JP2002311106A - 電気特性検査プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検査対象物の電極との間の接触抵抗を十分
に低減し、精度の高い検査を行うことを可能とする電気
特性検査プローブを提供する。 【解決手段】 電気特性検査プローブ１０は、被検査対
象物５０の電極５２に接触させるための端子２０を基板
１８の一の主面に有するプローブカード１２と、プロー
ブカード１２の基板１８の端子２０が設けられた主面と
は異なる他の主面上に設けられており、電圧を印加する
ことで基板１８の主面に沿う方向にプローブカード１２
を変位させることが可能な電歪素子１６と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の導通
状態など電気特性を検査するための電気特性検査プロー
ブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子の導通検査におい
ては、いわゆるカンチレバー型やヴァーティカル型な
ど、基板に検査用の端子としての針（ベリリウムカッパ
ー製等）を取り付けたニードルタイプのプローブカード
が用いられてきた。

【０００３】しかしながら、近年、半導体素子の配線パ
ターンの微細化が進展するにつれ、電極の高密度化に対
応すべく端子の高密度化が要求されるが、かかるニード
ルタイプのプローブカードでは端子の高密度化に限界が
あった。

【０００４】そこで、いわゆるメンブレン型と呼ばれる
プローブカードが採用されてきている。このメンブレン
型のプローブカードは、可撓性のフィルム上に形成され
た回路配線と、回路配線の端部に設けられたバンプ（突
起電極）とを備えている。かかるメンブレン型のプロー
ブカードでは、半導体の微細加工技術を用いて端子とし
てのバンプを形成することが可能であるため、端子の高
密度化に十分対応することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、半導体素子の
電極はＡｌまたはＡｌ合金などの金属から構成される。
Ａｌは、空気中で表面に酸化膜を形成することが知られ
ており、この酸化膜は電気的な絶縁性を有する。よっ
て、半導体素子の導通検査においては、高い精度での検
査を行うために、酸化膜を破って接触抵抗を低減した状
態で検査する必要がある。

【０００６】しかしながら、上記した従来のメンブレン
型のプローブカードでは、ニードルタイプのプローブカ
ードのように、導通検査の際に半導体素子の電極の上を
引っ掻いて電極の上に形成された酸化膜を破ることが難
しく、バンプと半導体素子の電極との間の接触抵抗を十
分に低減することが困難であった。

【０００７】そこで本発明は、被検査対象物の電極との
間の接触抵抗を十分に低減し、精度の高い検査を行うこ
とを可能とする電気特性検査プローブを提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電気特性検
査プローブは、（１）被検査対象物の電極に接触させる
ための端子を基板の一の主面に有するプローブカード
と、（２）プローブカードの基板の端子が設けられた主
面とは異なる他の主面上に設けられており、電圧を印加
することで基板の主面に沿う方向にプローブカードを変
位させることが可能な電歪素子と、を備えることを特徴
とする。

【０００９】この電気特性検査プローブは、電歪素子を
備えているため、プローブ自体を支持した状態で電歪素
子に電圧を印加すると、電歪素子が歪むことでプローブ
カードが基板の主面に沿う方向に変位する。この動作
を、被検査対象物の電極にプローブカードの端子を接触
させた状態で行えば、端子が電極の上を摺動すること
で、電極上に形成された酸化膜が除去され、端子と電極
との間の接触抵抗が十分に低減される。

【００１０】本発明に係る電気特性検査プローブでは、
電歪素子は、ｄ１５モードで動作する電歪素子であるこ
とを特徴としてもよい。ｄ１５モードで動作する電歪素
子は、基板の主面に沿う方向にプローブカードを変位さ
せるのに好適である。

【００１１】本発明に係る電気特性検査プローブでは、
電気特性検査プローブは、プローブカードと電歪素子と
の間に設けられた第１の配線基板と、第１の配線基板と
の間で電歪素子を挟むように設けられた第２の配線基板
と、を備えることを特徴としてもよい。このようにすれ
ば、それぞれの配線基板の配線により電歪素子を制御す
ることが可能となる。

【００１２】本発明に係る電気特性検査プローブでは、
プローブカードとの間で電歪素子を挟むように設けられ
た支持基板を備えることを特徴としてもよい。このよう
にすれば、支持基板を固定することで、支持基板に対し
てプローブカードが相対的に変位可能となる。

【００１３】本発明に係る電気特性検査プローブは、
（１）被検査対象物の電極に接触させるための端子を基
板の一の主面に有するプローブカードと、（２）プロー
ブカードの基板の端子が設けられた主面とは異なる他の
主面上に積層して設けられており、電圧を印加すること
で基板の主面に沿う方向にプローブカードを変位させる
ことが可能な第１の電歪素子、及び電圧を印加すること
で基板の主面と交差する方向にプローブカードを変位さ
せることが可能な第２の電歪素子と、を備えることを特
徴とする。

【００１４】この電気特性検査プローブは第１の電歪素
子を備えているため、プローブ自体を支持した状態で第
１の電歪素子に電圧を印加すると、第１の電歪素子が歪
むことでプローブカードが基板の主面に沿う方向に変位
する。また第２の電歪素子を備えているため、第２の電
歪素子に電圧を印加すると、第２の電歪素子が歪むこと
でプローブカードが基板の主面に交差する方向に変位す
る。よって、第２の電歪素子の歪みにより被検査対象物
の電極にプローブカードの端子を接触させ、第１の電歪
素子の歪みにより端子を電極の上で摺動させることで、
電極上に形成された酸化膜が除去され、端子と電極との
間の接触抵抗が十分に低減される。

【００１５】本発明に係る電気特性検査プローブでは、
第１の電歪素子はｄ１５モードで動作する電歪素子であ
り、第２の電歪素子はｄ３３モードで動作する電歪素子
であることを特徴とする。ｄ１５モードで動作する電歪
素子は、基板の主面に沿う方向にプローブカードを変位
させるのに好適である。また、ｄ３３モードで動作する
電歪素子は、基板の主面に交差する方向にプローブカー
ドを変位させるのに好適である。

【００１６】本発明に係る電気特性検査プローブでは、
電気特性検査プローブは、第１の電歪素子と第２の電歪
素子との間に設けられた第１の配線基板と、第１の配線
基板との間で第１の電歪素子を挟むように設けられた第
２の配線基板と、第１の配線基板との間で第２の電歪素
子を挟むように設けられた第３の配線基板と、を備える
ことを特徴とする。このようにすれば、それぞれの配線
基板の配線により、それぞれの電歪素子を制御すること
が可能となる。

【００１７】本発明に係る電気特性検査プローブでは、
プローブカードの基板の端子が設けられた主面とは異な
る他の主面上に設けられており、基板の主面と交差する
方向の圧力を検出するための圧力センサを備えることを
特徴としてもよい。このようにすれば、圧力センサによ
り基板の主面と交差する方向の圧力を検出し、これに基
づいて第２の電極に印加する電圧を制御することで、被
検査対象物の電極と端子との接触圧を調整することが可
能となる。

【００１８】本発明に係る電気特性検査プローブでは、
プローブカードとの間で第１及び第２の電歪素子を挟む
ように設けられた支持基板を備えることを特徴としても
よい。このようにすれば、支持基板を固定することで、
支持基板に対してプローブカードが相対的に変位可能と
なる。

【００１９】本発明に係る電気特性検査プローブでは、
プローブカードは、端子としてのバンプを有するメンブ
レン型のプローブカードであることを特徴としてもよ
い。この電気特性検査プローブ及び電気特性検査方法
は、端子としてのバンプを有するメンブレン型のプロー
ブカードを用いて検査を行うのに好適である。

【００２０】上記した電気特性検査プローブを用いて、
以下のようにして被検査対象物の電気特性を検査するこ
とができる。

【００２１】すなわち、この電気特性検査方法は、被検
査対象物の電極に接触させるための端子を基板の一の主
面に有するプローブカードと、プローブカードの基板の
端子が設けられた主面とは異なる他の主面上に設けられ
ており、電圧を印加することで基板の主面に沿う方向に
プローブカードを変位させることが可能な電歪素子と、
を備えた電気特性検査プローブを準備し、電気特性検査
プローブを支持し、被検査対象物の電極にプローブカー
ドの端子を接触させ、電歪素子に交流電圧を所定時間だ
け印加した後、被検査対象物の電気特性を検査すること
を特徴とする。

【００２２】この方法では、電気特性検査プローブを支
持し、被検査対象物の電極にプローブカードの端子を接
触させ、電歪素子に交流電圧を所定時間だけ印加してい
るため、電歪素子が歪むことでプローブカードが基板の
主面に沿う方向に変位ないし振動する。このように、端
子が電極の上を摺動しながら変位ないし振動すること
で、電極上に形成された酸化膜が除去され、端子と電極
との間の接触抵抗が十分に低減されて、精度の高い検査
を行うことが可能となる。

【００２３】また、この電気特性検査方法は、被検査対
象物の電極に接触させるための端子を基板の一の主面に
有するプローブカードと、プローブカードの基板の端子
が設けられた主面とは異なる他の主面上に設けられてお
り、電圧を印加することで基板の主面に沿う方向にプロ
ーブカードを変位させることが可能な電歪素子と、を備
えた電気特性検査プローブを準備し、電気特性検査プロ
ーブを支持し、被検査対象物の電極にプローブカードの
端子を接触させ、電歪素子に所定値の直流電圧を印加し
た後、被検査対象物の電気特性を検査することを特徴と
する。

【００２４】この方法では、電気特性検査プローブを支
持し、被検査対象物の電極にプローブカードの端子を接
触させ、電歪素子に所定値の直流電圧を印加しているた
め、電歪素子が歪むことでプローブカードが基板の主面
に沿う方向に変位する。このように、端子が電極の上を
摺動しながら変位することで、電極上に形成された酸化
膜が除去され、端子と電極との間の接触抵抗が十分に低
減されて、精度の高い検査を行うことが可能となる。

【００２５】この電気特性検査方法において、電歪素子
に所定値の直流電圧を印加した後、電歪素子に零から所
定値までの間の任意の値の直流電圧を印加した状態で、
被検査対象物の電気特性を検査することを特徴としても
よい。前述したとおり、電歪素子に所定値の直流電圧を
印加すると、電歪素子が歪むことでプローブカードが基
板の主面に沿う方向に変位する。このとき、端子が電極
の上を摺動しながら変位し、電極上に形成された酸化膜
が除去される。その後、電歪素子に零から所定値までの
間の任意の値の直流電圧を印加すると、電歪素子の歪が
小さくなって、端子が所定値の直流電圧を印加した状態
の位置と、直流電圧を印加する前の位置との間の任意の
位置に変位する。かかる状態で被検査対象物の電気特性
を検査することで、電極上から除去された酸化膜に邪魔
されるおそれが低減され、より精度の高い検査を行うこ
とが可能となる。

【００２６】また、この電気特性検査方法は、被検査対
象物の電極に接触させるための端子を基板の一の主面に
有するプローブカードと、プローブカードの基板の端子
が設けられた主面とは異なる他の主面上に積層して設け
られており、電圧を印加することで基板の主面に沿う方
向にプローブカードを変位させることが可能な第１の電
歪素子、及び電圧を印加することで基板の主面と交差す
る方向にプローブカードを変位させることが可能な第２
の電歪素子と、を備えた電気特性検査プローブを準備
し、電気特性検査プローブを支持し、第２の電歪素子に
直流電圧を印加して被検査対象物の電極にプローブカー
ドの端子を接触させ、第１の電歪素子に交流電圧を所定
時間だけ印加した後、被検査対象物の電気特性を検査す
ることを特徴とする。

【００２７】この方法では、電気特性検査プローブを支
持し、第２の電歪素子に直流電圧を印加しているため、
第２の電歪素子が歪むことでプローブカードが基板の主
面に交差する方向に変位して、被検査対象物の電極にプ
ローブカードの端子が接触される。そして、第１の電歪
素子に交流電圧を所定時間だけ印加しているため、第１
の電歪素子が歪むことでプローブカードが基板の主面に
沿う方向に変位ないし振動する。このように、電極に端
子を確実に接触させた状態で、端子が電極の上を摺動し
ながら変位ないし振動することで、電極上に形成された
酸化膜が除去され、端子と電極との間の接触抵抗が十分
に低減されて、精度の高い検査を行うことが可能とな
る。

【００２８】また、この電気特性検査方法は、被検査対
象物の電極に接触させるための端子を基板の一の主面に
有するプローブカードと、プローブカードの基板の前記
端子が設けられた主面とは異なる他の主面上に積層して
設けられており、電圧を印加することで基板の主面に沿
う方向にプローブカードを変位させることが可能な第１
の電歪素子、及び電圧を印加することで基板の主面と交
差する方向にプローブカードを変位させることが可能な
第２の電歪素子と、を備えた電気特性検査プローブを準
備し、電気特性検査プローブを支持し、第２の電歪素子
に直流電圧を印加して被検査対象物の電極にプローブカ
ードの端子を接触させ、第１の電歪素子に所定値の直流
電圧を印加した後、被検査対象物の電気特性を検査する
ことを特徴とする。

【００２９】この方法では、電気特性検査プローブを支
持し、第２の電歪素子に直流電圧を印加しているため、
第２の電歪素子が歪むことでプローブカードが基板の主
面に交差する方向に変位して、被検査対象物の電極にプ
ローブカードの端子が接触される。そして、第１の電歪
素子に所定値の直流電圧を印加しているため、第１の電
歪素子が歪むことでプローブカードが基板の主面に沿う
方向に変位する。このように、電極に端子を確実に接触
させた状態で、端子が電極の上を摺動しながら変位する
ことで、電極上に形成された酸化膜が除去され、端子と
電極との間の接触抵抗が十分に低減されて、精度の高い
検査を行うことが可能となる。

【００３０】この電気特性検査方法において、第１の電
歪素子に所定値の直流電圧を印加した後、電歪素子に零
から所定値までの間の任意の値の直流電圧を印加した状
態で、被検査対象物の電気特性を検査してもよい。前述
したとおり、第１の電歪素子に所定値の直流電圧を印加
すると、第１の電歪素子が歪むことでプローブカードが
基板の主面に沿う方向に変位する。このとき、端子が電
極の上を摺動しながら変位し、電極上に形成された酸化
膜が除去される。その後、第１の電歪素子に零から所定
値までの間の任意の値の直流電圧を印加すると、第１の
電歪素子の歪が小さくなって、端子が所定値の直流電圧
を印加した状態の位置と、直流電圧を印加する前の位置
との間の任意の位置に変位する。かかる状態で被検査対
象物の電気特性を検査することで、電極上から除去され
た酸化膜に邪魔されるおそれが低減され、より精度の高
い検査を行うことが可能となる。

【００３１】また、この電気特性検査方法において、電
気特性検査プローブは、プローブカードの基板の端子が
設けられた主面とは異なる他の主面上に設けられてお
り、基板の主面と交差する方向の圧力を検出するための
圧力センサを備え、第２の電歪素子に直流電圧を印加し
て被検査対象物の電極にプローブカードの端子を接触さ
せるときに、圧力センサから出力される信号に基づい
て、第２の電歪素子に印加する直流電圧の値を変化させ
ることを特徴としてもよい。このようにすれば、被検査
対象物の電極と端子との接触圧を調整することが可能と
なる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
に係る電気特性検査プローブの実施形態について説明す
る。なお、図面において同一の要素には同一の符号を付
し、重複する説明を省略する。

【００３３】（第１の実施形態）図１は、第１の実施形
態に係る電気特性検査プローブの構成を模式的に示す断
面図である。図示の通り、電気特性検査プローブ１０
は、プローブカード１２と、支持基板１４と、かかるプ
ローブカード１２と支持基板１４との間に設けられた電
歪素子１６とを備えている。

【００３４】プローブカード１２は、上面に配線パター
ン１７が形成されたフレキシブル基板１８と、フレキシ
ブル基板１８の下面にＮｉなどから形成された端子とし
ての複数のバンプ２０とを有するメンブレン型のプロー
ブカードである。フレキシブル基板１８上面の配線パタ
ーン１７とバンプ２０とは、スルーホールに設けられた
導電部２２を介して電気的に接続されている。

【００３５】支持基板１４は、アルミニウム等の金属、
或いはＡｌ₂Ｏ₃などのセラミックスにより形成されてい
る。

【００３６】電歪素子１６は、例えばＰＺＴ系の圧電セ
ラミックスであり、電圧を印加することでフレキシブル
基板１８の主面に沿う方向にプローブカード１２を変位
させる機能を有する。この電歪素子１６は、単層型の構
造のものであっても積層型の構造のものであってもよ
い。また、この電歪素子１６は電圧を印加すると数μｍ
の振幅で振動すると好ましい。

【００３７】ここで、電歪素子１６はｄ１５モードで動
作する電歪素子であると好ましい。ｄ１５モードとは、
電歪素子の上下面にそれぞれ電極を配置して両電極間に
電圧を印加したとき、電歪素子の上面に対して下面が相
対的に横方向に変位するモードをいう。よって、ｄ１５
モードで動作する電歪素子１６は、フレキシブル基板１
８の主面に沿う方向にプローブカード１２を変位させる
のに好適である。

【００３８】かかる電歪素子１６が、支持基板１４とプ
ローブカード１２との間に配置されている。そして、支
持基板１４と電歪素子１６との間、プローブカード１２
と電歪素子１６との間のそれぞれには、電歪素子１６を
駆動するための配線パターン２５が基板２４上に形成さ
れた配線基板２６が設けられている。

【００３９】図２は、第１の実施形態に係る電気特性検
査プローブ１０を備えた電気特性検査装置３０を模式的
に示す構成図である。電気特性検査装置３０は、上記し
た第１の実施形態に係る電気特性検査プローブ１０と、
支持基板１４を介して電気特性検査プローブ１０を支持
する支持部材３２と、半導体装置が形成されたウェハな
どの被検査対象物５０を載置するステージ３４とを備え
ている。

【００４０】支持部材３２は、電気特性検査プローブ１
０のバンプ２０が、ステージ３４上に載置された被検査
対象物５０の電極５２と対応するように、電気特性検査
プローブ１０を位置決めするアライメント機能を有す
る。

【００４１】また電気特性検査装置３０は、電気特性検
査プローブ１０の配線基板２６の配線パターン２５と電
気的に接続されており、電歪素子１６に交流電圧あるい
は直流電圧を印加することが可能な電源装置３６と、プ
ローブカード１２のフレキシブル基板１８上の配線パタ
ーン１７と電気的に接続されており、バンプ２０を介し
て被検査対象物５０の電気特性を検査するためのテスタ
ー３８とを備えている。

【００４２】次に、上記した第１の実施形態に係る電気
特性検査プローブ１０を備えた電気特性検査装置３０を
用いた、第１の実施形態に係る電気特性検査方法につい
て説明する。

【００４３】まず、電気特性検査装置３０のステージ３
４上に被検査対象物５０を載置する。次に、支持基板１
４を介して支持部材３２により電気特性検査プローブ１
０を支持する。そして、電気特性検査プローブ１０の位
置決めを行って、図３（ａ）に示すように、被検査対象
物５０の電極５２にプローブカード１２のバンプ２０を
接触させる。このとき、バンプ２０が被検査対象物５０
の電極５２のほぼ中央に位置するように位置決めを行
う。

【００４４】次に、電歪素子１６に交流電圧を所定時間
だけ印加する。印加する電圧は、使用する電歪素子１６
の種類に依存するが、おおよそＡＣ１５０Ｖ程度であ
る。すると、図３（ｂ）及び図４（ａ）に示すように、
電歪素子１６が歪むことでプローブカード１２がフレキ
シブル基板１８の主面に沿う方向に数μｍ程度の振幅で
変位ないし振動する。そして、バンプ２０が電極５２の
上を摺動しながら変位ないし振動することで、電極５２
上に形成された酸化膜５４が除去される。そして、電歪
素子１６に対する交流電圧の印加を止める。すると、図
４（ｂ）に示すように、被検査対象物５０の電極５２の
ほぼ中央の位置でバンプ２０が電極５２と接触する。そ
の後、テスター３８により被検査対象物５０の導通状態
など電気特性を検査する。

【００４５】なお、この電気特性検査方法では、１バン
プ当たり１０ｇ〜４０ｇ程度の荷重をかけ、被検査対象
物５０の電極５２に対してバンプ２０を押圧すると好ま
しい。このようにすれば、電極５２上に形成された酸化
膜５４の除去効率が向上する。

【００４６】以上、この電気特性検査プローブ及び検査
方法によれば、被検査対象物５０の電極５２上に形成さ
れた酸化膜５４を除去してから検査を行うことができる
ため、バンプ２０と電極５２との間の接触抵抗を十分に
低減して、電気特性の検査を精度良く行うことができ
る。特に、交流電圧を印加する前に電極５２のほぼ中央
にバンプ２０が位置するように位置決めしているため、
電圧を切ったときには電極５２のほぼ中央にバンプ２０
が位置し、電極５２上から除去された酸化膜５４に邪魔
されるおそれが低減され、より精度の高い検査を行うこ
とが可能となる。

【００４７】次に、第１の実施形態に係る電気特性検査
方法の変形例について説明する。

【００４８】まず、電気特性検査装置３０のステージ３
４上に被検査対象物５０を載置する。次に、支持基板１
４を介して支持部材３２により電気特性検査プローブ１
０を支持する。そして、電気特性検査プローブ１０の位
置決めを行って、図５（ａ）に示すように、被検査対象
物５０の電極５２にプローブカード１２のバンプ２０を
接触させる。このとき、バンプ２０が被検査対象物５０
の電極５２の端部付近に位置するように位置決めを行
う。

【００４９】次に、電歪素子１６に所定値Ｘボルトの直
流電圧を印加する。印加する電圧は、使用する電歪素子
１６の種類に依存するが、おおよそＤＣ３００Ｖ程度で
ある。すると、図５（ｂ）に示すように、電歪素子１６
が歪むことでプローブカード１２がフレキシブル基板１
８の主面に沿う方向に数μｍ程度の振幅で変位する。こ
のように、バンプ２０が電極５２の上を摺動しながら変
位することで、電極５２上に形成された酸化膜５４が除
去される。

【００５０】その後、電歪素子１６に対して印加する直
流電圧の値を零から所定値Ｘボルトまでの間の任意の値
に変更する。すると、図５（ｃ）に示すように、電歪素
子１６の歪が小さくなって、所定値Ｘボルトの直流電圧
を印加した状態の位置と、直流電圧を印加する前の位置
との間の任意の位置にバンプ２０が変位し、その位置で
電極５２と接触する。その後、テスター３８により被検
査対象物５０の導通状態など電気特性を検査する。

【００５１】なお、この電気特性検査方法では、１バン
プ当たり１０ｇ〜４０ｇ程度の荷重をかけ、被検査対象
物５０の電極５２に対してバンプ２０を押圧すると好ま
しい。このようにすれば、電極５２上に形成された酸化
膜５４の除去効率が向上する。

【００５２】以上、この電気特性検査プローブ及び検査
方法によれば、被検査対象物５０の電極５２上に形成さ
れた酸化膜５４を除去してから検査を行うことができる
ため、バンプ２０と電極５２との間の接触抵抗を十分に
低減して、電気特性の検査を精度良く行うことができ
る。特に、電気特性の検査を行うときに印加する直流電
圧の値を下げてバンプ２０の位置を変位させているた
め、電極５２上から除去された酸化膜５４に邪魔される
おそれが低減され、より精度の高い検査を行うことが可
能となる。

【００５３】次に、第１の実施形態に係る電気特性検査
プローブ及び電気特性検査方法を実施例によりさらに詳
細に説明する。

【００５４】（実施例）実施例では、以下の電気特性検
査プローブを用いた。

【００５５】プローブカードは、次のようにして製作し
たものを用いた。まず、ポリイミド基材の一対の主面上
にそれぞれ１２μｍの厚みの銅箔が形成されたフレキシ
ブル基板に、被検査対象物の電極配置に対応するように
スルーホールを設けた。次に、スルーホール内を銅メッ
キした後、スルーホール内に絶縁樹脂を印刷にて充填し
て該絶縁樹脂を熱硬化した。そして、銅箔表面から突出
した絶縁樹脂を研磨により除去し、無電解メッキにて絶
縁樹脂研磨面を含む両主面上に厚さ１０μｍで銅を塗布
した。そして、スルーホールを少なくとも一部含み、か
つ被検査対象物の電極配置と対称になるようなランドを
一方の主面（Ａ面という）に写真製版法にて形成し、ラ
ンド以外の部分の銅を除去した。そして、ランドが形成
された部分に耐メッキレジストにより高さ５０μｍのＮ
ｉバンプを形成した。なお、メッキ時の電極として、バ
ンプを形成した側の主面（Ａ面）とは異なる側の主面
（Ｂ面という）上に露出した一部分を用いた。次に、Ｂ
面に各スルーホールを一端とする配線パターンを写真製
版法にて形成した。このとき、Ａ面はマスクした。

【００５６】電歪素子としては、PZT系の圧電材料を用
いて焼成した素子を、幅５ｍｍ×長さ５ｍｍ×厚み２ｍ
ｍに成形し、図８に示すように、かかる素子１００の対
抗する一対の側面間に、導電性ゴム１０２を介して両電
極１０４間にDC５ｋVの電圧を印加し、これによって分
極した素子を用いた。

【００５７】支持基板としては、幅６ｍｍ×長さ６ｍｍ
×厚み１ｍｍに成形したＡｌ₂Ｏ₃基板を用いた。

【００５８】かかる支持基板とプローブカードとの間に
電歪素子を配置し、支持基板と電歪素子との間、プロー
ブカードと電歪素子との間のそれぞれに、電歪素子を制
御するためのプリント配線を施した配線基板を挟み込
み、電気特性検査プローブを作製した。

【００５９】被検査対象物としては、電極とそれに続く
Ａｌ配線のみを有するダミーチップを用いた。

【００６０】かかる被検査対象物を電気特性検査装置の
ステージ上に載置すると共に、電気特性検査プローブを
支持部材により支持した。そして、被検査対象物の電極
にプローブカードのバンプを接触させ、バンプにかける
荷重を徐々に増加させた。そして、バンプにかける荷重
が１８ｇとなったときに、電歪素子に交流電圧を３秒間
だけ印加し、被検査対象物の面方向に振幅５μｍで振動
させた。その後は交流電圧を印加することなく、４０ｇ
になるまで荷重を増加させた。その間、バンプと被検査
対象物の電極との間の接触抵抗を測定した。なお、接触
抵抗の測定はバンプ５０個について行った。図６は、実
施例において１バンプ当たりの接触抵抗を方対数に最大
値と最小値を結ぶ線でプロットしたグラフである。

【００６１】（比較例）比較例では、実施例と同じ電気
特性検査プローブを用い、実施例と同じ被検査対象物を
用いた。かかる被検査対象物を電気特性検査装置のステ
ージ上に載置すると共に、電気特性検査プローブを支持
部材により支持した。そして、被検査対象物の電極にプ
ローブカードのバンプを接触させ、バンプにかける荷重
を徐々に増加させて、電歪素子に交流電圧を一度も印加
することなくバンプにかける荷重が４０ｇになるまで荷
重を増加させた。その間、バンプと被検査対象物の電極
との間の接触抵抗を測定した。なお、接触抵抗の測定は
バンプ５０個について行った。図７は、１バンプ当たり
の接触抵抗を方対数に最大値と最小値を結ぶ線でプロッ
トしたグラフである。

【００６２】図７に示すように、比較例では５０個の接
触抵抗の測定値は荷重増加に伴って減少しているが、大
きなバラツキを持っていると共に接触抵抗が高い。これ
に対し、図６に示すように、実施例では交流電圧を印加
して振動を加えた荷重１８ｇの時点で、接触抵抗が急激
に下がっており、しかもそのバラツキも少ない。このこ
とから、バンプと被検査対象物の電極との間で電気的な
接触が十分にとれていることが分かる。

【００６３】（第２の実施形態）次に、第２の実施形態
に係る電気特性検査プローブ及び電気特性検査方法につ
いて説明する。なお、第１の実施形態と同一の要素には
同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【００６４】図９は、第２の実施形態に係る電気特性検
査プローブの構成を模式的に示す断面図である。図示の
通り、電気特性検査プローブ６０は、プローブカード１
２と、支持基板１４と、かかるプローブカード１２と支
持基板１４との間に積層された第１の電歪素子１６及び
第２の電歪素子６２と、圧力センサ６４と、を備えてい
る。

【００６５】プローブカード１２、支持基板１４、及び
第１の電歪素子１６は、第１の実施形態に係る電気特性
検査プローブ１０と同じ構成を有する。

【００６６】第２の電歪素子６２は、例えばＰＺＴ系の
圧電セラミックスであり、電圧を印加することでフレキ
シブル基板１８の主面に直交する方向（図９中Ｂ方向）
にプローブカード１２を変位させる機能を有する。この
第２の電歪素子６２は、単層型の構造のものであっても
積層型の構造のものであってもよい。また、この第２の
電歪素子６２は、電圧を印加すると数μｍの振幅で変位
すると好ましい。

【００６７】ここで、第１の電歪素子１６はｄ１５モー
ドで動作する電歪素子であると好ましく、第２の電歪素
子６２はｄ３３モードで動作する電歪素子であると好ま
しい。ｄ１５モードとは、電歪素子の上下面にそれぞれ
電極を配置して両電極間に電圧を印加したとき、電歪素
子の上面に対して下面が相対的に横方向に変位するモー
ドをいう。よって、ｄ１５モードで動作する電歪素子１
６は、フレキシブル基板１８の主面に沿う方向（図９中
Ａ方向）にプローブカード１２を変位させるのに好適で
ある。また、ｄ３３モードとは、電歪素子の上下面にそ
れぞれ電極を配置して両電極間に電圧を印加したとき、
電歪素子の上面に対して下面が相対的に縦方向に変位す
るモードをいう。よって、ｄ３３モードで動作する電歪
素子は、フレキシブル基板１８の主面に直交する方向
（図９中Ｂ方向）にプローブカード１２を変位させるの
に好適である。

【００６８】かかる第１及び第２の電歪素子１６，６２
が、支持基板１４とプローブカード１２との間に積層さ
れて配置されている。そして、支持基板１４と第２の電
歪素子６２との間、第２の電歪素子６２と第１の電歪素
子との間、プローブカード１２と第１の電歪素子１６と
の間のそれぞれには、第１及び第２の電歪素子１６，６
２を駆動するための配線パターン２５が基板２４上に形
成された配線基板２６が設けられている。

【００６９】圧力センサ６４は、支持基板１４と第２の
電歪素子６２との間に設けられている。圧力センサ６４
としては、圧力を加えると出力電圧値やインピーダンス
が変化する、例えば半導体圧力センサーや電歪素子を用
いた圧力センサーなどを用いることができる。

【００７０】図１０は、第２の実施形態に係る電気特性
検査プローブ６０を備えた電気特性検査装置７０を模式
的に示す構成図である。電気特性検査装置７０は、上記
した第２の実施形態に係る電気特性検査プローブ６０
と、支持基板１４を介して電気特性検査プローブ６０を
支持する支持部材３２と、半導体装置が形成されたウェ
ハなどの被検査対象物５０を載置するステージ３４とを
備えている。

【００７１】支持部材３２は、電気特性検査プローブ６
０のバンプ２０が、ステージ３４上に載置された被検査
対象物５０の電極５２と対応するように、電気特性検査
プローブ６０を位置決めするアライメント機能を有す
る。

【００７２】また電気特性検査装置７０は、電気特性検
査プローブ６０の配線基板２６の配線パターン２５と電
気的に接続されており、第１の電歪素子１６に交流電圧
あるいは直流電圧を印加することが可能な電源装置３６
と、第２の電歪素子６２に直流電圧を印加することが可
能な電源装置６６と、圧力センサ６４からの信号に基づ
いて電源装置６６を制御する制御装置６８と、プローブ
カード１２のフレキシブル基板１８上の配線パターン１
７と電気的に接続されており、バンプ２０を介して被検
査対象物５０の電気特性を検査するためのテスター３８
と、を備えている。

【００７３】制御装置６８は、図１１に示すように、基
準信号生成部７２と、比較演算部７４と、印加電圧制御
信号生成部７６とを有している。この制御装置６８で
は、圧力センサ６４からの検出電圧を示す信号が入力さ
れると、比較演算部７４において、基準信号生成部７２
からの所定の基準電圧を示す基準信号との比較がなされ
る。そして、その比較結果に基づいて、印加電圧制御信
号生成部７６において電源装置６６を制御する信号が生
成され、その信号に基づいて電源装置６６が制御されて
第２の電歪素子６２に印加される電圧が制御される。

【００７４】次に、上記した第２の実施形態に係る電気
特性検査プローブ６０を備えた電気特性検査装置７０を
用いた、第２の実施形態に係る電気特性検査方法につい
て説明する。

【００７５】まず、電気特性検査装置７０のステージ３
４上に被検査対象物５０を載置する。次に、支持基板１
４を介して支持部材３２により電気特性検査プローブ６
０を支持する。そして、電気特性検査プローブ６０の位
置決めを行う。このとき、バンプ２０が被検査対象物５
０の電極５２のほぼ中央に位置するように位置決めを行
う。そして、電源装置６６により第２の電歪素子６２に
直流電圧（ここでは１５０Ｖ）を印加する。すると、図
１２に示すように、第２の電歪素子６２が歪むことで、
プローブカード１２がフレキシブル基板１８の主面に直
交する方向（図１２中Ｂ方向）に数μｍ程度の振幅で変
位する。このとき、圧力センサ６４によりフレキシブル
基板１８の主面に直交する方向の圧力を検出する。そし
て、圧力センサ６４からの信号と基準信号との比較結果
に基づいて、制御装置６８により電源装置６６を制御す
ることで、第２の電歪素子６２に印加する電圧を調整し
て、バンプ２０と電極５２との接触圧を調整する。この
ようにして、被検査対象物５０の電極５２にプローブカ
ード１２のバンプ２０を所望の接触圧で確実に接触させ
る。

【００７６】次に、電源装置３６により第１の電歪素子
１６に交流電圧を所定時間だけ印加する。印加する電圧
は、使用する電歪素子１６の種類に依存するが、おおよ
そＡＣ３００Ｖ程度である。すると、第１の電歪素子１
６が歪むことで、プローブカード１２がフレキシブル基
板１８の主面に沿う方向に数μｍ程度の振幅で変位ない
し振動する。そして、バンプ２０が電極５２の上を摺動
しながら変位ないし振動することで、電極５２上に形成
された酸化膜５４が除去される。そして、電歪素子１６
に対する交流電圧の印加を止める。すると、被検査対象
物５０の電極５２のほぼ中央の位置でバンプ２０が電極
５２と接触する。その後、テスター３８により被検査対
象物５０の導通状態など電気特性を検査する。なお、こ
の間の第１の電歪素子１６の動きは、図３（ａ），
（ｂ）及び図４（ａ），（ｂ）に示したのと同様であ
る。

【００７７】この電気特性検査方法では、圧力センサ６
４からの信号により第２の電歪素子６２に印加する電圧
を調整し、１バンプ当たり１０ｇ〜４０ｇ程度の荷重を
かけ、被検査対象物５０の電極５２に対してバンプ２０
を押圧すると好ましい。このようにすれば、電極５２上
に形成された酸化膜５４の除去効率が向上する。

【００７８】以上、この電気特性検査プローブ及び検査
方法によれば、被検査対象物５０の電極５２上に形成さ
れた酸化膜５４を除去してから検査を行うことができる
ため、バンプ２０と電極５２との間の接触抵抗を十分に
低減して、電気特性の検査を精度良く行うことができ
る。特に、交流電圧を印加する前に電極５２のほぼ中央
にバンプ２０が位置するように位置決めしているため、
電圧を切ったときには電極５２のほぼ中央にバンプ２０
が位置し、電極５２上から除去された酸化膜５４に邪魔
されるおそれが低減され、より精度の高い検査を行うこ
とが可能となる。また、圧力センサ６４により検出した
信号に基づいて第２の電歪素子６２に印加する電圧を調
整することで、バンプ２０と電極５２とを所望の接触圧
で確実に接触させることができるため、電極５２上に形
成された酸化膜５４を確実に除去し、より精度の高い検
査を行うことが可能となる。

【００７９】次に、第２の実施形態に係る電気特性検査
方法の変形例について説明する。

【００８０】まず、電気特性検査装置７０のステージ３
４上に被検査対象物５０を載置する。次に、支持基板１
４を介して支持部材３２により電気特性検査プローブ６
０を支持する。そして、電気特性検査プローブ６０の位
置決めを行う。このとき、バンプ２０が被検査対象物５
０の電極５２の端部付近に位置するように位置決めを行
う。そして、電源装置６６により第２の電歪素子６２に
直流電圧（ここでは１５０Ｖ）を印加する。すると、図
１３に示すように、第２の電歪素子６２が歪むことで、
プローブカード１２がフレキシブル基板１８の主面に直
交する方向（図１３中Ｂ方向）に数μｍ程度の振幅で変
位する。このとき、圧力センサ６４によりフレキシブル
基板１８の主面に直交する方向の圧力を検出し、圧力セ
ンサ６４の信号と基準信号との比較結果に基づいて、第
２の電歪素子６２に印加する電圧を調整して、バンプ２
０と電極５２との接触圧を調整する。このようにして、
被検査対象物５０の電極５２にプローブカード１２のバ
ンプ２０を所望の接触圧で確実に接触させる。

【００８１】次に、第１の電歪素子１６に所定値Ｘボル
トの直流電圧を印加する。印加する電圧は、使用する第
１の電歪素子１６の種類に依存するが、おおよそＤＣ３
００Ｖ程度である。すると、第１の電歪素子１６が歪む
ことでプローブカード１２がフレキシブル基板１８の主
面に沿う方向に数μｍ程度の振幅で変位する。このよう
に、バンプ２０が電極５２の上を摺動しながら変位する
ことで、電極５２上に形成された酸化膜５４が除去され
る。

【００８２】その後、第１の電歪素子１６に対して印加
する直流電圧の値を零から所定値Ｘボルトまでの間の任
意の値に変更する。すると、第１の電歪素子１６の歪が
小さくなって、所定値Ｘボルトの直流電圧を印加した状
態の位置と、直流電圧を印加する前の位置との間の任意
の位置にバンプ２０が変位し、その位置で電極５２と接
触する。その後、テスター３８により被検査対象物５０
の導通状態など電気特性を検査する。なお、この間の第
１の電歪素子１６の動きは、図５（ａ），（ｂ），
（ｃ）に示したのと同様である。

【００８３】この電気特性検査方法では、圧力センサ６
４からの信号により第２の電歪素子６２に印加する電圧
を調整し、１バンプ当たり１０ｇ〜４０ｇ程度の荷重を
かけ、被検査対象物５０の電極５２に対してバンプ２０
を押圧すると好ましい。このようにすれば、電極５２上
に形成された酸化膜５４の除去効率が向上する。

【００８４】以上、この電気特性検査プローブ及び検査
方法によれば、被検査対象物５０の電極５２上に形成さ
れた酸化膜５４を除去してから検査を行うことができる
ため、バンプ２０と電極５２との間の接触抵抗を十分に
低減して、電気特性の検査を精度良く行うことができ
る。特に、電気特性の検査を行うときに印加する直流電
圧の値を下げてバンプ２０の位置を変位させているた
め、電極５２上から除去された酸化膜５４に邪魔される
おそれが低減され、より精度の高い検査を行うことが可
能となる。また、圧力センサ６４により検出した信号に
基づいて第２の電歪素子６２に印加する電圧を調整する
ことで、バンプ２０と電極５２とを所望の接触圧で確実
に接触させることができるため、電極５２上に形成され
た酸化膜５４を確実に除去し、より精度の高い検査を行
うことが可能となる。

【００８５】（第３の実施形態）次に、第３の実施形態
に係る電気特性検査プローブ及び電気特性検査方法につ
いて説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同一の
要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【００８６】図１４は、第３の実施形態に係る電気特性
検査プローブ８０の構成を模式的に示す断面図である。
図示の通り、電気特性検査プローブ８０は、第２の実施
形態に係る電気検査プローブ６０を複数備えたマルチタ
イプのプローブであり、複数のプローブについて支持基
板１４が共通している。

【００８７】図１５は、第３の実施形態に係る電気特性
検査プローブ８０を備えた電気特性検査装置９０を模式
的に示す構成図である。電気特性検査装置９０は、各プ
ローブ６０毎に第１及び第２の電歪素子１６，６２に印
加する電圧を制御することが可能となっている。

【００８８】上記した構成の電気特性検査装置９０を用
いた電気特性検査方法において、電気特性検査プローブ
８０を構成する各プローブ６０の制御方法は、上記した
第２実施形態で説明した通りである。

【００８９】以上、第３の実施形態に係る電気特性検査
プローブ及び検査方法によれば、各プローブ６０毎に第
１及び第２の電歪素子１６，６２に印加する電圧を制御
することが可能であるため、図１５に示すように、被検
査対象物５０の検査面に段差があるときや、各プローブ
６０でバンプ２０の摩耗具合が相違するときでも、各々
の圧力センサ６４からの信号により第２の電歪素子６２
それぞれに印加する電圧を制御することで、バンプ２０
と電極５２とを所望の接触圧で確実に接触させることが
できるため、より大きな被検査対象物５０について、電
極５２上に形成された酸化膜５４を確実に除去し、より
精度の高い検査を行うことが可能となる。

【００９０】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ことなく本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変形が
可能である。

【００９１】例えば、上記した実施形態では、電気特性
検査プローブがバンプを有するメンブレン型のプローブ
カードを備える場合について説明したが、プローブカー
ドはニードルタイプのものであってもよい。

【００９２】また、上記した実施形態では、第１及び第
２の電歪素子はそれぞれ単層のものを用いたが、第１及
び第２の電歪素子はそれぞれ積層構造を有するものを用
いても良い。このようにすれば、第１及び第２の電歪素
子はそれぞれ積層されている分だけ、低い電圧でより大
きな変位量を得ることが可能となる。

【００９３】また第２及び第３の実施形態において、第
１の電歪素子と第２の電歪素子との積層の順序は問わ
ず、第１の電歪素子が第２の電歪素子の上に積層されて
いてもよい。

【００９４】

【発明の効果】本発明によれば、被検査対象物の電極と
の間の接触抵抗を十分に低減し、精度の高い検査を行う
ことを可能とする電気特性検査プローブが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態に係る電気特性検査プローブ
の構造を模式的に示す断面図である。

【図２】 第１の実施形態に係る電気特性検査プローブ
を備えた電気特性検査装置の構成を模式的に示す図であ
る。

【図３】 第１の実施形態に係る電気特性検査方法の前
段を示す工程図である。

【図４】 第１の実施形態に係る電気特性検査方法の後
段を示す工程図である。

【図５】 第１の実施形態に係る電気特性検査方法の変
形例を示す工程図である。

【図６】 実施例において１バンプ当たりの接触抵抗を
方対数に最大値と最小値を結ぶ線でプロットしたグラフ
図である。

【図７】 比較例において１バンプ当たりの接触抵抗を
方対数に最大値と最小値を結ぶ線でプロットしたグラフ
である。

【図８】 実施例において電歪素子の製造の様子を示す
模式図である。

【図９】 第２の実施形態に係る電気特性検査プローブ
の構造を模式的に示す断面図である。

【図１０】 第２の実施形態に係る電気特性検査プロー
ブを備えた電気特性検査装置の構成を模式的に示す図で
ある。

【図１１】 制御装置の構成を模式的に示すブロック図
である。

【図１２】 第２の実施形態に係る電気特性検査方法の
前段を示す工程図である。

【図１３】 第２の実施形態に係る電気特性検査方法の
変形例の前段を示す工程図である。

【図１４】 第３の実施形態に係る電気特性検査プロー
ブの構造を模式的に示す断面図である。

【図１５】 第３の実施形態に係る電気特性検査プロー
ブを備えた電気特性検査装置の構成を模式的に示す図で
ある。

【符号の説明】

１０，６０，８０…電気特性検査プローブ、１２…プロ
ーブカード、１４…支持基板、１６…第１の電歪素子、
２０…バンプ、２６…配線基板、３６…電源装置、３８
…テスタ、５０…被検査対象物、５２…電極、６２…第
２の電歪素子、６４…圧力センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G003 AA10 AG04 AG12 AH00 2G011 AA03 AA16 AA17 AC02 AC11 AC13 AC14 AE03 2G132 AA00 AF02 AF07 AF08 AL03 AL11 4M106 BA01 BA14 DD05 DD10 DD11 DD12

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査対象物の電極に接触させるための
   端子を基板の一の主面に有するプローブカードと、 前記プローブカードの前記基板の前記端子が設けられた
   主面とは異なる他の主面上に設けられており、電圧を印
   加することで該基板の主面に沿う方向に前記プローブカ
   ードを変位させることが可能な電歪素子と、を備えるこ
   とを特徴とする電気特性検査プローブ。
2. 【請求項２】 前記電歪素子は、ｄ１５モードで動作す
   る電歪素子であることを特徴とする請求項１に記載の電
   気特性検査プローブ。
3. 【請求項３】 前記プローブカードと前記電歪素子との
   間に設けられた第１の配線基板と、 前記第１の配線基板との間で前記電歪素子を挟むように
   設けられた第２の配線基板と、を備えることを特徴とす
   る請求項１に記載の電気特性検査プローブ。
4. 【請求項４】 前記プローブカードとの間で前記電歪素
   子を挟むように設けられた支持基板を備える請求項１に
   記載の電気特性検査プローブ。
5. 【請求項５】 被検査対象物の電極に接触させるための
   端子を基板の一の主面に有するプローブカードと、 前記プローブカードの前記基板の前記端子が設けられた
   主面とは異なる他の主面上に積層して設けられており、
   電圧を印加することで該基板の主面に沿う方向に前記プ
   ローブカードを変位させることが可能な第１の電歪素
   子、及び電圧を印加することで該基板の主面と交差する
   方向に前記プローブカードを変位させることが可能な第
   ２の電歪素子と、を備えることを特徴とする電気特性検
   査プローブ。
6. 【請求項６】 前記第１の電歪素子はｄ１５モードで動
   作する電歪素子であり、前記第２の電歪素子はｄ３３モ
   ードで動作する電歪素子であることを特徴とする請求項
   ５に記載の電気特性検査プローブ。
7. 【請求項７】 前記第１の電歪素子と前記第２の電歪素
   子との間に設けられた第１の配線基板と、 前記第１の配線基板との間で前記第１の電歪素子を挟む
   ように設けられた第２の配線基板と、 前記第１の配線基板との間で前記第２の電歪素子を挟む
   ように設けられた第３の配線基板と、を備えることを特
   徴とする請求項５に記載の電気特性検査プローブ。
8. 【請求項８】 前記プローブカードの前記基板の前記端
   子が設けられた主面とは異なる他の主面上に設けられて
   おり、該基板の主面と交差する方向の圧力を検出するた
   めの圧力センサを備えることを特徴とする請求項５に記
   載の電気特性検査プローブ。
9. 【請求項９】 前記プローブカードとの間で前記第１及
   び第２の電歪素子を挟むように設けられた支持基板を備
   える請求項５に記載の電気特性検査プローブ。
10. 【請求項１０】 前記プローブカードは、前記端子とし
    てのバンプを有するメンブレン型のプローブカードであ
    ることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の電
    気特性検査プローブ。