JPH0256812B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ウエハプローバ装置に関し、詳し
くは、直交する多数のスクライブラインで区切ら
れたウエハ上の多数のチツプに形成された回路を
順次自動的に試験機に接続してその特性を測定す
る自動ウエハプローバ装置において、スクライブ
ラインやボンデイングパツドと他の図形パターン
との誤認識を減少させ、プローブを正しく高速に
位置決めすることができるような自動ウエハプロ
ーバ装置に関する。

［従来の技術］ 従来の自動ウエハプローバ装置は、検査ウエハ
をレーザ光で上方から照射し、ウエハを１台の撮
像カメラで捉え、スクライブラインとデバイスチ
ツプとの反射率の差、すなわち反射光量の差でこ
れらを識別し、所定のスクライブラインの交差点
を撮像カメラの視野内に入れ、視野内の所定の位
置（例えばその中心）に前記の交差点を一致させ
てＸ−Ｙ平面で所定のチツプにプローブを対応さ
せる位置決めする。そして、この状態で次にＺ方
向にプローブを所定量降下させて選択されたチツ
プのボンデイングパツドとプローブとを接触させ
る。

［解決しようとする課題］ 近年、微細加工技術が進歩し、ウエハ上のスク
ライブラインの幅が狭くなつて来ており、また、
プラズマエツチングによるスクライブラインの荒
れでレーザ光の乱反射が発生し易い状況にある。
さらに、デバイスチツプが在るべき位置に小数個
所ではあるが代替配置したホトリソグラフ加工用
マスクのための合わせマークや評価用チツプなど
がウエハ上にある。

このようなことから他の図形パターンをスクラ
イブラインやボンデイングパツドと誤認識し易
く、それによりプローブの位置決めエラーが発生
する。エラーが発生するとプローブが正しくボン
デイングパツドに接触しない状態で測定が行われ
るため、検査装置が誤動作し、それによる事故が
発生する。

この発明の目的は、このような従来技術の問題
点を解決するものであつて、検査装置等の誤動作
を減少させることができるウエハプローバ装置を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するためのこの発明の構
成は、ウエハに対向して配置され、ウエハ上の図
形を撮像して焦点合わせを行う信号を採取する第
１の撮像カメラと、ウエハに対向して配置され、
ウエハ上の図形を撮像してその特徴を抽出する信
号を採取する第２の撮像カメラと、第１の撮像カ
メラからの信号に応じて第１の撮像カメラと第２
の撮像カメラとを連動させて制御する情報処理装
置とを備えていて、情報処理装置が、第１の撮像
カメラからの信号により第１の撮像カメラをウエ
ハ上の図形に対して焦点を合わせて位置決めする
ことにより第２の撮像カメラの位置を焦点の合つ
た位置に位置決めする制御を行うとともに第２の
撮像カメラからの信号に基づきウエハ上の図形の
特徴抽出を行う処理をするものである。

［作用］ この発明によるウエハプローバ装置は、具体的
には、ウエハ周辺側方から照射する光でウエハを
照明し、コンピユータで制御される連動する２台
のテレビジヨンカメラによりその散乱反射光によ
るウエハ像を上方から撮像させ、そのうちの１台
を自動焦点機能専用に、他の１台を特徴抽出信号
専用にする。そして、前記自動焦点機能専用にし
た第１の撮像カメラからの信号で焦点合わせを行
うとともに特徴抽出信号専用にした第２の撮像カ
メラからの信号を得ることで、焦点合わせが行わ
れた状態で得られる鮮明な画像信号を同時に得
て、この画像信号に基づいてコンピユータによ
り、スクライブラインやチツプ上のパターン、特
にボンデイングパツドの図形の特徴を抽出する。

このようにして抽出した情報を用い、スクライ
ブラインをウエハを搭載しているＸ、Ｙ、Ｚ、θ
ステージのＸ、Ｙ方向に平行移動させてスクライ
ブラインの各交差点が順次カメラの視野の所定点
に一致するようにＸ、Ｙ方向にウエハを移動し、
各交差点の一致状態で試験機がチツプ上の回路の
特性を測定するものである。

また、先の焦点合わせを行うとともに画像信号
を採取するために自動焦点合わせを行う第１の撮
像カメラと図形の特徴を抽出する第２の撮像カメ
ラの２台のカメラがコンピユータにより協動して
制御されるように構成し、自動焦点合わせ側のカ
メラが焦点合わせをしたときに他の１台のカメラ
も同時に焦点合わせ位置に位置決めされるように
している。そのための、即座に焦点の合つた鮮明
な画像信号が得られ、その画像信号に基づき前記
ウエハ上の図形の特徴抽出をより正確に行うこと
ができ、かつ、各チツプに対するプローブの位置
決めを高速に行える。

また、ウエハに対向して２台の撮像カメラを配
置することにより、例えば、ウエハを周辺側方か
ら照射する光で照明し、その散乱反射光によるウ
エハ像を上から見るようにすることができるの
で、チツプとスクライブラインとを誤認識するよ
うなことも生じ難くなる（この場合には人間が肉
眼で見ても、まぶしさがなく、非常に見やすくな
る）。

さらに、２台のテレビジヨンカメラから自動焦
点動作の信号と図形の特徴抽出処理の信号とが同
時に得られるので、情報処理装置は内部で分担し
てほぼ同時に動焦点動作と図形の特徴抽出処理と
を並行させて処理することができるのでこの点に
おいても装置全体の動作を高速にすることができ
る。

なお、自動焦点動作と図形の特徴抽出処理とに
は、従来から既に開発されている公知の技術が利
用できる。それは、例えば、対象パターンの輪郭
部分で信号量の微分をとり、微分値が最大となつ
た状態を焦点が合つた状態とみなすこと、あるい
は、輪郭部分では、対象図形からの反射信号量が
急変するから相隣接する画素からの信号の差をと
ると輪郭部分では顕著な差が生じることなどを利
用して輪郭線を検出するなどである。すなわち、
自動焦点動作と図形の特徴抽出処理は極めてあり
ふれた図形を利用し、その図形を特徴抽で十分対
応できる。

一方、自動ウエハプローバ装置が対象とするウ
エハでは、スクライブラインやチツプ上のパター
ンなど、極力精密に同一形状、寸法となるように
製作したものが多数繰り返して現れる。そこで、
これらのうちのいずれの図形のでも自動焦点合わ
せや図形特徴抽出処理に利用できる。そこで、２
つの撮像カメラの撮像する図形の位置に多少相違
があつてもウエハではそれぞれの図形が視野には
いるので自動焦点合わせや図形特徴抽出処理がほ
ぼ同時にできる利点がある。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図面を用い
て詳細に説明する。

第１図は、この発明のウエハプローバ装置を適
用した一実施例のブロツク図であり、第２図は、
その位置決めについての説明図である。

１は、この発明の第１の撮像カメラの具体例と
しての自動焦点機能専用のテレビジヨンカメラ
（TVカメラ）あり、２は、この発明の第２の撮
像カメラの具体例としての図形の特徴抽出専用の
テレビジヨンカメラ（TVカメラ）である。３，
３は、それぞれこれらカメラに対応して設けら
れ、これらから出力されるアナログ信号をデイジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）、４
はＡ／Ｄ変換されたそれぞれのテレビジヨンカメ
ラ１，２からの画像情報を記憶する画像メモリ、
５は、画像メモリに記憶された画像情報からスク
ライブラインの交差点などの含む輪郭線部分を抽
出する特徴抽出回路、６は、特徴抽出回路５から
得られる輪郭線部分の信号を受けるマイクロコン
ピユータ、７は、マイクロコンピユータ６により
制御されるステージ駆動制御回路、８は、被検ウ
エハを搭載するＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動するス
テージ９上に載置された検査対象のウエハであ
る。なお、ステージ９は、ステージ駆動制御回路
７によりその駆動部１０が駆動されてＸ、Ｙ、
Ｚ、θ方向に移動制御される。この移動によりテ
レビジヨンカメラ２にスクライブラインの交差点
が視野に入る位置にウエハ８が移動し、さらにこ
の交差点が所定の位置に一致するようにウエハ８
が位置決めされる。

１１は、表示画像情報をマイクロコンピユータ
６が受けて、それにより撮像された映像を表示す
るモニタ用の表示器（例えばCRT）である。

ここで、マイクロプコンピユータ６は、特徴抽
出回路５から受けた輪郭線部分の信号と画像メモ
リの画像データとに基づいてテレビジヨンカメラ
１と２とを同時に移動制御して自動焦点合わせを
する。また、特徴抽出回路５から得られる輪郭線
部分の信号からスクライブラインの交差点の情報
を得て、スクライブラインの交差点がテレビジヨ
ンカメラ２の視野内に入るようにステージ駆動制
御回路７（以下制御回路７）を制御し、さらにそ
の交差点がテレビジヨンカメラ２の所定の位置位
置決め位置に一致するように制御する。なお、こ
れら自動焦点合わせの処理と位置決めの処理とは
並行処理で行われる。また、マイクロコンピユー
タ６は、テレビジヨンカメラ２から得られる画像
メモリからのデータと特徴抽出回路５からのその
輪郭データとに基づき表示用の画像情報を生成し
て、それを表示器１１に送出する。

ところで、この実施例では、この装置は独立し
た系としてマイクロコンピユータ６に制御されて
いるが、もつと大きい系の一部としてホストコン
ピユータに制御されるものであつてもよい。

この実施例では、ウエハの照明法を改善して従
来よりはウエハ表面の荒れなどにより、各部の識
別を誤らないように計つている。しかし、一様な
反射信号が得られるはずの表面からの信号にも、
やはり不同が生じ、雑音が混入したりするのは免
れ難い。従つて、図示してないが、公知の雑音抑
制、除去のための回路などは当然設けてある。

また、ウエハ８をステージ９に搭載するのに先
立つて、ウエハ８に予め設けてあるオリエンテー
シヨンフラツト（ウエハの円形外周の一部を弦に
沿つて直線状に除去してあつて、この部分を位置
決め装置の直線部材に押し付ければかなり高精度
で方向が定まる。略称オリフラ）を利用して位
置、方向をほぼ定めておく。

次にその動作を説明すると、ウエハ８をステー
ジ９に位置決めして搭載した後、マイクロコンピ
ユータ６は、テレビジヨンカメラ１及びテレビジ
ヨンカメラ２からの信号を画像メモリに記憶して
特徴抽出回路５にそれを処理させて、そのうちテ
レビジヨンカメラ１からの信号の画像データと輪
郭線のデータとに基づいてウエハ８上に描かれた
図形の輪郭線により焦点合わせをし、かつテレビ
ジヨンカメラ２の信号のデータによりウエハ８の
オリフラを検出する。このことで、ウエハ８が所
定の位置、方向をとるようにステージ９を、制御
回路７、駆動部１０を介して移動させる。

なお、被検対象のウエハ８は、極めて微細なパ
ターンを有しているからカメラが十分精密な画像
を結像できる範囲はあまり広くはない。そのため
にも、ステージ９は小刻みに動かざるを得ない。
また、テレビジヨンカメラ１を自動焦点機能専用
に当てるのは、上記の如く対象パターンが極めて
微細なので、常に正確に焦点合わせをしておくた
めであるが、近年ウエハが５インチ又はそれ以上
大径化するのに伴い、その反りの影響も大きくな
つて来ており、撮像個所ごとに焦点を合わせて正
確な画像信号を得ることが必要であるからであ
る。

ところで、前記の場合、２台のテレビジヨンカ
メラ１と２が連動しているのでテレビジヨンカメ
ラ１の焦点が合う状態になれば、当然テレビジヨ
ンカメラ２の焦点も合うように構成してあること
は先に述べた通りである。

さて、前記の如く、ウエハ８をステージ９の所
定位置に搭載し、オリフラを検出してステージ９
の方向を正しく所定の方向に合致させ終わつた状
態では、ウエハ８の表面を多数のチツプに区切る
直交するスクライブラインは、それぞれステージ
９のＸ、Ｙ方向に一致する。そこで、その後は、
ステージ９は、θ回転を行わずに、専らＸ又はＹ
方向に平行な移動と、焦点合わせのための微細な
Ｚ方向移動を行うことになる。

上記の如き状態になつてから、マイクロコンピ
ユータ６は、第２図に示すように、ウエハ８の表
面上をＸ、Ｙ方向に走るスクライブライン２１の
交差点（×印）がカメラ２の視野の所定点、例え
ば中心点に来るように、順次、制御回路７、駆動
部１０を介してステージ９を移動させて位置決め
する。当然このときにはテレビジヨンカメラ１か
らの信号で焦点合わせも同時に行われている。

次に、この装置は、スクライブラインの交差点
がカメラ２の視野の所定点に一致した状態で、図
示してない試験機に接続されたプローブ（探針）
群をＺ方向に降下させる。その結果、プローブ群
は正しくチツプ２０のボンデイングパツドのそれ
ぞれに接触する。なお、この場合のプローブ群
は、プローブカードに取り付けられている。

このようにスクライブラインの交差点を基準に
してプローブ群の上下動作を行わせるようにして
プローブをボンデイングパツドに接触させる動作
をしても精度的に十分目的を果たせるが、さらに
精密にこの動作を行うにはプローブを接触させよ
うとする相手チツプのボンデイングパツド位置ま
で計測してステージ９の位置制御を行うようにす
るとよい。

また、記述の如く小数個所ではあるが、デバイ
スチツプの代わりにホトリソグラフ加工用のマス
ク位置決めのための合わせマークがウエハ上に配
置してある個所がある。そこで、スクライブライ
ンの交差点の周りに４個のチツプが揃つていなく
て３個のチツプしか存在しない場合もある。この
ような場合に対応するために、試験機でチツプ特
性を測定するためにプローブとボンデイングパツ
ドとを接触させる際の条件として、輪郭線を特徴
抽出してスクライブラインの交差点を検出するほ
かに、マイクロコンピユータ６のプログラムとし
て前記の様な場合も考慮して位置決めできるよう
にしておく。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、自動
焦点合わせを行う撮像カメラと図形の特徴を抽出
する撮像カメラの２台のカメラがコンピユータに
より協動して制御されるように構成しているので
自動焦点合わせ側のカメラが焦点合わせをしたと
きに他の１台のカメラも同時に焦点合わせ位置に
位置決めされている。

その結果、即座に焦点の合つた鮮明な画像信号
が得られ、その画像信号に基づき前記ウエハ上の
図形の特徴抽出をより正確に行うことができ、か
つ、各チツプに対するプローブの位置決めを高速
に行える。したがつて、ウエハ上の各チツプの特
性の測定が迅速で正確になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のウエハプローバ装置を適
用した一実施例のブロツク図、第２図は、その位
置決めについての説明図である。 １……自動焦点機能専用テレビジヨンカメラ、
２……図形の特徴抽出用のテレビジヨンカメラ、
３……Ａ／Ｄ変換器、４……メモリ、５……特徴
抽出回路、６……マイクロコンピユータ、７……
ステージ駆動制御回路、８……ウエハ、９……
Ｘ、Ｙ、Ｚ、θのステージ、１０……ステージ駆
動部、１１……表示器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ウエハに対向して配置され、ウエハ上の図形
   を撮像して焦点合わせを行う信号を採取する第１
   の撮像カメラと、前記ウエハに対向して配置さ
   れ、前記ウエハ上の図形を撮像してその特徴を抽
   出する信号を採取する第２の撮像カメラと、第１
   の撮像カメラからの信号に応じて第１の撮像カメ
   ラと第２の撮像カメラとを連動させて制御する情
   報処理装置とを備え、前記情報処理装置は、第１
   の撮像カメラからの信号により第１の撮像カメラ
   を前記ウエハ上の図形に対して焦点を合わせて位
   置決めすることにより第２の撮像カメラの位置を
   焦点の合つた位置に位置決めする制御を行うとと
   もに第２の撮像カメラからの信号に基づき前記ウ
   エハ上の図形の特徴抽出を行う処理をすることを
   特徴とするウエハプローバ装置。