JP5870762B2 - 電気特性測定方法、コンタクトプローブ - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体チップの試験工程などで用いられる電気特性測定方法、及びその測定に用いるコンタクトプローブに関する。

半導体チップなどの電気特性を測定する際には、コンタクトプローブを用いて半導体チップ表面に設けられたパッドと外部の計測装置とを電気的に接続する。特許文献１には、コイル状のバネを備えた、先端が針状で一軸方向に移動するコンタクトプローブが開示されている。

特許文献２、３、４には、パッド上の自然酸化膜や異物などを取り除く目的で、先端形状を変形したコンタクトプローブが開示されている。特許文献５には、被測定物の損傷や被測定物との位置ずれを防止する目的で、先端形状を変形したコンタクトプローブが開示されている。

特開平７−２４４０７２号公報 特開２００９−２０４５３０号公報 特開２００５−９９０４号公報 特開２００９−２７６１４５号公報 特開平６−１７４７４４号公報

特許文献１に開示のコンタクトプローブはコイル状のバネなどを有するため部品点数が多く、低コスト化や製造工程の容易化に問題があった。また、針状に形成された先端部が被測定物に当てられると被測定物へ過大な圧力がかかり、被測定物がダメージを受けることがあった。また、被測定物上の自然酸化膜や異物により、被測定物とコンタクトプローブの接触抵抗が増大する問題があった。

特許文献２、３に開示のコンタクトプローブは、先端の形状が複雑であるため低コスト化や製造工程の容易化に問題があった。特許文献４に開示の技術は、コンタクトプローブを被測定物と接触させる際のコンタクトプローブの駆動制御が複雑であり、コンタクトプローブと被測定物との安定的な接触が困難である。また、除去した異物等は被測定物側に残るので被測定物を清浄にできなかった。

特許文献５に開示の技術は、コンタクトプローブを被測定物と接触させる際のコンタクトプローブの駆動制御が複雑であることに加え、先端の形状が複雑であり、低コスト化や製造工程の容易化に問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、低コストかつ容易な方法で、被測定物上の異物等を除去し被測定物に過大な圧力をかけずに電気特性を測定できる電気特性測定方法、及びそれに用いるコンタクトプローブを提供することを目的とする。

本願の発明に係る電気特性測定方法は、プローブが固定された基体部を、測定対象のパッドの方向に移動させ、該プローブの先端の先端部を該パッドに当てる工程と、該先端部が該パッドに当たった状態で該基体部を該パッドの方向に押し付けて、該プローブに形成された湾曲部を押圧変形し該先端部が該パッド上をスライドすることで、該パッド上の自然酸化膜又は異物を除去し該パッドに清浄部を形成する工程と、該基体部を該パッド方向に押し付けて、該湾曲部をさらに押圧変形し、該清浄部に対し該プローブに形成された平坦なコンタクト部を面接触させる工程と、該面接触を維持しつつ、該先端部に該スライド方向と反対方向の力を及ぼすことで該先端部のスライドを停止させるスライド停止工程と、該スライド停止工程の後に、該面接触を維持しつつ所定の電気特性を測定する工程と、を備え、該コンタクト部が該清浄部に面接触しているときは、該先端部は該パッドから離れ、該スライド停止工程では、該湾曲部の押圧変形が進むことにより、該湾曲部から伸びる固定棒の先端が、該先端部とともにスライドする該コンタクト部に形成された凹部の底に当たることで、該先端部のスライドを停止させることを特徴とする。
本願の発明に係るコンタクトプローブは、基体部と、該基体部に固定され、該基体部側から順に、第１湾曲部、平坦な第１コンタクト部、及び先の尖った第１先端部を有する第１プローブと、該第１プローブと対向するように該基体部に固定され、該基体部側から順に、第２湾曲部、平坦な第２コンタクト部、及び先の尖った第２先端部を有する第２プローブと、該第１先端部と該第２先端部の動きを止める停止手段と、を備え、該第１湾曲部と該第２湾曲部は、測定対象の方向に押圧されることで該第１先端部と該第２先端部の距離を縮めるように押圧変形し、該停止手段により該第１先端部と該第２先端部の動きが止められているときは、該第１先端部と該第２先端部よりも該第１コンタクト部と該第２コンタクト部の方が該基体部から離れ、該第１プローブと該第２プローブは幅方向にずれて対向し、該基体部、該第１プローブ、及び該第２プローブは全体が同じ材料の１枚の金属板から形成され、該第１プローブは、該基体部の表側に折り返して形成され、該第２プローブは、該基体部の裏側に折り返して形成されたことを特徴とする。
本願の発明に係る他のコンタクトプローブは、基体部と、該基体部に固定され、該基体部側から順に、湾曲部、平坦なコンタクト部、及び先端部を有するプローブと、該湾曲部の押圧変形量が所定値以上となったときに、該先端部の動きを止めるように該プローブの一部を加工して形成された固定棒と、該固定棒に当たり該先端部の動きを止める固定部と、を備え、該固定棒により該先端部の動きが止められているときは、該先端部よりも該コンタクト部の方が該基体部から離れ、該固定部は、該コンタクト部に形成された凹部であり、該湾曲部の押圧変形が進むと該固定棒が該凹部の底に当たることで該先端部の動きを止めることを特徴とする。

本発明によれば、容易で低コストな方法で被測定物に過大な圧力をかけずに被測定物上の異物等を除去し、非測定物の電気特性を測定できる。

本発明の実施の形態１に係るコンタクトプローブの斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るコンタクトプローブの正面図である。 第１先端部、第２先端部、及びそれらの近傍を拡大した正面図である。 本発明の実施の形態１に係る電気特性測定方法の最初の工程を示す正面図である。 第１湾曲部と第２湾曲部の押圧変形により、第１先端部と第２先端部がパッド上をスライドすることを示す正面図である。 パッド表面に清浄部を形成したことを示す正面図である。 第１コンタクト部と第２コンタクト部をパッドに面接触させつつ、第１先端部と第２先端部のスライドを停止させたことを示す正面図である。 スライド停止工程後のコンタクトプローブの正面図である。 スライド停止後の第１先端部、第２先端部、及びそれらの近傍の平面図である。 本発明の実施の形態１に係るコンタクトプローブの展開図である。 切り込み、先端部、及びストッパを形成したことを示す側面図である。 第１湾曲部、第２湾曲部、及び軸部を形成したことを示す側面図である。 湾曲部に薄厚部を形成したことを示す斜視図である。 湾曲部に貫通孔を形成したことを示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係るコンタクトプローブの斜視図である。 第１先端部と第２先端部のスライドが停止した状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態２に係るコンタクトプローブの展開図である。 本発明の実施の形態３に係るコンタクトプローブの斜視図である。 第１先端部と第２先端部のスライドが停止した状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態３に係るコンタクトプローブの展開図である。 本発明の実施の形態４に係るコンタクトプローブ等の斜視図である。 本発明の実施の形態５に係るコンタクトプローブ等の斜視図である。 本発明の実施の形態６に係るコンタクトプローブの斜視図である。 本発明の実施の形態６に係るコンタクトプローブの側面図である。 先端部をパッドに当てたことを示す正面図である。 湾曲部を押圧変形したことを示す正面図である。 ストッパが固定棒に当てられたことを示す正面図である。 ストッパが固定棒に当たったことを示す平面図である。 本発明の実施の形態６に係るコンタクトプローブの展開図である。 本発明の実施の形態７に係るコンタクトプローブの斜視図である。 コンタクト部に形成された凹部を示す斜視図である。 コンタクト部がパッドに面接触した状態で先端部のスライドが停止したことを示す正面図である。 図３２における凹部とその近傍の平面図である。 固定棒が凹部の底に面接触したことを示す断面図である。 本発明の実施の形態７に示すコンタクトプローブの変形例を示す断面図である。 本発明の実施の形態８に係るコンタクトプローブの斜視図である。 本発明の実施の形態８に係るコンタクトプローブの変形例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態９に係るコンタクトプローブ等の斜視図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るコンタクトプローブの斜視図である。コンタクトプローブ１０は、基体部１２を有している。基体部１２には取り付け部１４が固定されている。取り付け部１４はコンタクトプローブ１０を外部の装置に取付ける部分である。基体部１２には第１プローブ１６と第２プローブ１８が固定されている。

第１プローブ１６は、基体部１２に固定された軸部１６ａを有している。軸部１６ａには軸部１６ｂが接続されている。軸部１６ａと軸部１６ｂは、それぞれ平板状に形成されている。軸部１６ｂには第１湾曲部１６ｃが接続されている。第１湾曲部１６ｃは弧を描くように湾曲している。第１湾曲部１６ｃの一部には切り込み１６ｄが形成されている。切り込み１６ｄは第１湾曲部１６ｃの幅方向に伸びるように形成されている。

第１湾曲部１６ｃには第１コンタクト部１６ｅが接続されている。第１コンタクト部１６ｅは平板状に形成されている。第１コンタクト部１６ｅは、測定対象の半導体チップに設けられたパッドと面接触するものである。第１コンタクト部１６ｅには第１ストッパ１６ｆと第１先端部１６ｇが接続されている。第１ストッパ１６ｆは第１コンタクト部１６ｅの表面に対して略垂直に伸びるように形成されている。第１先端部１６ｇは先端が尖るように形成されている。このように、第１プローブ１６は、基体部１２側から順に、軸部１６ａ、１６ｂ、第１湾曲部１６ｃ、平坦な第１コンタクト部１６ｅ、及び先の尖った第１先端部１６ｇを有している。

第２プローブ１８は、第１プローブ１６と対向するように基体部１２に固定されている。第２プローブ１８は、基体部１２に固定された軸部１８ａを有している。軸部１８ａには軸部１８ｂが接続されている。軸部１８ａと軸部１８ｂは、それぞれ平板状に形成されている。軸部１８ｂには第２湾曲部１８ｃが接続されている。第２湾曲部１８ｃは弧を描くように湾曲している。第２湾曲部１８ｃの一部には切り込み１８ｄが形成されている。切り込み１８ｄは第２湾曲部１８ｃの幅方向に伸びるように形成されている。

第２湾曲部１８ｃには第２コンタクト部１８ｅが接続されている。第２コンタクト部１８ｅは平板状に形成されている。第２コンタクト部１８ｅは、測定対象の半導体チップに設けられたパッドと面接触するものである。第２コンタクト部１８ｅには第２ストッパ１８ｆと第２先端部１８ｇが接続されている。第２ストッパ１８ｆは第２コンタクト部１８ｅの表面に対して略垂直に伸びるように形成されている。第２先端部１８ｇは先端が尖るように形成されている。このように、第２プローブ１８は、基体部１２側から順に、軸部１８ａ、１８ｂ、第２湾曲部１８ｃ、平坦な第２コンタクト部１８ｅ、及び先の尖った第２先端部１８ｇを有している。

図２は、本発明の実施の形態１に係るコンタクトプローブの正面図である。第１先端部１６ｇの先端のＺ軸座標と第２先端部１８ｇの先端のＺ軸座標は等しい。図３は、第１先端部、第２先端部、及びそれらの近傍を拡大した正面図である。第１先端部１６ｇのＺ軸負方向の面は第１先端面１６ｇ´である。第１コンタクト部１６ｅのＺ軸負方向の面は第１コンタクト面１６ｅ´である。第１先端面１６ｇ´は第１コンタクト面１６ｅに対して傾斜している。第１先端面１６ｇ´はＸ軸と角θ１をなしている。第１コンタクト面１６ｅ´はＸ軸と角θ２をなしている。角θ２は角θ１よりも大きい。

第２先端部１８ｇのＺ軸負方向の面は第２先端面１８ｇ´である。第２コンタクト部１８ｅのＺ軸負方向の面は第２コンタクト面１８ｅ´である。第２先端面１８ｇ´は第２コンタクト面１８ｅ´に対して傾斜している。第２先端面１８ｇ´はＸ軸と角θ１をなしている。第２コンタクト面１８ｅ´はＸ軸と角θ２をなしている。角θ２は角θ１よりも大きい。

第１コンタクト面１６ｅ´と第２コンタクト面１８ｅ´の面積は、被測定物である半導体チップのパッドの寸法以内で、かつコンタクトプローブ１０に所定の電流を流すことができるように決定する。パワー半導体チップのようにパッド寸法を１５ｍｍ×１５ｍｍ程度と大きくして数百アンペア程度の電流を流す場合、第１コンタクト面１６ｅ´と第２コンタクト面１８ｅ´は例えばそれぞれ５ｍｍ×３ｍｍ程度とする。この場合、コンタクトプローブ１０の全長（Ｚ軸方向の長さ）は３５ｍｍ程度となる。

コンタクトプローブ１０を用いた電気特性測定方法を説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る電気特性測定方法の最初の工程を示す正面図である。測定対象は半導体チップ１００である。半導体チップ１００の表面にはパッド１０２が形成されている。

取り付け部１４には、Ｚ軸方向に移動可能なプローブ移動手段５０を取り付ける。また、取り付け部１４には電気的接続手段５２を接続する。電気的接続手段５２は例えば、電極やケーブルである。電気的接続手段５２と取り付け部１４はねじやカシメなどにより接続する。ねじやカシメに加えて半田や溶接などを用いて電気的接続を確実なものとすることが望ましい。

図４に示すように、プローブ移動手段５０により基体部１２をＺ軸負方向（パッド１０２の方向）に移動させ、パッド１０２に第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇを当てる。

次いで、第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇがパッド１０２に当たった状態で基体部１２をパッド１０２の方向に移動させる。そうすると、第１湾曲部１６ｃと第２湾曲部１８ｃがパッド１０２の方向に押圧されて押圧変形する。特に切り込み１６ｄ、１８ｄとそれらの近傍では剛性が低下しているので、押圧変形が大きくなる。この押圧変形により第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇの距離が縮まっていく。すなわち、この押圧変形により第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇが相互に近づきつつパッド１０２上をスライドする。

図５は、第１湾曲部と第２湾曲部の押圧変形により、第１先端部と第２先端部がパッド上をスライドすることを示す正面図である。パッド１０２の表面には自然酸化膜１０４や異物１０６が存在しているが、第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇのスライドによりこれらを除去してパッド１０２表面を清浄化できる。つまり、第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇは先が尖っているのでこれらがパッド１０２上をスライドすることで、パッド１０２上の自然酸化膜１０４や異物１０６を除去することができる。より具体的には、第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇがスライドすることで自然酸化膜１０４は削り取られ、異物１０６はすくいとられる。

さらに、基体部１２をパッド１０２の方向に押し付けて、第１湾曲部１６ｃと第２湾曲部１８ｃの押圧変形を進める。これにより第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇのスライドを進め、パッド１０２表面に清浄部を形成する。図６は、パッド表面に清浄部を形成したことを示す正面図である。パッド１０２表面には自然酸化膜１０４及び異物１０６が除去された清浄部１０２ａが形成されている。

次いで、第１湾曲部１６ｃと第２湾曲部１８ｃをさらに押圧変形して、清浄部１０２ａに対し第１コンタクト部１６ｅと第２コンタクト部１８ｅを面接触させる。次いで、第１コンタクト部１６ｅと第２コンタクト部１８ｅをパッド１０２に面接触させつつ、第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇのスライドを停止させる。この工程をスライド停止工程と称する。スライド停止工程は図７を参照して説明する。

図７は、第１コンタクト部と第２コンタクト部をパッドに面接触させつつ、第１先端部と第２先端部のスライドを停止させたことを示す正面図である。スライド停止工程では、第１先端部１６ｇを第２ストッパ１８ｆに当て、第２先端部１８ｇを第１ストッパ１６ｆに当てて第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇのスライドを停止させる。第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇのスライドを停止させるタイミングは、第１コンタクト部１６ｅと第２コンタクト部１８ｅがパッド１０２に面接触するのと同時でもよいし、当該面接触の後でもよい。

図８は、スライド停止工程後のコンタクトプローブの正面図である。図９は、スライド停止後の第１先端部、第２先端部、及びそれらの近傍の平面図である。スライド停止工程後は、第１湾曲部１６ｃと第２湾曲部１８ｃの弾性力により、第１コンタクト部１６ｅと第２コンタクト部１８ｅがパッド１０２に面接触しつつ押し付けられた状態となる。なお、スライド停止工程後は、プローブ移動手段５０により基体部１２のＺ方向の位置を固定してもよいし、プローブ移動手段５０により基体部１２にＺ軸負方向の力をかけ続けてもよい。

次いで、第１コンタクト部１６ｅと第２コンタクト部１８ｅのパッド１０２に対する面接触を維持しつつ所定の電気特性を測定する。電気特性の測定は、外部の機器が電気的接続手段５２を介してパッド１０２に電圧を印加したり電流を流したりして実施する。電気特性の測定後は、プローブ移動手段５０をＺ軸正方向に移動させることで、コンタクトプローブ１０を退避させる。本発明の実施の形態１に係る電気特性測定方法は、上述の工程を備える。

ところで、コンタクトプローブ１０は、全体が同じ材料の１枚の板から容易に製造することができる。図１０は、本発明の実施の形態１に係るコンタクトプローブの展開図である。コンタクトプローブは１枚の金属板から形成する。金属板としては、導電性が高くかつバネ性の高いベリリウム鋼が望ましいが、特にこれに限定されない。

コンタクトプローブ１０は次の工程で製造する。まず、切り込み１６ｄ、１８ｄ、第１先端部１６ｇ、及び第２先端部１８ｇを形成する。第１先端部１６ｇの先端と第２先端部１８ｇの先端は尖るように加工する。これらは切削加工等により形成する。また、曲げ加工により第１ストッパ１６ｆと第２ストッパ１８ｆを形成する。図１１は、切り込み、先端部、及びストッパを形成したことを示す側面図である。

次いで、第１湾曲部１６ｃ、第２湾曲部１８ｃ、及び軸部１６ｂ、１８ｂを形成する。第１湾曲部１６ｃと第２湾曲部１８ｃは曲げ加工により略円弧状に形成する。軸部１６ｂ、１８ｂは曲げ加工する。図１２は、第１湾曲部、第２湾曲部、及び軸部を形成したことを示す側面図である。

次いで、取り付け部１４を曲げ加工で形成する。そして、第１プローブ１６と基体部１２、及び第２プローブ１８と基体部１２の境界を曲げ加工する。これにより第１プローブ１６と第２プローブ１８を対向させる。こうして図１に示すコンタクトプローブ１０が完成する。

本発明の実施の形態１に係る電気特性測定方法では、第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇのスライドによりパッド１０２表面に清浄部１０２ａを形成し、その後に第１コンタクト部１６ｅと第２コンタクト部１８ｅを清浄部１０２ａに面接触させ半導体チップ１００の電気特性を測定する。測定時には第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇはパッド１０２から離れている。従って、例えば針状コンタクトプローブをパッドに突き立ててパッドに過大な圧力を及ぼしながら電気特性を測定する場合と比較して、パッド１０２の損傷及び半導体チップ１００のダメージを抑制できる。よって、半導体チップ１００（被測定物）の歩留まりを高めることができる。

また、本発明の実施の形態１に係るコンタクトプローブ１０の第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇは、先を尖らせて形成した。そのため、第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇをスライドさせてパッド１０２表面の自然酸化物や異物を除去できる。そして、自然酸化物や異物を除去した清浄部１０２ａに第１コンタクト部１６ｅと第２コンタクト部１８ｅを面接触させるので、接触抵抗を低減した信頼性の高い測定ができる。

本発明の実施の形態１に係る電気特性測定方法では、コンタクトプローブ１０を一軸方向（Ｚ軸負方向）に移動させるだけで、第１湾曲部１６ｃと第２湾曲部１８ｃが押圧変形し、第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇをスライドさせることができる。つまり、コンタクトプローブ１０の上下方向（Ｚ軸方向）の駆動で第１先端部１６ｇ、第２先端部１８ｇ、第１コンタクト部１６ｅ、及び第２コンタクト部１８ｅの横方向（Ｘ軸方向）の駆動が得られる。

また、第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇのスライドは第２ストッパ１８ｆと第１ストッパ１６ｆにより停止させるので、スライド停止位置を予め把握できる。従って、第１コンタクト部１６ｅと第２コンタクト部１８ｅを、パッド１０２の所望の位置に面接触させることができる。

コンタクトプローブ１０は、１枚の金属板に対し打ち抜き、切削、曲げ加工等の容易かつ短時間で終了する処理を施すだけで製造できる。従って、コンタクトプローブ１０を低コストかつ高歩留まりで製造できる。

ところで、第１コンタクト部１６ｅ及び第２コンタクト部１８ｅがパッド１０２に及ぼす圧力が低すぎると接触不良を起こす。一方、第１コンタクト部１６ｅ及び第２コンタクト部１８ｅがパッド１０２に及ぼす圧力が高すぎるとチップにダメージを与えてしまう。従って、第１コンタクト部１６ｅと第２コンタクト部１８ｅがパッド１０２に及ぼす圧力は適切な値とする必要がある。

そのために本発明の実施の形態１では、切り込み１６ｄ、１８ｄにより第１湾曲部１６ｃと第２湾曲部１８ｃの押圧変形を容易にして半導体チップ１００への圧力を低減している。当該圧力の調整のために切り込み１６ｄ、１８ｄ以外の手段を用いてもよい。例えば、第１湾曲部１６ｃと第２湾曲部１８ｃに薄厚部を形成してもよい。図１３は、湾曲部に薄厚部を形成したことを示す斜視図である。薄厚部１５０は、第１湾曲部１６ｃに形成されている。図示しないが第２湾曲部にも薄厚部が形成されている。このように薄厚部を形成すれば、この部分の剛性が低下し優先的に押圧変形を進行させることができる。

また当該圧力の調整のために、第１湾曲部１６ｃと第２湾曲部１８ｃに貫通孔を形成してもよい。図１４は、湾曲部に貫通孔を形成したことを示す斜視図である。貫通孔１５２は薄厚部１５０に形成されている。貫通孔１５２の形状や数を調整することで、当該圧力を調整できる。なお、薄厚部１５０を形成せずに貫通孔１５２だけを形成してもよい。

切り込み１６ｃ、１８ｃ、薄厚部１５０、貫通孔１５２を適宜組み合わせて、第１湾曲部１６ｃ及び第２湾曲部１８ｃの剛性を調整し、パッドへの圧力を調整してもよい。切り込み１６ｃ、１８ｃ、薄厚部１５０、貫通孔１５２は複数形成してもよい。また、切り込み１６ｃ、１８ｃ、薄厚部１５０、貫通孔１５２は、第１湾曲部１６ｃ、第２湾曲部１８ｃの外側に限らず、内側に形成してもよいし、外側内側の両方に形成してもよい。

本発明の実施の形態１に係る電気特性測定方法、コンタクトプローブの製造方法、コンタクトプローブは、様々な変形が可能である。例えば、コンタクトプローブ１０の寸法は上述の値に限定されない。また、複数のコンタクトプローブ１０を１つのパッド１０２に当てて電気特性を測定してもよい。第１ストッパ１６ｆと第２ストッパ１８ｆの位置は、第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇの距離が所定値まで縮まったときに、第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇに接触するように形成されれば特に限定されない。また、ストッパは、第１プローブ１６か第２プローブ１８のいずれか一方にのみ形成してもよい。第１プローブ１６と第２プローブ１８に１つもしくは２つの先端部を形成したが個数は任意である。また、第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇの形状は、自然酸化膜や異物の除去ができれば特に限定されず、例えばやすり状の表面を有していてもよい。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る電気特性測定方法、コンタクトプローブの製造方法、コンタクトプローブは、実施の形態１との相違点を中心に説明する。図１５は、本発明の実施の形態２に係るコンタクトプローブの斜視図である。第１プローブ１６と第２プローブ１８は幅方向（Ｙ方向）にずれて対向している。第１プローブ１６の軸部１６ｈ、１６ｉは、第２プローブ１８の軸部１８ａ、１８ｂよりも幅が広く形成されている。第１先端部１６ｋは第１ストッパ１６ｊよりもＹ軸負方向に位置している。第２先端部１８ｋは第２ストッパ１８ｊよりもＹ軸正方向に位置している。

図１６は、第１先端部と第２先端部のスライドが停止した状態を示す平面図である。第１先端部１６ｋが第２ストッパ１８ｊに当たり、第２先端部１８ｋが第１ストッパ１６ｊに当たっている。そして、第１コンタクト部１６ｅは第２コンタクト部１８ｅに対して幅方向に距離Ｙ１だけずれている。図１７は、本発明の実施の形態２に係るコンタクトプローブの展開図である。本発明の実施の形態２に係るコンタクトプローブも、実施の形態１と同様に１枚の金属板に曲げ加工などを施すことで容易に製造できる。

第１コンタクト部１６ｅと第２コンタクト部１８ｅが幅方向に距離Ｙ１だけずれているので、第１コンタクト部１６ｅと第２コンタクト部１８ｅの距離を大きくとることができる。そのため、第１コンタクト部１６ｅと第２コンタクト部１８ｅの放熱を促進することができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る電気特性測定方法、コンタクトプローブの製造方法、コンタクトプローブは、実施の形態１との相違点を中心に説明する。図１８は、本発明の実施の形態３に係るコンタクトプローブの斜視図である。コンタクトプローブ２００の第１プローブ１６と第２プローブ１８は幅方向（Ｙ方向）にずれて対向している。第１プローブ１６は、基体部１２の表側に折り返して形成され、第２プローブ１８は基体部１２の裏側に折り返して形成されている。

第１プローブ１６の第１コンタクト部１６ｏは、軸部１６ｂや第１湾曲部１６ｃよりも幅が広く形成されている。ストッパ１６ｐは第１先端部１６ｑよりもＹ軸正方向に形成されている。

第２プローブ１８の第２コンタクト部１８ｏは、軸部１８ｍや第２湾曲部１８ｎよりも幅が広く形成されている。第２コンタクト部１８ｏには第２先端部１８ｑが接続されており、ストッパは形成されていない。

図１９は、第１先端部と第２先端部のスライドが停止した状態を示す平面図である。第２先端部１８ｑがストッパ１６ｐに当たっている。そして、第１コンタクト部１６ｏは第２コンタクト部１８ｏに対して幅方向に距離Ｙ２だけずれている。

図２０は、本発明の実施の形態３に係るコンタクトプローブの展開図である。本発明の実施の形態３に係るコンタクトプローブも、実施の形態１と同様に１枚の金属板に曲げ加工などを施すことで容易に製造できる。なお、第１プローブ１６を基体部１２の表側に折り返すための切り込みは金属板の表側に形成し、第２プローブ１８を基体部１２の裏側に折り返すための切り込みは金属板の裏側に形成する。

本発明の実施の形態３に係るコンタクトプローブ２００によれば、第１コンタクト部１６ｏの第２コンタクト部１８ｏの幅を軸部や湾曲部の幅よりも大きくしたので、パッドとの接触面積を大きくすることができる。接触面積を大きくするとコンタクトプローブ２００に大電流を流したときの電流密度を下げて発熱を抑制することができる。また、第１コンタクト部１６ｏと第２コンタクト部１８ｏが幅方向に距離Ｙ２だけずれているので、第１コンタクト部１６ｏと第２コンタクト部１８ｏの放熱を促進できる。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る電気特性測定方法、コンタクトプローブは、実施の形態１との相違点を中心に説明する。図２１は、本発明の実施の形態４に係るコンタクトプローブ等の斜視図である。第１湾曲部１６ｃには第１貫通孔１５２ａと第２貫通孔１５２ｂが形成されている。第１湾曲部１６ｃのうち第１貫通孔１５２ａと第２貫通孔１５２ｂに挟まれた場所にはひずみゲージ２５０が取り付けられている。ひずみゲージ２５０は、第１湾曲部１６ｃの押圧変形量を検出するために取り付けられている。

ひずみゲージ２５０には、固定手段２５２が接続されている。固定手段２５２は、ひずみゲージ２５０により検出した第１湾曲部１６ｃの押圧変形量が所定値に達したときに、基体部１２の位置を固定するものである。スライド停止工程では、ひずみゲージ２５０により検出した第１湾曲部１６ｃの押圧変形量が所定値に達したときに、固定手段２５２がプローブ移動手段５０を制御し基体部１２の位置を固定する。

ところで、第１ストッパ１６ｆと第２ストッパ１８ｆにより第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇのスライドを停止する場合、スライド停止後にもプローブ移動手段５０が基体部１２へＺ軸負方向の力を加え続けることがある。この場合、第１湾曲部１６ｃと第２湾曲部１８ｃの押圧変形が過剰に進み、チップに過大な圧力が加わってしまう。

ところが、本発明の実施の形態４に係る電気特性測定方法によれば、この問題を解決できる。すなわち、第１湾曲部１６ｃの押圧変形量が所定値に達したときに固定手段２５２により基体部１２の位置を固定するので、押圧変形が過剰に進みチップに過大な圧力が加えられることを防止できる。

本発明の実施の形態４に係るコンタクトプローブでは第１貫通孔１５２ａと第２貫通孔１５２ｂの間にひずみゲージ２５０を設けたが、ひずみゲージ２５０は第１湾曲部１６ｃの押圧変形を検出できる限りどこに設けてもよい。例えば、第１湾曲部１６ｃに薄厚部を形成してそこにひずみゲージを取り付けてもよい。また第１湾曲部１６ｃに適宜押圧変形しやすい部分を作ってそこにひずみゲージを設けてもよい。

ひずみゲージ２５０は、第１湾曲部１６ｃと第２湾曲部１８ｃの少なくとも一方に形成すればよい。複数のひずみゲージを用いて出力信号を合成するように構成してもよい。また、第１ストッパ１６ｆと第２ストッパ１８ｆは形成しなくてもよい。第１湾曲部の押圧変形量を検出できるものであればひずみゲージ以外の装置を用いてもよい。

実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る電気特性測定方法、コンタクトプローブは、実施の形態４との相違点を中心に説明する。図２２は、本発明の実施の形態５に係るコンタクトプローブ等の斜視図である。第１湾曲部１６ｃのうち第１貫通孔１５２ａと第２貫通孔１５２ｂに挟まれた場所に圧電素子３００が取り付けられている。

圧電素子３００には、固定手段３０２が接続されている。固定手段３０２は、圧電素子３００により検出した第１湾曲部１６ｃの押圧変形量が所定値に達したときに、基体部１２の位置を固定するものである。スライド停止工程では、圧電素子３００により検出した第１湾曲部１６ｃの押圧変形量が所定値に達したときに、固定手段３０２がプローブ移動手段５０を制御し基体部１２の位置を固定する。このように、圧電素子３００と固定手段３０２を用いて実施の形態４の電気特性測定方法と同様の効果を得ることができる。

さらに、本発明の実施の形態５に係る電気特性測定方法では、第１コンタクト部１６ｅと第２コンタクト部１８ｅがパッドと接触していないときに圧電素子３００に信号を印加し圧電素子３００を振動させることでコンタクトプローブ全体を駆動振動させる。これにより、第１先端部１６ｇ、第２先端部１８ｇ、及びそれらの近傍等に付着した自然酸化膜や異物等を除去することができる。

このように、異物等を除去するための工程を設けることで、パッドから除去した異物等がパッドへ再付着することを防止できる。これにより電気測定の信頼性を高めることができる。なお、コンタクトプローブを振動させることができれば、圧電素子以外の手段を用いてもよい。

ところで、実施の形態１乃至５の電気特性測定方法では、いずれも第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇのスライドを停止させる停止手段を用いている。実施の形態１乃至３における停止手段は第１ストッパ１６ｆと第２ストッパ１８ｆである。実施の形態４における停止手段はひずみゲージ２５０と固定手段２５２である。実施の形態５における停止手段は圧電素子３００と固定手段３０２である。

いずれの停止手段も、第１コンタクト部１６ｅと第２コンタクト部１８ｅが一平面を構成しパッドと面接触した状態で第１先端部１６ｇと第２先端部１８ｇの動きを止める。この特徴を有した停止手段であれば、実施の形態１乃至５に係る停止手段以外の構成を採用してもよい。

実施の形態６．
本発明の実施の形態６に係る電気特性測定方法、コンタクトプローブの製造方法、コンタクトプローブは、実施の形態１との相違点を中心に説明する。図２３は、本発明の実施の形態６に係るコンタクトプローブの斜視図である。コンタクトプローブ４００は、基体部４０２を有している。基体部４０２には取り付け部１４とプローブ４０４が接続されている。プローブ４０４は、基体部４０２側から順に、軸部４０４ａ、湾曲部４０４ｂ、平坦なコンタクト部４０４ｃ、及び先端部４０４ｄを有している。

湾曲部４０４ｂの一部を変形（曲げ加工）して固定棒４０４ｅとストッパ４０４ｆが形成されている。固定棒４０４ｅは、湾曲部４０４ｂの押圧変形量が所定値以上となったときにストッパ４０４ｆに当たり、先端部４０４ｄの動きを止めるものである。図２４は、本発明の実施の形態６に係るコンタクトプローブの側面図である。

コンタクトプローブ４００を用いた電気特性測定方法を説明する。基本的な点は実施の形態１に係る電気特性測定方法と同様である。図２５は、先端部をパッドに当てたことを示す正面図である。まず、プローブ４０４が固定された基体部４０２を、測定対象のパッド１０２の方向（Ｚ軸負方向）に移動させ、先端部４０４ｄをパッド１０２に当てる。

先端部４０４ｄがパッド１０２に当たった状態で基体部４０２をパッド１０２の方向に押し付けて、プローブ４０４に形成された湾曲部４０４ｂを押圧変形させる。図２６は、湾曲部を押圧変形したことを示す正面図である。この押圧変形により、先端部４０４ｄがパッド１０２上をＸ軸正方向にスライドし、パッド１０２上の自然酸化膜１０４や異物１０６等を除去する。これによりパッド１０２に清浄部１０２ａを形成する。

基体部４０２をパッド１０２方向に押し付けて、湾曲部４０４ｂをさらに押圧変形し、清浄部１０２ａに対しプローブ４０４に形成されたコンタクト部４０４ｃを面接触させる。次いで、先端部４０４ｄのスライドを停止させる。この工程はスライド停止工程と称する。

スライド停止工程では、コンタクト部４０４ｃと清浄部１０２ａの面接触を維持しつつ、ストッパ４０４ｆを固定棒４０４ｅに当ててスライドを停止させる。具体的には、先端部４０４ｄとともにスライドするようにプローブ４０４に接続されたストッパ４０４ｆが、先端部４０４ｄとともにスライドしない固定棒４０４ｅに当たることで、先端部４０４ｄのスライドを停止させる。スライド停止工程は、上述の面接触と同時またはその後に行う。

図２７は、ストッパが固定棒に当てられたことを示す正面図である。図２８は、ストッパが固定棒に当たったことを示す平面図である。スライド停止工程の後は、コンタクト部４０４ｃとパッド１０２の面接触を維持しつつ所定の電気特性を測定する。

コンタクトプローブ４００の製造方法を説明する。図２９は、本発明の実施の形態６に係るコンタクトプローブの展開図である。コンタクトプローブは、全体が同じ材料の１枚の金属板の打ち抜き、切削、曲げ加工等の容易かつ短時間で終了する工程のみで製造できる。金属板としては導電性が高くかつバネ性の高いベリリウム鋼がこの好ましいが特にこれに限定されない。基本的な製造方法は実施の形態１で説明済みである。固定棒４０４ｅとストッパ４０４ｆを金属板の打ち抜きと曲げ加工で形成する。

本発明の実施の形態６に係る電気特性測定方法によれば、１本のプローブ４０４を有するコンタクトプローブ４００のＺ軸方向の直線的なスライド運動を行うことで、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。先端部４０４ｄのスライドを停止させる停止手段として固定棒４０４ｅとストッパ４０４ｆを有しているため、プローブを２本形成する必要がない。よって、１本のプローブ４０４でコンタクトプローブ４００を形成できるので、材料コストの低減が可能となる。

なお、ストッパ４０４ｆは先端部４０４ｄとともにスライドする部分であればどこに接続されてもよい。また、固定棒４０４ｅは、先端部４０４ｄとともにスライドしない部分であればどこに接続されてもよい。

実施の形態７．
本発明の実施の形態７に係る電気特性測定方法、コンタクトプローブの製造方法、コンタクトプローブは、実施の形態６との相違点を中心に説明する。図３０は、本発明の実施の形態７に係るコンタクトプローブの斜視図である。固定棒５００は、一本の直線的な形状である。コンタクト部４０４ｃには凹部５０２が形成されている。図３１は、コンタクト部に形成された凹部を示す斜視図である。

本発明の実施の形態７に係る電気特性測定方法におけるスライド停止工程を説明する。スライド停止工程では湾曲部４０４ｂの押圧変形が進むことにより、湾曲部４０４ｂから伸びる固定棒５００の先端が、先端部４０４ｄとともにスライドするコンタクト部４０４ｃに形成された凹部５０２の底に当たる。こうして、固定棒５００でコンタクト部４０４ｃを固定して、先端部４０４ｄのスライドを停止させる。図３２は、コンタクト部がパッドに面接触した状態で先端部のスライドが停止したことを示す正面図である。図３３は、図３２における凹部とその近傍の平面図である。

図３４は、固定棒が凹部の底に面接触したことを示す断面図である。固定棒５００の先端を凹部５０２の底と面接触させて摩擦を大きくすることで先端部４０４ｄのスライドを確実に停止することができる。

図３５は、本発明の実施の形態７に示すコンタクトプローブの変形例を示す断面図である。凹部５１０の底には樹脂等の絶縁材料で絶縁膜５１２が形成されている。これにより、固定棒５００に過大な電流が流れることを防止できる。また、コンタクト部に凹部を設けず、固定棒が当たる部分に例えば樹脂等を形成し摩擦を高めることとしてもよい。

ところで、実施の形態６、７に係る電気特性測定方法は、コンタクト部とパッドの面接触を維持しつつ、先端部にスライド方向と反対方向の力を及ぼすことで先端部のスライドを停止させることを特徴とする。この特徴を失わない限りにおいて、様々な変形が可能である。すなわち、固定棒に当たり先端部の動きを止める固定部を有していれば特に限定されない。実施の形態６における固定部はストッパ４０４ｆである。実施の形態７における固定部は凹部５０２である。

実施の形態８．
図３６は、本発明の実施の形態８に係るコンタクトプローブの斜視図である。このコンタクトプローブは基本的に実施の形態６に係るコンタクトプローブと同じであるが、固定棒６００の形状が異なる。固定棒６００には長手方向に沿って屈曲部６００ａが形成されている。屈曲部６００ａは長手方向に連続的に折り曲げて形成された部分である。固定棒にはある程度の強度が要求されるので、屈曲部６００ａを形成することで固定棒６００の強度を高めた。

図３７は、本発明の実施の形態８に係るコンタクトプローブの変形例を示す斜視図である。図３７に示すように、屈曲部６００ｂをＶ字形となるように形成してもよい。また、軸部４０４ａにも強度が必要な場合にはこの部分に屈曲部を形成してもよい。

実施の形態９．
図３８は、本発明の実施の形態９に係るコンタクトプローブ等の斜視図である。コンタクトプローブは基本的に本発明の実施の形態６のコンタクトプローブ４００と同じであるが、湾曲部４０４ｂにひずみゲージ２５０を取り付けた点が異なる。スライド停止工程では、ひずみゲージ２５０により検出した湾曲部４０４ｂの押圧変形量が所定値に達したときに、固定手段２５２がプローブ移動手段５０を制御し基体部４０２の位置を固定する。ひずみゲージを用いたスライド停止工程は、実施の形態４にて説明したので詳細な説明は省略する。

このように、コンタクトプローブがプローブを１本だけ有する場合でも、ひずみゲージ２５０と固定手段２５２を用いてスライド停止工程を実施することができる。この場合、固定棒４０４ｅと固定部（ストッパ４０４ｆ）は必ずしも形成しなくてもよい。

ひずみゲージ２５０に代えて圧電素子を用いてもよい。圧電素子を用いるとコンタクトプローブを振動させて異物等を除去できるのは実施の形態５で説明したとおりである。このように、上述した実施の形態１乃至８にて説明した各特徴を適宜組み合わせてもよい。また、ある実施の形態において記載した変形例は、他の実施の形態に対しても応用できる。

１０ コンタクトプローブ、 １２ 基体部、 １４ 取り付け部、 １６ 第１プローブ、 １６ａ、１６ｂ 軸部、 １６ｃ 第１湾曲部、 １６ｄ 切り込み、 １６ｅ 第１コンタクト部、 １６ｅ´ 第１コンタクト面、 １６ｆ 第１ストッパ、 １６ｇ 第１先端部、 １６ｇ´ 第１先端面、 １８ 第２プローブ、 １８ａ，１８ｂ 軸部、 １８ｃ 第２湾曲部、 １８ｄ 切り込み、 １８ｅ 第２コンタクト部、 １８ｅ´ 第２コンタクト面、 １８ｆ 第２ストッパ、 ５０ プローブ移動手段、 ５２ 電気的接続手段、 １００ 半導体チップ、 １０２ パッド、 １０２ａ 清浄部、 １０４ 自然酸化物、 １０６ 異物、 １５０ 薄厚部、 １５２ 貫通孔、 １５２ａ 第１貫通孔、 １５２ｂ 第２貫通孔、 ２００ コンタクトプローブ、 ２５０ ひずみゲージ、 ２５２ 固定手段、 ３００ 圧電素子、 ３０２ 固定手段、 ４００ コンタクトプローブ、 ４０２ 基体部、 ４０４ プローブ、 ４０４ａ 軸部、 ４０４ｂ 湾曲部、 ４０４ｃ コンタクト部、 ４０４ｄ 先端部、 ４０４ｅ 固定棒、 ４０４ｆ ストッパ、 ５００ 固定棒、 ５０２，５１０ 凹部、 ５１２ 絶縁膜、 ６００ 固定棒、 ６００ａ，６００ｂ 屈曲部

Claims (13)

1. プローブが固定された基体部を、測定対象のパッドの方向に移動させ、前記プローブの先端の先端部を前記パッドに当てる工程と、
   前記先端部が前記パッドに当たった状態で前記基体部を前記パッドの方向に押し付けて、前記プローブに形成された湾曲部を押圧変形し前記先端部が前記パッド上をスライドすることで、前記パッド上の自然酸化膜又は異物を除去し前記パッドに清浄部を形成する工程と、
   前記基体部を前記パッド方向に押し付けて、前記湾曲部をさらに押圧変形し、前記清浄部に対し前記プローブに形成された平坦なコンタクト部を面接触させる工程と、
   前記面接触を維持しつつ、前記先端部に前記スライド方向と反対方向の力を及ぼすことで前記先端部のスライドを停止させるスライド停止工程と、
   前記スライド停止工程の後に、前記面接触を維持しつつ所定の電気特性を測定する工程と、を備え、
   前記コンタクト部が前記清浄部に面接触しているときは、前記先端部は前記パッドから離れ、
   前記スライド停止工程では、前記湾曲部の押圧変形が進むことにより、前記湾曲部から伸びる固定棒の先端が、前記先端部とともにスライドする前記コンタクト部に形成された凹部の底に当たることで、前記先端部のスライドを停止させることを特徴とする電気特性測定方法。
2. 基体部と、
   前記基体部に固定され、前記基体部側から順に、第１湾曲部、平坦な第１コンタクト部、及び先の尖った第１先端部を有する第１プローブと、
   前記第１プローブと対向するように前記基体部に固定され、前記基体部側から順に、第２湾曲部、平坦な第２コンタクト部、及び先の尖った第２先端部を有する第２プローブと、
   前記第１先端部と前記第２先端部の動きを止める停止手段と、を備え、
   前記第１湾曲部と前記第２湾曲部は、測定対象の方向に押圧されることで前記第１先端部と前記第２先端部の距離を縮めるように押圧変形し、
   前記停止手段により前記第１先端部と前記第２先端部の動きが止められているときは、前記第１先端部と前記第２先端部よりも前記第１コンタクト部と前記第２コンタクト部の方が前記基体部から離れ、
   前記第１プローブと前記第２プローブは幅方向にずれて対向し、
   前記基体部、前記第１プローブ、及び前記第２プローブは全体が同じ材料の１枚の金属板から形成され、
   前記第１プローブは、前記基体部の表側に折り返して形成され、
   前記第２プローブは、前記基体部の裏側に折り返して形成されたことを特徴とするコンタクトプローブ。
3. 前記停止手段は、前記第１先端部と接触するように前記第２プローブに形成されたストッパであることを特徴とする請求項２に記載のコンタクトプローブ。
4. 前記停止手段は、前記第２先端部と接触するように前記第１プローブに形成された第１ストッパ、及び前記第１先端部と接触するように前記第２プローブに形成された第２ストッパであることを特徴とする請求項２に記載のコンタクトプローブ。
5. 前記停止手段は、
   前記第１湾曲部に取り付けられたひずみゲージと、
   前記ひずみゲージにより検出した前記第１湾曲部の押圧変形量が所定値に達したときに、前記基体部の位置を固定する手段と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載のコンタクトプローブ。
6. 前記第１湾曲部には第１貫通孔と第２貫通孔が形成され、
   前記ひずみゲージは、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔に挟まれた場所に取り付けられたことを特徴とする、請求項５に記載のコンタクトプローブ。
7. 前記停止手段は、
   前記第１湾曲部に取り付けられた圧電素子と、
   前記圧電素子により検出した前記第１湾曲部の押圧変形量が所定値に達したときに、前記基体部の位置を固定する手段と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載のコンタクトプローブ。
8. 前記第１湾曲部には第１貫通孔と第２貫通孔が形成され、
   前記圧電素子は、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔に挟まれた場所に取り付けられたことを特徴とする、請求項７に記載のコンタクトプローブ。
9. 前記第１湾曲部、及び前記第２湾曲部には、切り込み、薄厚部、又は貫通孔が形成されたことを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載のコンタクトプローブ。
10. 基体部と、
    前記基体部に固定され、前記基体部側から順に、湾曲部、平坦なコンタクト部、及び先端部を有するプローブと、
    前記湾曲部の押圧変形量が所定値以上となったときに、前記先端部の動きを止めるように前記プローブの一部を加工して形成された固定棒と、
    前記固定棒に当たり前記先端部の動きを止める固定部と、を備え、
    前記固定棒により前記先端部の動きが止められているときは、前記先端部よりも前記コンタクト部の方が前記基体部から離れ、
    前記固定部は、前記コンタクト部に形成された凹部であり、
    前記湾曲部の押圧変形が進むと前記固定棒が前記凹部の底に当たることで前記先端部の動きを止めることを特徴とするコンタクトプローブ。
11. 前記凹部の底に形成された絶縁膜を有することを特徴とする請求項１０に記載のコンタクトプローブ。
12. 前記固定棒は、前記固定棒の長手方向に沿って屈曲部を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載のコンタクトプローブ。
13. 前記基体部、前記プローブ、前記固定棒、前記固定部は、全体が同じ材料の１枚の金属板から形成されたことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のコンタクトプローブ。

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