KR20160068675A - 프로브 장치 및 프로브 방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 기계식의 타겟을 사용하지 않고서, 광학적인 수단에 의해 단시간에 한 쌍의 카메라의 위치 맞춤을 행하는 것이 가능한 프로브 장치를 제공한다.
(해결 수단) 프로브 장치(100)에 있어서, 하부 촬상 유닛(35)의 투영 광학부(67)에서는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광이, 타겟(65)을 통과하는 것에 의해 광학적인 타겟 마크를 생성한다. 타겟 마크는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광에 의해, 결상 위치 P와, 하부 카메라(61)의 결상부(61a)에 투영된다. 상부 카메라(91)의 결상부(91a)와 결상 위치 P는 서로 광학적 공역의 위치에 배치되어 있기 때문에, 결상 위치 P에 결상된 타겟 마크는, 상부 카메라(91)의 결상부(91a)에도 투영된다.

Description

프로브 장치 및 프로브 방법{PROBE APPARATUS AND PROBE METHOD}

본 발명은, 예컨대 반도체 웨이퍼 등의 기판의 검사에 이용하는 프로브 장치 및 프로브 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 반도체 디바이스의 전기적 특성을 평가하기 위한 프로브 검사가 행해진다. 프로브 검사는, 반도체 기판에 형성되어 있는 반도체 디바이스의 전극에 프로브 바늘을 접촉시켜, 개개의 반도체 디바이스마다 전기 신호를 입력하고, 이것에 대하여 출력되는 전기 신호를 관측하는 것에 의해 전기적 특성 평가를 행하는 것이다.

프로브 검사에 이용하는 프로브 장치는, 프로브 검사의 대상이 되는 반도체 디바이스가 형성된 피검사 기판을 유지함과 아울러, 수평 방향, 수직 방향 및 회전이 가능한 스테이지와, 피검사 기판에 형성되어 있는 반도체 디바이스의 전극에 프로브 바늘을 정확하게 접촉시키기 위한 얼라인먼트 장치를 구비하고 있다. 얼라인먼트 장치로서는, 프로브 바늘의 위치를 검출하기 위한 제 1 카메라와, 피검사 기판의 표면에 형성된 반도체 디바이스의 위치를 검출하기 위한 제 2 카메라를 구비한 것이 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1, 2). 이와 같은 프로브 장치에서는, 프로브 바늘과 전극의 위치 맞춤을 행하기 위해, 제 1 카메라에 의해 프로브 바늘의 위치를 좌표로서 구하는 공정과, 이동 가능한 기계식 타겟에 의해 제 1 카메라와 제 2 카메라를 위치 맞춤하는 공정과, 제 2 카메라에 의해 피검사 기판의 전극의 위치를 좌표로서 구하는 공정이 실시된다.

상기 특허 문헌 1, 2와 같이, 기계식 타겟을 사용하여 한 쌍의 카메라의 위치 맞춤을 행하는 방식에서는, 제 1 카메라와 제 2 카메라의 초점 부근으로 타겟을 진출 또는 퇴피시키는 동작이 필요하다. 그 때문에, 오동작에 의해 기계식 타겟이 프로브 장치의 다른 부재와 접촉하여 고장을 일으키거나, 기계식 타겟을 구동시키는 기구로부터 파티클이 발생하거나 하는 등의 문제가 염려되고 있었다. 또한, 기계식 타겟을 구동시키는 기구가 복잡하기 때문에, 부품의 수가 많고, 소형화가 곤란하고 비용이 높은 정기적인 유지 보수가 필요하다는 등의 문제도 있었다. 또한, 기계식 타겟에서는, 유리판에 타겟 마크를 형성한 것이 사용되기 때문에, 유리판의 두께만큼 굴절량이 변화하여 버린다. 그 결과, 한쪽의 카메라로부터는, 유리판의 두께 방향으로 오차가 발생하기 때문에, 위치 맞춤의 정밀도를 저하시키는 요인이 된다고 하는 문제도 있었다.

한편, 기계식 타겟 대신에, 광학적인 수단을 이용하여 한 쌍의 카메라의 위치 맞춤을 행하는 방법이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 3, 4). 특허 문헌 3에서는, 스폿광을 한쪽의 카메라의 광축을 따라서 진행시키고, 다른 쪽의 카메라로 인식시키는 것에 의해 위치 맞춤을 행하는 프로브 장치가 제안되어 있다. 특허 문헌 4에서는, 한쪽의 카메라로부터 다른 쪽의 카메라를 향하여, 2차원 패턴을 투영하는 투영 광학계를 구비한 프로브 장치가 제안되어 있다.

(선행 기술 문헌)

(특허 문헌)

(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 평 8-335612호 공보(도 1 등)

(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 평 7-297241호 공보(도 1 등)

(특허 문헌 3) 일본 특허 공개 2003-303865호 공보(도 1 등)

(특허 문헌 4) 일본 특허 공개 2010-219110호 공보(도 2 등)

광학적인 수단으로 한 쌍의 카메라의 위치 맞춤을 행하는 상기 특허 문헌 3, 4에서는, 위치 맞춤을 할 때에, 양쪽의 카메라로 동시에 타겟 마크의 대신이 되는 스폿광이나 2차원 패턴을 인식할 수 없다. 그 때문에, 이들의 종래 기술에서는, 위치 맞춤을 복수의 스텝으로 나누어 행하지 않을 수 없다. 그 결과, 위치 맞춤에 요하는 수고와 시간이 걸려, 프로브 검사 전체의 스루풋이 저하한다고 하는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 3, 4의 위치 맞춤 방법에서는, 양쪽의 카메라로 동시에 스폿광이나 2차원 패턴을 인식할 수 없기 때문에, 불투명 물체를 어느 하나의 카메라의 광축상에 삽입하여 스폿광이나 2차원 패턴을 인식시키는 동작이 필요하다. 따라서, 특허 문헌 3, 4의 위치 맞춤 방법에서는, 가동 부재를 이용하게 되어, 종래의 기계식 타겟을 이용하는 경우의 상기 문제점의 대부분이 미해결인 채이다.

예컨대, 특허 문헌 3의 프로브 장치에서는, 스폿광을 조사하는 쪽에 놓인 카메라는, 스폿광의 광축을 가로막는 물체면에 스폿광을 결상시키는 것에 의해 비로소 카메라의 광축과 스폿광의 위치 맞춤이 가능하게 된다. 또한, 특허 문헌 4의 프로브 장치에서는, 투영 광학계가 배치된 쪽의 카메라에 의해 직접 2차원 패턴을 인식할 수 없기 때문에, 불투명한 판 등의 물체를, 해당 카메라의 광을 차단하도록 삽입하여 2차원 패턴의 실상을 미리 촬상하고, 그 좌표를 보존하여 두는 것이 필요하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 기계식의 타겟을 사용하지 않고서, 광학적인 수단에 의해 단시간에 한 쌍의 카메라의 위치 맞춤을 행하는 것이 가능한 프로브 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 프로브 장치는, 피검사 기판을 유지함과 아울러, 수평 방향 및 수직 방향으로 이동 가능한 스테이지와, 상기 피검사 기판의 표면에 형성되어 있는 디바이스의 전극에 접촉시키는 프로브 바늘을 촬상하는 제 1 촬상 장치와, 상기 제 1 촬상 장치에 의해 촬상을 행하기 위한 광학계를 갖는 제 1 촬상 광학부와, 상기 피검사 기판이 상기 스테이지에 유지된 상태에서 상기 전극을 촬상하는 제 2 촬상 장치와, 상기 제 2 촬상 장치에 의한 촬상을 행하기 위한 광학계를 갖는 제 2 촬상 광학부와, 상기 제 1 촬상 장치와 상기 제 2 촬상 장치의 위치 맞춤에 이용하는 광학적인 타겟 마크를, 상기 제 1 촬상 장치 및 상기 제 2 촬상 장치의 각 결상부에 동시에 투영하는 광학계를 갖는 투영 광학부를 구비하고 있다.

본 발명의 프로브 장치는, 또한, 상기 타겟 마크를 생성하는 타겟을 구비하고 있더라도 좋고, 상기 투영 광학부는, 상기 제 1 촬상 장치의 결상부에 대하여 광학적으로 공역인 위치에, 상기 타겟의 상인 상기 타겟 마크를 결상시키는 결상 위치를 형성하는 것이더라도 좋다.

본 발명의 프로브 장치는, 상기 타겟과, 상기 결상 위치와, 상기 제 2 촬상 장치의 결상부를, 서로 광학적으로 공역이 되는 위치에 배치하여, 상기 타겟 마크를, 상기 제 1 촬상 장치 및 상기 제 2 촬상 장치의 각 결상부에 동시에 투영하는 것이더라도 좋다.

본 발명의 프로브 장치에 있어서, 상기 투영 광학부는, 상기 타겟에 광을 조사하는 투영용 광원과, 상기 타겟을 통과한 상기 투영용 광원으로부터의 광을 분할시키는 분할 수단과, 상기 제 1 촬상 장치의 상기 결상부에 상기 타겟 마크가 형성되도록, 상기 분할 수단에 의해 분할된 광선을 집속시키는 집속 수단을 구비하고 있더라도 좋다.

본 발명의 프로브 장치는, 상기 집속 수단이 오목면 반사경이더라도 좋다.

본 발명의 프로브 방법은, 상기의 어느 하나의 프로브 장치를 이용하는 프로브 방법이다. 이 프로브 방법은, 상기 제 1 촬상 장치 및 상기 제 2 촬상 장치의 각 결상부에 동시에 상기 타겟 마크를 투영시키고, 그들의 화상 데이터로부터, 상기 제 1 촬상 장치 및 상기 제 2 촬상 장치의 위치 맞춤을 행하는 스텝과, 상기 제 2 촬상 장치에 의해 상기 피검사 기판의 복수 부분의 상기 전극을 촬상하고, 그때의 상기 전극의 위치 좌표를 기억하는 스텝과, 상기 제 1 촬상 장치에 의해 상기 프로브 바늘을 촬상하고, 그때의 상기 프로브 바늘의 위치 좌표를 기억하는 스텝과, 상기 각 공정에서 얻어진 위치 좌표에 근거하여, 상기 프로브 바늘을 상기 전극에 접촉시켜, 상기 피검사 기판의 표면에 형성된 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 프로브 장치는, 광학적인 타겟 마크를, 제 1 촬상 장치 및 제 2 촬상 장치의 각 결상부에 동시에 투영하는 투영 광학계를 구비하고 있다. 그 때문에, 기계식의 타겟을 사용하지 않고서, 설치 공간이 작고, 간이한 구성의 광학적 수단에 의해, 단시간에 한 쌍의 촬상 장치의 위치 맞춤을 행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 1회의 위치 맞춤으로 한 쌍의 촬상 장치를, X, Y 방향뿐만 아니라, Z 방향으로도 정밀하게 위치 맞춤할 수 있다. 따라서, 본 발명의 프로브 장치 및 프로브 방법에 의하면, 피검사 기판에 형성된 디바이스의 전기적 특성을 단시간에 정확하게 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시의 형태와 관련되는 프로브 장치의 외관 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 프로브 장치의 내부 구조의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 3은 하부 촬상 유닛 및 상부 촬상 유닛의 광학적인 구성을 나타내는 설명도이다.
도 4는 투영 광학부의 변형예를 나타내는 설명도이다.
도 5는 투영 광학부의 다른 변형예를 나타내는 설명도이다.
도 6은 투영 광학부의 또 다른 변형예를 나타내는 설명도이다.
도 7은 제어부의 하드웨어 구성의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시의 형태의 프로브 방법에 있어서의 한 공정의 설명도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시의 형태의 프로브 방법에 있어서의 다른 공정의 설명도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시의 형태의 프로브 방법에 있어서의 또 다른 공정의 설명도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시의 형태의 프로브 방법에 있어서의 또 다른 공정의 설명도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시의 형태에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시의 형태와 관련되는 프로브 장치(100)의 외관 구성을 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 프로브 장치(100)의 내부 구조의 개략을 나타내는 사시도이다.

본 실시의 형태의 프로브 장치(100)는, 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼」라고 적는 일이 있다) W에 형성된 반도체 디바이스 등의 디바이스(도시하지 않음)의 전기적 특성의 검사를 행하는 것이다. 프로브 장치(100)는, 본체(1)와, 이 본체(1)에 인접하여 배치되는 로더부(3)와, 본체(1)를 덮도록 배치되는 테스트 헤드(5)를 구비하고 있다.

<본체>

본체(1)는, 내부가 공동(空洞)인 케이스이고, 웨이퍼 W를 탑재하는 스테이지(7)를 수용한다. 본체(1)의 천정부(1a)에는, 개구부(1b)가 형성되어 있다. 개구부(1b)는, 스테이지(7)에 탑재된 웨이퍼 W의 위쪽에 위치하고 있고, 이 개구부(1b)에, 원판 형상의 프로브 카드(9)를 유지하는 대략 원판 형상의 프로브 카드 홀더(도시하지 않음)가 걸어 맞춰진다. 이 프로브 카드 홀더에 의해, 프로브 카드(9)는, 스테이지(7)에 탑재된 웨이퍼 W와 대향하여 배치된다.

<로더부>

로더부(3)는, 반송 용기인 후프(도시 생략)에 수용되어 있는 웨이퍼 W를 꺼내어 본체(1)의 스테이지(7)에 반송한다. 또한, 로더부(3)는, 디바이스의 전기적 특성의 검사가 종료된 웨이퍼 W를 스테이지(7)로부터 받아, 후프에 수용한다.

<테스트 헤드>

테스트 헤드(5)는, 직방체 형상을 이루고, 본체(1)에 마련된 힌지 기구(11)에 의해 위쪽 방향으로 회전 운동 가능하게 구성되어 있다. 테스트 헤드(5)는, 위쪽으로부터 본체(1)를 덮은 상태에서, 도시하지 않는 콘택트 링을 거쳐 프로브 카드(9)와 전기적으로 접속된다. 테스트 헤드(5)는, 프로브 카드(9)로부터 전송되는 디바이스의 전기적 특성을 나타내는 전기 신호를 측정 데이터로서 기억함과 아울러, 측정 데이터에 근거하여 디바이스의 전기적인 결함의 유무를 판정하는 기능을 갖고 있다.

<스테이지>

도 2에 나타내는 바와 같이, 스테이지(7)는, 기대(20) 위에 배치되어 있고, 도면 중에 나타내는 X 방향을 따라서 이동하는 X 방향 이동 유닛(21)과, 도면 중에 나타내는 Y 방향을 따라서 이동하는 Y 방향 이동 유닛(23)과, 도면 중에 나타내는 Z 방향을 따라서 이동하는 Z 방향 이동 유닛(25)을 갖고 있다.

X 방향 이동 유닛(21)은, X 방향으로 배치된 가이드 레일(27)을 따라서, 볼나사(21a)의 회전 운동에 의해 스테이지(7)를 X 방향으로 정밀하게 이동시킨다. 볼나사(21a)는, 모터(도시하지 않음)에 의해 회전 운동된다. 또한, 이 모터에 포함된 인코더(도시하지 않음)에 의해 스테이지(7)의 이동량의 검출이 가능하게 되어 있다.

Y 방향 이동 유닛(23)은, Y 방향으로 배치된 가이드 레일(29)을 따라서, 볼나사(23a)의 회전 운동에 의해 스테이지(7)를 Y 방향으로 정밀하게 이동시킨다. 볼나사(23a)는, 모터(23b)에 의해 회전 운동된다. 또한, 이 모터(23b)에 포함된 인코더(23c)에 의해 스테이지(7)의 이동량의 검출이 가능하게 되어 있다.

이와 같이, X 방향 이동 유닛(21)과 Y 방향 이동 유닛(23)은, 스테이지(7)를, 수평면을 따라서, 서로 직교하는 X 방향과 Y 방향으로 이동시킨다.

Z 방향 이동 유닛(25)은, 도시하지 않는 모터 및 인코더를 갖고, 스테이지(7)를 Z 방향을 따라서 상하로 이동시킴과 아울러, 그 이동량을 검출할 수 있게 되어 있다. Z 방향 이동 유닛(25)은, 스테이지(7)를 프로브 카드(9)를 향하여 이동시켜 웨이퍼 W 위의 디바이스에 있어서의 전극과 프로브 바늘을 맞닿게 한다. 또한, 스테이지(7)는, 도시하지 않는 모터에 의해, Z 방향 이동 유닛(25)의 위에 있어서, 도면 중에 나타내는 θ 방향으로 회전이 자유롭게 배치되어 있다.

<프로브 카드>

프로브 카드(9)는, 스테이지(7)와 대향하는 면에 다수의 프로브 바늘(9a)(도 10 및 도 11을 참조)을 구비하고 있다. 프로브 장치(100)에서는, 스테이지(7)를 수평 방향(X 방향, Y 방향, θ 방향) 및 수직 방향(Z 방향)으로 이동시키는 것에 의해, 프로브 카드(9) 및 웨이퍼 W의 상대 위치를 조정하고, 디바이스의 전극과 프로브 바늘(9a)을 맞닿게 한다. 테스트 헤드(5)는, 프로브 카드(9)의 각 프로브 바늘(9a)을 통해서 디바이스에 검사 전류를 흘린다. 프로브 카드(9)는, 디바이스의 전기적 특성을 나타내는 전기 신호를 테스트 헤드(5)에 전송한다. 테스트 헤드(5)는, 전송된 전기 신호를 측정 데이터로서 기억하고, 검사 대상의 디바이스의 전기적인 결함의 유무를 판정한다. 또, 프로브 바늘(9a)은, 디바이스의 전극에 접속하는 기능을 갖는 것이면, 어떠한 형상이더라도 좋다.

본체(1)의 내부에는, 스테이지(7)에 인접하여 프로브 카드 홀더 교환 유닛(31)이 배치되어 있다. 프로브 카드 홀더 교환 유닛(31)은, 프로브 카드(9)를 유지하는 도시하지 않는 프로브 카드 홀더를 지지하는 포크(33)를 갖고 있다. 포크(33)는, Y 방향 및 Z 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있고 프로브 카드(9)의 교환을 행한다.

<하부 촬상 유닛>

또한, 본체(1)의 내부에는, 스테이지(7)와 프로브 카드 홀더 교환 유닛(31)의 사이에, 하부 촬상 유닛(35)과, 바늘끝 연마 유닛(37)이 배치되어 있다. 여기서, 하부 촬상 유닛(35)은, 프로브 카드(9)에 형성된 프로브 바늘(9a)을 촬상한다. 하부 촬상 유닛(35) 및 바늘끝 연마 유닛(37)은, 스테이지(7)에 고정되어 있고, 스테이지(7)와 함께 X 방향, Y 방향 및 Z 방향으로 이동한다. 하부 촬상 유닛(35)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.

<얼라인먼트 유닛>

또한, 본체(1)의 내부에 있어서, 스테이지(7)의 위쪽에는, 얼라인먼트 유닛(41)이 배치되어 있다. 얼라인먼트 유닛(41)은, 도시하지 않는 구동부에 의해, 도 2 중, Y 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 얼라인먼트 유닛(41)은, 스테이지(7)나 하부 촬상 유닛(35)과 대향하는 수평면을 따르는 하면을 갖고 있다.

<상부 촬상 유닛>

얼라인먼트 유닛(41)에는, 상부 촬상 유닛(43)이 마련되어 있다. 상부 촬상 유닛(43)은, 스테이지(7) 위에 탑재된 웨이퍼 W에 형성된 디바이스의 전극을 촬상한다. 상부 촬상 유닛(43)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.

이상의 구성에 의해, 프로브 장치(100)에 있어서, 하부 촬상 유닛(35)과 상부 촬상 유닛(43)은, 서로 대향하는 위치를 시작으로 하여, 하부 촬상 유닛(35)이 프로브 카드(9)에 대향하는 위치나, 상부 촬상 유닛(43)이 스테이지(7)에 대향하는 위치 등, 복수의 위치로 상대 이동 가능하게 되어 있다.

<촬상 유닛의 상세 구조>

다음으로, 도 3을 참조하면서, 하부 촬상 유닛(35) 및 상부 촬상 유닛(43)의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 도 3은 하부 촬상 유닛(35)과 상부 촬상 유닛(43)을 위아래로 대향시킨 상태에서, 그들의 구성을 광학적인 특징을 중심으로 나타낸 것이다.

<하부 촬상 유닛>

하부 촬상 유닛(35)은, 제 1 촬상 장치로서의 하부 카메라(61)와, 하부 카메라(61)에 의해 프로브 카드(9)의 프로브 바늘(9a)을 촬상하기 위한 하부 촬상 광학부(63)와, 광학적인 타겟 마크를 생성하기 위한 타겟(65)과, 타겟 마크를 하부 카메라(61)의 결상부(61a) 및 상부 카메라(91)의 결상부(91a)에 동시에 투영하기 위한 투영 광학부(67)를 갖고 있다. 여기서, 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)의 「결상부」란, 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)에 있어서의, 예컨대 CCD 소자, CMOS 소자 등의 촬상 소자를 의미한다.

(하부 카메라)

하부 카메라(61)는, 프로브 카드(9)에 형성된 프로브 바늘(9a)을 촬상하고, 그 화상 데이터를 생성한다. 또한, 하부 카메라(61)는, 타겟 마크의 화상 데이터를 생성한다.

(하부 촬상 광학부)

하부 촬상 광학부(63)는, 예컨대 LED 램프 등의 촬영용 광원(71)과, 촬영용 광원(71)으로부터의 조사광 또는 그 반사광을 집속시키는 렌즈(73A, 73B, 73C)와, 촬영용 광원(71)으로부터의 조사광 또는 그 반사광을 분할하는 빔 스플리터(75)를 구비하고 있다. 빔 스플리터(75)는, 예컨대 하프 미러이더라도 좋다.

(타겟)

타겟(65)은, 예컨대 아크릴, 유리, 알루미늄, 철 등의 재질의 50~1000㎛ 정도의 두께의 박판이고, 광학적인 타겟 마크에 대응하는 모양이 형성되어 있다. 본 실시의 형태에 있어서, 타겟 마크에 대응하는 모양은, 타겟(65)을 구성하는 박판에 마련된 관통 개구에 의해 형성되어 있다. 또, 관통 개구 대신에, 예컨대 투명한 아크릴판, 유리판 등의 한쪽의 면에, 증착, 도공 등의 방법으로 타겟 마크에 대응하는 모양을 형성한 것을 사용하더라도 좋다. 타겟 마크에 대응하는 모양의 형상은 임의이고, 원형, 사각형, 십자형, 동심원, 방사 패턴 등의 기하학 모양을 예시할 수 있다.

(투영 광학부)

투영 광학부(67)는, 타겟(65)으로부터, 그 상인 광학적인 타겟 마크를 생성함과 아울러, 타겟 마크를 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)의 각 결상부(61a, 91a)에 동시에 투영하기 위한 광학계이다. 도 3에서는, 타겟 마크를 하부 카메라(61)의 결상부(61a)에 투영할 때의 광속을 굵은 선으로 모식적으로 나타내고, 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)로 촬상을 할 때의 광속과, 타겟 마크를 상부 카메라(91)의 결상부(91a)에 투영할 때의 광속을 가는 선으로 모식적으로 나타내고 있다. 투영 광학부(67)는, 예컨대 LED 램프 등의 투영용 광원(81)과, 투영용 광원(81)으로부터의 광을 반사하여 집속시키는 오목면 반사경(83)과, 투영용 광원(81)으로부터의 광을 분할하는 분할 수단으로서의 빔 스플리터(85)를 구비하고 있다. 빔 스플리터(85)는, 예컨대 하프 미러이더라도 좋다. 또한, 오목면 반사경(83)은, 하부 카메라(61)의 결상부(61a)를 향해서 광을 집속시키는 집속 수단으로서의 기능과, 광을 반사하는 반사 수단으로서의 기능을 갖고 있다. 그 때문에, 오목면 반사경(83)을 이용하는 것에 의해, 투영 광학부(67)의 구성을 간소화하고, 공간 절약화, 소형화를 도모할 수 있다. 또, 오목면 반사경(83)은, 예컨대 평면 반사경과 렌즈의 조합으로 대체할 수도 있다.

<상부 촬상 유닛>

상부 촬상 유닛(43)은, 제 2 촬상 장치로서의 상부 카메라(91)와, 상부 카메라(91)에 의해 웨이퍼 W 위의 디바이스를 촬상하기 위한 상부 촬상 광학부(93)를 갖고 있다.

(상부 카메라)

상부 카메라(91)는, 웨이퍼 W 표면에 형성된 디바이스의 전극을 촬상하고, 그 화상 데이터를 생성한다. 또한, 상부 카메라(91)는, 타겟 마크의 화상 데이터를 생성한다.

(상부 촬상 광학부)

상부 촬상 광학부(93)는, 예컨대 LED 램프 등의 촬영용 광원(101)과, 촬영용 광원(101)으로부터의 조사광 또는 그 반사광을 집속시키는 렌즈(103A, 103B, 103C)와, 촬영용 광원(101)으로부터의 조사광 또는 그 반사광을 분할하는 빔 스플리터(105)를 구비하고 있다. 빔 스플리터(105)는, 예컨대 하프 미러이더라도 좋다.

(결상 위치)

하부 촬상 광학부(63)와 상부 촬상 광학부(93)의 사이에는, 타겟 마크의 결상 위치 P가 형성되어 있다. 본 실시의 형태의 프로브 장치(100)에서는, 투영 광학부(67)에 의해, 타겟(65)과, 타겟 마크의 결상 위치 P와, 하부 카메라(61)의 결상부(61a)를, 서로 광학적 공역의 관계가 되도록 배치하고 있다.

또한, 도 3에 나타내는 상태에서는, 타겟 마크의 결상 위치 P와 상부 카메라(91)의 결상부(91a)가 서로 광학적 공역의 관계가 되도록, 하부 촬상 광학부(63)와 상부 촬상 광학부(93)를 배치하고 있다. 다시 말해, 도 3에 나타내는 상태에 있어서, 하부 촬상 광학부(63) 및 상부 촬상 광학부(93)는, 타겟 마크의 결상 위치 P와, 타겟(65)과, 하부 카메라(61)의 결상부(61a)와, 상부 카메라(91)의 결상부(91a)가, 서로 광학적 공역의 관계가 되도록 구성되어 있다.

하부 촬상 유닛(35)에서는, 촬영용 광원(71)으로부터 조사된 광은, 렌즈(73A)에서 집속되고, 그 일부분이 빔 스플리터(75)에서 반사하여 렌즈(73B)에서 집속되고, 결상 위치 P에 조사된다. 또한, 결상 위치 P에 배치된 물체(예컨대 프로브 바늘(9a))의 표면에서 반사된 광은, 그 일부분이 빔 스플리터(75)를 투과하여 렌즈(73C)에서 집속되고, 하부 카메라(61)의 결상부(61a)에 투영된다.

상부 촬상 유닛(43)에서는, 상부 촬영용 광원(101)으로부터 조사된 광은, 렌즈(103A)에서 집속되고, 그 일부분이 빔 스플리터(105)에서 반사하여 렌즈(103B)에서 집속되고, 하부에 배치된 물체(예컨대, 디바이스의 전극)에 조사된다. 또한, 물체의 표면에서 반사한 광은, 그 일부분이 빔 스플리터(105)를 투과하여 렌즈(103C)에서 집속되고, 상부 카메라(91)의 결상부(91a)에 투영된다.

또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 상부 카메라(91)의 결상부(91a)와 결상 위치 P가 서로 광학적 공역의 위치에 배치되어 있을 때, 상부 카메라(91)의 초점은 결상 위치 P에 맞아 있다. 그 때문에, 결상 위치 P에 물체(예컨대, 디바이스의 전극)를 배치했을 때의 물체의 상이나, 결상 위치 P에 결상되어 있는 상(예컨대, 타겟(65)의 상인 타겟 마크)은, 상부 카메라(91)의 결상부(91a)에 정확하게 투영된다.

하부 촬상 유닛(35)의 투영 광학부(67)에서는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광이, 타겟(65)을 통과하는 것에 의해 광학적인 타겟 마크를 생성한다. 또한, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광은, 그 일부분이 빔 스플리터(85)를 통과하고, 오목면 반사경(83)에 의해 반사됨과 아울러 집속되고, 또한 빔 스플리터(85)에서 반사하여 하부 카메라(61)에 입사한다. 따라서, 타겟(65)으로 생성되는 타겟 마크는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광에 의해 하부 카메라(61)의 결상부(61a)에 투영된다.

또한, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광의 일부분은, 빔 스플리터(85)에서 반사되고, 렌즈(73C), 빔 스플리터(75), 렌즈(73B)를 거쳐서, 결상 위치 P에 조사된다. 따라서, 타겟(65)으로 생성된 타겟 마크는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광에 의해 결상 위치 P에 투영된다.

또한, 상기와 같이, 도 3에 나타내는 상태에서는, 타겟 마크의 결상 위치 P와, 타겟(65)과, 하부 카메라(61)와, 상부 카메라(91)를, 서로 광학적 공역이 되는 위치에 배치하고 있다. 따라서, 투영용 광원(81)을 점등시켜, 타겟 마크를 결상 위치 P에 결상시키는 것에 의해, 하부 카메라(61)와 상부 카메라(91)의 양쪽의 결상부(61a, 91a)에, 동시에 타겟 마크를 투영할 수 있다.

[투영 광학부의 변형예]

다음으로, 프로브 장치(100)에 있어서의 투영 광학부의 변형예에 대하여 설명한다. 도 4~도 6은 각각 투영 광학부의 변형예를 나타내고 있다. 투영 광학부는, 타겟 마크를 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)의 각 결상부(61a, 91a)에 동시에 투영할 수 있는 것이면 되기 때문에, 여러 가지의 변형이 존재한다. 여기서는, 대표적으로 3개의 변형예에 대하여 설명한다. 또, 도 4~도 6에 있어서, 상부 촬상 유닛(43), 및 하부 카메라(61) 및 하부 촬상 광학부(63)의 구성은 도 3과 동일하기 때문에, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 도 4~6에서는, 타겟 마크를 하부 카메라(61)의 결상부(61a)에 투영할 때의 광속을 굵은 선으로 모식적으로 나타내고, 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)로 촬상을 할 때의 광속과, 타겟 마크를 상부 카메라(91)의 결상부(91a)에 투영할 때의 광속을 가는 선으로 모식적으로 나타내고 있다.

<제 1 변형예>

도 4는 제 1 변형예를 나타내는 것이다. 제 1 변형예의 투영 광학부(67A)는, 예컨대 LED 램프 등의 투영용 광원(81)과, 투영용 광원(81)으로부터의 광을 집속시키는 오목면 반사경(83)과, 투영용 광원(81)으로부터의 광을 분할하는 빔 스플리터(85)를 구비하고 있다.

제 1 변형예의 투영 광학부(67A)는, 하부 카메라(61), 투영용 광원(81) 및 타겟(65)에 대한 오목면 반사경(83)의 배치가, 도 3에 나타낸 투영 광학부(67)와 상이하다. 즉, 도 3에 나타낸 투영 광학부(67)에서는, 투영용 광원(81)으로부터 타겟(65)을 통과하고, 빔 스플리터(85)를 투과하는 광속의 광축상에 오목면 반사경(83)을 배치한 것에 비하여, 본 변형예의 투영 광학부(67A)에서는, 투영용 광원(81)으로부터 타겟(65)을 통과하고, 빔 스플리터(85)에서 반사되는 광속의 광축상에 오목면 반사경(83)을 배치했다.

본 변형예의 투영 광학부(67A)에서는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광은, 타겟(65)을 통과하는 것에 의해 광학적인 타겟 마크를 생성한다. 또한, 타겟(65)을 통과한 광의 일부분은, 빔 스플리터(85)에서 반사되고, 오목면 반사경(83)에 의해 반사됨과 아울러 집속되고, 또한 빔 스플리터(85)를 투과하여 하부 카메라(61)에 입사한다. 따라서, 타겟(65)으로 생성된 타겟 마크는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광에 의해 하부 카메라(61)의 결상부(61a)에 투영된다.

또한, 본 변형예의 투영 광학부(67A)에서는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광의 일부분은, 빔 스플리터(85)를 투과하고, 렌즈(73C), 빔 스플리터(75), 렌즈(73B)를 거쳐서, 결상 위치 P에 조사된다. 따라서, 타겟(65)으로 생성된 타겟 마크는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광에 의해 결상 위치 P에 투영된다.

또, 본 변형예에 있어서, 결상 위치 P에 물체를 배치했을 때, 물체면에서 반사된 광은, 렌즈(73B), 빔 스플리터(75), 렌즈(73C)를 거쳐서, 일부분이 빔 스플리터(85)에서 반사되고, 하부 카메라(61)에 입사한다.

<제 2 변형예>

도 5는 제 2 변형예를 나타내는 것이다. 제 2 변형예의 투영 광학부(67B)는, 예컨대 LED 램프 등의 투영용 광원(81)과, 투영용 광원(81)으로부터의 광을 반사하는 한 쌍의 평면 반사경(111, 113)과, 투영용 광원(81)으로부터의 광을 집속시키는 렌즈(115)와, 투영용 광원(81)으로부터의 광을 분할하는 빔 스플리터(85)와, 결상 위치 P와 하부 카메라(61)의 사이에서 광축을 직각으로 구부리기 위한 빔 스플리터(117)를 구비하고 있다.

제 2 변형예의 투영 광학부(67B)에서는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광은, 타겟(65)을 통과하는 것에 의해 광학적인 타겟 마크를 생성한다. 또한, 타겟(65)을 통과한 광의 일부분이 빔 스플리터(85)를 투과하고, 평면 반사경(111) 및 평면 반사경(113)에서 순차적으로 반사됨과 아울러 렌즈(115)에서 집속되고, 또한 빔 스플리터(117)를 투과하여 하부 카메라(61)에 입사한다. 따라서, 타겟(65)으로 생성된 타겟 마크는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광에 의해 하부 카메라(61)의 결상부(61a)에 투영된다.

또한, 본 변형예의 투영 광학부(67B)에서는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광의 일부분은, 빔 스플리터(85)에서 반사되고, 렌즈(73C), 빔 스플리터(75), 렌즈(73B)를 거쳐서, 결상 위치 P에 조사된다. 따라서, 타겟(65)으로 생성된 타겟 마크는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광에 의해 결상 위치 P에 투영된다.

또, 본 변형예에 있어서, 결상 위치 P에 물체를 배치했을 때, 물체면에서 반사된 광은, 렌즈(73B), 빔 스플리터(75), 렌즈(73C), 빔 스플리터(85)를 거쳐서, 일부분이 빔 스플리터(117)에서 반사되고, 하부 카메라(61)에 입사한다.

<제 3 변형예>

도 6은 제 3 변형예를 나타내는 것이다. 제 3 변형예의 투영 광학부(67C)는, 예컨대 LED 램프 등의 투영용 광원(81)과, 투영용 광원(81)으로부터의 광을 반사하는 한 쌍의 평면 반사경(111, 113)과, 투영용 광원(81)으로부터의 광을 집속시키는 렌즈(115)와, 투영용 광원(81)으로부터의 광을 분할하는 빔 스플리터(85)와, 투영용 광원(81)과 결상 위치 P의 사이에서 광축을 직각으로 구부리기 위한 빔 스플리터(119)를 구비하고 있다.

제 3 변형예의 투영 광학부(67C)에 있어서, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광은, 타겟(65)을 통과하는 것에 의해 광학적인 타겟 마크를 생성한다. 또한, 타겟(65)을 통과한 광의 일부분이 빔 스플리터(119)를 투과하고, 렌즈(115)에서 집속됨과 아울러 평면 반사경(111) 및 평면 반사경(113)에서 순차적으로 반사되고, 또한 빔 스플리터(85)를 투과하여 하부 카메라(61)에 입사한다. 따라서, 타겟(65)으로 생성된 타겟 마크는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광에 의해 하부 카메라(61)의 결상부(61a)에 투영된다.

또한, 본 변형예의 투영 광학부(67C)에서는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광의 일부분은, 빔 스플리터(119)에서 반사되고, 빔 스플리터(85)를 투과하여, 렌즈(73C), 빔 스플리터(75), 렌즈(73B)를 거쳐서, 결상 위치 P에 조사된다. 따라서, 타겟(65)으로 생성된 타겟 마크는, 투영용 광원(81)으로부터 조사된 광에 의해 결상 위치 P에 투영된다.

또, 본 변형예에 있어서는, 결상 위치 P에 물체를 배치했을 때, 물체면에서 반사된 광은, 렌즈(73B), 빔 스플리터(75), 렌즈(73C)를 거쳐서, 일부분이 빔 스플리터(85)에서 반사되고, 하부 카메라(61)에 입사한다.

이상의 3개의 변형예에 한하지 않고, 본 실시의 형태의 프로브 장치(100)에 있어서, 투영 광학부는, 타겟 마크를 하부 카메라(61)의 결상부(61a) 및 상부 카메라(91)의 결상부(91a)에 동시에 투영할 수 있으면 되고, 여러 가지의 변형이 가능하다.

<제어부>

프로브 장치(100)는, 또한 제어부(50)를 구비하고 있다. 제어부(50)는, 프로브 장치(100)의 각 구성부의 동작을 제어한다. 제어부(50)는, 전형적으로는 컴퓨터이다. 도 7은 제어부(50)의 하드웨어 구성의 일례를 나타내고 있다. 제어부(50)는, 주 제어부(201)와, 키보드, 마우스 등의 입력 장치(202)와, 프린터 등의 출력 장치(203)와, 표시 장치(204)와, 기억 장치(205)와, 외부 인터페이스(206)와, 이들을 서로 접속하는 버스(207)를 구비하고 있다. 주 제어부(201)는, CPU(중앙 처리 장치)(211), RAM(랜덤 액세스 메모리)(212) 및 ROM(리드 온리 메모리)(213)을 갖고 있다. 기억 장치(205)는, 정보를 기억할 수 있는 것이면, 그 형태는 묻지 않지만, 예컨대 하드디스크 장치 또는 광디스크 장치이다. 또한, 기억 장치(205)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체(215)에 대하여 정보를 기록하고, 또한 기록 매체(215)에서 정보를 읽어내게 되어 있다. 기록 매체(215)는, 정보를 기억할 수 있는 것이면, 그 형태는 묻지 않지만, 예컨대 하드디스크, 광디스크, 플래시 메모리 등이다. 기록 매체(215)는, 본 실시의 형태의 프로브 장치(100)에 있어서 행해지는 프로브 방법의 레시피를 기록한 기록 매체이더라도 좋다.

제어부(50)는, 본 실시의 형태의 프로브 장치(100)에 있어서, 복수의 웨이퍼 W에 대하여, 웨이퍼 W 위에 형성된 디바이스에 대한 검사를 실행할 수 있도록 제어한다. 구체적으로는, 제어부(50)는, 프로브 장치(100)에 있어서, 각 구성부(예컨대, 모터(23b) 등의 구동 장치, 인코더(23c) 등의 위치 검출 장치, 하부 촬상 유닛(35), 상부 촬상 유닛(43) 등)를 제어한다. 이들은, CPU(211)가, RAM(212)을 작업 영역으로서 이용하여, ROM(213) 또는 기억 장치(205)에 저장된 소프트웨어(프로그램)를 실행하는 것에 의해 실현된다.

[프로브 방법]

다음으로, 도 8~도 11을 참조하면서, 프로브 장치(100)를 사용하여 웨이퍼 W 위에 형성된 디바이스의 전기적 특성의 검사를 행하는 프로브 방법의 순서의 일례에 대하여 설명한다. 도 8~도 11은 본 실시의 형태의 프로브 방법의 공정을 설명하는 설명도이다. 도 8~도 11에서는, 스테이지(7), 하부 촬상 유닛(35), 상부 촬상 유닛(43), 프로브(9)(프로브 바늘(9a)) 및 웨이퍼 W(도시하지 않은 디바이스)의 위치 관계를 모식적으로 나타내고 있다. 도 8~도 11 중, 부호 301은, 하부 카메라(61)의 결상부(61a)와 결상 위치 P 또는 물체(프로브 바늘(9a))의 사이의 광속을 모식적으로 나타내고 있고, 부호 303은, 상부 카메라(91)의 결상부(91a)와 결상 위치 P 또는 물체(디바이스의 전극)의 사이의 광속을 모식적으로 나타내고 있다.

본 실시의 형태의 프로브 방법은, 기계적인 타겟 마크 대신에, 광학적인 타겟 마크를 이용함과 아울러, 그 타겟 마크를, 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)의 각 결상부(61a, 91a)에 동시에 투영시키는 점 이외는, 종래의 프로브 장치에 있어서의 프로브 방법과 동일하게 실시할 수 있다. 예컨대, 본 실시의 형태의 프로브 방법은, 하기의 공정 A~공정 D를 포함할 수 있다.

우선, 준비 단계로서, 로더부(3)의 후프(도시하지 않음)로부터 피검사 기판인 웨이퍼 W를 꺼내 스테이지(7)에 반송한다. 도시는 생략하지만, 웨이퍼 W의 표면에는, 측정 대상이 되는 디바이스가 형성되어 있다.

공정 A :

공정 A에서는, 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)의 각 결상부(61a, 91a)에 동시에 타겟 마크를 투영시켜, 이들의 화상 데이터로부터, 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)의 위치 맞춤을 행한다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 하부 촬상 유닛(35)과 상부 촬상 유닛(43)이 위아래로 대향하는 위치까지 상대 이동시킨다. 다음으로, 하부 촬상 유닛(35)의 투영 광학부(67)의 투영용 광원(81)을 점등하고, 타겟(65)으로 생성된 타겟 마크를 결상 위치 P에 투영한다. 그 결과, 타겟 마크가, 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)의 각 결상부(61a, 91a)에 동시에 투영된다. 그리고, 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)에 의해, 각각 얻어진 타겟 마크의 화상 데이터에 근거하여, 상부 카메라(91)의 결상부(91a)와, 결상 위치 P가 서로 광학적으로 공역의 위치 관계가 되도록 위치 맞춤을 행한다. 구체적으로는, 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)의 각 결상부(61a, 91a)에 동시에 투영된 타겟 마크의 중심과, 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)의 광축이 일치하고, 또한, 상부 카메라(91)의 초점이 결상 위치 P에 합치하도록 위치를 구한다.

이와 같은 위치 맞춤은, 하부 카메라(61)로 취득된 타겟 마크의 화상 데이터와, 상부 카메라(91)로 취득된 타겟 마크의 화상 데이터를 비교하면서, 스테이지(7)에 고정된 하부 촬상 유닛(35)을 X, Y, Z 방향으로 이동시키는 것에 의해 행해진다. 그리고, 하부 카메라(61)의 결상부(61a)는, 처음부터 타겟(65) 및 결상 위치 P와 광학적으로 공역의 위치 관계에 있으므로, 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)는, 서로 초점 및 광축이 일치하고 있게 된다. 이때의 스테이지(7)의 X, Y, Z 좌표를, 예컨대 (X0, Y0, Z0)으로서 제어부(50)의 메모리인 RAM(212), 기억 장치(205) 또는 기록 매체(215)에 저장한다.

본 실시의 형태의 프로브 방법에서는, 공정 A에서, 타겟 마크를, 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)의 각 결상부(61a, 91a)에 동시에 투영하는 것에 의해, 1회의 위치 맞춤으로 하부 카메라(61)와 상부 카메라(91)를 X, Y, Z 방향으로 위치 맞춤할 수 있다. 따라서, 2개의 카메라로 따로따로 타겟(65)의 실상을 취득하는 경우에 비하여, 위치 맞춤에 요하는 시간을 단축할 수 있음과 아울러, 결상 위치 P에 실상을 표시하기 위한 불투명한 판 등을 삽입하는 기구와 수고가 필요 없게 된다.

공정 B :

공정 B에서는, 상부 카메라(91)에 의해 웨이퍼 W 위의 디바이스의 복수 부분의 전극을 촬상하고, 그때의 전극의 위치 좌표를 기억한다. 투영용 광원(81)을 소등한 상태에서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 스테이지(7)를 상부 촬상 유닛(43)의 아래쪽으로 상대 이동시켜, 촬영용 광원(101)을 점등하여, 상부 카메라(91)의 초점을 미리 정해진 웨이퍼 W 위의 복수(예컨대 5개)의 촬상 포인트에 맞추어 촬상한다. 여기서, 촬상 포인트는, 웨이퍼 W 위에 형성된 디바이스의 소정의 전극에 설정한다. 얻어진 화상 데이터로부터, 그때의 각 촬상 포인트의 위치 좌표를 구한다. 여기서는, 편의상, 각 촬상 포인트의 위치 좌표를 총칭하여 (X1, Y1, Z1)로서 나타낸다. 위치 좌표 (X1, Y1, Z1)은, 제어부(50)의 메모리인 RAM(212), 기억 장치(205) 또는 기록 매체(215)에 저장한다.

또, 이상의 설명에서는, 스테이지(7)의 θ 방향(둘레 방향)의 위치 맞춤에 대해서는 고려하고 있지 않지만, 프로브 바늘(9a)의 배열 방향과 디바이스의 배열 방향의 어긋남을 고려하는 경우에는, 상기 복수의 촬상 포인트 중 임의의 2점으로부터, θ 방향의 어긋남을 구하여 스테이지(7)를 θ 방향으로 이동시키는 보정을 행하면 된다.

공정 C :

공정 C에서는, 하부 카메라(61)에 의해 프로브 카드(9)의 프로브 바늘(9a)을 촬상하고, 그때의 프로브 바늘(9a)의 위치 좌표를 기억한다. 투영용 광원(81)을 소등한 상태에서, 도 10에 나타내는 바와 같이, 하부 촬상 유닛(35)의 하부 카메라(61)를 프로브 바늘(9a)의 아래쪽까지 상대 이동시킨다. 그리고, 촬영용 광원(71)을 점등하고, 하부 카메라(61)의 초점이 미리 정해진 소정의 프로브 바늘(9a)에 일치하도록, 스테이지(7)에 고정된 하부 촬상 유닛(35)을 X, Y, Z 방향으로 이동시켜 촬상한다. 얻어진 화상 데이터로부터, 그때의 프로브 바늘(9a)의 위치 좌표 (X2, Y2, Z2)를 구한다. 이 위치 좌표 (X2, Y2, Z2)는, 제어부(50)의 메모리인 RAM(212), 기억 장치(205) 또는 기록 매체(215)에 저장한다.

이상 공정 A~공정 C의 동작을 행하면, 공정 A에서 상부 카메라(91)의 결상부(91a)와, 타겟 마크의 결상 위치 P와, 하부 카메라(61)의 결상부(61a)가 서로 광학적으로 공역의 위치가 되도록, 상부 카메라(91) 및 하부 카메라(61)의 X, Y, Z 방향의 위치를 맞추고 있으므로, 하나의 촬상 장치에 의해 웨이퍼 W와 프로브 바늘(9a)을 촬상하는 경우와 등가가 된다. 따라서, 웨이퍼 W 위의 복수의 촬상 포인트와 프로브 바늘(9a)의 상대 위치를, 상기 각 위치 좌표로부터 정확하게 파악할 수 있다. 상기 각 위치 좌표는, 예컨대, 스테이지(7)가 소정의 표준 위치에 위치하는 경우에 대한 X, Y, Z 방향의 각각의 인코더의 펄스수에 의해 관리할 수 있다. 또, 본 실시의 형태의 프로브 방법에서는, 공정 A~공정 C의 순서는 묻지 않는다. 예컨대, 공정 A, B, C의 순서, 공정 A, C, B의 순서, 공정 B, A, C의 순서, 공정 B, C, A의 순서, 공정 C, A, B의 순서, 또는, 공정 C, B, A의 순서로 실시할 수 있다. 또한, 공정 A~공정 C는, 얼라인먼트 유닛(41)을 이동시킬 때마다 실시하는 것이 바람직하다.

공정 D :

공정 D에서는, 상기 공정 A, 공정 B, 공정 C의 각 공정에서 얻어진 위치 좌표에 근거하여, 도 11에 나타내는 바와 같이, 프로브 바늘(9a)과 웨이퍼 W의 표면에 형성된 소정의 디바이스의 전극의 위치가 맞도록 스테이지(7)를 X, Y, Z 방향으로 이동시킨다. 그 후, 프로브 바늘(9a)을 전극에 접촉시켜, 디바이스의 전기적 특성을 검사한다.

이상과 같이, 본 실시의 형태의 프로브 장치(100)는, 하부 카메라(61)와 상부 카메라(91)의 위치 맞춤에 이용하는 광학적인 타겟 마크를, 하부 카메라(61) 및 상부 카메라(91)의 각 결상부(61a, 91a)에 동시에 투영하는 투영 광학부를 구비하고 있다. 그 때문에, 기계식의 타겟을 사용하지 않고서, 설치 공간이 작고, 간이한 구성의 광학적인 수단에 의해 단시간에 한 쌍의 카메라의 위치 맞춤을 행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 1회의 위치 맞춤으로 하부 카메라(61)와 상부 카메라(91)를 X, Y 방향뿐만이 아니고, Z 방향으로도 위치 맞춤할 수 있다. 따라서, 본 실시의 형태의 프로브 장치(100)에 의하면, 웨이퍼 W에 형성된 디바이스의 전기적 특성을 단시간에 정확하게 측정하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시의 형태의 프로브 장치(100)에 의하면, 기계식 타겟을 사용하는 경우의 여러 문제, 예컨대, 오동작에 의한 접촉 사고, 파티클 발생, 부품의 수가 많아 소형화가 곤란한 것, 비용이 높은 것, 정기적인 유지 보수가 번잡한 것 등을 해소할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시의 형태를 예시의 목적으로 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 실시의 형태로 제약되는 일은 없고, 여러 가지의 변형이 가능하다. 예컨대, 상기 실시의 형태에서는, 투영 광학부(67, 67A, 67B, 67C)를 하부 촬상 유닛(35)에 마련했지만, 상부 촬상 유닛(43)에 마련할 수도 있다. 또한, 위치 맞춤의 대상이 되는 한 쌍의 카메라는, 상하의 위치 관계에 한하는 것이 아니고, 예컨대, 한 쌍의 카메라를 수평 방향으로 배치한 경우에도, 동일하게 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 피검사 기판으로서는, 반도체 웨이퍼에 한하지 않고, 예컨대 액정 표시 장치에 이용하는 유리 기판으로 대표되는 플랫 패널 디스플레이용 등이더라도 좋다.

35 : 하부 촬상 유닛
43 : 상부 촬상 유닛
61 : 하부 카메라
63 : 하부 촬상 광학부
65 : 타겟
67 : 투영 광학부
71 : 촬영용 광원
73A, 73B, 73C : 렌즈
75 : 빔 스플리터
81 : 투영용 광원
83 : 오목면 반사경
85 : 빔 스플리터
91 : 상부 카메라
93 : 상부 촬상 광학부
101 : 촬영용 광원
103A, 103B, 103C : 렌즈
105 : 빔 스플리터
P : 결상 위치

Claims (6)

1. 피검사 기판을 유지함과 아울러, 수평 방향 및 수직 방향으로 이동 가능한 스테이지와,
   상기 피검사 기판의 표면에 형성되어 있는 디바이스의 전극에 접촉시키는 프로브 바늘을 촬상하는 제 1 촬상 장치와,
   상기 제 1 촬상 장치에 의해 촬상을 행하기 위한 광학계를 갖는 제 1 촬상 광학부와,
   상기 피검사 기판이 상기 스테이지에 유지된 상태에서 상기 전극을 촬상하는 제 2 촬상 장치와,
   상기 제 2 촬상 장치에 의한 촬상을 행하기 위한 광학계를 갖는 제 2 촬상 광학부와,
   상기 제 1 촬상 장치와 상기 제 2 촬상 장치의 위치 맞춤에 이용하는 광학적인 타겟 마크를, 상기 제 1 촬상 장치 및 상기 제 2 촬상 장치의 각 결상부에 동시에 투영하는 광학계를 갖는 투영 광학부
   를 구비한 프로브 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 타겟 마크를 생성하는 타겟을 더 구비하고,
   상기 투영 광학부는, 상기 제 1 촬상 장치의 결상부에 대하여 광학적으로 공역인 위치에, 상기 타겟의 상인 상기 타겟 마크를 결상시키는 결상 위치를 형성하는 것인
   프로브 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 타겟과, 상기 결상 위치와, 상기 제 2 촬상 장치의 결상부를, 서로 광학적으로 공역이 되는 위치에 배치하여, 상기 타겟 마크를, 상기 제 1 촬상 장치 및 상기 제 2 촬상 장치의 각 결상부에 동시에 투영하는 프로브 장치.
   
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 투영 광학부는,
   상기 타겟에 광을 조사하는 투영용 광원과,
   상기 타겟을 통과한 상기 투영용 광원으로부터의 광을 분할시키는 분할 수단과,
   상기 제 1 촬상 장치의 상기 결상부에 상기 타겟 마크가 형성되도록, 상기 분할 수단에 의해 분할된 광선을 집속시키는 집속 수단
   을 구비하고 있는
   프로브 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 집속 수단이 오목면 반사경인 프로브 장치.
   
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 프로브 장치를 이용하는 프로브 방법으로서,
   상기 제 1 촬상 장치 및 상기 제 2 촬상 장치의 각 결상부에 동시에 상기 타겟 마크를 투영시켜, 그들의 화상 데이터로부터, 상기 제 1 촬상 장치 및 상기 제 2 촬상 장치의 위치 맞춤을 행하는 스텝과,
   상기 제 2 촬상 장치에 의해 상기 피검사 기판의 복수의 상기 전극을 촬상하고, 그때의 상기 전극의 위치 좌표를 기억하는 스텝과,
   상기 제 1 촬상 장치에 의해 상기 프로브 바늘을 촬상하고, 그때의 상기 프로브 바늘의 위치 좌표를 기억하는 스텝과,
   상기 각 공정에서 얻어진 위치 좌표에 근거하여, 상기 프로브 바늘을 상기 전극에 접촉시켜, 상기 피검사 기판의 표면에 형성된 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 스텝
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 방법.

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