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WO2010098315A1 - プローブカード用基板およびプローブカード用積層体ならびにこのプローブカード用積層体とプローブとを備えてなるプローブカード - Google Patents

プローブカード用基板およびプローブカード用積層体ならびにこのプローブカード用積層体とプローブとを備えてなるプローブカード Download PDF

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Publication number
WO2010098315A1
WO2010098315A1 PCT/JP2010/052755 JP2010052755W WO2010098315A1 WO 2010098315 A1 WO2010098315 A1 WO 2010098315A1 JP 2010052755 W JP2010052755 W JP 2010052755W WO 2010098315 A1 WO2010098315 A1 WO 2010098315A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
probe card
probe
alumina
semiconductor wafer
support member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2010/052755
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
邦英 四方
健二 反田
敬一 関口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Publication of WO2010098315A1 publication Critical patent/WO2010098315A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07342—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being at an angle other than perpendicular to test object, e.g. probe card

Definitions

  • the present invention relates to a probe card substrate constituting a probe card used for inspection of a circuit formed on a semiconductor wafer, and a probe card laminate in which a plurality of these are stacked. Furthermore, the present invention relates to a probe card using the probe card laminate and a semiconductor wafer inspection apparatus using the probe card.
  • Inspecting circuits formed on semiconductor wafers used in CPUs Central Processing Units
  • MPUs Microprocessors Units
  • flash memories etc.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional probe card.
  • the probe card shown in FIG. 4 includes a printed circuit board 300 made of a glass epoxy resin on which a wiring pattern 310 is formed, and a probe 100 attached to the printed circuit board 300.
  • a holding member 240 made of ceramics is attached to the lower surface side of the printed circuit board 300, and a probe 100 for measuring the electrical characteristics of the silicon wafer 600 is held on an inclined surface 241 formed inside the holding member 240.
  • the tip of the probe 100 is bent downward and is positioned so as to correspond to an electrode pad 611 of an LSI (Large Scale Integration) chip 610 that divides the silicon wafer 600.
  • LSI Large Scale Integration
  • a through hole 210 is formed inside the printed circuit board 300, and the probe 100 and the connector terminal 320 are connected to each other through a wiring pattern 310 formed inside the through hole 210 and on the surface of the printed circuit board 300.
  • the silicon wafer 600 is placed on a vacuum chuck 700 in which a heater 710 is incorporated so that the LSI chip 610 can be inspected even at high temperatures.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a probe card for high temperature measurement proposed in Patent Document 1.
  • the high-temperature measurement probe card shown in FIG. 5 is a high-temperature measurement probe card that measures various electrical characteristics while heating the LSI chip 610 that is the object to be measured, and is in contact with the electrode pads 611 of the LSI chip 610.
  • a probe 100 and a substrate 400 to which the probe 100 is attached are provided.
  • the substrate 400 is a laminate of a plurality of ceramic plates 410.
  • the probe 100, the LSI chip 610, the electrode pad 611, and the like are the same as those described with reference to FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view of a ceramic plate constituting a substrate used in the probe card for high temperature measurement proposed in Patent Document 1.
  • the ceramic plate 410 shown in FIG. 6 is made of ceramic having a thickness of 0.3 mm, has an opening 411, and wiring patterns 412 made of a thick film of silver palladium are formed on both sides thereof. Further, the ceramic plate 410 is formed with a through hole 413, a via hole or the like which is a connection means considering the connection with the wiring pattern 412 of the other ceramic plate 410 to be laminated.
  • Patent Document 1 discloses that a probe card for high-temperature measurement that measures an electrical characteristic in a state where the measurement object is heated contacts the electrode pad 611 of the measurement object.
  • a probe card for high-temperature measurement has been proposed, which includes a probe 100 to be mounted and a substrate 400 on which a ceramic plate 410 to which the probe 100 is attached is laminated.
  • the substrate 400 made of ceramic is more of the single crystal silicon wafer constituting the LSI chip 610 that is the object to be measured than the printed circuit board 300 made of the conventional glass epoxy resin as shown in FIG. Since it is close to the thermal expansion coefficient, the displacement of the contact portion of the probe 100 with respect to the electrode pad 611 due to the thermal expansion of the substrate 400 can be reduced.
  • the substrate 400 made of ceramics is more than the conventional printed circuit board 300 made of glass epoxy resin, and the single chip constituting the LSI chip 610 that is the object to be measured. Since the thermal expansion coefficient of the crystalline silicon wafer is close, the displacement of the contact portion of the probe 100 with respect to the electrode pad 611 due to the thermal expansion of the substrate 400 can be reduced, but the ceramic plate 410 constituting the substrate 400 is an alumina ceramic. The thermal expansion coefficient is 6.0 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the single crystal silicon constituting the LSI chip 610 (about 4.2 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.) is small. Due to the difference, the shift due to the thermal expansion of the substrate 400 cannot be eliminated. It is required to further reduce the deviation with respect to 611.
  • the present invention has been devised to solve the above-described problem, and is a probe capable of accurately inspecting the electrical characteristics of electrode pads arranged on a semiconductor element such as an LSI chip that has been highly integrated. It is an object to provide a probe card substrate and a probe card laminate constituting the card, a probe card comprising the probe card laminate and a probe, and a semiconductor wafer inspection apparatus using the probe card. Is.
  • the probe card substrate of the present invention is characterized in that it is made of a composite ceramic mainly composed of a compound comprising alumina and mullite.
  • the probe card laminate of the present invention is a probe card laminate in which a plurality of probe card substrates of the present invention are stacked, and is fixed to a plate-like support member and arranged on the semiconductor wafer side.
  • the probe card substrate disposed on the support member side has a higher content of the alumina in the compound than the probe card substrate.
  • the probe card of the present invention is characterized by comprising the probe card laminate of the present invention and a probe.
  • the semiconductor wafer inspection apparatus of the present invention is characterized by using the probe card of the present invention.
  • the thermal expansion coefficient of the probe card substrate can be adjusted by adjusting the contents of alumina and mullite.
  • the thermal expansion coefficient of the semiconductor wafer can be set to be small.
  • the probe card laminate of the present invention is a probe card laminate in which a plurality of probe card substrates of the present invention are stacked, and is fixed to a plate-like support member, and also on the semiconductor wafer side. Since the probe card substrate disposed on the support member side has a higher alumina content in the compound than the probe card substrate disposed on the probe card substrate, the probe card substrate disposed on the support member side and the support member The difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor wafer and the probe card substrate disposed on the semiconductor wafer side can be reduced, and the probe card substrate disposed on the semiconductor wafer side can be supported. Since the coefficient of thermal expansion of the probe card substrate placed on the member side is larger, the semiconductor Wafer, it is possible to suppress the difference in expansion occurring between the members of the probe card and the support member.
  • the probe card laminate of the present invention and the probe are provided, the electrode pad and the probe are less likely to be misaligned during high temperature inspection. The electrical characteristics can be accurately inspected.
  • the semiconductor wafer inspection apparatus of the present invention since the probe card of the present invention is used, an excellent semiconductor wafer apparatus with high inspection efficiency can be obtained.
  • the probe card substrate and probe card laminate of the present invention constituting a probe card used for inspection of a circuit formed on a semiconductor wafer, a probe card comprising the probe card laminate and a probe, and An example of an embodiment of a semiconductor wafer inspection apparatus using this probe card will be described.
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of an embodiment of a probe card substrate according to the present invention.
  • the probe card substrate 1 has a disk shape, and an attachment hole 2 through which a fixing member (not shown) such as a pin for fixing to the support member passes, and a position of the attachment hole 2 are arranged on the outer peripheral side.
  • a through hole 3 for inserting a probe used for inspection of electrical characteristics of the electrode pad of the semiconductor element is provided on the inner side.
  • the probe card substrate 1 whose outer shape is a disk shape is shown.
  • the shape can be changed as appropriate, such as a square plate shape, according to the position of the electrode pad arranged in the semiconductor element. is there.
  • the arrangement and the size of the mounting hole 2 and the through hole 3 can be appropriately changed according to the fixing place and the position of the electrode pad arranged in the semiconductor element.
  • the probe card substrate 1 of the present invention is made of a composite ceramic whose main component is a compound made of alumina and mullite.
  • the difference between the thermal expansion coefficient of the probe card substrate 1 and the thermal expansion coefficient of the semiconductor wafer can be reduced according to the material of the semiconductor wafer.
  • Examples of the material of the semiconductor wafer include silicon (Si), germanium (Ge), gallium nitride (GaN), gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), silicon carbide (SiC), and the like.
  • ⁇ 40 to +150 each coefficient of thermal expansion °C, respectively 4.2 ⁇ 10 -6 /°C,6.1 ⁇ 10 -6 /°C,4.7 ⁇ 10 -6 /°C,5.7 ⁇ 10 -6 /°C,4.5 ⁇ 10 -6 /°C,4.2 It is not less than ⁇ 10 -6 / ° C and not more than 4.7 ⁇ 10 -6 / ° C.
  • the thermal expansion coefficient of the probe card substrate 1 of the present invention can be set within the range of 3.3 ⁇ 10 ⁇ 6 or more and 6.0 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. or less. And the thermal expansion coefficient of the semiconductor wafer can be reduced.
  • substrate 1 of this invention can be identified using a X ray diffraction method. Moreover, what is necessary is just to obtain
  • the specific composition of the alumina is Al 2 O 3, because the composition of the mullite is 3Al 2 O 3 ⁇ 2SiO 2, X-ray fluorescence analysis of each content of Al and Si in the composite ceramic or ICP ( Inductively coupled plasma). And if each content is converted into Al 2 O 3 and SiO 2 which are oxides respectively, and the content of Al 2 O 3 in mullite is calculated from the content of SiO 2 , the total value is mullite. It becomes content, from the content of the entire Al 2 O 3, minus the content of Al 2 O 3 in the mullite is the alumina content.
  • the content of alumina in the compound is preferably 20% by mass or more and 70% by mass or less.
  • the difference between the thermal expansion coefficient of the composite ceramics and the thermal expansion coefficient of silicon (Si), which is most often used as the material of the semiconductor wafer, can be set to be small. Is formed of silicon (Si), it is possible to reduce the occurrence of misalignment between the probe and the electrode pad in the inspection at a high temperature.
  • the thermal expansion coefficient of silicon (Si) at ⁇ 40 to + 150 ° C. is 4.2 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the alumina content in the compound is 20 mass% or more and 70 mass% or less.
  • the alumina content if the alumina content is high, the rigidity of the composite ceramic becomes high, and if the alumina content is low, the thermal expansion coefficient of the composite ceramic becomes small. Then, the content of alumina may be adjusted.
  • carbonates of Group 2 elements of the periodic table such as calcium carbonate (CaCO 3 ) and magnesium carbonate (MgCO 3 ) are used. These are included in the sintered composite ceramics as calcium oxide (CaO) or magnesium oxide (MgO), and may be included in the range of 0.3% by mass to 1.0% by mass, respectively.
  • the contents of calcium oxide (CaO) and magnesium oxide (MgO) are obtained by calculating the respective contents of calcium (Ca) and magnesium (Mg) by fluorescent X-ray analysis or ICP emission spectroscopy. It can obtain
  • Inevitable impurities contained in this composite ceramic include sodium oxide (Na 2 O), titanium oxide (TiO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), boron oxide (B 2 O 3 ) and lithium oxide (Li 2 O). These contents are 0.09 mass% or less for sodium oxide (Na 2 O) and titanium oxide (TiO 2 ), respectively, and 0.04 mass for niobium oxide (Nb 2 O 5 ) and yttrium oxide (Y 2 O 3 ), respectively.
  • boron oxide (B 2 O 3 ) is 0.004 mass% or less
  • lithium oxide (Li 2 O) is 0.001 mass% or less.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of an embodiment of a semiconductor wafer inspection apparatus using the probe card of the present invention.
  • the semiconductor wafer inspection apparatus 13 of the present invention shown in FIG. 2 includes a probe card laminate 11 in which a plurality of probe card substrates 1a, 1b, 1c of the present invention are stacked, and a probe inserted into the through hole 3. 5, and the probe card 12 is fixed to the plate-like support member 4.
  • the semiconductor wafer inspection apparatus 13 has a vacuum chuck 8 that sucks and fixes the semiconductor wafer 6 and a stage 10 that holds the vacuum chuck 8.
  • the vacuum chuck 8 has a built-in heater 9 for heating the semiconductor wafer 6.
  • the through holes 3 are provided so as to overlap all of them. It may have a frame shape, and this may be a spacer for the probe card substrates 1a and 1c.
  • the support member 4 includes, for example, one of alumina, aluminum nitride, and silicon nitride as a main component, and includes a pad 4a to which the probe 5 is connected on the surface on the probe card laminate 11 side.
  • the pad 4a includes an internal circuit 4b. And electrically connected to a pad 4c formed on the opposite surface.
  • the pads 4a and 4c are made of, for example, photolithography and have conductivity, and the circuit 4b is made of, for example, at least one of Cu, Au, Al, Ni, and a Pb—Sn alloy. ing.
  • the semiconductor wafer 6 is sucked and fixed using the vacuum chuck 8 and heated to a predetermined temperature by the heater 9, and the electrode pads 7 arranged on the semiconductor elements 6 a of the semiconductor wafer 6 are applied to the electrode pads 7.
  • the electrical characteristics can be inspected by bringing the probe 5 which is a needle-like stylus into contact. Since the vacuum chuck 8 is for holding the semiconductor wafer 6 to be inspected, it may be replaced with other holding means such as an electrostatic chuck.
  • the probe card substrate 1a disposed on the support member 4 side is made of alumina and mullite than the probe card substrate 1c disposed on the semiconductor wafer 6 side. It is preferable that the content of alumina in the compound is large. As shown in FIG. 2, when the probe card laminate 11 is composed of a plurality of probe card substrates 1a, 1b, 1c, the probe card substrate 1b is further more probable than the probe card substrate 1c. It is preferable that the probe card substrate 1a has a higher alumina content in the compound composed of alumina and mullite than 1b.
  • the thermal expansion coefficient of -40 °C ⁇ + 150 °C of the support member 4 are 5.8 ⁇ 10 -6 /°C ⁇ 6.2 ⁇ 10 -6 / °C
  • -40 °C ⁇ + 150 °C semiconductor wafer 6 is a silicon (Si)
  • the coefficient of thermal expansion is 4.2 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the semiconductor wafer device 13 of the present invention shown in FIG. 2 uses the probe card 12 of the present invention provided with the probe card laminate 11 of the present invention and the probe 5, the probe 5, the electrode pad 7, Thus, an excellent semiconductor wafer device 13 with a high inspection efficiency can be obtained.
  • FIG. 3 is a sectional view showing another example of the embodiment of the semiconductor wafer inspection apparatus using the probe card of the present invention.
  • the semiconductor wafer inspection apparatus 13 shown in FIG. 3 has the same basic configuration as the semiconductor wafer inspection apparatus 13 shown in FIG. 2, except that the support member 4 is formed of a resin such as epoxy or bakelite. The difference is that the probe card substrate 1a on the member 4 side is replaced with a second probe card substrate 1d made of another composite ceramic.
  • the support member 4 is formed of a resin
  • the probe card laminate 11 of the present invention is mainly composed of a compound composed of alumina and zirconia on the support member 4 side, and the content of alumina in this compound is It is preferable to include a second probe card substrate 1d that is 9 mass% or more and 41 mass% or less.
  • the support member 4 is formed of an epoxy resin woven with a glass nonwoven fabric
  • the thermal expansion coefficient at ⁇ 40 ° C. to + 150 ° C. is 7.5 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. or more and 9.5 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. or less.
  • the other composite ceramics are mainly composed of a compound composed of alumina and zirconia, and the content of alumina in the compound is 9% by mass or more and 41% by mass or less.
  • the thermal expansion coefficient of the composite ceramic can be 7.5 ⁇ 10 -6 /°C ⁇ 9.5 ⁇ 10 -6 / °C , the inspection at a high temperature, the semiconductor wafer 6, between each member of the probe card 12 and the support member 4 Since the difference in expansion that occurs can be suppressed, the occurrence of misalignment between the probe 5 and the electrode pad 7 can be reduced.
  • Alumina and zirconia which are the main components of other composite ceramics, can be identified using an X-ray diffraction method. Further, regarding their contents, specifically, the respective contents of Al and Zr in the composite ceramics are determined by fluorescent X-ray analysis or ICP emission spectroscopic analysis, and each of these contents is an oxide of Al. It can be calculated by converting the 2 O 3 and ZrO 2, the amount obtained by summing the content of Al 2 O 3 and ZrO 2 that this calculation is a major amount.
  • the probe card substrate 1 may be a plurality of two or more probe card substrates. If the difference in expansion at the time of inspection at a high temperature can be suppressed in accordance with the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor wafer 6 and the support member 4, the number of sheets may be selected appropriately. Also, ceramics having a thermal expansion coefficient larger than that of the probe card substrate 1 on the support member 4 side and smaller than that of the support member 4 is disposed between the probe card laminate 11 and the support member 4 of the present invention. There may be.
  • the alumina powder is 8 mass% to 95 mass%, the balance is 100 mass parts so that the remainder is mullite powder, and calcium carbonate (CaCO 3 ) and magnesium carbonate ( A predetermined amount of each powder of MgCO 3 ) is added to obtain a blended powder. Then, this mixed powder is put into a rotary mill together with water as a solvent, and mixed and ground with alumina balls for 24 hours. In addition, what is necessary is just to make the average particle diameter after mixing grinding
  • a molded body in which the mounting hole 2 and the through-hole 3 are formed by molding a sheet using the slurry using the doctor blade method and punching out the sheet with a die having a predetermined shape or performing laser processing. It can be.
  • the sheet may be formed into various shapes such as a disk shape or a square plate shape by cutting, laser processing, or the like.
  • the probe card substrate 1 shown in FIG. 1 can be obtained by putting the molded body processed into various shapes into a firing furnace and holding it at 1550 ° C. to 1650 ° C. for 8 hours to 12 hours. it can.
  • the alumina content in the compound composed of alumina and mullite is weighed to be 90% by mass to less than 100% by mass, 70% by mass to less than 90% by mass, and 40% by mass to less than 70% by mass.
  • the alumina powder is 9% by mass to 41% by mass, and the balance is 100 parts by mass so that the balance is zirconia powder, and each of silicon oxide, titanium oxide, and magnesium carbonate powder is a predetermined amount. Add to make powder.
  • the probe card substrate 1d can be obtained by using the same manufacturing method as that for the probe card substrate 1 described above.
  • the probe card laminate 11 of the present invention shown in FIG. 2 is stacked with the probe card substrates 1a, 1b, and 1c from the plate-like support member 4 side so that the alumina content in the compound is increased. Then, a fixing member (not shown) such as a pin is coupled through the attachment hole 2 and fixed to the support member 4.
  • the probe card 12 of the present invention can be obtained by inserting the probe 5 used for the inspection of the electrical characteristics of the electrode pad 7 of the semiconductor element 6a into the through hole 3.
  • the semiconductor wafer inspection apparatus 13 is provided by using the probe card 12 according to the present invention having a vacuum chuck 8 for sucking and fixing the semiconductor wafer 6 and a stage 10 for holding the vacuum chuck 8. be able to.
  • the support member 4 is formed of a resin, and a compound composed of alumina and zirconia is a main component at the position of the probe card substrate 1a shown in FIG. 2, and the content of alumina in this compound is 9% by mass or more and 41% by mass. %,
  • the probe card laminate 11 and the probe card 12 of the present invention shown in FIG. 3 can be obtained.
  • the semiconductor wafer inspection apparatus 13 of the present invention is used. It can be.
  • alumina, mullite, calcium oxide, and magnesium oxide were weighed so as to have the contents shown in Table 1 to obtain a blended powder.
  • calcium oxide and magnesium oxide contained in the composite ceramics after sintering calcium carbonate and magnesium carbonate were used as a sintering aid at the time of preparation.
  • this prepared powder was put into a rotary mill together with water as a solvent, and mixed and ground with alumina balls for 24 hours.
  • the average particle size after mixing and pulverization was 2 ⁇ m.
  • the contents of alumina and mullite in the probe card substrate 1 the content of Al 2 O 3 in the mullite is calculated from the content of SiO 2 and the sum of these contents is taken as the content of mullite. , a value obtained by subtracting the content of Al 2 O 3 in the mullite from the content of the entire Al 2 O 3 and between the content of alumina. Further, the contents in the compounds of alumina and mullite were determined from these contents and are shown in Table 1.
  • the thermal expansion coefficient of the probe card substrate was measured in the range of ⁇ 40 ° C. to + 150 ° C. by laser interferometry. Specifically, a prismatic test piece having a thickness of 3 mm, a width of 4 mm, and a length of 16 mm is cut out from the probe card substrate 1 and further, both end portions in the longitudinal direction thereof are convex toward the outside. processed. After mounting this test piece on a laser thermal dilatometer (LIX-1 type, manufactured by Vacuum Riko Co., Ltd.), the temperature was increased from -40 ° C to + 150 ° C at 1 ° C / min in a helium atmosphere to obtain the thermal expansion coefficient. The values are shown in Table 1.
  • sample No. which is a probe card substrate made of alumina.
  • Sample No. 14 which is a probe card substrate consisting of 14 and mullite. 15 and the content and thermal expansion coefficient were measured by the method described above.
  • the material of the semiconductor wafer 6 is silicon (Si), germanium (Ge), gallium nitride (GaN), gallium by adjusting the alumina content in the compound composed of alumina and mullite.
  • Any material selected from arsenic (GaAs), indium phosphide (InP), silicon carbide (SiC), and the like can reduce the difference in thermal expansion coefficient.
  • the content of alumina in the compound is 20% by mass or more and 70% by mass or less. It is preferable that Furthermore, it was found that the content of alumina in the compound is preferably 40% by mass or more and 60% by mass or less.
  • Example 1 The sample used in Example 1 is arranged as shown in Table 2 on the probe card substrates 1a, 1b, and 1c of the present invention shown in FIG. 2, and the probe 5 is inserted into the through hole 3, and the support member 4 is inserted. It is fixed and sample No. which is the probe card 12 of the present invention comprising the probe card laminate 11 and the probe 5 of the present invention is fixed. 16 and No. 17 was obtained.
  • the material of the support member 4 is alumina
  • the material of the semiconductor wafer 6 is a silicon
  • the thermal expansion coefficient of each of -40 ⁇ + 0.99 ° C. is at 5.57 ⁇ 10 -6 /°C,4.2 ⁇ 10 -6 / °C is there.
  • sample No. 1 which is a probe card substrate made of alumina is used. 14 was used to produce a probe card.
  • the difference in thermal expansion coefficient between the support member 4 and the probe card substrate 1a disposed on the support member 4 side and the thermal expansion coefficient between the semiconductor wafer 6 and the probe card substrate 1c disposed on the semiconductor wafer 6 side are as follows. The differences are shown in Table 2. Further, the electrical characteristics of the electrode pads 7 arranged on the semiconductor wafer 6 at a high temperature are inspected by a semiconductor wafer inspection apparatus using these, and the positional deviation between the probe 5 and the electrode pad 7 at the time of the inspection at a high temperature. Ranking was done from the one with the smallest number.
  • the sample No. 18 has the same material as that of the support member 4, so there was no difference in thermal expansion coefficient with the support member 4.
  • the difference in thermal expansion coefficient with the semiconductor wafer 6 was as large as 1.52, There was the most misalignment.
  • No. 16 and No. 17 has a small difference in thermal expansion coefficient between the support member 4 and the semiconductor wafer 6 and the thermal expansion coefficient of the probe card laminate 11 from the semiconductor wafer 6 side toward the support member 4 side increases. There was little misalignment during inspection.
  • alumina, zirconia, silicon oxide, titanium oxide and magnesium oxide were weighed so as to have the contents shown in Table 3 to obtain a mixed powder. Then, this prepared powder was put into a rotating mill together with water as a solvent, and mixed and ground with alumina balls for 24 hours. The average particle size after mixing and pulverization was 2 ⁇ m. For the subsequent manufacturing method, the same manufacturing method as in Example 1 was used, so that sample No. 19-No. 31 probe card substrates 1 were obtained. Further, as a comparative example, a sample No. 1 which is a probe card substrate made of zirconia. 32 was produced.
  • the coefficient of thermal expansion can be adjusted depending on the contents of alumina and zirconia.
  • the Young's modulus value decreases and the rigidity decreases. Recognize. Therefore, if the support member 4 is an epoxy resin woven with a glass nonwoven fabric and the coefficient of thermal expansion at ⁇ 40 to + 150 ° C. is 8.5 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C., the rigidity showing the Young's modulus value of 230 GPa or more is obtained.
  • the main component is a compound composed of alumina and zirconia, and the content of alumina in the compound is 9% by mass or more. Sample No. 41 wt% or less. 25-No. 30 was found to be preferred.
  • the thermal expansion coefficient of the probe card substrate 1 of the present invention can be adjusted by the content of alumina, which is a compound comprising alumina and mullite.
  • the probe card laminate 11 of the present invention is formed by stacking a plurality of probe card substrates 1 of the present invention, so that the difference in thermal expansion coefficient between the support member 4 and the semiconductor wafer 6 is reduced.
  • the probe card 12 of the present invention which has a large thermal expansion coefficient from the 6 side toward the support member 4 side and includes the probe card laminate 11 and the probe 5, There is little misalignment between the pad 7 and the probe 5. Further, it was found that the semiconductor wafer inspection apparatus 13 using the probe card 12 of the present invention is excellent in inspection efficiency.
  • Probe card substrate 1a, 1b, 1c Probe card substrate 2: Mounting hole 3: Through hole 4: Support member 5: Probe 6: Semiconductor wafer 7: Electrode pad 8: Vacuum chuck 9: Heater 10: Stage 11 : Laminate for probe card 12: Probe card 13: Semiconductor wafer inspection equipment

Landscapes

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
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Abstract

　【課題】　高集積化が進んだＬＳＩチップ等の半導体素子上に配列された電極パッドの電気的特性を正確に検査できるプローブカードを構成するプローブカード用基板およびプローブカード用積層体、さらに、このプローブカード用積層体を用いたプローブカードおよびこのプローブカードを用いた半導体ウエハ検査装置を提供すること。　【解決手段】　アルミナおよびムライトからなる化合物を主成分とする複合セラミックスからなるプローブカード用基板１ａ，１ｂ，１ｃである。アルミナおよびムライトの各含有量を調整することにより、支持部材４および半導体ウエハ６の熱膨張係数の差を小さくなるように設定することができるため、高温における検査において、半導体ウエハ６，プローブカード用基板１ａ，１ｂ，１ｃおよび支持部材４の各部材間で生じる膨張の差を抑制してプローブ５と電極パッド７との位置ずれが生じるのを少なくすることができる。

Description

プローブカード用基板およびプローブカード用積層体ならびにこのプローブカード用積層体とプローブとを備えてなるプローブカード
　本発明は、半導体ウエハに形成された回路の検査に用いられるプローブカードを構成するプローブカード用基板およびこれらを複数積み重ねたプローブカード用積層体に関する。さらに、このプローブカード用積層体を用いたプローブカードおよびこのプローブカードを用いた半導体ウエハ検査装置に関する。
　ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置），ＭＰＵ（Microprocessor Unit：超小型処理装置）やフラッシュメモリ等に用いられる半導体ウエハに形成された回路の検査は、高温に加熱した状態でプローブカードを用いて行なわれる。
　図４は従来のプローブカードを示す断面図である。
　図４に示すプローブカードは、配線パターン310が形成されたガラスエポキシ系樹脂からなるプリント基板300と、プリント基板300に取り付けられるプローブ100とを備えたものである。プリント基板300の下面側には、セラミックスからなる保持部材240が取り付けられ、この保持部材240の内部に形成された傾斜面241にシリコンウエハ600の電気的特性を測定するプローブ100が保持されている。プローブ100の先端は下向きに折り曲げられており、シリコンウエハ600を分割するＬＳＩ（Large Scale Integration：大規模集積回路）チップ610の電極パッド611に対応するように位置決めされている。
　また、プリント基板300の内部にはスルーホール210が形成され、プローブ100とコネクタ端子320とがスルーホール210の内部およびプリント基板300の表面に形成された配線パターン310を介して接続されている。また、シリコンウエハ600は、ＬＳＩチップ610の検査が高温下でもできるように、ヒーター710が内蔵された真空チャック700上に載置されている。
　しかしながら、このようなプローブカードは、プリント基板300が真空チャック700からの輻射熱によって膨張しやすく、その結果、プローブ100の接触部が電極パッド611に対してずれてしまい、正確な検査が困難となる問題があり、このような問題を解決するために、例えば特許文献１では、真空チャック700からの輻射熱によって、プローブ100の接触部が電極パッド611に対してずれることの少ない高温測定用プローブカードが提案されている。
　図５は、特許文献１で提案された高温測定用のプローブカードを示す断面図である。
　図５に示す高温測定用プローブカードは、測定対象物であるＬＳＩチップ610を加熱した状態で電気的諸特性を測定する高温測定用プローブカードであって、ＬＳＩチップ610の電極パッド611に接触するプローブ100と、このプローブ100が取り付けられる基板400とを備えており、基板400は複数のセラミックス板410を積層したものである。なお、プローブ100，ＬＳＩチップ610および電極パッド611等は、図４を用いて説明したものと同一であるので、その詳細な説明は省略する。
　図６は、特許文献１で提案された高温測定用プローブカードに用いられる基板を構成するセラミックス板の斜視図である。
　この図６に示すセラミックス板410は、厚さが0.3ｍｍのセラミックスからなり、開口411を有し、その両側に銀パラジュームの厚膜からなる配線パターン412が形成されている。また、セラミックス板410には、積層される他のセラミックス板410の配線パターン412との接続を考慮した接続手段であるスルーホール413あるいはバイアホール等が形成されている。
　そして、これらの図５および図６に示すように、特許文献１には、測定対象物を加熱した状態で電気的特性を測定する高温測定用プローブカードにおいて、測定対象物の電極パッド611に接触するプローブ100と、このプローブ100が取り付けられるセラミックス板410を積層した基板400とを具備している高温測定用プローブカードが提案されている。これによれば、図４に示すような従来のガラスエポキシ系樹脂からなるプリント基板300よりもセラミックスからなる基板400の方が、測定対象物であるＬＳＩチップ610を構成する単結晶シリコンのウエハの熱膨張係数に近いので、基板400の熱膨張に起因するプローブ100の接触部の電極パッド611に対するずれを小さくすることができるというものである。
特開平９－54116号公報
　しかしながら、特許文献１で提案された高温測定用プローブカードは、従来のガラスエポキシ系樹脂からなるプリント基板300よりもセラミックスからなる基板400の方が、測定対象物であるＬＳＩチップ610を構成する単結晶シリコンのウエハの熱膨張係数に近いので、基板400の熱膨張に起因するプローブ100の接触部の電極パッド611に対するずれを小さくすることができるものの、基板400を構成するセラミックス板410がアルミナセラミックスからなるものであれば、その熱膨張係数は6.0×10－６／℃であり、ＬＳＩチップ610を構成する単結晶シリコンの熱膨張係数（約4.2×10－６／℃）とは小さいながらも差があることから、基板400の熱膨張に起因するずれを無くすことはできておらず、高集積化の進む今日では、プローブ100の接触部の電極パッド611に対するずれをさらに小さくすることが求められている。
　本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、高集積化が進んだＬＳＩチップ等の半導体素子上に配列された電極パッドの電気的特性を正確に検査することができるプローブカードを構成するプローブカード用基板およびプローブカード用積層体、さらにこのプローブカード用積層体とプローブとを備えてなるプローブカードならびにこのプローブカードを用いた半導体ウエハ検査装置を提供することを目的とするものである。
　本発明のプローブカード用基板は、アルミナおよびムライトからなる化合物を主成分とする複合セラミックスからなることを特徴とするものである。
　また、本発明のプローブカード用積層体は、本発明のプローブカード用基板が複数積み重ねられてなるプローブカード用積層体であって、板状の支持部材に固定されるとともに、半導体ウエハ側に配置された前記プローブカード用基板よりも前記支持部材側に配置された前記プローブカード用基板の方が前記化合物における前記アルミナの含有量が多いことを特徴とするものである。
　また、本発明のプローブカードは、本発明のプローブカード用積層体と、プローブとを備えてなることを特徴とするものである。
　また、本発明の半導体ウエハ検査装置は、本発明のプローブカードを用いたことを特徴とするものである。
　本発明のプローブカード用基板によれば、アルミナおよびムライトからなる化合物を主成分とする複合セラミックスからなることから、アルミナおよびムライトの各含有量を調整することにより、プローブカード用基板の熱膨張係数と半導体ウエハの熱膨張係数との差が小さくなるように設定することができる。
　また、本発明のプローブカード用積層体によれば、本発明のプローブカード用基板が複数積み重ねられてなるプローブカード用積層体であって、板状の支持部材に固定されるとともに、半導体ウエハ側に配置されたプローブカード用基板よりも支持部材側に配置されたプローブカード用基板の方が化合物におけるアルミナの含有量が多いことから、支持部材側に配置されたプローブカード用基板と支持部材との熱膨張係数の差および半導体ウエハ側に配置されたプローブカード用基板と半導体ウエハとの熱膨張係数の差を小さくすることができるとともに、半導体ウエハ側に配置されたプローブカード用基板よりも支持部材側に配置されたプローブカード用基板の方の熱膨張係数が大きくなっているため、高温における検査において、半導体ウエハ，プローブカードおよび支持部材の各部材間で生じる膨張の差を抑制することができる。
　また、本発明のプローブカードによれば、本発明のプローブカード用積層体と、プローブとを備えてなることから、高温における検査の際に電極パッドとプローブとの位置ずれが生じることが少ないので、電気的特性の検査を正確に行なうことができる。
　また、本発明の半導体ウエハ検査装置によれば、本発明のプローブカードを用いたことから、検査効率の高い優れた半導体ウエハ装置とすることができる。
本発明のプローブカード用基板の実施の形態の一例を示す平面図である。 本発明のプローブカードを用いた半導体ウエハ検査装置の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明のプローブカードを用いた半導体ウエハ検査装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。 従来のプローブカードを示す断面図である。 従来の高温測定用のプローブカードを示す断面図である。 従来の高温測定用プローブカードに用いられる基板を構成するセラミックス板の斜視図である。
　以下、半導体ウエハに形成された回路の検査に用いられるプローブカードを構成する本発明のプローブカード用基板およびプローブカード用積層体、さらにこのプローブカード用積層体とプローブとを備えてなるプローブカードならびにこのプローブカードを用いた半導体ウエハ検査装置の実施の形態の例について説明する。
　図１は、本発明のプローブカード用基板の実施の形態の一例を示す平面図である。
　このプローブカード用基板１は、円板状であって、その外周側には、支持部材に固定するためのピン等の固定部材（図示しない）を通す取付孔２と、この取付孔２の位置より内側に半導体素子の電極パッドの電気的特性の検査に用いられるプローブを挿入するための貫通孔３とを備えている。なお、本例では、外形形状が円板状のプローブカード用基板１を示したが、その形状は、半導体素子に配列される電極パッドの位置に応じて、角板状など適宜変更が可能である。また、取付孔２および貫通孔３についても、その配置や大きさは、固定場所や半導体素子に配列される電極パッドの位置に応じて、適宜変更が可能である。
　そして、本発明のプローブカード用基板１は、アルミナおよびムライトからなる化合物を主成分とする複合セラミックスからなることが重要である。アルミナおよびムライトの各含有量を調整することにより、半導体ウエハの材質に合わせてプローブカード用基板１の熱膨張係数と半導体ウエハの熱膨張係数との差を小さくすることができる。
　半導体ウエハの材質としては、例えば、シリコン（Ｓｉ），ゲルマニウム（Ｇｅ），窒化ガリウム（ＧａＮ），ガリウム砒素（ＧａＡｓ），インジウムリン（ＩｎＰ）および炭化珪素（ＳｉＣ）等があり、－40～＋150℃における各熱膨張係数は、それぞれ4.2×10－６／℃，6.1×10－６／℃，4.7×10－６／℃，5.7×10－６／℃，4.5×10－６／℃，4.2×10－６／℃以上4.7×10－６／℃以下である。一方、本発明のプローブカード用基板１を構成するアルミナおよびムライトからなる化合物を主成分とする複合セラミックスの－40～＋150℃における熱膨張係数は、アルミナおよびムライトの各含有量を調整することにより、3.3×10－６以上6.0×10－６／℃以下の範囲で設定することができるので、これらのどの材質を用いた半導体ウエハであっても本発明のプローブカード用基板１の熱膨張係数と半導体ウエハの熱膨張係数との差を小さくすることができる。
　そして、本発明のプローブカード用基板１を構成する複合セラミックスの主成分であるアルミナおよびムライトは、Ｘ線回折法を用いて同定することができる。また、それぞれの含有量については以下のようにして求めればよい。具体的にはアルミナの組成はＡｌ２Ｏ３であり、ムライトの組成は３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２であるので、複合セラミックス中のＡｌおよびＳｉの各含有量を蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法により求める。そして、この各含有量をそれぞれ酸化物であるＡｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２に換算して、ＳｉＯ２の含有量からムライト中のＡｌ２Ｏ３の含有量を算出すれば、合算値がムライトの含有量となり、全体のＡｌ２Ｏ３の含有量から、ムライト中のＡｌ２Ｏ３の含有量を差し引いた値がアルミナの含有量となる。
　また、本発明のプローブカード用基板１は、化合物におけるアルミナの含有量が20質量％以上70質量％以下であることが好適である。この範囲であれば、複合セラミックスの熱膨張係数と半導体ウエハの材質として最も多く用いられているシリコン（Ｓｉ）の熱膨張係数との差を小さくなるように設定することができるため、特に半導体ウエハがシリコン（Ｓｉ）で形成されている場合に、高温における検査において、プローブと電極パッドとの位置ずれが生じるのを少なくすることができる。
　具体的には、シリコン（Ｓｉ）の－40～＋150℃における熱膨張係数が4.2×10－６／℃であるのに対して、化合物におけるアルミナの含有量が20質量％以上70質量％以下であることによって、－40～＋150℃における熱膨張係数を3.6×10－６／℃～4.8×10－６／℃とすることができるので、シリコン（Ｓｉ）からなる半導体ウエハとの熱膨張係数の差をさらに小さくすることができる。
　そして、上記アルミナの含有量において、アルミナの含有量が多ければ、複合セラミックスの剛性が高くなり、アルミナの含有量が少なければ、複合セラミックスの熱膨張係数が小さくなるので、要求される特性に応じて、アルミナの含有量を調整すればよい。
　また、この本発明のプローブカード用基板１である複合セラミックスの焼結助剤としては、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）や炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）等の周期表第２族元素の炭酸塩を用いることが好適であり、これらは焼結後の複合セラミックスには酸化カルシウム（ＣａＯ）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）として含まれ、それぞれ0.3質量％以上1.0質量％以下の範囲で含まれていてもよい。そして、酸化カルシウム（ＣａＯ）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の各含有量は、それぞれカルシウム（Ｃａ）およびマグネシウム（Ｍｇ）の各含有量を蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ発光分光分析法により求め、この各含有量をそれぞれ酸化カルシウム（ＣａＯ），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に換算することで求めることができる。
　また、この複合セラミックスに含まれる不可避不純物としては、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ），酸化チタン（ＴｉＯ２），酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５），酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３），酸化硼素（Ｂ２Ｏ３），酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）が挙げられる。これらの含有量は、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）および酸化チタン（ＴｉＯ２）は、それぞれ0.09質量％以下、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）および酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）は、それぞれ0.04質量％以下、酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）は0.004質量％以下、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）は0.001質量％以下であることが好適である。これらの不可避不純物は、前述と同様に金属元素の含有量をＩＣＰ発光分光分析法により求め、酸化物に換算することで求めることができる。
　図２は、本発明のプローブカードを用いた半導体ウエハ検査装置の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
　図２に示す本発明の半導体ウエハ検査装置13は、本発明のプローブカード用基板１ａ，１ｂ，１ｃが複数積み重ねられてなるプローブカード用積層体11と、貫通孔３の中に挿通されるプローブ５とを備えてなるプローブカード12を有しており、このプローブカード12は、板状の支持部材４に固定されている。また、半導体ウエハ検査装置13は、半導体ウエハ６を吸引して固定する真空チャック８と、真空チャック８を保持するステージ10とを有している。また、真空チャック８には、半導体ウエハ６を加熱するヒーター９が内蔵されている。なお、複数積み重ねられている本発明のプローブカード用基板１ａ，１ｂ，１ｃにおいて、必ずしもすべてに重なり合うように貫通孔３が設けられているものである必要はなく、例えば、プローブカード用基板１ｂが枠状であり、これがプローブカード用基板１ａおよび１ｃのスペーサとなるものであってもよい。
　支持部材４は、例えばアルミナ，窒化アルミニウムおよび窒化珪素のいずれかを主成分とし、プローブカード用積層体11側の表面にプローブ５が接続されるパッド４ａを備え、パッド４ａは内部の回路４ｂを介して反対側の表面に形成されたパッド４ｃに電気的に接続されている。パッド４ａ，４ｃは、例えば、フォトリソグラフィ技術によって作製され、導電性を有するものであり、回路４ｂは、例えば、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ，ＮｉおよびＰｂ－Ｓｎ合金の少なくともいずれか１種で形成されている。
　そして、真空チャック８を用いて半導体ウエハ６を吸引して固定し、ヒーター９で所定の温度になるように加熱した状態で、半導体ウエハ６の半導体素子６ａ上に配列された電極パッド７に、針状の触針であるプローブ５を接触させることによって、電気的特性を検査することができる。なお、真空チャック８は、検査する半導体ウエハ６を保持しておくためのものであるので、例えば静電チャック等の他の保持手段に置き換えても構わない。
　また、本発明のプローブカード用積層体11は、半導体ウエハ６側に配置されたプローブカード用基板１ｃよりも支持部材４側に配置されたプローブカード用基板１ａの方が、アルミナおよびムライトからなる化合物におけるアルミナの含有量が多いことが好適である。図２に示すように、プローブカード用積層体11が複数のプローブカード用基板１ａ，１ｂ，１ｃからなるときには、プローブカード用基板１ｃよりもプローブカード用基板１ｂの方が、さらにプローブカード用基板１ｂよりもプローブカード用基板１ａの方が、アルミナおよびムライトからなる化合物におけるアルミナの含有量が多いことが好適である。
　例えば、支持部材４の－40℃～＋150℃における熱膨張係数が5.8×10－６／℃～6.2×10－６／℃であり、半導体ウエハ６がシリコン（Ｓｉ）で－40℃～＋150℃における熱膨張係数が4.2×10－６／℃であるとき、アルミナおよびムライトからなる化合物を主成分とする複合セラミックスであるプローブカード用基板１ａ，１ｂ，１ｃのアルミナの含有量を、１ａは90質量％以上100質量％未満，１ｂは70質量％以上90質量％未満，１ｃは40質量％以上70質量％未満とすることにより、－40℃～＋150℃における熱膨張係数が、１ａは5.5×10－６／℃～6.0×10－６／℃，１ｂは4.8×10－６／℃～5.5×10－６／℃，１ｃは4.0×10－６／℃～4.8×10－６／℃となって、支持部材４および半導体ウエハ６と支持部材４側および半導体ウエハ６側に配置されたプローブカード用基板１との熱膨張係数の差が小さくなり、プローブカード積層体11が半導体ウエハ６側から支持部材４側に向けて熱膨張係数が大きくなっていることから、高温における検査において、半導体ウエハ６，プローブカード12および支持部材４の各部材間で生じる熱膨張の差を抑制することができるので、プローブ５と電極パッド７との位置ずれが生じるのを少なくすることができる。
　また、図２に示す本発明の半導体ウエハ装置13は、本発明のプローブカード用積層体11とプローブ５とを備えた本発明のプローブカード12を用いているので、プローブ５と電極パッド７との位置ずれが生じることの少ない、検査効率の高い優れた半導体ウエハ装置13とすることができる。
　図３は、本発明のプローブカードを用いた半導体ウエハ検査装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。
　図３に示す半導体ウエハ検査装置13は、図２に示す半導体ウエハ検査装置13と基本的な構成は同じであるが、支持部材４がエポキシ，ベークライト等の樹脂で形成されている点、また支持部材４側のプローブカード用基板１ａが他の複合セラミックスからなる第２のプローブカード用基板１ｄに置き換わっている点で異なる。
　このように、支持部材４が樹脂で形成されており、本発明のプローブカード用積層体11が、支持部材４側にアルミナおよびジルコニアからなる化合物を主成分とし、この化合物におけるアルミナの含有量が９質量％以上41質量％以下である第２のプローブカード用基板１ｄを備えていることが好ましい。
　例えば、支持部材４がガラス不織布の織り込まれたエポキシ樹脂で形成されており、－40℃～＋150℃における熱膨張係数が7.5×10－６／℃以上9.5×10－６／℃以下であるとき、他の複合セラミックスがアルミナおよびジルコニアからなる化合物を主成分とし、この化合物におけるアルミナの含有量が９質量％以上41質量％以下であるものとすることによって、－40℃～＋150℃における他の複合セラミックスの熱膨張係数を7.5×10－６／℃～9.5×10－６／℃とすることができるので、高温における検査において、半導体ウエハ６，プローブカード12および支持部材４の各部材間で生じる膨張の差を抑制できるため、プローブ５と電極パッド７との位置ずれが生じるのを少なくすることができる。
　なお、他の複合セラミックスの主成分であるアルミナおよびジルコニアは、Ｘ線回折法を用いて同定することができる。また、それらの含有量については、具体的には複合セラミックス中のＡｌおよびＺｒの各含有量を蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ発光分光分析法により求め、この各含有量をそれぞれ酸化物であるＡｌ２Ｏ３およびＺｒＯ２に換算することにより算出することができ、この算出したＡｌ２Ｏ３とＺｒＯ２との含有量を合算した量が主成分量である。
　なお、図２および図３に示すプローブカード用積層体11において、プローブカード用基板１が３枚積み重ねられてなる例を示したが、プローブカード用基板１は２枚以上の複数であればよく、半導体ウエハ６と支持部材４との熱膨張係数の差に応じて、高温における検査の際の膨張の差を抑制することができれば、適宜に枚数を選択すればよい。また、本発明のプローブカード用積層体11と支持部材４との間に、熱膨張係数が支持部材４側のプローブカード用基板１よりも大きく支持部材４よりも小さいセラミックスが配置されるものであってもよい。
　次に、本発明のプローブカード用基板１を得るための製造方法の一例について説明する。
　まず、アルミナの粉末が８質量％以上95質量％以下であり、残部がムライトの粉末となるように秤量して100質量部とし、さらに焼結助剤として炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）および炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）の各粉末を所定量添加して調合粉末とする。そして、この調合粉末を溶媒である水とともに回転ミルに投入して、アルミナボールで24時間混合粉砕する。なお、混合粉砕後の平均粒径は１μｍ以上３μｍ以下にすればよい。なお、焼結助剤である炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）および炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）は、構成成分の一部である二酸化炭素（ＣＯ２）が焼成中に焼失して、複合セラミックス中では、それぞれ酸化カルシウム（ＣａＯ），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）として存在することになる。
　次に、成形用バインダとして、ポリビニルアルコール，ポリエチレングリコールおよびアクリル樹脂を混合粉末100質量％に対して合計６質量％となるように添加した後、混合してスラリーとする。そして、このスラリーを用いてドクターブレード法を用いてシートを成形し、所定形状の金型でこのシートを打ち抜く、あるいはレーザ加工を施すことにより、取付孔２および貫通孔３が形成された成形体とすることができる。
　また、必要に応じて、切削加工，レーザ加工等によりシートを各種形状、例えば円板状や角板状にすればよい。そして、各種形状に加工された成形体を焼成炉に入れて、1550℃以上1650℃以下で８時間以上12時間以下保持することにより、例えば、図１に示すプローブカード用基板１を得ることができる。
　また、アルミナおよびムライトからなる化合物におけるアルミナの含有量を、90質量％以上100質量％未満，70質量％以上90質量％未満，40質量％以上70質量％未満となるように秤量して、上述したプローブカード用基板１の製造方法と同じ製造方法を用いることにより、プローブカード用基板１ａ，１ｂ，１ｃとすることができる。
　次に、第２のプローブカード用基板１ｄを得るための製造方法の一例について説明する。
　まず、アルミナの粉末が９質量％以上41質量％以下であり、残部がジルコニアの粉末となるように秤量して100質量部とし、さらに酸化珪素，酸化チタンおよび炭酸マグネシウムの各粉末をそれぞれ所定量添加して調合粉末とする。この後の製造方法については、上述したプローブカード用基板１の製造方法と同じ製造方法を用いることにより、プローブカード用基板１ｄを得ることができる。
　また、図２に示す本発明のプローブカード用積層体11は、化合物におけるアルミナの含有量が多い順となるように、板状の支持部材４側からプローブカード用基板１ａ，１ｂ，１ｃと積み重ねて、ピン等の固定部材（図示しない）を取付孔２に通して結合し、支持部材４に固定することで得ることができる。なお、貫通孔３に半導体素子６ａの電極パッド７の電気的特性の検査に用いられるプローブ５を挿入することにより、本発明のプローブカード12を得ることができる。
　また、半導体ウエハ６を吸引して固定する真空チャック８と、真空チャック８を保持するステージ10とを有し、本発明のプローブカード12を用いることにより、本発明の半導体ウエハ検査装置13とすることができる。
　同様に、支持部材４を樹脂で形成し、図２に示すプローブカード用基板１ａの位置に、アルミナおよびジルコニアからなる化合物を主成分とし、この化合物におけるアルミナの含有量が９質量％以上41質量％以下であるプローブカード用基板１ｄを備えることにより、図３に示す本発明のプローブカード用積層体11およびプローブカード12を得ることができ、これらを用いることにより本発明の半導体ウエハ検査装置13とすることができる。
　以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
　まず、アルミナ，ムライト，酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムを表１に示す含有量となるように秤量して調合粉末とした。なお、焼結後の複合セラミックスに含まれる酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムについては、調合時には焼結助剤として炭酸カルシウムおよび炭酸マグネシウムを用いた。そして、この調合粉末を溶媒である水とともに回転ミルに投入して、アルミナボールで24時間混合粉砕した。なお、混合粉砕後の平均粒径は２μｍであった。
　次に、成形用バインダとして、ポリビニルアルコール，ポリエチレングリコールおよびアクリル樹脂を混合粉末100質量％に対して合計６質量％となるように添加した後、混合してスラリーとした。そして、このスラリーを用いてドクターブレード法によりシートを成形し、所定形状の金型でこのシートを打ち抜くことにより、取付孔２および貫通孔３が形成された成形体を得た。次に、この成形体を焼成炉に入れて、1600℃で10時間保持することで、厚みが3.6ｍｍで直径が300ｍｍの本発明の試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．13のプローブカード用基板１を得た。
　そして、それぞれの試料の各成分の含有量については、ＩＣＰ発光分光分析法により求めた。測定方法としては、まず、前処理として、焼成したプローブカード用基板１の一部を超硬乳鉢にて粉砕した。次に、白金るつぼにホウ酸（Ｍｅｒｃｋ製　純度99.9999％）２ｇを入れてバーナーにて加熱し、ガラス状に融解させて放冷した後に、試料0.1ｇおよび炭酸ナトリウム（Ｍｅｒｃｋ製　純度99.999％）３ｇを加えてバーナーにて加熱して融解した。そして、放冷した後に塩酸溶液に溶解し、溶解液をフラスコに移して水で標線まで薄めて定容とし、検量線用溶液とともにＩＣＰ発光分光分析装置でＡｌ，Ｓｉ，ＣａおよびＭｇの各含有量を測定し、それぞれ酸化物であるＡｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＣａＯおよびＭｇＯに換算した。
　また、プローブカード用基板１のアルミナおよびムライトの含有量については、ＳｉＯ２の含有量からムライト中のＡｌ２Ｏ３の含有量を算出し、これらの含有量の合算値をムライトの含有量とし、全体のＡｌ２Ｏ３の含有量からムライト中のＡｌ２Ｏ３の含有量を差し引いた値をアルミナの含有量とした。さらに、これらの含有量からアルミナおよびムライトの化合物における含有量を求めて表１に示した。
　そして、プローブカード用基板の熱膨張係数をレーザ干渉法により－40℃～＋150℃の範囲で測定した。具体的には、プローブカード用基板１から厚みが３ｍｍ，幅が４ｍｍ，長さが16ｍｍの角柱状の試験片を切り出し、さらにその長手方向の両端部を外側に向かって凸状になるように加工した。この試験片をレーザ熱膨張計（真空理工（株）製　ＬＩＸ－１型）に取り付けた後、ヘリウム雰囲気中で－40℃から＋150℃まで１℃／分で昇温して熱膨張係数を求め、その値を表１に示した。
　また、比較例として、アルミナからなるプローブカード用基板である試料Ｎｏ．14とムライトからなるプローブカード用基板である試料Ｎｏ．15とを作製し、上述した方法により含有量および熱膨張係数を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示す結果からわかるように、アルミナおよびムライトからなる化合物におけるアルミナの含有量を調整することによって、半導体ウエハ６の材質がシリコン（Ｓｉ），ゲルマニウム（Ｇｅ），窒化ガリウム（ＧａＮ），ガリウム砒素（ＧａＡｓ），インジウムリン（ＩｎＰ）および炭化珪素（ＳｉＣ）等の中から選ばれるどのようなものであっても、熱膨張係数の差を小さくすることができる。特に、半導体ウエハ６の材質として最も多く用いられているシリコン（Ｓｉ）の熱膨張係数との差が小さくなるように設定するには、化合物におけるアルミナの含有量が20質量％以上70質量％以下であることが好ましく、
さらに化合物におけるアルミナの含有量が40質量％以上60質量％以下であることが好ましいことがわかった。
　図２に示す本発明のプローブカード用基板１ａ，１ｂ，１ｃに、実施例１で用いた試料を表２に示すように配置して、貫通孔３にプローブ５を挿入し、支持部材４に固定して、本発明のプローブカード用積層体11とプローブ５とを備えてなる本発明のプローブカード12である試料Ｎｏ．16およびＮｏ．17を得た。支持部材４の材質はアルミナであり、半導体ウエハ６の材質はシリコンであり、それぞれの－40～＋150℃における各熱膨張係数は、5.57×10－６／℃，4.2×10―６／℃である。また、比較例として、アルミナからなるプローブカード用基板である試料Ｎｏ．14を用いてプローブカードを作製した。
　そして、支持部材４と支持部材４側に配置されたプローブカード用基板１ａとの熱膨張係数の差および半導体ウエハ６と半導体ウエハ６側に配置されたプローブカード用基板１ｃとの熱膨張係数の差を表２に示した。また、これらを用いた半導体ウエハ検査装置にて、高温における半導体ウエハ６上に配列された電極パッド７の電気的特性を検査し、高温における検査の際のプローブ５と電極パッド７との位置ずれの少ない方から順位付けを行なった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示す結果からわかるように、試料Ｎｏ．18は、支持部材４と材質が同じであるため、支持部材４との熱膨張係数の差は無かったが、半導体ウエハ６との熱膨張係数の差が1.52と大きいために、高温における検査の際の位置ずれが最も多かった。これに対し、本発明の試料であるＮｏ．16およびＮｏ．17は、支持部材４および半導体ウエハ６との熱膨張係数の差が小さく、プローブカード用積層体11が半導体ウエハ６側から支持部材４側に向けて熱膨張係数が大きくなっているため、高温における検査の際の位置ずれが少なかった。また、試料Ｎｏ．17は、半導体ウエハ６からプローブカード用積層体11に向けて、さらに支持部材４に向けて熱膨張係数が大きくなっているため、高温における検査の際の位置ずれが最も少なかった。
　まず、アルミナ，ジルコニア，酸化珪素，酸化チタンおよび酸化マグネシウムを表３に示す含有量となるように秤量して調合粉末とした。そして、この調合粉末を溶媒である水とともに回転ミルに投入して、アルミナボールで24時間混合粉砕した。なお、混合粉砕後の平均粒径は２μｍであった。この後の製造方法については、実施例１と同じ製造方法を用いることにより、本発明の試料Ｎｏ．19～Ｎｏ．31のプローブカード用基板１を得た。
また、比較例として、ジルコニアからなるプローブカード用基板である試料Ｎｏ．32を作製した。
　そして、実施例１と同様にＩＣＰ発光分光分析法により含有量を求めて、レーザ干渉法により熱膨張係数を求めた。また、本発明のプローブカード基板１および比較例のプローブカード用基板の剛性を示すヤング率をＪＩＳ　Ｒ　1602－1995に準拠して測定し、これらの値を表３に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３に示す結果からわかるように、アルミナおよびジルコニアの含有量により、熱膨張係数を調整することができ、アルミナの含有量が少なくなるとヤング率の値が小さくなり剛性が低くなっていることがわかる。そのため、支持部材４が、ガラス不織布の織り込まれたエポキシ樹脂であり、－40～＋150℃における熱膨張係数が8.5×10－６／℃であれば、230ＧＰａ以上のヤング率の値を示す剛性を有し、支持部材４との熱膨張係数の差を1.5×10－６／℃未満と小さくするには、アルミナおよびジルコニアからなる化合物を主成分とし、化合物におけるアルミナの含有量が９質量％以上41質量％以下である試料Ｎｏ．25～Ｎｏ．30が好ましいことがわかった。
　実施例１～実施例３の結果からわかるように、本発明のプローブカード用基板１は、アルミナおよびムライトからなる化合物のアルミナの含有量によって、熱膨張係数を調整することができる。また、本発明のプローブカード用積層体11は、本発明のプローブカード用基板１が複数積み重ねられてなり、支持部材４および半導体ウエハ６との熱膨張係数の差が小さくなるように、半導体ウエハ６側から支持部材４側に向けて熱膨張係数が大きく配置されており、このプローブカード用積層体11とプローブ５とを備えてなる本発明のプローブカード12は、高温における検査の際、電極パッド７とプローブ５との位置ずれが生じることが少ない。また、この本発明のプローブカード12を用いた半導体ウエハ検査装置13は、検査効率の高い優れたものとなることがわかった。
　１：プローブカード用基板
　　１ａ，１ｂ，１ｃ：プローブカード用基板
　２：取付孔
　３：貫通孔
　４：支持部材
　５：プローブ
　６：半導体ウエハ
　７：電極パッド
　８：真空チャック
　９：ヒーター
　10：ステージ
　11：プローブカード用積層体
　12：プローブカード
　13：半導体ウエハ検査装置

Claims (6)

  1. アルミナおよびムライトからなる化合物を主成分とする複合セラミックスからなることを特徴とするプローブカード用基板。
  2. 前記化合物における前記アルミナの含有量が２０質量％以上７０質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード用基板。
  3. 請求項１または請求項２に記載のプローブカード用基板が複数積み重ねられてなるプローブカード用積層体であって、板状の支持部材に固定されるとともに、半導体ウエハ側に配置された前記プローブカード用基板よりも前記支持部材側に配置された前記プローブカード用基板の方が前記化合物における前記アルミナの含有量が多いことを特徴とするプローブカード用積層体。
  4. 前記支持部材が樹脂で形成されており、前記プローブカード用積層体は、前記支持部材側に他の複合セラミックスからなる第２のプローブカード用基板を備え、前記他の複合セラミックスはアルミナおよびジルコニアからなる化合物を主成分とし、該化合物における前記アルミナの含有量が９質量％以上４１質量％以下であることを特徴とする請求項３に記載のプローブカード用積層体。
  5. 請求項３または請求項４に記載のプローブカード用積層体と、プローブとを備えてなることを特徴とするプローブカード。
  6. 請求項５に記載のプローブカードを用いたことを特徴とする半導体ウエハ検査装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012081677A1 (ja) * 2010-12-17 2012-06-21 株式会社オプトニクス精密 プローブカード
WO2024183484A1 (zh) * 2023-03-03 2024-09-12 华为技术有限公司 一种探针装置、检测装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5585570B2 (ja) * 2011-12-01 2014-09-10 住友電気工業株式会社 ムライトを主成分とする焼結体
WO2018079788A1 (ja) * 2016-10-31 2018-05-03 京セラ株式会社 プローブカード用基板、プローブカード、および検査装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05152463A (ja) * 1991-11-28 1993-06-18 Shinko Electric Ind Co Ltd ムライト−アルミナ多層基板及びその製造方法並びにセラミツクパツケージ
JP2000311631A (ja) * 1998-10-07 2000-11-07 Canon Inc 電子線装置及びスペーサ
JP2001064082A (ja) * 1999-06-22 2001-03-13 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミック焼結体及びその製造方法並びにガスセンサ素子及びその製造方法
JP2003197824A (ja) * 2001-12-25 2003-07-11 Toshiba Corp セラミックス回路基板
JP2003204156A (ja) * 1999-11-10 2003-07-18 Ibiden Co Ltd セラミック基板
JP2006148143A (ja) * 2005-11-25 2006-06-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体製造装置用保持体
JP2008135574A (ja) * 2006-11-28 2008-06-12 Kyocera Corp 配線基板およびそれを用いた半導体装置とプローブカード

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3193659B2 (ja) * 1997-02-25 2001-07-30 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレ−ション プロービング方法
JP4044449B2 (ja) * 2003-01-30 2008-02-06 株式会社住友金属エレクトロデバイス パワーモジュール用基板
JP2006337229A (ja) * 2005-06-03 2006-12-14 Micronics Japan Co Ltd 通電試験用プローブ

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05152463A (ja) * 1991-11-28 1993-06-18 Shinko Electric Ind Co Ltd ムライト−アルミナ多層基板及びその製造方法並びにセラミツクパツケージ
JP2000311631A (ja) * 1998-10-07 2000-11-07 Canon Inc 電子線装置及びスペーサ
JP2001064082A (ja) * 1999-06-22 2001-03-13 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミック焼結体及びその製造方法並びにガスセンサ素子及びその製造方法
JP2003204156A (ja) * 1999-11-10 2003-07-18 Ibiden Co Ltd セラミック基板
JP2003197824A (ja) * 2001-12-25 2003-07-11 Toshiba Corp セラミックス回路基板
JP2006148143A (ja) * 2005-11-25 2006-06-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体製造装置用保持体
JP2008135574A (ja) * 2006-11-28 2008-06-12 Kyocera Corp 配線基板およびそれを用いた半導体装置とプローブカード

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012081677A1 (ja) * 2010-12-17 2012-06-21 株式会社オプトニクス精密 プローブカード
CN103261896A (zh) * 2010-12-17 2013-08-21 株式会社奥普特尼克斯精密 探测卡
KR20130129238A (ko) * 2010-12-17 2013-11-27 가부시끼가이샤 옵토니쿠스 세이미쯔 프로브 카드
US9176168B2 (en) 2010-12-17 2015-11-03 Optnics Precision Co., Ltd Probe card
CN103261896B (zh) * 2010-12-17 2015-11-25 株式会社奥普特尼克斯精密 探测卡
KR101656922B1 (ko) 2010-12-17 2016-09-12 가부시끼가이샤 옵토니쿠스 세이미쯔 프로브 카드
WO2024183484A1 (zh) * 2023-03-03 2024-09-12 华为技术有限公司 一种探针装置、检测装置

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Publication number Publication date
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