JP5202412B2 - プローブカード用配線基板およびこれを用いたプローブカード - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハの電気特性を測定するための微細な配線を備えたプローブカード用配線基板およびこれを用いたプローブカードに関するものである。

Ｓｉウェハ等の半導体ウェハに多数個同時に形成される大規模集積回路を有する半導体素子には異物の付着などに起因する電気不良等によってほぼ一定の割合で電気的接続および電気特性の不良品が含まれている。

このような半導体素子の不良品を検出するために半導体ウェハの状態のまま同時に多数の半導体素子の電気特性を一括して検査することができるプローブカードが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

このようなプローブカードは主としてアルミナ質焼結体からなる絶縁基体の表面および内部に微細な配線が形成されてなるプローブカード用配線基板と、このプローブカード用配線基板の表面に精度よく配置された複数のプローブと呼ばれる探針（測定端子）とを備えており、このプローブを多数の半導体素子の端子に当てて、電圧をかけたときの出力を測定して期待値と比較することで、多数の半導体素子の良否を一括して判定するものである。

近年、半導体素子に形成された集積回路の配線の微細化に伴って、プローブカードは単位面積当たりのプローブピン数を多くすることが求められ、またプローブカード用配線基板は内部配線層のさらなる微細化が求められている。

ところが、アルミナ質焼結体を絶縁基体に用いた配線基板は、内部配線層およびランドならびに貫通導体にタングステンやモリブデンなどの導体材料が用いられていることから内部配線層の線幅を狭くして微細化すると内部配線層の抵抗が増大して電気信号の遅延が生じやすくなる。このため集積回路の動作状態を正しく判断できず検査ミスにつながるという問題があった。

ところで、本出願人はアルミナ質焼結体を絶縁基体とする配線基板として、絶縁基体の内部にＣｕ、Ａｇ、Ａｕなどの低抵抗導体とＭｏ、Ｗなどの高融点導体との複合導体からなる内部配線層を形成した配線基板を提案している（特許文献２を参照。）。この配線基板は主成分であるアルミナに焼結助剤として酸化マンガンや酸化珪素を添加することにより、従来のアルミナ質焼結体からなる絶縁基体を有する配線基板に比較して焼成温度を低下させることで絶縁基体と複合導体との同時焼成を可能にしたものである。

特開平１１−１６０３５６号公報 特開２００３−１６３４２５号公報

しかしながら、特許文献２に開示された配線基板をプローブカード用として適用しても内部配線層の導体抵抗が低くかつ絶縁基体が緻密で耐薬品性を満足する配線基板を得ることができなかった。

プローブカード用配線基板は、特許文献２に記載された配線基板のように、半田により形成されるＢＧＡ(BALL GRID ARRAY)とは異なり、プローブカード用配線基板上にシリコン等の材料を主成分とするプローブピンを具備するものである。このプローブピンは通常シリコンを蒸着等の成膜工程により形成した後にアルカリ水溶液を用いたエッチング工程を経て形成されるものであることからプローブカード用配線基板は高い耐薬品性が要求される。このためプローブ用配線基板はそれを構成する絶縁基体が緻密であることが必要である。

一方、特許文献２に記載された配線基板をプローブカード用配線基板に適用しようとして絶縁基体の緻密化を図るために高温での焼成を行うと、内部配線層に含まれる低抵抗導体がランドに近い領域から貫通導体に向けて拡散してしまうため、内部配線層のランド近傍は低抵抗導体の含有率が低下して部分的に細くなってしまい、プローブカード用配線基板として機能するために十分に低い抵抗値を得ることができないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、耐薬品性に優れるとともに、低抵抗の内部配線層を有するプローブカード用配線基板およびこれを用いたプローブカードを提供することを目的とする。

本発明のプローブカード用配線基板は、アルミナ質焼結体からなる絶縁基体と、該絶縁基体の内部に形成された内部配線層と、該内部配線層に電気的に接続されたランドと、該ランドに電気的に接続された貫通導体とを備えたプローブカード用配線基板において、前記アルミナ質焼結体の相対密度が９６％以上であり、前記内部配線層が銅を３０〜４０質量％、タングステンを６０〜７０質量％の割合で含むとともに、前記ランドが銅を３２〜４２質量％、タングステンを５８〜６８質量％の割合で含み、かつ前記貫通導体がモリブデンを主成分として含有してなり、前記ランドにおける前記銅の含有率が前記内部配線層における前記銅の含有率よりも多く、かつ前記内部配線層の前記ランドに近い領域および前記ランドから遠い領域における前記銅の含有率が略等しいことを特徴とする。

本発明のプローブカード用配線基板は、絶縁基体が緻密であることから高い耐薬品性を有するものとなる。また、内部配線層およびランドが銅とタングステンとの複合導体により形成されており、ランドにおける銅の含有率が内部配線層における銅の含有率よりも多く、かつ内部配線層はランドに近い領域とランドから遠い領域とで銅の含有率が略等しい。このため銅の欠損によるランド近傍における内部配線層の部分的な細りを抑えることができることから抵抗値の増大を抑制することができる。

本発明のプローブカード用配線基板では、前記ランドにおける前記銅の含有率をＡ１とし、前記ランドから近い領域における前記内部配線層の前記銅の含有率をＡ２とすると、Ａ１／Ａ２の値が１．０５〜１．１１であることが望ましい。

本発明のプローブカード用配線基板において、ランドにおける銅の含有率とランドから近い領域における内部配線層の銅の含有率とを上述した範囲にすると、ランド近傍における内部配線層の部分的な細りをさらに抑え、抵抗値の増大を抑制することができる。

本発明のプローブカードは、上記のプローブカード用配線基板の一方の主面に前記貫通導体と電気的に接続される表面配線層を備え、該表面配線層にプローブが接続されてなることを特徴とする。

本発明のプローブカードは、上記のプローブカード用配線基板を具備したものであるために、高い耐薬品性を有するとともに低い導体抵抗を持つプローブカードを得ることができる。

本発明によれば、耐薬品性に優れるとともに、低抵抗の内部配線層を有するプローブカード用配線基板およびこれを用いたプローブカードを得ることができる。

本発明のプローブカード用配線基板の一実施形態を示す概略断面図である。 ランドに接続されている内部配線層におけるランドに近い領域とランドから遠い領域を示す模式図である。 本発明のプローブカードを用いた半導体素子評価装置の説明図である。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明のプローブカード用配線基板の一実施形態を示す概略断面図であり、図２はランドに接続されている内部配線層におけるランドに近い領域とランドから遠い領域を示す模式図である。図３は本発明のプローブカードを用いた半導体素子評価装置の説明図である。

図１に示すプローブカード用配線基板１はアルミナ質焼結体からなる複数の絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄが積層された絶縁基体１１の内部の層間に内部配線層１３および内部配線層１３に電気的に接続されたランド１５を備えるとともに、上下のランド１５を電気的に接続する貫通導体１７を備えたものである。この場合、高周波特性に優れるという理由からプローブカード用配線基板１は絶縁基体１１の内部の層間にグランド（アース）層を設けることもできる。

絶縁基体１１は上述のように複数の絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄからなるもので、それぞれの絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄはアルミナを主結晶とするアルミナ質焼結体で形成されている。アルミナ質焼結体におけるアルミナの割合は８５〜９５質量％であり粒状または柱状の結晶として存在している。絶縁基体１１を構成するアルミナ質焼結体におけるアルミナの割合が８５〜９５質量％であると、後述する組成をそれぞれ有する内部配線層１３、ランド１５および貫通導体１７との同時焼成において絶縁基体１１の緻密化が図れるとともに耐薬品性を高められるからである。

本発明のプローブカード用配線基板１を構成する絶縁基体１１を形成するアルミナ質焼結体の相対密度は９６％以上であることが重要である。これにより絶縁基体１１の耐薬品性を十分に高められる。これに対して絶縁基体１１の相対密度が９６％より低いと耐薬品性が低下し、高信頼性のプローブカード用配線基板１を得ることができない。

ここで、アルミナ質焼結体で形成された絶縁基体１１は、マンガン（Ｍｎ）をＭｎ_２Ｏ_３換算で２．５〜７．５質量％、珪素（Ｓｉ）をＳｉＯ_２換算で２．５〜７．５質量％含有していることが好ましい。また後述する複合導体との同時焼成において収縮率をより近づけられるという点で、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、硼素（Ｂ）およびクロム（Ｃｒ）から選ばれる１種以上を酸化物換算（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｂ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３）で合計で０．１〜４質量％の割合で含有することが好ましい。さらには絶縁基体１１を黒色化するための着色成分としてタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属を含んでいても良い。

これらアルミナ以外の成分は、アルミナの結晶粒界に非晶質相あるいは結晶相として存在する。ここで、熱伝導性、強度、誘電損失低減、耐薬品性向上の観点から、粒界中に助剤成分を含有する結晶相が多く形成されていることが望ましく、特にＭｎＡｌ_２Ｏ_４、Ｍｎ_３Ａｌ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２、ＭｎＳｉＯ_３、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４として存在していることが望ましい。

ここで絶縁基体１１の相対密度は以下のようにして求める。まず、プローブカード用配線基板１から内部配線層１３、ランド１５および貫通導体１７の無い部分を切り出し、アルキメデス法により密度を測定する。一方、絶縁基体１１を構成する各材料の理論密度から絶縁基体１１を構成するアルミナ質焼結体の組成に応じた理論密度Ｄ_０を求める。次に、これらの値を用いて式（Ｄ_１／Ｄ_０）×１００（％）から相対密度を求める。この場合、アルキメデス法により測定する試料数は３〜５個とし、これら複数の試料より各々相対密度を求めて平均値より算出する。

耐薬品性については得られたプローブカード用配線基板１を約１００℃に加温した水酸化カリウム水溶液（水酸化カリウムの濃度が３５質量％）に数時間浸せきし、その前後の重量変化を測定し、重量変化が０．１質量％以下を耐薬品性が良好なプローブカード用配線基板１とする。

絶縁基体１１の内部の層間に設けられた信号伝送用の内部配線層１３は、銅を３０〜４０質量％、タングステンを６０〜７０質量％の割合で含む複合導体により形成されている。内部配線層１３に含まれる銅の含有量が３０質量％より少ない場合には内部配線層１３の導体抵抗（ここでは測定で得られた導体抵抗をＲ、測定する内部配線層１３の全長をＬ、当該内部配線層１３の幅をＷとしたときに、関係式：Ｒ×Ｗ／Ｌで表される抵抗値（シート抵抗という。）のことであり単位はｍΩ／□。）が３ｍΩ／□よりも高くなる。一方、銅の含有量を多くした導体ペーストを用いて、焼成後の内部配線層１３における銅の含有量が４０質量％よりも多くなるような場合には、焼成前の導体ペースト中に含まれる銅粉末の含有量が多いために焼成時に溶融しやすくなり、内部配線層１３に部分的に銅の疎満差が生じてしまう。このため内部配線層１３のランド１５に近い領域とランド１５から遠い領域との間で銅の含有率の差が大きくなるために、この場合もシート抵抗が３ｍΩ／□よりも高くなる。

図２は、ランド１５に接続されている内部配線層７におけるランド１５に近い領域とランド１５から遠い領域を示す模式図である。ここで、円形状をしたランド１５と接続されて内部配線層１３のうち、ランド１５の内部配線層１３との接続部位１３Ｃから０．１ｍｍ以内の領域を内部配線層１３をランドに近い領域１３Ｎと定義し、ランド１５と内部配線層１３との接続部位１３Ｃから２ｍｍ以上離れた部位をランド１５から遠い領域１３Ｆと定義する。

絶縁基体１１の層間に設けられたランド１５は、銅を３２〜４２質量％、タングステンを５８〜６８質量％の割合で含む複合導体により形成されており、ランド１５における銅の含有率が内部配線層１３における銅の含有率よりも多く、かつ内部配線層１３のランド１５に近い領域１３Ｎとランド１５から遠い領域１３Ｆとで銅の含有率がほぼ等しいものである。なお、銅の含有率がほぼ等しいとは、内部配線層１３のうちランド１５から近い領域１３Ｎにおける銅の含有率と内部配線層１３のうちランド１５から遠い領域１３Ｆとの間の差が２質量％以下であることをいう。

銅の含有量を少なくした導体ペーストを用いて、焼成後のランド１５における銅の含有量が３２質量％よりも少なくなるような場合には、焼成前のランド１５用の導体ペーストに含まれる銅の含有量が少ないことから内部配線層１３のランド１５に近い領域の銅が貫通導体１７に向けて拡散しやすくなる。このためランド１５に近い領域における銅の含有量が低下することから内部配線層１３のランド１５に近い領域とランド１５から遠い領域との間で銅の含有率の差が大きくなるために、この場合もシート抵抗が３ｍΩ／□よりも高くなる。

一方、銅の含有量を多くした導体ペーストを用いて、焼成後のランド１５における銅の含有量が４２質量％よりも多くなるような場合には、ランド１５用として用いた焼成前の導体ペースト中に含まれる銅粉末の含有量が多いために焼成時にランド１５とそのランド１５に接した内部配線層１３とが部分的に溶融しやすくなる。このためランド１５に近い内部配線層１３に部分的に銅の疎な部分が形成されやすいことから、この場合もシート抵抗が３ｍΩ／□よりも高くなる。

本発明のプローブカード用配線基板１では絶縁基体１１を構成するアルミナ質焼結体の相対密度が９６％以上でありかつ内部配線層１３における銅およびタングステンの割合が上述した範囲であるととともに、ランド１５における銅の含有率が内部配線層１３における銅の含有率よりも多くかつ内部配線層１３のランド１５に近い領域１３Ｎとランド１５から遠い領域１３Ｆとで銅の含有率がほぼ等しいという条件下で、後述する実施例において示されるように内部配線層１３のシート抵抗を３ｍΩ／□以下にすることができる。

これに対して、ランド１５の方に内部配線層１３よりも銅の含有量の少ない導体ペーストを用いた場合には、絶縁基体１１の相対密度が９６％以上でありかつ内部配線層１３における銅およびタングステンの割合が上述した範囲であるときでも、焼成後のランド１５における銅の含有率が内部配線層１３における銅の含有率よりも少なくなるか、または内部配線層１３のランド１５に近い領域１３Ｎとランド１５から遠い領域１３Ｆとで銅の含有率に２質量％よりも多くなりやすいことからシート抵抗が３ｍΩ／□よりも高くなる。

なお、本発明における内部配線層１３およびランド１５の銅とタングステンとから形成される複合導体中にはタングステンが平均粒径１〜１０μｍの粒子として銅からなるマトリックス中に分散している。銅とタングステンとから構成される複合導体が銅をマトリクスとした構造であるために、低抵抗を示す方の導体が連続性を有することから銅に多くのタングステンを含ませても低抵抗の導体を得ることができる。

焼成後のプローブカード用配線基板１のランド１５および内部配線層１３における銅の含有率はプローブカード用配線基板１から切り出した一部の配線基板をその基板に平行に研磨してランド１５および内部配線層１３を露出させ、露出したランド１５および内部配線層１３の面に対して波長分散型の分析装置を有する走査型電子顕微鏡を用いて元素マッピング分析を行って求める。分析を行う領域はランド１５に近い領域１３Ｎ、ランド１５から遠い領域１５Ｆ、およびランド１５の中央部とする。

また本発明のプローブカード用配線基板１では、ランド１５における銅の含有率をＡ１とし、ランド１５から近い領域１３Ｆにおける内部配線層１３の銅の含有率をＡ２とすると、Ａ１／Ａ２の値が１．０５〜１．１１であることが望ましい。Ａ１／Ａ２の値を１．０５〜１．１１とすると内部配線層１３のシート抵抗を２．８ｍΩ／□以下にすることができる。

また、本発明のプローブカード用配線基板１は貫通導体１７がモリブデンを主成分とする導体材料により形成されている。ここでモリブデンを主成分とするとは不可避不純物を除き金属成分が質量比で９０％以上含まれるものをいう。

上記のプローブカード用配線基板１は、例えば図３に示すようなプローブカード２として用いることができる。図３に示すプローブカード２はプローブカード用配線基板１の一方の主面の貫通導体１７にそれぞれ接続される表面導体層１６を備え、該表面導体層１６に半導体素子の電気特性を測定するためのプローブ２１が形成され、このプローブ２１はプローブカード用配線基板１の内部配線層１３、ランド１５および貫通導体１７を介してプローブ２１とは反対の面において半田バンプ３を介して外部回路基板４に接合され外部回路基板４の電気回路と電気的に接続されている。また、外部回路基板４はテスタ５に電気的に接続されている。

そして、ステージ６の上に置かれた半導体ウェハ７の上面にプローブカード２の測定端子２１を接触させて半導体素子の電気特性を測定することができる。なお、プローブカード２および外部回路基板４は、昇降装置８によって上下に駆動させることができ、プローブカード２の測定端子２１を半導体ウェハ７の上面に接触させたり離したりすることができる。

本発明のプローブカード２は、上述のように、それを構成するプローブカード用配線基板１が緻密で耐薬品性に優れる絶縁基体１１とシート抵抗の低い内部配線層１３およびランド１５との複合導体により構成されている。このためプローブカード２としても導体抵抗が低くかつ耐薬品性の高いプローブカード２を得ることができる。また近年、半導体ウェハの大面積化の進展から大型化が図られているが、本発明のプローブカード用配線基板１は絶縁基体１１の主面の面積が３００ｍｍ×３００ｍｍ以上であり、厚みが４ｍｍ以上であるものにまで適用することができる。

次に、上記のプローブカード用配線基板１の製造方法について説明する。

まず、絶縁基体１１を形成するために、アルミナ原料粉末として、純度９９％以上、平均粒径が０．５〜２．５μｍアルミナの粉末を用いる。これは、平均粒径を０．５μｍ以上とすることでシート成形性を良好なものとし、２．５μｍ以下とすることで１５００℃以下の温度での焼成によっても緻密化を促進させるためである。

次に、上記のアルミナ原料粉末と、純度９９％以上、平均粒径が０．７〜１．７μｍのＭｎ_２Ｏ_３粉末と、純度９９％以上、平均粒径が１〜３μｍのＳｉＯ_２粉末とを混合する。ここで、混合の割合は、アルミナ原料粉末８５〜９５質量％、Ｍｎ_２Ｏ_３粉末を２．５〜７．５質量％、ＳｉＯ_２粉末を２．５〜７．５質量％とするのが好ましい。これにより、シート成形性を良好なものとし、Ｍｎ成分の分散性を向上させ、ＳｉＯ_２とＭｎ化合物との反応性を制御しつつ、ＭｎＡｌ_２Ｏ_４、Ｍｎ_３Ａｌ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２、ＭｎＳｉＯ_３などの結晶化および１２００℃以上１５００℃以下の焼成温度での緻密化を促すことができる。

さらに、アルミナ原料粉末、Ｍｎ_２Ｏ_３粉末およびＳｉＯ_２粉末からなる原料粉末に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢおよびＣｒの群から選ばれる１種以上の酸化物粉末（ＭｇＯ粉末、ＣａＯ粉末、ＳｒＯ粉末、Ｂ_２Ｏ_３粉末、Ｃｒ_２Ｏ_３粉末）または焼成によって酸化物を形成しうる炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩からなる粉末を合計で０．１〜４質量％となる割合で添加してもよい。これにより内部配線層１３やランド１５を形成する複合導体との同時焼結性を高めることができる。この最適な添加量は合計で０．２〜２．５質量％である。

またさらに、アルミナ質焼結体を黒色化するための着色成分であるＷ、Ｍｏなどの金属を、１００質量％の混合粉末に対して２質量％以下の割合で添加しても良い。耐薬品性を向上させることで、この黒色化成分が流出して白色化し認知性が低下してしまうのを防ぐことができる。

そして、この混合粉末に対して有機バインダー、溶媒を添加してセラミックスラリーを調製した後、これをプレス法、ドクターブレード法、圧延法、射出法等の成形方法によって所定の厚みを有するセラミックグリーンシートを作製する。なお、セラミックグリーンシートの厚みは、特に限定されるものではないが、例えば５０〜３００μｍとすることができる。

そして、適宜、このセラミックグリーンシートに対して、マイクロドリル、レーザー等により直径が５０〜２５０μｍの貫通孔を形成する。

このようにして作製されたセラミックグリーンシートに対して、Ｍｏを導体成分とし、この導体成分１００質量％に対してアルミナ粉末を１５質量％以下、特に１０質量％以下の割合で添加したものを混合して導体ペーストを作製し、この導体ペーストを各セラミックグリーンシートの貫通孔内に充填を行う。

次に、Ｃｕ粉末を３０〜４０質量％、Ｗ粉末を６０〜７０質量％の比率で混合し、これに有機ビヒクルを添加し混合して導体ペーストを調製し、スクリーン印刷、グラビア印刷などの方法により内部配線層１３の印刷を行う。

さらにＣｕ粉末を３３〜４３質量％、W粉末を５７〜６７質量％の比率で混合し、これに有機ビヒクルを添加し混合して導体ペーストを調製し、スクリーン印刷、グラビア印刷などの方法により内部配線層１３に接続するランド１５の印刷を行う。この時、ランド１５用の導体ペーストは内部配線層１３用の導体ペーストに比較して、銅粉末の比率を多くしたものを用いる。これにより焼成時において内部配線層１３からランド１５を介して貫通導体１７へ銅が拡散しても焼成後にはランド１５における銅の含有量が内部配線層１３のうちランド１５から近い領域１３Ｎにおける銅の含有量よりも多いものとすることができる。そのため内部配線層１３のランド１５に近い領域１３Ｎおよびランド１５から遠い領域１３Ｆにおける銅の含有率がほぼ等しいものとなり、結果的に内部配線層１３の導体抵抗の上昇を防ぐことが可能となる。

通常、銅の融点はプローブカード用配線基板１を製造する際の焼成の最高温度と比較してかなり低く、融点以上で銅の流動性が増加しやすい。その結果、ランド１５に含まれていた銅が貫通導体１７内へ拡散しやすくなり、それに伴い内部配線層１３に含まれている銅がランド１５側へ拡散してしまう。その結果、内部配線層１３の部分的な細りを引き起こしやすく、このため内部配線層１３の断面積が著しく減少することになり、十分に低い導体抵抗を得られない。特に、焼成最高温度が１４２０℃以上になるとこの影響は大きくなる。

このため本発明では、ランド１５用の導体ペーストとして内部配線層１３用の導体ペーストよりも銅の含有量を多くした導体ペーストを用いることにより、貫通導体１７内へ拡散する銅はランド１５のみから拡散することとなり、内部配線層１３における銅の含有率の低下を防ぎ、内部配線層１３の細りを防止することができる。これにより焼成後においても絶縁基体１１の内部の層間に設けられた内部配線層１３はランド１５に近い領域１３Ｎとランド１５から遠い領域１３Ｆとで銅の含有率をほぼ等しいものにすることが可能となる。その結果、焼成最高温度が１４２０℃以上で、室温から４０時間以上かけて焼成しても、プローブカード用配線基板１として機能するための十分な低い抵抗値を得ることができる。

この場合、本発明ではランド１５用の導体ペーストにおける銅の含有率をａ１とし、内部配線層１３用の導体ペーストの銅の含有率をａ２としたときに、ａ１−ａ２の値が３〜７質量％であることが望ましい。ランド１５用の導体ペーストと内部配線層１３用の導体ペーストとにおける銅の含有率をこのような差にすると、焼成後に得られる内部配線層１３のシート抵抗を２．８ｍΩ／□以下にすることが容易となる。

なお、本発明ではプローブカード用配線基板１の所望の層に高融点導体のみからなるグランド層、または銅とタングステンとの複合導体からなるグランド層を印刷して形成しても良い。

また、これらの導体ペースト中には絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄとの密着性を高めるために、上記の金属粉末以外にアルミナ粉末或いは絶縁基体１１と同一組成物の混合粉末を添加しても良く、さらにNｉ等の活性金属或いはそれらの酸化物を０．０５〜２質量％で添加しても良い。

その後、内部配線層１３およびランド１５となるパターンが印刷されたセラミックグリーンシートの複数枚を位置合わせし積層圧着して積層体を作製する。次いで、この積層体を非酸化性雰囲気中、焼成の最高温度が１４１０℃以上１４８０℃以下、特に１４２０℃以上１４６０℃以下の温度となる条件下で、最高室温で０．５時間から３時間保持して、室温から４０時間以上かけて焼成する。このときの焼成温度が１４１０℃より低いと、アルミナ質焼結体を相対密度９６％以上まで緻密化させることができず、熱伝導性や強度が低いものとなってしまう。一方、焼成温度が１４８０℃より高いと、銅が流動することから内部配線層１３を均一な組織を維持できなくなり、内部配線層１３のランド１５に近い領域１３Ｎおよびランド１５から遠い領域１３Ｆにおける銅の含有率をほぼ等しいものにすることが困難となり、結果的に内部配線層１３のシート抵抗を３ｍΩ／□以下にすることができなくなる。

また、焼成時の非酸化性雰囲気としては、窒素雰囲気或いは窒素と水素との混合雰囲気であることが望ましい。特に、内部配線層１３中のＣｕの拡散を抑制する上では、水素および窒素を含み露点が＋３０℃以下、特に＋２５℃以下の非酸化性雰囲気であることが望ましい。なお、この雰囲気には所望によりAｒガス等の不活性ガスが混入されても良い。

以上述べた方法により作製されたプローブカード用配線基板１は、最高温度を１４１０℃〜１４８０℃の温度領域において室温から４０時間以上かけて焼成したとしても、銅とタングステンとを主成分として含む内部配線層１３およびランドを有し、耐薬品性に優れたものとなる。

純度が９９％で平均粒子径が１．８μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末を９０質量％、純度が９９％で平均粒子径が１．５μｍのＭｎ_２Ｏ_３粉末を４．５質量％、純度が９９％で平均粒子径が１．０μｍのＳｉＯ_２粉末を４．５質量％、純度が９９．９％で平均粒子径が０．７μｍのＭｇＣＯ_３粉末を１．０質量％の割合で混合した後、さらに、成形用有機樹脂（有機バインダー）としてアクリル系バインダーと、有機溶媒としてトルエンとを混合してセラミックスラリーを調製した後、ドクターブレード法にて４１０ｍｍ×４１０ｍｍ、厚さ２５０μｍのシート状に成形し、セラミックグリーンシートを得た。

得られたセラミックグリーンシートに対して、打抜き加工を施し、直径が１５０μｍの貫通孔を形成した。

次に、純度９９．９％、平均粒子径１．２μｍのＭｏ粉末９５質量％と純度９９．９％、平均粒子径１．８μｍのアルミナ粉末５質量％とを混合した粉末に対し、アクリル系バインダーと、溶媒としてアセトンとを混合し、Ｍｏ導体ペーストを調製し、この導体ペーストをスクリーン印刷法によって上記のセラミックグリーンシートの貫通孔内に充填した。
次に、積層体を作製する際に最上層に配置される、貫通孔内にＭｏ導体ペーストを充填したセラミックグリーンシートに対して、貫通孔内に充填したものと同一のＭｏを主成分とする導体ペースト（以下、Ｍｏ導体ペーストとする。）を用いて、貫通孔を覆うようにスクリーン印刷法にて、直径２ｍｍのパッドを形成した。

次に、純度９９％、平均粒子径１．２μｍのＣｕ粉末と純度９９．９％、平均粒子径１．２μｍのＷ粉末を、表１に示した比率で混合した粉末に対し、アクリル系バインダーと、溶媒としてアセトンとを混合し、ＣｕとＷとの複合導体用ペースト（以下、Ｃｕ／Ｗ導体ペーストとする。）を調製した。

次に、貫通孔内にＭｏ導体ペーストを充填したセラミックグリーンシートとは別のグリーンシートに対して、上記Ｃｕ／Ｗ導体ペーストを用いてスクリーン印刷法により内部配線パターンを印刷塗布した。なお、内部配線パターンは抵抗測定用として、線幅１００μｍを有し、長さ２０ｍｍからなるものを備えたものである。

さらに、表１に示した比率で調製したＣｕ／Ｗ導体ペーストを用いて、スクリーン印刷法により、表１に示した直径を備えたランドパターンを印刷塗布した。ここで、内部配線の端部とランドは電気的に接続されるように位置合わせされたものである。

そして、作製した各セラミックグリーンシートを位置合わせして積層圧着して積層体を作製した。なお、ここで作製された積層体は、全３０層のセラミックグリーンシートが積層されたものであり、最上層には抵抗測定用に測定端子を接触させるためのパッドが設けられたセラミックグリーンシートを配置し、２層目には抵抗測定用の内部配線パターンとランドパターンが印刷塗布されたセラミックグリーンシートを配置し、最上層に設けられた貫通孔（Ｍｏ導体ペーストが充填されている）と、２層目に印刷塗布されたランドが電気的に接続されるように、位置合わせして作製されたものである。

その後、この積層体を露点２５℃で６００℃の窒素水素混合雰囲気にて脱脂（脱バインダー）を行った後、表１に示した焼成条件で焼成しプローブカード用配線基板を得た。

得られたプローブカード用配線基板は焼成による収縮により、絶縁基体の主面のサイズが３４０ｍｍ×３４０ｍｍ、厚みが６ｍｍを有するものとなった。

シート抵抗の評価は、２層目の内部配線層に設けられた線幅１００μｍを有し、長さ２０ｍｍからなる導体抵抗評価用パターンを利用し、電気抵抗値をデジタルマルチメーターによる四端子法で測定した。また測定は最上層となる絶縁層の上面に設けられたパッドに測定端子を接触させて、２層目の導体抵抗評価用パターンの両端のランドに電気的に接続された貫通導体を介して行った。このとき、貫通導体の電気抵抗は十分低く無視できるものとし、シート抵抗換算で３．０ｍΩ／□以下を合格とした。

絶縁基体の相対密度は以下のようにして求めた。まず、作製したプローブカード用配線基板の絶縁基体の部分からダイヤモンドホイールを備えた切断機を用いて、長さ３０ｍｍ、幅５ｍｍおよび厚み６ｍｍのサイズを有する絶縁片を切り出しアルキメデス法により密度を測定した。一方、絶縁基体を構成する各材料の理論密度から絶縁基体の組成に応じた理論密度Ｄ_０を求めた。次に、これらの値を用いて式（Ｄ_１／Ｄ_０）×１００（％）から相対密度を求めた。この場合、アルキメデス法により測定した試料数は３個とし、これら複数の試料より各々相対密度求めて平均値より算出した。焼成後のプローブカード用配線基板のランドおよび内部配線層における銅の含有率はプローブカード用配線基板から切り出した一部の配線基板をその基板に平行に研磨して内部配線層を露出させ、露出したランドおよび内部配線層の面に対して波長分散型の分析装置を有する走査型電子顕微鏡を用いて元素マッピング分析を行って求めた。分析する領域は内部配線層についてはランドとその近傍領域として、円形状をしたランドの内部配線層との接続部位から０．１ｍｍ以内の領域と、ランドから遠い領域としてランドと内部配線層との接続部位から２ｍｍ離れたところとした。ランドについては当該ランドの中央部を分析した。

耐薬品性については得られたプローブカード用配線基板のうち３枚を１００℃に加温した水酸化カリウム水溶液（水酸化カリウムの濃度が３５質量％）に３時間浸せきし、その前後の重量変化を測定した。この場合、重量変化が０．１質量％以下を耐薬品性が良好な試料とした。その結果を表１〜４に示す。

表１〜４から明らかなように、本発明のプローブカード用配線基板を示す試料Ｎｏ．３〜７，１２，１４，１６および１７では、いずれも内部配線層の導体抵抗がシート抵抗換算で３．０ｍΩ／□以下であった。また、絶縁基体を構成するアルミナ質焼結体の相対密度が９６％以上であり、耐薬品性も良好であった。この結果、耐薬品性に優れるとともに、低抵抗の内部配線層を有するプローブカード用配線基板を得ることができた。

また、ランドにおける銅の含有率をＡ１とし、ランドから近い領域における内部配線層の銅の含有率をＡ２としたときに、Ａ１／Ａ２の値が１．０５〜１．１１である試料Ｎｏ．４〜７，１２，１４，１６および１７では、いずれも内部配線層のシート抵抗が２．８ｍΩ／□以下であり、より低い導体抵抗を有する内部配線層が配置されたプローブカード用配線基板を得ることができた。

これに対し、本発明範囲外の試料Ｎｏ．１，２，８〜１１，１３，１５，１８〜２４では、シート抵抗が３ｍΩ／□よりも高いか、または絶縁基体の相対密度が９６％よりも低く、耐薬品性が劣るものであった。

なお、焼成後のプローブカード用配線基板の内部配線層における銅の含有率を、絶縁基体を研磨して内部配線層の断面に対して波長分散型ＥＰＭＡによる元素マッピング分析を行い求めたところ、シート抵抗が３．０ｍΩ／□以下である内部配線層のランドに近い領域とランドから遠い領域に含まれる銅の含有率は表２に示すようにほぼ同等であり、導体ペースト調製時の調合比率とも近いものであることを確認した。また、同様に、分析によりランドにおける銅の含有量と内部配線層における銅の含有量とを比較したところ、焼成後においても、ランドと内部配線層とでは、表２，３に示したような銅の含有量の差を有するものであることを確認した。

１：プローブカード用配線基板
１１：絶縁基体
１３：内部配線層
１５：ランド
１７：貫通導体
２ ：プローブカード
２１：測定端子

Claims (3)

1. アルミナ質焼結体からなる絶縁基体と、該絶縁基体の内部に形成された内部配線層と、該内部配線層の端部に電気的に接続されたランドと、該ランドに電気的に接続された貫通導体とを備えたプローブカード用配線基板において、前記アルミナ質焼結体の相対密度が９６％以上であり、前記内部配線層が銅を３０〜４０質量％、タングステンを６０〜７０質量％の割合で含むとともに、前記ランドが銅を３２〜４２質量％、タングステンを５８〜６８質量％の割合で含み、かつ前記貫通導体がモリブデンを主成分として含有してなり、前記ランドにおける前記銅の含有率が前記内部配線層における前記銅の含有率よりも多く、かつ前記内部配線層の前記ランドに近い領域および前記ランドから遠い領域における前記銅の含有率が略等しいことを特徴とするプローブカード用配線基板。
2. 前記ランドにおける前記銅の含有率をＡ１とし、前記ランドから近い領域における前記内部配線層の前記銅の含有率をＡ２とすると、Ａ１／Ａ２の値が１．０５〜１．１１であることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード用配線基板。
3. 請求項１または２に記載のプローブカード用配線基板の一方の主面に前記貫通導体と電気的に接続される表面配線層を備え、該表面配線層にプローブが接続されてなることを特徴とするプローブカード。

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