JP4908138B2 - プローブ検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、プローブカードのプローブ針を修正する作業の支援に利用されるプローブ検査装置に関する。

従来、半導体ウェハの表面に形成された半導体装置の電気的特性をテストするため、ＬＳＩ(Large Scale Integration)テスタ装置とプローブ装置とが組み合わされて使用されている。通常、テスト対称となる半導体ウェハの表面には多数の半導体装置が配列されて形成されており、その半導体装置の各々の表面には所定パターンで多数の電極パッドが形成されている。

半導体ウェハの表面の半導体装置を電気的にテストするためには、その複数の電極パッドに一度に導通する必要がある。そこで、プローブ装置は、その半導体ウェハの表面の半導体装置の所定の電極パッドに一度に導通するため、プローブカードという検査治具が装着されている。プローブカードは、半導体ウェハの表面の半導体装置の所定の電極パッドの配列に対応して多数のプローブ針が配列されているので、そのプローブ針が半導体ウェハの表面の半導体装置の必要な電極パッドに一対一に導通する。

しかし、プローブカードの取扱い方や修理状態等が悪い場合には、プローブ針の先端位置が正常な位置からずれることがある。この場合、ずれたプローブ針の先端は半導体装置の対応する電極パッドの適正な位置に接触しないので、電気的特性のテストを正常に行えない。

このため、プローブ装置で半導体ウェハの表面の半導体装置の電気的特性をテストするとき、プローブ針の先端を半導体装置の電極パッドに圧接させて針跡をつけ、その半導体装置の電極パッドを顕微鏡で観察して適切な位置に針跡がついているかを確認することも実施されている。この場合、針跡の位置が適切であれば電気的特性のテストを開始するが、適切でなければプローブカードの修正が必要となる。

例えば、電極パッドの範囲をはみ出した位置に針跡がついていたり、電極パッドの範囲内であっても、隅の片寄った位置に針跡がある、などの場合には、まず、位置ズレしているプローブ針の位置を専用の記録シートに記録し、位置ズレのあるプローブカードを記録シートに基づいて修正することになる。

しかし、近年は半導体装置の微細化と高密度化に伴い、電極パッドの面積と間隔が小さくなってきている。それに伴い、プローブ針の細さ、プローブ針の間隔の狭さ、プローブ針の本数の多さ、なども進展しているため、プローブ針を修正することが困難となっている。

このため、プローブ針を修正するときは、例えば、半導体ウェハの表面の半導体装置の電気的特性をテストする業者が、専門の外部業者に委託するなどの形態で実施されている。この時、プローブカードを記録シートとともに外部業者に渡し、外部業者で位置ズレが修正されたプローブカードを受け入れる。プローブカードの受入れ後は、再び、針跡の検査を行うこととなる。

ここで、プローブ検査装置の第１の従来例を、図８ないし図１０を参照して以下に説明する。図８はプローブ検査装置の全体の外観を示す正面図、図９はプローブ検査装置の要部の組立構造を示す模式図、図１０は針先イメージの表示画像を示す正面図、である。なお、図７に示すプローブ検査装置は、本体カバー４３の内部に図８に示す要部が内蔵されている。

第１の従来例のプローブ検査装置では、プローブカード３６のプローブ針３７を透明ガラス平板３４に押し当て、光学顕微鏡３８およびＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラ３９からなる針先観察装置により針先を画像認識し、その画像データをパターン処理した後にＣＲＴ(Cathode-Ray Tube)ディスプレイ４７で表示する。

このとき、プローブカード３６の向きに合わせて表示画像を表（針先）イメージと裏（電極パッド）イメージの両者に任意に切り換え可能とすることにより、例えば、針先の矯正を行なうとき等に画像とプローブカード３６のプローブ針３７との位置を合わせる。

上記のプローブ検査装置において、プローブカード３６を検査する場合には、まず、プローブカード３６のプローブ針３７を下に向けて、図１０に示すように、プローブ針３７毎に針先イメージをコンピュータ装置で処理・保存する。つぎに、プローブ針３７を修正する場合には、図７に示すように、プローブカード３６を装着したホルダ３５を矢印Ｃの方向に１８０度反転させ、プローブ針３７が上を向く状態にして修正を行う(例えば、特許文献１参照)。

つぎに、第２の従来例を図１１および図１２を参照して以下に説明する。図１１はプローブ検査装置の全体を示す模式的な正面図、図１２は針先イメージの表示画像を示す正面図、である。

第２の従来例のプローブ検査装置は、半導体ウェハの表面に形成された半導体装置の電気的特性をテストするシステム(図示せず)において、半導体ウェハ上の半導体装置の電極パッドにプローブカード３６のプローブ針３７を適切に当接させるための位置合わせ、すなわちアライメントを行うためのものである。

電気的特性をテストするシステムでは、半導体ウェハを半導体装置が上面に位置するように配置し、プローブカード３６をプローブ針３７が下面に位置するように配置する。このため、第２の従来例のプローブ検査装置では、プローブカード３６のプローブ針３７をカメラ１４が下方から撮像する構造となっている。そして、半導体ウェハの表面に形成された半導体装置の電極パッドの画像を事前に記憶しておき、図１２に示すように、カメラ１４で撮像されたプローブ針３７の画像を電極パッドの画像に重ね合わせてディスプレイに表示する。

そして、その画像においてプローブ針３７の先端が電極パッドに適切に位置するようにウェハステージ１５の位置を調整することで、このウェハステージ１５に保持される半導体ウェハ(図示せず)の半導体装置の電極パッドにプローブ針３７の先端が適切に当接するようにする(例えば、特許文献２参照)。

つぎに、第３の従来例を図１３および図１４を参照して以下に説明する。図１３はプローブ検査装置の全体を示す模式図、図１４は針先イメージの表示画像を示す正面図、である。

第３の従来例のプローブ検査装置も、第２の従来例と同様に、半導体ウェハの表面の半導体装置の電気的特性をテストするシステム(図示せず)において、半導体装置の電極パッドにプローブカード３６のプローブ針３７を適切に当接させるアライメントを行うためのものである。

このため、第３の従来例のプローブ検査装置も、図１３に示すように、プローブカード３６をプローブ針３７が下方に位置する状態に保持する構造となっている。このプローブ検査装置では、半導体ウェハ１０の半導体装置の電極パッド１０ａにプローブカード３６のプローブ針３７を圧接させてから、その電極パッド１０ａをカラーカメラ８で撮像し、図１３に示すように、針痕の画像をディスプレイ１１に表示する。

このディスプレイ１１には十字型のポインタも表示されるので、そのポインタを針痕の中央に移動させ、その位置データを登録する。その位置データに対応してウェハステージ１５の位置を制御することにより、半導体ウェハ１０の半導体装置の電極パッド１０ａにプローブ針３７の先端が適切に当接するようにする(例えば、特許文献３参照)。
特開平５−１６６８９１号公報 特開平８−３７２１１号公報 特開２００４−６３８７７号公報

第１の従来例のプローブ検査装置では、修正作業を行うときにプローブ針３７の画像がリアルタイムに表示されない。このため、もしも画像を参照してプローブ針３７をピンセットで修正するとしても、修正作業を完了してからホルダ３５を元に戻し、全部のプローブ針３７の画像を撮像して修正具合を確認することを、修正が適切に完了するまで繰り返す必要がある。

第２および第３の従来例のプローブ検査装置は、半導体ウェハ上の半導体装置の電極パッドとプローブカード３６のプローブ針３７とのアライメントを行うためのものであり、プローブカード３６はプローブ針３７が下面に位置するように配置されているため、この状態でプローブ針３７をピンセットなどで修正することは困難である。

しかも、第２の従来例のプローブ検査装置では、アライメントのために１個の半導体装置の全体を画面に表示させるので、電極パッドやプローブ針３７の画像は小さく表示されることになる。このため、もしも画像を参照してプローブ針３７をピンセットで修正するとしても、その作業が非常に困難である。

第３の従来例のプローブ検査装置では、画面にプローブ針３７により針痕が付けられた電極パッド１０ａの画像しか表示されず、画面にプローブ針３７は表示されない。このため、もしも画像を参照してプローブ針３７をピンセットで修正するとしても、プローブ針３７の状態をリアルタイムに確認しながら修正するようなことはできない。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、プローブカードのプローブ針を容易に修正することを可能とするプローブ検査装置を提供するものである。

本発明のプローブ検査装置は、ウェハ保持手段、ウェハ撮像手段、画像記憶手段、カード保持手段、プローブ撮像手段、画像処理手段、を有している。ウェハ保持手段は、複数の電極パッドが所定配置で表面に各々形成されている多数の半導体装置が配列されて表面に形成されている半導体ウェハを保持し、ウェハ撮像手段は、保持された半導体ウェハから電極パッドの位置を特定できるパッド画像を撮像し、画像記憶手段は、撮像されたパッド画像を記憶する。カード保持手段は、半導体ウェハの表面の多数の半導体装置の少なくとも一部の電極パッドに先端が接触するように多数のプローブ針が表面に配列されているプローブカードをプローブ針が上方に位置する状態で保持し、プローブ撮像手段は、保持されたプローブカードからプローブ針の先端の位置を特定できるプローブ画像をリアルタイムに撮像する。画像処理手段は、反転させたパッド画像にプローブ画像をリアルタイムに重ね合わせて表示するので、プローブカードの上面に位置するプローブ針の電極パッドに対する位置関係がリアルタイムに表示される。

また、本発明のプローブ検査装置は、パッド配置画像の記憶手段、カード保持手段、プローブ撮像手段、画像処理手段、を有している。パッド配置画像の記憶手段は、予め定められたプローブ針の位置座標からパッド配置画像を設定し、記憶する。カード保持手段は、半導体ウェハの表面の多数の半導体装置の少なくとも一部の電極パッドに先端が接触するように多数のプローブ針が表面に配列されているプローブカードをプローブ針が上方に位置する状態で保持し、プローブ撮像手段は、保持されたプローブカードからプローブ針の先端の位置を特定できるプローブ画像をリアルタイムに撮像する。画像処理手段は、プローブ画像とパッド配置画像を同一方向でリアルタイムに重ね合わせて表示するので、プローブカードの上面に位置するプローブ針の電極パッドに対する位置関係が表示される。

なお、本発明で云う各種手段は、その機能を実現するように形成されていれば良く、例えば、所定の機能を発揮する専用のハードウェア、所定の機能がコンピュータプログラムにより付与されたコンピュータ装置、コンピュータプログラムによりコンピュータ装置に実現された所定の機能、これらの任意の組み合わせ、等として実現することができる。

また、本発明で云う各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要もなく、複数の構成要素が１個の部材として形成されていること、１つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等も可能である。

リアルタイムに撮像されるプローブ画像が予め記憶されたパッド配置画像に重ね合わされて表示されるので、作業者は電極パッドに対するプローブ針の状態をリアルタイムに確認しながら修正作業を実行することができる。

本発明のプローブ検査装置では、プローブ針が上方に位置する状態でプローブカードが保持され、リアルタイムに撮像されるプローブ画像がパッド配置画像にリアルタイムに重ね合わされて表示されることにより、プローブカードの上面に位置するプローブ針の電極パッドに対する位置関係が表示されるので、画像を参照してプローブ針をピンセットなどで修正するとき、プローブ針の状態をリアルタイムに確認しながら修正することができ、その作業を容易とすることができる。

以下、本発明に係る各実施の形態を図面を用いて説明する。

(第１の実施の形態)
本発明の係る第１の実施例について、図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は本実施の形態のプローブ検査装置の表示画像を示す模式的な正面図、図２はプローブ検査装置の構造を示す模式的な側面図、図３はプローブ検査装置に半導体ウェハがセットされた状態を示す模式的な側面図、図４はプローブ検査装置にプローブカードがセットされた状態を示す模式的な側面図、図５はプローブ検査装置の処理動作を示すフローチャート、である。また、本実施の形態では、前後左右上下の方向を規定して説明するが、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定したものであり、本発明を実施する場合の製造時や使用時の方向を限定するものではない。

本実施の形態のプローブ検査装置１００は、図２ないし図４に示すように、ウェハ保持手段、カード保持手段、ウェハ移動手段、カード移動手段、として機能するＸ／Ｙステージ１１０を有しており、このＸ／Ｙステージ１１０により、半導体ウェハ２００およびプローブカード３００を保持して移動させる。

より詳細には、半導体ウェハ２００は、多数の半導体装置が配列されて表面に形成されており、図１(ａ)に示すように、その半導体装置には、複数の電極パッドＰが所定配置で表面に各々形成されている。Ｘ／Ｙステージ１１０は、半導体装置が上面に位置する状態で半導体ウェハ２００を保持し、その上面と平行な前後左右に半導体ウェハ２００を移動させる。

半導体ウェハの表面の半導体装置の電極パッドＰには、電気的特性のテストに必要なものが規定されているので、プローブカード３００は、図４に示すように、テストに使用される電極パッドＰに当接する位置に多数のプローブ針３１０が配列されている。このプローブ針３１０は絶縁基板３０１の表面に立設されており、絶縁基板３０１の表面に形成されている配線パターン(図示せず)に接続されている。

また、プローブカード３００の絶縁基板３０１の裏面には、補強材と放熱板を兼用した金属板３０２が接合されている。Ｘ／Ｙステージ１１０は、プローブ針３１０が上方に位置する状態でプローブカード３００を保持し、その上面と平行な前後左右にプローブカード３００を移動させる。

Ｘ／Ｙステージ１１０に保持された半導体ウェハ２００およびプローブカード３００に上方から対向する位置には光学顕微鏡１２０が配置されており、この光学顕微鏡１２０に、ウェハ撮像手段およびプローブ撮像手段として機能する撮像デバイスであるＣＣＤカメラ１２１が組み込まれている。

ＣＣＤカメラ１２１は、Ｘ／Ｙステージ１１０に保持された半導体ウェハ２００から、図１(ａ)に示すように、電極パッドＰの位置を特定できるパッド画像を撮像するとともに、Ｘ／Ｙステージ１１０に保持されたプローブカード３００から、図１(ｂ)に示すように、プローブ針３１０の先端Ｑの位置を特定できるプローブ画像を撮像する。

ＣＣＤカメラ１２１は、上述のように光学顕微鏡１２０に組み込まれているので、半導体ウェハ２００およびプローブカード３００の表面を部分的に拡大して撮像するが、前述のようにＸ／Ｙステージ１１０は半導体ウェハ２００およびプローブカード３００を前後左右に移動させるので、この移動により半導体ウェハ２００およびプローブカード３００の表面全域が撮像範囲となっている。

ＣＣＤカメラ１２１にはコンピュータ装置１３０が接続されており、このコンピュータ装置１３０にディスプレイユニット１４０が接続されている。コンピュータ装置１３０は、いわゆるパーソナルコンピュータであり、実装されているコンピュータプログラムに対応して動作することにより、位置入力手段、移動制御手段、画像記憶手段、として機能する。
より具体的には、本形態のプローブ検査装置１００を利用する場合、詳細には後述するが、プローブ針３１０が電極パッドＰに適切に接触しなかった部分の位置データが、キーボード操作などによりコンピュータ装置１３０に入力される。すると、コンピュータ装置１３０は、入力された位置データに対応してＸ／Ｙステージ１１０を動作制御するので、半導体ウェハ２００とプローブカード３００とで電極パッドＰにプローブ針３１０が適切に接触しなかった部分が光学顕微鏡１２０に対向される。

なお、半導体ウェハ２００の電極パッドＰとプローブカード３００のプローブ針３１０は、レイアウトが面対称の関係にあるので、上述のような位置データに対応したＸ／Ｙステージ１１０の動作制御は、半導体ウェハ２００とプローブカード３００とで面対称の位置が光学顕微鏡１２０に対向するように実行される。

そして、上述のような状態で、図１(ａ)に示すように、電極パッドＰにプローブ針３１０が適切に接触しなかった部分のパッド画像と、図１(ｂ)に示すように、電極パッドＰにプローブ針３１０が適切に接触しなかった部分のプローブ画像と、がＣＣＤカメラ１２１により各々撮像される。

さらに、コンピュータ装置１３０は、上述のように撮像されたパッド画像を記憶し、図１(ｃ)(ｄ)に示すように、リアルタイムに撮像されるプローブ画像を、反転させたパッド画像にリアルタイムに重ね合わせ、ディスプレイユニット１４０に表示させる。本形態のプローブ検査装置１００では、上述のようにコンピュータ装置１３０がパッド画像を反転させてプローブ画像を重ね合わせてディスプレイユニット１４０に表示させることにより、コンピュータ装置１３０とディスプレイユニット１４０とで画像処理手段が実現されている。

なお、ディスプレイユニット１４０は、Ｘ／Ｙステージ１１０の後部上方に配置されているので、Ｘ／Ｙステージ１１０は、ディスプレイユニット１４０の表示画面が視認される位置でプローブカード３００を保持する。

上述のような構成において、本実施の形態のプローブ検査装置１００を利用したプローブカード３００の修正方法を以下に説明する。まず、従来と同様に、プローブ装置(図示せず)でプローブカード３００のプローブ針３１０を半導体ウェハ２００の半導体装置の電極パッドＰに圧接させてから針痕を検査し、これで針痕の位置が適切でない電極パッドＰが検出されたときは、その部分の位置データを記録する。

そして、プローブカード３００を修正するときは、上述の位置データがキーボード操作などによりプローブ検査装置１００のコンピュータ装置１３０に入力される。このプローブ検査装置１００は、図５に示すように、初期状態ではＸ／Ｙステージ１１０を初期位置に配置しており(ステップＳ１)、上述のように入力される位置データをコンピュータ装置１３０で記憶する。

このような状態で初期位置のＸ／Ｙステージ１１０に半導体ウェハ２００がセットされると、例えば、保持入力手段となるセンサ検知やキーボード操作などにより(図示せず)、Ｘ／Ｙステージ１１０が半導体ウェハ２００を保持したことがコンピュータ装置１３０に入力される(ステップＳ４)。

すると、このコンピュータ装置１３０は位置データに対応してＸ／Ｙステージ１１０を動作制御するので(ステップＳ５)、半導体ウェハ２００で針痕の位置が適切でない電極パッドＰの部分が光学顕微鏡１２０に対向することになる。

この状態で半導体ウェハ２００の表面が光学顕微鏡１２０を介してＣＣＤカメラ１２１により撮像され(ステップＳ６)、その画像データがコンピュータ装置１３０に記憶されるので(ステップＳ７)、コンピュータ装置１３０には、図１(ａ)に示すように、針痕の位置が適切でない電極パッドＰの部分のパッド画像が記憶される。

つぎに、Ｘ／Ｙステージ１１０は初期位置に復帰するので(ステップＳ８)、そのＸ／Ｙステージ１１０から半導体ウェハ２００が取り外され、プローブカード３００がセットされる。このプローブカード３００をＸ／Ｙステージ１１０が保持したことがセンサ検知などによりコンピュータ装置１３０に入力されると(ステップＳ９)、やはりコンピュータ装置１３０は位置データに対応してＸ／Ｙステージ１１０を動作制御する(ステップＳ１０)。

なお、針痕の位置が適切でない部分が半導体ウェハ２００とプローブカード３００では面対称に位置するが、コンピュータ装置１３０は、半導体ウェハ２００かプローブカード３００かに対応してＸ／Ｙステージ１１０を動作制御するので、プローブカード３００でも針痕の位置が適切でないプローブ針３１０の部分が光学顕微鏡１２０に対向することになる。

この状態でプローブカード３００の表面が光学顕微鏡１２０を介してＣＣＤカメラ１２１により撮像され(ステップＳ１１)、この撮像されるプローブ画像が記憶されているパッド画像とともにリアルタイムにディスプレイユニット１４０に表示される(ステップＳ１２、Ｓ１３)。

このとき、コンピュータ装置１３０は、記憶されているパッド画像を反転させ、プローブ画像をリアルタイムに重ね合わせて表示するので、図１(ｃ)に示すように、電極パッドＰとプローブ針３１０の先端Ｑとの位置関係を確認できる合成画像が表示されることになる。

そこで、作業者は表示された合成画像を視認しながら、電極パッドＰの中央にプローブ針３１０の先端Ｑが位置するように修正作業を実行することになる。このとき、パッド画像は事前に撮像されて記憶されているが、プローブ画像はリアルタイムに撮像されて表示されるので、図１(ｄ)に示すように、作業者はディスプレイユニット１４０に表示される合成画像によりプローブ針３１０の先端Ｑの位置をリアルタイムに確認しながら修正作業を実行することになる。

上述のような修正作業が完了すると、例えば、作業者がキーボード操作によりコンピュータ装置１３０に作業終了を入力する(ステップＳ１４)。すると、プローブ画像の撮像と画像合成／表示が終了され、Ｘ／Ｙステージ１１０が初期位置に復帰するので(ステップＳ１５)、作業者は初期位置のＸ／Ｙステージ１１０から修正されたプローブカード３００を取り外す。

本形態のプローブ検査装置１００では、リアルタイムに撮像されるプローブ画像が反転させたパッド画像にリアルタイムに重ね合わされて表示されるので、作業者は電極パッドＰに対するプローブ針３１０の状態をリアルタイムに確認しながら修正作業を容易に実行することができる。

特に、プローブ画像はリアルタイムに撮像されて表示されるが、パッド画像は事前に撮像されて表示されるので、１個のＸ／Ｙステージ１１０で半導体ウェハ２００とプローブカード３００とを保持して１個のＣＣＤカメラ１２１でパッド画像とプローブ画像とを撮像することができ、プローブ検査装置１００の構造が簡単で小型軽量である。

さらに、半導体ウェハ２００とプローブカード３００とは面対称の関係にあるが、反転されたパッド画像にプローブ画像が合成されるので、電極パッドＰとプローブ針３１０との位置関係を対応させることができ、修正されるプローブ針３１０の実際の移動方向と表示画像での先端Ｑの移動方向とが相反するようなこともない。

しかも、Ｘ／Ｙステージ１１０はプローブカード３００をプローブ針３１０が上方に位置する状態で保持するので、作業者が無理な姿勢で修正作業を実行する必要がなく、繊細な修正作業を容易に実行することができる。さらに、Ｘ／Ｙステージ１１０は、ディスプレイユニット１４０の表示画面を視認できる位置でプローブカード３００を保持するので、作業者が表示画像を確認しながら修正作業を実行することが容易である。

また、パッド画像とプローブ画像は光学顕微鏡１２０により的確な倍率で拡大されてＣＣＤカメラ１２１により撮像されるので、作業者は微細なプローブ針３１０の修正作業を容易に実行することができる。

このようにパッド画像とプローブ画像は拡大されて撮像されるので、ＣＣＤカメラ１２１は半導体ウェハ２００とプローブカード３００との表面を部分的にしか撮像できない。しかし、Ｘ／Ｙステージ１１０により半導体ウェハ２００とプローブカード３００とが表面と平行に移動されるので、ＣＣＤカメラ１２１は半導体ウェハ２００とプローブカード３００との表面の全域を撮像することが可能である。

そして、プローブ針３１０が電極パッドＰに適切に接触しなかった部分の位置データが入力されると、その位置データに対応してＸ／Ｙステージ１１０が動作制御されるので、半導体ウェハ２００とプローブカード３００とでプローブ針３１０が電極パッドＰに適切に接触しなかった部分を自動的にＣＣＤカメラ１２１に撮像させることができる。

しかも、Ｘ／Ｙステージ１１０に保持されたのが半導体ウェハ２００かプローブカード３００かに対応して、位置データに対応したＸ／Ｙステージ１１０の動作制御が実行されるので、面対称の関係にある半導体ウェハ２００とプローブカード３００との問題部分をＣＣＤカメラ１２１に的確に撮像させることができる。

本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では従来と同様にプローブ装置でプローブ針３１０を電極パッドＰに圧接させてから針痕を検査し、針痕の位置が適切でない部分の位置データを記録してプローブ検査装置１００に入力することを例示した。

しかし、プローブ検査装置１００で半導体ウェハ２００の全域のパッド画像を撮像しておき、プローブカード３００の全域からプローブ画像を撮像しながら合成画像を表示し、これで先端Ｑが電極パッドＰに適切に位置しないプローブ針３１０を検査することも可能である。

また、上記形態では作業者がパッド画像とプローブ画像との合成画像を視認しながら手作業でプローブ針３１０を修正することを例示したが、例えば、合成画像をコンピュータ装置１３０により画像認識してロボットアーム(図示せず)によりプローブ針３１０を自動的に修正することも不可能ではない。

さらに、上記形態ではパッド画像とプローブ画像との合成画像を専用のディスプレイユニット１４０に表示させることを例示したが、例えば、合成画像をコンピュータ装置１３０のディスプレイユニットに表示させることにより、専用のディスプレイユニット１４０を無用とすることも可能である。ただし、この場合でも、プローブ針３１０の修正作業を容易とするため、プローブカード３００を修正する作業者から視認できる位置にコンピュータ装置１３０のディスプレイユニットを配置することが好適である(図示せず)。

また、上記形態では垂直に配置されているディスプレイユニット１４０の画面を視認しながら水平に配置されたプローブカード３００のプローブ針３１０を修正することを例示したが、例えば、図６に示すように、Ｘ／Ｙステージ１１０の前方や側方(図示せず)などにディスプレイユニット１４０を水平に配置しておくことも可能である。この場合、装置の占有面積は増大するが、修正するプローブ針３１０の実際の移動方向と画像でのプローブ針３１０の移動方向とが完全に一致するので、より直感的に修正作業を実行することが可能となる。

さらに、上記形態では１個のＸ／Ｙステージ１１０で半導体ウェハ２００とプローブカード３００とを保持して１個のＣＣＤカメラ１２１でパッド画像とプローブ画像とを撮像することを例示したが、例えば、２個のＸ／Ｙステージで半導体ウェハ２００とプローブカード３００とを別個に保持して２個のＣＣＤカメラでパッド画像とプローブ画像とを別個に撮像するようなことも可能である(図示せず)。この場合、プローブ検査装置の規模は増大するが、パッド画像とプローブ画像との撮像を同時に実行できるので、作業時間を短縮することが可能である。

また、上記形態では説明を簡単とするため、位置データによりパッド画像と完全に同期したプローブ画像が自動的に撮像されることを例示したが、例えば、位置データにより撮像されたプローブ画像がパッド画像と完全には同期しないような場合には、手作業や画像認識によりプローブ画像の撮像位置を調整するようなことも可能である。

さらに、上記形態では光学顕微鏡１２０とＣＣＤカメラ１２１とを固定しておき、Ｘ／Ｙステージ１１０により半導体ウェハ２００とプローブカード３００とを移動させることを例示した。しかし、例えば、半導体ウェハ２００とプローブカード３００とを位置保持しておいて光学顕微鏡１２０とＣＣＤカメラ１２１とを移動させることも可能であり、半導体ウェハ２００とプローブカード３００とをＸＹ方向の一方に移動させるとともにＸＹ方向の他方に光学顕微鏡１２０とＣＣＤカメラ１２１とを移動させるようなことも不可能ではない(ともに図示せず)。

また、上記形態では説明を簡単とするため、一つの位置データの入力に対応して一つのパッド画像と一つのプローブ画像とが撮像されることを例示したが、例えば、複数の位置データの入力に対応して複数のパッド画像と複数のプローブ画像とが撮像されることも可能である。

さらに、上記形態ではパッド画像とプローブ画像を単純に重ね合わせて表示することを例示したが、プローブ針３１０の修正作業を容易とするため、例えば、パッド画像を青色でプローブ画像を赤色で表示すること、パッド画像を半透明でプローブ画像は鮮明に表示すること、画像処理によりパッド画像の電極パッドＰの輪郭を強調すること、画像処理によりプローブ画像のプローブ針３１０の先端Ｑを強調すること、手動操作によりパッド画像とプローブ画像との表示を個別にオン／オフできるようにすること、手動操作によりパッド画像とプローブ画像との表示濃度を個別に調整できるようにすること、なども可能である。

また、ウェハの撮像やパッド画像の記憶については、以前使用したものと同一のパッドパターンを有するウェハを用いる場合には、新たに撮像、記憶する必要は無く、適宜、記憶済みのパッドデータを用いてプローブ検査を行うこともできる。

（第２の実施の形態）
以下、本発明に係る第２の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態は、パッド画像が予め定められたプローブ針の位置座標データに基づいて設定される点において第１の実施の形態とは異なる。したがって、第１の実施の形態におけるウェハ保持手段、およびウェハ撮像手段を備えていない。

本構成において、本実施の形態のプローブ検査装置１００を用いたプローブカード３００の修正方法を以下に説明する。

まず、プローブ針の位置座標データに基づいて、パッド配置画像を設定し、コンピュータ装置１３０に記憶させる。例えば、図７（ａ）に示すように、プローブ針の位置座標データをから目標プローブ針位置４００を導き、これをセンターとするプロービングエリア４０１を設定する。プロービングエリア４０１はパッド上でのプローブ針の接触位置の許容範囲とする。プロービングエリアの画像設定は、例えば、コンピュータ装置１３０上で既知の画像描画用のソフトウェアを用いて行うことができる。

パッド配置画像は、プローブ針の適正な位置が確認できればよく、必ずしも実際のパッドと同一の大きさや形状でなくてもよい。

次に、図６に示すように、プローブ検査装置１００のＸ／Ｙステージ１１０に、検査対象となるプローブカード３００がセットされる。

この状態で、図７（ｂ）に示すように、プローブカード３００の表面が光学顕微鏡１２０を介してＣＣＤカメラ１２１により撮像される。この撮像されたプローブ画像が、予め記憶されたパッド配置画像とともにリアルタイムにディスプレイユニット１４０に表示される。

このとき、コンピュータ装置１３０は、プローブ画像と予め記憶されているパッド配置画像を同一方向で重ね合わせて表示させるため、当該パッド配置画像を反転させて、プローブ画像を重ね合わせる。したがって、図７(ｃ)に示すように、プローブ画像（先端Ｑ）と予め記憶されたパッド配置画像との位置関係を確認できる合成画像が表示されることになる。なお、プローブ画像とパッド画像を同一方向で重ね合わせて表示させることが重要であるため、パッド配置画像はそのまま表示し、プローブ画像を反転させて重ね合わせても良い。

図７（ｃ）では、パッド配置画像として、接触位置の許容範囲であるプロービングエリア４０１を設定している。よって、作業者は表示された合成画像を視認しながら、プロービングエリア４０１からはみ出しているプローブ針の先端Ｑ（図７（ｃ）における右から２番目のプローブ針先端）を、プロービングエリア４０１内に位置するように修正作業を実行することになる。

このとき、プロービングエリア４０１は事前に記憶されているが、プローブ画像はリアルタイムに撮像されて表示されるので、図７(ｄ)に示すように、作業者はディスプレイユニット１４０に表示される合成画像によりプローブ針３１０の先端Ｑの位置をリアルタイムに確認しながら修正作業を実行することになる。

以上説明したように、本第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、リアルタイムに撮像されるプローブ画像が予め記憶されたパッド配置画像に重ね合わされて表示されるので、作業者は電極パッドＰに対するプローブ針３１０の状態をリアルタイムに確認しながら修正作業を容易に実行することができる。

また、本実施の形態においては、プローブ針の位置座標データからパッド配置画像を取得する構成としたが、例えば未使用のプローブカードを用いて、適正位置に配置されているプローブ針の先端写真を撮像しておき、これをパッド配置画像に代用することも可能である。当該プローブカードをプローブ検査装置１００のＸ／Ｙステージ１１０に上向きにセットし、プローブ針の先端位置写真を撮像し、これをコンピュータ装置１３０に記憶させる。この場合、該パッド配置画像は、修正対象となるプローブ針と同一方向で撮像されているため、両画像を重ね合わせて表示する際には、当該パッド配置画像を反転させる必要はない。

第１の実施の形態のプローブ検査装置の表示画像を示す模式的な正面図である。 プローブ検査装置の構造を示す模式的な側面図である。 プローブ検査装置に半導体ウェハがセットされた状態を示す模式的な側面図 である。 プローブ検査装置にプローブカードがセットされた状態を示す模式的な側面 図である。 プローブ検査装置の処理動作を示すフローチャートである。 一変形例のプローブ検査装置の構造を示す模式的な側面図である。 第２の実施の形態のプローブ検査装置の表示画像を示す模式的な正面図である。 第１の従来例のプローブ検査装置の全体の外観を示す正面図である。 プローブ検査装置の要部の構造を示す模式図である。 針先イメージの表示画像を示す正面図である。 第２の従来例のプローブ検査装置の全体を示す模式的な正面図である。 針先イメージの表示画像を示す正面図である。 第３の従来例のプローブ検査装置の全体を示す模式図である。 針先イメージの表示画像を示す正面図である。

符号の説明

１００ プローブ検査装置
１１０ ウェハ保持手段、カード保持手段、ウェハ移動手段、カード移動手段、として機能するＸ／Ｙステージ
１２１ ウェハ撮像手段およびプローブ撮像手段として機能する撮像デバイスであるＣＣＤカメラ
１３０ 位置入力手段、移動制御手段、画像記憶手段、として機能するとともに画像処理手段の一部として機能するコンピュータ装置
１４０ 画像処理手段の一部として機能するディスプレイユニット
２００ 半導体ウェハ
３００ プローブカード
３１０ プローブ針
４００ 目標プローブ針位置
４０１ プロービングエリア
Ｐ 電極パッド
Ｑ 先端

Claims (9)

1. 複数の電極パッドが所定配置で表面に各々形成されている多数の半導体装置が配列されて表面に形成されている半導体ウェハを保持するウェハ保持手段と、
   保持された前記半導体ウェハから前記電極パッドの位置を特定できるパッド画像を撮像するウェハ撮像手段と、
   撮像された前記パッド画像を記憶する画像記憶手段と、
   前記半導体ウェハの表面の多数の前記半導体装置の少なくとも一部の前記電極パッドに先端が接触するように多数のプローブ針が表面に配列されているプローブカードを前記プローブ針が上方に位置する状態で保持するカード保持手段と、
   保持された前記プローブカードから前記プローブ針の先端の位置を特定できるプローブ画像をリアルタイムに撮像するプローブ撮像手段と、
   反転させた前記パッド画像に前記プローブ画像をリアルタイムに重ね合わせて表示する画像処理手段と、
   を有しており、
   前記ウェハ撮像手段と前記プローブ撮像手段とが１個の撮像デバイスからなるプローブ検査装置。
2. 前記カード保持手段は、前記画像処理手段の表示画面が視認される位置で前記プローブカードを保持する請求項１に記載のプローブ検査装置。
3. 複数の電極パッドが所定配置で表面に各々形成されている多数の半導体装置が配列されて表面に形成されている半導体ウェハを保持するウェハ保持手段と、
   保持された前記半導体ウェハから前記電極パッドの位置を特定できるパッド画像を撮像するウェハ撮像手段と、
   撮像された前記パッド画像を記憶する画像記憶手段と、
   前記半導体ウェハの表面の多数の前記半導体装置の少なくとも一部の前記電極パッドに先端が接触するように多数のプローブ針が表面に配列されているプローブカードを前記プローブ針が上方に位置する状態で保持するカード保持手段と、
   保持された前記プローブカードから前記プローブ針の先端の位置を特定できるプローブ画像をリアルタイムに撮像するプローブ撮像手段と、
   反転させた前記パッド画像に前記プローブ画像をリアルタイムに重ね合わせて表示する画像処理手段と、
   を有しており、
   前記ウェハ撮像手段は、前記半導体ウェハの表面を部分的に撮像し、
   前記プローブ撮像手段は、前記プローブカードの表面を部分的に撮像し、
   前記ウェハ撮像手段と前記ウェハ保持手段との少なくとも一方を前記半導体ウェハの表面と平行に移動させるウェハ移動手段と、
   前記プローブ撮像手段と前記カード保持手段との少なくとも一方を前記プローブカードの表面と平行に移動させるカード移動手段と、
   も有しているプローブ検査装置。
4. 前記プローブ針が前記電極パッドに適切に接触しなかった部分の位置データが入力される位置入力手段と、
   入力された前記位置データに対応して前記ウェハ移動手段と前記カード移動手段とを動作制御する移動制御手段と、
   も有している請求項３に記載のプローブ検査装置。
5. 前記ウェハ撮像手段と前記プローブ撮像手段とが１個の撮像デバイスからなり、
   前記ウェハ保持手段と前記カード保持手段と前記ウェハ移動手段と前記カード移動手段とが１個のＸ／Ｙステージからなる請求項３に記載のプローブ検査装置。
6. 前記ウェハ撮像手段と前記プローブ撮像手段とが１個の撮像デバイスからなり、
   前記ウェハ保持手段と前記カード保持手段と前記ウェハ移動手段と前記カード移動手段とが１個のＸ／Ｙステージからなり、
   前記Ｘ／Ｙステージに保持されているのが前記半導体ウェハか前記プローブカードかが入力される保持入力手段も有しており、
   前記移動制御手段は、前記半導体ウェハが保持されているか前記プローブカードが保持されているかに対応して前記位置データによる前記Ｘ／Ｙステージの動作制御を実行する請求項４に記載のプローブ検査装置。
7. パッド配置画像を記憶するパッド配置画像の記憶手段と、
   プローブ針が表面に配列されているプローブカードを前記プローブ針が上方に位置する状態で保持するカード保持手段と、
   保持された前記プローブカードから前記プローブ針の先端の位置を特定できるプローブ画像をリアルタイムに撮像するプローブ撮像手段と、
   前記パッド配置画像と前記プローブ画像とが同一方向で重ね合わせて表示される画像処理手段と、を有しており、
   前記ウェハ撮像手段と前記プローブ撮像手段とが１個の撮像デバイスからなるプローブ検査装置。
8. パッド配置画像を記憶するパッド配置画像の記憶手段と、
   プローブ針が表面に配列されているプローブカードを前記プローブ針が上方に位置する状態で保持するカード保持手段と、
   保持された前記プローブカードから前記プローブ針の先端の位置を特定できるプローブ画像をリアルタイムに撮像するプローブ撮像手段と、
   前記パッド配置画像と前記プローブ画像とが同一方向で重ね合わせて表示される画像処理手段と、を有しており、
   前記パッド配置画像が、予め定められたプローブ針の位置座標データに基づいて設定されることを特徴とするプローブ検査装置。
9. 未使用のプローブカードのプローブ針の先端画像を記憶する記憶手段と、
   プローブ針が表面に配列されているプローブカードを前記プローブ針が上方に位置する状態で保持するカード保持手段と、
   保持された前記プローブカードから前記プローブ針の先端の位置を特定できるプローブ画像をリアルタイムに撮像するプローブ撮像手段と、
   前記先端画像と前記プローブ画像とが同一方向で重ね合わせて表示される画像処理手段と、
   を有しているプローブ検査装置。

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