JP3810992B2

JP3810992B2 - Wafer prober and ceramic substrate used for wafer prober

Info

Publication number: JP3810992B2
Application number: JP2000254183A
Authority: JP
Inventors: 淳伊藤; 靖二平松; 康隆伊藤
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: JP2001135686A

Description

【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。
【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】
このようなウエハプローバとして、例えば、特許第２５８７２８９号公報などには、セラミック基板を用いたウエハプローバが開示されている。
上記ウエハプローバでは、例えば、図８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。
なお、図８は、ウエハプローバに電源を接続した図を示し、ウエハプローバ５０１のチャックトップ電極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１７、１６などを介して電源Ｖ₁ が接続されており、グランド電極６は、接地されて０電位となっている。また、チャックトップ電極２とガード電極５とは等電位である。
また、発熱体４１には電源Ｖ₂ が、プローブカード６０１には電源Ｖ₃ がそれぞれ接続されている。
【０００４】
上記公報などに開示されているセラミック基板は、いずれもその直径が６インチ（１５０ｍｍ）程度か、その厚さがある程度厚いもの（例えば、８ｍｍ以上）であった。
ところが、最近のシリコンウエハの大型化にともない、セラミック基板に関しても、直径が８インチ以上のものが求められるようになってきている。
【０００５】
また、シリコンウエハの製造工程に用いるウエハプローバでは、セラミック基板の内部に発熱体が埋設されたものを使用して加熱する必要があり、さらに、その熱容量を小さくして温度追従性を向上させるために、厚さを薄くすることが必要となってきている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような大型で薄いセラミック基板では、一方の面にチャックトップ導体層を形成した場合、１５０〜３００℃程度まで加熱すると反りが発生してしまう。
この反りが発生すると、セラミック基板にシリコンウエハを載置してテスタピンを押し当てたとき、シリコンウエハが破損してしまうという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意研究した結果、この原因がチャックトップ導体層の金属膜が加熱によって収縮するためであることを見い出した。
収縮の起きる理由は明らかでないが、例えば、めっき膜の場合は、内部に吸蔵された水素が加熱によって除去されてめっき膜が収縮するためであると推定している。
そこで、セラミック基板のチャックトップ導体層形成面の反対側面に導体層を形成することにより、このような反りを防止することができることを知見し、本発明を完成させた。
【０００８】
即ち本発明は、回路が形成されたシリコンウエハをセラミック基板上に載置し、テスタピンを持つプローブカードを押しつけることにより導通テストを行うウエハプローバであって、
上記セラミック基板は、円板状で、その直径は３００ｍｍ以上、その厚さは３〜１０ｍｍであり、
上記セラミック基板の一主面にはチャックトップ導体層が形成され、他の主面には導体層が形成されてなることを特徴とするウエハプローバ、および、ウエハプローバに使用されるセラミック基板である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のウエハプローバ（以下、ウエハプローバに使用されるセラミック基板も含む）は、回路が形成されたシリコンウエハをセラミック基板上に載置し、テスタピンを持つプローブカードを押しつけることにより導通テストを行うウエハプローバであって、上記セラミック基板は、円板状で、その直径は３００ｍｍ以上、その厚さは３〜１０ｍｍであり、上記セラミック基板の一主面にはチャックトップ導体層が形成され、他の主面には導体層が形成さ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６２−２０１９３７号公報に開示されているが、ここには、両主面に導体層を形成することは記載、示唆ともにされていない。
【００１０】
本発明では、剛性の高いセラミック基板を使用し、このセラミック基板の一主面に、導体層が形成されているので、例えば、このセラミック基板が１５０〜３００℃程度の高温になり、チャックトップ導体層が収縮しても、チャックトップ導体層が形成されている面の反対側面（以下、底面という）に形成されている導体層も同様に収縮し、セラミック基板に反りが発生するのを防止することができる。
従って、このような高温下において、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、その結果、シリコンウエハの破損を防止することができる。
【００１１】
また、チャックトップの厚さを金属に比べて薄くすることができるため、熱伝導率が金属より低いセラミックであっても結果的に熱容量が小さくなり、昇温、降温特性を改善することができる。
【００１２】
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、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。
【００１３】
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。
【００１４】
一方、セラミック基板３の底面には、平面視円形状（図示せず）の導体層４１が設けられており、一方、セラミック基板３の内部には、発熱体４２が設けられるとともに、図３に示したような形状のガード電極５とグランド電極６とが設けられている。
なお、図１においては、セラミック基板の内部に発熱体４２が設けられ、底面に導体層４１が設けられていたが、本発明では、導体層４１が発熱体を兼ねていてもよい。この場合、セラミック基板の内部には、発熱体４２を形成しない。
【００１５】
本発明のウエハプローバは、例えば、図１〜３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。
【００１６】
本発明においては、セラミック基板の底面に導体層が形成されている。
上記導体層としては反りを防止することができるものであれば特に限定されず、例えば、金属焼結体、非焼結性金属体、導電性セラミックの焼結体などが挙げられる。上記導体層は、発熱体を兼ねていてもよい。なお、発熱体については、後で詳述する。
【００１７】
上記金属焼結体、上記非焼結性金属体の原料としては、例えば、高融点金属を使用することができる。上記高融点金属としては、例えば、タングステン、モリブデン、ニッケル、インジウム、貴金属（金、銀、パラジウム、白金）などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
また、上記導電性セラミックとしては、例えば、タングステンまたはモリブデンの炭化物等が挙げられる。
【００１８】
上記導体層の厚さは、１〜５０μｍ程度が望ましい。１μｍより薄いと反り防止の効果がなく、５０μｍより厚くなるとセラミック板全体の反りや、ウエハ載置面の平坦度の低下を招くからである。
【００１９】
上記導体層の形状は特に限定されるものではなく、例えば、平面形状（円形状）、平面形状を幾つかの部分に分割した形状、渦巻き形状、同心円形状、格子形状等が挙げられる。また、導体層の形成範囲は、底面の一部であってもよいが、底面のほぼ全体に形成されていることが望ましい。底面のほぼ全体に形成することにより反り防止の効果が充分に発揮されるからである。
【００２０】
上記導体層の表面は、金属層で被覆されていることが望ましい。上記導体層は、金属粒子等の焼結体であり、露出していると酸化しやすく、この酸化により導体層が壊れやすくなるからである。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
本発明で使用するセラミック基板の直径は、１２インチ（３００ｍｍ）以上であることがより好ましい。次世代の半導体ウエハの主流となる大きさだからである。
【００２６】
上記セラミック基板の厚さは１０ｍｍ以下が好ましい。１０ｍｍを超えると、セラミック基板の熱容量が大きくなり、温度制御手段を設けて加熱、冷却すると温度追従性が低下してしまうからである。
セラミック基板の厚さは、５ｍｍ以下がより好ましい。５ｍｍを超えると熱容量がさらに大きくなり、温度制御性、ウエハ載置面の温度均一性が低下するからである。
【００２７】
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、１〜２０ｍｍ、望ましくは１〜１０ｍｍが最適である。上記セラミック基板は、その直径が２００ｍｍ以上であることが望ましく、特に２００〜５００ｍｍであることが最適である。
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。また、ニッケルを含むチャックトップ導体層では、マイグレーションがおきにくい。
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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０．４〜２．５μｍが望ましい。
【００３５】
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。
【００３６】
本発明のウエハプローバには、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。
【００３７】
上記温度制御手段としては、例えば、発熱体４２等が挙げられる。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。
本発明では、セラミック基板の両主面に導体層が形成されており、従って、発熱体を反り防止用の導体層とも兼ねて形成するか、または、上記導体層とは別に、発熱体をセラミック基板の内部に設ける。発熱体の形状としては、例えば、同心円形状、渦巻き形状等が挙げられる。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。
【００３８】
発熱体としては、導体層の場合と同様に、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、発熱するのに充分な抵抗値を有するからである。
【００３９】
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、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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（Ｂ₂ 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。
【００４２】
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。
【００４３】
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２０〜７０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。
【００４４】
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。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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
本発明では、セラミック基板の内部にガード電極５やグランド電極６が形成されていることが望ましい。
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。
【００４８】
また、これらの導体層は、図３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。
【００４９】
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。
格子の導体非形成部分は、図３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。
【００５０】
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１μｍ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。
【００５１】
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。
【００５２】
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の底面に導体層４１が設けられ、導体層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と発熱体４２とがそれぞれ設けられた構成のウエハプローバ１０１、図４に示すようにセラミック基板３の底面に導体層４１が形成されるとともに、そ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。
【００５３】
本発明では、セラミック基板３の内部に発熱体４２、４３が形成され（図１、図４）、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１〜４）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）１６、１７、１８が必要となる。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を充填することにより形成される。
【００５４】
また、接続部（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。
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７（ｆ）参照）。
【００５５】
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。
【００５６】
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℃〜１０００℃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１００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。
【００５７】
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−１６０２（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。
【００５８】
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Ｃｕ／ｎｉ合金の組合せである。
【００５９】
図５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台１１を模式的に示した断面図である。
この支持台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。
【００６０】
次に、本発明のウエハプローバの製造方法の一例を図６〜７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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
次に、グリーンシート３０にガード電極、グランド電極、発熱体を印刷する。
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、発熱体用印刷体７０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体ペーストを印刷することにより形成する。
【００６４】
これらの導体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。
【００６５】
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、導体ペーストを充填してスルーホール印刷体１６０、１７０、１８０を得る。
【００６６】
次に、図６（ａ）に示すように、印刷体５０、６０、７０、１６０、１７０、１８０を有するグリーンシート３０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３０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。
【００６７】
（２）次に、図６（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体ペーストを焼結させる。
加熱温度は、１０００〜２０００℃、加圧は１０〜２０ＭＰａ（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、１７、ガード電極５、グランド電極６、発熱体４２が形成される。
【００６８】
（３）次に、図６（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、焼結体の底面にスパッタリングにより導体層を形成する。次工程で溝形成面にスパッタリングによりチャックトップ導体層を形成する際、同時に底面に導体層４１を形成してもよい。また、導体ペーストを印刷し、これを焼成することにより導体層４１を形成してもよい。
【００６９】
（５）次に、図７（ｄ）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。
【００７０】
（６）次に、図７（ｅ）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。
（７）最後に、図７（ｆ）に示すように、発熱体４１に接続しているスルーホールの露出部分に半田ペーストを印刷した後、外部端子ピン１９１を載せ、加熱してリフローする。加熱温度は、２００〜５００℃が好適である。
【００７１】
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。
【００７２】
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３０１（図４参照）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。
【００７３】
【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。
【００７４】
（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体ペーストＡとした。
【００７５】
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体ペーストＢとした。
【００７６】
次に、グリーンシートに、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５０、グランド電極用印刷体６０を印刷した。さらに、発熱体用印刷体７０を同心円パターンとして印刷した。
【００７７】
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体ペーストＢを充填した（図６（ａ）参照）。
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℃、８ＭＰａ（８０ｋｇ／ｃｍ² ）の圧力で一体化し、積層体を作製した。
【００７８】
（４）次に、この積層体を窒素ガス中で６００℃で５時間脱脂し、１８９０℃、圧力１５ＭＰａ（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３００ｍｍの円状に切り出してセラミック製の板状体とした（図６（ｂ）参照）。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０．７ｍｍ、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。
【００７９】
（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０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ）を設けた（図６（ｃ）参照）。
【００８０】
（６）次に、溝７が形成された面と底面と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。なお、スパッタリングの後、３００℃で１時間アニーリングした。
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。
【００８１】
（７）硫酸ニッケル３０ｇ／ｌ、ほう酸３０ｇ／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７μｍ、ホウ素の含有量が１重量％以下のニッケル層を両面に析出させ、３００℃で１時間アニーリングした（図７（ｄ）参照）。
【００８２】
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。
【００８３】
（８）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１６、１７を露出させるための袋孔１８０を設けた（図７（ｅ）参照）。この袋孔１８０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ピン１９、１９０を接続させた。外部端子１９、１９０は、Ｗ製でもよい。また、スルーホール１８が露出した部分に、金ろうを用い、外部端子１９１を接続させた（図７（ｆ）参照）。
【００８４】
（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１０１を得た。
（１０）このウエハプローバ１０１を図５の断面形状を持つステンレス製の支持台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を介して組み合わせた。
【００８５】
（実施例２）ウエハプローバ３０１（図４参照）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１５ＭＰａ（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３００ｍｍ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５に示した支持台１１上に載置した。
【００８６】
（実施例３）
（１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径１．１μｍ）８０重量部、イットリア（平均粒径０．４μｍ）６重量部、窒化ケイ素２０重量部、アクリル系バインダ１２重量部およびアルコールからなる組成物のスプレードライを行い、顆粒状の粉末を作製した。
（２）次に、この顆粒状の粉末を金型に入れ、平板状に成形して生成形体（グリーン）を得た。この生成形体にドリル加工を施し、シリコンウエハの支持ピンを挿入する貫通孔となる部分を形成した。
（３）上記加工処理の終わった生成形体を１８００℃、圧力２０ＭＰａ（２００ｋｇ／ｃｍ² ）でホットプレスし、厚さが３ｍｍの窒化アルミニウム−窒化ケイ素板状体を得た。
次に、この板状体から直径１２インチ（３００ｍｍ）の円板体を切り出し、セラミック製の板状体（セラミック基板）とした。さらに、表面に溝加工を施した。
【００８７】
（４）このセラミック基板の表面と裏面とに実施例１と同様にして、金めっき層を持つチャックトップ導体層と主としてＮｉめっき層（ガード電極として機能）からなる金属層を形成した。
（５）ドリルで貫通孔を設け、二クロム線をシリコンラバーで挟んだラバーヒータとこのセラミック基板とを一体化し、支持台にセラミックファイバーからなる断熱材を介してボルトで固定した。
【００８８】
（比較例１）導体層を有さないウエハプローバ（直径１２インチ、厚み３ｍｍ）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）、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重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレート法により成形を行って、厚さ０．４７ｍｍのグリーンシートを得た。
【００８９】
(2) 次に、このグリーンシートを８０℃で５時間乾燥させた。
(3) グリーンシートを５０枚、１３０℃、８ＭＰａ（８０ｋｇ／ｃｍ² ）の圧力で積層した。
(4) 次に、得られた積層体を窒素ガス中、６００℃で５時間脱脂し、１８９０℃、圧力１５ＭＰａ（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３００ｍｍの円板状に切り出した。
(5) この後、実施例２の（５）〜（１０）と同様にして、溝、吸引孔およびチャックトップ導体層等を形成したが、底面には導体層４１を形成しなかった。
【００９０】
評価方法
支持台上に載置された上記実施例１〜３および比較例１で製造したウエハプローバについて、１５０℃における反り量を測定した。反り量の測定には、京セラ社製形状測定器、商品名「ナノウェイ」を使用した。
【００９１】
また、１．５ＭＰａ（１５ｋｇ／ｃｍ² ）の圧力でプローブカードを押圧した場合にシリコンウエハに破損が発生するか否かについて調べた。
その結果を下記の表１に示した。
【００９２】
【表１】

【００９３】
上記表１より明らかなように、導体層４１を備えたウエハプローバ（実施例１〜３）では、厚さが３ｍｍと薄くても反りが発生せず、シリコンウエハの破損も発生していないのに対し、導体層を備えていないウエハプローバ（比較例１）では、反りが発生し、シリコンウエハにも破損が発生した。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明のように、本願発明のウエハプローバおよびウエハプローバに使用されるセラミック基板は、セラミック基板の両面に、チャックトップ導体層と反り防止用の導体層とが形成されているので、このウエハプローバ等が高温にさらされた場合にも、反りが発生せず、チャックトップ導体層上にシリコンウエハを載置して導通試験を行っても、シリコンウエハが破損することはない。
さらに、導体層を設けることにより、セラミック基板の厚さを薄くすることができ、昇温、降温特性に優れたウエハプローバ等とすることができる。
【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Ａ−Ａ線断面図である。
【図４】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５】本発明のウエハプローバを支持台と組み合わせた場合を模式的に示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）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７】（ｄ）〜（ｆ）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８】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。
【符号の説明】
１０１、３０１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吸引孔
１０断熱材
１１支持台
１２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導体層
４２発熱体
４３金属線
５１導体層
５２導体層非形成部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wafer prober used mainly in the semiconductor industry and a ceramic substrate used for a wafer prober, and more particularly to a wafer prober used for a wafer prober and a wafer prober which are thin and light and have excellent temperature rise / fall characteristics. .
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0002]
[Prior art]
A semiconductor is an extremely important product required in various industries. For example, a semiconductor chip is obtained by slicing a silicon single crystal to a predetermined thickness to produce a silicon wafer, and then various circuits and the like on the silicon wafer. It is manufactured by forming.
In the manufacturing process of this semiconductor chip, a probing process is required to measure and check whether or not the electrical characteristics of the silicon wafer are operating as designed. For this purpose, a so-called prober is used.
[0003]
As such a wafer prober, for example, Japanese Patent No. 2587289 discloses a wafer prober using a ceramic substrate.
In the wafer prober, for example, as shown in FIG. 8, a silicon wafer W is placed on the wafer prober 501, a probe card 601 having tester pins is pressed against the silicon wafer W, and a voltage is applied while heating and cooling. Conduct a continuity test.
FIG. 8 shows a diagram in which a power source is connected to the wafer prober. The chuck top electrode 2, the ground electrode 6 and the guard electrode 5 of the wafer prober 501 are connected to the power source V through the through

holes

17, 16 and the like.₁ Are connected, and the ground electrode 6 is grounded and has a zero potential. Further, the chuck top electrode 2 and the guard electrode 5 are equipotential.
The heating element 41 has a power supply V.₂ However, the probe card 601 has a power supply V_Three Are connected to each other.
[0004]
The ceramic substrates disclosed in the above publications all have a diameter of about 6 inches (150 mm) or a thickness that is somewhat thick (for example, 8 mm or more).
However, with the recent increase in size of silicon wafers, a ceramic substrate having a diameter of 8 inches or more has been demanded.
[0005]
In addition, in a wafer prober used in a silicon wafer manufacturing process, it is necessary to heat a ceramic substrate with a heating element embedded therein, and to further reduce temperature and improve temperature followability. In addition, it is necessary to reduce the thickness.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a large and thin ceramic substrate, when a chuck top conductor layer is formed on one surface, warping occurs when heated to about 150 to 300 ° C.
When this warpage occurs, there is a problem that the silicon wafer is damaged when the silicon wafer is placed on the ceramic substrate and the tester pins are pressed against it.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Accordingly, as a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have found that this is because the metal film of the chuck top conductor layer is contracted by heating.
The reason for the shrinkage is not clear, but for example, in the case of a plating film, it is presumed that the hydrogen occluded inside is removed by heating and the plating film shrinks.
Accordingly, the inventors have found that such a warp can be prevented by forming a conductor layer on the side surface opposite to the chuck top conductor layer forming surface of the ceramic substrate, and the present invention has been completed.
[0008]
That is, the present inventionA wafer prober for performing a continuity test by placing a silicon wafer on which a circuit is formed on a ceramic substrate and pressing a probe card having a tester pin,
The ceramic substrate has a disc shape, a diameter of 300 mm or more, and a thickness of 3 to 10 mm.
the aboveA wafer prober having a chuck top conductor layer formed on one main surface of a ceramic substrate and a conductor layer formed on the other main surface, and a ceramic substrate used for the wafer prober.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The wafer prober of the present invention (hereinafter also including a ceramic substrate used for a wafer prober)A wafer prober for performing a continuity test by placing a silicon wafer on which a circuit is formed on a ceramic substrate and pressing a probe card having a tester pin. The ceramic substrate is disk-shaped and has a diameter of 300 mm or more. , Its thickness is 3-10mm, aboveA chuck top conductor layer is formed on one main surface of the ceramic substrate, and a conductor layer is formed on the other main surface.
The ceramic substrate of the present invention is used in a wafer prober, and specifically functions as a stage for semiconductor wafer probing (so-called chuck top). A stage in which a metal thin film is formed on a ceramic substrate of the same type as that of a semiconductor is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open Nos. 62-180944 and 62-201937. There is no description or suggestion of forming a conductor layer.
[0010]
In the present invention, a ceramic substrate having a high rigidity is used, and a conductor layer is formed on one main surface of the ceramic substrate. For example, the ceramic substrate becomes a high temperature of about 150 to 300 ° C. Even when the layer shrinks, the conductor layer formed on the side surface opposite to the surface on which the chuck top conductor layer is formed (hereinafter referred to as the bottom surface) also shrinks in the same manner, thereby preventing the ceramic substrate from warping. be able to.
Therefore, even if the chuck top is pushed by the tester pin of the probe card at such a high temperature, the chuck top does not warp, and as a result, the silicon wafer can be prevented from being damaged.
[0011]
In addition, since the thickness of the chuck top can be made thinner than that of metal, even if the ceramic has lower thermal conductivity than the metal, the heat capacity is consequently reduced, and the temperature rise / fall characteristics can be improved. .
[0012]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of a wafer prober of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, and FIG. 3 is an AA line in the wafer prober shown in FIG. It is sectional drawing.
[0013]
In this wafer prober 101, concentric grooves 7 are formed on the surface of a circular ceramic substrate 3 in plan view, and a plurality of suction holes 8 for sucking a silicon wafer are provided in a part of the grooves 7. The chuck top conductor layer 2 for connecting to the electrode of the silicon wafer is formed in a circular shape on most of the ceramic substrate 3 including the groove 7.
[0014]
On the other hand, a conductor layer 41 having a circular shape (not shown) in plan view is provided on the bottom surface of the ceramic substrate 3, and on the other hand, a heating element 42 is provided inside the ceramic substrate 3. A guard electrode 5 and a ground electrode 6 having a shape as shown are provided.
In FIG. 1, the heating element 42 is provided inside the ceramic substrate and the conductor layer 41 is provided on the bottom surface. However, in the present invention, the conductor layer 41 may also serve as the heating element. In this case, the heating element 42 is not formed inside the ceramic substrate.
[0015]
The wafer prober of the present invention has a configuration as shown in FIGS. In the following, each member constituting the wafer prober and other embodiments of the wafer prober of the present invention will be described sequentially in detail.
[0016]
In the present invention, a conductor layer is formed on the bottom surface of the ceramic substrate.
The conductor layer is not particularly limited as long as warpage can be prevented, and examples thereof include a metal sintered body, a non-sinterable metal body, and a sintered body of conductive ceramic. The conductor layer may also serve as a heating element. The heating element will be described in detail later.
[0017]
As a raw material for the metal sintered body and the non-sinterable metal body, for example, a refractory metal can be used. Examples of the refractory metal include tungsten, molybdenum, nickel, indium, and noble metals (gold, silver, palladium, platinum). These may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the conductive ceramic include tungsten or molybdenum carbide.
[0018]
As for the thickness of the said conductor layer, about 1-50 micrometers is desirable. This is because if it is thinner than 1 μm, there is no effect of preventing warpage, and if it is thicker than 50 μm, warping of the entire ceramic plate and a decrease in flatness of the wafer mounting surface are caused.
[0019]
The shape of the conductor layer is not particularly limited, and examples thereof include a planar shape (circular shape), a shape obtained by dividing the planar shape into several portions, a spiral shape, a concentric circular shape, and a lattice shape. In addition, the formation range of the conductor layer is a part of the bottom surface.TheHowever, it is desirable that it is formed on substantially the entire bottom surface. This is because the effect of preventing warpage is sufficiently exerted by forming it over substantially the entire bottom surface.
[0020]
The surface of the conductor layer is preferably coated with a metal layer. This is because the conductor layer is a sintered body such as metal particles, and is easily oxidized when exposed, and the conductor layer is easily broken by this oxidation.
[0021]
As for the thickness of a metal layer, 0.1-10 micrometers is desirable. This is because the oxidation of the heating element can be prevented without changing the resistance value of the heating element.
The metal used for coating may be a non-oxidizing metal. Specifically, at least one selected from gold, silver, palladium, platinum, and nickel is preferable. Of these, nickel is more preferable. This is because the heating element requires a terminal for connecting to a power source, and this terminal is attached to the heating element via solder, but nickel prevents thermal diffusion of the solder.
[0022]
The ceramic substrate used in the wafer prober of the present invention is preferably at least one selected from nitride ceramics, carbide ceramics and oxide ceramics.
[0023]
Examples of the nitride ceramic include metal nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride.
Examples of the carbide ceramic include metal carbide ceramics such as silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, and tungsten carbide.
[0024]
Examples of the oxide ceramic include metal oxide ceramics such as alumina, zirconia, cordierite, and mullite.
These ceramics may be used independently and may use 2 or more types together.
[0025]
The diameter of the ceramic substrate used in the present invention is more preferably 12 inches (300 mm) or more. This is because it is the mainstream size of next-generation semiconductor wafers.
[0026]
The thickness of the ceramic substrate is preferably 10 mm or less. If the thickness exceeds 10 mm, the heat capacity of the ceramic substrate will increase, and if temperature control means is provided for heating and cooling, the temperature followability will be reduced.
The thickness of the ceramic substrate is more preferably 5 mm or less. This is because if it exceeds 5 mm, the heat capacity is further increased, and the temperature controllability and the temperature uniformity of the wafer mounting surface are lowered.
[0027]
In the present invention, the thickness of the ceramic substrate of the chuck top needs to be thicker than the chuck top conductor layer, and specifically, 1 to 20 mm, preferably 1 to 10 mm is optimal. The ceramic substrate preferably has a diameter of 200 mm or more, and particularly preferably 200 to 500 mm.
In the present invention, since the back surface of the silicon wafer is used as an electrode, a chuck top conductor layer is formed on the surface of the ceramic substrate.
[0028]
The thickness of the chuck top conductor layer is preferably 1 to 20 μm. If the thickness is less than 1 μm, the resistance value becomes too high to function as an electrode, while if it exceeds 20 μm, the conductor is easily peeled off due to the stress of the conductor.
[0029]
As the chuck top conductor layer, for example, at least one metal selected from refractory metals such as copper, titanium, chromium, nickel, noble metals (gold, silver, platinum, etc.), tungsten, and molybdenum can be used.
[0030]
The chuck top conductor layer may be a porous body made of metal or conductive ceramic. In the case of a porous body, it is not necessary to form a groove for suction adsorption as described later, and not only can the wafer be damaged due to the presence of the groove, but also uniform suction adsorption over the entire surface. It is because it is realizable.
As such a porous body, a metal sintered body can be used.
Moreover, when using a porous body, the thickness can be used by 1-200 micrometers. Solder or brazing material is used to join the porous body and the ceramic substrate.
[0031]
The chuck top conductor layer preferably contains nickel. This is because the hardness is high and the deformation is difficult even when the tester pin is pressed. Further, migration is difficult to occur in the chuck top conductor layer containing nickel.
As a specific configuration of the chuck top conductor layer, for example, a nickel sputtering layer is first formed, and an electroless nickel plating layer is provided thereon, or titanium, molybdenum, and nickel are sputtered in this order. Further, nickel deposited by electroless plating or electrolytic plating may be used.
[0032]
Alternatively, titanium, molybdenum, and nickel may be sputtered in this order, and copper and nickel may be deposited thereon by electroless plating. This is because the resistance value of the chuck top electrode can be reduced by forming the copper layer.
[0033]
Further, titanium and copper may be sputtered in this order, and nickel may be deposited thereon by electroless plating or electrolytic plating.
Further, chromium and copper may be sputtered in this order, and nickel may be deposited thereon by electroless plating or electrolytic plating.
[0034]
The above titanium and chromium can improve the adhesion with ceramics, and molybdenum can improve the adhesion with nickel.
The thickness of titanium and chromium is preferably 0.1 to 0.5 μm, the thickness of molybdenum is preferably 0.5 to 7.0 μm, and the thickness of nickel is preferably 0.4 to 2.5 μm.
[0035]
A noble metal layer (gold, silver, platinum, palladium) is preferably formed on the surface of the chuck top conductor layer.
This is because the noble metal layer can prevent contamination due to base metal migration. As for the thickness of a noble metal layer, 0.01-15 micrometers is desirable.
[0036]
The wafer prober of the present invention is preferably provided with temperature control means. This is because a silicon wafer continuity test can be performed while heating or cooling.
[0037]
Examples of the temperature control means include the heating element 42 and the like. When providing a heat generating body, you may provide the blowing port of refrigerant | coolants, such as air, as a cooling means.
In the present invention, the conductor layers are formed on both main surfaces of the ceramic substrate. Therefore, the heating element is also formed as a conductor layer for preventing warpage, or separately from the conductor layer, the heating element is made of ceramic. Provided inside the substrate. Examples of the shape of the heating element include a concentric circle shape and a spiral shape. A plurality of heating elements may be provided. In this case, it is desirable that the pattern of each layer is formed so as to complement each other, and the pattern is formed in some layer as viewed from the heating surface. For example, it is a structure that is staggered with respect to each other.
[0038]
Examples of the heating element include a sintered body of metal or conductive ceramic, a metal foil, a metal wire, and the like, as in the case of the conductor layer. The metal sintered body is preferably at least one selected from tungsten and molybdenum. This is because these metals are relatively difficult to oxidize and have sufficient resistance to generate heat.
[0039]
Further, as the conductive ceramic, at least one selected from carbides of tungsten and molybdenum can be used.
Furthermore, when the heating element is formed outside the ceramic substrate, it is desirable to use noble metal (gold, silver, palladium, platinum) or nickel as the metal sintered body. Specifically, silver, silver-palladium, or the like can be used.
The metal particles used for the metal sintered body may be spherical, flake shaped, or a mixture of spherical and flake shaped.
[0040]
A metal oxide may be added to the metal sintered body. The metal oxide is used in order to adhere the nitride ceramic or carbide ceramic to the metal particles. Although the reason why the metal oxide improves the adhesion between the nitride ceramic or carbide ceramic and the metal particles is not clear, a slight oxide film is formed on the metal particle surface and the surface of the nitride ceramic or carbide ceramic. It is considered that the oxide films are sintered and integrated through the metal oxide, and the metal particles and the nitride ceramic or carbide ceramic are in close contact with each other.
[0041]
Examples of the metal oxide include lead oxide, zinc oxide, silica, and boron oxide (B₂ O_Three ), At least one selected from alumina, yttria, and titania. This is because these oxides can improve the adhesion between the metal particles and the nitride ceramic or carbide ceramic without increasing the resistance value of the heating element.
[0042]
The metal oxide is desirably 0.1% by weight or more and less than 10% by weight with respect to the metal particles. This is because the resistance value does not become too large, and the adhesion between the metal particles and the nitride ceramic or carbide ceramic can be improved.
[0043]
Lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B₂ O_Three ), Alumina, yttria, and titania, when the total amount of metal oxide is 100 parts by weight, lead oxide is 1 to 10 parts by weight, silica is 1 to 30 parts by weight, and boron oxide is 5 to 50 parts by weight. Zinc oxide is preferably 20 to 70 parts by weight, alumina 1 to 10 parts by weight, yttria 1 to 50 parts by weight, and titania 1 to 50 parts by weight. However, it is desirable that the total of these is adjusted within a range not exceeding 100 parts by weight. This is because these ranges can particularly improve the adhesion to the nitride ceramic.
[0044]
When the heating element is provided on the surface of the ceramic substrate, the surface of the heating element is preferably covered with the metal layer 410. The heating element is a sintered body of metal particles, and is easily oxidized when exposed, and the resistance value changes due to this oxidation. Therefore, oxidation can be prevented by coating the surface with a metal layer.
[0045]
As for the thickness of a metal layer, 0.1-10 micrometers is desirable. This is because the oxidation of the heating element can be prevented without changing the resistance value of the heating element.
The metal used for coating may be a non-oxidizing metal. Specifically, at least one selected from gold, silver, palladium, platinum, and nickel is preferable. Of these, nickel is more preferable. This is because the heating element requires a terminal for connecting to a power source, and this terminal is attached to the heating element via solder, but nickel prevents thermal diffusion of the solder. As a connection terminal, a terminal pin made of Kovar can be used.
In addition, when forming a heat generating body inside a heater board, since a heat generating body surface is not oxidized, coating | covering is unnecessary. When the heating element is formed inside the heater plate, a part of the surface of the heating element may be exposed.
[0046]
The metal foil used as the heating element is preferably a heating element formed by patterning nickel foil or stainless steel foil by etching or the like.
The patterned metal foil may be bonded with a resin film or the like.
Examples of the metal wire include a tungsten wire and a molybdenum wire.
[0047]
In the present invention, it is desirable that the guard electrode 5 and the ground electrode 6 are formed inside the ceramic substrate.
The guard electrode 5 is an electrode for canceling the stray capacitor interposed in the measurement circuit, and is supplied with the ground potential of the measurement circuit (that is, the chuck top conductor layer 2 in FIG. 1). The ground electrode 6 is provided for canceling noise from the temperature control means.
[0048]
Further, it is desirable that these conductor layers be provided in a lattice form as shown in FIG. This is because the adhesiveness between the upper and lower ceramics of the conductor layer can be improved, and even when a thermal shock is applied, cracks do not occur and peeling does not occur at the interface between the guard electrode 5, the ground electrode 6 and the ceramic.
[0049]
Further, a capacitor is formed between the chuck top conductor layer 2 and the guard electrode 5. However, if the guard electrode 5 is formed in a lattice shape, unnecessary capacitance can be reduced.
The conductor non-formation portion of the lattice may be a square as shown in FIG. 3, or a circle or an ellipse. Moreover, when the conductor non-forming part is a square, rounds may be provided at the corners.
[0050]
As for the thickness of the guard electrode 5 and the ground electrode 6, 1-20 micrometers is desirable. This is because the resistance increases when the thickness of these electrodes is less than 1 μm, while the thermal shock resistance decreases when the thickness exceeds 20 μm.
[0051]
It is desirable that grooves 7 and air suction holes 8 are formed on the chuck top conductor layer forming surface of the wafer prober of the present invention as shown in FIG. A plurality of suction holes 8 are provided to achieve uniform suction. This is because the silicon wafer W can be placed and sucked from the suction holes 8 to suck the silicon wafer W.
[0052]
As a wafer prober in the present invention, for example, as shown in FIG. 1, a conductor layer 41 is provided on the bottom surface of the ceramic substrate 3, and a guard electrode 5 layer and a ground electrode are provided between the conductor layer 41 and the chuck top conductor layer 2. 6 and a heating probe 42, respectively, and a conductor layer 41 is formed on the bottom surface of the ceramic substrate 3 as shown in FIG. 4, and a metal wire 43 as a heating element is embedded therein. Examples thereof include a wafer prober 301 having a configuration in which a guard electrode 5 and a ground electrode 6 are provided between the metal wire 43 and the chuck top conductor layer 2. Every wafer prober necessarily has a groove 7 and a suction hole 8.
[0053]
In the present invention, the

heating elements

42 and 43 are formed inside the ceramic substrate 3 (FIGS. 1 and 4), and the guard electrode 5 and the ground electrode 6 (FIGS. 1 to 4) are formed inside the ceramic substrate 3. Connection portions (through holes) 16, 17, and 18 for connecting these and external terminals are required. The through holes 16, 17 and 18 are formed by filling a refractory metal such as tungsten paste or molybdenum paste, or a conductive ceramic such as tungsten carbide or molybdenum carbide.
[0054]
Moreover, as for the diameter of the connection part (through-hole) 16, 17, 18, 18, 0.1-10 mm is desirable. This is because cracks and distortion can be prevented while preventing disconnection.
External terminal pins are connected using the through holes as connection pads (see FIG. 7F).
[0055]
Connection is made with solder or brazing material. As the brazing material, silver brazing, palladium brazing, aluminum brazing, or gold brazing is used. As the gold brazing, an Au—Ni alloy is desirable. This is because the Au—Ni alloy has excellent adhesion to tungsten.
[0056]
The Au / Ni ratio is desirably [81.5-82.5 (wt%)] / [18.5-17.5 (wt%)].
The thickness of the Au—Ni layer is preferably 0.1 to 50 μm. This is because the range is sufficient to secure the connection. 10^-6-10^-FiveWhen used at a high temperature of 500 ° C. to 1000 ° C. at a high vacuum of Pa, the Au—Cu alloy deteriorates, but the Au—Ni alloy is advantageous without such deterioration. The amount of impurity elements in the Au—Ni alloy is desirably less than 1 part by weight when the total amount is 100 parts by weight.
[0057]
In the present invention, a thermocouple can be embedded in the ceramic substrate as necessary. This is because the temperature of the heating element can be measured by a thermocouple, and the temperature can be controlled by changing the voltage and current based on the data.
The size of the joining portion of the metal wire of the thermocouple is preferably equal to or larger than the strand diameter of each metal wire and 0.5 mm or less. With such a configuration, the heat capacity of the joint portion is reduced, and the temperature is accurately and quickly converted into a current value. For this reason, temperature controllability is improved and the temperature distribution on the heating surface of the wafer is reduced.
Examples of the thermocouple include K-type, R-type, B-type, S-type, E-type, J-type, and T-type thermocouples as described in JIS-C-1602 (1980).
[0058]
K type is a combination of Ni / Cr alloy and Ni alloy, R type is a combination of Pt-13% Rh alloy and Pt, B type is a combination of Pt-30% Rh alloy and Pt-65% Rh alloy, S type Is a combination of Pt-10% Rh alloy and Pt, type E is a combination of Ni / Cr alloy and Cu / Ni alloy, type J is a combination of Fe and Cu / Ni alloy, type T is Cu and Cu / Ni It is a combination of alloys.
[0059]
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the support base 11 for installing the wafer prober of the present invention having the above configuration.
A coolant outlet 12 is formed in the support 11, and the coolant is blown from the coolant inlet 14. Further, air is sucked from the suction port 13, and a silicon wafer (not shown) placed on the wafer prober is sucked into the groove 7 through the suction hole 8.
[0060]
Next, an example of the wafer prober manufacturing method of the present invention will be described based on the cross-sectional views shown in FIGS.
(1) First, a green sheet 30 is obtained by mixing ceramic powders such as oxide ceramics, nitride ceramics, and carbide ceramics with a binder and a solvent.
As the above-mentioned ceramic powder, for example, aluminum nitride, silicon carbide or the like can be used, and if necessary, a sintering aid such as yttria may be added.
[0061]
The binder is preferably at least one selected from an acrylic binder, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol.
Further, the solvent is preferably at least one selected from α-terpineol and glycol.
A paste obtained by mixing these is formed into a sheet shape by a doctor blade method to produce a green sheet 30.
[0062]
The green sheet 30 can be provided with a through hole for inserting a support pin of a silicon wafer or a recess for embedding a thermocouple, if necessary. The through hole and the concave portion can be formed by punching or the like.
The thickness of the green sheet 30 is preferably about 0.1 to 5 mm.
[0063]
Next, a guard electrode, a ground electrode, and a heating element are printed on the green sheet 30.
Printing is performed so as to obtain a desired aspect ratio in consideration of the shrinkage rate of the green sheet 30, thereby obtaining a guard electrode printed body 50, a ground electrode printed body 60, and a heating element printed body 70.
The printed body is formed by printing a conductive paste containing conductive ceramics, metal particles, and the like.
[0064]
The conductive ceramic particles contained in these conductor pastes are optimally tungsten or molybdenum carbides. This is because it is difficult to oxidize and the thermal conductivity is difficult to decrease.
Moreover, as a metal particle, tungsten, molybdenum, platinum, nickel etc. can be used, for example.
[0065]
The average particle diameter of the conductive ceramic particles and metal particles is preferably 0.1 to 5 μm. This is because it is difficult to print the paste if these particles are too large or too small. Examples of such a paste include 85 to 97 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles, 1.5 to 10 parts by weight of at least one binder selected from acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve and polyvinyl alcohol, α-terpineol, glycol A paste prepared by mixing 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from ethyl alcohol and butanol is optimal.
Furthermore, through-hole printed

bodies

160, 170, 180 are obtained by filling the holes formed by punching or the like with a conductive paste.
[0066]
Next, as shown in FIG. 6A, the green sheet 30 having the printed

bodies

50, 60, 70, 160, 170, and 180 and the green sheet 30 not having the printed body are laminated. The reason why the green sheet 30 having no printing body is laminated on the heating element forming side is to prevent the end face of the through hole from being exposed and being oxidized during the heating element forming firing. If the heating element is fired with the end face of the through hole exposed, it is necessary to sputter a metal that is difficult to oxidize, such as nickel, and more preferably, it may be coated with Au—Ni gold brazing. .
[0067]
(2) Next, as shown in FIG.6 (b), a laminated body is heated and pressurized, and a green sheet and a conductor paste are sintered.
The heating temperature is 1000 to 2000 ° C., and the pressure is 10 to 20 MPa (100 to 200 kg / cm² The heating and pressurization are performed in an inert gas atmosphere. Argon, nitrogen, etc. can be used as the inert gas. Through

holes

16 and 17, the guard electrode 5, the ground electrode 6, and the heating element 42 are formed in this process.
[0068]
(3) Next, as shown in FIG.6 (c), the groove | channel 7 is provided in the surface of a sintered compact. The groove 7 is formed by drilling, sandblasting or the like.
(4) Next, a conductor layer is formed on the bottom surface of the sintered body by sputtering. When the chuck top conductor layer is formed on the groove forming surface by sputtering in the next step, the conductor layer 41 may be simultaneously formed on the bottom surface. Alternatively, the conductor layer 41 may be formed by printing a conductor paste and firing it.
[0069]
(5) Next, as shown in FIG. 7D, after sputtering titanium, molybdenum, nickel or the like on the wafer mounting surface (groove forming surface), electroless nickel plating or the like is applied to form the chuck top conductor layer 2. Provide.
[0070]
(6) Next, as shown in FIG. 7E, a suction hole 8 penetrating from the groove 7 to the back surface and a bag hole 180 for connecting an external terminal are provided.
It is desirable that at least a part of the inner wall of the bag hole 180 is made conductive, and the inner wall made conductive is connected to the guard electrode 5, the ground electrode 6, and the like.
(7) Finally, as shown in FIG. 7F, after solder paste is printed on the exposed portion of the through hole connected to the heating element 41, the external terminal pin 191 is placed and heated to reflow. 200-500 degreeC is suitable for heating temperature.
[0071]
In addition,

external terminals

19 and 190 are also provided in the bag hole 180 through a gold solder. Furthermore, if necessary, a bottomed hole can be provided and a thermocouple can be embedded therein.
As the solder, an alloy such as silver-lead, lead-tin, or bismuth-tin can be used. The thickness of the solder layer is preferably 0.1 to 50 μm. This is because the range is sufficient to secure the connection by solder.
[0072]
In the above description, the wafer prober 101 (see FIG. 1) is taken as an example. However, when the wafer prober 301 (see FIG. 4) is manufactured, a ceramic plate is used as a guard electrode, a metal plate as a ground electrode, and a metal wire. It is sufficient to embed and heat as a heating element.
[0073]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
(Example 1) Manufacture of wafer prober 101 (see FIG. 1)
(1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttria (average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 part by weight And the composition which mixed 53 weight part of alcohol which consists of 1-butanol and ethanol was shape | molded by the doctor blade method, and the 0.47 mm-thick green sheet was obtained.
[0074]
(2) After this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, a through hole for a through hole for connecting the heating element and the external terminal pin by punching was provided.
(3) Conductive paste A was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, 3.0 parts by weight of an acrylic binder, 3.5 parts by weight of α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of a dispersant.
[0075]
Further, 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent and 0.2 parts by weight of a dispersant were mixed to obtain a conductor paste B.
[0076]
Next, a grid-like guard electrode printed body 50 and a ground electrode printed body 60 were printed on the green sheet by screen printing using the conductor paste A. Further, the heating element printing body 70 was printed as a concentric pattern.
[0077]
Moreover, the through-hole for through-holes for connecting with a terminal pin was filled with the conductor paste B (refer Fig.6 (a)).
Furthermore, 50 printed green sheets and non-printed green sheets were laminated to 130 ° C., 8 MPa (80 kg / cm² ) To obtain a laminate.
[0078]
(4) Next, the laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, 1890 ° C., pressure 15 MPa (150 kg / cm² ) For 3 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 3 mm. This was cut into a circle having a diameter of 300 mm to obtain a ceramic plate (see FIG. 6B). The size of the through hole was 2.0 mm in diameter and 3.0 mm in depth.
Further, the thickness of the guard electrode 5 and the ground electrode 6 is 6 μm, the formation position of the guard electrode 5 is 0.7 mm from the wafer placement surface, and the formation position of the ground electrode 6 is 1.4 mm from the wafer placement surface. The body formation position was 2.8 mm from the wafer placement surface.
[0079]
(5) After polishing the plate-like body obtained in (4) above with a diamond grindstone, a mask is placed, and a concave portion (not shown) for a thermocouple is formed on the surface by blasting with SiC or the like and a silicon wafer An adsorption groove 7 (width 0.5 mm, depth 0.5 mm) was provided (see FIG. 6C).
[0080]
(6) Next, titanium, molybdenum, and nickel layers were formed by sputtering on the surface and the bottom surface where the grooves 7 were formed. As an apparatus for sputtering, SV-4540 manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd. was used. The sputtering conditions were an atmospheric pressure of 0.6 Pa, a temperature of 100 ° C., and a power of 200 W, and the sputtering time was adjusted between 30 seconds and 1 minute for each metal. After sputtering, annealing was performed at 300 ° C. for 1 hour.
The obtained film was 0.5 μm for titanium, 4 μm for molybdenum, and 1.5 μm for nickel from an X-ray fluorescence spectrometer image.
[0081]
(7) The ceramic plate 3 obtained in (6) is immersed in an electroless nickel plating bath made of an aqueous solution containing nickel sulfate 30 g / l, boric acid 30 g / l, ammonium chloride 30 g / l, and Rochelle salt 60 g / l. A nickel layer having a thickness of 7 μm and a boron content of 1% by weight or less was deposited on both surfaces of the surface of the metal layer formed by sputtering, and annealed at 300 ° C. for 1 hour (see FIG. 7D).
[0082]
Furthermore, the surface was immersed in an electroless gold plating solution composed of 2 g / l potassium gold cyanide, 75 g / l ammonium chloride, 50 g / l sodium citrate, and 10 g / l sodium hypophosphite at 93 ° C. for 1 minute. Then, a gold plating layer having a thickness of 1 μm was formed on the nickel plating layer.
[0083]
(8) The air suction hole 8 that extends from the groove 7 to the back surface is formed by drilling, and a bag hole 180 is provided for exposing the through holes 16 and 17 (see FIG. 7E). An external terminal pin 19 made of Kovar was reflowed by heating at 970 ° C. using a gold solder made of a Ni—Au alloy (Au 81.5 wt%, Ni 18.4 wt%, impurities 0.1 wt%) in the bag hole 180. , 190 were connected. The

external terminals

19 and 190 may be made of W. Further, an external terminal 191 was connected to the exposed portion of the through hole 18 using a gold solder (see FIG. 7F).
[0084]
(9) A plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the recess to obtain a wafer prober 101.
(10) This wafer prober 101 was combined with a stainless steel support base having the cross-sectional shape of FIG. 5 via a heat insulating material 10 made of ceramic fiber (trade name: Ibi wool).
[0085]
(Example 2) Manufacture of wafer prober 301 (see FIG. 4)
(1) A grid-like electrode was formed by punching a tungsten foil having a thickness of 10 μm.
Two grid-like electrodes (each of which serves as a guard electrode 5 and a ground electrode 6) and tungsten wire are 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama, average particle size 1.1 μm), yttria (average particle size) 0.4 μm) together with 4 parts by weight, put in a mold and in nitrogen gas at 1890 ° C., pressure 15 MPa (150 kg / cm² ) For 3 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 3 mm. This was cut into a circle having a diameter of 300 mm to obtain a plate-like body.
(2) The steps (5) to (10) of Example 2 are performed on the plate-like body to obtain a wafer prober 301. The wafer prober 301 is shown in FIG. 11 was mounted.
[0086]
(Example 3)
(1) From 80 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama, average particle size 1.1 μm), 6 parts by weight yttria (average particle size 0.4 μm), 20 parts by weight silicon nitride, 12 parts by weight acrylic binder and alcohol The resulting composition was spray-dried to produce a granular powder.
(2) Next, this granular powder was put in a mold and formed into a flat plate shape to obtain a green body (green). This generated shape was drilled to form a portion to be a through hole into which the support pin of the silicon wafer was inserted.
(3) The formed body after the above processing is processed at 1800 ° C., pressure 20 MPa (200 kg / cm² ) To obtain an aluminum nitride-silicon nitride plate having a thickness of 3 mm.
Next, a disk body having a diameter of 12 inches (300 mm) was cut out from the plate body to obtain a ceramic plate body (ceramic substrate). Furthermore, the surface was grooved.
[0087]
(4) A chuck top conductor layer having a gold plating layer and a metal layer mainly composed of a Ni plating layer (functioning as a guard electrode) were formed on the front and back surfaces of the ceramic substrate in the same manner as in Example 1.
(5) A through-hole was provided with a drill, a rubber heater in which a dichrome wire was sandwiched between silicon rubbers, and this ceramic substrate were integrated, and the support was fixed with bolts via a heat insulating material made of ceramic fibers.
[0088]
Comparative Example 1 Production of a wafer prober (diameter 12 inches, thickness 3 mm) having no conductor layer
(1) Aluminum nitride powder (average particle size: 1.1 μm manufactured by Tokuyama Corporation), yttria (average particle size: 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 part by weight and 1 -Using a paste in which 53 parts by weight of alcohol composed of butanol and ethanol were mixed, molding was performed by a doctor blade method to obtain a green sheet having a thickness of 0.47 mm.
[0089]
(2) Next, this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours.
(3) 50 green sheets, 130 ° C., 8 MPa (80 kg / cm² ).
(4) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, 1890 ° C., pressure 15 MPa (150 kg / cm² ) For 3 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 3 mm. This was cut out into a disk shape of 300 mm.
(5) Thereafter, grooves, suction holes, chuck top conductor layers, and the like were formed in the same manner as in (2) to (10) of Example 2, but the conductor layer 41 was not formed on the bottom surface.
[0090]
Evaluation methods
About the wafer prober manufactured in the said Examples 1-3 and the comparative example 1 mounted on the support stand, the curvature amount in 150 degreeC was measured. For measuring the amount of warpage, a shape measuring instrument manufactured by Kyocera Corporation, trade name “Nanoway” was used.
[0091]
Also, 1.5 MPa (15 kg / cm² It was investigated whether or not the silicon wafer was damaged when the probe card was pressed with a pressure of).
The results are shown in Table 1 below.
[0092]
[Table 1]

[0093]
As apparent from Table 1 above, in the wafer prober (Embodiments 1 to 3) provided with the conductor layer 41, no warpage occurs even if the thickness is as thin as 3 mm, and the silicon wafer is not damaged. On the other hand, in the wafer prober not provided with the conductor layer (Comparative Example 1), warpage occurred and the silicon wafer was also damaged.
[0094]
【The invention's effect】
As described above, the wafer prober of the present invention and the ceramic substrate used in the wafer prober have the chuck top conductor layer and the warp preventing conductor layer formed on both sides of the ceramic substrate. Even when exposed to high temperatures, no warpage occurs, and even if a silicon wafer is placed on the chuck top conductor layer and a continuity test is performed, the silicon wafer is not damaged.
Furthermore, by providing a conductor layer, the thickness of the ceramic substrate can be reduced, and a wafer prober or the like having excellent temperature rise and temperature drop characteristics can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a wafer prober of the present invention.
2 is a plan view of the wafer prober shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the wafer prober shown in FIG. 1 taken along line AA.
FIG. 4 is a sectional view schematically showing an example of a wafer prober of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a case where the wafer prober of the present invention is combined with a support base.
FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the wafer prober of the present invention.
7 (d) to (f) are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the wafer prober of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a continuity test is performed using the wafer prober of the present invention.
[Explanation of symbols]
101, 301 Wafer prober
2 Chuck top conductor layer
3 Ceramic substrate
5 Guard electrode
6 Ground electrode
7 groove
8 Suction hole
10 Insulation
11 Support stand
12 Outlet
13 Suction port
14 Refrigerant inlet
15 Support pillar
16, 17, 18 Through hole
180 bag hole
19, 190, 191 External terminal pin
41 Conductor layer
42 Heating element
43 Metal wire
51 Conductor layer
52 Conductor layer non-formation part

Claims

A wafer prober for performing a continuity test by placing a silicon wafer on which a circuit is formed on a ceramic substrate and pressing a probe card having a tester pin,
The ceramic substrate has a disc shape, a diameter of 300 mm or more, and a thickness of 3 to 10 mm.
A wafer prober, wherein a chuck top conductor layer is formed on one main surface of the ceramic substrate and a conductor layer is formed on the other main surface.

The wafer prober according to claim 1, wherein the conductor layer on the other main surface functions as a guard electrode.

The wafer prober according to claim 1, wherein the wafer prober is provided with temperature control means.

The wafer prober according to claim 3, wherein the temperature of the ceramic substrate is set to 150 to 300 ° C. by the temperature control means.

Wherein the ceramic substrate, a wafer prober according to any one of claims 1 to 4 guard electrode and / or the ground electrode is formed.

A ceramic substrate used for a wafer prober for placing a silicon wafer on which a circuit is formed and performing a continuity test by pressing a probe card having a tester pin,
The ceramic substrate has a disc shape, a diameter of 300 mm or more, and a thickness of 3 to 10 mm.
A ceramic substrate used in a wafer prober, wherein a chuck top conductor layer is formed on one main surface of the ceramic substrate and a conductor layer is formed on the other main surface.

7. The ceramic substrate used for a wafer prober according to claim 6 , wherein the conductor layer on the other main surface functions as a guard electrode.

The ceramic substrate used for a wafer prober according to claim 6 or 7 , wherein the wafer prober is provided with a temperature control means.

The ceramic substrate used for a wafer prober according to claim 8, wherein the temperature is set to 150 to 300 ° C. by the temperature control means.

The ceramic substrate used for a wafer prober according to claim 6 , wherein a guard electrode and / or a ground electrode is formed on the ceramic substrate.