JP2020012685A - プローブ、検査治具、及び検査装置 - Google Patents

プローブ、検査治具、及び検査装置 Download PDF

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Abstract

【課題】微細な検査点に二つのプローブを接触させることが容易なプローブ、及びそれを用いた検査治具、検査装置を提供する。【解決手段】プローブPrは、略棒状の形状を有するプローブPrであって、検査対象物100に設けられた検査点101に接触させるための略円柱状の先端部Paと、先端部とは反対側の略円柱状の基端部Pbと、扁平な帯状形状を有し、先端部Paと基端部Pbとを繋ぐように延設された本体部Pcとを備え、先端部Paには、プローブPrの軸心と傾斜して交差する先端面Pfが形成されている。【選択図】図7

Description

本発明は、検査に用いられるプローブ、検査治具、及び検査装置に関する。
従来、回路基板上の配線パターンは、その回路基板に載置されるICその他の半導体や電気部品に電気信号を伝達したり、液晶やプラズマパネルに電気信号を与えたりするために、低抵抗である必要があり、基板に形成された配線パターンの抵抗値を測定してその良否を検査している。配線パターンの抵抗値は、検査対象となる配線パターンの二箇所に設けられた検査点に、それぞれ一つずつプローブを接触させ、そのプローブ間に所定レベルの測定用電流を流すことによりそのプローブ間に生じる電圧を測定することによって、オームの法則を用いて測定される。
しかし、上記のように、配線パターンの二検査点それぞれに、一つずつ接触させたプローブを測定用電流の供給と電圧の測定とに共用すると、プローブと検査点との間の接触抵抗が測定電圧に影響を与え、抵抗値の測定精度が低下するという不都合がある。そこで、各検査点に、それぞれ電流供給用プローブと電圧測定用プローブとを接触させる。そして、各検査点に接触させた一対の電流供給用プローブ間に測定用電流を供給し、各検査点にそれぞれ接触させた一対の電圧測定用プローブ間に生じた電圧を測定する。このような測定方法によって、プローブと検査点との間の接触抵抗の影響を抑制して高精度に抵抗値を測定する方法が、四端子測定法として知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−184374号公報
上記のように、四端子測定法を用いて配線パターンの検査を行う場合、電流供給用プローブ及び電圧測定用プローブの二つのプローブを検査点毎に接触させる必要がある。一方、近年、回路基板の微細化が進み、検査点となるパッドや電極等が小さくなった結果、一つの検査点に二つのプローブを接触させることが困難になっている。
本発明の目的は、微細な検査点に二つのプローブを接触させることが容易なプローブ、及びそれを用いた検査治具、検査装置を提供することである。
本発明に係るプローブは、略棒状の形状を有するプローブであって、検査対象物に設けられた検査点に接触させるための略円柱状の先端部と、前記先端部とは反対側の基端部と、扁平な帯状(ribbon)形状を有し、前記先端部と前記基端部とを繋ぐように延設された本体部とを備え、前記先端部には、前記プローブの軸心と傾斜して交差する先端面が形成されている。
この構成によれば、プローブの先端部に、プローブの軸心と傾斜して交差する先端面が形成されているので、先端面の頂部、すなわちプローブの頂部が軸心からずれた位置に位置することになる。従って、このプローブを二本、頂部同士が最も近づくように相隣接する向きに並べて検査点に接触させるようにすれば、頂部同士の距離を両プローブの軸心間の距離よりも短くすることができる。その結果、微細な検査点に二つのプローブを接触させることが容易となる。さらに、先端部と基端部とが、扁平な帯状形状を有する本体部によって連結されているので、このプローブを撓ませると、帯状形状の厚み方向に撓むことになる。そうすると、プローブの撓み方向によって、プローブの回転角度が規定される。その結果、頂部同士が最も近づくように相隣接する向きに一対のプローブを位置させることが容易となる。
また、前記先端面における側方の両縁部には、前記先端部の周面と連なる先窄まりの面取り面が形成されていることが好ましい。
プローブの軸心と傾斜して交差する先端面が、略円柱状の先端部が平坦に切断された形状の場合、先端面における、軸心に対して左右の先端側の両縁部は、先端部の周面となす角度が鋭角となる。そのため、先端面における側方先端側の両縁部の厚みが薄くなる結果、強度が低下して削れたり、その削れた部分がパーティクルとなって検査対象物を汚損したりするおそれがある。そこでこの構成によれば、先端面における側方の両縁部がいわゆる面取り加工されて、先端部の周面と連なる先窄まりの面取り面が形成されているので、先端面の縁部が削れたり、その削れた部分がパーティクルとなって検査対象物を汚損したりするおそれが低減される。
また、前記先端面の幅方向と、前記本体部における前記帯状形状の幅方向とが略同一方向であることが好ましい。
この構成によれば、プローブを撓まして保持した場合に帯状形状の厚み方向に撓みが生じるので、プローブの向き(回転角)を規定することができる。そして、先端面の幅方向と、帯状形状の幅方向とが略同一方向であるので、先端面が撓み方向に向くことになる。その結果、二本のプローブを、頂部同士が最も近づくように相隣接する向きに並べることが容易となる。
また、前記先端面の幅方向と、前記本体部における前記帯状形状の幅方向とが略直交することが好ましい。
この構成によれば、プローブを撓まして保持した場合に帯状形状の厚み方向に撓みが生じるので、プローブの向き(回転角)を規定することができる。そして、先端面の幅方向と、帯状形状の幅方向とが略直交するので、先端面が撓み方向に対して直交する方向に向くことになる。その結果、二本のプローブを、頂部同士が最も近づくように相隣接する向きに並べることが容易となる。
また、前記本体部は、前記帯状形状の幅広面に対して略直交する方向に突出するように湾曲していることが好ましい。
この構成によれば、予めプローブが湾曲した形状を有するので、支持部材にプローブを組み付ける組み立て作業時に、プローブの先端面を、頂部同士が最も近接して相隣接する正しい向きに組み付けることが容易になる。
また、本発明に係る検査治具は、上述のプローブを複数と、前記複数のプローブのうち互いに隣接する二本ずつの前記プローブを対にして、前記帯状形状の幅広面に対して略直交する方向であって、かつ同一方向に前記一対のプローブを撓ませた状態で、前記一対のプローブ同士で前記先端面の頂部同士が最も近づくように相隣接する向きに前記複数のプローブを保持する保持部材とを備える。
この構成によれば、保持部材によって、一対のプローブが、頂部同士が最も近づくように相隣接する向きに並べて保持されるので、頂部同士の距離が両プローブの軸心間の距離よりも短くなる。その結果、微細な検査点に二つのプローブを接触させることが容易となる。
また、前記基端部は前記軸心と直交する幅方向の寸法が前記幅方向と直交する厚み方向よりも大きく、前記保持部材は、前記複数のプローブの前記基端部がそれぞれ挿入される規制孔が形成された規制プレートを備え、前記各規制孔の、深さ方向に直交する第一方向の長さが前記基端部の前記幅方向の寸法よりも大きく、前記第一方向と直交する第二方向の長さが前記基端部の前記幅方向の寸法よりも小さいことが好ましい。
この構成によれば、規制孔内に基端部が嵌まり込むことによって、プローブの回転が阻止されるので、一対のプローブを、頂部同士が最も近づくように相隣接する向きに並べて保持することが容易となる。
また、本発明に係る検査治具は、略棒状の形状を有し、検査対象物に設けられた検査点に接触させるための略円柱状の先端部と、前記先端部とは反対側の基端部と、前記先端部と前記基端部とを繋ぐように延設された本体部とを備え、前記先端部には前記棒状の軸心と傾斜して交差する先端面が形成され、前記基端部は前記軸心と直交する幅方向の寸法が前記幅方向と直交する厚み方向よりも大きい複数のプローブと、前記複数のプローブのうち互いに隣接する二本ずつの前記プローブを対にして、前記一対のプローブ同士で前記先端面の頂部同士が最も近づくように相隣接する向きに前記複数のプローブを保持する保持部材とを備え、前記保持部材は、前記複数のプローブの前記基端部がそれぞれ挿入される規制孔が形成された規制プレートを備え、前記各規制孔の、深さ方向に直交する第一方向の長さが前記基端部の前記幅方向の寸法よりも大きく、前記第一方向と直交する第二方向の長さが前記基端部の前記幅方向の寸法よりも小さい。
この構成によれば、保持部材によって、一対のプローブが、頂部同士が最も近づくように相隣接する向きに並べて保持されるので、頂部同士の距離が両プローブの軸心間の距離よりも短くなる。その結果、微細な検査点に二つのプローブを接触させることが容易となる。さらに、規制孔内に基端部が嵌まり込むことによって、プローブの回転が阻止されるので、一対のプローブを、頂部同士が最も近づくように相隣接する向きに維持することが容易となる。
また、前記先端面の幅方向と、前記基端部の幅方向とが略同一方向であることが好ましい。
この構成によれば、一対のプローブを、頂部同士が最も近づくように相隣接する向きに並べたとき、当該一対のプローブにおける基端部の幅方向は、互いに平行となる。その結果、当該一対のプローブにおける基端部同士の間隔が拡がるので、当該一対のプローブの間隔を狭めることが容易となる。
また、前記各規制孔の、前記第二方向の長さは、前記本体部の最大幅よりも大きいことが好ましい。
この構成によれば、プローブの先端部側を規制孔に差し込んで本体部を挿通させ、さらにプローブを差し込んで基端部を規制孔内に位置させることができるので、検査治具の組立が容易である。
また、前記規制プレートは、前記基端部の先端が突出する背面を有し、前記各規制孔は、前記背面から所定距離離間した位置に配置されていることが好ましい。
この構成によれば、規制プレートの背面から所定距離離れた位置、すなわち基端部の先端からより離れた基端部の位置に位置することになる。その結果、基端部の先端付近ぎりぎりの位置でプローブの回転を規制する場合と比べて、基端部が規制孔から離脱してプローブが回転するおそれが低減される。
また、本発明に係る検査装置は、上述の検査治具と、前記プローブを前記検査点に接触させることにより得られる電気信号に基づき、前記検査対象物の検査を行う検査処理部とを備える。
この構成によれば、微細な検査点に二つのプローブを接触させることが容易なので、四端子測定法による検査を行うことが容易となる。
このような構成のプローブ、検査治具、及び検査装置は、微細な検査点に二つのプローブを接触させることが容易となる。
本発明の一実施形態に係る検査治具を備えた検査装置の構成を概略的に示す概念図である。 本発明の一実施形態に係る検査治具を備えた検査装置の別の一例を概略的に示す概念図である。 図1、図2に示すプローブの一例の正面図と側面図である。 図1、図2に示すプローブの一例の正面図と側面図である。 図3,図4に示すプローブの先端部分の拡大図である。 図1に示す検査治具、第一ピッチ変換ブロック、及び第二ピッチ変換ブロックの断面図である。 図1、図2に示す検査治具における支持部材及びプローブの構成の一例を示す断面図である。 予め湾曲加工されたプローブの一例を示す正面図と側面図である。 予め湾曲加工されたプローブの一例を示す正面図と側面図である。 図7に示す支持部材及びプローブの別の一例を示す断面図である。 図1、図2に示すプローブの別の一例の側面図と正面図である。 図7に示す支持部材及びプローブの構成の別の一例を示す断面図である。 図12におけるXIII−XIII線断面図である。
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。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。
(第一実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る検査治具を備えた検査装置1の構成を概略的に示す概念図である。検査装置1は検査装置の一例に相当している。図1に示す検査装置1は、検査対象物100に形成された回路を検査するための検査装置である。
検査対象物100は、例えば半導体ウェハである。検査対象物100は、例えばシリコンなどの半導体基板に、複数の半導体チップに対応する回路が形成されている。なお、検査対象物は、半導体チップ、CSP(Chip size package)、半導体素子(IC:Integrated Circuit)等の電子部品であってもよく、その他電気的な検査を行う対象となるものであればよい。
図1に示す検査装置1は、検査部4と、試料台6と、検査処理部8とを備えている。試料台6の上面には、検査対象物100が載置される載置部6aが設けられており、試料台6は、検査対象の検査対象物100を所定の位置に固定するように構成されている。
載置部6aは、例えば昇降可能にされており、試料台6内に収容された検査対象物100を検査位置に上昇させたり、検査済の検査対象物100を試料台6内に格納したりすることが可能にされている。また、載置部6aは、例えば検査対象物100を回転させて、オリエンテーション・フラットを所定の方向に向けることが可能にされている。また、検査装置1は、図略のロボットアーム等の搬送機構を備え、その搬送機構によって、検査対象物100を載置部6aに載置したり、検査済の検査対象物100を載置部6aから搬出したりする。
検査部4は、検査治具3、第一ピッチ変換ブロック51、第二ピッチ変換ブロック52、及び接続プレート53を備えている。検査治具3は、検査対象物100に複数のプローブPrを接触させて検査するための治具であり、例えば、いわゆるプローブカードとして構成されている。
検査対象物100には、複数のチップが形成されている。各チップには、複数のパッドやバンプ等の検査点が形成されている。検査治具3は、検査対象物100に形成された複数のチップのうち一部の領域(例えば図1にハッチングで示す領域、以下、検査領域と称する)に対応して、検査領域内の各検査点に対応するように、複数のプローブPrを保持している。
検査領域内の各検査点にプローブPrを接触させて当該検査領域内の検査が終了すると、載置部6aが検査対象物100を下降させ、試料台6が平行移動して検査領域を移動させ、載置部6aが検査対象物100を上昇させて新たな検査領域にプローブPrを接触させて検査を行う。このように、検査領域を順次移動させつつ検査を行うことによって、検査対象物100全体の検査が実行されるようになっている。
なお、図1は、検査装置1の構成の一例を、発明の理解を容易にする観点から簡略的及び概念的に示した説明図であり、プローブPrの本数、密度、配置や、検査部4及び試料台6の各部の形状、大きさの比率、等についても、簡略化、概念化して記載している。例えば、プローブPrの配置の理解を容易にする観点で、一般的な半導体検査装置よりも検査領域を大きく強調して記載しており、検査領域はもっと小さくてもよく、もっと大きくてもよい。
接続プレート53は、第二ピッチ変換ブロック52を着脱可能に構成されている。接続プレート53には、第二ピッチ変換ブロック52と接続される図略の複数の電極が形成されている。接続プレート53の各電極は、例えば図略のケーブルや接続端子等によって、検査処理部8と電気的に接続されている。第一ピッチ変換ブロック51及び第二ピッチ変換ブロック52は、プローブPr相互間の間隔を、接続プレート53の電極ピッチに変換するためのピッチ変換部材である。
検査治具3は、後述する先端部Paと基端部Pbとを有する複数のプローブPrと、複数のプローブPrを、先端部Pa又は基端部Pbを検査対象物100へ向けて保持する支持部材31とを備えている。
第一ピッチ変換ブロック51には、各プローブPrの基端部Pb又は先端部Paと接触して導通する後述の電極511が設けられている。検査部4は、接続プレート53、第二ピッチ変換ブロック52、及び第一ピッチ変換ブロック51を介して、検査治具3の各プローブPrを、検査処理部8と電気的に接続したり、その接続を切り替えたりする図略の接続回路を備えている。
これにより、検査処理部8は、接続プレート53、第二ピッチ変換ブロック52、及び第一ピッチ変換ブロック51を介して、任意のプローブPrに対して検査用信号を供給したり、任意のプローブPrから信号を検出したりすることが可能にされている。第一ピッチ変換ブロック51及び第二ピッチ変換ブロック52の詳細については後述する。
また、検査装置は半導体検査装置に限られず、例えば基板を検査する基板検査装置であってもよい。
図2は、本発明の一実施形態に係る検査治具を備えた検査装置1aの構成を概略的に示す概念図である。図2に示す検査装置1aは、検査対象物100の一例である基板に形成された回路パターンを検査する基板検査装置である。
検査対象物100は、例えばプリント配線基板、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、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、タッチパネル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電極板であってもよく、半導体ウェハ、半導体チップ、CSP(Chip size package)等の半導体基板であってもよく、種々の基板であってよい。なお、検査対象物は、基板に限らず、例えば半導体素子(IC:Integrated Circuit)等の電子部品であってもよく、その他電気的な検査を行う対象となるものであればよい。
図2に示す検査装置1aは、検査部4U,4Dと、基板固定装置6bと、検査処理部8とを備えている。基板固定装置6bは、検査対象の検査対象物100を所定の位置に固定するように構成されている。検査部4U,4Dは、検査治具3U,3Dを備えている。検査部4U,4Dは、図略の駆動機構によって、検査治具3U,3Dを、互いに直交するX,Y,Zの三軸方向に移動可能にされ、さらに検査治具3U,3Dを、Z軸を中心に回動可能にされている。
検査部4Uは、基板固定装置6bに固定された検査対象物100の上方に位置する。検査部4Dは、基板固定装置6bに固定された検査対象物100の下方に位置する。検査部4U,4Dは、検査対象物100に形成された回路パターンを検査するための検査治具3U,3Dを着脱可能に構成されている。検査治具3U,3Dは、半導体ウェハ等を検査するための、いわゆるプローブカードであってもよい。以下、検査部4U,4Dを総称して検査部4と称する。
検査治具3U,3Dは、それぞれ、後述する先端部Paと基端部Pbとを有する複数のプローブPrと、複数のプローブPrを、先端部Paを検査対象物100へ向けて保持する支持部材31と、ベースプレート321とを備えている。ベースプレート321には、各プローブPrの基端部Pbと接触して導通する図略の電極が設けられている。検査部4U,4Dは、ベースプレート321の各電極を介して各プローブPrの基端部Pbを、検査処理部8と電気的に接続したり、その接続を切り替えたりする図略の接続回路を備えている。
プローブPrは、全体として略棒状の形状を有している。支持部材31には、プローブPrを支持する複数の貫通孔が形成されている。各貫通孔は、検査対象となる検査対象物100の配線パターン上に設定された検査点の位置と対応するように配置されている。これにより、プローブPrの先端部Paが検査対象物100の検査点に接触するようにされている。例えば、複数のプローブPrは、格子の交点位置に対応するように配設されている。当該格子の桟に相当する方向が、互いに直交するX軸方向及びY軸方向と一致するようにされている。検査点は、例えば配線パターン、半田バンプ、接続端子等とされている。
検査治具3U,3Dは、プローブPrの配置が異なる点と、検査部4U,4Dへの取り付け方向が上下逆になる点を除き、互いに同様に構成されている。以下、検査治具3U,3Dを総称して検査治具3と称する。検査治具3は、検査対象の検査対象物100に応じて取り替え可能にされている。
図3、図4は、図1、図2に示すプローブPrの一例であるプローブPr1,Pr2の側面図Aと正面図Bを示している。以下、プローブPr1,Pr2を総称してプローブPrと称する。図3、図4に示すプローブPrは、全体として略棒状の形状を有している。プローブPrは、略円柱状の先端部Paと、先端部Paとは反対側の略円柱状の基端部Pbと、扁平な帯状(ribbon)形状を有し、先端部Paと基端部Pbとを繋ぐように延設された本体部Pcとを備えている。
プローブPrは、導電性を有する金属材料等の、例えば略円柱形状の線材(ワイヤー)を、プレス加工等により扁平な帯状形状に加工した部分を本体部Pcとし、その両側のプレスされていない部分を先端部Pa及び基端部Pbとして用いることができる。先端部Paには、プローブPrの軸心C(長手方向)と傾斜して交差する先端面Pfが形成されている。
本体部Pcが扁平な帯状形状にされていることによって、本体部Pcは、幅広面Fwと直交する方向(厚さT方向)には撓みやすく、幅W方向には撓み難くされている。
先端部Pa及び基端部Pbの直径Dは、例えば20μm〜100μmであり、例えば略50μmである。本体部Pcの幅Wは、例えば50μm〜110μmであり、例えば略70μmである。本体部Pcの厚さTは、例えば10μm〜90μmであり、例えば略30μmである。
図3に示すプローブPr1は、先端面Pfの幅方向Kが、本体部Pcの帯状形状の幅W方向と略同一(平行)である。図4に示すプローブPr2は、先端面Pfの幅方向Kが、本体部Pcの帯状形状の幅W方向と略直交している。
図5は、図3,図4に示すプローブPrの先端部Paの先端部分の拡大図である。先端部Paの先端面Pfにおける側方の両縁部には、先端部Paの周面Psと連なる先窄まりの面取り面Faが形成されている。
例えば、略円柱状の先端部Paの先端を、斜めに切断又は切削して傾斜面Fcを形成し、その傾斜面Fcの角を面取り加工して面取り面Faを形成することによって、先端面Pfを形成することができる。
なお、先端面Pfには、必ずしも面取り面Faが形成されていなくてもよい。しかしながら、例えば傾斜面Fcをそのまま先端面Pfとした場合、傾斜面Fcの角部に薄く剛性の低い部分ができる。そのため、基板検査にプローブPrを用いた際に、剛性の低い部分が削れて検査点に当接する先端部Paの頂部Ppの形状が変形したり、削れた部分がパーティクルとなって検査対象物100を汚損したりするおそれがある。従って、先端面Pfには、面取り面Faが形成されていることがより好ましい。
先端面Pf両側の面取り面Fa同士が頂部Ppでなす角度は、50度〜70度程度であり、例えば略60度である。
図6は、図1に示す検査治具3、第一ピッチ変換ブロック51、及び第二ピッチ変換ブロック52の断面図である。なお、図2に示す検査装置1aの場合は、図6に示す第一ピッチ変換ブロック51及び第二ピッチ変換ブロック52の代わりに、ベースプレート321が取り付けられる。
図6では、検査治具3と第一ピッチ変換ブロック51とを分離した状態で示している。検査側支持体32は、検査対象物100と対向して配置される対向面F1を有している。電極側支持体33は、第一ピッチ変換ブロック51の下面と密着される背面F2を有している。背面F2からは、プローブPrの基端部Pbの頂部Pdpが僅かに突出している。
第一ピッチ変換ブロック51及び第二ピッチ変換ブロック52は、それぞれ、例えば軸方向に扁平な略円筒形状を有している。背面F2に密着される第一ピッチ変換ブロック51の下面には、各プローブPrの頂部Pdpの配置に対応して、複数の電極511が形成されている。第一ピッチ変換ブロック51の上面には、複数の電極511よりも間隔を拡げて配置された複数の電極が形成されている。第一ピッチ変換ブロック51の、下面の電極511と上面の電極とは、配線512で接続されている。
第二ピッチ変換ブロック52の下面には、第一ピッチ変換ブロック51上面の電極配置に対応して、複数の電極が形成されている。第二ピッチ変換ブロック52の上面には、上述の接続プレート53の電極配置に対応して形成された複数の電極362が形成されている。第二ピッチ変換ブロック52の下面の電極と上面の電極362とは、配線361で接続されている。
これにより、検査治具3、第一ピッチ変換ブロック51、及び第二ピッチ変換ブロック52を組み立てて、第二ピッチ変換ブロック52を接続プレート53に取り付けることによって、検査処理部8が、各プローブPrに対して信号を入出力することが可能になる。
第一ピッチ変換ブロック51及び第二ピッチ変換ブロック52は、例えば、MLO(Multi-Layer Organic)又はMLC(Multi-Layer Ceramic)等の多層配線基板を用いて構成することができる。
図7は、図1、図2に示す検査治具3(3U)における支持部材31の構成の一例を示す断面図である。図7は、図1、図2に示す支持部材31を、X−Z平面で切断した断面を示している。図7では、検査対象物100の検査点101にプローブPrの頂部Ppを接触させた状態を示している。検査治具3Uにおける支持部材31については図示を省略している。図7に示すプローブPr1a,Pr1bは上述のプローブPr1であり、プローブPr2a,Pr2bは上述のプローブPr2である。
支持部材31は、検査対象物100と対向して配置される検査側支持体32と、この検査側支持体32の検査対象物100側とは反対側に対向配置される電極側支持体33と、これらの検査側支持体32および電極側支持体33を所定距離隔てて互いに平行に保持する連結部材34とを備えている。
検査側支持体32は、対向プレート322と案内プレート323とが積層されることにより構成されている。対向プレート322は、検査対象物100と対向して配置される対向面F1を有している。対向プレート322は、案内プレート323に対してボルト等の脱着可能な固定手段によって一体に固定されている。
検査側支持体32には、プローブPrの先端部Paが挿通される複数のプローブ挿通孔324が形成されている。各プローブ挿通孔324は、検査対象物100に設けられた複数の検査点101に対してそれぞれプローブPrの頂部Ppを案内する。
電極側支持体33は、支持プレート331と、スペーサプレート332とがこの順に、対向面F1とは反対側から積層されて構成されている。支持プレート331における、対向面F1とは反対側の面は、背面F2とされている。電極側支持体33には、複数のプローブ挿通孔324と対応する複数のプローブ支持孔333が形成されている。プローブ支持孔333には、プローブPrの基端部Pbが挿入されている。基端部Pbの先端が、背面F2からわずかに突出するようにされている。これにより、各プローブPrの基端部Pbが、上述の電極に当接されて、検査処理部8と導通接続可能にされている。
複数のプローブPrは二本ずつ対にされている。一対のプローブPrのうち、一方が四端子測定法における電流供給用プローブとして用いられ、他方が電圧測定用プローブとして用いられる。図7においては、破線で囲んだ二本のプローブPr1a,Pr1bが一対にされており、二本のプローブPr2a,Pr2bが一対にされている。
一対のプローブPr1a,Pr1bはX軸方向に隣接している。一対のプローブPr2a,Pr2bは、図7において紙面奥行き方向(Y軸方向)に隣接しており、プローブPr2bは、プローブPr2aの後ろに隠れている。
一対のプローブPr1a,Pr1bは、支持部材31によって、互いに微少間隔を空けて、先端面Pfの頂部Pp同士が最も近づくように相隣接する向きに保持されている。一対のプローブPr2a,Pr2bは、支持部材31によって、互いに微少間隔を空けて、先端面Pfの頂部Pp同士が最も近づくように相隣接する向きに保持されている。
互いに対応するプローブ挿通孔324とプローブ支持孔333とは、対向面F1と平行な方向(Z軸と直交する方向)に、所定距離ずれた位置に配置されている。これにより、互いに対応するプローブ挿通孔324に基端部Pbが挿入され、プローブ支持孔333に先端部Paが挿入されたプローブPrは、そのずれによって、湾曲する。
プローブPrは、湾曲されることによってバネ性を生じる。その結果、検査点101に対してプローブPrの頂部Ppを弾性的に接触させることができ、接触安定性を向上させることができる。
プローブPrの本体部Pcは、扁平な帯状形状にされているため、上述のように、幅広面Fwと直交する方向(厚さT方向)には撓みやすく、幅W方向には撓み難くい。そのため、プローブ挿通孔324とプローブ支持孔333とのずれによってプローブPrを湾曲させると、各プローブPrは、プローブ挿通孔324とプローブ支持孔333とのずれ方向に対して幅広面Fwが垂直になるように、略自動的に向きが揃えられる。
従って、図7に示すように、一対のプローブPr1a,Pr1bを、ずれ方向(X軸方向)に隣接させて、先端面Pfの頂部Pp同士が最も近づくように相隣接する向きに向きを揃えて支持部材31に挿通して撓ませると、以後、その向きのままプローブPr1a,Pr1bが回転することがないので、先端面Pfの頂部Pp同士が最も近づくように相隣接する向きに、容易に保持したまま維持することができる。
同様に、一対のプローブPr2a,Pr2bを、ずれ方向と直交する方向(Y軸方向)に隣接させて、先端面Pfの頂部Pp同士が最も近づくように相隣接する向きに向きを揃えて支持部材31に挿通して撓ませると、以後、その向きのままプローブPr2a,Pr2bが回転することがないので、先端面Pfの頂部Pp同士が最も近づくように相隣接する向きに、容易に保持したまま維持することができる。
一対のプローブPr1a,Pr1b、及び一対のプローブPr2a,Pr2bを、先端面Pfの頂部Pp同士が最も近づくように相隣接する向きに保持すると、図7に示すように、一対のプローブPr1a,Pr1bの頂部Pp同士の間隔は、プローブPr1a,Pr1bの軸心間の距離より短くなる。同様に、一対のプローブPr2a,Pr2bの頂部Pp同士の間隔は、プローブPr2a,Pr2bの軸心間の距離より短くなる。その結果、微細な検査点101に二つのプローブPrを接触させることが容易となる。
なお、支持部材31は、一対のプローブPrを、先端面Pfの頂部Pp同士が最も近づくように相隣接する向きに保持すればよく、プローブPrは、必ずしもプローブPr1のように、先端面Pfの幅方向Kが、本体部Pcの帯状形状の幅W方向と略同一(平行)でなくてもよく、プローブPr2のように、先端面Pfの幅方向Kが、本体部Pcの帯状形状の幅W方向と略直交していなくてもよい。
しかしながら、プローブPrを、プローブPr1,Pr2とすることによって、支持部材31は、一対のプローブPrを、ずれ方向(撓み方向)と、平行(X軸方向)又は垂直(Y軸方向)に配置すればよいので、支持部材31によって、先端面Pfの頂部Pp同士が最も近づくように相隣接する向きに保持することが容易である。
また、必ずしも図3、図4に示すプローブPr1,Pr2を、プローブ挿通孔324とプローブ支持孔333との位置のずれによって湾曲させる例に限らない。プローブPr1,Pr2は、予め湾曲加工された後に、図7に示すプローブPr1a,Pr1b,Pr2a,Pr2bのように、支持部材31に取り付けられてもよい。
図8、図9は、予め湾曲加工されたプローブPr1a,Pr1b,Pr2a,Pr2bを示す側面図Aと正面図Bである。図7に示すように、一対のプローブPr1a,Pr1bは、同じ方向に湾曲させた状態で、先端面Pfの向く方向が互いに逆方向になる。同様に、一対のプローブPr2a,Pr2bも、同じ方向に湾曲させた状態で、先端面Pfの向く方向が逆方向になる。
従って、プローブPr1a,Pr1bを、図8に示すように、先端面Pfの向く方向が互いに逆方向になるように本体部Pcを湾曲加工する。同様に、プローブPr2a,Pr2bを、図9に示すように、先端面Pfの向く方向が互いに逆方向になるように本体部Pcを湾曲加工する。
本体部Pcの湾曲加工は、例えば、本体部Pcを扁平な帯状形状にプレス加工する際に、本体部Pcが湾曲した金型を用いることによって、同時に湾曲させることができる。
プローブPr1a,Pr1b,Pr2a,Pr2bを、予め本体部Pcが湾曲した形状に加工しておくことによって、支持部材31の組み立て作業時に、プローブPr1a,Pr1b,Pr2a,Pr2bの先端面Pfを、頂部Pp同士が最も近接して相隣接する正しい向きに組み付けることが容易になる。
また、検査対象物100を検査するためにプローブPr1a,Pr1b,Pr2a,Pr2bの頂部Ppを、検査点101に圧接した際に、頂部Ppに圧力が加わると、プローブPr1a,Pr1b,Pr2a,Pr2bを回転させる力が作用する場合がある。このような場合であっても、予め本体部Pcが湾曲した形状とされていることによって、プローブPr1a,Pr1b,Pr2a,Pr2bが回転し難くなる。
その結果、頂部Ppの検査点101への接触時に頂部Ppが動いて接触が不安定になったり、先端面Pfの向きが変わってしまったりすることが防止され、先端面Pfを正しい向きに保持しつつ、頂部Ppを検査点101へ接触させる安定性が向上する。
検査処理部8は、例えば電源回路、電圧計、電流計、及びマイクロコンピュータ等を備えている。検査処理部8は、図略の駆動機構を制御して検査部4U,4Dを移動、位置決めさせ、検査対象物100の各検査点101に、一対のプローブPr1a,Pr1b、又は一対のプローブPr2a,Pr2bを接触させる。これにより、各検査点101に、四端子測定法のための電流供給用プローブと電圧測定用プローブとを接触させ、各プローブPrを介して各検査点101と、検査処理部8とが電気的に接続される。
この状態で、検査処理部8は、電流供給用プローブを介して測定対象の二つの検査点101間に電流を供給し、電圧測定用プローブを介してその二つの検査点101間の電圧を測定する。その供給電流と測定電圧に基づいて、オームの法則により、当該二つの検査点101間の抵抗値を算出する。検査処理部8は、このようにして各検査点101間の抵抗値を検出することによって、検査対象物100の検査を実行する。
図10は、図7に示す支持部材31及びプローブPr1a,Pr1bの別の一例を示す断面図であり、図8に示すプローブPr1a,Pr1bの別の一例を示している。図10に示すように、プローブPr1a,Pr1bは、基端部Pbに近づくほど互いの距離が増大する方向に湾曲していてもよい。プローブPr1a,Pr1bを、図10に示すような形状としても、図7、図8に示すプローブPr1a,Pr1bと同様の効果を得ることができる。
(第二実施形態)
次に、本発明の第二実施形態に係る検査装置1bについて説明する。検査装置1bは、例えば、半導体検査装置又は基板検査装置であり、検査装置1,1aと同様図1、図2で示される。検査装置1bは、検査装置1aとは、支持部材31aの構成と、プローブPrの形状とが異なる。検査装置1bは、その他の点では検査装置1,1aと同様に構成されているのでその説明を省略し、以下、以下本実施の形態の特徴的な点について説明する。
図11は、図1、図2に示すプローブPrの一例であるプローブPr3の側面図Aと正面図Bとを示している。図11に示すプローブPr3は、全体として略棒状の形状を有している。プローブPrは、略円柱状の先端部Paと、先端部Paとは反対側の基端部Pdと、先端部Paと基端部Pdとを繋ぐように延設された本体部Peとを備えている。本体部Peは、例えば略円柱状の棒状形状を有している。
基端部Pdは、軸心と直交する幅方向の寸法(幅Wd)が、幅方向及び軸心と直交する厚み方向の厚さTdよりも大きい扁平な形状を有している。幅Wdは、例えば110μm程度とすることができ、厚さTdは、例えば35μm程度とすることができる。先端面Pfの幅方向Kと、基端部Pdの幅Wdの方向とは、略同一方向とされている。基端部Pdの頂部Pdpは例えば曲面形状とされている。なお、頂部Pdpとしては、種々の形状が採用可能であり、その形状は特定の形状に限定されない。
図12は、図7に示す支持部材及びプローブの構成の別の一例を示す断面図である。図12は、図1、図2に示す支持部材31aを、X−Z平面で切断した断面の一部を示している。
図12に示す支持部材31aは、電極側支持体33aの構成が支持部材31における電極側支持体33とは異なる。支持部材31aは、その他の点では電極側支持体33と同様に構成されているのでその説明を省略し、以下、以下電極側支持体33aの特徴的な点について説明する。
電極側支持体33aは、規制プレート335と、支持プレート331と、スペーサプレート332とがこの順に、対向面F1とは反対側から積層されて構成されている。規制プレート335における、対向面F1とは反対側の面が、背面F2とされている。
規制プレート335には、複数のプローブ挿通孔324と対応する複数の貫通孔336が形成されている。支持プレート331には、複数のプローブ挿通孔324と対応する複数のプローブ支持孔333aが形成されている。スペーサプレート332には、複数のプローブ挿通孔324と対応する複数のプローブ支持孔333bが形成されている。プローブ支持孔333aとプローブ支持孔333bとが連通されて、プローブ支持孔333となる。
貫通孔336、プローブ支持孔333a、及びプローブ支持孔333bが相互に連通されるように配置されることによって、これらが連通された連通孔337にプローブPr3を挿入可能にされている。貫通孔336、プローブ支持孔333a、及びプローブ支持孔333bの中心が、少しずつずれた状態で配置されている。これにより、連通孔337の全体が対向面F1の直交方向に対して傾斜するように形成されている。その結果、連通孔337に挿通されたプローブPr3の基端部Pd付近が、対向面F1の直交方向に対して傾斜する。
プローブPr3は、連通孔337とプローブ挿通孔324とに挿通され、支持部材31aによって、撓みやすいように傾斜した状態で支持される。そして、互いに隣接する一対のプローブPr3が、支持部材31aによって、互いに微少間隔を空けて、先端面Pfの頂部Pp同士が最も近づくように相隣接する向きに保持されている。
なお、必ずしもプローブPr3を傾斜させる必要はなく、貫通孔336、プローブ支持孔333a、及びプローブ支持孔333bの中心位置が一致していてもよい。また、連通孔337とプローブ挿通孔324の中心位置も一致していてもよい。
貫通孔336は、背面F2側から順に、スペーサ孔36、規制孔35、及び大径孔37が、同心で連通されて構成されている。
図13は、図12におけるXIII−XIII線断面図である。図13に示す規制孔35は、孔本体部351と、孔本体部351の内壁面が、孔本体部351よりも小径の半円筒状に凹没した拡張孔部352と、孔本体部351の内壁面における、拡張孔部352とは反対側に、孔本体部351よりも小径の半円筒状に凹没した拡張孔部353とを含んでいる。
図12においては、規制孔35の拡張孔部352に基端部Pdが入り込んだ状態の断面を示している。
拡張孔部352と拡張孔部353とが対向する対向方向が第一方向の一例に相当し、その対向方向及び規制孔35の深さ方向と直交する方向が第二方向の一例に相当している。規制孔35における第一方向の長さL1は、基端部Pdの幅Wdよりも大きい。規制孔35における第二方向の長さL2は、幅Wdよりも小さく、かつ本体部Peの直径Dすなわち最大幅よりも大きい。拡張孔部352,353の幅L3は、基端部Pdの厚さTdよりも大きい。
長さL1が幅Wdよりも大きく、幅L3が厚さTdよりも大きいので、基端部Pdの幅方向両端部を、拡張孔部352,353によって受け入れ可能にされている。また、規制孔35の長さL2は、幅Wdよりも小さくされているので、基端部Pdの幅方向両端部が拡張孔部352,353内に受け入れられた状態で、プローブPr3が回転しようとすると、基端部Pdと拡張孔部352,353の内壁とが干渉する。
その結果、連通孔337とプローブ挿通孔324とに支持されたプローブPr3の回転が阻止されるので、支持部材31aは、一対のプローブPr3を、先端面Pfの頂部Pp同士が最も近づくように相隣接する向きに配置することが容易である。頂部Pp同士が最も近づくように一対のプローブPr3を配置することができれば、微細な検査点に二つのプローブを接触させることが容易となる。
また、長さL2が直径Dよりも大きければ、プローブPr3の先端部Paを、背面F2側から規制孔35に差し込んで本体部Peを挿通させ、さらにプローブPr3を差し込んで基端部Pdを規制孔35内に位置させることができるので、検査治具の組立が容易である。
なお、長さL2は、本体部Peの直径Dよりも小さくてもよい。この場合、プローブPr3の基端部Pdを、背面F2とは反対側から規制孔35に差し込むようにすればよい。
なお、必ずしも先端面Pfの幅方向Kと、基端部Pdの幅Wdの方向とは略同一である必要はない。しかしながら、もし仮に、先端面Pfの幅方向Kと、基端部Pdの幅Wdの方向とが略同一方向ではなかった場合、本体部Peの直径Dよりも大きな幅Wdが、一対のプローブPr3の隣接方向に向くため、基端部Pd同士の干渉を避けるために隣接間隔を大きくする必要が生じる。そのため、隣接間隔の小さな一対の検査点に対して一対のプローブPr3を接触させることが困難になる。
従って、先端面Pfの幅方向Kと、基端部Pdの幅Wdの方向とを略同一方向にすることは、一対のプローブPr3の隣接間隔(図13における左右方向の隣接間隔)を短くすることが容易になる点で、より好ましい。
また、スペーサ孔36を備えることによって、規制孔35の位置が、スペーサ孔36の深さ分、背面F2から所定距離離れた位置、すなわち頂部Pdpからより離れた基端部Pdの位置に位置することになる。その結果、頂部Pdp付近ぎりぎりの位置で、プローブPr3の回転を規制する場合と比べて、基端部Pdが規制孔35から離脱してプローブPr3が回転するおそれが低減される。スペーサ孔36の深さ、すなわち所定距離は、例えば0.2mm程度とすることができる。
なお、規制プレート335はスペーサ孔36を備えていなくてもよく、規制孔35が規制プレート335を貫通していてもよい。また、プローブ支持孔333a,333bは、孔径一定で各プレートを貫通する孔であってもよい。また、電極側支持体33aは、支持プレート331、スペーサプレート332を備えず、規制プレート335のみで電極側支持体33aが構成されていてもよい。
プローブ支持孔333aは、規制プレート335側から順に、小径部38と、小径部38よりも大径の大径部39とが同心に連通されて構成されている。プローブ支持孔333bは、支持プレート331側から順に、大径部40と、大径部40よりも小径の小径部41とが同心に連通されて構成されている。
なお、プローブPr3における本体部Peを、扁平な帯状形状を有する本体部Pcと入れ替えた構成としてもよい。本体部Peを本体部Pcと入れ替えたプローブPr3は、上述のプローブPr2,Pr3の場合と同様の効果を加重的に得られる。
図13に示す規制孔35は、例えば樹脂材料等により構成された規制プレート335に対して、ドリル加工によって形成することができる。具体的には、規制プレート335にドリル加工によって拡張孔部352,353に対応する貫通孔を二つ形成し、この二つの貫通孔よりも大径の孔本体部351を、その二つの貫通孔と重なるように形成することによって規制孔35を形成することができる。また、加工手段は機械ドリルに限られず、例えばレーザ加工であってもよい。また、規制プレート335は、例えばフィルム部材によって構成されていてもよく、例えばレーザ加工によって、フィルム部材に規制孔35を形成してもよい。
1,1a,1b 検査装置
3,3U,3D 検査治具
4,4U,4D 検査部
6 試料台
6a 載置部
6b 基板固定装置
8 検査処理部
31,31a 支持部材
32 検査側支持体
33,33a 電極側支持体
34 連結部材
35 規制孔
36 スペーサ孔
37 大径孔
38 小径部
39 大径部
40 大径部
41 小径部
100 検査対象物
101 検査点
321 ベースプレート
322 対向プレート
323 案内プレート
324 プローブ挿通孔
331 支持プレート
332 スペーサプレート
333,333a,333b プローブ支持孔
335 規制プレート
336 貫通孔
337 連通孔
351 孔本体部
352 拡張孔部
352,353 拡張孔部
361,512 配線
362,511 電極
A 側面図
B 正面図
C 軸心
D 直径
F1 対向面
F2 背面
Fa 面取り面
Fc 傾斜面
Fw 幅広面
K 幅方向
L1,L2 長さ
L3 幅
Pa 先端部
Pb,Pd 基端部
Pc,Pe 本体部
Pf 先端面
Pp,Pdp 頂部
Pr,Pr1,Pr2,Pr1a,Pr1b,Pr2a,Pr2b,Pr3 プローブ
Ps 周面
W,Wd 幅

Claims (12)

  1. 略棒状の形状を有するプローブであって、
    検査対象物に設けられた検査点に接触させるための略円柱状の先端部と、
    前記先端部とは反対側の基端部と、
    扁平な帯状形状を有し、前記先端部と前記基端部とを繋ぐように延設された本体部とを備え、
    前記先端部には、前記プローブの軸心と傾斜して交差する先端面が形成されているプローブ。
  2. 前記先端面における側方の両縁部には、前記先端部の周面と連なる先窄まりの面取り面が形成されている請求項1に記載のプローブ。
  3. 前記先端面の幅方向と、前記本体部における前記帯状形状の幅方向とが略同一方向である請求項1又は2に記載のプローブ。
  4. 前記先端面の幅方向と、前記本体部における前記帯状形状の幅方向とが略直交する請求項1又は2に記載のプローブ。
  5. 前記本体部は、前記帯状形状の幅広面に対して略直交する方向に突出するように湾曲している請求項1〜4のいずれか1項に記載のプローブ。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のプローブを複数と、
    前記複数のプローブのうち互いに隣接する二本ずつの前記プローブを対にして、前記帯状形状の幅広面に対して略直交する方向であって、かつ同一方向に前記一対のプローブを撓ませた状態で、前記一対のプローブ同士で前記先端面の頂部同士が最も近づくように相隣接する向きに前記複数のプローブを保持する保持部材とを備える検査治具。
  7. 前記基端部は前記軸心と直交する幅方向の寸法が前記幅方向と直交する厚み方向よりも大きく、
    前記保持部材は、前記複数のプローブの前記基端部がそれぞれ挿入される規制孔が形成された規制プレートを備え、
    前記各規制孔の、深さ方向に直交する第一方向の長さが前記基端部の前記幅方向の寸法よりも大きく、前記第一方向と直交する第二方向の長さが前記基端部の前記幅方向の寸法よりも小さい請求項6に記載の検査治具。
  8. 略棒状の形状を有し、検査対象物に設けられた検査点に接触させるための略円柱状の先端部と、前記先端部とは反対側の基端部と、前記先端部と前記基端部とを繋ぐように延設された本体部とを備え、前記先端部には前記棒状の軸心と傾斜して交差する先端面が形成され、前記基端部は前記軸心と直交する幅方向の寸法が前記幅方向と直交する厚み方向よりも大きい複数のプローブと、
    前記複数のプローブのうち互いに隣接する二本ずつの前記プローブを対にして、前記一対のプローブ同士で前記先端面の頂部同士が最も近づくように相隣接する向きに前記複数のプローブを保持する保持部材とを備え、
    前記保持部材は、前記複数のプローブの前記基端部がそれぞれ挿入される規制孔が形成された規制プレートを備え、
    前記各規制孔の、深さ方向に直交する第一方向の長さが前記基端部の前記幅方向の寸法よりも大きく、前記第一方向と直交する第二方向の長さが前記基端部の前記幅方向の寸法よりも小さい検査治具。
  9. 前記先端面の幅方向と、前記基端部の幅方向とが略同一方向である請求項7又は8に記載の検査治具。
  10. 前記各規制孔の、前記第二方向の長さは、前記本体部の最大幅よりも大きい請求項7〜9のいずれか1項に記載の検査治具。
  11. 前記規制プレートは、前記基端部の先端が突出する背面を有し、
    前記各規制孔は、前記背面から所定距離離間した位置に配置されている請求項7〜10のいずれか1項に記載の検査治具。
  12. 請求項6〜11のいずれか1項に記載の検査治具と、
    前記プローブを前記検査点に接触させることにより得られる電気信号に基づき、前記検査対象物の検査を行う検査処理部とを備える検査装置。
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