JPH01145578A - プローブカードの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、プローブカードの製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、半導体製造工程においては、半導体ウェハに形成
された半導体チップを検査するため、導体パターンの形
成された各チップの電極パッドに、プローブカードのプ
ローブ接触端を接続させて。

各種電気特性を測定検査することが行なわれている。こ
のようなプローブカードの製造方法としては、例えば特
公昭５４−２３７９８号公報に開示された方法がある。

この公報によると、プリント配線された基板に開口部を
設け、この開口部とほぼ同心状にベース部材を取付け、
このベース部材に多数のプローブ針を片持支持させてい
る。この製造時、複数のプローブ針先端が直交した面に
揃うように、又、プローブ針の先端即ち、被検査体との
接触端が所定の位置に設置されるようにシートの穴に先
端を挿入していた。この位置決めは、プローブ針は極細
なので、オペレータが顕微鏡でプローブ針の先端部を監
視しながら、プローブ針位置決めシートの穴に挿入し位
置固定をしていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来のようにプローブ針先端即ち被検査
体との接触端の位置固定方法では、プローブ針の先端及
び位置決めシートの穴は極小のため作業時間が長くかか
り、なおかつ、オペレータの熟練を要し、更に顕微鏡を
見ながらの作業の為疲労が高く、長時間連続して作業す
ることは困難であった・ 又、プローブ針に設けられた基準面を参照してロボット
ハンド等で位置決めを行なうようにすることが考えられ
るが、プローブ針をロボットハンド等で把持すると、プ
ローブ針は製造時に畏さや曲がりが生じるため、たとえ
プローブ針の所定の位置をロボットハンドで把持しても
、プローブ針の接触端が常に一定の位置にあるとは限ら
ないので、精度の高いプローブカードを製作することは
困難であった。

この発明は上記点に対処してなされたもので、プローブ
の接触端の位置決めを正確に行なえ、又プローブカード
の製造の自動化にも対応可能としたプローブカードの製
造方法を提供するものである。

（発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） この発明は、接触端が所定の空間上の位置を占めるよう
にプローブを空間上で位置決めするに際し、上記プロー
ブの側面およびプローブの接触端正面の２方向のパター
ンから予め定められた位置に上記プローブを移動して位
置決めを行なうことを特徴とするプローブカードの製造
方法を得るものである。

（作用効果） プローブの側面およびプローブの接触端正面の２方向の
パターンから予め定められた位置に上記プローブを移動
して位置決めを行なうようにしたことにより、プローブ
の製造時に起きうるプローブ自体の製造誤差にも対応し
、プローブの接触端の位置決めを行なえ又、プローブカ
ードの製造の自動化にも対応可能とした効果が得られる
。

特に、プローブの接触端の位置決めと、プローブを支持
体に取着する装置を、プローブの接触端の位置決めを記
憶した記憶装置を介して行なうと、各装置の稼働率を向
上させることが可能となり。

プローブカードの製造の自動化のスピードアップとなる
。

（実施例） 次に１本発明プローブカードの製造方法を図面を参照し
て説明する。

プローブカードのは、第５図に示すように、絶縁性の例
えば合成樹脂で形成された円形の絶縁基板に、夫々絶縁
状態で導電性部材でプリント配線■されたもの即ち、プ
リント基板■の中心部を中心として例えばほぼ円形の開
口部に）が設けられている。上記プリント配線■は、一
端がテスタ（図示せず）に接続される端子■と接続され
、他端は。

プローブ例えばプローブ針０と接続される如く配線され
ている。又、上記開口部（イ）と同心的に電気的絶縁性
の例えばセラミックス製の支持体リング■が上記プリン
ト基板■に接着されている。上記支持体リング■は、上
記プリント基板■に設けられた開口部に）と同様に開口
されていて、片側に円錐台状のゆるいテーパ面を有して
いる。又、このテーパ面上には１例えばプローブ針０の
外径よりやや幅広でかつ、プローブ針０の外径よりやや
深さの深い放射状に凹溝が設けられている。この凹溝に
プローブ針■が半田や接着剤等で取着されている。ここ
で、プローブ針■の一端は、上記プリント基板■に形成
されたプリント配線■に接続配線されていて、このプリ
ント配線■と接続している端子■を介して図示しないテ
スタと電気的に導通可能とされている。又、上記プロー
ブ針０は、直径例えば２５０ｐで導電性の材質例えばタ
ングステン等であり、被検査体との接触部である接触端
（８）は、例えばテーパ状に先細りしていて、最端位置
における直径は例えば５０ｍとなっている。さらにプロ
ーブ針■の接触端■から例えば２５０ｐの位置で予め所
定の角度例えば１００°に曲げられている。

さらに、このプローブ針０の予め定められた位置例えば
上記プリント基板■との接続位置の一端部には、上記プ
ローブ針（０先端の曲げ方向の位置を確認するために例
えば基準面■即ち予め定められた位置に平坦な面０が形
成されている。従って、多数のプローブ針（０について
上記平坦な面０を沿えれば、プローブ針０の先端が揃う
ことになる。

上述したように、プローブカードのを製造する際には、
プローブ針０の接触端■が、被検査体例えば半導体ウェ
ハに形成されたＩＣチップの電極パッドの配列パターン
と、一致する如く支持体リング■に各プローブ針０を取
着する必要がある。ここで、各プローブ針■の接触端■
の位置を認識する装置を第１図を参照して説明する。

この装置は１図示しないトレイストッカに収納された多
数のプローブ針■から、プローブ針０を１本づつ把持し
取出し可能なロボットハンド（１（４）が設けられてい
る。このロボットハンド（１（４）は。

ロボットハンド（ｌＯ）を水平方向、垂直方向即ちＸ・
Ｙ−Ｚ方向およびプローブ針０の長手方向を軸とした軸
回転即ち、θ回転が可能な駆動装！（１１）に係合され
ている。又、この駆動装置！（１１）を、駆動装置（１
１）によるロボットハンド（１（４）の位置、方向等の
動きを高度に制御可能な制御装置（１２）が設けられて
いる。上記ロボットハンド（１（４）のプローブ針■の
把持部は、プローブ針０の基準面０に対応した形状であ
り、把持されたプローブ針０は、接触端■方向が揃えら
れている。ここでプローブ針■は、２箇所に設けられた
ＩＴＶカメラ（１３）　（１４）により撮像される。プ
ローブ針■は、予め定められた範囲内の空間上に設置さ
れるため、プローブ針（ｅの側面のほぼ全体が撮像可能
な水平方向位置に第１のＩＴＶカメラ（１３）が配設さ
れている。即ち、第１のＩＴＶカメラ（１３）の撮像範
囲（Ａ）は、プローブ針■の製造時に起きつる長手方向
の製造誤差やロボットハンド（１（４）による把持位置
の誤差等を考慮して設定されたものである。又、予め定
められた空間上の基準範囲（Ｂ）に向けて垂直下方向に
高倍率の第２のＩＴＶカメラ（１４）が配設されている
。

これらのＴＴＶカメラ（１３）　（１４）による撮像出
力をパターン認識処理するパターン認識装置（１５）が
設けられている。このパターン認識装！１ｆｆｉ　（１
５）で、第１のＩＴＶカメラ（１３）の撮像出力から、
プローブ針■の接触端（へ）の水平Ｘ方向および垂直Ｚ
方向の位置決めを行ない、又第２のＩＴＶカメラ（１４
）の撮像出力から、プローブ０の接触端■の回転θ方向
の位置決めを行なう。上記の機構により位置決めされた
各プローブ針■の形状や接触端■位置が記憶装置（Ｉ６
）に記憶される。又、この記憶装置（１６）の記憶情報
からプローブ針■の先端（へ）を位置決めしながら支持
体リング■の所定の位置にプローブ針■を取着させる装
置が構成されている。この装置は第２図に示すように、
プローブ針■の予め定められた位置を把持する第２のロ
ボットハンド（１７）が設けられている。この第２のロ
ボットハンド（１７）は。

水平方向、垂直方向即ちＸ−Ｙ−Ｚ方向およびプローブ
針０の長手方向を軸とした軸回転即ちθ回転が可能とさ
れている。この第２のロボットハンド（１７）の動作は
、上記記憶装置（１６）からの出力信号を受け、第２の
制御装置（１８）により制御される。

又、第２のロボットハンド（１８）に把持されたプロー
ブ針■の下方向には、ｘ−ｙ−ｚ方向およびＺ軸内で回
転可能に構成されたＸＹ子テーブル１９）が設けられて
いる。このＸＹ子テーブル１９）上には、支持体リング
■を取付けるための取付治具（２（４）が設けられてい
る。さらに、この取付治具（２（４）に設置された支持
体リング■のプローブ針０取付は面に対して垂直にレー
ザ光を照射出力する如くレーザ照射装Ｆｉｉ（２１）が
設けられている。

次に、上述した装置により、プローブ針（へ）の接触端
■の位置決めからプローブカードの製造方法を説明する
。

予め定められたプログラムに従って複数のプローブ針■
が整列されたトレイストッカ（図示せず）から第１番目
のプローブ針０を基準面■を参照してロボットハンド（
１（４）により自動的に把持取出す。

この時、プローブ針０の接触端■の方向は、プローブ針
（ｅに曲がり等の誤差がないかぎりほぼ揃えられた状態
である。そして、ロボットハンド（１（４）によりプロ
ーブ針■を所定の基準範囲内に搬送する。この位置で、
第１のＩＴＶカメラ（１３）で水平方向からプローブ端
子■の側面を撮像する。この撮像出力信号を２値化して
パターン認識袋［（１５）に供給する。ここで、撮像出
力と予め設定された基準パターンと比較し、制御装置（
１２）により両者が一致する如く、駆動装置（１１）に
よりロボットハンド（ｌＯ）を移動する。

この移動は、プローブ針０の長手方向即ちＸ方向および
高さ方向即ちＺ方向の位置決めを行なうために行なうも
のである０例えばプローブ針■の長さは製造誤差等によ
り同一でないため、ロボットハンド（１（４）を所定の
位置に設置しても、第３図（Ａ）　（Ｂ）に示すように
、プローブ針０の接触端■が第１のＩＴＶカメラ（１３
）の撮像箱１！１（Ａ）内ではあるが。

第２のＩＴＶカメラ（１４）の撮像基準範囲（Ｂ）外と
なる場合がある。この時、第３図（Ｃ）（Ｄ）に示すよ
うにプローブ針■の接触端（ハ）が第２のＩＴＶカメラ
（１４）の撮像基準範囲（Ｂ）に設置される如く上記パ
ターン認識動作を行なう、このように第１のＩＴＶカメ
ラ（１３）によりプローブ針０の接触端■の長手方向お
よび高さ方向の位置合わせをした後に、第２のＩＴＶカ
メラ（１４）により位置決めを行なうにの第２のＩＴＶ
カメラ（１４）による位置決めは第４図に示すように、
プローブ針０の長手方向を軸とした軸回転即ちθ回転方
向において行なうもので、上記第１のＩＴＶカメラ（１
３）と同様にパターン認識を行なう０例えば第４図（Ａ
）のようにプローブ針■の曲がり等によりプローブ針０
のθ回転方向がズしていた場合においては、第２のＩＴ
Ｖカメラ（１４）の撮像出力を２値化してパターン認識
装置（１５）で期待される基準パターンと比較する。こ
の比較で両者は一致しないので、制御袋［（１２）から
の信号を受けて駆動装置（１１）によりロボットハンド
（ｌＯ）をθ回転させて上記両者が一致し、第４図（Ｂ
）の如くプローブ針０の接触端（ハ）が所定の方向を向
く様にパターン認識する。ここで、上記第１および第２
のＩＴＶカメラ（１３）　（１４）のパターン認識した
結果。

即ちプローブ針（ｅの接触端■位置をロボットハンド（
１（４）の制御装置（１２）から認識し、この認識した
結果を記憶装置（１６）に記憶する。その後、所定の動
作によりロボットハンド（１（４）からプローブ針■を
図示しないトレイストッカの所定の位置に収納する。

上記のような位置決め動作をプローブ針０１本１本に繰
返し所定のトレイストッカに収納する。

次に、このトレイストッカに収納されたプローブ針■を
支持体リング■に取着する。この取着に際し、まず、支
持体リング■をｘＹ子テーブル１９）上の取付治具（２
（４）に厳密に方向および高さなど位置決め規制してセ
ットする。又、支持体リング■については、支持体リン
グ■に設けられた凹溝内に粉末半田や半田クリームのよ
うなプローブ針■の挿入に支障とならない形態の半田を
予め充填されているものを用いる。このような支持体リ
ング■をセットした状態で、トレイストッカに位置決め
された状態で収納されているプローブ針（へ）を第２の
ロボットハンド（１７）で把持取出す、そして上記記憶
装置（１６）からそのプローブ針０の接触端■の位置情
報を第２の制御袋！（１８）に供給する。

この情報から第２の制御装置Ｉ（１８）により第２のロ
ボットハンド（１（４）を移動させて、プローブ針０の
接触端（ハ）を空間上の基準位置に位置決めする。

一方、ＸＹ子テーブル１９）は、第２のロボットハンド
（１７）が第１番目のプローブを把持した後、基準位置
からプローブ針０を垂直に下方に降下させたとき、この
プローブ針０が所定の凹溝内に挿入されかつ、その接触
端が支持リング■と所定の位置関係をなすように、回転
およびｘ−ｙ−ｚ方向の移動を行って待機する。

そして上記位置決め後凹溝位置に移動させた時、第２の
ロボットハンド（１７）はサーボ制御による一致がとれ
て１次いで数値制御により所定の距離だけ垂直に下方に
降下した時、プローブ針０を支持体リング■の凹溝の空
間内で底面および側面から浮いた状態に移動設定できる
。この状態で半田を固化する。

又、半田を予め凹溝内で溶融しておく場合は、レーザー
照射装置（２１）から短時間レーザービームを、プロー
ブ針（Ｑを挿入する凹溝内に照射して行い、凹溝内の半
田を溶融させプローブ針０が支持体リング■の凹溝に挿
入位置決めされた状態を維持して固化固定する。

しかる後、第２のロボットハンド（１７）は第１番目の
プローブ針０を放し再び元の位置に復帰して第２番目の
プローブ針０を把持する。一方、ＸＹ子テーブル、数値
制御により、基準位置からプローブが垂直下方の所定の
距離だけ降下したときこのプローブ針０が第２の凹溝内
に挿入されかつその接触端（８）が支持体リング■と所
定の相対的位置関係をなすように１回転および移動が制
御されて待機状態となる。そして前述した第１のプロー
ブ針■の場合と同じ動作が繰り返され、プローブ針０が
支持体リング■の隣接する凹溝に固定される。

このようにして支持体リング■全部の凹溝にプローブ針
０が固定されたところで以上の動作は終了する。そして
支持体リング■を各プローブ針いとともに取付治具（２
（４）から取り外し、各プローブ針０がプリント配線■
パターンと一致するようにプリント基板■に穿設された
窓に設けられた状態で接着剤により接着する。このプリ
ント基板■への取着は、この回路板にプリントされてい
る導電パターンの端部で形成される中心に位置する如く
位置決めする。続いてプローブ針■の後端とプリント回
路板の対応するプリント配線■導体パターンとを半田付
けしてプローブカードが完成する。

上述したように、プローブ針の側面およびプローブ針の
接触端正面の２方向のパターンから予め定められた位置
に上記プローブ針を移動して位置決めを行なうようにし
たことにより、プローブ針の製造時に起きうるプローブ
針自体の製造誤差に対応し、プローブ針の接触端の位置
決めを行なえる。又、規格外のプローブ針を事前に除却
することも可能となる。

さらに、プローブ針の接触端の位置決め装置とプローブ
針を支持体リングに取着する装置において、記憶装置を
介してプローブカードを製造することにより、各装置の
稼働率を向上させることが可能となり、トータル管理す
ることによりプローブカードの製造のスピードアップに
なるのである。

この発明は上記実施例に限定されるものではなく１例え
ばプローブ針全体の側面およびプローブ針接触端正面の
２方向のパターン認識を同時に実施しても良い。さらに
、プローブ針の接触端の位置決め装置とプローブ針を支
持体リングに取着する装置において、記憶装置を介して
プローブカードを製造していたが、記憶装置を介するこ
となく同一ロボットハンドの連続した動作で位置決めか
ら取着までを行なっても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を説明するためのプロー
ブ針の接触端を位置決めするための概念図、第２図は第
１図で位置決めされたプローブ針を支持体リングに取着
する装置の概念図、第３図および第４図は第１図の位置
決めの説明図、第５図は第１図、第２図の装置から製造
されたプローブカードの図である。 １・・・プローブカード　　　６・・・プローブ針８・
・・接触端　　　　　　　１０・・・ロボットハンド１
３・・・第１のＩＴＶカメラ　　１４・・・第２のＩＴ
Ｖカメラ１５・・・パターン認識装置　１６・・・記憶
装置特許出願人　東京エレクトロン株式会社第１図 第３図 第４図 （Ａ）　　　　　（Ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）接触端が所定の空間上の位置を占めるようにプロ
   ーブを空間上で位置決めするに際し、上記プローブの側
   面およびプローブの接触端正面の２方向のパターンから
   予め定められた位置に上記プローブを移動して位置決め
   を行なうことを特徴とするプローブカードの製造方法。
2. （２）プローブには、プローブの接触端の方向が認識可
   能な基準面が形成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のプローブカードの製造方法。
3. （３）プローブの接触端を位置決めした状態のプローブ
   の情報を記憶装置に記憶することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のプローブカードの製造方法。
4. （４）記憶装置に記憶されたプローブの情報からそのプ
   ローブの位置決めに必要な補正をかけて、上記プローブ
   を支持体の予め定められた位置に取着することを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載のプローブカードの製造
   方法。