JP3813421B2

JP3813421B2 - Wafer prober equipment

Info

Publication number: JP3813421B2
Application number: JP2000251111A
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: 1999-08-23
Filing date: 2000-08-22
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2020-08-22
Also published as: JP2001135684A

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装置に関し、特には、薄くて軽く、昇温降温特性に優れたウエハプローバを備え、温度調節が可能なウエハプローバ装置に関する。
【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（図１３参照）。
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。
なお、図１２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（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】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような金属製のチャックトップを有するウエハプローバには、次のような問題があった。
まず、金属製であるため、チャックトップの厚みは１５ｍｍ程度と厚くしなければならない。このようにチャックトップを厚くするのは、薄い金属板では、プローブカードのテスタピンによりチャックトップが押され、チャックトップの金属板に反りや歪みが発生してしまい、金属板上に載置されるシリコンウエハが破損したり傾いたりしてしてしまうからである。
このため、チャックトップを厚くする必要があるが、その結果、チャックトップの重量が大きくなり、また、かさばってしまう。
【０００５】
また、熱伝導率が高い金属を使用しているにもかかわらず、昇温、降温特性が悪く、電圧や電流量の変化に対してチャックトップ板の温度が迅速に追従しないため温度制御をしにくく、高温でシリコンウエハを載置すると温度制御不能になってしまう。
【０００６】
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を形成するとともに、発熱手段をセラミック基板に形成したウエハプローバを想起した。しかしながら、このウエハプローバの温度制御を迅速に行うためには、発熱手段が必要であると同時に、冷却手段も必要であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記要請に答えるためになされたものであり、チャックトップ導体層や発熱手段が設けられたセラミック基板を支持容器に収めてウエハプローバ装置を構成し、この支持容器に、冷却手段として、冷却媒体を噴出供給させる噴出ポート（供給ポート）を設けることにより、セラミック基板の加熱と冷却とを迅速に行うことを可能としたものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、表面に導体層が形成されるとともに発熱手段が設けられた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は、窒化アルミニウムからなり、
上記セラミック基板には、空気を吸引する複数の吸引孔が形成され、上記支持容器には、流体噴出ポートと吸引口とが形成されていることを特徴とするウエハプローバ装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のウエハプローバ装置は、表面に導体層が形成されるとともに発熱手段が設けられた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は、窒化アルミニウムからなり、
上記セラミック基板には、空気を吸引する複数の吸引孔が形成され、上記支持容器には、流体噴出ポートと吸引口とが形成されていることを特徴とする。セラミック基板は、図１に示したように支持容器に嵌め込まれていてもよく、図２に示したように載置されていてもよい。また、図２の支持柱１５を高くして、支持容器の外周と非接触としてもよい。さらに、発熱手段は、セラミック基板の表面または内部に直接的に形成されている場合に限らず、金属層などを介して間接的に形成されていてもよい。本発明では、セラミック基板はチャックトップ板、つまり、プロービングステージとして機能する。以下、本発明のウエハプローバ装置を実施の形態に則して説明する。
【００１０】
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、上記セラミック基板のチャックトップ導体層形成面に対向する面、または、その内部に発熱手段が設けられたウエハプローバにおいて、シリコンウエハを載置する面の温度を変化させる場合、特に、高温から低温に変化させる場合、通常は、放冷により基板が冷却されるのを待つか、外部の冷却装置を用いて冷却するしかない。
しかしながら、本発明においては、冷却媒体を噴出させるための流体噴出ポートが支持容器に形成されているので、効率よく、かつ、迅速にウエハプローバを加熱、冷却することができ、その温度をコントロールすることができる。
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プローバステージは、実開昭６２−１８０９４４号公報や特開昭６２−２９１９３７号公報などに開示されているが、ここには、冷却手段については記載、示唆ともされていない。
【００１１】
また、本発明では、剛性の高いセラミックからなる基板を使用しているため、プローブカードのテスタピンによりチャックトップが押されてもチャックトップが反ることはなく、チャックトップの厚さを金属に比べて小さくすることができる。
【００１２】
さらに、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。
【００１３】
図１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、図２は、本発明のウエハプローバ装置の他の実施形成を模式的に示した縦断面図である。
なお、本明細書においては、便宜上、導体層等が形成されたセラミック基板をウエハプローバというものとする。
【００１４】
ウエハプローバ装置を構成する支持容器１１は、中間部分に床部１１ａが設けられた円筒容器であり、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。
【００１５】
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１０１に形成された吸引孔８（図３参照）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の吸着を行うとともに、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。
【００１６】
また、この支持容器１１の床部１１ａには、冷媒等を噴出させるための複数の流体噴出ポート１２が設けられ、この流体噴出ポート１２は、管１４を介して冷却用ガスボンベ（図示せず）等に接続されているおり、これによりウエハプローバ１０１を迅速に冷却することができるようになっている。
【００１７】
すなわち、セラミック基板に設けられた発熱体によりウエハプローバを加熱し、また、流体噴出ポート１２より冷媒を噴出させてウエハプローバを冷却することにより、迅速にウエハプローバの加熱、冷却を行うことができ、その温度をコントロールすることができるようになっている。
【００１８】
なお、流体噴出ポート１２は、管１４を介して加熱用ガスに接続され、この加熱用ガスを流すことにより、ウエハプローバ１０１を加熱することができるようになっていてもよい。このウエハプローバ装置を構成するウエハプローバについては、後で詳述する。
【００１９】
図２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断面図である。
図２に示したウエハプローバ装置における支持容器２１は、図１に示したものと同様に、冷媒等を噴出させるための複数の流体噴出ポート１２が設けられるとともに、ウエハプローバ１０１を底面で支持する支持柱１５が一定配列で形成され、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のを防止することができるようになっているため、大型のウエハプローバを備えたウエハプローバ装置を実現することができる。
【００２０】
流通させる冷媒としては、例えば、ドライエアー等が挙げられ、例えば、厚さ３ｍｍで直径２３０ｍｍの円板状の窒化アルミニウム製ウエハプローバを支持容器に嵌め込んだ場合、ドライエアーを、２０ｌ／分の速度で流通させることにより、このウエハプローバを迅速に冷却することができる。
【００２１】
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。
上記セラミックとしては、例えば、アルミナ、コージュライト、ＡｌＮ、ＳｉＣ、石英等を使用することができる。
支持柱１５は、１〜１０ｍｍ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。
【００２２】
図３は、上記ウエハプローバ装置を構成する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４は、その平面図であり、図５は、その底面図であり、図６は、図３に示したウエハプローバにおけるＡ−Ａ線断面図である。
【００２３】
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。
【００２４】
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５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、セラミック基板３の内部には、ストレイキャパシタやノイズを除去するためにガード電極５とグランド電極６とが設けられている。
【００２５】
上記ウエハプローバは、例えば、図３〜６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、ウエハプローバの他の実施形態等について、順次詳細に説明していくことにする。
【００２６】
上記ウエハプローバ装置を構成するウエハプローバに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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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である。
また、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。このような大型のセラミック基板ほど自然放冷させにくいからである。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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
さらに、チタン、銅をこの順でスパッタリングし、さらにその上にニッケルを無電解めっきもしくは無電解めっきで析出させたものであってもよい。
また、クロム、銅をこの順でスパッタリングし、さらにその上にニッケルを無電解めっきもしくは電解めっきで析出させたものとすることも可能である。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
上記温度制御手段としては図３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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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と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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、冷却の両方を行うことができるため有利である。
従って、本発明でペルチェ素子を備えたウエハプローバを使用する場合には、このペルチェ素子を補助冷却手段として使用することができる。
ペルチェ素子は、図９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。
【００５２】
本発明では、温度制御手段とチャックトップ導体層との間に少なくとも１層以上の導電層が形成されていることが望ましい。図３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（すなわち、図３のチャックトップ導体層２）の接地電位が与えられている。また、グランド電極６は、温度制御手段からのノイズをキャンセルするために設けられている。
これらの電極の厚さは、１〜２０μｍが望ましい。薄すぎると、抵抗値が高くなり、厚すぎるとセラミック基板が反ったり、熱衝撃性が低下するからである。
【００５３】
これらのガード電極５、グランド電極６は、図６に示したような格子状に設けられていることが望ましい。すなわち、円形状の導体層５１の内部に矩形状の導体層非形成部５２が多数整列して存在する形状である。このような形状としたのは、導体層上下のセラミック同士の密着性を改善するためである。
本発明のウエハプローバのチャックトップ導体層形成面には図４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。
【００５４】
本発明で用いるウエハプローバとしては、例えば、図３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７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８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９に示すようにペルチェ素子４４（熱電素子４４０とセラミック基板４４１からなる）がセラミック基板３の外側に形成され、ペルチェ素子４４とチャックトップ導体層２との間にガード電極５とグランド電極６とが設けられた構成のウエハプローバ４０１等が挙げられる。いずれのウエハプローバも、溝７と吸引孔８とを必ず有している。
【００５５】
本発明では、図３〜９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７〜８）、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３〜９）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。
【００５６】
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１１（ｇ）参照）。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
次に、本発明のウエハプローバ装置を構成するウエハプローバの製造方法の一例を図１０〜１１に示した断面図に基づき説明する。
（１）まず、酸化物セラミック、窒化物セラミック、炭化物セラミックなどのセラミックの粉体を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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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体ペーストを印刷することにより形成する。
【００６５】
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。
【００６６】
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を得る。
【００６７】
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。
【００６８】
（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が形成される。
【００６９】
（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、焼結体の底面に導体ペーストを印刷してこれを焼成し、発熱体４１を作製する。
【００７０】
（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。
【００７１】
（６）次に、図１１（ｆ）に示すように、溝７から裏面にかけて貫通する吸引孔８、外部端子接続のための袋孔１８０を設ける。
袋孔の内壁は、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。
（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。
【００７２】
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１に示した支持容器１１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。
【００７３】
なお、上記説明ではウエハプローバ１０１（図３参照）を例にしたが、ウエハプローバ２０１（図７参照）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８参照）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９参照）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。
【００７４】
【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３参照）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０．４７ｍｍのグリーンシートを得た。
【００７５】
（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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
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。
【００７８】
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 ）の圧力で一体化することにより積層体を作製した（図１０（ａ）参照）。
【００７９】
（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。得られた板状体を、直径２３０ｍｍの円形状に切り出してセラミック製の板状体とした（図１０（ｂ）参照）。スルーホール１６、１７の大きさは、直径０．２ｍｍであった。
また、ガード電極５、グランド電極６の厚さは１０μｍ、ガード電極５の形成位置は、ウエハ載置面から１ｍｍ、グランド電極６の形成位置は、ウエハ載置面から１．２ｍｍであった。また、ガード電極５およびグランド電極６の導体非形成領域（方形）の１辺の大きさは、０．５ｍｍであった。
【００８０】
（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１０（ｃ）参照）。
【００８１】
（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。印刷は導体ペーストを用いた。導体ペーストは、プリント配線板のスルーホール形成に使用されている徳力化学研究所製のソルベストＰＳ６０３Ｄを使用した。この導体ペーストは、銀／鉛ペーストであり、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素、アルミナからなる金属酸化物（それぞれの重量比率は、５／５５／１０／２５／５）を銀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。
【００８２】
（７）導体ペーストを印刷したヒータ板を７８０℃で加熱焼成して、導体ペースト中の銀、鉛を焼結させるとともにセラミック基板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７．７ｍΩ／□であった（図１０（ｄ））。
【００８３】
（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。
【００８４】
（９）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、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。
【００８５】
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）。
【００８６】
（１０）溝７から裏面に抜ける空気吸引孔８をドリル加工により形成し、さらにスルーホール１６、１７を露出させるための袋孔１８０を設けた（図１１（ｆ）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（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。
【００８７】
（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１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、まず、冷媒は流体噴出ポート１２から噴出させず、吸引口１３から吸引した。
【００８８】
（実施例２）ウエハプローバ２０１（図７参照）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。
【００８９】
（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。
【００９０】
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。
【００９１】
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、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。
【００９２】
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。
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。
【００９３】
（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０．７ｍｍ、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。また、ガード電極５およびグランド電極６の導体非形成領域（方形）の１辺の大きさは、０．５ｍｍであった。
【００９４】
（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。
【００９５】
（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。
【００９６】
（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析出させ、１２０℃で３時間アニーリングした。
【００９７】
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。
【００９８】
（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。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。
【００９９】
（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２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、まず、冷媒は流体噴出ポート１２から噴出させず、吸引口１３から吸引した。
【０１００】
（実施例３）ウエハプローバ３０１（図８参照）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１に示した支持容器１１に嵌め込み、まず、冷媒は流体噴出ポート１２から噴出させず、吸引口１３から吸引した。
【０１０１】
（実施例４）ウエハプローバ４０１（図９参照）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、ウエハプローバを得、実施例１と同様にウエハプローバ４０１を図１に示した支持容器１１に嵌め込み、まず、冷媒は流体噴出ポート１２から噴出させず、吸引口１３から吸引した。
【０１０２】
（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。
すなわち、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８９．５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１に示した支持容器１１に嵌め込み、まず、冷媒は流体噴出ポート１２から噴出させず、吸引口１３から吸引した。
【０１０３】
（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１に示した支持容器１１に嵌め込み、まず、冷媒は流体噴出ポート１２から噴出させず、吸引口１３から吸引した。
【０１０４】
（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１５ＭＰａ（１５０ｋｇ／ｃｍ² ）で３時間ホットプレスして、直径２００ｍｍ、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。
【０１０５】
（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。
【０１０６】
（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１に示した支持容器１１に嵌め込み、まず、冷媒は流体噴出ポート１２から噴出させず、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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
プローブカードは、１．５ＭＰａ（１５ｋｇ／ｃｍ² ）の圧力で押圧して、ウエハプローバの反り量について測定したが、実施例に係るセラミック基板の反り量は、いずれも３μｍ以下と極めて小さかった。なお、反り量は、京セラ社製形状測定器、商品名「ナノウェイ」を使用した。
【０１０９】
また、ウエハプローバを加熱する際には、発熱体に電圧を印加し、冷却の際には、ドライエアーを冷媒として用いて、流体噴出ポート１２より冷媒を噴出させ、ウエハプローバを冷却した。
そして、ウエハプローバが常温から１５０℃に昇温するまでの時間、および、１５０℃から常温に戻るまでの時間をそれぞれ測定した。結果を下記の表１に示した。
【０１１０】
【表１】

【０１１１】
【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装置は、冷却媒体を噴出させるための流体噴出ポートが支持容器に形成されているので、効率よく、かつ、迅速に加熱、冷却を行うことができ、ウエハプローバの温度をコントロールすることができる。また、セラミック基板には、複数の吸引孔が形成されているので、支持容器の吸引口から吸引することにより、上記セラミック基板に形成された吸引孔から空気を吸引して半導体ウエハをセラミック基板表面に均一に吸着、固定させることができる。さらに、本発明のウエハプローバ装置は、熱伝導率の高い窒化アルミニウム製の基板を用いているので、プローブカードを押圧した場合にも反りがなく、シリコンウエハの破損や測定ミスを有効に防止することができるとともに、軽量で昇温、降温特性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の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る。
【図２】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３】本発明のウエハプローバ装置を構成するウエハプローバの一例を模式的に示す断面図である。
【図４】図３に示したウエハプローバの平面図である。
【図５】図３に示したウエハプローバの底面図である。
【図６】図３に示したウエハプローバのＡ−Ａ線断面図である。
【図７】本発明のウエハプローバ装置を構成するウエハプローバの一例を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明のウエハプローバ装置を構成するウエハプローバの一例を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明のウエハプローバ装置を構成するウエハプローバの一例を模式的に示す断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のウエハプローバ装置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装置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装置を構成する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吸引孔
１０断熱材
１１、２１支持容器
１２流体噴出ポート
１３吸引口
１４冷媒注入口
１５支持柱
１６、１７スルーホール
１８０袋孔
１９、１９０、１９１外部端子ピン
４１、４２発熱体
４１０保護層
４３金属線
４４ペルチェ素子
４４０熱電素子
４４１セラミック基板
５１導体層
５２導体層非形成部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wafer prober apparatus mainly used in the semiconductor industry, and more particularly to a wafer prober apparatus that is thin and light and that has a temperature rise / fall characteristic and is capable of temperature adjustment.
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 prober, for example, Japanese Patent No. 2587289, Japanese Patent Publication No. 3-40947, and Japanese Patent Laid-Open No. 11-31724 disclose a wafer prober having a metal chuck top such as an aluminum alloy or stainless steel. (See FIG. 13).
In such a wafer prober, for example, as shown in FIG. 12, 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. Apply to conduct continuity test.
FIG. 12 shows a diagram in which a power source is connected to the wafer prober. The chuck top electrode (chuck top conductor layer) 2, the ground electrode 6 and the guard electrode 5 of the wafer prober 501 are connected through the through

holes

17 and 16. Power supply V₁Are 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.₂However, the probe card 601 has a power supply V_ThreeAre connected to each other.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the wafer prober having such a metal chuck top has the following problems.
First, since it is made of metal, the thickness of the chuck top must be increased to about 15 mm. In order to increase the thickness of the chuck top in this way, in the case of a thin metal plate, the chuck top is pushed by the tester pin of the probe card, and the metal plate of the chuck top is warped or distorted and placed on the metal plate. This is because the silicon wafer is damaged or tilted.
For this reason, it is necessary to increase the thickness of the chuck top, but as a result, the weight of the chuck top becomes large and bulky.
[0005]
In addition, despite the use of metals with high thermal conductivity, temperature rise and fall characteristics are poor, and the temperature of the chuck top plate does not quickly follow changes in voltage and current amount, so temperature control is performed. It is difficult to control the temperature if the silicon wafer is placed at a high temperature.
[0006]
Therefore, the present inventors have recalled a wafer prober in which a highly rigid ceramic is used in place of a metal chuck top, a chuck top conductor layer is formed on the surface of the ceramic substrate, and heating means is formed on the ceramic substrate. did. However, in order to quickly control the temperature of the wafer prober, not only a heating means but also a cooling means are necessary.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to answer the above request, and a wafer prober apparatus is configured by placing a ceramic substrate provided with a chuck top conductor layer and a heat generating means in a supporting container, and the supporting container is used as a cooling means. By providing an ejection port (supply port) for ejecting and supplying a cooling medium, the ceramic substrate can be quickly heated and cooled.
[0008]
That is, the present invention is a wafer prober device comprising a ceramic substrate having a conductor layer formed on the surface and provided with heat generating means and a support container,
The ceramic substrate is made of aluminum nitride,
In the wafer prober apparatus, a plurality of suction holes for sucking air are formed in the ceramic substrate, and a fluid ejection port and a suction port are formed in the support container.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The wafer prober apparatus according to the present invention is a wafer prober apparatus comprising a ceramic substrate having a conductor layer formed on its surface and provided with a heat generating means and a support container,
The ceramic substrate is made of aluminum nitride,
A plurality of suction holes for sucking air are formed in the ceramic substrate, and a fluid ejection port and a suction port are formed in the support container. The ceramic substrate may be fitted into the support container as shown in FIG. 1, or may be placed as shown in FIG. Further, the support pillar 15 in FIG. 2 may be raised so as not to contact the outer periphery of the support container. Furthermore, the heat generating means is not limited to being formed directly on or inside the ceramic substrate, but may be formed indirectly via a metal layer or the like. In the present invention, the ceramic substrate functions as a chuck top plate, that is, a probing stage. Hereinafter, a wafer prober apparatus of the present invention will be described according to an embodiment.
[0010]
A surface on which a silicon wafer is placed in a wafer prober in which a chuck top conductor layer is formed on the surface of the ceramic substrate and faces the chuck top conductor layer forming surface of the ceramic substrate, or in which a heating means is provided therein. When the temperature of the substrate is changed, particularly when the temperature is changed from a high temperature to a low temperature, the substrate usually has to wait until the substrate is cooled by cooling or cool using an external cooling device.
However, in the present invention, since the fluid ejection port for ejecting the cooling medium is formed in the support container, the wafer prober can be heated and cooled efficiently and quickly, and the temperature is controlled. be able to.
A prober 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 No. 62-180944, Japanese Patent Laid-Open No. 62-291937, and the like. Means are neither described nor suggested.
[0011]
Further, in the present invention, since the substrate made of a ceramic having high rigidity is used, even if the chuck top is pushed by the tester pin of the probe card, the chuck top does not warp, and the thickness of the chuck top is compared with that of metal. Can be made smaller.
[0012]
Furthermore, since the thickness of the chuck top can be made smaller than that of a metal, even if the ceramic has a lower thermal conductivity than the metal, the heat capacity is consequently reduced, and the temperature rise and fall characteristics can be improved. .
[0013]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an embodiment of the wafer prober apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing another embodiment of the wafer prober apparatus of the present invention. It is.
In this specification, for the sake of convenience, a ceramic substrate on which a conductor layer or the like is formed is referred to as a wafer prober.
[0014]
The support container 11 constituting the wafer prober apparatus is a cylindrical container provided with a floor portion 11a at an intermediate portion, and the uppermost portion is configured in such a shape that the wafer prober 101 can be fitted through the heat insulating material 10. Has been.
[0015]
Further, after the wafer prober 101 is fitted, air is sucked from the suction port 13 to suck air from the suction hole 8 (see FIG. 3) formed in the wafer prober 101 and placed on the wafer prober 101. The wafer prober itself can be firmly fixed to the support container 11 while adsorbing the silicon wafer.
[0016]
The floor portion 11a of the support container 11 is provided with a plurality of fluid ejection ports 12 for ejecting refrigerant or the like. The fluid ejection ports 12 are provided with a cooling gas cylinder (not shown) via a pipe. Thus, the wafer prober 101 can be quickly cooled.
[0017]
That is, the wafer prober can be heated and cooled quickly by heating the wafer prober with a heating element provided on the ceramic substrate, and cooling the wafer prober by ejecting the refrigerant from the fluid ejection port 12. The temperature can be controlled.
[0018]
Note that the fluid ejection port 12 may be connected to a heating gas via the tube 14 and the wafer prober 101 may be heated by flowing the heating gas. The wafer prober constituting the wafer prober apparatus will be described in detail later.
[0019]
FIG. 2 is a sectional view schematically showing another embodiment of the wafer prober apparatus.
A support container 21 in the wafer prober apparatus shown in FIG. 2 is provided with a plurality of fluid ejection ports 12 for ejecting a refrigerant and the like, and supports the wafer prober 101 on the bottom surface, similar to that shown in FIG. A wafer prober having a large wafer prober because the support pillars 15 are formed in a fixed arrangement and can be prevented from warping even when the chuck top is pushed by a tester pin of the probe card. An apparatus can be realized.
[0020]
Examples of the refrigerant to be circulated include dry air. For example, when a disk-shaped aluminum nitride wafer prober having a thickness of 3 mm and a diameter of 230 mm is fitted in a support container, the dry air is 20 l / min. The wafer prober can be quickly cooled by circulating at a speed.
[0021]
The support container is made of aluminum alloy, stainless steel, ceramic, or the like.
As the ceramic, for example, alumina, cordierite, AlN, SiC, quartz or the like can be used.
The support columns 15 are preferably arranged in a grid pattern at intervals of 1 to 10 mm. This is because the pressure is evenly distributed.
[0022]
3 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of a wafer prober constituting the wafer prober apparatus, FIG. 4 is a plan view thereof, FIG. 5 is a bottom view thereof, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in the wafer prober shown in FIG. 3.
[0023]
In this wafer prober, 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. In addition, 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.
[0024]
On the other hand, in order to control the temperature of the silicon wafer, the bottom surface of the ceramic substrate 3 is provided with a heating element 41 having a concentric shape in plan view as shown in FIG. Terminal pins 191 are connected and fixed, and a guard electrode 5 and a ground electrode 6 are provided inside the ceramic substrate 3 in order to remove stray capacitors and noise.
[0025]
The wafer prober has, for example, a configuration as shown in FIGS. Hereinafter, each member constituting the wafer prober, other embodiments of the wafer prober, and the like will be sequentially described in detail.
[0026]
The ceramic substrate used in the wafer prober constituting the wafer prober apparatus is preferably at least one selected from nitride ceramics, carbide ceramics, and oxide ceramics.
[0027]
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.
[0028]
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.
[0029]
Of these ceramics, nitride ceramics and carbide ceramics are more desirable than oxide ceramics. This is because the thermal conductivity is high.
Of the nitride ceramics, aluminum nitride is most preferred. This is because the thermal conductivity is as high as 180 W / m · K.
[0030]
The ceramic preferably contains 100 to 2000 ppm of carbon. This is because the electrode pattern in the ceramic is concealed and high radiant heat is obtained. The carbon may be one or both of crystalline or non-detectable amorphous detectable by X-ray diffraction.
[0031]
In the present invention, the thickness of the ceramic substrate of the chuck top needs to be thicker than the chuck top conductor layer, specifically, 1 to 20 mm, preferably 1 to 10 mm.
Further, the ceramic substrate preferably has a diameter of 200 mm or more, and particularly preferably 200 to 500 mm. This is because such a large ceramic substrate is less likely to be naturally cooled. 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.
[0032]
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.
[0033]
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.
[0034]
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.
[0035]
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.
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.
[0036]
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.
[0037]
Further, titanium and copper may be sputtered in this order, and nickel may be deposited thereon by electroless plating or electroless plating.
Further, chromium and copper may be sputtered in this order, and nickel may be deposited thereon by electroless plating or electrolytic plating.
[0038]
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.
[0039]
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.
[0040]
In the present invention, it is desirable to provide temperature control means on the ceramic substrate. This is because a silicon wafer continuity test can be performed while heating or cooling.
[0041]
The temperature control means may be a Peltier element in addition to the heating element 41 shown in FIG.
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.
[0042]
Examples of the heating element include a sintered body of metal or conductive ceramic, a metal foil, a metal wire, and the like. The metal sintered body is preferably at least one selected from tungsten and molybdenum. This is because these metals are relatively difficult to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat.
[0043]
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 metals (gold, silver, palladium, platinum) and 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.
[0044]
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 and 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.
[0045]
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.
[0046]
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.
[0047]
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.
[0048]
When the heating element is provided on the surface of the ceramic substrate, it is desirable that the surface of the heating element is covered with the metal layer 410 (see FIG. 11E). 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.
[0049]
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.
[0050]
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.
[0051]
When a Peltier element is used as the temperature control means, it is advantageous because both heat generation and cooling can be performed by changing the direction of current flow.
Therefore, when using a wafer prober equipped with a Peltier element in the present invention, this Peltier element can be used as auxiliary cooling means.
As shown in FIG. 9, the Peltier element is formed by connecting p-type and n-type thermoelectric elements 440 in series and bonding them to a ceramic plate 441 or the like.
Examples of the Peltier element include silicon / germanium-based materials, bismuth / antimony-based materials, lead / tellurium-based materials, and the like.
[0052]
In the present invention, it is desirable that at least one conductive layer is formed between the temperature control means and the chuck top conductor layer. The guard electrode 5 and the ground electrode 6 in FIG. 3 correspond to the conductor layer.
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. 3). The ground electrode 6 is provided for canceling noise from the temperature control means.
As for the thickness of these electrodes, 1-20 micrometers is desirable. This is because if the thickness is too thin, the resistance value increases, and if the thickness is too thick, the ceramic substrate warps or the thermal shock resistance decreases.
[0053]
These guard electrodes 5 and ground electrodes 6 are preferably provided in a lattice shape as shown in FIG. That is, it is a shape in which a large number of rectangular conductor layer non-forming portions 52 are arranged in a circular conductor layer 51. The reason for this shape is to improve the adhesion between the ceramics above and below the conductor layer.
It is desirable that a groove 7 and an air suction hole 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.
[0054]
As a wafer prober used in the present invention, for example, a heating element 41 is provided on the bottom surface of the ceramic substrate 3 as shown in FIG. 3, and the guard electrode 5 layer and the ground are provided between the heating element 41 and the chuck top conductor layer 2. A wafer prober 101 having a structure in which the layers of the electrodes 6 are respectively provided, and a flat heating element 42 is provided in the ceramic substrate 3 as shown in FIG. 7, and the heating probe 42 is provided between the heating element 42 and the chuck top conductor layer 2. A wafer prober 201 having a structure in which a guard electrode 5 and a ground electrode 6 are provided, and a metal wire 43 as a heating element is embedded in the ceramic substrate 3 as shown in FIG. 2, a wafer prober 301 having a structure in which a guard electrode 5 and a ground electrode 6 are provided, and a Peltier element 44 (thermoelectric element 440 and ceramic as shown in FIG. 9). A plate 441) is formed on the outer side of the ceramic substrate 3, and the guard electrode 5 and the ground electrode 6 include a wafer prober 401 like structure provided between the Peltier element 44 and the chuck top conductive layer 2. Every wafer prober necessarily has a groove 7 and a suction hole 8.
[0055]
In the present invention, as shown in FIGS. 3 to 9,

heating elements

42 and 43 are formed inside the ceramic substrate 3 (FIGS. 7 to 8), and the guard electrode 5 and the ground electrode 6 (FIG. 3) are formed inside the ceramic substrate 3. ˜9) are formed, connecting portions (through holes) 16, 17, 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.
[0056]
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. 11G).
[0057]
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.
[0058]
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.
[0059]
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).
[0060]
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.
[0061]
Next, an example of a method for manufacturing a wafer prober constituting the wafer prober apparatus 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.
[0062]
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.
[0063]
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.
[0064]
Next, a guard electrode and a ground electrode 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 the guard electrode printed body 50 and the ground electrode printed body 60.
The printed body is formed by printing a conductive paste containing conductive ceramics, metal particles, and the like.
[0065]
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.
[0066]
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, the through-hole printed

bodies

160 and 170 are obtained by filling the holes formed by punching or the like with a conductive paste.
[0067]
Next, as shown in FIG. 10A, the green sheet 30 having the printed

bodies

50, 60, 160, and 170 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 firing of the heating element is performed with the end face of the through hole exposed, it is necessary to sputter a metal that is difficult to oxidize such as nickel, and more preferably, even if it is coated with Au—Ni gold brazing. Good.
[0068]
(2) Next, as shown in FIG.10 (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 and the ground electrode 6 are formed in this process.
[0069]
(3) Next, as shown in FIG. 10C, grooves 7 are provided on the surface of the sintered body. The groove 7 is formed by drilling, sandblasting or the like.
(4) Next, as shown in FIG. 10 (d), a conductor paste is printed on the bottom surface of the sintered body and fired to produce a heating element 41.
[0070]
(5) Next, as shown in FIG. 11 (e), 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. At the same time, the protective layer 410 is also formed on the surface of the heating element 41 by electroless nickel plating or the like.
[0071]
(6) Next, as shown in FIG. 11 (f), 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 is made conductive, and the inner wall made conductive is connected to a guard electrode, a ground electrode, or the like.
(7) Finally, as shown in FIG. 11 (g), after the solder paste is printed on the mounting portion on the surface of the heating element 41, the external terminal pins 191 are placed and heated to reflow. 200-500 degreeC is suitable for heating temperature.
[0072]
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.
Thereafter, the wafer prober 101 can be manufactured by fitting the manufactured wafer prober 101 into the support container 11 shown in FIG. 1, for example.
[0073]
In the above description, the wafer prober 101 (see FIG. 3) is taken as an example. However, when the wafer prober 201 (see FIG. 7) is manufactured, the heating element may be printed on a green sheet. When manufacturing the wafer prober 301 (see FIG. 8), a ceramic plate may be embedded with a metal plate as a guard electrode and a ground electrode, and a metal wire as a heating element, and sintered.
Furthermore, when manufacturing the wafer prober 401 (see FIG. 9), the Peltier element may be bonded via a sprayed metal layer.
[0074]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
(Example 1) Production of wafer prober 101 (see FIG. 3)
(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 using the composition which mixed 53 weight part of alcohol which consists of 1-butanol and ethanol, it shape | molded by the doctor blade method and obtained the green sheet of thickness 0.47mm.
[0075]
(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.
[0076]
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.
[0077]
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.
Moreover, the conductor paste B was filled in the through-hole for through-hole for connecting with a terminal pin.
[0078]
Furthermore, 50 printed green sheets and non-printed green sheets were laminated to 130 ° C., 8 MPa (80 kg / cm² ) To produce a laminate (see FIG. 10A).
[0079]
(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. The obtained plate-like body was cut into a circular shape having a diameter of 230 mm to obtain a ceramic plate-like body (see FIG. 10B). The size of the through

holes

16 and 17 was 0.2 mm in diameter.
Further, the thicknesses of the guard electrode 5 and the ground electrode 6 were 10 μm, the formation position of the guard electrode 5 was 1 mm from the wafer placement surface, and the formation position of the ground electrode 6 was 1.2 mm from the wafer placement surface. Further, the size of one side of the conductor non-formation region (square) of the guard electrode 5 and the ground electrode 6 was 0.5 mm.
[0080]
(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. 10C).
[0081]
(6) Furthermore, the heating element 41 was printed on the surface facing the wafer placement surface. The conductor paste was used for printing. As the conductive paste, Solvest PS603D manufactured by Tokuke Chemical Laboratory, which is used for forming through holes in printed wiring boards, was used. This conductor paste is a silver / lead paste, and a metal oxide composed of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide, and alumina (each weight ratio is 5/55/10/25/5) is 100 weight of silver. 7.5 parts by weight with respect to parts.
The silver shape was scaly with an average particle size of 4.5 μm.
[0082]
(7) The heater plate on which the conductor paste was printed was heated and fired at 780 ° C. to sinter silver and lead in the conductor paste and baked onto the ceramic substrate 3. Further, the heater plate is immersed in an electroless nickel plating bath made of an aqueous solution containing 30 g / l of nickel sulfate, 30 g / l of boric acid, 30 g / l of ammonium chloride and 60 g / l of Rochelle salt. A nickel layer 410 having a thickness of 1 μm and a boron content of 1 wt% or less was deposited. Thereafter, the heater plate was annealed at 120 ° C. for 3 hours.
The heating element made of a silver sintered body had a thickness of 5 μm, a width of 2.4 mm, and a sheet resistivity of 7.7 mΩ / □ (FIG. 10D).
[0083]
(8) A titanium layer, a molybdenum layer, and a nickel layer were sequentially formed on the surface on which the groove 7 was formed by a sputtering method. As an apparatus for sputtering, SV-4540 manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd. was used. The 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 for each metal within a range of 30 seconds to 1 minute.
The thickness of the obtained film was 0.3 μm for the titanium layer, 2 μm for the molybdenum layer, and 1 μm for the nickel layer from the image of the fluorescent X-ray analyzer.
[0084]
(9) Electroless nickel plating bath comprising an aqueous solution containing 30 g / l nickel sulfate, 30 g / l boric acid, 30 g / l ammonium chloride and 60 g / l Rochelle salt, and 250 to 350 g / l nickel sulfate, 40 to Using an electrolytic nickel plating bath containing 70 g / l, boric acid 30-50 g / l and adjusted to pH 2.4-4.5 with sulfuric acid, the ceramic plate obtained in (8) above is immersed, and by sputtering A nickel layer having a thickness of 7 μm and a boron content of 1 wt% or less was deposited on the surface of the formed metal layer and annealed at 120 ° C. for 3 hours.
The surface of the heating element does not pass current and is not coated with electrolytic nickel plating.
[0085]
Furthermore, the surface was immersed in an electroless gold plating solution containing 2 g / l of potassium gold cyanide, 75 g / l of ammonium chloride, 50 g / l of sodium citrate and 10 g / l of 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 15 (see FIG. 11E).
[0086]
(10) 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. 11 (f)). 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 (see FIG. 11G). In addition, external terminal pins 191 made of Kovar were formed on the heating element via solder (tin 9 / lead 1).
[0087]
(11) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the recess to obtain a wafer prober heater 101.
(12) The wafer prober 101 is fitted into the support container shown in FIG. 1 via a heat insulating material 10 made of ceramic fiber (trade name Ibi wool, manufactured by Ibiden Co.). First, the refrigerant is not ejected from the fluid ejection port 12, Suction was performed from the suction port 13.
[0088]
(Example 2) Manufacture of wafer prober 201 (see FIG. 7)
(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.
[0089]
(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.
[0090]
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.
[0091]
Next, a grid-like printed body for guard electrode and printed body for ground electrode were printed on the green sheet by screen printing using the conductor paste A. Further, the heating element was printed as a concentric pattern as shown in FIG.
[0092]
Moreover, the conductor paste B was filled in the through-hole for through-hole for connecting with a terminal pin.
Furthermore, 50 printed green sheets and non-printed green sheets were laminated to 130 ° C., 8 MPa (80 kg / cm² ) To obtain a laminate.
[0093]
(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 230 mm to obtain a ceramic plate. 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. Further, the size of one side of the conductor non-formation region (square) of the guard electrode 5 and the ground electrode 6 was 0.5 mm.
[0094]
(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.
[0095]
(6) A titanium, molybdenum, and nickel layer was formed on the surface on which the groove 7 was formed by sputtering. 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.
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.
[0096]
(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 wt% or less was deposited on the surface of the metal layer formed by sputtering, and annealed at 120 ° C. for 3 hours.
[0097]
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.
[0098]
(8) The air suction hole 8 that extends from the groove 7 to the back surface is formed by drilling, and the bag hole 180 for exposing the through

holes

16 and 17 is provided. 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.
[0099]
(9) A plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the recess to obtain a wafer prober heater 201.
(10) The wafer prober 201 is fitted into the support container shown in FIG. 2 via a heat insulating material 10 made of ceramic fiber (product name: Ibi wool). First, the refrigerant is not ejected from the fluid ejection port 12. Then, suction was performed from the suction port 13.
[0100]
(Example 3) Manufacture of wafer prober 301 (see FIG. 8)
(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 230 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. Similarly to Example 1, the wafer prober 301 is shown in FIG. The refrigerant was first sucked from the suction port 13 without being ejected from the fluid ejection port 12.
[0101]
(Example 4) Manufacture of wafer prober 401 (see FIG. 9)
After carrying out (1) to (5) and (8) to (10) of Example 1, nickel was thermally sprayed on the surface facing the wafer mounting surface, and thereafter, lead-tellurium-based Peltier The elements were joined to obtain a wafer prober, and the wafer prober 401 was fitted into the support container 11 shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 1. First, the refrigerant was sucked from the suction port 13 without being ejected from the fluid ejection port 12. .
[0102]
(Example 5) Manufacture of a wafer prober using silicon carbide as a ceramic substrate
A wafer prober was produced in the same manner as in Example 3 except for the items or conditions described below.
That is, 100 parts by weight of silicon carbide powder having an average particle size of 1.0 μm was used, and two grid-like electrodes (each serving as a guard electrode 5 and a ground electrode 6) and tetraethoxy on the surface. A tungsten wire coated with a sol solution consisting of 10% by weight of silane, 0.5% by weight of hydrochloric acid and 89.5% by weight of water was used and fired at a temperature of 1900 ° C. In addition, the sol solution is calcined with SiO₂ Thus, an insulating layer is formed.
Next, the wafer prober 401 obtained in the fifth embodiment is fitted into the support container 11 shown in FIG. 1 similarly to the first embodiment. First, the refrigerant is not ejected from the fluid ejection port 12 but is sucked from the suction port 13. did.
[0103]
(Example 6) Manufacture of a wafer prober using alumina as a ceramic substrate
A wafer prober was produced in the same manner as in Example 1 except for the steps or conditions described below.
A composition in which 100 parts by weight of alumina powder (manufactured by Tokuyama, average particle size 1.5 μm), 11.5 parts by weight of an acrylic binder, 0.5 parts by weight of a dispersant, and 53 parts by weight of an alcohol comprising 1-butanol and ethanol are mixed. Was molded using a doctor blade method to obtain a green sheet having a thickness of 0.5 mm. The firing temperature was 1000 ° C.
Next, the wafer prober obtained in Example 6 was fitted into the support container 11 shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 1. First, the refrigerant was sucked from the suction port 13 without being ejected from the fluid ejection port 12. .
[0104]
(Example 7)
(1) Tungsten powder with an average particle diameter of 3 μm is put in a disk-shaped forming jig, and the temperature is 1890 ° C. and the pressure is 15 MPa (150 kg / cm in nitrogen gas).² ) For 3 hours to obtain a tungsten porous chuck top conductor layer having a diameter of 200 mm and a thickness of 110 μm.
[0105]
(2) Next, the same steps as (1) to (4) and (5) to (7) of Example 1 were performed to obtain a ceramic substrate having a guard electrode, a ground electrode, and a heating element. .
[0106]
(3) The porous chuck top conductor layer obtained in the above (1) was placed on a ceramic substrate through a powder of gold solder (the same as (10) of Example 1) and reflowed at 970 ° C.
(4) A wafer prober was obtained by performing the same steps as (10) to (12) of Example 1. Next, the wafer prober obtained in Example 7 was fitted into the support container 11 shown in FIG. 1 similarly to Example 1, and first, the refrigerant was sucked from the suction port 13 without being ejected from the fluid ejection port 12. .
In the wafer prober obtained in this embodiment, the semiconductor wafer is uniformly adsorbed on the chuck top conductor layer.
[0107]
Evaluation methods
The silicon wafer W is placed on the wafer prober manufactured in the above-described embodiment and comparative example placed on the support container, as shown in FIG. 12, and the temperature of the probe card 601 is controlled while controlling the temperature such as heating. Was pressed to conduct a continuity test. In this continuity test, 100 V was applied to the chuck top conductor layer and the guard electrode, respectively. The ground electrode was grounded. A voltage can be applied to the guard electrode as necessary.
[0108]
The probe card is 1.5 MPa (15 kg / cm² ) And the warp amount of the wafer prober was measured, and the warp amounts of the ceramic substrates according to the examples were all very small, 3 μm or less. The amount of warpage was measured using a shape measuring instrument manufactured by Kyocera Corporation and the trade name “Nanoway”.
[0109]
Further, when heating the wafer prober, a voltage was applied to the heating element, and at the time of cooling, dry air was used as a refrigerant, and the refrigerant was ejected from the fluid ejection port 12 to cool the wafer prober.
And the time until a wafer prober heated up from normal temperature to 150 degreeC and the time until it returned from 150 degreeC to normal temperature were measured, respectively. The results are shown in Table 1 below.
[0110]
[Table 1]

[0111]
【The invention's effect】
As described above, in the wafer prober apparatus of the present invention, the fluid ejection port for ejecting the cooling medium is formed in the support container, so that heating and cooling can be performed efficiently and quickly. The temperature of the wafer prober can be controlled. In addition, since a plurality of suction holes are formed in the ceramic substrate, air is sucked from the suction holes formed in the ceramic substrate by sucking from the suction port of the support container, so that the semiconductor wafer is placed on the surface of the ceramic substrate. Can be adsorbed and fixed uniformly. Furthermore, the wafer prober apparatus of the present invention isAluminum nitride with high thermal conductivitySince the manufactured substrate is used, there is no warping even when the probe card is pressed, and the silicon wafer can be effectively prevented from being damaged or mismeasured, and it is lightweight and has excellent temperature rise and temperature drop characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a longitudinal sectional view schematically showing an example of a wafer prober apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing another example of the wafer prober apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of a wafer prober constituting the wafer prober apparatus of the present invention.
4 is a plan view of the wafer prober shown in FIG. 3. FIG.
5 is a bottom view of the wafer prober shown in FIG. 3. FIG.
6 is a cross-sectional view taken along line AA of the wafer prober shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of a wafer prober constituting the wafer prober apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an example of a wafer prober constituting the wafer prober apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing an example of a wafer prober constituting the wafer prober apparatus of the present invention.
10A to 10D are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the wafer prober apparatus of the present invention.
11E to 11G are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the wafer prober apparatus of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a continuity test is performed using a wafer prober constituting the wafer prober apparatus of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a conventional wafer prober.
[Explanation of symbols]
101, 201, 301, 401 Wafer prober
2 Chuck top conductor layer
3 Ceramic substrate
5 Guard electrode
6 Ground electrode
7 groove
8 Suction hole
10 Insulation
11, 21 Support container
12 Fluid ejection port
13 Suction port
14 Refrigerant inlet
15 Support pillar
16, 17 Through hole
180 bag hole
19, 190, 191 External terminal pin
41, 42 Heating element
410 Protective layer
43 Metal wire
44 Peltier element
440 Thermoelectric element
441 Ceramic substrate
51 Conductor layer
52 Conductor layer non-formation part

Claims

A wafer prober device comprising a ceramic substrate and a support container on which a conductor layer is formed and a heating means is provided,
The ceramic substrate is made of aluminum nitride,
The ceramic substrate has a plurality of suction holes for sucking air,
A wafer prober apparatus, wherein a fluid ejection port and a suction port are formed in the support container.