プローブ方法
【目的】 プローブ装置のプローブと被検査体の電極パッドとを正確に接触させて高精度な電気的測定を行うこと。
【構成】 Ｘ、Ｙステージ上に設けられたＺ移動部６に第１撮像手段６とこの撮像手段６の合焦面に対して進退自在なターゲット６３を設け、プローブカードとウエハ載置台４１との間に横方向に移動自在な第２撮像手段７を設ける。先ずターゲット６３により第１、第２撮像手段６、７の焦点合わせを行う。そして第２撮像手段７によりウエハＷ上の例えば中心及び周方向に等分された４点の合計５点の位置を認識し、更に第１撮像手段６によりプローブ針５０を認識する。焦点合わせ、特定点、プローブ針の認識時の制御系上の各座標位置に基づいて電極パッドとプローブ針との位置合わせを行う。
【構成】 Ｘ、Ｙステージ上に設けられたＺ移動部６に第１撮像手段６とこの撮像手段６の合焦面に対して進退自在なターゲット６３を設け、プローブカードとウエハ載置台４１との間に横方向に移動自在な第２撮像手段７を設ける。先ずターゲット６３により第１、第２撮像手段６、７の焦点合わせを行う。そして第２撮像手段７によりウエハＷ上の例えば中心及び周方向に等分された４点の合計５点の位置を認識し、更に第１撮像手段６によりプローブ針５０を認識する。焦点合わせ、特定点、プローブ針の認識時の制御系上の各座標位置に基づいて電極パッドとプローブ針との位置合わせを行う。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プロ−ブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、ウエハ製造プロセスが終了してウエハ内にＩＣチップが完成した後、電極パターンのショート、オープンやＩＣチップの入出力特性などを調べるためにプローブ装置によるプローブテストと呼ばれる電気的測定が行われ、ウエハの状態でＩＣチップの良否が判定される。その後ウエハはＩＣチップに分断され、良品のＩＣチップについてパッケージングされてから例えば所定のプローブテストを行って最終製品の良否が判定される。
【０００３】従来のプローブ装置は、図１３に示すようにＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動可能なウエハ保持台１の上方側に、ウエハＷ内のＩＣチップの電極パッド配列に対応して配列されたプローブ針１１を備えたプローブカード１２が配置されている。そしてウエハＷ内のＩＣチップの電極パッドとプローブ針１１とを接触させ、コンタクトリング１３を通してテストヘッド１４により電気的測定が行われる。
【０００４】ところで正確な電気的測定を行うためには、プローブ針１１を電極パッドに確実に接触させなければならず、このためウエハ載置台１を高精度に制御すると共に、測定前にプローブ針１１に対して電極パッドを正確に位置合わせすることが必要である。一方テストヘッド１４内には多数の回路部品や配線が組み込まれているため、テストヘッド１４から離れた位置に撮像手段１５を配置し、この撮像手段１５の下方側をアライメント（位置合わせ）領域としてウエハＷの位置合わせを行っている。
【０００５】即ち先ずアライメント対象のウエハをウエハ載置台１に載置し、このウエハＷ上に形成された特定点あるいは基準マークを、ウエハ載置台１を移動させることにより撮像手段１５の真下に正確に位置させて前記特定点あるいは基準マークを認識する。このときボールネジよりなるＸ軸、Ｙ軸の各モータに取り付けられたエンコーダからのパルス数をカウントし、各マーク間の長さと、その長さを移動するのに必要なパルス数とにもとずいて移動距離を求める。なお図１３ではＸ軸に関してのみモータ及びエンコーダを夫々符号１８、１９により示してある。
【０００６】そしてウエハＷを測定する場合、前記特定点あるいは基準マ−ク例えばウエハＷの周縁の所定の複数箇所例えば４ヶ所について撮像手段１５により認識して前記アライメント対象のウエハとの移動量の差を算出することにより位置合わせを行う。この位置合わせを行うことによって、プロービング領域でのプローブ針１１とＩＣチップの電極パッドとの位置合わせが自動的に行われるように、プロービング領域とアライメント領域との相対位置や、ボールネジの駆動量などが設定されている。電極パッドとプローブ針１１との相対位置が合っていれば、既にアライメント領域にて移動距離を把握しているので、そのデータにもとずいて載置台１を移動させることにより、全ての電極パッドが正確にプローブ針１１と接触するようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述の装置では、撮像手段１５の下のアライメント領域におけるウエハ載置台１のデータを、プローブカード１２の下のプロービング領域に転写して使用していることになる。従って両方の領域における三次元座標の状態が同じであればウエハはプロービング領域においてもアライメント領域と同じように移動するが、次のように状態が異なるため、ウエハの移動（ＩＣチップの移動）に誤差が生じる。
【０００８】上記の２つの領域における三次元方向のウエハの姿勢や位置の同一性は、この間のボールネジの加工精度や、ガイドのヨーイング（Ｘ−Ｙ平面上の左右の振れ）、ピッチング（前後の傾き）及びローリング（移動軸のまわりの傾き）などの影響によって決定され、更に測定する時の環境温度によるボ−ルネジの伸び縮みの影響も受ける。その上アライメント領域からプロービング領域に移動するときのボールネジの摩擦熱による熱膨脹の影響も加わり、結局ウエハはアライメント領域からプロービング領域に移動したときに元の姿勢と変わった姿勢、例えば催かに左右に振れたり、前後に傾いた状態となる。
【０００９】従ってプロ−ビング領域におけるウエハの移動パタ−ンは、アライメント領域で予定していたものとは完全に同一ではなくなってしまう。また上述のアライメントは、撮像手段１５とプロ−ブカ−ドとの相対位置が予め設定されていること。を前提としているが、ヘッドプレ−トに装着されたプロ−ブカ−ドと撮像手段との位置関係は温度変化により微少に変化する。そしてまたウエハの種類に応じてプロ−ブカ−ドの中空部内径とプロ−ブカ−ド外径との間隙によりやはり僅かではあるがプロ−ブカ−ドの位置ずれを避けることができない。
【００１０】以上のような誤差は、それ程大きなものではないが、ＤＲＡＭが３２Ｍ、６４Ｍへと移行しつつあるようにデバイスが増々高集積化しつつあり、電極パッドが微小化しかつその数が増大することから、そしてまたウエハが大口径化していることからこうしたウエハの位置の誤差（ＩＣチップの位置の誤差）が生じると、ウエハ上の全ての電極パッドに対して正確に電極パッドに接触させることが困難になり、精度の高い電気的測定を行うことができないという問題がある。 本発明は、このような事情のもとになされたものであり、その目的は、プローブを常に正確に被検査体の電極パッドに接触させることができ、高い精度で電気的測定を行うことのできるプローブ方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能なＸＹＺテ−ブルに載置台を設け、電極パッドが多数配列された被検査部を有する被検査体を前記載置台上に載せ、この載置台を移動させてプローブカードのプローブに被検査体の電極パッドを接触させて順次被検査部の電気的測定を行うプローブ方法において、前記ＸＹＺテ−ブルに設けられた第１撮像手段により前記プローブを撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、前記ＸＹＺテ−ブルに対して相対的に移動する第２撮像手段を設け、ＸＹＺテ−ブル側を相対的に移動させて、前記第２撮像手段により被検査体の少なくとも２点を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、前記第１撮像手段と第２撮像手段との光軸を相対的に移動させて合わせ、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、前記各工程で求められたＸＹＺテ−ブルの位置データに基づいてＸＹＺテ−ブルを移動させてプローブと被検査体の電極パッドとの位置合わせを行うことを特徴とするプローブ方法。
【００１２】請求項２の発明は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能なＸＹＺテ−ブルに載置台を設け、電極パッドが縦横に多数配列された被検査体を前記載置台上に載せ、この載置台を移動させてプローブカードのプローブに被検査体の電極パッドを順次接触させて被検査体の電気的測定を行うプローブ方法において、前記ＸＹＺテ−ブルに設けられた第１撮像手段により前記プローブを撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、前記ＸＹＺテ−ブルに対して相対的に移動する第２撮像手段を用い、ＸＹＺテ−ブル側を移動させて、被検査体の少なくとも２点とを撮像し、そのときの夫々のＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、前記第１撮像手段または第２撮像手段の一方の撮像手段の合焦面に光軸と交差する方向に進退自在に設けられた位置合わせ用の被写体を用い、前記ＸＹＺテ−ブルを移動させてこの被写体に対し他方の撮像手段の焦点を合わせ、そのときの撮像手段のＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、前記各工程で求められたＸＹＺテ−ブルの位置データに基づいてＸＹＺテ−ブルを移動させてプローブと被検査体の電極パッドとの位置合わせを行うことを特徴とする。
【００１３】請求項３の発明は、請求項１または２記載のプローブ方法において、被検査体は、被検査チップが縦横に並ぶ半導体ウエハであり、第２撮像手段により撮像する被検査体上の点は、被検査体の中心位置と、この中心位置を通り、被検査チップの縦の並びに沿った直線上に位置し、前記中心位置を挟む被検査体の周縁部の２点と、前記中心位置を通り、被検査チップの横の並びに沿った直線上に位置し、前記中心位置を挟む被検査体の周縁部の２点と、を含むものであることを特徴とする。
【００１４】
【作用】プローブを撮像する第１撮像手段とウエハを撮像する第２撮像手段との互の焦点合わせを行い、いわば共通の撮像手段でプローブとウエハとを撮像しているため、ウエハ上の点とプローブとの正確な相対位置を把握することができる。そしてウエハ上の少なくとも２点、例えばウエハの中心及び周縁の複数点について制御系上の座標位置を求め、これら各点の位置に基づいてウエハ上の座標位置を制御系上の座標位置に展開しているため、載置台の駆動機構例えばボールネジの伸縮やガイドの加工精度などを含む累積誤差が存在していても電極パッドとプローブとの位置合わせを正確に行うことができ、この結果高精度な電気的測定を行うことができる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明方法の実施例に用いられるプローブ装置の要部の概略を示す分解斜視図であり、図２はこのプローブ装置の概略を示す平面図である。図１中２０は基台であり、この基台２０の上には、Ｙ方向に伸びるガイドレール２１に沿ってボールネジ２２によりＹ方向に駆動されるＹステージ２が設けられると共に、Ｙステージ２の上にはＸ方向に伸びるガイドレール３１に沿ってボールネジ３２によりＸ方向に駆動されるＸステージ３が設けられている。Ｍ２はＹ方向のボールネジ２２を駆動するモータであり、Ｅ２はこのモータＭ２に組み合わされたエンコーダである。なおＸ方向のボールネジ３２に係るモータ、エンコーダは図１上隠れて見えない。
【００１６】前記Ｘステージ３には、図示しないモータによりＺ方向に駆動されるＺ移動部４が設けられ、このＺ移動部４には、Ｚ軸のまわりに回転自在な（θ方向に移動自在な）ウエハ載置台４１が設けられている。この実施例では、Ｚ移動部４はＸＹＺテ−ブルに相当するものである。従ってこのウエハ載置台４１は、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動できることになる。
【００１７】前記ウエハ載置台４１の上方には、図１及び図３に示すようにプローブカード５が配設されており、このプローブカード５は、プローブ装置の外装体の天井部に相当するヘッドプレート５１に、インサートリング５２を介して装着されている。前記プローブカード５は、上面側に、図示しないテストヘッドに電気的に接続される電極群を有し、下面側にはこれら電極群に夫々電気的に接続された、プローブ例えば斜め下方に伸びる金属線よりなるプローブ針５０が、ウエハＷの電極パッドの配列に対応して設けられている。ただしプローブとしては、ウエハＷの表面に対して垂直に伸びる垂直針（線材プローブ針）や、フレキシブルなフィルムに形成された金バンプ電極などであってもよい。なお図２に示すようにウエハ載置台４１の移動領域に隣接してウエハカセット５３が配置され、搬送アーム５４により載置台４１とウエハカセット５３との間でウエハの受け渡しが行われるようになっている。
【００１８】一方前記ウエハ載置台４１を昇降させるＺ移動部４には、図３に示すように第１撮像手段６が固定板６０を介して固定されている。なお図３の固定板６０の配置は、図示の便宜上図１とは若干異なって描いてある。この第１撮像手段６は前記プローブ針５０の針先を拡大して撮れるように高倍率の光学系６ａとＣＣＤカメラ６ｂとを組み合わせて構成される。また前記固定板６０の上には第１撮像手段６に隣接して、プローブ針６０の配列を広い領域で撮るための低倍率のカメラ６１が固定されている。更に前記固定板６０には、第１撮像手段６の合焦面に対して光軸と交差する方向に進退機構６２により進退できるようにターゲット６３が設けられている。
【００１９】前記ウエハ載置台４１とプローブカード５との間の領域には、ＣＣＤカメラと光学系ユニットとを含む第２撮像手段７が移動体７１に塔載されてガイド７２（図２参照）に沿ってＸ方向に移動自在に設けられている。そして前記ターゲット６３は、第１撮像手段６及び第２撮像手段７により画像認識できるように構成されており、例えば透明なガラス板に位置合わせ用の被写体である円形の金属膜例えば直径１４０ミクロンの金属膜が蒸着されている。
【００２０】ここで上述プローブ装置の制御系に関して図４を参照しながら述べる。この制御系は、例えば画像処理部８１、中央処理部８２、メモリ８３、及びモータ制御部８４などを備えている。前記画像処理部８１は、第１撮像手段６及び第２撮像手段７にて得られた画像を取り込み、その画像信号に基づいて、当該画像処理部８１内の画像メモリに格納されている画像データと比較したり、あるいは撮像手段６（７）の焦点が合っているか否かの判定を行う機能などを有している。
【００２１】中央処理部８２は、載置台４１を駆動するＸ、Ｙ、Ｚ方向の夫々のモータに取り付けられたエンコーダからのパルス信号に基づきＺ移動部４１の座標位置（制御系で管理されている座標位置）を示す位置データを求めてメモリ８３に格納する機能や、メモリ８３内の位置データを演算処理する機能、あるいはモータ制御部８４に制御信号を与えてＸ、Ｙ、Ｚ方向の各モータを制御する機能などを有し、所定のプログラムに従って各処理を行う。
【００２２】次に上述のプローブ装置を用いて実施される本発明方法の実施例について図５及び図６を参照しながら述べる。先ず搬送アーム５４によりカセット５３からウエハＷを取り出して載置台４１に搬送する。一方第２撮像手段７をプローブ針５０の下方側に位置させると共に、ターゲット５３を図６（ａ）（及び図３）に示すように突出させ、そして第２撮像手段７の焦点がターゲット５３の金属膜に一致しかつその金属膜の中心と第２撮像手段７の光軸とが一致するように、Ｚ移動部４をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させる。
【００２３】このようなＺ移動部４の位置制御は、第２撮像手段７の停止位置の下方側に第１撮像手段６を位置させ、次いで画像メモリ内に予め格納された画像データと第２撮像手段７にて得られた画像データとを比較しながらＺ移動部４をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させることによって行われる。そして第１の撮像手段６はターゲット５３（詳しくは金属膜）に対して焦点及び光軸が合っているので、両撮像手段６、７は互いに焦点及び光軸が一致していることになる。このときのＺ移動部４の制御系上のＸ、Ｙ、Ｚ座標をＸ0 、Ｙ0 、Ｚ0 としてメモリ８３内に格納する。ただしＺ移動部４の座標とは、Ｚ移動部４（つまりウエハ載置台４１）がある位置に置かれたときに、所定の標準位置に対してＸ、Ｙ、Ｚ方向の夫々のエンコータのパルス数で管理された位置である。
【００２４】続いて図６（ｂ）に示すようにターゲット５３を第１撮像手段６の上方から退避させると共に、ウエハ載置台４１を第２撮像手段７の下方側に位置させ、ウエハＷの例えば５つの特定点の位置を撮像する。この５つの特定点は、例えば図７に示すようにウエハＷの中心点ａと、ＩＣチップ９の縦の列の両端位置ｂ、ｃと、ＩＣチップ９の横の列の両端位置ｄ、ｅとからなる。ただし各点ａ〜ｅを撮像してその位置データを求める処理は、特定点としてマークを付しておいてもよいが、例えばＩＣチップ９の間を走るいわば線路（隙間）９１のパターンを認識するようにしてもよく、中心点ａであれば例えば線路が十字にクロスする点を、また端部の点ｂ〜ｅであれば例えば線路の切れている個所を夫々認識するようにしてもよい。
【００２５】なお各点ａ〜ｅの認識については、例えば予めオペレータにより、ＣＲＴ画面を見ながら載置台４１を移動させて第２撮像手段７の焦点を各点ａ〜ｅに合わせ、そのときの画像を画像メモリに記憶させておくと共に載置台４１の移動パターンを覚えさせ、こうしてティーチングを行っておく。そしてウエハの測定時には、第２撮像手段７を低倍率モードに設定し、予めティーチングされた移動パターンに従い載置台４１を移動させて各点に接近し、図８（ａ）に示すようにウエハ上の広い領域を撮像し、その画像と予めティーチングされた画像とに基づいて粗い位置合わせを行い、次いで図８（ｂ）に示すように高倍率モードで狭い領域を撮像して正確な位置合わせを行う。
【００２６】以上の説明では、ウエハ載置台４１のθ方向（周方向）の位置合わせについては考慮していないが、プローブ針の並びの方向とＩＣチップの配列の方向とのずれを考慮する場合には前記の特定点のうち２点からθ方向のずれを求めて載置台４１をθ方向に移動させる。ただしウエハを載置台４１に載せる前にプリアライメント（オリフラ合わせ）をしてあるのでθ方向の位置ずれは極く僅かである。そしてθ方向の位置合わせを行った後に５点ａ〜ｅを撮像し、夫々の載置台４１のＸ、Ｙ座標の位置（Ｘa 、Ｙa 、Ｚa ）（Ｘb 、Ｙb 、Ｚb ）（Ｘc 、Ｙc 、Ｚc ）（Ｘd 、Ｙd 、Ｚd ）（Ｘe 、Ｙe 、Ｚe ）をメモリ８３に記憶する。なお各位置を代表して便宜上Ｘ1 、Ｙ1 、Ｚ1 として表わす。このような方法は、既述した２つの撮像手段６、７の位置合わせの場合にも同様にして行われる。
【００２７】しかる後図６（ｃ）に示すように第２撮像手段７をプローブ針５０の下方側から退避させ、第１撮像手段７の焦点が予め決められた所定のプローブ針５０に位置するようにＺ移動部４１をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させ、そのときのＺ移動部４１のＸ、Ｙ、Ｚ座標位置（Ｘ2 、Ｙ2 、Ｚ2 ）を求める。この場合第２撮像手段７の隣りの低倍率カメラ６１を用いて既述したと同様にプローブ針５０の撮像が行われる。
【００２８】以上の動作を行えば、第１撮像手段６及び第２撮像手段７の互いの焦点を合わせているのでいわば共通の撮像手段によってウエハＷとプローブ針５０とを撮像したことになる。例えば第２撮像手段７のみしか用いなければ、この撮像手段７とプローブ針５０との相対位置の設定に誤差が含まれてしまうが、上述実施例では、ウエハＷの特定点ａ〜ｅとプローブ針５０との相対位置が正確に把握できる。
【００２９】図９は、制御系で管理されるＸ、Ｙ座標上における、撮像手段６、７の光軸一致点（Ｘ0 、Ｙ0 ）とウエハ上の各点ａ〜ｅ（Ｘ1 、Ｙ1 ）と、プローブ針との位置を概念的に示す概念図である。図９中ウエハ中心部の黒丸の点はボ−ルネジなどのが理想状態の場合のウエハの中心点の撮像位置である。ａ〜ｅ点については、プローブ針との相対位置を求めることにより正確にプローブ針の位置と一致させることができる。ところで載置台４１を移動させるＸ、Ｙ、Ｚの各方向のボールネジ及びガイドの直交誤差や真直度、あるいは環境温度による伸び縮みの影響などを含めた累積誤差が存在すると、メモリ８３内の例えばａ点の座標は、ｂ、ｃの各点の座標の中心にあるとは限らないし、またａ、ｂ、ｃが一直線上に並ぶとは限らない。つまり前記累積誤差がメモリ８３内のａ〜ｅ点の座標に反映されて現われてくることになり、図９はその状態を示している。
【００３０】そこで本発明の実施例は、ウエハを基準とした直交座標、つまりＩＣチップの配列の縦横のラインを基準とした各点の位置を、ａ〜ｅ点の位置情報をもとにＸ、Ｙ、Ｚ方向の各モータのエンコーダのパルス数で管理される制御系のＸ、Ｙ座標（これは累積誤差の存在により歪んでいる）の上に展開しようとするものであり、この例では、ａ、ｂ、ｄの位置情報に基づいて、ウエハ上のａ、ｂ、ｄで囲まれる座標空間を制御系のＸ、Ｙ座標の上に展開している。即ちウエハ上のａ、ｂ、ｄで囲まれる領域の各点を制御系のＸ、Ｙ座標で捉えているのであり、その手法として例えば直線ａｂ及び直線ａｄを夫々複数点例えばＩＣチップの並びの数だけ他方の直線に平行な直線で分割して例えば各ＩＣチップの特定の角について制御系上の座標を求め、これら座標から各チップの電極パッドの位置を求める。ただしこれは一例であり、他の方法により電極パッドの位置の座標変換を行ってもよい。そして（ａｃｄ）、（ａｃｅ）、（ａｂｅ）で囲まれる他の３つの領域についても同様にして制御系の座標上の電極パッドの位置が求まる。
【００３１】そして本発明ではウエハ上の電極パッドの配列を制御系の座標上に展開するにあたっては、ウエハの中心点ａを除いた他の４点の位置に基づいて行ってもよいし、あるいはウエハを上述のように４つの領域に分ける代りに縦横に多数分割して、各格子点の位置を把握するようにしてもよく、更にはまた精度としては上述実施例より低くなるが、例えば図１０に示すようにＩＣチップ配列方向に対して４５度に傾いた直線の両端位置Ａ、Ｂ（つまり２点）の座標を求め、その座標位置に基づいて上述の座標の展開を行ってもよい。
【００３２】こうして各電極パッドの座標位置が求まると、そのデータは図４に示すメモリ８３内に記憶され、Ｚ移動部４を標準位置（座標原点）に位置させたときに、その位置から、電極パッドとプローブ針とが接触する位置まで移動させるのに必要な移動量が中央処理部８２により求められ、メモリ８３に記憶される。Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の移動量を夫々ｘ、ｙ、ｚとすると、ｘ＝Ｘ1 ＋Ｘ2 −Ｘ0 、ｙ＝Ｙ1 ＋Ｙ2 −Ｙ0 、ｚ＝Ｚ1 ＋Ｚ2 −Ｚ0 と表わされる。図１１は、この演算を概念的に示す図である。なおプローブ針とウエハとのＺ方向距離は、撮像手段６、７の焦点合わせをしたときのターゲットの位置から、プローブ針を撮像したときの撮像の上昇量とウエハを撮像したときの撮像の上昇量との合計量になる。
【００３３】その後メモリ８３内の移動量のデータに基づいてモータ制御部８４によりＸ、Ｙ、Ｚ方向の各モータを制御し、これによりウエハ載置台４１を移動させてウエハＷ上の電極パッドを順次プローブ針５０に接触させ、図示しないテスタにより電気的測定が行われる。
【００３４】以上のように上述実施例によれば、プローブ針を撮像する第１撮像手段６とウエハを撮像する第２撮像手段７との焦点合わせを行い、これによりいわば共通の撮像手段でプローブ針とウエハとを撮像しているため、ウエハ上の点とプローブ針との正確な相対位置を把握することができ、そしてウエハ上の少なくとも２点例えばウエハの中心点及び周縁４ヶ所の点について制御系上の座標位置を求め、これら各点の位置に基づいて、ウエハ上の座標位置を制御系上の座標位置に展開しているため、ボールネジの伸縮やガイドの加工精度などを含む累積誤差が移動部の駆動系に存在していても電極パッドとプローブ針との位置合わせを正確に行うことができ、この結果高精度な電気的測定を行うことができる。
【００３５】ここで例えばＸ方向のボールネジが伸びた場合を例にとってみると、図１２に示すようにボールネジに伸びがない場合にはエンコーダのパルス数と歩進距離との関係は（１）のように表わされるが、ボールネジが伸びるとエンコーダの回転角が同じであっても歩進距離が長くなるので、パルス数と歩進距離との関係は（２）のように表わされる。従って例えば１チップ分の長さＬだけ歩進させるパルス数は、Ｐn からＰk へと少なくなり、上述のように座標展開することによって各パッドの位置とそのときの駆動系におけるエンコーダのパルス数との対応がとれるようになり、結局電極パッドとプローブ針との位置合わせを正確に行うことができる。
【００３６】また上述実施例のようにＺ方向についてプローブ針と電極パッドとの位置合わせを行えば、ボールネジが上下に振れていてもプローブと電極パッドとを正確に接触させることができるが、本発明ではＺ方向の位置合わせについては他の方法により行ってもよい。更に第１撮像手段は載置台に設けてもよい（この場合は載置台を介してＸＹＺテ−ブルに設けられていることになる）。そしてまた撮像手段６、７の焦点合わせ、プローブ針の撮像、ウエハの撮像の各工程はどのような順次で行ってもよい。なお被検査体としては半導体ウエハ以外にＬＣＤ基板であってもよい。
【００３７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１撮像手段及び第２撮像手段を用いて互いの焦点を合わせると共に、プローブと被検査体上の複数の点を撮像してその位置を求め、これらの位置に基づいてプローブと電極パッドとを接触させているので互いに正確に位置が合った状態で接触させることができ、高精度な測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施するためのプローブ装置の一例の全体を示す概観斜視図である。
【図２】プローブ装置の一例を示す概略平面図である。
【図３】プローブ装置の一例の要部を示す縦断側面図である。
【図４】プローブ装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】本発明方法の一実施例を示す工程図である。
【図６】本発明方法の一実施例における撮像手段の互いの位置合わせ、ウエハの撮像及びプローブ針の撮像の様子を示す説明図である。
【図７】半導体ウエハ上の特定点の一例を示す平面図である。
【図８】特定点を撮像したときの画面を示す説明図である。
【図９】制御系の座標上における、第１、第２撮像手段の位置合わせの位置、ウエハ上の特定点の位置及びプローブ針の位置を概念的に示す説明図である。
【図１０】半導体ウエハ上の特定点の他の例を示す説明図である。
【図１１】移動部における原点からの移動量を示す説明図である。
【図１２】エンコーダのパルス数と歩進量との関係を示す特性図である。
【図１３】従来のプローブ方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
２ Ｙステージ
３ Ｘステージ
４ Ｚ移動部
４１ ウエハ載置台
Ｗ 半導体ウエハ
５ プローブカード
５０ プローブ針
６ 第１撮像手段
６３ ターゲット
７ 第２撮像手段
８１ 画像処理部
８２ 中央処理部
８３ メモリ
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プロ−ブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、ウエハ製造プロセスが終了してウエハ内にＩＣチップが完成した後、電極パターンのショート、オープンやＩＣチップの入出力特性などを調べるためにプローブ装置によるプローブテストと呼ばれる電気的測定が行われ、ウエハの状態でＩＣチップの良否が判定される。その後ウエハはＩＣチップに分断され、良品のＩＣチップについてパッケージングされてから例えば所定のプローブテストを行って最終製品の良否が判定される。
【０００３】従来のプローブ装置は、図１３に示すようにＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動可能なウエハ保持台１の上方側に、ウエハＷ内のＩＣチップの電極パッド配列に対応して配列されたプローブ針１１を備えたプローブカード１２が配置されている。そしてウエハＷ内のＩＣチップの電極パッドとプローブ針１１とを接触させ、コンタクトリング１３を通してテストヘッド１４により電気的測定が行われる。
【０００４】ところで正確な電気的測定を行うためには、プローブ針１１を電極パッドに確実に接触させなければならず、このためウエハ載置台１を高精度に制御すると共に、測定前にプローブ針１１に対して電極パッドを正確に位置合わせすることが必要である。一方テストヘッド１４内には多数の回路部品や配線が組み込まれているため、テストヘッド１４から離れた位置に撮像手段１５を配置し、この撮像手段１５の下方側をアライメント（位置合わせ）領域としてウエハＷの位置合わせを行っている。
【０００５】即ち先ずアライメント対象のウエハをウエハ載置台１に載置し、このウエハＷ上に形成された特定点あるいは基準マークを、ウエハ載置台１を移動させることにより撮像手段１５の真下に正確に位置させて前記特定点あるいは基準マークを認識する。このときボールネジよりなるＸ軸、Ｙ軸の各モータに取り付けられたエンコーダからのパルス数をカウントし、各マーク間の長さと、その長さを移動するのに必要なパルス数とにもとずいて移動距離を求める。なお図１３ではＸ軸に関してのみモータ及びエンコーダを夫々符号１８、１９により示してある。
【０００６】そしてウエハＷを測定する場合、前記特定点あるいは基準マ−ク例えばウエハＷの周縁の所定の複数箇所例えば４ヶ所について撮像手段１５により認識して前記アライメント対象のウエハとの移動量の差を算出することにより位置合わせを行う。この位置合わせを行うことによって、プロービング領域でのプローブ針１１とＩＣチップの電極パッドとの位置合わせが自動的に行われるように、プロービング領域とアライメント領域との相対位置や、ボールネジの駆動量などが設定されている。電極パッドとプローブ針１１との相対位置が合っていれば、既にアライメント領域にて移動距離を把握しているので、そのデータにもとずいて載置台１を移動させることにより、全ての電極パッドが正確にプローブ針１１と接触するようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述の装置では、撮像手段１５の下のアライメント領域におけるウエハ載置台１のデータを、プローブカード１２の下のプロービング領域に転写して使用していることになる。従って両方の領域における三次元座標の状態が同じであればウエハはプロービング領域においてもアライメント領域と同じように移動するが、次のように状態が異なるため、ウエハの移動（ＩＣチップの移動）に誤差が生じる。
【０００８】上記の２つの領域における三次元方向のウエハの姿勢や位置の同一性は、この間のボールネジの加工精度や、ガイドのヨーイング（Ｘ−Ｙ平面上の左右の振れ）、ピッチング（前後の傾き）及びローリング（移動軸のまわりの傾き）などの影響によって決定され、更に測定する時の環境温度によるボ−ルネジの伸び縮みの影響も受ける。その上アライメント領域からプロービング領域に移動するときのボールネジの摩擦熱による熱膨脹の影響も加わり、結局ウエハはアライメント領域からプロービング領域に移動したときに元の姿勢と変わった姿勢、例えば催かに左右に振れたり、前後に傾いた状態となる。
【０００９】従ってプロ−ビング領域におけるウエハの移動パタ−ンは、アライメント領域で予定していたものとは完全に同一ではなくなってしまう。また上述のアライメントは、撮像手段１５とプロ−ブカ−ドとの相対位置が予め設定されていること。を前提としているが、ヘッドプレ−トに装着されたプロ−ブカ−ドと撮像手段との位置関係は温度変化により微少に変化する。そしてまたウエハの種類に応じてプロ−ブカ−ドの中空部内径とプロ−ブカ−ド外径との間隙によりやはり僅かではあるがプロ−ブカ−ドの位置ずれを避けることができない。
【００１０】以上のような誤差は、それ程大きなものではないが、ＤＲＡＭが３２Ｍ、６４Ｍへと移行しつつあるようにデバイスが増々高集積化しつつあり、電極パッドが微小化しかつその数が増大することから、そしてまたウエハが大口径化していることからこうしたウエハの位置の誤差（ＩＣチップの位置の誤差）が生じると、ウエハ上の全ての電極パッドに対して正確に電極パッドに接触させることが困難になり、精度の高い電気的測定を行うことができないという問題がある。 本発明は、このような事情のもとになされたものであり、その目的は、プローブを常に正確に被検査体の電極パッドに接触させることができ、高い精度で電気的測定を行うことのできるプローブ方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能なＸＹＺテ−ブルに載置台を設け、電極パッドが多数配列された被検査部を有する被検査体を前記載置台上に載せ、この載置台を移動させてプローブカードのプローブに被検査体の電極パッドを接触させて順次被検査部の電気的測定を行うプローブ方法において、前記ＸＹＺテ−ブルに設けられた第１撮像手段により前記プローブを撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、前記ＸＹＺテ−ブルに対して相対的に移動する第２撮像手段を設け、ＸＹＺテ−ブル側を相対的に移動させて、前記第２撮像手段により被検査体の少なくとも２点を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、前記第１撮像手段と第２撮像手段との光軸を相対的に移動させて合わせ、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、前記各工程で求められたＸＹＺテ−ブルの位置データに基づいてＸＹＺテ−ブルを移動させてプローブと被検査体の電極パッドとの位置合わせを行うことを特徴とするプローブ方法。
【００１２】請求項２の発明は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能なＸＹＺテ−ブルに載置台を設け、電極パッドが縦横に多数配列された被検査体を前記載置台上に載せ、この載置台を移動させてプローブカードのプローブに被検査体の電極パッドを順次接触させて被検査体の電気的測定を行うプローブ方法において、前記ＸＹＺテ−ブルに設けられた第１撮像手段により前記プローブを撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、前記ＸＹＺテ−ブルに対して相対的に移動する第２撮像手段を用い、ＸＹＺテ−ブル側を移動させて、被検査体の少なくとも２点とを撮像し、そのときの夫々のＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、前記第１撮像手段または第２撮像手段の一方の撮像手段の合焦面に光軸と交差する方向に進退自在に設けられた位置合わせ用の被写体を用い、前記ＸＹＺテ−ブルを移動させてこの被写体に対し他方の撮像手段の焦点を合わせ、そのときの撮像手段のＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、前記各工程で求められたＸＹＺテ−ブルの位置データに基づいてＸＹＺテ−ブルを移動させてプローブと被検査体の電極パッドとの位置合わせを行うことを特徴とする。
【００１３】請求項３の発明は、請求項１または２記載のプローブ方法において、被検査体は、被検査チップが縦横に並ぶ半導体ウエハであり、第２撮像手段により撮像する被検査体上の点は、被検査体の中心位置と、この中心位置を通り、被検査チップの縦の並びに沿った直線上に位置し、前記中心位置を挟む被検査体の周縁部の２点と、前記中心位置を通り、被検査チップの横の並びに沿った直線上に位置し、前記中心位置を挟む被検査体の周縁部の２点と、を含むものであることを特徴とする。
【００１４】
【作用】プローブを撮像する第１撮像手段とウエハを撮像する第２撮像手段との互の焦点合わせを行い、いわば共通の撮像手段でプローブとウエハとを撮像しているため、ウエハ上の点とプローブとの正確な相対位置を把握することができる。そしてウエハ上の少なくとも２点、例えばウエハの中心及び周縁の複数点について制御系上の座標位置を求め、これら各点の位置に基づいてウエハ上の座標位置を制御系上の座標位置に展開しているため、載置台の駆動機構例えばボールネジの伸縮やガイドの加工精度などを含む累積誤差が存在していても電極パッドとプローブとの位置合わせを正確に行うことができ、この結果高精度な電気的測定を行うことができる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明方法の実施例に用いられるプローブ装置の要部の概略を示す分解斜視図であり、図２はこのプローブ装置の概略を示す平面図である。図１中２０は基台であり、この基台２０の上には、Ｙ方向に伸びるガイドレール２１に沿ってボールネジ２２によりＹ方向に駆動されるＹステージ２が設けられると共に、Ｙステージ２の上にはＸ方向に伸びるガイドレール３１に沿ってボールネジ３２によりＸ方向に駆動されるＸステージ３が設けられている。Ｍ２はＹ方向のボールネジ２２を駆動するモータであり、Ｅ２はこのモータＭ２に組み合わされたエンコーダである。なおＸ方向のボールネジ３２に係るモータ、エンコーダは図１上隠れて見えない。
【００１６】前記Ｘステージ３には、図示しないモータによりＺ方向に駆動されるＺ移動部４が設けられ、このＺ移動部４には、Ｚ軸のまわりに回転自在な（θ方向に移動自在な）ウエハ載置台４１が設けられている。この実施例では、Ｚ移動部４はＸＹＺテ−ブルに相当するものである。従ってこのウエハ載置台４１は、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動できることになる。
【００１７】前記ウエハ載置台４１の上方には、図１及び図３に示すようにプローブカード５が配設されており、このプローブカード５は、プローブ装置の外装体の天井部に相当するヘッドプレート５１に、インサートリング５２を介して装着されている。前記プローブカード５は、上面側に、図示しないテストヘッドに電気的に接続される電極群を有し、下面側にはこれら電極群に夫々電気的に接続された、プローブ例えば斜め下方に伸びる金属線よりなるプローブ針５０が、ウエハＷの電極パッドの配列に対応して設けられている。ただしプローブとしては、ウエハＷの表面に対して垂直に伸びる垂直針（線材プローブ針）や、フレキシブルなフィルムに形成された金バンプ電極などであってもよい。なお図２に示すようにウエハ載置台４１の移動領域に隣接してウエハカセット５３が配置され、搬送アーム５４により載置台４１とウエハカセット５３との間でウエハの受け渡しが行われるようになっている。
【００１８】一方前記ウエハ載置台４１を昇降させるＺ移動部４には、図３に示すように第１撮像手段６が固定板６０を介して固定されている。なお図３の固定板６０の配置は、図示の便宜上図１とは若干異なって描いてある。この第１撮像手段６は前記プローブ針５０の針先を拡大して撮れるように高倍率の光学系６ａとＣＣＤカメラ６ｂとを組み合わせて構成される。また前記固定板６０の上には第１撮像手段６に隣接して、プローブ針６０の配列を広い領域で撮るための低倍率のカメラ６１が固定されている。更に前記固定板６０には、第１撮像手段６の合焦面に対して光軸と交差する方向に進退機構６２により進退できるようにターゲット６３が設けられている。
【００１９】前記ウエハ載置台４１とプローブカード５との間の領域には、ＣＣＤカメラと光学系ユニットとを含む第２撮像手段７が移動体７１に塔載されてガイド７２（図２参照）に沿ってＸ方向に移動自在に設けられている。そして前記ターゲット６３は、第１撮像手段６及び第２撮像手段７により画像認識できるように構成されており、例えば透明なガラス板に位置合わせ用の被写体である円形の金属膜例えば直径１４０ミクロンの金属膜が蒸着されている。
【００２０】ここで上述プローブ装置の制御系に関して図４を参照しながら述べる。この制御系は、例えば画像処理部８１、中央処理部８２、メモリ８３、及びモータ制御部８４などを備えている。前記画像処理部８１は、第１撮像手段６及び第２撮像手段７にて得られた画像を取り込み、その画像信号に基づいて、当該画像処理部８１内の画像メモリに格納されている画像データと比較したり、あるいは撮像手段６（７）の焦点が合っているか否かの判定を行う機能などを有している。
【００２１】中央処理部８２は、載置台４１を駆動するＸ、Ｙ、Ｚ方向の夫々のモータに取り付けられたエンコーダからのパルス信号に基づきＺ移動部４１の座標位置（制御系で管理されている座標位置）を示す位置データを求めてメモリ８３に格納する機能や、メモリ８３内の位置データを演算処理する機能、あるいはモータ制御部８４に制御信号を与えてＸ、Ｙ、Ｚ方向の各モータを制御する機能などを有し、所定のプログラムに従って各処理を行う。
【００２２】次に上述のプローブ装置を用いて実施される本発明方法の実施例について図５及び図６を参照しながら述べる。先ず搬送アーム５４によりカセット５３からウエハＷを取り出して載置台４１に搬送する。一方第２撮像手段７をプローブ針５０の下方側に位置させると共に、ターゲット５３を図６（ａ）（及び図３）に示すように突出させ、そして第２撮像手段７の焦点がターゲット５３の金属膜に一致しかつその金属膜の中心と第２撮像手段７の光軸とが一致するように、Ｚ移動部４をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させる。
【００２３】このようなＺ移動部４の位置制御は、第２撮像手段７の停止位置の下方側に第１撮像手段６を位置させ、次いで画像メモリ内に予め格納された画像データと第２撮像手段７にて得られた画像データとを比較しながらＺ移動部４をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させることによって行われる。そして第１の撮像手段６はターゲット５３（詳しくは金属膜）に対して焦点及び光軸が合っているので、両撮像手段６、７は互いに焦点及び光軸が一致していることになる。このときのＺ移動部４の制御系上のＸ、Ｙ、Ｚ座標をＸ0 、Ｙ0 、Ｚ0 としてメモリ８３内に格納する。ただしＺ移動部４の座標とは、Ｚ移動部４（つまりウエハ載置台４１）がある位置に置かれたときに、所定の標準位置に対してＸ、Ｙ、Ｚ方向の夫々のエンコータのパルス数で管理された位置である。
【００２４】続いて図６（ｂ）に示すようにターゲット５３を第１撮像手段６の上方から退避させると共に、ウエハ載置台４１を第２撮像手段７の下方側に位置させ、ウエハＷの例えば５つの特定点の位置を撮像する。この５つの特定点は、例えば図７に示すようにウエハＷの中心点ａと、ＩＣチップ９の縦の列の両端位置ｂ、ｃと、ＩＣチップ９の横の列の両端位置ｄ、ｅとからなる。ただし各点ａ〜ｅを撮像してその位置データを求める処理は、特定点としてマークを付しておいてもよいが、例えばＩＣチップ９の間を走るいわば線路（隙間）９１のパターンを認識するようにしてもよく、中心点ａであれば例えば線路が十字にクロスする点を、また端部の点ｂ〜ｅであれば例えば線路の切れている個所を夫々認識するようにしてもよい。
【００２５】なお各点ａ〜ｅの認識については、例えば予めオペレータにより、ＣＲＴ画面を見ながら載置台４１を移動させて第２撮像手段７の焦点を各点ａ〜ｅに合わせ、そのときの画像を画像メモリに記憶させておくと共に載置台４１の移動パターンを覚えさせ、こうしてティーチングを行っておく。そしてウエハの測定時には、第２撮像手段７を低倍率モードに設定し、予めティーチングされた移動パターンに従い載置台４１を移動させて各点に接近し、図８（ａ）に示すようにウエハ上の広い領域を撮像し、その画像と予めティーチングされた画像とに基づいて粗い位置合わせを行い、次いで図８（ｂ）に示すように高倍率モードで狭い領域を撮像して正確な位置合わせを行う。
【００２６】以上の説明では、ウエハ載置台４１のθ方向（周方向）の位置合わせについては考慮していないが、プローブ針の並びの方向とＩＣチップの配列の方向とのずれを考慮する場合には前記の特定点のうち２点からθ方向のずれを求めて載置台４１をθ方向に移動させる。ただしウエハを載置台４１に載せる前にプリアライメント（オリフラ合わせ）をしてあるのでθ方向の位置ずれは極く僅かである。そしてθ方向の位置合わせを行った後に５点ａ〜ｅを撮像し、夫々の載置台４１のＸ、Ｙ座標の位置（Ｘa 、Ｙa 、Ｚa ）（Ｘb 、Ｙb 、Ｚb ）（Ｘc 、Ｙc 、Ｚc ）（Ｘd 、Ｙd 、Ｚd ）（Ｘe 、Ｙe 、Ｚe ）をメモリ８３に記憶する。なお各位置を代表して便宜上Ｘ1 、Ｙ1 、Ｚ1 として表わす。このような方法は、既述した２つの撮像手段６、７の位置合わせの場合にも同様にして行われる。
【００２７】しかる後図６（ｃ）に示すように第２撮像手段７をプローブ針５０の下方側から退避させ、第１撮像手段７の焦点が予め決められた所定のプローブ針５０に位置するようにＺ移動部４１をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させ、そのときのＺ移動部４１のＸ、Ｙ、Ｚ座標位置（Ｘ2 、Ｙ2 、Ｚ2 ）を求める。この場合第２撮像手段７の隣りの低倍率カメラ６１を用いて既述したと同様にプローブ針５０の撮像が行われる。
【００２８】以上の動作を行えば、第１撮像手段６及び第２撮像手段７の互いの焦点を合わせているのでいわば共通の撮像手段によってウエハＷとプローブ針５０とを撮像したことになる。例えば第２撮像手段７のみしか用いなければ、この撮像手段７とプローブ針５０との相対位置の設定に誤差が含まれてしまうが、上述実施例では、ウエハＷの特定点ａ〜ｅとプローブ針５０との相対位置が正確に把握できる。
【００２９】図９は、制御系で管理されるＸ、Ｙ座標上における、撮像手段６、７の光軸一致点（Ｘ0 、Ｙ0 ）とウエハ上の各点ａ〜ｅ（Ｘ1 、Ｙ1 ）と、プローブ針との位置を概念的に示す概念図である。図９中ウエハ中心部の黒丸の点はボ−ルネジなどのが理想状態の場合のウエハの中心点の撮像位置である。ａ〜ｅ点については、プローブ針との相対位置を求めることにより正確にプローブ針の位置と一致させることができる。ところで載置台４１を移動させるＸ、Ｙ、Ｚの各方向のボールネジ及びガイドの直交誤差や真直度、あるいは環境温度による伸び縮みの影響などを含めた累積誤差が存在すると、メモリ８３内の例えばａ点の座標は、ｂ、ｃの各点の座標の中心にあるとは限らないし、またａ、ｂ、ｃが一直線上に並ぶとは限らない。つまり前記累積誤差がメモリ８３内のａ〜ｅ点の座標に反映されて現われてくることになり、図９はその状態を示している。
【００３０】そこで本発明の実施例は、ウエハを基準とした直交座標、つまりＩＣチップの配列の縦横のラインを基準とした各点の位置を、ａ〜ｅ点の位置情報をもとにＸ、Ｙ、Ｚ方向の各モータのエンコーダのパルス数で管理される制御系のＸ、Ｙ座標（これは累積誤差の存在により歪んでいる）の上に展開しようとするものであり、この例では、ａ、ｂ、ｄの位置情報に基づいて、ウエハ上のａ、ｂ、ｄで囲まれる座標空間を制御系のＸ、Ｙ座標の上に展開している。即ちウエハ上のａ、ｂ、ｄで囲まれる領域の各点を制御系のＸ、Ｙ座標で捉えているのであり、その手法として例えば直線ａｂ及び直線ａｄを夫々複数点例えばＩＣチップの並びの数だけ他方の直線に平行な直線で分割して例えば各ＩＣチップの特定の角について制御系上の座標を求め、これら座標から各チップの電極パッドの位置を求める。ただしこれは一例であり、他の方法により電極パッドの位置の座標変換を行ってもよい。そして（ａｃｄ）、（ａｃｅ）、（ａｂｅ）で囲まれる他の３つの領域についても同様にして制御系の座標上の電極パッドの位置が求まる。
【００３１】そして本発明ではウエハ上の電極パッドの配列を制御系の座標上に展開するにあたっては、ウエハの中心点ａを除いた他の４点の位置に基づいて行ってもよいし、あるいはウエハを上述のように４つの領域に分ける代りに縦横に多数分割して、各格子点の位置を把握するようにしてもよく、更にはまた精度としては上述実施例より低くなるが、例えば図１０に示すようにＩＣチップ配列方向に対して４５度に傾いた直線の両端位置Ａ、Ｂ（つまり２点）の座標を求め、その座標位置に基づいて上述の座標の展開を行ってもよい。
【００３２】こうして各電極パッドの座標位置が求まると、そのデータは図４に示すメモリ８３内に記憶され、Ｚ移動部４を標準位置（座標原点）に位置させたときに、その位置から、電極パッドとプローブ針とが接触する位置まで移動させるのに必要な移動量が中央処理部８２により求められ、メモリ８３に記憶される。Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の移動量を夫々ｘ、ｙ、ｚとすると、ｘ＝Ｘ1 ＋Ｘ2 −Ｘ0 、ｙ＝Ｙ1 ＋Ｙ2 −Ｙ0 、ｚ＝Ｚ1 ＋Ｚ2 −Ｚ0 と表わされる。図１１は、この演算を概念的に示す図である。なおプローブ針とウエハとのＺ方向距離は、撮像手段６、７の焦点合わせをしたときのターゲットの位置から、プローブ針を撮像したときの撮像の上昇量とウエハを撮像したときの撮像の上昇量との合計量になる。
【００３３】その後メモリ８３内の移動量のデータに基づいてモータ制御部８４によりＸ、Ｙ、Ｚ方向の各モータを制御し、これによりウエハ載置台４１を移動させてウエハＷ上の電極パッドを順次プローブ針５０に接触させ、図示しないテスタにより電気的測定が行われる。
【００３４】以上のように上述実施例によれば、プローブ針を撮像する第１撮像手段６とウエハを撮像する第２撮像手段７との焦点合わせを行い、これによりいわば共通の撮像手段でプローブ針とウエハとを撮像しているため、ウエハ上の点とプローブ針との正確な相対位置を把握することができ、そしてウエハ上の少なくとも２点例えばウエハの中心点及び周縁４ヶ所の点について制御系上の座標位置を求め、これら各点の位置に基づいて、ウエハ上の座標位置を制御系上の座標位置に展開しているため、ボールネジの伸縮やガイドの加工精度などを含む累積誤差が移動部の駆動系に存在していても電極パッドとプローブ針との位置合わせを正確に行うことができ、この結果高精度な電気的測定を行うことができる。
【００３５】ここで例えばＸ方向のボールネジが伸びた場合を例にとってみると、図１２に示すようにボールネジに伸びがない場合にはエンコーダのパルス数と歩進距離との関係は（１）のように表わされるが、ボールネジが伸びるとエンコーダの回転角が同じであっても歩進距離が長くなるので、パルス数と歩進距離との関係は（２）のように表わされる。従って例えば１チップ分の長さＬだけ歩進させるパルス数は、Ｐn からＰk へと少なくなり、上述のように座標展開することによって各パッドの位置とそのときの駆動系におけるエンコーダのパルス数との対応がとれるようになり、結局電極パッドとプローブ針との位置合わせを正確に行うことができる。
【００３６】また上述実施例のようにＺ方向についてプローブ針と電極パッドとの位置合わせを行えば、ボールネジが上下に振れていてもプローブと電極パッドとを正確に接触させることができるが、本発明ではＺ方向の位置合わせについては他の方法により行ってもよい。更に第１撮像手段は載置台に設けてもよい（この場合は載置台を介してＸＹＺテ−ブルに設けられていることになる）。そしてまた撮像手段６、７の焦点合わせ、プローブ針の撮像、ウエハの撮像の各工程はどのような順次で行ってもよい。なお被検査体としては半導体ウエハ以外にＬＣＤ基板であってもよい。
【００３７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１撮像手段及び第２撮像手段を用いて互いの焦点を合わせると共に、プローブと被検査体上の複数の点を撮像してその位置を求め、これらの位置に基づいてプローブと電極パッドとを接触させているので互いに正確に位置が合った状態で接触させることができ、高精度な測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施するためのプローブ装置の一例の全体を示す概観斜視図である。
【図２】プローブ装置の一例を示す概略平面図である。
【図３】プローブ装置の一例の要部を示す縦断側面図である。
【図４】プローブ装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】本発明方法の一実施例を示す工程図である。
【図６】本発明方法の一実施例における撮像手段の互いの位置合わせ、ウエハの撮像及びプローブ針の撮像の様子を示す説明図である。
【図７】半導体ウエハ上の特定点の一例を示す平面図である。
【図８】特定点を撮像したときの画面を示す説明図である。
【図９】制御系の座標上における、第１、第２撮像手段の位置合わせの位置、ウエハ上の特定点の位置及びプローブ針の位置を概念的に示す説明図である。
【図１０】半導体ウエハ上の特定点の他の例を示す説明図である。
【図１１】移動部における原点からの移動量を示す説明図である。
【図１２】エンコーダのパルス数と歩進量との関係を示す特性図である。
【図１３】従来のプローブ方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
２ Ｙステージ
３ Ｘステージ
４ Ｚ移動部
４１ ウエハ載置台
Ｗ 半導体ウエハ
５ プローブカード
５０ プローブ針
６ 第１撮像手段
６３ ターゲット
７ 第２撮像手段
８１ 画像処理部
８２ 中央処理部
８３ メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能なＸＹＺテ−ブルに載置台を設け、電極パッドが多数配列された被検査部を有する被検査体を前記載置台上に載せ、この載置台を移動させてプローブカードのプローブに被検査体の電極パッドを接触させて順次被検査部の電気的測定を行うプローブ方法において、前記ＸＹＺテ−ブルに設けられた第１撮像手段により前記プローブを撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、前記ＸＹＺテ−ブルに対して相対的に移動する第２撮像手段を設け、ＸＹＺテ−ブル側を相対的に移動させて、前記第２撮像手段により被検査体の少なくとも２点を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、前記第１撮像手段と第２撮像手段との光軸を相対的に移動させて合わせ、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、前記各工程で求められたＸＹＺテ−ブルの位置データに基づいてＸＹＺテ−ブルを移動させてプローブと被検査体の電極パッドとの位置合わせを行うことを特徴とするプローブ方法。
【請求項２】 Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能なＸＹＺテ−ブルに載置台を設け、電極パッドが縦横に多数配列された被検査体を前記載置台上に載せ、この載置台を移動させてプローブカードのプローブに被検査体の電極パッドを順次接触させて被検査体の電気的測定を行うプローブ方法において、前記ＸＹＺテ−ブルに設けられた第１撮像手段により前記プローブを撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、前記ＸＹＺテ−ブルに対して相対的に移動する第２撮像手段を用い、ＸＹＺテ−ブル側を移動させて、被検査体の少なくとも２点とを撮像し、そのときの夫々のＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、前記第１撮像手段または第２撮像手段の一方の撮像手段の合焦面に光軸と交差する方向に進退自在に設けられた位置合わせ用の被写体を用い、前記ＸＹＺテ−ブルを移動させてこの被写体に対し他方の撮像手段の焦点を合わせ、そのときの撮像手段のＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、前記各工程で求められたＸＹＺテ−ブルの位置データに基づいてＸＹＺテ−ブルを移動させてプローブと被検査体の電極パッドとの位置合わせを行うことを特徴とするプローブ方法。
【請求項３】 被検査体は、被検査チップが縦横に並ぶ半導体ウエハであり、第２撮像手段により撮像する被検査体上の点は、被検査体の中心位置と、この中心位置を通り、被検査チップの縦の並びに沿った直線上に位置し、前記中心位置を挟む被検査体の周縁部の２点と、前記中心位置を通り、被検査チップの横の並びに沿った直線上に位置し、前記中心位置を挟む被検査体の周縁部の２点と、を含むものであることを特徴とする請求項１または２記載のプローブ方法
【請求項１】 Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能なＸＹＺテ−ブルに載置台を設け、電極パッドが多数配列された被検査部を有する被検査体を前記載置台上に載せ、この載置台を移動させてプローブカードのプローブに被検査体の電極パッドを接触させて順次被検査部の電気的測定を行うプローブ方法において、前記ＸＹＺテ−ブルに設けられた第１撮像手段により前記プローブを撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、前記ＸＹＺテ−ブルに対して相対的に移動する第２撮像手段を設け、ＸＹＺテ−ブル側を相対的に移動させて、前記第２撮像手段により被検査体の少なくとも２点を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、前記第１撮像手段と第２撮像手段との光軸を相対的に移動させて合わせ、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、前記各工程で求められたＸＹＺテ−ブルの位置データに基づいてＸＹＺテ−ブルを移動させてプローブと被検査体の電極パッドとの位置合わせを行うことを特徴とするプローブ方法。
【請求項２】 Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能なＸＹＺテ−ブルに載置台を設け、電極パッドが縦横に多数配列された被検査体を前記載置台上に載せ、この載置台を移動させてプローブカードのプローブに被検査体の電極パッドを順次接触させて被検査体の電気的測定を行うプローブ方法において、前記ＸＹＺテ−ブルに設けられた第１撮像手段により前記プローブを撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、前記ＸＹＺテ−ブルに対して相対的に移動する第２撮像手段を用い、ＸＹＺテ−ブル側を移動させて、被検査体の少なくとも２点とを撮像し、そのときの夫々のＸＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、前記第１撮像手段または第２撮像手段の一方の撮像手段の合焦面に光軸と交差する方向に進退自在に設けられた位置合わせ用の被写体を用い、前記ＸＹＺテ−ブルを移動させてこの被写体に対し他方の撮像手段の焦点を合わせ、そのときの撮像手段のＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、前記各工程で求められたＸＹＺテ−ブルの位置データに基づいてＸＹＺテ−ブルを移動させてプローブと被検査体の電極パッドとの位置合わせを行うことを特徴とするプローブ方法。
【請求項３】 被検査体は、被検査チップが縦横に並ぶ半導体ウエハであり、第２撮像手段により撮像する被検査体上の点は、被検査体の中心位置と、この中心位置を通り、被検査チップの縦の並びに沿った直線上に位置し、前記中心位置を挟む被検査体の周縁部の２点と、前記中心位置を通り、被検査チップの横の並びに沿った直線上に位置し、前記中心位置を挟む被検査体の周縁部の２点と、を含むものであることを特徴とする請求項１または２記載のプローブ方法
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図１０】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図１０】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開平７−２９７２４１
【公開日】平成７年（１９９５）１１月１０日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平６−１０４６１４
【出願日】平成６年（１９９４）４月１９日
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（０００１０９５６５）東京エレクトロン山梨株式会社 (4)
【公開日】平成７年（１９９５）１１月１０日
【国際特許分類】
【出願日】平成６年（１９９４）４月１９日
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（０００１０９５６５）東京エレクトロン山梨株式会社 (4)
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