JP5511613B2 - Ceramic circuit board for probe card and probe card using the same - Google Patents

Ceramic circuit board for probe card and probe card using the same Download PDF

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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セラミック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。   The present invention relates to a ceramic wiring board for a probe card provided with fine wiring for measuring electrical characteristics of a semiconductor wafer, and a probe card using the same.

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。   For semiconductor elements with large-scale integrated circuits that are simultaneously formed on a semiconductor wafer such as a Si wafer, a product with poor electrical connection and electrical characteristics at a substantially constant rate due to electrical failure due to adhesion of foreign matter, etc. It is included.

上記半導体素子の不良品を検出するものとして、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)。   As a device for detecting a defective product of the semiconductor element, a probe card capable of simultaneously inspecting electrical characteristics of a large number of semiconductor elements at the same time in a semiconductor wafer state is known (see, for example, Patent Document 1). ).

このプローブカードは、アルミナ質焼結体からなる絶縁基体の主面および内部に微細な配線が形成されている配線基板と、この配線基板の表面に精度よく配置された複数のプローブピンと呼ばれる測定端子とを含んでおり、このプローブピンを多数の半導体素子の端子にあてて、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。   This probe card has a wiring board in which fine wiring is formed on the main surface and inside of an insulating base made of an alumina sintered body, and a plurality of measuring terminals called probe pins arranged with high precision on the surface of the wiring board. By applying this probe pin to the terminals of many semiconductor elements, measuring the output when voltage is applied and comparing it with the expected value, it is possible to judge the quality of many semiconductor elements at once. To do.

近年、半導体素子に形成された集積回路の配線微細化に伴って、プローブカードの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セラミック配線基板に形成される配線もより微細化することが求められている。   In recent years, with the miniaturization of the wiring of integrated circuits formed in semiconductor elements, it has been required to increase the number of probe pins per unit area of the probe card, and the wiring formed on the probe card ceramic wiring board is also more There is a demand for miniaturization.

ところが、配線の微細化、すなわち線幅を狭くすることにより、配線抵抗が増大して電気信号の遅延が生じ、集積回路の動作状態について正しく判断できず、検査ミスにつながるという問題があった。   However, miniaturization of the wiring, that is, narrowing of the line width causes an increase in wiring resistance and delay of the electric signal, which makes it impossible to correctly determine the operation state of the integrated circuit, leading to a test error.

そこで、配線としてCu、Ag、Auなどの低抵抗金属を用いることが考えられるが、これらの低抵抗金属は融点が低いため、低抵抗金属のみではアルミナ質焼結体との同時焼成ができない。   Therefore, it is conceivable to use a low-resistance metal such as Cu, Ag, or Au as the wiring. However, since these low-resistance metals have a low melting point, simultaneous firing with the alumina sintered body cannot be performed with only the low-resistance metal.

これに対し、本出願人は、アルミナ質焼結体からなる絶縁基体の内部にCu、Ag、Auなどの低抵抗金属とMo、Wなどの高融点金属との複合金属を主成分とする配線を形成したプローブカード用セラミック配線基板を提案した(例えば、特許文献2を参照)。   In contrast, the applicant of the present invention has a wiring mainly composed of a composite metal of a low-resistance metal such as Cu, Ag, Au and a refractory metal such as Mo, W inside an insulating base made of an alumina sintered body. A ceramic wiring board for a probe card in which is formed is proposed (see, for example, Patent Document 2).

このプローブカード用セラミック配線基板は、具体的には、MnおよびSiを焼結助剤として含有させることにより、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よりも200℃以上低い1500℃以下の温度で焼成できるようにしたことから、上記低抵抗金属および高融点金属の複合金属を主成分として含む配線を同時焼成により形成することを可能にしたものである。   More specifically, this probe card ceramic wiring board includes 1500 Mn and Si as sintering aids, and is 1500 ° C. lower than a wiring board having a conventional insulating substrate made of an alumina sintered body by 200 ° C. or more. Since it can be fired at a temperature of less than or equal to ° C., it is possible to form a wiring containing the composite metal of the low resistance metal and the refractory metal as a main component by simultaneous firing.

しかしながら、絶縁基体を特許文献2に記載のアルミナ質焼結体で形成したプローブカード用セラミック配線基板は、絶縁基体の熱膨張係数が、やはりアルミナ質焼結体の熱膨張係数(6〜7×10−6/℃)に近いことから、検査対象であるSiウェハの熱膨張係数との差が大きく、そのため、半導体素子の電気特性の測定前に行う熱負荷試験(バーンイン試験)時において、プローブカード用セラミック配線基板に設けられた測定端子(プローブピン)がSiウェハの表面に形成された測定パッドの位置からずれて電気特性の検
査を行えないという問題があった。
However, the probe card ceramic wiring board in which the insulating base is formed of the alumina sintered body described in Patent Document 2 has a thermal expansion coefficient of 6 to 7 × that of the alumina sintered body. 10 −6 / ° C.), the difference from the thermal expansion coefficient of the Si wafer to be inspected is large. Therefore, in the thermal load test (burn-in test) performed before measuring the electrical characteristics of the semiconductor element, the probe There is a problem in that the electrical characteristics cannot be inspected because the measurement terminals (probe pins) provided on the card ceramic wiring board are displaced from the positions of the measurement pads formed on the surface of the Si wafer.

これに対し、プローブカード用配線基板の絶縁基体としてアルミナ質焼結体よりも熱膨張係数の小さいムライト質焼結体を適用する試みが行われている(例えば、特許文献3を参照)。   On the other hand, an attempt has been made to apply a mullite sintered body having a thermal expansion coefficient smaller than that of an alumina sintered body as an insulating base of the probe card wiring board (see, for example, Patent Document 3).

特開平11−160356号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-160356 特開2009−180518号公報JP 2009-180518 A 特開2010−93197号公報JP 2010-93197 A

特許文献3に記載のムライト質焼結体は、緻密であり、熱膨張係数がアルミナ質焼結体よりも半導体素子(Si)の熱膨張係数に近いことから、半導体素子の電気特性の測定前に行う熱負荷試験(バーンイン試験)でのプローブカード用セラミック配線基板に設けられた測定端子とSiウェハの表面に形成された測定パッドとの位置ずれを小さくできるものの、このムライト質焼結体は主結晶粒子であるムライト粒子の粒界に二酸化ケイ素を主成分とするガラス相を多く含んでおり、焼成時にそのガラス相が絶縁基体の表面に染み出し、焼成用のセッター材と反応し、セッター材の一部が異物としてプローブカード用セラミック配線基板の表面に付着することで外観不良が発生するとともに、後の表面配線層の形成工程において研磨を行ったときに基板表面にボイドが形成されやすくなり、ボイドを覆うように形成された表面配線層に、ボイドに起因した欠けなどの欠陥が生じやすくなるという問題があった。   Since the mullite sintered body described in Patent Document 3 is dense and has a thermal expansion coefficient closer to that of the semiconductor element (Si) than that of the alumina sintered body, the electrical characteristics of the semiconductor element are not measured. Although the misalignment between the measurement terminal provided on the probe card ceramic wiring board and the measurement pad formed on the surface of the Si wafer can be reduced in the thermal load test (burn-in test), The grain boundary of mullite particles, which are the main crystal particles, contains a large amount of glass phase mainly composed of silicon dioxide. During firing, the glass phase oozes onto the surface of the insulating substrate and reacts with the setter material for firing. A part of the material adheres to the surface of the probe card ceramic wiring board as a foreign matter, resulting in poor appearance and polishing in the subsequent formation process of the surface wiring layer Easily voids are formed on the substrate surface can, on the surface wiring layer formed to cover the void, a defect such as chipping due to voids are disadvantageously likely to occur.

従って、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、熱負荷試験時において、プローブカード用セラミック配線基板に設けられた測定端子とSiウェハの表面に形成された測定パッドとの位置ずれが小さく、異物付着による外観不良の極めて少ないプローブカード用セラミック配線基板と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。   Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and at the time of a thermal load test, a measurement terminal provided on the probe card ceramic wiring board and a measurement pad formed on the surface of the Si wafer. It is an object of the present invention to provide a probe card ceramic wiring board with a small misalignment and very few appearance defects due to adhesion of foreign matter, and a probe card using the same.

本発明のプローブカード用セラミック配線基板は、ムライトを主結晶相とし、Mn、TiおよびMoを含有するセラミック焼結体からなる絶縁基体と、該絶縁基体内に設けられた導体層とを備えているプローブカード用セラミック配線基板であって、前記セラミック焼結体が、該セラミック焼結体中に含まれるAlおよびSiをAl換算およびSiO換算した合計量を100質量部としたときに、前記MnをMn換算で2.0〜4.0質量部、前記TiをTiO換算で4.0〜8.0質量部および前記MoをMoO換算で0.4〜2.1質量部含有することを特徴とする。 A ceramic wiring board for a probe card according to the present invention includes an insulating base made of a sintered ceramic containing mullite as a main crystal phase and containing Mn, Ti and Mo, and a conductor layer provided in the insulating base. When the ceramic sintered body has a total amount of Al and Si contained in the ceramic sintered body converted to Al 2 O 3 and SiO 2 as 100 parts by mass. The Mn is 2.0 to 4.0 parts by mass in terms of Mn 2 O 3 , the Ti is 4.0 to 8.0 parts by mass in terms of TiO 2 , and the Mo is 0.4 to 2 in terms of MoO 3. It is characterized by containing 1 part by mass.

上記プローブカード用セラミック配線基板では、前記Moと前記Tiとのモル比(Mo/Ti)が0.125〜0.25であることが望ましい。   In the probe card ceramic wiring board, the molar ratio of Mo to Ti (Mo / Ti) is preferably 0.125 to 0.25.

本発明のプローブカードは、上記のプローブカード用セラミック配線基板の表面に表面配線層が設けられており、該表面配線層に半導体素子の電気特性を測定するための測定端子が接続されてなることを特徴とする。   In the probe card of the present invention, a surface wiring layer is provided on the surface of the above-described probe card ceramic wiring board, and a measurement terminal for measuring electrical characteristics of a semiconductor element is connected to the surface wiring layer. It is characterized by.

本発明によれば、Siと同程度の熱膨張係数を有し、かつ焼成時のガラス相の染み出し
による異物付着による外観不良が極めて少ないプローブカード用セラミック配線基板とこれを用いたプローブカードを得ることができる。
According to the present invention, there is provided a probe card ceramic wiring board having a coefficient of thermal expansion similar to that of Si and having very few appearance defects due to adhesion of foreign matters due to leaching of a glass phase during firing, and a probe card using the same. Can be obtained.

本発明のプローブカード用セラミック配線基板の一実施形態の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of one Embodiment of the ceramic wiring board for probe cards of this invention. 本発明のプローブカードの一実施形態を用いた半導体素子の評価装置の説明図である。It is explanatory drawing of the evaluation apparatus of the semiconductor element using one Embodiment of the probe card of this invention.

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明のプローブカード用セラミック配線基板の一実施形態の概略断面図である。図1に示すプローブカード用セラミック配線基板1は、セラミック焼結体からなる絶縁基体11と、絶縁基体11の内部に形成された内部配線層12と、絶縁基体11の表面に形成された表面配線層13とを備えており、その絶縁基体11の内部における内部配線層12同士または内部配線層12と表面配線層13とを電気的に接続するビアホール導体14とを有している。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of a ceramic wiring board for a probe card of the present invention. A probe card ceramic wiring substrate 1 shown in FIG. 1 includes an insulating base 11 made of a ceramic sintered body, an internal wiring layer 12 formed inside the insulating base 11, and a surface wiring formed on the surface of the insulating base 11. And a via-hole conductor 14 that electrically connects the internal wiring layers 12 or the internal wiring layer 12 and the surface wiring layer 13 inside the insulating base 11.

絶縁基体11は複数のセラミック絶縁層11a、11b、11c、11dからなるもので、それぞれのセラミック絶縁層11a、11b、11c、11dはムライトを主成分とするセラミック焼結体により形成されている。以下、ムライトを主成分とするセラミック焼結体のことをムライト質焼結体と記す。   The insulating substrate 11 is composed of a plurality of ceramic insulating layers 11a, 11b, 11c, and 11d, and each ceramic insulating layer 11a, 11b, 11c, and 11d is formed of a ceramic sintered body containing mullite as a main component. Hereinafter, a ceramic sintered body containing mullite as a main component is referred to as a mullite sintered body.

ここで、本実施形態のプローブカード用セラミック配線基板1では、絶縁基体11を構成するムライト質焼結体の主成分であるムライトは粒子状または柱状の結晶として存在している。ムライトは、結晶粒径が大きくなるに従い熱伝導性が向上し、結晶粒径が小さくなるに従い強度が向上することから、高熱伝導性および高強度の両立という点から好適なムライトの平均粒径の範囲を選択する必要があるが、この場合、高熱伝導性および高強度を有するという理由から、ムライトの平均粒径は1.0〜5.0μm、特に1.7〜2.5μmであることが望ましい。   Here, in the probe card ceramic wiring substrate 1 of the present embodiment, mullite, which is the main component of the mullite-based sintered body constituting the insulating base 11, exists as particulate or columnar crystals. Since mullite has improved thermal conductivity as the crystal grain size increases and strength increases as the crystal grain size decreases, the average grain size of mullite is preferable from the viewpoint of both high thermal conductivity and high strength. The range needs to be selected, but in this case, the average particle size of mullite is 1.0 to 5.0 μm, particularly 1.7 to 2.5 μm, because it has high thermal conductivity and high strength. desirable.

なお、ムライト結晶粒子の平均粒径は、配線基板から切り出したムライト質焼結体の部分を研磨し、エッチングした試料について走査型電子顕微鏡を用いて内部組織の写真を撮り、その写真上に約50個入る円を描き、円内および円周にかかった結晶粒子を選択し、次いで、各結晶粒子の輪郭を画像処理して、各結晶粒子の面積を求め、同じ面積をもつ円に置き換えたときの直径を算出し、その平均値より求める。   Note that the average particle size of the mullite crystal particles is determined by polishing a portion of the mullite sintered body cut out from the wiring board, and taking a photograph of the internal structure of the etched sample using a scanning electron microscope. Draw 50 circles, select the crystal particles that fall within and around the circle, then image-process the contour of each crystal particle to determine the area of each crystal particle, and replace it with a circle with the same area The diameter of the hour is calculated and obtained from the average value.

絶縁基体11がムライト質焼結体であると、絶縁基体11の熱膨張係数(室温〜300℃)を3〜5×10−6/℃の範囲にできる。これにより、本実施形態のプローブカード用セラミック配線基板1は、熱負荷試験時において、プローブカード用セラミック配線基板1に設けられた測定端子とSiウェハの表面に形成された測定パッドとの位置ずれが無く、電気特性の検査に好適に使用できるものとなる。 When the insulating base 11 is a mullite sintered body, the thermal expansion coefficient (room temperature to 300 ° C.) of the insulating base 11 can be in the range of 3 to 5 × 10 −6 / ° C. As a result, the probe card ceramic wiring board 1 of the present embodiment is misaligned between the measurement terminals provided on the probe card ceramic wiring board 1 and the measurement pads formed on the surface of the Si wafer during a thermal load test. Therefore, it can be suitably used for inspection of electrical characteristics.

また、本実施形態のプローブカード用セラミック配線基板1は、絶縁基体11であるムライト質焼結体が、ムライトを主結晶相とし、Mn、TiおよびMoを含有し、このムライト質焼結体中に含まれるAlをAl換算およびSiをSiO換算した合計量を100質量部としたときに、前記MnをMn換算で2.0〜4.0質量部、前記TiをTiO換算で4.0〜8.0質量部および前記MoをMoO換算で0.4〜2.1質量部含有することを特徴とする。これにより、絶縁基体11におけるガラス相の染み
出しを抑えられるため、異物付着による外観不良が生じ難くかつ耐薬品性を高めることができる。
Further, in the probe card ceramic wiring board 1 of the present embodiment, the mullite sintered body as the insulating base 11 contains mullite as a main crystal phase and contains Mn, Ti and Mo. In the mullite sintered body, When the total amount of Al in Al 2 O 3 conversion and Si in SiO 2 conversion is 100 parts by mass, the Mn is 2.0 to 4.0 parts by mass in terms of Mn 2 O 3 , and the Ti is It is characterized by containing 4.0 to 8.0 parts by mass in terms of TiO 2 and 0.4 to 2.1 parts by mass in terms of MoO 3 in terms of Mo. Thereby, since the seepage of the glass phase in the insulating substrate 11 can be suppressed, appearance defects due to adhesion of foreign substances are hardly caused and chemical resistance can be improved.

通常、ムライトを主成分とする成形体材料を焼結させるには、最低でも1450℃以上の焼成温度が必要になるが、これを低温焼成しようとして、二酸化ケイ素などの添加成分を用いると、焼成時に二酸化ケイ素を主成分とするガラス相がムライト質焼結体の表面に染み出し、焼成時に成形体を挟んでいる焼成用のセッター材と反応する。その結果、セッター材の一部が異物としてムライト質焼結体の表面に付着することから、得られるムライト質焼結体からなる絶縁基体11は外観不良になるおそれがあるとともに、二酸化ケイ素を主成分とするガラス相の存在により耐薬品性が低下してしまう。   Usually, a sintering temperature of at least 1450 ° C. is required to sinter a molded body material containing mullite as a main component. Sometimes a glass phase mainly composed of silicon dioxide oozes out on the surface of the mullite sintered body and reacts with a setter material for firing sandwiching the formed body during firing. As a result, a part of the setter material adheres to the surface of the mullite sintered body as a foreign substance, so that the obtained insulating substrate 11 made of the mullite sintered body may have a poor appearance, and silicon dioxide is mainly used. The chemical resistance deteriorates due to the presence of the glass phase as a component.

これに対し、本実施形態のプローブカード用セラミック配線基板1は、上述のように、絶縁基体11であるムライト質焼結体が、当該ムライト質焼結体中に含まれるAlをAl換算およびSiをSiO換算した合計量を100質量部としたときに、MnをMn換算で2.0〜4.0質量部、TiをTiO換算で4.0〜8.0質量部およびMoをMoO換算で0.4〜2.1質量部含有するものであるために、後述する1380℃〜1420℃の焼成温度で緻密なムライト質焼結体を得ることが可能となり、また、ガラス相の粘度低下による染み出しを抑制できるとともに、耐薬品性を向上できるのである。 On the other hand, in the probe card ceramic wiring board 1 of the present embodiment, as described above, the mullite sintered body as the insulating base 11 converts Al contained in the mullite sintered body into Al 2 O 3. Mn is 2.0 to 4.0 parts by mass in terms of Mn 2 O 3 and Ti is 4.0 to 8.0 in terms of TiO 2 when the total amount obtained by conversion and conversion of Si to SiO 2 is 100 parts by mass. Because it contains 0.4 to 2.1 parts by mass of Mo and Mo in terms of MoO 3 , it becomes possible to obtain a dense mullite sintered body at a firing temperature of 1380 ° C. to 1420 ° C., which will be described later. Moreover, exudation due to a decrease in the viscosity of the glass phase can be suppressed and chemical resistance can be improved.

なお、絶縁基体11中に含まれるMn、TiおよびMoの存在は、原子吸光分析またはICP(Inductivity coupled Plasma)分析により確認できる。   The presence of Mn, Ti and Mo contained in the insulating substrate 11 can be confirmed by atomic absorption analysis or ICP (Inductivity coupled Plasma) analysis.

また、本実施形態のプローブカード用配線基板1では、絶縁基体11中に含まれるMoとTiとのモル比(Mo/Ti)が0.125〜0.25であることが望ましい。これに
より絶縁基体11の配線近傍の白化を抑制でき、絶縁基体11と配線との色のコントラストが高められることから配線を検査するときの数値ばらつきを小さくすることが可能になる。
Moreover, in the probe card wiring board 1 of the present embodiment, it is desirable that the molar ratio (Mo / Ti) of Mo and Ti contained in the insulating base 11 is 0.125 to 0.25. As a result, whitening in the vicinity of the wiring of the insulating base 11 can be suppressed, and the color contrast between the insulating base 11 and the wiring can be increased, so that it is possible to reduce numerical variations when the wiring is inspected.

また、本実施形態のプローブカード用セラミック配線基板1は、ムライト粒子の粒界にMnTiO結晶相を有するものであり、ムライト粒子の粒界に存在するガラス成分量が極めて少ないために、絶縁基体11を40質量%水酸化カリウム水溶液に5時間浸漬したとしても、ムライト質焼結体に含まれるガラス成分の溶出が殆ど溶出しないものとなる。 The probe card ceramic wiring board 1 of the present embodiment has a MnTiO 3 crystal phase at the grain boundary of mullite particles, and the amount of glass components present at the grain boundary of mullite particles is extremely small. Even when 11 is immersed in a 40% by mass potassium hydroxide aqueous solution for 5 hours, the glass component contained in the mullite sintered body is hardly eluted.

ここで、絶縁基体11中に含まれるMnTiO結晶相の存在は、以下のようにして求める。まず、分析用に研磨加工した試料の表面の300μm角の領域をX線マイクロアナライザー(EPMA)を付設した走査型電子顕微鏡を用いて観察し、MnTiO結晶相の存在を確認する。 Here, the presence of the MnTiO 3 crystal phase contained in the insulating substrate 11 is determined as follows. First, an area of 300 μm square on the surface of the sample polished for analysis is observed using a scanning electron microscope provided with an X-ray microanalyzer (EPMA) to confirm the presence of the MnTiO 3 crystal phase.

ここで、ムライト質焼結体中に含まれるAlおよびSiをAl換算およびSiO換算した合計量100質量部に対する、Mn、Ti、Moの含有量は、まず、絶縁基体11を酸に溶解させて、ICP分析により絶縁基体11中に含まれるアルミニウム(Al)、珪素(Si)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)の含有量を求め、次いで、これらの元素をそれぞれAl、SiO、Mn、TiO、MoOに換算して求める。 Here, the content of Mn, Ti, and Mo with respect to 100 parts by mass of the total amount of Al and Si contained in the mullite sintered body in terms of Al 2 O 3 and SiO 2 is determined by first converting the insulating substrate 11 to acid. And the contents of aluminum (Al), silicon (Si), manganese (Mn), titanium (Ti), and molybdenum (Mo) contained in the insulating substrate 11 are obtained by ICP analysis. Are converted into Al 2 O 3 , SiO 2 , Mn 2 O 3 , TiO 2 , and MoO 3 , respectively.

なお、本実施形態におけるムライト質焼結体では、Mnの他に、焼結性を高める助剤成分として、Ca、Sr、BおよびCrなどから選ばれる少なくとも1種が、耐薬品性、異物付着による外観不良発生率等の特性を損なわない程度含有されていても良い。   In addition, in the mullite sintered body in the present embodiment, in addition to Mn, at least one selected from Ca, Sr, B, Cr, and the like as an auxiliary component that enhances sinterability is chemical resistance and foreign matter adhesion. It may be contained to the extent that it does not impair characteristics such as the appearance defect occurrence rate.

本実施形態のプローブカード用セラミック配線基板1を構成する導体層(内部配線層12)としては、Cuが40〜60体積%、WまたはMoが40〜60体積%となる組成を有する複合導体で構成されていることが望ましい。   The conductor layer (internal wiring layer 12) constituting the probe card ceramic wiring board 1 of the present embodiment is a composite conductor having a composition in which Cu is 40 to 60% by volume and W or Mo is 40 to 60% by volume. It is desirable to be configured.

ムライト質焼結体と同時焼成可能な内部配線層12の形成材料として、高融点金属であるタングステン(W)またはモリブデン(Mo)が挙げられるが、タングステン(W)またはモリブデン(Mo)からなる内部配線層12は電気抵抗値が高い。一方、銅(Cu)などの低抵抗金属はムライトを主成分とするセラミック焼結体の焼成温度よりもかなり融点が低いため、低抵抗金属である銅のみをムライトを主成分とするセラミック焼結体と同時焼成することはできない。そこで、内部配線層12を銅およびタングステンの複合導体とすることで、銅単体に比べると電気抵抗値は多少あがってしまうものの、後述する1380℃〜1420℃の焼成温度でムライトを主成分とするセラミック焼結体との同時焼成が可能となる。   Examples of the material for forming the internal wiring layer 12 that can be fired simultaneously with the mullite sintered body include tungsten (W) or molybdenum (Mo), which is a refractory metal, but the inside made of tungsten (W) or molybdenum (Mo). The wiring layer 12 has a high electric resistance value. On the other hand, low resistance metals such as copper (Cu) have a melting point that is considerably lower than the firing temperature of ceramic sintered bodies containing mullite as a main component. It cannot be fired simultaneously with the body. Therefore, by using a composite conductor of copper and tungsten for the internal wiring layer 12, the electrical resistance value is somewhat higher than that of copper alone, but mullite is the main component at a firing temperature of 1380 ° C. to 1420 ° C. described later. Simultaneous firing with the ceramic sintered body is possible.

ただし、同時焼成可能といえども、銅の融点を超える温度での焼成となるため、銅の溶融を抑制して内部配線層12の形状を保つことが必要となる。そこで、内部配線層12の低抵抗化と保形性をともに達成するうえで、銅が40〜60体積%、タングステンが40〜60体積%の割合にするのがよい。   However, even if simultaneous firing is possible, since firing is performed at a temperature exceeding the melting point of copper, it is necessary to suppress the melting of copper and maintain the shape of the internal wiring layer 12. Therefore, in order to achieve both low resistance and shape retention of the internal wiring layer 12, it is preferable to set the ratio of copper to 40 to 60% by volume and tungsten to 40 to 60% by volume.

ここで、内部配線層12の銅およびタングステンの組成は、プローブカード用配線基板1から内部配線層12が形成された部位を切り出し、これを酸に溶解させた溶液をICP分析を用いて導体材料である銅およびタングステンの含有量を質量で求める。次に、質量として求めた銅およびタングステンの量をそれぞれの密度で除して各々の体積を求め、次いで、銅およびタングステンの合計の体積を100%としたときの銅およびタングステンの割合を求める。   Here, the composition of the copper and tungsten of the internal wiring layer 12 was determined by cutting out a portion where the internal wiring layer 12 was formed from the probe card wiring board 1 and dissolving the solution in an acid using an ICP analysis. The content of copper and tungsten is determined by mass. Next, the volume of copper and tungsten determined as masses is divided by the respective densities to determine the respective volumes, and then the ratio of copper and tungsten when the total volume of copper and tungsten is 100% is determined.

なお、表面配線層13は、内部配線層13と同様の組成であっても異なっても良く、高融点金属であるタングステンまたはモリブデンのみで形成されていても良い。   The surface wiring layer 13 may have the same composition as that of the internal wiring layer 13 or may be different, and may be formed only of tungsten or molybdenum which is a refractory metal.

また、ビアホール導体14は、表面配線層13と同様の組成からなることが焼成時にビアホール導体14からの導体成分の脱落を防止する上で望ましい。   Further, it is desirable that the via-hole conductor 14 has the same composition as that of the surface wiring layer 13 in order to prevent the conductor component from dropping off from the via-hole conductor 14 during firing.

上述した本実施形態のプローブカード用セラミック配線基板1は、熱負荷試験時において、プローブカード用セラミック配線基板1に設けられた測定端子(プローブピン)とSiウェハの表面に形成された測定パッドとの位置ずれを抑制でき、電気特性の検査に好適に使用できる。また、ムライト質焼結体を特定の組成としたときには、緻密なものになる。   The above-described ceramic wiring board for probe card 1 of the present embodiment includes a measurement terminal (probe pin) provided on the ceramic wiring board for probe card 1 and a measurement pad formed on the surface of the Si wafer during a thermal load test. Can be suitably used for inspection of electrical characteristics. Further, when the mullite sintered body has a specific composition, it becomes dense.

また、図1に示すプローブカード用セラミック配線基板1を構成する絶縁基体11の主面には、焼成直後においては、元々、表面配線層13の代わりにビアホール導体14に接続されたランドパターン(図示せず)が形成されている。このランドパターンは焼成後にこのプローブカード用セラミック配線基板1の内部配線層12およびビアホール導体14の電気的接続のショートまたはオープンの検査を行うために設けられたものである。そして、プローブカード用セラミック配線基板1の内部配線層12およびビアホール導体14の電気的接続のショートまたはオープンの検査を行った後、ランドパターンは研磨により取り除かれ、ビアホール導体14を露出させたうえで、スパッタ法または蒸着法などの薄膜法により表面配線層13が形成され、さらに、この表面配線層13の表面上に測定端子(プローブピン)が形成され、図2に示すプローブカード2が作製される。   Further, on the main surface of the insulating base 11 constituting the probe card ceramic wiring substrate 1 shown in FIG. 1, a land pattern (FIG. 1) originally connected to the via-hole conductor 14 instead of the surface wiring layer 13 immediately after firing. (Not shown) is formed. This land pattern is provided in order to perform a short or open inspection of the electrical connection between the internal wiring layer 12 and the via-hole conductor 14 of the probe card ceramic wiring board 1 after firing. Then, after performing a short or open inspection of the electrical connection between the internal wiring layer 12 of the probe card ceramic wiring board 1 and the via-hole conductor 14, the land pattern is removed by polishing, and the via-hole conductor 14 is exposed. The surface wiring layer 13 is formed by a thin film method such as sputtering or vapor deposition, and further, measurement terminals (probe pins) are formed on the surface of the surface wiring layer 13 to produce the probe card 2 shown in FIG. The

図2は、本発明のプローブカードの一実施形態を用いた半導体素子の評価装置の説明図
である。上記したプローブカード用セラミック配線基板1は、例えば、図2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。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a semiconductor element evaluation apparatus using one embodiment of the probe card of the present invention. The probe card ceramic wiring board 1 described above can be used as a probe card 2 as shown in FIG. 2, for example.

図2に示すプローブカード2は、プローブカード用セラミック配線基板1の一方の主面に、内部配線層12と接続される表面配線層(図示せず)が形成され、この表面配線層に半導体素子の電気特性を測定するための探針(測定端子21)が接続されており、さらに、測定端子21が形成された面とは反対側の面に接続端子3を介して外部回路基板4が接合された構成となっている。   In the probe card 2 shown in FIG. 2, a surface wiring layer (not shown) connected to the internal wiring layer 12 is formed on one main surface of the probe card ceramic wiring substrate 1, and a semiconductor element is formed on the surface wiring layer. A probe (measurement terminal 21) for measuring the electrical characteristics of the external circuit board 4 is connected, and the external circuit board 4 is joined to the surface opposite to the surface on which the measurement terminal 21 is formed via the connection terminal 3. It has been configured.

ここで、外部回路基板4は、テスタ5に接続されており、ステージ6の上に載置された半導体ウェハ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。   Here, the external circuit board 4 is connected to the tester 5, and the measurement terminal 21 of the probe card 2 is brought into contact with the upper surface of the semiconductor wafer 7 placed on the stage 6 to measure the electrical characteristics of the semiconductor element. can do.

なお、プローブカード2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ようになっている。   Note that the probe card 2 can be driven up and down by the elevating device 8, and the measurement terminal 21 of the probe card 2 is brought into contact with or separated from the upper surface of the semiconductor wafer 7.

このプローブカード2の配線基板として、本実施形態のプローブカード用セラミック配線基板1を適用すると、まず、熱負荷試験時において、プローブカード用セラミック配線基板1に設けられた測定端子21とSiウェハ7の表面に形成された測定パッドとの位置ずれが無く、電気特性の検査に好適に使用できるものとなる。   When the probe card ceramic wiring board 1 of the present embodiment is applied as the wiring board of the probe card 2, first, at the time of the thermal load test, the measurement terminal 21 provided on the probe card ceramic wiring board 1 and the Si wafer 7 are used. There is no positional deviation with respect to the measurement pad formed on the surface, and it can be suitably used for inspection of electrical characteristics.

次に、上記のプローブカード用セラミック配線基板1の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the above-described probe card ceramic wiring board 1 will be described.

まず、絶縁基体11を形成するために、ムライト(3Al・2SiO)粉末として、純度が99%以上、平均粒径が0.5〜2.5μmのものを用いる。ムライト粉末の平均粒径を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1420℃以下の温度での焼成によっても緻密化を促進させることが可能となる。 First, in order to form the insulating substrate 11, a mullite (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ) powder having a purity of 99% or more and an average particle size of 0.5 to 2.5 μm is used. By making the average particle size of mullite powder 0.5 μm or more, sheet formability is improved, and by making it 2.5 μm or less, it is possible to promote densification by firing at a temperature of 1420 ° C. or less. It becomes.

次に、ムライト粉末100質量部に対して、Mn粉末を2.0〜4.0質量部、TiO粉末を4.0〜8.0質量部およびMoO粉末を0.4〜2.1質量部添加する。この場合、添加剤として用いるMn粉末は平均粒径が0.5〜3μm、TiO粉末は0.5〜2μm、MoO粉末は0.5〜2μmであるものを用いるのがよい。。なお、Mn粉末、TiO粉末、MoO粉末の純度はともに99質量%以上であるものがよい。これにより、シート成形性を良好なものとし、Mn、Ti、Moの拡散を向上させ、1380℃〜1420℃の温度での焼結性を高めることができる。 Next, with respect to 100 parts by mass of mullite powder, 2.0 to 4.0 parts by mass of Mn 2 O 3 powder, 4.0 to 8.0 parts by mass of TiO 2 powder, and 0.4 to 0.4% of MoO 3 powder. Add 2.1 parts by weight. In this case, the Mn 2 O 3 powder used as an additive should have an average particle diameter of 0.5 to 3 μm, a TiO 2 powder of 0.5 to 2 μm, and a MoO 3 powder of 0.5 to 2 μm. . . The purity of Mn 2 O 3 powder, TiO 2 powder, and MoO 3 powder is preferably 99% by mass or more. Thereby, sheet moldability can be improved, diffusion of Mn, Ti, and Mo can be improved, and sinterability at a temperature of 1380 ° C. to 1420 ° C. can be improved.

本実施形態のプローブカード用セラミック配線基板1を製造する場合、ムライト粉末に対して、Mn粉末およびTiO粉末とともにMoO粉末を添加すると、ガラス相の染み出しを抑えられるため、異物付着による外観不良が生じ難くなる。とりわけ、MoO粉末とTiO粉末とを所定の割合にしたときには、得られる絶縁基体11の配線近傍の白化を抑制でき、これにより絶縁基体11と配線との色のコントラストを高めることができ、その結果、配線を検査するときの数値ばらつきを小さくすることが可能になる。 When the ceramic wiring board 1 for probe card of the present embodiment is manufactured, if the MoO 3 powder is added to the mullite powder together with the Mn 2 O 3 powder and the TiO 2 powder, the seepage of the glass phase can be suppressed. Appearance defects due to adhesion are less likely to occur. In particular, when the MoO 3 powder and the TiO 2 powder are in a predetermined ratio, whitening in the vicinity of the wiring of the obtained insulating base 11 can be suppressed, thereby increasing the color contrast between the insulating base 11 and the wiring. As a result, it is possible to reduce the numerical variation when the wiring is inspected.

なお、Mn、Ti、Moは、上記の酸化物粉末以外に焼成によって酸化物を形成しうる炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等として添加しても良い。   Mn, Ti, and Mo may be added as carbonates, nitrates, acetates, and the like that can form oxides by firing in addition to the above oxide powders.

さらに、ムライト質焼結体の緻密化と内部配線層12を形成する複合金属との同時焼結
性を高めるという理由から、ムライト粉末100質量部に対して、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(CaO粉末、SrO粉末、B粉末、Cr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、本実施形態のプローブカード用セラミック配線基板1の熱膨張係数を変化させず、また耐薬品性を劣化させない程度の割合で添加してもよい。
Furthermore, for the reason that the densification of the mullite sintered body and the simultaneous sinterability of the composite metal forming the internal wiring layer 12 are enhanced, the group of Ca, Sr, B and Cr with respect to 100 parts by mass of mullite powder One or more oxide powders selected from (CaO powder, SrO powder, B 2 O 3 powder, Cr 2 O 3 powder) or a powder composed of carbonate, nitrate, acetate capable of forming an oxide by firing, You may add in the ratio which does not change the thermal expansion coefficient of the ceramic wiring board 1 for probe cards of this embodiment, and does not deteriorate chemical resistance.

次に、この混合粉末に対して有機バインダ、溶媒を添加してスラリーを調整した後、これをプレス法、ドクターブレード法、圧延法、射出法などの成形方法によってグリーンシートを作製する。あるいは、混合粉末に有機バインダを添加し、プレス成形、圧延成形等の方法により所定の厚みのグリーンシートを作製する。なお、グリーンシートの厚みはたとえば50〜300μmとすることができるが、特に限定されない。   Next, an organic binder and a solvent are added to the mixed powder to prepare a slurry, and then a green sheet is produced by a molding method such as a press method, a doctor blade method, a rolling method, and an injection method. Alternatively, an organic binder is added to the mixed powder, and a green sheet having a predetermined thickness is produced by a method such as press molding or rolling. In addition, although the thickness of a green sheet can be 50-300 micrometers, for example, it is not specifically limited.

そして、適宜、この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50〜250μmの貫通孔を形成する。   Then, a through hole having a diameter of 50 to 250 μm is appropriately formed on the green sheet by a micro drill, a laser, or the like.

このようにして作製されたグリーンシートに対して、銅(Cu)粉末とタングステン(W)粉末とを前述した比率(Cuが40〜60体積%、Wが40〜60体積%)となるように混合して導体ペーストを調製し、この導体ペーストを各グリーンシートの貫通孔内に充填し、またスクリーン印刷、グラビア印刷などの方法により印刷塗布して配線パターンを形成する。   Thus, with respect to the produced green sheet, copper (Cu) powder and tungsten (W) powder are set to the above-described ratios (Cu is 40 to 60% by volume, W is 40 to 60% by volume). A conductor paste is prepared by mixing, the conductor paste is filled in the through holes of each green sheet, and printed and applied by a method such as screen printing or gravure printing to form a wiring pattern.

なお、この導体ペースト中には、絶縁基体11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あるいは絶縁基体11と同一組成物の混合粉末を添加してもよく、さらにはNi等の活性金属あるいはそれらの酸化物を導体ペースト全体に対して0.05〜2体積%の割合で添加してもよい。   In this conductive paste, alumina powder or a mixed powder of the same composition as that of the insulating base 11 may be added in addition to the above metal powder in order to improve adhesion to the insulating base 11, and further Ni Active metals such as those or oxides thereof may be added at a ratio of 0.05 to 2% by volume with respect to the entire conductor paste.

その後、導体ペーストを印刷塗布したグリーンシートを位置合わせして積層圧着した後、この積層体を非酸化性雰囲気(窒素雰囲気あるいは窒素と水素との混合雰囲気)中で焼成する。   Thereafter, the green sheet on which the conductor paste is printed is aligned and laminated and pressure-bonded, and then the laminate is fired in a non-oxidizing atmosphere (nitrogen atmosphere or a mixed atmosphere of nitrogen and hydrogen).

ここで、この焼成中の最高温度を1380℃〜1420℃とするのがよい。焼成中の最高温度を1380℃〜1420℃とすると、この範囲の温度において保持時間を調整することにより、ムライト質焼結体を緻密化させることができるようになる。   Here, the maximum temperature during firing is preferably set to 1380 ° C. to 1420 ° C. When the maximum temperature during firing is 1380 ° C. to 1420 ° C., the mullite sintered body can be densified by adjusting the holding time at a temperature in this range.

また、本実施形態のプローブカード用セラミック配線基板1を構成する絶縁基体11であるムライト質焼結体では、少なくともMn、TiおよびMoを所定量含有させて焼成すると、ムライト粒子のネック成長が抑えられるためムライトの異常粒成長を抑制でき、ヤング率の高いムライト質焼結体を得ることができる。   Further, in the mullite sintered body that is the insulating base 11 constituting the probe card ceramic wiring substrate 1 of the present embodiment, when a predetermined amount of at least Mn, Ti, and Mo is contained and fired, neck growth of mullite particles is suppressed. Therefore, abnormal grain growth of mullite can be suppressed, and a mullite sintered body having a high Young's modulus can be obtained.

また、本実施形態のプローブカード用セラミック配線基板1を作製する場合、ムライト質焼結体を緻密化するという1000℃から焼成最高温度までの昇温速度は50℃/hr
〜150℃/hr、特に、75℃/hr〜100℃/hrにすることが望ましく、焼成最高
温度から1000℃までの降温速度は、50℃/hr〜300℃/hr、特に、50℃/h
r〜100℃/hrにすることが望ましい。
Further, when producing the probe card ceramic wiring board 1 of the present embodiment, the rate of temperature increase from 1000 ° C. to the highest firing temperature for densifying the mullite sintered body is 50 ° C./hr.
To 150 ° C./hr, particularly 75 ° C./hr to 100 ° C./hr, and the rate of temperature decrease from the highest firing temperature to 1000 ° C. is 50 ° C./hr to 300 ° C./hr, in particular 50 ° C./hr. h
It is desirable to set it to r-100 degreeC / hr.

またさらに、焼成時の雰囲気は、内部配線層12中のCuの拡散を抑制するという理由から、水素および窒素を含み、その露点が+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。焼成時の露点が+30℃より高いと、焼成中に酸化物セラミックスと雰囲気中の水分とが反応し酸化膜を形成し、この酸化膜と銅とが反応してしまい、導体の低抵抗化の妨げとなるのみでなく、Cuの拡散を助長してしまうためである。な
お、この雰囲気には所望によりアルゴンガス等の不活性ガスを混入してもよい。
Furthermore, the firing atmosphere is a non-oxidizing atmosphere containing hydrogen and nitrogen and having a dew point of not higher than + 30 ° C., particularly not higher than + 25 ° C., for the purpose of suppressing diffusion of Cu in the internal wiring layer 12. Is desirable. If the dew point during firing is higher than + 30 ° C., oxide ceramics react with moisture in the atmosphere during firing to form an oxide film, and this oxide film and copper react to reduce the resistance of the conductor. This is not only a hindrance, but also promotes the diffusion of Cu. Note that an inert gas such as argon gas may be mixed in this atmosphere as desired.

以上述べた方法により作製されたプローブカード用セラミック配線基板1は、CuおよびWを主成分として含み、配線抵抗の低い内部配線層12を有し、熱膨張係数が検査対象であるSiウェハの熱膨張係数に近いものとなる。   The probe card ceramic wiring board 1 manufactured by the method described above includes Cu and W as main components, has an internal wiring layer 12 with low wiring resistance, and has a thermal expansion coefficient of the heat of the Si wafer to be inspected. It is close to the expansion coefficient.

純度が99%で平均粒子径が2.1μmのムライト粉末100質量部に対して、純度が99%で平均粒子径が1.5μmのMn粉末、純度が99%で平均粒径が1.0μmのTiO粉末、純度が99%で平均粒子径が1.0μmのMoO粉末を表1に示すような割合で混合した後、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厚さ200μmのシート状に成形し、セラミックグリーンシートを作製した。 Mn 2 O 3 powder with a purity of 99% and an average particle size of 1.5 μm, with a purity of 99% and an average particle size of 2.1 μm. After mixing 1.0 μm TiO 2 powder and MoO 3 powder having a purity of 99% and an average particle size of 1.0 μm in a proportion as shown in Table 1, an acrylic binder as a molding organic resin (organic binder) Then, a ceramic slurry was prepared by mixing toluene as an organic solvent, and then formed into a 200 μm thick sheet by a doctor blade method to produce a ceramic green sheet.

得られたグリーンシートを15層積層し、室温から600℃の温度において、露点を+25℃とした窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行なった後、引き続き焼成を行った。焼成は1380℃にて露点を+25℃とした窒素水素混合雰囲気に、1時間保持して行った後冷却して、ムライト質焼結体を得た。   15 layers of the obtained green sheets were laminated, degreased in a nitrogen-hydrogen mixed atmosphere with a dew point of + 25 ° C. at a temperature from room temperature to 600 ° C., and then fired. Firing was performed in a nitrogen-hydrogen mixed atmosphere with a dew point of + 25 ° C. at 1380 ° C. for 1 hour and then cooled to obtain a mullite sintered body.

ここで、表1に示した絶縁基体の外観不良発生率は、試料数39個の検査を行い、染み出し・異物付着が生じた確率を算出したものである。   Here, the appearance defect occurrence rate of the insulating base shown in Table 1 is obtained by calculating the probability of occurrence of seepage and foreign matter after 39 samples were inspected.

また、耐薬品性の指標として、ムライト質焼結体の初期の質量および100℃の水酸化カリウム40質量%水溶液に5時間浸漬させた後のムライト質焼結体の質量を測定し、重量減少率(「ムライト質焼結体の初期質量」−「100℃の水酸化カリウム40質量%水溶液に5時間浸漬させた後のムライト質焼結体の質量」)/「ムライト質焼結体の初期質量」×100[%]を算出した。ここで、耐薬品性の判定は重量変化率が0.12質量%以下の場合合格とした。試料数は3個とし、平均値より求めた。   Further, as an indicator of chemical resistance, the initial mass of the mullite sintered body and the mass of the mullite sintered body after being immersed in a 40% by weight aqueous solution of potassium hydroxide at 100 ° C. for 5 hours were measured, and the weight decreased. Ratio (“initial mass of mullite sintered body” − “mass of mullite sintered body after being immersed in 40% by weight aqueous solution of potassium hydroxide at 100 ° C. for 5 hours”) / “initial stage of mullite sintered body” The “mass” × 100 [%] was calculated. Here, the chemical resistance was determined to be acceptable when the weight change rate was 0.12% by mass or less. The number of samples was 3, and the average value was obtained.

また、作製されたグリーンシートに対して、Cu粉末とW粉末とをCuが45体積%、Wが55体積%となるように調製した導体ペーストを各グリーンシートの表面に印刷して内部配線パターンを形成するとともに貫通孔内にMoの導体ペーストを充填してビア導体が形成されたグリーンシートを作製した。   In addition, a conductor paste prepared by making Cu powder and W powder 45% by volume of Cu and W by 55% by volume is printed on the surface of each green sheet, and the internal wiring pattern is formed on the produced green sheet. A green sheet in which via conductors were formed by filling Mo through paste in the through holes was prepared.

このとき、内部配線パターンの一部に、配線幅測定用として、線幅が100μm、長さが20mmの評価パターンを形成し、この内部配線パターンをビア導体に接続するようにし、さらに、内部配線パターンの端部にはビア導体との接続用としてランドパターンを形成した。   At this time, an evaluation pattern having a line width of 100 μm and a length of 20 mm is formed on a part of the internal wiring pattern for measuring the wiring width, and this internal wiring pattern is connected to the via conductor. A land pattern was formed at the end of the pattern for connection to the via conductor.

こう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。ここで作製された積層体は、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、位置合わせしたものであり、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る。   The ceramic green sheets thus produced were aligned and laminated and pressed to produce a laminate. In the laminate produced here, a ceramic green sheet provided with pads for contacting measurement terminals for resistance measurement is arranged on the uppermost layer, and an internal wiring pattern and land for resistance measurement are arranged on the second layer. A ceramic green sheet with a pattern printed on it is placed, and the through hole (filled with Mo conductor paste) provided in the uppermost layer is electrically connected to the land printed with the second layer. In addition, the ceramic green sheets of all 30 layers are laminated.

次に、この積層体を上記と同様の脱脂および焼成の条件にて焼成してプローブカード用セラミック配線基板を作製した。基板サイズは340mm×340mm、厚みが5mmで
あった。
Next, this laminate was fired under the same degreasing and firing conditions as described above to produce a probe card ceramic wiring board. The substrate size was 340 mm × 340 mm and the thickness was 5 mm.

次に、作製したプローブカード用セラミック配線基板の表面を研磨し、ランドパターンを取り除いた後、スパッタ法を用いて、プローブカード用セラミック配線基板の表面の全面に厚みが約2μmのチタンおよび銅の導電性薄膜を順に形成した。   Next, after polishing the surface of the produced probe card ceramic wiring board and removing the land pattern, the surface of the probe card ceramic wiring board is made of titanium and copper having a thickness of about 2 μm by sputtering. Conductive thin films were formed in order.

次に、フォトリソグラフィーによりチタンおよび銅の導電性薄膜をパターン加工して、この銅の表面にニッケルおよび金の電解めっき膜を順に形成して、プローブカード用セラミック配線基板の表面のビアホール導体上に表面配線層を形成した。   Next, a conductive thin film of titanium and copper is patterned by photolithography, and nickel and gold electrolytic plating films are formed in this order on the copper surface, and on the via-hole conductor on the surface of the probe card ceramic wiring board. A surface wiring layer was formed.

次に、このプローブカード用セラミック配線基板の表面に形成した表面配線層の表面にSi製の測定端子(プローブピン)を接合してプローブカードを作製した。   Next, a Si measurement terminal (probe pin) was joined to the surface of the surface wiring layer formed on the surface of the probe card ceramic wiring substrate to produce a probe card.

次に、ステージ上に載置したSiウェハの上面にプローブカードの測定端子であるプローブピンを接触させて90℃の温度に加熱した状態に保持し、プローブカードの側面から実体顕微鏡を用いて、プローブピンとSiウェハの表面に形成された測定パッドとの位置ずれを観察した。この場合、プローブカードおよびSiウェハの最外周に形成した測定端子(プローブピン)と測定パッドを観察したときに、測定端子(プローブピン)の先端が測定パッド上から横に位置ずれしている状態を位置ずれ有りとした。作製した試料については位置ずれの見られたものは無かった。   Next, the probe pin that is the measurement terminal of the probe card is brought into contact with the upper surface of the Si wafer placed on the stage and held at a temperature of 90 ° C., using a stereomicroscope from the side of the probe card, The positional deviation between the probe pin and the measurement pad formed on the surface of the Si wafer was observed. In this case, when the measurement terminal (probe pin) and the measurement pad formed on the outermost periphery of the probe card and the Si wafer are observed, the tip of the measurement terminal (probe pin) is displaced laterally from the measurement pad. Was assumed to be misaligned. None of the fabricated samples showed any misalignment.

また、作製したプローブカード用セラミック配線基板について配線幅の測定パターンを9ヶ所切り出し、内部配線の配線幅を測定し、配線幅のばらつきを求めた。   Further, nine measurement patterns of the wiring width were cut out from the produced probe card ceramic wiring board, the wiring width of the internal wiring was measured, and the variation in the wiring width was obtained.

また、絶縁基体11中に含まれるAl、Si、Mn、Ti、Moの含有量は、プローブカード用配線基板から切り出した絶縁基体を一旦、酸に溶解させて、まず、原子吸光分析により誘電体磁器に含まれる元素の定性分析を行い、次いで、特定した各元素について標準液を希釈したものを標準試料として、ICP発光分光分析にかけて定量化した。この場合、ICP分析により絶縁基体中に含まれるアルミニウム(Al)、珪素(Si)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)の含有量を求め、これらの分析値のうちアルミニウム(Al)および珪素(Si)からムライト(3Al・2SiO)量を求め、さらにムライト量に対するMn、Ti、Moの量を酸化物換算で求めたところ表1に示す量にそれぞれ一致していた。 In addition, the contents of Al, Si, Mn, Ti, and Mo contained in the insulating substrate 11 are obtained by dissolving the insulating substrate cut out from the probe card wiring board once in an acid, and then first performing dielectric absorption by atomic absorption analysis. A qualitative analysis of the elements contained in the porcelain was performed, and then the standard solution was diluted with the standard solution for each of the specified elements, and quantified by ICP emission spectroscopic analysis. In this case, the content of aluminum (Al), silicon (Si), manganese (Mn), titanium (Ti), and molybdenum (Mo) contained in the insulating substrate is determined by ICP analysis, and aluminum ( seeking mullite (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ) the amount of al) and silicon (Si), each further match Mn, Ti, in the amounts shown in Table 1 was determined in terms of oxide amount of Mo relative to the amount of mullite It was.

また、内部配線層の銅およびタングステンの組成は、まず、プローブカード用配線基板から内部配線層が形成された部位を切り出し、これを酸に溶解させた溶液をICP分析を用いて導体材料である銅およびタングステンの含有量を質量で求めた。次に、質量として求めた銅およびタングステンの量をそれぞれの密度で除して各々の体積を求め、次いで、銅およびタングステンの合計の体積を100%としたときの銅およびタングステンの割合を求めた。なお、作製したプローブカード用配線基板に形成された内部配線層は銅が45体積%、タングステンが55体積%であることを確認した。これらの結果を表1に示す。   In addition, the composition of copper and tungsten in the internal wiring layer is a conductor material obtained by first cutting out a portion where the internal wiring layer is formed from the probe card wiring board and dissolving the solution in an acid using ICP analysis. The contents of copper and tungsten were determined by mass. Next, the volume of copper and tungsten determined as masses was divided by the respective densities to determine the respective volumes, and then the ratio of copper and tungsten when the total volume of copper and tungsten was 100% was determined. . In addition, it was confirmed that the internal wiring layer formed on the produced probe card wiring board was 45% by volume of copper and 55% by volume of tungsten. These results are shown in Table 1.

Figure 0005511613
Figure 0005511613

表1の結果から明らかなように、本発明の試料(試料No.3〜6、9〜11および15)では、耐薬品性試験での重量変化率が0.09質量%以下であり耐薬品性を満足し、絶縁基体の表面に異物の付着が無く外観不良率がゼロ%であった。   As is clear from the results in Table 1, in the samples of the present invention (sample Nos. 3 to 6, 9 to 11 and 15), the weight change rate in the chemical resistance test is 0.09% by mass or less. The appearance defect rate was zero% with no foreign matter adhering to the surface of the insulating substrate.

特に、Mo/Ti比を0.125〜0.25とした試料(試料No.4、6、9、10
および15)では、配線を検査した時の配線幅のばらつきが3.7μmであり、絶縁基体と配線との色のコントラストが高く、配線を検査するときの数値ばらつきを小さくできた。
In particular, samples with a Mo / Ti ratio of 0.125 to 0.25 (sample Nos. 4, 6, 9, 10).
And 15), the variation in the wiring width when the wiring was inspected was 3.7 μm, the color contrast between the insulating substrate and the wiring was high, and the numerical variation when the wiring was inspected could be reduced.

これに対し、本発明の範囲外の試料(試料No.1、2、7、8、12〜14および16)では、絶縁基体が緻密化していないか、耐薬品性試験での重量変化率が大きいかまたは外観不良率が大きかった。   On the other hand, in samples (sample Nos. 1, 2, 7, 8, 12-14 and 16) outside the scope of the present invention, the insulating base is not densified or the weight change rate in the chemical resistance test is high. It was large or the appearance defect rate was large.

1:プローブカード用セラミック配線基板
11:絶縁基体
12:内部配線層
13:表面配線層
14:ビアホール導体
2:プローブカード
21:測定端子
1: Ceramic wiring board for probe card 11: Insulating substrate 12: Internal wiring layer 13: Surface wiring layer 14: Via hole conductor 2: Probe card 21: Measurement terminal

Claims (3)

ムライトを主結晶相とし、Mn、TiおよびMoを含有するセラミック焼結体からなる絶縁基体と、該絶縁基体内に設けられた導体層とを備えているプローブカード用セラミック配線基板であって、前記セラミック焼結体が、該セラミック焼結体中に含まれるAlおよびSiをAl換算およびSiO換算した合計量を100質量部としたときに、前記MnをMn換算で2.0〜4.0質量部、前記TiをTiO換算で4.0〜8.0質量部および前記MoをMoO換算で0.4〜2.1質量部含有することを特徴とするプローブカード用セラミック配線基板。 A ceramic wiring board for a probe card comprising a mullite as a main crystal phase, an insulating substrate made of a ceramic sintered body containing Mn, Ti and Mo, and a conductor layer provided in the insulating substrate, When the ceramic sintered body has a total amount of Al and Si contained in the ceramic sintered body converted to Al 2 O 3 and SiO 2 as 100 parts by mass, the Mn is converted to Mn 2 O 3 . It contains 2.0 to 4.0 parts by mass, Ti is 4.0 to 8.0 parts by mass in terms of TiO 2 , and Mo is 0.4 to 2.1 parts by mass in terms of MoO 3. Ceramic wiring board for probe cards. 前記Moと前記Tiとのモル比(Mo/Ti)が0.125〜0.25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セラミック配線基板。
2. The probe card ceramic wiring board according to claim 1, wherein a molar ratio of Mo to Ti (Mo / Ti) is 0.125 to 0.25.
請求項1または2に記載のプローブカード用セラミック配線基板の表面に表面配線層が設けられており、該表面配線層に半導体素子の電気特性を測定するための測定端子が接続されてなることを特徴とするプローブカード。   A surface wiring layer is provided on the surface of the probe card ceramic wiring board according to claim 1, and a measurement terminal for measuring electrical characteristics of the semiconductor element is connected to the surface wiring layer. Featured probe card.
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