JPH0365657A

JPH0365657A - プローブ装置

Info

Publication number: JPH0365657A
Application number: JP20210989A
Authority: JP
Inventors: Noboru Masuoka; 増岡　昇
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1989-08-03
Filing date: 1989-08-03
Publication date: 1991-03-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】見旦立且奴（産業上の利用分野）本発明は、ＬＳｌ、半導体ウェハ、半導体ボード等の被
測定物を検査するプローブ装置に関するものである。

（従来技術とその課題）半導体回路素子の各種電気特性は、被検査回路素子の電
極にプローバのコンタクトプローブを接触させて測定検
査するのが通例であるが、−近年、半導体装置の小型化
、高集積化による各電極、ひいてはコンタクトプローブ
の針先の間隔の狭小化に伴う相互影響による誤測定の防
止のため、特開昭５８−１０１４３４号公報、特開昭５
８−１２３７３５号公報等のプローブカードが提案され
ている。これらは、コンタクトプローブの外周に絶縁体
を介してグランド電位に維持される導電膜乃至外郭ライ
ンを設けてシールドし、被検査回路素子の測定にあたっ
て、各コンタクトプローブの信号ラインを他ライン等の
影響からガードする構造である。

しかしながら、絶縁体を介してグランド電位に維持され
る上記導電膜乃至外郭ラインはコンタクトプローブの先
端部まではカバーしていないので。

例えば被検査回路素子のＡＣテストを行なう場合、例え
ば５０Ωのインピーダンスが、コンタクトプローブの先
端部において整合がとれていない状態となり、測定結果
に誤差が生じる要因となる。

また、電圧測定など被検査回路素子のＤＣテストを行な
う場合、テスタへの導入位置までの電圧降下に伴う誤差
を防止するためには、従来は独立した４本のビンを接触
させ、精密に測定する４端子測定器が必要であった。

本発明は、上記の実情に鑑み発明されたもので。

コンタクトプローブの各針の全範囲においてインピーダ
ンス整合をとることによりＡＣ測定の場合のＡＣ特性を
向上させると共に、電圧測定などのＤＣテストの際もそ
のまま共通に使用できる同軸構造のＡＣ，ＤＣ共用可能
なケルビン型コンタクトプローブを有するプローブ装置
を提供することを目的とする。　また、本発明は、ＤＣ
テスト用であって、内部導体と外部導体とで夫々の信号
をテスタに導入して、簡易にケルビン型の測定検査がで
き、測定の信頼性を更に向上させるＤＣテスト用プロー
ブ装置を提供することを目的とする。

見旦立豊處（課題を解決するための手段）上記の目的を遠戚するため１本発明は、中心導体の外周
に絶縁体を介して外部導体を配した同軸構造のコンタク
トプローブにより接触させて検査するプローブ装置にお
いて、測定時に中心導体と外部導体の先端が夫々独立し
て被測定物の対応位置に接触する構造とした。

また、中心導体の外周に絶縁体を介して外部導体を配し
た同軸構造のコンタクトプローブにより接触させて検査
するプローブ装置において、中心導体の先端近傍位置と
外部導体の先端を電気的に安定して接触させた状態で中
心導体の先端を被測定物に接触して電圧等を測定する構
造とした。

（作用）本発明の第１発明では、同軸構造のコンタクトプローブ
の外部導体が絶縁体を介して先端部分まで中心導体を覆
っており、中心導体と外部導体の先端が夫々独立して直
接被測定物に接触するため、外部導体をグランド電位に
保持すると、コンタクトプローブの先端部までインピー
ダンスの整合が確保できる。また、中心導体と外部導体
とで夫々独立して被測定回路装置に接触し測定検出でき
るので、ＤＣテストにも使用することができ、コンタク
トプローブを取替える必要がない、このＤＣテストの際
は、２以上の導体の信号をテスタに導入できるので、４
端子構造の高信頼性の測定を可能とした。

また、本発明の第２発明では、ＤＣテストにお・いて、
中心導体の先端近傍位置と外部導体の先端を電気的に接
触させた状態で中心導体の先端を被測定物に接触させ、
中心導体（又は外部導体）の測定回路（センスライン）
と外部導体（又は中心導体）の電流源回路（フォースラ
イン）とで信号を別々にテスタに導入できるので、２本
のコンタクトプローブで４端子法の測定と同等の信頼性
を得ることができる。

（実施例）以下に１本発明装置をケルビン型のコンタクトプローブ
によるＩＣｍ定や半導体ウェハ測定に適用した実施例を
図面に基づいて説明する。

ｌは同軸構造のコンタクトプローブ、１ａはコンタクト
プローブ１の先端部、２はＩＣ１半導体ウェハ、実装ボ
ード等の被測定物のパッド、リード等の被測定部、３は
コンタクトプローブ１の中心導体、４はコンタクトプロ
ーブ１の外部導体で。

このコンタクトプローブの該中心導体３と外部導体４と
の間は、絶縁材料の絶縁体５で絶縁される。

上記中心導体３はスプリング６の弾性力により外方に付
勢され絶縁体５の内側を摺動するように構成するか、或
いは外部導体４と中心導体３の双方が弾性作用を有する
ように構成するようにしても良い。

第２図乃至第４図はＡＣ特性測定の場合を示したもので
あり、測定時に中心導体３と外部導体４の先端が夫々独
立して被測定部２の対応位置に接触する構造としている
。従って、プローブ１の先端まで、特性インピーダンス
の制御が十分に行なえ、信号の伝送帯域が広がり、立上
りの速いパルスの波形歪や減衰が減少する。第３図にお
いて、被測定部２がプローブ１の外形より大きい場合、
外部導体４と被測定部２をやや離間させると良い。

また、被測定部２を絶縁部８を介してグランド７でガー
ドしている場合は、全体を接触させることにより精度を
著しく向上させることができる。

第５図乃び第６図はＤＣ特性測定の場合を示したもので
あり、測定時に中心導体３と外部導体４の先端が夫々独
立して被測定部２ａ、２ｂの対応位置に接触する構造と
している。被測定部２ａ、２ｂは、第６図（イ）に示す
ようにウェハ１１のパッドであり、同図（ロ）に示すよ
うに、ＩＣ１ＬＳ１１２のリードであり、（ハ）に示す
ように実装ボード１３に実装された部品のリードである
。

ここで、ＤＣ特性測定の時の被測定部２ａ、２ｂ間の抵
抗測定の場合について第７図に示す回路図に従って説明
する。

同図において、ＲＬＦライン抵抗（Ｒｏに対して割合は
不定）　、Ｒ，：接触抵抗（不定）　、Ｒ□：被測定部
２の抵抗（測定対象）、ＩＦ：フォース電流（定電流こ
れは既知）、Ｉ、：センス電流（４０）　、Ｖより：ａ
ｂ間の電圧（測定値）　、　Ｖｃ、Ｌ：　ｃ　ｄ間の電
圧（測定値）とする。

従来の測定は、ｃ、ｄがなく、ａｂ間の電圧を測定して
いたので、ＶＱＩ、＝　ＩＦ（Ｒ，＋　２　ＲＬ＋２　
Ｒｅ）、’、　Ｖ、Ｊ、／　ＩＰ＝　Ｒ，、＋　２　Ｒ
Ｌ＋　２　Ｒ，この値は、ＲＬ＋ＲＱがＲに対して十分
に小さければ問題ないが、Ｒ，が小さく、即ちＲＬ＋　
Ｒｔが馬に対して近ずくと誤差は大きくなり、測定精度
の低下がみられた。

本例におけるプローブ手段は、ａｂ間（外部導体又は中
心導体）に定電流を流し、ｃｄ間（中心導体又は外部導
体）の電圧を測定したので、Ｖｃｔｌ＝　ＩＦＲＯ＋　
２　ＩＪ　（ＲＬ＋　Ｒｅ）　−”−Ｖｃｔ／ＩＦ’；
　Ｒ，であり、高精度の測定を可能とした。

次に、ＤＣ特性測定の時の被測定部２ａ、２ｂ間の電圧
測定の場合について第８図に示す回路図に従って説明す
る。

同図において、ＲＬニライン抵抗、Ｒ（：接触抵抗、■
ｏ：被測定部２の電圧、■ｌ、：ａｂ間の電圧、■４己
：ｃｄをパラレルに接続した時のａｂ間の電圧とする。

従来の測定は、ｃ、ｄがな（、ａｂ間の電圧を測定して
いたので、　％’Ｂ＝　Ｖｏ　　２　Ｉ　（ＲＬ＋　Ｒ
Ｏとなり２Ｉ（ＲＬ＋ＲＣ）が誤差となってあられれる
。

本例ではＶＱＪｘン”ｏ　　Ｉ　（ＲＬ＋　幻、従って
、誤差は従来の半分となる。ここで、最も不安定である
のは、Ｒｏであるから、灸のみを考えると、上述のよう
に従来は２曳、本例によると、Ｒ，？ある。

今、ＲＣの一つがゴミなどの影響により１００倍になる
と仮定すると、従来の測定によると、ｌ０ＩＲＪなり、
約５０倍の誤差となり、本例によると、１．４９Ｒｃと
なり、約１．５倍に過ぎず、これは従来例による通常の
り時の合計２Ｒｃより小さい、このように、不安定なｋ
に対しても誤差を極力小さくすることができる。

また、第９図および第１０図は、本発明の第２実施例を
示す断面図で、本例では、コンタクトプローブ１の先端
部１ａで、コンタクトプローブ１の中心導体３の先端部
近傍位置に外部導体４ａが接触し、被測定部２に中心導
体４の先端を接触させるように構成したものである。し
かも、中心導体３と外部導体４ａとの接触構造は、中心
導体３の段部３ａと外部導体４の折曲部４ｂとを接触さ
せ、取付部材９に案内筒４ａを設けて摺動可能に設けら
れている。また、中心導体３の先端部１ａは、鋭角に形
成して接触抵抗を低く安定させておき、その先端近傍に
電気的に安定した外部導体４ａを形威し、この部分は、
金メツキ同志で接触させたり、一体構造にしても良い、
更に、本例の構造は、被測定物に何らの変更も要しない
、この場合も、上記第１実施例と同様に、中心導体３は
測定回路としてセンスラインを構成し、外部導体４ａは
電流源回路としてフォースラインを構成し、その測定信
号を各別にテスタに導入する。

次に、上記実施例の作用を説明する。

上記第１実施例では、同軸構造のコンタクトプローブ１
の外部導体４が絶縁体５を介して先端部分まで中心導体
３を覆っており、中心導体３と外部導体４の先端部が夫
々独立して同時に被測定部２に接触し、例えばＡＣテス
トを行なう場合、コンタクトプローブ１の先端部１ａま
でインピーダンスの整合が確保できる。グランド電位が
保持され、他針からの電気的影響を全く受けない。また
、中心導体３と外部導体４とで夫々各別に信号を送受で
きるので、ＤＣテストにも使用することができ、コンタ
クトプローブを取替える必要がない。

また、第２実施例は、第１実施例の原理に基づいたもの
で、中心導体３の先端部近傍位置に外部導体４の先端を
接触させ、中心導体３の先端を被測定部２に電気的に接
触することで、中心導体３の測定回路（センスライン〉
と外部導体の測定回路（フォースライン）とで夫々信号
をテスタに導入できるので、上記第１実施例の原理に基
づいて測定信頼性を更に向上させる。′７εができる。

ｉ明−曵匁迷− 以上説明したところから明らかなように、本発明によれ
ば、同軸構造のコンタクトプローブにおいて、各プロー
ブ先端部までの全範囲において、インビ・−ダンスの不
整合による影響を除去して測定検査を行なうことができ
、例えばＡＣ特性がよくなり、ＡＣテスト等の測定精度
が一段と向上する。また、電圧測定などのＤＣテストの
際もそのまま共通に使用でき、ＡＣテスト、ＤＣテスト
で共用できる。更に、ＤＣテストの場合、簡易な構造に
よってケルビン型の測定検査ができるので。

測定の信頼性を著り、　＜向上させることができる等の
効果を有する。

また、ＤＣテストコンタクトプローブに係る本発明の第
２発明によれば、電圧降下を著しく減殺したケルビン型
の測定検査が被測定物の変更やコンタクトプローブの数
を増す事なく容易に実現できるので、更に測定の信頼性
を著しく向上させることができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるコンタクトプローブの部分断面
図、第７図乃び第８図は本発明における第１実施例を示
したもので、第２図はコンタクトプローブの無負荷状態
を示す断面図、第３図及び第４図（イ）は、測定時を示
す断面図、第４図（ロ）は被測定部の平面図、第５図は
、ＤＣ測定時の断面図５第６図（イ）乃至（ハ）は第５
図の各測定例を示す部分平面図、第７図は抵抗測定を示
す回路図、第８図は、電圧測定を示す回路図。第９図及び第１０図は本発明における第２実施例を示し
た断面図である。工・・・・コンタクトプローブ２・・・・被測定部４・・・・外部導体４ａ・・・・外部導体

Claims

【特許請求の範囲】

（１）中心導体の外周に絶縁体を介して外部導体を配し
た同軸構造のコンタクトプローブを接触させて検査する
プローブ装置において、測定時に中心導体と外部導体の
先端が夫々独立して被測定物の対応位置に接触する構造
としたことを特徴とするプローブ装置。
（２）中心導体の外周に絶縁体を介して外部導体を配し
た同軸構造のコンタクトプローブを接触させて検査する
プローブ装置において、中心導体の先端近傍位置と外部
導体の先端を電気的に接触させた状態で中心導体の先端
を被測定物に接触させて電圧・抵抗等を測定する構造と
したことを特徴とするプローブ装置。