JP2007273631A - プローブの先端位置の検出方法、この方法を記録した記憶媒体、及びプローブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温時であっても複数のプローブと被検査体の検査用電極との位置関係を高速且つ高精度に検出することができるプローブの先端位置の検出方法を提供する。
【解決手段】本発明のプローブの先端位置の検出方法は、ウエハと同一配列の電極Ｐを複数有する検出用基板Ｗに透明フィルムＦを貼り付ける工程と、検出用基板Ｗの複数の電極Ｐを、第１のＣＣＤカメラを用いて透明フィルムＦ越しに検出する工程と、スイッチプローブを用いて透明フィルムＦの表面高さを検出する工程と、検出用基板Ｗの複数の電極Ｐと複数のプローブとの位置合わせを行う工程と、透明フィルムＦの表面高さに基づいて載置台を上昇させて複数のプローブと透明フィルムＦとを接触させて透明フィルムＦに針跡Ｍを付ける工程と、検出用基板Ｗの複数の電極Ｐと透明フィルムＦの針跡Ｍに基づいて複数のプローブの先端の位置を検出する工程と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエハ等の被検査体の電気的特性検査を行う際に使用するプローブの先端位置の検出方法、この方法を記録した記憶媒体、及びプローブ装置に関し、更に詳しくは、プローブカードの複数のプローブそれぞれの先端位置を高精度に検出することができ、延いては検査の信頼性を高めることができるプローブの先端位置の検出方法、この方法を記録した記憶媒体、及びプローブ装置に関するものである。

プローブカードを用いて半導体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の先端を撮像し、プローブの先端位置を検出し、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先端位置の検出には、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、電極が微細化した場合、全プローブがそれぞれの電極にうまく当たらない可能性が出てくるため、可能な限り全プローブの先端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。

また、複数のプローブカードメーカーから様々な種類のプローブカードが開発されるため、その都度、複数のプローブを三次元で画像認識する専用のアルゴリズムを開発する必要がある。これに対応するには莫大な費用がかかるため、二次元のフィルム上に複数のプローブを転写することができれば、アルゴリズムの開発を容易に行うことができる。

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記載されている。この技術では、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記載されている。また、この文献１にはマトリックス状に配列された電極を有する位置センサを用いて複数のプローブのＸ、Ｙ座標位置を検出することについて記載されている。

また、特許文献２にはエラストマー組成物からなるプローブ位置調整用フィルムについて記載されている。このプローブ位置調整用フィルムにプローブを接触させて傷跡を付け、この傷跡と集積回路の電極部との位置関係を確認し、必要に応じて傷跡と電極部との関係からプローブの位置を調整する。

また、特許文献３には位置合わせ方法について記載されている。この方法では、探針の針跡をダミーウエハ上に付けてカメラで検出することにより探針の方向と設定位置を認識する。

特許文献４には検査方法について記載されている。この方法では、載置台横の支持台に配された転写シートに熱膨張したプローブを圧接して転写シートに針跡を付け、転写シートの針跡を検出した後、熱膨張後のプローブとウエハとを位置合わせするようにしている。

また、特許文献５には半導体検査方法について記載されている。この方法では、載置台上に透明樹脂部材からなるプレートを供給し、プレートに針跡を付け、この針跡の画像情報に基づいて駆動部が駆動して載置台上の半導体素子と検査針との位置合わせを行う。

また、特許文献６にはプローブ検査方法について記載されている。この方法では、載置台の横に配置された小片の中央に形成されたＸ、Ｙ方向の基準点となる十字マークをターゲットとして載置台のＸ、Ｙ、θ方向の位置を認識する。更に、Ｚ方向の位置についてはターゲットの周辺に形成された導電性薄膜と静電容量センサとで認識する。そして、検査を行う時には、最初のチップの電極パッドに生じた針跡をＣＣＤカメラで検出し、この針跡に基づいてその後の検査を実行するか否かを判断している。
特開２００１−１８９３５３ 特開２００５−３０８５４９ 特開平０２−２２４２６０ 特開２００５−０７９２５３ 特開平０４−３３０７５０ 特開平０７−１４７３０４

しかしながら、特許文献１の技術の場合には、変形体に形成されたプローブ痕によりプローブの針先位置やプローブの押し込み深さを知ることができるが、変形体ではプローブと被検査体との位置関係を知ることができない。また、特許文献２の技術の場合には、プローブによってプローブ位置調整用フィルムに傷跡を付けることで、傷跡と集積回路の電極部の位置関係を確認できると記載されているが、傷跡と電極部の位置関係を確認する手法について具体的には一切言及されていない。

また、特許文献３、４の技術では、いずれもダミーウエハや転写シートに複数のプローブの針跡を付け、ウエハの載置台を移動させて、これらの針跡を一つずつ撮像手段で検出するため、載置台の移動回数が多くなるほど移動量の誤差が累積されて、後の針跡ほど検出精度が悪くなる。

また、特許文献５の技術もプレートに載置台上の一部にプレートを供給し、このプレートに複数の検査針の針跡を付けてプローブの位置を検出する点では特許文献３、４の技術と共通している。また、特許文献６に技術は検査時に最初のチップの電極パッドに直接針跡を付けて、その後の検査を実行する２回目以降の検査を実行するか判断するため、事前に複数のプローブとウエハ全面の電極パッドとの位置関係を確認することはできない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、高温時であっても複数のプローブと被検査体の検査用電極との位置関係を高速且つ高精度に検出することができ、もって電気的特性検査の信頼性を高めることができるプローブの先端位置の検出方法、この方法を記録した記憶媒体、及びプローブ装置を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に記載のプローブの先端位置の検出方法は、被検査体に複数のプローブ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に当たり、上記複数のプローブの先端の位置を検出する方法であって、上記被検査体と同一配列の電極を複数有する基板に透明フィルムを貼り付ける第１の工程と、第１の工程で得られた上記基板の複数の電極を、撮像手段を用いて上記透明フィルム越しに検出する第２の工程と、上記透明フィルムの表面高さを付与する第３の工程と、第２の工程で検出された上記基板の電極と上記複数のプローブとの位置合わせを行う第４の工程と、上記表面高さに基づいて上記複数のプローブと上記透明フィルムとを接触させて上記透明フィルムに針跡を付ける第５の工程と、上記複数の電極と上記透明フィルムの針跡に基づいて上記複数のプローブの先端の位置を検出する第６の工程と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載のプローブの先端位置の検出方法は、請求項１に記載の発明において、上記第３の工程では、接触センサを上記透明フィルムの表面に接触させて、上記透明フィルムの表面高さを求めることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載のプローブの先端位置の検出方法は、請求項１に記載の発明において、上記第３の工程では、上記撮像手段を用いて上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとを測定し、この高低差と上記透明フィルムの屈折率とに基づいて上記透明フィルムの表面高さを求めることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載のプローブの先端位置の検出方法は、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、上記第４の工程に先立って、上記透明フィルムの表面高さに基づいて上記基板のオーバードライブ量を設定することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載のプローブの先端位置の検出方法は、請求項３または請求項４に記載の発明において、上記第３の工程に先立って、上記接触センサを用いて上記基板の透明フィルムの厚さを測定し、また、上記撮像手段を用いて測定される上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとの差を上記基板の高さの補正値として求め、上記透明フィルムの厚さと上記補正値に基づいて上記透明フィルムの屈折率を求め、上記屈折率に基づいて上記透明フィルムの表面高さを付与することを特徴とすることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項６に記載のプローブの先端位置の検出方法は、請求項１に記載の発明において、予め、上記接触センサを用いて厚さの異なる上記透明フィルムの厚さを測定し、また、上記撮像手段を用いて上記各透明フィルムについて測定される上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとの差を補正値として求め、上記各透明フィルムの厚さと上記各透明フィルムの補正値との相関関係に基づいて測定される上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとの差から上記透明フィルムの表面高さを付与することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項７に記載のプローブの先端位置の検出方法は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発明において、上記基板から上記透明フィルムを剥離する第６の工程を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項８に記載のプローブの先端位置の検出方法は、請求項７に記載の発明において、上記第６の工程に先立って、上記透明フィルムに紫外線を照射することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項９に記載の記憶媒体は、コンピュータを駆動させて、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のプローブの先端位置の検出方法を実行させることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１０に記載のプローブ装置は、制御装置の制御下で、被検査体に複数のプローブを接触させて上記被検査体の電気的特性検査を行うに当たり、上記被検査体と同一配列の電極を複数有する基板に貼り付けられた透明フィルムに上記複数のプローブの針跡を付けてこれらの針跡に基づいて上記複数のプローブの先端を検出するプローブ装置であって、上記基板を撮像する撮像手段と、上記透明フィルムの表面高さを付与する手段と、上記撮像手段を用いて上記透明フィルム越しに上記基板を撮像して上記複数の電極と上記複数のプローブとの位置合わせを行う手段と、上記表面高さに基づいて上記複数のプローブと上記透明フィルムとを接触させて上記透明フィルムに針跡を付ける手段と、上記複数の電極と上記透明フィルムの針跡に基づいて上記複数のプローブの先端の位置を検出する手段と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１１に記載のプローブ装置は、請求項１０に記載の発明において、上記透明フィルムの表面に接触し、上記透明フィルムの表面高さを検出する接触センサを備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１２に記載のプローブ装置は、請求項１０に記載の発明において、上記制御装置は、上記撮像手段を用いて測定された上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとの高低差と上記透明フィルムの屈折率とに基づいて上記透明フィルムの表面高さを算出する手段を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１３に記載のプローブ装置は、請求項１０〜請求項１２のいずれか１項に記載の発明において、上記制御装置は、上記透明フィルムの表面高さに基づいて上記基板のオーバードライブ量を設定指令する手段を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１４に記載のプローブ装置は、請求項１２または請求項１３に記載の発明において、上記制御装置は、上記接触センサの検出値に基づいて上記基板の透明フィルムの厚さを算出する手段と、上記撮像手段を用いて測定された上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとの差を上記基板の高さの補正値として求める手段と、上記透明フィルムの厚さと上記補正値に基づいて上記透明フィルムの屈折率を求める手段と、を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１５に記載のプローブ装置は、請求項１０〜請求項１４のいずれか１項に記載の発明において、上記制御装置は、上記接触センサを用いて測定された複数の上記透明フィルムの厚さをそれぞれ記憶する手段と、上記撮像手段を用いて上記各透明フィルムについて測定された上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとの差を補正値として記憶する手段と、上記各透明フィルムの厚さと上記各透明フィルムの補正値との相関関係に基づいて測定される上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとの差から上記透明フィルムの表面高さを付与する手段と、を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１６に記載のプローブ装置は、請求項１０〜請求項１５のいずれか１項に記載の発明において、上記透明フィルムに紫外線を照射する手段を備えたことを特徴とするものである。

本発明の請求項１〜請求項１６に記載の発明によれば、高温時であっても複数のプローブと被検査体の検査用電極との位置関係を高速且つ高精度に検出することができ、もって電気的特性検査の信頼性を高めることができるプローブの先端位置の検出方法、この方法を記録した記憶媒体、及びプローブ装置を提供することができる。

以下、図１〜図８に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。

第１の実施形態
まず、本発明のプローブ装置について説明する。本実施形態のプローブ装置１０は、例えば図１に示すように、被検査体であるウエハ（図示せず）を載置する移動可能な載置台１１と、この載置台１１の上方に配置されたプローブカード１２と、このプローブカード１２の複数のプローブ１２Ａと載置台１１上のウエハとのアライメントを行うアライメント機構１３と、載置台１１及びアライメント機構１３等を制御する制御装置１４と、を備え、制御装置１４の制御下でアライメント機構１３が駆動して、載置台１１上のウエハとプローブカード１２の複数のプローブ１２Ａとのアライメントを行った後、複数のプローブ１２Ａとウエハとを電気的に接触させてウエハの電気的特性検査を行うように構成されている。本実施形態において、プローブ１２Ａの針跡を検出する場合には、同図に示すようにウエハに代えて透明フィルムＦが貼り付けられた基板（検出用基板）Ｗを載置台１１に載置する。

載置台１１は、制御装置１４の制御下で駆動する駆動機構１５を介してＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動するように構成されている。載置台１１の側方には荷重センサ（ロードセル）１６が配置され、例えばプローブ１２Ａとの接触により、プローブ１２Ａ先端の高さを検出するようにしてある。プローブカード１２は、カードホルダ１７を介してプローバ室のヘッドプレート１８に取り付けられ、オートレベリング機構（図示せず）を介して水平度を出すようにしてある。

また、アライメント機構１３は、載置台１１にロードセル１６から周方向へ偏倚させて配置された第１の撮像手段（ＣＣＤカメラ）１３Ａと、アライメントブリッジ１３Ｂに固定された第２の撮像手段（ＣＣＤカメラ）１３Ｃと、を備えて構成されている。第１のＣＣＤカメラ１３Ａは、アライメントブリッジ１３Ｂを介してプローバ室の最奥部からプローブセンタまで進出してプローブカード１２と載置台１１との間に位置し、ここで載置台１１がＸ、Ｙ方向へ移動する間に、ウエハの検査用電極を上方から検出して撮像し、その画像処理部１３Ｄで画像処理して制御装置１４へ画像信号を送信する。第２のＣＣＤカメラ１３Ｃは、プローブカードの下方で載置台１１がＸ、Ｙ方向へ移動する間に、プローブカード１２の下方から複数のプローブ１２Ａを順次検出して撮像し、その画像処理部１３Ｅで画像処理して制御装置１４へ画像信号を送信する。

また、アライメントブリッジ１３Ｂには接触センサ（スイッチプローブ）１９が取り付けられ、スイッチプローブ１９によって載置台１１上の検出用基板Ｗ等の表面高さを検出するようにしてある。また、アライメントブリッジ１３Ｂにはレーザー測長器２０及び紫外線照射装置２１が取り付けられている。レーザー測長器１９は、例えばロードセル１６の表面高さを測定し、紫外線照射装置２１は本発明のプローブの先端位置の検出方法で使用される透明フィルムの粘着剤を劣化させて透明フィルムを検出用基板Ｗから剥れ易くする。

また、制御装置１４は、中央演算処理装置及び記憶装置を備え、本発明のプローブの先端位置の検出方法を実行する際に、中央演算処理装置においてプローブ装置１０の各構成機器との間で種々の情報信号を送受信し、種々の演算処理を行い、その演算処理結果等の各種の情報を記憶装置において記憶する。記憶装置は主記憶装置及び補助記憶装置からなる。補助記憶装置には本発明のプローブの先端位置の検出方法を実行するための記憶媒体が格納されている。

次に、本発明のプローブの先端位置の検出方法の実施形態について図２〜図８を参照しながら説明する。

本実施形態のプローブの先端位置の検出方法は、ウエハの電気的特性検査に先立って実施される。この検出方法では、実際の検査対象となるウエハと同一に配列された電極を有する基板をプローブの針先位置の検出用基板として用いる。そこで、以下では検査用基板にも符号Ｗを附して説明する。

本実施形態の方法では、例えば図２に示すように検出用基板Ｗの電極側の面に透明フィルムを貼り付け、この検出用基板Ｗの複数の電極Ｐとこれらに対応するプローブ１２Ａとのアライメントを行った後、複数のプローブ１２Ａで透明フィルムＦにプローブ１２Ａの針跡Ｍを付ける。そして、第１のＣＣＤカメラ１３Ａ（図１参照）を用いて、検出用基板Ｗをインデックス送りしながら透明フィルムＦ越しに検出用基板Ｗの電極Ｐ及び針跡Ｍを同時に検出する。このように実際のウエハと同一配列の電極Ｐを有する検出用基板Ｗを用いて電極Ｐと針跡Ｍを同時に観察するため、針跡Ｍと検出用基板Ｗの電極Ｐと関連付けながら高精度且つ同時に検出することができる。従って、ように、転写シート等に付けられた複数の針跡に合わせて載置台を移動させて一つずつ針跡を検出する従来の方法と比較すれば、載置台の送りによる累積誤差がない。

そこで、本実施形態のプローブの先端位置の検出方法を図３〜図８をも参照しながら更に詳細に説明する。

まず、図２に示すように検出用基板Ｗの表面に透明フィルムＦを貼り付ける。透明フィルムＦは、塑性変形し、その形態を維持できる素材によって形成されている。このような素材として、例えばエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の合成樹脂が好ましく用いられる。ＥＶＡは例えば−４０〜＋７０℃前後で使用され、ＰＥＴは例えば７０℃以上で使用される。

そして、検出用基板Ｗをプローブ装置１０の載置台１１へ載置する。そして、検出用基板Ｗとプローブカード１２の複数のプローブ１２Ａとのアライメントを行う前に、図３の（ａ）〜（ｅ）に示すようにプローブカード１２の水平度をチェックする。

それにはまず、図３の（ａ）に示すように、プローブカード１２の下方で載置台１１を移動させ、載置台１１に固定された第２のＣＣＤカメラ１３Ｃによってプローブカード１２の複数のプローブ１２ＡのＸ、Ｙ位置を検出する。その後、同図の（ｂ）に示すように、アライメントブリッジ１３Ｂがプローブセンタまで進出した後、載置台１１のロードセル１６がアライメントブリッジ１３Ｂのレーザー測長器１９の真下になるように載置台１１が移動し、レーザー測長器１９からレーザー光Ｌをロードセル１６に向けて照射し、基準位置にあるロードセル１６の表面高さを測長した後、アライメントブリッジ１３Ｂがプローブセンタから退避する。これらの測定結果を制御装置１４の補助記憶装置へ記憶する。

その後、図３の（ｃ）に示すように、制御装置１４の制御下でロードセル１６が四隅のプローブ１２Ａに一本ずつ接触するように載置台１１が順次移動し、これらのプローブ１２Ａをロードセル１６で順次検出する。制御装置１４では中央演算処理装置においてロードセル１６がその基準位置との関係からプローブ１２Ａの先端位置を求める。四隅のプローブ１２Ａの先端位置の間に高低差があると、制御装置１４の制御下でこれらの高低差に基づいて同図の（ｄ）に示すようにオートレベリング機構２２が駆動し、プローブカード１２が水平になるように調整する。引き続き、同図の（ｅ）に示すように第２のＣＣＤカメラ１３Ｃで四隅のプローブ１２Ａの先端位置を検出し、これらのプローブ１２Ａが同一高さになったことを確認する。そして、この高さを制御装置１４の補助記憶装置へ記憶する。これら一連の動作でプローブカード１２の水平を出した後、図４の（ａ）〜（ｄ）に示すように検出用基板Ｗの電極Ｐとプローブカード１２の複数のプローブ１２Ａとのアライメントを行う。

それにはまず、図４の（ａ）に示すように、アライメントブリッジ１３Ｂがプローブセンタへ進出した後、検出用基板Ｗが第１のＣＣＤカメラ１３Ａの真下になるように載置台１１が移動する。そして、制御装置１４の制御下で載置台１１が検出用基板Ｗのインデックス送りを行って、第１のＣＣＤカメラ１３Ａで検出用基板Ｗの複数の電極を透明フィルムＦ越しにそれぞれ検出する。これにより、検出用基板Ｗと複数のプローブ１２Ａとのアライメントを終了する。その後、制御装置１４の制御下で載置台１１が上昇し、透明フィルムＦと複数のプローブ１２Ａとが接触し、透明フィルムＦの表面に針跡Ｍを付ける。透明フィルムＦに針跡Ｍを付けるためには、載置台１１上における透明フィルムＦの表面高さを求めて、制御装置１４に与えなくてはならない。

そこで、本実施形態では、図４の（ｂ）に示すようにアライメントブリッジ１３Ｂに取り付けられたスイッチプローブ１９を使用して透明フィルムＦの表面高さを検出する。それには載置台１１に固定された第２のＣＣＤカメラ１３Ｃを用いてスイッチプローブ１９の先端高さを検出する。次いで、載置台１１がスイッチプローブ１９の真下まで移動した後、載置台１１が上昇して透明フィルムＦとスイッチプローブ１９とが接触する。制御装置１４では、中央演算処理装置において第２のＣＣＤカメラ１３Ｃでスイッチプローブ１９を検出した時の載置台１１の高さと、透明フィルムＦの表面を検出した時の載置台１１の高さに基づいて透明フィルムＦの表面高さを算出し、その表面高さを補助記憶装置に記憶する。

そして、制御装置１４の中央演算処理装置においてプローブ１２Ａの高さと透明フィルムＦの表面高さとの差を求め、この差分だけ制御装置１４を介して載置台１１を上昇させることにより、同図の（ｃ）に示すように検出用基板Ｗとプローブ１２Ａとが接触し、更に制御装置１４の制御下で予め設定されたオーバードライブ量だけ載置台１１が上昇すると、図２に示すように透明フィルムＦの表面に針跡Ｍを付けることができる。

引き続き、同図の（ｄ）に示すように制御装置１４の制御下で、アライメントブリッジ１３Ｂがプローブセンタへ進出し、第１のＣＣＤカメラ１３Ａの下方で載置台１１が高速度でインデックス送りされると、制御装置１４では第１のＣＣＤカメラ１３Ａを介して検出用基板Ｗの電極Ｐと透明フィルムＦの針跡Ｍを同時に高速に認識することができる。この結果に基づいて、検出用基板Ｗの電極Ｐと針跡Ｍとの位置ズレ等の位置関係を正確に知ることができる。そして、透明フィルムＦから検出されたプローブ１２の先端位置の位置データを制御装置１４の補助記憶装置に記録しておくことにより、ウエハの電極パッドとプローブ１２Ａとを正確にアライメントすることができ、検査の信頼性を高めることができる。

上述のようにして透明フィルムＦを使用してプローブ１２Ａの針跡Ｍと検出用基板Ｗの電極Ｐとの関係からプローブ１２Ａの先端位置を検出した後、アライメントブリッジ１３Ｂがプローブセンタへ進出する。そして、載置台１１が移動してアライメントブリッジ１３Ｂの紫外線照射装置２１の真下に検出用基板Ｗの中心部を配置する。そして、図５の（ａ）に矢印で示すように紫外線照射装置２１から透明フィルムＦに紫外線を照射して透明フィルムＦの粘着剤を劣化させる。これにより同図の（ｂ）に示すように透明フィルムＦが検出用基板Ｗから簡単に剥がせる状態になる。その後、載置台１１から検出用基板Ｗを取り出し、検査用基板Ｗを損傷することなく検査用基板Ｗから透明フィルムＦを簡単に剥離することができ、検出用基板Ｗを繰り返し使用することができる。

以上説明したように本実施形態によれば、ウエハの検査を行う前に行うプローブの先端位置を検出する方法として、ウエハと同一配列の電極Ｐを複数有する検出用基板Ｗに透明フィルムＦを貼り付ける第１の工程と、この検出用基板Ｗの複数の電極Ｐを、第１のＣＣＤカメラ１３Ａを用いて透明フィルムＦ越しに検出する第２の工程と、スイッチプローブ１６を用いて透明フィルムＦの表面高さを検出する第３の工程と、検出用基板Ｗの複数の電極Ｐと複数のプローブ１２Ａとの位置合わせを行う第４の工程と、透明フィルムＦの表面高さに基づいて載置台１１を上昇させて複数のプローブ１２Ａと透明フィルムＦとを接触させて透明フィルムＦに針跡Ｍを付ける第５の工程と、検出用基板Ｗの複数の電極Ｐと透明フィルムＦの針跡Ｍに基づいて複数のプローブ１２Ａの先端の位置を検出する第６の工程と、を備えているため、高温時であっても、検出用基板Ｗに高精度に形成された電極Ｐを利用して、載置台１１を高速でインデックス送りすることで、第１のＣＣＤカメラ１３Ａによって全てのプローブ１２Ａの先端位置を高速且つ高精度に検出することができ、その後のウエハの検査工程ではウエハの複数の電極パッドと、これらの電極パッドに対応する複数のプローブ１２Ａと位置ズレなく正確に電気的に接触させることができ、延いては信頼性の高い検査を行うことができる。また、紫外線照射装置１０によって透明フィルムＦ越しに検査用基板Ｗに紫外線を照射することにより、透明フィルムＦを検出用基板Ｗから簡単に剥離することができ、検出用基板Ｗを繰り返し使用することができる。

第２の実施形態
上記実施形態では第３の工程でスイッチプローブ１６を使用して透明フィルムＦの表面高さを直接測定する場合について説明したが、本実施形態では第３の工程では透明フィルムＦの屈折率を利用して透明フィルムＦの表面高さを求めた後プローブの位置を検出する点に特徴がある。透明フィルムＦの屈折率を利用して透明フィルムＦの表面高さを求めること以外は第１の実施形態と同一であるため、本実施形態の特徴について説明する。

第１のＣＣＤカメラ１３Ａで透明フィルムＦ越しに検出用基板Ｗの電極Ｐを検出すると、図２、図６の（ａ）に示すように透明フィルムＦにおいて光が屈折し、実際の検出用基板Ｗの表面高さを検出することができず、制御装置１４では図６の（ｂ）に示すように検出用基板Ｗの見掛け上の表面高さを検出する。しかも、第１のＣＣＤカメラ１３Ａは透明フィルムＦの表面を検出することができないため、実際の透明フィルムＦの表面高さが判らない。そこで、透明フィルムＦの屈折率を利用することで、検出用基板Ｗの見掛け上の表面高さに補正を加えて実際の表面高さを求めることができる。尚、図６の（ａ）、（ｂ）では針跡及び電極は省略されている。

即ち、第１のＣＣＤカメラ１３Ａの開口数Ｎ．Ａ．（＝ｓｉｎθ）は既知であるため、この開口数と透明フィルムＦの屈折率ｎによって透明フィルムＦの厚さＬ１を制御装置１４の中央演算処理装置において求めることができる。透明フィルムＦの屈折率をｎとすると、図５の（ｂ）に示す関係から、下記の式１が成立する。
Ｌ１*ｔａｎφ＝（Ｌ１＋Ｌ２）*ｔａｎθ・・・式１
式１において、ｔａｎφ、ｔａｎθは既知であり、Ｌ２は第１のＣＣＤカメラ１３Ａによって測定することができる。即ち、図７の（ａ）に示すように第１のカメラ１３Ａによって透明フィルムＦの外側で検出用基板Ｗを検出すると、図６の（ｂ）の一点鎖線の位置にある検査用基板Ｗの表面高さを実際に検出する。この時の載置台１１の位置を補助記憶装置に記憶する。次いで、載置台１１を移動させて第1のＣＣＤカメラ１３Ａによって透明フィルムＦ越し検出用基板Ｗを検出すると、図６の（ａ）にある検出用基板Ｗを検出することができる。この時の載置台１１の位置を補助記憶装置に記憶する。中央演算処理装置において図６の（ａ）に示す検出位置から同図の（ｂ）に示す検出位置を差し引くと、Ｌ２を求めることができる。ここで、ｔａｎφ、ｔａｎθ及びＬ２が既知であるから、これらの値を式１に代入することによってＬ１、即ち透明フィルムＦの厚さを求めることができる。

従って、透明フィルムＦ越しに検出用基板Ｗを検出した時の図６の（ｂ）に示す検出用基板Ｗの見掛け上の表面高さに補正値Ｌ２で表面高さを補正することによって透明フィルムＦ越しの検出用基板Ｗの実際の高さを求めることができる。更に、式１によって求めた透明フィルムＦの厚さＬ１を加算することによって透明フィルムＦの表面高さを計算によって求めることができる。このように検出用基板Ｗの表面高さと透明フィルムＦの表面高さから、検査用基板Ｗのオーバードライブ量を正確に設定することができる。後は、第１の実施形態と同一の手順に従って透明フィルムＦの表面にプローブ１２Ａの針跡Ｍを付けることができる。即ち、透明フィルムＦの屈折率ｎが既知であれば、第１のＣＣＤカメラ１３Ａを使用すれば透明フィルムＦの表面高さを計算によって求めることができ、検出用基板Ｗのオーバードライブ量をも正確に設定することができる。その他、第１の実施形態と同様の作用効果を期することができる。

また、透明フィルムＦの厚さＬ１は、図８の（ａ）、（ｂ）に示すようにスイッチプローブ１９を使用することによって求めることができる。即ち、同図の（ａ）に示すようにスイッチプローブ１９を透明フィルムＦの外側で検出用基板Ｗに接触させて、検出用基板Ｗの表面高さを検出する。次いで、載置台１１を移動させて透明フィルムＦの上方にスイッチプローブ１９を配置し、載置台１１を上昇させて透明フィルムＦとスイッチプローブ１９とを接触させて、透明フィルムＦの表面高さを検出する。透明フィルムＦの表面高さから検出用基板Ｗの表面高さを差し引くことで透明フィルムＦの厚さＬ１を求めることができる。

従って、第１のＣＣＤカメラ１３Ａとスイッチプローブ１９を使用することによって透明フィルムＦの表面高さを簡単に求めることができる。

第３の実施形態
本実施形態は透明フィルムＦの屈折率ｎが未知の場合に、透明フィルムＦの屈折率ｎを求める点に特徴がある。この場合には透明フィルムＦの屈折率ｎが未知であるため、式１から明らかなように透明フィルムＦの厚さＬ１及び検査用基板Ｗの高さの補正値Ｌ２を測定により求めなくてはならない。

それには、第１のＣＣＤカメラ１３Ａを使用して図７の（ａ）、（ｂ）に示す方法で検査用基板Ｗの高さの補正値Ｌ２を求めると共に、スイッチプローブ１９を使用して図８の（ａ）、（ｂ）に示す方法で透明フィルムＦの厚さＬ１を求める。第１のＣＣＤカメラ１３Ａの開口数は既知であるから、これらの値を式１に代入することによりｔａｎφを求めることができる。ここで透明フィルムＦの屈折率はｎ＝ｓｉｎθ／ｓｉｎφで表され、この式とｔａｎφから屈折率ｎを求めることができる。

透明フィルムＦの厚さＬ１及び屈折率ｎは、温度によって変化するため、上記の各方法によって、ある厚さの透明フィルムＦの厚さと温度のとの相関関係及び屈折率ｎと温度との相関関係を求めておき、補助記憶装置に記憶させておくことができる。そうすると、任意の検査温度における、ある厚さの透明フィルムＦの厚さＬ１及び屈折率ｎはそれぞれの相関関係から簡単に求めることができ、延いては透明フィルムＦの表面高さが簡単に求めることができる。

また、厚さの異なる複数の透明フィルムＦを用意し、それぞれの透明フィルムＦについてスイッチプローブ１９を用いてそれぞれの透明フィルムＦの厚さを測定し、また、第１のＣＣＤカメラ１３Ａを用いて透明フィルムＦの補正値Ｌ２を測定する。そして、これらの値から式１に基づいて透明フィルタＦの屈折率ｎを算出する。そして、横軸に透明フィルムＦの厚さＬ１を取り、縦軸に補正値Ｌ２を取って、これらの両者の相関関係を求めておく。これにより、各透明フィルムの厚さＬ１と上記各透明フィルムの補正Ｌ２との相関関係に基づいて測定される検出用基板Ｗの見掛け上の高さと実際の高さとの差から透明フィルムの表面高さを付与することができる。

更に、式１を用いて透明フィルムＦの厚さＬ１と検出用基板Ｗの補正値Ｌ２との相関関係を求めることができる。この相関関係により、任意の厚さに対する補正値Ｌ２を簡単に求めることができ、延いては透明フィルムＦの実際の表面高さを簡単に求めることができる。

尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではなく、必要に応じて各構成要素を適宜変更することができる。

本発明は、半導体ウエハ等の被検査体の電気的特性検査を行うプローブ装置に好適に利用することができる。

本発明のプローブ装置の一実施形態を示す概念図である。 本発明のプローブの先端位置の検出方法の一実施形態の要部を示す断面図である。 （ａ）〜（ｅ）本発明のプローブの先端位置の検出方法の一実施形態の前段を示す工程図である。 （ａ）〜（ｅ）本発明のプローブの先端位置の検出方法の一実施形態の後段を示す工程図である。 本発明のプローブの先端位置の検出方法の一実施形態の最後を示す工程図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ透明フィルム越しに検出用基板を検出する時の説明図で、（ａ）は検出用基板の実際の高さを示す図、（ｂ）は検出用基板の見掛け上の高さを示す図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれＣＣＤカメラを使用して検出用基板の実際の表面高さと見掛け上の表面高さを検出する斜視図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれスイッチプローブを使用して透明フィルムの厚さを測定する斜視図である。

符号の説明

１０ プローブ装置
１１ 載置台
１２ プローブカード
１２Ａ プローブ
１３Ａ 第１のＣＣＤカメラ（撮像手段）
１４ 制御装置
１９ スイッチプローブ（接触センサ）
２１ 紫外線照射装置

Claims (16)

1. 被検査体に複数のプローブ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に当たり、上記複数のプローブの先端の位置を検出する方法であって、
   上記被検査体と同一配列の電極を複数有する基板に透明フィルムを貼り付ける第１の工程と、
   第１の工程で得られた上記基板の複数の電極を、撮像手段を用いて上記透明フィルム越しに検出する第２の工程と、
   上記透明フィルムの表面高さを付与する第３の工程と、
   第２の工程で検出された上記基板の電極と上記複数のプローブとの位置合わせを行う第４の工程と、
   上記表面高さに基づいて上記複数のプローブと上記透明フィルムとを接触させて上記透明フィルムに針跡を付ける第５の工程と、
   上記複数の電極と上記透明フィルムの針跡に基づいて上記複数のプローブの先端の位置を検出する第６の工程と、を備えた
   ことを特徴とするプローブの先端位置の検出方法。
2. 上記第３の工程では、接触センサを上記透明フィルムの表面に接触させて、上記透明フィルムの表面高さを求めることを特徴とする請求項１に記載のプローブの先端位置の検出方法。
3. 上記第３の工程では、上記撮像手段を用いて上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとを測定し、この高低差と上記透明フィルムの屈折率とに基づいて上記透明フィルムの表面高さを求めることを特徴とする請求項１に記載のプローブの先端位置の検出方法。
4. 上記第４の工程に先立って、上記透明フィルムの表面高さに基づいて上記基板のオーバードライブ量を設定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の先端位置の検出方法
5. 上記第３の工程に先立って、上記接触センサを用いて上記基板の透明フィルムの厚さを測定し、また、上記撮像手段を用いて測定される上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとの差を上記基板の高さの補正値として求め、上記透明フィルムの厚さと上記補正値に基づいて上記透明フィルムの屈折率を求め、上記屈折率に基づいて上記透明フィルムの表面高さを付与することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のプローブの先端位置の検出方法。
6. 予め、上記接触センサを用いて厚さの異なる上記透明フィルムの厚さを測定し、また、上記撮像手段を用いて上記各透明フィルムについて測定される上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとの差を補正値として求め、上記各透明フィルムの厚さと上記各透明フィルムの補正値との相関関係に基づいて測定される上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとの差から上記透明フィルムの表面高さを付与することを特徴とする請求項１に記載のプローブの先端位置の検出方法。
7. 上記基板から上記透明フィルムを剥離する第６の工程を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のプローブの先端位置の検出方法。
8. 上記第６の工程に先立って、上記透明フィルムに紫外線を照射する請求項７に記載のプローブの先端位置の検出方法。
9. コンピュータを駆動させて、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のプローブの先端位置の検出方法を実行させることを特徴とする記憶媒体。
10. 制御装置の制御下で、被検査体に複数のプローブを接触させて上記被検査体の電気的特性検査を行うに当たり、上記被検査体と同一配列の電極を複数有する基板に貼り付けられた透明フィルムに上記複数のプローブの針跡を付けてこれらの針跡に基づいて上記複数のプローブの先端を検出するプローブ装置であって、
    上記基板を撮像する撮像手段と、
    上記透明フィルムの表面高さを付与する手段と、
    上記撮像手段を用いて上記透明フィルム越しに上記基板を撮像して上記複数の電極と上記複数のプローブとの位置合わせを行う手段と、
    上記表面高さに基づいて上記複数のプローブと上記透明フィルムとを接触させて上記透明フィルムに針跡を付ける手段と、
    上記複数の電極と上記透明フィルムの針跡に基づいて上記複数のプローブの先端の位置を検出する手段と、を備えた
    ことを特徴とするプローブ装置。
11. 上記透明フィルムの表面に接触し、上記透明フィルムの表面高さを検出する接触センサを備えたことを特徴とする請求項１０に記載のプローブ装置。
12. 上記制御装置は、上記撮像手段を用いて測定された上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとの高低差と上記透明フィルムの屈折率とに基づいて上記透明フィルムの表面高さを算出する手段を有することを特徴とする請求項１０に記載のプローブ装置。
13. 上記制御装置は、上記透明フィルムの表面高さに基づいて上記基板のオーバードライブ量を設定指令する手段を有することを特徴とする請求項１０〜請求項１２のいずれか１項に記載のプローブ装置
14. 上記制御装置は、上記接触センサの検出値に基づいて上記基板の透明フィルムの厚さを算出する手段と、上記撮像手段を用いて測定された上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとの差を上記基板の高さの補正値として求める手段と、上記透明フィルムの厚さと上記補正値に基づいて上記透明フィルムの屈折率を求める手段と、を有することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のプローブ装置。
15. 上記制御装置は、上記接触センサを用いて測定された複数の上記透明フィルムの厚さをそれぞれ記憶する手段と、上記撮像手段を用いて上記各透明フィルムについて測定された上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとの差を補正値として記憶する手段と、上記各透明フィルムの厚さと上記各透明フィルムの補正値との相関関係に基づいて測定される上記基板の見掛け上の高さと実際の高さとの差から上記透明フィルムの表面高さを付与する手段と、を有することを特徴とする請求項１０〜請求項１４のいずれか１項に記載のプローブ装置。
16. 上記透明フィルムに紫外線を照射する手段を備えたことを特徴とする請求項１０〜請求項１５のいずれか１項に記載のプローブ装置。

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