JP7220554B2

JP7220554B2 - プローブ装置、及び、プローブ装置の調整方法

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Publication number: JP7220554B2
Application number: JP2018227355A
Authority: JP
Inventors: 宗明田村
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2023-02-10
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Description

本開示の例示的実施形態は、プローブ装置、及び、プローブ装置の調整方法に関する。

半導体ウエハの検査にはプローブ装置が用いられる。プローブ装置に係る技術は、例えば特許文献１等に開示されている。特許文献１に開示されている技術では、撮像部の周囲に例えば９０度ずつ位置がずれた４カ所に夫々光源部を設けて４方向から針先が照明される。４つの光源部の一つのみが順次発光状態とされて４つの照射パターンが得られる。照射パターン毎の針先の四つの画像に基づいて最適な照射パターンが選択される。選択された照射パターンによって針先の認識が行われる。また、照射パターン毎の画像が合成されて、例えば２値化画像とされた後に４つの２値化画像に共通する明るい領域が取得され得る。取得された領域が針先と認識され得る。

特開２００３－２７０３０４号公報

本開示は、プローブ装置の装置間機差を低減する技術を提供する。

例示的実施形態において、プローブ装置が提供される。プローブ装置は、ウエハを検査する装置である。プローブ装置は、上カメラ、下カメラ、ターゲット部材、制御回路を備える。上カメラは、ウエハアライメントユニットに設けられる。下カメラは、ウエハアライメントユニットの下方に配置されウエハが載置されるステージに設けられる。ターゲット部材は、ウエハアライメントユニット及びステージの何れかに設けられる。ターゲット部材は、ターゲットマークが設けられた端面を備える。上カメラ及び下カメラの何れかは、ターゲットマークの撮像が可能である。制御回路は、上カメラ及び下カメラの各々の動作を制御する。制御回路は、ターゲット部材の撮像が可能な上カメラ及び下カメラの何れかを用いてターゲットマークの撮像画像を取得する。制御回路は、取得した撮像画像に基づいてプローブ装置が有する複数の物理パラメータのうち撮像画像に表されるパラメータについて、特定の物理パラメータと撮像画像に表された値との対応を算出する。

一つの例示的実施形態によれば、プローブ装置の装置間機差を低減する技術を提供できる。

例示的実施形態に係るプローブ装置の構成の一例を示す図である。図１に示すターゲット部材の構成の一例を示す図である。例示的実施形態に係るプローブ装置の調整方法の一例を示すフローチャートである。図３に示す調整方法の一具体例を示すフローチャートである。図３に示す調整方法の一具体例を示すフローチャートである。図３に示す調整方法の一具体例を示すフローチャートである。図３に示す調整方法の一具体例を示すフローチャートである。図４に示すプローブ装置の調整方法の効果の一例を説明するための図である。図４に示すプローブ装置の調整方法の効果の一例を説明するための図である。

以下、種々の例示的実施形態について説明する。
例示的実施形態において、プローブ装置が提供される。プローブ装置は、ウエハを検査する装置である。プローブ装置は、上カメラ、下カメラ、ターゲット部材、制御回路を備える。上カメラは、ウエハアライメントユニットに設けられる。下カメラは、ウエハアライメントユニットの下方に配置されウエハが載置されるステージに設けられる。ターゲット部材は、ウエハアライメントユニット及びステージの何れかに設けられる。ターゲット部材は、ターゲットマークが設けられた端面を備える。上カメラ及び下カメラの何れかは、ターゲットマークの撮像が可能である。制御回路は、上カメラ及び下カメラの各々の動作を制御する。制御回路は、ターゲット部材の撮像が可能な上カメラ及び下カメラの何れかを用いてターゲットマークの撮像画像を取得する。制御回路は、取得した撮像画像に基づいてプローブ装置が有する複数の物理パラメータのうち撮像画像に表されるパラメータについて、特定の物理パラメータと撮像画像に表された値との対応を算出する。このようにターゲットマークの撮像画像を用いることによって、プローブ装置が有しており撮像画像に表される物理的パラメータに係る調整が、プローブ装置の装置間機差によらずに容易に行われ得る。

例示的実施形態において、プローブ装置は照明部を更に備える。照明部は、ターゲットマークを照明可能である。制御回路は、照明部の出力の設定値と撮像画像に表された明るさとの対応を算出する。このため、上カメラ又は下カメラによって取得される撮像画像において、明るさと照明部の出力との対応が取得される。従って、照明部の出力に応じた撮像画像の明るさの調整を複数の装置において同一条件となるように行うことができる。よって、プローブ装置の装置間機差によらない調整が可能となる。

例示的実施形態において、プローブ装置は移動機構を更に備える。移動機構はステージを移動可能である。制御回路は移動機構を用いて予め設定された二つの位置にステージを順次移動させる。制御回路は二つの位置のそれぞれにおいてターゲットマークの撮像画像を取得する。制御回路は二つの位置の間の距離の実寸と、取得した二つの撮像画像の各々のターゲットマークの像の間の長さに対応する画素数との対応を算出する。このため、上カメラ又は下カメラによって取得される撮像画像において、画素数と実寸との対応（例えば単位画素に対応する実寸）が取得される。従って、プローブ装置の装置間機差によらずに、撮像画像に含まれる像の大きさ、または、像の重心位置の移動量から当該像に対応するプローブ装置の部位の実寸の算出が可能となる。

例示的実施形態において、プローブ装置は移動機構を更に備える。移動機構はステージを移動可能である。制御回路は互いに撮像倍率が異なる第１撮像モード及び第２撮像モードを備える。制御回路は移動機構を用いて第１撮像モードに対応する第１ステージ位置と第２撮像モードに対応する第２ステージ位置とにステージを順次移動させる。制御回路は第１ステージ位置及び第２ステージ位置の各々においてターゲットマークの撮像画像を取得する。制御回路は第１ステージ位置及び第２ステージ位置の各々と、取得した二つの撮像画像の各々の該ターゲットマークの像の位置との対応を算出する。従って、プローブ装置の装置間機差によらずに、第１ステージ位置と第２ステージ位置との間の距離が撮像画像から算出され得る。プローブ装置の装置間機差によらずに、撮像モード毎に移動するステージの移動距離の調整（撮像モード毎のステージの位置の調整）が撮像画像を用いて行える。

例示的実施形態において、プローブ装置は移動機構を更に備える。移動機構はステージを移動可能である。制御回路は移動機構を用いてステージ上のウエハに対するスキャンの開始予定位置にステージを移動してターゲットマークの撮像画像を取得する。制御回路は撮像画像内において予め設定された基準領域と、取得した撮像画像のターゲットマークの像の位置との差を算出する。基準領域はステージがスキャンの適正な開始位置に在る場合に取得される撮像画像においてターゲットマークの像が配置される領域である。このため、その時のステージのスキャン開始予定位置がスキャンの適正な開始位置からどの程度離れているか（開始予定位置をどの程度調整すれば適正な開始位置となるか）が、プローブ装置の装置間機差によらずに撮像画像を用いて算出され得る。この算出結果を用いれば、プローブ装置の装置間機差によらずに、撮像画像から、ステージがスキャンの適正な開始位置に好適に移動され得る。

例示的実施形態において、プローブ装置はエアーブロー装置を更に備える。ターゲット部材はステージに設けられる。エアーブロー装置はターゲットマークに向けて空気を噴射する。従って、ターゲット部材がステージに設けられている場合に、エアーブロー装置は、ターゲット部材のターゲットマークから塵埃を除去するためにターゲットマークに向けて空気を噴射し得る。

例示的実施形態において、プローブ装置の調整方法が提供される。プローブ装置は上カメラ、下カメラ、ターゲット部材を備える。上カメラはウエハアライメントユニットに設けられる。下カメラはウエハアライメントユニットの下方に配置されウエハが載置されるステージに設けられる。ターゲット部材はターゲットマークが設けられた端面を備えウエハアライメントユニット及びステージの何れかに設けられる。この方法は、ターゲット部材の撮像が可能な上カメラ及び下カメラの何れかを用いてターゲットマークの撮像画像を取得する。この後、取得した撮像画像に基づいてプローブ装置が有する複数の物理パラメータのうち撮像画像に表されるパラメータについて、特定の物理パラメータと撮像画像に表された値との対応を算出する。ターゲットマークの撮像画像を用いることによって、プローブ装置が有しており撮像画像に表される物理的パラメータに係る調整が、プローブ装置の装置間機差によらずに容易に行われ得る。

以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１を参照して、プローブ装置１００の構成の一例を説明する。図２を参照して、図１に示すプローブ装置１００が備えるターゲット部材（ターゲット部材１Ｂ、ターゲット部材２Ｂ）の構成について説明する。

プローブ装置１００は、ウエハを検査する装置である。プローブ装置１００は、ウエハアライメントユニット１、上カメラ１Ａ、ターゲット部材１Ｂ、ステージ２、下カメラ２Ａ、プローブカード３、プローブ３Ａ、照明部４、制御回路Ｃｎｔ、移動機構Ｔｒａを備える。

ウエハアライメントユニット１には、上カメラ１Ａ、ターゲット部材１Ｂが設けられている。上カメラ１Ａは、第１撮像レンズ１Ａ１、第２撮像レンズ１Ａ２を備える。第１撮像レンズ１Ａ１及び第２撮像レンズ１Ａ２は、ウエハアライメントユニット１の表面ＳＦ１に設けられている。第１撮像レンズ１Ａ１及び第２撮像レンズ１Ａ２は、上カメラ１Ａに光学的に接続されており、光学倍率が互いに異なる。

第１撮像レンズ１Ａ１及び第２撮像レンズ１Ａ２の各々は、撮像モードに応じて使い分けられ得る。例えば、第１撮像レンズ１Ａ１は高倍率モードで用いられ、第２撮像レンズ１Ａ２は低倍率モードで用いられ得る。

ターゲット部材１Ｂは、ウエハアライメントユニット１の表面ＳＦ１に設けられている。表面ＳＦ１は、ステージ２に対面している。第１撮像レンズ１Ａ１及び第２撮像レンズ１Ａ２とターゲット部材１Ｂとは共に、ステージ２に対面している。

図２に示されているように、ターゲット部材１Ｂは、突起部Ｂ２、ターゲットマークＢ３を備える。一実施形態において、ターゲット部材１Ｂは、ウエハアライメントユニット１の表面ＳＦ１に固定され得る。

突起部Ｂ２は、例えば略円柱形状を有している。

突起部Ｂ２の端面ＳＦＢは、略円形状を有する。端面ＳＦＢは、ステージ２に対面している。端面ＳＦＢには、コーティングが施されている。端面ＳＦＢのコーティングによって、照明部４による照明の下で制御回路Ｃｎｔがターゲット部材１Ｂの撮像画像を取得する場合、予め設定された照明部４の出力の大きさの範囲内において、撮像画像の明るさの諧調は飽和しない。なお、端面ＳＦＢへのコーティングではなく、カメラの感度調整により、撮像画像の明るさの諧調を飽和しないように調整することも可能である。

端面ＳＦＢには、ターゲットマークＢ３が設けられている。ターゲットマークＢ３は、例えば端面ＳＦＢの中央に設けられている。一実施形態において、ターゲットマークＢ３は、例えばピンホールであり得る。下カメラ２Ａは、ターゲット部材１Ｂが備えるターゲットマークＢ３の撮像が可能である。

図１に戻って説明する。ステージ２は、ウエハアライメントユニット１の下方に配置されている。ステージ２の表面ＳＦ２には、ウエハＷが載置され得る。ステージ２の表面ＳＦ２は、ウエハアライメントユニット１の表面ＳＦ１に対面する。

下カメラ２Ａは、ステージ２に設けられている。下カメラ２Ａは、ターゲット部材１Ｂを撮像し得る。下カメラ２Ａは、第１撮像レンズ２Ａ１、第２撮像レンズ２Ａ２を備える。第１撮像レンズ２Ａ１及び第２撮像レンズ２Ａ２は、ステージ２に設けられている。第１撮像レンズ２Ａ１及び第２撮像レンズ２Ａ２は、下カメラ２Ａに光学的に接続されており、光学倍率が互いに異なる。第１撮像レンズ２Ａ１及び第２撮像レンズ２Ａ２の各々は、撮像モードに応じて使い分けられ得る。例えば、第１撮像レンズ２Ａ１は高倍率モードで用いられ、第２撮像レンズ２Ａ２は低倍率モードで用いられ得る。

ステージ２にはターゲット部材２Ｂが設けられていてもよい。ターゲット部材２Ｂは、ターゲット部材１Ｂと同様の構成及び機能を有し得る。

ターゲット部材２Ｂがステージ２に設けられている場合に、上カメラ１Ａは、ターゲット部材２Ｂが備えるターゲットマークＢ３の撮像が可能であり得る。プローブ装置１００は、以下の説明における下カメラ２Ａ、ターゲット部材１Ｂの各々を上カメラ１Ａ、ターゲット部材２Ｂの各々に読み替えて得られる構成を、備え得る。

ターゲット部材２Ｂがステージ２に設けられている場合に、プローブ装置１００は、エアーブロー装置５を備え得る。エアーブロー装置５は、ターゲット部材２ＢのターゲットマークＢ３から塵埃を除去するために、ターゲット部材２ＢのターゲットマークＢ３に向けて空気を噴射する。

照明部４は、プローブ装置１００に設けられた複数のライト（図示略）を介して、ステージ２上に載置されるウエハＷ、複数のプローブ３Ａ、及び、ターゲットマークＢ３を照明可能である。プローブ装置１００に設けられた上記の複数のライトは、例えば、上カメラ１Ａの高倍率レンズ（例えば第１撮像レンズ１Ａ１）及び低倍率レンズ（例えば第２撮像レンズ１Ａ２）の各々の近傍等に設けられ得る。また、プローブ装置１００に設けられた上記の複数のライトは、例えば、下カメラ２Ａの高倍率レンズ（例えば第１撮像レンズ２Ａ１）及び低倍率レンズ（例えば第２撮像レンズ２Ａ２）の各々の近傍等に設けられ得る。照明部４は、ウエハＷに対するスキャンの実行時に上カメラ１Ａによる撮像のタイミングに同期して、上カメラ１Ａに設けられたライトを介してフラッシュ照射を行い得る。

移動機構Ｔｒａは、ウエハアライメントユニット１及びステージ２等を移動可能である。移動機構Ｔｒａは、特に、プローバ室内においてステージ２をＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動させ得る。

プローブカード３は、複数のプローブ３Ａを備える。複数のプローブ３Ａは、ステージ２に載置されたウエハＷの複数の電極パッドと接触し得るように設けられている。

制御回路Ｃｎｔは、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを備える。ＣＰＵがメモリに格納された各種のコンピュータプログラムを実行することによって、制御回路Ｃｎｔはプローブ装置１００の各部（例えば、上カメラ１Ａ、下カメラ２Ａ、移動機構Ｔｒａ、照明部４）の動作を統括的に制御する。

制御回路Ｃｎｔは、図３のフローチャートに示される方法ＭＴを実行する。制御回路Ｃｎｔは、方法ＭＴとして例えば図４～７の各々に示される方法ＭＴ１～ＭＴ４の少なくとも一つの方法を実行する。図４～７の各々に示される方法ＭＴ１～ＭＴ４は、方法ＭＴの具体例である。

制御回路Ｃｎｔは、方法ＭＴを実行した後に、ウエハＷの複数の電極パッドと複数のプローブ３Ａとに対するアライメント（ステージ２とプローブカード３とに対するアライメント）を行う。このアライメントは、ステージ２、移動機構Ｔｒａ、下カメラ２Ａ、上カメラ１Ａ等を用いて行われる。ウエハＷはこのアライメントの後にステージ２によってインデックス送りされる。このインデックス送りの後に、ウエハＷに設けられた各デバイスの電気的特性検査が行われる。

以上説明した構成のプローブ装置１００によれば、ターゲットマークＢ３の撮像画像を用いることによって、プローブ装置１００が有しており撮像画像に表される物理的パラメータに係る調整が、プローブ装置１００の装置間機差によらずに容易に行われ得る。

物理パラメータは、例えば、照明部４の出力（方法ＭＴ１）、撮像画像のピクセルサイズ（方法ＭＴ２）であり得る。物理パラメータは、更に、高倍率モードに対応するステージ２の位置と低倍率モードに対応するステージ２の位置との間をステージ２が実際に移動する距離（方法ＭＴ３）であり得る。物理パラメータは、更に、ウエハＷに対するスキャンの開始時に配置されるステージ２の位置（適正な開始位置）（方法ＭＴ４）であり得る。

制御回路Ｃｎｔは、図３に示すように、方法ＭＴを実行する。方法ＭＴは、ステップＳＴ１，ＳＴ２を備える。制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＴ１において、ターゲット部材２Ｂまたは１Ｂの撮像が可能な上カメラ１Ａ及び下カメラ２Ａの何れかを用いて、ターゲットマークＢ３の撮像画像を取得する。

制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＴ１に引き続くステップＳＴ２において、次のような処理を実行する。すなわち、制御回路Ｃｎｔは、取得した撮像画像に基づいてプローブ装置１００が有する複数の物理パラメータのうち撮像画像に表されるパラメータについて、上述したような物理パラメータと撮像画像に表された値との対応を算出する。

制御回路Ｃｎｔは、方法ＭＴとして図４のフローチャートに示される方法ＭＴ１を実行し得る。方法ＭＴ１は、ステップＳＡ１～ＳＡ１０を備える。

方法ＭＴ１において、制御回路Ｃｎｔは、照明部４の出力の設定値と撮像画像に表された明るさとの対応を算出する。

図４を参照して方法ＭＴ１をより詳細に説明する。制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＡ１において、ターゲット部材１Ｂが設置されたウエハアライメントユニット１を第１位置に移動する。第１位置とは、方法ＭＴを実行する場合にウエハアライメントユニット１が配置され得る予め設定された位置である（以下の説明において同様）。制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＡ１に引き続くステップＳＡ２において下カメラ２Ａの撮像モードを低倍率モードに設定する。

ステップＳＡ２に引き続くステップＳＡ３において、制御回路Ｃｎｔは、移動機構Ｔｒａを用いて、ステージ２を下カメラ２Ａの撮像モード毎に設定された第２位置に移動する。第２位置は、高倍率モードに対応する位置と、低倍率モードに対応する位置とを含む（以下の説明において同様）。

ステップＳＡ３に引き続くステップＳＡ４において、制御回路Ｃｎｔは、照明部４の出力設定を予め設定された最低値に設定する。照明部４の出力は、第１～第Ｎレベル（Ｎは整数）を含む複数のレベルに調整が可能である。照明部４の出力が第１レベルの場合、照明部４の出力は最低値に対応する。照明部４の出力が第Ｎレベルの場合、照明部４の出力は最高値に対応する。第１～第Ｎレベルの出力範囲は、撮像画像の明るさが飽和しないように予め設定されている。ステップＳＡ４に引き続くステップＳＡ５において、制御回路Ｃｎｔは、照明部４の出力設定が予め設定された最高値を上回っているかを判定する。

制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＡ５において、照明部４の出力設定が最高値を上回っていないと判定した場合（ステップＳＡ５：ＮＯ）、ステップＳＡ６に移行する。制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＡ６において、照明部４を用いてターゲットマークＢ３に照明を照射しつつ下カメラ２Ａを用いてターゲットマークＢ３の撮像画像を取得する。

ステップＳＡ６に引き続くステップＳＡ７において、制御回路Ｃｎｔは、照明部４の出力の設定値と撮像画像に表された明るさとの対応を算出する。ステップＳＡ７に引き続くステップＳＡ８において、制御回路Ｃｎｔは、照明部４の出力を１レベルだけ増加して、ステップＳＡ５に移行する。照明部４の出力が第Ｎレベルに至るまで、ステップＳＡ５～ＳＡ８が繰り返される。なお、照明部４の出力は１レベルずつではなく、取得データとしての解像度が許される場合には、一度に複数レベル（例えば５レベル等）増加させてもよい。

制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＡ５において、照明部４の出力設定が最高値を上回っていると判定した場合（ステップＳＡ５：ＹＥＳ）、ステップＳＡ９に移行する。制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＡ９において下カメラ２Ａの撮像モードが高倍率モードであるか否かを判定する。

制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＡ９において、下カメラ２Ａの撮像モードが高倍率モードであると判定した場合（ステップＳＡ９：ＹＥＳ）、方法ＭＴ１の実行を終了する。制御回路Ｃｎｔは、上カメラ１Ａの撮像モードが高倍率モードではないと判定した場合（ステップＳＡ９：ＮＯ）、ステップＳＡ１０に移行する。制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＡ１０において下カメラ２Ａの撮像モードを高倍率モードに設定してステップＳＡ３に移行し、ステップＳＡ３以降の各処理を繰り返す。

方法ＭＴ１によって、下カメラ２Ａの高倍率モード及び低倍率モードの各々について、照明部４の出力の予め設定された最低値から最高値に至る範囲内において、照明部４の出力の設定値（物理パラメータ）と撮像画像に表された明るさとの対応が算出される。この算出結果の一例は、図８の線ＧＡ２及び線ＧＡ３と、図９の線ＧＡ２及び線ＧＡ３に示されている。照明部４の出力の最低値から最高値に至る範囲内における照明部４の出力の設定値と撮像画像に表された明るさとの対応の一例が図８の線ＧＡ２及び線ＧＡ３に示される。線ＧＡ２及び線ＧＡ３に示す結果は、ターゲット部材１Ｂ（及びターゲット部材２Ｂ）を用いて得られた結果の一例である。図８及び図９に示す横軸は照明部４の出力の設定値を表し、縦軸は撮像画像に表された明るさを表す。

制御回路Ｃｎｔは、撮像画像の明るさを調整して、照明部４の出力の設定値と撮像画像に表された明るさとの対応が図８及び図９の線ＧＡ１に示すよう一様となるように（比例するように）、撮像画像の明るさの調整が行われ得る。

方法ＭＴ１を用いれば、下カメラ２Ａによって取得される撮像画像において、明るさと照明部４の出力との対応が取得される。方法ＭＴ１によって得られるこのような対応を用いれば、照明部４の出力に応じた撮像画像の明さの調整を複数の装置において同一条件となるように行うことができる。よって、プローブ装置１００の装置間機差によらない調整が可能となる。

制御回路Ｃｎｔは、方法ＭＴとして図５のフローチャートに示される方法ＭＴ２を実行し得る。方法ＭＴ２は、ステップＳＢ１～ＳＢ９を備える。

方法ＭＴ２において、制御回路Ｃｎｔは、移動機構Ｔｒａを用いて予め設定された二つの位置にステージ２を順次移動させて、二つの位置のそれぞれにおいてターゲットマークＢ３の撮像画像を取得する。制御回路Ｃｎｔは、二つの位置の間の距離の実寸と、取得した二つの撮像画像の各々のターゲットマークＢ３の像の間の長さ（二つのターゲットマークＢ３の中心又は重心の間の長さ）に対応する画素数との対応を算出する。

図５を参照して方法ＭＴ２をより詳細に説明する。制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＢ１において、移動機構Ｔｒａを用いてターゲット部材１Ｂが設置されたウエハアライメントユニット１を第１位置に移動する。

ステップＳＢ１に引き続くステップＳＢ２において、制御回路Ｃｎｔは、下カメラ２Ａの撮像モードを高倍率モード又は低倍率モードに設定する。ステップＳＢ２に引き続くステップＳＢ３において、制御回路Ｃｎｔは、ステージ２を、下カメラ２Ａの撮像モード毎に設定された第３位置に移動機構Ｔｒａを用いて移動する。

第３位置は、ターゲットマークＢ３の撮像画像内において、例えばターゲットマークＢ３の像が左上に配置されるようなステージ２の位置であり得る。第３位置は、高倍率モードに対応する位置と低倍率モードに対応する位置とを含む。

ステップＳＢ３に引き続くステップＳＢ４において、制御回路Ｃｎｔは、ステージ２が第３位置にある状態で、照明部４を用いてターゲットマークＢ３に照明を照射しつつ下カメラ２Ａを用いてターゲットマークＢ３の撮像画像を取得する。ステップＳＢ４に引き続くステップＳＢ５において、制御回路Ｃｎｔは、ステージ２が第３位置にある状態で取得した撮像画像に含まれるターゲットマークＢ３の像の位置を算出する。

ステップＳＢ５に引き続くステップＳＢ６において、制御回路Ｃｎｔは、移動機構Ｔｒａを用いて、下カメラ２Ａの撮像モード毎に設定された第４位置にステージ２を移動する。

第４位置は、ターゲットマークＢ３の撮像画像内において、例えばターゲットマークＢ３の像が右下に配置されるようなステージ２の位置であり得る。第４位置は、高倍率モードに対応する位置と低倍率モードに対応する位置とを含む。

ステップＳＢ６に引き続くステップＳＢ７において、制御回路Ｃｎｔは、ステージ２が第４位置にある状態で、照明部４を用いてターゲットマークＢ３に照明を照射しつつ下カメラ２Ａを用いてターゲットマークＢ３の撮像画像を取得する。ステップＳＢ７に引き続くステップＳＢ８において、制御回路Ｃｎｔは、ステージ２が第４位置にある状態で取得した撮像画像に含まれるターゲットマークＢ３の像の位置を算出する。

ステップＳＢ８に引き続くステップＳＢ９において、第３位置と第４位置との間の距離の実寸（物理パラメータ）と、ステップＳＢ５及びステップＳＢ８において算出されたターゲットマークＢ３の二つの像の位置の間の長さに対応する画素数との対応を算出する。第３位置と第４位置との間の距離の実寸を示すデータは、制御回路ＣｎｔのＲＯＭ等のメモリに予め格納されている。

方法ＭＴ２を用いれば、下カメラ２Ａによって取得される撮像画像において、画素数と実寸との対応（例えば単位画素に対応する実寸）が取得される。方法ＭＴ２によって得られるこのような対応を用いれば、プローブ装置１００の装置間機差によらずに、撮像画像に含まれる像の大きさ、または、像の重心位置の移動量から当該像に対応するプローブ装置１００の部位の実寸の算出が可能となる。

制御回路Ｃｎｔは、方法ＭＴとして図６のフローチャートに示される方法ＭＴ３を実行し得る。方法ＭＴ３は、ステップＳＣ１～ＳＣ９を備える。

方法ＭＴ３において、制御回路Ｃｎｔは、互いに撮像倍率が異なる下カメラ２Ａの第１撮像モード及び第２撮像モードを備える。第１撮像モードは、下カメラ２Ａの高倍率モード又は低倍率モードの一方（例えば高倍率モード）である。第２撮像モードは、下カメラ２Ａの高倍率モード又は低倍率モードの他の一方（例えば低倍率モード）である。

制御回路Ｃｎｔは、移動機構Ｔｒａを用いて、第１撮像モードに対応する第１ステージ位置と第２撮像モードに対応する第２ステージ位置とにステージ２を順次移動させる。制御回路Ｃｎｔは、第１ステージ位置及び第２ステージ位置の各々においてターゲットマークＢ３の撮像画像を取得する。制御回路Ｃｎｔは、第１ステージ位置及び第２ステージ位置の各々と、取得した二つの撮像画像の各々のターゲットマークＢ３の像の位置との対応を算出する。

図６を参照して方法ＭＴ３をより詳細に説明する。制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＣ１において、移動機構Ｔｒａを用いて、ターゲット部材１Ｂが設置されたウエハアライメントユニット１を第１位置に移動する。

ステップＳＣ１に引き続くステップＳＣ２において、制御回路Ｃｎｔは、下カメラ２Ａの撮像モードを第１撮像モードに設定する。ステップＳＣ２に引き続くステップＳＣ３において、制御回路Ｃｎｔは、移動機構Ｔｒａを用いて、ステージ２を、設定された第１撮像モード又は第２撮像モードに対応した第１ステージ位置又は第２ステージ位置に移動する。

ステップＳＣ３に引き続くステップＳＣ４において、制御回路Ｃｎｔは、照明部４を用いてターゲットマークＢ３に照明を照射しつつ下カメラ２Ａを用いてターゲットマークＢ３の撮像画像を取得する。ステップＳＣ４に引き続くステップＳＣ５において、制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＣ４では撮像画像が第１撮像モードで取得されたか否かを判定する。

ステップＳＣ５において、制御回路Ｃｎｔは、撮像画像が第１撮像モードで取得されたと判定した場合（ステップＳＣ５：ＹＥＳ）、ステップＳＣ６に移行する。ステップＳＣ６において、制御回路Ｃｎｔは、ステージ２の位置が第１撮像モードに対応する第１ステージ位置に在る状態においてステップＳＣ４で取得した撮像画像に含まれるターゲットマークＢ３の像の位置（像の中心又は重心であり、以下同様）を、算出する。

ステップＳＣ６に引き続くステップＳＣ７において、制御回路Ｃｎｔは、下カメラ２Ａの撮像モードを第２撮像モードに設定して、ステップＳＣ３に移行する。

ステップＳＣ５において、制御回路Ｃｎｔは、撮像画像が第１撮像モードで取得されていない（即ち、第２撮像モードで取得された）と判定した場合（ステップＳＣ５：ＮＯ）、ステップＳＣ８に移行する。ステップＳＣ８において、制御回路Ｃｎｔは、ステージ２の位置が第２撮像モードに対応する第２ステージ位置に在る状態においてステップＳＣ４で取得した撮像画像に含まれるターゲットマークＢ３の像の位置を、算出する。

ステップＳＣ８に引き続くステップＳＣ９で、制御回路Ｃｎｔは、第１ステージ位置及び第２ステージ位置の各々と、第１ステージ位置及び第２ステージ位置の各々で取得した二つの撮像画像の各々のターゲットマークＢ３の像の位置との対応を算出する。

方法ＭＴ３を用いれば、下カメラ２Ａの撮像モード毎に移動するステージ２の移動距離（物理パラメータ）と、当該移動距離に対応し撮像画像に表される画素数との対応が取得される。方法ＭＴ３によって得られるこのような対応を用いれば、プローブ装置１００の装置間機差によらずに、第１ステージ位置と第２ステージ位置との間の距離が撮像画像から算出され得る。よって、プローブ装置１００の装置間機差によらずに、下カメラ２Ａの撮像モード毎に移動するステージ２の移動距離の調整（撮像モード毎のステージ２の位置の調整）が撮像画像を用いて行える。

制御回路Ｃｎｔは、方法ＭＴとして図７のフローチャートに示される方法ＭＴ４を実行し得る。方法ＭＴ４は、ステップＳＤ１～ＳＤ８を備える。

方法ＭＴ４において、制御回路Ｃｎｔは、移動機構Ｔｒａを用いてステージ２上のウエハＷに対するスキャンの開始予定位置にステージ２を移動してターゲットマークＢ３の撮像画像を取得する。制御回路Ｃｎｔは、撮像画像内において予め設定された基準領域と、取得した撮像画像のターゲットマークＢ３の像の位置との差を算出する。基準領域は、ステージ２がスキャンの適正な開始位置に在る場合に取得される撮像画像においてターゲットマークＢ３の像が配置される領域である。

図７を参照して方法ＭＴ４をより詳細に説明する。制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＤ１において、移動機構Ｔｒａを用いてターゲット部材１Ｂが設置されたウエハアライメントユニット１を第１位置に移動する。

ステップＳＤ１に引き続くステップＳＤ２において、制御回路Ｃｎｔは、下カメラ２Ａの撮像モードを高倍率モード又は低倍率モードに設定する。ステップＳＤ２に引き続くステップＳＤ３において、制御回路Ｃｎｔは、ステージ２を、下カメラ２Ａの撮像モード毎に設定された第５位置に移動機構Ｔｒａを用いて移送する。

第５位置は、ウエハＷに対するスキャンの開始時にステージ２が配置される位置（適正な開始位置）に対応する位置であり、スキャンの開始に応じてステージ２が実際に移動する位置（開始予定位置）である。開始予定位置である第５位置は、スキャンの開始時にステージ２が配置される適正な開始位置、及び、当該開始位置の近傍にあるが当該開始位置とは異なる位置の何れかである。

スキャンの開始予定位置である第５位置は、高倍率モードに対応する位置と低倍率モードに対応する位置とを含む。また、スキャンの適正な開始位置も、高倍率モードに対応する位置と低倍率モードに対応する位置とを含む。

ステップＳＤ３に引き続くステップＳＤ４において、制御回路Ｃｎｔは、ウエハＷに対するスキャンを開始する。ステップＳＤ４に引き続くステップＳＤ５において、制御回路Ｃｎｔは、照明部４による最初のフラッシュ照射に同期して、ターゲットマークＢ３の撮像画像を取得する。

ステップＳＤ５に引き続くステップＳＤ６において、制御回路Ｃｎｔは、撮像画像内において予め設定された基準領域と、撮像画像のターゲットマークＢ３の像の位置との差（対応）を算出して、ステップＳＤ７に移行する。ステップＳＤ７において、制御回路Ｃｎｔは、撮像画像においてターゲットマークＢ３の像が基準領域に在るか否かを判定する。

制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＤ７において、ターゲットマークＢ３の像が基準領域に在ると判定した場合（ステップＳＤ７：ＹＥＳ）、方法ＭＴ４を終了する。制御回路Ｃｎｔは、ステップＳＤ７において、ターゲットマークＢ３の像が基準領域に無いと判定した場合（ステップＳＤ７：ＮＯ）、ステップＳＤ８に移行する。

ステップＳＤ８において、制御回路Ｃｎｔは、撮像画像においてターゲットマークＢ３の像が基準領域内（物理パラメータ）になるように、ステージ２の位置（この時点でステージ２は開始予定位置にある）を調整して、ステップＳＤ４に移行する。

方法ＭＴ４を用いれば、ステージ２のスキャンの開始予定位置がスキャンの適正な開始位置からどの程度離れているか（開始予定位置をどの程度調整すれば適正な開始位置となるか）が、プローブ装置１００の装置間機差によらずに撮像画像を用いて算出され得る。この算出結果を用いれば、プローブ装置１００の装置間機差によらずに、撮像画像から、ステージ２がスキャンの適正な開始位置に好適に移動され得る。

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる例示的実施形態における要素を組み合わせて他の例示的実施形態を形成することが可能である。例えば、例示的実施形態では、ウエハアライメントユニット１を、移動可能な構成として説明しているが、これに限らない。本開示では、上カメラが設置されステージ２の上方においてステージ２を臨む構成部品を、ウエハアライメントユニットと理解すべきである。

以上の説明から、本開示の種々の例示的実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の例示的実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。

１…ウエハアライメントユニット、１００…プローブ装置、１Ａ…上カメラ、１Ａ１…第１撮像レンズ、１Ａ２…第２撮像レンズ、１Ｂ…ターゲット部材、２…ステージ、２Ａ…下カメラ、２Ａ１…第１撮像レンズ、２Ａ２…第２撮像レンズ、２Ｂ…ターゲット部材、３…プローブカード、３Ａ…プローブ、４…照明部、５…エアーブロー装置、Ｂ２…突起部、Ｂ３…ターゲットマーク、Ｃｎｔ…制御回路、ＧＡ１…線、ＧＡ２…線、ＧＡ３…線、ＭＴ…方法、ＭＴ１…方法、ＭＴ２…方法、ＭＴ３…方法、ＭＴ４…方法、ＳＦ１…表面、ＳＦ２…表面、ＳＦＢ…端面、Ｔｒａ…移動機構。

Claims

ウエハを検査するプローブ装置であって、
ウエハアライメントユニットに設けられた上カメラと、
前記ウエハアライメントユニットの下方に配置されウエハが載置されるステージに設けられた下カメラと、
前記ウエハアライメントユニット及び前記ステージの何れかに設けられたターゲット部材と、
前記上カメラ及び前記下カメラの各々の動作を制御する制御回路と、
前記ステージを移動させることが可能な移動機構と、
を備え、
前記ターゲット部材は、ターゲットマークが設けられた端面を備え、
前記上カメラ及び前記下カメラの何れかは、前記ターゲットマークの撮像が可能であり、
前記制御回路は、
前記ターゲット部材の撮像が可能な前記上カメラ及び前記下カメラの何れかを用いて前記ターゲットマークの撮像画像を取得し、取得した撮像画像に基づいて当該プローブ装置が有する複数の物理パラメータのうち撮像画像に表されるパラメータについて、特定の物理パラメータと撮像画像に表された値との対応を算出するものであって、
前記移動機構を用いて予め設定された二つの位置に前記ステージを順次移動させ、前記二つの位置のそれぞれにおいて前記ターゲットマークの撮像画像を取得し、該二つの位置の間の距離の実寸と取得した二つの撮像画像の各々の該ターゲットマークの像の間の長さに対応する画素数との対応を算出する、
プローブ装置。
照明部を更に備え、
前記照明部は、前記ターゲットマークを照明可能であり、
前記制御回路は、前記照明部の出力の設定値と撮像画像に表された明るさとの対応を算出する、
請求項１に記載のプローブ装置。
前記制御回路は、互いに撮像倍率が異なる第１撮像モード及び第２撮像モードを備え、前記移動機構を用いて前記第１撮像モードに対応する第１ステージ位置と前記第２撮像モードに対応する第２ステージ位置とに該ステージを順次移動させ、該第１ステージ位置及び該第２ステージ位置の各々において前記ターゲットマークの撮像画像を取得し、該第１ステージ位置及び該第２ステージ位置の各々と、取得した二つの撮像画像の各々の該ターゲットマークの像の位置との対応を算出する、
請求項１又は２に記載のプローブ装置。
前記制御回路は、前記移動機構を用いて前記ステージ上のウエハに対するスキャンの開始予定位置に該ステージを移動して前記ターゲットマークの撮像画像を取得し、撮像画像内において予め設定された基準領域と、取得した撮像画像の該ターゲットマークの像の位置との差を算出し、
前記基準領域は、前記ステージが前記スキャンの適正な開始位置に在る場合に取得される撮像画像において前記ターゲットマークの像が配置される領域である、
請求項１～３の何れか一項に記載のプローブ装置。
エアーブロー装置を更に備え、
前記ターゲット部材は、前記ステージに設けられ、
前記エアーブロー装置は、前記ターゲットマークに向けて空気を噴射する、
請求項１～４の何れか一項に記載のプローブ装置。
ウエハを検査するプローブ装置の調整方法であって、該プローブ装置は、下カメラ、ターゲット部材、移動機構を備え、該下カメラはウエハアライメントユニットの下方に配置されウエハが載置されるステージに設けられ、該ターゲット部材はターゲットマークが設けられた端面を備え該ウエハアライメントユニット及び該ステージの何れかに設けられ、該移動機構は該ステージを移動させることが可能であり、該方法は、
前記移動機構を用いて予め設定された二つの位置に前記ステージを順次移動させ、
前記ターゲット部材の撮像が可能な前記下カメラを用いて前記二つの位置のそれぞれにおいて前記ターゲットマークの撮像画像を取得し、
前記二つの位置の間の距離の実寸と取得した二つの撮像画像の各々の前記ターゲットマークの像の間の長さに対応する画素数との対応を算出して撮像画像のピクセルサイズを調整する、
プローブ装置の調整方法。