JPH1154573A - クリーニング機能付きプローブカード検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プローブカードの測定針に付着した異物を測
定針にダメージを与えることなく除去する。 【解決手段】 検査装置基台３０はスライド基板３２を
有する上下動（Ｚ方向）可能な昇降ユニット３１を有
し、前記スライド基板３２は前記昇降ユニット３１内に
おいてスライド自在であって電極平板３２ａと透明ガラ
ス平板３２ｂと透明ガラス薄板３２ｃを並設し処理位置
２００に対していずれかを対向配置する。プローブカー
ド３６は、プローブカードホルダ３５によって前記スラ
イド基板３２の上方に位置決めされ、測定針３７の高さ
ばらつき、接触抵抗、針先座標パターンの測定を処理位
置２００で順次行う。また、測定針３７に異物が付着し
ている場合には、透明ガラス薄板３２ｃを介してレーザ
発生装置３３からのレーザ光を測定針３７に照射し、異
物の焼却除去を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クリーニング機能
付きプローブカード検査装置、特にプローブカードの測
定針に付着した異物を除去するクリーニング機能を有す
るクリーニング機能付きプローブカード検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ウェハー上に多数個形成された半導体Ｉ
Ｃ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いる。このシステムは、各半導体Ｉ
Ｃの電極パターンに応じて配置された複数の導電体の測
定針を有するプローブカードを有している。図１２に
は、プローブカードの一例が示されている。図に示すよ
うに、表面及び内部にプリント配線が設けられたプロー
ブカード基板１０にはその中央部に円形開口部１０ａが
設けられている。そして、プローブカード基板１０の下
面側には前記開口部１０ａの周辺に合わせてセラミック
ス等からなる固定リング１２が配置されている。さら
に、前記プローブカード基板１０の下面側には、図示す
るように、複数の測定針１４が固定リング１２の周囲に
沿って固定されており、その固定された基端が前記プリ
ント配線端子に接続されている。また、測定針１４のア
ーム部１４ａが前記開口部１０ａに向かって伸張されて
いる。各測定針１４のアーム部１４ａはその先端がプロ
ーブカード基板１０とほぼ垂直になるように略Ｌ字型に
折り曲げられ、ＩＣウェハー等の電極パッドに接触する
触針部１４ｂを構成している。各測定針１４のアーム部
の一部である中間節部は、前記固定リング１２に樹脂部
１６で固定保持され、各測定針１４がしっかりと位置決
め保持されている。

【０００３】従って、前記プローブカードによって、実
際に導通検査あるいは機能測定を行う場合には、前記測
定針１４の触診部１４ｂをＩＣウェハーの各電極パッド
に導き、前記アーム部１４ａのバネ性を利用して所定圧
力で触診部１４ｂを電極パッドに押圧する。この結果、
触診部１４ｂと電極パッドとの接触が良好に行われ、Ｉ
Ｃ等の導通検査あるいは機能測定を効率よくかつ安定し
て行うことが可能となる。

【０００４】なお、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ない。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、各電極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。そのため、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
確認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】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
に、実際に導通検査あるいは機能測定を行う場合には、
先端部分が細く、略Ｌ字型に曲げられたプローブカード
の測定針１４をＩＣウェハー等の電極パッドに押圧す
る。その押圧時に測定針１４が電極パッド上を滑り電極
パッドの母材（例えば、アルミニウムや金）を削り取っ
てしまうと共に、削り取ったカス（異物）が測定針１４
に付着してしまう。この場合、前記異物により測定針１
４の接触抵抗が大きくなり以降のプローブカードによる
正確な導通検査あるいは機能測定ができなくなってしま
うという問題がある。

【０００６】前述したようなプローブカード検査装置に
おいては、本出願人が特許第２５０２２３１号において
提案したような測定針１４を針先研磨平板に押しつけ付
着した異物を研磨除去する機能を有するものもあるが、
測定針１４の磨耗や研磨時の変形等を伴うという問題も
有している。そのため、プローブカード検査後の補修、
特に測定針１４のクリーニングを効率的にかつ低ダメー
ジで行いたいという要望がある。

【０００７】本発明は、このような問題を解決すること
を課題としてなされたものであり、プローブカードの測
定針に付着した異物の除去を効率良くかつ確実に行うと
共に、測定針に対する除去ダメージを最小限に抑えるこ
とのできるクリーニング機能付きプローブカード検査装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明の構成は、基台に上下動可能に支持
された昇降ユニットと、前記昇降ユニット上面にスライ
ド自在に載置され、少なくとも導体から成る電極平板と
レーザ光を透過する透過ガラスを有するスライド基板
と、プローブカードが着脱自在に装着され、プローブカ
ードの測定針を前記スライド基板に臨ませるプローブカ
ードホルダと、前記プローブカードの測定針及び前記電
極平板と電気的に接続され、測定針と電極平板間の接触
抵抗を測定するテスタと、前記プローブカードの測定針
に付着した異物を焼却除去するレーザ光を透過ガラスを
介して供給するレーザ発生装置と、前記レーザ光を前記
測定針の所定位置に導くレーザ誘導機構と、を含むこと
を特徴とする。

【０００９】ここで、前記測定針は、例えばタングステ
ン等の金属で成形され、当該測定針に照射されるレーザ
光は測定針にダメージを与えない強度に調整され、測定
針に付着した異物、例えばアルミニウムカス等のみを焼
却除去する。また、レーザ誘導機構とは、例えばＸ−Ｙ
テーブルを用いた移動機構や光学系を用いた機構でレー
ザ光を所望のポイントに導くものである。

【００１０】この構成によれば、所望位置に導かれたレ
ーザ光によって、測定針に非接触の状態で付着した異物
の除去を行うことが可能になり、測定針のダメージを最
小限に抑えつつ確実なクリーニングを行うことができ
る。また、テスタによる測定結果に基づいて接触抵抗の
大きい測定針のみクリーニングを行うようにすれば、効
率的なクリーニング処理を行うことができる。また、焼
却後の異物カスは透過ガラス上に落下するため、レーザ
光路からの焼却後の異物カスの排除を容易に行うことが
可能で、安定したレーザ照射を行うことができる。

【００１１】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、前記検査装置において、前記スライド基板
は、さらに、透明ガラス平板を有し、前記昇降ユニット
は、水平方向に移動自在で前記透明ガラス平板を通して
プローブカードの測定針の針先座標を取得する針先観察
装置を有し、前記レーザ誘導機構は、取得した針先座標
に基づいて、レーザ光を前記測定針の所定位置に導くこ
とを特徴とする。

【００１２】ここで、前記針先観察装置とは、例えば光
学顕微鏡とＣＣＤカメラと画像処理システム等を組み合
わせた装置で、取得した画像に基づいて針先座標の算出
を行う。

【００１３】この構成によれば、針先観察装置で得た針
先座標に基づいて測定針毎にレーザ光の照射を正確に行
うことが可能になり、確実なクリーニング処理を行うこ
とができる。

【００１４】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、前記検査装置において、前記レーザ光は、
前記針先観察装置の観察用光学系によりフォーカスを行
うことを特徴とする。

【００１５】この構成によれば、装置の小型化及びコス
ト低減が可能になると共に、クリーニング状態を針先観
察装置により認識することによって、異物の除去状態の
確認を容易に行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。

【００１７】図１には、本実施形態に係るクリーニング
機能付きプローブカード検査装置（以下、単に検査装置
という）の内部の主要な機構が示され、図１中矢印Ａ方
向から見た側面が図２に示されている。

【００１８】検査装置基台３０上には昇降ユニット３１
が設けられている。この昇降ユニット３１は、後述する
スライド基板３２を被測定及びクリーニング対象である
プローブカードに対してＺ方向に上下移動させる移動機
構を有している。また、前記昇降ユニット３１の内部に
は、後述する針先観察装置やレーザ発生装置３３を水平
方向に移動するための移動機構を含んでいる。

【００１９】図から明らかなように、前記昇降ユニット
３１の上面にはスライド基板３２がスライド自在に載置
されている。本実施形態の場合、前記スライド基板３２
は電極平板３２ａと透明ガラス平板３２ｂ、そして、後
述するレーザ発生装置３３からのレーザ光を透過する透
過ガラスとしての透明ガラス薄板３２ｃが並設された構
造を有する。前記電極平板３２ａは導体に金メッキを施
した低抵抗の導体板からなり、透明ガラス平板３２ｂは
鉛ガラス等の光透過率に優れ強度及び耐久性の大きいガ
ラス板から構成されている。また、透明ガラス薄板３２
ｃは石英ガラス等から構成され、前記レーザ発生装置３
３からのレーザ光の減衰や偏向を最小限に抑える構成に
成っている。本実施形態の場合、前記電極平板３２ａと
透明ガラス平板３２ｂはスライドされた状態で同一の高
さに成るように、そ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】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に処理対象であるプローブカード３６が着脱自在
に装着される。本実施形態において、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、検査や
クリーニングを行う処理位置２００においてはプローブ
カード３６はその測定針３７が前記スライド基板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３
５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、処理中に測定針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３２ａとは測定針３７
と電極平板３２ａ間の接触抵抗を測定するテスタに電気
的に接続され、測定針３７と電極平板３２ａとが対面し
た状態でプローブカードの電気的検査が行われる。ま
た、本実施形態において、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
前記スライド基板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、例えば、
光学顕微鏡３８とＣＣＤカメラ３９等から構成され、処
理位置２００において前記透明ガラス平板３２ｂ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。測定針３７の画像データは図示しないコンピュータ
に供給され、予め記憶しているプローブカードの測定針
位置パターンとの比較が行われ、測定針３７が正規の位
置にあるか否かの検査が行われる。

【００２２】さらに、昇降ユニット３１内には、ＹＡＧ
レーザ等のレーザ発生装置３３が配置されている。本実
施形態の場合、発生したレーザ光は、前記光学顕微鏡３
８の光学系を利用して所望の測定針３７の先端位置にフ
ォーカス合わせされ、所望の測定針３７に付着した異
物、例えば、プローブカードの通常の使用状態におい
て、付着した半導体ＩＣの各電極パットの削りカス（例
えば、アルミニウムや金）を焼却除去する。

【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、前記スライド基板３２はこのＺス
テージ４０と共に移動し、処理位置２００に臨んで位置
決めされる電極平板３２ａまたは透明ガラス平板３２ｂ
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、透明ガラス薄板３２
ｃをプローブカード３６の測定針３７に接近させること
ができる。さらに、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、レーザ発生装置３３等を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とレーザ発生装置３３を担持
しながらスライド基板３２をＺ方向に上下動することが
でき、スライド基板３２をプローブカード３６の測定針
３７に押し当てまたは接近させ、あるいはこの測定針３
７から退避させることができる。また、スライド基板３
２と測定針３７との接触量を順次変えながら各測定針３
７の高さ測定を行うことが可能となる。従って、電極平
板３２ａ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３２ｂ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Ｘ，Ｙステージ４
１，４２によって所定位置に移動させ、複数の測定針３
７を順次追従観察することが可能となる。

【００２５】更に、前記電極平板３２ａによる測定針３
７の接触抵抗の測定結果、または透明ガラス平板３２ｂ
による測定針３７の針先の観察結果に基づいて、測定針
３７に付着した異物を認識できると共に、異物の付着し
ている測定針３７を選択することができる。そして、前
記テスタや針先観察装置によって得られた針先の位置座
標を利用することによって、所望の測定針３７の針先に
正確に前記レーザ発生装置３３からのレーザ光の焦点を
合わせることが可能であり、確実かつスムーズな異物の
焼却除去を行うことができる。なお、通常、測定針３７
はタングステン等で形成され、測定針３７に付着する異
物は、半導体ＩＣチップの電極パッドを構成するアルミ
ニウムや金等である。そのため、使用するレーザ光の強
度は、測定針３７の針先位置で、タングステンに熱影響
等を与えることなく、かつアルミニウムや金を焼却でき
る強度に調整される必要がある。

【００２６】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
如く測定等を行うようにプローブカード３６の測定針３
７がスライド基板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る。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。

【００２７】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３２ａ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。

【００２８】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には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。

【００２９】以上のようにして、本実施形態によれば、
被処理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、スライド基板３２をスライドさせ
て電極平板３２ａまたは透明ガラス平板３２ｂ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４
９からの指示により、自動または手動指令にて行われ
る。本実施形態においては前記スライド基板３２のスラ
イド移動は空圧駆動により行われる。一方、昇降ユニッ
ト３１のＺ方向上下移動そしてＸ，Ｙステージ４１，４
２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、前記Ｘ，Ｙ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。

【００３０】以下に、前記昇降ユニット３１、スライド
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。

【００３１】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にはＺスライド板５２，５３が上
下方向に移動自在に案内されている。前記Ｚステージ４
０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。

【００３２】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
記スライド基板３２がこの支柱５４，５５を介して支持
されている。更に、Ｚステージ４０には前述した光学顕
微鏡３８とＣＣＤカメラ３９を含む観察装置及びレーザ
発生装置３３がＸ，Ｙステージ４１，４２と共に載置さ
れている。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。

【００３３】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
が固定されている。そして、前記モータ軸に固定された
プーリ５７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い
る。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４０を任意高さに上下動することができる。

【００３４】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、スライド基板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
て知ることができる。なお、実施形態においてパルスモ
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の精度でスライド基板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、スライ
ド基板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。

【００３５】図５には本実施形態における針先観察装置
及びレーザ発生装置のＸＹ移動装置が示されており、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。

【００３６】前記Ｘ受板６３にはＸパルスモータ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いる。この結果Ｘパルスモータ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パルスモータ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。

【００３７】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パルスモ
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
置に移動可能にしている。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
出することができる。

【００３８】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、レ
ーザ発生装置３３が固定されている。従って、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。また、Ｘステージ４１とＹステー
ジ４２とを移動させることによって、光学顕微鏡３８の
光学系を介してレーザ発生装置３３から供給されるレー
ザ光を所望の測定針３７の針先に照射することが可能に
なり、測定針３７のクリーニングを正確かつ迅速に行う
ことができる。

【００３９】本実施形態の特徴的事項は、電極平板３２
ａと透明ガラス平板３２ｂそして透明ガラス薄板３２ｃ
を載置したスライド基板３２を処理位置２００及び退避
位置のいずれかにスライドさせ、電極平板３２ａ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３２ｂによって測定針３７の針先座標パタ
ーンを測定し、更に透明ガラス薄板３２ｃを介して照射
されるレーザ光により測定針３７の先端に付着した異物
を焼却排除することにある。図６には、このスライド基
板３２のスライド機構の好適な実施形態が示されてい
る。

【００４０】前記Ｚステージ４０に設けられた支柱５
４，５５にはスライド受板７４が固定されている。この
スライド受板７４に設けられたスライドガイド７５上に
スライド基板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。本実施形態に
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
れている。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に固定されている。そして、ピストンロッド８
１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７
９の作動により、スライド基板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る。これによって電極平板３２ａま
たは透明ガラス平板３２ｂまたは透明ガラス薄板３２ｃ
のいずれかを処理位置２００に臨ませることが可能とな
る。

【００４１】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。

【００４２】本実施形態において、スライド基板３２及
び針先観察装置、レーザ発生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をスライド基板３２の上
面に対向するように処理位置２００で位置決めされなけ
ればならない。

【００４３】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
れる。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る。そし
て、前記マザーボード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。

【００４４】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は処理位置に自動的に位
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る。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。

【００４５】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る。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。

【００４６】以上の説明から本発明に係るクリーニング
機能を有す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、以下にその操作手順を図８，
図９，図１０，図１１に基づいて説明する。

【００４７】図８にはプローブカードの特性検査手順の
概略が示されており、ステップＳ１において、被処理対
象であるプローブカードの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。

【００４８】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。

【００４９】オーバドライブはスライド基板３２が測定
針３７に押し当てられる昇降ユニット３１の移動量であ
り、測定針３７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
設定されている。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。

【００５０】逃げ量は本実施形態においてスライド基板
３２を測定針３７から退避させる量であり、電極平板３
２ａ、透明ガラス平板３２ｂのいずれかを処理位置２０
０に選択的に移動させるときの各方向退避量を定めたも
のであり、例えば５００μｍ程度が適当である。

【００５１】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、被処理対象で
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。

【００５２】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る。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。

【００５３】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。

【００５４】図９には、前述した高さばらつき測定の詳
細な手順が示されている。まず、ステップＳ２０におい
てスライド基板３２の電極平板３２ａを処理位置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る。もちろんこのとき昇降ユ
ニット３１は下降し、スライド基板３２と測定針３７と
が接触しない状態にある。

【００５５】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）、Ｚ座標
データが読み取られ（Ｓ２３）、この上昇測定が予め定
められたオーバドライブ量に達するまで繰り返される
（Ｓ２４）。

【００５６】そして、所定のオーバドライブ量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）。

【００５７】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３２ａを
測定針３７から退避させる（Ｓ２６）。

【００５８】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３２
ａ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いる。従って、各測定針３７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。

【００５９】図１０はピン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スライ
ド基板３２の透明ガラス平板３２ｂを処理位置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、例えば５０μｍだけ上昇させ、全ての測定針３７に
透明ガラス平板３２ｂを押し当てる（Ｓ３１、Ｓ３
２）。

【００６０】そして、ステップＳ３３においてジョイス
ティック等を用い、光学顕微鏡３８を所定の測定針先に
合わせる。この状態でパソコン４５は予め入力されてい
るパッド位置に対して測定した針先の位置をディスプレ
イ４７にて表示することができる。

【００６１】次に、ＸＹステージが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３７に対
して画像認識を行う（Ｓ３４、Ｓ３５）。

【００６２】そして、全針の測定が完了すると装置を停
止させ（Ｓ３６）、また、測定完了後にスライド基板３
２をプローブカード３６から退避させる（Ｓ３７）。

【００６３】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、また、プローブカードの使用に
より測定針３７が位置ズレを起こしていないかの検査が
完了する。

【００６４】このピン先位置測定を行う際、同時に画像
認識された各測定針３７の先端径を記憶すれば、先端径
測定に利用することも可能である。

【００６５】図１１には、測定針３７のクリーニングの
手順が示されている。例えば、先に行った検査の結果、
接触抵抗が所定値より大きい場合、測定針３７に異物が
付着していると判断することができる。また、ピン先位
置測定の際に基準測定針の形状と実際の測定針３７の形
状とを比較し突起物等が確認された場合には、測定針３
７に異物が付着していると判断することができる（Ｓ４
０）。このような場合には、レーザ光による異物の焼却
除去処理を開始する。なお、測定針３７に異物が確認さ
れない場合には、クリーニング機能付きプローブカード
検査装置をストップさせる（Ｓ４１）。一方、測定針３
７に異物が付着していることが確認された場合には、ス
テップＳ４２において空圧アクチュエータによりスライ
ド基板３２の透明ガラス薄板３２ｃを処理位置２００に
臨ませる。そして、先に検査した測定針３７の高さばら
つきデータと先端位置データとに基づいた異物が存在す
る測定針３７の先端の３次元座標データを取得する（Ｓ
４３）。つまり、高さばらつきデータよりＺ座標を取得
し、先端位置データよりＸＹ座標を取得する。そして、
取得した３次元座標データに基づいてＺステージを上昇
（Ｓ４４）すると共に、ＸＹステージを移動させて（Ｓ
４５）、レーザ光の照射準備を行う。本実施形態では、
フォーカス合わせに使用する光学顕微鏡と透明ガラス薄
板３２ｃをクリーニング目標位置に移動させる。なお、
このクリーニング目標位置とは、透明ガラス薄板３２ｃ
を介して前記測定針３７の先端位置にフォーカスを合わ
せることのできる位置である。この時、ＺステージやＸ
Ｙステージに設けられたエンコーダからの信号と３次元
座標データとを比較して移動が完了したか否かの判断を
行う（Ｓ４６）。移動が完了した場合には、レーザ発生
装置３３により所定強さのレーザ光の照射を所定時間行
い（Ｓ４７）、測定針３７に付着した異物の焼却除去を
行う。この時、焼却後の異物カス（炭化カス等）が発生
した場合でも透明ガラス薄板３２ｃ上に落下するため容
易に除去（定期的なワイパー処理等）することが可能で
あり、レーザ光の光学系を汚す等の不都合が生じない。

【００６６】その後、（Ｓ４０）で認識した異物の除去
を全て完了したか否かの判断を行い（Ｓ４８）、完了し
ていない場合には、（Ｓ４４）に戻り、次の異物除去の
ためにＺステージやＸＹステージの移動を開始し、（Ｓ
４４）以降の処理を繰り返す。また、認識した異物の除
去を全て完了した場合、装置を停止させ（Ｓ４９）、ま
た、処理完了後にスライド基板３２をプローブカード３
６から退避させる（Ｓ５０）。

【００６７】このように、測定針３７に非接触で、かつ
測定針３７に付着した異物のみを確実に焼却除去するこ
とができるので、プローブカード３６の当初の良好な状
態を回復することが可能となる。

【００６８】以上のようにして本発明によれば、単一の
検査装置においてスライド基板３２のスライドにより、
測定針の高さばらつき、接触抵抗の測定と針先座標パタ
ーンの測定とを連続的に行った後に、測定針に異物が付
着している場合には、直ちにレーザ光による異物の焼却
除去を極めて短時間に正確に行うことができる。

【００６９】なお、本実施形態においては、レーザ光の
フォーカス合わせに針先座標パターンの測定用の光学顕
微鏡を共用して装置コストを低減可能な例を示したが、
例えば、Ｙステージ上にレーザ光専用に光学系を設けて
も本実施形態と同様な効果を得ることができる。また、
本実施形態では、測定針に対して個別にレーザ光を照射
する例を示したが、レーザ光の焼却能力に応じて、測定
針や他の部材にダメージを与えない範囲であれば、複数
の測定針に同時にレーザ光の照射を行ってもよい。この
場合、より効率的なクリーニングを行うことができる。
さらに、本実施形態では、クリーニングに必要な測定針
の先端位置の３次元座標を先に測定した結果を利用した
例を示したが、予め取得したプローブカードの測定針位
置のオリジナルデータに基づいてＺステージやＸＹステ
ージの移動を行うようにしてもよい。

【００７０】さらに、本実施形態では、針先座標パター
ン測定時に測定針の押圧に耐え得る強度を有するある程
度厚い透明ガラス平板３２ｂと、測定針と非接触でレー
ザ光を透過するのみの透明ガラス薄板３２ｃを設けた例
を説明したが、レーザ光の強度やフォーカスに影響する
ことなく、かつ、所定強度と耐久性を得ることのできる
透明ガラスが使用可能であれば、針先座標パターン測定
位置で連続して異物のクリーニング処理を行ってもよ
い。なお、この場合、異物の焼却状態をＣＣＤカメラ等
で確認することが可能になり、焼却状態に応じてレーザ
光の照射時間を変更することもできる。この場合、さら
に効率的かつ確実な異物除去を行うことができる。もち
ろん本実施形態のように、透明ガラス平板３２ｂと透明
ガラス薄板３２ｃを設けた場合でもレーザ照射後のＣＣ
Ｄカメラで異物除去状態を確認することもできる。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、所望位置に導かれたレ
ーザ光によって、測定針に非接触で付着した異物の除去
を行うことが可能になり、測定針のダメージを最小限に
抑えつつ確実な測定針のクリーニングを行うことができ
る。また、テスタによる測定結果に基づいて接触抵抗の
大きい測定針のみクリーニングを行うようにすれば、測
定針の効率的なクリーニング処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係るクリーニング機能付
きプローブカード検査装置の概略的な構造図である。

【図２】 図１におけるＡ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】 本発明の実施形態に係るクリーニング機能付
きプローブカード検査装置の昇降ユニットの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】 本発明の実施形態に係るクリーニング機能付
きプローブカード検査装置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】 本発明の実施形態に係るクリーニング機能付
きプローブカード検査装置におけるスライド基板のスラ
イド機構を示す要部正面図である。

【図７】 本発明の実施形態に係るクリーニング機能付
きプローブカード検査装置におけるプローブカードホル
ダの要部正面図である。

【図８】 本発明の実施形態に係るクリーニング機能付
きプローブカード検査装置における検査手順の概略を示
す説明図である。

【図９】 本発明の実施形態に係るクリーニング機能付
きプローブカード検査装置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】 本発明の実施形態に係るクリーニング機能
付きプローブカード検査装置におけるピン先位置測定手
順を示すフローチャートである。

【図１１】 本発明の実施形態に係るクリーニング機能
付きプローブカード検査装置における測定針に付着した
異物の除去手順を示すフローチャートである。

【図１２】 一般的なプローブカードを示す断面図であ
る。

【符号の説明】

３０ 検査装置基台、３１ 昇降ユニット、３２ スラ
イド基板、３２ａ 電極平板、３２ｂ 透明ガラス平
板、３２ｃ 透明ガラス薄板、３３ レーザ発生装置、
３５ プローブカードホルダ、３６ プローブカード、
３７ 測定針、３８ 光学顕微鏡、３９ ＣＣＤカメ
ラ、４０ Ｚステージ、４１ Ｘステージ、４２ Ｙス
テージ、２００ 処理位置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永野 登 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 高木 啓行 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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台に上下動可能に支持された昇降ユニ
   ットと、 前記昇降ユニット上面にスライド自在に載置され、少な
   くとも導体から成る電極平板とレーザ光を透過する透過
   ガラスを有するスライド基板と、 プローブカードが着脱自在に装着され、プローブカード
   の測定針を前記スライド基板に臨ませるプローブカード
   ホルダと、 前記プローブカードの測定針及び前記電極平板と電気的
   に接続され、測定針と電極平板間の接触抵抗を測定する
   テスタと、 前記プローブカードの測定針に付着した異物を焼却除去
   するレーザ光を透過ガラスを介して供給するレーザ発生
   装置と、 前記レーザ光を前記測定針の所定位置に導くレーザ誘導
   機構と、 を含むことを特徴とするクリーニング機能付きプローブ
   カード検査装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の検査装置において、 前記スライド基板は、さらに、透明ガラス平板を有し、 前記昇降ユニットは、水平方向に移動自在で前記透明ガ
   ラス平板を通してプローブカードの測定針の針先座標を
   取得する針先観察装置を有し、 前記レーザ誘導機構は、取得した針先座標に基づいて、
   レーザ光を前記測定針の所定位置に導くことを特徴とす
   るクリーニング機能付きプローブカード検査装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の検査装置において、 前記レーザ光は、前記針先観察装置の観察用光学系によ
   りフォーカスを行うことを特徴とするクリーニング機能
   付きプローブカード検査装置。