(57)【要約】【課題】被検査体に形成された電極にプローブ針が接触することにより電極に生じる針痕を検査する検査装置であって、高精度の検査が可能であり廉価で信頼性が高いものを提供する。【解決手段】プローブ装置１００は、ウェハＷに形成されたパッドにプローブ針が接触することによりパッドに生じる針痕を検査するものであって、ビニング機能を有する上部撮像ユニット５０と、該ユニット５０を制御する制御部７と、を備え、該制御部７は、プローブ針の接触動作後のパッドを、ビニング機能を有効にした上部撮像ユニット５０に撮像させ、撮像結果に基づいて、パッドについて針痕の状態の判定を行う高速・低精度検査工程と、該工程での判定結果に応じて、ビニング機能を無効にした上部撮像ユニット５０に再度撮像させ、撮像結果に基づいて、再度撮像されたパッドの針痕の状態の判定を行う低速・高精度検査工程と、を実行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体に形成された電極にプローブ針が接触することにより前記電極に生じる針痕を検査する検査装置であって、
ビニング機能を有する撮像部と、
少なくとも該撮像部を制御する制御部と、を備え、
該制御部は、
前記プローブ針の接触動作後の前記電極を、前記ビニング機能を有効にした前記撮像部に撮像させ、撮像結果に基づいて、前記電極について前記針痕の状態の判定を行う高速・低精度検査工程と、
該高速・低精度検査工程での判定結果に応じて、前記ビニング機能を無効にした前記撮像部に再度撮像させ、撮像結果に基づいて、再度撮像された前記電極の前記針痕の状態の判定を行う低速・高精度検査工程と、を実行することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記低速・高精度検査工程では、前記高速・低精度検査工程で前記針痕の状態の判定対象とされた前記電極のうち、当該高速・低精度検査工程での判定結果に応じて選択された電極のみを前記針痕の状態の判定対象とすることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記選択された電極は、前記高速・低精度検査工程において要再検査と判定された電極であることを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記高速・低精度検査工程では、前記電極について、前記針痕が良好であるか、要再検査であるか、または、前記針痕が不良であるかを判定し、
前記低速・高精度検査工程において、前記電極について、前記針痕が良好であるか、または、前記針痕が不良であるかを判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記高速・低精度検査工程では、前記電極における所定の領域内に、面積が所定の範囲内にある所定の数の前記針痕が認識された場合、当該電極について針痕が良好であると判定することを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
前記高速・低精度検査工程において、前記針痕が認識されない場合、前記電極における所定の領域内で認識された前記針痕の数が所定の数と一致しない場合、前記電極における境界部分で前記針痕が認識された場合、または、前記電極における所定の領域内で認識された前記針痕が薄い場合、当該電極について要再検査であると判定することを特徴とする請求項４または５に記載の検査装置。
【請求項７】
前記高速・低精度検査工程において、前記電極以外の部分に前記針痕が認識された場合、前記電極における所定の領域内で認識された前記針痕の面積が所定の範囲内にない場合、当該電極について前記針痕が不良であると判定することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項８】
前記低速・高精度検査工程において、前記電極における所定の領域内に、面積が所定の範囲内にある所定の数の前記針痕がある場合、当該電極について前記針痕が良好であると判定することを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項９】
前記低速・高精度検査工程において、前記電極における所定の領域以外の部分に前記針痕が認識された場合、前記電極における所定の領域内で認識された前記針痕の面積が所定の範囲内にない場合、前記針痕が認識されない場合、または、前記電極における所定の領域内で認識された前記針痕の数が所定の数と一致しない場合、当該電極について前記針痕が不良であると判定することを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１０】
前記ビニング機能を有効にしている場合の仮想的な解像度より低い解像度で前記撮像部による撮像を行うための低解像度光学系と、を備え、
前記制御部は、
前記低解像度光学系を介した前記撮像部による前記被検査体の撮像結果と、前記低解像度光学系を介さない前記撮像部による前記被検査体の撮像結果とに基づいて、前記被検査体の基準位置の情報を取得する基準位置情報取得工程を実行することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記ビニング機能を有効にした前記撮像部に、前記被検査体が載置される載置台を撮像させ、撮像結果に基づいて、前記載置台上の異物の有無を判定することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１２】
前記検査装置は、前記被検査体に形成された前記電極に前記プローブ針を接触させ、前記プローブ針を介して前記被検査体に電気信号を供給することにより前記被検査体を検査するプローブ装置であり、
前記プローブ針を撮像する別の撮像部を備え、
前記制御部は、前記撮像部と前記別の撮像部との位置合わせのためのターゲットマークを、前記ビニング機能を有効にした前記撮像部に撮像させ、撮像結果に基づいて前記位置合わせを行う撮像部位置合わせ工程を実行することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１３】
前記検査装置は、前記被検査体に形成された前記電極に前記プローブ針を接触させ、前記プローブ針を介して前記被検査体に電気信号を供給することにより前記被検査体を検査するプローブ装置であり、
前記プローブ針を撮像する別の撮像部を備え、
前記制御部は、前記ビニング機能を有効にして撮像した前記撮像部からの出力に基づいて、当該撮像部と前記別の撮像部との位置合わせを行う撮像部位置合わせ工程を実行することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１４】
被検査体に形成された電極にプローブ針が接触することにより前記電極に生じる針痕を検査する検査装置を用いた検査方法であって、
前記検査装置は、ビニング機能を有する撮像部を備え、
前記プローブ針の接触動作後の前記電極を、前記ビニング機能を有効にした前記撮像部に撮像させ、撮像結果に基づいて、前記電極についての前記針痕の状態の判定を行う高速・低精度検査工程と、
該高速・低精度検査工程での判定結果に応じて、前記ビニング機能を無効にした前記撮像部に再度撮像させ、撮像結果に基づいて、再度撮像された電極の前記針痕の状態の判定を行う低速・高精度検査工程と、を含むことを特徴とする検査方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の検査方法を検査装置によって実行させるように、当該検査装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
【請求項１６】
被検査体に形成された電極にプローブ針を接触させ、前記プローブ針を介して前記被検査体に電気信号を供給することにより前記被検査体を検査する検査装置であって、
ビニング機能を有する撮像部と、
前記ビニング機能を有効にしている場合の仮想的な解像度より低い解像度で前記撮像部による撮像を行うための光学系と、を備えることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査体に形成された電極にプローブ針が接触することにより電極に生じる針痕を検査する検査装置、検査方法及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスでは、半導体ウェハ上に所定の回路パターンを持つ多数の半導体デバイスが形成される。形成された半導体デバイスは、電気的特性等の検査が行われ、良品と不良品とに選別される。半導体デバイスの電気的特性の検査は、各半導体デバイスが分割される前の半導体ウェハの状態で、プローブ装置（以下、プローバ）を用いて行われる。プローバは、多数のプローブ針を有するプローブカードが設けられている。プローバは、プローブカードに設けられた各プローブ針が、半導体デバイス上に設けられた電極（例えばパッド）に接触するようにプローブ針と電極とを位置合わせしてから、プローブカードと半導体デバイスとを近づける。そして、プローバは、各電極にプローブ針が接触した状態で、各プローブ針を介して半導体デバイスに電気信号を供給し、各プローブ針を介して半導体デバイスから出力された電気信号に基づいて、当該半導体デバイスが不良品か否かを選別する。
【０００３】
ところで、プローブ針と電極とを正確に位置合わせしても、プローバの温度変化によるウェハやウェハが載置される載置台等の熱膨張・熱収縮に伴う変動や、プローブカードのプローブ針の経時変化によるヘタリなどに起因して、電極に対するプローブ針の位置にズレが生じることがある。このようにズレが生じると、電極周囲の膜にクラック等の傷が生じることがある。このような、傷が存在する半導体デバイスは、不良品でないと選別されても、不良品として除外しなければならない。
そこで、プローブ針を電極に接触させることにより電極に生じる針痕を撮像装置により撮像して、針痕の良／不良を判定することが行われている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１４７３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１には、針痕検査における撮像時の倍率について記載がないが、単一の倍率で撮像していると考えられ、単一の倍率で撮像する場合、倍率が低いと、微細化が進んだ昨今において求められる精度で検査することができず、また、倍率が高いと、撮像装置からの出力を処理する制御部に高い処理能力が求められ、高価となる。なお、互いに異なる倍率のレンズを有する複数の光学系と該光学系を切り替える機構とを検査のためにプローバに設け、高精度の針痕検査と低精度の針痕検査とでは光学系を切り替えることも考えられるが、検査のために上記機構を別途設けることは、上記機構に故障が生じる可能性を鑑みると、信頼性という面では好ましくない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被検査体に形成された電極にプローブ針が接触することにより電極に生じる針痕を検査する検査装置及び検査方法であって、高精度の検査が可能であり廉価で信頼性が高いものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明は、被検査体に形成された電極にプローブ針が接触することにより前記電極に生じる針痕を検査する検査装置であって、ビニング機能を有する撮像部と、少なくとも該撮像部を制御する制御部と、を備え、該制御部は、前記プローブ針の接触動作後の前記電極を、前記ビニング機能を有効にした前記撮像部に撮像させ、撮像結果に基づいて、前記電極について前記針痕の状態の判定を行う高速・低精度検査工程と、該高速・低精度検査工程での判定結果に応じて、前記ビニング機能を無効にした前記撮像部に再度撮像させ、撮像結果に基づいて、再度撮像された前記電極の前記針痕の状態の判定を行う低速・高精度検査工程と、を実行することを特徴としている。
【０００８】
前記低速・高精度検査工程では、前記高速・低精度検査工程で前記針痕の状態の判定対象とされた前記電極のうち、当該高速・低精度検査工程での判定結果に応じて選択された電極のみを前記針痕の状態の判定対象としてもよい。
【０００９】
前記選択された電極は、前記高速・低精度検査工程において要再検査と判定された電極としてもよい。
【００１０】
前記高速・低精度検査工程では、前記電極について、前記針痕が良好であるか、要再検査であるか、または、前記針痕が不良であるかを判定し、前記低速・高精度検査工程において、前記電極について、前記針痕が良好であるか、または、前記針痕が不良であるかを判定してもよい。
【００１１】
前記高速・低精度検査工程では、前記電極における所定の領域内に、面積が所定の範囲内にある所定の数の前記針痕が認識された場合、当該電極について針痕が良好であると判定してもよい。
【００１２】
前記高速・低精度検査工程において、前記針痕が認識されない場合、前記電極における所定の領域内で認識された前記針痕の数が所定の数と一致しない場合、前記電極における境界部分で前記針痕が認識された場合、または、前記電極における所定の領域内で認識された前記針痕が薄い場合、当該電極について要再検査であると判定してもよい。
【００１３】
前記高速・低精度検査工程において、前記電極以外の部分に前記針痕が認識された場合、前記電極における所定の領域内で認識された前記針痕の面積が所定の範囲内にない場合、当該電極について前記針痕が不良であると判定してもよい。
【００１４】
前記低速・高精度検査工程において、前記電極における所定の領域内に、面積が所定の範囲内にある所定の数の前記針痕がある場合、当該電極について前記針痕が良好であると判定してもよい。
【００１５】
前記低速・高精度検査工程において、前記電極における所定の領域以外の部分に前記針痕が認識された場合、前記電極における所定の領域内で認識された前記針痕の面積が所定の範囲内にない場合、前記針痕が認識されない場合、または、前記電極における所定の領域内で認識された前記針痕の数が所定の数と一致しない場合、当該電極について前記針痕が不良であると判定してもよい。
【００１６】
前記ビニング機能を有効にしている場合の仮想的な解像度より低い解像度で前記撮像部による撮像を行うための低解像度光学系と、を備え、前記制御部は、前記低解像度光学系を介した前記撮像部による前記被検査体の撮像結果と、前記低解像度光学系を介さない前記撮像部による前記被検査体の撮像結果とに基づいて、前記被検査体の基準位置の情報を取得する基準位置情報取得工程を実行してもよい。
【００１７】
前記制御部は、前記ビニング機能を有効にした前記撮像部に、前記被検査体が載置される載置台を撮像させ、撮像結果に基づいて、前記載置台上の異物の有無を判定してもよい。
【００１８】
前記検査装置は、前記被検査体に形成された前記電極に前記プローブ針を接触させ、前記プローブ針を介して前記被検査体に電気信号を供給することにより前記被検査体を検査するプローブ装置であり、前記プローブ針を撮像する別の撮像部を備え、前記制御部は、前記撮像部と前記別の撮像部との位置合わせのためのターゲットマークを、前記ビニング機能を有効にした前記撮像部に撮像させ、撮像結果に基づいて前記位置合わせを行う撮像部位置合わせ工程を実行してもよい。
【００１９】
前記検査装置は、前記被検査体に形成された前記電極に前記プローブ針を接触させ、前記プローブ針を介して前記被検査体に電気信号を供給することにより前記被検査体を検査するプローブ装置であり、前記プローブ針を撮像する別の撮像部を備え、前記制御部は、前記ビニング機能を有効にして撮像した前記撮像部からの出力に基づいて、当該撮像部と前記別の撮像部との位置合わせを行う撮像部位置合わせ工程を実行してもよい。
【００２０】
別な観点による本発明は、被検査体に形成された電極にプローブ針が接触することにより前記電極に生じる針痕を検査する検査装置を用いた検査方法であって、前記検査装置は、ビニング機能を有する撮像部を備え、前記プローブ針の接触動作後の前記電極を、前記ビニング機能を有効にした前記撮像部に撮像させ、撮像結果に基づいて、前記電極についての前記針痕の状態の判定を行う高速・低精度検査工程と、該高速・低精度検査工程での判定結果に応じて、前記ビニング機能を無効にした前記撮像部に再度撮像させ、撮像結果に基づいて、再度撮像された電極の前記針痕の状態の判定を行う低速・高精度検査工程と、を含むことを特徴としている。
【００２１】
また別な観点による本発明によれば、検査方法を検査装置によって実行させるように、当該検査装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。
【００２２】
さらに別な観点による本発明は、被検査体に形成された電極にプローブ針を接触させ、前記プローブ針を介して前記被検査体に電気信号を供給することにより前記被検査体を検査する検査装置であって、ビニング機能を有する撮像部と、前記ビニング機能を有効にしている場合の仮想的な解像度より低い解像度で前記撮像部による撮像を行うための光学系と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、被検査体に形成された電極にプローブ針が接触することにより電極に生じる針痕を検査する検査装置及び検査方法であって、高精度の検査が可能であり廉価で信頼性が高いものを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態にかかる検査装置としてのプローバの外観構成を示す斜視図である。
【図２】プローバが備える本体の内部構造の概略を示す斜視図である。
【図３】下部撮像ユニットの模式上面図である。
【図４】上部撮像ユニットの模式下面図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる検査処理の一工程の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる検査処理の他の工程の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる検査処理の別の工程の説明図である。
【図８】本発明の実施の形態にかかる検査処理のさらに別の工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる検査装置としてのプローバ１００の外観構成を示す斜視図である。図２は、図１のプローバ１００が備える後述の本体１の内部構造の概略を示す斜視図である。
【００２６】
プローバ１００は、ウェハＷに形成された半導体デバイス等のデバイス（図示せず）の電気的特性の検査を行うものである。プローバ１００は、図１に示すように本体１と、この本体１に隣接して配置されるローダー部２と、本体１を覆うように配置されるテストヘッド３とを備えている。
【００２７】
本体１は、内部が空洞の筐体であり、ウェハＷを載置するステージ５を収容する。本体１の天井部１ａには、開口部１ｂが形成されている。開口部１ｂは、ステージ５に載置されたウェハＷの上方に位置しており、この開口部１ｂに、略円板状のプローブカードホルダ（図示せず）が係合する。このプローブカードホルダは、図２の円板状のプローブカード４を保持するものであり、プローブカード４は、このプローブカードホルダによって、ステージ５に載置されたウェハＷと対向して配置される。
【００２８】
ローダー部２は、搬送容器であるフープ（図示省略）に収容されているウェハＷを取り出して本体１のステージ５へ搬送する。また、ローダー部２は、デバイスの電気的特性の検査が終了したウェハＷをステージ５から受け取り、フープへ収容する。
【００２９】
テストヘッド３は、直方体形状を有し、本体１に設けられたヒンジ機構６によって上方向へ回動可能に構成されている。テストヘッド３は、上方から本体１を覆った状態で、図示しないコンタクトリングを介してプローブカード４と電気的に接続される。テストヘッド３は、プローブカード４から伝送されるデバイスの電気的特性を示す電気信号を測定データとして記憶するとともに、測定データに基づいてデバイスの電気的な欠陥の有無を判定する機能を有している。
【００３０】
図２に示すように、ステージ５は、基台１０上に配置されており、図中のＸ方向に沿って移動するＸ方向移動ユニット１１と、図中のＹ方向に沿って移動するＹ方向移動ユニット１２と、図中に示すＺ方向に沿って移動するＺ方向移動ユニット１３とを有している。
【００３１】
Ｘ方向移動ユニット１１は、Ｘ方向に延伸するガイドレール１４に沿って、ボールねじ１１ａの回動によってステージ５をＸ方向に高精度に移動させる。ボールねじ１１ａは、モータ（図示せず）によって回動される。また、このモータに組み合わされたエンコーダ（図示せず）によってステージ５の移動量の検出が可能となっている。
【００３２】
Ｙ方向移動ユニット１２は、Ｙ方向に延伸するガイドレール１５に沿って、ボールねじ１２ａの回動によってステージ５をＹ方向に高精度に移動させる。ボールねじ１２ａは、モータ１２ｂによって回動される。また、このモータ１２ｂに組み合わされたエンコーダ１２ｃによってステージ５の移動量の検出が可能となっている。
【００３３】
以上の構成によって、Ｘ方向移動ユニット１１とＹ方向移動ユニット１２は、ステージ５を、水平面に沿い、互いに直交するＸ方向とＹ方向に移動させる。
【００３４】
Ｚ方向移動ユニット１３は、図示しないモータ及びエンコーダを有し、ステージ５をＺ方向に沿って上下に移動させるとともに、その移動量を検出できるようになっている。Ｚ方向移動ユニット１３は、ステージ５をプローブカード４へ向けて移動させてウェハＷ上のデバイスにおける電極（本例ではパッド）とプローブ針とを当接させる。また、ステージ５は、図示しないモータによって、Ｚ方向移動ユニット１３の上において、図中のθ方向に回転自在に配置されている。
【００３５】
プローブカード４は、ステージ５と対向する面に多数のプローブ針４ａ（図７参照）を備えている。プローバ１００では、ステージ５を水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向）及び鉛直方向（Ｚ方向）に移動させることによって、プローブカード４及びウェハＷの相対位置を調整し、デバイスのパッドとプローブ針４ａとを当接させる。テストヘッド３は、プローブカード４の各プローブ針４ａを介してデバイスに検査電流を流す。プローブカード４は、デバイスの電気的特性を示す電気信号をテストヘッド３に伝送する。テストヘッド３は、伝送された電気信号を測定データとして記憶し、検査対象のデバイスの電気的な欠陥の有無を判定する。なお、プローブ針４ａは、デバイスのパッドに当接し電気的に接続するものであれば、どのような形状であってもよい。
【００３６】
本体１の内部には、ステージ５に隣接してプローブカードホルダ交換ユニット２０が配置されている。プローブカードホルダ交換ユニット２０は、プローブカード４を保持する図示しないプローブカードホルダを担持するフォーク２１を有している。フォーク２１は、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能に構成されており、プローブカード４の交換のために用いられる。
【００３７】
また、本体１の内部には、ステージ５とプローブカードホルダ交換ユニット２０の間に、下部撮像ユニット３０と、針先研磨ユニット４０とが配置されている。下部撮像ユニット３０は、プローブカード４に形成されたプローブ針４ａを撮像する。下部撮像ユニット３０及び針先研磨ユニット４０は、ステージ５に固定されており、ステージ５とともにＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動する。下部撮像ユニット３０の詳細な構成については後述する。
【００３８】
また、本体１の内部には、鉛直方向に関するステージ５とプローブカード４との間の位置に、上部撮像ユニット５０が配置されている。上部撮像ユニット５０は、ステージ５上に載置されたウェハＷに形成されたデバイスのパッド等を撮像する。上部撮像ユニット５０は、図示しない駆動部によって、図２のＹ方向に移動可能に構成されている。上部撮像ユニット５０の詳細な構成については後述する。
【００３９】
以上の構成によって、プローバ１００において、下部撮像ユニット３０と上部撮像ユニット５０は、互いに対向する位置をはじめ、下部撮像ユニット３０がプローブカード４に対向する位置や、上部撮像ユニット５０がステージ５に対向する位置など、複数の位置に相対移動可能となっている。
【００４０】
なお、本体１の内部には、鉛直方向に関する下部撮像ユニット３０と上部撮像ユニット５０との間に位置することが可能なようにターゲット板６０（図５参照）が設けられている。ターゲット板６０は、下部撮像ユニット３０と上部撮像ユニット５０との位置合わせのためのターゲットマークが例えば透明なガラス板に形成されたものである。ターゲットマークは、例えば円形の金属膜で構成される。なお、ターゲット板６０は、下部撮像ユニット３０や上部撮像ユニット５０の撮像位置に対して、進退機構により進退可能に構成されている。また、進退機構すなわちターゲット板６０は、ステージ５に固定されており、ステージ５とともにＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動する。さらに、ターゲット板６０は、下部撮像ユニット３０の上方に突出したときに、ターゲットマークに対して下部撮像ユニット３０の合焦面が一致するように調整されている。
【００４１】
また、プローバ１００は、当該プローバ１００の制御を行う制御部７を備える。上述の制御部７は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、上述の各撮像ユニットや各移動ユニットなどを制御して、プローバ１００における針痕検査処理を含むウェハＷの検査処理を制御するプログラムが格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部７にインストールされたものであってもよい。
【００４２】
次に、前述の図２と以下の図３及び図４を参照しながら、下部撮像ユニット３０及び上部撮像ユニット５０の詳細な構成について説明する。図３は、下部撮像ユニット３０の模式上面図、図４は、上部撮像ユニット５０の模式下面図である。
【００４３】
下部撮像ユニット３０は、視野が上向きでかつ合焦面がステージ５上のウェハＷよりも上方に位置するようにステージ５に対して設けられ、プローブ針４ａを撮像するものである。この下部撮像ユニット３０は、図３に示すように、下部カメラ３１と、下部カメラ３１によって低解像度で撮像するための低倍率レンズ３２を含む低解像度光学系と、下部カメラ３１によって高解像度で撮像するための高倍率レンズ３３を含む高解像度光学系とを有している。
【００４４】
下部カメラ３１は、例えばＣＭＯＳ（Complementary
Metal Oxide Semiconductor）カメラにより構成される。なお、下部カメラ３１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等により構成されてもよい。下部カメラ３１は、プローブカード４に形成されたプローブ針４ａを撮像し、その画像データを生成する。
【００４５】
上述の低解像度光学系や高解像度光学系は、低倍率レンズ３２や高倍率レンズ３３の他に、下部カメラ３１の撮像対象から当該カメラ３１に光を導くミラーやハーフミラー等を有する。
【００４６】
上部撮像ユニット５０は、視野が下向きとなるようにステージ５上のウェハＷよりも上方に設けられ、ウェハＷ等を撮像するものである。この上部撮像ユニット５０は、図４に示すように、上部カメラ５１と、上部カメラ５１によって低解像度で撮像するための低倍率レンズ５２を含む低解像度光学系と、上部カメラ５１によって高解像度で撮像するための高倍率レンズ５３を含む高解像度光学系と、を有している。
【００４７】
上部カメラ５１は、ビニング機能を有し、すなわち、隣接した複数の画素をまとめて仮想的な単位画素として扱う処理であるビニングを選択的に行うことが可能なものである。なお、ビニング機能を有効にして高解像度光学系を介して撮像した場合の仮想的な解像度は、ビニング機能を無効にして高解像度光学系を介して撮像した場合の解像度より低く、ビニング機能を無効にして低解像度光学系を介して撮像した場合の解像度より高い。つまり、ビニング機能を有効にして高解像度光学系を介して撮像した上部カメラ５１からは、中倍率のレンズを介して撮像した場合と同様に、出力として仮想的には中解像度の画像データが得られる。なお、上部カメラ５１が行うビニングは、例えば、２×２画素を１画素とする２×２ビニングや３×３画素を１画素とする３×３ビニングである。
【００４８】
また、上部カメラ５１は、例えばＣＭＯＳカメラにより構成される。なお、上部カメラ５１は、ＣＣＤカメラ等により構成されてもよい。上部カメラ５１は、ウェハＷ表面に形成されたデバイスのパッドを撮像し、その画像データを生成する。また、上部カメラ５１は、ターゲットマークを撮像し、その画像データを生成する。生成された画像データは制御部７に出力される。
【００４９】
上部撮像ユニット５０の低解像度光学系や高解像光学系は低倍率レンズ５２や高倍率レンズ５３の他に、上部カメラ５１の撮像対象から当該カメラ５１に光を導くミラーやハーフミラー等を有する。
【００５０】
次に、図５〜図８を参照しながら、プローバ１００を用いたウェハＷに対する検査処理の一例について説明する。図５〜図８は、本実施の形態のプローブ方法の工程を説明する説明図である。図５〜図８では、ステージ５、下部撮像ユニット３０、上部撮像ユニット５０、プローブカード４（プローブ針４ａ）及びウェハＷの位置関係を模式的に示している。図５〜図８中、符号２０１は、下部カメラ３１の撮像素子と結像位置又は物体（プローブ針４ａ）との間の光束を模式的に示しており、符号２０２は、上部カメラ５１の撮像素子と結像位置又は物体（デバイスのパッド）との間の光束を模式的に示している。
【００５１】
（ウェハ搬送工程）
本実施形態の検査処理では、例えば、まず、ローダー部２のフープから被検査基板であるウェハＷを取り出してステージ５に搬送する。図示は省略するが、ウェハＷの表面には、電気的検査対象となるデバイスが形成されている。
【００５２】
（カメラ位置合わせ工程）
次に、下部撮像ユニット３０と上部撮像ユニット５０との位置合わせを行う（カメラ位置合わせ工程（撮像部位置合わせ工程））。具体的には、図５に示すように、まず、ステージ５と上部撮像ユニット５０とを相対的に移動させることにより、下部撮像ユニット３０を上部撮像ユニット５０の下方に移動させ、また、下部撮像ユニット３０の上方にターゲット板６０を突出させる。次に、前述のように下部撮像ユニット３０の合焦面と一致するように調整されたターゲット板６０のターゲットマークを、ビニング機能を無効にされた状態の上部カメラ５１により、高解像度光学系を介して撮像し、高解像度の画像データを出力させる。そして、該画像データに基づいて、ステージ５を移動させ、ターゲットマークと上部撮像ユニット５０の合焦面を一致させる。これにより、下部撮像ユニット３０と上部撮像ユニット５０との位置合わせが完了となる。位置合わせ完了後のステージ５のＸ、Ｙ、Ｚ座標は、例えば（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）として記憶される。
位置合わせ完了後、下部撮像ユニット３０の上方からターゲット板６０を退避させる。
【００５３】
なお、本例では、機械的なターゲットマークを撮像し、その撮像結果に基づいて位置合わせを行っている。これに代えて、特開２０１６−１１１１７５号公報に開示のように、光学的なターゲットマークを下部撮像ユニット３０と上部撮像ユニット５０の撮像素子に同時に投影し、これにより得られる画像データに基づいて、下部撮像ユニット３０と上部撮像ユニット５０との位置合わせを行ってもよい。
【００５４】
（基準位置情報取得工程）
そして、上部撮像ユニット５０での低解像度光学系を介した撮像結果と高解像度光学系を介した撮像結果とに基づいて、ウェハＷのθ軸方向の位置合わせを行うと共に、ウェハＷの複数（例えば５点）の基準位置の情報を取得する（基準位置情報取得工程）。
具体的には、例えば、図６に示すように、ステージ５上のウェハＷが上部撮像ユニット５０の下方に位置するように、当該ステージ５と上部撮像ユニット５０とを相対的に移動させる。次に、上部カメラ５１により低解像度光学系を介してウェハＷを撮像させ、撮像結果に基づいて、例えば上記複数の基準位置のうち２点のおおよその位置を判定する。この際、ビニング機能を有効にしていてもよいし、無効にしていてもよい。なお、基準位置は例えば予め定められたパッドである。次に、ウェハＷ上の、判定された位置を、ビニング機能を無効にされた状態の上部カメラ５１により高解像度光学系を介して撮像させ、撮像結果に基づいて、上記２点を画像認識し、これらの位置に基づいてウェハＷのθ軸方向のズレを算出し、該算出結果に基づいてステージ５をθ方向に移動させ、ウェハＷのθ軸方向の位置合わせを行う。
【００５５】
続いて、上部カメラ５１により低解像度光学系を介してウェハＷを撮像させ、撮像結果に基づいて、５つの基準位置のおおよその位置を判定する。この際、ビニング機能を有効にしていてもよいし、無効にしていてもよい。次に、ウェハＷ上の、判定された位置を、ビニング機能を無効にされた状態の上部カメラ５１により高倍率レンズ５３を介して撮像させ、撮像結果に基づいて、基準位置それぞれを画像認識し、それぞれの位置座標（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）を算出し、記憶する。ここでは、便宜上、各基準位置の位置座標を総称して（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）として表す。
【００５６】
（プローブ針位置合わせ工程）
下部撮像ユニット３０での低解像度光学系を介した撮像結果と高解像度光学系を介した撮像結果とに基づいて、プローブ針位置の情報を取得する（プローブ針位置合わせ工程）。
具体的には、例えば、ステージ５を相対的に移動させて、上部撮像ユニット５０をプローブ針４ａの下方側から退避させると共に、図７に示すように、下部撮像ユニット３０がプローブカード４の下方に位置させる。そして、下部撮像ユニット３０の下部カメラ３１により低解像度光学系を介してプローブ針４ａを撮像させ、撮像結果に基づいて、プローブ針４ａのうちの予め定められた所定のプローブ針４ａのおおよその位置を判定する。次に、判定された所定のプローブ針４ａのおおよその位置の周辺を、下部カメラ３１により高解像度光学系を介して撮像させ、撮像結果に基づいて、下部カメラ３１の焦点が上記所定のプローブ針４ａに一致するように、ステージ５に固定された下部撮像ユニット３０をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させる。移動後のステージ５のＸ、Ｙ、Ｚ座標は、例えば（Ｘ３、Ｙ３、Ｚ３）として記憶される。
【００５７】
カメラ位置合わせ工程、基準位置情報取得工程及びプローブ針位置合わせ工程により、ウェハＷ上の複数の撮像位置とプローブ針４ａとの相対位置を、上記各位置座標から正確に把握できる。上記各位置座標は、例えば、ステージ５が所定の標準位置に位置する場合に対するＸ、Ｙ、Ｚ方向のそれぞれのエンコーダのパルス数によって管理することができる。なお、カメラ位置合わせ工程、基準位置情報取得工程及びプローブ針位置合わせ工程の実施順序は問わない。
【００５８】
（電気的検査工程）
カメラ位置合わせ工程、基準位置情報取得工程及びプローブ針位置合わせ工程後、ウェハＷ上のパッドとプローブ針４ａとを接触させて、該パッドを含むデバイスの電気特性を検査する。
具体的には、カメラ位置合わせ工程、基準位置情報取得工程及びプローブ針位置合わせ工程で得られた位置座標に基づき、図８に示すように、プローブ針４ａそれぞれとウェハＷの表面に形成された所定のデバイスのパッドとの位置が合うようにステージ５をＸ、Ｙ方向に移動させる。その後、ステージ５をＺ方向に移動させることによりプローブ針４ａを電極に接触させて、デバイスの電気的特性を検査する。以後、全てのデバイスについての検査が完了するまで上述の処理を繰り返す。
【００５９】
（高速・低精度針痕検査工程）
電気的検査工程後、プローブ針４ａが接触された後のパッドを、ビニング機能を有効にした上部カメラ５１に撮像させ、上部カメラ５１から出力された、ビニング機能有効時の画像データであるビニング画像データに基づいて、針痕の状態の判定をパッド毎に行う。
具体的には、カメラ位置合わせ工程及び基準位置情報取得工程で得られた位置座標に基づき、図６と同様に、ウェハＷの表面の所定の領域と、上部撮像ユニット５０の光軸との位置が合うようにステージ５をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させる。そして、ウェハＷの所定の領域を、ビニング機能を有効にした上部カメラ５１に高解像度光学系を介して撮像させ、上部カメラ５１から出力されたビニング画像データに基づいて、該画像データが示す画像に含まれるパッド上の針痕の状態をパッド毎に判定を行う。
以後、ウェハＷの表面のパッドが形成された領域全面の撮像が完了し、全パッドについての針痕の状態の判定が完了するまで、上述の処理は繰り返される。
【００６０】
高速・低精度針痕検査工程における判定では、パッド毎に、針痕が良好であるか、要再検査であるか、針痕が不良であるかの判定が行われる。
例えば、撮像の結果、パッドにおける所定の領域内に、サイズすなわち面積が所定の範囲内にある所定の数の針痕が認識された場合、当該パッドについて針痕が良好であると判定する。また、例えば、パッドは３０〜２００μｍ角であり、上記所定の領域はパッドの端から５〜５０μｍ離れた領域であり、針痕の面積にかかる上記所定の範囲とは１〜４００μｍ２であり、針痕の数にかかる上記所定の数とは１〜１０個である。
撮像の結果、パッド以外の部分に針痕が認識された場合、例えばパッドの周囲の保護膜に針痕が認識された場合、当該パッドについて針痕が不良であると判定する。パッドにおける所定の領域内で認識された針痕のサイズが所定の範囲内になく、大き過ぎまたは小さすぎる場合も、当該パッドについて針痕が不良であると判定する。
撮像の結果、針痕が認識できない場合や、パッドにおける所定の領域内で認識された針痕の数が上記所定の数と一致しない場合、すなわち、パッドにプローブ針４ａをコンタクトさせた回数と一致しない場合、当該パッドについて要再検査であると判定する。また、パッドにおける境界部分で針痕が認識された場合やパッドの所定の領域内で認識された針痕が薄い場合も、当該パッドについて要再検査であると判定する。
なお、高速・低精度針痕検査工程における判定を、パターンマッチングを用いて行ってもよい。
【００６１】
パッド全てが、要再検査と判定されなかった場合、本実施形態にかかる検査処理は終了し、パッドの一部が要再検査と判定された場合、後述の低速・高精度針痕検査工程が実行される。なお、あるパッドについて、針痕が不良であると判定された場合、当該ウェハＷについての針痕検査は中止し、例えば本実施形態にかかる検査処理を終了してもよい。
【００６２】
（低速・高精度針痕検査工程）
本工程では、高速・低精度針痕検査工程において要再検査であると判定されたパッドを、ビニング機能を無効にした上部カメラ５１に撮像させ、上部カメラ５１から出力された、ビニング機能無効時の画像データである標準画像データに基づいて、当該パッドについての針痕の状態の判定を行う。
具体的には、カメラ位置合わせ工程及び基準位置情報取得工程で得られた位置座標に基づき、ウェハＷにおける、要再検査であると判定されたパッドを含む特定の領域と、上部撮像ユニット５０の光軸との位置が合うようにステージ５をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させる。そして、ウェハＷの上記特定の領域を、ビニング機能を無効にした上部カメラ５１に高解像度光学系を介して撮像させ、上部カメラ５１から出力された標準画像データに基づいて、該画像データが示す画像に含まれるパッド上の針痕の状態の判定を行う。ここでの判定対象は例えば要再検査と判定されたパッドのみである。
以後、要再検査と判定されたパッドが複数存在する場合、全てのパッドについての針痕の再度の検査が完了するまで、上述の処理は繰り返される。
【００６３】
低速・高精度針痕検査工程における判定では、先の工程で要再検査であると判定されたパッド毎に、針痕が良好であるか、不良であるかの判定が行われる。
例えば、撮像の結果、当該パッドにおける所定の領域内に、サイズすなわち面積が所定の範囲内にある所定の数の針痕が認識された場合、当該パッドについて針痕が良好であると判定する。
撮像の結果、パッドの所定の領域以外の部分に針痕が認識された場合、当該パッドについて針痕が不良であると判定する。パッドにおける所定の領域内で認識された針痕のサイズが所定の範囲内にない場合も、当該パッドについて針痕が不良であると判定する。また、針痕がない場合や、パッドにおける所定の領域内で認識された針痕の数が上記所定の数と一致しない場合、当該パッドについて針痕が不良であると判定する。
【００６４】
低速・高精度針痕検査工程が完了すると、本実施形態にかかる検査処理は終了する。なお、デバイスの電気的特性の検査結果や針痕検査の検査結果は、例えば、表示装置に表示可能なように、出力するようにしてもよい。
【００６５】
以上のように、本実施形態にかかるプローバ１００は、ビニング機能を有する上部カメラ５１を備えているため、ビニング画像データに基づく針痕の状態の判定をパッド毎にし、判定の結果、要再検査と判定されたパッドについてのみ、針痕の状態の判定を高解像度の標準画像データに基づいて、針痕の状態の再判定を行う。したがって、検査にかかる処理量を抑えたまま、精度の高い針痕検査を行うことができる。また、処理量が抑えられるため、制御部として処理能力が高いものを用いる必要がないため、プローバ１００全体を廉価とすることができる。
また、針痕検査のために複数の光学系を用いていないため、上部撮像ユニット５０の大型化を塞ぐことができる。したがって、プローバ１００の本体１が小型であっても、上部撮像ユニット５０をプローブカード４とステージ５との間に上部撮像ユニット５０を配設することができる。また、複数の光学系を用いていないことから、針痕検査に際し、光学系を切り替える必要がないため、切替のための物理的な機構が不要であるので、プローバ１００は信頼性が高い。さらに、上述のような物理的な機構が不要であるため、当該機構のメンテナンス等を省略することができる。また、上述のような物理的な機構が不要であるため、コストダウンを図ることができる。
【００６６】
以上では、カメラ位置合わせ工程において、ビニング機能を無効にされた状態の上部カメラ５１により高解像度光学系を介してターゲットマークを撮像し、撮像結果に基づいて、下部撮像ユニット３０と上部撮像ユニット５０との位置合わせを行っていた。これに代えて、ビニング機能を有効にされた状態の上部カメラ５１により高解像度光学系を介してターゲットマークを撮像し、その撮像結果に基づいて、上記位置合わせを行ってもよい。これは、ターゲットマークの撮像には、高解像度は求められないからである。この構成により、カメラ位置合わせ工程での処理量を削減することができる。
【００６７】
なお、以上では、下部撮像ユニット３０に高解像度光学系と低解像度光学系との２つの光学系を設けていたが、下部カメラ３１にビニング機能を設けて、下部撮像ユニット３０に設ける光学系を１つとしてもよい。そして、下部カメラ３１のビニング機能を利用してプローブ針位置合わせ工程等を行ってもよい。
この例のプローブ針位置合わせ工程では、例えば、ビニング機能を有効にした下部カメラ３１により、下部撮像ユニット３０に１つのみ設けられた光学系を介してプローブ針４ａを撮像させ、撮像結果に基づいて、プローブ針４ａのうちの予め定められた所定のプローブ針４ａのおおよその位置を判定する。次に、判定された所定のプローブ針４ａのおおよその位置の周辺を、ビニング機能を無効にした下部カメラ３１により上記光学系を介して撮像させる。そして、撮像結果に基づいて、下部カメラ３１の焦点が上記所定のプローブ針４ａに一致するように、ステージ５に固定された下部撮像ユニット３０をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させ、移動後のステージ５のＸ、Ｙ、Ｚ座標を記憶させる。
このように下部カメラ３１にビニング機能を設けることにより、光学系の数を減らすことができるため、低コスト化を図ることができる。
【００６８】
また、上述の高速・低精度針痕検査工程及び低速・高精度針痕検査工程は、ウェハＷ毎に行わずに、数枚おきのウェハＷや、各ロットの最初の１枚等についてのみ行ってもよい。
【００６９】
本実施形態にかかる検査処理に以下の異物有無判定工程を含めるようにしてもよい。
異物有無判定工程では、ウェハ搬送工程前に、載置台としてのステージ５のウェハＷの搭載面を、ビニング機能を有効にされた状態の上部カメラ５１により高解像度光学系を介して撮像し、撮像結果に基づいて上記搭載面上の異物の有無を判定する工程である。
【００７０】
また、反射率が低いウェハについて検査処理を行う場合、基準位置情報取得工程において、ビニング機能を有効にしてもよい。
反射率が低いウェハについては、その撮像画像は全体的に暗く、照明を明るくすることにより、明るい撮像画像が得られるものの、Ｓ／Ｎ比が悪化する。それに対し、ビニング機能を有効にすることにより、Ｓ／Ｎ比を悪化させずに明るい撮像画像を得ることができ、その結果、目視やソフトウェアによってウェハを誤認する可能性を低くすることができる。また、ソフトウェアによるウェハの認識処理を高速化させることができる。
【００７１】
なお、以上の説明では、検査対象の電極は、パッドであるとしたが、バンプ電極であってもよい。
【００７２】
また、被検査体としては、半導体ウェハに限らず、例えば液晶表示装置に用いるガラス基板に代表されるフラットパネルディスプレイ用などであってもよい。
【００７３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、被検査体に形成された電極にプローブ針が接触することにより電極に生じる針痕を検査する技術に有用である。
【符号の説明】
【００７５】
１００  プローバ
１  本体
２  ローダー部
３  テストヘッド
４  プローブカード
４ａ  プローブ針
５  ステージ
７  制御部
１０  基台
１１  Ｘ方向移動ユニット
１２  Ｙ方向移動ユニット
１３  Ｚ方向移動ユニット
３０  下部撮像ユニット
３１  下部カメラ
３２  低倍率レンズ
３３  高倍率レンズ
５０  上部撮像ユニット
５１  上部カメラ
５２  低倍率レンズ
５３  高倍率レンズ
６０  ターゲット板
【図１】
2019029531.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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