JP5295588B2

JP5295588B2 - プローブカードの傾き調整方法、プローブカードの傾き検出方法及びプローブカードの傾き検出方法を記録したプログラム記録媒体

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Publication number: JP5295588B2
Application number: JP2008047691A
Authority: JP
Inventors: 浩史山田; 哲治渡辺; 武司川路
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2013-09-18
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Description

本発明は、プローブカードの複数のプローブと半導体ウエハ等の被検査体とを電気的に一括して接触させて被検査体の電気的特性検査を行う際に、プローブ装置に装着されたプローブカードの傾きを調整して複数のプローブと被検査体とを確実に一括接触させるために行われるプローブカードの傾き調整方法、プローブカードの傾き検出方法及びプローブカードの傾き検出方法を実行するためのプログラム記録媒体に関するものである。

プローブカードの傾きを調整する技術として例えば本出願人が特許文献１において提案したプローブカードの調整機構がある。この技術では複数のプローブを用いて半導体ウエハ等の被検査体の電気的特性検査を行う際に、カメラを用いてプローブカードに設けられた複数のプローブの針先を複数個所で撮像し、それぞれのプローブの針先高さを検出し、これらのプローブの針先高さの差に基づいてプローブカードの傾きを求めた後、プローブカードの傾きを調整している。

カメラを用いてプローブの針先高さを検出する場合には、その前工程として例えば図５の（ａ）に示すようにウエハチャック１をＸ、Ｙテーブル２によって移動させ、ウエハチャック１に付設された第１のカメラ３の焦点とプローブセンタに進出した第２のカメラ４の焦点を、ウエハチャック１に付設されたターゲット５に合わせることにより、ウエハチャック１の基準位置の座標値を求める。

次いで、ウエハチャック１を基準位置からプローブカード６の下方へ移動させ、図５の（ｂ）に示すように第１のカメラ３の焦点をプローブカード６の所定のプローブ６Ａの針先に合わせて一本のプローブ６Ａの針先高さのＸＹＺ座標値を求める。更に、ウエハチャック１を例えば他の３箇所へ移動させ、それぞれの位置にあるプローブ６Ａの針先高さを求める。

４箇所でプローブ６Ａの針先高さが全て同一高さであれば、プローブカード６は既に水平になっており、そのまま検査に供することができる。しかしながら、４箇所のプローブ６Ａの針先高さが同一でない場合には、それぞれの高低差に基づいて図５の（ｃ）に示すようにプローブカード６の傾きを調整（レベル調整）して、プローブカード６をウエハチャック１の載置面に合わせて水平にする。プローブカード６の傾きを調整した後、同図の（ｄ）に示すように再びプローブカード６の４箇所のプローブ６Ａの針先高さを求め、それぞれの間に高低差があるか否かを確認する。高低差が残っている場合にはその高低差に基づいてプローブカード６の傾きを調整する（同図の（ｃ）参照）。最終的に全てのプローブ６Ａがウエハチャック１に平行になった時点で、プローブカード６のレベル調整を終了する。

特開２００５−１４０６６２

しかしながら、プローブカード６には多数のプローブ６Ａが設けられているため、プローブ６Ａの針先高さが全て同一であるとは限らず、プローブ６Ａの間にバラツキがある。そのため、第１のカメラ３を用いて代表的なプローブ６Ａを数本（例えは、四隅の４本）選んで針先高さを検出すると、針先高さのバラツキの影響を受けやすく、また、、針先に付着したアルミかす等により高さを誤認する場合があり、プローブカード６の調整に悪影響を及ぼす虞がある。第１のカメラ３によってプローブ６Ａの針先高さを検出する場合にはプローブ６Ａの針先にカメラの焦点を合わせるにも多くの時間がかかる問題もあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、プローブの針先高さのバラツキの影響をなくし、迅速にプローブカードの傾きを調整することができるプローブカードの傾き調整方法を提供することを目的としている。また、本発明は、プローブカードの傾き調整方法を迅速に実行することができるプローブカードの傾き検出方法及びプローブカードの傾き検出方法を実行するためのプログラム記録媒体を併せて提供することを目的としている。

本発明の請求項１に記載のプローブカードの傾き調整方法は、プローブ装置にプローブカードを装着した後、被検査体を載置する移動可能な載置台の載置面と上記プローブカードの複数のプローブの針先が平行でない時にこれら両者間を平行にするために、上記載置台の側方に上記載置台と一体化して設けられ針先位置検出装置を用いて上記載置面に対する上記プローブカードの傾きを調整する方法であって、上記針先位置検出装置は、昇降駆動機構を介して昇降するセンサ機構を備え、且つ、上記センサ機構がセンサ部とこのセンサ部に対して昇降し上記複数のプローブと接触する接触体とを有しており、上記載置台の側方で上記昇降駆動機構を介して上記接触体を有する上記センサ機構を上昇させ、上記接触体の上記プローブとの接触面の高さを上記載置面の高さに揃える第１の工程と、上記載置台を介して上記針先位置検出装置を移動させ、撮像手段の焦点を上記接触体の接触面に合わせて上記接触体の接触面の基準高さを求める第２の工程と、上記載置台を介して上記基準高さから上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の接触面と上記プローブカードの一箇所の複数のプローブと接触させ、接触後の上記載置台の上昇分に見合った上記接触体の上記センサ部への下降により上記複数のプローブの平均針先高さを検出する第３の工程と、上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上記プローブカードの一箇所から他の複数箇所まで順次移動させそれぞれの位置で上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の接触面と上記プローブカードの複数のプローブと接触させ、それぞれの位置での接触後の上記載置台の上昇分に見合った上記他の複数箇所での上記接触体の上記センサ部への下降によりそれぞれの位置での上記複数のプローブの平均針先高さを検出する第４の工程と、上記複数個所それぞれの複数のプローブの平均針先高さの高低差に基づいて上記載置台の載置面に対する上記プローブカードの傾きを求める第５の工程と、求めた傾きを基に上記プローブカードの傾きを調整する第６の工程と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載のプローブカードの傾き調整方法は、請求項１に記載の発明において、上記第３の工程では、上記プローブカードの互いに離間する複数個所の複数のプローブの平均針先高さを検出することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載のプローブカードの傾き調整方法は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記針先位置検出装置は、上記複数のプローブの針先高さを検出するセンサ部と、このセンサ部に属する昇降可能な接触体とを備えており、上記第３、４の工程は、上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の上記接触面を上記複数のプローブの針先と接触させる工程と、上記載置台の更なる上昇により上記接触体を上記センサ部側へ下降させる工程と、上記接触体が下降し始める位置を上記複数のプローブの平均針先高さとして検出する工程と、を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載のプローブカードの傾き検出方法は、プローブ装置にプローブカードを装着した後、被検査体を載置する移動可能な載置台の載置面と上記プローブカードの複数のプローブの針先が平行でない時にこれら両者間を平行にするために、上記載置台の側方に上記載置台と一体化して設けられ針先位置検出装置を用いて上記載置面に対する上記プローブカードの傾きを検出する方法であって、上記針先位置検出装置は、昇降駆動機構を介して昇降するセンサ機構を備え、且つ、上記センサ機構がセンサ部とこのセンサ部に対して昇降し上記複数のプローブと接触する接触体とを有しており、上記載置台の側方で上記昇降駆動機構を介して上記接触体を有する上記センサ機構を上昇させ、上記接触体の上記プローブとの接触面の高さを上記載置面の高さに揃える第１の工程と、上記載置台を介して上記針先位置検出装置を移動させ、撮像手段の焦点を上記接触体の接触面に合わせて上記接触体の接触面の基準高さを求める第２の工程と、上記載置台を介して上記基準高さから上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の接触面と上記プローブカードの一箇所の複数のプローブと接触させ、接触後の上記載置台の上昇分に見合った上記接触体の上記センサ部への下降により上記複数のプローブの平均針先高さを検出する第３の工程と、上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上記プローブカードの一箇所から他の複数箇所まで順次移動させそれぞれの位置で上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の接触面と上記プローブカードの複数のプローブと接触させ、それぞれの位置での接触後の上記載置台の上昇分に見合った上記他の複数箇所での上記接触体の上記センサ部への下降によりそれぞれの位置での上記複数のプローブの平均針先高さを検出する第４の工程と、上記複数個所それぞれの上記複数のプローブの平均針先高さの高低差に基づいて上記載置台の載置面に対する上記プローブカードの傾きを求める第５の工程と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載のプローブカードの傾き検出方法は、請求項４に記載の発明において、上記第３の工程では、上記プローブカードの互いに離間する複数個所の複数のプローブの平均針先高さを検出することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項６に記載のプローブカードの傾き検出方法は、請求項４または請求項５に記載の発明において、上記針先位置検出装置は、上記複数のプローブの針先高さを検出するセンサ部と、このセンサ部に属する昇降可能な接触体とを備えており、上記第３、４の工程は、上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の上記接触面を上記複数のプローブの針先と接触させる工程と、上記載置台の更なる上昇により上記接触体を上記センサ部側へ下降させる工程と、上記接触体が下降し始める位置を上記複数のプローブの平均針先高さとして検出する工程と、を有するものである。

また、本発明の請求項７に記載のプログラム記録媒体は、プローブ装置にプローブカードを装着した後、被検査体を載置する移動可能な載置台の載置面と上記プローブカードの複数のプローブの針先が平行でない時にこれら両者間を平行にするために、上記載置台の側方に上記載置台と一体化して設けられ針先位置検出装置を用いて上記載置面に対する上記プローブカードの傾きを検出する方法をコンピュータを介して実行するプログラム記録媒体であって、上記針先位置検出装置は、昇降駆動機構を介して昇降するセンサ機構を備え、且つ、上記センサ機構がセンサ部とこのセンサ部に対して昇降し上記複数のプローブと接触する接触体とを有しており、上記コンピュータを駆動させて、上記載置台の側方で上記昇降駆動機構を介して上記接触体を有する上記センサ機構を上昇させ、上記接触体の上記プローブとの接触面の高さを上記載置面の高さに揃える第１の工程と、上記載置台を介して上記針先位置検出装置を移動させ、撮像手段の焦点を上記接触体の接触面に合わせて上記接触体の接触面の基準高さを求める第２の工程と、上記載置台を介して上記基準高さから上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の接触面と上記プローブカードの一箇所の複数のプローブと接触させ、接触後の上記載置台の上昇分に見合った上記接触体の上記センサ部への下降により上記複数のプローブの平均針先高さを検出する第３の工程と、上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上記プローブカードの一箇所から他の複数箇所まで順次移動させそれぞれの位置で上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の接触面と上記プローブカードの複数のプローブと接触させ、それぞれの位置での接触後の上記載置台の上昇分に見合った上記他の複数箇所での上記接触体の上記センサ部への下降によりそれぞれの位置での上記複数のプローブの平均針先高さを検出する第４の工程と、上記複数個所それぞれの上記複数のプローブの平均針先高さの高低差に基づいて上記載置台の載置面に対する上記プローブカードの傾きを求める第５の工程と、を実行することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項８に記載のプログラム記録媒体は、請求項７に記載の発明において、上記第１の工程では、上記プローブカードの互いに離間する複数個所の複数のプローブの平均針先高さを検出させることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項９に記載のプログラム記録媒体は、請求項７または請求項８に記載の発明において、上記針先位置検出装置は、上記複数のプローブの針先高さを検出するセンサ部と、このセンサ部に属する昇降可能な接触体とを備えており、上記第３、４の工程では、上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の上記接触面を上記複数のプローブの針先と接触させる工程と、上記載置台の更なる上昇により上記接触体を上記センサ部側へ下降させる工程と、上記接触体が下降し始める位置を上記複数のプローブの平均針先高さとして検出する工程と、を実行させることを特徴とするものである。

本発明によれば、プローブの針先高さのバラツキの影響をなくし、迅速にプローブカードの傾きを調整することができるプローブカードの傾き調整方法を提供することができる。また、本発明は、プローブカードの傾き調整方法を迅速に実行することができるプローブカードの傾き検出方法及びプローブカードの傾き検出方法を実行するためのプログラム記録媒体を併せて提供することができる。

以下、図１〜図４に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、各図中、図１は本発明のプローブカードの傾きの調整方法の一実施形態が適用されるプローブ装置を示す構成図、図２は図１のプローブ装置に用いられた針先位置検出装置を示す側面図、図３の（ａ）〜（ｃ）はいずれも針先位置検出装置のプローブとの接触体の高さを検出する工程を示す工程図、図４の（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明のプローブカードの傾き検出方法の一実施形態の工程を示す工程図である。

まず、本発明のプローブカードの傾き調整方法が適用されるプローブ装置について例えば図１を参照しながら説明する。このプローブ装置１０は、図１に示すように、被検査体である半導体ウエハＷを載置する移動可能なウエハチャック１１と、このウエハチャック１１の上方に配置されたプローブカード１２と、このプローブカード１２の複数のプローブ１２Ａとウエハチャック１１上の半導体ウエハＷとのアライメントを行うアライメント機構１３と、ウエハチャック１１及びアライメント機構１３等を制御する制御装置（コンピュータ）１４と、を備え、制御装置１４の制御下でアライメント機構１３が駆動して、ウエハチャック１１上の半導体ウエハＷとプローブカード１２の複数のプローブ１２Ａとのアライメントを行った後、全てのプローブ１２Ａとこれらに対応する半導体ウエハＷの電極パッドとを電気的に一括して接触させて半導体ウエハＷの電気的特性検査を行うように構成されている。

ウエハチャック１１は、制御装置１４の制御下で駆動する駆動機構１５を介してＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動するように構成されている。ウエハチャック１１の側方には針先位置検出装置１６が配置されている。この針先位置検出装置１６は、複数のプローブ１２Ａの針先の位置を三次元の座標値として検出するもので、後述するように本発明のプローブカードの傾き調整方法及びプローブカードの傾き検出方法に用いられる。

プローブカード１２は、カードホルダ１７を介してプローバ室のヘッドプレート１８にその傾きを調整できるように取り付けられている。このプローブカード１２は、図１、図４に示すように半導体ウエハＷに形成された全てのデバイスＤの検査用電極パッドと一括して接触するプローブ１２Ａを有し、ウエハチャック１１の半導体ウエハＷの載置面と平行な状態で複数のプローブ１２Ａと半導体ウエハＷの全てのデバイスに形成された検査用の電極パッドと電気的に接触し、テスタ（図示せず）側からの信号に基づいて半導体ウエハＷの電気的特性検査を行う。プローブカード１２の傾きを調整する機構は、特に制限されないが、例えば特開２００５−１４０６６２号公報において本出願人が提案したプローブカードの調整機構を用いることができる。

また、アライメント機構１３は、図１に示すように、撮像手段（ＣＣＤカメラ）１３Ａと、ＣＣＤカメラ１３Ａを支持する一方向で移動可能なアライメントブリッジ１３Ｂと、を備え、制御装置１４の制御下でＣＣＤカメラ１３Ａがアライメントブリッジ１３Ｂを介して待機位置からプローブカード１２の中心の真下（以下、「プローブセンタ」と称す。）まで移動し、その位置で停止するように構成されている。プローブセンタにあるＣＣＤカメラ１３Ａは、アライメント時にウエハチャック１１がＸ、Ｙ方向へ移動する間にウエハチャック１１上の半導体ウエハＷの電極パッドを上方から撮像し、その画像処理部１３Ｃで画像処理し、表示画面（図示せず）に撮像画像を表示する。また、このＣＣＤカメラ１３Ａは、後述するようにウエハチャック１１に付設された針先位置検出装置１６を撮像し、画像処理して表示画面に表示するようにしてある。

また、制御装置１４は、図１に示すように、演算処理部１４Ａ、記憶部１４Ｂ及び上述の画像処理部１３Ｃを備えている。記憶部１４Ｂに格納された種々のプログラムによってプローブ装置１０を制御する。従って、本発明のプローブカードの傾き調整方法及びプローブカードの傾き検出方法を実行するプログラムが記憶部１４Ｂに格納されている。これらの方法は、記憶部１４Ｂから読み出されたプログラムに従って実行され、その結果得られる種々のデータが記憶部１４Ｂにおいて記憶される。

本発明に用いられる針先位置検出装置１６は、図１、図２に示すように、エアシリンダ等の昇降駆動機構１６１と、昇降駆動機構１６１を介して昇降するセンサ機構１６２とを備えている。そして、複数のプローブ１２Ａの針先位置を検出する時には、昇降駆動機構１６１がセンサ機構１６２を待機位置からウエハチャック１１上の半導体ウエハＷの上面と略同一高さまで上昇させる。

センサ機構１６２は、例えば図２に示すように、シリンダ機構が内蔵され且つ変位センサとして機能するセンサ部１６２Ａと、センサ部１６２Ａのシリンダ機構を構成するピストンロッド１６２Ｂの上端に取り付けられ且つセンサ部１６２Ａから浮上した位置で保持される接触体１６２Ｃと、接触体１６２Ｃの上面に着脱自在に装着された弾性のある樹脂シート１６２Ｄと、センサ部１６２Ａを構成するシリンダ内に圧縮空気を供給し、シリンダ内のピストン（図示せず）を介して接触体１６２Ｃに所定の圧力を付与する圧縮空気供給源等の圧力付与手段（図示せず）と、を有している。

また、図２に示すように接触体１６２Ｃには例えばヒータ１６２Ｅが内蔵されている。このヒータ１６２Ｅは、樹脂シート１６２Ｄを加熱してその上面に転写された複数のプローブ１２Ａの針跡を消失させる。これにより樹脂シート１６２Ｄを繰り返し使用することができる。

また、ピストンロッド１６２Ｂの下端には係止板（図示せず）が取り付けられ、接触体１６２Ｃが係止板を介して常にセンサ部１６２Ａから所定距離だけ離間して浮上した位置でセンサ部１６２Ａにおいて弾力的に保持されている。接触体１６２Ｃとセンサ部１６２Ａとの間に形成された隙間は接触体１６２Ｃの昇降範囲になる。この隙間の距離はセンサ部１６２Ａによって検出され、このセンサ部１６２Ａによって接触体１６２Ｃの位置を常に監視している。

圧力付与手段は、所定の圧力として第１の圧力と第２の圧力に切り換えられるようになっている。第１の圧力は、複数のプローブ１２Ａの針先位置を検出する時に設定される圧力で、第２の圧力より低圧に設定される。第２の圧力は、アライメント時に複数のプローブ１２Ａを樹脂シート１６２Ｄの上面に針跡を転写する時に設定される圧力である。

センサ部１６２Ａには所定の圧力を一定に保持する定圧バルブ等の圧力調整手段（図示せず）が設けられており、この圧力調整手段によって接触体１６２Ｃがセンサ部１６２Ａに向けて下降する時に圧縮空気を徐々に排気して第１の圧力を一定に保持するようにしてある。

接触体１６２Ｃが第１の圧力で保持されている状態では、ウエハチャック１１を介して針先位置検出装置１６が上昇することによりその接触体１６３Ｃが樹脂シート１６２Ｄを介して複数のプローブ１２Ａと接触して初期の針先位置を保持したまま接触体１６２Ｃがセンサ部１６２Ａ側へ下降する。接触体１６２Ｃが第１の圧力で保持された状態では、プローブ１２Ａ一本当たり例えば０．５ｇｆの力が複数プローブ１２Ａから樹脂シート１６２Ｄに作用する。樹脂シート１６２Ｄは、第１の圧力で複数のプローブ１２が面状に接触することによって、複数のプローブ１２Ａの針先高さを同時に検出する。従って、樹脂シート１６２Ｄは、面状に接触した全てのプローブ１２Ａの平均高さを検出することになる。即ち、プローブ１２Ａの中には樹脂シート１６２Ｄと接触して僅かに撓むものや撓みのないものや僅かに接触しないものが含まれている。樹脂シート１６２Ｄは、複数のプローブ１２Ａが面状に接触した時に突き刺さるなどして傷つけられることがない硬さを有する材料によって形成されている。このような樹脂シート１６２Ｄの材料としては、例えばＰＯ、ＰＶＣ等の熱可塑性樹脂や形状記憶樹脂が好ましい。

接触体１６２Ｃが第２の圧力で保持された状態では、樹脂シート１６２Ｄが複数のプローブ１２Ａから針圧を受けても接触体１６２Ｃはセンサ部１６２Ａ側へ下降することなく初期の位置を保持し、複数のプローブ１２Ａによって樹脂シート１６２Ｄの上面に針跡が転写されるようになっている。

次に、本発明のプローブカードの傾き調整方法及びこの方法に適用されるプローブカードの傾き検出方法の一実施形態について図３及び図４をも参照しながら説明する。

本実施形態のプローブカードの傾き調整方法及びプローブカードの傾き検出方法は、プローブ装置１０にプローブカード１２を装着した後、ウエハチャック１１の載置面とプローブカード１２とを平行にするために、制御装置１４が駆動してそれぞれのプログラムによって実施される。これらの方法を実施することによってプローブカード１２の全てのプローブ１２Ａと半導体ウエハＷの全てのデバイスＤの検査用の電極パッドとを確実に一括して接触させることができ、信頼性の高い検査をおこなうことができる。針先位置検出装置１６を用いてプローブ１２Ａの針先高さを検出する場合にはセンサ機構１６２が第１の圧力に設定されている。

まず、プローブ装置１０のヘッドプレート１８にカードホルダ１７を介して装着する。この段階ではプローブカード１２とウエハチャック１１の平行度は未調整である。そこで、ウエハチャック１１を水平方向で移動させて針先位置検出装置１６を用いてプローブカード１２の複数のプローブ１２Ａの針先高さを複数個所で検出する。本実施形態の場合には、複数のプローブ１２Ａは略矩形状に配列されているため、例えば四隅にある複数のプローブ１２Ａの針先高さを、それぞれの位置において同時に検出する。これらの検出値は、制御装置１４の記憶部１４Ａに格納される。複数個所のプローブ１２Ａの針先高さがそれぞれ実質的に同一であれば、プローブカード１１とウエハチャック１５の上面は実質的に平行になっているからプローブカード１１の平行度を調整することなく、ウエハＷの検査に移る。しかし、一般的にこのようなことはないため、プローブカード１２の傾きを調整することになる。

プローブカード１２の複数のプローブ１２Ａの針先高さを検出するにはまず、針先位置検出装置の接触体１６２Ｃの上面、即ち樹脂シート１６２Ｄの上面の高さを検出する。それには、アライメント機構１３のＣＣＤカメラ１３Ａがアライメントブリッジ１３Ｂを介してプローブセンタ、即ちプローブカード１２の中心の真下へ移動する。次いで、ウエハチャック１１がアライメントブリッジ１３Ｂの下方で移動する間に、針先位置検出装置１６は昇降駆動機構１６１を介してセンサ機構１６２を図３の（ａ）に示す待機状態から同図の（ｂ）に矢印で示すように上昇させ、接触体１６２Ｃ上の樹脂シート１６２Ｄの上面がウエハチャック１１上の半導体ウエハＷの上面より少し高いレベルになるように設定する。

然る後、ウエハチャック１１がＸ、Ｙ方向へ移動して図３の（ｃ）に示すように接触体１６２ＣがＣＣＤカメラ１３Ａに真下に達した後、駆動機構１５を介してウエハチャック１１を徐々に上昇させてＣＣＤカメラ１３Ａの焦点に合わせる。この時のウエハチャック１１の座標位置がプローブ１２Ａの針先高さを検出する時の基準位置になる。このようにしてウエハチャック１１が基準位置にある時のＺ座標値に基づいて樹脂シート１６２Ｄの上面の高さを求める。

樹脂シート１６２Ｄの上面の高さを求めた後、図４の（ａ）に示す段階で針先位置検出装置１６のセンサ機構１６２の動作、即ち針先高さの検出に必要な接触体１６２Ｃの下降、樹脂シート１６２Ｄの硬さ等の基本的事項を確認する。針先位置検出装置１６が正常に動作することを確認した後、複数のプローブ１２Ａの針先高さの検出動作へ移行する。

複数のプローブ１２Ａの針先高さを検出するには、アライメントブリッジ１３Ｂが一旦待機位置に退避した後、針先位置検出装置１６が第１の圧力に設定された状態で、ウエハチャック１１がＸＹ方向へ移動してプローブカード１２の複数のプローブ１２Ａのうち、四隅のうちの一箇所の真下に針先位置検出装置１６の接触体１６２Ｃを位置させる。この位置で、ウエハチャック１１がＺ方向の基準位置から徐々に上昇し、針先位置検出装置１６の樹脂シート１６２Ｄが複数のプローブ１２Ａに接近して図４の（ｂ）に示すよう接触する。

ウエハチャック１１が更に上昇すると、接触体１６２Ｃが樹脂シート１６２Ｄを介して複数のプローブ１２Ａによって押圧されてセンサ本体１６２Ａ側へ下降する。この時、接触体１６２が第１の圧力で弾力的に保持されているため、複数のプローブ１２Ａと樹脂シート１６２Ｄの間に針圧が作用しても、複数のプローブ１２Ａは樹脂シート１６２Ｄに突き刺さることなく、また複数のプローブ１２Ａが樹脂シート１６２Ｄを傷つけることなく（複数のプローブ１２Ａの針先が樹脂シート１６２Ｄに転写されることなく）ウエハチャック１１の上昇につれて、その上昇分だけ接触体１６２Ｃが第１の圧力で保持されたままセンサ部１６２Ａ側へ下降し、両者１６２Ａ、１６２Ｃ間の距離を詰めて隙間を狭くする。

この際、センサ部１６２Ａが接触体１６２Ｃとの距離を監視しており、接触体１６２Ｃの下降により隙間が変化すると、センサ部１６２Ａが隙間の距離を検出し、その検出信号を制御装置１４へ送信する。これにより、制御装置１４は、演算処理部１４Ａにおいて予め設定されている隙間の初期値とセンサ部１６２Ａによる検出値とを比較し、検出値が初期値以下になった瞬間までのウエハチャック１１の基準位置からの上昇距離に基づいて樹脂シート１６２Ｄの上面の高さ、換言すれば複数のプローブ１２Ａの針先高さを平均針先高さとして求める。このようにして求められた複数のプローブ１２Ａの平均針先高さは、Ｚ座標データとして制御装置１４の記憶部１４Ｂに格納される。その後、ウエハチャック１１は一旦Ｚ方向の基準位置に戻った後、複数のプローブ１２Ａの四隅の他の３箇所へ移動した後、それぞれの位置で上述の動作を繰り返し、それぞれの位置での複数のプローブ１２Ａの平均針先高さを求める。

プローブカード１２に傾きがあるため、図４の（ｃ）に示す段階で四隅のプローブ１２Ａの平均針先高さの高低差に基づいてプローブカード１２の傾きを調整（レベル調整）する。このレベル調整には本出願人が特開２００６−３１７３０２号公報において提案したプローブカードの調整機構を用いることができる。しかし、この調整機構に限らず他の調整機構であっても良いことはいうまでもない。プローブカード１２の傾きを調整した後、再びウエハチャック１１を介して針先位置検出装置１６を四隅にある複数のプローブ１２Ａに合わせて上昇させ、図４の（ｄ）に示すようにその場所の複数のプローブ１２Ａの平均針先高さを求める。四隅における複数のプローブ１２Ａの平均針先高さを求めた後、それぞれの高低差に基づいて同図の（ｃ）のレベル調整を行う。更に、同図の（ｄ）に示すようにレベル調整後のプローブカード１２の傾きを確認し、四隅のプローブ１２Ａの平均針先高さの間に高低差がなければ、レベル調整を終了する。

プローブカード１２のレベル調整を終了した後には、針先位置検出装置１６の接触体１６２Ｃに付与する圧力を第１の圧力から第２の圧力に切り換え、ウエハチャック１１が上昇して樹脂シート１６２Ｄが複数のプローブ１２Ａと接触し、オーバードライブしても接触体１６２Ｃは第２の圧力で保持されていてセンサ部１６２Ａ側に下降することなく初期位置を保持するため、複数のプローブ１２Ａが樹脂シート１６２Ｄに食い込み、樹脂シート１６２Ｄの上面に針跡が転写される。この針跡に基づいてプローブと半導体ウエハＷの検査用の電極パッドのアライメントを行った後、所定の検査を実行する。

以上説明したように本実施形態によれば、プローブ装置１０にプローブカード１２を装着した後、移動可能なウエハチャック１１の載置面とプローブカード１２とを平行にするために、プローブカード１２の傾きを調整する際に、
針先位置検出装置１６を用いてプローブカード１２の複数個所において複数のプローブ１２Ａの平均針先高さを検出する第１の工程と、複数個所それぞれの複数のプローブ１２Ａの平均針先高さの高低差に基づいてウエハチャック１１に対するプローブカード１２の傾きを求める第２の工程と、プローブカード１２の傾きに基づいてプローブカード１２の傾きを調整する第３の工程と、を備えているため、複数のプローブ１２の針先高さにバラツキがあっても、その影響を受けることなく高精度にプローブ１２Ａの針先高さを求めることができ、プローブカード１２の傾きを高精度にウエハチャック１１に合わせることができ、複数のプローブ１２Ａと半導体ウエハＷの検査用の電極パッドを確実に一括接触させることができ、信頼性の高い検査を行うことができる。また、従来のようにプローブ１２Ａの針先にカメラの焦点合わせを行うことが不要であり迅速に針先高さを検出し、プローブカード１２の傾きを迅速に調整することができる。

また、本実施形態によれば、針先位置検出装置１６は、ウエハチャック１１に設けられ、且つ、複数のプローブ１２Ａの針先を検出するセンサ部１６２Ａと、のセンサ部１６２Ａに属する移動可能な接触体１６２Ｃとを備えており、第１の工程は、ウエハチャック１１を介して針先位置検出装置１６が移動して接触体１６２Ｃを、樹脂シート１６２Ｄを介して複数のプローブ１２Ａの針先と接触させる工程と、ウエハチャック１１の更なる移動により接触体１６２Ｃをセンサ部１６２Ａ側へ移動させる工程と、接触体１６２Ｃが移動し始める位置を複数のプローブ１２Ａの平均針先高さとする工程と、を有するため、更に高精度に複数のプローブの平均針先高さを求めることができる。

尚、本発明は、上記各実施形態に何等制限されるものではなく、必要に応じて各構成要素を適宜変更することができる。例えば、上記実施形態では、複数のプローブの針先高さを検出する接触体として樹脂シートを有するものを例に挙げて説明したが、接触体としては複数のプローブの針先を検出することができれば良いため、樹脂シート以外にセラミック等の硬い素材からなるシートを用いることもでき、また、接触体自体をそのまま用いても良い。硬い素材からなるシートを有する接触体を設けた場合には、針先検出装置とは別に、プローブのアライメント機構を設けることもできる。また、上記実施形態では接触体の変位を検出するセンサ部としては、例えば容量センサやレーザ測長器等の測長器を用いることができる。また、プローブカードの傾きを調整する作業を自動化することもできる。

本発明は、半導体ウエハ等の被検査体の電気的特性検査を行うプローブ装置に好適に利用することができる。

本発明のプローブカードの傾きの調整方法の一実施形態が適用されるプローブ装置を示す構成図である。図１のプローブ装置に用いられた針先位置検出装置を示す側面図である。（ａ）〜（ｃ）はいずれも針先位置検出装置のプローブとの接触体の高さを検出する工程を示す工程図である。（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明のプローブカードの傾き検出方法の一実施形態の工程を示す工程図である。（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ従来のプローブカードの傾斜方法の工程を示す工程図である。

符号の説明

１０プローブ装置
１１ウエハチャック（載置台）
１２プローブカード
１２Ａプローブ
１６針先位置検出装置
１６２センサ機構
１６２Ａセンサ部
１６２Ｃ接触体
Ｗ半導体ウエハ（被検査体）

Claims

プローブ装置にプローブカードを装着した後、被検査体を載置する移動可能な載置台の載置面と上記プローブカードの複数のプローブの針先が平行でない時にこれら両者間を平行にするために、上記載置台の側方に上記載置台と一体化して設けられ針先位置検出装置を用いて上記載置面に対する上記プローブカードの傾きを調整する方法であって、
上記針先位置検出装置は、昇降駆動機構を介して昇降するセンサ機構を備え、且つ、上記センサ機構がセンサ部とこのセンサ部に対して昇降し上記複数のプローブと接触する接触体とを有しており、
上記載置台の側方で上記昇降駆動機構を介して上記接触体を有する上記センサ機構を上昇させ、上記接触体の上記プローブとの接触面の高さを上記載置面の高さに揃える第１の工程と、
上記載置台を介して上記針先位置検出装置を移動させ、撮像手段の焦点を上記接触体の接触面に合わせて上記接触体の接触面の基準高さを求める第２の工程と、
上記載置台を介して上記基準高さから上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の接触面と上記プローブカードの一箇所の複数のプローブと接触させ、接触後の上記載置台の上昇分に見合った上記接触体の上記センサ部への下降により上記複数のプローブの平均針先高さを検出する第３の工程と、
上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上記プローブカードの一箇所から他の複数箇所まで順次移動させそれぞれの位置で上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の接触面と上記プローブカードの複数のプローブと接触させ、それぞれの位置での接触後の上記載置台の上昇分に見合った上記他の複数箇所での上記接触体の上記センサ部への下降によりそれぞれの位置での上記複数のプローブの平均針先高さを検出する第４の工程と、
上記複数個所それぞれの複数のプローブの平均針先高さの高低差に基づいて上記載置台の載置面に対する上記プローブカードの傾きを求める第５の工程と、
求めた傾きを基に上記プローブカードの傾きを調整する第６の工程と、を備えた
ことを特徴とするプローブカードの傾き調整方法。
上記第３の工程では、上記プローブカードの互いに離間する複数個所の複数のプローブの平均針先高さを検出することを特徴とする請求項１に記載のプローブカードの傾き調整方法。
上記針先位置検出装置は、上記複数のプローブの針先高さを検出するセンサ部と、このセンサ部に属する昇降可能な接触体とを備えており、
上記第３、４の工程は、
上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の上記接触面を上記複数のプローブの針先と接触させる工程と、
上記載置台の更なる上昇により上記接触体を上記センサ部側へ下降させる工程と、
上記接触体が下降し始める位置を上記複数のプローブの平均針先高さとして検出する工程と、を有する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローブカードの傾き調整方法。
プローブ装置にプローブカードを装着した後、被検査体を載置する移動可能な載置台の載置面と上記プローブカードの複数のプローブの針先が平行でない時にこれら両者間を平行にするために、上記載置台の側方に上記載置台と一体化して設けられ針先位置検出装置を用いて上記載置面に対する上記プローブカードの傾きを検出する方法であって、
上記針先位置検出装置は、昇降駆動機構を介して昇降するセンサ機構を備え、且つ、上記センサ機構がセンサ部とこのセンサ部に対して昇降し上記複数のプローブと接触する接触体とを有しており、
上記載置台の側方で上記昇降駆動機構を介して上記接触体を有する上記センサ機構を上昇させ、上記接触体の上記プローブとの接触面の高さを上記載置面の高さに揃える第１の工程と、
上記載置台を介して上記針先位置検出装置を移動させ、撮像手段の焦点を上記接触体の接触面に合わせて上記接触体の接触面の基準高さを求める第２の工程と、
上記載置台を介して上記基準高さから上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の接触面と上記プローブカードの一箇所の複数のプローブと接触させ、接触後の上記載置台の上昇分に見合った上記接触体の上記センサ部への下降により上記複数のプローブの平均針先高さを検出する第３の工程と、
上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上記プローブカードの一箇所から他の複数箇所まで順次移動させそれぞれの位置で上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の接触面と上記プローブカードの複数のプローブと接触させ、それぞれの位置での接触後の上記載置台の上昇分に見合った上記他の複数箇所での上記接触体の上記センサ部への下降によりそれぞれの位置での上記複数のプローブの平均針先高さを検出する第４の工程と、
上記複数個所それぞれの上記複数のプローブの平均針先高さの高低差に基づいて上記載置台の載置面に対する上記プローブカードの傾きを求める第５の工程と、を備えた
ことを特徴とするプローブカードの傾き検出方法。
上記第３の工程では、上記プローブカードの互いに離間する複数個所の複数のプローブの平均針先高さを検出することを特徴とする請求項４に記載のプローブカードの傾き検出方法。
上記針先位置検出装置は、上記複数のプローブの針先高さを検出するセンサ部と、このセンサ部に属する昇降可能な接触体とを備えており、
上記第３、４の工程は、
上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の上記接触面を上記複数のプローブの針先と接触させる工程と、
上記載置台の更なる上昇により上記接触体を上記センサ部側へ下降させる工程と、
上記接触体が下降し始める位置を上記複数のプローブの平均針先高さとして検出する工程と、を有する
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のプローブカードの傾き検出方法。
プローブ装置にプローブカードを装着した後、被検査体を載置する移動可能な載置台の載置面と上記プローブカードの複数のプローブの針先が平行でない時にこれら両者間を平行にするために、上記載置台の側方に上記載置台と一体化して設けられ針先位置検出装置を用いて上記載置面に対する上記プローブカードの傾きを検出する方法をコンピュータを介して実行するプログラム記録媒体であって、
上記針先位置検出装置は、昇降駆動機構を介して昇降するセンサ機構を備え、且つ、上記センサ機構がセンサ部とこのセンサ部に対して昇降し上記複数のプローブと接触する接触体とを有しており、
上記コンピュータを駆動させて、
上記載置台の側方で上記昇降駆動機構を介して上記接触体を有する上記センサ機構を上昇させ、上記接触体の上記プローブとの接触面の高さを上記載置面の高さに揃える第１の工程と、
上記載置台を介して上記針先位置検出装置を移動させ、撮像手段の焦点を上記接触体の接触面に合わせて上記接触体の接触面の基準高さを求める第２の工程と、
上記載置台を介して上記基準高さから上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の接触面と上記プローブカードの一箇所の複数のプローブと接触させ、接触後の上記載置台の上昇分に見合った上記接触体の上記センサ部への下降により上記複数のプローブの平均針先高さを検出する第３の工程と、
上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上記プローブカードの一箇所から他の複数箇所まで順次移動させそれぞれの位置で上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の接触面と上記プローブカードの複数のプローブと接触させ、それぞれの位置での接触後の上記載置台の上昇分に見合った上記他の複数箇所での上記接触体の上記センサ部への下降によりそれぞれの位置での上記複数のプローブの平均針先高さを検出する第４の工程と、
上記複数個所それぞれの上記複数のプローブの平均針先高さの高低差に基づいて上記載置台の載置面に対する上記プローブカードの傾きを求める第５の工程と、を実行する
ことを特徴とするプログラム記録媒体。
上記第３の工程では、上記プローブカードの互いに離間する複数個所の複数のプローブの平均針先高さを検出することを特徴とする請求項７に記載のプログラム記録媒体。
上記針先位置検出装置は、上記複数のプローブの針先高さを検出するセンサ部と、このセンサ部に属する昇降可能な接触体とを備えており、
上記第３、４の工程では、
上記載置台を介して上記針先位置検出装置を上昇させて上記接触体の上記接触面を上記複数のプローブの針先と接触させる工程と、
上記載置台の更なる上昇により上記接触体を上記センサ部側へ下降させる工程と、
上記接触体が下降し始める位置を上記複数のプローブの平均針先高さとして検出する工程と、を実行させる
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のプログラム記録媒体。