(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の被検査チップが配列されたウエハを、載置台用の駆動部によりＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能でかつ鉛直軸周りに回転自在なウエハ載置台に載せ、プローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを接触させて被検査チップの検査を行うプローブ装置において、
前記ウエハ載置台に設けられ、前記プローブを撮像するための視野が上向きのプローブ撮像用の撮像手段と、
前記ウエハ載置台及びプローブカードの間の高さ位置におけるウエハ撮像位置と退避位置との間においてＹ方向に移動可能に設けられた移動体と、
Ｘ方向を左右方向とし、前記ウエハ撮像位置から退避位置を見た状態で左側、右側を決めるとすると、前記移動体に設けられ、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きのウエハ撮像用の第１の撮像手段、及び前記移動体に設けられると共にその光軸が前記第１の撮像手段の光軸の右側に位置し、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きのウエハ撮像用の第２の撮像手段と、
前記移動体をウエハ撮像位置に静止させた状態で、ウエハ載置台を移動させることによりプローブ撮像用の撮像手段の焦点とウエハ撮像用の第１の撮像手段の焦点及び第２の撮像手段の焦点との位置を順次合わせて、各時点のウエハ載置台の位置を取得するステップと、前記移動体をウエハ撮像位置に静止させた状態で、ウエハ載置台を移動させることにより前記ウエハ撮像用の第１の撮像手段により、ウエハの中心を通りかつＹ方向に沿ったラインにて左右に２分割されるウエハの左側領域及び右側領域のうちの左側領域を撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得するステップと、前記移動体をウエハ撮像位置に静止させた状態で、ウエハ載置台を移動させることにより前記ウエハ撮像用の第２の撮像手段により、ウエハの前記右側領域を撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得するステップと、前記ウエハ載置台に設けられたプローブ撮像用の撮像手段によりプローブを撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得するステップと、各ステップにて取得したウエハ載置台の位置に基づいてウエハとプローブとを接触させるためのウエハ載置台の位置を計算するステップと、を含むステップ群を実行する制御手段と、を備えたことを特徴とするプローブ装置。
【請求項２】
前記移動体に設けられ、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きであってかつ第１の撮像手段及び第２の撮像手段よりも倍率の低いウエハ撮像用の第１の低倍率カメラ及び第２の低倍率カメラを備え、
前記第１の低倍率カメラの光軸は、ウエハ撮像用の第１の撮像手段及び第２の撮像手段の各光軸を結ぶ中点よりも左側に位置し、前記第２の低倍率カメラの光軸は、前記中点よりも右側に位置することを特徴とする請求項１記載のプローブ装置。
【請求項３】
第１の撮像手段と第１の低倍率用のカメラとの各光軸の組と、第２の撮像手段と第２の低倍率用のカメラとの各光軸の組とは、左右対称に形成されることを特徴とする請求項２記載のプローブ装置。
【請求項４】
前記ステップ群は、ウエハ撮像用の第１の低倍率カメラによりウエハの前方左側領域の周縁を撮像するステップと、前記第２の低倍率カメラによりウエハの前方右側領域の周縁を撮像するステップと、前記第１の低倍率カメラによりウエハの後方左側領域の周縁を撮像するステップと、前記第２の低倍率カメラによりウエハの後方右側領域の周縁を撮像するステップと、これら４点の撮像時におけるウエハ載置台の位置に基づいてウエハの中心位置を求めるステップと、を含み、ウエハの周縁を撮像する各ステップは、前記移動体をウエハ撮像位置に静止させた状態で、ウエハ載置台を移動させることにより行われることを特徴とする請求項２または３記載のプローブ装置。
【請求項５】
ウエハ載置台上のウエハの周縁の撮像を、ウエハ撮像用の第１の低倍率カメラ及び第２の低倍率カメラに代えてウエハ撮像用の第１の撮像手段及び第２の撮像手段により行うことを特徴とする請求項４に記載のプローブ装置。
【請求項６】
前記ステップ群は、ウエハ撮像用の第１の撮像手段及び第２の撮像手段により、ウエハ上の互いに離間した２つの特定点を撮像し、各撮像時におけるウエハ載置台の位置に基づいてウエハが予め設定した向きとなるようにウエハ載置台を回転させるステップを含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載のプローブ装置。
【請求項７】
ウエハ撮像用の第１の撮像手段及び第２の撮像手段は、前記移動体に撮像手段用の駆動部により互いに接離自在に設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載のプローブ装置。
【請求項８】
前記制御手段は、ウエハの種別に対応する情報に基づいて、第１の撮像手段及び第２の撮像手段の光軸の互いの離間距離がウエハ上の２つの特定点の互いの離間距離となるように、撮像手段用の駆動部に対する制御信号を出力することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載のプローブ装置。
【請求項９】
多数の被検査チップが配列されたウエハを、載置台用の駆動部によりＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能でかつ鉛直軸周りに回転自在なウエハ載置台に載せ、プローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを接触させて被検査チップの検査を行うプロービング方法において、
前記ウエハ載置台に設けられ、前記プローブを撮像するための視野が上向きのプローブ撮像用の撮像手段と、
前記ウエハ載置台及びプローブカードの間の高さ位置におけるウエハ撮像位置と退避位置との間においてＹ方向に移動可能に設けられた移動体と、
Ｘ方向を左右方向とし、前記ウエハ撮像位置から退避位置を見た状態で左側、右側を決めるとすると、前記移動体に設けられ、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きのウエハ撮像用の第１の撮像手段、及び前記移動体に設けられると共にその光軸が前記第１の撮像手段の光軸の右側に位置し、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きのウエハ撮像用の第２の撮像手段と、を用い、
前記移動体をウエハ撮像位置に静止させた状態で、ウエハ載置台を移動させることによりプローブ撮像用の撮像手段の焦点とウエハ撮像用の第１の撮像手段の焦点及び第２の撮像手段の焦点との位置を順次合わせて、各時点のウエハ載置台の位置を取得する工程と、
前記移動体をウエハ撮像位置に静止させた状態で、ウエハ載置台を移動させることにより前記ウエハ撮像用の第１の撮像手段により、ウエハの中心を通りかつＹ方向に沿ったラインにて左右に２分割されるウエハの左側領域及び右側領域のうちの左側領域を撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得する工程と、
前記移動体をウエハ撮像位置に静止させた状態で、ウエハ載置台を移動させることにより前記ウエハ撮像用の第２の撮像手段により、ウエハの前記右側領域を撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得する工程と、
前記ウエハ載置台に設けられたプローブ撮像用の撮像手段によりプローブを撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得する工程と、
各工程にて取得したウエハ載置台の位置に基づいてウエハとプローブとを接触させるためのウエハ載置台の位置を計算する工程と、を備えたことを特徴とするプロービング方法。
【請求項１０】
前記ウエハ撮像用の第１の撮像手段により、ウエハの左側領域を撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得する工程は、ウエハの前方左側領域の周縁及びウエハの後方左側領域の周縁を撮像する工程を含み、
前記ウエハ撮像用の第２の撮像手段により、ウエハの右側領域を撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得する工程は、ウエハの前方右側領域の周縁及びウエハの後方右側領域の周縁を撮像する工程を含み、
これら４点の撮像時におけるウエハ載置台の位置に基づいてウエハの中心位置が求められることを特徴とする請求項９記載のプロービング方法。
【請求項１１】
前記ウエハ撮像用の第１の撮像手段により、ウエハの左側領域を撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得する工程は、ウエハの左側領域の特定点を撮像する工程を含み、
前記ウエハ撮像用の第２の撮像手段により、ウエハの右側領域を撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得する工程は、ウエハの右側領域の特定点を撮像する工程を含み、
これら工程における各撮像時のウエハ載置台の位置に基づいてウエハが予め設定した向きとなるようにウエハ載置台を回転させる工程を含むことを特徴とする請求項９または１０記載のプロービング方法。
【請求項１２】
ウエハの種別に対応する情報に基づいて、ウエハ撮像用の第１の撮像手段及び第２の撮像手段の光軸の互いの離間距離がウエハ上の２つの特定点の互いの離間距離となるように、撮像手段用の駆動部により第１の撮像手段及び第２の撮像手段の位置を調整する工程を含むことを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか一つに記載のプロービング方法。
【請求項１３】
多数の被検査チップが配列されたウエハを、載置台用の駆動部により水平方向及び鉛直方向に移動可能なウエハ載置台に載せ、プローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを接触させて被検査チップの検査を行うプローブ装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項９ないし１2のいずれか一つに記載されたプロービング方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブを被検査体の電極パッドに電気的に接触させて当該被検査体の電気的特性を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下ウエハという）上にＩＣチップが形成された後、ＩＣチップの電気的特性を調べるためにウエハの状態でプローブ装置によるプローブテストが行われる。このプローブ装置は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動自在かつＺ軸周りに回転自在なウエハチャック（ウエハ載置台）にウエハを載せ、ウエハチャックの上方に設けられているプローブカードのプローブ例えばプローブ針とウエハのＩＣチップの電極パッドとが接触するようにウエハチャックの位置を制御するように構成されている。
【０００３】
ウエハ上のＩＣチップの電極パッドとプローブとを正確に接触させるためには、予めファインアライメント呼ばれている作業を行い、その結果に基づいてＩＣチップの電極パッドとプローブとが接触するときのウエハチャックの位置、例えばウエハチャックを駆動する駆動モータに連動するパルスエンコーダで管理される駆動系の座標位置を正確に求めておく必要がある。なお駆動系の座標位置については、例えばＸ方向に移動するＸステージ、Ｙ方向に移動するＹステージ、Ｚ方向に移動するＺステージの夫々にリニアスケールを設け、これらリニアスケールに形成されたスリットからの光学情報であるパルスのカウント数により各方向の座標を特定する手法であってもよい。
【０００４】
このファインアライメントを行うためには、ウエハチャックとプローブカードとの間を水平移動する移動体に視野が下向きであるウエハ撮像用のカメラを設けると共に、ウエハチャック側にもプローブを撮像用のカメラを設ける構成を採用することが有利である（特許文献１）。何故ならこれらカメラの焦点を合わせた上で、夫々ウエハ表面及びプローブを撮像することにより、一つのカメラで両者を撮像したことと同じ結果が得られるからである。そしてウエハ上のチップのマップを作成するためには、ウエハ周縁の例えば４点をウエハ撮像用のカメラにより撮像してウエハの中心位置（ウエハチャックの駆動系の座標位置）を求める作業と、ウエハ上の特定点例えば互いに離間した２個のＩＣチップの角部分を撮像してウエハの向きを求める作業と、が行われる。
【０００５】
そしてウエハの向きを合わせた後、更にウエハ上の複数の特定点を撮像し、その撮像結果に基づいてＩＣチップの電極パッドとプローブとが接触するときのウエハチャックの位置（いわゆるコンタクト位置）を高精度に求めるようにしている。このようなファインアライメント作業を行うためには、前記移動体を予め設定した位置に静止させ、ウエハチャックを移動させてウエハ上の各ポイントをウエハ撮像用のカメラで順次撮像するようにしているが、撮像ポイントが多いことからウエハチャックの移動に要するトータルの時間が長くなっている。またウエハチャックの移動範囲が広いことから、プローブ装置本体もこの移動範囲をカバーできるサイズに設計しなければならず、このため装置が大型化する。特にウエハサイズが益々大きくなっており、今後１２インチを越えたウエハサイズになることが予想されることから、プローブ装置の設置台数を増やすと、広い占有面積が必要になるし、クリーンルームの広さに制限がある場合には、プローブ装置の設置台数を多くすることができなくなる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１５６１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は装置の小型化を図りかつ高いスループットを得ることができるプローブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプローブ装置は、
多数の被検査チップが配列されたウエハを、載置台用の駆動部によりＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能でかつ鉛直軸周りに回転自在なウエハ載置台に載せ、プローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを接触させて被検査チップの検査を行うプローブ装置において、
前記ウエハ載置台に設けられ、前記プローブを撮像するための視野が上向きのプローブ撮像用の撮像手段と、
前記ウエハ載置台及びプローブカードの間の高さ位置におけるウエハ撮像位置と退避位置との間においてＹ方向に移動可能に設けられた移動体と、
Ｘ方向を左右方向とし、前記ウエハ撮像位置から退避位置を見た状態で左側、右側を決めるとすると、前記移動体に設けられ、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きのウエハ撮像用の第１の撮像手段、及び前記移動体に設けられると共にその光軸が前記第１の撮像手段の光軸の右側に位置し、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きのウエハ撮像用の第２の撮像手段と、
前記移動体をウエハ撮像位置に静止させた状態で、ウエハ載置台を移動させることによりプローブ撮像用の撮像手段の焦点とウエハ撮像用の第１の撮像手段の焦点及び第２の撮像手段の焦点との位置を順次合わせて、各時点のウエハ載置台の位置を取得するステップと、前記移動体をウエハ撮像位置に静止させた状態で、ウエハ載置台を移動させることにより前記ウエハ撮像用の第１の撮像手段により、ウエハの中心を通りかつＹ方向に沿ったラインにて左右に２分割されるウエハの左側領域及び右側領域のうちの左側領域を撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得するステップと、前記移動体をウエハ撮像位置に静止させた状態で、ウエハ載置台を移動させることにより前記ウエハ撮像用の第２の撮像手段により、ウエハの前記右側領域を撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得するステップと、前記ウエハ載置台に設けられたプローブ撮像用の撮像手段によりプローブを撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得するステップと、各ステップにて取得したウエハ載置台の位置に基づいてウエハとプローブとを接触させるためのウエハ載置台の位置を計算するステップと、を含むステップ群を実行する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明のプロービング方法は、
多数の被検査チップが配列されたウエハを、載置台用の駆動部によりＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能でかつ鉛直軸周りに回転自在なウエハ載置台に載せ、プローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを接触させて被検査チップの検査を行うプロービング方法において、
前記ウエハ載置台に設けられ、前記プローブを撮像するための視野が上向きのプローブ撮像用の撮像手段と、
前記ウエハ載置台及びプローブカードの間の高さ位置におけるウエハ撮像位置と退避位置との間においてＹ方向に移動可能に設けられた移動体と、
Ｘ方向を左右方向とし、前記ウエハ撮像位置から退避位置を見た状態で左側、右側を決めるとすると、前記移動体に設けられ、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きのウエハ撮像用の第１の撮像手段、及び前記移動体に設けられると共にその光軸が前記第１の撮像手段の光軸の右側に位置し、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きのウエハ撮像用の第２の撮像手段と、を用い、
前記移動体をウエハ撮像位置に静止させた状態で、ウエハ載置台を移動させることによりプローブ撮像用の撮像手段の焦点とウエハ撮像用の第１の撮像手段の焦点及び第２の撮像手段の焦点との位置を順次合わせて、各時点のウエハ載置台の位置を取得する工程と、
前記移動体をウエハ撮像位置に静止させた状態で、ウエハ載置台を移動させることにより前記ウエハ撮像用の第１の撮像手段により、ウエハの中心を通りかつＹ方向に沿ったラインにて左右に２分割されるウエハの左側領域及び右側領域のうちの左側領域を撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得する工程と、
前記移動体をウエハ撮像位置に静止させた状態で、ウエハ載置台を移動させることにより前記ウエハ撮像用の第２の撮像手段により、ウエハの前記右側領域を撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得する工程と、
前記ウエハ載置台に設けられたプローブ撮像用の撮像手段によりプローブを撮像し、撮像時のウエハ載置台の位置を取得する工程と、
各工程にて取得したウエハ載置台の位置に基づいてウエハとプローブとを接触させるためのウエハ載置台の位置を計算する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の記憶媒体は、
多数の被検査チップが配列されたウエハを、載置台用の駆動部により水平方向及び鉛直方向に移動可能なウエハ載置台に載せ、プローブカードのプローブに前記被検査チップの電極パッドを接触させて被検査チップの検査を行うプローブ装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上記各プロービング方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、ウエハ載置台及びプローブカードの間の高さ位置にて水平方向に移動可能な移動体に、各々その光軸が互いに離間し、ウエハ表面を撮像するための視野が下向きなウエハ撮像用の第１の撮像手段及び第２の撮像手段を設けているので、ウエハの位置情報を得るためにウエハを撮像するときにウエハ載置台の移動量が少なくて済む。このため装置の小型化を図ることができ、またウエハの位置情報の取得に要する時間も短縮できるので高スループット化に寄与できる。更にウエハ撮像用の第１の撮像手段及び第２の撮像手段を互いに接離自在に設けるようにすれば、その離間距離がウエハ上の２つの特定点の互いの離間距離となるように調整することができるため、１つの特定点を撮像する位置までウエハ載置台を移動させれば、ウエハ載置台を静止させたまま他の１つの特定点の撮像を行うことができ、より一層高スループット化に寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の第１の実施の形態であるプローブ装置は、図１から図３に示すように、多数の被検査チップが配列された基板であるウエハＷの受け渡しを行うためのローダ部１と、ウエハＷに対してプロービングを行うプローブ装置本体２と、を備えている。先ず、ローダ部１及びプローブ装置本体２の全体のレイアウトについて簡単に説明しておく。
【００１８】
ローダ部１は、複数枚のウエハＷが収納された搬送容器である第１のキャリアＣ１及び第２のキャリアＣ２が夫々搬入される第１のロードポート１１及び第２のロードポート１２と、これらロードポート１１、１２の間に配置された搬送室１０と、を備えている。第１のロードポート１１及び第２のロードポート１２には、Ｙ方向に互いに離間して配置され、第１のキャリアＣ１及び第２のキャリアＣ２の受け渡し口（前面の開口部）が互いに対向するように、これらキャリアＣ１、Ｃ２を夫々載置するための第１の載置台１３及び第２の載置台１４が設けられている。また前記搬送室１０には、基板保持部材であるアーム３０によりウエハＷの搬送を行うウエハ搬送機構(基板搬送機構)３が設けられている。
【００１９】
プローブ装置本体２は、ローダ部１とＸ方向に並ぶように当該ローダ部１に隣接して配置され、プローブ装置本体２の外装部分を構成する筐体２２を備えている。この筐体２２は仕切り壁２０を介してＹ方向に２分割されており、一方の分割部分及び他方の分割部分は、夫々第１の検査部２１Ａ及び第２の検査部２１Ｂを区画形成する外装体に相当する。第１の検査部２１Ａは、基板載置台であるウエハチャック４Ａと、このウエハチャック４Ａの上方領域をＹ方向（ロードポート１１、１２を結ぶ方向）に移動するカメラを備えた撮像ユニットである移動体をなすアライメントブリッジ５Ａと、筐体２２の天井部をなすヘッドプレート２０１に設けられたプローブカード６Ａと、を備えている。第２の検査部２１Ｂについても同様に構成され、ウエハチャック４Ｂ、アライメントブリッジ５Ｂ及びプローブカード６Ｂを備えている。
【００２０】
次にローダ部１に関して詳述する。第１のロードポート１１及び第２のロードポート１２は、互いに対称にかつ同一に構成されているため、第１のロードポート１１の構造を図４に代表して示しておく。ローダ部１は、図３及び図４に示すように仕切り壁２０ａによって前記搬送室１０から仕切られており、この仕切り壁２０ａには、シャッターＳとこのシャッターＳと共に第１のキャリアＣ１の受け渡し口を一体的に開閉するための開閉機構２０ｂとが設けられている。また、第１の載置台１３は、第１の載置台１３の下方側に設けられた図示しない回転機構により、時計回り及び反時計回りにそれぞれ９０度ずつ回転できるように構成されている。
【００２１】
即ち、この第１の載置台１３は、例えばプローブ装置の正面側（図中Ｘ方向右側）から、ＦＯＵＰと呼ばれる密閉型のキャリアＣ１が前面の開口部をプローブ装置側（Ｘ方向左側）に向けて、クリーンルーム内の図示しない自動搬送車（ＡＧＶ）により第１の載置台１３に載置されると、この第１の載置台１３が時計回りに９０度回転し、開口部を前述のシャッターＳに相対向させ、また同様に第１のキャリアＣ１を第１の載置台１３から搬出する時には、第１のキャリアＣ１を反時計回りに９０度回転させるように構成されている。
【００２２】
第１のキャリアＣ１とウエハ搬送機構３との間におけるウエハＷの受け渡しは、第１のキャリアＣ１の開口部をシャッターＳ側に相対向させ、既述の開閉機構２０ｂによりシャッターＳと第１のキャリアＣ１の受け渡し口とを一体的に開放し、搬送室１０と第１のキャリアＣ１内とを連通させて、ウエハ搬送機構３を第１のキャリアＣ１に対して進退させることにより行われる。
【００２３】
ウエハ搬送機構３は、搬送基台３５と、この搬送基台３５を鉛直軸回りに回転させる回転軸３ａと、この回転軸３ａを昇降させる図示しない昇降機構と、を備えると共に、搬送基台３５には、３枚のアーム３０が進退自在に設けられており、各々のアーム３０が互いに独立して進退して、ウエハＷの搬送を行う役割を有している。回転軸３ａの回転中心は、第１のキャリアＣ１と第２のキャリアＣ２との中間、即ち第１のキャリアＣ１及び第２のキャリアＣ２から等距離位置に設定されている。また、ウエハ搬送機構３は、第１のキャリアＣ１または第２のキャリアＣ２との間でウエハＷを受け渡すための上位置と、第１の検査部２１Ａまたは第２の検査部２１Ｂとの間でウエハＷを受け渡すための下位置と、の間で昇降できることとなる。
【００２４】
また、ウエハ搬送機構３は、ウエハＷのプリアライメントを行うためのプリアライメント機構３９を備えている。このプリアライメント機構３９は、搬送基台３５内を貫通して昇降しかつ回転自在な軸部３６ａと、この軸部の頂部に設けられ、通常時は搬送基台３５の表面の凹部に嵌合して当該表面と面一になる回転ステージであるチャック部３６と、を備えている。このチャック部３６は、途中まで縮退した状態にあるアーム３０上のウエハＷの中心位置に対応する位置に設定され、各段のアーム３０上のウエハＷをそのアーム３０から僅かに持ち上げて回転できるように構成されている。
【００２５】
また、プリアライメント機構３９は、チャック部３６にて回転されるウエハＷの周縁を検出する発光センサ及び受光センサからなる検出部である光センサ３７、３８を備えている。この光センサ３７、３８は、アーム３０の移動領域から横に外れた位置にて搬送基台３５を介して固定されており、この例では、プリアライメントの対象となるウエハＷを下段アーム３３上のウエハＷ及び中段アーム３２上のウエハＷとしているため、チャック部３６により持ち上げられた各ウエハＷの周縁の上下であってかつウエハＷのアクセス時にウエハＷと干渉しない高さレベルに設定されている。尚、図示していないが、ローダ部１には、光センサ３７、３８からの検出信号に基づいてウエハＷのノッチやオリフラなどの方向基準部とウエハＷの中心位置とを検出し、その検出結果に基づいてノッチ等が所定の向きを向くようにチャック部３６を回転させるコントローラが付設されている。
【００２６】
光センサ３７、３８とチャック部３６とからなるプリアライメント機構３９によるウエハＷの向きの調整（プリアライメント）について、下段アーム３３上のウエハＷを例に取り、以下に簡単に説明する。先ず、チャック部３６により下段アーム３３上のウエハＷを僅かに持ち上げて、ウエハＷを回転させると共に、光センサ３８の発光部からウエハＷの周縁部（端部）を含む領域を介して受光部に向けて光を照射する。そして、ウエハＷの向きが下段アーム３３上において所定の向きとなるようにチャック部３６を停止させ、チャック部３６を下降させて、下段アーム３３上にウエハＷを引き渡すことにより、ウエハＷの向きを調整する。その後、例えば第１の検査部２１Ａのウエハチャック４ＡにウエハＷを載置するときに、ウエハＷの偏心が修正されるように、ウエハ搬送機構３の位置を調整する。こうして、ウエハＷの向き及び偏心の調整が行われる。尚、図３では、この光センサ３７、３８の図示を省略している。
【００２７】
次に、プローブ装置本体２について詳述する。このプローブ装置本体２の筐体２２においてローダ部１側の側壁には、第１の検査部２１Ａと第２の検査部２１Ｂとの間においてウエハＷを受け渡すために、横方向（Ｙ方向）に伸びる帯状の搬送口２２ａが開口している。尚、これらの第１の検査部２１Ａと第２の検査部２１Ｂとは、ウエハ搬送機構３の回転中心を通り、第１のロードポート１１と第２のロードポート１２とを結ぶ直線に直交する水平ラインＨＬに対して、それぞれのウエハＷの受け渡し位置、ウエハＷ表面の撮像位置及びプローブカード６Ａの設置位置などが左右対称となり、且つ同じ構成となっているため、説明の重複を避けるために、第１の検査部２１Ａについて、図３、図６及び図７を参照して説明する。
【００２８】
検査部２１Ａは、基台２３を備えており、この基台２３上には、Ｙ方向に伸びるガイドレールに沿って、例えばボールネジなどによりＹ方向に駆動されるＹステージ２４と、Ｘ方向に伸びるガイドレールに沿って、例えばボールネジによりＸ方向に駆動されるＸステージ２５と、が下からこの順番で設けられている。このＸステージ２５とＹステージ２４とには、それぞれエンコーダが組み合わされたモータが設けられているが、ここでは省略している。
【００２９】
Ｘステージ２５上には、エンコーダが組み合わされた図示しないモータによりＺ方向に駆動されるＺ移動部２６が設けられており、このＺ移動部２６には、Ｚ軸のまわりに回転自在な（θ方向に移動自在な）基板載置台であるウエハチャック４Ａが設けられている。従ってこのウエハチャック４Ａは、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動できることになる。Ｘステージ２５、Ｙステージ２４及びＺ移動部２６は、駆動部をなし、ウエハ搬送機構３との間においてウエハＷの受け渡しを行うための受け渡し位置と、後述するように、ウエハＷ表面の撮像位置と、プローブカード６Ａのプローブ針２９にコンタクトするコンタクト位置（検査位置）と、の間でウエハチャック４Ａを駆動できるように構成されている。
【００３０】
ウエハチャック４Ａの移動領域の上方には、プローブカード６Ａがヘッドプレート２０１に着脱自在に取り付けられている。プローブカード６Ａの上面側には、電極群が形成されており、この電極群と図示しないテストヘッドとの間において電気的導通を取るために、プローブカード６Ａの上方には、プローブカード６Ａの電極群の配置位置に対応するように電極部であるポゴピン２８ａが下面に多数形成されたポゴピンユニット２８が設けられている。このポゴピンユニット２８の上面には、通常は図示しないテストヘッドが位置するが、この例ではテストヘッドはプローブ装置本体２とは別の位置に配置され、ポゴピンユニット２８とテストヘッドとは図示しないケーブルで接続されている。
【００３１】
また、プローブカード６Ａの下面側には、上面側の電極群に夫々電気的に接続された、プローブ例えばウエハＷの表面に対して垂直に伸びる垂直針（線材プローブ針）が、ウエハＷの電極パッドの配列に対応して、例えばプローブカード６Ａの全面に設けられている。プローブとしては、ウエハＷの表面に対して斜め下方に伸びる金属線よりなるプローブ針２９や、フレキシブルなフィルムに形成された金バンプ電極などであってもよい。プローブカード６Ａは、この例ではウエハＷ表面の被検査チップ（ＩＣチップ）の全ての電極パッドに一括してコンタクトできるように構成されており、従って一回のコンタクトで電気的特性の測定が終了する。
【００３２】
既述のＺ移動部２６におけるウエハチャック４Ａの仕切り壁２０側における側方位置には、プローブ針撮像用の撮像手段である視野が上向きのマイクロカメラ４１が、固定板４１ａを介して固定されている。このマイクロカメラ４１は、プローブ針２９の針先やプローブカード６Ａのアライメントマークを拡大して撮れるように、ＣＣＤカメラを含む高倍率のカメラとして構成されている。このマイクロカメラ４１は、ウエハチャック４ＡにおけるＸ方向の概ね中間点に位置している。また、マイクロカメラ４１は、アライメント時にプローブ針２９の配列の向き及び位置を調べるために、特定のプローブ針２９例えばＸ方向の両端のプローブ針２９及びＹ方向の両端のプローブ針２９を撮像し、また定期的に各プローブ針２９の状態を観察するために、全てのプローブ針２９を順次撮像するといった役割を持っている。
【００３３】
また、固定板４１ａの上には、マイクロカメラ４１に隣接して、プローブ針２９の配列を広い領域で撮るための低倍率のカメラであるマクロカメラ４２が固定されている。更に固定板４１ａには、マイクロカメラ４１の合焦面に対して光軸と交差する方向に進退機構４３により進退できるように、ターゲット４４が設けられている。このターゲット４４は、マイクロカメラ４１及び後述のマイクロカメラ７１、７２により画像認識できるように構成されており、例えば透明なガラス板に、位置合わせ用の被写体である円形の金属膜例えば直径１４０ミクロンの金属膜が蒸着されている。図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれウエハチャック４Ａとマイクロカメラ４１及びマクロカメラ４２との位置関係を概略的に示す平面図及び側面図である。尚、この図７においては、既述のターゲット４４や進退機構４３の図示を省略している。
【００３４】
ウエハチャック４Ａとプローブカード６Ａとの間の領域における筐体２２の内壁面のＸ方向の両側（手前側と奥側）には、Ｙ方向に沿ってガイドレール４７が設けられている。このガイドレール４７に沿って、図８に示すように、撮像ユニットであるアライメントブリッジ５Ａが後述の標準位置及び撮像位置の間においてＹ方向に移動自在に設けられている。
【００３５】
以下の説明では、便宜上、Ｘ方向（図２参照）を左右方向ということとする。アライメントブリッジ５Ａには、図９に示すように当該アライメントブリッジ５Ａを左右に２等分する中心線７０に対して対称に第１のマイクロカメラ７１及び第２のマイクロカメラ７２が設けられ、更にまた前記線７０に対して対称に第１のマクロカメラ８１と第２のマクロカメラ８２とが設けられている。第１のマイクロカメラ７１及び第２のマイクロカメラ７２は夫々第１の撮像手段及び第２の撮像手段に相当する。第１のマクロカメラ８１及び第２のマクロカメラ８２は夫々第１の低倍率カメラ及び第２の低倍率カメラに相当する。
【００３６】
これらカメラはいずれも視野が下向きである。ここでマイクロカメラ（あるいはマクロカメラ）は、後述の図１６に示すようにカメラ本体７１ａ（７２ａ）及びミラー７１ｂ（７２ｂ）を含む光学系により構成されるが、本発明において技術的に重要な点は、アライメントブリッジ５Ａの下面から下方に伸びる光軸にあることから、マイクロカメラ（あるいはマクロカメラ）という用語は、便宜上説明すべき事項において、アライメントブリッジ５Ａの下面に形成された撮像用の窓部分を指す場合とカメラ本体及びミラーを含む光学系を指す場合とがある。図９では、マイクロカメラ（あるいはマクロカメラ）と称している小さな円形部分は、撮像用の窓部分を示しており、同様の後述の図においても同様である。
【００３７】
そしてマイクロカメラ７１、７２（あるいはマクロカメラ８１、８２）が設けられているということは、２台のマイクロカメラが設けられていて、夫々の撮像画像が後述の制御部にて画像処理されるということである。マイクロカメラ７１、７２は、図２で示せばマクロカメラ８１、８２よりも、第１の検査部２１Ａ及び第２の検査部２１Ｂの境界である水平ラインＨＬ側に位置している。またウエハサイズ（ウエハ直径）が３００ｍｍの場合、マイクロカメラ７１、７２と中心線７０との距離ｌは例えば７３ｍｍであり、マクロカメラ８１、８２と中心線７０との距離ｒは例えば４５ｍｍである。なおカメラに関して他の部位との距離を示すときは、カメラの光軸を測定点としている。例えばマイクロカメラ７１、７２と中心線７０との距離ｌとは、マイクロカメラ７１、７２の各光軸と中心線７０との距離ｌという意味である。
【００３８】
また、マイクロカメラ７１、７２は、ウエハＷの表面を拡大して撮像できるように、ＣＣＤカメラを含む高倍率のカメラとして構成されており、マクロカメラ８１、８２は、ウエハＷを広い視野で撮像できるように低倍率のカメラとして構成されている。
【００３９】
上記のアライメントブリッジ５Ａの停止位置である標準位置は、ウエハチャック４Ａとウエハ搬送機構３との間でウエハＷの受け渡しを行う時、ウエハＷがプローブカード６Ａにコンタクトしている時及び前記第１の撮像手段（マイクロカメラ４１）によりプローブ針２９の撮像を行っている時に、ウエハチャック４Ａやウエハ搬送機構３にアライメントブリッジ５Ａが干渉しないように退避する位置である。また、前記撮像位置は、アライメントブリッジ５Ａのマイクロカメラ７１、７２及びマクロカメラ８１、８２によりウエハＷの表面を撮像する時の位置である。このマイクロカメラ７１、７２及びマクロカメラ８１、８２によるウエハＷの表面の撮像は、撮像位置にアライメントブリッジ５Ａを固定して、ウエハチャック４Ａを移動させることにより行われる。
【００４０】
そして、この撮像位置は、図１０の下側にも示すように、プローブカード６Ａの中心位置よりもＹ軸方向の奥側（プローブ装置本体２の中心側）に偏移している。この理由は、以下の通りである。既述のように、マイクロカメラ４１がウエハチャック４Ａの側面（Ｙ軸方向手前側）に設けられており、このマイクロカメラ４１によりプローブ針２９を撮像する時には、図１０の中段にも示すように、ウエハチャック４ＡのＹ軸方向における移動ストロークＤ２（ウエハチャック４Ａの中心位置Ｏ１の移動範囲）がプローブカード６Ａの中心位置Ｏ２からＹ軸方向の奥側にずれている。一方、図１０の上段に示すように、コンタクト時（ウエハＷとプローブ針２９とを接触させる時）におけるウエハチャック４Ａの移動ストロークＤ１は、例えばプローブカード６Ａの下面にウエハＷとプローブ針２９とを一括して接触させるために、多数のプローブ針２９が形成されているので、非常に短い距離となっている。
【００４１】
そのために、アライメントブリッジ５Ａの撮像位置をプローブカード６Ａの中心位置Ｏ２と合わせると、マイクロカメラ７１、７２によりウエハＷの表面を撮像するときのウエハチャック４Ａの移動ストロークＤ３が前述の移動ストロークＤ１の右側に飛び出してしまう。
【００４２】
そこで、アライメントブリッジ５Ａの撮像位置をＹ軸方向の手前側に偏移させ、移動ストロークＤ２、Ｄ３が重なるようにして、ウエハチャック４Ａの移動ストロークＤ１〜Ｄ３を含む領域である可動ストローク（移動可能な範囲）Ｄ４が短くなるように、つまりプローブ装置本体２のＹ軸方向の長さが短くなるようにしている。尚、移動ストロークＤ２、Ｄ３が同じ範囲でなくとも、アライメントブリッジ５Ａの撮像位置がプローブカード６Ａの中心位置Ｏ２よりもＹ軸方向の奥側にずれていれば良い。
【００４３】
また、図２に示すように、プローブ装置には、例えばコンピュータからなる制御部１５が設けられており、この制御部１５は、プログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えている。このプログラムは、キャリアＣがロードポート１１（１２）に搬入された後、ウエハＷに対して検査が行われ、その後ウエハＷがキャリアＣに戻されてキャリアＣが搬出されるまでの一連の各部の動作を制御するようにステップ群が組まれている。このプログラム（処理パラメータの入力操作や表示に関するプログラムも含む）は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、ハードディスクなどの記憶媒体１６に格納されて制御部１５にインストールされる。
【００４４】
図２に示した制御部１５の構成の一例を図１１に示す。１５１はＣＰＵ、１５２はプローブ装置の一連の動作を行うためのプログラム、１５３は検査部２１Ａ（２１Ｂ）で行われる検査のレシピを格納するレシピ格納部、１５４はプローブ装置のパラメータや運転モードの設定、あるいは運転に関する各操作を行うため操作部、１５５はバスである。操作部１５４は、例えばタッチパネルなどの画面により構成されている。
【００４５】
次に、上記プローブ装置の作用について、以下に説明する。先ず、クリーンルーム内の自動搬送車（ＡＧＶ）により、ロードポート１１（１２）におけるプローブ装置本体２とは反対側から当該ロードポート１１にキャリアＣが搬入される。この時キャリアＣの受け渡し口はプローブ装置本体２に向いているが、載置台１３（１４）が回転してシャッターＳと対向する。その後載置台１３が前進してキャリアＣがシャッターＳ側に押しつけられ、キャリアＣの蓋とシャッターＳとが取り外される。
【００４６】
次いで、キャリアＣ内からウエハＷが取り出されて、検査部２１Ａ（２１Ｂ）に搬送されるが、これ以降の作用説明については、既に２枚のウエハＷ１、Ｗ２が各々第１の検査部２１Ａ及び第２の検査部２１Ｂにて検査されており、この状態において後続のウエハＷ３及びウエハＷ４がキャリアＣから取出され、一連の工程が行われる様子について説明する。
【００４７】
先ず図１２に示すように、中段アーム３２が第２のキャリアＣ２内に進入し、ウエハＷ３を受け取ってプリアライメントを行う位置まで後退する。次いで、チャック部３６が上昇してウエハＷ３を上昇させると共に、回転して光センサ３７の検出結果に基づいて、第１、第２の検査部２１Ａ、２１Ｂのうち、このウエハＷ３が搬入される検査部２１Ａ（２１Ｂ）に対応したノッチの向きとなるように、ウエハＷの向きが調整され、また偏心についても検出されて、プリアライメントが行われる。次いで、同様に下段アーム３３が第２のキャリアＣ２内に進入して、図１３に示すように、ウエハＷ４を受け取り、このウエハＷ４が搬入される検査部２１Ａ（２１Ｂ）に対応したノッチの向きとなるように、ウエハＷ４の向きの調整と偏心の検出とを行う。そして、ウエハＷ３、Ｗ４とウエハＷ１、Ｗ２との交換を行うために、ウエハ搬送機構３が下降する。
【００４８】
次に、第１の検査部２１Ａ内のウエハＷ１とウエハ搬送機構３上のウエハＷ３との交換を行う。ウエハＷ１の検査が終了している場合には、ウエハチャック４Ａが図１４に示すように、仕切り壁２０に寄った受け渡し位置に移動する。そして、ウエハチャック４Ａのバキュームチャックが解除されて、ウエハチャック４Ａ内のリフトピンが上昇し、ウエハＷ１を上昇させる。次いで、空の上段アーム３１がウエハチャック４Ａ上に進入し、リフトピンが下降することでウエハＷ１を受け取り、後退する。また、ウエハ搬送機構３が僅かに上昇し、中段アーム３２がウエハチャック４Ａ上に進入し、先のプリアライメントによりウエハＷ３の中心位置がずれていたと判断された場合には、ウエハＷ３の偏心を修正するように、図示しない前記リフトピンと中段アーム３２との協働作用により、ウエハチャック４Ａ上にウエハＷ３を載置する。
【００４９】
そして、図１５に示すように、第１の検査部２１ＡにウエハＷ３を引き渡して空になった中段アーム３２を第２の検査部２１Ｂに進入させて、ウエハチャック４Ｂから同様にして検査済みのウエハＷ２を受け取り、後退させた後、下段アーム３３をウエハチャック４Ｂ上に進入させて、検査前のウエハＷ４を下段アーム３３からウエハチャック４Ｂに引き渡す。
【００５０】
その後、ウエハ搬送機構３が上昇し、ウエハＷ１とウエハＷ２とを例えば第１のキャリアＣ１に戻し、また次のウエハＷ（ウエハＷ５、Ｗ６）についても同様にして２枚ずつキャリアＣから取出して、同様に処理が行われる。
【００５１】
一方、第１の検査部２１Ａにおいては、ウエハチャック４ＡにウエハＷ３が引き渡された後、ウエハチャック４Ａに設けられたマイクロカメラ４１により、プローブカード６Ａのプローブ針２９の撮像を行う。即ち、マイクロカメラ４１の視野の中心例えば十字マークの中心にプローブ針２９の針先を位置させ、そのときのウエハチャック４Ａの駆動系の位置座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の座標）を取得する。具体的には例えばＸ方向に最も離れている両端のプローブ針２９及びＹ方向に最も離れている両端のプローブ針２９を撮像してプローブカード６Ａの中心とプローブ針２９の並びの方向とを把握する。この場合、ウエハチャック４Ａに設けられたマクロカメラ４２により、目標位置近傍のエリアを見つけ出し、その後マイクロカメラ４１により目標のプローブ針２９の針先位置を検出する。尚、このときアライメントブリッジ５Ａは、図８に示す標準位置に退避している。
【００５２】
次に、アライメントブリッジ５ＡをウエハＷ３の撮像位置まで移動させる（図８参照）と共に、図１６（ａ）に示すようにターゲット４４をウエハチャック４Ａ側のマイクロカメラ４１とアライメントブリッジ５Ａ側の第１のマイクロカメラ７１との間の領域に突出させ、両カメラ４１、７１の焦点及び光軸をターゲット４４のターゲットマークに一致するようにウエハチャック４Ａの位置を合わせ、いわゆる両カメラ４１、７１の原点出しを行う。また図１６（ｂ）に示すように第２のマイクロカメラ７２についても同様に原点出しを行う。両カメラ４１、７１の原点出しを行った時点及び両カメラ４１、７２の原点出しを行った時点の夫々においてウエハチャック４Ａにおける駆動系で管理されている座標位置（Ｘ方向座標位置、Ｙ方向座標位置、Ｚ方向座標位置）を記憶する。続いてターゲット４４を退避させた後、ウエハチャック４Ａをアライメントブリッジ５Ａの下方側に位置させ、次のようにしてファインアライメントを行う。
【００５３】
先ずマクロカメラ８１、８２を用いてウエハＷの中心位置を求める。図１７は、ウエハＷ上の周縁における４点Ｅ１〜Ｅ４を撮像して各々の座標位置を求め、これら４点のうちＥ１とＥ３との２点を結ぶ直線及びＥ２とＥ４との２点を結ぶ直線の交点を求める様子を示している。この場合、第１のマクロカメラ８１及び第２のマクロカメラ８２の各視野の中心例えば十字マークの中心にウエハＷの周縁が同時に位置するようにウエハチャック４Ａの位置が調整される。そしてＥ２、Ｅ３を撮像した後、前記各視野の中心同士を結ぶ直線と直交する方向に移動してＥ１、Ｅ４を撮像するので、前記２本の直線の交点がウエハＷの中心Ｃの座標となる。既述のようにアライメントブリッジ５Ａ側の第１のマイクロカメラ７１及び第２のマイクロカメラ７２とウエハチャック４Ａ側のマイクロカメラ４１とは原点出しを行っており、また第１のマイクロカメラ７１及び第２のマイクロカメラ７２の各光軸の離間距離が予め分かっており、また第１のマクロカメラ８１及び第２のマクロカメラ８２の各光軸の離間距離が予め分かっているので、ウエハチャック４Ａ側のマイクロカメラ４１の光軸に対するウエハの中心Ｃの相対座標が分かることになる。
【００５４】
またＥ１、Ｅ３（Ｅ２、Ｅ４）を結ぶ直線の長さはウエハＷの直径となる。例えば３００ｍｍウエハＷといっても、実際にはウエハＷの直径は３００ｍｍに対してわずかな誤差を含むことから、ウエハＷ上のチップのマップ（各電極パッドの座標）を正確に作成するためには、ウエハＷの中心座標と直径とを把握しておく必要がある。またウエハ上の座標系（いわゆる理想座標系）における各チップの電極パッドの登録位置は、ウエハＷの中心座標からの相対位置で記憶していることから、ウエハＷの中心座標を求める必要がある。
この例では、図１８（ａ）、（ｂ）に示すようにマクロカメラ８１、８２により順次ウエハＷの図１８中の下半分の左右を撮像し、Ｅ２、Ｅ３の位置を求めている。次いでウエハＷをＹ方向に移動させて図１９（ａ）、（ｂ）に示すようにマクロカメラ８１、８２により順次ウエハＷの図１９中の上半分の左右を撮像し、Ｅ１、Ｅ４の位置求めている。
【００５５】
続いてウエハＷ上のＩＣチップの並び（チップ間に形成される基板の目上のダイシングライン）がＸ軸及びＹ軸に沿うようにウエハＷの向きを合わせ込む。ウエハＷはウエハチャック４Ａに載置される前に予めプリアライメントが行われてその向きが概ね調整されているため、この段階ではウエハＷのＩＣチップの配列方向の一方は概ねＹ軸と平行であり、向きのずれがあったとしてもその角度は例えば１度程度である。図２０はウエハＷ上のＩＣチップの配列の例を示しており、４００はＩＣチップ、５００はダイシングラインである。
【００５６】
先ず図２１（ａ）に示すように一方のマクロカメラ８１によりＩＣチップの角を撮像し、その撮像結果によりウエハＷの概ねの向きを把握する。次にマイクロカメラ７１、７２により、予め決めておいた４つの特定点Ｐ１〜Ｐ４のうちＸ軸に沿って並ぶ特定点Ｐ１、Ｐ２を夫々撮像する。これら特定点Ｐ１〜Ｐ４はＩＣチップ４００の角に相当する。特定点Ｐ１、Ｐ２が完全にＸ軸に平行であれば、設計値に基づいて計算された特定点Ｐ１、Ｐ２のＸ、Ｙ座標位置をマイクロカメラ７１、７２の光軸位置に一致させればマイクロカメラ７１、７２の各視野の中心に特定点Ｐ１、Ｐ２が位置するはずである。しかしこのようなケースは実際には極く稀であり、ウエハＷの向きが僅かではあるが所定の方向からずれているので、つまり縦横のダイシングライン５００が夫々Ｘ、Ｙ軸から傾いているので、ウエハＷを設計位置に移動させたのでは、マイクロカメラ７１、７２の各視野内に特定点Ｐ１、Ｐ２が存在しない場合が起こる。
【００５７】
そこで先ずマクロカメラ８１にて撮像した結果に基づいてウエハＷの概ねの向きを計算し、その計算結果に基づいてマイクロカメラ７１、７２の視野内に特定点Ｐ１、Ｐ２が順次位置するようにウエハチャック４Ａを駆動する。そしてマイクロカメラ７１、７２により順次特定点Ｐ１、Ｐ２を撮像する（視野の中心に特定点Ｐ１、Ｐ２を位置させる）。図２１（ｂ）及び図２２（ａ）はこのような様子を示している。この撮像結果によりウエハＷの向きのずれ分を計算できるので、その計算結果に基づいて、ずれている分だけウエハチャック４Ａを回転させてウエハＷの向きを修正する（図２２（ｂ））。この結果ウエハＷの縦横のダイシングライン５００が夫々Ｘ、Ｙ軸に平行になる。
【００５８】
そしてウエハＷの向きが正しく修正されたことを確認するために、図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示すようにマイクロカメラ７１、７２により順次特定点Ｐ３、Ｐ４を撮像する。ウエハＷの向きが予定通りの向きになっていれば、ウエハＷとプローブ針２９とを接触させるためのウエハチャック４ＡのＸ、Ｙ、Ｚの座標位置（コンタクト位置）を計算する。またウエハＷの向きが予定通りの向きになっていなければ、再度ウエハＷの向きを修正し、その後マイクロカメラ７１、７２により再度特定点Ｐ１、Ｐ２を夫々撮像してウエハＷの向きの確認を行う。
【００５９】
こうして各撮像を行ったウエハチャック４Ａの位置及び前記原点出しを行ったときのウエハチャック４Ａの位置から、制御部１５側ではウエハＷ３上の各電極パッドとプローブカード６Ａの各プローブ針２９とがコンタクトするウエハチャック４Ａの座標が計算できることになる。そして計算されたコンタクト座標位置にウエハチャック４Ａを移動させ、ウエハＷ３上の各電極パッドとプローブカード６Ａの各プローブ針２９とを一括コンタクトさせる。そして図示しないテストヘッドからポゴピンユニット２８及びプローブカード６Ａを介してウエハＷ３上の各ＩＣチップの電極パッドに所定の電気的信号を送り、これにより各ＩＣチップの電気的特性の検査を行う。その後、既述のウエハＷ１と同様に、ウエハチャック４Ｂを受け渡し位置に移動させ、ウエハ搬送機構３によりウエハチャック４ＢからウエハＷ３を搬出する。なお第２の検査部２１Ｂに搬入されたウエハＷ４についても同様にして検査が行われる。
【００６０】
尚本実施形態では、装置の組み立て時にウエハチャック４Ａの回転中心座標（ステージ上のＸ、Ｙ座標）を次の方法により求めてマシンパラメータとして記憶しておく。まず基準ウエハをチャックに載せ、外周の少なくとも３点の基準パターンとその位置座標を記憶させる。その後ウエハチャック４Ａを一定角度分だけ回転させて、基準パターン位置を確認し、位置座標を記憶する。そしてウエハチャック４Ａ回転前と回転後の座標を直線で結び、その垂直二等分線を引くと、それぞれの線が交わり、その交わった交点を回転中心として記憶する。そしてアライメント時には、ウエハＷの中心位置とアライメント用のターゲット位置の回転後の座標を次の方程式で求めることが可能となっている。即ち回転中心を原点とした座標（Ｘ１、Ｙ１）を角度θだけ時計方向に回転させた時の座標（Ｘ２、Ｙ２）は、Ｘ２＝Ｘ１×cosθ＋Ｙ１×sinθ、Ｙ２＝−Ｘ１×sinθ＋Ｙ１×cosθで求めることが可能となっている。
【００６１】
ここでアライメントブリッジ５Ａに２個のマイクロカメラ７１、７２と２個のマクロカメラ８１、８２とを設けた利点について述べておく。ウエハＷの中心位置を求めるために行ったウエハＷの周縁の４ポイントの撮像は、（Ｅ２、Ｅ３）及び（Ｅ１、Ｅ４）の各組については、マクロカメラ８１、８２の切り替えだけでほぼ同時に行える。そしてウエハチャック４Ａの移動はＥ１、Ｅ３の確認を行った後、１回のみＹ方向に移動させるだけでよい。これに対してマクロカメラが１個であればウエハＷ上の４点の各点に対応する位置に順次チャックを移動させなければならない。従って２個のマクロカメラ８１、８２を用いることで、ウエハＷの周縁位置である４点の撮像を短時間で行えることができる。
【００６２】
また図２４（ａ）はアライメントブリッジ５Ａに１個のマイクロカメラ７１だけを搭載し、その光軸をアライメントブリッジ５Ａの中心に位置させた構造とした場合において、既述のウエハＷ上のＰ１、Ｐ２を撮像したときの様子を示している。また図２４（ｂ）は、上述実施の形態において、ウエハＷ上のＰ１、Ｐ２を撮像したときの様子を示している。この図からわかるように、ウエハチャック４Ａの移動距離はマイクロカメラが１個の場合にはＬ１であるが、マイクロカメラが２個の場合にはＬ２となり、その移動距離Ｌ２がＬ１よりも大幅に短くなっている。
【００６３】
更にウエハＷとプローブ針２９との位置合わせを行うための作業の一つとして、マイクロカメラ７１、７２によりウエハＷの左右両端部分のアライメントマークを観察したり、あるいは検査後にウエハＷ上の針跡を見る場合があり、そのためにマイクロカメラ７１、７２の直下にウエハＷの左右両端部位あるいはその近傍を位置させることがある。図２５はこのような操作を行うときのウエハチャック４Ａの移動の様子を示したものである。今、アライメントブリッジ５Ａの下方位置にて、アライメントブリッジ５Ａの中心線７０とウエハＷの中心Ｃとが重なるようにウエハＷが位置しているとする。ここからウエハＷの向かって左側領域をマイクロカメラ７１により撮像しようとすると、ウエハＷの向かって左端をマイクロカメラ７１の真下に位置するようにウエハチャック４ＡをＸ方向に移動させることになる。このときのウエハチャック４Ａの移動量はＭ１となる。ここで３００ｍｍウエハＷであればＭ１は７７ｍｍとなる。
【００６４】
従って図２５に示すようにアライメントブリッジ５Ａの中心線７０にウエハＷの中心Ｃが位置している状態を基準にして、この状態からウエハＷが左側領域及び右側領域に移動する量は夫々Ｍ１である。この例では３００ｍｍウエハＷを用いているため、Ｍ１は７７ｍｍであり、ウエハＷの全体の移動量は１５４ｍｍとなる。
【００６５】
図２６は、アライメントブリッジ５Ａに１個のマイクロカメラ７１を取り付けた場合であり、この場合には先ずマイクロカメラ７１の真下にウエハＷの中心を位置させた後、ウエハチャック４ＡをＸ方向に移動させてウエハＷの左右両端部位をマイクロカメラ７１の真下に夫々位置させるので、図２６に示すようにウエハＷが左側領域及び右側領域に移動する量Ｍ２は、当該ウエハＷの半径分に相当する。この例では３００ｍｍウエハＷを用いているため、Ｍ２は１５０ｍｍであり、ウエハＷの全体の移動量は３００ｍｍとなる。
【００６６】
以上のことから、アライメントブリッジ５Ａに２個のマイクロカメラ７１、７２と２個のマクロカメラ８１、８２とを設けることで、ウエハチャック４Ａの移動量が少なくて済むことが理解される。
【００６７】
そして２個のマクロカメラ８１、８２を用いる場合には、前記中心線７０に対して左右対称に設けることが好ましい。その理由は、マクロカメラ８１、８２によりウエハＷの左右領域の撮像を夫々分担させる場合に、中心線７０に対してウエハチャック４Ａの移動領域が左右対称になり、マイクロカメラ７１、７２によりウエハＷを撮像するときの移動領域と重ね合わせると、結果としてウエハチャック４Ａの移動領域が非対称の場合に比べて狭くなる。なお、マクロカメラ８１、８２の配置は前記中心線７０に対して非対称であってもよい。
【００６８】
以上の装置のファインアライメントの動作は、図１における第１の検査部２１Ａ側の動作を中心に説明しているが、第２の検査部２１Ｂについても全く同様にしてファインアライメントが行われる。またファインアライメントの動作を含む一連の動作は、制御部１５内のプログラム１５２により実行される。
【００６９】
上述の実施の形態によれば次のような効果が得られる。ウエハチャック４Ａ（４Ｂ）及びプローブカード６Ａ（６Ｂ）の間の高さ位置にて水平方向に移動可能な移動体であるアライメントブリッジ５Ａ（５Ｂ）に視野が下向きなウエハ撮像用の２個のマイクロカメラ７１、７２と２個のマクロカメラ８１、８２を設けている。そしてマイクロカメラ７１、７２は互いの光軸が離間し、またマクロカメラ８１、８２についても互いの光軸が離間しているので、ウエハＷの位置情報を得るためにウエハＷを撮像するときにウエハチャック４Ａ（４Ｂ）の移動量が少なくて済む。このため装置の小型化を図ることができ、またウエハＷの位置情報の取得に要する時間も短縮できるので高スループット化に寄与できる。
【００７０】
更に本発明における他の実施の形態について説明する。図２７はこの実施の形態に係るアライメントブリッジ５Ａ及び制御部１５を示している。なおアライメントブリッジ５Ｂについても同様の構成であるため、一方のアライメントブリッジ５Ａを代表として説明することとする。
【００７１】
本実施形態のアライメントブリッジ５Ａでは、２つのマイクロカメラ７１、７２は移動可能なユニットとして構成され、双方のマイクロカメラ７１、７２は接離自在に配設されている。そしてアライメントブリッジ５Ａには、マイクロカメラ７１、７２を移動させる駆動機構１００、２００が搭載されている。この駆動機構１００は、両端部を支持部材１０１、１０２によって支持されているボールネジ１０３とガイド軸１０５を備えており、ボールネジ１０３とガイド軸１０５とは、マイクロカメラ７１の移動方向に対して平行に配設されている。そしてボールネジ１０３の一端側、具体的にはマイクロカメラ７１の背部側にはボールネジを回動される駆動モータ１０４が接続されており、この駆動モータ１０４によってボールネジ１０３が回動させられることにより、マイクロカメラ７１はガイド軸１０５によって支持された状態で移動する態様になっている。尚、駆動機構２００については、駆動機構１００と同構成であるためここでは説明を省略する。
【００７２】
駆動モータ１０４、２０４は、制御部１５に接続されており、制御部１５によって駆動を制御されている。この制御部１５には、第１の実施の形態の制御部１５に備えられていたＣＰＵ１５１、プログラム１５２、レシピ格納部１５３、操作部１５４、バス１５５の他に、カメラ移動テーブル１５６がバス１５５を介して設けられている。カメラ移動テーブル１５６は、ＩＣチップ４００のサイズに対応する情報とマイクロカメラの離間距離とを対応付けたテーブルであり、駆動モータ１０４、２０４は、このカメラ移動テーブル１５６の各テーブルのデータに基づいて駆動させられる。
【００７３】
既述の実施の形態では、２つのマイクロカメラの位置が固定されていたので、Ｘ方向に互いに離間しているＰ１、Ｐ２（Ｐ３、Ｐ４）の離間距離とマイクロカメラとの距離は一致していないので（一致することは極めて稀である）、Ｐ１を撮像した後Ｐ２を撮像するためにウエハチャック４Ａを少し移動させなければならない。そこで接離自在に構成することにより、マイクロカメラの離間距離をＰ１、Ｐ２（Ｐ３、Ｐ４）の離間距離に一致させるように調整することができる。Ｐ１、Ｐ２（Ｐ３、Ｐ４）はＩＣチップ４００の角部であるため、Ｐ１、Ｐ２（Ｐ３、Ｐ４）の離間距離はＩＣチップ４００のサイズにより決定されることになる。
【００７４】
このため制御部１５にてカメラ移動テーブル１５６をメモリに格納させておくと共に、ウエハの検査を行う段階でチップサイズに対応する情報を入力部から入力することにより、入力されたチップサイズに対応するマイクロカメラの離間距離を読み出し、その離間距離となるように駆動部を制御してマイクロカメラ７１、７２を移動させる。そしてマイクロカメラ７１、７２間の距離がＬ０になった時点で駆動モータ１０４を停止させる。これにより本実施形態のアライメントブリッジ５Ａでは、図２８に示すように両マイクロカメラ７１、７２を移動させて、撮像するウエハのＩＣチップ４００のサイズに合わせて定められた距離Ｌ０に両マイクロカメラ７１、７２間の距離を変更することが可能となる。
【００７５】
このような実施の形態によれば次のような効果がある。ウエハ撮像用のマイクロカメラ７１、７２を互いに接離自在に設けるようにすれば、その離間距離がウエハＷ上の２つの特定点例えば図２０のＰ１、Ｐ２（Ｐ３、Ｐ４）の互いの離間距離となるように調整することができるため、１つの特定点Ｐ１（Ｐ３）を撮像する位置までウエハチャック４Ａ（４Ｂ）を移動させれば、ウエハチャック４Ａ（４Ｂ）を静止させたまま他の１つの特定点Ｐ１（Ｐ４）の撮像を行うことができ、より一層高スループット化に寄与できる。
【００７６】
既述のプローブカード５Ａとしては、一括コンタクトを行う場合だけでなく、例えばウエハＷの直径により２分割した領域の電極パッド群の配置に対応するようにプローブ針２９を設けて、２回に分けてウエハＷとプローブ針２９とのコンタクトを行う場合や、あるいはウエハＷを周方向に４分割した領域の電極パッド群の配置に対応するようにプローブ針２９を設けて、この４分割された領域に順次ウエハＷをコンタクトさせる場合などであっても良い。このような場合には、ウエハチャック４Ａを回転させることで、プローブ針２９とウエハＷとのコンタクトが行われる。本発明のプローブ装置においては、１回〜４回のコンタクトによりウエハＷの検査が終了する構成に適用することが好ましい。
【００７７】
またマイクロカメラ７１、７２は、光学系の光路上に変倍機構が設けられていて、変倍機構を制御することで高倍率カメラとして用いられるときの倍率よりも少し低い倍率の視野（ミドル視野）を得ることができようにしてもよい。なお高倍率カメラとして用いられるときの倍率とは、電極パッド上の針跡が確認できる程度の倍率であり、例えば電極パッド１個だけが視野内に収まる倍率である。検査後にオペレータが電極パッド上の針跡を確認するときにマクロカメラ８１、８２では針跡が見えず、またマイクロカメラ７１、７２では電極パッドを１個ずつの確認しかできず長い時間がかかるため、ミドル視野により複数の電極パッドを一度にみることができるようにして、針跡の有無を効率よく確認できるようにしている。なお既述のウエハＷ上の位置合わせ用の特定点を撮像するにあたっては、このミドル視野を利用してもよい。
【００７８】
以上において、第１のマイクロカメラ７１の光軸と第２のマイクロカメラ７２の光軸との離間距離は、上述の例では１４６ｍｍであるからウエハの半径（１５０ｍｍ）に近い寸法になっている。このように前記光軸間の寸法をウエハの半径に近い値に設定することにより、ウエハＷ全面をマイクロカメラ７１、７２のカメラ視野に入れるためのステージ移動量を最小にできるという利点がある。
【００７９】
以上において、基板搬送アームとしては既述のように３本のアームを備えたものに限定されるものではなく、１本のアームを備えたものであってもよい。またプリアライメント機構は、基板搬送アームに組み合わされていることに限定されるものではなく、基板搬送アームとは独立して装置内に設けられていてもよい。この場合、基板搬送アームからプリアライメント機構のステージにウエハが受け渡され、ウエハの向きを所定の向きとなるように調整されると共に、基板搬送アームの所定の部位にウエハの中心が位置するように前記ステージから基板搬送アームへのウエハの受け取りが行われる。更に本発明が適用されるプローブ装置としては、装置本体が１台のみ備えているものであってもよいし、３台以上の装置本体に対してロードポートが共通化されているものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるプローブ装置の一例の全体を示す概観斜視図である。
【図２】上記のプローブ装置の一例を示す概略平面図である。
【図３】上記のプローブ装置の一例を示す縦断面図である。
【図４】上記のプローブ装置におけるロードポートの一例を示す斜視図である。
【図５】上記のプローブ装置におけるウエハ搬送機構の一例を示す概略図である。
【図６】上記のプローブ装置における検査部の一例を示す斜視図である。
【図７】上記の検査部の一例を示す概略図である。
【図８】上記の検査部におけるアライメントブリッジの位置を示す平面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るアライメントブリッジを示す平面図である。
【図１０】上記の検査部におけるウエハチャックの移動ストロークの一例を示す概略図である。
【図１１】上記実施の形態で用いられる制御部の構成の一例を示す構成図である。
【図１２】上記のプローブ装置の作用の一例を示す平面図である。
【図１３】上記のプローブ装置の作用の一例を示す平面図である。
【図１４】上記のプローブ装置の作用の一例を示す平面図である。
【図１５】上記のプローブ装置の作用の一例を示す平面図である。
【図１６】両カメラの原点出しを説明するための図である
【図１７】アライメントブリッジのマクロカメラの使用方法を示す説明図である。
【図１８】アライメントブリッジのマクロカメラの使用方法を示す説明図である。
【図１９】アライメントブリッジのマクロカメラの使用方法を示す説明図である。
【図２０】ウエハＷ上のＩＣチップの配列の例を示す図である。
【図２１】本実施形態のウエハの向きの合わせ込み態様を説明するための第１の図である。
【図２２】本実施形態のウエハの向きの合わせ込み態様を説明するための第２の図である。
【図２３】本実施形態のウエハの向きの合わせ込み態様を説明するための第３の図である。
【図２４】本実施形態と従来例とのアライメントブリッジを用いた際のウエハチャックの移動距離の差異を説明するための図である。
【図２５】アライメントブリッジを用いた場合のＸ方向のウエハＷの全体の移動量を示す説明図である。
【図２６】アライメントブリッジに１個のマイクロカメラを取り付けた場合のＸ方向のウエハの全体の移動量を示す説明図である。
【図２７】他の実施の形態に係るアライメントブリッジ及び制御部を示す図である。
【図２８】マイクロカメラ間の距離調整の作用を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  ローダ部
２  プローブ装置本体
３  ウエハ搬送機構
４Ａ、４Ｂ  ウエハチャック
５Ａ、５Ｂ  アライメントブリッジ
６Ａ、６Ｂ  プローブカード
１０  搬送室
１１  第１のロードポート
１２  第２のロードポート
２１Ａ、２１Ｂ  検査部
２９  プローブ針
３０  アーム
３１  上段アーム
３２  中段アーム
３３  下段アーム
３６  チャック部
３７、３８  光センサ
４１  マイクロカメラ
４５  マイクロカメラ
７１  マイクロカメラ
７２  マイクロカメラ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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