JP2019145742A - コンタクト精度保証方法、コンタクト精度保証機構、および検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置合わせ用基板を消費せずにコンタクト精度保証を行うことができる技術を提供する。【解決手段】ステージ上に位置合わせ用の複数の第１のマークを有する位置合わせ用基板を載置し、位置合わせ用基板をステージ上で位置合わせし、位置合わせ用基板の第１のマークに対応する位置に位置合わせ用の複数の第２のマークを有し、プローブカードを模擬した透明体からなる位置確認用部材を、プローブカードが取り付けられる取り付け部の所定位置に取り付け、位置合わせ用基板を位置確認用部材直下のコンタクト領域における所定位置に位置させ、その状態で、位置確認用カメラにより、第２のマークと第１のマークを撮影して、第２のマークと第１のマークの水平方向のずれを検出し、そのずれが許容範囲である場合に、基板とプローブカードのプローブとのコンタクト精度を保証する。【選択図】図１１

Description

本発明は、基板に形成されたデバイスの検査を行う検査装置におけるコンタクト精度保証方法、コンタクト精度保証機構、およびそれを用いる検査装置に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）における全てのプロセスが終了した段階で、ウエハに形成されている複数の半導体デバイス（以下単にデバイスと記す）の電気的検査が行われる。このような電気的検査を行う装置は、一般的に、ウエハを吸着保持するステージ（チャックトップ）に対向して、ウエハに形成された半導体デバイスに接触させるプローブを有するプローブカードを配置し、プローブカードへステージ上のウエハを押圧させることにより、プローブカードの各コンタクトプローブをデバイスの電極と接触させて電気的特性の検査を行う。

このような電気的検査を多数のウエハに対して効率的に行うため、プローブカードやウエハ保持用のチャックプレート等を有するプローバ部と、テスタを収納したテストヘッドとを有するセルを横方向に並べたセル列を高さ方向に複数段積み重ねた構造の検査システムが用いられている（例えば特許文献１）。

このような検査システムにおいては、メンテナンス時に、複数のマークを有する位置合わせ基板である基準ウエハを用い、ウエハのアライメントを行うアライメント領域で上カメラにより基準ウエハを撮影して複数のマークから基準ウエハの座標系を求め、次いで、実際にウエハの電極パッドとプローブカードのプローブとをコンタクトさせるコンタクト領域で、下カメラによりプローブカードを撮影して基準ウエハのマークと対応する位置のプローブからプローブカードの座標系を求め、これらの座標系を一致させることにより位置合わせを行う。

ただし、アライメント領域とコンタクト領域とは離れているため、例えば、駆動系の精度やよじれの影響、温度変化等により、基準ウエハの電極パッドとプローブカードのプローブとのコンタクト部分がずれる可能性がある。

このため、従来は、プローブカードのプローブを実際に基準ウエハにコンタクトさせた後、電極パッド上についた針跡をカメラで検査するプローブマークインスペクション（ＰＭＩ）を行って、プローブと電極パットが確実にコンタクトすることを保証している。

特開２０１４−７５４２０号公報

しかしながら、ＰＭＩを実施する際に用いる基準ウエハは１回のみしか使用することができないため、メンテナンスの度に位置合わせ用基板である基準ウエハが消費されてしまい、ランニングコストが高くなってしまう。

したがって、本発明は、位置合わせ用基板を消費せずにコンタクト精度保証を行うことができる技術を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、ステージ上に載置された被検査体である基板に、プローブカードの複数のプローブを接触させてテスタにより基板の検査を行う検査装置において、前記複数のプローブと前記基板のコンタクト精度を保証するコンタクト精度保証方法であって、前記ステージ上に位置合わせ用の複数の第１のマークを有する位置合わせ用基板を載置し、前記位置合わせ用基板を前記ステージ上で位置合わせし、前記位置合わせ用基板の前記第１のマークに対応する位置に位置合わせ用の複数の第２のマークを有し、前記プローブカードを模擬した透明体からなる位置確認用部材を、前記プローブカードが取り付けられる取り付け部の所定位置に取り付け、前記位置合わせ用基板を前記位置確認用部材直下のコンタクト領域における所定位置に位置させ、その状態で、前記位置確認用部材の上方の前記第２のマークのそれぞれに対応する位置に設けられた、撮影方向が垂直方向である位置確認用カメラにより、前記第２のマークと前記第１のマークを撮影して、前記第２のマークと前記第１のマークの水平方向のずれを検出し、そのずれが許容範囲である場合に、前記基板と前記プローブカードのプローブとのコンタクト精度を保証するコンタクト精度保証方法を提供する。

上記第１の観点において、前記位置合わせ用基板は、位置合わせ専用の治具として構成することができる。

前記ステージは、前記基板と前記プローブカードのプローブとのコンタクトが行われるコンタクト領域と、前記基板の位置合わせが行われる、前記コンタクト領域とは離れたアライメント領域との間で移動され、前記コンタクト精度保証は、前記アライメント領域において前記ステージ上で前記位置合わせ用基板が位置合わせされた後、前記ステージが前記コンタクト領域に移動され、前記位置合わせ用基板が前記コンタクト領域における所定位置に位置合わせされた状態で行われるようにすることができる。

前記アライメント領域で前記位置合わせ用基板の前記第１のマークを検出して前記位置合わせ用基板の座標系を求め、前記位置確認用部材の前記第２のマークを検出して前記位置確認用部材の座標系を求め、前記位置合わせ用基板の座標系と前記位置確認用部材の座標系とが一致するように、前記位置合わせ用基板と前記位置確認用部材との位置合わせを行い、その後、前記第２のマークと前記第１のマークの水平方向のずれを検出するようにすることができる。

前記第２のマークと前記第１のマークの水平方向のずれが許容範囲を外れた場合に、前記位置合わせ用基板および／または前記位置確認用部材の位置データを補正し、コンタクト精度を保証するようにすることができる。

本発明の第２の観点は、ステージ上に載置された被検査体である基板に、プローブカードの複数のプローブを接触させてテスタにより基板の検査を行う検査装置において、位置合わせ用の複数の第１のマークを有する位置合わせ用基板を前記ステージ上に載置して、前記複数のプローブと前記基板のコンタクト精度を保証するコンタクト精度保証機構であって、前記位置合わせ用基板の前記第１のマークに対応する位置に位置合わせ用の複数の第２のマークを有し、前記プローブカードが取り付けられる取り付け部の所定位置に取り付けられ、前記プローブカードを模擬した透明体からなる位置確認用部材と、前記位置確認用部材の上方の前記第２のマークのそれぞれに対応する位置に設けられ、撮影方向が垂直方向である位置確認用カメラとを有し、前記位置合わせ用基板を前記ステージ上で位置合わせし、前記位置合わせ用基板を前記位置確認用部材直下のコンタクト領域における所定位置に位置させた状態で、前記位置確認用カメラにより、前記第２のマークと前記第１のマークを撮影して、前記第２のマークと前記第１のマークの水平方向のずれを検出し、そのずれが許容範囲である場合に、前記基板と前記プローブカードのプローブとのコンタクト精度を保証するコンタクト精度保証機構を提供する。

本発明の第３の観点は、ステージ上に載置された被検査体である基板に、プローブカードの複数のプローブを接触させてテスタにより基板の検査を行う検査装置であって、複数のプローブを有するプローブカード、または、前記プローブカードを模擬した透明体からなる位置確認用部材の取り付け部を有するフレームと、被検査体である基板、または、位置合わせ用基板を載置するステージと、前記ステージを移動させるアライナーと、前記ステージに前記基板もしくは前記位置合わせ用基板を搬送し、または、前記取り付け部に前記プローブカードもしくは前記位置確認用部材を搬送する搬送機構と、前記フレームの上方に設けられ、撮影方向が垂直方向の複数の位置確認用カメラと、前記アライナー、前記搬送機構、および前記位置確認用カメラを制御する制御部とを備え、前記位置合わせ用基板は、位置合わせ用の複数の第１のマークを有し、前記位置確認用部材は、前記位置合わせ用基板の前記第１のマークに対応する位置に位置合わせ用の複数の第２のマークを有し、前記複数の位置確認用カメラは、前記位置確認用部材の上方の前記第２のマークのそれぞれに対応する位置に設けられ、前記制御部は、前記ステージ上に前記位置合わせ用基板を載置させ、前記位置合わせ用基板を前記位置確認用部材直下のコンタクト領域における所定位置に位置させ、その状態で、前記位置確認用カメラにより、前記第２のマークと前記第１のマークを撮影させて、前記第２のマークと前記第１のマークの水平方向のずれを検出し、そのずれが許容範囲である場合に、前記基板と前記プローブカードのプローブとのコンタクト精度を保証することを特徴とする検査装置を提供する。

本発明によれば、位置確認用部材の上方の第２のマークのそれぞれに対応する位置に設けられた、撮影方向が垂直方向である位置確認用カメラにより、第２のマークと第１のマークを撮影して、第２のマークと第１のマークの水平方向のずれを検出し、そのずれが許容範囲である場合に、基板とプローブカードのプローブとのコンタクト精度を保証するようにしたので、ＰＭＩを行うことなく、画像認識のみにより非接触でコンタクト精度保証を行うことができる。このため、コンタクト精度保証に用いる基準ウエハを消費することがなく、ランニングコストを低下させることができる。

検査システムの一例の構成を概略的に示す水平断面図である。 図１の検査システムのII−II′線による断面図である。 検査時における検査装置の概略構成を示す図である。 検査装置において、ウエハがプローブカードのプローブに接触した状態を示す図である。 検査装置において、ウエハがプローブカードのプローブに接触した後、アライナーのＺブロックを下降させた状態を示す図である。 メンテナンス時における検査装置の概略構成を示す図である。 基準ウエハを示す平面図である。 位置確認用部材を示す平面図である。 カメラユニットを示す平面図である。 制御部を示すブロック図である。 コンタクト精度保証を行う場合の検査装置の状態を示す断面図である。 位置確認用カメラ７１が撮影した画像を拡大して示す図であり、第１のマークと第２のマークにずれがないマスター画面を示す図である。 第１のマークと第２のマークのずれが許容範囲の場合と、許容範囲を外れた場合を示す図である。 ４つのカメラの撮影ポイント（ＰＯＩＮＴ１〜４）がＸ方向（Ｘ２側）にずれた場合を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

＜検査システムの構成＞
［全体構成の概要］
まず、本発明のコンタクト精度保証方法が適用される検査システムの全体構成の概要について説明する。
図１は、検査システムの一例の構成を概略的に示す水平断面図であり、図２は図１の検査装置のII−II′線による断面図である。本実施形態の検査システム１０は、被検査体であるウエハに形成された複数のデバイスの電気的特性を検査するものである。

図１において、検査システム１０は筐体１１を有し、筐体１１内には、ウエハＷの半導体デバイスの電気的特性の検査を行う検査領域１２と、検査領域１２に対するウエハＷやプローブカードの搬入・搬出を行い、かつ制御系を有する搬入出領域１３と、検査領域１２および搬入出領域１３の間に設けられた搬送領域１４とを有する。

検査領域１２は、図２に示すように、ウエハ検査用のテスタが組み込まれた検査装置（セル）３０がＸ方向に沿って複数（図では６つ）配列され、このようなセル列がＺ方向（上下方向）に３段に配置されている。

そして、段ごとに、Ｘ方向に配列された検査装置３０に対して、Ｘ方向に移動可能に１台のアライナー（ステージ）２２が検査装置３０の下方に設けられている。また、検査領域１２の各段に、検査装置３０よりも搬送領域１４側の部分をＸ方向に沿って移動可能に１台のアライメント用の上カメラ２４が設けられている。

搬入出領域１３は複数のポートに区画され、複数のウエハＷを収容する容器であるＦＯＵＰ１７を収容する複数のウエハ搬入出ポート１６ａ、基準ウエハ５１（位置合わせ用基板）を収容する基準ウエハローダ１６ｂ、プローブカード３３を収容するプローブカードローダ１６ｃ、位置確認用部材５２を収容する位置確認用部材ローダ１６ｄ、検査システム１０の各構成要素の動作を制御する制御部５０を収容する制御ポート１６ｅ、搬送するウエハの位置合わせを行うプリアライメント部１６ｆを有する。

搬送領域１４には移動自在な搬送機構１９が配置される。搬送機構１９は、搬入出領域１３のウエハ搬入出ポート１６ａからウエハＷを受け取って全ての検査ユニット３０においてウエハを吸着保持するチャックトップ（ステージ）へ搬送し、デバイスの電気的特性の検査が終了したウエハＷを対応する検査ユニット３０のチャックトップからウエハ搬入出ポート１６ａへ搬送する。また、搬送機構１９は、各検査装置３０からメンテナンスを必要とするプローブカードをプローブカードローダ１６ｃへ搬送し、また、新規やメンテナンス済みのプローブカードを各検査装置３０へ搬送する。さらに、搬送機構１９は、検査装置３０のメンテナンスを行う際に、メンテナンス対象の検査装置３０へ基準ウエハ５１および位置確認用部材５２を搬送する。

［検査時における検査装置］
図３は、検査時における検査装置３０の概略構成を示す図である。検査時の検査装置３０は、ベースとなるフレーム３１を有し、フレーム３１の上面にテスタ３２が載置され、フレーム３１の下面の取り付け部３７には、プローブカード３３が、予め求められた位置に位置合わせされた状態で取り付けられ、シール部材３４を介して真空吸着される。プローブカード３３は、ウエハＷに形成された複数のデバイスの電極に接触する複数のプローブ３３ａを有する。

テスタ３２は、テストを行うための複数のＬＳＩを搭載した複数枚のボードが筐体内に収容されて構成されている。なお、テスタ３２とプローブカード３３との間には、これらを接続するためのコンタクトブロック（図示せず）が設けられている。

また、検査装置３０は、ウエハＷを吸着保持するチャックトップ３６を有し、チャックトップ３６は、アライナー２２により移動および位置合わせ可能となっている。フレーム３１には、プローブカード３３の取り付け部を囲繞するように垂下するベローズ３５が取り付けられている。ベローズ３５は、チャックトップ３６上のウエハＷをプローブカード３３の複数のプローブ３３ａに接触させた状態で、プローブカード３３とウエハＷを含む密閉空間を形成するためのものである。

アライナー２２は、対応する段のセル列のベース板４０の上に設けられたガイドレール４１上をＸ方向に移動するＸブロック４２と、Ｘブロック４２上にＹ方向に沿って設けられたガイドレール４３上をＹ方向に移動するＹブロック４４と、Ｙブロック４４に対してＺ方向に移動するＺブロック４５とを有し、Ｚブロック４５上には、チャックトップ３６が所定の位置関係を保った状態で係合される。なお、Ｙブロック４４の周壁には、プローブカード３３の下面を撮影するための下カメラ４６が設けられている。

アライナー２２は、Ｘブロック４２をＸ方向に移動することによりいずれかの検査装置３０に対応する位置にアクセス可能であり、各検査装置３０に対応する位置において、Ｙブロック４４をＹ方向に移動させることにより、チャックトップ３６を、アライメント領域６１とコンタクト領域６２との間で移動可能となっている。

アライメント領域６１は、上カメラ２４の直下の領域であり、アライナー２２によりチャックトップ３６をアライメント領域６１に位置させた状態で、搬送機構１９によりチャックトップ３６に対するウエハＷの授受が行われ、かつ、上カメラ２４によるウエハＷの位置合わせ（アライメント）が行われる。

コンタクト領域６２は、プローブカード３３の直下の領域であり、アライナー２２によりチャックトップ３６をアライメント領域６１からコンタクト領域６２に移動させる過程で、下カメラ４６によりプローブカード３３を撮影することにより、コンタクト領域６２でのウエハＷの水平方向の位置合わせが行われる。

ウエハＷをプローブカード３３のプローブ３３ａに接触させる際には、アライナー２２のＺブロック４５を上昇させる。これにより、プローブカード３３のプローブ３３ａはウエハＷに形成されたデバイスの電極パッドに接触される。

このとき、図４に示すように、チャックトップ３６上のウエハＷをプローブカード３３の複数のプローブ３３ａに接触させた状態で、ベローズ３５によりプローブカード３３とウエハＷを含む密閉空間Ｓを形成し、その密閉空間Ｓをバキュームライン（図示せず）を介して真空引きすることにより、チャックトップ３６がフレーム３１側に吸着される。

この状態で、テスタ３２によるウエハＷの電気的検査が開始される。このとき、図５に示すように、アライナー２２のＺブロック４５は下降される。この後、アライナー２２は、他の検査装置３０に移動され、検査が終了したウエハＷの搬出が行われる。すなわち、検査後のウエハＷを保持したチャックトップ３６の吸着が解除され、アライナー２２によりチャックトップ３６が下降され、さらにアライメント領域６１に移動される。そして、チャックトップ３６上の検査後のウエハＷが搬送機構１９によりＦＯＵＰ１７に戻される。

［メンテナンス時における検査装置］
図６は、メンテナンス時における検査装置３０の概略構成を示す図である。メンテナンス時の検査装置３０は、フレーム３１の上面の所定の位置にカメラユニット７０が配置され、フレーム３１の下面の取り付け部３７には、位置確認用部材５２が、予め求められた位置に位置合わせされた状態で取り付けられ、シール部材３４を介して真空吸着される。カメラユニット７０と位置確認用部材５２によりコンタクト精度保証を行うコンタクト精度保証機構８０が構成される。また、チャックトップ３６上には、位置合わせ用基板である基準ウエハ５１が吸着される。

基準ウエハ５１は、図７に示すように、従来の基準ウエハと同様、複数（図７では４つ）の第１のマーク７３が形成されている。基準ウエハ５１は、アライメント領域６１で上カメラ２４により撮影され、複数の第１のマーク７３により基準ウエハ５１の水平面の座標系が求められる。ただし、位置合わせ専用のマークが形成されている必要はなく、形成されているパターンの所定の部分をマークとして用いてもよい。また、本例では、基準ウエハ５１は位置合わせ専用の治具であるが、これに限らず通常のウエハを用いてもよい。

位置確認用部材５２は、プローブカード３３を模擬したもので、ガラス等の透明体からなり、図８に示すように、基準ウエハ５１の第１のマーク７３と対応する位置に第２のマーク７４が形成されている。プローブカード３３にも同様に位置合わせ用のマークが形成されており、位置確認用部材５２の第２のマーク７４は、プローブカード３３のマークと同じ位置に形成され、位置確認用部材５２は取り付け部３７のプローブカード３３と同様に取り付けられる。このとき、下カメラ４６により第２のマーク７４が撮影されることにより位置確認用部材の水平面の座標系が求められる。

そして、制御部５０において位置確認部材５２の座標系と基準ウエハ５１の座標系とが一致するように、両者の位置合わせが行われる。

カメラユニット７０は、テスタ３２内に内蔵されている。ただし、カメラユニット７０を移動可能とし、適宜の駆動機構によりテスタ３２を退避させた後にフレーム３１上に装着するようにしてもよい。カメラユニット７０は、例えば、図９に示すように、撮影方向が垂直方向である５台の位置確認用カメラ７１を有する。図９の例では、位置確認用カメラ７１は、中心に１台、その周囲に４台、合計５台配置されている。周囲の４台の位置確認用カメラ７１は、基準ウエハ５１の４つの第１のマーク７３に対応した位置に設けられている。また、中心の位置確認用カメラ７１は、機械原点確認のために設けられている。仮想原点でよい場合は、このカメラは不要である。なお、位置確認用カメラ７１の台数はこれに限らず、２台以上であればよい。位置確認用カメラ７１の台数が多いほど高精度となる。フレーム３１には、位置確認用カメラ７１に対応する位置に孔３１ａが形成されている。

コンタクト精度保証は、アライナー２２により基準ウエハ５１を予め求められたコンタクト領域６２に移動し、予め求められた平面位置に位置合わせされ、位置確認用カメラ７１により位置確認用部材５２とその下の基準ウエハ５１とを撮影し、位置確認用部材５２の第２のマーク７４と基準ウエハ５１の第１のマーク７３との水平方向のずれを検出し、そのずれが許容範囲であることを確認することにより行われる。

［制御部］
制御部５０は、図１０に示すように、検査システム１０を構成する各構成部を制御する主制御部９１と、情報を入力する入力装置９２と、情報を表示する表示装置９３と、情報を出力する出力装置９４と、情報を記憶する記憶装置（サーバー）９５とを有する。

主制御部９１は、ＣＰＵを有し、チャックトップ３６、ウエハＷの吸着等に用いられる真空系（バルブ等）、アライナー２２、上カメラ２４、下カメラ４６、カメラユニット７０、搬送機構１９、チャックトップ３６内の温調機構等を制御するとともに、位置合わせ等に必要な演算を行う。また、主制御部９１は、基準ウエハ５１と位置確認用部材５２のずれを判定する判定部９６を有している。

記憶装置９５は、ハードディスク等の記憶媒体を内蔵し、その中に制御に必要なデータが格納されている。また、ＣＤやＤＶＤ、またはフラッシュメモリ等の制御に必要なデータが格納された可搬性の記憶媒体をセット可能となっている。記憶媒体には、例えば検査装置の動作の制御を行うレシピや、検査装置の動作を行うためのその他のデータが記憶されている。

制御部５０の主制御部９１は、例えば、記憶装置９５に内蔵された記憶媒体、または記憶装置にセットされた記憶媒体に記憶された処理レシピに基づいて、検査システム１０に所定の動作を実行させる。

＜検査システムの動作＞
次に、このように構成される検査システム１０の動作について説明する。以下の動作は制御部５０により制御される。
［検査時の動作］
検査装置３０による検査時には、フレーム３１の下面の取り付け部３７に、プローブカード３３が、予め求められた位置に位置合わせされた状態で取り付けられ、シール部材３４を介して真空吸着されている。

この状態で、ウエハ搬入出ポート１６ａのＦＯＵＰ１７から搬送機構１９により、ウエハＷを取り出し、所定の検査装置３０に対応するアライナー２２に支持されたチャックトップ３６上にウエハＷを載置する。このときチャックトップ３６は、アライメント領域６１に位置され、載置されたウエハＷが上カメラ２４にて撮影されて位置合わせ（アライメント）される。次いで、アライナー２２のＹブロック４４とともにチャックトップ３６をコンタクト領域６２に移動させ、その過程で、下カメラ４６によりプローブカード３３を撮影してコンタクト領域６２でのウエハＷの水平方向の位置合わせを行う。次いで、コンタクト領域６２でアライナー２２のＺブロック４５によりチャックトップ３６を上昇させて、ウエハＷをプローブカード３３のプローブ３３ａに接触させるとともに、ベローズ３５を介してチャックトップ３６をフレーム３１に吸着させた状態として、テスタ３２によるウエハＷの電気的検査を行う。

そして、アライナー２２のＺブロック４５を下降させ、アライナー２２のＸブロック４２を電気的検査が終了した検査装置３０に移動させる。移動先の検査装置３０において、コンタクト領域６２にてアライナー２２のＺブロック４５を上昇させて、検査後のウエハＷが載置されたチャックトップ３６を支持するとともに、チャックトップ３６の吸着を解除し、チャックトップ３６を支持したＺブロック４５を下降させる。この状態で、アライナー２２のＹブロック４４によりチャックトップ３６をアライメント領域６１に移動させ、チャックトップ３６上のウエハＷを搬送機構１９によりウエハ搬入出ポート１６ａのＦＯＵＰ１７に戻す。

これらの動作を、同時並行的にＦＯＵＰ１７に収容されたウエハＷに対して連続して行う。

［メンテナンス時（コンタクト精度保証時）の動作］
検査装置３０は、所定回数の検査を行った後や必要に応じてメンテナンスを行う。メンテナンスは、個々の検査装置３０毎に所定のタイミングで行ってもよいし、全ての検査装置３０について一括して行ってもよい。個々の検査装置３０毎にメンテナンスを行う場合は、メンテナンスを行っている検査装置３０以外の検査装置３０は通常の検査を行うことができる。

検査装置３０のメンテナンス時には、フレーム３１の下面の取り付け部３７に装着されているプローブカード３３を、真空を解除することで取り外し、搬送機構１９によりプローブカードローダ１６ｃへ搬送するとともに、位置確認用部材ローダ１６ｄから搬送機構１９により位置確認用部材５２を取り付け部３７へ搬送し、取り付け部３７に、予め求められた位置に位置合わせした状態で取り付ける。そして、基準ウエハ５１は、搬送機構１９によりアライメント領域６１に位置するチャックトップ３６上に搬送され、吸着される。

基準ウエハ５１は、アライメント領域６１で上カメラ２４により撮影され、複数の第１のマーク７３により座標系が求められ、位置合わせされる。また、位置確認用部材５２は、下カメラ４６により第２のマーク７４を撮影することによりその座標系が求められ、制御部５０でこの座標系と基準ウエハ５１の座標系とを一致させることにより位置合わせが行われる。

ただし、アライメント領域とコンタクト領域とは異なる位置であるため、例えば、駆動系の精度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ方向）やよじれの影響、温度変化等により、ウエハの電極パッドとプローブカードのプローブとのコンタクト部分がずれる可能性がある。このため、コンタクト精度保証を行う必要がある。従来は、コンタクト精度保証をプローブを電極パッドに接触させるＰＭＩにより行っていた。

これに対して、本実施形態においては、検査装置３０のコンタクト精度保証を行う際に、プローブカードを用いずに非接触で行う。

以下具体的に説明する。
アライメント領域６１においてチャックトップ３６上で基準ウエハ５１が位置合わせされた後、チャックトップ３６をアライナー２２によりコンタクト領域６２に移動させ、基準ウエハ５１を予め求められた水平位置に位置合わせする。そして、カメラユニット７０の位置確認用カメラ７１により位置確認用部材５２とその下の基準ウエハ５１とを撮影し、位置確認用部材５２の第２のマーク７４と基準ウエハ５１の第１のマーク７３とのずれを確認する。コンタクト領域６２における基準ウエハ５１および位置確認用部材５２の水平位置は、上カメラ２４と下カメラ４６により予め求められる。

コンタクト精度保証を行う場合には、図１１に示すように、コンタクト領域６２の基準ウエハ５１をアライナー２２のＺブロック４５により基準位置まで上昇させて、撮影方向が垂直方向である位置確認用カメラ７１により、位置確認用部材５２の第２のマーク７４と基準ウエハ５１の第１のマーク７３を撮影する。このときの基準ウエハ５１の高さ位置は、例えば、プローブカード３３のプローブ３３ａとウエハＷとが接触する高さ位置の近傍とされる。位置確認用カメラ７１は、図１１の状態で、位置確認用部材５２の第２のマーク７４と基準位置に存在する基準ウエハ５１の第１のマーク７３の両方に焦点が合うように構成されている。

図１２は、位置確認用カメラ７１が撮影した画像を拡大して示す図である。この画像は制御部５０の表示装置９３に表示される。図１２では、位置確認用部材５２の第２のマーク７４を白抜き十字、基準ウエハ５１の第１のマーク７３を黒十字で示しており、これらにずれがない状態のマスター画像を示している。ただし、第１のマーク７３と第２のマーク７４の形状はこれに限るものではない。

このマスター画像からの第１のマーク７３の水平方向であるＸ方向およびＹ方向（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）のずれを確認し、例えば、図１３（ａ）に示すように、第１のマーク７３がずれていても第１のマーク７３が白抜きの第２のマーク７４内に収まっていれば、ずれが許容範囲内であるとしてコンタクト精度を保証する。また、例えば、図１３（ｂ）に示すように、第１のマーク７３が白抜きの第２のマーク７４からはみ出た場合は、コンタクト精度が保証されない。このとき、ずれが許容範囲内であるか否かの判定は、制御部５０の判定部９６で行われる。この判定はオペレータが行うようにしてもよい。

マスター画像とのＸ方向およびＹ方向のずれを、４つの位置確認用カメラ７１で確認することにより、ずれ方向およびずれ量を算出することができる。図１４は、４つのカメラの撮影ポイント（ＰＯＩＮＴ１〜４）がＸ方向（Ｘ２側）にずれた場合を示す。

第１のマーク７３が第２のマーク７４からはみ出てコンタクト精度が保証されない場合は、制御部５０がその中に保存されている位置データを補正して、再度基準ウエハ５１および位置確認用部材５２の位置合わせを行った後、コンタクト精度保証動作を行う。なお、再度コンタクト精度保証動作を行わず、ずれの方向および量に基づいて制御部５０が保存されている位置データを補正することにより、コンタクト精度を保証してもよい。

このように、本実施形態では、メンテナンス時に、複数の第１のマーク７３を有する基準ウエハ５１をチャックトップ３６に載置し、プローブカードを模擬したガラス等の透明体からなり、基準ウエハ５１の第１のマーク７３と対応する位置に設けられた複数の第２のマーク７４を有する位置確認用部材５２を、プローブカード３３が取り付けられるフレーム３１の取り付け部３７に取り付け、位置合わせした後の基準ウエハ５１を取り付け部３７の直下のコンタクト領域に移動させ、位置確認用カメラ７１により位置確認用部材５２の第２のマーク７４と基準ウエハ５１の第１のマーク７３との水平方向のずれを確認してコンタクト精度保証を行う。これにより、ＰＭＩを行うことなく、画像認識のみにより非接触でコンタクト精度保証を行うことができる。このため、コンタクト精度保証に用いる基準ウエハを消費することがなく、ランニングコストを低下させることができる。

また、従来のＰＭＩは、プローブカードを装着した状態でプローブを基準ウエハに接触させて実施されるため、プローブカードの破損やプローブカードのコンタクト精度がずれる等の変動要素があるが、本実施形態ではプローブカードを用いず、位置確認用部材５２および位置確認用カメラ７１を用いて画像認識のみでコンタクト精度保証を行うので、変動要素がなく、常に高精細な位置精度を保証することができる。

＜他の適用＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

例えば、上記実施の形態では、複数の検査ユニットを有する検査システム内の検査装置に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、単体の検査装置に本発明を適用してもよい。

また、上記実施の形態では、位置合わせ基板として位置合わせ専用の基準ウエハを用いたが、通常のウエハを位置合わせ基板として用いてもよい。

１０；検査システム
２２；アライナー
３０；検査装置
３１；フレーム
３３；プローブカード
３６；チャックトップ
３７；取り付け部
５０；制御部
５１；基準ウエハ
５２；位置確認用部材
７０；カメラユニット
７１；位置確認用カメラ
７３，７４；マーク
８０；コンタクト精度保証機構
Ｗ；ウエハ（被検査体）

Claims (10)

1. ステージ上に載置された被検査体である基板に、プローブカードの複数のプローブを接触させてテスタにより基板の検査を行う検査装置において、前記複数のプローブと前記基板のコンタクト精度を保証するコンタクト精度保証方法であって、
   前記ステージ上に位置合わせ用の複数の第１のマークを有する位置合わせ用基板を載置し、
   前記位置合わせ用基板を前記ステージ上で位置合わせし、
   前記位置合わせ用基板の前記第１のマークに対応する位置に位置合わせ用の複数の第２のマークを有し、前記プローブカードを模擬した透明体からなる位置確認用部材を、前記プローブカードが取り付けられる取り付け部の所定位置に取り付け、
   前記位置合わせ用基板を前記位置確認用部材直下のコンタクト領域における所定位置に位置させ、
   その状態で、前記位置確認用部材の上方の前記第２のマークのそれぞれに対応する位置に設けられた、撮影方向が垂直方向である位置確認用カメラにより、前記第２のマークと前記第１のマークを撮影して、前記第２のマークと前記第１のマークの水平方向のずれを検出し、そのずれが許容範囲である場合に、前記基板と前記プローブカードのプローブとのコンタクト精度を保証するコンタクト精度保証方法。
2. 前記位置合わせ用基板は、位置合わせ専用の治具として構成されることを特徴とする請求項１に記載のコンタクト精度保証方法。
3. 前記ステージは、前記基板と前記プローブカードのプローブとのコンタクトが行われるコンタクト領域と、前記基板の位置合わせが行われる、前記コンタクト領域とは離れたアライメント領域との間で移動され、
   前記コンタクト精度保証は、前記アライメント領域において前記ステージ上で前記位置合わせ用基板が位置合わせされた後、前記ステージが前記コンタクト領域に移動され、前記位置合わせ用基板が前記コンタクト領域における所定位置に位置合わせされた状態で行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンタクト精度保証方法。
4. 前記アライメント領域で前記位置合わせ用基板の前記第１のマークを検出して前記位置合わせ用基板の座標系を求め、
   前記位置確認用部材の前記第２のマークを検出して前記位置確認用部材の座標系を求め、
   前記位置合わせ用基板の座標系と前記位置確認用部材の座標系とが一致するように、前記位置合わせ用基板と前記位置確認用部材との位置合わせを行い、
   その後、前記第２のマークと前記第１のマークの水平方向のずれを検出することを特徴とする請求項３に記載のコンタクト精度保証方法。
5. 前記第２のマークと前記第１のマークの水平方向のずれが許容範囲を外れた場合に、前記位置合わせ用基板および／または前記位置確認用部材の位置データを補正し、コンタクト精度を保証することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコンタクト精度保証方法。
6. ステージ上に載置された被検査体である基板に、プローブカードの複数のプローブを接触させてテスタにより基板の検査を行う検査装置において、位置合わせ用の複数の第１のマークを有する位置合わせ用基板を前記ステージ上に載置して、前記複数のプローブと前記基板のコンタクト精度を保証するコンタクト精度保証機構であって、
   前記位置合わせ用基板の前記第１のマークに対応する位置に位置合わせ用の複数の第２のマークを有し、前記プローブカードが取り付けられる取り付け部の所定位置に取り付けられ、前記プローブカードを模擬した透明体からなる位置確認用部材と、
   前記位置確認用部材の上方の前記第２のマークのそれぞれに対応する位置に設けられ、撮影方向が垂直方向である位置確認用カメラと
   を有し、
   前記位置合わせ用基板を前記ステージ上で位置合わせし、前記位置合わせ用基板を前記位置確認用部材直下のコンタクト領域における所定位置に位置させた状態で、前記位置確認用カメラにより、前記第２のマークと前記第１のマークを撮影して、前記第２のマークと前記第１のマークの水平方向のずれを検出し、そのずれが許容範囲である場合に、前記基板と前記プローブカードのプローブとのコンタクト精度を保証するコンタクト精度保証機構。
7. ステージ上に載置された被検査体である基板に、プローブカードの複数のプローブを接触させてテスタにより基板の検査を行う検査装置であって、
   複数のプローブを有するプローブカード、または、前記プローブカードを模擬した透明体からなる位置確認用部材の取り付け部を有するフレームと、
   被検査体である基板、または、位置合わせ用基板を載置するステージと、
   前記ステージを移動させるアライナーと、
   前記ステージに前記基板もしくは前記位置合わせ用基板を搬送し、または、前記取り付け部に前記プローブカードもしくは前記位置確認用部材を搬送する搬送機構と、
   前記フレームの上方に設けられ、撮影方向が垂直方向の複数の位置確認用カメラと、
   前記アライナー、前記搬送機構、および前記位置確認用カメラを制御する制御部と
   を備え、
   前記位置合わせ用基板は、位置合わせ用の複数の第１のマークを有し、
   前記位置確認用部材は、前記位置合わせ用基板の前記第１のマークに対応する位置に位置合わせ用の複数の第２のマークを有し、
   前記複数の位置確認用カメラは、前記位置確認用部材の上方の前記第２のマークのそれぞれに対応する位置に設けられ、
   前記制御部は、前記ステージ上に前記位置合わせ用基板を載置させ、前記位置合わせ用基板を前記位置確認用部材直下のコンタクト領域における所定位置に位置させ、その状態で、前記位置確認用カメラにより、前記第２のマークと前記第１のマークを撮影させて、前記第２のマークと前記第１のマークの水平方向のずれを検出し、そのずれが許容範囲である場合に、前記基板と前記プローブカードのプローブとのコンタクト精度を保証することを特徴とする検査装置。
8. 前記アライナーは、前記ステージを、前記基板と前記プローブカードのプローブとのコンタクトが行われるコンタクト領域と、前記基板の位置合わせが行われる、前記コンタクト領域とは離れたアライメント領域との間で移動させ、
   前記制御部は、前記アライメント領域において前記ステージ上で前記位置合わせ用基板を位置合わせさせた後、前記ステージを前記コンタクト領域に移動させ、前記位置合わせ用基板を前記コンタクト領域における所定位置に位置合わせさせた状態で、位置確認用カメラにより、前記第２のマークと前記第１のマークを撮影させて、前記第２のマークと前記第１のマークの水平方向のずれを検出することを特徴とする請求項７に記載の検査装置。
9. 前記制御部は、前記アライメント領域で前記位置合わせ用基板の前記第１のマークを検出して前記位置合わせ用基板の座標系を求め、前記位置確認用部材の前記第２のマークを検出して前記位置確認用部材の座標系を求め、前記位置合わせ用基板の座標系と前記位置確認用部材の座標系とが一致するように、前記位置合わせ用基板と前記位置確認用部材との位置合わせを行い、その後、位置確認用カメラにより、前記第２のマークと前記第１のマークを撮影させて、前記第２のマークと前記第１のマークの水平方向のずれを検出することを特徴とする請求項８に記載の検査装置。
10. 前記制御部は、前記第２のマークと前記第１のマークの水平方向のずれが許容範囲を外れた場合に、前記位置合わせ用基板および／または前記位置確認用部材の位置データを補正し、コンタクト精度を保証することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の検査装置。

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