JP2003234386A

JP2003234386A - 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

Info

Publication number: JP2003234386A
Application number: JP2003027277A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ito; 淳伊藤; Yasuji Hiramatsu; 靖二平松; Yasutaka Ito; 康隆伊藤
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】高温における熱伝導率が高く、昇温、降温特
性が優れていて、ガード電極、グランド電極を隠蔽する
ことができ、かつ、シリコンウエハを加熱する際に輻射
熱を利用することができ、高温での熱伝導率を確保する
ことができるウエハプローバを提供すること。【解決手段】そ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に使用されるセラミック基板
において、前記セラミック基板は、炭素を含有している
ことを特徴とするセラミック基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【０００５】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。

【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。このセラミック基板は、剛
性が高いため、その厚さを薄くすることができ、その結
果、熱容量を小さくして、ある程度迅速な昇温、降温を
行うことができるが、通常、使用されている焼結体をそ
のまま使用したのでは、昇温、降温特性が充分とは言え
ず、改良の余地があった。

【０００７】また、この焼結体からなるセラミック基板
上にシリコンウエハを載置して加熱する際、セラミック
基板の赤外光透過率等が高いと、輻射熱を充分に利用す
ることができないために熱効率が悪いという問題があっ
た。また、明度が高すぎる場合には、ガード電極、グラ
ンド電極の形状が見えてしまうため、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。

【０００８】そこで、本発明者らはさらに検討を重ね、
セラミック基板を製造する際に、炭素材料を所定量添加
することにより、高温における熱伝導率が高く、昇温、
降温特性が優れたセラミック基板を得ることができるこ
とを見出した。

【０００９】さらに、炭素材料を所定量添加して黒色化
することにより、ガード電極、グランド電極を隠蔽する
ことができ、かつ、シリコンウエハを加熱する際に輻射
熱を利用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。

【００１０】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は炭素
を含有していることを特徴とする。また、本発明のウエ
ハプローバに使用されるセラミック基板は、炭素を含有
し、その表面にチャックトップ導体層が形成されている
ことを特徴とする。

【００１１】上記ウエハプローバおよび上記ウエハプロ
ーバに使用されるセラミック基板において、上記セラミ
ック基板中の炭素の含有量は、５０〜５００００ｐｐｍ
であることが望ましい。また、上記セラミック基板のＪ
ＩＳＺ８７２１に基づく明度は、Ｎ４以下であるこ
とが望ましい。

【００１２】

【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
基板は炭素を含有していることを特徴とするウエハプロ
ーバである。また、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。

【００１３】本発明では、上記セラミック基板は、炭素
を含有しているので、特に高温における熱伝導率が高く
なり、迅速な昇温、降温を行うことができる。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、熱容量が小さくなり、昇温、降温特性をより
向上させることができる。

【００１４】また、上記セラミック基板は、炭素を含有
しており、その含有量を一定以上とすることにより、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、セラミックは一般的に、高温になると熱
伝導率が低下するのであるが、炭素を含有させることに
より、高温での熱伝導率の低下を抑制して、高温でも高
い熱伝導率を維持することができる。

【００１５】また本発明では、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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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、所定量の炭素を含有しているため
黒色化し、ガード電極５とグランド電極６とが隠蔽され
ている。

【００１９】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。

【００２０】本発明では、セラミック基板が炭素を含有
しているため、高温における熱伝導率が高く、昇温、降
温特性が優れている。なお、所定量以上の炭素を含有さ
せることにより、セラミック基板を黒色化して、ガード
電極、グランド電極等を隠蔽することができ、また、黒
体輻射熱を利用して効率よくシリコンウエハを加熱する
ことができる。

【００２１】セラミック基板中の炭素の含有量は、５０
〜５００００ｐｐｍが好ましい。炭素含有量が５０ｐｐ
ｍ未満ではセラミック基板の高温における熱伝導率が低
下し、昇温、降温特性が悪化する。さらに、セラミック
基板の白色化、透明化が進行し、色ムラも発生しやす
い。一方、炭素含有量が５００００ｐｐｍを超えると、
炭素を均一に分散させるのが難しく、炭素が焼結を阻害
するため、焼結密度が低下し、高温における熱伝導率が
逆に低下してしまう。

【００２２】炭素含有量が５００００ｐｐｍ以下であっ
ても、体積抵抗率が低く、セラミック基板中にそのまま
ガード電極、グランド電極、抵抗発熱体等を形成する
と、絶縁破壊が発生するおそれがある場合もある。しか
しながら、ガード電極、グランド電極、抵抗発熱体等の
周囲を被覆するように、ガラス層等からなる絶縁層を形
成することにより、抵抗発熱体等の内部や電極相互、電
極と抵抗発熱体との間に絶縁破壊が発生するおそれはな
くなり、ウエハプローバ（ウエハプローバ用セラミック
基板）としての機能を確保することが可能となる。炭素
の含有量は、１００〜５０００ｐｐｍが望ましく、５０
０〜２０００ｐｐｍがより望ましい。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、高温時の熱伝
導率の低下を防止することができる。

【００２３】炭素（カーボン）は、グラファイトやアセ
チレンブラックなどのＸ線回折で検出可能な結晶性のも
のでもよく、石油等を不完全燃焼させることにより製造
したカーボンブラック等のＸ線回折で検出不能の非晶質
のものでもよく、両者の混合物でもよい。また、生成形
体を脱脂する際、アクリル樹脂等からなるバインダを非
酸化性雰囲気で脱脂することにより、炭素として焼結体
中に残留させる方法を用いてもよい。このようにして炭
素をセラミック基板中に含有させることにより、セラミ
ック基板の高温熱伝導率を向上させることができる。特
に、結晶質の炭素を用いると、高温の熱伝導率をより向
上させることができる。一方、非晶質の炭素を用いる
と、高温における体積抵抗率の低下を抑制することがで
きる。

【００２４】図１３は、炭素を８００ｐｐｍ含有したセ
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
したグラフであるが、温度が上昇するに従って、体積抵
抗率が低下している。また、結晶質の炭素（カーボン）
を使用した場合には、非晶質の炭素（カーボン）を使用
した場合よりも体積抵抗率が低下している。また、図１
４は、炭素を８００ｐｐｍ含有した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１４に示したように、結晶質の炭素を使用した方が高
温熱伝導率が高くなっている。従って、体積抵抗率と熱
伝導率のどちらを優先するかで、結晶性の炭素と非晶質
の炭素との配合量を調整する。ただし、非晶質の炭素を
使用しても、無添加のものと比較すると、高温における
熱伝導率の低下は小さくなる。

【００２５】上記セラミック基板のＪＩＳＺ８７２
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。ＪＩＳＺ８７２
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。

【００２６】上記セラミック基板のＪＩＳＺ８７２
１に基づく明度がＮ４以下であれば、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。

【００２７】セラミック基板に炭素を含有させるため
に、セラミック基板の原料であるセラミック粉末を混合
してグリーンシートを作製する際に炭素粉末を添加する
が、その際には、例えば、ショ糖等の糖や炭化させやす
い高分子物質等を炭化させたものやカーボンブラック等
を使用することができる。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００３５】チャックトップ導体層は、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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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 ₂ Ｏ₃ ）、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。

【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。

【００４８】また、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホ
ウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）、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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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）。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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炭素（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３
０を得る。

【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、炭素は、ショ糖や高分子物質を
炭化させたものであってもよく、カーボンブラック等の
炭素粉末であってもよい。また、カーボンは、結晶性の
ものであっもよく、非晶質のものであってもよい。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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）まず、ショ糖を空気中、５００℃で加熱すること
によりカーボンを得た。次に、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、上記のカ
ーボン０．０９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。

【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。（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。

【００８０】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。

【００８１】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）。

【００８２】（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。

【００８３】（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））。

【００８４】（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。

【００８５】（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））。

【００８６】（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。

【００８７】（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。

【００８８】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）。

【００８９】（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。

【００９０】（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。

【００９１】（実施例２）（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。

【００９２】（実施例３）（１）の工程において、カー
ボンを０．６重量部添加したほかは、実施例１と同様に
してウエハプローバを製造した。

【００９３】（実施例４）（１）炭化珪素粉末（屋久島電工社製ダイヤシック
Ｃ−１０００、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、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
を用いて成形し，厚さ０．４７ｍｍのグリーンシートを
得た。炭化珪素粉末中には、５重量％の炭素が原料段階
で含有されている。

【００９４】（２）次に、このグリーンシートに絶縁の
ためのガラスペーストを塗布した後、８０℃で５時間乾
燥させ、続いてパンチングにて発熱体と外部端子とを接
続するためのスルーホール用の貫通孔を設けた。

【００９５】（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重量部および分
散剤０．３重量部を混合して導体ペースト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、アクリル径バインダ１．９重量部、α−テルピネオ
ール溶媒３．７重量部および分散剤０．２重量部を混合
して導体ペーストＢとした。

【００９６】次に、グリーンシートのガラスペースト塗
布面に、この導体ペースト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、グランド電極用印刷
体を印刷した。印刷後、さらにガラスペーストを塗布し
て電極を被覆した。また、外部端子と接続するためのス
ルーホール用の貫通孔に導体ペーストＢを充填した。

【００９７】さらに、上記工程により導体ペーストが印
刷されたグリーンシートおよび導体ペーストが印刷され
ていないグリーンシートを５０枚積層して１３０℃、８
０ｋｇ／ｃｍ² の圧力で一体化することにより積層体を
作製した。

【００９８】（４）次に、この積層体を窒素ガス中、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３００
ｍｍの円形状に切り出してセラミック製の板状体とし
た。スルーホールの大きさは、直径０．２ｍｍ、深さ
０．２ｍｍであった。また、ガード電極、グランド電極
の厚さは１０μｍ、ガード電極の形成位置は、ウエハ載
置面から１ｍｍ、グランド電極の形成位置は、ウエハ載
置面から１．２ｍｍであった。また、ガード電極および
グランド電極の導体非形成領域の１辺の大きさは、０．
５ｍｍであった。

【００９９】（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、テトラエチルシリケート２５
重量部、エタノール３７．６重量部および塩酸０．３重
量部からなる混合液を２４時間、攪拌しながら加水分解
重合させたゾル溶液をスピンコートで塗布し、ついで８
０℃で５時間乾燥させ、１０００℃で１時間焼成してセ
ラミック基板１１の表面に厚さ２μｍのＳｉＯ₂ 膜から
なる絶縁層を形成した。さらに、この絶縁層を有するセ
ラミック基板に、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およびウエハ吸着
用の溝（幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ）を設けた。

【０１００】（６）さらに、ウエハ載置面に対向する面
に発熱体を形成するための層を印刷した。印刷は導体ペ
ーストを用いた。この導体ペーストは、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社
製のソルベストＰＳ６０３Ｄを使用した。この導体ペー
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１
００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。

【０１０１】（７）導体ペーストを印刷したヒータ板を
７８０℃で加熱焼成して、導体ペースト中の銀、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７．７ｍΩ／□であ
った。

【０１０２】（８）溝が形成された面に、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２００
Ｗ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０．３μ
ｍ、モリブデン層は２μｍ、ニッケル層は１μｍであっ
た。

【０１０３】（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。

【０１０４】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、
ニッケルめっき層上に厚さ１μｍの金めっき層を形成し
た。

【０１０５】（１０）溝から裏面に抜ける空気吸引孔を
ドリル加工により形成し、さらにスルーホールを露出さ
せるための袋孔を設けた。この袋孔にＮｉ−Ａｕ合金
（Ａｕ８１．５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を接続させた。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を設けた。

【０１０６】（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を得た。こ
のウエハプローバヒータのガード電極およびグランド電
極は、ガラスからなる絶縁層により被覆されている。

【０１０７】（実施例５）（４）の工程において、酸素
を含有する窒素ガスを還流させ、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。

【０１０８】（実施例６）（１）の工程において、さら
に、２重量％のグラファイトを添加したほかは、実施例
４と同様にしてウエハプローバを製造した。

【０１０９】（比較例１）（４）の工程において、酸素
を含有する窒素ガスを還流させ、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３００℃で２４時間脱
脂し、全炭素分析で検出できない程度まで炭素量を減少
させたほかは、実施例１と同様にしてウエハプローバを
製造した。

【０１１０】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）熱伝導率、体積抵抗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、レーザフラッシュ法で２００℃における熱伝導率を
測定した。また、２００℃における体積抵抗率は、三端
子法で測定した。

【０１１１】(iii) 明度の測定ＪＩＳＺ８７２１に準拠して明度を測定した。 (iv)最高温度と最低温度との差の測定ウエハプローバを２００℃まで昇温し、熱電対が１５ヶ
所に設けられたシリコンウエハをウエハプローバ上に載
置してシリコンウエハの温度を測定し、最高温度と最低
温度との差を調べた。これらの結果を、下記の表１に示
した。

【０１１２】

【表１】

【０１１３】表１に示したように、実施例１〜４に係る
ウエハプローバでは、炭素の含有量が５０〜５００００
ｐｐｍの範囲にあり、２００℃における熱伝導率は、１
００Ｗ／ｍ・Ｋ以上と良好であった。また、実施例４の
場合は、セラミック基板の材料に、窒化アルミニウムよ
りも熱伝導率が低い炭化珪素を使用したが、炭素の含有
量を増加したことにより、熱伝導率を向上させることが
できた。実施例５の場合は、炭素の含有量が４５ｐｐｍ
と少ないため、２００℃における熱伝導率が９８Ｗ／ｍ
・Ｋと低かった。また、実施例６の場合は、炭素の含有
量が６００００ｐｐｍと多すぎるため、炭素が焼結を阻
害し、２００℃における熱伝導率が９０Ｗ／ｍ・Ｋと低
かった。一方、比較例１に係るウエハプローバでは、上
述のカーボン含有量の測定方法により炭素を検出するこ
とができない程度に炭素量が少なく、その結果、２００
℃における熱伝導率は８０Ｗ／ｍ・Ｋと、さらに低下し
た。

【０１１４】また、実施例１、２、５では、炭素の含有
量は５０００ｐｐｍ以下であり、２００℃での体積抵抗
率は１．０×１０¹²Ω・ｃｍ以上と大きいが、実施例３
のように、炭素の含有量が５０００ｐｐｍを超えると、
２００℃での体積抵抗率が１．０×１０¹¹Ω・ｃｍに低
下してしまった。従って、高い体積抵抗率を確保したい
場合は、炭素の含有量を５０００ｐｐｍ以下に調製する
ことが最も望ましい。さらに、実施例４、６の場合に
は、炭素の含有量が５００００ｐｐｍ以上であり、体積
抵抗率が１．０×１０⁴ Ω・ｃｍと低いため、そのまま
セラミック基板の内部に電極を形成しようとすると、セ
ラミック基板に絶縁破壊が発生するおそれがある。しか
し、電極の周囲を絶縁層で被覆すれば、セラミック基板
が絶縁破壊するおそれはなくなり、ウエハプローバとし
て、充分に機能させることができる。

【０１１５】また、実施例１〜６に係るウエハプローバ
では、電極等をぼぼ隠蔽することができる。即ち、実施
例１、３、４、６に係るウエハプローバは、黒色であ
り、実施例２に係るウエハプローバは、淡いあずき色で
あった。いずれもＪＩＳＺ８７２１に基づく明度は
４以下であり、ガード電極等を充分に隠蔽することがで
きた。さらに、実施例５に係るウエハプローバは、むら
がある褐色がかった色であり、明度は５．５であった
が、ガード電極等をほぼ隠蔽することができた。一方、
比較例１に係るウエハプローバは、乳白色であり、明度
は８．５と高いため、ガード電極等の輪郭がセラミック
基板の裏側から見えてしまっていた。

【０１１６】また、最高温度と最低温度との差（温度分
布）に関しては、実施例１〜４に係るウエハプローバ、
すなわち、炭素の含有量が５０〜５００００ｐｐｍであ
るウエハプローバで、１℃以内と小さく、また、実施例
５、６に係るウエハプローバでも、２℃以内と小さい。
しかし、比較例１に係るウエハプローバにおいて、温度
差は８℃と大きくなった。これは、セラミック基板が炭
素を全く含有せず、高温での熱伝導率が低いため、温度
差が大きくなったのではないかと推定している。

【０１１７】

【発明の効果】以上説明のように、本願発明のウエハプ
ローバでは、セラミック基板が炭素を含有しているの
で、高温における熱伝導率が高く、昇温、降温特性に優
れている。また、セラミック基板が炭素を所定量以上含
有していると、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、また、高温での熱伝導率も確保
される。

【０１１８】また、その体積抵抗率が、高温において余
り低下しなければ、絶縁破壊が生じることはないので、
セラミック基板内に電極等を形成することができ、たと
え、体積抵抗率が低くなっても、低下の程度が小さけれ
ば、電極や抵抗発熱体の周囲に絶縁層を形成することに
より、セラミック基板に絶縁破壊が発生するのを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】図１に示したウエハプローバの平面図である。

【図３】図１に示したウエハプローバの底面図である。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図１３】炭素を含有した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。

【図１４】炭素を含有した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。

【符号の説明】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

───────────────────────────────────────────────────── 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） 2G011 AC00 AD01 AE03 4M106 AA01 DJ01 5F031 CA02 HA02 HA03 HA08 HA16 HA37 MA33 PA11

Claims

【特許請求の範囲】

【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
セラミック基板は炭素を含有していることを特徴とする
ウエハプローバ。
【請求項２】前記炭素の含有量は、５０〜５００００
ｐｐｍである請求項１に記載のウエハプローバ。
【請求項３】前記セラミック基板のＪＩＳＺ８７
２１に基づく明度は、Ｎ４以下である請求項１または２
に記載のウエハプローバ。
【請求項４】炭素を含有し、その表面にチャックトッ
プ導体層が形成されてい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。
【請求項５】前記炭素の含有量は、５０〜５００００
ｐｐｍである請求項４に記載のウエハプローバに使用さ
れるセラミック基板。
【請求項６】そのＪＩＳＺ８７２１に基づく明度
は、Ｎ４以下である請求項４または５に記載のウエハプ
ローバに使用されるセラミック基板。