JPS63191209A - 表面位置合せ装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は表面位置合せ装置に関する。特に本発明は精密
な表面位置合せ装置の部分体に関する。

〔発明の技術的背景及びその課題点〕

二表面を互いに精密に位置合わせしなければならない機
会が多い。ウェーハ内の集積回路チップを試験するとき
、試験プローブを被測定デバイスとほぼ同平面にしなけ
ればならない。多くの場合１ミリラジアン（約０．０６
度）以上の位置ずれは受梁である。これら従来の方法は
二面間の距離を数ケ所で測定し、これらの距離の最大点
と最小点との間の距離差が所定範囲内に入るまで手で調
節するものである。

第１Ａ図に示す一つの従来の方法では、中に穴がある特
殊なプレート１が試験プローブの所定位置に設置されて
いる。特殊プレートとチャックとの距離はダイアルイン
ヂケータを用いて測定される。正しい平行度が得られる
まで調節可能なスペーサｌ−２を用いて人手による調節
を繰返す。

他の従来の方法では、測定を校正プレートの４象限で同
時に行い、平行度が得られると取付けた表示装置の４個
のＬＥＤが同時に点灯する。調節は前の方法のようにや
はり人手で行う。この面倒で遅い従来の方法は試験に利
用できる時間を減らし、このため試験の費用が増大する
。これらの従来の方法は各ウェーハについて、あるいは
ウェーハの異なる部分について繰返すことができないの
で、試験プローブはウェーハと精密に位置合せされない
。

表面を位置合せする従来の装置を第１Ｂ図に示す。この
装置はレーザ・ビームを用いてミラーを精密に位置合せ
するのにしばしば使用される。この装置はノツチ１−５
が切られた２枚のプレートｌ−３の間に配設された玉軸
受１−９から構成されている。

この装置１−７はプレート１−３を動かすのに必要な力
が比較的大きいのでＩＣの試験のような用途に使用する
ことはでき蛙い。プレー日−３を動かすためには、玉１
−９とプレート１−３との間の比較的大きな滑り摩擦に
打勝たなければならない。その他に、この装置の有用性
は試験プローブを被測定デバイスと位置合せするに充分
なだけ透明にすることができないという事実によって割
引かれる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は二面を自動的に、かつ精密に位置合せし
て、二面が同一面に、あるいは平行になるようにするこ
とである。

〔発明のイ既要〕

本発明は第１の表面と第２の表面とを、それらが非常に
小さい、制御された力で互いに押圧されている時、位置
合せする装置である。装置は第１の表面と機械的に連結
されて一緒に動くようになっている回転装置を備えてい
る。回転装置に対向し、かつこれと接触して枢軸装置（
ｐｉｖｏｔａｌ　ｄｅｖｉｃｅ）があり、回転装置と枢
軸装置とは共に弾性的ハーネシング（ｈａｒｎｅｓｓｉ
ｎｇ）装置で保持されている。回転装置と枢軸装置の両
者間の、接触域内の表面はその一方が平面で他方が凸曲
面を成す形状をしている。この形状により、回転装置の
傾き運動は滑りからではなく回転から生ずるようになる
。

装置に取付けられている第１の表面が所与の、同一平面
になっていない第２の表面に対して押されると、回転装
置はその位置を第１の表面の位置に伴なって容易に調節
し、遂に第１の表面を第２の表面と同一平面にする。回
転摩擦は滑り摩擦よりかなり小さいので、位置合せを行
うにはわずかな力しか必要としない。

集積回路の試験に使用して試験プローブを被測定ウェー
ハの表面と位置合せするときは、本発明はプローブ・ホ
ルダがウェーハ・チャックに対して充分に平行になって
いなくても試験プローブとウェーハ表面とを充分に平行
にする。これによりプローブ・ホルダとウェーハ・チャ
ックとの間の完全に近い平行という現在の厳しい要求ば
かりでなく、これら要求事項を満足させるのに関連する
面倒で時間のかかる手順も必要無くなる。したがって、
試験ハードウェアの利用度が増し、製造コストが下がる
。

さらに、プローブの１回のタッチダウンごとに自動水平
出し動作が行われる。これによりウェーハのテーパや曲
がりの、およびウェーハごとの厚さの変動の悪影響が補
償される。プローブとつ工−ハとの平行度が一貫してい
るため、タッチダウンごとにプローブのすべての接触点
が被測定アノ１イスの試験パッドに一様な接触圧を加え
、したがって接触抵抗が一様になる。その結果、得られ
る試験結果は測定した実際のパラメータを一層良く表わ
すことになり、配置が不正確になる率が減少する。

本発明の他の利点はあらゆる試験点で一様接触をさせる
のにわずかな力しか必要としないことであり、このこと
から多数の有利な結果が得られる。

デバイスの試験パッドを傷めないので、後続のアセンブ
リの歩止まりが増大する。装置の本体へ及ぼす損傷の可
能性も減り、試験プローブ自身の稼働寿命も長くなる。

最後に、回転手段と枢軸手段とをガラスで作ると、本発
明の装置は透明となるので、被測定デバイスを目で見る
ことができる他に、試験プローブをデバイス試験パッド
に、目であるいは光学的に位置合せすることができると
いう長所を持っている。

〔発明の実施例〕

本発明の好ましい実施例は、ここに参考のため取入れ′
である［試験プローブ（Ｔｅｓｔ　Ｐｒｏｂｅ）Ｊと題
する米国特許出願８１６，６６６に記しである、集積回
路試験プローブを被測定デバイスと位置合せするのに使
用されている。第１の表面２−１４は試験プローブであ
り、第２の表面は被測定デバイスである。

本発明の他の実施例は多種多様な表面またはその他の対
象を位置合せするのに使用することができる。

本発明の好ましい実施例を第２Ａ図に示す。フレーム２
−４および２−６の断面を第２Ａ図および第２Ｂ図に示
す。好ましい実施例では、フレーム２−４および２−６
はアルミニウムであり、形状は円形で、ツーピースでで
きている。ツーピース・フレームを有する表面位置合せ
装置２−１はワンピース・フレームを有する表面位置合
せ装置２−１より組立てやすい。上部片２−４と底部片
２−６とは小ねじで共締めされている。ただし、フレー
ム２−４と２−６とは別々の材料から作ることができ、
別々の形状とすることができる。その他、フレーム２−
４と２−６とはツーピースの代りにワンピースとするこ
とができる。

本発明の好ましい実施例では、第１の表面２−１４をフ
レーム２−６にエポキシでのり付けすることができる。

しかし、これは他の手段でフレーム２−６１−取付ける
ことができる。好ましい実施例では、第１の表面２−１
４がポリイミドで作られており、その厚さはｌミルであ
る。、別の実施例では、第１の表面２−１４は別の厚さ
とすることができ、別の材料から作ることができる。第
１の表面２−１４は第４Ａ図に示すフレキシブル・メン
ブレーンとすることができる。第４Ａ図ではメンブレー
ンは４−２でありフレームは４−４である。また、第１
の表面２−１４を第４Ｂ図および第４Ｃ図に示す剛性平
面とすることもできる。第４Ｂ図で、剛性平面４−２は
フレーム４−４にフレキシブル・メンブレーン４−６で
取付けられている。第４Ｃ図では、剛性平面４−２はフ
レーム４−４に弾性装置４−８で取付けられている。

これら弾性装置４−８は弾性のひも、あるいはばねでも
よい。

枢軸手段２−２はフレーム２−４の次に設置されている
。好ましい実施例では、枢軸手段２−２は長方形断面を
有する研磨されたガラス円盤である。ただし、これは他
の材料から作ることができ、その機能を損わずに他の形
状にすることができる。回転手段２−８は第１表面２−
１４と枢軸手段２−２との間に設置されている。好まし
い実施例では、回転手段２−８は研磨されたガラスから
作られた球台であって、曲率半径は約０．４インチであ
り、直径は約０．６３インチである。他に、回転手段２
−８は平らな面２−１６と球面２−１８とを備えている
。平面２−１６は第１表面２−１４に隣接している。球
面２−１８は枢軸手段２−２に隣接している。第２Ｂ図
に示す本発明の他の実施例では、回転手段２−２２の断
面は長方形であり、枢軸手段２−２０は球面を備えてい
る。また、第２Ｃ図に示すように、回転手段２−２６と
枢軸手段２−３０は球面２−２８を備えることができる
。第１の表面２−１４とフレーム２−４および２−６と
は第１の表面、枢軸手段、および回転手段をともに保持
している。

回転装置２−２６および／または枢軸装置２−３０の相
接面２−１８および２−２８は幾つかの別々の方法で曲
面化することができる。本発明の好ましい実施例では、
回転装置２−２６は上述のような球面に曲面化されてい
る。別の実施例では、この表面を本発明の範囲から逸脱
することなく他の方法で曲面化することができる。たと
えば、相接面２−１８と２−２８とは円筒としであるい
は別々の軸に沿って別々の曲率で曲面化することができ
る。

本発明の好ましい実施例では、潤滑剤２−１０は枢軸手
段２−２と回転手段２−８との間に置くことができる。

好ましい実施例は潤滑剤２−１０として鉱油を使用して
いるが、他の多種類の潤滑剤を使用することができる。

第２Ａ図に示すとうり、好ましい実施例では第１の表面
２−１４はフレーム２−６から約０．００６インチだけ
突出している。これはフレームを第１の表面から離した
ままで第１表面と第２表面とを接触させる°のに必要で
ある。

本発明の好ましい実施例は同一平面になっていない二表
面を精密に位置合せする。上に述べた機構は表面間のマ
クロな非同一平面性を補償する。

ただし、表面には普通いくらかのミクロな非同一平面性
がある。たとえば、試験プローブの接触パッドの高さが
変動することがある。また、表面に溝（ｇｏｕｇｅ）が
あることもある。ミクロな非同一平面性における変動を
補償するために、好ましい実施例には表面の高さ変動に
したがって圧縮する弾性的補償層２−１２がある。

フレーム２−４を介して枢軸装置２−２に力を加えると
、枢軸装置は回転装置２−８と第１表面とを第２表面の
方に押す。これにより回転装置２−８が枢軸装置２−２
の上を転がり回転をするので第１の表面２−１４が第２
の表面と位置合せされる。

表面位置合せ装置２−１は第１表面２−１４をフレーム
２−６にのり付けし、形成された凹所に回転装置２−８
を入れて構成される。回転手段２−８はフレーム２−６
の内側の中心になければならない。これは第５図に示す
ように心出し具５−１で行うことができる。心出し具５
−１の外径はフレーム２−６の内径よりわずかに小さく
、心出し具５−１の内面は円すい状となっていて回転手
段２−８をフレーム２−６の内側の中心に据える。次に
、潤滑剤２−１０を枢軸装置２−２に対向している回転
装置２−８の表面に置く。

次に、枢軸装置２−２が取付けられている上部フレーム
２−４を回転装置２−８が取付けられている下部フレー
ムに取付ける。

表面位置合せ装置２−１は、それを被測定デバイスに載
せ、フレームに被測定デバイスの方向の力を加えること
によって使、用される。回転手段２−８は自動的に回転
して第１表面２−１４を第２表面と位置合せする。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明を用いることにより、２つ
の表面を節単に、かつ自動的に同一平面上に精密位置合
せすることができ、かつ位置合せに要する時間を大幅に
削減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図及び第１Ｂ図は表面同士を位置合せするための
従来装置を示す図、第２Ａ図は本発明の表面位置合せ装
置の一実施例を示す図、第２Ｂ図及び第２Ｃ図は本発明
の表面位置合せ装置の別の実施例を示す図、第３Ａ図及
び第３Ｂ図は表面位置合せ装置の別の実施例を示す図、
第４Ａ図は第１表面の一実施例を示す図、第４Ｂ図及び
第４Ｃ図は第１表面の別の実施例を示す図、第５図は第
２Ａ図ないし第２Ｃ図の装置を製造するために用いられ
る道具を示す図である。 ２−１：表面位置合せ装置Ｆ　　　２−２：枢軸手段２
−４．２−６：フレーム　　　　２−８：回転手段２−
１０　：潤滑剤　　　　　　２−１２　：弾性的補償層
２−１４　：第１表面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１表面に隣接する回転手段と、前記回転手段に
   隣接し、前記回転手段の枢軸となる枢軸手段と、前記回
   転手段および前記枢軸手段とを保持するためのハーネス
   手段とを備え、前記第１表面と第２表面とを押し合わせ
   た時、前記回転手段が回転して、前記第１表面を前記第
   ２表面に位置合せをすることを特徴とする装置。
2. （２）前記第１表面が試験プローブであることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の装置。