JP3028095B2 - プロービング装置および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プローブと検査対
象物との接触状態を画像認識の手法を用いて解析し、そ
の最適状態をプローブの位置や接触圧などの別のパラメ
ータにフィードバックする手段を設けることにより、プ
ローブの接触不良や加圧不足を最大限防止し、かつ最適
な制御を実現するプロービング装置と方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体チップを検査するものとし
ては、特開平６−２６０５４０号公報に記載されている
ものがある。これは、半導体ウェーハのプローブカード
の探針との各コンタクトとの距離、および半導体チップ
の座標を記憶する記憶装置と、記憶装置に記憶された複
数の半導体チップ内のコンタクト距離の差を演算する演
算装置と、あらかじめ設置されているオーバドライブ量
の演算結果の値を増減させて、半導体チップごとにオー
バラップ量を可変する手段とを備え、あらかじめ計算さ
れたオーバドライブ量に演算されたコンタクト距離の差
を増減して半導体チップごとにオーバラップ量を可変す
る。これにより、ウェーハ面内およびウェーハ内のウェ
ーハ厚のバラツキによる半導体チップとプローブカード
との接触不良および過コンタクトによる半導体チップの
破壊を防止するものである。

【０００３】また、従来の別の半導体チップを検査する
ものとして、特開平２−６６９５５号公報に記載されて
いるものがある。これは、全パッドが同一電位のダミー
ウェハを搭載する第２のウェーハ吸着部を設けて、探針
をパッドに接触させてテスタ部により探針の接触状態を
確認し、プローブと被試験半導体ウェーハとの接触不良
を検出して、正確な半導体ウェーハ試験を行うものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術の
うち、特開平６−２６０５４０号公報に記載されている
ものは、記憶装置に記憶された複数の半導体チップ間の
コンタクト距離の差を演算装置で演算し、オーバラップ
量を可変する手段を用いてあらかじめ設定されているオ
ーバドライブ量をチップごとに可変してプロービングす
る構成をとっている。

【０００５】しかしながら、このような構成では、プロ
ーブピンの外形形状を監視していなので、プローブカー
ド自体の不良を検知することができず、従って、高速で
最適なプロービングは到底実現できない。

【０００６】また、特開平２−６６９５５号公報に記載
されているものは、半導体ウェーハのパッドにプローブ
の探針を当てて、テスト部に内蔵した接触チェックプロ
グラムにより検査を開始し、チェック結果が良品の場合
のみ半導体ウェーハプログラムにより試験を行う構成を
とっている、ところが、このような構成では、上述した
特開平６−２６５４０号公報に記載されたものと同様、
プローブピンの外形形状を監視していないので、プロー
ブカード自体の不良を検知することはできず、その上、
不良品の場合、プローバとテスタの動作が停止してしま
うので、やはり高速で最適なプロービングは望めない。

【０００７】一般に、半導体装置や回路基板の検査に用
いられるピンプローブでは、プローブを下降させてその
先端を検査対象物上の端子と接触させるための制御動作
を行って、検査対象物へのプローブの高精度の位置決め
を実現していることが多い。

【０００８】このため、半導体装置や回路基板の検査に
用いられているピンプローブにおいては、検査対象物と
接触時のプローブおよび検査対象物の形状変化はその材
質や平面度の善し悪しなどに依存するため、たとえ高い
位置決め精度を実現できたとしても最適な接触形状を維
持できるとは限らず、結果としてプローブの接触不良や
接触圧過多を招くという問題点があった。

【０００９】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みなされたものであって、プローブの上
昇および下降機構の制御を行うにあたり、プローブと検
査対象物との接触状態を画像認識の手法を用いて解析
し、その最適状態をプローブの位置や接触不良な加圧不
足を最大限防止し、かつ高速な制御を実現することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ため、本発明によれば、検査対象物としての回路基板あ
るいは半導体装置を検査するプロービング装置であっ
て、検査対象物が設置される検査ステージと、検査ステ
ージに設置された検査対象物に接触するプローブピン
と、検査対象物に接触するプローブピンの基部に設けら
れ、検査時にプローブピンの検査対象物に対する接触状
態を検知するタッチセンサと、プローブピンが配置され
たプローブカードと、プローブカードが取り付けられ、
検査ステージに対して上下に移動する駆動ステージと、
駆動ステージを検査ステージに対して上下に移動させる
モータと、モータの動作を制御することにより駆動ステ
ージの移動を制御するモータコントローラと、駆動ステ
ージの側面に設置され、駆動ステージの移動に伴って検
査ステージに対し上下に移動して、プローブピンを上面
から撮影する第１のカメラと、プローブカードを側面か
ら撮影する第２のカメラと、第１のカメラと第２のカメ
ラが撮影した画像を取り込み、取り込んだ２つの画像の
変化を監視する画像処理手段と、画像処理手段から第１
のカメラと第２のカメラで撮影した画像の変動状態が通
知され、その変動状態に応じてモータコントローラに制
御パラメータをフィードバックする制御手段と、具備す
ることを特徴とする。

【００１１】また、モータコントローラは、モータを駆
動するパルスの数をカウントするパルスカウンタを具備
し、パルスカウンタのカウント数からプローブピンの先
端が検査対象物の近傍に達したことを判断すると、モー
タの回転速度を減少させることを特徴とする。

【００１２】また、モータコントローラは、検出動作が
開始されると駆動ステージを検査ステージに向けて下降
させ、プローブピンと検査対象物とが接触したことをタ
ッチセンサが検出すると、モータを一時停止させ、その
後、第１のカメラと第２のカメラにより取り込まれたプ
ローブピンの２つ画像の変化が画像処理手段のメモリに
登録されたプローブピンの所定の形状の変化と一致する
か判定し、一致するまで駆動ステージを移動させ、これ
らが一致するとモータを停止させることを特徴とする。

【００１３】また、画像処理手段は、メモリを内蔵して
おり、メモリにプローブピンの形状の所定の変化があら
かじめ登録されていることを特徴とする。

【００１４】また、制御手段には、モータとモータコン
トローラの動作状態、タッチセンサで検知したプローブ
ピンの状態および画像処理手段で検知したカメラの画像
の変動状態が伝達され、その変動状態に応じて制御手段
からモータコントローラに制御パラメータをフィードバ
ックすることを特徴とする。

【００１５】また、プローブカードと検査ステージの間
に接触式変位計を設けたことを特徴とする。

【００１６】また、画像処理手段は、第１のカメラと第
２のカメラが撮影した画像からプローブピンの先端から
検査対象物の表面までの高さｈと、プローブピンの曲が
り角度ｒと、プローブピン先端の検査対象物における接
触開始時の位置と現在の位置との差分であるすべり量ｘ
とを含む形状パラメータを抽出して、抽出された形状パ
ラメータを画像処理装置のメモリに登録されたプローブ
ピンの外形形状と比較し、その結果を制御手段に通知す
ることを特徴とする。

【００１７】また、駆動ステージおよびそれに取り付け
られたプローブカードを下降させる第１のステップと、
プローブピンの先端が検査対象物の近傍に達したかどう
か判定する第２のステップと、第２のステップで、プロ
ーブピンの先端が検査対象物の近傍に達していると判定
した場合に行われ、駆動ステージの下降速度を減少させ
る第３のステップと、プローブピンの先端が検査対象物
と接触したかどうか判定する第４のステップと、第４の
ステップで、プローブピンの先端が検査対象物と接触し
ていると判定された場合に行われ、プローブカードを一
時停止させる第５のステップと、プローブカードを微少
量上昇させる第６のステップと、プローブピンの先端を
含めた上面および側面からの外形が予め定められた形状
と一致するかを確認し、これらの形状が一致するまでプ
ローブカードを微少量上昇させる第７のステップと、を
含むことを特徴とする。また、検査対象物としての回路
基板あるいは半導体装置を検査するプロービング装置で
あって、検査対象物が設置された検査ステージと、検査
ステージに設置された検査対象物に接触するプローブピ
ンと、検査対象物に接触するプローブピンの基部に設け
られ、検査時においてプローブピンが検査対象物に接触
した際に、プローブピンへの加圧状態を検知する圧力セ
ンサと、プローブピンが配置されたプローブカードと、
プローブカードに取り付けられ、検査ステージに対し上
下に移動する駆動ステージと、駆動ステージを検査ステ
ージに対し上下に移動させるモータと、モータの動作を
制御するモータコントローラと、検査ステージに対しプ
ローブピンと同じ高さに設けられ、プローブピンを側面
から撮影する第１のカメラと、第１のカメラが撮影する
側面と直交する側面からプローブピンを撮影する第２の
カメラと、第１のカメラと第２のカメラが撮影した画像
を取り込み、取り込んだ２つの画像の変化を監視する画
像処理手段と、画像処理手段から第１のカメラと第２の
カメラで撮影した画像の変動状態が通知され、その変動
状態に応じてモータコントローラに制御パラメータをフ
ィードバックする制御手段と、を具備することを特徴と
する。

【００１８】また、画像処理手段は、第１のカメラと第
２のカメラが撮影した画像からプローブピンの突出長さ
ｚと、検査対象部物とプローブピンが接触した時点での
検査対象物のたわみｔとから成る形状パラメータを抽出
して、抽出された形状パラメータを画像処理装置のメモ
リに登録されたプローブピンの突出長さおよび検査対象
物のたわみと比較してプローブピンの形状が画像処理装
置のメモリに登録された所定の形状となったかを判定
し、その結果を制御手段に通知することを特徴とする。
また、駆動ステージおよびそれに取り付けられたプロー
ブカードを下降させる第１のステップと、プローブピン
の先端が検査対象物の近傍に達したかどうか判定する第
２のステップと、第２のステップで、プローブピンの先
端が検査対象物の近傍に達していると判定した場合に行
われ、駆動ステージの下降速度を減少させる第３のステ
ップと、プローブピンの先端が検査対象物と接触したか
どうか判定する第４のステップと、第４のステップで、
プローブピンの先端が検査対象物と接触していると判定
された場合に行われ、プローブカードを一時停止させる
第５のステップと、プローブカードを微少量上昇させる
第６のステップと、プローブピンの先端を含めた略直交
する２つの側面からの外形が予め定められた形状と一致
するかを確認し、これらの形状が一致するまでプローブ
カードを微少量上昇させる第７のステップと、を含むこ
とを特徴とする。

【００１９】上記のような構成をとることにより、本発
明は、プローブの上昇および下降機構の制御を行うにあ
たり、プローブと検査対象物との接触状態を画像認識の
手法を用いて解析し、その最適状態をプローブの位置や
接触圧などのパラメータにフィードバックする手段を設
けることにより、プローブの接触不良や加圧不足を最大
限防止し、かつ高速な制御を実現できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例を図面を参
照して説明する。

【００２１】図１は、本発明のプロービング装置の第１
の実施例を示すブロック図である。

【００２２】図１に示すように、本実施例は、検査対象
物１が設置される検査ステージ１１と、検査ステージ１
１に設置された検査対象物１に接触するプローブピン２
１と、検査対象物１に接触するプローブピン２１の基部
に設けられ、検査時にプローブピン２１の検査対象物１
に対する接触状態を検知するタッチセンサ２２と、プロ
ーブピン２１が配置されたプローブカード２と、プロー
ブカード２が取り付けられ、検査ステージ１１に対して
上下に移動する駆動ステージ３１と、駆動ステージ３１
を検査ステージ１１に対して上下に移動させるモータ３
３と、モータ３３の動作を制御するモータコントローラ
３４と、駆動ステージ３１の側面に設置され、駆動ステ
ージ３１の移動に伴って検査ステージ１１に対し上下に
移動して、プローブピン２１を上面から撮影する第１の
カメラ４１と、プローブカード２と水平に設けられ、プ
ローブカード２を側面から撮影する第２のカメラ４２
と、第１のカメラ４１と第２のカメラ４２が撮影した画
像を取り込み、取り込んだ２つの画像の変化を監視する
画像処理手段４３と、画像処理手段４３から第１のカメ
ラ４１と第２のカメラ４２で撮影した画像の変動状態が
通知され、その変動状態に応じてモータコントローラ３
４に制御パラメータをフィードバックする制御手段４と
から構成される。

【００２３】図１において、検査ステージ１１の上に固
定された回路基板もしくは半導体装置等の検査対象物１
をプロービングするためのプローブカード２は、上述し
たように、プローブカード２に一列に配置されたプロー
ブピン２１の変形および加圧状態を検知するタッチセン
サ２２を備えている。このプローブカード２は駆動ステ
ージ３１に取り付けられ、ボールネジ３２を介して上下
に移動する。プローブカード２および駆動ステージ３１
の動作はモータ３３およびモータコントローラ３４によ
り制御される。また、プローブピン２１の上面および側
面からの形状はそれぞれ駆動ステージ３１に固定された
第１のカメラ４１とプローブカード２と水平に設けられ
た第２のカメラ４２で常時撮影されており、画像処理手
段４３は撮影された画像を内蔵のメモリ４４に取り込ん
で２つの画像の変化を監視する。

【００２４】モータ３３とモータコントローラ３４の動
作状態、タッチセンサ２２で検知されたプローブピン２
１の状態、画像処理手段４３で検知される第１のカメラ
４１と第２のカメラ４２で撮像した画像の変動状態は、
制御手段４に伝達され、その状態に応じて制御手段４か
らモータコントローラ３４に制御パラメータがフィード
バックされる。

【００２５】図２は、プローブピン２１の接触状態を示
す部分拡大した図である。

【００２６】プロービング動作時、第１のカメラ４１と
第２のカメラ４２で撮影したプローブピン２１の外形形
状を画像処理手段４３に取り込み、画像処理手段４３の
メモリ４４に登録された所定の変化が現れているか判定
して、所定の形状に変化していれば、制御手段４に通知
する（a）。この信号を受けて制御手段４はモータコン
トローラ３４に制御パラメータをフィードバック（ｃ）
し、モータコントローラ３４は、このパラメータに応じ
て、制御信号をモータ３３に送って（ｄ）、モータ３３
の回転速度を制御する。モータ３３の制御が完了する
と、モータコントローラ３４から制御手段４に制御量が
伝達され（ｂ）、これが次回以降の制御動作の基準パラ
メータとなる。

【００２７】図３は、第１の実施例における制御手段４
の制御動作を示すフローチャートである。

【００２８】次に、本発明の第１の実施例の動作を図
１、図２、および図３を参照して説明する。

【００２９】動作が開始されると、まず、モータ３３を
駆動させて駆動ステージ３１およびそこに取り付けたプ
ローブカード２を下降させる（ステップＳ１００）。

【００３０】そして、モータコントローラ３４に内蔵さ
れたパルスカウンタ３５のカウント値が所定の値に達し
たかにより、プローブピン２１の先端が検査対象物１の
近傍に達したかどうか判定する（ステップＳ１０１）。
ここでパルス値が所定の値に達していない、すなわちプ
ローブピン２１の先端が検査対象物１の近傍に達してい
ないことが確認されたときは、ステップ１００に戻り、
達したときは、モータ３３の回転速度を減少させて、駆
動ステージ３１の下降速度を減少させる（ステップ１０
２）。

【００３１】そして、タッチセンサ２２の出力状態を監
視して（ステップＳ１０３）、検査対象物１がプローブ
ピン２１と接触しているか判定する（ステップＳ１０
４）。ここで検査対象物１がプローブピン２１と接触し
ていないことが確認されたときには、ステップ１０３に
戻り、接触していれば、モータ３３を一時停止し（ステ
ップＳ１０５）、続いて、モータ３３を微少量移動させ
る（ステップＳ１０６）。プローブピン２１の先端を含
めた外形を第１のカメラ４１と第のカメラ４２で撮影し
て、これを画像処理手段４３のメモリ４４に取り込み、
その変化を監視する動作を繰り返す（ステップＳ１０
７）。

【００３２】次に、プローブピン２１の形状があらかじ
め画像処理手段４３のメモリ４４に登録された所定の形
状になったかを判定する（ステップＳ１０８）。ここで
プローブピン２１が所定の形状になっていなければ、ス
テップ１０６に戻り、所定の形状になっていれば、モー
タ３３を停止し、その時点でのモータコントローラ３４
のパルスカウンタ３５の状態を制御手段４に通知する
（ステップＳ１０９）。

【００３３】これで１回のプロービング動作が終了す
る。

【００３４】なお、モータコントローラ３４からの制御
信号によりモータ３３の回転速度を減少させる時点での
下降速度の目安は、プローブの種類に依存するがそれぞ
れ１ミリメートル、秒速５ミリ秒以下であることが望ま
しい。

【００３５】なお、画像処理手段４３が抽出するプロー
ブピン２１の形状パラメータには、第２のカメラ４２に
よりプローブピン２１の側面から撮影した図２の画像に
示すように、プローブピン２１先端から検査対象物１の
表面までの高さｈと、プローブピン２１の曲がり角度ｒ
と、プローブピン２１先端の検査対象物１における接触
開始時の位置と現在の位置の差分であるすべり量ｘとが
ある。

【００３６】なお、この１回の画像取り込みおよび最適
状態判定動作に対するモータ３３の動作量は１０マイク
ロメートル程度が望ましい。もし、複数のプローブピン
２１の先端の中に形状が変化しないなど他と異なるもの
があれば、プローブピン２１の不具合状態を解析し、形
状が異常もしくは先端折れなどのエラー状態を制御手段
４に通知して、プロービング動作を中止する。また、こ
の不具合解析は、第１のカメラ４１と第２のカメラ４２
がプローブピン２１の先端を常時監視するような構造で
あればモータ３３の動作開始（ステップＳ１００）の前
に行ってもよい。

【００３７】プロービング動作を終了して検査対象物１
を交換した後、同一品種のものであれば、ステップＳ１
０３以後ここで制御手段４に通知したパルスカウンタ３
５の状態までモータ３３を微動させる。これにより最適
なプロービング状態にすることができる。

【００３８】なお、最適状態をより厳密に実現したい場
合は、プローブカード２と検査ステージ１１との間に接
触式変位計６を設け、最適状態における接触式変位計６
の指示値を目標にモータ３３をフィードバック制御して
もよい。

【００３９】さらに、本発明の第２の実施例を図面を参
照して説明する。

【００４０】図４は、本発明のプロービング装置の第２
の実施例を示すブロック図である。図４に示すように、
本発明の第２の実施例は、検査対象物１が設置された検
査ステージ１１と、検査ステージ１１に設置された検査
対象物１に接触するプローブピン２１と、検査対象物１
に接触するプローブピン２１の基部に設けられ、検査時
においてプローブピン２１が検査対象物１に接触した際
にプローブピン２１の加圧状態を検知する圧力センサ２
３と、プローブピン２１が配置されたプローブカード２
と、プローブカード２が取り付けられ、検査ステージ１
１に対し上下に移動する駆動ステージ３１と、駆動ステ
ージ３１を検査ステージ１１に対し上下に移動させるモ
ータ３３と、モータ３３の動作を制御するモータコント
ローラ３４と、プローブピン２１と水平に設けられ、プ
ローブピン２１を側面から撮影する第１のカメラ４１
と、プローブピン２１と水平でかつ第１のカメラ４１と
直交する位置に設けられ、プローブピン２１を側面から
撮影する第２のカメラ４２と、第１のカメラ４１と第２
のカメラ４２が撮影した画像を取り込み、取り込んだ２
つの画像の変化を監視する画像処理手段４３と、画像処
理手段４３から第１のカメラ４１と第２のカメラ４２で
撮影した画像の変動状態が通知され、その変動状態に応
じてモータコントローラに制御パラメータをフィードバ
ックする制御手段４とから構成されている。

【００４１】この第２の実施例は、第１の実施例におけ
るタッチセンサ２２の代わりに駆動ステージ３１とプロ
ーブカード２との間に例えばロードセルなどの圧力セン
サ２３が設けられている点が異なる。また、プローブを
撮影する第１のカメラ４１と第２のカメラ４２もプロー
ブピン２１の配置が２次元になるため配置の方法が側面
２方向から成る点も異なる。

【００４２】図４において、検査ステージ１１の上に固
定された回路基板もしくは半導体装置等の検査対象物１
をプロービングするためのプローブカード２は、上述し
たように、プローブピン２１が検査対象物１に接触した
際にプローブピン２１の加圧状態を検知する圧力センサ
２３を備えている。このプローブカード２は駆動ステー
ジ３１に取り付けられ、ボールネジ３２を介して上下に
移動する。プローブカード２および駆動ステージ３１の
動作はモータ３３およびモータコントーラ３４により制
御される。また、プローブピン２１の側面からの形状は
それぞれ駆動ステージ３１に設置された第１のカメラ４
１とプローブピン２１と水平でかつ第１のカメラ４１と
直交する位置に設けられた第２のカメラ４２で常時撮影
されており、画像処理手段４３は撮影された画像を内蔵
のメモリ４４に取り込んで２つの画像の変化を監視す
る。

【００４３】モータ３３とモータコントローラ３４の動
作状態、圧力センサ２３で検知されたプローブピン２１
の状態、画像処理手段４３で検知される第１のカメラ４
１と第２のカメラ４２で撮影した画像の変動状態は、制
御手段４に伝達され、その状態に応じて制御手段４から
モータコントローラ３４に制御パラメータがフィードバ
ックされる。

【００４４】図５は、プローブピン２１の接触状態を示
す部分拡大した図である。

【００４５】プロービング動作時、第１のカメラ４１と
第２のカメラ４２で撮影したプローブピン２２１の外形
形状を画像処理手段４３に取り込み、画像処理手段４３
のメモリ４４に登録された所定の変化が現れているか判
定して、所定の形状に変化していれば、制御手段４に通
知する（a）。この信号を受けて制御手段４はモータコ
ントローラ３４に制御パラメータをフィードバック
（ｃ）し、モータコントローラ３４は、このパラメータ
に応じて、制御信号をモータ３３に送って（ｄ）、モー
タ３３の回転速度を制御する。モータ３３の制御が完了
すると、モータコントローラ３４から制御手段４に制御
量が伝達され（ｂ）、これが次回以降の制御動作の基準
パラメータとなる。

【００４６】図６は、第２の実施例における制御手段の
制御動作を示すフローチャートである。

【００４７】次に、本発明の第２の実施例の動作を図
４、図５、および図６を参照して説明する。

【００４８】動作が開始されると、まず、モータ３３を
駆動させて駆動ステージ３１およびそこに取り付けたプ
ローブカード２を下降させる（ステップＳ２００）。次
に、 モータコントローラ３４に内蔵されたパルスカウ
ンタ３５のカウント値が所定の値に達すると、プローブ
ピン２１の先端が検査対象物１の近傍に達したか判定す
る（ステップＳ２０１）。ここでパルス値が所定の値に
達していない、すなわちプローブピン２１の先端が検査
対象物１の近傍に達していないことが確認されたとき
は、ステップ２００に戻り、達したときは、モータ３３
の回転速度を減少させて、駆動ステージ３１の下降速度
を減少させる（ステップＳ２０２）。

【００４９】そして、圧力センサ２３の状態を監視して
（ステップＳ２０３）、検査対象物１がプローブピン２
１と接触しているか判定する（ステップＳ２０４）。こ
こで、検査対象物１がプローブピン２１と接触していな
いことが確認されたときは、ステップＳ２０３に戻り、
接触していれば、モータ３３を一時停止する（ステップ
Ｓ１０５）。続いて、モータ３３を微少量移動させる
（ステップＳ２０６）。プローブピン２１の先端を含め
た外形を第１のカメラ４１と第２のカメラ４２で撮影し
て、これを画像処理手段４３のメモリ４４に取り込み、
その変化を監視する動作を繰り返す（ステップＳ２０
７）。

【００５０】次に、プローブピン２１の形状があらかじ
め画像処理手段４３のメモリ４４に登録された所定の形
状になったか判定する（ステップＳ２０８）。ここでプ
ローブピン２１が所定の形状になっていなければ、ステ
ップ２０６に戻り、所定の形状になっていれば、モータ
３３を停止し、その時点でのモータコントローラ３４の
パルスカウンタ３５の状態を制御手段４に通知する（ス
テップＳ２０９）。

【００５１】これで１回のプロービング動作が終了す
る。

【００５２】なお、プローブピン２１の先端が検査対象
物１の近傍に達した後、モータ３３の速度を減少させて
プローブピン２１が検査対象物１と接触する状態を判定
する条件は圧力センサ２３の指示が０でない場合であ
る。

【００５３】なお、画像処理手段４３が抽出する形状パ
ラメータは、図５に示すように、第２のカメラ４２によ
り撮影したプローブピン２１の突出長さｚ、および検査
対象物１とプローブピン２１が接触した時点でのたわみ
ｔのみとなる。

【００５４】また、最適状態調整後のモータ３３の制御
の目標として、最適状態における圧力センサ２３の指示
値を追加することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 （１）プローブピンの最適状態をモータの制御量だけで
なく、ピンの形状に基づいて判定することにより、検査
対象物に対するプローブの接触状態を最適な状態に維持
し、接触不良や接触過多を最大限防止できる。

【００５６】（２）プローブピンの形状を監視する動作
を追加したことにより、タッチセンサなどの検査対象物
との接触有無の検知手段のみでは困難であったプローブ
ピン先端の不均一といったプローブカード自体の不良の
検知を容易に実現できる。

【００５７】（３）従来のモータ制御パラメータである
プローブピンの移動量と画像処理による最適状態との関
連を明確にしたことにより、一度厳密なプロービングの
最適状態への調整を行えば、その後は高速な位置制御の
みで最適なプロービングを実現できる。

【００５８】（４）プロービング圧の状態監視を可能に
し、より厳密なフィードバック制御を行うことを可能に
する等の顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプロービング装置の第１の実施例を示
すブロック図である。

【図２】図１の部分拡大図である。

【図３】本発明の第１の実施例の制御手段の制御動作を
示すフローチャートである。

【図４】本発明のプロービング装置の第２の実施例を示
すブロック図である。

【図５】図４の部分拡大図である。

【図６】本発明の第2の実施例の制御手段の制御動作を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 検査対象物 ２ プローブカード ４ 制御手段 ６ 接触変位計 １１ 検査ステージ ２１ プローブピン ２２ タッチセンサ ２３ 圧力センサ ３１ 駆動ステージ ３２ ボールネジ ３３ モータ ３４ モータコントローラ ３５ パルスカウンタ ４１ 第１のカメラ ４２ 第２のカメラ ４３ 画像処理手段 ４４ メモリ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/28 G01R 1/06 H01L 21/66

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象物としての回路基板あるいは半
   導体装置を検査するプロービング装置であって、 前記検査対象物が設置される検査ステージと、 前記検査ステージに設置された前記検査対象物に接触す
   るプローブピンと、 前記検査対象物に接触する前記プローブピンの基部に設
   けられ、検査時に前記プローブピンの前記検査対象物に
   対する接触状態を検知するタッチセンサと、 前記プローブピンが配置されたプローブカードと、 前記プローブカードが取り付けられ、前記検査ステージ
   に対して上下に移動する駆動ステージと、 前記駆動ステージを前記検査ステージに対して上下に移
   動させるモータと、前記モータの動作を制御することにより前記駆動ステー
   ジの移動を制御するモータコントローラと 、 前駆駆動ステージの側面に設置され、前記駆動ステージ
   の移動に伴って前記検査ステージに対し上下に移動し
   て、前記プローブピンを上面から撮影する第１のカメラ
   と、前記プローブカードを側面から撮影する第２のカメラ
   と 、 前記第１のカメラと第２のカメラが撮影した画像を取り
   込み、取り込んだ２つの画像の変化を監視する画像処理
   手段と、 前記画像処理手段から前記第１のカメラと第２のカメラ
   で撮影した画像の変動状態が通知され、その変動状態に
   応じて前記モータコントローラに制御パラメータをフィ
   ードバックする制御手段と、 具備することを特徴とするプロービング装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプロービング装置におい
   て、 前記モータコントローラは、前記モータを駆動するパル
   スの数をカウントするパルスカウンタを具備し、前記パ
   ルスカウンタのカウント数から前記プローブピンの先端
   が前記検査対象物の近傍に達したことを判断すると、前
   記モータの回転速度を減少させることを特徴とするプロ
   ービング装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のプロービング装置におい
   て、 前記モータコントローラは、検出動作が開始されると駆
   動ステージを検査ステージに向けて下降させ、前記プロ
   ーブピンと前記検査対象物とが接触したことを前記タッ
   チセンサが検出すると、前記モータを一時停止させ、そ
   の後、前記第１のカメラと第２のカメラにより取り込ま
   れた前記プローブピンの２つ画像の変化が前記画像処理
   手段のメモリに登録された前記プローブピンの所定の形
   状の変化と一致するか判定し、一致するまで駆動ステー
   ジを移動させ、これらが一致すると前記モータを停止さ
   せることを特徴とするプロービング装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載のプロービング装置におい
   て、 前記画像処理手段は、メモリを内蔵しており、前記メモ
   リに前記プローブピンの形状の所定の変化があらかじめ
   登録されていることを特徴とするプロービング装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のプロービング装置におい
   て、 前記制御手段には、前記モータと前記モータコントロー
   ラの動作状態、前記タッチセンサで検知した前記プロー
   ブピンの状態および前記画像処理手段で検知した前記カ
   メラの画像の変動状態が通知され、その変動状態に応じ
   て前記制御手段から前記モータコントローラに制御パラ
   メータをフィードバックすることを特徴とするプロービ
   ング装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載のプロービング装置におい
   て、 前記プローブカードと前記検査ステージの間に接触式変
   位計を設けたことを特徴とするプロービング装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載のプロービング装置におい
   て、 前記画像処理手段は、前記第１のカメラと第２のカメラ
   が撮影した画像から前記プローブピンの先端から前記検
   査対象物の表面までの高さｈと、前記プローブピンの曲
   がり角度ｒと、前記プローブピン先端の前記検査対象物
   における接触開始時の位置と現在の位置との差分である
   すべり量ｘとを含む形状パラメータを抽出して、抽出さ
   れた前記形状パラメータを前記画像処理装置のメモリに
   登録された前記プローブピンの外形形状と比較し、その
   結果を前記制御手段に通知することを特徴とするプロー
   ビング装置。
8. 【請求項８】 駆動ステージおよびそれに取り付けられ
   たプローブカードを 下降させる第１のステップと、プローブピンの先端が検査対象物の近傍に達したかどう
   か判定する第２のステップと 、前記第２のステップで、プローブピンの先端が検査対象
   物の近傍に達していると判定した場合に行われ、前記駆
   動ステージの下降速度を減少させる第３のステップと 、前記プローブピンの先端が前記検査対象物と接触したか
   どうか判定する第４のステップと 、前記第４のステップで、プローブピンの先端が前記検査
   対象物と接触していると判定された場合に行われ、前記
   プローブカードを一時停止させる第５のステップと 、前記プローブカードを微少量上昇させる第６のステップ
   と 、前記プローブピンの先端を含めた上面および側面からの
   外形が予め定められた形状と一致するかを確認し、これ
   らの形状が一致するまで前記プローブカードを微少量上
   昇させる第７のステップと 、を含むことを特徴とするプロビーング方法 。
9. 【請求項９】 検査対象物としての回路基板あるいは半
   導体装置を検査するプロービング装置であって、 前記検査対象物が設置された検査ステージと、 前記検査ステージに設置された前記検査対象物に接触す
   るプローブピンと、 前記検査対象物に接触する前記プローブピンの基部に設
   けられ、検査時において前記プローブピンが前記検査対
   象物に接触した際に、該プローブピンへの加圧状態を検
   知する圧力センサと、 前記プローブピンが配置されたプローブカードと、 前記プローブカードに取り付けられ、前記検査ステージ
   に対し上下に移動する駆動ステージと、 前記駆動ステージを前記検査ステージに対し上下に移動
   させるモータと、 前記モータの動作を制御するモータコントローラと、前記検査ステージに対し前記プローブピンと同じ高さに
   設けられ、前記プロー ブピンを側面から撮影する第１の
   カメラと 、前記第１のカメラが撮影する側面と直交する側面から前
   記プローブピン を撮影する第２のカメラと、 前記第１のカメラと第２のカメラが撮影した画像を取り
   込み、取り込んだ２つの画像の変化を監視する画像処理
   手段と、 前記画像処理手段から前記第１のカメラと第２のカメラ
   で撮影した画像の変動状態が通知され、その変動状態に
   応じて前記モータコントローラに制御パラメータをフィ
   ードバックする制御手段と、 を具備することを特徴とするプロービング装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載のプロービング装置にお
    いて、 前記画像処理手段は、前記第１のカメラと第２のカメラ
    が撮影した画像から前記プローブピンの突出長さｚと、
    前記検査対象部物と前記プローブピンが接触した時点で
    の該検査対象物のたわみｔとから成る形状パラメータを
    抽出して、抽出された前記形状パラメータを前記画像処
    理装置のメモリに登録された前記プローブピンの突出長
    さおよび該検査対象物のたわみと比較してプローブピン
    の形状が画像処理装置のメモリに登録された所定の形状
    となったかを判定し、その結果を前記制御手段に通知す
    ることを特徴とするプロービング装置。
11. 【請求項１１】 駆動ステージおよびそれに取り付けら
    れたプローブカードを下降させる第１のステップと、プローブピンの先端が検査対象物の近傍に達したかどう
    か判定する第２のステップと 、前記第２のステップで、プローブピンの先端が検査対象
    物の近傍に達していると判定した場合に行われ、前記駆
    動ステージの下降速度を減少させる第３のステップと 、前記プローブピンの先端が前記検査対象物と接触したか
    どうか判定する第４のステップと 、前記第４のステップで、プローブピンの先端が前記検査
    対象物と接触していると判定された場合に行われ、前記
    プローブカードを一時停止させる第５のステップと 、前記プローブカードを微少量上昇させる第６のステップ
    と 、前記プローブピンの先端を含めた略直交する２つの側面
    からの外形が予め定められた形状と一致するかを確認
    し、これらの形状が一致するまで前記プローブカードを
    微少量上昇させる第７のステップと 、を含むことを特徴とするプロビーング方法 。