JP2005345129A - プローブ - Google Patents

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Abstract

【目的】 本発明の目的は、微細化したとしても、測定対象の電極と安定した電気的導通を図ることができるプローブを提供することにある。
【構成】 プローブは、プローブ１００は測定対象の電極１０に対して略垂直に接触可能な円柱状の接触部１１０と、この接触部１１０と連なる部材である図示しない基端部とを具備しており、接触部１１０は、基部１１１と、この基部１１１の幅方向の端部の長さ方向に沿って延びる一部に接合された矩形状の膨張部１１１ａとを有し、この膨張部１１１ａが基部１１１よりも熱膨張率が大きい材料で構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、測定対象の電気的諸特性を測定するのに使用されるプローブに関する。
この種のプローブは直線状の接触部を有しており、この接触部が測定対象の電極に対して略垂直に接触するようになっている( 特許文献１参照) 。
特開２００２−０５５１１９号公報
しかしながら、プローブの接触部が電極に略垂直に接触するようになっていることから、その構成上、当該接触部を当該電極上で横方向に滑らせることが困難となる。即ち、前記プローブではスクラブを生じ難い構成となっていることから、当該電極上に付着する酸化膜等の絶縁膜を除去することができない。よって、プローブと電極との間の接触抵抗が高くなり、その結果、接触不良になり易いという問題を有している。
もっとも、この問題はオーバードライブによりプローブを電極に対して高接触圧で押圧させ、プローブにスクラブを生じさせるようにすれば解決し得るが、近年のプローブは測定対象の高集積化に伴い微細化されているので、当該プローブを高接触圧で電極に押圧させることが困難になる。即ち、上記問題が依然として内在することから、プローブと電極との安定した電気的導通を図ることが困難になる。
本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、微細化したとしても、測定対象の電極と安定した電気的導通を図ることができるプローブを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のプローブは、測定対象の電極に対して略垂直に接触可能な略直線状の接触部を有しており、この接触部の長さ方向に沿って延びる一部が当該接触部の他の部分と異なる熱膨張率を有する材料で構成されていることを特徴としている。
また、本願の別のプローブは、測定対象の電極に対して略垂直に接触可能な略直線状の接触部を有しており、この接触部の幅方向の端部の一部が当該接触部の長手方向に膨張変形又は収縮変形可能な形状記憶合金で構成されていることを特徴としている。
本発明の請求項１に係るプローブによる場合、直線状の接触部の長さ方向に沿って延びる一部が他の部分と異なる熱膨張率を有する素材で構成されている。即ち、接触部がバイメタルとなっているので、所定の環境温度下で接触部を測定対象の電極に略垂直に接触させ、その状態でオーバードライブを行うと、当該測定対象の電極から伝わる環境温度の熱により当該接触部が小さい熱膨張率の素材で構成された部分に向けて湾曲する。この湾曲により当該接触部の先端が測定対象の電極を擦る。これにより電極上に付着した酸化膜等の絶縁膜を擦り取ることができるので、従来例の如く接触部を電極に対して高接触圧で押圧させることなく接触部と電極との間の接触抵抗を低く抑えることができる。よって、微細化されたプローブであっても、接触不良を起こすことなく、プローブの接触部と測定対象の電極との安定した電気的導通を図ることができる。
本発明の請求項２に係るプローブによる場合、直線状の接触部の幅方向の端部の一部が当該接触部の長手方向に膨張変形又は収縮変形可能な形状記憶合金で構成されている。よって、所定の環境温度下で接触部を測定対象の電極に略垂直に接触させ、その状態でオーバードライブを行うと、当該測定対象の電極から伝わる環境温度の熱により当該接触部の幅方向の端部の一部が変形し、これにより当該接触部が湾曲する。この湾曲により当該接触部の先端が測定対象の電極を擦る。これにより電極上に付着した酸化膜等の絶縁膜を擦り取ることができるので、従来例の如く接触部を電極に対して高接触圧で押圧させることなく接触部と電極との間の接触抵抗を低く抑えることができる。よって、微細化されたプローブであっても、接触不良を起こすことなく、プローブの接触部と測定対象の電極との安定した電気的導通を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態にについて説明する。
まず、本発明の第１の実施の形態に係るプローブについて図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るプローブの接触部の模式的断面図、図２は同プローブの接触部のスクラブした状態を示す模式的断面図、図３は同プローブの接触部の設計変形例を示す模式的断面図である。
図１に示すプローブ１００はプローブカードを構成する基板に設けられた図示しない基端部と、この基端部と連なる部材であり且つ測定対象の電極１０に対して略垂直に接触可能な円柱状の接触部１１０とを有する。なお、基端部の形状については任意に構成することができる。
接触部１１０は、基部１１１( 即ち、他の部分) と、この基部１１１の幅方向の端部の長さ方向に沿って延びる一部に接合された矩形状の膨張部１１１ａ( 即ち、接触部１１０の長さ寸法に延びる一部) とを有する構成となっている。この膨張部１１１ａは基部１１１よりも熱膨張率が大きい材料で構成されている。即ち、バイメタルとなっているのである。この接触部１１０は、８５〜１２５℃の環境温度下で、図２に示すようにバイメタルとしての機能を発揮するように、例えば、基部１１１には熱膨張率が0.4 ×１０-6のインバーを、膨張部１１１ａには熱膨張率が２０×１０-6の黄銅を用いている。
このプローブ１００の接触部１１０の膨張部１１１ａは、基部１１１の幅方向の端部の長さ方向に沿って延びる一部に周知の各種のメッキ技術や各種の張り合わせ技術によって当該基部１１１に接合される。
加熱手段は、図示しないウエハチャックであって、面上に測定対象が載置される。この加熱手段はバーンインで測定対象の環境温度を８５〜１２５℃とすることができるようになっている。
以上のとおり、このプローブ１００は、基部１１１の幅方向の端部の長さ方向に沿って延びる一部に当該基部１１１よりも熱膨張率が大きい素材で構成された膨張部１１１ａが接合された構成となっている。即ち、接触部１１０がバイメタルとなっているのである。よって、当該プローブ１００が設けられたプローブカードを図示しないプローバに取り付ける一方、測定対象を前記加熱手段上に設置し、当該加熱手段により環境温度を８５〜１２５℃にした状態で、当該プローバを動作させると、プローブ１００の接触部１１０が測定対象に相対的に近接し、当該測定対象の電極１０に垂直に接触する。その状態でプローブ１００の接触部１１０と測定対象の電極１０とを更に近接させ、オーバードライブを行うと、当該測定対象の電極１０を通じて伝わる環境温度の熱により接触部１１０が熱膨張率が小さい基部１１１の方向に向けて湾曲する( 図２参照) 。この湾曲により当該接触部１１０の先端が測定対象の電極１０を擦る。これにより電極１０上に付着した酸化膜等の絶縁膜を擦り取ることができるので、従来例の如く接触部１１０を電極１０に対して高接触圧で押圧させることなく接触部１１０と電極１０との間の接触抵抗を低く抑えることができる。よって、微細化されたプローブ１００であっても、接触不良を起こすことなく、プローブ１００の接触部１１０と測定対象の電極Ｂとの安定した電気的導通を図ることができる。
このプローブ１００については、測定対象の電極に対して略垂直に接触可能な略直線状の接触部を有しており、この接触部の長さ方向に沿って延びる一部が当該接触部の他の部分と異なる熱膨張率を有する材料で構成されている限りどのような設計変形を行ってもかまわない。
即ち、接触部１１０は、バイメタルとして機能し得る限り任意に設計変更可能であり、例えば、図３に示すように、基部１１１の略半分を膨張部１１１ａとすることも可能である。また、基部１１１が膨張部１１１ａよりも熱膨張率が高い素材で構成するようにしても良い。
接触部１１０は円柱状であるとしたが、直線状である限り他の形状であっても良いことは言うまでもない。接触部１１０の先端部は特に先鋭化しなくても良い。なお、プローブカードの構成にいては基端部１２０が設けられる基板を有する限りどのような構成であっても良いことは言うまでもない。
次に、本発明の第２の実施の形態に係るプローブについて図面を参照しながら説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係るプローブの接触部の模式的断面図、図５は同プローブの接触部のスクラブした状態を示す模式的断面図、図６は同プローブの接触部の設計変形例を示す図であって、( ａ) は円弧状の変形部が設けられた模式的図断面図、( ｂ) は三角錐状の変形部が設けられた模式的断面図である。
図４に示すプローブ２００はプローブカードを構成する基板に設けられた図示しない基端部と、この基端部と連なる部材であり且つ測定対象の電極１０に対して略垂直に接触可能な円柱状の接触部２１０とを有する。なお、基端部の形状については任意に構成することができる。
接触部２１０は、基部２１１と、この基部２１１の幅方向の端部の長さ方向に沿って延びる一部に接合された矩形状の変形部２１１ａとを有する構成となっている。基部２１１は弾性変形可能な、例えばタングステンを用いている。一方、変形部２１１ａは８０〜９０℃で接触部２１０の長さ方向に収縮変形し、５０〜６０℃で元に戻る形状記憶合金を用いている。この形状記憶合金としては、例えば、８５℃以上で収縮変形するチタン−ニッケル( Ｔｉ−Ｎｉ) 等がある。
この変形部２１１ａは、周知の抵抗溶接技術により基部２１１の幅方向の端部の長さ方向に沿って延びる一部に接合される。その他の接合としては、拡散溶接、表面改質技術等を用いることができる。
加熱手段は、図示しないウエハチャックであって、面上に測定対象が載置される。この加熱手段はバーンインで測定対象の環境温度を８５℃以上とすることができるようになっている。
以上のとおり、このプローブ２００は、接触部２１０の幅方向の端部の長さ方向に沿って延びる一部に上下方向に変形可能な形状記憶合金で構成された変形部２１１ａが接合されている。よって、当該プローブ２００が設けられたプローブカードを図示しないプローバに取り付ける一方、測定対象を前記加熱手段上に設置し、当該加熱手段により環境温度を８５℃以上にした状態で、当該プローバを動作させると、プローブ２００の接触部２１０が測定対象に相対的に近接し、当該測定対象の電極１０に垂直に接触する。その状態でプローブ２００の接触部２１０と測定対象の電極１０とを更に近接させ、オーバードライブを行うと、当該測定対象の電極１０を通じて伝わる環境温度の熱により接触部２１０の変形部２１１ａが収縮変形し、これにより当該接触部２１０が湾曲する( 図５参照) 。この湾曲により当該接触部２１０の先端が測定対象の電極Ｂを擦る。これにより電極１０上に付着した酸化膜等の絶縁膜を擦り取ることができるので、従来例の如く接触部２１０を電極１０に対して高接触圧で押圧させることなく接触部２１０と電極１０との間の接触抵抗を低く抑えることができる。よって、微細化されたプローブ２００であっても、接触不良を起こすことなく、プローブ２００の接触部２１０と測定対象の電極１０との安定した電気的導通を図ることができる。
このプローブ２００については、測定対象の電極に対して略垂直に接触可能な略直線状の接触部を有しており、この接触部の少なくとも幅方向の端部の一部が当該接触部の長手方向に膨張変形又は収縮変形可能な形状記憶合金で構成されている限り、どのような設計変形を行ってもかまわない。
即ち、接触部２１０の変形部２１１ａが収縮変形可能な形状記憶合金であるとしたが、膨張変形可能な形状記憶合金とすることも可能である。また、接触部２１０の変形部２１１ａについては少なくとも幅方向の端部の一部に設けられている限り、その形状は任意である。例えば、図６の( ａ) に示すように、基部２１１の幅方向の端部の下部に断面視円弧状の変形部２１１ａを設けるようにしても良いし、図６の( ｂ) に示すように、基部２１１の幅方向の端部の下部に断面視三角錐状の変形部２１１ａを設けることようにようにしても良い。
接触部２１０は円柱状であるとしたが、直線状である限り他の形状であっても良いことは言うまでもない。接触部２１０の先端部は特に先鋭化しなくても良い。なお、プローブカードの構成にいては基端部２２０が設けられる基板を有する限りどのような構成であっても良いことは言うまでもない。
本発明の第１の実施の形態に係るプローブの接触部の模式的断面図である。 同プローブの接触部のスクラブした状態を示す模式的断面図である。 同プローブの接触部の設計変形例を示す模式的断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るプローブの接触部の模式的断面図である。 同プローブの接触部のスクラブした状態を示す模式的断面図である。 同プローブの接触部の設計変形例を示す図であって、( ａ) は円弧状の変形部が設けられた模式的図断面図、( ｂ) は三角錐状の変形部が設けられた模式的断面図である。
符号の説明
１００ プローブ
１１０ 接触部
１１１ 基部( 他の部分)
１１１ａ 膨張部
２００ プローブ
２１０ 接触部
２１１ 基部
２１１ａ 変形部

Claims (2)

  1. 測定対象の電極に対して略垂直に接触可能な略直線状の接触部を有しており、この接触部の長さ方向に沿って延びる一部が当該接触部の他の部分と異なる熱膨張率を有する材料で構成されていることを特徴とするプローブ。
  2. 測定対象の電極に対して略垂直に接触可能な略直線状の接触部を有しており、この接触部の幅方向の端部の一部が当該接触部の長手方向に膨張変形又は収縮変形可能な形状記憶合金で構成されていることを特徴とするプローブ。
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