(57)【要約】【課題】  金属酸化物や窒化物のセラミック材にレーザーを照射して穿孔等の加工を施すと、被加工部に分解反応による金属が生成し、加工断面やその周辺に溶融分解物が付着する。そのような溶融付着物を除去するため、レーザー加工後に酸によるエッチング処理を施す等、複数の解決策が提案されているが、未だ満足できるレベルに達していない。【解決手段】  セラミック材の被加工部にレーザーを照射してレーザー加工を施し、その後の被加工部（孔７）の加工断面に前記レーザー加工時のレーザーの照射方向とほぼ同方向に向けてサンドブラスト加工のためのメディアを噴射することにより該加工断面を研削してなるセラミック製品１を提供する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック材の被加工部にレーザーを照射してレーザー加工を施し、その後の被加工部の加工断面に前記レーザー加工時のレーザーの照射方向とほぼ同方向に向けてサンドブラスト加工のためのメディアを噴射することにより該加工断面を研削してなるセラミック製品。
【請求項２】
半導体製造用の治具であることを特徴とする請求項１記載のセラミック製品。
【請求項３】
検査用の治具であることを特徴とする請求項２記載のセラミック製品。
【請求項４】
電子回路デバイス検査用プローブが通る孔を有するプローブカード用ガイドであることを特徴とする請求項３記載のセラミック製品。
【請求項５】
電子回路デバイス検査用プローブと、該プローブを保持する基板と、請求項４に記載のセラミック製品であるプローブカード用ガイドとを含むプローブカード。
【請求項６】
セラミック材の被加工部にレーザーを照射してレーザー加工を施し、その後の被加工部の加工断面に前記レーザー加工時のレーザーの照射方向とほぼ同方向に向けてサンドブラスト加工のためのメディアを噴射するようにしたセラミック製品の製造方法。
【請求項７】
前記レーザー加工によってセラミック材に穿孔するようにしたことを特徴とする請求項６記載のセラミック製品の製造方法。
【請求項８】
レーザー加工による孔の直径が１０μｍ〜２００μｍであることを特徴とする請求項７記載のセラミック製品の製造方法。
【請求項９】
サンドブラスト加工に用いるメディアは、粒径１μｍ〜１５０μｍの範囲内にあり且つ最大粒径が前記孔の直径を越えないものであることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のセラミック製品の製造方法。
【請求項１０】
サンドブラスト加工のためのメディア噴射によるセラミック材の表面厚みの減少量が２００μｍ以下であるようにした請求項６乃至９のいずれか１項に記載のセラミック製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック材を使ったセラミック製品及びプローブカード並びにセラミック製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、レーザー加工技術の進歩により、セラミック材にレーザーを照射して切断、穿孔、彫り込み等の加工を施すことが可能である。そしてそのようなレーザー加工を駆使して製造されるセラミック製品も多々存在する。
【０００３】
しかして、セラミック材が金属酸化物や窒化物である場合、そのセラミック材に炭酸ガスレーザー加工やＹＡＧレーザー加工を施すと、セラミック材の被加工部に分解反応による金属が生成し、加工断面やその周辺に溶融分解物が付着する。この溶融分解物はセラミックの絶縁性を損なうおそれがあるため、絶縁を要する電子部品等のセラミック製品にとって有害である。また、半導体を加熱処理する際に受け台として使用するようなセラミック製品の場合、処理時の加熱で溶融分解物が再溶融して半導体等に付着するおそれがある。
そのためレーザー加工時に吹き付けるアシストガスの吹付け圧を高めて溶融分解物の飛散を促したり、レーザー加工後に超音波洗浄する等の対策がとられているものの、溶融付着物の完全なる除去は難しい。
そこで、そのようなセラミック材のレーザー加工により発生する溶融付着物を除去するため、例えば特許文献１に示されているように、レーザー加工後に酸によるエッチング処理を施すようにする等、複数の解決策が提案されている。
【特許文献１】特公平７−５５４９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エッチング処理により溶融付着物を除去する特許文献１の方法は、溶融付着物が完全な金属である場合に有効性を発揮するが、溶融付着物には酸化物の状態になっていて完全な金属とはいえない部分も存在するため、エッチングされ難い部分が残って斑になるおそれがあった。また、強力な酸を使用するとセラミック材自体が腐食し、セラミック特性が低下するおそれもあった。
【０００５】
また、上記以外にも、セラミック材に予め保護層を設けてからレーザー加工を施し、加工後に前記保護層を溶解除去して溶融付着物を除去する方法があるが、この場合には、セラミック材の表面に付着した溶融物の除去はできても、レーザー加工後の加工断面に生ずる溶融付着物に対しては全く意味がない。
【０００６】
また、設計値より小径の孔をレーザーで穿設し、その孔を設計値まで機械的に切削拡張して溶融付着物を削り取る方法もあるが、そのような方法では手間やコストが余分に掛かり、また、直径１ｍｍ以下の微細な孔が加工できない問題がある。
【０００７】
以上のように、セラミック材にレーザーを照射した際に発生する溶融付着物に対し、従来の除去方法は、未だ満足できるレベルに達していない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載したように、セラミック材の被加工部にレーザーを照射してレーザー加工を施し、その後の被加工部の加工断面に前記レーザー加工時のレーザーの照射方向とほぼ同方向に向けてサンドブラスト加工のためのメディアを噴射することにより該加工断面を研削してなるセラミック製品を提供する。
また、請求項２に記載したように、半導体製造用の治具である請求項１記載のセラミック製品を提供する。
また、請求項３に記載したように、検査用の治具である請求項２記載のセラミック製品を提供する。
また、請求項４に記載したように、電子回路デバイス検査用プローブが通る孔を有するプローブカード用ガイドである請求項３記載のセラミック製品を提供する。
また、請求項５に記載したように、電子回路デバイス検査用プローブと、該プローブを保持する基板と、請求項４に記載のセラミック製品であるプローブカード用ガイドとを含むプローブカードを提供する。
【０００９】
また、請求項６に記載したように、セラミック材の被加工部にレーザーを照射してレーザー加工を施し、その後の被加工部の加工断面に前記レーザー加工時のレーザーの照射方向とほぼ同方向に向けてサンドブラスト加工のためのメディアを噴射するようにしたセラミック製品の製造方法を提供する。
また、請求項７に記載したように、前記レーザー加工によってセラミック材に穿孔するようにした請求項６記載のセラミック製品の製造方法を提供する。
また、請求項８に記載したように、レーザー加工による孔の直径が１０μｍ〜２００μｍである請求項７記載のセラミック製品の製造方法を提供する。
また、請求項９に記載したように、サンドブラスト加工に用いるメディアは、粒径１μｍ〜１５０μｍの範囲内にあり且つ最大粒径が前記孔の直径を越えないものである請求項６乃至８のいずれか１項に記載のセラミック製品の製造方法を提供する。
また、請求項１０に記載したように、サンドブラスト加工のためのメディア噴射によるセラミック材の表面厚みの減少量が２００μｍ以下であるようにした請求項６乃至９のいずれか１項に記載のセラミック製品の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
レーザー加工後の加工断面に対し、レーザー加工時のレーザーの照射方向とほぼ同方向に向けてサンドブラスト加工のためのメディアを噴射すると、その一部は通常のサンドブラスト加工と同じくセラミック材の表面に真っ向から衝突し、残りは前記加工断面に沿って勢いよく通過する。メディアが真っ向から衝突するセラミック材表面の溶融付着物は、サンドブラスト加工と同じ原理で除去される。一方、加工断面に沿って流れるメディアは、加工断面の表面を覆う溶融付着物を瞬く間に浸食し、斑なく削り取る。なお、加工断面に沿って流れるメディアが、加工断面の表面を覆う溶融付着物を削り取る作用効果については、後述する試験により確認されている。
よって本発明のセラミック製品は、レーザー加工につきものであった溶融付着物の残存がなく、レーザー加工による高精度等の利益が最大限に生かされる効果がある。
【００１１】
また、本発明のセラミック製品の製造方法は、微細な孔を有する場合に優れた有効性を発揮するものであり、レーザー加工による孔の直径が２００μｍ以下でである場合に特に有用である。また、レーザー加工による孔の直径が１０μｍ未満ではサンドブラスト加工のためのメディアが孔に詰まるおそれがある。従って本発明のセラミック製品の製造方法は、請求項８に記載したようにレーザー加工による孔の直径が１０μｍ〜２００μｍである場合に最も高い有用性を発揮する。
【００１２】
また、サンドブラスト加工に用いるメディアは、直径１μｍ未満では加工性に劣り、また、直径１５０μｍを越えると研削過多による孔の拡大が懸念される。従って前記メディアは、請求項９に記載したように粒径１μｍ〜１５０μｍの範囲内にあり且つ最大粒径が前記孔の直径を越えないものを使用するのが最もよい。
【００１３】
また、サンドブラスト加工のためのメディアを噴射したことによるセラミック材の表面厚みの減少量が２００μｍを越えると、孔の口周りの変形や局所的な削れなどが大きく、精度の維持が困難になる。従って、前記表面厚みの減少量が２００μｍ以下になるようにすれば、孔の口周りの変形や局所的な削れが抑制できるから高精度のセラミック製品が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、図１、図２はセラミック製品を示す斜視図、図３はセラミック製品の製造方法を説明する要部の縦断面図である。
【００１５】
実施形態のセラミック製品１は、半導体ウエハ２に形成された電子回路（集積回路ともいう。）３の良否を検査するプローブカード１ａ又はそのプローブカード１ａの構成部品であるプローブカード用ガイド１ｂである。
プローブカード１ａは、半導体製造の検査治具として周知のものであり、例えば窒化珪素などのセラミック材で形成した基板４に孔５，５…を開け、その孔５，５…に針状のプローブ６，６…を固着し、さらに該プローブ６，６…にプローブカード用ガイド１ｂを装着してなる。プローブカード用ガイド１ｂは、プローブ６，６…同士の接触等を防止するためのものであり、板状にした例えば窒化珪素などのセラミック材にプローブ６，６…を通すための孔７，７…を穿設してなる。
プローブカード１ａは以上のような構成であり、該プローブカード１ａを昇降装置等のユニット構成部材（図示せず）と組み合わせて検査ユニット（図示せず）とし、前記プローブ６を電子回路３の端子３ａに接触させて通電することにより、その電子回路３が正常に作動するか否かを検査することができる。
【００１６】
ここまでの説明で明らかなように本発明のセラミック製品１には、プローブカード用ガイド１ｂのようにそれ自体がセラミック材であるものと、プローブカード１ａのように構成部品の一部にセラミック材を有するものの全てを包含する。
【００１７】
次にセラミック製品１の製造方法について前記プローブカード用ガイド１ｂを例に図３に基づき説明する。
先ず、図示しないがプローブカード用ガイド１ｂの穿孔ポイント（被加工部）にレーザーを照射して孔７を開ける。そうすると孔７の加工断面である内周面と、孔７の周辺であってプローブカード用ガイド１ｂの表裏面に溶融付着物８が発生する。
【００１８】
次に前記プローブカード用ガイド１ｂをサンドブラスト加工装置９の台９ａ上にセットする。この台９ａとプローブカード用ガイド１ｂの裏面の間には、プローブカード用ガイド１ｂの孔７に連通し且つサンドブラスト加工用のメディア９ｂが通過可能な通気経路１０が設けられている。実施形態のサンドブラスト加工装置９は、台９ａの上面に支持突起９ｃ，９ｃ…を設け、該支持突起９ｃ，９ｃ…でプローブカード用ガイド１ｂを受け支えることにより前記通気経路１０を形成する。
【００１９】
なお、前記通気経路１０を形成するための手段としては、上記以外にもプローブカード用ガイド１ｂの孔７と連通可能な通気孔（図示せず）を台９ａに貫設してその台９ａ上にプローブカード用ガイド１ｂを直に載せ、もって台９ａの前記通気孔を通気経路とするか、或は台９ａ全体を網板構造にしてプローブカード用ガイド１ｂを台９ａ上に直載せするようにしてもよい。また、プローブカード用ガイド１ｂの端を台９ａに支持させ、プローブカード用ガイド１ｂの裏側にできる広い空間を通気経路１０としてもよい。
【００２０】
次にレーザー加工によって穿設した孔７に対しサンドブラスト加工装置９のノズル９ｄからサンドブラスト加工のためのメディア９ｂを噴射する。メディア９ｂは、粒径１μｍ〜１５０μｍの範囲内にあり且つ最大でも前記孔７の直径を越えない大きさの例えばアルミナ粒を使用する。メディア９ｂの噴射条件は一般的なサンドブラスト加工に準ずればよく、噴射圧、噴射距離、噴射時間などの条件の適宜な組み合わせにより研削量が調整できる。メディア９ｂの噴射方向は、前記レーザー加工時のレーザーの照射方向とほぼ同方向とし、好ましくはレーザーの照射方向と完全に一致させるのがよい。そうすることにより孔７の口周りの形状の崩れが殆どない。もっともレーザー加工時のレーザーの照射方向とメディアの噴射方向を一致させる度合いは比較的緩やかに解してよく、１度〜数度の範囲の傾きは加工結果に実質的な悪影響を及ぼさない。
【００２１】
以上のようにレーザー加工後の加工断面に対し、レーザー加工時のレーザーの照射方向とほぼ同方向に向けてサンドブラスト加工のためのメディア９ｂを噴射すると、図３想像線に示したように一部はセラミック材の表面に真っ向から衝突し、一部は孔７の中を通って通気経路１０に抜ける。メディア９ｂが孔７の中を通り抜けるとき、加工断面に沿って流れるメディア９ｂにより該加工断面の表面を覆う溶融付着物８が瞬く間に浸食され、跡形もなく削り取られる。一方、プローブカード用ガイド１ｂの表面に衝突したメディア９ｂによって加工断面の周辺にある溶融付着物８も同時に除去される。
【００２２】
以上、本発明を実施の形態について説明したが、もちろん本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態ではセラミック製品１としてプローブカード用ガイド１ｂやプローブカード１ａを例示したが、該プローブカード１ａの構成部品である基板４や、図示しないが半導体を加熱処理する場合に使用する受け台や、伸線加工用のセラミック製ダイスなど、レーザー加工が可能なあらゆるセラミック製品１に対し本発明は適用可能である。
また、実施形態ではレーザー加工により孔７を開けるようにしたが、レーザー加工で切断した加工断面にも適用できる。また、実施形態では孔７をレーザー加工により貫通させた例を示したが、レーザーによって孔７又は溝を凹状に彫り込むようになし、最終的にメディア９ｂの噴射で貫通させるようにしてもよい。
【００２３】
なお、特許請求の範囲の請求項６乃至請求項１０に記載のセラミック製品の製造方法は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のセラミック製品を製造するための製造方法を当然に含む。
【実施例１】
【００２４】
本発明の効果を実証するため、次のような試験を行った。
先ず、窒化珪素のセラミック材で厚さ０.４ｍｍの平板状試験片を複数枚製造し、ＹＡＧレーザーにより孔７を加工した。
そして、上記実施形態で説明した方法でサンドブラスト加工装置９から孔７に向けてアルミナ粒のメディア９ｂを噴射し、その後の孔７の加工断面（内周面）の状態と、試験片の表面厚みの減少量と、孔７の形状の崩れを確認した。なお、サンドブラスト加工に代えて超音波洗浄のみを行った例を比較例１１とした。  その試験結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１の結果から明らかなように、レーザー加工により発生する溶融付着物が、サンドブラスト加工のためのメディア９ｂを噴射することにより除去可能であることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】セラミック製品を示す斜視図である。
【図２】セラミック製品を示す斜視図である。
【図３】セラミック製品の製造方法を説明する要部の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  …セラミック製品
１ａ…プローブカード
１ｂ…プローブカード用ガイド
４  …基板
６  …プローブ
７  …孔（被加工部）
９ｂ…メディア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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