KR101500523B1 - 기판 검사 장치 - Google Patents

Abstract

기판 검사 장치(10)는 본체 스테이지(12), 본체 스테이지(12) 위에서 Y방향으로 이동가능한 갠트리(20), 갠트리(20)의 윗면에서 X방향으로 이동가능한 프로브 스테이지(24), 비접촉형 센서 프로브(26), 프로브 유닛 세트(30), 프로브 유닛 세트(30)에 포함되는 프로브 어셈블리를 교환하기 위한 교환용 트레이(60), 프로브 어셈블리의 높이, 위치를 교정하기 위한 높이 기준부(70) 등을 포함한다. 또한, 액추에이터 구동부(110), 기판 평가부(112) 및 제어부(120)를 구비하고, 해당 제어부(120)는 기판 검사 모듈(122)과, 프로브 유닛 세트(30)에 대해서 위치결정 등을 교정하여, 필요할 때에 자동적으로 프로브를 교환하기 위한 처리를 행하는 유지·보수 모듈(124)을 포함한다.

기판 검사 장치, 제어부, 프로브 유닛, 프로브 어셈블리, 액추에이터

Description

기판 검사 장치{SUBSTRATE INSPECTION APPARATUS}

본 발명은 기판 검사 장치에 관한 것으로, 특히, 기판에 형성되는 패턴의 도통 또는 비도통에 대해서 프로브를 이용해서 검사하는 기판 검사 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 액정 기판, 플랫(flat) 디스플레이 기판, 회로 기판, 반도체 기판 등과 같이, 배선 패턴이 형성되는 기판에 대해서, 그 패턴이 정확하게 형성되어 있는지의 여부를 검사하는 것이 행해진다. 그 검사는, 외관에 의해서 행해지는 것 이외에, 적당한 프로브를 이용해서, 기판 상의 패턴의 전기적 도통 또는 비도통에 대해서 전기적으로 검사하는 것이 행해진다. 그러한 전기적 검사를 행하는 장치는 기판 검사 장치라고 불리고 있다.

전기적 검사를 위해서 이용되는 프로브로서는, 패턴에 비접촉으로 전기신호를 공급하고, 혹은 전기신호를 검출하는 비접촉형 프로브가 이용되는 것도 있지만, 대부분은 접촉형 프로브가 이용되고 있다. 접촉형 프로브의 경우에는, 기판 상의 패턴에 소정의 접촉압으로 직접 접촉하기 때문에, 마모 등의 문제가 생기는 일이 있다.

예를 들어, 일본국 공개 특허 평6-331681호 공보에는, 기판의 도통·절연에 대해서 2개의 프로브 사이에 전압을 가하여, 흐르는 전류로부터 기판의 패턴 저항을 검사하는 기판 검사기에 있어서 프로브의 열화를 검출하는 구성이 기술되어 있다. 여기에서는, 기판 검사기에 프로브 단락판을 설치하고, 측정 대상 기판의 검사를 행하기 전에 2개의 프로브를 프로브 단락판에 하강시키고, 그 때의 저항치를 프로브 양호/불량 판정 저항치와 비교하여, 소정의 저항치보다도 클 경우에 경고를 출력하는 것이 개시되어 있다.

또한, 일본국 공개 특허 제2006-330006호 공보에는, 접촉형 프로브의 선단부가 마모 등에 의해 교환을 필요로 할 때에, 교환 용이한 구성의 콘택트 프로브 장치가 개시되어 있다. 여기에서는, 프로브 안내 기구에 설치된 위치결정 핀에 의해서 프린트 기판과 프로브 유닛이 위치결정되어, 1개의 부착용 나사로 프로브 유닛이 프로브 안내 기구에 부착되므로, 이 1개의 부착용 나사를 완화시킴으로써 프로브 유닛을 용이하게 교환할 수 있다고 기술되어 있다.

상기 일본국 공개 특허 평6-331681호 공보에 있어서는, 접촉형 프로브에 마모 등으로 접촉 저항값이 커지면, 경보를 출력하여 교환의 필요성을 알린다. 또, 상기 일본국 공개 특허 제2006-330006호 공보에 있어서는, 교환이 용이한 교정의 접촉형 프로브가 기술되어 있다.

이와 같이, 종래 기술에 있어서는, 적당한 수단에 의해서 접촉형 프로브의 교환 시기를 알고, 이것에 의해서 작업자가 프로브 교환을 행하고 있다. 이와 같이, 기판 검사 장치에 있어서의 프로브 교환은, 필요할 때에 작업자에 의해서 행해 지고 있으므로, 장치에 따라서는, 빈번하게 교환 작업을 행할 필요가 있고, 또한 프로브를 교환하면, 그 접촉 위치 등을 조정할 필요가 있어, 한층 더 작업 부하가 증대한다.

본 발명의 목적은 프로브 교환의 부하를 경감시키는 기판 검사 장치를 제공하는 것이다. 또, 본 발명의 다른 목적은 프로브의 교환 빈도를 저감할 수 있는 기판 검사 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은 프로브의 수명연장을 가능하게 하는 기판 검사 장치를 제공하는 것이다. 이하의 수단은 상기 목적의 적어도 하나에 공헌한다.

본 발명에 따른 기판 검사 장치는, 기판에 형성되는 패턴의 도통 또는 비도통에 대해서 프로브를 이용해서 검사하는 기판 검사 장치에 있어서, 접촉형 프로브를 선단부에 가지는 프로브 어셈블리; 해당 프로브 어셈블리를 착탈가능하게 유지하는 프로브 유닛; 해당 프로브 유닛을 임의의 3차원 위치로 이동·구동하는 액추에이터; 미사용의 프로브 어셈블리를 배치하는 미사용 프로브 영역과, 사용완료 프로브 어셈블리를 배치할 수 있는 사용완료 프로브 영역을 지니는 교환용 트레이; 및 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 액추에이터에 대해서, 프로브 유닛을 교환하기 위해서 교환용 트레이의 사용완료 프로브 영역으로 이동시키는 트레이 왕로(往路) 이동 처리 수단; 프로브 유닛에 대해서, 프로브 어셈블리를 제거하여, 교환용 트레이의 사용완료 프로브 영역에 배치시키는 제거 처리 수단; 액추에이터에 대해서, 프로브 어셈블리가 제거된 프로브 유닛을 교환용 트레이의 미사용 프로브 영역에 이동시키는 트레이 내 이동 처리 수단; 프로브 유닛에 대해서, 교환용 트레이 의 미사용완료 프로브 영역에 배치되는 미사용 프로브 유닛을 부착해서 유지시키는 부착 처리 수단; 및 액추에이터에 대해서, 프로브 어셈블리가 교환된 교환완료 프로브 유닛을 원래의 검사 위치로 복귀시키는 트레이 귀로(歸路) 이동 처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 기판 검사 장치에 있어서, 프로브 유닛은, 본체부; 및 해당 본체부에 대해서 프로브 어셈블리를 파지해서 이동가능한 홀더부로서, 상기 본체부에 대해서 프로브 어셈블리를 꽉 누르는 방향으로 이동해서 해당 프로브 어셈블리를 고정·유지하고, 상기 본체부로부터 프로브 어셈블리를 해방하는 방향으로 이동해서 프로브 어셈블리를 제거가능 상태로 하는 홀더부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 기판 검사 장치에 있어서, 프로브 유닛의 접촉형 프로브의 선단 높이를 교정하기 위한 판으로서, 표면에 도체부를 가진 높이 기준판을 포함하고, 상기 제어부는, 액추에이터에 대해서, 프로브 유닛의 접촉형 프로브의 선단을 높이 기준판의 도체부를 향해서 이동시키는 높이 교정 이동 처리 수단; 및 접촉형 프로브와 도체부 사이의 전기적 접촉을 검지하고, 그 때의 액추에이터의 높이 위치를 프로브 유닛의 접촉 기준 높이로서 설정하는 높이 교정 수단을 포함하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 따른 기판 검사 장치에 있어서, 접촉형 프로브는, 기판에 형성되는 복수의 패턴에 대해서 연속적으로 주사해서 검사할 때의 주사 방향을 따라서, 기판 표면에 대해서, 미리 정한 소정의 경사 각도를 지니는 경사 프로브이며, 상기 장치는 프로브 유닛의 접촉형 프로브의 선단 형상을 촬상하기 위한 촬상수단과, 접촉형 프로브의 선단부의 접촉 위치를 보정하기 위한 판으로서, 접촉형 프로브의 주사 방향에 직교하는 방향으로 연신해서 배치되는 도체 패턴부를 가지는 접촉 위치 기준판을 더 포함하고, 상기 제어부는, 액추에이터에 대해서, 프로브 유닛의 접촉 기준 높이에 높이 위치를 설정시키는 높이 설정 처리 수단; 높이 설정 처리가 행해진 상태에서, 촬상수단이 촬상한 프로브 유닛의 접촉형 프로브의 선단 형상의 위치와, 미리 정한 기준 위치와의 비교에 의거해서, 프로브 유닛의 접촉형 프로브의 주사 방향에 수직인 방향의 선단 위치의 어긋남을 교정하는 선단 위치 어긋남 교정 수단; 액추에이터에 대해서, 선단 위치 어긋남 교정이 행해진 상태에서, 프로브 유닛의 접촉형 프로브의 선단을 접촉 위치 기준판의 도체 패턴의 연신 방향에 직교하는 방향으로 이동시키는 선단 교정 이동 처리 수단; 및 접촉형 프로브와 도체 패턴과의 사이의 전기적 접촉을 검지하고, 그 때의 액추에이터의 주사 방향에 따른 위치를 프로브 유닛의 접촉 기준 위치로서 설정하는 접촉 위치 교정 수단을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 기판 검사 장치에 있어서, 상기 프로브 유닛은, 기판에 형성되는 복수의 패턴에 대해서 연속적으로 주사해서 검사할 때의 제1주사 방향을 따라서, 기판 표면에 대해서, 미리 정한 소정의 경사 각도를 지니는 접촉형 프로브를 포함하는 제1프로브 어셈블리; 및 제1주사 방향과는 반대 방향의 주사 방향인 제2주사 방향을 따라서, 기판 표면에 대해서, 미리 정한 소정의 경사 각도를 가지는 접촉형 프로브를 포함하는 제2프로브 어셈블리를 포함하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 따른 기판 검사 장치에 있어서, 프로브 유닛의 접촉형 프로브의 선단부에 근접해서 배치되어, 접촉형 프로브의 선단부와 검사 대상의 기판의 표면과의 사이의 간격을 검출하는 간극 센서를 포함하고, 상기 제어부는, 액추에이터에 대해서, 간극 센서의 검출결과에 따라서, 프로브 유닛의 높이 위치를 접촉 기준 높이에 추종시키는 높이 추종 처리수단을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 구성에 의해, 기판 검사 장치는, 접촉형 프로브를 선단부에 가지는 프로브 어셈블리를 착탈가능하게 유지하는 프로브 유닛을 가진다. 그리고, 미사용의 프로브 어셈블리를 배치하는 미사용 프로브 영역과, 사용완료 프로브 어셈블리를 배치할 수 있는 사용완료 프로브 영역을 지니는 교환용 트레이가 구비된다. 여기에서, 프로브 유닛을 교환하기 위하여 교환용 트레이의 사용완료 프로브 영역에 이동시키고, 프로브 어셈블리를 제거해서 교환용 트레이의 사용완료 프로브 영역에 배치시켜, 프로브 어셈블리가 제거된 프로브 유닛을 교환용 트레이의 미사용 프로브 영역으로 이동시키고, 그 프로브 유닛에 미사용 프로브 유닛을 부착해서 유지시켜, 프로브 어셈블리가 교환된 교환완료 프로브 유닛을 원래의 검사 위치로 복귀시킨다. 이들은 제어부의 제어 하에 액추에이터 등을 이용해서 행해지므로, 프로브 교환의 부하를 경감할 수 있다.

또, 기판 검사 장치에 있어서, 프로브 유닛은, 본체부; 및 해당 본체부에 대해서 프로브 어셈블리를 파지해서 이동가능한 홀더부를 지니고, 상기 본체부에 대해서 프로브 어셈블리를 꽉 누르는 방향으로 홀더부를 이동시켜서 프로브 어셈블리 를 고정·유지하고, 상기 본체부로부터 프로브 어셈블리를 해방하는 방향으로 홀더부를 이동시켜서 프로브 어셈블리를 제거가능 상태로 한다. 따라서, 프로브 유닛은 접촉형 프로브를 선단부에 가지는 프로브 어셈블리를 착탈가능하게 유지할 수 있다.

또한, 기판 검사 장치에 있어서, 프로브 유닛의 접촉형 프로브의 선단 높이를 교정하기 위해서, 표면에 도체부를 가지는 높이 기준판을 구비한다. 그리고, 프로브 유닛의 접촉형 프로브의 선단부를 높이 기준판의 도체부를 향해서 이동시켜, 접촉형 프로브와 도체부와의 사이의 전기적 접촉을 검지하고, 그 때의 액추에이터의 높이 위치를 프로브 유닛의 접촉 기준 높이로서 설정한다. 이와 같이, 프로브 높이를 적절한 것으로 해서, 부적절한 프로브 높이를 위한 마모 등을 억제하고, 프로브의 수명연장을 도모할 수 있다.

또, 기판 검사 장치에 있어서, 접촉형 프로브는, 기판에 대해서 연속적으로 주사해서 검사할 때의 주사 방향을 따라서 경사지는 경사 프로브일 경우에, 접촉형 프로브의 선단 형상을 촬상하기 위한 촬상수단과, 접촉형 프로브의 선단부의 접촉 위치를 보정하기 위한 접촉 위치 기준판을 구비한다. 그리고, 프로브 유닛의 높이 위치가 접촉 기준 높이로 설정된 상태에서, 촬상수단의 촬상결과에 의거하여 접촉형 프로브의 주사 방향에 수직인 방향의 선단 위치의 어긋남을 교정하고, 접촉형 프로브의 선단을 접촉 위치 기준판의 도체 패턴의 연신 방향에 직교하는 방향으로 이동시켜서 접촉형 프로브와 도체 패턴과의 사이의 전기적 접촉을 검지하고, 그 때의 액추에이터의 주사 방향에 따른 위치를 프로브 유닛의 접촉 기준 위치로서 설정 한다. 이와 같이, 프로브 위치를 적절한 것으로 해서, 부적절한 프로브 위치를 위한 마모 등을 억제하여, 프로브의 수명 연장을 도모할 수 있다.

또한, 기판 검사 장치에 있어서, 프로브 유닛은, 제1주사 방향을 따라서 소정의 경사 각도로 경사진 제1프로브 어셈블리와, 제1주사 방향과는 반대 방향의 주사 방향인 제2주사 방향을 따라서 소정의 경사 각도로 경사진 제2프로브 어셈블리를 구비한다. 따라서, 기판 검사의 주사를 제1주사 방향과 제2주사 방향으로 교대로 전환할 수 있어, 소위 왕복 주사, 혹은 쌍방향 주사를 할 수 있다. 그리고, 제1주사 방향의 측정에는 제1프로브가 이용되고, 제2주사 방향의 측정에는 제2프로브가 이용된다. 이와 같이, 쌍방향 주사에 있어서, 제1프로브 어셈블리와 제2프로브 어셈블리가 교대로 이용되므로 각 프로브 어셈블리의 사용 빈도가 절반으로 되며, 이것에 의해 프로브의 교환 빈도를 저감할 수 있다.

또, 기판 검사 장치에 있어서, 접촉형 프로브의 선단부와 검사 대상의 기판의 표면과의 사이의 간격을 검출하는 간극(gap) 센서를 구비하고, 해당 간극 센서의 검출 결과에 따라서, 프로브 유닛의 높이 위치를 접촉 기준 높이에 추종시킨다. 예를 들어, 기판의 굴곡 등의 영향을 받는 일이 적어지고, 예컨대, 접촉압에 대해서 여유를 갖고 높게 설정할 필요성이 감소한다. 이것에 의해서, 부적절한 접촉압에 기인하는 마모 등을 억제하여, 프로브의 수명 연장을 도모할 수 있다.

이하, 도면을 이용해서 본 발명에 따른 실시예에 대해서 상세하게 설명한다. 이하에서는, 측정 대상 기판으로서, 배선 패턴을 지니는 액정 표시장치용의 유리 기판을 설명하지만, 그것 이외에도, 패턴의 도통/비도통을 검사할 필요가 있는 기판이면 된다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼 회로기판 등이어도 된다. 또, 패턴의 도통/비도통을 측정하는 프로브로서, 패턴의 한쪽 끝에 있어서 접촉형 프로브를 이용하고, 다른 쪽 끝에 있어서 비접촉형 프로브를 이용하는 것으로서 설명하지만, 적어도 접촉형 프로브를 1개 이용하는 것이면 된다. 예를 들어, 상기의 예에서, 다른 쪽 끝에 있어서도 접촉형 프로브를 이용하는 것으로 해도 된다. 또한, 3단자 이상의 측정의 경우에도, 적어도 1단자가 접촉형 프로브를 이용하는 것이면 된다.

또한, 이하에서는, 프로브 어셈블리로서 선단부에 침형상 프로브가 고정된 것으로서 설명하지만, 이것은 설명을 위한 일례이며, 이것 이외의 구조이어도 접촉형 프로브를 지니는 프로브 어셈블리이면 된다. 예를 들어, 프로브가 탄성을 지니는 스프링 프로브, 와이어 프로브 등이어도 된다. 또, 소위 캔틸레버(cantilever)식 프로브인 한쪽 지지 빔형의 프로브 어셈블리이더라도 된다. 또한, 복수의 프로브가 1개의 유닛에 부착되어 있는 구조이어도 된다.

또한, 이하에서는, 프로브 유닛의 이동·구동에 대해서, XY방향의 이동을 위한 액추에이터로서 리니어 모터를 설명하고, Z방향의 이동을 위한 액추에이터로서 리드 스크루형 모터를 설명하지만, 이것은 설명을 위한 일례이다. 따라서, 일반적으로 이용되는 이동·구동용 액추에이터를 어느 쪽의 방향의 이동을 위해서 이용하는 것으로 해도 된다. 상기 리니어 모터, 리드 스크루형 모터 이외에, 보이스 코일 모터, 가동코일형 모터 등을 사용해도 된다. 또한, 안내 기구로서 가이드 홈을 이용하는 것으로서 설명하지만, 물론, 가이드 레일 등의 다른 안내 기구를 이용하 는 것으로 해도 된다.

도 1은 기판 검사 장치(10)의 구성을 나타낸 평면도이다. 기판 검사 장치(10)는, 기판에 형성되는 패턴의 도통 또는 비도통에 대해서 프로브를 이용해서 검사하는 기능을 지니는 장치이며, 기판 상의 패턴에 대해서 프로브를 상대적으로 주사시키는 기구와, 패턴의 도통/비도통을 평가하는 측정 기능을 지닌다. 그리고, 여기에서는, 특히, 마모 등에 의해 교환이 필요하게 된 프로브를 자동적으로 교환하는 기능을 지닌다. 또, 도 1에는, 기판 검사 장치(10)의 구성요소는 아니지만, 배선 패턴(6)을 가지는 액정 표시장치용의 유리로 이루어진 기판(8)이 표시되어 있다. 기판(8)은, 1매가 탑재되어 있는 상황이 도시되어 있지만, 후술하는 바와 같이, 이 1매의 기판(8)에 복수의 검사 대상 블록이 포함되어 있어도 되고, 또한, 복수매의 기판(8)이 탑재되는 것으로 해도 된다. 또, 도 1에는 X방향과 Y방향이 각각 도시되어 있다.

기판 검사 장치(10)는, 측정 대상물인 유리로 이루어진 기판(8)을 유지하는 본체 스테이지(12); 본체 스테이지(12)의 좌우 단부 근방에 Y방향으로 연신되어 형성되는 가이드 홈(14), (16); 해당 가이드 홈(14), (16)에 안내되어서 본체 스테이지(12) 위를 Y방향으로 이동가능한 갠트리(gantry)(20); 해당 갠트리(20)의 윗면에 X방향으로 연신되어 형성되는 가이드 홈(22), (23); 해당 가이드 홈(22)에 안내되어서 갠트리(20) 위를 X방향으로 이동가능한 프로브 스테이지(24); 및 상기 가이드 홈(23)에 안내되어서 갠트리(20) 위를 X방향으로 이동가능한 센서 스테이지(25)를 포함해서 구성된다.

또, 기판 검사 장치(10)는, 배선 패턴(6)의 검사를 위해서, 갠트리(20)의 한쪽 단부쪽에 설치되는 비접촉형 센서 프로브(26)와, 프로브 스테이지(24)에 탑재되는 프로브 유닛 세트(30)를 더욱 포함한다.

또한, 기판 검사 장치(10)는, 프로브 유닛 세트(30)에 포함되는 프로브 어셈블리를 교환하기 위한 교환용 트레이(60)를 포함해서 구성된다. 게다가, 프로브 어셈블리의 높이, 위치를 교정하기 위한 것으로서, 높이 기준부(70), 프로브 촬상 카메라(80) 및 접촉 위치 기준부(90)를 포함해서 구성된다. 교환용 트레이(60), 높이 기준부(70), 프로브 촬상 카메라(80) 및 접촉 위치 기준부(90)는 본체 스테이지(12) 위에 배치된다.

또, 기판 검사 장치(10)는, 비접촉형 센서 프로브(26)와 프로브 유닛 세트(30)를 각각 독립적으로 기판(8)에 대해서 XYZ의 방향으로 이동시키기 위해서 복수의 액추에이터를 포함해서 구성된다. 그리고, 이들 액추에이터(9)를 구동시키기 위한 액추에이터 구동부(110)를 구비한다. 또한, 배선 패턴의 도통/비도통을 평가하는 측정 기능으로서, 기판 평가부(112)를 구비한다.

더욱이, 기판 검사 장치(10)는 이들 각 요소를 전체로서 제어하는 제어부(120)를 포함한다. 제어부(120)는 기판 검사 모듈(122)과, 여기에서는, 특히, 프로브 유닛 세트(30)에 대해서 위치결정 등을 교정하고, 필요할 때에 자동적으로 프로브를 교환하기 위한 처리를 행하는 유지·보수 모듈(maintenance module)(124)을 포함한다.

기판 검사 장치(10)에 있어서의 본체 스테이지(12)는, 검사 대상인 기판(8) 을 유지하는 평탄한 기대(基臺)이다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 본체 스테이지(12)에는 적당한 기판 반입/반출 장치가 접속되어, 미검사의 기판(8)이 본체 스테이지(12)에 반입되고, 검사완료 기판(8)이 본체 스테이지(12)로부터 반출된다. 반입/반출에는, 예를 들어, 기판(8)의 양단부의 가장자리를 진공 기술에 의해 흡착 지지하는 포크 아암(fork arm)을 이동시키는 방법, 기계적으로 기판(8)의 양변을 재치(載置)하여 지지하는 포크 아암을 이동시키는 방법, 기체압을 이용해서 기판(8)을 부상시켜 본체 스테이지(12) 위를 이동시키는 방법 등을 이용할 수 있다. 기판(8)은, 본체 스테이지(12) 위에 있어서, 기계적인 위치결정 기술, 진공 기술, 정전 유지 기술 등에 의해 위치결정되어서 유지된다.

가이드 홈(14), (16)은, 갠트리(20)를 Y방향으로 이동시킬 때의 안내 기능을 지니며, 갠트리(20)의 밑면에 설치되는 가이드 부재가 들어갈 수 있는 오목홈이다. 가이드 홈(14), (16)은, 본체 스테이지(12)의 윗면에 있어서, 좌우의 양단에 가까운 장소에 Y방향을 따라서 평행하게 형성된다. 평행하게 뻗는 2개의 가이드 홈(14), (16) 사이의 간격은 기판(8)의 X방향의 폭보다도 크게 설정된다.

갠트리(20)는 가이드 홈(14), (16)에 안내되어, 본체 스테이지(12)의 상부를 Y방향으로 이동할 수 있는 부재이다. 도 2는 갠트리(20)의 주변의 상세한 사시도이다. 갠트리(20)의 양단부, 즉, 가이드 홈(14), (16)에 안내되는 부분은, 리니어 모터가 설치되고, 액추에이터 구동부(110)와 접속된다.

양단의 리니어 모터는, 본체 스테이지(12) 쪽에 설치되는 영구 자석과 협동해서 Y방향의 구동력을 발생하는 코일을 포함해서 구성하는 것이 가능하다. 리니 어 모터의 밑면에는, 전술한 바와 같이, 가이드 홈(14), (16)에 들어갈 수 있는 가이드 부재가 설치되어, 예를 들어, 볼 베어링 등에 의해 가이드 홈(14), (16)과 적은 마찰력으로 접촉한다. 각 리니어 모터는 액추에이터 구동부(110)를 거쳐서 제어부(120)와 접속되어, 해당 제어부(120)의 제어 하에 작동하여, 갠트리(20)를 +Y방향 혹은 -Y방향으로 이동·구동한다.

양단의 리니어 모터를 연결해서 X방향으로 뻗는 부분은, 본체 스테이지(12)의 상부에서 기판(8)에 접촉하지 않는 높이에 형성되는 갠트리부이다. 갠트리부의 윗면에는 가이드 홈(22), (23)이 형성된다. 도 2에 있어서 갠트리부의 오른쪽에 배치되는 가이드 홈(22)은, 프로브 스테이지(24)를 X방향으로 이동시킬 때의 안내 기능을 지니고, 프로브 스테이지(24)의 밑면에 설치되는 가이드 부재가 들어갈 수 있는 오목 홈이다. 또한, 도 2에 있어서 갠트리부의 좌측에 배치되는 가이드 홈(23)은, 센서 스테이지(25)를 X방향으로 이동시킬 때의 안내 기능을 지니고, 센서 스테이지(25)의 밑면에 형성되는 가이드 부재가 들어갈 수 있는 오목 홈이다.

프로브 스테이지(24)는, 프로브 유닛 세트(30)를 탑재하는 부재로, 리니어 모터를 내장하고, 갠트리(20) 쪽에 설치되는 영구 자석과 협동해서 X방향의 구동력을 발생하는 코일을 포함해서 구성하는 것이 가능하다. 리니어 모터의 밑면에는, 전술한 바와 같이, 가이드 홈(22)에 들어갈 수 있는 가이드 부재가 설치되어, 예를 들어, 볼 베어링 등에 의해 가이드 홈(22)과 적은 마찰력으로 접촉한다. 센서 스테이지(25)는, 비접촉형 센서 프로브(26)를 탑재하는 부재로, 프로브 스테이지(24)와 동일한 구성을 지닌다.

또, 갠트리(20)의 양단부 근처에, 비접촉형 센서 프로브(26)와 프로브 유닛 세트(30)가 각각 배치된다. 도 1 및 도 2의 예에서는, 도면 상의 왼쪽, 즉, -X쪽의 단부에 비접촉형 센서 프로브(26)가 배치되고, 오른쪽인 +X쪽의 단부에 접촉형 프로브를 가지는 프로브 유닛 세트(30)가 배치된다. 비접촉형 센서 프로브(26)와 프로브 유닛 세트(30)는, 기판(8) 위에 X방향으로 뻗어서 배치되는 배선 패턴(6)의 양단부에 각각의 검출부가 위치하도록, 갠트리(20)의 양단부 근처에 배치된다. 도 1 및 도 2의 예에서는, 1개의 배선 패턴(6)이 도시되어 있지만, 그 오른쪽 단부에 프로브 유닛 세트(30)의 프로브가 접촉하고, 왼쪽 단부에 비접촉형 센서 프로브(26)의 검출부가 배치된다.

비접촉형 센서 프로브(26)는, 전술한 바와 같이, 검사되는 배선 패턴(6)의 한쪽 끝에 프로브 유닛 세트(30)의 프로브가 접촉할 때, 그 배선 패턴(6)의 다른 쪽 끝에 오도록 배치되는 탐촉자이다. 비접촉형 센서 프로브(26)의 검출 신호는 적당한 신호선에 의해서 기판 평가부(112)에 전송된다.

예를 들어, 프로브 유닛 세트(30)의 프로브로부터 고주파 신호가 배선 패턴(6)에 공급될 때, 그 고주파 신호의 유무를 검출하는 기능을 가진다. 이 경우에는, 고주파 신호가 검출되면, 그 배선 패턴(6)은, 도통이 있으면 기판 평가부(112)에 의해서 판단되고, 한편, 고주파 신호가 검출되지 않으면, 그 배선 패턴(6)은 비도통인 것으로 된다. 이러한 비접촉형 센서 프로브(26)로서는 검출 코일을 구비한 것을 이용할 수 있다.

또, 프로브 유닛 세트(30)의 프로브로부터 배선 패턴(6)에 직류 신호가 공급 되는 것으로 할 수도 있지만, 이 경우에는, 비접촉형 센서 프로브(26)로서는, 전계의 유무를 검출하는 기능을 지니는 것을 이용할 수 있다. 예를 들어, 정전 용량 센서 등을 이용할 수 있다.

배선 패턴(6)의 도통/비도통을 검출하는 탐촉자로서는, 접촉형의 것을 이용하는 것도, 비접촉형의 것을 이용하는 것도 가능하지만, 어느 것이나 일장일단이 있다. 접촉형의 것은, 확실하게 배선 패턴(6)에 신호를 공급할 수 있고, 또는 확실하게 배선 패턴(6)으로부터 신호를 얻을 수 있다. 그러나, 한편으로는, 접촉에 의한 마모가 있으므로, 탐촉자로서 수명이 있으며, 그 경우에는 새로운 탐촉자로 교환할 필요가 있다. 비접촉형의 것은 마모 등의 우려가 없어, 거의 영구적으로 사용할 수 있다. 그러나, 다른 한편으로는, 비접촉으로 배선 패턴(6)에 신호의 출입을 하므로, 배선 패턴(6)의 형상에 따라서는 착오 인식을 할 가능성이 있다. 예를 들어, 배선 패턴이 분기되고, 혹은 국부적으로 단락하고 있는 것 같은 경우에, 접촉형에 비하면, 착오 인식을 할 가능성이 높아진다. 따라서, 경우에 따라서, 적절히 잘 사용하는 하는 것이 좋다. 도 1 및 도 2의 예에서는, 신호 공급측에 접촉형 프로브 유닛 세트(30)를 이용하고, 신호검출측에 비접촉형 센서 프로브(26)를 이용하는 것으로 하고 있다.

프로브 유닛 세트(30)는 접촉형 접촉자이다. 전술한 바와 같이, 갠트리(20)는 Y방향을 따라서, +Y방향과 -Y방향으로 이동가능하므로, +Y방향으로 주사할 경우에 적합한 프로브 유닛과 -Y방향으로 주사할 경우에 적합한 프로브 유닛을 포함해서 구성된다. 도 3에는 프로브 유닛 세트(30)가 후술하는 교환용 트레이(60)와 함 께 도시되어 있다. 또, 이하에서는, 도 1 및 도 2와 마찬가지의 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하에서는, 도 1 및 도 2의 부호를 이용해서 설명한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 프로브 유닛 세트(30)는 2개의 프로브 유닛(32), (33)으로 구성된다. 프로브 유닛(32)은 +Y방향의 주사에 이용되고, 프로브 유닛(33)은 -Y방향의 주사에 이용된다. 프로브 유닛(32)과 프로브 유닛(33)은 Y방향을 따라서 일렬로 배치되어, XZ평면에 대해서 대칭형이다. 이들 2개의 프로브 유닛(32), (33) 사이의 큰 차이는, 유닛 세트로서 배치될 때, 각각의 프로브의 XY평면에 대한 경사 각도의 방향이 서로 반대인 것이다.

도 3에서는, 프로브 유닛(33)의 침형상 프로브(53)만이 도면에 표시되어 있지만, 이 침형상 프로브(53)는 YZ평면 내에서 -Y방향과 이루는 경사 각도가 예각이다. 프로브 유닛(32)의 선단부는 도 3에는 나타나 있지 않지만, 그 침형상 프로브(52)는 도 2에 표시되어 있다. 여기에 나타낸 바와 같이, 이 침형상 프로브(52)는 YZ평면 내에서 +Y방향과 이루는 경사 각도가 예각이다. 즉, +Y방향의 주사에 이용되는 프로브 유닛(32)은 YZ평면 내에서 +Y방향과 이루는 경사 각도가 예각인 침형상 프로브(52)를 지니고, -Y방향의 주사에 이용되는 프로브 유닛(33)은 YZ평면 내에서 -Y방향과 이루는 경사 각도가 예각인 침형상 프로브(53)를 지닌다. 예각의 경사 각도로서는, 예를 들어 +45°로부터 +80°정도, 바람직하게는 +60°정도로 하는 것이 가능하다.

침형상 프로브의 경사 각도의 방향의 차이를 제외하면, 프로브 유닛(32), (33)은 동일한 구성을 지니므로, 이하에서는, 프로브 유닛(32)을 대표로 해서, 그 각 요소에 대해서 설명한다.

프로브 유닛(32)은, 도 3에는 도시되어 있지 않은 침형상 프로브(52)를 지니는 프로브 어셈블리(50)를 착탈가능하게 유지하고, 이것을 Z방향으로 이동해서, 침형상 프로브(52)를 배선 패턴(6)에 적절한 접촉 상태에서 접촉시키는 기능을 지니는 장치이다.

프로브 유닛(32)은, 프로브 스테이지(24)에 부착판(27)을 거쳐서 고정해서 부착되는 부착부(34); 해당 부착부(34)에 대해서 Z방향으로 이동가능한 본체부(36); 상기 본체부(36)에 부착되어 고정되는 에어 실린더인 홀더 구동부(38); 해당 홀더 구동부(38)에 의해서 Z방향으로 이동·구동되어, 프로브 어셈블리(50)의 윗면쪽을 지지하는 홀더부(40); 상기 본체부(36)의 일부로서 프로브 어셈블리(50)의 밑면 쪽을 지지하는 지지판(42); 상기 본체부(36)를 Z방향으로 이동·구동하는 액추에이터인 리드 스크루형 모터(44); 및 도면에 도시하지 않았지만 에어 실린더인 홀더 구동부(38)에 구동 기체압을 공급하는 공급 유로를 포함해서 구성된다.

리드 스크루형 모터(44)는, 본체부(36)를 부착부(34)에 대해서 Z방향으로 이동·구동하는 Z방향 액추에이터이다. 본체부(36)는 부착부(34)에 대해서 Z방향 이동가능하게 유지되고 있고, 리드 스크루형 모터(44)는 그 구동축의 이동 방향이 Z방향으로 되어, 구동축이 본체부(36)와 접속된다. 리드 스크루형 모터(44)는 액추에이터 구동부(110)를 거쳐서 제어부(120)의 제어 하에 작동한다.

홀더 구동부(38)는 본체부(36)에 부착되어, 홀더부(40)를 Z방향으로 이동· 구동하는 액추에이터이지만, 리드 스크루형 모터(44)와 달리, 프로브 어셈블리(50)를 Z방향으로 이동시키는 기능은 지니지 않는다. 프로브 어셈블리(50)는, 지지판(42)에 의해서 밑면 쪽이 지지되어 있으므로, 본체부(36)의 일부인 지지판(42)의 Z방향 이동에 따라서 프로브 어셈블리(50)는 Z방향으로 이동한다. 이에 대해서, 홀더 구동부(38)에 의해서 이동·구동되는 홀더부(40)는, 프로브 어셈블리(50)의 윗면 쪽을 지지하므로, 홀더부(40)의 이동에 의해서 프로브 어셈블리(50)가 지지판(42) 쪽에 꽉 눌리지만, 그 이상 Z방향으로 이동하는 것은 아니다.

이러한 홀더 구동부(38)는 전술한 바와 같이 에어 실린더로 구성하는 것이 가능하다. 즉, 도시되어 있지 않은 공급 유로로부터의 가압 유체에 의해서 구동축을 Z방향으로 돌출시킴으로써 홀더부(40)를 -Z방향으로 이동시켜, 가압 유체를 개방함으로써 적당한 가압수단을 이용해서 홀더부(40)를 +Z방향으로 이동시킬 수 있다. 에어 실린더 대신에 전자 플런저 등의 수단을 이용할 수도 있다. 홀더 구동부(38)도 적당한 신호선에 의해 액추에이터 구동부(110)를 개재해서 제어부(120)에 접속된다.

전술한 바와 같이, 지지판(42)에 대해서 홀더부(40)가 이동가능하므로, 지지판(42)과 홀더부(40)는 프로브 어셈블리(50)를 착탈가능하게 유지하는 기능을 지닌다. 그런 의미에서, 이 세트를 프로브 어셈블리(50)의 홀더라고 부를 수도 있다. 전술한 바와 같이, 지지판(42)은 본체부(36)와 일체이며, 홀더부(40)는 본체부(36)에 대해서 Z방향으로 이동가능하다. 그리고, 홀더부(40)는 에어 실린더인 홀더 구동부(38)에 의해서 Z방향으로 이동·구동된다. 따라서, 홀더부(40)는, 프로브 어 셈블리(50)를 지지판에 꽉 누르는 방향, 즉, -Z방향으로 이동할 때는, 프로브 어셈블리(50)를 고정·유지하고, 프로브 어셈블리(50)를 해방하는 방향, 즉, +Z방향으로 이동할 때는, 프로브 어셈블리(50)를 제거가능 상태로 한다.

또, 전술한 바와 같이, 지지판(42)은 본체부(36)와 일체이며, 본체부(36)는 부착부(34)에 대해서 Z방향으로 이동가능하다. 프로브 어셈블리(50)가 홀더부(40)와 지지판(42)에 의해서 확실히 유지·고정되어 있을 때에는, 프로브 어셈블리(50)는 리드 스크루형 모터(44)의 이동·구동에 의해서 Z방향으로 이동한다. 즉, 프로브 유닛(32)은, 프로브 어셈블리(50)를 착탈가능하게 유지하는 기능과 함께, 프로브 어셈블리(50)를 확실히 고정·유지하는 상태에 있어서, 프로브 어셈블리(50)를 Z방향으로 이동시켜 Z방향의 높이를 설정할 수 있는 기능을 지닌다.

따라서, 프로브 유닛 세트(30)에 있어서의 프로브 어셈블리(50), (51)는, 갠트리(20)의 양단부의 리니어 모터에 의해서 Y방향으로 이동·구동되고, 프로브 스테이지(24)의 리니어 모터에 의해서 X방향으로 이동·구동되며, 프로브 유닛(32), (33)의 리드 스크루형 모터(44), (45)에 의해서 Z방향으로 이동·구동된다. 그리고, 프로브 유닛(32), (33)의 홀더 구동부(38), (39)에 의해서, 프로브 유닛(32), (33)에 대해서 착탈가능하게 유지된다.

다시 도 1로 돌아가서, 본체 스테이지(12)에 설치되는 교환용 트레이(60), 높이 기준부(70), 프로브 촬상 카메라(80) 및 접촉 위치 기준부(90)에 대해서 도 3 내지 도 8을 이용해서 설명한다. 이하에서는 도 1 및 도 2, 그리고 프로브 유닛 세트에 관한 도 3의 부분과 마찬가지의 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설 명을 생략한다.

교환용 트레이(60), 높이 기준부(70), 프로브 촬상 카메라(80) 및 접촉 위치 기준부(90)는, 기판 검사 장치(10)의 기판 검사 기능과는 별도로, 프로브 유닛 세트(30)에 관한 교환과 교정을 위해서 이용되는 것이다. 그래서, 이들은, 본체 스테이지(12)에 있어서, 기판(8)을 유지하는 영역의 밖, 즉, 기판 검사 영역의 외측의 영역에 배치된다. 갠트리(20)가, 프로브 유닛 세트(30)를 이들이 배치되는 영역으로 이동시키는 것이 가능하도록, 가이드 홈(14), (16)은 기판 검사 영역을 커버하는 것 보다도 긴 거리로 본체 스테이지(12) 위에 배치된다.

교환용 트레이(60)는, 본체 스테이지(12) 위에 배치되는 트레이로, 미사용의 프로브 어셈블리가 배치되어 있는 것이지만, 또한, 교환용 트레이는 프로브 유닛 세트(30)로부터 프로브 어셈블리를 교환할 때의 작업 영역이기도 한다. 도 3의 오른쪽에는 교환용 트레이(60)의 구성이 도시되어 있다.

교환용 트레이(60)는, 받침대부(62)와, 해당 받침대부(62) 위에 형성되는 2개의 영역으로서, 사용완료 프로브 어셈블리(55)를 배치할 수 있는 사용완료 프로브 영역(61)과, 미사용의 프로브 어셈블리(57)를 배치하는 미사용 프로브 영역(63)을 지닌다. 사용완료 프로브 영역(61)도 미사용 프로브 영역(63)도, 복수의 재치대(64)가 배치된다. 재치대(64)는, X방향으로 평행하게 배치된 2개로 1조를 이루고, 이 1조의 재치대(64)에 의해서, 최대 3개의 프로브 유닛을 위치결정해서 재치하는 것이 가능하다. 위치결정을 위해서, 재치대(64)에 각각 3개의 위치결정 핀(66)이 설치된다. 이 위치결정 핀(66)에 대응해서, 프로브 어셈블리의 밑면에 는, 위치결정 구멍이 형성되어 있다(후술하는 도 17 참조).

상기의 1조의 재치대를 재치대조라고 칭하는 것으로 하면, 도 3의 예에서는, 교환용 트레이(60)의 사용완료 프로브 영역(61)에 2개의 재치대조가 X방향으로 평행하게 배치되고, 미사용 프로브 영역(63)에도 2개의 재치대조가 X방향으로 평행하게 배치되어 있다. 미사용 프로브 영역(63)의 2개의 재치대조는, 사용완료 프로브 영역(61)의 2개의 재치대조와 X방향을 따라서 동축에 배치되어 있다. 즉, 사용완료 프로브 영역(61)의 2개의 재치대조를 구성하는 4개의 재치대(64)의 길이 방향의 연장 상에, 미사용 프로브 영역(63)의 2개의 재치대조를 구성하는 4개의 재치대(64)가 그 길이 방향을 일치시키도록 해서 배치된다.

이 X방향에 평행하게 배치되는 2개의 재치대조의 Y방향을 따라서 측정한 배치 간격은, 프로브 유닛 세트(30)를 구성하는 2개의 프로브 유닛(32), (33)의 Y방향을 따라서 측정한 배치 간격과 동일하게 설정된다. 이것에 의해, 프로브 유닛 세트(30)를 교환용 트레이(60)의 위치로 이동시켰을 때, 2개의 프로브 유닛(32), (33)을 구성하는 2개의 프로브 어셈블리(50), (51)가 교환용 트레이(60)의 2개의 재치대조를 구성하는 각 재치대 위에 오도록 할 수 있다.

이러한 배치를 이용해서, 2개의 프로브 유닛(32), (33)을 구성하는 2개의 프로브 어셈블리(50), (51)를 자동교환할 수 있다. 자동교환에는, 갠트리(20)의 Y방향 이동 기능, 프로브 스테이지(24)의 X방향 이동 기능, 프로브 유닛(32), (33)의 Z방향 이동 기능, 프로브 유닛(32), (33)의 홀더 구동부(38), (39)의 프로브 어셈블리 착탈 기능이 이용될 수 있다.

자동교환은 다음과 같은 수순으로 행해진다. 즉, 프로브 어셈블리(50), (51)가 마모 등에 의해 교환이 필요하게 된 것으로 판단되면, 갠트리(20)의 XY이동·구동에 의해서, 프로브 유닛 세트(30)를 교환용 트레이(60)의 사용완료 프로브 영역(61)으로 이동시킨다. 그리고, 상기 홀더 구동부(38)의 기능을 이용해서, 적당히 프로브 유닛 세트(30)를 X방향 및 Z방향으로 이동시켜, 프로브 어셈블리(50), (51)를 프로브 유닛(32), (33)으로부터 제거한다. 제거한 프로브 어셈블리는, 사용완료 프로브 어셈블리(55)로서 사용완료 프로브 영역(61)의 재치대조 위에 놓인다.

그리고, 프로브 어셈블리가 제거된 프로브 유닛 세트(30)는 미사용 프로브 영역(63)으로 이동하고, 거기에서 상기의 홀더 구동부(38)의 기능을 이용해서, 적당히 프로브 유닛 세트(30)를 X방향 및 Z방향으로 이동시켜, 미사용의 프로브 어셈블리(56), (57)를 프로브 유닛(32), (33)에 부착한다. 더욱 상세한 교환 수순에 대해서는, 제어부(120)의 유지·보수 모듈(124)의 기능을 설명하는 곳에서 설명한다.

다음에, 높이 기준부(70), 프로브 촬상 카메라(80) 및 접촉 위치 기준부(90)에 대해서 설명한다. 이들은, 프로브 유닛(32), (33)을 구성하는 프로브 어셈블리(50), (51)가 교환되었을 때 혹은 사용이 장기간에 걸친 때에, 프로브 어셈블리(50), (51)의 위치, 특히 침형상 프로브(52), (53)의 위치를 교정하여, 적절한 상태로 하는 기능을 지닌다. 또, 프로브 유닛의 침형상 프로브가 관계되므로, 도 3에 있어서 침형상 프로브(53)가 도시되어 있던 프로브 유닛(33)을 사용하여 설명 하는 것으로 하였으나, 물론 프로브 유닛(32)에 대해서도 마찬가지 내용으로 된다.

도 4는 높이 기준부(70)에 있어서 프로브 유닛(33)에 있어서의 침형상 프로브(53)의 높이가 교정되는 상황을 설명하는 도면이다. 높이 기준부(70)는, 전술한 바와 같이, 본체 스테이지(12)의 기판 검사 영역의 바깥쪽에 설치되어, 프로브 유닛(33)의 침형상 프로브(53)의 선단 높이를 교정하기 위한 것이다. 높이 기준부(70)는, 대(72) 위에, 표면에 도체부를 지니는 높이 기준판(74)을 구비한다. 여기서, 도체부는 미리 접지 등의 정해진 전위에 접속되어 있다.

침형상 프로브(53)의 높이를 교정하기 위해서는 다음의 수순에 따른다. 즉, 갠트리(20)의 Y방향 이동 기능, 프로브 스테이지(24)의 X방향 이동 기능에 의해서, 프로브 유닛(33)이 높이 기준부(70)의 위쪽으로 이동된다. 그리고, 프로브 유닛(33)의 리드 스크루형 모터(45)의 Z방향 이동 기능에 의해서, 침형상 프로브(53)가 -Z방향을 향해서 소정의 미소 스텝으로 내려간다. 침형상 프로브(53)의 선단부가 도체부에 접촉하면, 기판 평가부(112)는 침형상 프로브(53)가 도체부와 전기적 접촉을 한 것을 검지한다. 이 침형상 프로브(53)와 높이 기준판(74)의 도체부와의 사이의 전기적 접촉이 검지되었을 때의 Z방향 높이 위치, 즉, 리드 스크루형 모터(45)의 스텝 위치가 프로브 유닛(33)의 접촉 기준 높이로서 설정된다. 이 설정에 의해서, 침형상 프로브(53)의 높이가 교정된다. 예를 들어, 교정 전에 비해서, ΔZ만큼 높이 위치가 달라져 있으면, ΔZ를 교정값으로 해서 접촉 높이 위치가 변경된다.

도 5는 프로브 촬상 카메라(80)에 있어서 프로브 유닛(33)에 있어서의 침형 상 프로브(53)의 X방향 위치가 교정되는 상황을 설명하는 도면이다. 프로브 촬상 카메라(80)는, 전술한 바와 같이, 본체 스테이지(12)의 기판 검사 영역의 바깥쪽에 설치되어, 프로브 유닛(33)의 침형상 프로브(53)의 선단 위치, 특히 X방향 위치를 교정하기 위한 것이다. 프로브 촬상 카메라(80)는, 본체 스테이지(12) 위에 설치되어, 촬상 방향을 위쪽으로 하고 침형상 프로브(53)를 아래쪽에서부터 촬상하도록 배치된다.

도 6은 프로브 촬상 카메라(80)의 촬상 화상(82)의 예를 나타낸 도면이다. 촬상 화상(82)의 중심에 파선으로 표시되어 있는 상(像)(84)이 침형상 프로브(53)가 표준 상태일 때를 나타내는 상이다. 실제로 촬상된 상(86)과, 이 표준상태의 상(84)과의 차이를 구함으로써, 침형상 프로브(53)의 위치 어긋남을 교정할 수 있다. 도 6의 예에서는, 침형상 프로브(53)는 표준 상태에 비해서 X방향으로 ΔX, Y방향으로 ΔY만큼 어긋나 있는 것을 알 수 있다. 또, 프로브 촬상 카메라(80)에 의한 위치 어긋남 교정을 행하기 전에, 도 4에서 설명한 높이 교정을 행하고, 접촉 기준 높이에 있어서 위치 어긋남 교정을 행할 필요가 있다.

프로브 촬상 카메라(80)에 의해서, 침형상 프로브(53)의 X방향 위치 어긋남(ΔX) 및 Y방향 위치 어긋남(ΔY)을 얻을 수 있지만, Y방향 위치 어긋남은 침형상 프로브(53)의 경사 방향을 따른 위치 어긋남이므로, XY평면을 촬상한 촬상 화상(82)에서는 정확하지는 않다. 그래서, 접촉 위치 기준부(90)를 이용해서, 침형상 프로브(53)의 Y방향, 즉, 프로브 유닛 세트(30)가 기판 검사를 행할 때의 주사 방향을 따른 방향의 위치 어긋남이 정확하게 교정된다.

도 7은 접촉 위치 기준부(90)에 있어서 프로브 유닛(33)에 있어서의 침형상 프로브(53)의 Y방향 위치가 교정되는 상황을 설명하는 도면이다. 도 8은 그 원리를 설명하는 도면이다. 접촉 위치 기준부(90)는, 전술한 바와 같이, 본체 스테이지(12)의 기판 검사 영역의 바깥쪽에 설치되어, 프로브 유닛(33)의 침형상 프로브(53)의 선단 위치 중, 특히 Y방향의 위치를 교정하기 위한 것이다. 접촉 위치 기준부(90)는 대(92) 위에 접촉 위치 기준판(94)이 부착되어 있다. 그리고, 접촉 위치 기준판(94)에는, 침형상 프로브(53)의 경사 방향, 즉, 프로브 유닛(33)의 주사 방향이기도 한 Y방향과 직교하는 방향으로 연신하는 도체 패턴부(96)가 배치되어 있다. 여기서, 도체 패턴부(96)는 미리 접지 등의 정해진 전위에 접속되어 있다. 또한, 접촉 위치 기준판(94)의 표면 높이는, 도 4에서 설명한 높이 기준부(70)의 표면 높이와의 사이의 높이차를 파라미터로서 지니고 있으므로, 상호 기준 사이의 상대적 높이 관계가 유지되도록 되고 있다.

침형상 프로브(53)의 Y방향 위치를 교정하기 위해서는 다음의 수순에 따른다. 최초에 도 4에서 설명한 높이 교정을 행하고, 다음에 도 5에서 설명한 X방향 위치 어긋남 교정을 행하는 것이 바람직하다. 그 후에, 갠트리(20)를 이동·구동하고, 프로브 유닛(33)을 기판 검사의 주사 방향인 Y방향으로 이동시킨다. 그리고, 침형상 프로브(53)의 선단부가 도체 패턴부(96)에 교차해서 접촉하면, 기판 평가부(112)는 침형상 프로브(53)가 도체 패턴부(96)와 전기적 접촉을 한 것을 검지한다. 그 때의 Y방향 위치, 즉, 갠트리(20)의 리니어 모터의 스텝 위치가 프로브 유닛(33)의 접촉 기준 위치로서 설정된다. 이 설정에 의해서, 침형상 프로브(53) 의 Y방향 위치가 정확하게 교정된다.

도 8은 침형상 프로브(53)가 화살표 방향으로 이동하여, 도체 패턴부(96)에 접촉했을 때의 상황을 도시한 도면이다. 접촉 부분(98)에 주목하면, 침형상 프로브(53)가 경사 각도(θ)를 지니므로, 침형상 프로브(53)를 아래쪽에서 보았을 때의 Y방향의 선단 위치와, 실제로 도체 패턴부(96)에 접촉한 선단 위치와의 사이에 Y방향의 위치의 차가 생기고 있는 것을 알 수 있다. 침형상 프로브(53)를 아래쪽에서 보았을 때의 Y방향의 선단 위치는 도 6에서 설명한 Y방향의 선단 위치이다. 따라서, 접촉 위치 기준부(90)를 이용함으로써, 경사 각도를 지니는 침형상 프로브(53)의 기판 검사에 있어서, Y방향으로 주사할 때에 배선 패턴(6)에 접촉할 때의 선단 위치가 정확하게 검출될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 경사 각도(θ)는 기판 검사에 있어서의 주사 방향과 침형상 프로브(53)가 이루는 각도로, 예각으로 설정되며, 구체적으로는, 경사 각도(θ)는 +45°부터 +80°정도, 바람직하게는 +60°정도가 바람직하다.

이와 같이, 높이 기준부(70), 프로브 촬상 카메라(80) 및 접촉 위치 기준부(90)를 이용함으로써, 프로브 유닛 세트(30)를 구성하는 프로브 유닛(32), (33)의 침형상 프로브(52), (53)의 Z방향 위치, X방향 위치 및 Y방향 위치를 각각 정확하게 검지할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들어, 프로브 유닛(32), (33)을 교환했을 때 혹은 장기간의 사용 후에 있어서, 침형상 프로브(52), (53)의 위치의 표준상태로부터의 차를 구하여, 표준상태에 대한 교정을 행하는 것이 가능하다.

기판 검사에 있어서는, 기판의 굴곡 등에 의해서 침형상 프로브와 기판 사이 의 접촉 상태가 변화하는 일이 생긴다. 침형상 프로브의 선단 위치를 기판의 굴곡 등에 추종시키기 위해서, 간극 센서(gap sensor)를 이용할 수 있다. 이하에서는, 도 1 내지 도 8과 마찬가지의 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명을 생략한다. 도 9 및 도 10은 프로브 유닛(33)의 침형상 프로브(53)의 선단부에 근접해서 간극 센서 유닛(100)을 배치하는 예를 나타낸 도면이다. 간극 센서 유닛(100)은 프로브 유닛(33)의 본체부(36)에 일체적으로 고정되는 부착부(102)와, 간극 센서(104)을 포함해서 구성된다.

간극 센서(104)는, 그 검출부와 기판(8)과의 사이의 간격을 검출하는 센서에로, 예를 들어, 정전 용량형 거리 센서, 빛의 반사를 이용하는 광학식 거리 센서, 초음파의 반사를 이용하는 초음파 거리 센서 등을 이용할 수 있다. 간극 센서(104)의 검출 데이터(ΔG)는 적당한 신호선에 의해서 제어부(120)에 전송되어, 미리 정해진 기준 간격과 비교된다. 그리고, (ΔG)가 기준 간격에 추종하도록, 프로브 유닛(33)의 리드 스크루형 모터(45)에 지령이 출력된다. 이것에 의해서, 프로브 유닛(33)이 기판 검사의 주사 중에 있어서, 기판(8)의 굴곡에 침형상 프로브(53)의 선단이 추종하고, 침형상 프로브(53)와 기판(8)과의 접촉 상태가 적절한 상태로 유지되게 된다.

재차 도 1로 돌아가, 액추에이터 구동부(110), 기판 평가부(112) 및 제어부(120)를 설명한다. 이하에서는, 지금까지의 부호를 이용해서 설명한다.

액추에이터 구동부(110)는, 갠트리(20)의 리니어 모터, 프로브 스테이지(24)의 리니어 모터, 프로브 유닛(32), (33)의 리드 스크루형 모터(44), (45) 및 홀더 구동부(38), (39)에 대한 구동 신호 등을 생성하는 장치이다. 구체적으로는, 모터 구동회로, 에어 실린더 제어 밸브 구동회로 등으로 구성된다. 액추에이터 구동부(110)는 제어부(120)의 제어 하에 동작한다.

기판 평가부(112)는, 비접촉형 센서 프로브(26)의 상태 데이터, 프로브 유닛 세트(30)의 상태 데이터에 의거해서, 검사되고 있는 배선 패턴(6) 등의 도통/비도통을 평가하는 기능을 지니는 측정 장치이다. 예를 들어, 상기의 예에서, 프로브 유닛 세트(30)로부터 고주파 신호를 배선 패턴(6)의 일단부에 공급하고, 배선 패턴(6)의 타단부 쪽에서 비접촉형 센서 프로브(26)에 의해서 고주파 신호의 유무를 검출하는 것으로 한 때에는, 고주파 신호가 검출되었을 때에 배선 패턴(6)은 도통상태에 있는 것으로 평가하고, 고주파 신호가 검출되지 않은 경우에는, 배선 패턴(6)은 단선 등의 결함을 지녀 비도통 상태에 있는 것으로 평가한다.

또, 기판 평가부(112)는, 도 4에서 설명한 높이 기준의 교정에 있어서는, 프로브 유닛(33)의 침형상 프로브(53)에 적당한 전압을 공급하고, 침형상 프로브(53)를 통해서 흐르는 전류를 검출하고, 침형상 프로브(53)와 높이 기준부(70)의 도체부와의 사이의 도통/비도통을 판단하는 기능을 지닌다. 도 7에서 설명한 접촉 위치 기준부(90)에 있어서도, 마찬가지로 프로브 유닛(33)의 침형상 프로브(53)에 적당한 전압을 공급하고, 침형상 프로브(53)를 통해서 흐르는 전류를 검출하여, 침형상 프로브(53)와 접촉 위치 기준부(90)의 도체 패턴부(96)와의 사이의 도통/비도통을 판단하는 기능을 지닌다. 기판 평가부(112)는, 적당한 신호선에 의해 제어부(120)와 접속되어, 제어부(120)의 제어 하에 동작한다. 예를 들어, 제어부(120) 에 의한 액추에이터 구동부(110)에 대한 지령과 연동해서 동작한다.

제어부(120)는 기판 검사 모듈(122)과 유지·보수 모듈(124)을 포함한다. 기판 검사 모듈(122)은, 갠트리(20)를 Y방향으로 연속 이동시켜서, 기판(8) 위에서 X방향으로 연신해서 배치되는 복수의 배선 패턴(6)의 양단부에 각각 비접촉형 센서 유닛(26)과 프로브 유닛 세트(30)를 배치해서 Y방향으로 주사시켜, 이들 검출 결과 등에 의거해서 각 배선 패턴(6)의 도통/비도통을 검사하는 기능을 지닌다. 또, 유지·보수 모듈(124)은, 기판 검사에 있어서 간극 센서 유닛(100)을 이용해서 기판(8)의 굴곡에 침형상 프로브(52), (53)의 선단부가 추종하도록 간극 센서(104)와 기판(8)과의 간격을 기준 간격으로 유지하는 기능과, 프로브 어셈블리(50), (51)를 필요한 시기에 교환하는 기능과, 침형상 프로브(52), (53)의 높이, 위치를 교정하는 기능 등을 지닌다.

이러한 제어부(120)는 컴퓨터로 구성할 수 있고, 상기 기능은 소프트웨어의 실행에 의해서 실현할 수 있다. 구체적으로는, 기판 검사 프로그램, 유지·보수 프로그램을 실행하는 것으로 실현된다. 이러한 기능의 일부를 하드웨어에서 실현하는 것으로 해도 된다.

이러한 구성의 작용, 특히 제어부(120)의 기능에 대해서, 도 11 내지 도 19를 이용해서 상세하게 설명한다. 이하에서는, 도 1 내지 도 10의 부호를 이용해서 설명한다. 도 11은 기판 검사에 관한 수순을 나타낸 순서도이고, 도 12는 기판 검사의 상황을 설명하는 개념도이다. 도 13은 쌍방향 주사의 예를 설명하는 도면이다. 도 14는 유지·보수에 관한 수순을 나타낸 순서도이고, 도 15 내지 도 19는 프로브 어셈블리의 교환수순을 설명하는 도면이다. 최초에, 기판 검사에 관한 설명을 행하고, 다음에, 유지·보수에 관한 설명을 행한다.

도 11은, 전술한 바와 같이, 기판 검사에 관한 수순을 나타낸 순서도로, 각 수순의 내용은 기판 검사 프로그램의 각 처리 수순의 내용에 대응한다. 기판 검사를 행하기 위해서는, 우선 검사 대상 기판(8)이 기판 검사 장치(10)의 본체 스테이지(12)의 소정의 기판 검사 영역에 반입된다(S10). 그리고, 간극 센서 유닛(100)을 이용해서, 간극 센서(104)와 기판(8)과의 사이의 간극이 자동조정되어(S12), 기판(8)의 굴곡에 침형상 프로브(52), (53)의 선단부가 추종하는 제어가 행해진다. 이것에 의해, 기판(8)의 굴곡 등을 고려해서 침형상 프로브(52), (53)의 접촉압을 과대하게 설정할 필요가 없어져, 과대 접촉압에 의한 침형상 프로브(52), (53)의 마모를 억제하여, 그 수명을 연장시킬 수 있다.

다음에, 갠트리(20)를 일방향으로 주사해서, 기판 검사가 행해진다(S14). 일방향 주사란, +Y방향 또는 -Y방향의 어느 쪽인가 한쪽의 방향으로 주사함으로써, 그 역방향의 주사와 구별하는 것이다. 이 구별은, 프로브 유닛 세트(30)가 서로 경사 각도가 다른 침형상 프로브(52), (53)를 지니는 2개의 프로브 유닛(32), (33)으로 구성하는 것으로 한 것에 따른다. 즉, 도 8에서 설명한 것과 같이, 주사 방향에 대한 침형상 프로브의 경사 각도(θ)는 예각으로 하는 것이 좋고, 그 관점에서, +Y방향의 주사에는 프로브 유닛(32)을 이용하고, -Y방향의 주사에는 프로브 유닛(33)을 이용하는 것이 좋다.

이와 같이, 경사 각도가 다른 2개의 프로브 유닛(32), (33)을 준비함으로써 주사 방향을 쌍방향으로 해서, 일방향 주사 때에 이용하는 프로브 유닛과, 다른 방향 주사에 이용하는 프로브 유닛을 구별할 수 있다. 예를 들어, 최초의 기판(8)의 검사에 있어서, +Y방향의 주사로서 프로브 유닛(32)을 이용하고, 이때 프로브 유닛(33)은 +Z방향으로 이동시켜, 기판(8)에 접촉하지 않도록 한다. 다음의 기판(8)의 검사에 있어서는, -Y방향의 주사로서 프로브 유닛(33)을 이용하고, 이때 프로브 유닛(32)은 +Z방향으로 이동시켜, 기판(8)에 접촉하지 않도록 한다. 따라서, 기판(8)의 검사에 있어서, 각 프로브 유닛(32), (33)을 교대로 이용할 수 있으므로, 침형상 프로브의 마모를 저감할 수 있어, 그 수명을 연장시키는 것이 가능하여, 프로브 어셈블리의 교환 빈도를 저감할 수 있다.

도 12는 +Y방향 주사에 있어서, 프로브 유닛(32)을 이용하는 상황을 나타낸 도면이다. 여기에서는, 배선 패턴(6)의 한쪽 끝에 프로브 유닛(32)이 접촉하여, 기판 평가부(112)로부터 고주파 신호가 인가되고, 배선 패턴(6)의 다른 쪽 끝에 배치되는 비접촉형 센서 프로브(26)에 의해서 고주파 신호의 유무가 검출되어서 기판 평가부(112)에 그 결과가 전송되는 상황이 도시되어 있다.

재차 도 11로 돌아가, 일방향 주사 검사가 종료되면, 기판(8)이 기판 검사 장치(10)로부터 반출된다(S16). 그리고, 다음에 검사 대상 기판(8)이 있는지의 여부가 판단되고(S18), 다음의 기판(8)이 있을 때에는, 기판 반입(S20), 간극 자동조정(S22)이 행해진다. 이들 공정은 S10 및 S12에서 설명한 내용과 같다. 그리고, 상기에서 설명한 바와 같이, S14와는 역방향의 주사, 즉, 다른 방향 주사에 의해서 기판 검사가 행해진다(S24). 그 후, S16과 같은 내용의 기판 반출이 행해지 고(S26), 재차 다음의 기판이 있는지의 여부가 판단된다(S28). 다음 기판이 있을 때에는, S10으로 되돌아가, S12를 거쳐서, 또 주사 방향을 반대로 해서, 일방향 주사에 의해서 기판 검사가 행해지고, 이하, 상기에서 설명한 처리가 반복된다.

쌍방향 주사 검사는, 기판(8)에 복수의 검사 대상 블록이 있을 경우에 특히 효과적이다. 도 13은 1매의 기판(8)에 2행 2열의 합계 4개의 검사 대상 블록이 있을 때의 기판 검사 상황을 설명하는 도면이다. 이러한 예는, 모유리(mother glass)라 불리는 기판(8)을 이용하여, 액정 패널(9)을 복수개 취하는 바와 같은 경우이다. 도 13의 예에서는, 좌우 2행의 합계 4개의 액정 패널 중, 우선, 오른쪽 열의 액정 패널(9)의 배선 패턴(6)을 검사하도록, 갠트리(20) 위에서, 프로브 유닛 세트(30)와 비접촉형 센서 프로브(26)의 X방향 위치가 설정된다. 그리고, 갠트리(20)는, 도 13에 있어서 기판의 가장 아래쪽의 위치에서부터 위쪽의 위치를 향해서 +Y방향으로 이동하고, 오른쪽 열의 2개의 액정 패널(9)에 대해서 각각의 배선 패턴(6)의 도통/비도통을 검사한다. 이 검사가 일방향 주사의 검사에 상당한다.

갠트리(20)가, 도 13에 있어서 기판(8)의 가장 위쪽에 도달하여, 오른쪽의 액정 패널(9)에 대해서 모든 배선 패턴(6)의 검사가 종료하면, 그 위치에서 프로브 유닛 세트(30)와 비접촉형 센서 프로브(26)가 -X방향으로 이동된다. 그리고, 왼쪽 열의 액정 패널(9)의 배선 패턴(6)을 검사하는 위치에 설정된다. 그리고, 갠트리(20)는, 도 13에 있어서 기판의 가장 위쪽의 위치에서부터 아래쪽의 위치를 향해서 -Y방향으로 이동하여, 왼쪽 열의 2개의 액정 패널(9)에 대해서 각각의 배선 패턴(6)의 도통/비도통을 검사한다. 이 검사가 다른 방향 주사의 검사에 상당한다. 이와 같이 해서, 1매의 기판(8)에 대해서 쌍방향 주사 검사가 행해진 후, 기판(8)의 반출이 행해지게 된다.

다음에, 유지·보수에 관한 수순에 대해서 설명한다. 도 14는, 전술한 바와 같이, 유지·보수에 관한 수순을 나타낸 순서도로, 각 수순의 내용은 유지·보수 프로그램의 각 처리 수순의 내용에 대응한다. 유지·보수는, 기판 검사가 복수의 기판에 대해서 반복해서 행해져서, 침형상 프로브(52), (53)의 상태가 변화되어 갈 때에 행해진다. 그 기준으로서는, 검사된 기판 매수, 검사 시간 등을 이용할 수 있지만, 접촉형 프로브의 마모에 관련짓기 위해서는, 접촉 누적 거리, 즉, 주행거리를 이용하는 것이 바람직하다.

그래서, 최초에, 카운터를 n=1에 세트한다(S30). 이 카운터는, 기판 검사가 진행되어서 미리 소정의 주행거리(L1)에 도달할 때마다 카운트수가 증분되는 것이다. 그리고, 기판 검사(S32)가 행해지면, 주행거리가 미리 정한 기준값(L1)을 초과하였는지의 여부가 판단된다(S34). 또, S32에 있어서의 기판 검사의 내용은 도 11에서 설명한 수순이다. 기준값(L1)은, 주로, 프로브 유닛 세트(30)에 있어서의 위치 관계의 시간에 따른 변화를 고려해서 설정된다. 또한, 침형상 프로브(52), (53)의 재질, 형상, 접촉압, 기판 검사에 있어서의 주사 속도 등도 고려해서, 경험적 혹은 실험적으로 설정할 수 있다. S34의 판단을 후술하는 S40의 판단과 구별해서, 제1주행거리판단이라 칭할 수 있다.

S34에서 판단이 "예"(Y)이면, 침형상 프로브(52), (53)의 높이 조정과 위치조정이 행해진다(S36, S38). 높이 조정은 도 4에서 설명한 내용의 것이고, 위치조 정은 도 5 내지 도 8에서 설명한 내용의 것이다. 이들 공정은, 상기에서 설명한 바와 같이, 제어부(120)의 제어 하에, 갠트리(20), 프로브 스테이지(24), 리드 스크루형 모터(44), (45), 액추에이터 구동부(110) 및 기판 평가부(112)의 기능에 의해서 자동적으로 실행된다.

이들에 의해서, 주행거리가 (L1)을 넘어서, 최초의 표준상태로부터 침형상 프로브(52), (53)의 선단부 상태가 변화된 것을 교정해서 초기 상태에 가까운 상태로 복귀시킬 수 있다. 이것에 의해, 침형상 프로브(52), (53)가 부적절한 상태 그대로 마모가 진행하는 것 등을 억제할 수 있어, 그 수명을 연장시킬 수 있다.

S36 및 S38이 행해진 후에, 카운터를 1만큼 증분시킨다. 즉, 지금까지의 카운트수 n을 n+1로 치환한다(S31). 그리고, 주행거리가 기준값(L2)을 초과하였는지의 여부가 판단된다(S40). 기준값(L2)은 S34에 있어서의 기준값(L1)보다도 큰 값이다. 기준값(L1)은, 침형상 프로브(52), (53)가 마모되어 교환을 필요로 하지 않지만, 높이, 위치가 변화된 것에 의거하는 유지·보수의 필요성으로부터 설정되므로, 경미한 마모에 대처하도록 설정된다. 이것에 대해서, 기준값(L2)은 침형상 프로브(52), (53)의 마모가 진행되어, 높이, 위치의 재조정에는 대처가능하지 않은 것에 의거하는 유지·보수의 필요성으로부터 설정되므로, 교환을 필요로 하는 마모에 대처하도록 설정된다.

따라서, n이 작을 때에는, 통상 S40의 판단은 "아니오"(N)로 되어, S32로 되돌아가서 기판 검사(S32)가 반복된다. 그리고, S32로 되돌아오고 나서 재차 주행거리가 (L1)을 초과하였는지의 여부가 판단된다. 예를 들어, n=2일 때에는, 누적 주행거리가 (2L1)로 되었는지의 여부가 판단된다. 일반식으로 말하면, 누적 주행거리가 (n×L1)을 초과하였는지의 여부가 판단된다(S34). S34에서 판단이 "예"(Y)이면, 전술한 바와 같이 재차 높이 조정(S36)과 위치조정(S38)이 행해진다. 이와 같이, S40에서 판단이 "예"(Y)로 될 때까지, 몇번이라도 기판 검사(S32), 제1주행거리판단(S34), 높이 조정(S36) 및 위치조정(S38)이 반복된다.

S40에서 판단이 "예"(Y)이면, 프로브 어셈블리의 교환이 실행된다(S42). 프로브 어셈블리의 교환의 상세한 수순에 대해서, 도 15 내지 도 19를 이용해서 설명한다. 이들 도면은, 프로브 유닛(33)에 있어서 프로브 어셈블리를 교환할 경우의 각 수순에 있어서의 상태를 나타낸 도면으로, 프로브 어셈블리의 부분만을 뽑아내서 나타내고 있다.

도 15는 기판 검사 단계의 상황을 나타낸 도면이다. 여기에서는, 기판(8) 상의 배선 패턴(6)에 침형상 프로브(53)가 경사 각도(θ)로 접촉하고, 화살표 방향인 -Y방향으로 주사되는 상황이 도시되어 있다. 이 상태에서는, 프로브 어셈블리(51)는 지지판(43)과 홀더부(41)에 의해 프로브 유닛(33)의 본체부(37)에 확실히 유지되어 있다.

도 16은, 프로브 어셈블리의 교환을 위해서, 프로브 어셈블리(51)가 위쪽, 즉, 본체 스테이지(12)로부터 이간하는 방향으로 끌어올리는 상황을 나타낸 도면이다. 이 공정은, 프로브 유닛(33)의 리드 스크루형 모터(45)의 기능에 의해서, 본체부(37)가 +Z방향으로 이동·구동됨으로써 실행된다.

다음에, 프로브 유닛(33)이 교환용 트레이(60)의 위치로 이동된다. 구체적 으로는, 갠트리(20)의 Y방향 이동과, 프로브 스테이지(24)의 X방향 이동에 의해서, 교환용 트레이(60)의 사용완료 프로브 영역(61)의 위쪽으로 프로브 유닛(33)이 이동된다. 이 처리는, 프로브 유닛(33)을 교환용 트레이(60)에 일단 이동시키는 것이므로, 트레이 왕로 이동 처리라 부를 수 있다. 도 17은 이동 후의 상황을 나타낸 도면이다. 여기에서는, 교환용 트레이(60)의 재치대(64)의 위치결정 핀(66)에 대응하는 것으로서, 프로브 어셈블리(51)의 밑면에 형성된 위치결정 구멍(58)이 도시되어 있다.

다음에, 프로브 유닛(33)이 하강하여, 프로브 어셈블리(51)가 교환용 트레이(60)의 재치대(64) 위에 놓인다. 이때, 정확히 위치결정 핀(66)과 위치결정 구멍(58)이 일치하게 된다. 이 상황이 도 18에 도시되어 있다. 여기서, -Z방향의 화살표는 프로브 유닛(33)의 리드 스크루형 모터(45)의 기능에 의해서 본체부(37)가 +Z방향으로 이동·구동되는 것을 나타내고 있다.

그리고, 여기서, 홀더부(41)가 위쪽, 즉, 프로브 어셈블리(51)의 윗면으로부터 이간되는 방향으로 이동된다. 이 기능은, 프로브 유닛(33)의 홀더 구동부(39)가 홀더부(41)를 +Z방향으로 이동·구동함으로써 실행된다. 도 18에서는 +Z방향의 화살표로 그것이 표시되어 있다. 이것에 의해, 프로브 어셈블리(51)는 프로브 유닛(33)으로부터 해방된다. 여기까지의 처리는, 프로브 어셈블리(51)를 제거하는 것을 내용으로 하는 것이므로, 프로브 어셈블리 제거 처리라고 부를 수 있다.

그리고, 프로브 스테이지(24)를 +X방향으로 이동시켜서, 지지판(43)을 프로브 어셈블리(51)로부터 완전하게 분리함으로써, 프로브 어셈블리(51)는, 교환용 트 레이(60)의 사용완료 프로브 영역(61)에 남겨지고, 한편, 프로브 유닛(33)은 프로브 어셈블리가 탑재되어 있지 않은 상태로 된다. 그리고, 지지판(43)이 사용완료 프로브 영역에 남겨진 프로브 어셈블리에 간섭하지 않는 상태에서, 프로브 유닛(33)이 위쪽으로 끌어올려진다. 그 상태가 도 19에 도시되어 있다. 이와 같이 해서, 프로브 유닛(33)으로부터 프로브 어셈블리가 제거되어, 교환용 트레이(60)의 사용완료 프로브 영역에 사용완료 프로브 어셈블리로서 놓인다.

이와 같이, 프로브 어셈블리가 제거된 프로브 유닛(33)에 새로운 미사용의 프로브 유닛을 부착하기 위해서는, 그 프로브 유닛(33)을 교환용 트레이(60)의 미사용 프로브 영역(63)에 이동시키고, 상기의 공정을 반대로 거슬러 오르도록 한다.

즉, 우선, 프로브 스테이지(24)를 -X방향으로 이동시켜서, 프로브 유닛(33)을 교환용 트레이(60)의 미사용 프로브 영역(63)의 위쪽으로 이동시킨다. 이 공정은, 프로브 유닛(33)을 교환용 트레이(60)의 내부에서 이동시키는 것을 내용으로 하므로, 트레이 내 이동 공정이라고 부를 수 있다. 이동 후의 상태는, 도 19에 도시된 바와 같이 프로브 어셈블리(51)를 미사용의 프로브 어셈블리(57)로 치환한 상태와 마찬가지이다. 이때, 프로브 유닛(33)의 지지판(43)이, 미사용 프로브 영역(63)에 배치되는 미사용의 프로브 어셈블리(57)와 간섭하지 않는 위치로 한다.

그리고, 프로브 유닛(33)을 아래쪽, 즉, -Z방향으로 이동시키고, 이어서 더욱 -Z방향으로 이동시켜서, 지지판(43)을 미사용의 프로브 어셈블리(57)의 밑면에 배치되도록 한다. 그 상태는, 도 18에 도시된 바와 같이 프로브 어셈블리(51)를 미사용의 프로브 어셈블리(57)로 치환한 상태와 마찬가지이다.

그리고, 지지판(43)을 미사용의 프로브 유닛의 밑면에 배치한 상태에서, 홀더부(41)를 -Z방향으로 이동시킨다. 이것에 의해, 미사용의 프로브 어셈블리가 프로브 유닛(33)에 확실히 유지된다. 그리고, 프로브 유닛(33)을 위쪽으로, 즉, +Z방향으로 끌어올린다. 여기까지의 처리는, 미사용의 프로브 어셈블리를 부착하는 것을 내용으로 하는 것이므로, 프로브 어셈블리 부착 처리라고 부를 수 있다. 그 상태는, 도 17에 도시된 바와 같이 프로브 어셈블리(51)를 미사용의 프로브 어셈블리(57)로 치환한 상태와 마찬가지이다. 이와 같이 해서, 프로브 유닛(33)에 미사용의 프로브 어셈블리(57)가 부착되어, 프로브 어셈블리의 교환이 완료된다.

재차 도 14로 돌아가, 프로브 어셈블리의 교환이 종료되면, 프로브 유닛(33)이 높이 기준부(70) 등의 위치로 이동되어, 침형상 프로브(52), (53)의 높이 조정과 위치 조정이 행해진다(S36, S38). 이들 공정의 내용은, 주행거리가 (L1)을 초과한 때에 행해지는 것과 같으므로, 상세한 설명을 생략한다. 이들 처리를 행함으로써, 새롭게 교환된 프로브 어셈블리의 높이, 위치가 표준상태로 교정된다. 또한, 이들 처리도 제어부(120)의 제어 하에 자동적으로 실행된다.

그리고, 높이 조정, 위치 조정이 종료되면, 프로브 스테이지(24)의 X방향 이동·구동, 갠트리(20)의 Y방향 이동·구동에 의해서, 프로브 유닛(33)이 기판(8)의 위쪽으로 이동된다. 이 처리는, 교환용 트레이(60), 높이 기준부(70) 등의 기판 검사 영역의 밖으로부터 기판 검사 영역으로 프로브 유닛(33)을 복귀시키는 것을 내용으로 하므로, 교환용 트레이(60)를 대표로 해서, 트레이 귀로 이동 처리라 부를 수 있다. 그 후, S30으로 되돌아가, 카운터가 n=1로 리셋된다. 즉, 여기서, 새로운 검사 상태로 돌아가게 된다. 그리고, 재차 기판 검사(S32)가 개시되고, 필요에 따라, 상기의 처리가 반복된다. 이와 같이 해서, 유지·보수가 제어부(120)의 제어 하에 자동적으로 실행된다.

산업상의 이용 가능성

본 발명에 따른 기판 검사 장치는, 기판에 형성되는 패턴의 도통 또는 비도통에 대해서 프로브를 이용해서 검사하는 분야에 이용가능하다. 예를 들면, 배선 패턴을 지니는 액정표시장치용의 유리 기판, 반도체 웨이퍼, 회로기판 등의 검사에 이용가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예에 있어서 기판 검사 장치의 구성을 나타낸 평면도;

도 2는 본 발명에 따른 실시예에 있어서 갠트리의 주변의 상세한 사시도;

도 3은 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 프로브 유닛 세트와 교환용 트레이를 나타낸 도면;

도 4는 본 발명에 따른 실시예의 높이 기준부에 있어서의 교정 상황을 설명하는 도면;

도 5는 본 발명에 따른 실시예의 프로브 촬상 카메라에 있어서 침형상 프로브에 대해서 X방향 위치의 교정 상황을 설명하는 도면;

도 6은 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 프로브 촬상 카메라의 촬상 화상의 예를 나타낸 도면;

도 7은 본 발명에 따른 실시예의 접촉 위치 기준부에 있어서 침형상 프로브에 대해서 Y방향 위치의 교정 상황을 설명하는 도면;

도 8은 도 7의 원리적 설명도;

도 9는 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 프로브 유닛의 침형상 프로브의 선단부에 근접해서 간극 센서 유닛을 배치하는 예를 나타낸 사시도;

도 10은 도 9에 대응하는 측면도;

도 11은 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 기판 검사에 관한 수순을 나타낸 순서도;

도 12는 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 기판 검사의 상황을 설명하는 개념도;

도 13은 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 쌍방향 주사의 예를 설명하는 도면;

도 14는 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 유지·보수에 관한 수순을 나타낸 순서도;

도 15는 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 프로브 어셈블리의 교환수순을 설명하기 위해서, 기판 검사 시의 상태를 나타낸 도면;

도 16은 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 프로브 어셈블리의 교환수순을 설명하기 위해서, 프로브 유닛을 기판의 위쪽으로 끌어올리는 상황을 나타낸 도면;

도 17은 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 프로브 어셈블리의 교환수순을 설명하기 위해서, 프로브 유닛을 교환용 트레이의 위쪽으로 이동시킨 상황을 나타낸 도면이다.

도 18은 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 프로브 어셈블리의 교환수순을 설명하기 위해서, 프로브 어셈블리를 제거하는 상황을 설명하는 도면;

도 19는 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 프로브 어셈블리의 교환수순을 설명하기 위해서, 프로브 어셈블리가 제거된 상황을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

6: 배선 패턴 8: 기판

10: 기판 검사 장치 12: 본체 스테이지

14, 16, 22, 23: 가이드 홈 20: 갠트리

24: 프로브 스테이지 26: 비접촉형 센서 프로브

30: 프로브 유닛 세트 52, 53: 침형상 프로브

60: 교환용 트레이 70: 높이 기준부

80: 프로브 촬상 카메라 90: 접촉 위치 기준부

110: 액추에이터 구동부 112: 기판 평가부

120: 제어부 122: 기판 검사 모듈

124: 유지·보수 모듈

Claims (6)

1. 기판에 형성되는 패턴의 도통 또는 비도통에 대해서 프로브를 이용해서 검사하는 기판 검사 장치에 있어서,

   접촉형 프로브를 선단부에 가지는 프로브 어셈블리;

   상기 프로브 어셈블리를 착탈가능하게 유지하는 프로브 유닛;

   상기 프로브 유닛을 임의의 3차원 위치로 이동·구동하는 액추에이터;

   미사용의 프로브 어셈블리를 배치하는 미사용 프로브 영역과, 사용완료 프로브 어셈블리를 배치할 수 있는 사용완료 프로브 영역을 지니는 교환용 트레이;

   상기 프로브 유닛의 접촉형 프로브의 선단 높이를 교정하기 위한 판으로서, 표면에 도체부를 가진 높이 기준판; 및

   제어부를 포함하되,

   상기 제어부는,

   액추에이터에 대해서, 프로브 유닛을 교환하기 위해서 교환용 트레이의 사용완료 프로브 영역으로 이동시키는 트레이 왕로(往路) 이동 처리 수단;

   프로브 유닛에 대해서, 프로브 어셈블리를 제거하여, 교환용 트레이의 사용완료 프로브 영역에 배치시키는 제거 처리 수단;

   액추에이터에 대해서, 프로브 어셈블리가 제거된 프로브 유닛을 교환용 트레이의 미사용 프로브 영역에 이동시키는 트레이 내 이동 처리 수단;

   프로브 유닛에 대해서, 교환용 트레이의 미사용완료 프로브 영역에 배치되는 미사용 프로브 유닛을 부착해서 유지시키는 부착 처리 수단; 및

   액추에이터에 대해서, 프로브 어셈블리가 교환된 교환완료 프로브 유닛을 원래의 검사 위치로 복귀시키는 트레이 귀로(歸路) 이동 처리 수단을 포함하고,

   상기 제어부는,

   액추에이터에 대해서, 프로브 유닛의 접촉형 프로브의 선단부를 상기 높이 기준판의 도체부를 향해서 이동시키는 높이 교정 이동 처리 수단; 및

   접촉형 프로브와 도체부 사이의 전기적 접촉을 검지하고, 그 때의 액추에이터의 높이 위치를 프로브 유닛의 접촉 기준 높이로서 설정하는 높이 교정 수단을 추가로 포함하며,

   상기 접촉형 프로브는, 기판에 형성되는 복수의 패턴에 대해서 연속적으로 주사해서 검사할 때의 주사 방향을 따라서, 기판 표면에 대해서, 미리 정한 소정의 경사 각도를 지니는 경사 프로브이며,

   상기 기판 검사 장치는

   프로브 유닛의 접촉형 프로브의 선단 형상을 촬상하기 위한 촬상수단과,

   접촉형 프로브의 선단부의 접촉 위치를 보정하기 위한 판으로서, 접촉형 프로브의 주사 방향에 직교하는 방향으로 연신해서 배치되는 도체 패턴부를 가지는 접촉 위치 기준판을 추가로 포함하되,

   상기 제어부는,

   액추에이터에 대해서, 프로브 유닛의 접촉 기준 높이에 높이 위치를 설정시키는 높이 설정 처리 수단;

   높이 설정 처리가 행해진 상태에서, 상기 촬상수단이 촬상한 프로브 유닛의 접촉형 프로브의 선단 형상의 위치와, 미리 정한 기준 위치와의 비교에 의거해서, 프로브 유닛의 접촉형 프로브의 주사 방향에 수직인 방향의 선단 위치의 어긋남을 교정하는 선단 위치 어긋남 교정 수단;

   액추에이터에 대해서, 선단 위치 어긋남 교정이 행해진 상태에서, 프로브 유닛의 접촉형 프로브의 선단을 접촉 위치 기준판의 도체 패턴의 연신 방향에 직교하는 방향으로 이동시키는 선단 교정 이동 처리 수단; 및

   접촉형 프로브와 도체 패턴과의 사이의 전기적 접촉을 검지하고, 그 때의 액추에이터의 주사 방향에 따른 위치를 프로브 유닛의 접촉 기준 위치로서 설정하는 접촉 위치 교정 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
2. 제1항에 있어서, 프로브 유닛은

   본체부; 및

   상기 본체부에 대해서 프로브 어셈블리를 파지해서 이동가능한 홀더부로서, 상기 본체부에 대해서 프로브 어셈블리를 꽉 누르는 방향으로 이동해서 프로브 어셈블리를 고정·유지하고, 상기 본체부로부터 프로브 어셈블리를 해방하는 방향으로 이동해서 프로브 어셈블리를 제거가능 상태로 하는 홀더부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 프로브 유닛은,

   기판에 형성되는 복수의 패턴에 대해서 연속적으로 주사해서 검사할 때의 제1주사 방향을 따라서, 기판 표면에 대해서, 미리 정한 소정의 경사 각도를 지니는 접촉형 프로브를 포함하는 제1프로브 어셈블리; 및

   제1주사 방향과는 반대 방향의 주사 방향인 제2주사 방향을 따라서, 기판 표면에 대해서, 미리 정한 소정의 경사 각도를 가지는 접촉형 프로브를 포함하는 제2프로브 어셈블리를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
6. 제1항에 있어서, 프로브 유닛의 접촉형 프로브의 선단부에 근접해서 배치되어, 접촉형 프로브의 선단부와 검사 대상 기판의 표면과의 사이의 간격을 검출하는 간극 센서를 추가로 포함하되;

   상기 제어부는 액추에이터에 대해서, 간극 센서의 검출결과에 따라서, 프로브 유닛의 높이 위치를 접촉 기준 높이에 추종시키는 높이 추종 처리수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.

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