JP2003270304A - プローブ装置及びプローブ針の針先認識方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体ウエハを検査するプローブ装置におい
て、撮像部の周囲に設けられた複数の光源部によりプロ
ーブ針の針先を照明すると、針先に加えて針軸の反射画
像も取り込まれるため、針先の認識が困難であった。ウ
エハ載置台に設けられたカメラを 【解決手段】 撮像部の周囲に例えば９０度ずつ位置が
ずれた４カ所に夫々光源部を設けて４方向から針先を照
明することができるようにし、それら光源部の一つのみ
を順次発光状態として４つの照射パターンを得、各照射
パターン毎の針先の画像Ａ〜Ｄに基づいて最適な照射パ
ターンを選択し、それを用いて針先の認識を行う。また
他の手法としては、照射パターン毎の画像を合成し例え
ば２値化画像とした後、４つの２値化画像に対して共通
している明るい領域を求め、それを針先と認識してもよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプローブ針を被検査
基板の半導体チップの電極パッドに接触させて半導体チ
ップの電気的特性を検査するプローブ装置及びプローブ
針の針先認識方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年半導体チップ（集積回路チップ）の
サイズが小さくなっていることからこれに伴い電極パッ
ドも微細化しており、このためプローブ装置においては
プローブ針の針先と半導体ウエハ（以下「ウエハ」とい
う）の載置台との位置合わせをより一層正確に行うこと
が重要になってきている。位置あわせを行う手法の一つ
として載置台側に撮像部を取り付け、撮像部により針先
を認識しその認識結果に基づいて載置台の位置制御を行
う手法がある。

【０００３】図１７は、プローブカード９１に設けられ
たプローブ針９２の下方側に、光学系ユニット９３ａ及
びカメラ９３ｂよりなる撮像部９３が位置している状態
を示している。プローブ針９２を撮像部により針先を観
察するためには、同図に示されるように光源部９４から
レンズを含む光学系ユニット９３ａを通して針先に光を
照射する明視野照明と、図１８に示すように光学系ユニ
ット９３ａの周りにある複数例えば４個の光源部から針
先に光を照射する暗視野照明とがある。明視野照明は、
針先が平坦であれば真下に反射するつまりレンズに戻る
反射光量は多いが、針先が尖っている場合には図１９に
示すようにレンズに戻る反射光量が少ないため針先の認
識が困難である。ところで既述のように電極パッドは微
細化しており、またその表面の酸化膜をプローブ針９２
により削ることが得策であることから、多くのプローブ
針９２は針先が尖っており、従って暗視照明に頼らざる
得ないのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら暗視野照
明では、針先以外の箇所からの反射が多く、図２０に示
すように針先９５と共に針軸９６がカメラ９３ｂに移っ
てしまい、両画像の明るさが近い場合にはしきい値レベ
ルにより２値化するにあたって両画像を区分けすること
が難しいので針先９５のみを抽出することが困難であ
る。なお実際の画面では光の反射画像の部分が白く、背
景が黒くなっている。またプローブ針を多層化した多層
針と呼ばれるものがあり、例えば図２１に示すように上
下にプローブ針９７、９８を重ねた二層針９９を用いる
場合には、図２２に示すように下側のプローブ針９８の
針先９８−２が上側のプローブ針９７の針軸９７−１の
画像の中に入ってしまい当該針先９８−２のみを抽出す
るのは極めて困難である。なお図中９７−２は上側のプ
ローブ針９７の針先、９８−１は下側のプローブ針９８
の針軸である。また形状を判断して針先の画像と針軸の
画像とを区別することも考えられるが、針軸に汚れがあ
るとその部分は反射しないかあるいは反射が少ないので
白画像の形状が島状になることもあり、従ってこの手法
でもやはり両者の区別が難しい。

【０００５】そしてプローブ装置では例えば針先９５の
配列画像が予め登録されているパターンに一致するよう
にウエハ載置台の位置を制御するようにしているが、針
先９５のみを抽出できないと結局プローブ針９２に対す
るウエハの位置合わせができなくなってしまい、例えば
その後に高倍率のカメラを用いて電極パッドと針先９５
との正確な位置合わせ工程を行う場合でも、その工程が
実施できなくなるかあるいは電極パッドと各プローブ針
９２との対応がずれてしまうなどのおそれがある。

【０００６】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、プローブ針の針先を正確に容易に抽出する
ことができるプローブ装置及びプローブ針の針先認識方
法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検査基板に
形成された半導体チップの電極パッドに接触させて半導
体チップの電気的特性を検査するためのプローブ針と、
被検査基板を載置し、プローブ針に対して相対的に移動
自在な載置台と、この載置台に設けられた撮像部とを備
え、撮像部によりプローブ針を撮像して得られた画像に
基づいてプローブ針の針先の位置を認識するプローブ装
置において、各々プローブ針の針先に照明光を照射する
ように前記撮像部の周囲に沿って配列された複数の光源
部と、これら複数の光源部の間で発光量が変わるように
各発光量を調整して複数の照射パターンを得るための照
射パターン切り替え部と、を備え、複数の照射パターン
の中からプローブ針の種別に応じた適切な照射パターン
を選択してプローブ針の針先の撮像を行うことを特徴と
する。

【０００８】この発明においては、例えば複数の照射パ
ターンの夫々において撮像したプローブ針の画像に基づ
いてどれが適切な照射パターンであるかを判断し、当該
適切な照射パターンが選択されるように照射パターン切
り替え部に指示を出す判断部を備える構成とすることが
できる。この場合判断部は、各画像の中で最も暗い画像
が得られる照射パターンを適切な照射パターンと判断す
るようにしてもよいし、あるいは各画像において２値化
して得られた明るい領域の面積の合計が最も小さい画像
が得られる照射パターンを適切な照射パターンと判断す
るようにしてもよいし、更にはまた各画像において２値
化して得られた明るい領域の個数が予め登録されている
個数と一致する画像が得られる照射パターンを適切な照
射パターンと判断するようにしてもよい。また照射パタ
ーン切り替え部は、例えば照射方向を切り替えるために
順次選択された光源部を発光状態とすることにより複数
の照射パターンを得るものである。

【０００９】この発明によれば、複数の照射パターンの
中には背景の影響の小さいあるいは影響のない適切な画
像が存在し、このときの照射パターンを選択して針先を
認識するため、針先位置を正確に把握することができ
る。

【００１０】他の発明は、プローブ装置において、各々
プローブ針の針先に照明光を照射するように前記撮像部
の周囲に沿って配列された複数の光源部と、これら複数
の光源部の中から照射方向を切り替えるために順次選択
された光源部を発光状態とすることにより複数の照射パ
ターンを得る照射パターン切り替え部と、各照射パター
ン毎にプローブ針の針先を撮像し、得られた各画像を合
成処理する合成処理部と、合成処理された画像に基づい
てプローブ針の針先の位置を認識することを特徴とす
る。

【００１１】合成処理部は、例えば各画像を２値化処理
して得られた全ての２値化画像に対してその位置が共通
している明るい領域を求めるものであり、この場合２値
化画像に対してその位置が共通している明るい領域を求
める前に各２値化画像の明るい領域を膨張処理する手段
を備えた構成としてもよい。また合成処理部は、各画像
の明るさを座標毎に合計し、所定の明るさ以上の領域を
明るい領域であるとして処理するものであってもよい
し、あるいは各画像を２値化処理して得られた画像につ
いて明るい領域の中心座標を求め、全ての２値化画像に
対して共通の中心座標を求めるものであってもよい。

【００１２】この発明によれば、各光源部からの照明光
を方向別に分けて照射し、夫々の画像を合成処理してい
るので背景の画像が消え、このため針先を正確に抽出で
きる。

【００１３】更に本発明にかかるプローブ針の針先認識
方法は、被検査基板に形成された半導体チップの電極パ
ッドに接触させて半導体チップの電気的特性を検査する
ためのプローブ針の針先を当該針先に対向配置された撮
像部により認識する方法において、各々プローブ針の針
先に照明光を照射するように前記撮像部の周囲に沿って
配列された複数の光源部を用い、これら複数の光源部の
間で発光量を変えて複数の照射パターンを得る工程と、
複数の照射パターンの夫々において撮像部によりプロー
ブ針を撮像する工程と、各照射パターンにおけるプロー
ブ針の撮像結果に基づいてどれが適切な照射パターンで
あるかを判断する工程と、この工程で判断された適切な
照射パターンを用いて針先を照射する工程と、この工程
において得られたプローブ針の撮像結果に基づいて針先
位置を認識する工程と、を含むことを特徴とする。複数
の照射パターンを得る工程は、例えば複数の光源部の中
から照射方向を切り替えるために順次選択された光源部
を発光状態とする工程である。

【００１４】更にまた他の発明にかかるプローブ針の針
先認識方法は、各々プローブ針の針先に照明光を照射す
るように前記撮像部の周囲に沿って配列された複数の光
源部を用い、これら複数の光源部のうちの一つのみを順
次発光状態として複数の照射パターンを得る工程と、各
照射パターン毎にプローブ針の針先を撮像し、得られた
各画像を合成処理する工程と、合成処理された画像に基
づいてプローブ針の針先の位置を認識する工程と、を含
むことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］本発明のプ
ローブ針の針先認識方法を実施するプローブ装置の実施
の形態について図面を参照しながら説明する。図１はこ
の実施の形態にかかるプローブ装置に用いられるウエハ
載置台及びプローブカードの概観を示す図である。１は
ウエハＷを載置するための載置台であり、Ｘガイド部１
１及びＹガイド部１２によりＸ，Ｙ方向に移動自在に構
成され、更にＺ駆動部１３により昇降自在に構成され、
最上段のステージ１４は鉛直軸の周りに回動できるよう
になっている。載置台１における昇降する部分の外周部
には例えば高倍率の撮像部１５及び低倍率の撮像部２が
各々光軸が上方を向くように支持部１６を介して設けら
れている。

【００１６】載置台１の上方にはプローブカード３１が
図示しない外装筐体の天板に設けられており、このプロ
ーブカード３１は、斜め下方に伸び出しているいわゆる
横針などとよばれる多数のプローブ針３がウエハＷ上の
半導体チップの電極パッドの配列に対応して設けられて
いる。より詳しくは、プローブカード３１の四角の開口
部３２の両側縁に沿って夫々プローブ針３が２列に配列
され、かつ互いに中央に向けて伸び出している。

【００１７】ここで低倍率の撮像部２はプローブ針３の
針先とウエハＷとの概ねの位置合わせをするために針先
の画像を取り込むものであり、高倍率の撮像部１５は針
先と電極パッドとの微細な位置あわせをするために針先
の画像をとりこむものであるが、この実施の形態では低
倍率の撮像部２を用いていかにして針先のみの画像を抽
出するかを問題にしているので、以下においては低倍率
の撮像部２についてのみ記載する。図２、図３及び図４
に示すように撮像部２の周囲には、４個の光源部４（４
Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ）が当該周囲に沿って例えば撮像
部２の光軸２０を中心として９０度ずつずれた位置に配
置され、各光源部４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄの光軸はプロ
ーブ針３の針先に向いている撮像部２は、図５に示すよ
うにガラス窓を備えた画像取り込み口２１ａ、ミラー２
１ｂ及びケース２１ｃを含む光学系ユニットと２１と、
カメラ２２例えばＣＣＤカメラ（固体撮像装置）とから
構成されている。

【００１８】次にプローブ針の照明及び画像処理に関す
る部分について図６を参照しながら説明する。各光源部
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄは、例えば２個のライト４０を
横に並べて１組としたものを用いることができる。図中
５は照明切り替え部であり、光源部４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、
４Ｄの一つのみを順次発光させるようにつまり光源部４
Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄを順番にオンにし（点灯し）それ
以外はオフにするように照射パターンを切り替えるため
のものである。図中６は例えばコンピュータからなる制
御部であり、例えばタッチパネルやキーボードなどから
なる入力部６１及び照明選択部６２を備えている。入力
部６１はオペレータがオンにする光源部４を順次選択す
る役割をもつものであり、入力部６１で光源部４が選択
されると、照明選択部６２から対応する指示が照明切り
替え部５に出力され、これにより選択された光源部４Ａ
（４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ）のみがオンになる。この例では入
力部６１、照明選択部６２及び照明切り替え部５により
特許請求の範囲に記載した照射パターン切り替え部が構
成される。

【００１９】更に制御部６は、カメラ２２により撮像し
た画像について図示しないメモリに明るさを割り当てる
処理やそのメモリ内の画像に対して２値化処理して２値
化画像とする画像処理部６３、２値化画像を表示する表
示部６４、画像処理して得られた２値化画像と予め登録
された針先の配列画像とを比較して、画面上における両
者の座標が一致するように載置台駆動部６６に位置制御
信号を出力するパターンマッチング部６５と、を備えて
いる。

【００２０】次に上述のプローブ装置を用いたプローブ
針３の針先認識の手法について述べる。先ず検査対象と
なるウエハＷを装置内に搬入する前に、予め撮像部２が
プローブ針３の針先の下方側に位置するように載置台１
の位置を設定する。ここで一列側のプローブ針３につい
てプローブ針３の根元側を後方、先端側を前方と呼ぶこ
とにするなら、各各光源部４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄは、
この例では図３及び４に示すように針先から見て夫々右
側下方、前側下方、左側下方、後側下方に位置する。

【００２１】そしてオペレータが入力部６１を操作して
光源部４Ａのみをオンにし当該光源部４Ａから照明光を
プローブ針３に照射する。そしてこのときの反射画像を
撮像部２に取り込み、表示部６４によりその画像を表示
する。次に光源部４Ｂのみをオンにし同様に取り込まれ
た画像を表示部６４に表示し、その後光源部４Ｃのみを
オンにし、更に光源部４Ｄのみをオンにし、夫々におけ
る画像を表示部６４に表示する。即ち、プローブ針３の
針先に互いに異なる４方向から順次照明光を当ててその
反射画像を取り込むのである。

【００２２】プローブ針３の先端部は、この例では図７
に示すように９０度よりも少し開いた角度で折り曲げら
れているため、プローブ針３から見て前側の光源部４Ｂ
から照射された光（方向Ｂからの光）は、針先３３で反
射した光のみが下方に向かうが、後側の光源部４Ｄから
照射された光（方向Ｄからの光）の一部は折り曲げ部位
３４よりも根元側の針軸３５で反射され更に折り曲げ部
位３４よりも先端側の針軸３６にて反射されて下側に向
かい、カメラ２２に取り込まれてしまうこととなる。こ
のため光源部４Ｂから（方向Ｂから）照射したときの画
像Ｂは図８に示すように針先３３のみが表示されるが、
光源部４Ｄから（方向Ｄから）照射したときの画像Ｄは
針先３３の他に先端部の針軸３６が表示される。なお画
面に表示された針先、針軸は便宜上プローブ針３に付し
た符号と同じ符号を記載する。また実際の画面では針先
３３などの反射画像は白色であり、背景は黒色である。

【００２３】一方プローブ針から見て左右に位置する光
源部４Ａまたは４Ｃから照射された光（方向ＡまたはＣ
からの光）は、前記根元側の針軸３５及び先端側の針軸
３６で反射して下側に向かい、カメラ２２に取り込まれ
てしまうため、針先３３の他に針軸３５、３６が表示さ
れてしまう。

【００２４】このように４つの画像Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのう
ちで画像Ｂが針先３３のみを抽出していて適切なもので
あるため、オペレータはここで用いられたプローブ針３
に対する適切な照射パターンは光源部４Ｂのみをオンに
したときであると記録する。同様にして他の種類のプロ
ーブ針についてもどの光源部をオンにすればよいのかを
記録しておく。上述のプローブ装置の使い方としては、
オペレータが予め種々のプローブ針に対する適切な照射
パターンを見い出しておき、実際にウエハＷの検査を行
うときに、使用するプローブ針の種別に対応する照射パ
ターン（どの光源部をオンにするかの指示）を入力部か
ら入力してもよいが、プローブカード３１を装置にセッ
ティングしてこれからウエハＷの検査を行う際に上述の
ように４方向Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから夫々分割照射したとき
の画像を取り込んで適切な照射パターンを判断するよう
にしてもよい。なおどの画像が適切かの判断は、オペレ
ータの目視による場合に限らず、次の実施の形態で述べ
るようなコンピュータによる判断であってもよい。

【００２５】こうして適切な照射パターンが選択され、
ウエハＷの検査時には撮像部２によりプローブ針３の針
先３３が抽出され、パターンマッチング部６５が、例え
ば抽出した針先３３の配列画像と予め登録しておいた針
先３３の配列画像とを比較しながら載置台駆動部６６に
より載置台１の位置を制御し、これによりウエハＷとプ
ローブ針３との位置合わせが行われる。その後例えば高
倍率の撮像部１５により撮像した画像に基づいて半導体
チップの電極パッドと針先３３との位置合わせをより高
精度におこなってから、プローブ針３を電極パッドに順
次接触させて半導体チップの電気的特性が検査される。

【００２６】以上の実施の形態によれば、暗視野照明を
行う光源部４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄからの照明光を一斉
にプローブ針に照射するのではなく、方向別に分けて照
射するため、その中には背景の影響の小さいあるいは影
響のない適切な画像が存在し、このときの照射方向を選
択して針先を認識するため、針先位置を正確に把握する
ことができ、その後のプローブ針３の針先３３に対する
ウエハＷの位置合わせを正確に行うことができる。そし
て「発明が解決しようとする課題」の項目で述べた多層
針を用いる場合においても、あるいは針軸に汚れがある
場合でも針先位置を正確に把握することができる。

【００２７】［第２の実施の形態］本発明の第２の実施
の形態は、光源部４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄからの照明光
を方向別に分けて照射し、各画像の中から適切な画像を
選択することについては第１の実施の形態と同じである
が、どの画像が適切であるかの判断をオペレータが行う
のではなく、コンピュータにより判断させようとするも
のである。図９はこの実施の形態に使用される装置の構
成を示すものであり、画像処理部６３で得られた２値化
前あるいは２値化後の画像に基づいて適切な画像がどれ
であるかを判断する判断部６７を制御部６内に備えてい
る。この判断部６７は、例えば各画像を一時的に取り込
むメモリ及びこのメモリに格納された画像に対する判断
処理をおこなうプログラムなどにより構成される。

【００２８】判断するタイミングとしては、例えばプロ
ーブカード３１を装置にセッティングしたときであり、
撮像部２がプローブ針３の針先３３の下方側に位置する
ように載置台１が制御されて移動し、光源部４Ａ、４
Ｂ、４Ｃ、４Ｄからの方向別の照射が行われ、どれが適
切な照射パターンであるかが判断される。載置台１の移
動、方向別の照射及び照射パターンの判断に亘る一連の
工程は例えば所定のプログラムに従って行われる。照射
パターンの判断つまり例えば上述の４つの画像Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄのなかでどれが適切な画像であるかという判断の
手法の例を次の（１）、（２）のように挙げておく。

【００２９】（１）針先のみを捉えた画像が最も暗いは
ずであるから、４つの画像Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの中で最も暗
い画像を選択しこれを適切な画像と判断する。この手法
においては、２値化する前の画像における各座標（画
素）の明るさの合計を各画像毎に計算し、その計算値が
小さいものを最も暗い画像として判断する。あるいは２
値化した後の画像について、明るい領域の面積の合計が
最も小さいものを最も暗い画像として判断する。図８の
例では、明るい領域の面積の合計が最も小さいものは画
像Ｂであり、これが適切な画像として選択される。

【００３０】（２）明るい領域の個数を予め記憶部に登
録（記憶）しておき、各画像Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ毎に明るい
領域の個数と登録された個数とを比較し、一致したもの
が適切な画像と判断する。図８の例では本来撮像部２の
視野内で捉えられる針先の数は３個のはずであるから、
登録された個数は「３」となり、画像Ｂが選択される。

【００３１】適切な画像つまり適切な照射パターン（こ
の例では光源部Ｂによる照明）が選択されると、ウエハ
Ｗの検査時には第１の実施の形態と同様にこの照射パタ
ーンによりプローブ針３の照明が行われ、そのときに取
り込んだ画像に基づいて針先３３が認識され、その認識
結果に基づいてウエハＷとプローブ針３との位置合わせ
が行われる。

【００３２】第２の実施の形態によれば、第１の実施の
形態と同様な効果があるが、適切な照射パターンの判断
を判断部により行うようにしているため、オペレータの
負担が軽減されるし、また装置の自動化の妨げにならな
いという効果がある。

【００３３】［第３の実施の形態］本発明の第３の実施
の形態は、光源部４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄからの照明光
を方向別に分けて照射し、各画像を合成処理してその合
成画像に基づいて針先を認識する手法である。この手法
は第１の実施の形態で用いたプローブ針についても適用
できるが、ここでは図１０及び１１に示すように互いに
対向する一方側のプローブ針３の列Ｌ１と他方側のプロ
ーブ針３の列Ｌ２とにおいて針先が交互に一列をなして
いるプローブ針を用いた例を取り上げて説明する。

【００３４】４つの光源部４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄとプ
ローブ針３との位置関係は第１の実施の形態と同様であ
るが、撮像部２による撮像取り込み領域内に２列Ｌ１、
Ｌ２のプローブ針３の先端部が位置している。

【００３５】図１２は第３の実施の形態に使用される装
置の構成を示すものであり、各照射パターンにおいて画
像処理部６３で得られた画像を合成処理する合成処理部
を制御部６内に備えている。この合成処理部６８は、例
えば各画像を一時的に取り込むメモリ及びこのメモリに
格納された各画像を合成処理するプログラムなどにより
構成される。

【００３６】合成処理の手法の例を次の（１）〜（３）
のように挙げておく。

【００３７】（１）各画像を２値化処理して得られた全
ての２値化画像に対してその位置が共通している明るい
領域を求める。言い換えれば図１３に示すように、各光
源部４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄからの照明光を方向別に分
けて照射したときの２値化画像Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの間で明
るい領域（白画像）についてアンド条件をとる。図１３
では、便宜上図８と同様に針先、根元側の針軸及び先端
側の針軸に夫々符号３３、３５及び３６を割り当ててい
る。画像Ａ、Ｃでは、針先３３に加えて根元側の針軸３
５及び先端部側の針軸３６が表れ、画像Ｂ、Ｄでは針先
に加えて先端部側の針軸３６が表れるが、各画像Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄに対して共通している明るい領域は針先３３
であるため、合成画像では針先３３のみが表れることに
なる。

【００３８】（２）２値化する前の画像の明るさを４つ
の各画像Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄについて座標毎に合計し、所定
の明るさ以上の領域を明るい領域であるとして処理す
る。つまり各座標において４枚合計分の明るさを求め、
あるしきい値以上の明るさを有する座標を明るい点とす
る。４枚合計分の明るさは針先３３の部位が一番大きい
ので、結果として針先３３のみを抽出できる。

【００３９】（３）各画像Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを２値化処理
して得られた画像について明るい領域の中心座標を求
め、全ての２値化画像に対して共通の前記中心座標を求
める。ここでいう中心座標（Ｘ０，Ｙ０）とは、例えば
明るい領域の中でＸ座標の最小位置及び最大位置を夫々
Ｘ１及びＸ２とし、明るい領域の中でＹ座標の最小位置
及び最大位置を夫々Ｙ１及びＹ２とすると、Ｘ０＝（Ｘ
１＋Ｘ２）／２、Ｙ０＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２で表される
中心点である。ただし中心座標は、この１点として取り
扱うのではなく当該１点を中心とした小さな円領域とす
ることが好ましい。中心座標が共通している明るい領域
は針先３３のみであるから、結果として針先３３のみを
抽出できる。

【００４０】第３の実施の形態によれば、各光源部４
Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄからの照明光を方向別に分けて照
射し、夫々の画像Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを合成処理しているの
で針先３３を正確に抽出でき、先の実施の形態と同様の
効果がある。またこの例で示したプローブ針３を用いた
場合には、画像Ｂ、Ｄに先端側の針軸３６が取り込まれ
るため、先の実施の形態に比べて有効な手法である。

【００４１】第３の実施の形態において上記の（１）で
述べた合成処理を行う場合には、図１４に示すような膨
張処理を行うようにしてもよい。即ちプローブ針３の左
側（右側）から照明光を当てた場合には針先３３の反射
画像は実際の針先よりもわずかに左（右）にずれる。こ
のため明るい領域の輪郭の各座標について当該輪郭の中
心位置との距離を大きくする膨張処理を行うことによ
り、実際の針先に対応する領域をその明るい領域が含む
ことになる。明るい領域が例えば円であれば中心位置は
同じとして径を大きくする。図１４の（イ−１）、（ロ
−１）では実線領域が取り込まれた針先の画像であり、
点線領域が実際の針先の位置である。そして膨張処理す
ることにより明るい領域が符号７で示すように膨らむ。

【００４２】そして図示していないが残りの２つの画像
つまりプローブ針３の前側及び後側から夫々照明光を当
てて取り込んだ画像についても同様に膨張処理を行い、
これら４つの画像の白画像（明るい領域）が重なった領
域７１を針先と認識する。なお膨張処理を行うにあたっ
ては、プローブ針３に当たる照明光の方向と逆側に明る
い領域を膨らませるようにしてもよい。例えば左から照
明光を当てた場合には針先の画像は左にずれるので、右
側に膨らませるようにする。以上のように膨張処理を行
う場合には、制御部６内に膨張処理部例えば膨張処理を
行うプログラムを設けておけばよい。このようにすれ
ば、撮像した針先位置が各照射方向によって微妙に異な
る場合でも正確に針先の位置を認識することができる。

【００４３】第３の実施の形態は、図１５に示すように
互いに９０度ずつずれた４方向から伸び出しているプロ
ーブ針８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄを備えたプローブ針を用
いる場合にも有効である。なおプローブ針の符号に含ま
れるＡ〜Ｄは、便宜上照明光の方向に対応させるために
付してある。このようなプローブ針に対して各光源部４
Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄからの照明光を方向別に分けて照
射し、夫々の画像Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを合成処理する様子を
図１６に示す。図中８１は根元側の針軸、８２は先端部
側の針軸、８３は針先を示している。この例においても
各プローブ針８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの針先８３を正確
に抽出できることが分かる。

【００４４】上述の実施の形態では、複数の照射パター
ンを得るにあたって照明光を方向別に分けて照射してい
るが、各光源部の発光量を変えるようにしてもよい。例
えば一の光源部の発光量だけ多くし（明るさを強く
し）、他の光源部の発光量を少なく（明るさを弱く）
し、発光量を多くする光源部を順次変えることも照射パ
ターンを変えることに相当する。また光源部は４方向に
配置することに限られるものではなく、２方向、３方向
あるいは５方向以上に配置するようにしてもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の光
源部を用いて複数の照射パターンによりプローブ針に照
射し、各画像の中から適切な画像を選択しあるいはそれ
らを合成処理しているため、背景の影響が小さいかある
いは影響がなく、このためプローブ針の針先を正確に容
易に抽出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプローブ装置の実施の形態におい
てウエハ載置台、撮像部及びプローブカードの概観を示
す斜視図である。

【図２】プローブ針を撮像するときの撮像部、光源部及
びプローブカードを示す側面図である。

【図３】上記の実施の形態においてプローブ針を撮像す
るときの複数の光源部とプローブ針とを示す斜視図であ
る。

【図４】上記の実施の形態においてプローブ針を撮像す
るときの複数の光源部とプローブ針とを示す平面図であ
る。

【図５】撮像部を示す説明図である。

【図６】上記実施の形態において照明及び画像の取り込
みに関する部分を示すブロック構成図である。

【図７】複数の方向からプローブ針の針先に照明光を当
てたときに反射する様子を示す説明図である。

【図８】複数の光源部の１個のみを順次発光状態にした
場合において各照射パターンにおける針先の画像を示す
説明図である。

【図９】本発明の他の実施の形態において照明及び画像
の取り込みに関する部分を示すブロック構成図である。

【図１０】本発明の更に他の実施の形態においてプロー
ブ針を撮像するときの複数の光源部とプローブ針とを示
す斜視図である。

【図１１】本発明の更に他の実施の形態においてプロー
ブ針を撮像するときの複数の光源部とプローブ針とを示
す平面図である。

【図１２】本発明更に他の実施の形態において照明及び
画像の取り込みに関する部分を示すブロック構成図であ
る。

【図１３】本発明の更に他の実施の形態において各照射
パターンを用いて取り込んだ画像を合成する様子を示す
説明図である。

【図１４】本発明の更に他の実施の形態において各照射
パターンを用いて取り込んだ画像の一部を膨張処理する
様子を示す説明図である。

【図１５】本発明の更に他の実施の形態において他の例
のプローブ針を用いたときの複数の光源部とプローブ針
とを示す平面図である。

【図１６】図１５の例において各照射パターンを用いて
取り込んだ画像を合成する様子を示す説明図である。

【図１７】明視野照明を用いてプローブ針を撮像する様
子を示す説明図である。

【図１８】暗視野照明を用いてプローブ針を撮像する様
子を示す説明図である。

【図１９】明視野照明を用いたときのプローブ針の針先
での反射の様子を示す説明図である。

【図２０】暗視野照明を用いて取り込んだプローブ針の
針先の画像を示す説明図である。

【図２１】二重針からなるプローブ針を示す側面図であ
る。

【図２２】暗視野照明を用いて取り込んだ二重針の針先
の画像を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 載置台 ２ 撮像部 ２１ 光学系ユニット ２１ａ 画像取り込み口 ２２ カメラ ３ プローブ針 ３１ プローブカード ３３ 針先 ３５、３６ 針軸 ４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 光源部 ５ 照明切り替え部 ６ 制御部 ６１ 入力部 ６２ 照明選択部 ６３ 画像処理部 ６４ 表示部 ６５ パターンマッチング部 ６７ 判断部 ７ 膨張処理された明るい領域 ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ プローブ針 ８１、８２ 針軸 ８３ 針先

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G003 AA07 AB01 AG03 AH01 2G011 AA02 AA15 AA18 AC10 AE03 2G132 AA00 AB01 AD01 AE22 AF02 AL03 AL04 4M106 AA01 BA01 DD05

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査基板に形成された半導体チップの
   電極パッドに接触させて半導体チップの電気的特性を検
   査するためのプローブ針と、被検査基板を載置し、プロ
   ーブ針に対して相対的に移動自在な載置台と、この載置
   台に設けられた撮像部とを備え、撮像部によりプローブ
   針を撮像して得られた画像に基づいてプローブ針の針先
   の位置を認識するプローブ装置において、 各々プローブ針の針先に照明光を照射するように前記撮
   像部の周囲に沿って配列された複数の光源部と、 これら複数の光源部の間で発光量が変わるように各発光
   量を調整して複数の照射パターンを得るための照射パタ
   ーン切り替え部と、を備え、 複数の照射パターンの中からプローブ針の種別に応じた
   適切な照射パターンを選択してプローブ針の針先の撮像
   を行うことを特徴とするプローブ装置。
2. 【請求項２】 複数の照射パターンの夫々において撮像
   したプローブ針の画像に基づいてどれが適切な照射パタ
   ーンであるかを判断し、当該適切な照射パターンが選択
   されるように照射パターン切り替え部に指示を出す判断
   部を備えたことを特徴とする請求項１記載のプローブ装
   置。
3. 【請求項３】 判断部は、各画像の中で最も暗い画像が
   得られる照射パターンを適切な照射パターンと判断する
   ことを特徴とする請求項２記載のプローブ装置。
4. 【請求項４】 判断部は、各画像において２値化して得
   られた明るい領域の面積の合計が最も小さい画像が得ら
   れる照射パターンを適切な照射パターンと判断すること
   を特徴とする請求項２記載のプローブ装置。
5. 【請求項５】 判断部は、各画像において２値化して得
   られた明るい領域の個数が予め登録されている個数と一
   致する画像が得られる照射パターンを適切な照射パター
   ンと判断することを特徴とする請求項２記載のプローブ
   装置。
6. 【請求項６】 照射パターン切り替え部は、照射方向を
   切り替えるために順次選択された光源部を発光状態とす
   ることにより複数の照射パターンを得るものであること
   を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のプロ
   ーブ装置。
7. 【請求項７】 被検査基板に形成された半導体チップの
   電極パッドに接触させて半導体チップの電気的特性を検
   査するためのプローブ針と、被検査基板を載置し、プロ
   ーブ針に対して相対的に移動自在な載置台と、この載置
   台に設けられた撮像部とを備え、撮像部によりプローブ
   針を撮像して得られた画像に基づいてプローブ針の針先
   の位置を認識するプローブ装置において、 各々プローブ針の針先に照明光を照射するように前記撮
   像部の周囲に沿って配列された複数の光源部と、 これら複数の光源部の中から照射方向を切り替えるため
   に順次選択された光源部を発光状態とすることにより複
   数の照射パターンを得る照射パターン切り替え部と、 各照射パターン毎にプローブ針の針先を撮像し、得られ
   た各画像を合成処理する合成処理部と、 合成処理された画像に基づいてプローブ針の針先の位置
   を認識することを特徴とするプローブ装置。
8. 【請求項８】 合成処理部は、各画像を２値化処理して
   得られた全ての２値化画像に対してその位置が共通して
   いる明るい領域を求めるものであることを特徴とする請
   求項７記載のプローブ装置。
9. 【請求項９】 ２値化画像に対してその位置が共通して
   いる明るい領域を求める前に各２値化画像の明るい領域
   を膨張処理する手段を備えたことを特徴とする請求項８
   記載のプローブ装置。
10. 【請求項１０】 合成処理部は、各画像の明るさを座標
    毎に合計し、所定の明るさ以上の領域を明るい領域であ
    るとして処理するものであることを特徴とする請求項７
    記載のプローブ装置。
11. 【請求項１１】 合成処理部は、各画像を２値化処理し
    て得られた画像について明るい領域の中心座標を求め、
    全ての２値化画像に対して共通の中心座標を求めるもの
    であることを特徴とする請求項７記載のプローブ装置。
12. 【請求項１２】 被検査基板に形成された半導体チップ
    の電極パッドに接触させて半導体チップの電気的特性を
    検査するためのプローブ針の針先を当該針先に対向配置
    された撮像部により認識する方法において、 各々プローブ針の針先に照明光を照射するように前記撮
    像部の周囲に沿って配列された複数の光源部を用い、こ
    れら複数の光源部の間で発光量を変えて複数の照射パタ
    ーンを得る工程と、 複数の照射パターンの夫々において撮像部によりプロー
    ブ針を撮像する工程と、 各照射パターンにおけるプローブ針の撮像結果に基づい
    てどれが適切な照射パターンであるかを判断する工程
    と、 この工程で判断された適切な照射パターンを用いて針先
    を照射する工程と、 この工程において得られたプローブ針の撮像結果に基づ
    いて針先位置を認識する工程と、を含むことを特徴とす
    るプローブ針の針先認識方法。
13. 【請求項１３】 複数の照射パターンを得る工程は、複
    数の光源部の中から照射方向を切り替えるために順次選
    択された光源部を発光状態とする工程であることを特徴
    とする請求項１２記載のプローブ針の針先認識方法。
14. 【請求項１４】 被検査基板に形成された半導体チップ
    の電極パッドに接触させて半導体チップの電気的特性を
    検査するためのプローブ針の針先を当該針先に対向配置
    された撮像部により認識する方法において、 各々プローブ針の針先に照明光を照射するように前記撮
    像部の周囲に沿って配列された複数の光源部を用い、こ
    れら複数の光源部のうちの一つのみを順次発光状態とし
    て複数の照射パターンを得る工程と、 各照射パターン毎にプローブ針の針先を撮像し、得られ
    た各画像を合成処理する工程と、 合成処理された画像に基づいてプローブ針の針先の位置
    を認識する工程と、を含むことを特徴とするプローブ針
    の針先認識方法。