JP5506153B2

JP5506153B2 - 基板検査装置

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Publication number: JP5506153B2
Application number: JP2007334039A
Authority: JP
Inventors: 典靖清田; 守塚本; 保雄菅
Original assignee: 株式会社ユニオンアロー・テクノロジー
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2027-12-26
Also published as: TW200928374A; KR20090071383A; KR101500523B1; JP2009156676A; TWI431279B

Description

本発明は基板検査装置に係り、特に、基板に設けられるパターンの導通または非導通についてプローブを用いて検査する基板検査装置に関する。

例えば、液晶基板、フラットディスプレイ基板、回路基板、半導体基板等のように、配線パターンが設けられる基板について、そのパターンが正しく形成されているかどうかを検査することが行なわれる。その検査は、外観によって行われる他に、適当なプローブを用いて、基板上のパターンの電気的導通または非導通について電気的に検査することが行なわれる。そのような電気的検査を行なう装置は、基板検査装置と呼ばれている。

電気的検査のために用いられるプローブとしては、パターンに非接触で電気信号を供給し、あるいは電気信号を検出する非接触型プローブが用いられることもあるが、多くは、接触型プローブが用いられている。接触型プローブの場合は、基板上のパターンに所定の接触圧で直接接触するため、摩耗等の問題が生じることがある。

例えば、特許文献１には、基板の導通・絶縁について２本のプローブの間に電圧を加え、流れる電流から基板のパターン抵抗を検査する基板検査機においてプローブの劣化を検出する構成が述べられている。ここでは、基板検査機にプローブ短絡板を設け、測定対象基板の検査を行なう前に２本のプローブをプローブ短絡板に下降し、そのときの抵抗値をプローブ良否判定抵抗値と比較し、所定の抵抗値よりも大きい場合に警告を出力することが開示されている。

また、特許文献２には、接触型のプローブの先端が摩耗等で交換が必要となったときに、交換容易な構成のコンタクトプローブ装置が開示されている。ここでは、プローブ案内機構に設けられた位置決めピンによってプリント基板とプローブユニットが位置決めされ、１本の取付用ネジでプローブユニットがプローブ案内機構に取り付けられるので、この１本の取付用ネジを緩めることで、プローブユニットを容易に交換できると述べられている。

特開平６−３３１６８１号公報特開２００６−３３０００６号公報

特許文献１においては、接触型のプローブに摩耗等で接触抵抗値が大きくなると警報を出力し、交換の必要性を知らせる。また、特許文献２においては、交換が容易な較正の接触型プローブが述べられている。

このように、従来技術においては、適当な手段によって接触型プローブの交換時期を知り、これによって作業者がプローブ交換を行っている。このように、基板検査装置におけるプローブ交換は、必要なときに作業者によって行われているので、装置によっては、頻繁に交換作業を行う必要があり、また、プローブを交換すると、その接触位置等を調整する必要があり、さらに作業負荷が増大する。

本発明の目的は、プローブ交換の負荷を軽減する基板検査装置を提供することである。また、他の目的は、プローブの交換頻度を低減できる基板検査装置を提供することである。また、他の目的は、プローブの寿命延長を可能とする基板検査装置を提供することである。以下の手段は、上記目的の少なくとも１つに貢献する。

本発明に係る基板検査装置は、基板に設けられるパターンの導通または非導通についてプローブを用いて検査する基板検査装置であって、接触型プローブを先端に有するプローブアセンブリと、プローブアセンブリを着脱可能に保持するプローブユニットと、プローブユニットを任意の３次元位置に移動駆動するアクチュエータと、未使用のプローブアセンブリを配置する未使用プローブ領域と、使用済みプローブアセンブリを配置できる使用済みプローブ領域とを有する交換用トレイと、プローブユニットの接触型プローブの先端高さを較正するためのプレートであって、表面に導体部を有する高さ基準プレートと、制御部と、を備え、接触型プローブは、基板に設けられる複数のパターンについて連続的に走査して検査する際の走査方向に沿って、基板表面に対し、予め定めた所定の傾斜角度を有する傾斜プローブであって、さらに、プローブユニットの接触型プローブの先端形状を撮像するための撮像手段と、接触型プローブの先端の接触位置を補正するためのプレートであって、接触型プローブの走査方向に直交する方向に延伸して配置される導体パターン部を有する接触位置基準プレートと、を備え、制御部は、アクチュエータに対し、プローブユニットを交換のために交換用トレイの使用済みプローブ領域に移動させるトレイ往路移動処理手段と、プローブユニットに対し、プローブアセンブリを取り外し、交換用トレイの使用済みプローブ領域に配置させる取り外し処理手段と、アクチュエータに対し、プローブアセンブリが取り外されたプローブユニットを交換用トレイの未使用プローブ領域に移動させるトレイ内移動処理手段と、プローブユニットに対し、交換用トレイの未使用プローブ領域に配置される未使用のプローブアセンブリを取り付けて保持させる取り付け処理手段と、アクチュエータに対し、プローブアセンブリが交換された交換済みプローブユニットの接触型プローブの先端を高さ基準プレートの導体部に向かって移動させる高さ較正移動処理手段と、接触型プローブと導体部との間の電気的接触を検知し、そのときのアクチュエータの高さ位置をプローブユニットの接触基準高さとして設定する高さ較正手段と、アクチュエータに対し、高さ較正が終わったプローブユニットをもとの検査位置に戻すトレイ復路移動処理手段と、アクチュエータに対し、プローブユニットの接触基準高さに高さ位置を設定させる高さ設定処理手段と、高さ設定処理が行われた状態で、撮像手段が撮像したプローブユニットの接触型プローブの先端形状の位置と、予め定めた基準位置との比較に基づいて、プローブユニットの接触型プローブの走査方向に垂直な方向の先端位置のずれを較正する先端位置ずれ較正手段と、アクチュエータに対し、先端位置ずれ較正が行われた状態で、プローブユニットの接触型プローブの先端を接触位置基準プレートの導体パターンの延伸方向に直交する方向に移動させる先端較正移動処理と、接触型プローブと導体パターンとの間の電気的接触を検知し、そのときのアクチュエータの走査方向に沿った位置をプローブユニットの接触基準位置として設定する接触位置較正手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る基板検査装置において、プローブユニットは、本体部と、本体部に対しプローブアセンブリの上面側を支持して移動可能なホルダ部であって、本体部に対しプローブアセンブリを押し付ける方向に移動してプローブアセンブリを固定保持し、本体部からプローブアセンブリを解放する方向に移動してプローブアセンブリを取り外し可能状態にするホルダ部と、を有することが好ましい。

また、本発明に係る基板検査装置において、接触型プローブは、基板に設けられる複数のパターンについて連続的に走査して検査する際の走査方向に沿って、基板表面に対し、予め定めた所定の傾斜角度を有する傾斜プローブであって、さらに、プローブユニットの接触型プローブの先端形状を撮像するための撮像手段と、接触型プローブの先端の接触位置を補正するためのプレートであって、接触型プローブの走査方向に直交する方向に延伸して配置される導体パターン部を有する接触位置基準プレートと、を備え、制御部は、アクチュエータに対し、プローブユニットの接触基準高さに高さ位置を設定させる高さ設定処理手段と、高さ設定処理が行われた状態で、撮像手段が撮像したプローブユニットの接触型プローブの先端形状の位置と、予め定めた基準位置との比較に基づいて、プローブユニットの接触型プローブの走査方向に垂直な方向の先端位置のずれを較正する先端位置ずれ較正手段と、アクチュエータに対し、先端位置ずれ較正が行われた状態で、プローブユニットの接触型プローブの先端を接触位置基準プレートの導体パターンの延伸方向に直交する方向に移動させる先端較正移動処理と、接触型プローブと導体パターンとの間の電気的接触を検知し、そのときのアクチュエータの走査方向に沿った位置をプローブユニットの接触基準位置として設定する接触位置較正手段と、を有することが好ましい。

また、本発明に係る基板検査装置において、プローブユニットは、基板に設けられる複数のパターンについて連続的に走査して検査する際の第１走査方向に沿って、基板表面に対し、予め定めた所定の傾斜角度を有する接触型プローブを含む第１プローブアセンブリと、第１走査方向とは反対方向の走査方向である第２走査方向に沿って、基板表面に対し、予め定めた所定の傾斜角度を有する接触型プローブを含む第２プローブアセンブリと、を有することが好ましい。

また、本発明に係る基板検査装置において、プローブユニットの接触型プローブの先端に近接して配置され、接触型プローブの先端と検査対象の基板の表面との間の間隔を検出するギャップセンサを備え、制御部は、アクチュエータに対し、ギャップセンサの検出結果に応じて、プローブユニットの高さ位置を接触基準高さに追従させる高さ追従処理手段を有することが好ましい。

上記構成により、基板検査装置は、接触型プローブを先端に有するプローブアセンブリを着脱可能に保持するプローブユニットを有する。そして、未使用のプローブアセンブリを配置する未使用プローブ領域と、使用済みプローブアセンブリを配置できる使用済みプローブ領域とを有する交換用トレイが備えられる。ここで、プローブユニットを交換のために交換用トレイの使用済みプローブ領域に移動させ、プローブアセンブリを取り外して交換用トレイの使用済みプローブ領域に配置させ、プローブアセンブリが取り外されたプローブユニットを交換用トレイの未使用プローブ領域に移動させ、そのプローブユニットに未使用のプローブアセンブリを取り付けて保持させ、プローブアセンブリが交換された交換済みプローブユニットをもとの検査位置に戻す。これらは制御部の制御の下でアクチュエータ等を用いて行われるので、プローブ交換の負荷を軽減することができる。

また、基板検査装置において、プローブユニットは、本体部と、本体部に対しプローブアセンブリの上面側を支持して移動可能なホルダ部を有し、本体部に対しプローブアセンブリを押し付ける方向にホルダ部を移動させてプローブアセンブリを固定保持し、本体部からプローブアセンブリを解放する方向にホルダ部を移動させてプローブアセンブリを取り外し可能状態にする。したがって、プローブユニットは、接触型プローブを先端に有するプローブアセンブリを着脱可能に保持することができる。

また、基板検査装置において、プローブユニットの接触型プローブの先端高さを較正するために、表面に導体部を有する高さ基準プレートを備える。そして、プローブユニットの接触型プローブの先端を高さ基準プレートの導体部に向かって移動させ、接触型プローブと導体部との間の電気的接触を検知し、そのときのアクチュエータの高さ位置をプローブユニットの接触基準高さとして設定する。このように、プローブ高さを適切なものとして、不適切なプローブ高さのための摩耗等を抑制し、プローブの寿命延長を図ることができる。

また、基板検査装置において、接触型プローブは、基板に対し連続的に走査して検査する際の走査方向に沿って傾斜する傾斜プローブである場合に、接触型プローブの先端形状を撮像するための撮像手段と、接触型プローブの先端の接触位置を補正するための接触位置基準プレートとを備える。そして、プローブユニットの高さ位置が接触基準高さに設定された状態で、撮像手段の撮像結果に基づいて、接触型プローブの走査方向に垂直な方向の先端位置のずれを較正し、接触型プローブの先端を接触位置基準プレートの導体パターンの延伸方向に直交する方向に移動させて接触型プローブと導体パターンとの間の電気的接触を検知し、そのときのアクチュエータの走査方向に沿った位置をプローブユニットの接触基準位置として設定する。このように、プローブ位置を適切なものとして、不適切なプローブ位置のための摩耗等を抑制し、プローブの寿命延長を図ることができる。

また、基板検査装置において、プローブユニットは、第１走査方向に沿って所定の傾斜角度で傾斜する第１プローブアセンブリと、第１走査方向とは反対方向の走査方向である第２走査方向に沿って所定の傾斜角度で傾斜する第２プローブアセンブリとを有する。したがって、基板検査の走査を第１走査方向と第２走査方向と交互に切り換えることができ、いわゆる往復走査、あるいは双方向走査ができる。そして、第１走査方向の測定には第１プローブが用いられ、第２走査方向の測定には第２プローブが用いられる。このように、双方向走査において、第１プローブアセンブリと第２プローブアセンブリが交互に用いられるので、各プローブアセンブリの使用頻度が半分となり、これによりプローブの交換頻度を低減できる。

また、基板検査装置において、接触型プローブの先端と検査対象の基板の表面との間の間隔を検出するギャップセンサを備え、ギャップセンサの検出結果に応じて、プローブユニットの高さ位置を接触基準高さに追従させる。例えば、基板のうねり等の影響を受けることが少なくなり、例えば接触圧について余裕を持って高めに設定する必要性が減少する。これによって、不適切な接触圧のための摩耗等を抑制し、プローブの寿命延長を図ることができる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、測定対象の基板として、配線パターンを有する液晶表示装置用のガラス基板を説明するが、これ以外でも、パターンの導通、非導通を検査する必要のある基板であればよい。例えば、半導体ウェーファ、回路基板等であってもよい。また、パターンの導通、非導通を測定するプローブとして、パターンの一方端において接触型プローブを用い、他方端において非接触型プローブを用いるものとして説明するが、少なくとも接触型プローブを１つ用いるものであればよい。例えば、上記の例で、他方端においても接触型プローブを用いるものとしてもよい。また、３端子以上の測定の場合でも、少なくとも１端子が接触型プローブを用いるものであればよい。

また、以下では、プローブアセンブリとして先端に針状プローブが固定されたものとして説明するが、これは説明のための一例であって、これ以外の構造であっても接触型プローブを有するプローブアセンブリであればよい。例えば、プローブが弾性を有するスプリングプローブ、ワイヤプローブ等であってもよい。また、いわゆるカンチレバー式プローブである片持梁形のプローブアセンブリであってもよい。また、複数のプローブが１つのユニットに取り付けられている構造であってもよい。

また、以下では、プローブユニットの移動駆動について、ＸＹ方向の移動のためのアクチュエータとしてリニアモータを説明し、Ｚ方向の移動のためのアクチュエータとしてリードスクリュー型モータを説明するが、これは説明のための一例である。したがって、一般的に用いられる移動駆動用アクチュエータをいずれの方向の移動のために用いるものとしてもよい。上記のリニアモータ、リードスクリュー型モータの他に、ボイスコイルモータ、可動線輪型モータ等を用いてもよい。また、案内機構としてガイド溝を用いるものとして説明するが、勿論、ガイドレール等の他の案内機構を用いるものとしてもよい。

図１は、基板検査装置１０の構成を示す平面図である。基板検査装置１０は、基板に設けられるパターンの導通または非導通についてプローブを用いて検査する機能を有する装置であり、基板上のパターンに対しプローブを相対的に走査させる機構と、パターンの導通、非導通を評価する測定機能とを有する。そして、ここでは特に、摩耗等で交換が必要となったプローブを自動的に交換する機能を有する。なお、図１には、基板検査装置１０の構成要素ではないが、配線パターン６を有する液晶表示装置用のガラス製の基板８が示されている。基板８は、１枚が搭載されている様子が示されているが、後述するように、この１枚の基板８に複数の検査対象ブロックが含まれていてもよく、また、複数枚の基板８が搭載されるものとしてもよい。また、図１には、Ｘ方向とＹ方向がそれぞれ示されている。

基板検査装置１０は、測定対象物であるガラス製の基板８を保持する本体ステージ１２、本体ステージ１２の左右端近傍にＹ方向に延伸して設けられるガイド溝１４，１６、ガイド溝１４，１６に案内されて本体ステージ１２上をＹ方向に移動可能なガントリ２０、ガントリ２０の上面にＸ方向に延伸して設けられるガイド溝２２，２３、ガイド溝２２に案内されてガントリ２０上をＸ方向に移動可能なプローブステージ２４、ガイド溝２３に案内されてガントリ２０上をＸ方向に移動可能なセンサステージ２５を含んで構成される。

また、基板検査装置１０は、さらに、配線パターン６の検査のために、ガントリ２０の一方端側に設けられる非接触型センサプローブ２６と、プローブステージ２４に搭載されるプローブユニットセット３０とを含む。

また、基板検査装置１０は、プローブユニットセット３０に含まれるプローブアセンブリを交換するための交換用トレイ６０を含んで構成される。さらに、プローブアセンブリの高さ、位置を較正するためのものとして、高さ基準部７０、プローブ撮像カメラ８０、接触位置基準部９０を含んで構成される。交換用トレイ６０、高さ基準部７０、プローブ撮像カメラ８０、接触位置基準部９０は、本体ステージ１２上に配置される。

また、基板検査装置１０は、非接触型センサプローブ２６とプローブユニットセット３０とをそれぞれ独立に基板８に対しＸＹＺの方向に移動させるために複数のアクチュエータを含んで構成される。そしてこれらのアクチュエータの駆動のためのアクチュエータ駆動部１１０を備える。また、配線パターンの導通、非導通を評価する測定機能として、基板評価部１１２を備える。

さらに、基板検査装置１０は、これらの各要素を全体として制御する制御部１２０を含む。制御部１２０は、基板検査モジュール１２２と、ここでは特に、プローブユニットセット３０について位置決め等を較正し、必要なときに自動的にプローブを交換するための処理を行うメンテナンスモジュール１２４とを含む。

基板検査装置１０における本体ステージ１２は、検査対象である基板８を保持する平坦な基台である。図１には図示されていないが、本体ステージ１２には、適当な基板搬入搬出装置が接続され、未検査の基板８が本体ステージ１２に搬入され、検査済みの基板８が本体ステージ１２から運び出される。搬入搬出には、例えば、基板８の両端の辺を真空技術で吸着支持するフォークアームを移動させる方法、機械的に基板８の両辺を載置支持するフォークアームを移動させる方法、気体圧を用いて基板８を浮上させ本体ステージ１２の上を移動させる方法等を用いることができる。基板８は、本体ステージ１２上において、機械的な位置決め技術、真空技術、静電保持技術等で、位置決めされて保持される。

ガイド溝１４，１６は、ガントリ２０をＹ方向に移動させるときの案内機能を有し、ガントリ２０の底面に設けられるガイド部材が入り込むことができる凹溝である。ガイド溝１４，１６は、本体ステージ１２の上面において、左右の両端に近い箇所に、Ｙ方向に沿って平行に設けられる。平行に走る２本のガイド溝１４，１６の間の間隔は、基板８のＸ方向の幅よりも大きく設定される。

ガントリ２０は、ガイド溝１４，１６に案内され、本体ステージ１２の上部をＹ方向に移動できる部材である。図２は、ガントリ２０の周辺の詳細な斜視図である。ガントリ２０の両端部、つまりガイド溝１４，１６に案内される部分は、リニアモータが設けられ、アクチュエータ駆動部１１０と接続される。

両端のリニアモータは、本体ステージ１２側に設けられる永久磁石と協働してＹ方向の駆動力を発生するコイルを含んで構成することができる。リニアモータの底面には、上記のように、ガイド溝１４，１６に入り込むことができるガイド部材が設けられ、例えばボールベアリング等でガイド溝１４，１６と少ない摩擦力で接触する。各リニアモータはアクチュエータ駆動部１１０を介して制御部１２０と接続され、制御部１２０の制御の下で作動し、ガントリ２０を＋Ｙ方向、あるいは−Ｙ方向に移動駆動する。

両端のリニアモータを結び、Ｘ方向に延びる部分は、本体ステージ１２の上部で基板８に接触しない高さに設けられるガントリ部である。ガントリ部の上面には、ガイド溝２２，２３が設けられる。図２においてガントリ部の右側に配置されるガイド溝２２は、プローブステージ２４をＸ方向に移動させるときの案内機能を有し、プローブステージ２４の底面に設けられるガイド部材が入り込むことができる凹溝である。また、図２においてガントリ部の左側に配置されるガイド溝２３は、センサステージ２５をＸ方向に移動させるときの案内機能を有し、センサステージ２５の底面に設けられるガイド部材が入り込むことができる凹溝である。

プローブステージ２４は、プローブユニットセット３０を搭載する部材で、リニアモータを内蔵し、ガントリ２０側に設けられる永久磁石と協働してＸ方向の駆動力を発生するコイルを含んで構成することができる。リニアモータの底面には、上記のように、ガイド溝２２に入り込むことができるガイド部材が設けられ、例えばボールベアリング等でガイド溝２２と少ない摩擦力で接触する。センサステージ２５は、非接触型センサプローブ２６を搭載する部材で、プローブステージ２４と同様の構成を有する。

また、ガントリ２０の両端部の近くに、非接触型センサプローブ２６と、プローブユニットセット３０がそれぞれ配置される。図１、図２の例では、図上の左側、つまり−Ｘ側の端部に非接触型センサプローブ２６が配置され、右側である＋Ｘ側の端部に接触型のプローブを有するプローブユニットセット３０が配置される。非接触型センサプローブ２６と、プローブユニットセット３０とは、基板８の上にＸ方向に延びて配置される配線パターン６の両端にそれぞれの検出部が位置するように、ガントリ２０の両端部の近くに配置される。図１、図２の例では、一本の配線パターン６が示されているが、その右端部にプローブユニットセット３０のプローブが接触し、左端部に非接触型センサプローブ２６の検出部が配置される。

非接触型センサプローブ２６は、上記のように、検査される配線パターン６の一方端にプローブユニットセット３０のプローブが接触するとき、その配線パターン６の他方端に来るように配置される探触子である。非接触型センサプローブ２６の検出信号は、適当な信号線によって基板評価部１１２に伝送される。

例えば、プローブユニットセット３０のプローブから高周波信号が配線パターン６に供給されるとき、その高周波信号の有無を検出する機能を有する。この場合には、高周波信号が検出されると、その配線パターン６は、導通があると基板評価部１１２によって判断され、一方、高周波信号が検出されないと、その配線パターン６は、非導通であるとされる。かかる非接触型センサプローブ２６としては、検出コイルを備えるものを用いることができる。

また、プローブユニットセット３０のプローブから配線パターン６に直流信号が供給されるものとすることもできるが、この場合には、非接触型センサプローブ２６としては、電界の有無を検出する機能を有するものを用いることができる。例えば、静電容量センサ等を用いることができる。

配線パターン６の導通、非導通を検出する探触子としては、接触型のものを用いることも、非接触型のものを用いることができるが、いずれも一長一短がある。接触型のものは、確実に配線パターン６に信号を供給でき、あるいは確実に配線パターン６から信号を得ることができる。しかし、一方で接触による摩耗があるので、探触子として寿命があり、その場合には新しい探触子に交換することが必要となる。非接触型のものは、摩耗等の恐れがなく、ほぼ永久的に使用することができる。しかし、一方で、非接触で配線パターン６に信号の出し入れをするので、配線パターン６の形状によっては、誤認識をする可能性がある。例えば、配線パターンが分岐し、あるいは局部的に短絡しているような場合に、接触型に比べると、誤認識をする可能性が高くなる。したがって、場合によって、使い分けをすることがよい。図１、図２の例では、信号供給側に接触型のプローブユニットセット３０を用い、信号検出側に非接触型センサプローブ２６を用いるものとしてある。

プローブユニットセット３０は、接触型の探触子である。上記のように、ガントリ２０はＹ方向に沿って、＋Ｙ方向と−Ｙ方向に移動可能であるので、＋Ｙ方向に走査する場合に適したプローブユニットと−Ｙ方向に走査する場合に適したプローブユニットとを含んで構成される。図３には、プローブユニットセット３０が後述する交換用トレイ６０とともに図示されている。なお、以下では図１、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図１、図２の符号を用いて説明する。

図３に示されるように、プローブユニットセット３０は、２つのプローブユニット３２，３３から構成される。プローブユニット３２は、＋Ｙ方向の走査に用いられ、プローブユニット３３は、−Ｙ方向の走査に用いられる。プローブユニット３２とプローブユニット３３とは、Ｙ方向に沿って一列に配置され、ＸＺ平面に対し対称形である。これら２つのプローブユニット３２，３３の間の大きな相違は、ユニットセットとして配置されるとき、それぞれのプローブのＸＹ平面に対する傾斜角度の方向が互いに逆であることである。

図３では、プローブユニット３３の針状プローブ５３のみが図に表れているが、この針状プローブ５３は、ＹＺ平面内で、−Ｙ方向となす傾斜角度が鋭角である。プローブユニット３２の先端部は図３には現れていないが、その針状プローブ５２は図２に表されている。ここで示されるように、この針状プローブ５２は、ＹＺ平面内で、＋Ｙ方向となす傾斜角度が鋭角である。すなわち、＋Ｙ方向の走査に用いられるプローブユニット３２は、ＹＺ平面内で、＋Ｙ方向となす傾斜角度が鋭角である針状プローブ５２を有し、−Ｙ方向の走査に用いられるプローブユニット３３は、ＹＺ平面内で、−Ｙ方向となす傾斜角度が鋭角である針状プローブ５３を有する。鋭角の傾斜角度としては、例えば＋４５度から＋８０度程度、好ましくは＋６０度程度とすることができる。

針状プローブの傾斜角度の方向の相違を除けば、プローブユニット３２，３３は同様の構成を有するので、以下では、プローブユニット３２に代表させて、その各要素について説明する。

プローブユニット３２は、図３には表れていない針状プローブ５２を有するプローブアセンブリ５０を着脱自在に保持し、これをＺ方向に移動して、針状プローブ５２を配線パターン６に適切な接触状態で接触させる機能を有する装置である。

プローブユニット３２は、プローブステージ２４に取付板２７を介して固定して取り付けられる取付部３４と、取付部３４に対しＺ方向に移動可能な本体部３６と、本体部３６に取り付け固定されるエアシリンダであるホルダ駆動部３８と、ホルダ駆動部３８によってＺ方向に移動駆動され、プローブアセンブリ５０の上面側を支持するホルダ部４０と、本体部３６の一部であってプローブアセンブリ５０の底面側を支持する支持板４２と、本体部３６をＺ方向に移動駆動するアクチュエータであるリードスクリュー型モータ４４と、図示されていないがエアシリンダであるホルダ駆動部３８に駆動気体圧を供給する供給流路とを含んで構成される。

リードスクリュー型モータ４４は、本体部３６を取付部３４に対しＺ方向に移動駆動するＺ方向アクチュエータである。本体部３６は取付部３４に対しＺ方向移動可能に保持されており、リードスクリュー型モータ４４は、その駆動軸の移動方向がＺ方向とされ、駆動軸が本体部３６と接続される。リードスクリュー型モータ４４は、アクチュエータ駆動部１１０を介して制御部１２０の制御の下で作動する。

ホルダ駆動部３８は、本体部３６に取り付けられ、ホルダ部４０をＺ方向に移動駆動するアクチュエータであるが、リードスクリュー型モータ４４と異なり、プローブアセンブリ５０をＺ方向に移動する機能は有しない。プローブアセンブリ５０は、支持板４２によって底面側が支持されているので、本体部３６の一部である支持板４２のＺ方向移動に伴ってプローブアセンブリ５０はＺ方向に移動する。これに対し、ホルダ駆動部３８によって移動駆動されるホルダ部４０は、プローブアセンブリ５０の上面側を支持するので、ホルダ部４０の移動によってプローブアセンブリ５０が支持板４２の側に押し付けられるが、それ以上Ｚ方向に移動するものではない。

かかるホルダ駆動部３８は、上記のようにエアシリンダで構成することができる。すなわち、図示されていない供給流路からの加圧流体によって駆動軸をＺ方向に突き出すことでホルダ部４０を−Ｚ方向に移動させ、加圧流体を開放することで適当な付勢手段を用いてホルダ部４０を＋Ｚ方向に移動させることができる。エアシリンダに代えて電磁プランジャ等の手段を用いることもできる。ホルダ駆動部３８も、適当な信号線でアクチュエータ駆動部１１０を介し制御部１２０に接続される。

上記のように、支持板４２に対しホルダ部４０が移動可能であるので、支持板４２とホルダ部４０とは、プローブアセンブリ５０を着脱自在に保持する機能を有する。その意味で、このセットをプローブアセンブリ５０のホルダと呼ぶこともできる。上記のように、支持板４２は本体部３６と一体であり、ホルダ部４０は本体部３６に対しＺ方向に移動可能である。そして、ホルダ部４０は、エアシリンダであるホルダ駆動部３８によってＺ方向に移動駆動される。したがって、ホルダ部４０は、プローブアセンブリ５０を支持板に押し付ける方向、すなわち−Ｚ方向に移動するときは、プローブアセンブリ５０を固定保持し、プローブアセンブリ５０を解放する方向、すなわち＋Ｚ方向に移動するときは、プローブアセンブリ５０を取り外し可能状態にする。

また、上記のように、支持板４２は、本体部３６と一体であり、本体部３６は取付部３４に対しＺ方向に移動可能である。プローブアセンブリ５０がホルダ部４０と支持板４２によってしっかり保持固定されているときは、プローブアセンブリ５０は、リードスクリュー型モータ４４の移動駆動によって、Ｚ方向に移動する。つまり、プローブユニット３２は、プローブアセンブリ５０を着脱自在に保持する機能とともに、プローブアセンブリ５０をしっかり固定保持する状態において、プローブアセンブリ５０をＺ方向に移動してＺ方向の高さを設定することができる機能を有する。

したがって、プローブユニットセット３０におけるプローブアセンブリ５０，５１は、ガントリ２０の両端部のリニアモータによってＹ方向に移動駆動され、プローブステージ２４のリニアモータによってＸ方向に移動駆動され、プローブユニット３２，３３のリードスクリュー型モータ４４，４５によってＺ方向に移動駆動される。そして、プローブユニット３２，３３のホルダ駆動部３８，３９によって、プローブユニット３２，３３に対し、着脱自在に保持される。

再び図１に戻り、本体ステージ１２に設けられる交換用トレイ６０、高さ基準部７０、プローブ撮像カメラ８０、接触位置基準部９０について、図３から図８を用いて説明する。以下では図１、図２、及びプローブユニットセットに関する図３の部分と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

交換用トレイ６０、高さ基準部７０、プローブ撮像カメラ８０、接触位置基準部９０は、基板検査装置１０の基板検査の機能とは別に、プローブユニットセット３０に関する交換と較正のために用いられるものである。そこで、これらは、本体ステージ１２において、基板８を保持する領域の外、つまり、基板検査領域の外側の領域に配置される。ガントリ２０が、プローブユニットセット３０をこれらが配置される領域に移動させることができるように、ガイド溝１４，１６は、基板検査領域をカバーするよりも長い距離で、本体ステージ１２の上に配置される。

交換用トレイ６０は、本体ステージ１２上に配置されるトレイで、未使用のプローブアセンブリが配置されているものであるが、また、交換用トレイは、プローブユニットセット３０からプローブアセンブリを交換するときの作業領域でもある。図３の右側には、交換用トレイ６０の構成が示されている。

交換用トレイ６０は、台部６２と、台部６２上に設けられる２つの領域として、使用済みのプローブアセンブリ５５を配置できる使用済みプローブ領域６１と、未使用のプローブアセンブリ５７を配置する未使用プローブ領域６３とを有する。使用済みプローブ領域６１も未使用プローブ領域６３も、複数の載置台６４が配置される。載置台６４は、Ｘ方向に平行に配置された２本で一組をなし、この一組の載置台６４によって、最大３つのプローブユニットを位置決めして載置することができる。位置決めのために、載置台６４にそれぞれ３つの位置決めピン６６が設けられる。この位置決めピン６６に対応し、プローブアセンブリの底面には、位置決め穴が設けられている（後述の図１７参照）。

上記の一組の載置台を載置台組と呼ぶことにすると、図３の例では、交換用トレイ６０の使用済みプローブ領域６１に２つの載置台組がＸ方向に平行に配置され、未使用プローブ領域６３にも２つの載置台組がＸ方向に平行に配置されている。未使用プローブ領域６３の２つの載置台組は、使用済みプローブ領域６１の２つの載置台組と、Ｘ方向に沿って同軸に配置されている。すなわち、使用済みプローブ領域６１の２つの載置台組を構成する４つの載置台６４の長手方向の延長上に、未使用プローブ領域６３の２つの載置台組を構成する４つの載置台６４がその長手方向を一致させるようにして配置される。

このＸ方向に平行に配置される２つの載置台組のＹ方向に沿って測った配置間隔は、プローブユニットセット３０を構成する２つのプローブユニット３２，３３のＹ方向に沿って測った配置間隔と同じに設定される。これにより、プローブユニットセット３０を交換用トレイ６０の位置に移動させたとき、２つのプローブユニット３２，３３を構成する２つのプローブアセンブリ５０，５１が、交換用トレイ６０の２つの載置台組を構成する各載置台の上に来るようにできる。

このような配置を利用して、２つのプローブユニット３２，３３を構成する２つのプローブアセンブリ５０，５１を自動交換することができる。自動交換には、ガントリ２０のＹ方向移動機能、プローブステージ２４のＸ方向移動機能、プローブユニット３２，３３のＺ方向移動機能、プローブユニット３２，３３のホルダ駆動部３８，３９のプローブアセンブリ着脱機能が用いられる。

自動交換は、次のような手順で行われる。すなわち、プローブアセンブリ５０，５１が摩耗等で交換が必要になったと判断されると、ガントリ２０のＹ移動駆動によって、プローブユニットセット３０を交換用トレイ６０の使用済みプローブ領域６１に移動させる。そして、上記のホルダ駆動部３８の機能を用い、適当にプローブユニットセット３０をＸ方向及びＺ方向に移動させ、プローブアセンブリ５０，５１をプローブユニット３２，３３から取り外す。取り外されたプローブアセンブリは、使用済みのプローブアセンブリ５５として、使用済みプローブ領域６１の載置台組の上に置かれる。

そして、プローブアセンブリが取り外されたプローブユニットセット３０は、未使用プローブ領域６３に移動し、そこで上記のホルダ駆動部３８の機能を用い、適当にプローブユニットセット３０をＸ方向及びＺ方向に移動させ、未使用のプローブアセンブリ５６，５７をプローブユニット３２，３３に取り付ける。さらに詳細な交換の手順については、制御部１２０のメンテナンスモジュール１２４の機能の説明のところで説明する。

次に、高さ基準部７０、プローブ撮像カメラ８０、接触位置基準部９０について説明する。これらは、プローブユニット３２，３３を構成するプローブアセンブリ５０，５１が交換されたとき、あるいは使用が長期間に渡ったときに、プローブアセンブリ５０，５１の位置、特に針状プローブ５２，５３の位置を較正し、適切な状態とする機能を有する。なお、プローブユニットの針状プローブが関係するので、図３において針状プローブ５３が図示されていたプローブユニット３３を用いて説明するものとするが、勿論プローブユニット３２についても同様の内容となる。

図４は、高さ基準部７０においてプローブユニット３３における針状プローブ５３の高さが較正される様子を説明する図である。高さ基準部７０は、上記のように、本体ステージ１２の基板検査領域の外側に設けられ、プローブユニット３３の針状プローブ５３の先端高さを較正するためのものである。高さ基準部７０は、台７２の上に、表面に導体部を有する高さ基準プレート７４を備える。ここで導体部は、予め接地等の定められた電位に接続されている。

針状プローブ５３の高さを較正するには次の手順による。すなわち、ガントリ２０のＹ方向移動機能、プローブステージ２４のＸ方向移動機能によって、プローブユニット３３が高さ基準部７０の上方に移動される。そして、プローブユニット３３のリードスクリュー型モータ４５のＺ方向移動機能によって、針状プローブ５３が−Ｚ方向に向かって所定の微小ステップで下ろされる。針状プローブ５３の先端部が導体部に接触すると、基板評価部１１２は、針状プローブ５３が導体部と電気的接触をしたことを検知する。この針状プローブ５３と高さ基準プレート７４の導体部との間の電気的接触が検知されたときのＺ方向高さ位置、つまりリードスクリュー型モータ４５のステップ位置が、プローブユニット３３の接触基準高さとして設定される。この設定によって、針状プローブ５３の高さが較正される。例えば、較正前に比べ、ΔＺだけ高さ位置が異なっていれば、ΔＺを較正値として、接触高さ位置が変更される。

図５は、プローブ撮像カメラ８０においてプローブユニット３３における針状プローブ５３のＸ方向位置が較正される様子を説明する図である。プローブ撮像カメラ８０は、上記のように、本体ステージ１２の基板検査領域の外側に設けられ、プローブユニット３３の針状プローブ５３の先端位置、特にＸ方向位置を較正するためのものである。プローブ撮像カメラ８０は、本体ステージ１２の上に設けられ、撮像方向を上方とし、針状プローブ５３を下方から撮像するように配置される。

図６は、プローブ撮像カメラ８０の撮像画像８２の例を示す図である。撮像画像８２の中心に破線で示されている像８４が、針状プローブ５３が標準状態であるときを示す像である。実際に撮像された像８６と、この標準状態の像８４との差を求めることで、針状プローブ５３の位置ずれを較正することができる。図６の例では、針状プローブ５３は、標準状態に比べ、Ｘ方向にΔＸ、Ｙ方向にΔＹずれていることが分かる。なお、プローブ撮像カメラ８０による位置ずれ較正を行う前に、図４で説明した高さ較正を行い、接触基準
高さにおいて、位置ずれ較正を行う必要がある。

プローブ撮像カメラ８０によって、針状プローブ５３のＸ方向位置ずれΔＸ、Ｙ方向位置ずれΔＹを得ることができるが、Ｙ方向位置ずれは、針状プローブ５３の傾斜方向に沿った位置ずれであるので、ＸＹ平面を撮像した撮像画像８２では正確ではない。そこで、接触位置基準部９０を用いて、針状プローブ５３のＹ方向、すなわち、プローブユニットセット３０が基板検査を行なうときの走査方向に沿った方向の位置ずれが正確に較正される。

図７は、接触位置基準部９０においてプローブユニット３３における針状プローブ５３のＹ方向位置が較正される様子を説明する図である。図８は、その原理を説明する図である。接触位置基準部９０は、上記のように、本体ステージ１２の基板検査領域の外側に設けられ、プローブユニット３３の針状プローブ５３の先端位置のうち、特にＹ方向の位置を較正するためのものである。接触位置基準部９０は、台９２の上に接触位置基準プレート９４が取り付けられている。そして、接触位置基準プレート９４には、針状プローブ５３の傾斜方向、つまりプローブユニット３３の走査方向でもあるＹ方向に直交する方向に延伸する導体パターン部９６が配置されている。ここで導体パターン部９６は、予め接地等の定められた電位に接続されている。なお、接触位置基準プレート９４の表面高さは、図４で説明した高さ基準部７０の表面高さとの間の高さ差をパラメータとして有しているので、相互の基準の間の相対的高さ関係が保持されるようになっている。

針状プローブ５３のＹ方向位置を較正するには次の手順による。最初に図４で説明した高さ較正を行い、次に図５で説明したＸ方向位置ずれ較正を行うことが好ましい。その後に、ガントリ２０を移動駆動して、プローブユニット３３を基板検査の走査方向であるＹ方向に移動させる。そして、針状プローブ５３の先端部が導体パターン部９６に交差して接触すると、基板評価部１１２は、針状プローブ５３が導体パターン部９６と電気的接触をしたことを検知する。そのときのＹ方向位置、つまりガントリ２０のリニアモータのステップ位置が、プローブユニット３３の接触基準位置として設定される。この設定によって、針状プローブ５３のＹ方向位置が正確に較正される。

図８は、針状プローブ５３が矢印方向に移動し、導体パターン部９６に接触したときの様子を示す図である。接触部分９８に注目すると、針状プローブ５３が傾斜角度θを有するために、針状プローブ５３を下方から見たときのＹ方向の先端位置と、実際に導体パターン部９６に接触した先端位置との間にＹ方向の位置の差が生じていることが分かる。針状プローブ５３を下方から見たときのＹ方向の先端位置は、図６で説明したＹ方向の先端位置である。したがって、接触位置基準部９０を用いることで、傾斜角度を有する針状プローブ５３の基板検査において、Ｙ方向に走査する際に配線パターン６に接触するときの先端位置が正確に検出できる。なお、上記のように、傾斜角度θは、基板検査における走査方向と針状プローブ５３とがなす角度で、鋭角に設定され、具体的には、傾斜角度θは＋４５度から＋８０度程度、好ましくは＋６０度程度が好ましい。

このように、高さ基準部７０、プローブ撮像カメラ８０、接触位置基準部９０を用いることで、プローブユニットセット３０を構成するプローブユニット３２，３３の針状プローブ５２，５３のＺ方向位置、Ｘ方向位置、Ｙ方向位置をそれぞれ正確に検知できる。これにより、例えば、プローブユニット３２，３３を交換したとき、あるいは長期間の使用の後において、針状プローブ５２，５３の位置の標準状態からのずれを求め、標準状態に対する較正を行うことができる。

基板検査においては、基板のうねり等によって、針状プローブと基板との間の接触状態が変化することが生じる。針状プローブの先端位置を基板のうねり等に追従させるために、ギャップセンサを用いることができる。以下では、図１から図８と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図９、図１０は、プローブユニット３３の針状プローブ５３の先端に近接してギャップセンサユニット１００を配置する例を示す図である。ギャップセンサユニット１００は、プローブユニット３３の本体部３６に一体的に固定される取付部１０２と、ギャップセンサ１０４を含んで構成される。

ギャップセンサ１０４は、その検出部と基板８との間の間隔を検出するセンサで、例えば、静電容量型距離センサ、光の反射を利用する光学式距離センサ、超音波の反射を利用する超音波距離センサ等を用いることができる。ギャップセンサ１０４の検出データΔＧは適当な信号線で制御部１２０に伝送され、予め定めた基準間隔と比較される。そして、ΔＧが基準間隔に追従するように、プローブユニット３３のリードスクリュー型モータ４５に指令が出される。これによって、プローブユニット３３が基板検査の走査中において、基板８のうねりに針状プローブ５３の先端が追従し、針状プローブ５３と基板８との接触状態が適切な状態に維持されることになる。

再び図１に戻り、アクチュエータ駆動部１１０、基板評価部１１２、制御部１２０を説明する。以下では、いままでの符号を用いて説明する。

アクチュエータ駆動部１１０は、ガントリ２０のリニアモータ、プローブステージ２４のリニアモータ、プローブユニット３２，３３のリードスクリュー型モータ４４，４５、ホルダ駆動部３８，３９に対する駆動信号等を生成する装置である。具体的には、モータ駆動回路、エアシリンダ制御弁駆動回路等で構成される。アクチュエータ駆動部１１０は制御部１２０の制御の下で動作する。

基板評価部１１２は、非接触型センサプローブ２６の状態データ、プローブユニットセット３０の状態データに基いて、検査されている配線パターン６等の導通、非導通を評価する機能を有する測定装置である。例えば、上記の例で、プローブユニットセット３０から高周波信号を配線パターン６の一端側に供給し、配線パターン６の他端側で非接触型センサプローブ２６によって高周波信号の有無を検出するものとするときは、高周波信号が検出されたときに配線パターン６は導通状態にあると評価し、高周波信号が検出されない場合には、配線パターン６は断線等の欠陥を有し非導通状態にあると評価する。

また、基板評価部１１２は、図４で説明した高さ基準の較正においては、プローブユニット３３の針状プローブ５３に適当な電圧を供給し、針状プローブ５３を通して流れる電流を検出して、針状プローブ５３と高さ基準部７０の導体部との間の導通、非導通を判断する機能を有する。図７で説明した接触位置基準部９０においても、同様にプローブユニット３３の針状プローブ５３に適当な電圧を供給し、針状プローブ５３を通して流れる電流を検出して、針状プローブ５３と接触位置基準部９０の導体パターン部９６との間の導通、非導通を判断する機能を有する。基板評価部１１２は、適当な信号線で制御部１２０と接続され、制御部１２０の制御の下で動作する。例えば、制御部１２０によるアクチュエータ駆動部１１０に対する指令と連動して動作する。

制御部１２０は、基板検査モジュール１２２と、メンテナンスモジュール１２４とを含む。基板検査モジュール１２２は、ガントリ２０をＹ方向に連続移動させて、基板８上でＸ方向に延伸して配置される複数の配線パターン６の両端にそれぞれ非接触型センサユニット２６とプローブユニットセット３０を配置してＹ方向に走査させ、これらの検出結果等に基づいて各配線パターン６の導通、非導通を検査する機能を有する。また、メンテナンスモジュール１２４は、基板検査においてギャップセンサユニット１００を用いて基板８のうねりに針状プローブ５２，５３の先端が追従するようにギャップセンサ１０４と基板８との間隔を基準間隔に維持する機能と、プローブアセンブリ５０，５１を必要な時期に交換する機能と、針状プローブ５２，５３の高さ、位置を較正する機能等を有する。

かかる制御部１２０は、コンピュータで構成することができ、上記機能は、ソフトウェアの実行によって実現することができる。具体的には、基板検査プログラム、メンテナンスプログラムを実行することで実現できる。かかる機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。

かかる構成の作用、特に制御部１２０の機能について、図１１から図１９を用いて詳細に説明する。以下では、図１から図１０の符号を用いて説明する。図１１は、基板検査に関する手順を示すフローチャートで、図１２は、基板検査の様子を説明する概念図である。図１３は双方向走査の例を説明する図である。図１４は、メンテナンスに関する手順を示すフローチャートで、図１５から図１９は、プローブアセンブリの交換手順を説明する図である。最初に、基板検査に関する説明を行い、次にメンテナンスに関する説明を行う。

図１１は、上記のように、基板検査に関する手順を示すフローチャートで、各手順の内容は、基板検査プログラムの各処理手順の内容に対応する。基板検査を行なうには、まず検査対象の基板８が基板検査装置１０の本体ステージ１２の所定の基板検査領域に搬入される（Ｓ１０）。そして、ギャップセンサユニット１００を用いて、ギャップセンサ１０４と基板８と間のギャップが自動調整され（Ｓ１２）、基板８のうねりに針状プローブ５２，５３の先端部が追従する制御が行われる。これにより、基板８のうねり等を考慮して針状プローブ５２，５３の接触圧を過大に設定する必要がなくなり、過大接触圧による針状プローブ５２，５３の摩耗を抑制し、その寿命を延ばすことができる。

次に、ガントリ２０を一方向に走査して、基板検査が行なわれる（Ｓ１４）。一方向走査とは、＋Ｙ方向または−Ｙ方向のいずれか一方の方向に走査することで、その逆方向の走査と区別するものである。この区別は、プローブユニットセット３０が、互いに傾斜角度の異なる針状プローブ５２，５３を有する２つのプローブユニット３２，３３で構成するものとしたことによる。すなわち、図８で説明したように、走査方向に対する針状プローブの傾斜角度θは鋭角にすることがよく、その観点から、＋Ｙ方向の走査にはプローブユニット３２を用い、−Ｙ方向の走査にはプローブユニット３３を用いることがよい。

このように、傾斜角度が異なる２つのプローブユニット３２，３３を準備することで、走査方向を双方向として、一方向走査のときに用いるプローブユニットと、他方向走査に用いるプローブユニットとを区別することができる。例えば、最初の基板８の検査において、＋Ｙ方向の走査としてプローブユニット３２を用い、このときプローブユニット３３は＋Ｚ方向に移動させ、基板８に接触しないようにする。次の基板８の検査においては、−Ｙ方向の走査としてプローブユニット３３を用い、このときプローブユニット３２は＋Ｚ方向に移動させ、基板８に接触しないようにする。したがって、基板８の検査において、各プローブユニット３２，３３を交互に用いることができるので、針状プローブの摩耗を低減でき、その寿命を延ばすことができ、プローブアセンブリの交換頻度を低減できる。

図１２は、＋Ｙ方向走査において、プローブユニット３２を用いる様子を示す図である。ここでは、配線パターン６の一方端にプローブユニット３２が接触し、基板評価部１１２から高周波信号が印加され、配線パターン６の他方端に配置される非接触型センサプローブ２６によって高周波信号の有無が検出されて基板評価部１１２にその結果が伝送される様子が示されている。

再び図１１に戻り、一方向走査検査が終わると、基板８が基板検査装置１０から搬出される（Ｓ１６）。そして、次に検査対象の基板８があるか否かが判断され（Ｓ１８）、次基板８があるときは、基板搬入（Ｓ２０）、ギャップ自動調整（Ｓ２２）が行われる。これらの工程は、Ｓ１０，Ｓ１２で説明した内容と同じである。そして、上記で説明したように、Ｓ１４とは逆方向の走査、すなわち他方向走査によって基板検査が行なわれる（Ｓ２４）。その後、Ｓ１６と同じ内容の基板搬出が行われ（Ｓ２６）、再び次基板があるか否かが判断される（Ｓ２８）。次基板があるときは、Ｓ１０に戻り、Ｓ１２を経て、また走査方向を逆にして、一方向走査によって基板検査が行なわれ、以下、上記で説明した処理が繰り返される。

双方向走査検査は、基板８に複数の検査対象ブロックがある場合に特に効果的である。図１３は、１枚の基板８に、２行２列の合計４つの検査対象ブロックがあるときの基板検査様子を説明する図である。このような例は、マザーガラスと呼ばれる基板８を用いて、液晶パネル９を複数個取りするような場合である。図１３の例では、左右２行の合計４つの液晶パネルのうち、まず、右側の列の液晶パネル９の配線パターン６を検査するように、ガントリ２０上で、プローブユニットセット３０と非接触型センサプローブ２６のＸ方向位置が設定される。そして、ガントリ２０は、図１３において基板の最も下方の位置から上方の位置に向かって＋Ｙ方向に移動し、右側の列の２つの液晶パネル９についてそれぞれの配線パターン６の導通・非導通を検査する。この検査が一方向走査の検査に相当する。

ガントリ２０が、図１３において基板８の最も上方に達し、右側の液晶パネル９について全ての配線パターン６の検査が終了すると、その位置でプローブユニットセット３０と非接触型センサプローブ２６が−Ｘ方向に移動される。そして、左側の列の液晶パネル９の配線パターン６を検査する位置に設定される。そして、ガントリ２０は、図１３において基板の最も上方の位置から下方の位置に向かって−Ｙ方向に移動し、左側の列の２つの液晶パネル９についてそれぞれの配線パターン６の導通・非導通を検査する。この検査が他方向走査の検査に相当する。こうして、１枚の基板８について双方向走査検査が行なわれた後、基板８の搬出が行われることになる。

次にメンテナンスに関する手順について説明する。図１４は、上記のように、メンテナンスに関する手順を示すフローチャートで、各手順の内容は、メンテナンスプログラムの各処理手順の内容に対応する。メンテナンスは、基板検査が複数の基板に対して繰り返し行われて、針状プローブ５２，５３の状態が変化してきたときに行われる。その基準としては、検査された基板枚数、検査時間等を用いることができるが、接触型プローブの摩耗に関連付けるには、接触累積距離、すなわち走行距離を用いることが好ましい。

そこで、最初に、カウンタをｎ＝１にセットする（Ｓ３０）。このカウンタは、基板検査が進んで予め所定の走行距離Ｌ₁に達するごとにカウント数がインクリメントするものである。そして、基板検査（Ｓ３２）が行われると、走行距離が予め定めた基準値ｎ×Ｌ₁を超えたか否かが判断される（Ｓ３４）。なお、Ｓ３２における基板検査の内容は、図１１で説明した手順である。基準値ｎ×Ｌ₁は、主に、プローブユニットセット３０における位置関係の経時変化を考慮して設定される。また、針状プローブ５２，５３の材質、形状、接触圧、基板検査における走査速度等も考慮し、経験的、あるいは実験的に設定することができる。Ｓ３４の判断を後述のＳ４０の判断と区別して、第１走行距離判断と呼ぶことができる。

Ｓ３４で判断が肯定されると、針状プローブ５２，５３の高さ調整と位置調整が行われる（Ｓ３６，Ｓ３８）。高さ調整は、図４で説明した内容のもので、位置調整は、図５から図８で説明した内容のものである。これらの工程は、上記で説明したように、制御部１２０の制御の下で、ガントリ２０、プローブステージ２４、リードスクリュー型モータ４４，４５、アクチュエータ駆動部１１０、基板評価部１１２の機能によって自動的に実行される。

これらによって、走行距離がＬ₁を超えて、最初の標準状態から針状プローブ５２，５３の先端状態が変化したことを較正して初期状態に近い状態に復帰させることができる。これにより、針状プローブ５２，５３が不適切な状態のままで摩耗が進行すること等を抑制でき、その寿命を延ばすことができる。

Ｓ３６，Ｓ３８が行われた後に、カウンタを１つインクリメントする。すなわち、いままでのカウント数ｎをｎ＋１に置き換える（Ｓ３１）。そして、走行距離が基準値Ｌ₂を超えたか否かが判断される（Ｓ４０）。基準値Ｌ₂は、Ｓ３４における基準値Ｌ₁よりも大きな値である。基準値Ｌ₁は、針状プローブ５２，５３が摩耗して交換を必要としないが、高さ、位置が変化したことに基づくメンテナンスの必要性から設定されるので、軽度の摩耗に対処するように設定される。これに対し、基準値Ｌ₂は、針状プローブ５２，５３の摩耗が進行し、高さ、位置の再調整では対処できないことに基づくメンテナンスの必要性から設定されるので、交換を必要とする摩耗に対処するように設定される。

したがって、ｎが小さいときは、通常Ｓ４０の判断は否定され、Ｓ３２に戻って基板検査（Ｓ３２）が繰り返される。そして、Ｓ３２に戻ってから再び走行距離がＬ₁を超えるたか否かが判断される。例えば、ｎ＝２のときは、累積走行距離が２Ｌ₁となったか否かが判断される。一般式でいえば、累積走行距離がｎ×Ｌ₁を超えたか否かが判断される（Ｓ３４）。Ｓ３４で判断が肯定されると、上記のように再び高さ調整（Ｓ３６）と位置調整(Ｓ３８）が行われる。このように、Ｓ４０で判断が肯定されるまで、何回でも基板検査（Ｓ３２）、第１走行距離判断（Ｓ３４）、高さ調整（Ｓ３６）、位置調整（Ｓ３８）が繰り返される。

Ｓ４０で判断が肯定されると、プローブアセンブリの交換が実行される（Ｓ４２）。プローブアセンブリの交換の詳細な手順について、図１５から図１９を用いて説明する。これらの図は、プローブユニット３３においてプローブアセンブリを交換する場合の各手順における状態を示す図であり、プローブアセンブリの部分のみを抜き出して示されている。

図１５は、基板検査段階の様子を示す図である。ここでは、基板８上の配線パターン６に針状プローブ５３が傾斜角度θで接触し、矢印方向である−Ｙ方向に走査される様子が示されている。この状態では、プローブアセンブリ５１は、支持板４３とホルダ部４１とで、プローブユニット３３の本体部３７にしっかりと保持されている。

図１６は、プローブアセンブリの交換のために、プローブアセンブリ５１が上方、つまり本体ステージ１２から離間する方向に引き上げられる様子を示す図である。この工程は、プローブユニット３３のリードスクリュー型モータ４５の機能によって、本体部３７が
＋Ｚ方向に移動駆動されることで実行される。

次に、プローブユニット３３が交換用トレイ６０の位置に移動される。具体的には、ガントリ２０のＹ方向移動と、プローブステージ２４のＸ方向移動によって、交換用トレイ６０の使用済みプローブ領域６１の上方に、プローブユニット３３が移動される。この処理は、プローブユニット３３を交換用トレイ６０に一旦移動させるものであるので、トレイ往路移動処理と呼ぶことができる。図１７は移動後の様子を示す図である。ここでは、交換用トレイ６０の載置台６４の位置決めピン６６に対応するものとして、プローブアセンブリ５１の底面に設けられる位置決め穴５８が示されている。

次に、プローブユニット３３が下降し、プローブアセンブリ５１が交換用トレイ６０の載置台６４の上に載せられる。このとき、ちょうど位置決めピン６６と位置決め穴５８とが合うようにされる。この様子が図１８に示されている。ここで−Ｚ方向の矢印は、プローブユニット３３のリードスクリュー型モータ４５の機能によって、本体部３７が−Ｚ方向に移動駆動されることを示している。

そして、ここで、ホルダ部４１が上方、つまり、プローブアセンブリ５１の上面から離間する方向に移動される。この機能は、プローブユニット３３のホルダ駆動部３９がホルダ部４１を＋Ｚ方向に移動駆動することで実行される。図１８では、＋Ｚ方向の矢印でそのことが示されている。このことで、プローブアセンブリ５１は、プローブユニット３３から解放される。ここまでの処理は、プローブアセンブリ５１を取り外すことを内容とするもので、プローブアセンブリ取り外し処理と呼ぶことができる。

そして、プローブステージ２４を＋Ｘ方向に移動させて、支持板４３をプローブアセンブリ５１から完全に分離することで、プローブアセンブリ５１は、交換用トレイ６０の使用済みプローブ領域６１に残され、一方、プローブユニット３３は、プローブアセンブリが搭載されていない状態となる。そして、支持板４３が使用済みプローブ領域に残されたプローブアセンブリに干渉しない状態で、プローブユニット３３が上方に引き上げられる。その状態が図１９に示される。このようにして、プローブユニット３３からプローブアセンブリが取り外され、交換用トレイ６０の使用済みプローブ領域に使用済みプローブアセンブリとして置かれる。

このように、プローブアセンブリが取り外されたプローブユニット３３に新しい未使用のプローブユニットを取り付けるには、そのプローブユニット３３を交換用トレイ６０の未使用プローブ領域６３に移動させ、上記の工程を逆に遡るようにする。

すなわち、まず、プローブステージ２４を−Ｘ方向に移動させて、プローブユニット３３を交換用トレイ６０の未使用プローブ領域６３の上方に移動させる。この工程は、プローブユニット３３を交換用トレイ６０の内部で移動することを内容とするので、トレイ内移動工程と呼ぶことができる。移動後の状態は、ちょうど図１９において、プローブアセンブリ５１を未使用のプローブアセンブリ５７と置き換えた状態と同様である。このときに、プローブユニット３３の支持板４３が、未使用プローブ領域６３に配置される未使用のプローブアセンブリ５７と干渉しない位置とする。

そして、プローブユニット３３を下方、すなわち−Ｚ方向に移動させ、ついでさらに−Ｚ方向に移動させて、支持板４３を未使用のプローブアセンブリ５７の底面に配置されるようにする。その状態は、ちょうど図１８において、プローブアセンブリ５１を未使用のプローブアセンブリ５７と置き換えた状態と同様である。

そして、支持板４３を未使用のプローブユニットの底面に配置した状態で、ホルダ部４１を−Ｚ方向に移動させる。これにより、未使用のプローブアセンブリが、プローブユニット３３にしっかりと保持される。そして、プローブユニット３３を上方に、すなわち＋Ｚ方向に引き上げる。ここまでの処理は、未使用のプローブアセンブリを取り付けることを内容とするもので、プローブアセンブリ取り付け処理と呼ぶことができる。その状態は、ちょうど図１７において、プローブアセンブリ５１を未使用のプローブアセンブリ５７と置き換えた状態と同様である。このようにして、プローブユニット３３に未使用のプローブアセンブリ５７が取り付けられ、プローブアセンブリの交換が完了する。

再び図１４に戻り、プローブアセンブリの交換が終わると、プローブユニット３３が高さ基準部７０等の位置に移動され、針状プローブ５２，５３の高さ調整と位置調整が行われる（Ｓ３６，Ｓ３８）。これらの工程の内容は、走行距離がＬ₁を超えたときに行われるものと同じであるので、詳細な説明を省略する。これらの処理を行うことで、新しく交換されたプローブアセンブリの高さ、位置が標準状態に較正される。なお、これらの処理も、制御部１２０の制御の下で、自動的に実行される。

そして、高さ調整、位置調整が終了すると、プローブステージ２４のＸ方向移動駆動、ガントリ２０のＹ方向移動駆動によって、プローブユニット３３が基板８の上方に移動される。この処理は、交換用トレイ６０、高さ基準部７０等の基板検査領域の外から、基板検査領域にプローブユニット３３を戻すことを内容とするので、交換用トレイ６０に代表させて、トレイ復路移動処理と呼ぶことができる。この後、Ｓ３０に戻って、カウンタがｎ＝１にリセットされる。つまりここで、新しい検査状態に戻ったことになる。そして再び基板検査（Ｓ３２）が開始され、必要に応じ、上記の処理が繰り返される。このようにして、メンテナンスが制御部１２０の制御の下で自動的に実行される。

本発明に係る実施の形態において基板検査装置の構成を示す平面図である。本発明に係る実施の形態においてガントリの周辺の詳細な斜視図である。本発明に係る実施の形態において、プローブユニットセットと交換用トレイを示す図である。本発明に係る実施の形態の高さ基準部における較正の様子を説明する図である。本発明に係る実施の形態のプローブ撮像カメラにおいて針状プローブについてＸ方向位置の較正の様子を説明する図である。本発明に係る実施の形態において、プローブ撮像カメラの撮像画像の例を示す図である。本発明に係る実施の形態の接触位置基準部において針状プローブについてＹ方向位置の較正の様子を説明する図である。図７の原理的説明図である。本発明に係る実施の形態において、プローブユニットの針状プローブの先端に近接してギャップセンサユニットを配置する例を示す斜視図である。図９に対応する側面図である。本発明に係る実施の形態において、基板検査に関する手順を示すフローチャートである。本発明に係る実施の形態において、基板検査の様子を説明する概念図である。本発明に係る実施の形態において、双方向走査の例を説明する図である。本発明に係る実施の形態において、メンテナンスに関する手順を示すフローチャートである。本発明に係る実施の形態において、プローブアセンブリの交換手順を説明するために、基板検査のときの状態を示す図である。本発明に係る実施の形態において、プローブアセンブリの交換手順を説明するために、プローブユニットを基板の上方に引き上げる様子を示す図である。本発明に係る実施の形態において、プローブアセンブリの交換手順を説明するために、プローブユニットを交換用トレイの上方に移動させた状態を示す図である。本発明に係る実施の形態において、プローブアセンブリの交換手順を説明するために、プローブアセンブリを取り外す様子を説明する図である。本発明に係る実施の形態において、プローブアセンブリの交換手順を説明するために、プローブアセンブリが取り外された様子を示す図である。

符号の説明

６配線パターン、８基板、９液晶パネル、１０基板検査装置、１２本体ステージ、１４，１６，２２，２３ガイド溝、２０ガントリ、２４プローブステージ、２５センサステージ、２７取付板、２６非接触型センサプローブ、３０プローブユニットセット、３２，３３プローブユニット、３４，１０２取付部、３６，３７本体部、３８，３９ホルダ駆動部、４０，４１ホルダ部、４２，４３支持板、４４，４５リードスクリュー型モータ、５０，５１，５５，５６，５７プローブアセンブリ、５２，５３針状プローブ、５８位置決め穴、６０交換用トレイ、６１使用済みプローブ領域、６２台部、６３未使用プローブ領域、６４載置台、６６位置決めピン、７０高さ基準部、７２，９２台、７４高さ基準プレート、８０プローブ撮像カメラ、８２撮像画像、８４，８６像、９０接触位置基準部、９４接触位置基準プレート、９６導体パターン部、９８接触部分、１００ギャップセンサユニット、１０４ギャップセンサ、１１０アクチュエータ駆動部、１１２基板評価部、１２０制御部、１２２基板検査モジュール、１２４メンテナンスモジュール。

Claims

基板に設けられるパターンの導通または非導通についてプローブを用いて検査する基板検査装置であって、
接触型プローブを先端に有するプローブアセンブリと、
プローブアセンブリを着脱可能に保持するプローブユニットと、
プローブユニットを任意の３次元位置に移動駆動するアクチュエータと、
未使用のプローブアセンブリを配置する未使用プローブ領域と、使用済みプローブアセンブリを配置できる使用済みプローブ領域とを有する交換用トレイと、
プローブユニットの接触型プローブの先端高さを較正するためのプレートであって、表面に導体部を有する高さ基準プレートと、
制御部と、
を備え、
接触型プローブは、基板に設けられる複数のパターンについて連続的に走査して検査する際の走査方向に沿って、基板表面に対し、予め定めた所定の傾斜角度を有する傾斜プローブであって、さらに、
プローブユニットの接触型プローブの先端形状を撮像するための撮像手段と、
接触型プローブの先端の接触位置を補正するためのプレートであって、接触型プローブの走査方向に直交する方向に延伸して配置される導体パターン部を有する接触位置基準プレートと、
を備え、
制御部は、
アクチュエータに対し、プローブユニットを交換のために交換用トレイの使用済みプローブ領域に移動させるトレイ往路移動処理手段と、
プローブユニットに対し、プローブアセンブリを取り外し、交換用トレイの使用済みプローブ領域に配置させる取り外し処理手段と、
アクチュエータに対し、プローブアセンブリが取り外されたプローブユニットを交換用トレイの未使用プローブ領域に移動させるトレイ内移動処理手段と、
プローブユニットに対し、交換用トレイの未使用プローブ領域に配置される未使用のプローブアセンブリを取り付けて保持させる取り付け処理手段と、
アクチュエータに対し、プローブアセンブリが交換された交換済みプローブユニットの接触型プローブの先端を高さ基準プレートの導体部に向かって移動させる高さ較正移動処理手段と、
接触型プローブと導体部との間の電気的接触を検知し、そのときのアクチュエータの高さ位置をプローブユニットの接触基準高さとして設定する高さ較正手段と、
アクチュエータに対し、高さ較正が終わったプローブユニットをもとの検査位置に戻すトレイ復路移動処理手段と、
アクチュエータに対し、プローブユニットの接触基準高さに高さ位置を設定させる高さ設定処理手段と、
高さ設定処理が行われた状態で、撮像手段が撮像したプローブユニットの接触型プローブの先端形状の位置と、予め定めた基準位置との比較に基づいて、プローブユニットの接触型プローブの走査方向に垂直な方向の先端位置のずれを較正する先端位置ずれ較正手段と、
アクチュエータに対し、先端位置ずれ較正が行われた状態で、プローブユニットの接触型プローブの先端を接触位置基準プレートの導体パターンの延伸方向に直交する方向に移動させる先端較正移動処理と、
接触型プローブと導体パターンとの間の電気的接触を検知し、そのときのアクチュエータの走査方向に沿った位置をプローブユニットの接触基準位置として設定する接触位置較正手段と、
を有することを特徴とする基板検査装置。
請求項１に記載の基板検査装置において、
プローブユニットは、
本体部と、
本体部に対しプローブアセンブリの上面側を支持して移動可能なホルダ部であって、本体部に対しプローブアセンブリを押し付ける方向に移動してプローブアセンブリを固定保持し、本体部からプローブアセンブリを解放する方向に移動してプローブアセンブリを取り外し可能状態にするホルダ部と、
を有することを特徴とする基板検査装置。
請求項１に記載の基板検査装置において、
プローブユニットは、
基板に設けられる複数のパターンについて連続的に走査して検査する際の第１走査方向に沿って、基板表面に対し、予め定めた所定の傾斜角度を有する接触型プローブを含む第１プローブアセンブリと、
第１走査方向とは反対方向の走査方向である第２走査方向に沿って、基板表面に対し、予め定めた所定の傾斜角度を有する接触型プローブを含む第２プローブアセンブリと、
を有することを特徴とする基板検査装置。
請求項１に記載の基板検査装置において、
プローブユニットの接触型プローブの先端に近接して配置され、接触型プローブの先端と検査対象の基板の表面との間の間隔を検出するギャップセンサを備え、
制御部は、
アクチュエータに対し、ギャップセンサの検出結果に応じて、プローブユニットの高さ位置を接触基準高さに追従させる高さ追従処理手段を有することを特徴とする基板検査装置。