JP3157883B2 - プローブカードの針先位置検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプローブカードの針先位
置検査方法、特にプローブカードに設けられている複数
の導電測定針のｘｙ座標と検査テーブル側のＸＹ座標と
を対応できる改良されたプローブカード検査方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ウェハ上に多数個形成された半導体ＩＣ
の電気的な特性試験を行うために、プローバテスタシス
テムが用いられており、各半導体ＩＣの電極パターンに
応じて配置された複数の導電体測定針を有するプローブ
カードはブローバに装着される。このプローブカードは
通常、エポキシ樹脂等の基板にタングステン等の複数の
導電体測定針が植立固定された構造から成り、この測定
針先端を被測定物である半導体ＩＣの各電極パッドに接
触させて所望の電気的試験が行われる。このような測定
針はその先端部が通常Ｌ字型のフック形状に曲げられて
おり、各測定針が半導体ＩＣチップの電極である例えば
ボンディングパッドに接触され、テスタによりＩＣの電
気的検査が行われる。

【０００３】従って、このようなプローブカードの測定
針先端は測定されるＩＣチップの電極パターンと正確に
対応したパターンで配置されなければならず、またその
高さ精度も厳しく管理されなければならない。同様に、
各ボンディングパッドと良好な電気的導通を確保するた
めに、その先端の接触抵抗も正しく管理されなければな
らない。

【０００４】以上のように、プローブカードの測定針を
正しく位置決めし、また長時間の使用中に生じる測定針
の変形等を補修するためにプローブカード検査装置が実
用化されている。

【０００５】従来、前記プローブカードの針先を測定す
る装置として、特開平３−８９１０２号公報に示される
ように、プローバテスタシステムの一部に光学レンズを
もった測定光学系とＣＣＤカメラを備え、これによって
ウェハ測定中のアライメント時にプローブカードの針先
位置を測定する装置が提案されている。

【０００６】しかしながら、このような測定装置では針
先の概略的な位置を知るのみであり、高さばらつきある
いは接触抵抗を測定することはできないという問題があ
り、更に、針先座標も測定針が浮いた状態で測定するの
で、実際のウェハのボンディングパッドに接触したとき
の針先パターンが検査できないという問題があった。

【０００７】図１７には従来におけるプローブカード検
査装置の概略構造が示されており、この装置によればプ
ローブカードの測定針の高さ及び接触抵抗が検査可能で
ある。

【０００８】図１７において基台１０には昇降ユニット
１１が上下動自在に支持されており、この昇降ユニット
１１の上端に電極平板１２が固定されている。そして、
この電極平板１２の上には前記電極平板１２と平行にプ
ローブカード１３が固定保持される。実際上、このプロ
ーブカード１３は図示していないホルダに固定され、任
意のプローブカード１３が着脱可能に前記電極平板１２
に対向して位置決めされる。前記電極平板１２とプロー
ブカード１３の各測定針１４群との間には、テスタ１５
が接続され、測定針１４と電極平板１２とが接触した状
態での接触状態及び接触抵抗が精密に測定される。

【０００９】このような従来装置においては、プローブ
カード１３が所定位置に固定されたのち、電極平板１２
が昇降ユニット１１によってプローブカード１３側に移
動し、最初の測定針１４が電極平板１２と接触する位置
を記録する。そして、昇降ユニット１１は更に電極平板
１２を順次上方向へ移動させ、各測定針１４との接触位
置を記録することによって、各測定針１４の高さばらつ
きを検査することができる。同時に、このときの各測定
針１４と電極平板１２との接触抵抗も検査可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置においては、測定針の針先高さ及び接触抵
抗は検査可能であるものの、各測定針１４の針先位置を
検査することができないという問題があった。このよう
な針先位置座標を正確に測定するためには、プローブカ
ードの複数の測定針をガラス、平板等に押し当て、ガラ
ス、平板の反対側から顕微鏡等によって各針先を観察す
ることが好適である。この観察装置は各測定針を追掛け
てＸＹ方向に移動し、予め入力されているブローブカー
ドのカードデータから各測定針の針先をその設計上の基
準位置において観察し、実際の針先がこの基準位置に対
して、正しく位置合せされているか否かを判定する。

【００１１】しかしながら、このようなＸＹテーブルに
より移動される針先観察装置を用いた場合においても、
ブローブカードが正しく検査装置に位置決めされていな
いと、測定針のｘｙ座標と針先観察装置のＸＹ座標の間
にずれが生じてしまい、正しい検査が出来ないという問
題があった。このようなブローブカードの位置ずれは、
マザーボードによってブローブーカードを検査装置に固
定する際の誤差及び測定針の配列誤差をその主要因と
し、従来においては、このような測定針のｘｙ座標と観
察装置の移動ＸＹ座標との誤差を補正することが出来
ず、前述した検査方法の有効な実用化が妨げられてい
た。

【００１２】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
ので、その目的は、前記座標ずれを非測定対象である個
別のブローブカード毎に確実に補正しながら正確な針先
位置検査を行なうことのできる改良された検査方法を適
用することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、各測定針の基準針位置を測定する予備測定工程と、
この予備測定にて得られた座標データからブローブカー
ドの仮想座標を設定する工程と、この仮想座標によって
本測定を行なう工程とを含む。

【００１４】前記予備測定は、複数の測定針から４本の
測定針を基準針として選び、この基準針位置を顕微鏡を
含む針先観察装置にて実測することにより行われる。

【００１５】また、ｘｙ仮想座標の設定は、前記４個の
基準針位置から３個の位置で形成される４個の三角形の
各頂点ｘｙ座標を用いてこれらの４組のｘｙ座標と観察
装置側のＸＹ座標とを比較して４組のｘｙ座標のＸＹ座
標からの平均誤差を求め、この平均誤差が最小となる三
角形をｘｙ仮想座標として設定する。

【００１６】そして、このｘｙ仮想座標によって、ＸＹ
テーブルの移動方向をＸ０Ｙ０座標に補正して各測定針
の追従検査を行なうことによって本測定が実施される。

【００１７】

【作用】従って、本発明によれば、本測定時には、針先
観察装置の移動方向を補正されたＸ０Ｙ０座標に従って
追従移動させるので、非測定対象であるブローブカード
が傾いて検査装置に固定されていてもあるいは測定針の
パターンが正しいｘｙ座標上に配置されていなかった場
合においても平均的にほぼ直交してかつ各測定針配列方
向に沿った検査が可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を説明する。

【００１９】図１には本発明に係るプローブカード検査
方法が適用される装置の好適な実施例がその内部の主要
な機構を示した状態として表わされ、またその方向か
ら見た側面が図２に示されている。この実施例装置によ
れば、本発明において特徴的な針先位置座標の検査ばか
りでなく測定針の高さばらつき及び接触抵抗の測定も行
なうことができる。

【００２０】装置基台３０上には昇降ユニット３１が設
けられており、後述するように複合検査基板を被測定対
象であるプローブカードに対してＺ方向に上下移動さ
せ、またこの昇降ユニット３１には針先観察装置をＸＹ
の水平方向に移動するための移動機構が収納されてい
る。

【００２１】図から明らかなように、前記昇降ユニット
３１の上面には複合検査基板３２がスライド自在に載置
されており、このスライド機構は後に詳述するが、本実
施例において、この複合検査基板３２は電極平板３３と
透明ガラス平板３４が同一平面に並設された構造を有す
る。前記電極平板３３は導体に金メッキを施した低抵抗
の導体板からなり、一方透明ガラス平板３４は鉛ガラス
等の光透過率の優れたガラス板からなる。

【００２２】本実施例において、後述する検査手順から
明らかなように、両平板３３，３４はスライドされた状
態で同一の高さとならなければならず、このために、両
平板３３，３４の上面高さは精密に調整された状態で固
定されている。

【００２３】前記検査装置基台３０にはプローブカード
ホルダ３５が支持されており、このプローブカードホル
ダ３５に被測定対象であるプローブカード３６が着脱自
在に装着される。実施例において、このプローブカード
ホルダ３５は検査装置基台３０に固定された回転軸を中
心として反転回動可能であり、これによって、検査位置
２００においてはプローブカード３６はその測定針３７
が前記複合検査基板３２側に向かった下向きとなる。一
方プローブカードホルダ３５を反転させた時にはプロー
ブカード３６の測定針３７は上方に露出し、例えば、検
査中に測定針３７を位置修正することが可能となる。

【００２４】図１、２には詳細に図示されていないが、
前記各測定針３７と前記電極平板３３とは測定針３７と
電極平板３３間の接触抵抗を測定するテスタに電気的に
接続されている。

【００２５】本実施例において、前記昇降ユニット３１
内にはプローブカード３６の測定針３７を観察するため
の針先観察装置が搭載されており、昇降ユニット３１に
よって前記複合検査基板３２と共にＺ方向すなわち上下
方向に移動することができる。この針先観察装置は実施
例において光学顕微鏡３８とＣＣＤカメラ３９を含み、
検査位置２００において前記透明ガラス平板３４を通し
て所望の測定針３７の先端を画像認識することができ
る。

【００２６】前記昇降ユニット３１はＺステージ４０を
含み、後述するＺ方向移動機構によって図のＺ方向に上
下動することができ、前記複合検査基板３２はこのＺス
テージ４０と共に移動し、検査位置２００に臨んで位置
決めされる電極平板３３または透明ガラス平板３４のい
ずれかをプローブカード３６の測定針３７に向かって押
し当てることが出来る。また、昇降ユニット３１内には
Ｘステージ４１とＹステージ４２とが設けられており、
それぞれＺステージ４０に対して前記光学顕微鏡３８及
びＣＣＤカメラ３９をＸ及びＹ方向に移動して所望の平
面座標位置をとることが可能である。

【００２７】１以上のようにして、前記昇降ユニット３
１はその内部に針先観察装置を担持しながら複合検査基
板３２をＺ方向に上下動することができ、複合検査基板
３２をプローブカード３６の測定針３７に押し当て、あ
るいはこの測定針３７から退避させることができ、更に
測定針３７との接触量を順次変えながら各測定針３７の
高さ測定を行うことが可能となる。従って、電極平板３
３を測定針３７に押し当て移動すれば、針先の高さ測定
及び接触抵抗を測定することができ、一方透明ガラス平
板３４を測定針３７に所定量押し当てた状態では観察装
置により針先座標パターンを観察することができる。こ
の針先座標パターン観察時には、昇降ユニット３１に担
持された光学顕微鏡３８をＸＹテーブル４１，４２によ
って所定位置に移動させ、複数の測定針３７を順次追従
観察することが可能となる。

【００２８】図３には、本実施例の全体的な外観図が示
されており、前述した図１、図２の機構部は本体カバー
４３内に収納されている。そして、前記プローブカード
ホルダ３５は軸４４を中心として矢印Ｃで示されるよう
に、１８０°反転移動可能であり、図３の実線で示され
るプローブカードホルダ位置においては図１、図２の如
く測定を行うようにプローブカード３６の測定針３７が
複合検査基板３２側に下向きに保持され、一方、鎖線で
示される位置まで反転すると、プローブカード３６の測
定針３７は上方に向けて開いた状態となり、この状態で
各測定針３７の位置補修等を極めて容易に行うことが可
能となる。

【００２９】図３において、前記本体カバー４３にはパ
ソコン４５が内蔵されており、所定のデータ処理が行わ
れ、詳細には図示していないが周知のテスタによって各
測定針３７と電極平板３３との間の接触抵抗が４端子法
により測定され、この測定結果が前記パソコン４５によ
ってデータ処理される。

【００３０】本実施例における検査装置には、更にモニ
タ４６及びパソコンディスプレイ４７が載置されてお
り、モニタ４６によって前記観察装置から出力された画
像情報が画像処理装置によって処理された後に表示され
る。一方、パソコンディスプレイ４７は、前記パソコン
４５によってデータ処理された出力が表示される。これ
らの各データ処理出力は必要に応じてプリンタ４８によ
り印字出力可能である。以上のようにして、本実施例に
よれば、被測定対象となるプローブカード３６をプロー
ブカードホルダ３５に装着し、複合検査基板３２をスラ
イドさせて電極平板３３または透明ガラス平板３４のい
ずれかを用いて測定針３７の高さ測定、接触抵抗測定及
び針先座標パターン測定を順次連続的に行うことが可能
となる。これらの一連の測定手順は、コントロールパネ
ル４９からの指示により、自動または手動指令にて行わ
れ、実施例においては前記複合検査基板３２のスライド
移動は空圧駆動により行われ、一方昇降ユニット３１の
Ｚ方向上下移動そしてＸＹテーブル４１，４２の水平移
動はパルスモータ駆動により行われている。前記コント
ロールパネル４９は実施例においてジョイスティックを
含み、そして前記ＸＹテーブル４１，４２の手動移動を
任意時期に行うことが可能である。

【００３１】以下に、前記昇降ユニット３１、複合検査
基板３２の更に詳細な構造及びプローブカードホルダ３
５の好適な実施例を詳細に説明する。

【００３２】図４には本実施例における昇降ユニット３
１のＺ方向移動機構が示されている。検査装置基台３０
には２枚のＺ受板５０，５１が直立固定されており、こ
のＺ受板５０，５１はＺスライド板５２，５３が上下方
向に移動自在に案内されており、前記Ｚステージ４０に
前記Ｚスライド板５２，５３をしっかりと固定すること
により、検査装置基台３０にはＺステージ４０が上下方
向に移動自在に支持されることが理解される。

【００３３】前述した説明から明らかなように、このＺ
ステージ４０には支柱５４，５５が固定されており、前
記複合検査基板３２がこの支柱５４，５５を介して支持
され、更に前述した光学顕微鏡３８とＣＣＤカメラ３９
を含む観察装置がＸＹステージとともに載置され、これ
らの装置の重量を受けて上下方向にＺステージ４０をス
ムーズに移動させるため、検査装置基台３０とＺステー
ジ４０との間には詳細には図示していないが圧縮スプリ
ングを含む与圧機構が設けられている。

【００３４】前記Ｚステージ４０を上下方向に駆動する
ために、前記検査装置基台３０にはＺパルスモータ５６
が固定されており、そのモータ軸に固定されたプーリ５
７とＺドライブネジ５８の下端に固定されたプーリ５９
との間には駆動ベルト６０が掛けられ、前記Ｚパルスモ
ータ５６の回転によってＺドライブネジ５８を回転駆動
可能としている。このＺドライブネジ５８は検査装置基
台３０に軸受６１にて回転自在に支持されており、一
方、前記Ｚステージ４０にはＺナット６２が固定され、
前記Ｚドライブネジ５８をＺナット６２にネジ結合する
ことによりＺドライブネジ５８の回転にてＺステージ４
０を任意高さに上下動することができる。

【００３５】従って、この実施例によれば図４に示した
Ｚ駆動装置によって、複合検査基板３２をプローブカー
ド３６の測定針３７に向けて押し上げ、このときのＺ方
向高さを前記Ｚパルスモータ５６の駆動パルスによって
知ることができ、実施例においてモータ５６の１送りパ
ルスがＺ方向の１μｍに相当するように設定されてい
る。従って、この昇降ユニット３１によれば１μｍの精
度で複合検査基板３２と測定針３７との接触高さを測定
することが可能となる。また、前記Ｚパルスモータ５６
を高速移動させることにより、複合検査基板３２をプロ
ーブカード３６の測定針３７から迅速に退避させ、ある
いは所定の位置まで高速移動させることが可能である。

【００３６】図５には本実施例における針先観察装置の
ＸＹ駆動機構が示されており、Ｘステージ４１のＸ受板
６３が前述した図４のＺステージ４０上に固定されてお
り、このＸ受板６３にはＸスライド板６４がＸ方向に摺
動自在に支持されている。

【００３７】従って、本発明において、後述するように
針先観察装置は被測定対象であるプローブカード３６の
カードデータに従って、針先を順次追い掛けて自動的に
全ての針先の画像認識を行うことが可能となる。

【００３８】前記Ｘ受板６３にはＸステップモータ６５
が固定されており、その主軸に固定された図示しないＸ
ドライブネジには前記Ｘスライド板６４に固定されたＸ
ナットがネジ結合しており、この結果Ｘステップモータ
６５の回転によってＸスライド板６４を任意位置に移動
させることが可能となる。実施例において、Ｘ方向の移
動はＸステップモータ６５に印加されるパルス数により
知ることができるが、更にこの実施例では、Ｘスライド
板６４に固定されたリニアエンコーダ６６によって正確
なＸ方向位置を検出することができる。

【００３９】同様に、前記Ｘスライド板６４にはＹステ
ージ４２のＹ受板６７が固定されており、このＹ受板６
７にＹスライド板６８がＹ方向にスライド自在に支持さ
れている。そして、Ｙ受板６７に固定されたＹステップ
モータ６９を回転させることにより、そのＹドライブネ
ジ７０が前記Ｙスライド板６８に固定されているＹナッ
ト７１とネジ結合し、Ｙスライド板６８をＹ方向の所定
位置に移動可能である。前記Ｘステージ４１と同様にＹ
ステージ４２にも前記Ｙスライド板６８にリニアエンコ
ーダ７３が固定されており、Ｙ方向の位置を正確に検出
可能である。

【００４０】前記Ｙスライド板６８には図１、図２で示
したように、光学顕微鏡３８及びＣＣＤカメラ３９が固
定され、これによって光学顕微鏡３８の観察位置をプロ
ーブカード３６の各測定針３７の針先に合わせることが
可能であり、自動測定においては複数の測定針３７の各
針先位置に光学顕微鏡３８を連続的に移動させながら、
このときの針先先端形状を前記モニタ４６及びパソコン
ディスプレイ４７によって表示させることができる。

【００４１】本実施例において特徴的なことは、電極平
板３３と透明ガラス平板３４をもった複合検査基板３２
を検査位置２００及び退避位置のいずれかにスライドさ
せ、電極平板３３によって測定針３７の高さ及び接触抵
抗測定を行い、一方、透明ガラス平板３４によって測定
針３７の針先座標パターンを測定できることにある。図
６には、この複合検査基板３２のスライド機構の好適な
実施例が示されている。

【００４２】前記Ｚステージ４０に設けられた支柱５
４，５５にはスライダ受板７４が固定されており、この
スライダ受板７４に設けられたスライドガイド７５上を
複合検査基板３２が装着されるスライドプレート７６が
スライド自在に支持されている。このために、スライド
プレート７６には前記スライドガイド７５の上を摺動す
るガイド駒７７，７８が設けられている。実施例におい
て、スライドプレート７６をＳで示されるストローク分
移動するために、空圧アクチュエータ７９が設けられて
おり、この空圧アクチュエータ７９はシリンダ８０とピ
ストンロッド８１を含み、シリンダ８０がスライド受板
７４に固定され、一方、前記ピストンロッド８１は前記
スライドプレート７６に固定されたブラケット８２に固
定されている。従って、空圧アクチュエータ７９の作動
により、複合検査基板３２を担持したスライドプレート
７６を図示したストロークＳだけ左右に迅速に移動する
ことができ、これによって電極平板３３または透明ガラ
ス平板３４のいずれかを検査位置２００に臨ませること
が可能となる。

【００４３】図７には本実施例におけるプローブカード
ホルダの好適な実施例が詳細に示されている。

【００４４】本実施例において、複合検査基板３２及び
針先観察装置は昇降ユニット３１内に装着されており、
この結果、被測定対象であるプローブカード３６はその
測定針３７を複合検査基板３２の上面に対向するように
検査位置２００で位置決めされなければならない。

【００４５】従って、本実施例においてはプローブカー
ド３６はその測定針３７が下向きとなるように装着さ
れ、本実施例はこのためにプローブカードホルダ３５は
ホルダ枠８３を有し、このホルダ枠８３にマザーボード
８４がクランプ８５，８６によって位置決め固定され、
このマザーボード８４にプローブカード３６が装着さ
れ、測定針３７をその測定位置において下向きに配置す
る。

【００４６】前記ホルダ枠８３は検査装置基台３０に設
けられた回転軸８７にその一端が回動自在に軸支されて
おり、この回転軸８７を中心として反転動作可能であ
る。従って、図７の実線のようにホルダ枠８３を位置決
めすると、プローブカード３６は検査位置に自動的に位
置決めされ、また鎖線の状態でプローブカード３６が反
転し、測定針３７を上方に露出して検査中の測定針の補
修その他を容易に行うことが可能になる。図７の実線で
示した検査位置において、ホルダ枠８３はロック８８に
よってしっかりと位置決めされ、実施例におけるロック
８８は図示していない空圧ポンプからの保持力によって
ホルダ枠８３の検査中の保持を行う。

【００４７】本実施例において、マザーボード８４及び
プローブカード３６を収納したホルダ枠８３はその重量
が大きくなり、前記反転動作を行うときに操作性が悪く
なるという問題があり、本実施例においてはこの操作量
を軽減するために前記ホルダ枠８３の尾部８３ａに設け
られたバネ掛け８９に引張バネ９０を掛け、この引張バ
ネ９０の引張力によってホルダ枠８３の反転操作力を軽
減している。

【００４８】以上の説明から本実施例に用いられるプロ
ーブカード検査装置の好適な実施例の構造が明らかであ
るが、以下にその検査手順を図８，図９，図１０に基づ
いて説明する。

【００４９】図８には測定手順の概略が示されており、
ステップＳ１において、被測定対象であるプローブカー
ドのカードデータが入力される。このデータはプローブ
カード名、製造番号、測定チャンネル数、測定針座標パ
ターン等を含み、コントロールパネル４９のキーボード
あるいはフロッピディスク読取装置等からこれらのデー
タが検査装置に読み込まれる。

【００５０】ステップＳ２は検査装置の初期設定であ
り、オーバドライブ量、逃げ量及び測定ピッチを含む。

【００５１】オーバドライブは複合検査基板３２が測定
針３７に押し当てられる昇降ユニット３１の移動ペネト
レイト量であり、測定針の高さ及び接触抵抗測定におい
ては、ファーストコンタクトからの最大オーバドライブ
量が予め設定され、また、針先座標パターン測定時に
は、測定時のファーストコンタクトからのオーバドライ
ブ量を予め設定する。例えば、このようなオーバドライ
ブ量としては１００μｍ以下程度が選択される。

【００５２】逃げ量は本実施例において複合検査基板３
２を測定針３７から退避させる量であり、電極平板３
３、透明ガラス平板３４のいずれかを測定位置２００に
選択的に移動させるときの各方向退避量を定め、例えば
５００μｍ程度が適当である。更に、測定ピッチは高さ
ばらつきを測定するときの上昇ピッチの設定であり、例
えば１μｍ程度に設定することによって高精度の観察測
定が可能となる。以上のようにして初期設定が完了する
と、被測定対象であるプローブカード３６が正しくプロ
ーブカードホルダ３５に装着され、各測定針３７とテス
タとが電気的に接続された後に、パソコンディスプレイ
４７によるメニュー表示に従い、所定の検査モードがス
テップＳ３にて選択される。本実施例において、検査は
以下の６種類を選択可能である。

【００５３】１．ピン間ショート測定 ２．ピン間リーク測定 ３．ピン高さばらつき測定 ４．ピン先接触抵抗測定 ５．ピン先位置測定 ６．ピン先端径測定 本実施例においてモード選択Ｓ３はこれらの各測定を個
別に選択することも、また連続測定を選択することも可
能であり、個別検査が選択されると、それぞれ前記各測
定に対応したステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８，
Ｓ９の測定が個別に行われ、これらの各測定完了後、測
定値がステップＳ１０〜Ｓ１５によって記録された後、
再び前記ステップＳ３に戻り次の検査モードの選択を待
つ。

【００５４】一方、連続検査モードが選択されると、ス
テップＳ１６で示される連続プログラムに従って、任意
に選択された前記各ステップＳ４〜Ｓ９の個別検査が順
次連続して行われ、予め定められた順序の連続測定が完
了する。

【００５５】図９には前述した高さばらつき測定の詳細
な手順が示され、まず、ステップＳ２０において複合検
査基板３２の電極平板３３を検査位置２００へ移動す
る。この移動は前述したように空圧アクチュエータによ
って迅速に行われ、もちろんこのとき昇降ユニット３１
は下降し、複合検査基板３２と測定針３７とが接触しな
い状態にある。

【００５６】ステップＳ２１において、昇降ユニット３
１は測定針３７とのファーストコンタクトまで上昇し、
各測定針３７とのコンタクトの度に（Ｓ２２）このとき
のＺ座標データが読み取られ（Ｓ２３）、この上昇測定
が予め定められたオーバードライブ量に達するまで繰り
返される（Ｓ２４）。

【００５７】そして、所定のオーバードライブ量Ｚ方向
の上昇が完了すると、この間に各測定針３７のコンタク
ト位置が読み取られ、昇降ユニット３１の上昇が停止す
る（Ｓ２５）。

【００５８】そして、全てのデータ取り込みが完了する
と、再び昇降ユニット３１は下降し、電極平板３３を測
定針３７から退避させる（Ｓ２６）。

【００５９】以上のようにして、測定針３７の高さばら
つきが検査されるが、このような手順中、電極平板３３
と各測定針３７との接触は、テスタによる接触抵抗の測
定により行われており、従って、各測定針の接触抵抗値
自体も図９に示したと同様の手順によって測定可能であ
る。

【００６０】図１０は本発明における第１及び第２の針
先位置測定の手順を示し、ステップＳ３０において空圧
アクチュエータにより複合検査基板３２の透明ガラス平
板３４を検査位置２００に臨ませる。そして、昇降ユニ
ット３１を測定針３７とのファーストコンタクト位置か
ら所定のオーバードライブ量だけ上昇させ、全ての測定
針３７に透明ガラス基板３４を押し当てる（Ｓ３１、Ｓ
３２）。このとき、第１の針先位置測定においては、少
いオーバドライブ量あるいはいずれかの測定針のみが当
接するファーストコンタクト状態で以降の測定が行わ
れ、一方第２の針先位置測定においては所定のオーバド
ライブ量、例えば５０μｍ測定針３７に透明ガラス平板
３４を押し当てた状態で測定が行われる。従って、両測
定結果を各測定針３７毎に同一画面で表示すれば、個別
の測定針３７に対してその滑り量を知ることが可能とな
る。以下に、両針先位置測定における画像認識の手順を
説明する。

【００６１】本発明において特徴的なことは、プローブ
カード３６の複数の測定針３７が配置されているｘｙ座
標と、検査装置側の前記ＸＹ移動座標との間に誤差があ
ることを想定し、この誤差を予め補正して前述した針先
位置測定が行われることである。

【００６２】図１１には、このような誤差の発生が強調
して示されており、測定装置のＸＹテーブル座標はＸＹ
として示され、一方、この針先観察装置のＸＹ移動に対
して被測定対象である測定針３７がブローブカードホル
ダ３５によって斜めに固定され、更に測定針３７自体が
正しい直交パターンに配置されておらず、図示のごとく
蛇行したｘｙ面上に配置されている状態を示す。このよ
うな誤差は避けることができないので、本発明において
は、針先観察装置の移動ＸＹ方向を補正して本測定を行
なうことによってこの誤差を除去している。

【００６３】図１１から明らかなように、測定針３７の
ｘｙ座標は各測定針３７がそれぞれ誤差を有するために
測定針３７群自体の直交座標を定めることが困難である
が、本発明においては、ｘｙの仮想座標を設定すること
により、ＸＹ移動座標をこのｘｙ仮想座標に対して補正
するようにしている。

【００６４】図１０から明らかなように、本発明におけ
る予備測定を行なうために、まずステップＳ３３におい
てジョイステック等を用いて光学顕微鏡３８を所定の測
定針先に合わせる。そして、この初期位置合わせが完了
した後に本発明において特徴的な予備測定がステップＳ
３４で示されるように行われ、図１１においてこの予備
測定は複数の測定針３７から４本の測定針、図において
符号３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄで示される測定針
を基準針として、この基準針位置を針先観察装置によっ
て測定する。

【００６５】前述したように、測定にあたってブローブ
カード３６のカードデータは検査装置に読み込まれてお
り、図１１のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４がこのカードデー
タによって読み込まれた前記基準針３７ａ、３７ｂ、３
７ｃ、３７ｄの位置を表している。従って前記予備測定
によって、各基準針とカードデータによって予想された
位置との差をパソコン４５が直ちに演算することができ
る。この誤差演算は４個の基準針位置中の３位置で形成
される４個の三角形について予備測定によって得られた
三角形と基準座標によって得られる三角形の各辺の角度
差を比較することによって行われ、三辺の角度差の誤差
が１番小さい三角形を基準として考え、その三角形の三
辺の角度の平均をｘｙ座標とＸＹ座標との角度差として
決定する。

【００６６】図１２は前記基準針３７ａ、３７ｂ、３７
ｃ、３７ｄの内３点をとった４個の三角形を示してお
り、（Ａ）は基準針３７ａを直角頂点とした三角形とし
て示され、同様に順次（Ｂ）は基準針３７ｂを、（Ｃ）
は基準針３７ｃを、そして（Ｄ）は基準針３７ｄを直角
頂点とした三角形を示す。

【００６７】図示した実施例において前記平均誤差は採
用された３頂点とこれに対応するＸＹ座標上の予想位置
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４から選ばれた３点とから求めら
れる。

【００６８】この誤差演算は前述したようにパソコン４
５内において高速度で行われ、その４個の三角形の内角
度差の誤差が最小となる三角形、実施例においては図１
２（Ａ）で示される三角形ａｂｄが選ばれる。

【００６９】従って、このｘｙ仮想座標がステップＳ３
５によって設定されると、これに基づいて図１３で示さ
れるようにＸＹテーブルの移動方向は前記設定されたｘ
ｙ仮想座標によってＸ０Ｙ０座標に補正され、各測定針
３７はこの補正されたＸ０Ｙ０座標に従って追従検査が
行われる。すなわち、測定開始が指示されるとスタート
位置の針先画像が画像認識され（Ｓ３６）、この針先画
像が判定基準枠と共に画像表示される（Ｓ３７）。図１
４には本発明に係る針先画像の表示例が示されている。

【００７０】実施例において、モニタ４６は、観察装置
から出力された画像情報をそのまますなわちＣＣＤカメ
ラ３９の画像をそのまま表示しており、一方、ディスプ
レイ４７は図１４に示した前記認識画像をパソコン４５
によって、データ処理した結果として表示している。

【００７１】図１４から明らかなように、本発明によれ
ば、ディスプレイ４７の画面は全ピンのＸＹ方向の配置
を示す表示１３０と、１ピンずつの測定結果を詳細に表
示する詳細表示枠１００とから構成されている。

【００７２】実施例における詳細表示枠１００には、デ
ータ処理された針先画像１０１が表示される針先表示枠
１０２と表示ピンと他ピンとの高さ関係及び接触抵抗判
定が表示される高さ関係表示枠１１０が含まれる。

【００７３】針先表示枠１０２には予めデータ入力され
ている被検査対象であるプローブカード３６のカードデ
ータから求められる表示中の測定針３７に対応するコン
タクト中心ずれ許容値を半径とする円表示１０３、そし
てコンタクト中心ずれ許容値を１００％とした時の警告
レベル枠の円表示１０４が含まれる。また前記針先画像
１０１は画像認識したデータから求めた平均直径をもっ
た仮想的な先端円表示として示されている。

【００７４】また、高さ関係表示枠１１０には、前述し
たように表示中のピンと他のピンとの高さ関係を示す棒
グラフ１１１が表示され、更に、接触抵抗値が予め設定
してあった基準値以下になると棒グラフの色が変わるよ
うになっている。

【００７５】従って、図１４に示した詳細表示枠１００
上の先端画像１０１の位置・大きさ、棒グラフ１１１の
長さ・色によって検査している測定針３７の良否を画面
上で容易に判定することが可能となる。

【００７６】更に、本実施例によれば、詳細表示枠中に
は付加的な以下の表示がおこなわれている。表示１２０
は、測定結果の詳細を表示中のピン番号を示し、図にお
いてスタート位置に選択された１番ピンの表示であるこ
とが理解される。また、表示１２１は表示中のピンの先
端径を示す。表示１２２は基準座標位置からのずれ量を
Ｘ及びＹ軸のずれ量として示している。表示１２３は基
準座標位置から針先中心までの距離を示す。また、表示
１２４は針先位置を測定した時に表示ピンと透明ガラス
平板３４とが押し当てられていたオーバドライブ量を示
している。表示１２５は高さ関係表示枠中の棒グラフの
色変化位置を示す。更に、ディスプレイ４７の画面上に
は、更に付加的な以下の表示が行われている。

【００７７】前述の全ピンのＸＹ方向の配置を示す１３
０は、それぞれの測定データに基づいて判定した結果に
より色別表示されており、現在表示中のピン位置が更に
表示１３１として示され、図においては１番ピンの測定
結果が表示されていることがこの周囲ピンパターンから
迅速に読み取ることができ、実施例においては、表示中
のピン位置表示１３１として枠付きで表示している。表
示１３２は全ピン数に対する不良ピン数を示しており、
図においては１番ピンが不良であることから全ピン３２
本中の１本が不良であることを意味している。

【００７８】従って、このようなディスプレイ４７によ
り、検査者は測定針３７の良否判定を視覚的及び数字デ
ータとして認識することが可能となる。

【００７９】次に、ステップＳ３８においては、ＸＹス
テージ４２、４２がカードデータによって予め定められ
たピン間距離だけ前記補正されたＸ０Ｙ０座標上を順次
ステップ状に移動し、各測定針３７に対して画像認識を
行う。

【００８０】そして、全針の測定が完了すると（Ｓ３
９）装置を停止させ（Ｓ４０）、また、測定完了後に複
合検査基板３２をプローブカード３６から退避させる
（Ｓ４１）。

【００８１】以上のようにして針先位置が測定され、プ
ローブカード３６の測定針３７が所定の座標パターンで
組み立てられているかの検査が完了する。

【００８２】以上のようにして本実施例によれば、針先
座標パターンの測定を連続的に行うことができ、極めて
短時間に正確な測定が可能となる利点がある。

【００８３】更に、本実施例によれば、前記ステップＳ
３６によって行われた測定結果は適当なメモリ例えばフ
ロッピディスクなどに記憶され、この測定結果は任意に
読み出されて前述した図１４に示したディスプレイ４７
にて各測定針ごとに観察可能である。

【００８４】以上のようにして本発明によれば、所定の
オーバドライブ量において各測定針３７の針先画像が取
り込まれる。

【００８５】そして、本実施例においては、非接触状態
を含む少いオーバドライブ量と所定の多いオーバドライ
ブ量で測定針３７を透明ガラス平板３４に押し付けた異
なる２状態にてそれぞれ第１及び第２の針先位置測定を
前述した如く行い、この両検出された針先位置データか
ら各測定針３７のオーバドライブ量の変化による針先位
置の変化（滑り）を検査することができる。

【００８６】図１５は本発明における滑り検査の手順を
示す。

【００８７】ステップＳ５０は少いオーバドライブ量で
透明ガラス平板３４を測定針３７に押し付けるＺステー
ジ位置決め工程を示し、この少いオーバドライブ量は全
ての測定針３７に対してわずかな押し付けを与えた場
合、あるいは所定の、例えばファーストコンタクト測定
針のみが透明ガラス平板３４に押し付けられている状態
を含む。

【００８８】このようにして、少いオーバドライブ量、
すなわちほとんど測定針３７に対してペネトレイトが行
われない状態で、ステップＳ５１にて第１の針先位置測
定が行われる。この第１の針先位置測定は前述した図１
０の手順にて行われるので、その詳細な説明は省略す
る。

【００８９】以上のようにして、少いオーバドライブ量
で全ての測定針３７に対して針先位置が測定されると、
これらの第１データはメモリに記憶され（Ｓ５２）、任
意位置にてこの第１データが読み出し可能な状態とな
る。

【００９０】次に、ステップＳ５３で示されるように、
透明ガラス平板３４は更に所定量、例えば５０μｍだけ
上昇されて測定針３７の全てに対してペネトレイト量を
与える多いオーバドライブ量の状態が得られる。この多
いオーバドライブ量は、実質的に被測定対象であるプロ
ーブカード３６にてＩＣウェハを検査するときの電極パ
ッドへの押し付け状態を想定している。

【００９１】このようにして、多いオーバドライブ量の
押し付けが完了すると、第２の針先位置測定が行われる
（Ｓ５４）。この測定も前述した図１０に示す手順と同
様であるので詳細な説明を省略する。

【００９２】前記第２の針先位置測定結果は、第２デー
タとして記憶され（Ｓ５５）、前記第１データとこの第
２データの両者を必要な測定針３７毎に読み出して、所
望の判定基準枠とともに滑り表示する（Ｓ５６）。

【００９３】図１６には、このような滑り表示の一例が
示されており、前述した図１４の判定基準枠及びその他
の表示とほぼ同様であり、同一の表示には同一符号を付
して説明を省略している。

【００９４】しかしながら、図１６の滑り表示において
は、前記第１及び第２の針先位置測定により得られた第
１及び第２のデータが同時に表示されており、すなわち
符号１０１ａは少いオーバドライブ量での測定結果を示
し、一方表示１０１ｂは多いオーバドライブ量での測定
結果を示す。

【００９５】また、この場合の針先表示枠１０２は表示
中の測定針３７に対応するコンタクトエリア許容値を示
しており、コンタクトエリア許容値を１００％とした時
の警告レベル枠が枠表示１０５として表示されている。

【００９６】従って、図１６のような検査結果の表示に
よれば、透明ガラス平板３４に対して測定針３７を押し
付けたときの各測定針３７の滑りを明確に知ることが可
能となる。特に、図１６から測定針３７の滑り時におけ
る滑りの方向及び滑り量を視覚的に極めて明瞭に理解
し、これによって実際のＩＣパッド測定に供されたとき
のプローブカード３６の良否を正確に判定することがで
きる。

【００９７】図１６における表示１２６は少ないオーバ
ドライブ量での針先のずれ量を、表示１２７は多いオー
バドライブ量がかけられたときの針先のずれ量をそれぞ
れＸ及びＹ軸のずれ量として表示しており、更に、表示
１２８には実際の滑りの量が表示されており、数値的に
把握することが可能である。

【００９８】また、本発明によれば計測中において測定
針の組み立てが妥当でない場合には、任意に不良測定針
の補修を行うことができ、この補修状態も同時に検査す
ることが可能である。

【００９９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プローブカードの複数の測定針の針先を順次連続的に自
動追従方式によって画像認識し、このときに、検査装置
側のＸＹテーブルの移動座標であるＸＹ座標と測定針の
パターン座標であるｘｙ座標との誤差を予め補正して本
測定を行なうので、極めて正確な針先位置座標で検査す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプローブカード検査方法が適用さ
れた装置の好適な実施例を示す概略的な構造図である。

【図２】図１における方向から見た側面図である。

【図３】本実施例を検査装置として組み立てた時の全体
外観図である。

【図４】本実施例の昇降ユニットのＺ方向移動機構の詳
細な構造を示す要部断面図である。

【図５】本実施例における昇降ユニットに担持された針
先観察装置のＸＹ移動装置の要部断面図である。

【図６】本実施例における複合検査基板のスライド機構
を示す要部正面図である。

【図７】本実施例におけるプローブカードホルダの好適
な実施例を示す要部正面図である。

【図８】本実施例における検査手順の概略を示す説明図
である。

【図９】本実施例における高さばらつき測定手順を示す
フローチャートである。

【図１０】本発明における第１及び第２の針先位置測定
手順を示すフローチャートである。

【図１１】本発明における針先観察装置の移動座標ＸＹ
と、測定針３７のパターン座標ｘｙとの誤差を示す説明
図である。

【図１２】本発明におけるｘｙ仮想座標を求める方法を
示す説明図である。

【図１３】本発明においてｘｙ仮想座標にＸＹ座標を対
応させてＸ０Ｙ０座標に変換する状態を示す説明図であ
る。

【図１４】本実施例における針先画像の表示例を示す説
明図である。

【図１５】本実施例における針先滑り状態のデータ測定
及び表示手順を示すフローチャートである。

【図１６】本実施例における針先滑り状態表示説明図で
ある。

【図１７】従来におけるプローブカード検査装置の概略
的構造を示す説明図である。

【符号の説明】

３０ 検査装置基台 ３１ 昇降ユニット ３２ 複合検査基板 ３３ 電極平板 ３４ 透明ガラス平板 ３５ プローブカードホルダ ３６ プローブカード ３７ 測定針 ４１ Ｘテーブル ４２ Ｙテーブル ８４ マザーボード １００ 詳細表示枠 １０１ １０１ａ，１０１ｂ 針先先端画像表示 ２００ 検査位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柿本 篤宏 東京都板橋区板橋１丁目10番14号 株式 会社東京カソード研究所内 (72)発明者 橋本 力 東京都板橋区板橋１丁目10番14号 株式 会社東京カソード研究所内 (72)発明者 太田 禎親 東京都板橋区板橋１丁目10番14号 株式 会社東京カソード研究所内 (56)参考文献 特開 平３−142848（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−310129（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−108737（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/26 G01R 1/06 - 1/073 H01L 21/66

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プローブカードに設けられている複数の
   測定針のｘｙ針先位置座標をＸＹテーブルにて移動可能
   な針先観察装置により順次各測定針を追掛けて検査する
   プローブカードの針先位置検査方法において、 複数の測定針から測定針配置の４隅近傍にある４本の測
   定針を基準針として選んでＸＹテーブル座標上で基準針
   位置を測定する予備測定工程と、４個の基準針位置中の
   ３位置で形成される４個の三角形とプローブカードのカ
   ードデータから読み込まれた４個の基準針のＸＹ座標上
   の予想位置中の３位置で形成される４個の三角形を各々
   の三角形の各辺の平均角度誤差を比較しこの値が最小と
   なる三角形で規定されるｘｙ座標をｘｙ仮想座標として
   設定するｘｙ仮想座標設定工程と、 前記ｘｙ仮想座標に沿ってＸＹテーブルの移動方向をＸ
   ０Ｙ０座標に補正して各測定針の追従検査を行なう本測
   定工程と、 を含むプローブカードの針先位置検査方法。