(57)【要約】【課題】プローブ間の隣接ショートを抑制できるプローブを提供する。【解決手段】弾性率が単一ではない複数のパーツが軸方向に沿って直線状に並んだ管形状のバレル１０と、バレル１０の端部の開口端から先端部が露出した状態でバレル１０に接合された棒形状のプランジャー２０とを備え、複数のパーツのうち少なくとも１つのパーツが、バレル１０の側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成されたコイルバネ形状のバネ部を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性率が単一ではない複数のパーツが軸方向に沿って直線状に並んだ管形状のバレルと、
前記バレルの端部の開口端から先端部が露出した状態で前記バレルに接合された棒形状のプランジャーと
を備え、
前記複数のパーツのうち少なくとも１つのパーツが、前記バレルの側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成されたコイルバネ形状のバネ部を有することを特徴とするプローブ。
【請求項２】
前記複数のパーツのうち少なくとも１つのパーツの材料が他のパーツと異なることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
前記バレルが、
前記複数のパーツで同一の材料の基体と、
前記基体の表面に前記パーツ毎に異なる材料の膜をコーティングしたコーティング層と
を有することを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項４】
前記バネ部を有する前記パーツを複数備え、
前記バネ部を有する複数の前記パーツに、前記バネ部のコイル部の線径及びピッチの少なくともいずれかが他の前記パーツと異なる前記パーツが含まれることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項５】
前記バネ部を有する前記パーツを複数備え、
前記バネ部を有する複数の前記パーツに、前記切り込みの回転方向が他の前記パーツと異なる前記パーツが含まれることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項６】
前記バレルが、前記バネ部の形成されていない前記パーツを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項７】
前記バネ部を有する前記パーツを複数備え、前記パーツの前記バネ部の外径が単一ではないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項８】
前記バネ部の表面に、絶縁性材料からなる絶縁層が配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査体の特性の測定に使用されるプローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路などの被検査体の特性をウェハから分離しない状態で測定するために、被検査体に接触させるプローブが用いられている。プローブの一方の端部を被検査体に接触させ、プローブの他方の端部を、基板に配置されてテスタと電気的に接続された端子（以下において「ランド」という。）に接触させる。
【０００３】
プローブを用いた検査では、被検査体やランドとプローブとの電気的な接続を確保する必要がある。そのために、プローブを強く被検査体に押し付けるようにオーバードライブ（ＯＤ）がかけられる。また、プローブを弾性変形させることによってプローブとランドにプリロードをかけるプリロード構造が使用されている。このため、弾性変形する部分をプローブに設ける構造が採用されている（例えば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８１５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プリロードとＯＤの両方を１本のプローブの弾性変形によってかけるために、プローブの全長を長くすることが必要である。例えば、全長が８ｍｍ程度のプローブが使用されている。このような全長の長いプローブでは、使用によって撓みが生じる。その結果、隣接するプローブ間での接触（以下において「隣接ショート」という。）が発生するという問題が生じていた。
【０００６】
上記問題点に鑑み、本発明は、プローブ間の隣接ショートを抑制できる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】
【０００７】
本発明の一態様によれば、弾性率が単一ではない複数のパーツが軸方向に沿って直線状に並んだ管形状のバレルと、バレルの端部の開口端から先端部が露出した状態でバレルに接合された棒形状のプランジャーとを備え、複数のパーツのうち少なくとも１つのパーツが、バレルの側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成されたコイルバネ形状のバネ部を有するプローブが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、プローブ間の隣接ショートを抑制できるプローブを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプローブの構成を示す模式図であり、図１（ａ）はプローブの全体の構成を示し、図１（ｂ）はバレルの構成を示す。
【図２】本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係るプローブの構成を示す模式図であり、図２（ａ）はプローブの全体の構成を示し、図２（ｂ）はバレルの構成を示す。
【図３】本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係るプローブの構成を示す模式図である。
【図４】図３に示したプローブのバレルの構成を示す模式図であり、図４（ａ）は側面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶ−ＩＶ方向に沿ったバレルの断面図である。
【図５】図３に示したプローブのバレルの他の構成を示す模式図であり、図５（ａ）は側面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶ−Ｖ方向に沿ったバレルの断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るプローブの構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るプローブのバレルの構成を示す模式図であり、図７（ａ）〜図７（ｅ）はバレルを構成する各パーツの模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るプローブのバレルの他の構成を示す模式図であり、図８（ａ）〜図８（ｂ）はバレルのバネ部の回転方向を示す模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の変形例に係るプローブの構成を示す模式図であり、図９（ａ）〜図９（ｃ）はバネ部の形成されていないパーツを含むバレルを有するプローブの模式図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るプローブを説明するための模式図であり、図１０（ａ）は第３の実施形態に係るプローブの構成を示し、図１０（ｂ）は比較するプローブの構成を示す模式図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るプローブのバレルの構成を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各部の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るプローブは、図１（ａ）に示すように、複数のパーツが軸方向に沿って直線状に並んだ管形状のバレル１０と、バレル１０の端部の開口端から先端部が露出した状態でバレル１０に接合された棒形状のプランジャー２０とを備える。図１（ａ）に示したバレル１０は、図１（ｂ）に示す弾性率が互いに異なる第１パーツ１１と第２パーツ１２が並んだ構成である。このように、バレル１０を構成する複数のパーツは弾性率が単一ではない。
【００１２】
図１（ａ）に示したプローブは、バレル１０の両端部の開口端からそれぞれ先端部が露出した状態でバレル１０に接合された２つのプランジャー２０を備える。プローブは、例えば被検査体の電気的特性を判断する際に使用される。この場合、一方のプランジャー２０の先端部が被検査体に接触する。他方のプランジャー２０の先端部は、配線基板などのランドと接触する。
【００１３】
図１（ａ）に示す接合部３０において、バレル１０の内部に挿入されたプランジャー２０の挿入部とバレル１０とが接合されている。バレル１０とプランジャー２０とは、スポット溶接によって溶接してもよいし、接着材によって接着してもよい。なお、プローブの全体を示す図１（ａ）では、プランジャー２０のバレル１０の内部に挿入された部分の図示を省略している（以下において同様。）。
【００１４】
被検査体の電気的特性を検査するために、プランジャー２０とバレル１０には導電性材料が使用される。例えば、プランジャー２０にＡｇＰｄＣｕ材などが使用される。一方、バレル１０は、複数のパーツのうち少なくとも１つのパーツの材料が他のパーツと異なるように構成される。図１（ｂ）に示したバレル１０では、第１パーツ１１と第２パーツ１２は異なる材料からなる。バレル１０の各パーツの材料には、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、タングステン（Ｗ）などが使用される。若しくは、ロジウム（Ｒｈ）やパラジウム（Ｐｄ）などの貴金属材料も、バレル１０の各パーツに使用される。
【００１５】
或いは、バレル１０の各パーツにＮｉなどの同一の材料の基体を使用し、この基体の表面にパーツ毎に異なる材料の膜をコーティング層としてコーティングしてもよい。このような構成によっても、弾性率の異なる複数のパーツが並んだバレル１０を実現できる。
【００１６】
上記のように材料が単一ではないパーツを並べることにより、位置によって弾性率が異なるようにバレル１０が構成されている。
【００１７】
また、バレル１０の複数のパーツのうち少なくとも１つは、バレル１０の側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成されたコイルバネ形状のバネ部を有する。バレル１０では、第１パーツ１１と第２パーツ１２のそれぞれがバネ部を有する。バレル１０の一部がコイルバネ形状になっているため、バレル１０は軸方向に伸縮自在である。したがって、適切な押圧でプランジャー２０を被検査体や配線基板と接触させることができる。例えばフォトリソグラフィ技術などを用いて、バレル１０に切り込みをエッチングによって形成することができる。
【００１８】
なお、バレル１０の各パーツでバネ部の回転方向が異なることが好ましい。これは、すべてのバネ部の回転方向が同じ場合には、プローブが被検査体やランドに押し付けられた際に回転し、被検査体やランドがプローブによって削られるおそれがあるためである。このため、複数のパーツの一部についてバネ部をコイル部が時計周りに巻かれたコイルバネ形状とし、他のパーツについてバネ部をコイル部が反時計周りに巻かれたコイルバネ形状とする。図１（ｂ）に示した矢印は、バレル１０を構成する各パーツのバネ部の回転方向を表す（以下において同様。）。図１（ｂ）に示したバレル１０では、第１パーツ１１の回転方向が時計周りであり、第２パーツ１２の回転方向が反時計周りである。
【００１９】
以上に説明したように、本発明の第１の実施形態に係るプローブでは、材料の異なる複数のパーツを並べてバレル１０を構成することにより、パーツ毎に剛性の強度を調整することができる。このため、プローブの所望の部分の弾性率を任意に設定できる。例えば、使用時に撓みが発生しやすいバネ部のみについて剛性を高くする。これにより、プローブの撓みを抑制し、プローブ間の隣接ショートを防止できる。
【００２０】
また、プリロードやＯＤをかけるために意図的に撓みを発生させたい部分などに、剛性を低く設定したパーツを使用することができる。このように、図１に示したプローブによれば、剛性の高い部分と低い部分を任意に組み合わせて、プローブ全体として湾曲をコントロールすることも可能である。
【００２１】
これに対し、全体が単一の材料からなるプローブでは、使用時に発生する撓みを抑制することが困難である。即ち、隣接ショートを抑制するためにプローブの剛性を高めるためには、プローブ全体の剛性を高める必要がある。そうすると、所望の強さでプリロードやＯＤをかけることができない。
【００２２】
＜第１の変形例＞
図１（ａ）では、バレル１０が２個のパーツによって構成される例を示したが、バレル１０を構成するパーツを３個以上にしてもよい。図２（ａ）に示した第１の変形例に係るプローブは、図２（ｂ）に示す第１パーツ１１〜第４パーツ１４の４つのパーツによって構成されるバレル１０を有する。第１パーツ１１〜第４パーツ１４の弾性率は単一ではない。なお、各パーツの材料がすべて異なっていてもよいし、一部のパーツの材料が同じであってもよい。
【００２３】
バレル１０を構成する各パーツのバネ部の回転方向は任意に設定可能である。図２（ｂ）に示した例では、第１パーツ１１と第２パーツ１２の回転方向は時計周りであり、第３パーツ１３と第４パーツ１４の回転方向は反時計周りである。
【００２４】
図２（ａ）に示すようにバレル１０を３個以上のパーツで構成することによっても、プローブの撓みを抑制し、プローブ間で隣接ショートを防止できる。バレル１０を構成するパーツの個数を多くすると、プローブの任意の部分に対する剛性をより細かく調整できる。
【００２５】
なお、バレル１０を複数のパーツを並べて構成した場合、一部のパーツに不具合が発生したときに、そのパーツを新たなパーツに交換することは容易である。例えば、図３（ａ）に示すプローブの第２パーツ１２に不具合が生じた場合に、バレル１０の全体を交換するのでなく、第２パーツ１２のみを交換すればよい。これにより、バレル１０の交換に要するコストや時間を抑制できる。
【００２６】
バレル１０に発生する不具合には、バネ部を構成するための切り込みを形成するエッチングの不良による過剰な切り込みや切り込み不足などがある。また、折れや曲がり、潰れなどの形状不良や汚れなどの不具合が、プローブの製造時に発生する。更に、プローブをプローブヘッドに取り付ける際にも、バレルのヘタリや曲がりなどが発生する場合がある。
【００２７】
＜第２の変形例＞
図３に示す第２の変形例に係るプローブでは、バレル１０のバネ部の表面に絶縁性材料からなる絶縁層４０が配置されている。このため、仮に隣接するプローブ同士が接触しても、プローブ同士は絶縁層４０によって電気的に絶縁されるために隣接ショートの発生を抑制できる。
【００２８】
例えば図４（ａ）〜図４（ｂ）に示すように、バレル１０のコイル部の外側に向いた外表面１０１のみに絶縁層４０を配置する。或いは、図５（ａ）〜図５（ｂ）に示すように、コイル部の外表面１０１と側面１０２に絶縁層４０を配置してもよい。図４（ａ）に示す構造によれば、バネ部に絶縁層４０を容易に形成することができる。一方、図５（ａ）に示す構造によれば、より確実に隣接ショートの発生を抑制できる。
【００２９】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るプローブは、図６に示すように、バレル１０がコイルバネ形状のバネ部を有するパーツを複数備え、バネ部を有するパーツに、バネ部のコイル部の線径及びピッチの少なくともいずれかが他のパーツと異なるパーツが含まれる。図６に示したプローブでは、図７（ａ）〜図７（ｅ）に示すように、バレル１０を構成する第１パーツ１１〜第５パーツ１５のバネ部において、コイル部の線径Ｄ及びピッチＰが互いに異なる。
【００３０】
例えば、図７（ｃ）に示した第３パーツ１３は線径Ｄが短い。このため、相対的に弾性率が高く、剛性が低い。一方、図７（ｄ）に示した第４パーツ１４は線径Ｄ及びピッチＰが長い。このため、相対的に弾性率が低く、剛性が高い。
【００３１】
上記では、バレル１０を構成するパーツの個数が５個である例を示したが、パーツの個数は任意に設定可能である。また、図７（ａ）〜図７（ｅ）に示した線径ＤとピッチＰの組み合わせは例示であり、どのような線径ＤとピッチＰのバネ部を有するパーツを組み合わせるかは任意である。例えば、使用時に撓みが生じて隣接ショートしやすい部分に、弾性率の高いパーツを配置する。なお、すべてのパーツで線径Ｄ及びピッチＰが異なっていてもよいし、線径ＤやピッチＰが同程度の複数のパーツが含まれていてもよい。
【００３２】
また、上記ではバネ部の線径ＤとピッチＰに違いを持たせる例を示したが、バネ部の弾性率を変化させる他のパラメータに違いを持たせてもよい。なお、線径ＤとピッチＰのいずれか一方のみが異なる場合にも、パーツの剛性に差を持たせることができる。
【００３３】
以上に説明したように、本発明の第２の実施形態に係るプローブでは、線径ＤやピッチＰが異なる複数のパーツを並べてバレル１０を構成することにより、パーツ毎に剛性の強度を調整することができる。このため、プローブの所望の部分の弾性率を任意に設定できる。例えば、使用時に撓みが発生しやすいバネ部の剛性を高くする。これにより、プローブの撓みを抑制し、プローブ間で隣接ショートを防止できる。他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【００３４】
なお、第２の実施形態に係るプローブでは、各パーツが同一の材料であってもよい。或いは、第１の実施形態と同様に、バレル１０を構成する各パーツの材料が同一でなくてもよい。また、バレル１０のバネ部の表面を絶縁層４０によって被覆してもよい。
【００３５】
図７（ａ）〜図７（ｅ）では、各パーツのバネ部の回転方向が同一である例を示したが、各パーツのバネ部の回転方向は任意に設定可能である。即ち、バネ部を有する複数のパーツに、切り込みの回転方向が他のパーツと異なるパーツが含まれていてもよい。例えば、図８（ａ）に示した例では、第１パーツ１１、第３パーツ１３及び第５パーツ１５の回転方向が時計周りであり、第２パーツ１２及び第４パーツ１４の回転方向が反時計周りである。一方、図８（ｂ）に示した例では、第１パーツ１１、第２パーツ１２及び第３パーツ１３の回転方向が反時計周りであり、第４パーツ１４及び第５パーツ１５の回転方向が時計周りである。
【００３６】
＜変形例＞
上記では、バレル１０を構成するすべてのパーツにバネ部が形成されている例を示した。しかし、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、バレル１０がバネ部の形成されていないパーツを含んでいてもよい。
【００３７】
図９（ａ）に示したプローブでは、第２パーツ１２にバネ部が形成されていない。図９（ｂ）に示したプローブでは、第３パーツ１３にバネ部が形成されていない。図９（ｃ）に示したプローブでは、第３パーツ１３と第５パーツ１５にバネ部が形成されていない。
【００３８】
バネ部を形成しないパーツの位置は任意に設定可能である。例えば、プローブをプローブヘッドにセットした場合にプローブヘッドによって支持される部分に、バネ部のないパーツを使用する。また、バネ部が形成されていないパーツは剛性が高いため、撓みを発生させたくない部分にバネ部を形成しないパーツを使用する。
【００３９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るプローブは、図１０（ａ）に示すように、バレル１０が、バネ部の外径が単一でない複数のパーツによって構成されている。バレル１０の内部にプランジャー２０が挿入されるため、各パーツの内径は同一である。つまり、図１０（ａ）に示したプローブでは、バネ部を厚くすることにより、外径を大きくしている。
【００４０】
バネ部を厚くすることにより、バネ部が薄い場合と同程度の弾性率を確保するためのバネ部の自由長を短くできる。このため、図１０（ｂ）に示す単一の外径であるプローブと比較して、プローブの全長を短縮することができる。図１０（ａ）に示したプローブでは、図１０（ｂ）に示したプローブに対して、第２パーツ１２と第４パーツ１４のバネ部の外径を太くしている。その結果、図１０（ａ）に示したプローブが、図１０（ｂ）に示したプローブと比較して全長が長さｔだけ短縮されている。
【００４１】
なお、図１１に示すように、パーツの外径の差は、パーツの厚みの差に起因しており、各パーツで内径は同一である。図１１において径の単位はμｍである。図１１に示す内径が８０μｍのバレルの場合には、図１０（ｂ）に示す全長が８ｍｍ程度のプローブに対して、図１０（ａ）に示したプローブによって短縮される長さｔは約０．８ｍｍである。
【００４２】
第３の実施形態に係るプローブにおいても、バレル１０を構成する各パーツのバネ部の回転方向を任意に設定可能である。即ち、パーツ毎にバネ部の回転方向を時計周り若しくは反時計周りにそれぞれ設定し、プローブが回転することによって被検査体やランドが削られることを抑制できる。
【００４３】
また、図６に示したプローブと同様に、バレル１０を構成するそれぞれのパーツのバネ部についてコイル部の線径Ｄ及びピッチＰに違いを持たせてもよい。また、バレル１０がバネ部の形成されていないパーツを含んでいてもよい。更に、各パーツを単一の材料にしてもよいし、異なる材料にしてもよい。バレル１０のバネ部の表面を絶縁層４０によって被覆してもよい。
【００４４】
以上に説明したように、本発明の第３の実施形態に係るプローブでは、外径が異なる複数のパーツを並べてバレル１０を構成することにより、パーツ毎に剛性の強度を調整することができる。このため、プローブの所望の部分の弾性率を任意に設定できる。したがって、プローブ間の隣接ショートを防止できる。他は、第１及び第２の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【００４５】
（その他の実施形態）
上記のように本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４６】
例えば、上記ではバレル１０の材料が金属である場合を説明したが、金属以外の材料からなるパーツによってバレル１０を構成してもよい。例えば、セラミックや樹脂などの硬度の高い材料を各パーツに使用してもよい。ただし、バレル１０に絶縁性の材料を使用する場合には、被検査体に接触させるプランジャー２０とランドに接触させるプランジャー２０とを電気的に接続するなどの対策が必要である。また、Ｎｉなどの導電性材料をバレル１０の基体に使用し、この基体の表面に基体よりも硬度の高いセラミックや樹脂などをコーティングしてもよい。
【００４７】
また、上記ではバレル１０の両端部にプランジャー２０が装着されたプローブの例を説明したが、バレル１０の一方の端部のみにプランジャー２０が装着され、他方の端部がランドなどに接触するプローブにも、本発明は適用可能である。
【００４８】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態などを含むことはもちろんである。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１０…バレル
１１…第１パーツ
１２…第２パーツ
１３…第３パーツ
１４…第４パーツ
１５…第５パーツ
２０…プランジャー
３０…接合部
４０…絶縁層
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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