KR101865887B1

KR101865887B1 - 위치 정밀도 검사 방법, 위치 정밀도 검사 장치 및 위치 검사 유닛

Info

Publication number: KR101865887B1
Application number: KR1020177008504A
Authority: KR
Inventors: 켄타 사이키; 토시히코 타나카; 무네아키 타무라; 카즈히코 코시미즈; 신지 아카이케
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-08-19
Publication date: 2018-06-08
Also published as: TW201631678A; US10006941B2; JP2016072455A; WO2016052012A1; TWI697970B; KR20170061135A; US20170219625A1; CN107078072A; JP6462296B2; SG11201702570TA; CN107078072B

Abstract

피검사 기판에 형성된 피검사 칩의 접촉식 검사를 행할 시의 접촉 위치의 검사를 간단하게 고정밀도로 행한다. 스테이지(11)에 배치된 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 프로버에 의한 검사를 행할 시, 반도체 디바이스의 전극 패드(71 ~ 75)에 대한 프로브 바늘의 접촉 위치를 사전에 검사한다. 프로브 바늘이 배치되는 위치에 프로브 바늘 대신에, 프로브 바늘의 위치를 나타내는 도형(61 ~ 65)이 형성된 레티클(31)을 배치하고, 레티클(31)을 통하여 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스를 촬상 소자(33)에 의해 촬상하고, 촬상한 화상으로부터 레티클(31)에 형성된 도형과 전극 패드(71 ~ 75)와의 위치 관계를 해석한다. 필요에 따라, 도형(61 ~ 65)의 중심과 전극 패드(71 ~ 75)의 중심을 일치시키도록 스테이지(11)의 위치를 보정한다.

Description

위치 정밀도 검사 방법, 위치 정밀도 검사 장치 및 위치 검사 유닛 {POSITIONAL PRECISION INSPECTION METHOD, POSITIONAL PRECISION INSPECTION DEVICE, AND POSITION INSPECTION UNIT}

본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피검사 기판에 형성된 반도체 디바이스 등의 피검사 칩에 대하여 접촉식 검사를 행할 시의 접촉 위치를 검사하기 위한 위치 정밀도 검사 방법, 위치 정밀도 검사 장치 및 위치 검사 유닛에 관한 것이다.

피검사 기판의 일례인 반도체 웨이퍼(이하 '웨이퍼'라고 함)에 형성된 피검사 칩의 일례인 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 장치로서 프로브 장치(이하 '프로버'라고 함)가 알려져 있다.

프로버의 일례로서, 웨이퍼에 형성된 복수의 반도체 디바이스 중 하나의 반도체 디바이스에 접촉시키는 정해진 수의 프로브 바늘(탐침)을 가지는 프로브 카드와, 웨이퍼를 배치하여 상하 좌우로 자유롭게 이동하는 스테이지를 구비하고, 프로브 바늘을 반도체 디바이스의 전극 패드 또는 땜납 범프에 접촉시켜, 각 프로브 바늘로부터 전극 패드 또는 땜납 범프에 검사 전류를 흘림으로써 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

이 특허 문헌 1에 기재된 프로버에서는, 스테이지를 이차원적으로 이동시킴으로써 프로브 바늘에 대향하는 반도체 디바이스의 위치를 변경하고, 순차, 검사 대상이 되는 반도체 디바이스를 변경하여, 검사를 행한다. 이에 의해, 웨이퍼에 형성된 일부 또는 전부의 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사할 수 있다.

이러한 프로버에 의한 반도체 디바이스의 검사에서는, 프로브 카드에 마련된 프로브 바늘을 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전극 패드 또는 땜납 범프에 대하여 확실히 접촉시킬 필요가 있다. 이 때문에, 제품으로서 제조된 웨이퍼의 검사에 앞서, 검사 대상이 되는 웨이퍼와 동등한 반도체 디바이스가 형성되고, 웨이퍼에서 반도체 디바이스가 형성되어 있는 위치가 이미 알려진 기준 웨이퍼를 이용하여, 프로브 바늘이 반도체 디바이스에 정확하게 접촉하는지 여부를 검사하고 있다.

구체적으로, 스테이지에 대하여 기준 웨이퍼를 얼라인먼트하고, 기준 웨이퍼에 형성된 정해진 반도체 디바이스가 프로브 바늘의 직하(直下)에 위치하도록 스테이지를 구동하고, 프로브 바늘을 그 직하의 반도체 디바이스의 전극 패드에 대하여 누른다. 이에 의해, 전극 패드에 바늘 자국이 남기 때문에, 웨이퍼를 취출하여 바늘 자국을 눈으로 확인함으로써, 정해진 반도체 디바이스가 프로브 바늘에 대하여 허용 영역 내에 위치 결정되어 있는지 여부를 검사할 수 있다.

일본특허공개공보 평07-297242호

그러나, 기준 웨이퍼에 직접 바늘 자국을 내는 방법에는, 한 번 바늘 자국을 낸 반도체 디바이스는 두 번 다시 사용할 수 없고, 그 때문에, 정기적으로 기준 웨이퍼를 작성할 필요가 생긴다고 하는 문제가 있다. 또한, 프로브 바늘의 소모가 진행됨으로써 프로브 카드의 수명이 짧아져, 코스트가 증대된다고 하는 문제가 있다. 또한, 바늘 자국을 눈으로 확인하는 것으로는, 프로브 바늘이 전극 패드 또는 땜납 범프에 접촉했던 것은 검사할 수 있으나, 눈으로 본 결과로부터 웨이퍼의 얼라인먼트 정밀도를 높이는 것은 어렵다고 하는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 피검사 기판에 형성된 피검사 칩의 접촉식 검사를 행할 시의 접촉 위치의 검사를 간단하게 고정밀도로 행하는 것을 가능하게 하는 위치 정밀도 검사 방법, 위치 정밀도 검사 장치 및 위치 검사 유닛을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 피검사 기판에 형성된 피검사 칩의 특정한 영역에 대하여 탐침에 의한 접촉식 검사를 행할 시의 접촉 위치를 검사하는 위치 정밀도 검사 방법으로서, 상기 피검사 기판을 기판 배치대에 배치하는 배치 단계와, 상기 탐침이 배치되는 위치에, 상기 탐침 대신에, 상기 피검사 기판에 접촉시키는 상기 탐침의 위치를 나타내는 도형이 형성된 글라스 기판을 배치하고, 상기 글라스 기판을 통하여 상기 피검사 기판에 형성된 상기 피검사 칩을 촬상하는 촬상 단계와, 상기 촬상 단계에 의해 얻어진 화상으로부터, 상기 도형과 상기 특정한 영역과의 위치 관계를 해석하는 해석 단계를 가지는 위치 정밀도 검사 방법이 제공된다.

본 발명에 있어서, 상기 해석 단계에 의해 얻어진 상기 도형과 상기 특정한 영역과의 위치 관계에 기초하여, 상기 탐침을 상기 특정한 영역에 접촉시킬 수 있는지 여부를 판정하는 판정 단계를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 판정 단계에서는, 상기 도형의 중심과 상기 특정한 영역의 중심과의 거리가 미리 정해진 임계치 이내일 때, 상기 탐침을 상기 특정한 영역에 접촉시킬 수 있다고 판정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 판정 단계에서 상기 도형의 중심과 상기 특정한 영역의 중심이 정해진 정밀도로 일치하지 않는다고 판정되었을 때, 상기 도형의 중심과 상기 특정한 영역의 중심이 일치하도록 상기 기판 배치대의 좌표를 보정하는 보정 단계를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 촬상 단계에서, 상기 기판 배치대를 움직이지 않고 상기 글라스 기판을 통하여 상기 피검사 기판에 형성된 상기 피검사 칩을 적어도 2 개 이상 촬상하고, 얻어진 각 화상에 대하여 상기 해석 단계와 상기 판정 단계를 행하고, 적어도 1 개의 화상에 대하여 상기 도형의 중심과 상기 특정한 영역의 중심이 정해진 정밀도로 일치하지 않는다고 판정되었을 때 상기 보정 단계를 실행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 피검사 기판은 반도체 웨이퍼이며, 상기 피검사 칩은 반도체 디바이스이며, 상기 특정한 영역은 상기 반도체 디바이스의 전극 패드 또는 땜납 범프인 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 피검사 기판에 형성된 피검사 칩의 특정한 영역에 대하여 탐침에 의한 접촉식 검사를 행할 시의 접촉 위치를 검사하는 위치 정밀도 검사 장치로서, 상기 피검사 기판을 배치하는 기판 배치대와, 상기 기판 배치대의 상방에 배치되는 촬상 유닛과, 상기 촬상 유닛에 의해 촬상된 화상을 해석하는 해석 장치를 구비하고, 상기 촬상 유닛은, 상기 탐침이 배치되는 위치에 상기 탐침 대신에 배치되고, 상기 피검사 기판에 접촉시키는 상기 탐침의 위치를 나타내는 도형이 형성된 글라스 기판과, 상기 글라스 기판을 통하여 상기 기판 배치대에 배치된 상기 피검사 기판을 촬상하는 촬상 소자를 가지고, 상기 해석 장치는, 상기 글라스 기판을 통하여 상기 피검사 기판에 형성된 상기 피검사 칩을 촬상하여 얻어진 화상으로부터, 상기 도형과 상기 특정한 영역과의 위치 관계를 해석하는 위치 정밀도 검사 장치가 제공된다.

본 발명에 있어서, 복수의 상기 위치 검사 유닛을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 해석 장치는, 상기 도형과 상기 특정한 영역과의 위치 관계에 기초하여, 상기 탐침을 상기 특정한 영역에 접촉시킬 수 있는지 여부를 판정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 기판 배치대의 배치면과 평행한 면내 방향에서 상기 기판 배치대를 이동시키고, 또한 상기 배치면과 직교하는 축을 중심으로서 상기 기판 배치대를 회전시키는 구동 장치를 구비하고, 상기 해석 장치는, 상기 도형의 중심과 상기 특정한 영역의 중심이 정해진 정밀도로 일치하지 않는다고 판정했을 때, 상기 도형의 중심과 상기 특정한 영역의 중심이 일치하도록 상기 구동 장치를 제어하여 상기 기판 배치대의 좌표를 보정하는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전극 패드 또는 땜납 범프에 대하여 프로브 바늘을 접촉시켜 전기적 특성을 검사할 시, 상기 전극 패드 또는 상기 땜납 범프에 대한 상기 프로브 바늘의 접촉 위치를 사전에 검사하기 위하여 상기 반도체 웨이퍼의 상방에 배치되는 위치 검사 유닛으로서, 상기 위치 검사 유닛은, 촬상 유닛과, 상기 촬상 유닛을 유지하는 유지 기판을 구비하고, 상기 촬상 유닛은, 상기 프로브 바늘이 배치되는 위치에 상기 프로브 바늘 대신에 배치되고, 상기 프로브 바늘의 위치를 나타내는 도형이 형성된 글라스 기판과, 상기 글라스 기판을 통하여 상기 반도체 웨이퍼에 형성된 상기 반도체 디바이스를 촬상하는 촬상 소자를 가지는 위치 검사 유닛이 제공된다.

본 발명에서는, 피검사 기판에 형성된 피검사 칩의 특정한 영역에 대하여 탐침에 의한 접촉식 검사를 행할 시의 특정한 영역과 탐침과의 접촉 위치를, 사전에 검사하기 위하여 탐침이 배치되는 위치에 탐침 대신에 피검사 기판에 접촉시키는 탐침의 위치를 나타내는 도형이 형성된 글라스 기판을 배치하고, 글라스 기판을 통하여 피검사 기판에 형성된 피검사 칩을 촬상하고, 촬상한 화상으로부터 글라스 기판에 형성된 도형과 피검사 칩의 특정한 영역과의 위치 관계를 해석한다.

이에 의해, 비접촉으로 고정밀도인 서브 미크론 레벨로, 피검사 칩에 대하여 접촉식 검사를 행할 시, 사전에, 접촉 정밀도의 검사와 합격 여부 판정을 행할 수 있다. 또한, 글라스 기판에 형성된 도형(패턴)과 피검사 기판에 형성된 특정한 영역과의 위치 어긋남을 정량적으로 파악할 수 있다. 또한 종래와 같이, 실제로 탐침에 의해 특정한 영역에 바늘 자국을 내지 않기 때문에, 기준이 되는 기판을 이용하지 않고 피검사 기판으로 사전에 접촉 정밀도의 합격 여부를 판정하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 프로버의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 프로버가 구비하는 스테이지와 그 구동 기구의 개략 구조를 나타내는 사시도이다.
도 3a는 도 1의 프로버에 착탈 가능한 위치 검사 유닛의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 3b는 본 발명의 실시의 형태에 따른 위치 정밀도 검사 장치의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시의 형태에 따른 위치 정밀도 검사 장치의 제 1 사용 방법으로의 화상 처리의 내용을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시의 형태에 따른 위치 정밀도 검사 장치의 제 2 사용 방법으로의 화상 처리의 내용을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태에 따른 위치 정밀도 검사 장치의 제 4 사용 방법을 실행하기 위하여 이용되는 위치 검사 유닛의 개략 구성을 나타내는 이면도이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시의 형태에서는, 프로버에 의해 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사하기 위한 사전 처리로서, 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전극 패드 등의 영역이 프로브 카드에 마련된 프로브 바늘(탐침)에 대하여 허용 영역 내에 위치 결정 되어 있는지 여부를 검사하고, 필요에 따라, 웨이퍼를 배치하는 스테이지(기판 배치대)의 좌표를 프로브 바늘의 위치에 대하여 보정하는 위치 정밀도 검사 장치에 대하여 설명한다.

위치 정밀도 검사 장치의 이러한 목적과 사용 태양을 감안하여, 본 발명의 실시의 형태에 따른 위치 정밀도 검사 장치로서, 프로버가 구비하는 프로브 카드를 후술하는 위치 검사 유닛으로 치환한 구조를 가지는 것을 채택하여, 이하에 설명한다. 여기서, 먼저 프로버의 개략 구조에 대하여 설명하고, 이 후, 프로버를 변형시킨 위치 정밀도 검사 장치에 대하여 설명하는 것으로 한다.

도 1은 프로버의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 프로버(10)는 웨이퍼(W)를 배치하는 스테이지(11)(기판 배치대)를 내장하는 본체(12)와, 본체(12)에 인접하여 배치되는 로더(13)와, 본체(12)를 덮도록 배치되는 테스트 헤드(14)(검사부)를 구비하고, 대구경, 예를 들면 직경이 300 mm 또는 450 mm인 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성의 검사를 행한다.

본체(12)는 내부가 공동인 하우징 형상을 나타낸다. 본체(12)의 천장부(12a)에는, 스테이지(11)에 배치된 웨이퍼(W)의 상방에서 개구되는 개구부(12b)가 마련되어 있다. 그리고 개구부(12b)에는, 후술하는 프로브 카드(17)(도 2 참조)가 배치되고, 프로브 카드(17)는 웨이퍼(W)와 대향한다. 웨이퍼(W)는 스테이지(11)에 대한 상대 위치가 어긋나지 않도록, 스테이지(11)에 정전 흡착된다.

테스트 헤드(14)는 육면체 형상을 나타내고, 본체(12) 상에 마련된 힌지 기구(15)에 의해 상방향으로 회전 이동 가능하게 구성된다. 테스트 헤드(14)가 본체(12)를 덮을 시, 테스트 헤드(14)는 미도시의 컨택트 링을 개재하여 프로브 카드(17)와 전기적으로 접속된다. 또한 테스트 헤드(14)는, 프로브 카드(17)로부터 전송되는 반도체 디바이스의 전기적 특성을 나타내는 전기 신호를 측정 데이터로서 기억하는 미도시의 데이터 기억부 및 측정 데이터에 기초하여 검사 대상의 웨이퍼(W)의 반도체 디바이스의 전기적인 결함의 유무를 판정하는 미도시의 판정부를 가진다.

로더(13)는 웨이퍼(W)의 반송 용기인 미도시의 FOUP 혹은 MAC에 수용되어 있는 반도체 디바이스가 형성된 웨이퍼(W)를 취출하여 본체(12)의 스테이지(11)에 배치하고, 또한 반도체 디바이스의 전기적 특성의 검사가 종료된 웨이퍼(W)를 스테이지(11)로부터 취출하여 FOUP 혹은 MAC에 수용한다.

프로브 카드(17)의 하면에는, 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전극 패드 또는 땜납 범프에 대응하여, 정해진 수의 프로브 바늘(미도시)이 배치된다. 스테이지(11)는 프로브 카드(17) 및 웨이퍼(W)의 상대 위치를 조정하여 반도체 디바이스의 전극 패드 등을 각 프로브 바늘에 접촉시킨다.

반도체 디바이스의 전극 패드 등에 프로브 바늘을 접촉시켰을 때, 테스트 헤드(14)는 프로브 카드(17)의 각 프로브 바늘을 개재하여 반도체 디바이스에 검사 전류를 흘리고, 이 후, 반도체 디바이스의 전기적 특성을 나타내는 전기 신호를 테스트 헤드(14)의 데이터 기억부로 전송한다. 테스트 헤드(14)의 데이터 기억부는 전송된 전기 신호를 측정 데이터로서 기억하고, 판정부는 기억된 측정 데이터에 기초하여 검사 대상의 반도체 디바이스의 전기적인 결함의 유무를 판정한다.

프로브 카드(17)가 구비하는 프로브 바늘은 검사 대상이 되는 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스에 있어서의 전극 패드 또는 땜납 범프의 위치에 대응하고 있을 필요가 있다. 이 때문에, 프로브 카드(17)는 검사 대상이 되는 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 형태에 따라 교환할 수 있도록 구성되어 있다.

도 2는 프로버(10)가 구비하는 스테이지(11)의 구동 기구의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 스테이지(11)의 구동 기구(18)는, 도 2 중에 나타내는 Y 방향을 따라 이동하는 Y 스테이지(19)와, 동일 도면 중에 나타내는 X 방향을 따라 이동하는 X 스테이지(20)와, 동일 도면 중에 나타내는 Z 방향을 따라 이동하는 Z 이동부(21)를 가진다.

Y 스테이지(19)는 Y 방향을 따라 배치된 볼 나사(22)의 회전 이동에 의해 Y 방향으로 고정밀도로 구동되고, 볼 나사(22)는 스텝 모터인 Y 스테이지용 모터(23)에 의해 회전 이동된다. X 스테이지(20)는, X 방향을 따라 배치된 볼 나사(24)의 회전 이동에 의해 X 방향으로 고정밀도로 구동된다. 볼 나사(24)도 스텝 모터인 후술하는 도 3b의 X 스테이지용 모터(25)에 의해 회전 이동된다. 또한 스테이지(11)는, Z 이동부(21) 상에 있어서, 후술하는 도 3b의 θ 회전용 모터(26)에 의해 도 2 중에 나타내는 θ 방향으로 이동 가능하게 배치되고, 스테이지(11) 상에 웨이퍼(W)가 배치된다.

Y 스테이지(19), X 스테이지(20), Z 이동부(21) 및 스테이지(11)가 협동하여, 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스를 프로브 카드(17)에 대향하는 위치로 이동시키고, 이에 의해 반도체 디바이스의 전극 패드 등에의 프로브 바늘의 접촉이 가능해진다. Y 스테이지용 모터(23), X 스테이지용 모터(25) 및 θ 회전용 모터(26)는, 후술하는 도 3b의 모터 제어 장치(27)에 의해 구동 제어된다.

이어서, 본 발명의 실시의 형태에 따른 위치 정밀도 검사 장치(100)의 구성과 사용 방법에 대하여 설명한다. 도 3a는 본 발명의 실시의 형태에 따른 위치 정밀도 검사 장치(100)를 구성하는 위치 검사 유닛(30)의 개략 구조를 나타내는 이면도이다. 도 3b는 본 발명의 실시의 형태에 따른 위치 정밀도 검사 장치(100)의 개략 구성을 나타내는 도이다.

위치 정밀도 검사 장치(100)는, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 프로버(10)에 장착되어 있던 프로브 카드(17)를 분리하고, 프로브 카드(17) 대신에, 도 3a에 나타내는 위치 검사 유닛(30)을 장착하고, 또한 위치 검사 유닛(30)에 마련되어 있는 촬상 유닛(40)으로부터 출력되는 화상 신호를 컴퓨터(50)로 화상 해석하는 구성을 가진다. 또한 도 3b에서는, 촬상 유닛(40)은 도 3a의 화살표 A-A 단면도로 나타내고 있다. 또한, 컴퓨터(50)의 기능은 프로버(10)의 동작 제어를 행하는 컴퓨터에 담당시킬 수도 있다.

프로버(10)에 있어서 프로브 카드(17)는, 매우 높은 정밀도로 위치 결정되어 본체(12)에 유지되는데, 이와 마찬가지로, 위치 검사 유닛(30)도 본체(12)에 위치 결정되어 유지된다. 위치 검사 유닛(30)은 유지 기판(37)과 촬상 유닛(40)으로 구성되어 있고, 유지 기판(37)의 외경은 프로브 카드(17)의 외경과 동일하다. 유지 기판(37)에 의한 촬상 유닛(40)의 유지 방법은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 유지 기판(37)에 대한 촬상 유닛(40)의 유지 위치에 흔들림이 없고, 위치 어긋남을 일으키지 않는 유지 방법이 이용된다.

도 3b에서 촬상 유닛(40)은 하우징(35), 레티클(31), 미러(32), 촬상 소자(33) 및 렌즈(34)를 구비한다. 중공 기둥 모양의 하우징(35)이 도 3a의 유지 기판(37)에 유지된 상태에서, 하우징(35)에서 유지 기판(37)의 중앙에 대응하는 부분에는 창부가 형성되어 있고, 이 창부를 폐색하도록 레티클(31)이 하우징(35)에 장착되어 있다.

레티클(31)은 투광성을 가지는 글라스 기판이다. 레티클(31)에는, 후술하는 도 4a에 나타내는 바와 같이, 검사 대상이 되는 반도체 디바이스의 전극 패드 또는 땜납 범프의 형상에 대응하는 도형(패턴)이 형성되어 있다. 레티클(31)은 검사 대상이 되는 반도체 디바이스의 형상에 맞춰 교환 가능하게 되어 있다.

미러(32)는 레티클(31)과 창부를 통하여 하우징(35) 내로 진입한 광을 촬상 소자(33)를 향해 반사한다. 렌즈(34)는 미러(32)로부터의 광이 촬상 소자(33)에 광학상으로서 결상하도록 광로를 조절한다. 촬상 소자(33)는 CCD 센서 또는 CMOS 센서 등이며, 스테이지(11) 상에 배치된 웨이퍼(W)에 형성되어 있는 반도체 디바이스를 레티클(31)을 통하여 촬상한다.

컴퓨터(50)는 촬상 유닛(40) 및 모터 제어 장치(27)와 접속된다. 촬상 소자(33)의 촬상 동작에 의해 촬상 소자(33)로부터 출력되는 영상 신호(아날로그 전기 신호)는 컴퓨터(50)에 입력된다. 컴퓨터(50)는, 아날로그 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(미도시)를 가지고 있고, A/D 변환 후에 디지털 신호로 이루어지는 화상 데이터를 생성한다. 컴퓨터(50)는, 화상 데이터에 대하여 화상 처리를 실시하고, 화상 처리 후의 화상을 컴퓨터(50)가 구비하는 디스플레이(50a)에 영상(화상)으로서 표시한다.

웨이퍼(W)를 배치한 스테이지(11)의 수평 방향에서의 위치 제어는, Y 스테이지용 모터(23)와 X 스테이지용 모터(25)의 각각에 마련된 인코더의 펄스수에 기초하여 행해진다. 따라서, 스테이지(11)는 인코더의 펄스수에 의해 관리되는 X-Y 좌표를 이동한다. 모터 제어 장치(27)는, 컴퓨터(50)의 제어 하에서, Y 스테이지용 모터(23)와 X 스테이지용 모터(25)에 구동 신호를 공급하여 스테이지(11)의 X-Y 좌표 상의 위치를 제어한다. 또한, 스테이지(11)를 도 2 중에 나타내는 θ 방향(Z축 방향)으로 회전시키는 동작은 θ 회전용 모터(26)의 구동 제어에 의해 행해진다. 모터 제어 장치(27)는 컴퓨터(50)의 제어 하에서 θ 회전용 모터(26)에 구동 신호를 공급하여 구동 제어를 행한다.

위치 검사 유닛(30)에 있어서, 레티클(31)의 중심과 유지 기판(37)의 중심은 촬상 유닛(40)이 유지 기판(37)에 유지되어 있는 상태에서 고정밀도로 일치하고 있다. 또한, 레티클(31)이 장착되어 있는 위치는 프로브 카드(17)에서 프로브 바늘이 배치되어 있는 위치와 고정밀도로 대응하고 있다. 즉, 프로브 카드(17)와 위치 검사 유닛(30)을 외주가 일치하도록 두께 방향으로 중첩시켜, 두께 방향에서 봤을 때, 프로브 바늘이 마련되어 있는 영역과 레티클(31)의 영역이 중첩된다. 그리고, 촬상 유닛(40)은, 레티클(31)을 통하여 스테이지(11)의 직상(直上)으로부터 스테이지(11)에 배치된 웨이퍼(W)를 관찰하여 촬상을 행한다. 따라서 결과적으로, 촬상 유닛(40)은, 프로브 카드(17)에서 프로브 바늘이 마련되어 있는 위치로부터, 검사 대상이 되는 반도체 디바이스를 관찰하고 있게 된다. 따라서, 레티클(31)에서 프로브 바늘에 대응하는 위치에 도형을 패턴 형성해 두고, 레티클(31)을 통하여 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스를 촬상함으로써 얻어지는 화상에 기초하여, 반도체 디바이스의 전극 패드 또는 땜납 범프가 프로브 바늘과 접촉할 수 있는 위치에 있는지 여부를 검사하고 판정할 수 있다.

이어서, 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 1 사용 방법에 대하여 설명한다. 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 1 사용 방법에서는, 전기적 특성의 검사 대상이 되는 웨이퍼(W)를 이용하여, 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전극 패드 및 땜납 범프의 위치와 레티클(31)에 형성된 패턴이 정해진 정밀도의 범위 내에서 일치하는지 여부의 판정을 행한다.

도 4a 및 도 4b는 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 1 사용 방법에 있어서, 컴퓨터(50)가 실행하는 화상 처리의 내용을 모식적으로 나타내는 도이다. 도 4a에는 스테이지(11)에 웨이퍼(W)가 배치되어 있지 않은 상태에서 촬상 소자(33)에 의해 촬상된 화상예를 나타내고 있다. 촬상 소자(33)는 레티클(31)을 통하여 스테이지(11)의 상면을 촬상하기 때문에, 촬상한 화상에는 레티클(31)에 형성되어 있는 패턴이 나타난다. 도 4a의 화상에서는, 레티클(31)이 광을 많이 투과한 영역이 회색으로 나타나고, 상대적으로 광의 투과량이 적은 영역이 백색(도 4a가 묘화되어 있는 용지의 지면의 색의 영역)으로 나타나도록 화상 처리가 행해지고 있다.

영역(66)은 디스플레이(50a)에 표시되는 영역이며, 촬상 유닛(40)에 의해 촬상 가능한 전체 영역을 나타내고 있다. 영역(60)은 레티클(31)에 형성되어 있는 반도체 디바이스의 형상 패턴을 나타내는 영역이다. 영역(60) 내에는, 레티클(31)에 형성되어 있는 형상 패턴에 따라 도형(61, 62, 63, 64, 65)이 표시되어 있다.

도형(61 ~ 65)의 각각의 중심은 프로브 바늘의 위치에 대응한다. 레티클(31)에서 도형(61 ~ 65)의 영역(회색으로 나타낸 영역)에 대응하는 영역은, 실질적으로 투명하고, 광을 양호하게 투과하는 영역이며, 영역(66)으로부터 영역(60)을 제외한 영역(회색으로 나타낸 영역)에 대응하는 영역도 마찬가지이다. 한편, 레티클(31)에서 영역(60)으로부터 도형(61 ~ 65)을 제외한 영역(도 4a에서 용지의 지면의 색의 영역)에 대응하는 영역은 도형(61 ~ 65)의 영역보다 광의 투과율이 작게 되어 있다.

이어서, 스테이지(11)에 웨이퍼(W)를 배치하여, 촬상 유닛(40)에 의해 반도체 디바이스를 관찰한다. 웨이퍼(W)는 스테이지(11)에 얼라인먼트되어, 일정 위치에 유지된다. 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 위치(좌표)는 제조 과정에서의 설정 조건으로부터 이미 알려져 있으며, 스테이지(11)에 대한 웨이퍼(W)의 유지 위치도 위치 정밀도 검사 장치(100)(프로버(10))의 기계적 구성으로부터 이미 알려져 있다. 또한, 스테이지(11)의 좌표에 대한 레티클(31)의 좌표(프로브 바늘의 좌표)도 이미 알려져 있다. 따라서, 레티클(31)의 직하에 검사 대상이 되는 반도체 디바이스가 위치하도록 스테이지(11)를 구동할 수 있다.

도 4b는 스테이지(11)에 웨이퍼(W)가 배치되고, 정해진 반도체 디바이스를 촬상 소자(33)에 의해 촬상한 화상예를 나타내고 있다. 반도체 디바이스는 도형(61 ~ 64)에 대응하는 전극 패드(71, 72, 73, 74)를 구비하는 것으로 한다. 컴퓨터(50)로의 화상 처리에 의해, 전극 패드(71 ~ 74)는 도 4b에서 백색(용지의 지면의 색)으로 나타나 있다.

도형(61 ~ 64)의 각 형상은, 전극 패드(71 ~ 74)의 각 형상과 상사형(相似形)으로 설정되어 있으며, 도형(61 ~ 64)의 외형이 전극 패드(71 ~ 74)의 외형보다 약간 크게 되어 있다. 이에 의해, 도형(61 ~ 64)과 전극 패드(71 ~ 74)가 각각 어떠한 형태로 중첩되어도, 도형(61 ~ 64)의 각 중심의 좌표와 전극 패드(71 ~ 74)의 각 중심의 좌표를 화상 처리에 의해 구별하여 구할 수 있다.

또한 도형(65)의 형상은, 전극 패드(75)의 형상과는 완전한 상사형은 아니지만, 도형(65)의 중심 좌표와 전극 패드(75)의 중심 좌표가 합치된 상태에서는, 전극 패드(75)는 도형(65)에 포함되는 크기로 설정되어 있다. 또한, 레티클(31)에 형성하는 도형은, 반드시 전극 패드 또는 땜납 범프의 형상과 상사형일 필요는 없으며, 후술하는 바와 같이, 촬상 유닛(40)에 의해 촬상했을 때 전극 패드 또는 땜납 범프와 중복되었다 하더라도, 전극 패드 또는 땜납 범프와 구별이 가능한 도형이면 된다.

상술한 바와 같이, 도형(61 ~ 64)의 각각의 중심이 프로브 바늘의 위치에 대응하고 있다. 이 때문에, 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스를 관찰했을 때, 반도체 디바이스의 전극 패드(71 ~ 74)의 각 영역 내에 도형(61 ~ 64)의 각 중심이 위치하고 있으면, 프로버(10)에서 전극 패드(71 ~ 74)와 프로브 바늘과의 접촉이 보증되게 된다.

도 4b에서는, 전극 패드(71 ~ 74)의 각 영역 내에 도형(61 ~ 64)의 각 중심이 위치하고 있는 것을 알 수 있다.

그러나, 반도체 디바이스의 전극 패드(71 ~ 74)의 각 영역의 외주 근방에 도형(61 ~ 64)의 각 중심이 오는 경우에는, 전극 패드(71 ~ 74)와 프로브 바늘이 양호하게 접촉하지 않게 될 우려가 있다. 따라서, 반도체 디바이스의 전극 패드(71 ~ 74)가 프로브 바늘에 대하여 허용 영역 내에 위치 결정되어 있는지 여부의 판정(반도체 디바이스에 형성된 전극 패드 및 땜납 범프와 프로브 바늘과의 접촉 정밀도(이하, 단순히 '접촉 정밀도'라고 함)의 합격 여부 판정)을 행하기 위하여, 도형(61 ~ 64)과 전극 패드(71 ~ 74)의 위치 관계에 판정 기준을 마련한다. 그리고, 이 판정 기준이 충족될 때, 접촉 정밀도를 합격으로 판정하고, 이 판정 기준이 충족되지 않을 때에는 접촉 정밀도를 불합격으로 한다.

도형(61 ~ 64)과 전극 패드(71 ~ 74)의 위치 관계의 판정 기준은 특별히 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 도형(61 ~ 64)의 각각의 영역 내에 전극 패드(71 ~ 74)가 들어가 있으면, 접촉 정밀도를 합격이라 판정하는 판정 기준을 이용해도 되며, 그 판정 기준에 의하면, 도 4b의 상태는 합격으로 판정된다. 또한, 전극 패드(71 ~ 74)의 중심과 도형(61 ~ 64)의 중심과의 거리가 미리 정해진 임계치(Th) 이내이면, 접촉 정밀도를 합격이라 판정하는 판정 기준을 이용할 수도 있다.

1 개의 반도체 디바이스에 대하여 접촉 정밀도가 합격으로 판정되면, 반도체 디바이스의 제조 과정에서는 위치 제어는 엄밀하게 이루어져 있기 때문에, 다른 반도체 디바이스에 대한 접촉 정밀도의 합격 여부 판정을 행할 필요는 없지만, 복수의 반도체 디바이스에 대하여 접촉 정밀도의 합격 여부 판정을 행하도록 해도 된다. 복수의 반도체 디바이스에 대하여 접촉 정밀도의 합격 여부 판정을 행한 결과, 접촉 정밀도가 불합격이 되는 반도체 디바이스가 나타난 경우에는, 후술하는 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 2 사용 방법에 따른 스테이지(11)의 위치 보정을 행한다.

이러한 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 1 사용 방법에 의하면, 종래보다 고정밀도인 서브 미크론 레벨로, 접촉 정밀도의 검사와 합격 여부 판정이 가능하게 된다. 또한, 레티클(31)에 형성된 도형과 웨이퍼(W)에 형성된 전극 패드 등과의 위치 어긋남을 화상 처리에 의해 정량적으로 파악할 수 있다. 또한 종래와 같이, 실제로 프로브 바늘에 의해 전극 패드 등에 바늘 자국을 내지 않기 때문에, 기준 웨이퍼를 이용하지 않고 검사 대상의 웨이퍼(W)로 사전에 접촉 정밀도의 합격 여부를 판정할 수 있다.

상술한 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 1 사용 방법에 의해, 검사한 반도체 디바이스에 대하여 접촉 정밀도가 합격이라고 판정된 경우에는, 웨이퍼(W)에 대한 프로버(10)에 의한 전기적 특성의 검사로 이행하기 위하여, 위치 검사 유닛(30)을 프로브 카드(17)로 교환하여, 위치 정밀도 검사 장치(100)를 프로버(10)로 변형시키고, 프로버(10)로서의 사용을 개시한다. 한편, 검사한 반도체 디바이스에 대하여 접촉 정밀도가 불합격이라고 판정된 경우에는, 판정 기준이 충족되도록 스테이지(11)의 위치 보정(좌표 교정)을 행한다. 이를 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 2 사용 방법으로서 이하에 설명한다.

위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 2 사용 방법은, 상술한 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 1 사용 방법에 이어 행해지기 때문에, 여기서는, 도 4b에 나타내는 도형(61 ~ 64)과 전극 패드(71 ~ 74)의 위치 관계에서는 접촉 정밀도가 불합격이라고 판정되었기 때문에, 스테이지(11)의 위치 보정을 행하게 된 것으로서 설명한다.

도 5a 및 도 5b는 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 2 사용 방법에서 컴퓨터(50)가 실행하는 화상 처리의 내용을 모식적으로 나타내는 도이다. 도 5a에 있어서의 도형(61 ~ 65)과 전극 패드(71 ~ 75)의 위치 관계는 도 4b와 동일하다. 스테이지(11)의 X-Y 면내에서의 위치 보정은 X 방향, Y 방향 및 θ 방향의 각 방향에서의 어긋남을 수정하면 되기 때문에, 적어도 2 개소에서 도형의 중심과 전극 패드의 중심을 일치시키면 된다. 여기서는, 대각 위치에 있는 도형(62, 64)의 중심(흰색 사각)과 전극 패드(72, 74)의 중심(검은색 원)을 화상 처리에 의해 일치시키는 것으로 한다.

도 5b에서 도형(64)의 중심(P0)의 좌표를 (x0, y0), 전극 패드(74)의 중심(P1)의 좌표를 (x1, y1), 도형(62)의 중심(P2)의 좌표를 (x2, y2), 전극 패드(72)의 중심(P3)의 좌표를 (x3, y3)로서, 이들의 중심(P0 ~ P3)의 각 좌표를 화상 처리에 의해 구한다. 그리고, X축(또는 Y축)을 기준으로서, P0, P2의 회전 보정각(θ0)과, P1, P3의 회전 보정각(θ1)을 구한다. 회전 보정각(θ0, θ1)으로부터 회전 보정각의 차분으로서 θ 보정량(= θ0 - θ1)을 구하고, 컴퓨터(50)는 구한 θ 보정량을 기억한다. 이어서, 컴퓨터(50)는 θ 회전용 모터(26)를 구동하기 위한 신호를 모터 제어 장치(27)에 공급하고, 스테이지(11)를 θ 보정량만큼 회전시켜, P0, P2를 연결하는 선과 P1, P3를 연결하는 선을 평행하게 한다. 이에 의해, θ 방향 보정이 종료된다.

θ 방향 보정에 의해, P1, P3의 좌표가 각각, P1′(x1′, y1′), P3′(x3′, y3′)로 이동한다. 또한, P0, P2는 부동이다. 따라서, P0, P1′의 좌표로부터 제 1 X 방향 보정량(ΔX1)(= x0 - x1′)과, 제 1 Y 방향 보정량(ΔY1)(= y0 - y1′)을 구한다. 또한, P2, P3′의 좌표로부터 제 2 X 방향 보정량(ΔX2)(= x2 - x3′)과, 제 2 Y 방향 보정량(ΔY2)(= y2 - y3′)을 구한다.

이상적으로는, ΔX1 = ΔX2, ΔY1 = ΔY2가 되지만, 화상 처리의 계산 과정에서 미세한 차이가 생기는 경우도 있으며, 그 경우에는, X 방향 보정량(ΔX)으로서 ΔX1, ΔX2의 평균치를, Y 방향 보정량(ΔY)으로서 ΔY1, ΔY2의 평균치를 채용하면 된다. 단, 이에 한정되지 않고, 작은 편의 값 혹은 큰 편의 값을 채용해도 된다. 컴퓨터(50)는 구한 X 방향 보정량(ΔX)과 Y 방향 보정량(ΔY)을 기억한다. P1′를 P0에 맞추고, P3′를 P2에 맞추도록, 컴퓨터(50)는 X 스테이지용 모터(25)와 Y 스테이지용 모터(23)를 구동하기 위한 신호를 모터 제어 장치(27)에 공급하고, 스테이지(11)를 X 방향 보정량(ΔX)과 Y 방향 보정량(ΔY)만큼 구동하고, 상술한 제 1 사용 방법에 따른 접촉 정밀도의 합격 여부 판정을 행한다.

도 5b는 θ 방향 보정, X 방향 보정 및 Y 방향 보정을 행한 후의 도형(61 ~ 65)과 전극 패드(71 ~ 75)의 위치 관계를 나타내고 있다. 도형(61 ~ 65)의 각 중심의 좌표와 전극 패드(71 ~ 75)의 각 중심의 좌표가 일치하고, 도형(61 ~ 65)의 각각의 중앙에 전극 패드(71 ~ 75)가 위치하도록, 스테이지(11)의 좌표(웨이퍼(W)의 위치)가 보정된 것을 알 수 있다. 이렇게 하여, 접촉 정밀도는 합격으로 판정되게 된다.

따라서, 웨이퍼(W)에 대한 프로버(10)에 의한 전기적 특성의 검사로 이행할 수 있게 된다. 그리고, 프로버(10)에서의 반도체 디바이스의 전기적 특성의 검사에서는, 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 2 사용 방법으로 구한 보정 파라미터(θ 보정량, X 방향 보정량(ΔX), Y 방향 보정량(ΔY))를 이용하여, 프로브 바늘에 대한 웨이퍼(W)의 위치를 보정한다. 이에 의해, 프로브 바늘을 확실히 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전극 패드 또는 땜납 범프에 접촉시킬 수 있다.

또한 상기 설명에서는, 대각 위치에 있는 2 개소로서 도형(62, 64)의 중심과 전극 패드(72, 74)의 중심을 일치시켰지만, 이에 한정되지 않고, 다른 2 개소의 중심을 일치시켜도 되고, 3 개소 이상의 중심을 정해진 정밀도로 일치시키도록 해도 된다. 또한 여기서는, 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 1 사용 방법에서 접촉 정밀도의 합격 여부 판정의 결과가 불합격이 된 경우에, 제 2 사용 방법에 따른 스테이지(11)의 위치 보정을 행했다. 단, 이에 한정되지 않고, 접촉 정밀도의 합격 여부 판정이 합격이 된 경우라도, 도형의 중심과 전극 패드의 중심이 정해진 정밀도(판정 기준보다 높은 정밀도)로 일치하고 있지 않은 경우에는, 제 2 사용 방법에 따른 스테이지(11)의 위치 보정을 행하도록 해도 된다.

이어서, 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 3 사용 방법에 대하여 설명한다. 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 3 사용 방법은, 스테이지(11)를 X 방향과 Y 방향으로 각각 스캔하면서, 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 반도체 디바이스에 대하여 순차, 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 1 사용 방법에서 설명한 접촉 정밀도의 합격 여부 판정을 행한다.

예를 들면, 최초의 측정점의 반도체 디바이스에서는 접촉 정밀도가 합격이라도, 스테이지(11)의 부품 정밀도 또는 조립 정밀도, 경시적인 슬라이드 이동에 의한 부품의 마모 또는 흔들림, 웨이퍼(W)에 있어서의 반도체 디바이스의 형성 위치에 어긋남이 발생하고 있는 등의 이유에 의해, X 방향 혹은 Y 방향으로 정해진 거리를 이동시킨 후의 측정점에서의 반도체 디바이스에서는 접촉 정밀도가 불합격이 되는 경우가 일어날 가능성이 있다.

이 경우에는, 접촉 정밀도가 불합격으로 판정된 반도체 디바이스의 좌표를 기억하고, 그 반도체 디바이스에 대하여 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 2 사용 방법에서 설명한 스테이지(11)의 위치 보정을 행한다. 이 후, X 방향과 Y 방향의 남은 반도체 디바이스에 대하여, 순차, 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 1 사용 방법에서 설명한 접촉 정밀도의 합격 여부 판정을 계속한다. 이렇게 하여 얻어진 스테이지(11)의 구동 특성 데이터를, 프로버(10)에서의 전기적 특성의 검사 시의 스테이지(11)의 구동에 이용한다. 이에 의해, 프로브 바늘을 확실히 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전극 패드에 접촉시킬 수 있다. 또한, 스테이지(11)가 X 방향과 Y 방향으로 정확하게 구동되고 있는지 여부를 검사할 수 있다.

또한 제 3 사용 방법에 의해 웨이퍼(W)에 형성된 모든 반도체 디바이스에 대하여 접촉 정밀도의 합격 여부 판정을 행하고, 모든 반도체 디바이스에 대하여 접촉 정밀도가 합격이 되는 스테이지(11)의 구동 프로파일(스테이지(11)의 위치 보정을 포함함)을 컴퓨터(50)에 기억시켜 두고, 기억된 스테이지(11)의 구동 프로파일을 이용하여, 프로버(10)에서의 전기적 특성의 검사를 행하는 구성으로 해도 된다.

이어서, 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 4 사용 방법에 대하여 설명한다. 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 4 사용 방법에서는, 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 1 사용 방법에 따른 접촉 정밀도의 합격 여부 판정을 스테이지(11)(웨이퍼(W))를 움직이지 않고 2 개 이상의 반도체 디바이스에 대하여 행한다.

도 6은 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 4 사용 방법을 실행하기 위하여 이용되는 위치 검사 유닛(30A)의 개략 구성을 나타내는 이면도이다. 위치 검사 유닛(30A)에는 구조가 동등한 2 개의 촬상 유닛(40, 40A)을 가진다. 위치 검사 유닛(30A)에서 촬상 유닛(40, 40A)의 레티클(31)이 각각 배치되는 위치는, 검사 대상이 되는 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 위치에 맞춰져 있다. 2 개소의 반도체 디바이스에 대하여 접촉 정밀도의 합격 여부 판정을 행함으로써, 판정 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 적어도 일방의 반도체 디바이스에 대하여 접촉 정밀도가 불합격이 된 경우에는, 위치 정밀도 검사 장치(100)의 제 2 사용 방법에 따른 스테이지(11)의 위치 보정을 행한다.

또한 위치 검사 유닛(30A)에서는, 레티클(31)을 유지 기판(37)의 중심과 외연부에 배치하고 있지만, 레티클(31)의 배치 위치, 즉 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 관찰 위치는 이에 한정되지 않고, 임의의 2 개소에 레티클(31)(관찰 위치)이 배치되도록 촬상 유닛(40, 40A)이 유지 기판(37)에 유지된 구성으로 해도 된다. 또한, 유지 기판(37)에 3 개 이상의 촬상 유닛을 배치한 구성으로 해도 된다.

이상, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 각 실시의 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 기준 웨이퍼를 이용하여 제 1 사용 방법을 실시함으로써, 기준 웨이퍼에 바늘 자국을 남기지 않고, 스테이지(11)의 좌표 정밀도 또는 스테이지(11)에 대한 웨이퍼(W)의 얼라인먼트 정밀도를 검사할 수도 있다. 또한 기준 웨이퍼는, 프로버(10)(도 1, 2 참조)에 의한 전기적 특성의 검사 대상이 되는 웨이퍼(W)와 동등한 반도체 디바이스가 형성되고, 형성된 반도체 디바이스의 위치(좌표)가 기지의 웨이퍼이다.

본 출원은 2014년 9월 30일에 출원된 일본출원 제2014-200912호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 당해 일본 출원에 기재된 모든 내용을 본 출원에 원용한다.

30, 30A : 위치 검사 유닛
31 : 레티클
33 : 촬상 소자
40, 40A : 촬상 유닛
61, 62, 63, 64, 65 : 도형
71, 72, 73, 74, 75 : 전극 패드
100 : 위치 정밀도 검사 장치

Claims

피검사 기판에 형성된 피검사 칩의 특정한 영역에 대하여 탐침에 의한 접촉식 검사를 행하기 이전에, 접촉 위치를 검사하는 위치 정밀도 검사 방법으로서,
상기 피검사 기판을 기판 배치대에 배치하는 배치 단계와,
상기 피검사 기판으로부터 일정 높이 떨어져 있는 위치에, 상기 탐침 대신에 상기 피검사 기판에 접촉시키는 상기 탐침에 대응하는 도형이 형성된 글라스 기판을 배치하고, 상기 글라스 기판이 상기 피검사 기판과 접촉하지 않은 상태에서 상기 글라스 기판을 통하여 상기 피검사 기판에 형성된 상기 피검사 칩을 촬상하는 촬상 단계와,
상기 촬상 단계에 의해 얻어진 화상으로부터, 상기 도형과 상기 특정한 영역과의 위치 관계를 해석하는 해석 단계와,
상기 해석 단계에 의해 얻어진 상기 도형과 상기 특정한 영역과의 위치 관계에 기초하여, 상기 탐침을 상기 특정한 영역에 접촉시킬 수 있는지 여부를 판정하는 판정 단계를 가지며,
상기 특정한 영역은 상기 해석 단계 이후에 상기 탐침이 접촉되는 영역과 동일한 영역인 것을 특징으로 하는 위치 정밀도 검사 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 판정 단계에서는 상기 도형의 중심과 상기 특정한 영역의 중심과의 거리가 미리 정해진 임계치 이내일 때, 상기 탐침을 상기 특정한 영역에 접촉시킬 수 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 위치 정밀도 검사 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 판정 단계에서 상기 도형의 중심과 상기 특정한 영역의 중심이 정해진 정밀도로 일치하지 않는다고 판정되었을 때, 상기 도형의 중심과 상기 특정한 영역의 중심이 일치하도록 상기 기판 배치대의 좌표를 보정하는 보정 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 위치 정밀도 검사 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 촬상 단계에서, 상기 기판 배치대를 움직이지 않고 상기 글라스 기판을 통하여 상기 피검사 기판에 형성된 상기 피검사 칩을 적어도 2 개 이상 촬상하고,
얻어진 각 화상에 대하여 상기 해석 단계와 상기 판정 단계를 행하고, 적어도 1 개의 화상에 대하여 상기 도형의 중심과 상기 특정한 영역의 중심이 정해진 정밀도로 일치하지 않는다고 판정되었을 때 상기 보정 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 위치 정밀도 검사 방법.
제 1 항 및 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피검사 기판은 반도체 웨이퍼이며,
상기 피검사 칩은 반도체 디바이스이며,
상기 특정한 영역은 상기 반도체 디바이스의 전극 패드 또는 땜납 범프인 것을 특징으로 하는 위치 정밀도 검사 방법.
피검사 기판에 형성된 피검사 칩의 특정한 영역에 대하여 탐침에 의한 접촉식 검사를 행하기 이전에, 접촉 위치를 검사하는 위치 정밀도 검사 장치로서,
상기 피검사 기판을 배치하는 기판 배치대와,
상기 기판 배치대의 상방에 배치되는 촬상 유닛과,
상기 촬상 유닛에 의해 촬상된 화상을 해석하는 해석 장치를 구비하고,
상기 촬상 유닛은,
상기 피검사 기판으로부터 일정 높이 떨어져 있는 위치에 상기 탐침 대신에 배치되고, 상기 피검사 기판에 접촉시키는 상기 탐침에 대응하는 도형이 형성된 글라스 기판과,
상기 글라스 기판이 상기 피검사 기판과 접촉하지 않은 상태에서 상기 글라스 기판을 통하여 상기 기판 배치대에 배치된 상기 피검사 기판을 촬상하는 촬상 소자를 가지고,
상기 해석 장치는, 상기 글라스 기판을 통하여 상기 피검사 기판에 형성된 상기 피검사 칩을 촬상하여 얻어진 화상으로부터, 상기 도형과 상기 특정한 영역과의 위치 관계를 해석하고, 상기 도형과 상기 특정한 영역과의 위치 관계에 기초하여, 상기 탐침을 상기 특정한 영역에 접촉시킬 수 있는지 여부를 판정하며,
상기 특정한 영역은 상기 해석 단계 이후에 상기 탐침이 접촉되는 영역과 동일한 영역인 것을 특징으로 하는 위치 정밀도 검사 장치.
제 7 항에 있어서,
복수의 상기 촬상 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 정밀도 검사 장치.
삭제
제 8 항에 있어서,
상기 기판 배치대의 배치면과 평행한 면내 방향에서 상기 기판 배치대를 이동시키고, 또한 상기 배치면과 직교하는 축을 중심으로서 상기 기판 배치대를 회전시키는 구동 장치를 구비하고,
상기 해석 장치는 상기 도형의 중심과 상기 특정한 영역의 중심이 정해진 정밀도로 일치하지 않는다고 판정했을 때, 상기 도형의 중심과 상기 특정한 영역의 중심이 일치하도록 상기 구동 장치를 제어하여 상기 기판 배치대의 좌표를 보정하는 것을 특징으로 하는 위치 정밀도 검사 장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 피검사 기판은 반도체 웨이퍼이며,
상기 피검사 칩은 반도체 디바이스이며,
상기 특정한 영역은 상기 반도체 디바이스의 전극 패드 또는 땜납 범프인 것을 특징으로 하는 위치 정밀도 검사 장치.
반도체 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전극 패드 또는 땜납 범프에 대하여 프로브 바늘을 접촉시켜 전기적 특성을 검사하기 이전에, 상기 전극 패드 또는 상기 땜납 범프에 대한 상기 프로브 바늘의 접촉 위치를 검사하기 위하여 상기 반도체 웨이퍼의 상방에 배치되는 위치 검사 유닛으로서,
상기 위치 검사 유닛은,
촬상 유닛과,
상기 촬상 유닛을 유지하는 유지 기판을 구비하고,
상기 촬상 유닛은,
상기 반도체 웨이퍼로부터 일정 높이 떨어져 있는 위치에 상기 프로브 바늘 대신에 배치되고, 상기 프로브 바늘에 대응하는 도형이 형성된 글라스 기판과,
상기 글라스 기판이 상기 반도체 웨이퍼와 접촉하지 않은 상태에서 상기 글라스 기판을 통하여 상기 반도체 웨이퍼에 형성된 상기 반도체 디바이스를 촬상하는 촬상 소자와,
상기 도형과 상기 전극 패드, 또는 상기 도형과 상기 땜납 범프와의 위치 관계를 분석하고, 상기 위치 관계에 기초하여, 상기 탐침을 상기 전극 패드 또는 상기 땜납 범프에 접촉시킬 수 있는지 여부를 판정하는 분석 장치를 가지며,
상기 분석 장치에 의해 분석되는 상기 전극 패드 또는 상기 땜납 범프는, 상기 도형과 상기 전극 패드, 또는 상기 도형과 상기 땜납 범프와의 위치 관계를 분석한 이후에, 상기 프로브 바늘이 접촉되는 상기 전극 패드 또는 상기 땜납 범프와 동일한 것을 특징으로 하는 위치 검사 유닛.
제 6 항에 있어서,
상기 도형은 상기 반도체 디바이스의 전극 패드의 형상과 상사형인 위치 정밀도 검사 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 도형은 상기 반도체 디바이스의 전극 패드의 형상과 상사형인 위치 정밀도 검사 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 도형은 상기 반도체 디바이스의 전극 패드의 형상과 상사형인 위치 검사 유닛.