(57)【要約】【課題】温度調節下（例えば、高温下）で検査を行う時のプローブカードの熱膨張によるプローブの位置ズレについて何等考慮されていないため、事前にプローブの位置を測定しても高温検査時のプローブの針先位置が測定時の位置から位置ズレし、プローブを被検査体の電極パッドに正確に接触させることができない。【解決手段】載置台１３上で加熱されたウエハＷとプローブカード１６の複数のプローブ１６Ａとを接触させて高温下でウエハＷの電気的特性検査を行う際に、検査に先立つ工程として、加熱により熱膨張したプローブカード１６の全プローブ１６Ａを転写シート２０に圧接し、全プローブ１６Ａの針跡２０Ａを転写シート２０に転写する工程と、転写シート２０に転写された全針跡２０Ａに基づいて全プローブ１６Ａの状態を検出する工程を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置台上で温度調節された被検査体とプローブカードの複数のプローブとを接触させて温度調節下で上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、検査に先立つ工程として、温度調節により熱膨張した上記プローブカードの全プローブをシートに圧接し、上記全プローブの針跡を上記シートに転写する工程と、上記シートに転写された全針跡に基づいて上記全プローブの状態を検出する工程を備えたことを特徴とする検査方法。
【請求項２】
上記全プローブの状態を検出する工程では、上記プローブの針先位置、上記プローブの針先の形態を検出することを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
上記検出結果に基づいて上記プローブカードの状態の良否を判断する工程を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査方法。
【請求項４】
上記針跡を消失させる工程を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の検査方法。
【請求項５】
被検査体を載置し且つ上記被検査体の温度調節手段を有する、移動可能な載置台と、この載置台の上方に配置された複数のプローブを有するプローブカードとを備え、温度調節下で上記被検査体と上記プローブとを電気的に接触させて上記被検査体の電気的特性検査を行う検査装置において、上記載置台と一緒に移動し且つ上記全プローブを転写するためのシートを設け、上記シートに、温度調節により熱膨張した上記プローブカードの全プローブの針跡を転写することを特徴とする検査装置。
【請求項６】
上記針跡の形態を保持する材料によって上記シートを形成したことを特徴とする請求項５に記載の検査装置。
【請求項７】
上記シートを合成樹脂によって形成したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の検査装置。
【請求項８】
上記針跡を消失させる手段を設けたことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査方法及び検査装置に関し、更に詳しくは、高温時のプローブカードの状況をモニタすることができる検査方法及び検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プローブカードを用いてウエハ等の被検査体の電気的特性検査を行う場合には、例えばカメラを介してプローブカードに設けられた複数のプローブを撮像し、プローブの位置を検出し、被検査体の電極とプローブとを接触させて検査を行う。カメラを用いたプローブの位置検出には、プローブの先端にカメラの焦点を合わせるのに時間が掛かり、この結果被検査体とプローブカードのアライメントに多くに時間を割かざるを得ないため、通常、全てのプローブについて行わず、例えば代表的な数本のプローブを選択して行われている。
しかし、可能な限り全プローブの位置を検出できる方が、プローブとウエハとのアライメントを行う場合に好ましい。
【０００３】
そこで、特許文献１にはプローブの検出時間を短縮したプローブ検査方法及びプローブ検査装置について開示されている。具体的には検査前にプローブカードの複数のプローブの先端跡を変形体に転写し、この針跡開口の大きさに基づいてプローブの電極への押し込み深さを算出し、更にプローブの位置合わせを短縮している。また、プローブの先端跡及びプローブの押し込み深さを測定する手段として静電容量を利用した位置センサが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、電極パッドについた針跡を撮像し、画像処理することによって、セットアップ時の基準となるプローブの針跡と、ウエハを複数回検査した後の針跡とを比較命令に基づいて比較することによって、プローブカードのオーバードライブ量を適正化する技術について開示されている。
【０００５】
更に、特許文献３には予め設定された規格値とプロービング後の個々のプローブの針跡の長さとを比較し、この比較結果に基づいて全ての針についての針の高さのバラツキを定量的に管理し、針圧を微調整することができる技術について開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１８９３５３号公報
【特許文献２】特開平５−３６７６５号公報
【特許文献３】特開平７−２９９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１には検査の前に複数のプローブの針跡を変形体に転写し、あるいは位置センサにプローブを押圧することにより、プローブの位置を短時間に測定し、あるいは変形体の針跡や位置センサの静電容量に基づいてプローブの押し込み深さを把握することができるが、この場合には温度調節下（例えば、高温下）で検査を行う時のプローブカードの熱膨張によるプローブの位置ズレについて何等考慮されていないため、事前にプローブの位置を測定しても高温検査時のプローブの針先位置が測定時の位置から位置ズレし、プローブを被検査体の電極パッドに正確に接触させることができないという課題があった。また、特許文献２、３の技術の場合にはオーバードライブ量を適正化することができるものの、これらの場合にも特許文献１の技術の場合と同様に高温検査時のプローブカードの熱膨張対策が講じられていない。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、温度調節下でプローブカードが熱膨張してもプローブカードの全プローブの状態を正確に把握することができ、信頼性の高い検査を行うことができる検査方法及び検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の検査方法は、載置台上で温度調節された被検査体とプローブカードの複数のプローブとを接触させて温度調節下で上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、検査に先立つ工程として、温度調節により熱膨張した上記プローブカードの全プローブをシートに圧接し、上記全プローブの針跡を上記シートに転写する工程と、上記シートに転写された全針跡に基づいて上記全プローブの状態を検出する工程を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の検査方法は、請求項１に記載の発明において、上記全プローブの状態を検出する工程では、上記プローブの針先位置、上記プローブの針先の形態を検出することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載の検査方法は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記検出結果に基づいて上記プローブカードの状態の良否を判断する工程を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項４に記載の検査方法は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記針跡を消失させる工程を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５に記載の検査装置は、被検査体を載置し且つ上記被検査体の温度調節手段を有する、移動可能な載置台と、この載置台の上方に配置された複数のプローブを有するプローブカードとを備え、温度調節下で上記被検査体と上記プローブとを電気的に接触させて上記被検査体の電気的特性検査を行う検査装置において、上記載置台と一緒に移動し且つ上記全プローブを転写するためのシートを設け、上記シートに、温度調節により熱膨張した上記プローブカードの全プローブの針跡を転写することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項６に記載の検査装置は、請求項５に記載の発明において、上記針跡の形態を保持する材料によって上記シートを形成したことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項７に記載の検査装置は、請求項５または請求項６に記載の発明において、上記シートを合成樹脂によって形成したことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項８に記載の検査装置は、請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の発明において、上記針跡を消失させる手段を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の請求項１〜請求項８に記載の発明によれば、温度調節下でプローブカードが熱膨張してもプローブカードの全プローブの状態を正確に把握することができ、信頼性の高い検査を行うことができる検査方法及び検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１〜図６に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。本実施形態では、後述のようにウエハＷの高温検査を行うに先立ってプローブカードの全プローブの針跡を転写シートに転写することによって最良の効果を発揮する。
【実施例１】
【００１８】
即ち、本実施形態の検査装置１０は、例えば図１に示すように、被検査体（例えば、ウエハ）Ｗを搬送するローダ室１１と、このローダ室１１に隣接し且つウエハＷの電気的特性検査を行うプローバ室１２とを備え、制御装置の制御下でウエハＷの電気的特性検査を行う。ローダ室１１は、カセット収納部１１Ｂ、ウエハ搬送機構（図示せず）及びプリアライメント機構（図示せず）を備え、ウエハ搬送機構によってカセット収納部１１Ｂのカセット１１Ｃからプローバ室１２へウエハＷを一枚ずつ搬送する間に、プリアライメント機構によってウエハＷのオリフラまたはノッチを基準にしてウエハＷのプリアライメントを行う。
【００１９】
プローバ室１２は、図１に示すように、ローダ室１１からのウエハＷを載置し且つ昇降機構を有する載置台１３と、この載置台１３を支持し且つＸ、Ｙ方向へ移動させるＸＹテーブル１４と、これら両者１３、１４の上方に配置され且つヘッドプレート１５に着脱可能に取り付けられたプローブカード１６と、このプローブカード１６のプローブ１６ＡとウエハＷの電極パッドとのアライメントを行うアライメント機構１７とを備えている。また、載置台１３には例えばヒータ及び冷却ジャケット等の温度調節機構（図示せず）が内蔵され、ウエハＷを例えば−数１０℃〜＋１５０℃の範囲で温度調節し、高温検査や低温検査を行うことができる。プローブカード１６にはテストヘッドＴを介してテスタ（図示せず）が接続され、テスタからの検査用信号をテストヘッドＴ及びプローブカード１６のプローブ１６Ａを介してウエハＷに印加し、ウエハＷの電気的特性検査を行う。
【００２０】
アライメント機構１７は、図１に示すように、ウエハＷ及び後述の転写用のシートを撮像する撮像手段（例えば、ＣＣＤカメラ）１７Ａを有している。このＣＣＤカメラ１７Ａはアライメントブリッジ１７Ｂの中央に下向きに取り付けられている。アライメントブリッジ１７Ｂは、左右一対のガイドレール１７Ｃによって支持され、プローバ室１２の正面の奥とプローブセンタ（プローブカード１６の中心の真下）との間を一対のガイドレール１７Ｃに従って往復移動するようになっている。また、ＣＣＤカメラ１７Ａは、画像処理部（図示せず）を介して制御装置に接続され、画像処理部によってウエハＷの撮像画像を処理して制御装置に画像信号を出力すると共に表示装置１８にそれぞれの画像を表示する。
【００２１】
而して、載置台１３の周面の上部には例えば図２の（ａ）に示すように支持台１９が径方向外側に向けて水平に延設され、この支持台１９の上面には転写シート２０が粘着剤等を介して着脱自在に取り付けられている。この転写シート２０の上面にプローブカード１６の全プローブ１６Ａを突き刺して各プローブ１６Ａの針跡２０Ａを一括して転写する。そして、転写シート２０上の針跡２０ＡをＣＣＤカメラ１７Ａによって撮像して検出し、これらの針跡２０Ａの撮像画像に基づいてプローブ１６ＡのＸＹ方向の位置座標を求めると共にプローブ１６Ａの状態を認識する。プローブ１６Ａの状態とは、プローブ１６Ａの針先位置、プローブ１６Ａの変形または欠損状態等のことを云う。また、転写シート２０の上面が載置台１３に載置されたウエハＷの上面と略同じ高さ位置になるように支持台１９が載置台１３に取り付けられている。
【００２２】
転写シート２０は、その上面にプローブ１６Ａの針跡２０Ａが転写される硬さを有し、針跡２０Ａの形態を保持して針跡２０Ａが残る塑性変形する材料によって形成されたものであれば良い。塑性変形する材料としては、例えばポリオレフィン、ポリ塩化ビニル等の汎用の合成樹脂を用いることができる。また、このような材料として融点の低い金属を用いることもできる。この転写シート２０は、全てのプローブ１６Ａの針跡２０Ａを付けることができる大きさで、針跡２０Ａを付けるに十分な厚さ例えば１５０μｍ厚程度に形成することができる。転写シート２０は、針跡２０Ａを転写する度に支持台１９の位置を少しずつずらすことによって針跡２０Ａを複数回転写できる大きさに形成しても良い。
【００２３】
また、検査装置１０は、転写シート２０に形成された針跡２０Ａを消失させる手段を有している。針跡消失手段としては、例えば図２の（ｂ）に示すように支持台１９内にはヒータ等の加熱手段１９Ａが設けられ、この加熱手段１９Ａによって転写シート２０を加熱溶融し、転写シート２０表面の針跡２０Ａを消失できるようにしてある。この消失操作によって転写シート２０を複数回使用することができる。また、針跡消失手段は、加熱手段に制限されるものではなく、転写シート２０の表面を削り取って消失させる手段であっても良い。そして、転写シート２０が寿命に達すれば、新規のものと交換すれば良い。
【００２４】
また、検査装置１０に用いられる制御装置は、転写シート２０の撮像画像や針跡２０Ａの位置座標データを含む種々の情報を記憶する記憶部と、この記憶部によって記憶された種々の情報を演算する演算部とを有し、例えば転写シート２０に付いた全針跡２０Ａに基づいて全プローブ１６Ａの位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をそれぞれ求める。また、転写シート２０の針跡２０Ａの状態はＣＣＤカメラ１７Ａの撮像画像を表示装置１８の画面に映し出すことによって画面上で確認し、針跡２０Ａの形態に基づいてプローブ１６Ａの状態を視覚的に判断することができる。
【００２５】
次に、転写シート２０を用いた本発明の検査方法の一実施形態について図３をも参照しながら説明する。例えば高温検査時を行う時には載置台１３によるウエハＷの加熱操作でプローブカード１６が熱膨張して上下いずれかの方向に撓み、プローブ１６Ａの針先の位置座標値が変動し、アライメント時の位置座標値からＸ、Ｙ、Ｚ方向にずれる。本発明は、このような場合に好適に用いることができる。
【００２６】
例えば高温検査行う場合には、温度調節機構を用いて載置台１３上のウエハＷを例えば＋８０℃前後の所定温度まで加熱して行う。この際、プローブカード１６も載置台１３によって加熱されるため、検査に先立って検査温度までプローブカード１６を予熱してプローブカード１６を熱膨張させ、プローブカード１６の寸法を安定させ、検査時にプローブカード１６が熱膨張してプローブ１６Ａの位置ズレがないようにする。プローブカード１６が熱的に安定した段階で、プローブ１６Ａの針跡２０Ａを転写する前の転写シート２０を予め撮像する。この時、ＣＣＤカメラ１７Ａの視野は、例えば２００μｍ×２５０μｍ程度であるため、ＸＹテーブル１４によって載置台１３をＸＹ方向に移動させつつ転写シート２０全域を撮像する。
【００２７】
次いで、支持台１９をその中心がプローブセンタ（プローブカード１６の中心の真下）に一致するように移動させた後、支持台１９が載置台１３と一緒に上昇すると、図３の（ａ）に示すように転写シート２０がプローブカード１６に接近する。更に支持台１９が上昇して支持台１９上の転写シート２０とプローブカード１６の全プローブ１６Ａとが接触した後、載置台１３にオーバードライブを掛けて転写シート２０と全プローブ１６Ａが圧接すると、図３の（ｂ）に示すようにプローブ１６Ａの先端が転写シート２０の上面に突き刺さって転写シート２０に全プローブ１６Ａの針跡２０Ａが一括して転写される。これにより高温検査時、即ち熱膨張した時のプローブカード１６の全プローブ１６ＡのＸＹ座標位置がそれらの針跡２０Ａとして転写される。次に、載置台１３を下降させた後、ＣＣＤカメラ１７Ａを図２の（ａ）に示すようにプローブセンタまで進出させ、転写シート２０の上方に位置させる。
【００２８】
ここで、図３の（ｃ）に示すようにＣＣＤカメラ１７Ａが転写シート２０上の針跡２０Ａを撮像する。撮像画像は、画像処理部で加工され、載置台１３の現在の座標と合わせて演算部で演算処理される。この演算処理により高温検査時のプローブプローブカード１６の全プローブ１６ＡのＸＹ位置座標データ及び針跡２０Ａの形状データ並びに針跡２０ＡのＸＹ位置座標データが得られ、熱膨張時の全プローブ１６Ａを確実にもモニタすることができる。これらのプローブ１６ＡのＸＹ位置座標データは、プローブカード１６に対してウエハＷをアライメントする際に使用される。そして、同一の温度で高温検査を行う場合には、このデータを以降のウエハＷをアライメントする時にそのまま用いることによって、プローブカード１６とウエハＷとを常に正確にアライメントし、全プローブ１６Ａを対応する電極パッドに対して正確に接触させて信頼性の高い検査を行うことができる。
【００２９】
これに対して、従来は、高温検査時にプローブカードとウエハのアライメントを行っている最中に、プローブカードの温度が高温検査時の温度よりも徐々に低下してプローブカードが収縮するため、高温検査時のプローブ１６Ａの位置を検出したことにはならず、検査の信頼性を低下させる虞があった。
【００３０】
また、転写シート２０の針跡２０Ａを転写する際に、例えば図４の（ａ）に示すようにいずれか一本のプローブ１６Ａ’に欠損がある場合には、同図の（ｂ）に示すように転写シート２０の針跡２０Ａ’にもプローブ１６Ａ’の欠損が反映されるため、転写シート２０の画像データからプローブ１６Ａ’に不良のあることを撮像画像により確認し、プローブカード１６の欠陥を見つけ、検査を実施する前にプローブカード１６の手当てを行うことができ、検査の信頼性を高めることができる。また、いずれかのプローブ１６Ａが歪むなどして変形して針先が偏倚していると、そのプローブ１６Ａと両隣のプローブ１６Ａそれぞれの針跡２０Ａのピッチに広狭ができ、いずれかのプローブ１６Ａに変形があるかを撮像画像により確認し、プローブカード１６の手当てを行うことができる。
【００３１】
また、例えば図５の（ａ）に示すようにいずれかのプローブ１６Ａ’’が他の正常なプローブ１６Ａより短い場合、つまりプローブ１６の長短により針先高さにバラツキがある場合には、そのプローブ１６Ａ’’の針跡２０Ａ’’
を転写シート２０に転写すると、この針跡２０Ａ’’の開口面積が他の正常なプローブ１６Ａの開口面積２０Ａより狭くなるため、上述した場合と同様に撮像画像により異常を確認することができる。また、各プローブ１６Ａの針先径のバラツキにより針跡２０Ａの開口面積にバラツキが生じる場合もある。このような場合にはＣＣＤカメラを用いた従来のアライメント方法と組み合わせることにより、プローブカード１６の針先高さのバラツキによるものか、プローブ１６Ａの針先径のバラツキによるものかを見分けることができる。
【００３２】
また、複数枚のウエハＷの検査によりプローブ１６Ａの針圧が材料疲労などにより低下することがある。この場合には定期的に転写シート２０に針跡２０Ａを転写し、今回と前回の撮像画像に基づいてそれぞれの針跡２０Ａの開口面積を比較し、今回の開口面積が狭くなっている場合にはプローブ１６Ａの針圧が低下して開口面積が狭くなったものと予想することができる。また、プローブ１６Ａの針先針跡２０Ａの部分的に開口面積が狭くなった場合には、ＣＣＤカメラ１７Ａを用いた従来のアライメント方法と組み合わせることにより、プローブカード１６の針圧の低下によるものであるのか、プローブ１６ＡのＺ位置の変化によるものであるのか、あるいは針先径の違いによるものであるのかを見分けることができる。
【００３３】
更に、プローブカード１６と載置台１３の載置面が平行でない場合には、プローブ１６Ａの針跡２０Ａは、例えば図６に示すように一方から他方に向かって開口面積が狭くなるため、撮像画像により載置台１３の載置面とプローブカード１６とが平行になっていないことを確認することができる。
【００３４】
以上説明したように本実施形態によれば、ウエハＷの高温検査を行う場合に、検査に先立つ工程として、熱膨張したプローブカード１６の全プローブ１６Ａを支持台１９に取り付けられた転写シート２０に圧接し、全プローブ１６Ａの針跡２０Ａを転写シート２０に転写する工程、転写シート２０に転写された全針跡２０Ａに基づいて全プローブ１６ＡのＸＹ位置座標を検出する工程を備えているため、高温検査時に熱膨張後の全プローブ１６Ａの位置座標を転写シート２０の針跡２０Ａに基づいて迅速且つ正確に検出し、ウエハＷとプローブカード１６とを正確且つ迅速にアライメントすることができ、全プローブ１６Ａと対向する電極パッドを常に正確に接触させて信頼性の高い検査を行うことができ、しかもアライメント時間を短縮して検査のスループットを高めることができる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、プローブ１６Ａに欠損や変形等があっても検査前にそのことを確認し、プローブカード１６の手当てを行うことができ、検査不良を未然に防止することができる。また、転写シート２０は、針跡２０Ａの形態を保持して針跡２０Ａが残る塑性変形する合成樹脂等の材料によって形成されているため、同一のプローブカード１６を使用する限り、転写シート２０の針跡２０Ａを繰り返し使用することができる。また、針跡２０Ａを消失させる手段を設けたため、プローブカード１６の種類が変われば、先の針跡２０Ａを消すことによって同一の転写シート２０を繰り返し使用することができ、転写シート２０を交換する時間を節約することができる。
【００３６】
尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではなく、プローブカードが検査時の温度の影響により熱膨張する場合であれば、被検査体の種類やプローブカードの種類に関係なく本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の検査方法及び検査装置は、例えばウエハ等の被検査体の高温検査を行う場合に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の検査装置の一実施形態の正面を破断して示す正面図である。
【図２】図１に示す検査装置の要部を示す模式図で、（ａ）は載置台、支持台、プローブカード及びＣＣＤカメラの関係を示す斜視図、（ｂ）は支持台の断面図である。
【図３】プローブカードの全プローブの針跡を転写シートに転写する工程を示す図で、（ａ）は転写直前の状態を示す図、（ｂ）は転写している状態を示す図、（ｃ）は針跡の画像を撮像する状態を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態におけるプローブカードの全プローブの針跡を転写シートに転写する工程を示す図で、（ａ）は転写直前の状態を示す図、（ｂ）は転写シートの針跡の一部を示す平面図である。
【図５】本発明の更に他の実施形態におけるプローブカードの全プローブの針跡を転写シートに転写する工程を示す図で、（ａ）は転写直前の状態を示す図、（ｂ）は転写シートの針跡の一部を示す平面図である。
【図６】本発明の更に他の実施形態で得られた転写シートの針跡の一部を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０    検査装置
１３    載置台
１６    プローブカード
１６Ａ、１６Ａ’１６Ａ’’  プローブ
１９Ａ  ヒータ等の加熱手段（針跡を消失させる手段）
２０    転写シート（シート）
２０Ａ、２０Ａ’２０Ａ’’  針跡
【図１】
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【図２】
2005079253.tif 000004
【図３】
2005079253.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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