JP2019060768A - 抵抗測定装置、基板検査装置、及び抵抗測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】四端子測定法による抵抗測定精度を向上することが容易な抵抗測定装置、基板検査装置、及び抵抗測定方法を提供する。【解決手段】チップ側電極Ａ１に接触させる電流プローブＰｃ１，Ｐｃ２と、外向電極Ａ２に接触させる検出プローブＰｖ１，Ｐｖ２と、検出プローブＰｖ１，Ｐｖ２間の電圧を検出する電圧検出部４と、正極が電流プローブＰｃ１と接続され、負極がグラウンドと接続され、第一電流値Ｉ１の電流を出力する定電流源ＣＳ１と、正極が定電流源ＣＳ１の負極及びグラウンドに接続されて定電流源ＣＳ１と直列接続され、負極が電流プローブＰｃ２と接続され、第一電流値Ｉ１と実質的に同一である第二電流値Ｉ２の電流を出力する定電流源ＣＳ２と、配線Ａ３をグラウンドと導通させる接地プローブＰＧと、電圧検出部４によって検出された電圧に基づき配線Ａ３の抵抗を取得する抵抗取得部５１とを備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、抵抗測定を行う抵抗測定装置、これを用いた基板検査装置、及び抵抗測定方法に関する。

従来より、プリント配線基板等の基板に形成された配線パターンを検査するために、配線パターンの抵抗値を測定することが行われている。配線パターンの検査としては、断線の有無の検査はもちろんのこと、配線パターンの幅が細くなったり、厚みが薄くなったりしているような、断線に至らない不良も検出する必要がある。このような断線に至らない不良を検出するためには、高精度の抵抗測定を行う必要がある。このような高精度の抵抗測定方法として、四端子測定法を用いた抵抗測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載の抵抗測定装置は、抵抗測定対象の配線パターンに抵抗測定用の電流を流すための一対のコンタクトプローブＰ１，Ｐ２と、抵抗測定箇所の電圧を測定するための一対のコンタクトプローブＰ３，Ｐ４とを備えている。

特許文献１に記載の抵抗測定装置によれば、抵抗測定用の電流が電圧測定用のコンタクトプローブＰ３，Ｐ４に流れないので、コンタクトプローブＰ３，Ｐ４自体の抵抗による電圧降下が低減され、高精度の抵抗測定が可能となる。特許文献１に記載の抵抗測定装置では、電流出力用の、正極側のコンタクトプローブＰ１は定電流源に接続され、負極側のコンタクトプローブＰ２は回路グラウンドに接続されている（特許文献１の図１）。

特開２００４−１８４３７４号公報 特開２００７−３３３５９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の抵抗測定装置では、負極側のコンタクトプローブＰ２と測定対象体Ｍの接触抵抗を抵抗測定用の電流が流れて電圧が生じる。この電圧は、電圧測定用のコンタクトプローブＰ３，Ｐ４に対してコモンモード電圧（コモンモードノイズ）となる。コンタクトプローブＰ２の接触抵抗Ｒｏは１００Ω程度になり得るので、抵抗測定用の電流ｉを２０ｍＡとすると、コモンモード電圧Ｖｃは、Ｒｏ×ｉ＝１００Ω×２０ｍＡ＝２０００ｍＶとなる（図７参照）。

一方、例えば測定対象が配線パターンの場合、その抵抗値Ｒｘは１ｍΩ程度である。そうすると、抵抗測定用の電流ｉが２０ｍＡであれば、コンタクトプローブＰ３，Ｐ４で測定される測定電圧Ｖｍは、Ｒｘ×ｉ＝１ｍΩ×２０ｍＡ＝２０μＶ＝０．０２ｍＶとなる（図７参照）。

そうすると、測定電圧はコモンモード電圧に対して、２０ｌｏｇ（測定電圧／コモンモード電圧）＝２０ｌｏｇ（０．０２／２０００）＝−１００ｄＢとなる。コンタクトプローブＰ２の接触により生じる接触抵抗は不安定であるため、コモンモード電圧も不安定に変動する。測定電圧がコモンモード電圧に対して−１００ｄＢほどの微小電圧となるため、測定電圧はコモンモード電圧の変動の影響を受けてその測定精度が低下する。その結果、測定電圧に基づき得られる抵抗測定値の精度も低下するという不都合がある。

また、コモンモード電圧をゼロにする方法としては、特許文献２に記載されているように、コモンモード電圧をオペアンプの反転増幅回路にフィードバックすることによって、オペアンプの出力でコモンモード電圧をキャンセルする方法が考えられる。図８は、特許文献２の図１に記載された回路の等価回路図である。特許文献２の電流供給端子２２，２３及び電圧計測端子２４，２５の接触抵抗等をＲｏ、寄生容量をＣｏで示している。

しかしながら、このような方法では、フィードバック回路の抵抗成分となるＲｏや寄生容量Ｃｏによるフィードバックの時間遅延、オペアンプの応答遅れ等が発生するため、高速動作が難しく、不安定に変動するコモンモード電圧をキャンセルすることが容易でない。

本発明の目的は、四端子測定法による抵抗測定精度を向上することが容易な抵抗測定装置、基板検査装置、及び抵抗測定方法を提供することである。

本発明に係る抵抗測定装置は、導体の抵抗を測定するための抵抗測定装置であって、前記導体に接触させて所定の測定用電流を流すための第一及び第二電流プローブと、前記導体に接触させて前記測定用電流により前記導体に生じた電圧を検出するための第一及び第二検出プローブと、前記第一及び第二検出プローブ間の電圧を検出する電圧検出部と、正極が前記第一電流プローブと接続され、負極がグラウンドと接続され、予め設定された第一電流値の電流を出力する第一定電流源と、正極が前記第一定電流源の負極及び前記グラウンドに接続されて前記第一定電流源と直列接続され、負極が前記第二電流プローブと接続され、前記第一電流値と実質的に同一である第二電流値の電流を出力する第二定電流源と、前記導体における所定部位を前記グラウンドと導通させる接地部と、前記電圧検出部によって検出された電圧に基づき前記抵抗を取得する抵抗取得部とを備える。

また、本発明に係る抵抗測定方法は、導体の抵抗を測定する抵抗測定方法であって、（ａ）前記導体に、第一電流プローブと第一検出プローブとを接触させる工程と、（ｂ）前記導体の、前記第一電流プローブ及び前記第一検出プローブの接触位置とは離間した位置に、第二電流プローブと第二検出プローブとを接触させる工程と、（ｃ）正極が前記第一電流プローブと接続され、負極がグラウンドと接続された第一定電流源によって予め設定された第一電流値の電流を出力させ、正極が前記第一定電流源の負極及び前記グラウンドに接続されて前記第一定電流源と直列接続され、負極が前記第二電流プローブと接続された第二定電流源によって前記第一電流値と実質的に同一である第二電流値の電流を出力させる工程と、（ｄ）前記導体における所定部位を前記グラウンドと導通させる工程と、（ｅ）前記第一及び第二検出プローブ間の電圧を検出する工程と、（ｆ）前記（ｅ）工程によって検出された電圧に基づき前記抵抗を取得する工程とを含む。

これらの構成によれば、第一及び第二電流プローブと第一及び第二検出プローブとを用いた四端子測定法による抵抗測定を行うことが可能である。そして、直列に接続され、かつその接続点がグラウンド電位にされた第一定電流源と第二定電流源とが、それぞれ第一電流値、第二電流値の出力電流を維持しようとする結果、グラウンドと導通された導体の所定部位からグラウンドに流れる電流が略ゼロとなる。その結果、コモンモード電圧が略ゼロになる。そして、コモンモード電圧を略ゼロにした状態で測定された測定電圧に基づいて抵抗を取得することができるので、抵抗の測定精度を向上することが容易となる。従って、四端子測定法による抵抗測定精度を向上することが容易となる。

また、前記接地部は、前記所定部位に接触するための接地プローブを含み、前記接地プローブは、前記グラウンドと接続されていることが好ましい。

また、前記（ｄ）工程は、前記グラウンドと接続された接地プローブを、前記所定部位に接触させる工程であることが好ましい。

これらの構成によれば、接地プローブを導体の所定部位に接触させることによって、導体をグラウンドと導通させることができる。

また、前記接地部は、前記第二検出プローブを前記グラウンドに接続する配線であってもよい。

また、前記第二検出プローブは、前記グラウンドと接続されており、前記（ｂ）工程は、前記（ｄ）工程を兼ねていてもよい。

これらの構成によれば、第二検出プローブを接地プローブと兼用して用いることができるので、別途接地プローブを設けて導体に接触させる必要がない。

また、前記導体の一端部には第一電極が設けられ、前記導体の他端部には前記第一電極より面積の大きい第二電極が設けられ、前記（ａ）工程は、前記第一電極に前記第一電流プローブと前記第一検出プローブを接触させる工程であり、前記（ｂ）工程は、前記第二電極に前記第二電流プローブと前記第二検出プローブを接触させる工程であり、前記（ｄ）工程は、前記第二電極を前記所定部位として、前記第二電極に前記接地プローブを接触させる工程であることが好ましい。

この方法によれば、面積の小さい第一電極にプローブを二つ接触させ、面積の大きい第二電極にプローブを三つ接触させることになる。従って、第一及び第二電極に対して各プローブを接触させることが容易となる。

また、本発明に係る基板検査装置は、上述の抵抗測定装置と、前記抵抗測定装置により測定された抵抗に基づき、基板に形成された、前記導体である配線の検査を行う基板検査部とを備える。

この構成によれば、抵抗測定装置により測定された抵抗に基づき、基板に形成された配線の検査を行うことができる。

このような構成の抵抗測定装置、基板検査装置、及び抵抗測定方法は、四端子測定法による抵抗測定精度を向上することが容易となる。

本発明の第一実施形態に係る抵抗測定装置を用いた基板検査装置の構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す基板検査装置と基板の等価回路を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る抵抗測定方法の一例を示すフローチャートである。 ＩＣを検査する場合の基板検査装置の接続を示した説明図である。 本発明の第二実施形態に係る抵抗測定装置を用いた基板検査装置の構成の一例を示すブロック図である。 図５に示す基板検査装置と基板の等価回路を示す説明図である。 背景技術に係るコモンモード電圧を説明するための説明図である。 特許文献２の図１に記載された回路の等価回路図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）

図１は、本発明の第一実施形態に係る抵抗測定装置を用いた基板検査装置１の構成の一例を示すブロック図である。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

図１に示す基板検査装置１（抵抗測定装置）は、定電流源ＣＳ１（第一定電流源）、定電流源ＣＳ２（第二定電流源）、電圧検出部４、電流プローブＰｃ１（第一電流プローブ）、電流プローブＰｃ２（第二電流プローブ）、検出プローブＰｖ１（第一検出プローブ）、検出プローブＰｖ２（第二検出プローブ）、接地プローブＰＧ（接地部）、スキャナ６、及び制御部５を備えている。

図１は、検査対象となる基板Ａに対して、基板検査装置１の各プローブが接触された状態を示している。基板検査装置１は、いわゆる四端子測定法により、抵抗測定を行うようになっている。基板検査装置１から後述する基板検査部５２を除いた部分が抵抗測定装置の一例に相当している。

検査対象の基板は、例えば半導体パッケージ用のパッケージ基板、インターポーザ基板、フィルムキャリア、プリント配線基板、ガラスエポキシ基板、フレキシブル基板、セラミック多層配線基板等の基板であってもよく、液晶ディスプレイ、ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等のディスプレイ用の電極板や、タッチパネル用等の透明導電板であってもよく、半導体ウェハ、半導体チップ、CSP(Chip size package)等の半導体基板等々種々の基板であってもよい。

また、検査対象の基板は、半導体チップ等の電子部品が埋め込まれた部品内蔵基板（エンベデッド基板）であってもよい。また、検査対象は基板に限られず、半導体チップ等の電子部品であってもよい。検査対象の基板や電子部品には、配線パターン、パッド、ランド、半田バンプ、及び端子等の検査点が形成されている。

図１では、検査対象の基板Ａとして半導体パッケージ用のインターポーザ基板の断面図を例示している。基板Ａの一方の面には、半導体チップと接続されるチップ側電極Ａ１（第一電極）が複数形成されている。複数のチップ側電極Ａ１相互間の間隔は、半導体チップの微細な電極ピッチに合わせて狭ピッチとされ、チップ側電極Ａ１のサイズも小さくされている。基板Ａの他方の面には、半導体チップを外部と接続するための外向電極Ａ２（第二電極）が複数形成されている。

複数の外向電極Ａ２は、例えば格子状に配置され、はんだボールにより外部と接続されるボールグリッドとされている。複数の外向電極Ａ２相互間の間隔は、外部との配線を容易にするためにチップ側電極Ａ１相互間の間隔よりも広くされ、外向電極Ａ２のサイズもチップ側電極Ａ１より大きくされている。

各チップ側電極Ａ１と各外向電極Ａ２とは、基板Ａの厚み方向を貫通するように形成された配線Ａ３（導体）によってそれぞれ導通接続されている。基板検査装置１は、各配線Ａ３の抵抗値Ｒｘを測定し、検査する。配線Ａ３は導体の一例に相当し、チップ側電極Ａ１は配線Ａ３の一端部に相当し、外向電極Ａ２は配線Ａ３の他端部に相当している。

電流プローブＰｃ１，Ｐｃ２、検出プローブＰｖ１，Ｐｖ２、及び接地プローブＰＧは、例えば基板検査装置１に対して脱着可能な検査用治具として構成されている。以下、電流プローブＰｃ１，Ｐｃ２、検出プローブＰｖ１，Ｐｖ２、及び接地プローブＰＧのことを、単にプローブＰｃ１，Ｐｃ２，Ｐｖ１，Ｐｖ２，ＰＧと記載することがある。

プローブＰｃ１，Ｐｃ２，Ｐｖ１，Ｐｖ２，ＰＧは、例えば直径が１００μｍ〜２００μｍ程度の弾性（可撓性）を有するワイヤ状の接触子である。電流プローブＰｃ１，Ｐｃ２及び検出プローブＰｖ１，Ｐｖ２は、例えばタングステン、ハイス鋼（ＳＫＨ）、ベリリウム銅（Ｂｅ−Ｃｕ）等の金属その他の導電体で形成されている。

電流プローブＰｃ１及び検出プローブＰｖ１の先端は、基板Ａのチップ側電極Ａ１に接触される。電流プローブＰｃ２、検出プローブＰｖ２、及び接地プローブＰＧの先端は、チップ側電極Ａ１から離間した位置で外向電極Ａ２に接触される。チップ側電極Ａ１及び外向電極Ａ２に対して、このように各プローブを接触させるようにすれば、小さく、かつ狭ピッチのチップ側電極Ａ１にプローブを二つ接触させ、チップ側電極Ａ１よりも大きく、かつ広ピッチの外向電極Ａ２にプローブを三つ接触させることになる。従って、チップ側電極Ａ１及び外向電極Ａ２に対して各プローブを接触させることが容易となる。

図１では図示を簡略化してプローブＰｃ１，Ｐｃ２，Ｐｖ１，Ｐｖ２，ＰＧをそれぞれ一つずつ記載しているが、一枚の基板に対し、検査点が数百から数千設定されている場合があり、そのような多数の検査点に対応してプローブＰｃ１，Ｐｃ２，Ｐｖ１，Ｐｖ２，ＰＧがそれぞれ数百から数千設けられている場合がある。

スキャナ６は、これらの電流プローブＰｃ１，Ｐｃ２と定電流源ＣＳ１，ＣＳ２との接続関係、これらの検出プローブＰｖ１，Ｐｖ２と電圧検出部４との接続関係、及びこれらの接地プローブＰＧとグラウンドとの接続関係を切り替える切り替え回路である。スキャナ６は、例えばスイッチ６１，６２，６３，６４，６５を含む複数のスイッチを備えている。スイッチ６１，６２，６３，６４，６５等のスイッチは、例えばトランジスタ等の半導体スイッチや、リレースイッチ等、種々のスイッチング素子である。各スイッチは、例えば制御部５からの制御信号に応じてオン、オフする。

定電流源ＣＳ１，ＣＳ２は、一定の電流を流す定電流回路であり、配線Ａ３に測定用の定電流を流す。定電流源ＣＳ１，ＣＳ２としては、例えばトランジスタやツェナーダイオードを用いるもの、カレントミラー回路を用いるもの等、定電流回路として知られている種々の回路を用いることができ、あるいはスイッチング電源回路等を用いて構成されていてもよい。

定電流源ＣＳ１は、その正極（＋）がスイッチ６１を介して電流プローブＰｃ１と接続され、負極（−）がグラウンドＧＮＤと接続されている。定電流源ＣＳ１は、その正極（＋）から電流プローブＰｃ１へ、予め設定された第一電流値Ｉ_１の電流を出力する。第一電流値Ｉ_１は、例えば２０ｍＡ程度とされている。

定電流源ＣＳ２は、その正極（＋）が定電流源ＣＳ１の負極（−）及びグラウンドＧＮＤに接続されて定電流源ＣＳ１と直列接続され、その負極（−）がスイッチ６２を介して電流プローブＰｃ２と接続される。定電流源ＣＳ２は、その正極（＋）から定電流源ＣＳ１へ、第一電流値Ｉ_１と実質的に同一である第二電流値Ｉ_２の電流を出力する。ここで、実質的に同一とは、定電流源ＣＳ１，ＣＳ２の製造ばらつきや、電流制御精度等によって生じる程度の差異があっても同一と見なす趣旨である。

グラウンドＧＮＤは、基板検査装置１の回路グラウンドである。なお、グラウンドＧＮＤは、基板検査装置１のフレームグラウンド（大地接地）であってもよいが、回路グラウンドがより好ましい。

制御部５によってスイッチ６１，６２，６３，６４，６５がオンされると、グラウンドＧＮＤから、定電流源ＣＳ１、スイッチ６１、電流プローブＰｃ１、チップ側電極Ａ１、配線Ａ３、外向電極Ａ２、電流プローブＰｃ２、スイッチ６２、及び定電流源ＣＳ２を介してグラウンドＧＮＤに戻る測定用電流Ｉの電流ループが形成される。

電圧検出部４は、検出プローブＰｖ１，Ｐｖ２間の電圧を測定する。電圧検出部４は、例えばアナログデジタルコンバータや分圧抵抗等を用いて構成されている。電圧検出部４の正極側（＋）端子はスイッチ６３を介して検出プローブＰｖ１と接続され、電圧検出部４の負極側（−）端子はスイッチ６４を介して検出プローブＰｖ２と接続されている。これにより、電圧検出部４は、スキャナ６によって選択された検出プローブＰｖ１，Ｐｖ２間の電圧を測定電圧Ｖｓとして測定し、測定電圧Ｖｓを示すデータを制御部５へ出力する。

制御部５は、例えば、所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、所定の制御プログラム等を記憶する不揮発性の記憶装置、及びこれらの周辺回路等を備えたいわゆるマイクロコンピュータである。制御部５は、所定の制御プログラムを実行することによって、抵抗取得部５１、及び基板検査部５２として機能する。

抵抗取得部５１は、電圧検出部４によって検出された測定電圧Ｖｓに基づき、測定対象の配線Ａ３の抵抗値Ｒｘを演算する。具体的には、測定用電流Ｉの電流値Ｉｓ＝第一電流値Ｉ_１≒第二電流値Ｉ_２と、測定電圧Ｖｓとに基づき、下記の式（１）を用いて抵抗値Ｒｘを算出する。
抵抗値Ｒｘ＝Ｖｓ／Ｉｓ ・・・（１）

なお、基板検査装置１（抵抗測定装置）は、実際に配線Ａ３に流れる電流の電流値Ｉｓを測定する電流測定部を備え、抵抗取得部５１は、電流測定部によって測定された電流値Ｉｓと測定電圧Ｖｓとを用いて抵抗値Ｒｘを算出してもよい。また、電流値Ｉｓが固定値であれば、抵抗値Ｒｘは測定電圧Ｖｓに比例する。そこで、抵抗取得部５１は、式（１）を用いて抵抗値Ｒｘを算出することなく、測定電圧Ｖｓを、そのまま抵抗値Ｒｘを表す情報として取得してもよい。

基板検査部５２は、抵抗取得部５１によって取得された抵抗値Ｒｘに基づき、導体である配線Ａ３の検査を行う。具体的には、基板検査部５２は、予め記憶部に記憶された基準値Ｒｒｅｆと、抵抗値Ｒｘとを比較し、抵抗値Ｒｘが基準値Ｒｒｅｆより小さかった場合、その配線Ａ３を良品と判定し、抵抗値Ｒｘが基準値Ｒｒｅｆ以上であった場合、その配線Ａ３を不良と判定する。

図２は、スイッチ６１，６２，６３，６４，６５がオンされた状態での基板検査装置１と基板Ａの等価回路を示す説明図である。図２において、抵抗Ｒｃ１は電流プローブＰｃ１とチップ側電極Ａ１との接触抵抗及びスイッチ６１等の抵抗を示し、抵抗Ｒｃ２は電流プローブＰｃ２と外向電極Ａ２との接触抵抗及びスイッチ６２等の抵抗を示し、抵抗Ｒｖ１は検出プローブＰｖ１とチップ側電極Ａ１との接触抵抗及びスイッチ６３等の抵抗を示し、抵抗Ｒｖ２は検出プローブＰｖ２と外向電極Ａ２との接触抵抗及びスイッチ６４等の抵抗を示し、抵抗ＲＧは接地プローブＰＧと外向電極Ａ２との接触抵抗及びスイッチ６５等の抵抗を示している。また、図２に示す等価回路において生じる寄生容量を、キャパシタＣｐで示している。

以下、図２に示す等価回路に基づいて、基板検査装置１の動作を説明する。まず、定電流源ＣＳ１が第一電流値Ｉ_１の電流を出力し、定電流源ＣＳ２が第二電流値Ｉ_２の電流を出力する結果、配線Ａ３には電流値Ｉｓの測定用電流Ｉが流れる。このとき、配線Ａ３で生じたノーマルモードの電圧が、測定用電流Ｉが流れる電流プローブＰｃ１，Ｐｃ２とは別の検出プローブＰｖ１，Ｐｖ２を介して電圧検出部４によって測定電圧Ｖｓとして測定され、電圧検出部４から抵抗取得部５１へ測定電圧Ｖｓが送信される。

この場合、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２には電流が流れないから、抵抗取得部５１によって、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２が排除された測定電圧Ｖｓに基づいて抵抗値Ｒｘが取得される結果、いわゆる二端子測定法と比べて高精度の抵抗測定を行うことができる。

次に、コモンモード電圧について説明する。定電流源ＣＳ２と抵抗Ｒｃ２とは直列接続されているから、まず最初に抵抗Ｒｃ２に第二電流値Ｉ_２の電流が流れようとする。抵抗Ｒｃ２の抵抗値を抵抗値Ｒｃ_２とすると、抵抗Ｒｃ２でＲｃ_２×Ｉ_２の電圧が生じる。定電流回路は一般に内部抵抗がハイインピーダンスであり、定電流電源ＣＳ２の負極（−）電位はグラウンド電位とは一致しないから、抵抗Ｒｃ２で生じた電圧がそのまま抵抗ＲＧに印加される訳ではない。しかしながら、抵抗Ｒｃ２で生じた電圧の少なくとも一部は抵抗ＲＧに印加され、抵抗ＲＧに電流値Ｉ_３の電流が流れようとする。

ここで、第一電流値Ｉ_１、第二電流値Ｉ_２、及び電流値Ｉ_３の間には、下記の式（２）（３）で示す関係がある。

Ｉ_１＝Ｉ_２＋Ｉ_３ ・・・（２）

Ｉ_１≒Ｉ_２ ・・・（３）

ここで、定電流源ＣＳ１は定電流源であるから第一電流値Ｉ_１は一定の値であり、第一電流値Ｉ_１≒第二電流値Ｉ_２であるから、測定用電流Ｉから抵抗ＲＧに電流値Ｉ_３の電流が分流すると、定電流源ＣＳ２の負極（−）に供給される電流が第二電流値Ｉ_２に対して不足し、定電流源ＣＳ２は第二電流値Ｉ_２の電流を流すことができなくなる。

ここで、定電流源ＣＳ２もまた定電流源であるから第二電流値Ｉ_２を強制的に流そうとする。このとき、定電流源ＣＳ２の正極（＋）はグラウンドに接続されているから、定電流源ＣＳ２が第二電流値Ｉ_２を強制的に流そうとする作用によって、定電流源ＣＳ２の負極（−）に対して第二電流値Ｉ_２の電流が供給されるまで定電流源ＣＳ２の負極（−）電位が低下する。定電流源ＣＳ２の負極（−）に対して第二電流値Ｉ_２（≒第一電流値Ｉ_１）の電流が供給される状態とは、式（２）から、電流値Ｉ_３≒０となる状態である。

抵抗ＲＧに流れる電流値Ｉ_３≒０になることは、抵抗ＲＧの両端の電位が略等しくなることを意味する。抵抗ＲＧの一端はグラウンドに接続されているから、抵抗ＲＧの他端、すなわち図２に示す外向電極Ａ２の電位が略グラウンド電位となる。外向電極Ａ２には検出プローブＰｖ２が接触しているから、外向電極Ａ２の電位が略グラウンド電位となることは、電圧検出部４に対して印加されるコモンモード電圧が、略ゼロになることに他ならない。

以上のように、直列に接続され、かつその接続点がグラウンド電位にされた定電流源ＣＳ１と定電流源ＣＳ２とが、それぞれ第一電流値Ｉ_１、第二電流値Ｉ_２の出力電流を維持しようとする結果、定電流源ＣＳ１，ＣＳ２の応答時間程度の一瞬の時間内に上述の動作が行われてコモンモード電圧が略ゼロになる。

上述したように、背景技術ではコモンモード電圧の変動の影響を受けて測定電圧の測定精度が低下してしまう。それに対し、基板検査装置１は、コモンモード電圧を略ゼロにすることができるので、背景技術と比べて測定対象となる抵抗値Ｒｘの測定精度を向上することができる。従って、四端子測定法による抵抗測定精度を向上することが容易である。

図３は、本発明の一実施形態に係る抵抗測定方法の一例を示すフローチャートである。まず、抵抗取得部５１は、図略の駆動機構によって電流プローブＰｃ１及び検出プローブＰｖ１を移動させて、チップ側電極Ａ１に接触させる（ステップＳ１：工程（ａ））。次に、抵抗取得部５１は、図略の駆動機構によって電流プローブＰｃ２、検出プローブＰｖ２、及び接地プローブＰＧを移動させて、外向電極Ａ２に接触させる（ステップＳ２：工程（ｂ），（ｄ））。

次に、抵抗取得部５１は、スイッチ６１，６２，６３，６４，６５をオンさせる（ステップＳ３）。ステップＳ２，Ｓ３が工程（ｄ）の一例に相当している。次に、抵抗取得部５１は、定電流源ＣＳ１によって第一電流値Ｉ_１（＝Ｉｓ）の電流を出力させ、定電流源ＣＳ２によって第二電流値Ｉ_２（≒Ｉ_１）の電流を出力させる（ステップＳ４：工程（ｃ））。

次に、電圧検出部４は、検出プローブＰｖ１，Ｐｖ２間の電圧を測定電圧Ｖｓとして測定する（ステップＳ５：工程（ｅ））。次に、抵抗取得部５１は、式（１）に基づき、測定対象の抵抗値Ｒｘを算出し（ステップＳ６）、その抵抗値Ｒｘを例えば図略の表示装置によって表示させる。

以上、ステップＳ１〜Ｓ６の処理により、コモンモード電圧を略ゼロにした状態で測定された測定電圧Ｖｓに基づいて抵抗値Ｒｘを算出することができるので、抵抗値Ｒｘの算出精度を向上することが容易となる。従って、四端子測定法による抵抗測定精度を向上することが容易である。

次に、基板検査部５２によって、抵抗値Ｒｘと基準値Ｒｒｅｆとが比較される（ステップＳ７）。そして、抵抗値Ｒｘが基準値Ｒｒｅｆに満たなければ（ステップＳ７でＹＥＳ）、基板検査部５２によって配線Ａ３は良好であると判定される（ステップＳ８）。一方、抵抗値Ｒｘが基準値Ｒｒｅｆ以上であれば（ステップＳ７でＮＯ）、基板検査部５２によって配線Ａ３は不良であると判定され（ステップＳ９）、これらの判定結果が例えば図略の表示装置によって表示されて、処理を終了する。

他の配線Ａ３についても、ステップＳ１〜Ｓ９と同様の処理を繰り返すことにより、基板Ａにおける測定対象のすべての配線Ａ３の抵抗値Ｒｘを測定することができ、基板Ａが良品か否かを検査することが可能となる。

また、コモンモード電圧はノイズであるから、コモンモード電圧を略ゼロにすることは測定電圧ＶｓのＳ／Ｎ比を向上させることに相当する。従って、上述の基板検査装置１及び抵抗測定方法によれば、Ｓ／Ｎ比を向上させて測定電圧Ｖｓに基づく抵抗値Ｒｘの測定精度を向上することができる。

測定電圧ＶｓのＳ／Ｎ比を向上させる方法としては、測定用電流の電流値を増大させて信号成分である測定電圧を増大させることが考えられる。しかしながら、特許文献１の図１に記載の回路で測定用電流の電流値を増大させると、負極側のコンタクトプローブＰ２と測定対象体Ｍの接触抵抗で生じる電圧が増大する結果、コモンモード電圧が増大してしまう。そのため、特許文献１の図１に記載の回路では、Ｓ／Ｎ比を向上させることが容易でない。

一方、基板検査装置１によれば、コモンモード電圧を略ゼロにすることによって測定電圧ＶｓのＳ／Ｎ比を向上させることができるので、Ｓ／Ｎ比を向上させて抵抗値Ｒｘの測定精度を向上することが容易である。

また、特許文献１の図１に記載の回路では、部品内蔵基板や電子部品等の測定対象について抵抗測定を行う場合、測定時にコモンモード電圧が生じると、部品内蔵基板に組み込まれた半導体素子等の電子部品に対して測定対象の寄生容量の充電電荷との関係で測定対象と基板検査装置との間に電位差が生じることがある。このような場合、その電位差によって、電子部品に電圧又は電流ストレスが加わり、電子部品を損傷させてしまうおそれがあった。

図４は、信号端子Ｐ１〜Ｐｎと、電源端子Ｖｃｃと、グラウンド端子ＧＮＤとを備えたＩＣ（Integrated Circuit）１００を検査する場合の基板検査装置１の接続を示した説明図である。上述したように、二つの定電流源ＣＳ１，ＣＳ２及び接地プローブＰＧを用いない従来の二端子法や四端子法による抵抗測定では、電流プローブＰｃ１，Ｐｃ２や検出プローブＰｖ１，Ｐｖ２を接触させたＩＣの端子に、コモンモード電圧が印加される。ＩＣ１００には、ＩＣ１００自身や外部配線により生じた寄生容量Ｃｏがあるため、ＩＣの端子に加わったコモンモード電圧が寄生容量Ｃｏに回り込み、ＩＣ１００にストレスが加わったり、破損を生じさせたりしていた。

このような場合、測定用電流を徐々に増大させてコモンモード電圧を徐々に増大させることによって、寄生容量をコモンモード電圧で徐々に充電することで、寄生容量に流入する電流値を低減し、かつ測定対象と基板検査装置との間の電位差をなくすことが考えられる。これにより、電子部品の損傷を防止することができると考えられる。しかしながら、測定用電流を徐々に増大させて寄生容量を徐々に充電する方法では、測定対象の寄生容量がコモンモード電圧で充電されて電位差がなくなるまで電圧測定を待つ必要があり、測定に必要な時間が増大する。

しかしながら、基板検査装置１によれば、コモンモード電圧が略ゼロになるので、測定対象の寄生容量がコモンモード電圧で充電されて電位差がなくなるまで電圧測定を待つ必要がない。その結果、抵抗測定時間及び検査時間を短縮することが容易となる。

また、コモンモード電圧をゼロにする方法としては、特開２００７−３３３５９８号公報（特許文献２）に記載されているように、コモンモード電圧をオペアンプの反転増幅回路にフィードバックすることによって、オペアンプの出力でコモンモード電圧をキャンセルする方法が考えられる。しかしながら、このような方法では、フィードバック回路の抵抗成分や寄生容量によるフィードバックの時間遅延、オペアンプの応答遅れ等が発生するため、不安定に変動するコモンモード電圧をキャンセルすることが容易でない。

一方、基板検査装置１によれば、直列に接続され、かつその接続点がグラウンド電位にされた定電流源ＣＳ１と定電流源ＣＳ２とが、それぞれ第一電流値Ｉ_１、第二電流値Ｉ_２の出力電流を維持しようとする結果、コモンモード電圧が略ゼロになるので、コモンモード電圧を低減することが容易である。

なお、基板検査装置１は基板検査部５２を備えない抵抗測定装置であってもよく、ステップＳ７〜Ｓ９を実行しなくてもよい。また、スキャナ６を備えていなくてもよい。また、接地プローブＰＧは、必ずしも外向電極Ａ２、すなわち配線Ａ３（導体）のマイナス側の一端に接触される例に限らない。接地プローブＰＧは、配線Ａ３のマイナス側の一端に接触されることが好ましいが、配線Ａ３のプラス側の一端であるチップ側電極Ａ１に接触されてもよく、配線Ａ３の中間部分に接触されてもよい。

また、電流プローブＰｃ１，Ｐｃ２及び検出プローブＰｖ１，Ｐｖ２は、必ずしも測定対象の配線Ａ３（導体）の両端部に接触される例に限らない。電流プローブＰｃ１，Ｐｃ２及び検出プローブＰｖ１，Ｐｖ２が、測定対象の中間部分に接触された場合であっても、電流プローブＰｃ１及び検出プローブＰｖ１の接触箇所と、電流プローブＰｃ２及び検出プローブＰｖ２の接触箇所との間の抵抗値を測定することができる。
（第二実施形態）

次に、本発明の第二実施形態に係る抵抗測定装置を用いた基板検査装置１ａについて説明する。図５は、本発明の第二実施形態に係る抵抗測定装置を用いた基板検査装置１ａの構成の一例を示すブロック図である。図６は、図５に示す基板検査装置１ａと基板Ａの等価回路を示す説明図である。図５，図６に示す基板検査装置１ａと図１に示す基板検査装置１とでは、下記の点で異なる。

すなわち、図５，図６に示す基板検査装置１ａは、接地プローブＰＧ及びスイッチ６５を備えず、代わりに電圧検出部４の負極（−）端子がグラウンドに接続されている点で、基板検査装置１とはことなる。この場合、電圧検出部４の負極（−）端子をグラウンドに接続する配線が接地部の一例に相当する。また、ステップＳ２において接地プローブＰＧを外向電極Ａ２に接触させることなく、ステップＳ３においてスイッチ６５をオンさせることもない。

その他の構成は図１に示す基板検査装置１と同様であるのでその説明を省略する。基板検査装置１ａによっても、基板検査装置１の場合と同様、直列に接続され、かつその接続点がグラウンド電位にされた定電流源ＣＳ１と定電流源ＣＳ２とが、それぞれ第一電流値Ｉ_１、第二電流値Ｉ_２の出力電流を維持しようとする。その結果、抵抗Ｒｖ２に流れる電流値Ｉ_３が略ゼロとなり、コモンモード電圧が略ゼロになるので、コモンモード電圧を低減することが容易である。

また、基板検査装置１ａによれば、接地プローブＰＧを別途設ける必要がないので、基板検査装置１よりもコストを低減することが容易である。また、配線Ａ３に接触させるプローブ数が二つでよいので、配線Ａ３に三つプローブを接触させる必要がある基板検査装置１よりも、プローブを接触させることが容易である。

ところで、定電流源ＣＳ１，ＣＳ２の第一電流値Ｉ_１と第二電流値Ｉ_２とは実質的に同一（Ｉ_１≒Ｉ_２）であるが、定電流源ＣＳ１，ＣＳ２の製造ばらつきや電流制御精度に起因して、多少の差が生じるおそれがある。第一電流値Ｉ_１と第二電流値Ｉ_２との間に差が生じた場合、その差に相当する電流値Ｉ_３の電流が、図６に示す抵抗Ｒｖ２を流れる。この場合、抵抗Ｒｖ２の抵抗値を抵抗値Ｒｖ_２とすると、抵抗Ｒｖ２でＲｖ_２×Ｉ_３の電圧が発生する。この電圧は、電圧検出部４によって測定される測定電圧Ｖｓに含まれるから、測定電圧Ｖｓの測定誤差を生じさせることになる。

一方、図２に示す基板検査装置１では、第一電流値Ｉ_１と第二電流値Ｉ_２との間に差が生じた場合、その差に相当する電流値Ｉ_３の電流は、抵抗ＲＧを流れる。抵抗ＲＧを電流が流れることによって生じた電圧は、基板検査装置１では、測定電圧Ｖｓには含まれない。従って、基板検査装置１は、基板検査装置１ａよりも、第一電流値Ｉ_１と第二電流値Ｉ_２との間の差に起因する測定精度誤差が生じにくい点で、より好ましい。

１ 基板検査装置（抵抗測定装置）
４ 電圧検出部
５ 制御部
６ スキャナ
５１ 抵抗取得部
５２ 基板検査部
６１，６２，６３，６４，６５ スイッチ
Ａ 基板
Ａ１ チップ側電極（第一電極）
Ａ２ 外向電極（第二電極）
Ａ３ 配線（導体）
Ｃｐ キャパシタ
ＣＳ１ 定電流源（第一定電流源）
ＣＳ２ 定電流源（第二定電流源）
ＧＮＤ グラウンド
Ｉ 測定用電流
Ｉ_１ 第一電流値
Ｉ_２ 第二電流値
Ｉｓ，Ｉ_３ 電流値
Ｐｃ１ 電流プローブ（第一電流プローブ）
Ｐｃ２ 電流プローブ（第二電流プローブ）
ＰＧ 接地プローブ（接地部）
Ｐｖ１ 検出プローブ（第一検出プローブ）
Ｐｖ２ 検出プローブ（第二検出プローブ）
Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｖ１，Ｐｖ２，ＰＧ プローブ
Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｖ１，Ｒｖ２，ＲＧ 抵抗
Ｒｃ_２，Ｒｖ_２，Ｒｘ 抵抗値
Ｒｒｅｆ 基準値
Ｖｓ 測定電圧

Claims (8)

1. 導体の抵抗を測定するための抵抗測定装置であって、
   前記導体に接触させて所定の測定用電流を流すための第一及び第二電流プローブと、
   前記導体に接触させて前記測定用電流により前記導体に生じた電圧を検出するための第一及び第二検出プローブと、
   前記第一及び第二検出プローブ間の電圧を検出する電圧検出部と、
   正極が前記第一電流プローブと接続され、負極がグラウンドと接続され、予め設定された第一電流値の電流を出力する第一定電流源と、
   正極が前記第一定電流源の負極及び前記グラウンドに接続されて前記第一定電流源と直列接続され、負極が前記第二電流プローブと接続され、前記第一電流値と実質的に同一である第二電流値の電流を出力する第二定電流源と、
   前記導体における所定部位を前記グラウンドと導通させる接地部と、
   前記電圧検出部によって検出された電圧に基づき前記抵抗を取得する抵抗取得部とを備える抵抗測定装置。
2. 前記接地部は、前記所定部位に接触するための接地プローブを含み、
   前記接地プローブは、前記グラウンドと接続されている請求項１記載の抵抗測定装置。
3. 前記接地部は、
   前記第二検出プローブを前記グラウンドに接続する配線である請求項１記載の抵抗測定装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の抵抗測定装置と、
   前記抵抗測定装置により測定された抵抗に基づき、基板に形成された、前記導体である配線の検査を行う基板検査部とを備える基板検査装置。
5. 導体の抵抗を測定する抵抗測定方法であって、
   （ａ）前記導体に、第一電流プローブと第一検出プローブとを接触させる工程と、
   （ｂ）前記導体の、前記第一電流プローブ及び前記第一検出プローブの接触位置とは離間した位置に、第二電流プローブと第二検出プローブとを接触させる工程と、
   （ｃ）正極が前記第一電流プローブと接続され、負極がグラウンドと接続された第一定電流源によって予め設定された第一電流値の電流を出力させ、正極が前記第一定電流源の負極及び前記グラウンドに接続されて前記第一定電流源と直列接続され、負極が前記第二電流プローブと接続された第二定電流源によって前記第一電流値と実質的に同一である第二電流値の電流を出力させる工程と、
   （ｄ）前記導体における所定部位を前記グラウンドと導通させる工程と、
   （ｅ）前記第一及び第二検出プローブ間の電圧を検出する工程と、
   （ｆ）前記（ｅ）工程によって検出された電圧に基づき前記抵抗を取得する工程とを含む抵抗測定方法。
6. 前記（ｄ）工程は、前記グラウンドと接続された接地プローブを、前記所定部位に接触させる工程である請求項５記載の抵抗測定方法。
7. 前記第二検出プローブは、前記グラウンドと接続されており、
   前記（ｂ）工程は、前記（ｄ）工程を兼ねる請求項５記載の抵抗測定方法。
8. 前記導体の一端部には第一電極が設けられ、前記導体の他端部には前記第一電極より面積の大きい第二電極が設けられ、
   前記（ａ）工程は、前記第一電極に前記第一電流プローブと前記第一検出プローブを接触させる工程であり、
   前記（ｂ）工程は、前記第二電極に前記第二電流プローブと前記第二検出プローブを接触させる工程であり、
   前記（ｄ）工程は、前記第二電極を前記所定部位として、前記第二電極に前記接地プローブを接触させる工程である請求項６記載の抵抗測定方法。

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