JP5461902B2 - 電気検査用基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、表層にシリコンウェハーの電気検査用の接続端子を高精度で実装可能で、しかも、広範囲な温度域（−５０〜１５０℃）での検査においても、回路が形成されたシリコンウェハーの寸法の伸びや収縮に対して、同様な挙動を取ることが可能な多層セラミック基板を用いた電気検査用基板及びその製造方法に関するものである。

近年、ＩＣ検査として、シリコンウェハー単位で検査を行う要求が多くなっており、特に、シリコンウェハーの大型化が進む現在では、φ３００ｍｍ（１２ｉｎｃｈ）のウェハー対応が必要となっている。

また、これらのシリコンウェハーを検査するに当たっては、測定治具にＩＣとコンタクトするような接続端子を形成する必要があり、この接続端子は繰り返し接触するために、強度が必要となる。

更に、最近では、シリコンウェハーの電気検査を行う際に、ウェハー状態で合格品として保証されているＫＧＤ（Known Good Die）の必要性が言われている。
このＫＧＤを得る工程として、ウェハー状態で、バーンイン検査（熱及び電気的負荷をかけての選別試験）を行うことが必須となってくる。

しかし、現在使用されているシリコンウェハーの電気検査用治具（ウェハー検査用治具／プローブガード）では、その熱膨張係数がシリコンウェハーとは大きく異なることから、温度が異なった条件で検査を行おうとすると、その温度での熱膨張により、ウェハー検査用治具とシリコンウェハーとの間で寸法の乖離が生じ、シリコンウェハー上のパッドにウェハー検査用治具の接続端子が接触できないといった状態が発生する。

そのため、シリコンウェハーとウェハー検査用治具では、それぞれの熱膨張係数のある程度の調整（合わせ込み）が重要となる。
一方、ウェハー検査用治具内の電気検査用基板に形成される接続端子の繰り返し接触に対する密着強度を確保する上で、セラミック基板を用いた電気検査用基板が要求されるが、通常の製造方法においては、焼成時の収縮バラツキにより、シリコンウェハー上のパッドへの接続に必要な寸法精度を得ることが難しい。

寸法精度を求めるセラミック基板の製造方法としては、無収縮焼成技術が知られている。この無収縮焼成技術とは、グリーンシートの上下面に、グリーンシートが焼成する温度では焼結しない拘束層となるセラミックシートを積層することで、焼成した際に、前記拘束層となるセラミックシートがグリーンシートの収縮時のＸＹ方向（平面方向）への収縮を抑制し、高い寸法精度を実現する手法である。

そして、上述した熱膨張係数の合わせ込み及び高寸法精度を有するセラミック基板を達成するためには、例えば低熱膨張のフィラーを有し、且つ、無収縮焼成技術を適用可能な低温焼成セラミックが有効であると考えられる。

この様な問題に関して、これまでは、低熱膨張化を達成させるためのセラミック組成の検討（特許文献１〜３参照）や、低温焼成セラミックの高寸法精度化（特許文献４参照）の検討がなされていた。

特開昭６３−１０７０９５号公報 特開２００６−２３２６４５号公報 特開２００６−２８４５４１号公報 特許第２６１７６４３号公報

しかしながら、従来は、上述の様な部分的な検討はなされていたものの、低熱膨張で、かつ、高寸法精度に必須な無収縮技術を適用するのに最適な低温焼成セラミック組成などの検討や、それを用いた電気検査用基板に用いる多層セラミック基板の検討はなされていないのが現状である。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、例えば、シリコンウェハー上のパッドとの接続に関して十分な寸法精度を有し、なおかつ、検査温度域が広い試験等の場合でも、シリコンウェハー上のパッドと基板上に形成された接続端子との接触不良を無くすことが可能な電気検査用基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

（１）前記課題を解決するための本発明（電気検査用基板）は、多層セラミック基板と該多層セラミック基板の表面に形成された電極とを備えた電気検査用基板であって、前記多層セラミック基板は、−５０〜１５０℃の平均熱膨張係数が３．０〜４．０ｐｐｍ／℃で、且つ、−５０〜１５０℃における各温度の熱膨張係数α１と、同じ温度でのシリコンウェハーの熱膨張係数α２とが、０ｐｐｍ／℃＜α１−α２≦２．５ｐｐｍ／℃の関係を有するとともに、ムライト及びホウケイ酸系ガラスを含むセラミック層で構成され、前記ホウケイ酸系ガラス中にアルカリ金属の酸化物を０．５〜１．５質量％含むことを特徴とする。

まず、本発明において、多層セラミック基板の熱膨張係数の範囲を前記の様に設定した理由を説明する。
シリコンウェハーの電気検査においては、通常、−５０〜１５０℃の温度範囲にて検査が行われるが、この温度範囲にてシリコンウェハーとシリコンウェハーの電気検査用治具（ウェハー検査用治具）の電気検査用基板の熱膨張係数の差が小さいことが望ましい。

特に、バーンイン検査においては、シリコンウェハーのみが加熱され、その輻射熱によってウェハー検査用治具が熱せられることから、必然的にシリコンウェハーの方がウェハー検査用治具より高温となる。そのため、ウェハー検査用治具の電気検査用基板の熱膨張係数をシリコンウェハーと同じとした場合には、ウェハー検査用治具とシリコンウェハーの収縮又は膨張の挙動が合わなくなることから、ウェハー検査用治具に用いられる電気検査用基板には、所定の上限の範囲内でシリコンウェハーよりも大きな熱膨張係数を持つ必要がある。

具体的には、最も低い温度である−５０℃においては、電気検査用基板を構成する多層セラミック基板の熱膨張係数の範囲が、０ｐｐｍ／℃＜α１−α２≦１．５ｐｐｍ／℃であり、最も高い温度である１５０℃においては、この範囲が、０．５ｐｐｍ／℃≦α１−α２≦２．５ｐｐｍ／℃である。特に、高温時（１５０℃）に、α１がα２より２．５ｐｐｍ／℃より大きくなると、シリコンウェハーとウェハー検査用治具に温度差があるとは言え、シリコンウェハーとウェハー検査用治具との熱膨張挙動に乖離が生じ、パッド上へ接続端子を当てることができる寸法より逸脱するので、この様に設定している。なお、低温時（−５０℃）についても、同様なことが言える。

ここで、本発明の範囲をグラフで示すと、例えば図１のようになる。本発明の範囲は、グレーで示す範囲、即ち、（温度［℃］、熱膨張係数の差［α１−α２］）で示される各座標Ａ（−５０、０）、Ｅ（−５０、２．５）、Ｃ（１５０、２．５）、Ｆ（１５０、０．５）で囲まれる範囲である。また、より好ましい範囲は、同様に、各座標Ａ（−５０、０）、Ｂ（−５０、１．５）、Ｃ（１５０、２．５）、Ｄ（１５０、０．５）で囲まれる範囲（図１の斜線で示す範囲）である。また、同図において、本発明相当品とは本発明の範囲内の１例であり、従来品とは本発明の範囲外の１例である。更に、各温度における熱膨張係数とは、図２に示す様に、温度変化による寸法変化率の各温度における傾き、即ち各温度での接線の傾きを計算したもの（瞬時熱膨張係数）である。なお、同図の試験片とは、電気検査用基板（縦２０ｍｍ×横４ｍｍ×厚み３ｍｍ）ないしはシリコンウェハーのロッドの一部（縦２０ｍｍ×横４．５ｍｍ×厚み４．５ｍｍ）である。

従って、本発明の電気検査用基板を、シリコンウェハーの電気検査用治具の基板として用いることにより、シリコンウェハーのパッドとの電気的接続の観点からも十分な寸法精度を有する。また、検査等の際に温度を変更した場合でも、シリコンウェハーのパッドと電気検査用基板に形成された接続端子とが、電気的接続不良無く接続することができる。

つまり、本発明の電気検査用基板は、多層セラミック基板の表層にシリコンウェハーの電気検査用の接続端子を高精度で実装可能であり、しかも、バーンインテストのような広範囲の温度領域で行う検査においても、回路が形成されたシリコンウェハーの寸法の伸び縮みに対して、同様な挙動を取ることが可能である。従って、本発明の電気検査用基板は、シリコンウェハーの電気検査用治具の基板として極めて好適なものである。

また、本発明では、多層セラミック基板は、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）及びホウケイ酸系ガラスを含むセラミック層で構成され、そのホウケイ酸系ガラス中にアルカリ金属の酸化物（例えば、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ）を０．５〜１．５質量％含んでいる。

つまり、低熱膨張のムライト及び低温焼成が可能なホウケイ酸系ガラスを含むことにより、低熱膨張及び低温焼成（例えば８００〜９５０℃の焼成温度）可能な電気検査用基板を実現できる。

また、ホウケイ酸系ガラス中に含まれるアルカリ金属の酸化物の含有量を０．５質量％以上とすることにより、ガラスの粘度が過大にならず、例えば加圧焼成を行った場合のガラスの流動性の低下による、緻密化の阻害や焼結温度の上昇を防止できる。また、その含有量を１．５質量％以下とすることにより、内部導体である例えばＡｇのマイグレーションによる短絡の発生を防止できる。

更に、低熱膨張材であるムライトをフィラー（マトリックス中に分散している骨材）として含有させることにより、−５０〜１５０℃の平均熱膨張係数を３．０〜４．０ｐｐｍ／℃の範囲とし、且つ、−５０〜１５０℃における各温度の熱膨張係数α１と、同じ温度でのシリコンウェハーの熱膨張係数α２とを、０ｐｐｍ／℃＜α１−α２≦２．５ｐｐｍ／℃の関係に設定することができる。

ここで、前記ムライト及びホウケイ酸系ガラスの含有量としては、９５質量％以上が挙げられるが、ムライト及びホウケイ酸系ガラスのみをセラミック材料とすることが好ましい。なお、ムライトは主結晶である。

ホウケイ酸系ガラスとしては、例えばＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＣａＯを採用でき、その含有量（セラミックに対する割合）としては、５５〜８０体積％の範囲を採用できる。

アルカリ金属の酸化物の例えばＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏの含有量としては、ホウケイ酸系ガラス中、例えばＮａ_２Ｏ：０．５質量％、Ｋ_２Ｏ：０．５質量％を採用できる。
（２）更に、本発明では、前記アルカリ金属の酸化物のＬｉ_２Ｏを、０．１質量％以下としてもよい。

つまり、ホウケイ酸系ガラス中のＬｉ₂Ｏの含有量を、０．１質量％以下とすることにより、導体成分であるＡｇによるマイグレーションが生じ難くなり、電気的信頼性が高くなる。

（３）その上、本発明では、前記ムライトの含有量を、セラミック全体に対して２０〜４５体積％（好ましくは３５〜４５体積％）としてもよい。
つまり、ムライトの含有量を２０体積％以上とすることにより、多層セラミック基板の機械的強度を高くすることができる。また、ムライトの含有量を４５体積％以下とすることにより、ガラス成分を十分に含有できるので、１０００℃以下の低温での焼成が容易になり、例えばＡｇ系の低抵抗導体の同時焼成を容易に行うことができる。

なお、３点曲げの抗折強度（ＪＩＳ Ｒ１６０１）が２００ＭＰａ以上である場合には、シリコンウェハーの電気検査用治具を用いて繰り返し検査を行ったときにも、シリコンウェハーの電気検査用治具の接続端子の密着強度や、電気検査用基板自体の機械的強度が十分であり、高い信頼性を確保することができるので好適である。

（４）また、本発明では、前記多層セラミック基板の内部導体として、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｔ合金、及びＡｇ／Ｐｄ合金のいずれか一種を採用できる。
この導体を使用することにより、低温（例えば８００〜９５０℃）での同時焼成を容易に行うことができる。

（５）本発明（電気検査用基板の製造方法）は、前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気検査用基板の製造方法であって、ムライト及びホウケイ酸系ガラスを主成分とする低温焼成セラミックの第１グリーンシートを形成する工程と、前記第１グリーンシートに導体を形成する工程と、前記導体を形成した第１グリーンシートを、所定枚積層してグリーンシート多層体を形成する工程と、前記グリーンシート多層体の両面に、前記第１グリーンシートの焼成温度では焼結しない材質からなる第２グリーンシートを積層して、複合グリーンシート多層体を形成する工程と、前記複合グリーンシート多層体を加圧しながら焼成する工程と、前記焼成後の第２グリーンシートからなる未焼結層を除去し多層セラミック基板を形成する工程と、前記多層セラミック基板の表面に導体を形成する工程と、を有することを特徴とする。

シリコンウェハーの電気検査用治具（ウェハー検査用治具）に用いられる電気検査用基板は、電気的及び機械的特徴などの点から、厚い多層セラミック基板（３ｍｍ〜７ｍｍ厚）が用いられるのが好ましい。これは、３ｍｍより薄いと、多層セラミック基板の強度が不十分になり、７ｍｍより厚いと、ＩＣ検査用治具に組み付けられるスペースが必要以上に大きくなり、検査装置内への取付が困難となるからである。こういった基板においては、基板内に厚み方向に対して１／２以上の長さで導体（層間接続導体）が連続する構造を有するものが多い。

この様な場合には、加圧を施さない無収縮焼成においては、拘束層のみではセラミックのＸＹ方向の収縮挙動を抑制できない上、基板が厚く、層間接続導体もその分長くなることから、層間接続導体である例えばＡｇ系導体とセラミックとの収縮挙動の差による影響がより大きくなり、間隙やクラック等が発生する。

そのためにも、こういった厚く、かつ、基板中に厚み方向に長い層間接続導体を形成した多層セラミック基板を、寸法精度良く作成するために、加圧を施しながら焼成を行う加圧無収縮焼成技術が必要となる。

そこで、本発明者等は、加圧しながら焼成を行う加圧無収縮焼成技術を適用することを目的に、その製造方法に適した上で、例えばバーンイン検査に必要な熱膨張係数及びウェハー検査用治具に適した基板強度を実現するための研究を行い、本発明を完成した。

従って、本発明によれば、上述した加圧無収縮焼成により、例えば３ｍｍ以上の厚みを有する電気検査用基板を、隙間やクラックの発生を抑制するとともにその変形も抑制して、好適に製造することができる。

この様にして製造された電気検査用基板を、ウェハー検査用治具の基板として用いた場合には、シリコンウェハーのパッドとの電気的接続の観点からも十分な寸法精度を有し、なおかつ、検査等の際に温度を変更した場合でも、シリコンウェハーのパッドと電気検査用基板上に形成された接続端子とが、電気的接続不良無く接続することが可能である。

ここで、本発明で使用する多層セラミック基板の材料としては、請求項１〜４のいずれかに記載の発明で使用する材料を用いる。具体的には、第１グリーンシートとしては、請求項１〜４のいずれかに記載の発明のセラミック材料を用いる。また、第２グリーンシートとしては、第１グリーンシートが焼結する温度では焼結しない、例えばアルミナ、ムライト、マグネシアを採用することができる。

なお、ホウケイ酸系ガラスとしては、８００℃〜１０００℃の間で結晶化しないガラスを使用することが望ましい。これは、加圧焼成を実施する際に、焼成途中で結晶化が起こるようなガラスを使用すると、結晶が生成する部分での局所的なガラスの流動性の変化が生じ、加圧焼成の際の加圧力によるガラスの流動を妨げ、内部応力を発生させることにより、基板強度の信頼性を低下させる恐れがあるからである。

また、低温焼成の焼成温度としては、８００〜９５０℃が挙げられる。なお、「複合グリーンシート多層体を加圧しながら焼成する工程」では、前記焼成温度で焼成されるが、そのときは、第１グリーンシートのみが焼成され、拘束シートである第２グリーンシートは未焼結の状態となる。

更に、前記導体としては、例えばＡｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｇ／Ｐｔを採用できる。
（６）また、本発明では、前記焼成時に加える圧力として、０．１〜０．５ＭＰａを採用できる。

ここでは、例えばセラミックの変形が少ない好ましい圧力を例示している（図１１（ａ）及び図１２（ｂ）〜（ｄ）参照）。
それに対して、加える圧力が０．１ＭＰａ未満の場合、厚い基板（例えば３ｍｍ以上）では、その厚み方向の略中心部でのＸＹ方向の収縮を抑制することができず、焼成後に寸法バラツキやクラック等の欠陥を生じさせるばかりでなく、厚み方向の長さがセラミック厚みの１／２以上である層間接続導体（ビア）との収縮挙動差が大きくなり、間隙やクラックが発生することがある（図１１（ｂ）参照）。更に、ビアの内側への湾曲が大きくなり、ビアの外側に間隙が発生することがある（図１２（ａ）参照）。

また、加える圧力が０．５ＭＰａを超える場合には、焼成時にガラスが軟化した際の収縮しようとする力に対して、加える圧力が過大となり、基板が大きく変形する（つぶれる）ことがある（図１１（ｃ）参照）。更に、ビアの外側への湾曲が過大になり、配線の断線が発生することがある（図１２（ｅ）及び図１３参照）。

本発明の熱膨張係数の範囲を示す説明図である。 本発明の各温度における熱膨張係数の定義を説明するための説明図である。 実施例の電気検査用基板を模式的に示す断面図である。 実施例の電気検査用基板の基板表面の一部を示す平面図である。 ＩＣ検査用基板の使用方法を示す説明図である。 実施例の電気検査用基板の製造方法の一部を示す説明図である。 実施例の電気検査用基板の製造方法の一部を示す説明図である。 検査パッドとの整合性を調べるための方法を示す説明図である。 ビア湾曲量の測定のための試料を作製するための方法を示す説明図である。 ビア湾曲量の測定方法を示す説明図である。 加圧力を違えて行った実験結果を示す説明図である。 加圧力を違えて行ったビアの状態の実験結果を示す説明図である。 ビアの湾曲による断線の状態を示す説明図である。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。

ａ）まず、本実施例の電気検査用基板を、図３及び図４に基づいて説明する。
図３に示す様に、本実施例の電気検査用基板１は、ガラスセラミック層３が板厚方向に複数積層された多層セラミック基板４（例えば厚さ５ｍｍ×縦３００ｍｍ×横３００ｍｍの直方体の焼結体）と、該多層セラミック基板４の表面に形成された電極５とを有する。

前記ガラスセラミック層３は、例えばガラス成分とセラミック成分との混合物を、例えば８００〜１０５０℃程度の低温にて焼成した低温焼成のガラスセラミックで構成されている。

詳しくは、各ガラスセラミック層３は、ムライト及びホウケイ酸系ガラスをセラミックの主成分とするガラスセラミックからなり、ホウケイ酸系ガラス中にアルカリ金属の酸化物（Ｎａ₂Ｏ及び／又はＫ₂Ｏ）を０．５〜１．５質量％含んでいる。

なお、ここでは、アルカリ金属の酸化物中のＬｉ₂Ｏは０．１質量％以下であり、フィラーとして添加されるムライトは、２０〜４５体積％である。
また、前記多層セラミック基板４は、−５０〜１５０℃の平均熱膨張係数が３．０〜４．０ｐｐｍ／℃で、且つ、−５０〜１５０℃における各温度の熱膨張係数α１と、同じ温度でのシリコンウェハーの熱膨張係数α２とが、０ｐｐｍ／℃＜α１−α２≦２．５ｐｐｍ／℃である特性を有している。

多層セラミック基板４の表裏面には、前記電極５が形成されており、この電極５は、Ｔｉ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ層を順に積み重ねた構造を有している。また、多層セラミック基板４の内部（詳しくは各ガラスセラミック層３の境界部分）には、内部配線層７が形成されている。更に、多層セラミック基板４の表面の電極５と裏面の電極５とを、内部配線層７を介して電気的に接続するように、基板の厚み方向に伸びる層間接続導体（ビア）９が形成されている。

従って、図４に示す様に、多層セラミック基板４の表面には、多数の電極５が露出している。
なお、電極５を構成する導体としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、及びそれらを組み合わせた物を採用でき、内部配線層７やビア９を構成する導体としては、ガラスセラミックの焼成の際に低温で同時焼成可能な、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｔ合金、Ａｇ／Ｐｄ合金などの導体が使用できる。

また、図５に示す様に、上述した構成の多層セラミック基板４上の電極５には、導電性のプローブ（接続端子）１１が接続されてＩＣ検査用治具（シリコンウェハーの電気検査用治具）１３が構成される。

このＩＣ検査用治具１３は、例えばφ３００ｍｍ（１２ｉｎｃｈ）のシリコン（Ｓｉ）ウェハー１５に対応したものであり、（各ＩＣを切り出す前の）シリコンウェハー１５におけるＩＣの端子１７にプローブ１１が接触することにより、一度に多数のＩＣの検査を行うことが可能である。

ｂ）次に、本実施例の電気検査用基板１の製造方法を、図６及び図７に基づいて詳細に説明する。
(1)まず、セラミック原料粉末として、平均粒径：３μｍ、比表面積：２．０ｍ²／ｇのＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃を主成分とするホウケイ酸系ガラス粉末と、平均粒径：２μｍ、比表面積：３．０ｍ²／ｇのムライト粉末とを用意した。

更に、シート成形時のバインダー成分及び可塑剤成分として、アクリル系バインダー及びＤＯＰ（ジ・オクチル・フタレート）を用意した。
そして、アルミナ製のポットに、ホウケイ酸ガラス粉末とムライト粉末とを、質量比で５０：５０、総量１０００ｇ投入するとともに、アクリル樹脂を１２０ｇ投入した。更に、適当なスラリー粘度とシート強度を持たせるのに必要な量の溶剤（ＭＥＫ：メチルエチルケトン）と可塑剤（ＤＯＰ）を上記ポットに入れ、３時間混合することにより、セラミックスラリーを得た。

得られたセラミックスラリーを用いて、ドクターブレード法により、図６（ａ）に示す様に、厚み０．１５ｍｍの（各ガラスセラミック層３用の）第１グリーンシート２１を作製した。

(2)また、前記第１グリーンシート２１を作製する工程とは別に、拘束シート（第２グリーンシート）２３を作製するために、セラミック原料粉末として、平均粒径：２μｍ、比表面積：１ｍ²／ｇのアルミナ粉末を用意した。

更に、シート形成時のバインダー成分としてアクリル系バインダー、可塑剤成分としてＤＯＰ、溶剤としてＭＥＫを用意した。
そして、前記第１グリーンシート２１と同様に、アルミナ製のポットに、アルミナ粉末を１０００ｇ、アクリル樹脂を１２０ｇ投入し、更に、スラリー粘度とシート強度を持たせるために、必要な量の溶剤（ＭＥＫ）と可塑剤（ＤＯＰ）を投入し、３時間混合してスラリーを得た。

このスラリーを用いて、ドクターブレード法により、図６（ｂ）に示す様に、厚み０．３０ｍｍの第２グリーンシート２３を作製した。
(3)次に、図６（ｃ）に示す様に、前記第１グリーンシート２１に、パンチによって、直径０．１２ｍｍのビアホール２５を形成した。

(4)次に、図６（ｄ）に示す様に、ビアホール２５に、例えばＡｇ系ペーストを充填し、（ビア９となる）充填部２７を形成した。
(5)また、図６（ｅ）に示す様に、第１グリーンシート２１の表面の必要な箇所に、Ａｇ系ペーストを用いて、印刷によって（内部配線層７となる）導電パターン２９を形成した。

(6)次に、図６（ｆ）に示す様に、上述した様にして製造した各第１グリーンシート２１を、順次積層してグリーンシート多層体３１を形成するとともに、グリーンシート多層体３１の両側に第２グリーンシート２３を積層して、複合グリーンシート多層体３３を形成した。

(7)次に、図７（ａ）に示す様に、プレス機（図示せず）にて、複合グリーンシート多層体３３の積層方向の両側から０．２ＭＰａの押圧力を加えながら、８５０℃にて３０分間焼成（脱脂焼成）し、複合積層焼結体３５を得た。

(8)次に、図７（ｂ）に示す様に、複合積層焼結体３５の両主面に残っている（未焼結の）第２グリーンシート２３を、水を媒体として超音波洗浄機により除去し、焼結体本体３７を得た。

(9)次に、図７（ｃ）に示す様に、焼結体本体３７の両外側表面を、アルミナ質砥粒を用いたラップ研磨により研磨した。
(10)次に、図７（ｄ）に示す様に、研磨した焼結体本体３７（即ち多層セラミック基板４）の表面のビア９に対応する位置に、例えばＴｉ薄膜をスパッタ法により形成した後に、順次、Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキ、Ａｕメッキを施して、電極５を形成し、電気検査用基板１を完成した。

ｃ）この様に、本実施例の電気検査用基板１では、低熱膨張のムライト及び低温焼成が可能なホウケイ酸系ガラスを主成分として含むので、低熱膨張及び低温焼成の電気検査用基板１を実現できる。

また、ホウケイ酸系ガラス中のアルカリ金属の酸化物の含有量が０．５質量％以上であるので、ガラスの粘度が過大にならず、加圧焼成を行った場合のガラスの流動性の低下による、緻密化の阻害や焼結温度の上昇を防止できる。また、その含有量が１．５質量％以下であるので、内部導体であるＡｇのマイグレーションを防止できる。

更に、本実施例では、多層セラミック基板４は、低熱膨張材であるムライトをフィラーとして含有することにより、−５０〜１５０℃の平均熱膨張係数が３．０〜４．０ｐｐｍ／℃で、且つ、−５０〜１５０℃における各温度の熱膨張係数α１と、同じ温度でのシリコンウェハーの熱膨張係数α２とが、０ｐｐｍ／℃＜α１−α２≦２．５ｐｐｍ／℃の関係を有しているので、この多層セラミック基板を備えた電気検査用基板１を、ＩＣ検査用治具１３の基板として用いた場合に好適である。

具体的には、シリコンウェハー１５のパッド１７との電気的接続の観点からも十分な寸法精度を有し、なおかつ、検査等の際に温度を変更した場合でも、シリコンウェハー１５のパッド１７と基板１上に形成されたプローブ１１とが、電気的接続不良無く接続することが可能である。

また、本実施例では、ムライト及びホウケイ酸系ガラスを主成分とする低温焼成セラミックの第１グリーンシート２１を、０．１〜０．５ＭＰａの範囲の圧力下で、焼成するので、基板の厚みが例えば３ｍｍ以上の大きな場合でも、多層セラミック基板４に隙間やクラックが発生することを抑制するとともにその変形も抑制して、好適に電気検査用基板１を製造することができる。

つまり、本実施例では、適切な組成にて作製した低温焼成セラミックを用いることで、所望の熱膨張特性及び機械的強度を持ったＩＣ検査用治具１３に好適な電気検査用基板１を作製することができ、ひいては所望の熱膨張特性及び機械的強度を持ったＩＣ検査用治具１３を製造することができる。
＜実験例＞
次に、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。

本実験例では、下記表１及び表２に示す材料を使用して、下記の条件にて、平均熱膨張係数、−５０℃、３０℃、１５０℃における（α１−α２）、相対密度、抗折強度、寸法バラツキ、検査パッドとの整合性、絶縁抵抗（マイグレーション性）、外観、ビア湾曲量、導通、ビア周囲の隙間を調べた。その結果を、下記表３〜表６に記す。

なお、下記表２のガラスＡ〜Ｈは、ホウケイ酸ガラスである。
ａ）熱膨張係数
下記表１及び表２の材料を用い、前記実施例と同様な製造方法で多層セラミック基板の試料（縦２０ｍｍ×横４ｍｍ×厚み３ｍｍ）を作製した。

そして、熱機械分析装置（ＴＭＡ）により、各試料の−６０〜２００℃までの寸法変動率を測定し、測定中の伸び及び測定温度をサンプリングして調べた。具体的には、サンプリングを１．０秒ごとに行って、その測定値をグラフ化（縦軸（伸び）、横軸（温度））し、サンプリング前後での傾きから熱膨張係数を求めた。また、平均熱膨張係数は、−５０〜１５０℃におけるグラフの傾きから求めた。その結果を下記表３に記す。

ｂ）−５０℃、３０℃、１５０℃における熱膨張係数の差（α１−α２）
−５０℃、３０℃、１５０℃時点での前記多層セラミック基板の熱膨張係数（α１）と、シリコンウェハーのロッドの一部を同様に測定したもののうち、−５０℃、３０℃、１５０℃時点の熱膨張係数（α２）とを用い、α１−α２を算出した。その結果を下記表３に記す。

なお、シリコンウェハーのロッドの一部として、縦２０ｍｍ×横４．５ｍｍ×厚み４．５ｍｍの試料を用いた。
ｃ）相対密度（焼成後の焼結性）
下記表１及び表２の材料を用い、前記実施例と同様な製造方法で多層セラミック基板の試料（縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚み５ｍｍ）を作製した。

この試料の焼成後の比重を、アルキメデス法により測定し、理論比重から相対比重を計算した。その結果を下記表３に記す。
ｄ）抗折強度
下記表１及び表２の材料を用い、前記実施例と同様な製造方法で多層セラミック基板の試料（縦５０ｍｍ×横４ｍｍ×厚み３ｍｍ）を作製した。

この試料を用いて、３点曲げ強度により、ＪＩＳ Ｒ１６０１に準拠して、抗折強度を測定した。その結果を下記表３に記す。
ｅ)結晶相
下記表１及び表２の材料を用い、前記実施例と同様な製造方法で多層セラミック基板の試料（縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚み５ｍｍ）を作製した。

この焼成後の試料を粉砕した後、粉末Ｘ線回折にて測定して結晶相を判断した。その結果を下記表１に記す。
ｆ）寸法バラツキ
下記表１及び表２の材料を用い、前記実施例と同様な製造方法でグリーンシート多層体の試料（縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚み７．５ｍｍ）を作製した。

そして、この試料の表面の□９０ｍｍの角部分に、φ０．５ｍｍのパターンを印刷したものを、前記実施例と同様に、拘束シートで挟み、加圧した状態で、２０枚焼成し、焼成後の２０枚の寸法バラツキ（３σ）を調べた。その結果を下記表３に記す。

ｇ）検査パッドとの整合性
図８に示す様に、テスト基板として、シリコンウェハー上に８０ｍｍ離れた位置（中心間距離）に、左右一対の１００μｍ角のパッドを形成するとともに、そのパッドの中心に４５μｍ角の試験用のエリアを設定した。

また、下記表１及び表２の材料を用い、前記実施例と同様な製造方法で多層セラミック基板の試料（縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚み５ｍｍ）を作製し、この試料上に、テスト基板のエリアの中心に対応した位置に、接続試験用の端子（プローブ）を左右一対形成した。

そして、テスト基板に対して試料の一対の端子を接触させる接続試験を、−５０℃、３０℃、１５０℃にて行った。具体的には、全ての温度にて、左右のエリア内に左右の端子の接触痕がついた場合をＯＫとし、一つの温度でも、そこから外れた位置に接触痕がついた場合をＮＧとした。その結果を下記表３に記す。

ｈ）絶縁抵抗
下記表１及び表２の材料を用い、前記実施例と同様な製造方法で多層セラミック基板の試料（縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚み５ｍｍ）を作製した。

試料中には、一対のＡｇ配線（縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み１０μｍ）を、絶縁間隔が０．１ｍｍとなるように厚み方向に形成し、該両Ａｇ配線間に１００Ｖの電圧を印加した際の絶縁抵抗を測定することで、マイグレーション性を評価した。その結果を下記表４及び表５に記す。

ｉ）寸法バラツキ及び外観
下記表１及び表２の材料を用い、加圧条件を変更する以外は、前記実施例と同様な製造方法でグリーンシート多層体（縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚み５ｍｍ）を２０枚ずつ作製して焼成した。そして、焼成後の２０枚の試料におけるパターン距離（即ち試料の表面の□９０ｍｍの角部分に印刷形成されたφ０．５ｍｍのパターン間の距離）の寸法のバラツキ（３σ）並びに外観を調べた。その結果を下記表６に記す。なお、この実験は、請求項７の発明の効果を確認したものである。

ｊ）ビア湾曲量
下記表１及び表２の材料を用い、前記実施例と同様な製造方法で多層セラミック基板の試料（縦２００ｍｍ×横２００ｍｍ×厚み５ｍｍ）を作製した。

そして、図９に示す様に、試料の最外周から基板長さの５％以内の距離の位置より、平面方向の内側にて２０ｍｍ角のサンプルを切り出し、その断面を研磨してビアを断面方向に露出させた。

その後、図１０に示す様に、露出されたビアの最上部の基板外周側の上端（Ａ）と最下部の基板外周側の下端（Ｂ）とを結んだ直線（Ｘ）に対して、最もずれたビアの基板外周側を通る上記直線（Ｘ）と平行な直線（Ｙ）との距離（ΔＳ）を湾曲量として１０箇所測定し、その平均を求めた。その結果を下記表６に記す。

ｋ）導通検査
下記表１及び表２の材料を用い、前記実施例と同様な製造方法で多層セラミック基板の試料（縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚み５ｍｍ）を、各１ロット（２０個）ずつ作製した。

そして、導通検査として、ビア及び配線導体が２箇所以上接続した配線の導通を確認し、断線の有無を調べた。この導通検査（断線等による導通不良の有無）では、導通装置として、４端子抵抗計（日置電機製 ミリオームテスタ）を用い、１ロット全てに対して導通検査を行った。そして、全く導通しないもの及び導通しても抵抗値が５Ω以上であるものが１個でもあれば、導通不合格とした。その結果を表６に記す。

ｌ）ビア周囲の隙間
前記ビア湾曲量を観察したサンプルを用い、光学顕微鏡で倍率１５０倍に設定し、ビア導体周囲の間隙の有無を調べた。その結果を下記表６に記す。

この表３から明かな様に、請求項１の発明の発明例１〜１２では、−５０〜１５０℃の平均熱膨張係数が３．０〜４．０ｐｐｍ／℃で、且つ、−５０〜１５０℃における各温度の熱膨張係数α１と、同じ温度でのシリコンウェハーの熱膨張係数α２とが、０ｐｐｍ／℃＜α１−α２≦２．５ｐｐｍ／℃の関係を有しているので、検査パッドの整合性が良く好適であった。

それに対して、比較例１、２は、請求項１の発明の条件を満たしていなので、検査パッドの整合性が悪く好ましくない。

この表４から明かな様に、請求項２の発明例１、１３、１４では、アルカリ金属の酸化物の含有量が適量（０．６〜１．５体積％）であるので、絶縁抵抗が高く（従ってマイグレーションが発生し難く）好適であった。それに対して、請求項２の比較例３では、アルカリ金属の酸化物の量（２体積％）が多いので、絶縁抵抗が低く好ましくない。

この表５から明かな様に、請求項３の発明例１、１５では、アルカリ金属の酸化物の含有量が適量（１〜１．１体積％）であり、且つＬｉ₂Ｏの含有量が適量（０．１体積％以下）であるので、絶縁抵抗が高く（即ちマイグレーションが発生し難く）好適であった。それに対して、請求項３の比較例４は、Ｌｉ₂Ｏの含有量が多い（１体積％）ので、絶縁抵抗が低く好ましくない。

この表６から明かな様に、請求項７の発明例１６〜１８では、焼成時の加圧力が０．１〜０．５ＭＰａと適正であるので、図１１（ａ）及び図１２（ｂ）〜（ｄ）に示す様に、電気検査用基板の変形が小さく、同様に内部のビアの湾曲も小さく好適であった。

それに対して、同比較例５では、加圧力が小さいので、図１１（ｂ）及び図１２（ａ）に示す様に、電気検査用基板の中央部が変形し、拘束層に接した面も収縮した。それにより、寸法バラツキが大きく、クラックが発生した。更に、電気検査用基板の変形に伴い、内部に配置されるビアも中心部に向かって湾曲し、基板の外周側のビア側面に隙間を生じた。

また、同比較例６では、加圧力が大きいので、図１１（ｃ）及び図１２（ｅ）に示す様に、電気検査用基板の中央部が変形し（それによって側面が変形し）、厚みが低下するとともに、内部に配置されるビアも外周部に向かって大きく湾曲した。この湾曲の影響で、図１３に示す様に、ビアを接続する内部配線層に変形が生じ、基板内で断線による導通不良等を生じた。

尚、本発明は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。

１…電気検査用基板
３…ガラスセラミック層
４…多層セラミック基板
５…電極
７…内部配線層
９…ビア
１３…ＩＣ検査用治具（シリコンウェハーの電気検査用治具）
１５…シリコンウェハー
２１…第１グリーンシート
２３…第２グリーンシート（拘束シート）
３１…グリーンシート多層体
３３…複合グリーンシート多層体
３５…複合積層焼結体

Claims (6)

1. 多層セラミック基板と該多層セラミック基板の表面に形成された電極とを備えた電気検査用基板であって、
   前記多層セラミック基板は、−５０〜１５０℃の平均熱膨張係数が３．０〜４．０ｐｐｍ／℃で、且つ、−５０〜１５０℃における各温度の熱膨張係数α１と、同じ温度でのシリコンウェハーの熱膨張係数α２とが、０ｐｐｍ／℃＜α１−α２≦２．５ｐｐｍ／℃の関係を有するとともに、
   ムライト及びホウケイ酸系ガラスを含むセラミック層で構成され、前記ホウケイ酸系ガラス中にアルカリ金属の酸化物を０．５〜１．５質量％含むことを特徴とする電気検査用基板。
2. 前記アルカリ金属の酸化物のＬｉ_２Ｏは、０．１質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の電気検査用基板。
3. 前記ムライトの含有量が、セラミック全体に対して２０〜４５体積％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気検査用基板。
4. 前記多層セラミック基板の内部導体が、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｔ合金、及びＡｇ／Ｐｄ合金のいずれか一種であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気検査用基板。
5. 前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気検査用基板の製造方法であって、
   ムライト及びホウケイ酸系ガラスを主成分とする低温焼成セラミックの第１グリーンシートを形成する工程と、
   前記第１グリーンシートに導体を形成する工程と、
   前記導体を形成した第１グリーンシートを、所定枚積層してグリーンシート多層体を形成する工程と、
   前記グリーンシート多層体の両面に、前記第１グリーンシートの焼成温度では焼結しない材質からなる第２グリーンシートを積層して、複合グリーンシート多層体を形成する工程と、
   前記複合グリーンシート多層体を加圧しながら焼成する工程と、
   前記焼成後の第２グリーンシートからなる未焼結層を除去し多層セラミック基板を形成する工程と、
   前記多層セラミック基板の表面に導体を形成する工程と、
   を有することを特徴とする電気検査用基板の製造方法。
6. 前記焼成時に加える圧力は、０．１〜０．５ＭＰａであることを特徴とする請求項５に記載の電気検査用基板の製造方法。

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