JP2017015551A - プローブユニットおよび検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の変形を抑えつつ基板を吸着する。
【解決手段】複数のプローブと、各プローブを支持する支持部２２と、基板を吸着する吸着部とを備え、支持部２２は、各プローブの先端部を支持する支持板４１，４２と、各プローブの基端部を支持する支持板４３，４４と、支持板４１，４２と支持板４３，４４との間に配設されたスペーサ３３と、スペーサ３３と支持板４１，４２との間の隙間を調整する隙間調整機構とを備えて、基板と支持板４１の表面４１ａとが接触していない非接触状態並びに電極板２３および支持板４３，４４が支持板４１，４２に向けて押圧される押圧状態のいずれの状態においても各プローブ先端部が表面４１ａから突出していない状態に維持し、吸着部は、支持板４１，４２の厚み方向を貫通するように形成された吸気孔４１ｆ，４２ｆと、スペーサ３３内に形成されて吸気孔４１ｆ，４２ｆに連通する吸気孔３３ｆとを備えている。
【選択図】図９

Description

本発明は、複数のプローブと各プローブを支持する支持部とを備えたプローブユニット、およびそのプローブユニットを備えた検査装置に関するものである。

この種のプローブユニット（治具）として、下記特許文献１に開示された電気的接続装置（以下、「接続装置」ともいう）が知られている。この接続装置は、上方に開放する箱体と、中央部に開口を有して箱体の開放部側に配置された支持板と、支持板の開口を閉塞するように支持板の上に配置されたピンボードと、ピンボードの上方に配置された板部材と、基端部がピンボードに固定されると共に先端部が板部材を突き抜けて上方に突出するように配置された複数のプローブと、ピンボードと板部材との間に配置された封止部材（以下、「第１封止部材」ともいう）と、板部材の上に配置された封止部材（以下、「第２封止部材」ともいう）とを備えて構成されている。また、この接続装置では、ピンボード、板部材および第１封止部材によって形成される空間（以下、「第１空間」ともいう）が形成されると共に、板部材、第２封止部材、および第２封止部材の上に配置される被試験基板によって形成される空間（以下、「第２空間」ともいう）が形成されている。また、第１空間および第２空間は連通され、第１空間はパイプ等を介して排気源に連通されている。

この接続装置を用いて被試験基板に対する試験を行う際には、第２封止部材の上に被試験基板を配置し、第１空間の空気を排気する。この際に第１空間に連通されている第２空間の空気も排気される。また、排気によって第１空間および第２空間が負圧となり、板部材が第１封止部材を弾性変形させつつピンボード側に引き寄せられて、被試験基板が第２封止部材を弾性変形させつつ板部材側に引き寄せられる。この際に、プローブの先端部が板部材から大きく突出し、被試験基板がプローブの先端に接触させられる。次いで、プローブを介して被試験基板に電気信号を入出力させて試験を行う。

特開２００３−１４８２０号公報（第４−５頁、第４図）

ところが、従来の接続装置には、以下の問題点がある。すなわち、この接続装置では、第１空間の空気および第２空間の空気を排気することにより、第１封止部材を弾性変形させつつ板部材をピンボード側に引き寄せると共に第２封止部材を弾性変形させつつ被試験基板を板部材側に引き寄せ、これによって被試験基板をプローブの先端に接触させている。この場合、この接続装置では、プローブの先端がピンボードから突出しているため、被試験基板が板部材側に引き寄せられたときに、被試験基板がプローブにのみ接触する。このため、フレキシブル基板のように剛性が低い被試験基板に対する試験を行うときには、プローブに接触していない部分が、プローブに接触している部分よりも板部材側に引き寄せられる結果、被試験基板が波打つように変形することとなる。したがって、従来の接続装置には、上記文献の図８に記載されているように、被試験基板の下面および上面の双方にプローブを接触させるときに、被試験基板が波打つように変形するため、接触対象位置（特に上面の接触対象位置）にプローブを正確に接触させることが困難となるという問題点が存在する。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、基板の変形を抑えつつ基板を吸着し得るプローブユニットおよび検査装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載のプローブユニットは、基板に先端部を接触させて電気信号の入出力を行うための複数のプローブと、当該各プローブを支持する支持部と、前記基板を吸着する吸着部とを備えたプローブユニットであって、前記支持部は、複数の第１挿通孔を有して前記各プローブの前記先端部を当該各第１挿通孔にそれぞれ挿通させた状態で支持すると共に前記基板に当該先端部を接触させる際に当該基板に表面が接触する第１支持板と、複数の第２挿通孔を有して前記各プローブの基端部を当該各第２挿通孔にそれぞれ挿通させた状態で支持すると共に当該基端部に接触させる電極を有する電極板に当接した状態で当該電極板に固定された第２支持板と、前記第１支持板と前記第２支持板との間に配設されて当該第１支持板および当該第２支持板を離間させた状態に維持するスペーサと、前記基板と前記表面とが接触していない非接触状態において前記スペーサと前記第１支持板との間および当該スペーサと前記第２支持板との間の少なくとも一方に隙間が生じている状態を維持すると共に待機位置に位置している基板に向けて当該プローブユニットが移動させられたときに当該基板と当該表面とが接触して前記電極板および前記第２支持板が前記第１支持板に向けて押圧される押圧状態における当該隙間の縮小を許容する隙間調整機構とを備え、前記非接触状態および前記押圧状態のいずれの状態においても前記基端部が前記電極板に接触しかつ前記先端部が前記表面から突出していない状態に維持すると共に、前記押圧状態において前記隙間が消失するまでの間に前記基板に前記先端部が接触するように前記プローブを支持可能に構成され、前記吸着部は、前記支持部に形成されると共に吸気機構に接続される吸気路を備えて前記待機位置に位置している前記基板を吸着可能に構成され、前記吸気路は、前記第１支持板の厚み方向を貫通するように当該第１支持板内に形成された第１吸気孔と、前記スペーサ内に形成されて前記第１吸気孔に連通する第２吸気孔とを備えている。

また、請求項２記載のプローブユニットは、請求項１記載のプローブユニットにおいて、前記隙間調整機構は、前記非接触状態において前記スペーサと前記第１支持板との間に前記隙間が生じている状態を維持可能に構成され、前記吸着部は、前記第１吸気孔と前記第２吸気孔とを連通させる筒状の弾性部材を備え、前記弾性部材は、前記第１吸気孔を取り囲むように前記第１支持板の裏面に形成された第１溝部に一端部側が挿入されると共に、前記第２吸気孔を取り囲むように前記裏面に対向する前記スペーサの対向面に形成された第２溝部に他端部側が挿入された状態で前記隙間に配設されている。

また、請求項３記載のプローブユニットは、請求項１または２記載のプローブユニットにおいて、前記第１吸気孔に連通する第３溝部が前記第１支持板の前記表面に形成されている。

また、請求項４記載のプローブユニットは、請求項１から３のいずれかに記載のプローブユニットにおいて、前記吸着部は、前記吸気路と前記吸気機構との間に配設されて当該吸気路から当該吸気機構に至る気体流路の開閉を行う開閉弁と、当該開閉弁と前記吸気機構との間に配設されて負圧状態を維持するチャンバーとを備えている。

また、請求項５記載の検査装置は、請求項１から４のいずれかに記載のプローブユニットと、前記基板に接触させた前記プローブユニットの前記プローブを介して入力した電気信号に基づいて当該基板を検査する検査部とを備えている。

請求項１記載のプローブユニット、および請求項５記載の検査装置によれば、非接触状態および押圧状態のいずれの状態においてもプローブの先端部が第１支持板の表面から突出していない状態に維持するように支持部を構成し、支持部に形成された吸気路を備えて待機位置に位置している基板を吸着可能に吸着部を構成したことにより、プロービングの際にプローブの先端部が第１支持板の表面から突出する構成とは異なり、基板を変形させることなく平坦な状態のまま基板を吸着することができる。このため、このプローブユニットおよび基板検査装置によれば、例えば、基板の下面をプローブユニットで吸着した状態で基板の上面に他のプローブ（例えば、フライングプローブ）をプロービングさせるときに、そのプロービングを確実に行うことができる。また、このプローブユニットおよび基板検査装置では、吸気路を構成する第１吸気孔が第１支持板の厚み方向を貫通するように第１支持板内に形成されている。このため、このプローブユニットおよび基板検査装置によれば、第１支持板の面方向に沿って第１支持板内に吸気孔を配設して端面に吸気孔の開口部を設ける構成と比較して、第１支持板を薄く形成することができるため、その分、プローブユニットを小形化すると共に軽量化することができる。

また、請求項２記載のプローブユニット、および請求項５記載の検査装置によれば、非接触状態においてスペーサと第１支持板との間に隙間が生じている状態を維持可能に隙間調整機構を構成し、スペーサと第１支持板との間に配設した弾性部材で第１吸気孔と第２吸気孔とを連通させることにより、プロービングの際の隙間の増減に応じて弾性部材が変形（圧縮および伸長）することで、隙間が増減しても第１吸気孔と第２吸気孔とを確実に連通させることができる。

また、請求項３記載のプローブユニット、および請求項５記載の検査装置によれば、第１吸気孔に連通する第３溝部を第１支持板の表面に形成したことにより、溝部が形成されていない構成、つまり第１吸気孔の開口部だけで基板を吸着する構成と比較して、広い領域を吸着することができるため、より確実に基板を吸着することができる。

また、請求項４記載のプローブユニット、および請求項５記載の検査装置によれば、開閉弁およびチャンバーを備えたことにより、チャンバー内を負圧状態に維持することができるため、開閉弁を作動させたときに基板の吸着を直ちに行うことができる。したがって、このプローブユニットおよび基板検査装置によれば、開閉弁やチャンバーを備えていない構成、つまり吸気路が吸気機構に直接接続されている構成と比較して、基板の吸着を短時間で行うことができる結果、その分検査効率を向上させることができる。

基板検査装置１の構成を示す構成図である。 プローブユニット２の正面図である。 プローブ２１の平面図である。 支持部２２の斜視図である。 支持部２２の分解斜視図である。 支持板４２を裏面４２ａ側から見た斜視図である。 支持部２２の上面図である。 支持部２２の底面図である。 支持部２２の断面図である。 基板検査装置１の動作を説明する第１の説明図である。 基板検査装置１の動作を説明する第２の説明図である。 基板検査装置１の動作を説明する第３の説明図である。

以下、プローブユニットおよび検査装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

最初に、検査装置の一例としての図１に示す基板検査装置１の構成について説明する。基板検査装置１は、同図に示すように、プローブユニット２、移動機構３ａ、移動機構３ｂ、フライングプローブ４、基板支持部５、処理部６、吸気機構７、電磁弁８およびチャンバー９を備え、基板１００を検査可能に構成されている。

プローブユニット２は、図２に示すように、複数のプローブ２１、支持部２２および電極板２３を備え、使用状態（プローブ２１を基板１００にプロービングさせる際）および非使用状態のいずれの状態においてもプローブ２１の先端部２１ａが支持部２２における支持板４１の表面４１ａから突出しないように構成されると共に、基板１００を支持板４１の表面４１ａで吸着することが可能に構成されている。

プローブ２１は、検査の際に基板１００の下面１０２（図１０参照）に接触させて電気信号の入出力を行うために用いられ、一例として、導電性を有する金属材料（例えば、ベリリウム銅合金、ＳＫＨ（高速度工具鋼）およびタングステン鋼など）によって弾性変形可能な断面円形の棒状に形成されている（図３参照）。また、プローブ２１の中間部２１ｂ（同図参照）の周面には、絶縁性を有するコーティング材料（一例として、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリエステルおよびポリイミドなど）で形成された絶縁層が形成されている。このため、同図に示すように、中間部２１ｂは、その直径Ｌ２が先端部２１ａの直径Ｌ１および基端部２１ｃの直径Ｌ３よりも大径となっている。つまり、プローブ２１は、先端部２１ａおよび基端部２１ｃが中間部２１ｂよりも小径に形成されている。

支持部２２は、図２，４，５に示すように、先端部側支持部３１、基端部側支持部３２、一対のスペーサ３３、隙間調整機構３４（図５参照）および弾性部材３５（同図参照）を備えて、プローブ２１を支持可能に構成されている。

先端部側支持部３１は、プローブ２１の先端部２１ａ側を支持する部材であって、図２，４，５に示すように、第１支持板に相当する２枚の支持板４１，４２を備えて構成されている。

支持板４１は、図４，５に示すように、板状に形成されている。また、支持板４１には、図７に示すように、複数（プローブ２１の数と同数）の挿通孔４１ｂ（第１挿通孔に相当する）が形成されている。挿通孔４１ｂは、直径がプローブ２１の先端部２１ａの直径Ｌ１（図３参照）よりもやや大径で、かつプローブ２１の中間部２１ｂの直径Ｌ２（同図参照）よりもやや小径に形成されて、中間部２１ｂを挿通させずに、先端部２１ａのみを挿通させることが可能となっている。

また、支持板４１には、図９に示すように、吸気孔４１ｆが形成されている。この吸気孔４１ｆは、支持板４１の表面４１ａ側に開口部４１ｇ（図７も参照）を有して、支持板４１の厚み方向（図９における上下方向）を貫通するように形成されている。

また、図７に示すように、支持板４１の表面４１ａにおける挿通孔４１ｂの形成領域には、溝部４１ｈ（第３溝部に相当する）が形成されている。また、溝部４１ｈの底部に吸気孔４１ｆの開口部４１ｇが形成され、溝部４１ｈと吸気孔４１ｆとが連通している。この場合、この例では、同図に示すように、挿通孔４１ｂの形成領域内における一部（同図に示す正方形の部分）を除く大半の部分を溝部４１ｈとして形成しているが、溝部４１ｈの形態はこれに限定されず、例えば、幅の狭いスリットをマトリクス状に配置したり等間隔に並べて配置したりして形成してもよい。このプローブユニット２では、この溝部４１ｈを形成することで、基板１００の下面１０２に対するプロービングにおいて基板１００をプローブユニット２で吸着する際に、挿通孔４１ｂの形成領域（つまり、プローブ２１の先端部２１ａが位置する領域）に対向する基板１００の対向部位の全域を確実に吸着することが可能となっている。

また、支持板４１には、図５に示すように、隙間調整機構３４における離間規制部７１の頭部７１ａの挿通が可能な挿通孔４１ｃが形成されている。また、支持板４１には、同図に示すように、支持板４１と支持板４２との固定、および隙間調整機構３４における案内部７２のシャフト７２ｂと支持板４１との固定に用いるネジ２５ａの先端部側の挿通が可能な挿通孔４１ｄが形成されている。

支持板４２は、図４，５に示すように、板状に形成されている。また、支持板４２には、図７に示すように、平面視円形の複数（プローブ２１の数と同数）の挿通孔４２ｂ（支持板４１の挿通孔４１ｂと同様に第１挿通孔に相当する）が形成されている。挿通孔４２ｂは、直径が挿通孔４１ｂの直径と同じ直径に形成されて、プローブ２１の中間部２１ｂを挿通させずに、先端部２１ａのみを挿通させることが可能となっている。

また、支持板４２には、図９に示すように、吸気孔４２ｆが形成されている。この吸気孔４２ｆは、支持板４１の吸気孔４１ｆに連通すると共に支持板４２の裏面４２ａに開口部４２ｇ（図６も参照）を有して、支持板４２の厚み方向（図９における上下方向）を貫通するように形成されている。この場合、この吸気孔４２ｆと支持板４１の吸気孔４１ｆとによって第１吸気孔が構成される。また、支持板４２の裏面４２ａには、図６，９に示すように、弾性部材３５（図５参照）の一端部側（同図における上端部側）を挿入させる溝部４２ｈ（第１溝部に相当する）が、開口部４２ｇを取り囲むようにして形成されている。

また、支持板４２には、図５に示すように、離間規制部７１の中間部７１ｂの挿通が可能な挿通孔４２ｃが形成されている。また、支持板４２には、同図に示すように、支持板４１と支持板４２とを固定するためのネジ２５ａの先端部側がねじ込まれるネジ孔４２ｄが形成されている。また、支持板４２には、隙間調整機構３４における案内部７２のシャフト７２ｂを挿通させる挿通孔４２ｅが形成されている。また、支持板４２の裏面４２ａには、図６に示すように、隙間調整機構３４におけるスプリング７３（図５参照）の一端部（図４における上端部）を嵌め込むための凹部４２ｉが形成されている。

基端部側支持部３２は、プローブ２１の基端部２１ｃ側を支持する部材であって、図２，４，５に示すように、第２支持板に相当する２枚の支持板４３，４４を備えて構成されている。

支持板４３は、図４，５に示すように、板状に形成されている。また、支持板４３には、図８に示すように、複数（プローブ２１の数と同数）の挿通孔４３ｂ（第２挿通孔に相当する）が形成されている。挿通孔４３ｂは、直径がプローブ２１の中間部２１ｂの直径Ｌ２（図３参照）よりもやや大径に形成されて、プローブ２１の中間部２１ｂを挿通させることが可能となっている。

また、支持板４３には、図９に示すように、吸気孔４３ｆが形成されている。この吸気孔４３ｆは、スペーサ３３における吸気孔３３ｆの開口部３３ｊに連通して、支持板４３の厚み方向（同図における上下方向）を貫通するように形成されている。また、支持板４３には、図５に示すように、隙間調整機構３４における案内部７２のシャフト７２ｂの挿通が可能な挿通孔４３ｃが形成されている。また、支持板４３には、支持板４３，４４およびスペーサ３３の位置決めを行うためのピン２４の挿通が可能な挿通孔４３ｄが形成されている。また、支持板４３には、支持板４３，４４とスペーサ３３とを固定するのに用いるネジ２５ｂの先端部側の挿通が可能な挿通孔４３ｅが形成されている。

支持板４４は、図４，５に示すように、板状に形成されている。また、支持板４４には、図８に示すように、複数（プローブ２１の数と同数）の挿通孔４４ｂ（支持板４３の挿通孔４３ｂと同様に第２挿通孔に相当する）が形成されている。挿通孔４４ｂは、直径が挿通孔４３ｂの直径と同じ直径に形成されて、プローブ２１の中間部２１ｂを挿通させることが可能となっている。

また、支持板４４には、図９に示すように、吸気孔４４ｆが形成されている。この吸気孔４４ｆは、支持板４３の吸気孔４３ｆに連通して、支持板４４の厚み方向（同図における上下方向）を貫通するように形成されている。また、支持板４４には、図５に示すように、隙間調整機構３４における案内部７２のシャフト７２ｂの挿通が可能な挿通孔４４ｃが形成されている。また、支持板４４には、ピン２４の挿通が可能な挿通孔４４ｄが形成されている。また、支持板４４には、ネジ２５ｂの先端部側の挿通が可能な挿通孔４４ｅが形成されている。

各スペーサ３３は、図４に示すように、先端部側支持部３１（支持板４１，４２）と基端部側支持部３２（支持板４３，４４）との間に配設されて、先端部側支持部３１と基端部側支持部３２とを離間させた状態に維持する機能を有している。

また、各スペーサ３３は、図４，５に示すように、直方体状に形成され、プローブ２１の配設部位を挟んで互いに離間した状態で配設されている。また、スペーサ３３には、図９に示すように、吸気孔３３ｆが形成されている。この吸気孔３３ｆは、第２吸気孔に相当し、支持板４２の裏面４２ａに対向する対向面３３ａ（同図における上面）に開口部３３ｇを有すると共に、スペーサ３３の下面３３ｉに開口部３３ｊを有して、スペーサ３３の厚み方向（同図における上下方向）を貫通するように形成されている。また、同図に示すように、吸気孔３３ｆの開口部３３ｇは、弾性部材３５を介して支持板４２における吸気孔４２ｆの開口部４２ｇに連通されている。この場合、支持板４１，４２の吸気孔４１ｆ，４２ｆ（つまり、第１吸気孔）、スペーサ３３の吸気孔３３ｆ（つまり、第２吸気孔）、支持板４３，４４の吸気孔４３ｆ，４４ｆ、および電極板２３における後述する吸気孔２３ｆによって吸気路が構成される。

また、スペーサ３３の対向面３３ａには、図５，９に示すように、弾性部材３５の他端部側（同図における下端部側）を挿入させる溝部３３ｈ（第２溝部に相当する）が、開口部３３ｇを取り囲むようにして形成されている。また、スペーサ３３の対向面３３ａには、図５に示すように、隙間調整機構３４におけるスプリング７３の一端部（同図における下端部）を嵌め込むための凹部３３ｃが形成されている。

また、スペーサ３３の対向面３３ａには、図５に示すように、離間規制部７１のネジ部７１ｃがねじ込まれるネジ穴３３ｂが形成されている。また、スペーサ３３には、図９に示すように、案内部７２のスリーブ７２ａを収容可能な凹部３３ｅおよび案内部７２のシャフト７２ｂの挿通が可能な挿通孔３３ｄ（図５も参照）が形成されている。

隙間調整機構３４は、基板１００の下面１０２と支持板４１の表面４１ａとが接触していない状態（以下、「非接触状態」ともいう）において、スペーサ３３と先端部側支持部３１の支持板４２との間に隙間Ｇが生じている状態（図２参照）を維持すると共に、基板１００と支持板４１の表面４１ａとが接触して電極板２３、基端部側支持部３２およびスペーサ３３が先端部側支持部３１に向けて押圧される状態（図１１参照：以下、「押圧状態」ともいう）における隙間Ｇの縮小（言い換えれば縮長）を許容する。つまり、隙間調整機構３４は、スペーサ３３と先端部側支持部３１との間の隙間Ｇの大きさを調整する機能を有している。具体的には、隙間調整機構３４は、図５に示すように、離間規制部７１、案内部７２およびスプリング７３を備えて構成されている。

離間規制部７１は、図５に示すように、スペーサ３３のネジ穴３３ｂにねじ込まれてスペーサ３３に固定されるネジ部７１ｃと、支持板４２の挿通孔４２ｃに摺動可能に挿通される円柱状の中間部７１ｂと、支持板４１の挿通孔４１ｃに挿通されて支持板４２の挿通孔４２ｃには挿通しない大きさに形成された円板状の頭部７１ａとを備えて構成され、支持板４２とスペーサ３３との間に配設される。また、この離間規制部７１では、中間部７１ｂの長さが支持板４２の厚みよりも予め規定された規定長さだけ長くなるように形成されている。このため、このプローブユニット２では、離間規制部７１のネジ部７１ｃが固定さたれスペーサ３３に対して、支持板４２が規定長さだけ離間したとき（隙間Ｇが規定長さとなったとき）に、支持板４２における挿通孔４２ｃの縁部に頭部７１ａが当接して、スペーサ３３と支持板４２との規定長さ以上の離間が規制される。つまり、離間規制部７１は、スペーサ３３と支持板４２（先端部側支持部３１）とが規定長さ以上に離間するのを（規定長さ以上の隙間Ｇの発生を）規制する機能を有している。

案内部７２は、図５に示すように、円柱状のスリーブ７２ａと、スリーブ７２ａに対して摺動可能なシャフト７２ｂを備えて構成されている。この案内部７２は、スペーサ３３、基端部側支持部３２および電極板２３が先端部側支持部３１に対して垂直方向（スリーブ７２ａの長さ方向向でもある）に移動するように案内する機能を有している。

スプリング７３は、図５に示すように、一端部（同図における下端部）がスペーサ３３の凹部３３ｃに嵌め込まれた状態で先端部側支持部３１（支持板４２）とスペーサ３３との間に配設されて、隙間Ｇが拡大する向きに支持板４２およびスペーサ３３を付勢する。このため、このプローブユニット２では、上記した非接触状態では、離間規制部７１によって許容される規定長さだけ支持板４２とスペーサ３３とが離間した（規定長さの隙間Ｇが生じている）状態に維持され、上記した押圧状態では、スプリング７３が圧縮して、支持板４２とスペーサ３３との近接（隙間Ｇの縮小）が許容される。

弾性部材３５は、支持板４２の吸気孔４２ｆ（第１吸気孔）とスペーサ３３の吸気孔３３ｆ（第２吸気孔）とを連通させる部材であって、弾性材料（一例として、ゴム）によって円筒状に形成されている。この場合、弾性部材３５は、支持板４２の裏面４２ａに形成されている溝部４２ｈ（図６，９参照）に一端部側（上端部側）が挿入され、スペーサ３３の対向面３３ａに形成されている溝部３３ｈ（図５，９参照）に他端部側（下端部側）が挿入された状態で、図９に示すように、支持板４２とスペーサ３３との間に配設されて、支持板４２とスペーサ３３との間の隙間Ｇから吸気路への空気の流入を阻止するシール材として機能する。

また、弾性部材３５の長さは、上記した非接触状態における隙間Ｇの長さ、溝部４２ｈの深さ、および溝部３３ｈの深さを合計した長さよりもやや短い長さに規定されている。また、弾性部材３５の外径および内径は、非接触状態において、溝部３３ｈ，４２ｈの周面と弾性部材３５の周面との間に隙間が生じる長さに規定されている（図９参照）。また、弾性部材３５は、溝部３３ｈ，４２ｈの周面や底面に対して接着させない状態で配設されている。弾性部材３５をこのように構成して配設することで、隙間Ｇが縮小して上下方向に弾性部材３５が圧縮されたときに、隙間Ｇの縮小に応じて厚み（図９における左右方向の長さ）が増加するように弾性部材３５を変形させることが可能となっている。また、吸気機構７による吸気によって吸気路内が負圧（大気圧よりも低い圧力）となり、弾性部材３５が大気圧によって内側（中心軸側）に向かって弾性変形したとしても、その弾性変形に伴って隙間Ｇが縮小する向きにスペーサ３３および支持板４２が引っ張られる事態を防止することが可能となっている。

電極板２３は、板状に形成されて、図２に示すように、基端部側支持部３２の支持板４４の下面に配設されている。また、電極板２３には、各プローブ２１の各基端部２１ｃにそれぞれ接触する図外の複数の電極が嵌め込まれており、これらの各電極には、処理部６との間で電気信号の入出力を行うための図外のケーブルがそれぞれ接続されている。また、電極板２３には、図９に示すように、吸気孔２３ｆが形成されている。この吸気孔２３ｆは、スペーサ３３における吸気孔３３ｆの開口部３３ｊに連通して、電極板２３の厚み方向（同図における上下方向）を貫通するように形成されている。

このプローブユニット２では、図４に示すように、支持板４１，４２が互いに当接した状態でネジ２５ａ（図５参照）によって固定されている。また、スペーサ３３が互いに当接した状態で図外のネジによって固定されている。さらに、スペーサ３３と支持板４３とが互いに当接し、かつ支持板４３，４４が互いに当接した状態で、これらがネジ２５ｂ（図５参照）によって固定されている。また、図２，９に示すように、電極板２３と基端部側支持部３２の支持板４４とが当接した状態（電極板２３と支持板４４との間に隙間が生じていない状態）でスペーサ３３、支持板４３，４４および電極板２３が図外のネジによって固定されている。これにより、プローブ２１が、先端部側支持部３１側からも基端部側支持部３２側からも抜けない状態で支持部２２および電極板２３によって支持される。

また、このプローブユニット２では、図２に示すように、非接触状態における支持板４１表面４１ａから支持板４４の裏面４４ａまでの長さが、プローブ２１の長さと同じ長さ（またはやや長い長さ）となるように支持部２２が構成されている。このため、図２，１０に示すように、非接触状態において、プローブ２１の基端部２１ｃが電極板２３に接触すると共に先端部２１ａが支持板４１の表面４１ａから突出していない状態に維持される。また、このプローブユニット２では、押圧状態において、支持板４２とスペーサ３３とが近接して隙間Ｇが消失するまでの間にプローブ２１の先端部２１ａが基板１００に接触し、隙間Ｇの消失によって支持板４１の表面４１ａから支持板４４の裏面４４ａまでの長さが短縮するのに応じて、プローブ２１が座屈（湾曲するように弾性変形）する。このため、図１１，１２に示すように、押圧状態においても、プローブ２１の基端部２１ｃが電極板２３に接触すると共に先端部２１ａが支持板４１の表面４１ａから突出していない状態に維持される。

移動機構３ａは、処理部６の制御に従い、基板支持部５によって支持されている基板１００の下面１０２に接離する方向にプローブユニット２を移動させる。移動機構３ｂは、処理部６の制御に従い、基板支持部５によって支持されている基板１００の上面１０１（図１０参照）に沿った方向（ＸＹ方向）、および上面１０１に接離する方向（Ｚ方向）にフライングプローブ４を移動させる。

フライングプローブ４は、基板１００の上面１０１における予め決められた被接触位置に対して電気信号を入出力させる際に用いられる。この場合、フライングプローブ４は、図１に示すように、プローブ８１と、プローブ８１を保持するアーム８２とを備えて構成され、移動機構３ａによってＸＹＺ方向に移動させられることによって被接触位置にプローブ８１の先端部が接触（プロービング）させられる。

基板支持部５は、図１０に示すように、基板１００の外周部をクランプして固定する固定部５ａと、固定部５ａによって固定された基板１００の上面１０１に先端部が当接するように配置される当接部５ｂとを備えて、基板１００を支持可能に構成されている。この場合、固定部５ａは、基板１００が供給される場所（固定部５ａに基板１００を固定する場所）と、基板１００が待機位置Ｐ（基板１００に対してプロービングが行われる位置）に位置する場所との間を図外の移動機構によって移動させられる。また、当接部５ｂは、固定部５ａに固定された基板１００が待機位置Ｐに移動させる際に待機する地点と先端部が基板１００の上面１０１に接触する地点との間を図外の移動機構によって移動（上下動）させられる。

処理部６は、基板検査装置１を構成する各部を制御する。また、処理部６は、プローブ２１を介して入出力する電気信号に基づき、物理量（例えば、抵抗値）を測定する測定処理を実行する。また、処理部６は、検査部として機能し、測定処理によって測定した物理量としての抵抗値に基づいて基板１００の良否（導体部の断線や短絡の有無）を検査する検査処理を実行する。

吸気機構７は、真空ポンプで構成されて、吸気を行う。電磁弁８は、開閉弁に相当し、図１に示すように、プローブユニット２における支持部２２および電極板２３に形成されている吸気路（吸気孔４１ｆ，４２ｆ，３３ｆ，４３ｆ，４４ｆ，２３ｆ）と吸気機構７との間に配設されている。この場合、電磁弁８は、処理部６の制御に従って作動し、吸気路から吸気機構７に至る気体流路の開閉を行う。具体的には、電磁弁８は、吸気路から電磁弁８までの気体流路を大気圧に開放すると共に、電磁弁８からチャンバー９を通って吸気機構７に至る気体流路を閉塞する状態（以下「第１状態」ともいう）と、吸気路から電磁弁８およびチャンバー９を通って吸気機構７に至る気体流路を繋ぐ状態（以下「第２状態」ともいう）とを切り替える。チャンバー９は、電磁弁８と吸気機構７との間に配設されて負圧状態を維持する。この場合、吸気機構７、チャンバー９、電磁弁８、並びにプローブユニット２の支持部２２等に設けられている上記した吸気路および弾性部材３５によって吸着部が構成される。

次に、基板検査装置１を用いて基板１００の検査を行う基板検査方法、およびその際の各部の動作について、図面を参照して説明する。この場合、基板１００としてフレキシブル基板（柔軟性を有する基板）を検査する例について説明する。

まず、電磁弁８を第１状態とさせて、吸気機構７を作動させる。この際に、吸気機構７によってチャンバー９内の空気が吸気され、チャンバー９内が負圧状態に維持される。次いで、図１０に示すように、基板支持部５の固定部５ａに基板１００を固定し、続いて、固定部５ａを移動させて、基板１００を待機位置Ｐに位置させる。次いで、同図に示すように、基板支持部５の当接部５ｂを移動させて、当接部５ｂの先端部を基板１００の上面１０１に接触させる。

続いて、処理部６に対して検査開始を指示する。これに応じて、処理部６が、移動機構３ａを制御して、待機位置Ｐに位置している基板１００に対して近接する向き（図１０における上向き）にプローブユニット２を上昇（移動）させる。

この場合、この状態（非接触状態）のプローブユニット２では、図１０に示すように、プローブ２１の基端部２１ｃが電極板２３に接触すると共に先端部２１ａが支持板４１の表面４１ａから突出していない状態に維持されている。また、この状態のプローブユニット２では、図２に示すように、隙間調整機構３４におけるスプリング７３（図５参照）の付勢力によってスペーサ３３と支持板４２との間に隙間Ｇが生じている。

次いで、予め決められた移動量だけプローブユニット２が上昇させられたときに、支持部２２の先端部側支持部３１の支持板４１の表面４１ａが基板１００の下面１０２に接触する。続いて、処理部６は、電磁弁８を制御して、第２状態（吸気路から吸気機構７に至る気体流路を繋ぐ状態）とさせる。この際に、チャンバー９内が負圧状態に維持されているため、気体流路が開かれたときにプローブユニット２に形成されている吸気路からの吸気が直ちに開始される。また、吸気路からの吸気によって支持板４１の表面４１ａに下面１０２が接触している基板１００が吸着される。この場合、吸気路を構成する溝部４１ｈが支持板４１の表面４１ａに形成されているため、挿通孔４１ｂの形成領域、つまりプローブ２１の先端部２１ａが位置する領域の全域が確実に吸着される。

次いで、処理部６は、移動機構３ａを制御して、図１１に示すように、電極板２３、基端部側支持部３２およびスペーサ３３をさらに上昇させる。この際に、スプリング７３（図５参照）が圧縮され、その付勢力（弾性力）によって先端部側支持部３１が上向きに押圧される。この場合、基板１００の上面１０１に当接部５ｂの先端部が当接しているため、その押圧力（付勢力）が当接部５ｂによって受け止められて、基板１００が移動しない状態（待機位置Ｐに位置している状態）に維持される。また、この状態（押圧状態）のプローブユニット２においても、同図に示すように、上記した非接触状態と同様にして、プローブ２１の基端部２１ｃが電極板２３に接触すると共に先端部２１ａが支持板４１の表面４１ａから突出していない状態に維持される。

一方、スプリング７３の付勢力に抗して、電極板２３、基端部側支持部３２およびスペーサ３３が上昇することにより、図１１に示すように、隙間Ｇが徐々に減少し、隙間Ｇが減少する過程で（隙間Ｇが消失するまでの間に）、プローブ２１が座屈（湾曲するように弾性変形）し、プローブ２１の先端部２１ａが基板１００の下面１０２に接触すると共に、座屈によって生じる弾性力で下面１０２を押圧する。また、隙間Ｇの減少に伴い、弾性部材３５が上下方向に圧縮されて厚みが増加するように変形する。

ここで、プローブ２１の先端部２１ａが支持板４１の表面４１ａから突出する構成では、基板１００における先端部２１ａに接触していない部分が、先端部２１ａに接触している部分よりも表面４１ａ側に引き寄せられて基板１００が波打つように変形することとなる。これに対して、このプローブユニット２では、上記したように、非接触状態および押圧状態のいずれの状態においてもプローブ２１の先端部２１ａが支持板４１の表面４１ａから突出しない状態に維持される。このため、このプローブユニット２では、基板１００を変形させることなく、平坦な状態のまま基板１００を吸着することが可能となっている。

続いて、処理部６は、移動機構３ａを制御して、電極板２３、基端部側支持部３２およびスペーサ３３の上昇を停止させ、次いで、測定処理を実行する。この測定処理では、処理部６は、各プローブ２１を介して入出力する電気信号に基づき、物理量としての抵抗値を測定する。続いて、処理部６は、検査処理を実行する。この検査処理では、処理部６は、測定処理において測定した抵抗値に基づき、基板１００における導体部の断線や短絡の有無を検査する。次いで、処理部６は、検査結果を図外の表示部に表示させる。

続いて、処理部６は、移動機構３ｂを制御して、図１２に示すように、フライングプローブ４を移動させて、基板１００の上面１０１における予め決められた被接触位置にフライングプローブ４を接触させる。この場合、このプローブユニット２では、上記したように基板１００が平坦な状態でプローブユニット２によって吸着されている。このため、この基板検査装置１では、上面１０１の被接触位置にフライングプローブ４を確実に接触（プロービング）させることが可能となっている。

次いで、処理部６は、測定処理を実行してフライングプローブ４を介して入出力する電気信号に基づき、物理量としての抵抗値を測定する。続いて、処理部６は、検査処理を実行して、測定した抵抗値に基づき、基板１００における導体部の断線や短絡の有無を検査し、次いで、検査結果を図外の表示部に表示させる。

続いて、基板１００の検査が終了したときには、処理部６は、移動機構３ｂを制御してフライングプローブ４を初期位置に移動させる。次いで、処理部６は、電磁弁８を制御して、第１状態（気体流路を大気圧に開放する状態）とさせる。これにより、基板１００の吸着状態が解除される。また、電磁弁８を第１状態とさせたことで、チャンバー９内は、負圧状態に維持されている。

続いて、処理部６は、移動機構３ａを制御してプローブユニット２を下降させる。この際に、スプリング７３の付勢力によって支持板４２とスペーサ３３との間の隙間Ｇが徐々に拡大する。次いで、隙間Ｇが初期状態まで拡大したときには、プローブユニット２全体が下降する。続いて、処理部６は、プローブユニット２が初期位置まで下降したときには、移動機構３ａを制御して、プローブユニット２の下降を停止させる。次いで、当接部５ｂを初期位置に移動させ、続いて固定部５ａを基板１００の供給場所に移動させる。次いで基板１００を固定部５ａから取り外す。

続いて、次の基板１００の検査を行うときには、基板１００を固定部５ａに固定して、基板１００を待機位置Ｐに位置させ、次いで、当接部５ｂの先端部を基板１００の上面１０１に接触させる。続いて、処理部６に対して検査開始を指示し、これに応じて、処理部６が、上記した各処理を実行する。この場合、このプローブユニット２では、電磁弁８およびチャンバー９を備えて、チャンバー９内を負圧状態に維持することが可能となっている。このため、このプローブユニット２では、支持板４１の表面４１ａが基板１００の下面１０２に当接して電磁弁８を第２状態とさせたときに、基板１００の吸着を直ちに行うことができる。したがって、このプローブユニット２では、電磁弁８やチャンバー９を備えていない構成、つまり吸気路が吸気機構７に直接接続されている構成と比較して、基板１００の吸着を短時間で行うことができる結果、その分検査効率を向上させることが可能となっている。

このように、このプローブユニット２および基板検査装置１によれば、非接触状態および押圧状態のいずれの状態においてもプローブ２１の先端部２１ａが支持板４１の表面４１ａから突出していない状態に維持するように支持部２２を構成し、支持部２２等に形成された吸気路を備えて待機位置Ｐに位置している基板１００を吸着可能に吸着部を構成したことにより、プロービングの際にプローブ２１の先端部２１ａが支持板４１の表面４１ａから突出する構成とは異なり、基板１００を変形させることなく平坦な状態のまま基板１００を吸着することができる。このため、このプローブユニット２および基板検査装置１によれば、例えば、下面１０２をプローブユニット２で吸着した状態で基板１００の上面１０１にフライングプローブ４をプロービングさせるときに、そのプロービングを確実に行うことができる。また、このプローブユニット２および基板検査装置１では、吸気路を構成する吸気孔４１ｆ，４２ｆ（第１吸気孔）が支持板４１，４２の厚み方向を貫通するように支持板４１，４２内に形成されている。このため、このプローブユニット２および基板検査装置１によれば、支持板４１，４２の面方向に沿って支持板４１，４２内に吸気孔４１ｆ，４２ｆを配設して端面に開口部４１ｇ，４２ｇを設ける構成と比較して、支持板４１，４２を薄く形成することができるため、その分、プローブユニット２を小形化すると共に軽量化することができる。

また、このプローブユニット２および基板検査装置１によれば、非接触状態においてスペーサ３３と支持板４２との間に隙間Ｇが生じている状態を維持可能に隙間調整機構３４を構成し、スペーサ３３と支持板４２との間に配設した弾性部材３５で吸気孔４２ｆ（第１吸気孔）と吸気孔３３ｆ（第２吸気孔）とを連通させることにより、プロービングの際の隙間Ｇの増減に応じて弾性部材３５が変形（圧縮および伸長）することで、隙間Ｇが増減しても吸気孔４２ｆと吸気孔３３ｆとを確実に連通させることができる。

また、このプローブユニット２および基板検査装置１によれば、吸気孔４１ｆ（第１吸気孔）に連通する溝部４１ｈ（第３溝部）を支持板４１の表面４１ａに形成したことにより、溝部４１ｈが形成されていない構成、つまり吸気孔４１ｆの開口部４１ｇだけで基板１００を吸着する構成と比較して、広い領域を吸着することができるため、より確実に基板１００を吸着することができる。

また、このプローブユニット２および基板検査装置１によれば、電磁弁８およびチャンバー９を備えたことにより、チャンバー９内を負圧状態に維持することができるため、電磁弁８を作動させたときに基板１００の吸着を直ちに行うことができる。したがって、このプローブユニット２および基板検査装置１によれば、電磁弁８やチャンバー９を備えていない構成、つまり吸気路が吸気機構７に直接接続されている構成と比較して、基板１００の吸着を短時間で行うことができる結果、その分検査効率を向上させることができる。

なお、プローブユニットおよび基板検査装置は、上記の構成に限定されない。例えば、非接触状態において、スペーサ３３と先端部側支持部３１（支持板４２）との間に隙間Ｇが生じるように構成した例について上記したが、非接触状態において、スペーサ３３と基端部側支持部３２（支持板４３）との間に隙間Ｇが生じる構成を採用することもできる。この場合、離間規制部７１およびスプリング７３をスペーサ３３と基端部側支持部３２との間に配設することで、上記したプローブユニット２と同様にして、非接触状態において隙間Ｇが生じている状態を維持すると共に押圧状態における隙間Ｇの縮小を許容して隙間Ｇの大きさを調整することができる。また、スペーサ３３と先端部側支持部３１との間、およびスペーサ３３と基端部側支持部３２との間の双方に隙間Ｇが生じる構成を採用することもできる。

また、支持板４１，４２の吸気孔４１ｆ，４２ｆ（第１吸気孔）、スペーサ３３の吸気孔３３ｆ（第２吸気孔）、支持板４３，４４の吸気孔４３ｆ，４４ｆ、および電極板２３の吸気孔２３ｆによって吸気路を構成した例について上記したが、吸気孔４１ｆ，４２ｆおよび吸気孔３３ｆだけ、つまり第１吸気孔および第２吸気孔だけで吸気路を構成することもできる。この構成を採用するときには、スペーサ３３の下面３３ｉに開口部３３ｊを形成するのに代えて、スペーサ３３の側面に開口部を形成し、この開口部を電磁弁８、チャンバー９および吸気機構７に接続する。

また、弾性部材として、円筒状の弾性部材３５を用いる例について上記したが、断面が楕円形の筒状の弾性部材や断面が矩形の筒状の弾性部材を用いることもできる。また、弾性部材に代えて、長さ方向に伸縮可能な筒状部材（例えば、蛇腹を有する筒体）を用いて吸気孔４２ｆ（第１吸気孔）と吸気孔３３ｆ（第２吸気孔）とを連通させる構成を採用することもできる。この場合、押圧状態においても隙間Ｇが生じるように隙間調整機構３４を構成したときには、溝部４２ｈ（第１溝部）や溝部３３ｈ（第２溝部）を設けることなく、この伸縮可能な筒状部材の両端部を開口部４２ｇおよび開口部３３ｇに直接接続することもできる。

また、第１支持板としての２枚の支持板４１，４２を備えた構成例について上記したが、第１支持板を１枚だけ、または３枚以上備えた構成を採用することもできる。また、第２支持板としての２枚の支持板４３，４４を備えた構成例について上記したが、第２支持板を１枚だけ、または３枚以上備えた構成を採用することもできる。

１ 基板検査装置
２ プローブユニット
６ 処理部
７ 吸気機構
８ 電磁弁
９ チャンバー
２１ プローブ
２１ａ 先端部
２１ｃ 基端部
２２ 支持部
２３ 電極板
３３ スペーサ
３４ 隙間調整機構
３５ 弾性部材
４１，４２，４３，４４ 支持板
４１ａ 表面
４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ 挿通孔
３３ｆ，４１ｆ，４２ｆ，４３ｆ，４４ｆ 吸気孔
３３ｈ，４１ｈ，４２ｈ 溝部
１００ 基板
Ｇ 隙間
Ｐ 待機位置

Claims (5)

1. 基板に先端部を接触させて電気信号の入出力を行うための複数のプローブと、当該各プローブを支持する支持部と、前記基板を吸着する吸着部とを備えたプローブユニットであって、
   前記支持部は、複数の第１挿通孔を有して前記各プローブの前記先端部を当該各第１挿通孔にそれぞれ挿通させた状態で支持すると共に前記基板に当該先端部を接触させる際に当該基板に表面が接触する第１支持板と、複数の第２挿通孔を有して前記各プローブの基端部を当該各第２挿通孔にそれぞれ挿通させた状態で支持すると共に当該基端部に接触させる電極を有する電極板に当接した状態で当該電極板に固定された第２支持板と、前記第１支持板と前記第２支持板との間に配設されて当該第１支持板および当該第２支持板を離間させた状態に維持するスペーサと、前記基板と前記表面とが接触していない非接触状態において前記スペーサと前記第１支持板との間および当該スペーサと前記第２支持板との間の少なくとも一方に隙間が生じている状態を維持すると共に待機位置に位置している基板に向けて当該プローブユニットが移動させられたときに当該基板と当該表面とが接触して前記電極板および前記第２支持板が前記第１支持板に向けて押圧される押圧状態における当該隙間の縮小を許容する隙間調整機構とを備え、前記非接触状態および前記押圧状態のいずれの状態においても前記基端部が前記電極板に接触しかつ前記先端部が前記表面から突出していない状態に維持すると共に、前記押圧状態において前記隙間が消失するまでの間に前記基板に前記先端部が接触するように前記プローブを支持可能に構成され、
   前記吸着部は、前記支持部に形成されると共に吸気機構に接続される吸気路を備えて前記待機位置に位置している前記基板を吸着可能に構成され、
   前記吸気路は、前記第１支持板の厚み方向を貫通するように当該第１支持板内に形成された第１吸気孔と、前記スペーサ内に形成されて前記第１吸気孔に連通する第２吸気孔とを備えているプローブユニット。
2. 前記隙間調整機構は、前記非接触状態において前記スペーサと前記第１支持板との間に前記隙間が生じている状態を維持可能に構成され、
   前記吸着部は、前記第１吸気孔と前記第２吸気孔とを連通させる筒状の弾性部材を備え、
   前記弾性部材は、前記第１吸気孔を取り囲むように前記第１支持板の裏面に形成された第１溝部に一端部側が挿入されると共に、前記第２吸気孔を取り囲むように前記裏面に対向する前記スペーサの対向面に形成された第２溝部に他端部側が挿入された状態で前記スペーサと前記第１支持板との間に配設されている請求項１記載のプローブユニット。
3. 前記第１吸気孔に連通する第３溝部が前記第１支持板の前記表面に形成されている請求項１または２記載のプローブユニット。
4. 前記吸着部は、前記吸気路と前記吸気機構との間に配設されて当該吸気路から当該吸気機構に至る気体流路の開閉を行う開閉弁と、当該開閉弁と前記吸気機構との間に配設されて負圧状態を維持するチャンバーとを備えている請求項１から３のいずれかに記載のプローブユニット。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のプローブユニットと、前記基板に接触させた前記プローブユニットの前記プローブを介して入力した電気信号に基づいて当該基板を検査する検査部とを備えている検査装置。

Images