JP2002139542A - 検査方法及び検査装置 - Google Patents
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Abstract
Pを電気的に接触させると、スクラブによりプローブN
の寿命を縮めたり、図7の(b)に示すように検査用電
極Pを傷つけてデバイスの歩留りを低下させる。 【解決手段】 本発明の検査方法は、検査用電極Pに検
査用プローブ12Aを電気的に接触させてデバイスの電
気的特性検査を行う検査方法において、フリッティング
現象を利用して検査用電極Pの絶縁被膜Oを破って検査
用プローブ12Aと検査用電極Pを電気的に接触させる
コンタクト工程を有する。
Description
装置に関し、更に詳しくは、プローブの針圧を軽減し検
査用電極を損傷することなく確実に被検査体の検査を行
うことができると共に歩留まりを高めることができる検
査方法及び検査装置に関する。
イス等を作製した後、半導体ウエハ状態のデバイスやパ
ッケージ後のデバイス等の被検査体(以下、「デバイ
ス」と称す。)について電気的特性を検査する工程があ
る。これらの各検査工程ではプローブを接触子としてデ
バイスの検査用電極に電気的に接触させ、プローブを介
して電気信号を送信してデバイスの検査を行う。
銅、半田等の酸化し易い材料によって形成されている
と、検査段階では検査用電極の表面には酸化膜等の絶縁
被膜が形成されているため、プローブと検査用電極を電
気的に接触させようとしても両者の電気的接触が安定し
ない。特に、検査用電極として一般的に用いられている
アルミニウムの場合には非常に硬い酸化膜が検査用電極
の表面に形成されるため、プローブと検査用電極の電気
的接触が難しい。
てプローブと検査用電極を図22に示すように電気的に
接触させている。即ち、デバイスの検査の準備を行った
後(S1)、図22の(a)に示すようにプローブNと
検査用電極Pを例えば10〜20g/本程度の針圧で接
触させ(S2)、電気的に接触したか否かを判断し(S
3)、電気的に接触してエラーがないと判断すれば検査
を開始する(S4)。しかし、通常はプローブNと検査
用電極Pを接触させただけでは絶縁被膜Oは破れず、S
3において電気的に接触していないエラーと判断し、プ
ローブNと検査用電極Pを図22の(b)で矢印で示す
ように相対的に左右に往復移動させるスクラブを行って
絶縁被膜Oを削り取り(S5)、プローブNと検査用電
極Pを電気的に接触させる。電気的接触が確認されれば
S4へ移行して検査を開始する。
ーブ先端を尖らせ、先端の面圧を上げて検査用電極に刺
し込むことで電気的接触を取る方法もある。この場合に
は電気的接触を取るためにはプローブ先端を最低でも2
000〜4000オングストローム程刺し込んで電気的
に接触させている。
技術を用いてシリコン基板に数10μmの微小なプロー
ブを狭ピッチで作製したプローブカードも提案されてい
る。このプローブカードはマイクロ構造であるため、高
速信号に対応することができ、しかもシリコン基板上に
プローブを形成するため、デバイスとの熱膨張係数の違
いによる加熱試験への影響がない利点を具備している。
膜を削り取る方法の場合には、スクラブによって電気的
接触を取れる保証はなく(プローブNに削り屑が付着し
導通不良になった場合等)、またスクラブによりプロー
ブNの寿命を縮めたり、図22の(b)に示すように検
査用電極Pを傷つけてデバイスの歩留りを低下させると
いう課題があった。その上、スクラブによって折角位置
決めされたプローブNと検査用電極Pの接触位置が最適
位置から位置ずれするという課題もあった。また、図2
2の(b)に示すように絶縁被膜Oの削り屑が飛散しデ
バイスを汚染したり、削り屑がプローブNに付着し接触
の安定性を阻害するという課題があった。更に、プロー
ブNに削り屑が付着すればプローブNのクリーニングが
定期的に必要となり自ずと検査効率が低下するという課
題があった。
込む方法の場合にもダメージは少ないものの検査用電極
を傷つける点では上述の場合と変わりなく、しかもプロ
ーブの先端の形状を保持するための耐久性が要求され
る。更に、最近ではデバイスの集積度が非常に高くなっ
て微細化、薄膜化が飛躍的に進んで検査用電極の厚さが
薄くなっているため、電気的に接触するまでどプローブ
を刺し込むと下地を傷つける虞がある。
製したプローブカードは、プローブの構造が微小である
ため、大きな針圧を得ることが難しい。
れたもので、針圧を格段に小さくすることができ、ひい
ては検査用電極のダメージを無くすると共にプローブの
寿命を延ばしてプローブを繰り返し使用することがで
き、しかもプローブのクリーニングを行う必要がなく検
査効率を高めることができる検査方法及び検査装置を提
供することを目的としている。
の検査方法は、検査用電極にプローブを電気的に接触さ
せて被検査体の電気的特性検査を行う検査方法におい
て、フリッティング現象を利用して上記検査用電極の絶
縁被膜を破って上記プローブと上記検査用電極を電気的
に接触させるコンタクト工程を有することを特徴とする
ものである。
求項1に記載の発明において、上記コンタクト工程は、
上記プローブを検査用電極に接触させる工程と、上記プ
ローブと上記検査用電極間に電圧を印加して所定の電位
傾度を形成する工程と、上記電位傾度が大きくなって生
じるフリッティング現象によって上記検査用電極の絶縁
被膜を破って上記プローブと上記検査用電極間で通電さ
せる工程とを有することを特徴とするものである。
求項1に記載の発明において、上記コンタクト工程は、
上記プローブとこれとは別に設けられた第2のプローブ
とを一つの検査用電極に一緒に接触させる工程と、両プ
ローブ間に電圧を印加して所定の電位傾度を形成する工
程と、上記電位傾度が大きくなって生じるフリッティン
グ現象によって上記検査用電極の絶縁被膜を破って上記
両プローブ間で通電させる工程と、第2のプローブを電
気的に切り離す工程とを有することを特徴とするもので
ある。
は、テスタからの指示に基づいて検査用電極にプローブ
を電気的に接触させて被検査体の電気的特性検査を行う
検査装置において、上記プローブと上記検査用電極との
間に電圧を印加してこれら両者間の電位傾度によりフリ
ッティング現象を生じさせる印加手段と、上記プローブ
と上記検査用電極間の通電電流を制限する電流制限手段
と、上記各手段を制御する制御手段とを備えたことを特
徴とするものである。
は、テスタからの指示に基づいて検査用電極にプローブ
を電気的に接触させて被検査体の電気的特性検査を行う
検査装置において、上記プローブとこれとは別に設けら
れ且つ上記プローブと一緒に上記一つの検査用電極に接
触する第2のプローブと、上記プローブと第2のプロー
ブ間に電圧を印加する時の上記両プローブ間の電位傾度
によりフリッティング現象を生じさせて上記検査用電極
の絶縁被膜を破る印加手段と、上記プローブと第2のプ
ローブ間の通電電流を制限する電流制限手段と、第2の
プローブを電気的に切り離す切換手段と、上記各手段を
制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。
は、請求項4または請求項5に記載の発明において、上
記制御手段と上記テスタを通信回線で結んだことを特徴
とするものである。
は、請求項5に記載の発明において、上記切換手段以外
の各手段を上記テスタに設けたことを特徴とするもので
ある。
は、請求項4〜請求項7のいずれか1項に記載の発明に
おいて、上記プローブ及び/または第2のプローブは、
タングステン、パラジウム、ベリリウム−銅合金のいず
れか一つからなることを特徴とするものである。
に基づいて本発明を説明する。本発明の検査方法はフリ
ッティング現象を利用してデバイスの検査用電極の表面
に形成された酸化膜等の絶縁被膜を破ってプローブと検
査用電極とを電気的に接触させる点に特徴がある。フリ
ッティング現象を利用すればプローブと検査用電極間の
針圧を現状の針圧以下、例えば0.1g以下で済ますこ
とができるため、検査用電極を傷つけることがなく、し
かもプローブの寿命を延ばすことができる。フリッティ
ング現象とは金属(本発明では検査用電極)の表面に形
成された酸化膜等の絶縁被膜に印加される電位傾度が1
05〜106V/cm程度になると絶縁被膜の厚さや金
属の組成の不均一性により電流が流れて絶縁被膜が破壊
される現象をいう。
めに工夫された本発明に用いられるフリッティング装置
を示す原理図である。このフリッティング装置は、図1
に示すように、プログラマブル電圧源1、電圧印加バッ
ファアンプ2、電流センス抵抗3及び印加電流リミッタ
4を備え、プログラマブル電圧源1からプローブカード
5の第1、第2のプローブ5A、5Bに電圧を印加する
ように構成されている。第1のプローブ5Aは電流セン
ス抵抗3を介して電圧印加バッファアンプ2に接続さ
れ、第2のプローブ5Bは電圧印加バッファアンプ2の
入力端子側に接続されていると共に接地されている。こ
れらのプローブ5A、5Bとしては、例えばタングステ
ン(W)、ベリリウム−銅合金(BeCu)及びパラジ
ウム(Pd)等の導電性金属が好ましい。
て動作する。まず、プローブカード5の第1、第2のプ
ローブ5A、5BをデバイスDの検査用電極Pに低い針
圧(例えば、0.1g以下)で接触させる。この状態で
プログラマブル電圧源1が作動し、電圧印加バッファア
ンプ2及び電流センス抵抗3を介して第1のプローブ5
Aに電圧を印加すると絶縁被膜Oが極めて薄い場合には
最初は極めて僅かにトンネル電流が流れる。そして、プ
ログラマブル電圧源1の電圧を徐々に昇圧すると、第
1、第2のプローブ5A、5B間の電位傾度が徐々に大
きくなり、所定の電位傾度(105〜106V/cm程
度)に達するとフリッティング現象が生じ、検査用電極
Pの絶縁被膜Oが破壊して第1のプローブ5A及び第2
のプローブ5Bが金属面と接触し、第1のプローブ5A
と第2のプローブ5Bの電流が急激に大きくなる。この
電流を印加電流リミッタ4が検出し、それ以上の電流が
流れないように電圧印加バッファアンプ2からの電圧の
印加を停止させる。この結果、第1、第2のプローブ5
A、5Bと検査用電極Pが電気的に接触し、その後のデ
バイスの検査が可能になる。
用した本実施形態の検査装置を示す構成図である。本実
施形態の検査装置10は、図2に示すように、フリッテ
ィング装置11と、プローブカード12とを備え、上述
のようにテスタ13との間で通信自在に接続されてい
る。フリッティング装置11は、フリッティング現象を
実現するフリッティング回路14と、フリッティング回
路14を制御するフリッティング制御回路15とを備え
ている。このフリッティング制御回路15がRSやGP
IB等の汎用通信回線16を介してテスタ13と接続さ
れている。プローブカード12には、一つの検査用電極
Pに一緒に接触する第1、第2のプローブ12A、12
Bがデバイスの検査用電極Pの数に対応して設けられて
いる。例えばデバイスにn個の検査用電極Pがあれば、
n対の第1、第2のプローブ12A、12Bがプローブ
カード12に設けられている。第1、第2のプローブ1
2A、12Bのうち、第2のプローブ12Bはフリッテ
ィング現象により絶縁被膜Oを破る時のみに使用され
る。そこで、以下では、第1のプローブ12Aを検査用
プローブ12A、第2のプローブ12Bをフリッティン
グ用プローブ12Bと称す。
バッファアンプ14A、電流センス抵抗14B、電流検
出アンプ14C、電流制限アンプ14D及びリレースイ
ッチ14E、14Fをそれぞれn対の検査用プローブ1
2A及びフリッティング用プローブ12Bに対応して備
え、リレースイッチ14E、14Fはフリッティング制
御回路15を介してリレー制御される。リレースイッチ
14Eは検査用プローブ12Aをフリッティング装置1
1側の接点14Gとテスタ13側の接点14H間の切り
換えを行い、リレースイッチ14Fは接地接点14Iと
浮遊接点14J間の切り換えを行う。そして、リレース
イッチ14Eには検査用プローブ12Aが接続され、リ
レースイッチ14Fにはフリッティング用プローブ12
Bが接続されている。フリッティング用プローブ12B
のリレースイッチ14Fは極力プローブの近傍に接続
し、高周波特性を良好なものにする。リレースイッチ1
4E、14Fとしては例えばピエゾ素子、バイメタル、
静電素子等を用いることができる。
検査方法の一実施形態について図3、図4をも参照しな
がら説明する。まず、検査用プローブ12A及びフリッ
ティング用プローブ12BとデバイスDの検査用電極P
との位置合わせを行い、検査を開始するための準備を行
う(S11)。続いて、これらのプローブ12A、12
BとデバイスDの各検査用電極Pを図4の(a)に示す
ように低針圧(例えば、0.1g以下)で接触させる
(S12)。この時フリッティング制御回路15を介し
てリレースイッチ14Eが接点14Gへ切り換わって検
査用プローブ12Aをフリッティング装置11へ接続
し、リレースイッチ14Fが接地接点14Iへ切り換え
て接地し、プローブカード12とフリッティング装置1
1を接続する。
印加電圧バッファアンプ14A及び電流センス抵抗14
Bを介して検査用プローブ12Aへ電圧を印加してフリ
ッティング動作に入る(S13)。絶縁被膜Oが極めて
薄い場合には当初は図4の(a)の矢印で示す方向へト
ンネル電流が流れる。トンネル電流は制限電流より遥か
に小さい微小電流である。この微小電流を電流検出アン
プ14Cが電流センス抵抗14Bを介して検出し、電流
制限アンプ14Dへ出力する。この電流制限アンプ14
Dにはフリッティング制御回路15から制限電流を基準
電流として出力されている。従って、電流制限アンプ1
4Dは電流検出アンプ14Cからの入力電流とフリッテ
ィング制御回路15からの制限電流とを比較し、電流セ
ンス抵抗14Bの電流が制限電流に達したか否かを判断
している(S14)。フリッティング制御回路15から
の印加電圧を徐々に昇圧するとこの間も電流制限アンプ
14Dは電流センス抵抗14Bの電流が制限電流に達し
たか否かの判断を行う。
圧が徐々に昇圧し、検査用プローブ12Aとフリッティ
ング用プローブ12B間の電位傾度が徐々に大きくな
り、フリッティング現象を生じて検査用電極Pの絶縁被
膜Oが破れ(図4の(b)参照)、電流検出アンプ14
Cの検出電流が急激に大きくなり制限電流に達すると、
電流制限アンプ14Dを介して印加電圧バッファアンプ
14Aからの電圧印加を止める。この時点で検査用プロ
ーブ12Aとフリッティング用プローブ12Bは検査用
電極Pと電気的に接触し、検査可能な状態になる。この
状態でフリッティング制御回路15の制御下でリレース
イッチ14Eがフリッティング装置11側の接点14G
からテスタ13側の接点14Hへ順次切り換わると共に
これと同期してリレースイッチ14Fが接地接点14I
から浮遊接点14Jへ順次切り換わる。これにより検査
用プローブ12Aがテスタ13へ順次接続され、フリッ
ティング用プローブ12Bが電気的に順次浮遊状態にな
る。この状態でフリッティング制御回路15は検査可能
状態になったことを汎用通信回線16を介してテスタ1
3に通知した後、テスタ13が検査用信号を検査用プロ
ーブ12Aへ出力しデバイスの検査を実行する(S1
5)。
検査用プローブ12Aと検査用電極Pを低針圧で接触さ
せるだけでもフリッティング現象を利用して検査用電極
Pの絶縁被膜Oを破って検査用プローブ12Aと検査用
電極Pを電気的に接触させることができるため、被検査
体の電気的特性検査を確実に行うことができる。しか
も、検査用プローブ12Aは0.1gという極めて低い
針圧で検査用電極Pを傷つけることなく検査用電極Pと
電気的に接触をさせることができるため、被検査体の歩
留りを高めることができると共に検査用プローブ12A
の寿命を延ばすことができる。また、検査用プローブ1
2Aは0.1g以下の針圧で検査できるため、例えばボ
ンディングワイヤ等で立てただけの単純なプローブでも
確実に検査を行うことができる。更に、本実施形態によ
れば、検査用電極Pから削り屑が発生することがないた
め、被検査体を削り屑により汚染したり、検査用プロー
ブ12Aに削り屑が付着したりすることがなく、歩留り
を更に高めることができると共に、検査用プローブ12
Aのクリーニングも不要となって検査効率を高めること
ができる。
ブ12Aに掛かる針圧が低いため、針先及び梁構造の自
由度が大きくなる。即ち、検査用プローブ12Aのコン
タクト開始から方向のバラツキを吸収するためのプロー
ブの移動量(オーバードライブ)を大きく取ることがで
きる。また、同一の針圧を得るための梁の長さを短くす
ることができ、プローブの高密度化が可能になる。ま
た、検査用プローブ12Aの針先形状によって接触の安
定性に影響が出ることが少ないため、針先に特別の形状
加工(ピラミッド形状等)が不要になる。
電源として使用できる場合には、図5に示すようにフリ
ッティング用プローブ22Bを接地するリレー回路を設
ければ良い。即ち、検査用プローブ22Aはテスタ23
の電圧電源(図示せず)に接続されている。フリッティ
ング用プローブ22Bはリレースイッチ24Fに接続さ
れている。リレースイッチ24Fの制御にはテスタ23
内のI/Oドライブを使用することができる。テスタ2
3を使用してフリッティングを行うことができるか否か
はテスタ23の電源電流容量に依存する。ソフト面では
テスタ23のプログラムにフリッティング用のプログラ
ムを追加するだけで良く、ハード面ではリレー回路を追
加するだけで良い。本実施形態においても上記実施形態
と同様の作用効果を期することができる。
ィング特性の関係について図6に示す測定装置を用いて
検証し、その結果を図7〜図18に示した。図6は本実
施例に用いられた測定装置である。プローブ51とウエ
ハWの電極の間の荷重(針圧)は電子天秤52によって
測定した。電源53によって印加された電流と電圧の測
定には電流計54、電圧計55を用いた。また、フリッ
ティングの波形の測定にはA/D変換器56、57を利
用し、電流及び電源電圧をそれぞれ測定し、記録した。
プローブ51のZ方向の制御には最大変位量が100μ
mのピエゾステージ58を用いた。ピエゾステージ58
はピエゾドライバ59を介して操作した。また、電子天
秤52、電源53、電流計54、電圧計55、A/D変
換器56、57及びピエゾステージ58は全て通信回線
(GPIB、RS−232C)を介してコンピュータ6
0に接続され、コンピュータ60を介して印加電圧、ス
テージ位置の制御等を行い、測定結果を逐次記録するよ
うにした。測定は電圧制御、電圧測定、電流測定のルー
プを繰り返して行い、この時のループの速度はほぼ10
回/秒であった。A/D変換器56、57を用いて高周
波での測定を行い、各A/D変換器56、57はそれぞ
れを流れる電源電流、電源電圧を測定した。A/D変換
器56、57の変換値は、これらの変換値と電流計5
4、電圧計55の測定値との関係を求め、ぞれぞれ電流
計54、電圧計55の測定値を用いて補正した。
って行った。 ピエゾステージ58を駆動し、プローブ51とウエハ
Wの電極を近づける。この時の針圧は電子天秤52を介
してモニターする。針圧が設定針圧を超えた時点でピエ
ゾステージ58を停止し、この時点での針圧を接触荷重
とする。 電源53をステップ状に印加し、電流または電圧を発
生させる。この直前にA/D変換器56、57を始動さ
せ、変換値を記録する。A/D変換器56、57のメモ
リにはこのステップ状の電圧印加の前後の様子を記録す
る。 電圧印加後、1mA以上の電流が流れれば、これをフ
リッティングと看做す。電流が流れなければ、一旦印加
電圧を0に戻し、設定電圧を2倍にしての測定を再度
行う。 フリッティングが起こった後、電流を1mAに設定し
て電圧を測定する。この値から計算される抵抗値を接触
抵抗とする。 印加電圧を0にした後、ピエゾステージ58を駆動し
てプローブ51と電極を引き離す。この時に測定される
荷重の最小値を引き離し力とする。 コンタクト位置を変えて〜の測定を繰り返す。
1g 電流コントロールモード(I) 設定電流:10mA、100mA、250mA 針圧:0.1g、0.02g、0.005g、0.00
1g プローブ材料:タングステン(W)、ベリリウム−銅
合金(BeCu) パラジウム(Pd) 電極:アルミニウム(Al)
設定電圧を種々変更した時の電圧、電流の経時変化を測
定し、フリッティング前後の電圧、電流の波形を求めた
結果、3つの代表的なパターン波形が得られた。その結
果を図7〜図9に示した。
0.01gの針圧を掛けて制限電流を10mAに設定し
た状態で、電流をコントロールしてA/D変換器56、
57を用いて電流及び電圧を測定し、フリッティングを
起こした時の電流(同図に実線で示す)と電圧(同図に
破線で示す)の波形を示す図である。この図はフリッテ
ィング現象の典型的な波形を示している。この図によれ
ば、電圧が絶縁破壊を起こす電圧(フリッティング電
圧)に達したところでフリッティングが起こって電流が
流れ、抵抗が下がる。電流の最大値は電流リミッタで1
0mAに設定されているが、電流リミッタが働くまでに
時間が掛かるために瞬間的に大きな電流が流れることが
判る。即ち、電流が流れ始める瞬間には6Vの電圧が掛
かって170mAを超える電流が流れ、電流が流れ始め
るのとほぼ同時に電流リミッタが作動して電圧が下が
り、電流が制限電流の設定値の10mAになっているこ
とが判る。
0.1gの針圧を掛けて制限電流を250mAに設定
し、電圧を5Vに設定した状態で、電流をコントロール
してA/D変換器56、57を用いて電流及び電圧を測
定し、フリッティングを起こした時の電流(同図に実線
で示す)と電圧(同図に破線で示す)の波形を示す図で
ある。この図によれば、フリッティング後、電圧と電流
が比例して変化していることが判る。このことから絶縁
膜は図7で示す電気的破壊ではなく、機械的破壊である
ことが判る。
0.02gの針圧を掛けて制限電流を250mAに設定
し、電圧を30Vに設定した状態で、電流をコントロー
ルしてA/D変換器56、57を用いて電流及び電圧を
測定し、フリッティングを起こした時の電流(同図に実
線で示す)と電圧(同図に破線で示す)の波形を示す図
である。この図によれば、フリッティング時の電流が制
限電流に達していないため、フリッティング後には電圧
と電流が比例して上昇し、制限電流に達した時点で電
圧、電流が一定値を示していることが判る。
超えた瞬間の電圧値のことを云う。プローブの材料とし
て、W、BeCu、Pdを用いて、それぞれのプローブ
の針圧とフリッティング電圧との関係を求め、その結果
を図10〜図12に示した。図10〜図12は、縦軸は
全体を1とした場合の度数の割合を示し、Wプローブ、
BeCuプローブ、Pdプローブにおけるフリッティン
グ電圧の分布を針圧によって分けて示した。各プローブ
にはそれぞれ0.001g(×印で示す)、0.005
g(△印で示す)、0.02g(○印で示す)及び0.
1g(□印で示す)の針圧を掛けた。図10はWプロー
ブ、図11はBeCuプローブ、図12はPdプローブ
の結果を示している。
が小さい時には13Vと5V付近の2箇所にフリッティ
ング電圧が分布している。針圧が大きくなるに連れて全
体的にピークが低電圧側にシフトすると同時に、1V以
下のところにピークが現れる。針圧が0.1gになると
13V以上のピークがなくなり、1V以下でも電流が流
れ始め、5Vのところのピークが約3Vのところにシフ
トしているように観える。
る。 絶縁膜は2種類あり、一つの絶縁膜は5V程度の破壊
電圧を要し、もう一つの絶縁膜はおそらく8V(=13
V−5V)程度の破壊電圧を要することが判った。ま
た、後者の絶縁被膜は介在する場合と介在しない場合の
あることが判った。 針圧が大きくなると、低い電圧でフリッティングする
確率が高くなり、0.1gの針圧では8Vの破壊電圧を
示す絶縁被膜は存在しないことが判った。また、針圧が
大きくなると1V以下にピークが現れるが、これは絶縁
破壊ではなく、機械的な破壊によるものと考えられる。 絶縁被膜はAlの酸化膜、プローブ材料の酸化膜ある
いは水等の汚染層が考えられる。 また、針圧を0.1gにすると5V以下でほぼ確実に
フリッティングが起こると考えられる。
たフリッティング時の最大電流と接触抵抗を測定し、そ
の結果を図13〜図15に示した。図13〜図15はぞ
れそれぞれWプローブ、BeCuプローブ及びPdプロ
ーブの最大電流と接触抵抗の関係を示している。ここで
最大電流とはフリッティングの瞬間に流れる電流の最大
値のことを云い、接触抵抗とはフリッティング後に電流
を1mAに設定した時の接触抵抗値のことを云う。各図
において、□は電圧コントロールモードによる測定結
果、△は電流コントロールモードによる測定結果を示し
ている。
がる傾向が観られる。Wプローブ、BeCuプローブの
場合には0.5Aを超える最大電流が流れると抵抗が1
Ω以下に下がっていることが判る。また、電流が同じ場
合にはWプローブとBeCuプローブがほぼ同じ接触抵
抗値を示し、PdプローブがWプローブ及びBeCuプ
ローブの1.5倍の接触抵抗値を示している。これらの
ことから、低い接触抵抗を得る条件としてはフリッティ
ングの最大電流が大きくすれば良いことが判った。
出する瞬間)における電圧(フリッティング電圧)と電
流の関係を示す。この時のプロットは25Ωの線上にあ
るが、これは回路抵抗と一致した。また、図17はフリ
ッティング電圧と最大電流の関係を示している。図17
によれば、フリッティング時に流れる電流(図16で示
す電流)が制限電流より小さい時にはフリッティング
後、電流は制限電流に達するまで増加する(図9参
照)。フリッティング電圧が大きい時にはフリッティン
グの瞬間の電流が最大電流になっている。本実施例では
電源の容量から最大電流が300mAであったが、50
0mA以上の電流を流せる電源を用いれば、図13〜図
15に示したように1Ω以下の接触抵抗を安定して得る
ことができると考えられる。
ーブを電極に近づける測定を行った。これによって接触
部に掛かる電圧を制御することができる。30Vの電圧
を掛けた場合、フリッティングの瞬間には電流リミッタ
を大きく超える電流を流すことができた。この結果、図
示してないが図13〜図15に示す結果と良く一致し、
最大電流が大きいほど接触抵抗を小さくできることが判
った。
定し、この結果を図18〜図20に示した。図18はW
プローブ、図19はBeCuプローブ、図20はPdプ
ローブに関するものである。図18〜図20に示す結果
によれば、接触抵抗が大きい時には引き離し力は小さい
が、接触抵抗が小さくなるに従って引き離し力が大きく
なることが判った。このことは、真の接触部分の面積に
関係していると考えられる。真の接触部分では金属同士
が接合しているため、これを引き離す力は面積に比例す
る一方、接触面積が大きくなると接触抵抗が小さくなる
小さくなると考えられる。同一の接触抵抗ではPdプロ
ーブの引き離し力が最も大きく、BeCuプローブ、W
プローブの順に小さくなる。
れるものではなく、フリッティング現象を生じさせる回
路構成を有するものであれば、本発明に包含される。ま
た、上記実施例では針圧が0.001〜0.1gまで変
化させた場合について説明したが、本発明は、この範囲
の針圧に制限されるものではなく、現状の針圧(針圧=
10〜20g/1本)より小さく、フリッティング現象
が得られる針圧であれば良く、特定の針圧範囲に制限さ
れるものではない。また、上記実施例ではフリッティン
グ時の最大電流が大きいほどプローブと電極間の接触抵
抗が低くなる点について説明したが、フリッティング時
の電流は小さくても良く、本発明はフリッティング現象
を得られる電流であれば、特定の電流範囲に制限される
ものではない。
明によれば、針圧を格段に小さくすることができ、ひい
ては検査用電極のダメージを無くすると共にプローブの
寿命を延ばしてプローブを繰り返し使用することがで
き、しかもプローブのクリーニングを行う必要がなく検
査効率を高めることができる検査方法及び検査装置を提
供することができる。
リッティング装置の原理図である。
一実施形態を示す構成図である。
である。
象により検査用プローブと検査用電極を電気的に接触さ
せる状態を示す説明図で、(a)は検査用プローブ及び
フリッティング用プローブが検査用電極に接触し、電圧
が印加された状態を示す図、(b)はフリッティング現
象により検査用プローブと検査用電極が電気的に接触し
た状態を示す図である。
相当する図である。
た測定装置である。
圧の波形を示す図である。
の波形を示す図である。
い場合の電流及び電圧の波形を示す図である。
関係を示すグラフである。
圧との関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
すグラフである。
係を示すグラフである。
示すグラフである。
ブのフリッティング電圧と電流の関係を示すグラフであ
る。
ブのフリッティング電圧と最大電流の関係を示すグラフ
である。
抵抗と引き離し力の関係を示すグラフである。
の接触抵抗と引き離し力の関係を示すグラフである。
触抵抗と引き離し力の関係を示すグラフである。
極を電気的に接触させる状態を示す説明図で、(a)は
プローブと検査用電極を接触させた状態を示す図、
(b)はスクラブによりプローブと検査用電極が電気的
に接触した状態を示す図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 検査用電極にプローブを電気的に接触さ
せて被検査体の電気的特性検査を行う検査方法におい
て、フリッティング現象を利用して上記検査用電極の絶
縁被膜を破って上記プローブと上記検査用電極を電気的
に接触させるコンタクト工程を有することを特徴とする
検査方法。 - 【請求項2】 上記コンタクト工程は、上記プローブを
検査用電極に接触させる工程と、上記プローブと上記検
査用電極間に電圧を印加して所定の電位傾度を形成する
工程と、上記電位傾度が大きくなって生じるフリッティ
ング現象によって上記検査用電極の絶縁被膜を破って上
記プローブと上記検査用電極間で通電させる工程とを有
することを特徴とする請求項1に記載の検査方法。 - 【請求項3】 上記コンタクト工程は、上記プローブと
これとは別に設けられた第2のプローブとを一つの検査
用電極に一緒に接触させる工程と、両プローブ間に電圧
を印加して所定の電位傾度を形成する工程と、上記電位
傾度が大きくなって生じるフリッティング現象によって
上記検査用電極の絶縁被膜を破って上記両プローブ間で
通電させる工程と、第2のプローブを電気的に切り離す
工程とを有することを特徴とする請求項1に記載の検査
方法。 - 【請求項4】 テスタからの指示に基づいて検査用電極
にプローブを電気的に接触させて被検査体の電気的特性
検査を行う検査装置において、上記プローブと上記検査
用電極との間に電圧を印加してこれら両者間の電位傾度
によりフリッティング現象を生じさせる印加手段と、上
記プローブと上記検査用電極間の通電電流を制限する電
流制限手段と、上記各手段を制御する制御手段とを備え
たことを特徴とする検査装置。 - 【請求項5】 テスタからの指示に基づいて検査用電極
にプローブを電気的に接触させて被検査体の電気的特性
検査を行う検査装置において、上記プローブとこれとは
別に設けられ且つ上記プローブと一緒に上記一つの検査
用電極に接触する第2のプローブと、上記プローブと第
2のプローブ間に電圧を印加する時の上記両プローブ間
の電位傾度によりフリッティング現象を生じさせて上記
検査用電極の絶縁被膜を破る印加手段と、上記プローブ
と第2のプローブ間の通電電流を制限する電流制限手段
と、第2のプローブを電気的に切り離す切換手段と、上
記各手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
る検査装置。 - 【請求項6】 上記制御手段と上記テスタを通信回線で
結んだことを特徴とする請求項4または請求項5に記載
の検査装置。 - 【請求項7】 上記切換手段以外の各手段を上記テスタ
に設けたことを特徴とする請求項5に記載の検査装置。 - 【請求項8】 上記プローブ及び/または第2のプロー
ブは、タングステン、パラジウム、ベリリウム−銅合金
のいずれか一つからなることを特徴とする請求項6〜請
求項9のいずれか1項に記載の検査装置。
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