(57)【要約】  シリコンに近い熱膨張係数を有するとともに良好な加工性を備えたセラミックス部材、このセラミックス部材を用いて形成されたプローブホルダ、およびセラミックス部材の製造方法を提供する。この目的のため、少なくともマイカと二酸化ケイ素とを混合し、この混合した混合物に対して一方向を指向する外力を作用させ、前記混合物を焼結する。混合物は、マイカの体積含有率が７０〜９０体積％であり、二酸化ケイ素の体積含有率が１０〜３０体積％であればより好ましい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイカと二酸化ケイ素とを含む混合物が焼結されて成り、前記マイカが一方向に配向していることを特徴とするセラミックス部材。
【請求項２】
前記マイカが配向している方向と平行な方向の２０〜２５０℃における熱膨張係数が３〜５×１０-6／℃であることを特徴とする請求項１記載のセラミックス部材。
【請求項３】
前記混合物は、前記マイカの体積含有率が７０〜９０体積％であり、前記二酸化ケイ素の体積含有率が１０〜３０体積％であることを特徴とする請求項１または２記載のセラミックス部材。
【請求項４】
前記マイカは非膨潤性マイカであることを特徴とする請求項１または２記載のセラミックス部材。
【請求項５】
導電性材料から成るプローブを挿通可能な貫通孔を有し、前記プローブを収容するプローブホルダであって、
請求項１または２記載のセラミックス部材を用いて形成された母材を備え、
前記貫通孔は、前記母材において前記マイカが配向する方向と交差する方向に貫通されていることを特徴とするプローブホルダ。
【請求項６】
少なくともマイカと二酸化ケイ素とを混合する混合工程と、
前記混合工程で混合した混合物に対して一方向を指向する外力を作用させる外力作用工程と、
前記混合物を焼結する焼結工程と、
を有することを特徴とするセラミックス部材の製造方法。
【請求項７】
前記外力作用工程および前記焼結工程を、ホットプレス焼結法によって一括して行うことを特徴とする請求項６記載のセラミックス部材の製造方法。
【請求項８】
前記焼結工程における焼結温度が９５０〜１０００℃であることを特徴とする請求項６または７記載のセラミックス部材の製造方法。
【請求項９】
前記焼結工程は、減圧雰囲気中または還元雰囲気中で行うことを特徴とする請求項６または７記載のセラミックス部材の製造方法。
【請求項１０】
前記混合物は、前記マイカの体積含有率が７０〜９０体積％であり、前記二酸化ケイ素の体積含有率が１０〜３０体積％であることを特徴とする請求項６または７記載のセラミックス部材の製造方法。
【請求項１１】
前記マイカは非膨潤性マイカであることを特徴とする請求項６または７記載のセラミックス部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の組成を有する材料を焼結することによって得られるセラミックス部材、このセラミックス部材を用いて形成され、半導体集積回路などの電気特性検査に適用されるプローブを保持するプローブホルダ、およびセラミックス部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体検査や液晶検査に用いられるマイクロコンタクタには、検査対象の回路構造と検査用の信号を送出する回路構造とを電気的に接続するプローブを挿入するため、微細な貫通孔を多数形成した薄板状のプローブホルダが組み込まれている。従来、このプローブホルダを、機械加工が可能な快削性を有するセラミックス部材（マシナブルセラミックス）を用いて形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。このようなマシナブルセラミックスのうち、マイカを含有するマイカ系セラミックスは、そのマイカが有するへき開性によって良好な加工性を実現している。【０００３】
【特許文献１】特許第３６９７９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、マイカ系セラミックスの熱膨張係数は７.５〜１１×１０-6／℃程度であるのに対して、シリコンの熱膨張係数は３.４×１０-6／℃程度であり、両者の熱膨張係数は大きく異なっている。このため、マイカ系セラミックスからなるプローブホルダの場合、シリコンウェハのバーンイン検査のように検査温度が常温〜高温と変化する検査を行うと、上述した熱膨張係数の違いにより、検査不能となる場合があった。以下、この点について説明する。【０００５】
具体的な例として、熱膨張係数が９×１０-6／℃のマイカ系セラミックスを用いてプローブホルダを形成した場合を説明する。ここでは、ウェハに対してプローブを一括してコンタクトさせるタイプのマイクロコンタクタ（プローブカード）に搭載されるプローブホルダを形成し、プローブ挿通孔は、少なくとも常温下で正確なコンタクトを実現するように設計されたものとする。【０００６】
上述した構成を有するプローブホルダを用いてシリコンウェハのバーンイン検査を行うと、温度１５０℃下の検査時には、シリコンウェハの外周付近でそのシリコンウェハとプローブホルダとの間に１２０〜１３０μｍ程度の外周方向への熱膨張差が生じる。このため、マイカ系セラミックスからなるプローブホルダは、温度環境によって、プローブホルダに収容されるプローブの先端が、ウェハ上に設けられる電極パッド（通常８０μｍ角程度の大きさを有する）に正確にコンタクトせず、検査不能となってしまうことがあった。【０００７】
上述した問題を解決するために、検査温度域ごとにプローブ挿通用の貫通孔の位置が微小に異なる複数のプローブホルダをマイカ系セラミックスによって形成する方法も考えられる。しかしながら、この場合には、検査温度域ごとにマイクロコンタクタを取り替えなければならず、検査コストの上昇を招く要因となっていた。【０００８】
また、予めシリコンウェハとプローブホルダとの温度による位置ズレを考慮に入れて貫通孔の位置を定めることも考えられるが、そのための設計上の工夫を施すことによって構成が複雑化したり、製造コストが上昇してしまうという問題があった。【０００９】
これに対して、上述した従来のマイカ系セラミックスよりもガラス系材料の割合が大きいマイカ系セラミックスを形成することも考えられる。ガラス系材料は、熱膨張係数がシリコンよりも小さく１０-7／℃程度である。このため、ガラス系材料の割合が大きいマイカ系セラミックスの熱膨張係数は、従来のマイカ系セラミックスの熱膨張係数よりもシリコンの熱膨張係数に近い値を有することとなる。ところが、この場合には、へき開性を有するマイカの割合が従来よりも小さくなるため、従来のマイカ系セラミックスと比較して加工性が劣化するという新たな問題が生じた。【００１０】
以上説明した問題点を全て解決することができる材料として、シリコンに近い熱膨張係数を有するとともに、良好な加工性を有するセラミックス部材を製造する技術が待望されていた。【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シリコンに近い熱膨張係数を有するとともに良好な加工性を備えたセラミックス部材、このセラミックス部材を用いて形成されるプローブホルダ、およびセラミックス部材の製造方法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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るセラミックス部材は、マイカと二酸化ケイ素とを含む混合物が焼結されて成り、前記マイカが一方向に配向していることを特徴とする。【００１３】
また、上記発明において、前記マイカが配向している方向と平行な方向の２０〜２５０℃における熱膨張係数が３〜５×１０-6／℃であるとしてもよい。【００１４】
また、上記発明において、前記混合物は、前記マイカの体積含有率が７０〜９０体積％であり、前記二酸化ケイ素の体積含有率が１０〜３０体積％であるとしてもよい。【００１５】
また、上記発明において、前記マイカは非膨潤性マイカであるとしてもよい。【００１６】
本発明の別な態様は、導電性材料から成るプローブを挿通可能な貫通孔を有し、前記プローブを収容するプローブホルダであって、上記発明に係るセラミックス部材を用いて形成された母材を備え、前記貫通孔は、前記母材において前記マイカが配向する方向と交差する方向に貫通されていることを特徴とする。【００１７】
本発明のさらに別な態様に係るセラミックス部材の製造方法は、少なくともマイカと二酸化ケイ素とを混合する混合工程と、前記混合工程で混合した混合物に対して一方向を指向する外力を作用させる外力作用工程と、前記混合物を焼結する焼結工程と、を有することを特徴とする。【００１８】
また、上記発明において、前記外力作用工程および前記焼結工程を、ホットプレス焼結法によって一括して行うとしてもよい。【００１９】
また、上記発明において、前記焼結工程における焼結温度が９５０〜１０００℃であるとしてもよい。【００２０】
また、上記発明において、前記焼結工程は、減圧雰囲気中または還元雰囲気中で行うとしてもよい。【００２１】
また、上記発明において、前記混合物は、前記マイカの体積含有率が７０〜９０体積％であり、前記二酸化ケイ素の体積含有率が１０〜３０体積％であるとしてもよい。【００２２】
また、上記発明において、前記マイカは非膨潤性マイカであるとしてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、マイカと二酸化ケイ素とを含む混合物を焼結し、前記マイカを一方向に配向させることにより、シリコンに近い熱膨張係数を有するとともに良好な加工性を備えたセラミックス部材、このセラミック部材を用いて形成されたプローブホルダを提供することができる。【００２４】
また、本発明に係るセラミックス部材の製造方法よれば、少なくともマイカと二酸化ケイ素とを混合する混合工程と、前記混合工程で混合した混合物に対して一方向を指向する外力を作用させる外力作用工程と、前記混合物を焼結する焼結工程と、を有することにより、シリコンに近い熱膨張係数を有するとともに良好な加工性を備えたセラミック部材を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係るセラミックス部材の製造方法の概要を示すフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態に係るセラミックス部材を用いて形成したプローブホルダの構成を示す図である。
【図３】図３は、図２に示すプローブホルダの微小領域を拡大した部分拡大図である。
【図４】図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態に係るプローブホルダを用いて構成されたプローブカードの要部の構成を模式的に示す図である。
【図６】図６は、プローブの詳細な構成とプローブホルダにおけるプローブの保持態様を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施例１で行った熱膨張の測定に用いた試験片を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  プローブホルダ
１Ａ、１Ｂ  表面
２  プローブカード
３  プローブ
４  スペーストランスフォーマ
５  インターポーザ
６  配線基板
７  オスコネクタ
８  補強部材
９  シリコンウェハ
１１  貫通孔
１１ａ  大径部
１１ｂ  小径部
３１、３２  針状部材
３３  ばね部材
４１、９１  電極パッド
１０１  焼結体
１０２、１０３  試験片
Ｓ  微小領域
ｗ  配線
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以後、「実施の形態」と称する）を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るセラミックス部材の製造方法の概要を示すフローチャートである。まず、マイカおよび二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を主成分とする原材料を秤量する（ステップＳ１）。本実施の形態で適用するマイカとしては、非膨潤性マイカが好適であるが、その他の合成マイカや天然マイカを適用することも可能である。【００２８】
続いて、ステップＳ１で秤量した物質の混合、分散を行う（ステップＳ２）。具体的には、ステップＳ１で秤量した原材料に水またはアルコール等の溶媒を加えたものを湿式ボールミルによって混合、分散する。続いて、ステップＳ２で得られた混合物をエバポレータに入れて乾燥させ、溶媒を除去する（ステップＳ３）。これにより、マイカおよび二酸化ケイ素の混合物は、フレーク状の集合体となる。この混合物におけるマイカの体積含有率は７０〜９０体積％であり、二酸化ケイ素の体積含有率は１０〜３０体積％である。【００２９】
次に、ステップＳ３によって得られた混合物の集合体を粉砕する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、粉砕後に達成すべき粒度分布に応じて乳鉢および／または乾式ボールミルを用いる。この後、メッシュパスを用いて混合物を分級し（ステップＳ５）、その集合体の平均粒径を小さくし、粒度を均一化する。【００３０】
その後、平均粒径が小さくなり、粒度が均一化された混合物に対して、所定の一方向に外力を作用させ（ステップＳ６）、焼結する（ステップＳ７）。本実施の形態においては、混合物を焼結する方法としてホットプレス焼結法を適用することができる。ホットプレス焼結法は、混合物をホットプレス装置内の金属製の型枠に入れて所定の一方向へプレス加圧しながら焼結する方法である。したがって、ホットプレス焼結法を用いて混合物を焼結する場合には、ステップＳ６の外力作用工程およびステップＳ７の焼結工程が一括して行われる（図１の破線領域で示すステップＨＰ）。なお、このステップＨＰにおけるホットプレス焼結温度は、９００〜１１００℃、より好ましくは９５０〜１０００℃である。【００３１】
一般に、マイカ粒子は鱗片状をなしているため、一方向を指向する外力を作用させることによって鱗片状の表面が外力作用方向と略直交する方向に揃っていく。その結果、混合物は、外力作用方向と直交する方向に配向することとなる。【００３２】
以上説明したステップＳ１〜ステップＳ７により、本実施の形態に係るセラミックス部材が完成する。このようにして製造されたセラミックス部材は、鱗片状をなすマイカ粒子の面方向がほぼ揃うことによって一方向に配向を生じる。その結果、焼結によって得られた焼結体では、外力作用方向の熱膨張係数が１２〜１４×１０-6／℃となるのに対して、配向方向の熱膨張係数が３〜５×１０-6／℃となる。したがって、セラミックス部材の配向方向の熱膨張係数は、シリコンの熱膨張係数３.４×１０-6／℃に近い値となる。【００３３】
本実施の形態に係るセラミックス部材は、検査対象であるシリコンウェハ等の回路基板と検査用の信号を送信する配線基板とを電気的に接続するため、導電性材料によって形成されるプローブを保持するプローブホルダの母材として適用することができる。図２は、本実施の形態に係るプローブホルダの構成を示す図である。また、図３は、図２に示すプローブホルダ１の微小領域Ｓを拡大した部分拡大図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。なお、図面は模式的なものであって、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合もあることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる場合があることは勿論である。【００３４】
図２〜図４に示すプローブホルダ１は、薄い円盤状をなし、シリコンウェハのフルウェハレベルテストに適用されるマイクロコンタクタであるプローブカードの一部をなす（プローブカードの構成については後述する）。プローブホルダ１は、検査対象であるシリコンウェハの配列に応じて配置されるプローブを収容する貫通孔１１が、板厚方向（図４の鉛直方向）に形成されている。貫通孔１１は、検査用の信号を送信する配線側と対向する表面１Ａから板厚方向に穿設された大径部１１ａと、この大径部１１ａと同じ中心軸を有し、大径部１１ａよりも径が小さく、検査時に検査対象のシリコンウェハと対向する表面１Ｂから板厚方向に穿設された小径部１１ｂとを有する。【００３５】
プローブホルダ１では、マイカ粒子の配向方向が、プローブホルダ１の板厚方向すなわち貫通孔１１の貫通方向と直交しているため、図４の水平方向の熱膨張率がシリコンウェハの（水平方向の）熱膨張率と温度によらずに同程度となる。その結果、プローブホルダ１は、温度によらずにプローブをシリコンウェハに対して正確にコンタクトさせることができる。なお、プローブホルダ１におけるマイカ粒子の配向方向は、貫通孔１１の貫通方向と交差していればよいが、上記の如く直交していればより好ましい。【００３６】
プローブホルダ１に貫通孔１１を形成する際には、平面研削盤を用いてセラミックス部材の平面度、平行度を高めた後、表面１Ｂから所定の深さＨbまで小径部１１ｂを形成した後、表面１Ａから所定の深さＨaまでドリル加工を行うことによって大径部１１ａを形成する（Ｈ＝Ｈa＋Ｈb）。なお、大径部１１ａおよび小径部１１ｂを形成する際には、各々の径に適合する超鋼ドリルを用いたドリル加工を行うが、レーザ、エッチング、打抜成形、電子ビーム、イオンビーム、ワイヤ放電等の加工技術を適用してもよい。本実施の形態に係るセラミックス部材では、貫通孔１１のアスペクト比（径ｒに対する孔深さＨbの比Ｈb／ｒ）を１５以上とするような加工を実現することができる。【００３７】
図５は、プローブホルダ１を用いて構成されたプローブカードの要部の構成を模式的に示す図である。同図に示すプローブカード２は、上述したプローブホルダ１と、プローブホルダ１の貫通孔１１に収容保持されるプローブ３と、プローブホルダ１における微細な配線ｗの間隔を変換するスペーストランスフォーマ４と、スペーストランスフォーマ４から出た配線ｗを中継するインターポーザ５と、インターポーザ５によって中継された配線ｗを検査装置へ接続する配線基板６と、配線基板６に設けられて検査装置側に設けられるメスコネクタと接続されるオスコネクタ７と、配線基板６を補強する補強部材８と、を備える。【００３８】
図６は、プローブ３の詳細な構成とプローブホルダ１におけるプローブ３の保持態様を示す図である。プローブ３は、先端がスペーストランスフォーマ４に設けられた電極パッド４１と接触する針状部材３１と、この針状部材３１と相反する向きに表面１Ｂから突出し、シリコンウェハ９の電極パッド９１に接触する針状部材３２と、針状部材３１と針状部材３２との間に設けられて二つの針状部材３１および３２を伸縮自在に連結するばね部材３３とが同軸的に連結されている。針状部材３２の基端部付近にはフランジが形成されており、貫通孔１１の小径部１１ｂと大径部１１ａとの境界をなす段部によって抜け止めされている。プローブ３のプローブホルダ１における具体的な配列パターンは、検査対象であるシリコンウェハ９上の電極パッド９１の配置パターンに応じて定められる。【００３９】
プローブホルダ１は、黒色系の色合いを有しているため、プローブホルダ１の表面でハレーションを起こすことがない。したがって、プローブ３の検出精度および検出速度を向上させることができ、検査自体の時間を短縮することが可能となる。【００４０】
また、プローブホルダ１は、さまざまな条件下での電気特性検査に適用することができる。例えば、プローブホルダ１は、検査対象の温度とプローブホルダ１の母材をなすセラミックス部材の温度とが等しい条件下での電気特性検査のみならず、検査対象の温度が当該セラミックス部材の温度よりも高い条件下での電気特性検査にも適用することができる。【００４１】
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、体積含有率が７０〜９０体積％のマイカと、体積含有率が１０〜３０体積％の二酸化ケイ素とを含む混合物を焼結し、前記マイカを一方向に配向させることにより、シリコンに近い熱膨張係数を有するとともに良好な加工性を備えたセラミックス部材、このセラミック部材を用いて形成されたプローブホルダを提供することができる。【００４２】
また、本実施の形態に係るセラミックス部材の製造方法によれば、少なくともマイカと二酸化ケイ素とを混合することにより、前記マイカの体積含有率が７０〜９０体積％、前記二酸化ケイ素の体積含有率が１０〜３０体積％である混合物を生成する混合工程と、前記混合工程で混合した前記マイカおよび前記二酸化ケイ素を主成分として含む混合物に対して一方向を指向する外力を作用させる外力作用工程と、前記混合物を焼結する焼結工程と、を有することにより、シリコンに近い熱膨張係数を有するとともに良好な加工性を備えたセラミック部材を製造することが可能となる。【００４３】
さらに、本実施の形態に係るプローブホルダによれば、プローブの挿通方向がマイカ粒子の配向方向と直交しているため、プローブがコンタクトする位置の熱膨張による変化がシリコンウェハの熱膨張による変化に追従して起こるため、異なる温度環境下で複数の検査を行うような場合であっても、温度によらずにプローブをシリコンウェハの電極パッドに正確にコンタクトさせることが可能となる。したがって、プローブホルダを温度帯域に応じて交換したりする必要がなくなるため、検査時間を短縮し、検査に要するコストを低減することができる。【００４４】
加えて、本実施の形態では、外力作用工程と焼結工程とをホットプレス焼結法によって一括して行うことにより、セラミックス部材を容易に製造することができる。特に、本実施の形態においては、焼結温度が９５０〜１０００℃程度の高温であるため、生成されたセラミックス部材は黒色系の色合いをなす。したがって、本実施の形態に係るセラミックス部材を用いて形成されたプローブホルダは、実際の検査においてプローブの位置を検出するために画像処理を行う場合に表面でハレーションを起こすことがない。したがって、プローブの位置の検出精度や検出速度を向上させることが可能となる。【００４５】
なお、本実施の形態に係るセラミックス部材の製造方法における外力作用工程および焼結工程は、ホットプレス焼結法に限定されるわけではない。例えば、外力作用工程として、スリップキャスト法を適用してもよい。スリップキャスト法を適用した場合、外力としての重力によってマイカ粒子が型内で沈降し堆積する。これにより、マイカ粒子が配向することとなる。このようにして配向したマイカ粒子を含む集合体を焼結する際には、減圧焼結法や還元雰囲気焼結法などの従来から知られている焼結法を適用すればよい。また、スリップキャスト法を適用した後、ホットプレス焼結法を用いて焼結してもよい。ホットプレス焼結法を用いる場合には、スリップキャスト法によって生じたマイカ粒子の配向方向とホットプレス焼結法における加圧方向とが直交するようにすればよい。【００４６】
ところで、本実施の形態に係るセラミックス部材によって製造可能なプローブホルダは、シリコンウェハ上の電極パッドにプローブを一括してコンタクトさせるフルウェハタイプに限定されるわけではなく、ソケット型のプローブホルダ等として適用することも可能である。また、本実施の形態では、バネ部材によってピンが連結されたピン型プローブを収容するプローブホルダを用いる場合を説明したが、他のタイプのプローブ（ワイヤ型、ブレード型等）を収容するプローブホルダとして上述したセラミックス部材を適用することも可能である。
【実施例１】
【００４７】
次に、本発明の実施例を説明する。本発明の実施例１では、上記実施の形態で説明したセラミックス部材の製造方法を用いることによって、体積含有率が８０体積％のマイカと体積含有率が２０体積％の二酸化ケイ素とを主成分とする混合物からセラミックス部材を生成した。マイカとしては、カリウム（Ｋ），マグネシウム（Ｍｇ），ケイ素（Ｓｉ），酸素（Ｏ），およびフッ素（Ｆ）からなる非膨潤性マイカを適用した。【００４８】
本実施例１においては、外力作用工程および焼結工程をホットプレス焼結法によって一括して行った。ホットプレス焼結を行う際には、６００ｍｍＨｇの窒素雰囲気中で、面圧３５ＭＰａにて一方向へプレス加圧し、焼結温度１０００℃で６時間焼結した。このホットプレス焼結によって得られた焼結体に対し、ホットプレス焼結時の加圧方向の熱膨張およびこの加圧方向と垂直な方向の熱膨張を常温（２０℃）〜２５０℃の間の所定の温度帯域で測定した。この測定は、ＪＩＳ  Ｒ  １６１８（ファインセラミックスの熱機械分析による熱膨張の測定方法）に準拠して行った。【００４９】
図７は、本実施例１で測定に使用した試験片を模式的に示す図であり、具体的には、焼結体１０１（破線で表示）からの試験片の切り出し方を模式的に示している。同図に示す２つの試験片１０２および１０３のうち、試験片１０２は配向方向の熱膨張測定用として作製したものであり、試験片１０３が加圧方向の熱膨張測定用として作製したものである。表１は、この測定結果を温度帯域ごとに示す図である。なお、表１の温度帯域の下限は常温（２０℃程度）である。【００５０】
【表１】
2008013145.tif 000003
【００５１】
この表１から、セラミックス部材の配向方向の熱膨張係数は全ての温度帯域で３.４〜３.８×１０-6／℃程度であり、シリコンの熱膨張係数（３.４×１０-6／℃）に近い値を達成していることがわかる。他方、加圧方向と平行な方向の熱膨張係数は、１１〜１２×１０-6／℃程度であった。この結果、本実施例１に係るセラミックス部材には、熱膨張係数に関する異方性が発現していることが明らかとなった。【００５２】
本実施例１では、セラミックス部材の加工性を確認するため、焼結体から板厚が２.７０ｍｍのセラミックス部材を形成し、このセラミックス部材に対し、超鋼ドリルを用いたドリル加工により、５００個の貫通孔をマトリックス状に形成した。ここでは、貫通孔の径を１６０μｍ（アスペクト比は２.７０／０.１６０＝１６.９）、孔ピッチｐを２００μｍとすることができた。その結果、ピッチ精度として±５μｍを達成することができた。この意味で、本実施例１で製造したセラミックス部材は良好な加工性を有していることが確かめられた。
【実施例２】
【００５３】
本発明の実施例２では、上記実施の形態で説明したセラミックス部材の製造方法を用いることによって、体積含有率が７０体積％のマイカと体積含有率が３０体積％の二酸化ケイ素とを主成分とする混合物からセラミックス部材を生成した。本実施例２においても、上記実施例１と同じ非膨潤性マイカを適用し、ホットプレス焼結法によって焼結を行った。ホットプレス焼結時の焼結条件も、上述した実施例１と同じとした。また、焼結によって得られた焼結体に対しても、上記同様の試験片１０２および１０３を用いてＪＩＳ  Ｒ  １６１８に準拠した測定を異なる温度帯域でそれぞれ行った。測定結果を表２に示す。【００５４】
【表２】
2008013145.tif 000004
【００５５】
この表２から、セラミックス部材の配向方向の熱膨張係数は、全ての温度帯域で３.４〜３.７×１０-6／℃程度であり、シリコンの熱膨張係数（３.４×１０-6／℃）に近い値を達成していることがわかる。他方、加圧方向と平行な方向の熱膨張係数は、１０〜１２×１０-6／℃程度であった。したがって、本実施例２に係るセラミックス部材にも熱膨張係数に関する異方性が発現していることが明らかとなった。【００５６】
本実施例２でも、セラミックス部材の加工性を確認するため、上記実施例１と同様に貫通孔を形成した。その結果、本実施例２で製造したセラミックス部材も、上記実施例１で製造したセラミックス部材と同等の加工性を有することが確かめられた。
【実施例３】
【００５７】
本発明の実施例３では、上記実施の形態で説明したセラミックス部材の製造方法を用いることによって、体積含有率が９０体積％のマイカと体積含有率が１０体積％の二酸化ケイ素とを主成分とする混合物からセラミックス部材を生成した。本実施例３においても、上記実施例１、２と同じ非膨潤性マイカを適用し、ホットプレス焼結法によって焼結を行った。ホットプレス焼結時の焼結条件も、上述した実施例１、２と同じとした。また、焼結によって得られた焼結体に対しても、上記同様の試験片１０２および１０３を用いてＪＩＳ  Ｒ  １６１８に準拠した測定を異なる温度帯域でそれぞれ行った。測定結果を表３に示す。【００５８】
【表３】
2008013145.tif 000005
【００５９】
この表３から、セラミックス部材の配向方向の熱膨張係数は、全ての温度帯域で４.０〜５.０×１０-6／℃程度であり、シリコンの熱膨張係数（３.４×１０-6／℃）に近い値を達成していることがわかる。他方、加圧方向と平行な方向の熱膨張係数は、１１〜１２×１０-6／℃程度であった。したがって、本実施例３に係るセラミックス部材にも熱膨張係数に関する異方性が発現していることが明らかとなった。【００６０】
本実施例３でも、セラミックス部材の加工性を確認するため、焼結体から板厚が２.７０ｍｍのセラミックス部材を形成し、上記実施例１と同様の方法で、１０００個の貫通孔をマトリックス状に形成した。ここでは、貫通孔の径を１６０μｍ（アスペクト比は２.７０／０.１６０＝１６.９）、孔ピッチｐを２００μｍとすることができた。その結果、ピッチ精度として±５μｍを達成することができた。この結果、本実施例３で製造したセラミックス部材も、上記実施例１、２で製造したセラミックス部材と同等の加工性を有することが確かめられた。【００６１】
なお、本発明は、ここでは記載していないさまざまな実施の形態や実施例を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の変更等を施すことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明は、半導体検査や液晶検査に用いられるマイクロコンタクタにおいて、検査対象の回路構造と検査用の信号を送出する回路構造とを電気的に接続するプローブを挿入するプローブホルダの材料として好適である。
【図１】
2008013145.tif 000006
【図２】
2008013145.tif 000007
【図３】
2008013145.tif 000008
【図４】
2008013145.tif 000009
【図５】
2008013145.tif 000010
【図６】
2008013145.tif 000011
【図７】
2008013145.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月15日(2009.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体積含有率が７０〜９０体積％であるマイカと、体積含有率が１０〜３０体積％である二酸化ケイ素とを含む混合物に対して一方向を指向する外力を作用させながら焼結するかまたは該外力を作用させた後で焼結することによって形成され、
前記外力を作用させた方向と直交する方向の２０〜２５０℃における熱膨張係数が３×１０-6〜５×１０-6／℃であることを特徴とするセラミックス部材。
【請求項２】
前記マイカは非膨潤性マイカであることを特徴とする請求項１記載のセラミックス部材。
【請求項３】
導電性材料から成るプローブを挿通可能な貫通孔を有し、前記プローブを収容するプローブホルダであって、
請求項１または２記載のセラミックス部材を用いて形成された母材を備え、
前記貫通孔は、前記母材において前記外力を作用させた方向と平行な方向に貫通されていることを特徴とするプローブホルダ。
【請求項４】
体積含有率が７０〜９０体積％であるマイカと、体積含有率が１０〜３０体積％である二酸化ケイ素とを少なくとも混合する混合工程と、
前記混合工程で混合した混合物に対して一方向を指向する外力を作用させる外力作用工程と、
前記混合物を焼結する焼結工程と、
を有することを特徴とするセラミックス部材の製造方法。
【請求項５】
前記外力作用工程および前記焼結工程を、ホットプレス焼結法によって一括して行うことを特徴とする請求項４記載のセラミックス部材の製造方法。
【請求項６】
前記焼結工程における焼結温度が９５０〜１０００℃であることを特徴とする請求項４または５記載のセラミックス部材の製造方法。
【請求項７】
前記焼結工程は、減圧雰囲気中または還元雰囲気中で行うことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項記載のセラミックス部材の製造方法。
【請求項８】
前記マイカは非膨潤性マイカであることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項記載のセラミックス部材の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の組成を有する材料を焼結することによって得られるセラミックス部材、このセラミックス部材を用いて形成され、半導体集積回路などの電気特性検査に適用されるプローブを保持するプローブホルダ、およびセラミックス部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体検査や液晶検査に用いられるマイクロコンタクタには、検査対象の回路構造と検査用の信号を送出する回路構造とを電気的に接続するプローブを挿入するため、微細な貫通孔を多数形成した薄板状のプローブホルダが組み込まれている。従来、このプローブホルダを、機械加工が可能な快削性を有するセラミックス部材（マシナブルセラミックス）を用いて形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。このようなマシナブルセラミックスのうち、マイカを含有するマイカ系セラミックスは、そのマイカが有するへき開性によって良好な加工性を実現している。
【０００３】
【特許文献１】特許第３６９７９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、マイカ系セラミックスの熱膨張係数は７.５×１０-6〜１１×１０-6／℃程度であるのに対して、シリコンの熱膨張係数は３.４×１０-6／℃程度であり、両者の熱膨張係数は大きく異なっている。このため、マイカ系セラミックスからなるプローブホルダの場合、シリコンウェハのバーンイン検査のように検査温度が常温〜高温と変化する検査を行うと、上述した熱膨張係数の違いにより、検査不能となる場合があった。以下、この点について説明する。
【０００５】
具体的な例として、熱膨張係数が９×１０-6／℃のマイカ系セラミックスを用いてプローブホルダを形成した場合を説明する。ここでは、ウェハに対してプローブを一括してコンタクトさせるタイプのマイクロコンタクタ（プローブカード）に搭載されるプローブホルダを形成し、プローブ挿通孔は、少なくとも常温下で正確なコンタクトを実現するように設計されたものとする。
【０００６】
上述した構成を有するプローブホルダを用いてシリコンウェハのバーンイン検査を行うと、温度１５０℃下の検査時には、シリコンウェハの外周付近でそのシリコンウェハとプローブホルダとの間に１２０〜１３０μｍ程度の外周方向への熱膨張差が生じる。このため、マイカ系セラミックスからなるプローブホルダは、温度環境によって、プローブホルダに収容されるプローブの先端が、ウェハ上に設けられる電極パッド（通常８０μｍ角程度の大きさを有する）に正確にコンタクトせず、検査不能となってしまうことがあった。
【０００７】
上述した問題を解決するために、検査温度域ごとにプローブ挿通用の貫通孔の位置が微小に異なる複数のプローブホルダをマイカ系セラミックスによって形成する方法も考えられる。しかしながら、この場合には、検査温度域ごとにマイクロコンタクタを取り替えなければならず、検査コストの上昇を招く要因となっていた。
【０００８】
また、予めシリコンウェハとプローブホルダとの温度による位置ズレを考慮に入れて貫通孔の位置を定めることも考えられるが、そのための設計上の工夫を施すことによって構成が複雑化したり、製造コストが上昇してしまうという問題があった。
【０００９】
これに対して、上述した従来のマイカ系セラミックスよりもガラス系材料の割合が大きいマイカ系セラミックスを形成することも考えられる。ガラス系材料は、熱膨張係数がシリコンよりも小さく１０-7／℃程度である。このため、ガラス系材料の割合が大きいマイカ系セラミックスの熱膨張係数は、従来のマイカ系セラミックスの熱膨張係数よりもシリコンの熱膨張係数に近い値を有することとなる。ところが、この場合には、へき開性を有するマイカの割合が従来よりも小さくなるため、従来のマイカ系セラミックスと比較して加工性が劣化するという新たな問題が生じた。
【００１０】
以上説明した問題点を全て解決することができる材料として、シリコンに近い熱膨張係数を有するとともに、良好な加工性を有するセラミックス部材を製造する技術が待望されていた。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シリコンに近い熱膨張係数を有するとともに良好な加工性を備えたセラミックス部材、このセラミックス部材を用いて形成されるプローブホルダ、およびセラミックス部材の製造方法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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るセラミックス部材は、マイカと二酸化ケイ素とを含む混合物が焼結されて成り、前記マイカが一方向に配向していることを特徴とする。
【００１３】
また、上記発明において、前記マイカが配向している方向と平行な方向の２０〜２５０℃における熱膨張係数が３×１０-6〜５×１０-6／℃であるとしてもよい。
【００１４】
また、上記発明において、前記混合物は、前記マイカの体積含有率が７０〜９０体積％であり、前記二酸化ケイ素の体積含有率が１０〜３０体積％であるとしてもよい。
【００１５】
また、上記発明において、前記マイカは非膨潤性マイカであるとしてもよい。
【００１６】
本発明の別な態様は、導電性材料から成るプローブを挿通可能な貫通孔を有し、前記プローブを収容するプローブホルダであって、上記発明に係るセラミックス部材を用いて形成された母材を備え、前記貫通孔は、前記母材において前記マイカが配向する方向と交差する方向に貫通されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明のさらに別な態様に係るセラミックス部材の製造方法は、少なくともマイカと二酸化ケイ素とを混合する混合工程と、前記混合工程で混合した混合物に対して一方向を指向する外力を作用させる外力作用工程と、前記混合物を焼結する焼結工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
また、上記発明において、前記外力作用工程および前記焼結工程を、ホットプレス焼結法によって一括して行うとしてもよい。
【００１９】
また、上記発明において、前記焼結工程における焼結温度が９５０〜１０００℃であるとしてもよい。
【００２０】
また、上記発明において、前記焼結工程は、減圧雰囲気中または還元雰囲気中で行うとしてもよい。
【００２１】
また、上記発明において、前記混合物は、前記マイカの体積含有率が７０〜９０体積％であり、前記二酸化ケイ素の体積含有率が１０〜３０体積％であるとしてもよい。
【００２２】
また、上記発明において、前記マイカは非膨潤性マイカであるとしてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、マイカと二酸化ケイ素とを含む混合物を焼結し、前記マイカを一方向に配向させることにより、シリコンに近い熱膨張係数を有するとともに良好な加工性を備えたセラミックス部材、このセラミック部材を用いて形成されたプローブホルダを提供することができる。
【００２４】
また、本発明に係るセラミックス部材の製造方法によれば、少なくともマイカと二酸化ケイ素とを混合する混合工程と、前記混合工程で混合した混合物に対して一方向を指向する外力を作用させる外力作用工程と、前記混合物を焼結する焼結工程と、を有することにより、シリコンに近い熱膨張係数を有するとともに良好な加工性を備えたセラミック部材を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以後、「実施の形態」と称する）を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るセラミックス部材の製造方法の概要を示すフローチャートである。まず、マイカおよび二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を主成分とする原材料を秤量する（ステップＳ１）。本実施の形態で適用するマイカとしては、非膨潤性マイカが好適であるが、その他の合成マイカや天然マイカを適用することも可能である。
【００２６】
続いて、ステップＳ１で秤量した物質の混合、分散を行う（ステップＳ２）。具体的には、ステップＳ１で秤量した原材料に水またはアルコール等の溶媒を加えたものを湿式ボールミルによって混合、分散する。続いて、ステップＳ２で得られた混合物をエバポレータに入れて乾燥させ、溶媒を除去する（ステップＳ３）。これにより、マイカおよび二酸化ケイ素の混合物は、フレーク状の集合体となる。この混合物におけるマイカの体積含有率は７０〜９０体積％であり、二酸化ケイ素の体積含有率は１０〜３０体積％である。
【００２７】
次に、ステップＳ３によって得られた混合物の集合体を粉砕する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、粉砕後に達成すべき粒度分布に応じて乳鉢および／または乾式ボールミルを用いる。この後、メッシュパスを用いて混合物を分級し（ステップＳ５）、その集合体の平均粒径を小さくし、粒度を均一化する。
【００２８】
その後、平均粒径が小さくなり、粒度が均一化された混合物に対して、所定の一方向に外力を作用させ（ステップＳ６）、焼結する（ステップＳ７）。本実施の形態においては、混合物を焼結する方法としてホットプレス焼結法を適用することができる。ホットプレス焼結法は、混合物をホットプレス装置内の金属製の型枠に入れて所定の一方向へプレス加圧しながら焼結する方法である。したがって、ホットプレス焼結法を用いて混合物を焼結する場合には、ステップＳ６の外力作用工程およびステップＳ７の焼結工程が一括して行われる（図１の破線領域で示すステップＨＰ）。なお、このステップＨＰにおけるホットプレス焼結温度は、９００〜１１００℃、より好ましくは９５０〜１０００℃である。
【００２９】
一般に、マイカ粒子は鱗片状をなしているため、一方向を指向する外力を作用させることによって鱗片状の表面が外力作用方向と略直交する方向に揃っていく。その結果、混合物は、外力作用方向と直交する方向に配向することとなる。
【００３０】
以上説明したステップＳ１〜ステップＳ７により、本実施の形態に係るセラミックス部材が完成する。このようにして製造されたセラミックス部材は、鱗片状をなすマイカ粒子の面方向がほぼ揃うことによって一方向に配向を生じる。その結果、焼結によって得られた焼結体では、外力作用方向の熱膨張係数が１２×１０-6〜１４×１０-6／℃となるのに対して、配向方向の熱膨張係数が３×１０-6〜５×１０-6／℃となる。したがって、セラミックス部材の配向方向の熱膨張係数は、シリコンの熱膨張係数３.４×１０-6／℃に近い値となる。
【００３１】
本実施の形態に係るセラミックス部材は、検査対象であるシリコンウェハ等の回路基板と検査用の信号を送信する配線基板とを電気的に接続するため、導電性材料によって形成されるプローブを保持するプローブホルダの母材として適用することができる。図２は、本実施の形態に係るプローブホルダの構成を示す図である。また、図３は、図２に示すプローブホルダ１の微小領域Ｓを拡大した部分拡大図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。なお、図面は模式的なものであって、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合もあることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる場合があることは勿論である。
【００３２】
図２〜図４に示すプローブホルダ１は、薄い円盤状をなし、シリコンウェハのフルウェハレベルテストに適用されるマイクロコンタクタであるプローブカードの一部をなす（プローブカードの構成については後述する）。プローブホルダ１は、検査対象であるシリコンウェハの配列に応じて配置されるプローブを収容する貫通孔１１が、板厚方向（図４の鉛直方向）に形成されている。貫通孔１１は、検査用の信号を送信する配線側と対向する表面１Ａから板厚方向に穿設された大径部１１ａと、この大径部１１ａと同じ中心軸を有し、大径部１１ａよりも径が小さく、検査時に検査対象のシリコンウェハと対向する表面１Ｂから板厚方向に穿設された小径部１１ｂとを有する。
【００３３】
プローブホルダ１では、マイカ粒子の配向方向が、プローブホルダ１の板厚方向すなわち貫通孔１１の貫通方向と直交しているため、図４の水平方向の熱膨張率がシリコンウェハの（水平方向の）熱膨張率と温度によらずに同程度となる。その結果、プローブホルダ１は、温度によらずにプローブをシリコンウェハに対して正確にコンタクトさせることができる。なお、プローブホルダ１におけるマイカ粒子の配向方向は、貫通孔１１の貫通方向と交差していればよいが、上記の如く直交していればより好ましい。
【００３４】
プローブホルダ１に貫通孔１１を形成する際には、平面研削盤を用いてセラミックス部材の平面度、平行度を高めた後、表面１Ｂから所定の深さＨbまで小径部１１ｂを形成した後、表面１Ａから所定の深さＨaまでドリル加工を行うことによって大径部１１ａを形成する（Ｈ＝Ｈa＋Ｈb）。なお、大径部１１ａおよび小径部１１ｂを形成する際には、各々の径に適合する超鋼ドリルを用いたドリル加工を行うが、レーザ、エッチング、打抜成形、電子ビーム、イオンビーム、ワイヤ放電等の加工技術を適用してもよい。本実施の形態に係るセラミックス部材では、貫通孔１１のアスペクト比（径ｒに対する孔深さＨbの比Ｈb／ｒ）を１５以上とするような加工を実現することができる。
【００３５】
図５は、プローブホルダ１を用いて構成されたプローブカードの要部の構成を模式的に示す図である。同図に示すプローブカード２は、上述したプローブホルダ１と、プローブホルダ１の貫通孔１１に収容保持されるプローブ３と、プローブホルダ１における微細な配線ｗの間隔を変換するスペーストランスフォーマ４と、スペーストランスフォーマ４から出た配線ｗを中継するインターポーザ５と、インターポーザ５によって中継された配線ｗを検査装置へ接続する配線基板６と、配線基板６に設けられて検査装置側に設けられるメスコネクタと接続されるオスコネクタ７と、配線基板６を補強する補強部材８と、を備える。
【００３６】
図６は、プローブ３の詳細な構成とプローブホルダ１におけるプローブ３の保持態様を示す図である。プローブ３は、先端がスペーストランスフォーマ４に設けられた電極パッド４１と接触する針状部材３１と、この針状部材３１と相反する向きに表面１Ｂから突出し、シリコンウェハ９の電極パッド９１に接触する針状部材３２と、針状部材３１と針状部材３２との間に設けられて二つの針状部材３１および３２を伸縮自在に連結するばね部材３３とが同軸的に連結されている。針状部材３２の基端部付近にはフランジが形成されており、貫通孔１１の小径部１１ｂと大径部１１ａとの境界をなす段部によって抜け止めされている。プローブ３のプローブホルダ１における具体的な配列パターンは、検査対象であるシリコンウェハ９上の電極パッド９１の配置パターンに応じて定められる。
【００３７】
プローブホルダ１は、黒色系の色合いを有しているため、プローブホルダ１の表面でハレーションを起こすことがない。したがって、プローブ３の検出精度および検出速度を向上させることができ、検査自体の時間を短縮することが可能となる。
【００３８】
また、プローブホルダ１は、さまざまな条件下での電気特性検査に適用することができる。例えば、プローブホルダ１は、検査対象の温度とプローブホルダ１の母材をなすセラミックス部材の温度とが等しい条件下での電気特性検査のみならず、検査対象の温度が当該セラミックス部材の温度よりも高い条件下での電気特性検査にも適用することができる。
【００３９】
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、体積含有率が７０〜９０体積％のマイカと、体積含有率が１０〜３０体積％の二酸化ケイ素とを含む混合物を焼結し、前記マイカを一方向に配向させることにより、シリコンに近い熱膨張係数を有するとともに良好な加工性を備えたセラミックス部材、このセラミック部材を用いて形成されたプローブホルダを提供することができる。
【００４０】
また、本実施の形態に係るセラミックス部材の製造方法によれば、少なくともマイカと二酸化ケイ素とを混合することにより、前記マイカの体積含有率が７０〜９０体積％、前記二酸化ケイ素の体積含有率が１０〜３０体積％である混合物を生成する混合工程と、前記混合工程で混合した前記マイカおよび前記二酸化ケイ素を主成分として含む混合物に対して一方向を指向する外力を作用させる外力作用工程と、前記混合物を焼結する焼結工程と、を有することにより、シリコンに近い熱膨張係数を有するとともに良好な加工性を備えたセラミック部材を製造することが可能となる。
【００４１】
さらに、本実施の形態に係るプローブホルダによれば、プローブの挿通方向がマイカ粒子の配向方向と直交しているため、プローブがコンタクトする位置の熱膨張による変化がシリコンウェハの熱膨張による変化に追従して起こるため、異なる温度環境下で複数の検査を行うような場合であっても、温度によらずにプローブをシリコンウェハの電極パッドに正確にコンタクトさせることが可能となる。したがって、プローブホルダを温度帯域に応じて交換したりする必要がなくなるため、検査時間を短縮し、検査に要するコストを低減することができる。
【００４２】
加えて、本実施の形態では、外力作用工程と焼結工程とをホットプレス焼結法によって一括して行うことにより、セラミックス部材を容易に製造することができる。特に、本実施の形態においては、焼結温度が９５０〜１０００℃程度の高温であるため、生成されたセラミックス部材は黒色系の色合いをなす。したがって、本実施の形態に係るセラミックス部材を用いて形成されたプローブホルダは、実際の検査においてプローブの位置を検出するために画像処理を行う場合に表面でハレーションを起こすことがない。したがって、プローブの位置の検出精度や検出速度を向上させることが可能となる。
【００４３】
なお、本実施の形態に係るセラミックス部材の製造方法における外力作用工程および焼結工程は、ホットプレス焼結法に限定されるわけではない。例えば、外力作用工程として、スリップキャスト法を適用してもよい。スリップキャスト法を適用した場合、外力としての重力によってマイカ粒子が型内で沈降し堆積する。これにより、マイカ粒子が配向することとなる。このようにして配向したマイカ粒子を含む集合体を焼結する際には、減圧焼結法や還元雰囲気焼結法などの従来から知られている焼結法を適用すればよい。また、スリップキャスト法を適用した後、ホットプレス焼結法を用いて焼結してもよい。ホットプレス焼結法を用いる場合には、スリップキャスト法によって生じたマイカ粒子の配向方向とホットプレス焼結法における加圧方向とが直交するようにすればよい。
【００４４】
ところで、本実施の形態に係るセラミックス部材によって製造可能なプローブホルダは、シリコンウェハ上の電極パッドにプローブを一括してコンタクトさせるフルウェハタイプに限定されるわけではなく、ソケット型のプローブホルダ等として適用することも可能である。また、本実施の形態では、バネ部材によってピンが連結されたピン型プローブを収容するプローブホルダを用いる場合を説明したが、他のタイプのプローブ（ワイヤ型、ブレード型等）を収容するプローブホルダとして上述したセラミックス部材を適用することも可能である。
【実施例１】
【００４５】
次に、本発明の実施例を説明する。本発明の実施例１では、上記実施の形態で説明したセラミックス部材の製造方法を用いることによって、体積含有率が８０体積％のマイカと体積含有率が２０体積％の二酸化ケイ素とを主成分とする混合物からセラミックス部材を生成した。マイカとしては、カリウム（Ｋ），マグネシウム（Ｍｇ），ケイ素（Ｓｉ），酸素（Ｏ），およびフッ素（Ｆ）からなる非膨潤性マイカを適用した。
【００４６】
本実施例１においては、外力作用工程および焼結工程をホットプレス焼結法によって一括して行った。ホットプレス焼結を行う際には、６００ｍｍＨｇの窒素雰囲気中で、面圧３５ＭＰａにて一方向へプレス加圧し、焼結温度１０００℃で６時間焼結した。このホットプレス焼結によって得られた焼結体に対し、ホットプレス焼結時の加圧方向の熱膨張およびこの加圧方向と垂直な方向の熱膨張を常温（２０℃）〜２５０℃の間の所定の温度帯域で測定した。この測定は、ＪＩＳ  Ｒ  １６１８（ファインセラミックスの熱機械分析による熱膨張の測定方法）に準拠して行った。
【００４７】
図７は、本実施例１で測定に使用した試験片を模式的に示す図であり、具体的には、焼結体１０１（破線で表示）からの試験片の切り出し方を模式的に示している。同図に示す２つの試験片１０２および１０３のうち、試験片１０２は配向方向の熱膨張測定用として作製したものであり、試験片１０３が加圧方向の熱膨張測定用として作製したものである。表１は、この測定結果を温度帯域ごとに示す図である。なお、表１の温度帯域の下限は常温（２０℃程度）である。
【００４８】
【表１】
2008013145.tif 000013
【００４９】
この表１から、セラミックス部材の配向方向の熱膨張係数は全ての温度帯域で３.４×１０-6〜３.８×１０-6／℃程度であり、シリコンの熱膨張係数（３.４×１０-6／℃）に近い値を達成していることがわかる。他方、加圧方向と平行な方向の熱膨張係数は、１１×１０-6〜１２×１０-6／℃程度であった。この結果、本実施例１に係るセラミックス部材には、熱膨張係数に関する異方性が発現していることが明らかとなった。
【００５０】
本実施例１では、セラミックス部材の加工性を確認するため、焼結体から板厚が２.７０ｍｍのセラミックス部材を形成し、このセラミックス部材に対し、超鋼ドリルを用いたドリル加工により、５００個の貫通孔をマトリックス状に形成した。ここでは、貫通孔の径を１６０μｍ（アスペクト比は２.７０／０.１６０＝１６.９）、孔ピッチｐを２００μｍとすることができた。その結果、ピッチ精度として±５μｍを達成することができた。この意味で、本実施例１で製造したセラミックス部材は良好な加工性を有していることが確かめられた。
【実施例２】
【００５１】
本発明の実施例２では、上記実施の形態で説明したセラミックス部材の製造方法を用いることによって、体積含有率が７０体積％のマイカと体積含有率が３０体積％の二酸化ケイ素とを主成分とする混合物からセラミックス部材を生成した。本実施例２においても、上記実施例１と同じ非膨潤性マイカを適用し、ホットプレス焼結法によって焼結を行った。ホットプレス焼結時の焼結条件も、上述した実施例１と同じとした。また、焼結によって得られた焼結体に対しても、上記同様の試験片１０２および１０３を用いてＪＩＳ  Ｒ  １６１８に準拠した測定を異なる温度帯域でそれぞれ行った。測定結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
2008013145.tif 000014
【００５３】
この表２から、セラミックス部材の配向方向の熱膨張係数は、全ての温度帯域で３.４×１０-6〜３.７×１０-6／℃程度であり、シリコンの熱膨張係数（３.４×１０-6／℃）に近い値を達成していることがわかる。他方、加圧方向と平行な方向の熱膨張係数は、１０×１０-6〜１２×１０-6／℃程度であった。したがって、本実施例２に係るセラミックス部材にも熱膨張係数に関する異方性が発現していることが明らかとなった。
【００５４】
本実施例２でも、セラミックス部材の加工性を確認するため、上記実施例１と同様に貫通孔を形成した。その結果、本実施例２で製造したセラミックス部材も、上記実施例１で製造したセラミックス部材と同等の加工性を有することが確かめられた。
【実施例３】
【００５５】
本発明の実施例３では、上記実施の形態で説明したセラミックス部材の製造方法を用いることによって、体積含有率が９０体積％のマイカと体積含有率が１０体積％の二酸化ケイ素とを主成分とする混合物からセラミックス部材を生成した。本実施例３においても、上記実施例１、２と同じ非膨潤性マイカを適用し、ホットプレス焼結法によって焼結を行った。ホットプレス焼結時の焼結条件も、上述した実施例１、２と同じとした。また、焼結によって得られた焼結体に対しても、上記同様の試験片１０２および１０３を用いてＪＩＳ  Ｒ  １６１８に準拠した測定を異なる温度帯域でそれぞれ行った。測定結果を表３に示す。
【００５６】
【表３】
2008013145.tif 000015
【００５７】
この表３から、セラミックス部材の配向方向の熱膨張係数は、全ての温度帯域で４.０×１０-6〜５.０×１０-6／℃程度であり、シリコンの熱膨張係数（３.４×１０-6／℃）に近い値を達成していることがわかる。他方、加圧方向と平行な方向の熱膨張係数は、１１×１０-6〜１２×１０-6／℃程度であった。したがって、本実施例３に係るセラミックス部材にも熱膨張係数に関する異方性が発現していることが明らかとなった。
【００５８】
本実施例３でも、セラミックス部材の加工性を確認するため、焼結体から板厚が２.７０ｍｍのセラミックス部材を形成し、上記実施例１と同様の方法で、１０００個の貫通孔をマトリックス状に形成した。ここでは、貫通孔の径を１６０μｍ（アスペクト比は２.７０／０.１６０＝１６.９）、孔ピッチｐを２００μｍとすることができた。その結果、ピッチ精度として±５μｍを達成することができた。この結果、本実施例３で製造したセラミックス部材も、上記実施例１、２で製造したセラミックス部材と同等の加工性を有することが確かめられた。
【００５９】
なお、本発明は、ここでは記載していないさまざまな実施の形態や実施例を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の変更等を施すことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明は、半導体検査や液晶検査に用いられるマイクロコンタクタにおいて、検査対象の回路構造と検査用の信号を送出する回路構造とを電気的に接続するプローブを挿入するプローブホルダの材料として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係るセラミックス部材の製造方法の概要を示すフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態に係るセラミックス部材を用いて形成したプローブホルダの構成を示す図である。
【図３】図３は、図２に示すプローブホルダの微小領域を拡大した部分拡大図である。
【図４】図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態に係るプローブホルダを用いて構成されたプローブカードの要部の構成を模式的に示す図である。
【図６】図６は、プローブの詳細な構成とプローブホルダにおけるプローブの保持態様を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施例１で行った熱膨張の測定に用いた試験片を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  プローブホルダ
１Ａ、１Ｂ  表面
２  プローブカード
３  プローブ
４  スペーストランスフォーマ
５  インターポーザ
６  配線基板
７  オスコネクタ
８  補強部材
９  シリコンウェハ
１１  貫通孔
１１ａ  大径部
１１ｂ  小径部
３１、３２  針状部材
３３  ばね部材
４１、９１  電極パッド
１０１  焼結体
１０２、１０３  試験片
Ｓ  微小領域
ｗ  配線
【国際調査報告】
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