JPH07288270A - プロービング方法およびプローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 素子の形式変更に限らず、プローブカードの
交換時においても、プローブカード側のプローブ針と素
子の電極パッドとの位置合わせが自動的に行えるプロー
ビング方法を提供すること。 【構成】 素子の特定パッドおよびこれに対応するプロ
ーブ針を用いて針跡の形成状態をサンプリングし、両者
の位置合せを判定するトレーニング工程を経て連続的な
プロービングを行なうようにする。これにより、連続的
に検査する際に一々位置合せを行なう必要がなく自動的
な検査工程を実行することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プロービング方法およ
びプローブ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、例えば、半導体ウエハ等
の製造処理工程においては、製造された半導体ウエハの
電気的特性をウエハ上にて検査するためのプローブ検査
工程が実施される。

【０００３】そして、このプローブ検査工程に用いられ
る装置は、一例として、半導体ウエハ上の多数素子の電
極パッドにプローブ針を接触させ、このプローブ針をテ
スタに接続することにより上記特性を測定する構造を備
えたものがある。

【０００４】このため、半導体ウエハは、真空チャック
等の載置台に保持されたままであり、この載置台が、
Ｘ、Ｙ方向およびＺ軸の周方向であるθ方向に位置調整
されることで、電極パッドとプローブ針との位置合せ、
所謂、セットアップが行なわれるようになっている。

【０００５】また、実際に測定が行なわれる場合には、
載置台を上昇させて接触させるとともに、その後に行な
われるさらなる上昇によって素子表面の酸化膜を除去す
るオーバードライブによって、電極パッドとプローブ針
との接触を確実なものとしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した半
導体ウエハにおける素子の電極パッドとプローブ針との
位置合せは、測定対象である素子の型式が変更された場
合あるいはこの型式の変更に伴うプローブ針の変更等が
行なわれた際に実行される。

【０００７】しかし、このような位置合せは精度誤差が
きわめて小さくなければならない。従来では、位置調整
がオペレータの手動操作に負うところが多かった。つま
り、オペレータが素子側の電極パッドに対するプローブ
針の接触状態を顕微鏡等を用いて観察しながら位置合せ
を行なっている。従って、このような作業には、当然の
ことであるが、かなりの熟練が必要となる。

【０００８】このように、位置合せに熟練が必要となる
理由としては、プローブ針を装備したプローブカードに
回転方向の傾き、所謂、θ補正を必要とする位置の狂い
があること、プローブカードの中心位置に対してアライ
メントされた素子の電極パッドの中心位置がずれている
こと、さらには、素子が多ピン化および大ピッチ化して
きていることにより、一度に全部の電極パッドを位置合
せすることが難しい等があるといわれている。

【０００９】そこで、このような位置合せを自動化する
ことが要望されている。

【００１０】しかし、このような自動化処理を実行する
あたっては、次のような点が要望されている。

【００１１】すなわち、プローブ針は、経時的変化によ
る接触不良が起ることがある。具体的には、針先の摩耗
あるいは変形、さらには折損等によって電極パッドに対
する対向距離が変化し、これが適正な接触状態を維持で
きなくなる原因となっていた。

【００１２】このため、プローブ針を装備しているプロ
ーブカードは、素子の型式変更の場合だけでなく、同型
式の素子を対象とした場合においても、電極パットとプ
ローブ針との位置関係を維持されることが必要である。
当然のことではあるが、プローブ針の摩耗等による寿命
を考慮して、所定サイクル毎にプローブ針の交換が行な
われることが好ましい。

【００１３】そこで、このようなプローブカードの交換
時を含めてすべての場合での位置合わせを自動的に行え
ることが自動化本来の意味からいって好ましいとされて
いる。

【００１４】本発明の目的は、このような要望に鑑み、
素子の形式変更に限らず、プローブカードの交換時にお
いても、プローブカード側のプローブ針と素子の電極パ
ッドとの位置合わせが自動的に行えるプロービング方法
およびこれを用いたプローブ装置を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、半導体ウエハ等の素子の電
気的特性を連続して検査するプロービング方法におい
て、特定プローブ針の実際に測定された第１の位置情報
を登録する第１の登録工程と、前記第１の位置情報と、
予め設定された素子のパッド側の位置情報とに基づい
て、互いに両者を仮想的に接触させて上記パッドにおい
て仮想的に形成される針跡を検出する第１の検出工程
と、前記針跡の位置ずれ情報を検出する第２の検出工程
と、前記位置ずれ情報に基づいて、パッドとプローブ針
とを接触させる位置条件を補正する第１の補正工程と、
を含むことを特徴としている。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の各
工程と並行してまたはそれらの工程に続いて、上記特定
プローブ針以外の任意のプローブ針について実際に測定
された第２の位置情報を登録する第２の登録工程と、上
記第２の位置情報と予め設定された素子のパッド側の位
置情報に基づいてプローブ針をパッドに仮想的に接触さ
せて上記パッドにおいて仮想的に形成される針跡を検出
する第３の検出工程と、針跡の画像認識により、上記任
意のプローブ針と対応パッドとの位置ずれ情報を検出す
る第４の検出工程と、上記位置ずれ情報に基づいて、プ
ローブ針とパッドとを接触させるための位置条件を補正
する第２の補正工程と、を含むことを特徴としている。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１または２
において、第１または第２の補正工程の後に、素子のパ
ッドとプローブ針とを接触させて実際の針跡を形成する
工程と、素子のパッドに形成された実際のプローブ針と
の針跡を検出する第５の検出工程と、実際の針跡の位置
ずれ情報を検出する第６の検出工程と、上記位置ずれ情
報に基づいて、パッドとプローブ針とを接触させる位置
条件を補正する第３の補正工程と、を含むことを特徴と
している。

【００１８】請求項４記載の発明は、請求項１または２
において、上記第１または第２の補正工程は、画像認識
によりパッドの輪郭を基にしてパッドの仮想中心を算出
する工程を含み、この仮想中心および上記針跡の位置情
報から上記位置ずれ情報を検出する工程を含むことを特
徴としている。

【００１９】請求項５記載の発明は、請求項１または２
において、上記第１または第２の登録工程は、オートフ
ォーカスによって上記プローブ針の先端に焦点を合せる
ことにより位置情報を求めることを特徴としている。

【００２０】請求項６記載の発明は、請求項５におい
て、オートフォーカス不良によりプローブ針の位置情報
を得られない時には、プローブ針を装備しているプロー
ブカードの自動交換を行なう工程が実行されることを特
徴としている。

【００２１】請求項７記載の発明は、請求項１〜５のい
ずれか一つにおいて、上記第１、第３または第５の検出
工程において、針跡が所定範囲外の場合にプローブ針を
装備しているプローブカードの自動交換が実行される工
程を含むことを特徴としている。

【００２２】請求項８記載の発明は、請求項１または２
において、第１乃至第３の補正工程は、プローブ針を装
備しているプローブカードを固定して、素子側を回転さ
せてパッドの位置をθ補正することを特徴としている。

【００２３】請求項９記載の発明は、請求項８におい
て、上記第１乃至第３の補正工程は、上記各針跡の位置
ずれ量の二乗和が最小となるようにプローブ針に対する
パッドの位置を補正することを特徴としている。

【００２４】請求項１０記載の発明は、半導体ウエハ等
の素子の電気的特性を連続して検査するプロービング装
置において、特定プローブ針の実際に測定された第１の
位置情報を登録する第１の登録手段と、前記第１の位置
情報と、予め設定された素子のパッド側の位置情報とに
基づいて、互いに両者を仮想的に接触させて上記パッド
において仮想的に形成される針跡を検出する第１の検出
手段と、前記針跡の位置ずれ情報を検出する第２の検出
手段と、前記位置ずれ情報に基づいて、パッドを有する
素子を載置している載置台側をＸ、Ｙおよびθ方向で変
位させることによりパッドとプローブ針とを接触させる
位置条件を補正する第１の補正手段と、を含むことを特
徴としている、

【作用】請求項１および２記載の発明によれば、仮想的
なパッドとプローブ針との接触状態により位置ずれ情報
を得ることができるので、実際のパッドとプローブ針と
の接触状態を予め、仮想的にモニタリングするだけでな
く、その接触状態で得られた結果を基に、最適な接触状
態に補正することができる。このため、実際にパッドと
プローブ針との接触状態が、所謂、不良状態になってし
まうのを未然に防止することができる。

【００２５】請求項３記載の発明によれば、仮想的に判
断したパッドとプローブ針との接触状態の補正結果に基
づいて、実際の接触状態を設定し、この接触による結果
に基づいて適正な接触状態に補正することができる。

【００２６】請求項４記載の発明によれば、パッドの仮
想中心を自動的に算出することができ、この仮想中心を
もとにして針跡の形成状態を判別することができる。

【００２７】請求項５乃至７記載の発明によれば、パッ
ドに接触するプローブ針を装備しているプローブカード
側での接触条件に応じて、常に、接触条件を最適化する
ために自動的にプローブカードの交換が行なえるので、
素子の電気的特性を常に最適な条件下において実施する
ことができる。

【００２８】請求項８記載の発明によれば、プローブカ
ードが固定してあっても、このプローブカードの各プロ
ーブ針に対するパッドの接触位置を最適化することがで
きる。

【００２９】請求項９記載の発明によれば、針跡の位置
をパッドの略中心位置に変位させることができ、各プロ
ーブ針に対するパッドの接触位置を最適化することがで
きる。

【００３０】請求項１０記載の発明によれば、仮想的な
パッドとプローブ針との接触状態により位置ずれ情報を
得ることができるので、実際のパッドとプローブ針との
接触状態を予め、仮想的にモニタリングするだけでな
く、その接触状態で得られた結果を基に、最適な接触状
態に補正することができる。このため、実際にパッドと
プローブ針との接触状態が、所謂、不良状態になってし
まうのを未然に防止することができる装置を得ることが
できる。

【００３１】

【実施例】以下、図に示す実施例を参考に本発明の詳細
を説明する。

【００３２】図１は、本発明によるプロービング方法が
適用されるプローブ装置の概要を示している。

【００３３】本実施例では、連続的な検査において実行
されるセットアップを行なう前に予め仮想的な接触を行
なうことによる結果を基にして位置ずれ条件を補正する
ことができることを特徴としている。

【００３４】まず、プローブ装置１０について説明する
と、プローブ装置１０は、周知のように素子の電気的特
性を検査するために設けられているものであって、この
検査に供される半導体ウエハＷを載置する載置台１２、
半導体ウエハ内の素子の電極パッドに接触可能なプロー
ブ針１４Ａを有するプローブカード１４を備えている。

【００３５】載置台１２は、載置台上の直交座標軸を
Ｘ、Ｙとし、上下方向をＺ軸にそして、このＺ軸の周方
向をθ方向とした場合に、Ｘ、Ｙ、Ｚおよびθ方向に移
動自在に構成されている。

【００３６】また、上記載置台１２は、載置された半導
体ウエハＷを真空吸着するための機構が設けられてお
り、半導体ウエハＷを吸着保持しながら上記した方向へ
の移動が行なえるようになっている。

【００３７】一方、プローブカード１４は、素子が有す
る電極パッドの数に対応した数のプローブ針１４Ａを備
え、リングインサート１６によって支持されている。

【００３８】さらにプローブカード１４の上方で、素子
およびプローブ針１４Ａを望むことのできる位置には、
例えばＣＣＤ等のカメラからなる認識手段１８（以下、
便宜上、第１のカメラ１８という）が配置されている。

【００３９】この第１のカメラ１８は、素子の電極パッ
ドの位置を撮影するとともに、プローブ針と電極パッド
との接触状態を確認するために用いられるばかりでな
く、プローブ針の押圧接触により形成されるプローブ針
の針跡の位置および大きさを画像信号として後述する判
定制御処理部２６に出力するようになっている。

【００４０】また、上記第１のカメラ１８とは別に、半
導体ウエハの電極パッドとプローブ針との接触状態を確
認するためのカメラ２０が上記接触位置の側方近傍に配
置されている。

【００４１】上述したプローブカード１４は、図１中、
実線で示す素子の電気的特性を検査するための位置と、
二点鎖線で示すプローブ針１４Ａの位置を検出される読
み取り位置とに移動可能とされている。

【００４２】そして読み取り位置には、プローブ針１４
Ａの針先の位置を検出するためのカメラ等の認識手段２
２（以下、便宜上、第２のカメラ２２という）がプロー
ブカード１４の下方に対面するように配置されており、
この第２のカメラ２２は、入射部をプローブカード１４
の針先に対向させている。

【００４３】この第２のカメラ２２は、プローブカード
１４に装備されているプローブ針１４Ａの位置情報（以
下、第１の位置情報という）を得るために設置されてい
るものである。このため、図１において二点鎖線で示し
た読み取り位置に移動したプローブカード１４は、モニ
タ２４上でのマス目を基準にして特定の針、例えば、図
２において、符号Ｐ１〜Ｐ４で示すように、素子自体の
４隅近傍に位置するパッドに対応する位置のプローブ針
１４Ａが特定針として選択され、Ｘ、Ｙ方向での座標位
置を読み込むようになっている。そして、この読み取っ
た情報は、後述する判定制御処理部２６に向け出力され
て、適正な対向関係を設定される。

【００４４】一方、判定制御処理部２６は、一例とし
て、演算処理部をなすマイクロコンピュータを主要部と
して備えている。そして、判定制御処理部２６の入力側
には、プロービング処理を実行するための基礎プログラ
ムや演算処理に必要な基礎データを格納しているＲＯＭ
２６Ａと、各種演算結果を格納しておくＲＡＭ２６Ｂと
が接続されている。また、判定制御処理部２６の入力側
には、図示しないインターフェースを介して、第１、第
２のカメラ１８、２２、操作パネルに位置する設定部２
８および載置台１２の駆動部に位置するポテンションメ
ータ３０がそれぞれ接続されている。

【００４５】また、判定制御処理部２６の出力側には、
モニタ２４、載置台１２の駆動部３２およびプローブカ
ード交換駆動部３４がそれぞれ接続されている。

【００４６】上記操作パネルに有する設定部２８は、プ
ロービングが実施される素子の型式を手動操作により選
択する際に必要なデータをインプットするためのもので
あり、図示しないインターフェースの入力側に接続され
ている。この設定部２８において選択される素子のパッ
ド位置に関する情報は、予めＲＯＭ２６Ａに登録された
もののなかから選択されるようになっている。また、こ
のような素子のパッドに関する位置情報は、例えば、製
造工程全般を管理している中央管理制御部（図示され
ず）によって選択される場合もある。

【００４７】また、判定制御処理部２６の出力側に接続
されている載置台１２の駆動部３２は、Ｘ、Ｙ、Ｚおよ
びθ方向への移動を司どるものであり、判定制御処理部
２６からの駆動信号に応じた量および方向を設定される
ようになっている。

【００４８】上記判定制御処理部２６では、載置台１２
上に置かれている半導体ウエハＷの各素子における電極
パッドの位置とプローブカード１４側のプローブ針１４
Ａとの位置を対応させるための処理が行われる。

【００４９】そして、位置合せのための手順として、予
め選択された特定パッドに対してプローブ針１４Ａを位
置決めするためのトレーニング工程、そして、特定パッ
ド以外のパッドに対するプローブ針１４Ａのセットアッ
プ工程、さらに、これら各工程によってパッドとプロー
ブ針１４Ａとの全ての対応関係が、連続して実行される
検査工程での素子のパッドに対して適性な位置合せが実
行できるようにするためのセットアップチェック工程が
それぞれ実行される。

【００５０】次に本発明によるプロービング方法で実行
されるセットアップ動作について説明する。

【００５１】すなわち、本実施例によるプロービング方
法においては、半導体ウエハ上の各素子の全パッドに対
して全てのプローブ針１４Ａをセットアップする前に、
予め特定した素子の電極パッドとプローブ針との位置関
係の初期設定を実行するトレーニング工程が設定されて
いる。

【００５２】このようなトレーニング工程は、例えば、
図２において符号Ｐ１〜Ｐ４で示す箇所に位置する特定
パッドに対応するプローブ針１４Ａの位置を検索し、両
者の位置関係を整合させるために実行される。

【００５３】すなわち、トレーニング工程は、プローブ
針１４Ａの特定針の位置検索とこの位置検索されたプロ
ーブ針１４Ａと素子の特定パッドとの実際的な位置関係
の判定およびこの判定による位置補正をそれぞれ行うよ
うになっている。

【００５４】以下、図３以降の図面により、トレーニン
グ工程の詳細を説明する。

【００５５】このトレーニング処理は、例えば、素子の
型式変更あるいはプローブカードの交換直後において実
行される処理である。

【００５６】そして、この処理では、ステップ１０１に
おいて、素子の型式に応じた特定パッドの座標位置情報
が入力されたかどうかが判別される。この際に入力され
る座標位置情報は、素子を設計する段階で設定されてい
るパッドの座標位置情報が用いられる。

【００５７】この判別において、特定パッドの座標位置
情報が入力されていない場合には、手動による座標位置
情報の登録が行なわれる（ステップ１０２）。この手動
登録とは、図６に示すように、素子Ｗの仮想中心ａを基
にして、特定パッドのうちの特定したパッドまでのＸ、
Ｙ方向での距離を求めるために行われる。つまり、素子
表面に有する保護膜の縁、所謂、パッシベーションエッ
ジにかかるまでの境界位置間でＸ、Ｙ方向の距離を計測
し、この距離から仮想中心ａを求め、この仮想中心から
基準となる特定パッドの位置に至るまでのＸ、Ｙ方向で
の座標位置を割出す。また、これとは別に、例えば、素
子側でのパッドのうち、基準とするパッド、本実施例で
は、図６において符号Ｐ１で示すパッドに関する座標位
置が判明していれば、このパッドＰ１を基準として、
Ｘ、Ｙ方向にそれぞれカメラを水平方向および垂直方向
に操作することで残りのパットについての座標位置が割
出され、それぞれのパッドの位置情報が登録される。

【００５８】一方、トレーニング工程時には、プローブ
カード１４が、図１において二点鎖線で示す読み取り位
置に位置決めされる。

【００５９】読み取り位置に配置されたプローブカード
１４は、素子側の特定パッドとの位置関係を整合させる
際の準備として、第１のカメラ２２のＺ方向での位置決
めが行なわれる（ステップ１０３）。この位置決めは、
素子側の特定パッドのうち、基準となるパッド（図２
中、符号Ｐ１で示すパッド）に対応する位置のプローブ
針１４Ａの針先に焦点を合せることで行なわれる（ステ
ップ１０４）。

【００６０】このような焦点合せは、周知構造のオート
フォーカス機構を用いて行なわれ、オートフォーカス処
理が終了したかどうか、換言すれば、焦点が合わされた
かどうかが判別される（ステップ１０５）。

【００６１】オートフォーカス処理が行えない場合に
は、オペレータによる手動操作によって、基準パッドに
対応するプローブ針１４Ａの針先に対するカメラの焦点
合せが行なわれる（ステップ１０６）。なお、オートフ
ォーカスが終了したと判別された場合においても、オペ
レータによる視認されることが好ましい。これにより、
焦点が上記プローブ針１４Ａの針先ではなく、他の箇所
に対して焦点が合うという誤操作をなくすことができ
る。また、手動操作による焦点合せが行なえない場合に
は、プローブ針側の異常と判断してエラー表示を行なう
（ステップ１０６Ｂ）。なお、この場合に、プローブカ
ードを自動交換するようにしてもよい。

【００６２】そして、焦点合せが終了した場合には、特
定プローブ針のＸ、Ｙ方向での座標位置が判定制御処理
部２６のＲＡＭ２６Ｂにより記憶される登録工程が実施
される（ステップ１０７）。これによって、素子側の基
準となる特定パッドに対するプローブ針側での基準針に
ついての三次元の位置情報が得られることになる。

【００６３】このようにして基準となる特定プローブ針
１４Ａの座標位置が登録されると、基準となるパッド以
外の素子の特定パッドに対応するプローブカード１４側
の特定プローブ針１４Ａの残り全てについて座標位置情
報の登録が行われたかどうかが判別され、登録作業を完
了する（ステップ１０８）。

【００６４】この登録作業が終了すると、各位置情報を
基にして登録されたプローブ針１４Ａのなかから基準と
なるプローブ針１４Ａを選択し、このプローブ針１４Ａ
を用いて素子の特定パッドに対する仮想的な針跡形成、
所謂、仮想的なピンインスペクションが実施される（ス
テップ１０９）。

【００６５】仮想的なピンインスペクションによって形
成された針跡は、プローブ針１４Ａとパッドとの接触状
態の適否を判定するためのサンプリングもしくはモニタ
リングに用いられるものである。そして、ステップ１０
９において仮想的に実施される針跡を用いた判定は、例
えば、パッドの面積に対する仮想的な針跡が完全にパッ
ド内に入っているかあるいはパッドの保護膜としてパッ
ド周縁にはみ出しているパッシベーションエッジに針跡
がかかっているかどうか、あるいは、図７に示すよう
に、針跡のずれ量が所定範囲内に位置しているかどうか
を判定条件として、ずれ量が所定範囲内であるかどうか
が判別される。（ステップ１１０）。

【００６６】上記した仮想的なピンインスペクションお
よびこれから得られる針跡に関する判定は、素子側の特
定パッドの全てについて実行される。

【００６７】そして、ステップ１１０の判別結果とし
て、特定のプローブ針１４Ａが特定パッドに対していず
れも所定範囲内で形成されていないことが判定された場
合には、オペレータに対してパッドに対するプローブ針
の接触状態が異常であることを警告する（ステップ１１
１）。オペレータは、この警告にしたがって、例えばプ
ローブカードの交換等の対策を実行する。

【００６８】そして、改めて、交換されたプローブカー
ド１４を用いて上記各ステップでの処理が再開される。

【００６９】一方、ステップ１１０において、特定パッ
ドＰ１〜Ｐ４に対する特定プローブ針の仮想的な接触に
よる針跡の位置が許容範囲内であると判定された場合に
は、特定のプローブ針以外の他のプローブ針１４Ａ、つ
まり上記した特定プローブ針Ｐ１〜Ｐ４以外のプローブ
針の座標位置の登録の指定があるかどうかを判別し（ス
テップ１１２）、指定されている場合には登録工程を実
施し（ステップ１１３）、この登録工程が指定されたプ
ローブ針全てについて実施されたかどうかを判別する
（ステップ１１４）。

【００７０】この工程においては、先に実行した特定プ
ローブ針１４Ａの位置合せから一歩踏出して特定プロー
ブ針全体を対象として、実際のプロービング時に近づけ
たモニタリングが実行される。

【００７１】全てのプローブ針の座標位置に関するデー
タが入力されている場合には、そのプローブ針１４Ａに
よる仮想的な針跡形成が実行され（ステップ１１５）、
仮想針跡の形成状態が全数サンプリングされてその針跡
が所定範囲内に形成されているかどうか、つまり、ステ
ップ１１０の場合と同様な判別処理が実行される（ステ
ップ１１６）。

【００７２】ステップ１１６において、仮想的な針跡の
ずれ量が所定量以上の場合には、オペレータ呼出のため
のアラーム処理を実行する（ステップ１１７）。この場
合には、単にオペレータコールするのでなく、自動的に
プローブカードの交換処理を実行することも可能であ
り、これら処理は、プログラムの作成に依存する。

【００７３】また、上記判定処理（ステップ１１６）に
おいて、仮想的な針跡のずれ量が所定量以内である場合
には、そのずれ量のうちの最大値、つまり、最もずれ量
が大きい最悪値を抽出する（ステップ１１８）。この場
合の抽出は、例えば、各プローブ針とこれに対応するパ
ッドのそれぞれのずれ量として、Ｘ、Ｙ、θの各値を求
め、その中における最大値を抽出することにより実行さ
れる。

【００７４】次いで、上記ステップ１１８において得ら
れたプローブ針の座標位置を基準にしてθ補正を含む位
置条件の補正を行なう第１補正工程が実施される（ステ
ップ１１９）。

【００７５】このθ補正は、例えば、不動状態に設置さ
れているプローブカードの向きに素子の向きを合せるこ
とが行なわれる。このため、載置台１２が、図８に示す
ように、単にθ方向に回転変位させるだけでなく、ずれ
角に対して演算しながらＸ、Ｙ方向の同時駆動を行なう
ことで、ずれ角の補正が段階的に行なわれる。

【００７６】このように載置台１２の段階的な送り動作
を行なうことによりプローブカードの向きに素子の向き
が徐々に整合していくとともに、Ｘ、Ｙ座標も修正され
て、プローブ針が移動する方向がＸ、Ｙ方向に正確に移
動することができるようにされる。

【００７７】このような処理によって、素子側の各パッ
ドとプローブ針１４Ａとの間で一応の位置合せが行なわ
れたことになるので、素子側のパッドの一つ、この場合
には、上記した特定パッドに対応する特定プローブ針を
指定する（ステップ１２０）。

【００７８】これにより、全てのパッドとプローブ針と
が対応する状態が設定され（ステップ１２１）、通常の
プロービング動作と同様に載置台１２をＺ方向に移動さ
せてオーバードライブにより、実際の針跡形成が行なわ
れる（ステップ１２２）。

【００７９】そして、パッドに対するプローブ針１４Ａ
の実際の針跡形成状態についてその針跡が所定範囲内に
位置しているかどうか判別される（ステップ１２３）。

【００８０】プローブ針１４Ａがパッドに対して適正な
範囲内でないときには、この結果が１回目の針跡形成後
のものであるかどうかが判別される（ステップ１２
４）。実際の針跡の形成に関する判別が１回目であれ
ば、プローブ針１４Ａがパッドに対する実際の接触する
ための位置条件が補正される（ステップ１２５）。この
場合の補正は、プローブ針１４Ａの向き（Ｘ、Ｙ、θ）
の少なくとも一つが自動的に補正される（ステップ１２
５）。

【００８１】プローブ針１４Ａの位置補正に際しては、
例えば、図９に示すように、画像認識によりパッドの仮
想中心を算出し、この値が最小となる位置、つまり、略
パッド中心に対して最も位置ずれが小さくなるように針
跡の位置を補正する。換言すれば、実際の針跡位置が上
記パッドの中心位置に変位するように、不動状態にある
プローブ針に対してパッド側の位置が補正される。この
ような仮想中心を求める方法としては、例えば、最小２
乗法等の算出方法が用いられる。

【００８２】なお、上記判定処理において、所定範囲内
にプローブ針１４Ａが位置していないことが１回目以外
である場合には、アラーム処理を実行する（ステップ１
２６）。

【００８３】また、ステップ１２３で実行される判別結
果において、パッドに対するプローブ針１４Ａの針跡が
所定範囲内にある場合には、実際にプローブ針をパッド
に接触させる通常のプロービング工程に移行する（ステ
ップ１２７）。

【００８４】このようにして、基準パッドを含む特定パ
ッド（あるいは必要があればそれ以外のパッドも含む）
と、これらに対応するプローブ針との位置ずれを求めて
素子側のＸ、Ｙ、θの各条件を補正する。

【００８５】その後に、プローブ針とパッドとの実際の
接触を実行することにより針跡形成を行ない、この針跡
形成から実際の位置ずれ量を求めて、上述した素子側で
のＸ、Ｙ、θ補正を再度実行する。

【００８６】一方、上記トレーニング工程を終了した後
に実行される素子のプロービング検査時には、図１０以
降に示すオートセットアップ処理が実行される。このオ
ートセットアップ処理は、先にモニタリングしたプロー
ブ針とパッドとの位置調整を用いて実際のプロービング
を行なうことを前提としたモニタリングであり、実際の
プロービングで行なわれると同じように、全パッドに対
応するプローブ針の接触状態を検査する処理である。

【００８７】そして、オートセットアップ処理は、一例
として、電源を投入した時点あるいはプローブカードの
交換が行なわれた時点で実行される。

【００８８】すなわち、オートセットアップ処理は、ま
ず、素子の型式入力が行なわれる（ステップ１３０）。

【００８９】次に、この入力された素子の型式に対応す
るトレーニングデータを読み込むか否かが判定される
（ステップ１３１）。例えば、対応するデータが存在す
るが、再度、トレーニングをやり直したいような場合に
は、再度、前述したトレーニング工程に移行する（ステ
ップ１３２）。

【００９０】一方、対応するデータをそのまま使用する
場合には、そのデータを読み込んだ後に、特定プローブ
針、本実施例では、図２中、符号Ｐ１で示すパッドに対
応する特定プローブ針のオートフォーカスが実行される
（ステップ１３３）。

【００９１】オートフォーカスが行なえたか否かを判別
し（ステップ１３４）、フォーカシングが不能な場合に
は、マニュアル操作による焦点合せが実行される（ステ
ップ１３５）。マニュアル操作による焦点合せが行なえ
たか否かを判別し（ステップ１３６）、マニュアル操作
においてもフォーカシングができなかった場合には、プ
ローブ針が異常であるとしてプローブカードの自動交換
処理が実行される（ステップ１３７）。

【００９２】このようなプローブカードの自動交換が行
なわれる場合、判定制御処理部２６は、プローブカード
交換駆動部３４に対して動作指令を出力し、新たなプロ
ーブカードを読み取り位置においてセットする。この場
合、プローブカード交換駆動部３４は、図示されないハ
ンドラを用いてリングインサート１６にセットされてい
るプローブカードを取り出し、格納部から新たなプロー
ブカードをリングインサート１６に装着する。

【００９３】また、プローブ針のオートフォーカスが行
なえた場合には、トレーニング工程の場合と同様に特定
プローブ針の位置情報が特定プローブ針のＸ、Ｙ方向で
の座標位置が登録され、登録工程が実施される（ステッ
プ１３８）。これによって、素子側の基準となる特定パ
ッドに対するプローブ針側での三次元の位置情報が得ら
れることになる。

【００９４】上記ステップ１３８において座標位置情報
の登録処理が終了したか否かが判別され（ステップ１３
９）、終了していない場合には、プローブ針が異常であ
るとして、プローブカードの自動交換が実行される（ス
テップ１４０）。

【００９５】この登録作業が終了すると、プローブ針１
４Ａと素子の特定パッドとを仮想的に接触させて仮想的
な針跡を形成する（ステップ１４１）。

【００９６】そして、上記ステップにおいて針跡が所定
範囲内にあるか否か、あるいは、位置ずれ量が適性範囲
内にあるか等の基準を満足しているか否かが判別される
（ステップ１４２）。

【００９７】また、ステップ１３９において、登録工程
が不能である場合には、プローブ針が異常であるとし
て、プローブカードの自動交換が実行される（ステップ
１４０）。

【００９８】そして、図１１に示すように、ステップ３
８において登録された特定プローブ針１４Ａ以外の残り
のものについての位置情報が登録されたか否かが判別さ
れ（ステップ１４３）、登録が完了すると、登録された
全てのパッドとプローブ針とを仮想的に接触させて仮想
的な針跡を形成する（ステップ１４４）。

【００９９】仮想的に得られた針跡は、その位置ずれ量
が適性範囲内にあるか否か、所定範囲内に形成されてい
るか否かを基準として判別される（ステップ１４５）。

【０１００】そして、仮想的に形成された針跡のうち、
位置ずれが最も大きいものを自動的に抽出したうえで
（ステップ１４６）、パッドに対してプローブ針を自動
的に接触させる（ステップ１４７）。この場合の接触
は、通常実施される接触とおなじように、オーバードラ
イブさせて針跡が形成される（ステップ１４８）。

【０１０１】そして実際の針跡が所定位置に形成されて
いるか否か、あるいは位置ずれ量が所定範囲内にあるか
否かが判別され（ステップ１４９）、この結果を基に、
この針跡形成が１回目であるか否かが判断される（ステ
ップ１５０）。これ以降の処理については、トレーニン
グ工程において、ステップ１２３乃至１２５で示した処
理が実行される。

【０１０２】上記した実施例では、プローブ針の状態が
異常である場合を自動的に判断し、そしてこの結果に応
じて自動的にプローブカードを交換することができるよ
うになっているので、プロービング処理を自動化するこ
とができる。

【０１０３】また、本実施例によるプローブ装置では、
θアライメントの補正を、プローブカード側を固定とし
て、素子側において実施するので、アライメント補正に
対する手順を簡略化することができる。つまり、カード
プローブ側の移動量調整と素子側の移動量調整をともに
行なう場合に比べて、構造および操作が容易になる。

【０１０４】

【発明の効果】以上のように、請求項１および２記載の
発明によれば、仮想的なパッドとプローブ針との接触状
態により位置ずれ情報を得ることができるので、実際の
パッドとプローブ針との接触状態を予め、仮想的にモニ
タリングするだけでなく、その接触状態で得られた結果
を基に、最適な接触状態に補正することができる。この
ため、実際にパッドとプローブ針との接触状態が、所
謂、不良状態になってしまうのを未然に防止することが
可能になる。

【０１０５】請求項３記載の発明によれば、仮想的に判
断したパッドとプローブ針との接触状態の補正結果に基
づいて、実際の接触状態を設定し、この接触による結果
に基づいて適正な接触状態に補正することが可能にな
る。

【０１０６】請求項４記載の発明によれば、パッドの仮
想中心を自動的に算出することができ、この仮想中心を
もとにして針跡の形成状態を判別することができるの
で、補正に要する手間を簡略化することが可能になる。

【０１０７】請求項５乃至７記載の発明によれば、パッ
ドに接触するプローブ針を装備しているプローブカード
側での接触条件に応じて、常に、接触条件を最適化する
ために自動的にプローブカードの交換が行なえるので、
常に、素子の電気的特性を常に最適な条件下において実
施することが可能になる。

【０１０８】請求項８記載の発明によれば、プローブカ
ードが固定してあっても、このプローブカードの各プロ
ーブ針に対するパッドの接触位置を最適化することが可
能になる。

【０１０９】請求項９記載の発明によれば、針跡の位置
をパッドの略中心位置に変位させることができ、各プロ
ーブ針に対するパッドの接触位置を最適化することが可
能になる。

【０１１０】請求項１０記載の発明によれば、仮想的な
パッドとプローブ針との接触状態により位置ずれ情報を
得ることができるので、実際のパッドとプローブ針との
接触状態を予め、仮想的にモニタリングするだけでな
く、その接触状態で得られた結果を基に、最適な接触状
態に補正することができる。このため、実際にパッドと
プローブ針との接触状態が、所謂、不良状態になってし
まうのを未然に防止することができる装置を得ることが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプロービング方法に用いられる装
置の概略を説明する模式図である。

【図２】本発明によるプロービング方法に用いられる素
子の特定パッドを説明するための模式図である。

【図３】図１に示した装置における制御部の作用を説明
するためのフローチャートである。

【図４】図１に示した装置における制御部での他の動作
を説明するためのフローチャートである。

【図５】図１に示した制御部でのさらに他の動作を説明
するためのフローチャートである。

【図６】本発明による特定パッドを求める際の仮想中心
を設定する方法の一例を説明する模式図である。

【図７】本発明によるプロービング方法において、針跡
検出方式の一例を説明するための模式図である。

【図８】本発明によるプロービング方法によるθアライ
メントの補正原理を説明するための模式図である。

【図９】本発明によるプロービング方法によるＸ、Ｙ方
向およびθ方向の補正原理の一例を説明するための模式
図である。

【図１０】図１に示した装置における制御部でのオート
セットアップのための手順を説明するためのフローチャ
ートである。

【図１１】図１に示した装置における制御部でのオート
セットアップのための他の手順を説明するためのフロー
チャートである。

【符号の簡単な説明】

１０ プローブ装置 １２ 載置台 １４ プローブカード １４Ａ プローブ針 １８ 認識手段の一つである第１のカメラ ２２ 認識手段の他の一つである第２のカメラ ２４ モニタ ２６ 判定制御処理部 ２８ 操作部 ３４ プローブカード交換駆動部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハ等の素子の電気的特性を連
   続して検査するプロービング方法において、 特定プローブ針の実際に測定された第１の位置情報を登
   録する第１の登録工程と、 前記第１の位置情報と、予め設定された素子のパッド側
   の位置情報とに基づいて、互いに両者を仮想的に接触さ
   せて上記パッドにおいて仮想的に形成される針跡を検出
   する第１の検出工程と、 前記針跡の位置ずれ情報を検出する第２の検出工程と、 前記位置ずれ情報に基づいて、パッドとプローブ針とを
   接触させる位置条件を補正する第１の補正工程と、 を含むことを特徴とするプロービング方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の各工程と並行してまたは
   それらの工程に続いて、上記特定プローブ針以外の任意
   のプローブ針について実際に測定された第２の位置情報
   を登録する第２の登録工程と、 上記第２の位置情報と予め設定された素子のパッド側の
   位置情報に基づいてプローブ針をパッドに仮想的に接触
   させて上記パッドにおいて仮想的に形成される針跡を検
   出する第３の検出工程と、 針跡の画像認識により、上記任意のプローブ針と対応パ
   ッドとの位置ずれ情報を検出する第４の検出工程と、 上記位置ずれ情報に基づいて、プローブ針とパッドとを
   接触させるための位置条件を補正する第２の補正工程
   と、 を含むことを特徴とするプロービング方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 第１または第２の補正工程の後に、素子のパッドとプロ
   ーブ針とを接触させて実際の針跡を形成する工程と、 素子のパッドに形成された実際のプローブ針との針跡を
   検出する第５の検出工程と、 実際の針跡の位置ずれ情報を検出する第６の検出工程
   と、 上記位置ずれ情報に基づいて、パッドとプローブ針とを
   接触させる位置条件を補正する第３の補正工程と、 を含むプロービング方法。
4. 【請求項４】 請求項１または２において、 上記第１または第２の補正工程は、画像認識によりパッ
   ドの輪郭を基にしてパッドの仮想中心を算出する工程を
   含み、この仮想中心および上記針跡の位置情報から上記
   位置ずれ情報を検出する工程を含むことを特徴とするプ
   ロービング方法。
5. 【請求項５】 請求項１または２において、 上記第１または第２の登録工程は、オートフォーカスに
   よって上記プローブ針の先端に焦点を合せることにより
   位置情報を求めることを特徴とするプロービング方法。
6. 【請求項６】 請求項５において、 オートフォーカス不良によりプローブ針の位置情報を得
   られない時には、マニュアル操作によるフォーカス処理
   が実施され、このマニュアル操作によるフォーカス処理
   が不能な場合には、プローブ針を装備しているプローブ
   カードの自動交換を行なう工程が実行されることを特徴
   とするプロービング方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜５のいずれか一つにおいて、 上記第１、第３または第５の検出工程において、針跡が
   所定範囲外の場合にプローブ針を装備しているプローブ
   カードの自動交換が実行される工程を含むことを特徴と
   するプロービング方法。
8. 【請求項８】 請求項１または２において、 第１乃至第３の補正工程は、プローブ針を装備している
   プローブカードを固定して、素子側を回転させてパッド
   の位置をθ補正することを特徴とするプロービング方
   法。
9. 【請求項９】 請求項８において、 上記第１乃至第３の補正工程は、上記各針跡の位置ずれ
   量の二乗和が最小となるようにプローブ針に対するパッ
   ドの位置を補正することを特徴とするプロービング方
   法。
10. 【請求項１０】 半導体ウエハ等の素子の電気的特性を
    連続して検査するプロービング装置において、 特定プローブ針の実際に測定された第１の位置情報を登
    録する第１の登録手段と、 前記第１の位置情報と、予め設定された素子のパッド側
    の位置情報とに基づいて、互いに両者を仮想的に接触さ
    せて上記パッドにおいて仮想的に形成される針跡を検出
    する第１の検出手段と、 前記針跡の位置ずれ情報を検出する第２の検出手段と、 前記位置ずれ情報に基づいて、パッドを有する素子を載
    置している載置台側をＸ、Ｙおよびθ方向で変位させる
    ことによりパッドとプローブ針とを接触させる位置条件
    を補正する第１の補正手段と、 を含むことを特徴とするプローブ装置。