(57)【要約】【課題】最小のプローブ先端の変位でのフルスケールまたは広範囲のスケールの自動の温度範囲掃引を容易にするプローブ先端を提供すること。【解決手段】測定されるサンプルを受容するチャンバを有するプローブステーションにおいて使用するためのプローブアセンブリであって、該プローブアセンブリは、プローブ本体と、プローブ先端と、弾性部材とを備え、該プローブ先端は、該弾性部材に接続され、該プローブ先端は、該チャンバ内のサンプルと、測定される位置において接触するように動作し、該弾性部材は、該プローブ先端を該位置から動かす傾向のある力を補償するように動作可能である、プローブアセンブリ。【選択図】図１
2010056553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定されるサンプルを受容するチャンバを有するプローブステーションにおいて使用するためのプローブアセンブリであって、該プローブアセンブリは、
プローブ本体と、
プローブ先端と、
弾性部材と
を備え、
該プローブ先端は、該弾性部材に接続され、
該プローブ先端は、該チャンバ内のサンプルと、測定される位置において接触するように動作し、
該弾性部材は、該プローブ先端を該位置から動かす傾向のある力を補償するように動作可能である、プローブアセンブリ。
【請求項２】
前記プローブアセンブリは、プローブアームによって前記チャンバ内に支持されるように動作可能であり、
前記力は、ある温度範囲にわたる該プローブアームの収縮および膨張に起因する、請求項１に記載のプローブアセンブリ。
【請求項３】
前記温度の範囲は、１．５Ｋ〜４７５Ｋである、請求項２に記載のプローブアセンブリ。
【請求項４】
前記温度の範囲は、１．５Ｋと４７５Ｋとの間である、請求項２に記載のプローブアセンブリ。
【請求項５】
前記温度の範囲の大きさは、１０Ｋよりも大きい、請求項２に記載のプローブアセンブリ。
【請求項６】
前記力は外部振動に起因する、請求項１に記載のプローブアセンブリ。
【請求項７】
前記弾性部材は、前記プローブ先端が接触する前記チャンバ内のサンプルに対する該プローブ先端の動きを、５μｍ未満に制限する、請求項１に記載のプローブアセンブリ。
【請求項８】
前記弾性部材は垂直部材を含み、
該垂直部材は、垂直バーと、リーフスプリングと、ダブルリーフスプリングとのうちの１つである、請求項１に記載のプローブアセンブリ。
【請求項９】
前記垂直部材の長さは、５〜５０ｍｍである、請求項８に記載のプローブアセンブリ。
【請求項１０】
前記弾性部材は、水平部材をさらに含み、
該水平部材は、水平バーおよび角度付きの水平バーのうちの１つであり、
該垂直バーと該水平バーとは接続されている、請求項８に記載のプローブアセンブリ。
【請求項１１】
前記垂直部材および前記水平部材は、互いに対して実質的に垂直である、請求項１０に記載のプローブアセンブリ。
【請求項１２】
前記水平部材の長さは、２〜５０ｍｍである、請求項１０に記載のプローブアセンブリ。
【請求項１３】
前記垂直部材の長さは、前記水平部材の長さよりも大きい、請求項１０に記載のプローブアセンブリ。
【請求項１４】
前記プローブ先端は、前記垂直部材および前記水平部材のうちの１つと一体化される、請求項１０に記載のプローブアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、パリ条約に基づく特許出願として出願され、２００８年８月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／０９１，９６２号からの優先権および利益を主張する。
【０００２】
（分野）
本発明は、概して、測定デバイスに関し、特に機械的なプローブステーションに関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
機械的なプローブステーションは、半導体材料およびデバイス（すなわちサンプル）の特性を、低温条件下で測定するために使用され得る。例えば、プローブステーションは、半導体デバイスの内部ノードから信号を物理的に獲得するために使用され得る。プローブステーションは、マニピュレータを利用し、該マニピュレータは、半導体デバイスの表面上での薄い針（すなわちプローブ先端）の正確な位置決定を可能にする。デバイスが電気的に刺激される場合には、信号がプローブステーションによって獲得され、オシロスコープ上に表示される。プローブステーションは、しばしば、半導体デバイスの欠陥分析において使用される。
【０００４】
例えば、プローブステーションは、ある温度範囲において、サンプル（例えば、半導体デバイス）の一連の測定を取得するために使用され得、この測定は温度範囲の掃引として公知である。従来のプローブステーションにおいては、その材料の温度の膨張係数および収縮係数に起因して、ユーザは、プローブ先端を動かすことなしには、プローブステーションのフルスケールの温度範囲（例えば、４．２Ｋ〜４７５Ｋ）の自動的な掃引を行うことが不可能である。結果として、プローブ先端は、その意図された接触点から動く。意図されないプローブ先端の動きは、測定されるサンプルからの誤差のある測定および／またはそのサンプルへの損傷などの問題を引き起こし得る。
【０００５】
温度範囲の掃引の現在の方法は、測定されるサンプルからプローブ先端を手動で持ち上げることと、安定させるために所望の温度になるのを待機することと、次いでプローブ先端を再び載せることと、サンプルの接触を再び検証することとを、ユーザが行うことを必要とする。これは、特に、広い温度範囲を掃引するとき、退屈で非効率的なプロセスである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、プローブ先端の変位がもし存在する場合でも最小である、フルスケールまたは広範囲のスケールの自動の温度範囲掃引を容易にするプローブ先端に対する満たされていない必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（概要）
上記に関して、チャンバを有するプローブステーションが開示される。プローブステーションは、チャンバ内に配置されたサンプルの特性を測定し得る。チャンバは、チャンバ内に真空を形成するように排気され得る。プローブステーションは、プローブアームとプローブアセンブリとを含み、該プローブアームは、チャンバ内でプローブアセンブリを支持し、該プローブアセンブリは、弾性部材とプローブ先端とを含み、該プローブ先端は、測定される位置においてサンプルと接触し、該弾性部材は、チャンバ内での温度変化に起因するプローブアームの収縮および膨張を補償するように動作可能であり、その結果、プローブ先端は、温度変化の間にその位置においてサンプルとの接触を維持する。
【０００８】
例示的な実施形態において、弾性部材は、チャンバ内の温度の範囲にわたるプローブアームの収縮および膨張を補償するように動作可能であり、温度の範囲の大きさは１０Ｋよりも大きい。
【０００９】
例示的な実施形態において、温度の範囲は、１．５Ｋ〜４７５Ｋであり、例示的な実施形態において温度の範囲は１．５Ｋ〜４７５Ｋの範囲内である。
【００１０】
例示的な実施形態において、弾性部材は、垂直部材を含む。例示的な実施形態において、垂直部材の長さは、５〜５０ｍｍの間である。例示的な実施形態において、プローブ先端は、垂直部材と一体化される。例示的な実施形態において、垂直部材は、垂直バー、リーフスプリングおよびダブルリーフスプリングのうちの１つである。
【００１１】
例示的な実施形態において、弾性部材は、水平部材をさらに含み、垂直部材および水平部材は接続されている。例示的な実施形態において、垂直部材および水平部材は、互いに対して、実質的に垂直である。例示的な実施形態において、水平部材の長さは、２〜５０ｍｍの間である。例示的な実施形態において、垂直部材の長さは、水平部材の長さよりも大きい。例示的な実施形態において、水平部材は、水平バーおよび角度付きの水平バーのうちの１つである。
【００１２】
例示的な実施形態において、プローブアセンブリは、プローブ本体を含み、弾性部材は、プローブ本体に取り付けられ、プローブ先端は弾性部材に取り付けられる。例示的な実施形態において、弾性部材はプローブ本体に近接して配置される。例示的な実施形態において、弾性部材の少なくとも一部は、プローブブレードと整列している。
【００１３】
例示的な実施形態において、弾性部材は、第１の垂直部材と、第２の垂直部材と、水平部材とを含み、該水平部材は該第１の垂直部材および第２の垂直部材を接続する。
【００１４】
例示的な実施形態において、弾性部材は、第１の垂直部材と、第２の垂直部材と、第１の水平部材と、第２の水平部材とを含み、該第１の水平部材は第１の垂直部材および第２の垂直部材を接続し、第２の水平部材は第１の垂直部材および第２の垂直部材を接続する。
【００１５】
例示的な実施形態において、弾性部材は、第１の垂直部材と、第２の垂直部材と、第３の垂直部材と、第１の角度付き水平部材と、第２の角度付き水平部材とを含み、該第１の角度付き水平部材は第１の垂直部材および第２の垂直部材を接続し、第２の角度付き水平部材は第１の垂直部材および第３の垂直部材を接続する。
【００１６】
例示的な実施形態において、弾性部材は、チャンバ内の温度変化に起因するサンプル上でのプローブ先端の動きを５μｍ未満に制限するように動作可能である。
【００１７】
プローブステーションにおいて使用するためのプローブアセンブリが開示される。プローブステーションは、チャンバを有し、その結果、プローブステーションがチャンバ内に配置されたサンプルの特性を測定し得る。チャンバはチャンバ内に真空を形成するように排気され得る。プローブアセンブリは、本体と、プローブ先端と、弾性部材とを含み、該プローブ先端は、測定される位置においてサンプルと接触するように動作可能であり、プローブ本体は、サンプルとプローブステーションとの間で信号を伝送するように動作可能であり、弾性部材は、チャンバ内で発生する温度変化の間にサンプル上の位置からプローブ先端を動かす傾向のある力を補償するように動作可能である。弾性部材は、プローブ本体に隣接するか、またはプローブ本体と整列して配置され得る。
【００１８】
例示的な実施形態において、弾性部材はチャンバ内である温度範囲にわたるサンプル上の位置からプローブ先端を動かす傾向のある力を補償するように動作可能であり、温度の範囲の大きさは１０Ｋよりも大きい。例示的な実施形態において、温度の範囲は１．５Ｋ〜４７５Ｋである。例示的な実施形態において、温度の範囲は、１．５Ｋ〜４７５Ｋの範囲内である。
【００１９】
例示的な実施形態において、弾性部材は垂直部材を含む。例示的な実施形態において、垂直部材の長さは５〜５０ｍｍの間である。例示的な実施形態において、プローブ先端は垂直部材と一体化される。例示的な実施形態において、垂直部材は、垂直バー、リーフスプリングおよびダブルリーフスプリングのうちの１つである。
【００２０】
例示的な実施形態において、弾性部材は、水平部材をさらに含み、垂直部材および水平部材は接続されている。例示的な実施形態において、垂直部材および水平部材は、互いに対して、実質的に垂直である。例示的な実施形態において、水平部材の長さは、２〜５０ｍｍの間である。例示的な実施形態において、垂直部材の長さは、水平部材の長さよりも大きい。例示的な実施形態において、水平部材は、水平バーおよび角度付きの水平バーのうちの１つである。
【００２１】
例示的な実施形態において、弾性部材は、プローブ本体に取り付けられ、プローブ先端は弾性部材に取り付けられる。例示的な実施形態において、弾性部材はプローブ本体に近接して配置される。例示的な実施形態において、弾性部材の少なくとも一部は、プローブ本体と整列している。
【００２２】
例示的な実施形態において、弾性部材は、第１の垂直部材と、第２の垂直部材と、水平部材とを含み、該水平部材は該第１の垂直部材および第２の垂直部材を接続する。
【００２３】
例示的な実施形態において、弾性部材は、第１の垂直部材と、第２の垂直部材と、第１の水平部材と、第２の水平部材とを含み、該第１の水平部材は第１の垂直部材および第２の垂直部材を接続し、第２の水平部材は第１の垂直部材および第２の垂直部材を接続する。
【００２４】
例示的な実施形態において、弾性部材は、第１の垂直部材と、第２の垂直部材と、第３の垂直部材と、第１の角度付き水平部材と、第２の角度付き水平部材とを含み、該第１の角度付き水平部材は第１の垂直部材および第２の垂直部材を接続し、第２の角度付き水平部材は第１の垂直部材および第３の垂直部材を接続する。
【００２５】
例示的な実施形態において、弾性部材は、チャンバ内の温度変化に起因するサンプル上でのプローブ先端の動きを５μｍ未満に制限するように動作可能である。
【００２６】
プローブステーションのプローブアセンブリとの使用のための弾性部材が開示される。プローブステーションは、プローブアセンブリおよびサンプルが支持されるチャンバを有する。プローブアセンブリは測定される位置においてサンプルと接触するプローブ先端を含む。チャンバは、チャンバ内に真空を形成するように排気され得る。弾性部材は、垂直部材を含み、弾性部材は、チャンバ内で発生する温度変化の間にサンプル上での位置からプローブ先端を動かす傾向のある力を補償するように動作可能である。
【００２７】
例示的な実施形態において、弾性部材はチャンバ内である温度範囲にわたるサンプル上の位置からプローブ先端を動かす傾向のある力を補償するように動作可能であり、温度の範囲の大きさは１０Ｋよりも大きい。例示的な実施形態において、温度の範囲は１．５Ｋ〜４７５Ｋである。例示的な実施形態において、温度の範囲は、１．５Ｋ〜４７５Ｋの範囲内である。
【００２８】
例示的な実施形態において、弾性部材は垂直部材を含む。例示的な実施形態において、垂直部材の長さは５〜５０ｍｍの間である。例示的な実施形態において、プローブ先端は垂直部材と一体化される。例示的な実施形態において、垂直部材は、垂直バー、リーフスプリングおよびダブルリーフスプリングのうちの１つである。
【００２９】
例示的な実施形態において、弾性部材は、水平部材をさらに含み、垂直部材および水平部材は接続されている。例示的な実施形態において、垂直部材および水平部材は、互いに対して、実質的に垂直である。例示的な実施形態において、水平部材の長さは、２〜５０ｍｍの間である。例示的な実施形態において、垂直部材の長さは、水平部材の長さよりも大きい。例示的な実施形態において、水平部材は、水平バーおよび角度付きの水平バーのうちの１つである。
【００３０】
例示的な実施形態において、弾性部材は、第１の垂直部材と、第２の垂直部材と、水平部材とを含み、該水平部材は該第１の垂直部材および第２の垂直部材を接続する。
【００３１】
例示的な実施形態において、弾性部材は、第１の垂直部材と、第２の垂直部材と、第１の水平部材と、第２の水平部材とを含み、該第１の水平部材は第１の垂直部材および第２の垂直部材を接続し、第２の水平部材は第１の垂直部材および第２の垂直部材を接続する。
【００３２】
例示的な実施形態において、弾性部材は、第１の垂直部材と、第２の垂直部材と、第３の垂直部材と、第１の角度付き水平部材と、第２の角度付き水平部材とを含み、該第１の角度付き水平部材は第１の垂直部材および第２の垂直部材を接続し、第２の角度付き水平部材は第１の垂直部材および第３の垂直部材を接続する。
【００３３】
例示的な実施形態において、弾性部材は、チャンバ内の温度変化に起因するサンプル上でのプローブ先端の動きを５μｍ未満に制限するように動作可能である。
【００３４】
多数の追加の利点および特徴が、以下の例示的な実施形態の詳細な説明から、特許請求の範囲から、そして添付の図面から容易に明らかになる。
【００３５】
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）  
測定されるサンプルを受容するチャンバを有するプローブステーションにおいて使用するためのプローブアセンブリであって、該プローブアセンブリは、
プローブ本体と、
プローブ先端と、
弾性部材と
を備え、
該プローブ先端は、該弾性部材に接続され、
該プローブ先端は、該チャンバ内のサンプルと、測定される位置において接触するように動作し、
該弾性部材は、該プローブ先端を該位置から動かす傾向のある力を補償するように動作可能である、プローブアセンブリ。
（項目２）
前記プローブアセンブリは、プローブアームによって前記チャンバ内に支持されるように動作可能であり、
前記力は、ある温度範囲にわたる該プローブアームの収縮および膨張に起因する、上記項目に記載のプローブアセンブリ。
（項目３）
前記温度の範囲は、１．５Ｋ〜４７５Ｋである、上記項目のいずれかに記載のプローブアセンブリ。
（項目４）
前記温度の範囲は、１．５Ｋと４７５Ｋとの間である、上記項目のいずれかに記載のプローブアセンブリ。
（項目５）
前記温度の範囲の大きさは、１０Ｋよりも大きい、上記項目のいずれかに記載のプローブアセンブリ。
（項目６）
前記力は外部振動に起因する、上記項目のいずれかに記載のプローブアセンブリ。
（項目７）
前記弾性部材は、前記プローブ先端が接触する前記チャンバ内のサンプルに対する該プローブ先端の動きを、５μｍ未満に制限する、上記項目のいずれかに記載のプローブアセンブリ。
（項目８）
前記弾性部材は垂直部材を含み、
該垂直部材は、垂直バーと、リーフスプリングと、ダブルリーフスプリングとのうちの１つである、上記項目のいずれかに記載のプローブアセンブリ。
（項目９）
前記垂直部材の長さは、５〜５０ｍｍである、上記項目のいずれかに記載のプローブアセンブリ。
（項目１０）
前記弾性部材は、水平部材をさらに含み、
該水平部材は、水平バーおよび角度付きの水平バーのうちの１つであり、
該垂直バーと該水平バーとは接続されている、上記項目のいずれかに記載のプローブアセンブリ。
（項目１１）
前記垂直部材および前記水平部材は、互いに対して実質的に垂直である、上記項目のいずれかに記載のプローブアセンブリ。
（項目１２）
前記水平部材の長さは、２〜５０ｍｍである、上記項目のいずれかに記載のプローブアセンブリ。
（項目１３）
前記垂直部材の長さは、前記水平部材の長さよりも大きい、上記項目のいずれかに記載のプローブアセンブリ。
（項目１４）
前記プローブ先端は、前記垂直部材および前記水平部材のうちの１つと一体化される、上記項目のいずれかに記載のプローブアセンブリ。
【００３６】
（摘要）
プローブアームによって保持される、プローブアセンブリのプローブ先端の意図していない動きを取り除くか、または低減するために、該プローブアセンブリは、該プローブアームが作製される材料の熱膨張係数に従う、該プローブアームの収縮または膨張を補償する１つ以上の弾性部材を含む。従って、プローブ先端は、自動のフルスケールまたは広範なスケールの温度範囲の掃引の間、測定されるサンプルを、サンプル上の所望の位置において接触したままにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
安定したプローブ先端の一般的な本発明の概念、ならびに例示的な実施形態および例示的な実施形態の利点が、例として、図面を参照することにより以下に詳細に記載され、図面において、同様の参照番号は、同様の要素を示す。
【図１】図１は、例示的な実施形態に従う測定システムを示す。
【図２】図２は、図１の測定システムにおいて使用するための、例示的な実施形態に従うプローブステーションを示す。
【図３】図３は、図２のプローブステーションのチャンバおよびベローズの内部の切断図である。
【図４Ａ】図４Ａおよび図４Ｂは、図２のプローブステーション内で使用され得る従来技術のプローブアセンブリを示す。図４Ａは、従来技術のプローブアセンブリの上部平面図である。図４Ｂは、従来技術のプローブアセンブリの側部立面図である。
【図４Ｂ】図４Ａおよび図４Ｂは、図２のプローブステーション内で使用され得る従来技術のプローブアセンブリを示す。図４Ａは、従来技術のプローブアセンブリの上部平面図である。図４Ｂは、従来技術のプローブアセンブリの側部立面図である。
【図５Ａ】図５Ａおよび図５Ｂは、図２のプローブステーション内で使用され得る第１の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図５Ａは、プローブアセンブリの上部平面図である。図５Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。
【図５Ｂ】図５Ａおよび図５Ｂは、図２のプローブステーション内で使用され得る第１の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図５Ａは、プローブアセンブリの上部平面図である。図５Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。
【図６Ａ】図６Ａおよび図６Ｂは、図２のプローブステーション内で使用され得る第２の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図６Ａは、プローブアセンブリの上部平面図である。図６Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。
【図６Ｂ】図６Ａおよび図６Ｂは、図２のプローブステーション内で使用され得る第２の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図６Ａは、プローブアセンブリの上部平面図である。図６Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。
【図７Ａ】図７Ａおよび図７Ｂは、図２のプローブステーション内で使用され得る第３の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図７Ａは、プローブアセンブリの上部平面図である。図７Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。
【図７Ｂ】図７Ａおよび図７Ｂは、図２のプローブステーション内で使用され得る第３の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図７Ａは、プローブアセンブリの上部平面図である。図７Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。
【図８Ａ】図８Ａおよび図８Ｂは、図２のプローブステーション内で使用され得る第４の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図８Ａは、プローブアセンブリの上部平面図である。図８Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。
【図８Ｂ】図８Ａおよび図８Ｂは、図２のプローブステーション内で使用され得る第４の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図８Ａは、プローブアセンブリの上部平面図である。図８Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。
【図９Ａ】図９Ａおよび図９Ｂは、図２のプローブステーション内で使用され得る第５の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図９Ａは、プローブアセンブリの上部平面図である。図９Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。
【図９Ｂ】図９Ａおよび図９Ｂは、図２のプローブステーション内で使用され得る第５の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図９Ａは、プローブアセンブリの上部平面図である。図９Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａおよび図１０Ｂは、図２のプローブステーション内で使用され得る第６の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図１０Ａは、プローブアセンブリの上部平面図である。図１０Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａおよび図１０Ｂは、図２のプローブステーション内で使用され得る第６の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図１０Ａは、プローブアセンブリの上部平面図である。図１０Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄ、図１１Ｅおよび図１１Ｆは、図２のプローブステーションにおいて使用され得る第７の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図１１Ａは、プローブアセンブリの上部平面図を示す。図１１Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。図１１Ｃは、プローブアセンブリの斜視図である。図１１Ｄは、プローブアセンブリの前方側部立面図である。図１１Ｅは、プローブアセンブリの後方側部立面図である。図１１Ｆは、プローブアセンブリの下部平面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄ、図１１Ｅおよび図１１Ｆは、図２のプローブステーションにおいて使用され得る第７の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図１１Ａは、プローブアセンブリの上部平面図を示す。図１１Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。図１１Ｃは、プローブアセンブリの斜視図である。図１１Ｄは、プローブアセンブリの前方側部立面図である。図１１Ｅは、プローブアセンブリの後方側部立面図である。図１１Ｆは、プローブアセンブリの下部平面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄ、図１１Ｅおよび図１１Ｆは、図２のプローブステーションにおいて使用され得る第７の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図１１Ａは、プローブアセンブリの上部平面図を示す。図１１Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。図１１Ｃは、プローブアセンブリの斜視図である。図１１Ｄは、プローブアセンブリの前方側部立面図である。図１１Ｅは、プローブアセンブリの後方側部立面図である。図１１Ｆは、プローブアセンブリの下部平面図である。
【図１１Ｄ】図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄ、図１１Ｅおよび図１１Ｆは、図２のプローブステーションにおいて使用され得る第７の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図１１Ａは、プローブアセンブリの上部平面図を示す。図１１Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。図１１Ｃは、プローブアセンブリの斜視図である。図１１Ｄは、プローブアセンブリの前方側部立面図である。図１１Ｅは、プローブアセンブリの後方側部立面図である。図１１Ｆは、プローブアセンブリの下部平面図である。
【図１１Ｅ】図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄ、図１１Ｅおよび図１１Ｆは、図２のプローブステーションにおいて使用され得る第７の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図１１Ａは、プローブアセンブリの上部平面図を示す。図１１Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。図１１Ｃは、プローブアセンブリの斜視図である。図１１Ｄは、プローブアセンブリの前方側部立面図である。図１１Ｅは、プローブアセンブリの後方側部立面図である。図１１Ｆは、プローブアセンブリの下部平面図である。
【図１１Ｆ】図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄ、図１１Ｅおよび図１１Ｆは、図２のプローブステーションにおいて使用され得る第７の例示的な実施形態に従うプローブアセンブリを示す。図１１Ａは、プローブアセンブリの上部平面図を示す。図１１Ｂは、プローブアセンブリの側部立面図である。図１１Ｃは、プローブアセンブリの斜視図である。図１１Ｄは、プローブアセンブリの前方側部立面図である。図１１Ｅは、プローブアセンブリの後方側部立面図である。図１１Ｆは、プローブアセンブリの下部平面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａおよび図１２Ｂは、図１１のプローブアセンブリの複数の例を示し、プローブアセンブリのプローブ先端は、測定されるサンプル上の単一の点と接触する。
【図１２Ｂ】図１２Ａおよび図１２Ｂは、図１１のプローブアセンブリの複数の例を示し、プローブアセンブリのプローブ先端は、測定されるサンプル上の単一の点と接触する。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
（詳細な説明）
本開示は、本明細書において記載され、特許請求の範囲において提示される一般的な本発明の概念の原理を例示するものとして解釈されるべきであるという理解と共に、添付の図面において、一般的な本発明の概念が示される。
【００３９】
例示的な実施形態に従うプローブステーションは、プローブ先端の変位がもし存在する場合でも最小である、フルスケールまたは広範囲のスケールの自動掃引を容易にするプローブ先端を含む。例えば、プローブステーションは、モデルＴＴＰ４プローブステーション（以後「ＴＴＰ４プローブステーション」）であり得、Ｌａｋｅ  Ｓｈｏｒｅ  Ｃｒｙｏｔｒｏｎｉｃｓ，  Ｉｎｃ．によって製造され、販売されている。概略として、例示的なプローブステーションとしてのＴＴＰ４プローブステーションの動作は、「ＴＴＰ４  Ｐｒｏｂｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｇｕｉｄｅ」Ｒｅｖｉｓｉｏｎ  １．０（２００５年１０月２５日）において記載されている。
【００４０】
ＴＴＰ４プローブステーション２００は、図１に示されるような例示的な実施形態に従い、測定システム１００の一部であり得る。測定システム１００は、ＴＴＰ４プローブステーション２００と、光学システム１０２と、真空システム１０４と、伝達ライン１０６と、温度コントローラ１０８とを含む。光学システム１０２は、顕微鏡２１２と、カメラ２１４と、光源１１０と、モニタ１１２とを含む。光学システム１０２は、検査されるサンプルを見るために使用される。真空システム１０４は、ＴＴＰ４プローブステーション２００を排気して、該プローブステーション内に真空を達成するために使用される。伝達ライン１０６は、デュワー１１４からＴＴＰ４プローブステーション２００内の冷蔵庫（図示せず）に凍結剤（例えば、液体ヘリウムまたは液体窒素）を運ぶ。温度コントローラ１０８は、サンプルの温度を調整するために使用される。測定システム１００を使用するために、サンプルはＴＴＰ４プローブステーション２００内に配置され、次いで、該プローブステーション２００は、真空システム１０４を用いて排気される。次いで、サンプルは凍結剤によって冷却される。サンプルが所望の温度になると、本明細書に記載されるプローブアセンブリは、顕微鏡２１２の支援によってサンプル上の適切な位置に動かされ、次いでサンプル特性の測定がプローブアセンブリを介してなされる。
【００４１】
ＴＴＰ４プローブステーション２００は、サンプルの非破壊検査のために用いられる低温顕微操作プローブステーションであり、該サンプルは直径で５１ｍｍ（２ｉｎ．）までのフルウェハおよび部分的ウェハ上のデバイスである。ＴＴＰ４プローブステーション２００は、材料および検査デバイスの電気特性、電気光学特性、パラメータ特性、高Ｚ特性、ＤＣ特性、ＲＦ特性およびマイクロ波特性の測定のためのプラットフォームである。ナノスケール電子機器、量子ワイヤおよびドットならびに半導体は、ＴＴＰ４プローブステーション内で測定される典型的な材料である。ＴＴＰ４プローブステーション２００は、４．２Ｋ〜４７５Ｋの温度範囲で動作する。オプションで、基点の温度は１．５Ｋ未満まで下げられ得る。
【００４２】
図２を参照すると、ＴＴＰ４プローブステーション２００の主要な構成要素は、真空を達成するための密閉されたチャンバ２０２およびベローズ２０４と、冷蔵庫と、４つのステージとであり、この４つのステージは各々がプローブアーム２０６とプローブアセンブリ（例えば、プローブアセンブリ４００（図４参照））とを有する。プローブアーム２０６は、ベローズ２０４の内部にある。当業者は、一般的な本発明の概念が１つ以上のプローブアセンブリ（従ってステージ）に適用可能であることを認識する。
【００４３】
具体的には、ＴＴＰ４プローブステーション２００は、チャンバ２０２と、チャンバ蓋２０８と、チャンバ蓋ビューポート２１０と、ベローズ２０４とを含む。冷蔵庫が置かれるチャンバ２０２は、測定されるサンプルを保持する。チャンバ蓋２０８は、チャンバ２０２を密閉する。チャンバ２０２およびベローズ２０４は、真空システム１０４がオンにされると真空状態になる。チャンバ蓋ビューポイント２１０は、直接または顕微鏡２１２およびカメラ２１４を用いてのいずれかで、サンプルを見ることを可能にする。
【００４４】
ＴＴＰ４プローブステーション２００は、真空隔離バルブ２１６と、真空接続２１８と、圧力解放バルブ２２０と、差し込み口２２２と、排出ポート２２４と、フィードスルーハウジング２２６と、信号コネクタ２２８とを含む。真空隔離バルブ２１６は、接続（すなわち真空接続２１８）を、ＴＴＰ４プローブステーション２００と真空システム１０４との間で開閉する。真空接続２１８は、真空システム１０４およびＴＴＰ４プローブステーション２００を接続するインターフェースである。上記のように、真空システム１０４は、チャンバ２０２およびベローズ２０４の内部の領域を排気する。圧力解放バルブ２２０は、ＴＴＰ４プローブステーション２００内の余分な圧力を解放することによって、危険な圧力上昇を防ぐ。
【００４５】
差し込み口２２２は、凍結剤注入および排出チューブである。凍結剤は、デュワー１１４から、ＴＴＰ４プローブステーション２００まで、伝達ライン１０６を介してルーティングされ、伝達ライン１０６は、差し込み口２２２に挿入される。凍結剤は、排出ポート２２４を通ってＴＴＰ４プローブステーション２００から出る。排出は、ＴＴＰ４プローブステーション２００から取り戻され得るか、または換気され得る。例示的な実施形態において、真空ポンプが、排出ポート２２４に取り付けられ得、ＴＴＰ４プローブステーション２００の有効温度をさらに低下させる（例えば、約３Ｋまで）。フィードスルーハウジング２２６は、周辺圧力と内部真空との間のインターフェースを提供する。信号入力および出力は、フィードスルーハウジング２２６を通ってサンプルに伝わる。さらに、信号コネクタ２２８は、信号がサンプルに入力されることと、信号がサンプルから出力されることとを容易にする。
【００４６】
ＴＴＰ４プローブステーション２００は、各プローブアセンブリの動きを制御す縷々ための、ｘ軸ハンドダイアル２３０と、ｙ軸マイクロメータ２３２と、ｚ軸マイクロメータ２３４とをさらに含む。ｘ軸ハンドダイアル２３０は、プローブアセンブリの内−外の動きを制御する。ｙ軸マイクロメータ２３２は、プローブアセンブリの左−右の動きを制御する。ｚ軸マイクロメータ２３４は、サンプルに対するプローブアセンブリの高さを制御する。ＴＴＰ４プローブステーションが所望の温度に達した後に、各プローブアセンブリは、ｘ軸ハンドダイアル２３０と、ｙ軸マイクロメータ２３２と、ｚ軸マイクロメータ２３４とを用いて適切な位置に操作され得る。
【００４７】
ＴＴＰ４プローブステーション２００は、前述の光学システム１０２とインターフェースし、該光学システム１０２は、顕微鏡２１２と、カメラ２１４と、光源１１０と、モニタ１１２とを含む。顕微鏡２１２は、サンプルを見るために用いられる。顕微鏡２１２は、例えば、その拡大範囲（例えば、７：１、１２．５：１、１６：１）および／または解像度（例えば、５μｍ、２μｍ、１．５μｍ）に基づいて、選択され得る。カメラ２１４は、顕微鏡２１２から画像を収集し記録するために用いられる。
【００４８】
ＴＴＰ４プローブステーション２００は、また、光ファイバケーブル２３６と、顕微鏡垂直ポスト２３８と、Ｓ−ビデオケーブル２４０と、カメラ電力ケーブル２４２とを含む。光ファイバケーブル２３６は、光源１１０から顕微鏡２１２まで照明をもたらす。顕微鏡垂直ポスト２３８は、顕微鏡２１２をチャンバ２０２上で支持する。Ｓ−ビデオケーブル２４０は、カメラ２１４の出力を、外部から見るためにモニタ１１２にルーティングする。カメラ電力ケーブル２４２は、電源（図示せず）からカメラ２１４まで電力を供給するために用いられる。
【００４９】
ＴＴＰ４プローブステーションを支持する本体は、基部２４４と、脚部２４６とゴム製足部２４８とを含む。脚部２４６は基部２４４に接続される。ゴム製足部２４８は、脚部２４６に取り付けられ、サンプルを外部振動から隔離するために寄与する。
【００５０】
図３は、ＴＴＰ４プローブステーション２００のチャンバ２０２の内部の詳細図を示す。さまざまな構成要素がチャンバ２０２内またはチャンバ２０２の周辺に位置決定され、それらの構成要素は放射シールド２５０と、放射シールド基部２５２と、冷却ヘッド２５４と、凍結剤注入／排出チューブ２５６と、温度コントローラフィードスルー２５８とを含む。図３は、また、ベローズ２０４と、プローブアーム２０６と、プローブアームケーブル２６０と、プローブアームコネクタ２６２と、プローブ止めネジ２６４と、プローブマウントまたはホルダ２６６と、編組ブロック２６８と、編組ブロックネジ２７０と、プローブ編組２７２と、プローブアセンブリ４００とを示す。
【００５１】
上記のように、チャンバ２０２およびベローズ２０４は、真空システム１０４がオンにされると真空下に置かれる。ベローズ２０４は、真空下にあるとき、各プローブアーム２０６の周囲に構造支持部を提供する。ベローズ２０４は、ステンレス鋼から形成され、真空を維持しながらプローブアセンブリ４００の操作を可能にするように可撓性である。
【００５２】
放射シールド２５０は、チャンバ２０２内に熱放射シールドを提供する。例示的な実施形態において、放射シールド２５０は、アルミニウムで作製される。放射シールド基部２５２は、チャンバ２０２の基部２４４上に延び、チャンバ２０２内の放射シールド２５０を支持する。例示的な実施形態において、放射シールド基部２５２は、銅から作製される。サンプルホルダ（図示せず）は、冷却ヘッド２５４に接続される。サンプルがサンプルホルダ内に配置されると、サンプルは、冷却ヘッド２５４を通して凍結剤をルーティングすることによって、冷却され得る。凍結剤は、凍結剤注入／排出チューブ２５６を通って、チャンバ２０２に出入りする。
【００５３】
冷却ヘッド２５４の温度は、温度センサおよびヒータ（図示せず）を介して調整される。温度センサは、冷却ヘッド２５４の下側に配置される。ヒータは並列に接続され、冷却ヘッド２５４の本体内の空洞に配置される２つのカートリッジヒータから構成される。温度センサ出力およびヒータ入力は、温度コントローラフィードスルー２５８を介して温度コントローラ１０８に接続され、この温度コントローラフィードスルー２５８は、ＴＴＰ４プローブステーション２００への温度コントローラ１０８の接続を容易にするインターフェースである。
【００５４】
図３に示されているように、各プローブアーム２０６は、放射シールド２５０内の開口部を通って放射シールド２５０に入る。プローブマウント２６６は、プローブ止めネジ２６４を用いてプローブアーム２０６に取り付けられる。プローブマウント２６６は、プローブアーム２０６に対してプローブアセンブリ４００を支持する。例示的な実施形態において、プローブマウント２６６は銅から作製される。
【００５５】
例えば、銅で作製され得る編組ブロック２６８は、プローブマウント２６６を冷却ヘッド２５４に熱的に固定することにより、プローブアセンブリ４００の温度がサンプルの温度に近づく。編組ブロックネジ２７０は、編組ブロック２６８を冷却ヘッド２５４に取り付けるために用いられる。例えば、銅で作製され得るプローブ編組２７２は、冷却ヘッド２５４とプローブマウント２６６との間の熱接続を提供する。プローブアセンブリ４００のようなプローブアセンブリは、以下で記載されるようなサンプルへの電気接続を提供する。
【００５６】
動作中、凍結剤（ｃｒｙｏｇｅｎ）は、差し込み口２２２を介してＴＴＰ４  プローブステーション２００に入る。凍結剤はそこからチャンバ２０２の下部にルーティングされ、そして放射シールド２５０の中にルーティングされ、そこで凍結剤は冷却ヘッド２５４と放射シールドの基部２５２とを冷却する。そして凍結剤は、放射ヘッド２５０とチャンバ２０２の下部から出て、差し込み口２２２上の排出ポート２２４を介して排出される。
【００５７】
従来のプローブアセンブリ４００が図４Ａおよび４Ｂに示されている。従来のプローブアセンブリ４００は、ＴＴＰ４  プローブステーション２００において用いられ得る。従来のプローブアセンブリ４００は、様々なＤＣおよびＲＦプローブ測定と、その他の電気的機能、例えば、その他のタイプのプローブアセンブリを用いて測定を行うときの電圧の付勢または電流の放出等のために用いられ得る。従来のプローブアセンブリ４００は、ＤＣから１００ＭＨｚまでの周波数範囲における連続的な測定に用いられ得る。従来のプローブアセンブリ４００はまた、１ＧＨｚまでの選択された周波数帯域において用いられ得る。
【００５８】
従来のプローブアセンブリ４００は、プローブ本体４０２と、プローブ先端４０４と、コネクタ４０６とを含む。コネクタ４０６は、ＳＭＡ（ＳｕｂＭｉｎｉａｔｕｒｅ  ｖｅｒｓｉｏｎ  Ａ）コネクタであり得、これは、ネジ型の結合機構を用いる同軸ケーブルとインターフェースする同軸ＲＦコネクタである。コネクタ４０６は、スレッド部分４０８と嵌合部分４１０とを含む。コネクタ４０６のスレッド部分４０８は、プローブアームコネクタ２６２上の相補的なスレッドとインターフェースし得、これは、プローブアセンブリ４００をＴＴＰ４  プローブステーション２００に電気的に接続する。コネクタ４０６の嵌合部分４１０は、コネクタ４０６とプローブアセンブリ４０２との間のインターフェースである。
【００５９】
図３に見られるように、プローブ搭載部２６６は、プローブ本体４０２を支持する。プローブ先端４０４は、プローブ本体４０２の下部表面に直接的に接続される。プローブ先端４０４は、プローブアセンブリ４００のうちサンプルに直接的に接触する部分である。プローブ本体４０２は、サンプルとプローブアームケーブル２６０との間で（プローブ先端４０４を介して）信号を伝導する。したがって、プローブ先端４０４がサンプルとの接触を維持することが重要である。さらに、プローブ先端４０４がはじめに配置された正確な位置（すなわち、サンプルが測定されている位置）におけるサンプルとの接触を、プローブ先端４０４が維持することもまた重要である。
【００６０】
しかしながら、ＴＴＰ４  プローブステーション２００が温度の変化（低下または上昇）を受けるとき、従来のプローブアセンブリ４００を保持する比較的長いプローブアーム２０６は、プローブアーム２０６が作られる材料の熱膨張係数にしたがって、収縮または膨張する。プローブアーム２０６のこの収縮または膨張は、ｘ軸，ｙ軸およびｚ軸のうちの１つ以上に沿って、サンプルに対してプローブ先端４０４を動かす。例えば、温度が数ケルビンを超えて変動するときに、プローブ先端４０４が検査されているサンプル上に着地される（すなわち、接触する）場合、従来のプローブアームアセンブリ４００を保持するプローブアーム２０６は、温度変化にしたがって収縮または膨張し得、それにより、サンプルに対するプローブ先端４０４の動きを引き起こし得る。プローブ先端４０４のこの意図しない動きは、問題につながり得る。例えば、プローブ先端４０４の動きは、プローブ先端４０４および／または測定されるサンプルに対する損傷につながり得る。別の例として、プローブ先端４０４の動きは、測定されるサンプルからの誤った測定結果につながり得る。したがって、従来のプローブアセンブリ４００は、フルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲の掃引にわたるサンプルの正確な探針をサポートしない。
【００６１】
プローブアセンブリのプローブ先端のそのような意図しない動きを排除すること、または、低減するために、発明の一般的な概念は、プローブアームが作られる材料の熱膨張係数にしたがうプローブアームの収縮または膨張を補償する１つ以上の弾性部材を含むプローブアセンブリを想定する。このようにして、プローブ先端は、自動的なフルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲の掃引の間に、サンプル上の所望の位置において、測定されるサンプルとの接触を維持し得る。
【００６２】
第１の実施形態にしたがうプローブアセンブリ５００が、図５Ａおよび５Ｂに示されている。プローブアセンブリ５００は、プローブ本体５０２と、プローブ先端５０４と、ＳＭＳ（同軸ＲＦ）コネクタ５０６と、弾性部材５０６とを含む。例示的な実施形態において、プローブ本体５０２は、比較的薄く、ブレード状の印刷回路基板である。コネクタ５０６は、スレッド部分５１０と、嵌合部分５１２とを含む。コネクタ５０６のスレッド部分５１０は、プローブアームコネクタ２６２上の相補的なスレッドとインターフェースし得、これは、プローブアセンブリ５００をＴＴＰ４  プローブステーション２００に電気的に接続する。コネクタ５０６の嵌合部分５１２は、コネクタ５０６とプローブ本体５０２との間でインターフェースする。上述のように、プローブ本体５０２は、プローブ搭載部２６６によって支持され得、ＴＴＰ４  プローブステーション２００において用いられ得る。
【００６３】
例示的な実施形態において、弾性部材５０８は一体構造である。弾性部材５０８は、任意の適切な材料（例えば、ＢｅＣｕ）から任意の適切な方法で作られ得る。弾性部材５０８は、コネクタ５０６の嵌合部分５１２から延びている。弾性部材５０８は、プローブ本体５０２に隣接し、平行である。例示的な実施形態において、弾性部材５０８の幅は、プローブ本体５０２の幅よりも大きい。例示的な実施形態において、弾性部材５０８の高さは、プローブ本体５０２の高さよりも大きい。弾性部材５０８は、上部水平バー部材５１４と、下部水平バー部材５１６と、第１のダブルリーフ部材５１８と、第２のダブルリーフ部材５２０とを含む。上部水平バーブ部材５１４と下部水平バー部材５１６とは、実質的に互いに平行である。水平バー部材５１４、５１６は、ダブルリーフ部材５１６、５１８と実質的に直交する。プローブ先端５０４は、弾性部材５０６の下部水平バー部材５１６と直接的に接続されている。
【００６４】
弾性部材５０８は、プローブアームが温度変化を受けるときに発生するプローブアセンブリ５００を支持するプローブアーム（例えば、プローブアーム２０６）の膨張または収縮を補償し、その結果、プローブ先端５０４の位置は、測定されるサンプルに対して実質的に一定であり続ける。したがって、弾性部材５０８は、例えば自動的なフルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲の掃引等の温度変化の間に、プローブ先端５０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材５０８は、フルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲にわたるプローブ先端５０４の変位を制限する。例えば、温度範囲は、１．５Ｋ〜４７５Ｋ、３．０Ｋ〜４７５Ｋまたは４．２Ｋ〜４７５Ｋであり得る。
【００６５】
第１の例示的実施形態のプローブアセンブリ５００において、弾性部材５０８は、測定されるサンプルに対してプローブ先端５０４を大きく変位させ得る温度変化の間に、ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向のうちの１つ以上におけるプローブ先端５０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材５０８は、数ケルビンを超える温度範囲（例えば、１０ケルビン以上に及ぶ範囲）にわたるプローブ先端５０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材５０８は、サンプル上のプローブ先端５０４の変位を５μｍ未満に制限する。
【００６６】
第２の例示的な実施形態にしたがうプローブアセンブリ６００が、図６Ａおよび６Ｂに示されている。プローブアセンブリ６００は、プローブ本体６０２と、プローブ先端６０４と、ＳＭＡ（同軸ＲＦ）コネクタ６０６と、弾性部材６０８とを含む。例示的な実施形態において、プローブ本体６０２は、比較的薄く、ブレード状の印刷回路基板である。コネクタ６０６は、スレッド部分６１０と、嵌合部分６１２とを含む。コネクタ６０６のスレッド部分６１０は、プローブアームコネクタ２６２上の相補的なスレッドとインターフェースし得、これは、プローブアセンブリ６００をＴＴＰ４  プローブステーション２００に電気的に接続する。コネクタ６０６の嵌合部分６１２は、コネクタ６０６とプローブ本体６０２との間でインターフェースする。上述のように、プローブ本体６０２は、プローブ搭載部２６６によって支持され得、ＴＴＰ４  プローブステーション２００において用いられ得る。
【００６７】
例示的な実施形態において、弾性部材６０８は一体構造である。弾性部材６０８は、任意の適切な材料（例えば、ＢｅＣｕ）から任意の適切な方法で作られ得る。弾性部材６０８は、コネクタ６０６の嵌合部分６１２と接触しない。代わりに、弾性部材６０８は、プローブ本体６０２に直交してプローブ本体６０２から延びているポスト６１４に接続される。この配置にしたがうと、弾性部材６０８は、プローブ本体６０２に隣接し、平行である。例示的な実施形態において、弾性部材６０８の幅は、プローブ本体６０２の幅よりも大きい。弾性部材６０８は、垂直バー部材６１６と水平バー部材６１８とを含む。したがって、プローブアセンブリ６００は、比較的単純な設計を提供し、それにより、より複雑な設計において発生し得る製造の困難さを回避している。例示的な実施形態において、垂直バー部材６１６の長さは、水平バー部材６１８の長さよりも大きい。垂直バー部材６１６と水平バー部材６１８とは、実質的に互いに対して直交する。垂直バー部材６１６は、プローブ本体６０２から延びているポスト６１４に接続する。プローブ本体６０４は、弾性部材６０８の水平バー部材６１８に直接的に接続されている。
【００６８】
弾性部材６０８は、プローブアームが温度変化を受けるときに発生するプローブアセンブリ６００を支持するプローブアーム（例えば、プローブアーム２０６）の膨張または収縮を補償し、その結果、プローブ先端６０４の位置は、測定されるサンプルに対して実質的に一定であり続ける。したがって、弾性部材６０８は、例えば自動的なフルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲の掃引等の温度変化の間に、プローブ先端６０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材６０８は、フルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲にわたるプローブ先端６０４の変位を制限する。例えば、温度範囲は、１．５Ｋ〜４７５Ｋ、３．０Ｋ〜４７５Ｋまたは４．２Ｋ〜４７５Ｋであり得る。
【００６９】
第２の実施形態のプローブアセンブリ６００において、弾性部材６０８は、測定されるサンプルに対してプローブ先端６０４を大きく変位させ得る温度変化の間に、ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向のうちの１つ以上におけるプローブ先端６０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材６０８は、数ケルビンを超える温度範囲（例えば、１０ケルビン以上に及ぶ範囲）にわたるプローブ先端６０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材６０８は、サンプル上のプローブ先端６０４の変位を５μｍ未満に制限する。
【００７０】
第３の例示的な実施形態にしたがうプローブアセンブリ７００が、図７Ａおよび７Ｂに示されている。プローブアセンブリ７００は、プローブ本体７０２と、プローブ先端７０４と、ＳＭＡ（同軸ＲＦ）コネクタ７０６と、弾性部材７０８とを含む。例示的な実施形態において、プローブ本体７０２は、比較的薄く、ブレード状の印刷回路基板である。コネクタ７０６は、スレッド部分７１０と、嵌合部分７１２とを含む。コネクタ７０６のスレッド部分７１０は、プローブアームコネクタ２６２上の相補的なスレッドとインターフェースし得、これは、プローブアセンブリ７００をＴＴＰ４  プローブステーション２００に電気的に接続する。コネクタ７０６の嵌合部分７１２は、コネクタ７０６とプローブ本体７０２との間でインターフェースする。上述のように、プローブ本体７０２は、プローブ搭載部２６６によって支持され得、ＴＴＰ４  プローブステーション２００において用いられ得る。
【００７１】
例示的な実施形態において、弾性部材７０８は一体構造である。弾性部材７０８は、任意の適切な材料（例えば、ＢｅＣｕ）から任意の適切な方法で作られ得る。弾性部材７０８は、コネクタ７０６の嵌合部分７１２と接触しない。代わりに、弾性部材７０８は、プローブ本体７０２に直交してプローブ本体７０２から延びているポスト７１４に接続される。この配置にしたがうと、弾性部材７０８は、プローブ本体７０２に隣接し、平行である。例示的な実施形態において、弾性部材７０８の幅は、プローブ本体７０２の幅よりも大きい。弾性部材７０８は、ダブルリーフ部材７１６と水平バー部材７１８とを含む。ダブルリーフ部材７１６の直線部分と水平バー部材７１８とは、実質的に互いに直交する。ダブルリーフ部材７１６は、プローブ本体７０２から延びているポスト７１４に接続する。プローブ先端７０４は、弾性部材７０８の水平バー部材７１８に直接的に接続されている。
【００７２】
弾性部材７０８は、プローブアームが温度変化を受けるときに発生するプローブアセンブリ７００を支持するプローブアーム（例えば、プローブアーム２０６）の膨張または収縮を補償し、その結果、プローブ先端７０４の位置は、測定されるサンプルに対して実質的に一定であり続ける。したがって、弾性部材７０８は、例えば自動的なフルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲の掃引等の温度変化の間に、プローブ先端７０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材７０８は、フルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲にわたるプローブ先端７０４の変位を制限する。例えば、温度範囲は、１．５Ｋ〜４７５Ｋ、３．０Ｋ〜４７５Ｋまたは４．２Ｋ〜４７５Ｋであり得る。
【００７３】
第３の実施形態のプローブアセンブリ７００において、弾性部材７０８は、測定されるサンプルに対してプローブ先端７０４を大きく変位させ得る温度変化の間に、ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向のうちの１つ以上におけるプローブ先端７０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材７０８は、数ケルビンを超える温度範囲（例えば、１０ケルビン以上に及ぶ範囲）にわたるプローブ先端７０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材７０８は、サンプル上のプローブ先端７０４の変位を５μｍ未満に制限する。
【００７４】
第４の例示的な実施形態にしたがうプローブアセンブリ８００が、図８Ａおよび８Ｂに示されている。プローブアセンブリ８００は、プローブ本体８０２と、プローブ先端８０４と、ＳＭＡ（同軸ＲＦ）コネクタ８０６と、弾性部材８０８とを含む。例示的な実施形態において、プローブ本体８０２は、比較的薄く、ブレード状の印刷回路基板である。コネクタ８０６は、スレッド部分８１０と、嵌合部分８１２とを含む。コネクタ８０６のスレッド部分８１０は、プローブアームコネクタ２６２上の相補的なスレッドとインターフェースし得、これは、プローブアセンブリ８００をＴＴＰ４  プローブステーション２００に電気的に接続する。コネクタ８０６の嵌合部分８１２は、コネクタ８０６とプローブ本体８０２との間でインターフェースする。上述のように、プローブ本体８０２は、プローブ搭載部２６６によって支持され得、ＴＴＰ４  プローブステーション２００において用いられ得る。
【００７５】
例示的な実施形態において、弾性部材８０８は一体構造である。弾性部材８０８は、任意の適切な材料（例えば、ＢｅＣｕ）から任意の適切な方法で作られ得る。弾性部材８０８は、コネクタ８０６の嵌合部分８１２と接触しない。代わりに、弾性部材８０８は、プローブ本体８０２に直交してプローブ本体８０２から延びているポスト８１４に接続される。この配置にしたがうと、弾性部材８０８は、プローブ本体８０２に隣接し、平行である。例示的な実施形態において、弾性部材８０８の幅は、プローブ本体８０２の幅よりも大きい。弾性部材８０８は、第１のリーフ部材８１６と第２のリーフ部材８１８とを含む。リーフ部材８１６、８１８は、水平バー部材８２０によって接合される。リーフ部材８１６、８１８の直線部分と水平バー部材８２０とは、互いに対して実質的に直交する。リーフ部材８１６および８１８の各々は、プローブ本体８０２から延びているポスト８１４のうちの対応する１つに接続する。プローブ先端８０４は、弾性部材８０８の水平バー部材８２０に直接的に接続されている。
【００７６】
弾性部材８０８は、プローブアームが温度変化を受けるときに発生するプローブアセンブリ８００を支持するプローブアーム（例えば、プローブアーム２０６）の膨張または収縮を補償し、その結果、プローブ先端８０４の位置は、測定されるサンプルに対して実質的に一定であり続ける。したがって、弾性部材８０８は、例えば自動的なフルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲の掃引等の温度変化の間に、プローブ先端８０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材８０８は、フルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲にわたるプローブ先端８０４の変位を制限する。例えば、温度範囲は、１．５Ｋ〜４７５Ｋ、３．０Ｋ〜４７５Ｋまたは４．２Ｋ〜４７５Ｋであり得る。
【００７７】
第４の実施形態のプローブアセンブリ８００において、弾性部材８０８は、測定されるサンプルに対してプローブ先端８０４を大きく変位させ得る温度変化の間に、ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向のうちの１つ以上におけるプローブ先端８０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材８０８は、数ケルビンを超える温度範囲（例えば、１０ケルビン以上に及ぶ範囲）にわたるプローブ先端８０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材８０８は、サンプル上のプローブ先端８０４の変位を５μｍ未満に制限する。
【００７８】
第５の例示的な実施形態にしたがうプローブアセンブリ９００が、図９Ａおよび９Ｂに示されている。プローブアセンブリ９００は、プローブ本体９０２と、プローブ先端９０４と、ＳＭＡ（同軸ＲＦ）コネクタ９０６と、弾性部材９０８とを含む。例示的な実施形態において、プローブ本体９０２は、比較的薄く、ブレード状の印刷回路基板である。コネクタ９０６は、スレッド部分９１０と、嵌合部分９１２とを含む。コネクタ９０６のスレッド部分９１０は、プローブアームコネクタ２６２上の相補的なスレッドとインターフェースし得、これは、プローブアセンブリ９００をＴＴＰ４  プローブステーション２００に電気的に接続する。コネクタ９０６の嵌合部分９１２は、コネクタ９０６とプローブ本体９０２との間でインターフェースする。上述のように、プローブ本体９０２は、プローブ搭載部２６６によって支持され得、ＴＴＰ４  プローブステーション２００において用いられ得る。
【００７９】
例示的な実施形態において、弾性部材９０８は一体構造である。弾性部材９０８は、任意の適切な材料（例えば、ＢｅＣｕ）から任意の適切な方法で作られ得る。弾性部材９０８は、コネクタ９０６の嵌合部分９１２と接触しない。代わりに、弾性部材９０８は、プローブ本体９０２と整列されて配置されており、プローブ本体９０２に形成されたフランジ９１４に直接的に接続されている。この配置にしたがうと、複数のプローブアセンブリ９００のプローブ先端９０４は、図１２Ａおよび１２Ｂに示されているように、ＴＴＰ４  プローブステーション２００内で測定されるサンプル上の同じ点または位置（例えば、点１２００）と接触するように作られ得る。弾性部材９０８は、第１のリーフ部材９１６と第２のリーフ部材９１８とを含む。リーフ部材９１６、９１８は、水平バー部材９２０によって接合される。リーフ部材９１６、９１８の直線部分と水平バー部材９２０とは、互いに対して実質的に直交する。リーフ部材９１６および９１８の各々は、プローブ本体９０２のフランジ９１４に直接的に接続する。第２のリーフ部材９１８の少なくとも一部分は、プローブアセンブリ９０２に形成された窪み９２２に配置される。プローブ先端９０４は、弾性部材９０８の水平バー部材９２０に直接的に接続されている。
【００８０】
弾性部材９０８は、プローブアームが温度変化を受けるときに発生するプローブアセンブリ９００を支持するプローブアーム（例えば、プローブアーム２０６）の膨張または収縮を補償し、その結果、プローブ先端９０４の位置は、測定されるサンプルに対して実質的に一定であり続ける。したがって、弾性部材９０８は、例えば自動的なフルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲の掃引等の温度変化の間に、プローブ先端９０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材９０８は、フルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲にわたるプローブ先端９０４の変位を制限する。例えば、温度範囲は、１．５Ｋ〜４７５Ｋ、３．０Ｋ〜４７５Ｋまたは４．２Ｋ〜４７５Ｋであり得る。
【００８１】
第５の実施形態のプローブアセンブリ９００において、弾性部材９０８は、測定されるサンプルに対してプローブ先端９０４を大きく変位させ得る温度変化の間に、ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向のうちの１つ以上におけるプローブ先端９０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材９０８は、数ケルビンを超える温度範囲（例えば、１０ケルビン以上に及ぶ範囲）にわたるプローブ先端９０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材９０８は、サンプル上のプローブ先端９０４の変位を５μｍ未満に制限する。
【００８２】
第６の例示的な実施形態にしたがうプローブアセンブリ１０００が、図１０Ａおよび１０Ｂに示されている。プローブアセンブリ１０００は、プローブ本体１００２と、プローブ先端１００４と、ＳＭＡ（同軸ＲＦ）コネクタ１００６と、弾性部材１００８とを含む。例示的な実施形態において、プローブ本体１００２は、比較的薄く、ブレード状の印刷回路基板である。コネクタ１００６は、スレッド部分１０１０と、嵌合部分１０１２とを含む。コネクタ１００６のスレッド部分１０１０は、プローブアームコネクタ２６２上の相補的なスレッドとインターフェースし得、これは、プローブアセンブリ１０００をＴＴＰ４  プローブステーション２００に電気的に接続する。コネクタ１００６の嵌合部分１０１２は、コネクタ１００６とプローブ本体１００２との間でインターフェースする。上述のように、プローブ本体１００２は、プローブ搭載部２６６によって支持され得、ＴＴＰ４  プローブステーション２００において用いられ得る。
【００８３】
例示的な実施形態において、弾性部材１００８は一体構造である。弾性部材１００８は、任意の適切な材料（例えば、ＢｅＣｕ）から任意の適切な方法で作られ得る。弾性部材１００８は、コネクタ１００６の嵌合部分１０１２と接触しない。代わりに、弾性部材１００８は、プローブ本体１００２と整列されて配置されており、プローブ本体１００２の側面１０１４に直接的に接続されている。この配置にしたがうと、複数のプローブアセンブリ１０００のプローブ先端１００４は、図１２Ａおよび１２Ｂに示されているように、ＴＴＰ４  プローブステーション２００内で測定されるサンプル上の同じ点または位置（例えば、点１２００）と接触するように作られ得る。弾性部材１００８は、リーフ部材１０１６とダブルリーフ部材１０１８とを含む。例示的な実施形態において、リーフ部材１０１６の高さは、ダブルリーフ部材１０１８の高さよりも大きい。リーフ部材１０１６およびダブルリーフ部材１０１８は、水平バー部材１０２０によって接合される。リーフ部材１０１６、１０１８の直線部分と第１の水平バー部材１０２０とは、実質的に互いに直行している。第２の水平バー部材１０２２は、ダブルリーフ部材１０１８から延びており、リーフ部材１０１６と接触しない。リーフ部材１０１６、１０１８の直線部分と第２の水平バー部材１０２０とは、実質的に互いに直交している。リーフ部材１０１６と第２の水平バー部材１０２２とは、プローブ本体１００２に直接的に接続している。プローブ先端１００４は、弾性部材１００８の水平バー部材１０２０に直接的に接続されている。
【００８４】
弾性部材１００８は、プローブアームが温度変化を受けるときに発生するプローブアセンブリ１０００を支持するプローブアーム（例えば、プローブアーム２０６）の膨張または収縮を補償し、その結果、プローブ先端１００４の位置は、測定されるサンプルに対して実質的に一定であり続ける。したがって、弾性部材１００８は、例えば自動的なフルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲の掃引等の温度変化の間に、プローブ先端１００４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材１００８は、フルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲にわたるプローブ先端１００４の変位を制限する。例えば、温度範囲は、１．５Ｋ〜４７５Ｋ、３．０Ｋ〜４７５Ｋまたは４．２Ｋ〜４７５Ｋであり得る。
【００８５】
第６の実施形態のプローブアセンブリ１０００において、弾性部材１００８は、測定されるサンプルに対してプローブ先端１００４を大きく変位させ得る温度変化の間に、ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向のうちの１つ以上におけるプローブ先端１００４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材１００８は、数ケルビンを超える温度範囲（例えば、１０ケルビン以上に及ぶ範囲）にわたるプローブ先端１００４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材１００８は、サンプル上のプローブ先端１００４の変位を５μｍ未満に制限する。
【００８６】
第７の例示的な実施形態にしたがうプローブアセンブリ１１００が、図１１Ａおよび１１Ｂに示されている。プローブアセンブリ１１００は、プローブ本体１１０２と、プローブ先端１１０４と、ＳＭＡ（同軸ＲＦ）コネクタ１１０６と、弾性部材１１０８とを含む。例示的な実施形態において、プローブ本体１１０２は、比較的薄く、ブレード状の印刷回路基板である。コネクタ１１０６は、スレッド部分１１１０と、嵌合部分１１１２とを含む。コネクタ１１０６のスレッド部分１１１０は、プローブアームコネクタ２６２上の相補的なスレッドとインターフェースし得、これは、プローブアセンブリ１１００をＴＴＰ４  プローブステーション２００に電気的に接続する。コネクタ１１０６の嵌合部分１１１２は、コネクタ１１０６とプローブ本体１１０２との間でインターフェースする。上述のように、プローブ本体１１０２は、プローブ搭載部２６６によって支持され得、ＴＴＰ４  プローブステーション２００において用いられ得る。
【００８７】
例示的な実施形態において、弾性部材１１０８は一体構造である。弾性部材１１０８は、任意の適切な材料（例えば、ＢｅＣｕ）から任意の適切な方法で作られ得る。例示的な実施形態において、光化学エッチングプロセスが平坦なストリップを生成するために用いられ、その後そのようなストリップは、弾性部材１１０８に対して所望の形状に屈曲され、その後プローブ本体１１０２に半田付けされる。その後、プローブ先端１１０４は、形成された弾性部材１１０８上に半田付けされる。このようにして、プローブアセンブリ１１００は製造が容易かつ効率的であり得る設計を提供する。
【００８８】
弾性部材１１０８は、コネクタ１１０６の嵌合部分１１１２と接触しない。代わりに、弾性部材１１０８は、プローブ本体１１０２と整列されて配置されており、プローブ本体１１０２の側面１１１４とプローブ本体１１０２上に形成されたリップ部分１１１６とに直接的に接続されている。この配置にしたがうと、複数のプローブアセンブリ１１００のプローブ先端１１０４は、図１２Ａおよび１２Ｂに示されているように、ＴＴＰ４  プローブステーション２００内で測定されるサンプル上の同じ点または位置（例えば、点１２００）と接触するように作られ得る。
【００８９】
弾性部材１１０８は、第１の垂直バー部材１１１８と、第２の垂直バー部材１１２０と、第３の垂直バー部材１１２２とを含む。例示的な実施形態において、リーフ部材１１１８の高さと、第２の垂直バー部材１１２０と、第３の垂直バー部材１１２２との高さとは、実質的に同じである。第１の垂直バー部材１１１８と第２の垂直バー部材１１２０とは、第１の角度の付いた水平バー部材１１２４によって接合される。第１の垂直バー部材１１１８と第３の垂直バー部材１１２２とは、第２の角度の付いたバー部材１１２６によって接合される。垂直バー部材１１１８、１１２０、１１２２と角度の付いた水平バー部材１１２４、１１２６とは、互いに対して実質的に直交している。第１の角度の付いた水平バー部材１１２４と第２の角度の付いた水平バー部材１１２６とは、第１の垂直バー部材１１１８の下部付近で互いに統合されている（図１０Ｃ参照）。第１の垂直バー部材１１１８は、プローブ本体１１０２のリップ部分１１１６に直接的に接続されている。第２の垂直バー部材１１２０と第３の垂直バー部材１１２２とは、プローブ本体１１０２の反対の側面１１１４に直接的に接続されている。プローブ先端１１０４は、角度の付いた水平バー部材１１２４、１１２６に直接的に接続されている。例示的な実施形態において、弾性部材１１０８の高さは、本体１１０２の高さよりも大きい。
【００９０】
弾性部材１１０８は、プローブアームが温度変化を受けるときに発生するプローブアセンブリ１１００を支持するプローブアーム（例えば、プローブアーム２０６）の膨張または収縮を補償し、その結果、プローブ先端１１０４の位置は、測定されるサンプルに対して実質的に一定であり続ける。したがって、弾性部材１１０８は、例えば自動的なフルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲の掃引等の温度変化の間に、プローブ先端１１０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材１１０８は、フルスケールまたは広範囲のスケールの温度範囲にわたるプローブ先端１１０４の変位を制限する。例えば、温度範囲は、１．５Ｋ〜４７５Ｋ、３．０Ｋ〜４７５Ｋまたは４．２Ｋ〜４７５Ｋであり得る。
【００９１】
第７の実施形態のプローブアセンブリ１１００において、弾性部材１１０８は、測定されるサンプルに対してプローブ先端１１０４を大きく変位させ得る温度変化の間に、ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向のうちの１つ以上におけるプローブ先端１１０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材１１０８は、数ケルビンを超える温度範囲（例えば、１０ケルビン以上に及ぶ範囲）にわたるプローブ先端１１０４の変位を制限する。例示的な実施形態において、弾性部材１１０８は、サンプル上のプローブ先端１１０４の変位を５μｍ未満に制限する。
【００９２】
特定の実施形態に関する上の記述は、例示として与えられたものである。当業者は、与えられた開示から、一般的な発明の概念を理解するのみならず、それらに付随する利点をも理解し、開示されている構造および方法に対する明らかな様々な変更および改変を理解するであろう。例えば、当業者は、本明細書中に開示されている弾性部材の物理的な寸法および／または幾何学的形状が、ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向におけるプローブ先端の動きに対する様々なレベルの補償を達成するために変更され得ることを理解するであろう。別の例として、当業者は、本明細書中に開示されている弾性部材が、非冷却材プローブステーションを含む任意の適切なタイプのプローブステーションに用いられ得ることを理解するであろう。さらに別の例として、本明細書中に開示されている弾性部材は、プローブアームの動き以外の何か（例えば、サンプルの動き）および／または温度変化以外の何か（例えば、振動）によって引き起こされる、サンプル上の位置からプローブ先端を動かす傾向のある力を補償し得る。したがって、一般的な発明の概念の精神および範囲に含まれる限り、本発明はそのような全ての変更および改変とそれらの均等物とを包含するものと考えられる。
【符号の説明】
【００９３】
１００  測定システム
１０２  光学システム
１０４  真空システム
１０６  伝達ライン
１０８  温度コントローラ
１１０  光源１１０
１１２  モニタ
１１４  デュワー
２００  ＴＴＰ４プローブステーション
【図１】
2010056553.tif 000003
【図２】
2010056553.tif 000004
【図３】
2010056553.tif 000005
【図４Ａ】
2010056553.tif 000006
【図４Ｂ】
2010056553.tif 000007
【図５Ａ】
2010056553.tif 000008
【図５Ｂ】
2010056553.tif 000009
【図６Ａ】
2010056553.tif 000010
【図６Ｂ】
2010056553.tif 000011
【図７Ａ】
2010056553.tif 000012
【図７Ｂ】
2010056553.tif 000013
【図８Ａ】
2010056553.tif 000014
【図８Ｂ】
2010056553.tif 000015
【図９Ａ】
2010056553.tif 000016
【図９Ｂ】
2010056553.tif 000017
【図１０Ａ】
2010056553.tif 000018
【図１０Ｂ】
2010056553.tif 000019
【図１１Ａ】
2010056553.tif 000020
【図１１Ｂ】
2010056553.tif 000021
【図１１Ｃ】
2010056553.tif 000022
【図１１Ｄ】
2010056553.tif 000023
【図１１Ｅ】
2010056553.tif 000024
【図１１Ｆ】
2010056553.tif 000025
【図１２Ａ】
2010056553.tif 000026
【図１２Ｂ】
2010056553.tif 000027