(57)【要約】【課題】  測定用の高周波プローブに撓み性を持たせると共に、インピーダンスを整合させた状態で安全にしかも正確に測定できるようにする。【解決手段】  可撓性を有する金属板からなり、一端側が幅狭となり、他端側に向かって漸次幅広となる信号導体２と、可撓性を有する金属板からなり、一端側が幅狭となり、他端側に向かって漸次幅広となる接地導体３とを備え、信号導体１の一端側に接地導体３の一端側を対応させると共に、信号導体１の他端側に接地導体３の他端側を対応させて信号導体２と接地導体３とを互いに面対向させ、各一端側にそれぞれ突出した接触針を設け、信号導体２の長さ方向の何れの位置における幅とその位置における信号導体２と接地導体３との間隔との比を一定にした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する金属板からなり、一端側が幅狭となり、他端側に向かって漸次幅広となる信号導体と、可撓性を有する金属板からなり、一端側が幅狭となり、他端側に向かって漸次幅広となる接地導体とを備え、前記信号導体の一端側に前記接地導体の一端側を対応させると共に、前記信号導体の他端側に前記接地導体の他端側を対応させて前記信号導体と前記接地導体とを互いに面対向させ、前記各一端側にそれぞれ突出した接触針を設け、前記信号導体の長さ方向の何れの位置における幅とその位置における前記信号導体と前記接地導体との間隔との比を一定にしたことを特徴とする高周波プローブ。
【請求項２】
前記接触針を前記信号導体及び前記接地導体の面に直交する方向に突出したことを特徴とする請求項１に記載の高周波プローブ。
【請求項３】
前記信号導体と前記接地導体の長さ方向の中間の位置に、前記信号導体と前記接地導体とを折り曲げて幅方向に稜線が横断する波状の湾曲部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波プローブ。
【請求項４】
前記信号導体と前記接地導体との間に前記間隔を保持するための絶縁体からなるスペーサを設け、前記導体幅と前記間隔との比を５対１としたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の高周波プローブ。
【請求項５】
前記スペーサを、少なくとも前記一端側の近傍の位置と前記他端側の近傍の位置に設けたことを特徴とする請求項４に記載の高周波プローブ。
【請求項６】
前記信号導体と前記接地導体との間に液晶ポリマー樹脂からなる誘電体を介在させ、前記導体幅と前記間隔との比を１．５対１としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波プローブ。
【請求項７】
一方の面に信号ラインを形成すると共に、他方の面に接地電極を有する絶縁基板と、前記絶縁基板に取りつけられ、前記信号ラインと前記接地電極とに接続された同軸コネクタと、請求項１乃至６の何れかに記載の高周波プローブとを備え、前記信号導体の他端側を前記信号ラインに接続し、前記接地導体の他端側を前記接地電極に接続したことを特徴とするプローブカード。
【請求項８】
前記絶縁基板の略中央に孔を設け、前記プローブの一端側を前記孔内に突出させたことを特徴とする請求項７に記載のプローブカード。
【請求項９】
前記信号ラインを複数形成すると共に、前記信号ラインに対応して前記同軸コネクタと前記高周波プローブを複数取りつけ、前記各高周波プローブの一端側を前記孔内に突出させたことを特徴とする請求項８に記載のプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の測定に好適なＲＦプローブ及びそれを用いたプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＲＦプローブを図６に従って説明する。図６のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは表面図、裏面図、側面図、斜視図を示す。ＲＦプローブは絶縁性基板１２と、絶縁性基板１２の表面に形成された信号線１４、及び裏面に形成された接地電極１６とを有している。絶縁性基板１２はＬ字型をしており、ＲＦプローブをプローブカードに取り付けたとき底部となる側面２４に対し、端部１３が長さＬ２だけ突き出している。信号線１４及び接地電極１６はマイクロストリップ伝送線を構成する。
【０００３】
絶縁性基板１２は信号針１８及び接地針２０を有している。信号針１８及び接地針２０は片持ちばり構造を有しており、半田付けによってそれぞれ信号線１４及び接地電極１６に電気的の接続されている。ウェハと接触する際に生じる加重に堪えられるように、信号針１８は絶縁性基板１２の端部１３の側面２２に固定されている。信号針１８と接地電極１６とが電気的に接触しないように、接地電極１６の側面２２に近い部分に溝２３が設けられている。
【０００４】
図６Ｂ及びＤに示されるように、ＲＦプローブが側面２４を底辺として実質的に垂直にプローブカードに固定されたとき、信号針１８及び接地針２０が被測定物の信号電極パッド２６及び接地電極パッド２８に同時に接触するように、信号針１８及び接地針２０の先端は、側面２２から長さＬ１だけそれぞれ突き出ている。従って、側面２４が水平になるようにＲＦプローブをひっくり返して保持した場合、信号針１８及び接地針２０の先端は同じ高さとなっている。信号針１８と接地針２０とは高周波電力が伝送できるように近接していることが好ましく、具体的には、０．１〜０．５ｍｍの範囲で信号針１８は接地針２０から離れていることが好ましい（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−１２２６０２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、半導体ウェハの狭いピッチパターンに信号針と接地針とを接触させて特性を測定する場合、プローブそのものが撓み性を有していないので半導体ウェハを損傷する危険がある。また撓み性を持たせるために信号針と接地針とを長くするとインピーダンス不整合が大きくなって正確な測定ができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、測定用の高周波プローブに撓み性を持たせると共に、インピーダンスを整合させた状態で安全にしかも正確に測定できる高周波プローブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に対し、本発明の高周波プローブは、可撓性を有する金属板からなり、一端側が幅狭となり、他端側に向かって漸次幅広となる信号導体と、可撓性を有する金属板からなり、一端側が幅狭となり、他端側に向かって漸次幅広となる接地導体とを備え、前記信号導体の一端側に前記接地導体の一端側を対応させると共に、前記信号導体の他端側に前記接地導体の他端側を対応させて前記信号導体と前記接地導体とを互いに面対向させ、前記各一端側にそれぞれ突出した接触針を設け、前記信号導体の長さ方向の何れの位置における幅とその位置における前記信号導体と前記接地導体との間隔との比を一定にした。
【０００９】
また、前記接触針を前記信号導体及び前記接地導体の面に直交する方向に突出した。
【００１０】
また、前記信号導体と前記接地導体の長さ方向の中間の位置に、前記信号導体と前記接地導体とを折り曲げて幅方向に稜線が横断する波状の湾曲部を設けた。
【００１１】
また、前記信号導体と前記接地導体との間に前記間隔を保持するための絶縁体からなるスペーサを設け、前記導体幅と前記間隔との比を５対１とした。
【００１２】
また、前記スペーサを、少なくとも前記一端側の近傍の位置と前記他端側の近傍の位置に設けた。
【００１３】
また、前記信号導体と前記接地導体との間に液晶ポリマー樹脂からなる誘電体を介在させ、前記導体幅と前記間隔との比を１．５対１とした。
【００１４】
また、本発明のプローブカードは、一方の面に信号ラインを形成すると共に、他方の面に接地電極を有する絶縁基板と、前記絶縁基板に取りつけられ、前記信号ラインと前記接地電極とに接続された同軸コネクタと、請求項１乃至５の何れかに記載の高周波プローブとを備え、前記信号導体の他端側を前記信号ラインに接続し、前記接地導体の他端側を前記接地電極に接続した。
【００１５】
また、前記絶縁基板の略中央に孔を設け、前記プローブの一端側を前記孔内に突出させた。
【００１６】
また、前記信号ラインを複数形成すると共に、前記信号ラインに対応して前記同軸コネクタと前記高周波プローブを複数取りつけ、前記各高周波プローブの一端側を前記孔内に突出させた。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の高周波プローブによれば、信号導体の一端側に接地導体の一端側を対応させると共に、信号導体の他端側に接地導体の他端側を対応させて信号導体と接地導体とを互いに面対向させ、各一端側にそれぞれ突出した接触針を設け、信号導体の長さ方向の何れの位置における幅とその位置における信号導体と接地導体との間隔との比を一定にしたので、高周波プローブの特性インピーダンスを所定値にすることができ、また接触針の長さを最短とすることができるので、接触針によるインピーダンスの不整合を最小限に押さえられ、被測定物の電気的特性を正確に測定することができる。また、可撓性があるために被測定物に損傷を与えることもない。
【００１８】
また、請求項２の高周波プローブによれば、接触針を信号導体及び接地導体の面に直交する方向に突出したので、接触針を被測定物に接触しやすい。
【００１９】
また、請求項３の高周波プローブによれば、信号導体と接地導体の長さ方向の中間の位置に、信号導体と接地導体とを折り曲げて幅方向に稜線が横断する波状の湾曲部を設けたので、小型化が図れると共に、可撓性を増すことができる。
【００２０】
また、請求項４の高周波プローブによれば、信号導体と接地導体との間に間隔を保持するための絶縁体からなるスペーサを設け、導体幅と間隔との比を５対１としたので、高周波プローブが撓んだ場合でも特性インピーダンスを５０Ωに保つことができる。
【００２１】
また、請求項５の高周波プローブによれば、スペーサを、少なくとも一端側の近傍の位置と他端側の近傍の位置に設けたので、撓みに対するインピーダンスの変化を更に少なくすることができる。
【００２２】
また、請求項６の高周波プローブによれば、信号導体と接地導体との間に液晶ポリマー樹脂からなる誘電体を介在させ、導体幅と間隔との比を１．５対１としたので、さらに小型化して特性インピーダンスを５０Ωにすることができる。
【００２３】
また、請求項７のプローブカードによれば、一方の面に信号ラインを形成すると共に、他方の面に接地電極を有する絶縁基板に同軸コネクタを取り付け、請求項１乃至５の何れかに記載の高周波プローブを構成する信号導体の他端側を信号ラインに接続し、接地導体の他端側を接地電極に接続したので、被測定物を簡単に測定することができる。
【００２４】
また、請求項８のプローブカードによれば、絶縁基板の略中央に孔を設け、プローブの一端側を孔内に突出させたので、被測定物を穴内に位置させることで測定がし易くなる。
【００２５】
また、請求項９のプローブカードによれば、信号ラインを複数形成すると共に、信号ラインに対応してコネクタと高周波プローブを複数取りつけ、各高周波プローブの一端側を孔内に突出させたので、同時に多数の測定箇所を測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面に従って本発明の高周波プローブとプローブカードとを説明する。図１は高周波プローブの分解斜視図、図２Ａ、図２Ｂはそれぞれ高周波プローブの組立状態の上面図、側面図、図３は高周波プローブの他の実施形態を示す斜視図、図４はプローブカードの第１実施形態の斜視図、図５はプローブカードの第２実施形態の斜視図である。
【００２７】
図１において、本発明の高周波プローブ１は信号導体２と接地導体３とから構成される。信号導体２は隣青銅などの可撓性あるいはバネ性を有する金属板から構成され、一端側は幅狭となり、他端側に向かって漸次幅広となっている。接地導体３も同様に、隣青銅などの可撓性あるいはバネ性を有する金属板から構成され、一端側は幅狭となり、他端側に向かって漸次幅広となっている。信号導体２と接地導体３とは平面形状が同一である。そして、信号導体２の一端側と接地導体３の一端側とを対応させると共に、信号導体２の他端側と接地導体３の他端側とを対応させた状態で、信号導体２と接地導体３とを互いに面対向さ、絶縁体からなるスペーサ４〜６によって互いに間隔を保持する。
【００２８】
スペーサ４〜６は、例えば円柱状をなし、スペーサ４、５は同じ長さを有し、スペーサ６はそれらよりも短い。そして、スペーサ４、５は他端側の近傍に位置させてその両端をそれぞれ信号導体２と接地導体３とに適宜の手段によって固着する。スペーサ６は一端側の近傍に位置させて、同様に、信号導体２と接地導体３とに固着する。
【００２９】
信号導体２の幅狭の一端側には接触針２ａが設けられ、接地導体３の幅狭の一端側にも接触針３ａが設けられる。各接触針２ａ、３ａはそれぞれ信号導体２、接地導体３の一端側の先端の一部を折り曲げて形成している。その曲げ方向は共に同じで信号導体２と接地導体３の面に対して直角方向となっている。
【００３０】
以上のように組み立てられた高周波プローブ１は、他端側が例えば絶縁基板に保持されると共に、同軸ケーブル等（図示せず）を介して測定器に接続される。そして、一端側の下方に配置された、例えば半導体ウェハ（図５参照）等の被測定物の電極に接触針２ａ、３ａを接触させて半導体ウェハの電気的特性を測定するために使用される。したがって、二つの接触針２ａ、３ａが半導体ウェハに同時に接触するように、それらの下端の水平位置が同一となるように長さが決められている。
【００３１】
信号導体２及び接地導体３は可撓性を有していることによって、接触針２ａ、３ａが半導体ウェハの電極に弾接するので、半導体ウェハにキズをつけることはない。
【００３２】
ここで、高周波プローブ１を構成する信号導体２と、接地導体３との間隔は次ぎように決定されている。すなわち、図２Ａ、Ｂに示すように、信号導体２、接地導体３の長さ方向のある位置Ｐにおける幅をＷｐ、その位置Ｐにおける信号導体２と接地導体３との間隔をＤｐとし、また、長さ方向の異なる位置Ｑにおける幅をＷｑ、その位置Ｑにおける信号導体２と接地導体３との間隔をＤｑとし、一般に、長さ方向の位置Ｎにおける幅をＷｎ、その位置Ｎにおける間隔をＤｎとすると、
Ｒ＝Ｗｐ／Ｄｐ＝Ｗｑ／Ｄｑ＝Ｗｎ／Ｄｎ
となるように構成される。例えば、信号導体２と接地導体３との間に何も介在せずに（スペーサ以外は空気のみが介在する）、高周波プローブ１の特性インピーダンスを５０ΩにするためにはＲ≒５とすればよい。
【００３３】
以上のように、高周波プローブ１の特性インピーダンスを所定値にすることができ、また接触針２ａ、３ａの長さを最短とすることができるので、接触針２ａ、３ａによるインピーダンスの不整合を最小限に押さえられ、半導体ウェハの電気的特性を正確に測定することができる。
【００３４】
なお、スペーサ４、５を他端側近傍の位置に設け、スペーサ６を一端側近傍の位置に設けたが、接触針２ａ、３ａを半導体ウェハに弾接した際の信号導体２と接地導体３との間隔を保持するために、一端側と他端側との間の他の位置に他のスペーサ（図示せず）を設けてもよい。
【００３５】
高周波プローブ１としての可撓性を大きくし、さらに、一端側と他端側との間隔を短くするには、例えば図３に示すように、信号導体２と接地導体３の長さ方向の中間の位置に、信号導体２と接地導体３とを折り曲げて稜線が幅方向に横断する波状の湾曲部２ｂ、３ｂを設ける構成としている。こうすることによって、信号導体２と接地導体３との可撓性を失わずに長さを短くすることができる。
【００３６】
また、高周波プローブ１をさらに小型にするには、信号導体２と接地導体３との間に、例えば液晶ポリマー樹脂などの比較的柔軟性を有する誘電体を全面にわたって介在させるのがよい。この場合は、誘電体の比誘電率が３．３程度であれば、上記の幅と間隔との比Ｒは１．５対１となって小型化が図れる。
【００３７】
以上までに述べた高周波プローブ１を用いて、図４又は図５に示すようなプローブカード２０を構成できる。先ず、図４において、絶縁基板２１の、例えば側端部には同軸コネクタ２２が適宜の手段によって取り付けられる。同軸コネクタ２２は図示しない同軸ケーブルを介して測定器が接続される。絶縁基板２１の上面には他の側端部から同軸コネクタ２２の中心導体までを接続する信号ライン２１ａが形成される。また下面の全面には接地電極２１ｂが形成される。
【００３８】
そして、高周波プローブ１の他端側で絶縁基板２１の側端部を挟持するように、信号導体２の他端側を信号ライン２１ａに半田付け等の手段によって電気的に接続し、接地導体３の他端側も半田付け等の手段によって接地電極２１ｂに電気的に接続する。そして、一端側の下方に半導体ウェハ２３を配置すれば、これに接触針２ａ、３ａを接触させることができる。
【００３９】
図５はプローブカードの第２の実施形態を示す。絶縁基板２１のほぼ中央には両面に開口した穴２１ｃが形成される。また、側端部には複数（３個）の同軸コネクタ２２が取り付けられる。同軸コネクタ２２は図示しない同軸ケーブルを介して測定器に接続される。
【００４０】
絶縁基板２１の上面には各同軸コネクタ２２の中心導体に接続された信号ライン２１ａが穴２１ｃの周端部まで配設される。絶縁基板２１の下面全面には接地電極２１ｂが形成される。そして、高周波プローブ１の他端側で絶縁基板２１の周端部を挟持するように、信号導体２の他端側を信号ライン２１ａに半田付け等の手段によって電気的に接続し、接地導体３の他端側も半田付け等の手段によって接地電極２１ｂに電気的に接続して、一端側を穴２１ｃ内に突出する。穴２１ｃ内には一端側の下方に半導体ウェハ２３を配置すれば、これに接触針２ａ、３ａ（図示省略）を接触させることができる。高周波プローブ１を複数使用することで半導体ウェハの測定を効率的に行うことができる。
【００４１】
なお、以上までの説明においては、被測定物２３として半導体ウェハを取り上げたが、これに限定されることはなく、例えば、高周波回路を構成した回路基板からなるユニット品を被測定物２３とすることもできる。また、高周波プローブ１は測定のための信号の伝送に使用するだけでなく、被測定物２３に対する電源の供給に使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の分解斜視図である。
【図２】本発明の高周波プローブの組立後の上面図及び側面図である。
【図３】本発明の高周波プローブの他の実施形態の斜視図である。
【図４】本発明のプローブカードの斜視図である。
【図５】本発明のプローブカードの他の実施形態の斜視図である。
【図６】従来の高周波プローブの表面図、裏面図、側面図及び斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：高周波プローブ
２：信号導体
２ａ：接触針
２ｂ：湾曲部
３：接地導体                              
３ａ：接触針
３ｂ：湾曲部
４〜６：スペーサ
２０：プローブカード
２１：絶縁基板
２１ａ：信号ライン
２１ｂ：接地電極
２１ｃ：穴
２２：同軸コネクタ
２３：半導体ウェハ（被測定物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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