JP3223181B2

JP3223181B2 - プローブ装置

Info

Publication number: JP3223181B2
Application number: JP17935599A
Authority: JP
Inventors: 勝房古橋; 憲栄山口; 幸廣平井
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2001-10-29
Anticipated expiration: 2016-10-29
Also published as: JP2000035465A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プローブ針と被測定
基板の電極とのアライメント（位置合わせ）が正確にで
きるプローブ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プローバで液晶基板を測定するときに
は、プローバのプローブ針と液晶基板の電極とを正しく
接触させる必要があり、そのために、液晶基板の位置を
正確にアライメントすることが必要である。従来の一般
的なアライメント方法によれば、プローブ針の先端を顕
微鏡で観察しながら、プローブ針と液晶基板の電極との
実際の接触状態を確認しながら液晶基板をアライメント
していた。このようなアライメント方法は、プローブ針
の先端を直接観察できるような形状のプローブ針、例え
ば片持ち式のプローブ針、を用いたときに可能である。
これに対して、ポゴピンタイプのプローブ針は、プロー
ブ針の先端から根元に向かって、液晶基板に垂直に直線
状に延びているために、プローブ針の先端を上方から直
接観察することが不可能となる。もし、これを直接観察
しようとすれば、４５°反射ミラーを用いるなどして、
観察の困難さを伴う。このように直接観察が不可能ある
いは困難な場合は、次のような代替手段をとることが考
えられる。すなわち、プローブ針を支持するフレームの
側に原点マークを設けるとともに、液晶基板側にもアラ
イメントマークを設けて、プローブ針と液晶基板の電極
とを直接位置合わせする代わりに、原点マークとアライ
メントマークとの位置合わせをすることで、液晶基板の
アライメントを実施できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】原点マークとアライメ
ントマークを用いて、プローバと液晶基板とをアライメ
ントする場合には、次のような問題がある。原点マーク
とアライメントマークを顕微鏡等の観察装置で見通す場
合、原点マークと、液晶基板に形成されたアライメント
マークは、光軸方向に所定距離だけ離れている。この状
態で液晶基板の位置調整をしてから、この液晶基板をプ
ローブ針に向かって上昇させて液晶基板の電極をプロー
ブ針に接触させることになる。しかし、観察装置の光軸
方向と、液晶基板の上昇方向とがわずかにずれている
と、液晶基板が上昇したときには、原点マークとアライ
メントマークの一致状態とがずれてしまうことになる。

【０００４】ところで、特開昭６３−２０４１５３号公
報には、まず、カメラの焦点をアライメント平面に合わ
せた状態でウェーハのアライメントを実施し、その後
に、ウェーハをＺ方向に移動させてからカメラの焦点を
プローブ針の先端に合わせてウェーハの電極とプローブ
針との接触状態を観察しながらウェーハの位置調整をす
る技術が開示されている。この公知技術は、カメラの焦
点を切り換えて被測定基板のアライメントをするという
点で、本発明に一番近いものである。しかしながら、こ
の公知技術は、プローブ針とウェーハの電極との接触部
分をカメラで直接観察することが前提となっており、こ
のような直接観察ができないようなプローバに対するア
ライメントには適用できない。また、この公知技術は、
カメラの光軸方向と被測定基板のＺ移動方向とがずれて
いる場合にプローブ針の先端を直接観察することなく被
測定基板のアライメントを正確に実施できるようにもな
っていない。

【０００５】この発明は、上述の問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は、プローブ針を支持
するフレーム側の原点マークと被測定基板側のアライメ
ントマークとを用いて、プローブ針の先端を直接観察す
ることなく、プローブ針と被測定基板の電極とを正確に
アライメントできるようにしたプローブ装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のプローブ装置
は、複数のプローブ針と、前記複数のプローブ針の先端
が形成するコンタクト平面内においてプローブ針に対し
て所定位置に位置決め可能な原点マークと、前記原点マ
ークを前記所定位置とこの所定位置から離れた退避位置
との間で移動させる移動手段とを備えている。このプロ
ーブ装置を用いてアライメントするには、次のような第
１段階から第６段階までを実施することになる。（イ）複数のプローブ針の先端が形成するコンタクト平
面内において、原点マークをプローブ針に対して所定位
置に位置決めする第１段階。（ロ）コンタクト平面に垂直な方向から前記原点マーク
をカメラで観察して観察画像中の原点マークの座標位置
を記憶する第２段階。（ハ）前記コンタクト平面に平行でコンタクト平面から
離れた位置にあるアライメント平面内に被測定基板を持
ってきて、被測定基板のアライメントマークを前記カメ
ラで観察して、観察画像中のアライメントマークが前記
原点マークの座標位置と一致するように、アライメント
平面に平行な平面内で被測定基板の位置を調整する第３
段階。（ニ）前記原点マークを前記所定位置から退避させた状
態で、被測定基板をアライメント平面に垂直な方向に移
動して前記コンタクト平面内に持ってきて、被測定基板
のアライメントマークを前記カメラで観察して、観察画
像中のアライメントマークの座標位置と、記憶した前記
原点マークの座標位置とのずれ量を計算し、このずれ量
を記憶する第４段階。（ホ）被測定基板をアライメント平面に垂直な方向に移
動して再び前記アライメント平面内に持ってきて、被測
定基板のアライメントマークを前記カメラで観察して、
記憶した前記原点マークの座標位置から前記ずれ量を引
き算した補正座標位置に観察画像中の前記アライメント
マークが来るように、アライメント平面に平行な平面内
で被測定基板の位置を再調整する第５段階。（ヘ）被測定基板をアライメント平面に垂直な方向に移
動して前記コンタクト平面内に持ってきて、被測定基板
の電極をプローブ針に接触させる第６段階。

【０００７】上述の第１段階では、原点マークをプロー
ブ針に対して所定位置に位置決めしているが、この所定
位置とは、プローブ針の先端位置との相対位置関係があ
らかじめ定められた位置のことを指す。この所定位置に
ある原点マークとプローブ針の先端との相対位置関係
は、被測定基板のアライメントマークと電極との相対位
置関係と全く同じになっている。これにより、原点マー
クとアライメントマークとを一致させることで、プロー
ブ針の先端と被測定基板の電極とが接触するようにな
る。

【０００８】原点マークとアライメントマークは、カメ
ラの画像中において、画像処理によりその座標位置を認
識することができ、これにより、人間の目視による観察
が不要になって、アライメントの自動化が可能となる。

【０００９】上述の第１段階では原点マークがコンタク
ト平面内にあり、また、第４段階と第６段階では被測定
基板のアライメントマークがコンタクト平面内にある
が、このコンタクト平面とは、複数のプローブ針の先端
が形成する平面を指し、このコンタクト平面内におい
て、被測定基板の電極がプローブ針と接触する。ところ
で、被測定基板の電極をプローブ針に接触させるとき
は、プローブ針に接触した瞬間から、さらに被測定基板
をプローブ針に押し付ける動作、すなわちオーバードラ
イブ動作を実施するのが一般的である。したがって、本
発明においてコンタクト平面というときは、プローブ針
の先端が自由状態にあるときのプローブ針の先端が形成
する平面はもちろんのこと、被測定基板がプローブ針に
押し付けられてオーバードライブされた状態にあるとき
のプローブ針の先端が形成する平面をも包含するものと
理解すべきである。オーバードライブ量が６００μｍ程
度あると仮定すると、コンタクト平面の高さ位置は、６
００μｍ程度の高さ範囲を包含するものである。

【００１０】上述の第４段階で原点マークを所定位置か
ら退避させておく理由は次の通りである。この原点マー
クを所定位置のままの状態にしておくと、被測定基板が
コンタクト平面に来たときに、原点マークを形成したガ
ラス板と、アライメントマークを形成した被測定基板と
が衝突することになり、不都合である。原点マークの退
避位置は、コンタクト平面から離すことに限らず、コン
タクト平面内において所定位置から遠ざけてもよい。な
お、原点マークは第４段階のときに所定位置から退避し
た状態にあればよいので、第２段階が終了してから第４
段階が開始するまでの任意の時点で原点マークの退避動
作を実施すればよい。

【００１１】上述の第６段階を終了すると、正確にアラ
イメントされた被測定基板の電極がプローブ針に接触し
た状態になる。この状態で、被測定基板の検査を実施す
ることができる。

【００１２】上述のアライメント方法を実施するには、
二重焦点カメラを用いるのが適しており、これにより、
アライメント平面とコンタクト平面とに選択的に焦点を
合わせることが容易に実施できる。

【００１３】この発明は、ポゴピンタイプのプローブ針
で液晶基板を検査するようなプローブ装置に適している
が、これに限定されるものではなく、ウェーハ基板など
の他の被測定基板を測定するプローブ装置にも適用で
き、また、片持ち式などの他の形式のプローブ針にも適
用できる。

【００１４】上述の第１段階から第６段階までの手順
は、同一種類の被測定基板を連続して検査する場合に
は、１枚目の被測定基板だけ実施すればよい。２枚目以
降の被測定基板については、ずれ量を基にした補正座標
位置がすでに求まっているので、この補正座標位置を用
いて第５段階と第６段階だけを実施すれば足りる。

【００１５】被測定基板をアライメントするには、被測
定基板を含む平面内において被測定基板を２次元的に並
進移動（ＸＹ移動）させるだけでは一般的には不十分で
あり、この平面内で被測定基板を回転（θ回転）させる
必要がある。そこで、このθ回転の位置調整を可能にす
るために、被測定基板の２か所において、それぞれ、原
点マークとアライメントマークによる位置合わせをする
必要がある。そのために、原点マークとアライメントマ
ークと二重焦点カメラはそれぞれ２個ずつ設けるのが好
ましい。

【００１６】上述の説明では、被測定基板におけるアラ
イメントマークと電極との相対位置関係と、原点マーク
とプローブ針との相対位置関係とが同じになっているこ
とが前提である。これらの相対位置関係が異なっている
場合には、アライメントマークを原点マーク座標位置に
合わせる代わりに、原点マークと所定の位置関係にある
目標座標位置にアライメントマークを合わせればよい。
この目標座標位置は、上述の２種類の相対位置関係のず
れを実測することで求めることができる。このようにア
ライメントマークを目標座標位置に合わせることで、被
測定基板の電極はプローブ針に正しく接触することにな
る。

【００１７】なお、以下の説明では、被測定基板をアラ
イメント平面に垂直な方向に移動させることをＺ移動と
呼び、その方向をＺ移動方向と呼ぶことにする。

【００１８】この発明のプローブ装置を用いたアライメ
ント方法では、カメラを用いて原点マークとアライメン
トマークとを見通して両者を一致させる場合に、仮想的
に原点マークとアライメントマークとを同一のコンタク
ト平面内に持ってきて位置合わせをしている。実際に
は、まず、原点マークをコンタクト平面内に置いて、カ
メラの観察画像中でその座標位置を観察し、一方で、ア
ライメントマークをアライメント平面内に置いて、カメ
ラの観察画像中でその座標位置が原点マーク座標位置と
同じになるように、被測定基板を位置調整する。これ
で、カメラで見通した場合の原点マークとアライメント
マークが同じ位置に来る。もし、カメラの光軸方向と、
被測定基板のＺ移動方向とが完全に一致していれば、被
測定基板をＺ移動してアライメント平面からコンタクト
平面に持ってきても、原点マークの元の座標位置（この
とき原点マークは被測定基板に衝突しないように退避し
ている。）にアライメントマークが来ることになり、被
測定基板の電極はプローブ針に正しく接触する。

【００１９】しかし、カメラの光軸方向と被測定基板の
Ｚ移動方向とがずれていると、被測定基板をコンタクト
平面に持ってきたときに、アライメントマークの位置は
原点マークの元の座標位置からずれることになる。原点
マークの元の座標位置は記憶されているから、コンタク
ト平面内にあるアライメントマークの座標位置をカメラ
で観察すれば、原点マークの元の座標位置からのずれ量
を求めることができる。このずれ量を記憶しておいて、
再び被測定基板をアライメント平面に戻してから、原点
マークの元の座標位置から上述のずれ量を引き算した補
正座標位置にアライメントマークが来るように、被測定
基板を位置調整すれば、アライメントが完了する。すな
わち、このように位置調整した被測定基板をもう一度コ
ンタクト平面までＺ移動すれば、原点マークの元の座標
位置と同じ位置にアライメントマークが来ることにな
り、このとき、被測定基板の電極はプローブ針に正確に
接触する。同一種類の被測定基板を連続して検査する場
合には、２枚目以降の被測定基板については、アライメ
ント平面内にある被測定基板のアライメントマークが、
記憶済みの補正座標位置に来るように、被測定基板を位
置調整すれば足りる。

【００２０】

【実施例】図１の（Ａ）は、この発明の一実施例のプロ
ーブ装置を備えるプローバを示す平面図であり、（Ｂ）
は（Ａ）のＢ−Ｂ線で切断した拡大断面図である。この
プローバは、液晶基板を電気的に検査するためのもので
ある。ここでいう液晶基板とは、電気回路が形成された
ガラス基板の間に液晶が封入されていて、この液晶が点
灯表示可能な状態のものを指す。

【００２１】図１の（Ａ）において、プローバのフレー
ム１０には、複数のプローブブロック１２が固定されて
いて、このプローブブロック１２には多数のプローブ針
が設けられている。これらのプローブ針は液晶基板の電
極ピッチに合わせて配列されている。フレーム１０に
は、２台の二重焦点カメラ１４が固定されていて、この
カメラ１４は、液晶基板とプローブ針との間のアライメ
ントを行うときに用いられる。

【００２２】図１の（Ｂ）において、フレーム１０の下
方には、液晶基板１６を真空吸着して保持するチャック
１８があり、このチャック１８は測定ステージ２０に載
っている。測定ステージ２０は、θステージ２２とＺス
テージ２４とＸＹステージ２６とからなっている。フレ
ーム１０には、原点マークを付けた透明なガラス板２８
が２か所に設置されている。図６に良く示されているよ
うに、このガラス板２８は、Ｚスライド３０の下端に固
定されていて、このＺスライド３０は、スライドガイド
３２に沿って上下方向に移動可能である。スライドガイ
ド３２は、スライドホルダー３４に固定されていて、こ
のスライドホルダー３４がフレーム１０に固定されてい
る。スライドホルダー３４の上部アーム３６には、ツマ
ミ３８が回転可能に支持されていて、このツマミ３８の
下端にネジが切られている。そして、このネジがＺスラ
イド３０と噛み合っている。ツマミ３８を回転すること
により、Ｚスライド３０は約５ｍｍの範囲で上下（Ｚ方
向）に移動する。また、Ｚスライド３０と上部アーム３
６との間には、圧縮コイルバネ３９が挿入されていて、
Ｚスライド３０に対して常に下向きの力を付与してい
る。Ｚスライド３０が上下に移動した場合に、ガラス板
２８に形成された原点マーク４２がコンタクト平面６４
に戻ったときのＸＹ方向の再現精度は２μｍ程度であ
る。コンタクト平面６４は、多数のプローブ針４０の下
端が形成する平面である。

【００２３】図１に戻って、２台の二重焦点カメラ１４
は、２か所のガラス板２８の原点マークを観察できるよ
うに配置されている。このカメラ１４の光軸は、図１の
（Ａ）に示すようにまず水平方向に延びてから、図１の
（Ｂ）に示すように直角に下向きに曲がって、ガラス板
２８に達するようになっている。

【００２４】図１の（Ｂ）において、プローブブロック
１２には、ポゴピンタイプのプローブ針４０が多数設置
されていて、これらが上下方向に延びている。

【００２５】この発明の対象であるプローブ装置は、図
１において、多数のプローブ針を備えた複数のプローブ
ブロック１２と、原点マークを備えたガラス板２８と、
このガラス板２８を移動可能に支持する機構（具体的に
は、Ｚスライド３０とスライドガイド３２とスライドホ
ルダー３４と上部アーム３６とツマミ３８と圧縮コイル
バネ３９とからなる機構）と、これらを支持するフレー
ムとを有するものである。

【００２６】図２は、二重焦点カメラ１４の光軸方向と
チャック１８のＺ移動方向との関係を示した側面図であ
る。ただし、実際のカメラの光軸は途中で垂直に曲がっ
ているが、これを直線状にして示してある。二重焦点カ
メラ１４の光軸４４は、ガラス板２８の下面に形成され
た原点マーク４２（所定位置にある場合）を通過する。
一方、液晶基板１６を保持するチャック１８はＺ軸４６
に沿って上下方向に移動する。なお、このＺ軸４６は原
点マーク４２を通過するように図示してある。Ｚ軸４６
と光軸４４は、互いに一致するのが理想的であるが、製
造及び組立上の誤差により、実際は、２〜３°程度の角
度ずれが生じることがある。このような角度ずれがある
と、アライメントの誤差になる。すなわち、液晶基板１
６のアライメントは、液晶基板１６がアライメント平面
６６にあるときに、ガラス板２８の原点マーク４２と液
晶基板１６のアライメントマーク４８とをカメラ１４で
観察して液晶基板１６の位置調整をすることによって行
われるが、この位置調整の後に、液晶基板１６をコンタ
クト平面６４までＺ軸方向に上昇させると、上述の角度
ずれのために、原点マーク４２とアライメントマーク４
８とが一致しなくなり、液晶基板１６の電極とプローブ
針４０とが正しく接触しないことになる。この発明のプ
ローブ装置を用いて特有のアライメント手順を実施する
ことによって、このような不具合を解消するものであ
る。

【００２７】液晶基板１６には、２か所にアライメント
マーク４８が形成され、これが、フレーム側の２か所の
原点マーク４２に対応している。そして、液晶基板１６
上のアライメントマーク４８と電極との相対位置関係
と、フレーム側の原点マーク４２とプローブ針４０との
相対位置関係とが同じになっている。したがって、原点
マーク４２とアライメントマーク４８の位置が一致すれ
ば、プローブ針４０と液晶基板の１６の電極との位置も
一致することになる。なお、アライメントマークと電極
との相対位置関係と、原点マークとプローブ針との相対
位置関係は、必ずしも同一である必要はない。製造上の
誤差などにより、これらの相対位置関係が互いに異なっ
てしまった場合には、アライメントマークを原点マーク
座標位置に一致させる代わりに、原点マークと所定の位
置関係にある目標座標位置にアライメントマークを一致
させればよい。

【００２８】マーク形状については、この実施例では、
原点マーク４２とアライメントマーク４８は十字形であ
るが、正方形やＴ字形などの任意の形状とすることがで
きる。

【００２９】次に、二重焦点カメラ１４の光学系を説明
する。二重焦点カメラ１４には焦点切換装置５０が付属
していて、短距離焦点と長距離焦点とに切り換えること
ができる。すなわち、この焦点切換装置５０には、二つ
のシャッター５２、５４と、二つのビーム・スプリッタ
ー５６、５８と、二つの反射ミラー６０、６２とが含ま
れている。シャッター５２を開いて、シャッター５４を
閉じると、焦点切換装置５０の内部で光は直線的に通過
し、光路は短くなって、カメラ１４の焦点は、プローブ
針４０の下端位置すなわちコンタクト平面６４の高さに
合う。これが短距離焦点の状態である。一方、シャッタ
ー５２を閉じて、シャッター５４を開くと、焦点切換装
置５０の内部においてビーム・スプリッター５８と反射
ミラー６２と反射ミラー６０とビーム・スプリッター５
６とを経由した光だけがカメラ１４に達する。したがっ
て、光路は長くなって、カメラ１４の焦点は、アライメ
ント平面６６の高さに合う。これが長距離焦点である。

【００３０】この図２では、二重焦点カメラ１４は、プ
ローバの上方に配置されているように描かれているが、
実際は、図１の（Ａ）に示すように、光軸が途中で水平
方向に直角に曲がっている。図７はこの二重焦点カメラ
の配置を示すもので、ＣＣＤカメラ６８に焦点切換装置
５０が付属しており、この焦点切換装置５０の先の光路
７０は直角に曲がって下を向いている。この光路７０の
下方に原点マークがある。焦点切換装置５０には、第１
シャッターノブ７２と第２シャッターノブ７４とがあ
り、これらのノブを回すことにより二つのシャッターの
開閉ができる。この焦点切換装置５０には照明用光ファ
イバーの接続部７６も設けられている。この接続部７６
に接続された光ファイバーにより、観察位置に照明光が
当たるようになっている。このカメラ全体は位置調整機
構によりフレームに対する位置調整が可能である。

【００３１】次に、図３を参照して、アライメントの手
順を説明する。最初に、図３の（Ａ）に示すように、Ｚ
スライド３０を最下点まで下げて、ガラス板２８の原点
マーク４２の高さが、プローブ針４０の先端の高さ（コ
ンタクト平面６４）と同じになるようにする。このと
き、液晶基板１６はチャック１８に搭載されていて、コ
ンタクト平面より４ｍｍ下方のアライメント平面６６に
ある。この状態で二重焦点カメラの焦点切換装置を短距
離焦点にする。これにより、二重焦点カメラで、コンタ
クト平面６４にあるガラス板２８の原点マーク４２を観
察できる。このとき、カメラのクロス中心が原点マーク
に合うように、カメラの位置を調整する。そして、カメ
ラ画像中の原点マーク４２の座標位置（Ｘ１，Ｙ１）を
記憶する。この原点マーク４２の座標位置の記憶は、二
つの原点マークについて２台の二重焦点カメラのそれぞ
れで実施する。図９の（Ａ）は、カメラ画像９０の十字
線９２の中心（クロス中心）に原点マーク４２が来た状
態を示している。この原点マーク４２の画像中の座標位
置は（Ｘ１，Ｙ１）である。

【００３２】次に、図３の（Ｂ）に示すように、Ｚスラ
イド３０を約５ｍｍ上昇させて、ガラス板２８をコンタ
クト平面６４よりも上方の位置まで退避させるととも
に、二重焦点カメラの焦点切換装置を長距離焦点にす
る。すると、二重焦点カメラでは、アライメント平面６
６にある液晶基板１６上のアライメントマーク４８を観
察できる。この場合、２台のカメラのそれぞれにおい
て、観察したアライメントマーク４８の座標位置が、す
でに記憶した原点マーク４２の座標位置（Ｘ１，Ｙ１）
に一致するように、測定ステージのθステージとＸＹス
テージを調整する。すなわち、θステージで液晶基板１
６を面内回転させ、ＸＹステージで液晶基板１６をＸ方
向とＹ方向とに移動させて、液晶基板１６の位置を調整
する。これにより、２台のカメラにおいて、原点マーク
４２とアライメントマーク４８の座標位置が一致したこ
とになる。図９の（Ｂ）は、カメラ画像９０において、
アライメントマーク４８が原点マーク座標位置（Ｘ１，
Ｙ１）に来るように、液晶基板を移動させる状態を示し
ている。

【００３３】次に、図３の（Ｃ）に示すように、測定ス
テージに載ったチャック１８を上昇させて、液晶基板１
６をコンタクト平面６４まで持って来る。これにより、
液晶基板１６の電極がプローブ針４０の先端に接触す
る。このとき、二重焦点カメラの焦点切換装置を短距離
焦点にする。この状態では、二重焦点カメラで、コンタ
クト平面６４にある液晶基板１６のアライメントマーク
４８を観察できる。このアライメントマーク４８の座標
位置（Ｘ２，Ｙ２）は、すでに記憶した原点マークの座
標位置（Ｘ１，Ｙ１）とは一般的に異なっている。その
理由は、液晶基板１６がアライメント平面６６からコン
タクト平面６４まで上昇するときのＺ移動方向と、カメ
ラの光軸方向とがわずかにずれているためである。そこ
で、カメラの画像において、コンタクト平面６４にある
アライメントマーク４８の座標位置（Ｘ２，Ｙ２）を記
憶し、さらに、元の原点マークの座標位置（Ｘ１，Ｙ
１）とのずれ量（ΔＸ，ΔＹ）を計算して、これを記憶
する。このような作業を２台の二重焦点カメラのそれぞ
れで行う。図９の（Ｃ）は、カメラ画像９０において、
アライメントマーク４８の座標位置（Ｘ２，Ｙ２）が原
点マーク座標位置（Ｘ１，Ｙ１）からΔＸ，ΔＹだけず
れていることを示している。後述する補正座標位置（Ｘ
３，Ｙ３）は、原点マーク座標位置（Ｘ１，Ｙ１）を対
称中心として、座標位置（Ｘ２，Ｙ２）と点対称の位置
にある。

【００３４】次に、二重焦点カメラの焦点切換装置を再
び長距離焦点にするとともに、図３の（Ｄ）に示すよう
に、液晶基板１６を再びアライメント平面６６まで下げ
る。そして、２台の二重焦点カメラにおいて、最初の原
点マークの座標位置（Ｘ１，Ｙ１）から上述のずれ量
（ΔＸ，ΔＹ）を差し引いた補正座標位置（Ｘ３，Ｙ
３）を求めて、この補正座標位置に液晶基板１６のアラ
イメントマーク４８が来るように、測定ステージのθス
テージとＸＹステージを再調整する。このように液晶基
板１６の位置を調整すると、この液晶基板１６を再びコ
ンタクト平面６４まで上昇させたときに、液晶基板１６
のアライメントマーク４８の実際の位置が、最初の原点
マークの所定位置と完全に一致することになる。したが
って、液晶基板１６の電極がプローブ針４０の先端に正
確に接触することになる。図９の（Ｄ）は、カメラ画像
９０において、アライメントマーク４８が補正座標位置
（Ｘ３，Ｙ３）に来るように液晶基板を位置調整する状
態を示している。そして、最後に、アライメントマーク
４８の位置にカメラ画像のクロス中心が来るようにカメ
ラの位置を再調整している。この再調整後のカメラ位置
は、図９の（Ｄ）において、符号９４で示している。こ
のようにカメラ位置を再調整すれば、アライメント平面
上のアライメントマーク４８がカメラ画像のクロス中心
に来たときに、液晶基板のアライメントが完了したこと
になる。カメラ位置の再調整をした場合には、このとき
のカメラ画像のクロス中心を、新たな補正座標位置とす
ればよい。

【００３５】以上の手順により液晶基板１６のアライメ
ント作業が完了するが、同一の液晶基板を次々と検査す
るような場合には、上述のアライメント手順は最初の液
晶基板だけについて実施すればよい。２枚目の液晶基板
からは、すでに記憶されている補正座標位置（Ｘ３，Ｙ
３）を基にして図３の（Ｄ）の手順から実施すればよ
い。すなわち、最初から、２台の二重焦点カメラの焦点
切換装置を長距離焦点にしておいて、アライメント平面
６６にある液晶基板１６の２か所のアライメントマーク
４８が、カメラの画像上で、すでに計算済みの２か所の
補正座標位置（Ｘ３，Ｙ３）に一致するように、液晶基
板１６の位置を調整すればよい。このように調整するこ
とにより、液晶基板１６をコンタクト位置まで上昇させ
たときに、液晶基板１６の２か所のアライメントマーク
４８の実際の位置が、原点マーク４２の所定位置と一致
することになる。

【００３６】上述のずれ量におけるΔＸやΔＹの値は、
多くても１００μｍ程度のオーダーであるが、この程度
のずれをそのまま放置すると、不十分なアライメントと
なる。これに対して、呪術のようなアライメント方法を
実施すると、測定ステージのＺ方向移動時におけるＸＹ
方向の位置再現精度のレベルまで、正確にアライメント
が可能となる。

【００３７】上述の説明では、最初に、原点マーク４２
がカメラの画像中心に来るようにカメラの位置を調整し
ており、また、最後に、アライメント平面にあるアライ
メントマーク４８がカメラの画像中心に来るようにカメ
ラの位置を再調整しているが、これらのカメラ位置調整
の目的は、第１にアライメントマークの視野外れを防ぐ
ことにあり、第２に作業者の目視確認を容易にすること
にある。

【００３８】まず、アライメントマークの視野外れにつ
いて説明する。液晶基板をチャック上に搬送して来た場
合に、この液晶基板は搬送時に高精度で位置決めされる
にしても、チャック上の載置位置には多少のばらつきが
ある。１枚目の液晶基板をアライメントした際に、も
し、カメラ画像の視野の端の方に補正座標位置があるよ
うな状態でカメラが設置されていると、２枚目以降の液
晶基板の載置位置のばらつきによっては、２枚目以降の
液晶基板のアライメントマークがカメラの視野から外れ
る恐れがある。これに対して、１枚目の液晶基板のアラ
イメントが完了したときに、アライメントマークがカメ
ラの視野の中心に来るようにカメラ位置を再調整してお
けば、アライメントマークの視野外れを防ぐことができ
る。また、最初に、原点マークがカメラ画像中心に来る
ようにカメラ位置を調整することについても、上述のず
れ量（ΔＸ，ΔＹ）によるアライメントマークの視野外
れを防ぐ意味がある。

【００３９】次に、作業者の目視確認の容易性について
説明する。カメラの画像上の座標位置で判断する限り
は、カメラの視野内に原点マークやアライメントマーク
がありさえすれば、カメラの画像上の座標位置を記憶す
るだけで上述のアライメント方法は実施できる。したが
って、カメラの位置を調整することは必ずしも必要では
ない。ただし、作業者がカメラ画像を目視することによ
ってアライメント状態を確認しようとする場合には、上
述の説明のように、カメラの画像中心（クロス中心）に
原点マークやアライメントマークが来た方が確認が容易
になり、便利である。

【００４０】図４の（Ａ）は、原点マークの移動手段の
変更例を示す側面図である。この変更例では、原点マー
クを形成したガラス板２８ａは、水平方向に移動可能な
スライド３０ａの先端に固定されている。このスライド
３０ａは、スライドガイド３２ａに沿って水平方向に移
動可能である。スライドガイド３２ａは、スライドホル
ダー３４ａに固定されていて、このスライドホルダー３
４ａがフレーム１０に固定されている。スライドホルダ
ー３４ａのアーム３６ａには、ツマミ３８ａが回転可能
に支持されていて、このツマミ３８ａの先端にネジが切
られている。そして、このネジがスライド３０ａと噛み
合っている。また、スライド３０ａとスライドホルダー
３４ａのアーム３６ａとの間には、圧縮コイルバネ３９
ａが挿入されていて、スライド３０ａに対して常に右向
きの力を付与している。ツマミ３８ａを回すことによ
り、ガラス板２８ａの原点マークは、プローブ針４０に
対して所定の相対位置関係にある所定位置（図面におい
てガラス板２８ａが一番右側に来た位置）と、この所定
位置から離れた位置（ガラス板２８ａが前記所定位置か
ら左方向に退避した位置）との間で移動できる。

【００４１】図４の（Ｂ）は、原点マークの移動手段の
別の変更例を示す側面図である。この変更例では、原点
マークが形成されたガラス板２８ｂは、支持軸７８の回
りに回転できる。これにより、ガラス板２８ｂの原点マ
ークは、プローブ針４０に対して所定の相対位置関係に
ある所定位置（図面においてガラス板２８ｂが水平状態
にある位置）と、この所定位置から離れた位置（ガラス
板２８ｂが反時計方向に回転して斜め上方に退避した位
置）との間で移動できる。

【００４２】図５の（Ａ）は、原点マークの移動手段の
さらに別の変更例を示す正面図であり、図５の（Ｂ）は
その要部の平面図である。この変更例では、ガラス板２
８ｃは、水平面内で回転可能なホルダー８０の先端付近
に固定されている。このホルダー８０の一端は回転軸８
２に固定されており、この回転軸８２はフレーム１０に
回転可能に支持されている。また、ホルダー８０を所定
位置で確実に停止するためのラッチ機構８４が設けられ
ている。このラッチ機構８４は、下端が球面になってい
てバネ付勢されたピンと、ホルダー８０の上面に形成さ
れてピンを受け入れることのできる凹所とから構成され
ている。回転軸８２の上端のツマミ８６を回転させるこ
とにより、ガラス板２８ｃは、プローブ針４０に対して
所定の相対位置関係にある所定位置（図５の（Ｂ）の実
線の位置）と、この所定位置から離れた退避位置（図５
の（Ｂ）の一点破線の位置）との間で移動できる。

【００４３】図８は、片持ち式のプローブ針を備えるプ
ローバに、図１に示すアライメント装置を適用した例の
側面図である。この例では、各プローブブロック１２ｄ
に、片持ち式の多数のプローブ針４０ｄを設けている。
アライメント装置自体は、図１に示すものと同じであ
る。

【００４４】

【発明の効果】この発明によれば、移動可能な原点マー
クを備えるプローブ装置を用いることで、カメラの光軸
方向と測定ステージのＺ移動方向とがずれていても、コ
ンタクト平面から離れたアライメント平面において、被
測定基板を正確にアライメントすることができる。ま
た、同一種類の被測定基板を連続して検査する場合は、
最初の被測定基板で補正座標位置を求めれば、２枚目以
降の被測定基板については、被測定基板をアライメント
平面においてアライメントマークが補正座標位置に来る
ように被測定基板を位置調整するだけでアライメントが
完了し、きわめて容易にかつ正確に被測定基板のアライ
メントが実施できる。さらに、このようなアライメント
方法を用いると、カメラで原点マークやアライメントマ
ークの座標位置を認識してこれを記憶するようにしてい
るので、人間の観察によるアライメントと比較して、個
人差によるアライメントのばらつきが生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のプローブ装置を備えたプ
ローバを示す平面図と、Ｂ−Ｂ線断面図である。

【図２】二重焦点カメラの光軸方向とチャックのＺ移動
方向との関係を示した側面図である。

【図３】アライメントの手順を示す側面図である。

【図４】原点マークの移動手段の変更例を示す側面図で
ある。

【図５】原点マークの移動手段の別の変更例を示す正面
図とその要部の平面図である。

【図６】図１の実施例で使われている原点マーク移動機
構の拡大側面図である。

【図７】二重焦点カメラの配置を示す斜視図である。

【図８】片持ち式のプローブ針を備えるプローバに、図
１に示すアライメント装置を適用した例の側面図であ
る。

【図９】カメラの画像を示す説明図である。

【符号の説明】

１０フレーム１２プローブブロック１４二重焦点カメラ１６液晶基板１８チャック２０測定ステージ２２ θステージ２４Ｚステージ２６ＸＹステージ２８ガラス板３０Ｚスライド４０プローブ針４２原点マーク４８アライメントマーク６４コンタクト平面６６アライメント平面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−342833（ＪＰ，Ａ) 特開平８−162509（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/28 G01R 1/06 - 1/073 G01R 31/02 G01R 31/26 H01L 21/64 - 21/66

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のプローブ針と、前記複数のプロー
ブ針の先端が形成するコンタクト平面内においてプロー
ブ針に対して所定位置に位置決め可能な原点マークと、
前記原点マークを前記所定位置とこの所定位置から離れ
た退避位置との間で移動させる移動手段とを備えたプロ
ーブ装置。
【請求項２】前記原点マークは前記コンタクト平面に
実質的に垂直な方向に移動可能であることを特徴とする
請求項１記載のプローブ装置。
【請求項３】前記原点マークは前記コンタクト平面内
で並進移動可能であることを特徴とする請求項１記載の
プローブ装置。
【請求項４】前記原点マークは前記コンタクト平面内
に存在する回転軸線の回りに回転できることを特徴とす
る請求項１記載のプローブ装置。
【請求項５】前記原点マークは前記コンタクト平面に
垂直な回転軸線の回りに回転できることを特徴とする請
求項１記載のプローブ装置。
【請求項６】前記プローブ針はポゴピンタイプである
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に
記載のプローブ装置。