JP6999321B2 - 検査装置、検査方法及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
そこで、プローブ針を電極に接触させることにより電極に生じる針痕を撮像装置により撮像して、針痕の良/不良を判定することが行われている(特許文献1参照)。
Metal Oxide Semiconductor)カメラにより構成される。なお、下部カメラ31は、CCD(Charge Coupled Device)カメラ等により構成されてもよい。下部カメラ31は、プローブカード4に形成されたプローブ針4aを撮像し、その画像データを生成する。
本実施形態の検査処理では、例えば、まず、ローダー部2のフープから被検査基板であるウェハWを取り出してステージ5に搬送する。図示は省略するが、ウェハWの表面には、電気的検査対象となるデバイスが形成されている。
次に、下部撮像ユニット30と上部撮像ユニット50との位置合わせを行う(カメラ位置合わせ工程(撮像部位置合わせ工程))。具体的には、図5に示すように、まず、ステージ5と上部撮像ユニット50とを相対的に移動させることにより、下部撮像ユニット30を上部撮像ユニット50の下方に移動させ、また、下部撮像ユニット30の上方にターゲット板60を突出させる。次に、前述のように下部撮像ユニット30の合焦面と一致するように調整されたターゲット板60のターゲットマークを、ビニング機能を無効にされた状態の上部カメラ51により、高解像度光学系を介して撮像し、高解像度の画像データを出力させる。そして、該画像データに基づいて、ステージ5を移動させ、ターゲットマークと上部撮像ユニット50の合焦面を一致させる。これにより、下部撮像ユニット30と上部撮像ユニット50との位置合わせが完了となる。位置合わせ完了後のステージ5のX、Y、Z座標は、例えば(X0、Y0、Z0)として記憶される。
位置合わせ完了後、下部撮像ユニット30の上方からターゲット板60を退避させる。
そして、上部撮像ユニット50での低解像度光学系を介した撮像結果と高解像度光学系を介した撮像結果とに基づいて、ウェハWのθ軸方向の位置合わせを行うと共に、ウェハWの複数(例えば5点)の基準位置の情報を取得する(基準位置情報取得工程)。
具体的には、例えば、図6に示すように、ステージ5上のウェハWが上部撮像ユニット50の下方に位置するように、当該ステージ5と上部撮像ユニット50とを相対的に移動させる。次に、上部カメラ51により低解像度光学系を介してウェハWを撮像させ、撮像結果に基づいて、例えば上記複数の基準位置のうち2点のおおよその位置を判定する。この際、ビニング機能を有効にしていてもよいし、無効にしていてもよい。なお、基準位置は例えば予め定められたパッドである。次に、ウェハW上の、判定された位置を、ビニング機能を無効にされた状態の上部カメラ51により高解像度光学系を介して撮像させ、撮像結果に基づいて、上記2点を画像認識し、これらの位置に基づいてウェハWのθ軸方向のズレを算出し、該算出結果に基づいてステージ5をθ方向に移動させ、ウェハWのθ軸方向の位置合わせを行う。
下部撮像ユニット30での低解像度光学系を介した撮像結果と高解像度光学系を介した撮像結果とに基づいて、プローブ針位置の情報を取得する(プローブ針位置合わせ工程)。
具体的には、例えば、ステージ5を相対的に移動させて、上部撮像ユニット50をプローブ針4aの下方側から退避させると共に、図7に示すように、下部撮像ユニット30がプローブカード4の下方に位置させる。そして、下部撮像ユニット30の下部カメラ31により低解像度光学系を介してプローブ針4aを撮像させ、撮像結果に基づいて、プローブ針4aのうちの予め定められた所定のプローブ針4aのおおよその位置を判定する。次に、判定された所定のプローブ針4aのおおよその位置の周辺を、下部カメラ31により高解像度光学系を介して撮像させ、撮像結果に基づいて、下部カメラ31の焦点が上記所定のプローブ針4aに一致するように、ステージ5に固定された下部撮像ユニット30をX、Y、Z方向に移動させる。移動後のステージ5のX、Y、Z座標は、例えば(X3、Y3、Z3)として記憶される。
カメラ位置合わせ工程、基準位置情報取得工程及びプローブ針位置合わせ工程後、ウェハW上のパッドとプローブ針4aとを接触させて、該パッドを含むデバイスの電気特性を検査する。
具体的には、カメラ位置合わせ工程、基準位置情報取得工程及びプローブ針位置合わせ工程で得られた位置座標に基づき、図8に示すように、プローブ針4aそれぞれとウェハWの表面に形成された所定のデバイスのパッドとの位置が合うようにステージ5をX、Y方向に移動させる。その後、ステージ5をZ方向に移動させることによりプローブ針4aを電極に接触させて、デバイスの電気的特性を検査する。以後、全てのデバイスについての検査が完了するまで上述の処理を繰り返す。
電気的検査工程後、プローブ針4aが接触された後のパッドを、ビニング機能を有効にした上部カメラ51に撮像させ、上部カメラ51から出力された、ビニング機能有効時の画像データであるビニング画像データに基づいて、針痕の状態の判定をパッド毎に行う。
具体的には、カメラ位置合わせ工程及び基準位置情報取得工程で得られた位置座標に基づき、図6と同様に、ウェハWの表面の所定の領域と、上部撮像ユニット50の光軸との位置が合うようにステージ5をX、Y、Z方向に移動させる。そして、ウェハWの所定の領域を、ビニング機能を有効にした上部カメラ51に高解像度光学系を介して撮像させ、上部カメラ51から出力されたビニング画像データに基づいて、該画像データが示す画像に含まれるパッド上の針痕の状態をパッド毎に判定を行う。
以後、ウェハWの表面のパッドが形成された領域全面の撮像が完了し、全パッドについての針痕の状態の判定が完了するまで、上述の処理は繰り返される。
例えば、撮像の結果、パッドにおける所定の領域内に、サイズすなわち面積が所定の範囲内にある所定の数の針痕が認識された場合、当該パッドについて針痕が良好であると判定する。また、例えば、パッドは30~200μm角であり、上記所定の領域はパッドの端から5~50μm離れた領域であり、針痕の面積にかかる上記所定の範囲とは1~400μm2であり、針痕の数にかかる上記所定の数とは1~10個である。
撮像の結果、パッド以外の部分に針痕が認識された場合、例えばパッドの周囲の保護膜に針痕が認識された場合、当該パッドについて針痕が不良であると判定する。パッドにおける所定の領域内で認識された針痕のサイズが所定の範囲内になく、大き過ぎまたは小さすぎる場合も、当該パッドについて針痕が不良であると判定する。
撮像の結果、針痕が認識できない場合や、パッドにおける所定の領域内で認識された針痕の数が上記所定の数と一致しない場合、すなわち、パッドにプローブ針4aをコンタクトさせた回数と一致しない場合、当該パッドについて要再検査であると判定する。また、パッドにおける境界部分で針痕が認識された場合やパッドの所定の領域内で認識された針痕が薄い場合も、当該パッドについて要再検査であると判定する。
なお、高速・低精度針痕検査工程における判定を、パターンマッチングを用いて行ってもよい。
本工程では、高速・低精度針痕検査工程において要再検査であると判定されたパッドを、ビニング機能を無効にした上部カメラ51に撮像させ、上部カメラ51から出力された、ビニング機能無効時の画像データである標準画像データに基づいて、当該パッドについての針痕の状態の判定を行う。
具体的には、カメラ位置合わせ工程及び基準位置情報取得工程で得られた位置座標に基づき、ウェハWにおける、要再検査であると判定されたパッドを含む特定の領域と、上部撮像ユニット50の光軸との位置が合うようにステージ5をX、Y、Z方向に移動させる。そして、ウェハWの上記特定の領域を、ビニング機能を無効にした上部カメラ51に高解像度光学系を介して撮像させ、上部カメラ51から出力された標準画像データに基づいて、該画像データが示す画像に含まれるパッド上の針痕の状態の判定を行う。ここでの判定対象は例えば要再検査と判定されたパッドのみである。
以後、要再検査と判定されたパッドが複数存在する場合、全てのパッドについての針痕の再度の検査が完了するまで、上述の処理は繰り返される。
例えば、撮像の結果、当該パッドにおける所定の領域内に、サイズすなわち面積が所定の範囲内にある所定の数の針痕が認識された場合、当該パッドについて針痕が良好であると判定する。
撮像の結果、パッドの所定の領域以外の部分に針痕が認識された場合、当該パッドについて針痕が不良であると判定する。パッドにおける所定の領域内で認識された針痕のサイズが所定の範囲内にない場合も、当該パッドについて針痕が不良であると判定する。また、針痕がない場合や、パッドにおける所定の領域内で認識された針痕の数が上記所定の数と一致しない場合、当該パッドについて針痕が不良であると判定する。
また、針痕検査のために複数の光学系を用いていないため、上部撮像ユニット50の大型化を塞ぐことができる。したがって、プローバ100の本体1が小型であっても、上部撮像ユニット50をプローブカード4とステージ5との間に上部撮像ユニット50を配設することができる。また、複数の光学系を用いていないことから、針痕検査に際し、光学系を切り替える必要がないため、切替のための物理的な機構が不要であるので、プローバ100は信頼性が高い。さらに、上述のような物理的な機構が不要であるため、当該機構のメンテナンス等を省略することができる。また、上述のような物理的な機構が不要であるため、コストダウンを図ることができる。
この例のプローブ針位置合わせ工程では、例えば、ビニング機能を有効にした下部カメラ31により、下部撮像ユニット30に1つのみ設けられた光学系を介してプローブ針4aを撮像させ、撮像結果に基づいて、プローブ針4aのうちの予め定められた所定のプローブ針4aのおおよその位置を判定する。次に、判定された所定のプローブ針4aのおおよその位置の周辺を、ビニング機能を無効にした下部カメラ31により上記光学系を介して撮像させる。そして、撮像結果に基づいて、下部カメラ31の焦点が上記所定のプローブ針4aに一致するように、ステージ5に固定された下部撮像ユニット30をX、Y、Z方向に移動させ、移動後のステージ5のX、Y、Z座標を記憶させる。
このように下部カメラ31にビニング機能を設けることにより、光学系の数を減らすことができるため、低コスト化を図ることができる。
異物有無判定工程では、ウェハ搬送工程前に、載置台としてのステージ5のウェハWの搭載面を、ビニング機能を有効にされた状態の上部カメラ51により高解像度光学系を介して撮像し、撮像結果に基づいて上記搭載面上の異物の有無を判定する工程である。
反射率が低いウェハについては、その撮像画像は全体的に暗く、照明を明るくすることにより、明るい撮像画像が得られるものの、S/N比が悪化する。それに対し、ビニング機能を有効にすることにより、S/N比を悪化させずに明るい撮像画像を得ることができ、その結果、目視やソフトウェアによってウェハを誤認する可能性を低くすることができる。また、ソフトウェアによるウェハの認識処理を高速化させることができる。
1 本体
2 ローダー部
3 テストヘッド
4 プローブカード
4a プローブ針
5 ステージ
7 制御部
10 基台
11 X方向移動ユニット
12 Y方向移動ユニット
13 Z方向移動ユニット
30 下部撮像ユニット
31 下部カメラ
32 低倍率レンズ
33 高倍率レンズ
50 上部撮像ユニット
51 上部カメラ
52 低倍率レンズ
53 高倍率レンズ
60 ターゲット板
Claims (16)
- 被検査体に形成された電極にプローブ針が接触することにより前記電極に生じる針痕を検査する検査装置であって、
ビニング機能を有する撮像部と、
少なくとも該撮像部を制御する制御部と、を備え、
該制御部は、
前記プローブ針の接触動作後の前記電極を、前記ビニング機能を有効にした前記撮像部に撮像させ、撮像結果に基づいて、前記電極について前記針痕の状態の判定を行う高速・低精度検査工程と、
該高速・低精度検査工程での判定結果に応じて、前記ビニング機能を無効にした前記撮像部に再度撮像させ、撮像結果に基づいて、再度撮像された前記電極の前記針痕の状態の判定を行う低速・高精度検査工程と、を実行することを特徴とする検査装置。 - 前記低速・高精度検査工程では、前記高速・低精度検査工程で前記針痕の状態の判定対象とされた前記電極のうち、当該高速・低精度検査工程での判定結果に応じて選択された電極のみを前記針痕の状態の判定対象とすることを特徴とする請求項1に記載の検査装置。
- 前記選択された電極は、前記高速・低精度検査工程において要再検査と判定された電極であることを特徴とする請求項2に記載の検査装置。
- 前記高速・低精度検査工程では、前記電極について、前記針痕が良好であるか、要再検査であるか、または、前記針痕が不良であるかを判定し、
前記低速・高精度検査工程において、前記電極について、前記針痕が良好であるか、または、前記針痕が不良であるかを判定することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の検査装置。 - 前記高速・低精度検査工程では、前記電極における所定の領域内に、面積が所定の範囲内にある所定の数の前記針痕が認識された場合、当該電極について針痕が良好であると判定することを特徴とする請求項4に記載の検査装置。
- 前記高速・低精度検査工程において、前記針痕が認識されない場合、前記電極における所定の領域内で認識された前記針痕の数が所定の数と一致しない場合、前記電極における境界部分で前記針痕が認識された場合、または、前記電極における所定の領域内で認識された前記針痕が薄い場合、当該電極について要再検査であると判定することを特徴とする請求項4または5に記載の検査装置。
- 前記高速・低精度検査工程において、前記電極以外の部分に前記針痕が認識された場合、または、前記電極における所定の領域内で認識された前記針痕の面積が所定の範囲内にない場合、当該電極について前記針痕が不良であると判定することを特徴とする請求項4~6のいずれか1項に記載の検査装置。
- 前記低速・高精度検査工程において、前記電極における所定の領域内に、面積が所定の範囲内にある所定の数の前記針痕がある場合、当該電極について前記針痕が良好であると判定することを特徴とする請求項4~7のいずれか1項に記載の検査装置。
- 前記低速・高精度検査工程において、前記電極における所定の領域以外の部分に前記針痕が認識された場合、前記電極における所定の領域内で認識された前記針痕の面積が所定の範囲内にない場合、前記針痕が認識されない場合、または、前記電極における所定の領域内で認識された前記針痕の数が所定の数と一致しない場合、当該電極について前記針痕が不良であると判定することを特徴とする請求項4~8のいずれか1項に記載の検査装置。
- 前記ビニング機能を有効にしている場合の仮想的な解像度より低い解像度で前記撮像部による撮像を行うための低解像度光学系と、を備え、
前記制御部は、
前記低解像度光学系を介した前記撮像部による前記被検査体の撮像結果と、前記低解像度光学系を介さない前記撮像部による前記被検査体の撮像結果とに基づいて、前記被検査体の基準位置の情報を取得する基準位置情報取得工程を実行することを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の検査装置。 - 前記制御部は、
前記ビニング機能を有効にした前記撮像部に、前記被検査体が載置される載置台を撮像させ、撮像結果に基づいて、前記載置台上の異物の有無を判定することを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の検査装置。 - 前記検査装置は、前記被検査体に形成された前記電極に前記プローブ針を接触させ、前記プローブ針を介して前記被検査体に電気信号を供給することにより前記被検査体を検査するプローブ装置であり、
前記プローブ針を撮像する別の撮像部を備え、
前記制御部は、前記撮像部と前記別の撮像部との位置合わせのためのターゲットマークを、前記ビニング機能を有効にした前記撮像部に撮像させ、撮像結果に基づいて前記位置合わせを行う撮像部位置合わせ工程を実行することを特徴とする請求項1~11のいずれか1項に記載の検査装置。 - 前記検査装置は、前記被検査体に形成された前記電極に前記プローブ針を接触させ、前記プローブ針を介して前記被検査体に電気信号を供給することにより前記被検査体を検査するプローブ装置であり、
前記プローブ針を撮像する別の撮像部を備え、
前記制御部は、前記ビニング機能を有効にして撮像した前記撮像部からの出力に基づいて、当該撮像部と前記別の撮像部との位置合わせを行う撮像部位置合わせ工程を実行することを特徴とする請求項1~11のいずれか1項に記載の検査装置。 - 被検査体に形成された電極にプローブ針が接触することにより前記電極に生じる針痕を検査する検査装置を用いた検査方法であって、
前記検査装置は、ビニング機能を有する撮像部を備え、
前記プローブ針の接触動作後の前記電極を、前記ビニング機能を有効にした前記撮像部に撮像させ、撮像結果に基づいて、前記電極についての前記針痕の状態の判定を行う高速・低精度検査工程と、
該高速・低精度検査工程での判定結果に応じて、前記ビニング機能を無効にした前記撮像部に再度撮像させ、撮像結果に基づいて、再度撮像された電極の前記針痕の状態の判定を行う低速・高精度検査工程と、を含むことを特徴とする検査方法。 - 請求項14に記載の検査方法を検査装置によって実行させるように、当該検査装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
- 被検査体に形成された電極にプローブ針を接触させ、前記プローブ針を介して前記被検査体に電気信号を供給することにより前記被検査体を検査する検査装置であって、
ビニング機能を有する撮像部と、
前記ビニング機能を有効にしている場合の仮想的な解像度より低い解像度で前記撮像部による撮像を行うための光学系と、を備えることを特徴とする検査装置。
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