JP6341634B2 - プローブガイド板及びその製造方法、半導体検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、プローブガイド板及びその製造方法、並びにプローブガイド板を用いた半導体検査装置に関する。

従来から、半導体装置の検査工程においては、プローブガイド板のガイド孔にプローブ針が挿入された半導体検査装置が用いられていた。具体的には、半導体検査装置のプローブ針の先端を、半導体装置の電極パッドに直接押し当て、外部の半導体検査システムと半導体装置とを一時的に電気的に接続することにより、電気的特性の検査が行われていた。

プローブガイド板の材料としては、例えば、セラミックスやシリコン等が用いられていた。セラミックス製のプローブガイド板は、例えば、マシナブルセラミックス等を焼結後、ドリル加工法でガイド孔を形成することにより作製される。ドリル加工法による小径孔の加工は困難であり、孔数が多くなった場合に加工費用が増大する問題がある。

一方、シリコン製のプローブガイド板は、例えば、フォトリソグラフィ法によるパターニング及びドライエッチングによりガイド孔を形成し、ガイド孔内等に絶縁性を確保するために熱酸化法等によりシリコン酸化膜を形成することにより作製される。フォトリソグラフィ法によるパターニング及びドライエッチングによりガイド孔を一括形成するため，ガイド孔数により加工費は変化せず高密度な孔加工に有利である。

但し、一般的なシリコン及びシリコン酸化膜の破壊靭性値は約１ＭＰａ・ｍ^１／２であり、一般的なアルミナセラミックスの破壊靭性値である約４ＭＰａ・ｍ^１／２に比べて小さい。従って、シリコン製のプローブガイド板では、プローブ針の摺動性を確保するために、シリコン酸化膜を厚く（例えば、５μｍ程度）形成する必要がある。

特開２０１２−９３１２７号公報

しかしながら、シリコン製のプローブガイド板において、シリコン酸化膜を厚く形成すると、シリコンとシリコン酸化膜の熱膨張係数差により、プローブガイド板に反りが発生するという問題があった。更に、このような反りは、ガイド孔が高密度になるほど顕著になる傾向が見られた。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、反りを低減可能なシリコン製のプローブガイド板等を提供することを課題とする。

本プローブガイド板は、対象物を検査するための電気信号をプローブ針を介して入出力する半導体検査装置に用いられるプローブガイド板であって、シリコン基板と、前記シリコン基板の一方の面から他方の面に貫通し、前記プローブ針が挿入される貫通孔と、前記貫通孔の前記一方の面側の端部に設けられ、前記一方の面に近づくに従って孔の大きさが拡大する第１テーパ部と、前記貫通孔の前記他方の面側の端部に設けられ、前記他方の面に近づくに従って孔の大きさが拡大する第２テーパ部と、前記第１テーパ部及び前記第２テーパ部を含む前記貫通孔の内壁面に形成されたシリコン酸化膜と、を有し、前記貫通孔の内壁面に形成されたシリコン酸化膜の膜厚は３μｍ以上１０μｍ以下であり、前記シリコン基板の一方の面の全体及び他方の面の全体において、シリコンが露出していることを要件とする。

開示の技術によれば、反りを低減可能なシリコン製のプローブガイド板等を提供できる。

第１の実施の形態に係る半導体検査装置を例示する断面図である。 第１の実施の形態に係る半導体検査装置に用いるプローブガイド板を例示する図である。 第１の実施の形態に係る半導体検査装置に用いるプローブガイド板の製造工程を例示する図（その１）である。 第１の実施の形態に係る半導体検査装置に用いるプローブガイド板の製造工程を例示する図（その２）である。 第１の実施の形態の変形例１に係る半導体検査装置に用いるプローブガイド板を例示する図である。 第１の実施の形態の変形例２に係る半導体検査装置に用いるプローブガイド板を例示する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
まず、第１の実施の形態に係る半導体検査装置の構造について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る半導体検査装置を例示する断面図である。図２は、第１の実施の形態に係る半導体検査装置に用いるプローブガイド板を例示する図であり、図２（ａ）が平面図、図２（ｂ）が部分拡大断面図である。図１及び図２において、Ｘ方向は後述するシリコン基板１１の一方の面１１ａと平行な方向、Ｙ方向はＸ方向に垂直な方向（紙面奥行き方向）をそれぞれ示している。又、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向に垂直な方向（シリコン基板１１の厚さ方向）を示している（以降の図においても同様）。又、便宜上、図２（ａ）において、シリコン酸化膜１２を梨地模様で示している。

図１及び図２を参照するに、第１の実施の形態に係る半導体検査装置１は、対象物を検査するための電気信号をプローブ針２２を介して入出力する半導体検査装置である。半導体検査装置１は、プローブガイド板１０と、中継基板２０と、ホルダ３０とを有し、プローブガイド板１０と中継基板２０とは、ホルダ３０により固定（位置決め及び保持）されている。

図１において、２００は、半導体検査装置１が検査する対象物の一例である半導体装置を示している。半導体装置２００には電極パッド２１０が設けられている。なお、図１では、半導体検査装置１のプローブ針２２が半導体装置２００の電極パッド２１０に接触している状態（検査状態）を示しているが、半導体検査装置１をＺ方向に可動することで、プローブ針２２と電極パッド２１０とを非接触状態にできる。

プローブガイド板１０は、シリコン基板１１と、シリコン酸化膜１２とを有する。シリコン基板１１には貫通孔１１１が形成されている。シリコン基板１１の平面形状は、例えば、３〜７ｃｍ角程度の正方形状とすることができる。シリコン基板１１の厚さ（Ｚ方向）は、例えば、１００〜３００μｍ程度とすることができる。なお、平面形状とは、対象物を図１及び図２のＺ方向から視た形状である。

貫通孔１１１は、シリコン基板１１の一方の面１１ａから他方の面１１ｂに貫通する孔である。貫通孔１１１は、例えば、所定のピッチで縦横に配列されている。但し、貫通孔１１１の配列形態は、検査する対象物の電極の配列に合わせて任意に設定できる。貫通孔１１１の配設ピッチは、適宜選択することが可能であるが、例えば、６０〜１００μｍ程度とすることができる。貫通孔１１１の平面形状（後述の第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙを除く部分の平面形状）は、例えば、一辺の長さが４０〜８０μｍ程度の正方形状とすることができる。但し、貫通孔１１１の平面形状は、長方形状や円形状、楕円形状等であっても構わない。

貫通孔１１１のシリコン基板１１の一方の面１１ａ側の端部には、一方の面１１ａに近づくに従って孔の大きさが拡大する（断面視において、一方の面１１ａに近づくに従って拡幅する）第１テーパ部１１１ｘが形成されている。貫通孔１１１のシリコン基板１１の他方の面１１ｂ側の端部には、他方の面１１ｂに近づくに従って孔の大きさが拡大する（断面視において、他方の面１１ｂに近づくに従って拡幅する）第２テーパ部１１１ｙが形成されている。第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙのシリコン基板１１の一方の面１１ａ及び他方の面１１ｂに対する傾斜角θは、例えば、５５度程度とすることができる。

シリコン酸化膜１２は、シリコン基板１１の一方の面１１ａ及び他方の面１１ｂ並びに第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙを含む貫通孔１１１の内壁面に形成されている。シリコン酸化膜１２は、シリコン基板１１と後述するプローブ針２２との間を絶縁するための膜である。

ｔ_１は、シリコン基板１１の一方の面１１ａに形成されたシリコン酸化膜１２の膜厚を示している（以降、膜厚ｔ_１とする）。ｔ_２は、シリコン基板１１の他方の面１１ｂに形成されたシリコン酸化膜１２の膜厚を示している（以降、膜厚ｔ_２とする）。ｔ_３は、第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙを含む貫通孔１１１の内壁面に形成されたシリコン酸化膜１２の膜厚を示している（以降、膜厚ｔ_３とする）。シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_１、ｔ_２、及びｔ_３は、例えば、１〜３μｍの範囲内の略同一の値とすることができる。

なお、発明者らの検討により、シリコン酸化膜１２の膜厚が０．５μｍ未満であると十分な絶縁信頼性を確保できず、５μmより厚くとなるとプローブガイド板１０の反りが大きくなることがわかっている（後述の実施例参照）。シリコン酸化膜１２の膜厚が厚くなるとプローブガイド板１０の反りが大きくなる理由は、シリコンの熱膨張係数（約３ｐｐｍ／℃）とシリコン酸化膜（熱酸化膜）の熱膨張係数（約０．３ｐｐｍ／℃）に差があるためである。

中継基板２０は、基板本体２１と、プローブ針２２と、電極２３とを有する。基板本体２１の材料としては、例えば、セラミック、シリコン、ガラス、絶縁性樹脂（エポキシ系樹脂等）等を用いることができる。基板本体２１の厚さは、例えば、０．５〜２ｍｍ程度とすることができる。

中継基板２０には、中継基板２０を貫通し、一端が中継基板２０のプローブガイド板１０側の面から突出し、他端が中継基板２０のプローブガイド板１０側とは反対側の面に形成された電極２３と接続された複数のプローブ針２２が設けられている。各プローブ針２２は、検査する対象物の一例である半導体装置２００の各電極パッド２１０に対応する位置に設けられている。

各プローブ針２２の一端は、中継基板２０のプローブガイド板１０側の面から突出し、更に、プローブガイド板１０の各貫通孔１１１内を経由して、プローブガイド板１０のシリコン基板１１の他方の面１１ｂから突出している。シリコン基板１１の他方の面１１ｂから突出した各プローブ針２２は、半導体装置２００の電極パッド２１０と接触して電気的導通をとる。このように、各貫通孔１１１は、各貫通孔１１１に挿入される各プローブ針２２をガイドする機能を有する。

各プローブ針２２は、半導体装置２００の電極パッド２１０と繰り返し接触する部分であるため、固くて変形や摩耗をしづらい材料を用いると好適であり、例えばニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）等を用いることができる。なお、図１の例では、各プローブ針２２は直線形状とされているが、電極２３のピッチを電極パッド２１０のピッチよりも広くし、各プローブ針２２を両者のピッチ変換を可能とする屈曲した形状等としてもよい。

中継基板２０の電極２３は、配線基板（図示せず）やインターポーザ（図示せず）等を経由して半導体検査システム（図示せず）と電気的に接続されている。中継基板２０は、半導体装置２００の電極パッド２１０から出力される電気信号を半導体検査システム（図示せず）に中継する機能を有する。又、中継基板２０は、半導体検査システム（図示せず）からの電気信号を中継し、半導体装置２００の電極パッド２１０に入力する機能を有する。

プローブガイド板１０と中継基板２０とは、ホルダ３０により固定（位置決め及び保持）されているが、ホルダ３０は各プローブ針２２と各電極パッド２１０との間で発生する針圧を緩和する機構を有していることが好ましい。

半導体装置２００の検査時には、例えば、半導体装置２００は半導体検査装置１との位置合わせが可能な載置台（図示せず）に載置され、半導体検査装置１の各プローブ針２２と半導体装置２００の各電極パッド２１０とが位置合わせされる。半導体検査装置１は、Ｚ方向に可動できるように構成されている。そして、半導体検査装置１がＺ方向（半導体装置２００の方向）に可動することにより、各プローブ針２２が半導体装置２００の各電極パッド２１０に所定の力で押圧され、各プローブ針２２の先端部が、各電極パッド２１０の上面と接触する。

各プローブ針２２が各電極パッド２１０と接触することにより、各電極パッド２１０は、半導体検査システム（図示せず）と電気的に接続される。その結果、半導体検査システム（図示せず）は、半導体装置２００の電気的特性の検査を行うことができる。電気的特性の検査としては、例えば、半導体装置２００の各回路間の導通の良否を判別するプロービング検査や、高温中において熱的又は電気的ストレスを回路に付与して不良を加速選別するバーンイン検査を挙げることができる。又、最終的に高周波で検査を行う最終検査等を挙げることができる。

次に、第１の実施の形態に係るプローブガイド板の製造方法について説明する。図３及び図４は、第１の実施の形態に係る半導体検査装置に用いるプローブガイド板の製造工程を例示する図である。

まず、図３（ａ）に示す工程では、最終的にシリコン基板１１となるウェハ１１０を準備し、ウェハ１１０の一方の面１１０ａに貫通孔１１１に対応する開口部３１０ｘを有するレジスト層３００（ネガ、ポジのどちらでもよい）を形成する。ウェハ１１０としては、例えば６インチ（約１５０ｍｍ）、８インチ（約２００ｍｍ）、１２インチ（約３００ｍｍ）等の（１００）面シリコンウェハを用いることができる。ウェハ１１０の厚さは、例えば０．６２５ｍｍ（６インチの場合）、０．７２５ｍｍ（８インチの場合）、０．７７５ｍｍ（１２インチの場合）等とすることができる。なお、本実施の形態では、ウェハの状態で後述する各工程を実施後、個片化する例を示すが、最初にウェハを個片化後、後述する各工程を実施しても構わない。

レジスト層３００を形成するには、ウェハ１１０の一方の面１１０ａ（（１００）面）に、例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂やイミド系樹脂等を含む感光性樹脂組成物からなる液状又はペースト状のレジストを塗布する。或いは、ウェハ１１０の一方の面１１０ａに、例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂やイミド系樹脂等を含む感光性樹脂組成物からなるフィルム状のレジストをラミネートする。そして、塗布又はラミネートしたレジストを露光及び現像することで開口部３１０ｘを形成する。これにより、開口部３１０ｘを有するレジスト層３００が形成される。なお、予め開口部３1０ｘを形成したフィルム状のレジストをウェハ１１０の一方の面１１０ａにラミネートしても構わない。

なお、レジスト層３００を形成する前に、ウェハ１１０の一方の面１１０ａに対してＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）処理をすることが好ましい。この処理により、レジスト層３００とウェハ１１０との密着性を向上できるためである。

次に、図３（ｂ）に示す工程では、レジスト層３００をマスクとしてウェハ１１０の一方の面１１０ａ側からエッチングすることにより、ウェハ１１０の一方の面１１０ａに凹部１１０ｘを形成する。凹部１１０ｘは、例えば、ＳＦ_６（六フッ化硫黄）を用いた反応性イオンエッチング（DRIE：Deep Reactive Ion Etching）等の異方性ドライエッチング法により形成することができる。凹部１１０ｘの配設ピッチは、開口部３１０ｘの配設ピッチに対応し、例えば、６０〜１００μｍ程度とすることができる。凹部１１０ｘの平面形状は、例えば、一辺の長さが４０〜８０μｍ程度の正方形状とすることができる。

次に、図３（ｃ）に示す工程では、図３（ｂ）に示すレジスト層３００を除去し、更に、バックサイドグラインダ等を用いてウェハ１１０の他方の面１１０ｂ（（１００）面）側を研削することにより、ウェハ１１０を薄型化する。研削後（薄型化後）はウェハ１１０を十分に洗浄し、削りカス等を除去することが好ましい。ウェハ１１０の厚さは、例えば、１００〜３００μｍ程度とすることができる。これにより、凹部１１０ｘは、ウェハ１１０を貫通する貫通孔１１１となる。なお、図３（ｂ）に示す工程において、凹部１１０ｘの深さを、図３（ｃ）に示す工程における薄型化後のウェハ１１０の厚さよりも深くしておく必要がある。

次に、図４（ａ）に示す工程では、ウェハ１１０をエッチングすることにより、貫通孔１１１のウェハ１１０の一方の面１１０ａ側の端部に第１テーパ部１１１ｘを、ウェハ１１０の他方の面１１０ｂ側の端部に第２テーパ部１１１ｙを形成する。第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙは、例えば、ウェハ１１０を約９０℃の２５％ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液に所定時間（数分程度）浸漬し、貫通孔１１１の両端部を異方性ウェットエッチングすることで形成できる。

なお、異方性ウェットエッチングの前に、ＴＭＡＨ水溶液の濡れ性を向上させるために、ウェハ１１０に対してエキシマ処理、ＵＶ処理（紫外線照射処理）、又はプラズマ処理等の前処理を行ってもよい。ＴＭＡＨ水溶液の濡れ性を向上させることにより、均一な第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙを形成できる。

第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙのウェハ１１０の一方の面１１０ａ及び他方の面１１０ｂに対する傾斜角θは、例えば、５５度程度とすることができる。なお、第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙは、例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム）、ＥＤＰ（エチレンジアミン・ピロカテコール）等のアルカリ性水溶液を用いた異方性ウェットエッチング法により形成してもよい。

次に、図４（ｂ）に示す工程では、ウェハ１１０の一方の面１１０ａ、他方の面１１０ｂ、並びに第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙを含む貫通孔１１１の内壁面にシリコン酸化膜１２を一体に形成する。シリコン酸化膜１２は、ウェハ１１０の表面近傍の温度を例えば１０００℃以上とするウェット熱酸化法により熱酸化することで形成できる。シリコン基板１１の一方の面１１ａに形成されたシリコン酸化膜１２の膜厚、シリコン基板１１の他方の面１１ｂに形成されたシリコン酸化膜１２の膜厚、及び貫通孔１１１の内壁面に形成されたシリコン酸化膜１２の膜厚は、略同一となる。図２（ｂ）に示したように、シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_１、ｔ_２、及びｔ_３は、例えば、１〜３μｍの範囲内の略同一の値とすることができる。

図４（ｂ）に示す工程の後、シリコン酸化膜１２が形成されたウェハ１１０を所定位置でダイサー等を用いて切断する。これにより、プローブガイド板１０（図１及び図２参照）が完成する。

このように、第１の実施の形態に係るプローブガイド板１０では、貫通孔１１１の両端部に第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙを形成する。これにより、プローブ針２２がプローブガイド板１０に接触した場合に、プローブ針２２及びプローブガイド板１０が破壊するおそれを低減できる。例えば、プローブガイド板１０の貫通孔１１１の角が欠けるおそれを低減できる。

又、第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙによりプローブガイド板１０が破壊するおそれを低減できるため、シリコン基板１１を被覆するシリコン酸化膜１２を従来よりも薄くできる（例えば、１〜３μｍ）。これにより、シリコン基板１１とシリコン酸化膜１２の熱膨張係数の差に起因するプローブガイド板１０の反りを低減できる。

又、第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙを有するため、シリコン基板１１は厚さ方向において対称形状となり、シリコン基板１１の反り（すなわち、プローブガイド板１０の反り）を低減できる。

なお、従来は、プローブ針のガイド孔が高密度化した場合にプローブガイド板の反りが特に顕著であった。しかし、プローブガイド板１０では、シリコン酸化膜１２を薄くすることで反りが低減されているため、プローブ針２２のガイド孔である貫通孔１１１を従来よりも高密度化できる。

〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態では、シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_１、ｔ_２、及びｔ_３を略同一の値とする例を示した。第１の実施の形態の変形例１では、シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_１及びｔ_２をｔ_３よりも薄くする例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例１において、第１の実施の形態と同一構成部分の説明は省略する場合がある。

図５は、第１の実施の形態の変形例１に係る半導体検査装置に用いるプローブガイド板を例示する図であり、図５（ａ）が平面図、図５（ｂ）が部分拡大断面図である。便宜上、図５（ａ）において、シリコン酸化膜１２を梨地模様で示している。なお、第１の実施の形態の変形例１に係る半導体検査装置を例示する断面図は、シリコン酸化膜１２の膜厚を除いて図１と同様であるため、図示は省略する。

図５を参照するに、第１の実施の形態の変形例１に係るプローブガイド板１０Ａは、シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_１及びｔ_２がｔ_３よりも薄い点が、プローブガイド板１０（図１及び図２参照）と相違する。シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_１、ｔ_２、及びｔ_３は、例えば、１〜５μｍの範囲内で、シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_１（≒ｔ_２）＜ｔ_３となるように設定できる。

シリコン基板１１の一方の面１１ａに形成されたシリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_１及び他方の面１１ｂに形成されたシリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_２は、例えば、各々０．５〜２μｍ程度とすることができる。又、第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙを含む貫通孔１１１の内壁面に形成されたシリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_３は、例えば、５μｍ程度とすることができる。

プローブガイド板１０Ａを作製するためには、まず、第１の実施の形態の図３（ａ）〜図４（ａ）と同様の工程を実行する。そして、第１の実施の形態の図４（ｂ）に示す工程で、例えば、ｔ_１、ｔ_２、及びｔ_３が何れも５μｍ程度のシリコン酸化膜１２を形成する。そして、第１の実施の形態の図４（ｂ）に示す工程の後、第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙを含む貫通孔１１１の内部にレジストを充填する。

次に、シリコン基板１１の一方の面１１ａに形成されたシリコン酸化膜１２及び他方の面１１ｂに形成されたシリコン酸化膜１２をエッチングし、各々の膜厚を、貫通孔１１１の内壁面に形成されたシリコン酸化膜の膜厚よりも薄くする。各々の膜厚は、例えば、０．５〜２μｍ程度とすることができる。エッチングとしては、例えば、バッファードフッ酸を用いたウェットエッチングや、ＣＦ_４（テトラフルオロメタン）を用いたドライエッチング等を用いることができる。その後、貫通孔１１１の内部に充填されたレジストを除去し、更に個片化することで、シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_１及びｔ_２がｔ_３よりも薄いプローブガイド板１０Ａが完成する。

このように、第１の実施の形態の変形例１に係るプローブガイド板１０Ａは、第１の実施の形態の効果に加えて、更に以下の効果を奏する。すなわち、プローブガイド板１０Ａの反りへの影響度が大きいと考えられるシリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_１及びｔ_２を薄くし、プローブガイド板１０Ａの反りへの影響度が小さいと考えられるシリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_３をｔ_１及びｔ_２よりも厚い所定の膜厚とする。これにより、シリコン酸化膜１２とプローブ針２２との絶縁性及び摺動性を確保しつつ、プローブガイド板１０Ａの反りをいっそう低減できる。

なお、本実施の形態では、シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_３を５μｍ程度としたが、シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_３はプローブガイド板１０Ａの反りへの影響度が小さいため、より広い範囲で設定可能である。例えば、シリコン酸化膜１２とプローブ針２２との絶縁性や摺動性を考慮しながら、シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_３を３〜１０μｍ程度の範囲内の任意の値に設定することができる。

〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態では、シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_１、ｔ_２、及びｔ_３を略同一の値とする例を示した。第１の実施の形態の変形例２では、シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_１及びｔ_２をゼロとする例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２において、第１の実施の形態と同一構成部分の説明は省略する場合がある。

図６は、第１の実施の形態の変形例２に係る半導体検査装置に用いるプローブガイド板を例示する図であり、図６（ａ）が平面図、図６（ｂ）が部分拡大断面図である。便宜上、図６（ａ）において、シリコン酸化膜１２を梨地模様で示している。なお、第１の実施の形態の変形例２に係る半導体検査装置を例示する断面図は、シリコン酸化膜１２の膜厚を除いて図１と同様であるため、図示は省略する。

図６を参照するに、第１の実施の形態の変形例２に係るプローブガイド板１０Ｂは、シリコン基板１１の一方の面１１ａ及び他方の面１１ｂにシリコン酸化膜１２が形成されていない点が、プローブガイド板１０（図１及び図２参照）と相違する。図２（ｂ）や図５（ｂ）のｔ_１及びｔ_２に相当する部分は、図６（ｂ）には存在しない（ｔ_１＝ｔ_２＝０である）。

第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙを含む貫通孔１１１の内壁面にはシリコン酸化膜１２が形成されている。第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙを含む貫通孔１１１の内壁面に形成されたシリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_３は、例えば、５μｍ程度とすることができる。

プローブガイド板１０Ｂは、第１の実施の形態の変形例１に係るプローブガイド板１０Ａと同様の工程で作製できる。但し、貫通孔１１１の内部に形成されたシリコン酸化膜１２以外のシリコン酸化膜１２をエッチングする際に、シリコン基板１１の一方の面１１ａに形成されたシリコン酸化膜１２及び他方の面１１ｂに形成されたシリコン酸化膜１２を完全に除去する点が相違する。

このように、第１の実施の形態の変形例２に係るプローブガイド板１０Ｂは、第１の実施の形態の効果に加えて、更に以下の効果を奏する。すなわち、プローブガイド板１０Ｂの反りへの影響度が大きいと考えられるシリコン基板１１の一方の面１１ａに形成されたシリコン酸化膜１２及び他方の面１１ｂに形成されたシリコン酸化膜１２を完全に除去する。そして、プローブガイド板１０Ｂの反りへの影響度が小さいと考えられる貫通孔１１１の内部に形成されたシリコン酸化膜１２のみを残す。これにより、シリコン酸化膜１２とプローブ針２２との摺動性を確保しつつ、プローブガイド板１０Ｂの反りをいっそう低減できる。但し、絶縁性に関しては、第１の実施の形態に係るプローブガイド板１０や第１の実施の形態の変形例１に係るプローブガイド板１０Ａの方が優れている。

なお、第１の実施の形態の変形例１と同様に、シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_３を３〜１０μｍ程度の範囲内の任意の値に設定することができる。

［実施例］
第１の実施の形態に係るプローブガイド板１０（図１及び図２参照）において、シリコン酸化膜１２の膜厚（ｔ_１＝ｔ_２＝ｔ_３）を変化された場合のプローブガイド板１０の反りのシミュレーションを行った。なお、シリコン基板１１の平面形状は矩形状で２５ｍｍ×２０ｍｍ、シリコン基板１１の厚さは１５０μｍとした。又、貫通孔１１１の平面形状（第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙを除く部分の平面形状）は一辺の長さが２５０μｍの正方形状とし、３００μｍの配設ピッチで３００個の貫通孔１１１を設けた。シミュレーションの結果を表１に示す。

表１に示すように、シリコン酸化膜１２の膜厚（ｔ_１＝ｔ_２＝ｔ_３）が薄いほど、プローブガイド板１０の反り量が小さくなることが確認された。

前述のように、シリコンの熱膨張係数は約３ｐｐｍ／℃、シリコン酸化膜の熱膨張係数は約０．３ｐｐｍ／℃である。このような熱膨張係数差によりプローブガイド板１０に反りが発生し、シリコン酸化膜１２が厚くなるほど熱膨張係数差の影響が顕著に現れ、反り量が大きくなったと考えられる。

なお、シリコン基板１１の厚さ方向に形成されたシリコン酸化膜１２のプローブガイド板１０の反りへの影響度は小さいと考えられる。つまり、第１テーパ部１１１ｘ及び第２テーパ部１１１ｙを含む貫通孔１１１の内壁面に形成されたシリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_３のプローブガイド板１０の反りへの影響は小さいと考えられる。そこで、シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_１、ｔ_２、及びｔ_３を全て薄くせずに、シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_１及びｔ_２のみを薄くすることにより（ｔ_１＝ｔ_２＝０の場合も含む）、プローブガイド板１０の反りを低減できると考えられる。

シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_３を薄くせずに、膜厚ｔ_１及びｔ_２のみを薄くすることにより（ｔ_１＝ｔ_２＝０の場合も含む）、シリコン酸化膜１２とプローブ針２２との絶縁性及び摺動性を確保しつつ、プローブガイド板１０の反りを低減できる点で有用である。

つまり、シリコン酸化膜１２とプローブ針２２との絶縁性及び摺動性を確保するためにはシリコン酸化膜１２を厚くすることが好ましく、プローブガイド板１０の反りを低減するためにはシリコン酸化膜１２を薄くすることが好ましい。シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_３を薄くせずに、シリコン酸化膜１２の膜厚ｔ_１及びｔ_２のみを薄くすることにより（ｔ_１＝ｔ_２＝０の場合も含む）、これらを両立できる点で有用である。

以上、好ましい実施の形態及びその変形例、実施例について詳説した。しかし、上述した実施の形態及びその変形例、実施例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例、実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

１ 半導体検査装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ プローブガイド板
１１ 基板本体
１１ａ、１１０ａ 一方の面
１１ｂ、１１０ｂ 他方の面
１２ シリコン酸化膜
２０ 中継基板
２１ 基板本体
２２ プローブ針
２３ 電極
３０ ホルダ
１１０ ウェハ
１１０ｘ 凹部
１１１ 貫通孔
１１１ｘ、１１１ｙ テーパ部
３００ レジスト層
３１０ｘ 開口部

Claims (6)

1. 対象物を検査するための電気信号をプローブ針を介して入出力する半導体検査装置に用いられるプローブガイド板であって、
   シリコン基板と、
   前記シリコン基板の一方の面から他方の面に貫通し、前記プローブ針が挿入される貫通孔と、
   前記貫通孔の前記一方の面側の端部に設けられ、前記一方の面に近づくに従って孔の大きさが拡大する第１テーパ部と、
   前記貫通孔の前記他方の面側の端部に設けられ、前記他方の面に近づくに従って孔の大きさが拡大する第２テーパ部と、
   前記第１テーパ部及び前記第２テーパ部を含む前記貫通孔の内壁面に形成されたシリコン酸化膜と、を有し、
   前記貫通孔の内壁面に形成されたシリコン酸化膜の膜厚は３μｍ以上１０μｍ以下であり、
   前記シリコン基板の一方の面の全体及び他方の面の全体において、シリコンが露出していることを特徴とするプローブガイド板。
2. 前記一方の面及び前記他方の面は、前記シリコン基板の（１００）面であることを特徴とする請求項１記載のプローブガイド板。
3. 請求項１又は２記載のプローブガイド板と、
   前記貫通孔に挿入されたプローブ針と、を有し、
   対象物を検査するための電気信号を前記プローブ針を介して入出力することを特徴とする半導体検査装置。
4. 対象物を検査するための電気信号をプローブ針を介して入出力する半導体検査装置に用いられるプローブガイド板の製造方法であって、
   シリコン基板の一方の面から他方の面に貫通し、前記プローブ針が挿入される貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔が形成された前記シリコン基板を異方性ウェットエッチングし、前記貫通孔の前記一方の面側の端部に、前記一方の面に近づくに従って孔の大きさが拡大する第１テーパ部を形成すると共に、前記貫通孔の前記他方の面側の端部に前記他方の面に近づくに従って孔の大きさが拡大する第２テーパ部を形成する工程と、
   前記シリコン基板を熱酸化し、前記第１テーパ部及び前記第２テーパ部を含む前記貫通孔の内壁面にシリコン酸化膜を形成する工程と、を有し、
   前記貫通孔の内壁面に形成されたシリコン酸化膜の膜厚は３μｍ以上１０μｍ以下であり、
   前記シリコン基板の一方の面の全体及び他方の面の全体において、シリコンが露出することを特徴とするプローブガイド板の製造方法。
5. 前記一方の面及び前記他方の面は、前記シリコン基板の（１００）面であることを特徴とする請求項４記載のプローブガイド板の製造方法。
6. 前記第１テーパ部及び前記第２テーパ部を形成する工程の前に、前記シリコン基板に対してエキシマ処理、紫外線照射処理、又はプラズマ処理を行い、
   前記第１テーパ部及び前記第２テーパ部を形成する工程では、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて異方性ウェットエッチングを行うことを特徴とする請求項４又は５記載のプローブガイド板の製造方法。

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