JP3320706B2 - ウエハプローバ、ウエハプローバに使用されるセラミック基板およびウエハプローバ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

〔発明の詳細な説明〕

【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。

【０００４】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６０１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。図１２は、
ウエハプローバに電源を接続した状態を模式的に示す断
面図である。ウエハプローバのチャックトップ電極（チ
ャックトップ導体層）２、グランド電極６およびガード
電極５には、スルーホール１６、１７を介して電源Ｖ₁
が接続されている。グランド電極６は、接地され、０電
位となっている。また、チャックトップ導体層２とガー
ド電極５とは、等電位である。発熱体４１には、電源Ｖ
₂ が、プローブ６０１には、電源Ｖ₃ が、それぞれ接続
されている。

【０００５】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と
いう問題があった。

【０００６】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という問題もあ
った。

【０００７】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を用い、このセラミ
ック基板の表面にチャックトップ導体層が形成され、こ
のセラミック基板の内部またはチャックトップ導体層形
成面に対向する面に発熱体が設けられたウエハプローバ
を想起した。

【０００８】しかし、このウエハプローバには、シリコ
ンウエハを固定するための手段を設ける必要がある。こ
のような、シリコンウエハを固定する手段を有するもの
として、特開平３−２２５８４４号公報には、シリコン
ウエハをその表面に載置して吸着固定するチャックトッ
プ部を備え、該チャックトップ部の表面に、部分的に導
電性金属のメッキが施されたウエハチャックが開示され
ている。

【０００９】図１３（ａ）は、このウエハチャックを模
式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、そのＢ−Ｂ線断
面図である。この円板形状のウエハチャックには、チャ
ックトップ部７０７に、略十文字形状に導電性金属めっ
き層７０１が形成されるとともに、二重の同心円形状の
吸着溝７０２ａ、７０２ｂが形成され、中心部分には、
中心より下降し、側面に抜ける真空孔７０３が形成され
ている。また、吸着溝７０２ａ、７０２ｂと真空孔７０
３とを連絡する連絡溝７０４も形成されている。さら
に、導電性めっき層７０１は、ケーブル接続部７０５を
介して計測ケーブル７０８と接続され、一方、真空孔７
０３は、真空チューブ７０６を介して真空ポンプ（図示
せず）に接続されている。

【００１０】従って、このウエハチャックのチャックト
ップ部７０７にシリコンウエハを載置した後、真空孔７
０３より吸引することにより、シリコンウエハをチャッ
クトップ部７０７に吸着させることができるが、この場
合、真空孔７０３は、１個のみであるため、シリコンウ
エハのチャック力にばらつきが生じ、テスタピンによる
押圧時にシリコンウエハがずれてしまうという問題があ
った。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決するためになされたものであり、セラミック基板上
に載置されたシリコンウエハを、テスタピンにより押圧
した場合にも、シリコンウエハがずれることなく、しっ
かりとセラミック基板の表面に吸着、固定されるように
構成されたウエハプローバ、ウエハプローバに使用され
るセラミック基板および該ウエハプローバが用いられた
ウエハプローバ装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本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は、
同心円形状の溝が形成されたセラミック基板の表面に導
体層が形成されるとともに、上記セラミック基板に上記
溝から裏面に向けて複数の貫通孔が設けられてなること
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。なお、半導体と同種のセラミック基板の上に金属
薄膜を形成したステージは、実開昭６２−１８０９４４
号公報や特開昭６２−２９１９３７号公報に開示がある
が、ここには、貫通孔を形成することは、記載されてお
らず、示唆もされていない。

【００１３】また、本発明のウエハプローバ装置は、同
心円形状の溝が形成された基板の表面に導体層が形成さ
れてなるセラミック基板と支持容器とからなるウエハプ
ローバ装置であって、上記セラミック基板には上記溝か
ら裏面に向けて複数の貫通孔が設けられてなることを特
徴とする。上記セラミック基板は、支持容器に嵌め込ま
れていてもよく、支持容器に載置されていてもよい。ま
た、セラミック基板は、支持容器の外周と直接接触して
もよく、支柱などを介することにより支持容器の外周と
非接触で支持されていてもよい。上記ウエハプローバ装
置には、発熱手段が設けられてなることが望ましい。ま
た、前記支持容器には、吸引口が設けられていてもよ
い。

【００１４】

【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、同心円形状の溝が形成されたセラミック基板の表面
に導体層が形成されてなるとともに、上記セラミック基
板に上記溝から裏面に向けて複数の貫通孔が設けられて
なることを特徴とする。

【００１５】本発明では、セラミック基板に複数の貫通
孔が設けられているので、シリコンウエハがしっかりと
セラミック基板の表面に吸着、固定され、テスタピンに
より押圧した場合にも、シリコンウエハがずれることは
ない。

【００１６】また、本発明では、剛性の高いセラミック
基板を使用しているので、プローブカードのテスタピン
が押圧された場合でも、反りの発生を防止することがで
き、そのため、チャックトップの厚さを金属に比べて小
さくすることができる。

【００１７】また、チャックトップ導体層の厚さを金属
に比べて小さ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。

【００１８】図１（ａ）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、（ｂ）は、
その部分拡大断面図である。また、図２は、図１に示し
たウエハプローバの平面図であり、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。

【００１９】このウエハプローバでは、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
ための複数の貫通孔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。

【００２０】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。さらに、図１（ｂ）に示したよう
に、セラミック基板３の内部には、ストレイキャパシタ
をキャンセルするためのガード電極５が設けられるとと
もに、温度制御手段からのノイズをキャンセルするため
のグランド電極６が設けられ、ガード電極５およびグラ
ンド電極６に接続されたスルーホール１６、１７は、こ
のスルーホール１６、１７を露出させる袋孔１８０の内
部に設けられた外部端子ピン１９、１９０を介して電源
等（図示せず）と接続されている。

【００２１】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。

【００２２】本発明において、セラミック基板には空気
を吸引するための貫通孔８が複数設けられている。この
貫通孔８から空気を吸引することにより、チャックトッ
プ導体層の上に載置されたシリコンウエハを吸引してし
っかりと固定するためである。また、貫通孔８が複数設
けられているのは、１個の貫通孔８のみを設けた場合に
は、シリコンウエハのチャック力にばらつきが生じやす
く、テスタピンによる押圧時にシリコンウエハがずれや
すくなるからである。これらの貫通孔８は、円周方向に
均一にシリコンウエハを吸着することができるように、
同心円形状に形成された溝の内部に形成されることが望
ましい。

【００２３】上記貫通孔の数は、１〜２０個が好まし
く、２〜１０個がより好ましい。また、これらの貫通孔
は、セラミック基板の中心に対して対象となるように設
けることが望ましい。シリコンウエハをしっかりと均一
に吸着、固定するためである。貫通孔の直径は、０．２
〜２ｍｍが好ましい。

【００２４】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。

【００２５】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、炭化タングステン等が挙げられる。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】上記セラミック中には、カーボンを１００
〜２０００ｐｐｍ含むことが望ましい。セラミック内の
電極パターンを隠蔽し、かつ、高輻射熱が得られるから
である。カーボンは、Ｘ線回折で検出可能な結晶質また
は検出不能な非晶質の一方または両方であってもよい。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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電解めっきで析出さ
せたものとすることも可能である。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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重量部が好ましい。
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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】本発明では、セラミック基板の内部に少な
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。

【００５２】ガード電極５、グランド電極６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、または、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
ミックから選ばれる少なくとも１種を使用することがで
きる。

【００５３】また、これらの導体層は、図４に示したよ
うに格子状に設けられていることが望ましい。導体層上
下のセラミック同士の密着性を改善でき、熱衝撃が加え
られた場合でもクラックが発生したり、ガード電極５、
グランド電極６とセラミックの界面で剥離が生じないか
らである。

【００５４】さらに、チャックトップ導体層２とガード
電極５との間にコンデンサが構成されるが、ガード電極
５を格子状とすると無用な静電容量を小さくすることが
できる。格子状の導体非形成部分は、図４に示したよう
な方形であってもよく、円、楕円であってもよい。ま
た、導体非形成部分が方形の場合には、その角にアール
が設けられていてもよい。

【００５５】ガード電極５およびグランド電極６の厚さ
は、１〜２０μｍが望ましい。これらの電極の厚さが１
μｍ未満では抵抗が高くなり、一方、２０μｍを超える
と耐熱衝撃性が低下するからである。

【００５６】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と貫
通孔８とを必ず有している。

【００５７】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。

【００５８】スルーホール１６、１７、１８は、ガード
電極５、グランド電極６の端部付近から延設され、袋孔
１８０によりセラミック基板の底部に露出し、外部端子
ピン１９、１９０により接続されていてもよく、側面の
付近に袋孔（図示せず）により露出し、外部端子により
接続されていてもよい。このスルーホール１６、１７、
１８を接続パッドとして外部端子ピンを接続する（図１
１（ｇ）参照）。スルーホール１６、１７、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からなるものであることが望ま
しい。また、スルーホール１６、１７、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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】Ｋ型は、Ｎｉ／Ｃｒ合金とＮｉ合金の組合
せ、Ｒ型はＰｔ−１３％Ｒｈ合金とＰｔの組合せ、Ｂ型
は、Ｐｔ−３０％Ｒｈ合金とＰｔ−６５％Ｒｈ合金の組
合せ、Ｓ型は、Ｐｔ−１０％Ｒｈ合金とＰｔの組合せ、
Ｅ型は、Ｎｉ／Ｃｒ合金とＣｕ／Ｎｉ合金の組合せ、Ｊ
型はＦｅとＣｕ／Ｎｉ合金の組合せ、Ｔ型は、ＣｕとＣ
ｕ／ｎｉ合金の組合せである。

【００６３】次に、本発明のウエハプローバ装置につい
て説明する。上記ウエハプローバ装置は、同心円形状の
溝が形成された基板の表面に導体層が形成されてなるセ
ラミック基板と支持容器とからなるウエハプローバ装置
であって、上記セラミック基板には上記溝から裏面に向
けて複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする。

【００６４】図８（ａ）は、本発明のウエハプローバ装
置の一実施形態を模式的に示した縦断面図であり、
（ｂ）は、（ａ）図におけるＢ−Ｂ線断面図である。ま
た、図９は、ウエハプローバ装置の他の実施形態を模式
的に示した縦断面図である。

【００６５】ウエハプローバ装置を構成する支持容器１
１は、上部開放型の有底円筒容器であり、円筒の最上部
は、ウエハプローバ１０１を断熱材１０を介して嵌め込
むことができるような形状に構成されている。

【００６６】また、ウエハプローバ１０１を嵌め込んだ
後、吸引口１３から空気を吸引することにより、ウエハ
プローバ２０１に形成された複数の貫通孔８（図１参
照）から空気を吸い込み、ウエハプローバ１０１上に載
置されたシリコンウエハをしっかりと均一に吸着すると
ともに、ウエハプローバ自身を支持容器１１にしっかり
と固定することができるようになっている。

【００６７】また、この支持容器１１は、ウエハプロー
バ１０１が嵌め込まれた状態で、ウエハプローバ１０１
の底面を多数の箇所で断熱材１０を介して支持すること
ができるように、多数の支持柱１５が一定の配列で形成
されている。

【００６８】一方、図９に示したウエハプローバ装置に
おける支持容器２１は、図８に示した支持容器１１と同
様に一定配列で支持柱１５が形成され、ウエハプローバ
１０１を吸着固定することができるとともに、その内部
に冷却ガスの吹き出し口１２を有し、冷媒注入口１４か
ら冷却ガスを吸入して、支持容器の内部を流通させるこ
とにより、ウエハプローバ１０１の温度調整を行うこと
ができるようになっている。なお、ウエハプローバ１０
１の底面に形成された発熱体４１の周囲には、シリカ等
からなる保護層４２が形成され、発熱体４１が支持柱１
５と直接接触することにより破損するのを防止してい
る。

【００６９】支持容器は、アルミニウム合金、ステンレ
ス、セラミックなどで構成する。支持柱１５は、１〜１
０ｍｍ間隔で碁盤目状に配列されていることが望まし
い。均等に圧力を分散させるためである。

【００７０】次に、本発明のウエハプローバ装置の製造
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。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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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。酸化しにくく熱電導率が低
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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】（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。

【００７８】（３）次に、図１０（ｃ）に示すように、
焼結体の表面に溝７を設ける。溝７は、ドリル、サンド
ブラスト等により形成する。 （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。

【００７９】（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。

【００８０】（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複数の貫通孔８や、外部
端子接続のための袋孔１８０をドリル、サンドブラスト
等により形成する。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、グランド電極などと接続されていることが望まし
い。内壁を導電化するためには、グリーンシート３０を
作製した際、袋孔１８０の内壁となる部分に、導電ペー
スト層を形成しておく必要がある。 （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。

【００８１】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。この後、製造されたウエ
ハプローバ１０１を、例えば、図８に示した支持容器１
１に嵌め込むことにより、ウエハプローバ装置を作製す
ることができる。

【００８２】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、セラミック粉体にガード電極、
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。

【００８３】

【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、アクリルバインダ１１．５重量部、
分散剤０．５重量部および１−ブタノールとエタノール
とからなるアルコール５３重量部を混合した組成物を用
い、ドクターブレード法により成形を行って厚さ０．４
７ｍｍのグリーンシートを得た。

【００８４】（２）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。

【００８５】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３．７重量および分散剤０．２重
量部を混合して導電性ペーストＢとした。

【００８６】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。

【００８７】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）。

【００８８】（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）。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１．２ｍｍであった。また、ガー
ド電極５、グランド電極６の導体非形成領域の１辺の大
きさは、０．５ｍｍであった。

【００８９】（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）およびシリコンウエハ吸着用の溝７（幅０．５ｍ
ｍ、深さ０．５ｍｍ）を設けた（図１０（ｃ）参照）。

【００９０】（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。

【００９１】（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））。

【００９２】（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。

【００９３】（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、および、硫酸ニッケル２５０〜３５０ｇ／ｌ、
塩化ニッケル４０〜７０ｇ／ｌ、ホウ酸３０〜５０ｇ／
ｌを含み、硫酸でｐＨ２．４〜４．５に調整した電解ニ
ッケルめっき浴を用いて、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。

【００９４】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）。

【００９５】（１０）溝７から裏面に抜ける貫通孔８を
ドリル加工により形成し、さらにスルーホール１６、１
７を露出させるための袋孔１８０を同様にドリル加工に
より設けた（図１０（ｆ）参照）。この袋孔１８０にＮ
ｉ−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、９７
０℃で加熱リフローしてコバール製の外部端子ピン１
９、１９０を接続させた（図１１（ｇ）参照）。また、
発熱体に半田（スズ９／鉛１）を介してコバール製の外
部端子ピン１９１を形成した。

【００９６】（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。 （１２）このウエハプローバ１０１を図８に示したステ
ンレス製の支持容器１１にセラミックファイバー（イビ
デン社製 商品名 イビウール）からなる断熱材１０を
介して嵌め込み、シリコンウエハを載置し、吸引口１３
から吸引した。

【００９７】（実施例２）ウエハプローバ２０１（図５
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、アクリルバイダー１１．５重量部、
分散剤０．５重量部および１−ブタノールとエタノール
とからなるアルコール５３重量部を混合した組成物を、
ドクターブレード法により成形し、厚さ０．４７ｍｍの
グリーンシートを得た。

【００９８】（２）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。

【００９９】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３．７重量および分散剤０．２重
量部を混合して導電性ペーストＢとした。

【０１００】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、グランド電極用印刷体を印刷した。さらに、
発熱体を図３に示すように同心円パターンとして印刷し
た。

【０１０１】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。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１３０℃、８０ｋｇ
／ｃｍ² の圧力で一体化し、積層体を作製した。

【０１０２】（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。これを直径２３０ｍｍの円状に
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２．０ｍｍ、深さ３．０ｍｍであった。
また、ガード電極５、グランド電極６の厚さは６μｍ、
ガード電極５の形成位置は、ウエハ載置面から０．７ｍ
ｍ、グランド電極６の形成位置は、ウエハ載置面から
１．４ｍｍ、発熱体の形成位置は、ウエハ載置面から
２．８ｍｍであった。また、ガード電極５、グランド電
極６の導体非形成領域の１辺の大きさは、０．５ｍｍで
あった。

【０１０３】（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）およびシリコンウエハ吸着用の溝７（幅０．５ｍ
ｍ、深さ０．５ｍｍ）を設けた。

【０１０４】（６）溝７が形成された面にスパッタリン
グにてチタン、モリブデン、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、スパ
ッタリングの時間は、３０秒から１分の間で、各金属に
より調整した。得られた膜は、蛍光Ｘ線分析計の画像か
らチタンは０．５μｍ、モリブデンは４μｍ、ニッケル
は１．５μｍであった。

【０１０５】（７）硫酸ニッケル３０ｇ／ｌ、ほう酸３
０ｇ／ｌ、塩化アンモニウム３０ｇ／ｌ、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（６）で得られたセラミック板３を浸漬して、スパ
ッタリングにより形成された金属層の表面に厚さ７μ
ｍ、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。

【０１０６】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、次亜リン酸ナトリウム１０ｇ／ｌからなる
無電解金めっき液に９３℃の条件で１分間浸漬して、ニ
ッケルめっき層上に厚さ１μｍの金めっき層を形成し
た。

【０１０７】（８）溝７から裏面に抜ける貫通孔８をド
リル加工により形成し、さらにスルーホール１６、１７
を露出させるための袋孔１８０を同様にドリル加工によ
り設けた。この袋孔１８０にＮｉ−Ａｕ合金（Ａｕ８
１．５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。外部端子１９、１９０は、Ｗ製でもよい。

【０１０８】（９）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２０１を得た。 （１０）このウエハプローバ２０１を、図９に示した支
持容器にセラミックファイバー（イビデン社製：商品名
イビウール）からなる断熱材１０を介して嵌め込み、
シリコンウエハを載置し、吸引口１３から吸引した。

【０１０９】（実施例３） ウエハプローバ３０１（図
６参照）の製造 （１）厚さ１０μｍのタングステン箔を打抜き加工する
ことにより格子状の電極を形成した。格子状の電極２枚
（ぞれぞれガード電極５、グランド電極６となるもの）
およびタングステン線を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重量部とともに、成形型中
に入れて窒素ガス中で１８９０℃、圧力１５０ｋｇ／ｃ
ｍ² 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。これを直径２３０ｍｍの円状に切
り出して板状体とした。 （２）この板状体に対し、実施例２の（５）〜（１０）
の工程を実施し、ウエハプローバ３０１を得、実施例１
と同様にウエハプローバ３０１を図８に示した支持容器
１１に嵌め込み、シリコンウエハを載置し、吸引口１３
から吸引した。

【０１１０】（実施例４） ウエハプローバ４０１（図
７参照）の製造 実施例１の（１）〜（５）、および、（８）〜（１０）
を実施した後、さらにウエハ載置面に対向する面にニッ
ケルを溶射し、この後、鉛・テルル系のペルチェ素子を
接合させ、ウエハプローバ４０１を得、実施例１と同様
にウエハプローバ４０１を図８に示した支持容器１１に
嵌め込み、シリコンウエハを載置し、吸引口１３から吸
引した。

【０１１１】（実施例５） 炭化珪素をセラミック基板
とするウエハプローバの製造 以下に記載する事項または条件以外は、実施例３の場合
と同様にして、ウエハプローバを製造した。即ち、平均
粒径１．０μｍの炭化ケイ素粉末１００重量部を使用
し、また、格子状の電極２枚（ぞれぞれガード電極５、
グランド電極６となるもの）、および、表面にテトラエ
トキシシラン１０重量％、塩酸０．５重量％および水８
９．５重量％からなるゾル溶液を塗布したタングステン
線を使用し、１９００℃の温度で焼成した。なお、ゾル
溶液は焼成でＳｉＯ₂ となって絶縁層を構成する。次
に、実施例５で得られたウエハプローバ４０１を、実施
例１と同様に図８に示した支持容器１１に嵌め込み、シ
リコンウエハを載置し、吸引口１３から吸引した。

【０１１２】（実施例６） アルミナをセラミック基板
とするウエハプローバの製造 以下に記載する工程または条件以外は、実施例１の場合
と同様にして、ウエハプローバを製造した。アルミナ粉
末（トクヤマ製、平均粒径１．５μｍ）１００重量部、
アクリルバイダー１１．５重量部、分散剤０．５重量部
および１−ブタノールとエタノールとからなるアルコー
ル５３重量部を混合した組成物を、ドクターブレード法
を用いて成形し、厚さ０．５ｍｍのグリーンシートを得
た。また、焼成温度を１０００℃とした。次に、実施例
６で得られたウエハプローバを、実施例１と同様に図８
に示した支持容器１１に嵌め込み、シリコンウエハを載
置し、吸引口１３から吸引した。

【０１１３】（実施例７） （１）平均粒子径３μｍのタングステン粉末を円板状の
成形治具に入れて、窒素ガス中で温度１８９０℃、圧力
１５０ｋｇ／ｃｍ² で３時間ホットプレスして、直径２
００ｍｍ、厚さ１１０μｍのタングステン製の多孔質チ
ャックトップ導体層を得た。

【０１１４】（２）次に、実施例１の（１）〜（４）、
および、（５）〜（７）と同様の工程を実施し、ガード
電極、グランド電極、発熱体を有するセラミック基板を
得た。

【０１１５】（３）上記（１）で得た多孔質チャックト
ップ導体層を金ろう（実施例１の（１０）と同じもの）
の粉末を介してセラミック基板に載置し、９７０℃でリ
フローした。 （４）実施例１の（１０）〜（１２）と同様の工程を実
施してウエハプローバを得た。次に、実施例７で得られ
たウエハプローバを、実施例１と同様に図８に示した支
持容器１１に嵌め込み、シリコンウエハを載置し、吸引
口１３から吸引した。この実施例で得られたウエハプロ
ーバは、チャックトップ導体層に半導体ウエハが均一に
吸着する。

【０１１６】（比較例１）（５）の工程において、実施
例１と同様に３個の同心円からなる溝７を形成するとと
もに、新たにこれらの溝７を連絡する溝を形成し、（１
０）の工程においては、３個の同心円状の溝のなかで一
番中心に位置する溝７に貫通孔１個を形成したほかは、
実施例１と同様にして、ウエハプローバを製造した。そ
して、得られたウエハプローバを実施例１と同様に図８
に示した支持容器１１に嵌め込み、シリコンウエハを載
置し、吸引口１３から吸引した。

【０１１７】評価方法 支持容器上に載置された上記実施例および比較例で製造
したウエハプローバの上に、図１２に示したようにシリ
コンウエハＷを載置し、加熱などの温度制御を行いなが
ら、プローブカード６０１を押圧して導通テストを行っ
た。この導通テストでは、チャックトップ導体層および
ガード電極にそれぞれ１００Ｖを印加した。また、グラ
ンド電極は、接地した。ガード電極には、必要に応じて
電圧を印加することができる。

【０１１８】上記導通テストの結果、実施例１〜７およ
び比較例１に係るウエハプローバ装置では、セラミック
基板には殆ど反りが発生せず、良好に導通テストを行う
ことができた。次に、実施例１〜７および比較例１に係
るウエハプローバ装置について、チャックトップ導体層
上に載置したシリコンウエハのチャック力をロードセル
により測定した。その結果を下記の表１に示した。

【０１１９】

【表１】

【０１２０】上記表１より明らかなように、実施例１〜
７に係るウエハプローバ装置では、充分に大きなチャッ
ク力を有しているのに対し、比較例１に係るウエハプロ
ーバ装置では、チャック力が小さかった。

【０１２１】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明のウエハプ
ローバは、セラミック基板表面に形成された溝から裏面
に向けて複数の貫通孔が形成されているので、このウエ
ハプローバを本発明のウエハプローバ装置を構成する支
持容器に嵌め込み、吸引口から吸引すると、セラミック
基板上に載置されたシリコンウエハは、しっかりとセラ
ミック基板の表面に吸着、固定され、テスタピンにより
押圧した場合にも、シリコンウエハがずれることはな
い。また、本発明のウエハプローバ装置は、上記構成の
セラミック基板からなるウエハプローバを用いているの
で、プローブカードを押圧した場合でも反りがなく、ウ
エハの破損や測定ミスを防止し、かつ昇温、降温特性に
優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、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り、（ｂ）は、その部分拡大断面
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】（ａ）は、本発明のウエハプローバが支持容器
に嵌め込まれたウエハプローバ装置の一例を模式的に示
す縦断面図であり、（ｂ）は、図１におけるＢ−Ｂ線断
面図である。

【図９】本発明のウエハプローバ装置の他の一例を模式
的に示す縦断面図である。

【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】従来のウエハプローバを模式的に示す断面図
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 貫通孔 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 スルーホール １８ 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 (56)参考文献 特開 平７−263526（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−236908（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−74731（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/66 H01L 21/68

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同心円形状の溝が形成されたセラミック
   基板の表面に導体層が形成されてなるとともに、前記セ
   ラミック基板に前記溝から裏面に向けて複数の貫通孔が
   設けられてなることを特徴とするウエハプローバ。
2. 【請求項２】 同心円形状の溝が形成された基板の表面
   に導体層が形成されてなるとともに、前記溝から裏面に
   向けて複数の貫通孔が設けられてな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. 【請求項３】 同心円形状の溝が形成された基板の表面
   に導体層が形成されてなるセラミック基板と支持容器と
   からなるウエハプローバ装置であって、 前記セラミック基板に前記溝から裏面に向けて複数の貫
   通孔が設けられてなることを特徴とするウエハプローバ
   装置。
4. 【請求項４】 前記ウエハプローバ装置には、発熱手段
   が設けられてなる請求項３に記載のウエハプローバ装
   置。
5. 【請求項５】 前記ウエハプローバ装置には、吸引口が
   設けられてなる請求項３または４に記載のウエハプロー
   バ装置。