JP2017125761A - プローブガイド板及びその製造方法とプローブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２枚のガイド板が位置精度よく低コストで積層される新規な構造のプローブガイド板を提供する。
【解決手段】第１貫通孔１０ａが形成された第１シリコン基板１０と、第１シリコン基板１０の上に形成され、第１貫通孔１０ａが配置された領域上に開口部１２ａが設けられた第１シリコン酸化層１２と、第１シリコン酸化層１２の上に配置され、第１貫通孔１０ａに対応する位置に第２貫通孔２０ａが形成された第２シリコン基板２０と、第１シリコン基板１０及び第２シリコン基板２０の露出面に形成された第２シリコン酸化層３０とを含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、プローブガイド板及びその製造方法とプローブ装置に関する。

半導体装置などの被検査対象の電気特性の測定は、被検査対象の多数の電極パッドにプローブ装置のプローブ端子を接触させて導通をとることにより行われる。プローブ装置には貫通孔が設けられたプローブガイド板が備えられており、プローブガイド板の貫通孔にプローブ端子が挿入されて、プローブ端子が位置決めされる。

特開２００７−５７４４７号公報 特開２０１４−７１０６９号公報 特開２０１４−１８１９１０号公報

プローブ装置に使用されるプローブガイド板には、強度を向上させるために、２枚のガイド板をスペーサを介して貼り合わせたものがある。そのようなプローブガイド板を製造するには、２枚のガイド板とスペーサとを別々に作成し、それらを組み立てる必要がある。このため、コスト上昇を招くと共に、製造のリードタイムが長くなってしまう課題がある。

また、２枚のガイド板とスペーサとを貼り合わせて組み立てるため、上下のガイド板の貫通孔の位置精度が低い。このため、特に貫通孔の直径や配置ピッチが小さくなると、上下の貫通孔にプローブ端子を上手く挿入できなくなるおそれがある。

２枚のガイド板が位置精度よく低コストで積層される新規な構造のプローブガイド板及びその製造方法とプローブ装置を提供することを目的とする。

以下の開示の一観点によれば、第１貫通孔が形成された第１シリコン基板と、前記第１シリコン基板の上に形成され、前記第１貫通孔が配置された領域上に開口部が設けられた第１シリコン酸化層と、前記第１シリコン酸化層の上に配置され、前記第１貫通孔に対応する位置に第２貫通孔が形成された第２シリコン基板と、前記第１シリコン基板及び前記第２シリコン基板の露出面に形成された第２シリコン酸化層とを有するプローブガイド板が提供される。

また、その開示の他の観点によれば、第１貫通孔が形成された第１シリコン基板と、前記第１シリコン基板の上に形成され、前記第１貫通孔が配置された領域上に開口部が設けられた第１シリコン酸化層と、前記第１シリコン酸化層の上に配置され、前記第１貫通孔に対応する位置に第２貫通孔が形成された第２シリコン基板と、前記第１シリコン基板及び前記第２シリコン基板の露出面に形成された第２シリコン酸化層と、前記第１シリコン基板の第１貫通孔の内壁の上端部に形成されたノッチ部とを備えたプローブガイド板と、前記プローブガイド板第２貫通孔から第１貫通孔に挿入されたプローブ端子とを有するプローブ装置が提供される。

さらに、その開示の他の観点によれば、第１シリコン基板、第１シリコン酸化層及び第２シリコン基板が順に積層されたシリコン積層基板を用意する工程と、前記第１シリコン基板に第１貫通孔を形成し、前記第２シリコン基板に第２貫通孔を形成することを順不同に行い、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とを対応する位置に形成する工程と、前記第１シリコン酸化層を等方性エッチングでエッチングして、前記第１貫通孔が配置された領域上に前記第１シリコン酸化層の開口部を形成する工程と、熱酸化により、前記第１シリコン基板及び前記第２シリコン基板の露出面に第２シリコン酸化層を形成する工程とを有するプローブガイド板の製造方法が提供される。

以下の開示によれば、プローブガイド板は、第１シリコン基板、第１シリコン酸化層及び第２シリコン基板が順に積層されたシリコン積層基板を使用して製造される。フォトリソグラフィに基づいて、第１シリコン基板及び第２シリコン基板に第１貫通孔及び第２貫通孔が位置合わされてそれぞれ形成される。

さらに、第１シリコン酸化層が等方的にエッチングされて、第１シリコン基板の第１貫通孔が配置された領域上に第１シリコン酸化層の開口部が形成される。

これにより、別々に作成した２枚のガイド板をスペーサを介して貼り合わせる方法よりも、上下の貫通孔の位置精度を高くできる共に、低コスト化及び製造のリードタイムの短縮を図ることができる。

また、一つの好適な態様では、第１シリコン基板の第１貫通孔の内壁の上端部にノッチ部が形成されて開口径が大きくなっている。このため、第１貫通孔と第２貫通孔とがずれて配置される場合であっても、プローブ端子を第２貫通孔から第１貫通孔にスムーズに挿入することができる。

図１（ａ）及び（ｂ）は第１実施形態のプローブガイド板の製造方法を示す断面図（その１）である。 図２（ａ）及び（ｂ）は第１実施形態のプローブガイド板の製造方法を示す断面図（その２）である。 図３（ａ）及び（ｂ）は第１実施形態のプローブガイド板の製造方法を示す断面図（その３）である。 図４（ａ）及び（ｂ）は第１実施形態のプローブガイド板の製造方法を示す断面図（その４）である。 図５は第１実施形態のプローブガイド板の製造方法を示す断面図（その５）である。 図６は第１実施形態のプローブガイド板を示す断面図である。 図７は第１実施形態のプローブガイド板を示す平面図である。 図８は第１実施形態のプローブガイド板の上下の貫通孔にプローブ端子が挿入される様子を示す断面図である。 図９は第１実施形態のプローブ装置を示す断面図である。 図１０（ａ）及び（ｂ）は第２実施形態のプローブガイド板の製造方法を示す断面図（その１）である。 図１１（ａ）及び（ｂ）は第２実施形態のプローブガイド板の製造方法を示す断面図（その２）である。 図１２（ａ）及び（ｂ）は第２実施形態のプローブガイド板の製造方法を示す断面図（その３）である。 図１３は第２実施形態のプローブガイド板を示す断面図である。

以下、実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１〜図５は第１実施形態のプローブガイド板の製造方法を説明するための図、図６〜図８は第１実施形態のプローブガイド板を説明するための図、図９は第１実施形態のプローブ装置を示す図である。以下、プローブガイド板の製造方法を説明しながら、プローブガイド板及びプローブ装置の構造について説明する。

第１実施形態のプローブガイド板の製造方法では、まず、図１（ａ）に示すように、下から順に、第１シリコン基板１０、第１シリコン酸化層１２及び第２シリコン基板２０が積層されたシリコン積層基板５を用意する。

第１シリコン基板１０及び第２シリコン基板２０として、厚みが１００μｍ〜５００μｍのシリコンウェハが使用される。厚みが６００μｍ〜８００μｍのシリコンウェハの背面がバックグラインダ装置により研磨されて、所要の厚みに調整される。また、第１シリコン酸化層１２の厚みは、３μｍ〜５００μｍである。

シリコン積層基板５として、例えば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板が使用される。この場合は、第１シリコン基板１０の表面に熱酸化によって第１シリコン酸化層１２が形成される。そして、第１シリコン基板１０の表面の第１シリコン酸化層１２の上に第２シリコン基板２０が陽極接合によって直接的に接合される。熱酸化で形成する場合の第１シリコン酸化層１２の厚みは３〜２０μｍ程度である。

あるいは、厚みが２０μｍを超える第１シリコン酸化層１２を使用する場合は、第１シリコン酸化層１２はガラス基板から形成される。ガラス基板は二酸化ケイ素からなり、第１シリコン酸化層１２と同じ絶縁材料である。

第１シリコン酸化層１２としてガラス基板を使用する場合は、まず、第１シリコン基板１０の上にガラス基板を介して第２シリコン基板２０を積層する。そして、陽極接合によって第１シリコン基板１０及び第２シリコン基板２０と、ガラス基板とをそれぞれ直接的に接合する。

第１、第２シリコン基板１０，２０には複数の製品領域が画定されており、図１（ａ）及び以下の図では、一つの製品領域が部分的に示されている。

次いで、図１（ｂ）に示すように、第２シリコン基板２０の上に、ホール状の第１開口部１５ａ及び第２開口部１５ｂが設けられたレジスト層１５をパターニングして形成する。

第２シリコン基板２０の中央部Ａに、貫通孔を形成するための小径の第１開口部１５ａが配置される。また、第２シリコン基板２０の周縁部Ｂに、ねじ止め穴を形成するための大径の第２開口部１５ｂが配置される。

レジスト層１５は、液状レジストを塗布し、フォトリソグラフィに基づいてフォトマスクを介して露光した後に、現像を行うことにより形成される。あるいは、ドライフィルムレジストを使用してレジスト層１５を形成してもよい。

続いて、図１（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、レジスト層１５の第１開口部１５ａ及び第２開口部１５ｂを通して、第２シリコン基板２０を異方性ドライエッチングにより、第１シリコン酸化層１２に到達するまでエッチングする。その後に、レジスト層１５が除去される。

異方性ドライエッチングは、ＳＦ_６系のガスを使用するＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）などが使用される。

これにより、図２（ａ）に示すように、第２シリコン基板２０の中央部Ａに、上面から下面まで貫通する第２貫通孔２０ａが形成される。第２貫通孔２０ａはレジスト層１５の第１開口部１５ａに対応する位置に形成される。

また、第２シリコン基板２０の周縁部Ｂに、ねじ止め穴を形成するための開口穴２０ｂが同時に形成される。開口穴２０ｂはレジスト層１５の第２開口部１５ｂに対応する位置に形成される。

このとき、図２（ａ）の部分拡大断面図に示すように、第２貫通孔２０ａの内壁の下端部が外側にサイドエッチングされて、第２貫通孔２０ａの内壁の下端部に切欠状のノッチ部Ｎが形成される。

これは、第２シリコン基板２０のエッチングが終了し、オーバーエッチングを行う際に第２貫通孔２０ａの底に絶縁物である第１シリコン酸化層１２が露出する。このため、第２貫通孔２０ａの底にプラズマ中のプラス（＋）イオンが滞留し、プラス（＋）イオンが外側に拡散して第２貫通孔２０ａの内壁をエッチングするためである。

第１シリコン酸化層１２の代わりに、金属層などの導体層を配置すると、第２貫通孔２０ａの底から導体層にプラス（＋）イオンが流れるため、第２貫通孔２０ａの内壁の下端部にノッチ部Ｎは形成されない。

例えば、第２シリコン基板２０の厚みが１００μｍで、オーバーエッチング量を２０％に設定する場合、ノッチ部Ｎの幅Ｗが１０μｍ程度であり、ノッチ部Ｎの深さＤが１０μｍ程度で形成される。

図２（ｂ）は、図２（ａ）の部分拡大断面図の第２貫通孔２０ａの内壁に形成されたノッチ部Ｎを下側からみた部分拡大平面図である。図２（ｂ）に示すように、第２貫通孔２０ａは下側から平面視して四角形で形成され、ノッチ部Ｎは第２貫通孔２０ａの内壁の下端部の周囲の領域に環状に繋がって形成される。

第２貫通孔２０ａのサイズは、例えば、２０μｍ×２０μｍ〜１００μｍ×１００μｍである。また、第２貫通孔２０ａの配置ピッチは、例えば、４０μｍ〜１５０μｍに設定される。

第２貫通孔２０ａの平面形状は、四角形の他に、円形又は楕円形などであってもよい。

次いで、図３（ａ）に示すように、図２（ａ）の構造体を上下反転させて、第１シリコン基板１０を上側に配置する。そして、前述した図１（ｂ）の工程と同様に、第１シリコン基板１０の上面にホール状の第１開口部１６ａ及び第２開口部１６ｂが設けられたレジスト層１６をパターニングして形成する。

このとき、第２シリコン基板２０に形成されたアライメントマーク（不図示）を下側からＣＣＤカメラ（不図示）で画像認識することに基づいて、フォトリソグラフィでの位置合わせが行われる。

これにより、レジスト層１６ａの第１開口部１６ａ及び第２開口部１６ｂが第２シリコン基板２０の第２貫通孔２０ａ及び開口穴２０ｂに高精度に位置合わせされて配置される。

さらに、前述した図２（ａ）の工程と同様な方法により、レジスト層１６の第１開口部１６ａ及び第２開口部１６ｂを通して、第１シリコン基板１０を異方性ドライエッチングにより、第１シリコン酸化層１２に到達するまでエッチングする。その後に、レジスト層１６が除去される。

これにより、図３（ｂ）に示すように、第１シリコン基板１０に上面から下面まで貫通する第１貫通孔１０ａが形成される。このとき、図３（ｂ）の部分拡大断面図に示すように、前述した図２（ａ）と同様に、第１貫通孔１０ａの内壁の下端部に切欠状のノッチ部Ｎが形成される。

また同時に、第２シリコン基板２０の開口穴２０ｂに対応する第１シリコン基板１０の位置に、ねじ止め穴を形成するための開口穴１０ｂが形成される。

このようにして、第１シリコン基板１０の第１貫通孔１０ａと、第２シリコン基板２０の第２貫通孔２０ａとが対応する位置に形成される。第１貫通孔１０ａと第２貫通孔２０ａとは、フォトリソグラフィで使用される位置合わせ技術によって高精度に位置合わせされて配置される。

このため、第１シリコン基板１０の第１貫通孔１０ａと、第２シリコン基板２０の第２貫通孔２０ａとの間の位置ずれ量は、例えば、１０μｍ程度以下に小さく抑えることができる。

上記した例では、第２シリコン基板２０に第２貫通孔２０ａを形成した後に、第１シリコン基板１０に第１貫通孔１０ａを形成している。第１貫通孔１０ａ及び第２貫通孔２０ａを形成する工程は順不同であり、逆に、第１シリコン基板１０に第１貫通孔１０ａを形成した後に、第２シリコン基板２０に第２貫通孔２０ａを形成してもよい。

以上のように、第１貫通孔１０ａ及び第２貫通孔２０ａの各内壁の第１シリコン酸化層１２側の端部にノッチ部Ｎがそれぞれ形成される。

続いて、図４（ａ）に示すように、図３（ｂ）の構造体を上下反転させて、第１シリコン基板１０を下側に配置する。

そして、図４（ｂ）に示すように、フッ化水素（ＨＦ）ガスを使用するドライエッチングにより、第１シリコン基板１０及び第２シリコン基板２０から露出する第１シリコン酸化層１２をエッチングする。

フッ化水素（ＨＦ）溶液を加熱によって気化させてエッチングガスを吹き付けることにより、高アスペクト比の第１、第２貫通孔１０ａ，２０ａの底に配置されたシリコン酸化層１２を等方性エッチングで容易にエッチングすることができる。

図４（ｂ）では、第１シリコン酸化層１２の両面側にフッ化水素（ＨＦ）ガスを同時に吹き付けてエッチングする例が示されている。この場合は、第１シリコン基板１０の第１貫通孔１０ａ及び開口穴１０ｂと、第２シリコン基板２０の第２貫通孔２０ａ及び開口穴２０ｂとを通して、第１シリコン酸化層１２が両面側から等方性エッチングで同時にエッチングされる。

複数の第１、第２貫通孔１０ａ，２０ａが配置された中央部Ａでは、第１、第２貫通孔１０ａ，２０ａの配置ピッチが狭く設定されている。このため、上下の第１、第２貫通孔１０ａ，２０ａの底の第１シリコン酸化層１２の上下面が垂直方向及び水平方向に同時にエッチングされ、最終的に上下の第１、第２貫通孔１０ａ，２０ａの底から進行するエッチング面が連通する。

これにより、複数の第１、第２貫通孔１０ａ，２０ａが配置された中央部Ａの第１シリコン酸化層１２は全てエッチングされて消失し、第１シリコン酸化層１２の中央部に一括した開口部１２ａが形成される。

このようにして、第１シリコン基板１０の複数の第１貫通孔１０ａが配置された領域上に第１シリコン酸化層１２の一括した開口部１２ａが形成される。第１貫通孔１０ａと第２貫通孔２０ａとが第１シリコン酸化層１２の開口部１２ａ内の空間を介して対向して配置された状態となる。

第１シリコン酸化層１２は等方的にエッチングされるため、第１シリコン酸化層１２の開口部１２ａの内壁は、第１貫通孔１０ａ及び第２貫通孔２０ａよりも外側に配置される。

また同時に、第１、第２シリコン基板１０，２０の開口穴１０ｂ，２０ｂが配置された周縁部Ｂでは、上下の開口穴１０ｂ，２０ｂの底から第１シリコン酸化層１２の上下面が等方的にエッチングされて、第１シリコン酸化層１２に開口穴１２ｂが形成される。

第１、第２シリコン基板１０，２０の開口穴１０ｂ，２０ｂに第１シリコン酸化層１２の開口穴１２ｂが連通してねじ止め穴ＳＨが形成される。

ねじ止め穴ＳＨの内壁の第１シリコン酸化層１２は、等方性エッチングで形成されるため、第１、第２シリコン基板１０，２０の開口穴１０ｂ，２０ｂから外側に食い込むアンダーカット形状で形成される。

第１、第２シリコン基板１０，２０の周縁部Ｂでは、第１、第２シリコン基板１０，２０の開口穴１０ｂ、２０ｂは広い間隔を空けて配置されている。このため、第１シリコン酸化層１２の開口穴１２ｂは、第１、第２シリコン基板１０，２０の開口穴１０ｂ，２０ｂの内壁から外側にサイドエッチングして形成されるだけである。

これにより、第１シリコン基板１０と第２シリコン基板２０との間の領域の周縁部Ｂに第１シリコン酸化層１２が絶縁層として残される。

第１実施形態では、第１シリコン基板１０及び第２シリコン基板２０に第１、第２貫通孔１０ａ，２０ａを形成する際に、ねじ止め穴用の開口部１０ｂ，２０ｂを同時に形成している。これにより、第１シリコン酸化層１２に開口部１２ａを形成する際に、ねじ止め穴用の開口穴１２ｂを同時に形成して、ねじ止め穴ＳＨを構築することができる。

図５には、上側の第２貫通孔２０ａからのみフッ化水素（ＨＦ）ガスを吹き付けて、第１シリコン酸化層１２をエッチングする例が示されている。

この場合は、第１シリコン酸化層１２は、第２貫通孔２０ａ及び開口穴２０ｂを通して上面から下面まで貫通するように等方性エッチングでエッチングされる。

これにより、図４（ｂ）と同様に、複数の第１、第２貫通孔１０ａ，２０ａが配置された中央部Ａの第１シリコン酸化層１２が全てエッチングされて消失し、第１シリコン酸化層１２の中央部に一括した開口部１２ａが形成される。また同様に、第１シリコン酸化層１２にねじ止め穴用の開口穴１２ｂが同時に形成されて、ねじ止め穴ＳＨが構築される。

また、図４（ｂ）と同様に、第１シリコン酸化層１２の開口部１２ａの内壁は第１貫通孔１０ａ及び第２貫通孔２０ａよりも外側に配置される。また同様に、ねじ止め穴ＳＨの内壁の第１シリコン酸化層１２は、アンダーカット形状で形成される。

または、下側の第１貫通孔１０ａからのみフッ化水素（ＨＦ）ガスを吹き付けて第１シリコン酸化層１２をエッチングしてもよい。この場合は、第１シリコン酸化層１２の開口部１２ａ及び開口穴１２ｂの各内壁面の形状は、図５が上下反転した形状となる。

あるいは、第１貫通孔１０ａ及び第２貫通孔２０ａのいずれか一方側のみから第１シリコン酸化層１２を厚みの途中までエッチングした後に、他方側から第１シリコン酸化層１２を一方側からのエッチング面に連通するまでエッチングしてもよい。

以上のように、第１シリコン酸化層１２に開口部１２ａ及び開口穴１２ｂを形成する工程では、第１シリコン酸化層１２を両面側から同時にエッチングしてもよいし、あるいは、第１シリコン酸化層１２をいずれか一方の面側から貫通するようにエッチングしてもよい。

さらには、第１シリコン酸化層１２の一方の面側から厚みの途中までエッチングした後に、他方の面側から貫通するまでエッチングしてもよい。

なお、特に問題がない場合は、フッ化水素を含む溶液をエッチャントとして使用するウェットエッチングにより、第１シリコン酸化層１２をエッチングして開口部１２ａ及び開口穴１２ｂを形成してもよい。

本実施形態では、図４（ｂ）の構造体を使用してプローブガイド板を製造する態様を説明する。

次いで、図６に示すように、図４（ｂ）の構造体を熱酸化することにより、第１シリコン基板１０及び第２シリコン基板２０の露出面に第２シリコン酸化層３０を形成する。第２シリコン酸化層３０の厚みは、例えば、０．５μｍ〜７μｍに設定される。

その後に、個々の製品領域が得られるように、第１シリコン基板１０の上面から第２シリコン基板２０の下面まで切断する。

以上により、図６に示すように、第１実施形態のプローブガイド板１が製造される。

前述したように、プローブガイド板１の製造方法では、第１シリコン基板１０、第１シリコン酸化層１２及び第２シリコン基板２０が順に積層されたシリコン積層基板５が使用される。

そして、フォトリソグラフィに基づいて、第１シリコン基板１０及び第２シリコン基板２０に第１貫通孔１０ａ及び第２貫通孔２０ａを位置合わせしてそれぞれ形成する。

さらに、第１貫通孔１０ａ及び第２貫通孔２０ａを通して第１シリコン酸化層１２を等方的にエッチングして、第１シリコン基板１０の第１貫通孔１０ａが配置された領域上に第１シリコン酸化層１２の開口部１２ａを形成する。

このようにして、フォトリソグラフィに基づいてシリコン積層基板５を加工することにより、組み立てを行うことなく、２枚のガイド板が積層された一体的なプローブガイド板を容易に製造することができる。

このため、別々に作成した２枚のガイド板をスペーサを介して貼り合わせる方法よりも、上下の貫通孔の位置精度を高くできる共に、低コスト化及び製造のリードタイムの短縮を図ることができる。

また、プローブガイド板１は、第１シリコン基板１０及び第２シリコン基板２０と、第１シリコン酸化層１２とが接着剤を使用することなく直接的に接合されて一体化されているため、強い剛性を有する。

図６に示すように、第１実施形態のプローブガイド板１は、下から順に、第１シリコン基板１０、第１シリコン酸化層１２及び第２シリコン基板２０を備えている。

第１シリコン基板１０の中央部Ａには上面から下面に貫通する複数の第１貫通孔１０ａが形成されている。また、第１シリコン基板１０の周縁部Ｂには上面から下面に貫通する開口穴１０ｂが形成されている。

そして、第１シリコン基板１０の両面、第１貫通孔１０ａ及び開口穴１０ｂの各内壁に第２シリコン酸化層３０が形成されている。第２シリコン酸化層３０は第１シリコン基板１０が熱酸化されて形成される。

図６の部分拡大断面図に示すように、第１貫通孔１０ａの内壁の上端部に切欠状のノッチ部Ｎが形成されている。ノッチ部Ｎの内面は、上端から下端になるにつれて高さ位置が低くなるように傾斜している。

図６の例では、ノッチ部Ｎの内面は凹状曲面となっているが、凸状曲面であってもよい。あるいは、ストレートな傾斜面に近い形状であってもよい。

前述した第１シリコン基板１０に第１貫通孔１０ａを形成する際の異方性ドライエッチングの条件やオーバーエッチング量を調整することにより、第１貫通孔１０ａの内壁の上端部に形成されるノッチ部Ｎの形状が変化する。

また、第１シリコン基板１０の周縁部Ｂ上に第１シリコン酸化層１２が形成されている。第１シリコン基板１０の第１貫通孔１０ａが配置された領域上に第１シリコン酸化層１２の開口部１２ａが形成されている。

第１シリコン酸化層１２の周縁部Ｂには、第１シリコン基板１０の開口穴１０ｂに連通する開口穴１２ｂが配置されている。

第１シリコン酸化層１２は、第１シリコン基板１０が熱酸化されて形成される。あるいは、第１シリコン酸化層１２は、第１シリコン基板１０の上に陽極接合されたガラス基板から形成される。

さらに、第１シリコン酸化層１２の上に第２シリコン基板２０が配置されている。第２シリコン基板２０の中央部Ａには、上面から下面まで貫通する複数の第２貫通孔２０ａが形成されている。第２シリコン基板２０の第２貫通孔２０ａは、第１シリコン基板１０の第１貫通孔１０ａに対応する位置に位置合わせされて配置されている。

また、第２シリコン基板２０の第２貫通孔２０ａにおいても、同様に、第２貫通孔２０ａの内壁の下端部にノッチ部Ｎが形成されている。

第１シリコン酸化層１２の開口部１２ａの内壁は、第１貫通孔１０ａ及び第２貫通孔２０ａよりも外側に配置されている。

さらに、第２シリコン基板２０の両面、第２貫通孔２０ａ及び開口穴２０ｂの内壁に第２シリコン酸化層３０が形成されている。第２シリコン酸化層３０は第２シリコン基板２０が熱酸化されて形成される。

このように、第１シリコン基板１０及び第２シリコン基板２０の露出面に第２シリコン酸化層３０がそれぞれ形成されている。第１シリコン基板１０及び第２シリコン基板２０の第１シリコン酸化層１２と接触する部分には第２シリコン酸化層３０は形成されていない。

そして、第１シリコン基板１０の第１貫通孔１０ａと、第２シリコン基板２０の第２貫通孔２０ａとが空間を空けて対向して配置されている。

また、第２シリコン基板２０の周縁部Ｂには、第１シリコン酸化層１２の開口穴１２ｂに連通する開口穴２０ｂが形成されている。

第１、第２シリコン基板１０，２０の各開口穴１０ｂ，２０ｂ及び第１シリコン酸化層１２の開口穴１２ｂが連通してねじ止め穴ＳＨが形成される。ねじ止め穴ＳＨの内壁は、第１シリコン酸化層１２の内壁が外側に食い込むアンダーカット形状を有する。

このようにして、プローブガイド板１の周縁部Ｂにねじ止め穴ＳＨが貫通して形成されている。

図７は、図６のプローブガイド板１を平面からみた平面図である。図６に図７の平面図を加えて参照すると、第２シリコン基板２０の中央部Ａに複数の第２貫通孔２０ａが並んで配置されている。そして、各第２貫通孔２０ａの直下に第１シリコン基板１０の第１貫通孔１０ａがそれぞれ配置されている。

また、ねじ止め穴ＳＨは、プローブガイド板１の周縁部Ｂの４箇所に配置されている。

図６のプローブガイド板１を使用してプローブ装置を構築する際に、プローブガイド板１の第２シリコン基板２０の第２貫通孔２０ａから第１シリコン基板１０の第１貫通孔１０ａにプローブ端子を挿入する必要がある。

図８の断面図には、プローブガイド板１の第２貫通孔２０ａ及び第１貫通孔１０ａにプローブ端子を挿入する様子が模式的に示されている。図８の例では、プローブガイド板１の第２貫通孔２０ａと第１貫通孔１０ａとが多少ずれて配置された態様が示されている。

本実施形態では、前述したように、第１シリコン基板１０の第１貫通孔１０ａの内壁の上端部にノッチ部Ｎが形成されて、第１貫通孔１０ａの上端の開口径が大きくなっている。また、ノッチ部Ｎは上端から下端に向けて下側に傾斜している。

このため、図８に示すように、第２貫通孔２０ａと第１貫通孔１０ａとが多少ずれて配置される場合、プローブ端子４４の先端が第１シリコン基板１０の第１貫通孔１０ａの内壁の上端部のノッチ部Ｎの内面に当接する。

これにより、プローブ端子４４はノッチ部Ｎの内面から滑るように下側に誘導され、第２シリコン基板２０の第２貫通孔２０ｂに容易に挿通されて下側に突出させることができる。

このように、プローブガイド板１の第２貫通孔２０ａ及び第１貫通孔１０ａにプローブ端子４４を挿入する際に、下側の第１貫通孔１０ａの内壁の上端部に引っ掛かることなく、スムーズにプローブ端子４４を挿入することができる。

また、実際に被検査対象の電気特性を測定する際に、プローブ端子４４が撓んで第１貫通孔１０ａの内壁を擦るように摺動する。このとき、プローブガイド板１の第１貫通孔１０ａがノッチ部Ｎを備えているため、プローブ端子４４が第１貫通孔１０ａの内壁の上端部に引っ掛かったり、第１貫通孔１０ａの内壁の上端部が破損したりする不具合が解消される。

図９には、第１実施形態のプローブガイド板１を備えたプローブ装置２が示されている。図９に示すように、第１実施形態のプローブ装置２では、中継基板４０の下に前述した図６のプローブガイド板１が配置されている。

図９では、プローブガイド板１の第１貫通孔１０ａ及び第２貫通孔２０ａの内壁のノッチ部Ｎは省略されて描かれている。

プローブガイド板１のねじ止め穴ＳＨから中継基板４０の下部のねじ穴４０ａに、固定用ねじ４８が挿入されてねじ止めされている。

中継基板４０は、基板本体４２、プローブ端子４４、及び電極４６を備えている。基板本体４２は、セラミックス、シリコン、ガラス、又は樹脂などから形成される。プローブ端子４４は、基板本体４２の厚み方向に貫通して設けられている。プローブ端子４４は、ニッケル、銅、金、又はロジウムなどから形成される。

プローブ端子４４の一端側がプローブガイド板１の２つの第２貫通孔２０ａ及び第１貫通孔１０ａに挿入され、他端側が基板本体４２上の電極４６に接続されている。そして、プローブ端子４４の一端側がプローブガイド板１から下側に突き出た状態となっている。

プローブ装置２の中継基板４０の電極４６に計測器などの検査用装置（不図示）の端子が電気的に接続される。そして、検査用装置からプローブ装置２の中継基板４０を介して被検査対象に各種の試験信号が供給されて被検査対象の電気特性が測定される。

プローブ装置２の下には、被検査対象の一例である半導体チップ５０が配置されている。半導体チップ５０の表面にはバンプ電極５２が露出して設けられている。

プローブ装置２の複数のプローブ端子４４は半導体チップ５０の各バンプ電極５２に対応して配置されている。

半導体チップ５０は、プローブ装置２との位置合わせが可能なステージ（不図示）の上に配置され、プローブ装置２のプローブ端子４４と半導体チップ５０のバンプ電極５２とが位置合わせされる。

プローブ装置２は移動手段（不図示）に接続されており、上下方向に移動することができる。プローブ装置２が下側に移動することにより、プローブ装置２の各プローブ端子４４の先端が半導体チップ５０のバンプ電極５２に所定の圧力で接触する。

このようにして、プローブ装置２のプローブ端子４４が半導体チップ５０のバンプ電極５２に接触して、半導体チップ５０の電気特性の測定が行われる。

第１実施形態のプローブ装置２を組み立てる際には、プローブ端子４４をプローブガイド板１の上下に配置された第２貫通孔２０ａ及び第１貫通孔１０ａに挿入する必要がある。このとき、前述した図８で説明したように、本実施形態のプローブガイド板１の下側の第１貫通孔１０ａの内壁の上端部にノッチ部Ｎが形成されている。

このため、プローブガイド板１の上下の第１貫通孔１０ａと第２貫通孔２０ａとが多少ずれて配置されるとしても、プローブ端子４４の先端が第１貫通孔１０ａのノッチ部Ｎに当接して下側にスムーズに挿入することができる。

また、プローブ端子４４がプローブガイド板１の下側の第１貫通孔１０ａの中心から外側にずれて挿入される場合であっても、同様に、プローブ端子４４をスムーズに挿入することができる。

また、半導体チップ５０の電気特性の測定を行う際に、プローブ端子４４が撓むため、プローブガイド板１の第１貫通孔１０ａ及び第２貫通孔２０ａの内壁がプローブ端子４４によって擦られる。

あるいは、プローブ端子４４が中継基板４０内でばね機構などに接続されている場合は、プローブ端子４４が第１貫通孔１０ａ及び第２貫通孔１０ａ内で上下に移動する。このため、同様に、第１貫通孔１０ａ及び第２貫通孔２０ａの内壁がプローブ端子４４によって擦られる。

このとき、本実施形態と違って、プローブガイド板１の下側の第１貫通孔１０ａの上端部にノッチ部Ｎが形成されていない場合は、第１貫通孔１０ａの内壁の上端が角部となっている。このため、第１貫通孔１０ａの内壁の上端にプローブ端子４４が引っ掛かかり、第１貫通孔１０ａの上端部の第１シリコン基板１０が破損することがある。

本実施形態では、プローブガイド板１の下側の第１貫通孔１０ａの内壁の上端部にノッチ部Ｎが形成されている。このため、第１貫通孔１０ａの内壁の上端にプローブ端子４４が引っ掛かかって第１シリコン基板１０が破損することが防止され、プローブガイド板１の信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態と違って、一枚のシリコン基板から作成されるプローブガイド板では、電気特性の測定時にプローブ端子が摺動する際に、強度が足りずにシリコン基板が破損することがある。

本実施形態のプローブガイド板１は、第１シリコン酸化層１２をスペーサとして２枚の第１、第２シリコン基板１０，２０を接合した構造であり、基板強度が補強されている。このため、電気特性の測定時にプローブ端子が摺動する際に十分な強度を有するため、プローブガイド板の信頼性を向上させることができる。

（第２実施形態）
図１０〜図１２は第２実施形態のプローブガイド板の製造方法を説明するための図、図１３は実施形態のプローブガイド板を示す図である。

第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、プローブガイド板のねじ止め穴をドリル又はレーザにより一括して形成することである。

第２実施形態のプローブガイド板の製造方法では、図１０（ａ）に示すように、まず、前述した図１（ａ）と同一構造のシリコン積層基板５を用意する。

次いで、図１０（ｂ）に示すように、前述した図１（ｂ）の工程と同様な方法により、第２シリコン基板２０の上に、ホール状の開口部１７ａが設けられたレジスト層１７を形成する。

このとき、第２実施形態では、第２シリコン基板２０の中央部Ａに、貫通孔を形成するためのレジスト層１７の開口部１７ａが配置され、第２シリコン基板２０の周縁部Ｂには、ねじ止め穴を形成するためのレジスト層１７の開口部は配置されない。

続いて、図９（ｂ）及び図１０（ａ）に示すように、前述した図２（ａ）の工程と同様な方法により、レジスト層１７の開口部１７ａを通して、第２シリコン基板２０を異方性ドライエッチングにより、第１シリコン酸化層１２に到達するまでエッチングする。その後に、レジスト層１７が除去される。

これにより、図１１（ａ）に示すように、第２シリコン基板２０の中央部に、上面から下面まで貫通する第２貫通孔２０ａが形成される。

次いで、図１１（ｂ）に示すように、図１１（ａ）の構造体を上下反転させて、第１シリコン基板１０を上側に配置する。そして、上記した図１０（ｂ）及び図１１（ａ）の工程と同様に、第１シリコン基板１０の中央部に、上面から下面まで貫通する第１貫通孔１０ａを形成する。

その後に、図１２（ａ）に示すように、図１１（ｂ）の構造体を上下反転させて、第１シリコン基板１０を下側に配置する。続いて、前述した図４（ｂ）の工程と同様に、フッ化水素ガスを使用するドライエッチングにより、第１シリコン基板１０及び第２シリコン基板２０から露出する第１シリコン酸化層１２エッチングする。

これにより、前述した図４（ｂ）と同様に、第１シリコン基板１０の第１貫通孔１０ａが配置された領域上に、第１シリコン酸化層１２の一括した開口部１２ａが形成される。そして、第１シリコン基板１０の第１貫通孔１０ａと、第２シリコン基板２０の第２貫通孔２０ａとは、対応する位置に位置合わせされて配置され、空間を介して対向した状態となる。

次いで、図１２（ｂ）に示すように、ドリル又はレーザによって、図１２（ａ）の構造体の第２シリコン基板２０の周縁部Ｂの上面から第１シリコン基板１０の下面まで貫通加工することにより、ねじ止め穴ＳＨを形成する。

第１シリコン基板１０の開口穴１０ｂ、第１シリコン酸化層１２の開口穴１２ｂ及び第２シリコン基板２０の開口穴２０ｂが連通してねじ止め穴ＳＨが形成される。

第２実施形態では、図１２（ａ）の構造体が上面から下面までドリル又はレーザで一括加工される。このため、ねじ止め穴ＳＨの内壁で第１シリコン酸化層１２にサイドエッチングが生じず、ねじ止め穴ＳＨの内壁がストレート形状となる。第１シリコン酸化層１２の開口穴１２ｂの直径は、第１シリコン基板１０及び第２シリコン基板２０の各開口穴１０ｂ，２０ｂの直径と同じになる。

その後に、図１３に示すように、前述した図６と同様に、図１２（ｂ）の構造体を熱酸化することにより、第１シリコン基板１０及び第２シリコン基板２０の露出面に第２シリコン酸化層３０を形成する。

以上により、図１３に示すように、第２実施形態のプローブガイド板１ａが得られる。

図１３に示すように、第２実施形態のプローブガイド板１ａでは、ねじ止め穴ＳＨの内壁が上端から下端までストレート形状となっている。

図１３のプローブガイド板１ａにおいて、ねじ止め穴ＳＨの断面形状以外の要素は、前述した第１実施形態の図６のプローブガイド板１と同一である。

そして、前述した第１実施形態の図９と同様に、第２実施形態のプローブガイド板１ａを使用してプローブ装置を構築することができる。

第２実施形態のプローブガイド板１ａは、第１実施形態の図６のプローブガイド板１と同様な効果を奏する。

さらには、第２実施形態では、ねじ止め穴ＳＨを別の工程で形成するため、第１実施形態に比べてコスト的には不利になるが、プローブガイド板１ａのねじ止め穴ＳＨの内壁をストレート形状で形成することができる。

このため、前述した図９のプローブ装置２のように、プローブガイド板１ａのねじ止め穴ＳＨから中継基板４０に固定用ねじ４８でねじ止めする際に、がたつきが発生するおそれがなく、より強固にねじ止めを行うことができる。

１，１ａ…プローブガイド板、２…プローブ装置、５…シリコン積層基板、１０…第１シリコン基板、１０ａ…第１貫通孔、１０ｂ，１２ｂ，２０ｂ…開口穴、１２…第１シリコン酸化層、１２ａ，１７ａ…開口部、１５，１６，１７…レジスト層、１５ａ，１６ｂ…第１開口部、１５ｂ，１６ｂ…第２開口部、２０…第２シリコン基板、２０ａ…第２貫通孔、３０…第２シリコン酸化層、４０…中継基板、４０ａ…ねじ穴、４２…基板本体、４４…プローブ端子、４６…電極、４８…固定用ねじ、５０…半導体チップ、５２…バンプ電極、Ａ…中央部、Ｂ…周縁部、Ｎ…ノッチ部、ＳＨ…ねじ止め穴。

Claims (10)

1. 第１貫通孔が形成された第１シリコン基板と、
   前記第１シリコン基板の上に形成され、前記第１貫通孔が配置された領域上に開口部が設けられた第１シリコン酸化層と、
   前記第１シリコン酸化層の上に配置され、前記第１貫通孔に対応する位置に第２貫通孔が形成された第２シリコン基板と、
   前記第１シリコン基板及び前記第２シリコン基板の露出面に形成された第２シリコン酸化層と
   を有することを特徴とするプローブガイド板。
2. 前記第１シリコン基板の第１貫通孔の内壁の上端部にノッチ部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブガイド板。
3. 前記第１シリコン酸化層の開口部の内壁は、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔よりも外側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブガイド板。
4. 前記プローブガイド板の周縁部にねじ止め穴が貫通して形成されており、
   前記ねじ止め穴の内壁は、ストレート形状、又は、前記第１シリコン酸化層の内壁が外側に食い込むアンダーカット形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプローブガイド板。
5. 第１貫通孔が形成された第１シリコン基板と、
   前記第１シリコン基板の上に形成され、前記第１貫通孔が配置された領域上に開口部が設けられた第１シリコン酸化層と、
   前記第１シリコン酸化層の上に配置され、前記第１貫通孔に対応する位置に第２貫通孔が形成された第２シリコン基板と、
   前記第１シリコン基板及び前記第２シリコン基板の露出面に形成された第２シリコン酸化層と、
   前記第１シリコン基板の第１貫通孔の内壁の上端部に形成されたノッチ部と
   を備えたプローブガイド板と、
   前記プローブガイド板の第２貫通孔から第１貫通孔に挿入されたプローブ端子と
   を有することを特徴とするプローブ装置。
6. 第１シリコン基板、第１シリコン酸化層及び第２シリコン基板が順に積層されたシリコン積層基板を用意する工程と、
   前記第１シリコン基板に第１貫通孔を形成し、前記第２シリコン基板に第２貫通孔を形成することを順不同に行い、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とを対応する位置に配置する工程と、
   前記第１シリコン酸化層を等方性エッチングでエッチングして、前記第１貫通孔が配置された領域上に前記第１シリコン酸化層の開口部を形成する工程と、
   前記第１シリコン基板及び前記第２シリコン基板の露出面に第２シリコン酸化層を形成する工程と
   を有することを特徴とするプローブガイド板の製造方法。
7. 前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔を形成する工程において、
   前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔は、前記第１シリコン基板及び前記第２シリコン基板をそれぞれ異方性ドライエッチングでエッチングすることにより形成され、
   前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔の各内壁の前記第１シリコン酸化層側の端部にノッチ部が形成されることを特徴とする請求項６に記載のプローブガイド板の製造方法。
8. 前記第１シリコン酸化層の開口部を形成する工程において、
   前記等方性エッチングは、フッ化水素ガスを使用するドライエッチングによって行われることを特徴とする請求項６又は７に記載のプローブガイド板の製造方法。
9. 前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔を形成する工程において、
   前記第１シリコン基板及び前記第２シリコン基板の各周縁部の対応する位置に開口穴をそれぞれ形成し、
   前記第１シリコン酸化層の開口部を形成する工程は、
   前記第１シリコン基板及び前記第２シリコン基板の各開口穴を通して前記第１シリコン酸化層をエッチンングして、ねじ止め穴を形成することを含むことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載のプローブガイド板の製造方法。
10. 前記第１シリコン酸化層の開口部を形成する工程の後であって、前記第２シリコン酸化層を形成する工程の前に、
    前記第２シリコン基板の周縁部の上面から前記第１シリコン基板の下面まで貫通加工して、ねじ止め穴を形成する工程を有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載のプローブガイド板の製造方法。

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