​4探針プローブとは

4探針プローブとは
今回は4探針プローブを取上げてみました。"40年以上使用されている標準器具"

4探針プローブは半導体材料の抵抗率測定を行うための電極として、1960年代にイギリスのA&M FELL 氏によりFELLプローブが開発されました。

その後、その性能に目をつけたアメリカの現半導体装置大手メーカーであるキューリック&ソファ社が会社を買収し販売を開始したことで世界的に広く使用されるツールとなりました。

日本では1971年にNPS(旧社名ナカムラセイミツ商会)が販売を開始し、半導体メーカーや装置メーカーにご紹介させていただきました。
当時はまだ”シリコンウェーハの抵抗率を簡易的に安定して測定するにはどうしたら良いかという状況下で、測定器の開発と共に技術者達はFELLプローブを半導体抵抗率測定用の重要ツールといち早く評価し今日に至っております。

FELLプローブが完成するまで何度も試作品製作を繰り返し、数十年後を予測した設計思想と高精度測定が可能となる理論的構造を確立させ、今日の多様化する被測定物にも対応可能な4探針プローブを形作ることに成功しました。

その後、特許化されたFELLプローブは世界的標準器具として半導体メーカー、デバイスメーカー等で使用されるようになりました。
(当時作られた試作品レベルのプローブでもまずまずの出来であったため、開発に携わった技術者達が別会社を創り販売し出すというエピソードもありましたが、結局は性能と耐久性面で大差があり産業用のツールとしては使用に耐えられなかったということです。)

4探針プローブは単に針が4本付いた4端子プローブとは異なり、「半導体コンタクトの科学と技術」により生まれた高性能プローブです。
例えば、針を加圧する内部スプリング(特許部)をとっても数十種類の試作品の中から決定された形であり性能を得る上では根拠のある仕様となっています。
また、メカ的な部分では、50年前当時は唯一最先端であった古典的な時計製作技術であるルビー摺動を取り入れ針のガイド部の精度を追求しました。
(ルビー摺動部は現在もFELLタイププローブの一部に採用していますが、精度管理と機能上の問題から新型プローブ等については近年の新素材と製造技術により製作された部品を用いています。)

特に被測定物と接触するニードル部分は、物理的要素や電気的要素を考慮し、被測定物の種類に対応すべく先端構造を形成させています。これらの技術的なこだわりが、測定確度、耐久性、測定能力、等に大きく影響してきます。

 

NPS代表の中村勇人は、1970年代にA&M FELLのイギリス工場において4探針プローブに関する製造技術とノウ・ハウを習得するための長期間のトレーニングを受け、当時の技術者から直接承継した技術を現在の4探針プローブに生かしご提供させて頂いております。

 

​中村@NPS

4探針プローブ