JP4476467B2 - コンタクタの組立装置及び組立方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検査体の電気的特性検査を行う際に用いられるコンタクタを組み立てる装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置は製造工程で複数回の電気的特性検査が行われている。例えば、ウエハレベルではプローブ装置を用いたプローブ検査が行われる。プローブ検査を行う時には、ウエハに形成されたデバイスとコンタクタを接触させている。ところが、ウエハの超高集積化、大口径化に伴い、検査時間が長くなるため、検査コストが益々高くなる傾向にある。検査時間短縮のためにデバイスの同測数（同時に検査するデバイスの数）を増やした、いわゆる多マルチ化対応のコンタクタが種々開発されつつある。
【０００３】
プロービング部は、通常、デバイスの電極パッドに対応するプローブを有するコンタクタ部と、テスタ側とのインターフェースを取るインターフェース部とを有している。コンタクタ部は例えば多数のプローブが表面に形成された円板状の配線基板によって形成されている。また、インターフェース部はコンタクタ部とテスタ側とを接続するインターフェース基板として形成されている。
【０００４】
ところで、プロービング部を作製するに当たり、一般にコンタクタ部とインターフェース部は別々に作製されているため、これら両者を接続する必要がある。そこで、従来の接続方式としては、エラストマ、スプリングピン等の接続部材を介してこれら両者を接続するインターフェース方式が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインターフェース方式によってプロービング部を組み立てると、接続部材自体の価格がコンタクタ価格に加算されるため、コンタクタコストの低減、ひいては検査コスト低減の妨げになっている。また、接続部材の配線長が伝送ラインとして加わり、このことから伝送信号の減衰を引き起こすだけでなく、ラインインピーダンスの整合を難しくしているため、高速信号伝送が制限されることになる。例えば、ラムバスメモリでは配線長による遅延を１０ピコ秒以内に押さえたいとの要求があるため、インピーダンス整合ラインを用いたとしても線長差を１ｍｍ以内に抑制する必要がある。
【０００６】
一方、多マルチ用のコンタクタは現在のところ一つのタイルで作製されているため、タイル内の相対精度が問題になることはないが、今後の更なる高集積化に伴って多マルチ化が進みタイルサイズが大型化した場合のタイルの熱膨張、価格、メンテナンス性等が問題になる。また、多マルチ化によりコンタクタが大型化すると、一つのデバイスに対する接触不良等を起こすプローブが一本でも存在すればコンタクタ自体が不良品になり、生産性が悪くなるという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、多マルチ化に対応したコンタクタを高精度に組み立てることができ、しかもコンタクタを効率良く低コストで生産することができるコンタクタの組立装置及び組立方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のコンタクタの組立装置は、被検査体の電気的特性検査を行う際に用いられるコンタクタを単位コンタクタとベース基板から組み立てる装置であって、コンタクタ配列基板を載置して移動する載置機構と、この載置機構上のコンタクタ配列基板の所定位置へ上記単位コンタクタを搬送し引き渡す第１の搬送機構と、この第１の搬送機構とは別の場所に移動可能に配置され且つ上記ベース基板を搬送する第２の搬送機構と、この第２の搬送機構との間で上記ベース基板を授受する際に上記ベース基板を保持する保持機構と、上記単位コンタクタ、上記コンタクタ配列基板及び上記ベース基板間の位置合わせを行う位置合わせ機構と、この位置合わせ機構を介して位置合わせされた上記単位コンタクタと上記ベース基板を加熱してこれら両者を電気的に接続してコンタクタを形成する加熱機構とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載のコンタクタの組立装置は、請求項１に記載の発明において、上記押圧機構及び上記加熱機構を上記保持機構に設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載のコンタクタの組立装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記載置機構及び上記押圧機構に上記加熱機構を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項４に記載のコンタクタの組立装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記コンタクタ配列基板を搬送する第３の搬送機構を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５に記載のコンタクタの組立装置は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、上記コンタクタ配列基板は、上記単位コンタクタのプローブを位置決めする溝を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項６に記載のコンタクタの組立方法は、被検査体の電気的特性検査を行う際に用いられるコンタクタを単位コンタクタとベース基板から組み立てる方法であって、位置合わせ機構を介して載置機構に載置されたコンタクタ配列基板と第１の搬送機構を介して搬送する単位コンタクタの位置合わせを行う工程と、位置合わせされた上記単位コンタクタを上記コンタクタ配列基板の所定位置へ配置する工程と、第２の搬送機構を介してベース基板を保持機構まで搬送する工程と、上記保持機構を介して上記ベース基板を保持する工程と、上記位置合わせ機構を介して上記単位コンタクタと上記ベース基板の位置合わせを行う工程と、上記載置機構を移動させて上記単位コンタクタと上記ベース基板とを接触させる工程と、上記単位コンタクタと上記ベース基板を加熱機構を介して電気的に接続してコンタクタを形成する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項７に記載のコンタクタの組立方法は、請求項６に記載の発明において、上記単位コンタクタと上記ベース基板とを接触させる工程では上記押圧機構を介して上記単位コンタクタと上記ベース基板を弾接させることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図９に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態のコンタクタの組立装置（以下、単に「組立装置」と称す。）は、ウエハ（図示せず）の電気的特性検査を行う際に用いられるコンタクタ１を単位コンタクタ（以下、「タイル」と称す。）１Ａとベース基板１Ｂから組み立てる装置である。ここで、単位コンタクタとは、ウエハの少なくとも一つのデバイスと電気的に接触するコンタクタ部のことを云う。この組立装置は、例えば図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、コンタクタ配列基板（以下、「アライメント基板」と称す。）２を載置してＸ、Ｙ、Ｚ方向へ移動する載置機構３と、この載置機構３上のアライメント基板２の所定位置へタイル１Ａを搬送する第１の搬送機構（以下、「タイル搬送機構」と称す。）４と、このタイル搬送機構４とは別の場所にＹ方向へ移動可能に配置され且つタイル１Ａと電気的に接続されるベース基板１Ｂを搬送する第２の搬送機構（以下、「ベース基板搬送機構」と称す。）５とを備え、ハウジング６内に収納されている。
【００１６】
上記タイル１Ａ及びアライメント基板２について概説する。タイル１Ａは、例えば図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス基板Ｇと、このガラス基板Ｇの一方の面に取り付けられたカンチレバータイプのプローブＮと、ガラス基板Ｇの他方の面に形成された接続パッドＰとを有し、例えば一つのデバイスの検査に対応するように形成されている。プローブＮの先端はピラミッド状に形成されている。また、アライメント基板２は、例えば図４の（ａ）、（ｂ）に示すように、タイル１ＡのプローブＮの配列に合わせて逆ピラミッド状に形成され且つマトリックス状に配列された複数の溝２Ａと、これらの溝２Ａの配列の間に形成された筋状の突起２Ｂとを有し、例えばシリコンウエハによって形成されている。タイル１Ａをアライメント基板２に配置すると、タイル１Ａのプローブ先端（ピラミッド部）がアライメント基板２の溝２Ａに填り込み、タイル１Ａのガラス基板Ｇが突起２Ｂと接触してプローブＮの損傷を防止する。
【００１７】
タイル１Ａは作製するコンタクタ１の種類に応じて必要な数だけアライメント基板２上に配列される。例えば、ウエハに形成されたデバイスを一つずつ検査するコンタクタ１を作製する場合には一つのタイル１Ａをアライメント基板２の中央部に配置し、多マルチ用のコンタクタ１を作製する場合にはデバイスの同測数に即したタイル１Ａをアライメント基板２に配列し、また、ウエハの全デバイスに一括接触させる場合にはアライメント基板２全面にタイル１Ａを配列する。そして、後述するようにアライメント基板２上に配列されたタイル１Ａとベース基板１Ｂとを位置合わせした後、これら両者１Ａ、１Ｂを加熱して電気的に接続する。尚、ベース基板１Ｂはタイル１Ａと同一の材料またはタイル１Ａのガラス基板Ｇと熱膨張率が近似した材料によって形成されている。
【００１８】
而して、上記載置機構３は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｘステージ３Ａ、Ｙステージ３Ｂ及び載置台３Ｃを備えている。Ｘステージ３ＡはＸ方向に沿って配設された一対のＸガイドレール３Ｄ、３Ｄに従って移動し、Ｙステージ３ＢはＸステージ３Ａ上にＹ方向に沿って配設された一対のＹガイドレール３Ｅ、３Ｅに従って移動する。また、載置台３Ｃはアライメント基板２を載置した状態で同図の（ｂ）に一点鎖線で示すようにＺ方向に昇降する。そして、Ｘガイドレール３Ｄ、３Ｄの左方には保持機構７が配設されている。
【００１９】
上記タイル搬送機構４は、図１の（ａ）及び図２に示すように、関節を介して屈伸可能なアーム４Ａと、このアーム４Ａの基端部に連結された旋回駆動機構４Ｂ及び昇降機構４Ｃと、アーム４Ａの先端部に取り付けられた吸着パッド４Ｄとを備え、旋回駆動機構４Ｂ及び関節を介して駆動し、置き台８上のタイル１Ａを吸着パッド４Ｄで吸着保持して載置台３Ｃ上のアライメント基板２の所定の位置まで搬送し、吸着を解除して配置する。タイル搬送機構４は位置合わせ機構９を介してタイル１Ａとアライメント基板２を位置合わせした時の位置データに基づいてタイル１Ａを正確に所定の位置へ配置する。
【００２０】
上記ベース基板搬送機構５は、図１の（ａ）、図５に示すように、ベース基板１Ｂを載置する載置ガイド５Ａと、この載置ガイド５Ａを保持機構７まで案内する一対のＹガイドレール５Ｂ、５Ｂと、これらのＹガイドレール５Ｂ、５Ｂに従って載置ガイド５Ａを移動させる駆動機構５Ｃとを備え、ベース基板１Ｂを載置ガイド５Ａを介して保持機構７まで搬送し、保持機構７へベース基板１Ｂを引き渡す。駆動機構５Ｃとしては従来公知の機構を適宜使用することができる。駆動機構５Ｃは、例えば図５に示すように、モータ５Ｄ、ボールネジ５Ｅ及びナット５Ｆを有している。
【００２１】
上記保持機構７は、図１に示すように、載置機構３の左方に配設されている。この保持機構７は、図６及び図７の（ａ）、（ｂ）に示すように、ハウジング６の上面を形成するヘッドプレート６Ａに固定された断面Ｌ字状の保持具を主体に構成されている。従って、以下では必要に応じて保持機構を保持具とも称する。この保持具７は上述したベース基板搬送機構５の一対のＹガイドレール５Ｂ、５Ｂの延長上に配置されている。従って、ベース基板搬送機構５を介してベース基板１Ｂを搬送すると、ベース基板１Ｂは自動的に一対の保持具７に案内され、図示しない突起を介してＹ方向の所定位置で止まって保持される。また、保持機構５には後述の押圧機構１０及び加熱機構１１が設けられている。
【００２２】
上記押圧機構１０は、ヘッドプレート６Ａ上に配設された扁平なキャップ状に形成された支持体１０Ａと、この支持体１０Ａ内の下方に配設された押圧体１０Ｂと、この押圧体１０Ｂを下方へ付勢する複数のスプリング１０Ｃとを備えている。ベース基板搬送機構５を介してＹ方向の所定位置（保持機構７の中心）で保持されたベース基板１Ｂに対して載置機構３のＺ昇降機構によってアライメント基板２上のタイル１Ａを一括してベース基板１Ｂへ押圧する。従って、保持機構７でベース基板１Ｂを保持すると、保持機構７と押圧体１０Ｂとでベース基板１Ｂ及びタイル１Ａを一括して弾力的に保持する。また、後述のようにベース基板１Ｂにタイル１Ａを組み付ける時には、アライメント基板２が押圧機構１０の付勢力に抗して保持具７、７内に進入する。
【００２３】
上記加熱機構１１は二箇所に配設されたヒータ１１Ａ、１１Ｂを有し、タイル１Ａとベース基板１Ｂを電気的に接続する場合にタイル１Ａ側及びベース基板１Ｂ側の双方から加熱する。一方のヒータ１１Ａは載置機構３の載置台３Ｃに内蔵され、他方のヒータ１１Ｂは押圧機構１０の押圧体１０Ｂに内蔵されている。即ち、載置機構３の載置台３Ｃが保持機構７の真下からＺ方向に上昇すると、載置台３Ｃ上のアライメント基板２に配列されたタイル１Ａを押圧機構１０のスプリング１０Ｃに抗してベース基板１Ｂに押し付ける。この状態で加熱機構１１が作動すると、ベース基板１Ｂの接続パッドＰ１に塗布した半田あるいはろう材Ｈを介してタイル１Ａの対応する接続パッドＰに接合され、両者１Ａ、１Ｂが電気的に接続される（図７の（ｃ）参照）。タイル１Ａとベース基板１Ｂは熱膨張率がほぼ等しいか近似しているため、対応する接続パッド同士が位置ズレする虞がなく、コンタクタ１として高精度に組み立てることができる。
【００２４】
また、本実施形態では、位置合わせ機構９を用いて上記タイル１Ａとベース基板１Ｂを高精度に接続するようにしてある。この位置合わせ機構９は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、下ＣＣＤカメラ９Ａと、上ＣＣＤカメラ９Ｂとを備えている。下ＣＣＤカメラ９Ａは例えば載置機構３の載置台３Ｃに固定され、タイル搬送機構４を介して搬送されて来るタイル１ＡのプローブＮの先端ピラミッドを下方から撮像し、その時の載置台３Ｃの位置座標に基づいてピラミッドの位置座標を図示しない制御装置を介して算出する。上ＣＣＤカメラ９Ｂは例えばアライメントブリッジ９Ｃの中央に固定されている。アライメントブリッジ９Ｃは載置機構３のＸガイドレール３Ｄ、３Ｄに沿ってこれらの上方でベース基板搬送機構５のＹガイドレール５Ｂの下方に配設された一対のガイドレール９Ｄ、９Ｄに従って移動する。上ＣＣＤカメラ９Ｂはアライメントブリッジ９Ｃを介して載置機構３の載置台３Ｃの上方の基準位置まで移動し、載置台３Ｃ上のアライメント基板２の溝２Ａを上方から撮像し、この時の載置台３Ｃの位置座標に基づいて溝２Ａの座標を算出する。上下のＣＣＤカメラ９Ａ、９Ｂは載置台３Ｃ上のタイル１Ａを保持機構７によって保持されたベース基板１Ｂに接続する場合にも用いられる。即ち、下ＣＣＤカメラ９Ａでベース基板１Ｂの接続パッドＰ１を撮像してその位置座標を算出し、上ＣＣＤカメラ９Ｂで載置台３Ｃ上のタイル１Ａの接続パッドＰを撮像してその位置座標を算出する。
【００２５】
また、上記ハウジング６内にはアライメント基板２を搬送する搬送機構１３が第３の搬送機構として配設されている。この搬送機構１３は、アライメント基板２を先端部に載せて搬送するアーム１３Ａと、このアーム１３Ａの基端部に連結された旋回駆動機構１３Ｂと、図示しない昇降駆動機構とを備え、外部から受け取ったアライメント基板２を載置台３Ｃ上へ搬送し、載置する。尚、図示してないが、搬送機構１３の近傍にアライメント機構がアライメント基板２を予め所定の向きに位置合わせするようにしてある。
【００２６】
次に、上記組立装置を用いた本発明のコンタクタの組立方法について説明する。組立装置の置き台８にタイル１Ａを載置すると共に搬送機構１３のアーム１３Ａにアライメント基板２を載置する。次いで、制御装置の制御下で組立装置が駆動する。
【００２７】
即ち、搬送機構１３が駆動して所定の向きに位置合わせされたアライメント基板２を搬送し、載置機構３の載置台３Ｃ上に載置する。載置台３ＣはＸ、Ｙ方向へ移動して基準位置で停止すると共に、位置合わせ機構９のアライメントブリッジ９Ｃがガイドレール９Ｄ、９Ｄに従って基準位置まで移動して停止する。そして、載置台３Ｃが移動する間に上ＣＣＤカメラ９Ｂで載置台３Ｃ上のアライメント基板２の基準となる溝２Ａを複数箇所で撮像した後、載置台３Ｃの基準位置からの移動量に基づいて各溝２Ａの位置座標を算出し、記憶して基準位置へ戻る。次いで、タイル搬送機構４が駆動し、載置台３Ｃに付帯する下カメラ９Ａでタイル１Ａの基準となるプローブＮを撮像し、各プローブＮの先端（ピラミッド）と対応するアライメント基板２の溝２Ａとの位置合わせを行う。引き続き、タイル搬送機構４が駆動してタイル１Ａを所定の位置へ搬送した後、吸着パッド４Ｄが下降し、位置決めされた場所へタイル１Ａを載置し、吸着パッド４Ｄを解放する。更に、タイル搬送機構４が駆動し、次のタイル１Ａを置き台８からアライメント基板２の次の溝２Ａへタイル１Ａを載置し、所定の数だけタイル１Ａをアライメント基板２上に配列する。
【００２８】
タイル１Ａをアライメント基板２上に配列している間にベース基板搬送機構５が駆動してベース基板１Ｂを保持機構７まで搬送し、保持機構７へベース基板１Ｂを引き渡し、保持機構７でベース基板１Ｂを保持する。更に、載置機構３の載置台３ＣがＸ方向へ移動し、保持機構７の下方へ到達する。そして、下カメラ９Ａで保持機構７で保持されたベース基板１Ｂの接続パッドＰ１を撮像する。また、アライメントブリッジ９Ｃが載置台３Ｃ上のタイル１Ａの接続パッドＰを撮像する。これら両画像に基づいてタイル１Ａの接続パッドＰとベース基板１Ｂの接続パッドＰ１の位置合わせを行う。次いで、載置台３Ｃが上昇しタイル１Ａとベース基板１Ｂを接触させる。この時点でタイル１Ａの接続パッドＰと対応するベース基板１Ｂの接続パッドＰ１の位置が高精度で一致しているため、これら両者は確実に接触する。載置台３Ｃが押圧機構１０のスプリング力に抗して上昇し停止すると、接続パッドＰ、Ｐ１は互いに弾接する。この時点で加熱機構１１を介してタイル１Ａ、ベース基板１Ｂが加熱されているため、接続パッドＰ、Ｐ１は接合されタイル１Ａとベース基板１Ｂはそれぞれの接続パッドＰ、Ｐ１を介して電気的に接続されてコンタクタ１として一体化する。コンタクタ１として一体化した後、載置台３Ｃがアライメント基板２を載せた状態で下降し、元の場所へ戻る。これと並行してベース基板搬送機構５が駆動して保持機構７からコンタクタ１を受け取り、元の場所へ戻る。これらの一連の動作によってタイル１Ａとベース基板１Ｂのコンタクタ１への組立を終了する。引き続き、次のコンタクタ１の組立を行う。
【００２９】
以上説明したように本実施形態によれば、本実施形態の組立装置を用いることによりタイル１Ａとベース基板１Ｂをコンタクタ１として高精度に組み立てることができる。また、本実施形態では、タイル１Ａとして良品のみを使用することができるため、コンタクタ１中に不良タイル１Ａを含まないため、コンタクタ１としての不良品の発生率が格段に低減し、コンタクタ１の生産効率を高め、コンタクタ１の製造コストの低減、ひいては検査コストの低減に寄与することができる。また、タイル１Ａ自体のサイズを小型化することができ、タイル１Ａの製造コストも低減することができる。更に、基本となるタイル１Ａの配列により複数種のコンタクタ１を組み立てることができるため、従来コンタクタ１毎に必要であったマスク等の部品が不要になり、更なるコストダウンを図ることができる。
【００３０】
尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではなく、必要に応じて各搬送機構のレイアウトを適宜変更することができる。更に、上述と同様の手法によりベース基板とインターフェース部についても一体化することができる。また、本発明は、コンタクタに限らず、ベース基板上に微小部品を精度良く組み立てる用途、例えばＭＣＭ（マルチチップモジュール）等を組み立てる場合等に同様の組立装置を広く利用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜請求項７に記載の発明によれば、多マルチ化に対応したコンタクタを高精度に組み立てることができ、しかもコンタクタを効率良く低コストで生産することができるコンタクタの組立装置及び組立方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の組立装置の一実施形態を示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図２】図１に示すタイル搬送機構を拡大して示す図で、タイルを搬送している状態を示す断面図である。
【図３】図１に示すタイルを拡大して示す図で、（ａ）はその接続パッド側を示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図４】図１に示すアライメント基板を拡大して示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図５】図１に示すベース基板搬送機構を示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその横方向の断面図である。
【図６】図１に示す保持機構を拡大して示す断面図である。
【図７】図１に示す保持機構においてタイルとベース基板を接続する状態の要部を示す図で、（ａ）はその全体の断面図、（ｂ）は（ａ）の○で囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１ コンタクタ
１Ａ タイル（単位コンタクタ）
１Ｂ ベース基板
２ アライメント基板（コンタクタ配列基板）
２Ａ 溝
２Ｂ 突起
３ 載置機構
４ タイル搬送機構（第１の搬送機構）
５ ベース基板搬送機構（第２の搬送機構）
７ 保持機構
９ 位置合わせ機構
１０ 押圧機構
１１ 加熱機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検査体の電気的特性検査を行う際に用いられるコンタクタを組み立てる装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置は製造工程で複数回の電気的特性検査が行われている。例えば、ウエハレベルではプローブ装置を用いたプローブ検査が行われる。プローブ検査を行う時には、ウエハに形成されたデバイスとコンタクタを接触させている。ところが、ウエハの超高集積化、大口径化に伴い、検査時間が長くなるため、検査コストが益々高くなる傾向にある。検査時間短縮のためにデバイスの同測数（同時に検査するデバイスの数）を増やした、いわゆる多マルチ化対応のコンタクタが種々開発されつつある。
【０００３】
プロービング部は、通常、デバイスの電極パッドに対応するプローブを有するコンタクタ部と、テスタ側とのインターフェースを取るインターフェース部とを有している。コンタクタ部は例えば多数のプローブが表面に形成された円板状の配線基板によって形成されている。また、インターフェース部はコンタクタ部とテスタ側とを接続するインターフェース基板として形成されている。
【０００４】
ところで、プロービング部を作製するに当たり、一般にコンタクタ部とインターフェース部は別々に作製されているため、これら両者を接続する必要がある。そこで、従来の接続方式としては、エラストマ、スプリングピン等の接続部材を介してこれら両者を接続するインターフェース方式が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインターフェース方式によってプロービング部を組み立てると、接続部材自体の価格がコンタクタ価格に加算されるため、コンタクタコストの低減、ひいては検査コスト低減の妨げになっている。また、接続部材の配線長が伝送ラインとして加わり、このことから伝送信号の減衰を引き起こすだけでなく、ラインインピーダンスの整合を難しくしているため、高速信号伝送が制限されることになる。例えば、ラムバスメモリでは配線長による遅延を１０ピコ秒以内に押さえたいとの要求があるため、インピーダンス整合ラインを用いたとしても線長差を１ｍｍ以内に抑制する必要がある。
【０００６】
一方、多マルチ用のコンタクタは現在のところ一つのタイルで作製されているため、タイル内の相対精度が問題になることはないが、今後の更なる高集積化に伴って多マルチ化が進みタイルサイズが大型化した場合のタイルの熱膨張、価格、メンテナンス性等が問題になる。また、多マルチ化によりコンタクタが大型化すると、一つのデバイスに対する接触不良等を起こすプローブが一本でも存在すればコンタクタ自体が不良品になり、生産性が悪くなるという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、多マルチ化に対応したコンタクタを高精度に組み立てることができ、しかもコンタクタを効率良く低コストで生産することができるコンタクタの組立装置及び組立方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のコンタクタの組立装置は、被検査体の電気的特性検査を行う際に用いられるコンタクタを単位コンタクタとベース基板から組み立てる装置であって、コンタクタ配列基板を載置して移動する載置機構と、この載置機構上のコンタクタ配列基板の所定位置へ上記単位コンタクタを搬送し引き渡す第１の搬送機構と、この第１の搬送機構とは別の場所に移動可能に配置され且つ上記ベース基板を搬送する第２の搬送機構と、この第２の搬送機構との間で上記ベース基板を授受する際に上記ベース基板を保持する保持機構と、上記単位コンタクタ、上記コンタクタ配列基板及び上記ベース基板間の位置合わせを行う位置合わせ機構と、この位置合わせ機構を介して位置合わせされた上記単位コンタクタと上記ベース基板を加熱してこれら両者を電気的に接続してコンタクタを形成する加熱機構とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載のコンタクタの組立装置は、請求項１に記載の発明において、上記押圧機構及び上記加熱機構を上記保持機構に設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載のコンタクタの組立装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記載置機構及び上記押圧機構に上記加熱機構を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項４に記載のコンタクタの組立装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記コンタクタ配列基板を搬送する第３の搬送機構を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５に記載のコンタクタの組立装置は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、上記コンタクタ配列基板は、上記単位コンタクタのプローブを位置決めする溝を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項６に記載のコンタクタの組立方法は、被検査体の電気的特性検査を行う際に用いられるコンタクタを単位コンタクタとベース基板から組み立てる方法であって、位置合わせ機構を介して載置機構に載置されたコンタクタ配列基板と第１の搬送機構を介して搬送する単位コンタクタの位置合わせを行う工程と、位置合わせされた上記単位コンタクタを上記コンタクタ配列基板の所定位置へ配置する工程と、第２の搬送機構を介してベース基板を保持機構まで搬送する工程と、上記保持機構を介して上記ベース基板を保持する工程と、上記位置合わせ機構を介して上記単位コンタクタと上記ベース基板の位置合わせを行う工程と、上記載置機構を移動させて上記単位コンタクタと上記ベース基板とを接触させる工程と、上記単位コンタクタと上記ベース基板を加熱機構を介して電気的に接続してコンタクタを形成する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項７に記載のコンタクタの組立方法は、請求項６に記載の発明において、上記単位コンタクタと上記ベース基板とを接触させる工程では上記押圧機構を介して上記単位コンタクタと上記ベース基板を弾接させることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図９に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態のコンタクタの組立装置（以下、単に「組立装置」と称す。）は、ウエハ（図示せず）の電気的特性検査を行う際に用いられるコンタクタ１を単位コンタクタ（以下、「タイル」と称す。）１Ａとベース基板１Ｂから組み立てる装置である。ここで、単位コンタクタとは、ウエハの少なくとも一つのデバイスと電気的に接触するコンタクタ部のことを云う。この組立装置は、例えば図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、コンタクタ配列基板（以下、「アライメント基板」と称す。）２を載置してＸ、Ｙ、Ｚ方向へ移動する載置機構３と、この載置機構３上のアライメント基板２の所定位置へタイル１Ａを搬送する第１の搬送機構（以下、「タイル搬送機構」と称す。）４と、このタイル搬送機構４とは別の場所にＹ方向へ移動可能に配置され且つタイル１Ａと電気的に接続されるベース基板１Ｂを搬送する第２の搬送機構（以下、「ベース基板搬送機構」と称す。）５とを備え、ハウジング６内に収納されている。
【００１６】
上記タイル１Ａ及びアライメント基板２について概説する。タイル１Ａは、例えば図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス基板Ｇと、このガラス基板Ｇの一方の面に取り付けられたカンチレバータイプのプローブＮと、ガラス基板Ｇの他方の面に形成された接続パッドＰとを有し、例えば一つのデバイスの検査に対応するように形成されている。プローブＮの先端はピラミッド状に形成されている。また、アライメント基板２は、例えば図４の（ａ）、（ｂ）に示すように、タイル１ＡのプローブＮの配列に合わせて逆ピラミッド状に形成され且つマトリックス状に配列された複数の溝２Ａと、これらの溝２Ａの配列の間に形成された筋状の突起２Ｂとを有し、例えばシリコンウエハによって形成されている。タイル１Ａをアライメント基板２に配置すると、タイル１Ａのプローブ先端（ピラミッド部）がアライメント基板２の溝２Ａに填り込み、タイル１Ａのガラス基板Ｇが突起２Ｂと接触してプローブＮの損傷を防止する。
【００１７】
タイル１Ａは作製するコンタクタ１の種類に応じて必要な数だけアライメント基板２上に配列される。例えば、ウエハに形成されたデバイスを一つずつ検査するコンタクタ１を作製する場合には一つのタイル１Ａをアライメント基板２の中央部に配置し、多マルチ用のコンタクタ１を作製する場合にはデバイスの同測数に即したタイル１Ａをアライメント基板２に配列し、また、ウエハの全デバイスに一括接触させる場合にはアライメント基板２全面にタイル１Ａを配列する。そして、後述するようにアライメント基板２上に配列されたタイル１Ａとベース基板１Ｂとを位置合わせした後、これら両者１Ａ、１Ｂを加熱して電気的に接続する。尚、ベース基板１Ｂはタイル１Ａと同一の材料またはタイル１Ａのガラス基板Ｇと熱膨張率が近似した材料によって形成されている。
【００１８】
而して、上記載置機構３は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｘステージ３Ａ、Ｙステージ３Ｂ及び載置台３Ｃを備えている。Ｘステージ３ＡはＸ方向に沿って配設された一対のＸガイドレール３Ｄ、３Ｄに従って移動し、Ｙステージ３ＢはＸステージ３Ａ上にＹ方向に沿って配設された一対のＹガイドレール３Ｅ、３Ｅに従って移動する。また、載置台３Ｃはアライメント基板２を載置した状態で同図の（ｂ）に一点鎖線で示すようにＺ方向に昇降する。そして、Ｘガイドレール３Ｄ、３Ｄの左方には保持機構７が配設されている。
【００１９】
上記タイル搬送機構４は、図１の（ａ）及び図２に示すように、関節を介して屈伸可能なアーム４Ａと、このアーム４Ａの基端部に連結された旋回駆動機構４Ｂ及び昇降機構４Ｃと、アーム４Ａの先端部に取り付けられた吸着パッド４Ｄとを備え、旋回駆動機構４Ｂ及び関節を介して駆動し、置き台８上のタイル１Ａを吸着パッド４Ｄで吸着保持して載置台３Ｃ上のアライメント基板２の所定の位置まで搬送し、吸着を解除して配置する。タイル搬送機構４は位置合わせ機構９を介してタイル１Ａとアライメント基板２を位置合わせした時の位置データに基づいてタイル１Ａを正確に所定の位置へ配置する。
【００２０】
上記ベース基板搬送機構５は、図１の（ａ）、図５に示すように、ベース基板１Ｂを載置する載置ガイド５Ａと、この載置ガイド５Ａを保持機構７まで案内する一対のＹガイドレール５Ｂ、５Ｂと、これらのＹガイドレール５Ｂ、５Ｂに従って載置ガイド５Ａを移動させる駆動機構５Ｃとを備え、ベース基板１Ｂを載置ガイド５Ａを介して保持機構７まで搬送し、保持機構７へベース基板１Ｂを引き渡す。駆動機構５Ｃとしては従来公知の機構を適宜使用することができる。駆動機構５Ｃは、例えば図５に示すように、モータ５Ｄ、ボールネジ５Ｅ及びナット５Ｆを有している。
【００２１】
上記保持機構７は、図１に示すように、載置機構３の左方に配設されている。この保持機構７は、図６及び図７の（ａ）、（ｂ）に示すように、ハウジング６の上面を形成するヘッドプレート６Ａに固定された断面Ｌ字状の保持具を主体に構成されている。従って、以下では必要に応じて保持機構を保持具とも称する。この保持具７は上述したベース基板搬送機構５の一対のＹガイドレール５Ｂ、５Ｂの延長上に配置されている。従って、ベース基板搬送機構５を介してベース基板１Ｂを搬送すると、ベース基板１Ｂは自動的に一対の保持具７に案内され、図示しない突起を介してＹ方向の所定位置で止まって保持される。また、保持機構５には後述の押圧機構１０及び加熱機構１１が設けられている。
【００２２】
上記押圧機構１０は、ヘッドプレート６Ａ上に配設された扁平なキャップ状に形成された支持体１０Ａと、この支持体１０Ａ内の下方に配設された押圧体１０Ｂと、この押圧体１０Ｂを下方へ付勢する複数のスプリング１０Ｃとを備えている。ベース基板搬送機構５を介してＹ方向の所定位置（保持機構７の中心）で保持されたベース基板１Ｂに対して載置機構３のＺ昇降機構によってアライメント基板２上のタイル１Ａを一括してベース基板１Ｂへ押圧する。従って、保持機構７でベース基板１Ｂを保持すると、保持機構７と押圧体１０Ｂとでベース基板１Ｂ及びタイル１Ａを一括して弾力的に保持する。また、後述のようにベース基板１Ｂにタイル１Ａを組み付ける時には、アライメント基板２が押圧機構１０の付勢力に抗して保持具７、７内に進入する。
【００２３】
上記加熱機構１１は二箇所に配設されたヒータ１１Ａ、１１Ｂを有し、タイル１Ａとベース基板１Ｂを電気的に接続する場合にタイル１Ａ側及びベース基板１Ｂ側の双方から加熱する。一方のヒータ１１Ａは載置機構３の載置台３Ｃに内蔵され、他方のヒータ１１Ｂは押圧機構１０の押圧体１０Ｂに内蔵されている。即ち、載置機構３の載置台３Ｃが保持機構７の真下からＺ方向に上昇すると、載置台３Ｃ上のアライメント基板２に配列されたタイル１Ａを押圧機構１０のスプリング１０Ｃに抗してベース基板１Ｂに押し付ける。この状態で加熱機構１１が作動すると、ベース基板１Ｂの接続パッドＰ１に塗布した半田あるいはろう材Ｈを介してタイル１Ａの対応する接続パッドＰに接合され、両者１Ａ、１Ｂが電気的に接続される（図７の（ｃ）参照）。タイル１Ａとベース基板１Ｂは熱膨張率がほぼ等しいか近似しているため、対応する接続パッド同士が位置ズレする虞がなく、コンタクタ１として高精度に組み立てることができる。
【００２４】
また、本実施形態では、位置合わせ機構９を用いて上記タイル１Ａとベース基板１Ｂを高精度に接続するようにしてある。この位置合わせ機構９は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、下ＣＣＤカメラ９Ａと、上ＣＣＤカメラ９Ｂとを備えている。下ＣＣＤカメラ９Ａは例えば載置機構３の載置台３Ｃに固定され、タイル搬送機構４を介して搬送されて来るタイル１ＡのプローブＮの先端ピラミッドを下方から撮像し、その時の載置台３Ｃの位置座標に基づいてピラミッドの位置座標を図示しない制御装置を介して算出する。上ＣＣＤカメラ９Ｂは例えばアライメントブリッジ９Ｃの中央に固定されている。アライメントブリッジ９Ｃは載置機構３のＸガイドレール３Ｄ、３Ｄに沿ってこれらの上方でベース基板搬送機構５のＹガイドレール５Ｂの下方に配設された一対のガイドレール９Ｄ、９Ｄに従って移動する。上ＣＣＤカメラ９Ｂはアライメントブリッジ９Ｃを介して載置機構３の載置台３Ｃの上方の基準位置まで移動し、載置台３Ｃ上のアライメント基板２の溝２Ａを上方から撮像し、この時の載置台３Ｃの位置座標に基づいて溝２Ａの座標を算出する。上下のＣＣＤカメラ９Ａ、９Ｂは載置台３Ｃ上のタイル１Ａを保持機構７によって保持されたベース基板１Ｂに接続する場合にも用いられる。即ち、下ＣＣＤカメラ９Ａでベース基板１Ｂの接続パッドＰ１を撮像してその位置座標を算出し、上ＣＣＤカメラ９Ｂで載置台３Ｃ上のタイル１Ａの接続パッドＰを撮像してその位置座標を算出する。
【００２５】
また、上記ハウジング６内にはアライメント基板２を搬送する搬送機構１３が第３の搬送機構として配設されている。この搬送機構１３は、アライメント基板２を先端部に載せて搬送するアーム１３Ａと、このアーム１３Ａの基端部に連結された旋回駆動機構１３Ｂと、図示しない昇降駆動機構とを備え、外部から受け取ったアライメント基板２を載置台３Ｃ上へ搬送し、載置する。尚、図示してないが、搬送機構１３の近傍にアライメント機構がアライメント基板２を予め所定の向きに位置合わせするようにしてある。
【００２６】
次に、上記組立装置を用いた本発明のコンタクタの組立方法について説明する。組立装置の置き台８にタイル１Ａを載置すると共に搬送機構１３のアーム１３Ａにアライメント基板２を載置する。次いで、制御装置の制御下で組立装置が駆動する。
【００２７】
即ち、搬送機構１３が駆動して所定の向きに位置合わせされたアライメント基板２を搬送し、載置機構３の載置台３Ｃ上に載置する。載置台３ＣはＸ、Ｙ方向へ移動して基準位置で停止すると共に、位置合わせ機構９のアライメントブリッジ９Ｃがガイドレール９Ｄ、９Ｄに従って基準位置まで移動して停止する。そして、載置台３Ｃが移動する間に上ＣＣＤカメラ９Ｂで載置台３Ｃ上のアライメント基板２の基準となる溝２Ａを複数箇所で撮像した後、載置台３Ｃの基準位置からの移動量に基づいて各溝２Ａの位置座標を算出し、記憶して基準位置へ戻る。次いで、タイル搬送機構４が駆動し、載置台３Ｃに付帯する下カメラ９Ａでタイル１Ａの基準となるプローブＮを撮像し、各プローブＮの先端（ピラミッド）と対応するアライメント基板２の溝２Ａとの位置合わせを行う。引き続き、タイル搬送機構４が駆動してタイル１Ａを所定の位置へ搬送した後、吸着パッド４Ｄが下降し、位置決めされた場所へタイル１Ａを載置し、吸着パッド４Ｄを解放する。更に、タイル搬送機構４が駆動し、次のタイル１Ａを置き台８からアライメント基板２の次の溝２Ａへタイル１Ａを載置し、所定の数だけタイル１Ａをアライメント基板２上に配列する。
【００２８】
タイル１Ａをアライメント基板２上に配列している間にベース基板搬送機構５が駆動してベース基板１Ｂを保持機構７まで搬送し、保持機構７へベース基板１Ｂを引き渡し、保持機構７でベース基板１Ｂを保持する。更に、載置機構３の載置台３ＣがＸ方向へ移動し、保持機構７の下方へ到達する。そして、下カメラ９Ａで保持機構７で保持されたベース基板１Ｂの接続パッドＰ１を撮像する。また、アライメントブリッジ９Ｃが載置台３Ｃ上のタイル１Ａの接続パッドＰを撮像する。これら両画像に基づいてタイル１Ａの接続パッドＰとベース基板１Ｂの接続パッドＰ１の位置合わせを行う。次いで、載置台３Ｃが上昇しタイル１Ａとベース基板１Ｂを接触させる。この時点でタイル１Ａの接続パッドＰと対応するベース基板１Ｂの接続パッドＰ１の位置が高精度で一致しているため、これら両者は確実に接触する。載置台３Ｃが押圧機構１０のスプリング力に抗して上昇し停止すると、接続パッドＰ、Ｐ１は互いに弾接する。この時点で加熱機構１１を介してタイル１Ａ、ベース基板１Ｂが加熱されているため、接続パッドＰ、Ｐ１は接合されタイル１Ａとベース基板１Ｂはそれぞれの接続パッドＰ、Ｐ１を介して電気的に接続されてコンタクタ１として一体化する。コンタクタ１として一体化した後、載置台３Ｃがアライメント基板２を載せた状態で下降し、元の場所へ戻る。これと並行してベース基板搬送機構５が駆動して保持機構７からコンタクタ１を受け取り、元の場所へ戻る。これらの一連の動作によってタイル１Ａとベース基板１Ｂのコンタクタ１への組立を終了する。引き続き、次のコンタクタ１の組立を行う。
【００２９】
以上説明したように本実施形態によれば、本実施形態の組立装置を用いることによりタイル１Ａとベース基板１Ｂをコンタクタ１として高精度に組み立てることができる。また、本実施形態では、タイル１Ａとして良品のみを使用することができるため、コンタクタ１中に不良タイル１Ａを含まないため、コンタクタ１としての不良品の発生率が格段に低減し、コンタクタ１の生産効率を高め、コンタクタ１の製造コストの低減、ひいては検査コストの低減に寄与することができる。また、タイル１Ａ自体のサイズを小型化することができ、タイル１Ａの製造コストも低減することができる。更に、基本となるタイル１Ａの配列により複数種のコンタクタ１を組み立てることができるため、従来コンタクタ１毎に必要であったマスク等の部品が不要になり、更なるコストダウンを図ることができる。
【００３０】
尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではなく、必要に応じて各搬送機構のレイアウトを適宜変更することができる。更に、上述と同様の手法によりベース基板とインターフェース部についても一体化することができる。また、本発明は、コンタクタに限らず、ベース基板上に微小部品を精度良く組み立てる用途、例えばＭＣＭ（マルチチップモジュール）等を組み立てる場合等に同様の組立装置を広く利用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜請求項７に記載の発明によれば、多マルチ化に対応したコンタクタを高精度に組み立てることができ、しかもコンタクタを効率良く低コストで生産することができるコンタクタの組立装置及び組立方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の組立装置の一実施形態を示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図２】図１に示すタイル搬送機構を拡大して示す図で、タイルを搬送している状態を示す断面図である。
【図３】図１に示すタイルを拡大して示す図で、（ａ）はその接続パッド側を示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図４】図１に示すアライメント基板を拡大して示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図５】図１に示すベース基板搬送機構を示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその横方向の断面図である。
【図６】図１に示す保持機構を拡大して示す断面図である。
【図７】図１に示す保持機構においてタイルとベース基板を接続する状態の要部を示す図で、（ａ）はその全体の断面図、（ｂ）は（ａ）の○で囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１ コンタクタ
１Ａ タイル（単位コンタクタ）
１Ｂ ベース基板
２ アライメント基板（コンタクタ配列基板）
２Ａ 溝
２Ｂ 突起
３ 載置機構
４ タイル搬送機構（第１の搬送機構）
５ ベース基板搬送機構（第２の搬送機構）
７ 保持機構
９ 位置合わせ機構
１０ 押圧機構
１１ 加熱機構
Claims (7)
- 被検査体の電気的特性検査を行う際に用いられるコンタクタを単位コンタクタとベース基板から組み立てる装置であって、コンタクタ配列基板を載置して移動する載置機構と、この載置機構上のコンタクタ配列基板の所定位置へ上記単位コンタクタを搬送し引き渡す第１の搬送機構と、この第１の搬送機構とは別の場所に移動可能に配置され且つ上記ベース基板を搬送する第２の搬送機構と、この第２の搬送機構との間で上記ベース基板を授受する際に上記ベース基板を保持する保持機構と、上記単位コンタクタ、上記コンタクタ配列基板及び上記ベース基板間の位置合わせを行う位置合わせ機構と、この位置合わせ機構を介して位置合わせされた上記単位コンタクタと上記ベース基板を加熱してこれら両者を電気的に接続してコンタクタを形成する加熱機構とを備えたことを特徴とするコンタクタの組立装置。
- 上記単位コンタクタと上記ベース基板を弾力的に接触させる押圧機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載のコンタクタの組立装置。
- 上記載置機構及び上記押圧機構に上記加熱機構を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンタクタの組立装置。
- 上記コンタクタ配列基板を搬送する第３の搬送機構を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のコンタクタの組立装置。
- 上記コンタクタ配列基板は、上記単位コンタクタのプローブを位置決めする溝を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のコンタクタの組立装置。
- 被検査体の電気的特性検査を行う際に用いられるコンタクタを単位コンタクタとベース基板から組み立てる方法であって、位置合わせ機構を介して載置機構に載置されたコンタクタ配列基板と第１の搬送機構を介して搬送する単位コンタクタの位置合わせを行う工程と、位置合わせされた上記単位コンタクタを上記コンタクタ配列基板の所定位置へ配置する工程と、第２の搬送機構を介してベース基板を保持機構まで搬送する工程と、上記保持機構を介して上記ベース基板を保持する工程と、上記位置合わせ機構を介して上記単位コンタクタと上記ベース基板の位置合わせを行う工程と、上記載置機構を移動させて上記単位コンタクタと上記ベース基板とを接触させる工程と、上記単位コンタクタと上記ベース基板を加熱機構を介して電気的に接続してコンタクタを形成する工程とを備えたことを特徴とするコンタクタの組立方法。
- 上記単位コンタクタと上記ベース基板とを接触させる工程では上記押圧機構を介して上記単位コンタクタと上記ベース基板を弾接させることを特徴とする請求項５に記載のコンタクタの組立装置。
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