プラズマ処理装置及びコンタクトプローブの表面改質方法
【課題】コンタクトプローブの先端部に抵抗率が１０−２Ω・ｍ以下、硬度が６００Ｈｖ以上のＤＬＣ膜を被覆する技術及びプラズマ処理装置を提供し、この導電性ＤＬＣを被覆したコンタクトプローブ及びこのプローブを用いたプローブカードを提供する。
【解決手段】コンタクトプローブ基材の先端部に加わる高電界を緩和する構造の支持手段にコンタクトプローブ基材を挟止し、プラズマ処理装置内で前記プローブ基材表面をクリーニングする工程と、前記基材表面に窒素イオンと炭素イオンを照射して基材金属の窒化物と炭化物の混合被膜を形成する工程と、炭化水素ガス放電プラズマを発生させ、コンタクトプローブの先端部に導電性ＤＬＣ被膜を形成する工程とからなる。
【解決手段】コンタクトプローブ基材の先端部に加わる高電界を緩和する構造の支持手段にコンタクトプローブ基材を挟止し、プラズマ処理装置内で前記プローブ基材表面をクリーニングする工程と、前記基材表面に窒素イオンと炭素イオンを照射して基材金属の窒化物と炭化物の混合被膜を形成する工程と、炭化水素ガス放電プラズマを発生させ、コンタクトプローブの先端部に導電性ＤＬＣ被膜を形成する工程とからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＳＩ等の半導体集積回路の電気的諸特性を測定する際に用いられるプローブカード用コンタクトプローブの表面改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ等の半導体集積回路を構成する半導体ウエハの製造工程において、半導体ウエハ上の集積回路等の電気的諸特性を測定するためにプローブカードが使用される。プローブカードに用いられる測定用コンタクトプローブには、耐摩耗性、可撓性等が要求されることからタングステン、レニウムタングステン、銅ベリリウム、パラジウム銀系合金などが素材として用いられる。
【０００３】
一方、プローブカードによる測定対象物であるＬＳＩ等の半導体集積回路の電極パッドには、一般的にアルミニウムやアルミニウム合金が採用されている。これらの電極パッドに接触する微細なコンタクトプローブの先端部は通電時に加熱され、プローブの先端部に電極パッドから剥がれたアルミニウム屑が付着して酸化され、接触抵抗が増大するため正確な電気諸特性が測定できなくなる。従って、コンタクト回数に応じてアルミニウム酸化物を毎回除去しなければならないと云う煩わしさがあった。また、頻繁にプローブカードを交換する必要があった。
【０００４】
この問題を解決する方法として前記コンタクトプローブの少なくとも先端部にアルミニウムが凝着し難いダイヤモンドライクカーボン膜（以下、ＤＬＣ膜と略記する）をコーティングする技術が開発されてきた。従来の製造方法によるＤＬＣ膜は、一般的に電気的に絶縁性膜であるか高抵抗膜である。従って、低抵抗のＤＬＣ膜を得るために導電性微粒子を含むＤＬＣ膜や金属元素を添加したＤＬＣ膜が開発されてきた。
【０００５】
特許文献１では、タングステンまたはレニウムタングステンからなるプローブの先端部の少なくとも接触部に金属を含むＤＬＣ膜を形成する技術が開示されている。前記混入金属としては、タングステン、モリブデン、金、銀、ニッケル、コバルト、クロム、パラジウム、ロジウム、鉄、インジウム、スズ、鉛、アルミニウム、タンタル、チタン、銅、マンガン、白金、ビスマス、亜鉛、カドミウムのうちの少なくとも１種類の元素を含むものとされ、その含有量は１重量％以上５０重量％以下とされている。
【０００６】
しかし、特許文献１によれば、カーボンだけからなるＤＬＣ膜の抵抗率は２５１．６Ω・ｍ、タングステンを１２．５重量％含むＤＬＣ膜の抵抗率は３４．１１Ω・ｍ、モリブデンを１２．５重量％含むＤＬＣ膜の抵抗率は５．８２Ω・ｍで、タングステンだけからなるコンタクトプローブの抵抗率１０−６Ω・ｍオーダーに比較して極めて大きいことが示されている。実際のプローブ先端の接触部における電気抵抗は数十Ωから数ｋΩになり、接触部が発熱するという課題があった。発熱を抑制するには、コンタクトプローブ先端部のＤＬＣ膜の抵抗率を１０−２Ω・ｍ以下に低減する必要がある。
【０００７】
また、プラズマ処理装置内で前記コンタクトプローブの先端部に負のバイアス電圧を印加して密着性に優れたＤＬＣ被膜を形成する場合、前記コンタクトプローブの先端部に高電界が集中するためコンタクトプローブの先端部に異常放電が発生し、コンタクトプローブの先端部が損傷を受けるという課題があった。
【０００８】
更に、低効率が１０−２Ω・ｍ以下の導電性ＤＬＣ被膜を形成するためには、前記コンタクトプローブの先端部を２５０℃乃至４５０℃に保持してＤＬＣ被膜を形成する必要があるが、微細なコンタクトプローブの先端部を加熱する方法及びその温度を制御する方法が確立されていないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２８９８７４号公報（日本電子材料（株））
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みて発明されたもので、前記コンタクトプローブの少なくとも先端部に抵抗率が１０−２Ω・ｍ以下、硬度が６００Ｈｖ以上のＤＬＣ膜をコーティングする技術及びプラズマ処理装置を提供し、長期間安定に使用できるコンタクトプローブの表面改質方法、及びこの表面改質方法によって製造されたコンタクトプローブ、及び該コンタクトプローブを用いたプローブカードを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理容器と、該プラズマ処理容器内を真空排気する真空排気手段と、原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、前記プラズマ処理容器内に放電プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、被加工物を支持する支持手段と、前記被加工物の表面にプラズマを接触させて表面改質するためのバイアス電圧を印加するバイアス電源とを備えたプラズマ処理装置において、前記支持手段がコンタクトプローブ基材を挟止する構造であって、前記コンタクトプローブの先端部の周囲に切欠部を有する構造の支持手段であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２に係るプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記支持手段が前記コンタクトプローブ基材を挟止する構造であって、コンタクトプローブの先端部の周囲に切欠部を有し、前記コンタクトプローブの先端部と前記支持手段の放電プラズマに対向する面とがほぼ同一面となるように狭止されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項３に係るプラズマ処理装置は、請求項１又は２記載のプラズマ処理装置において、前記支持手段に電気的に絶縁された加熱手段及び温度制御装置が付随していることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項４に係るプラズマ処理装置は、請求項１から３のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、前記放電プラズマ発生手段が低インダクタンス誘導結合型高周波アンテナであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項５に係るプラズマ処理装置は、請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、前記バイアス電源が電圧１ｋＶ乃至１５ｋＶの負のパルス電圧を出力するパルス電源であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項６に係るプラズマ処理装置は、請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、前記バイアス電源が電圧２００Ｖ乃至１ｋＶの負の脈流電圧又は直流電圧を出力する電源であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項７に係るコンタクトプローブの表面改質方法は、プラズマ処理容器内に前記コンタクトプローブ基材を挟止した前記支持手段を設置し、前記プラズマ処理容器内にアルゴンガスを導入して、プラズマ発生手段によって放電プラズマを発生させ、該放電プラズマに前記コンタクトプローブ基材の少なくとも先端部を接触させ、前記支持具とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加してプローブ基材表面をクリーニングする工程（ａ）と、窒素又は窒素化合物ガスと炭化水素ガスを含む放電プラズマを発生させ、前記支持具とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加して前記基材表面に窒素イオンと炭素イオンを照射して基材金属の窒化物と炭化物の混合被膜を形成する工程（ｂ）と、更に炭化水素ガスを導入して放電プラズマを発生させ、前記支持具とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加して前記混合被膜表面に導電性ダイヤモンドライクカーボン被膜を形成する工程（ｃ）とからなることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項８に係るコンタクトプローブの表面改質方法は、請求項７に記載のコンタクトプローブ表面改質方法に関し、前記工程（ａ）から（ｃ）において、前記負のバイアス電圧が波高値１ｋＶ乃至１５ｋＶの負のパルス電圧であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項９に係るコンタクトプローブの表面改質方法は、請求項７に記載のコンタクトプローブ表面改質方法に関し、前記工程（ｃ）において、前記負のバイアス電圧が２００Ｖ乃至１ｋＶの負の脈流電圧又は直流電圧であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項１０に係るプコンタクトローブの表面改質方法は、請求項７から９のいずれかに記載のプローブ表面改質方法の工程（ｃ）において、前記プローブ基材の温度を２５０℃乃至４５０℃に保持してダイヤモンドライクカーボン被膜を形成することを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項１１に係るコンタクトプローブの表面改質方法は、請求項７から１０のいずれかに記載のコンタクトプローブ表面改質方法において、前記導電性ダイヤモンドライクカーボン被膜の電気抵抗率が１０−２Ω・ｍ乃至１０−５Ω・ｍ、硬度が６００Ｈｖ乃至２０００Ｈｖの導電性ダイヤモンドライクカーボン膜であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項１２に係るプローブカードは本発明の請求項１から６のいずれかに記載のプラズマ処理装置及び／又は請求項７から１１のいずれかに記載の表面改質方法によって表面改質されたコンタクトプローブを用いて製造する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によって、前記コンタクトプローブの少なくとも先端部に抵抗率が１０−２Ω・ｍ以下、硬度が６００Ｈｖ以上のＤＬＣ膜をコーティングできるプラズマ処理装置及びコンタクトプローブの表面改質方法を提供し、このプラズマ処理装置及びコンタクトプローブの表面改質方法によって、長期間安定に使用できるコンタクトプローブの製造を可能にし、このプローブを用いたプローブカードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の模式図である。
【図２】本発明に係る被加工物支持手段の一実施形態の斜視図である。
【図３】本発明に係るコンタクトプローブの表面改質方法の概略工程図である。
【図４】本発明に係る導電性ＤＬＣ皮膜のＸＲＤによる評価結果を示す図である。
【図５】本発明に係る導電性ＤＬＣ皮膜の抵抗率と基材温度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理容器と、該プラズマ処理容器内を真空排気する真空排気手段と、原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、前記プラズマ処理容器内に放電プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、被加工物を支持する支持手段と、前記被加工物の表面にプラズマを接触させて表面改質するためのバイアス電圧を印加するバイアス電源とを備えたプラズマ処理装置において、前記支持手段がコンタクトプローブ基材を挟止する構造であって、前記コンタクトプローブの先端部の周囲に切欠部を有する構造の支持手段を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置である。
【００２６】
本発明に係るプラズマ処理装置の模式図を図１に示す。プラズマ発生手段は、前記プラズマ処理容器２１内に低インダクタンス誘導結合型高周波アンテナ２２がフィードスルー３２を介して導入されている。前記誘導結合型高周波アンテナは整合器２４を介して高周波電源２３に接続されている。原料ガスはガス導入口３３から導入され、真空排気手段（図示せず）によって排気口３４から排気され、原料ガス圧力が調整される。前記支持手段２５は前記誘導結合型高周波アンテナ２２に対向して設置され、その一方の面に被加工物であるコンタクトプローブ２６が挟止され、他方の面には絶縁板３０を挟んで加熱板２９が取り付けられている。前記支持手段はアルミニウム等の電気伝導及び熱伝導に優れた材料で構成され、フィードスルー３２を介してバイアス電源２８に接続されている。また、加熱板はフィードスルー３２を介して温度制御装置３１に接続されている。
【００２７】
本発明に係る前記支持手段２５の一実施形態の斜視図を図２に示す。前記支持手段は支持具２５ａと支持具２５ｂから構成され、両者間にコンタクトプローブ２６が挟止された構造とする。コンタクトプローブ２６の先端部２６１の周囲に切欠部２７を設ける。前記コンタクトプローブの先端部２６１と前記支持手段２５の放電プラズマに対向する面２５１とがほぼ同一面となるように狭止する。
【００２８】
このような構成とすることによって、コンタクトプローブ基材に高電圧のバイアス電圧、例えば５ｋＶ以上の負のパルス電圧を印加した時にコンタクトプローブの先端部２６１に高電界が集中するのを緩和することができる。従って、プローブ先端部２６１へのスパーク放電等による損傷を回避できる効果がある。この構成の他の効果は、支持手段２５を所定温度に加熱することによって、熱伝導と輻射熱によって前記コンタクトプローブ及びその先端部２６１の温度を所定温度に保持することができることである。
【００２９】
前記コンタクトプローブの先端部２６１と前記支持手段２５の放電プラズマに対向する面２５１とがほぼ同一面となるように狭止するということは、完全に同一面である必要はなく、上記二つの効果が発揮できる範囲であれば、前記コンタクトプローブの先端部２６１が支持手段２５の放電プラズマに対向する面２５１よりも突出していてもよいことを意味している。前記コンタクトプローブの先端部２６１が支持手段２５の面２５１より若干沈降していることが望ましい。
【００３０】
前記切欠部２７の役割は、プローブ先端部に発生する高電界を緩和すると同時にプローブ先端部の周囲にイオン照射を可能にし、導電性ＤＬＣ被膜の形成に不可欠なものである。その形状は、図２に示すような溝形状とすることができるが、溝形状に特定されるものではなく、前記二つの効果を損なわない形状、例えば、コンタクトプローブの先端部を中心とする円筒状、或いは楕円筒状とすることができる。また、切欠部の大きさ及び深さも特定されるものではなく、印加するバイアス電圧やＤＬＣ被膜の被覆領域を考慮して設計される事項である。
【００３１】
加熱手段としては電気加熱プレート、或いはランプ加熱を採用することができる。前記放電プラズマ発生手段は棒状又はコの字形の低インダクタンス誘導結合型高周波アンテナ（ＬＩＡ：Ｌｏｗ Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ Ａｎｔｅｎｎａ）を採用することができる。ＬＩＡによるＩＣＰでは密度が１０１１個／ｃｍ３以上の放電プラズマが容易に得られ、導電性ＤＬＣ被膜を形成するのに好適である。高周波電力の周波数は特に限定されるものではないが、１３．５６ＭＨｚ乃至５４ＭＨｚの高周波電力が好適である。
【００３２】
前記バイアス電源２８は、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加して基材表面に高エネルギーイオンを照射するためのもので、出力電圧１ｋＶ〜１５ｋＶ、パルス幅２μｓ〜１０μｓ、繰り返し周波数１ｋＨｚ〜４ｋＨｚの負のパルス電圧を発生するパルス電源である。また、導電性ＤＬＣ被膜を形成する工程では、１ｋｅＶ以下の低エネルギーイオンを照射することができ、電圧２００Ｖ〜１０００Ｖ、周波数１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの負の脈流電圧、又は直流電圧を発生するバイアス電源を使用することができる。
【００３３】
本発明に係るコンタクトプローブの表面改質方法は、前記プラズマ処理容器内に設置した支持手段にコンタクトプローブ基材を挟止し、プラズマ処理容器内にアルゴンガスを導入して、プラズマ発生手段によって放電プラズマを発生させ、該放電プラズマに前記コンタクトプローブ基材の少なくとも先端部を接触させ、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加してプローブ基材表面をクリーニングする工程（ａ）と、窒素又は窒素化合物ガスと炭化水素ガスを含む放電プラズマを発生させ、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加して前記基材表面に窒素イオンと炭素イオンを照射して基材金属の窒化物と炭化物の混合被膜を形成する工程（ｂ）と、更に炭化水素ガスを導入して放電プラズマを発生させ、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加して前記混合被膜表面に導電性ＤＬＣ被膜を形成する工程（ｃ）とからなる。
【００３４】
本発明に係るコンタクトプローブの表面改質方法の概略工程を図３に示す。工程（ａ）では、コンタクトプローブ基材の表面をクリーニングする工程でアルゴンガス又はアルゴンと水素の混合ガスの放電プラズマ中で前記支持手段とコンタクトプローブ基材に５〜１５ｋＶの負のパルス電圧を印加し、アルゴンイオン及び水素イオンを照射してクリーニング処理を行う。一般的に金属基材の表面には絶縁物である金属酸化物が存在するが、これを除去する。
【００３５】
工程（ｂ）では、窒素化合物ガス、例えば窒素ガスと炭化水素ガスの放電プラズマを発生させ、窒素イオン及び炭素イオンを前記コンタクトプローブ基材に５〜１５ｋＶの負のパルス電圧を印加してイオン照射する。一例としてタングステンプローブ基材１１の場合、基材表面に窒素及び炭素との化合物、ＷＮ，ＷＣ及びＷＣＮ等の混合物被膜１２が形成される。これらの混合物被膜は基材１１とこの表面に製膜する導電性ＤＬＣ被膜１３との密着性の改善と導電性ＤＬＣ被膜１３の成長に不可欠な工程である。窒素ガスと炭化水素ガスの混合割合は基材の材質によって調整することが望ましい。また、工程の前半では１０ｋｅＶ以上の高エネルギー窒素イオンを照射し、後半では１０ｋｅＶ以下の低エネルギー炭素イオンを照射して傾斜機能被膜を形成することができる。
【００３６】
工程（ｃ）では、炭化水素ガスを導入して放電プラズマを発生させ、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧、例えば負のパルス電圧を印加して前記混合被膜表面に導電性ＤＬＣ被膜を積層する。負のパルス電圧としては、１ｋＶ乃至１０ｋＶ、デュティ比０．３％乃至１０％のパルス電圧を用いることができる。前記導電性ＤＬＣ被膜の電気抵抗率は１０−２Ω・ｍ以下であることが望ましく１０−３Ω・ｍ乃至１０−５Ω・ｍである。また、硬度は６００Ｈｖ乃至２０００Ｈｖの導電性ＤＬＣ被膜であることが望ましい。
【００３７】
本発明に係る工程（ａ）では、コンタクトプローブ基材表面をスパッタエッチするため、また、工程（ｂ）では窒素イオン及び炭素イオンを注入するため、前記負のバイアス電圧は波高値が１ｋＶ以上、好ましくは５ｋＶ乃至１５ｋＶの負のパルス電圧であることが望ましい。更に、工程（ｃ）では、前記負のバイアス電圧として前記負の高電圧パルスに加えて、２００Ｖ乃至１ｋＶの負の脈流電圧又は直流電圧を印加して導電性ＤＬＣ被膜を形成することができる。
【００３８】
本発明によれば、工程（ｃ）においては、前記プローブ基材の温度を２５０℃乃至４５０℃に保持して導電性ＤＬＣ被膜を形成する。発明者らの実験結果によれば、抵抗率１０−２Ω・ｍ以下、硬度１０００Ｈｖ以上の導電性ＤＬＣ被膜を得るには基材温度が前記温度範囲であることが不可欠である。
【００３９】
上記表面改質方法によって表面改質したコンタクトプローブを用いれば、集積回路等の電極パッド金属が凝着しない、且つ耐摩耗性に優れたプローブカードを提供することができる。
【実施例１】
【００４０】
以下、コンタクトプローブの表面改質方法について図１を用いて説明する。プラズマ処理装置２１内に誘導結合型高周波アンテナ２２を設置し、該高周波アンテナに対向して前記コンタクトプローブ基材２６を挟止した支持手段２５を配置した。支持手段の背面に絶縁板３０を介して加熱板２９を取り付けた。コンタクトプローブにはレニウム入りタングステン基材を使用し、その温度は温度制御装置３１によって所定温度に保持した。
【００４１】
工程（ａ）では、前記プラズマ処理装置内を予め高真空に排気して十分ガス出しした後、ガス導入口３３から水素ガス２０％とアルゴンガス８０％の混合ガスを導入して圧力０．６パスカルに調整し、周波数１３．５６ＭＨｚ、出力１ｋＷの高周波電力を誘導結合型高周波アンテナ２２に給電して放電プラズマを発生させた。前記支持手段２５及びコンタクトプローブ基材２６に１０ｋＶの負のパルス電圧を印加して前記コンタクトプローブ基材表面をクリーニングした。前記支持手段２５及びコンタクトプローブ基材２６は３００℃に保持した。
【００４２】
次ぎに工程（ｂ）では、原料ガスとして窒素ガス７０％とアセチレンガス３０％の混合ガスを導入してガス圧力を０．５パスカルに調整し、前記高周波アンテナ２２に７００Ｗの電力を給電して放電プラズマを発生させた。支持手段２５には−１５ｋＶ、パルス幅５μｓ、繰り返し周波数１ｋＨｚのパルス電圧を印加した。前記支持手段及びコンタクトプローブ基材はイオン照射によって加熱されるため、加熱板２９に加える電力を制御してほぼ３００℃に保持した。この条件で１０分間イオン照射した後、窒素ガス３０％、アセチレンガス７０％に混合割合を変えて、１０分間イオン照射した。
【００４３】
工程（ｃ）では、原料ガスとしてメタンガス７０％とアセチレンガス３０％の混合ガスを導入してガス圧力を０．８パスカルに調整し、前記高周波アンテナ２２に７００Ｗの電力を給電して放電プラズマを発生させた。支持手段２５には−５ｋＶ、パルス幅５μｓ、繰り返し周波数２ｋＨｚのパルス電圧を印加した。前記支持手段及びコンタクトプローブ基材の温度は２２０℃から４５０℃まで変化させてＤＬＣ被膜を形成した。前記製膜条件で１５分間製膜して厚さ０．２μｍの導電性ＤＬＣ膜を得た。
【００４４】
本発明に係る導電性ＤＬＣ膜の物性及び電気特性を評価するために、前記コンタクトプローブ先端部へのＤＬＣ被膜形成と同時にシリコン基板の酸化膜上に導電性ＤＬＣ膜を形成し、その特性を評価した。ＸＲＤによるＸ線解析結果を図４に示す。２４度と４５度近辺のブロードなピークはｓｐ２結合のグラファイト微結晶によるものであり、５０度付近の鋭いピークはｓｐ３結合のダイヤモンド微結晶（２００面）によるものである。本発明によるＤＬＣ膜は非晶質炭素の中にｓｐ２結合のグラファイト微結晶とｓｐ３結合のダイヤモンド微結晶が混在しているものであることが明らかになった。
【００４５】
４探針測定器Ｎａｐｓｏｎ、ＲＴ−７による抵抗率の測定結果を図５に示す。ＤＬＣ被膜の抵抗率は基板温度２２０℃では２×１０−２Ω・ｍ、４００℃で１．２×１０−４Ω・ｍで、基板温度が高くなると抵抗率が低下することが分かる。基板温度が高いほど微結晶の割合が増加することによるものと考えられる。
【実施例２】
【００４６】
工程（ａ）及び工程（ｂ）は実施例１と同条件で行い、工程（ｃ）では、原料ガスとしてメタンガス７０％とアセチレンガス３０％の混合ガスを導入してガス圧力を０．８パスカルに調整し、前記高周波アンテナ２２に７００Ｗの電力を給電して放電プラズマを発生させた。支持手段２５及びコンタクトプローブ基材２６には−９００Ｖ、パルス幅１５μｓ、繰り返し周波数３３ｋＨｚのパルス電圧を印加した。前記支持手段及びコンタクトプローブ基材の温度は２５０℃から４５０℃まで変化させてＤＬＣ被膜を形成した。前記製膜条件で１５分間製膜して厚さ０．２５μｍの導電性ＤＬＣ膜を得た。
【００４７】
４探針法による抵抗率の測定結果を図５に示す。実施例１と同様に基板温度とともに抵抗率が低下することが明らかになった。
【００４８】
上記実施例では、放電プラズマ発生手段にＬＩＡによるＩＣＰ放電プラズマを用いたが、これに特定されるものではなくプラズマ密度が１０１１個／ｃｍ３程度以上の放電プラズマが発生できるプラズマ発生手段、例えばＣＣＰ放電プラズマ、ＥＣＲ放電プラズマ、直流グロー放電等によるプラズマ発生手段を採用することができ、導電性ＤＬＣ被膜の成膜方法としてプラズマイオン注入成膜法（ＰＢＩＩＤ）、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、真空アーク蒸着法等を用いることができることは云うまでもない。また、工程（ｃ）における原料ガスはメタンガスとアセチレンガスに限定さえるものではなく、エタン、エチレン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素ガス、或いはこれらの混合ガスを用いることができる。
【００４９】
更に、上記実施例では、コンタクトブローブにレニウム入りタングステン基材を使用した実施例について説明したが、銅合金やアルミニウム合金のコンタクトプローブ基材にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１１、２６ コンタクトプローブ基材
１２ 窒化物・炭化物混合被膜
１３ 導電性ＤＬＣ被膜
２１ プラズマ処理容器
２２ 誘導結合型アンテナ
２３ 高周波電源
２４ 整合器
２５ 支持手段
２７ 切欠部
２８ バイアス電源
２９、加熱板
３１ 温度制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＳＩ等の半導体集積回路の電気的諸特性を測定する際に用いられるプローブカード用コンタクトプローブの表面改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ等の半導体集積回路を構成する半導体ウエハの製造工程において、半導体ウエハ上の集積回路等の電気的諸特性を測定するためにプローブカードが使用される。プローブカードに用いられる測定用コンタクトプローブには、耐摩耗性、可撓性等が要求されることからタングステン、レニウムタングステン、銅ベリリウム、パラジウム銀系合金などが素材として用いられる。
【０００３】
一方、プローブカードによる測定対象物であるＬＳＩ等の半導体集積回路の電極パッドには、一般的にアルミニウムやアルミニウム合金が採用されている。これらの電極パッドに接触する微細なコンタクトプローブの先端部は通電時に加熱され、プローブの先端部に電極パッドから剥がれたアルミニウム屑が付着して酸化され、接触抵抗が増大するため正確な電気諸特性が測定できなくなる。従って、コンタクト回数に応じてアルミニウム酸化物を毎回除去しなければならないと云う煩わしさがあった。また、頻繁にプローブカードを交換する必要があった。
【０００４】
この問題を解決する方法として前記コンタクトプローブの少なくとも先端部にアルミニウムが凝着し難いダイヤモンドライクカーボン膜（以下、ＤＬＣ膜と略記する）をコーティングする技術が開発されてきた。従来の製造方法によるＤＬＣ膜は、一般的に電気的に絶縁性膜であるか高抵抗膜である。従って、低抵抗のＤＬＣ膜を得るために導電性微粒子を含むＤＬＣ膜や金属元素を添加したＤＬＣ膜が開発されてきた。
【０００５】
特許文献１では、タングステンまたはレニウムタングステンからなるプローブの先端部の少なくとも接触部に金属を含むＤＬＣ膜を形成する技術が開示されている。前記混入金属としては、タングステン、モリブデン、金、銀、ニッケル、コバルト、クロム、パラジウム、ロジウム、鉄、インジウム、スズ、鉛、アルミニウム、タンタル、チタン、銅、マンガン、白金、ビスマス、亜鉛、カドミウムのうちの少なくとも１種類の元素を含むものとされ、その含有量は１重量％以上５０重量％以下とされている。
【０００６】
しかし、特許文献１によれば、カーボンだけからなるＤＬＣ膜の抵抗率は２５１．６Ω・ｍ、タングステンを１２．５重量％含むＤＬＣ膜の抵抗率は３４．１１Ω・ｍ、モリブデンを１２．５重量％含むＤＬＣ膜の抵抗率は５．８２Ω・ｍで、タングステンだけからなるコンタクトプローブの抵抗率１０−６Ω・ｍオーダーに比較して極めて大きいことが示されている。実際のプローブ先端の接触部における電気抵抗は数十Ωから数ｋΩになり、接触部が発熱するという課題があった。発熱を抑制するには、コンタクトプローブ先端部のＤＬＣ膜の抵抗率を１０−２Ω・ｍ以下に低減する必要がある。
【０００７】
また、プラズマ処理装置内で前記コンタクトプローブの先端部に負のバイアス電圧を印加して密着性に優れたＤＬＣ被膜を形成する場合、前記コンタクトプローブの先端部に高電界が集中するためコンタクトプローブの先端部に異常放電が発生し、コンタクトプローブの先端部が損傷を受けるという課題があった。
【０００８】
更に、低効率が１０−２Ω・ｍ以下の導電性ＤＬＣ被膜を形成するためには、前記コンタクトプローブの先端部を２５０℃乃至４５０℃に保持してＤＬＣ被膜を形成する必要があるが、微細なコンタクトプローブの先端部を加熱する方法及びその温度を制御する方法が確立されていないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２８９８７４号公報（日本電子材料（株））
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みて発明されたもので、前記コンタクトプローブの少なくとも先端部に抵抗率が１０−２Ω・ｍ以下、硬度が６００Ｈｖ以上のＤＬＣ膜をコーティングする技術及びプラズマ処理装置を提供し、長期間安定に使用できるコンタクトプローブの表面改質方法、及びこの表面改質方法によって製造されたコンタクトプローブ、及び該コンタクトプローブを用いたプローブカードを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理容器と、該プラズマ処理容器内を真空排気する真空排気手段と、原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、前記プラズマ処理容器内に放電プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、被加工物を支持する支持手段と、前記被加工物の表面にプラズマを接触させて表面改質するためのバイアス電圧を印加するバイアス電源とを備えたプラズマ処理装置において、前記支持手段がコンタクトプローブ基材を挟止する構造であって、前記コンタクトプローブの先端部の周囲に切欠部を有する構造の支持手段であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２に係るプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記支持手段が前記コンタクトプローブ基材を挟止する構造であって、コンタクトプローブの先端部の周囲に切欠部を有し、前記コンタクトプローブの先端部と前記支持手段の放電プラズマに対向する面とがほぼ同一面となるように狭止されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項３に係るプラズマ処理装置は、請求項１又は２記載のプラズマ処理装置において、前記支持手段に電気的に絶縁された加熱手段及び温度制御装置が付随していることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項４に係るプラズマ処理装置は、請求項１から３のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、前記放電プラズマ発生手段が低インダクタンス誘導結合型高周波アンテナであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項５に係るプラズマ処理装置は、請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、前記バイアス電源が電圧１ｋＶ乃至１５ｋＶの負のパルス電圧を出力するパルス電源であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項６に係るプラズマ処理装置は、請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、前記バイアス電源が電圧２００Ｖ乃至１ｋＶの負の脈流電圧又は直流電圧を出力する電源であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項７に係るコンタクトプローブの表面改質方法は、プラズマ処理容器内に前記コンタクトプローブ基材を挟止した前記支持手段を設置し、前記プラズマ処理容器内にアルゴンガスを導入して、プラズマ発生手段によって放電プラズマを発生させ、該放電プラズマに前記コンタクトプローブ基材の少なくとも先端部を接触させ、前記支持具とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加してプローブ基材表面をクリーニングする工程（ａ）と、窒素又は窒素化合物ガスと炭化水素ガスを含む放電プラズマを発生させ、前記支持具とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加して前記基材表面に窒素イオンと炭素イオンを照射して基材金属の窒化物と炭化物の混合被膜を形成する工程（ｂ）と、更に炭化水素ガスを導入して放電プラズマを発生させ、前記支持具とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加して前記混合被膜表面に導電性ダイヤモンドライクカーボン被膜を形成する工程（ｃ）とからなることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項８に係るコンタクトプローブの表面改質方法は、請求項７に記載のコンタクトプローブ表面改質方法に関し、前記工程（ａ）から（ｃ）において、前記負のバイアス電圧が波高値１ｋＶ乃至１５ｋＶの負のパルス電圧であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項９に係るコンタクトプローブの表面改質方法は、請求項７に記載のコンタクトプローブ表面改質方法に関し、前記工程（ｃ）において、前記負のバイアス電圧が２００Ｖ乃至１ｋＶの負の脈流電圧又は直流電圧であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項１０に係るプコンタクトローブの表面改質方法は、請求項７から９のいずれかに記載のプローブ表面改質方法の工程（ｃ）において、前記プローブ基材の温度を２５０℃乃至４５０℃に保持してダイヤモンドライクカーボン被膜を形成することを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項１１に係るコンタクトプローブの表面改質方法は、請求項７から１０のいずれかに記載のコンタクトプローブ表面改質方法において、前記導電性ダイヤモンドライクカーボン被膜の電気抵抗率が１０−２Ω・ｍ乃至１０−５Ω・ｍ、硬度が６００Ｈｖ乃至２０００Ｈｖの導電性ダイヤモンドライクカーボン膜であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項１２に係るプローブカードは本発明の請求項１から６のいずれかに記載のプラズマ処理装置及び／又は請求項７から１１のいずれかに記載の表面改質方法によって表面改質されたコンタクトプローブを用いて製造する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によって、前記コンタクトプローブの少なくとも先端部に抵抗率が１０−２Ω・ｍ以下、硬度が６００Ｈｖ以上のＤＬＣ膜をコーティングできるプラズマ処理装置及びコンタクトプローブの表面改質方法を提供し、このプラズマ処理装置及びコンタクトプローブの表面改質方法によって、長期間安定に使用できるコンタクトプローブの製造を可能にし、このプローブを用いたプローブカードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の模式図である。
【図２】本発明に係る被加工物支持手段の一実施形態の斜視図である。
【図３】本発明に係るコンタクトプローブの表面改質方法の概略工程図である。
【図４】本発明に係る導電性ＤＬＣ皮膜のＸＲＤによる評価結果を示す図である。
【図５】本発明に係る導電性ＤＬＣ皮膜の抵抗率と基材温度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理容器と、該プラズマ処理容器内を真空排気する真空排気手段と、原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、前記プラズマ処理容器内に放電プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、被加工物を支持する支持手段と、前記被加工物の表面にプラズマを接触させて表面改質するためのバイアス電圧を印加するバイアス電源とを備えたプラズマ処理装置において、前記支持手段がコンタクトプローブ基材を挟止する構造であって、前記コンタクトプローブの先端部の周囲に切欠部を有する構造の支持手段を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置である。
【００２６】
本発明に係るプラズマ処理装置の模式図を図１に示す。プラズマ発生手段は、前記プラズマ処理容器２１内に低インダクタンス誘導結合型高周波アンテナ２２がフィードスルー３２を介して導入されている。前記誘導結合型高周波アンテナは整合器２４を介して高周波電源２３に接続されている。原料ガスはガス導入口３３から導入され、真空排気手段（図示せず）によって排気口３４から排気され、原料ガス圧力が調整される。前記支持手段２５は前記誘導結合型高周波アンテナ２２に対向して設置され、その一方の面に被加工物であるコンタクトプローブ２６が挟止され、他方の面には絶縁板３０を挟んで加熱板２９が取り付けられている。前記支持手段はアルミニウム等の電気伝導及び熱伝導に優れた材料で構成され、フィードスルー３２を介してバイアス電源２８に接続されている。また、加熱板はフィードスルー３２を介して温度制御装置３１に接続されている。
【００２７】
本発明に係る前記支持手段２５の一実施形態の斜視図を図２に示す。前記支持手段は支持具２５ａと支持具２５ｂから構成され、両者間にコンタクトプローブ２６が挟止された構造とする。コンタクトプローブ２６の先端部２６１の周囲に切欠部２７を設ける。前記コンタクトプローブの先端部２６１と前記支持手段２５の放電プラズマに対向する面２５１とがほぼ同一面となるように狭止する。
【００２８】
このような構成とすることによって、コンタクトプローブ基材に高電圧のバイアス電圧、例えば５ｋＶ以上の負のパルス電圧を印加した時にコンタクトプローブの先端部２６１に高電界が集中するのを緩和することができる。従って、プローブ先端部２６１へのスパーク放電等による損傷を回避できる効果がある。この構成の他の効果は、支持手段２５を所定温度に加熱することによって、熱伝導と輻射熱によって前記コンタクトプローブ及びその先端部２６１の温度を所定温度に保持することができることである。
【００２９】
前記コンタクトプローブの先端部２６１と前記支持手段２５の放電プラズマに対向する面２５１とがほぼ同一面となるように狭止するということは、完全に同一面である必要はなく、上記二つの効果が発揮できる範囲であれば、前記コンタクトプローブの先端部２６１が支持手段２５の放電プラズマに対向する面２５１よりも突出していてもよいことを意味している。前記コンタクトプローブの先端部２６１が支持手段２５の面２５１より若干沈降していることが望ましい。
【００３０】
前記切欠部２７の役割は、プローブ先端部に発生する高電界を緩和すると同時にプローブ先端部の周囲にイオン照射を可能にし、導電性ＤＬＣ被膜の形成に不可欠なものである。その形状は、図２に示すような溝形状とすることができるが、溝形状に特定されるものではなく、前記二つの効果を損なわない形状、例えば、コンタクトプローブの先端部を中心とする円筒状、或いは楕円筒状とすることができる。また、切欠部の大きさ及び深さも特定されるものではなく、印加するバイアス電圧やＤＬＣ被膜の被覆領域を考慮して設計される事項である。
【００３１】
加熱手段としては電気加熱プレート、或いはランプ加熱を採用することができる。前記放電プラズマ発生手段は棒状又はコの字形の低インダクタンス誘導結合型高周波アンテナ（ＬＩＡ：Ｌｏｗ Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ Ａｎｔｅｎｎａ）を採用することができる。ＬＩＡによるＩＣＰでは密度が１０１１個／ｃｍ３以上の放電プラズマが容易に得られ、導電性ＤＬＣ被膜を形成するのに好適である。高周波電力の周波数は特に限定されるものではないが、１３．５６ＭＨｚ乃至５４ＭＨｚの高周波電力が好適である。
【００３２】
前記バイアス電源２８は、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加して基材表面に高エネルギーイオンを照射するためのもので、出力電圧１ｋＶ〜１５ｋＶ、パルス幅２μｓ〜１０μｓ、繰り返し周波数１ｋＨｚ〜４ｋＨｚの負のパルス電圧を発生するパルス電源である。また、導電性ＤＬＣ被膜を形成する工程では、１ｋｅＶ以下の低エネルギーイオンを照射することができ、電圧２００Ｖ〜１０００Ｖ、周波数１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの負の脈流電圧、又は直流電圧を発生するバイアス電源を使用することができる。
【００３３】
本発明に係るコンタクトプローブの表面改質方法は、前記プラズマ処理容器内に設置した支持手段にコンタクトプローブ基材を挟止し、プラズマ処理容器内にアルゴンガスを導入して、プラズマ発生手段によって放電プラズマを発生させ、該放電プラズマに前記コンタクトプローブ基材の少なくとも先端部を接触させ、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加してプローブ基材表面をクリーニングする工程（ａ）と、窒素又は窒素化合物ガスと炭化水素ガスを含む放電プラズマを発生させ、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加して前記基材表面に窒素イオンと炭素イオンを照射して基材金属の窒化物と炭化物の混合被膜を形成する工程（ｂ）と、更に炭化水素ガスを導入して放電プラズマを発生させ、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加して前記混合被膜表面に導電性ＤＬＣ被膜を形成する工程（ｃ）とからなる。
【００３４】
本発明に係るコンタクトプローブの表面改質方法の概略工程を図３に示す。工程（ａ）では、コンタクトプローブ基材の表面をクリーニングする工程でアルゴンガス又はアルゴンと水素の混合ガスの放電プラズマ中で前記支持手段とコンタクトプローブ基材に５〜１５ｋＶの負のパルス電圧を印加し、アルゴンイオン及び水素イオンを照射してクリーニング処理を行う。一般的に金属基材の表面には絶縁物である金属酸化物が存在するが、これを除去する。
【００３５】
工程（ｂ）では、窒素化合物ガス、例えば窒素ガスと炭化水素ガスの放電プラズマを発生させ、窒素イオン及び炭素イオンを前記コンタクトプローブ基材に５〜１５ｋＶの負のパルス電圧を印加してイオン照射する。一例としてタングステンプローブ基材１１の場合、基材表面に窒素及び炭素との化合物、ＷＮ，ＷＣ及びＷＣＮ等の混合物被膜１２が形成される。これらの混合物被膜は基材１１とこの表面に製膜する導電性ＤＬＣ被膜１３との密着性の改善と導電性ＤＬＣ被膜１３の成長に不可欠な工程である。窒素ガスと炭化水素ガスの混合割合は基材の材質によって調整することが望ましい。また、工程の前半では１０ｋｅＶ以上の高エネルギー窒素イオンを照射し、後半では１０ｋｅＶ以下の低エネルギー炭素イオンを照射して傾斜機能被膜を形成することができる。
【００３６】
工程（ｃ）では、炭化水素ガスを導入して放電プラズマを発生させ、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧、例えば負のパルス電圧を印加して前記混合被膜表面に導電性ＤＬＣ被膜を積層する。負のパルス電圧としては、１ｋＶ乃至１０ｋＶ、デュティ比０．３％乃至１０％のパルス電圧を用いることができる。前記導電性ＤＬＣ被膜の電気抵抗率は１０−２Ω・ｍ以下であることが望ましく１０−３Ω・ｍ乃至１０−５Ω・ｍである。また、硬度は６００Ｈｖ乃至２０００Ｈｖの導電性ＤＬＣ被膜であることが望ましい。
【００３７】
本発明に係る工程（ａ）では、コンタクトプローブ基材表面をスパッタエッチするため、また、工程（ｂ）では窒素イオン及び炭素イオンを注入するため、前記負のバイアス電圧は波高値が１ｋＶ以上、好ましくは５ｋＶ乃至１５ｋＶの負のパルス電圧であることが望ましい。更に、工程（ｃ）では、前記負のバイアス電圧として前記負の高電圧パルスに加えて、２００Ｖ乃至１ｋＶの負の脈流電圧又は直流電圧を印加して導電性ＤＬＣ被膜を形成することができる。
【００３８】
本発明によれば、工程（ｃ）においては、前記プローブ基材の温度を２５０℃乃至４５０℃に保持して導電性ＤＬＣ被膜を形成する。発明者らの実験結果によれば、抵抗率１０−２Ω・ｍ以下、硬度１０００Ｈｖ以上の導電性ＤＬＣ被膜を得るには基材温度が前記温度範囲であることが不可欠である。
【００３９】
上記表面改質方法によって表面改質したコンタクトプローブを用いれば、集積回路等の電極パッド金属が凝着しない、且つ耐摩耗性に優れたプローブカードを提供することができる。
【実施例１】
【００４０】
以下、コンタクトプローブの表面改質方法について図１を用いて説明する。プラズマ処理装置２１内に誘導結合型高周波アンテナ２２を設置し、該高周波アンテナに対向して前記コンタクトプローブ基材２６を挟止した支持手段２５を配置した。支持手段の背面に絶縁板３０を介して加熱板２９を取り付けた。コンタクトプローブにはレニウム入りタングステン基材を使用し、その温度は温度制御装置３１によって所定温度に保持した。
【００４１】
工程（ａ）では、前記プラズマ処理装置内を予め高真空に排気して十分ガス出しした後、ガス導入口３３から水素ガス２０％とアルゴンガス８０％の混合ガスを導入して圧力０．６パスカルに調整し、周波数１３．５６ＭＨｚ、出力１ｋＷの高周波電力を誘導結合型高周波アンテナ２２に給電して放電プラズマを発生させた。前記支持手段２５及びコンタクトプローブ基材２６に１０ｋＶの負のパルス電圧を印加して前記コンタクトプローブ基材表面をクリーニングした。前記支持手段２５及びコンタクトプローブ基材２６は３００℃に保持した。
【００４２】
次ぎに工程（ｂ）では、原料ガスとして窒素ガス７０％とアセチレンガス３０％の混合ガスを導入してガス圧力を０．５パスカルに調整し、前記高周波アンテナ２２に７００Ｗの電力を給電して放電プラズマを発生させた。支持手段２５には−１５ｋＶ、パルス幅５μｓ、繰り返し周波数１ｋＨｚのパルス電圧を印加した。前記支持手段及びコンタクトプローブ基材はイオン照射によって加熱されるため、加熱板２９に加える電力を制御してほぼ３００℃に保持した。この条件で１０分間イオン照射した後、窒素ガス３０％、アセチレンガス７０％に混合割合を変えて、１０分間イオン照射した。
【００４３】
工程（ｃ）では、原料ガスとしてメタンガス７０％とアセチレンガス３０％の混合ガスを導入してガス圧力を０．８パスカルに調整し、前記高周波アンテナ２２に７００Ｗの電力を給電して放電プラズマを発生させた。支持手段２５には−５ｋＶ、パルス幅５μｓ、繰り返し周波数２ｋＨｚのパルス電圧を印加した。前記支持手段及びコンタクトプローブ基材の温度は２２０℃から４５０℃まで変化させてＤＬＣ被膜を形成した。前記製膜条件で１５分間製膜して厚さ０．２μｍの導電性ＤＬＣ膜を得た。
【００４４】
本発明に係る導電性ＤＬＣ膜の物性及び電気特性を評価するために、前記コンタクトプローブ先端部へのＤＬＣ被膜形成と同時にシリコン基板の酸化膜上に導電性ＤＬＣ膜を形成し、その特性を評価した。ＸＲＤによるＸ線解析結果を図４に示す。２４度と４５度近辺のブロードなピークはｓｐ２結合のグラファイト微結晶によるものであり、５０度付近の鋭いピークはｓｐ３結合のダイヤモンド微結晶（２００面）によるものである。本発明によるＤＬＣ膜は非晶質炭素の中にｓｐ２結合のグラファイト微結晶とｓｐ３結合のダイヤモンド微結晶が混在しているものであることが明らかになった。
【００４５】
４探針測定器Ｎａｐｓｏｎ、ＲＴ−７による抵抗率の測定結果を図５に示す。ＤＬＣ被膜の抵抗率は基板温度２２０℃では２×１０−２Ω・ｍ、４００℃で１．２×１０−４Ω・ｍで、基板温度が高くなると抵抗率が低下することが分かる。基板温度が高いほど微結晶の割合が増加することによるものと考えられる。
【実施例２】
【００４６】
工程（ａ）及び工程（ｂ）は実施例１と同条件で行い、工程（ｃ）では、原料ガスとしてメタンガス７０％とアセチレンガス３０％の混合ガスを導入してガス圧力を０．８パスカルに調整し、前記高周波アンテナ２２に７００Ｗの電力を給電して放電プラズマを発生させた。支持手段２５及びコンタクトプローブ基材２６には−９００Ｖ、パルス幅１５μｓ、繰り返し周波数３３ｋＨｚのパルス電圧を印加した。前記支持手段及びコンタクトプローブ基材の温度は２５０℃から４５０℃まで変化させてＤＬＣ被膜を形成した。前記製膜条件で１５分間製膜して厚さ０．２５μｍの導電性ＤＬＣ膜を得た。
【００４７】
４探針法による抵抗率の測定結果を図５に示す。実施例１と同様に基板温度とともに抵抗率が低下することが明らかになった。
【００４８】
上記実施例では、放電プラズマ発生手段にＬＩＡによるＩＣＰ放電プラズマを用いたが、これに特定されるものではなくプラズマ密度が１０１１個／ｃｍ３程度以上の放電プラズマが発生できるプラズマ発生手段、例えばＣＣＰ放電プラズマ、ＥＣＲ放電プラズマ、直流グロー放電等によるプラズマ発生手段を採用することができ、導電性ＤＬＣ被膜の成膜方法としてプラズマイオン注入成膜法（ＰＢＩＩＤ）、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、真空アーク蒸着法等を用いることができることは云うまでもない。また、工程（ｃ）における原料ガスはメタンガスとアセチレンガスに限定さえるものではなく、エタン、エチレン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素ガス、或いはこれらの混合ガスを用いることができる。
【００４９】
更に、上記実施例では、コンタクトブローブにレニウム入りタングステン基材を使用した実施例について説明したが、銅合金やアルミニウム合金のコンタクトプローブ基材にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１１、２６ コンタクトプローブ基材
１２ 窒化物・炭化物混合被膜
１３ 導電性ＤＬＣ被膜
２１ プラズマ処理容器
２２ 誘導結合型アンテナ
２３ 高周波電源
２４ 整合器
２５ 支持手段
２７ 切欠部
２８ バイアス電源
２９、加熱板
３１ 温度制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理容器と、該プラズマ処理容器内を真空排気する真空排気手段と、原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、前記プラズマ処理容器内に放電プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、被加工物を支持する支持手段と、前記被加工物の表面にプラズマを接触させて表面改質するためのバイアス電圧を印加するバイアス電源とを備えたプラズマ処理装置において、前記支持手段がコンタクトプローブ基材を挟止する構造であって、前記コンタクトプローブの先端部の周囲に切欠部を有する構造の支持手段であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記支持手段が前記コンタクトプローブ基材を挟止する構造であって、コンタクトプローブの先端部の周囲に切欠部を有し、前記コンタクトプローブの先端部と前記支持手段の放電プラズマに対向する面とがほぼ同一面となるように狭止されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記支持手段に電気的に絶縁された加熱手段及び温度制御装置が付随していることを特徴とする請求項１及び２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記放電プラズマ発生手段が低インダクタンス誘導結合型高周波アンテナであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記バイアス電源が電圧１ｋＶ乃至１５ｋＶの負のパルス電圧を出力するパルス電源であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記バイアス電源が電圧２００Ｖ乃至１ｋＶの負の脈流電圧又は直流電圧を出力するバイアス電源であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
プラズマ処理容器内に前記コンタクトプローブ基材を挟止した前記支持手段を設置し、前記プラズマ処理容器内にアルゴンガスを導入して、プラズマ発生手段によって放電プラズマを発生させ、該放電プラズマに前記コンタクトプローブ基材の少なくとも先端部を接触させ、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加してプローブ基材表面をクリーニングする工程（ａ）と、窒素又は窒素化合物ガスと炭化水素ガスを含む放電プラズマを発生させ、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加して前記基材表面に窒素イオンと炭素イオンを照射して基材金属の窒化物と炭化物の混合被膜を形成する工程（ｂ）と、更に炭化水素ガスを導入して放電プラズマを発生させ、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加して前記混合被膜表面に導電性ダイヤモンドライクカーボン被膜を形成する工程（ｃ）とからなることを特徴とするコンタクトプローブの表面改質方法。
【請求項８】
前記工程（ａ）から（ｃ）において、前記負のバイアス電圧が波高値１ｋＶ乃至１５ｋＶの負のパルス電圧であることを特徴とする請求項７に記載のコンタクトプローブの表面改質方法。
【請求項９】
前記工程（ｃ）において、前記負のバイアス電圧が２００Ｖ乃至１ｋＶの負の脈流電圧又は直流電圧であることを特徴とする請求項７に記載のコンタクトプローブの表面改質方法。
【請求項１０】
前記工程（ｃ）において、前記支持手段及びプローブ基材の温度を２５０℃乃至４５０℃に保持してダイヤモンドライクカーボン被膜を形成することを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載のプローブの表面改質方法。
【請求項１１】
前記導電性ダイヤモンドライクカーボン被膜の電気抵抗率が１０−２Ω・ｍ乃至１０−５Ω・ｍ、硬度が６００Ｈｖ乃至２０００Ｈｖの導電性ダイヤモンドライクカーボン膜であることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載のコンタクトプローブの表面改質方法。
【請求項１２】
上記請求項１から６のいずれかに記載のプラズマ処理装置及び／又は請求項７から１１のいずれかに記載の表面改質方法によって表面改質されたコンタクトプローブ及びこのプローブを用いて製造されたプローブカード。
【請求項１】
プラズマ処理容器と、該プラズマ処理容器内を真空排気する真空排気手段と、原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、前記プラズマ処理容器内に放電プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、被加工物を支持する支持手段と、前記被加工物の表面にプラズマを接触させて表面改質するためのバイアス電圧を印加するバイアス電源とを備えたプラズマ処理装置において、前記支持手段がコンタクトプローブ基材を挟止する構造であって、前記コンタクトプローブの先端部の周囲に切欠部を有する構造の支持手段であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記支持手段が前記コンタクトプローブ基材を挟止する構造であって、コンタクトプローブの先端部の周囲に切欠部を有し、前記コンタクトプローブの先端部と前記支持手段の放電プラズマに対向する面とがほぼ同一面となるように狭止されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記支持手段に電気的に絶縁された加熱手段及び温度制御装置が付随していることを特徴とする請求項１及び２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記放電プラズマ発生手段が低インダクタンス誘導結合型高周波アンテナであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記バイアス電源が電圧１ｋＶ乃至１５ｋＶの負のパルス電圧を出力するパルス電源であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記バイアス電源が電圧２００Ｖ乃至１ｋＶの負の脈流電圧又は直流電圧を出力するバイアス電源であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
プラズマ処理容器内に前記コンタクトプローブ基材を挟止した前記支持手段を設置し、前記プラズマ処理容器内にアルゴンガスを導入して、プラズマ発生手段によって放電プラズマを発生させ、該放電プラズマに前記コンタクトプローブ基材の少なくとも先端部を接触させ、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加してプローブ基材表面をクリーニングする工程（ａ）と、窒素又は窒素化合物ガスと炭化水素ガスを含む放電プラズマを発生させ、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加して前記基材表面に窒素イオンと炭素イオンを照射して基材金属の窒化物と炭化物の混合被膜を形成する工程（ｂ）と、更に炭化水素ガスを導入して放電プラズマを発生させ、前記支持手段とコンタクトプローブ基材に負のバイアス電圧を印加して前記混合被膜表面に導電性ダイヤモンドライクカーボン被膜を形成する工程（ｃ）とからなることを特徴とするコンタクトプローブの表面改質方法。
【請求項８】
前記工程（ａ）から（ｃ）において、前記負のバイアス電圧が波高値１ｋＶ乃至１５ｋＶの負のパルス電圧であることを特徴とする請求項７に記載のコンタクトプローブの表面改質方法。
【請求項９】
前記工程（ｃ）において、前記負のバイアス電圧が２００Ｖ乃至１ｋＶの負の脈流電圧又は直流電圧であることを特徴とする請求項７に記載のコンタクトプローブの表面改質方法。
【請求項１０】
前記工程（ｃ）において、前記支持手段及びプローブ基材の温度を２５０℃乃至４５０℃に保持してダイヤモンドライクカーボン被膜を形成することを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載のプローブの表面改質方法。
【請求項１１】
前記導電性ダイヤモンドライクカーボン被膜の電気抵抗率が１０−２Ω・ｍ乃至１０−５Ω・ｍ、硬度が６００Ｈｖ乃至２０００Ｈｖの導電性ダイヤモンドライクカーボン膜であることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載のコンタクトプローブの表面改質方法。
【請求項１２】
上記請求項１から６のいずれかに記載のプラズマ処理装置及び／又は請求項７から１１のいずれかに記載の表面改質方法によって表面改質されたコンタクトプローブ及びこのプローブを用いて製造されたプローブカード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２１２２３（Ｐ２０１２−２１２２３Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７３９９５（Ｐ２０１０−１７３９９５）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（３０３０２９３１７）株式会社プラズマイオンアシスト (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（３０３０２９３１７）株式会社プラズマイオンアシスト (17)
【Ｆターム（参考）】
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