JPH08213436A - 光学的高さ検出装置及びプローブ装置 - Google Patents
光学的高さ検出装置及びプローブ装置Info
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- JPH08213436A JPH08213436A JP3629795A JP3629795A JPH08213436A JP H08213436 A JPH08213436 A JP H08213436A JP 3629795 A JP3629795 A JP 3629795A JP 3629795 A JP3629795 A JP 3629795A JP H08213436 A JPH08213436 A JP H08213436A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鏡面仕上げのように表面に検出対象となるパ
ターンのない被検出体であってもその高さを確実に検出
できる光学的高さ検出装置を提供する。 【構成】 本光学的高さ検出装置１０は、例えば十字形
状のパターンを被検出体Ｗの表面に投影するパターン投
影光学手段１１と、このパターン投影光学手段１１によ
って投影された被検出体Ｗ表面の投影パターンＰ1を検
出する画像検出手段１２と、この画像検出手段１２によ
って検出された投影パターンＰ1の大きさＬまたは背景
Ｂとのコントラストの変化率（δｃ／δｈ）により被検
出体Ｗの高さを求める画像処理手段１３とを備えたこと
特徴とする。
ターンのない被検出体であってもその高さを確実に検出
できる光学的高さ検出装置を提供する。 【構成】 本光学的高さ検出装置１０は、例えば十字形
状のパターンを被検出体Ｗの表面に投影するパターン投
影光学手段１１と、このパターン投影光学手段１１によ
って投影された被検出体Ｗ表面の投影パターンＰ1を検
出する画像検出手段１２と、この画像検出手段１２によ
って検出された投影パターンＰ1の大きさＬまたは背景
Ｂとのコントラストの変化率（δｃ／δｈ）により被検
出体Ｗの高さを求める画像処理手段１３とを備えたこと
特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学的高さ検出装置及
びこの光学的高さ検出装置を適用したプローブ装置に関
する。
びこの光学的高さ検出装置を適用したプローブ装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】半導体プロセス工程では多数のチップが
作り込まれた半導体ウエハをそのままの状態で検査装置
に掛けて個々のチップについて電気的な検査を行ない、
この検査結果に基づいて電気的にチップの不良品をスク
リーニングするようにしている。そして、このような検
査装置としてはプローブ装置が用いられている。プロー
ブ装置は、半導体ウエハを載せる水平方向及び上下方向
で位置調整可能な載置台と、この載置台を上昇させて半
導体ウエハの各チップの電極パッドに例えばプローブ針
が電気的に接触してテスタとの間で電気信号を授受する
プローブカードとを備え、このプローブカードを介して
のテスティング時に授受する電気信号に基づいて各チッ
プの電気的欠陥の有無をテスタにより検出するように構
成されている。
作り込まれた半導体ウエハをそのままの状態で検査装置
に掛けて個々のチップについて電気的な検査を行ない、
この検査結果に基づいて電気的にチップの不良品をスク
リーニングするようにしている。そして、このような検
査装置としてはプローブ装置が用いられている。プロー
ブ装置は、半導体ウエハを載せる水平方向及び上下方向
で位置調整可能な載置台と、この載置台を上昇させて半
導体ウエハの各チップの電極パッドに例えばプローブ針
が電気的に接触してテスタとの間で電気信号を授受する
プローブカードとを備え、このプローブカードを介して
のテスティング時に授受する電気信号に基づいて各チッ
プの電気的欠陥の有無をテスタにより検出するように構
成されている。
【０００３】即ち、電気的検査を行なう時には、上述し
たように載置台を上昇させて半導体ウエハをプローブ針
に所定の針圧で接触させ、針先でチップに設けられた電
極パッド表面の絶縁膜（自然酸化膜）を突き破って針先
を電極パッドに電気的に接触させるようにしている。と
ころが、実際の検査を行なう前に、例えばアルミニウム
などの導電膜が表面に形成された、いわゆるダミーウエ
ハを用いてプローブ針のダミーウエハに対する接触状態
を、針跡や導通の有無によってチェックする工程があ
る。この工程では実検査と同様にダミーウエハをプロー
ブカードに対して位置合せする必要がある。水平方向の
位置合せを行なう場合には、例えばＣＣＤカメラなどを
用いてダミーウエハのエッジ、特にオリエンテーション
フラット（オリフラ）を画像検出することによって位置
合せを行ない、また、上下方向の位置合せを行なう場合
には、例えば静電容量センサを用いてダミーウエハに対
する静電容量の変化から位置合せを行なっている。
たように載置台を上昇させて半導体ウエハをプローブ針
に所定の針圧で接触させ、針先でチップに設けられた電
極パッド表面の絶縁膜（自然酸化膜）を突き破って針先
を電極パッドに電気的に接触させるようにしている。と
ころが、実際の検査を行なう前に、例えばアルミニウム
などの導電膜が表面に形成された、いわゆるダミーウエ
ハを用いてプローブ針のダミーウエハに対する接触状態
を、針跡や導通の有無によってチェックする工程があ
る。この工程では実検査と同様にダミーウエハをプロー
ブカードに対して位置合せする必要がある。水平方向の
位置合せを行なう場合には、例えばＣＣＤカメラなどを
用いてダミーウエハのエッジ、特にオリエンテーション
フラット（オリフラ）を画像検出することによって位置
合せを行ない、また、上下方向の位置合せを行なう場合
には、例えば静電容量センサを用いてダミーウエハに対
する静電容量の変化から位置合せを行なっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プローブ装置の場合には、静電容量センサは周囲の温
度、湿気などの環境条件によって出力が変動し、安定し
た検出を行なうことが難しい場合がある。また、ＣＣＤ
カメラ等の画像検出手段を用いて半導体ウエハ上のチッ
プやその電極パッドの像を撮像して高さを検出する手段
もあるが、ダミーウエハのように表面が鏡面仕上げにな
っている被検出体の場合には、その表面にチップや電極
パッド等のパターンが形成されていないため、画像検出
手段により所定のパターンを検出することができず、延
いては高さを検出できないという課題があった。
プローブ装置の場合には、静電容量センサは周囲の温
度、湿気などの環境条件によって出力が変動し、安定し
た検出を行なうことが難しい場合がある。また、ＣＣＤ
カメラ等の画像検出手段を用いて半導体ウエハ上のチッ
プやその電極パッドの像を撮像して高さを検出する手段
もあるが、ダミーウエハのように表面が鏡面仕上げにな
っている被検出体の場合には、その表面にチップや電極
パッド等のパターンが形成されていないため、画像検出
手段により所定のパターンを検出することができず、延
いては高さを検出できないという課題があった。
【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、鏡面仕上げのように表面に検出対象となる
パターンのない被検出体であってもその高さを確実に検
出できる光学的高さ検出装置、及び光学的高さ検出装置
を適用したプローブ装置を提供することを目的としてい
る。
れたもので、鏡面仕上げのように表面に検出対象となる
パターンのない被検出体であってもその高さを確実に検
出できる光学的高さ検出装置、及び光学的高さ検出装置
を適用したプローブ装置を提供することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の光学的高さ検出装置は、所定形状のパターンを被検出
体の表面に投影するパターン投影光学手段と、このパタ
ーン投影光学手段によって投影された被検出体表面の投
影パターンを検出する画像検出手段と、この画像検出手
段によって検出された投影パターンの大きさまたは背景
とのコントラストにより上記被検出体の高さを求める画
像処理手段とを備えたものである。
の光学的高さ検出装置は、所定形状のパターンを被検出
体の表面に投影するパターン投影光学手段と、このパタ
ーン投影光学手段によって投影された被検出体表面の投
影パターンを検出する画像検出手段と、この画像検出手
段によって検出された投影パターンの大きさまたは背景
とのコントラストにより上記被検出体の高さを求める画
像処理手段とを備えたものである。
【０００７】また、本発明の請求項２に記載のプローブ
装置は、被検出体を載置する載置台と、この載置台上の
被検出体の上方に配設されたプローブカードと、このプ
ローブカードに対する上記被検出体の高さを光学的に検
出する光学的高さ検出装置と、この光学的高さ検出装置
の検出高さに応じて上記載置台を介して上記被検出体の
高さを調整を行なう位置調整手段とを備え、上記光学的
高さ検出装置は、所定形状のパターンを被検出体の表面
に投影するパターン投影光学手段と、このパターン投影
光学手段によって投影された被検出体表面の投影パター
ンを検出する画像検出手段と、この画像検出手段によっ
て検出された投影パターンの大きさまたは背景とのコン
トラストにより上記被検出体の高さを求める画像処理手
段とを備えたものである。
装置は、被検出体を載置する載置台と、この載置台上の
被検出体の上方に配設されたプローブカードと、このプ
ローブカードに対する上記被検出体の高さを光学的に検
出する光学的高さ検出装置と、この光学的高さ検出装置
の検出高さに応じて上記載置台を介して上記被検出体の
高さを調整を行なう位置調整手段とを備え、上記光学的
高さ検出装置は、所定形状のパターンを被検出体の表面
に投影するパターン投影光学手段と、このパターン投影
光学手段によって投影された被検出体表面の投影パター
ンを検出する画像検出手段と、この画像検出手段によっ
て検出された投影パターンの大きさまたは背景とのコン
トラストにより上記被検出体の高さを求める画像処理手
段とを備えたものである。
【０００８】
【作用】本発明の請求項１に記載の発明によれば、パタ
ーン投影光学手段から被検出体の表面へ所定形状のパタ
ーンを投影すると、その投影パターンを画像検出手段が
検出すると共に、画像処理手段が作動して投影パターン
の大きさまたは背景とのコントラストを演算し、この演
算結果に基づいて被検出体の高さを求めることができ
る。
ーン投影光学手段から被検出体の表面へ所定形状のパタ
ーンを投影すると、その投影パターンを画像検出手段が
検出すると共に、画像処理手段が作動して投影パターン
の大きさまたは背景とのコントラストを演算し、この演
算結果に基づいて被検出体の高さを求めることができ
る。
【０００９】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、ダミーウエハのような被検出体を載置台上に載置
した後、被検出体の高さを調整する際、光学的高さ検出
装置のパターン投影光学手段から被検出体の表面へ所定
形状のパターンを投影すると、その投影パターンを画像
検出手段が検出すると共に、画像処理手段が作動して投
影パターンの大きさまたは背景とのコントラストを演算
し、この演算結果に基づいて位置調整手段が載置台を昇
降させて被検出体を光学的高さ検出装置で求めた高さに
調整することができる。
れば、ダミーウエハのような被検出体を載置台上に載置
した後、被検出体の高さを調整する際、光学的高さ検出
装置のパターン投影光学手段から被検出体の表面へ所定
形状のパターンを投影すると、その投影パターンを画像
検出手段が検出すると共に、画像処理手段が作動して投
影パターンの大きさまたは背景とのコントラストを演算
し、この演算結果に基づいて位置調整手段が載置台を昇
降させて被検出体を光学的高さ検出装置で求めた高さに
調整することができる。
【００１０】
【実施例】以下、図１〜図５に示す実施例に基づいて本
発明を説明する。本実施例の光学的高さ検出装置１０
は、図１に示すように、所定形状例えば図２に示すよう
な十字形状のパターンＰを被検出体Ｗの表面に投影する
パターン投影光学手段１１と、このパターン投影光学手
段１１によって投影された被検出体Ｗの表面の投影パタ
ーンＰ1を検出する画像検出手段１２と、この画像検出
手段１２によって検出された投影パターンＰ1の大きさ
または背景とのコントラストを演算して被検出体Ｗの高
さを求める画像処理手段１３と、この画像処理手段１３
によって求められた高さに被検出体Ｗの高さを調整する
位置調整手段１４とを備えて構成されている。
発明を説明する。本実施例の光学的高さ検出装置１０
は、図１に示すように、所定形状例えば図２に示すよう
な十字形状のパターンＰを被検出体Ｗの表面に投影する
パターン投影光学手段１１と、このパターン投影光学手
段１１によって投影された被検出体Ｗの表面の投影パタ
ーンＰ1を検出する画像検出手段１２と、この画像検出
手段１２によって検出された投影パターンＰ1の大きさ
または背景とのコントラストを演算して被検出体Ｗの高
さを求める画像処理手段１３と、この画像処理手段１３
によって求められた高さに被検出体Ｗの高さを調整する
位置調整手段１４とを備えて構成されている。
【００１１】上記パターン投影光学手段１１は、光源１
１Ａと、この光源１１Ａから照射された光線１１Ｂを透
過させるレンズ１１Ｃと、このレンズ１１Ｃの先に配置
された十字形状のパターンＰが描画されたレチクル１１
Ｄと、このレチクル１１Ｄの先に配置されたレンズ１１
Ｅと、このレンズ１１Ｅの先に配置され且つ光線１１Ｂ
の進行方向を９０°変えて被検出体Ｗへ光線１１Ｂを案
内する反射ミラー１１Ｆと、この反射ミラー１１Ｆの先
に配置され且つ被検出体Ｗに対向する対物レンズ１１Ｇ
とを備えている。そして、上記各レンズ１１Ｃ、１１Ｅ
の光軸は一致し、反射ミラー１１Ｆによって９０°の方
向へ反射した光線１１Ｂの光軸は対物レンズ１１Ｇの光
軸と一致しており、光源１１Ａによってレチクル１１Ｄ
のパターンＰを上述の光学系を介して被検出体Ｗの表面
へ投影パターンＰ1として形成するようにしてある。ま
た、対物レンズ１１Ｇは画像検出手段１２の対物レンズ
１２Ａを利用したものである。従って、以下の説明では
同一対物レンズを必要に応じて対物レンズ１１Ｇと称し
たり、対物レンズ１２Ａと称したりする。
１Ａと、この光源１１Ａから照射された光線１１Ｂを透
過させるレンズ１１Ｃと、このレンズ１１Ｃの先に配置
された十字形状のパターンＰが描画されたレチクル１１
Ｄと、このレチクル１１Ｄの先に配置されたレンズ１１
Ｅと、このレンズ１１Ｅの先に配置され且つ光線１１Ｂ
の進行方向を９０°変えて被検出体Ｗへ光線１１Ｂを案
内する反射ミラー１１Ｆと、この反射ミラー１１Ｆの先
に配置され且つ被検出体Ｗに対向する対物レンズ１１Ｇ
とを備えている。そして、上記各レンズ１１Ｃ、１１Ｅ
の光軸は一致し、反射ミラー１１Ｆによって９０°の方
向へ反射した光線１１Ｂの光軸は対物レンズ１１Ｇの光
軸と一致しており、光源１１Ａによってレチクル１１Ｄ
のパターンＰを上述の光学系を介して被検出体Ｗの表面
へ投影パターンＰ1として形成するようにしてある。ま
た、対物レンズ１１Ｇは画像検出手段１２の対物レンズ
１２Ａを利用したものである。従って、以下の説明では
同一対物レンズを必要に応じて対物レンズ１１Ｇと称し
たり、対物レンズ１２Ａと称したりする。
【００１２】上記画像検出手段１２は、被検出体Ｗに対
向配置された対物レンズ１２Ａと、対物レンズ１２Ａを
透過し被検出体Ｗの表面で反射した反射光線１２Ｂの進
行方向を９０°変えてＣＣＤカメラ１２Ｃへ反射光線１
２Ｂを案内するハーフミラー１２Ｄと、ハーフミラー１
２ＤとＣＣＤカメラ１２Ｃの間に配置された集光レンズ
１２Ｅとを備えている。そして、上記対物レンズ１２Ａ
を透過してハーフミラー１２Ｄによって９０°向きを変
えて反射された反射光線１２Ｂの光軸はレンズ１２Ｅの
光軸と一致している。尚、ハーフミラー１２Ｄは、上記
パターン投影光学手段１１の反射ミラー１１Ｆと、対物
レンズ１１Ｇ（１２Ａ）の間に配置され、光源１１Ａの
光線１１Ｂが透過するようになっている。
向配置された対物レンズ１２Ａと、対物レンズ１２Ａを
透過し被検出体Ｗの表面で反射した反射光線１２Ｂの進
行方向を９０°変えてＣＣＤカメラ１２Ｃへ反射光線１
２Ｂを案内するハーフミラー１２Ｄと、ハーフミラー１
２ＤとＣＣＤカメラ１２Ｃの間に配置された集光レンズ
１２Ｅとを備えている。そして、上記対物レンズ１２Ａ
を透過してハーフミラー１２Ｄによって９０°向きを変
えて反射された反射光線１２Ｂの光軸はレンズ１２Ｅの
光軸と一致している。尚、ハーフミラー１２Ｄは、上記
パターン投影光学手段１１の反射ミラー１１Ｆと、対物
レンズ１１Ｇ（１２Ａ）の間に配置され、光源１１Ａの
光線１１Ｂが透過するようになっている。
【００１３】また、上記画像処理手段１３は画像検出手
段１２のＣＣＤカメラ１２Ｃに接続され、このカメラ１
２Ｃによって得られた画像情報即ち投影パターンＰ1の
大きさの高さに対する変化または投影パターンＰ1とそ
の背景Ｂとのコントラストの高さに対する変化を逐次検
出し、その変化の様子から被検出体Ｗの高さを求めるよ
うにしてある。
段１２のＣＣＤカメラ１２Ｃに接続され、このカメラ１
２Ｃによって得られた画像情報即ち投影パターンＰ1の
大きさの高さに対する変化または投影パターンＰ1とそ
の背景Ｂとのコントラストの高さに対する変化を逐次検
出し、その変化の様子から被検出体Ｗの高さを求めるよ
うにしてある。
【００１４】そこで、投影パターンＰ1の大きさを基準
にしての被検出体Ｗの高さを求める場合について説明す
る。この場合には、被検出体Ｗが焦点位置にある時の投
影パターンＰ1の大きさが最も小さくなり、それ以外の
位置にある場合の投影パターンＰ1は極小値Ｐ0の大きさ
よりも大きくなることを利用する方法である。この方法
では位置調整手段１４により被検出体Ｗが例えば１ステ
ップ当りに±０.１〜±０.２μｍずつ昇降すると、投影
パターンＰ1の大きさＬと被検出体Ｗの高さｈは図３に
示すように変動する。そこで、被検出体Ｗが昇降するに
連れて投影パターンＰ1の大きさＬが極小値Ｌ0になる時
の被検出体Ｗの高さｈ0が対物レンズ１２Ａの焦点位置
にあり、この位置が被検出体Ｗの高さとなるようにして
ある。
にしての被検出体Ｗの高さを求める場合について説明す
る。この場合には、被検出体Ｗが焦点位置にある時の投
影パターンＰ1の大きさが最も小さくなり、それ以外の
位置にある場合の投影パターンＰ1は極小値Ｐ0の大きさ
よりも大きくなることを利用する方法である。この方法
では位置調整手段１４により被検出体Ｗが例えば１ステ
ップ当りに±０.１〜±０.２μｍずつ昇降すると、投影
パターンＰ1の大きさＬと被検出体Ｗの高さｈは図３に
示すように変動する。そこで、被検出体Ｗが昇降するに
連れて投影パターンＰ1の大きさＬが極小値Ｌ0になる時
の被検出体Ｗの高さｈ0が対物レンズ１２Ａの焦点位置
にあり、この位置が被検出体Ｗの高さとなるようにして
ある。
【００１５】次に、基準点となる投影パターンＰ1の背
景Ｂとのコントラストを基準にして高さを求める場合に
ついて説明する。この場合には、被検出体Ｗが焦点位置
にある時には投影パターンＰ1とその背景Ｂとのコント
ラスト、即ち背景Ｂに対する投影パターンＰ1の明るさ
が最も明るくなって両者Ｐ1、Ｂ間の境界が最も明瞭に
なることを利用する方法である。そこでこの方法につい
て具体的に説明する。例えば、被検出体Ｗの高さを対物
レンズ１２Ａからの距離ｈとして表わし、コントラスト
をｃとして表わし、距離ｈに対するコントラストｃの変
化率をδｃ／δｈとすると、この変化率に基づいて被検
出体Ｗの高さを求めることができる。
景Ｂとのコントラストを基準にして高さを求める場合に
ついて説明する。この場合には、被検出体Ｗが焦点位置
にある時には投影パターンＰ1とその背景Ｂとのコント
ラスト、即ち背景Ｂに対する投影パターンＰ1の明るさ
が最も明るくなって両者Ｐ1、Ｂ間の境界が最も明瞭に
なることを利用する方法である。そこでこの方法につい
て具体的に説明する。例えば、被検出体Ｗの高さを対物
レンズ１２Ａからの距離ｈとして表わし、コントラスト
をｃとして表わし、距離ｈに対するコントラストｃの変
化率をδｃ／δｈとすると、この変化率に基づいて被検
出体Ｗの高さを求めることができる。
【００１６】即ち、図４に示すように位置調整手段１４
を用いて距離ｈを大きな値ｈ1から小さな値ｈ2へと徐々
に変化させて被検出体Ｗを低い位置から徐々に高い位置
へ上昇させると、距離ｈに対応してコントラストがｃ1
から徐々に大きくなり、ｈ0の位置で最大値ｃ0を示し、
その後コントラストｃが例えばｃ2のように徐々に小さ
くなる。このような変化を逐次検出し、これらの検出値
ｈ、ｃに基づいて画像処理手段１３により距離ｈに対す
るコントラストｃの変化率（δｃ／δｈ）を逐次求め
る。この変化率（δｃ／δｈ）は検出値に応じて逐次変
化し、その値が０の時、コントラストｃが極大値（本実
施例では最大値）ｃ0になり、この時、投影パターンＰ1
が最も明るくなり、この明るさを示す被検出体Ｗの位置
が対物レンズ１２Ａの焦点距離に一致する高さになり、
この高さが被検出体Ｗの求めるべき高さになる。そこ
で、変化率（δｃ／δｈ）＝０の時、画像処理手段１３
により被検出体Ｗが求めるべき高さに存在すると判断
し、その判断結果に基づいて位置調整手段１４を停止さ
せて被検出体Ｗの高さを検出するようにしてある。尚、
コントラストｃの明るさは画像処理手段１３により検出
し、距離ｈは位置調整手段１４の上昇量に基づいて検出
することができる。
を用いて距離ｈを大きな値ｈ1から小さな値ｈ2へと徐々
に変化させて被検出体Ｗを低い位置から徐々に高い位置
へ上昇させると、距離ｈに対応してコントラストがｃ1
から徐々に大きくなり、ｈ0の位置で最大値ｃ0を示し、
その後コントラストｃが例えばｃ2のように徐々に小さ
くなる。このような変化を逐次検出し、これらの検出値
ｈ、ｃに基づいて画像処理手段１３により距離ｈに対す
るコントラストｃの変化率（δｃ／δｈ）を逐次求め
る。この変化率（δｃ／δｈ）は検出値に応じて逐次変
化し、その値が０の時、コントラストｃが極大値（本実
施例では最大値）ｃ0になり、この時、投影パターンＰ1
が最も明るくなり、この明るさを示す被検出体Ｗの位置
が対物レンズ１２Ａの焦点距離に一致する高さになり、
この高さが被検出体Ｗの求めるべき高さになる。そこ
で、変化率（δｃ／δｈ）＝０の時、画像処理手段１３
により被検出体Ｗが求めるべき高さに存在すると判断
し、その判断結果に基づいて位置調整手段１４を停止さ
せて被検出体Ｗの高さを検出するようにしてある。尚、
コントラストｃの明るさは画像処理手段１３により検出
し、距離ｈは位置調整手段１４の上昇量に基づいて検出
することができる。
【００１７】次に動作について説明する。光学的高さ検
出装置１０のパターン投影光学手段１１が作動する、光
源１１Ａの光線１１Ｂがレチクル１１Ｄのパターンを透
過し、レンズ１１Ｅ、反射ミラー１１Ｆ、及びハーフミ
ラー１２Ｄを経て対物レンズ１１Ｇから出射し、被検出
体Ｗ上へ図２に示す投影パターンＰ1を結像する。する
と、被検出体Ｗでは投影パターンＰ1の光線１２Ｂを反
射し、対物レンズ１２Ａから画像検出手段１２へ入射す
る。反射光線１２Ｂはハーフミラー１２Ｄで反射されて
９０°進行方向を変え、レンズ１２Ｅを経てＣＣＤカメ
ラ１２Ｃに投影パターンＰ1の像を結像する。
出装置１０のパターン投影光学手段１１が作動する、光
源１１Ａの光線１１Ｂがレチクル１１Ｄのパターンを透
過し、レンズ１１Ｅ、反射ミラー１１Ｆ、及びハーフミ
ラー１２Ｄを経て対物レンズ１１Ｇから出射し、被検出
体Ｗ上へ図２に示す投影パターンＰ1を結像する。する
と、被検出体Ｗでは投影パターンＰ1の光線１２Ｂを反
射し、対物レンズ１２Ａから画像検出手段１２へ入射す
る。反射光線１２Ｂはハーフミラー１２Ｄで反射されて
９０°進行方向を変え、レンズ１２Ｅを経てＣＣＤカメ
ラ１２Ｃに投影パターンＰ1の像を結像する。
【００１８】ＣＣＤカメラ１２Ｃではその投影パターン
の像を画像信号に変換し、画像処理手段１３へ送信す
る。画像処理手段１３では受信信号に基づいて投影パタ
ーンＰ1の大きさＬあるいは被検出体Ｗの高さを示す距
離ｈに対するコントラストｃの変化率（δｃ／δｈ）を
演算し、位置調整手段１４を介して被検出体Ｗを昇降さ
せ、上記大きさが最も小さなＬ0になる高さ、あるいは
変化率（δｃ／δｈ）が０になる高さを被検出体Ｗの高
さとして画像処理手段１３において判断し、この判断結
果に基づいて位置調整手段１４を止め、被検出体Ｗの高
さを調整する。
の像を画像信号に変換し、画像処理手段１３へ送信す
る。画像処理手段１３では受信信号に基づいて投影パタ
ーンＰ1の大きさＬあるいは被検出体Ｗの高さを示す距
離ｈに対するコントラストｃの変化率（δｃ／δｈ）を
演算し、位置調整手段１４を介して被検出体Ｗを昇降さ
せ、上記大きさが最も小さなＬ0になる高さ、あるいは
変化率（δｃ／δｈ）が０になる高さを被検出体Ｗの高
さとして画像処理手段１３において判断し、この判断結
果に基づいて位置調整手段１４を止め、被検出体Ｗの高
さを調整する。
【００１９】以上説明したように本実施例によれば、パ
ターン投影光学手段１１から被検出体Ｗの表面へ十字状
の投影パターンＰ1を投影し、その投影パターンＰ1を画
像検出手段１２が検出する。次に、画像処理手段１３が
作動して投影パターンＰ1の大きさＬまたは高さｈに対
するコントラストｃの変化率（δｃ／δｈ）を演算し、
この演算結果に基づいて被検出体Ｗの高さｈ0を求める
ことができる。例えば、被検出体Ｗの表面に視覚的に検
出可能なパターンが形成されていない、鏡面仕上げの被
検出体Ｗであっても、上述のようにパターン投影光学手
段１１が被検出体Ｗ表面に投影パターンＰ1を作ること
により、この投影パターンＰ1に基づいてその高さを確
実に検出することができる。
ターン投影光学手段１１から被検出体Ｗの表面へ十字状
の投影パターンＰ1を投影し、その投影パターンＰ1を画
像検出手段１２が検出する。次に、画像処理手段１３が
作動して投影パターンＰ1の大きさＬまたは高さｈに対
するコントラストｃの変化率（δｃ／δｈ）を演算し、
この演算結果に基づいて被検出体Ｗの高さｈ0を求める
ことができる。例えば、被検出体Ｗの表面に視覚的に検
出可能なパターンが形成されていない、鏡面仕上げの被
検出体Ｗであっても、上述のようにパターン投影光学手
段１１が被検出体Ｗ表面に投影パターンＰ1を作ること
により、この投影パターンＰ1に基づいてその高さを確
実に検出することができる。
【００２０】次に、上記光学的高さ検出装置１０を適用
したプローブ装置２０について図５を参照しながら説明
する。このプローブ装置２０は、半導体ウエハ等の被検
出体上に形成された多数のチップを１個ずつあるいは複
数個ずつ纒めて各チップについて電気的検査を行なうよ
うに構成されている。図５に示すようにプローブ装置２
０は被検出体Ｗを検査する検査部２１と、この検査部２
１に対して被検出体Ｗをロード、アンロードするロー
ド、アンロード部２２を有している。検査部２１内の略
中央には架台２３を介して検査用ステージ２４が配設さ
れている。この検査用ステージ２４は、被検出体Ｗを真
空保持する載置台２５と、この載置台２５上で保持され
た被検出体Ｗをアライメントするアライメント機構を有
し、このアライメント機構により載置台２５上の被検出
体Ｗの位置をＸ、Ｙ、Ｚ方向及びθ方向で位置決めする
ように構成されている。また、検査部２１の天面を形成
するヘッドプレート２６略中央の開口部にはインサート
リング２７を介してプローブカード２８が着脱可能に取
り付けられている。このプローブカード２８は、プリン
ト基板に実装された複数のプローブ針２９を有し、各プ
ローブ針２９が被検出体Ｗのチップの電極パッドに個別
に接触し、テストヘッド３０との間で接続リング３１を
介して検査のための電気信号を授受してチップの良否を
検査するように構成されている。
したプローブ装置２０について図５を参照しながら説明
する。このプローブ装置２０は、半導体ウエハ等の被検
出体上に形成された多数のチップを１個ずつあるいは複
数個ずつ纒めて各チップについて電気的検査を行なうよ
うに構成されている。図５に示すようにプローブ装置２
０は被検出体Ｗを検査する検査部２１と、この検査部２
１に対して被検出体Ｗをロード、アンロードするロー
ド、アンロード部２２を有している。検査部２１内の略
中央には架台２３を介して検査用ステージ２４が配設さ
れている。この検査用ステージ２４は、被検出体Ｗを真
空保持する載置台２５と、この載置台２５上で保持され
た被検出体Ｗをアライメントするアライメント機構を有
し、このアライメント機構により載置台２５上の被検出
体Ｗの位置をＸ、Ｙ、Ｚ方向及びθ方向で位置決めする
ように構成されている。また、検査部２１の天面を形成
するヘッドプレート２６略中央の開口部にはインサート
リング２７を介してプローブカード２８が着脱可能に取
り付けられている。このプローブカード２８は、プリン
ト基板に実装された複数のプローブ針２９を有し、各プ
ローブ針２９が被検出体Ｗのチップの電極パッドに個別
に接触し、テストヘッド３０との間で接続リング３１を
介して検査のための電気信号を授受してチップの良否を
検査するように構成されている。
【００２１】上記ロード、アンロード部２２にはオート
ローダ３２が配設されている。このオートローダ３２
は、例えば２５枚の被検出体Ｗが収納されたカセット３
３を載置する昇降可能なカセット載置台３４と、このカ
セット載置台３４上のカセット３３内の被検出体Ｗを検
査部２１へ移載する第１ウエハハンドリング機構３５を
備えて構成されている。そして、プリアライメント機構
（図示せず）では第１ウエハハンドリング機構３５によ
り移載された被検出体Ｗをオリフラまたはノッチに基づ
いて自動的にプリアライメントするようにしてある。ま
た、検査部２１には第２ウエハハンドリング機構３６が
配設され、この第２ウエハハンドリング機構３６により
プリアライメント機構上の被検出体Ｗを検査用ステージ
２４の載置台２５へ移載するように構成されている。
ローダ３２が配設されている。このオートローダ３２
は、例えば２５枚の被検出体Ｗが収納されたカセット３
３を載置する昇降可能なカセット載置台３４と、このカ
セット載置台３４上のカセット３３内の被検出体Ｗを検
査部２１へ移載する第１ウエハハンドリング機構３５を
備えて構成されている。そして、プリアライメント機構
（図示せず）では第１ウエハハンドリング機構３５によ
り移載された被検出体Ｗをオリフラまたはノッチに基づ
いて自動的にプリアライメントするようにしてある。ま
た、検査部２１には第２ウエハハンドリング機構３６が
配設され、この第２ウエハハンドリング機構３６により
プリアライメント機構上の被検出体Ｗを検査用ステージ
２４の載置台２５へ移載するように構成されている。
【００２２】さて、光学的高さ検出装置１０は、上述の
ようにパターン投影光学手段１１、画像検出手段１２、
画像処理手段１３及び位置調整手段１４とを備えて構成
され、検査部２１内に配設されている。そして、パター
ン投影光学手段１１は従来の静電容量センサに替わるも
ので、被検出体Ｗとしてダミーウエハを用いてプローブ
針２９の針跡などを観察する場合に効果的に機能するよ
うにしてある。一方、画像検出手段１２は被検出体Ｗ上
の投影パターンＰ1を検出し、この検出結果に基づいて
画像処理手段１３及び位置調整手段１４を介してプロー
ブ装置２０の載置台２５を駆動し、被検出体Ｗの高さを
設定するようにしてある。
ようにパターン投影光学手段１１、画像検出手段１２、
画像処理手段１３及び位置調整手段１４とを備えて構成
され、検査部２１内に配設されている。そして、パター
ン投影光学手段１１は従来の静電容量センサに替わるも
ので、被検出体Ｗとしてダミーウエハを用いてプローブ
針２９の針跡などを観察する場合に効果的に機能するよ
うにしてある。一方、画像検出手段１２は被検出体Ｗ上
の投影パターンＰ1を検出し、この検出結果に基づいて
画像処理手段１３及び位置調整手段１４を介してプロー
ブ装置２０の載置台２５を駆動し、被検出体Ｗの高さを
設定するようにしてある。
【００２３】次に、動作について説明する。被検出体Ｗ
を用いて例えば新しく装着するプローブカード２８の針
跡などを検査する場合には、まず、新しいプローブカー
ド２８をインサートリング２７に装着する。その後オー
トローダ３２が駆動し、第１ウエハハンドリング機構３
５が駆動してカセット載置台３４上のカセット３３から
被検出体Ｗを取り出し、プリアライメント機構へ移載す
る。そして、第２ウエハハンドリング機構３６が駆動し
てプリアライメント機構上の被検出体Ｗを検査用ステー
ジ２４の載置台２５へ移載する。
を用いて例えば新しく装着するプローブカード２８の針
跡などを検査する場合には、まず、新しいプローブカー
ド２８をインサートリング２７に装着する。その後オー
トローダ３２が駆動し、第１ウエハハンドリング機構３
５が駆動してカセット載置台３４上のカセット３３から
被検出体Ｗを取り出し、プリアライメント機構へ移載す
る。そして、第２ウエハハンドリング機構３６が駆動し
てプリアライメント機構上の被検出体Ｗを検査用ステー
ジ２４の載置台２５へ移載する。
【００２４】次いで、プローブカード２８に対して載置
台２５上の被検出体Ｗの位置合わせを行なう。それには
制御装置の制御下でアライメント機構が駆動して載置台
２５がＸ方向、Ｙ方向へ移動し、画像検出手段１２のＣ
ＣＤカメラ１２Ｃによって粗位置合わせを行なう。引き
続き、光学的高さ検出装置１０のパターン投影光学手段
１１が上述したように作動する。すると、パターン投影
光学手段１１が被検出体Ｗの表面に投影パターンＰ1を
映し出し、画像検出手段１２が投影パターンＰ1を検出
する。画像処理手段１３では画像検出手段１２からの受
信信号に基づいて画像処理手段１３が被検出体Ｗの高さ
を求め、位置調整手段１４を介して載置台２５を昇降さ
せ、投影パターンＰ1の大きさが最も小さくなる位置、
あるいは被検出体Ｗの高さつまり距離ｈに対するコント
ラストｃの変化率（δｃ／δｈ）の値が０になる位置を
被検出体Ｗの高さ（検出すべき高さ）として検出するこ
とができる。被検出体Ｗの高さの検出及び設定が終了す
ると、後は上述のようにして求めた高さに基づいて載置
台２５が上昇し、被検出体Ｗがプローブ針２９に接触す
ると、その表面に針跡が付く。また、この状態でプロー
ブカード２８の導通試験を行なうことができる。
台２５上の被検出体Ｗの位置合わせを行なう。それには
制御装置の制御下でアライメント機構が駆動して載置台
２５がＸ方向、Ｙ方向へ移動し、画像検出手段１２のＣ
ＣＤカメラ１２Ｃによって粗位置合わせを行なう。引き
続き、光学的高さ検出装置１０のパターン投影光学手段
１１が上述したように作動する。すると、パターン投影
光学手段１１が被検出体Ｗの表面に投影パターンＰ1を
映し出し、画像検出手段１２が投影パターンＰ1を検出
する。画像処理手段１３では画像検出手段１２からの受
信信号に基づいて画像処理手段１３が被検出体Ｗの高さ
を求め、位置調整手段１４を介して載置台２５を昇降さ
せ、投影パターンＰ1の大きさが最も小さくなる位置、
あるいは被検出体Ｗの高さつまり距離ｈに対するコント
ラストｃの変化率（δｃ／δｈ）の値が０になる位置を
被検出体Ｗの高さ（検出すべき高さ）として検出するこ
とができる。被検出体Ｗの高さの検出及び設定が終了す
ると、後は上述のようにして求めた高さに基づいて載置
台２５が上昇し、被検出体Ｗがプローブ針２９に接触す
ると、その表面に針跡が付く。また、この状態でプロー
ブカード２８の導通試験を行なうことができる。
【００２５】以上説明したように本実施例によれば、プ
ローブ装置２０の検査部２１内に光学的高さ検出装置１
０を設けたため、表面が鏡面仕上げされ、表面にパター
ンを有しない被検出体Ｗであってもパターン投影光学手
段１１によって被検出体Ｗ表面に投影されたレチクル１
１Ｄの投影パターンＰ1に基づいて被検出体Ｗの高さを
確実に検出することができる。しかも、本実施例によれ
ば、パターン投影光学手段１１を用いたため、温度、湿
度などの影響を受け難く、被検出体Ｗの高さを確実に検
出することができる。
ローブ装置２０の検査部２１内に光学的高さ検出装置１
０を設けたため、表面が鏡面仕上げされ、表面にパター
ンを有しない被検出体Ｗであってもパターン投影光学手
段１１によって被検出体Ｗ表面に投影されたレチクル１
１Ｄの投影パターンＰ1に基づいて被検出体Ｗの高さを
確実に検出することができる。しかも、本実施例によれ
ば、パターン投影光学手段１１を用いたため、温度、湿
度などの影響を受け難く、被検出体Ｗの高さを確実に検
出することができる。
【００２６】尚、本発明は上記各実施例に何等制限され
るものではなく、パターンのない被検出体の高さを検出
する必要のある検査装置に広く適用することができる。
るものではなく、パターンのない被検出体の高さを検出
する必要のある検査装置に広く適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明の請求項１に記載の発明によれ
ば、鏡面仕上げのように表面にパターンのない被検出体
であってもその高さを確実に検出できる光学的高さ検出
装置を提供することができる。
ば、鏡面仕上げのように表面にパターンのない被検出体
であってもその高さを確実に検出できる光学的高さ検出
装置を提供することができる。
【００２８】本発明の請求項２に記載の発明によれば、
鏡面仕上げのように表面に検出対象となる検出対象とな
るチップ及びその電極等のパターンのない被検出体であ
ってもその高さを確実に検出でき、しかも温度、湿度な
どの影響されることなく被検出体の高さを確実に検出で
きるプローブ装置を提供することができる。
鏡面仕上げのように表面に検出対象となる検出対象とな
るチップ及びその電極等のパターンのない被検出体であ
ってもその高さを確実に検出でき、しかも温度、湿度な
どの影響されることなく被検出体の高さを確実に検出で
きるプローブ装置を提供することができる。
【図１】本発明の光学的高さ検出装置の一実施例を示す
原理図である。
原理図である。
【図２】図１に示すパターン投影手段による被検出体上
の投影パターンを示す図である。
の投影パターンを示す図である。
【図３】図１に示す画像検出手段によって検出された画
像の大きさと被検出体の高さとの関係を示す図である。
像の大きさと被検出体の高さとの関係を示す図である。
【図４】図１に示す画像検出手段によって検出された画
像の濃さと被検出体の高さとの関係を示す図である。
像の濃さと被検出体の高さとの関係を示す図である。
【図５】図１に示す光学的高さ検出装置を適用したプロ
ーブ装置の一実施例の要部を破断して示す正面図であ
る。
ーブ装置の一実施例の要部を破断して示す正面図であ
る。
１０ 光学的高さ検出装置 １１ パターン投影光学手段 １２ 画像検出手段 １３ 画像処理手段 １４ 位置調整手段 ２０ プローブ装置 ２５ 載置台 ２８ プローブカード ２９ プローブ針 Ｗ 被検出体 Ｐ1 投影パターン
フロントページの続き (72)発明者 篠 敬悦 愛知県蒲郡市宮成町13番35号 興和株式会 社蒲郡工場内
Claims (2)
- 【請求項１】 所定形状のパターンを被検出体の表面に
投影するパターン投影光学手段と、このパターン投影光
学手段によって投影された被検出体表面の投影パターン
を検出する画像検出手段と、この画像検出手段によって
検出された投影パターンの大きさまたは背景とのコント
ラストにより上記被検出体の高さを求める画像処理手段
とを備えたこと特徴とする光学的高さ検出装置。 - 【請求項２】 被検出体を載置する載置台と、この載置
台上の被検出体の上方に配設されたプローブカードと、
このプローブカードに対する上記被検出体の高さを光学
的に検出する光学的高さ検出装置と、この光学的高さ検
出装置の検出高さに応じて上記載置台を介して上記被検
出体の高さを調整を行なう位置調整手段とを備え、上記
光学的高さ検出装置は、所定形状のパターンを被検出体
の表面に投影するパターン投影光学手段と、このパター
ン投影光学手段によって投影された被検出体表面の投影
パターンを検出する画像検出手段と、この画像検出手段
によって検出された投影パターンの大きさまたは背景と
のコントラストにより上記被検出体の高さを求める画像
処理手段とを備えたこと特徴とするプローブ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3629795A JPH08213436A (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | 光学的高さ検出装置及びプローブ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3629795A JPH08213436A (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | 光学的高さ検出装置及びプローブ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213436A true JPH08213436A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=12465887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3629795A Pending JPH08213436A (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | 光学的高さ検出装置及びプローブ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08213436A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002075807A1 (fr) * | 2001-03-16 | 2002-09-26 | Tokyo Electron Limited | Procede et dispositif de sondage |
| CN100395877C (zh) * | 2003-01-20 | 2008-06-18 | 东京毅力科创株式会社 | 包含光学测距仪的探针装置以及探针的检查方法 |
| JP2012103110A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Olympus Corp | エッジ検出方法およびエッジ検出装置 |
| JP2015102469A (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 株式会社ミツトヨ | 寸法測定装置、寸法測定方法及び校正用チャート |
| JP2017157692A (ja) * | 2016-03-02 | 2017-09-07 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 検査装置及び検査方法 |
| JP2020115127A (ja) * | 2018-12-31 | 2020-07-30 | 株式会社ミツトヨ | マシンビジョン検査システムを用いてワークピース表面のｚ高さ値を測定するための方法 |
| WO2021193824A1 (ja) * | 2020-03-26 | 2021-09-30 | 日本電産リード株式会社 | 基板検査装置 |
-
1995
- 1995-02-01 JP JP3629795A patent/JPH08213436A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002075807A1 (fr) * | 2001-03-16 | 2002-09-26 | Tokyo Electron Limited | Procede et dispositif de sondage |
| US6906542B2 (en) | 2001-03-16 | 2005-06-14 | Tokyo Electron Limited | Probing method and prober |
| KR100832165B1 (ko) * | 2001-03-16 | 2008-05-23 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 프로브 방법 및 프로브 장치 |
| US7417445B2 (en) | 2001-03-16 | 2008-08-26 | Tokyo Electron Limited | Probing method and prober for measuring electrical characteristics of circuit devices |
| CN100395877C (zh) * | 2003-01-20 | 2008-06-18 | 东京毅力科创株式会社 | 包含光学测距仪的探针装置以及探针的检查方法 |
| JP2012103110A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Olympus Corp | エッジ検出方法およびエッジ検出装置 |
| JP2015102469A (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 株式会社ミツトヨ | 寸法測定装置、寸法測定方法及び校正用チャート |
| JP2017157692A (ja) * | 2016-03-02 | 2017-09-07 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 検査装置及び検査方法 |
| JP2020115127A (ja) * | 2018-12-31 | 2020-07-30 | 株式会社ミツトヨ | マシンビジョン検査システムを用いてワークピース表面のｚ高さ値を測定するための方法 |
| WO2021193824A1 (ja) * | 2020-03-26 | 2021-09-30 | 日本電産リード株式会社 | 基板検査装置 |
| US12055580B2 (en) | 2020-03-26 | 2024-08-06 | Nidec Read Corporation | Circuit board inspecting apparatus |
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