(57)【要約】【課題】検査時に、プローブが押し付けられ接触圧により生じる変形や反りを低減して検査信頼性を向上させるとともに、検査対象の半導体集積回路の電極の狭ピッチ化に対応したプローブカード用基板を提供すること。【解決手段】  複数の導体パターン６と樹脂２ａとからなる複数の樹脂層２と、導体パターン６に電気的に接続された貫通導体７が形成されており、樹脂層２よりヤング率が高い複数の支持層３とが順次積層されてなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体パターンが形成された複数の樹脂層と、前記導体パターンに電気的に接続された貫通導体が形成されており、前記樹脂層よりヤング率が高い複数の支持層とが順次積層されてなることを特徴とするプローブカード用基板。
【請求項２】
前記樹脂層は、熱硬化性樹脂からな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基板。
【請求項３】
前記支持層は、ガラスからなることを特徴とする請求項１または２に記載のプローブカード用基板。
【請求項４】
前記支持層は、硼珪酸ガラスからなることを特徴とする請求項３に記載のプローブカード用基板。
【請求項５】
前記支持層は、セラミックスからなることを特徴とする請求項１または２に記載のプローブカード用基板。
【請求項６】
前記支持層は、前記樹脂層より厚いことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプローブカード用基板。
【請求項７】
前記樹脂層は、複数の前記導体パターンと、前記複数の導体パターン間に設けられた樹脂とからなり、前記複数の導体パターンと前記樹脂との厚みが、実質的に同一であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のプローブカード用基板。
【請求項８】
被検査対象に設けられた電極と接触する接触端子と、前記被検査対象の電気的特性を検査するテスターおよび前記接触端子に電気的に接続された請求項１〜７のいずれかに記載のプローブカード用基板とを有することを特徴とする半導体検査装置。
【請求項９】
上面に第１の樹脂層が形成された第１の支持層と、上面に第２の樹脂層が形成された第２の支持層とを準備する工程と、前記第１の支持層の下面と前記第２の樹脂層の上面とに表面活性化処理を施し、前記第１の支持層と前記第２の樹脂層とを接合する工程とを有することを特徴とするプローブカード用基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第１および第２の樹脂層と、前記第１および第２の支持層の一部を除去し、該除去した領域に導体パターンを形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のプローブカード用基板の製造方法。
【請求項１１】
前記表面活性化処理はプラズマ処理であることを特徴とする請求項９または１０に記載のプローブカード用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブカード用基板、半導体検査装置、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路は半導体素子の高集積化および処理信号数の増加によって、半導体基板上に形成される端子数が増加するとともに端子の狭ピッチ化が進んでいる。これにともない半導体集積回路の電気的な検査を行なうプローブカードのプローブにおいても多ピン化および狭ピッチ化が必要となってきている。
【０００３】
従来の半導体検査装置を構成するプローブカード用基板を図８に示す。従来の半導体検査装置は、セラミックスから成る基板１８の上面に、樹脂層１２と導体パターン１６とが順次積層されてなり、導体パターン１６同士が貫通導体１７により電気的に接続された構造となっている。
【特許文献１】特開２００３−２１６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のプローブカード用基板においては、プローブを検査対象の半導体素子の端子に接触させて電気的特性の測定を行う際に、接触圧を受けて樹脂層が変形し、半導体素子の端子からプローブが位置ずれして検査の信頼性が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、プローブの荷重による変形を低減し、検査信頼性を向上させるとともに、半導体集積回路の狭ピッチ化に対応したプローブカード用基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のプローブカード用基板は、導体パターンが形成された複数の樹脂層と、前記導体パターンに電気的に接続された貫通導体が形成されており、前記樹脂層よりヤング率が高い複数の支持層とが順次積層されてなることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のプローブカード用基板は、前記樹脂層が熱硬化性樹脂からなることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のプローブカード用基板は、前記支持層がガラスからなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のプローブカード用基板は、前記支持層が硼珪酸ガラスからなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のプローブカード用基板は、前記支持層がセラミックスからなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のプローブカード用基板は、前記支持層が前記樹脂層より厚いことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のプローブカード用基板は、前記樹脂層が複数の前記導体パターンと、前記複数の導体パターン間に設けられた樹脂とからなり、前記複数の導体パターンと前記樹脂との厚みが、実質的に同一であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のプローブカード用基板は、被検査対象に設けられた電極と接触する接触端子と、前記被検査対象の電気的特性を検査するテスターおよび前記接触端子に電気的に接続されたプローブカード用基板とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のプローブカード用基板の製造方法は、上面に第１の樹脂層が形成された第１の支持層と、上面に第２の樹脂層が形成された第２の支持層とを準備する工程と、前記第１の支持層の下面と前記第２の樹脂層の上面とに表面活性化処理を施し、前記第１の支持層と前記第２の樹脂層とを接合する工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のプローブカード用基板の製造方法は、前記第１および第２の樹脂層と、前記第１および第２の支持層の一部を除去し、該除去した領域に導体パターンを形成する工程をさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のプローブカード用基板の製造方法は、前記表面活性化処理がプラズマ処理であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のプローブカード用基板は、樹脂層と、樹脂層よりヤング率が高い支持層とが順次積層されているため、検査時に生じるプローブカードの変形が低減されるとともに、端子間が狭ピッチ化している検査対象の検査に対応可能なプローブカード用基板を提供することができる。
【００１８】
すなわち、本発明のプローブカード用基板は、樹脂層の柔軟性を支持層により補強し、プローブカードに生じる反りを低減することができるため、プローブの接触不良を低減し検査信頼性が向上されたプローブカード用基板を提供することができる。またさらに、複数の樹脂層により、導体パターンをプローブカード用基板内に微細に形成できるため、検査対象の半導体素子等の端子の狭ピッチ化にも対応可能なプローブカード用基板を提供することができる。
【００１９】
また、本発明の半導体検査装置は、上記本発明のプローブカード用基板を具備してなることにより、電気的な接続信頼性の高いものとなる。
【００２０】
また、本発明のプローブカード用基板の製造方法は、上面に第１の樹脂層が形成された第１の支持層と、上面に第２の樹脂層が形成された第２の支持層とを準備する工程と、第１の支持層の下面と前記第２の樹脂層の上面とに表面活性化処理を施し、第１の支持層と第２の樹脂層とを接合する工程とを有していることにより、第１の支持層の下面と第２の樹脂層の上面とを、接着剤を介さずに接合することができるためプローブカード基板全体を高耐熱なものとすることができるようになる。
【００２１】
また、本発明のプローブカード用基板の製造方法によれば、第１および第２の樹脂層と、第１および第２の支持層の一部を除去し、その除去した領域に導体パターンを形成する工程としていることにより、より微細な導体パターンを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明のプローブカード用基板について図面を参照して詳述する。
【００２３】
図１は本発明のプローブカード用基板の第１の実施の形態を示す概略図であり、（ａ）は接触端子が配設される側からみた平面図、（ｂ）は、（ａ）に示した構成を模式的に示す断面図である。
【００２４】
本実施の形態におけるプローブカード用基板１は、樹脂層２と樹脂層２よりヤング率が高い支持層３とが順次積層されてなり、第１の面（図１（ｂ）における上面）１ａおよび第２の面（図１（ｂ）における下面）１ｂを有する。
【００２５】
プローブカード用基板１の上面１ａには、被検査対象に設けられた電極と接触する接触端子（プローブピン）が表面に配置される第１の接続パッド４が設けられており、下面１ｂには被検査対象の導通や各回路間の絶縁等を調べる検査器具と電気的に接続される第２の電極パッド５が設けられている。
【００２６】
樹脂層２の内部には導体パターン６が形成されている。樹脂層２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イミド樹脂，シロキサン変性ポリアミドイミド等から成り、特に、熱硬化性樹脂からなるのが好ましい。熱硬化性樹脂からなる場合、後述の支持層２との接着強度を高温においても強固とすることができ、プローブカード用基板１の耐熱性を向上させることができる。
【００２７】
支持層３の内部には、貫通導体７が形成されており、支持層３の一方の面に形成された導体パターン６と他方の面に形成された導体パターン６とを導通する。
【００２８】
支持層３は、樹脂層２よりもヤング率が高い材料からなり、例えば、酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体等の酸化物系セラミックス、表面に酸化物膜を有する窒化アルミニウム質焼結体，炭化珪素質焼結体等の非酸化物系セラミックス、ガラスセラミックス焼結体またはガラス等の非晶質体等の材料から成る。
【００２９】
特に、支持層１としてガラスが用いられると好ましい。ガラスが用いられた場合、表面の平坦度、平滑度を容易に調整することができ、支持層３の表面に形成される導体パターン６をより微細に形成することが可能になる。また、支持層３として硼珪酸ガラスが用いられた場合、支持層３の硬度をより高くできるとともに薄層にすることも容易なためプローブカード用基板１としての設計の自由度を高めることができる。
【００３０】
また、支持層３としてセラミックスが用いられた場合、耐熱性に優れたプローブカード用基板とすることができる。
【００３１】
本発明のプローブカード用基板は、樹脂層２と支持層３とが順次積層された構造であり、本実施の形態において、プローブカード用基板１の上面１ａ側の最表層は樹脂層２、下面１ｂ側の最表層は支持層３とされている。
【００３２】
本発明のプローブカード用基板は、このような構成により、狭ピッチに配列された検査対象の電極に対しても長期に安定した検査を行うことができる。すなわち、本発明は、複数の樹脂層２により、第２の接続パッド５から第１の接続パッド４にかけてピッチが縮小され、被検査対象の電極の狭ピッチ化に対応できるとともに、仮に、被検査対象の検査を行う際に、接触端子の圧力によりプローブカード用基板１に変形が生じようとしても、樹脂層２の柔軟性を支持層１が低減するため、検査中における押圧時の変形や反りが低減される。
【００３３】
また、樹脂層２を挟んで支持層３が配置されているため、樹脂層２の柔軟性に影響されにくく、プローブカード用基板１の表面１ａ，１ｂを平坦化することが簡単にかつ安定してできる。
【００３４】
図２に示すように、本実施の形態の樹脂層２において、複数の導体パターン６間に設けられた樹脂２ａの厚みｘ１と導体パターン６の厚みｘ２とは実質的に同一に形成されている。つまり、導体パターン６は樹脂層２の内部に埋め込まれており、導体パターン６の上下面が支持層１と接合されている。本実施形態のプローブカード用基板１は、このような構成により、プローブカード用基板１の変形がさらに低減され、検査信頼性に優れたものとすることができる。ここで、同一層内の樹脂層２における、導体パターン６の表面と樹脂２ａの表面との段差は２μｍ以下で形成されており、支持層３の表面と樹脂層２の表面とが接合される際に、樹脂２ａの柔軟性により段差が補正され、樹脂２ａと支持層３、導体パターン６と支持層３との接合が良好に行われる。
【００３５】
また、図３に示すように、支持層３の厚みｙは樹脂層２の厚みｘより厚くしておくのがよい。支持層３の厚みｙを厚くしておくことで樹脂層２の柔軟性を支持層３により十分に補強することができる。
【００３６】
また、樹脂層２のヤング率は、支持層３のヤング率の０.１％以上２５％以下としておくのがよい。ヤング率を０.１％以上２５％以下としておくと、上下の支持層３の表面間の平行度のズレを、その間の樹脂層２の柔軟性で補正することができ、良好に接合することができるようになるとともに、支持層１の硬度と樹脂層の硬度が相互に補完しプローブカード用基板の検査信頼性を向上することができる。
【００３７】
なお、樹脂層２および支持層３のヤング率は、例えばナノインデンテーション法により測定することができる。ナノインデンテーション法とは、測定試料に対して例えばダイヤモンド製の圧子をある荷重まで押し込んだ後、その圧子を取り除くまでの荷重と変位との関係から、硬さやヤング率（縦弾性係数）を求める方法である。このナノインデンテーション法を用いて樹脂層２および支持層３のヤング率を測定する場合、プローブカード用基板１をその主面に垂直な方向に切断する等して樹脂層２と支持層３を露出させ、その露出した表面に圧子を押し込めばよい。
【００３８】
また、他の例では、図４に示すように、導体パターン６の一部（図４において導体パターン６の下部６ａ）が支持層３に埋入している。このように導体パターン６の下面が支持層３の内部に形成されていることにより、支持層３に導体パターン６を強固に固定することができる。これにより導体パターン６の支持層３の接着の信頼性を向上させることができるとともに支持層３を積層する際の熱処理による導体パターン６の位置ズレを低減し、導体パターン６の位置精度を向上できる。
【００３９】
また、他の例では、図５に示すように、プローブカード用基板１は、複数のセラミックス層８ａが積層されてなるセラミックス板８上に、樹脂層２と支持層３とが交互に積層されてなる。このような構成により、プローブカード用基板１の強度がさらに強くなり、また電源強化されて、より検査信頼性を向上させることができる。
【００４０】
また、図６を参照して、他の例について説明する。図６において、導体パターン６の表面には樹脂が形成されて、支持層３と接合されている。これにより、接合部材の組み合わせを少なくすることができ製造プロセスの自由度が向上する。
【００４１】
次に本発明のプローブカード用基板の製造方法を説明する。
【００４２】
（ａ）支持層３上に樹脂層２が形成された構造体Ｒを複数準備する。例えば、第１、第２の支持層３として厚みが２０〜１００μｍ程度のセラミックスを準備し、第１、第２の支持層３のそれぞれの表面に第１、第２の樹脂層２となる樹脂ワニス材をドクターブレード法等を用いて乾燥厚みで３〜２０μｍ程度に塗布し乾燥、硬化させることで第１、第２の構造体Ｒを形成する。
【００４３】
（ｂ）樹脂層２に、導体パターン６を配設し、支持層３に、支持層３を挟んで上下に位置する導体パターン６同士を電気的に接続する貫通導体７を形成する。これら導体パターン６および貫通導体７は、金属材料をスパッタリング法，蒸着法，めっき法等の薄膜形成技術を採用することによって形成する。
【００４４】
（ｃ）第１の構造体Ｒの支持層３の露出側の表面と、第２の構造体Ｒの樹脂層２の露出側の表面とにコロナ放電処理、プラズマ処理もしくはケミカルエッチング処理等の表面活性化処理を施す。
【００４５】
（ｄ）表面活性化処理が施された側の第１、第２の構造体Ｒの表面を位置合わせして重ね合わせ、加熱しつつ荷重をかけ、構造体Ｒ同士を接合する。
【００４６】
以上（ａ）〜（ｄ）の工程により複数の構造体Ｒを積層し、本実施形態のプローブカード用基板を製造することができる。複数の構造体Ｒ同士を、接着剤を介さずに接合することができるため、プローブカード用基板全体を高耐熱なものとすることができる。
【００４７】
ここで、上述の工程（ｂ）における、導体パターン６および貫通導体７の形成方法の一例について説明する。
【００４８】
まず、樹脂層２に導体パターン６形状の凹部を形成し、支持層３に貫通導体７用の貫通孔を形成する。樹脂層２に形成される凹部は、例えば金属膜をマスクとして樹脂層２の上面側を酸素プラズマ処理またはサンドブラスト処理によって樹脂層２の一部を除去することにより形成される。また、支持層３に形成される貫通孔は、例えばレーザやサンドブラスト処理等を使い、導体パターン６用の凹部の所定位置の支持層３を除去することにより形成される。
【００４９】
次に、樹脂層２の上面および貫通孔の側壁の全面に、銅層を主体とし、この銅層の下地に拡散防止層（バリア層）としてのクロム，モリブデン，チタン等を被着させて下地導体層を形成する。
【００５０】
次に、下地導体層の表面に導体パターン６および貫通導体７となる主導体層を、電解めっき法にて全面が略平坦になるまで形成する。その後、電解めっき膜を研磨法やケミカルエッチング法等にて所定厚みまで除去することにより、所望の形状の導体パターン６および貫通導体５に加工することができる。
【００５１】
なお、プローブカード用基板１の上面１ａ側の最表層に形成される導体パターン６の主導体層は、電気的な特性や接続信頼性の観点から、銅層から成るのがよく、また、その場合には接続信頼性および耐環境信頼性の観点から主導体層の上にニッケル層や金層を形成するとよい。
【００５２】
また、上述の工程（ｂ）おいて、貫通導体７と導体パターン６とは同時に形成すると、工程数を少なくでき、また、両者の電気的な接続信頼性の点でも良好なものとなるため好ましい。また、導体パターン６と貫通導体７とを一体的に形成する場合には、それぞれを所望の厚みに調整してめっき膜で形成することができるように、主として電解めっき法を用いて形成するのがよい。
【００５３】
次に、上述の工程（ｃ）について説明する。工程（ｃ）おいて、表面活性化処理はプラズマ処理で行うのがよい。プラズマ処理は水素、窒素、酸素等のガス種をプラズマ状態にしたもので、支持層３や樹脂層２さらには導体パターン６や貫通導体７の表面を処理するため、構造体Ｒの表面を安定して活性な状態にすることができるとともに、構造体Ｒ同士の接合界面における清浄度を向上させることができる。これにより、複数の構造体Ｒ同士の接合部位の接合状態を良好なものにすることができる。
【００５４】
かくして、本実施形態のプローブカード用基板１の第１の接続パッド４に接触端子９を電気的に接続し、プローブカード用基板１の第２の接続パッド５に被検査対象の電気的特性を検査するテスターを電気的に接続することによって、半導体集積回路等の電気的な検査をする半導体検査装置とすることができる。
【００５５】
このように構成される半導体検査装置を使用して、被検査対象１０の検査を行う状態について図７を参照し説明する。
【００５６】
図７において、被検査対象１０は、位置調整可能な吸着テーブル２０上に載置されている。プローブカード用基板１は、インターポーザー３０を介してプリント板４０と電気的に接続されており、このプリント板４０の電極４０ａがテスター５０と電気的に接続されている。従って、検査作業を行う場合には、検査を行う必要のある被検査対象１０の電極１０ａに、接触端子９を介してプローブカード用基板１を電気的に接続することで、被検査対象１０がテスター５０に接続されて、そのテスター５０の作動による検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）は本発明のプローブカード用基板の実施の形態を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示したプローブカード用基板を模式的に示す断面図である。
【図２】支持層３に樹脂層２が積層形成された構造体Ｒの拡大断面図である。
【図３】支持層３に樹脂層２が積層形成された構造体Ｒの他の例の構成を示す拡大断面図である。
【図４】支持層３に樹脂層２が積層形成された構造体Ｒの他の例の構成を示す拡大断面図である。
【図５】本発明のプローブカード用基板の他の例の構成を示す断面図である。
【図６】本発明のプローブカード用基板の他の例の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の半導体検査装置の実施の形態の一例を示す概念図である。
【図８】従来のプローブカード用基板を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１：プローブカード用基板
２：樹脂層
３：支持層
６：導体パターン
７：貫通導体
【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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【図７】
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【図８】
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