JP4721247B2

JP4721247B2 - プローブ方法及びプローブ装置

Info

Publication number: JP4721247B2
Application number: JP2001077077A
Authority: JP
Inventors: 英生坂川; 貴志渡部
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Nikon Corp
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Nikon Corp
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: WO2002075807A1; US20040140820A1; US20050168232A1; JP2002280426A; TW556298B; KR20030082992A; US6906542B2; US7417445B2; KR100832165B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検査体の電気的特性検査を行うプローブ方法及びプローブ装置に関し、更に詳しくは、被検査体の表面高さの検出時間を短縮することができるプローブ方法及びプローブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プローブ装置は、例えば図８の（ａ）、（ｂ）に示すように、ウエハを搬送するローダ室１と、ローダ室１から引き渡されたウエハの電気的特性検査を行うプローバ室２とを備えて構成されている。ローダ室１には、ウエハＷが収納されたカセットＣを載置するカセット載置部３と、ウエハＷをローダ室１へ搬送する搬送機構（ピンセット）４と、ピンセット４を介してウエハを搬送する過程でそのオリフラを基準にしてプリアライメントするサブチャック５とが配設されている。また、プローバ室２には、ピンセット４からプリアライメント後のウエハを載置し且つＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向へ移動する載置台（メインチャック）６と、メインチャック６上のウエハＷを正確に位置合わせする位置合わせ機構（アライメント機構）７と、アライメント機構７による位置合わせ後のウエハＷの電極パッドと電気的に接触するプローブ８Ａを有するプローブカード８とが配設されている。プローブカード８はプローバ室２の上面を形成するヘッドプレート２Ａに固定されている。
【０００３】
上記アライメント機構７は、図８の（ａ）、（ｂ）に示すように、下ＣＣＤカメラ７Ａ及び上ＣＣＤカメラ７Ｂとを備え、制御装置の制御下で駆動する。下ＣＣＤカメラ７Ａはメインチャック６に付設され、プローブカード８のプローブ８Ａを下方から撮像する。上ＣＣＤカメラ７Ｂはアライメントブリッジ７Ｃの中央に配設され、メインチャック６上のウエハＷを上方から撮像する。撮像されたプローブ８Ａ及びウエハＷは表示装置９のモニタ画面９Ａに表示される。また、アライメントブリッジ７Ｃは、プローブ室２の上方にＹ方向に沿って配設されたガイドレール７Ｄ、７Ｄに従ってプローブ室２の最奥部（図８の（ｂ）の上部）からプローブセンタまで移動する。更に、メインチャック６には下ＣＣＤカメラ７Ａの上方まで進退動可能なターゲット７Ｅが付設され、下ＣＣＤカメラ７Ａでプローブ８Ａの針先を撮像して針先の高さを求めた後、このターゲット７Ｅを介して下ＣＣＤカメラ７Ａと上ＣＣＤカメラ７Ｂの光軸を一致させ、この時のメインチャック６の位置をウエハＷとプローブ８Ａ間の位置合わせを行う際の基準位置として使用する。
【０００４】
また、プローバ室２にはテストヘッドＴが旋回可能に配設され、このテストヘッドＴがプローブカード８と図示しないインターフェース部を介して電気的に接続し、テストヘッドＴ及びプローブ８Ａを介してテスタからの信号をウエハの電極パッドへ送信し、ウエハＷに形成された複数の素子（チップ）の電気的特性検査を行う。
【０００５】
ところで、ウエハＷとプローブ８Ａを接触させるためにウエハＷの表面高さを検出するが、この場合にはメインチャック６をＸ、Ｙ方向に移動させ、例えばウエハＷの周方向に等間隔を隔てた４箇所とウエハＷの中心の５箇所を上ＣＣＤカメラ７Ｂで撮像し、それぞれの位置におけるメインチャック６のＺ位置をウエハＷの表面高さとして求め、これらの表面高さの平均値に基づいてウエハＷの表面高さとして検出している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、ウエハＷの表面を上ＣＣＤカメラ７Ｂの焦点に合わせてウエハＷの表面高さを検出しているが、この際上ＣＣＤカメラ７Ｂの焦点を中心にメインチャック６を昇降させて焦点を探すため、ウエハＷの焦点合わせに時間が掛かるという課題があった。また、ウエハＷ表面には凹凸があるため、ウエハＷ表面の代表点に基づいて求められたウエハＷ表面の平均高さはウエハＷに形成された個々のチップの表面高さを正確に反映しているとは云い難く、チップ毎に針圧が異なり安定した針圧を得難いという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ウエハ等の被検査体に形成された個々の素子の表面高さまで迅速に検出することができ、ひいてはスループットを高めると共に安定した針圧で信頼性の高い検査を行うことができるプローブ方法及びプローブ装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のプローブ方法は、載置台に付設された第１撮像手段を介してプローブのＸ、Ｙ位置を検出する工程と、第１撮像手段と第２撮像手段の合焦点を一致させる工程と、第２撮像手段の焦点に上記載置台上の被検査体表面高さを自動的に合わせるオートフォーカス工程と、上記プローブと上記被検査体を接触させる工程とを備えたプローブ方法であって、上記オートフォーカス工程は、上記載置台上の被検査体表面の少なくとも一箇所の所定領域に光を照射する工程と、上記所定領域から反射された反射光を焦点検出光学系に取り出す工程と、この焦点検出光学系を通る上記反射光を瞳分割して第１、第２光に分割する工程と、第１、第２光を光センサを介して受光してそれぞれの光量分布を得る工程と、第１、第２光の光量分布に基づいて上記被検査体の表面の第２撮像手段の焦点からの上記被検査体の表面高さを求める工程とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項２に記載のプローブ方法は、請求項１に記載の発明において、上記焦点からのデフォーカス量に基づいて上記載置台上の被検査体表面を上記焦点に合わせる工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項３に記載のプローブ方法は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記被検査体に形成された複数の素子それぞれの表面高さをマッピングする工程を有することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項４に記載のプローブ方法は、請求項３に記載の発明において、上記素子の電極の高さを求める工程を有することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５に記載のプローブ装置は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能な載置台に付設され且つその上方に配置されたプローブを撮像する第１撮像手段と、上記載置台の上方に配設され且つ上記載置台上の被検査体を撮像する第２撮像手段と、第１、第２撮像手段それぞれから得られる上記プローブの検出位置及び上記被検査体表面の検出位置に基づいて上記プローブと上記被検査体とを位置合わせしこれら両者を接触させるように上記載置台を制御する制御装置とを備え、上記制御装置の制御下で上記被検査体と上記プローブを接触させて上記被検査体の電気的検査を行うプローブ装置において、上記載置台上の被検査体表面に光を照射する光照射手段と、この光照射手段に設けられ且つ上記載置台上の被検査体表面への照射光を所定領域に制限する視野制限手段と、上記所定領域からの反射光に基づいて第２撮像手段の焦点を自動的に求める焦点検出手段とを備え、上記焦点検出手段は、上記反射光を第１、第２光束に瞳分割する瞳分割手段と、この瞳分割手段から第１、第２光を受光してそれぞれの光量分布を得る受光手段と、第１、第２光の光量分布に基づいて上記被検査体の第２撮像手段の焦点からの上記被検査体の表面の高さを求める演算手段を有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に記載のプローブ装置は、請求項５に記載の発明において、上記焦点からのデフォーカス量を求める演算手段と、上記演算手段の演算結果に基づいて上記載置台上の被検査体表面を上記焦点に合わせる制御手段とを有することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項７に記載のプローブ装置は、請求項５に記載の発明において、上記演算手段を介して上記素子の電極の高さを求めることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項８に記載のプローブ装置は、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、上上記焦点検出手段に上記被検査体からの反射光を制限する視野制限手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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。
まず、本発明のプローブ装置の一実施形態について説明する。本実施形態のプローブ装置は以下で説明する点を除き、従来のプローブ装置に準じて構成されている。そこで、本実施形態のプローブ装置の特徴部分を中心に説明する。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、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能な載置台（メインチャック）１１に付設され且つその上方に配置されたプローブ（図示せず）を撮像する第１撮像手段１２と、メインチャック１１の上方に移動可能に配設され且つメインチャック１１上の被検査体（例えば、ウエハ）Ｗを撮像する第２撮像手段１３と、第１、第２撮像手段１２、１３それぞれから得られるプローブの検出位置及びウエハＷ表面の検出位置に基づいてプローブとウエハＷとを位置合わせしてこれら両者を接触させるようにメインチャック１１を駆動制御する制御装置１４とを備え、制御装置１４の制御下でウエハＷとプローブを接触させてウエハＷの個々の素子（チップ）の電気的検査を行う。
【００１７】
また、プローブ装置１０は第３撮像手段１５を備え、ウエハＷの表面高さを検出する際に第３撮像手段１５でウエハＷの全体像を概観した後、第２撮像手段１３を介してウエハＷの一部を拡大して撮像する。第２、第３撮像手段１３、１５はそれぞれ光照射手段１３１、１５１を有し、光照射手段１３１、１５１の光源からメインチャック１１を照射し、それぞれの反射光でメインチャック１１側の表面を撮像し、観察する。つまり、第２撮像手段１３はウエハＷをマイクロ視野で撮像し、第３撮像手段１５はウエハＷをマクロ視野で撮像する。尚、第１撮像手段１２の光照射手段は図示してない。
【００１８】
而して、第２撮像手段１３は、図１に示すように、対物レンズ１３２、第１ハーフミラー１３３、第２対物レンズ１３４、第２ハーフミラー１３５、第１視野制限部材１３６、リレーレンズ１３７、１３８及びＣＣＤ１３９とを有する撮像光学系（ＣＣＤカメラ）として構成され、光照射手段１３１は、ハロゲンランプ等の光源１３１Ａ、コンデンサレンズ１３１Ｂ、第２視野制限部材１３１Ｃ及びリレーレンズ１３１Ｄを有している。従って、第２撮像手段１３でウエハＷを撮像する時には光照射手段１３１の光源１３１Ａからの照射光はコンデンサレンズ１３１Ｂで集光され、第２視野制限部材１３１Ｃ及びリレーレンズ１３１Ｄを透過し、第１ハーフミラー１３３で光路が変換された後、対物レンズ１３２を透過してメインチャック１１上のウエハＷ表面に第２視野制限部材１３１Ｃで制限された領域を照明する。ウエハＷからの反射光は対物レンズ１３２、第１ハーフミラー１３３、第２対物レンズ１３４を透過し、第２ハーフミラー１３５で光路を変換された後、第１視野制限部材１３６で更に視野が制限され、リレーレンズ１３７、１３８を透過してＣＣＤ１３９上に達する。
【００１９】
第１視野制限部材１３６には例えば図２の（ａ）に示すようにウエハＷからの反射光のうち、例えばウエハＷに形成された個々のチップの一つの電極パッドＰより僅かに広い領域からの反射光のみを透過する透過部１３６Ａが中央に形成され、第２視野制限部材１３１Ｃには同図の（ｂ）に示すように第１視野制限部材１３６の透過部１３６Ａに相当する第１透過部１３１Ｅが中央に形成され、第１透過部１３１Ｅの外側で第１透過部１３１Ｅを挟む一対の第２透過部１３１Ｆ、１３１Ｆが形成されている。従って、光照射手段１３１からの照射光は図３に示すように第２視野制限部材１３１Ｃの第１、第２透過部１３１Ｅ、１３１Ｆの矩形像をウエハＷ表面で形成するため、ウエハＷ表面からの反射光は第１、第２透過部１３１Ｅ、１３１Ｆで囲まれた領域に制限される。この反射光は第２撮像手段１３の第２視野制限部材１３６で更に制限され、電極パッドＰのみを照射してＣＣＤ１３９で電極パッドＰを結像する。
【００２０】
ところで、プローブ装置１０には第２撮像手段１３の焦点をオートフォーカスする焦点検出装置１６が設けられている。この焦点検出装置１６は図１に示すように第２撮像手段１３の第２ハーフミラー１３５を介してウエハＷからの反射光を取り出し、この反射光に基づいてウエハＷ表面の第２撮像手段１３の焦点からのずれ量（デフォーカス量）を自動的に検出する。即ち、焦点検出装置１６は、同図に示すように、第３視野制限部材１６１、リレーレンズ１６２、瞳分割ミラー１６３及びリレーレンズ１６４、１６５及び光センサ１６６を有し、瞳分割により二分割された結像に基づいてデフォーカス量を自動的に検出する。第３視野制限部材１６１は、図２の（ｃ）に示すように、第２視野制限手段１３１Ｃの第２透過部１３１Ｆ、１３１Ｆに対応する透過部１６１Ａ、１６１Ａを有し、ウエハＷからの反射光を透過させる。従って、ウエハＷからの反射光は第３視野制限手段１６１の透過部１６１Ａ、１６１Ａを透過し、それぞれの透過部１６１Ａ、１６１Ａに即したパターンがリレーレンズ１６２を介してその瞳位置に配置された瞳分割ミラー１６３を介してそれぞれ二分割され、光センサ１６６で両パターンに対応する二対の光量分布として検出される。光センサ１６６で検出された二対の光量分布の重心間の距離はそれぞれウエハＷ表面と対物レンズ１３２との間の距離に即して変化することが判っているため、光センサ１６６で検出される二対の光量分布の重心間のずれ量を演算することによりデフォーカス量を検出することができる。つまり、焦点検出装置１６は第２撮像手段１３の撮像領域の外側二箇所の細長い矩形状の領域（図３参照）からの反射光を瞳分割することによりウエハＷ表面の第２撮像手段１３の焦点からのデフォーカス量を自動的に検出することができる。
【００２１】
図４は瞳分割による焦点検出の原理を図示したものである。尚、同図では瞳ミラーに代えて瞳プリズムを用いているが、瞳分割の原理は同じである。例えば、図４の（ａ）に示すように目標Ｏの表面が対物レンズ１００の焦点にあってピントが合っていると、表面からの反射光が対物レンズ１００及びリレーレンズ２００を透過し、透過光が瞳分割プリズム３００に達すると、瞳分割プリズム３００を介して透過光を二分割してＣＣＤ４００に二つの像を結像し、光センサ５００において所定間隔を隔てた二つのピークを持つ光量分布が得られる。尚、目標Ｏの表面とＣＣＤはレンズ１００、２００の共役関係にある。仮に、同図の（ｂ）に示すように目標Ｏの表面が対物レンズ１００の焦点の前に距離δだけずれてピントが合っていないと、瞳分割プリズム３００を介して瞳分割された像はＣＣＤ４００の後方で結像するため、同図の（ａ）の場合と比較して光センサ５００で得られる二つの光量分布の重心は互いに近づく方向に位置がずれる。この位置ずれ量ΔＬは同図の（ｃ）に示すようにΔＬ＝２δｔａｎθで表される。逆に、目標Ｏの表面が対物レンズ１００の焦点の後に距離δだけずれてピントが合っていないと、図示してないが瞳分割プリズム３００を介して瞳分割された像はＣＣＤ４００の前方で結像し、光センサ５００では二つの光量分布の重心は互いに遠ざかる方向に位置がずれる。この位置ずれ量ΔＬは図示してないがΔＬ＝−δｔａｎθで表される。従って、一対の光量分布の重心間の距離によってウエハＷ表面の前ピン、後ピンのいずれか一方へのデフォーカス量を自動的に検出することができる。しかも焦点検出装置の光学部品の特性と瞳分割後の光量分布の重心位置間の距離に基づいて目標Ｏの焦点からのデフォーカス量を自動的に算出することができる。
【００２２】
而して、本実施形態では、電極パッドＰの外側二箇所の細長い矩形状の領域からの反射光が第３視野制限手段１６１によって制限され、その透過部１６１Ａ、１６１Ａを透過した光束が瞳分割ミラー１６３で二分割され、光センサ１６６上で結像し、図５に示すような二対の光量分布が得られる。光センサ１６６は検出信号を光電変換した後Ａ／Ｄ変換１６７を介して演算器１６８に検出信号を出力する。演算器１６８は入力信号に基づいて図５に示す二対の光量分布のピーク値間の距離Ａ、Ｂを演算した後、これらの演算値に基づいて両者の平均値を求め、この平均値に基づいて電極パッドＰ表面の第２撮像手段１３の焦点からのデフォーカス量を演算して制御装置１４に出力する。制御装置１４は演算器１６８からの演算値に基づいて駆動装置１７を駆動制御してメインチャック１１を焦点からのデフォーカス量だけ移動させ、電極パッドＰ表面を第２撮像手段１３の焦点に合わせ、この時の電極パッドＰの表面高さを制御装置１４の記憶装置（図示せず）に格納させる。その後、第２撮像手段１３はＣＣＤ１３９の検出信号に基づいて画像処理して図示しない表示装置の画面に撮像画像を映し出す。これら一連の動作によってメインチャック１１上の電極パッドＰの表面高さは自動的に検出、格納され、電極パッドＰとプローブを接触させてウエハＷの電気的特性検査を行う際に用いられる。
【００２３】
次に、本実施形態のプローブ方法について図６、図７を参照しながら説明する。尚、メインチャック１１は制御装置１４の制御下で駆動装置１７を介して駆動する。まず、従来公知の方法により第１撮像手段１２を用いて例えば特徴のある４本のプローブ（図示せず）を撮像して各プローブのＸ、Ｙ、Ｚ位置を検出した後（ステップＳ１）、第１撮像手段（下カメラ）１２と第２撮像手段（上カメラ）１３の位置合わせを行う（ステップＳ２）。次いで、メインチャック１１表面、具体的にはメインチャック１１に設けられたロードセル表面高さを上述の瞳分割を用いたオートフォーカス方法で検出する（ステップＳ３）。然る後、メインチャック１１が上昇し、ロードセルとプローブが接触し（ステップＳ４）、検査時のメインチャック１１の上昇量を検出する。引き続き、メインチャック１１上にウエハＷを載置（ロード）し（ステップＳ５）、再び上下のカメラ１２、１３の位置合わせを行う（ステップＳ６）。
【００２４】
その後、アライメント機構（図示せず）を介してプローブとウエハＷの位置合わせを行った後（ステップＳ７）、ウエハＷの表面高さをマッピングを行い（ステップＳ８）、然る後、メインチャック１１を上昇させてウエハＷの各チップの電極パッドと対応するプローブとを電気的に接触させてウエハＷの各チップについて電気的特性検査を行う（ステップＳ９）。
【００２５】
ステップＳ８におけるウエハＷの表面高さのマッピングは上述の瞳分割によるオートフォーカス方法でウエハＷの全チップの表面高さについて図７に示す手順で実施する。
まず、ウエハＷ上のチップ番号を示す制御装置１４内のレジスタｉ（図示せず）をｉ＝０にセットする（ステップＳ１１）。次いで、メインチャック１１を移動させてイニシャルチップを第２撮像手段１３の対物レンズ１３２の真下に位置させた後（ステップＳ１２）、電極パッドＰの番号を示す制御装置１４内のレジスタｊをｊ＝１にセットし（ステップＳ１３）、４本のプローブの１本に対応する電極パッドＰを対物レンズ１３２の真下へ移動させ、図３に示すように第２撮像手段１３の視野に電極パッドＰを位置させる（ステップＳ１４）。引き続き、焦点検出装置１６を用いて瞳分割により電極パッドＰの表面高さを求める（ステップＳ１５）。
【００２６】
ステップＳ１３における瞳分割による表面検出は以下の要領で行う。まず、第２撮像手段１３の光照射手段１３１の光源１３１Ａから観察用の光を照射すると、コンデンサレンズ１３１Ｂで集光された照射光は第２視野制限部材１３１Ｃの第１、第２透過部１３１Ｅ、１３１Ｆを透過した後リレーレンズ１３１Ｄを透過し、次いで照射光はハーフミラー１３３で反射されて光路が変換された後、対物レンズ１３２を透過してウエハＷの電極パッドＰを図３に示す第１、第２透過部１３１Ｅ、１３１Ｆに対応する領域を照射する。第１、第２透過部１３１Ｅ、１３１Ｆに対応する領域からの反射光は対物レンズ１３２、ハーフミラー１３３、リレーレンズ１３４を透過してハーフミラー１３５で反射されて光路が変換されて第１視野制限部材１３６で第２透過部１３１Ｆに対応する反射光が遮断され。第１透過部１３１Ｅに対応する反射光のみがリレーレンズ１３７、１３８を透過してＣＣＤ１３９で検出される。この段階では電極パッドＰの表面は第２撮像手段１３の焦点にはない。
【００２７】
一方、ウエハＷからの反射光の一部はハーフミラー１３５を透過して焦点検出装置１６側へ入射する。この入射光は第３視野制限手段１６１で透過光が制限されて２箇所の透過部１６１Ａを透過した光束が瞳分割ミラー１６３で二分割された後、リレーレンズ１６４、１６５を透過して光センサ１６６で検出される。光センサ１６６では２箇所の透過部１６１Ａに対応した二対の光量分布（図５参照）が検出される。この段階でメインチャック１１上のウエハＷは第２撮像手段１３の焦点の後方にあるため、対をなす光量分布の重心間の距離はウエハＷが焦点位置にある場合よりも遠い方に位置ずれしている。光センサ１６６は受光量に即して光電変換した後、それぞれの信号をＡ／Ｄ変換１６７を介して演算器１６８に出力する。演算器１６８は入力信号に基づいて二対の光量分布の重心間の距離Ａ、Ｂ（図５参照）を計算した後、これらの平均値を計算し、この平均値に基づいて電極パッドＰ表面のデフォーカス量を計算する。然る後、演算器１６８が演算値を制御装置１４へ出力すると、制御装置１４は駆動装置１７を介してメインチャック１１を移動させてデフォーカス量を補正して電極パッドＰの表面を第２撮像手段１３の焦点に合わせ、電極パッドＰのオートフォーカスが終了し、一連の操作によってメインチャック１１のＺ位置、即ち電極パッドＰの表面高さを検出する。このように焦点検出装置１６によって電極パッドＰの表面高さのデフォーカス方向及びデフォーカス量が同時に求められるため、従来のようにウエハＷを焦点に合わせるためにメインチャック１１を余分に昇降させる必要がなく、電極パッドＰを一度の上方操作でオートフォーカスすることができ、フォーカス時間を短縮することができる。
【００２８】
上述のようにして焦点検出装置１６による電極パッドＰのオートフォーカスが終了すると、レジスタｊの値をインクリメントした（ステップＳ１６）後、オートフォーカスを行った電極パッドＰの数が４本のプローブに対応する数に達したか否かを判断し（ステップＳ１７）、オートフォーカスの数が４個未満であればステップＳ１４に戻り、ステップＳ１４、ステップＳ１５及びステップＳ１６の動作を繰り返す。ステップＳ１７においてオートフォーカスの個数が４個に達した場合には、４個の電極パッドＰの表面高さを記憶装置に格納する（ステップＳ１８）。レジスタｉの値をインクリメントする（ステップＳ１９）。引き続き、全てのチップの各電極パッドＰの表面高さの検出を終えたか否かを判断し（ステップＳ２０）、検出を終えていないチップがあればステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２〜ステップＳ１８の動作を繰り返し、全てのチップの表面高さをマッピングする。そして、全てのチップに関する表面高さのマッピングが終了すれば、ウエハＷのマッピング動作を終了する。
【００２９】
以上説明したように本実施形態によれば、ウエハＷのプローブ検査に伴ってウエハＷの表面高さを検出する際に、瞳分割によるオートフォーカスを行うようにしたため、メインチャック１１をデフォーカス量に見合っただけ上昇あるいは下降させるだけでウエハＷの表面高さを検出することができ、従来と比較してオートフォーカス時間を格段に短縮することができ、ひいては検査のスループットを高めることができる。また、ウエハＷの全てのチップについて表面高さを検出することができるため、チップ単位の凹凸を反映させてメインチャック１１を操作することができるため、チップ毎に安定した針圧を得ることができ、信頼性の高い検査を行うことができる。
【００３０】
上記実施形態ではウエハＷの全てのチップについて表面高さを検出するようにしたが、必要に応じて所定個数毎のチップを間引きして検出しても良い。また、被検査体としてはウエハに制限されるものではない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ウエハ等の被検査体に形成された個々の素子の表面高さまで迅速に検出することができ、ひいてはスループットを高めると共に安定した針圧で信頼性の高い検査を行うことができるプローブ方法及びプローブ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプローブ装置の一実施形態の要部を示す構成図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は図１に示す第１、第２視野制限部材を示す正面図である。
【図３】第２撮像手段の光照射手段による光照射領域を拡大して示す平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は瞳分割によるオートフォーカスの原理を説明するための説明図である。
【図５】図１に示す焦点検出装置の光センサで検出される瞳分割の光量分布を説明するための説明図である。
【図６】本発明のプローブ方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図７】図６の瞳分割によるオートフォーカスの手順を示すフローチャートである。
【図８】プローブ装置を示す図で、（ａ）は正面を破断して示す正面図、（ｂ）は（ａ）の内部を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１０プローブ装置
１１メインチャック
１２第１撮像手段
１３第２撮像手段
１４制御装置
１６焦点検出装置（焦点検出手段）
１７駆動装置（駆動手段）
１３１光照射手段
１３１Ｃ、１３６、１６１視野制限手段
１６３瞳分割ミラー（瞳分割手段）
１６６光センサ（受光手段）

Claims

載置台に付設された第１撮像手段を介してプローブのＸ、Ｙ位置を検出する工程と、第１撮像手段と第２撮像手段の合焦点を一致させる工程と、第２撮像手段の焦点に上記載置台上の被検査体表面高さを自動的に合わせるオートフォーカス工程と、上記プローブと上記被検査体を接触させる工程とを備えたプローブ方法であって、上記オートフォーカス工程は、上記載置台上の被検査体表面の少なくとも一箇所の所定領域に光を照射する工程と、上記所定領域から反射された反射光を焦点検出光学系に取り出す工程と、この焦点検出光学系を通る上記反射光を瞳分割して第１、第２光に分割する工程と、第１、第２光を光センサを介して受光してそれぞれの光量分布を得る工程と、第１、第２光の光量分布に基づいて上記被検査体の表面の第２撮像手段の焦点からの上記被検査体の表面高さを求める工程とを備えたことを特徴とするプローブ方法。
上記焦点からのデフォーカス量に基づいて上記載置台上の被検査体表面を上記焦点に合わせる工程とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のプローブ方法。
上記被検査体に形成された複数の素子それぞれの表面高さをマッピングする工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローブ方法。
上記素子の電極の高さを求める工程を有することを特徴とする請求項３に記載のプローブ方法。
Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能な載置台に付設され且つその上方に配置されたプローブを撮像する第１撮像手段と、上記載置台の上方に配設され且つ上記載置台上の被検査体を撮像する第２撮像手段と、第１、第２撮像手段それぞれから得られる上記プローブの検出位置及び上記被検査体表面の検出位置に基づいて上記プローブと上記被検査体とを位置合わせしこれら両者を接触させるように上記載置台を制御する制御装置とを備え、上記制御装置の制御下で上記被検査体と上記プローブを接触させて上記被検査体の電気的検査を行うプローブ装置において、上記載置台上の被検査体表面に光を照射する光照射手段と、この光照射手段に設けられ且つ上記載置台上の被検査体表面への照射光を所定領域に制限する視野制限手段と、上記所定領域からの反射光に基づいて第２撮像手段の焦点を自動的に求める焦点検出手段とを備え、上記焦点検出手段は、上記反射光を第１、第２光に瞳分割する瞳分割手段と、この瞳分割手段から第１、第２光を受光してそれぞれの光量分布を得る受光手段と、第１、第２光の光量分布に基づいて上記被検査体の第２撮像手段の焦点からの上記被検査体の表面の高さを求める演算手段を有することを特徴とするプローブ装置。
上記焦点からのデフォーカス量を求める演算手段と、上記演算手段の演算結果に基づいて上記載置台上の被検査体表面を上記焦点に合わせる制御手段とを有することを特徴とする請求項５に記載のプローブ装置。
上記演算手段を介して上記素子の電極の高さを求めることを特徴とする請求項５に記載のプローブ装置。
上記焦点検出手段に上記被検査体からの反射光を制限する視野制限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項に記載のプローブ装置。