JP2010141269A

JP2010141269A - 測定装置

Info

Publication number: JP2010141269A
Application number: JP2008318844A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Fujita; 義之藤田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2010-06-24

Abstract

【課題】見えにくい箇所に付着した異物を効率良く除去する手段の提供。
【解決手段】測定ユニット１６の外装部には、プローブカード２の触針３_ｎを上方、左方、右方の異なる３方向からブラッシングするための３種類のブラシが取り付けられたクリーニングプローブを有するクリーニングユニット２１が設けられており、このクリーニングユニット２１は、プローブカード２と測定ユニット１６とが３次元方向に相対的に移動することで、３種類のブラシによって、上方、左方、右方の異なる３方向から触針３_ｎをブラッシングする。これにより、触針３_ｎの見えにくい箇所に付着している異物を効率良く取り除くことが可能となり、プローブカードに設けられた触針の形状を測定する測定装置に適用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定装置に関する。

近年、半導体デバイスのファインピッチ化、多ピッチ化、マトリックス化が急速に進展している。このような半導体デバイスの性能向上とともに、半導体ウェハの検査工程で用いられるプローブカードも多ピン化、小ピッチ化の一途をたどっており、高密度化が求められている。

プローブカードには、半導体デバイスの表面の電極パッドに対応するように触針が設けられているが、この触針が硬質の素材から形成されているのに対し、電極パッドは比較的軟質の素材から形成されているため、検査回数を重ねると触針の先端部分に電極パッド表面の削り屑（異物）が付着する。従って、プローブカードを一定期間使用した後に触針部分のクリーニングを行わなければ、正確な検査を持続することはできない。

そこで、従来より、CCD（Charge Coupled Device）カメラで撮像したプローブカードの触針の先端の画像を、ユーザが目視で確認することによって、針先に付着する異物の有無を判別し、異物の付着が認められればプローブカードの触針のクリーニングをするという方法が採用されていた（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００１−３２６２５８号

しかしながら、特許文献１の技術であると、プローブカードの高精度化に伴って、触針部分に付着した異物が発見しにくくなり、目視での異物の有無の判別が困難となっていた。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、目視に頼らずに、見えにくい箇所に付着した異物を効率良く除去することができるようにするものである。

本発明の測定装置は、半導体デバイスの電気的特性の検査を行うプローブカードと、測定ユニットとを３次元方向に相対的に移動させて、前記プローブカードに設けられた触針の形状を測定する測定装置において、前記触針をクリーニングするクリーニングユニットを備えることを特徴とする。

本発明によれば、見えにくい箇所に付着した異物を効率良く除去することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明を適用した測定装置の一実施の形態の構成を示す図である。

図１に示すように、測定装置１においては、架台１１には、被測定対象であるプローブカード２を載置するためのステージ１２が装着されており、このステージ１２は、Ｙ軸駆動機構（後述する図４のＹ軸駆動機構７２）によりＹ軸方向に駆動される。また、架台１１の両側縁中央部には、図中上方に延びる支持アーム１３，１４が固定されており、この支持アーム１３，１４の両上端部を連結するようにＸ軸ガイド１５が固定されている。

Ｘ軸ガイド１５には、Ｘ軸ガイド１５に沿って移動可能な不図示のスライダが取り付けられ、Ｘ軸駆動機構（後述する図４のＸ軸駆動機構７１）によりＸ軸方向に駆動される。このスライダには、Ｚ軸ガイドを有する測定ユニット１６が取り付けられており、Ｚ軸駆動機構（後述する図４のＺ軸駆動機構７３）によりＺ軸方向に駆動される。なお、本実施の形態では、説明を簡略化するために、測定ユニット１６によるＸ，Ｙ，Ｚ方向の３方向の駆動についてのみ説明するが、不図示の回転駆動機構により任意の方向の回転駆動を可能にすることで、上記のＸ，Ｙ，Ｚ方向に加えて，θ方向の回転駆動を可能にしてもよい。

測定ユニット１６は、CCDカメラ等の撮像手段と、光軸をＺ軸方向に設定した共焦点顕微光学系を有し、撮像した画像データから被測定対象の形状を測定する。すなわち、測定ユニット１６は、上記の各駆動機構によって駆動されることで、ステージ１２上に載置されたプローブカード２との３次元の相対的な位置が調整された後、共焦点顕微鏡の原理を用いて、プローブカード２の表面上の任意の位置における座標位置を測定し、触針３_ｎの形状（寸法）の測定を行う。

すなわち、上記の通り、プローブカード２には、検査対象となる半導体デバイスの電極配置に応じて複数の触針３_１ないし３_ｎ（ｎは自然数であり、特に区別する必要がない場合には、単に、触針３_ｎと称する）が植立固定されており、この触針３_ｎの先端を、半導体デバイスの電極パッドに対して物理的に接触させることで、半導体デバイスの電気的特性の検査が行われる。そのため、触針３_ｎには、その先端位置が半導体デバイスの電極パッドと正確に対応していることが要求され、触針３_ｎが変形していたり、異物が付着していては、半導体デバイスの電極パッドとプローブカード２の触針３_ｎとを良好に接触させることはできず、正確な検査を行うことはできない。しかし、半導体デバイスの検査を繰り返すと、触針３_ｎには変形や異物の付着等の品質劣化が生じるものであるので、測定装置１においては、測定ユニット１６によって触針３_ｎの形状（寸法）を測定することで、品質劣化が生じていないかを検査し、触針３_ｎの良否判定を実行する。

また、図１に示すように、測定ユニット１６の外装部には、プローブカード２の触針３_ｎに付着した異物を取り除くためのクリーニングユニット２１が設けられている。

ここで、図２の測定ユニット１６の側面図を参照して、クリーニングユニット２１の詳細について説明する。

図２に示すように、測定ユニット１６の内部には、その外装部側面の所定の位置にクリーニングユニット２１を支持できるようにアクチュエータ（後述する図４のアクチュエータ６２）が設けられる。このアクチュエータには、回転支点３３が回転自在に支持される。この回転支点３３は、上方用クリーニングプローブ３１ａ、左側面用クリーニングプローブ３１ｂ、及び右側面用クリーニングプローブ３１ｃのそれぞれの一方の端（ブラシが取り付けられる端とは反対側の端）を、それらの端の他端に取り付けられたブラシ３２ａ，３２ｂ，３２ｃが同一円周上を回転可能となるように固定している。

図３は、各クリーニングプローブに取り付けられるブラシの詳細を説明する図である。

図３ａに示すように、上方用クリーニングプローブ３１ａには、触針３_ｎに対して上方からブラッシングするためのブラシ３２ａが取り付けられる。また、図３ｂに示すように、左側面用クリーニングプローブ３１ｂには、触針３_ｎに対して左側からブラッシングするためのブラシ３２ｂが取り付けられ、図３ｃに示すように、右側面用クリーニングプローブ３１ｃには、触針３_ｎに対して右側からブラッシングするためのブラシを３２ｃが取り付けられる。

このように、回転支点３３により固定された各クリーニングプローブの先端には、触針３_ｎの各部に付着した異物を除去するために、触針３_ｎとの接触面の向きがそれぞれ異なる３種類のブラシが取り付けられている。

なお、図３ａないし図３ｃの各クリーニングプローブの先端に取り付けられるブラシ３２ａ，３２ｂ，３２ｃとしては、ナノブラシ等の精密なブラシが取り付けられる。また、ブラシの代わりに、たとえば、プローブカード用のクリーニングシートを各クリーニングプローブの先端に取り付けて、触針３_ｎのクリーニングを実行するようにしてもよく、これらの異物除去部材は容易に交換可能である。

また、以下、上方用クリーニングプローブ３１ａ、左側面用クリーニングプローブ３１ｂ、右側面用クリーニングプローブ３１ｃを特に区別する必要がない場合には、単に、クリーニングプローブ３１と称する。また、ブラシ３２ａ，３２ｂ，３２ｃを特に区別する必要がない場合には、単に、ブラシ３２と称する。

図２に戻り、図２ａのクリーニングユニット２１において、触針３_ｎに対してクリーニングを実行する状態（以下、実行状態という）にあるのは、ブラシ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのうち、触針３_ｎに最も近接したＸＹ平面上に位置するブラシ３２ａである。そして、この実行状態にあるブラシ３２ａを、ブラシ３２ｂ又はブラシ３２ｃに切り替える場合には、測定ユニット１６の内部に設けられたアクチュエータに回転自在に支持された回転支点３３が回転することにより、クリーニングプローブ３１を回転させることになる。

すなわち、アクチュエータの駆動に応じて回転支点３３がＸ軸回転駆動することにより、図中の矢印で示すように、各クリーニングプローブ３１の回転支点３３側とは反対側の端に取り付けられたブラシ３２をＸ軸回転させることが可能となる。従って、回転支点３３がＸ軸回転駆動することで、クリーニングプローブ３１に取り付けられた所望のブラシ３２を選択し、実行状態にすることが可能となる。

たとえば、図３ａのクリーニングユニット２１の場合には、触針３_ｎを上方からブラッシングするブラシ３２ａが実行状態となっているが、この状態において、触針３_ｎを側面からブラッシングしたい場合には、回転支点３３が時計回りに４５度回転することで、左側面用のブラシ３２ｂが実行状態となり、さらに、回転支点３３が時計回りに９０度回転することで、右側面用のブラシ３２ｃが実行状態となる。

このように、本実施の形態では、上方用のブラシ３２ａ、左側面用のブラシ３２ｂ、右側面用のブラシ３２ｃの３種類のブラシを用いた場合を例にして説明するが、ブラシ３２の組み合わせはこの組み合わせに限定されるものではない。すなわち、ブラシ３２は、プローブカード２に植立固定された複数の触針３_ｎに対して、少なくとも垂直方向（ブラシ３２ａ）と水平方向（ブラシ３２ｂ，３２ｃ）の２方向からクリーニング可能となる向きに配置されればよく、この２方向は、直交していることが好ましい。

また、回転支点３３がアクチュエータにより回転自在に支持されているので、クリーニングユニット２１は、このアクチュエータを内部に有する測定ユニット１６によって支持されていることになる。つまり、Ｘ軸駆動機構、Ｙ軸駆動機構、及びＺ軸駆動機構から構成される駆動部（後述する、図４の駆動部４３）によって、測定ユニット１６がＸ，Ｙ，Ｚ方向に駆動されると、測定ユニット１６に支持されたクリーニングユニット２１は、それに応じてＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動することになる。これにより、クリーニングユニット２１を駆動するための専用の駆動手段を新たに設けることなく、既存の測定ユニット１６を駆動させることで、クリーニングユニット２１を所望の位置に移動させることができる。また、駆動手段が共通化されているので、別途駆動手段を設ける必要がないため、簡単な構成にすることができるとともに、安価に提供できる。

すなわち、測定装置１においては、測定ユニット１６の駆動によって、クリーニングユニット２１を、触針３_ｎに付着した異物を取り除くのに最適となる位置に移動させることが可能となる。そして、回転支点３３がＸ軸回転駆動することで実行状態になったブラシ３２によって、触針３_ｎに付着した異物の除去を行う。たとえば、左側面用のブラシ３２ｂを実行状態にして、触針３_ｎの左側の側面からブラシ３２ｂを当てた後、測定ユニット１６による所定の方向の駆動によって、ブラシ３２ｂを触針３_ｎの針先に向かって所定の移動量だけ移動させることにより、触針３_ｎに付着した異物を取り除くことができる。図１に示すように、触針３_ｎが斜め方向に向かって植立固定されている場合には、ブラシ３２ｂをＺ軸方向に動かしつつ、Ｘ軸方向にも動かすことで、針先に向かって移動させることが可能となる。

これにより、プローブカード２において、植立固定された触針３_１ないし３_ｎの並び方のパターンが多数存在する場合であっても、触針３_ｎに対してブラシ３２を当てる向きを自在に変えることができるので、触針３_１ないし３_ｎの並び方や向きに関係なく、最適な角度でブラシ３２を当てて、触針３_ｎのクリーニングを実行することができる。また、実際には、１枚のウェハ上には数百、数千という多数の電極パッドが形成されており、プローブカード２にも、ウェハの半導体デバイスの電極パッドに対応する触針３_１ないし３_ｎが設けられているが、最適な角度でブラシ３２を当てて、触針３_ｎのクリーニングを実行することができるので、触針３_ｎに付着した異物、特に目視では見えにくい箇所に付着した異物を取り除くことができる。

以上、測定装置１のクリーニング時における動作を中心に説明したが、上述したように、測定装置１は、プローブカード２に設けられた触針３_ｎの形状を測定し、測定結果を用いた触針３_ｎの良否判定を実行する。この触針良否判定時においては、図２ａに示すような状態であると、クリーニングユニット２１が、Ｚ軸方向の測定の妨げになる恐れがある。そこで、測定装置１においては、触針３_ｎの形状測定が行われる場合には、その測定の妨げとならないよう、図２ｂに示すように、クリーニングユニット２１の回転支点３３を、たとえば、図２ａの状態から反時計回りに４５度だけＸ軸回転駆動させて、クリーニングユニット２１を退避させる。

これにより、触針良否判定時において、測定ユニット１６がＺ軸方向やその他の方向に駆動しても、クリーニングユニット２１によるプローブカード２等の機器との接触を未然に防止できる。従って、測定装置１は、触針良否判定機能とクリーニング機能を両立することができる。

なお、本実施の形態においては、測定ユニット１６を駆動する駆動部に代わって、回転支点３３の回転駆動を行うアクチュエータによって、回転支点３３をＸ，Ｙ，Ｚ方向に駆動して、クリーニングユニット２１をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させるようにしてもよい。また、その両方の駆動を利用してもよく、たとえば、アクチュエータの駆動によるクリーニングユニット２１の移動量は少ないので、クリーニングユニット２１の大まかな移動は、上記の駆動部による測定ユニット１６の駆動によって行い、細かな移動やブラシ３２によるブラッシング等の細かい動作は、アクチュエータの駆動により行うようにしてもよい。

また、ブラシ３２を取り付けたクリーニングプローブ３１は、回転支点３３によりＸ軸回転駆動するので、クリーニングユニット２１は、たとえば、図２ａ，図２ｂに示すような、測定ユニット１６の外装部側面の被測定対象（プローブカード２）側等の、測定ユニット１６によるＸ，Ｙ，Ｚ方向の駆動の妨げにならない位置に配置するのが好適である。

図４は、本発明の測定装置１の機能的構成例を示す図である。

図４に示すように、測定装置１は、上記の図１ないし図３に示した外観に現われるステージ１１ないし測定ユニット１６及びクリーニングユニット２１の他に、その内部に、制御部４１、記憶部４２、及び駆動部４３を有している。図４では、ステージ１１ないし測定ユニット１６及びクリーニングユニット２１のうち、特に、クリーニング機能の実行に関係のある測定ユニット１６及びクリーニングユニット２１のみを図示している。なお、図４では、図１ないし図３と対応する部分には、同一の符号が付してあり、その説明は繰り返しになるので、適宜省略する。

制御部４１は、測定装置１の各部の動作を制御する。

制御部４１は、位置決定部５１、測定ユニット制御部５２、及びクリーニングユニット制御部５３を含むようにして構成される。なお、位置決定部５１ないしクリーニングユニット制御部５３によって行われる処理の詳細については、後述する、図５及び図６のフローチャートを参照して説明する。

記憶部４２は、基準データ４２ａを記憶する。

基準データ４２ａは、異物が付着してない状態での触針３_ｎの立体形状を示すリファレンス情報である。この基準データ４２ａは、触針３_ｎの形状測定前にあらかじめ用意されるものであり、たとえば、測定部６１によって、触針３_ｎを撮像することで得られる画像データや、CAD（Computer Aided Design）データ等のデータとして提供される。

測定ユニット１６は、測定部６１及びアクチュエータ６２から構成される。

測定部６１は、測定ユニット１６における被測定対象の形状測定に関する処理、すなわち、被測定対象を撮像し、撮像した画像データから被測定対象の形状を測定する処理を行う。

アクチュエータ６２は、図１ないし図３の説明の際に述べたアクチュエータに相当し、回転自在に支持しているクリーニングユニット２１の回転支点３３をＸ軸回転駆動する。なお、上記の通り、アクチュエータ６２は、回転支点３３をＸ，Ｙ，Ｚ方向に駆動して、クリーニングユニット２１をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させるようにすることも可能である。

駆動部４３は、図１ないし図３の説明の際に述べた駆動部に相当し、Ｘ軸駆動機構７１、Ｙ軸駆動機構７２、及びＺ軸駆動機構７３から構成される。すなわち、測定ユニット１６は、Ｘ軸駆動機構７１によりＸ軸方向に駆動され、Ｙ軸駆動機構７２によりＹ軸方向に駆動され、Ｚ軸駆動機構７３によりＺ軸方向に駆動されることで、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の３方向に駆動する。

以上のようにして、測定装置１は構成される。

次に、本発明の測定装置１を、実際のプローブカード検査工程に用いた場合における検査工程の流れについて、図５のフローチャートを参照して説明する。

なお、図５のフローチャートでは、プローブカード検査工程の一連の流れを説明するために、測定装置１により行われる触針良否判定の工程以外のプローブカード検査工程として、プローブカードチェッカ装置（不図示）により行われる検査工程についても説明する。そのため、図５のフローチャートでは、図中の点線で囲った領域のうち、図中上側の点線内の工程（Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３）が測定装置１により実行される工程、図中下側の点線内の工程（Ｓ１４）がプローブカードチェッカ装置により実行される工程を表している。

まず、測定装置１において、ステップＳ１１ないしステップＳ１３の触針良否判定の工程が実行される。

ステップＳ１１において、測定部６１は、プローブカード２の触針３_ｎの形状（寸法）を測定し、測定により得られる測定結果を制御部４１に供給する。

ステップＳ１２において、制御部４１は、測定部６１から供給される測定結果に基づいて、触針３_ｎが使用可能な状態にあるか否かの触針良否判定を行う。

ステップＳ１２において、触針３_ｎが使用可能な状態にあると判定された場合、触針３_ｎのクリーニングを実行する必要はないので、ステップＳ１３の工程をスキップし、工程は、プローブカードチェッカ装置によるステップＳ１４の工程に進む。

一方、ステップＳ１２において、異物の付着等が原因で触針３_ｎが不良であると判定された場合には、触針３_ｎのクリーニングが必要であるため、工程は、ステップＳ１３の工程に進む。ステップＳ１３において、制御部４１は、測定装置１の各部の動作を制御して、触針３_ｎのクリーニング処理を実行する。

ここで、図６のフローチャートを参照しつつ、測定装置１において行われるクリーニング処理の詳細について説明する。

ステップＳ３１において、測定部６１は、触針３_ｎの形状（寸法）を測定する。

ステップＳ３２において、測定部６１は、測定結果として、基準データ４２ａとの比較処理に必要な画像データが得られたか否かを判定することで、触針３_ｎの形状測定を終了するか否かを判定する。

ステップＳ３２において、触針３_ｎの形状測定を継続すると判定された場合、ステップＳ３１に戻り、十分な画像データが得られるまで、測定部６１による形状測定が行われる。

一方、ステップＳ３２において、十分な画像データが得られ、触針３_ｎの形状測定を終了すると判定された場合、測定結果は、位置決定部５１に供給され、処理は、ステップＳ３３に進む。

なお、図６のステップＳ３１，Ｓ３２において行われる測定処理は、図５のステップＳ１１の工程に相当する。

次に、ステップＳ３３において、位置決定部５１は、測定部６１による測定結果である触針３_ｎの立体形状に対応する画像データと、記憶部４２から読み出した基準データ４２ａによる触針３_ｎの立体形状に対応する画像データとを、所定の画像処理を用いて比較し、比較結果として、それらの立体形状の差分量を求める。

ステップＳ３４において、位置決定部５１は、比較結果である立体形状の差分量が、所定のしきい値を超えるか否かを全ての触針３_ｎに対して判定することで、触針３_ｎに異物が付着しているか否かを判定する。

しきい値は、異物付着の判定基準であって、ユーザにより適宜設定される。従って、たとえば、しきい値を低めに設定することで、立体形状の差分量が少しでもあるときには、異物が付着していると判定されるので、触針３_ｎに付着している異物を確実に取り除くことが可能となる。

すなわち、異物が付着している可能性がある触針３_ｎの立体形状（測定結果）と、異物の付着していない触針３_ｎの立体形状（基準データ４２ａ）との比較により得られる差分量が所定のしきい値を超える異形箇所には、異形箇所に対応する形状を有する異物が付着していることになる。この場合、位置決定部５１は、ステップＳ３４において、異形箇所に異物が付着していると判定し、処理は、ステップＳ３５に進む。

なお、図６のステップＳ３３，Ｓ３４において行われる異物判定処理は、図５のステップＳ１２の工程に相当する。

次に、触針３_ｎに異物が付着していると判定された場合には、ステップＳ３５において、クリーニングユニット２１の異物付着位置への移動が行われる。

ここで、異物付着位置とは、立体形状の比較結果から得られる異形箇所に対応する、異物の付着位置及びその異物の形状に関する情報である。位置決定部５１は、立体形状の比較結果から異物付着位置を決定し、測定ユニット制御部５２及びクリーニングユニット制御部５３に供給する。

測定ユニット制御部５２は、測定ユニット１６の外装部に回転自在に支持されたクリーニングユニット２１が、位置決定部５１からの異物付着位置により特定される異物をクリーニングできる位置に移動するように、駆動部４３による測定ユニット１６の駆動を制御する。これにより、クリーニングユニット２１は、触針３_ｎに付着した異物をクリーニング可能な位置に移動することになる。

ステップＳ３６において、クリーニングユニット制御部５３は、位置決定部５１からの異物付着位置により特定される異物の付着位置と形状から、その異物の付着している触針３_ｎの部位をクリーニングするのに最も適したブラシ３２を有するクリーニングプローブ３１を選択し、選択したクリーニングプローブ３１に取り付けられたブラシ３２を実行状態にする。つまり、異物付着位置により異物の付着位置や形状が特定できるので、上方用や側面用のブラシ３２の中から、異物を取り除くのに最適な向きを有するブラシ３２を選択することになる。

ステップＳ３７において、測定ユニット制御部５２は、駆動部４３による測定ユニット１６の駆動を制御することで、上記の図２及び図３を参照して説明したように、触針３_ｎのクリーニングを実行する。

このとき、異物付着位置から、触針３_ｎに付着した異物のＸ，Ｙ，Ｚ方向の形状（密集度）を求めることができるので、異物の形状に応じた必要な移動量だけブラシ３２をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させて、たとえば、異物の表面から触針３_ｎに触れないぎりぎりの範囲までクリーニングするといったブラシ制御が可能となる。これにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の異物を取り除くだけでなく、触針３_ｎの摩耗を防ぐことができるとともに、ブラシ３２によるブラッシングの回数を抑制できる。

一方、ステップＳ３４において、触針３_ｎに異物が付着していないと判定された場合、触針３_ｎのクリーニングを実行する必要はないので、ステップＳ３５ないしＳ３７の処理はスキップされる。

なお、図６のステップＳ３５，Ｓ３６，Ｓ３７において行われるクリーニング処理は、図５のステップＳ１３の工程に相当する。

以上のように、測定装置１においては、プローブカード２に設けられた触針３_ｎの形状測定を行う際に、その触針３_ｎに異物が付着している場合には、形状測定により得られる画像データに基づいて異物の位置を特定し、クリーニングを実行する。これにより、見えにくい箇所に付着した異物であっても、目視に頼らずに、確実に除去することができる。

そして、図６のステップＳ３５ないしＳ３７のクリーニング処理が終了すると、工程は、図５のステップＳ１３の工程からステップＳ１１の工程に戻り、ステップＳ１１及びＳ１２の工程が再度行われる。すなわち、ステップＳ１１及びＳ１２の工程を行うことで、再度、触針３_ｎに異物が付着しているか否かを検査し、クリーニングによる異物の除去具合を見る。このとき、クリーニングユニット２１は、クリーニング時の状態（図２ａの状態）から、触針良否判定時の退避状態（図２ｂの状態）に戻される。

ステップＳ１１及びＳ１２の工程において、クリーニングを実行しても異物が除去されずに付着していると判定された場合、異物が除去されたと判定とされるまで、ステップＳ１３のクリーニングの工程が実行される。

一方、ステップＳ１２において、触針３_ｎに異物が付着していない、すなわち、触針良否判定により良であると判定されたプローブカード２は、測定装置１からプローブカードチェッカ装置に移され、プローブカードチェッカ装置による各種の検査項目に従ったプローブカード２の検査の工程が行われる。

すなわち、測定装置１により検査を受けたプローブカード２は、次に、プローブカードチェッカ装置に移され、ステップＳ１４において、プローブカードチェッカ装置は、各種の検査項目に従ってプローブカード２を検査する。プローブカードチェッカ装置によって行われる検査項目としては、たとえば、触針３_ｎに付着している異物の検査、触針３_ｎの接触高さ位置、高さ位置の均一性、触針３_ｎの平面方向の位置、触針３_ｎの先端と他金属との接触抵抗値、触針間あるいはカードパターン間のリーク及び短絡状態、触針の針圧値などがある。

なお、通常、プローブカードチェッカ装置では、これらの検査項目の全部又は必要とする一部の検査を行う。また、測定装置１で行われた異物の付着の検査をここでも行う理由であるが、測定装置１による触針良否判定処理が終了した後、プローブカードチェッカ装置による検査が行われるまでの間に、異物が付着する可能性があるためである。そして、触針３_ｎに異物が付着している場合、プローブカード２は、プローブカードチェッカ装置からプローブカードクリーナ装置（不図示）に移されてクリーニングされた後、プローブカードチェッカ装置に戻されて再検査される。

一方、プローブカード２が異物付着の検査等の検査項目を通過した場合、プローブカード検査工程は終了し、検査を通過したプローブカード２は、ウェハ上に形成された半導体デバイスの電気的特性を検査するプローバ装置（不図示）に移される。一方、検査項目に引っ掛かって、検査を通らなかったプローブカード２は、不良である判定され、プローバ装置には移されないことになる。

そして、プローバ装置は、検査済みのプローブカード２の複数の触針３_ｎを、ウェハ上に形成された半導体デバイスの表面の対応する電極パッドと接触させて、触針３_ｎから電極パッドにテストパターンの電圧をかけ、その出力値を測定することにより、半導体デバイスの電気的特性の検査を行う。

以上、図５及び図６のフローチャートを参照して、プローブカード検査工程について説明したが、触針良否判定の工程を実行する測定装置１においては、触針３_ｎの検査のみならず、プローブカード２に設けられた触針３_ｎに異物が付着していると判定された場合には、形状測定により得られる触針３_ｎの画像データから特定される異物の位置や形状に応じた触針３_ｎのクリーニングが実行されるので、従来からの目視によって異物を確認する方法と比べて、見えにくい箇所に付着した異物を効率よく除去することができる。

このことは、近年のプローブカード２の高精度化に伴って、触針３_ｎに付着した異物が発見しにくくなっているという現状を考慮すれば、目視による判別をせずに異物を取り除くことができるため、プローブカードの高密度化の要求にも対応可能となる。

また、触針３_ｎに異物が付着している状態で触針良否判定の工程を行うと、異物を含んだままの状態の検査結果が得られるため、そのような検査結果に基づいたプローブカード２を用いて、半導体デバイスの電気的特性の検査を行っても、半導体デバイス側の不良か、あるいはプローブカード側の不良かが分からなくなってしまうが、本発明の測定装置１においては、触針３_ｎに異物が付着している場合には、触針３_ｎのクリーニングを実行して異物を取り除いてから、触針良否判定の工程を行うため、触針３_ｎの良否判定を正確に行うことができる。

また、従来であると、プローブカードは、測定装置による触針良否判定の工程で不良であると判定された場合、測定装置からプローブカードチェッカ装置に移されて、触針に付着している異物があるか否かが検査され、異物が付着している場合には、さらに、プローブカードチェッカ装置からプローブカードクリーナ装置に移されてクリーニングされる。その後、クリーニングされたプローブカードは、再度、測定装置に移され、触針良否判定の再検査が行われるといった流れで、プローブカード検査工程は行われていた。また、近年のプローブカードの高密度化に伴って、測定装置においてプローブカードの触針の測定時に測定しなければならない箇所が増加し、測定時間が増加する傾向にある。そして、触針に異物が付着したままで、触針良否判定の工程を実行すると、触針不良と判定されるケースが増加し、これは、上記の通り、プローブカードをプローブカードチェッカ装置やプローブカードクリーナ装置に移して、触針を再検査する作業が増加することにつながり、作業効率を悪化させることにもなる。

これに対して、本発明の測定装置１は、触針のクリーナの役割も兼ねているため、触針に異物が付着していた場合であっても、プローブカードを取り出して他の機器に移すことなく、測定装置１内で触針のクリーニングを実行することが可能である。これにより、プローブカードを他の機器に移す手間が省けるとともに、他の機器での再検査作業を減らすことができるため、プローブカード検査工程の作業効率を上げることが可能となる。

なお、本明細書において、記録媒体に格納されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本発明を適用した測定装置の一実施の形態の構成を示す図である。測定ユニットの側面図である。各クリーニングプローブに取り付けられるブラシの詳細を説明する図である。測定装置の機能的構成例を示す図である。プローブカード検査工程の流れを説明するフローチャートである。クリーニング処理の詳細について説明するフローチャートである。

符号の説明

１測定装置，２プローブカード，３_１ないし３_ｎ触針，１１架台，１２ステージ，１３，１４支持アーム，１５Ｘ軸ガイド，１６測定ユニット，２１クリーニングユニット，３１ａ上方用クリーニングプローブ，３１ｂ左側面用クリーニングプローブ，３１ｃ右側面用クリーニングプローブ，３２ａないし３２ｃブラシ，３３回転支点，４１制御部，４２記憶部，４２ａ基準データ，４３駆動部，５１位置決定部，５２測定ユニット制御部，５３クリーニングユニット制御部，６１測定部，６２アクチュエータ，７１Ｘ軸駆動機構，７２Ｙ軸駆動機構，７３Ｚ軸駆動機構

Claims

半導体デバイスの電気的特性の検査を行うプローブカードと、測定ユニットとを３次元方向に相対的に移動させて、前記プローブカードに設けられた触針の形状を測定する測定装置において、
前記触針をクリーニングするクリーニングユニットを備える
ことを特徴とする測定装置。
前記クリーニングユニットは、前記測定ユニットの外装部に設けられており、
前記プローブカードと前記測定ユニットとを３次元方向に相対的に移動させて、前記クリーニングユニットによる前記触針のクリーニングを制御する制御手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
前記測定ユニットにより測定された前記触針の形状に関する情報と、異物が付着していない状態での触針の立体形状に関する情報とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果から得られる前記触針に付着している異物の位置に基づいて、前記クリーニングユニットの位置を決定する位置決定手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の測定装置。
前記クリーニングユニットには、前記触針に付着した異物を除去するための異物除去部材が、前記触針に対し少なくとも２方向からクリーニング可能となるように取り付けられる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置。
前記２方向は、直交している
ことを特徴とする請求項４に記載の測定装置。
前記異物除去部材は、前記触針をブラッシングするブラシ又は前記プローブカード用のクリーニングシートである
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の測定装置。
前記制御手段は、前記測定ユニットにより測定された前記触針の形状に関する情報から得られる前記触針に付着している異物の位置に基づいて、前記異物除去部材の移動量を制御する
ことを特徴とする請求項４ないし６のいずれか一項に記載の測定装置。