属層をさらに設けた、請求項 1に記載のツールチップ'。

1 4 . 前記導電性多結晶ダイヤモンド膜は、ホウ素の添加量が ¾なる 2楝類以上の膜から形成され、前記基体に近い側に添加量の高い導電性多結品ダイャモンド膜を設け、この上に添加 Sが低い導電性多結品ダイヤモンド屄を r¾けた、請求項 1 0に記載のッ一ルチップ。

1 5 . / 着のための先端部に、気扣合成された導? 0；性多 ¹ ί品ダイヤモンド膜を川いるボンディングツールにおいて、

ダイヤモンド多結晶体、 S i 、 S i C、 Λ 1 Ν、 S i _:, および^結品ダイャモンドからなるグループから選択された少なくとも 1 つの材料を主成分とする基体、

前記基体上の、圧^に川いられる而、この liiiと反対のまたはこれらの iAiと交わる 2面以上の側而に被覆された前記導電性多結品ダイャモンド！ ^および、前記導電性多結晶ダイヤモンド膜の上に、前記導電性多結品ダイヤモンド膜に電力を導入するために被覆された金属膜を有するッールチッブと、

前記ツールチップへ給 fgするための金厲電極およびこの金属電を支持するためのセラミックベースを冇する給電ホルダとを冇するボンディングツール。

1 6 . 前記給¾ホルダは、前記ツールチップを吸着するための K¾吸^溝と、この真空吸着满に通ずる少なくとも 1 つの吸着川員'通孔と、ッ- -ルチッブに ¾ 力を供給するための力所以 I二の導体膜と、 fiii記ッ一 -ルチップと接触する而の Ψ- iU度が 3 μ m来満である第 1絶緣れ:セラミックス部品と、熱伝導率 :が低く、かつ、絶縁性を^する第 2絶緣性セラミックス部品と、表 Ιίΐίに酸化を防止するための金属膜を被锾した金属部品とを冇する、 R项 1 5に記載のボンディングツール。

1 7 . 前記導体膜は 2屑以上であり、最表 |W屑が A u、 Γ' A g、 N i 、 T a、 C rのいずれかの体金属またはこれらのうち 2柿以 I -の糾合せによる合余、または、 A g P d、 P t - I r合佥、または Λ と C d、 I n、 S n、 Z n、 C u の 1棟類以上の元素を^む酸化物または Λ および Wをむ金屈,炭化物のいずれかである、請求項 1 6に記載のボンディングツー/

1 8 . 先端 Γήίに気相合成導¾性多結晶ダイヤモンドが形成されたツールチップを ·するボンディングツールの制御方法であって、 Γιίί ¾忤:多結ダイヤモンド膜の電気抵抗の変化を測定して、ボンデイングツールの温度調幣を行なう、ボングツールの制御方法,，