JP2007095993A - プローブの針先と被検査体の電極との位置合わせ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プローバに装着後におけるプローブの針先と被検査体の電極との位置合わせ作業を容易にする。
【解決手段】プローブカードがプローバに配置される前に、複数のプローブ３８のうち少なくとも３つの基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６に関するプローブ情報を決定する。プローブカードがプローバに配置された状態で、基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６の針先の座標位置を表す針先位置、及び、プローブ３８に個々に対応された複数の電極を有する平板状の被検査体１２が前記プローバに配置された状態で、基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６に対応する電極の座標位置を表す電極位置の少なくとも一方を決定する。プローブ情報と、針先位置及び電極位置の少なくとも一方とを基に、プローブカードとプローバに配置された被検査体１２とを相対的に変位させて、基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６の針先と被検査体の電極との位置合わせをする。
【選択図】図５

Description

本発明は、プローブの針先と被検査体の電極との位置合わせをする位置合わせ方法に関する。

複数の集積回路が形成された半導体ウエーハのような被検査体は、各集積回路が仕様書通りの機能を有するか否かの通電試験をされる。この種の通電試験は、一般に、被検査体の電極に個々に対応された複数のプローブを有するプローブカードを用いるプローバ（検査装置）を用いて行われる。各プローブは、対応する電極に押圧される先端すなわち針先を有する。

プローバは、一般に、プローブカード及び被検査体を、それぞれ、それらの相対的位置関係が許容範囲内となるように、取り付けるための位置決めピンやストッパのような位置決め部材及びステージのような位置決め機構を備えている。

これに対し、プローブカードは、仮想的な基準面からの針先の高さ位置（すなわち、Ｚ座標位置）が許容範囲内となると共に、針先の二次元位置（すなわち、ＸＹ座標位置）が仮想的な基準二次元位置（すなわち、対応する電極の二次元位置）に対し許容範囲内となるように、製造時に被検査体の見本や設計図等の位置基準を用いて針先の位置を調整される。

上記位置基準は、プローブカードがプローバに装着された状態において、プローバに装着された被検査体自体の面やその複数の電極により形成される仮想面等の基板面及びその基板面における各電極の二次元位置とされる。

上記のことから、プローブカード及び被検査体がプローバに取り付けられた状態において、プローブカード自体の面やその複数の針先により形成される仮想面等のプローブ面と被検査体側の基板面とは平行になり、また全てのプローブの針先が対応する電極に接触可能となる。

しかし、そのようなプローバ及びプローブカードであっても、プローバに配置された被検査体の電極に対する針先の位置が位置調整終了時の位置基準に対する針先の位置と同じになる状態に、プローブカードをプローバに取り付けることが難しい。

このため従来では、プローブカードをプローバに取り付けた状態において、複数のプローブの針先により形成されるプローブ面がプローバに配置された半導体ウエーハ側の基板面に対し傾斜していることが多い。

プローブカードがそのような傾斜状態にプローバに取り付けられると、プローバに配置された実際の半導体ウエーハの電極に対する針先の三次元位置（Ｚ位置（高さ位置）及びＸＹ位置（二次元位置））がプローブ毎に異なってしまい、その結果針先が電極に正確に接触しないプローブが生じ、正確な試験が行われない。

上記の課題を解決する位置合わせ技術の１つとして、プローブカードをプローバに取り付けた後に、プローバに対する、任意な４つのプローブの針先の三次元位置と、プローバに配置された被検査体の４つの電極の三次元位置とを決定し、決定したそれらの三次元位置を用いて被検査体をプローブカードに対して変位させるものがある（特許文献１）。

特許第３１９３９５８号

上記従来技術は、それら４つの針先により形成されるプローブ面と、それら４つの電極により形成される基板面とを求め、プローブ面と基板面とが平行になるように被検査体とプローブカードとを球継手を用いて球状に相対的に変位させ、その後それら４つのプローブのそれぞれの針先が対応する電極に正確に接触するように被検査体とプローブカードとを相対的に二次元的に移動させる。

しかし、上記の従来技術では、プローブカードをプローバに装着した後の位置合わせにおいて、プローブカードの製造時における針先位置の調整時の針先位置に関する情報を用いてはいないから、求めた針先の三次元位置が針先位置の調整時における位置基準と一致しない。

上記の結果、上記の従来技術では、三次元座標位置を求めた４つのプローブの針先により形成されるプローブ面が針先位置の調整時におけるプローブ面と一致しない。また、そのようなプローブカードの任意なプローブの針先が対応する電極に正確に接触するように、プローブカードと被検査体とを相対的に変位させても、針先が対応する電極に正確に接触しないプローブが生じてしまう。

上記のことから、上記の従来技術では、プローブカードに備えている全てのプローブについて、電極に対する針先の三次元位置を合わせる位置合わせ作業を行わなければならず、そのような位置合わせ作業が繁雑になる。

特に、１つの半導体ウエーハに形成された多数の集積回路を１回で又は複数回に分けて試験するプローブカードのように、１００００本又はそれ以上のプローブを備えたプローブカードは、これをプローバに装着した後の針先の位置合わせ作業に多大の時間と労力を要する。

本発明の目的は、プローバに装着後におけるプローブの針先と被検査体の電極との位置合わせ作業を容易にすることにある。

本発明に係る、プローブの針先と被検査体の電極との位置合わせ方法は、複数のプローブを備えたプローブカードがプローバに配置される前に実行される第１のステップであって、前記複数のプローブのうち少なくとも３つのプローブを基準プローブと決定して、それら基準プローブに関するプローブ情報を決定する第１のステップと、前記プローブカードが前記プローバに配置された状態で、前記基準プローブの針先の座標位置を表す針先位置、及び、前記プローブに個々に対応された複数の電極を有する平板状の被検査体が前記プローバに配置された状態で、前記基準プローブに対応する電極の座標位置を表す電極位置の少なくとも一方を決定する第２のステップと、前記プローブ情報と、前記針先位置及び前記電極位置の少なくとも一方とを基に、前記プローブカードと前記プローバに配置された被検査体とを相対的に変位させて、前記基準プローブの針先と前記被検査体の電極との位置合わせをする第３のステップとを含む。

前記第１のステップは、前記基準プローブの針先の高さ位置を表す針先高さ基準位置を含む前記プローブ情報を決定し、前記第２のステップは、前記プローバに設定された仮想的な基準面からの前記針先の高さ位置を表す針先高さ位置を含む前記針先位置を決定し、前記第３のステップは、前記針先高さ位置が前記針先高さ基準位置と等しくなるように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させることを含むことができる。

前記第１のステップは、前記針先の高さ方向と直交する面内における前記針先の二次元位置を表す針先二次元基準位置を含む前記プローブ情報を決定し、前記第２のステップは、前記プローバに設定された仮想的な基準面内における前記針先の二次元位置を表す針先二次元位置を含む前記針先位置を決定し、前記第３のステップは、前記針先二次元位置が前記針先二次元基準位置と一致するように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させることを含むことができる。

前記第１のステップは、前記基準プローブの針先の高さ位置を表す針先高さ基準位置と、前記針先の高さ方向と直交する面内における前記針先の二次元位置を表す針先二次元基準位置とを含む前記プローブ情報を決定し、前記第２のステップは、前記プローバに設定された仮想的な基準面からの前記針先の高さ位置を表す針先高さ位置と、前記基準面内における前記針先の二次元位置を表す針先二次元位置とを含む前記針先位置を決定し、前記第３のステップは、前記針先高さ位置が前記針先高さ基準位置と等しくなるように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させると共に、前記針先二次元位置が前記針先二次元基準位置と一致するように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させることを含むことができる。

前記第２のステップは、前記プローバに設定された仮想的な基準面からの前記針先の高さ位置を表す針先高さ位置を含む前記針先位置と、前記仮想的な基準面からの電極の高さ位置を表す電極高さ位置を含む前記電極位置とを決定し、前記第３のステップは、前記針先高さ位置及び前記電極高さ位置を基にプローブ面と基板面とが平行になるように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させることを含むことができる。

前記第２のステップは、前記針先の高さ方向と直交する面内における前記針先の二次元位置を表す針先二次元位置を含む前記針先位置を決定すると共に、前記被検査体と平行の面内における前記電極の二次元位置を表す電極二次元位置を含む前記電極位置を決定し、前記第３のステップは、前記針先二次元位置が前記電極二次元位置と一致するように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させることを含むことができる。

前記第２のステップは、前記プローバに設定された仮想的な基準面からの前記針先の高さ位置を表す針先高さ位置と、前記針先の高さ方向と直交する面内における前記針先の二次元位置を表す針先二次元位置とを含む前記針先位置を決定すると共に、前記仮想的な基準面からの電極の高さ位置を表す電極高さ位置と、前記被検査体と平行の面内における前記電極の二次元位置を表す電極二次元位置とを含む前記電極位置を決定し、前記第３のステップは、前記針先高さ位置及び前記電極高さ位置を基にプローブ面と基板面とが平行になるように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させると共に、前記針先二次元位置が前記電極二次元位置と一致するように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させることを含むことができる。

前記第２のステップは、自動焦点合わせをする機能を備えた第１の撮像装置を前記被検査体と平行な面内で二次元的に移動させつつ、前記第１の撮像装置により前記針先を撮像する補助ステップ、及び前記被検査体をこれと平行な面内で二次元的に移動させつつ、自動焦点合わせをする機能を備えた第２の撮像装置により前記電極を撮像する補助ステップの少なくとも一方を含むことができる。

本発明に係る位置合わせ方法は、さらに、前記第２のステップを実行する前に、前記被検査体と平行の面内における当該被検査体の特定の方向を前記プローバの特定の方向と一致させるように、前記プローブカード及び前記被検査体を相対的に変位させて前記被検査体を前記プローバに対し位置決める第４のステップを含むことができる。

前記基準プローブは、前記針先の高さ位置が最も近い少なくとも３つのプローブを含むことができる。

前記基準プローブは、前記針先がこれに対応する電極の中心に接触される少なくとも３つのプローブを含むことができる。

本発明においては、プローバへのプローブカードの配置前及び配置後で同じ基準プローブ及びそれらに対応する電極が、プローブ情報、針先位置、電極位置、プローブ面、基板面等の情報を得るために用いられ、得られた情報を基に、プローブカードと被検査体とが相対的に変位される。これにより、同じ基準プローブ又はそれらに対応する電極に関する情報を基に、プローブの針先と被検査体の電極との位置合わせが行われる。

上記の結果、本発明によれば、電極に対する針先の位置合わせを少なくとも３つのプローブについて行うだけで、プローバに装着された後のプローブカードの各針先と被検査体の電極との相対的位置関係がプローブカードをプローバに装着する前の針先と電極との相対的位置関係に合わされて、各プローブの針先を電極に対し許容範囲内に位置決めることができる。

請求項２の発明によれば、針先高さ位置が針先高さ基準位置と等しくされると、プローバへの装着後のプローブカードの少なくとも３つの基準プローブの針先高さ位置により形成される仮想面がそれら基準プローブに対応された電極により形成される仮想面と平行に調整される。

上記の両仮想面のうち、前者はプローブ面の一部であり、後者は基板面の一部である。これにより、プローバへの装着後において、針先と電極とが、プローブ面と基板面とが平行でないことに起因する相対的な位置ずれを有していても、そのような相対的な位置ずれが修正される。

請求項３の発明によれば、プローバへの装着後の少なくとも３つの基準プローブの針先の二次元的位置が被検査体と平行の面内における電極の二次元的位置に一致される。これにより、プローバへの装着後において、針先と電極とが、プローブカードと被検査体との二次元的な位置ずれに起因する相対的な位置ずれを有していても、そのような相対的な位置ずれが修正される。

請求項４の発明によれば、上記した請求項２及び３の発明の場合と同じ理由から、針先と電極とがプローバへの装着後において、針先と電極とが、プローブ面と基板面とが平行でないことに起因する相対的な位置ずれ、及びプローブカードと被検査体との二次元的な位置ずれに起因する相対的な位置ずれを有していても、そのようないずれの位置ずれも修正される。

請求項５の発明によれば、プローブ面と基板面とが平行に調整される。これにより、プローバへの装着後において、針先と電極とが、プローブ面と基板面とが平行でないことに起因する相対的な位置ずれを有していても、そのような相対的な位置ずれが修正される。

請求項６の発明によれば、プローバへの装着後の少なくとも３つの基準プローブの針先の二次元的位置が被検査体と平行の面内における電極の二次元的位置に修正される。これにより、プローバへの装着後において、針先と電極とが、プローブカードと被検査体との二次元的な位置ずれに起因する相対的な位置ずれを有していても、そのような相対的な位置ずれが修正される。

請求項７の発明によれば、上記した請求項５及び６の発明の場合と同じ理由から、針先と電極とがプローバへの装着後において、針先と電極とが、プローブ面と基板面とが平行でないことに起因する相対的な位置ずれ、及びプローブカードと被検査体との二次元的な位置ずれに起因する相対的な位置ずれを有していても、そのようないずれの位置ずれも修正される。

請求項８の発明によれば、基準プローブの針先又はそれらに対応された電極を第１又は第２の撮像装置で撮像することにより、それらの二次元位置を決定することができるし、自動焦点合わせのための焦点位置の移動距離から針先又は電極の高さ位置を決定することができる。

請求項９の発明によれば、被検査体と平行の面内における被検査体及びプローブカードの特定の方向が一致させることにより、被検査体及びプローブカードのプリアライメントが行われるから、第２のステップにおける針先位置又は電極位置の決定が正確になり、また第３のステップによる位置合わせに時における被検査体及びプローブカードの相対的変位量が少なくなる。

請求項１０の発明によれば、そのような３つの基準プローブにより形成される仮想面がプローブカードのプローブ面と実質的に平行になるから、第２のステップにおける針先位置又は電極位置の決定が正確になる。

請求項１１の発明によれば、基準プローブの針先が対応する電極の中心に接触する状態に位置合わせをすることにより、全てのプローブの針先が対応する電極に接触可能に位置決められる。

［用語について］

本発明において、基板面とは、被検査体自体の面、又はその被検査体に設けられた複数の電極により形成される仮想的な面をいい、プローブ面とは、後に説明する配線基板やプローブ基板の面、又はプローブカードに設けられた複数のプローブの針先により形成される仮想的な面をいう。

以下、図１において、左右方向をＸ方向又は左右方向、紙面に垂直の方向を前後方向又はＹ方向、上下方向を上下方向又はＺ方向というが、それらの方向は、検査すべき被検査体をプローバに配置する姿勢により異なる。

したがって、上記の方向は、実際のプローバに応じて、Ｘ方向及びＹ方向が、水平面、水平面に対し傾斜する傾斜面、及び水平面に垂直の垂直面のいずれかの面内となるように決定してもよいし、それらの面の組み合わせとなるように決定してもよい。
［プローバ及び被検査体の実施例］

図１を参照するに、検査装置すなわちプローバ１０は、平板状の被検査体１２の通電試験に用いられる。

被検査体１２は、図２に示すように、矩形をした多数の集積回路（ＩＣ）チップ領域（被検査領域）１４をマトリクス状に有する円板状の半導体ウエーハであり、また複数の電極１６を各ＩＣチップ領域１４に一列に有する。縦方向に隣り合うＩＣチップ領域１４の電極１６は、一列に整列されている。

以下、説明簡略化しかつ理解を容易にするために、プローバ１０は、被検査体１２の全てのＩＣチップ領域１４を同時に一回で試験する場合について説明する。しかし、プローバ１０は、被検査体１２の全てのＩＣチップ領域１４を複数回に分けて試験するものであってもよい。

各電極１６は、以下の説明では、矩形の平面形状を有するパッド電極とする。しかし、各電極１６は、円形、楕円形等他の平面形状を有していてもよい。また、各電極１６は、必ずしもパッド電極である必要はなく、半球状のバンプ電極のような他の形状を有するものであってもよい。

再び図１を参照するに、プローバ１０は、被検査体１２を真空的に吸着するチャックトップ２０と、チャックトップ２０を支持する検査ステージ２２と、検査ステージ２２の上方に間隔をおいて設けられたベースプレート２４と、ベースプレート２４にチャックトップ２０と対向する状態に配置されたプローブカード２６と、プローブカード（ＰＣ）２６をベースプレート２４に取り外し可能に取り付けているカードホルダ２８と、検査ステージ２２にＸ方向及びＹ方向に移動可能に配置された下カメラ３０と、ベースプレート２４に配置された上カメラ３２とを含む。

チャックトップ２０は、被検査体１２を水平に受ける吸着面（図示の例では、上面）を有しており、また被検査体１２を解除可能に吸着するための複数の吸着溝を吸着面に有している。吸着溝は図示しない真空装置に連結されている。

検査ステージ２２は、いずれも図示しないが、チャックトップ２０をＸ，Ｙ及びＺの３方向に三次元的に移動させる三次元駆動機構と、チャックトップ２０をＺ方向に伸びるθ軸線の周りに角度的に回転させるθ駆動機構とを備えている。これらの駆動機構はプローバ１０の筐体（図示せず）内に設置されている。

三次元駆動機構及びθ駆動機構は、それらのいずれか一方が他方を支持する状態に球面駆動機構に支持されている。チャックトップは、三次元駆動機構及びθ駆動機構の他方に支持されている。

ベースプレート２４は、プローバ１０の筐体の上部に水平に取り付けられた部材であるが、プローバ１０の筐体の上面を形成する部材であってもよい。ベースプレート２４は、これを上下に貫通する円形の開口３４を中央に有していると共に、開口３４の上部の周縁を円形に伸びる上向きの段部３６を開口３４の周りに有している。

プローブカード２６は、被検査体１２の電極１６に個々に対応された複数のプローブ３８をプローブ基板４０の下面に取り付け、プローブ基板４０を円形の平面形状を有する配線基板４２の下面に取り付けている。

各プローブ３８は、プローブ基板４０に設けられた配線を介して配線基板４２に備えられた配線に電気的に接続されており、さらにこの配線により配線基板４２に備えられたテスターランドに電気的に接続されている。テスターランドは、被検査体１２に対し電気信号を受け渡す被検査体１２からのテスター（図示せず）に電気的に接続される。

上記のようなプローブカード２６は、例えば、特開２００４−３４０６１７号公報、特開２００５−２０３６０６号公報等に記載されている。

プローブ３８は、それらの針先（すなわち、先端）が対応する電極１６の配置位置と同じ配列状態になるように、プローブ基板４０に配置されている。このため、同じＩＣチップ領域１４の電極１６に対応されたプローブ３８の針先は一列に整列されており、また縦方向に隣り合うＩＣチップ領域１４に電極１６に対応されたプローブ３８の針先も一列に整列されている。

カードホルダ２８は、上部外周縁部が半径方向外側に伸びてベースプレート２４の上面に受けられ、中間部が上部外周縁部の内側から下方向に伸びて開口３４に嵌合され、下部内周縁部が中間部から半径方向内側に伸びて配線基板４２の下面を受けるように、リング状の形状を有している。

カードホルダ２８は、これの上部外周縁部を厚さ方向に貫通してベースプレート２４に螺合された複数の取り付けねじ及び複数の位置決めピン（いずれも図示せず）により、ベースプレート２４に取り付けられている。プローブカード２６は、カードホルダ２８の下部内周縁部に受けられて、複数のねじ部材及び位置決めピン（いずれも図示せず）により、カードホルダ２８に取り付けられている。

プローバ１０に予め設定された基準面に対するプローブカード２６、特にプローブ面の平行度は、カードホルダ２８の上部外周縁部のねじ穴に螺合されてベースプレート２４の段部３６に当接する複数の調整ねじ４３により調整される。

上記平行度の調整は、上記取り付けねじを緩めた状態で、カードホルダ２４への調整ねじのねじ込み量を調整した後、上記取り付けねじを締め付けることにより、行うことができる。

下上のカメラ３０及び３２は、自動焦点合わせの機能を備えたビデオカメラである。

下カメラ３０は、プローブ３８の針先を撮像するように、上向きに検査ステージ２２に設置されており、また検査ステージ２２によりＸ方向及びＹ方向に二次元的に移動されてプローブ３０の針先を撮像する。

上カメラ３２は、検査ステージ２２に配置された被検査体１２の電極１６を撮像するように、下向きにベースプレート２４の下面に取り付けられている。上カメラ３２は、チャックトップ２０が検査ステージ２２によりＸ方向及びＹ方向に二次元的に移動されることにより、被検査体１２の電極１６を撮像する。上カメラ３２をプローブカード２６又はカードホルダ２４に取り付けてもよい。

検査ステージ２２による下カメラ３０の移動面は、針先のためにプローバ１０に設定された仮想的な第１の基準面として作用する。検査ステージ２２によるチャックトップ２０の移動にともなう上カメラ３２の仮想的な（見かけ上の）移動面は、電極１６のためにプローバ１０に設定された仮想的な第２の基準面として作用する。

下カメラ３０の出力信号は、第１の基準面からの針先の高さ位置である針先高さ位置を求めると共に、それらいくつかの針高さ位置から、プローバ１０の取り付けられた状態におけるプローブカード２６のプローブ面を求めることに用いられる。

上カメラ３２の出力信号は、第２の基準面からの電極１６の高さ位置である電極高さ位置を求めると共に、それらいくつかの電極高さ位置から、プローバ１０の配置された状態における被検査体１２の電極面を求めることに用いられる。

プローブカード２６は、図７に示すように、各プローブ３８の針先３８ａが対応する電極１６の設定位置１６ａに接触し、その状態で針先３８ａを電極１６に押圧され、その結果Ｚ方向への所定量のオーバードライブＯＤがプローブ３８に作用して、針先３８ａが電極１６に対してＸ，Ｙ面内で所定量だけ滑るように、製造される。

設定位置１６ａは、針先３８ａが接触すべき目標位置であり、プローブ３８にオーバードライブが作用したときの電極１６に対する針先３８ａの滑り量を考慮して設定されている。

しかし、各針先３８ａが対応する電極１６の設定位置１６ａに正確に接触するように、プローブカード２６を製造することは難しい。このため、対応する電極１６への各針先３８ａの接触位置について、許容範囲４４が定められている。もちろん、上記のオーバードライブ量や滑り量にも、許容範囲が定められている。

上記のことから、プローブカード２６は、製造時に、プローブ面が電極面と平行になると共に、各プローブ３８の針先３８ａが許容範囲４４内となるように、被検査体１２の見本のような位置基準４８（図４参照）を用いて針先位置を調整される。図４は、理解を容易にするために、多くの電極１６及び多くの針先３８を省略して示している。

上記のように針先位置を調整されたプローブカード２６は、プローバ１０に取り付けられ、その状態で対応する電極１６に対する針先３８ａの位置が許容範囲４４内となるように、調整される。

前記したように、プローブカード２６はカードホルダ２８に複数のねじ部材及び位置合わせピンにより取り付けられており、カードホルダ２８はベースプレート２４に複数のねじ部材及び位置合わせピンにより取り付けられている。

上記の結果、プローブカード２６は、これに予め定められた方向（例えば、針先３８ａの整列方向）がプローバ１０に予め定められた方向と一致し、かつ各針先３８ａの二次元位置がプローバ１０に予め定められた二次元位置と一致するように、プローバ１０に対しプリアライメントをされている。

しかし、上記のようにプリアライメントをされたとしても、プローブカード２６のプローブ面がプローバ１０に配置された被検査体１２の電極面と平行であるとは限らないし、電極１６ａに対する各針先３８ａの位置が許容範囲内にあるとは限らない。

このため、以下に説明する位置合わせが行われる。

［位置合わせ方法の実施例］

次に、図３から図６を参照して、プローブ３８の針先３８ａと被検査体１２の電極１６との位置合わせをする位置合わせ方法の一実施例について説明する。

［プローブ情報の決定］

プローブカード２６がプローバ１０の取り付けられる前、特に製造時に、基準データを決定するための以下の３つのステップ（図３におけるステップ１００，１０１，１０２）が予め実行される。

１：上記のように位置基準４８を用いて針先位置を調整されたプローブ３８のうち、設定位置１６ａに位置する少なくとも３つのプローブを、針先二次元位置を決定するための第１の基準プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３と選定して、それら第１の基準プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３の針先二次元位置を針先二次元基準位置として決定する（図３におけるステップ１００）。

２：高さ位置が揃っている同じ又は他の少なくとも３つのプローブを、針先高さ基準位置を決定するための第２の基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６を選定して、それら第２の基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６の針先高さ位置を針先高さ基準位置として決定する（図３におけるステップ１０１）。これらの針先高さ基準位置から、第２の基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６の針先３８ａにより形成される仮想面を基準プローブ面として得ることができる。

３：その後、第１の基準プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３の針先二次元位置を針先二次元基準位置として、及び第２の基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６の針先高さ位置を針先高さ基準位置として、それぞれ、基準プローブの番号と共に基準プローブ毎に保存する（図３におけるステップ１０２）。針先二次元基準位置、針先高さ基準位置及びプローブ番号は、後にプローブ情報として用いられる。

針先二次元基準位置は、プローブカード２６に予め設定されている仮想的なＸＹＺの三次元座標系における針先のＸ，Ｙ座標位置として決定される。そのような針先二次元基準位置は、その基準プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３に対応する電極のＸＹ座標位置であってもよいし、プローブ番号によりＸＹ座標位置が特定される場合はそのプローブ番号自体であってもよい。

針先高さ基準位置は、三次元座標系におけるＺ座標値（例えば、位置基準４８の面のような基準面からの高さ位置）として決定される。位置基準４８は、被検査体１２及びプローブカード２６がプローバ１０に配置されたときの、プローブカード２６に対する被検査体の仮想的な位置とすることができる。

針先二次元基準位置及び針先高さ基準位置は、これらを新たに決定する代わりに、位置基準４８を用いる針先位置の調整の際に各針先３８ａの針先二次元位置及び針先高さ位置を決定し、そのときの対応する値を針先二次元基準位置及び針先高さ基準位置として用いてもよい。

針先二次元基準位置及び針先高さ基準位置は、フレキシブルディスク、磁気カード、ＣＤ、ＩＣカード等のリムーバブルメモリに格納してもよいし、プローブカード２６にＩＣメモリ４６（図１参照）を設けておき、このＩＣメモリ４６に格納してもよい。

プローブカード２６が多数のプローブ３８を備えている場合、針先位置の調整時に、針先３８ａが位置基準４８の仮想的な対応する電極１６の設定位置１６ａに位する複数のプローブや、同じ針先高さを有する複数のプローブが存在することが多い。

そこで、針先二次元基準位置を得るための第１の基準プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、図４に示すように、針先３８ａが位置基準４８の仮想的な対応する電極１６の設定位置１６ａに位置しかつ互いに大きく間隔をおいた少なくとも３つのプローブとすることができる。そのようなプローブが存在しないときは、針先３８ａが仮想的な設定位置１６ａに近くかつ互いに大きく間隔をおいたプローブとすることができる。

また、針先高さ基準位置を得るための第２の基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６は、図５に示すように、同じ又はほぼ同じ針先高さ位置（例えば、最も大きい又は小さい高さ位置）を有しかつ互いに大きく間隔をおいた少なくとも３つのプローブとすることができる。そのようなプローブが存在しないときは、針先高さ位置が最も近くかつ互いに大きく間隔をおいた複数のプローブとすることができる。

上記のことから、第１の基準プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３の少なくとも１つは、第２の基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６の少なくとも１つと同じであってもよい。

図４及び図５は、第１及び第２の基準プローブＰ１からＰ６を決定するプロセスを容易にするために、電極１６、プローブ３８、及びその長さ寸法の差を拡大して示していると共に、多くのプローブ３８を省略している。

［プローブカードの取り付け及びプローブ情報の入力］

各種のプローブ情報が決定されると、プローブカード２６がプローバ１０に上記したように位置決めピンやストッパ等を利用して正確に取り付けられ（図３におけるステップ１０３）、ステップ１０２で格納された針先二次元基準位置及び針先高さ基準位置がプローバ１０の制御装置（図示せず）に入力される（図３におけるステップ１０４）。

［原点位置出し（座標合わせ）］

上記ステップ１０３及び１０４の後、被検査体１２の隣り合うＩＣチップ領域１４を区画するスクライブライン５０（図２参照）とこれを撮影する上カメラ３２とを利用して、プローバ１０に対する被検査体１２の原点位置出し（すなわち、座標合わせ）が行われる（図３におけるステップ１０５）。

上記原点位置出しは、被検査体１２のＸＹ座標をプローバ１０に設定された仮想的なＸＹ座標と一致させるステップであり、以下のように実行することができる。プローバ１０の三次元座標は、プローバ１０を制御する制御装置（図示せず）にソフト的に設定されている。

先ず、図６（Ａ）に示すように、被検査体１２を上カメラ３２で撮影しつつ、チャックトップ３０ひいては被検査体１２を検査ステージ２２によりプローバ１０のＸＹ座標内で二次元的に移動させて、そのときのときの上カメラ３２の出力信号を画像信号としてプローバ１０の制御装置に一時的に格納する。

次いで、格納した画像信号を用いて、撮影されたスクライブライン５０とプローバ１０のＸＹ座標との位置ずれ及び角度ずれをプローバ１０の制御装置において求める。

次いで、求めた位置ずれ及び角度ずれを修正するように、検査ステージ２２の駆動装置をプローバ１０の制御装置により制御させて、チャックトップ３０を検査ステージ２２によりプローバ１０のＸＹ座標内で二次元的に移動させると共に、θ軸線の周りに角度的に回転させる。

上記の代わりに、プローバ１０の制御装置に設定された座標自体をソフト的に変更することにより、前記位置ずれ及び角度ずれを修正してもよい。

上記原点位置出しすなわち座標合わせにより、被検査体１２のＸＹ座標はプローバ１０のＸＹ座標に合わされる。

［針先高さ位置の確認］

上記座標合わせの後、下カメラ３０を用いて、第２の基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６の針先高さ位置が確認される（図３におけるステップ１０６）。第２の基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６は、入力されたプローブ番号から特定することができる。

上記高さ位置の確認は、図６（Ｂ）に示すように、プローブカード２６の各プローブ３８の針先を下カメラ３０で撮影しつつ、チャックトップ３０ひいては下カメラ３０を検査ステージ２２によりプローバ１０のＸＹ座標内で二次元的に移動させて、そのときの下カメラ３０の出力信号をプローバ１０の制御装置に一時的に格納することにより行われる。

針先高さ位置の具体的な値は、針先３８ａを下カメラ３０で撮影したときの下カメラ３０の焦点位置とすることができる。

［平行度調整］

次いで、基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６の針先高さ位置を用いてそれらにより形成される仮想面（プローブ面）と、先に格納された針先高さ基準位置により形成される仮想面（基準プローブ面）との平行度の調整が行われる（図３におけるステップ１０７）。

この平行度調整は、先ず、図６（Ｃ）に示すように、基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６の針先高さ位置が対応する針先高さ基準位置に一致するように、プローブカード２６をチャックトップ２０、ひいては被検査体１２に対し傾斜させることにより行われる。これにより、針先高さ位置より形成されるプローブ面と針先高さ基準位置より形成される基準プローブ面とが平行にされる。

上記のような平行度調整は、プローブ面及び基準プローブ面のそれぞれをプローバ１０の制御装置において求めると共に、求めたプローブ面及び基準プローブ面の傾斜角度プローバ１０の制御装置において求め、次いで求めた傾斜角度が零になるように、プローブカード２６を傾斜させることにより行うことができる。

上記平行度の調整により、プローブカード２６のプローブ面は、被検査体１２の電極面と平行にされる。これは、同じ又はほぼ同じ針先高さ位置を有するプローブ３８を基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６と決定したことによる。

上記の平行度調整は、前記した取り付けねじ及び調整ねじ４３を操作することにより、実行することができる。このため、少なくともベースプレート２４及び調整ねじ４３は、プローバ１０に対するプローブカード２６の傾斜角度を調整する角度調整機構として作用する。

しかし、プローバ１０に対するプローブカード２６の傾斜角度を調整する角度調整ステージを介して、ベースプレート２４に取り付け、この角度調整ステージを電動機で駆動させることにより、プローブカード２６を傾斜させてプローバ１０に対するプローブカード２６の傾斜角度を調整するようにしてもよい。

上記平行度調整のために、プローブ面及び基準プローブ面を求めることなく、単に、基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６の針先高さ位置が対応する針先高さ基準位置に一致するように、プローブカード２６を傾斜させてもよい。

［針先二次元位置の確認］

次いで、図６（Ｄ）に示すように、下カメラ３０を用いて、第１の基準プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３の針先二次元位置が確認される（図３におけるステップ１０８）。第１の基準プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、それらのプローブ番号により特定することができる。

上記針先二次元位置の確認は、プローブカード２６の各プローブ３８の針先を下カメラ３０で撮影しつつ、チャックトップ３０ひいては下カメラ３０を検査ステージ２２によりプローバ１０のＸＹ座標内で二次元的に移動させ、下カメラ３０が第１の基準プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３の針先を撮影したときのときの下カメラ３０の座標位置をプローバ１０の制御装置に一時的に格納することにより行われる。

下カメラ３０の座標位置は、例えば、下カメラ３０が第１の基準プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３の針先を撮影したときのときの検査ステージ２２の座標位置から得ることができる。上記針先二次元位置の確認は、針先高さ位置の確認ステップ１０６と平行して行ってもよい。

［二次元位置の調整］

次いで、図６（Ｅ）に示すように、格納した基準プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３の針先二次元位置が先に格納された針先二次元基準位置に一致するように、チャックトップ２０、ひいては被検査体１２が検査ステージ２２によりプローブカード２６に対しＸＹ座標内で二次元的に移動される（図３におけるステップ１０８）。

上記二次元位置の調整により、基準プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３の針先３８ａは、対応する電極１６の中心に位置決められる。その結果、他のプローブ３８の針先も、対応する電極１６に対し許容範囲内に位置決められる。

上記の理由は、針先位置の調整により全てのプローブ３８の針先が対応する電極１６に対し許容範囲内に位置決められていることと、針先３８ａが対応する電極１６の設定位置１６ａ又はほぼ設定位置１６ａに位置するプローブを基準プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３と決定したことによる。

［変形例］

プローブ面と基準プローブ面との平行度の調整を、基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６の針先高さ位置と針先高さ基準位置とを用いて行う代わりに、基準プローブＰ４，Ｐ５，Ｐ６の針先高さ位置とこれらに対応する電極の高さ位置とを用いて行なってもよい。

この場合、例えば、上カメラ３２により被検査体１２をステップ１０５のようにして電極１６を撮影しつつ、第２の基準プローブに対応する電極１６の高さ位置を求め、求めた電極高さ位置からの針先高さ位置が同じになるように、例えば、電極高さ位置により形成される仮想的な基板面と、第２の基準プローブの針先高さ位置により形成されるプローブ面とが平行になるように、プローブカード２６を変位させればよい。

同様に、第１の基準プローブの針先の二次元位置の調整を、基準プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３の針先二次元位置と針先二次元基準位置とを用いて行う代わりに、基準プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ４の針先二次元位置と、これらに対応する電極の二次元位置とを用いて行なってもよい。

この場合、例えば、上カメラ３２により被検査体１２をステップ１０５のようにして電極１６を撮影しつつ、第２の基準プローブに対応する電極１６の二次元位置すなわち電極二次元位置を求め、第２の基準プローブの針先二次元位置が求めた電極二次元位置と一致するように、被検査体１２を検査ステージ２２により変位させればよい。

具体的なプローブ面と基板面との平行度の調整及びプローブ面と基板面との平行度を調整は、特許文献１等に記載されている公知の方法等、他の方法によっても実施することができる。

上記実施例では、プローブ面と基板面との平行度の調整と、針先二次元位置の調整とを行っているが、いずれか一方のみを行ってもよい。

また、上記実施例では、プローブカードをチャックトップに対し変位させることによりプローブ面と基板面との平行度を調整する代わりに、特許文献１に記載されているように、チャックトップをプローブカードに対し変位（傾斜）させることによりプローブ面と基板面との平行度を調整してもよい。

本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。

本発明に係る位置合わせ方法を実施するためのプローバの一実施例を示す図である。 被検査体の一実施例を示す平面図である。 本発明に係る位置合わせ方法の一実施例を説明するための流れ図である。 二次元位置の調整の原理を説明するために被検査体の電極とプローブの針先との関係を示す図である。 平行度の調整の原理を説明するための図である。 図３に示す係る位置合わせ方法を説明するためにプローブカードと被検査体との関係を示す図である。 被検査体の電極に対するプローブの座標位置を説明するための図であって、（Ａ）平面図、（Ｂ）は正面図である。

符号の説明

１０ プローバ
１２ 被検査体
１４ チップ領域（被検査領域）
１６ 電極
１６ａ 電極の中心
２０ チャックトップ
２２ 検査ステージ
２４ ベースプレート
２６ プローブカード
２８ カードホルダ
３０，３２ カメラ
３４ 開口
３６ 段部
３８ プローブ
３８ａ 針先
４０ プローブ基板
４２ 配線基板
４３ 調整ねじ

Claims (11)

1. 複数のプローブを備えたプローブカードがプローバに配置される前に実行される第１のステップであって、前記複数のプローブのうち少なくとも３つのプローブを基準プローブと決定して、それら基準プローブに関するプローブ情報を決定する第１のステップと、
   前記プローブカードが前記プローバに配置された状態で、前記基準プローブの針先の座標位置を表す針先位置、及び、前記プローブに個々に対応された複数の電極を有する平板状の被検査体が前記プローバに配置された状態で、前記基準プローブに対応する電極の座標位置を表す電極位置の少なくとも一方を決定する第２のステップと、
   前記プローブ情報と、前記針先位置及び前記電極位置の少なくとも一方とを基に、前記プローブカードと前記プローバに配置された被検査体とを相対的に変位させて、前記基準プローブの針先と前記被検査体の電極との位置合わせをする第３のステップとを含む、プローブの針先と被検査体の電極との位置合わせ方法。
2. 前記第１のステップは、前記基準プローブの針先の高さ位置を表す針先高さ基準位置を含む前記プローブ情報を決定し、
   前記第２のステップは、前記プローバに設定された仮想的な基準面からの前記針先の高さ位置を表す針先高さ位置を含む前記針先位置を決定し、
   前記第３のステップは、前記針先高さ位置が前記針先高さ基準位置と等しくなるように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させることを含む、請求項１に記載のプローブの針先と被検査体の電極との位置合わせ方法。
3. 前記第１のステップは、前記針先の高さ方向と直交する面内における前記針先の二次元位置を表す針先二次元基準位置を含む前記プローブ情報を決定し、
   前記第２のステップは、前記プローバに設定された仮想的な基準面内における前記針先の二次元位置を表す針先二次元位置を含む前記針先位置を決定し、
   前記第３のステップは、前記針先二次元位置が前記針先二次元基準位置と一致するように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させることを含む、請求項１に記載のプローブの針先と被検査体の電極との位置合わせ方法。
4. 前記第１のステップは、前記基準プローブの針先の高さ位置を表す針先高さ基準位置と、前記針先の高さ方向と直交する面内における前記針先の二次元位置を表す針先二次元基準位置とを含む前記プローブ情報を決定し、
   前記第２のステップは、前記プローバに設定された仮想的な基準面からの前記針先の高さ位置を表す針先高さ位置と、前記基準面内における前記針先の二次元位置を表す針先二次元位置とを含む前記針先位置を決定し、
   前記第３のステップは、前記針先高さ位置が前記針先高さ基準位置と等しくなるように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させると共に、前記針先二次元位置が前記針先二次元基準位置と一致するように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させることを含む、請求項１に記載のプローブの針先と被検査体の電極との位置合わせ方法。
5. 前記第２のステップは、前記プローバに設定された仮想的な基準面からの前記針先の高さ位置を表す針先高さ位置を含む前記針先位置と、前記仮想的な基準面からの電極の高さ位置を表す電極高さ位置を含む前記電極位置とを決定し、
   前記第３のステップは、前記針先高さ位置及び前記電極高さ位置を基にプローブ面と基板面とが平行になるように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させることを含む、請求項１に記載のプローブの針先と被検査体の電極との位置合わせ方法。
6. 前記第２のステップは、前記針先の高さ方向と直交する面内における前記針先の二次元位置を表す針先二次元位置を含む前記針先位置を決定すると共に、前記被検査体と平行の面内における前記電極の二次元位置を表す電極二次元位置を含む前記電極位置を決定し、
   前記第３のステップは、前記針先二次元位置が前記電極二次元位置と一致するように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させることを含む、請求項１に記載のプローブの針先と被検査体の電極との位置合わせ方法。
7. 前記第２のステップは、前記プローバに設定された仮想的な基準面からの前記針先の高さ位置を表す針先高さ位置と、前記針先の高さ方向と直交する面内における前記針先の二次元位置を表す針先二次元位置とを含む前記針先位置を決定すると共に、前記仮想的な基準面からの電極の高さ位置を表す電極高さ位置と、前記被検査体と平行の面内における前記電極の二次元位置を表す電極二次元位置とを含む前記電極位置を決定し、
   前記第３のステップは、前記針先高さ位置及び前記電極高さ位置を基にプローブ面と基板面とが平行になるように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させると共に、前記針先二次元位置が前記電極二次元位置と一致するように、前記プローブカードと前記被検査体とを相対的に変位させることを含む、請求項１に記載のプローブの針先と被検査体の電極との位置合わせ方法。
8. 前記第２のステップは、自動焦点合わせをする機能を備えた第１の撮像装置を前記被検査体と平行な面内で二次元的に移動させつつ、前記第１の撮像装置により前記針先を撮像する補助ステップ、及び前記被検査体をこれと平行な面内で二次元的に移動させつつ、自動焦点合わせをする機能を備えた第２の撮像装置により前記電極を撮像する補助ステップの少なくとも一方を含む、請求項１に記載のプローブの針先と被検査体の電極との位置合わせ方法。
9. さらに、前記第２のステップを実行する前に、前記被検査体と平行の面内における当該被検査体の特定の方向を前記プローバの特定の方向と一致させるように、前記プローブカード及び前記被検査体を相対的に変位させて前記被検査体を前記プローバに対し位置決める第４のステップを含む、請求項１に記載のプローブの針先と被検査体の電極との位置合わせ方法。
10. 前記基準プローブは、前記針先の高さ位置が最も近い少なくとも３つのプローブを含む、請求項１に記載のプローブの針先と被検査体の電極との位置合わせ方法。
11. 前記基準プローブは、前記針先がこれに対応する電極の中心に接触される少なくとも３つのプローブを含む、請求項１に記載のプローブの針先と被検査体の電極との位置合わせ方法。

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