KR20080089237A - 프로브 장치, 프로빙 방법 및 기억 매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로브 장치에 있어서 피검사 기판 상의 피검사 칩의 전극 패드와 프로브를 높이 방향에 대해 고정밀도로 위치 맞춤이 실행된 상태에서 접촉시킬 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

미리 피검사 기판과는 다른 기준 기판을 이용하여 취득되고, 기준 기판 상의 복수의 기준점의 각각과, 촬상 수단에 의한 기준점의 촬상 결과에 의거하여 계산에 의해 구해진 구동계 좌표 상의 접촉 위치와 실제의 접촉 위치의 X, Y, Z 방향마다의 차분인 보정량을 대응지은 보정 데이터를 이용하여, 측정용 웨이퍼에 대해 계산에 의해 구한 좌표위치를 보정한다.

Description

프로브 장치, 프로빙 방법 및 기억 매체{PROBE APPARATUS, PROBING METHOD AND STROAGE MEDIUM}

본 발명은 피검사 칩이 종횡으로 배열된 피검사 기판을 탑재대에 탑재하고, 이 탑재대를 이동시켜서 프로브 카드의 프로브에 피검사 칩의 전극 패드를 접촉시켜 순차 피검사 칩의 전기적 측정을 실행하는 프로브 장치의 기술 분야에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라 함) 상에 IC칩이 형성된 후, IC칩의 전기적 특성을 조사하기 위해 웨이퍼의 상태에서 프로브 장치에 의한 프로브 테스트가 실행된다. 이 프로브 장치는 X, Y, Z 방향으로 이동 자유롭고 또한 Z축 주위로 회전 자유로운 탑재대에 웨이퍼를 탑재하고, 탑재대의 위쪽에 마련되어 있는 프로브 카드의 프로브 예를 들면 프로브침(針)과 웨이퍼의 IC칩의 전극 패드가 접촉하도록 탑재대의 위치를 제어하도록 구성되어 있다. 탑재대의 구동부는 X축, Y축 및 Z축을 각각 구성하는 볼나사와 이들 볼나사를 구동하는 모터를 구비하고, 탑재대의 위치 제어는 모터에 부착된 엔코더의 펄스수에 의거하여 실행된다. 따라서 탑재대는 엔 코더의 펄스수에 의해 관리되는 구동계의 좌표상을 이동하게 된다. 그리고 웨이퍼 상의 특정점을 카메라에 의해 촬상하고, 그 카메라의 위치와, 촬상했을 때의 탑재대의 위치와, 프로브침의 위치의 관계를 파악하는 것에 의해, 웨이퍼의 전극 패드를 프로브침에 접촉시키기 위한 구동계의 좌표 상의 위치를 계산에 의해 구할 수 있다.

그러나, 실제로는 볼나사의 가공 정밀도, 볼나사의 왜곡, 탑재대의 이동 가이드의 XY 평면 상에 있어서의 좌우의 진동이나 전후의 경사 혹은 볼나사의 주위의 경사 등의 영향, 더 나아가서는 볼나사의 신축의 영향 등도 가해지고 있기 때문에, 구동계의 좌표 상에서 계산한 접촉 위치와 실제의 접촉 위치를 일치시키는 것은 극히 곤란하다.

이러한 것으로부터, 특허문헌 1에는 탑재대측에 마련한 카메라로 프로브침을 촬상함과 동시에 장치 내를 이동할 수 있는 카메라로 탑재대 상의 웨이퍼를 촬상하고, 양 카메라의 광축을 서로 맞춤으로써, 결과적으로 마치 1대의 카메라로 프로브침 및 전극 패드의 위치를 확인할 수 있도록 하고, 그 촬상 결과에 의거해서 볼나사의 왜곡을 고려하여 프로브침 및 전극 패드의 접촉을 실시하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법은 칩의 배열에 있어서 종으로 2개, 횡으로 2개의 특정점을 설정하여, 종, 횡에 있어서의 2점간의 실제의 거리와 보진 펄스수의 관계를 구함으로써, 웨이퍼 좌표(칩의 배열로 특정되는 좌표)와 구동계의 좌표의 관계를 고려한 얼라인먼트 방법으로서, 결과적으로 특정점 이외의 점에 대해 접촉하는 X, Y, Z의 각 좌표값을 예측하고 있다.

또, 특허문헌 2에는 탑재대 상에 좌표 보정용의 웨이퍼를 탑재하여, 웨이퍼 좌표 상의 다수의 기준점마다 스테이지의 왜곡에 의한 위치 어긋남 성분을 포함하는 X, Y좌표계에 있어서의 실측 스테이지 좌표값과 상기 위치 어긋남 성분을 포함하지 않는 X, Y 좌표계에 있어서의 이상(理想) 스테이지 좌표값의 관계인 좌표 보정 정보를 구하는 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 2의 전체 내용으로 보아, 이 방법은 좌표 보정 정보를 이용하여 피검사 웨이퍼의 얼라인먼트를 실행함으로써, X, Y 방향에 대해서는 높은 정밀도로 콘택트 위치를 계산할 수 있다고 고려된다. 또, 특허문헌 1의 방법을 실행함에 있어서도, 미리 이러한 X, Y좌표값에 대한 좌표 보정 정보를 파악해 둠으로써, 용이하고 또한 정확하게 콘택트 위치에 있어서의 X, Y 좌표값을 구할 수 있다고 고려된다. 또한, 특허문헌 2에는 Z방향에 대해서는 전혀 고려되어 있지 않다.

여기서 도 20(a)는 웨이퍼(900)의 표면이 균일하게 평탄한 이상적인 경우이며, 이 경우에는 웨이퍼(900) 상의 임의의 1점에 대해 프로브침(904)과 접촉이 실행되는 Z위치를 정확하게 파악해 두면, 다른 위치에 있어서도 즉 각 전극 패드(901, 902)에 대해서도 그 Z위치로 탑재대(903)를 이동시키면, 안정된 측정을 실행할 수 있다. 그러나 도 20(b)는 탑재대의 표면이 휘어 있거나 혹은 볼나사의 왜곡 등으로부터 프로브침측에서 본 웨이퍼면이 휘어져 있는 경우에는 전극 패드(901 및 902)의 접촉시의 적절한 Z위치(높이 위치)는 달라진다. 따라서, 웨이퍼 상의 모든 IC칩에 대해 안정된 측정을 실행하기 위해서는 전극 패드마다 접촉시의 Z위치를 적절하게 설정할 필요가 있다.

한편, 전극 패드가 점점 미세화되어, 40㎛×40㎛ 정도의 사이즈가 검토되고 있으며, 이와 같이 전극 패드가 미세화되면, 침끝과 전극 패드가 접촉하는 높이 위치에 대해 가일층 높은 정밀도가 요구되게 된다. 바꿔 말하면, 웨이퍼를 얼라인먼트한 후에, 전극 패드와 프로브침이 접촉하는 계산상의 접촉 위치에 대해, X, Y의 좌표값 뿐만 아니라, Z의 좌표값도 높은 정밀도가 요구된다고 하는 것이다. 그 이유는 다음과 같다. 프로브침과 전극 패드의 접촉 동작에 있어서는 접촉 후에 약간 탑재대를 상승시킴으로써 소위 오버 드라이브를 걸고, 프로브침을 전극 패드 내에 침투시킴과 동시에, 횡침의 경우이면 프로브침이 휘어지므로, 그 복원력에 의해 침끝이 횡으로 어긋나 전극 패드의 표면의 자연 산화막을 깎아 내도록 하고 있다. 따라서, 오버 드라이브 전의 콘택트시에 계산상의 좌표값의 오차에 의해 이미 오버 드라이브가 걸려 있으면, 그 시점에서 침끝이 조금 미끄러져 있으므로, 그 위치로부터 본래의 오버 드라이브를 걸었을 때에 침끝이 전극 패드로부터 튀어 나와 버린다.

또, 수직침인 경우에 있어서도, 오버 드라이브를 거는 것에 의해 침끝이 미끄러지는 방법이 검토되고 있지만, 이 경우에 있어서도 역시 마찬가지의 문제가 일어난다. 또한, 수직침의 경우에는 침끝을 미끄러지게 할지의 여부에 관계없이 본래 접촉 위치에 있어서의 Z좌표 위치에 대해서는 높은 정밀도가 요구된다. 그 이유는 접촉시에 이미 의도한 오버 드라이브가 걸려 있으면 침끝이 전극 패드를 찢고, 그 결과 수직침에 수직방향으로 큰 힘이 가해져, 침이 꺾이거나, 프로브 카드가 부풀어 올라 버린다. 반대로 침끝이 전극 패드에서 조금 떨어져 있으면, 본래의 오버 드라이브량이 걸리지 않기 때문에 침끝이 전극 패드를 찢지 않아 접촉불량이 된다. 이 때문에 수직침의 경우에는 침끝의 가공 정밀도에 극히 과혹한 조건이 가해져 있고, 이 가공 조건을 완화하는 것이 요청되어 있다.

이러한 Z방향에 있어서의 콘택트 위치의 정확성에 대해서는 특허문헌 1이나 2에 기재된 방법에서는 확보할 수 없다.

(특허문헌 1) 特開平7 - 297241

(특허문헌 2) 일본특허 제3725314호 : 청구항 1, 도 3∼도 5

본 발명은 이러한 사정 하에 이루어진 것으로서, 그 목적은 프로브 장치에 있어서 피검사 기판 상의 피검사 칩의 전극 패드와 프로브를 높이 방향에 대해 고정밀도로 위치 맞춤이 실행된 상태에서 접촉시킬 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 관한 프로브 장치는 구동부에 의해 X, Y, Z 방향으로 이동 가능한 탑재대에, 피검사 칩이 종횡으로 배열된 피검사 기판을 탑재하고, 이 탑재대를 이동시켜서 프로브 카드의 프로브에 피검사 칩의 전극 패드를 접촉시켜서 순차 피검사 칩의 전기적 측정을 실행하는 프로브 장치에 있어서,

상기 탑재대 상의 피검사 기판의 전극 패드 또는 전극 패드와 특정의 위치 관계를 갖는 특정점을 촬상하는 촬상 수단과,

상기 탑재대 상의 피검사 기판의 전극 패드가 프로브에 접촉하고, 구동부에 의해 관리되는 구동계 좌표 상의 X, Y, Z 방향에 있어서의 접촉 위치를 상기 촬상 수단의 촬상 결과에 의거하여 계산에 의해 구하는 수단과,

미리 피검사 기판과는 다른 기준 기판을 이용해서 취득되고, 기준 기판 상의 복수의 기준점의 각각과, 상기 촬상 수단에 의한 기준점의 촬상 결과에 의거하여 계산에 의해 구해진 구동계 좌표 상의 접촉 위치와 실제의 접촉 위치의 X, Y, Z 방 향마다의 차분인 보정량을 대응지은 보정 데이터를 기억한 기억부와,

상기 기준점에 대한 피검사 기판의 전극 패드의 기판 상에서의 상대 위치를 구하고, 그 상대 위치와 상기 기억부에 기억되어 있는 보정 데이터에 의거하여, 상기 수단에 의해 구한 계산상의 접촉 위치를 보정하여 실제의 접촉 위치를 구하는 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

이 발명의 구체적 양태로서는 상기 기준점의 위치는 상기 기준 기판을 격자형상으로 분할했을 때의 격자점에 상당하도록 정해져 있고,

상기 계산상의 접촉 위치를 보정하여 실제의 접촉 위치를 구하는 수단은 피검사 기판의 전극 패드가 1개의 격자를 형성하는 4점의 기준점 중의 3점으로 형성되는 면내에 포함되어 있다고 근사해서 해당 전극 패드의 Z방향의 위치를 구하는 구성을 들 수 있다.

또한, 발명의 다른 구체적 양태로서는 상기 촬상 수단을 제 1 촬상 수단으로 하면, 탑재대와 함께 X, Y, Z 방향으로 이동하는 부위에 프로브를 촬상하기 위해 마련된 제 2 촬상 수단을 더 구비하고,

촬상 수단의 촬상 결과에 의거하여 접촉 위치를 계산에 의해 구하는 상기 수단은 상기 제 1 촬상 수단의 촬상 결과와 제 2 촬상 수단의 촬상 결과와 양 촬상 수단의 광축을 맞추었을 때의 구동계 좌표 상의 X, Y, Z 방향의 위치에 의거하여 상기 접촉 위치를 계산에 의해 구하는 구성을 들 수 있다.

다른 발명에 관한 프로빙 방법은 구동부에 의해 X, Y, Z 방향으로 이동 가능한 탑재대에, 피검사 칩이 종횡으로 배열된 피검사 기판을 탑재하고, 이 탑재대를 이동시켜서 프로브 카드의 프로브에 피검사 칩의 전극 패드를 접촉시켜서 순차 피검사 칩의 전기적 측정을 행하는 프로빙 방법에 있어서,

상기 탑재대 상의 피검사 기판의 전극 패드 또는 전극 패드와 특정의 위치 관계를 갖는 특정점을 촬상 수단에 의해 촬상하는 공정(a)과,

상기 탑재대 상의 피검사 기판의 전극 패드가 프로브에 접촉하고, 구동부에 의해 관리되는 구동계 좌표 상의 X, Y, Z 방향에 있어서의 접촉 위치를 상기 촬상 수단의 촬상 결과에 의거하여 계산에 의해 구하는 공정(b)과,

피검사 기판과는 다른 기준 기판 상의 복수의 기준점에 대한 피검사 기판의 전극 패드의 X, Y 방향에서의 상대 위치를 구하는 공정(c)과,

미리 상기 기준 기판을 이용하여 취득되고, 기준 기판 상의 복수의 기준점의 각각과, 상기 촬상 수단에 의한 기준점의 촬상 결과에 의거하여 계산에 의해 구해진 구동계 좌표 상의 접촉 위치와 실제의 접촉 위치의 X, Y, Z 방향마다의 차분인 보정량을 대응지은 보정 데이터를 이용하고, 상기 공정(c)에서 구해진 상기 상대 위치와 상기 보정 데이터에 의거하여, 상기 공정(b)에 의해 구한 계산상의 접촉 위치를 보정하여 실제의 접촉 위치를 추구하는 공정(d)을 구비한 것을 특징으로 한다.

또 다른 발명은 구동부에 의해 X, Y, Z 방향으로 이동 가능한 탑재대에, 피검사 칩이 종횡으로 배열된 피검사 기판을 탑재하고, 이 탑재대를 이동시켜서 프로브 카드의 프로브에 피검사 칩의 전극 패드를 접촉시켜서 순차 피검사 칩의 전기적 측정을 실행하는 프로브 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 기억한 기억 매체로 서, 상기 프로그램은 청구항 4 내지 6 중의 어느 한 항에 기재된 프로빙 방법을 실행하도록 스텝이 짜여져 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 미리 피검사 기판과는 다른 기준 기판을 이용하여 취득되고, 기준 기판 상의 복수의 기준점의 각각과, 촬상 수단에 의한 기준점의 촬상 결과에 의거하여 계산에 의해 구해진 구동계 좌표 상의 접촉 위치와 실제의 접촉 위치의 X, Y, Z 방향마다의 차분인 보정량을 대응지은 보정 데이터를 이용하고 있으므로, 피검사 기판 상의 피검사 칩의 전극 패드와 프로브를 높이 방향에 대해 고정밀도로 위치 맞춤이 실행된 상태에서 접촉시킬 수 있다.

[장치 구성]

본 발명의 프로브 방법에 이용되는 프로브 장치(1)에 대해, 도 1 및 도 2를 참조해서 설명한다. 이 프로브 장치(1)는 베이스대(20)를 구비하고 있으며, 이 베이스대(20) 상에는 Y방향으로 연장하는 가이드 레일을 따라, 예를 들면 볼나사 등에 의해 Y방향으로 구동되는 Y스테이지(21)와, X방향으로 연장하는 가이드 레일을 따라 예를 들면 볼나사에 의해 X방향으로 구동되는 X스테이지(22)가 마련되어 있다. 이 X스테이지(22)와 Y스테이지(21)에는 각각 모터가 마련되어 있으며, M은 X스테이지(22)의 모터이고, E2는 이 모터 M에 조합된 엔코더이지만, Y스테이지(21)의 모터 및 엔코더에 대해서는 도 1 중 숨겨져 있어 보이지 않는다.

X스테이지(22) 상에는 도시하지 않은 엔코더가 조합된 도시하지 않은 모터에 의해 Z방향으로 구동되는 Z이동부(23)가 마련되어 있고, 이 Z이동부(23)에는 Z축의 주위에 회전 자유로운(θ방향으로 이동 자유로운) 웨이퍼 탑재대(24)가 마련되어 있다. 따라서, 이 웨이퍼 탑재대(24)는 X, Y, Z, θ방향으로 이동할 수 있게 된다. X스테이지(22), Y스테이지(21) 및 Z이동부(23)는 구동부를 이룬다.

웨이퍼 탑재대(24)의 위쪽에는 프로브 카드(31)가 배치되어 있고, 이 프로브 카드(31)는 프로브 장치(1)의 외장체의 천장부에 상당하는 헤드 플레이트(51)에, 인서트 링(52)을 거쳐서 장착되어 있다. 프로브 카드(31)는 상면측에, 도시하지 않은 테스트 헤드에 전기적으로 접속되는 전극군을 갖고, 하면측에는 이들 전극군에 각각 전기적으로 접속된 프로브 예를 들면 비스듬히 아래쪽으로 연장하는 금속선으로 이루어지는 프로브침(32)이, 웨이퍼 W의 전극 패드의 배열에 대응하여 마련되어 있다. 프로브로서는 웨이퍼 W의 표면에 대해 수직으로 연장하는 수직침(선재 프로브침)이나, 플렉시블한 필름에 형성된 금 범프 전극 등이어도 좋다.

Z이동부(23)에는 도 2에 나타내는 바와 같이, 하부 카메라인 제 1 촬상 수단(25)이 고정판(23a)을 거쳐서 고정되어 있다. 이 제 1 촬상 수단(25)은 상기 프로브침(32)의 침끝을 확대해서 찍을 수 있도록, 고배율의 광학계(25a)와 CCD 카메라(25b)를 조합해서 구성되어 있다. 또한, 고정판(23a) 상에는 제 1 촬상 수단(25)에 인접하여, 프로브침(32)의 배열을 넓은 영역에서 찍기 위한 저배율의 카메라(26)가 고정되어 있다. 또한, 고정판(23a)에는 제 1 촬상 수단(25)의 초점맞춤면 에 대해 광축과 교차하는 방향으로 진퇴 기구(27)에 의해 진퇴할 수 있도록, 타겟(28)이 마련되어 있다.

웨이퍼 탑재대(24)와 프로브 카드(31)의 사이의 영역에는 CCD 카메라와 광학계 유닛을 포함하는 상부 카메라인 제 2 촬상 수단(33)이 이동체(34)에 고정되어 있고, 도시하지 않은 가이드를 따라 X방향으로 이동 자유롭게 마련되어 있다. 그리고, 상기 타겟(28)은 제 1 촬상 수단(25) 및 제 2 촬상 수단(33)에 의해 화상 인식할 수 있도록 구성되어 있으며, 예를 들면 투명한 유리판에, 위치 맞춤용의 피사체인 원형의 금속막 예를 들면 직경 140미크론의 금속막이 증착되어 있다.

도 3은 본 실시형태의 프로브 장치(1)에 이용되는 제어부(10)로서, 주요 부분에 대해 나타내고 있다. 2는 CPU, 3은 도 1의 각 모터를 포함하는 스테이지 구동용 모터이다. 4는 X모터, Y모터 및 Z모터의 각각에 마련된 엔코더를 통괄하여 나타내고 있다. 5는 후술하는 기준 웨이퍼를 이용하여 취득하는 좌표 보정 데이터 취득용 프로그램이며, 특허청구범위에 있어서의 접촉 위치를 계산에 의해 구하는 수단에 상당한다. 이 프로그램(5)에서 실행되는 작업은 실제로는 프로브 장치(1)의 메이커측에서 실행되는 경우가 많지만, 설명의 편의상, 제어부(10)에 탑재되어 있는 것으로서 설명을 한다. 또한, 제어부(10)는 측정용 웨이퍼의 표면에 형성된 전극인 전극 패드에 대해, 프로브침(32)을 접촉시켜 전기 특성의 검사를 실행하기 위한 측정용 웨이퍼 콘택트용의 프로그램(6)을 구비하고 있다. 이 프로그램(6)은 특허청구범위에 있어서의 실제의 접촉 위치를 구하는 수단에 상당한다. 7은 메모리이며, 이 메모리(7) 내에는 후술하는 좌표 보정 데이터 테이블(7a)이 저장되어 있다. 8은 메 모리(7) 등으로부터 읽어낸 데이터에 의거하여 연산 등을 실행하는 워크 메모리이다. 이 프로그램(5, 6)(처리 파라미터의 입력 조작이나 표시에 관한 프로그램도 포함)은 컴퓨터 기억 매체 예를 들면 플렉시블 디스크, 컴팩트 디스크, MO(광자기 디스크), 하드 디스크 등의 기억부(11)에 저장되어 제어부(10)에 인스톨된다.

[전체의 흐름]

도 4는 이 실시형태에서 실행하는 전체의 흐름을 나타내고 있다. 스텝 S100, S200 및 스텝 S300은 예를 들면 프로브 장치(1)의 메이커측에서 실시되는 전처리 작업이다. 이 프로브 장치(1)에 있어서의 웨이퍼 W상의 전극 패드와 프로브침의 콘택트(접촉) 제어는 시야가 상향인 카메라(제 1 촬상 수단(25)) 및 시야가 하향인 카메라(제 2 촬상 수단(33))에서 각각 프로브침(32) 및 웨이퍼 W를 촬상하고, 그 촬상 결과에 의거하여, 전극 패드가 프로브침(32)에 접촉하는 콘택트 위치(접촉 위치)를 계산하고, 그 계산상의 콘택트 위치에 의거하여 모터(3)를 동작시켜서 접촉시키는 제어이다. 그러나 이 계산상의 콘택트 위치는 실제로 전극 패드를 프로브침(32)에 접촉시켜 구한 것은 아니므로 계산상의 위치와 실제의 위치는 극히 미크로의 차원에서는 오차를 발생한다. 즉, 카메라(제 1 촬상 수단(25) 및 제 2 촬상 수단(33))를 이용하여 얼라인먼트를 실행한 영역은 프로브침(32)이 배치되어 있는 영역과는 다르기 때문이다. 그래서 미리, 계산 위치와 실제의 위치가 어느 정도 어긋나 있는지를 파악하기 위해, 전처리 작업이 실행된다.

우선, 스텝 S100에서는 프로브 카드(31) 대신에, 인서트 링(52)에 예를 들면 CCD 카메라(35)와 레이저 측장기(測長器)(37)를 설치한다. 이 CCD 카메라(35)와 레 이저 측장기(37)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 하프 미러(36)를 거쳐서 웨이퍼 W상의 동일 점에 초점이 일치하도록 구성되어 있고, 하프 미러(36)와 함께 측장기유닛(38)로서 일체적으로 마련되어 있다. 측장기유닛(38)은 웨이퍼 탑재대(24)에 탑재된 후술하는 기준 웨이퍼 W1의 Z좌표의 실측값을 측량하기 위한 것이다. 또한, 이 측장기유닛(38)의 하면측(웨이퍼 W에 대향하는 면)에는 임의의 특정 위치에 타겟 마크(39)가 붙여져 있다.

스텝 S100을 실행한 후, 다음에 실행되는 스텝 S200은 그 표면에 예를 들면 정확하게 매트릭스 형상으로 형성한 다수의 기준점과 다수의 칩이 형성된 기준 기판인 기준 웨이퍼 W1을 이용하여 실행된다. 전처리 작업을 더욱 상세하고 또한 요점을 설명하면, 기준 웨이퍼 W1상의 기준점에 대해, 구동계의 좌표(각 모터(3)의 엔코더(4)의 펄스로 관리되는 좌표)에 있어서의 접촉시의 X, Y, Z의 계산상의 콘택트 위치를 후술하는 얼라인먼트에 의해 구하고, 그 콘택트 위치에 기준점이 오도록 기준 웨이퍼 W1을 이동시킨다. 또한, 이 단계에 있어서의 콘택트 위치는 측장기 유닛(38)의 타겟 마크(39)에 대해 X, Y, Z방향의 위치를 정확하게 알고 있는 위치이며, CCD 카메라(35)에 의해 촬상되고 또한 레이저 측장기(37)에 의해 측장이 실행되는 가상의 콘택트 위치이다. 그리고, 실제로 CCD 카메라(35)에 의해 기준점을 촬상해서 X, Y의 좌표값을 구하는 것에 의해, 또 레이저 측장기(37)에 의해 기준점까지의 거리 즉 실제의 높이 위치를 구하는 것에 의해, 계산상의 콘택트 위치와 실제의 콘택트 위치의 치수 오차를 X, Y, Z의 각각에 대해 취득할 수 있다. 따라서, 그 치수오차를 엔코더 1펄스당의 이동 거리로 나누면, 각 기준점마다 계산상의 콘택트 위치로부터 실제의 콘택트 위치를 얻기 위한 보정량을 취득할 수 있게 된다.

이러한 보정량을 각 기준점에 대해 구하여 테이블(7a)을 작성해 두면, 그 후에 피검사 기판인 측정용 웨이퍼 W2를 이용하여 프로브침(32)과의 콘택트 작업을 실행하는 경우에, 측정용 웨이퍼 W2의 전극 패드에 대해 마찬가지의 얼라인먼트를 실행하여 접촉할 것이라는 계산상의 콘택트 위치를 구하고, 그 전극 패드가 기준 웨이퍼 W1의 기준점의 어디에 상당하는지를 파악함으로써, 대응하는 보정량이 구해진다. 따라서, 계산상의 콘택트 위치에 보정량을 더함으로써 실제의 콘택트 위치가 구해지고, 그 콘택트 위치에 따라 모터(3)를 동작시킴으로써 확실한 콘택트가 얻어진다는 것이다. 이러한 측정용 웨이퍼 W2에 대해 실행되는 작업이 스텝 S300, 스텝 S400이다.

스텝 S300에서는 상술한 스텝 S100에 있어서 설치한 측장기유닛(38)를 떼어내고, 원래의 프로브 카드(31)를 부착한다. 다음에, 스텝 S400에 있어서, 측정용 웨이퍼 W2에 대해, 미리 제 1 촬상 수단(25)과 제 2 촬상 수단(33)을 이용하여 상술한 기준 웨이퍼 W1에 대해 실행한 얼라인먼트와 마찬가지의 얼라인먼트를 실행하고, 위에 설명한 바와 같이 콘택트 위치를 보정한후 측정용 웨이퍼 W2상의 전극 패드에 대해 프로브침(32)을 콘택트시켜, 프로브 카드(31)에 마련된 도시하지 않은 전극부로부터 소정의 전기신호를 흘리고, 웨이퍼 W2상의 칩의 전기적 특성의 검사를 실행한다.

이 때, 측정용 웨이퍼 W2의 콘택트 위치를 보정함에 있어서, 상술 한 바와 같이 측정용 웨이퍼 W2상의 전극 패드의 위치가 기준 웨이퍼 W1상의 어느 점에 대 응하는지를 구할 필요가 있지만, 측정용 웨이퍼 W2가 기준 웨이퍼 W1과 완전히 동일한 웨이퍼 W이고 또한 동일한 위치에 배치되어 있어, 기준점과 측정용 웨이퍼 W2상의 특정점이 동일하면, 측정용 웨이퍼 W2의 콘택트시에는 상기 테이블(7a)을 그대로 사용하면 좋게 되지만, 실제로는 그러한 일은 일어나지 않을 것이기 때문에, 측정용 웨이퍼 W2상의 각 점이 기준 웨이퍼 W1의 기준점의 어디에 위치하는지, 혹은 그 각 점이 기준점에 포함되어 있지 않을 때에(실제로는 이 경우가 많을 것이다) 기준점의 보정량을 어떻게 반영시킬 것인지와 같은 것에 대해 정하지 않으면 안 된다. 이하에서는 전처리의 상태, 얼라인먼트의 구체적 방법, 보정량의 계산의 방법 등에 대해 순차 밝혀 간다.

[좌표 보정 데이터 취득]

상술한 기준 웨이퍼 W1을 이용하여 실행되는 보정 데이터 취득(도 4에 있어서의 스텝 S200에 상당함)에 대해, 도 6∼도 13을 참조하여 상세하게 기술한다. 우선, 도시하지 않은 반송 수단에 의해 기준 웨이퍼 W1을 웨이퍼 탑재대(24)에 탑재(로드)한다(스텝 S61). 이 기준 웨이퍼 W1은 후술하는 도 13(a)에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 웨이퍼의 표면을 예를 들면 정방형의 격자형상으로 분할했을 때의 격자점에 상당하도록 종횡으로 간격을 두고 다수의 기준점이 설정되어 있다. 기준 웨이퍼 W1은 더욱 상세한 예를 들면, IC칩이 종횡으로 형성되어 있고, 각 IC칩의 특정한 전극 패드를 기준점으로 하고 있다. 그리고, 제 1 촬상 수단(25)과 제 2 촬상 수단(33)을 이용하여, 기준 웨이퍼 W1의 위치 맞춤(얼라인먼트)을 실행한다. 이 얼라인먼트는 상술한 특허문헌 1에 기재되어 있는 방법과 마찬가지의 방법이지만, 그 개요에 대해, 도 7 및 도 8을 참조해서 설명해 둔다.

웨이퍼 W1을 웨이퍼 탑재대(24)에 탑재한 후, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 측장기유닛(38)의 하면에 붙여진 타겟 마크(39)에 제 1 촬상 수단(25)의 초점이 일치하도록 웨이퍼 탑재대(24)를 X, Y, Z방향으로 이동시키고, 그 때의 웨이퍼 탑재대(24)의 구동계 좌표 상의 X, Y, Z방향에 있어서의 위치 A2(X2, Y2, Z2)를 구한다(스텝 S201). 이 웨이퍼 탑재대(24)의 구동계 좌표 상의 위치는 웨이퍼 탑재대(24)(즉 Z이동부(23))가 임의의 위치에 배치되었을 때에, 소정의 표준위치에 대해 X, Y, Z방향의 각각의 엔코더의 펄스수로 관리된 위치이다.

다음에, 제 2 촬상 수단(33)을 프로브침(32)의 아래쪽측으로 위치시킴과 동시에, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 타겟(28)을 제 1 촬상 수단(25)과 제 2 촬상 수단(33)의 사이의 영역으로 돌출시키고, 그리고 제 2 촬상 수단(33)의 초점이 타겟(28)의 금속막에 일치하고 또한 그 금속막의 중심과 제 2 촬상 수단(33)의 광축이 일치하도록, 웨이퍼 탑재대(24)를 X, Y, Z방향으로 이동시킨다.

이러한 웨이퍼 탑재대(24)의 위치 제어는 제 2 촬상 수단(33)의 정지 위치의 아래쪽측에 제 1 촬상 수단(25)을 위치시키고, 다음에 화상 메모리 내에 미리 저장된 화상 데이터와 제 2 촬상 수단(33)에서 얻어진 화상 데이터를 비교하면서 웨이퍼 탑재대(24)를 X, Y, Z방향으로 이동시키는 것에 의해서 실행된다. 그리고, 제 1 촬상 수단(25)은 타겟(28)(상세하게는 금속막)에 대해 초점 및 광축이 맞추어져 있으므로, 양 촬상 수단(25, 33)은 서로 초점 및 광축이 일치하고 있게 된다. 이 때의 웨이퍼 탑재대(24)의 구동계 좌표 상의 X, Y, Z방향의 위치를 점 A0(X0, Y0, Z0)으로서 도시하지 않은 메모리에 저장한다(스텝 S202).

계속해서 도 8(c)에 나타내는 바와 같이, 타겟(28)을 제 1 촬상 수단(25)의 위쪽으로부터 퇴피시킴과 동시에, 웨이퍼 탑재대(24)를 제 2 촬상 수단(33)의 아래쪽측에 위치시키고, 기준 웨이퍼 W1의 예를 들면 5개의 기준점의 위치를 촬상한다. 이 5개의 기준점은 예를 들면 기준 웨이퍼 W1의 중심점과, 이 중심점을 통과하는 횡배열의 기준점군의 양단의 기준점과, 상기 중심점을 통과하는 종배열의 기준점군의 양단의 기준점의 합계 5점이다. 이들 5점을 도 13(a)에서 나타내면, M1, M5, M9, M11, M19라는 것으로 된다.

기준점의 인식에 대해서는 예를 들면 미리 오퍼레이터에 의해, CRT화면을 보면서 웨이퍼 탑재대(24)를 이동시켜 제 2 촬상 수단(33)의 초점을 각 기준점에 맞추고, 그 때의 화상을 화상 메모리에 기억시켜 둠과 동시에 웨이퍼 탑재대(24)의 이동 패턴을 기억시키고, 이렇게 해서 티칭을 실행해 둔다. 그리고 기준 웨이퍼 W1의 측정시에는 제 2 촬상 수단(33)을 저배율 모드로 설정하고, 미리 티칭된 이동 패턴 패턴에 따라 웨이퍼 탑재대(24)를 이동시켜 각 점에 접근하고, 기준 웨이퍼 W1상의 넓은 영역을 촬상하며, 그 화상과 미리 티칭된 화상에 의거하여 대강의 위치 맞춤을 실행하고, 다음에 고배율 모드로 좁은 영역을 촬상하여 정확한 위치 맞춤을 실행한다. 그리고, 측장기유닛(38)의 타겟 마크의 배열의 방향과 기준점의 배열의 방향의 어긋남을 고려하여, 기준점 중 예를 들면 2점으로부터 θ방향의 어긋남을 구하여 웨이퍼 탑재대(24)를 θ방향으로 이동시킨다(스텝 S203). 기준 웨이퍼 W1은 미리 도시하지 않은 얼라인먼트 기구에 의해 그 방향이 대강 조정되어 있으므 로, 이 θ방향의 어긋남은 극히 약간이다.

그리고, 재차 제 2 촬상 수단(33)에 의해 기준점의 5점을 촬상하고, 각각의 웨이퍼 탑재대(24)의 구동계 좌표 상의 위치(Xa, Ya, Za), (Xb, Yb, Zb), (Xc, Yc, Zc), (Xd, Yd, Zd), (Xe, Ye, Ze)를 도시하지 않은 메모리에 기억한다(스텝 S204). 또한 각 위치를 대표하여 편의상 A1(X1, Y1, Z1)로서 나타낸다.

이상의 동작을 실행하면, 제 1 촬상 수단(25) 및 제 2 촬상 수단(33)의 서로의 초점을 맞추고 있으므로 소위 공통의 촬상 수단에 의해서 기준 웨이퍼 W1과 타겟 마크(39)를 촬상한 것으로 된다. 예를 들면 제 2 촬상 수단(33)만 이용하면, 이 촬상 수단(33)과 타겟 마크(39)의 상대 위치의 설정에 오차가 포함되어 버리지만, 상기와 같이 얼라인먼트를 실행함으로써, 기준 웨이퍼 W1의 기준점과 타겟 마크(39)의 상대 위치를 정확하게 파악할 수 있다. 이상의 스텝 S201∼스텝 S204까지가 도 6에 나타낸 스텝 S62에 상당한다.

그리고, 이상의 각 점 A0, A1, A2로부터, 측장기유닛(38)의 기준위치에 대한 각 기준점의 구동계 좌표 상의 콘택트 위치 A3(x, y, z)을 계산한다(스텝 S205). 또한, 이 스텝 S205는 도 6의 스텝 S63에 상당한다. 즉, x=X1+X2-X0, y=Y1+Y2-Y0, z=Z1+Z2-Z0으로 된다. 기준웨이퍼 W1을 이용한 공정에 있어서의 콘택트 위치는 상술한 바와 같이 CCD 카메라(35)에 의해 촬상되고 또한 레이저 측장기(37)에 의해 측장이 실행되는 가상의 콘택트 위치이다. 그리고 이 콘택트 위치 A3(x, y, z)은 기준 웨이퍼 W1상의 기준점과 측장기유닛(38)의 타겟 마크(39)의 위치에 의거하여, 제 1 촬상 수단(25)과 제 2 촬상 수단(33)을 이용하여, 계산에 의해 산출한 콘택트 위치(접촉 위치)로 된다. 실제로 촬상한 기준 웨이퍼 W1 상의 상기 5점 이외의 기준점의 구동계 좌표 상의 위치에 대해서는 5점의 위치를 등분하는 것에 의해 용이하게 구할 수 있다. 예를 들면 M1과 M5의 좌표를 알면, 양자의 X좌표의 차분 및 Y좌표의 차분을 4등분함으로써 M2∼M4의 X, Y의 좌표값을 알 수 있다. 또 Z좌표값에 대해서도, 양자의 Z좌표의 차분을 4등분함으로써 구할 수 있다. 예를 들면, M1과 M5의 각 Z좌표값이 동일하면 M2∼M4의 좌표값도 그 좌표값으로 되지만, 양자에 차가 있으면, 그 차분을 4등분함으로써 구한다. 즉, M2∼M4의 각 Z좌표는 M1의 Z좌표와 M5의 Z좌표를 연결하는 선분 상에 있다고 근사하는 것이다. 마찬가지로, M11과 M5의 좌표값을 알면, 마찬가지로 M12∼M14의 좌표값을 알 수 있다. 또, 상기 5점의 기준점의 배열로부터 어긋나 있는 기준점(예를 들면 M30)의 좌표값도 단순한 비례 계산에서 알 수 있다. 이와 같이 상기 5점 이외의 기준점에 대해서도, 제 2 촬상 수단(33)에 의해 촬상되었을 때의 구동계 좌표 상의 위치를 예측할 수 있으므로, 그 예측 좌표값을 이용하여 상기 5점과 마찬가지로 해서 구동계 좌표 상의 콘택트 위치를 구할 수 있다.

이렇게 해서 각 기준점에 대해 계산된 구동계 좌표 상의 콘택트 위치A3(A3으로 부호를 대표하고 있다)은 상술한 바와 같이 오차를 포함하고 있는 경우가 있으므로, 이하의 스텝을 실행하는 것에 의해, 더욱 정확한 보정 값으로 되도록 재계산된다.

즉, 웨이퍼 탑재대(24)를 구동하여, 도 9에 나타내는 바와 같이, 기준 웨이퍼 W1상의 기준점을 상기의 콘택트 위치 A3까지 이동시킨다(스텝 S64). 다음에 CCD 카메라(35)에 의해, 기준점의 X, Y방향의 위치 어긋남량을 확인하고, 어긋나 있는 경우에는 어긋남이 없는 상태로 되도록 예를 들면 대상으로 되는 기준점이 시야의 크로스 마크의 중심에 위치하도록 웨이퍼 탑재대(24)를 구동하여, 그 때의 X방향 및 Y방향의 구동량을 취득한다. 크로스 마크의 중심점이 본래의 가상의 콘택트 위치이기 때문에, 이 X, Y방향의 구동량은 해당 기준점에 대한 X, Y방향의 계산상의 콘택트 위치와 실제의 콘택트 위치의 어긋남량으로 된다.

또, 레이저 측장기(37)에 의해 해당 기준점의 Z방향의 위치(높이 위치)가 본래의 가상 콘택트 위치에 있어서의 Z좌표 위치로 될 때까지 웨이퍼 탑재대(24)를 승강시켜서, 그 때의 웨이퍼 탑재대(24)의 구동량을 취득한다(스텝 S65). 이것에 의해, Z방향에 대해서도 계산상의 콘택트 위치 A3과 실제의 가상 콘택트 위치의 어긋남량(보정값)이 취득된다. 이러한 작업을 다른 기준점에 대해서도 실행하고, 모든 기준점에 대해 X, Y, Z방향의 각각에 대해, 계산상의 콘택트 위치와 실제의 콘택트 위치의 어긋남량을 취득한다(스텝 S66).

도 10은 제 2 촬상 수단(33)에 의해 기준 웨이퍼 W1의 5개의 기준점을 촬상하여 해당 5개의 기준점의 구동계 좌표 상의 위치를 구한 후, Z방향의 위치에 관해 보정하는 상태를 나타내고 있다. 예를 들면 그 5점 중의 중심점을 포함하는 3점의 Z방향의 위치를 이용하여, 그들 3점간의 기준 웨이퍼 W1의 Z방향의 위치를 구하고, 다음에 CCD 카메라(35) 및 레이저 측장기(37)를 이용하여 각 기준점의 실제의 Z방향 위치를 구하고, 계산상의 위치와 실제의 위치의 어긋남량을 나타내고 있다. 이 상태는 계산상에서는 상기 3개의 기준점간의 각 기준점은 해당 3개의 기준점을 연 결하는 직선 근사에 의해 그 위치가 예측되어 있어서, 실제로는 그 근사 직선으로부터의 어긋남량을 보고 있다고 할 수 있다. 도 11은 제 2 촬상 수단(33)에 의해 촬상한 기준점을 연결하는 직선 상에 그 사이의 기준점이 있다고 취급한 경우와, 각 기준점마다 Z좌표를 보정하는 경우를 비교한 것이다. 특허문헌 1의 방법에서는 전자와 같이 되고, 본 발명에서는 후자와 같이 된다.

또한, 제 2 촬상 수단(33)에 의해 촬상한 5개의 기준점에 대해서도, 계산상의 가상 콘택트 위치의 Z좌표와 실제의 가상 콘택트 위치의 Z좌표의 차가 구해진다. 도 10에서는 제 2 촬상 수단(33)에 의해 촬상한 기준점에 대한 보정의 상태는 보이지 않는다.

또한, 이러한 보정을 실행하는 것의 이점을 도 11에 모식적으로 나타내면, 특허문헌 1에 의한 얼라인먼트를 실행한 것만으로는 제 2 촬상 수단(33)에 의해 촬상한 기준점을 연결하는 평면 상에, 촬상하고 있지 않은 다른 기준점이 위치하고 있는 것으로 취급되지만, 본 발명에서는 그들 다른 기준점에 대한 콘택트시의 Z위치를 더욱 고정밀도로 예측할 수 있다.

그리고, 도 12에 나타내는 바와 같이, 모든 기준점에 대해 취득된 계산상의 콘택트 위치 A3과 실제의 콘택트 위치의 어긋남량을 테이블(7a)로서 메모리(7)에 보존한다(스텝 S67). 그 후, 기준 웨이퍼 W1을 웨이퍼 탑재대(24)로부터 언로드한다(스텝 S68). 도 13(a)는 기준 웨이퍼 W1상의 기준점의 배열을 모식적으로 나타내는 도면으로서, M1, M11, M9, M19 및 M5의 5점이 제 2 촬상 수단(33)에 의해 촬상되는 기준점이다. 또, 도 13(b)은 각 기준점 M1로부터 M9에 대한 Z방향의 보정량을 나타낸 도면이다.

[측정용 웨이퍼 W2를 이용한 검사]

다음에, 피검사 기판인 측정용 웨이퍼 W2에 형성된 피검사부인 IC칩의 전기적 특성의 검사를 실행한다. 이 측정용 웨이퍼 W2에는 표면에 다수의 피검사 칩이 종횡으로 배열되어 있음과 동시에, 좌표 취득용의 특정점이 복수 개소 예를 들면 5개소에 설정되어 있다. 이 5개의 특정점은 IC칩상의 특정한 전극 패드가 할당되고, 예를 들면 기준 웨이퍼 W1과 마찬가지로 측정용 웨이퍼 W2의 중심에 가장 가까운 IC칩의 특정의 전극 패드와, 해당 IC칩을 포함하는 횡배열의 IC칩군의 양단의 IC칩의 특정의 전극 패드와, 해당 IC칩을 포함하는 종방향의 IC칩군의 양단의 전극 패드의 5점이 할당된다.

그리고, 도 14의 흐름에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W2를 웨이퍼 탑재대(24)에 로드(스텝 S10) 후, 카메라(제 1 촬상 수단(25) 및 제 2 촬상 수단(33))를 이용하여 기준 웨이퍼 W1의 경우(스텝 S201∼스텝 S204)와 마찬가지로 얼라인먼트를 실행한다(스텝 S11). 이 얼라인먼트에 대해, 이하에 설명한다.

이 단계에서는 프로브 장치(1)에 프로브 카드(31)가 장착되어 있고, 우선 도 15(a)에 나타내는 바와 같이, 제 1 촬상 수단(25)에 의해 프로브 카드(31)의 프로브침(32)을 촬상하고, 그 때의 웨이퍼 탑재대(24)의 좌표 B2(X2, Y2, Z2)를 기억한다. 이 촬상 결과, 프로브침(32)의 배열의 방향이 파악되고, 또한 특정의 예를 들면 1개의 프로브침(32)의 침끝의 중심에 대한 구동계 좌표 상의 좌표위치가 취득된다. 그리고, 프로브침(32)의 배열의 방향과 전극 패드의 배열의 방향이 일치하도 록, 웨이퍼 탑재대(24)를 회전시킨다.

다음에, 예를 들면 제 2 촬상 수단(33)을 프로브침(32)의 아래쪽측에 위치시킴과 동시에, 도 15(b)에 나타내는 바와 같이, 타겟(28)을 제 1 촬상 수단(25)과 제 2 촬상 수단(33)의 사이의 영역으로 돌출시키고, 그리고 제 2 촬상 수단(33)의 초점이 타겟(28)의 금속막에 일치하고 또한 그 금속막의 중심과 제 2 촬상 수단(33)의 광축이 일치하도록, 웨이퍼 탑재대(24)를 X, Y, Z 방향으로 이동시키고, 그 때의 좌표점 B0(X0, Y0, Z0)을 기억한다.

그 후, 도 15(c)에 나타내는 바와 같이, 제 2 촬상 수단(33)에 의해 상술한 바와 같이 해서 5점의 특정점을 촬상하고, 이들 5점에 대한 구동계 좌표 상의 좌표위치((Xa, Ya, Za), (Xb, Yb, Zb), (Xc, Yc, Zc), (Xd, Yd, Zd), (Xe, Ye, Ze)(편의상 B1(X1, Y1, Z1)으로 함))를 구한다.

다음에, 이들 5개의 특정점에대한 접촉위치 B3(X3,Y3,Z3)를 A3의 경우와 같은 방법으로 구한다.(스텝 S12)

그리고 이제부터 순차 실행하고자 하는 각 회의 콘택트 동작에 있어서 일괄하여 프로브침(32)에 접촉하는 전극 패드군 중의 특정의 전극 패드의 전부에 대해, 제 2 촬상 수단(33)에서 촬상했을 때의 구동계 좌표 상의 X, Y방향의 위치를 구한다. 제 2 촬상 수단(33)에서 촬상한 5개의 특정점 이외의 점(전극 패드)에 대한 X, Y방향의 좌표를 구하는 방법은 기준 웨이퍼 W1의 항목에서 기술한 바와 같다. 한편, 앞의 기준 웨이퍼 W1상의 각 기준점을 제 2 촬상 수단(33)에 의해 촬상했을 때의 구동계 좌표 상의 X, Y방향의 위치(X좌표, Y좌표)는 알고 있으므로, 구동계 좌 표 상의 위치를 거쳐서 측정용 웨이퍼 W2의 전극 패드에 대해 측정용 웨이퍼 W2의 좌표상(웨이퍼 좌표상)의 X방향, Y방향의 위치와 기준 웨이퍼 W1의 기준점에 대해 기준 웨이퍼 W1의 좌표상(웨이퍼 좌표상)의 위치의 관계를 알 수 있다. 즉, 측정용 웨이퍼 W2상의 전극 패드가 기준 웨이퍼 W1의 기준점의 배열 영역의 어디에 위치하고 있는지를 구할 수 있다(스텝 S13).

또한, 제 1 회째의 콘택트 동작에 있어서 일괄하여 프로브침(32)에 접촉하는 전극 패드군, 예를 들면 1개의 IC칩의 전극 패드군의 특정의 전극 패드에 대해, 기준 웨이퍼 W1의 항목에서 설명한 것과 마찬가지로 해서 계산상의 콘택트 위치를 구한다(스텝 S14). 단, 이 경우의 계산상의 콘택트 위치는 CCD 카메라(35) 및 레이저측장기(37)에 대한 특정의 위치(상술한 가상 콘택트 위치)가 아니고, 프로브침(32)군 중 특정의 전극 패드와 접촉해야 할 프로브침(32)의 침끝과 접촉하는 위치이다. 이 콘택트 위치는 기준 웨이퍼 W1의 경우의 가상 콘택트 위치와 대략 일치시키고 있다. 다음에, 상기 좌표보정 데이터 테이블(7a)을 참조하여 계산상의 구동계 좌표 상의 콘택트 위치에 대해, X, Y, Z방향의 각각의 보정량을 구하고(스텝 S15), 계산상의 콘택트 위치인 X좌표 위치, Y좌표 위치, Z좌표 위치에 각각 그 보정량을 더하여 실제의 콘택트 위치(X좌표 위치, Y좌표 위치, Z좌표 위치)를 구하고(스텝 S16), 그 콘택트 위치를 향해 탑재대(24)를 구동시키고, 전극 패드군과 프로브침(32)군을 일괄하여 접촉시킨다. 그 후는 오버 드라이브를 걸고 그 상태에서 전기적 특성의 시험이 실행된다. (스텝 S17)

다음에, 마찬가지로 해서 모든 전극 패드에 대해 스텝 S14∼스텝 S17을 반복 하고(스텝 S18), 측정용 웨이퍼 W2를 웨이퍼 탑재대(24)로부터 언로드한다(스텝 S19). 또한, 상술한 일련의 좌표 계산의 작업은 측정용 웨이퍼 W2의 웨이퍼 좌표(이상 좌표)상의 각 점을 구동계 좌표의 좌표값을 거쳐서, 기준 웨이퍼 W1의 웨이퍼 좌표(이상 좌표)상의 점으로 변환하고, 이것에 의해, 측정용 웨이퍼 W2의 웨이퍼 좌표 상의 각 점의 접촉 위치에 있어서의 보정량을 구했다고 할 수 있다.

도 16 및 도 17은 이러한 일련의 좌표 상의 변환의 이해를 쉽게 하기 위해 극히 모식적으로 나타낸 도면으로서, 도 16(a)는 측정용 웨이퍼 W2의 상기 특정의 각 패턴이 기준 웨이퍼 W1의 기준점의 배열에 대해 기준점의 1개분만 어긋나 탑재대(24) 상에 탑재된(흡착된) 상태를 나타내고 있다. 그리고, 도 16(b)는 웨이퍼 W2의 중심을 통과하는 횡배열의 전극 패드 P1∼P9의 각각에 대해, 구동계 좌표 상의 Z방향의 계산상의 콘택트 위치를 나타내고 있다. P1∼P8은 M2∼M9에 각각 대응하므로 테이블(7a)을 참조하는 것에 의해 Z좌표의 보정량이 구해진다. 한편, 기준 웨이퍼 W1의 기준점의 배열 영역에서 어긋나 있는 P9에 대해서는 예를 들면 계산상의 Z좌표 그것을 이용하는 것으로 한다. 그 결과, P1∼P9의 실제의 Z방향의 콘택트 위치는 도 17에 나타내도록 표시된다.

그러나, 실제로는 기준 웨이퍼 W1의 전극 패드 P1, P2, …P9와, 기준 웨이퍼(1)의 기준점 M1, M2…가 일치하는 것은 드물며, 실제로는 도 18에 나타내는 바와 같이 전극 패드 PA가 기준점(MA∼MD)으로부터 어긋나 있는 경우가 많다. 이 경우, 전극 패드 PA에 대한 계산상의 콘택트 위치에 있어서 X, Y방향의 보정량은 다음과 같이 해서 구해진다. 즉, 전극 패드 PA가 둘러싸여지는 기준 웨이퍼 W1상의 4 개의 기준점 MA, MB, MC, MD를 구한다. 그리고, PA가 삼각형 MAMBMC내에 위치하는 경우에는 PA의 어긋남량(보정값) D1(a1, b1)은 MA, MB, MC의 보정값을 각각 D2(a2, b2), D3(a3, b3), D4(a4, b4)로 하면,

a1= a3k1+a2(1-k1)

b1= b4k2+b2(1-k2)

로 된다.

또한, k1, k2는 각각 X방향 및 Y방향에 있어서, PA가 MA로부터 어느 정도 떨어져 있는지를 나타내는 비율이다. 예를 들면 k1은 PA와 MA의 사이의 X방향의 거리를 MA와 MB의 사이의 X방향의 거리로 나눈 값이다. 마찬가지로, k2에 대해서도 좌표 MA, MC로부터 구해진다. 또한, 좌표 PA가 삼각형 MAMBMD내에 위치하는 경우에는 마찬가지로 계산된다.

Z방향의 보정량에 관해서는 예를 들면 도 19에 나타내는 바와 같이 계산된다. 우선, 도 19(a)의 격자점은 기준 웨이퍼 W1의 기준점이다. Xij, Yij는 각 기준점의 웨이퍼 상의 좌표값이며, Zij는 각 좌표점에 있어서의 계산상의 콘택트 좌표의 Z좌표값의 보정 값이다.

이 때, 도 19(a)에 나타내는 평면상의 임의의 점 Pa(xa, ya)가 삼각형 P_{ij +1}, P_{i +1j+1}, P_{i +1j}내에 있는 경우와, 삼각형 P_ij, P_{ij +1}, P_{i +1j}내에 있는 경우에 Pa(Xa, Ya)의 Z방향의 보정량은 다음과 같이 구해진다.

Pa가 삼각형 P_{ij +1}, P_{i +1j+1}, P_{i +1j}내에 있는 경우 :

이 경우는 도 19(b)에 나타내는 바와 같이 P_{ij +1}, P_{i +1j+1}, P_{i +1j}의 각각의 Z보정량에 상당하는 분만큼, 해당 3점을 Z방향을 따라 상승시키고, 상승된 3점으로 만들어지는 평면과 Pa를 Z방향으로 상승시켰을 때의 교점에 있어서의 상승량이 Pa의 Z방향의 보정량으로 된다. 즉,

z_a = (z_{ij +1} - z_{i +1j+1})/(x_{ij +1} - x_i+1j+1) × (x_{ij +1} - x_a) + (z_{i +1j} - z_{i +1j+1})/(y_{i +1j} - y_i+1j+1) × (y_{i +1j} - y_a) + z_{i +1j+1}

Pa가 삼각형 P_ij, P_ij+1, P_i+1j내에 있는 경우 :

이 경우도 마찬가지로 다음과 같이 계산된다.

z_a = (z_{i +1j} - z_ij)/(x_{i +1j} - x_ij) × (x_a - x_ij) + (z_{ij +1} - z_ij)/(y_{ij +1} - y_ij)×(y_a - y_ij) + z_ij

상술한 실시형태에 따르면, 미리 측정용 웨이퍼 W2와는 다른 기준 웨이퍼 W1을 이용하여 취득된 복수의 기준점의 각각과, 얼라인먼트에 의해 구해진 구동계 좌표 상의 접촉 위치와 실제의 접촉 위치의 X, Y, Z방향마다의 차분인 보정량을 대응지은 보정 데이터를 이용하고 있으므로, 측정용 웨이퍼 W1상의 피검사 칩의 전극 패드와 프로브침(32)을 높이 방향에 대해 고정밀도로 위치 맞춤이 실행된 상태에서 접촉시킬 수 있고, 금후의 전극 패드의 미세화에 대응할 수 있는 기술로서 유효하다.

도 1은 본 발명의 프로브 장치의 1예의 전체를 나타내는 개관 사시도이고,

도 2는 상기의 프로브 장치의 1예를 나타내는 개략 평면도이고,

도 3은 상기의 프로브 장치의 제어계의 1예를 나타내는 개략도이고,

도 4는 본 발명의 프로빙 방법의 전체를 나타내는 흐름도이고,

도 5는 상기의 프로빙 방법에 이용되는 측장기의 1예를 나타내는 개략도이고,

도 6은 기준 웨이퍼를 이용해서 실행되는 보정값의 취득을 나타내는 흐름도이고,

도 7은 상기의 기준 웨이퍼에 있어서의 얼라인먼트의 공정을 나타내는 흐름도이고,

도 8a ~ 8c는 상기의 얼라인먼트에 있어서의 프로브 장치의 동작을 나타내는 설명도이고,

도 9는 기준 웨이퍼에 있어서 보정값을 구할 때의 프로브 장치의 동작을 나타내는 설명도이고,

도 10은 상기의 보정 값의 산출 방법의 개략을 나타내는 모식도이고,

도 11은 상기의 보정 값의 산출 방법의 개략을 나타내는 모식도이고,

도 12는 상기의 보정값이 보존되는 테이블을 나타내는 개략도이고,

도 13a~13b는 상기의 보정값을 나타내는 개략도이고,

도 14는 측정용 웨이퍼에 대해 실행되는 좌표의 보정의 1예를 나타내는 흐 름도이고,

도 15a~15c는 상기의 측정용 웨이퍼에 대해 보정을 실행할 때의 프로브 장치의 동작을 나타내는 설명도이고,

도 16a~16b는 상기의 측정용 웨이퍼에서의 좌표의 보정의 상태를 나타내는 개략도이고,

도 17은 상기의 보정을 나타내는 개략도이고,

도 18은 상기의 보정을 나타내는 개략도이고,

도 19a~19b는 상기의 보정을 나타내는 개략도이고,

도 20a~20b는 탑재대에 왜곡이 있는 경우와 없는 경우에 있어서의 전극 패드의 높이 위치를 나타내는 설명도이다.

(도면의 주요부분에 관한 부호의 설명)

1: 프로브 장치

3 :스테이지 구동용 모터

4 :엔코더

5 :좌표 보정 데이터 취득용 프로그램

6 :측정용 웨이퍼 콘택트용의 프로그램

7a: 좌표 보정 데이터 테이블

10 :제어부

24 :웨이퍼 탑재대

25 :제 1 촬상 수단

32 :프로브침

33 :제 2 촬상 수단

38 :측장기

Claims (9)

1. 구동부에 의해 X, Y, Z 방향으로 이동 가능한 탑재대에, 피검사 칩이 종횡으로 배열된 피검사 기판을 탑재하고, 이 탑재대를 이동시켜서 프로브 카드의 프로브에 피검사 칩의 전극 패드를 접촉시켜 순차적으로 피검사 칩의 전기적 측정을 실행하는 프로브 장치에 있어서,

   상기 탑재대 상의 피검사 기판의 전극 패드 또는 전극 패드와 특정의 위치 관계를 갖는 특정점을 촬상하는 촬상 수단과,

   상기 탑재대 상의 피검사 기판의 전극 패드가 프로브에 접촉하고, 구동부에 의해 관리되는 구동계 좌표 상의 X, Y, Z 방향에 있어서의 접촉 위치를 상기 촬상 수단의 촬상 결과에 의거하여 계산에 의해 구하는 수단과,

   미리 피검사 기판과는 다른 기준 기판을 이용하여 취득되고, 기준 기판 상의 복수의 기준점의 각각과, 상기 촬상 수단에 의한 기준점의 촬상 결과에 의거하여 계산에 의해 구해진 구동계 좌표 상의 접촉 위치와 상기 기준점의 실제의 접촉 위치의 X, Y, Z 방향마다의 차분인 보정량을 대응지은 보정 데이터를 기억한 기억부와,

   상기 기준점에 대한 피검사 기판의 전극 패드의 기판 상에서의 상대 위치를 구하고, 그 상대 위치와 상기 기억부에 기억되어 있는 보정 데이터에 의거하여, 상기 수단에 의해 구한 계산상의 접촉 위치를 보정하여 상기 전극패드의 실제의 접촉 위치를 구하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는

   프로브 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기준점의 위치는 상기 기준 기판을 격자형상으로 분할했을 때의 격자점에 상당하도록 정해져 있고,

   상기 계산상의 접촉 위치를 보정하여 실제의 접촉 위치를 구하는 수단은 피검사 기판의 전극 패드가 1개의 격자를 형성하는 4점의 기준점 중의 3점으로 형성되는 면내에 포함되어 있다고 근사해서 해당 전극 패드의 Z방향의 위치를 구하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 촬상 수단을 제 1 촬상 수단으로 하면, 탑재대과 함께 X, Y, Z 방향으로 이동하는 부위에 프로브를 촬상하기 위해 마련된 제 2 촬상 수단을 더 구비하고,

   상기 촬상 수단의 촬상 결과에 의거하여 접촉 위치를 계산에 의해 구하는 수단은 상기 제 1 촬상 수단의 촬상 결과와 제 2 촬상 수단의 촬상 결과와 양 촬상 수단의 광축을 맞추었을 때의 구동계 좌표 상의 X, Y, Z 방향의 위치에 의거하여 상기 접촉 위치를 계산에 의해 구하는 것을 특징으로 하는

   프로브 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 계산하는 수단은 상기 프로브 장치의 제어부에 저장되는 프로그램인 것을 특징으로 하는

   프로브 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 구하는 수단은 상기 프로브 장치의 제어부에 저장되는 프로그램인 것을 특징으로하는

   프로브 장치.
6. 구동부에 의해 X, Y, Z 방향으로 이동 가능한 탑재대에, 피검사 칩이 종횡으로 배열된 피검사 기판을 탑재하고, 이 탑재대를 이동시켜서 프로브 카드의 프로브에 피검사 칩의 전극 패드를 접촉시켜서 순차적으로 피검사 칩의 전기적 측정을 실행하는 프로핑 방법에 있어서,

   상기 탑재대 상의 피검사 기판의 전극 패드 또는 전극 패드와 특정의 위치 관계를 갖는 특정점을 촬상 수단에 의해 촬상하는 공정(a)과,

   상기 탑재대 상의 피검사 기판의 전극 패드가 프로브에 접촉하고, 구동부에 의해 관리되는 구동계 좌표 상의 X, Y, Z 방향에 있어서의 접촉 위치를 상기 촬상 수단의 촬상 결과에 의거하여 계산에 의해 구하는 공정(b)과,

   피검사 기판과는 다른 기준 기판 상의 복수의 기준점에 대한 피검사 기판의 전극 패드의 X, Y 방향에서의 상대 위치를 구하는 공정(c)과,

   미리 상기 기준 기판을 이용하여 취득되고, 기준 기판 상의 복수의 기준점의 각각과, 상기 촬상 수단에 의한 기준점의 촬상 결과에 의거하여 계산에 의해 구해진 구동계 좌표 상의 접촉 위치와 상기 기준점의 실제의 접촉 위치의 X, Y, Z 방향마다의 차분인 보정량을 대응지은 보정 데이터를 이용하고, 상기 공정(c)에서 구해진 상기 상대 위치와 상기 보정 데이터에 의거하여, 상기 공정(b)에 의해 구한 계산상의 접촉 위치를 보정하여 상기 전극패드의 실제의 접촉 위치를 구하는 공정(d)을 구비한 것을 특징으로 하는

   프로빙 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 기준점의 위치는 상기 기준 기판을 격자형상으로 분할했을 때의 격자점에 상당하도록 정해져 있고,

   상기 공정(d)은 피검사 기판의 전극 패드가 1개의 격자를 형성하는 4점의 기 준점 중의 3점으로 형성되는 면내에 포함되어 있다고 근사해서 해당 전극 패드의 Z방향의 위치를 구하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는

   프로빙 방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 촬상 수단을 제 1 촬상 수단으로 하면, 탑재대와 함께 X, Y, Z 방향으로 이동하는 부위에 마련한 제 2 촬상 수단을 이용하여 프로브를 촬상하는 공정을 더 포함하고,

   상기 공정(b)은 상기 제 1 촬상 수단의 촬상 결과와 제 2 촬상 수단에 의한 프로브의 촬상 결과와 양 촬상 수단의 광축을 맞추었을 때의 구동계 좌표 상의 X, Y, Z 방향의 위치에 의거하여 상기 접촉 위치를 계산에 의해 구하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는

   프로빙 방법.
9. 구동부에 의해 X, Y, Z 방향으로 이동 가능한 탑재대에, 피검사 칩이 종횡으로 배열된 피검사 기판을 탑재하고, 이 탑재대를 이동시켜서 프로브 카드의 프로브에 피검사 칩의 전극 패드를 접촉시켜서 순차 피검사 칩의 전기적 측정을 실행하는 프로브 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 기억한 기억 매체로서,

   상기 프로그램은 제 6 항 또는 제 7 항에 기재된 프로빙 방법을 실행하도록 스텝이 짜여져 있는 것을 특징으로 하는

   기억 매체.

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