JP2018129320A - プローブ針先検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パッドレイアウトパターン毎に針先位置検査用プレートを用意する必要がなく、製作・保管コストを低減させる。【解決手段】プローブ針先検査装置は、プローブカードに設けられたプローブＰの針先が上方を向くように固定する固定台２３と、固定台２３の上方に設けられ、プローブＰの針先位置を検査するための基準となる針先位置のレイアウトのパターン画像を実寸で投影させるための透過可能な透過スクリーン部２４ａと、透過スクリーン部２４ａにパターン画像を投影する投影部２５とを備え、固定台２３、透過スクリーン部２４ａ、および投影部２５は、透過スクリーン部２４ａに実寸で投影されたパターン画像と、透過スクリーン部２４ａを透過して見える固定台２３に固定されたプローブカードのプローブＰとが重ね合わされた画像が観察可能に設けられている。【選択図】 図５

Description

本発明は、プローブカード等の電気的接続装置に設けられたプローブ先端の位置を検査する装置及に関する。

半導体ウェーハ(以下、単に「ウェーハ」ともいう)に作り込まれた多数の半導体集積回路は、各チップに分離されるに先立ち、一般的に、仕様書通りに製造されているか否かの電気的試験（例えば、ウェーハテスト）を受ける。（以下、各チップに分離される前のウェーハ上の個々の半導体集積回路を「ウェーハチップ」ともいう）。このウェーハテストには、テスタとウェーハとの間で電気的に介在させてテスタからの検査信号や電源、それに対するウェーハチップからの出力信号等を伝達する電気的接続装置であって、ウェーハ上の電極（以下、パッドともいう）にコンタクトする複数のプローブが設けられた電気的接続装置（以下、この様な電気的接続装置をプローブカードともいう）が用いられる。

このプローブカードを用いた電気的試験においては、ウェーハ上に形成された一つ又は複数のウェーハチップのパッドに、プローブカードに設けられた複数のプローブ
の先端（以下、針先ともいう）がそれぞれ適切に接触する必要がある。このため、試験対象となるウェーハチップのパッドの位置に適合するように、プローブカードにおける各プローブの先端の位置を検査したり、調整したりすることが、プローブカードの製造時やメンテナンス時等に行われている。例えば、特許文献１には、プローブカードの各プローブを正確な位置に調整するためのプローブカード校正設備に関する技術が開示されている。このプローブカード校正設備には、校正対象のプローブカードに設けられる複数のプローブの先端の正確な位置が記された透明シートが予め用意されている。そして、この透明シートは、プローブカードを保持する回転台の上方に水平位置から回動可能に支持されている。使用者は、前記回転台にプローブカードをプローブ先端が上方に向くように水平に保持した状態で、前記透明シートを水平な位置に回動させてプローブカードのプローブ先端に透明シートを接近させる。そして上方から顕微鏡を利用して目視によりプローブ先端の位置と透明シートに表示されている正確な位置とを対比する。プローブ先端が透明シートに記された正確な位置から外れている場合は、その透明シートを回動させて作業スペースを確保した上でピンセット等の工具を用いて手作業でプローブ先端位置の調整を行う。そして、全てのプローブ先端が正確な位置に調整されるまで上記作業を繰り返す。

この特許文献１に開示されている透明シートのように、プローブ先端の正確な位置が示されたプレートとして、特許文献２には、ガラス表面にクロム薄膜によるパターンを形成したガラスマスクが開示されている。

特開２００９−１３３８０６号公報 特表２００９−５２１６７４号公報

ここで、プローブカードに設けられた各プローブの針先の平面視の位置は、そのプローブカードを用いてウェーハテストされるウェーハ上のパッド位置に合わせて製造される。すなわちウェーハ上のパッドの配置に一致するようにプローブの針先の配置が定められている。

そのため、特許文献１や特許文献２に記載したようなプローブカードのプローブの針先位置を検査するための装置では、複数のプローブ先端の位置やその許容範囲が実寸で表示されたプレートであって、そのプローブ先端位置表示と、そのプレートの下方から接近させたプローブ先端とのズレを、プレートの上方から確認できるように透明な領域を有するプレートを用意する必要がある。このような針先位置検査用のプレートは、ウェーハテストの対象となるウェーハ上のパッドレイアウトパターン毎にそれぞれ予め製作しておく必要があり、その製作に手間がかかったり、製作コストが嵩んだりすることになる。

また、針先位置検査用のプレートは、使用や経時変化等により劣化や損傷が生じる可能性があり、修正や再製作の必要が生じたり、適切に保管しなければならなかったりするので、手間がかかっていた。

そこで、本発明の目的は、試験対象であるウェーハ上のパッドレイアウトパターン毎に針先位置検査用プレートを用意する必要がなく、製作・保管コストを低減させることができるプローブ針先検査装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るプローブ針先検査装置の第１の特徴は、
プローブカードに設けられたプローブの針先位置を検査するプローブ針先検査装置であって、
前記プローブカードに設けられたプローブの針先が上方を向くように固定する固定台と、
前記固定台の上方に設けられ、前記プローブの針先位置を検査するための基準となる針先位置のレイアウトのパターン画像を実寸で投影させるための透過可能なスクリーン部と、
前記スクリーン部に前記パターン画像を投影する投影部と、
を備え、
前記固定台、前記スクリーン部、および前記投影部は、前記スクリーン部に実寸で投影されたパターン画像と、前記スクリーン部を透過して見える前記固定台に固定された前記プローブカードのプローブとが重ね合わされた画像が観察可能に設けられた
ことにある。

本発明に係るプローブ針先検査装置の第２の特徴は、
前記スクリーン部は、
入射する光の光透過率を変える調光手段を有する
ことにある。

本発明に係るプローブ針先検査装置の第３の特徴は、
前記調光手段は、
光透過率が高い状態と、光透過率が低い状態を切り替える
ことにある。

本発明に係るプローブ針先検査装置の第４の特徴は、
前記投影部は、
光を照射する投光部と、
前記投光部の下方に設けられ、前記スクリーン部に投影される画像の投影元の画像であるパターン元画像を表示する透過可能なディスプレイ部と、
を備え、
前記ディスプレイ部を透過した前記投光部からの光を前記スクリーン部に照射する
ことにある。

本発明に係るプローブ針先検査装置の第５の特徴は、
前記投影部は、
前記ディスプレイ部を透過した光を屈折させて縮小するための縮小レンズ部を
備え、
前記ディスプレイ部に表示されるパターン元画像は、実寸より大きく表示されており、
前記ディスプレイ部を透過した光は、前記縮小レンズ部により前記パターン元画像が縮小されるように前記スクリーン部に照射される
ことにある。

本発明に係るプローブ針先検査装置の第６の特徴は、
前記固定台と前記スクリーン部との間に透明なプレートが設けられている
ことにある。

本発明に係るプローブ針先検査装置の第７の特徴は、
前記固定台を上昇させる固定台駆動部をさらに備え、
前記透明なプレートは、
前記固定台駆動部によって上昇される固定台に固定されたプローブカードのプローブの針先が前記透明なプレートに接触して押し下げられる過程の針先位置の変化が観察可能に設けられた
ことにある。

本発明に係るプローブ針先検査装置の第８の特徴は、
プローブカードに設けられたプローブの針先位置を検査するプローブ針先検査装置であって、
前記プローブカードに設けられたプローブの針先が上方を向くように固定する固定台と、
前記固定台の上方に設けられ、前記プローブの針先位置を検査するための基準となる針先位置のレイアウトのパターン画像を実寸で表示するための透過可能なディスプレイ部と、
を備え、
前記固定台および前記ディスプレイ部は、前記ディスプレイ部に実寸で表示されたパターン画像と、前記ディスプレイ部を透過して見える前記固定台に固定された前記プローブカードのプローブとが重ね合わされた画像が観察可能に設けられた
ことにある。

本発明に係るプローブ針先検査装置によれば、プローブカードを用いた電気的試験の被検査体であるウェーハのパッドレイアウトパターン毎に、プローブ先端の位置が表示された針先検査用のプレートを用意する必要がなく、プローブの針先検査作業が容易になる。また、針先検査用のプレートの製作や保管に要した手間やコストを低減させることができる。

本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置の装置構成を示した構成図である。 本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置に固定されるプローブカードの一例を示した平面図である。 図２に記載されたプローブカードのＡ−Ａ線における概略断面図である。 本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置が備える透過ディスプレイ部に表示されたパターン元画像の一例を示した図である。 本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置を用いたプローブの針先検査の原理について説明した説明図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置を用いて、受光部から観察者が観察する画像の一例を示した図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置を用いて、接触試験を実施したときに、受光部から観察者が観察する画像の一例を示した図である。

以下、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。また、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等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

図１は、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１の装置構成を示した構成図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１は、被検査体である、複数のプローブが取り付けられたプローブカードがセットされ、プローブの先端（針先）の位置を検査する検査本体装置２と、検査本体装置２を制御する制御装置３とを有している。なお、ここでは、紙面左右方向をＸ方向、上下方向をＺ方向、紙面に向かって前後方向をＹ方向とする。

検査本体装置２は、プローブの針先位置を検査する際の基準となるプローブ先端の設計上の正しい位置が示された針先位置のレイアウトパターンを透光可能なパネル上に実寸で投影する検査本体部４と、検査対象であるプローブカードを保持するプローブカード保持部２６とを有する。

プローブカード保持部２６は、ベース２１を有しており、このベース２１上には位置調整マニピュレータ（固定台を駆動部）２２を介して固定台２３が設けられている。

位置調整マニピュレータ２２は、制御装置３からの指示に基づいて、固定台２３をＸ，Ｙ，Ｚ方向のいずれの方向にも移動させることができる。

固定台２３は、検査対象であるプローブカードを固定するための台であり、固定台２３の上面に被検査体であるプローブカード４０が載置されている。

図２は本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１に固定されるプローブカードの一例としてカンチレバー型プローブカードを示す平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面を示した図である。

なお、プローブカード４０は、通常、ウェーハテスト等の電気的試験の際にプローバに取り付けられるとき、プローブＰの針先が下方を向くようにプローバにセットされ、その下方に保持されたウェーハ上の電極にプローブＰの針先を接触させて電気的試験を行うが、本プローブ針先検査装置１では、プローブカード４０の使用姿勢とは逆向き、すなわちプローブＰの針先が上方を向くようにプローブカード４０が固定台２３上にセットされる。

図２，図３に示すように、プローブカード４０は、円板状のプローブ基板４１と、プローブ基板４１に取り付けられた針押え４２と、針押え４２に装着されたいわゆるカンチレバー型の複数のプローブＰとを有している。なお、ここでプローブカード４０の説明にあたっては、プローブ基板４１表面と平行な方向を水平方向、プローブ基板４１表面と垂直な方向を垂直方向とする。

プローブＰは、プローブ基板４１の中心軸線の周りに角度的間隔をおいた状態に、電気絶縁性接着剤４３により針押え４２の上部に接着固定されている。

プローブ基板４１は、一度のコンタクトで検査する一つ又は複数のウェーハチップがウェーハ上に占める領域より大きい開口４５を中央に有しており、個々のプローブＰに対応した複数の接続ランド４６が開口４５の周りに角度的間隔をおいて配置されている。さらにテスタに電気的に接続される複数のテスタランド４７をプローブ基板４１の外周部の上面に有している。

針押え４２は、開口４５の周りに延設されており、電気絶縁材料で製作されている。

図２，図３に示した例では、プローブ基板４１はプローブＰを支持するための支持体として作用し、針押え４２はプローブＰをプローブ基板４１に装着するための装着具として作用し、接続ランド４６はプローブＰを半田により電気的に接続する接続端子として作用する。

プローブＰは、プローブＰが取り付けられるプローブ基板４１への接続端を有する取付け部３１と、取付け部３１からプローブ基板４１と間隔をおいてプローブ基板４１に沿って伸びるアーム部分３２と、アーム部分３２の端部で屈曲して上方へ伸長する針先部３３とを有している。針先部３３の先端である針先３４は、ウェーハチップのパッドに接触する部分となる。

カンチレバー型のプロープＰは片持ち梁構造を有しているので、ウェーハにプローブＰが押し当てられて針先の高さ位置が垂直方向に変位すると、アーム部分３２の撓みにより針先３４に接触圧が生じるとともに、針先３４が水平方向にも変位しスクラブ動作をする。

プローブカード４０に設けられた複数のプローブＰの針先位置は、そのプローブカード４０を用いてウェーハテストを行う際に一度にコンタクトさせるウェーハ上の複数のパッドのレイアウトに基づいて設定され、例えば、各プローブＰの針先３４は、接触させる各パッドの平面視形状の重心の位置を基準として定められたそれぞれの水平方向における許容範囲内に設定される。この許容範囲を越える水平方向の位置ズレが生じていると、プロープＰの針先３４が適切にパッドに接触できない場合があるため、針先３４がこの許容範囲内に位置しているかを検査したり、許容範囲内に位置するようにプローブＰの針先位置を調整したりする必要がある。

そこで、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１では、プローブＰの針先３４の位置の検査、すなわち、観察者が針先３４の水平方向の位置を確認できるように構成されている。

図１に戻り、固定台２３の上方には、検査本体部４が設けられている。検査本体部４は、プローブの針先位置のレイアウトパターンを示すパターン画像を投影する投影部２５と、投影部２５により投影されるパターン画像が映される透光可能なスクリーン部を備える観察対象部２４と、を有する。

観察対象部２４は、透過スクリーン部２４ａと、この透過スクリーン部２４ａの下面を覆うように接触又は接近して設けられた透明プレート部２４ｂとを有している。透過スクリーン部２４ａと透明プレート部２４ｂは支持部材２４ｄにより、互いに平行になるとともに固定台２３の上面に対して平行になるように固定されている。支持部材２４ｄは、位置調整マニピュレータ２４ｃに接続されており、制御装置３からの指示に基づいた位置調整マニピュレータ２４ｃの駆動により透過スクリーン部２４ａ及び透明プレート部２４ｂをＸ，Ｙ，Ｚ方向のいずれの方向にも移動させることができる。

透過スクリーン部２４ａは、投影部２５から投影されるパターン画像が映されるスクリーンとして機能するとともに光を透過することが可能なパネルであり、透過スクリーン部２４ａ表面に映し出されたパターン投影画像と、透過スクリーン部２４ａ越しに見えるプローブＰの針先部３３とが重なった状態を上方の投影部２５の後述する受光部２５ａ４から観察可能になっている。具体的には、受光部２５ａ４に設けた接眼レンズ等により拡大して目視で観察したり、受光部２５ａ４に設けた受光素子を介して取り込まれた画像データ（撮像データ）をディスプレイ等の表示手段に拡大して表示して観察したりすることできる。

透過スクリーン部２４ａは光透過率を変更できる構造（調光手段ともいう）を備えていることが好ましく、例えば、光学シャッターや透過率可変フィルタ等を用いることができる。本実施の形態では、電気的に光透過率を制御可能な光学シャッターである液晶シャッターを用いており、制御装置３からの指示（印加電圧の制御）に基づき、光透過率が最大状態から最小の状態の間でアナログ階調を実現できる。透過スクリーン部２４ａの光透過率が高い状態では、下方からの光が透過し易いため、上方から透過スクリーン部２４ａ越しにプローブＰを観察し易いが、上方からの光も透過し易いため、投影部２５からの投影画像も透過し易く、透過スクリーン部２４ａに映しだされるパターン投影画像が薄くなる。光透過率が低い状態では、下方からの光が透過し難いため、透過スクリーン部２４ａ越しにプローブを観察し難くなるが、上方からの光は吸収、散乱、反射等し易くなるため、投影部２５からのパターン投影画像は明瞭に映し出される。そこで、透過スクリーン部２４ａ越しにプローブが観察し易く、かつ透過スクリーン部２４ａにパターン投影画像が明瞭に映し出されるように透過スクリーン部２４ａの光透過率を調整するとよい。これにより、観察者は、透過スクリーン部２４ａの下方のプローブＰの針先部３３と、透過スクリーン部２４ａに表示された針先位置のパターンを示す投影画像とが重なった状態を投影部２５の受光部２５ａ４により目視や撮像によって観察することが可能となる。

透明プレート部２４ｂは、透過スクリーン部２４ａ下面にプローブが接触して透過スクリーン部２４ａが損傷するのを保護するため、または、プローブＰの針先３４が押し込まれた状態での針先の位置や押し込まれる過程の針先の水平方向における針先位置の変化を検査する際にプローブＰの針先３４を押し付けるための透明なプレートである。透明プレート部２４ｂは、硬度及び光透過率が高い透明板からなると好ましく、例えばガラス板を用いることができる。

透明プレート部２４ｂは透過スクリーン部２４ａの下方に設けられており、透過スクリーン部２４ａの下面に近接または接触するように配置されていると、パターン投影画像とプローブＰの針先３４との距離を短くできるという点で好ましい。また、透過スクリーン部２４ａ下面との間に間隔をあけて配置されていると、プローブＰを透明プレート部２４ｂに押し付ける場合に、透過スクリーン部２４ａに直接、力が加わらないという点で好ましい。なお、透明プレート部２４ｂは、支持部材２４ｄを介さずに透過スクリーン部２４ａの下面に直接取り付けても良く、例えば、透過スクリーン部２４ａの下面にカバーガラス等を張り付けても良い。

プローブＰの針先３４が押し込まれていない状態での針先位置を検査する時は、位置調整マニピュレータ２２を駆動させてプローブカード４０が固定された固定台２３を上方に移動させ、透明プレート部２４ｂの下面にプローブＰの針先３４が接触せずに近接した状態で止める。この状態を投影部２５の受光部２５ａ４から観察することにより、観察者はプローブの針先が押し下げられていない状態の水平方向の針先位置を確認することができる。

また、プローブＰの針先３４が押し下げられた状態の針先位置を検査する時は、位置調整マニピュレータ２２を駆動させてプローブカード４０が固定された固定台２３を上方に移動させ、透明プレート部２４ｂの下面にプローブＰの針先３４が押し当てられた状態で止める。この状態を投影部２５の受光部２５ａ４から観察することにより、観察者は針先が押し下げられた状態での水平方向の針先位置を確認することができる。

また、プロープＰの針先３４を押し込まれる過程での針先位置の変化を検査する時は、位置調整マニピュレータ２２を駆動させてプローブカード４０が固定された固定台２３を上方に移動させ、透明プレート部２４ｂの下面にプローブＰの針先３４が近接している状態から押し込まれている状態まで変化させる。この押し込まれる過程を投影部２５の受光部２５ａ４から観察することにより、観察者はプローブＰの針先３４が押し込まれる過程の水平方向の針先位置の変化を確認することができ、これにより、プローブＰが適切にスクラブ動作を行えるかどうかを確認することができる。

なお、プローブＰの針先３４が押し下げられた状態を観察する必要が無い場合や、透過スクリーン部２４ａ下面に透明な保護層が形成されている等で、プローブＰの針先３４が透過スクリーン部２４ａ下面に接触しても損傷等の虞がない場合には、透明プレート部２４ｂは省略することができる。このように透明プレート部２４ｂを省略し場合では、プローブＰの針先３４が押し込まれていない状態での針先位置を検査する時は、位置調整マニピュレータ２２を駆動させてプローブカード４０が固定された固定台２３を上方に移動させ、透過スクリーン部２４ａの下面にプローブＰの針先３４が接触せずに近接した状態で止めて観察するとよい。

観察対象部２４の上方には、投影部２５が設けられている。投影部２５は、縮小露光部２５ａと、透過ディスプレイ部２５ｂと、投光部２５ｃとを有しており、これらは同一光軸上に設けられている。この光軸は固定台２３の上面の垂直方向に一致しているので、透過ディスプレイ部２５ｂ、透過スクリーン部２４ａ、及び透明プレート部２４ｂはこの光軸に対して垂直に配置されている。

投光部２５ｃは、光源と、そこから出射される光を縮小露光部２５ａへ照射する光学系とを備えている。投光部２５ｃから出射された光は、投光部２５ｃと縮小露光部２５ａとの間に設置されている透過ディスプレイ部２５ｂを透過して縮小露光部２５ａに入射される。

透過ディスプレイ部２５ｂは、透過型のディスプレイであり、例えば、透過型無機ＥＬディスプレイや透過型液晶ディスプレイ等を用いることができるが、光透過率が高いという点で透過型無機ＥＬディスプレイが好ましい。透過ディスプレイ部２５ｂは、観察対象部２４の透過スクリーン部２４ａに投影するための投影元となる画像を表示するための構成であり、制御装置３から送信される針先位置のレイアウトパターンを示すパターン画像データに基づいてパターン元画像を表示する。透過ディスプレイ部２５ｂ上に表示されているパターン元画像は、実際の針先位置レイアウトの寸法より大きい寸法で表示されている。

図４は、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１が備える透過ディスプレイ部２５ｂに表示された針先位置のレイアウトパターンを示すパターン元画像の一例の一部を示した図である。ここでは、パターン元画像は、プローブの針先が押し込まれない状態の針先の位置を示している場合について説明する。

図４に示すように、パターン元画像５０は、後述する観察対象部２４の透過スクリーン部２４ａに投影されるパターン投影画像の投影元画像であり、設計上の針先の位置毎に針先位置基準元画像５１，５２，５３，・・・が間隔をあけて設けられている。

針先位置基準元画像５１の中心部には透明な領域である透過領域５１ａが設けられ、透過領域５１ａの周囲には透過領域５１ａの外縁を明示するための外周領域５１ｂが設けられている。

透過領域５１ａは、パッドの基準位置（例えばパッド形状の重心位置）から所定の範囲を示す領域であり、この例では、パッド基準位置を中心とする円形となっており、このパッド基準位置（透過領域５１ａの中心位置）が、設計上のプローブＰの針先位置となっている。この透過領域は、針先位置の許容範囲を示すようにしても良い。

外周領域５１ｂは、透過領域５１ａの外縁を明示するために、黒色や明度の低い色で表示するなどして、光をほとんど通さない、あるいは光透過率が低くなっている。

針先位置基準元画像５１，５２，５３，・・・は、この図４に示した例では、同一形状を有し、同一間隔で設けられているので、針先位置基準元画像５１，５２，５３，・・・それぞれの画像の中心間の距離Ｌ１，Ｌ２,・・・は、全て同じ長さとなる。

透過ディスプレイ部２５ｂの下方には、投光部２５ｃから出射され、透過ディスプレイ部２５ｂに表示されたパターン元画像５０を透過した光が入射する縮小露光部２５ａが設けられている。縮小露光部２５ａは、レンズ部２５ａ１と、半透過プリズム部２５ａ２と、縮小レンズ部２５ａ３と、受光部２５ａ４とを有する。

レンズ部２５ａ１は、透過ディスプレイ部２５ｂを透過した光が、半透過プリズム部２５ａ２を経て縮小レンズ部２５ａ３に照射されるように光路を調整するレンズである。

半透過プリズム部２５ａ２は、レンズ部２５ａ１を透過した光が縮小レンズ部２５ａ３に照射されるように透過させるとともに、観察対象部２４及びその下方からの観察光を受光部２５ａ４に入光させるように光路を変更させるプリズムである。

縮小レンズ部２５ａ３は、パターン元画像５０を縮小して観察対象部２４の透過スクリーン部２４ａに投影するように屈折させるレンズである。

受光部２５ａ４は、半透過プリズム２５ａ２により光路が変更された透過スクリーン部２４ａ及びその下方からの観察光を受光する。受光部２５ａ４には、観察者が接眼して、拡大して観察するための接眼レンズが設けられており、観察者は、受光部２５ａ４から接眼レンズを通して、透過スクリーン部２４ａに投影されたパターン投影画像とその下方に固定にされているプローブＰの針先側とが重なりあった画像をパターン・針先重畳画像として観察することができる。また、受光部２５ａ４には、受光素子が設けられており、受光した観察光を電気信号に変換し、制御装置３に送信する。これにより、パターン・針先重畳画像をデータ化して、パターン・針先重畳画像データとして制御装置３に取り込むことができる。

以上のように構成された本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１を用いたプローブＰの検査の原理について説明する。図５は、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１を用いたプローブＰの検査の原理について説明した図である。

図５に示すように、投光部２５ｃから出射された光は透過ディスプレイ部２５ｂに照射される。透過ディスプレイ部２５ｂには、制御装置３から送信される針先位置を示すパターン画像データに基づいて実寸より拡大されたパターン元画像５０が表示されているので、このパターン元画像５０を透過した光は、レンズ部２５ａ１と半透過プリズム部２５ａ２を通り縮小レンズ部２５ａ３に入射する。そして、縮小レンズ部２５ａ３により縮小されて、観察対象部２４の透過スクリーン部２４ａ上に投影されて、実寸の針先位置を示すパターン投影画像６０が投影される。このパターン投影画像６０を実寸で表示するには、例えば、縮小レンズ部２５ａ３の縮小率や、観察対象部２４の透過スクリーン部２４ａの高さ位置を調節することにより行うことができる。

透過スクリーン部２４ａは、透過スクリーン部２４ａにパターン投影画像６０が投影されるとともに、下方に光が透過するように光透過率が調節される。これにより、プローブＰの針先３４を透過スクリーン部２４ａに接近させた状態で、観察者は、受光部２５ａ４から、透過スクリーン部２４ａに投影されたパターン投影画像６０と、透過スクリーン部２４ａを透過して見えるプローブＰの針先部３３とが重なりあったパターン・針先重畳画像６０Ａとして観察することができる。また、この重畳画像は、受光部２５ａ４において撮像され、制御装置３にパターン・針先重畳画像データとして取り込まれる。取り込まれたパターン・針先重畳データは、制御装置のディスプレイに表示可能である。

図６（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１を用いて、受光部２５ａ４から観察者が観察する画像の一例の一部を示した図である。

図６（ａ）に示すように、観察者は、受光部２５ａ４から、透過スクリーン部２４ａに投影されたパターン投影画像６０と、透過スクリーン部２４ａを透過して見えるプローブＰの針先部３３とが重なりあったパターン・針先重畳画像６０Ａを目視や撮像により観察することができる。

図６（ａ）に示した例では、パターン投影画像６０は、透過スクリーン部２４ａ上に投影された針先位置基準投影画像６１，６２，６３，・・・を複数有している。そして、透過スクリーン部２４ａ上に投影された針先位置基準投影画像６１，６２，６３，・・・の中心部にはそれぞれ円形の透過領域６１ａ，６２ａ，６３ａが設けられ、透過領域６１ａ，６２ａ，６３ａの周囲にはそれぞれ外周領域６１ｂ，６２ｂ，６３ｂが設けられている。

パターン投影画像６０は、パターン元画像５０が実際のサイズに投影されるように、パターン元画像５０を縮小して透過スクリーン部２４ａ上に投影した画像であるので、この透過領域６１ａ，６２ａ，６３ａの中心の位置や間隔は、プローブＰの設計上の針先３４の位置や間隔と同じになっている。

そのため、観察者は、プローブＰの針先３４を透明プレート部２４ｂ下面に接近させた状態で受光部２５ａ４から、パターン投影画像６０とプローブＰの針先部３３とが重なったパターン・針先重畳画像６０Ａとして観察することができ、プローブＰの針先３４が透過領域６１ａ，６２ａ，６３ａの中心に位置しているか否か、すなわち、プローブＰの針先３４の位置が水平方向で設計通りになっているか否かを確認することができる。プローブＰの針先３４が水平方向に許容範囲を越えて位置ズレしていると、そのプローブカード４０を用いて電気的試験を行う際、プロープＰの針先３４が適切に電極に接触できない場合がある。このため、位置ずれが生じている場合は、針先３４が正しい位置あるいは許容範囲内に来るようにプローブＰを調整する必要がある。

図６（ｂ）は、プローブＰの針先３４の位置がＸ−Ｙ方向（水平方向）にずれた場合におけるパターン・針先重畳画像６０Ａの一例の一部を模式的に表している。

図６（ｂ）に示すように、観察者はパターン・針先重畳画像６０Ａを観察することにより、プローブＰの針先３４ｂが透過領域６２ａの中心位置からＸ１方向にずれていることを確認することができる。観察者は、受光部２５ａ４からパターン・針先重畳画像６０Ａを観察しながら、例えば、鋭利な先端形状を有するピンセットなどを用いて、プロープＰの針先３４ｂが透過領域６２ａの中心に来るようにプローブＰのアーム部分３２ｂをＸ２方向に矯正する。

これにより、プローブＰの針先３４ｂは、図６（ａ）に示すような位置に矯正されるので、その矯正されたプローブカード４０を電気的試験に用いる際、プローブＰの針先３４ａ〜３４ｃの全てについて適切に電極に接触させることができる。

なお、針先位置の確認や調整の際には、透過スクリーン部２４ａの透過率を、高くしてプローブＰの針先部３３を確認し易くしたり、低くしてパターン投影画像６０を確認し易くしたりしても良く、例えば、透過スクリーン部の光透過率を最大にした状態と最少にした状態を交互に切り替えられるようにしても良い。

また、観察者がプローブＰの針先位置を調整する際、透過スクリーン部２４ａと透明プレート部２４ｂを、針先位置調整作業の邪魔にならない位置に退避できるように構成すると好ましく、例えば透過スクリーン部２４ａと透明プレート部２４ｂを支持している支持部材２４ｄに可動構造を設け、透過スクリーン部２４ａと透明プレート部２４ｂが観察位置と退避位置の間で移動できるようにしても良い。その場合、観察者は、針先位置を確認するときは、透過スクリーン部２４ａと透明プレート部２４ｂを観察位置（受光部２５ａ４と透過スクリーン部２４ａの間に水平な向きで位置している状態）に移動させ、針先位置を調整するときは、透過スクリーン部２４ａと透明プレート部２４ｂを退避位置（受光部２５ａ４と透過スクリーン部２４ａの間の可視領域から外れた位置にある状態）に移動させて作業することができる。

以上のように、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１によれば、設計上の針先位置が示されているパターン画像データを基に、透過ディスプレイ部２５ｂにパターン元画像５０を表示し、そのパターン元画像５０が表示された透過ディスプレイ部２５ｂを透過した光を透過スクリーン部２４ａに投影して、設計上の針先位置が実寸で示されているパターン投影画像６０を透過スクリーン部２４ａ上に表示している。

そのため、検査対象であるプローブカード４０に合わせて予め用意してあるパターン画像データを切り変えることにより、一つの透過スクリーン部２４ａ上に異なるパターン投影画像を表示させることができる。これにより、従来のように、プローブカード４０に合わせて複数の針先位置のパターンを表示したプレートを用意する必要がないので、その製作や保管に要した手間やコストが掛らない。また、検査するプローブカード４０に合わせて、透過ディスプレイ部２５ｂに表示させるパターン画像データを変えるだけでよいので、従来のように検査するプローブカードに合わせて針先位置のパターンを表示したプレートを付け替える必要が無く、検査の手間を低減できる。

また、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１によれば、透過ディスプレイ部２５ｂに表示されるパターン元画像５０は実寸よりも拡大して表示されており、パターン元画像５０を縮小露光部２５ａにより縮小して透過スクリーン部２４ａに投影して、実寸のパターン投影画像６０を表示している。

そのため、透過ディスプレイ部２５ｂに表示された画像がより細かい画像となって透過スクリーン部２４ａに表示される。これにより、透過ディスプレイ部２５ｂの解像度では実寸で表示できないような細かなパターン画像であっても、透過スクリーン部２４ａに表示させることができる。

また、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１によれば、透過スクリーン部２４ａは、光透過率を調節することができるように構成されている。透過スクリーン部２４ａの光透過率を高くすると、パターン投影画像６０が薄くなるとともに透過スクリーン部２４ａより下方のプローブＰの見え方が鮮明になり、透過スクリーン部２４ａの光透過率を低くすると、パターン投影画像６０が濃くなるとともに透過スクリーン部２４ａより下方のプローブＰが見え難くなる傾向にある。

そのため、透過スクリーン部２４ａの光透過率を調整することにより、透過スクリーン部２４ａに投影されるパターン投影画像６０と、透過スクリーン部２４ａの上方から透過して見えるプローブＰの形状とが重なったパターン・針先重畳画像６０Ａを、見え易いように調整して表示することができる。また、透過スクリーン部２４ａの光透過率を変えることにより、パターン投影画像６０が見え易い状態と、透過スクリーン部２４ａより下方のプローブＰが見え易い状態とを任意に変更できるので、針先位置の確認作業や調整作業が容易になる。

また、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１では、プローブＰの針先３４の位置の検査だけでなく、プローブＰのスクラブ動作が適切に行われるかどうか、すなわち、プローブＰの針先３４を下方に押し下げる過程での針先３４の位置の変化を確認する接触試験を実施することもできる。

上述したように、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１は、透過スクリーン部２４ａの下方に透明プレート部２４ｂを有している。そこで、接触試験では、制御装置３からの指示で位置調整マニピュレータ２２を駆動させて固定台２３を上方向に移動させることにより、プローブＰの針先３４を透明プレート部２４ｂに接触させ、そこからさらに固定台２３を上方向に移動させて針先３４を透明プレート部２４ｂに押し付けることにより、プローブＰにおける針先３４の位置を下方に変位させる。
接触試験における固定台２３の上方向への移動距離は、設計上のプローブＰの針先３４の押し下げ量に応じて設定することができる。

プローブＰは片持ち梁構造をしているので、プローブＰの針先３４が透明プレート部２４ｂによって押し下げられると、針先３４の位置は、透明プレート部２４ｂの下面上で、アーム部分３２の延伸方向に沿って変位する。すなわち、プローブＰの針先３４が透明プレート部２４ｂ下面に接触してから押し下げられる過程での針先３４の位置の水平方向における変化は、受光部２５ａ４から目視や撮像により観察される。そして、撮像された画像は制御装置３に画像データとして保存される。なお、この画像データのプローブＰの画像部分ついては、針先３４の位置の変化の軌跡だけを抽出するように制御装置３で加工しても良い。

図７（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１を用いて、接触試験を実施したときに、受光部２５ａ４から観察者が観察する画像の一例の一部を示した図である。なお、この例では、針先位置を調整したプローブカード４０に対して接触試験を行っている。

図７に示した画像は、透過スクリーン部２４ａに投影されたパターン投影画像６０と、透過スクリーン部２４ａを透過して見えるプローブＰの針先部３３の画像から針先３４の位置の変化の軌跡（以下、単に針先軌跡ともいう）を取りだした画像とが重なりあったパターン・針先軌跡重畳画像６０Ｂとなっている。

図７（ａ）に示したパターン・針先軌跡重畳画像６０Ｂでは、図６（ａ）と同様に、パターン投影画像６０に対応する部分については、針先位置基準投影画像６１，６２，６３，・・・が間隔をあけて設けられている。そして、針先位置基準投影画像６１，６２，６３，・・・の中心部にはそれぞれ円形の透過領域６１ａ，６２ａ，６３ａが設けられ、透過領域６１ａ，６２ａ，６３ａの周囲にはそれぞれ外周領域６１ｂ，６２ｂ，６３ｂが設けられている。

透過領域６１ａ，６２ａ，６３ａには、その円形状の中心付近からＹ1方向に延びる針先軌跡６１ｃ，６２ｃ，６３ｃがそれぞれ表示されている。それぞれの針先軌跡６１ｃ，６２ｃ，６３ｃの長さはほぼ同じになっている。このように針先軌跡の形や位置、他の針先軌跡との比較等により、各プローブＰが適切にスクラブ動作をするかを確認することができる。

図７（ｂ）は、プローブＰのスクラブ動作に異常が見られる場合のパターン・針先軌跡重畳画像６０Ｂの一例の一部を示している。図７（ｂ）に示したパターン・針先軌跡重畳画像６０Ｂにおいては、透過領域６２ａ内に表示されている針先軌跡６２ｄが、他の針先軌跡６１ｃ，６３ｃよりＹ方向における長さが短いことを確認することができる。

このように、針先軌跡の長さが短い等、通常と異なっている場合は、プローブＰ自体やプローブＰのプローブ基板４１への取り付け方などに何らかの問題が生じている可能性が有る。そこで、観察者は、受光部２５ａ４からパターン・針先重畳画像６０Ａを観察しながら、ピンセットなどを用いてプローブＰを調整して針先軌跡６２ｄが正常になるようにしたり、異常が生じているプロープＰを適切なプローブＰに交換したりすることができる。

なお、図７に示した針先軌跡は、連続的な線で表示した場合を示しているが、断続的に表示したものでもよく、例えば、固定台の高さ位置の変化に応じて針先位置をプロットしたようなものでもよい。

以上のように、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１によれば、パターン投影画像６０が表示される透過スクリーン部２４ａの下方に透明プレート部２４ｂを設け、その透明プレート部２４ｂの下面にプローブＰの針先３４を接触させて押し込む過程を、透過スクリーン部２４ａ上方に設けられた受光部２５ａ４から目視や撮像により観察することができるので、透過スクリーン部２４ａ上に投影されたパターン投影画像６０と、透過スクリーン部２４ａ及び透明プレート部２４ｂを透過して見える針先３４の位置の変化の軌跡とが重なったパターン・針先軌跡重畳画像６０Ｂ上でプローブＰが押し下げられる過程の針先３４の位置の変化の軌跡を確認することができる。これによりプローブＰがスクラブ動作を正常に行うことができるかを検査することができる。

なお、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１では、透過スクリーン部２４ａは光透過率を調節可能であるが、光透過率を連続的に変更するだけではなく、予め光透過率の異なる複数の設定を登録しておき、これら設定を切り替えるようにしても良い。

例えば、投影部２５からの光を透過させないあるいは透過し難いように透過スクリーン部２４ａの光透過率を最も低い状態（閉状態）にする設定と、投影部２５からの光を全量透過あるいは透過し易いように光透過率を最も高い状態（開状態）にする設定とを制御装置３に予め登録しておき、観察者の閉状態と開状態の切り替え操作に応じて、制御装置３から透過スクリーン部２４ａに閉状態と開状態と切り替える制御信号を送信して、透過スクリーン部２４ａの閉状態と開状態を切り替える。

これにより、観察者は、透過スクリーン部２４ａを閉状態に設定して受光部２５ａ４から観察すると、プローブＰの針先部３３は観察し難いもののパターン投影画像６０を鮮明に観察することができる。一方、観察者は、透過スクリーン部２４ａを開状態に設定して受光部２５ａ４から観察すると、パターン投影画像６０は観察し難いものの、プローブＰの針先部３３を鮮明に観察することができる。

そのため、透過スクリーン部２４ａの閉状態と開状態とを交互に切り替えることにより、観察者は、投影されたパターン投影画像６０と、透過スクリーン部２４ａの下方に固定にされているプローブＰの針先部３３とが残像効果によって重なりあってあたかもパターン・針先重畳画像６０Ａのように見えるので、それにより観察することができる。

また、本発明の実施形態に係るプローブ針先検査装置１では、透過ディスプレイ部２５ｂには実寸より拡大された画像を表示し、この画像を縮小露光部２５ａで縮小して透過スクリーン部上に実寸の画像を表示する場合を例に挙げて説明したが、これに限らない。

例えば、透過ディスプレイ部２５ｂが、針先位置のレイアウトを示すパターン画像を実寸で表示できる解像度を有する場合、パターン元画像を拡大せずに実寸で透過ディスプレイ部２５ｂに表示し、この表示した画像を縮小せずにそのままの寸法で透過スクリーン部２４ａ上に投影するようにしても良い。これにより、投影部２５において、画像を縮小させる構成を省略することができる。

また、例えば、透過ディスプレイ部２５ｂが、針先位置のレイアウトを示すパターン画像を実寸で表示できる解像度を有する場合、固定台２３の上方に設けられた針先位置レイアウトのパターン画像を実寸で表示する透過ディスプレイ部２５ｂと、透過ディスプレイ部２５ｂに表示されたパターン画像と透過ディスプレイ部２５ｂを透過して見えるプローブＰの針先部３３とが重ね合わされた画像を観察可能なように透過ディスプレイ部２５ｂの上方に設けられた受光部２５ａ４とを有する検査本体部４を備えるようにしてもよい。すなわち、投影部２５において透過ディスプレイ部２５ｂを省略するとともに観察対象部２４における透過スクリーン部２４ａを透過ディスプレイ部２５ｂに置き換えるようにしてもよい。これにより、投影元画像となるパターン元画像を表示する透過ディスプレイ部や、透過ディスプレイ部を透過した光を投影するための構成等を省略することができる。このように構成されたプローブ針先検査装置を用いてプローブＰの針先３４が押し込まれていない状態での針先位置を検査する場合は、位置調整マニピュレータ２２を駆動させてプローブカード４０が固定された固定台２３を上方に移動させ、透過ディスプレイ部２５ｂの下方に位置する透明プレート部２４ｂの下面にプローブＰの針先３４近接させる。そして、投影部２５の受光部２５ａ４から、透過ディスプレイ部２５ｂに表示されている実寸のパターン画像と、透過ディスプレイ部２５ｂを透過して見えるプローブＰとの重畳画像を観察することにより、プローブＰの水平方向の針先位置を確認することができる。

１ プローブ針先検査装置
２ 検査本体装置
３ 制御装置
４ 検査本体部
２６ プローブカード保持部
２１ ベース
２２ 位置調整マニピュレータ
２３ 固定台
２４ 観察対象部
２４ａ 透過スクリーン部（調光手段）
２４ｂ 透明プレート部
２４ｃ 位置調整マニピュレータ
２５ 投影部
２５ａ 縮小露光部
２５ａ１ レンズ部
２５ａ２ 半透過プリズム部
２５ａ３ 縮小レンズ部
２５ａ４ 受光部
２５ｂ 透過ディスプレイ部
２５ｃ 投光部

Claims (8)

1. プローブカードに設けられたプローブの針先位置を検査するプローブ針先検査装置であって、
   前記プローブカードに設けられたプローブの針先が上方を向くように固定する固定台と、
   前記固定台の上方に設けられ、前記プローブの針先位置を検査するための基準となる針先位置のレイアウトのパターン画像を実寸で投影させるための透過可能なスクリーン部と、
   前記スクリーン部に前記パターン画像を投影する投影部と、
   を備え、
   前記固定台、前記スクリーン部、および前記投影部は、前記スクリーン部に実寸で投影されたパターン画像と、前記スクリーン部を透過して見える前記固定台に固定された前記プローブカードのプローブとが重ね合わされた画像が観察可能に設けられた
   ことを特徴とするプローブ針先検査装置。
2. 前記スクリーン部は、
   入射する光の光透過率を変える調光手段を有する
   ことを特徴とする請求項１記載のプローブ針先検査装置。
3. 前記調光手段は、
   光透過率が高い状態と、光透過率が低い状態を切り替える
   ことを特徴とする請求項２記載のプローブ針先検査装置。
4. 前記投影部は、
   光を照射する投光部と、
   前記投光部の下方に設けられ、前記スクリーン部に投影される画像の投影元の画像であるパターン元画像を表示する透過可能なディスプレイ部と、
   を備え、
   前記ディスプレイ部を透過した前記投光部からの光を前記スクリーン部に照射する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載のプローブ針先検査装置。
5. 前記投影部は、
   前記ディスプレイ部を透過した光を屈折させて縮小するための縮小レンズ部を
   備え、
   前記ディスプレイ部に表示されるパターン元画像は、実寸より大きく表示されており、
   前記ディスプレイ部を透過した光は、前記縮小レンズ部により前記パターン元画像が縮小されるように前記スクリーン部に照射される
   ことを特徴とする請求項４記載のプローブ針先検査装置。
6. 前記固定台と前記スクリーン部との間に透明なプレートが設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか1項に記載のプローブ針先検査装置。
7. 前記固定台を上昇させる固定台駆動部をさらに備え、
   前記透明なプレートは、
   前記固定台駆動部によって上昇される固定台に固定されたプローブカードのプローブの針先が前記透明なプレートに接触して押し下げられる過程の針先位置の変化が観察可能に設けられた
   ことを特徴とする請求項６記載のプローブ針先検査装置。
8. プローブカードに設けられたプローブの針先位置を検査するプローブ針先検査装置であって、
   前記プローブカードに設けられたプローブの針先が上方を向くように固定する固定台と、
   前記固定台の上方に設けられ、前記プローブの針先位置を検査するための基準となる針先位置のレイアウトのパターン画像を実寸で表示するための透過可能なディスプレイ部と、
   を備え、
   前記固定台および前記ディスプレイ部は、前記ディスプレイ部に実寸で表示されたパターン画像と、前記ディスプレイ部を透過して見える前記固定台に固定された前記プローブカードのプローブとが重ね合わされた画像が観察可能に設けられた
   ことを特徴とするプローブ針先検査装置。