JP2003303866A - プローバ装置及び物体上の対象点の高さを求める方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小な試験点の高さを求め、プローブを試験
点に位置決めすることができるプローバ装置を提供す
る。 【解決手段】 プローバ装置１０は、プローブ１２を保
持する支持台１４と、ウエハ１６が載置されるステージ
１８と、支持台１４に設けられたカメラ２２とを備え
る。プローバ装置１０では、さらに、光源２４から発せ
られ収束点３８で収束するスポット光２６をカメラ２２
の光軸２８に沿って進ませ、ウエハ１６へ向けスポット
光２６を投光させる。次に、ウエハ１６の表面上で結像
したスポット光２６をカメラ２２で認識し、支持台１４
とステージ１８とを相対移動させることにより収束点３
８をウエハ１６の試験点２０上に配置させ、予め求めら
れたプローブ１２の先端と収束点３８との相対位置か
ら、プローブ１２の先端に対する試験点２０の高さ方向
の位置を求め、プローブ１２を試験点２０に接触させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体上の微小な対
象点の高さを求める方法及びこれを利用したプローバ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】位置決め装置などにおいて物体上の対象
点の位置を求める必要がある場合、物体をカメラにより
撮像して画像処理により対象点を認識し、カメラと対象
点とを相対移動させてカメラの光軸上に対象点を位置さ
せることにより、目標点の位置を求める方法が利用され
る。この方法では、カメラの自動焦点合わせ機能（すな
わち、オートフォーカス機能）を用いてカメラの焦点を
物体の表面に合わせ、対象点を認識することが一般であ
る。

【０００３】一方、対象点の高さについては、カメラの
自動焦点合わせ機能を用いても、周囲に対する高低程度
しか認識できなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記位置決め装置の一
例には、ウエハ上に形成された回路パターンの試験点を
認識し、電気的導通を検査するためのプローブを試験点
上に位置決めするプローバ装置がある。

【０００５】ところで、半導体では高集積化が進んで、
半導体の作成に利用されるウエハ上に形成される回路パ
ターンも細密化しており、この回路パターンの検査のた
めに必要とされる試験点も小型化且つ密集化してきてい
る。

【０００６】このため、低倍率のカメラを用いて広い視
野中で試験点を認識しようとしても、カメラの自動焦点
合わせ機能を用いる場合、カメラの視野内で試験点より
高い割合を占める平面に焦点があってしまい、ウエハ上
の小さい試験点の表面に焦点を合わせることができな
い。したがって、カメラの焦点を試験点に合わせるため
には、カメラの視野を試験点に限定する必要がある。と
ころが、カメラの視野を試験点の近傍に限定するために
は、相当に高い倍率を有したカメラが必要とされ、装置
全体が高価となり得るという問題が生じる。

【０００７】さらに、プローブと試験点とが十分に接触
していないと、プローブによる試験点への通電が確実に
行われない恐れがある。そこで、通常は、バネを介して
プローブを保持することにより、試験点の高さの差を吸
収させ、プローブを試験点に接触させていた。ところ
が、近年、半導体においては多層化も進み、プローブを
試験点に接触させた際に生じる孔の深さが隣接層に達し
ないように、プローブと試験点との接触圧を厳密に制御
する必要が生じてきた。このため、プローバ装置には、
試験点に対してプローブを高さ方向にも正確に位置決め
することや、プローブと試験点との接触により試験点に
形成される孔の深さを測定して、フィードバックするこ
とが要求されるようになってきた。

【０００８】ところが、カメラを用いた画像処理では高
さを求めることはできず、反射型光学式距離センサを用
いても、光線の径が大きいために、ウエハ上の試験点や
試験点に形成された孔のような微細な対象点の高さを測
定することが困難であった。また、試験点はバンプと呼
称される半球状表面を有するものであることも多く、バ
ンプにレーザ光線などを投光しても光線が散乱してしま
い、高さを測定することが困難であった。このため、バ
ンプのような半球状の試験点に対してプローブを高さ方
向に正確に位置決めすることができなかった。

【０００９】よって、本発明の目的は、上記従来技術の
問題を解消するために、微小な試験点の高さを求め、プ
ローブを試験点に高さ方向に位置決めすることができる
プローバ装置を提供することにある。また、本発明の他
の目的は、物体上の微小な対象点の高さを求める方法を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
み、収束点で収束するスポット光を物体の表面上の対象
点に結像させ、結像したスポット光をカメラで認識する
ことにより、対象点の高さを求めるようにしている。

【００１１】すなわち、本発明の第１の態様によれば、
電気的導通を検査するためのプローブを保持する支持台
と、前記支持台に対向して配置されており、ウエハが載
置されるステージと、前記支持台に設けられたカメラと
を備え、前記ウエハ上の試験点を前記カメラで認識し、
前記プローブを前記ウエハの試験点に位置決めして接触
させるプローバ装置において、スポット光を発する光源
を備え、該スポット光が前記カメラの光軸に沿って進
み、前記カメラから予め定められた距離に位置する収束
点で収束するようになっており、前記ステージに載置さ
れた前記ウエハへ向け前記スポット光を投光し、前記ウ
エハの表面上で結像したスポット光を前記カメラで認識
して、前記支持台と前記ステージとを相対移動させるこ
とにより前記スポット光の収束点を前記ウエハの前記試
験点上に配置させ、予め求められた前記プローブの先端
と前記収束点との相対位置から、前記プローブの先端に
対する前記試験点の高さ方向の位置を求め、求められた
前記プローブの先端に対する前記試験点の高さ方向の位
置に基づいて、前記プローブを前記ウエハの前記試験点
に接触させるようにしたプローバ装置が提供される。

【００１２】前記光源は前記カメラと共に移動すること
が好ましい。

【００１３】上記プローバ装置では、例えば、前記カメ
ラで認識された前記試験点上の前記スポット光の大きさ
が最小となる又は前記スポット光のコントラストが最大
となったときに、前記スポット光の前記収束点が前記試
験点上に配置されたと判断すればよい。

【００１４】さらに、前記プローバ装置は、前記プロー
ブを前記ウエハ上の試験点に接触させた後、前記スポッ
ト光の前記収束点を前記プローブの接触によって前記試
験点に形成された孔に配置させるように前記支持台と前
記ステージとを相対移動させることにより、前記孔の深
さを求め、求められた孔の深さに基づいて、前記プロー
ブと前記試験点との位置決めを制御することが好まし
い。

【００１５】また、前記スポット光の前記収束点は前記
カメラの前記焦点に設定されていることが好ましい。

【００１６】本発明の第２の態様によれば、テーブル上
に載置された物体上の対象点を前記テーブルと対向して
配置されたカメラで認識することにより物体上の対象点
の高さを求める方法において、物体に関する高さ方向の
基準位置を予め定め、収束点で収束するスポット光を光
源から発し、前記基準位置から予め定められた高さ方向
の位置に前記収束点を配置させ、前記スポット光を前記
物体の対象点へ向け投光して前記物体の対象点上で結像
させ、該対象点上で結像した前記スポット光を前記カメ
ラで認識し、前記スポット光の大きさ又はコントラスト
が極値となるように、前記光源と前記収束点とを又は前
記光源と前記物体とを相対移動させ、前記光源と前記収
束点との間の相対移動距離又は前記光源と前記物体との
間の相対移動距離に基づいて、前記基準位置に対する前
記対象点の高さを求めるようにした物体上の対象点の高
さを求める方法が提供される。

【００１７】この方法において、前記スポット光が前記
カメラの光軸に沿って進むことが好ましい。

【００１８】また、前記物体がウエハであり、前記高さ
方向の基準位置が前記テーブルの表面であることが好ま
しい。

【００１９】上記方法では、前記カメラで認識された前
記対象点上の前記スポット光の大きさが最小となる又は
前記スポット光のコントラストが最大となったときに、
前記スポット光の収束点が前記対象点上に配置されたと
判断することができる。

【００２０】なお、本願において使用される「スポット
光」とは、光線の任意の位置において限定された領域の
みを照らすピンスポット状光束を有した光線を意味する
ものとする。

【００２１】収束点で収束するスポット光、すなわち収
束光は、収束点を中心にしてその進行方向に沿って光束
が通過する面積（すなわち、大きさ）が変化し、収束点
において大きさが最小となり且つコントラストが最大と
なる性質を有している。また、物体上に結像したスポッ
ト光はカメラにより容易に認識することができる。した
がって、カメラにより物体の表面上に結像したスポット
光を認識すれば、物体上に結像したスポット光が収束点
か否かを容易に判断することができ、収束点を移動さ
せ、収束点を物体の対象点上に配置することも可能であ
る。さらに、収束光は、その収束点が微小な点となるの
で、ウエハ上の試験点など微小な対象点上に配置するこ
とができる利点を有している。

【００２２】本発明はスポット光に関する上記の性質及
び利点を利用したものである。

【００２３】プローバ装置において、カメラは支持台に
設けられており、ウエハはステージに載置されているこ
とから、支持台とステージとを相対移動させることによ
り、カメラとウエハとを相対移動させ、カメラから光軸
に沿って予め定められた距離に位置する収束点をウエハ
の試験点上に配置させるようにすることができる。そし
て、スポット光は、カメラの光軸に沿って進むので、試
験点上に結像したスポット光をカメラで認識すれば、試
験点は常にカメラの光軸上に配置され、カメラの位置か
ら試験点の水平方向の位置が求められるようになる。

【００２４】また、収束点が試験点上に配置されたと
き、カメラの光軸と試験点との交点とプローブの先端と
の相対位置関係は、予め求められているプローブの先端
とスポット光の収束点との相対位置関係と等しくなるの
で、これに基づいて、プローブの先端に対する試験点の
高さ方向の位置が求められる。よって、この高さ方向の
位置分だけ、プローブの先端をウエハに対して相対移動
させれば、プローブの先端が試験点の高さに移動させら
れ、試験点と接触する。

【００２５】光源とカメラとを共に移動させれば、光源
はカメラと一定の位置関係を保つ。したがって、カメラ
が設けられている支持台が移動しても、光源から発せら
れるスポット光とカメラの光軸との位置関係が変化する
ことがなくなる。

【００２６】スポット光は収束点において微小な点とな
るので、プローブの接触によって試験点に形成された小
さな孔の表面内に結像させることができる。スポット光
の収束点を試験点上に配置したときとスポット光の収束
点を試験点の孔内に配置したときとのステージとカメラ
又は支持台との高さ方向の相対位置の差を求めれば、孔
の深さが求められるので、この孔の深さに基づいて、プ
ローブと試験点との位置決めを制御すれば、例えば、孔
の深さを許容される範囲内に収め、プローブの先端が隣
接する層にまで侵入することを回避させることができ
る。

【００２７】また、スポット光の収束点をカメラの焦点
に設定すれば、微小な試験点上に収束点が結像したとき
でも、その周囲にカメラの焦点が合うことを回避でき、
常に収束点をカメラで認識できるようになる。

【００２８】さらに、上記プローバ装置における収束点
で収束するスポット光を利用した試験点の高さ方向の位
置を求める方法を一般化すれば、物体上の対象点の高さ
を求めることができる。すなわち、物体に関して予め定
められた高さ方向の基準位置から予め定められた相対位
置に収束点を配置して、高さ方向の基準位置と収束点と
の高さ方向の位置関係が定められれば、以降の手順で、
高さ方向の基準位置に対するスポット光の収束点の相対
位置を把握することができるようになる。したがって、
光源に対する収束点の位置を移動させて又は光源を物体
に対して相対移動させることにより、収束点を物体上の
対象点へ相対移動させ、このときの光源と収束点との間
の又は光源と物体との相対移動距離に基づいて、高さ方
向の基準位置に対する対象点の高さ方向の相対位置、す
なわち高さが求められる。なお、物体に関する高さ方向
の基準位置は、物体に伴って移動する。

【００２９】このとき、高さ方向の基準位置をステージ
（テーブル）の表面とすれば、ウエハの厚さが求められ
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態を説明する。

【００３１】図１は、本発明によるプローバ装置の全体
構成図、図２は図１のプローバ装置により試験点の一例
である半球状のバンプの高さの測定方法を示している説
明図、図３は図２に示されているバンプを認識するカメ
ラの視野を示している線図、図４はプローブと試験点と
の接触によりウエハの試験点上に形成された孔の深さの
測定方法を示している説明図、図５は図４に示されてい
る試験点及び孔を認識するカメラの視野を示している線
図である。

【００３２】最初に、図１を参照して、本発明によるプ
ローバ装置の全体構成を説明する。

【００３３】プローバ装置１０は、電気的導通を検査す
るためのプローブ１２を保持する支持台１４と、支持台
１４と対向して配置されており、表面にパターンと呼称
される回路が形成されているウエハ１６が載置されるス
テージ１８と、ウエハ１６のパターン上に設けられてい
る試験点２０の位置を認識するために支持台に設けられ
たカメラ２２とを備えている。

【００３４】パターン上の試験点２０は予め定められた
複数の位置（図中には一箇所のみが示されている）に設
けられており、この試験点２０に通電を行うことにより
回路が正常に機能するか否かの試験を行うことができ
る。

【００３５】プローブ１２は、これらの試験点２０に通
電を行うために用いられる器具（触針とも呼称される）
であり、プローブ１２を保持する支持台１４とウエハ１
６が載置されるステージ１８とを相対移動させることに
より、ウエハ１６上の試験点２０に位置決めされる。そ
して、別個の装置であるテスタ（不図示）が試験点２０
上に配置されたプローブ１２に接続され、試験点２０の
電気的導通の検査を行う。

【００３６】テスタは一定の配列の電極を有している一
方、試験点２０はパターンに特有の配列でウエハ１６上
に複数設けられていることから、プローブ１２は一般に
プローブカードの形態をとる。このプローブカードは、
パターン毎に特化された配列のプローブ１２を有し、テ
スタにおける一定の配列の電極とウエハ１６上に設けら
れた複数の試験点２０とを対応させるためのインターフ
ェイスとして機能する。図１に示されているプローバ装
置１０では、簡単化のために、プローブカード内の１つ
のプローブ１２のみが示されていることを了解された
い。しかしながら、本発明のプローバ装置１０では、単
一のプローブ１２を支持台１４に保持して、ウエハ１６
上の試験点２０に位置決めすることも可能であることは
もちろんである。

【００３７】支持台１４上に設けられたカメラ２２とし
て、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラが用いられている
が、ＣＭＯＳカメラやアナログカメラなど他のタイプの
カメラを使用することも可能である。

【００３８】プローバ装置１０の支持台１４には、カメ
ラ２２に加えて、光源２４が設けられており、光源２４
から発せられたスポット光２６はカメラ２２の光軸２８
に沿ってカメラ２２から離れる方向に進むようになって
いる。ここで、本願において使用される「スポット光」
とは、光線の任意の位置において限定された領域のみを
照らすピンスポット状光束を有した光線を意味するもの
とする。

【００３９】光源２４は、ハロゲンランプ、タングステ
ンランプ、レーザ装置、ＬＥＤなど任意のタイプの光源
とすることができる。図１に示されているプローバ装置
１０では拡散光線を発する光源２４が使用されており、
光源２４の出口にピンホール３０を形成して光源２４か
ら発せられる光線を絞ってスポット光２６とさせてい
る。しかしながら、レーザ光線などの平行光線光源を利
用することも可能であり、この場合には、ピンホール３
０は必ずしも必要とされないが、光線を絞り光束の断面
をより小さくするためにピンホール３０を設けることが
好ましい。

【００４０】また、カメラ２２の光軸２８と光源２４と
の相対位置関係を一定に維持するために、光源２４は、
カメラ２２が支持台１４により移動させられるときに、
カメラ２２と共に移動するようになっていることが好ま
しい。図１に示されているプローバ装置１０の光源２４
は、カメラ２２と共通の筐体３２内に設けられており、
カメラ２２の光軸２８と光源２４との相対位置関係の変
動が発生しにくいようになっている。

【００４１】なお、上記光源２４は、スポット光２６を
発生させるために使用されるものであり、カメラ２２が
物体を認識するために必要とされる照明のための光源
（不図示）とは別個に設けられていることに注意された
い。

【００４２】ところで、光源２４から発せられるスポッ
ト光２６をカメラ２２の光軸２８に沿って進ませるため
には、光源２４をカメラ２２の光軸２８上に設ければよ
いが、光軸２８上に光源２４を設けると、外部の光がカ
メラ２２の受光部２２ａに入射できなくなってしまう。

【００４３】そこで、図１に示されているプローバ装置
１０では、カメラ２２の光軸２８上に配置された半透鏡
（ハーフミラー）３４を筐体３２内に備えている。半透
鏡３４は、外部からの光を透過させてカメラ２２に入射
させると共に、カメラ２２の光軸２８から偏移した位置
に配置された光源２４から発せられたスポット光２６を
反射して、カメラ２２の光軸２８に沿ってカメラ２２か
ら離れる方向に向かわせる。

【００４４】詳細には、半透鏡３４は、その表面（反射
面）をカメラ２２の光軸２８に対して４５度に傾けて配
置されており、この半透鏡３４の表面に光源２４から発
せられたスポット光２６を４５度の角度で入射させ、こ
れを半透鏡３４の表面で反射して、カメラ２２の光軸２
８に沿ってカメラ２２から離れる方向に進ませるように
なっている。

【００４５】この構成により、外部からの光がカメラ２
２の受光部２２ａに入射することを妨げずに、光源２４
から発せられるスポット光２６をカメラ２２の光軸２８
に沿って進ませることができるようになる。なお、他の
機構を用いて、カメラ２２の光軸２８から偏移した位置
に配置された光源２４から発せられたスポット光２６を
カメラ２２の光軸２８に沿って進めてもよい。

【００４６】プローバ装置１０は、さらに、カメラ２２
の光軸２８上に配置された集光レンズ３６を筐体３２内
に備えており、カメラ２２の光軸２８に沿って進むスポ
ット光２６は、集光レンズ３６から予め定められた距離
に位置する収束点３８で収束する収束光とされている。
スポット光２６が収束光であるとき、スポット光２６の
光束の通過面積は、スポット光２６の収束点３８を中心
としてスポット光２６の進行方向に沿って変化し、その
収束点３８において、大きさ（すなわち、光束が通過す
る面積）が最小となり、それに反してコントラストが最
大となる。すなわち、スポット光２６は、収束点３８か
ら離れるに従って、スポット光２６の大きさが増大し、
コントラストは低下していく。

【００４７】本発明のプローバ装置１０は、この収束光
の性質を利用して、後述するように、ステージ１８に保
持されるウエハ１６の試験点２０の表面の高さ方向（す
なわち、カメラ２２の光軸２８に沿った方向）の位置す
なわち高さを求めることができる。

【００４８】なお、高さを求めるときには、集光レンズ
３６の位置をカメラ２２に対して固定し、スポット光２
６の収束点３８がカメラ２２から予め定められた距離に
位置するようにする。また、スポット光２６の収束点３
８はカメラ２２の焦点に設定されていることが好まし
い。これにより、スポット光２６の微小な収束点３８が
微小な試験点上に結像したときでもその周囲に焦点が合
うことが回避でき、常に収束点３８を明確に認識できる
ようになるからである。

【００４９】次に、図２〜図５を参照して、本発明のプ
ローバ装置１０においてウエハ１６の試験点２０の高さ
を求め、プローブ１２を試験点２０に位置決めする方法
を説明する。

【００５０】最初に、任意の方法を用いてプローブ１２
の先端とスポット光２６の収束点３８との相対位置関係
を求める。例えば、先ず、ステージ１８上に設けられ且
つ予め定められた焦点距離を有した位置測定用カメラ
（不図示）を用いて、プローブ１２の先端とカメラ２２
との相対位置を求める。詳細には、カメラ２２（詳細に
は、その基準位置）及びプローブ１２の先端のそれぞれ
に位置測定用カメラの焦点を合わせるように支持台１４
とステージ１８とを相対移動させ、その相対移動の各方
向移動成分に基づいて、プローブ１２の先端とカメラ２
２との高さ方向（カメラ２２の光軸２８に沿った方向）
及び水平方向（カメラ２２の光軸２８と直角をなす方
向）の相対位置を求めることができる。そして、求めら
れたプローブ１２の先端とカメラ２２との相対位置と、
既知であるカメラ２２とスポット光２６の収束点３８と
の距離とから、プローブ１２の先端とスポット光２６の
収束点３８との相対位置関係を求める。

【００５１】位置測定用カメラについても、カメラから
予め定められた位置に収束点を有するスポット光をカメ
ラの光軸に沿って進めさせ、プローブ１２の先端とカメ
ラ２２の基準点とにそれぞれスポット光の収束点を配置
させるように相対移動させて、その相対移動の各方向移
動成分に基づいて、プローブ１２の先端とカメラ２２の
基準点との相対位置を求めることが好ましい。

【００５２】また、他の適した方法を用いて、直接的
に、プローブ１２の先端とスポット光２６の収束点３８
との相対位置関係を求めてもよいことはもちろんであ
る。

【００５３】次に、支持台１４に設けられたカメラ２２
からステージ１８に載置されたウエハ１６へ向けてスポ
ット光２６を投光してウエハ１６の表面に結像させる。
さらに、ウエハ１６の表面上で結像したスポット光２６
をカメラ２２で認識して、支持台１４とステージ１８と
を相対移動させることにより、図２及び図３に示されて
いるように、スポット光２６の収束点３８をウエハ１６
の試験点２０上に配置させる。なお、図２及び図３で
は、試験点２０として、半球状のバンプが示されてい
る。

【００５４】このとき、上述したように、カメラ２２で
認識された試験点２０上のスポット光２６の大きさが最
小となったとき又はスポット光２６のコントラストが最
大となったときに、スポット光２６の収束点３８が試験
点２０上に配置されたと判断できる。

【００５５】光源２４はカメラ２２と共に支持台１４に
支持されており、カメラ２２と共に移動するので、光源
２４から発せられるスポット光２６とカメラ２２の光軸
２８との相対位置が変化することはない。したがって、
このようにして収束点３８を試験点２０上に配置するこ
とにより、試験点２０は、カメラ２２の光軸２８上に配
置されると共に、カメラ２２から予め定められた距離に
配置される。すなわち、プローブ１２の先端と試験点２
２との相対位置は、予め求められている収束点３８とプ
ローブ１２の先端との相対位置と等しくなり、プローブ
１２の先端に対する試験点２０の水平方向並びに高さ方
向（ここでは、カメラ２２の光軸２８に沿った方向）の
位置が求められる。

【００５６】このようにして、従来は光学式位置センサ
を用いても困難であった半球状の試験点２０（図２及び
図３ではバンプとして示されている）の高さ方向の位置
を求めることが可能となる。したがって、求められたプ
ローブ１２の先端に対する試験点２０の表面の高さ方向
の相対位置に基づいて、支持台１４とステージ１８とを
相対移動させれば、プローブ１２をウエハ１６の試験点
２０に接触させることができ、プローブ１２の先端が試
験点２０に食い込む量を最小に抑えることが可能とな
る。

【００５７】一方、プローブ１２をウエハ１６の試験点
２０に接触させたことにより、試験点２０には図３に示
されているような微小な孔４０が形成される。そこで、
次に、支持台１４とステージ１８とを相対移動させ、図
４及び図５に示されているように、試験点２０に形成さ
れた孔４０の底面にスポット光２６の収束点３８を配置
させる。これにより、収束点３８の位置の変化（この場
合は、支持台１４とステージ１８との相対移動として認
識される）から試験点２０の表面と孔４０の底面との距
離すなわち孔４０の深さを求めることができる。例え
ば、このようにして求めた、試験点２０上にスポット光
２６の収束点３８を配置したときのカメラ２２又は支持
台１４の位置と、試験点２０に形成された孔４０にスポ
ット光２６の収束点３８を配置したときのカメラ２２又
は支持台１４の位置とから孔４０の深さを求めることが
できる。

【００５８】したがって、オンラインで、プローブ１２
と試験点２０の接触により形成された孔４０がウエハ１
６の他の層にまで達していないかを確認することが可能
となる。また、このときに求められた孔４０の深さを制
御装置（不図示）等にフィードバックし、フィードバッ
クされた孔４０の深さに基づいて、プローブ１２と試験
点２０とが適正な接触をなすようにプローブ１２と試験
点２０との位置決めを制御することも可能となり、プロ
ーブ１２と試験点２０との位置決めをさらに精密に行う
ことが可能となる。

【００５９】上記プローバ装置１０では、試験点２０を
カメラ２２で認識して、試験点２０をカメラ２２の光軸
２８上に配置し、このときのカメラ２２の位置から試験
点２０の位置を求めており、プローブ１２が位置決めさ
れるのは、カメラ２２の光軸２８と試験点２０との交点
となる。したがって、プローブ１２と試験点２０との高
さ方向の位置決めに必要とされるのは、常にカメラ２２
の光軸２８と試験点２０との交点の高さとなることか
ら、スポット光２６がカメラ２２の光軸２８に沿って進
むようになっている。しかしながら、位置決めが必要な
く、対象点の高さを測定するのみであれば、スポット光
２６は必ずしもカメラ２２の光軸２８に沿って進む必要
はなく、カメラ２２の光軸２８から偏移して位置しても
よい。

【００６０】このようにウエハ１６の試験点２０のよう
な対象点の高さのみを求めればよい場合の手順を次に説
明する。

【００６１】最初に、物体の対象点に関する高さ方向の
基準位置を定める。通常は、ウエハ１６のような物体が
載置されるテーブル（支持体）の表面を基準位置として
定める。そして、スポット光２６の収束点３８をこの高
さ方向の基準位置に移動させる。これにより、以降のス
テップにおいて、高さ方向の基準点に対するスポット光
２６の収束点３８の相対位置が把握できるようになる。

【００６２】複数の物体の対象点の高さを連続して求め
る場合には、最初の物体の高さを求める前に上記手順を
行えばよい。各物体又は対象点の高さを求める前に行っ
てもよいことはもちろんである。

【００６３】物体がステージ１８のようなテーブル上に
載置された後、スポット光２６を物体の対象点へ向けて
投光し、物体の対象点上にスポット光２６を結像させ
る。次に、物体の対象点上で結像したスポット光２６を
カメラ２２で認識して、スポット光２６の収束点３８を
テーブル上の物体に対して相対移動させることにより、
収束点３８を物体の対象点上に配置させる。なお、この
場合には、スポット光２６の収束点３８はカメラに対し
て固定されている必要はなく、収束点３８を移動させる
には、光源２４を物体に対して移動させてもよく、集光
レンズ３６を光源に対して移動させてもよい。また、物
体上に結像したスポット光２６が収束点３８であるか否
かの判断はプローバ装置１０に関して説明した手順と同
様であるのでここでは詳しく説明しない。

【００６４】このようにすることにより、高さ方向の基
準位置と物体上の対象点との相対位置を求めることがで
き、よって、高さ方向の基準位置に対する物体上の対象
点の高さを求めることが可能となる。また、テーブルの
表面を高さ方向の基準位置とし、対象点を物体の表面上
の任意の点とすれば物体の厚さを求めることができる。

【００６５】なお、高さのみを求める方法においては、
プローバ装置１０のように位置決めをする必要はないの
で、カメラ２２は固定されていてもよく、スポット光２
６の収束点３８のみを動かせばよいことに留意された
い。

【００６６】

【発明の効果】以上、本発明によれば、収束点で収束す
るスポット光を用いることにより、スポット光に沿った
方向の位置を認識することが可能となると共に、微小な
対象点であってもその高さを求めることが可能となる。

【００６７】したがって、本発明のプローバ装置によれ
ば、ウエハ上の試験点の高さを認識することができ、高
さ方向に関してもプローバを試験点に正確に位置決めす
ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプローバ装置の全体構成図であ
る。

【図２】図１のプローバ装置により試験点の一例である
半球状のバンプの高さの測定方法を示している説明図で
ある。

【図３】図２に示されているバンプを認識するカメラの
視野を示している線図である。

【図４】プローブと試験点との接触によりウエハの試験
点上に形成された孔の深さの測定方法を示している説明
図である。

【図５】図４に示されている試験点及び孔を認識するカ
メラの視野を示している線図である。

【符号の説明】

１０…プローバ装置 １２…プローブ １４…支持台 １６…ウエハ １８…ステージ ２０…試験点 ２２…カメラ ２４…光源 ２６…スポット光 ２８…光軸 ３８…収束点 ４０…孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市川 武清 東京都三鷹市下連雀九丁目７番１号 株式 会社東京精密内 (72)発明者 山口 晃 東京都三鷹市下連雀九丁目７番１号 株式 会社東京精密内 Ｆターム(参考） 2F065 AA24 AA25 BB07 CC26 FF10 FF41 FF67 GG02 GG04 GG07 HH04 HH13 JJ03 JJ09 JJ26 LL00 LL04 LL30 NN20 PP03 PP04 PP12 TT02 2G003 AA10 AG12 AG13 AG20 2G011 AB00 AC06 AC14 AE03 4M106 AA01 BA01 DD05 DD13

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気的導通を検査するためのプローブを
   保持する支持台と、前記支持台に対向して配置されてお
   り、ウエハが載置されるステージと、前記支持台上に設
   けられたカメラとを備え、前記ウエハ上の試験点を前記
   カメラで認識し、前記プローブを前記ウエハの試験点に
   位置決めして接触させるプローバ装置において、 スポット光を発する光源を備え、該スポット光が前記カ
   メラの光軸に沿って進み、前記カメラから予め定められ
   た距離に位置する収束点で収束するようになっており、
   前記ステージに載置された前記ウエハへ向け前記スポッ
   ト光を投光し、前記ウエハの表面上で結像したスポット
   光を前記カメラで認識して、前記支持台と前記ステージ
   とを相対移動させることにより前記スポット光の収束点
   を前記ウエハの前記試験点上に配置させ、予め求められ
   た前記プローブの先端と前記収束点との相対位置から、
   前記プローブの先端に対する前記試験点の高さ方向の位
   置を求め、求められた前記プローブの先端に対する前記
   試験点の高さ方向の位置に基づいて、前記プローブを前
   記ウエハの前記試験点に接触させるようにしたことを特
   徴とするプローバ装置。
2. 【請求項２】 前記光源は前記カメラと共に移動する、
   請求項１に記載のプローバ装置。
3. 【請求項３】 前記カメラで認識された前記試験点上の
   前記スポット光の大きさが最小となる又は前記スポット
   光のコントラストが最大となったときに、前記スポット
   光の前記収束点が前記試験点上に配置されたと判断す
   る、請求項１に記載のプローバ装置。
4. 【請求項４】 前記プローバ装置は、前記プローブを前
   記ウエハ上の試験点に接触させた後、前記スポット光の
   前記収束点を前記プローブの接触によって前記試験点に
   形成された孔に配置させるように前記支持台と前記ステ
   ージとを相対移動させることにより、前記孔の深さを求
   め、求められた孔の深さに基づいて、前記プローブと前
   記試験点との位置決めを制御する、請求項１に記載のプ
   ローバ装置。
5. 【請求項５】 前記スポット光の前記収束点が前記カメ
   ラの前記焦点に設定されている、請求項１に記載のプロ
   ーバ装置。
6. 【請求項６】 テーブル上に載置された物体上の対象点
   を前記テーブルと対向して配置されたカメラで認識する
   ことにより物体上の対象点の高さを求める方法におい
   て、 物体に関する高さ方向の基準位置を予め定め、 収束点で収束するスポット光を光源から発し、 前記基準位置から予め定められた高さ方向の位置に前記
   収束点を配置させ、 前記スポット光を前記物体の対象点へ向け投光して前記
   物体の対象点上で結像させ、該対象点上で結像した前記
   スポット光を前記カメラで認識し、前記スポット光の大
   きさ又はコントラストが極値となるように、前記光源と
   前記収束点とを又は前記光源と前記物体とを相対移動さ
   せ、 前記光源と前記収束点との間の相対移動距離又は前記光
   源と前記物体との間の相対移動距離に基づいて、前記基
   準位置に対する前記対象点の高さを求めるようにしたこ
   とを特徴とする物体上の対象点の高さを求める方法。
7. 【請求項７】 前記スポット光が前記カメラの光軸に沿
   って進む、請求項６に記載の物体上の対象点の高さを求
   める方法。
8. 【請求項８】 前記物体がウエハであり、前記高さ方向
   の基準位置が前記テーブルの表面である、請求項６に記
   載の物体上の対象点の高さを求める方法。
9. 【請求項９】 前記カメラで認識された前記対象点上の
   前記スポット光の大きさが最小となる又は前記スポット
   光のコントラストが最大となったときに、前記スポット
   光の収束点が前記対象点上に配置されたと判断する、請
   求項６に記載の物体上の対象点の高さを求める方法。