JP6150708B2 - 基板検査装置およびプローブユニットシステム - Google Patents

Description

本発明は、一対のプローブユニットを介して入出力する電気信号に基づいて基板を検査する基板検査装置、および基板の検査に用いられる一対のプローブユニットで構成されたプローブユニットシステムに関するものである。

この種のプローブユニットとして、下記特許文献１に開示された検査治具が知られている。この検査治具は、治具本体部および電極体等を備えて構成されている。治具本体部は、接触子（プローブ）の先端を被検査物に案内する検査案内孔を有する検査側支持体、および接触子の後端を電極に案内する電極案内孔を有する電極側支持体を備えて構成されている。電極体は、接触子の後端に接触する複数の電極を有して構成されて、電極側支持体の後方に取り付けられている。また、電極体には、電極側支持体を先方に向かって付勢する付勢手段が取り付けられている。この検査治具では、被検査物に向けて移動させられたときに、検査側支持体の対向面が被検査物に当接し、接触子の先端が被検査物にプロービング（接触）させられる。また、この際に、付勢手段の付勢力によって被検査物が検査側支持体の対向面によって押圧される。また、接触子の後端が電極によって押されて接触子の中間部分が撓まされ、撓みに伴う接触子の弾性力によって先端が被検査物に対して所定の接触圧で接触する。

一方、出願人は、この種のプローブユニットを用いて、被検査物としての基板の検査を行う基板検査装置を開発している。この基板検査装置では、一対のプローブユニットを用いて、基板の両面に対して各プローブユニットのプローブをそれぞれプロービングさせて基板の検査が行われる。具体的には、この基板検査装置は、各プローブユニットを基板の両面に向けてそれぞれ移動させる一対の移動機構と、各移動機構を制御する制御部とを備えて構成されている。また、この基板検査装置では、プローブユニットにおける検査側支持体の対向面が基板に当接したときから予め決められた移動距離だけプローブユニットをさらに基板に向けて移動させて、基板をプローブユニットの対向面で両面側から挟み込むようにして押圧する。このようにして基板を押圧することで、例えば基板に反り等の変形が生じていたとしても、その変形が矯正されて基板に対してプローブを確実に接触させることが可能となっている。

特開２０１２−１８１１８６号公報（第６−１３頁、第１−４図）

ところが、上記のようなプローブユニット（検査治具）を用いて基板の検査を行う従来の基板検査装置には、改善すべき以下の課題がある。すなわち、この基板検査装置では、各プローブユニットの対向面が基板の下面および上面にそれぞれ当接したときから予め決められた移動距離だけプローブユニットを基板に向けて移動させて基板を押圧している。しかしながら、基板の下面と上面とでは、一般的に、プローブを接触させる接触ポイントの数が異なるため、下面用のプローブユニットと上面用のプローブユニットとでは、プローブの数が異なっている。このため、プローブユニットの全体としてのばね定数（付勢手段のばね定数や各プローブのばね定数を合成した合成ばね定数）が、下面用と上面用とで互いに異なっている。この結果、この基板検査装置では、各プローブユニットの対向面が基板に当接したときから同じ移動距離だけ各プローブユニットを基板の各面に向けて移動させたとしても、各プローブユニットが基板を押圧する押圧力が互いに異なる結果、押圧力が等しくなる位置（釣り合いの位置）まで基板が初期位置から移動することとなる。このように基板が初期位置から移動したときには、その後の処理（例えば、検査後の基板を取り出す処理）において支障を来すおそれがある。このため、基板の移動を回避しつつ基板の両面に対するプロービングが可能な技術の開発が望まれている。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、基板の両面にプローブユニットをそれぞれプロービングさせて行う検査における基板の移動を防止し得る基板検査装置およびプローブユニットシステムを提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の基板検査装置は、基板に対するプロービングの際に弾性変形して先端部が当該基板を押圧するプローブ、当該プローブを支持すると共に前記プロービングの際に前記基板に先端面が当接する支持部、前記プローブの基端部に接触する電極が配設されて前記プロービングの際に当該基端部が当接する当接板、および前記支持部と前記当接板との間に配設されて前記プロービングの際に前記先端面によって前記基板を押圧する向きに前記支持部を付勢する付勢部を有する一対のプローブユニットを介して入出力する電気信号に基づいて当該基板を検査可能に構成された基板検査装置であって、前記一対のプローブユニットにおける前記当接板を前記基板に向けて押圧して当該各プローブユニットを当該基板の一面側および他面側から当該基板に向けてそれぞれ移動させる一対の移動機構と、前記一対の移動機構を制御する制御処理を実行する制御部と、前記先端面が前記基板に当接している状態で当該基板に向けて前記当接板が移動させられたときに前記基板に作用する前記プローブからの押圧力および前記付勢部の付勢力によって前記基板に作用する前記先端面からの押圧力の合力を当該当接板の移動量で除算して得られる係数を記憶する記憶部とを備え、前記制御部は、前記制御処理において、前記各プローブユニットのいずれか一方の前記先端面が前記基板に当接したときからの当該いずれか一方のプローブユニットにおける前記当接板の移動量と前記各プローブユニットの他方の前記先端面が前記基板に当接したときからの当該他方のプローブユニットにおける前記当接板の移動量との比率が、前記いずれか一方のプローブユニットにおける前記係数の逆数と前記他方のプローブユニットにおける前記係数の逆数との比率と同じ比率となるように前記各当接板の移動量を調整しつつ前記当接板を押圧させる。

また、請求項２記載の基板検査装置は、請求項１記載の基板検査装置において、前記当接板の移動量および前記各押圧力の合力を特定して当該押圧力の合力を当該移動量で除算して前記係数を算出する算出処理を実行すると共に、当該算出した係数を前記記憶部に記憶させる処理部を備えている。

また、請求項３記載の基板検査装置は、請求項１または２記載の基板検査装置において、前記一対のプローブユニットで構成されるプローブユニットシステムを備えている。

また、請求項４記載の基板検査装置は、請求項３記載の基板検査装置において、前記プローブユニットシステムは、前記一対のプローブユニットのいずれか一方における前記プローブのばね定数に対する当該各プローブユニットの他方における前記プローブのばね定数の比率と、前記いずれか一方のプローブユニットにおける前記付勢部のばね定数に対する前記他方のプローブユニットにおける前記付勢部のばね定数の比率とが同じ比率となるように当該各プローブユニットが構成されている。

また、請求項５記載のプローブユニットシステムは、基板に対するプロービングの際に弾性変形して先端部が当該基板を押圧するプローブ、当該プローブを支持すると共に前記プロービングの際に前記基板に先端面が当接する支持部、前記プローブの基端部に接触する電極が配設されて前記プロービングの際に当該基端部が当接する当接板、および前記支持部と前記当接板との間に配設されて前記プロービングの際に前記先端面によって前記基板を押圧する向きに前記支持部を付勢する付勢部を有して、前記基板の一面および他面に対してそれぞれプロービングさせて行う基板の検査に用いられる一対のプローブユニットを備え、前記一対のプローブユニットのいずれか一方における前記プローブのばね定数に対する当該各プローブユニットの他方における前記プローブのばね定数の比率と、前記いずれか一方のプローブユニットにおける前記付勢部のばね定数に対する前記他方のプローブユニットにおける前記付勢部のばね定数の比率とが同じ比率となるように当該各プローブユニットが構成されている。

請求項１記載の基板検査装置では、制御部が、制御処理において、いずれか一方のプローブユニットにおける当接板の移動量と他方のプローブユニットにおける当接板の移動量との比率が、いずれか一方のプローブユニットにおける係数の逆数と他方のプローブユニットにおける係数の逆数との比率と同じ比率となるように各当接板の移動量を調整しつつ当接板を押圧させる。このため、この基板検査装置によれば、プロービングの際に各プローブユニットが基板を押圧する各押圧力を同じ大きさに維持することができる。したがって、この基板検査装置によれば、基板の一面および他面にプローブユニットをそれぞれプロービングさせて行う両面検査における基板の移動を確実に防止することができる結果、基板が移動することによってその後の処理（例えば、検査後の基板を取り出す処理）に支障を来す事態を確実に回避することができる。

また、請求項２記載の基板検査装置では、処理部が、当接板の移動量および各押圧力の合力を特定して押圧力の合力を移動量で除算して係数を算出する算出処理を実行すると共に、算出した係数を記憶部に記憶させる。このため、この基板検査装置によれば、係数が予め特定されていないプローブユニットを用いる場合においても、基板の検査に先立ってプローブユニットの係数を算出することができる結果、検査対象の基板の種類に応じてプローブユニットを交換する必要がある場合においても、正確な係数をその場で算出して正確な制御処理を実行させることができる。

また、請求項３記載の基板検査装置によれば、一対のプローブユニットで構成されるプローブユニットシステムを備えたことにより、係数が予め特定されている各プローブユニットでプローブユニットシステムを構成することで各プローブユニットの係数を記憶部に予め記憶させておくことができる。このため、この基板検査装置によれば、基板の検査に先立って係数を算出する工程を省略できる結果、検査の効率を十分に向上させることができる。

また、請求項４記載の基板検査装置、および請求項５記載のプローブユニットでは、いずれか一方のプローブユニットにおけるプローブのばね定数に対する他方のプローブユニットにおけるプローブのばね定数の比率と、いずれか一方のプローブユニットにおける付勢部のばね定数に対する他方のプローブユニットにおける付勢部のばね定数の比率とが同じ比率となるように各プローブユニットが構成されている。このため、この基板検査装置およびプローブユニットシステムによれば、プロービングを行う過程で、各プローブの弾性力による押圧力だけが基板に作用する状態が発生したり、プロービングの際に各付勢部の付勢力による押圧力だけが基板に作用する状態が発生したりした場合においても、いずれか一方のプローブユニットにおける当接板の移動量と他方のプローブユニットにおける当接板の移動量との比率が、一方のプローブユニットの係数の逆数と他方のプローブユニットの係数の逆数との比率と同じ比率となるように各当接板の移動量を調整しつつ当接板を押圧させることで、各プローブの弾性力による押圧力および各付勢部の付勢力による押圧力の双方が基板に作用しているときと同様にして、各プローブユニットが基板を押圧する各押圧力を互いに同じ大きさとすることができる。したがって、この基板検査装置およびプローブユニットシステムによれば、両面検査における基板の移動をより確実に防止することができる。

基板検査装置１の構成を示す構成図である。 プローブユニット２の構成を示す断面図である。 プローブユニット２の動作を説明する説明図である。

以下、基板検査装置およびプローブユニットシステムの実施の形態について、図面を参照して説明する。

最初に、基板検査装置の一例としての基板検査装置１の構成について説明する。図１に示す基板検査装置１は、同図に示すように、一対のプローブユニット２ａ，２ｂ（以下、区別しないときには「プローブユニット２」ともいう）、一対の移動機構３ａ，３ｂ（以下、区別しないときには「移動機構３」ともいう）、基板保持部４、検査部５、記憶部６および処理部７を備えて、基板１００を検査可能に構成されている。なお、一対のプローブユニット２ａ，２ｂによってプローブユニットシステムが構成される。

プローブユニット２は、図２に示すように、複数のプローブ１０、支持部１１、当接板１２および複数（この例では、２つ）の付勢部１３を備えて構成されている。なお、同図および後述する図３では、一部のプローブ１０のみを図示している。

プローブ１０は、図３に示すように、基板１００を検査する際に基板１００の下面１０１ａ（一面）または上面１０１ｂ（他面：以下、下面１０１ａおよび上面１０１ｂを区別しないときには「表面１０１」ともいう）に先端部１０ａをプロービング（接触）させて電気信号の入出力を行う際に用いられる。この場合、プローブ１０は、同図に示すように、当接板１２の移動によって湾曲させられたときに弾性力を生じさせて、その弾性力によって基板１００の表面１０１を押圧する。

また、プローブ１０は、導電性を有する金属材料（例えば、ベリリウム銅合金、ＳＫＨ（高速度工具鋼）およびタングステン鋼など）によって弾性変形可能な断面円形の棒状に形成されている（図２参照）。また、プローブ１０の中間部１０ｂ（同図参照）の周面には、絶縁性を有するコーティング材料（一例として、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリエステルおよびポリイミドなど）で形成された絶縁層が形成されている。このため、プローブ１０は、中間部１０ｂが先端部１０ａ（同図参照）および基端部１０ｃ（同図参照）よりも大径に形成されている。

支持部１１は、図２に示すように、支持孔２１ａが形成された板状の先端側支持部１１ａと、支持孔２１ｂが形成されて先端側支持部１１ａに対して平行に配置された板状の基端側支持部１１ｂと、先端側支持部１１ａおよび基端側支持部１１ｂを連結する一対の連結部１１ｃとを備えて、これらが一体に形成されている。支持孔２１ａは、直径がプローブ１０の先端部１０ａの直径よりもやや大径で、かつプローブ１０の中間部１０ｂの直径よりもやや小径に形成されて、中間部１０ｂを挿通させずに、先端部１０ａのみを挿通させることが可能となっている。また、支持孔２１ｂは、支持孔２１ａと同じ直径に形成されて、プローブ１０の中間部１０ｂを挿通させずに、基端部１０ｃのみを挿通させることが可能となっている。

また、支持部１１は、支持孔２１ａの開口面の中心と支持孔２１ｂの開口面の中心とが先端側支持部１１ａおよび基端側支持部１１ｂに直交する直線に対して傾斜する仮想直線上に位置するように構成されている。この支持部１１では、図２に示すように、支持孔２１ａに挿通されたプローブ１０の先端部１０ａ側を先端側支持部１１ａが支持すると共に、支持孔２１ｂに挿通されたプローブ１０の基端部１０ｃ側を基端側支持部１１ｂが支持する。

当接板１２は、図２に示すように、板状に形成されている。また、当接板１２には、プロービングの際に各プローブ１０の各基端部１０ｃにそれぞれ接触して検査部５との間における電気信号の入出力を行うための複数の電極１２ａが嵌め込まれている。なお、これらの電極１２ａには、検査部５に接続される図外のケーブルが取付けられている。また、同図に示すように、当接板１２には、付勢部１３における後述するスリーブ３１を嵌め込み可能な複数（この例では、２つ）の凹部１２ｂが形成されている。

付勢部１３は、図２に示すように、スリーブ３１，プランジャ３２およびスプリング３３を備えて構成されている。スリーブ３１は、有底円筒状に形成されて、当接板１２に形成されている凹部１２ｂに嵌め込まれている。プランジャ３２は、スリーブ３１に対して移動（スライド）可能な状態で基端部側がスリーブ３１内に収容されている。スプリング３３は、スリーブ３１内の底部側に収容されて、プランジャ３２の先端部がスリーブ３１から突出する向きにプランジャ３２を付勢する。また、付勢部１３は、プロービングの際に、支持部１１における基端側支持部１１ｂの基端面２３にプランジャ３２の先端部が当接してスプリング３３の付勢力によって支持部１１を押圧することにより、支持部１１における先端側支持部１１ａの先端面２２で基板１００を押圧する向きに支持部１１を付勢する機能を有している。

このプローブユニット２では、上記したように、支持部１１における支持孔２１ａの開口面の中心と支持孔２１ｂの開口面の中心とが先端側支持部１１ａおよび基端側支持部１１ｂに直交する直線に対して傾斜する仮想直線上に位置している。このため、各支持孔２１ａ，２１ｂに挿通されたプローブ１０は、図２に示すように、先端側支持部１１ａの先端面２２が基板１００に接触していない状態（以下、「非接触状態」ともいう）においては、先端側支持部１１ａおよび基端側支持部１１ｂに直交する直線に対して傾斜する姿勢に維持される。

また、この基板検査装置１では、プローブユニット２ａ（プローブユニット２ａ，２ｂのいずれか一方）における各プローブ１０のばね定数（合成ばね定数）をＫｐａ、プローブユニット２ａにおける各スプリング３３のばね定数（合成ばね定数）をＫｓａ、プローブユニット２ｂ（プローブユニット２ａ，２ｂの他方）における各プローブ１０のばね定数（合成ばね定数）をＫｐｂ、プローブユニット２ｂにおける各スプリング３３のばね定数（合成ばね定数）をＫｓｂとしたときに、次の式（１）を満たすようにプローブユニット２ａ，２ｂが構成されている。
Ｋｐａ：Ｋｐｂ＝Ｋｓａ：Ｋｓｂ・・・式（１）
つまり、ばね定数Ｋｐａに対するばね定数Ｋｐｂの比率と、ばね定数Ｋｓａに対するばね定数Ｋｓｂの比率とが同じ比率となるようにプローブユニット２ａ，２ｂが構成されている。なお、プローブ１０のばね定数は、プローブ１０の長さ方向に力を加えたときのプローブ１０の先端部１０ａから基端部１０ｃまでの長さ（先端部１０ａから基端部１０ｃまでの直線距離）の変化量で、加えた力を除算した値に相当する。また、スプリング３３のばね定数は、スプリング３３の長さ方向に力を加えたときのスプリング３３の長さの変化量で、加えた力を除算した値に相当する。

移動機構３ａは、処理部７の制御に従い、図１に示すように、基板保持部４によって保持されている基板１００の下面１０１ａに近接する向き（この例では、上向き）および離間する向き（この例では、下向き）にプローブユニット２ａを移動させる。また、移動機構３ｂは、処理部７の制御に従い、同図に示すように、基板保持部４によって保持されている基板１００の上面１０１ｂに対して近接する向き（この例では、下向き）および離間する向き（この例では、上向き）にプローブユニット２ｂを移動させる。

基板保持部４は、基板１００を保持可能に構成されている。この場合、この基板保持部４では、基板１００における互いに対向する２つの縁部の端面に当接部材４ａ，４ｂをそれぞれ当接させて、基板１００の中央部に向けて当接部材４ａ，４ｂで端面を押圧することによって基板１００を保持するように構成されている。

検査部５は、処理部７の制御に従い、プローブユニット２のプローブ１０を介して入出力する電気信号に基づいて基板１００の良否を検査する検査処理を実行する。記憶部６は、検査部５によって実行される検査処理の結果を記憶する。また、記憶部６は、処理部７によって実行される制御処理において用いられる係数Ｋａ，Ｋｂを記憶する。この係数Ｋａ，Ｋｂは、処理部７によって実行される算出処理において、基板１００に作用するプローブユニット２ａ，２ｂによる各押圧力をプローブユニット２ａ，２ｂの各当接板１２の移動量で除算して算出される。

処理部７は、制御部として機能し、後述する制御処理を実行して移動機構３を制御する。また、処理部７は、検査部５を制御して検査処理を実行させる。また、処理部７は、制御処理において用いる上記の係数Ｋａ，Ｋｂを算出する算出処理を実行し、算出した係数Ｋａ，Ｋｂを記憶部６に記憶させる。

次に、基板検査装置１を用いて基板１００の検査を行う基板検査方法、およびその際の各部の動作について、図面を参照して説明する。

基板１００の検査に先立ち、処理部７による制御処理において用いる係数Ｋａ，Ｋｂを算出する算出処理を処理部７に実行させる。まず、図１に示すように、算出処理用の基板１００（以下、算出処理用の基板１００を「基板１００ａ」ともいう）における互いに対向する２つの縁部の端面に当接部材４ａ，４ｂをそれぞれ当接させ、次いで、基板１００ａの中央部に向けて当接部材４ａ，４ｂで端面を押圧させて、基板１００ａを基板保持部４に保持させる。この場合、基板１００ａは、図２に示すように、検査対象の基板１００と同形状に形成されて、下面１０１ａおよび上面１０１ｂにシート状の圧力センサ２００（圧力検出部）がそれぞれ配設されている。また、基板１００ａにおける各圧力センサ２００間の厚みは、検査対象の基板１００の厚みと同じ厚みに規定されている。したがって、基板１００ａにおける各圧力センサ２００の表面が検査対象の基板１００における各表面１０１にそれぞれ相当するものとする。

続いて、図外の操作部を操作して、算出処理の実行を指示する。これに応じて、処理部７が算出処理を実行する。この算出処理では、処理部７は、移動機構３ａを制御して、プローブユニット２ａを基板１００ａに向けて（この例では、上向きに）移動させる。また、処理部７は、移動機構３ｂを制御してプローブユニット２ｂを基板１００ａに向けて（この例では、下向きに）移動させる。この場合、各移動機構３は、プローブユニット２における当接板１２を基板１００ａに向けて押圧することによって各プローブユニット２を移動させる。

次いで、各プローブユニット２における支持部１１の先端面２２が基板１００ａの各圧力センサ２００に接触したときに、各圧力センサ２００が圧力を検出して検出信号を出力し、処理部７がその検出信号に基づいて圧力センサ２００に先端面２２が接触したことを判別する。

続いて、処理部７は、各移動機構３を制御して、各プローブユニット２の各当接板１２を基板１００ａに向けてさらに押圧（移動）させる。この際に、図３に示すように、当接板１２の移動によって先端面２２から当接板１２までの距離が短縮する。また、距離の短縮に伴い、付勢部１３のスプリング３３が収縮してスプリング３３がプランジャ３２を介して支持部１１を付勢し、その付勢力による押圧力が先端面２２を介して基板１００ａの圧力センサ２００に作用する。また、距離の短縮に伴い、各プローブ１０が湾曲して弾性力を生じさせ、その弾性力による押圧力が圧力センサ２００に作用する。

次いで、処理部７は、プローブユニット２の先端面２２が基板１００ａの圧力センサ２００（検査対象の基板１００の表面１０１に相当する）に当接した状態からの当接板１２の移動量（上記した先端面２２から当接板１２までの距離の変化量）を特定する。なお、以下の説明において、プローブユニット２ａについての上記の移動量を「移動量Ｚａ」ともいい、プローブユニット２ｂについての上記の移動量を「移動量Ｚｂ」ともいい、移動量Ｚａ，Ｚｂを区別しないときには、「移動量Ｚ」ともいう。

また、処理部７は、移動量Ｚを特定したとき（当接板１２を移動量Ｚ分だけ移動させたとき）の押圧力（プローブ１０の弾性力による押圧力、およびスプリング３３の付勢力による押圧力の合力（合成力））を圧力センサ２００から出力された検出信号に基づいて特定する。なお、以下の説明において、プローブユニット２ａについての押圧力（上記した合力）を「押圧力Ｆａ」ともいい、プローブユニット２ｂについての押圧力（上記した合力）を「押圧力Ｆｂ」ともいい、押圧力Ｆａ，Ｆｂを区別しないときには、「押圧力Ｆ」ともいう。

続いて、処理部７は、特定した押圧力Ｆａを移動量Ｚａで除算してプローブユニット２ａについての係数Ｋａ（Ｋａ＝Ｆａ／Ｚａ）を算出すると共に、特定した押圧力Ｆｂを移動量Ｚｂで除算してプローブユニット２ｂについての係数Ｋｂ（Ｋｂ＝Ｆｂ／Ｚｂ：以下、係数Ｋａ，Ｋｂを区別しないときには「係数Ｋ」ともいう）を算出する。次いで、処理部７は、算出した係数Ｋａ，Ｋｂを記憶部６に記憶させる。続いて、処理部７は、各移動機構３を制御して、各プローブユニット２の当接板１２に対する押圧を解除して当接板１２を基板１００から離反させる向きに移動させて、各プローブユニット２を初期位置に位置（復帰）させる。以上により、処理部７による算出処理が終了する。

次いで、基板１００の検査を実行する。まず、基板保持部４から基板１００ａを取り外し、続いて、図１に示すように、上記した手順で検査対象の基板１００を基板保持部４に保持させる。

次いで、操作部を操作して、検査処理の実行を指示する。これに応じて、処理部７は、制御処理を実行する。この制御処理では、処理部７は、算出処理によって算出した係数Ｋａ，Ｋｂを記憶部６から読み出す。続いて、処理部７は、移動機構３ａを制御して、プローブユニット２ａを基板１００に向けて（上向きに）移動させる。また、処理部７は、移動機構３ｂを制御してプローブユニット２ｂを基板１００に向けて（下向きに）移動させる。この際に、各移動機構３は、各プローブユニット２における各当接板１２を基板１００に向けてそれぞれ押圧することによって各プローブユニット２を移動させる。

次いで、各移動機構３が予め規定された距離だけ各プローブユニット２をそれぞれ移動させたときに、各プローブユニット２の支持部１１における先端側支持部１１ａの先端面２２が基板１００の表面１０１にそれぞれ接触する。

続いて、処理部７は、各移動機構３を制御して、各プローブユニット２の各当接板１２を基板１００に向けてさらに押圧（移動）させる。この際に、当接板１２の移動によって先端面２２から当接板１２までの距離が短縮する。また、距離の短縮に伴い、付勢部１３のスプリング３３が収縮してスプリング３３がプランジャ３２を介して支持部１１を付勢し、その付勢力による押圧力が先端面２２を介して基板１００の表面１０１に作用する。また、距離の短縮に伴い、図３に示すように、各プローブ１０が湾曲して弾性力を生じさせ、その弾性力による押圧力が基板１００の表面１０１に作用する。

この場合、上記したようにプローブユニット２ａ（プローブユニット２ａ，２ｂのいずれか一方）についての係数Ｋａは、押圧力Ｆａを移動量Ｚａで除算して算出される（Ｋａ＝Ｆａ／Ｚａ）。このため、プローブユニット２ａの先端面２２が基板１００の下面１０１ａに当接したときから当接板１２を移動量Ｚａだけ移動させたときにプローブユニット２ａが基板１００の下面１０１ａを押圧する押圧力Ｆａは、係数Ｋａと移動量Ｚａとを乗算して算出される（Ｆａ＝Ｋａ×Ｚａ）。

また、上記したようにプローブユニット２ｂ（プローブユニット２ａ，２ｂの他方）についての係数Ｋｂは、押圧力Ｆｂを移動量Ｚｂで除算して算出される（Ｋｂ＝Ｆｂ／Ｚｂ）。このため、プローブユニット２ｂの先端面２２が基板１００の上面１０１ｂに当接したときから当接板１２を移動量Ｚｂだけ移動させたときにプローブユニット２ｂが基板１００の上面１０１ｂを押圧する押圧力Ｆｂは、係数Ｋｂと移動量Ｚｂとを乗算して算出される（Ｆｂ＝Ｋｂ×Ｚｂ）。

ここで、プローブユニット２ａ，２ｂの係数Ｋａ，Ｋｂが互いに異なっている場合において、プローブユニット２ａ，２ｂが互いに同じ移動量Ｚだけ当接板１２をそれぞれ移動させたときには、押圧力Ｆａ，Ｆｂが互いに異なることとなる。このように押圧力Ｆａ，Ｆｂが互いに異なるときには、押圧力Ｆａ，Ｆｂの差分値に応じて基板１００が初期位置から移動することとなり、その後の処理（例えば、検査後の基板１００を取り出す処理）において支障を来すおそれがある。このような事態を回避するため、この基板検査装置１では、処理部７が移動機構３ａ，３ｂを制御して、押圧力Ｆａ，Ｆｂが同じ大きさとなる（押圧力Ｆａ，Ｆｂが釣り合う）ように、各当接板１２の移動量Ｚａ，Ｚｂを調整しつつ当接板１２を押圧させる。

この場合、押圧力Ｆａ，Ｆｂ、係数Ｋａ，Ｋｂおよび移動量Ｚａ，Ｚｂには、次の式（２），（３）の関係が成り立つ。
Ｆａ＝Ｋａ×Ｚａ・・・式（２）
Ｆｂ＝Ｋｂ×Ｚｂ・・・式（３）
ここで、押圧力Ｆａ，Ｆｂを同じ大きさ（Ｆａ＝Ｆｂ）とすると、上記の式（２），（３）から、次の式（４）の関係が成り立つ。
Ｋａ×Ｚａ＝Ｋｂ×Ｚｂ・・・式（４）
式（４）を変形すると、次の式（５）が導かれる。
Ｚａ／Ｋｂ＝Ｚｂ／Ｋａ・・・式（５）
また、式（５）を変形すると、次の式（６）が導かれる。
Ｚａ×（１／Ｋｂ）＝Ｚｂ×（１／Ｋａ）・・・式（６）
さらに、式（６）を変形すると、次の式（７）が導かれる。
Ｚａ：Ｚｂ＝１／Ｋａ：１／Ｋｂ・・・式（７）

すなわち、処理部７は、押圧力Ｆａ，Ｆｂを同じ大きさとするために、移動機構３ａ，３ｂを制御して、移動量Ｚａと移動量Ｚｂとの比率（Ｚａ：Ｚｂ）が、プローブユニット２ａの係数Ｋａの逆数（１／Ｋａ）とプローブユニット２ｂの係数Ｋｂの逆数（１／Ｋｂ）との比率（１／Ｋａ：１／Ｋｂ）と同じ比率となるように各当接板１２の移動量Ｚａ，Ｚｂを調整しつつ当接板１２を押圧させる。この基板検査装置１では、処理部７が制御処理において移動機構３ａ，３ｂをこのように制御することで、押圧力Ｆａ，Ｆｂを同じ大きさとすることができるため、基板１００を初期位置から移動させることなく、初期位置に位置させた状態でプロービングを行うことが可能となっている。この結果、この基板検査装置１では、基板１００が移動することによってその後の処理（例えば、検査後の基板１００を取り出す処理）に支障を来す事態を確実に回避することが可能となっている。

また、この基板検査装置１では、上記したように、プローブユニット２ａにおけるプローブ１０のばね定数Ｋｐａに対するプローブユニット２ｂにおけるプローブ１０のばね定数Ｋｐｂの比率と、プローブユニット２ａにおけるスプリング３３のばね定数Ｋｓａに対するプローブユニット２ｂにおけるスプリング３３のばね定数Ｋｓｂの比率とが同じ比率となるように、つまり上記した式（１）を満たすようにプローブユニット２ａ，２ｂが構成されている。

この場合、プローブユニット２におけるプローブ１０およびスプリング３３は、当接板１２が移動量Ｚだけ移動したときに、その移動量Ｚだけ（同じ移動量Ｚだけ）それぞれ変位する。つまり、プローブ１０およびスプリング３３は並列接続された並列ばねを構成する。このため、プローブユニット２ａにおける係数Ｋａ、ばね定数Ｋｐａおよびばね定数Ｋｓａの間には、次の式（８）の関係が成り立ち、プローブユニット２ｂにおける係数Ｋｂ、ばね定数Ｋｐｂおよびばね定数Ｋｓｂの間には、次の式（９）の関係が成り立つ。
Ｋａ＝Ｋｐａ＋Ｋｓａ・・・式（８）
Ｋｂ＝Ｋｐｂ＋Ｋｓｂ・・・式（９）

この場合、Ｋｐａ：Ｋｐｂ＝Ｋｓａ：Ｋｓｂのときには、（Ｋｐａ＋Ｋｓａ）：（Ｋｐｂ＋Ｋｓｂ）＝Ｋｐａ：Ｋｐｂ＝Ｋｓａ：Ｋｓｂの関係が成り立つ。このため、この基板検査装置１では、次の式（１０）の関係が成り立つ。
Ｋａ：Ｋｂ＝Ｋｐａ：Ｋｐｂ＝Ｋｓａ：Ｋｓｂ・・・式（１０）
また、式（１０）の関係が成り立つと、次の式（１１）の関係が成り立つ。
１／Ｋａ：１／Ｋｂ＝１／Ｋｐａ：１／Ｋｐｂ＝１／Ｋｓａ：１／Ｋｓｂ・・・式（１１）

上記した式（１１）から、この基板検査装置１では、次の効果を実現できることが理解される。すなわち、プロービングを行う過程で、プローブユニット２ａ，２ｂにおける各支持部１１の先端面２２が基板１００の表面１０１に当接することなく、各プローブ１０の先端部１０ａが基板１００の表面１０１にそれぞれ当接して各プローブ１０の弾性力による押圧力だけが基板１００の表面１０１に作用する状態が発生している場合においても、上記した式（７）（Ｚａ：Ｚｂ＝１／Ｋａ：１／Ｋｂ）を満たすように移動量Ｚａ，Ｚｂを調整しつつ当接板１２を押圧させることで、各プローブ１０のばね定数Ｋｐａ，Ｋｐｂと移動量Ｚａ，Ｚｂとの関係を示す式（７）と同様の関係式（Ｚａ：Ｚｂ＝１／Ｋｐａ：１／Ｋｐｂ）が満たされ、この結果、各プローブ１０の弾性力による押圧力およびスプリング３３の付勢力による押圧力の双方が基板１００の表面１０１に作用しているときと同様にして、押圧力Ｆａ，Ｆｂを互いに同じ大きさとすることができる。

また、プロービングを行う過程で、プロービングの際にプローブユニット２ａ，２ｂにおける各プローブ１０の先端部１０ａが基板１００の表面１０１に当接することなく、各支持部１１の先端面２２が基板１００の表面１０１に当接して、各スプリング３３の付勢力による押圧力だけが基板１００の表面１０１に作用する状態が発生している場合においても、上記した式（７）（Ｚａ：Ｚｂ＝１／Ｋａ：１／Ｋｂ）を満たすように移動量Ｚａ，Ｚｂを調整しつつ当接板１２を押圧させることで、各スプリング３３のばね定数Ｋｓａ，Ｋｓｂと移動量Ｚａ，Ｚｂとの関係を示す式（７）と同様の関係式（Ｚａ：Ｚｂ＝１／Ｋｓａ：１／Ｋｓｂ）が満たされ、この結果、各プローブ１０の弾性力による押圧力およびスプリング３３の付勢力による押圧力の双方が基板１００の表面１０１に作用しているときと同様にして、押圧力Ｆａ，Ｆｂを互いに同じ大きさとすることができる。

次いで、処理部７は、各プローブユニット２の各当接板１２が予め決められた距離だけ移動したときには、各移動機構３を制御して、当接板１２の移動を停止させる。続いて、処理部７は、検査部５を制御して検査処理を実行させる。この検査処理では、検査部５は、各プローブ１０を介して入出力する電気信号に基づき、物理量としての例えば抵抗値を測定する。また、検査部５は、測定した抵抗値に基づいて基板１００における導体部の断線および短絡の有無を検査する。次いで、処理部７は、検査部５による検査結果を図外の表示部に表示させる。

続いて、処理部７は、各移動機構３を制御して、各プローブユニット２を基板１００から離反させて初期位置に移動させる。以上により、基板１００の検査が終了する。次いで、新たな基板１００を検査するときには、新たな基板１００を基板保持部４に保持させ、続いて、基板検査装置１を作動させる。この際に、処理部７が、上記した制御処理を実行すると共に、検査部５を制御して検査処理を実行させる。

このように、この基板検査装置１では、処理部７が、制御処理において、プローブユニット２ａの移動量Ｚａとプローブユニット２ｂの移動量Ｚｂとの比率が、プローブユニット２ａにおける係数Ｋａの逆数とプローブユニット２ｂにおける係数Ｋｂの逆数との比率と同じ比率となるように各当接板１２の移動量を調整しつつ当接板１２を押圧させる。このため、この基板検査装置１によれば、プロービングの際に各プローブユニット２が基板１００を押圧する各押圧力Ｆを同じ大きさに維持することができる。したがって、この基板検査装置１によれば、基板１００の下面１０１ａおよび上面１０１ｂにプローブユニット２をそれぞれプロービングさせて行う両面検査における基板１００の移動を確実に防止することができる結果、基板１００が移動することによってその後の処理（例えば、検査後の基板１００を取り出す処理）に支障を来す事態を確実に回避することができる。

また、この基板検査装置１では、処理部７が、移動機構３による当接板１２の移動量Ｚを特定し、圧力センサ２００によって検出された押圧力Ｆを移動量Ｚで除算して係数Ｋを算出する算出処理を実行すると共に、算出した係数Ｋを記憶部６に記憶させる。このため、この基板検査装置１によれば、係数Ｋが予め特定されていないプローブユニット２を用いる場合においても、基板１００の検査に先立ってプローブユニット２の係数Ｋを算出することができる結果、検査対象の基板１００の種類に応じてプローブユニット２を交換する必要がある場合においても、正確な係数Ｋをその場で算出して正確な制御処理を実行させることができる。

また、この基板検査装置１によれば、一対のプローブユニット２で構成されるプローブユニットシステムを備えたことにより、係数Ｋが予め特定されている各プローブユニット２でプローブユニットシステムを構成することで各プローブユニット２の係数Ｋを記憶部６に予め記憶させておくことができる。このため、この基板検査装置１によれば、基板１００の検査に先立って係数Ｋを算出する工程を省略できる結果、検査の効率を十分に向上させることができる。

また、この基板検査装置１およびプローブユニットシステムでは、プローブユニット２ａにおけるプローブ１０のばね定数Ｋｐａに対するプローブユニット２ｂにおけるプローブ１０のばね定数Ｋｐｂの比率と、プローブユニット２ａにおけるスプリング３３のばね定数Ｋｓａに対するプローブユニット２ｂにおけるスプリング３３のばね定数Ｋｓｂの比率とが同じ比率となるように各プローブユニット２ａ，２ｂが構成されている。このため、この基板検査装置１およびプローブユニットシステムによれば、プロービングを行う過程で、各プローブ１０の弾性力による押圧力だけが基板１００に作用する状態が発生したり、プロービングの際に各スプリング３３の付勢力による押圧力だけが基板１００に作用する状態が発生したりした場合においても、移動量Ｚａと移動量Ｚｂとの比率が、係数Ｋａの逆数と係数Ｋｂの逆数との比率と同じ比率となるように各当接板１２の移動量を調整しつつ当接板１２を押圧させることで、各プローブ１０の弾性力による押圧力および各スプリング３３の付勢力による押圧力の双方が基板１００の表面１０１に作用しているときと同様にして、押圧力Ｆａ，Ｆｂを互いに同じ大きさとすることができる。したがって、この基板検査装置１およびプローブユニットシステムによれば、両面検査における基板１００の移動をより確実に防止することができる。

なお、基板検査装置は、上記の構成に限定されない。例えば、処理部７が算出処理を実行して係数Ｋを算出し、算出した係数Ｋを記憶部６に記憶させる構成例について上記したが、初期状態において各プローブユニット２についての係数Ｋが記憶部６に予め記憶されている構成を採用することもできる。また、プローブユニット２ａ，２ｂで構成されたプローブユニットシステムを備えた例に挙げて説明したが、プローブユニットシステムを備えていない構成を採用することもできる。

また、圧力センサ２００を配設した基板１００ａを用いて算出処理を実行する例、つまり基板１００ａに配設されている圧力センサ２００から出力される検出信号に基づいて押圧力Ｆを特定する例について上記したが、基板検査装置１に圧力センサ２００を設けて、その圧力センサ２００から出力される検出信号に基づいて押圧力Ｆを特定する構成を採用することもできる。この場合、例えばプローブユニット２の当接板１２と移動機構３との間に圧力センサ２００を配設することで、当接板１２に加わる圧力（基板１００に加わる押圧力Ｆの反力）を圧力センサ２００に検出させ、その際に圧力センサ２００から出力される検出信号に基づいて押圧力Ｆを特定することができる。

１ 基板検査装置
２ａ，２ｂ プローブユニット
３ａ，３ｂ 移動機構
６ 記憶部
７ 処理部
１０ プローブ
１０ａ 先端部
１０ｃ 基端部
１１ 支持部
１２ 当接板
１２ａ 電極
１３ 付勢部
２２ 先端面
１００ 基板
２００ 圧力センサ
Ｆａ，Ｆｂ 押圧力
Ｋａ，Ｋｂ 係数
Ｋｐａ，Ｋｓａ，Ｋｐｂ，Ｋｓｂ ばね定数
Ｚａ，Ｚｂ 移動量

Claims (5)

1. 基板に対するプロービングの際に弾性変形して先端部が当該基板を押圧するプローブ、当該プローブを支持すると共に前記プロービングの際に前記基板に先端面が当接する支持部、前記プローブの基端部に接触する電極が配設されて前記プロービングの際に当該基端部が当接する当接板、および前記支持部と前記当接板との間に配設されて前記プロービングの際に前記先端面によって前記基板を押圧する向きに前記支持部を付勢する付勢部を有する一対のプローブユニットを介して入出力する電気信号に基づいて当該基板を検査可能に構成された基板検査装置であって、
   前記一対のプローブユニットにおける前記当接板を前記基板に向けて押圧して当該各プローブユニットを当該基板の一面側および他面側から当該基板に向けてそれぞれ移動させる一対の移動機構と、
   前記一対の移動機構を制御する制御処理を実行する制御部と、
   前記先端面が前記基板に当接している状態で当該基板に向けて前記当接板が移動させられたときに前記基板に作用する前記プローブからの押圧力および前記付勢部の付勢力によって前記基板に作用する前記先端面からの押圧力の合力を当該当接板の移動量で除算して得られる係数を記憶する記憶部とを備え、
   前記制御部は、前記制御処理において、前記各プローブユニットのいずれか一方の前記先端面が前記基板に当接したときからの当該いずれか一方のプローブユニットにおける前記当接板の移動量と前記各プローブユニットの他方の前記先端面が前記基板に当接したときからの当該他方のプローブユニットにおける前記当接板の移動量との比率が、前記いずれか一方のプローブユニットにおける前記係数の逆数と前記他方のプローブユニットにおける前記係数の逆数との比率と同じ比率となるように前記各当接板の移動量を調整しつつ前記当接板を押圧させる基板検査装置。
2. 前記当接板の移動量および前記各押圧力の合力を特定して当該押圧力の合力を当該移動量で除算して前記係数を算出する算出処理を実行すると共に、当該算出した係数を前記記憶部に記憶させる処理部を備えている請求項１記載の基板検査装置。
3. 前記一対のプローブユニットで構成されるプローブユニットシステムを備えている請求項１または２記載の基板検査装置。
4. 前記プローブユニットシステムは、前記一対のプローブユニットのいずれか一方における前記プローブのばね定数に対する当該各プローブユニットの他方における前記プローブのばね定数の比率と、前記いずれか一方のプローブユニットにおける前記付勢部のばね定数に対する前記他方のプローブユニットにおける前記付勢部のばね定数の比率とが同じ比率となるように当該各プローブユニットが構成されている請求項３記載の基板検査装置。
5. 基板に対するプロービングの際に弾性変形して先端部が当該基板を押圧するプローブ、当該プローブを支持すると共に前記プロービングの際に前記基板に先端面が当接する支持部、前記プローブの基端部に接触する電極が配設されて前記プロービングの際に当該基端部が当接する当接板、および前記支持部と前記当接板との間に配設されて前記プロービングの際に前記先端面によって前記基板を押圧する向きに前記支持部を付勢する付勢部を有して、前記基板の一面および他面に対してそれぞれプロービングさせて行う基板の検査に用いられる一対のプローブユニットを備え、
   前記一対のプローブユニットのいずれか一方における前記プローブのばね定数に対する当該各プローブユニットの他方における前記プローブのばね定数の比率と、前記いずれか一方のプローブユニットにおける前記付勢部のばね定数に対する前記他方のプローブユニットにおける前記付勢部のばね定数の比率とが同じ比率となるように当該各プローブユニットが構成されているプローブユニットシステム。

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