(57)【要約】      （修正有）【課題】検査室内においてプローブカードのプローブの針先を検出することなくプローブカードと半導体ウエハの位置合わせを行うことができ、また、ダミーウエハを用いる必要がなく、迅速にプローブと半導体ウエハの位置合わせを行うことができるプローブカード検出装置を提供する。【解決手段】プローブカード検出装置３０は、プローブカード１９またはプローブ補正カード３３を所定位置に位置決めして着脱可能に装着される支持体３１Ａを有するプローブ検出室３１と、プローブ検出室３１内に移動可能に設けられ且つプローブ１９Ａの針先またはターゲット３３Ａを検出する第１、第２のカメラ３２Ａ、３２Ｂと、を備え、第１、第２のカメラ３２Ａ、３２Ｂで検出される、２つのプローブ１９Ａの針先の水平位置と２つのターゲット３３Ａの水平位置との差を、プローブ１９Ａと半導体ウエハの電極パッドのアライメントを行うために用いられる補正値δとして検出する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハの電気的特性検査を行う検査室に即して形成され且つプローブカードを所定位置に位置決めして着脱可能に装着される支持体を有するプローブ検出室と、上記支持体の上記所定位置に対して第１の保持体を介して位置決めして装着されるプローブカードと、上記プローブ検出室内に移動可能に設けられ且つ上記プローブカードの少なくとも２つのプローブの針先を検出する第１の撮像装置と、上記プローブカードに代えて上記支持体の上記所定位置に対して第２の保持体を介して位置決めして着脱可能に装着され且つ上記少なくとも２つのプローブに対応する少なくとも２つのターゲットを有するプローブ補正カードと、制御装置と、を備え、上記制御装置の制御下で、上記プローブカード室内で上記第１の撮像装置で検出される、上記少なくとも２つのプローブの針先の水平位置と上記少なくとも２つのターゲットの水平位置との差を、上記少なくとも２つのプローブと上記半導体ウエハの少なくとも２つの電極パッドの位置合わせを行うために用いられる補正値として検出することを特徴とするプローブカード検出装置。
【請求項２】
上記第１、第２の保持体はいずれも位置決め用のピンを少なくとも３箇所に有し、上記支持体は上記少なくとも３箇所のピンに対応する位置決め用の凹部を有することを特徴とする請求項１に記載のプローブカード検出装置。
【請求項３】
上記第１の撮像装置は、上記プローブまたは上記ターゲットをそれぞれの下方から撮像することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローブカード検出装置。
【請求項４】
上記プローブカードは、専用の上記プローブ補正カードを有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプローブカード検出装置。
【請求項５】
位置合せ室と、上記位置合せ室内に移動可能に設けられた移動体と、上記移動体の上方に設けられた第２の撮像装置と、制御装置と、を備え、上記制御装置の制御下で、請求項１〜３のいずれか１項に記載されたプローブカード検出装置において補正値が求められたプローブ補正カードが第２の保持体と一緒に載置された移動体を移動させて上記プローブ補正カードの少なくとも２つのターゲットを上記第２の撮像装置によって検出し、また、半導体ウエハが載置された移動体を移動させて上記半導体ウエハの少なくとも２つの電極パッドを検出すると共に上記電極パッドの検出位置から上記移動体を水平方向へ上記補正値分だけ移動させることを特徴とするウエハの位置合わせ装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載されたプローブカード検出装置において第１の撮像装置を用いてプローブ検出室に第１の保持体を介して位置決めして着脱可能に装着されるプローブカードの少なくとも２つのプローブと上記プローブ検出室に第２の保持体を介して位置決めして着脱可能に装着されるプローブ補正カードの少なくとも２つのターゲットを用いて上記プローブ検出室に装着される上記プローブカードと半導体ウエハとの位置合わせに必要な補正値を求める第１の工程と、
請求項５に記載のウエハの位置合せ装置において移動体を介して上記第２の保持体で保持された上記プローブ補正カードを移動させて上記少なくとも２つのターゲットを第２の撮像装置を用いて検出する第２の工程と、
上記ウエハの位置合せ装置において上記移動体を介して上記半導体ウエハを移動させて第２の撮像装置を用いて上記半導体ウエハの少なくとも２つの電極パッドを検出する第３の工程と、
上記移動体を介して上記半導体ウエハを上記補正値に即して移動させて、検査室内に装着される上記プローブカードとの位置合わせを行う第４の工程と、を備えている
ことを特徴とするウエハの位置合わせ方法。
【請求項７】
上記第１の工程は、
上記プローブ検出室内に第１の保持体を介して装着された上記プローブカードの少なくとも２つのプローブの針先の水平位置を上記第１の撮像装置を用いて検出する工程と、
上記プローブ検出室内に上記第２の保持体を介して装着された上記プローブ補正カードの少なくとも２つのターゲットの水平位置を上記第１の撮像装置を用いて検出する工程と、
上記プローブカードの少なくとも２つのプローブの針先の水平位置と上記プローブ補正カードの少なくとも２つのターゲットの水平位置との差を上記補正値として求める工程と、を備えている
ことを特徴とする請求項６に記載のウエハの位置合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハの電気的特性検査を行うウエハ検査装置に適用されるプローブカード検出装置、ウエハの位置合わせ装置及びウエハの位置合わせ方法に関し、更に詳しくは、ウエハ検査装置でのプローブカードと半導体ウエハとの位置合わせを迅速に行うことができるプローブカード検出装置、ウエハの位置合わせ装置及びウエハの位置合わせ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハ検査装置としては、例えば半導体ウエハをそのままの状態で複数のデバイスについて電気的特性検査を行うプローブ装置がある。
【０００３】
ウエハ検査装置は、通常、半導体ウエハを搬送するローダ室と、半導体ウエハの電気的特性検査を行う検査室と、を備え、ローダ室及び検査室内の各種の機器を制御装置によって制御し、半導体ウエハの電気的特性検査を行うように構成されている。ローダ室は、半導体ウエハをカセット単位で載置するカセット載置部と、カセットと検査室との間で半導体ウエハを搬送するウエハ搬送機構と、ウエハ搬送機構で半導体ウエハを搬送する間に半導体ウエハの予備位置合わせ（プリアライメント）を行うプリアライメント機構と、を備えている。検査室は、ローダ室からの半導体ウエハを載置し、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動する載置台と、載置台の上方に配置されたプローブカードと、載置台と協働してプローブカードの複数のプローブと半導体ウエハの複数の電極との位置合わせ（アライメント）を行うアライメント機構と、を備え、載置台とアライメント機構とが協働して半導体ウエハとプローブカードのアライメントを行った後、半導体ウエハに形成された複数のデバイスの電気的特性検査を行うように構成されている。
【０００４】
ところで、半導体ウエハとプローブカードのアライメントでは上述のように上下のカメラを用い、下のカメラでプローブの針先を検出し、上のカメラで半導体ウエハの電極パッドを検出することにより行われている。具体的には、載置台に付設された下のカメラを用いてプローブカードの複数のプローブの針先を検出してＸＹ座標値として求めると共に、アライメント機構に付設された上のカメラを用いて載置台上の半導体ウエハの複数の電極パッドを検出してＸＹ座標値として求めている。上下のカメラで検出されたプローブの針先のＸＹ座標値と電極パッドのＸＹ座標値に基づいてプローブの針先と電極パッドとのアライメントを行っている。また、アライメントの他の手法として、載置台上にダミーウエハを載置し、ダミーウエハとプローブカードの複数のプローブとを接触させてダニーウエハにプローブの針跡を付け、この針跡に基づいてプローブの針先を間接的に検出することにより、アライメントを行う方法もある。これらの方法はいずれも従来公知の技術である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のウエハ検査装置の場合にはプローブカードと半導体ウエハのアライメントを行う際に、ウエハ検査装置の検査室内でカメラを用いてプローブの針先を検出しなくてはならず、しかもデバイスの高集積化に伴ってプローブの数が飛躍的に増えているため、針先の検出が益々難しくなってきている。また、ダミーウエハを用いてプローブの針跡を採取する方法では、プローブカード毎にダミーウエハを検査室内の載置台に載置し、針跡の検出後にはダミーウエハを載置台から取り出さなくてはならず、針跡の採取に多くの時間を割かざるを得なかった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ウエハ検査装置の検査室においてプローブカードのプローブの針先を検出することなく、また、ダミーウエハを用いることなく、半導体ウエハとプローブカードとの位置合わせを迅速且つ確実に行うことができるプローブカード検出装置、ウエハの位置合わせ装置及びウエハの位置合わせ方法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】
【０００７】
本発明の請求項１に記載のプローブカード検出装置は、半導体ウエハの電気的特性検査を行う検査室に即して形成され且つプローブカードを所定位置に位置決めして着脱可能に装着される支持体を有するプローブ検出室と、上記支持体の上記所定位置に対して第１の保持体を介して位置決めして装着されるプローブカードと、上記プローブ検出室内に移動可能に設けられ且つ上記プローブカードの少なくとも２つのプローブの針先を検出する第１の撮像装置と、上記プローブカードに代えて上記支持体の上記所定位置に対して第２の保持体を介して位置決めして着脱可能に装着され且つ上記少なくとも２つのプローブに対応する少なくとも２つのターゲットを有するプローブ補正カードと、制御装置と、を備え、上記制御装置の制御下で、上記プローブ検出室内で上記第１の撮像装置で検出される、上記少なくとも２つのプローブの針先の水平位置と上記少なくとも２つのターゲットの水平位置との差を、上記検査室における上記プローブカードの少なくとも２つのプローブと上記半導体ウエハの少なくとも２つの電極パッドの位置合わせを行うための補正値として検出することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載のプローブカード検出装置は、請求項１に記載の発明において、上記第１、第２の保持体はいずれも位置決め用のピンを少なくとも３箇所に有し、上記支持体は上記少なくとも３箇所のピンに対応する位置決め用の凹部を有することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載のプローブカード検出装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記第１の撮像装置は、上記プローブまたは上記ターゲットをそれぞれの下方から撮像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４に記載のプローブカード検出装置は、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、上記プローブカードは、専用の上記プローブ補正カードを有することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項５に記載のウエハの位置合わせ装置は、位置合せ室と、上記位置合せ室内に移動可能に設けられた移動体と、上記移動体の上方に設けられた第２の撮像装置と、制御装置と、を備え、上記制御装置の制御下で、請求項１〜３のいずれか１項に記載されたプローブカード検出装置において補正値が求められたプローブ補正カードが第２の保持体と一緒に載置された移動体を移動させて上記プローブ補正カードの少なくとも２つのターゲットを上記第２の撮像装置によって検出し、また、半導体ウエハが載置された移動体を移動させて上記半導体ウエハの少なくとも２つの電極パッドを検出すると共に上記電極パッドの検出位置から上記移動体を水平方向へ上記補正値分だけ移動させることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項６に記載のウエハの位置合せ方法は、請求項１〜３のいずれか１項に記載されたプローブカード検出装置において第１の撮像装置を用いてプローブ検出室に第１の保持体を介して位置決めして着脱可能に装着されるプローブカードの少なくとも２つのプローブと上記プローブ検出室に第２の保持体を介して位置決めして着脱可能に装着されるプローブ補正カードの少なくとも２つのターゲットを用いて、半導体ウエハの検査室に装着される上記プローブカードと上記半導体ウエハとの位置合わせに必要な補正値を求める第１の工程と、第２の保持体で保持された上記プローブ補正カードを移動させて上記少なくとも２つのターゲットを第２の撮像装置を用いて検出する第２の工程と、上記ウエハの位置合せ装置において上記移動体を介して上記半導体ウエハを移動させて第２の撮像装置を用いて上記半導体ウエハの少なくとも２つの電極パッドを検出する第３の工程と、上記移動体を介して上記半導体ウエハを上記補正値に即して移動させて、上記検査室内に装着される上記プローブカードとの位置合わせを行う第４の工程と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項７に記載のウエハの位置合せ方法は、請求項６に記載の発明において、上記第１の工程は、上記プローブ検出室内に第１の保持体を介して装着された上記プローブカードの少なくとも２つのプローブの針先の水平位置を上記第１の撮像装置を用いて検出する工程と、上記プローブ検出室内に上記第２の保持体を介して装着された上記プローブ補正カードの少なくとも２つのターゲットの水平位置を上記第１の撮像装置を用いて検出する工程と、上記プローブカードの少なくとも２つのプローブの針先の水平位置と上記プローブ補正カードの少なくとも２つのターゲットの水平位置との差を上記補正値として求める工程と、を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ウエハ検査装置の検査室においてプローブカードのプローブの針先を検出することなく、また、ダミーウエハを用いることなく、半導体ウエハとプローブカードとの位置合わせを迅速且つ確実に行うことができるプローブカード検出装置、ウエハの位置合わせ装置及びウエハの位置合わせ方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のウエハの位置合わせ装置が適用されたウエハ検査装置の一実施形態を示す平面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１に示すウエハ検査装置を示す図で、（ａ）は正面側からの斜視図、（ｂ）は背面側からの斜視図である。
【図３】図１に示すウエハ検査装置のアライメント室の要部を示す側面図である。
【図４】図１に示すウエハ検査装置の検査室の要部を示す側面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のプローブカード検出装置の原理を示す模式図で、（ａ）はプローブ検出室内に装着されたプローブカードのプローブの針先を検出する工程を示す図、（ｂ）はプローブ検出室内に装着されたプローブ補正カードのターゲットを検出する工程を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１に示すウエハ検査装置のアライメント室で行われるアライメントの原理を示す模式図で、（ａ）はプローブ補正カードのターゲットを検出する工程を示す図、（ｂ）は半導体ウエハの電極パッドを検出する工程を示す図、（ｃ）は半導体ウエハのアライメントを行う工程を示す図である。
【図７】図６に示すアライメント室でアライメントされた半導体ウエハを検査室内で検査する時の原理を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１〜図７に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
【００１７】
まず、本発明が適用されるウエハ検査装置について説明する。本発明が適用されるウエハ検査装置１０は、例えば図１、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体ウエハをカセット単位で搬出入する細長く形成された搬出入領域Ｓ１と、搬出入領域Ｓ１に沿って半導体ウエハを搬送するために形成された第１の搬送領域Ｓ２と、第１の搬送領域Ｓ２の両端に形成されたアライメント領域Ｓ３と、第１の搬送領域に沿って半導体ウエハを搬送するために形成された第２の搬送領域Ｓ４と、第２の搬送領域に沿って形成された半導体ウエハの検査領域Ｓ５と、に区画され、図２の（ａ）、（ｂ）に示すようにハウジング内に収納されている。これらの領域Ｓ１〜Ｓ５は、それぞれの領域が独立したスペースとして形成されている。そして、これらの領域Ｓ１〜Ｓ５内にはそれぞれ専用の機器が設けられ、これらの専用の機器が制御装置によって制御されている。
【００１８】
搬出入領域Ｓ１には図１、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように複数の半導体ウエハが収納されたＦＯＵＰ等の筐体Ｆを載置する載置機構１１が４箇所に設けられており、これらの載置機構１１が自動搬送装置（図示せず）等によって搬送される筐体Ｆを載置し、固定するように構成されている。搬出入領域Ｓ１に隣接する第１の搬送領域Ｓ２には各載置機構１１にそれぞれ載置された筐体Ｆ内の半導体ウエハＷを搬送する第１のウエハ搬送機構１２が設けられており、第１のウエハ搬送機構１２が第１の搬送領域Ｓ２内で半導体ウエハＷを搬送するように構成されている。第１のウエハ搬送機構１２は、半導体ウエハＷを真空吸着し、あるいは後述のウエハ保持体を支持するために水平方向に旋回すると共に上下方向に昇降するように構成されたアーム１２Ａと、アーム１２Ａを旋回、昇降させる駆動機構を内蔵する躯体１２Ｂと、躯体１２Ｂを移動させる移動機構（図示せず）と、を備え、移動機構を介して第１の搬送領域Ｓ２内を移動して半導体ウエハＷを搬送するように構成されている。
【００１９】
図１、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の搬送領域Ｓ２の両端部に形成されたアライメント領域Ｓ３には、半導体ウエハＷのプリアライメント室（図示せず）と、半導体ウエハＷのアライメント室１３と、バッファ室（図示せず）とが設けられ、プリアライメント室、アライメント室１３及びバッファ室が互いに上下に配置されている。プリアライメント室には半導体ウエハＷのプリアライメントを行うプリアライメント機構が設けられ、アライメント室１３には半導体ウエハＷのアライメントを行うアライメント機構１４（図３参照）が設けられている。また、バッファ室は半導体ウエハＷを収納する収納機構が設けられている。バッファ室は、検査終了後の半導体ウエハＷの仮置き場所として、また、針研磨用ウエハの収納場所としても使用される。
【００２０】
而して、本実施形態のウエハの位置合わせ装置（以下、「アライメント装置」と称す。）は、アライメント室１３と、アライメント室１３内に設けられたアライメント機構１４と、を備えている。アライメント機構１４は、図３に示すように、床面（図示せず）上に設けられ且つ上下方向及び水平方向へ移動するように構成された筒状の移動体１４Ａと、移動体１４Ａを囲んで床面上に固定され且つウエハ保持体１５を一定の向きに位置決めする環状の位置決め部材１４Ｂと、移動体１４Ａと協働してウエハ保持体１５上の半導体ウエハＷをアライメントする第１、第２のカメラ１４Ｃ１、１４Ｃ２と、第１、第２のカメラ１４Ｃ１、１４Ｃ２が固定されたブリッジ１４Ｄと、を備え、第１、第２のカメラ１４Ｃ１、１４Ｃ２がそれぞれの焦点位置（アライメント高さ）で半導体ウエハＷの上面を撮像するように構成されている。
【００２１】
位置決め部材１４Ｂは、図３に示すように移動体１４Ａの外径より大きな内径を有する円環状の板部材として形成され、その上面には周方向に所定間隔を空けて複数（例えば３個）の突起１４Ｂ１が形成されている。複数の突起１４Ｂ１は、第１のカメラ１４Ｃ１を中心とする円周上に配置され、それぞれのＸＹ座標値がＸＹ座標の原点から等距離を隔てた位置に予め設定されている。また、アライメント室１３では、そのＸＹ座標において後述するプローブカードの複数のプローブの針先のＸＹ座標値が設定されている。
【００２２】
また、ウエハ保持体１５は、半導体ウエハＷを保持する保持板１５Ａと、保持板１５Ａを着脱自在に支持する環状の支持体１５Ｂと、支持体１５Ｂの下面に位置決め部材１４Ｂの複数の突起１４Ｂ１とそれぞれ嵌合する凹部１５Ｃ１を有する、複数の位置決め部１５Ｃと、を備え、位置決め部材１４Ｂによって略水平に支持されて、常に一定の位置に配置するように構成されている。また、図３に示すように支持体１５Ｂには移動体１４Ａより大径の貫通孔が形成され、この貫通孔を移動体１４Ａが通り抜け、貫通孔内でＸＹ方向に移動できるように形成されている。
【００２３】
位置決め部材１４Ｂで支持されたウエハ保持体１５の中央部真下には移動体１４Ａが位置している。移動体１４Ａは、ウエハ保持体１５の真下から鉛直方向に上昇して保持板１５Ａと接触し支持体１５Ｂの貫通孔を通り抜けて保持板１５Ａを支持体１５Ｂからアライメント高さまで持ち上げるようになっている。また、移動体１４Ａは、アライメント高さにおいて支持体１４Ｂの貫通孔の範囲内でＸＹ方向へ移動して、第１、第２のカメラ１４Ｃ１、１４Ｃ２と協働して半導体ウエハＷのアライメントを行うようになっている。更に、移動体１４Ａは、アライメント後には元の位置に戻る間にアライメント後の半導体ウエハＷを保持した保持板１４Ｂを支持体１５Ｂ上に戻すようにしてある。アライメント後の半導体ウエハＷは、後述のようにウエハ保持体１５と一緒に検査領域Ｓ５へ搬送される。
【００２４】
アライメント機構１４は、後述する本発明のプローブカード検出装置において検査室１７で用いられるプローブカードと半導体ウエハとのアライメントを行うためのプローブの補正値を得た後に用いられる。
【００２５】
また、図１、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の搬送領域Ｓ２及びアライメント領域Ｓ３に隣接する第２の搬送領域Ｓ４には第２のウエハ搬送機構１６が設けられており、第２のウエハ搬送機構１６が第２の搬送領域Ｓ４内を移動し、半導体ウエハＷをアライメント領域Ｓ３と検査領域Ｓ５の間でウエハ保持体１５を介して搬送するように構成されている。この第２のウエハ搬送機構１６は、第１のウエハ搬送機構１３と同様にアーム１６Ａ、躯体１６Ｂ及び移動機構（図示せず）を備えて構成されている。
【００２６】
図１に示すように、第２の搬送領域Ｓ４に隣接する検査領域Ｓ５には、その領域Ｓ５に沿って複数（本実施形態では５箇所）の検査室１７が所定間隔を空けて配列されており、これらの検査室１７では第２のウエハ搬送機構１６によってウエハ保持体１５を介して搬送されるアライメント済みの半導体ウエハＷについて電気的特性検査を行うように構成されている。また、検査室１７は、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように検査領域Ｓ５の各配列位置において上下方向に複数積層された積層構造として形成されている。各層の検査室１７は、いずれも同一構造を備えている。そこで、以下では一つの検査室１７を例に挙げて、例えば図４を参照しながら説明する。
【００２７】
検査室１７は、図４に示すように、ヘッドプレート１８に固定され且つ半導体ウエハＷの複数の電極に対応する複数のプローブ１９Ａを有するプローブカード１９と、プローブカード１９をテスタ（図示せず）に接続するための複数のポゴピンブロック１８Ａと、ヘッドプレート１８の外周縁部の下面に取り付けられた円環状の固定リング２０を介して外周縁部が固定され且つ複数のプローブ１９Ａを囲む所定幅のリング状に形成されたウエハ吸着用シール部材（以下、単に「シール部材」と称す。）２１と、ウエハ保持体１５を一体的に持ち上げ昇降させる昇降体２２と、昇降体２２によってシール部材２１に弾接した半導体ウエハＷとプローブカード１９との間に形成される密閉空間を真空引きして半導体ウエハＷの複数の電極と複数のプローブ１９Ａを一括接触させる排気手段（例えば真空ポンプ）（図示せず）と、を備えている。プローブカード１９の周縁部、固定リング２０及びヘッドプレート１８にはそれぞれ図４に矢印で示す方向に排気する排気通路が形成され、これらの排気通路の出口には配管を介して真空ポンプに接続されている。
【００２８】
図４に示すように、昇降体２２の下面にはフランジ部２２Ａが形成され、このフランジ部２２Ａの上面にはウエハ保持体１５の位置決め部材１５Ｃの凹部１５Ｃ１と嵌合する複数の突起２２Ｂが周方向に所定間隔を空けて形成されている。これらの突起２２Ｂは、アライメント室１３内の位置決め部材１４Ｂに形成された複数の突起１４Ｂ１に対応させて同一のＸＹ座標となる位置に配置されている。つまり、検査室１７内のＸＹ座標とアライメント室１３のＸＹ座標が鏡像関係にあって、アライメント室１３においてアライメントされた半導体ウエハＷは、保持板１５Ａを介して搬送されて複数の電極がプローブカード１９の複数のプローブ１９Ａと確実に接触するようになっている。尚、昇降体２２のフランジ部２２Ａ及び複数の突起２２Ｂがアライメント室１３内の位置決め部材１４Ｂに相当する。
【００２９】
昇降体２２は、フランジ部２２Ａの複数の突起２２Ｂにおいて支持するウエハ保持体１５をそのままプローブカード１９に向けて持ち上げ、半導体ウエハＷの周縁部をシール部材２１に接触させて密閉空間を作ることができる。真空ポンプは、密閉空間を真空吸着して半導体ウエハＷをシール部材２１に真空吸着させることができる。また、昇降体２２は、真空吸着後の半導体ウエハＷをプローブカード１９側に残して下降して半導体ウエハＷからウエハ保持体１５を分離した後、再び上昇して半導体ウエハＷと複数のプローブを圧接させるように駆動する。検査後に、検査済みの半導体ウエハＷは、逆の経路を辿って検査室１７から搬出される。
【００３０】
このように、本実施形態の検査室１７のスペースは、ウエハ保持体１５が搬出入されるスペースと、ウエハ保持体１５で保持された半導体ウエハＷをプローブカード１９に接触させるために昇降体２２が昇降するスペースがあれば十分である。そのため、検査室１７は、従来と比較して格段に高さを低くすることができ、上述のように積層構造を採用して検査室の設置スペースを格段に削減することができる。更に、昇降体２２は、ＸＹ方向に移動する必要がないため、検査室１７の占有面積も格段に削減することができる。また、アライメント機構１４は、各検査室１７で共有することができるため、従来のように高価なアライメント機構１４を検査室１７毎に設ける必要がなく、大幅なコスト削減を実現することができる。
【００３１】
また、図１、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、各検査室１７にはそれぞれ冷却ダクト２３が付設され、それぞれの冷却装置（図示せず）を介して検査中に発熱する半導体ウエハＷを冷却して常に一定の温度を維持するようにしてある。
【００３２】
次に、ウエハ検査装置１０に適用される本発明の一実施形態について図５〜図７を参照しながら説明する。尚、以下では、ウエハ検査装置１０の部品と同一部分または相当部分には同一符号を付して説明する。
【００３３】
本実施形態のプローブカード検出装置３０は、図５の（ａ）、（ｂ）に示すように、プローブカード１９の針先を検出するためのプローブ検出室３１と、プローブ検出室３１の上面に形成された支持体３１Ａと、プローブ検出室３１内に移動可能に設けられた第１の撮像装置３２と、支持体３１Ａの中央に着脱可能に装着されるプローブカード１９またはプローブ補正カード３３を支持体３１Ａに固定するクランプ機構（図示せず）と、を備え、ウエハ検査装置１０のアライメント室１３でのアライメントに必要とされるプローブカード１９の針先の水平位置を、プローブ補正カード３３を介して間接的に取得するように構成されている。プローブカード１９は、ウエハ検査装置１０の検査室１７で用いられるもので、専用のプローブ補正カード３３を備えている。つまり、プローブ補正カード３３は、プローブカード１９の種類に応じてそれぞれ一枚ずつ準備されている。
【００３４】
而して、支持体３１Ａは、検査室１７のヘッドプレート１９と同一の座標軸を持って形成されており、プローブ検出室３１内で検出されるプローブカード１９のプローブ１９Ａの針先のＸＹ座標値が検査室１７内のヘッドプレート１８に装着されたプローブカード１９のプローブ１９Ａの針先のＸＹ座標値と一致するように形成されている。
【００３５】
プローブカード１９には、図５の（ａ）、（ｂ）に模式的に示すように第１の保持体（以下、「第１のカードホルダ」と称す。）１９Ｂが取り付けられており、プローブカード１９は第１のカードホルダ１９Ｂを介して支持体３１Ａの中央に着脱可能に装着される。第１のカードホルダ１９Ｂの上面には３つの位置決め用の突起１９Ｃが形成され、各突起１９Ｃがそれぞれ所定間隔を空けて配置されている。また、支持体３１Ａにはプローブカード１９の位置決め用の突起１９Ｃに対応する位置決め用の凹部３１Ｂが３箇所に形成されている。凹部３１Ｂは、プローブカード１９の径方向に細長い長孔として形成され、長孔の内周面が支持体３１Ａの下面から上方に向けて長孔が縮小するテーパ面として形成されている。つまり、突起１９Ｃと凹部１Ａは、プローブカード１９の位置決め機構として構成され、突起１９Ｃと凹部３１Ａが嵌合することによりプローブカード１９を支持体３１Ａの所定の位置にガタツクことなく正確に位置決めして装着することができる。位置決め機構としては、本出願人が特２０１１−０４５３３８号明細書において提案したものを用いることができる。
【００３６】
第１の撮像装置３２は、図５の（ａ）、（ｂ）に示すように、第１、第２のカメラ３２Ａ、３２Ｂと、第１、第２のカメラ３２Ａ、３２Ｂを支持して移動する移動機構（図示せず）と、を有し、移動機構を介して移動する第１、第２のカメラ３２Ａ、３２Ｂによってプローブカード１９の複数のプローブ１９Ａのうちの２つのプローブ１９Ａ及びプローブ補正カード３３の２つのターゲット３３Ａをそれぞれの下方から検出するように構成されている。第１のカメラ３２Ａと第２のカメラ３２Ｂの間隔は、適宜調整できるように構成されている。また、移動機構によっては第１、第２のカメラ３２Ａ、３２Ｂを一つのカメラで構成することもできる。
【００３７】
２つのプローブ１９Ａは、検査時に半導体ウエハの中心にある電極パッドとその周縁部にある電極パッドの２箇所で接触するようにされている。つまり、２つのプローブ１９Ａ間の寸法と２つの電極パッド間の寸法が同一寸法になっている。中心の電極パッドと周縁部の電極パッドは、半導体ウエハ上で互いに同一座標軸上で所定間隔を隔てて配置されている。また、２つのターゲット３３Ａは、２つの電極パッドに対応させてプローブ補正カード３３に形成されており、本実施形態ではプローブ補正カード３が図５の（ｂ）に示すように支持体３１Ａに装着された状態でプローブカード１９の２つのプローブ１９Ａより水平方向で中心側に所定の寸法δだけ位置ズレしている。この寸法δ（プローブ１９Ａの水平位置とターゲット３３Ａの水平位置の差）が後述するようにアライメント室１３において検査室１７内のプローブカード１９のプローブ１９Ａの針先の水平方向の補正値になる。
【００３８】
また、プローブ補正カード３３には、図５の（ｂ）に示すようにプローブカード第２の保持体（以下、「第２のカードホルダ」と称す。）３３Ｂが取り付けられており、プローブ補正カード３３は第２のカードホルダ３３Ｂを介して支持体３１Ａの中央に着脱可能に装着される。第２のカードホルダ３３Ｂにも第１のカードホルダ１９Ｂと同様に３つの突起３３Ｃが互いに所定間隔を空けて形成され、支持体３１Ａの凹部３１Ｂとで位置決め機構を構成している。
【００３９】
次に、本実施形態のウエハの位置合わせ方法について説明する。本実施形態では、プローブカード検出装置３０とウエハ検査装置１０のアライメント装置が用いられる。まず、図５の（ａ）に示すようにプローブカード検出装置３０のプローブ検出室３１内において、プローブカード１９が位置決め機構を介して支持体３１Ａに位置決めして装着された後、プローブカード１９がクランプ機構（図示せず）によって支持体３１Ａに固定される。この状態で、第１、第２のカメラ３２Ａ、３２Ｂが移動機構を介して移動し、プローブカード１９の２つのプローブ１９Ａの針先を下方から検出すると、それぞれの針先の水平位置がＸＹ座標として制御装置の記憶部に登録される。プローブ１９Ａの針先が制御装置に登録された後、プローブカード１９が支持体３１Ａから取り外される。
【００４０】
次いで、図５の（ｂ）に示すようにプローブカード１９に代えてプローブ補正カード３３が位置決め機構を介して支持体３１Ａの所定位置（プローブカード１９と同一の位置）に位置決めして装着され、クランプ機構を介して支持体３１Ａに固定される。更に、第１、第２のカメラ３２Ａ、３２Ｂが移動機構を介して移動し、プローブ補正カード３３の２つのターゲット３３Ａを下方から検出すると、それぞれの水平位置がＸＹ座標値として制御装置の記憶部に登録される。更に、制御装置ではプローブ１９Ａの針先のＸＹ座標値とターゲット３３ＡのＸＹ座標値との差がアライメント室１３でのプローブ１９Ａの針先の水平位置の補正値として求められ、この補正値が記憶部に登録される。この補正値を用いて本実施形態のアライメント装置においてプローブカード１９に対する半導体ウエハのアライメントが行われる。ここで図６の（ａ）〜（ｃ）は、アライメント工程を図３に示すアライメント装置で模式的に示したものである。
【００４１】
プローブカード検出装置３０から取り出されたプローブ補正カード３３が第２のホルダ３３Ｂと一緒にウエハ保持体１５（図３参照）を介してアライメント装置のアライメント室１２内へ搬送され、アライメント室１２内で待機している位置決め部材１４Ｂ（図３参照）上へ位置決めして載置される。すると、移動体１４Ａが保持板１５Ａと一緒にプローブ補正カード３３を支持体１５Ｂから持ち上げてアラメント機構１４の第１、第２のカメラ１４Ｃ１、１４Ｃ２の焦点距離（アライメント高さ）で停止する。この際、第１、第２のカメラ１４Ｃ１、１４Ｃ２が作動すると共に移動体１４Ａが水平方向へ移動し、図６の（ａ）に示すように２つのターゲット３３Ａが検出され、その時の移動体１４Ａの水平位置がターゲット３３Ａの水平位置を示すＸＹ座標値として制御装置の記憶部に登録される。プローブ補正カード３３のターゲット３３Ａが制御装置の記憶部に登録されると、プローブ補正カード３がウエハ保持体１５を介してアライメント室１４から搬出される。
【００４２】
引き続き、半導体ウエハＷがプローブ補正カード３３と同様にウエハ保持体１５を介してアライメント室１３内に搬送され、半導体ウエハＷを保持板１５Ａと一緒に移動体１４Ａによってアライメント高さまで持ち上げられ、図６の（ｂ）に示すように第１、第２のカメラ１４Ｃ１、１４Ｃ２によって半導体ウエハＷの電極パッドが検出されると、その時の移動体１４Ａの水平位置が電極パッドの水平位置を示すＸＹ座標値として制御装置の記憶部に登録される。その後、図６の（ｃ）に示すように移動体１４Ａがプローブカード検出装置３０で取得された補正値だけ水平方向へ移動する。この時の半導体ウエハＷの水平位置が電極パッドと検査室１７内のプローブカード１９のプローブ１９Ａとが接触する位置になる。これらの一連の動作によって半導体ウエハＷと検査室１７内のプローブカード１９とのアライメントが終了する。その後、移動体１４Ａが下降して半導体ウエハＷをウエハ保持体１５の支持体１５Ｂ（図３参照）上へ引き渡すと、半導体ウエハＷはウエハ保持体１５を介してアライメント室１３から検査室１７へ搬送される。
【００４３】
検査室１７は、アライメント室１と同一のＸＹ座標を持っているため、アライメント室１３内の半導体ウエハＷがそのまま搬送して検査室１７内の昇降体２２上へ引き渡される。この時、ウエハ保持体１５の位置決め部１５Ｃの複数の凹部１５Ｃ１と昇降体２２の複数の突起２２Ｂが嵌合し、検査室１７内においてウエハ保持体１５が自動的に位置決めされ、アライメント室１３でのアライメント状態を維持する。その後、昇降体２２が上昇し、図７に示すように半導体ウエハＷとプローブカード１９とを確実に電気的に接触させることができる。この状態で半導体ウエハＷの電気的特性検査が行われる。尚、図７は、図４に示す検査室の要部を模式的に示したものである。
【００４４】
検査後の半導体ウエハＷは、検査に至るまでの経路と逆の経路若しくは別経路でカセット内に戻され、次の検査が上述の手順で繰り返される。
【００４５】
以上説明したように本実施形態によれば、プローブカード検出装置３０において第１の撮像装置の第１、第２のカメラ３３Ａ、３３Ｂを用いてプローブ検出室３１に第１のカードホルダ１９Ｂを介して位置決めして着脱可能に装着されるプローブカード１９の２つのプローブ１９Ａとプローブ検出室３１に第２のカードホルダ３３Ｂを介して位置決めして着脱可能に装着されるプローブ補正カード３３の２つのターゲット３３Ａを用いてプローブ検出室３１に装着されるプローブカード１９と半導体ウエハＷとのアライメントに必要な補正値δを求める第１の工程と、アライメント装置において移動体１４Ａを介して第２のカードホルダ３３Ｂで保持されたプローブ補正カード３３を移動させて２つのターゲット３３Ａをアライメント機構１４の第１、第２のカメラ１４Ｃ１、１４Ｃ２を用いて検出する第２の工程と、アライメント装置において移動体１４Ａを介して半導体ウエハＷを移動させて第１、第２のカメラ１４Ｃ１、１４Ｃ２を用いて半導体ウエハＷの２つの電極パッドを検出する第３の工程と、移動体１４Ａを介して半導体ウエハＷを補正値に即して移動させて、検査室１７内に装着されるプローブカード１９との位置合わせを行う第４の工程と、を備えているため、ウエハ検査装置１０の検査室１７内ではプローブカード１９のプローブ１９Ａの針先を検出することなく、また、ダミーウエハを用いることなく、プローブカード１９と半導体ウエハＷのアライメントを迅速且つ確実に行うことができる。
【００４６】
また、１の工程は、プローブ検出室３１内に第１のカードホルダ１９Ｂを介して装着されたプローブカード１９の２つのプローブ１９Ａの針先の水平位置を第１、第２のカメラ３３Ａ、３３Ｂを用いて検出する工程と、プローブ検出室３１内に第２のカードホルダ３３Ｂを介して装着されたプローブ補正カード３３の２つのターゲット３３Ａの水平位置を第１、第２のカメラ３３Ａ、３３Ｂを用いて検出する工程と、プローブカード１９の２つのプローブ１９Ａの針先の水平位置とプローブ補正カード３３の２つのターゲット３３Ａの水平位置との差を補正値δとして求める工程と、を備えているため、アライメント装置で用いられる補正値を簡単に求めることができる。
【００４７】
本発明は、上記実施形態に何ら制限されるものではなく、必要に応じて各構成要素を設計変更することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１３    アライメント室（ウエハの位置合わせ装置）
１４    アライメント機構（ウエハの位置合わせ装置
１４Ａ  移動体
１４Ｃ１  第１のカメラ（第２の撮像装置）
１４Ｃ２  第２のカメラ（第２の撮像装置）
１７    検査室
１９    プローブカード
１９Ａ  プローブ
１９Ｂ  第１のカードホルダ（第１の保持体）
１９Ｃ  突起
２２    昇降体
３０    プローブカード検出装置
３１    支持体
３１Ｂ  凹部
３２    第１の撮像装置
３３    プローブ補正カード
３３Ａ  ターゲット
３３Ｂ  第２のカードホルダ（第２の保持体）
３３Ｃ  突起
Ｗ    半導体ウエハ
【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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