CN105679689A - 探测装置和探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在不使用机械式靶的情况下利用光学部件在短时间内对一对照相机进行对位的探测装置和探测方法。在探测装置(100)的下部拍摄单元(35)的投影光学部(67)中，通过使自投影用光源(81)照射出的光通过靶(65)，从而生成光学式靶标。利用自投影用光源(81)照射出的光将靶标投影于成像位置(P)和下部照相机(61)的成像部(61a)。由于上部照相机(91)的成像部(91a)和成像位置(P)配置在互相光学共轭的位置，因此，还能够将成像于成像位置(P)的靶标投影于上部照相机(91)的成像部(91a)。

Description

探测装置和探测方法

技术领域

本发明涉及应用于对例如半导体晶圆等基板进行检查的探测装置和探测方法。

背景技术

在半导体器件的制造工序中，进行用于评价半导体器件的电特性的探测检查。在探测检查中，使探针与形成于半导体基板的半导体器件的电极相接触，对各个半导体器件分别输入电信号，通过观测相对于此而输出的电信号来进行电特性评价。

应用于探测检查的探测装置包括：载物台，其用于对形成有成为探测检查的对象的半导体器件的被检查基板进行保持，并能够沿水平方向、铅垂方向移动和进行旋转；以及对准装置，其用于使探针与形成于被检查基板的半导体器件的电极准确地相接触。作为对准装置，提出一种包括用于对探针的位置进行检测的第1照相机和用于对形成于被检查基板的表面的半导体器件的位置进行检测的第2照相机的对准装置(例如，专利文献1、2)。在这样的探测装置中，为了对探针和电极进行对位而实施以下工序：利用第1照相机求出探针的位置作为坐标的工序、利用能够进行移动的机械式靶对第1照相机和第2照相机进行对位的工序、以及利用第2照相机求出被检查基板的电极的位置作为坐标的工序。

在如所述专利文献1、2那样使用机械式靶对一对照相机进行对位的方式中，需要使靶相对于第1照相机和第2照相机的焦点附近进入或退避的动作。因此，担心出现因误动作使机械式靶与探测装置的其他构件相接触而引起故障或自用于驱动机械式靶的机构产生微粒等问题。另外，由于用于驱动机械式靶的机构复杂，因此，还存在零件件数较多、难以实现小型化且成本高、需要定期的维护等问题。并且，作为机械式靶，使用在玻璃板上形成有靶标的机械式靶，因此，折射量会与玻璃板的厚度相对应地变化。其结果，从单侧的照相机来看，在玻璃板的厚度方向上产生误差，因此还存在导致对位的精度降低这样的问题。

另一方面，公知有一种替代机械式靶而使用光学部件对一对照相机进行对位的方法(例如，专利文献3、4)。在专利文献3中，提出一种探测装置，其通过使点光(日文：スポット光)沿着一个照相机的光轴行进并利用另一个照相机对此进行识别来进行对位。在专利文献4中，提出一种具有自一个照相机朝向另一个照相机投影二维图案的投影光学系统的探测装置。

专利文献1：日本特开平8－335612号公报(图1等)

专利文献2：日本特开平7－297241号公报(图1等)

专利文献3：日本特开2003－303865号公报(图1等)

专利文献4：日本特开2010－219110号公报(图2等)

发明内容

发明要解决的问题

在利用光学部件对一对照相机进行对位的所述专利文献3、4中，在进行对位时，不能利用两个照相机来同时识别作为靶标的替代的点光、二维图案。因此，在这些以往技术中，不得不分成多个步骤来进行对位。其结果，存在如下问题：花费对位所需的劳力和时间，使整个探测检查的生产率降低。

另外，在专利文献3、4的对位方法中，由于不能利用两个照相机同时识别点光、二维图案，因此，需要进行将不透明物体插入到任意一个照相机的光轴上而识别点光、二维图案的动作。因而，在专利文献3、4的对位方法中，要使用可动构件，基本上仍没有解决使用以往的机械式靶的情况下的所述问题点。

例如，在专利文献3的探测装置中，通过使点光在遮挡点光的光轴的物体面上成像，置于照射点光的那一侧的照相机首次能够对照相机的光轴和点光进行对位。另外，在专利文献4的探测装置中，由于不能利用配置有投影光学系统的一侧的照相机来直接识别二维图案，因此，需要以遮挡该照相机的光的方式插入不透明的板等物体并预先拍摄二维图案的实像，并保存其坐标。

因而，本发明的目的在于，提供一种能够在不使用机械式靶的情况下利用光学部件在短时间内对一对照相机进行对位的探测装置。

用于解决问题的方案

为了解决所述问题，本发明提供一种探测装置，其中，该探测装置包括：载物台，其用于保持被检查基板并能够在水平方向和铅垂方向上移动；第1拍摄装置，其用于对与形成于所述被检查基板的表面的器件的电极相接触的探针进行拍摄；第1拍摄光学部，其具有用于利用所述第1拍摄装置进行拍摄的光学系统；第2拍摄装置，其在所述被检查基板由所述载物台保持着的状态下对所述电极进行拍摄；第2拍摄光学部，其具有用于利用所述第2拍摄装置进行拍摄的光学系统；以及投影光学部，其具有用于将光学式的靶标同时投影于所述第1拍摄装置的成像部和所述第2拍摄装置的成像部的光学系统，该光学式的靶标应用于所述第1拍摄装置与所述第2拍摄装置之间的对位。

也可以是，本发明的探测装置还包括用于生成所述靶标的靶，所述投影光学部使以下成像位置形成在相对于所述第1拍摄装置的成像部光学共轭的位置，该成像位置为使作为所述靶的像的所述靶标成像的位置。

也可以是，在本发明的探测装置中，将所述靶、所述成像位置、以及所述第2拍摄装置的成像部配置在互相光学共轭的位置，并将所述靶标同时投影于所述第1拍摄装置的成像部和所述第2拍摄装置的成像部。

也可以是，在本发明的探测装置中，所述投影光学部包括：投影用光源，其用于向所述靶照射光；分割部件，其用于将通过了所述靶后的、来自所述投影用光源的光分割；以及会聚部件，其用于使被所述分割部件分割后的光线会聚，以便使所述靶标形成于所述第1拍摄装置的所述成像部。

也可以是，在本发明的探测装置中，所述会聚部件为凹面反射镜。

本发明提供一种探测方法，其是使用所述任一项探测装置的探测方法，该探测方法的特征在于，该探测方法包括以下步骤：将所述靶标同时投影于所述第1拍摄装置的成像部和所述第2拍摄装置的成像部，根据所述靶标的图像数据对所述第1拍摄装置和所述第2拍摄装置进行对位；利用所述第2拍摄装置对所述被检查基板的多处的所述电极进行拍摄，并存储此时的所述电极的位置坐标；利用所述第1拍摄装置对所述探针进行拍摄，并存储此时的所述探针的位置坐标；以及根据利用以上各步骤获得的位置坐标使所述探针与所述电极相接触，以对形成于所述被检查基板的表面的器件的电特性进行检查。

发明的效果

本发明的探测装置包括用于将光学式靶标同时投影于第1拍摄装置的成像部和第2拍摄装置的成像部的投影光学系统。因此，能够在不使用机械式靶的情况下利用设置空间较小且结构简单的光学部件在短时间内对一对拍摄装置进行对位。另外，利用1次对位，不仅能够在X、Y方向上对一对拍摄装置高精度地进行对位，还能够在Z方向上对一对拍摄装置高精度地进行对位。因而，采用本发明的探测装置和探测方法，能够在短时间内准确地测量被形成于被检查基板的器件的电特性。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的探测装置的外观结构的立体图。

图2是表示图1的探测装置的内部构造的概略的立体图。

图3是表示下部拍摄单元和上部拍摄单元的光学结构的说明图。

图4是表示投影光学部的变形例的说明图。

图5是表示投影光学部的另一变形例的说明图。

图6是表示投影光学部的又一变形例的说明图。

图7是表示控制部的硬件结构的一个例子的说明图。

图8是本发明的一实施方式的探测方法中的一工序的说明图。

图9是本发明的一实施方式的探测方法中的另一工序的说明图。

图10是本发明的一实施方式的探测方法中的又一工序的说明图。

图11是本发明的一实施方式的探测方法中的再一工序的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的一实施方式的探测装置100的外观结构的立体图。图2是表示图1的探测装置100的内部构造的概略的立体图。

本实施方式的探测装置100是用于对形成于半导体晶圆(以下，有时仅记作“晶圆”)W的半导体器件等器件(未图示)的电特性进行检查的装置。探测装置100包括：主体1、与该主体1相邻地配置的装载部3、以及以覆盖主体1的方式配置的测试头5。

主体

主体1是内部为空洞的壳体，其容纳有用于载置晶圆W的载物台7。在主体1的顶部1a形成有开口部1b。开口部1b位于被载置于载物台7的晶圆W的上方，该开口部1b能与用于保持圆板状的探测卡9的大致圆板状的探测卡保持件(未图示)相卡合。利用该探测卡保持件将探测卡9配置为与载置于载物台7的晶圆W相对。

装载部

装载部3用于将容纳于作为输送容器的前开式晶圆传送盒(省略图示)的晶圆W取出并将该晶圆W向主体1的载物台7输送。另外，装载部3用于自载物台7接收完成器件的电特性检查后的晶圆W并将该晶圆W容纳于前开式晶圆传送盒。

测试头

测试头5呈长方体形状，并构成为能够通过设于主体1的铰链机构11向上方转动。测试头5在自上方覆盖主体1的状态下经由未图示的接触环与探测卡9电连接。测试头5具有如下功能：将自探测卡9传送过来的、表示器件的电特性的电信号作为测量数据存储，并根据测量数据来判断器件有无电气缺陷。

载物台

如图2所示，载物台7配置在基台20上，载物台7具有沿着图中所示的X方向移动的X方向移动单元21、沿着图中所示的Y方向移动的Y方向移动单元23、以及沿着图中所示的Z方向移动的Z方向移动单元25。

X方向移动单元21利用滚珠丝杠21a的转动使载物台7沿着配置于X方向的导轨27在X方向上高精度地移动。滚珠丝杠21a被马达(未图示)转动。另外，能够利用与该马达相组合的编码器(未图示)来检测载物台7的移动量。

Y方向移动单元23利用滚珠丝杠23a的转动使载物台7沿着配置于Y方向的导轨29在Y方向上高精度地移动。滚珠丝杠23a被马达23b转动。另外，能够利用与该马达23b相组合的编码器23c来检测载物台7的移动量。

如上所述，X方向移动单元21和Y方向移动单元23使载物台7沿着水平面在互相正交的X方向和Y方向上移动。

Z方向移动单元25具有未图示的马达和编码器，用于使载物台7沿着Z方向在上下方向上移动并能够检测载物台7的移动量。Z方向移动单元25使载物台7朝向探测卡9移动而使晶圆W上的器件中的电极和探针相抵接。另外，载物台7配置为通过未图示的马达在Z方向移动单元25之上沿图中所示的θ方向旋转自如。

探测卡

探测卡9在与载物台7相对的面上包括多个探针9a(参照图10和图11)。在探测装置100中，通过使载物台7沿水平方向(X方向、Y方向、θ方向)和铅垂方向(Z方向)移动，从而对探测卡9和晶圆W的相对位置进行调整而使器件的电极和探针9a相抵接。测试头5使检查电流经由探测卡9的各探针9a流向器件。探测卡9将表示器件的电特性的电信号传送至测试头5。测试头5将传送过来的电信号作为测量数据存储并对检查对象的器件有无电气缺陷进行判断。此外，探针9a只要具有与器件的电极相连接的功能，其可以为任意形状。

在主体1的内部，与载物台7相邻地配置有探测卡保持件更换单元31。探测卡保持件更换单元31具有用于承载对探测卡9进行保持的未图示的探测卡保持件的叉子33。叉子33以能够沿Y方向和Z方向移动的方式构成，并用于更换探测卡9。

下部拍摄单元

另外，在主体1的内部，在载物台7与探测卡保持件更换单元31之间配置有下部拍摄单元35和针尖研磨单元37。在此，下部拍摄单元35对形成于探测卡9的探针9a进行拍摄。下部拍摄单元35和针尖研磨单元37固定于载物台7并连同载物台7一起沿X方向、Y方向以及Z方向移动。在后面叙述下部拍摄单元35的详细结构。

对准单元

另外，在主体1的内部，在载物台7的上方配置有对准单元41。对准单元41构成为能够通过未图示的驱动部而在图2中沿Y方向移动。对准单元41具有与载物台7、下部拍摄单元35相对的沿着水平面的下表面。

上部拍摄单元

在对准单元41上设有上部拍摄单元43。上部拍摄单元43用于对形成于载置在载物台7上的晶圆W的器件的电极进行拍摄。在后面叙述上部拍摄单元43的详细结构。

采用以上的结构，在探测装置100中，下部拍摄单元35和上部拍摄单元43能够向以互相相对的位置为代表的、下部拍摄单元35与探测卡9相对的位置、上部拍摄单元43与载物台7相对的位置等多个位置相对移动。

拍摄单元的详细构造

接下来，参照图3说明下部拍摄单元35和上部拍摄单元43的详细结构。图3是在使下部拍摄单元35和上部拍摄单元43在上下方向上相对的状态下以光学特征为中心示出下部拍摄单元35和上部拍摄单元43的结构的图。

下部拍摄单元

下部拍摄单元35具有作为第1拍摄装置的下部照相机61、用于利用下部照相机61对探测卡9的探针9a进行拍摄的下部拍摄光学部63、用于生成光学式靶标的靶65、以及用于将靶标同时投影于下部照相机61的成像部61a和上部照相机91的成像部91a的投影光学部67。在此，下部照相机61和上部照相机91的“成像部”指的是，下部照相机61和上部照相机91中的例如CCD元件、CMOS元件等拍摄元件。

下部照相机

下部照相机61用于对形成于探测卡9的探针9a进行拍摄并生成探针9a的图像数据。另外，下部照相机61生成靶标的图像数据。

下部拍摄光学部

下部拍摄光学部63包括例如LED灯等拍摄用光源71、用于使来自拍摄用光源71的照射光或其反射光会聚的透镜73A、73B、73C、以及用于将来自拍摄用光源71的照射光或其反射光分割的分束器75。分束器75也可以是例如半透半反镜。

靶

靶65为例如丙烯酸、玻璃、铝、铁等材质的50μm～1000μm左右的厚度的薄板，在靶65上形成有与光学式靶标相对应的花纹。在本实施方式中，与靶标相对应的花纹是利用在构成靶65的薄板上设置的贯通开口而形成的。此外，也可以是，使用在例如透明的压克力板、玻璃板等的单侧的面上利用蒸镀、涂布等方法形成与靶标相对应的花纹替代贯通开口而成的构件。与靶标相对应的花纹的形状是任意的，能够例示圆形、四边形、十字形、同心圆、放射图案等几何花纹。

投影光学部

投影光学部67是用于从靶65生成作为靶65的像的光学式靶标并将靶标同时投影于下部照相机61和上部照相机91各自的成像部61a、91a的光学系统。在图3中，利用粗线示意性表示将靶标投影于下部照相机61的成像部61a时的光束，利用细线示意性表示在用下部照相机61和上部照相机91进行拍摄时的光束和在将靶标投影于上部照相机91的成像部91a时的光束。投影光学部67包括例如LED灯等投影用光源81、用于将来自投影用光源81的光反射并使其会聚的凹面反射镜83、以及作为用于将来自投影用光源81的光分割的分割部件的分束器85。分束器85也可以是例如半透半反镜。另外，凹面反射镜83具有作为用于使光朝向下部照相机61的成像部61a会聚的会聚部件的功能和作为用于将光反射的反射部件的功能。因此，通过使用凹面反射镜83，能够使投影光学部67的结构简化，从而能够谋求省空间化、小型化。此外，也能够利用例如平面反射镜和透镜的组合来代替凹面反射镜83。

上部拍摄单元

上部拍摄单元43具有作为第2拍摄装置的上部照相机91和用于利用上部照相机91对晶圆W上的器件进行拍摄的上部拍摄光学部93。

上部照相机

上部照相机91用于对形成于晶圆W表面的器件的电极进行拍摄并生成该电极的图像数据。另外，上部照相机91生成靶标的图像数据。

上部拍摄光学部

上部拍摄光学部93包括例如LED灯等拍摄用光源101、用于使来自拍摄用光源101的照射光或其反射光会聚的透镜103A、103B、103C、以及用于将来自拍摄用光源101的照射光或其反射光分割的分束器105。分束器105也可以是例如半透半反镜。

成像位置

在下部拍摄光学部63与上部拍摄光学部93之间形成有靶标的成像位置P。在本实施方式的探测装置100中，利用投影光学部67将靶65、靶标的成像位置P、以及下部照相机61的成像部61a配置为成为互相光学共轭的关系。

另外，在图3所示的状态下，以使靶标的成像位置P和上部照相机91的成像部91a成为互相光学共轭的关系的方式配置了下部拍摄光学部63和上部拍摄光学部93。也就是说，在图3所示的状态下，下部拍摄光学部63和上部拍摄光学部93构成为使靶标的成像位置P、靶65、下部照相机61的成像部61a、上部照相机91的成像部91a成为互相光学共轭的关系。

在下部拍摄单元35中，自拍摄用光源71照射出的光由透镜73A会聚，该光的一部分被分束器75反射并由透镜73B会聚而照射至成像位置P。另外，被配置于成像位置P的物体(例如探针9a)的表面反射的光的一部分透过分束器75并由透镜73C会聚而投影于下部照相机61的成像部61a。

在上部拍摄单元43中，自上部拍摄用光源101照射出的光由透镜103A会聚，该光的一部分被分束器105反射并由透镜103B会聚而照射至配置于下方的物体(例如，器件的电极)。另外，被物体的表面反射的光的一部分透过分束器105并由透镜103C会聚而投影于上部照相机91的成像部91a。

并且，如图3所示，在将上部照相机91的成像部91a和成像位置P配置在互相光学共轭的位置时，上部照相机91的焦点聚焦于成像位置P。因此，将在成像位置P配置有物体(例如，器件的电极)时的物体的像、在成像位置P形成的像(例如，作为靶65的像的靶标)准确地投影于上部照相机91的成像部91a。

在下部拍摄单元35的投影光学部67中，通过使自投影用光源81照射出的光通过靶65而生成光学式靶标。另外，自投影用光源81照射出的光的一部分通过分束器85并被凹面反射镜83反射和会聚，然后被分束器85反射而入射至下部照相机61。因而，能够利用自投影用光源81照射出的光将由靶65生成的靶标投影于下部照相机61的成像部61a。

另外，自投影用光源81照射出的光的一部分被分束器85反射并经由透镜73C、分束器75、透镜73B而照射至成像位置P。因而，能够利用自投影用光源81照射出的光将由靶65生成的靶标投影于成像位置P。

并且，如上所述，在图3所示的状态下，将靶标的成像位置P、靶65、下部照相机61、以及上部照相机91配置于成为互相光学共轭的位置。因而，通过将投影用光源81点亮并使靶标成像于成像位置P，能够将靶标同时投影于下部照相机61的成像部61a和上部照相机91的成像部91a。

投影光学部的变形例

接下来，说明探测装置100中的投影光学部的变形例。图4～图6分别示出了投影光学部的变形例。投影光学部只要能够将靶标同时投影于下部照相机61和上部照相机91各自的成像部61a、91a即可，因此，投影光学部存在各种变化。在此，代表性地说明3个变形例。此外，在图4～图6中，由于上部拍摄单元43、下部照相机61以及下部拍摄光学部63的结构与图3相同，因此标注相同的附图标记而省略说明。在图4～图6中，利用粗线示意性表示在将靶标投影于下部照相机61的成像部61a时的光束，利用细线示意性表示在利用下部照相机61和上部照相机91进行拍摄时的光束和将靶标投影于上部照相机91的成像部91a时的光束。

第1变形例

图4是表示第1变形例的图。第1变形例的投影光学部67A包括例如LED灯等投影用光源81、用于使来自投影用光源81的光会聚的凹面反射镜83、以及用于将来自投影用光源81的光分割的分束器85。

第1变形例的投影光学部67A在凹面反射镜83的相对于下部照相机61、投影用光源81以及靶65的配置方面与图3所示的投影光学部67不同。即，在图3所示的投影光学部67中，将凹面反射镜83配置在了自投影用光源81通过靶65并透过分束器85的光束的光轴上，而在本变形例的投影光学部67A中，将凹面反射镜83配置在了自投影用光源81通过靶65并被分束器85反射的光束的光轴上。

在本变形例的投影光学部67A中，通过使自投影用光源81照射出的光通过靶65而生成光学式靶标。另外，通过靶65后的光的一部分被分束器85反射并被凹面反射镜83反射和会聚，然后透过分束器85而入射至下部照相机61。因而，能够利用自投影用光源81照射出的光将由靶65生成的靶标投影于下部照相机61的成像部61a。

另外，在本变形例的投影光学部67A中，自投影用光源81照射出的光的一部分透过分束器85并经由透镜73C、分束器75、透镜73B而照射至成像位置P。因而，能够利用自投影用光源81照射出的光将由靶65生成的靶标投影于成像位置P。

此外，在本变形例中，在将物体配置于成像位置P时，被物体面反射的光在经由透镜73B、分束器75、透镜73C之后一部分被分束器85反射而入射至下部照相机61。

第2变形例

图5是表示第2变形例的图。第2变形例的投影光学部67B包括例如LED灯等投影用光源81、用于将来自投影用光源81的光反射的一对平面反射镜111、113、用于使来自投影用光源81的光会聚的透镜115、用于将来自投影用光源81的光分割的分束器85、以及用于使光轴在成像位置P与下部照相机61之间成直角转向的分束器117。

在第2变形例的投影光学部67B中，通过使自投影用光源81照射出的光通过靶65而生成光学式靶标。另外，通过靶65后的光的一部分透过分束器85而依次被平面反射镜111和平面反射镜113反射并通过透镜115会聚，然后透过分束器117而入射至下部照相机61。因而，能够利用自投影用光源81照射出的光将由靶65生成的靶标投影于下部照相机61的成像部61a。

另外，在本变形例的投影光学部67B中，自投影用光源81照射出的光的一部分被分束器85反射并经由透镜73C、分束器75、透镜73B而照射至成像位置P。因而，能够利用自投影用光源81照射出的光将由靶65生成的靶标投影于成像位置P。

此外，在本变形例中，在将物体配置于成像位置P时，被物体面反射的光在经由透镜73B、分束器75、透镜73C之后一部分被分束器117反射而入射至下部照相机61。

第3变形例

图6是表示第3变形例的图。第3变形例的投影光学部67C包括例如LED灯等投影用光源81、用于将来自投影用光源81的光反射的一对平面反射镜111、113、用于使来自投影用光源81的光会聚的透镜115、用于将来自投影用光源81的光分割的分束器85、以及用于使光轴在投影用光源81与成像位置P之间成直角转向的分束器119。

在第3变形例的投影光学部67C中，通过使自投影用光源81照射出的光通过靶65而生成光学式靶标。另外，通过靶65后的光的一部分透过分束器119，而被透镜115会聚并依次被平面反射镜111和平面反射镜113反射，然后透过分束器85而入射至下部照相机61。因而，能够利用自投影用光源81照射出的光将由靶65生成的靶标投影于下部照相机61的成像部61a。

另外，在本变形例的投影光学部67C中，自投影用光源81照射出的光的一部分被分束器119反射、透过分束器85并经由透镜73C、分束器75、透镜73B而照射至成像位置P。因而，能够利用自投影用光源81照射出的光将由靶65生成的靶标投影于成像位置P。

此外，在本变形例中，在将物体配置于成像位置P时，被物体面反射的光在经由透镜73B、分束器75、透镜73C之后一部分被分束器85反射而入射至下部照相机61。

本发明并不限于以上的3个变形例，在本实施方式的探测装置100中，投影光学部只要能够将靶标同时投影于下部照相机61的成像部61a和上部照相机91的成像部91a即可，能够进行各种变形。

控制部

探测装置100还包括控制部50。控制部50用于对探测装置100的各构成部的动作进行控制。控制部50典型地为计算机。图7示出了控制部50的硬件结构的一个例子。控制部50包括主控制部201、键盘、鼠标等输入装置202、打印机等输出装置203、显示装置204、存储装置205、外部接口206、以及将这些互相连接起来的总线207。主控制部201具有CPU(中央处理装置)211、RAM(随机存取存储器)212以及ROM(只读存储器)213。存储装置205只要是能够存储信息的装置即可，其形态不受限定，例如为硬盘装置或光盘装置。另外，存储装置205能向可计算机读取的存储介质215存储信息并能自存储介质215读取信息。存储介质215只要是能够存储信息的介质即可，其形态不受限定，例如为硬盘、光盘、闪速存储器等。存储介质215也可以是存储有在本实施方式的探测装置100中进行的探测方法的制程的存储介质。

在本实施方式的探测装置100中，控制部50进行控制，以能够对多个晶圆W执行检查、即对形成在晶圆W上的器件执行检查。具体而言，在探测装置100中，控制部50对各构成部(例如，马达23b等驱动装置、编码器23c等位置检测装置、下部拍摄单元35、上部拍摄单元43等)进行控制。这些控制能够通过如下方式实现，即，CPU211将RAM212用作作业区域并执行被存储于ROM213或存储装置205的软件(程序)。

探测方法

接下来，参照图8～图11说明使用探测装置100对形成在晶圆W上的器件的电特性进行检查的探测方法的步骤的一个例子。图8～图11是说明本实施方式的探测方法的工序的说明图。在图8～图11中，示意性地示出了载物台7、下部拍摄单元35、上部拍摄单元43、探测卡9(探针9a)以及晶圆W(未图示的装置)的位置关系。在图8～图11中，附图标记301示意性表示下部照相机61的成像部61a与成像位置P之间的光束或下部照相机61的成像部61a与物体(探针9a)之间的光束，附图标记303示意性表示上部照相机91的成像部91a与成像位置P之间的光束或上部照相机91的成像部91a与物体(器件的电极)之间的光束。

在本实施方式的探测方法中，替代机械式靶标而使用光学式靶标，并将该靶标同时投影于下部照相机61和上部照相机91各自的成像部61a、91a，除此以外，能够与以往的探测装置的探测方法同样地实施。例如，本实施方式的探测方法能够包括下述工序A～工序D。

首先，作为准备阶段，自装载部3的前开式晶圆传送盒(未图示)取出作为被检查基板的晶圆W并将晶圆W输送至载物台7。在晶圆W的表面形成有成为测量对象的器件，对此省略了图示。

工序A：

在工序A中，将靶标同时投影于下部照相机61和上部照相机91各自的成像部61a、91a，根据靶标的图像数据对下部照相机61和上部照相机91进行对位。如图8所示，使下部拍摄单元35和上部拍摄单元43相对移动到在上下方向上相对的位置。接下来，将下部拍摄单元35的投影光学部67的投影用光源81点亮，从而将由靶65生成的靶标投影于成像位置P。其结果，靶标被同时投影于下部照相机61和上部照相机91各自的成像部61a、91a。然后，利用下部照相机61和上部照相机91并根据分别获得的靶标的图像数据进行对位，使得上部照相机91的成像部91a和成像位置P成为互相光学共轭的位置关系。具体而言，求出下部照相机61和上部照相机91的位置，在该位置，使同时投影于下部照相机61和上部照相机91各自的成像部61a、91a的靶标的中心与下部照相机61以及上部照相机91的光轴一致，且使上部照相机91的焦点位于成像位置P。

通过以下方式进行这样的对位：一边对由下部照相机61取得的靶标的图像数据和由上部照相机91取得的靶标的图像数据进行比较，一边使固定于载物台7的下部拍摄单元35沿X、Y、Z方向移动。并且，由于下部照相机61的成像部61a最初与靶65以及成像位置P处于光学共轭的位置关系，因此，使下部照相机61和上部照相机91的焦点和光轴分别一致。将此时的载物台7的X、Y、Z坐标作为例如(X0、Y0、Z0)存储于作为控制部50的存储器的RAM212、存储装置205或存储介质215。

在本实施方式的探测方法中，通过利用工序A将靶标同时投影于下部照相机61和上部照相机91各自的成像部61a、91a，能够利用1次对位就将下部照相机61和上部照相机91在X、Y、Z方向上对位。因而，与利用两个照相机分别取得靶65的实像的情况相比，能够缩短对位所需的时间并不再需要插入用于在成像位置P显示实像的不透明的板等的机构和劳力。

工序B：

在工序B中，利用上部照相机91对晶圆W上的器件的多处的电极进行拍摄并存储此时的电极的位置坐标。在将投影用光源81熄灭的状态下，如图9所示，使载物台7相对移动到上部拍摄单元43的下方，将拍摄用光源101点亮，使上部照相机91的焦点对准预先决定好的晶圆W上的多个(例如5个)拍摄点并进行拍摄。在此，将拍摄点设定于形成在晶圆W上的器件的规定的电极。根据获得的图像数据来求出此时的各拍摄点的位置坐标。在此，为了方便，将各拍摄点的位置坐标总称为(X1、Y1、Z1)。将位置坐标(X1、Y1、Z1)存储在作为控制部50的存储器的RAM212、存储装置205或存储介质215中。

此外，在以上的说明中，没有考虑到载物台7的θ方向(周向)上的对位，但在考虑探针9a的排列方向和器件的排列方向的错位的情况下，只要进行如下校正即可，即，根据所述多个拍摄点中的任意两点来求出θ方向上的错位并使载物台7在θ方向上移动。

工序C：

在工序C中，利用下部照相机61对探测卡9的探针9a进行拍摄，并存储此时的探针9a的位置坐标。在将投影用光源81熄灭的状态下，如图10所示，使下部拍摄单元35的下部照相机61相对移动到探针9a的下方。然后，将拍摄用光源71点亮，使固定于载物台7的下部拍摄单元35在X、Y、Z方向上移动而使下部照相机61的焦点与预先决定好的规定的探针9a一致，并进行拍摄。根据获得的图像数据求出此时的探针9a的位置坐标(X2、Y2、Z2)。将该位置坐标(X2、Y2、Z2)存储在作为控制部50的存储器的RAM212、存储装置205或存储介质215中。

若进行以上工序A～工序C的动作，则在工序A中，对上部照相机91和下部照相机61的X、Y、Z方向上的位置进行对位，以使上部照相机91的成像部91a、靶标的成像位置P、以及下部照相机61的成像部61a处于互相光学共轭的位置，因此，等同于利用一个拍摄装置对晶圆W和探针9a进行拍摄的情况。因而，能够根据所述各位置坐标来准确地把握晶圆W上的多个拍摄点与探针9a之间的相对位置。能够利用例如相对于载物台7位于规定的标准位置的情况下的、X、Y、Z方向上的各个编码器的脉冲数来管理所述各位置坐标。此外，在本实施方式的探测方法中，工序A～工序C的顺序不受限定。例如，能够按照工序A、工序B、工序C的顺序、按照工序A、工序C、工序B的顺序、按照工序B、工序A、工序C的顺序、按照工序B、工序C、工序A的顺序、按照工序C、工序A、工序B的顺序、或者按照工序C、工序B、工序A的顺序来实施。另外，优选的是，在每次使对准单元41移动时实施工序A～工序C。

工序D：

在工序D中，根据利用所述工序A、工序B、工序C各工序获得的位置坐标如图11所示那样使载物台7在X、Y、Z方向上移动而使探针9a和形成于晶圆W的表面的规定的器件的电极的位置对准。之后，使探针9a接触于电极而对器件的电特性进行检查。

如上所述，本实施方式的探测装置100包括用于将光学式靶标同时投影于下部照相机61和上部照相机91各自的成像部61a、91a的投影光学部，该光学式靶标应用于下部照相机61与上部照相机91之间的对位。因此，能够在不使用机械式靶的情况下利用设置空间较小且结构简单的光学部件在短时间内对一对照相机进行对位。另外，利用1次对位，不仅能够在X、Y方向上对下部照相机61和上部照相机91进行对位，还能够在Z方向上对下部照相机61和上部照相机91进行对位。因而，采用本实施方式的探测装置100，能够在短时间内准确地测量被形成于晶圆W的器件的电特性。另外，采用本实施方式的探测装置100，能够消除在使用机械式靶的情况下的诸多问题、例如由误动作引起的接触事故、产生微粒、零件件数较多而难以小型化、成本高、以及定期的维护烦杂等。

以上，出于例示的目的详细地说明了本发明的实施方式，但本发明并不限于所述实施方式，而能够进行各种变形。例如，在所述实施方式中，将投影光学部67、67A、67B、67C设于下部拍摄单元35，但也可以将投影光学部67、67A、67B、67C设于上部拍摄单元43。另外，成为对位的对象的一对照相机并不限于上下的位置关系，例如，即使在将一对照相机沿水平方向配置的情况下，也能够同样地应用本发明。

另外，作为被检查基板，其并不限于半导体晶圆，也可以是例如以应用于液晶显示装置的玻璃基板为代表的平板显示器用的被检查基板等。

附图标记说明

35、下部拍摄单元；43、上部拍摄单元；61、下部照相机；63、下部拍摄光学部；65、靶；67、投影光学部；71、拍摄用光源；73A、73B、73C、透镜；75、分束器；81、投影用光源；83、凹面反射镜；85、分束器；91、上部照相机；93、上部拍摄光学部；101、拍摄用光源；103A、103B、103C、透镜；105、分束器；P、成像位置。

Claims (6)

1.一种探测装置，其中，

该探测装置包括：

载物台，其用于保持被检查基板并能够在水平方向和铅垂方向上移动；

第1拍摄装置，其用于对与形成于所述被检查基板的表面的器件的电极相接触的探针进行拍摄；

第1拍摄光学部，其具有用于利用所述第1拍摄装置进行拍摄的光学系统；

第2拍摄装置，其在所述被检查基板由所述载物台保持着的状态下对所述电极进行拍摄；

第2拍摄光学部，其具有用于利用所述第2拍摄装置进行拍摄的光学系统；以及

投影光学部，其具有用于将光学式的靶标同时投影于所述第1拍摄装置的成像部和所述第2拍摄装置的成像部的光学系统，该光学式的靶标应用于所述第1拍摄装置与所述第2拍摄装置之间的对位。

2.根据权利要求1所述的探测装置，其中，

该探测装置还包括用于生成所述靶标的靶，

所述投影光学部使以下成像位置形成在相对于所述第1拍摄装置的成像部光学共轭的位置，该成像位置为使作为所述靶的像的所述靶标成像的位置。

3.根据权利要求2所述的探测装置，其中，

将所述靶、所述成像位置、以及所述第2拍摄装置的成像部配置在互相光学共轭的位置，并将所述靶标同时投影于所述第1拍摄装置的成像部和所述第2拍摄装置的成像部。

4.根据权利要求2或3所述的探测装置，其中，

所述投影光学部包括：

投影用光源，其用于向所述靶照射光；

分割部件，其用于将通过了所述靶后的、来自所述投影用光源的光分割；以及

会聚部件，其用于使被所述分割部件分割后的光线会聚，以便使所述靶标形成于所述第1拍摄装置的所述成像部。

5.根据权利要求4所述的探测装置，其中，

所述会聚部件为凹面反射镜。

6.一种探测方法，其是使用权利要求1至5中任一项所述的探测装置的探测方法，该探测方法的特征在于，

该探测方法包括以下步骤：

将所述靶标同时投影于所述第1拍摄装置的成像部和所述第2拍摄装置的成像部，根据其图像数据对所述第1拍摄装置和所述第2拍摄装置进行对位；

利用所述第2拍摄装置对所述被检查基板的多处的所述电极进行拍摄，并存储此时的所述电极的位置坐标；

利用所述第1拍摄装置对所述探针进行拍摄，并存储此时的所述探针的位置坐标；以及

根据利用以上步骤获得的位置坐标使所述探针与所述电极相接触，以对形成于所述被检查基板的表面的器件的电特性进行检查。