JP7290791B2 - ヒータ基板、プローブカード用基板及びプローブカード - Google Patents

Description

本開示は、ヒータ基板、プローブカード用基板及びプローブカードに関する。

特開２０００－２２８２７０号公報には、半導体の製造工程で基板を加熱するために使用される円盤状ヒータが示されている。この円盤状ヒータにおいては、中心部の配線パターンにより、並列接続された３本の抵抗線の全長が揃えられている（特開２０００－２２８２７０号公報の図７等を参照）。

本開示のヒータ基板は、
第１面及び前記第１面の反対側の第２面を有する絶縁基板と、複数のヒータ線を含み前記絶縁基板に位置する少なくとも１つの渦巻状の発熱体と、を備え、
前記渦巻状の発熱体は、
前記複数のヒータ線の全部又は一部の折り返しを含む少なくとも１つの調整部を有し、
前記複数のヒータ線は、
第１ヒータ線と、
前記第１ヒータ線の内側に隣り合う第２ヒータ線と、
を含み、
前記調整部における前記第１ヒータ線の長さが、前記調整部における前記第２ヒータ線の長さよりも短い。

本開示のヒータ基板は、
前記第１面から前記第２面へかけて位置し、前記ヒータ線と絶縁された複数の第１回路導体を更に備える。

本開示のプローブカード用基板は、
上記のヒータ基板と、
前記ヒータ基板の前記第１面上に位置し、複数の第２回路導体を有する回路基板とを備え、
前記複数の第２回路導体が前記複数の第１回路導体に接続されている。

本開示のプローブカードは、
上記のプローブカード用基板と、前記複数の第２回路導体に接続された複数のプローブピンと、を備える。

本開示の実施形態のヒータ基板を示す平面図である。 図１ＡのＢ－Ｂ線における断面図である。 実施形態のヒータ基板の１つのセラミック絶縁層を示す平面図である。 実施形態のヒータ基板のもう１つのセラミック絶縁層を示す平面図である。 発熱体の詳細を示す拡大図である。 ヒータ線の給電電極を示す拡大図である。 調整部の配置の変形例を示す１つのセラミック絶縁層を示す平面図である。 調整部の配置の変形例を示すもう１つセラミック絶縁層を示す平面図である。 調整部の変形例１のパターンを示す図である。 調整部の変形例２のパターンを示す図である。 調整部の変形例３のパターンを示す図である。 調整部の変形例４のパターンを示す図である。 調整部の変形例５のパターンを示す図である。 調整部の変形例６のパターンを示す図である。 調整部の変形例７のパターンを示す図である。 調整部の変形例８のパターンを示す図である。 調整部の変形例９のパターンを示す図である。 調整部の変形例１０のパターンを示す図である。 調整部の変形例１１のパターンを示す図である。 調整部の変形例１２のパターンを示す図である。 調整部の変形例１３のパターンを示す図である。 本開示の実施形態のプローブカード用基板を示す平面図である。 図９ＡのＢ－Ｂ線における断面図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１Ａは、本開示の実施形態のヒータ基板を示す平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＢ－Ｂ線における断面図である。図２Ａは、実施形態のヒータ基板の１つのセラミック絶縁層を示す平面図である。図２Ｂは、実施形態のヒータ基板のもう１つのセラミック絶縁層を示す平面図である。図３は、発熱体の詳細を示す拡大図である。図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂでは、発熱体３Ａ～３Ｄを帯状に描いているが、発熱体３Ａ～３Ｄは、複数（例えば１０本）のヒータ線３１の集合体である。図３では、見やすくするために、発熱体３Ａに含まれる１０本のヒータ線３１のうちの５本を省略して示している。

本開示の実施形態のヒータ基板１００は、第１面１１及び第１面１１とは反対側の第２面１２を有する絶縁基板１と、複数の発熱体３Ａ～３Ｄと、発熱体３Ａ～３Ｄに外部から給電するための給電導体４とを備える。ヒータ基板１００の外縁部を除いた領域Ｗ１が、加熱対象物が対向する領域に相当する。

絶縁基板１は、複数のセラミック絶縁層１ａが積層された積層体であり、絶縁性を有する。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、２つの発熱体３Ａ、３Ｂが１つのセラミック絶縁層１ａの同一面に位置し、２つの発熱体３Ｃ、３Ｄが別のセラミック絶縁層１ａの同一面に位置する。

第１の発熱体３Ａは、一方に長い渦巻状の形態を有する。発熱体３Ａの長手方向の一端部は絶縁基板１の中央部（基板面に沿った方向における中央部）に位置し、他端部が絶縁基板１の外周側（基板面に沿った方向における外周側）に位置する。基板面とは第１面１１又は第２面１２を意味する。発熱体３Ａの長手方向とは、発熱体３Ａの渦巻状の形態に沿った方向を意味する。なお、渦巻状の発熱体３Ａは、２つの発熱体３Ａ、３Ｂが中央部で接続されたような形態であってもよい。この場合、渦巻状の発熱体３Ａは、長手方向の両端部が、絶縁基板１の外周側に位置する。

第１の発熱体３Ａは、図３の拡大図に示すように、発熱体３Ａの短手方向（短い方の幅方向）に並列された複数のヒータ線３１を含む。複数のヒータ線３１は発熱体３Ａの長手方向における一端部から他端部まで延在する。複数のヒータ線３１は、絶縁基板１の同一層に位置し、当該層において交わらない。複数のヒータ線３１のうち、互いに隣り合う一対のヒータ線３１、３１に注目したとき、絶縁基板１の外周側に位置するヒータ線が本開示に係る第１ヒータ線に相当し、内周側に位置するヒータ線が本開示に係る第２ヒータ線に相当する。

第１の発熱体３Ａは、さらに、複数のヒータ線３１の一部又は全部の折り返しを含んだ調整部３５、３６を備える。仮に、並列された複数のヒータ線３１が一端から他端にかけて一様に曲がった渦巻き状であると、第１のヒータ線３１と、第１のヒータ線３１の内側に並列された第２のヒータ線３１とで長さが異なってしまう。外側のヒータ線３１の曲率半径よりも内側のヒータ線３１の曲率半径が短くなる分、内側のヒータ線３１が短くなる。調整部３５、３６は、上記のようなヒータ線３１の配置の違いにより生じる長さの差を解消するために、ヒータ線３１の折り返しパターンを有する。

調整部３５、３６の各々の区間においては、ヒータ線３１の折り返しパターンにより、内側のヒータ線３１の区間長が、外側のヒータ線３１の区間長よりも長い。調整部３５、３６における複数のヒータ線３１の長さの調整により、発熱体３Ａに含まれる複数のヒータ線３１の一端から他端までの線路長がほぼ同一にされる。

調整部３５、３６は、第１の発熱体３Ａの最外周部に位置する。最外周部とは、それより外側に同一の発熱体３Ａが位置しない部分を意味する。一方の調整部３５は、発熱体３Ａの長手方向における途中に位置する。他方の調整部３６は、発熱体３Ａの長手方向における端部に位置する。加えて、調整部３５、３６は、絶縁基板１の周縁部に位置する。

第２の発熱体３Ｂ～第４の発熱体３Ｄは、第１の発熱体３Ａと同様の構成を有する。同一層に位置する２つの発熱体３Ａ、３Ｂは、互いに間隔を開けて配置される。２つの発熱体３Ａ、３Ｂに含まれる調整部３５、３６は、周方向に分散して配置される。同様に、別の層に位置する第３の発熱体３Ｃ及び第４の発熱体３Ｄは、互いに間隔を開けて配置される。発熱体３Ｃ、３Ｄに含まれる調整部３５、３６は、周方向に分散して配置される。周方向に分散した配置とは、絶縁基板１の中心角（３６０°）を調整部３５、３６の個数で等分したときに、分割された各中心角の範囲に調整部３５、３６が１つずつ配置されていることを意味する。

図１Ａに示すように、平面透視（基板面に垂直な方向から透視）したとき、一つのセラミック絶縁層１ａに位置する２つの発熱体３Ａ、３Ｂは、別のセラミック絶縁層１ａに位置する２つの発熱体３Ｃ、３Ｄの間隔に重なるように配置されてもよい。このような配置により、平面透視で発熱体３Ａ、３Ｂが隙間なく配置されるため（領域Ｗ１のうち発熱体３Ａ、３Ｂが存在しない部分が減少され、領域Ｗ１の略全域に発熱体３Ａ、３Ｂが存在するため）、領域Ｗ１の均熱性が向上する。

ヒータ線３１の折り返し部分は高温になりやすいため、調整部３５、３６は、発熱体３Ａ～３Ｄの他の部分と比べて高温になりやすい。一方、発熱体３Ａ～３Ｄの最外周部は、熱が絶縁基板１の外縁側に放出しやすく、熱がこもりにくい。本実施形態では、調整部３５、３６が発熱体３Ａ～３Ｄの最外周部に位置し、かつ、周方向に分散して位置することで、高温になりやすい調整部３５、３６が、加熱対象物の対向領域Ｗ１に影響を及ぼしにくく、領域Ｗ１の均熱性を阻害しない。

さらに、調整部３６は、発熱体３Ａ～３Ｄの各々の端部に位置する。発熱体３Ａ～３Ｄの端部には、給電導体４が接続されるため、給電導体４を伝って熱を外部に放出しやすい。したがって、高温になりやすい調整部３６があっても、調整部３６からの放熱性が向上し、調整部３６が、加熱対象物の対向領域Ｗ１の均熱性を阻害しない。

さらに、平面透視したとき、１つのセラミック絶縁層１ａに位置する４つの調整部３５、３６と、別のセラミック絶縁層１ａに位置する４つの調整部３５、３６とは、一部又は全部が重なるように配置されてもよい。さらに、調整部３５と調整部３６とが重なるように配置されてもよい。調整部３５と調整部３６とでは、その長さの違い、および給電導体４の接続の有無によって、発熱量及び放熱量に差が生じる。調整部３５、３５同士及び調整部３６、３６同士が重なっている場合に比較して、調整部３５と調整部３６とが重なっている場合の方が、調整部の重なり部分同士を比較したときに当該部分の温度差が小さくなる。すなわち均熱化が向上する。さらには、絶縁基板１の厚み方向において調整部３６と調整部３５とが重なることで、調整部３５で発生する熱が、近接する調整部３６に接続された給電導体４を介して外部に放出されやすい。したがって、調整部３５が領域Ｗ１の均熱性を阻害することも抑制できる。

図４は、ヒータ線の給電電極を示す拡大図である。

給電導体４は、第２面１２に位置する給電電極４３と、絶縁基板１の内部に位置し給電電極４３と発熱体３Ａ～３Ｄの各ヒータ線の一端部とを電気的に接続可能な内部導体４２とを含む。内部導体４２は、基板面に垂直な方向へ延在するビア導体であり、第２面１２からヒータ線３１にかけて位置する。内部導体４２は、絶縁基板１の基板面に沿った方向に延在する導体を含んでいてもよい。

図４に示すように、１つの発熱体３Ａの一端部に注目したとき、給電導体４は、発熱体３Ａに含まれる複数のヒータ線３１にそれぞれ接続された複数の内部導体４２と、１つの給電電極４３とを有する。１つの給電電極４３は、複数の内部導体４２（少なく複数の内部導体４２の第２面１２側の端部）を囲う範囲に位置する。

給電電極４３は、１つ又は複数の非導通部（例えば貫通孔）ｈ１を有していてもよい。非導通部ｈ１は、いずれかの内部導体４２と給電電極４３とを電気的に非接続とする。非導通部ｈ１は、次のような目的で利用される。すなわち、発熱体３Ａには、給電電極４３に所定の電圧を加えたときに所定の電流が流れるように要求されることがある。さらに、複数のヒータ線３１は、厚み及び導体の抵抗率に製造バラツキが生じることがある。製造バラツキにより、複数のヒータ線３１の全てを使用するよりも、幾つかを間引いて使用することで、所定の電圧を加えたときに流れる電流値が所定値に近づく場合がある。このような場合に、非導通部ｈ１を用いて給電を行わない１つ又は複数のヒータ線３１を設ける。給電電極４３は、複数のヒータ線３１及び複数の内部導体４２の製造工程よりも後の工程で形成される。したがって、給電電極４３の製造工程の前に、複数のヒータ線３１の抵抗を計測し、当該計測の結果からヒータ線３１の間引き数を決定し、給電電極４３の製造工程で非導通部ｈ１の数を選択できる。

ヒータ基板１００は、図１Ａに示すように、４つの発熱体３Ａ～３Ｄの各両端に接続される複数の給電導体４を有する。

図５Ａ及び図５Ｂは、調整部の配置の変形例を示す図である。上記実施形態では、１つのセラミック絶縁層１ａに位置する４つの調整部３５、３６と、別のセラミック絶縁層１ａに位置する４つの調整部３５、３６とが、基板面に垂直な方向から見て一部又は全部が重なる配置とした（図２Ａ及び図２Ｂを参照）。しかし、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、これらは重ならないように配置され、複数のセラミック絶縁層１ａに位置する全ての調整部３５、３６が周方向において分散するように配置されもよい。このような配置により、他の部分よりも発熱量が大きい調整部３５、３６の全てが周方向に分散されるので、領域Ｗ１の均熱性がより向上する。さらに、図５Ａ及び図５Ｂの場合には、発熱特性及び放熱特性が異なる調整部３５と調整部３６とが交互に配置されるので、領域Ｗ１の均熱性がより向上する。

＜調整部＞
図６Ａから図６Ｅは調整部の変形例１から変形例５のパターンをそれぞれ示す図である。図７Ａから図７Ｃは調整部の変形例６から変形例８のパターンをそれぞれ示す図である。図８Ａから図８Ｅは調整部の変形例９から変形例１３のパターンをそれぞれ示す図である。なお、上記の変形例１～変形例１３では、ヒータ線３１が４本、５本、３本の場合を示しているが、ヒータ線３１の数は例えば１０本など、発熱体３Ａ～３Ｃに含まれるヒータ線３１の数に応じて適宜増減すればよい。図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｅ、図７Ａ～図７Ｃにおいて、破線部分は、主に内側のヒータ線３１が外側のヒータ線３１よりも長くなる部分を示す。図６Ａ～図８Ｅにおいて、絶縁基板１の径方向外方と内方とを「外側」及び「内側」と記す。

調整部３５、３６は、複数のヒータ線３１の一部又は全部に折り返しを有するパターン部である。折り返しとは、１つのヒータ線３１に電流を流したときに、折り返しの前と後とで電流の向きが逆転するようなパターンを意味する。ヒータ線３１の折り返し部分は、図６Ａ～図６Ｃ、図６Ｅ、図７Ａ～図７Ｃのように、ヒータ線３１が折り曲げられたパターンであってもよいし、図６Ｄ、図８Ａ～図８Ｅのように、ヒータ線３１が有限の曲率を持って曲がったパターンであってもよい。

図６Ａの調整部３５、３６は、ヒータ線３１の折り返しパターンの内、絶縁基板１の径方向に延在する線路（破線で示す）の長さを内側のヒータ線３１と外側のヒータ線３１とで変えた例である。図６Ｂの調整部３５、３６は、図６Ａのパターンを絶縁基板１の周方向に複数並べた例である。複数並べることで、ヒータ線３１の長さの差を複数倍に増やすことができる。複数の折り返しパターンは、径方向に延在する線路の長さが異なるものであってもよい。異なる長さの折り返しパターンを組み合わせることでヒータ線３１の長さをより細かく調整することができる。

図６Ｃの調整部３５、３６は、ヒータ線３１の長さに差を生じさせる範囲Ｘ２に加え、当該範囲Ｘ２の絶縁基板１の周方向における両側に、ヒータ線３１を外側に変位させる部分Ｘ１、Ｘ１を有する。部分Ｘ１、Ｘ１により、調整部３５、３６を絶縁基板１の外側に長さＤ１だけ張り出すことができる。外側に張り出すことで、高温になりやすい調整部３５、３６を加熱対象物の対向領域Ｗ１から離すことができる。

図６Ｄの調整部３５、３６のように、ヒータ線３１は屈曲させずに折り返してもよい。図６Ｄの調整部３５、３６においては、各ヒータ線３１の折り返しは内側に張り出すように折り返すが、折り返しは屈曲していない。屈曲していない折り返しは屈曲した折り返しに比較して高温になり難いため、対向領域Ｗ１の均熱性に及ぼす影響が小さくなる。また、折り返し等が屈曲している場合であっても屈曲部が丸められていると高温になり難い。図３及び図４に示す例のように、ヒータ線３１の屈曲部は丸めた形状とすることができる。

図６Ｅの調整部３５、３６は、内側のヒータ線３１と外側のヒータ線３１とで折り返しの数を変えた例である。折り返しパターンの、絶縁基板１の径方向に延在する各線路（破線で示す）の長さは内側のヒータ線３１と外側のヒータ線３１とで同じであるが、周方向に並んだ折り返しパターンの数が異なっている。折り返しパターンにおける径方向に延在する線路がヒータ線３１の長さを長くする部分であるため、折り返しパターンの周方向の幅（径方向に沿った線路の間隔）は異なるものであってよい。

図７Ａ～図７Ｃの調整部３５、３６は、ヒータ線３１が絶縁基板１の径方向だけでなく絶縁基板１の周方向にも折り返す線路部分（破線で示す）を含めた例である。周方向に折り返す線路の長さ又は回数を変えることで、内側のヒータ線３１と外側のヒータ線３１との線路長の差を増減できる。図７Ａの調整部３５、３６は、周方向に折り返す線路の長さを変えた例であり、図７Ｂの調整部３５、３６は、周方向に折り返す線路の数を変えた例であり、図７Ｃの調整部３５、３６は、これらを組み合わせた例である。

図８Ａ及び図８Ｂの調整部３５、３６は、内側に張り出すヒータ線３１の半円弧部分と、外側に位置するヒータ線３１の半円弧部分との個数差から、内側のヒータ線３１を外側のヒータ線３１よりも長くした例である。図８Ｂに示すように、内側に位置する半円弧のヒータ線３１と、外側に位置する半円弧のヒータ線３１との間を、基板面の径方向に延在する線路Ｐ１で結ぶことで、外側又は内側の半円弧の部分の張り出し量を線路Ｐ１の長さＤ２により任意に変えることができる。

図８Ｃ及び図８Ｄの調整部３５、３６は、外側に位置する円弧部分において、内側のヒータ線３１と外側のヒータ線３１との間隔を狭くした例である。図８Ｃの調整部３５、３６は、内周側の円弧部分の径を大きくした例である。図８Ｄの調整部３５、３６は、外周側の円弧部分の径を小さくした例である。間隔を狭くすることで、円弧部分においてのヒータ線３１の長さの差が小さくなる。したがって、外側に位置する円弧部分と内側に位置する半円弧部分とを総合して、内側のヒータ線３１を外側のヒータ線３１よりも、より長くすることができる。

図８Ｅの調整部３５、３６は、外側に位置する円弧部分において、円弧の中心角を内側に位置するほど大きくした例である。このようなパターンによっても、外側に位置する１つの円弧部分において、内周側のヒータ線３１と外周側のヒータ線３１との長さの差を小さくし、総合して、内側のヒータ線３１を外側のヒータ線３１よりも長くすることができる。

図８Ｃ～図８Ｅの円弧のパターンであれば、外側に位置する円弧部分と内側に位置する円弧部分とが交互により多く繰り返されるパターンにより、外側のヒータ線３１と内側のヒータ線３１との長さの差を、繰り返しの回数分、倍増できる。

以上のように、本実施形態のヒータ基板１００によれば、複数のヒータ線３１を含んだ各発熱体３Ａ～３Ｄが渦巻状である。したがって、発熱体３Ａ～３Ｄの多くの部分において、折り返しの少ないヒータ線３１のパターンを採用できることから、ヒータ基板１００の均熱性を向上できる。さらに、発熱体３Ａ～３Ｄは、ヒータ線３１の折り返しを含む調整部３５、３６を一部に含み、調整部３５、３６は、内側のヒータ線３１が外側のヒータ線３１よりも長いパターンを有する。したがって、調整部３５、３６により、発熱体３Ａ～３Ｄに含まれる複数のヒータ線３１の各総合長を同一に近づけることができる。したがって、発熱体３Ａ～３Ｄに所定の電圧を加えたときに、各ヒータ線３１に流れる電流すなわち各ヒータ線３１の発熱量が同等になる。したがって、ヒータ基板１００の均熱性を向上できる。

さらに、本実施形態のヒータ基板１００によれば、調整部３５、３６が発熱体３Ａ～３Ｄの外周部に位置する。発熱体３Ａ～３Ｄの外周部は、絶縁基板１の外縁部へ放熱しやすい。したがって、高熱になりやすい調整部３５、３６がヒータ基板１００の均熱性に及ぼす影響を低減できる。

さらに、本実施形態のヒータ基板１００によれば、調整部３６はそれぞれ発熱体３Ａ～３Ｄの端部に位置する。発熱体３Ａ～３Ｄの端部は、給電導体４を介して熱を放出しやすい。したがって、高熱になりやすい調整部３５がヒータ基板１００の均熱性に及ぼす影響を低減できる。

さらに、本実施形態のヒータ基板１００によれば、複数の調整部３５、３６が絶縁基板１の周方向に分散されている。したがって、高温になりやすい調整部３５、３６がヒータ基板１００の周方向における均熱性に及ぼす影響を低減できる。

さらに、本実施形態のヒータ基板１００によれば、給電電極４３は、複数のヒータ線３１の幾つかと接続していない。このように給電電極４３と接続されるヒータ線３１の数が調整されることで、ヒータ線３１の抵抗に製造バラツキが生じても、発熱体３Ａ～３Ｄに流れる総合した電流値を所望な値に近づけることができる。

＜プローブカード＞
図９Ａは、本開示の実施形態のプローブカード用基板を示す平面図である。図９Ｂは、図９ＡのＢ－Ｂ線におけるプローブカードの断面図である。

本開示の実施形態のプローブカード７００は、ウエハＳＷ上の複数の半導体素子を検査する装置に組み込まれる部品であり、半導体素子の端子にプローブピン４００を接触させた状態で、半導体素子に信号又は電圧を送り、半導体素子から信号又は電圧を受ける。プローブカード７００は、プローブカード用基板３００と、プローブカード用基板３００に固定されたプローブピン４００とを備える。プローブカード用基板３００は、ヒータ基板１００と、ヒータ基板１００の第１面１１上に位置する回路基板２００とを備える。

ヒータ基板１００は、上記の実施形態に示した構成に加え、第１面１１から第２面１２にかけて位置しかつ発熱体３Ａ～３Ｄと絶縁された複数の第１回路導体２を備える。各第１回路導体２は、第１面１１に位置する接合導体２１と、絶縁基板１内に位置する内部導体２２と、第２面１２に位置する外部端子２３と、を有する。内部導体２２は、一端が接合導体２１に接続され、他端が外部端子２３に接続され、外部端子２３と接合導体２１とを電気的に結合する。内部導体２２は、ヒータ基板１００の基板面に垂直な方向に延在する部分と、基板面に沿った方向に延在する部分とを含んでいてもよい。

内部導体２２は、発熱体３Ａ～３Ｄに含まれる複数のヒータ線３１の間を抜けて第１面１１から第２面１２まで延在することで、発熱体３Ａ～３Ｄと非導通とされる。

回路基板２００は、積層された複数の樹脂絶縁層２１０と、第２回路導体２２０とを有する。第２回路導体２２０は、回路基板２００の第３面２０１に位置する複数の接合導体２２１と、第３面２０１の反対側の第４面２０２に位置する複数の接合導体２２３と、回路基板２００の内部で第３面２０１から第４面２０２にかけて位置し、複数の接合導体２２１と複数の接合導体２２３とを電気的に結合させる複数の内部導体２２２とを有する。

複数の接合導体２２１は、ウエハＳＷ上の半導体素子の端子に対応して配置され、各々にプローブピン４００が接合される。複数の接合導体２２３は、ヒータ基板１００の複数の接合導体２１に対応して配置され、当該複数の接合導体２１に接続される。

以上のように、ヒータ基板１００を有するプローブカード７００によれば、発熱体３Ａ～３Ｄを発熱させることで、ヒータ基板１００、回路基板２００及び検査対象のウエハＳＷを加熱することができる。ヒータ基板１００の発熱体３Ａ～３Ｄは、通電するヒータ線３１の数の選択により所定の電気抵抗が得られるように調整されている。さらに、並列接続される各ヒータ線３１は長さが揃えられている。さらに、発熱体３Ａ～３Ｄは、渦巻状であり、調整部３５、３６を除いて折り返しが少ない。このような構成を有するヒータ基板１００により、ウエハＳＷを加熱する均熱性を向上できる。さらに、ヒータ線３１の折り返しが多く含まれる調整部３５、３６は、発熱体３Ａ～３Ｄの最外周部に位置するので、ウエハＳＷの対向領域Ｗ１において加熱の高い均熱性が得られる。

＜製造方法の一例＞
絶縁基板１のセラミック絶縁層１ａ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、ムライト質焼結体又はガラスセラミックス等のセラミック焼結体からなる。ムライト質焼結体及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ＳＷの基体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、ヒータ基板１００をプローブカード７００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ＳＷ上の電極とプローブピン４００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７００を提供することができる。酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体を用いた場合には、これらのセラミック焼結体は、ムライト質焼結体及びガラスセラミックスに対して強度が高く、熱伝導率も高いので剛性が高くヒータ線３１で発生した熱のウエハＳＷへの熱伝導性に優れるものになる。

絶縁基板１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及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又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１ａ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絶縁基板１を製作することができる。

第１回路導体２は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン又は銅等の金属材料、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、絶縁基板１の表面及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機成分を含むものとすることもできる。

第１回路導体２の接合導体２１、内部導体２２の内部導体層（基板面に沿った方向に延在する部分）及び外部端子２３は、例えば、タングステンのメタライズ層である場合には、以下のようにして形成することができる。例えば、タングステンの粉末を有機溶剤及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１ａ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２２のビア導体（基板面に垂直な方向に延在する部分）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。

接合導体２１及び外部端子２３のように露出する導体層の表面には、１～１０μｍ程度のニッケル膜及び０．１～３μｍ程度の金膜を順に形成して、そ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。ニッケル膜及び金膜は、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。

接合導体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、薄膜導体の配線層で形成することもできる。薄膜導体の配線層は、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、メタライズ導体の内部導体２２及び外部端子２３を有する絶縁基板１の第１面１１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合導体２１を形成することができる。

絶縁基板１の第１面１１は、その上に上記の薄膜の接合導体２１を形成する前に、研磨加工等で平坦化しておくことができる。これにより薄膜の接合導体２１を精度よく形成することができる。

ヒータ線３１は、第１回路導体２の接合導体２１、内部導体２２の内部導体層及び外部端子２３と同様の材料及び方法で、メタライズ層で形成することができる。ヒータ線３１用の金属ペーストとして、第１回路導体２用の金属ペーストに対して、例えばセラミック粒子等の高抵抗成分を加えた金属ペーストを用いることもできる。給電導体４の内部導体４２は、内部導体２２のビア導体と同様の材料及び方法で形成することができる。給電導体４の給電電極４３は、絶縁基板１の第２面１２にフォトリソグラフィーを用いて薄膜導体をパターン加工することで形成できる。このような形成方法により高い寸法精度が得られる。給電電極４３は、焼成後の絶縁基板１に導体ペーストを塗布して焼き付けることでメタライズ導体として形成してもよい。

回路基板２００は、上述したように積層された複数の樹脂絶縁層２１０（樹脂絶縁基板）を含んでいる。樹脂絶縁層２１０の数及び厚みは検査対象の半導体素子の電極の数等によって設定され、ヒータ基板１００の第１回路導体２（接合導体２１）に接続して展開できるように設定される。

樹脂絶縁層２１０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。

樹脂絶縁層２１０は、成形性や熱膨張係数の調整のためにフィラー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、タルク、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、又は２種以上を適宜組み合わせて用いることができる。

樹脂絶縁基板は、例えば、複数のフィルム状の樹脂絶縁層２１０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絶縁層２１０を形成し、その上に液状の前駆体液状樹脂で樹脂絶縁層２１０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。フィルム状の樹脂絶縁層２１０を積層する方法の方がより効率的である。

第２回路導体２２０の接合導体２２１、２２３及び内部導体２２２の形成は、例えば、以下のようにすればよい。まず、内部導体２２２のビア導体（基板面に垂直な方向に延在する部分）及び薄膜配線層（基板面に沿った方向に延在する部分）に対応する開口を有するレジスト膜を樹脂絶縁層２１０となる樹脂層上に形成するとともに、エッチング加工又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、及びビア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層と樹脂絶縁層２１０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、樹脂絶縁層２１０の凹部及び貫通孔内に、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及び貫通孔を埋めてレジストを剥離することで内部導体２２２を形成することができる。

第２回路導体２２０の接合導体２２１の表面には、１～１０μｍ程度のニッケル膜及び０．１～３μｍ程度の金膜を順に形成して、接合導体２２１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。ニッケル膜及び金膜は、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。

ヒータ基板１００と回路基板２００とを積層構造にする方法は、例えば、回路基板２００を作製しておいてヒータ基板１００の上面（第１面１１）に接着する方法、あるいはヒータ基板１００の上面（第１面１１）に樹脂絶縁層２１０を１層ずつ積層していく方法がある。樹脂絶縁層２１０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。回路基板２００を作製しておいて複数の樹脂絶縁層２１０（及び第２回路導体２２０）を一括してヒータ基板１００の上面（第１面１１）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プローブカード用基板３００の第２回路導体２２０（接合導体２２１）にプローブピン４００を取り付けることでプローブカード７００となる。プローブピン４００は接合導体２２１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４００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４００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。雌型はプローブカード用基板３００の接合導体２２１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プローブカード用基板３００の接合導体２２１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、プローブカード用基板３００の接合導体２２１にプローブピン４００が接合されたプローブカード７００が得られる。

以上、本開示の各実施形態について説明した。しかし、本開示のヒータ基板、プローブカード用基板及びプローブカードは、上記実施形態に限られるものでない。例えば、上記実施形態では、ヒータ基板をプローブカード用基板に適用する例を示したが、ヒータ基板は、その他、加熱を要する様々な基板に適用されてもよい。また、上記実施形態に示される発熱体の数、調整部の数、配置、調整部が接続される発熱体の区間、調整部におけるヒータ線のパターンは、一例に過ぎず、様々に変更可能である。例えば、加熱対象物の対向領域から外れる部分が、絶縁基板の中央であったり、その他の様々な部分ある場合に、これらの部分に配置されてもよい。また、高めの加熱が必要な部分があるときに、その部分に調整部が配置されてもよい。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更及び組み合わせが可能である。

本開示は、ヒータ基板、プローブカード用基板及びプローブカードに利用できる

１ 絶縁基板
１ａ セラミック絶縁層
２ 第１回路導体
３Ａ～３Ｄ 発熱体
４ 給電導体
１１ 第１面
１２ 第２面
２１ 接合導体
２２ 内部導体
２３ 外部端子
３１ ヒータ線
３５、３６ 調整部
４２ 内部導体
４３ 給電電極
１００ ヒータ基板
２００ 回路基板
２０１ 第３面
２０２ 第４面
２１０ 樹脂絶縁層
２２０ 第２回路導体
２２１、２２３ 接合導体
２２２ 内部導体
３００ プローブカード用基板
４００ プローブピン
７００ プローブカード
ＳＷ ウエハ
Ｗ１ 加熱対象物の対向領域

Claims (8)

1. 第１面及び前記第１面の反対側の第２面を有する絶縁基板と、複数のヒータ線を含みかつ前記絶縁基板に位置する少なくとも１つの渦巻状の発熱体と、を備え、
   前記渦巻状の発熱体は、
   前記複数のヒータ線の全部又は一部の折り返しを含む少なくとも１つの調整部を有し、
   前記複数のヒータ線は、
   第１ヒータ線と、
   前記第１ヒータ線の内側に隣り合う第２ヒータ線と、
   を含み、
   前記調整部における前記第１ヒータ線の長さが、前記調整部における前記第２ヒータ線の長さよりも短い、
   ヒータ基板。
2. 前記調整部は、前記渦巻状の発熱体の外周部に位置する、
   請求項１記載のヒータ基板。
3. 前記調整部は、前記渦巻状の発熱体の端部に位置する、
   請求項１又は請求項２に記載のヒータ基板。
4. １つ又は複数の前記発熱体に含まれる複数の前記調整部を備え、
   前記複数の調整部が周方向に分散されている、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヒータ基板。
5. 前記渦巻状の発熱体は、前記絶縁基板の内部に位置し、
   前記絶縁基板は、前記第２面に位置する給電電極を更に有し、
   前記給電電極は、前記複数のヒータ線の全部又は一部と電気的に接続されている、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のヒータ基板。
6. 前記第１面から前記第２面へかけて位置し、前記ヒータ線と絶縁された複数の第１回路導体を更に備える、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のヒータ基板。
7. 請求項６記載のヒータ基板と、
   前記ヒータ基板の前記第１面上に位置し、複数の第２回路導体を有する回路基板と、を備え、
   前記複数の第２回路導体が前記複数の第１回路導体に接続されている、
   プローブカード用基板。
8. 請求項７記載のプローブカード用基板と、前記複数の第２回路導体に接続された複数のプローブピンと、を備えるプローブカード。

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