JP2003203955A - Wafer prober and ceramic substrate therefor - Google Patents

Wafer prober and ceramic substrate therefor

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JP2003203955A
JP2003203955A JP2002356537A JP2002356537A JP2003203955A JP 2003203955 A JP2003203955 A JP 2003203955A JP 2002356537 A JP2002356537 A JP 2002356537A JP 2002356537 A JP2002356537 A JP 2002356537A JP 2003203955 A JP2003203955 A JP 2003203955A
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JP
Japan
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ceramic substrate
wafer prober
metal
ceramic
carbon
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JP2002356537A
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Japanese (ja)
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Atsushi Ito
淳 伊藤
Yasuji Hiramatsu
靖二 平松
Yasutaka Ito
康隆 伊藤
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic substrate which is fully blackened, capable of concealing a guard electrode and a gland electrode, as well as ensuring thermal conductivity and volume resistivity sufficient to function as a wafer prober. <P>SOLUTION: The ceramic substrate for the wafer prober with a chuck top conductor layer formed on the surface thereof is provided, wherein an X-ray diffraction chart of the ceramic substrate, in addition to a peak of the ceramic constituting a main crystal phase thereof, a peak of carbon is detected to an angle of X-ray diffraction of 2θ=44 to 45°. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体産業に
おいて使用されるウエハプローバおよびウエハプローバ
に使用されるセラミック基板に関し、特には、薄くて軽
く、昇温降温特性に優れるウエハプローバおよびウエハ
プローバに使用されるセラミック基板に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer prober mainly used in the semiconductor industry and a ceramic substrate used for the wafer prober, and more particularly, to a thin and light wafer prober and a wafer prober excellent in temperature raising and lowering characteristics. The present invention relates to a ceramic substrate used for.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体は種々の産業において必要とされ
る極めて重要な製品であり、半導体チップは、例えば、
シリコン単結晶を所定の厚さにスライスしてシリコンウ
エハを作製した後、このシリコンウエハに種々の回路等
を形成することにより製造される。この半導体チップの
製造工程においては、シリコンウエハの段階でその電気
的特性が設計通りに動作するか否かを測定してチェック
するプロービング工程が必要であり、そのために所謂プ
ローバが用いられる。
2. Description of the Related Art Semiconductors are extremely important products required in various industries.
It is manufactured by slicing a silicon single crystal into a predetermined thickness to manufacture a silicon wafer, and then forming various circuits and the like on the silicon wafer. In the manufacturing process of this semiconductor chip, a probing process for measuring and checking whether or not the electrical characteristics of the silicon wafer operate as designed is necessary at the stage of the silicon wafer, and a so-called prober is used for that purpose.

【0003】このようなプローバとして、例えば、特許
第2587289号公報、特公平3−40947号公
報、特開平11−31724号公報等には、アルミニウ
ム合金やステンレス鋼などの金属製チャックトップを有
するウエハプローバが開示されている。このようなウエ
ハプローバでは、例えば、図12に示すように、ウエハ
プローバ501上にシリコンウエハWを載置し、このシ
リコンウエハWにテスタピンを持つプローブカード60
1を押しつけ、加熱、冷却しながら電圧を印加して導通
テストを行う。なお、図12において、V3 は、プロー
ブカード601に印加する電源33、V 2 は、抵抗発熱
体41に印加する電源32、V1 は、チャックトップ導
体層2とガード電極5に印加する電源31であり、この
電源31は、グランド電極6にも接続され、接地されて
いる。
An example of such a prober is a patent.
No. 2587289, Japanese Patent Publication No. 3-4047
In Japanese Patent Laid-Open No. 11-31724, there is
Has a chuck top made of metal such as aluminum alloy or stainless steel
A wafer prober is disclosed. Such a
In the haplober, for example, as shown in FIG.
Place the silicon wafer W on the prober 501 and
Probe card 60 with tester pins on recon wafer W
Press 1 and apply voltage while heating and cooling to conduct electricity.
Do the test. In FIG. 12, V3 Is a plow
Power supply 33, V applied to the bucard 601 2 Resistance heating
Power supply 32, V applied to body 411 Led chuck top
A power source 31 applied to the body layer 2 and the guard electrode 5,
The power supply 31 is also connected to the ground electrode 6 and is grounded.
There is.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
金属製のチャックトップを有するウエハプローバには、
次のような問題があった。まず、金属製であるため、チ
ャックトップの厚みは15mm程度と厚くしなければな
らない。このようにチャックトップを厚くするのは、薄
い金属板では、プローブカードのテスタピンによりチャ
ックトップが押され、チャックトップの金属板に反りや
歪みが発生してしまい、金属板上に載置されるシリコン
ウエハが破損したり傾いたりしてしてしまうからであ
る。このため、チャックトップを厚くする必要がある
が、その結果、チャックトップの重量が大きくなり、ま
たかさばってしまう。
However, a wafer prober having such a metal chuck top has the following problems.
There were the following problems. First, since it is made of metal, the thickness of the chuck top must be large, about 15 mm. In order to make the chuck top thicker, a thin metal plate is pressed on the chuck top by the tester pins of the probe card, warping or distorting the metal plate of the chuck top, and placing it on the metal plate. This is because the silicon wafer may be damaged or tilted. Therefore, it is necessary to make the chuck top thick, but as a result, the weight of the chuck top becomes large and bulky.

【0005】また、熱伝導率が高い金属を使用している
にもかかわらず、昇温、降温特性が悪く、電圧や電流量
の変化に対してチャックトップ板の温度が迅速に追従し
ないため温度制御をしにくく、高温でシリコンウエハを
載置すると温度制御不能になってしまう。
In addition, even though a metal having a high thermal conductivity is used, the temperature rising and cooling characteristics are poor, and the temperature of the chuck top plate does not quickly follow changes in voltage or current amount. It is difficult to control, and if the silicon wafer is placed at a high temperature, the temperature cannot be controlled.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
金属製のチャックトップに代えて、剛性の高いセラミッ
ク基板の表面に導体層を設けてこれをチャックトップ導
体層とすることを想起したが、セラミック基板が白色、
透明では、ガード電極、グランド電極の形状がセラミッ
ク層を通して観察することができ、また、色ムラも発生
しやすいため、外観上好ましくなく、商品価値が低下す
るという問題があった。そこで、金属などを添加して黒
色化する方法が提案されているが、高温での体積抵抗率
が低下するという問題が生じた。ウエハプローバでは、
高温での体積抵抗率が低下すると、チャックトップ導体
層とグランド電極との間に電圧が印加されるため、絶縁
破壊が発生してしまう。また、セラミックは高温で熱伝
導率が低下するという問題があり、高温での熱伝導率を
確保する必要がある。
Therefore, the present inventors have
It was recalled that instead of a metal chuck top, a conductor layer was provided on the surface of a ceramic substrate having high rigidity and this was used as the chuck top conductor layer.
When transparent, the shapes of the guard electrode and the ground electrode can be observed through the ceramic layer, and color unevenness is likely to occur, which is unfavorable in appearance and reduces the commercial value. Therefore, a method of adding a metal or the like to blacken the color has been proposed, but there has been a problem that the volume resistivity at high temperature is lowered. With a wafer prober,
When the volume resistivity at high temperature decreases, a voltage is applied between the chuck top conductor layer and the ground electrode, which causes dielectric breakdown. Further, ceramic has a problem that its thermal conductivity decreases at high temperature, and it is necessary to secure the thermal conductivity at high temperature.

【0007】そこで、本発明者らはさらに検討を重ね、
特定のカーボンを用いることにより、高温での体積抵抗
率を低下させず、また、熱伝導率を確保しつつ、セラミ
ック基板を黒色化することができることを見いだし、本
発明を完成するに至った。
Therefore, the present inventors have made further studies,
By using a specific carbon, it has been found that the ceramic substrate can be blackened while the volume resistivity at high temperature is not lowered and the thermal conductivity is secured, and the present invention has been completed.

【0008】即ち、本発明のウエハプローバは、セラミ
ック基板の表面にチャックトップ導体層が形成されてな
るウエハプローバであって、上記セラミック基板のX線
回折チャートにおいて、主結晶相を構成するセラミック
のピークの他に、X線回折角度2θ=44〜45°にカ
ーボンのピークが検出されることを特徴とする。また、
本発明のセラミック基板は、その表面にチャックトップ
導体層が形成されてなるセラミック基板であって、上記
セラミック基板のX線回折チャートにおいて、主結晶相
を構成するセラミックのピークの他に、X線回折角度2
θ=44〜45°にカーボンのピークが検出されること
を特徴とする。上記ウエハプローバおよび上記ウエハプ
ローバに使用される上記セラミック基板において、上記
セラミック基板は、主成分が窒化アルミニウムにより構
成されていることが望ましい。
That is, the wafer prober of the present invention is a wafer prober in which a chuck top conductor layer is formed on the surface of a ceramic substrate, and in the X-ray diffraction chart of the ceramic substrate, the ceramic constituting the main crystal phase is formed. In addition to the peak, a carbon peak is detected at an X-ray diffraction angle 2θ = 44 to 45 °. Also,
The ceramic substrate of the present invention is a ceramic substrate having a chuck top conductor layer formed on the surface thereof, and in the X-ray diffraction chart of the ceramic substrate, in addition to the peak of the ceramic constituting the main crystal phase, the X-ray Diffraction angle 2
A feature is that a carbon peak is detected at θ = 44 to 45 °. In the wafer prober and the ceramic substrate used for the wafer prober, it is desirable that the main component of the ceramic substrate is aluminum nitride.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明のウエハプローバ(以下、
ウエハプローバに使用されるセラミック基板も含む)
は、セラミック基板の表面にチャックトップ導体層が形
成されてなるウエハプローバであって、上記セラミック
基板のX線回折チャートにおいて、主結晶相を構成する
セラミックのピークの他に、X線回折角度2θ=44〜
45°にカーボンのピークが検出されることを特徴とす
る。本発明のセラミック基板は、ウエハプローバに使用
され、具体的には、半導体ウエハのプロービング用ステ
ージ(いわゆるチャックトップ)として機能する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The wafer prober of the present invention (hereinafter,
(Including ceramic substrates used in wafer probers)
Is a wafer prober in which a chuck top conductor layer is formed on the surface of a ceramic substrate, and in the X-ray diffraction chart of the above-mentioned ceramic substrate, in addition to the peak of the ceramic constituting the main crystal phase, the X-ray diffraction angle 2θ = 44 ~
It is characterized in that a carbon peak is detected at 45 °. The ceramic substrate of the present invention is used in a wafer prober, and specifically functions as a probing stage (so-called chuck top) for a semiconductor wafer.

【0010】本発明では、上記セラミック基板がカーボ
ンを含有し、かつ、X線回折角度2θ=44〜45°に
カーボンのピークが検出される状態にあるため、充分に
黒色化され、ガード電極、グランド電極を隠蔽すること
ができる。また、添加するカーボンは、X線回折で検出
することができる程度の結晶性を有するカーボンである
ため、高温での熱伝導性に優れ、高温領域でのセラミッ
クの熱伝導率の低下を抑制することができ、体積抵抗率
も200℃で1011〜1012Ω・cm程度を確保するこ
とができる。金属などを添加した場合には、セラミック
基板の体積抵抗率が200℃で1×107Ω・cm程度
に低下してしまうが、本発明では、上記カーボンを用い
ているため、ウエハプローバに必要な絶縁抵抗を確保す
ることができる。
In the present invention, since the above-mentioned ceramic substrate contains carbon and the peak of carbon is detected at the X-ray diffraction angle 2θ = 44 to 45 °, it is sufficiently blackened and the guard electrode, The ground electrode can be hidden. Further, since the carbon to be added is carbon having crystallinity that can be detected by X-ray diffraction, it has excellent thermal conductivity at high temperatures and suppresses a decrease in the thermal conductivity of the ceramic in the high temperature region. It is possible to secure a volume resistivity of about 10 11 to 10 12 Ω · cm at 200 ° C. When a metal or the like is added, the volume resistivity of the ceramic substrate decreases to about 1 × 10 7 Ω · cm at 200 ° C. However, in the present invention, since the above carbon is used, it is necessary for the wafer prober. Insulation resistance can be secured.

【0011】本発明では、剛性の高いセラミックからな
る基板を使用しているため、プローブカードのテスタピ
ンによりチャックトップが押されてもチャックトップが
反ることはなく、チャックトップの厚さを金属に比べて
薄くすることができる。
In the present invention, since the substrate made of high-rigidity ceramic is used, even if the chuck top is pushed by the tester pin of the probe card, the chuck top does not warp, and the thickness of the chuck top is made metal. It can be made thinner than in comparison.

【0012】さらに、チャックトップの厚さを金属に比
べて薄くすることができるため、熱伝導率が金属より低
いセラミックであっても結果的に熱容量が小さくなり、
昇温、降温特性を改善することができる。
Furthermore, since the thickness of the chuck top can be made thinner than that of metal, even if the ceramic has a thermal conductivity lower than that of metal, the heat capacity is reduced as a result.
The temperature rising / falling characteristics can be improved.

【0013】図1は、本発明のウエハプローバの一実施
形態を模式的に示した断面図であり、図2は、その平面
図であり、図3は、その底面図であり、図4は、図1に
示したウエハプローバにおけるA−A線断面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing an embodiment of a wafer prober of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a bottom view thereof, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the wafer prober shown in FIG.

【0014】このウエハプローバ101では、平面視円
形状のセラミック基板3の表面に同心円形状の溝7が形
成されるとともに、溝7の一部にシリコンウエハを吸引
するための複数の吸引孔8が設けられており、溝7を含
むセラミック基板3の大部分にシリコンウエハの電極と
接続するためのチャックトップ導体層2が円形状に形成
されている。
In this wafer prober 101, concentric circular grooves 7 are formed on the surface of a ceramic substrate 3 which is circular in plan view, and a plurality of suction holes 8 for sucking a silicon wafer are formed in a part of the grooves 7. The chuck top conductor layer 2 for connecting to the electrodes of the silicon wafer is formed in a circular shape on most of the ceramic substrate 3 including the groove 7.

【0015】一方、セラミック基板3の底面には、シリ
コンウエハの温度をコントロールするために、図3に示
したような平面視同心円形状の発熱体41が設けられて
おり、発熱体41の両端には、外部端子ピン191が接
続、固定されている。また、セラミック基板3の内部に
は、ストレイキャパシタやノイズを除去するためにガー
ド電極5とグランド電極6とが設けられているが、この
セラミック基板3は、X線回折によりカーボンのピーク
を観察できる程度に粒界に存在する結晶性のカーボンを
含有おり、そのために黒色化し、ガード電極5とグラン
ド電極6とが、完全に隠蔽される。
On the other hand, the bottom surface of the ceramic substrate 3 is provided with a concentric heating element 41 in plan view as shown in FIG. 3 for controlling the temperature of the silicon wafer. Has an external terminal pin 191 connected and fixed thereto. In addition, a guard electrode 5 and a ground electrode 6 are provided inside the ceramic substrate 3 for removing stray capacitors and noise. In this ceramic substrate 3, carbon peaks can be observed by X-ray diffraction. It contains crystalline carbon that is present at the grain boundaries to some extent, and as a result, it becomes black and the guard electrode 5 and the ground electrode 6 are completely hidden.

【0016】本発明のウエハプローバは、例えば、図1
〜4に示したような構成を有するものである。以下にお
いて、上記ウエハプローバを構成する各部材、および、
本発明のウエハプローバの他の実施形態について、順次
詳細に説明していくことにする。
The wafer prober of the present invention is shown in FIG.
~ 4 has a configuration as shown. In the following, each member constituting the wafer prober, and
Other embodiments of the wafer prober of the present invention will be sequentially described in detail.

【0017】本発明では、上記セラミック基板がカーボ
ンを含有し、かつ、X線回折角度2θ=44〜45°に
カーボンのピークが検出される状態にあるため黒色化さ
れているが、カーボンを含有していても、X線回折角度
2θ=44〜45°にカーボンのピークが検出されない
程度であると、カーボンの量が少ないため、黒色化の程
度が少なく、黒体輻射熱を利用することが難しくなる。
In the present invention, the ceramic substrate contains carbon, and the carbon peak is detected at the X-ray diffraction angle 2θ = 44 to 45 °, so that it is blackened. However, if the carbon peak is not detected at the X-ray diffraction angle 2θ = 44 to 45 °, the amount of carbon is small, so that the degree of blackening is small and it is difficult to use the blackbody radiant heat. Become.

【0018】炭素の含有量としては、100〜5000
ppmが好ましい。カーボン含有量が100ppm未満
ではX線回折角度2θ=44〜45°にカーボンのピー
クが検出されず、セラミック基板が白色、透明となって
色ムラも発生しやすく、一方、カーボン含有量が500
0ppmを超えると高温時の体積抵抗率が低下して絶縁
破壊することがある。カーボン量は、特に、500〜2
000ppmが望ましい。焼結性を阻害せず、高温時の
熱伝導率の低下を防止することができるからである。
The carbon content is 100 to 5,000.
ppm is preferred. If the carbon content is less than 100 ppm, the carbon peak is not detected at the X-ray diffraction angle 2θ = 44 to 45 °, the ceramic substrate becomes white and transparent, and color unevenness easily occurs, while the carbon content is 500.
If it exceeds 0 ppm, the volume resistivity at high temperature may decrease and dielectric breakdown may occur. The amount of carbon is, in particular, 500 to 2
000 ppm is desirable. This is because it is possible to prevent a decrease in thermal conductivity at high temperature without impairing sinterability.

【0019】図13は、カーボンを含有している窒化ア
ルミニウムからなるセラミック基板のX線回折チャート
であり、図14は、カーボンを含有していない窒化アル
ミニウムからなるセラミック基板のX線回折チャートで
ある。
FIG. 13 is an X-ray diffraction chart of a ceramic substrate made of aluminum nitride containing carbon, and FIG. 14 is an X-ray diffraction chart of a ceramic substrate made of aluminum nitride containing no carbon. .

【0020】図13と図14の対比より明らかなよう
に、主結晶相を構成する窒化アルミニウムのピークの他
に、X線回折角度2θ=44〜45°にカーボンのピー
クが存在している。
As is clear from the comparison between FIG. 13 and FIG. 14, there is a carbon peak at the X-ray diffraction angle 2θ = 44 to 45 ° in addition to the aluminum nitride peak constituting the main crystalline phase.

【0021】このように、X線回折において、カーボン
のピークが存在するということは、添加されたカーボン
が窒化アルミニウムの粒子中に固溶せず、粒界に偏析し
ていることを意味しており、このカーボン(グラファイ
ト)に起因して、窒化アルミニウムからなるセラミック
基板が黒色化し、そのために体積抵抗率が低下するもの
と考えられる。
Thus, the presence of carbon peaks in X-ray diffraction means that the added carbon does not form a solid solution in the aluminum nitride particles but segregates at the grain boundaries. However, it is considered that the ceramic substrate made of aluminum nitride becomes black due to the carbon (graphite), and thus the volume resistivity decreases.

【0022】図15は、カーボンを800ppm含有し
た窒化アルミニウムからなるセラミック基板の温度と体
積抵抗率との関係を模式的に示したグラフであり、温度
が上昇するに従って、体積抵抗率が低下しているが、2
00℃付近の体積抵抗率は充分に大きく、セラミック基
板の絶縁破壊を防止することができる。
FIG. 15 is a graph schematically showing the relationship between the temperature and the volume resistivity of a ceramic substrate made of aluminum nitride containing 800 ppm of carbon. The volume resistivity decreases as the temperature rises. But 2
The volume resistivity near 00 ° C. is sufficiently large, and dielectric breakdown of the ceramic substrate can be prevented.

【0023】また、図16は、カーボンを800ppm
含有した窒化アルミニウムからなるセラミック基板の温
度と熱伝導率との関係を模式的に示したグラフである。
図16に示したように、結晶質のカーボンを使用する
と、高温熱伝導率の低下は小さく、高温での高熱伝導率
を確保することができる。
FIG. 16 shows that carbon is 800 ppm.
3 is a graph schematically showing the relationship between the temperature and the thermal conductivity of the contained aluminum nitride ceramic substrate.
As shown in FIG. 16, when crystalline carbon is used, the decrease in high temperature thermal conductivity is small, and high thermal conductivity at high temperature can be secured.

【0024】上記セラミック基板のJIS Z 872
1に基づく明度は、N4以下であることが望ましい。明
度とは、物体表面の反射率が大きいか、小さいかを判定
する視覚の属性を示す尺度である。JIS Z 872
1に基づく明度は、無彩色を基準としており、理想的な
黒の明度を0とし、理想的な白の明度を10とする。理
想的な黒と理想的な白との間で、その色の明るさの知覚
が等歩度となるように各色を10分割し、N0〜N10
の記号で表示する。実際の窒化アルミニウム焼結体の明
度を測定する際には、N0〜N10に対応する各標準色
票と、窒化アルミニウム焼結体の表面色とを比較し、窒
化アルミニウム焼結体の明度を決定する。この際、原則
として小数点一位まで明度を決定し、かつ小数点一位の
値は0または5とする。
JIS Z 872 of the above ceramic substrate
The lightness based on 1 is preferably N4 or less. The brightness is a scale indicating a visual attribute for determining whether the reflectance of the object surface is high or low. JIS Z 872
The lightness based on 1 is based on an achromatic color, and the ideal lightness of black is 0 and the ideal lightness of white is 10. Between ideal black and ideal white, each color is divided into 10 so that the perception of the brightness of the color becomes equal, and N0 to N10 are divided.
Display with the symbol. When measuring the brightness of an actual aluminum nitride sintered body, the standard color charts corresponding to N0 to N10 are compared with the surface color of the aluminum nitride sintered body to determine the brightness of the aluminum nitride sintered body. To do. At this time, in principle, the lightness is determined up to the first decimal place, and the value at the first decimal place is 0 or 5.

【0025】セラミック基板中に含有させるカーボンの
量を100〜5000ppmとすることにより、上記セ
ラミック基板のJIS Z 8721に基づく明度がN
4以下とすることができ、明度が上記範囲では、黒色化
度が大きいので、加熱の際に黒体輻射熱を充分に利用す
ることができ、また、内部のガード電極やグランド電極
等を充分に隠蔽することができる。
By setting the amount of carbon contained in the ceramic substrate to 100 to 5000 ppm, the brightness of the above-mentioned ceramic substrate according to JIS Z 8721 is N.
It can be 4 or less, and when the lightness is in the above range, the degree of blackening is large, so that black body radiant heat can be fully utilized during heating, and the internal guard electrode, ground electrode, etc. Can be hidden.

【0026】カーボンは、フェノール樹脂等の有機樹脂
の粉末を熱分解したもの、カーボンブラック、グラファ
イトなどの炭素粉末、還元窒化法の過程で産出するカー
ボン濃度の高い窒化アルミニウムの中間生成物等を使用
することができる。
As the carbon, use is made of pyrolyzed powder of an organic resin such as phenol resin, carbon powder such as carbon black or graphite, and an intermediate product of aluminum nitride having a high carbon concentration produced in the process of reduction nitriding. can do.

【0027】カーボンを含有させる方法としては、これ
らの樹脂、炭素粉末をセラミック粉末と混合してグリー
ンシートとするか、カーボン濃度の高い窒化アルミニウ
ムの中間生成物を使用してグリーンシートを作製する方
法をとることができる。
As a method of incorporating carbon, a green sheet is prepared by mixing these resins and carbon powder with ceramic powder, or a green sheet is prepared by using an intermediate product of aluminum nitride having a high carbon concentration. Can be taken.

【0028】本発明のウエハプローバで使用されるセラ
ミック基板は、窒化物セラミック、炭化物セラミックお
よび酸化物セラミックに属するセラミックから選ばれる
少なくとも1種であることが望ましい。
The ceramic substrate used in the wafer prober of the present invention is preferably at least one selected from the group consisting of nitride ceramics, carbide ceramics and oxide ceramics.

【0029】上記窒化物セラミックとしては、金属窒化
物セラミック、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ
素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられる。また、上
記炭化物セラミックとしては、金属炭化物セラミック、
例えば、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、
炭化タンタル、炭化タンステン等が挙げられる。
Examples of the nitride ceramics include metal nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride and titanium nitride. Further, as the above-mentioned carbide ceramics, metal carbide ceramics,
For example, silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide,
Examples thereof include tantalum carbide and tantalum carbide.

【0030】上記酸化物セラミックとしては、金属酸化
物セラミック、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージ
ェライト、ムライト等が挙げられる。これらのセラミッ
クは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of the oxide ceramics include metal oxide ceramics such as alumina, zirconia, cordierite and mullite. These ceramics may be used alone or in combination of two or more.

【0031】これらのセラミックの中では、窒化物セラ
ミック、炭化物セラミックの方が酸化物セラミックに比
べて望ましい。熱伝導率が高いからである。また、窒化
物セラミックの中では窒化アルミニウムが最も好適であ
る。熱伝導率が180W/m・Kと最も高いからであ
る。
Among these ceramics, nitride ceramics and carbide ceramics are more preferable than oxide ceramics. This is because the thermal conductivity is high. Aluminum nitride is most preferable among the nitride ceramics. This is because the highest thermal conductivity is 180 W / m · K.

【0032】本発明におけるチャックトップのセラミッ
ク基板の厚さは、チャックトップ導体層より厚いことが
必要であり、具体的には1〜10mmが望ましい。ま
た、本発明においては、シリコンウエハの裏面を電極と
して使用するため、セラミック基板の表面にチャックト
ップ導体層が形成されている。
The thickness of the ceramic substrate of the chuck top in the present invention needs to be thicker than that of the chuck top conductor layer, and specifically 1 to 10 mm is desirable. Further, in the present invention, since the back surface of the silicon wafer is used as an electrode, the chuck top conductor layer is formed on the front surface of the ceramic substrate.

【0033】上記チャックトップ導体層の厚さは、1〜
20μmが望ましい。1μm未満では抵抗値が高くなり
すぎて電極として働かず、一方、20μmを超えると導
体の持つ応力によって剥離しやすくなってしまうからで
ある。
The thickness of the chuck top conductor layer is from 1 to
20 μm is desirable. This is because if it is less than 1 μm, the resistance value becomes too high to function as an electrode, and if it exceeds 20 μm, peeling easily occurs due to the stress of the conductor.

【0034】チャックトップ導体層としては、例えば、
銅、チタン、クロム、ニッケル、貴金属(金、銀、白金
等)、タングステン、モリブデンなどの高融点金属から
選ばれる少なくとも1種の金属を使用することができ
る。
As the chuck top conductor layer, for example,
At least one metal selected from refractory metals such as copper, titanium, chromium, nickel, noble metals (gold, silver, platinum, etc.), tungsten, molybdenum, etc. can be used.

【0035】チャップ導体層は、金属や導電性セラミッ
クからなる多孔質体であってもよい。多孔質体の場合
は、後述するような吸引吸着のための溝を形成する必要
がなく、溝の存在を理由としたウエハの破損を防止する
ことができるだけでなく、表面全体で均一な吸引吸着を
実現できるからである。このような多孔質体としては、
金属焼結体を使用することができる。また、多孔質体を
使用した場合は、その厚さは、1〜200μmで使用す
ることができる。多孔質体とセラミック基板との接合
は、半田やろう材を用いる。
The chap conductor layer may be a porous body made of metal or conductive ceramic. In the case of a porous body, it is not necessary to form a groove for suction and adsorption as described later, it is possible to prevent the damage of the wafer due to the existence of the groove and also to uniformly suck and adsorb the entire surface. This is because As such a porous body,
A metal sintered body can be used. Moreover, when a porous body is used, the thickness thereof can be 1 to 200 μm. A solder or a brazing material is used for joining the porous body and the ceramic substrate.

【0036】チャックトップ導体層としては、ニッケル
を含むものであることが望ましい。硬度が高く、テスタ
ピンの押圧に対しても変形等しにくいからである。チャ
ックトップ導体層の具体的な構成としては、例えば、初
めにニッケルスパッタリング層を形成し、その上に無電
解ニッケルめっき層を設けたものや、チタン、モリブデ
ン、ニッケルをこの順序でスパッタリングし、さらにそ
の上にニッケルを無電解めっきもしくは電解めっきで析
出させたもの等が挙げられる。
The chuck top conductor layer preferably contains nickel. This is because the hardness is high and it is difficult to deform even when the tester pin is pressed. As a concrete configuration of the chuck top conductor layer, for example, a nickel sputtering layer is first formed, and an electroless nickel plating layer is provided thereon, or titanium, molybdenum and nickel are sputtered in this order, and The thing etc. which made nickel deposit on it by electroless plating or electrolytic plating etc. are mentioned.

【0037】また、チタン、モリブデン、ニッケルをこ
の順序でスパッタリングし、さらにその上に銅およびニ
ッケルを無電解めっきで析出させたものであってもよ
い。銅層を形成することでチャックトップ電極の抵抗値
を低減させることができるからである。
Alternatively, titanium, molybdenum, and nickel may be sputtered in this order, and copper and nickel may be deposited thereon by electroless plating. This is because the resistance value of the chuck top electrode can be reduced by forming the copper layer.

【0038】さらに、チタン、銅をこの順でスパッタリ
ングし、さらにその上にニッケルを無電解めっきもしく
は無電解めっきで析出させたものであってもよい。ま
た、クロム、銅をこの順でスパッタリングし、さらにそ
の上にニッケルを無電解めっきもしくは無電解めっきで
析出させたものとすることも可能である。
Further, titanium and copper may be sputtered in this order, and nickel may be deposited thereon by electroless plating or electroless plating. Alternatively, chromium and copper may be sputtered in this order, and nickel may be deposited thereon by electroless plating or electroless plating.

【0039】上記チタン、クロムは、セラミックとの密
着性を向上させることができ、また、モリブデンはニッ
ケルとの密着性を改善することができる。チタン、クロ
ムの厚みは0.1〜0.5μm、モリブデンの厚みは
0.5〜7.0μm、ニッケルの厚みは0.4〜2.5
μmが望ましい。
Titanium and chromium can improve the adhesion to ceramics, and molybdenum can improve the adhesion to nickel. The thickness of titanium and chromium is 0.1 to 0.5 μm, the thickness of molybdenum is 0.5 to 7.0 μm, and the thickness of nickel is 0.4 to 2.5.
μm is desirable.

【0040】上記チャックトップ導体層の表面には、貴
金属層(金、銀、白金、パラジウム)が形成されている
ことが望ましい。貴金属層は、卑金属のマイグレーショ
ンによる汚染を防止することができるからである。貴金
属層の厚さは、0.01〜15μmが望ましい。
It is desirable that a precious metal layer (gold, silver, platinum, palladium) be formed on the surface of the chuck top conductor layer. This is because the noble metal layer can prevent contamination due to migration of the base metal. The thickness of the noble metal layer is preferably 0.01 to 15 μm.

【0041】本発明においては、セラミック基板に温度
制御手段を設けておくことが望ましい。加熱または冷却
しながらシリコンウエハの導通試験を行うことができる
からである。
In the present invention, it is desirable to provide the ceramic substrate with temperature control means. This is because the continuity test of the silicon wafer can be performed while heating or cooling.

【0042】上記温度制御手段としては図1に示した発
熱体41のほかに、ペルチェ素子であってもよい。発熱
体を設ける場合は、冷却手段としてエアー等の冷媒の吹
きつけ口などを設けておいてもよい。発熱体は、複数層
設けてもよい。この場合は、各層のパターンは相互に補
完するように形成されて、加熱面からみるとどこかの層
にパターンが形成された状態が望ましい。例えば、互い
に千鳥の配置になっている構造である。
As the temperature control means, a Peltier element may be used in addition to the heating element 41 shown in FIG. When the heating element is provided, a blowing port for a cooling medium such as air may be provided as a cooling means. The heating element may be provided in a plurality of layers. In this case, it is desirable that the patterns of the respective layers are formed so as to complement each other, and the pattern is formed in any of the layers as viewed from the heating surface. For example, a structure in which staggered arrangement is provided.

【0043】発熱体としては、例えば、金属または導電
性セラミックの焼結体、金属箔、金属線等が挙げられ
る。金属焼結体としては、タングステン、モリブデンか
ら選ばれる少なくとも1種が好ましい。これらの金属は
比較的酸化しにくく、発熱するに充分な抵抗値を有する
からである。
Examples of the heating element include a sintered body of metal or conductive ceramic, a metal foil, a metal wire and the like. The metal sintered body is preferably at least one selected from tungsten and molybdenum. This is because these metals are relatively difficult to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat.

【0044】また、導電性セラミックとしては、タング
ステン、モリブデンの炭化物から選ばれる少なくとも1
種を使用することができる。さらに、セラミック基板の
外側に発熱体を形成する場合には、金属焼結体として
は、貴金属(金、銀、パラジウム、白金)、ニッケルを
使用することが望ましい。具体的には銀、銀−パラジウ
ムなどを使用することができる。上記金属焼結体に使用
される金属粒子は、球状、リン片状、もしくは球状とリ
ン片状の混合物を使用することができる。
As the conductive ceramic, at least one selected from carbides of tungsten and molybdenum is used.
Seeds can be used. Further, when the heating element is formed on the outside of the ceramic substrate, it is desirable to use a noble metal (gold, silver, palladium, platinum) or nickel as the metal sintered body. Specifically, silver, silver-palladium, or the like can be used. The metal particles used in the metal sintered body may be spherical, flaky, or a mixture of spherical and flaky.

【0045】金属焼結体中には、金属酸化物を添加して
もよい。上記金属酸化物を使用するのは、窒化物セラミ
ックまたは炭化物セラミックと金属粒子を密着させるた
めである。上記金属酸化物により、窒化物セラミックま
たは炭化物セラミックと金属粒子との密着性が改善され
る理由は明確ではないが、金属粒子表面および窒化物セ
ラミックまたは炭化物セラミックの表面はわずかに酸化
膜が形成されており、この酸化膜同士が金属酸化物を介
して焼結して一体化し、金属粒子と窒化物セラミックま
たは炭化物セラミックが密着するのではないかと考えら
れる。
A metal oxide may be added to the metal sintered body. The reason why the above metal oxide is used is to bring the nitride ceramic or the carbide ceramic into close contact with the metal particles. It is not clear why the metal oxide improves the adhesion between the nitride ceramic or the carbide ceramic and the metal particle, but a slight oxide film is formed on the surface of the metal particle and the surface of the nitride ceramic or the carbide ceramic. Therefore, it is considered that the oxide films are sintered and integrated with each other through the metal oxide, and the metal particles and the nitride ceramic or the carbide ceramic adhere to each other.

【0046】上記金属酸化物としては、例えば、酸化
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素(B 23 )、アル
ミナ、イットリア、チタニアから選ばれる少なくとも1
種が好ましい。これらの酸化物は、発熱体の抵抗値を大
きくすることなく、金属粒子と窒化物セラミックまたは
炭化物セラミックとの密着性を改善できるからである。
Examples of the above metal oxide include, for example, oxidation.
Lead, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O3 ), Al
At least one selected from Mina, Yttria, and Titania
Seeds are preferred. These oxides increase the resistance value of the heating element.
Metal particles and nitride ceramic or
This is because the adhesion with the carbide ceramic can be improved.

【0047】上記金属酸化物は、金属粒子に対して0.
1重量%以上10重量%未満であることが望ましい。抵
抗値が大きくなりすぎず、金属粒子と窒化物セラミック
または炭化物セラミックとの密着性を改善することがで
きるからである。
The above-mentioned metal oxide has a metal content of 0.
It is desirable to be 1% by weight or more and less than 10% by weight. This is because the resistance value does not become too large and the adhesion between the metal particles and the nitride ceramic or the carbide ceramic can be improved.

【0048】また、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホ
ウ素(B23 )、アルミナ、イットリア、チタニアの
割合は、金属酸化物の全量を100重量部とした場合
に、酸化鉛が1〜10重量部、シリカが1〜30重量
部、酸化ホウ素が5〜50重量部、酸化亜鉛が20〜7
0重量部、アルミナが1〜10重量部、イットリアが1
〜50重量部、チタニアが1〜50主部が好ましい。但
し、これらの合計が100重量部を超えない範囲で調整
されることが望ましい。これらの範囲が特に窒化物セラ
ミックとの密着性を改善できる範囲だからである。
The proportions of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O 3 ), alumina, yttria, and titania are such that when the total amount of metal oxide is 100 parts by weight, lead oxide is 1 to 1. 10 parts by weight, 1 to 30 parts by weight of silica, 5 to 50 parts by weight of boron oxide, 20 to 7 of zinc oxide.
0 parts by weight, alumina 1 to 10 parts by weight, yttria 1
.About.50 parts by weight, and titania is preferably 1 to 50 parts by weight. However, it is desirable that the total amount of these components be adjusted within a range not exceeding 100 parts by weight. This is because these ranges are ranges in which the adhesion with the nitride ceramic can be improved.

【0049】発熱体をセラミック基板の表面に設ける場
合は、発熱体の表面は、金属層410で被覆されている
ことが望ましい(図11(e)参照)。発熱体は、金属
粒子の焼結体であり、露出していると酸化しやすく、こ
の酸化により抵抗値が変化してしまう。そこで、表面を
金属層で被覆することにより、酸化を防止することがで
きるのである。
When the heating element is provided on the surface of the ceramic substrate, it is desirable that the surface of the heating element is covered with the metal layer 410 (see FIG. 11 (e)). The heating element is a sintered body of metal particles, and if it is exposed, it is easily oxidized, and this oxidation changes the resistance value. Therefore, by coating the surface with a metal layer, oxidation can be prevented.

【0050】金属層の厚さは、0.1〜10μmが望ま
しい。発熱体の抵抗値を変化させることなく、発熱体の
酸化を防止することができる範囲だからである。被覆に
使用される金属は、非酸化性の金属であればよい。具体
的には、金、銀、パラジウム、白金、ニッケルから選ば
れる少なくとも1種以上が好ましい。なかでもニッケル
がさらに好ましい。発熱体には電源と接続するための端
子が必要であり、この端子は、半田を介して発熱体に取
り付けるが、ニッケルは半田の熱拡散を防止するからで
ある。接続端子しては、コバール製の端子ピンを使用す
ることができる。なお、発熱体をヒータ板内部に形成す
る場合は、発熱体表面が酸化されることがないため、被
覆は不要である。発熱体をヒータ板内部に形成する場
合、発熱体の表面の一部が露出していてもよい。
The thickness of the metal layer is preferably 0.1 to 10 μm. This is because the range can prevent oxidation of the heating element without changing the resistance value of the heating element. The metal used for coating may be a non-oxidizing metal. Specifically, at least one selected from gold, silver, palladium, platinum and nickel is preferable. Of these, nickel is more preferable. This is because the heating element needs a terminal for connecting to a power source, and this terminal is attached to the heating element via solder, but nickel prevents heat diffusion of the solder. A terminal pin made by Kovar can be used as the connection terminal. In addition, when the heating element is formed inside the heater plate, the surface of the heating element is not oxidized, and thus coating is unnecessary. When the heating element is formed inside the heater plate, a part of the surface of the heating element may be exposed.

【0051】発熱体として使用する金属箔としては、ニ
ッケル箔、ステンレス箔をエッチング等でパターン形成
して発熱体としたものが望ましい。パターン化した金属
箔は、樹脂フィルム等ではり合わせてもよい。金属線と
しては、例えば、タングステン線、モリブデン線等が挙
げられる。
As the metal foil used as the heating element, it is desirable to use a nickel foil or a stainless foil as a heating element by patterning by etching or the like. The patterned metal foil may be laminated with a resin film or the like. Examples of the metal wire include a tungsten wire and a molybdenum wire.

【0052】温度制御手段としてペルチェ素子を使用す
る場合は、電流の流れる方向を変えることにより発熱、
冷却両方行うことができるため有利である。ペルチェ素
子は、図7に示すように、p型、n型の熱電素子440
を直列に接続し、これをセラミック板441などに接合
させることにより形成される。ペルチェ素子としては、
例えば、シリコン・ゲルマニウム系、ビスマス・アンチ
モン系、鉛・テルル系材料等が挙げられる。
When a Peltier element is used as the temperature control means, heat is generated by changing the direction of current flow.
This is advantageous because both cooling can be performed. As shown in FIG. 7, the Peltier element is a p-type or n-type thermoelectric element 440.
Are connected in series and are joined to a ceramic plate 441 or the like. As a Peltier element,
For example, a silicon / germanium-based material, a bismuth / antimony-based material, a lead / tellurium-based material, or the like can be used.

【0053】本発明では、温度制御手段とチャックトッ
プ導体層との間に少なくとも1層以上の導電層が形成さ
れていることが望ましい。図1におけるガード電極5と
グランド電極6が上記導体層に相当する。ガード電極5
は、測定回路内に介在するストレイキャパシタをキャン
セルするための電極であり、測定回路(即ち、図1のチ
ャックトップ導体層2)の接地電位が与えられている。
また、グランド電極6は、温度制御手段からのノイズを
キャンセルするために設けられている。これらの電極の
厚さは、1〜20μmが望ましい。薄すぎると、抵抗値
が高くなり、厚すぎるとセラミック基板が反ったり、熱
衝撃性が低下するからである。
In the present invention, it is desirable that at least one conductive layer is formed between the temperature control means and the chuck top conductive layer. The guard electrode 5 and the ground electrode 6 in FIG. 1 correspond to the conductor layer. Guard electrode 5
Is an electrode for canceling the stray capacitor interposed in the measurement circuit, and is supplied with the ground potential of the measurement circuit (that is, the chuck top conductor layer 2 in FIG. 1).
The ground electrode 6 is provided to cancel noise from the temperature control means. The thickness of these electrodes is preferably 1 to 20 μm. If it is too thin, the resistance value will be high, and if it is too thick, the ceramic substrate will warp and the thermal shock resistance will decrease.

【0054】これらのガード電極5、グランド電極6
は、図4に示したような格子状に設けられていることが
望ましい。即ち、円形状の導体層51の内部に矩形状の
導体層非形成部52が多数整列して存在する形状であ
る。このような形状としたのは、導体層上下のセラミッ
ク同士の密着性を改善するためである。本発明のウエハ
プローバのチャックトップ導体層形成面には図2に示し
たように溝7と空気の吸引孔8が形成されていることが
望ましい。吸引孔8は、複数設けられて均一な吸着が図
られる。シリコンウエハWを載置して吸引孔8から空気
を吸引してシリコンウエハWを吸着させることができる
からである。
These guard electrode 5 and ground electrode 6
Are preferably provided in a grid pattern as shown in FIG. That is, a large number of rectangular conductor layer non-forming portions 52 are arranged inside the circular conductor layer 51. This shape is used to improve the adhesion between the ceramics above and below the conductor layer. It is desirable that the surface of the wafer prober of the present invention on which the chuck top conductor layer is formed is provided with the groove 7 and the air suction hole 8 as shown in FIG. A plurality of suction holes 8 are provided to achieve uniform suction. This is because the silicon wafer W can be placed and the air can be sucked from the suction holes 8 to suck the silicon wafer W.

【0055】本発明におけるウエハプローバとしては、
例えば、図1に示すようにセラミック基板3の底面に発
熱体41が設けられ、発熱体41とチャックトップ導体
層2との間にガード電極5の層とグランド電極6の層と
がそれぞれ設けられた構成のウエハプローバ101、図
5に示すようにセラミック基板3の内部に扁平形状の発
熱体42が設けられ、発熱体42とチャックトップ導体
層2との間にガード電極5とグランド電極6とが設けら
れた構成のウエハプローバ201、図6に示すようにセ
ラミック基板3の内部に発熱体である金属線43が埋設
され、金属線43とチャックトップ導体層2との間にガ
ード電極5とグランド電極6とが設けられた構成のウエ
ハプローバ301、図7に示すようにペルチェ素子44
(熱電素子440とセラミック基板441からなる)が
セラミック基板3の外側に形成され、ペルチェ素子44
とチャックトップ導体層2との間にガード電極5とグラ
ンド電極6とが設けられた構成のウエハプローバ401
等が挙げられる。いずれのウエハプローバも、溝7と吸
引孔8とを必ず有している。
As the wafer prober in the present invention,
For example, as shown in FIG. 1, a heating element 41 is provided on the bottom surface of the ceramic substrate 3, and a layer of the guard electrode 5 and a layer of the ground electrode 6 are provided between the heating element 41 and the chuck top conductor layer 2, respectively. The wafer prober 101 having the above structure is provided with the flat heating element 42 inside the ceramic substrate 3 as shown in FIG. 5, and the guard electrode 5 and the ground electrode 6 are provided between the heating element 42 and the chuck top conductor layer 2. A wafer prober 201 having a structure in which a metal wire 43 as a heating element is embedded inside the ceramic substrate 3 as shown in FIG. 6, and a guard electrode 5 is formed between the metal wire 43 and the chuck top conductor layer 2. A wafer prober 301 having a structure provided with a ground electrode 6, and a Peltier device 44 as shown in FIG.
The Peltier element 44 (consisting of the thermoelectric element 440 and the ceramic substrate 441) is formed on the outside of the ceramic substrate 3.
Wafer prober 401 having a structure in which the guard electrode 5 and the ground electrode 6 are provided between the chuck top conductor layer 2 and the chuck top conductor layer 2.
Etc. Each wafer prober always has a groove 7 and a suction hole 8.

【0056】本発明では、図1〜7に示したようにセラ
ミック基板3の内部に発熱体42、43が形成され(図
5〜6)、セラミック基板3の内部にガード電極5、グ
ランド電極6(図1〜7)が形成されるため、これらと
外部端子とを接続するための接続部(スルーホール)1
6、17、18が必要となる。スルーホール16、1
7、18は、タングステンペースト、モリブデンペース
トなどの高融点金属、タングステンカーバイド、モリブ
デンカーバイドなどの導電性セラミックを充填すること
により形成される。
In the present invention, heating elements 42 and 43 are formed inside the ceramic substrate 3 as shown in FIGS. 1 to 7 (FIGS. 5 to 6), and the guard electrode 5 and the ground electrode 6 are formed inside the ceramic substrate 3. (FIGS. 1 to 7) are formed, and therefore a connecting portion (through hole) for connecting these to external terminals 1
6, 17, 18 are required. Through holes 16, 1
7, 18 are formed by filling a refractory metal such as tungsten paste or molybdenum paste, or a conductive ceramic such as tungsten carbide or molybdenum carbide.

【0057】また、接続部(スルーホール)16、1
7、18の直径は、0.1〜10mmが望ましい。断線
を防止しつつ、クラックや歪みを防止できるからであ
る。このスルーホールを接続パッドとして外部端子ピン
を接続する(図11(g)参照)。
Further, the connecting portions (through holes) 16, 1
The diameter of 7, 18 is preferably 0.1 to 10 mm. This is because it is possible to prevent cracks and distortions while preventing disconnection. External terminal pins are connected using the through holes as connection pads (see FIG. 11 (g)).

【0058】接続は、半田、ろう材により行う。ろう材
としては銀ろう、パラジウムろう、アルミニウムろう、
金ろうを使用する。金ろうとしては、Au−Ni合金が
望ましい。Au−Ni合金は、タングステンとの密着性
に優れるからである。
Connection is made with solder or brazing material. As a brazing material, silver brazing, palladium brazing, aluminum brazing,
Use gold wax. Au-Ni alloy is preferable for gold brazing. This is because the Au-Ni alloy has excellent adhesion to tungsten.

【0059】Au/Niの比率は、〔81.5〜82.
5(重量%)〕/〔18.5〜17.5(重量%)〕が
望ましい。Au−Ni層の厚さは、0.1〜50μmが
望ましい。接続を確保するに充分な範囲だからである。
また、10-6〜10-5Paの高真空で500℃〜100
0℃の高温で使用するとAu−Cu合金では劣化する
が、Au−Ni合金ではこのような劣化がなく有利であ
る。また、Au−Ni合金中の不純物元素量は全量を1
00重量部とした場合に1重量部未満であることが望ま
しい。
The Au / Ni ratio is [81.5 to 82.
5 (wt%)] / [18.5 to 17.5 (wt%)] is desirable. The thickness of the Au—Ni layer is preferably 0.1 to 50 μm. This is because the range is sufficient to secure the connection.
Moreover, at a high vacuum of 10 −6 to 10 −5 Pa, 500 ° C. to 100 ° C.
When used at a high temperature of 0 ° C., the Au—Cu alloy deteriorates, but the Au—Ni alloy is advantageous because it does not deteriorate. The total amount of impurity elements in the Au-Ni alloy is 1
When the amount is 00 parts by weight, it is preferably less than 1 part by weight.

【0060】本発明では、必要に応じてセラミック基板
に熱電対を埋め込んでおくことができる。熱電対により
発熱体の温度を測定し、そのデータをもとに電圧、電流
量を変えて、温度を制御することができるからである。
熱電対の金属線の接合部位の大きさは、各金属線の素線
径と同一か、もしくは、それよりも大きく、かつ、0.
5mm以下がよい。このような構成によって、接合部分
の熱容量が小さくなり、温度が正確に、また、迅速に電
流値に変換されるのである。このため、温度制御性が向
上してウエハの加熱面の温度分布が小さくなるのであ
る。上記熱電対としては、例えば、JIS−C−160
2(1980)に挙げられるように、K型、R型、B
型、S型、E型、J型、T型熱電対が挙げられる。
In the present invention, a thermocouple can be embedded in the ceramic substrate if necessary. This is because the temperature of the heating element can be measured with a thermocouple and the temperature can be controlled by changing the voltage and current amount based on the data.
The size of the joining portion of the metal wires of the thermocouple is equal to or larger than the wire diameter of each metal wire, and 0.
5 mm or less is preferable. With such a configuration, the heat capacity of the joint portion is reduced, and the temperature is converted into a current value accurately and quickly. Therefore, the temperature controllability is improved and the temperature distribution on the heating surface of the wafer is reduced. As the thermocouple, for example, JIS-C-160
2 (1980), K type, R type, B type
Type, S type, E type, J type, and T type thermocouples.

【0061】図8は、以上のような構成の本発明のウエ
ハプローバを設置するための支持容器11を模式的に示
した断面図である。この支持容器11には、冷媒吹き出
し口12が形成されており、冷媒注入口14から冷媒が
吹き込まれる。また、吸引口13から空気を吸引して吸
引孔8を介してウエハプローバ上に載置されたシリコン
ウエハ(図示せず)を溝7に吸い付けるのである。
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the support container 11 for installing the wafer prober of the present invention having the above structure. A coolant outlet 12 is formed in the support container 11, and the coolant is blown from the coolant inlet 14. Further, air is sucked from the suction port 13 and the silicon wafer (not shown) placed on the wafer prober is sucked into the groove 7 through the suction hole 8.

【0062】図9(a)は、支持容器の他の一例を模式
的に示した水平断面図であり、(b)は、(a)図にお
けるB−B線断面図である。図9に示したように、この
支持容器21では、ウエハプローバがプローブカードの
テスタピンの押圧によって反らないように、多数の支持
柱15が設けられている。支持容器は、アルミニウム合
金、ステンレスなどを使用することができる。
FIG. 9 (a) is a horizontal sectional view schematically showing another example of the supporting container, and FIG. 9 (b) is a sectional view taken along line BB in FIG. 9 (a). As shown in FIG. 9, the support container 21 is provided with a large number of support columns 15 so that the wafer prober does not warp due to the pressing of the tester pins of the probe card. An aluminum alloy, stainless steel, etc. can be used for a support container.

【0063】次に、本発明のウエハプローバの製造方法
の一例を図10〜11に示した断面図に基づき説明す
る。 (1)まず、酸化物セラミック、窒化物セラミック、炭
化物セラミックなどのセラミックの粉体をカーボン(カ
ーボン)、バインダおよび溶剤と混合してグリーンシー
ト30を得る。
Next, an example of the method for manufacturing the wafer prober of the present invention will be described with reference to the sectional views shown in FIGS. (1) First, a green sheet 30 is obtained by mixing ceramic powder such as oxide ceramics, nitride ceramics, and carbide ceramics with carbon, a binder, and a solvent.

【0064】前述したセラミック粉体としては、例え
ば、窒化アルミニウム、炭化ケイ素などを使用すること
ができ、必要に応じて、イットリアなどの焼結助剤など
を加えてもよい。また、カーボンは、フェノール樹脂な
どの樹脂を炭化させたものであってもよく、カーボンブ
ラック等のカーボン粉末であってもよい。また、カーボ
ンは、結晶性のものが好ましい。
As the above-mentioned ceramic powder, for example, aluminum nitride, silicon carbide or the like can be used, and if necessary, a sintering aid such as yttria may be added. The carbon may be carbonized from a resin such as phenol resin, or may be carbon powder such as carbon black. Further, the carbon is preferably crystalline.

【0065】また、バインダとしては、アクリル系バイ
ンダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニ
ルアルコールから選ばれる少なくとも1種が望ましい。
さらに、溶媒としては、α−テルピネオール、グリコー
ルから選ばれる少なくとも1種が望ましい。これらを混
合して得られるペーストをドクターブレード法でシート
状に成形してグリーンシート30を作製する。
The binder is preferably at least one selected from acrylic binders, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol.
Further, the solvent is preferably at least one selected from α-terpineol and glycol. The paste obtained by mixing these is formed into a sheet by a doctor blade method to produce a green sheet 30.

【0066】グリーンシート30に、必要に応じてシリ
コンウエハの支持ピンを挿入する貫通孔や熱電対を埋め
込む凹部を設けておくことができる。貫通孔や凹部は、
パンチングなどで形成することができる。グリーンシー
ト30の厚さは、0.1〜5mm程度が好ましい。
If necessary, the green sheet 30 may be provided with through holes for inserting the support pins of the silicon wafer and recesses for embedding the thermocouple. Through holes and recesses
It can be formed by punching or the like. The thickness of the green sheet 30 is preferably about 0.1 to 5 mm.

【0067】次に、グリーンシート30にガード電極、
グランド電極を印刷する。印刷は、グリーンシート30
の収縮率を考慮して所望のアスペクト比が得られるよう
に行い、これによりガード電極印刷体50、グランド電
極印刷体60を得る。印刷体は、導電性セラミック、金
属粒子などを含む導電性ペーストを印刷することにより
形成する。
Next, the green sheet 30 is provided with a guard electrode,
Print the ground electrode. Printed on the green sheet 30
Is performed so as to obtain a desired aspect ratio in consideration of the contraction rate of the guard electrode printed matter 50 and the ground electrode printed matter 60. The printed body is formed by printing a conductive paste containing conductive ceramics, metal particles and the like.

【0068】これらの導電性ペースト中に含まれる導電
性セラミック粒子としては、タングステンまたはモリブ
デンの炭化物が最適である。酸化しにくく、熱伝導率が
低下しにくいからである。また、金属粒子としては、例
えば、タングステン、モリブデン、白金、ニッケルなど
を使用することができる。
Carbide of tungsten or molybdenum is most suitable as the conductive ceramic particles contained in these conductive pastes. This is because it is difficult to oxidize and the thermal conductivity does not easily decrease. Further, as the metal particles, for example, tungsten, molybdenum, platinum, nickel or the like can be used.

【0069】導電性セラミック粒子、金属粒子の平均粒
子径は0.1〜5μmが好ましい。これらの粒子は、大
きすぎても小さすぎてもペーストを印刷しにくいからで
ある。このようなペーストとしては、金属粒子または導
電性セラミック粒子85〜97重量部、アクリル系、エ
チルセルロース、ブチルセロソルブおよびポリビニルア
ルコールから選ばれる少なくとも1種のバインダ1.5
〜10重量部、α−テルピネオール、グリコール、エチ
ルアルコールおよびブタノールから選ばれる少なくとも
1種の溶媒を1.5〜10重量部混合して調製したぺー
ストが最適である。さらに、パンチング等で形成した孔
に、導電ペーストを充填してスルーホール印刷体16
0、170を得る。
The average particle diameter of the conductive ceramic particles and the metal particles is preferably 0.1 to 5 μm. This is because it is difficult to print the paste when these particles are too large or too small. As such a paste, 85 to 97 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles, at least one binder selected from acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve and polyvinyl alcohol 1.5
The paste prepared by mixing 10 to 10 parts by weight, 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from α-terpineol, glycol, ethyl alcohol and butanol is most suitable. Further, the holes formed by punching or the like are filled with a conductive paste, and the through-hole printed body 16 is formed.
You get 0,170.

【0070】次に、図10(a)に示すように、印刷体
50、60、160、170を有するグリーンシート3
0と、印刷体を有さないグリーンシート30を積層す
る。発熱体形成側に印刷体を有さないグリーンシート3
0を積層するのは、スルーホールの端面が露出して、発
熱体形成の焼成の際に酸化してしまうことを防止するた
めである。もしスルーホールの端面が露出したまま、発
熱体形成の焼成を行うのであれば、ニッケルなどの酸化
しにくい金属をスパッタリングする必要があり、さらに
好ましくは、Au−Niの金ろうで被覆してもよい。
Next, as shown in FIG. 10A, the green sheet 3 having the printed bodies 50, 60, 160 and 170.
0 and the green sheet 30 having no printed body are laminated. Green sheet 3 that does not have a printed body on the heating element formation side
The reason why 0 is stacked is to prevent the end face of the through hole from being exposed and being oxidized during firing for forming the heating element. If the firing for forming the heating element is performed with the end face of the through hole exposed, it is necessary to sputter a metal that is difficult to oxidize such as nickel, and more preferably, even if it is covered with Au—Ni gold brazing. Good.

【0071】(2)次に、図10(b)に示すように、
積層体の加熱および加圧を行い、グリーンシートおよび
導電ペーストを焼結させる。加熱温度は、1000〜2
000℃、加圧は100〜200kg/cm2 が好まし
く、これらの加熱および加圧は、不活性ガス雰囲気下で
行う。不活性ガスとしては、アルゴン、窒素などを使用
することができる。この工程でスルーホール16、1
7、ガード電極5、グランド電極6が形成される。ま
た、セラミック基板は、カーボンを含んでいるので、黒
色化される。
(2) Next, as shown in FIG.
The laminated body is heated and pressed to sinter the green sheet and the conductive paste. The heating temperature is 1000-2
The pressure and pressure are preferably 100 to 200 kg / cm 2 , and the heating and pressurization are performed in an inert gas atmosphere. As the inert gas, argon, nitrogen or the like can be used. Through holes 16 and 1 in this process
7, the guard electrode 5, and the ground electrode 6 are formed. Further, since the ceramic substrate contains carbon, it is blackened.

【0072】(3)次に、図10(c)に示すように、
マスクを介したサンドブラスト処理等により、焼結体の
表面に溝7を設ける。 (4)次に、図10(d)に示すように、焼結体の底面
に導電ペーストを印刷してこれを焼成し、発熱体41を
作製する。形成された発熱体41は、セラミック基板の
表面にしっかりと密着する。
(3) Next, as shown in FIG.
Grooves 7 are provided on the surface of the sintered body by sandblasting or the like through a mask. (4) Next, as shown in FIG. 10 (d), a conductive paste is printed on the bottom surface of the sintered body and fired to produce the heating element 41. The formed heating element 41 firmly adheres to the surface of the ceramic substrate.

【0073】(5)次に、図11(e)に示すように、
ウエハ載置面(溝形成面)にチタン、モリブデン、ニッ
ケル等をスパッタリングした後、無電解ニッケルめっき
等を施し、チャックトップ導体層2を設ける。このとき
同時に、発熱体41の表面にも無電解ニッケルめっき等
により保護層410を形成する。
(5) Next, as shown in FIG.
After sputtering titanium, molybdenum, nickel or the like on the wafer mounting surface (groove forming surface), electroless nickel plating or the like is performed to provide the chuck top conductor layer 2. At the same time, a protective layer 410 is formed on the surface of the heating element 41 by electroless nickel plating or the like.

【0074】(6)次に、図11(f)に示すように、
溝7から裏面にかけて貫通する吸引孔8、外部端子接続
のための袋孔180を設ける。袋孔180の内壁は、そ
の少なくとも一部が導電化され、その導電化された内壁
は、ガード電極5、グランド電極6などと接続されてい
ることが望ましい。
(6) Next, as shown in FIG.
A suction hole 8 penetrating from the groove 7 to the back surface and a blind hole 180 for connecting an external terminal are provided. It is preferable that at least a part of the inner wall of the blind hole 180 is made conductive, and the made conductive inner wall is connected to the guard electrode 5, the ground electrode 6, and the like.

【0075】(7)最後に、図11(g)に示すよう
に、発熱体41表面の取りつけ部位に半田ペーストを印
刷した後、外部端子ピン191を乗せて、加熱してリフ
ローする。加熱温度は、200〜500℃が好適であ
る。
(7) Finally, as shown in FIG. 11 (g), after the solder paste is printed on the mounting portion on the surface of the heating element 41, the external terminal pins 191 are mounted and heated for reflow. The heating temperature is preferably 200 to 500 ° C.

【0076】また、袋孔180にも金ろうを介して外部
端子19、190を設ける。さらに、必要に応じて、有
底孔を設け、その内部に熱電対を埋め込むことができ
る。半田は銀−鉛、鉛−スズ、ビスマス−スズなどの合
金を使用することができる。なお、半田層の厚さは、
0.1〜50μmが望ましい。半田による接続を確保す
るに充分な範囲だからである。
External terminals 19 and 190 are also provided in the bag hole 180 through a brazing filler metal. Further, if necessary, a bottomed hole may be provided and a thermocouple may be embedded inside the hole. As the solder, an alloy such as silver-lead, lead-tin, bismuth-tin can be used. The thickness of the solder layer is
0.1 to 50 μm is desirable. This is because the range is sufficient to secure the connection with solder.

【0077】なお、上記説明ではウエハプローバ101
(図1参照)を例にしたが、ウエハプローバ201(図
5参照)を製造する場合は、発熱体をグリーンシートに
印刷すればよい。また、ウエハプローバ301(図6参
照)を製造する場合は、セラミック粉末中にガード電
極、グランド電極として金属板を、また金属線を発熱体
にして埋め込み、焼結すればよい。さらに、ウエハプロ
ーバ401(図7参照)を製造する場合は、ペルチェ素
子を溶射金属層を介して接合すればよい。
In the above description, the wafer prober 101
Although the wafer prober 201 (see FIG. 5) is manufactured, the heating element may be printed on the green sheet. Further, when the wafer prober 301 (see FIG. 6) is manufactured, a metal plate as a guard electrode and a ground electrode in the ceramic powder, and a metal wire as a heating element may be embedded and sintered. Further, when the wafer prober 401 (see FIG. 7) is manufactured, the Peltier element may be joined via the sprayed metal layer.

【0078】[0078]

【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。 (実施例1)ウエハプローバ101(図1参照)の製造 (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径0.
4μm)4重量部、フェノール樹脂1.0重量部、およ
び、1─ブタノールおよびエタノールからなるアルコー
ル53重量部を混合して得た混合組成物を、ドクターブ
レード法を用いて成形し、厚さ0.47mmのグリーン
シートを得た。
The present invention will be described in more detail below. (Example 1) Manufacture of wafer prober 101 (see FIG. 1) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), yttria (average particle size 0.
4 μm) 4 parts by weight, 1.0 part by weight of phenolic resin, and 53 parts by weight of alcohol consisting of 1-butanol and ethanol were mixed to obtain a mixture composition having a thickness of 0. A green sheet of 0.47 mm was obtained.

【0079】(2)次に、このグリーンシートを80℃
で5時間乾燥させた後、パンチングにて発熱体と外部端
子ピンと接続するためのスルーホール用の貫通孔を設け
た。
(2) Next, this green sheet is heated to 80 ° C.
After drying for 5 hours, a through hole for through hole for connecting the heating element and the external terminal pin was provided by punching.

【0080】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイド粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α─テルピネオール溶媒3.5重量および分散
剤0.3重量部を混合して導電性ペーストAとした。ま
た、平均粒子径3μmのタングステン粒子100重量
部、アクリル系バインダ1.9重量部、α─テルピネオ
ール溶媒を3.7重量部、分散剤0.2重量部を混合し
て導電性ペーストBとした。
(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle size of 1 μm and an acrylic binder of 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of the α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of the dispersant were mixed to prepare a conductive paste A. Further, 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant were mixed to obtain a conductive paste B. .

【0081】次に、グリーンシートに、この導電性ペー
ストAを用いたスクリーン印刷で、格子状のガード電極
用印刷体50、グランド電極用印刷体60を印刷印刷し
た。また、端子ピンと接続するためのスルーホール用の
貫通孔に導電性ペーストBを充填した。
Next, the grid-shaped print body for guard electrode 50 and the print body for ground electrode 60 were printed on the green sheet by screen printing using the conductive paste A. Further, the conductive paste B was filled in the through holes for through holes for connecting to the terminal pins.

【0082】さらに、印刷されたグリーンシートおよび
印刷がされていないグリーンシートを50枚積層して1
30℃、80kg/cm2 の圧力で一体化することによ
り積層体を作製した(図10(a)参照)。
Further, 50 printed green sheets and 50 unprinted green sheets are laminated to form 1
A laminated body was produced by integrating at 30 ° C. and a pressure of 80 kg / cm 2 (see FIG. 10A).

【0083】(4)次に、この積層体を窒素ガス中で6
00℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150kg/
cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ3mmの窒化アル
ミニウム板状体を得た。得られた板状体を、直径230
mmの円形状に切り出してセラミック製の板状体とした
(図10(b)参照)。スルーホール16、17の大き
さは、直径0.2mm、深さ0.2mmであった。ま
た、ガード電極5、グランド電極6の厚さは10μm、
ガード電極5の形成位置は、ウエハ載置面から1mm、
グランド電極6の形成位置は、ウエハ載置面から1.2
mmであった。また、ガード電極5およびグランド電極
6の導体非形成領域(方形)の1辺の大きさは、0.5
mmであった。
(4) Next, this laminated body was subjected to 6 in nitrogen gas.
Degreasing at 00 ℃ for 5 hours, 1890 ℃, pressure 150kg /
It was hot-pressed at cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate-shaped body having a thickness of 3 mm. The obtained plate-shaped body has a diameter of 230
A circular plate of mm was cut out to obtain a ceramic plate-like body (see FIG. 10B). The through holes 16 and 17 had a diameter of 0.2 mm and a depth of 0.2 mm. The thickness of the guard electrode 5 and the ground electrode 6 is 10 μm,
The formation position of the guard electrode 5 is 1 mm from the wafer mounting surface,
The formation position of the ground electrode 6 is 1.2 from the wafer mounting surface.
It was mm. The size of one side of the conductor non-formation area (square) of the guard electrode 5 and the ground electrode 6 is 0.5.
It was mm.

【0084】(5)上記(4)で得た板状体を、ダイア
モンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、SiC等に
よるブラスト処理で表面に熱電対のための凹部(図示せ
ず)およびウエハ吸着用の溝7(幅0.5mm、深さ
0.5mm)を設けた。(図10(c))。
(5) After polishing the plate-like body obtained in (4) above with a diamond grindstone, a mask is placed on the surface and a blast treatment with SiC or the like is performed to form a concave portion (not shown) for the thermocouple on the surface. Further, a groove 7 (width 0.5 mm, depth 0.5 mm) for adsorbing the wafer was provided. (FIG.10 (c)).

【0085】(6)さらに、ウエハ載置面に対向する面
に発熱体41を印刷した。印刷は導電ペーストを用い
た。導電ペーストは、プリント配線板のスルーホール形
成に使用されている徳力化学研究所製のソルベストPS
603Dを使用した。この導電ペーストは、銀/鉛ペー
ストであり、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素、
アルミナからなる金属酸化物(それぞれの重量比率は、
5/55/10/25/5)を銀100重量部に対して
7.5重量部含むものであった。また、銀の形状は平均
粒径4.5μmでリン片状のものであった。
(6) Further, the heating element 41 is printed on the surface facing the wafer mounting surface. The printing used conductive paste. The conductive paste is Solbest PS manufactured by Tokuriki Kagaku Kenkyusho, which is used for forming through holes in printed wiring boards.
603D was used. This conductive paste is a silver / lead paste, including lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide,
Metal oxide made of alumina (the weight ratio of each is
5/55/10/25/5) in an amount of 7.5 parts by weight based on 100 parts by weight of silver. Further, the silver had a scaly shape with an average particle size of 4.5 μm.

【0086】(7)導電ペーストを印刷したヒータ板を
780℃で加熱焼成して、導電ペースト中の銀、鉛を焼
結させるとともにセラミック基板3に焼き付けた。さら
に硫酸ニッケル30g/l、ほう酸30g/l、塩化ア
ンモニウム30g/lおよびロッシェル塩60g/lを
含む水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴にヒータ板
を浸漬して、銀の焼結体41の表面に厚さ1μm、ホウ
素の含有量が1重量%以下のニッケル層410を析出さ
せた。この後、ヒータ板は、120℃で3時間アニーリ
ング処理を施した。銀の焼結体からなる発熱体は、厚さ
が5μm、幅2.4mmであり、面積抵抗率が7.7m
Ω/□であった(図10(d))。
(7) The heater plate on which the conductive paste was printed was heated and baked at 780 ° C. to sinter silver and lead contained in the conductive paste and to bake it on the ceramic substrate 3. Further, the heater plate is dipped in an electroless nickel plating bath made of an aqueous solution containing 30 g / l of nickel sulfate, 30 g / l of boric acid, 30 g / l of ammonium chloride and 60 g / l of Rochelle salt, and the surface of the silver sintered body 41 is A nickel layer 410 having a thickness of 1 μm and a boron content of 1 wt% or less was deposited. Then, the heater plate was annealed at 120 ° C. for 3 hours. The heating element made of a silver sintered body has a thickness of 5 μm, a width of 2.4 mm, and an area resistivity of 7.7 m.
It was Ω / □ (Fig. 10 (d)).

【0087】(8)溝7が形成された面に、スパッタリ
ング法により、順次、チタン層、モリブデン層、ニッケ
ル層を形成した。スパッタリングのための装置は、日本
真空技術株式会社製のSV−4540を使用した。スパ
ッタリングの条件は気圧0.6Pa、温度100℃、電
力200Wであり、スパッタリング時間は、30秒から
1分の範囲内で、各金属によって調整した。得られた膜
の厚さは、蛍光X線分析計の画像から、チタン層は0.
3μm、モリブデン層は2μm、ニッケル層は1μmで
あった。
(8) A titanium layer, a molybdenum layer, and a nickel layer were sequentially formed on the surface where the groove 7 was formed by a sputtering method. As an apparatus for sputtering, SV-4540 manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd. was used. The conditions of sputtering were atmospheric pressure of 0.6 Pa, temperature of 100 ° C., and electric power of 200 W, and the sputtering time was adjusted within the range of 30 seconds to 1 minute by each metal. The thickness of the obtained film was 0. 0 for the titanium layer from the image of the fluorescent X-ray analyzer.
3 μm, the molybdenum layer was 2 μm, and the nickel layer was 1 μm.

【0088】(9)硫酸ニッケル30g/l、ほう酸3
0g/l、塩化アンモニウム30g/lおよびロッシェ
ル塩60g/lを含む水溶液からなる無電解ニッケルめ
っき浴に、上記(8)で得られたセラミック板を浸漬
し、スパッタリングにより形成された金属層の表面に厚
さ7μm、ホウ素の含有量が1重量%以下のニッケル層
を析出させ、120℃で3時間アニーリングした。発熱
体表面は、電流を流さず、電解ニッケルめっきで被覆さ
れない。
(9) Nickel sulfate 30 g / l, boric acid 3
The surface of the metal layer formed by sputtering by immersing the ceramic plate obtained in (8) above in an electroless nickel plating bath consisting of an aqueous solution containing 0 g / l, ammonium chloride 30 g / l and Rochelle salt 60 g / l Then, a nickel layer having a thickness of 7 μm and a boron content of 1% by weight or less was deposited and annealed at 120 ° C. for 3 hours. The surface of the heating element does not carry an electric current and is not covered with electrolytic nickel plating.

【0089】さらに、表面にシアン化金カリウム2g/
l、塩化アンモニウム75g/l、クエン酸ナトリウム
50g/lおよび次亜リン酸ナトリウム10g/lを含
む無電解金めっき液に、93℃の条件で1分間浸漬し、
ニッケルめっき層15上に厚さ1μmの金めっき層を形
成した(図11(e)参照)。
Furthermore, potassium gold cyanide 2 g /
1, ammonium chloride 75 g / l, sodium citrate 50 g / l, and sodium hypophosphite 10 g / l in an electroless gold plating solution at 93 ° C. for 1 minute.
A gold plating layer having a thickness of 1 μm was formed on the nickel plating layer 15 (see FIG. 11 (e)).

【0090】(10)溝7から裏面に抜ける空気吸引孔
8をドリル加工により形成し、さらにスルーホール1
6、17を露出させるための袋孔180を設けた(図1
0(f)参照)。この袋孔180にNi−Au合金(A
u81.5重量%、Ni18.4重量%、不純物0.1
重量%)からなる金ろうを用い、970℃で加熱リフロ
ーしてコバール製の外部端子ピン19、190を接続さ
せた(図11(g)参照)。また、発熱体に半田(スズ
90重量%/鉛10重量%)を介してコバール製の外部
端子ピン191を形成した。
(10) An air suction hole 8 extending from the groove 7 to the rear surface is formed by drilling, and the through hole 1 is further formed.
A bag hole 180 is provided to expose 6 and 17 (see FIG. 1).
0 (f)). Ni-Au alloy (A
u 81.5% by weight, Ni 18.4% by weight, impurities 0.1
(% By weight) was used to heat and reflow the solder at 970 ° C. to connect the external terminal pins 19 and 190 made of Kovar (see FIG. 11 (g)). Further, an external terminal pin 191 made of Kovar was formed on the heating element via solder (90% by weight of tin / 10% by weight of lead).

【0091】(11)次に、温度制御のための複数熱電
対を凹部に埋め込み、ウエハプローバヒータ101を得
た。
(11) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the recess to obtain the wafer prober heater 101.

【0092】(比較例1)(4)の工程において、グリ
ーンシートを積層することにより作製した積層体を酸素
を含有する窒素ガス雰囲気中、300℃で6時間脱脂を
行ったほかは、実施例1と同様にしてウエハプローバを
製造した。
(Comparative Example 1) In the process of (4), the laminate prepared by laminating green sheets was degreased at 300 ° C. for 6 hours in a nitrogen gas atmosphere containing oxygen. A wafer prober was manufactured in the same manner as in 1.

【0093】評価方法 (i)カーボン含有量の測定 セラミック基板を砕いて粉末状にした後800℃に加熱
し、発生するCO量を測定することにより、カーボン含
有量の測定を行った。 (ii)体積抵抗率、熱伝導率の測定 製造したウエハプローバから柱状のサンプルを切り出
し、三端子法で各温度における体積抵抗率を測定した。
また、熱伝導率は、レーザフラッシュ法で測定した。
[0093]Evaluation methods (I) Measurement of carbon content Crush ceramic substrate into powder and heat to 800 ℃
Then, the carbon content is measured by measuring the amount of generated CO.
Numerous measurements were made. (Ii) Measurement of volume resistivity and thermal conductivity Cut out columnar samples from the manufactured wafer prober
Then, the volume resistivity at each temperature was measured by the three-terminal method.
The thermal conductivity was measured by the laser flash method.

【0094】(iii) 明度の測定 JIS Z 8721に準拠して明度を測定した。 (iv)X線回折分析 セラミック基板の一部を採取して粉砕し、粉末のX線回
折分析を行った。
(Iii) Measurement of lightness Lightness was measured according to JIS Z 8721. (iv) X-ray diffraction analysis A part of the ceramic substrate was sampled and pulverized, and the powder was subjected to X-ray diffraction analysis.

【0095】その結果、実施例1に係るウエハプローバ
では、カーボンの含有量が800ppmであり、図13
のX線回折チャートに示されているように、はっきりと
カーボンのピークが認められた。また、JIS Z 8
721に基づく明度は、N2であるため発熱体を用いて
セラミック基板を加熱した際には輻射熱量も多く、また
内部のガード電極等の隠蔽性にも優れていた。さらに、
200℃における体積抵抗率も1.0×1012Ω・cm
と充分に高く、絶縁破壊するおそれはなかった。また、
200℃における熱伝導率は、130W/m・Kであっ
た。
As a result, in the wafer prober according to Example 1, the carbon content was 800 ppm, and
As shown in the X-ray diffraction chart of the above, a clear carbon peak was recognized. In addition, JIS Z 8
Since the brightness based on 721 is N2, the amount of radiant heat was large when the ceramic substrate was heated using the heating element, and the concealing property of the internal guard electrode and the like was excellent. further,
Volume resistivity at 200 ° C is also 1.0 × 10 12 Ω · cm
It was high enough and there was no danger of dielectric breakdown. Also,
The thermal conductivity at 200 ° C. was 130 W / m · K.

【0096】一方、比較例1に係るウエハプローバで
は、カーボンの含有量が80ppmであり、図14のX
線回折チャートに示されているように、カーボンのピー
クは認められなかった。また、200℃での体積抵抗値
は1.2×1012Ω・cmと問題なかったが、JIS
Z 8721に基づく明度は、N8.5であるため、内
部のガード電極等は隠蔽されず、その形状が見えてしま
っていた。また、得られたセラミック基板には、色ムラ
が発生していた。さらに、熱伝導率は、120W/m・
Kと低くなってしまった。
On the other hand, in the wafer prober according to Comparative Example 1, the carbon content was 80 ppm, and
As shown in the line diffraction chart, no carbon peak was observed. Moreover, the volume resistance value at 200 ° C. was 1.2 × 10 12 Ω · cm, which was not a problem.
Since the brightness based on Z 8721 is N8.5, the internal guard electrode and the like were not hidden and the shape was visible. Further, the obtained ceramic substrate had color unevenness. Furthermore, the thermal conductivity is 120 W / m
It became as low as K.

【0097】[0097]

【発明の効果】以上説明のように、本願発明のウエハプ
ローバおよびウエハプローバに使用されるセラミック基
板では、セラミック基板のX線回折チャートにおいて、
カーボンに起因するピークを認めることができ、そのた
め、充分に黒色化され、ガード電極、グランド電極を隠
蔽することができ、かつ、ウエハプローバとして機能す
るに充分な熱伝導率と体積抵抗率とを確保することがで
きる。
As described above, in the wafer prober of the present invention and the ceramic substrate used in the wafer prober, in the X-ray diffraction chart of the ceramic substrate,
A peak due to carbon can be recognized, so that it is sufficiently blackened, the guard electrode and the ground electrode can be concealed, and sufficient thermal conductivity and volume resistivity to function as a wafer prober are obtained. Can be secured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のウエハプローバの一例を模式的に示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing an example of a wafer prober of the present invention.

【図2】図1に示したウエハプローバの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the wafer prober shown in FIG.

【図3】図1に示したウエハプローバの底面図である。FIG. 3 is a bottom view of the wafer prober shown in FIG.

【図4】図1に示したウエハプローバのA−A線断面図
である。
4 is a cross-sectional view of the wafer prober shown in FIG. 1 taken along the line AA.

【図5】本発明のウエハプローバの一例を模式的に示す
断面図である。
FIG. 5 is a sectional view schematically showing an example of the wafer prober of the present invention.

【図6】本発明のウエハプローバの一例を模式的に示す
断面図である。
FIG. 6 is a sectional view schematically showing an example of the wafer prober of the present invention.

【図7】本発明のウエハプローバの一例を模式的に示す
断面図である。
FIG. 7 is a sectional view schematically showing an example of the wafer prober of the present invention.

【図8】本発明のウエハプローバを支持容器と組み合わ
せた場合を模式的に示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view schematically showing a case where the wafer prober of the present invention is combined with a support container.

【図9】(a)は、本発明のウエハプローバを他の支持
容器と組み合わせた場合を模式的に示す縦断面図であ
り、(b)は、そのB−B線断面図である。
9A is a vertical sectional view schematically showing a case where the wafer prober of the present invention is combined with another supporting container, and FIG. 9B is a sectional view taken along line BB thereof.

【図10】(a)〜(d)は、本発明のウエハプローバ
の製造工程の一部を模式的に示す断面図である。
10 (a) to 10 (d) are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the wafer prober of the present invention.

【図11】(e)〜(g)は、本発明のウエハプローバ
の製造工程の一部を模式的に示す断面図である。
11 (e) to (g) are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the wafer prober of the present invention.

【図12】本発明のウエハプローバを用いて導通テスト
を行っている状態を模式的に示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view schematically showing a state in which a continuity test is performed using the wafer prober of the present invention.

【図13】カーボンを含有した窒化アルミニウムからな
るセラミック基板のX線回折チャートである。
FIG. 13 is an X-ray diffraction chart of a ceramic substrate made of aluminum nitride containing carbon.

【図14】カーボンを含有しない窒化アルミニウムから
なるセラミック基板ののX線回折チャートである。
FIG. 14 is an X-ray diffraction chart of a ceramic substrate made of aluminum nitride containing no carbon.

【図15】カーボンを含有した窒化アルミニウムからな
るセラミック基板の温度と体積抵抗率との関係を模式的
に示したグラフである。
FIG. 15 is a graph schematically showing the relationship between temperature and volume resistivity of a ceramic substrate made of carbon-containing aluminum nitride.

【図16】カーボンを含有した窒化アルミニウムからな
るセラミック基板の温度と熱伝導率との関係を模式的に
示したグラフである。
FIG. 16 is a graph schematically showing the relationship between temperature and thermal conductivity of a ceramic substrate made of aluminum nitride containing carbon.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201、301、401 ウエハプローバ 2 チャックトップ導体層 3 セラミック基板 5 ガード電極 6 グランド電極 7 溝 8 吸引口 10 断熱材 11 支持容器 12 冷媒吹き出し口 13 吸引口 14 冷媒注入口 15 支持柱 16、17、18 スルーホール 180 袋孔 19、190、191 外部端子ピン 41、42 発熱体 410 保護層 43 金属線 44 ペルチェ素子 440 熱電素子 441 セラミック基板 51 導体層 52 導体層非形成部 101, 201, 301, 401 Wafer prober 2 Chuck top conductor layer 3 Ceramic substrate 5 Guard electrode 6 ground electrode 7 groove 8 suction port 10 Insulation 11 Support container 12 Refrigerant outlet 13 Suction port 14 Refrigerant inlet 15 Support pillars 16, 17, 18 through holes 180 bag holes 19, 190, 191 External terminal pin 41, 42 heating element 410 Protective layer 43 metal wire 44 Peltier element 440 thermoelectric element 441 ceramic substrate 51 conductor layer 52 Conductor layer non-formation part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 康隆 岐阜県揖斐郡揖斐川町北方1−1 イビデ ン株式会社内 Fターム(参考) 2G003 AA10 AG04 AH07 AH08 2G011 AA16 AB06 AB09 AB10 AC33 AE03 AF07 4M106 AA01 DD30 DJ02 5F031 CA02 HA02 HA03 HA10 HA13 HA37 HA38 MA33 PA13 PA26   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yasutaka Ito             1-1 Ibide, Northern Ibigawa-cho, Ibi-gun, Gifu Prefecture             Within the corporation F-term (reference) 2G003 AA10 AG04 AH07 AH08                 2G011 AA16 AB06 AB09 AB10 AC33                       AE03 AF07                 4M106 AA01 DD30 DJ02                 5F031 CA02 HA02 HA03 HA10 HA13                       HA37 HA38 MA33 PA13 PA26

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミック基板の表面にチャックトップ
導体層が形成されてなるウエハプローバであって、前記
セラミック基板のX線回折チャートにおいて、主結晶相
を構成するセラミックのピークの他に、X線回折角度2
θ=44〜45°にカーボンのピークが検出されること
を特徴とするウエハプローバ。
1. A wafer prober in which a chuck top conductor layer is formed on the surface of a ceramic substrate, wherein in the X-ray diffraction chart of the ceramic substrate, X-rays are present in addition to the peaks of the ceramics constituting the main crystal phase. Diffraction angle 2
A wafer prober, wherein a carbon peak is detected at θ = 44 to 45 °.
【請求項2】 前記セラミック基板は、主成分が窒化ア
ルミニウムにより構成されている請求項1記載のウエハ
プローバ。
2. The wafer prober according to claim 1, wherein the ceramic substrate is mainly composed of aluminum nitride.
【請求項3】 その表面にチャックトップ導体層が形成
されてなるセラミック基板であって、前記セラミック基
板のX線回折チャートにおいて、主結晶相を構成するセ
ラミックのピークの他に、X線回折角度2θ=44〜4
5°にカーボンのピークが検出されることを特徴とする
ウエハプローバに使用されるセラミック基板。
3. A ceramic substrate having a chuck top conductor layer formed on the surface thereof, wherein in the X-ray diffraction chart of the ceramic substrate, in addition to the peak of the ceramic constituting the main crystal phase, the X-ray diffraction angle 2θ = 44 to 4
A ceramic substrate used in a wafer prober having a carbon peak detected at 5 °.
【請求項4】 その主成分が窒化アルミニウムにより構
成されている請求項3記載のウエハプローバに使用され
るセラミック基板。
4. A ceramic substrate for use in a wafer prober according to claim 3, wherein the main component is aluminum nitride.
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