JP2014228506A - コンタクトプローブ - Google Patents

Abstract

【課題】コンタクトプローブと電極パッドとの間の接触抵抗を下げる技術を提供する。
【解決手段】コンタクトプローブ１１は、検査対象物７の電極パッドに接触する。コンタクトプローブ１１は、電極パッドと接触する接触面３０を有し可撓性を有するコンタクト部１５と、コンタクト部１５を加圧して接触面３０を電極パッドに押しつける加圧部１３とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、コンタクトプローブに関する。

特許文献１〜２に記載されているように、半導体装置等の検査対象物の電極パッドにコンタクトプローブを接触させて、当該検査対象物の電気的特性を測定する技術が従来から提案されている。

特開２００９−１５２２６４号公報 特開２０１２−０５２９４３号公報

さて、コンタクトプローブについては、電極パッドの表面に凹凸や異物が存在する場合であっても、電極パッドとの間の接触抵抗を下げることが望まれている。

そこで、本発明は上述した点に鑑みて成されたものであり、コンタクトプローブと電極パッドとの間の接触抵抗を下げる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るコンタクトプローブの一態様は、検査対象物の電極パッドに接触するコンタクトプローブであって、前記電極パッドと接触する接触面を有し、可撓性を有するコンタクト部と、前記コンタクト部を加圧して、前記接触面を前記電極パッドに押しつける加圧部とを備える。

本発明によれば、コンタクトプローブと電極パッドとの間の接触抵抗を下げることができる。

第一実施形態に係る試験装置の機能構成を示す図である。 第一実施形態に係る試験装置の外観を示す図である。 第一実施形態に係るプローブ装置の外観を示す図である。 第一実施形態に係る加圧部材の動作を説明するための図である。 第一実施形態に係る加圧部材の動作を説明するための図である。 第一実施形態に係る加圧部材の動作を説明するための図である。 コンタクトプローブを示す図である。 コンタクトプローブを示す図である。 コンタクトプローブを示す図である。 コンタクトプローブを示す図である。 保持部の断面図を示す図である。 保持部の断面図を示す図である。 プローブ装置の外観を示す図である。 第二実施形態に係るプローブ装置の外観を示す図である。 コンタクトプローブを示す図である。

＜第一実施形態＞
＜検査装置の構成について＞
図１は、本実施の形態に係る検査装置１の機能構成を示す図である。検査装置１は、例えば半導体装置を検査対象物とする半導体検査装置である。検査装置１は試験装置とも呼ばれる。図１に示されるように、検査装置１は、プローブ装置２と、移動アーム部３と、チャックステージ４と、テスタ５と、駆動部６とを有している。

プローブ装置２とテスタ５とは、電気的に接続されている。プローブ装置２は、検査対象物（本例では半導体装置）の電極パッドに接触する。そして、テスタ５は、プローブ装置２を介して、検査対象物の電気的特性の測定を行い、その測定結果に基づいて、検査対象物の良品・不良品を判定する。テスタ５は、検査対象物の電気的特性の測定を行う際には、検査対象物の電極パッドに電流や電圧といった電気信号を供給（印加）する。

また、プローブ装置２は、移動アーム部３によって保持されており、移動アーム部３の移動動作によって移動可能となっている。チャックステージ４は、検査対象物の電気的特性の測定を行う際に、検査対象物を固定する固定動作を行う。駆動部６は、テスタ５からの指示信号に応じて、移動アーム部３およびチャックステージ４を制御する。

図２は、検査装置１の一部の構成を示す斜視図である。図２には、プローブ装置２と、移動アーム部３と、チャックステージ４と、検査対象物７とが示されている。検査対象物７は、例えば、集積回路が形成された複数の半導体チップを有する半導体ウエハあるいは１つの半導体チップである。検査対象物７の電気的特性は、検査対象物７がチャックステージ４の上に固定された状態で測定される。チャックステージ４における検査対象物７の固定は、例えば、真空吸着や静電吸着を行うことにより実現される。なお、チャックステージ４における検査対象物７の固定は、この方法に限られない。

プローブ装置２は、移動アーム部３によって移動させられることによって、チャックステージ４に固定されている検査対象物７と接触する。プローブ装置２は、移動アーム部３によって、３軸方向（図２に示されるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向）に移動可能である。また、プローブ装置２は、図２に示される信号線８によって、既述したテスタ５と電気的に接続されている。なお、チャックステージ４が移動動作することで、移動アーム部３に保持されるプローブ装置２と、チャックステージ４に固定される検査対象物７とを接触させてもよい。

＜プローブ装置２について＞
続いて、プローブ装置２について図３を参照しながら以下に説明する。図３は、プローブ装置２を示す側面図である。

プローブ装置２は、プローブカード９と、ヒーター部１０ａ，１０ｂとを有する。なお、図３に示されるプローブ装置２は、ヒーター部１０ａ，１０ｂを有しているが、プローブ装置２は必ずしもヒーター部１０ａ，１０ｂを有する必要はない。後に説明するが、ヒーター部１０ａ，１０ｂは、コンタクトプローブ１１の温度を制御するために設けられる。つまり、ヒーター部１０ａ，１０ｂは、コンタクトプローブ１１の温度を制御する温度制御部として機能する。

プローブカード９は、検査対象物７と接触するコンタクトプローブ１１と、コンタクトプローブ１１が取り付けられるプローブ基板１２とを有している。本実施の形態では、コンタクトプローブ１１は、加圧部１３と、コンタクト部１５と、保持部１６とを有する。移動アーム部３は、プローブ基板１２と接続されており、プローブ基板１２を移動させる。プローブ基板１２が移動することによって、プローブ装置２全体が移動可能となる。

本実施の形態に係るプローブカード９では、プローブ基板１２に対して、１つのコンタクトプローブ１１が取り付けられているが、複数のコンタクトプローブ１１が取り付けられても良い。検査対象物７が例えばパワー半導体装置である場合には、検査対象物７に対して数百アンペアといった大きな電流を印加することがある。このような場合には、検査対象物７に設けられた大きな電極パッドと、プローブカード９が有する複数のコンタクトプローブ１１と接触させることによって、当該複数のコンタクトプローブを介して大きな電流を検査対象物７に印加することが可能となる。なお、従来のコンタクトプローブは、コイル状のバネを備え、先端形状が針状で一軸方向に摺動するものが多い。

加圧部１３は、少なくとも１つの加圧部材を備えている。本実施の形態では、加圧部１３は、例えば２つの加圧部材１４ａ，１４ｂを備えている。加圧部材１４ａは取付部１７ａ及び接続部１８ａを備えており、加圧部材１４ｂは取付部１７ｂ及び接続部１８ｂを備えている。加圧部材１４ａ，１４ｂについては、後で詳しく説明する。また、保持部１６は、取付部１７ｃを備えている。

コンタクト部１５は、保持部１６に保持されており、コンタクト部１５が有する接触面３０で検査対象物７（より具体的には、検査対象物７の表面に設けられた電極パッド）に電気的かつ物理的に接触する。コンタクト部１５は、例えば１つの板状部材からなり、電極パッドに電気信号を供給する際に、接触面３０と検査対象物７の電極パッドとの間の接触面積を確保するため可撓性を有する。コンタクト部１５は、例えば、電気伝導性を有する、可撓性を備えた薄厚の金属材料で構成される。コンタクト部１５は、例えば、銅やアルミニウムなどで構成される。このように、コンタクト部１５が金属材料で構成されることによって、コンタクト部１５の接触面３０は金属材料で構成される。したがって、コンタクト部１５と電極パッドとの間に良好な電気伝導性を確保することができる。よって、コンタクト部１５と電極パッドとの接触抵抗を簡単に下げることができる。

また、コンタクト部１５は、例えば、ネジ止めや嵌合によって、保持部１６に対して着脱可能に取り付けられる。つまり、コンタクト部１５は、コンタクトプローブ１１に対して着脱可能である。したがって、コンタクト部１５が損傷した場合などに、容易にコンタクト部１５の交換をすることができる。

加圧部材１４ａの取付部１７ａは、加圧部材１４ａをプローブ基板１２に取り付けるためのものである。同様に、加圧部材１４ｂの取付部１７ｂは、加圧部材１４ｂをプローブ基板１２に取り付けるためのものである。取付部１７ａ，１７ｂは、加圧部材１４ａ，１４ｂの一方端部にそれぞれ設けられている。取付部１７ａ，１７ｂは、プローブ基板１２の下面に設けられたソケット部（図示せず）と嵌合する。これにより、加圧部材１４ａ，１４ｂがプローブ基板１２の基台を成す絶縁性基体に機械的に取り付けられて固定される。また、ソケット部から取付部１７ａ，１７ｂが取り外されることによって、加圧部材１４ａ，１４ｂは、プローブ基板１２から取り外される。

保持部１６の取付部１７ｃは、保持部１６をプローブ基板１２に取り付けるためのものである。取付部１７ｃは、保持部１６の一方端部に設けられている。保持部１６の他端にはコンタクト部１５が接続されている。取付部１７ｃは、プローブ基板１２の下面側に設けられたソケット部（図示せず）と嵌合する。これにより、保持部１６がプローブ基板１２の基台を成す絶縁性基体に機械的に取り付けられて固定される。また、ソケット部から取付部１７ｃが取り外されることによって、保持部１６はプローブ基板１２から取り外される。

このように、本実施の形態では、取付部１７ａ，１７ｂは、プローブ基板１２に直接固定されるのではなく、ソケット部を介してプローブ基板１２に固定されるため、加圧部１３（加圧部材１４ａ，１４ｂ）が損傷した場合などに、加圧部１３（加圧部材１４ａ，１４ｂ）を容易に交換することができる。また、取付部１７ｃは、プローブ基板１２に直接固定されるのではなく、ソケット部を介してプローブ基板１２に固定されるため、保持部１６が損傷した場合などに、保持部１６を容易に交換することができる。

加圧部１３に設けられた接続部１８ａ，１８ｂは、プローブ基板１２上に形成された信号線８と電気的に接続されている。接続部１８ａ，１８ｂは、信号線８に供給されるテスタ５からの電気信号をコンタクト部１５に伝達するために使用される。接続部１８ａ，１８ｂは、信号線８に対して、電線によって接続されてもよいし、半田等を使用して直接的に接続されてもよい。本実施の形態では、加圧部材１４ａ，１４ｂは導電性を有する材料（例えば、銅、タングステン、レニウムなど）で構成されている。接続部１８ａ，１８ｂが信号線８と電気的に接続されることによって、加圧部材１４ａ，１４ｂがテスタ５と電気的に接続される。信号線８に供給されたテスタ５からの電気信号は、加圧部１３の接続部１８ａ，１８ｂに供給される。そして、当該電気信号は、加圧部１３（加圧部材１４ａ，１４ｂ）を介してコンタクト部１５に伝達される。コンタクト部１５に伝達された当該電気信号は、当該コンタクト部１５と接触する電極パッドに供給される。

なお、上記の例では、テスタ５からの電気信号が、加圧部１３を通じてコンタクト部１５に供給されていたが、これに加えて、あるいはこれの代わりに、保持部１６を介してコンタクト部１５に供給されても良い。この場合には、信号線８に電気的に接続された接続部が、保持部１６の一方端部に設けられる。そして、当該接続部を有する保持部１６が導電性を有する材料（例えば、銅、タングステン、レニウムなど）で構成される。これにより、テスタ５とコンタクト部１５とが、信号線８及び保持部１６を介して電気的に接続される。

テスタ５からの電気信号が、加圧部１３（加圧部材１４ａ，１４ｂ）を介してコンタクト部１５に供給されるとともに、保持部１６を介してコンタクト部１５に供給される場合には、テスタ５からコンタクト部１５への電気信号の経路を分散することができる。よって、コンタクト部１５への電流等の電気信号の供給時に生じる発熱を抑制することができる。

また、テスタ５からの電気信号が保持部１６を介してコンタクト部１５に供給される場合には、保持部１６の断面積を大きくすることによって、コンタクト部１５への電気信号の供給時に保持部１６で発生する発熱を抑制することができる。

＜加圧部材について＞
加圧部材１４ａ，１４ｂは、コンタクト部と検査対象物７の電極パッドとの間に異物や表面の凹凸、うねり等が介在しても、コンタクト部１５の接触面３０と検査対象物７の電極パッドとの間の接触面積を確保するために設けられている。加圧部材１４ｂは、加圧部材１４ａと同様の構成を有するとともに、加圧部材１４ａと同様の動作を行うことから、以下では、加圧部材１４ａを中心に説明する。図４，５，６は、加圧部材１４ａの動作を説明するための図である。

図４，５，６に示されるように、加圧部材１４ａは、取付部１７ａと、接続部１８ａと、進入部１９ａと、先端部２０ａとを有している。加圧部材１４ａは、その先端部２０ａが押されることによって、弾性的に縮むことができる。加圧部材１４ａは、移動アーム部３によってプローブ装置２が移動させられることによって、コンタクト部１５を検査対象物７の電極パッド２２に押し付ける。検査対象物７では、電極パッド２２が半導体チップ２１上に設けられている。

先端部２０ａは、コンタクト部１５を介して電気的に電極パッド２２に接続される。進入部１９ａは、内部にスプリング等の弾性体を備えている。この弾性体の働きによって、加圧部材１４ａは弾性的に縮むことが可能である。加圧部材１４ａがその先端部２０ａでコンタクト部１５を押し付けると、先端部２０ａがコンタクト部１５から押されて、先端部２０ａに繋がった進入部１９ａが、その内部の弾性体が弾性変形しながら取付部１７ａ内に進入する。これにより、加圧部材１４ａが弾性的に縮むようになる。進入部１９ａの内部の弾性体が弾性変形すると、当該弾性体の復元力（弾性力）により、先端部２０ａにはコンタクト部１５側に向かう力が働くようになる。その後、加圧部材１４ａがコンタクト部１５を押し付けないようになると、先端部２０ａはコンタクト部１５から押されないようになり、進入部１９ａの弾性体の弾性変形が解除されて、進入部１９ａは取付部１７ａから退出する。これにより、縮んだ加圧部材１４ａが伸びて、元の長さに戻るようになる。

加圧部材１４ａを構成する構成要素は、必ずしも同じ材料でなくてもよい。例えば、取付部１７ａ、接続部１８ａ、押し込み部１９ａについては、導電性を有する材料（例えば、銅、タングステン、レニウムなど）で形成し、コンタクト部１５と接触するために耐久性が要求される先端部２０ａについては、導電性および耐久性を有する材料（例えば、金、パラジウム、タンタル、プラチナ）で形成する。また、先端部２０ａでは、コンタクト部１５と接触する表面だけに導電性および耐久性を有する材料を設けても良い。

次に、検査装置１において検査対象物７の電気的特性が測定される際の加圧部材１４ａの動作について図４，５，６を参照しながら説明する。図４，５，６は、初期状態(図４)から動作が完了する（図６）までの加圧部材１４ａの動作を時系列に示している。

まず、プローブ基板１２が移動アーム部３によって移動させることによって、プローブ装置２は、図４に示されるように、コンタクト部１５が検査対象物７の電極パッド２２に接触する初期状態となる。そして、プローブ基板１２が移動アーム部３によってさらに移動させられることによって、図５に示されるように、加圧部材１４ａの先端部２０ａ（及び加圧部材１４ｂの先端部）がコンタクト部１５に接触する。

その後、プローブ基板１２が移動アーム部３によってコンタクト部３０側に移動させられると、加圧部材１４ａ（及び加圧部材１４ｂ）がコンタクト部１５を加圧するようになる。このとき、図６に示されるように、進入部１９ａが、その弾性体が弾性変形しながら取付部１７ａ内に進入する。先端部２０ａには、進入部１９ａの弾性体の復元力により、コンタクト部１５側に向かう力が働く。したがって、加圧部材１４ａは、縮んだ状態であっても、コンタクト部１５を加圧して電極パッド２２に押し付ける。

検査装置１においては、図６に示される状態、つまり、電極パッド２２上のコンタクト部１５が加圧部１３によって電極パッド２２側に押し付けられた状態で、テスタ５からの電気信号がコンタクト部１５に供給される。

検査装置１において検査対象物７の電気的特性の測定が終了すると、プローブ基板１２が移動アーム部３によって移動させられて、加圧部１３によるコンタクト部１５の押し付けが解除し、その後、コンタクト部１５が電極パッド２２から離れるようになる。加圧部１３によるコンタクト部１５の押し付けが解除すると、進入部１９ａの弾性体の弾性変形が解除されて、進入部１９ａは取付部１７ａから退出する。これにより、加圧部材１４ａ（及び加圧部材１４ｂ）は元の長さに戻る。

＜コンタクト部と電極パッドとの接触状態について＞
コンタクトプローブと検査対象物の電極パッドとを接触させる際に、電極パッドの表面に異物あるいはうねり等の凹凸等が存在すると、コンタクトプローブと電極パッドとの間の接触面積が小さくなり、その結果、コンタクトプローブと電極パッドとの間の接触抵抗が増大する可能性がある。コンタクトプローブと電極パッドとの間の接触抵抗が増大すると、テスタからの電流等の電気信号をコンタクトプローブを介して電極パッドに印加すると、コンタクトプローブと電極パッドとの間の接触部分での発熱が増大する。

また、複数のコンタクトプローブを電極パッド２２に接触させて検査対象物７の電気的特性を測定する際には、電極パッド２２の表面状態に起因して、複数のコンタクトプローブと電極パッド２２との間の接触抵抗にばらつきが生じる可能性がある。その結果、検査対象物７の電気的特性の測定結果の信頼性が劣化する可能性がある。

そこで、本実施の形態に係るコンタクトプローブ１１では、コンタクト部１５が有する可撓性と、加圧部１３（加圧部材１４ａ，１４ｂ）のコンタクト部１５に対する加圧とにより、電極パッド２２の表面に凹凸や異物が存在する場合であっても、コンタクト部１５と電極パッド２２との間の接触面積を確保できるようになっている。これにより、コンタクト部１５と電極パッド２２との間の接触抵抗を下げることができる。したがって、検査装置１と検査対象物７とが電気的に安定した接続状態となり、検査対象物７の電気的特性の測定の信頼性が向上する。その結果、検査対象物７の歩留まりの向上が可能となる。

また、本実施の形態においては、可撓性を備えたコンタクト部１５が、テスタ５らの電気信号が供給される加圧部１３（加圧部材１４ａ，１４ｂ）と電極パッド２２との間に介在するため、加圧部１３（加圧部材１４ａ，１４ｂ）が直接電極パッド２２に接触することを防止している。したがって、本実施の形態では、電極パッド２２に物理的なダメージを与えない利点もある。

以下に、電極パッド２２の表面に異物が存在する場合と、電極パッド２２の表面に凹部が存在する場合とに分けて、コンタクト部１５と電極パッド２２との接触状態について説明する。

まず、電極パッド２２の表面に異物が存在する場合のコンタクト部１５と電極パッド２２との接触状態について、図７および図８を参照しながら説明する。図７は、第一実施形態に係るコンタクトプローブ１１の一部を示す図である。図８は、第一実施形態とは異なり可撓性を有さないコンタクトプローブの一部を示す図である。

図７および図８はともに、検査対象物７の電極パッド２２の表面に異物２３が存在する場合を示している。図７では、可撓性を有するコンタクト部１５が、加圧部１３（加圧部材１４ａ，１４ｂ）によって電極パッド２２に押しつけられた状態で、表面に異物２３が存在する電極パッド２２と接触している。これにより、図７に示されるように、コンタクト部１５は、異物２３の形状に応じて変形しながら電極パッド２２と接触し、コンタクト部１５と電極パッド２２との間の接触面積を確保することができる。よって、コンタクト部１５と電極パッド２２との間の接触抵抗を低減することができ、テスタ５からの電気信号を電極パッド２２に十分に印加することができる。

また、本例のように、複数の加圧部材１４ａ，１４ｂを用いることにより、加圧部１３はコンタクト部１５をしっかりと押さえつけることができる。加圧部１３が備える加圧部材の数が多いほど、加圧部１３がコンタクト部１５をしっかりと押さえつけることができ、コンタクト部１５と電極パッド２２との間の接触面積を確保することができる。

一方、図８では、可撓性を有さないコンタクト部２４が、表面に異物２３が存在する電極パッド２２と接触している。コンタクト部２４は、可撓性を有さないため、電極パッド２２の表面状態に応じて変形しにくい。したがって、図８に示されるように、異物２３が電極パッド２２とコンタクト部２４との間に介在することで、電極パッド２２とコンタクト部２４との間の接触面積が小さくなる。よって、電極パッド２２とコンタクト部２４との間の接触抵抗が大きくなり、テスタからの電気信号は電極パッド２２に十分に印加されない。

次に、電極パッド２２の表面に凹部が存在する場合のコンタクト部１５と電極パッドとの接触状態について、図９および図１０を参照しながら説明する。図９は、第一実施形態に係るコンタクトプローブ１１の一部を示す図である。図１０は、第一実施形態とは異なる可撓性を有さないコンタクトプローブの一部を示す図である。

図９及び図１０はともに、検査対象物７の電極パッド２２の表面に凹部３１が存在する場合を示している。図９では、可撓性を有するコンタクト部１５が、加圧部１３（加圧部材１４ａ，１４ｂ）によって電極パッド２２に押しつけられた状態で、表面に凹部３１を有する電極パッド２２と接触している。これにより、図９に示されるように、コンタクト部１５は、電極パッド２２の表面の形状に応じて変形しながら電極パッド２２と接触し、コンタクト部１５と電極パッド２２との間の接触面積を確保することができる。本例のように、加圧部１３が複数の加圧部材１４ａ，１４ｂを備える場合には、加圧部１３はコンタクト部１５をしっかりと押さえつけることができる。よって、コンタクト部１５と電極パッド２２との間の接触面積をより大きくすることができる。

一方、図１０では、可撓性を有さないコンタクト部２４が、表面に凹部３１を有する電極パッド２２と接触している。コンタクト部２４は、可撓性を有さないため、電極パッド２２の表面状態に応じて変形しにくい。したがって、図１０に示されるように、電極パッド２２における、凹部３１が形成されている部分は、コンタクト部２４と接触しにくくなる。よって、電極パッド２２とコンタクト部２４との間の接触抵抗が大きくなり、テスタからの電気信号は電極パッド２２に十分に印加されない。

このように、本実施の形態では、可撓性を有するコンタクト部１５が、加圧部１３によって電極パッド２２に押しつけられた状態で電極パッド２２と接触することから、電極パッド２２の表面状態にかかわらず、コンタクト部１５と電極パッド２２との間の接触抵抗を低減することができる。

また、本実施の形態では、加圧部材１４ａ，１４ｂは、その先端が押されると、弾性的に縮むことから、電極パッド２２の表面状態にかかわらず、コンタクト部１５を適切な圧力で電極パッド２２に押し付けることができる。具体的には、加圧部材１４ａは、図７に示されるように、電極パッド２２の表面上の異物２３の上方に存在する場合と、図９に示されるように、電極パッド２２の表面上の凹部３１の上方に存在する場合とで、自身の長さを自動的に変化させることができる。したがって、異物２３の上方に位置する加圧部材１４ａがコンタクト部１５を押し付ける力が強すぎたり、凹部３１の上方に位置する加圧部材１４ａがコンタクト部１５を押し付ける力が弱すぎたりなることを抑制することができる。加圧部材１４ａ，１４ｂは、弾性的に縮むことができない場合であっても、コンタクト部１５を加圧することは可能であることから、加圧部材１４ａ，１４ｂは、必ずしも弾性的に縮むことができる必要はない。

また、本実施の形態では、テスタ５からの電気信号は、加圧部１３（加圧部材１４ａ，１４ｂ）を通じてコンタクト部１５に供給される。ここで、加圧部１３はコンタクト部１５を加圧していることから、加圧部１３とコンタクト部１５とは確実に接触している。つまり、加圧部１３とコンタクト部１５との間の接触抵抗は低い。よって、本例のように、テスタ５からの電気信号が、加圧部１３を通じてコンタクト部１５に供給される場合であっても、加圧部１３とコンタクト部１５との接触部分における発熱を抑制することができる。

なお、特許文献１に開示される技術では、ブラシを用いて異物を除去することで電極パッドとコンタクトプローブとの接触抵抗を低減させている。しかし、特許文献１の技術では、異物を除去する際に、電極パッドが損傷したり、異物が飛散したりする可能性があるとともに、低コスト化や小型化が困難である。これに対して、本実施の形態におけるコンタクトプローブ１１では、電極パッド２２の表面に異物２３が存在する場合においても、可撓性を有するコンタクト部１５および加圧部１３により、異物２３を取り除くことなく、コンタクト部１５と電極パッド２２との接触抵抗を低減させることができる。したがって、本実施の形態では、異物を除去する際に電極パッド２２が損傷したり、異物が飛散したりするということが起こらない。

また、特許文献２に開示される技術では、電極パッドの異物や自然酸化膜を取り除く目的で、コンタクトプローブ先端のコンタクト部分が回転運動を伴って電極パッドに接触している。しかし、特許文献２に開示されるコンタクトプローブは、部品数が多く、構造も複雑であるため、コストが高く、部品損傷時などの交換作業の作業性も悪い。本実施形態のコンタクトプローブ１１は、部品数も少なく、それぞれの部品の脱着も容易であるため、低コスト化および部品損傷時などの部品交換作業の作業性向上を図ることができる。

本実施の形態では、コンタクト部１５は１つのコンタクト部材（１つの板状部材）で構成されているが、コンタクト部１５は、可撓性を有する複数のコンタクト部材、例えば複数の板状部材で構成されても良い。複数のコンタクト部材のそれぞれは、電極パッド２２の表面の状態に応じて、電極パッド２２との接触面を変形させながら電極パッド２２に接触することが可能であるため、電極パッド２２とコンタクト部１５との間の接触面積をさらに大きくすることができる。よって、電極パッド２２とコンタクト部１５との間の接触抵抗をさらに下げることができる。

＜保持部について＞
ここでは、保持部１６について説明する。保持部１６は可撓性を有することが望ましい。保持部１６が可撓性を有することにより、コンタクト部１５と電極パッド２２とが接触する際に、電極パッド２２に過度な圧力がかかることを抑制することができる。したがって、電極パッド２２の損傷を抑制することができる。

保持部１６を電気絶縁性の材料で構成する場合には、例えば、エンジニアリングプラスチックなどの電気絶縁性の材料で保持部１６を形成する。これにより、可撓性を有する保持部１６を簡単に作成することができる。

一方、保持部１６を、導電性を有する材料で構成する場合には、例えば、銅、アルミニウムといった金属材料で保持部１６を形成する。これにより、可撓性を有する保持部１６を簡単に作成することができる。

また、保持部１６の可撓性は、保持部１６を形成する樹脂等の材料の材質に基づく可撓性だけでなく、保持部１６の形状に基づく可撓性であっても良い。例えば、保持部１６が板状である場合には、保持部１６が、図１１及び図１２に示される薄肉部の少なくとも一方を備えることで、保持部１６は可撓性を有することができる。図１１および図１２はともに、薄肉部を備えた保持部１６の断面図を示す図である。図１１には、保持部１６の一部を削っていくことで設けた幅が広い薄肉部３２が示されている。また、図１２には、保持部１６に切り込みを入れることで設けた幅が狭い薄肉部３３が示されている。図１１および図１２に示されるように、保持部１６が薄肉部を備えることによって、保持部１６は容易に可撓性を有することができる。なお、保持部１６は薄肉部を複数備えてもよい。また、保持部１６を後から加工して薄肉部を設けるのではなく、例えば金型を用いて保持部１６の形成と同時に当該保持部１６に薄肉部が形成されても良い。また、保持部１６の形状は板状でなく、他の形状、例えば、棒状あるいは筒状であってもよい。また、保持部１６に薄肉部を設けるのではなく、例えば、保持部１６に穴を開けることによって、保持部１６に可撓性を持たせても良い。

＜温度制御部について＞
検査装置１において、検査対象物７の温度特性が測定される際には、検査対象物７が一定の高温に維持された状態で当該検査対象物７の電気的特性が測定されることがある。このような場合に、温度調整された検査対象物７の温度よりもコンタクトプローブ１１の温度の方が低い場合には、コンタクトプローブ１１が温度調整された検査対象物７に接触することによって、検査対象物７の温度が所望の温度から低下してしまうことがある。その結果、検査対象物７の温度特性が正確に測定されないことがある。

例えば、チャックステージ４上の検査対象物７の温度が１２０℃に設定され、コンタクトプローブ１１の温度が常温（例えば２５℃）である場合には、検査対象物７とコンタクトプローブ１１のコンタクト部１５とが接触すると、高温である検査対象物７から低温であるコンタクト部１５へ熱が移動する。その結果、検査対象物７の温度は設定された１２０℃から低下する。この状態で検査対象物７の電気的特性を測定すると、正確な検査条件で検査対象物７の電気的特性を測定したことにならず、測定精度が劣化し、検査対象物７の検査結果の信頼性が低下する。

また、検査対象物７とコンタクトプローブ１１（より詳細にはコンタクト部１５）との間に温度差が存在する状態で検査対象物７の電極パッド２２に大きな電流を印加すると、電極パッド２２の表面が電流密度に起因して急激に加熱される。この急激な加熱によって検査対象物７が受けた熱履歴によって、検査対象物７の表面近傍や内部が劣化し、検査対象物７に不具合が生じることがある。この点、コンタクト部１５と電極パッド２２との接触後に、両者の温度がほぼ同じ値で安定した後に、検査対象物７の電気的特性を測定すれば、検査対象物７に不具合が発生しにくくなる。しかしながら、検査対象物７の検査工程に必要な時間が長くなり、検査対象物７の検査にかかるコストが高くなる。

さらに、検査対象物７とコンタクトプローブ１１との間の温度差によって、コンタクトプローブ１１に膨張や収縮が生じる可能性があり、その結果、コンタクトプローブ１１と電極パッド２２との接触状態が悪化する可能性がある。

このように、コンタクトプローブ１１と検査対象物７との間に温度差が存在すると、様々な問題が発生する。

そこで、本実施の形態に係るコンタクトプローブ１１では、当該コンタクトプローブ１１の温度を制御する温度制御部が設けられている。ここでは、検査対象物７が高温に設定されることを想定して、温度制御部として、ヒーター部１０ａ，１０ｂが設けられている（図３参照）。本実施の形態では、ヒーター部１０ａ，１０ｂは、加圧部材１４ａ，１４ｂをそれぞれ加熱することによって、コンタクトプローブ１１の温度を制御する。

ヒーター部１０ａは、コイル状の電熱線を加圧部材１４ａの周囲に巻き付けることによって構成されている。また、ヒーター部１０ｂは、コイル状の電熱線を加圧部材１４ｂの周囲に巻き付けることによって構成されている。ヒーター部１０ａ，１０ｂの温度は、例えばテスタ５によって制御される。テスタ５は、ヒーター部１０ａ，１０ｂに与える電流を制御することによって、ヒーター部１０ａ，１０ｂの温度を調整する。

ヒーター部１０ａ，１０ｂは、チャックステージ４上に固定した検査対象物７の温度が例えば１２０℃に設定される際には、テスタ５による制御によって、加圧部１３（加圧部材１４ａ，１４ｂ）の温度を１２０℃近傍に設定する。これにより、コンタクト部１５と電極パッド２２との接触の際、検査対象物７の温度が低下することなく、ほぼ一定に保持される。よって、検査装置１は、所望の検査条件において検査対象物７の電気的特性を測定することができる。よって、検査対象物７の電気的特性の測定結果の信頼性が向上する。また、コンタクト部１５が電極パッド２２に接触した後すぐに検査対象物７の電気的特性を測定することができることから、検査工程にかかる時間を短縮することができる。

なお、温度制御部（ヒーター部１０ａ，１０ｂ）は、必ずしも加圧部１３（加圧部材１４ａ，１４ｂ）に取り付けられる必要はない。温度制御部は、例えば、コンタクト部１５あるいは保持部１６に取り付けられても良い。また、コンタクトプローブ１１が備える温度制御部の数も、２つでなくてもよい。温度制御部は、例えば、加圧部１３と保持部１６とコンタクト部１５とに取り付けられても良い。図１３は、プローブ装置２の側面図である。図１３に示されるプローブ装置２では、コンタクトプローブ１１は、４つの温度制御部、つまり４つのヒーター部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを備えている。ヒーター部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、加圧部材１４ａ、加圧部材１４ｂ、保持部１６及びコンタクト部１５にそれぞれ取り付けられている。

また、検査対象物７が低温に設定される場合には、コンタクトプローブ１１の温度を降下させるために、温度制御部として、ヒーター部ではなくペルチェ素子などを採用すればよい。コンタクトプローブ１１に取り付けられたペルチェ素子に電流を印加すると、当該ぺルチェ素子のペルチェ効果によって、コンタクトプローブ１１の温度を下げることができる。

上記の態様によると、温度制御部は、コンタクトプローブ１１の温度を制御することで、コンタクトプローブ１１と検査対象物７との温度差を小さくした状態で、コンタクトプローブ１１と検査対象物７とを接触させることができる。したがって、検査対象物７の温度特性を正確に測定することができる。また、コンタクトプローブ１１と検査対象物７との温度差が大きい状態で検査対象物７に電流等の電気信号が印加されることを抑制することができることから、検査対象物７が劣化することを抑制することができる。また、コンタクトプローブ１１が検査対象物７に接触した際に当該コンタクトプローブ１１が膨張したり収縮したりすることを抑制することができる。したがって、コンタクトプローブ１１と電極パッド２２との間の接触面積を確保することができる。

＜第一実施形態の効果＞
第一実施形態によると、可撓性を有するコンタクト部１５は、加圧部１３からの加圧によって電極パッド２２に押しつけられる。よって、コンタクト部１５は、検査対象物７の電極パッド２２の表面に凹凸や異物が存在する場合であっても、当該表面の状態に応じて変形しながら当該電極パッド２２と接触することが可能となる。したがって、コンタクト部１５と電極パッド２２との間の接触面積を確保することができる。その結果、コンタクト部１５と電極パッド２２との間の接触抵抗を下げることができる。コンタクト部１５と電極パッド２２との接触抵抗が下がることで、検査装置１と検査対象物７とが電気的に安定した接続状態となり、検査対象物７の測定の信頼性向上および歩留まりの向上が可能となる。また、可撓性を有するコンタクト部１５が、加圧部１３と電極パッド２２との間に介在するため、電極パッド２２の表面の損傷を抑制することができる。

また、第一実施形態では、電極パッド２２と接触しているコンタクト部１５を、複数の加圧部材１４ａ，１４ｂによって加圧することができる。したがって、コンタクト部１５と電極パッド２２との間の接触面積を確保することができ、接触抵抗をさらに下げることができる。

＜第二実施形態＞
＜第一実施形態との違いについて＞
第二実施形態においては、ベロー形の加圧部材１４ｃを有する加圧部１３によってコンタクト部１５を加圧する。また、第二実施形態では、コンタクト部１５は、加圧部１３と接触する弾力性部分２５を備えている。

第二実施形態に係る加圧部１３の加圧部材１４ｃおよびコンタクト部１５の弾力性部分２５について、図１４を参照しながら以下に説明する。図１４は、第二実施形態に係るプローブ装置２を示す側面図である。加圧部材１４ｃは、プローブ基板１２の下面に設けられたソケット部（図示なし）に着脱可能となっている。また、第二実施形態の加圧部材１４ｃはテスト５と電気的に接続されていない。本実施形態では、保持部１６の一方端部には、信号線８に電気的に接続された接続部１８ｃが設けられている。接続部１８ｃは、取付部１７ｃの一端に接続されている。保持部１６は導電性の材料で形成されている。したがって、図１４に示されるプローブ装置２では、信号線８に供給されたテスタ５からの電気信号は、保持部１６を介してコンタクト部１５に伝達される。また、保持部１６には、ヒーター部１０ｃが取り付けられている。第二実施形態に係るプローブ装置２の残余の構成は、第一実施形態と同様である。

＜加圧部材について＞
第二実施形態における加圧部材１４ｃにおけるコンタクト部１５との接触面１４０は、可撓性を有している。また、加圧部材１４ｃは、伸縮性を有している。加圧部材１４ｃの伸縮性は、例えば、空気圧を利用して実現すればよい。この場合には、本例のように、加圧部材１４ｃをベロー形に形成することで、容易に伸縮性を実現することができる。また、第二実施形態においては、テスタ５からの電気信号は、保持部１６を介してコンタクト部１５に供給されるため、加圧部材１４ｃは電気絶縁性材料で形成しても良い。例えば、カプトン（登録商標）などの可撓性を有する電気絶縁性シート（フィルム）で加圧部材１４ｃを形成することにより、可撓性を有する接触面１４０を備えた加圧部材１４ｃを簡単に作成することができる。なお、カプトン（登録商標）は、耐熱性も有するため、加圧部材１４ｃが高温となる場合にも適している。また、加圧部１３は複数の加圧部材１４ｃを備えていてもよい。

次に、第二実施形態にかかる加圧部材１４ｃの動作について説明する。まず、プローブ基板１２が移動アーム部３によって移動させられることによって、コンタクト部１５が検査対象物７の電極パッド２２に接触する。そして、その状態から、加圧部材１４ｃに空気が送られることによって、ベロー形の加圧部材１４ｃがコンタクト部１５の方に伸びて、コンタクト部１５を加圧して電極パッド２２に押し付ける。この状態で、検査対象物７の電気的特性が測定される。加圧部材１４ｃに与える空気圧を変更することで、加圧部材１４ｃがコンタクト部１５を押しつける（加圧する）強さを簡単に変更することができる。

検査対象物７の電気的特性の測定が終了すると、加圧部材１４ｃは、与えられる空気圧の制御によって、元の長さまで縮むようになる。その結果、加圧部材１４ｃによるコンタクト部１５の加圧が解除される。

このように、加圧部材１４ｃは伸縮性を有するため、簡単にコンタクト部１５を加圧したり、その加圧の解除を行ったりすることができる。

次に、図１５を参照しながら、第二実施形態に係るプローブ装置２のコンタクト部１５と電極パッド２２との接触状態について説明する。図１５は、電極パッド２２の表面に異物２３が存在する場合のコンタクトプローブ１１と電極パッドとの接触状態を示す図である。

図１５に示されるように、コンタクトプローブ１１と電極パッド２２とが接触する際には、コンタクト部１５が、加圧部材１４ｃによって電極パッド２２に押しつけられた状態で、表面に異物２３が存在する電極パッド２２と接触する。ここで、加圧部材１４ｃの接触面１４０は可撓性を有しているため、当該接触面１４０は、異物２３の形状に応じて変形しながらコンタクト部５と接触する。そのため、加圧部材１４ｃは、コンタクト部１５を電極パッド２２にしっかりと押しつけることができる。したがって、コンタクト部１５と電極パッド２２との間の接触面積を大きくすることができる。よって、コンタクト部１５と電極パッド２２との間の接触抵抗を大きく下げることができる。コンタクト部１５と電極パッド２２との接触抵抗が下がることで、検査装置１と検査対象物７とが電気的に安定した接続状態となり、検査対象物７の測定の信頼性向上および歩留まりの向上が可能となる。

なお、第一実施形態の加圧部材１４ａ，１４ｂにおけるコンタクト部１５との接触面が広い場合には、加圧部材１４ａ，１４ｂにおけるコンタクト部１５との接触面に可撓性を持たせても良い。この場合には、上記と同様に、加圧部材１４ａ，１４ｂのコンタクト部１５との接触面が、異物２３の形状に応じて変形するため、加圧部材１４ａ，１４ｂは、コンタクト部１５を電極パッド２２にしっかりと押しつけることができる。よって、コンタクト部１５と電極パッド２２との間の接触面積を大きくすることができる。

また、第一実施形態と同様に、加圧部材１４ｃは導電性材料で形成されても良い。加圧部材１４ｃは、例えば、アルミニウムなどの金属材料で形成されても良い。そして、加圧部材１４ｃに、信号線８と電気的に接続された接続部を設けることによって、加圧部材１４ｃとテスタ５とを電気的に接続しても良い。この場合には、テスタ５からの電気信号が、加圧部材１４ｃを介してコンタクト部１５に供給される。

＜弾力性部分について＞
次に、コンタクト部１５の弾力性部分２５について説明する。図１４に例示されるように、テスタ５からの電気信号を、加圧部材１４ｃを介してコンタクト部１５に供給しない場合には、例えば、弾力性部分２５は、カプトン（登録商標）などの耐熱性および弾力性を有する電気絶縁性の材料で形成すればよい。コンタクト部１５は、加圧部１３が接触する部分に弾力性部分２５を備えることで、加圧部１３から加圧された際に、コンタクト部１５が損傷することを抑制することができる。その結果、コンタクト部１５の交換の頻度が減少する。よって、検査費用の低コスト化および検査工程の短縮が可能となる。

なお、テスタ５からの電気信号が、加圧部１３を介してコンタクト部１５に供給される場合には、弾力性部分２５は、弾力性および導電性を有する材料で形成すればよい。

＜変形例＞
第一実施形態および第二実施形態におけるコンタクトプローブ１１は、加圧部１３と保持部１６とを別体とする構成であるが、保持部１６を使わずに、加圧部１３でコンタクト部１５を保持する構成を採用してもよい。例えば、第二実施形態における加圧部１３（加圧部材１４ｃ）の底面に、電極パッド２２と接触するコンタクト部１５を取り付ける態様が挙げられる。この場合には、テスタ５からの電気信号は、加圧部１３を介してコンタクト部１５に供給する必要があるため、加圧部１３は導電性を備える材料で形成する。この態様によると、コンタクトプローブ１１を構成する部品の数を少なくすることができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

５ テスタ、１１ コンタクトプローブ、１３ 加圧部、１５ コンタクト部、１６ 保持部、３０ 接触面、３２，３３ 薄肉部。

Claims (20)

1. 検査対象物の電極パッドに接触するコンタクトプローブであって、
   前記電極パッドと接触する接触面を有し、可撓性を有するコンタクト部と、
   前記コンタクト部を加圧して、前記接触面を前記電極パッドに押しつける加圧部と
   を備える、コンタクトプローブ。
2. 請求項１に記載のコンタクトプローブであって、
   前記加圧部は複数の加圧部材を備える、コンタクトプローブ。
3. 請求項１に記載のコンタクトプローブであって、
   前記加圧部における前記コンタクト部との前記接触面は可撓性を有する、コンタクトプローブ。
4. 請求項３に記載のコンタクトプローブであって、
   前記加圧部は、電気絶縁性材料で形成される、コンタクトプローブ。
5. 請求項１に記載のコンタクトプローブであって、
   前記加圧部は伸縮性を有する加圧部材を備える、コンタクトプローブ。
6. 請求項５に記載のコンタクトプローブであって、
   前記加圧部材は、空気圧によって伸縮する、コンタクトプローブ。
7. 請求項６に記載のコンタクトプローブであって、
   前記加圧部材はベロー形である、コンタクトプローブ。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のコンタクトプローブであって、
   前記コンタクト部は、複数のコンタクト部材を備える、コンタクトプローブ。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のコンタクトプローブであって、
   前記コンタクト部を保持し、可撓性を有する保持部をさらに備える、コンタクトプローブ。
10. 請求項９に記載のコンタクトプローブであって、
    前記保持部は電気絶縁性材料で形成される、コンタクトプローブ。
11. 請求項９に記載のコンタクトプローブであって、
    前記保持部は、薄肉部を備えることによって可撓性を有する、コンタクトプローブ。
12. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のコンタクトプローブであって、
    前記コンタクトプローブに対して着脱可能であって、前記コンタクト部を保持する保持部をさらに備える、コンタクトプローブ。
13. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のコンタクトプローブであって、
    前記コンタクト部を保持し、導電性を有し、テスタと電気的に接続される保持部をさらに備え、
    前記テスタからの電気信号は、前記保持部を介して前記コンタクト部に供給される、コンタクトプローブ。
14. 請求項１ないし請求項３および請求項５ないし請求項７のいずれかに記載のコンタクトプローブであって、
    前記コンタクト部を保持し、導電性を有する保持部をさらに備え、
    前記加圧部は、導電性を有しており、
    前記保持部及び加圧部はテスタと電気的に接続され、
    前記テスタからの電気信号は、前記保持部及び前記加圧部を介して前記コンタクト部に供給される、コンタクトプローブ。
15. 請求項１ないし請求項３および請求項５ないし請求項７のいずれかに記載のコンタクトプローブであって、
    前記加圧部は、導電性を有し、テスタと電気的に接続され、
    前記テスタからの電気信号は、前記加圧部を介して前記コンタクト部に供給される、コンタクトプローブ。
16. 請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載のコンタクトプローブであって、
    前記コンタクトプローブの温度を制御する温度制御部をさらに備える、コンタクトプローブ。
17. 請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載のコンタクトプローブであって、
    前記コンタクト部は、前記加圧部と接触する弾力性部分を備える、コンタクトプローブ。
18. 請求項１ないし請求項１７のいずれかに記載のコンタクトプローブであって、
    前記コンタクト部は、前記コンタクトプローブに対して着脱可能である、コンタクトプローブ。
19. 請求項１乃ないし求項１８のいずれかに記載のコンタクトプローブであって、
    前記コンタクト部の前記接触面は金属である、コンタクトプローブ。
20. 請求項１９に記載のコンタクトプローブであって、
    前記接触面は、銅もしくはアルミニウムである、コンタクトプローブ。

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