JP3222412B2

JP3222412B2 - プローブカード検査方法

Info

Publication number: JP3222412B2
Application number: JP28950997A
Authority: JP
Inventors: 守加藤; 修竹内
Original assignee: 株式会社東京カソード研究所
Priority date: 1997-10-22
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 2001-10-29
Anticipated expiration: 2017-10-22
Also published as: JPH11125647A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプローブカード検査
方法、特にプローブカードに設けられている複数の導電
測定針のショート及びリークを高精度で迅速に検査する
ことの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
カードはプ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
いはショートあるいはリーク検査を行うことができない
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１８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針先の接触抵抗が検査
可能である。

【０００８】図１８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針先接
触抵抗は検査可能であるものの、各測定針１４が実際に
被測定物と接触した状態すなわち針先が変形した状態で
の各測定針のショートあるいはリーク検査ができないと
いう問題があった。

【００１１】特に、プローブカードの測定針が多数本で
ある場合、このような全ての測定針を迅速にかつ連続的
に高精度でショート、リーク検査し、プローブカードの
良否を簡単に判定することが困難であるという問題があ
った。

【００１２】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、検査されるプローブカードの各
測定針に対してショート及びリーク検査を簡単に行うこ
とができる改良されたプローブカード検査方法を提供す
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、本発明は、まず検査されるプローブカードのカード
データを読み込み記憶し、次に前記プローブカードの測
定針に絶縁平板を所定のオーバドライブ量で押し付け、
前記カードデータに従ってショート及びリーク検査が行
われる。

【００１４】

【作用】従って、本発明によれば、検査されるプローブ
カードの測定針を実際の測定時と同様のペネトレイト状
態に置いてショート及びリーク検査を行うことが可能と
なる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施形態を説明する。

【００１６】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形態がその内部の主
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。この実施形態装置
によれば、本発明において特徴的なショート・リーク検
査ばかりでなく測定針の高さばらつき及び針先滑りの検
査も行なうことができる。

【００１７】検査装置基台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水
平方向に移動するための移動機構が収納されている。

【００１８】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
施形態において、この複合検査基板３２は電極平板３３
と絶縁平板実施形態においては透明ガラス平板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。

【００１９】本実施形態において、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。

【００２０】図２において、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。実施形態において、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。

【００２１】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。

【００２２】本実施形態において、前記昇降ユニット３
１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
施形態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。

【００２３】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とともに移動し、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３
８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。

【００２４】以上のようにして、前記昇降ユニット３１
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３
２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３３
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ステージ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。

【００２５】図３には、本実施形態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。

【００２６】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。

【００２７】本実施形態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、本実施形
態によれば、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、実施形態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ステージ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は実施形態においてジョイステ
ィックを含み、そして前記ＸＹステージ４１，４２の手
動移動を任意時期に行うことが可能である。

【００２８】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の好適な実施形態を詳細に説明する。

【００２９】図４には本実施形態における昇降ユニット
３１のＺ方向移動機構が示されている。検査装置基台３
０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。

【００３０】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。

【００３１】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。従って、この
実施形態によれば図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、実施形
態においてＺパルスモータ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。

【００３２】図５には本実施形態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。

【００３３】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。

【００３４】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。実施形態において、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、更にこの実施形態では、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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】本実施形態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３
２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のショート及びリーク検査そして針先座標パタ
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形態が示されてい
る。

【００３８】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。実施形態にお
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。

【００３９】図７には本実施形態におけるプローブカー
ドホルダの好適な実施形態が詳細に示されている。

【００４０】本実施形態において、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。

【００４１】従って、本実施形態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、本実施形態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。

【００４２】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、実施形態におけるロッ
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。

【００４３】本実施形態において、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、本実施形態においてはこの操
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。

【００４４】以上の説明から本実施形態に用いられるプ
ローブカード検査装置の好適な実施形態の構造が明らか
であるが、以下にその検査手順を図８，図９，図１０、
図１１，図１２，図１３，及び図１４に基づいて説明す
る。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】逃げ量は本実施形態において複合検査基板
３２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。本実施形態において、検
査は以下の６種類を選択可能である。

【００４９】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形態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，Ｓ
８，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。

【００５０】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。

【００５１】本発明において特徴的なことは、ピン間
（測定針）ショート測定とピン間リーク測定を、プロー
ブカード３６の各測定針３７が被測定物と接触している
状態と同様のペネトレイト状態で行うことができること
である。すなわち、ピン間ショート測定及びピン間リー
ク測定を行うために、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ドライブ量だ
け上昇させ、全ての測定針３７に透明ガラス平板３４を
押し当てる。このときの所定のオーバドライブ量は、例
えば５０μｍ測定針３７に透明ガラス平板３４を押し当
てた状態が好適である。

【００５２】図９には、ショート候補ピンの測定状態が
示され、各測定針３７はマザーボード８４及びケーブル
３０１を介してテスター３０２に接続されている。図９
において、まずショートしている可能性のある測定針３
７のサーチが行われ、定電流発生源３０３からいずれか
の測定針３７に定電流が供給される。各測定針３７は２
本の信号線Ａ，Ｂを有しており、前記定電流発生源３０
３は一方の信号線Ａに接続されている。そして、他方の
信号線Ｂはオペアンプ３０４の一方の入力に供給され、
またオペアンプ３０４の他方の入力はその他の測定針３
７の一方の信号線Ｃ₁〜Ｃ_nに共通接続されている。そし
て、その他の測定針３７の他方の信号線Ｄ₁〜Ｄ_nは共通
接続されて定電流発生源３０３の他方の端子に接続され
ている。前記オペアンプ３０４の出力は１６ビットＡＤ
変換器３０５に接続されており、この結果端子Ｂ−Ｃ間
に発生する電圧をデジタル出力として測定することがで
きる。

【００５３】したがって、プローブカード３６の全ての
測定針３７が透明ガラス平板３４に接触して所定のオー
バドライブ量だけペネトレイトした状態で各測定針３７
が順次その他の測定針とショートしているか否かの判定
が自動的に行われる。

【００５４】図９のピン間ショート測定によってショー
ト候補の測定針が発見されると、図１０のように、候補
ピン間の抵抗が測定される。図１０はこのピン間測定状
態を示し、図９によって候補ピンが発見された後、この
候補ピン間でのピン間抵抗が定電流発生源３０３を両測
定針の端子Ａ−Ｄ間に接続し、このときの両端子Ｂ−Ｃ
間電圧を測定する。本実施形態においては、両ピン間の
抵抗値が２５０Ω以下である時にショートと判定する。

【００５５】次にプローブカード３６の各測定針３７が
透明ガラス平板３４に所定量のオーバドライブでアネト
レイトされている状態で、リーク検査が行われる。図１
１はこのリーク検査の状態を示し、いずれかの測定針３
７がリークしているか否かを全ての測定針３７に対して
行い、この時定電圧発生源３１０の定電圧が図９のショ
ート検査と同様にいずれかの測定針とその他の測定針の
共通端子との間に印加される。測定対象となっている測
定針とその他のいずれかの測定針間にリークが発生して
いる場合には、オペアンプ３１１に電流が流れ、これを
センシング回路３１２で検出し、シャント抵抗を有する
電流計３１３がこの時の電流を測定し１６ビットＡＤ変
換器３１４からリークの有無が検出される。

【００５６】そして、このリーク候補ピンが発見された
後、図１２に示されるように、候補ピン間の電流値が測
定され、この時の電流値により各測定針毎にリーク電流
の良否が判定される。

【００５７】以上のように、本発明によれば、プローブ
カード３６の全ての測定針３７が実際の測定物と接触し
たと同様の状態で、ショート検査及びリーク検査が行わ
れ、測定針３７の間隔が狭くなった状態でも実際の測定
とほぼ同様の状態にてプローブカードの検査ができるこ
ととなる。

【００５８】図１３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。

【００５９】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）。

【００６０】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）。

【００６１】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）。

【００６２】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１３に示したと同様の手順によって測定可能で
ある。

【００６３】図１４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。

【００６４】ステップＳ３３においてジョイステック等
を用い、光学顕微鏡３８を所定の測定針先に合わせる。
この状態で、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（Ｓ３４）、この針先画像が判定
基準枠と共に画像表示される（Ｓ３５）。

【００６５】図１５には本発明に係る針先画像の表示例
が示されている。

【００６６】実施形態において、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１１に示した前記認識画像をパソコン４
５によって、データ処理した結果として表示している。

【００６７】図１５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。

【００６８】実施形態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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】従って、図１５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。

【００７２】更に、本実施形態によれば、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１０
２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。

【００７３】前述の全ピンのＸＹ方向の配置を示す表示
１３０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、実施形態においては、
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。

【００７４】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。

【００７５】次に、ステップＳ３６においては、ＸＹス
テージ４１、４２がカードデータによって予め定められ
たピン間距離だけ順次ステップ状に移動し、各測定針３
７に対して画像認識を行う。

【００７６】そして、全針の測定が完了すると（Ｓ３
７）装置を停止させ（Ｓ３８）、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
（Ｓ３９）。

【００７７】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。

【００７８】以上のようにして本実施形態によれば、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。

【００７９】更に、本発明によれば、前記ステップＳ３
４によって行われた画像認識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１５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。

【００８０】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。

【００８１】そして、本発明においては、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。

【００８２】図１６は本発明における滑り検査の手順を
示す。

【００８３】ステップＳ４０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
針のみが平板３４に押し付けられている状態を含む。

【００８４】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Ｓ４１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
４の手順にて行われるので、その詳細な説明は省略す
る。

【００８５】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データはメモリ等に記憶され（Ｓ４２）、
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。

【００８６】次に、ステップＳ４３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。

【００８７】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
（Ｓ４４）。この測定も前述した図１４に示す手順と同
様であるので詳細な説明を省略する。

【００８８】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（Ｓ４５）、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（Ｓ４６）。

【００８９】図１７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１５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。

【００９０】しかしながら、図１７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。

【００９１】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。

【００９２】従って、図１７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１７から測定針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。

【００９３】図１７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。

【００９４】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。

【００９５】

【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ショート及びリーク検
査を実際の測定状態と同様の針変形状態で迅速にかつ高
精度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形態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】本実施形態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】本実施形態の昇降ユニットの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】本実施形態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】本実施形態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】本実施形態におけるプローブカードホルダの
好適な実施形態を示す要部正面図である。

【図８】本実施形態における検査手順の概略を示す説
明図である。

【図９】本実施形態におけるショート候補ピンの抽出
状態を示す検査接続回路図である。

【図１０】図９において発見されたショート候補ピン
の各針間の抵抗値を測定する検査接続回路図である。

【図１１】本実施形態におけるリーク検査を行う時の
検査接続回路図である。

【図１２】図１１において求められたリーク候補ピン
の電流測定状態を示す検査接続回路図である。

【図１３】本実施形態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１４】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１５】本発明における針先画像の表示例を示す説
明図である。

【図１６】本発明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１７】本発明における滑り表示の説明図である。

【図１８】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、３
５プローブカードホルダ、３６プローブカード、３
７測定針、２００検査位置、３０３定電流発生
源、３１０定電圧発生源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/66 Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｋ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/28 G01R 1/06 - 1/073 H01L 21/66

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】検査されるプローブカードのカードデー
タを記憶する工程と、前記プローブカードの測定針に絶縁平板を所定のオーバ
ドライブ量で押し付け、所定の測定針間に定電流を流して測定針間の電圧を測定
することにより測定針のショートを検査するショート検
査工程と、を含むプローブカード検査方法。
【請求項２】検査されるプローブカードのカードデー
タを記憶する工程と、前記プローブカードの測定針に絶縁平板を所定のオーバ
ドライブ量で押し付け、所定の測定針間に定電圧を印加して測定針間の電流を測
定することにより測定針のリークを検査するリーク検査
工程と、を含むプローブカード検査方法。