JP2001189353A - プローブ検査装置及びプローブ検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接触状態でのプローブ先端の位置及びプロー
ブの最適な押し込み深さを事前に測定することができる
プローブ検査装置及びプローブ検査方法を提供する。 【解決手段】 被検査物と同じ程度の平坦な接触面を有
する変形体７と、複数のプローブ１からなるプローブカ
ード３と、接触面と複数のプローブ１を接触させる手段
と、接触面上に形成された複数のプローブ痕８を観察す
る手段と、複数のプローブ痕８の開口の大きさ及び複数
のプローブ先端痕の位置を測定する手段と、複数のプロ
ーブ痕８の開口の大きさからプローブ１の押し込み深さ
を算出する手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップの検
査工程において使用するプローブ検査装置及びプローブ
検査方法に係わる。特に、半導体チップの電極パッドと
異なる接触体に複数のプローブを同時に接触されること
で、接触状態でのプローブ先端の位置及び最適なプロー
ブ押し込み深さを求めることができるプローブの位置合
わせの方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程は、ウェハ上に形成され
たＩＣチップ（ダイ）をパッケージングする前に、ウェ
ハ状態で各ＩＣチップの電気的特性検査を行い、予め良
品ＩＣチップをスクリーニングする検査工程を有してい
る。この検査工程では、通常プローブ装置が用いられ
る。プローブ装置は、一般にウェハを搬送するローダ室
と、これに隣接し、ローダ室から搬送されてきたウェハ
の電気特性検査を行うプローバ室とを備えている。プロ
ーバ室内にはＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向で移動可能なメイン
チャックが配設され、ローダ室の上面にはメインチャッ
クと対向させてプローブカードが固定されている。

【０００３】そして、プローブ装置を用いて検査すると
きには、ローダ室から移載されたウェハをメインチャッ
ク上で真空吸着した状態で、メインチャックがＸ、Ｙ、
Ｚ及びθ方向に移動してウェハの各ＩＣチップの電極パ
ッド（例えば、アルミニウムによって形成されている）
とプローブカードのプローブとを位置合わせした後、メ
インチャックがＺ方向に上昇してＩＣチップの電極パッ
ドとプローブとが接触し、さらに所定の深さまでプロー
ブを電極パッドに押し込み、電気的に接触させてＩＣチ
ップの電気的特性検査を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のプロー
ブ検査装置では、プローブの位置合わせとウェハの位置
合わせが必要であった。そして、プローブの位置を決定
した後、ウェハ上の評価しようとするＩＣチップの各電
極パッドまでの相対移動距離Ｘ，Ｙ，Ｚを計算して移動
させていた。従来のプローブの位置決めとは、図１１に
示すように、プローブ先端５１ａの方向からＣＣＤカメ
ラ５４を用いてプローブカード５３を観察し、プローブ
先端５１ａの先端にＣＣＤ５４のフォーカスを合わせ、
プローブ先端５１ａの位置を決定することであった。Ｃ
ＣＤカメラ５４で観察したプローブカード５３は、図１
２（ａ）に示すように、プローブカード５３全体を低倍
率で観察して、点線５５で囲ったプローブ５１を高倍率
で観察して、図１２（ｂ）に示すように、プローブ先端
１ａの座標を測定する。また、プローブカード５３の回
転角を検出するため、複数のプローブ先端５１ａの位置
を決定する必要があった。したがって、従来のプローブ
の位置決めの作業は、プローブ先端５１ａのフォーカス
合わせ、プローブ先端５１ａの位置の読み取り、回転角
θの微調整などの工程を何度か繰り返して行うことにな
る。これは、プローブの位置合わせ時間の短縮を困難に
する原因となっていた。

【０００５】また、もう一つの問題点は以下の通りであ
る。すなわち、従来のプローブ検査装置では、プローブ
先端５１ａの側から直接プローブ１を観察してプローブ
先端１ａの位置を決定していた。しかし、実際にＩＣチ
ップの電極パッドとプローブ５１とで安定した電気的接
触を得るために、ある所定の深さまで電極パッドにプロ
ーブ先端５１ａを押し込む必要がある。この時、プロー
ブ５１によっては横方向にプローブ先端５１ａがずれる
場合がある。つまり、プローブ５１と電極パッドが接触
した状態でのプローブ先端５１ａの位置は、プローブ先
端５１ａが電極パッドに押し込まれた状態で決定され
る。したがって、従来のプローブの位置合わせは、プロ
ーブ先端を直接観察して非接触状態のプローブ先端１ａ
の位置を決定していた。プローブが押し込まれた状態で
電極パッドからずれ落ちてしまう惧れがあり、従来では
前もって何度か実際に電極パッドへの接触を行い最適な
押し込み深さを決定していた。

【０００６】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するために成されたものであり、その目的は、接触状
態でのプローブ先端の位置を事前に測定することができ
るプローブ検査装置及びプローブ検査方法を提供するこ
とである。

【０００７】本発明の他の目的は、プローブの最適な押
し込み深さを事前に測定することができるプローブ検査
装置及びプローブ検査方法を提供することである。

【０００８】本発明のさらに他の目的は、プローブの位
置合わせの所要時間が短いプローブ検査装置及びプロー
ブ検査方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の特徴は、被検査物と同じ程度の平坦
な接触面を有する変形体と、複数のプローブからなるプ
ローブカードと、接触面と複数のプローブを接触させる
手段と、接触面上に形成された複数のプローブ痕を観察
する手段と、複数のプローブ先端痕の位置を測定する手
段とを有するプローブ検査装置であることである。

【００１０】本発明の第１の特徴によれば、被検査物に
プローブを接触させる前に変形体に接触させ、変形体に
形成されたプローブ痕を観察することで、プローブが変
形体に接触した状態でのプローブ先端の位置を測定する
ことができる。したがって、ＩＣチップの検査工程で、
電極パッドにプローブを接触させたときのプローブ先端
の位置を事前に知ることができる。電極パッドとの接触
によりプローブ先端が移動して、プローブ先端が電極パ
ッドからずれ落ちてしまうことがなくなる。

【００１１】本発明の第１の特徴において、プローブ検
査装置は、複数のプローブ痕の開口の大きさを測定する
手段と、開口の大きさからプローブの押し込み深さを算
出する手段とをさらに有することが望ましい。プローブ
痕の開口の大きさから変形体に押し込まれたプローブの
深さを求めることができるので、総てのプローブについ
てプローブ痕の開口が十分大きく形成されるまでプロー
ブを変形体に押し込むことにより、総てのプローブにつ
いて十分な押し込み深さを求めることができる。十分な
押し込み深さまでプローブを変形体に押し込むことによ
り、安定した電気的接触を得ることができる。したがっ
て、すべてのプローブが十分な押し込み深さまで変形体
に押し込むことにより、総てのプローブが安定した電気
的接触を得ることができる。つまり、プローブ先端の高
さのバラツキを吸収するのに必要な押し込み深さの最適
化を行うことができる。

【００１２】また、被検査物と変形体は同じ材料で構成
されていることが望ましい。また、変形体は導電体であ
ることが望ましい。プローブ先端を変形体の接触面に接
触させた状態、あるいは少し離した状態で、変形体の接
触面とプローブ間に電位差を与えることでプローブのク
リーニングを行うことが可能である。さらに、導電体と
しては、アルミニウムを主成分とする材料で構成されて
いることが望ましい。通常、ＩＣチップの電極パッド
は、アルミニウムを主成分とし、その他にシリコン、銅
などを含む材料で構成されているからである。被検査物
と変形体は同じ膜厚であることが望ましい。被検査物と
膜厚の条件を揃えることで、プローブ先端の移動距離を
正確に測定することができる。

【００１３】さらに、本発明の第１の特徴に係わるプロ
ーブ検査装置は、変形体を支持するステージをさらに有
し、ステージから変形体を取り外すことができることが
望ましい。何度かプローブ痕を付けた後の変形体は取り
替えることができる。あるいは、本発明の第１の特徴に
係わるプローブ検査装置は、変形体の接触面上に形成さ
れたプローブ痕を除去する再生処理手段をさらに有して
いてもよい。プローブ痕を除去する再生処理手段とし
て、プローブ検査装置は、変形体を支持するステージを
さらに有し、ステージは、変形体を加熱し接触面を融解
させる加熱手段を有していることが望ましい。あるい
は、プローブ痕を除去する再生処理手段は、研磨剤を有
する布または板で接触面を研磨する研磨手段であっても
よい。また、変形体は、その接触面上に形成された複数
のプローブ痕が復元するための時間が、複数のプローブ
痕を観察するために要する時間よりも長い弾性体であっ
てもよい。プローブ痕が形成された変形体を交換する必
要が無く、またプローブ痕を除去する再生処理する必要
もなくなる。

【００１４】本発明の第２の特徴に係わるプローブ検査
装置は、被検査物と同じ程度の平坦な接触面を有し、プ
ローブ先端の径に対して十分な分解能を有する位置セン
サーと、複数のプローブからなるプローブカードと、接
触面と複数のプローブを接触させる手段と、位置センサ
ーが検出した複数のプローブの接触位置の座標を測定す
る第１の測定手段とを有するプローブ検査装置であるこ
とである。

【００１５】本発明の第２の特徴によれば、被検査物に
プローブを接触させる前に位置センサーに接触させ、プ
ローブの接触位置の座標を測定することで、プローブが
位置センサーに接触した状態でのプローブ先端の位置を
測定することができる。したがって、ＩＣチップの検査
工程で、電極パッドにプローブを接触させたときのプロ
ーブ先端の位置を事前に知ることができる。電極パッド
との接触によりプローブ先端が移動して、プローブ先端
が電極パッドからずれ落ちてしまうことがなくなる。

【００１６】本発明の第２の特徴において、プローブ検
査装置は、位置センサーが検出した複数のプローブの押
し込み深さを測定する第２の測定手段をさらに有するこ
とが望ましい。また、位置センサーはマトリックス状に
配置された複数の電極を有することが望ましい。さら
に、測定手段は複数の電極間の導通によりプローブの接
触位置の座標を測定することが望ましい。あるいは、測
定手段は複数の電極間の静電容量の変化によりプローブ
の接触位置の座標及びプローブの押し込み深さを測定す
ることが望ましい。さらに、位置センサーの接触面上に
配置された保護膜をさらに有し、保護膜と複数のプロー
ブを接触させることが望ましい。あるいは、複数の電極
間の導通による測定手段において、保護膜はプローブ先
端の径に対して十分な分解能を有する程度の間隔で表裏
面を貫通して配置された導電体を有する異方導伝シート
であってもよい。位置センサーの接触面上に配置された
保護膜あるいは異方導伝シートにプローブ先端を押し込
むことにより、プローブ先端の押し込み深さを求めるこ
とができる。総てのプローブについてプローブ先端が十
分な押し込み深さまで押し込ませることにより、総ての
プローブについて十分な押し込み深さを求めることがで
きる。十分な押し込み深さまでプローブを保護膜あるい
は異方導伝シートに押し込むことにより、安定した電気
的接触を得ることができる。したがって、総てのプロー
ブを十分な押し込み深さまで保護膜あるいは異方導伝シ
ートに押し込むことにより、総てのプローブが安定した
電気的接触を得ることができる。つまり、プローブ先端
の高さのバラツキを吸収するのに必要な押し込み深さの
最適化を行うことができる。

【００１７】本発明の第３の特徴は、被検査物と同じ程
度の平坦な接触面を有する変形体の接触面に複数のプロ
ーブを接触させるステップと、接触面上に形成された複
数のプローブ痕を観察するステップと、複数のプローブ
先端痕の位置を測定するステップとからなるプローブ検
査方法であることである。

【００１８】本発明の第３の特徴において、プローブ検
査方法は、複数のプローブの開口の大きさを測定するス
テップと、開口の大きさからプローブの押し込み深さを
算出するステップとをさらに有することが望ましい。

【００１９】本発明の第４の特徴は、被検査物と同じ程
度の平坦な接触面を有し、プローブ先端の径に対して十
分な分解能を有する位置センサーの接触面に複数のプロ
ーブを接触させるステップと、接触面上の複数のプロー
ブの接触位置の座標を測定するステップとからなるプロ
ーブ検査方法であることである。

【００２０】本発明の第４の特徴において、プローブ検
査方法は、接触面上の複数のプローブの押し込み深さを
測定するステップをさらに有することが望ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。図面の記載において従来技術と類
似な部分には類似な符号を付している。

【００２２】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態に係わるプローブ検査装置の構成を示す図
である。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態
に係わるプローブ検査装置は、被検査物と同じ程度の平
坦な接触面を有する変形体７と、複数のプローブ１と複
数のプローブ１のプローブ先端１ａを同方向に揃えて固
定するステージ２からなるプローブカード３と、変形体
７の接触面と複数のプローブ１を接触させる手段と、変
形体７の接触面上に形成された複数のプローブ痕８を観
察する手段と、複数のプローブ痕８の開口の大きさ及び
複数のプローブ先端痕の位置を測定する手段と、開口の
大きさからプローブ１の押し込み深さを算出する手段と
を有する。

【００２３】変形体７は、被検査物とは異なるが被検査
物と同じ程度の平坦な面を有する。また、被検査物と同
じ材質であることが望ましい。さらに、被検査物と同じ
膜厚を有することが望ましい。被検査物は、例えばＩＣ
チップの電極パッドである。ここでは、変形体として膜
厚が１μｍのアルミニウム膜７を用いる。また、変形体
７の平面形状は特に規定しない。また、変形体７は塑性
変形する材料であってもよい。さらに、変形体７は弾性
体であってもよい。ただし、弾性変形により形成された
プローブ痕８が復元するまでの時間は、プローブ痕８を
観察するに十分な時間よりも長いことが必要である。

【００２４】プローブカード３は、プローブ先端１ａを
揃えて同方向に向いた複数のプローブ１と複数のプロー
ブ１を固定するステージ２とからなる。ステージ２に
は、各プローブ１に接続された配線が埋設されている。
プローブ１は導体の針であり、プローブの先端１ａと電
極パッドを接触させてＩＣチップのスクリーニングを行
う。

【００２５】変形体７の接触面と複数のプローブ１を接
触させる手段は、図には示さないが、ローダ室及びプロ
ーバ室とからなる従来のプローブ検査装置が有する、Ｉ
Ｃチップの電極パッドとプローブ１を接触させる手段を
用いることが望ましい。検査対象のウェハの代わりにメ
インチャックとは別の箇所に置かれた変形体７の接触面
にプローブ１を接触させればよい。

【００２６】変形体７の接触面上に形成された複数のプ
ローブ痕８を観察する手段として、２次元のイメージン
グが可能なＣＣＤカメラ４を使用する。ＣＣＤカメラ４
は、複数のプローブ痕８全体を低倍率で観察すること、
及び各プローブ痕１ａを高倍率で観察することができ
る。

【００２７】複数のプローブ痕８の開口の大きさ及び複
数のプローブ先端痕の位置を測定する手段は、ＣＣＤカ
メラ４にて観察されたプローブ痕８のイメージング像か
ら各プローブ痕８の開口の大きさ及び複数のプローブ先
端痕の位置を測定する画像処理手段である。従来、ＣＣ
Ｄカメラ４により観察されたプローブ先端１ａのイメー
ジング像からプローブ先端１ａの位置を測定した手段を
そのまま用いてプローブ痕８の開口の大きさ及び複数の
プローブ先端痕の位置を測定すればよい。

【００２８】プローブ痕８の開口の大きさからプローブ
１の押し込み深さを算出する手段は、プローブ痕８の開
口の大きさから変形体７に押し込まれたプローブ１の深
さを算出する手段である。通常、プローブは円錐状の形
状を有しているため、プローブ痕８の開口の大きさから
変形体７に押し込まれたプローブ１の深さを求めること
ができる。

【００２９】図２（ａ）は、ＣＣＤカメラ４により低倍
率で観察された変形体７上のプローブ痕８のイメージン
グ像を示す。図２（ａ）に示すように、変形体７上には
接触したプローブの数だけのプローブ痕８が形成されて
いる。図２（ｂ）は、図２（ａ）中の点線で囲んだプロ
ーブ痕８をＣＣＤカメラ４で高倍率で観察したイメージ
ング像を示す。図２（ｂ）に示すように、変形体７上に
形成されたプローブ痕８は、２つのプローブ痕８ａ、８
ｂとからなる。この２つのプローブ痕８ａ、８ｂは、安
定した電気的接触を得るために所定の押し込み深さにプ
ローブを押し込むことによるプローブ先端１ａのずれに
より形成されたものである。つまり、押し込み深さが浅
い状態のプローブは、第１のプローブ痕８ｂを形成して
いたが、押し込み深さが深くなると、プローブ先端１ａ
がずれて、第２のプローブ痕８ａを形成する。結果的
に、所定の押し込み深さに押し込まれたプローブのプロ
ーブ先端１ａの痕であるプローブ先端痕９は、第２のプ
ローブ痕８ａの中心部分に形成される。このプローブ先
端痕９の位置を観察されたイメージング像から測定する
ことで、接触状態のプローブの先端１ａの位置を測定す
ることができる。また、第２のプローブ痕８ａの開口の
大きさから、プローブの押し込み深さを測定することが
できる。

【００３０】図３は、図２（ａ）と同様にＣＣＤカメラ
４で低倍率で観察された変形体７上のプローブ痕８のイ
メージング像を示す。図３に示すように、変形体７上に
形成された複数のプロープ痕８の中で、点線で囲んだプ
ローブ痕３０は、その他のプローブ痕８に比べて、その
開口の大きさが低倍率のイメージング像においても異な
ることが確認できる。この開口の大きさの違いは、主に
プローブ先端１ａが揃っていない場合に生じるものであ
る。プローブ痕８の開口の大きさが不十分である場合に
は、プローブの押し込み深さが不十分である可能性があ
り、実際のＩＣチップの電極パッドとの接触も不十分で
あることになる。したがって、図３に示したイメージン
グ像から、総てのプローブが十分な押し込み深さに押し
込まれていないことが分かる。

【００３１】何度かプローブ痕８を付けた後の変形体７
は取り替える必要がある。プローブ痕８でいっぱいにな
ってしまった変形体７ではプローブ痕８を特定すること
ができないからである。第１の実施の形態に係わるプロ
ーブ検査装置は、変形体７の交換が可能なような機構を
設けておくことが望ましい。具体的には、プローブ装置
は、図１に示すように変形体７を支持するステージをさ
らに有し、変形体７をステージから取り外すことができ
るようにすればよい。また、変形体７を交換する代わり
に、以下に示す変形体の再生処理方法を実現するための
機能を備えていてもよい。図４は、プローブ１との接触
によりプローブ痕８が形成された変形体７の接触面を再
生処理する２つの方法を示す主要な工程断面図である。
図４（ａ）は、プローブ痕８が形成された変形体７と変
形体７を支持するステージ１０の断面図を示す。まず、
変形体７を加熱してプローブ痕８を埋め戻す方法につい
て説明する。ステージ１０内に埋設された発熱体１１な
どの加熱手段により変形体７を加熱してプローブ痕８が
形成された変形体７の接触面を融解させる。図４（ｄ）
に示すように、融解した変形体７がプローブ痕８を埋め
戻して、平坦な接触面を有する変形体７を再生処理する
ことができる。加熱処理による再生処理に適した変形体
７の材料として、低融点の金属や合金、有機絶縁物があ
る。次に、変形体７の接触面を研磨して、プローブ痕８
を除去する方法について説明する。図４（ｃ）に示すよ
うに、プローブ痕８が形成された変形体７の接触面を研
磨剤を有する布または板を用いて研磨する。図４（ｄ）
に示すように、接触面を削り取りプローブ痕を除去し
て、平坦な接触面を有する変形体７を再生処理すること
ができる。ここでは、加熱と研磨による再生処理方法に
ついて述べたが、加圧による方法、加圧と加熱を組み合
わせた方法などにより変形体７の接触面の平坦性を回復
してもよい。

【００３２】以上説明したように第１の実施の形態によ
れば、被検査物にプローブを接触させる前に変形体に接
触させ、変形体に形成されたプローブ痕を観察すること
で、プローブが変形体に接触した状態でのプローブ先端
の位置を測定することができる。したがって、ＩＣチッ
プのスクリーニング工程で、電極パッドにプローブを接
触させたときのプローブ先端の位置を事前に知ることが
できる。電極パッドとの接触によりプローブ先端が移動
して、プローブ先端が電極パッドからずれ落ちてしまう
ことがなくなる。

【００３３】また、プローブ痕の開口の大きさから変形
体に押し込まれたプローブの深さを求めることができる
ので、総てのプローブについてプローブ痕の開口が十分
大きく形成されるまでプローブを変形体に押し込むこと
により、総てのプローブについて十分な押し込み深さを
求めることができる。十分な押し込み深さまでプローブ
を変形体に押し込むことにより、安定した電気的接触を
得ることができる。したがって、すべてのプローブが十
分な押し込み深さまで変形体に押し込むことにより、総
てのプローブが安定した電気的接触を得ることができ
る。つまり、プローブ先端の高さのバラツキを吸収する
のに必要な押し込み深さの最適化を行うことができる。

【００３４】さらに、ＣＣＤカメラのフォーカスを変形
体の接触面に固定することができる。従来のプローブの
位置決めの作業を繰り返し行う必要が無くなり、プロー
ブ先端の位置合わせ時間を短縮することができる。

【００３５】なお、第１の実施の形態において、変形体
７は導電体で構成されていることが望ましい。プローブ
先端１ａを変形体７の接触面に接触させた状態、あるい
は少し離した状態で、変形体７の接触面とプローブ１間
に電位差を与えることでプローブ１のクリーニングを行
うことが可能である。また、変形体７の材質はＩＣチッ
プの電極パッドなどの被検査物と同一であることが望ま
しいと述べたが、これに限られるわけではない。プロー
ブ１に対して塑性変形性があれば、異なる金属であって
も構わない。さらに、導電体であるとは限らず、絶縁物
を用いてもよい。変形体７を絶縁物で構成した場合、変
形体に電位差を供給し、プローブ１のクリーニングを行
うことはできないが、プローブ痕８を形成し、プローブ
痕８を観察してプローブ先端痕９の座標測定、開口の大
きさからプローブ１の押し込み深さの算出は行うことが
できる。

【００３６】（第２の実施の形態）図５は、本発明の第
２の実施の形態に係わるプローブ検査装置の構造を示す
図である。図５に示すように、第２の実施の形態に係わ
るプローブ検査装置は、被検査物と同じ程度の平坦な接
触面を有し、プローブ先端の径に対して十分な分解能を
有する位置センサー１３と、プローブ先端を揃えて同じ
方向に配置された複数のプローブ１と複数のプローブ１
を固定するステージ２からなるプローブカード３と、位
置センサー１３の接触面と複数のプローブ１を接触させ
る手段と、位置センサー１３上の複数のプローブ１の接
触位置１７の座標及びプローブ１の押し込み深さの測定
手段とを有する。

【００３７】位置センサー１３は、第１の実施の形態に
おける変形体７と同様に被検査物と同じ程度の平坦な接
触面を有している。また、位置センサー１３は、プロー
ブ１の先端が接触した位置を測定するために、プローブ
１の先端の径に対して十分な位置分解能を有している。

【００３８】位置センサー１３の接触面と複数のプロー
ブ１を接触させる手段は、図には示さないが、ローダ室
及びプローバ室とからなる従来のプローブ検査装置が有
する、ＩＣチップの電極パッドとプローブ１を接触させ
る手段を用いることが望ましい。検査対象のウェハの代
わりにメインチャックとは別の箇所に置かれた位置セン
サー１３の接触面にプローブ１を接触させればよい。

【００３９】位置センサー１３上の複数のプローブ１の
接触位置１７の座標及びプローブ１の押し込み深さの測
定手段は、位置センサー１３により検出されたプローブ
先端の位置を位置センサー１３上の座標で表示する手段
である。このような測定手段として、例えば、位置セン
サー１３に接続されたデコーダなどがある。図６は、位
置センサー１３及び位置センサー１３に接続されたカラ
ムデコーダ１５及びローデコーダ１６を示す平面図であ
る。図６に示すように、方形状の位置センサー１３の対
向しない２辺にそれぞれカラムデコーダ１５及びローデ
コーダ１６が接続されている。プローブ１との接触によ
り位置センサー１３が検知したプローブ先端の接触位置
１７は２次元座標のデータとして、カラムデコーダ１５
及びローデコーダ１６により処理される。

【００４０】＜第１の位置検出方法＞位置センサーの位
置検出方法の具体的な例について説明する。まず、図７
は、マトリックス状に配置された電極間の静電容量の変
化によりプローブ先端１ａの接触を検出する方法につい
て説明するための位置センサーの断面図である。位置セ
ンサー１３内部には、行方向に複数のカラム電極１８が
平行に配線され、列方向には複数のロー電極が平行に配
線されている。カラム電極１８とロー電極１９で配線層
を変えることで、カラム電極１８とロー電極１９が接触
することなく、交差するように配線することができる。
カラム電極１８とロー電極１９との交差部分において、
位置センサー１３の接触面に対して垂直方向に延ばされ
たセンサー部１８ａ、１９ａがそれぞれカラム電極１８
及びロー電極１９に接続されている。カラム電極１８と
ロー電極１９の間には所定の電圧が印加されている。し
たがって、センサー部１８ａ、１９ａは所定の静電容量
を持ったコンデンサーを形成する。また、プローブ先端
１ａの接触によりカラム電極１８及びロー電極１９が損
傷する惧れがあるため、位置センサー１３の接触面の上
に保護膜１４を配置して、保護膜１４とプローブ先端１
ａを接触させる。

【００４１】図７（ａ）は、プローブ先端１ａがセンサ
ー部１８ａ、１９ａから十分に離れている状態を示して
いる。一方、図７（ｂ）は、プローブ先端１ａがセンサ
ー部１８ａ、１９ａに十分近づいた状態を示している。
センサー部１８ａ、１９ａの静電容量は、プローブ先端
１ａの接近により変化する。静電容量の変化により、位
置センサーはプローブ先端１ａの接近を検出する。さら
に、保護膜１４に押し込まれたプローブ先端１ａの深さ
を静電容量の変化から求めることもできる。検出された
プローブ先端１ａの接触位置１７は、カラムデコーダ１
５及びローデコーダ１６により、位置センサー上の座標
として測定される。

【００４２】＜第２の位置検出方法＞次に、マトリック
ス状に配置された電極間の導通によりプローブ先端１ａ
の接触を検出する２つの方法について説明する。図８
は、マトリックス状に配置された電極間の導通によりプ
ローブ先端１ａの接触を検出する第１の方法について説
明するための位置センサーの斜視図である。位置センサ
ー上には、行方向に複数のカラム電極１８が平行に配線
され、列方向に複数のロー電極１９が平行に配線されて
いる。列方向と行方向で配線層を変えることで、カラム
電極１８とロー電極１９が接触することなく、交差する
ように配線することができる。図８（ａ）及び図８
（ｂ）は、このようなマトリックス状に配置された電極
の中でカラム電極１８とロー電極１９が交差する部分を
示す斜視図である。図８（ａ）は、非接触状態を示す斜
視図であり、図８（ｂ）は、接触状態を示す斜視図であ
る。図８（ａ）及び図８（ｂ）において、カラム電極２
０の上にロー電極２１が配置されている。また、カラム
電極２０とロー電極２１が交差する部分において、位置
センサーの接触面に対して垂直方向にカラム電極１８か
らセンサー部１８ａが延ばされ、ロー電極１９からセン
サー部１９ａが延ばされている。センサー部１８ａ、１
９ａは位置センサーの接触面に露出されている。センサ
ー部１８ａ、１９ａが配置されている間隔はプローブ先
端１ａの径よりも短い。図８（ａ）において、プローブ
先端１ａは位置センサーに接触していないため、プロー
ブ先端１ａはセンサー部１８ａ及びセンサー部１９ａに
接触することはない。一方、図８（ｂ）において、プロ
ーブ先端１ａは、位置センサーに接触しているため、プ
ローブ先端１ａはセンサー部１８ａ及びセンサー部１９
ａに同時に接触する。すると、交差部分において、セン
サー部１８ａとセンサー部１９ａが導通して、センサー
部１８ａが接続されたカラム電極１８と、センサー部１
９ａが接続されたロー電極２１が導通する。カラムデコ
ーダ１５及びローデコーダ１６は、このカラム電極１８
とロー電極１９間のショートの情報から、プローブ先端
１ａの接触位置１７を測定する。

【００４３】図９は、マトリックス状に配置された電極
間の導通によりプローブ先端１ａの接触を検出する第２
の方法について説明するための位置センサーの斜視図で
ある。位置センサー上には、列方向及び行方向にそれぞ
れ複数の電極が平行に配線されている。列方向と行方向
で配線層を変えることで、それぞれの電極が接触するこ
となく、交差するように配線することができる。図９
（ａ）及び図９（ｂ）は、このようなマトリックス状に
配置された電極の中で列方向の電極と行方向の電極が交
差する部分を示す斜視図である。図９（ａ）は、非接触
状態を示す斜視図であり、図９（ｂ）は、接触状態を示
す斜視図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）において、
カラム電極２０の上にロー電極２１が配置されている。
また、カラム電極２０とロー電極２１が交差する部分に
おいて、ロー電極２１は位置センサーの接触面に対して
垂直方向に加わる力により変形して、カラム電極２０に
接する機能を有する。図９（ａ）において、プローブ先
端１ａは位置センサーに接触していないため、カラム電
極２０とロー電極２１とは交差部分において接触するこ
とはない。一方、図９（ｂ）において、プローブ先端１
ａは、位置センサーに接触している。つまり、プローブ
先端１ａは、ロー電極２１に対して接触面の垂直方向に
応力を加える。すると、交差部分において、変形したロ
ー電極２１とカラム電極２０がショートする。カラムデ
コーダ１５及びローデコーダ１６は、この電極間のショ
ートの情報から、プローブ先端１ａの接触位置１７を測
定する。

【００４４】なお、図８に示した電極間の導通による位
置検出方法において、図１０に示すように、接触面の上
に局所的な導電性を有する異方導伝シート２２を配置す
ることが望ましい。異方性導伝シート２２により、プロ
ーブ先端１ａによる位置センサー１３の電極１８、１９
の損傷を抑制することができる。異方導伝シート２２
は、プローブ先端１ａの径に対して十分な分解能を有す
る程度の間隔で表裏面を貫通する導電体と、隣接する導
電体を絶縁する絶縁体とからなる。具体的には、図１０
に示すように、異方導伝シート２２は、位置センサーの
センサー部１８ａ、１９ａに対応する部分に表裏面を貫
通する導電体２２ａと、隣接する導電体２２ａ間を絶縁
する絶縁体２２ｂとから構成されている。位置センサー
１３と異方導伝シート２２との接触面において、導電体
２２ａとセンサー部１８ａ、１９ａは電気的に接触して
いる。異方導伝シート２２に接するプローブ先端１ａ
は、センサー部１８ａ及びセンサー部１９ａに接触した
導電体２２ａに同時に接触する。したがって、導電体２
２ａを介して、プローブ先端１ａは、センサー部１８ａ
及びセンサー部１９ａに同時に接触することになる。

【００４５】以上説明したように第２の実施の形態によ
れば、被検査物にプローブを接触させる前に位置センサ
ーに接触させ、プローブの接触位置の座標を測定するこ
とで、プローブが位置センサーに接触した状態でのプロ
ーブ先端の位置を測定することができる。したがって、
ＩＣチップのスクリーニング工程で、電極パッドにプロ
ーブを接触させたときのプローブ先端の位置を事前に知
ることができる。電極パッドとの接触によりプローブ先
端が移動して、プローブ先端が電極パッドからずれ落ち
てしまうことがなくなる。

【００４６】また、位置センサーの接触面上に配置され
た保護膜あるいは異方導伝シートにプローブ先端を押し
込むことにより、プローブ先端の押し込み深さを求める
ことができる。総てのプローブについてプローブ先端が
十分な押し込み深さまで押し込ませることにより、総て
のプローブについて十分な押し込み深さを求めることが
できる。十分な押し込み深さまでプローブを保護膜ある
いは異方導伝シートに押し込むことにより、安定した電
気的接触を得ることができる。したがって、総てのプロ
ーブを十分な押し込み深さまで保護膜あるいは異方導伝
シートに押し込むことにより、総てのプローブが安定し
た電気的接触を得ることができる。つまり、プローブ先
端の高さのバラツキを吸収するのに必要な押し込み深さ
の最適化を行うことができる。

【００４７】なお、第２の実施の形態において、位置セ
ンサーの接触面は、センサー部などの金属で構成されて
いるので、プローブ先端を変形体の接触面に接触させた
状態、あるいは少し離した状態で、位置センサーの接触
面とプローブ間に電位差を与えることでプローブのクリ
ーニングを行うことが可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、接
触状態でのプローブ先端の位置を事前に測定することが
できるプローブ検査装置及びプローブ検査方法を提供す
ることができる。

【００４９】また本発明によれば、ローブの最適な押し
込み深さを事前に測定することができるプローブ検査装
置及びプローブ検査方法を提供することができる。

【００５０】さらに本発明によれば、プローブの位置合
わせの所要時間が短いプローブ検査装置及びプローブ検
査方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるプローブ検
査装置の構成を示す図である。

【図２】図２（ａ）は、ＣＣＤカメラにより低倍率で観
察された変形体上に形成された複数のプローブ痕の形状
を示す図であり、図２（ｂ）は、ＣＣＤカメラにより高
倍率で観察された変形体上に形成された１つのプローブ
痕の形状を示す図である。

【図３】ＣＣＤカメラにより低倍率で観察された変形体
上に形成された複数のプローブ痕の形状を示す図であ
り、プローブと変形体の接触において押し込み深さが不
十分な場合を示す図である。

【図４】第１の実施の形態に係わるプローブ検査装置の
変形体の再生処理方法を示す主要な工程図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係わるプローブ検
査装置の構成を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係わる位置センサ
ーの構成を示す平面図である。

【図７】プローブ先端の位置を検出する第１の方法を説
明する断面図であり、図７（ａ）は、プローブ先端がセ
ンサー部から十分離れている状態を示し、図７（ｂ）
は、プローブ先端がセンサー部に十分近づいている状態
を示す。

【図８】プローブ先端の位置を検出する第２の方法（そ
の１）を説明する斜視図であり、図８（ａ）は、プロー
ブ先端の非接触状態を示し、図８（ｂ）は、プローブ先
端の接触状態を示す。

【図９】プローブ先端の位置を検出する第２の方法（そ
の２）を説明する斜視図であり、図９（ａ）は、プロー
ブ先端の非接触状態を示し、図９（ｂ）は、プローブ先
端の接触状態を示す。

【図１０】プローブ先端の位置を検出する第２の方法
（その１）に係わる位置センサー及び異方性導電シート
の構造を示す断面図である。

【図１１】従来のプローブ検査装置の構成を示す図であ
る。

【図１２】図１２（ａ）は、ＣＣＤカメラにより低倍率
で観察された複数のプローブ先端の位置を示す図であ
り、図１２（ｂ）は、ＣＣＤカメラにより高倍率で観察
された１つのプローブ先端の位置を示す図である。

【符号の説明】

１ プローブ １ａ プローブ先端 ２ ステージ ３ プローブカード ４ ＣＣＤカメラ ７ 変形体 ８ プローブ痕 ９ プローブ先端痕 １０ ステージ １１ 発熱体 １２ 研磨布（板） １３、２３ 位置センサー １４ 保護膜 １５ カラムデコーダ １６ ローデコーダ １７ 接触位置 １８、２０ カラム電極 １８ａ、１９ａ センサー部 １９、２１ ロー電極 ２２ 異方導伝シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥村 勝弥 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2G011 AA02 AA16 AB06 AB08 AB10 AC06 AC14 AE03 AF07 2G032 AB02 AF02 AF03 AF04 AK04 AL04 4M106 AA02 BA01 BA11 BA14 CA38 CA50 DD05 DD06 DD13 DD18 DD30 DJ02 DJ11 DJ38 DJ39

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物と同じ程度の平坦な接触面を有
   する変形体と、 複数のプローブからなるプローブカードと、 前記接触面と前記複数のプローブを接触させる手段と、 前記接触面上に形成された複数のプローブ痕を観察する
   手段と、 複数のプローブ先端痕の位置を測定する手段とを有する
   ことを特徴とするプローブ検査装置。
2. 【請求項２】 前記複数のプローブ痕の開口の大きさを
   測定する手段と、前記開口の大きさから前記プローブの
   押し込み深さを算出する手段とをさらに有することを特
   徴とする請求項１記載のプローブ検査装置。
3. 【請求項３】 前期被検査物と前記変形体は同じ材料で
   構成されていることを特徴とする請求項１または２記載
   のプローブ検査装置。
4. 【請求項４】 前記変形体は導電体であることを特徴と
   する請求項１または２記載のプローブ検査装置。
5. 【請求項５】 前記導電体はアルミニウムを主成分とす
   る材料で構成されていることを特徴とする請求項４記載
   のプローブ検査装置。
6. 【請求項６】 前期被検査物と前記変形体は同じ膜厚で
   あることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１記載の
   プローブ検査装置。
7. 【請求項７】 前記変形体を支持するステージをさらに
   有し、 前記ステージから前記変形体を取り外すことができるこ
   とを特徴とする請求項１乃至６いずれか１記載のプロー
   ブ検査装置。
8. 【請求項８】 前記接触面上に形成された前記プローブ
   痕を除去する再生処理手段をさらに有することを特徴と
   する請求項１乃至７いずれか１記載のプローブ検査装
   置。
9. 【請求項９】 前記変形体を支持するステージをさらに
   有し、 前記ステージは、前記再生処理手段として、前記変形体
   を加熱し前記接触面を融解させる加熱手段を有すること
   を特徴とする請求項８記載のプローブ検査装置。
10. 【請求項１０】 前記再生処理手段は、研磨剤を有する
    布または板で前記接触面を研磨する研磨手段からなるこ
    とを特徴とする請求項８記載のプローブ検査装置。
11. 【請求項１１】 前記変形体は、前記複数のプローブ痕
    が復元するための時間が、該複数のプローブ痕を観察す
    るために要する時間よりも長い弾性体であることを特徴
    とする請求項１または２記載のプローブ検査装置。
12. 【請求項１２】 被検査物と同じ程度の平坦な接触面を
    有し、プローブ先端の径に対して十分な分解能を有する
    位置センサーと、 複数のプローブからなるプローブカードと、 前記接触面と前記複数のプローブを接触させる手段と、 前記位置センサーが検出した前記複数のプローブの接触
    位置の座標を測定する第１の測定手段と を有することを特徴とするプローブ検査装置。
13. 【請求項１３】 前記位置センサーが検出した前記複数
    のプローブの押し込み深さを測定する第２の測定手段を
    さらに有することを特徴とする請求項１２記載のプロー
    ブ検査装置。
14. 【請求項１４】 前記位置センサーは、マトリックス状
    に配置された複数の電極を有し、 前記第１の測定手段は、前記複数の電極間の導通により
    前記プローブの接触位置の座標を測定することを特徴と
    する請求項１２記載のプローブ検査装置。
15. 【請求項１５】 前記位置センサーは、マトリックス状
    に配置された複数の電極を有し、 前記第１の測定手段は、前記複数の電極間の静電容量の
    変化により前記プローブの接触位置の座標を測定するこ
    とを特徴とする請求項１２記載のプローブ検査装置。
16. 【請求項１６】 前記位置センサーは、マトリックス状
    に配置された複数の電極を有し、 前記第２の測定手段は、前記複数の電極間の静電容量の
    変化により前記プローブの押し込み深さを測定すること
    を特徴とする請求項１３記載のプローブ検査装置。
17. 【請求項１７】 前記接触面上に配置された保護膜をさ
    らに有し、 前記接触面と前記複数のプローブを接触させる手段は、
    前記保護膜と前記複数のプローブを接触させる手段であ
    ることを特徴とする請求項１２または１３記載のプロー
    ブ検査装置。
18. 【請求項１８】 前記保護膜は、プローブ先端の径に対
    して十分な分解能を有する程度の間隔で表裏面を貫通し
    て配置された導電体を有する異方導伝シートであること
    を特徴とする請求項１４記載のプローブ検査装置。
19. 【請求項１９】 被検査物と同じ程度の平坦な接触面を
    有する変形体の該接触面に複数のプローブを接触させる
    ステップと、 前記接触面上に形成された複数のプローブ痕を観察する
    ステップと、 複数のプローブ先端痕の位置を測定するステップとから
    なることを特徴とするプローブ検査方法。
20. 【請求項２０】 前記複数のプローブ痕の開口の大きさ
    を測定するステップと、 前記開口の大きさから前記プローブの押し込み深さを算
    出するステップとをさらに有することを特徴とする請求
    項１９記載のプローブ検査方法。
21. 【請求項２１】 被検査物と同じ程度の平坦な接触面を
    有し、プローブ先端の径に対して十分な分解能を有する
    位置センサーの該接触面に複数のプローブを接触させる
    ステップと、 前記接触面上の前記複数のプローブの接触位置の座標を
    測定するステップとからなることを特徴とするプローブ
    検査方法。
22. 【請求項２２】 前記接触面上の前記複数のプローブの
    押し込み深さを測定するステップをさらに有することを
    特徴とするプローブ検査方法。