プロ−ブ装置およびその方法

【目的】第１撮像手段によりプロ−ブカ−ドのプロ−ブ位置を座標として求め、退避可能なタ−ゲットにより第１撮像手段と第２撮像手段とを位置合わせして、第２撮像手段で基板の電極の位置を座標として求め、プロ−ブの位置に対する電極の位置を求めて、プロ−ブと電極との位置合わせを可能にしたプロ−ブ装置及びプロ−ブ方法を提供する。
【構成】プロ−ブカ−ド１のプロ−ブ２の位置を第１撮像手段３の撮像情報から座標として求め、この第１撮像手段３の位置と第２撮像手段４の位置とを合致させ、第２撮像手段４でウエハ５の電極５ａ位置を求め、プロ−ブ２の位置に対応するウエハ５の電極５ａの位置を算出し、プロ−ブ２と電極５ａとの位置合わせをして、ウエハ５の検査を行う。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用の分野】本発明は、基板、特に半導体ウエハまたはＬＣＤ基板の電極にプロ−ブを電気的に接続して電気的特性を検査するプロ−ブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ウエハ対向面にプロ−ブカ−ドを配置し、ウエハ側からプロ−ブの先端を撮像する第１撮像手段と、プロ−ブ側からウエハ面を撮像する第２撮像手段とを備えてウエハとプロ−ブの位置合わせをする技術は、特開平１−９４６３１および特開平１−１１９０３６等公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】従来のプロ−ブ装置においては、プロ−ブカ−ドの取付位置精度やウエハの位置合わせに対するＸＹＺステ−ジの位置精度は、絶対精度を要求する発想であった。例えば、ウエハを撮像する位置と、実際に基板を検査する位置はかなり離れており、その位置関係は、ＸＹＺステ−ジが保証するしかない。しかしながら、ウエハの電極の位置にプロ−ブを位置合わせする時、ＸＹステ−ジをガイドするレ−ルの真直度、平坦度、直交度等を精度良く形成しても、温度が変化すれば熱変形が発生し誤差が生じてしまう。更に、上記ＸＹＺステ−ジを駆動させる為のボ−ルネジの熱伸縮により、温度が例えば、１０℃変化した時、１００ミリ当たり２０乃至３０ミクロンの誤差を生じてしまう。また、ヘッドプレ−トに装着されたプロ−ブカ−ドと、ウエハを撮像する撮像部との位置関係に於いても、温度変化によるミクロン単位のズレを保証させることが困難であった。また、他の原因、例えば、基板の品種に応じてプロ−ブカ−ドを差し替えることが通例になっているが、この時ヘッドプレ−トの中空部内径とプロ−ブカ−ド外径との間隙により、プロ−ブカ−ドを差し替えるたびに位置がずれる。これらのズレはプロ−ブとウエハの電極との位置合わせを困難にしている。
【０００４】本発明の目的は、先ず第１撮像手段によりプロ−ブカ−ドのプロ−ブの位置を座標として求め、次にタ−ゲットにより第１撮像手段と第２撮像手段の位置関係を求め、続いて第２撮像手段により基板に形成された電極の位置を座標として求めることにより、上記プロ−ブと基板の電極との位置合わせを相対的に行い、高精度な位置合わせを可能にしたプロ−ブ装置及びプロ−ブ方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のプロ−ブ装置は、プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段および上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブおよび上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ装置において、上記基板とプロ−ブの間にタ−ゲットを設けて上記第１と第２撮像手段との位置合わせを行った後、上記タ−ゲットを上記位置から退避する構成にした。
【０００６】また、本プロ−ブ装置は、水平方向及び上下方向に移動可能なステ−ジ上に周回転可能な載置台を設け、この載置台に載置された基板の対向面にプロ−ブカ−ドを配設し、プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段と、上記基板とプロ−ブの間に退避可能に設けたタ−ゲットにより、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ装置において、上記ステ−ジの周回転しない部分に上記第１撮像手段及び退避可能なタ−ゲットを設けた。
【０００７】また、本プロ−ブ装置は、プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板との位置合わせを行うプロ−ブ装置において、上記第１撮像手段はプロ−ブカ−ドに対して水平及び上下方向に移動する移動機構側に設け、上記第２撮像手段はプロ−プロ−ブカ−ドに対してＸ，Ｙ何れか一軸方向に移動する移動機構に設けた。
【０００８】また、本プロ−ブ装置は、プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ装置において、上記基板の一直線上に並んでいない少なくとも３箇所のチップを選出し、これらのチップの電極位置座標と、上記プロ−ブの位置座標を比較・計算することにより、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせをする。
【０００９】また、本プロ−ブ装置は、プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ装置において、上記第１、第２撮像手段の何れか一方の手段をタ−ゲットに対し、相対的に移動させ、焦点合わせをする。
【００１０】また、本プロ−ブ装置は、プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ装置において、上記基板が載置された載置台と上記第１撮像手段とタ−ゲットとの相互の位置が固定の状態で移動し、上記第２撮像手段の合焦面の上記タ−ゲットを位置合わせをする。
【００１１】また、本発明におけるプロ−ブ方法は、プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うのプロ−ブ方法において、上記タ−ゲットを退避させた後、上記第１撮像手段の合焦面がプロ−ブに到達するように上記第１撮像手段を移動させ、プロ−ブの座標を求める工程と、退避位置から上記プロ−ブの下に上記第２撮像手段を移動させる工程と、上記プロ−ブの下に待機した第２撮像手段の合焦面に上記タ−ゲットを到達させて上記第１撮像手段と上記第２撮像手段との位置を合わせる工程と、上記第２撮像手段の合焦面に基板の電極が到達するよう基板を移動させ、基板の座標を求める工程と、上記プロ−ブの下に待機している第２撮像手段を退避位置に戻す工程と、上記基板の電極に上記プロ−ブを接続させて基板の検査を行う工程とからなる。
【００１２】また、本プロ−ブ方法は、プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ方法において、上記タ−ゲットを退避させた後、上記第１撮像手段の合焦面がプロ−ブに到達するように上記第１撮像手段を移動させ、プロ−ブの座標を求める工程と、退避位置から上記プロ−ブの下に上記第２撮像手段を移動させる工程と、上記第２撮像手段の合焦面に基板の電極が到達するよう基板を移動させ、基板の座標を求める工程と、上記プロ−ブの下に待機した第２撮像手段の合焦面に上記タ−ゲットを到達させて上記第１撮像手段と上記第２撮像手段の位置を合わせる工程と、上記プロ−ブの下に待機している第２撮像手段を退避位置に戻す工程と、上記基板の電極に上記プロ−ブを接続させて基板の検査を行う工程とからなる。
【００１３】また、本プロ−ブ方法は、プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ方法において、退避位置から上記プロ−ブの下に上記第２撮像手段を移動させる工程と、上記プロ−ブの下に待機した第２撮像手段の合焦面に上記タ−ゲットを到達させて上記第１撮像手段と上記第２撮像手段の位置を合わせる工程と、上記第２撮像手段の合焦面に基板の電極が到達するよう基板を移動させ、基板の座標を求める工程と、上記プロ−ブの下に待機している第２撮像手段を退避位置に戻す工程と、上記タ−ゲットを退避させた後、上記第１撮像手段の合焦面がプロ−ブに到達するように上記第１撮像手段を移動させ、プロ−ブの座標を求める工程と、上記基板の電極に上記プロ−ブを接続させて基板の検査を行う工程とからなる。
【００１４】また、本プロ−ブ方法は、プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うのプロ−ブ方法において、退避位置から上記プロ−ブの下に上記第２撮像手段を移動させる工程と、上記第２撮像手段の合焦面に基板の電極が到達するよう基板を移動させ、基板の座標を求める工程と、上記プロ−ブの下に待機した第２撮像手段の合焦面に上記タ−ゲットを到達させて上記第１撮像手段と上記第２撮像手段の位置を合わせる工程と、上記プロ−ブの下に待機している第２撮像手段を退避位置に戻す工程と、上記タ−ゲットを退避させた後、上記第１撮像手段の合焦面がプロ−ブに到達するように上記第１撮像手段を移動させ、プロ−ブの座標を求める工程と、上記基板の電極に上記プロ−ブを接続させて基板の検査を行う工程とからなるプロ−ブ方法。
【００１５】
【作用】本発明によれば、基板面より高い位置に設定された、第１撮像手段の合焦面に、極めて再現性良く設定可能なタ−ゲットにより第２撮像手段の合焦面を位置合わせするので、第１撮像手段専用の駆動機構が不要となり、ＸＹＺステ−ジの絶対精度や熱変形等に影響を受けること無く第１撮像手段と第２撮像手段の位置関係を正確に合わせることが可能になる。また、本発明によれば、上記プロ−ブカ−ドのプロ−ブ位置を求め、この位置に対する基板の電極の位置を相対的に求める為、プロ−ブカ−ドの取付位置が微細に異なっても、また熱伸縮によりプロ−ブ位置と基板電極の相対位置がずれても、高精度な位置合わせができる。また、本発明によれば、上記第２撮像手段がＸ，Ｙ何れか一軸方向に移動し、プロ−ブの下に待機する構成が可能になったので、ＸＹ移動機構（ステ−ジ）を大幅に縮少できる。即ち装置を小型化できる。更に、本発明によれば、上記基板の一直線上に並んでいない、少なくとも３箇所のチップを選出し、これらのチップの電極位置座標と、上記プロ−ブの位置座標を比較計算することにより、プロ−ブと基板の位置合わせをする構成にしたので、基板の特定パタ−ンの位置を求め、この位置に対して載置台の累積誤差の補正、直交誤差、真直度の補正をすることができる。従って、高精度な位置合わせが可能になる。
【００１６】
【実施例１】本発明のプロ−ブ装置の一実施例を図を用いて説明する。上記プロ−ブ装置の原理は、第１図に示すように、プロ−ブカ−ド１のプロ−ブ２の位置（Ｘ0、Ｙ0、Ｚ0）を第１撮像手段３で求め、第１撮像手段３の位置と第２撮像手段４の位置とを合致させた後、第２撮像手段４がウエハ５の電極の位置を求め、プロ−ブ２の位置（Ｘ0、Ｙ0、Ｚ0）に対する電極の位置（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）を算出し、プロ−ブ２と電極５ａとの位置を合わせる構成である。ここで、プロ−ブ２は基板の電極に接続する機能を有する物であれば、どの様な形状の物であっても良い。例えば、プリント配線された積層板の面と傾斜した金属線形状のプロ−ブや、基板面に対して垂直に立設し、且つプロ−ブ針の座屈を用いた直径７０ミクロンの線材プロ−ブや、フレキシブルなフイルムに形成された金バンプ電極のプロ−ブ等がある。また、基板は、半導体のウエハ５およびＬＣＤ基板等が含まれる。
【００１７】上記プロ−ブ装置６は、第２図に示すように、大別するとウエハ５を測定部７まで搬送するロ−ダ部８と、搬送されたウエハ５を測定して良否を検査する測定部７とから構成されている。
【００１８】前者ロ−ダ部８は測定部７の側面、例えば右側面に密着して連設されている。このロ−ダ部８の操作面に沿った同面に多段ウエハカセット９が積み重なる方向に内設され、操作面から、また上方からもウエハカセット９を取り出せる構造になっている。
【００１９】後者の測定部７は、プロ−ブ装置６本体のヘッドプレ−ト１２に装着したインサ−トリング１１とプロ−ブカ−ド１からなる固定部１３と、載置台１４をＸＹＺ軸及び軸駆動する駆動部および待機位置からプロ−ブカ−ド１の下へ第２撮像部４を移動させる移動部１５とから構成されている。上記ヘッドプレ−ト１２はサブヘッドプレ−ト１２ａの中央部に設けられ、サブヘッドプレ−ト１２ａは、プロ−ブ装置６のベ−ス、例えば縦横８００ミリ角×厚さ８０ミリの金属のベ−ス１６の四隅に支柱１６ａを立設させて、この支柱１６ａの上に、例えば、縦横８００ミリ角×厚さ４０ミリの金属の板を固定して設けられている。このヘッドプレ−ト１２の中空部にインサ−トリング１１が設けられ、更にその中空部にプロ−ブカ−ド１が装着されている。ここで、このプロ−ブカ−ド１は植設されたプロ−ブ２をウエハ５と対向するように配置されている。
【００２０】上記移動部１５は、第３図に示すように、第１撮像手段３をプロ−ブ２の位置まで搬送させる第１移動機構２１と、第２撮像手段４をプロ−ブカ−ド１の下方へ搬送させる第２移動機構２２とから構成されている。前者の第１移動機構２１はプロ−ブカ−ド１に植設されたプロ−ブ２の下方へ第１撮像手段３を移動させる。そして、ウエハ５をプロ−ブ２の位置まで移動し、その時のステ−ジの（Ｘ、Ｙ、Ｚ）座標を（Ｘ0、Ｙ0、Ｚ0）座標として求める。後者の第２移動機構２２は上記第２撮像手段４をＸＹ方向の何れか一方向に移動させ、プロ−ブカ−ド１の下に到達させる。次に、上記タ−ゲット２５を第１撮像手段３の合焦面２７位置へ突出させ、第１撮像手段３と第２撮像手段４との位置合わせした後、上記第１移動機構により、上記第２撮像手段４の下にウエハ面が来るようにする。そこで、上記第２撮像手段４により、プロ−ブ２に対応する電極の位置を測定し、その時のステ−ジの（ＸＹＺ）座標を（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）として求める。
【００２１】前述した第１移動機構２１を更に詳しく述べる。上記第１移動機構２１はウエハ５を載置する周回転可能な載置台１４と、この載置台１４の周回転されない部分に固定した平板２４と、載置台１４を昇降させるＺアップ機構１９と、このＺアップ機構１９をＸＹ方向に移動させるＸＹステ−ジ１８と、このＸＹステ−ジ１８を移動させる駆動部（図示せず）とで構成されている。上記平板２４には、第１撮像手段３と退避自在なタ−ゲット２５とが一体で設けられている。上記第１撮像手段３は載置台軸中心から数十ミリ、例えば１３０ミリＹ軸方向に離れた位置に設けられている。ここで、ＸＹステ−ジ１８とＺアップ機構１９と合体したアッセンブリをＸＹＺ機構２０と呼ぶ。
【００２２】上記タ−ゲット２５は、第４図の（ａ）に示すように、第１撮像手段による画像認識可能な物体、例えば、透明なガラス板２５ａに、円形の金属膜、例えば、直径１４０ミクロンの金属膜２６が蒸着されて構成されている。第４図の（ｂ）に示すように、上記金属膜２６を第１撮像手段３の合焦面２７に合致するように位置調整する工程がある。次に、第４図の（ｃ）に示すように、上記タ−ゲット２５を上記第１撮像手段３の上から退避させた後，基準のプロ−ブ２が上記第１撮像手段３の合焦面２７に到達するようにＸＹＺ機構２０により第１撮像手段３を移動し、プロ−ブカ−ドの下の上記プロ−ブ２を認識する工程がある。
【００２３】次に、第４図の（ｄ）に示すように、タ−ゲット２５を再現性良く、例えば１乃至２ミクロンの再現性で第１撮像手段３の上に突出させ、第２撮像手段４の合焦面２７にタ−ゲット２５の金属膜２６が合致するように載置台１４のＸＹＺ機構２０によりタ−ゲット２５を移動する。次に、第４図の（ｅ）で示すように、上記タ−ゲット２５を第１撮像手段３の上から退避させ、上記第２撮像手段４の合焦面が所定のウエハ５の電極面へ到達するようにＸＹＺ機構２０により載置台１４を移動する。
【００２４】次に、動作について説明する。主要な動作としては、（１）基準とするプロ−ブ２の位置座標を求める動作と、（２）第１撮像手段３と第２撮像手段４を位置合わせする動作と、（３）ウエハ５の電極の位置座標を求める動作とがある。上記（１）の動作を詳細に説明すると、第５図に示すように、予め第１撮像手段３の上にタ−ゲット２５を突出させ、上記第１撮像手段３の合焦面２７に合致するようにタ−ゲット２５の位置調整をしておくことは既に述べた。この状態に続いて、上記タ−ゲット２５を上記第１撮像手段３をから退避させ、この第１撮像手段３をＸＹＺステ−ジ２０により、予め大体判明しているプロ−ブ２の下方へ到達させる。更に、合焦面２７がプロ−ブ２を捉えるようにサ−チし、この位置を画像認識する。そして、画像認識したプロ−ブ２の位置を画面中央へ合わせる。その結果、画面中央にプロ−ブ２を捉えた時のＸＹＺステ−ジ２０の座標を原点（Ｘ0、Ｙ0、Ｚ0）とする。
【００２５】次に、上記（２）の動作を説明する。第６図に示すように、プロ−ブカ−ド１の下方に移動し待機した第２撮像手段４の下に第１撮像手段３を到達させ、第１撮像手段３の上方にタ−ゲット２５を再現性良く突出させる。ここで、画像認識により突出したタ−ゲット２５の金属膜２６に第２撮像手段４の合焦面２７を合致させることにより、第１撮像手段３と第２撮像手段４の位置合わせが終了となる。この位置合わせ後、上記第１撮像手段３の上のタ−ゲット２５を上記第１撮像手段３から退避させる。
【００２６】次に、上記（３）の動作を説明する。第７図（ａ）に示すように、上記第２撮像手段４の下に載置台上のウエハ５が到達するようにＸＹＺ機構２０を駆動し、次に第７図（ｂ）に示すように第２撮像手段４の合焦面２７にウエハ５のプロ−ブ２に対応する電極が来るように画像認識により位置合わせする。この認識したプロ−ブ２に対応する電極の位置を座標（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）とする。これで第７図（ｃ）の（Ｘ0、Ｙ0、Ｚ0）に対するウエハの電極位置の座標（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）が求まったことになる。
【００２７】本実施例による効果。ウエハ面より高い位置に設定された、第１撮像手段の合焦面に、極めて再現性良く設定可能なタ−ゲットにより、第２撮像手段の合焦面を位置合わせするので、第１撮像手段専用の駆動機構が不要となり、ＸＹＺステ−ジの絶対精度や熱変形等に影響を受けることなく第１撮像手段と第２撮像手段の位置関係を正確に合わせることが可能になる。また、上記プロ−ブカ−ドのプロ−ブ位置を求め、この位置に対応するウエハの電極の位置を相対的に求める為、プロ−ブカ−ドの取付位置が多少ずれても、また熱伸縮によりプロ−ブ位置とウエハ電極の相対位置がずれても、高精度な位置合わせができる。また、上記第２撮像手段がＸ，Ｙ何れか一軸方向に移動し、第１撮像手段側に設けた移動可能なタ−ゲット（移動タ−ゲットとも言う）で位置合わせし、ウエハの電極を撮像する構成にしたので、ＸＹ移動機構を大幅に縮少できる。即ち装置を小型化できる。
【００２８】
【実施例２】本発明のプロ−ブ装置の複数チップを用いた位置合わせの実施例を図を用いて説明する。第８図に示すように、ウエハ５の複数のチップ、例えば５点チップ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）があり、Ｘ軸方向で考えれば、３点チップ（ａ，ｂ，ｃ）がある。その構成はｂチップがウエハ５の中心付近に位置しており、ａ，ｃチップは上記ｂチップより等間隔、例えば１／２Ｌの位置にある。本発明の位置合わせは、上記のチップ配置で説明する。プロ−ブカ−ドの下方に待機した第２撮像手段の下方にウエハの中心が位置している。この中心付近に上記ｂチップがある。次に、第９図において、上記ａチップとｃチップのＸ座標を実測し、その中間のチップのＸ座標は比例配分で補間した場合、例えばｂチップにおいては、Ｘ方向に最大の位置ずれ△ｘ１が発生する。ところが上記ａチップとｃチップの間にｂチップを設け、ａチップとｂチップのＸ座標を実測し、その間のチップのＸ座標は比例配分で補間すると、例えば７番目のチップにおいて、最大のズレ△ｘ2が発生するが、実用的に△ｘ2＜△ｘ1となることが判っており、位置合わせ精度が向上する。また、△ｘ1についても、ａチップとｃチップ間のウエハ上のチップの位置精度と移動機構の精度の直線性に依存する誤差などで、従来のプロ−ブ装置の誤差に比べると極めて小さい。上記説明はＸ軸方向に付いて述べたが、Ｙ軸方向、例えば（ｄ、ｂ，ｅ）で考えた場合でも、上記と同様である。また、同様に、ａｂｅチップのように、直交するＸＹ軸方向の成分をもつウエハ上の３点を用いて、ＸＹステ−ジの直交を補正することが可能である。上記認識の手順の一例を第８図及び第９図を用いて、簡単に述べると、ウエハの中央のｂチップのプロ−ブ２に対応する電極の位置を、第２撮像手段の倍率をマクロおよびミクロに切り替えて画像認識する。更に、ウエハを１／４の面積毎に位置合わせを行うと微細な位置合わせが可能となる。例えば、ａチップ、ｂチップ、ｅチップで囲われた１／４の面積で上記方法で送り誤差を補正することにより高精度の位置合わせが可能となる。しかも、ウエハの検査面積を更に細かく、例えばｆチップ、ｂチップ、ｉチップで囲われる一辺１／４Ｌの四角形の部分に対して上述した方法で位置合わせを行えば、更に高精度の位置合わせが可能となる。
【００２９】本実施例による効果。上記ウエハのＸ、Ｙ軸の少なくとも３箇所のチップを選出し、これらのチップの電極位置座標とプロ−ブの位置座標を比較計算することによりプロ−ブとウエハの位置合わせをする構成にしたので、ウエハの特定パタ−ンの位置を求め、この位置に対して載置台の累積誤差の補正、直交誤差、真直度等の補正をすることができる。従って、高精度な位置合わせが可能になる。
【００３０】
【実施例３】本発明のプロ−ブ方法の実施例を第１０図を用いて説明する。予めタ−ゲットを第１撮像手段の上に配置し、このタ−ゲットが第１撮像手段合焦面に位置するように調整し、タ−ゲットが第１撮像手段の上方から退避された状態にしてある。引き続いて、ＸＹステ−ジおよびＺアップ機構で第１撮像手段をＸＹＺ移動させ、合焦面でプロ−ブ位置を画像認識し、画像認識した基準プロ−ブの位置を基準座標（Ｘ0、Ｙ0、Ｚ0）とする（ステップａ）。固定部、例えばヘッドプレ−トに設けた第２移動機構の駆動で第２撮像手段をプロ−ブカ−ドの下方に待機させる（ステップｂ）。この待機した第２撮像手段下方に第１撮像手段を移動させる。そして、タ−ゲットを第１撮像手段の上方に突出させ、このタ−ゲットの位置に第２撮像手段の合焦面を合致させることにより、第１撮像手段と第２撮像手段との位置合わせを行った後、このタ−ゲットを再度退避させる（ステップｃ）。その後、第２撮像手段の下方にウエハを配置させ、ウエハの電極の座標（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）を求める（ステップｄ）。上記プロ−ブカ−ドの下方の第２撮像手段を退避位置に戻す（ステップｅ）。プロ−ブをウエハの電極に電気的に接続させてウエハを検査する（ステップｆ）。
【００３１】
【実施例４】本発明のプロ−ブ方法の他の実施例を第１１図を用いて説明する。予めタ−ゲットを第１撮像手段の上に配置し、このタ−ゲットが第１撮像手段の合焦面に位置するように調整し、タ−ゲットが第１撮像手段の上方から退避された状態にしてある。引き続いて、ＸＹステ−ジおよびＺアップ機構で第１撮像手段をＸＹＺ移動させ、合焦面でプロ−ブ位置を画像認識し、画像認識した基準プロ−ブの位置を基準座標（Ｘ0、Ｙ0、Ｚ0）とする（ステップａ）。上記ヘッドプレ−トに設けた第２移動機構の駆動で第２撮像手段をプロ−ブカ−ドの下方に待機させる（ステップｂ）。その後、第２撮像手段の下方にウエハを配置させ、ウエハの電極の座標（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）を求める（ステップｄ）。この待機した第２撮像手段下方に第１撮像手段を移動させる。そして、タ−ゲットを第１撮像手段の上方に突出させ、このタ−ゲットの位置に第２撮像手段の合焦面を合致させることにより、第１撮像手段と第２撮像手段との位置合わせを行った後、このタ−ゲットを再度退避させる（ステップｃ）。上記プロ−ブカ−ドの下方の第２撮像手段を退避位置に戻す（ステップｅ）。プロ−ブをウエハの電極に電気的に接続させてウエハを検査する（ステップｆ）。
【００３２】
【実施例５】本発明のプロ−ブ方法の他の実施例を第１２図を用いて説明する。予めタ−ゲットを第１撮像手段の上に配置し、このタ−ゲットが第１撮像手段の合焦面に位置するように調整し、タ−ゲットが第１撮像手段の上方から退避された状態にしてある。引き続いて、上記ヘッドプレ−トに設けた第２移動機構の駆動で第２撮像手段をプロ−ブカ−ドの下方に待機させる（ステップｂ）。この待機した第２撮像手段下方に第１撮像手段を移動させる。そして、タ−ゲットを第１撮像手段の上方に突出させ、このタ−ゲットの位置に第２撮像手段の合焦面を合致させることにより、第１撮像手段と第２撮像手段との位置合わせを行った後、このタ−ゲットを再度退避させる（ステップｃ）。その後、第２撮像手段の下方にウエハを配置させ、ウエハの電極の座標（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）を求める（ステップｄ）。上記プロ−ブカ−ドの下方の第２撮像手段を退避位置に戻す（ステップｅ）。ＸＹステ−ジおよびＺアップ機構で第１撮像手段をＸＹＺ移動させ、合焦面でプロ−ブ位置を画像認識し、画像認識した基準プロ−ブの位置を基準座標（Ｘ0、Ｙ0、Ｚ0）とする（ステップａ）。プロ−ブとウエハの電極とを電気的に接続してウエハを検査する（ステップｆ）。
【００３３】
【実施例６】本発明のプロ−ブ方法の他の実施例を第１３図を用いて説明する。予めタ−ゲットを第１撮像手段の上に配置し、このタ−ゲットが第１撮像手段の合焦面に位置するように調整し、タ−ゲットが第１撮像手段の上方から退避された状態にしてある。引き続いて、上記ヘッドプレ−トに設けた第２移動機構の駆動で第２撮像手段をプロ−ブカ−ドの下方に待機させる（ステップｂ）。その後、第２撮像手段の下方にウエハを配置させ、ウエハの電極の座標（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）を求める（ステップｄ）。この待機した第２撮像手段下方に第１撮像手段を移動させる。そして、タ−ゲットを第１撮像手段の上方に突出させ、このタ−ゲットの位置に第２撮像手段の合焦面を合致させることにより、第１撮像手段と第２撮像手段との位置合わせを行った後、このタ−ゲットを再度退避させる（ステップｃ）。上記プロ−ブカ−ドの下方の第２撮像手段を退避位置に戻す（ステップｅ）。ＸＹステ−ジおよびＺアップ機構で第１撮像手段をＸＹＺ移動させ、合焦面でプロ−ブ位置を画像認識し、画像認識した基準プロ−ブの位置を基準座標（Ｘ0、Ｙ0、Ｚ0）とする（ステップａ）。プロ−ブとウエハの電極とを電気的に接続してウエハを検査する（ステップｆ）。
【００３４】
【発明の効果】本発明は、検査開始毎に、第１撮像部でプロ−ブの位置を求めて、この位置を基準にして、基板の位置を第２撮像部で求め、プロ−ブと基板の電極とを位置合わせる構成なので、使用中の温度が変化したり、プロ−ブ装置の温度が変化することにより移動機構の送り誤差が生じても、この誤差に対応した送り量で移動することができ、高精度の位置合わせを行うプロ−ブ装置、またプロ−ブ方法を得ることができる。実際に、テストヘッドをプロ−ブ装置のヘッドプレ−トに搭載させて基板の検査をする時、移動機構部の温度が３０℃位に上昇する場合がある。この場合でも、高精度の位置合わせを行うプロ−ブ装置、またプロ−ブ方法を得ることができる。更に、大重量のテストヘッドを搭載させて、基板の検査を行っている場合がある。上記大重量のテストヘッドを搭載することによりプロ−ブ装置が歪んだ状態であっても、求めたプロ−ブの位置を基準にして、基板の位置を求め、プロ−ブと基板の電極とを位置合わせを行うので、高精度な位置合わせを行うプロ−ブ装置、またプロ−ブ方法を得ることができる。また、本発明によれば、上記第２撮像手段がＸ，Ｙ何れか一軸方向に移動し、第１撮像手段側に設けた移動可能なタ−ゲット（移動タ−ゲットとも言う）で位置合わせし、基板の特定パタ−ンを撮像する構成にしたので、第２撮像手段の移動による位置の再現性に影響されず、高精度な位置合わせを行うことができる。更に、上記基板のＸ、Ｙ軸の少なくとも３箇所のチップを選出し、これらのチップの電極位置座標と、上記プロ−ブの位置座標を比較計算することによりプロ−ブと基板の位置合わせをする構成にしたので、基板の特定パタ−ンの位置を求め、この位置に対して載置台の累積誤差の補正、直交誤差、真直度の補正をすることができる。従って、高精度な位置合わせが可能になる。更にまた、第２撮像手段をプロ−ブの下に移動可能にしたので、プロ−ブ装置を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプロ−ブ装置の原理を示す原理図である。
【図２】本発明のプロ−ブ装置の全体構成図である。
【図３】本発明の固定部に対する移動部を説明する第１第２移動部説明図である。
【図４】本発明のタ−ゲットの動作説明図である。
【図５】本発明の第１撮像手段でプロ−ブ針をサ−チする動作説明図である。
【図６】本発明の第１撮像手段と第２撮像手段との位置合わせの為の説明図である。
【図７】本発明の第２撮像手段で、ウエハの電極をサ−チする説明図である。
【図８】本発明の５点チェックするチップの位置合わせを説明する説明図である。
【図９】本発明の誤差の補正をウエハを用いて説明する説明図である。
【図１０】本発明のプロ−ブ方法のフロ−チャ−ト図である。
【図１１】本発明のプロ−ブ方法の他のフロ−チャ−ト図である。
【図１２】本発明のプロ−ブ方法の他のフロ−チャ−ト図である。
【図１３】本発明のプロ−ブ方法の他のフロ−チャ−ト図である。
【符号の説明】
１：プロ−ブカ−ド
２：プロ−ブ
３：第１撮像手段
４：第２撮像手段
５：ウエハ
１３：固定部
１４：載置台
１８：ＸＹステ−ジ
１９：Ｚアップ機構
２０：ＸＹＺステ−ジ（ＸＹＺ機構とも言う）
２５：タ−ゲット
２６：タ−ゲットの金属膜
２７：合焦面
２４：平板

【特許請求の範囲】
【請求項１】プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段および上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ装置において、上記基板とプロ−ブの間にタ−ゲットを設けて上記第１と第２撮像手段との位置合わせを行った後、上記タ−ゲットを上記位置から退避する構成にしたことを特徴とするプロ−ブ装置。
【請求項２】水平方向及び上下方向に移動可能なステ−ジ上に周回転可能な載置台を設け、この載置台に載置された基板の対向面にプロ−ブカ−ドを配設し、プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段と、上記基板とプロ−ブの間に退避可能に設けたタ−ゲットにより、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ装置において、上記ステ−ジの周回転しない部分に上記第１撮像手段及び上記退避可能なタ−ゲットを設けたことを特徴とするプロ−ブ装置。
【請求項３】プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板との位置合わせを行うプロ−ブ装置において、上記第１撮像手段をプロ−ブカ−ドに対して水平及び上下方向に移動する移動機構側に設け、上記第２撮像手段をプロ−プロ−ブカ−ドに対してＸ，Ｙ何れか一軸方向に移動する移動機構に設けたことを特徴とするプロ−ブ装置。
【請求項４】プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ装置において、上記基板の一直線上に並んでいない少なくとも３箇所のチップを選出し、これらのチップの電極位置座標と、上記プロ−ブの位置座標を比較・計算することにより、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせをすることを特徴とするプロ−ブ装置。
【請求項５】プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ装置において、上記第１、第２撮像手段の何れか一方の手段をタ−ゲットに対し、相対的に移動させ、焦点合わせをすることを特徴とするプロ−ブ装置。
【請求項６】プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ装置において、上記基板が載置された載置台と上記第１撮像手段とタ−ゲットとの相互の位置が固定の状態で移動し、上記第２撮像手段の合焦面に上記タ−ゲットを位置合わせをすることを特徴とするプロ−ブ装置。
【請求項７】プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ方法において、タ−ゲットを退避させた後、上記第１撮像手段の合焦面がプロ−ブに到達するように上記第１撮像手段を移動させ、プロ−ブの座標を求める工程と、退避位置から上記プロ−ブの下に上記第２撮像手段を移動させる工程と、上記プロ−ブの下に待機した第２撮像手段の合焦面に上記タ−ゲットを到達させて上記第１撮像手段と上記第２撮像手段の位置を合わせる工程と、上記第２撮像手段の合焦面に基板の電極が到達するよう基板を移動させ、基板の座標を求める工程と、上記プロ−ブの下に待機している第２撮像手段を退避位置に戻す工程と、上記基板の電極に上記プロ−ブを接続させて基板の検査を行う工程とからなるプロ−ブ方法。
【請求項８】プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ方法において、上記タ−ゲットを退避させた後、上記第１撮像手段の合焦面がプロ−ブに到達するように上記第１撮像手段を移動させ、プロ−ブの座標を求める工程と、退避位置から上記プロ−ブの下に上記第２撮像手段を移動させる工程と、上記第２撮像手段の合焦面に基板の電極が到達するよう基板を移動させ、基板の座標を求める工程と、上記プロ−ブの下に待機した第２撮像手段の合焦面に上記タ−ゲットを到達させて上記第１撮像手段と上記第２撮像手段の位置を合わせる工程と、上記プロ−ブの下に待機している第２撮像手段を退避位置に戻す工程と、上記基板の電極に上記プロ−ブを接続させて基板の検査を行う工程とからなるプロ−ブ方法。
【請求項９】プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ方法において、退避位置から上記プロ−ブの下に上記第２撮像手段を移動させる工程と、上記プロ−ブの下に待機した第２撮像手段の合焦面に上記タ−ゲットを到達させて上記第１撮像手段と上記第２撮像手段の位置を合わせる工程と、上記第２撮像手段の合焦面に基板の電極が到達するよう基板を移動させ、基板の座標を求める工程と、上記プロ−ブの下に待機している第２撮像手段を退避位置に戻す工程と、上記タ−ゲットを退避させた後、上記第１撮像手段の合焦面がプロ−ブに到達するように上記第１撮像手段を移動させ、プロ−ブの座標を求める工程と、上記基板の電極に上記プロ−ブを接続させて基板の検査を行う工程とからなるプロ−ブ方法。
【請求項１０】プロ−ブが設けられたプロ−ブカ−ドを基板の対向面に配設し、上記プロ−ブを撮像する第１撮像手段と上記基板を撮像する第２撮像手段により、上記プロ−ブと上記基板の位置合わせを行うプロ−ブ方法において、退避位置から上記プロ−ブの下に上記第２撮像手段を移動させる工程と、上記第２撮像手段の合焦面に基板の電極が到達するよう基板を移動させ、基板の座標を求める工程と、上記プロ−ブの下に待機した第２撮像手段の合焦面に上記タ−ゲットを到達させて上記第１撮像手段と上記第２撮像手段の位置を合わせる工程と、上記プロ−ブの下に待機している第２撮像手段を退避位置に戻す工程と、上記タ−ゲットを退避させた後、上記第１撮像手段の合焦面がプロ−ブに到達するように上記第１撮像手段を移動させ、プロ−ブの座標を求める工程と、上記基板の電極に上記プロ−ブを接続させて基板の検査を行う工程とからなるプロ−ブ方法。

【図１】