プローブカード用セラミック配線基板
【課題】 絶縁基体と内部電極層との間のセパレーションを防止できる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。
【解決手段】 ムライト粒子を主結晶粒子とする焼結体からなる絶縁基体の内部に、銅を４０〜６０体積％と、タングステンまたはモリブデンの少なくとも一方を４０〜６０体積％とを含有する内部配線層を備えている配線基板であって、前記内部電極層の周囲に存在する前記主結晶粒子として、アルミナが多く含まれているムライト粒子を含んでいる。
【解決手段】 ムライト粒子を主結晶粒子とする焼結体からなる絶縁基体の内部に、銅を４０〜６０体積％と、タングステンまたはモリブデンの少なくとも一方を４０〜６０体積％とを含有する内部配線層を備えている配線基板であって、前記内部電極層の周囲に存在する前記主結晶粒子として、アルミナが多く含まれているムライト粒子を含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
このプローブカードは、ムライト質焼結体からなる絶縁基体の主面および内部にタングステンまたはモリブデンあるいはこれらの合金からなる微細な配線が形成されてなる配線基板と、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探針（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（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９８０４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、プローブカード用配線基板を構成する絶縁基体にムライト質焼結体を用い、配線としてタングステンまたはモリブデンあるいはこれらの合金を用いると、ムライト焼結体の熱膨張係数（３〜４ｐｐｍ／℃）と、タングステンまたはモリブデンとの熱膨張係数（１０ｐｐｍ／℃以上）差が大きいために、焼成後において、プローブカード用配線基板の内部における絶縁基体と内部電極層との間にセパレーションが発生するという問題があった。
【０００７】
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、焼成後において、絶縁基体と内部電極層との間のセパレーションを防止できる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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプローブカード用セラミック配線基板は、ムライト粒子を主結晶粒子とする焼結体からなる絶縁基体の内部に、銅を４０〜６０体積％と、タングステンまたはモリブデンの少なくとも一方を４０〜６０体積％とを含有する内部配線層を備えている配線基板であって、前記内部電極層の周囲に存在する前記主結晶粒子として、アルミナが多く含まれているムライト粒子を含んでいることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のプローブカード用セラミック配線基板では、前記アルミナが多く含まれているムライト粒子が前記内部配線層の周囲を取り巻くように存在していることが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、絶縁基体と内部電極層との間のセパレーションを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
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、ムライト粒子を主結晶粒子とする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低抵抗金属および高融点金属を主成分として含む複合導体からなる内部配線層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。
【００１４】
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焼結体により形成されている。
【００１５】
セラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄであるセラミック焼結体がムライト質焼結体であると、セラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの熱膨張係数（室温〜３００℃）を３．３〜４．３×１０−６／℃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ウエ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。
【００１６】
セラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを構成するセラミック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。本発明においてムライトの平均粒径は特に限定されるものではないが、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が選ばれる。この場合、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。
【００１７】
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は、内部電極層１２の周囲に存在する主結晶粒子として、絶縁層１１ａ〜ｄの他の部分のムライト粒子１１Ａよりもアルミナが多く含まれているムライト粒子１１Bを含んでいることを特徴とする。これに
より焼成後において、絶縁基体１１と内部電極層１２との間のセパレーションを防止できる。
【００１８】
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では、アルミナが多く含まれているムライト粒子１１Bが前記内部電極層の周囲を取り巻くように存在していることが
望ましい。この場合、耐熱試験後においても絶縁基体１１と内部電極層１２との間のセパレーションを防止することができる。図１では、内部配線層１２の界面部１５にアルミナが多く含まれているムライト粒子１１Bが存在している。内部配線層１２の界面部１５に
アルミナが多く含まれているムライト粒子１１Bの確認は、この界面部にＸ線を当てて結
晶相を同定し、格子定数を算出して求める。
【００１９】
また、セラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄであるムライト質焼結体は、ムライト主結晶相と、この主結晶相間に形成された粒界相とからなるが、焼結助剤としてＭｎを含有していることが、１３８０℃〜１４２０℃での低温でムライトを焼結させる観点から望ましい。このとき、Ｍｎは、焼結後に粒界相に存在する残留ガラス相の中に存在してもよいが、セラミック配線基板１の耐薬品性ならびに基板強度向上の観点からＭｎ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２として存在することが好ましい。さらに、Ｍｎ以外の他の成分として、ＴｉおよびＭｇの中から選ばれる少なくとも１種が、耐薬品性、基板強度、密度等の特性を損なわない程度含有されていてもよい。このとき、ムライトの（２１０)面のＸ線回
折強度を１００％としたときに、Ｍg２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８の(２２２)面のＸ線回折強度
が０．２〜０．７％であり、Ｍｎ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２の(４２０)面のＸ線回折強度が０．２〜０．７％であり、ＭｎＡｌ２Ｏ４及びＭｇＡｌ２Ｏ４を実質的に含有していないセラミック焼結体からなることが望ましい。これにより耐薬品性試を向上させることができる。ここで、セラミック焼結体がＭｎＡｌ２Ｏ４およびＭｇＡｌ２Ｏ４を含有していないというのは、Ｘ線回折を行ったときに、Ｘ線回折図上において、ＭｎＡｌ２Ｏ４およびＭｇＡｌ２Ｏ４のそれぞれのメインピークの回折強度がＸ線回折パターンのノイズレベル以下のものをいう。
【００２０】
一方、ムライト質焼結体が焼結助剤としてＳｉを主成分とするガラスを用いて形成され、そのセラミック焼結体の粒界にＳｉを主成分とするガラス（非晶質部）が多く存在するような場合には耐薬品性が大きく低下することになる。このため本発明ではムライト質焼結体の耐薬品性を高めるために、粒界に耐薬品性に優れた結晶相を多く析出させている。
【００２１】
例えば、粒界にＳｉを主成分とするガラスが存在するようなムライト質焼結体を４０質量％水酸化カリウム水溶液に５時間浸漬したときには、ガラス成分の溶出が起こるのに対して、粒界にＭｎ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２が析出したムライト質焼結体では、水酸化カリウム水溶液に対して溶出が見られない。
【００２２】
本実施形態のプローブカード用セラミック配線基板１を構成する内部配線層１２は、銅が４０〜６０体積％、Ｍｏ、Ｗのうちの少なくとも１種が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。
【００２３】
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）が挙げられるが、タングステン（Ｗ）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。
【００２４】
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、低融点金属を４０〜６０体積％、高融点金属を４０〜６０体積％の割合にする。
【００２５】
また、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ＭｏあるいはＷのみで形成されていても良い。
【００２６】
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。
【００２７】
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ウエ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、耐薬品性および基板強度に優れたものになる。
【００２８】
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。
【００２９】
まず、絶縁基体１１を形成するために、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）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。
【００３０】
次に、ムライト粉末１００質量％に対して、Ａｌ２Ｏ３粉末を０〜５０質量％、Ｍｎ２Ｏ３粉末を１〜１０質量％、ＭｇＯ粉末を１〜５質量％、ＴｉＯ２粉末を１〜１０質量％添加して混合粉末を調製する。この場合、添加剤として用いるＡｌ２Ｏ３粉末は平均粒径が０．５〜１．５μｍ、Ｍｎ２Ｏ３粉末は平均粒径が０．５〜３μｍ、ＭｇＯ粉末は平均粒径が０．５〜３μｍ、ＴｉＯ２粉末は平均粒径が０．５〜３μｍであるものを用いるのがよい。なお、Ａｌ２Ｏ３粉末、Ｍｎ２Ｏ３粉末、ＭｇＯ粉末、ＴｉＯ２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、ＭｇおよびＴｉ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とともに、ムライトから遊離してくるＡｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２と、添加剤であるＭｎ２Ｏ３およびＭｇＯから形成されるＭｎ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２およびＭg２
Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８の結晶化を高めることができる。また、Ｍｇ元素は、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。この場合においても、ムライト粉末１００質量％に対して、ＭｇがＭｇＯ換算で１〜１０質量％となるように混合するのがよい。
【００３１】
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％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、Ｂ２Ｏ３粉末、Ｃｒ２Ｏ３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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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ビアホール用ペーストを調製し、この導体ペーストを各グリーンシートの貫
通孔内に充填する。
【００３５】
次に、銅（Ｃｕ）粉末とタングステン（Ｗ）粉末またはモリブデン（Ｍｏ）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た複合導体粉末を主成分として、Ａｌ２Ｏ３粉末を添加する。
【００３６】
Ａｌ２Ｏ３成分を添加することで、焼成過程において、導体ペースト中のアルミナが導体パターンに接している絶縁層１１中に拡散し、アルミナが拡散した部分のムライト質焼結体がアルミナを多く含むようになり、これによって内部配線層に接している部分のムライト質焼結体の熱膨張率を大きくすることができる。この現象はＡｌ２Ｏ３より融点の低い複合導体中に４０体積％以上含まれている銅が融点以上の温度で焼成する場合に溶融し、溶融した銅がＡｌ２Ｏ３粉末を内部配線層１２からそれに接している絶縁層１１側に押し出すためである。これは、複合導体中に銅が４０体積％以上含まれている場合に起こる。なお、このＡｌ２Ｏ３粉末は絶縁層１１側に押し出された後、前述のムライト質焼結体を形成するための焼結助剤成分により焼結するが、あらかじめ導体ペースト内に焼結助剤成分をＡｌ２Ｏ３粉末とともに含有させておくことで、導体パターン直近の焼結性をさらに向上させることができる。焼結助剤成分としては、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｓｉ等から用いられるが、焼結性をより効果的に向上させ、基板強度劣化の抑制、耐薬品性劣化の抑制の観点からがＭｎが特に好ましく用いられる。このとき、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｓｉの成分はＭｎ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２の酸化物として添加することが好ましく、それぞれの最適な添加範囲はいずれもＡｌ２Ｏ３１００質量％に対して１〜５質量％である。これらの粉末を複合導体粉末と混合して内部配線用導体ペーストを調整し、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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℃とすることにより、内部配線層１２から絶縁基体１１側へ拡散するアルミナのほとんどを内部配線層１２に接しているセラミック絶縁層１１ａ〜ｄに止めておくことができ、これにより内部配線層１２の周囲に、セラミック絶縁層１１ａ〜ｄを構成する主結晶粒子のムライト粒子よりもアルミナを多く含むムライト粒子を存在させることができる。
【００３９】
また、焼成中の最高温度を１３８０℃〜１４２０℃とすると、ムライト質焼結体の粒界相において、Ｍｎ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２およびＭg２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８の結晶の核生成
を促進させつつ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。
【００４０】
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、ムライト質焼結体の粒界相に、Ｍg２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８およびＭｎ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２を析出
させて絶縁基体１１の耐薬品性を高めるという理由から、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℃/ｈｒ〜１００℃/ｈｒにすることが望ましい。
【００４１】
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。
【００４２】
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、銅とタングステンまたはモリブデンを主成分として含む内部配線層１２を有し、絶縁基体１１と内部配線層１２とのセパレーションが無く、熱膨張係数が検査対象であるＳｉウエハの熱膨張係数に近く、耐薬品性に優れたものとなる。
【実施例】
【００４３】
純度が９９％で平均粒子径が２．０μｍのムライト粉末１００質量％に対して、純度が９９％で平均粒子径が１．５μｍのＭｎ２Ｏ３粉末を４質量％、純度が９９％で平均粒子径が２．０μｍのＴｉＯ２粉末を２質量％の割合で混合した後、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。
【００４４】
得られたセラミックグリーンシートに対して、打抜き加工を施し、直径が２００μｍの貫通孔を形成した。そして、純度９９．９％、平均粒子径１．２μｍのＭｏ粉末９５質量％と純度９９．９％、平均粒子径１．８μｍのアルミナ粉末５質量％とを混合した粉末に対し、アクリル系バインダとアセトンを溶媒として混合し、Ｍｏ導体ペーストを調製し、この導体ペーストをスクリーン印刷法によって上記のセラミックグリーンシートの貫通孔内に充填した。
【００４５】
また、最上層となるセラミックグリーンシートの表面および最下層となるセラミックグリーンシートの裏面に、上記のＭｏ導体ペーストを用いて表面配線層をスクリーン印刷法により形成した。
【００４６】
また、平均粒径２μｍのＣｕ粉末、平均粒径２μｍのＷ粉、純度９９％以上、平均粒径１．０μｍのＡｌ２Ｏ３粉末、純度９９％以上、平均粒径１．５μｍのＭｎ２Ｏ３粉末を用い表１に示す組成比に従い、アクリル系バインダとアセトンとを溶媒として混合し、内部配線層用の導体ペーストを調製した。
【００４７】
そして、内部配線層を形成するグリーンシートに対して、その一方の主面のほぼ全面を覆うようにスクリーン印刷法により内部配線層を形成した。ここで、ほぼ全面とは、グリーンシートの一方の主面の面積の９９％以上のことである。
これらのグリーンシートを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、１０００℃から最高温度までを４０℃／時間の昇温速度で昇温し、最高温度１４００℃にて露点を＋２５℃とした窒素水素混合雰囲気に、１時間保持した後、最高温度から１０００℃までを６０℃／時間降温速度で冷却して、ムライト質焼結体を得た。このような内部配線層をもつ基板の構造を構造１とした。
【００４８】
また、内部配線層を形成するグリーンシートに対して、その一方の主面の７０％以下の面積を占めるように所定のパターンを形成したスクリーン製版を用いて内部配線層を印刷した以外は全て構造１と同様な構造を持つ積層体を準備した。この積層体について、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、１０００℃から最高温度までを４０℃／時間の昇温速度で昇温し、最高温度１４００℃にて露点を＋２５℃とした窒素水素混合雰囲気に、１時間保持した後、最高温度から１０００℃までを６０℃／時間降温速度で冷却して、ムライト質焼結体を得た。このような内部配線層をもつ基板の構造を構造２とした。構造
２の基板は、焼成後に内部配線層の周囲を取り巻くようにアルミナの含有量の多いムライト粒子が存在している基板である。
【００４９】
次に、内部配線層を有する配線基板である構造１および構造２の基板の積層断面を研磨し、内部配線層１２を露出させたものに対して、内部配線層と絶縁層１１ａ〜ｄとの界面部と、内部配線層に挟持された絶縁層１１ａ〜ｄの厚み方向の中央部（磁器部）とにＸ線を当てて絶縁層１１ａ〜ｄに含まれるアルミナの含有量を求めた。
【００５０】
また、絶縁基体中における内部配線層のセパレーションについては、焼成後および耐熱試験（３５０℃、１０分保持）後の構造１および構造２の基板の側面を観察して評価した。
【００５１】
また、耐薬品性は、その指標として、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。
【００５２】
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。作製した試料は耐薬品性がいずれも合格であった。
【００５３】
配線抵抗は、測定で得られた導体の抵抗をＲ、測定する内部配線層の全長をＬ、内部配線層の幅をＷとしたときに、関係式：Ｒ×Ｗ／Ｌで表される抵抗値（シート抵抗という。単位はｍΩ／□）として求めた。電気抵抗はデジタルマルチメーターによる四端子法により測定した。このとき、配線抵抗は、シート抵抗換算で４．０ｍΩ／□以下を合格とした。
【００５４】
絶縁基体を構成する磁器部および内部配線層と絶縁層との界面部ならびに内部配線層の熱膨張率を測定した。絶縁基体を構成する磁器部および内部配線層と絶縁層との界面部については、Ｘ線回折により得られた組成に基づきムライト質焼結体を別途作製したものを試料とした。内部配線層についてもＩＣＰ分析により求めた組成を基にｎ別途同じ焼成条件でインゴットを作製したものを用いた。
【００５５】
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ウエ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ウエ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。作製したプローブカードには位置ずれは見られなかった。
【００５６】
得られた配線基板を構成する内部配線層の銅とタングステンまたはモリブデンの含有量は、ＩＣＰ分析を行って各々の金属量を質量比で求めた後、各金属の密度（銅：８．９ｇ／ｃｍ２、タングステン：１９．１ｇ／ｃｍ２、モリブデン：１０．３ｇ／ｃｍ２）で除して求めた。これらの結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
表１の結果から明らかなように、本発明の試料（Ｎｏ．２〜１３および１５では、焼成後の絶縁基体中において、内部配線層とのセパレーションの発生した試料が無かった。
【００５９】
特に、焼成後に内部配線層の周囲を取り巻くようにアルミナの含有量の多いムライト粒子が存在している基板の試料（Ｎｏ．１５）では、耐熱試験後においてもセパレーションが無かった。
【００６０】
一方、本発明の範囲外である試料Ｎｏ１、１４および１６については、焼成後において絶縁基体と複合導体との界面に剥離が発生した。
【符号の説明】
【００６１】
１：プローブカード用セラミック配線基板
１１：絶縁基体
１１Ａ：ムライト粒子
１１Ｂ：アルミナが多く含まれているムライト粒子
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
【技術分野】
【０００１】
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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
このプローブカードは、ムライト質焼結体からなる絶縁基体の主面および内部にタングステンまたはモリブデンあるいはこれらの合金からなる微細な配線が形成されてなる配線基板と、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探針（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（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９８０４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、プローブカード用配線基板を構成する絶縁基体にムライト質焼結体を用い、配線としてタングステンまたはモリブデンあるいはこれらの合金を用いると、ムライト焼結体の熱膨張係数（３〜４ｐｐｍ／℃）と、タングステンまたはモリブデンとの熱膨張係数（１０ｐｐｍ／℃以上）差が大きいために、焼成後において、プローブカード用配線基板の内部における絶縁基体と内部電極層との間にセパレーションが発生するという問題があった。
【０００７】
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、焼成後において、絶縁基体と内部電極層との間のセパレーションを防止できる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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプローブカード用セラミック配線基板は、ムライト粒子を主結晶粒子とする焼結体からなる絶縁基体の内部に、銅を４０〜６０体積％と、タングステンまたはモリブデンの少なくとも一方を４０〜６０体積％とを含有する内部配線層を備えている配線基板であって、前記内部電極層の周囲に存在する前記主結晶粒子として、アルミナが多く含まれているムライト粒子を含んでいることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のプローブカード用セラミック配線基板では、前記アルミナが多く含まれているムライト粒子が前記内部配線層の周囲を取り巻くように存在していることが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、絶縁基体と内部電極層との間のセパレーションを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
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、ムライト粒子を主結晶粒子とする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低抵抗金属および高融点金属を主成分として含む複合導体からなる内部配線層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。
【００１４】
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焼結体により形成されている。
【００１５】
セラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄであるセラミック焼結体がムライト質焼結体であると、セラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの熱膨張係数（室温〜３００℃）を３．３〜４．３×１０−６／℃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ウエ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。
【００１６】
セラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを構成するセラミック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。本発明においてムライトの平均粒径は特に限定されるものではないが、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が選ばれる。この場合、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。
【００１７】
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は、内部電極層１２の周囲に存在する主結晶粒子として、絶縁層１１ａ〜ｄの他の部分のムライト粒子１１Ａよりもアルミナが多く含まれているムライト粒子１１Bを含んでいることを特徴とする。これに
より焼成後において、絶縁基体１１と内部電極層１２との間のセパレーションを防止できる。
【００１８】
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では、アルミナが多く含まれているムライト粒子１１Bが前記内部電極層の周囲を取り巻くように存在していることが
望ましい。この場合、耐熱試験後においても絶縁基体１１と内部電極層１２との間のセパレーションを防止することができる。図１では、内部配線層１２の界面部１５にアルミナが多く含まれているムライト粒子１１Bが存在している。内部配線層１２の界面部１５に
アルミナが多く含まれているムライト粒子１１Bの確認は、この界面部にＸ線を当てて結
晶相を同定し、格子定数を算出して求める。
【００１９】
また、セラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄであるムライト質焼結体は、ムライト主結晶相と、この主結晶相間に形成された粒界相とからなるが、焼結助剤としてＭｎを含有していることが、１３８０℃〜１４２０℃での低温でムライトを焼結させる観点から望ましい。このとき、Ｍｎは、焼結後に粒界相に存在する残留ガラス相の中に存在してもよいが、セラミック配線基板１の耐薬品性ならびに基板強度向上の観点からＭｎ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２として存在することが好ましい。さらに、Ｍｎ以外の他の成分として、ＴｉおよびＭｇの中から選ばれる少なくとも１種が、耐薬品性、基板強度、密度等の特性を損なわない程度含有されていてもよい。このとき、ムライトの（２１０)面のＸ線回
折強度を１００％としたときに、Ｍg２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８の(２２２)面のＸ線回折強度
が０．２〜０．７％であり、Ｍｎ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２の(４２０)面のＸ線回折強度が０．２〜０．７％であり、ＭｎＡｌ２Ｏ４及びＭｇＡｌ２Ｏ４を実質的に含有していないセラミック焼結体からなることが望ましい。これにより耐薬品性試を向上させることができる。ここで、セラミック焼結体がＭｎＡｌ２Ｏ４およびＭｇＡｌ２Ｏ４を含有していないというのは、Ｘ線回折を行ったときに、Ｘ線回折図上において、ＭｎＡｌ２Ｏ４およびＭｇＡｌ２Ｏ４のそれぞれのメインピークの回折強度がＸ線回折パターンのノイズレベル以下のものをいう。
【００２０】
一方、ムライト質焼結体が焼結助剤としてＳｉを主成分とするガラスを用いて形成され、そのセラミック焼結体の粒界にＳｉを主成分とするガラス（非晶質部）が多く存在するような場合には耐薬品性が大きく低下することになる。このため本発明ではムライト質焼結体の耐薬品性を高めるために、粒界に耐薬品性に優れた結晶相を多く析出させている。
【００２１】
例えば、粒界にＳｉを主成分とするガラスが存在するようなムライト質焼結体を４０質量％水酸化カリウム水溶液に５時間浸漬したときには、ガラス成分の溶出が起こるのに対して、粒界にＭｎ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２が析出したムライト質焼結体では、水酸化カリウム水溶液に対して溶出が見られない。
【００２２】
本実施形態のプローブカード用セラミック配線基板１を構成する内部配線層１２は、銅が４０〜６０体積％、Ｍｏ、Ｗのうちの少なくとも１種が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。
【００２３】
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）が挙げられるが、タングステン（Ｗ）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。
【００２４】
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、低融点金属を４０〜６０体積％、高融点金属を４０〜６０体積％の割合にする。
【００２５】
また、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ＭｏあるいはＷのみで形成されていても良い。
【００２６】
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。
【００２７】
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ウエ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、耐薬品性および基板強度に優れたものになる。
【００２８】
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。
【００２９】
まず、絶縁基体１１を形成するために、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）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。
【００３０】
次に、ムライト粉末１００質量％に対して、Ａｌ２Ｏ３粉末を０〜５０質量％、Ｍｎ２Ｏ３粉末を１〜１０質量％、ＭｇＯ粉末を１〜５質量％、ＴｉＯ２粉末を１〜１０質量％添加して混合粉末を調製する。この場合、添加剤として用いるＡｌ２Ｏ３粉末は平均粒径が０．５〜１．５μｍ、Ｍｎ２Ｏ３粉末は平均粒径が０．５〜３μｍ、ＭｇＯ粉末は平均粒径が０．５〜３μｍ、ＴｉＯ２粉末は平均粒径が０．５〜３μｍであるものを用いるのがよい。なお、Ａｌ２Ｏ３粉末、Ｍｎ２Ｏ３粉末、ＭｇＯ粉末、ＴｉＯ２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、ＭｇおよびＴｉ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とともに、ムライトから遊離してくるＡｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２と、添加剤であるＭｎ２Ｏ３およびＭｇＯから形成されるＭｎ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２およびＭg２
Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８の結晶化を高めることができる。また、Ｍｇ元素は、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。この場合においても、ムライト粉末１００質量％に対して、ＭｇがＭｇＯ換算で１〜１０質量％となるように混合するのがよい。
【００３１】
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％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、Ｂ２Ｏ３粉末、Ｃｒ２Ｏ３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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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ビアホール用ペーストを調製し、この導体ペーストを各グリーンシートの貫
通孔内に充填する。
【００３５】
次に、銅（Ｃｕ）粉末とタングステン（Ｗ）粉末またはモリブデン（Ｍｏ）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た複合導体粉末を主成分として、Ａｌ２Ｏ３粉末を添加する。
【００３６】
Ａｌ２Ｏ３成分を添加することで、焼成過程において、導体ペースト中のアルミナが導体パターンに接している絶縁層１１中に拡散し、アルミナが拡散した部分のムライト質焼結体がアルミナを多く含むようになり、これによって内部配線層に接している部分のムライト質焼結体の熱膨張率を大きくすることができる。この現象はＡｌ２Ｏ３より融点の低い複合導体中に４０体積％以上含まれている銅が融点以上の温度で焼成する場合に溶融し、溶融した銅がＡｌ２Ｏ３粉末を内部配線層１２からそれに接している絶縁層１１側に押し出すためである。これは、複合導体中に銅が４０体積％以上含まれている場合に起こる。なお、このＡｌ２Ｏ３粉末は絶縁層１１側に押し出された後、前述のムライト質焼結体を形成するための焼結助剤成分により焼結するが、あらかじめ導体ペースト内に焼結助剤成分をＡｌ２Ｏ３粉末とともに含有させておくことで、導体パターン直近の焼結性をさらに向上させることができる。焼結助剤成分としては、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｓｉ等から用いられるが、焼結性をより効果的に向上させ、基板強度劣化の抑制、耐薬品性劣化の抑制の観点からがＭｎが特に好ましく用いられる。このとき、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｓｉの成分はＭｎ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２の酸化物として添加することが好ましく、それぞれの最適な添加範囲はいずれもＡｌ２Ｏ３１００質量％に対して１〜５質量％である。これらの粉末を複合導体粉末と混合して内部配線用導体ペーストを調整し、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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℃とすることにより、内部配線層１２から絶縁基体１１側へ拡散するアルミナのほとんどを内部配線層１２に接しているセラミック絶縁層１１ａ〜ｄに止めておくことができ、これにより内部配線層１２の周囲に、セラミック絶縁層１１ａ〜ｄを構成する主結晶粒子のムライト粒子よりもアルミナを多く含むムライト粒子を存在させることができる。
【００３９】
また、焼成中の最高温度を１３８０℃〜１４２０℃とすると、ムライト質焼結体の粒界相において、Ｍｎ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２およびＭg２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８の結晶の核生成
を促進させつつ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。
【００４０】
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、ムライト質焼結体の粒界相に、Ｍg２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８およびＭｎ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２を析出
させて絶縁基体１１の耐薬品性を高めるという理由から、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℃/ｈｒ〜１００℃/ｈｒにすることが望ましい。
【００４１】
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。
【００４２】
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、銅とタングステンまたはモリブデンを主成分として含む内部配線層１２を有し、絶縁基体１１と内部配線層１２とのセパレーションが無く、熱膨張係数が検査対象であるＳｉウエハの熱膨張係数に近く、耐薬品性に優れたものとなる。
【実施例】
【００４３】
純度が９９％で平均粒子径が２．０μｍのムライト粉末１００質量％に対して、純度が９９％で平均粒子径が１．５μｍのＭｎ２Ｏ３粉末を４質量％、純度が９９％で平均粒子径が２．０μｍのＴｉＯ２粉末を２質量％の割合で混合した後、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。
【００４４】
得られたセラミックグリーンシートに対して、打抜き加工を施し、直径が２００μｍの貫通孔を形成した。そして、純度９９．９％、平均粒子径１．２μｍのＭｏ粉末９５質量％と純度９９．９％、平均粒子径１．８μｍのアルミナ粉末５質量％とを混合した粉末に対し、アクリル系バインダとアセトンを溶媒として混合し、Ｍｏ導体ペーストを調製し、この導体ペーストをスクリーン印刷法によって上記のセラミックグリーンシートの貫通孔内に充填した。
【００４５】
また、最上層となるセラミックグリーンシートの表面および最下層となるセラミックグリーンシートの裏面に、上記のＭｏ導体ペーストを用いて表面配線層をスクリーン印刷法により形成した。
【００４６】
また、平均粒径２μｍのＣｕ粉末、平均粒径２μｍのＷ粉、純度９９％以上、平均粒径１．０μｍのＡｌ２Ｏ３粉末、純度９９％以上、平均粒径１．５μｍのＭｎ２Ｏ３粉末を用い表１に示す組成比に従い、アクリル系バインダとアセトンとを溶媒として混合し、内部配線層用の導体ペーストを調製した。
【００４７】
そして、内部配線層を形成するグリーンシートに対して、その一方の主面のほぼ全面を覆うようにスクリーン印刷法により内部配線層を形成した。ここで、ほぼ全面とは、グリーンシートの一方の主面の面積の９９％以上のことである。
これらのグリーンシートを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、１０００℃から最高温度までを４０℃／時間の昇温速度で昇温し、最高温度１４００℃にて露点を＋２５℃とした窒素水素混合雰囲気に、１時間保持した後、最高温度から１０００℃までを６０℃／時間降温速度で冷却して、ムライト質焼結体を得た。このような内部配線層をもつ基板の構造を構造１とした。
【００４８】
また、内部配線層を形成するグリーンシートに対して、その一方の主面の７０％以下の面積を占めるように所定のパターンを形成したスクリーン製版を用いて内部配線層を印刷した以外は全て構造１と同様な構造を持つ積層体を準備した。この積層体について、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、１０００℃から最高温度までを４０℃／時間の昇温速度で昇温し、最高温度１４００℃にて露点を＋２５℃とした窒素水素混合雰囲気に、１時間保持した後、最高温度から１０００℃までを６０℃／時間降温速度で冷却して、ムライト質焼結体を得た。このような内部配線層をもつ基板の構造を構造２とした。構造
２の基板は、焼成後に内部配線層の周囲を取り巻くようにアルミナの含有量の多いムライト粒子が存在している基板である。
【００４９】
次に、内部配線層を有する配線基板である構造１および構造２の基板の積層断面を研磨し、内部配線層１２を露出させたものに対して、内部配線層と絶縁層１１ａ〜ｄとの界面部と、内部配線層に挟持された絶縁層１１ａ〜ｄの厚み方向の中央部（磁器部）とにＸ線を当てて絶縁層１１ａ〜ｄに含まれるアルミナの含有量を求めた。
【００５０】
また、絶縁基体中における内部配線層のセパレーションについては、焼成後および耐熱試験（３５０℃、１０分保持）後の構造１および構造２の基板の側面を観察して評価した。
【００５１】
また、耐薬品性は、その指標として、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。
【００５２】
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。作製した試料は耐薬品性がいずれも合格であった。
【００５３】
配線抵抗は、測定で得られた導体の抵抗をＲ、測定する内部配線層の全長をＬ、内部配線層の幅をＷとしたときに、関係式：Ｒ×Ｗ／Ｌで表される抵抗値（シート抵抗という。単位はｍΩ／□）として求めた。電気抵抗はデジタルマルチメーターによる四端子法により測定した。このとき、配線抵抗は、シート抵抗換算で４．０ｍΩ／□以下を合格とした。
【００５４】
絶縁基体を構成する磁器部および内部配線層と絶縁層との界面部ならびに内部配線層の熱膨張率を測定した。絶縁基体を構成する磁器部および内部配線層と絶縁層との界面部については、Ｘ線回折により得られた組成に基づきムライト質焼結体を別途作製したものを試料とした。内部配線層についてもＩＣＰ分析により求めた組成を基にｎ別途同じ焼成条件でインゴットを作製したものを用いた。
【００５５】
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ウエ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ウエ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。作製したプローブカードには位置ずれは見られなかった。
【００５６】
得られた配線基板を構成する内部配線層の銅とタングステンまたはモリブデンの含有量は、ＩＣＰ分析を行って各々の金属量を質量比で求めた後、各金属の密度（銅：８．９ｇ／ｃｍ２、タングステン：１９．１ｇ／ｃｍ２、モリブデン：１０．３ｇ／ｃｍ２）で除して求めた。これらの結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
表１の結果から明らかなように、本発明の試料（Ｎｏ．２〜１３および１５では、焼成後の絶縁基体中において、内部配線層とのセパレーションの発生した試料が無かった。
【００５９】
特に、焼成後に内部配線層の周囲を取り巻くようにアルミナの含有量の多いムライト粒子が存在している基板の試料（Ｎｏ．１５）では、耐熱試験後においてもセパレーションが無かった。
【００６０】
一方、本発明の範囲外である試料Ｎｏ１、１４および１６については、焼成後において絶縁基体と複合導体との界面に剥離が発生した。
【符号の説明】
【００６１】
１：プローブカード用セラミック配線基板
１１：絶縁基体
１１Ａ：ムライト粒子
１１Ｂ：アルミナが多く含まれているムライト粒子
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ムライト粒子を主結晶粒子とする焼結体からなる絶縁基体の内部に、銅を４０〜６０体積％と、タングステンまたはモリブデンの少なくとも一方を４０〜６０体積％とを含有する内部配線層を備えている配線基板であって、前記内部電極層の周囲に存在する前記主結晶粒子として、アルミナが多く含まれているムライト粒子を含んで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２】
前記アルミナが多く含まれているムライト粒子が前記内部配線層の周囲を取り巻くように存在してい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配線基板。
【請求項１】
ムライト粒子を主結晶粒子とする焼結体からなる絶縁基体の内部に、銅を４０〜６０体積％と、タングステンまたはモリブデンの少なくとも一方を４０〜６０体積％とを含有する内部配線層を備えている配線基板であって、前記内部電極層の周囲に存在する前記主結晶粒子として、アルミナが多く含まれているムライト粒子を含んで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２】
前記アルミナが多く含まれているムライト粒子が前記内部配線層の周囲を取り巻くように存在してい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配線基板。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−５４２９８（Ｐ２０１２−５４２９８Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９３８９９（Ｐ２０１０−１９３８９９）
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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