(57)【要約】【課題】複数のプローブの先端を所定距離に近接する操作を自動的に行えるプローブ制御装置を提供することにある。【解決手段】プローブ駆動部１１１は、プローブＰを駆動する。プローブ制御部１３４は、プローブ駆動部１１１に駆動指令を出力して、プローブＰの位置を制御するものであり、予め登録されたプローブの先端部の画像データ（テンプレート）を用いて、複数のプローブの先端間の距離が所定値となるように、電子顕微鏡制御部１３２を用いて電子顕微鏡の像倍率を高倍率に変えながら、複数のプローブの位置を繰り返し制御する。【選択図】図４
2008014903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子顕微鏡と試料を電気的接触するためのプローブと、前記試料に対する電子ビームの照射によって得られる二次電子を画像として取り込み、また、前記電子顕微鏡の対物レンズを制御して像倍率を可変する電子顕微鏡制御部とを有する電子ビーム装置に用いられ、
前記プローブを駆動するプローブ駆動部と、
前記プローブ駆動部に駆動指令を出力して、前記プローブの位置を制御するプローブ制御部とを有するプローブ制御装置であって、
前記プローブ制御部は、予め登録された前記プローブの先端部の画像データを用いて、複数のプローブの先端間の距離が所定値となるように、前記電子顕微鏡制御部を用いて前記電子顕微鏡の像倍率を高倍率に変えながら、前記複数のプローブの位置を繰り返し制御することを特徴とするプローブ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のプローブ制御装置において、
前記プローブ制御部は、前記プローブ駆動部に対する移動指令値と、前記二次電子による画像から求められた前記プローブの移動量から、指令値と実際の移動量の相関を得ることを特徴とするプローブ制御装置。
【請求項３】
請求項１記載のプローブ制御装置において、
前記プローブ制御部は、予め登録された前記プローブの先端部の画像データを用いて、前記プローブの先端が前記試料に接触したか否かを判定することを特徴とするプローブ制御装置。
【請求項４】
電子顕微鏡と試料を電気的接触するためのプローブと、前記試料に対する電子ビームの照射によって得られる二次電子を画像として取り込み、また、前記電子顕微鏡の対物レンズを制御して像倍率を可変する電子顕微鏡制御部とを有する電子ビーム装置に用いられ、
前記プローブを駆動するプローブ駆動部に駆動指令を出力して、前記プローブの位置を制御するプローブ制御方法であって、
予め登録された前記プローブの先端部の画像データを用いて、複数のプローブの先端間の距離が所定値となるように、前記電子顕微鏡制御部を用いて前記電子顕微鏡の像倍率を高倍率に変えながら、前記複数のプローブの位置を繰り返し制御することを特徴とするプローブ制御方法。
【請求項５】
請求項４記載のプローブ制御方法において、
前記プローブ駆動部に対する移動指令値と、前記二次電子による画像から求められた前記プローブの移動量から、指令値と実際の移動量の相関を得ることを特徴とするプローブ制御方法。
【請求項６】
請求項４記載のプローブ制御方法において、
予め登録された前記プローブの先端部の画像データを用いて、前記プローブの先端が前記試料に接触したか否かを判定することを特徴とするプローブ制御方法。
【請求項７】
電子顕微鏡と試料を電気的接触するためのプローブと、前記試料に対する電子ビームの照射によって得られる二次電子を画像として取り込み、また、前記電子顕微鏡の対物レンズを制御して像倍率を可変する電子顕微鏡制御部とを有する電子ビーム装置に用いられ、
前記プローブを駆動するプローブ駆動部に駆動指令を出力して、前記プローブの位置を制御するプログラムであって、
予め登録された前記プローブの先端部の画像データを用いて、複数のプローブの先端間の距離が所定値となるように、前記電子顕微鏡制御部を用いて前記電子顕微鏡の像倍率を高倍率に変えながら、前記複数のプローブの位置を繰り返し制御することを特徴とするプログラム。
【請求項８】
請求項７記載のプログラムにおいて、
前記プローブ駆動部に対する移動指令値と、前記二次電子による画像から求められた前記プローブの移動量から、指令値と実際の移動量の相関を得ることを特徴とするプログラム。
【請求項９】
請求項７記載のプログラムにおいて、
予め登録された前記プローブの先端部の画像データを用いて、前記プローブの先端が前記試料に接触したか否かを判定することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブの位置を制御するプローブ制御装置に係る。例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の機能を持った半導体の検査又は不良解析を行う半導体検査装置に用いるに好適なプローブ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体検査装置においては、半導体チップに形成された素子の内、回路の不良箇所にプローブ接触させることで、チップの検査を行っている。例えば、抵抗やコンデンサのような２端子の素子に対しては、２つのプローブを用い、トランジスタのような３端子の素子に対しては、３つのプローブを用いる。プローブを接触させる位置は、半導体チップの表面の内、絶縁膜が除去され、導体が露出しているプラグの部分である。ここで、プラグの大きさも小さく、また、接触させるべきプラグ間の距離も微小であるため、プローブの位置決め，プラグへの接触は、熟練を有する操作者が、走査型電子頭微鏡（ＳＥＭ）の観察像を見ながら操作するため、長時間を要している。
【０００３】
特に、プラグとの接触は、２次元のＳＥＭ観察像を見ながら、高さ方向のプローブの位置を変えるため、プローブの先端がプラグに接触したか否かの判定は容易でなく、そのため、電子頭微鏡の撮像の明るさ変化により、プローブの接触を検知するもの（例えば、特許文献１参照）や、電気的にプローブの接触を検知するもの（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−５２７２１号公報
【特許文献２】Ｗ０９９−０５５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，特許文献２は、いずれもプローブがプラグに接触したか否かを判定するものであるが、プローブのプラグへの接触に先立って、操作者は、プローブをプラグの上方の位置に位置つけるため、プローブの先端を近接する操作が必要となるが、プローブの先端を、例えば、０．１μｍ程度の微小距離に近接する操作自体が、熟練を要し、長時間を要するという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、複数のプローブの先端を所定距離に近接する操作を自動的に行えるプローブ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、プローブ制御部は、予め登録された前記プローブの先端部の画像データを用いて、複数のプローブの先端間の距離が所定値となるように、電子顕微鏡制御部を用いて電子顕微鏡の像倍率を高倍率に変えながら、複数のプローブの位置を繰り返し制御するようにしたものである。  
かかる構成により、複数のプローブの先端を所定距離に近接する操作を自動的に行えるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図１〜図７を用いて、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置の構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態によるプローブ制御装置を用いる半導体検査装置の構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置を用いる半導体検査装置の構成を示すシステム構成図である。
【０００９】
電子銃１００から放出した電子は、コンデンサレンズ１０１と対物レンズ１０６により電子ビーム１となって、半導体ウェハや半導体チップなどのサンプル２の上に集束される。２つのレンズ１０１，１０６の間には、可変アパーチャ１０２、アライナ・スティグマ１０３、ブランカ１０４、デフレクタ１０５が配置されている。可変アパーチャ１０２には絞り駆動部１０２ａが、ブランカ１０４にはブランキング・アンプ１０４ａが、デフレクタ１０５には偏向制御部１０５ａが、それぞれ付設されている。
【００１０】
サンプル２は、２軸（Ｘ，Ｙ）方向に移動可能なステージ１０８の上において、このステージ１０８に装着された試料回転装置１２０の回転軸に固定されている。ステージ１０８の移動は、ステージ制御部１０８ａに基づきＸ及びＹの各駆動部を介して行われる。この実施例で、試料回転装置１２０の回転軸はステージ１０８と平行に設定されている。
【００１１】
電子ビームの照射によりサンプル２の表面から発生した二次電子は、二次電子検出器１０９により検出される。二次電子検出器１０９からの二次電子信号をＡ／Ｄ変換し、ＦＩＢの偏向制御と同期して、コンピュータ１３０の画像メモリに取り込むことにより、画像表示装置１４０上に二次電子像が表示される。
【００１２】
３軸駆動機構１１２は、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸の駆動を可能としたものである。３軸駆動機構１１２の先端には、金属製のプローブＰが装着されている。３軸駆動機構１１２は、プローブ駆動部１１２ａを備えている。なお、プローブＰは、１個のみ図示しているが、複数個備えられており、各プローブ毎に３軸駆動機構と、プローブ駆動部が備えられている。
【００１３】
コンピュータ１３０は、ＳＥＭ制御部１３２と、プローブ制御部１３４とを備えている。ＳＥＭ制御部１３２は、システムバス１１１を介して可変アパーチャ１０２の絞り駆動、デフレクタ１０５によるビームの偏向動作、二次電子検出器１０９からの信号検出、ステージ１０８の移動等の各制御や、二次電子検出器１０９からの二次電子信号を画像表示装置１４０上に表示する制御を行う。
【００１４】
プローブ制御部１３４は、マウスやキーボードなどの入力操作部１５０からの指令に基づいて、３軸駆動機構１１２を制御して、プローブＰの駆動を制御し、ＳＥＭ制御部１３２を介して、レンズ電源１０６ａを制御して倍率を変える制御を行う。
【００１５】
次に、図２〜図７を用いて、本実施形態によるプローブ制御装置の制御内容について説明する。  
最初に、図２を用いて、本実施形態によるプローブ制御装置の全体の制御内容について説明する。  
図２は、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置の全体の制御内容を示すフローチャートである。
【００１６】
図１に示したプローブ制御部１３４の主たる処理は、「対象物をテンプレートへ登録」処理（ステップＳ１００）と、「対象物の近接処理」（ステップＳ２００）と、「対象物の接触処理」（ステップＳ４００）からなる。
【００１７】
前述したように、図１に示した半導体検査装置は、複数のプローブＰを有している。抵抗やコンデンサのような２端子の素子に対しては、２つのプローブを用い、トランジスタのような３端子の素子に対しては、３つのプローブを用いる。
【００１８】
ステップＳ１００では、プローブ制御部１３４は、対象物である複数のプローブをそれぞれ特定するために、それぞれのプローブを、画像表示装置に表示された画像の中から選択して、移動する前の参照画像（画像データ：テンプレート）として事前に登録する。その処理の詳細については、図３を用いて後述する。
【００１９】
ステップＳ２００では、プローブ制御部１３４は、例えば、２つのプローブ（対象物）の先端を、所定の距離に近接する処理を実行する。ここで、例えば、２つのプローブを用いて、２端子の素子の検査を行う場合、その２端子の両端のプラグの距離が０．１μｍであるとすると、２つのプローブの先端の距離を０．１μｍに接近させる。近接処理の詳細については、図４及び図５を用いて後述する。本実施形態は、この近接処理に特徴を有するものである。すなわち、２つのプローブの先端を、例えば、０．１μｍに接近させようとすると、従来は、画像表示装置に映し出される２つのプローブの画像を見ながら、プローブ駆動部に駆動信号を送って、プローブの先端を移動させる作業は、非常に熟練を有するものであったの対して、本実施形態では、その処理は、プローブ制御部１３４によって実行される。
【００２０】
そして、ステップＳ３００では、プローブ制御部１３４は、ステップＳ２００の近接処理の結果、得られた画像の表示倍率から対象物間の距雌が所定の距離になった時は、近接処理完了として、ステップｓ４００の接触処理に切り替え、そうでない場合には、ステップｓ２００の近接処理を継続するかを判定する。
【００２１】
ステップＳ４００では、プローブ制御部１３４は、プローブ（対象物）の先端を半導体チップ等の表面に接触させる処理を実行する。なお、ここでは、プローブの先端は、半導体チップ等の表面の酸化膜等に接触させるだけであり、必ずしも導体が露出した部分であるプラグに接触させるものではない。プローブの先端を半導体チップ等の表面に接触させることで、プローブ駆動部によるＺ軸方向の移動距離を正確に把握できるようにするものである。接触処理の詳細については、図６及び図７を用いて後述する。
【００２２】
次に、図３を用いて、本実施形態によるプローブ制御装置におけるテンプレート登録処理の内容について説明する。  
図３は、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置におけるテンプレート登録処理の内容の説明図である。
【００２３】
図３は、画像表示装置１４０の表示例を示している。画像表示装置の上部には、二次電子像が表示される。ここでは、画面の左側と、右側に２つのプローブの画像Ｐ２，Ｐ５が表示されている。このときの表示倍率は、二次電子像の表示部の下に、「Ｍａｇ：５０」と表示されているように、「５０倍」である。テンプレート登録処理は、図３に示すように、二次電子像の表示部に複数のプローブ（図示の例では、プローブＰ２，Ｐ５の２個）が表示されている状態で行われる。また、そのときの表示倍率は、例えば、５０倍のように低倍率である。
【００２４】
ここで、テンプレート登録処理の内容について説明する。テンプレート登録処理は、例えば、図１に示した入力操作部１５０のマウスを操作して、表示画面の中の「Template」の欄に表示されている「１」〜「６」のボタンを選択することで開始される。なお、ボタンが、「１」〜「６」と６個あるのは、図１に示した半導体検査装置において、６個のプローブが備えられ、それぞれに番号を付けて特定することができるようにしているからである。
【００２５】
ここで、例えば、「２」のボタンを押すと、二次電子像の表示部には、矩形状のフレームＦ１が図示される。そして、二次電子像の表示部に表示されているプローブの先端をマウスでクリックすると、フレームＦ１の中心が、テンプレートの中心座標としてセットされる。次に、テンプレートに登録する画像領域のサイズを、「Template Size」から指定する。テンプレートのサイズは、「８０」の数字が表示されている箇所の右側の黒三角をクリックすることで、プルダウンメニューが表示され、その中から任意のテンプレートサイズを指定することで行われる。図示の例では、テンプレートサイズとして「８０」が指定された状態を示している。
【００２６】
図３に示した例では、二次電子像の表示部は、横方向が図１における３軸駆動機構１１２のＸ軸の駆動方向であり、縦方向がＸ軸の駆動方向であり、表示部の左上の隅が、原点（０，０）となっている。二次電子像の表示部は、横６４０ピクセルで、縦４８０ピクセルの表示表域を有し、テンプレートサイズが「８０」とは、フレームＦ１の縦横の幅がそれぞれ８０ピクセルであることを示している。
【００２７】
次に、「Template」の欄の右下の「Set」ボタンをクリックすることで、指定した番号に対するテンプレートの登録が完了する。ここで、登録されるテンプレートは、プローブＰ２の場合、フレームＦ１で示される領域内の二次電子像である。すなわち、縦横８０ピクセルの画像であって、その左側からプローブＰ２の先端が表示されている状態が、番号「２」のテンプレートとして登録される。
【００２８】
ここで、「Image Information」の欄に図示のように、番号「２」に対応するフレームＦ１の中心座標は、二次電子像の表示部左上の隅を原点（０，０）として、Ｘ方向が「８６」ピクセルの位置であり、Ｙ方向が「１０９」ピクセルであることを表示している。なお、番号「５」には、プローブＰ５が既にテンプレート登録されている状態であるので、番号「５」に対応するフレームの中心座標はＸ方向が「４３９」ピクセルの位置であり、Ｙ方向が「１７９」ピクセルである。テンプレート「２」，「５」の中心位置は、それぞれ、プローブＰ２，Ｐ５の先端位置としているので、両プローブＰ２，Ｐ５の先端間の距離は、座標（８６，１０９）と、座標（４３８，１７９）の間の距離と、表示倍率（この例では、５０倍）とから演算することができ、この例では、「Distance」の欄に、「３６０」μｍと表示されている。
【００２９】
ステップＳ２００の「対象物の近接処理」では、プローブ制御部１３４は、２つのプローブＰ２，Ｐ５の先端の距離が、例えば、０．１μｍとなるように、プローブ駆動部１１１から３軸駆動機構１１２を駆動して、プローブＰ２，Ｐ５を徐々に移動させ、近づけていくものである。
【００３０】
次に、図４及び図５を用いて、本実施形態によるプローブ制御装置における対象物の近接処理の内容について説明する。  
図４は、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置における対象物の近接処理の内容を示すフローチャートである。図５は、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置における対象物の近接処理の内容の説明図である。
【００３１】
最初に、図４のステップＳ２１０において、プローブ制御部１３４は、対象物が近接するための移動要求距確を算出する。図５の左半分は、図３に相当する図である。図３にて説明したように、図５（図３）の例では、プローブＰ２とプローブＰ５の先端の距離は、３６０μｍである。この距離を最終的には、０．１μｍにする訳であるが、一度で０．１μｍにすることは困難であるため、徐々に距離を詰めていく。ここでは、移動要求距確は、例えば、現在の距離の１／５としており、７２μｍ（＝３６０×（１／５））となる。移動要求距離は、図５の中央部の「Next Step」の欄に、「７２」μｍと表示される。ここで、移動するのは、プローブＰ２とプローブＰ５の内、表示部の中心位置から離れている方である。すなわち、二次電子像の表示部は横６４０ピクセルで、縦４８０ピクセルとなっているので、中心位置は（３２０，２４０）となるので、この中心位置から遠い方、すなわち、図３の例では、プローブＰ２を移動することになる。
【００３２】
そして、ステップＳ２１５において、プローブ制御部１３４は、プローブ駆動部１１１に駆動指令を出力し、３軸駆動機構１１２を駆動して、プローブＰ２を７２μｍ分移動する。ただし、プローブ駆動部１１１に７２μｍ分移動指令を出力しても、実際に移動する距離は異なる。この点については、ステップＳ２３５で後述する。
【００３３】
移動が終了すると、ステップＳ２２０において、プローブ制御部１３４は、移動後の対象物（プローブ）を撮像した画像を取り込む。取り込まれた画像は、図５の右側上部の「Moved Image」の下に表示される。
【００３４】
次に、ステップＳ２２５において、プローブ制御部１３４は、ステップＳ１００で登録したテンプレート画像に対して、ステップＳ２２０で取り込まれた現画像とのサーテを行う。ステップＳ１００では、プローブＰ２に対して、図３のフレームＦ１で示した枠内の画像がテンプレート画像として登録されている。そこで、ステップＳ２２０で取り込まれた画像，すなわち、図５の右側上部の「Moved Image」の下に表示されている画像データの中をサーチして、プローブＰ２に対するテンプレートと一致する部分を探し出す。
【００３５】
そして、ステップＳ２３０において、プローブ制御部１３４は、サーチが成功したか否かを判定する。すなわち、ステップＳ２２０で取り込まれた画像の中から、プローブＰ２に対するテンプレートと一致する部分が見つかったか否かを判定する。見つかったときは、ステップＳ２４０に進み、見つからないときは処理を終了する。
【００３６】
サーチが成功すると、ステップＳ２３５において、プローブ制御部１３４は、テンプレート画像が現画像上でどれくらい移動したかを求め、実際の移動距離となる。すなわち、図５の右側の欄の「Image Information」の欄にプローブＰ２の先端の中心位置がＸ軸方向で「１５６」，Ｙ軸方向で「１２３」と求められると、移動後のプローブＰ２の先端と、移動してないプローブＰ５の先端の間の距離は、「Distance」の欄に表示のように、「２７０」μｍと算出の上、表示される。元々３６０μｍの距離離れていたものを、７２μｍ移動する指令を出したのであるが、実際の移動距離は９０μｍ（＝３６０μｍ−２７０μｍ）と算出できる。すなわち、７２μｍの移動要求に対して、９０μｍの実際の移動が行われたということは、９０μｍ移動させたい場合には、７２μｍの移動要求を出せば良いこととなる。３軸駆動機構１１２は、移動距離に関する座標系（スケール）を有しないが、移動要求距離と実際の移動距離とを比べることで、以後、精度良く移動を制御することができる。なお、ここにおける移動は、３軸駆動機構１１２によるＸ軸方向とＹ軸方向をの合成した移動に関するものである。Ｚ軸方向の学習については、ステップＳ４００の接触処理にて説明する。
【００３７】
次に、ステップＳ２４０において、プローブ制御部１３４は、像倍率を次の像倍率に拡大した場合に対象物のテンプレートがその範囲に入るかを判断する。これは、対象物（プローブＰ２，Ｐ５）がより近接したことによって、現在の撮像倍率を上げて、対象物の間を広く見えるようにし、さらに、プローブＰ２，Ｐ５間の距離を目標の０．１μｍに近づけるためである。ここで、図５に示す例の表示倍率は、５０倍であり、次の像倍率を例えば、１００倍とする。図５の右側の「Moved Image」の表示領域は、６４０×４８０ピクセルである。従って、像倍率を１００倍としたとき、表示される領域は、図５の右側の「Moved Image」の表示領域の内、中央の３２０×２４０ピクセルの領域（図中の枠Ｆ２で示される領域）となる。ステップＳ２４０では、この枠Ｆ２の領域内に、対象物（プローブＰ２，Ｐ５）のテンプレートが入るか否かを判定する。図５の右側に図示の例では、プローブＰ５が枠Ｆ２の外であるため、ステップＳ２１０に戻り、ステップＳ２１０〜ステップＳ２３５を実行して、プローブＰ５が枠Ｆ２内に入るまで繰り返される。例えば、図５の右側の「Moved Image」の表示領域に破線で示すプローブＰ５までプローブが移動すると、枠Ｆ２の領域内に、対象物（プローブＰ２，Ｐ５）のテンプレートが入ったと判定する。領域内に入ると、次のステップＳ２４５に進む。
【００３８】
次に、ステップＳ２４５において、プローブ制御部１３４は、次の像倍率拡大領域を切り出して、その画像サイズに拡大した画像を格納させる。すなわち、図５の右側の「Moved Image」の表示領域の枠Ｆ２の内部の画像を切り出し、表示倍率が５０倍から１００倍に変えるため、切り出した画像の縦横を２倍に拡大して、この画像を格納する。
【００３９】
一方、ステップＳ２５０において、プローブ制御部１３４は、次の像倍率拡大を実行し、倍率の拡大した画像を格納する。すなわち、プローブ制御部１３４は、ＳＥＭ制御部１３２に像拡大の指令を送り、ＳＥＭ制御部は、レンズ１０６ａを制御して、レンズ１０６の倍率を１００倍にする。そのとき、二次電子検出器１０９により検出された二次電子信号の像を格納する。
【００４０】
次に、ステップＳ２５５において、プローブ制御部１３４は、ステップＳ２４５で格納した画像と、ステップＳ２５０で格納した画像を比較して、対象物のテンプレートの同一を認知する。認知とは、像拡大した場合に対象物を見失わないようにするため、位置合わせを行うことが目的である。
【００４１】
ステップＳ２６０において、プローブ制御部１３４は、認知が成功したか否かを判定し、認知が成功すると、ステップＳ２６５に進む。
【００４２】
次に、ステップＳ２６５において、プローブ制御部１３４は、次の対象物移動ための参照画像となるテンプレートを登録する。すなわち、図３で登録したテンプレートは、像倍率５０倍の時のものである。一方、ステップＳ２５０の処理により、像倍率が１００倍になると、像倍率５０倍の時とは画像が縦横２倍に拡大されているため、異なるものとなっている。一方、ステップＳ２５５で同一の対象物と認識できているため、プローブＰ２，Ｐ５’の中心位置はわかっており、その中心位置から「Template Size」で指定された例えば８０ピクセルの矩形の範囲の画像を取り込み、それぞれ、元のプローブＰ２，Ｐ５に対するテンプレートの上に、上書きすることで、１００倍の像倍率に対するテンプレートを作成登録する。
【００４３】
次に、ステップＳ２７０において、プローブ制御部１３４は、対象物の間隔が最終目標距離になったか否かを判定する。最終目標距離を０．１μｍとすると、図５の例では、まだ最終目標距離には至ってないため、さらに、ステップＳ２１０〜Ｓ２６５を繰り返し、さらに、倍率を２００倍，４００倍というようにあげていく。倍率を１００００倍としたとき、０．１μｍは、例えば、図５の右側の「Moved Image」の表示領域に表示されるプローブＰ２，Ｐ５のようになり、この時点で、処理を終了することになる。
【００４４】
以上のように、プローブ制御部１３４によって、図４に示した近接処理を実行することで、２つのプローブの先端の距離を自動的に、例えば、０．１μｍに近接することができる。
【００４５】
次に、図６及び図７を用いて、本実施形態によるプローブ制御装置における対象物の接触処理の内容について説明する。  
図６は、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置における対象物の接触処理の内容を示すフローチャートである。図７は、本発明の一実施形態によるプローブ制御装置における対象物の接触処理の内容の説明図である。
【００４６】
図６のステップＳ４１０において、プローブ制御部１３４は、対象物を半導体チップ等の表面に接触させるため、降下させる。ここでは、対象物は、図４のステップＳ２６５で登録されたテンプレートを使用する。図７（Ｂ１）に示すように、例えば、プローブ制御部１３４は、プローブ駆動部１１１に駆動指令を出力し、３軸駆動機構１１２を駆動して、プローブＰ２をを矢印方向（Ｚ軸方向）に低速で降下させる。このとき、画像表示装置に表示される二次電子像は、図７（Ａ１）に示されるようになっている。
【００４７】
対象物を降下させながら、ステップＳ４１５において、プローブ制御部１３４は、対象物の画像を取り込む。
【００４８】
そして、ステップＳ４２０において、プローブ制御部１３４は、登録されているテンプレートの画像と、ステップＳ４１５でと取り込まれた画像を比較し、ステップＳ４２５において、明るさの変化の有無を検知する。図７（Ｂ２）は、プローブＰ２の先端が、半導体チップ等の表面に接触した状態を示しており、この時得られる二次電子像では、図７（Ａ２）に示すように、プローブＰ２の周囲に影のような暗い部分Ｓ２が発生する。なお、この暗い部分Ｓ２は、プローブＰ２の先端が、半導体チップ等の表面に接触した場合だけでなく、半導体チップ等の表面に接近した場合にも現れる。この影の現れる領域は、プローブＰ２の周囲２〜５ピクセルの範囲である。そこで、プローブ制御部１３４は、登録されているテンプレートの画像と、ステップＳ４１５でと取り込まれた画像を比較し、特に、プローブＰ２の周囲の領域における明るさの変化を検知し、明るさに変化がないときは、変化を検知せずとして、ステップＳ４１０に戻り、対象物の降下を継続する。一方、明るさの変化が検知されると、対象物のプローブＰ２が半導体チップ等の表面に接近しているため、ステップＳ４３５に進む。
【００４９】
そして、ステップＳ４３５において、プローブ制御部１３４は、登録されているテンプレートの画像と、ステップＳ４１５でと取り込まれた画像から位置ずれを比較する。ここで、図７（Ｂ２）は、プローブＰ２が半導体チップ等等の表面に接触した状態を示している。プローブ駆動部１１１には降下指令がでているため、プローブＰ２がさらに降下しようとすると、プローブＰ２にはＺ軸方向の力が加わっているが、プローブＰ２の先端が半導体チップ等の表面に接触したことで、Ｚ軸方向の力が、Ｘ，Ｙ軸方向に分散し、図７（Ｂ３），（Ｂ４）に示すように、プローブＰ２の先端は、プローブＰ２の延長方向に、移動する。この移動は、二次電子像では、図７（Ａ２），（Ａ３），（Ａ４）に示すように、テンプレートの画像に対する取り込まれた画像の位置ずれとして検知することができる。
【００５０】
ステップＳ４４０において、プローブ制御部１３４は、位置ずれが検知されたか否かを判定し、位置ずれが検知されるまで、ステップＳ４１０に戻り、対象物の降下を継続する。一方、位置ずれが検知されると、ステップＳ４４５に進み、対象物の降下を停止する。
【００５１】
そして、ステップＳ４４５において、プローブ制御部１３４は、位置ずれ検知による停止が１回目か否かを判定し、１回目であるときは、ステップＳ４５５により、一旦、対象物を上昇し、ステップＳ４１０からの処理を繰り返す。２回目であるときは、ステップＳ４６０に進み、１回目と同じ結果が得られたか否かを判定し、接触検知の精度を向上させている。
【００５２】
接触処理が終了すると、プローブ制御部１３４は、対象物であるプローブを上昇させ、半導体チップ等とプローブの接触を回避する。
【００５３】
対象物であるプローブの下降開始から、半導体チップ等の表面との接触までの移動量は、プローブ制御部１３４は、プローブ駆動部１１１に対する下降駆動指令値として保持しているため、次に、半導体チップ等の表面に接触させる場合には、その指令値を指令することで、半導体チップ等の表面にプローブを接触させることが可能となる。
【００５４】
図３にて説明したように、プローブ制御部１３４による近接処理によって、プローブの先端間の距離は、所定値（例えば、０．１μｍ）とすることができる。また、プローブ制御部１３４は、Ｘ，Ｙ軸方向の移動指令値と実際の移動量の関係も把握している。したがって、半導体検査装置による半導体チップ等の検査の際には、検査装置の操作者は、入力操作部１５０から移動方向の指示を行うことで、容易に、プローブを、半導体チップ等のプラグの位置に位置付けることができる。また、図６の接触処理で、半導体チップ等の表面までの必要下降量は得られているので、プラグにプローブを接触させるのも容易に行える。ここで、図６の接触処理で得られるのは、プローブが、半導体チップ等の表面の絶縁膜に接触するまでの距離であるが、絶縁膜の厚さは予めわかるので、プラグまでの降下距離も容易にわかるものである。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、装置を操作する人間の技量によらず、容易に、プローブの先端を近接させて、プローブ間の距離を所定距離にすることができる。また、半導体チップ等への接触も容易に行うことができる。
【００５６】
さらに、座標系が定義できない制御機構に対しても、制御結果を制御要求へ反映させることで、精度良く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態によるプローブ制御装置を用いる半導体検査装置の構成を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態によるプローブ制御装置の全体の制御内容を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態によるプローブ制御装置におけるテンプレート登録処理の内容の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態によるプローブ制御装置における対象物の近接処理の内容を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態によるプローブ制御装置における対象物の近接処理の内容の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態によるプローブ制御装置における対象物の接触処理の内容を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態によるプローブ制御装置における対象物の接触処理の内容の説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
２…サンプル
１０６…対物レンズ
１０６ａ…レンズ電源
１１２…３軸駆動機構
１１２ａ…プローブ駆動部
１３０…コンピュータ
１３２…ＳＥＭ制御部
１３４…プローブ制御部
１４０…画像表示装置
１５０…入力操作部
Ｐ…プローブ
【図１】
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【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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