(57)【要約】  【課題】  プローブピンの半導体素子の端子への接続が確実に行なえるとともに、インピーダンスの不整合が小さいプローブカードを提供することにある。  【解決手段】  厚み方向に貫通した切込み５によって一部がばね性を有する形状に加工された誘電体基板２と、誘電体基板２の下面に形成された接続配線４と、誘電体基板２の上面に形成された、一端部が接続配線４に電気的に接続されており、プローブピン14が接続される他端部がばね性を有する形状の部分の上面に形成されている配線導体３とを備えるプローブカード用接続基板１および接続基板が配線基板の上面に接合されたプローブカード用配線基板である。半導体素子の端子とプローブピン14との接触を確実にすることが可能となり、また要求されるインピーダンス特性に極力整合させることができ、高周波信号の伝送を良好にすることが可能となる。【選択図】  図１
2011047723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向に貫通した切込みによって一部がばね性を有する形状に加工された誘電体基板と、該誘電体基板の下面に形成された接続配線と、前記誘電体基板の上面に形成された、一端部が前記接続配線に電気的に接続されており、プローブピンが接続される他端部が前記ばね性を有する形状の部分の上面に形成されている配線導体とを備えることを特徴とする接続基板。
【請求項２】
請求項１記載の接続基板と、セラミック配線基板の上面に複数の絶縁樹脂層と複数の配線層とが交互に積層され、前記絶縁樹脂層の上下に位置する前記配線層間がビア導体で接続された配線基板とを備え、前記接続基板の前記接続配線と前記配線基板の最上層の前記絶縁樹脂層の上面に位置する前記配線層とが接続されていることを特徴とするプローブカード用配線基板。
【請求項３】
請求項２記載のプローブカード用配線基板と、前記配線導体の他端部に接続されたプローブピンとを備えることを特徴とするプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の電気試験に使用されるプローブカードに用いられる接続基板および接続基板を用いたプローブカード用配線基板、ならびにプローブカードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化・高密度化に伴い、電子機器に使用される半導体素子のみならず、その半導体素子が搭載されるパッケージや配線基板、あるいは半導体素子の電気的な検査をするためのプローブカードに対しても配線の微細化および高密度化が要求されている。
【０００３】
このような要求に応える、微細なパターン加工が可能であり、平坦性に優れたプローブカード用の配線基板として、図６に示す例のような、研磨加工により平坦化したセラミック配線基板39上に薄膜からなる配線層31と絶縁樹脂層30とを交互に積層して形成した多層配線部を形成した、いわゆるビルドアップ方式の配線基板38がある（例えば、特許文献１を参照。）。そして、プローブカードはこのような配線基板38の最上層の配線層31にプローブピン34が接合されているものであった。
【０００４】
また、電気試験が行なわれる半導体素子はシリコンウエハに多数個形成されているが、一度の工程で多数の半導体素子を製造するために、シリコンウエハのサイズも大型化してきている。このため、プローブカードにも大型化が要求されているが、研磨加工によってセラミック配線基板39の上面を十分に平坦となすことが困難となってきており、配線基板38の上面を十分に平坦となすことも困難となってきている。配線基板38の上面が平坦でないと、多数個の半導体素子が形成されたシリコンウエハの半導体素子の端子に、配線基板38の上面の配線層31に接続されたプローブピン34を押し当てた際に、配線基板38の反りに起因して、半導体素子の端子に接触しないプローブピン34が発生していた。このようなプローブピン34を接触させるために、プローブカードをより大きな力でシリコンウエハ側に押し込むと、当初接触していなかったプローブピン34は接触するようになるものの、当初から接触していたプローブピン34は半導体素子の端子に強く押し込まれることとなり、半導体素子の端子が欠けたり、破壊されたりするという不具合が発生していた。
【０００５】
そのため、プローブピン34に弾性を持たせて、プローブピン34が大きな力では変形するようにしておくことによって、全てのプローブピン34を半導体素子の端子に確実に接触させるとともに、半導体素子の端子に欠けや破壊が生じることを効果的に防ぐことが行なわれている。プローブピ34に弾性を持たせる方法としては、図６に示す例のように、一般的にはプローブピン34に折り返し部を形成し、この折り返し部によりいわゆるバネの効果をプローブピン34に持たせるということが行なわれている（例えば、特許文献２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2004−214586号公報
【特許文献２】特開2006−284292号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、半導体素子が大型のシリコンウエハに多数形成されると電気試験に多くの時間を要するので、高速の信号による電気試験を行なうことで電気試験に要する時間を短縮することが求められ、また、半導体素子の高速化に伴って電気試験を行なうプローブカードにも高周波信号の伝送が可能であることも求められている。
【０００８】
従来のプローブカードでは、配線基板部分では高周波伝送を行なうためのインピーダンス整合が設計的になされるものの、プローブピンは配線基板から突出しており、折り返し部を有するのでその長さが長いので、プローブピンの部分ではインピーダンス整合を図ることができず、高周波信号の伝送が困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、プローブピンの半導体素子の端子への接続が確実に行なえるとともに、インピーダンスの不整合が小さく高周波信号を伝送することのできるプローブカードならびにそのプローブカードを得るための接続基板およびプローブカード用配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の接続基板は、厚み方向に貫通した切込みによって一部がばね性を有する形状に加工された誘電体基板と、該誘電体基板の下面に形成された接続配線と、前記誘電体基板の上面に形成された、一端部が前記接続配線に電気的に接続されており、プローブピンが接続される他端部が前記ばね性を有する形状の部分の上面に形成されている配線導体とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のプローブカード用配線基板は、上記構成の本発明の接続基板と、セラミック配線基板の上面に複数の絶縁樹脂層と複数の配線層とが交互に積層され、前記絶縁樹脂層の上下に位置する前記配線層間がビア導体で接続された配線基板とを備え、前記接続基板の前記接続配線と前記配線基板の最上層の前記絶縁樹脂層の上面に位置する前記配線層とが接続されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のプローブカードは、上記構成の本発明のプローブカード用配線基板と、前記配線導体の他端部に接続されたプローブピンとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の接続基板はプローブピンが接続される配線導体の他端部が、ばね性を有する形状に加工されていることから、プローブピンを接続し、プローブカード用配線基板に接続してプローブカードとなして、プローブピンを半導体素子の端子に押し当てた際には、接続基板のばね性を有する形状の部分が適度に変形するので、確実に、かつ適度な力でプローブピンを半導体素子の端子に接触させることができる。そのため、プローブピンの長さをインピーダンス整合に問題のない程度の短いものとすることができ、接続基板の配線導体を要求されるインピーダンス特性に整合させることで、プローブカードを高周波信号の伝送が良好なものとすることができる。
【００１４】
また、本発明のプローブカード用配線基板によれば、上記構成の本発明の接続基板と、セラミック配線基板の上面に複数の絶縁樹脂層と複数の配線層とが交互に積層され、絶縁樹脂層の上下に位置する配線層間がビア導体で接続された配線基板とを備え、接続基板の接続配線と配線基板の最上層の絶縁樹脂層の上面に位置する配線層とが接続されていることから、セラミック配線基板からプローブピンが接続される配線導体までを要求されるインピーダンス特性に極力整合させることができるので高周波信号の伝送が良好なものとなり、また接続基板のばね性を有する部分によってプローブピンを半導体素子の端子に押し当てる力を吸収することが可能となるので、長さの短いプローブピンを用いることができ、プローブピンまで含めてインピーダンス特性が整合したプローブカードを作製することができる。
【００１５】
また、本発明のプローブカードによれば、上記構成の本発明のプローブカード用配線基板と、配線導体の他端部に接続されたプローブピンとを備えることから、接続基板がばねの役割をしてプローブピンを半導体素子の端子に押し当てる力を吸収するので、配線導体に長さの短いプローブピンを接続しても、プローブピンが半導体素子の端子に強く押し込まれて半導体素子の端子が欠けたり、破壊されたりすることが低減されたものとなる。また、長さの短いプローブピンを用いることで、セラミック配線基板からプローブピンの先端までを要求されるインピーダンス特性に極力整合させることができるので高周波信号の伝送が良好なものとすることが可能となる。その結果として、本発明のプローブカードを用いることで、高速信号による短時間での半導体素子の電気試験あるいは、高周波信号を伝送する半導体素子の電気試験が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は本発明の接続基板の実施の形態の一例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、(ｃ)は（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｄ）は下面図である。
【図２】（ａ）は本発明の接続基板の実施の形態の他の例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、(ｃ)は下面図である。
【図３】本発明の接続基板の実施の形態の他の例を示す上面図である。
【図４】本発明のプローブカード用配線基板の実施の形態の例を示す断面図である。
【図５】本発明のプローブカードの実施の形態の例を示す断面図である。
【図６】従来のプローブカードの例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の接続基板および接続基板を用いたプローブカード用配線基板、ならびにプローブカード用配線基板を用いたプローブカードについて添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。図１〜図５において、１は接続基板、２は接続基板１を形成する誘電体基板、３は誘電体基板２の上面の配線導体、４は誘電体基板２の下面の接続配線、５は誘電体基板２を厚み方向に貫通する切込み、６は配線導体３と接続配線４を接続する貫通導体、７は接地導体、８は配線基板、９は配線基板８を形成するセラミック配線基板、９ａはセラミック配線基板９のセラミック絶縁層、９ｂはセラミック配線基板９の配線、10はセラミック配線基板９の上面に形成された絶縁樹脂層、11は絶縁樹脂層10に形成された配線層、12は絶縁樹脂層10を貫通して配線層11同士を接続するビア導体、13は最表層の絶縁樹脂層10の上面に位置する配線層11と接続基板１の接続配線４とを接続する接合材、14は配線導体３に接続したプローブピンである。
【００１８】
図１〜図３に示す例では、接続基板１は、配線導体３が横方向に２つ並んだ、簡略化した例を示しているが、測定するシリコンウエハ上の半導体素子の端子の配列に応じた配線導体３の数や配置とすればよい。また、図４に示す例では、配線基板８の最表面の配線層11は横方向に６つ並んでおり、絶縁樹脂層10は３層、セラミック配線基板９のセラミック絶縁層９ａも３層と簡略化した例を示している。プローブカードで検査するシリコンウエハ上の半導体素子の数および半導体素子の端子の数、およびそれらの配置に応じて、絶縁樹脂層10，配線層11，貫通導体12，プローブピン14，配線９ｂの大きさや配置が設定される。
【００１９】
図４に示す例では、最表面の配線層11が横方向に６つ並んだ配線基板８の上に２つの接続配線４（配線導体３）を有する接続基板１が３つ接続されている。このように、接続基板１は、多数の半導体素子の端子に応じた多数の配線導体３を有する１枚ではなく、分割された複数枚のものであってもよい。このようにすると、接続基板１と配線基板８との間で熱膨張係数の差が大きい場合であっても、接続基板１が小さいのでこれらの間に発生する熱応力を小さくすることができ、これらの間の接続信頼性を高めることができるので好ましい。また、接続基板１にプローブピン14を接続した際、あるいはプローブカードを使用した際にプローブピン14が破損するなどの不良が発生しても、不良が発生した接続基板１だけを交換することができる。
【００２０】
接続基板１が複数枚で構成される場合は、接地用の配線導体３が少なくとも１つは形成される。図１および図２に示す例では、接地導体７に接続された接地用の配線導体３と接地導体７に接続されていない信号用の配線導体３との２つが形成されている。信号用の配線導体３と誘電体層を介してこれに対向する接地導体７とでマイクロストリップ構造とすることによって、特性インピーダンスの整合を行なうことができる。例えば、接続基板１が図２に示す例のように誘電体基板２の下面に接地導体７を有する構造である場合であれば、誘電体基板２として厚みが0.15ｍｍの窒化珪素基板（比誘電率＝8.0）を用いて、配線導体３の幅を0.17ｍｍ、厚みを４μｍとすると、配線導体３の特性インピーダンスを50Ωとすることができる。接続基板１が図１に示す例のように誘電体基板２の内部に接地導体７を有する構造の場合は、配線導体３と接地導体７との間の誘電体層の厚みが0.15ｍｍであれば、同様の特性インピーダンスとすることができる。
【００２１】
なお、測定するシリコンウエハ上の半導体素子の端子の配列によっては、例えば、電源配線が集中して信号端子が形成されていない領域に対応する接続基板１ではインピーダンス整合のための接地導体７はなくてもかまわない。また、各信号用の配線導体３のアイソレーションを高めるためには、接地導体７に接続している貫通導体６の間隔は伝送する信号の波長の１／16以下に形成されていることが好ましい。また、１枚の接続基板１に形成されている接続配線４が３個以上あると、接合材13によって接続基板１を配線基板８に対して接合後も、安定に保持されるので好ましい。
【００２２】
プローブピン14が接続される配線導体３の他端部側が形成された、切込み５によってばね性を有する部分は、図１および図２に示す例のように直線状であってもよいし、図３に示す例の渦巻き状のような曲線であってもよい。図３に示す例のような渦巻き状に形成すると、ばね性を有する部分の長さが同じであっても、配線導体３の一端部から他端部までの長さを長く形成できるので、直線状とした場合よりも、プローブピンが接続される他端部の変形する大きさ（撓み量）を大きくすることができるので、配線基板８の平坦度がよくない場合でもプローブピン14を半導体素子の端子に接触させることができる。
【００２３】
誘電体基板２を厚み方向に貫通する切込み５は、プローブピン14を半導体素子の端子に押し当てた際に、ばね性を有する部分が撓むとともに、適度な力でプローブピン14を半導体素子の端子に接触させるように形成される。そのために、ばね性を有する部分の撓み量は、配線基板８の平坦度（最高点と最低点との高さの差）よりも大きくなるようにする。この撓み量は、誘電体基板２の厚み，誘電体基板２のヤング率，ばね性を有する部分の付け根部分の幅（配線導体３の一端部側の幅）や付け根から配線導体３の他端部までの距離等の形状によって設定される。例えば、図１に示す例のような、ばね性を有する部分の形状が直線状である場合であれば、誘電体基板２として厚みが0.15ｍｍの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）質基板（ヤング率300ＧＰａ）を用いると、ばね性を有する部分を幅が0.5ｍｍで長さを５ｍｍとすれば、0.1Ｎの荷重で0.1ｍｍ撓むものとなる。
【００２４】
ばね性を有する部分の形状は、１つの接続基板１の中で全て同じでなくてもよく、配線基板８の平坦度に応じて、撓み量が異なるように形状を異ならせてもよい。また、接続基板１が複数枚で構成される場合は、誘電体基板１の厚みが異なるものを用いて撓み量を変えてもよい。この場合は、配線導体３の幅によって特性インピーダンスを整合させるようにすればよい。
【００２５】
切込み５は、図１〜図３に示す例のように、配線導体３に沿って配線導体３の一端部以外を囲むような細長いものである。切込み５の幅は、ばね性を有する部分の撓みを妨げない範囲でできるだけ小さくすることで、接続基板の強度の低下を抑えるのがよく、ばね性を有する部分の長さや厚みによって設定される。
【００２６】
接続基板１の誘電体基板２は、図２に示す例のように単層基板でもよいし、図１に示す例のように複数の誘電体層からなる多層基板であってもよい。図２に示す例のように、接地導体７が下面のほぼ全面に形成されている場合には、接続基板１の接続配線４と配線基板８の配線層11とを接続する際に、はんだ等の接合材13が拡がってしまうことで接続不良となりやすいので、図１に示す例のように誘電体基板２の内部に接地導体７を形成するのが好ましい。図２に示す例のような場合は、絶縁性樹脂を塗布するなどして接続配線４が露出するような絶縁層を形成しておくか、配線基板８の表面に同様の絶縁層を形成しておくとよい。
【００２７】
誘電体基板２としては、弾性材料を使用することで接続基板１の配線導体３のプローブピン14が接続される他端部にばね性を持たせることができる。誘電体基板２がセラミックスからなる場合は、誘電体基板２が割れないように、破壊靭性の高いジルコニア質セラミックスや窒化珪素質セラミックスを用いるのが好ましい。また、誘電体基板２が樹脂からなる場合であれば、ばね性を持たせるとともに、プローブピンを半導体素子の端子に押し付けて接触抵抗を小さくするためには、エポキシ樹脂，ユーポリマーやポリカーボネート樹脂等の高弾性の樹脂を用いるのがよい。また、誘電体基板２が、熱膨張係数がシリコンウエハを形成するシリコン（Ｓｉ）に近い、窒化珪素質セラミックスであるのが好ましい。このようにすると、接続基板１上にプローブピン14を形成する際のシリコンウエハと接続基板１との熱膨張差によって、プローブピン14の先端位置とシリコンウエハ上の半導体素子の端子の位置とのずれが比較的小さなものとなるので好ましい。
【００２８】
接続基板１の配線導体３および接地導体７は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），モリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金，銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），金（Ａｕ）または銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金等を主成分とする金属材料からなるものである。
【００２９】
接続基板１は、例えば、以下の方法により製作される。誘電体基板２が窒化珪素質セラミックスからなる場合であれば、まず、窒化珪素粉末に焼結助剤として酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）等の希土類酸化物，酸化ケイ素（ＳｉＯ２），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の粉末を加えた原料粉末に、適当な有機バインダおよび溶媒を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法等によってシート状に成形し、誘電体基板２となる複数のセラミックグリーンシートを作製する。
【００３０】
次に、適当な打ち抜き加工によりセラミックグリーンシートの所定位置に貫通導体６用の貫通孔と切込み５とを形成し、貫通孔に導体ペーストを充填する。また、スクリーン印刷法等によってセラミックグリーンシートの所定位置に配線導体３および接地導体７となる導体ペースト層を10μｍ〜20μｍの厚みに形成する。導体ペーストは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）またはモリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金等の融点の高い金属粉末と適当な樹脂バインダおよび溶剤とを混練することにより作製される。
【００３１】
最後に、必要に応じてこれらセラミックグリーンシートを重ね合わせて圧着して積層体を作製し、この積層体を1700℃〜1800℃程度の高温で焼成することによって接続基板１が作製される。
【００３２】
切込み５の形成は、グリーンシートを打ち抜いて加工せずに積層体を作製して焼成した後に、レーザー加工で形成してもよい。レーザー加工で切込み５を形成した場合には、ばね性を有する部分の上面に形成された配線導体３の厚みばらつき等による弾性率（ばね性）のばらつきを、切込み５の長さを調整することによって微調整できるので好ましい。
【００３３】
接続基板１の配線導体３、接続導体４、接地導体７の露出する表面には、腐食防止や配線基板８との接続性のために、厚さ１μｍ〜10μｍ程度のニッケルめっき層および厚さ0.1μｍ〜３μｍ程度の金めっき層を順次形成するとよい。
【００３４】
セラミック配線基板９は、セラミック絶縁層９ａとその表面および層間に、またセラミック絶縁層９ａを貫通して形成された配線９ｂとを有する。配線９ｂには、接続配線，外部配線，内部配線および貫通導体がある。外部配線は、配線基板８（プローブカード）を外部回路に接続するためのものであり、セラミック配線基板９の下面に形成されている。接続配線は、セラミック配線基板９と最下層の絶縁樹脂層10に形成されたビア導体12とを接続するためのものであり、セラミック配線基板９の上面に形成されている。内部配線および貫通導体は、外部配線と接続配線とを電気的に接続するためのものであり、内部配線はセラミック絶縁層９ａ・９ａ間に形成され、また貫通導体はセラミック絶縁層９ａを貫通して内部配線間および内部配線と外部配線または接続配線との間に形成される。
【００３５】
絶縁基体を図４および図５に示す例のように複数のセラミック絶縁層９ａで構成し、内部配線および貫通導体を展開することで、外部配線の間隔を大きくすることができる。最上層の絶縁樹脂層10の上面の配線層11の間隔が大きい場合は、内部配線を展開する必要がないので、セラミック絶縁層９ａは１層で構成してもよい。
【００３６】
セラミック配線基板９のセラミック絶縁層９ａは、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）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スから成るものである。プローブカード用としては、セラミック絶縁層９ａとして、熱膨張係数がシリコンウエハを形成するシリコン（Ｓｉ）に近い、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体またはガラスセラミックスを用いるのが好ましい。このようにすると、配線基板８上に接続基板１を接続した後に接続基板１上にプローブピン14を形成した場合に、プローブピン14を形成する際のシリコンウエハとプローブカードとの熱膨張差によって、プローブピン14の先端位置とシリコンウエハ上の半導体素子の端子の位置とのずれが比較的小さなものとなるので好ましい。また、接続基板１の誘電体基板２とセラミック絶縁層９ａとの両方をシリコンの熱膨張係数に近いものとするのがより好ましい。
【００３７】
セラミック配線基板９の配線９ｂのうち、内部配線、外部配線および貫通導体は、セラミック絶縁層９ａと同時焼成により形成される、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），モリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金，銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），金（Ａｕ）または銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金等の金属を主成分とするメタライズからなるものである。
【００３８】
このようなセラミック配線基板９は、以下の方法により製作される。例えば、セラミック絶縁層９ａが酸化アルミニウム質焼結体で形成される場合には、まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムの原材料粉末に適当な有機バインダおよび溶媒を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法等によってシート状に成形し、セラミック絶縁層９ａとなる複数のセラミックグリーンシートを作製する。
【００３９】
次に、セラミックグリーンシートの貫通導体が形成される所定位置に適当な打ち抜き加工により貫通孔を形成するとともに、貫通孔に導体ペーストを充填する。また、スクリーン印刷法等によってセラミックグリーンシートの所定位置に内部配線および外部配線となる導体ペースト層を10μｍ〜20μｍの厚みに形成する。導体ペーストは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）またはモリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金等の融点の高い金属粉末と適当な樹脂バインダおよび溶剤とを混練することにより作製される。
【００４０】
最後に、これらセラミックグリーンシートを重ね合わせて圧着して積層体を作製し、この積層体を1500℃〜1600℃程度の高温で焼成することによってセラミック配線基板９が作製される。セラミック配線基板９の上面は、研磨することにより平坦にしておくと、その上に絶縁樹脂層10を形成しやすく、また配線基板の上面が平坦になるので、よりプローブカードに適した配線基板８とすることができる。セラミック配線基板９の配線９ｂの露出する表面には、腐食防止や外部回路との接続性のために、厚さ１μｍ〜10μｍ程度のニッケルめっき層および厚さ0.1μｍ〜３μｍ程度の金めっき層を順次形成するとよい。
【００４１】
セラミック配線基板９の上面の接続配線は薄膜で形成する。例えば、研磨されたセラミック配線基板９の上面の全面に、0.1μｍ〜３μｍ程度の厚みの、例えばクロム−銅（Ｃｒ−Ｃｕ）合金層やチタン−銅（Ｔｉ−Ｃｕ）合金層から成る下地導体層を形成し、その上に接続配線のパターン形状の開口を有するレジスト膜を形成して、このレジスト膜をマスクとしてめっき等で銅や金等の金属から成る、２μｍ〜10μｍ程度の厚みの主導体層を形成する。そして、レジスト膜を剥離除去し、下地導体層の露出した部分をエッチングにより除去することで形成される。その表面には、さらに、めっき法によりニッケルや金のめっき層を形成するとよい。
【００４２】
絶縁樹脂層10は、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，ポリキノリン樹脂またはフッ素樹脂等の絶縁性の樹脂から成るものである。
【００４３】
セラミック配線基板９の上に絶縁樹脂層10を形成するには、例えば、ポリイミド樹脂からなる場合には、ワニス状のポリイミド前駆体をセラミック配線基板９の上面にスピンコート法，ダイコート法，カーテンコート法または印刷法等の塗布法によって塗布し、しかる後、400℃程度の熱で硬化させてポリイミド化させることによって、10μｍ〜50μｍの厚みに形成する。あるいは、上記樹脂から成る10μｍ〜50μｍ程度の厚みのシートの下面に、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，ポリイミド樹脂，ビスマレイミドトリアジン樹脂またはエポキシ樹脂等の樹脂接着剤をドクターブレード法等の塗布法にて塗布して乾燥させることで乾燥後の厚みが５μｍ〜20μｍの接着剤層を形成し、これをセラミック配線基板９の上に重ねて加熱プレスすることで形成する。いずれの方法によっても、絶縁樹脂層10にビア導体12および配線層11を形成して上記工程を必要な絶縁樹脂層10の数だけ繰り返すことで複数の絶縁樹脂層10が形成される。フィルム樹脂を用いる方法は、複数のフィルムを一括してプレスすることが可能であり、１層毎に塗布および硬化を行なう必要がないので、製造工程を短くすることができる。
【００４４】
絶縁樹脂層10のビア導体12が形成される部分には、例えば、直径20μｍ〜100μｍの貫通孔が形成される。この貫通孔の形成方法は、まず絶縁樹脂層10に開口を有するレジスト膜を形成するとともに、このレジスト膜の開口に位置する絶縁樹脂層10をエッチングすることによって、あるいはレーザー光を使い直接絶縁樹脂層10の一部を除去することによって形成される。このときのレーザー光にはエキシマレーザーやＣＯ２レーザー等を用いることができるが、貫通孔の内壁の形状を垂直に近く調整でき、さらに貫通孔の内壁面を滑らかに加工できる紫外線レーザーによるレーザー光で形成しておくことが好ましい。あるいは、ワニス状の樹脂を塗布する方法の場合であれば、感光性の樹脂を用いて、例えば露光により貫通孔が形成される部分以外を硬化させて、貫通孔が形成される部分の樹脂をエッチングにより除去することによって貫通孔を形成してもよい。
【００４５】
絶縁樹脂層10の上面の配線層11の形成は、まず、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、絶縁樹脂層10の主面の全面に、0.1μｍ〜３μｍ程度の厚みの、例えばクロム−銅（Ｃｒ−Ｃｕ）合金層やチタン−銅（Ｔｉ−Ｃｕ）合金層から成る下地導体層を形成する。次に、下地導体層の上に配線層11のパターン形状の開口を有するレジスト膜を形成して、このレジスト膜をマスクとしてめっき等で、銅や金等の電気抵抗の小さい金属から成る、２μｍ〜10μｍ程度の厚みの主導体層を形成する。そして、レジスト膜を剥離除去し、下地導体層の露出した部分をエッチングにより除去することで配線層11が形成される。最上層の配線層11の表面には、外部配線と同様に、めっき法によりニッケルや金のめっき層を形成するとよい。
【００４６】
また、絶縁樹脂層10の上面の配線層11は、絶縁樹脂層10に配線層11と同形状の凹部を形成しておき、その凹部内に配線層11を形成すると、絶縁樹脂層10の上面と配線層11の上面との間に段差がなく平坦になるので、複数の絶縁樹脂層10を積層しても配線基板の上面は平坦となり、最上層の絶縁樹脂層10の上面の配線層11に接続基板１をより良好に接続することが可能となるので好ましい。絶縁樹脂層10に凹部を形成するには、絶縁樹脂層10の表面に配線層11のパターン形状の開口を有するレジスト膜を形成して、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）等のエッチング法により絶縁樹脂層10の露出した部分の表面を除去して形成すればよい。
【００４７】
ビア導体12は、配線層11を形成する前に、例えば、銅等の金属粉末と樹脂とを主成分とする導体ペーストを絶縁樹脂層10の貫通孔に充填しておくことによって、図４および図５に示す例のような、貫通孔が導体により充填されたものが形成される。導体ペーストは、銅等の金属粉末と樹脂と溶媒とから成り、貫通孔に充填した後に加熱硬化させることにより固化するものである。あるいは、配線層11を形成する際に、貫通孔の内面にも下地導体層および主導体層を形成することにより、配線層11と同時に形成してもよい。この場合のビア導体12は、絶縁樹脂層10の貫通孔の内面に被着して形成され、貫通孔は導体により充填されたものとはならない。主導体層を形成する際のめっき厚みを厚くすると、図４および図５に示す例のような、貫通孔が導体により充填されたものとすることができる。ビア導体12を配線層11と同時に形成する場合は、貫通孔の内面に薄膜により下地導体層を良好に形成することができるように、図４、図５に示す例のように、貫通孔は絶縁樹脂層10の上面側の方が大きくなるような形状にするのが好ましい。このような形状の貫通孔は、エッチングにより貫通孔を形成する場合はエッチング条件の調節により、レーザー光により貫通孔を形成する場合はレーザー光の出力等の調節により、感光性樹脂を用いる場合は露光条件やエッチング条件の調節により形成することができる。
【００４８】
配線基板８は、周知の設計技術によってセラミック絶縁層９ａおよび絶縁樹脂層10の誘電率と、配線９ｂ，配線層11およびビア導体12の形状ならびに相互の位置とを調整することで、信号配線のインピーダンスを一般的に標準とされるインピーダンスである50Ωに設計することができる。
【００４９】
このような接続基板１の接続配線４と配線基板８の最上層の絶縁樹脂層10の上面に位置する配線層11とをはんだや導電性樹脂等の接合材13によって接続することで、本発明のプローブカード用配線基板となる。接合材13として、はんだで被覆された銅ボール等の接続高さを一定にできる接合材13を用いると、接続基板１の高さを容易に一定にできるので好ましい。
【００５０】
このようなプローブカード用配線基板の、接続基板１の配線導体３の他端部にプローブピンを接続することで本発明のプローブカードとなる。
【００５１】
プローブピン14は、例えば、以下のようにして作製され、接続基板１に接続される。まず、シリコンウエハの１面にエッチングにより複数のプローブピン14の雌型を形成し、雌型を形成した面にめっき法によりニッケルから成る金属を被着させるとともに雌型をニッケルで埋め込み、埋め込まれたニッケル以外のシリコンウエハ上のニッケルをエッチング等の加工を施すことにより除去して、ニッケル製プローブピンが埋設されたシリコンウエハを作製する。このシリコンウエハに埋設されたニッケル製プローブピンを接続基板１の配線導体３にはんだ等で接合する。そして、シリコンウエハを水酸化カリウム水溶液で除去することによって、接続基板１の配線導体３にプローブピンが接続されたプローブカードが得られる。なお、プローブピン14の接続基板１との接続面は、接続基板１との接合に用いられるはんだ等との濡れ性がエッチングによって悪くなる場合があるので、ニッケルや金のめっきを施すことが望ましい。
【００５２】
なお、プローブピン14を先に接続基板１にはんだ等で接続した後に、プローブピン14付の接続基板１と配線基板８とを接続してプローブカードを作製してもかまわない。特に、接続基板１を複数枚から成るものとした場合には、このように予めプローブピン14を接続した接続基板１を作製しておくと、接続基板１単位でプローブピン14を交換でき、使用中のメンテナンスが行ない易くなるので好ましい。
【００５３】
プローブピン14の形状は、先端部がとがった針状であり、接続基板１との接続端部は、例えば直径0.5ｍｍ〜0.8ｍｍのネイルヘッド形状に形成される。
【００５４】
本発明のプローブカードにおけるプローブピン14は、ばね性を有する構造とする必要がないので、プローブピン14による信号配線のインピーダンスの変化を極力避けるために、その長さはできるだけ短くすることができる。具体的には、プローブピン14の長さを使用される高周波信号の波長の１／16以下の長さとすると、プローブカード全体のインピーダンスに与えるプローブピン14の影響を小さくできるので好ましい。例えば、５ＧＨｚの高周波信号を伝送するためのプローブカードであれば、プローブピン14の長さは3.75ｍｍ以下とすることが好ましい。このようにすることによって、ウエハ上の半導体素子の電気的検査をする際に、プローブピン14においてインピーダンスの不整合による高周波信号の反射がほとんどないので、高周波信号を伝送する半導体素子の電気試験が可能なプローブカードとなる。
【符号の説明】
【００５５】
１：接続基板
２：誘電体基板
３：配線導体
４：接続配線
５：切込み
６：貫通導体
７：接地導体
８：配線基板
９：セラミック配線基板
９ａ：セラミック絶縁層
９ｂ：配線
１０：絶縁樹脂層
１１：配線層
１２：ビア導体
１３：接合材
１４：プローブピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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