JP2599939B2 - プローブ装置及びプローブ方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、被検査体の電気的特性を検査するプローブ
装置及びプローブ方法に関する。

（従来の技術） プローブ装置は、被検査体として例えば半導体ウエハ
又は液晶表示体素子（以下、LCDと略記する）等を載置
台上に支持し、この被検査体の電極パッドにプローブ電
極を接触させ、テスタによる導通検査，表示画面の目視
による機能検査等の電気的特性検査を実行するものであ
る。

従来、半導体ウエハを被検査体とする場合には、前記
プローブ電極を一枚のプローブカードに固定して検査を
実行するものが一般的であったが、近年、LCDの対向辺
上の２列の電極パッドに同時にプローブ電極を接触させ
て検査を実行するものも実用化されつつある。

上記LCDの検査を行う場合には、プローブ電極を有す
る２枚のプローブカードを相対向して配置する必要があ
る。

（発明が解決しようとする問題点） ２枚のプローブカードを相対向して配置する方式のプ
ローブ装置では、各種サイズの被検査体の電気的特性を
検査する場合に、被検査体の対向辺上の電極パッド間距
離に合わせて、それぞれ固有のプローブカードを一対用
意し、被検査体のサイズが変更となる度にプローブカー
ドを交換しなければならないという問題があった。

このような従来方式では、被検査体のサイズに合わせ
てプローブカードを用意する必要があり、一枚あたりの
コストが高価なプローブカードの製造費用が増大し、ま
た、被検査体のサイズが変更となる毎にプローブカード
を交換するという作業が極めて繁雑であり、その後の位
置合わせ作業が作業者の負担を増大させていた。

また、実願昭61−135744号（実開昭63−43435号）の
提案のような２枚のプローブカードを移動させる形式の
ものにあっては、被検査体のサイズ変更時には、次のよ
うな問題点が生じる。

（１）２枚のプローブカードが、各々、対向間距離の可
変する方向へ移動する際には、例えば対向間距離が可変
する方向を、Ｘ−Ｙ−Ｚの３次元直交座標系のＹ軸と仮
定すると、他の例えば載置台の軸方向（Ｚ軸）及びＸ軸
にて、微小距離例えばΔＺ、ΔＸだけ各プローブカード
の動作による位置ずれが生じる。

（２）サイズ変更前の被検査体の電極パッドと良好にコ
ンタクトできる位置に、各プローブカードのプローブ電
極が位置されるように載置台の配置位置を記憶させたと
しても、サイズ変更前の２枚のプローブカードの対向間
距離を二分する点（載置台の測定中心と一致する）と、
サイズ変更後の２枚のプローブカードの対向間距離を二
分する点と、の間にずれが生じ、載置台の配置位置の再
記憶作業が必要であった。

そこで、本発明の第１の目的は、被検査体のサイズを
変更するにあたり、対向する２枚のプローブカードを対
向間距離が可変する方向に移動させる際の位置ずれを低
減して、良好なコンタクトが可能なプローブ装置を提供
することにある。

また、本発明の第２の目的は、被検査体のサイズを変
更するにあたり、サイズ変更前の２枚のプローブカード
の対向間距離を二分する点と、サイズ変更後の２枚のプ
ローブカードの対向間距離を二分する点と、の間に生ず
るずれを低減して、良好なコンタクトが可能なプローブ
装置及びプローブ方法を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 特許請求の範囲第１項に記載の発明に係るプローブ装
置は、被検査体の対向辺上の複数の電極パッドに複数の
プローブ電極を接触させる第1,第２のプローブカードを
相対向して配置し、被検査体の電気的特性を検査するプ
ローブ装置において、前記プローブ電極の対向間距離を
可変する第１の方向に、前記第1,第２のプローブカード
をそれぞれ移動させ、前記プローブ電極の対向間距離
を、前記対向辺の対向間距離の異なる他の被検査体の電
極パッドの対向間距離と一致させる２つの第１の方向駆
動機構と、前記被検査体と平行な面内で前記第１の方向
と直交する第２の方向に、前記第1,第２のプローブカー
ドをそれぞれ移動させ、前記第１の方向への移動時に生
じる第２の方向の位置ずれを修正する２つの第２の方向
駆動機構と、前記第１の方向及び第２の方向と直交する
第３の方向に、前記第1,第２のプローブカードをそれぞ
れ移動させ、前記第１の方向への移動時に生じる第３の
方向の位置ずれを修正する２つの第３の方向駆動機構
と、前記第３の方向を中心軸として回転する第４の方向
に、前記第1,第２のプローブカードをそれぞれ移動さ
せ、前記第１の方向への移動時に生じる第４の方向の位
置ずれを修正する２つの第４の方向駆動機構と、を有す
ることを特徴とする。

特許請求の範囲第２項に記載の発明に係るプローブ装
置は、特許請求の範囲第１項において、前記第１の方向
駆動機構は、前記被検査体の測定中心を挟んで、前記第
1,第２のプローブカードを対称移動させることを特徴と
する。

特許請求の範囲第３項に記載の発明に係るプローブ装
置は、被検査体の対向辺上の電極パッドにプローブ電極
を接触させる第1,第２のプローブカードを相対向して配
置し、被検査体の電気的特性を検査するプローブ方法で
あって、予め前記被検査体と同じ電極パッド配列のダミ
ー基板を検査領域に配置し、前記第1,第２のプローブカ
ードを、前記ダミー基板の測定中心を基準として前記プ
ローブ電極の対向間距離を可変する第１の方向に移動さ
せ、前記ダミー基板の電極パッドに前記第1,第２のプロ
ーブカードのプローブ電極が接触する位置に、前記第1,
第２のプローブカードを位置調整する工程と、前記ダミ
ー基板と平行な面内で前記第１の方向と直交する第２の
方向、前記第１の方向及び第２の方向と直交する第３の
方向、及び前記第３の方向を中心軸として回転する第４
の方向、のそれぞれの方向に、前記第1,第２のプローブ
カードをそれぞれ移動させ、前記第１の方向への移動時
に生じる前記第２、第３、第４の方向の位置ずれを修正
する工程と、その後、前記検査領域に前記被検査体を配
置し、位置調整された前記第1,第２のプローブカードの
プローブ電極に、前記被検査体の電極パッドを接触させ
て電気的特性を検査する工程と、を含むことを特徴とす
る。

（作用） 特許請求の範囲第１項に記載の発明によれば、第1,第
２のプローブカードに各々第1,第2,第3,第４の方向駆動
機構を設けている。

したがって、従来の、被検査体のサイズ変更時におけ
る、対向間距離を可変する方向をＸ・Ｙ・Ｚ直交座標系
の例えばＹ軸とすると、Ｘ軸に対応する第２の方向、Ｚ
軸に対応する第３の方向、Ｚ軸を中心軸として回転する
θ方向に対応する第４の方向にてそれぞれ生じる位置ず
れを調整することができる。

このため、被検査体のサイズに応じたプローブカード
の交換が不要となり、一種類のカードを汎用化して使用
することができる。

一般に、被検査体上の電極ピッチは、被検査体のサイ
ズが異なる場合でも同一ピッチとなっている。また、被
検査体の電極パットと、２枚のプローブカードのプロー
ブ電極とが一致できるように、載置台の静止位置が記憶
される。さらに、被検査体のサイズが異なる場合には、
被検査体の対向辺上の電極パッド間距離が異なる。した
がって、従来は、被検査体のサイズ変更時には、サイズ
変更前の２枚のプローブカードのコンタクト位置におけ
る対向間距離を二分する点（載置台上の測定中心と一致
する）と、サイズ変更後の２枚のプローブカードのコン
タクト位置における対向間距離を二分する点と、の間の
ずれが生じ載置台の配置位置の再記憶作業を要した。

そこで、特許請求の範囲第２項に記載の発明によれ
ば、被検査体のサイズ変更を行う場合、第1,第２のプロ
ーブカードの対向間距離を第１の方向駆動機構にて可変
し、かつ、第1,第２のプローブカードは、被検査体の測
定中心位置を基準として対称移動できるので、サイズ変
更時に生じる各プローブカードの対向間距離を二分する
位置の変動が生じず、かつそれに伴う載置台の再記憶作
業を要せずとも、プローブ電極を電極パッドに接触でき
る設定ができる。

特許請求の範囲第３項に記載の発明は、所定位置に被
検査体をセットする前に、ダミー基板を被検査体の代わ
りにセットする。そして、ダミー基板の測定中心を基準
として第1,第２のプローブカードを第１の方向例えばＹ
軸方向に移動させてプローブカードの対向間距離の位置
調整を行う。

したがって、被検査体と同一サイズのダミー基板にて
対向間距離の位置調整を行うことで、位置確認ができ、
被検査体セット時に位置調整が不要となる。

また、この位置調整をして、第１の方向への移動時に
生じる、第１の方向と直交する第２の方向例えばＸ軸、
第３の方向例えばＺ軸、第４の方向例えばθ方向への位
置ずれを修正するので、特許請求の範囲第１項と同様の
作用・効果を奏することができる。

さらに、被検査体の電極パッドに対するプローブ電極
の接触は、導通状態を良好に保つため、比較的プローブ
電極が電極パッドに食い込むようにコンタクトされる。
したがって、従来のような場合は、接触されるべき位置
がずれていた場合、２回３回と位置調整作業を行う度
に、電極パッドを損傷してしまうこととなる。このよう
な電極パッドの表皮の損傷は、被検査体を不良品となら
しめる。

これに対して、第３項の発明では、ダミー基板により
予め位置調整作業を行うために、ダミー基板にて複数回
位置調整を行っても、ダミー基板の電極パッドへのコン
タクトは一回で済み、被検査体の不良品の発生をも防止
することができる。

（実施例） 以下、本発明をLCDプローバーに適用した実施例につ
いて図面を参照して説明する。

まず、LCDプローバの概要について、第３図を参照し
て説明する。

LCDプローバ１は、大別して、LCD基板10の電気的特性
検査を実行する検査部２と、この検査部2LCD基板10を搬
送するための搬送部３とから構成されている。

前記搬送部３は、未検査LCD基板10を収納したキャリ
アＡをセットするための収納部31と、検査済みLCD基板1
0を収納したキャリアＢをセットするための収納部32を
有し、さらに、前記キャリアＡから未検査LDC基板10を
取り出して前記検査部２に搬送し、かつ、検査済みLCD
基板10をキャリアＢに搬送するためのバキュームピンセ
ット33と、このバキュームピンセット33によって搬送さ
れたLCD基板10を一時載置し、所定の位置合わせを実行
するプリアライメントステージ34を備えている。

キャリアA,Bは側壁に形成された多数の溝によって多
数のスロットに仕切られていて、各スロット内に一枚ず
つLCD基板10が収納されるようになっている。そして、L
DC基板10を取り出すための前面には開口部が形成されて
いる。

前記バキュームピンセット33は、水平方向及び垂直方
向に移動可能であり、かつ、軸33aを中心として回転可
能となっている。また、このバキュームピンセット33
は、図示しない真空ポンプに接続され、LCD基板を真空
吸着可能となっている。

前記プリアライメントステージ34は、前記LCD基板10
を載置して回転自在となっていて、LCD基板10の角度方
向の位置を変えることができる。このプリアライメント
ステージ34の近傍には、図示しないセンサが配置され、
LCD基板10の位置を認識すると共に、この位置情報に基
づきLCD基板10をプリアライメントするようになってい
る。尚、LCD基板10の位置検出方法及び位置決め方法と
しては、本出願人の先の提案である特願昭62−164746号
に開示されるLCD基板等に好適な「位置決め方法」を採
用することができる。このように、LCD基板10の位置決
めを予め実行することで、後述する検査部２でのアライ
メントを軽減し、かつ、相当の大きさを有するLCD基板1
0が搬送される場合の周囲機構等への衝突等の弊害を防
止することが可能となる。

次に、本実施例装置の特徴的構成である前記検査部２
の構成について、第１図及び第２図を参照して説明す
る。

前記検査部２には、LCD基板10を例えば真空吸着して
支持する載置台21が設けられている。この載置台21は、
載置面上の直交軸方向であるＸ軸,Y軸方向，上下方向で
あるＺ軸方向及びＺ軸の周方向であるθ方向に移動自在
となって、LCD基板10をX,Y,θ方向に移動することでア
ライメント可能であると共に、後述するプローブ電極23
a,23bにLCD基板10を接触できるようにＺ方向の駆動が可
能となっている。

前記載置台21に載置されるLCD基板10は、２枚のガラ
ス基板10a,10bの微少空間に液晶を挾む構造となってい
て、下側のガラス基板10bの対向辺上には、等ピッチで
電極パッド11が形成されている。尚、この電極パッド11
は、対向辺でそれぞれ同数有するものに限らず、例えば
一辺上に50個，他の一辺上には３個等、LCD基板10の仕
様、特に、X,Yマトリクス状の配線仕様によって様々で
あるが、通常その電極パッドピッチは同一である。ま
た、LCD基板10はその画面の大きさによって外形サイズ
も種々あり、この場合には対向辺上の電極パッド間距離
（第１図の距離Ｌ）が異なっている。

そして、本実施例では、前記LCD基板10の各対向辺上
の電極パッド11に同時にプローブ電極23を同時に接触さ
せるため、第1,第２のプローブカード22a,22bを相対抗
して配置している。

前記第1,第２のプローブカード22a,22bに支持される
プローブ電極23a,23bとしては、第１図に示すプローブ
針の他、フレキシブルなフィルム電極を使用することも
できる。特に、被検査体がLCD基板10の場合には、少ス
ペースに多数の電極パッド11を配置する必要があり、そ
の電極パッドピッチが100μmm以下となっているので、
プローブ針ではこのパッドピッチを実現することが製造
上困難であるので、フィルム電極等を採用するものが好
ましい。

前記第1,第２のプローブカード22a,22bは、それぞれ
可動部25a,25bに支持されている。この可動部25a,25bは
下記の駆動機構によって移動自在となっている。

第１のプローブカード22aの駆動機構について説明す
ると、２次元面内で第１のプローブカード22aを直交軸
方向にそれぞれ駆動するためのＸ方向駆動機構26a及び
Ｙ方向駆動機構27aと、第１のプローブカード22aを上下
方向に駆動するためのＺ方向駆動機構28aと、Ｚ軸の周
りに回転駆動するためのθ方向駆動機構29aを有してい
る。

尚、第２のプローブカード22bの駆動機構も同様であ
り、第１のプローブカード22a用の駆動機構の符号のサ
フィックスａをｂとした各種駆動機構を有している。

次に作用ついて説明する。

検査対象となるLCD基板10は、表示画面の対角線長さ
をインチ数で表した５インチ,7インチ等各種サイズのも
のがある。このように、LCD基板10の種類が変わった場
合には、LCD基板10の対向辺上の電極パッド間距離Ｌ
（第１図図示）が変更されることになるが、各対向辺上
の電極パッドピッチは例えば100μmmと一定となってい
る。

この場合、第1,第２のプローブカード22a,22bを支持
する可動部25a,25bをＹ方向駆動機構27a,27bによって、
プローブカードの対向間距離方向であるＹ方向に沿って
移動し、プローブ針23a,23b先端が、前記対向辺上の電
極パッド11に接触可能となるように位置合わせを行う。
この際、第1,第２のプローブカード22a,22bをＹ方向で
対称に移動させるものであれば、測定中心が変更されな
いので、載置台21の位置修正を要しない点で好ましい。

そして、電極パッド11とプローブ電極23a,23bとの位
置合わせは、検査部２の上方に配置されたマイクロスコ
ープ（図示せず）によって、電極パッド23a,23bとプロ
ーブ針11との接触をオペレータが確認して行うものが一
般的であるが、その方法については問わない。

このような、プローブカードの対向間距離の設定は、
被検査対象であるLCD基板10をセットする前に、位置確
認用のダミー基板を載置台21上にセットして実行するも
のであっても良い。

このように、本実施例では対向して配置された第1,第
２のプローブカード22a,22bの対向間距離を可変とする
ことで、被検査体のサイズが変更となった場合にも、そ
の度にプローブカードの交換を要せず、一種類のプロー
ブカードを多種類の被検査対象に共通して使用すること
ができる。

従って、非常に高価であるプローブカードを各基板サ
イズに合わせて多数用意しておく必要がないので、その
製造コストを削減できるという効果がある。また、プロ
ーブカード交換の手間が省けると共に、この交換後に不
可欠であったプローブカードのX,Y,θ方向の位置合わせ
作業を要せず、本実施例の場合にはＹ方向の位置調整の
みで足りるので、作業者の負担を大幅に軽減でき、しか
も検査のスピードアップを図ることができる。

尚、上記実施例でプローブカードの駆動機構としてＹ
方向駆動機構27a,27b以外の駆動機構を設けている理由
は、２枚のプローブカードの相対位置関係を修正するた
めのものである。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

被検査対象としては、少なくとも基板の対向辺上にそ
れぞれ電極パッドを配列し、対向配置される２枚のプロ
ーブカードを必要とする他の種々の被検査体の検査に適
用できる。

また、上記実施例では、第1,第２のプローブカード22
a,22b毎に独立したＹ方向駆動機構27a,27bを配置した
が、対向間距離を可変するには、一つの駆動機構によっ
て両者を対称的に移動する方式、あるいは一方のプロー
ブカードを固定して、他方のプローブカードのみを移動
させる方式など種々変形実施が可能である。

［発明の効果］ 特許請求の範囲第１項に記載の発明によれば、対向間
距離を可変する第１の方向以外に、第２、第３、第４の
方向にて移動可能な駆動機構を、各プローブカードに設
けたことで、３次元的な例えば第2,第３の方向，及び第
４の方向にて発生するずれをも修正でき、コンタクト不
良を解消できる。

このため、被検査体のサイズに応じたプローブの交換
が不要となり、一種類のカードを汎用化して使用するこ
とができる。

特許請求の範囲第２項に記載の発明によれば、第２、
第３、第４の方向での位置ずれを修正しながらも、対向
配置された２枚のプローブカードの対向間距離を被検査
体の測定中心を基準として対称移動して可変し、各種サ
イズの被検査体に合わせて、プローブ電極の位置を設定
することで、被検査体サイズが変わった場合にも載置台
の配置位置の再記憶作業を要しない。

特許請求の範囲第３項に記載の発明によれば、ダミー
基板の位置調整の際には、測定中心の移動、第２、第
３、第４の方向の位置ずれを修正する工程等が含まれる
ので、第１項と同様の効果を奏しながらも、ダミー基板
により予め位置調整作業を行うために、被検査体の電極
パッドへのコンタクトは１回で済み、被検査体の不良品
の発生をも防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したLCDプローバーの検査部の平
面図、 第２図は第１図の検査部を概略的に示す正面図、 第３図はLCDプローバーの概略斜視図である。 10……被検査体、11……電極パッド、 21……載置台、 22a,22b……第1,第２のプローブカード、 23a,23b……プローブ電極、 27a,27b……Ｙ方向駆動機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−180148（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−209837（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−263647（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−122084（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−43435（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査体の対向辺上の複数の電極パッドに
   複数のプローブ電極を接触させる第1,第２のプローブカ
   ードを相対向して配置し、被検査体の電気的特性を検査
   するプローブ装置において、 前記プローブ電極の対向間距離を可変する第１の方向
   に、前記第1,第２のプローブカードをそれぞれ移動さ
   せ、前記プローブ電極の対向間距離を、前記対向辺の対
   向間距離の異なる他の被検査体の電極パッドの対向間距
   離と一致させる２つの第１の方向駆動機構と、 前記被検査体と平行な面内で前記第１の方向と直交する
   第２の方向に、前記第1,第２のプローブカードをそれぞ
   れ移動させ、前記第１の方向への移動時に生じる第２の
   方向の位置ずれを修正する２つの第２の方向駆動機構
   と、 前記第１の方向及び第２の方向と直交する第３の方向
   に、前記第1,第２のプローブカードをそれぞれ移動さ
   せ、前記第１の方向への移動時に生じる第３の方向の位
   置ずれを修正する２つの第３の方向駆動機構と、 前記第３の方向を中心軸として回転する第４の方向に、
   前記第1,第２のプローブカードをそれぞれ移動させ、前
   記第１の方向への移動時に生じる第４の方向の位置ずれ
   を修正する２つの第４の方向駆動機構と、 を有することを特徴とするプローブ装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、 前記第１の方向駆動機構は、前記被検査体の測定中心を
   挟んで、前記第1,第２のプローブカードを対称移動させ
   ることを特徴とするプローブ装置。
3. 【請求項３】被検査体の対向辺上の電極パッドにプロー
   ブ電極を接触させる第1,第２のプローブカードを相対向
   して配置し、被検査体の電気的特性を検査するプローブ
   方法であって、 予め前記被検査体と同じ電極パッド配列のダミー基板を
   検査領域に配置し、前記第1,第２のプローブカードを、
   前記ダミー基板の測定中心を基準として前記プローブ電
   極の対向間距離を可変する第１の方向に移動させ、前記
   ダミー基板の電極パッドに前記第1,第２のプローブカー
   ドのプローブ電極が接触する位置に、前記第1,第２のプ
   ローブカードを位置調整する工程と、 前記ダミー基板と平行な面内で前記第１の方向と直交す
   る第２の方向、前記第１の方向及び第２の方向と直交す
   る第３の方向、及び前記第３の方向を中心軸として回転
   する第４の方向、のそれぞれの方向に、前記第1,第２の
   プローブカードをそれぞれ移動させ、前記第１の方向へ
   の移動時に生じる前記第２、第３、第４の方向の位置ず
   れを修正する工程と、 その後、前記検査領域に前記被検査体を配置し、位置調
   整された前記第1,第２のプローブカードのプローブ電極
   に、前記被検査体の電極パッドを接触させて電気的特性
   を検査する工程と、 を含むことを特徴とするプローブ方法。