JP7189061B2

JP7189061B2 - 回路基板、プローブカードおよび検査装置

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Publication number: JP7189061B2
Application number: JP2019060826A
Authority: JP
Inventors: 和明井之原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2039-03-27
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Description

本開示は、プローブカード用の回路基板、プローブカード、および検査装置に関するものである。

ウエハ上の撮像素子等の受光素子の電気的な検査をするためのプローブカードとして、貫通孔を有する回路基板にプローブピンを設置したものが用いられている。回路基板の貫通孔を通じて、固体撮像素子に対して検査用の光またはパターンを投影し、撮像素子が出力する信号が、検査用の光やパターンに対応したものであるか否かを確認することによって撮像素子の良否を判定している（例えば、特許文献１を参照。）。検査用の光を投影する装置として、光源からの光を平行光にするための複数のレンズおよび光の強度を調整するための絞り装置を備えたものを用いているものもある（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２０１４－２３２７９４号公報特開２００７－２０８２５３号公報

しかしながら、検査用の光が平行光であっても、光源から広がるような光であっても、撮像素子（受光素子）の撮像領域（受光領域）に回路基板の影がかからないようにするには、貫通孔の大きさは撮像領域の大きさと同等以上でなければならない。ウエハ上の多数の撮像素子に対応する多数の貫通孔を有する回路基板は、剛性が低下するので、回路基板自体が破壊してしまう可能性が高くなりやすいものであった。破壊しないまでも、剛性が低下することによってウエハに対向する面にひずみが生じると、プローブピンを接続してもその高さがばらついてウエハ上の素子の電極との電気的接続の信頼性が低下してしまう可能性があった。回路基板には剛性の高いセラミック基板が用いられるが、ウエハとの熱膨張差を小さくするためにムライト等の低熱膨張セラミックスを用いると、アルミナ等に比べて強度が小さいため、貫通孔による剛性低下がより問題となる可能性があった。

本開示の一つの態様による回路基板は、第１面および該第１面とは反対側の第２面を有し、前記第１面から前記第２面にかけて貫通するとともに前記第１面における第１開口が前記第２面における第２開口より大きい貫通孔を有する絶縁基板と、前記第１面における前記第１開口の周囲に配列された接続パッドを含む回路導体と、を備えており、前記絶縁基板は、前記第１開口を有する樹脂基板部と前記第２開口を有するセラミック基板部との積層構造を有している。

本開示の一つの態様のプローブカードは、上記構成の回路基板と、前記接続パッドに電気的に接続されたプローブピンとを備えている。

本開示の一つの態様の検査装置は、第１面および該第１面とは反対側の第２面を有し、前記第１面から前記第２面にかけて貫通するとともに前記第１面における第１開口が前記第２面における第２開口より大きい貫通孔を有する絶縁基板と、前記第１面における前記第１開口の周囲に配列された接続パッドを含む回路導体と、を備えている回路基板と、前記接続パッドに電気的に接続されたプローブピンと、を備えているプローブカードと、前記回路基板の前記貫通孔に対応する位置に配置されている光源部とを備えている。

本開示の一つの態様の回路基板によれば、貫通孔はその全域が検査対象の撮像素子の撮像領域よりも大きいものではないので、貫通孔による剛性低下が抑えられ、歪みや破壊の
生じ難い回路基板となる。

本開示の一つの態様のプローブカードによれば、上記構成の回路基板が含まれているので、剛性が高く確実に検査が行なえるプローブカードを提供することができる。

本開示の一つの態様の検査装置によれば、上記構成のプローブカードと、回路基板の貫通孔に対応する位置に配置されている光源部とを備えていることから、撮像素子等の受光素子の検査を確実に行なうことのできるものとなる。

（ａ）は回路基板の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。図１に示す回路基板を用いたプローブカードの一例および検査装置の要部の一例を示す断面図である。図１に示す回路基板の要部を拡大して示す断面図である。回路基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。回路基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。回路基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。回路基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。回路基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。回路基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。回路基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。回路基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。

本開示の実施形態の回路基板、プローブカードおよび検査装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、上下の区別は説明上の便宜的なものあって実際に回路基板等が使用されるときの上下を規制するものではない。図１（ａ）は回路基板の一例を示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。図２は図１に示す回路基板を用いたプローブカードの一例および検査装置の要部の一例を示す断面図である。図３は図１に示す回路基板の要部を拡大して示す断面図である。図４～図１１は回路基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。なお、図３～図１１においては、回路基板を含むプローブカードを用いた検査装置でウエハ上の受光素子を検査している状態を示している。

本開示の回路基板１００は、絶縁基板１０と接続パッド２１を含む回路導体２０とを備えている。絶縁基板１０は、第１面１１および第１面１１とは反対側の第２面１２を有しており、第１面１１から第２面１２にかけて貫通する貫通孔１３を有している。貫通孔１３の第１面１１における第１開口１３ａの周囲に接続パッド２１が配列されている。そして、貫通孔１３の第１面１１における第１開口１３ａが第２面１２における第２開口１３ｂより大きい。

貫通孔１３の縦断面形状は、図１～図１１に示すように多種多様であるが、いずれの形態であっても貫通孔１３の第１開口１３ａは第２開口１３ｂよりも大きい。開口の形状は特に限定されるものではないが、図１～図１１に示す例では第１開口１３ａおよび第２開口１３ｂの形状は円形である。そのため、図３～図１１に示す例では、第１開口１３ａの大きさすなわち径をＤ１とし、第２開口１３ｂの径をＤ２として示している。検査装置７００の光源部５００から発せられた検査用の光Ｌが、検査対象の受光素子８２０の受光領域８２１の全域に照射されるように、受光領域８２１と対向する第１開口１３ａは受光領域８２１の大きさと同程度以上である。受光領域８２１は発光素子の面積の多くの部分を
占めており、発光素子が多数配置されたウエハ８００において受光領域８２１の占める面積は大きい。そのため、このウエハ８００に対向配置される回路基板１００において、受光領域８２１に対向する（重なる）位置にある貫通孔１３の占める割合も大きくなる。本開示の回路基板１００においては、貫通孔１３の第１開口１３ａは第２開口１３ｂよりも大きい、逆に言えば第２開口１３ｂは第１開口１３ａよりも小さい。貫通孔１３の全域が受光領域８２１と同程度以上のものではないので、貫通孔１３の回路基板１００に占める割合が小さくなる。よって、貫通孔１３による絶縁基板１０の剛性低下が抑えられ、歪みや破壊の生じ難い回路基板１００となる。また、検査用の光Ｌは第２開口１３ｂから第１開口１３ａに向かって広がるような光を用いることができるので、このような回路基板１００を用いると、平行光とするための装置を備えていない、低コストの検査装置７００とすることができる。

上述したような第１開口１３ａの大きさＤ１に対して、第２開口１３ｂの大きさＤ２は、例えば、検査装置７００における光源部５００が当たって損傷しないような大きさにすることができる。光源部５００を近くに配置することができると、光源部５００を高出力のものにする必要がないのでより低コストの検査装置７００とすることができる。

貫通孔１３の第１開口１３ａの大きさＤ１が第２開口１３ｂの大きさＤ２よりも大きい形態は、図３～図１１に示す例のように多種多様である。図１１に示す例の回路基板１００における貫通孔１３は、第２開口１３ｂから第１開口１３ａにかけて連続的に大きくなっている。このような場合は、貫通孔１３の内面が屈曲した部分を有しておらず、応力が集中しやすい箇所がないので、クラックが発生する可能性等が低減されている。

図３～図１０に示す例の回路基板１００における貫通孔１３は、第２開口１３ｂから第１開口１３ａにかけて絶縁基板１０の厚み方向の途中で大きさが大きくなっている。図９に示す例の回路基板１００における貫通孔１３は、絶縁基板１０の厚み方向における中央より第２面１２側で大きさが大きくなっている。また、図１０に示す例の回路基板１００における貫通孔１３は、絶縁基板１０の厚み方向における中央より第１面１１側の部分と中央より第２面１２側の部分との２か所で大きさが大きくなっている。これらに対して、図３～図８に示す例の回路基板１００における貫通孔１３は、絶縁基板１０の厚み方向における中央より第１面１１側で大きさが大きくなっている。

このように、貫通孔１３が絶縁基板１０の厚み方向における中央より第１面１１側において第２開口１３ｂより大きくなっている回路基板１００とすることができる。このような貫通孔１３であると、第２開口１３ｂから第１開口１３ａにかけて連続的に大きくなっている図１１に示す例に比較して、貫通孔１３の大きさが小さい部分（Ｄ２である部分）の割合が大きくなって貫通孔１３全体としてはより小さいものとなる。よって、貫通孔１３による絶縁基板１０の剛性低下がより抑えられ、歪みや破壊がより生じ難い回路基板１００となる。

図３～図８に示す例の回路基板１００における貫通孔１３は、絶縁基板１０の厚み方向における中央より第１面１１側で大きさが大きくなっているが、形態はそれぞれ異なる。図７および図８に示す例の回路基板１００における貫通孔１３は、その大きさがＤ２からＤ１に連続的して徐々に大きくなっており、この部分における貫通孔１３の内面は第１面１１および第２面１２に対して（絶縁基板１０の厚み方向に対して）傾斜している。そのため、貫通孔１３の大きさが小さくなり、応力が集中し難い形状となるので、強度の点ではこのような傾斜した内面を有する貫通孔１３とすることができる。図３～図６に示す例の回路基板１００における貫通孔１３は、径の大きさによらず、貫通孔１３の内面は第１面１１および第２面１２に対して垂直である。このような貫通孔１３は、傾斜面を有するものと比較して、光源部５００からの光Ｌに対して位置精度よく、また容易に形成するこ
とができる。

図１～図３に示す例の回路基板１００における絶縁基板１０は、厚み方向において同じ材質、例えばセラミックスからなるものである。これに対して、図４～図１１に示す例の回路基板１００における絶縁基板１０は、第１面１１側と第２面１２側とで異なる材質からなるものである。第１面１１側の樹脂基板部１０ａと第２面１２側のセラミック基板部１０ｂとで絶縁基板１０が構成されている。樹脂基板部１０ａの外表面（上面）が第１面１１であり、セラミック基板部１０ｂの外表面（下面）が第２面１２である。セラミック基板部１０ｂの上面に樹脂基板部１０ａが積層されている。貫通孔１３は第１面１１から第２面１２にかけて貫通しているので、樹脂基板部１０ａは第１開口１３ａを有し、セラミック基板部１０ｂは第２開口１３ｂを有している。このように、絶縁基板１０が、第１開口１３ａを有する樹脂基板部１０ａと第２開口１３ｂを有するセラミック基板部１０ｂとの積層構造を有している回路基板１００とすることができる。

第１開口１３ａの周囲に配列されている接続パッド２１は、回路基板１００をプローブカード３００として用いる際にプローブピン２００が接続される部分である。そのため、接続パッド２１は、検査対象のウエハ８００上の受光素子８２０における電極８２２の大きさおよび配置に対応したものであるので、大きさが小さく高密度に配置される場合が多い。ウエハ８００に対向し、接続パッド２１が配置されている絶縁基板１０の第１面１１を含む部分を樹脂基板部１０ａで構成すると、薄膜等を用いて配線等を形成することができるので、微細で高密度に配置された接続パッド２１を含む回路導体２０を備える回路基板１００となる。一方、第１面１１に比較して高密度な回路導体２０を必要としない第２面１２を含む部分をセラミック基板部１０ｂで構成すると、多数の貫通孔１３を有していても剛性の高い回路基板１００となる。このように、絶縁基板１０が、第１開口１３ａを有する樹脂基板部１０ａと第２開口１３ｂを有するセラミック基板部１０ｂとの積層構造を有している回路基板１００とすると、高密度な回路導体２０を備えるとともに複数の貫通孔１３を備える剛性の高い回路基板１００となる。

上記したように図４に示す例の回路基板１００では、貫通孔１３は絶縁基板１０の厚み方向における中央より第１面１１側において第２開口１３ｂより大きくなっている。樹脂基板部１０ａの厚み方向において貫通孔１３の大きさはＤ１で一定である。セラミック基板部１０ｂの上面における開口の大きさは樹脂基板部１０ａにおける大きさと同じＤ１であり、上面と下面との間で貫通孔１３の大きさがＤ２になっている。これに対して、図５に示す例の回路基板１００では、貫通孔１３の第１開口１３ａの大きさＤ１が図４に示す例よりも大きく、樹脂基板部１０ａにおける貫通孔１３の大きさＤ１はセラミック基板部１０ｂの上面における開口の大きさＤ１ｃよりも大きい。樹脂基板部１０ａにおける開口の大きさは上面と下面とで同じＤ１であるので、樹脂基板部１０ａの下面における開口の大きさＤ１はセラミック基板部１０ｂの上面における開口の大きさＤ１ｃよりも大きいということもできる。このように、樹脂基板部１０ａとセラミック基板部１０ｂとの積層界面において、樹脂基板部１０ａの開口はセラミック基板部１０ｂの開口より大きい回路基板１００とすることができる。このような構成にすることで、樹脂基板部１０ａにおける貫通孔１３の内面が光源部５００からの光Ｌから離れ、光源部５００からみると樹脂基板部１０ａはセラミック基板部１０ｂの陰に隠れることとなる。樹脂基板部１０ａの樹脂および光源部５００からの光Ｌの種類によっては、樹脂基板部１０ａの樹脂が光Ｌによって劣化する場合がある。光Ｌから樹脂が離れていることでこのような劣化が発生する可能性が低減され、例えば樹脂の劣化による電気特性の変化、セラミック基板部１０ｂからの剥がれというような不具合による信頼性が低下する可能性が低減された回路基板１００となる。また、樹脂基板部１０ａとセラミック基板部１０ｂとをそれぞれ別々に作製して積層する場合には、積層時の位置ずれによって樹脂基板部１０ａにおける貫通孔１３の内面がセラミック基板部１０ｂにおける貫通孔１３の内面より内側に位置してしまう可能性が低
減される。図６に示す例の回路基板１００においては樹脂基板部１０ａの下面の開口の大きさは第１開口１３ａの大きさＤ１と同じで、セラミック基板部１０ｂの上面の開口の大きさＤ１ｃは第２開口１３ｂの大きさＤ２と同じである。そのため、この例においても樹脂基板部１０ａとセラミック基板部１０ｂとの積層界面において、樹脂基板部１０ａの開口はセラミック基板部１０ｂの開口より大きく、図５に示す例と同じの効果を奏する。

このような回路基板１００にプローブピン２００を接続することでプローブカード３００を作製することができる。すなわち、本開示のプローブカード３００は、上記構成の回路基板１００と、接続パッド２１に電気的に接続されたプローブピン２００と、を備えている。上記構成の回路基板１００が含まれているので、剛性が高く確実に検査が行なえるプローブカード３００となる。

また、本開示の検査装置７００は、上記プローブカード３００と、回路基板１００の貫通孔１３に対応する位置に配置されている光源部５００とを備えている。上記構成の回路基板１００を含むプローブカード３００を備えていることから、撮像素子等の受光素子８２０の検査を確実に行なうことのできるものとなる。

回路基板１００は、貫通孔１３を有する絶縁基板１０と回路導体２０とを備えている。絶縁基板１０は、回路基板１００の基本的な部分であり、複数の接続パッド２１等の回路導体２０を互いに電気的に絶縁させて配置するための電気絶縁体として機能する。絶縁基板１０は、図１～図３に示す例ではセラミックスからなるものである。図４～図１１に示す例では、絶縁基板１０は樹脂基板部１０ａとセラミック基板部１０ｂとが積層されて構成されている。図１～図３に示す例の絶縁基板１０は、セラミック基板部１０ｂのみで構成されているということもできる。

絶縁基板１０は、図１に示す例では八角形板状の平板であるが、四角形等の他の多角形や円形等であってもよい。セラミック基板部１０ｂの平面視における寸法は、例えばプローブカード３００として使用されるときの、検査対象物であるウエハ８００の平面視における寸法、および検査方法等に応じて適宜設定される。ウエハ８００と同等の大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。例えば、ウエハ８００の面積の４分の１程度の領域に配置された受光素子８２０に対応するプローブピン２００を備え、１つのウエハ８００を４回に分けて検査するようなプローブカード３００に用いられる回路基板１００であれば、回路基板１００（絶縁基板１０）の大きさはウエハ８００のより小さくてもよい。ウエハ８００の面積の全域に配置された受光素子８２０に対応するプローブピン２００を備えるプローブカード３００に用いられる回路基板１００であれば、後述する外部端子２２の大きさや間隔をおおきくするために、回路基板１００（絶縁基板１０）の大きさはウエハ８００のより大きくすることができる。

絶縁基板１０は、第１面１１から第２面１２にかけて貫通する貫通孔１３を有している。貫通孔１３の大きさ、形状および配置は、検査対象のウエハ８００上の受光素子８２０の大きさ、形状および配置に応じて設定することができる。貫通孔１３の第１開口１３ａの大きさは、上述したように受光領域８２１の大きさと同じかそれ以上である。貫通孔１３の縦断面形状は、例えば上述した図３～図１１に示すような形状とすることができる。貫通孔１３の平面視の形状は図１に示す例では円形であるが、四角形状等の他の形状であってもよい。四角形等の多角形の場合は、角を丸めた四角形状とすることができる。これにより、貫通孔１３の角を起点としたクラック等が発生し難くなり、貫通孔１３による絶縁基板１０の強度低下を抑えることができる。貫通孔１３が円形の場合もこれと同様の効果を奏することができる。貫通孔１３の配置は、ウエハ８００上の受光素子８２０と１対１に対応するように配置されていなくてもよい。例えば、図３～図１１に示す例では、ウエハ８００上に３つの受光素子８２０が配列されているのに対して、これに対向する回路
基板１００には２つの貫通孔１３が設けられている。受光素子８２０の配列に対して１つおきに貫通孔１３が配列されており、貫通孔１３の配列ピッチは受光素子８２０の配列ピッチの２倍である。受光素子８２０に対して１対１で貫通孔１３を設けると、隣り合う貫通孔１３同士の間隔が小さくなり、絶縁基板１０の剛性および強度が低下するためである。ウエハ８００上の受光素子８２０の間隔が大きく、絶縁基板１０の強度を確保できる場合には、受光素子８２０の配列に１対１で対応する位置に貫通孔１３を設けることができる。なお、図１に示す例の回路基板１００においては、貫通孔１３の横方向の配列ピッチはウエハ８００上の受光素子８２０の配列ピッチの２倍で、縦方向の貫通孔１３の配列ピッチは受光素子８２０の配列ピッチと同じである例を示している。ウエハ８００上の受光素子８２０の検査を２回で行なうことができる。

絶縁基板１０の第１面１１における貫通孔１３の第１開口１３ａの周囲に接続パッド２１が配列されている。絶縁基板１０の第２面１２には外部端子２２が設けられており、接続パッド２１と外部端子２２とは、絶縁基板１０の内部に設けられている内部導体２３によって電気的に接続されている。接続パッド２１は、回路基板１００をプローブカード３００として用いる場合にプローブピン２００が接続される部分である。接続パッド２１は、検査対象の受光素子８２０の電極８２２に対応する数および配列で、受光素子８２０の受光領域８２１に対応する位置にある貫通孔１３の周囲に設けられている。図１に示す例では、２列の接続パッド２１で１つの貫通孔１３を挟むように配置されているが、受光素子８２０の電極８２２の配列に応じて貫通孔１３を囲むように配列されていてもよい。外部端子２２は、プローブカード３００を検査装置７００の回路に接続するための電極である。内部導体２３は絶縁基板１０を厚み方向に貫通する貫通導体と面方向に伸びる配線層とを有している。内部導体２３の配線層は、信号を伝送する線状の線路導体および接地導体や電源導体等の大面積のいわゆるベタ状導体を含んでいる。プローブカード３００を用いた検査においては、ウエハ８００上の受光素子８２０から、受光素子８２０の電極８２２に接触されたプローブピン２００、回路基板１００の接続パッド２１、内部導体２３および外部端子２２を通して検査装置７００の回路へと信号が伝送される。第１面１１上の接続パッド２１の大きさおよび間隔は受光素子８２０の電極８２２に対応しているので微細なものである。絶縁基板１０内において内部導体２３によって展開されて、第２面１２上の外部端子２２の大きさおよび間隔は接続パッド２１のそれらより大きいものとなる。そのため、プローブカード３００（回路基板１００）によって受光素子８２０の微細な電極８２２を検査装置７００の回路に電気的に接続しやすくなる。

絶縁基板１０である、あるいは絶縁基板１０の第２面１２側の部分であるセラミック基板部１０ｂは、例えば、互いに積層された複数のセラミック絶縁層を含んでいる。セラミック基板部１０ｂは、例えば回路基板１００の全体の剛性を確保する機能を有している。セラミック基板部１０ｂによって回路基板１００としての剛性が高められ、例えばプローブカード３００として用いられて検査のためにウエハ８００に押し付けられるときの変形が抑制されている。

セラミック基板部１０ｂ（セラミック絶縁層）は、例えば酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、ムライト質焼結体またはガラスセラミックス等のセラミック焼結体からなる。ムライト質焼結体およびガラスセラミックスの一部は上記の他のセラミック焼結体と比較して熱膨張係数が小さく、検査対象のウエハ８００の基体８１０のシリコンの熱膨張係数に近い熱膨張系を有している。そのため、プローブカード３００として検査に用いた際に、検査時の環境の温度によってウエハ８００上の電極８２２とプローブピン２００との位置ずれが発生し難い。そのため、検査精度に優れたプローブカード３００および検査装置７００を提供することができる。一方で、ムライト質焼結体およびガラスセラミックスの一部は上記の他のセラミック焼結体と比較して強度が小さい。そのため、絶縁基板１０に設ける貫通孔１３を上記したような構成にすること
がより有効になる。

セラミック基板部１０ｂの厚み、セラミック絶縁層の層数は、検査対象の受光素子８２０の電極８２２の数、電気特性に応じた回路導体２０の数および配置等の電気的な条件、セラミック基板部１０ｂに要求される剛性および経済性等の種々の条件に応じて適宜設定される。

セラミック基板部１０ｂは、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作することができる。まず、酸化アルミニウム粉末および焼結助剤成分となる酸化ケイ素等の粉末を主成分とする原料粉末を、有機溶剤、バインダと混練してスラリーとするとともに、このスラリーをドクターブレード法またはリップコータ法等の成形方法でシート状に成形してセラミック絶縁層となるセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を作製する。次に、複数のグリーンシートを積層して積層体を作製する。その後、この積層体を約1300～1600℃程度の温度で焼成することによってセラミック基板部１０ｂを製作することができる。

セラミック基板部１０ｂにおける回路導体２０のうちの内部導体２３および外部端子２２は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の金属材料、もしくは、これらの金属材料の合金材料を導体成分として含むものである。例えば、これらの金属材料（合金材料）をセラミックグリーンシートの焼成と同時に焼結させて、セラミック基板部１０ｂの表面および内部にメタライズ導体として形成されている。例えば、焼結性を高めるためあるいはセラミックとの接合強度を高めるために、ガラスやセラミックス等の無垢成分を含むものとすることもできる。

回路導体２０の内部導体２３の配線層および外部端子２２は、例えば、タングステンのメタライズ層である場合には、タングステンの粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストをセラミック絶縁層となる上記グリーンシートの所定位置にスクリーン印刷法等の方法で印刷してグリーンシートとともに焼成する方法で形成することができる。また、内部導体２３の貫通導体は、上記の金属ペーストの印刷に先駆けてグリーンシートの所定の位置に貫通孔を設け、上記と同様の金属ペーストをこの貫通孔に充填しておくことで形成することができる。

絶縁基板１０がセラミック基板部１０ｂのみからなる場合の接続パッド２１は、上記のようなメタライズ導体で形成することもできるが、薄膜導体で形成することもできる。薄膜導体で形成することで上記メタライズ導体に比較して微細な接続パッド２１を容易に形成することができる。この場合のセラミックスからなる絶縁基板１０の第１面１１は研磨によって平坦にしておくことで精度よく形成することができる。

セラミック基板部１０ｂ上の接続パッド２１は、例えば以下のようにして作製することができる。例えばスパッタ法等の薄膜形成法を用いて、まず、メタライズ導体の外部端子２２および内部導体２３を有するセラミック基板部１０ｂの上面の全面に０．１～３μｍ程度のチタンやクロム等の接合金属層を形成する。次に、この接合金属層の全面に２～１０μｍ程度の銅等の主導体層を形成して、導電性薄膜層を形成する。必要に応じてバリア層等を形成してもよい。そして、フォトリソグラフィーにより導電性薄膜層をパターン加工することで薄膜の接続パッド２１を形成することができる。接続パッド２１の表面には、１～１０μｍ程度のニッケル膜および０．１～３μｍ程度の金膜を順に形成して、接続パッド２１の表面を保護するとともに、ろう材やはんだ等の接合性を高めることができる。ニッケル膜および金膜は、電解めっきによるめっき膜あるいは薄膜で形成することができる。

絶縁基板１０が、図４～図１１に示す例のように樹脂基板部１０ａとセラミック基板部１０ｂとが積層されて構成されている場合は、上記のようなセラミック基板部１０ｂと以下に説明する樹脂基板部１０ａとを積層して作製することができる。

樹脂基板部１０ａは、受光素子８２０の電極８２２に対応した微細な接続パッド２１を含む微細で高密度な回路導体２０をセラミック基板部１０ｂ上に設けるための部分である。セラミック基板部１０ｂの回路導体２０は、外部の測定装置等に接続されるのでそのパターンは微細なものではない。接続パッド２１とセラミック基板部１０ｂの回路導体２０とを接続するために、樹脂基板部１０ａには薄膜導体による内部導体２３が設けられている。樹脂基板部１０ａのうち接続パッド２１が形成されている最上層の樹脂層は、その表面粗さがセラミック基板部１０ｂの表面粗さに比べて小さいため、薄膜形成技術によって微細なパターンで接続パッド２１を形成することが容易である。

樹脂基板部１０ａは、平面視でセラミック基板部１０ｂと同形状であり、セラミック基板部１０ｂとその上に設けられた樹脂基板部１０ａとで一体の平板状の回路基板１００が構成される。

樹脂基板部１０ａは、積層された複数の樹脂層を含んでいる。樹脂層の数および厚みは検査対象の受光素子８２０の電極８２２の数等によって設定され、セラミック基板部１０ｂの回路導体２０に接続できるように展開できるように設定される。

樹脂基板部１０ａの樹脂層は、例えば、ポリイミド樹脂，ポリアミドイミド樹脂，シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂，シロキサン変性ポリイミド樹脂，ポリフェニレンサルファイド樹脂，全芳香族ポリエステル樹脂，ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂，エポキシ樹脂，ビスマレイミドトリアジン樹脂，ポリフェニレンエーテル樹脂，ポリキノリン樹脂，フッ素樹脂等の絶縁樹脂から成るものである。

樹脂層は、成形性や熱膨張係数の調整のためにフィラーをふくむものであってもよい。フィラーとしては、例えば、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、無定形シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、球状シリカ、タルク、クレー、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、アルミナ、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化チタン、マイカ、ノイブルグ珪土、有機ベントナイト、リン酸ジルコニウム等の無機フィラーが挙げられる。これらの１種を単独で、または２種以上を適宜組み合わせて用いることができる。

樹脂基板部１０ａは、例えば、複数のフィルム状の樹脂層を積層して接着することで形成する方法、液状の前駆体樹脂を塗布して硬化させて樹脂層を形成し、その上に液状の前駆体液状樹脂で樹脂層を形成する工程を繰り返す方法で作製することができる。フィルム状の樹脂層を積層する方法の方がより効率的である。

樹脂基板部１０ａの回路導体２０は、絶縁基板１０の第１面１１である樹脂基板部１０ａの上面に設けられた接続パッド２１と樹脂基板部１０ａの内部に設けられた内部導体２３とを有している。この内部導体２３は、複数の樹脂層の層間に設けられており、主に平面的に回路を形成する薄膜配線層と、上下の薄膜配線層を電気的に接続する薄膜貫通導体とを有している。樹脂基板部１０ａの最下層の樹脂層を貫通して樹脂基板部１０ａの下面に端面が露出する薄膜貫通導体は、セラミック基板部１０ｂの上面の配線層と電気的に接続している。これにより、樹脂基板部１０ａに設けられた回路導体２０（接続パッド２１および内部導体２３）とセラミック基板部１０ｂに設けられた回路導体２０（内部導体２３および外部端子２２）とが電気的に接続されるようになる。

樹脂基板部１０ａの接続パッド２１および内部導体２３の形成は、例えば、以下のようにすればよい。まず、薄膜貫通導体および薄膜配線層に対応する開口を有するレジスト膜を樹脂層上に形成するとともに、エッチング加工またはレーザー加工することによって薄膜配線層に対応する凹部、および薄膜貫通導体に対応する貫通孔を形成する。薄膜配線層に対応する凹部は必ずしも必要ではないが、凹部を設けることで薄膜配線と樹脂層との接合信頼性を高めることができる。次に、蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティング法等の薄膜形成法により、樹脂層の凹部および貫通孔内に、例えばクロム（Ｃｒ）－銅（Ｃｕ）合金層やチタン（Ｔｉ）－銅（Ｃｕ）合金層から成る下地導体層を形成する。次に、めっき等で銅や金等の電気抵抗の小さい金属で凹部および貫通孔を埋めてレジストを剥離することで薄膜貫通導体および薄膜配線層を形成することができる。

樹脂基板部１０ａとセラミック基板部１０ｂとの積層構造にする方法は、例えば、樹脂基板部１０ａを作製しておいてセラミック基板部１０ｂの上面に接着する方法、あるいはセラミック基板部１０ｂの上面に樹脂層を１層ずつ積層していく方法がある。樹脂層を１層ずつ積層していく方法は、上述したフィルム状の樹脂を用いる方法、液状の前駆体樹脂を用いる方法いずれでもよい。樹脂基板部１０ａを作製しておいて複数の樹脂層（および回路導体２０）を一括してセラミック基板部１０ｂの上面に接着する方法はより効率的である。

このようにして作製された回路基板１００の接続パッド２１にプローブピン２００を取り付けることでプローブカード３００となる。プローブピン２００は接続パッド２１に機械的に接合されるとともに電気的に接続されている。

プローブピン２００は、例えば、ニッケルやタングステンなどの金属からなるものである。プローブピン２００がニッケルからなる場合であれば、例えば、以下のようにして作製される。まず、シリコン基板の１面にエッチングで複数のプローブピンの雌型を形成する。雌型は回路基板１００の接続パッド２１の配置に対応するように配置されている。次に、シリコン基板の雌型を形成した面にめっき法を用いてニッケルから成る金属を被着させて、さらに雌型をニッケルで埋め込む。この雌型に埋め込まれたニッケル以外の、シリコン基板の上面に被着しているニッケルをエッチング法等の加工を用いて除去して、ニッケル製プローブピンが埋設されたシリコン基板を作製する。このシリコン基板に埋設されたニッケル製プローブピンを回路基板１００の接続パッド２１にはんだ等の導電性の接合材で接合する。そして、シリコン基板を水酸化カリウム水溶液で除去することによって、回路基板１００の接続パッド２１にプローブピン２００が接合されたプローブカード３００が得られる。

検査装置７００は、上記のようなプローブカード３００と、回路基板１００の貫通孔１３に対応する位置に配置されている光源部５００とを備えている。図２に示す例の検査装置においては、検査装置７００は検査の制御等を行なう制御部（不図示）を備えており、プローブカード３００と制御部の回路とを電気的に接続する接続基板４００を備えている。接続基板４００の配線４０１に電気的に接続されている接続端子４０２とプローブカード３００（の回路基板１００）の外部端子２２とが電気的に接続されている。この例における接続端子４０２はバネ性を有する金属製であり、接続基板４００をプローブカード３００に近接させることで接続端子４０２が外部端子２２に押し付けられて電気的な接続がなされている。

図２に示す例では、検査用の光を照射するための光源部５００は接続基板４００の接続端子４０２と同じ面に設けられている。この例における光源部５００は発光素子等を備えており、回路基板１００の貫通孔１３の第２開口１３ｂのそれぞれに対応する位置に設けられている。実際に光を発する部分は他に配置して、光ファイバー等で伝送した光信号を
放射する部分だけを貫通孔１３に対応する位置に配置した光源部５００とすることもできる。

検査装置７００において、光源部５００もまた制御部に接続されており、検査時には制御部からの制御によって検査用の光をプローブカード３００（回路基板１００）の貫通孔１３を通して光源部５００からウエハ８００上の受光素子８２０（の受光領域８２１）に照射する。検査用の光が照射され、受光素子８２０の受光領域８２１で光が電気信号に変換される。この電気信号は、受光素子８２０の電極８２２、プローブピン２００、回路基板１００の回路導体２０、接続基板４００の接続端子４０２および配線４０１を通して制御部および処理部（不図示）に伝送されて検査結果として処理される。

このような検査装置７００によって検査されるのは、ウエハ８００上に形成された複数の受光素子８２０である。受光素子８２０は受光領域８２１で受光した光を電気信号に変換して出力するものであり、例えば、主としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）あるい
はＣＭＯＳ（Complementary metal-oxide-semiconductor）等の撮像素子である。

本開示の回路基板１００、プローブカード３００および検査装置７００は、上述した具体例に限られるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

１０・・・絶縁基板
１０ａ・・・樹脂基板部
１０ｂ・・・セラミック基板部
１１・・・・第１面
１２・・・・第２面
１３・・・・貫通孔
１３ａ・・・・第１開口
１３ｂ・・・・第２開口
２０・・・回路導体
２１・・・・接続パッド
２２・・・・外部端子
２３・・・・内部導体
１００・・・回路基板
２００・・・プローブピン
３００・・・プローブカード
４００・・・接続基板
４０１・・・・配線
４０２・・・・接続端子
５００・・・・光源部
７００・・・検査装置
８００・・・ウエハ
８１０・・・基体
８２０・・・受光素子
８２１・・・受光領域
８２２・・・電極

Claims

第１面および該第１面とは反対側の第２面を有し、前記第１面から前記第２面にかけて貫通するとともに前記第１面における第１開口が前記第２面における第２開口より大きい貫通孔を有する絶縁基板と、
前記第１面における前記第１開口の周囲に配列された接続パッドを含む回路導体と、
を備えており、
前記絶縁基板は、前記第１開口を有する樹脂基板部と前記第２開口を有するセラミック基板部との積層構造を有している回路基板。
前記貫通孔は前記絶縁基板の厚み方向における中央より前記第１面側において前記第２開口より大きくなっている請求項１に記載の回路基板。
前記樹脂基板部と前記セラミック基板部との積層界面において、前記樹脂基板部の開口は前記セラミック基板部の開口より大きい請求項１または請求項２に記載の回路基板。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回路基板と、
前記接続パッドに電気的に接続されたプローブピンと、を備えているプローブカード。
請求項４に記載のプローブカードと、前記回路基板の前記貫通孔に対応する位置に配置されている光源部とを備えている検査装置。
第１面および該第１面とは反対側の第２面を有し、前記第１面から前記第２面にかけて貫通するとともに前記第１面における第１開口が前記第２面における第２開口より大きい貫通孔を有する絶縁基板と、前記第１面における前記第１開口の周囲に配列された接続パッドを含む回路導体と、を備えている回路基板と、
前記接続パッドに電気的に接続されたプローブピンと、を備えているプローブカードと、前記回路基板の前記貫通孔に対応する位置に配置されている光源部とを備えている検査装置。