JPWO2009072341A1 - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

プローブ装置に設けられたプローブカードの回路基板の下面側に、検査用接触構造体が取り付けられる。検査用接触構造体は、中間体と、当該中間体の上面に取り付けられた上面弾性シートと、中間体の下面に取り付けられた下面弾性シートを備えた３層構造を有している。回路基板と検査用接触構造体の間には、ピッチ変換基板が設けられている。ピッチ変換基板の上面には、下面弾性シートの導電部と被検査体との接触圧力を一定の圧力に維持するアクチュエータが設けられている。

Description

本発明は、被検査体の電気的特性を検査するプローブ装置に関する。

例えば半導体ウェハ上に形成されたＩＣ、ＬＳＩなどの電子回路の電気的特性の検査は、例えばプローブ装置を用いて行われる。プローブ装置は、例えば回路基板や複数のプローブピンを有するプローブカードと、これらプローブピンに対向して配置され、ウェハを保持する載置台とを有している。そしてこれら複数のプローブピンを、載置台に保持されたウェハ上の電子回路の各電極パットに電気的に接触させることにより、電子回路の電気的特性の検査が行われている。このため、プローブピンは、ウェハ上の各電極パットの位置に合わせて配置する必要がある。

しかしながら、近年は、電子回路のパターンの微細化が進み、電極パットが微細化し、また電極パットの間隔がさらに狭くなっているため、電極パットに接触させる、より微細で狭ピッチの検査用接触部が要求されている。そこで、例えばプローブピンの代わりに検査用接触構造体を用いることが提案されている（特許文献１）。この検査用接触構造体は、例えば中間のシート状のコネクターとその上下面に取り付けられた弾性シートにより構成されている。これら弾性シートは、絶縁部となるシートの一面から複数の弾性を有する複数の導電部が突出したもので、導電部を極めて微細で狭ピッチに形成することができる。また、弾性シートには、被接触体に対する凹凸吸収性や衝撃吸収性等を確保するため、例えば弾性を有するゴム製シートが用いられる。

そして、この弾性シートがウェハの電極パットに接触することで電子回路の電気的特性の検査が行われる。この検査の際、通常、載置台の高さを制御することによって弾性シートと電極パットとの所望の接触を実現している。
日本国特開２００６−１９４６２０号公報

しかしながら、上記の検査用接触構造体を用いて電子回路の電気的特性の検査を繰り返し行うと、弾性シートが劣化してしまう。そうすると、従来のように載置台の高さで弾性シートと電極パットの接触を制御した場合、弾性シートの劣化前と劣化後では、弾性シートと電極パットの接触圧力が異なることがある。その結果、弾性シートと電極パットとの間で接触不良が生じることがあった。

また、検査用接触構造体と電極パットとの接触圧力を検出し、当該接触圧力を制御することによって、弾性シートと電極パットの接触を制御しようとしても、リアルタイムの接触圧力の検出が難しく、上記と同様の接触不良が生じることがあった。

さらに、検査用接触構造体として、カンチレバー構造であって、先端部分に金属からなる接触子を有するプローブを用いることがあるが、この場合も上記と同様の問題が生じることがあった。例えば検査を繰り返し行うと、接触子の先端が磨耗してしまう。そうすると、接触子の磨耗前と磨耗後では、接触子と電極パットの接触圧力が異なることがある。その結果、接触子と電極パットとの間で接触不良が生じることがあった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、被検査体の電気的特性の検査において、検査用接触構造体と被検査体を安定的に接触させることを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、被検査体の電気的特性を検査するプローブ装置であって、回路基板と、前記回路基板の被検査体側に設けられ、検査時に当該被検査体と前記回路基板との間の電気的な導通を図る検査用接触構造体と、前記回路基板と前記検査用接触構造体の間に設けられ、当該検査用接触構造体を支持する支持部材と、を有し、前記支持部材の上面には、前記検査用接触構造体と前記被検査体の接触圧力を一定の圧力に維持するアクチュエータが設けられていることを特徴としている。

本発明に使用されるアクチュエータは、空気や電力等により一定方向に一定の圧力を発生させるもので、圧力の作用点の位置によらず当該圧力を一定に発生させることができる。本発明によれば、検査用接触構造体の支持部材の上面に前記アクチュエータが設けられているので、被検査体の検査時に検査用接触構造体と被検査体が接触する際、アクチュエータにより、被検査体が任意の位置で停止した状態で一定の接触圧力が得られる。この場合、被検査体の停止位置（検査用接触構造体の位置）により接触圧力は変化しない。このように検査用接触構造体にかかる圧力を常に一定にすることができるので、例えば検査用接触構造体の下面に弾性シートを設けて弾性シートと被検査体を接触させる場合に、被検査体の検査を繰り返し行って弾性シートが劣化しても、検査用接触構造体と被検査体を安定的に接触させることができる。また例えば検査用接触構造体としてカンチレバー構造のプローブを用いてプローブの接触子と被検査体を接触させる場合に、被検査体の検査を繰り返し行って接触子が磨耗しても、検査用接触構造体と被検査体を安定的に接触させることができる。

前記検査用接触構造体と前記被検査体が接触する際の一定の圧力を制御する制御部を有し、前記制御部は、前記検査用接触構造体の抵抗値が所定の値になるように前記アクチュエータ内の圧力を制御してもよい。

前記検査用接触構造体の抵抗値を測定する抵抗測定器をさらに有し、前記制御部は、前記抵抗測定器によって測定された前記検査用接触構造体の抵抗値に基づいて、当該測定された抵抗値が前記所定の値になるように前記アクチュエータ内の圧力を制御してもよい。

前記検査用接触構造体の少なくとも下面には、検査時に前記被検査体に接触する弾性シートが設けられていてもよい。また、この検査用接触構造体は、平板状の中間体と、当該中間体の上下の両面に取り付けられた弾性シートを備えた３層構造を有していてもよい。さらに、前記回路基板には電子回路の複数の接続端子が設けられ、前記支持部材は、前記回路基板の複数の接続端子の間隔を変更するピッチ変換基板であってもよい。

前記検査用接触構造体は、前記支持部材に片持ち支持される梁部と、前記梁部の自由端部から前記被検査体側に延伸し、検査時に前記被検査体に接触する接触子と、を有していてもよい。

前記回路基板の上方には、当該回路基板を固定する固定部材が設けられ、前記アクチュエータは、前記回路基板を貫通し、前記固定部材に固定されていてもよい。

別な観点による本発明は、被処理体の電気的特性を検査するプローブ装置であって、回路基板と、前記回路基板の被検査体側に設けられ、検査時に当該被検査体と前記回路基板との間の電気的な導通を図る検査用接触構造体と、前記検査用接触構造体に対向するように被検査体を保持する保持部材と、を有し、前記保持部材の下面には、前記検査用接触構造体と前記被検査体の接触圧力を一定の圧力に維持するアクチュエータと、を有することを特徴としている。

前記検査用接触構造体の少なくとも下面には、検査時に前記被検査体に接触する弾性シートが設けられていてもよい。また、この前記検査用接触構造体は、平板状の中間体と、当該中間体の上下の両面に取り付けられた弾性シートを備えた３層構造を有していてもよい。

前記検査用接触構造体は、前記支持部材に片持ち支持される梁部と、前記梁部の自由端部から前記被検査体側に延伸し、検査時に前記被検査体に接触する接触子と、を有していてもよい。

前記アクチュエータは、複数設けられていてもよい。

前記複数のアクチュエータのそれぞれの上下方向の位置に基づいて、前記被検査体が水平になるように制御する制御部を有していてもよい。

前記制御部は、前記検査用接触構造体と前記被検査体が接触する際の一定の圧力を制御してもよい。

本発明によれば、被検査体の電気的特性の検査において、検査用接触構造体と被検査体を安定的に接触させることができる。

本実施の形態にかかるプローブ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 接触圧力と検査回数の関係を示したグラフである。 検査用接触構造体の構成を示す縦断面の説明図である。 他の形態にかかるプローブ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 他の形態にかかるプローブ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 抵抗値と検査回数との関係を示したグラフである。 抵抗値と接触圧力との関係を示したグラフである。 他の形態にかかるプローブ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 他の形態にかかるプローブ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 他の形態にかかるプローブ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 プローブの構成の概略を示す側面図である。 他の形態にかかるプローブ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 他の形態にかかるプローブ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 他の形態にかかるプローブ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。

符号の説明

１ プローブ装置
２ プローブカード
３ 載置台
３ａ チャック
３ｂ 基台
１０ 回路基板
１１ 検査用接触構造体
１２ ピッチ変換基板
１４ アクチュエータ
１５ ホルダ
１５ａ 外周ホルダ
１５ｂ スティフナ
２０ 中間基板
２１ 上面弾性シート
２２ 下面弾性シート
３０ 導電部
４０ 導電部
８０ アクチュエータ
１００ 制御部
２００ 抵抗測定器
３００ プローブ
３０１ 支持部材
３１１ 梁部
３１２ 接触子
３２０ 抵抗測定器
３３０ アクチュエータ
Ｕ 電極パット
Ｗ ウェハ

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかるプローブ装置１の構成の概略を示す縦断面図である。

プローブ装置１には、例えばプローブカード２と、被検査体としてのウェハＷを載置する載置台３が設けられている。プローブカード２は、載置台３の上方に配置されている。

プローブカード２は、例えば載置台３に載置されたウェハＷに検査用の電気信号を送るための回路基板１０と、回路基板１０の下面側に装着され、ウェハＷの電極パットＵに接触して回路基板１０とウェハＷとの間の電気的な導通を図る検査用接触構造体１１を備えている。回路基板１０と検査用接触構造体１１との間には、検査用接触構造体１１を支持する支持部材としてのピッチ変換基板１２が設けられている。ピッチ変換基板１２の上面には、押え部材１３を介して、検査用接触構造体１１とウェハＷの電極パットＵの接触圧力を一定の圧力に維持するアクチュエータ１４が設けられている。

回路基板１０は、その外周部を保持する固定部材としてのホルダ１５によって固定され、ホルダ１５は、回路基板１０の外周を保持する外周ホルダ１５ａと回路基板１０の上方であって、外周ホルダ１５ａに固定されたスティフナ１５ｂを有している。回路基板１０は、図示しないテスタに電気的に接続されており、テスタからの検査用の電気信号を下方の検査用接続構造体１１に対し送受信することができる。回路基板１０は、例えば略円盤状に形成されている。回路基板１０の内部には、電子回路が形成され、回路基板１０の下面には、当該電子回路の複数の接続端子１０ａが形成されている。

ピッチ変換基板１２は、その上面と回路基板１０の下面との間に設けられた支持部材１６により支持されている。ピッチ変換基板１２の上面には、複数の上部端子１２ａが設けられている。上部端子１２ａは、回路基板１０下面の接続端子１０ａの配置に対応するように形成されている。ピッチ変換基板１２の上部端子１２ａと、上部端子１２ａに対応する回路基板１０の接続端子１０ａとの間には、当該上部端子１２ａ、１０ａ間の電気的導通を図るためのポゴピン１７が設けられている。ピッチ変換基板１２の下面には、上面の上部端子１２ａより狭いピッチで下部端子１２ｂが設けられている。下面の下部端子１２ｂは上面の上部端子１２ａと同数設けられ、上面の上部端子１２ａと対応する下面の下部端子１２ｂはそれぞれ接続されている。このようにピッチ変換基板１２は、検査用接触構造体１１を支持すると共に、回路基板１０の接続端子１０ａの間隔を変更することができる。なお、ピッチ変換基板１２は、例えば方形に形成され、例えばセラミック基板などにより構成されている。

ピッチ変換基板１２の上面中央には、押え部材１３を介してアクチュエータ１４が設けられている。アクチュエータ１４は、回路基板１０を貫通し、回路基板１０の上方に設けられたスティフナ１５ｂに固定されている。アクチュエータ１４は、図示しない圧力制御部に接続されている。アクチュエータ１４の図示しないピストンロッドは上下方向に移動可能で、アクチュエータ１４内は、圧力制御部から供給された空気の流量や電力量によって、ピストンロッドの停止位置にかかわらず常に一定の圧力に保たれている。そして、例えば検査時に検査用接触構造体１１がウェハＷの電極パットＵに接触する際にも、その接触圧力を一定の圧力に保つことができる。なお、一定の接触圧力は、後述する検査用接触構造体１１の上面弾性シート２１及び下面弾性シート２２の材質及び厚み、導電部３０の径及び個数等に基づいて、アクチュエータ１４に接続された制御部１００において制御される。この制御部１００は、ウェハＷの電極パットＵの検査を繰り返し行うことにより上面弾性シート２１及び下面弾性シート２２が劣化して、例えば図２に示すように接触圧力が低下した場合でも（図２中の点線）、圧力制御部からの空気の流量や電力量を調整することによって、接触圧力が一定になるように制御する（図２中の実線）。

検査用接触構造体１１は、図３に示すように、例えば中間体としての平板状の中間基板２０と、中間基板２０の上面に取付けられた上面弾性シート２１と、中間基板２０の下面に取付けられた下面弾性シート２２を備えており、３層構造を有している。

下面弾性シート２２は、例えば方形に形成され、例えば全体が弾性を有する絶縁材である例えばゴムシートにより形成されている。下面弾性シート２２には、導電性を有する複数の導電部３０が形成されている。導電部３０は、ゴムシートの一部に導電性粒子が密に充填されて形成されている。導電部３０は、例えば被検査体であるウェハＷの電極パットＵの配置に対応するように形成されている。各導電部３０は、例えば弾性シート２２を上下方向に貫通し弾性シート２２の上下の両面から凸状に突出しており、四角柱形状を有している。下面弾性シート２２の導電部３０以外の部分、つまり導電部３０同士を接続する部分は、ゴムシートのみからなる絶縁部３１になっている。

上面弾性シート２１は、例えば方形に形成され、全体が弾性を有する絶縁材である例えば上記下面弾性シート２２と同じゴムシートにより形成されている。上面弾性シート２１には、導電性を有する複数の導電部４０が形成されている。導電部４０は、ゴムシートの一部に導電性粒子が密に充填されて形成されている。複数の導電部４０は、シート面内において分布に偏りがないように均一に配置されている。導電部４０は、例えばピッチ変換基板１２下面の下部端子１２ｂの配置に対応するように形成されている。各導電部４０は、例えば上面弾性シート２１を上下方向に貫通し上面弾性シート２１の上下の両面から凸状に突出している。上面弾性シート２１の導電部４０以外の部分は、絶縁部４１になっている。なお、本実施の形態において、上面弾性シート２１の導電部４０の寸法や絶縁部４１の厚みは、例えば上述の下面弾性シート２２の導電部３０、絶縁部３１と同じに設定されている。

中間基板２０は、例えば上面弾性シート２１及び下面弾性シート２２よりも厚い方形の平板形状に形成されている。中間基板２０は、例えばシリコン基板やガラス基板などにより構成され、ウェハＷと同程度の熱膨張率を有している。また、中間基板２０は、上面弾性シート２１及び下面弾性シート２２に比べて高い剛性を有している。中間基板２０には、図３に示すように下面から上面に通じる複数の通電路５０が形成されている。通電路５０は、例えば中間基板２０の厚み方向の垂直方向に向けて直線状に形成されている。通電路５０の上端部には、上部端子５０ａが形成され、通電路５０の下端部には、下部端子５０ｂが形成されている。中間基板２０の通電路５０は、例えば下面弾性シート２２の導電部３０及び上面弾性シート２１の導電部４０と１対１で対応する位置に形成されている。これにより、通電路５０の下部端子５０ｂと下面弾性シート２２の導電部３０が対応している。また、通電路５０の上部端子５０ａと上面弾性シート２１の導電部４０が対応している。

下面弾性シート２２は、その外周部を囲む金属フレーム６０に固定されている。金属フレーム６０は、例えばウェハＷと同じ熱膨張率を有する例えば鉄−ニッケル合金（Ｆｅ−Ｎｉ合金）により形成されている。金属フレーム６０は、下面弾性シート２２の外周部に沿った四角の枠形状を有している。

金属フレーム６０は、例えば弾性を有するシリコーン製の接着剤６１により、中間基板２０の外周部の下面に接着されている。これにより、下面弾性シート２２の各導電部３０が中間基板２０の通電路５０の下部端子５０ｂに接触されている。

上面弾性シート２１は、その外周部を囲む金属フレーム７０に固定されている。金属フレーム７０は、例えばウェハＷと同じ熱膨張率を有する例えば鉄−ニッケル合金（Ｆｅ−Ｎｉ合金）により形成されている。

金属フレーム７０は、例えば弾性を有するシリコーン製の接着剤７１により、中間基板２０の外周部の上面に接着されている。これにより、上面弾性シート２１の各導電部４０が中間基板２０の通電路５０の上部端子５０ａに接触されている。

載置台３は、例えば水平方向及び上下方向に移動自在に構成されており、載置したウェハＷを三次元移動できる。

本実施の形態にかかるプローブ装置１は以上のように構成されており、プローブ装置１で行われるウェハＷの電子パットＵの電気的特性の検査方法について説明する。

先ず、ウェハＷが載置台３上に載置されると、載置台３が上昇し、ウェハＷが検査用接触構造体１１の下面に下から押し付けられる。このとき、ウェハＷの各電極パットＵが下面弾性シート２２の各導電部３０に接触し押圧する。これにより、下面弾性シート２２の導電部３０は、下から上方向に作用する力により上下方向に圧縮される。また、下面弾性シート２２に作用した力が中間基板２０を介在して上面弾性シート２１の導電部４０に伝わり、上面弾性シート２１の導電部４０も上下方向に圧縮される。これにより、回路基板１０とウェハＷの電極パットＵが十分に低い抵抗で電気的に接続される。

このとき、上面弾性シート２１の導電部４０に伝達された下面弾性シート２２に作用した力は、ピッチ変換基板１２と押え部材１３を介して、アクチュエータ１４に伝達される。そして、アクチュエータ１４内のピストンロッドの位置によらず、アクチュエータ１４内に発生した圧力によりピッチ変換基板１２が検査用接触構造体１１側に押されることによって、下面弾性シート２２の導電部３０とウェハＷの電極パットＵとの接触圧力を一定の圧力に保つことができる。このとき、アクチュエータ１４内のピストンロッドの上下方向の移動分は、例えばピッチ変換基板１２の撓みやポゴピン１７の上下方向の伸縮によって吸収される。

そして、ウェハＷが検査用接触構造体１１に押し付けられた状態で、回路基板１０から検査用の電気信号が、ポゴピン１７、ピッチ変換基板１２の上部端子１２ａと下部端子１２ｂ、検査用接触構造体１１における上面弾性シート２１の導電部４０、中間基板２０の通電路５０及び下面弾性シート２２の導電部３０を順に通ってウェハＷ上の各電極パットＵに送られて、ウェハＷ上の回路の電気的特性が検査される。

以上の実施の形態によれば、検査用接触構造体１１を支持するピッチ変換基板１２の上面にアクチュエータ１４が設けられているので、検査時に検査用接触構造体１１の下面弾性シート２２と電極パットＵが接触する際、その接触圧力を一定の圧力に維持することができる。したがって、検査用接触構造体１１の上面弾性シート２１及び下面弾性シート２２にかかる圧力を常に一定にすることができるので、ウェハＷの電極パットＵの検査を繰り返し行って上面弾性シート２１及び下面弾性シート２２が劣化しても、下面弾性シート２２の導電部３０とウェハＷの電極パットＵを安定的に接触させることができる。その結果、検査用接触構造体１１の寿命を延ばすことができ、検査用接触構造体１１のメンテナンス頻度を減少させることもできる。

以上の実施の形態では、アクチュエータ１４をプローブカード２のピッチ変換基板１２に設けていたが、図４に示すように、ウェハＷの載置台３に設けてもよい。かかる場合、上記アクチュエータ１４と同一構成のアクチュエータ８０が、例えば載置台３のウェハＷを吸着する保持部材としてのチャック３ａと基台３ｂの間に設けられる。アクチュエータ８０は、チャック３ａの下面に複数、例えば４個設けられている。そして、先ず、アクチュエータ８０の高さを調整しウェハＷの水平度を確保しておく。その後検査時に、電極パットＵが下面弾性シート２２の導電部３０に接触する際、電極パットＵに作用した力は、ウェハＷ、チャック３ａを介して、アクチュエータ８０に伝達される。そして、アクチュエータ８０の図示しないピストンロッドが上下方向に移動し、アクチュエータ８０内に発生した空気の流量によって、下面弾性シート２２の導電部３０とウェハＷの電極パットＵとの接触圧力を一定の圧力に保つことができる。

なお、このとき、アクチュエータ８０は複数設けられているので、下面弾性シート２２の導電部３０とウェハＷの電極パットＵとの接触により、ウェハＷの面方向（水平方向）に偏荷重が発生した場合でも、アクチュエータ８０に接続された制御部１００において、それぞれのアクチュエータ８０の内部の空気圧を調整することで、ウェハＷを下面弾性シート２２と平行、例えば水平に保つことができる。具体的には、アクチュエータ８０のピストンロッドの上下方向の位置をモニターし、各アクチュエータ８０の上下位置の差に応じてそれぞれのアクチュエータ８０内の空気圧を調整することによって、ウェハＷを水平に保つことができ、ウェハＷの電極パットＵと下面弾性シート２２の導電部３０の接触圧力を水平方向に均一に分散させることができる。

また、ウェハＷの載置台３にアクチュエータ８０を設けた場合、上記プローブカード２が有しているピッチ変換基板１２を省いて、検査用接触構造体１１を直接回路基板１０に固定してもよい。

以上の実施の形態では、アクチュエータ１４又はアクチュエータ８０のいずれか一方を、プローブカード２あるいは載置台３にそれぞれ設けていたが、図５に示すようにこれらアクチュエータ１４、８０をプローブカード２と載置台３の両方に設けてもよい。かかる場合、ウェハＷの電極パットＵと下面弾性シート２２の導電部３０の接触圧力をより精度よく一定に維持することができる。

ところで、発明者らが調べたところ、上記実施の形態で述べたように、検査用接触構造体１１と電極パットＵが接触する際の接触圧力を一定にした場合でも、電極パットＵの検査を繰り返し行うことにより下面弾性シート２２の導電部３０が劣化して、例えば図６に示すように導電部３０の抵抗値が高くなることが分かった（図６中の点線）。このように導電部３０の抵抗値が高くなると、回路基板１０とウェハＷとの間の電気的な導通が低下するため、導電部３０の抵抗値を所定の値に維持することが好ましい。

一方、図７に示すように検査用接触構造体１１と電極パットＵが接触する際の接触圧力を高くすると、導電部３０の抵抗値は低くなることが分かった。

そこで、導電部３０の抵抗値を所定の値に維持するように（図６中の実線）、検査用接触構造体１１と電極パットＵとの接触圧力を制御してもよい。

かかる場合、上記実施の形態におけるプローブ装置１に対して、図８に示すように、導電部３０の抵抗値を測定する抵抗測定器２００が設けられる。抵抗測定器２００を用いて導電部３０の抵抗値を測定する際には、例えば銅（Ｃｕ）からなる検査用プレートＴが用いられる。抵抗測定器２００は、導電部３０と検査用プレートＴに接続される。そして、検査用プレートＴを載置台３上に載置して、導電部３０と検査用プレートＴを接触させた状態で、抵抗測定器２００により導電部３０の抵抗値を測定する。このように抵抗測定器２００で測定された導電部３０の抵抗値は、制御部１００に出力される。

制御部１００では、先ず、抵抗測定器２００から出力された導電部３０の抵抗値の測定結果に基づいて、導電部３０の抵抗値が所定の値になるように検査用接触構造体１１と電極パットＵとの接触圧力の補正値を算出する。そして、算出された補正値からアクチュエータ１４内の圧力の補正値を算出し、当該補正値に基づいて、圧力制御部からアクチュエータ１４内に供給される空気の流量や電力量を制御する。このようにアクチュエータ１４内の圧力を制御することにより、図６に示すように導電部３０の抵抗値を所定の値に維持することができる（図６中の実線）。

以上の実施の形態によれば、アクチュエータ１４内の圧力を制御して、検査用接触構造体１１と電極パットＵが接触する接触圧力を一定に維持することができると共に、導電部３０の抵抗値を所定の値に維持することができる。そうすると、以後、ウェハＷの電極パットＵの検査を行う際に、回路基板１０とウェハＷとの間の電気的な導通を適切に維持することができるので、検査を繰り返し行って導電部３０が劣化しても、当該検査を適切に行うことができる。またこれによって、検査用接触構造体１１の寿命も延ばすことができる。

なお、以上の実施の形態では、銅（Ｃｕ）からなる検査用プレートＴを用いていたが、さらに金（Ａｕ）からなる検査用プレートを用いてもよい。かかる場合、先ず、Ａｕからなる検査用プレートに導電部３０を接触させた状態で抵抗測定器２００により導電部３０の抵抗値を測定し、導電部３０の汚れ等を検査する。そして、導電部３０に汚れがあると判断された場合には、導電部３０をクリーニングする。その後、検査用プレートＴを用いて導電部３０の抵抗値を測定し、当該導電部３０の抵抗値が所定の値になるように制御部１００によってアクチュエータ１４内の圧力を制御する。これによって、導電部３０の抵抗値をより正確に測定することができ、当該導電部３０の抵抗値をより正確に所定の値に維持することができる。

以上の実施の形態では、検査用プレートＴを用いて導電部３０の抵抗値を所定の値に制御していたが、図９に示すように、例えば下面弾性シート２２に導電部３０と同一構成の検査用導電部２１０を設け、ウェハＷ上に銅（Ｃｕ）からなるプレートＰを設けてもよい。検査用導電部２１０は、検査時にプレートＰに接触する位置に形成される。そして、ウェハＷの電極パットＵの検査を行う際、導電部３０と電極パットＵを接触させると共に、検査用導電部２１０をプレートＰに接触させる。このように検査用導電部２１０とプレートＰを接触させた状態で、抵抗測定器２００により検査用導電部２１０の抵抗値を測定する。そして、制御部１００では、検査用導電部２１０の抵抗値に基づいて、当該抵抗値が所定の値になるようにアクチュエータ１４の圧力を制御する。ここで、測定された検査用導電部２１０の抵抗値は導電部３０の抵抗値と同視できるため、上述したアクチュエータ１４の圧力を制御することによって、導電部３０の抵抗値を所定の値に維持することができる。これによって、電極パットＵの検査を行うと同時に、アクチュエータ１４内の圧力を適切に制御することができる。

以上の実施の形態では、下面弾性シート２２の導電部３０の抵抗値を所定の値に維持するように制御していたが、上面弾性シート２１の導電部４０の抵抗値も併せて制御してもよい。かかる場合、抵抗測定器２００を導電部４０と検査用プレートＴに接続する。すなわち、導電部４０、導電部３０と検査用プレートＴが一の回路として抵抗測定器２００に接続される。そして、導電部３０と検査用プレートＴを接触させた状態で、抵抗測定器２００により導電部３０及び導電部４０の抵抗値を測定し、その抵抗値が所定の値になるように制御部１００によってアクチュエータ１４内の圧力を制御する。このように導電部３０と共に導電部４０の抵抗値も所定の値に維持することができるので、ウェハＷの電極パットＵの検査を繰り返し行って導電部３０及び導電部４０が劣化しても、検査をより適切に行うことができる。

以上の実施の形態では、抵抗測定器２００による導電部３０の抵抗値の測定結果に基づいてアクチュエータ１４内の圧力を制御していたが、抵抗測定器２００を用いずに、検査回数に基づいてアクチュエータ１４内の圧力を制御してもよい。例えば図６に示したように検査回数に対する導電部３０の抵抗値の特性が予め分かっている場合には、検査回数に基づいて導電部３０の抵抗値を所定の値に維持するようにアクチュエータ１４内の圧力を制御することができる。

以上の実施の形態では、検査用接触構造体１１は中間基板２０、上面弾性シート２１、下面弾性シート２２の３層構造を有していたが、検査用接触構造体として、図１０に示すようにカンチレバー構造のプローブ３００を用いてもよい。かかる場合、回路基板１０の下面側には、プローブ３００を支持する支持部材３０１が設けられている。支持部材３０１は、例えば略方盤状に形成され、載置台３と対向するように配置されている。そして、外周ホルダ１５ａの下面には複数の板ばね３０２が固設され、支持部材３０１は板ばね３０２によりその外周部が支持されている。

支持部材３０１の上面には、回路基板１０の接続端子１０ａに対応する位置に、複数の接続端子３０３が設けられている。接続端子３０３は、接触ピン３０４によって回路基板１０の接続端子１０ａと電気的に接続されている。接触ピン３０４は、弾性及び可撓性があり、かつ、導電性のある例えばニッケルによって形成されている。接触ピン３０４は、回路基板１０に対し接触を維持しながら、上下左右に自由に移動することができる。

支持部材３０１の下面には、ウェハＷ上の電極パットＵに対応する位置に、複数のプローブ３００が支持されている。プローブ３００は、支持部材３０１の上面に設けられた接続端子３０３と電気的に接続されている。

プローブ３００は、例えばニッケルコバルトなどの金属の導電性材料により形成されている。プローブ３００は、図１１に示すように、支持部材３０１に支持され、当該支持部材３０１の下面から突出する支持部３１０を有している。支持部３１０の下端には、梁部３１１が設けられ、梁部３１１は、支持部材３０１に対して支持部３１０によって所定の間隔を有して片持ち支持されている。梁部３１１の自由端部には、梁部３１１の直角方向下方に延伸する接触子３１２が設けられている。

そして、かかるプローブ装置１を用いてウェハＷの電極パットＵの電気的特性の検査を行う際には、先ず、電極パットＵをプローブ３００の接触子３１２に押圧して接触させる。このとき、上記実施の形態と同様に、制御部１００によりアクチュエータ１４の圧力が制御され、接触子３１２と電極パットＵとの接触圧力を一定の圧力に保つことができる。そして、このように接触圧力を一定に保った状態で、回路基板１０からの検査用の信号が、接触ピン３０４、支持部材３０１の接続端子３０３及びプローブ３００を順に通って電極パットＵに送られて、電極パットＵの電気的特性が検査される。

ここで、例えば検査を繰り返し行うことにより接触子３１２の先端が磨耗して、接触子３１２と電極パットＵとの接触圧力が低下した場合でも（例えば図２で示した点線）、カンチレバー構造のプローブ３００は、その梁部３１１が撓んで接触子３１２が上下動することにより、接触圧力をある程度制御することができる。しかしながら、接触子３１２の移動範囲には限界があるため、接触圧力を一定に維持できない場合がある。本実施の形態によれば、このような場合でも、アクチュエータ１４によって接触圧力を一定にすることができる（例えば図２で示した実線）。

また、発明者らが調べたところ、上述のようにカンチレバー構造のプローブ３００と電極パットＵが接触する際の接触圧力を一定にした場合でも、電極パットＵの検査を繰り返し行うことにより、接触子３１２の抵抗値が高くなることが分かった（例えば図６で示した点線）。例えば検査を繰り返すことによって、接触子３１２の先端が磨耗したり、あるいは接触子３１２の先端に電極パットＵ上のアルミ酸化膜が付着することによって、接触子３１２の抵抗値が高くなる。

そこで、上記プローブ装置１に対して、図１２に示すように接触子３１２の抵抗値を測定する抵抗測定器３２０を設けてもよい。この抵抗測定器３２０の構成、及び検査用プレートＴを用いた抵抗値の測定方法については、上記実施の形態における抵抗測定器２００と同様であるので説明を省略する。かかる場合でも、抵抗測定器３２０で測定された接触子３１２の抵抗値に基づいてアクチュエータ１４内の圧力を制御することで、接触子３１２の抵抗値を所定の値に維持することができる（例えば図６で示した実線）。

また、上述のように検査用接触構造体としてカンチレバー構造のプローブ３００を用いた場合に、ウェハＷの載置台３にアクチュエータ３３０を設けてもよい。このアクチュエータ３３０の構成及び作用については、上記実施の形態におけるアクチュエータ８０と同様であるので説明を省略する。アクチュエータ３３０は、図１３に示すようにアクチュエータ１４に代えて設けられてもよい。かかる場合、アクチュエータ３３０内の圧力を制御することで、プローブ３００の接触子３１２とウェハＷの電極パットＵとの接触圧力を一定に保つことができると共に、ウェハＷを水平に保つことができ、接触子３１２と電極パットＵとの接触圧力を水平方向に均一に分散させることができる。また、アクチュエータ３３０は、図１４に示すようにアクチュエータ１４と共に設けられてもよい。かかる場合、接触子３１２と電極パットＵとの接触圧力をより精度よく一定に維持することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

本発明は、例えば半導体ウェハ等の被検査体の電気的特性を検査する際に有用である。

Claims (15)

1. 被検査体の電気的特性を検査するプローブ装置であって、
   回路基板と、
   前記回路基板の被検査体側に設けられ、検査時に当該被検査体と前記回路基板との間の電気的な導通を図る検査用接触構造体と、
   前記回路基板と前記検査用接触構造体の間に設けられ、当該検査用接触構造体を支持する支持部材と、を有し、
   前記支持部材の上面には、前記検査用接触構造体と前記被検査体の接触圧力を一定の圧力に維持するアクチュエータが設けられている。
2. 請求項１に記載のプローブ装置において、
   前記検査用接触構造体と前記被検査体が接触する際の一定の圧力を制御する制御部を有し、
   前記制御部は、前記検査用接触構造体の抵抗値が所定の値になるように前記アクチュエータ内の圧力を制御する。
3. 請求項２に記載のプローブ装置において、
   前記検査用接触構造体の抵抗値を測定する抵抗測定器をさらに有し、
   前記制御部は、前記抵抗測定器によって測定された前記検査用接触構造体の抵抗値に基づいて、当該測定された抵抗値が前記所定の値になるように前記アクチュエータ内の圧力を制御する。
4. 請求項１に記載のプローブ装置において、
   前記検査用接触構造体の少なくとも下面には、検査時に前記被検査体に接触する弾性シートが設けられている。
5. 請求項４に記載のプローブ装置において、
   前記検査用接触構造体は、平板状の中間体と、当該中間体の上下の両面に取り付けられた弾性シートを備えた３層構造を有する。
6. 請求項４に記載のプローブ装置において、
   前記回路基板には電子回路の複数の接続端子が設けられ、
   前記支持部材は、前記回路基板の複数の接続端子の間隔を変更するピッチ変換基板である。
7. 請求項１に記載のプローブ装置において、
   前記検査用接触構造体は、前記支持部材に片持ち支持される梁部と、前記梁部の自由端部から前記被検査体側に延伸し、検査時に前記被検査体に接触する接触子と、を有する。
8. 請求項１に記載のプローブ装置において、
   前記回路基板の上方には、当該回路基板を固定する固定部材が設けられ、
   前記アクチュエータは、前記回路基板を貫通し、前記固定部材に固定されている。
9. 被処理体の電気的特性を検査するプローブ装置であって、
   回路基板と、
   前記回路基板の被検査体側に設けられ、検査時に当該被検査体と前記回路基板との間の電気的な導通を図る検査用接触構造体と、
   前記検査用接触構造体に対向するように被検査体を保持する保持部材と、を有し、
   前記保持部材の下面には、前記検査用接触構造体と前記被検査体の接触圧力を一定の圧力に維持するアクチュエータと、を有する。
10. 請求項９に記載のプローブ装置において、
    前記検査用接触構造体の少なくとも下面には、検査時に前記被検査体に接触する弾性シートが設けられている。
11. 請求項９に記載のプローブ装置において、
    前記検査用接触構造体は、平板状の中間体と、当該中間体の上下の両面に取り付けられた弾性シートを備えた３層構造を有する。
12. 請求項９に記載のプローブ装置において、
    前記検査用接触構造体は、前記支持部材に片持ち支持される梁部と、前記梁部の自由端部から前記被検査体側に延伸し、検査時に前記被検査体に接触する接触子と、を有する。
13. 請求項９に記載のプローブ装置において、
    前記アクチュエータは、複数設けられている。
14. 請求項１３に記載のプローブ装置において、
    前記複数のアクチュエータのそれぞれの上下方向の位置に基づいて、前記被検査体が水平になるように制御する制御部を有する。
15. 請求項１４に記載のプローブ装置において、
    前記制御部は、前記検査用接触構造体と前記被検査体が接触する際の一定の圧力を制御する。

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