JP2986142B2

JP2986142B2 - プローブ方法

Info

Publication number: JP2986142B2
Application number: JP6104614A
Authority: JP
Inventors: 晴彦吉岡; 伸二赤池
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1994-04-19
Filing date: 1994-04-19
Publication date: 1999-12-06
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: JPH07297241A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プロ−ブ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
ウエハ製造プロセスが終了してウエハ内にＩＣチップが
完成した後、電極パターンのショート、オープンやＩＣ
チップの入出力特性などを調べるためにプローブ装置に
よるプローブテストと呼ばれる電気的測定が行われ、ウ
エハの状態でＩＣチップの良否が判定される。その後ウ
エハはＩＣチップに分断され、良品のＩＣチップについ
てパッケージングされてから例えば所定のプローブテス
トを行って最終製品の良否が判定される。

【０００３】従来のプローブ装置は、図１３に示すよう
にＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動可能なウエハ保持台１の上
方側に、ウエハＷ内のＩＣチップの電極パッド配列に対
応して配列されたプローブ針１１を備えたプローブカー
ド１２が配置されている。そしてウエハＷ内のＩＣチッ
プの電極パッドとプローブ針１１とを接触させ、コンタ
クトリング１３を通してテストヘッド１４により電気的
測定が行われる。

【０００４】ところで正確な電気的測定を行うために
は、プローブ針１１を電極パッドに確実に接触させなけ
ればならず、このためウエハ載置台１を高精度に制御す
ると共に、測定前にプローブ針１１に対して電極パッド
を正確に位置合わせすることが必要である。一方テスト
ヘッド１４内には多数の回路部品や配線が組み込まれて
いるため、テストヘッド１４から離れた位置に撮像手段
１５を配置し、この撮像手段１５の下方側をアライメン
ト（位置合わせ）領域としてウエハＷの位置合わせを行
っている。

【０００５】即ち先ずアライメント対象のウエハをウエ
ハ載置台１に載置し、このウエハＷ上に形成された特定
点あるいは基準マークを、ウエハ載置台１を移動させる
ことにより撮像手段１５の真下に正確に位置させて前記
特定点あるいは基準マークを認識する。このときボール
ネジよりなるＸ軸、Ｙ軸の各モータに取り付けられたエ
ンコーダからのパルス数をカウントし、各マーク間の長
さと、その長さを移動するのに必要なパルス数とにもと
ずいて移動距離を求める。なお図１３ではＸ軸に関して
のみモータ及びエンコーダを夫々符号１８、１９により
示してある。

【０００６】そしてウエハＷを測定する場合、前記特定
点あるいは基準マ−ク例えばウエハＷの周縁の所定の複
数箇所例えば４ヶ所について撮像手段１５により認識し
て前記アライメント対象のウエハとの移動量の差を算出
することにより位置合わせを行う。この位置合わせを行
うことによって、プロービング領域でのプローブ針１１
とＩＣチップの電極パッドとの位置合わせが自動的に行
われるように、プロービング領域とアライメント領域と
の相対位置や、ボールネジの駆動量などが設定されてい
る。電極パッドとプローブ針１１との相対位置が合って
いれば、既にアライメント領域にて移動距離を把握して
いるので、そのデータにもとずいて載置台１を移動させ
ることにより、全ての電極パッドが正確にプローブ針１
１と接触するようになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述の装置で
は、撮像手段１５の下のアライメント領域におけるウエ
ハ載置台１のデータを、プローブカード１２の下のプロ
ービング領域に転写して使用していることになる。従っ
て両方の領域における三次元座標の状態が同じであれば
ウエハはプロービング領域においてもアライメント領域
と同じように移動するが、次のように状態が異なるた
め、ウエハの移動（ＩＣチップの移動）に誤差が生じ
る。

【０００８】上記の２つの領域における三次元方向のウ
エハの姿勢や位置の同一性は、この間のボールネジの加
工精度や、ガイドのヨーイング（Ｘ−Ｙ平面上の左右の
振れ）、ピッチング（前後の傾き）及びローリング（移
動軸のまわりの傾き）などの影響によって決定され、更
に測定する時の環境温度によるボ−ルネジの伸び縮みの
影響も受ける。その上アライメント領域からプロービン
グ領域に移動するときのボールネジの摩擦熱による熱膨
脹の影響も加わり、結局ウエハはアライメント領域から
プロービング領域に移動したときに元の姿勢と変わった
姿勢、例えば催かに左右に振れたり、前後に傾いた状態
となる。

【０００９】従ってプロ−ビング領域におけるウエハの
移動パタ−ンは、アライメント領域で予定していたもの
とは完全に同一ではなくなってしまう。また上述のアラ
イメントは、撮像手段１５とプロ−ブカ−ドとの相対位
置が予め設定されていること。を前提としているが、ヘ
ッドプレ−トに装着されたプロ−ブカ−ドと撮像手段と
の位置関係は温度変化により微少に変化する。そしてま
たウエハの種類に応じてプロ−ブカ−ドの中空部内径と
プロ−ブカ−ド外径との間隙によりやはり僅かではある
がプロ−ブカ−ドの位置ずれを避けることができない。

【００１０】以上のような誤差は、それ程大きなもので
はないが、ＤＲＡＭが３２Ｍ、６４Ｍへと移行しつつあ
るようにデバイスが増々高集積化しつつあり、電極パッ
ドが微小化しかつその数が増大することから、そしてま
たウエハが大口径化していることからこうしたウエハの
位置の誤差（ＩＣチップの位置の誤差）が生じると、ウ
エハ上の全ての電極パッドに対して正確に電極パッドに
接触させることが困難になり、精度の高い電気的測定を
行うことができないという問題がある。本発明は、こ
のような事情のもとになされたものであり、その目的
は、プローブを常に正確に被検査体の電極パッドに接触
させることができ、高い精度で電気的測定を行うことの
できるプローブ方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、Ｘ、
Ｙ、Ｚ方向に移動可能であり、エンコ−ダのパルス数に
基づいて座標が管理されるＸＹＺテ−ブルに載置台を設
け、被検査チップが縦横に配列された被検査体を前記載
置台上に載せ、この載置台を移動させてプローブカード
のプローブに被検査チップの電極パッドを接触させて順
次被検査チップの電気的測定を行うプローブ方法におい
て、（ａ）ＸＹＺテ−ブルに設けられた、視野が上向きの第
１撮像手段により前記プローブを撮像し、そのときのＸ
ＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、（ｂ）前記載置台上の被検査体よりも上方側に設けら
れ、視野が下向きの第２撮像手段と前記第１撮像手段と
の光軸を相対的に移動させて合わせ、そのときのＸＹＺ
テ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、（ｃ）前記第２撮像手段により被検査チップの同じ縦の
並びに含まれる少なくとも２個の被検査チップの夫々の
特定の位置を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、
Ｙ方向の位置を記憶する工程と、（ｄ）前記第２撮像手段により、被検査チップの同じ横
の並びに含まれる少なくとも２個の被検査チップの夫々
の特定の位置を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルの
Ｘ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、（ｅ）前記ｃ工程で求めたＸＹＺテ−ブルの位置と、対
応する特定の位置の間に入る縦の並びのチップの数とに
基づいて、Ｘ（Ｙ）方向の位置管理を行うエンコ−ダの
パルス数とＸＹＺテ−ブルのＸ軸（Ｙ軸）に沿った歩進
距離との関係を求めると共に、前記ｄ工程で求めたＸＹ
Ｚテ−ブルの位置と、対応する特定の位置の間に入る横
の並びのチップの数とに基づいて、Ｙ（Ｘ）方向の位置
管理を行うエンコ−ダのパルス数とＸＹＺテ−ブルのＹ
軸（Ｘ軸）に沿った歩進距離との関係を求める工程と、（ｆ）前記ａ工程で記憶したＸＹＺテ−ブルのＸＹ方向
の位置と、前記ｂ工程で記憶したＸＹＺテ−ブルのＸＹ
方向の位置と、前記第２撮像手段により載置台上の被検
査体の特定の位置を撮像したときのＸ、Ｙ方向の位置
と、前記ｅ工程で求めた各エンコ−ダのパルス数とＸＹ
Ｚテ−ブルのＸ軸、Ｙ軸の夫々に沿った歩進距離との関
係と、に基づいて、ＸＹＺテ−ブルを上昇させてプロー
ブと被検査チップの電極パッドとを接触させる工程と、
を含むことを特徴とする。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１記載のプロー
ブ方法において、第１撮像手段の焦点は載置台上の被検
査体よりも上方に位置し、前記ｂの工程において、第１
撮像手段及び第２撮像手段の光軸と交差する方向に進退
自在に設けられた位置合わせ用の被写体に両撮像手段の
焦点を合わせることにより両撮像手段の光軸を合わせる
と共に焦点の高さを一致させ、そのときのＸＹＺテ−ブ
ルのＺ座標を求め、第１撮像手段及び第２撮像手段によ
り夫々プロ−ブ及び被検査チップの電極パッドを撮像し
てそのときのＸＹＺテ−ブルのＺ座標を求め、これらの
Ｚ座標に基づいて、両撮像手段の焦点の高さが一致して
いるときの被検査チップの電極パッドとプロ−ブとのＺ
方向の距離を求め、その距離に基づいて前記ＸＹＺテ−
ブルを移動させてプローブと被検査体の電極パッドとを
接触させることを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１または２記載
のプローブ方法において、ｃ工程にて第２撮像手段によ
り撮像する被検査体上の特定の位置は、被検査体の中心
位置と、この中心位置を通り、被検査チップの縦の並び
に沿った直線上の位置とを含み、ｄ工程にて第２撮像手
段により撮像する被検査体上の特定の位置は、被検査体
の中心位置と、この中心位置を通り、被検査チップの横
の並びに沿った直線上の位置とを含むものであることを
特徴とする。請求項４の発明は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動
可能であり、エンコ−ダのパルス数に基づいて座標が管
理されるＸＹＺテ−ブルに載置台を設け、被検査チップ
が縦横に配列された被検査体を前記載置台上に載せ、こ
の載置台を移動させてプローブカードのプローブに被検
査チップの電極パッドを接触させて順次被検査チップの
電気的測定を行うプローブ方法において、（ａ）ＸＹＺテ−ブルに設けられた、視野が上向きの第
１撮像手段により前記プローブを撮像し、そのときのＸ
ＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、（ｂ）前記載置台上の被検査体よりも上方側に設けら
れ、視野が下向きの第２撮像手段により被検査チップの
同じ縦の並びに含まれる少なくとも２個の被検査チップ
の夫々の特定の位置を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブ
ルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、（ｃ）前記第２撮像手段により、被検査チップの同じ横
の並びに含まれる少なくとも２個の被検査チップの夫々
の特定の位置を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルの
Ｘ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、（ｄ）前記ｂ工程で求めたＸＹＺテ−ブルの位置と、対
応する特定の位置の間に入る縦の並びのチップの数とに
基づいて、Ｘ（Ｙ）方向の位置管理を行うエンコ−ダの
パルス数とＸＹＺテ−ブルのＸ軸（Ｙ軸）に沿った歩進
距離との関係を求めると共に、前記ｃ工程で求めたＸＹ
Ｚテ−ブルの位置と、対応する特定の位置の間に入る横
の並びのチップの数とに基づいて、Ｙ（Ｘ）方向の位置
管理を行うエンコ−ダのパルス数とＸＹＺテ−ブルのＹ
軸（Ｘ軸）に沿った歩進距離との関係を求める工程と、（ｅ）前記ａ工程で記憶したＸＹＺテ−ブルのＸＹ方向
の位置と、前記第２撮像手段により載置台上の被検査体
の特定の位置を撮像したときのＸ、Ｙ方向の位置と、前
記ｄ工程で求めた各エンコ−ダのパルス数とＸＹＺテ−
ブルのＸ軸、Ｙ軸の夫々に沿った歩進距離との関係と、
に基づいて、ＸＹＺテ−ブルを上昇させてプローブと被
検査チップの電極パッドとを接触させる工程と、を含む
ことを特徴とする。請求項５の発明は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向
に移動可能であり、エンコ−ダのパルス数に基づいて座
標が管理されるＸＹＺテ−ブルに載置台を設け、被検査
チップが縦横に配列された被検査体を前記載置台上に載
せ、この載置台を移動させてプローブカードのプローブ
に被検査チップの電極パッドを接触させて順次被検査チ
ップの電気的測定を行うプローブ方法において、（ａ）ＸＹＺテ−ブルに設けられた、視野が上向きの第
１撮像手段により前記プローブを撮像し、そのときのＸ
ＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程
と、（ｂ）前記載置台上の被検査体よりも上方側に設けら
れ、視野が下向きの第２撮像手段と前記第１撮像手段と
の光軸を相対的に移動させて合わせ、そのときのＸＹＺ
テ−ブルのＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、（ｃ）前記第２撮像手段により被検査チップの同じ縦の
並びに含まれる少なくとも２個の被検査チップの夫々の
特定の位置を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、
Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、（ｄ）前記第２撮像手段により、被検査チップの同じ横
の並びに含まれる少なくとも２個の被検査チップの夫々
の特定の位置を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルの
Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、（ｅ）前記ｃ工程で求めたＸＹＺテ−ブルの位置と、対
応する特定の位置の間に入る縦の並びのチップの数とに
基づいて、Ｘ（Ｙ）方向の位置管理を行うエンコ−ダの
パルス数とＸＹＺテ−ブルのＸ軸（Ｙ軸）に沿った歩進
距離との関係を求めると共に、前記ｄ工程で求めたＸＹ
Ｚテ−ブルの位置と、対応する特定の位置の間に入る横
の並びのチップの数とに基づいて、Ｙ（Ｘ）方向の位置
管理を行うエンコ−ダのパルス数とＸＹＺテ−ブルのＹ
軸（Ｘ軸）に沿った歩進距離との関係を求める工程と、（ｆ）前記ａ工程で記憶したＸＹＺテ−ブルのＸＹＺ方
向の位置と、前記ｂ工程で記憶したＸＹＺテ−ブルのＸ
ＹＺ方向の位置と、前記第２撮像手段により載置台上の
被検査体の特定の位置を撮像したときのＸＹＺ方向の位
置と、前記ｅ工程で求めた各エンコ−ダのパルス数とＸ
ＹＺテ−ブルのＸ軸、Ｙ軸の夫々に沿った歩進距離との
関係と、に基づいて、ＸＹＺテ−ブルを上昇させてプロ
ーブと被検査チップの電極パッドとを接触させる工程
と、を含むことを特徴とする。

【００１４】

【作用】プローブを撮像する第１撮像手段とウエハを撮
像する第２撮像手段との互の焦点合わせを行い、いわば
共通の撮像手段でプローブとウエハとを撮像しているた
め、ウエハ上の点とプローブとの正確な相対位置を把握
することができる。そしてエンコ−ダのパルス数とＸＹ
Ｚテ−ブルのＸ軸、Ｙ軸の夫々に沿った歩進距離との関
係を考慮しているため、例えばウエハの中心及び周縁の
複数点について制御系上の座標位置を求め、これら各点
の位置に基づいてウエハ上の座標位置を制御系上の座標
位置に展開しているため、載置台の駆動機構例えばボー
ルネジの伸縮やガイドの加工精度などを含む累積誤差が
存在していても電極パッドとプローブとの位置合わせを
正確に行うことができ、この結果高精度な電気的測定を
行うことができる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明方法の実施例に用いられるプロ
ーブ装置の要部の概略を示す分解斜視図であり、図２は
このプローブ装置の概略を示す平面図である。図１中２
０は基台であり、この基台２０の上には、Ｙ方向に伸び
るガイドレール２１に沿ってボールネジ２２によりＹ方
向に駆動されるＹステージ２が設けられると共に、Ｙス
テージ２の上にはＸ方向に伸びるガイドレール３１に沿
ってボールネジ３２によりＸ方向に駆動されるＸステー
ジ３が設けられている。Ｍ２はＹ方向のボールネジ２２
を駆動するモータであり、Ｅ２はこのモータＭ２に組み
合わされたエンコーダである。なおＸ方向のボールネジ
３２に係るモータ、エンコーダは図１上隠れて見えな
い。

【００１６】前記Ｘステージ３には、図示しないモータ
によりＺ方向に駆動されるＺ移動部４が設けられ、この
Ｚ移動部４には、Ｚ軸のまわりに回転自在な（θ方向に
移動自在な）ウエハ載置台４１が設けられている。この
実施例では、Ｚ移動部４はＸＹＺテ−ブルに相当するも
のである。従ってこのウエハ載置台４１は、Ｘ、Ｙ、
Ｚ、θ方向に移動できることになる。

【００１７】前記ウエハ載置台４１の上方には、図１及
び図３に示すようにプローブカード５が配設されてお
り、このプローブカード５は、プローブ装置の外装体の
天井部に相当するヘッドプレート５１に、インサートリ
ング５２を介して装着されている。前記プローブカード
５は、上面側に、図示しないテストヘッドに電気的に接
続される電極群を有し、下面側にはこれら電極群に夫々
電気的に接続された、プローブ例えば斜め下方に伸びる
金属線よりなるプローブ針５０が、ウエハＷの電極パッ
ドの配列に対応して設けられている。ただしプローブと
しては、ウエハＷの表面に対して垂直に伸びる垂直針
（線材プローブ針）や、フレキシブルなフィルムに形成
された金バンプ電極などであってもよい。なお図２に示
すようにウエハ載置台４１の移動領域に隣接してウエハ
カセット５３が配置され、搬送アーム５４により載置台
４１とウエハカセット５３との間でウエハの受け渡しが
行われるようになっている。

【００１８】一方前記ウエハ載置台４１を昇降させるＺ
移動部４には、図３に示すように第１撮像手段６が固定
板６０を介して固定されている。なお図３の固定板６０
の配置は、図示の便宜上図１とは若干異なって描いてあ
る。この第１撮像手段６は前記プローブ針５０の針先を
拡大して撮れるように高倍率の光学系６ａとＣＣＤカメ
ラ６ｂとを組み合わせて構成される。また前記固定板６
０の上には第１撮像手段６に隣接して、プローブ針６０
の配列を広い領域で撮るための低倍率のカメラ６１が固
定されている。更に前記固定板６０には、第１撮像手段
６の合焦面に対して光軸と交差する方向に進退機構６２
により進退できるようにターゲット６３が設けられてい
る。

【００１９】前記ウエハ載置台４１とプローブカード５
との間の領域には、ＣＣＤカメラと光学系ユニットとを
含む第２撮像手段７が移動体７１に塔載されてガイド７
２（図２参照）に沿ってＸ方向に移動自在に設けられて
いる。そして前記ターゲット６３は、第１撮像手段６及
び第２撮像手段７により画像認識できるように構成され
ており、例えば透明なガラス板に位置合わせ用の被写体
である円形の金属膜例えば直径１４０ミクロンの金属膜
が蒸着されている。

【００２０】ここで上述プローブ装置の制御系に関して
図４を参照しながら述べる。この制御系は、例えば画像
処理部８１、中央処理部８２、メモリ８３、及びモータ
制御部８４などを備えている。前記画像処理部８１は、
第１撮像手段６及び第２撮像手段７にて得られた画像を
取り込み、その画像信号に基づいて、当該画像処理部８
１内の画像メモリに格納されている画像データと比較し
たり、あるいは撮像手段６（７）の焦点が合っているか
否かの判定を行う機能などを有している。

【００２１】中央処理部８２は、載置台４１を駆動する
Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の夫々のモータに取り付けられたエンコ
ーダからのパルス信号に基づきＺ移動部４１の座標位置
（制御系で管理されている座標位置）を示す位置データ
を求めてメモリ８３に格納する機能や、メモリ８３内の
位置データを演算処理する機能、あるいはモータ制御部
８４に制御信号を与えてＸ、Ｙ、Ｚ方向の各モータを制
御する機能などを有し、所定のプログラムに従って各処
理を行う。

【００２２】次に上述のプローブ装置を用いて実施され
る本発明方法の実施例について図５及び図６を参照しな
がら述べる。先ず搬送アーム５４によりカセット５３か
らウエハＷを取り出して載置台４１に搬送する。一方第
２撮像手段７をプローブ針５０の下方側に位置させると
共に、ターゲット５３を図６（ａ）（及び図３）に示す
ように突出させ、そして第２撮像手段７の焦点がターゲ
ット５３の金属膜に一致しかつその金属膜の中心と第２
撮像手段７の光軸とが一致するように、Ｚ移動部４を
Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動させる。

【００２３】このようなＺ移動部４の位置制御は、第２
撮像手段７の停止位置の下方側に第１撮像手段６を位置
させ、次いで画像メモリ内に予め格納された画像データ
と第２撮像手段７にて得られた画像データとを比較しな
がらＺ移動部４をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させることによ
って行われる。そして第１の撮像手段６はターゲット５
３（詳しくは金属膜）に対して焦点及び光軸が合ってい
るので、両撮像手段６、７は互いに焦点及び光軸が一致
していることになる。このときのＺ移動部４の制御系上
のＸ、Ｙ、Ｚ座標をＸ₀、Ｙ₀、Ｚ₀としてメモリ８３
内に格納する。ただしＺ移動部４の座標とは、Ｚ移動部
４（つまりウエハ載置台４１）がある位置に置かれたと
きに、所定の標準位置に対してＸ、Ｙ、Ｚ方向の夫々の
エンコータのパルス数で管理された位置である。

【００２４】続いて図６（ｂ）に示すようにターゲット
５３を第１撮像手段６の上方から退避させると共に、ウ
エハ載置台４１を第２撮像手段７の下方側に位置させ、
ウエハＷの例えば５つの特定点の位置を撮像する。この
５つの特定点は、例えば図７に示すようにウエハＷの中
心点ａと、ＩＣチップ９の縦の列の両端位置ｂ、ｃと、
ＩＣチップ９の横の列の両端位置ｄ、ｅとからなる。た
だし各点ａ〜ｅを撮像してその位置データを求める処理
は、特定点としてマークを付しておいてもよいが、例え
ばＩＣチップ９の間を走るいわば線路（隙間）９１のパ
ターンを認識するようにしてもよく、中心点ａであれば
例えば線路が十字にクロスする点を、また端部の点ｂ〜
ｅであれば例えば線路の切れている個所を夫々認識する
ようにしてもよい。

【００２５】なお各点ａ〜ｅの認識については、例えば
予めオペレータにより、ＣＲＴ画面を見ながら載置台４
１を移動させて第２撮像手段７の焦点を各点ａ〜ｅに合
わせ、そのときの画像を画像メモリに記憶させておくと
共に載置台４１の移動パターンを覚えさせ、こうしてテ
ィーチングを行っておく。そしてウエハの測定時には、
第２撮像手段７を低倍率モードに設定し、予めティーチ
ングされた移動パターンに従い載置台４１を移動させて
各点に接近し、図８（ａ）に示すようにウエハ上の広い
領域を撮像し、その画像と予めティーチングされた画像
とに基づいて粗い位置合わせを行い、次いで図８（ｂ）
に示すように高倍率モードで狭い領域を撮像して正確な
位置合わせを行う。

【００２６】以上の説明では、ウエハ載置台４１のθ方
向（周方向）の位置合わせについては考慮していない
が、プローブ針の並びの方向とＩＣチップの配列の方向
とのずれを考慮する場合には前記の特定点のうち２点か
らθ方向のずれを求めて載置台４１をθ方向に移動させ
る。ただしウエハを載置台４１に載せる前にプリアライ
メント（オリフラ合わせ）をしてあるのでθ方向の位置
ずれは極く僅かである。そしてθ方向の位置合わせを行
った後に５点ａ〜ｅを撮像し、夫々の載置台４１のＸ、
Ｙ座標の位置（Ｘ_a、Ｙ_a、Ｚ_a）（Ｘ_b、Ｙ_b、
Ｚ_b）（Ｘ_c、Ｙ_c、Ｚ_c）（Ｘ_d、Ｙ_d、Ｚ_d）（Ｘ
_e、Ｙ_e、Ｚ_e）をメモリ８３に記憶する。なお各位置
を代表して便宜上Ｘ₁、Ｙ₁、Ｚ₁として表わす。この
ような方法は、既述した２つの撮像手段６、７の位置合
わせの場合にも同様にして行われる。

【００２７】しかる後図６（ｃ）に示すように第２撮像
手段７をプローブ針５０の下方側から退避させ、第１撮
像手段７の焦点が予め決められた所定のプローブ針５０
に位置するようにＺ移動部４１をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動
させ、そのときのＺ移動部４１のＸ、Ｙ、Ｚ座標位置
（Ｘ₂、Ｙ₂、Ｚ₂）を求める。この場合第２撮像手段
７の隣りの低倍率カメラ６１を用いて既述したと同様に
プローブ針５０の撮像が行われる。

【００２８】以上の動作を行えば、第１撮像手段６及び
第２撮像手段７の互いの焦点を合わせているのでいわば
共通の撮像手段によってウエハＷとプローブ針５０とを
撮像したことになる。例えば第２撮像手段７のみしか用
いなければ、この撮像手段７とプローブ針５０との相対
位置の設定に誤差が含まれてしまうが、上述実施例で
は、ウエハＷの特定点ａ〜ｅとプローブ針５０との相対
位置が正確に把握できる。

【００２９】図９は、制御系で管理されるＸ、Ｙ座標上
における、撮像手段６、７の光軸一致点（Ｘ₀、Ｙ₀）
とウエハ上の各点ａ〜ｅ（Ｘ₁、Ｙ₁）と、プローブ針
との位置を概念的に示す概念図である。図９中ウエハ中
心部の黒丸の点はボ−ルネジなどのが理想状態の場合の
ウエハの中心点の撮像位置である。ａ〜ｅ点について
は、プローブ針との相対位置を求めることにより正確に
プローブ針の位置と一致させることができる。ところで
載置台４１を移動させるＸ、Ｙ、Ｚの各方向のボールネ
ジ及びガイドの直交誤差や真直度、あるいは環境温度に
よる伸び縮みの影響などを含めた累積誤差が存在する
と、メモリ８３内の例えばａ点の座標は、ｂ、ｃの各点
の座標の中心にあるとは限らないし、またａ、ｂ、ｃが
一直線上に並ぶとは限らない。つまり前記累積誤差がメ
モリ８３内のａ〜ｅ点の座標に反映されて現われてくる
ことになり、図９はその状態を示している。

【００３０】そこで本発明の実施例は、ウエハを基準と
した直交座標、つまりＩＣチップの配列の縦横のライン
を基準とした各点の位置を、ａ〜ｅ点の位置情報をもと
にＸ、Ｙ、Ｚ方向の各モータのエンコーダのパルス数で
管理される制御系のＸ、Ｙ座標（これは累積誤差の存在
により歪んでいる）の上に展開しようとするものであ
り、この例では、ａ、ｂ、ｄの位置情報に基づいて、ウ
エハ上のａ、ｂ、ｄで囲まれる座標空間を制御系のＸ、
Ｙ座標の上に展開している。即ちウエハ上のａ、ｂ、ｄ
で囲まれる領域の各点を制御系のＸ、Ｙ座標で捉えてい
るのであり、その手法として例えば直線ａｂ及び直線ａ
ｄを夫々複数点例えばＩＣチップの並びの数だけ他方の
直線に平行な直線で分割して例えば各ＩＣチップの特定
の角について制御系上の座標を求め、これら座標から各
チップの電極パッドの位置を求める。ただしこれは一例
であり、他の方法により電極パッドの位置の座標変換を
行ってもよい。そして（ａｃｄ）、（ａｃｅ）、（ａｂ
ｅ）で囲まれる他の３つの領域についても同様にして制
御系の座標上の電極パッドの位置が求まる。

【００３１】そして本発明ではウエハ上の電極パッドの
配列を制御系の座標上に展開するにあたっては、ウエハ
の中心点ａを除いた他の４点の位置に基づいて行っても
よいし、あるいはウエハを上述のように４つの領域に分
ける代りに縦横に多数分割して、各格子点の位置を把握
するようにしてもよく、更にはまた精度としては上述実
施例より低くなるが、例えば図１０に示すようにＩＣチ
ップ配列方向に対して４５度に傾いた直線の両端位置
Ａ、Ｂ（つまり２点）の座標を求め、その座標位置に基
づいて上述の座標の展開を行ってもよい。

【００３２】こうして各電極パッドの座標位置が求まる
と、そのデータは図４に示すメモリ８３内に記憶され、
Ｚ移動部４を標準位置（座標原点）に位置させたとき
に、その位置から、電極パッドとプローブ針とが接触す
る位置まで移動させるのに必要な移動量が中央処理部８
２により求められ、メモリ８３に記憶される。Ｘ、Ｙ、
Ｚ方向の移動量を夫々ｘ、ｙ、ｚとすると、ｘ＝Ｘ₁＋
Ｘ₂−Ｘ₀、ｙ＝Ｙ₁＋Ｙ₂−Ｙ₀、ｚ＝Ｚ₁＋Ｚ₂−
Ｚ₀と表わされる。図１１は、この演算を概念的に示す
図である。なおプローブ針とウエハとのＺ方向距離は、
撮像手段６、７の焦点合わせをしたときのターゲットの
位置から、プローブ針を撮像したときの撮像の上昇量と
ウエハを撮像したときの撮像の上昇量との合計量にな
る。

【００３３】その後メモリ８３内の移動量のデータに基
づいてモータ制御部８４によりＸ、Ｙ、Ｚ方向の各モー
タを制御し、これによりウエハ載置台４１を移動させて
ウエハＷ上の電極パッドを順次プローブ針５０に接触さ
せ、図示しないテスタにより電気的測定が行われる。

【００３４】以上のように上述実施例によれば、プロー
ブ針を撮像する第１撮像手段６とウエハを撮像する第２
撮像手段７との焦点合わせを行い、これによりいわば共
通の撮像手段でプローブ針とウエハとを撮像しているた
め、ウエハ上の点とプローブ針との正確な相対位置を把
握することができ、そしてウエハ上の少なくとも２点例
えばウエハの中心点及び周縁４ヶ所の点について制御系
上の座標位置を求め、これら各点の位置に基づいて、ウ
エハ上の座標位置を制御系上の座標位置に展開している
ため、ボールネジの伸縮やガイドの加工精度などを含む
累積誤差が移動部の駆動系に存在していても電極パッド
とプローブ針との位置合わせを正確に行うことができ、
この結果高精度な電気的測定を行うことができる。

【００３５】ここで例えばＸ方向のボールネジが伸びた
場合を例にとってみると、図１２に示すようにボールネ
ジに伸びがない場合にはエンコーダのパルス数と歩進距
離との関係は（１）のように表わされるが、ボールネジ
が伸びるとエンコーダの回転角が同じであっても歩進距
離が長くなるので、パルス数と歩進距離との関係は
（２）のように表わされる。従って例えば１チップ分の
長さＬだけ歩進させるパルス数は、Ｐ_nからＰ_kへと少
なくなり、上述のように座標展開することによって各パ
ッドの位置とそのときの駆動系におけるエンコーダのパ
ルス数との対応がとれるようになり、結局電極パッドと
プローブ針との位置合わせを正確に行うことができる。

【００３６】また上述実施例のようにＺ方向についてプ
ローブ針と電極パッドとの位置合わせを行えば、ボール
ネジが上下に振れていてもプローブと電極パッドとを正
確に接触させることができるが、本発明ではＺ方向の位
置合わせについては他の方法により行ってもよい。更に
第１撮像手段は載置台に設けてもよい（この場合は載置
台を介してＸＹＺテ−ブルに設けられていることにな
る）。そしてまた撮像手段６、７の焦点合わせ、プロー
ブ針の撮像、ウエハの撮像の各工程はどのような順次で
行ってもよい。なお被検査体としては半導体ウエハ以外
にＬＣＤ基板であってもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１撮像
手段及び第２撮像手段を用いて互いの焦点を合わせると
共に、プローブと被検査体上の複数の点を撮像してその
位置を求め、これらの位置に基づいてプローブと電極パ
ッドとを接触させているので互いに正確に位置が合った
状態で接触させることができ、高精度な測定を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するためのプローブ装置の一
例の全体を示す概観斜視図である。

【図２】プローブ装置の一例を示す概略平面図である。

【図３】プローブ装置の一例の要部を示す縦断側面図で
ある。

【図４】プローブ装置の制御系を示すブロック図であ
る。

【図５】本発明方法の一実施例を示す工程図である。

【図６】本発明方法の一実施例における撮像手段の互い
の位置合わせ、ウエハの撮像及びプローブ針の撮像の様
子を示す説明図である。

【図７】半導体ウエハ上の特定点の一例を示す平面図で
ある。

【図８】特定点を撮像したときの画面を示す説明図であ
る。

【図９】制御系の座標上における、第１、第２撮像手段
の位置合わせの位置、ウエハ上の特定点の位置及びプロ
ーブ針の位置を概念的に示す説明図である。

【図１０】半導体ウエハ上の特定点の他の例を示す説明
図である。

【図１１】移動部における原点からの移動量を示す説明
図である。

【図１２】エンコーダのパルス数と歩進量との関係を示
す特性図である。

【図１３】従来のプローブ方法を説明する説明図であ
る。

【符号の説明】

２Ｙステージ３Ｘステージ４Ｚ移動部４１ウエハ載置台Ｗ半導体ウエハ５プローブカード５０プローブ針６第１撮像手段６３ターゲット７第２撮像手段８１画像処理部８２中央処理部８３メモリ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能であり、エン
コ−ダのパルス数に基づいて座標が管理されるＸＹＺテ
−ブルに載置台を設け、被検査チップが縦横に配列され
た被検査体を前記載置台上に載せ、この載置台を移動さ
せてプローブカードのプローブに被検査チップの電極パ
ッドを接触させて順次被検査チップの電気的測定を行う
プローブ方法において、（ａ）ＸＹＺテ−ブルに設けられた、視野が上向きの第
１撮像手段により前記プローブを撮像し、そのときのＸ
ＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、（ｂ）前記載置台上の被検査体よりも上方側に設けら
れ、視野が下向きの第２撮像手段と前記第１撮像手段と
の光軸を相対的に移動させて合わせ、そのときのＸＹＺ
テ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、（ｃ）前記第２撮像手段により被検査チップの同じ縦の
並びに含まれる少なくとも２個の被検査チップの夫々の
特定の位置を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、
Ｙ方向の位置を記憶する工程と、（ｄ）前記第２撮像手段により、被検査チップの同じ横
の並びに含まれる少なくとも２個の被検査チップの夫々
の特定の位置を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルの
Ｘ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、（ｅ）前記ｃ工程で求めたＸＹＺテ−ブルの位置と、対
応する特定の位置の間に入る縦の並びのチップの数とに
基づいて、Ｘ（Ｙ）方向の位置管理を行うエンコ−ダの
パルス数とＸＹＺテ−ブルのＸ軸（Ｙ軸）に沿った歩進
距離との関係を求めると共に、前記ｄ工程で求めたＸＹ
Ｚテ−ブルの位置と、対応する特定の位置の間に入る横
の並びのチップの数とに基づいて、Ｙ（Ｘ）方向の位置
管理を行うエンコ−ダのパルス数とＸＹＺテ−ブルのＹ
軸（Ｘ軸）に沿った歩進距離との関係を求める工程と、（ｆ）前記ａ工程で記憶したＸＹＺテ−ブルのＸＹ方向
の位置と、前記ｂ工程で記憶したＸＹＺテ−ブルのＸＹ
方向の位置と、前記第２撮像手段により載置台上の被検
査体の特定の位置を撮像したときのＸ、Ｙ方向の位置
と、前記ｅ工程で求めた各エンコ−ダのパルス数とＸＹ
Ｚテ−ブルのＸ軸、Ｙ軸の夫々に沿った歩進距離との関
係と、に基づいて、ＸＹＺテ−ブルを上昇させてプロー
ブと被検査チップの電極パッドとを接触させる工程と、を含むことを特徴とするプローブ方法。
【請求項２】第１撮像手段の焦点は載置台上の被検査
体よりも上方に位置し、前記ｂの工程において、第１撮像手段及び第２撮像手段
の光軸と交差する方向に進退自在に設けられた位置合わ
せ用の被写体に両撮像手段の焦点を合わせることにより
両撮像手段の光軸を合わせると共に焦点の高さを一致さ
せ、そのときのＸＹＺテ−ブルのＺ座標を求め、第１撮像手段及び第２撮像手段により夫々プロ−ブ及び
被検査チップの電極パッドを撮像してそのときのＸＹＺ
テ−ブルのＺ座標を求め、これらのＺ座標に基づいて、両撮像手段の焦点の高さが
一致しているときの被検査チップの電極パッドとプロ−
ブとのＺ方向の距離を求め、その距離に基づいて前記Ｘ
ＹＺテ−ブルを移動させてプローブと被検査体の電極パ
ッドとを接触させることを特徴とする請求項１記載のプ
ローブ方法。
【請求項３】ｃ工程にて第２撮像手段により撮像する
被検査体上の特定の位置は、被検査体の中心位置と、こ
の中心位置を通り、被検査チップの縦の並びに沿った直
線上の位置とを含み、ｄ工程にて第２撮像手段により撮
像する被検査体上の特定の位置は、被検査体の中心位置
と、この中心位置を通り、被検査チップの横の並びに沿
った直線上の位置とを含むものであることを特徴とする
請求項１または２記載のプローブ方法。
【請求項４】Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能であり、エン
コ−ダのパルス数に基づいて座標が管理されるＸＹＺテ
−ブルに載置台を設け、被検査チップが縦横に配列され
た被検査体を前記載置台上に載せ、この載置台を移動さ
せてプローブカードのプローブに被検査チップの電極パ
ッドを接触させて順次被検査チップの電気的測定を行う
プローブ方法において、（ａ）ＸＹＺテ−ブルに設けられた、視野が上向きの第
１撮像手段により前記プローブを撮像し、そのときのＸ
ＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、（ｂ）前記載置台上の被検査体よりも上方側に設けら
れ、視野が下向きの第２撮像手段により被検査チップの
同じ縦の並びに含まれる少なくとも２個の被検査チップ
の夫々の特定の位置を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブ
ルのＸ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、（ｃ）前記第２撮像手段により、被検査チップの同じ横
の並びに含まれる少なくとも２個の被検査チップの夫々
の特定の位置を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルの
Ｘ、Ｙ方向の位置を記憶する工程と、（ｄ）前記ｂ工程で求めたＸＹＺテ−ブルの位置と、対
応する特定の位置の間に入る縦の並びのチップの数とに
基づいて、Ｘ（Ｙ）方向の位置管理を行うエンコ−ダの
パルス数とＸＹＺテ−ブルのＸ軸（Ｙ軸）に沿った歩進
距離との関係を求めると共に、前記ｃ工程で求めたＸＹ
Ｚテ−ブルの位置と、対応する特定の位置の間に入る横
の並びのチップの数とに基づいて、Ｙ（Ｘ）方向の位置
管理を行うエンコ−ダのパルス数とＸＹＺテ−ブルのＹ
軸（Ｘ軸）に沿った歩進距離との関係を求める工程と、（ｅ）前記ａ工程で記憶したＸＹＺテ−ブルのＸＹ方向
の位置と、前記第２撮像手段により載置台上の被検査体
の特定の位置を撮像したときのＸ、Ｙ方向の位置と、前
記ｄ工程で求めた各エンコ−ダのパルス数とＸＹＺテ−
ブルのＸ軸、Ｙ軸の夫々に沿った歩進距離との関係と、
に基づいて、ＸＹＺテ−ブルを上昇させてプローブと被
検査チップの電極パッドとを接触させる工程と、を含むことを特徴とするプローブ方法。
【請求項５】Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能であり、エン
コ−ダのパルス数に基づいて座標が管理されるＸＹＺテ
−ブルに載置台を設け、被検査チップが縦横に配列され
た被検査体を前記載置台上に載せ、この載置台を移動さ
せてプローブカードのプローブに被検査チップの電極パ
ッドを接触させて順次被検査チップの電気的測定を行う
プローブ方法において、（ａ）ＸＹＺテ−ブルに設けられた、視野が上向きの第
１撮像手段により前記プローブを撮像し、そのときのＸ
ＹＺテ−ブルのＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程
と、（ｂ）前記載置台上の被検査体よりも上方側に設けら
れ、視野が下向きの第２撮像手段と前記第１撮像手段と
の光軸を相対的に移動させて合わせ、そのときのＸＹＺ
テ−ブルのＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、（ｃ）前記第２撮像手段により被検査チップの同じ縦の
並びに含まれる少なくとも２個の被検査チップの夫々の
特定の位置を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルのＸ、
Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、（ｄ）前記第２撮像手段により、被検査チップの同じ横
の並びに含まれる少なくとも２個の被検査チップの夫々
の特定の位置を撮像し、そのときのＸＹＺテ−ブルの
Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の位置を記憶する工程と、（ｅ）前記ｃ工程で求めたＸＹＺテ−ブルの位置と、対
応する特定の位置の間に入る縦の並びのチップの数とに
基づいて、Ｘ（Ｙ）方向の位置管理を行うエンコ−ダの
パルス数とＸＹＺテ−ブルのＸ軸（Ｙ軸）に沿った歩進
距離との関係を求めると共に、前記ｄ工程で求めたＸＹ
Ｚテ−ブルの位置と、対応する特定の位置の間に入る横
の並びのチップの数とに基づいて、Ｙ（Ｘ）方向の位置
管理を行うエンコ−ダのパルス数とＸＹＺテ−ブルのＹ
軸（Ｘ軸）に沿った歩進距離との関係を求める工程と、（ｆ）前記ａ工程で記憶したＸＹＺテ−ブルのＸＹＺ方
向の位置と、前記ｂ工程で記憶したＸＹＺテ−ブルのＸ
ＹＺ方向の位置と、前記第２撮像手段により載置台上の
被検査体の特定の位置を撮像したときのＸＹＺ方向の位
置と、前記ｅ工程で求めた各エンコ−ダのパルス数とＸ
ＹＺテ−ブルのＸ軸、Ｙ軸の夫々に沿った歩進距離との
関係と、に基づいて、ＸＹＺテ−ブルを上昇させてプロ
ーブと被検査チップの電極パッドとを接触させる工程
と、を含むことを特徴とするプローブ方法。