JP2011007597A - Board for probe card constituting probe card, laminate for probe card, and probe card using laminate for probe card - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエハに形成された回路の検査に用いられるプローブカードを構成するプローブカード用基板およびこれらを複数積み重ねたプローブカード用積層体に関する。さらに、このプローブカード用積層体を用いたプローブカードおよびこのプローブカードを用いた半導体ウエハ検査装置に関する。 The present invention relates to a probe card substrate constituting a probe card used for inspecting a circuit formed on a semiconductor wafer, and a probe card laminate in which a plurality of these are stacked. Furthermore, the present invention relates to a probe card using the probe card laminate and a semiconductor wafer inspection apparatus using the probe card.
CPU(Central Processing Unit:中央処理装置),MPU(Micro Processor Unit:超小型演算処理装置)やフラッシュメモリ等に用いられる半導体ウエハに形成された回路の検査は、高温に加熱した状態でプローブカードを用いて行なわれる。 Inspection of circuits formed on semiconductor wafers used in CPUs (Central Processing Units), MPUs (Micro Processor Units), flash memories, etc. Done with.
図4は従来のプローブカードを示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional probe card.
図4に示すプローブカードは、配線パターン310が形成されたガラスエポキシ系樹脂からなるプリント基板300と、プリント基板300に取り付けられるプローブ100とを備えたものである。プリント基板300の下面側には、セラミックスからなる保持部材240が取り付けられ、この保持部材240の内部に形成された傾斜面241にシリコンウエハ600の電気的特性を測定するプローブ100が保持されている。プローブ100の先端は下向きに折り曲げられており、シリコンウエハ600を分割するLSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)チップ610の電極パッド611に対応するように位置決めされている。
The probe card shown in FIG. 4 includes a printed
また、プリント基板300の内部にはスルーホール210が形成され、プローブ100とコネクタ端子320とがスルーホール210の内部およびプリント基板300の表面に形成された配線パターン310を介して接続されている。また、シリコンウエハ600は、LSIチップ610の検査が高温下でもできるように、ヒーター710が内蔵された真空チャック700上に載置されている。
A
しかしながら、このようなプローブカードは、プリント基板300が真空チャック700からの輻射熱によって膨張しやすく、その結果、プローブ100の接触部が電極パッド611に対してずれてしまい、正確な検査が困難になってしまうという問題があり、このような問題を解決するために、例えば特許文献1では、真空チャックからの輻射熱によって、プローブ100の接触部が電極パッド611に対してずれることの少ない高温測定用プローブカードが提案されている。
However, in such a probe card, the printed
図5は、特許文献1で提案された高温測定用プローブカードを示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a high-temperature measurement probe card proposed in
図5に示す高温測定用プローブカードは、測定対象物であるLSIチップ610を加熱した状態で電気的諸特性を測定する高温測定用プローブカードであって、LSIチップ610の電極パッド611に接触するプローブ100と、このプローブ100が取り付けられた基板400とを備えており、基板400は複数のセラミックス板410を積層したものである。なお、プローブ100,LSIチップ610および電極パッド611等は図4を用いて説明したものと同一であるので、その詳細な説明は省略する。
The high-temperature measurement probe card shown in FIG. 5 is a high-temperature measurement probe card that measures various electrical characteristics while heating the
図6は、特許文献1で提案された高温測定用プローブカードに用いられる基板を構成するセラミックス板の斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view of a ceramic plate constituting a substrate used in the probe card for high temperature measurement proposed in
この図6に示すセラミックス板410は、厚さが0.3mmのアルミナグリーンシートであり、中央部に長方形状の開口411を有し、その両側に銀パラジュームの厚膜からなる配線パターン412が形成されている。また、セラミックス板410には、積層される他のセラミックス板410の配線パターン412との接続を考慮した接続手段であるスルーホール413あるいはバイアホール等が形成されている。
The
そして、これら図5および図6に示すように、特許文献1には、測定対象物を加熱した状態で電気的特性を測定する高温測定用プローブカードにおいて、測定対象物の電極パッド611に接触するプローブ100と、このプローブ100が取り付けられた基板400とを具備しており、この基板400は複数のセラミックス板410を積層したものであることが提案されている。これによれば、従来のガラスエポキシ系樹脂からなるプリント基板300より、セラミックスからなる基板400の方が、熱膨張係数は測定対象物であるLSIチップ610を構成する単結晶シリコンのウエハに近いので、基板400の熱膨張に起因するプローブ100の接触部の電極パッド611に対するずれを小さくすることができるというものである。
As shown in FIG. 5 and FIG. 6, in
しかしながら、特許文献1で提案された高温測定用プローブカードは、従来のガラスエポキシ系樹脂からなるプリント基板300よりもセラミックスからなる基板400の方が熱膨張係数は測定対象物であるLSIチップ610を構成する単結晶シリコンのウエハに近いので、基板400の熱膨張に起因するプローブ100の接触部の電極パッド611に対するずれを小さくすることができるものの、基板400を構成するセラミックス板410がアルミナセラミックスからなるものであればその熱膨張係数は約6.0×10−6/℃であり、単結晶シリコンの熱膨張係数(約4.2×10−6/℃)とは小さいながらも差があることから、基板400の熱膨張に起因するずれをなくすことはできておらず、高集積化の進む今日では、プローブ100の接触部の電極パッド611に対するずれをさらに小さくすることが求められている。
However, in the probe card for high temperature measurement proposed in
また、アルミナセラミックスからなるセラミックス板410を積層した基板400は、その表面が白色を呈することから、ウエハの位置検出のために光ビームを照射すると、光ビームの一部が基板400から反射するため、ウエハの所定位置を自動的に検出するためのオートアライメント手段がウエハの位置を正確に検出することが難しくなるという問題があった
(特開平9−43858号公報を参照。)。
In addition, since the
本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、ウエハの所定位置を正確に検出することができるとともに、高集積化が進んだLSIチップ等の半導体素子上に配列された電極パッドの電気的特性を正確に検査できるプローブカードを構成するプローブカード用基板およびプローブカード用積層体、さらにこのプローブカード用積層体とプローブを用いたプローブカードおよびこのプローブカードを用いた半導体ウエハ検査装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been devised to solve the above-described problems, and can accurately detect a predetermined position of a wafer and can be arranged on a semiconductor element such as an LSI chip that has been highly integrated. Probe card substrate and probe card laminate constituting a probe card capable of accurately inspecting the electrical characteristics of the pad, probe card using the probe card laminate and probe, and semiconductor wafer inspection using the probe card The object is to provide an apparatus.
本発明のプローブカード用基板は、アルミナおよびムライトからなる化合物を主成分とする複合セラミックスからなり、酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガンおよび酸化鉄の少なくとも1種を主成分とする着色剤を含んでいることを特徴とするものである。 The probe card substrate of the present invention comprises a composite ceramic mainly composed of a compound composed of alumina and mullite, and contains a colorant mainly composed of at least one of chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide and iron oxide. It is characterized by being.
また、本発明のプローブカード用基板は、上記構成において、前記着色剤は主成分が酸化クロムであることを特徴とするものである。 The probe card substrate of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the colorant is mainly composed of chromium oxide.
また、本発明のプローブカード用基板は、上記構成において、前記着色剤は、主成分が酸化コバルトであって、含有量が1質量%以上2.5質量%以下であることを特徴とするものである。 The probe card substrate of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the colorant is composed mainly of cobalt oxide and has a content of 1% by mass to 2.5% by mass. .
また、本発明のプローブカード用基板は、上記いずれかの構成において、前記化合物における前記アルミナの含有量が20質量%以上70質量%以下であることを特徴とするものである。 The probe card substrate according to the present invention is characterized in that, in any of the above-described configurations, the content of the alumina in the compound is 20% by mass or more and 70% by mass or less.
また、本発明のプローブカード用積層体は、上記いずれかの構成のプローブカード用基板が複数積み重ねられてなるプローブカード用積層体であって、板状の支持部材に固定されるとともに、半導体ウエハ側に配置された前記プローブカード用基板よりも前記支持部材側に配置された前記プローブカード用基板の方が前記化合物における前記アルミナの含有量が多いことを特徴とするものである。 The laminated body for a probe card of the present invention is a laminated body for a probe card in which a plurality of probe card substrates having any one of the above configurations are stacked, and is fixed to a plate-like support member, and is a semiconductor wafer. The probe card substrate disposed on the support member side has a higher content of the alumina in the compound than the probe card substrate disposed on the side.
また、本発明のプローブカード用積層体は、前記支持部材が樹脂で形成されており、上記構成のプローブカード用積層体は、前記支持部材側に他の複合セラミックスからなる第2のプローブカード用基板を備え、前記他の複合セラミックスは、アルミナおよびジルコニアからなる化合物を主成分とし、該化合物における前記アルミナの含有量が9質量%以上41質量%以下であって、酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガンおよび酸化鉄の少なくとも1種を主成分とする着色剤を含んでいることを特徴とするものである。 In the probe card laminate of the present invention, the support member is formed of a resin, and the probe card laminate of the above configuration is for the second probe card made of another composite ceramic on the support member side. The other composite ceramic is provided with a substrate, the main component is a compound composed of alumina and zirconia, and the content of the alumina in the compound is 9% by mass or more and 41% by mass or less, and chromium oxide, cobalt oxide, oxidation It contains a colorant mainly composed of at least one of manganese and iron oxide.
また、本発明のプローブカード用積層体は、上記構成において、前記着色剤は主成分が酸化クロムであることを特徴とするものである。 The laminate for a probe card according to the present invention is characterized in that, in the above configuration, the colorant is composed mainly of chromium oxide.
また、本発明のプローブカード用積層体は、上記構成において、前記着色剤は、主成分が酸化コバルトであって、含有量が1質量%以上2.5質量%以下であることを特徴とするものである。 The laminate for a probe card of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the colorant has a main component of cobalt oxide and a content of 1% by mass to 2.5% by mass. is there.
また、本発明のプローブカードは、上記いずれかの構成のプローブカード用積層体と、プローブとを備えてなることを特徴とするものである。 The probe card of the present invention is characterized by comprising the probe card laminate having any one of the above-described structures and a probe.
また、本発明の半導体ウエハ検査装置は、上記構成のプローブカードを用いたことを特徴とするものである。 The semiconductor wafer inspection apparatus of the present invention is characterized by using the probe card having the above-described configuration.
本発明のプローブカード用基板によれば、アルミナおよびムライトからなる化合物を主成分とする複合セラミックスからなり、酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガンおよび酸化鉄の少なくとも1種を主成分とする着色剤を含んでいることから、プローブカード用基板の表面を光ビームが白色よりも反射しにくい色、例えば、黒色,灰色および有彩色のいずれかに呈色できるため、半導体ウエハに光ビームを照射してもプローブカード用基板の表面で反射する光を減少させることができるので、このプローブカード用基板を用いたときに、半導体ウエハの所定位置を自動的に検出するためのオートアライメント手段が半導体ウエハの所定位置を正確に検出することができる。併せて、アルミナおよびムライトの各含有量を調整することにより、プローブカード用基板の熱膨張係数と半導体ウエハの熱膨張係数との差が小さくなるように設定することができる。 According to the probe card substrate of the present invention, a colorant comprising a composite ceramic mainly comprising a compound comprising alumina and mullite and comprising at least one of chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide and iron oxide as a main component. Therefore, the surface of the probe card substrate can be colored in a color in which the light beam is less likely to be reflected than white, for example, black, gray, or chromatic color. In addition, since the light reflected on the surface of the probe card substrate can be reduced, an auto-alignment means for automatically detecting a predetermined position of the semiconductor wafer is used when the probe card substrate is used. The predetermined position can be accurately detected. In addition, by adjusting the contents of alumina and mullite, the difference between the thermal expansion coefficient of the probe card substrate and the thermal expansion coefficient of the semiconductor wafer can be set to be small.
また、本発明のプローブカード用基板によれば、着色剤は主成分が酸化クロムであるときには、表面を紫色等の暗色にすることができるので、白色に比べてレーザ光をよく吸収するため、その製造工程でレーザ光を用いてプローブカード用基板を切断する場合には、その切断を容易にすることができる。 In addition, according to the probe card substrate of the present invention, when the colorant is mainly composed of chromium oxide, the surface can be made dark, such as purple, so that it absorbs laser light better than white, When cutting the probe card substrate using laser light in the manufacturing process, the cutting can be facilitated.
また、本発明のプローブカード用基板によれば、着色剤は、主成分が酸化コバルトであって、含有量が1質量%以上2.5質量%以下であるときには、僅かな量の着色剤で表面を青色から黒色等の暗色にすることができるので、多量の着色剤で表面を着色する場合よりも絶縁性が低下しにくくなり、絶縁性に対する信頼性が損なわれにくくなる。 Further, according to the probe card substrate of the present invention, when the colorant is composed mainly of cobalt oxide and the content is 1% by mass or more and 2.5% by mass or less, the surface is covered with a slight amount of colorant. Since the color can be changed from blue to dark, such as black, the insulation is less likely to deteriorate than when the surface is colored with a large amount of colorant, and the reliability with respect to the insulation is less likely to be impaired.
また、本発明のプローブカード用基板によれば、化合物におけるアルミナの含有量が20質量%以上70質量%以下であるときには、半導体ウエハの材質としては最も多く用いられているシリコン(Si)の熱膨張係数との差が小さくなるように設定することができるため、特に半導体ウエハがシリコンで形成されている場合に、高温における検査において、プローブと電極パッドとの位置ずれが生じるのを少なくすることができる。 Further, according to the probe card substrate of the present invention, when the content of alumina in the compound is 20% by mass or more and 70% by mass or less, the heat of silicon (Si) that is most frequently used as the material of the semiconductor wafer. Since the difference from the expansion coefficient can be set small, especially when the semiconductor wafer is made of silicon, it is possible to reduce the occurrence of misalignment between the probe and the electrode pad in the inspection at a high temperature. Can do.
また、本発明のプローブカード用積層体によれば、本発明のプローブカード用基板が複数積み重ねられてなるプローブカード用積層体であって、板状の支持部材に固定されるとともに、半導体ウエハ側に配置されたプローブカード用基板よりも支持部材側に配置されたプローブカード用基板の方が化合物におけるアルミナの含有量が多いことから、支持部材および半導体ウエハとの熱膨張係数の差が小さく、プローブカード用積層体が半導体ウエハ側から支持部材側に向けて熱膨張係数が大きくなっているため、高温における検査において、プローブと電極パッドとの位置ずれが生じるのを少なくすることができる。 Further, according to the probe card laminate of the present invention, it is a probe card laminate in which a plurality of probe card substrates of the present invention are stacked, and is fixed to a plate-like support member, and also on the semiconductor wafer side. Since the probe card substrate disposed on the support member side has a higher alumina content in the compound than the probe card substrate disposed on the substrate, the difference in thermal expansion coefficient between the support member and the semiconductor wafer is small. Since the thermal expansion coefficient of the probe card laminate increases from the semiconductor wafer side to the support member side, it is possible to reduce the occurrence of displacement between the probe and the electrode pad in the inspection at a high temperature.
また、本発明のプローブカード用積層体によれば、支持部材が樹脂で形成されており、プローブカード用積層体は、支持部材側に他の複合セラミックスからなる第2のプローブカード用基板を備え、他の複合セラミックスはアルミナおよびジルコニアからなる化合物を主成分とし、この化合物におけるアルミナの含有量が9質量%以上41質量%以下であって、酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガンおよび酸化鉄の少なくとも1種を主成分とする着色剤を含んでいるときには、表面を光ビームが反射しにくい色、例えば、黒色,灰色および有彩色のいずれかに呈色させられるため、光ビームをウエハに照射してもプローブカード用基板の表面で反射する光を減少させることができるので、プローブカード用積層体を用いたときに、半導体ウエハの所定位置を自動的に検出するためのオートアライメント手段が半導体ウエハの所定位置を正確に検出することができる。併せて、この第2のプローブカード用基板の熱膨張係数は支持部材の熱膨張係数に近づけられるため、半導体ウエハ−支持部材間で発生する温度勾配に適切に対応することができ、しかも剛性を維持することができるため、高温における検査においても、電極パッドに対する位置決めを正確に行なうことができるようになる。 According to the probe card laminate of the present invention, the support member is formed of resin, and the probe card laminate includes the second probe card substrate made of another composite ceramic on the support member side. The other composite ceramics are mainly composed of a compound composed of alumina and zirconia, and the content of alumina in this compound is 9% by mass or more and 41% by mass or less, and at least chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide and iron oxide When a colorant containing one kind as a main component is included, the surface can be colored in a color that the light beam is difficult to reflect, such as black, gray, or chromatic color. However, since the light reflected on the surface of the probe card substrate can be reduced, the semiconductor Automatic alignment means for automatically detecting a predetermined position of the wafer can be accurately detecting a predetermined position of the semiconductor wafer. In addition, since the thermal expansion coefficient of the second probe card substrate can be brought close to the thermal expansion coefficient of the support member, it is possible to appropriately cope with the temperature gradient generated between the semiconductor wafer and the support member, and the rigidity is improved. Therefore, the positioning with respect to the electrode pad can be performed accurately even in the inspection at a high temperature.
また、本発明のプローブカード用積層体によれば、着色剤は主成分が酸化クロムであるときには、表面を紫色等の暗色にすることができるので、例えば内部の配線パターンに機密保持が求められる場合には外部からパターンを見えにくくすることができるとともに、白色に比べてレーザ光をよく吸収するため、その製造工程でレーザ光を用いてプローブカード用積層体を切断する場合には、その切断を容易にすることができる。 Further, according to the laminate for a probe card of the present invention, when the main component is chromium oxide, the surface can be darkened such as purple, so that, for example, confidentiality is required for the internal wiring pattern. In some cases, the pattern can be made difficult to see from the outside, and the laser beam is absorbed better than white, so when cutting the probe card laminate using the laser beam in its manufacturing process, the cutting Can be made easier.
また、本発明のプローブカード用積層体によれば、着色剤は主成分が酸化コバルトであって、含有量が1質量%以上2.5質量%以下であるときには、僅かな量の着色剤で表面を暗色にすることができるので、多量の着色剤で表面を着色する場合よりも絶縁性が低下しにくくなり、信頼性が損なわれにくくなる。 Further, according to the laminate for a probe card of the present invention, when the colorant is mainly composed of cobalt oxide and the content is 1% by mass or more and 2.5% by mass or less, the surface is covered with a slight amount of colorant. Since it can be made dark, the insulation is less likely to be lower than when the surface is colored with a large amount of colorant, and the reliability is less likely to be impaired.
また、本発明のプローブカードによれば、本発明のプローブカード用積層体と、プローブとを備えてなることから、高温における検査の際に、電極パッドとプローブとの位置ずれが生じることが少ないので、電気的特性の検査を正確に行なうことができる。 Further, according to the probe card of the present invention, since the probe card laminate of the present invention and the probe are provided, the displacement between the electrode pad and the probe is less likely to occur during inspection at a high temperature. Therefore, the electrical characteristics can be accurately inspected.
また、本発明の半導体ウエハ検査装置によれば、本発明のプローブカードを用いたことから、検査効率の高い優れた半導体ウエハ装置とすることができる。 Moreover, according to the semiconductor wafer inspection apparatus of the present invention, since the probe card of the present invention is used, an excellent semiconductor wafer apparatus with high inspection efficiency can be obtained.
以下、半導体ウエハに形成された回路の検査に用いられるプローブカードを構成する本発明のプローブカード用基板およびプローブカード用積層体、さらにこのプローブカード用積層体を用いたプローブカードならびにこのプローブカードを用いた半導体ウエハ検査装置の実施の形態の例について説明する。 Hereinafter, a probe card substrate and a probe card laminate of the present invention constituting a probe card used for inspecting a circuit formed on a semiconductor wafer, a probe card using the probe card laminate, and this probe card An example of an embodiment of the used semiconductor wafer inspection apparatus will be described.
図1は、本発明のプローブカード用基板の実施の形態の一例を示す平面図である。 FIG. 1 is a plan view showing an example of an embodiment of a probe card substrate according to the present invention.
このプローブカード用基板1は、円板状であって、その外周側には、支持部材に固定するためのピン等の固定部材(図示しない)を通す取付孔2と、この取付孔2の位置より内側に半導体素子の電極パッドの電気的特性の検査に用いられるプローブを挿入するための貫通孔3とを備えている。なお、本例では、外形形状が円板状のプローブカード用基板1を示したが、その形状は、半導体素子に配列される電極パッドの位置に応じて、角板状など適宜変更が可能である。また、取付孔2および貫通孔3についても、その配置や大きさは、固定場所や半導体素子に配列される電極パッドの位置に応じて適宜変更が可能である。
The
そして、本発明のプローブカード用基板1は、アルミナおよびムライトからなる化合物を主成分とする複合セラミックスからなり、酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガンおよび酸化鉄の少なくとも1種を主成分とする着色剤を含んでいることが重要である。アルミナおよびムライトの各含有量を調整することにより、半導体ウエハの材質がどのようなものであってもプローブカード用基板1の熱膨張係数と半導体ウエハの熱膨張係数との差を小さくすることができるとともに、プローブカード用基板1の表面を光ビームが白色よりも反射しにくい色、例えば、黒色,灰色および有彩色のいずれかに呈色できるため、半導体ウエハに光ビームを照射しても、一部の光ビームが半導体ウエハから反射してきて、その光ビームがプローブカードの表面から反射する光を減少させることができるので、このプローブカード用基板1を用いたときに、半導体ウエハの所定位置を自動的に検出するためのオートアライメント手段が半導体ウエハの所定位置を正確に検出することができる。
The
半導体ウエハの材質としては、例えば、シリコン(Si),ゲルマニウム(Ge),窒化ガリウム(GaN),ガリウム砒素(GaAs),インジウムリン(InP)および炭化珪素(SiC)等があり、−40〜+150℃における各熱膨張係数は、それぞれ4.2×10−6/℃,6.1×10−6/℃,4.7×10−6/℃,5.7×10−6/℃,4.5×10−6/℃,4.2×10−6/℃以上4.7×10−6/℃以下である。一方、本発明のプローブカード用基板1を構成するアルミナおよびムライトからなる化合物を主成分とする複合セラミックスの−40〜+150℃における熱膨張係数は、アルミナおよびムライトの各含有量を調整することにより、3.3×10−6以上6.0×10−6/℃以下の範囲で設定することができるので、これらのどの材質の半導体ウエハであっても本発明のプローブカード用基板1の熱膨張係数と半導体ウエハの熱膨張係数との差を小さくすることができる。
Examples of the material of the semiconductor wafer include silicon (Si), germanium (Ge), gallium nitride (GaN), gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), silicon carbide (SiC), and the like. −40 to +150 each coefficient of thermal expansion ℃, respectively 4.2 × 10 -6 /℃,6.1×10 -6 /℃,4.7×10 -6 /℃,5.7×10 -6 /℃,4.5×10 -6 /℃,4.2 It is not less than × 10 −6 / ° C. and not more than 4.7 × 10 −6 / ° C. On the other hand, the thermal expansion coefficient at −40 to + 150 ° C. of the composite ceramics mainly composed of the compound composed of alumina and mullite constituting the
そして、本発明のプローブカード用基板1である複合セラミックスの主成分であるアルミナおよびムライトは、X線回折法を用いて同定することができる。また、それぞれの含有量については以下のようにして求めればよい。具体的にはアルミナの組成はAl2O3であり、ムライトの組成は3Al2O3・2SiO2であるので、複合セラミックス中のAlおよびSiの各含有量を蛍光X線分析法またはICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合高周波プラズマ)発光分析法により求める。そして、この各含有量をそれぞれ酸化物であるAl2O3およびSiO2に換算して、SiO2の含有量からムライト中のAl2O3の含有量を算出すれば、合算値がムライトの含有量となり、全体のAl2O3の含有量からムライト中のAl2O3の含有量を差し引いた値がアルミナの含有量となる。
And the alumina and mullite which are the main components of the composite ceramics which are the board |
また、本発明のプローブカード用基板1に含まれる着色剤である酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガンおよび酸化鉄は、X線回折法を用いて同定することができる。また、これら酸化クロム(Cr2O3),酸化コバルト(CoO),酸化マンガン(MnO)および酸化鉄(Fe2O3)の含有量については、それぞれクロム(Cr),コバルト(Co),マンガン(Mn)および鉄(Fe)の各含有量を蛍光X線分析法またはICP発光分析法により求め、この各含有量をそれぞれ酸化クロム(Cr2O3),酸化コバルト(CoO),酸化マンガン(MnO)および酸化鉄(Fe2O3)に換算することで求めることができる。
Moreover, chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide, and iron oxide, which are colorants contained in the
これらの着色剤はいずれもその含有量によって複合セラミックスの呈する色調が異なる。酸化クロム(Cr2O3)は、含有量が少なければピンク色を、含有量が多ければ暗紫色を呈する。また、酸化コバルト(CoO)は、含有量が少なければ青色を、含有量が多ければ黒色を呈する。また、酸化マンガン(MnO)および酸化鉄(Fe2O3)は、いずれも含有量が少なければ黄色を、含有量が多ければ茶色を呈する。 All of these colorants differ in color tone exhibited by the composite ceramics depending on their content. Chromium oxide (Cr 2 O 3 ) exhibits a pink color when the content is small, and dark purple when the content is large. Further, cobalt oxide (CoO) exhibits blue when the content is small, and black when the content is large. Further, manganese oxide (MnO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) both exhibit yellow when the content is small and brown when the content is large.
より具体的には、酸化クロム(Cr2O3)は、複合セラミックスにおける含有量が、例えば0.1質量%以上0.5質量%未満であればピンク色を、0.5質量%以上3質量%未満であれば赤色を、3質量%以上5質量%以下であれば暗紫色をそれぞれ呈する。 More specifically, chromium oxide (Cr 2 O 3 ) has a pink color when the content in the composite ceramic is, for example, from 0.1% by mass to less than 0.5% by mass, and from 0.5% by mass to less than 3% by mass. If red is 3% by mass or more and 5% by mass or less, dark purple is exhibited.
また、酸化コバルト(CoO)は、複合セラミックスにおける含有量が、例えば0.1質量%以上3質量%未満であれば青色を、3質量%以上であれば黒色をそれぞれ呈する。 Cobalt oxide (CoO) exhibits blue when the content in the composite ceramic is, for example, 0.1% by mass or more and less than 3% by mass, and black when the content is 3% by mass or more.
なお、酸化コバルトは、焼成雰囲気を窒素雰囲気にすることで、複合セラミックスにおける含有量が3質量%以上の場合に、灰色にすることができる。 Cobalt oxide can be made gray when the content in the composite ceramic is 3% by mass or more by setting the firing atmosphere to a nitrogen atmosphere.
また、酸化マンガン(MnO)は、複合セラミックスにおける含有量が、例えば0.3質量%以上1.7質量%未満であれば黄色を、1.7質量%以上3質量%以下であれば茶色を呈する。 Further, manganese oxide (MnO) is yellow when the content in the composite ceramic is, for example, 0.3% by mass or more and less than 1.7% by mass, and brown when it is 1.7% by mass or more and 3% by mass or less.
また、酸化鉄(Fe2O3)は、複合セラミックスにおける含有量が、例えば0.3質量%以上2.5質量%未満であれば黄色を、2.5質量%以上5質量%以下であれば茶色を呈する。 Further, iron oxide (Fe 2 O 3 ) is yellow when the content in the composite ceramic is, for example, 0.3 mass% or more and less than 2.5 mass%, and brown when it is 2.5 mass% or more and 5 mass% or less.
また、本発明のプローブカード用基板によれば、着色剤は主成分が酸化クロムであることが好適である。 According to the probe card substrate of the present invention, it is preferable that the colorant is mainly composed of chromium oxide.
着色剤の主成分が酸化クロムであるときには、表面を紫色等の暗色にすることができるので、白色に比べてレーザ光をよく吸収するため、プローブカード用基板の製造工程でレーザ光を用いてプローブカード用基板を切断する場合には、その切断を容易にすることができる。 When the main component of the colorant is chromium oxide, the surface can be made darker, such as purple, so that laser light is absorbed better than white, so laser light is used in the manufacturing process of the probe card substrate. When cutting the probe card substrate, the cutting can be facilitated.
上述したように、酸化クロム(Cr2O3)は単独で暗紫色を呈することができるだけではなく、酸化クロム(Cr2O3)および酸化コバルト(CoO)を併せて、その酸化クロム(Cr2O3)および酸化コバルト(CoO)の含有量の比率を8:2〜9:1にすることで、CIE1976L*a*b*色空間における明度指数L*が52以上58以下であり、クロマティクネス指数a*およびb*がそれぞれ1.5以上1.8以下および−7.6以上−6.8以下である紫色を呈することができる。
As described above,
ここで、明度指数L*とは色調の明暗を示す指数であり、明度指数L*の値が大きいと色調は明るく、明度指数L*の値が小さいと色調は暗くなる。また、クロマティクネス指数a*は色調の赤から緑の度合いを示す指数であり、a*の値がプラス方向に大きいと色調は赤色になり、その絶対値が小さくなるにつれて色調は鮮やかさに欠けたくすんだ色調になり、a*の値がマイナス方向に大きいと色調は緑色になる。さらに、クロマティクネス指数b*は色調の黄から青の度合いを示す指数であり、b*の値がプラス方向に大きいと色調は黄色になり、その絶対値が小さくなるにつれて色調は鮮やかさに欠けたくすんだ色調になり、b*の値がマイナス方向に大きいと色調は青色になる。 Here, the lightness index L * is an index indicating the lightness and darkness of the color tone. When the value of the lightness index L * is large, the color tone is bright, and when the value of the lightness index L * is small, the color tone is dark. The chromaticness index a * is an index indicating the degree of red to green color tone. When the value of a * increases in the positive direction, the color tone becomes red. As the absolute value decreases, the color tone becomes less vivid. The color tone becomes dull, and if the value of a * is large in the negative direction, the color tone becomes green. Further, the chromaticness index b * is an index indicating the degree of yellow to blue of the color tone. When the value of b * increases in the positive direction, the color tone becomes yellow, and as the absolute value decreases, the color tone becomes less vivid. The color tone becomes dull when the b * value is large in the negative direction.
併せて、酸化クロム(Cr2O3)および酸化コバルト(CoO)の含有量の比率(酸化クロム:酸化コバルト)を8:2〜9:1にすることによって、以下の式(A)で規定される色調感の差である色差(△E*ab)を2以下にすることができ、反射した光ビームが散乱されにくくなる。
△E*ab=((△L*)2+(△a*)2+(△b*)2))1/2・・・(A)
また、本発明のプローブカード用基板によれば、着色剤は、主成分が酸化コバルトであって、含有量が1質量%以上2.5質量%以下であることが好ましい。着色剤は、主成分が酸化コバルトであって、含有量が1質量%以上2.5質量%以下であるときには、僅かな量の着色剤でプローブカード用基板の表面を暗色にすることができるので、多量の着色剤で表面を着色する場合より、絶縁性が低下しにくくなり、信頼性が損なわれにくくなる。
In addition, the ratio of chromium oxide (Cr 2 O 3 ) and cobalt oxide (CoO) content (chromium oxide: cobalt oxide) is set to 8: 2 to 9: 1, thereby being defined by the following formula (A). The color difference (ΔE * ab), which is the difference in color tones, can be made 2 or less, and the reflected light beam is hardly scattered.
ΔE * ab = ((ΔL *) 2 + (Δa *) 2 + (Δb *) 2 )) 1/2 (A)
Moreover, according to the probe card substrate of the present invention, the colorant preferably has cobalt oxide as a main component and a content of 1% by mass to 2.5% by mass. When the colorant is composed mainly of cobalt oxide and the content is 1% by mass or more and 2.5% by mass or less, the surface of the probe card substrate can be darkened with a slight amount of colorant. As compared with the case where the surface is colored with a large amount of colorant, the insulation is less likely to be lowered, and the reliability is less likely to be impaired.
ところで、この本発明のプローブカード用基板1である複合セラミックスの焼結助剤としては、炭酸カルシウム(CaCO3)や炭酸マグネシウム(MgCO3)等の周期表第2族元素の炭酸塩を用いることが好適であり、これらは焼結後の複合セラミックスには酸化カルシウム(CaO)や酸化マグネシウム(MgO)として含まれ、それぞれ0.3質量%以上1.0質量%以下含まれていてもよい。そして、酸化カルシウム(CaO)や酸化マグネシウム(MgO)の各含有量は、それぞれカルシウム(Ca)およびマグネシウム(Mg)の各含有量を蛍光X線分析法またはICP発光分析法により求め、この各含有量をそれぞれ酸化カルシウム(CaO)および酸化マグネシウム(MgO)に換算することで求めることができる。
By the way, as a sintering aid of the composite ceramics which is the
また、この複合セラミックスに含まれる不可避不純物としては、酸化ナトリウム(Na2O),酸化チタン(TiO2),酸化ニオブ(Nb2O5),酸化イットリウム(Y2O3),酸化硼素(B2O3),酸化リチウム(Li2O)が挙げられる。酸化ナトリウム(Na2O)および酸化チタン(TiO2)はそれぞれ0.09質量%以下、酸化ニオブ(Nb2O5)および酸化イットリウム(Y2O3)はそれぞれ0.04質量%以下、酸化硼素(B2O3)は0.004質量%以下、酸化リチウム(Li2O)は0.001質量%以下であることが好適である。これらの不可避不純物は、前述と同様に金属元素の含有量をICP発光分析法により求め、酸化物に換算することで求めることができる。 Inevitable impurities contained in this composite ceramic include sodium oxide (Na 2 O), titanium oxide (TiO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), boron oxide (B 2 O 3 ) and lithium oxide (Li 2 O). Sodium oxide (Na 2 O) and titanium oxide (TiO 2 ) are each 0.09% by mass or less, niobium oxide (Nb 2 O 5 ) and yttrium oxide (Y 2 O 3 ) are each 0.04% by mass or less, and boron oxide (B 2 It is preferable that O 3 ) is 0.004 mass% or less, and lithium oxide (Li 2 O) is 0.001 mass% or less. These inevitable impurities can be obtained by obtaining the content of the metal element by ICP emission analysis as described above and converting it to an oxide.
また、本発明のプローブカード用基板1は、化合物におけるアルミナの含有量が20質量%以上70質量%以下であることが好ましい。この範囲であれば、複合セラミックスの熱膨張係数と半導体ウエハの材質として最も多く用いられているシリコン(Si)の熱膨張係数との差を小さくなるように設定することができるため、特に半導体ウエハがシリコン(Si)で形成されている場合に、高温における検査において、プローブと電極パッドとの位置ずれが生じるのを少なくすることができる。
In the
具体的には、シリコン(Si)の−40〜+150℃における熱膨張係数が4.2×10−6/℃であるのに対し、化合物におけるアルミナの含有量が20質量%以上70質量%以下であることによって、−40〜+150℃における熱膨張係数を3.6×10−6/℃〜4.8×10−6/℃として、熱膨張係数の差を小さくすることができる。 Specifically, the thermal expansion coefficient of silicon (Si) at −40 to + 150 ° C. is 4.2 × 10 −6 / ° C., whereas the content of alumina in the compound is 20 mass% or more and 70 mass% or less. it allows the thermal expansion coefficient of -40 to + 0.99 ° C. as 3.6 × 10 -6 /℃~4.8×10 -6 / ℃ , it is possible to reduce the difference of thermal expansion coefficient.
また、アルミナの含有量が多ければ、複合セラミックスの剛性が高くなり、アルミナの含有量が少なければ、複合セラミックスの熱膨張係数が小さくなるので、要求される特性にも応じて、アルミナの含有量を調整すればよい。 In addition, if the alumina content is high, the rigidity of the composite ceramic will be high, and if the alumina content is low, the thermal expansion coefficient of the composite ceramic will be small. Can be adjusted.
図2は、本発明のプローブカードを用いた半導体ウエハ検査装置の実施の形態の一例を示す断面図である。 FIG. 2 is a sectional view showing an example of an embodiment of a semiconductor wafer inspection apparatus using the probe card of the present invention.
図2に示す本発明の半導体ウエハ検査装置13は、本発明のプローブカード用基板1a,1b,1cが複数積み重ねられてなるプローブカード用積層体11と、貫通孔3の中に挿通されるプローブ5とを備えてなるプローブカード12を有しており、このプローブカード12は、板状の支持部材4に固定されている。また、半導体ウエハ検査装置13は、半導体ウエハ6を吸引して固定する真空チャック8と、真空チャック8を保持するステージ10とを有している。また、真空チャック8には、半導体ウエハ6を加熱するヒーター9が内蔵されている。なお、複数積み重ねられている本発明のプローブカード用基板1a,1b,1cにおいて、必ずしもすべてに重なり合うように貫通孔3が設けられているものである必要はなく、例えば、プローブカード用基板1bが枠状であり、これがプローブカード用基板1aおよび1cの間でスペーサとなるものであってもよい。
The semiconductor
支持部材4は、例えばアルミナ,窒化アルミニウムおよび窒化珪素のいずれかを主成分とし、プローブカード用積層体11側の表面にプローブ5が接続されるパッド4aを備え、パッド4aは内部の回路4bを介して反対側の表面に形成されたパッド4cに電気的に接続されている。パッド4a,4cは、例えば、フォトリソグラフィ技術によって作製され、導電性を有するものであり、回路4bは、例えば、Cu,Au,Al,NiおよびPb−Sn合金の少なくともいずれか1種で形成されている。
The
そして、真空チャック8を用いて半導体ウエハ6を吸引して固定し、ヒーター9で所定の温度になるように加熱した状態で、半導体ウエハ6の半導体素子6a上に配列された電極パッド7に、針状の触針であるプローブ5を接触させることによって、電気的特性を検査することができる。なお、真空チャック8は、検査する半導体ウエハ6を保持しておくためのものであるので、例えば静電チャック等の他の保持手段に置き換えても構わない。
Then, the
また、本発明のプローブカード用積層体11は、半導体ウエハ6側に配置されたプローブカード用基板1cよりも支持部材4側に配置されたプローブカード用基板1aの方がアルミナおよびムライトからなる化合物におけるアルミナの含有量が多いことが好適である。さらに、図2に示すように、プローブカード用積層体11が複数のプローブカード用基板1a,1b,1cからなるときには、プローブカード用基板1cよりもプローブカード用基板1bの方が、プローブカード用基板1bよりもプローブカード用基板1aの方が、それぞれアルミナおよびムライトからなる化合物におけるアルミナの含有量が多いことが好適である。
In the
例えば、支持部材4の−40℃〜+150℃における熱膨張係数が5.8×10−6/℃〜6.2×10−6/℃であり、半導体ウエハ6がシリコン(Si)で−40℃〜+150℃における熱膨張係数が4.2×10−6/℃であるとき、アルミナおよびムライトからなる化合物を主成分とする複合セラミックスであるプローブカード用基板1a,1b,1cのアルミナの含有量を、1aは90質量%以上100質量%未満とし、1bは70質量%以上90質量%未満とし、1cは40質量%以上70質量%未満とすることにより、−40℃〜+150℃における熱膨張係数が、1aは5.5×10−6/℃〜6.0×10−6/℃となり、1bは4.8×10−6/℃〜5.5×10−6/℃となり、1cは4.0×10−6/℃〜4.8×10−6/℃となって、支持部材4および半導体ウエハ6と支持部材4側および半導体ウエハ6側に配置されたプローブカード用基板1との熱膨張係数の差が小さくなり、プローブカード積層体11が半導体ウエハ6側から支持部材4側に向けて熱膨張係数が大きくなっていることから、高温における検査において、半導体ウエハ6,プローブカード12および支持部材4の各部材間で生じる熱膨張の差を抑制することができるので、プローブ5と電極パッド7との位置ずれが生じるのを少なくすることができる。
For example, the thermal expansion coefficient of -40 ℃ ~ + 150 ℃ of the
また、図2に示す本発明の半導体ウエハ装置13は、本発明のプローブカード用積層体11とプローブ5とを備えた本発明のプローブカード12を用いているので、プローブ5と電極パッド7との位置ずれが生じることの少ない、検査効率の高い優れた半導体ウエハ装置13とすることができる。
Further, since the
図3は、本発明のプローブカードを用いた半導体ウエハ検査装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。 FIG. 3 is a sectional view showing another example of the embodiment of the semiconductor wafer inspection apparatus using the probe card of the present invention.
図3に示す半導体ウエハ検査装置は、図2に示す半導体ウエハ検査装置と基本的な構成は同じであるが、支持部材4がエポキシ,ベークライト等の樹脂で形成されている点、また支持部材4側のプローブカード用基板1aが他の複合セラミックスからなる第2のプローブカード用基板1dに置き換わっている点で異なる。
The semiconductor wafer inspection apparatus shown in FIG. 3 has the same basic configuration as the semiconductor wafer inspection apparatus shown in FIG. 2, but the
このように、支持部材4が樹脂で形成されており、本発明のプローブカード用積層体11が、支持部材4側に他の複合セラミックスからなる第2のプローブカード用基板1dを備え、この他の複合セラミックスはアルミナおよびジルコニアからなる化合物を主成分とし、この化合物におけるアルミナの含有量が9質量%以上41質量%以下であって、酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガンおよび酸化鉄の少なくとも1種を主成分とする着色剤を含んでいることが好ましい。
Thus, the
例えば、支持部材4がガラス不織布の織り込まれたエポキシ樹脂で、−40℃〜+150℃における熱膨張係数が7.5×10−6/℃以上9.5×10−6/℃以下であるとき、他の複合セラミックスがアルミナおよびジルコニアからなる化合物を主成分とし、化合物におけるアルミナの含有量が9質量%以上41質量%以下であるものとすることによって、−40℃〜+150℃における他の複合セラミックスの熱膨張係数を7.5×10−6/℃〜9.5×10−6/℃とすることができるので、高温における検査において、半導体ウエハ6,プローブカード12および支持部材4の各部材間で生じる熱膨張の差を抑制することができるので、プローブ5と電極パッド7との位置ずれが生じるのを少なくすることができる。
For example, when the
また、上記着色剤によって、表面を光ビームが白色よりも反射しにくい色、例えば、黒色,灰色および有彩色のいずれかに呈色させられるため、半導体ウエハに光ビームを照射しても、一部の光ビームが半導体ウエハから反射してきて、その光ビームがプローブカード用積層体11の表面から反射する光を減少させることができるので、このプローブカード用積層体11を用いたときに、半導体ウエハの所定位置を自動的に検出するためのオートアライメント手段が半導体ウエハの所定位置を正確に検出することができる。
Further, since the surface of the colorant is colored in a color in which the light beam is less likely to be reflected than white, for example, black, gray, or chromatic color, even if the semiconductor wafer is irradiated with the light beam, the colorant is Since the light beam reflected from the semiconductor wafer is reflected from the surface of the semiconductor wafer and the light beam reflected from the surface of the
なお、他の複合セラミックスの主成分であるアルミナおよびジルコニアは、X線回折法を用いて同定することができる。また、それぞれの含有量については以下のようにして求めればよい。具体的には複合セラミックス中のAlおよびZrの各含有量を蛍光X線分析法またはICP発光分析法により求め、この各含有量をそれぞれ酸化物であるAl2O3およびZrO2に換算することにより求めることができ、それらを合算した量が主成分量である。 Alumina and zirconia, which are the main components of other composite ceramics, can be identified using an X-ray diffraction method. Moreover, what is necessary is just to obtain | require as follows about each content. Specifically, the respective contents of Al and Zr in the composite ceramics are determined by fluorescent X-ray analysis or ICP emission analysis, and the respective contents are converted into oxides of Al 2 O 3 and ZrO 2 , respectively. The amount obtained by adding them is the main component amount.
なお、図2および図3に示す例のプローブカード用積層体11は、プローブカード用基板1が3枚積み重ねられてなる例を示したが、プローブカード用基板1は2枚以上の複数であればよく、半導体ウエハ6と支持部材4との熱膨張係数の差に応じて、高温における検査の際の熱膨張の差を抑制することができれば、適宜に枚数を選択すればよい。また、本発明のプローブカード用積層体11と支持部材4との間に、熱膨張係数が支持部材4側のプローブカード用基板1よりも大きく支持部材4よりも小さいセラミックスが配置されるものであってもよい。
2 and 3, the
次に、本発明のプローブカード用基板1を得るための製造方法の一例について説明する。
Next, an example of a manufacturing method for obtaining the
まず、アルミナの粉末が8質量%以上95質量%以下であり、残部がムライトの粉末となるように秤量して100質量部とし、さらに焼結助剤として炭酸カルシウム(CaCO3)および炭酸マグネシウム(MgCO3)の各粉末ならびに着色剤として酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガンおよび酸化鉄の少なくとも1種の粉末をそれぞれ所定量添加して調合粉末とする。そして、この調合粉末を溶媒である水とともに回転ミルに投入して、アルミナボールで24時間混合粉砕する。なお、混合粉砕後の平均粒径は1μm以上3μm以下にすればよい。なお、焼結助剤である炭酸カルシウム(CaCO3)および炭酸マグネシウム(MgCO3)は、構成成分の一部である二酸化炭素(CO2)が焼成中に焼失して、複合セラミックス中では、それぞれ酸化カルシウム(CaO),酸化マグネシウム(MgO)として存在することになる。 First, the alumina powder is 8 mass% to 95 mass%, the balance is 100 mass parts so that the remainder is mullite powder, and calcium carbonate (CaCO 3 ) and magnesium carbonate ( Each powder of MgCO 3 ) and at least one kind of powder of chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide and iron oxide are added as a coloring agent, respectively, to obtain a blended powder. Then, this mixed powder is put into a rotary mill together with water as a solvent, and mixed and ground with alumina balls for 24 hours. In addition, what is necessary is just to make the average particle diameter after mixing grinding | pulverization into 1 micrometer or more and 3 micrometers or less. It should be noted that calcium carbonate (CaCO 3 ) and magnesium carbonate (MgCO 3 ), which are sintering aids, are carbon dioxide (CO 2 ), which is part of the constituent components, burned down during firing, It exists as calcium oxide (CaO) and magnesium oxide (MgO).
次に、成形用バインダとして、ポリビニルアルコール,ポリエチレングリコールおよびアクリル樹脂を混合粉末100質量%に対して合計6質量%となるように添加した後、混合してスラリーとする。そして、このスラリーを用いてドクターブレード法によってシートを成形し、所定形状の金型でこのシートを打ち抜く、あるいはレーザ加工を施すことにより、取付孔2および貫通孔3が形成された成形体とすることができる。
Next, after adding polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, and an acrylic resin as a molding binder so as to be 6% by mass in total with respect to 100% by mass of the mixed powder, they are mixed to form a slurry. Then, a sheet is formed by the doctor blade method using this slurry, and this sheet is punched out with a mold having a predetermined shape, or is subjected to laser processing to form a molded body in which the mounting
また、必要に応じて、切削加工,レーザ加工等によりシートを各種形状、例えば円板状や角板状にすればよい。そして、各種形状に加工された成形体を焼成炉に入れて、1550℃以上1650℃以下で8時間以上12時間以下保持することにより、例えば、図1に示すプローブカード用基板1を得ることができる。
Moreover, what is necessary is just to make a sheet | seat into various shapes, for example, disk shape and square plate shape by cutting, laser processing, etc. as needed. For example, the
なお、プローブカード用基板1の表面を灰色にするには、着色剤に酸化コバルトを用いて、焼成雰囲気を窒素雰囲気とすればよい。
In order to make the surface of the
また、アルミナおよびムライトからなる化合物におけるアルミナの含有量を90質量%以上100質量%未満,70質量%以上90質量%未満および40質量%以上70質量%未満とし、残部がムライトの粉末となるように秤量して、上述したプローブカード用基板1の製造方法と同じ製造方法を用いることにより、プローブカード用基板1a,1bおよび1cとすることができる。
Further, the content of alumina in the compound composed of alumina and mullite is 90% by mass to less than 100% by mass, 70% by mass to less than 90% by mass, and 40% by mass to less than 70% by mass, with the remainder being mullite powder. By using the same manufacturing method as that for the
次に、第2のプローブカード用基板1dを得るための製造方法の一例について説明する。
Next, an example of a manufacturing method for obtaining the second
まず、アルミナの粉末が9質量%以上41質量%以下であり、残部がジルコニアの粉末となるように秤量して100質量部とし、さらに酸化珪素,炭酸カルシウムおよび炭酸マグネシウムの各粉末ならびに着色剤として酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガンおよび酸化鉄の少なくとも1種の粉末をそれぞれ所定量添加して調合粉末とする。この後の製造方法については、上述したプローブカード用基板1の製造方法と同じ製造方法を用いることにより、第2のプローブカード用基板1dを得ることができる。
First, the alumina powder is 9% by mass to 41% by mass, and the balance is 100 parts by mass so that the remainder is zirconia powder. Further, each powder of silicon oxide, calcium carbonate and magnesium carbonate, and the colorant A predetermined amount of at least one powder of chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide and iron oxide is added to prepare a mixed powder. About the subsequent manufacturing method, the 2nd probe card board |
また、図2に示す本発明のプローブカード用積層体11は、化合物におけるアルミナの含有量が多い順となるように、板状の支持部材4側からプローブカード用基板1a,1b,1cと積み重ねて、ピン等の固定部材(図示しない)を取付孔に通して結合し、支持部材4に固定することで得ることができる。なお、貫通孔3に半導体素子6aの電極パッド7の電気的特性の検査に用いられるプローブ5を挿入することにより、本発明のプローブカード12を得ることができる。
Further, the
また、半導体ウエハ6を吸引して固定する真空チャック8と、真空チャック8を保持するステージ10とを有し、本発明のプローブカード12を用いることにより、本発明の半導体ウエハ検査装置13とすることができる。
Further, the semiconductor
同様に、支持部材4を樹脂で形成し、図2に示すプローブカード用基板1aの位置に、アルミナおよびジルコニアからなる化合物を主成分とし、この化合物におけるアルミナの含有量が9質量%以上41質量%以下であって、酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガンおよび酸化鉄の少なくとも1種を主成分とする着色剤を含んでいる第2のプローブカード用基板1dを備えることにより、図3に示す本発明のプローブカード用積層体11およびプローブカード12を得ることができ、これらを用いることにより本発明の半導体ウエハ検査装置13とすることができる。
Similarly, the
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited to the following examples.
まず、アルミナ,ムライト,酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガン,酸化鉄,酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムを表1に示す含有量となるように秤量して調合粉末とした。なお、焼結後の複合セラミックスには、酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムとして含まれている成分については、調合時には焼結助剤として、炭酸カルシウムおよび炭酸マグネシウムを用いた。そして、この調合粉末を溶媒である水とともに回転ミルに投入して、アルミナボールで24時間混合粉砕した。なお、混合粉砕後の平均粒径は2μmであった。 First, alumina, mullite, chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide, iron oxide, calcium oxide, and magnesium oxide were weighed so as to have the contents shown in Table 1 to prepare powders. In addition, about the component contained as calcium oxide and magnesium oxide in the composite ceramics after sintering, calcium carbonate and magnesium carbonate were used as a sintering aid at the time of preparation. Then, this prepared powder was put into a rotary mill together with water as a solvent, and mixed and ground with alumina balls for 24 hours. The average particle size after mixing and pulverization was 2 μm.
次に、成形用バインダとして、ポリビニルアルコール,ポリエチレングリコールおよびアクリル樹脂を混合粉末100質量%に対して合計6質量%となるように添加した後、混合してスラリーとした。そして、このスラリーを用いてドクターブレード法によってシートを成形し、所定形状の金型でこのシートを打ち抜くことにより、取付孔2および貫通孔3が形成された成形体を得た。次に、この成形体を焼成炉に入れて、1600℃で10時間保持することで、厚みが3.6mmで直径が300mmの本発明の試料No.2,4,6,8,10,12〜23,25,27,29,31,33,35,37,38のプローブカード用基板1を得た。
Next, after adding polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, and an acrylic resin as a molding binder to a total of 6% by mass with respect to 100% by mass of the mixed powder, they were mixed to form a slurry. And the sheet | seat was shape | molded by the doctor blade method using this slurry, and the molded object in which the
なお、焼成雰囲気は、試料No.38については窒素雰囲気とし、試料No.38以外については大気雰囲気とした。 The firing atmosphere was a nitrogen atmosphere for sample No. 38 and an air atmosphere for samples other than sample No. 38.
そして、それぞれの試料の各成分の含有量については、ICP発光分析法により求めた。測定方法としては、まず、前処理として、焼成したプローブカード用基板の一部を超硬乳鉢にて粉砕した。次に、白金るつぼにホウ酸(Merck製:純度が99.9999%)2gを入れてバーナーにて加熱し、ガラス状に融解させ放冷した後に、試料0.1gおよび炭酸ナトリウム(Merck製:純度が99.999%)3gを加えてバーナーにて加熱して融解した。そして、放冷した後に塩酸溶液に溶解し、溶解液をフラスコに移して水で標線まで薄めて定容とし、検量線用溶液とともにICP発光分析装置でAl,Si,Cr,Co,Mn,Fe,CaおよびMgの各含有量を測定し、それぞれ酸化物であるAl2O3,SiO2,Cr2O3,CoO,MnO2,Fe2O3,CaOおよびMgOに換算した。 The content of each component of each sample was determined by ICP emission analysis. As a measuring method, first, as a pretreatment, a part of the fired probe card substrate was pulverized in a cemented mortar. Next, 2 g of boric acid (Merck: purity 99.9999%) was placed in a platinum crucible, heated with a burner, melted into glass and allowed to cool, and then 0.1 g of sample and sodium carbonate (Merck: purity 99.999). %) 3 g was added and melted by heating with a burner. Then, after being allowed to cool, it is dissolved in a hydrochloric acid solution, the solution is transferred to a flask, diluted to the marked line with water to make a constant volume, and together with the calibration curve solution, Al, Si, Cr, Co, Mn, Each content of Fe, Ca, and Mg was measured, and converted into oxides of Al 2 O 3 , SiO 2 , Cr 2 O 3 , CoO, MnO 2 , Fe 2 O 3 , CaO, and MgO, respectively.
また、プローブカード用基板1のアルミナおよびムライトの含有量については、SiO2の含有量からムライト中のAl2O3の含有量を算出し、これらの合算値をムライトの含有量とし、全体のAl2O3の含有量からムライト中のAl2O3の含有量を差し引いた値をアルミナの含有量とした。さらに、これらの含有量からアルミナおよびムライトの化合物における含有量を求めて、表2に示した。
In addition, for the contents of alumina and mullite in the
そして、プローブカード用基板1の熱膨張係数をレーザ干渉法により−40℃〜+150℃の範囲で測定した。具体的には、プローブカード用基板1から厚みが3mm,幅が4mm,長さが16mmの角柱状の試験片を切り出し、さらに長手方向の両端部を外側に向かって凸状になるように加工した。この試験片をレーザ熱膨張計(真空理工(株)製:LIX−1型)に取り付けた後、ヘリウム雰囲気中で−40℃から+150℃まで1℃/分で昇温して熱膨張係数を求めた。
And the thermal expansion coefficient of the board |
また、本発明のプローブカード基板1および比較例のプローブカード用基板の絶縁性を示す体積固有抵抗をJIS C 2141−1992に準拠して測定した。これらの値を表2に示した。
Moreover, the volume specific resistance which shows the insulation of the probe card board |
また、プローブカード用基板1の表面の色調を目視で確認した。その色調を表2に示した。
Moreover, the color tone of the surface of the board |
また、比較例として、上記着色剤を含まないプローブカード用基板である試料No.1,3,5,7,9,11,24,26,28,30,32,34,36と、アルミナからなるプローブカード用基板である試料No.39と、ムライトからなるプローブカード用基板である試料No.40とを作製し、本発明の実施例と同様に含有量,熱膨張係数および体積固有抵抗を測定し、表面の色調を目視で確認した。それらの結果も表1および表2に示した。 Further, as a comparative example, sample No. 1 which is a probe card substrate not containing the colorant is used. 1, 3, 5, 7, 9, 11, 24, 26, 28, 30, 32, 34, and 36, and sample No. which is a probe card substrate made of alumina. Sample No. 39, which is a probe card substrate made of mullite. 40, and the content, thermal expansion coefficient and volume resistivity were measured in the same manner as in the examples of the present invention, and the color tone of the surface was visually confirmed. The results are also shown in Tables 1 and 2.
表2に示す結果から分かるように、アルミナおよびムライトからなる化合物におけるアルミナの含有量を調整することによって、熱膨張係数を調整できるとともに熱膨張係数の差を小さくできることが分かる。よって、半導体ウエハ6の材質がシリコン(Si),ゲルマニウム(Ge),窒化ガリウム(GaN),ガリウム砒素(GaAs),インジウムリン(InP)および炭化珪素(SiC)等の中から選ばれるどのようなものであっても、熱膨張係数差を小さくするように対応できることが分かる。
As can be seen from the results shown in Table 2, it can be seen that by adjusting the content of alumina in the compound comprising alumina and mullite, the coefficient of thermal expansion can be adjusted and the difference in coefficient of thermal expansion can be reduced. Therefore, the material of the
併せて、酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガンおよび酸化鉄の少なくとも1種を主成分とする着色剤を含ませることによって、プローブカード用基板の表面が白色である場合よりも光ビームが反射しにくい紫色,ピンク色,赤色,暗紫色,青色,濃青色,黒色,黄色,茶色および灰色のいずれかに呈色しているため、これらのプローブカード用基板を用いたときに、半導体ウエハに光ビームを照射しても、一部の光ビームが半導体ウエハから反射してきて、その光ビームがプローブカードの表面から反射する光を減少させることができるので、半導体ウエハの所定位置を自動的に検出するためのオートアライメント手段が半導体ウエハの所定位置を正確に検出することができるといえる。 In addition, by including a colorant mainly composed of at least one of chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide and iron oxide, the light beam is less likely to be reflected than when the surface of the probe card substrate is white. It is colored purple, pink, red, dark purple, blue, dark blue, black, yellow, brown, or gray. When these probe card substrates are used, a light beam is applied to the semiconductor wafer. Even after irradiation, a part of the light beam is reflected from the semiconductor wafer, and the light reflected from the surface of the probe card can be reduced, so that a predetermined position of the semiconductor wafer is automatically detected. It can be said that the automatic alignment means can accurately detect a predetermined position of the semiconductor wafer.
特に、表面が紫色等の暗色になるように設定するには、着色剤は主成分が酸化クロムであることが、加えて、絶縁性を低下させないように設定するには、着色剤は主成分が酸化コバルトであって、含有量が1質量%以上2.5質量%以下であることが好ましいことが分かった。 In particular, in order to set the surface to be a dark color such as purple, the main component of the colorant is chromium oxide. In addition, in order to set the colorant so as not to lower the insulation, the colorant is the main component. Was cobalt oxide, and it was found that the content is preferably 1% by mass or more and 2.5% by mass or less.
また、半導体ウエハ6の材質として最も多く用いられているシリコン(Si)の熱膨張係数(4.2×10−6/℃)との差が小さくなるように設定するには、化合物におけるアルミナの含有量が20質量%以上70質量%以下であることが好ましく、さらに化合物におけるアルミナの含有量が40質量%以上59質量%以下であることが好ましいことが分かった。
In order to set the difference from the thermal expansion coefficient (4.2 × 10 −6 / ° C.) of silicon (Si) most frequently used as the material of the
図2に示す本発明のプローブカード用基板1a,1b,1cに、実施例1で用いた試料を表3に示すように用いて配置して、貫通孔3にプローブ5を挿入し、支持部材4に固定して、本発明のプローブカード用積層体11とプローブ5とを備えてなる本発明のプローブカード12である試料No.41および42を得た。このときの支持部材4の材質はアルミナであり、半導体ウエハ6の材質はシリコンであり、それぞれの−40〜+150℃における各熱膨張係数は、5.72×10−6/℃および4.2×10―6/℃である。また、比較例として、アルミナからなるプローブカード用基板である試料No.43を用いてプローブカードを作製した。
The sample used in Example 1 is arranged as shown in Table 3 on the
そして、支持部材4と支持部材4側に配置されたプローブカード用基板1aとの熱膨張係数の差および半導体ウエハ6と半導体ウエハ6側に配置されたプローブカード用基板1cとの熱膨張係数の差を表3に示した。また、これらを半導体検査装置にて、高温における半導体ウエハ6上に配列された電極パッド7にプローブ5を接触させて電気的特性を検査し、高温における検査の際に電極パッド7に、針状の触針であるプローブ5と電極パッド7との位置ずれの発生が少ない方から順位付けを行なった。その結果を表3に示した。
The difference in thermal expansion coefficient between the
表3に示す結果から分かるように、試料No.43は、支持部材4と材質が同じであるため、支持部材4との熱膨張係数の差は無かったが、半導体ウエハ6との熱膨張係数の差が1.52×10−6/℃と大きいために、高温における検査の際の位置ずれの発生が最も多かった。これに対し、本発明の試料であるNo.41およびNo.42は、支持部材4および半導体ウエハ6との熱膨張係数の差が小さく、プローブカード用積層体11が半導体ウエハ6側から支持部材4側に向けて熱膨張係数が大きくなっているため、高温における検査の際の位置ずれの発生が少なかった。また、試料No.42は、半導体ウエハ6からプローブカード用積層体11に向けて、さらに支持部材4に向けて熱膨張係数が大きくなっているため、高温における検査の際の位置ずれの発生が最も少なかった。
As can be seen from the results shown in Table 3, Sample No. 43 has the same material as that of the
まず、アルミナ,ジルコニア,酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガン,酸化鉄,酸化珪素,酸化チタンおよび酸化マグネシウムを表4に示す含有量となるように秤量して調合粉末とした。そして、この調合粉末を溶媒である水とともに回転ミルに投入して、アルミナボールで24時間混合粉砕した。なお、混合粉砕後の平均粒径は2μmであった。この後の製造方法については、実施例1と同じ製造方法を用いることにより、本発明の試料No.45,47,49,51,53,55,57,59,61〜72,74,76,78,80,81のプローブカード用基板1を得た。
First, alumina, zirconia, chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide, iron oxide, silicon oxide, titanium oxide and magnesium oxide were weighed so as to have the contents shown in Table 4 to prepare powders. Then, this prepared powder was put into a rotary mill together with water as a solvent, and mixed and ground with alumina balls for 24 hours. The average particle size after mixing and pulverization was 2 μm. About the manufacturing method after this, by using the same manufacturing method as Example 1, sample no.
なお、焼成雰囲気は、試料No.81については窒素雰囲気とし、試料No.81以外については大気雰囲気とした。 The firing atmosphere was a nitrogen atmosphere for sample No. 81 and an air atmosphere for samples other than sample No. 81.
また、比較例として、上記着色剤を含まないプローブカード用基板である試料No.44,46,48,50,52,54,56,58,60,73,75,77,79およびジルコニアからなるプローブカード用基板である試料No.82を作製した。 Further, as a comparative example, sample No. 1 which is a probe card substrate not containing the colorant is used. 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 73, 75, 77, 79 and Sample No. which is a probe card substrate made of zirconia. 82 was produced.
そして、実施例1と同様にICP発光分析法により含有量を求めて、レーザ干渉法により熱膨張係数を求めた。また、本発明のプローブカード基板1および比較例のプローブカード用基板の剛性および絶縁性を示す特性値であるヤング率および体積固有抵抗をそれぞれJIS R 1602−1995,JIS C 2141−1992に準拠して測定した。
And content was calculated | required by the ICP emission analysis method similarly to Example 1, and the thermal expansion coefficient was calculated | required by the laser interference method. Further, Young's modulus and volume resistivity, which are characteristic values indicating the rigidity and insulation properties of the
また、プローブカード用基板1の表面の色調を目視で確認した。それらの結果を表4および表5に示した。
Moreover, the color tone of the surface of the board |
表4に示す結果から分かるように、アルミナおよびジルコニアの含有量により、熱膨張係数を調整することができることが、またアルミナの含有量が少なくなると、ヤング率の値が小さくなり剛性が低くなっていることが分かる。この結果から、例えば支持部材4がガラス不織布の織り込まれたエポキシ樹脂であり、−40〜+150℃における熱膨張係数が8.5×10−6/℃であれば、230GPa以上のヤング率の値を示す剛性を有し、支持部材4の熱膨張係数の差を1.5×10−6/℃未満と小さくするには、アルミナおよびジルコニアからなる化合物を主成分とし、化合物におけるアルミナの含有量が9質量%以上41質量%以下である試料No.57,59,61〜72,74,76,78,81が好ましいことが分かった。
As can be seen from the results shown in Table 4, the coefficient of thermal expansion can be adjusted by the contents of alumina and zirconia, and when the alumina content decreases, the Young's modulus value decreases and the rigidity decreases. I understand that. From this result, for example, if the
併せて、酸化クロム,酸化コバルト,酸化マンガンおよび酸化鉄の少なくとも1種を主成分とする着色剤を含ませることによって、プローブカード用基板の表面を光ビームが白色よりも反射しにくい紫色,ピンク色,赤色,暗紫色,青色,濃青色,黒色,黄色,茶色および灰色のいずれかに呈色しているため、これらのプローブカード用基板を用いたときに、光ビームを半導体ウエハに照射しても、一部の光ビームが半導体ウエハから反射してきて、その光ビームがプローブカードの表面から反射する光を減少させることができるので、半導体ウエハの所定位置を自動的に検出するためのオートアライメント手段が半導体ウエハの所定位置を正確に検出することができるといえる。 In addition, by including a colorant mainly composed of at least one of chromium oxide, cobalt oxide, manganese oxide, and iron oxide, the surface of the probe card substrate is purple, pink, which is less likely to reflect the light beam than white. The color is red, dark purple, blue, dark blue, black, yellow, brown, or gray. When these probe card substrates are used, the semiconductor wafer is irradiated with a light beam. However, since a part of the light beam is reflected from the semiconductor wafer and the light beam reflected from the surface of the probe card can be reduced, auto alignment for automatically detecting a predetermined position of the semiconductor wafer. It can be said that the means can accurately detect a predetermined position of the semiconductor wafer.
特に、表面が紫色等の暗色になるように設定するには、着色剤は主成分が酸化クロムであることが、加えて、絶縁性を低下させないように設定するには、着色剤は主成分が酸化コバルトであって、含有量が1質量%以上2.5質量%以下であることが好ましいことが分かった。 In particular, in order to set the surface to be a dark color such as purple, the main component of the colorant is chromium oxide. In addition, in order to set the colorant so as not to lower the insulation, the colorant is the main component. Was cobalt oxide, and it was found that the content is preferably 1% by mass or more and 2.5% by mass or less.
実施例1〜実施例3の結果から分かるように、本発明のプローブカード用基板1は、アルミナおよびムライトからなる化合物のアルミナの含有量によって、熱膨張係数を調整することができるとともに、半導体ウエハの所定位置を正確に検出することができるといえる。また、本発明のプローブカード用積層体11は、本発明のプローブカード用基板1が複数積み重ねられてなり、支持部材4および半導体ウエハ6との熱膨張係数の差が小さくなるように、半導体ウエハ6側から支持部材4側に向けて熱膨張係数が大きく配置されていることから、このプローブカード用積層体11とプローブ5とを備えてなる本発明のプローブカード12は、高温における検査の際に、電極パッド7とプローブ5との位置ずれが生じることが少ない。そして、この本発明のプローブカード12を用いた半導体ウエハ検査装置13は、検査効率の高い優れたものとなることが分かった。
As can be seen from the results of Examples 1 to 3, the
1:プローブカード用基板
1a,1b,1c:プローブカード用基板
1d:第2のプローブカード用基板
2:取付孔
3:貫通孔
4:支持部材
5:プローブ
6:半導体ウエハ
7:電極パッド
8:真空チャック
9:ヒーター
10:ステージ
11:プローブカード用積層体
12:プローブカード
13:半導体ウエハ検査装置
1: Probe
10: Stage
11: Laminate for probe card
12: Probe card
13: Semiconductor wafer inspection equipment
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