JP3248136B1

JP3248136B1 - プローブ方法及びプローブ装置

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Publication number: JP3248136B1
Application number: JP2000238675A
Authority: JP
Inventors: 良則梅津
Original assignee: 株式会社プラムファイブ
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2002-01-21
Anticipated expiration: 2020-08-07
Also published as: JP2002057197A

Abstract

【要約】【課題】ステージの移動時における誤差や、被検体の
各被検査チップの電極の位置ずれに影響されること無
く、該被検体の各被検査チップの電極とプローブカード
のプローブ針とを正確に位置合わせしてプロービングを
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。【解決手段】検査ステージ２の移動時の移動誤差を補
正するための予め取得して記憶されているステージ移動
誤差補正値と、選択した複数の被検査チップのパターン
の画像を利用して、検査ステージ２上における基準点か
らの各被検査チップの座標をスケーリングして取得した
該基準点からの被検体１の各被検査チップのパッドの位
置ずれを補正するための被検査チップ位置ずれ補正値と
により、検査ステージ２の移動誤差及び各被検査チップ
の位置ずれを補正する。これにより、プロービング時
に、被検体１の各被検査チップのパッドを、プローブカ
ード７のプローブ針６に対して正確に位置合わせして接
触させることができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハー、ガラス
基板、フレキシブル基板などに形成されたパッドパター
ンやＩＣチップなどからなる半導体デバイスのパッドパ
ターンのショートやオープン、及びＩＣチップの入出力
特性などを測定するためのプローブ方法及びプローブ装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４、１５に、従来のプローブ装置の
一例を示す。このプローブ装置は、上記ウェハー、ガラ
ス基板、フレキシブル基板などの被検体１を載置するた
めの検査ステージ２を備えている。上記被検体に１に
は、上記パッドパターンやＩＣチップなどからなる半導
体デバイスなどの多数の被検査チップが、例えば、格子
状の配列となるように、被検体１の予め設定された位置
に、所定の間隔をおいて形成されている。また、検査対
象となる被検体１の各被検査チップの配列状態を表す配
列位置データ（検査ステージ２上でのＸＹ座標）は、プ
ローブ装置の図示しないメモリに予め登録される。

【０００３】上記検査ステージ２は、該検査ステージ２
をＺ、θ方向に移動させるためのＺθテーブル３と、該
Ｚθテーブル３をＸ、Ｙ方向に移動させるためのＸＹテ
ーブル４とにより、載置された被検体１をＸ、Ｙ、Ｚ、
θ方向に自在に移動できるように構成されている。な
お、上記Ｚθテーブル３は、上下動自在なシリンダ機
構、ギヤ列、ステッピングモータ等の組み合わせにより
構成されている。また、上記ＸＹテーブル４は、図示の
ような互いに平面状に直交するボールネジ４ａと駆動モ
ータ４ｂ、あるいは互いに直交するリニアモータなどで
構成されている。

【０００４】ここで、上記検査ステージ２の各方向（少
なくともＸ、Ｙ、θ方向）の移動位置は、ＸＹ各リニア
モータに取り付けられたリニアスケールの出力パルス
量、駆動モータに取り付けられたエンコーダの出力パル
ス量、ステッピングモータに入力される入力パルス量な
どにより位置データとして管理できるようになってい
る。また、該位置データに基づいて検査ステージ２の移
動量を随時取得できるように構成されている。

【０００５】一方、上記検査ステージ２の上方には支持
板５が設けられている。この支持板５には、上記被検体
１の被検査チップをプロービングするためのプロービン
グ手段が配設されている。上記被検体１に形成されてい
る被検査チップ（例えばＩＣチップ）のパッド（電極）
の配列に対応するように配置されたプローブ針６を有す
るプローブカード７が配設されている。

【０００６】このような構成のプローブ装置において、
まず、上記被検体１が上記検査ステージ２上に載置され
る。そして、該検査ステージ２上に載置された被検体１
は、該被検体１のプロービングを行うプロービング位置
で、上記メモリに予め登録されている該被検体１の各被
検査チップの配列位置データに基づいて、上記Ｚθテー
ブル３及びＸＹテーブル４によりＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動
される。これにより、該検査ステージ２上に載置された
被検体１の各被検査チップのパッドが、上記プローブカ
ード７のプローブ針６に順次接触され、コンタクトリン
グ８を通してテストヘッド９により該被検体１の各被検
査チップのプロービング（電気的特性等の測定）が行わ
れる。

【０００７】ここで、上記被検体１の各被検査チップの
プロービングを正確に行うためには、検査対象となる各
被検査チップのパッドと、上記プローブカード７のプロ
ーブ針６とが正確に接触するように、上記検査ステージ
２上に載置されている被検体１の各被検査チップの配列
方向と、上記ＸＹテーブル４による検査ステージ２の移
動方向とが正確に一致している必要がある。

【０００８】そこで、この種のプローブ装置では、例え
ば、図１４及び図１５に示すように、上記支持板５の上
記プロービング位置から所定距離だけ離隔した位置（こ
の位置を「アライメント位置」という）に配設した撮像
手段としてのＣＣＤカメラ１０により、上記検査ステー
ジ２上に載置された被検体１の各被検査チップの位置調
整を行うように構成されている。

【０００９】すなわち、上記被検体１の各被検査チップ
のプロービングを行う前に、まず、図１５に示すよう
に、上記ＣＣＤカメラ１０により、上記アライメント位
置の検査ステージ２上に載置された被検体１の複数（こ
こでは３個）の被検査チップ１２，１３，１４が撮像さ
れる。そして、該ＣＣＤカメラ１０により撮像されたパ
ターン画像を用いて各被検査チップ１２，１３，１４の
ＸＹθ位置データ、つまり各被検査チップ１２，１３，
１４の配列方向が、上記ＸＹテーブル４による検査ステ
ージ２の移動方向（Ｘ、Ｙ方向）に一致するように、検
査ステージ２がＸ、Ｙ、θ方向に移動されて、被検体１
の位置調整が行われる。

【００１０】このようにして被検体１の位置調整が行わ
れた後、例えば、上記プローブ位置に配設された他のＣ
ＣＤカメラ（不図示）またはマイクロスコープを使用し
て、上記プロービング位置で、最初にプロービングされ
る被検査チップ（以下、この被検査チップを「１ｓｔダ
イ１１」という）と、上記プローブカード７のプローブ
針６との位置合わせが行われる。

【００１１】そして、上記被検体１の１ｓｔダイ１１の
プロービングが行われ、この１ｓｔダイ１１を基準とし
て、上記ＣＣＤカメラ１０により撮像して登録された被
検査チップのチップサイズに応じたインデックスに基づ
いて、他の各被検査チップのパッドが、上記プローブカ
ード７のプローブ針６に順次対応するように、上記検査
ステージ２が順次移動されて、他の各被検査チップのプ
ロービングが行われる（特開平７−２９７２４１号公
報）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
プローブ装置において、上記被検体１の各被検査チップ
のパッドとプローブカード７のプローブ針６とが、より
確実且つ正確に位置合わせされるためには、前記メモリ
に登録されている被検体１の各被検査チップの配列位置
データに基づいて算出した各被検査チップの上記基準座
標からの各ＸＹ位置データによる上記検査ステージ２の
計算上の移動量と、該検査ステージ２の実際の移動量と
が正確に一致している必要がある。

【００１３】ところが、上記検査ステージ２を移動させ
るための一般的な精度のＸＹテーブル４は、その移動量
に多少の誤差を含んでいる。例えば、上記アライメント
位置と上記プロービング位置との離間距離Ｌが約２００
ｍｍに設定されたプローブ装置のＸＹテーブルの場合
で、その移動量に常温で約±５μｍ程度の誤差が発生す
ることが確認されている。

【００１４】従って、上記従来のプローブ装置において
は、上記ＸＹテーブル４の移動量に誤差がある場合に、
前述したように、ＣＣＤカメラあるいはマイクロスコー
プを用いて取得した被検体１の各被検査チップのＸＹ位
置データに基づく上記検査ステージ２の計算上の移動量
と、該検査ステージ２の実際の移動量とが異なった値と
なることがあった。このため、このようなプローブ装置
では、上記被検体１の各被検査チップのパッドとプロー
ブカード７のプローブ針６とが位置ずれして、正確なプ
ロービングが行えなくなることがあった。

【００１５】ここで、上記プローブ装置のＸＹテーブル
４として極めて誤差が少ない高精度なものを使用すれ
ば、上記検査ステージ２の実際の移動量と上記計算上の
ＸＹ位置データに基づく検査ステージ２の移動量とをあ
る程度一致させることが可能となる。しかし、このよう
な高精度のＸＹテーブルを使用した場合には、プローブ
装置のコストアップを招くことになる。

【００１６】また、上記検査ステージ２の実際の移動量
は、使用環境の温度変化に伴うＸＹテーブル４の伸縮
や、該ＸＹテーブル４の摺動部の経時的な磨耗などによ
っても微妙に変化してしまう。このため、上述のような
高精度なＸＹテーブルを使用した場合であっても、該検
査ステージ２の実際の移動量と上記計算上のＸＹ位置デ
ータに基づく検査ステージ２の移動量とを誤差無く一致
させることは不可能に近い。

【００１７】ところで、上述のような、上記ＸＹテーブ
ル４の移動量の誤差に伴う不具合を解消する方法とし
て、上記検査ステージ２の移動量の誤差を予め検出し、
この検出した誤差分だけ該検査ステージ２の実際の移動
量を補正する方法が考えられる。ところが、このような
方法により上記検査ステージ２の実際の移動量を補正す
ることができたとしても、上記被検体１の各被検査チッ
プのパッドとプローブカード７のプローブ針６とを、必
ずしも正確に接触させることができるとは限らない。

【００１８】すなわち、前述した構成のプローブ装置に
おいては、前記メモリに予め登録されている配列位置デ
ータに基づく被検体１の各被検査チップの配列位置と、
該被検体１の各被検査チップの実際の配列位置とが正確
に一致するように、該被検体１の各被検査チップが極め
て高精度に位置決めされて形成されていることを前提と
している。

【００１９】しかしながら、上記被検体１の各被検査チ
ップの実際の配列位置は、上記メモリに予め登録されて
いる被検体１の各被検査チップの配列位置データによる
配列位置から多少ずれた位置に形成されていることがあ
る。このように、被検体１の各被検査チップの形成位置
にバラツキがある場合には、前述したように、上記検査
ステージ２の実際の移動量を正確に補正しても、該被検
体１の形成位置がずれている被検査チップのパッドとプ
ローブカード７のプローブ針６とを正確に接触させるこ
とができなくなることがある。

【００２０】このような、被検体１の各被検査チップの
パッドの形成位置にバラツキが発生する原因の一つとし
ては、被検体１としてのウェハーやプリント基板などに
各被検査チップとしてのデバイスを形成する過程で、各
被検査チップに歪みや伸縮が生じたり、上記ウェハーや
プリント基板自体に歪みや伸縮が生じたりすることによ
るものと思われる。このような被検体1の歪みや伸縮の
度合いは、該被検体1の口径が大きくなるに従って増大
する傾向を有している。

【００２１】また、上記被検体１が、例えば、ウェハー
をフィルム・フレーム（ダイシング・リング）に貼り付
け、該ウェハーをダイシングした後にプロービングする
ものである場合には、ダイシングによる各被検査チップ
の位置の移動や、該被検査チップが貼付されているフィ
ルムの張力による歪みなどによって、各被検査チップに
誤差や位置ずれが発生し易い。このため、このような被
検体１では、該被検体１の各被検査チップの貼付位置
が、予め登録されている配列位置データと一致していな
い可能性が高い。従って、この場合も、上記検査ステー
ジ２の実際の移動量を補正しただけでは、該被検体１の
各被検査チップのパッドとプローブカード７のプローブ
針６とを正確に接触させることができなくことがある。

【００２２】さらに、環境温度の変化に対する各被検査
チップの電気的特性のデータを取得するために、例え
ば、上記被検体１の環境温度を低温から高温に変化させ
て、各被検査チップのプロービングを実施した場合に
は、温度変化による該被検体１の伸縮により、各被検査
チップのパッドの位置が、常温時の位置よりもずれた位
置となることがある。従って、この場合も、上記検査ス
テージ２の実際の移動量を補正しただけでは、該被検体
１の各被検査チップのパッドとプローブカード７のプロ
ーブ針６とを正確に接触させることができなくことがあ
る。

【００２３】本発明は、以上の問題点に鑑みなされたも
のであり、その目的とするところは、ステージの移動時
における誤差や、被検体の各被検査チップのパッドの位
置ずれに影響されること無く、該被検体の各被検査チッ
プのパッドとプローブカードのプローブ針とを正確に位
置合わせしてプロービング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である。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、多数の被検査チップが配列形成
された被検体を、少なくともＸ、Ｙ方向に移動可能なス
テージ上に載置し、該被検体の各被検査チップのプロー
ビングを行うプロービング位置から所定距離だけ離隔し
たアライメント位置で、該被検査チップの配列方向を上
記ステージの移動方向に合せるように該被検体の位置調
整を行った後、該アライメント位置から該プロービング
位置に該ステージを移動して、該被検体の被検査チップ
をプロービングするためのプローブカードのプロービン
グ部位に、上記ステージ上に載置された被検体の位置基
準となる基準点を位置合わせし、該基準点からの各被検
査チップの予め登録された位置データにより上記プロー
ビング位置で上記ステージを移動しながら、該プローブ
カードのプロービング針に上記被検体の各被検査チップ
のパッドを順次接触させて、該被検体の各被検査チップ
のプロービングを行うプローブ方法において、上記アラ
イメント位置で上記ステージを移動制御したときの、該
ステージの制御移動量と実際の移動量との差を測定して
取得した該ステージの移動誤差量と、上記プロービング
位置で上記ステージを移動制御したときの、該ステージ
の制御移動量と実際の移動量との差を測定して取得した
該ステージの移動誤差量とに基づいて、該ステージを上
記アライメント位置及び上記プロービング位置で移動制
御するときの、該ステージの移動誤差を補正するための
ステージ移動誤差補正値を算出して予め記憶しておき、
上記プロービング位置で、上記プローブカードのプロー
ビング針に、上記ステージ上に載置された被検体の位置
基準となる基準点を位置合わせして、該プロービング位
置での該ステージ上における該基準点の基準座標を取得
し、該基準点の基準座標を取得した後、上記ステージを
アライメント位置に移動して、上記被検体の複数の被検
査チップを撮像手段により撮像し、撮像された複数の被
検査チップのパターン画像を利用して、該ステージ上に
おける上記基準点からの各被検査チップの座標をスケー
リングし、上記基準点からの各被検査チップの予め登録
された位置データと、上記スケーリングによる該基準点
からの各被検査チップの座標との差に基づいて、上記プ
ロービング位置における該基準点からの上記被検体の各
被検査チップのパッドの位置ずれ量を算出し、該算出結
果から上記プロービング時における上記基準点からの各
被検査チップの位置ずれを補正するための被検査チップ
位置ずれ補正値を取得し、上記プロービング時に、上記
ステージ移動誤差補正値と、上記被検査チップ位置ずれ
補正値とにより、上記ステージの移動量を補正すること
を特徴とするものである。

【００２５】このプローブ方法においては、上記アライ
メント位置で上記ステージを移動制御したときの、該ス
テージの制御移動量と実際の移動量との差を測定して取
得した該ステージの移動誤差量と、上記プロービング位
置で上記ステージを移動制御したときの、該ステージの
制御移動量と実際の移動量との差を測定して取得した該
ステージの移動誤差量とに基づいて、該ステージを上記
アライメント位置及び上記プロービング位置で移動制御
するときの、該ステージの移動時の移動誤差を補正する
ためのステージ移動誤差補正値が予め記憶されている。
そして、上記プロービング位置で、上記プローブカード
のプロービング針に、上記ステージ上に載置された被検
体の位置基準となる基準点が位置合わせされる。これに
より、該プロービング位置での該ステージ上における該
基準点の基準座標が取得される。その後、上記ステージ
がアライメント位置に移動されて、上記被検体の複数の
被検査チップが上記撮像手段により撮像される。そし
て、撮像された複数の被検査チップのパターン画像を利
用して、上記ステージ上における上記基準点からの各被
検査チップの座標がスケーリングされる。次いで、予め
登録されている上記基準点からの各被検査チップの位置
データと、上記スケーリングによる該基準点からの各被
検査チップの座標との差に基づいて、上記プロービング
位置における該基準点からの上記被検体の各被検査チッ
プのパッドの位置ずれ量が算出される。この算出結果か
ら、上記プロービング時における上記基準点からの各被
検査チップの位置ずれを補正するための被検査チップ位
置ずれ補正値が取得される。そして、上記プロービング
時に、上記ステージ移動誤差補正値と、上記被検査チッ
プ位置ずれ補正値とにより、該ステージの移動誤差が補
正される。従って、このプローブ方法によれば、上記ス
テージが移動誤差を有している場合でも、該ステージを
指定した所定の位置に極めて正確に移動させることがで
きるようになる。また、上記プロービング時に、各被検
査チップの位置ずれを補正するための上記被検査チップ
位置ずれ補正値により、上記ステージの移動量が補正さ
れる。従って、このプローブ方法によれば、上記被検体
の各被検査チップの形成位置にバラツキがある場合で
も、該ステージ上に載置された被検体の各被検査チップ
のパッドを、上記プローブカードのプローブ針に対して
正確に位置合わせして接触させることができるようにな
る。

【００２６】請求項２の発明は、請求項１のプローブ方
法において、上記撮像手段により上記複数の被検査チッ
プのパターン画像を撮像してスケーリングした際に、ス
ケーリングされた複数の被検査チップのうち、該被検査
チップのチップサイズに基づいて予め算出した計算値、
または、他の被検査チップの位置データから想定した予
測位置データと異なった位置データを示す被検査チップ
が存在している場合に、この異なった位置データを示す
被検査チップが存在している、該撮像手段による直前の
撮像時のエリアよりも小さな小エリアを、該撮像手段に
より再度撮像して、該小エリア内の複数の被検査チップ
の座標をスケーリングし直すことを特徴とするものであ
る。

【００２７】このプローブ方法においては、請求項１の
プローブ方法より、上記撮像手段によって撮像された上
記複数の被検査チップのパターン画像を利用して該複数
の被検査チップの座標がスケーリングされる。ここで、
被検体によっては、スケーリングされた複数の被検査チ
ップのなかに、比較的位置ずれが大きい被検査チップが
存在していることがある。このような位置ずれが大きい
被検査チップは、該被検査チップの座標がスケーリング
された際に、該被検査チップのチップサイズに基づいて
予め算出した計算値、または、他の被検査チップの位置
データから想定した予測位置データと異なった位置デー
タを示す。そこで、上記スケーリングにより、上記計算
値または上記予測位置データと異なった位置データを示
す被検査チップが存在している場合には、この異なった
位置データを示す被検査チップの座標をスケーリングし
直す（再スケーリングする）。この再スケーリング時に
は、該撮像手段により撮像するエリアを、該撮像手段に
よる直前の撮像時のエリアよりも小さな該被検査チップ
を含む小エリアに絞り込む。そして、この小エリア内の
複数の被検査チップを上記撮像手段により再度撮像し
て、該小エリア内の複数の被検査チップの座標を再スケ
ーリングする。このように、上記小エリア内の複数の被
検査チップの座標を再スケーリングすることにより、各
被検査チップの詳細で正確な位置データを取得できるよ
うになる。つまり、このプローブ方法によれば、被検体
の被検査チップが、プロービングが不可能なほど外れた
位置に形成されている場合でも、この位置ずれした被検
査チップを含む小エリア内の各被検査チップのバラツキ
状態を、詳細且つ正確な位置データとして再取得できる
ようになる。これにより、プロービング可能な被検査チ
ップの配列誤差の許容範囲が拡大され、プロービングを
正確且つ迅速に行えるようになる。ここで、上記小エリ
ア内の複数の被検査チップの座標を再スケーリングした
結果、未だに異なった位置データを示す被検査チップが
存在している場合には、上述の再スケーリングを繰り返
すことが望ましい。これにより、上記各被検査チップの
より詳細で正確な位置データを取得できるようになる。

【００２８】

【００２９】

【００３０】請求項３の発明は、請求項１のプローブ方
法において、上記ステージ上に載置された被検体の上記
プローブカードによりプロービングを行うプロービング
エリアを複数のエリアに分割し、該ステージ上に載置さ
れた被検体を該複数のエリア別に該被検体の被検査チッ
プのプロービングを行うとともに、上記エリア毎に上記
被検査チップ位置ずれ補正値を取得して、上記プロービ
ング時に上記ステージの移動量を補正することを特徴と
するものである。

【００３１】このプローブ方法においては、上記ステー
ジ上に載置された被検体の上記プローブカードにより検
査するプロービングエリアが、予め複数のエリアに分割
される。これにより、上記被検体の各被検査チップをプ
ロービングする際に、該被検体の各被検査チップを、上
記エリア毎に分割して個別にプロービングすることがで
きるようになる。ここで、例えば、上記被検体の口径が
大きく、該被検体の歪みや伸縮によって、該被検体の全
体的な各被検査チップの形成位置の位置ずれが大きくな
っている場合であっても、上記の分割された各エリア内
における各被検査チップの位置ずれはさほど大きくなら
ない。従って、このプローブ方法においては、被検体の
全体的な被検査チップの位置ずれが大きい場合でも、上
記ステージ上に載置された被検体の各被検査チップのパ
ッドを、上記プローブカードのプローブ針に対して、各
エリア毎に正確に位置合わせして接触させることができ
るようになる。また、このエリア毎の被検体の各被検査
チップがプロービングされる際に、請求項１の方法によ
り取得した各被検査チップの位置ずれを補正する上記被
検査チップ位置ずれ補正値により、上記ステージの移動
量が補正される。従って、このプローブ方法によれば、
上記被検体の分割した各エリアの各被検査チップの形成
位置にバラツキがある場合でも、該ステージ上に載置さ
れた被検体の各被検査チップのパッドを、上記プローブ
カードのプローブ針に対して正確に位置合わせして接触
させることができるようになる。

【００３２】請求項４の発明は、多数の被検査チップが
配列して形成された被検体を載置する少なくともＸ、Ｙ
方向に移動可能なステージと、上記ステージ上に載置さ
れた被検体の位置調整を行うアライメント位置から、上
記被検体の被検査チップのプロービングを行うプロービ
ング位置に向けて、該ステージを移動させるステージ移
動手段と、上記ステージ上に載置された被検体の各被検
査チップのパッドにプローブ針を順次接触させて、該被
検体の各被検査チップのプロービングを行う上記プロー
ビング位置に配設されたプローブカードと、上記プロー
ブカードのプローブ針に、上記ステージ上に載置された
被検体の位置基準となる基準点を位置合わせする位置合
わせ手段と、上記プロービング位置で、上記基準点から
の各被検査チップの予め登録された位置データにより、
上記プローブカードのプロービング針に上記被検体の各
被検査チップのパッドを順次接触させるように、上記ス
テージの移動を制御するステージ移動制御手段とを備え
たプローブ装置において、上記アライメント位置で上記
ステージを移動制御したときの、該ステージの制御移動
量と実際の移動量との差を測定して取得した該ステージ
の移動誤差量と、上記プロービング位置で上記ステージ
を移動制御したときの、該ステージの制御移動量と実際
の移動量との差を測定して取得した該ステージの移動誤
差量とに基づいて算出した、該ステージを上記アライメ
ント位置及び上記プロービング位置で移動制御するとき
の該ステージの移動誤差を補正するステージ移動誤差補
正値を、予め記憶しておくための記憶手段と、上記プロ
ービング位置で、上記プローブカードのプローブ針に、
上記ステージ上に載置された被検体の位置基準となる基
準点を位置合わせして、該プロービン位置での該ステー
ジ上における該基準点の基準座標を取得する基準座標取
得手段と、該基準点の基準座標を取得した後、上記ステ
ージをアライメント位置に移動して、上記被検体の複数
の被検査チップを撮像手段により撮像し、撮像された複
数の被検査チップのパターン画像を利用して、該ステー
ジ上における上記基準点からの各被検査チップの座標を
スケーリングするスケーリング手段と、上記基準点から
の各被検査チップの予め登録された位置データと、上記
スケーリングによる該基準点からの各被検査チップの座
標との差に基づいて、上記プロービング位置における該
基準点からの上記被検体の各被検査チップのパッドの位
置ずれ量を算出し、該算出結果から上記プロービング時
における上記基準点からの各被検査チップの位置ずれを
補正するための被検査チップ位置ずれ補正値を取得する
被検査チップ位置ずれ補正値取得手段と、上記プロービ
ング時に、上記ステージ移動誤差補正値と、上記被検査
チップ位置ずれ補正値とにより、上記ステージの移動量
を補正するステージ移動量補正手段とを有することを特
徴とするものである。

【００３３】このプローブ装置においては、上記アライ
メント位置で上記ステージを移動制御したときの、該ス
テージの制御移動量と実際の移動量との差を測定して取
得した該ステージの移動誤差量と、上記プロービング位
置で上記ステージを移動制御したときの、該ステージの
制御移動量と実際の移動量との差を測定して取得した該
ステージの移動誤差量とに基づいて算出した、該ステー
ジを上記アライメント位置及び上記プロービング位置で
移動制御するときの該ステージの移動誤差を補正するス
テージ移動誤差補正値が、上記記憶手段に予め記憶され
ている。そして、上記プロービング位置で、上記プロー
ブカードのプローブ針に、上記ステージ上に載置された
被検体の位置基準となる基準点が位置合わせされる。そ
して、上記基準座標取得手段により、該プロービン位置
での該ステージ上における該基準点の基準座標が取得さ
れる。この基準点の基準座標が取得された後、上記ステ
ージがアライメント位置に移動される。そして、上記被
検体の複数の被検査チップが上記撮像手段により撮像さ
れる。この撮像された複数の被検査チップのパターン画
像を利用して、上記スケーリング手段により、該ステー
ジ上における上記基準点からの各被検査チップの座標が
スケーリングされる。次いで、上記被検査チップ位置ず
れ補正値取得手段により、上記基準点からの各被検査チ
ップの予め登録された位置データと、上記スケーリング
による該基準点からの各被検査チップの座標とに基づい
て、上記プロービング位置における該基準点からの上記
被検体の各被検査チップのパッドの位置ずれ量が算出さ
れる。この算出結果から、上記プロービング時における
上記基準点からの各被検査チップの位置ずれを補正する
ための被検査チップ位置ずれ補正値が取得される。そし
て、上記プロービング時に、上記ステージ移動量補正手
段により、上記ステージの移動時の移動誤差を補正する
ための予め記憶されているステージ移動誤差補正値と、
上記基準点からの各被検査チップの位置ずれを補正する
ための被検査チップ位置ずれ補正値とにより、上記ステ
ージの移動量が補正される。従って、このプローブ装置
においては、上述した請求項１のプローブ方法により被
検体の被検査チップのプロービングを行うことができる
ようになる。

【００３４】請求項５の発明は、請求項４のプローブ装
置において、請求項１のプローブ方法により上記プロー
ブ装置を動作させる第１の動作プログラムと、請求項２
のプローブ方法により上記プローブ装置を動作させる第
２の動作プログラムと、請求項３のプローブ方法により
上記プローブ装置を動作させる第３の動作プログラム
と、上記第１、第２、第３の動作プログラムのうちの何
れかの動作プログラムを選択するプログラム選択手段と
を有することを特徴とするものである。

【００３５】このプローブ装置においては、上記プログ
ラム選択手段により、請求項１のプローブ方法により上
記プローブ装置を動作させる第１の動作プログラムと、
請求項２のプローブ方法により上記プローブ装置を動作
させる第２の動作プログラムと、請求項３のプローブ方
法により上記プローブ装置を動作させる第３の動作プロ
グラムとのうちの何れかの動作プログラムが選択され
る。これにより、最も適したプローブ方法で、上記被検
体のプロービングを行うことができるようになる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、ウェハー、ガラ
ス基板、フレキシブル基板などの被検体に形成されたパ
ッドパターンやＩＣチップなどからなる被検査チップと
しての半導体デバイスのパッドパターンのショートやオ
ープン、及びＩＣチップの入出力特性などを測定するた
めのプローブ装置に適用した実施形態について説明す
る。

【００３７】図1に、上記プローブ装置の概略正面図を
示す。このブローブ装置１００は、前記被検体１を収容
した被検体カセットが装着されるカセット装着部１０
１、被検体カセットから被検体１を取出して該被検体１
を前記検査ステージ２上にセットする被検体セット部１
０２、該検査ステージ２上にセットされた被検体１の位
置調整を行うアライメント部１０３、アライメント部１
０３で位置調整された被検体１の各被検査チップを前記
プローブカード７のプローブ針６によりプロービングす
るプロービング部１０４、プローブ装置１００の各駆動
機構の動作を取得データに基づいて制御したり該データ
のデータ処理を行ったりするＰＣ（パーソナル・コンピ
ュータ）、ＭＣＵ（モーション・コントロール・ユニッ
ト）、ＰＳＭ（パワー・サプライ・モジュール）、ＬＭ
Ｄ（リニア・モータ・ドライバ）などのデータ処理機器
を収納するための収納部１０５などで構成されている。

【００３８】上記アライメント部１０３には、前記アラ
イメント位置で上記検査ステージ２上にセットされた被
検体１の位置調整を行う際に、該被検体１の前記１ｓｔ
ダイ１１及び他の複数の被検査チップ１２，１３，１４
などを撮像する撮像手段としての前記ＣＣＤカメラ１０
の撮像光学系１０６が配設されている。

【００３９】また、上記プロービング部１０４には、前
記プロービング位置で上記検査ステージ２上にセットさ
れた被検体１の位置調整を行う際に、該被検体１の前記
１ｓｔダイ１１及び他の複数の被検査チップ１２，１
３，１４などの正確な位置を検出する位置検出手段とし
てのマイクロスコープ１０７が配設されている。

【００４０】さらに、上記被検体セット部１０２の奥側
の上方部位には、上記ＣＣＤカメラ１０により撮像され
たパターン画像を表示するためのモニタ１０８が配設さ
れている。また、上記収納部１０５の手前側の上面に
は、上記検査ステージ２の移動位置をコントロールする
ためのステージコントロールスティック１０９が設けら
れたステージコントローラ１１０が載置されている。

【００４１】図２に、上記カセット装着部１０１、被検
体セット部１０２、アライメント部１０３、プロービン
グ部１０４の概略的な構成を示す。上記カセット装着部
１０１には、上記被検体カセット１１１を載置するため
のＺテーブル１１２が配設されている。Ｚテーブル１１
２は、図示しない駆動機構によりＺ方向に上下移動し
て、予め指定された所定の位置で停止するように構成さ
れている。上記被検体カセット１１１には、所定数枚の
被検体１を収容するための多数の被検体収容棚１１１ａ
が形成されている。

【００４２】上記被検体セット部１０２には、上記被検
体カセット１１１の選択された被検体収容棚１１１ａに
収容されている被検体１を把持して取出すためのチャッ
ク１１３が配設されている。このチャック１１３は、チ
ャック支持体１１４の所定の位置に配設されている。チ
ャック支持体１１４は、上記被検体取出し経路に沿うよ
うに配設された複数本のステー１１５に支持されてお
り、図示しない駆動機構により該被検体取出し経路に沿
って往復移動するように構成されている。

【００４３】また、上記被検体セット部１０２の上記チ
ャック１１３の被検体取出し経路の下方には、該チャッ
ク１１３により上記被検体カセット１１１の選択された
被検体収容棚１１１ａから取出された被検体１を保持す
るための保持部１１６ａが形成された保持ガイド１１６
が配設されている。この保持ガイド１１６は、上記チャ
ック支持体１１４と同様に、上記ステー１１５に支持さ
れており、図示しない駆動機構により、上記被検体セッ
ト部１０２と上記アライメント部１０３との間を往復移
動するように構成されている。

【００４４】さらに、上記保持ガイド１１６の保持部１
１６ａの真下には、プリアライメントステージ１２２が
配設されている。このプリアライメントステージ１２２
は、図示しないＺθテーブルによりＺ、θ方向に移動す
るように構成されている。

【００４５】一方、上記検査ステージ２は、該検査ステ
ージ２をＺ、θ方向に移動させるためのＺθテーブル３
と、該Ｚθテーブル３をＸ、Ｙ方向に移動させるための
ＸＹテーブル４とにより、載置された被検体１をＸ、
Ｙ、Ｚ、θ方向に自在に移動できるように構成されてい
る。Ｚθテーブル３は、上下動自在なシリンダ機構、ギ
ヤ列、ステッピングモータ等の組み合わせにより構成さ
れている。

【００４６】本実施形態に係るＸＹテーブル４は、図２
に示すように、互いに平面状に直交する平面リニアモー
タからなるＸテーブル４ｘとＹテーブル４ｙとで構成さ
れており、検査ステージ２上に載置された被検体１を、
前記アライメント位置とプロービング位置との間で往復
移動させるように構成されている。また、上記Ｘテーブ
ル４ｘとＹテーブル４ｙとには、リニアスケール４ａ，
４ｂが設けられている。これらのリニアスケール４ａ，
４ｂは、その出力パルス量によって、上記検査ステージ
２のＸＹ方向の移動位置を、ＸＹ位置データとして、図
３に示すスケールデータメモリ１１７に記憶できるよう
に構成されている。

【００４７】次に、上述のように構成されたプローブ装
置１００の一般的なプロービング動作の概要について説
明する。このプローブ装置１００の初期設定状態では、
上記検査ステージ２が前述したアライメント位置で待機
されている。そして、図２及び図３に示すように、上記
被検体カセット１１１が、その被検体収容棚１１１ａの
開口面を上記被検体セット部１０２に対面させるよう
に、上記Ｚテーブル１１２上に載置される。

【００４８】上記被検体カセット１１１の被検体収容棚
１１１ａには、例えば、図４（ａ）に示すような多数の
被検査チップが所定の配列で形成されたウェハーからな
る被検体、図４（ｂ）に示すような予めダイシングされ
た多数の被検査チップが上記検査ステージ２の大きさに
見合った口径の被検体板上に貼付して配列した構成の被
検体、図４（ｃ）に示すようなプリント基板などに各被
検査チップとしてのデバイスを配置した被検体などが収
容されている。

【００４９】この状態で、上記プロービング動作がスタ
ートされると、まず、上記Ｚテーブル１１２が、上記Ｍ
ＣＵ（モーション・コントロール・ユニット）により上
下動され、所定の位置に到達した時点で停止される。こ
れにより、上記被検体カセット１１１内の選択された被
検体１が収容されている位置の被検体収容棚１１１ａ
が、上記チャック１１３の被検体取出し経路に対向す
る。

【００５０】その後、上記チャック１１３が往復移動さ
れることにより、上記被検体カセット１１１の選択され
た被検体収容棚１１１ａに収容されている被検体１がチ
ャック１１３により把持されて、被検体カセット１１１
から取出される。この被検体カセット１１１から取出さ
れた被検体１は、上記保持ガイド１１６の保持部１１６
ａに保持される。

【００５１】このようにして、上記被検体カセット１１
１から取出された被検体１が、上記保持ガイド１１６の
保持部１１６ａに保持されると、上記プリアライメント
ステージ１２２がＺ方向に上昇される。これにより、保
持ガイド１１６の保持部１１６ａに保持されている被検
体１が、プリアライメントステージ１２２の上面により
僅かに持ち上げられて、該被検体１が保持ガイド１１６
の保持部１１６ａからプリアライメントステージ１２２
上に移される。

【００５２】上記被検体１には、上記プリアライメント
ステージ１２２上での該被検体１の向きを表すオリフラ
１ａ（図４参照）やノッチ（図示せず）などが形成され
ている。そして、この被検体１は、通常、上記オリフラ
１ａの向きやノッチの位置を位置決めすることによっ
て、該被検体１に形成されている各被検査チップのＸＹ
方向の大まかな位置調整を行えるように形成されてい
る。

【００５３】しかしながら、上記被検体カセット１１１
に収容されている被検体１は、被検体カセット１１１の
持ち運びなどにより、所定の向き収容されていないこと
が多い。このため、上記保持ガイド１１６の保持部１１
６ａから上記検査ステージ２上に移された状態の被検体
１は、例えば、図５（ａ）に示すように、そのオリフラ
１ａの向きが上記ＸＹステージ４の移動方向と一致して
いないことが多い。

【００５４】そこで、このプローブ装置１００では、上
記保持ガイド１１６の保持部１１６ａに保持されている
被検体１が上記プリアライメントステージ１２２の上面
により持ち上げられた状態で、該被検体１のプリアライ
メントを行うように構成されている。すなわち、上記被
検体１が上記プリアライメントステージ１２２の上面に
移されると、図５（ａ）に示すように、該検査ステージ
２がθ方向に回転されて、検査ステージ２上に載置され
た被検体１のプリアライメントが行われる。

【００５５】このプリアライメントは、例えば、図５
（ｂ）に示すように、該被検体１のオリフラ１ａの向き
と、該被検体１の周縁部のＹ方向に沿うように形成され
たフォトセンサＳの検知光路とが一致して、該フォトセ
ンサＳから所定の検知信号が出力されたか否かによって
行われる。

【００５６】このようにして被検体１のプリアライメン
トが完了すると、上記上記プリアライメントステージ１
２２が下降し、プリアライメントされた被検体１が、上
記保持ガイド１１６の保持部１１６ａに再び保持され
る。次いで、この被検体１を保持した保持ガイド１１６
が、上記アライメント部１０３に向けて移動される。そ
して、この保持ガイド１１６の保持部１１６ａに保持さ
れた被検体１が、上記アライメント位置で待機している
検査ステージ２の真上に到達すると、保持ガイド１１６
の移動が一旦停止される。

【００５７】そして、上記保持ガイド１１６の移動が一
旦停止された状態で、上記Ｚθテーブル３が駆動され
て、上記検査ステージ２が図３に二点差線で示す位置ま
で上昇する。これにより、保持ガイド１１６の保持部１
１６ａに保持されている被検体１が、検査ステージ２の
上面により持ち上げられて、該被検体１が保持ガイド１
１６の保持部１１６ａから検査ステージ２上に移され
る。この状態で、上記被検体１は、図示しないバキュー
ムチャックにより、検査ステージ２の上面に確実に吸着
保持される。このようにして、上記被検体１が上記検査
ステージ２上にセットされると、上記保持ガイド１１６
がホームポジションである上記被検体セット部１０２に
向けて復帰移動される。

【００５８】次いで、上記検査ステージ２は、アライメ
ント位置に移動される。そして、Ｚθテーブル３とＸＹ
テーブル４とが駆動されて、検査ステージ２上に載置さ
れた被検体１の位置合わせが行なわれる。この被検体１
の位置合わせ（アライメント）では、例えば、図６
（ａ）に示す位置１２の付近において、被検査チップ内
のパターンを、上記撮像光学系１０６を通して上記ＣＣ
Ｄカメラ１０により撮像する。

【００５９】ここで、上記被検査チップ１２の他に、図
６（ａ）に実線で示す２個の被検査チップ１３、１４を
選択した場合には、これらの被検査チップ１２、１３、
１４を、上記検査ステージ２上に載置された被検体１の
直径の約８０％程度の検査領域内から選択し、自動的に
アライメントが実施される。また、上記被検査チップ１
２の他に、図６（ａ）に破線で示す４個の被検査チップ
１３'、１３"、１４'、１４"を選択した場合には、これ
らの被検査チップ１２、１３'、１３"、１４'、１４"
を、上記検査ステージ２上に載置された被検体１の直径
の約５０％程度の検査領域内から選択し、自動的にアラ
イメントが実施される。

【００６０】まず、上記ＣＣＤカメラ１０により撮像し
た各被検査チップのうち、例えば、被検体１の中央の被
検査チップ１２内の特徴あるパターンの画像を、上記画
像認識装置１１８を介して、ビデオメモリ１１９に登録
する。そして、該画像がアライメント・パターンとして
問題があるか否かを自動チェックする。次いで、他の各
被検査チップ１３，１４の同一パターンによって、各被
検査チップ１３，１４のＸＹ方向に対する傾斜を修正
し、上記被検体１の精密な位置合わせ（ファインアライ
メント）を行なう（図６（ｂ）参照）。

【００６１】この被検体１のファインアライメントは、
上記モニタ１０８でモニタしながら、各画像が予め登録
されている所定の位置に臨むように、上記ステージコン
トロールスティック１０９を操作して、上記検査ステー
ジ２をＸ、Ｙ、θ方向に調整移動させる手動アライメン
ト、あるいは、予め登録されている上記被検体１の基準
点（詳しくは後述する）からの各被検査チップの位置デ
ータに基づいて、上記ステージコントローラ１１０によ
り、上記検査ステージ２をＸ、Ｙ、θ方向に調整移動さ
せる自動アライメントのいずれでもよい。

【００６２】このようにして、上記アライメント位置
で、検査ステージ２をＸ、Ｙ、θ方向に移動して該検査
ステージ２上に載置された被検体１の位置調整を行った
後、該アライメント位置から上記プロービング位置に検
査ステージ２を移動する。そして、このプロービング位
置に移動された検査ステージ２上に載置された被検体１
の位置基準となる基準点がプロービング時の正確な位置
に臨むように、上記マイクロスコープ１０７により該基
準点と上記プローブカード７との位置合わせを行う。

【００６３】ここで、上記基準点としては、通常、被検
体１の適所に形成した基準マーク、あるいは該被検体１
に形成されている各被検査チップのうちの位置基準とな
る被検査チップなどを適宜用いることができる。本実施
形態にかかるプローブ装置１００では、説明の便宜上、
図７に示すように、被検体１に形成されている各被検査
チップのうちの、最初にプロービングされる１ｓｔダイ
１１を上記基準点とすることとする。

【００６４】つまり、上記ファインアライメント後、上
記プロービング位置で、上記マイクロスコープ１０７に
より、上記１ｓｔダイ１１のパッドと、上記プローブカ
ード７のプローブ針６との位置合わせを行なう。そし
て、このプロービング位置での上記検査ステージ２上に
おける該１ｓｔダイ１１の座標（基準座標）を、上記リ
ニアスケール４ａ、４ｂにより計測し、ＸＹ位置データ
として、上記スケールデータメモリ１１７に登録する。

【００６５】その後、前記従来のプローブ方法において
は、上記スケールデータメモリ１１７の各被検査チップ
のＸＹ位置データに基づいて、上記ＰＣの演算処理装置
１２０により、上記ステージコントローラ１１０を介し
て、上記Ｚθテーブル３と上記ＸＹテーブル４とを駆動
する。そして、上記プロービング位置に配設されたプロ
ーブカード７のプローブ針６と、検査ステージ２上に載
置された被検体１の各被検査チップのパッドとを順次接
触させて、各被被検体１の検査チップのプロービングを
行う。

【００６６】このように、上記プローブ装置１００にお
いては、上記１ｓｔダイ１１のＸＹ位置データを基準と
して、登録したチップサイズに応じたインデックスに基
づく各被検査チップの位置データにより、上記検査ステ
ージ２を移動させることによって、上記被検体１の各被
検査チップのパッドとプローブカード７のプローブ針６
との位置合わせを行うことができるようになる。

【００６７】ところが、一般的な精度のＸＹテーブル４
は、前述したように、その移動量に多少の誤差を含んで
いる。このため、例えば、上記１ｓｔダイ１１の位置を
基点として、例えば、８インチのウェハーのプロービン
グを実施すると、移動精度が±５μｍのＸＹテーブル４
を使用している検査ステージ２では、被検査チップのパ
ッドとプローブカード７のプローブ針６との位置に、±
５μｍ程度の誤差が発生することになる。

【００６８】また、上記誤差には、前述したアライメン
ト精度や、被検体１の温度膨張率等の複合的な誤差など
が加わることになる。従って、上述のような、移動量に
誤差を含んでいるＸＹテーブル４を用いた検査ステージ
２では、被検体１の各被検査チップのパッドとプローブ
カード７のプローブ針６とを正確に位置合わせすること
が困難になる。

【００６９】そこで、本実施形態に係るプローブ装置１
００では、上記アライメント位置において被検査チップ
内のパターンを利用したスケーリング結果を、上記プロ
ービング位置に反映させるため、そのＸＹテーブル４の
移動誤差量を予め取得しておき、この取得した誤差分だ
け該検査ステージ２の実際の移動量を補正できるように
する。

【００７０】まず、上記ＸＹテーブル４の移動誤差量を
取得する方法について説明する。このＸＹテーブル４の
移動誤差量を検出する際には、図８に示すように、上記
被検体１のプロービング範囲に相当する大きさのガラス
板上に、極めて正確な間隔（例えば、５ｍｍ間隔）で、
直交する多数の基準線２０１が形成されているスケール
基板２００を、上記アライメント位置におけるテーブル
２上に、正確に位置合わせしてセットする（図９参
照）。例えば、上記被検体１の最初にプロービングされ
る被検査チップ（１ｓｔダイ）の位置に、上記スケール
基板２００の基準線２０１の、図８において左上端部の
クロスポイント２００ａが位置するように、上記アライ
メント位置におけるテーブル２上にスケール基板２００
を正確に位置合わせしてセットする。

【００７１】この状態で、上記検査ステージ２上に載置
された上記スケール基板２００の各基準線２０１の全て
のクロスポイント（図８に丸印で記した各クロスポイン
ト）を、上記アライメント位置で上記ＣＣＤカメラ１０
により撮像する。そして、このＣＣＤカメラ１０により
撮像した上記スケール基板２００の各クロスポイントの
ポイント画像を、上記画像認識装置１１８で認識する。
また、上記アライメント位置におけるスケール基板２０
０各クロスポイントのＸＹ位置データを、上記リニアス
ケール４ａ、４ｂにより取得する。

【００７２】次いで、上記検査ステージ２上に載置され
た上記スケール基板２００を、上記アライメント位置か
ら上記プロービング位置に移動する。このプロービング
位置において、該プロービング位置に配設した他のＣＣ
Ｄカメラ（図示せず）により、該プロービング位置の検
査ステージ２上に載置された上記スケール基板２００の
各クロスポイントを撮像する。そして、このプロービン
グ位置におけるスケール基板２００の各クロスポイント
のポイント画像を、上記画像認識装置１１８で認識す
る。そして、このプロービング位置におけるスケール基
板２００各クロスポイントのＸＹ位置データを、上記リ
ニアスケール４ａ、４ｂにより取得する。

【００７３】上記アライメント位置におけるスケール基
板２００各クロスポイントのＸＹ位置データ、及び上記
プロービング位置におけるスケール基板２００各クロス
ポイントのＸＹ位置データは、図３に示すＸＹ位置デー
タメモリ１２１に格納して記憶しておく。なお、このＸ
Ｙ位置データメモリ１２１に記憶される上記アライメン
ト位置におけるスケール基板２００各クロスポイントの
ＸＹ位置データ、及び上記プロービング位置におけるス
ケール基板２００各クロスポイントのＸＹ位置データ
は、使用されるプローブ装置１００の固有のデータであ
る。

【００７４】次いで、上記アライメント位置におけるス
ケール基板２００各クロスポイントのＸＹ位置データ
と、上記プロービング位置におけるスケール基板２００
各クロスポイントのＸＹ位置データとに基づいて、該ア
ライメント位置から該プロービング位置に上記検査ステ
ージ２が移動した際のスケール基板２００各クロスポイ
ントの位置ずれ量を算出して、該検査ステージ２の移動
誤差量を取得する。そして、上記アライメント位置から
上記プロービング位置に上記検査ステージ２を移動する
際に、上述のようにして取得した検査ステージ２の移動
誤差量に基づいて、該検査ステージ２の移動誤差量（ず
れ量）を補正する。

【００７５】このように、上記ＸＹテーブル４の移動誤
差量を取得し、上記検査ステージ２が上記アライメント
位置から上記プロービング位置に移動する際に、取得し
た移動誤差量に基づいて、検査ステージ２の移動誤差を
補正することで、該検査ステージ２を所定の位置に極め
て正確に移動させることができるようになる。

【００７６】なお、ここでは、上記ＸＹテーブル４の移
動誤差量を方法として、上記スケール基板２００を使用
する例を示したが、例えば、上記検査テーブル２上に反
射鏡をセットし、該反射鏡に照射したレーザー光の反射
位置の変化量を、該検査テーブル２の移動量に換算して
測長するレーザー測長器を使用するようにしてもよい。

【００７７】ところが、上述のような補正方法により上
記検査ステージ２の実際の移動量を補正することができ
たとしても、上記被検体１の各被検査チップのパッドと
プローブカード７のプローブ針６とを、必ずしも正確に
位置合わせすることができないことがある。

【００７８】すなわち、上記補正方法においては、前述
したように、上記被検体１の各被検査チップのパッド
が、予め設定された配列となるように極めて高精度に位
置決めされて形成されていることを前提としている。し
かしながら、実際の上記被検体１の各被検査チップのパ
ッドは、前述した理由により、例えば、図１０に示すよ
うに、設計上の各被検査チップの位置から多少ずれた位
置に形成されていることがある。このように、上記被検
体１の各被検査チップのパッドの形成位置にバラツキが
ある場合には、上記検査ステージ２の実際の移動量を正
確に補正しても、該被検体１の位置ずれしている被検査
チップのパッドとプローブカード７のプローブ針６とを
正確に位置合わせすることができなくなる。

【００７９】そこで、本実施形態に係るプローブ装置１
００においては、例えば、図１１に示すような工程によ
り、上記被検体１の各被検査チップのずれ量を取得し、
この取得した被検体１の各被検査チップのずれ量に基づ
いて、プロービング時における検査ステージ２の移動量
を補正するようにする。

【００８０】すなわち、例えば、図１１に示すように、
上記アライメント位置に臨んでいる上記検査ステージ２
上に、前述したようにしてプリアライメントされた被検
体１をセットする。そして、例えば、図６に示したよう
に、上記被検体１の中央の被検査チップ１１の位置に
て、アライメント用のパターンを登録し、各被検査チッ
プ１２，１３，１４の位置により、被検体１のアライメ
ントを実施する。

【００８１】次いで、上記ＸＹテーブル４を駆動して、
上記検査ステージ２上にセットされた被検体１を上記プ
ロービング位置に移動する。そして、このプロービング
位置において、上記１ｓｔダイ１１のパッドとプローブ
カード７のプローブ針６との位置合わせを行う。

【００８２】この１ｓｔダイ１１とプローブ針６との位
置合わせ方法としては、（１）基準となるプローブ針６
に光軸が一致するように配設された上記マイクロスコー
プ１０７（図７参照）により、該基準となるプローブ針
６に対応する１ｓｔダイ１１のパッドを目視して、各被
検査チップのパッドとプローブ針６との位置合わせを行
う方法。（２）上記検査ステージ２に第２のＣＣＤカメ
ラを取り付け、この第２のＣＣＤカメラにより上記プロ
ーブ針６を見て、上記プロービング位置における上記被
検体１の各被検査チップのパッドと上記プローブカード
７のプローブ針６との位置合わせを自動的に行う方法。
などがある。

【００８３】なお、上述の１ｓｔダイ１１とプローブカ
ード７のプローブ針６との位置合わせ作業は、上記被検
体カセット１１１内に収納されている最初の一枚の被検
体１のみを対象とする作業であって、２枚目以降の被検
体では行わない。

【００８４】上記位置合わせ作業が終了した後、上記Ｘ
Ｙテーブル４を駆動して、上記検査ステージ２上にセッ
トされた被検体１を上記アライメント位置に移動する。
そして、このアライメント位置で、検査ステージ２の移
動誤差を補正しながら該検査ステージ２を移動して、上
記被検体１上の、予め選択した複数の被検査チップ（こ
こでは、図１０の斜線を施した９個の被検査チップ）
を、上記ＣＣＤカメラ１０により撮像する。この選択さ
れた各被検査チップを、以下、「選択チップ」という。
この選択チップの数は、被検体１の種類や大きさなどに
応じて、適切な数に設定される。

【００８５】次いで、このＣＣＤカメラ１０により撮像
された各選択チップのパターンの画像を利用して、該検
査ステージ２上における上記１ｓｔダイ１１からの各選
択チップの座標をスケーリングし、上記アライメント位
置における上記被検体１上の各選択チップのＸＹ位置デ
ータ（スケーリング値）を取得する。

【００８６】そして、上記１ｓｔダイ１１からの被検査
チップのチップサイズに応じたインデックスに基づく位
置データと、上記スケーリングによる該１ｓｔダイ１１
からの各選択チップの座標とに基づいて、上記プロービ
ング位置における該１ｓｔダイ１１からの上記被検体１
の各被検査チップのパッドの位置ずれ量を、上記演算処
理装置１２０により周知の補完法を使用して算出する。
そして、この算出結果から、上記プロービング時におけ
る上記１ｓｔダイ１１からの各被検査チップの位置ずれ
を補正するための被検査チップ位置ずれ補正値を取得す
る。

【００８７】次いで、上記ガラス基板２００を使用して
取得した、上記検査ステージ２の移動時の移動誤差を補
正するための上記スケールデータメモリ１１７に予め記
憶されているステージ移動誤差補正値と、上記１ｓｔダ
イ１１からの各被検査チップの位置ずれを補正するため
の上記被検査チップ位置ずれ補正値とにより、該検査ス
テージ２の移動誤差を補正するための合成補正値を上記
演算処理装置１２０により算出する。

【００８８】そして、上記演算処理装置１２０により算
出した検査ステージ２の移動量の合成補正値により、該
検査ステージ２の移動量を補正しながら検査ステージ２
を移動してプロービングを実施する。これにより、図１
０に示したように、上記被検体１の各被検査チップの形
成位置にバラツキがある場合でも、上記プロービング位
置において、上記検査ステージ２の移動量を補正して各
被検査チップの形成位置のバラツキを補正することによ
り、検査ステージ２上に載置された被検体１の各被検査
チップのパッドを、上記プローブカード７のプローブ針
６に対して正確に位置合わせして接触させることができ
るようになる。

【００８９】ところで、図１０に示した方法において、
上記ＣＣＤカメラ１０により撮像して、上記選択チップ
のパターンの画像を利用して、該選択チップの座標をス
ケーリングした際に、該選択チップのチップサイズに基
づいて予め算出した計算値、または、他の被検査チップ
の位置データから想定した予測位置データと異なった位
置データを示す選択チップが存在していることがある。
このような異なった位置データを示す選択チップは、被
検体１の所定の形成位置から外れた位置に形成されてい
る可能性が高い。

【００９０】そこで、上記スケーリングにより、上記計
算値または上記予測位置データと異なった位置データを
示す選択チップが存在している場合には、この異なった
位置データを示す選択チップの座標をスケーリングし直
す（再スケーリングする）。ここで、この再スケーリン
グを行なう際には、上記ＣＣＤカメラ１０により撮像す
るエリアを、例えば、図１０に一点差線で囲んだエリア
のように、上記の異なった位置データを示す選択チップ
を含む、該ＣＣＤカメラ１０の直前の撮像時のエリアよ
りも小さなエリアＡに絞り込む。そして、このエリアＡ
内で、複数の選択チップをＣＣＤカメラ１０により再度
撮像して、該エリア内の各選択チップの座標を再スケー
リングする。

【００９１】このように、異なった位置データを示す選
択チップの座標を、上記エリアＡに絞り込んで再スケー
リングすることにより、該エリアＡ内の各被検査チップ
のバラツキ状態を、詳細且つ正確な位置データとして再
取得できるようになる。図１２に、このプロービング方
法による工程の一例を示す。

【００９２】ここで、上記エリアＡ内の各選択チップの
座標を再スケーリングした結果、未だに異なった位置デ
ータを示す選択チップが存在している場合には、上述の
再スケーリングを繰り返すことが望ましい。これによ
り、上記被検体１の各被検査チップのより詳細で正確な
位置データを取得できるようになる。

【００９３】次に、上記プローブ装置１００の他のプロ
ーブ方法について説明する。このプローブ方法は、例え
ば、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に破線で示すよう
に、上記検査ステージ２上に載置された被検体１の上記
プローブカード７により検査するプロービングエリア
を、予め複数のエリアに分割する。そして、例えば、図
１１に示したようなプローブ方法により、上記アライメ
ント位置で検査ステージ２に載置された被検体１の位置
調整を行う際に、上記ＣＣＤカメラ１０により、該被検
体１の各エリアの位置基準となる各１ｓｔダイ１１を撮
像する。

【００９４】次いで、上記ＣＣＤカメラ１０により撮像
した各エリアの各１ｓｔダイ１１のＸＹθ位置データに
基づいて、検査ステージ２をＸ、Ｙ、θ方向に移動し、
該検査ステージ２上に載置された被検体１のエリア毎に
該検査ステージ２上の被検体１の位置調整を行う。これ
により、上記被検体１の被検査チップの電気的特性を測
定する際に、該被検体１の被検査チップを、上記エリア
毎に分割して個別に測定することができるようになる。
ここで、例えば、上記被検体１の口径が大きく、該被検
体１の歪みや伸縮により被検査チップの全体的な形成位
置の位置ずれが大きくなっている場合であっても、分割
した各エリア内における被検査チップの位置ずれはさほ
ど大きくならない。

【００９５】従って、このプローブ方法においては、被
検体１の被検査チップの全体的な位置ずれが大きい場合
でも、上記検査ステージ２上に載置された被検体１の各
被検査チップのパッドと、上記プローブカード７のプロ
ーブ針６とを正確に位置合わせして接触させることがで
きるようになる。

【００９６】また、図１３（ｄ）に示すように、例え
ば、ＣＳＰ（チップサイズパッケージング）や、ＢＧＡ
（ボールグリッドアッセンブリ）などからなる複数のデ
バイス１５，１６，１７が配置された被検体１の場合に
は、この複数のデバイス毎に、上記プローブカード７に
より検査するプロービングエリアを分割する。これによ
り、各デバイス１５，１６，１７の正確な位置合わせが
可能になるとともに、フリップチップなどのプロービン
グを行うことが可能なる。

【００９７】一方、本実施形態に係るプローブ装置１０
０においては、図１１に示したプローブ方法によりプロ
ービングを実行する第１の動作プログラムと、図１２に
示したプローブ方法によりプロービングを実行する第２
の動作プログラムと、図１３に示したプローブ方法によ
りプロービングを実行する第３の動作プログラムのうち
の何れかの動作プログラムを選択するように構成しても
よい。これにより、最も適したプローブ方法で、上記被
検体１のプロービングを行うことができるようになる。

【００９８】

【発明の効果】請求項１及び２の発明によれば、被検体
の各被検査チップの形成位置にバラツキがある場合で
も、ＸＹθステージ上に載置された被検体の各被検査チ
ップのパッドを、プローブカードのプローブ針に対して
正確に位置合わせしてプロービングできるようになると
いう優れた効果がある。

【００９９】特に、請求項２の発明によれば、請求項１
において、位置ずれした被検査チップを含むエリア内の
各被検査チップのバラツキ状態を、詳細且つ正確なＸＹ
位置データとして取得できるようになるという優れた効
果がある。

【０１００】請求項３の発明によれば、被検体の被検査
チップをプロービングする際に、被検体の被検査チップ
を、エリア毎に分割して個別に測定することができるの
で、被検体の被検査チップの位置ずれが大きい場合で
も、ステージ上に載置された被検体の各被検査チップの
パッドと、プローブカードのプローブ針とを正確に位置
合わせしてプロービングすることができるようになり、
上記被検体の分割した各エリアの各被検査チップの形成
位置にバラツキがある場合でも、該ステージ上に載置さ
れた被検体の各被検査チップのパッドを、上記プローブ
カードのプローブ針に対して正確に位置合わせして接触
させることができるようになるという優れた効果があ
る。

【０１０１】請求項４の発明によれば、請求項１のプロ
ーブ方法により被検体の被検査チップのプロービングを
行うことができるという優れた効果がある。

【０１０２】請求項５の発明によれば、請求項１のプロ
ーブ方法によりプローブ装置を動作させる第１の動作プ
ログラムと、請求項２のプローブ方法によりプローブ装
置を動作させる第２の動作プログラムと、請求項３のプ
ローブ方法によりプローブ装置を動作させる第３の動作
プログラムとのうちの何れかの動作プログラムを選択で
きるので、最も適したプローブ方法で、被検体のプロー
ビングを行うことができるようになるという優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るプローブ装置の概略正
面図。

【図２】上記プローブ装置のカセット装着部、被検体セ
ット部、アライメント部、プロービング部の概略的な構
成を示す斜視図。

【図３】一般的なプロービング動作の概要について説明
するための上記プローブ装置の概略構成図。

【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、上記プローブ装置
によりプロービングされる被検体の概略平面図。

【図５】（ａ）、（ｂ）は、上記被検体のプリアライメ
ントの一例を説明するための概略平面図。

【図６】（ａ）、（ｂ）は、上記被検体のアライメント
位置での位置調整の一例を説明するための概略平面図。

【図７】上記被検体の基準チップのＸＹ位置データの取
得方法を説明するための概略平面図。

【図８】上記プローブ装置のＸＹテーブルの移動誤差量
を検出して、上記ステージの移動誤差量を補正する方法
に使用されるスケール基板を示す概略平面図。

【図９】上記ＸＹテーブルの移動誤差量を検出して、上
記ステージの移動誤差量を補正する方法を示す工程図。

【図１０】上記被検体の各被検査チップのパッドの形成
位置にバラツキがある状態を示す概略平面図。

【図１１】上記被検体の各被検査チップのずれ量を取得
し、この取得した被検体の各被検査チップのずれ量に基
づいて、プロービング時におけるステージの移動量を補
正するプローブ方法を示す工程図。

【図１２】上記被検査チップのパターン画像をスケーリ
ングした際に、このスケーリングされた被検査チップの
ＸＹ位置データがプロービング可能な範囲を逸脱した値
であった場合のプローブ方法を示す工程図。

【図１３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、上記プ
ローブカードにより検査するプロービングエリアを、予
め複数のエリアに分割してプロービングを行う方法を説
明するための上記被検体の概略平面図。

【図１４】従来のプローブ装置の構成を示す概略正面
図。

【図１５】上記従来のプローブ装置における被検体の位
置調整方法の概要を説明するための概略平面図。

【符号の説明】

１被検体２ステージ３Ｚθテーブル４ＸＹテーブル４ａ，４ｂリニアスケール６プローブ針７プローブカード１０ＣＣＤカメラ１１１ｓｔダイ１２，１３，１４被検査チップ１５，１６，１７デバイス１００プローブ装置１０１カセット装着部１０２被検体セット部１０３アライメント部１０４プロービング部１０５収納部１０６撮像光学系１０７マイクロスコープ１０８モニタ１０９ステージコントロールスティック１１０ステージコントローラ１１１被検体カセット１１２Ｚテーブル１１３チャック１１４チャック支持体１１５ステー１１６保持ガイド１１７スケールデータメモリ１１８画像認識装置１１９ビデオメモリ１２０演算処理装置１２１ＸＹ位置データメモリ１２２プリアライメントステージ２００スケール基板Ａ再スケーリングするエリア

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の被検査チップが配列形成された被検
体を、少なくともＸ、Ｙ方向に移動可能なステージ上に
載置し、該被検体の各被検査チップのプロービングを行
うプロービング位置から所定距離だけ離隔したアライメ
ント位置で、該被検査チップの配列方向を上記ステージ
の移動方向に合せるように該被検体の位置調整を行った
後、該アライメント位置から該プロービング位置に該ス
テージを移動して、該被検体の被検査チップをプロービ
ングするためのプローブカードのプロービング部位に、
上記ステージ上に載置された被検体の位置基準となる基
準点を位置合わせし、該基準点からの各被検査チップの
予め登録された位置データにより上記プロービング位置
で上記ステージを移動しながら、該プローブカードのプ
ロービング針に上記被検体の各被検査チップのパッドを
順次接触させて、該被検体の各被検査チップのプロービ
ングを行うプローブ方法において、上記アライメント位置で上記ステージを移動制御したと
きの、該ステージの制御移動量と実際の移動量との差を
測定して取得した該ステージの移動誤差量と、上記プロ
ービング位置で上記ステージを移動制御したときの、該
ステージの制御移動量と実際の移動量との差を測定して
取得した該ステージの移動誤差量とに基づいて、該ステ
ージを上記アライメント位置及び上記プロービング位置
で移動制御するときの、該ステージの移動誤差を補正す
るためのステージ移動誤差補正値を算出して予め記憶し
ておき、上記プロービング位置で、上記プローブカードのプロー
ビング針に、上記ステージ上に載置された被検体の位置
基準となる基準点を位置合わせして、該プロービング位
置での該ステージ上における該基準点の基準座標を取得
し、該基準点の基準座標を取得した後、上記ステージをアラ
イメント位置に移動して、上記被検体の複数の被検査チ
ップを撮像手段により撮像し、撮像された複数の被検査
チップのパターン画像を利用して、該ステージ上におけ
る上記基準点からの各被検査チップの座標をスケーリン
グし、上記基準点からの各被検査チップの予め登録された位置
データと、上記スケーリングによる該基準点からの各被
検査チップの座標との差に基づいて、上記プロービング
位置における該基準点からの上記被検体の各被検査チッ
プのパッドの位置ずれ量を算出し、該算出結果から上記
プロービング時における上記基準点からの各被検査チッ
プの位置ずれを補正するための被検査チップ位置ずれ補
正値を取得し、上記プロービング時に、上記ステージ移動誤差補正値
と、上記被検査チップ位置ずれ補正値とにより、上記ス
テージの移動量を補正することを特徴とするプローブ方
法。
【請求項２】請求項１のプローブ方法において、上記撮像手段により撮像した上記複数の被検査チップの
パターン画像を利用して該複数の被検査チップの座標を
スケーリングした際に、スケーリングされた複数の被検
査チップのうち、該被検査チップのチップサイズに基づ
いて予め算出した計算値、または、他の被検査チップの
位置データから想定した予測位置データと異なった位置
データを示す被検査チップが存在している場合に、この
異なった位置データを示す被検査チップが存在してい
る、該撮像手段による直前の撮像時のエリアよりも小さ
な小エリアを、該撮像手段により再度撮像して、該小エ
リア内の複数の被検査チップの座標をスケーリングし直
すことを特徴とするプローブ方法。
【請求項３】請求項１のプローブ方法において、上記ステージ上に載置された被検体の上記プローブカー
ドによりプロービングを行うプロービングエリアを複数
のエリアに分割し、該ステージ上に載置された被検体を
該複数のエリア別に該被検体の被検査チップのプロービ
ングを行うとともに、上記エリア毎に上記被検査チップ位置ずれ補正値を取得
して、上記プロービング時に上記ステージの移動量を補
正することを特徴とするプローブ方法。
【請求項４】多数の被検査チップが配列して形成された
被検体を載置する少なくともＸ、Ｙ方向に移動可能なス
テージと、上記ステージ上に載置された被検体の位置調整を行うア
ライメント位置から、上記被検体の被検査チップのプロ
ービングを行うプロービング位置に向けて、該ステージ
を移動させるステージ移動手段と、上記ステージ上に載置された被検体の各被検査チップの
パッドにプローブ針を順次接触させて、該被検体の各被
検査チップのプロービングを行う上記プロービング位置
に配設されたプローブカードと、上記プローブカードのプローブ針に、上記ステージ上に
載置された被検体の位置基準となる基準点を位置合わせ
する位置合わせ手段と、上記プロービング位置で、上記基準点からの各被検査チ
ップの予め登録された位置データにより、上記プローブ
カードのプロービング針に上記被検体の各被検査チップ
のパッドを順次接触させるように、上記ステージの移動
を制御するステージ移動制御手段とを備えたプローブ装
置において、上記アライメント位置で上記ステージを移動制御したと
きの、該ステージの制御移動量と実際の移動量との差を
測定して取得した該ステージの移動誤差量と、上記プロ
ービング位置で上記ステージを移動制御したときの、該
ステージの制御移動量と実際の移動量との差を測定して
取得した該ステージの移動誤差量とに基づいて算出し
た、該ステージを上記アライメント位置及び上記プロー
ビング位置で移動制御したときの該ステージの移動誤差
を補正するステージ移動誤差補正値を、予め記憶してお
くための記憶手段と、上記プロービング位置で、上記プローブカードのプロー
ブ針に、上記ステージ上に載置された被検体の位置基準
となる基準点を位置合わせして、該プロービン位置での
該ステージ上における該基準点の基準座標を取得する基
準座標取得手段と、該基準点の基準座標を取得した後、上記ステージをアラ
イメント位置に移動して、上記被検体の複数の被検査チ
ップを撮像手段により撮像し、撮像された複数の被検査
チップのパターン画像を利用して、該ステージ上におけ
る上記基準点からの各被検査チップの座標をスケーリン
グするスケーリング手段と、上記基準点からの各被検査チップの予め登録された位置
データと、上記スケーリングによる該基準点からの各被
検査チップの座標との差に基づいて、上記プロービング
位置における該基準点からの上記被検体の各被検査チッ
プのパッドの位置ずれ量を算出し、該算出結果から上記
プロービング時における上記基準点からの各被検査チッ
プの位置ずれを補正するための被検査チップ位置ずれ補
正値を取得する被検査チップ位置ずれ補正値取得手段
と、上記プロービング時に、上記ステージ移動誤差補正値
と、上記被検査チップ位置ずれ補正値とにより、上記ス
テージの移動量を補正するステージ移動量補正手段とを
有することを特徴とするプローブ装置。
【請求項５】請求項４のプローブ装置において、請求項１のプローブ方法により上記プローブ装置を動作
させる第１の動作プログラムと、請求項２のプローブ方
法により上記プローブ装置を動作させる第２の動作プロ
グラムと、請求項３のプローブ方法により上記プローブ
装置を動作させる第３の動作プログラムと、上記第１、
第２、第３の動作プログラムのうちの何れかの動作プロ
グラムを選択するプログラム選択手段とを有することを
特徴とするプローブ装置。