JP2008164292A - プローブ検査装置、位置ずれ補正方法、情報処理装置、情報処理方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】プローブ針が一の電極パッドに複数回接触する場合においてもプローブ針の接触位置の位置ずれを適切に補正することで、プローブ針の接触位置を常に最適に保つこと。
【解決手段】プローブ検査装置１００は、ＣＣＤカメラ６によりチップ３０の各パッド４０へのプローブ針８ａのコンタクト前画像５１とコンタクト後画像５２を撮像し、画像処理用ＰＣ１０により、両画像の差分画像５３を抽出して、この差分画像５３中の最新の針跡４１ｂの位置と目標位置との位置ずれ量をパッド３０毎に算出し、この各位置ずれ量からプローブカード８全体としての補正量を算出して、この補正量を次の検査対象のチップ３０の各パッド４０の検査において反映させて位置ずれ補正を行う。
【選択図】 図５

Description

本発明は、被検査体の電極パッドにプローブ針を接触させて前記被検査体の電気的特性を検査するプローブ検査装置、当該プローブ検査装置における位置ずれ補正方法、当該プローブ検査装置に用いられる情報処理装置、当該情報処理装置における情報処理方法及びプログラムに関する。

従来から、例えば半導体ウェハ（以下、単にウェハともいう）に形成された半導体チップ（以下、単にチップともいう）等の電子デバイスの電気的特性を検査するためのプローブ検査装置が知られている。このプローブ検査装置においては、プローブカードに設けられたプローブ針をチップ上の電極パッドに接触させ、プローブカードに接続されたテスタにより所定の電圧をかけて出力を測定して、期待値と比較することでチップの良否を判定する。

このプローブ検査においては、プローブ針を電極パッドの目標位置に正確に接触させることが重要となる。プローブ針が電極パッドの中心からずれた周縁部や電極パッド外の位置に接触してしまうと誤検査に繋がってしまう。また、一のチップに対して複数回の測定を行うために、電極パッド上の領域を複数の測定毎に使い分ける場合もあり、プローブ針がその測定毎の異なる領域からずれて接触してしまうと、複数回の測定が困難となってしまう。

このようなプローブ針の位置ずれを補正するための技術として、下記特許文献１には、プローブカードの触針の針跡をカラーカメラによって観察し、この針跡が電極パッド上の適正な位置（例えば電極パッドの中心）に付けられているかを判断し、その針跡の位置が適正な位置からずれている場合には、例えば針跡の中心と電極パッドの中心との位置ずれをなくすようにステージを微小移動させる方法が開示されている。また、その他下記特許文献２〜５にも、プローブ針の位置合わせに関する技術が記載されている。
特開２００４−６３８７７号公報（段落［０００６）等） 特公平０６−００５６９０号公報 特公平０７−０１３９９０号公報 特許第２５７５０７２号公報 特許第２９８４５４１号公報

ところで、上記プローブ検査においては、一の電極パッドに対して種々の電気的条件毎に複数回の測定が行われる場合があり、この場合には一の電極パッド上に複数の針跡が付くこととなる。しかしながら、上記各特許文献の技術においては、このような複数の針跡が付いた電極パッドを撮像しても、どの針跡が最新の針跡であるかが判別できないため、現在の位置ずれ量が算出できず、位置ずれ補正ができなくなってしまう。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、プローブ針が一の電極パッドに複数回接触する場合においてもプローブ針の接触位置の位置ずれを適切に補正することで、プローブ針の接触位置を常に最適に保つことが可能なプローブ検査装置、当該プローブ検査装置における位置ずれ補正方法、当該プローブ検査装置に用いられる情報処理装置、当該情報処理装置における情報処理方法及びプログラムを提供することにある。

上述の課題を解決するため、本発明の主たる観点に係るプローブ検査装置は、被検査体の電極パッドにプローブ針を接触させて前記被検査体の電気的特性を検査するプローブ検査装置であって、前記被検査体への前記プローブ針の接触前の前記電極パッドと、前記プローブ針の接触後の前記電極パッドとをそれぞれ撮像する撮像手段と、前記撮像された接触前の前記電極パッドの画像を第１の画像として記憶し、前記撮像された接触後の前記電極パッドの画像を第２の画像として記憶する記憶手段と、前記記憶された第１の画像と前記第２の画像との差分を差分画像として抽出する差分抽出手段と、前記抽出された差分画像中に表れる前記プローブ針の針跡位置と、前記プローブ針を接触させるべき前記電極パッド上の目標位置との位置ずれを補正するための補正量を算出する算出手段と、前記算出された補正量を基に前記被検査体と前記プローブ針との相対位置を可変させて前記位置ずれを補正する補正手段とを具備する。

ここで被検査体とは、例えば複数の半導体チップが形成された半導体ウェハやその他の電子デバイスである。この構成により、被検査体にプローブ針が複数回接触することがあっても、上記差分画像を抽出することで常に最新の針跡のみを抽出できるため、プローブ針の接触毎に位置ずれを補正することで、接触状態を常に最適位置に保つことができる。したがって、接触不良に起因する被検査体の電気的特性の測定の失敗を防止し、結果として被検査体の歩留まりを向上させることができる。なお、上記補正手段による相対位置の可変は、例えば、上記プローブ針の接触方向に対して垂直な平面上で上記被検査体をＸ方向やＹ方向へ移動させることで行われる。また、上記被検査体が、複数の電極パッドが設けられた複数の半導体チップを有する半導体ウェハである場合には、現在の検査対象である一の半導体チップの各電極パッドについて算出された補正量を、次の検査対象である他の半導体チップの各電極パッドについて反映させるようにしてもよい。

上記プローブ検査装置は、前記電極パッドに対して複数回に亘って前記プローブ針の接触による前記電気的特性の検査が行われる場合に、一の回の次回の検査において前記撮像手段による前記第１の画像の撮像を規制する規制手段を更に具備し、前記記憶手段は、前記一の回の検査において前記第２の画像として記憶された画像を、前記次回の検査における前記第１の画像として記憶するようにしても構わない。

これにより、前回の検査時に撮像した第２の画像を次回の検査時に第１の画像として用いることができるため、検査毎に第１の画像を撮像する手間を省くことができ、また記憶手段の記憶容量を削減することもできる。

上記プローブ検査装置において、前記記憶手段は、前記差分抽出後に前記第１の画像を削除する手段を有していてもよい。これにより、前記記憶手段の記憶容量を更に削減することができる。

上記プローブ検査装置において、前記被検査体は、複数の前記電極パッドが設けられた複数の半導体チップを有する半導体ウェハであり、前記プローブ針は、前記各半導体チップのうち一の半導体チップの前記各電極パッドに一度に接触可能なように複数存在し、前記撮像手段は、前記一の半導体チップの前記各電極パッドの前記第１及び第２の画像をそれぞれ連続的に撮像可能であり、前記記憶手段は、前記各電極パッドの前記第２の画像を、前記一の半導体チップを識別する第１の識別情報と、当該一の半導体チップの前記各電極パッドを識別する第２の識別情報と対応付けて記憶し、前記算出手段は、前記各プローブ針の針跡位置と前記各電極パッド上の各目標位置との間の各位置ずれを一度に補正するための補正量を算出するようにしてもよい。

これにより、各電極パッドにおける各第１及び第２の画像を連続的に撮像して各電極パッドにおける位置ずれを一度に補正することができ、補正にかかる処理効率を向上させることができる。また、各電極パッドの第１及び第２の画像を上記第１及び第２の識別情報にそれぞれ対応付けて記憶するため、複数の半導体チップの各電極パッドについて検査をしながら、一の半導体チップの各電極パッドについて複数回検査をする場合にも、上記各識別情報を参照して前回の第２の画像を次回の第１の画像として容易に呼び出すことができる。これにより、第１の画像の上記連続撮像処理を省略して、撮像手段の処理負担及び記憶手段の使用容量を削減することにより、効率よく位置ずれを補正することができる。なお、この場合に算出される補正量は、上記Ｘ及びＹ方向のみならず、上記平面上における回転（θ）方向の移動も考慮して算出され、上記補正手段は、その補正量に基づいて被検査体を上記平面上のＸ、Ｙ及びθ方向のうち少なくとも一方向に移動させることで位置ずれを補正する。

上記プローブ検査装置において、前記被検査体は、複数の前記電極パッドが設けられた複数の半導体チップを有する半導体ウェハであり、前記プローブ針は、前記各半導体チップのうち少なくとも２つの半導体チップのそれぞれの前記各電極パッドに一度に接触可能なように、当該少なくとも２つの半導体チップのそれぞれに対して複数存在し、前記撮像手段は、前記少なくとも２つの半導体チップのそれぞれの前記各電極パッドの前記第１及び第２の画像をそれぞれ連続的に撮像可能であり、前記記憶手段は、前記各電極パッドの前記第２の画像を、前記少なくとも２つの半導体チップをそれぞれ識別する第１の識別情報と、当該少なくとも２つの半導体チップの前記各電極パッドをそれぞれ識別する第２の識別情報と対応付けて記憶し、前記算出手段は、前記少なくとも２つの半導体チップにおいて前記各プローブ針の針跡位置と前記各電極パッド上の各目標位置との間の各位置ずれを一度に補正するための補正量を算出するようにしても構わない。

これにより、複数の半導体チップの各電極パッドの位置ずれを一度に補正することができ、補正の処理効率が更に向上する。また、この複数の半導体チップについて複数回検査を行う場合でも、上記第１及び第２の識別情報を参照して前回の第２の画像を次回の第１の画像として容易に呼び出すことで、第１の画像の撮像処理を省略して、効率よく位置ずれを補正することができる。

本発明の他の観点に係る位置ずれ補正方法は、被検査体の電極パッドにプローブ針を接触させて前記被検査体の電気的特性を検査するプローブ検査装置における位置ずれ補正方法であって、前記被検査体への前記プローブ針の接触前の前記電極パッドと、前記プローブ針の接触後の前記電極パッドとをそれぞれ撮像するステップと、前記撮像された接触前の前記電極パッドの画像を第１の画像として記憶し、前記撮像された接触後の前記電極パッドの画像を第２の画像として記憶するステップと、前記記憶された第１の画像と前記第２の画像との差分を差分画像として抽出するステップと、前記抽出された差分画像中に表れる前記プローブ針の針跡位置と、前記プローブ針を接触させるべき前記電極パッド上の目標位置との位置ずれを補正するための補正量を算出するステップと、前記算出された補正量を基に前記被検査体と前記プローブ針との相対位置を可変させて前記位置ずれを補正するステップとを具備する。

本発明の他の観点に係る情報処理装置は、被検査体の電極パッドにプローブ針を接触させて前記被検査体の電気的特性を検査するプローブ検査装置に用いられる情報処理装置であって、前記被検査体への前記プローブ針の接触前の前記電極パッドが撮像された第１の画像と、前記プローブ針の接触後の前記電極パッドが撮像された第２の画像とをそれぞれ記憶する記憶手段と、前記記憶された第１の画像と前記第２の画像との差分を差分画像として抽出する差分抽出手段と、前記抽出された差分画像中に表れる前記プローブ針の針跡位置と、前記プローブ針を接触させるべき前記電極パッド上の目標位置との位置ずれを補正するための補正量を算出する算出手段とを具備する。

本発明の他の観点に係る情報処理方法は、被検査体の電極パッドにプローブ針を接触させて前記被検査体の電気的特性を検査するプローブ検査装置に用いられる情報処理装置における情報処理方法であって、前記被検査体への前記プローブ針の接触前の前記電極パッドが撮像された第１の画像と、前記プローブ針の接触後の前記電極パッドが撮像された第２の画像とをそれぞれ記憶するステップと、前記記憶された第１の画像と前記第２の画像との差分を差分画像として抽出するステップと、前記抽出された差分画像中に表れる前記プローブ針の針跡位置と、前記プローブ針を接触させるべき前記電極パッド上の目標位置との位置ずれを補正するための補正量を算出するステップとを具備する。

本発明の他の観点に係るプログラムは、被検査体の電極パッドにプローブ針を接触させて前記被検査体の電気的特性を検査するプローブ検査装置に用いられる情報処理装置に、前記被検査体への前記プローブ針の接触前の前記電極パッドが撮像された第１の画像と、前記プローブ針の接触後の前記電極パッドが撮像された第２の画像とをそれぞれ記憶するステップと、前記記憶された第１の画像と前記第２の画像との差分を差分画像として抽出するステップと、前記抽出された差分画像中に表れる前記プローブ針の針跡位置と、前記プローブ針を接触させるべき前記電極パッド上の目標位置との位置ずれを補正するための補正量を算出するステップとを実行させるためのものである。

また、このプログラムを記録した記録媒体として本発明を構成してもよい。ここで記憶媒体とは例えばＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＢＤ（Blu-ray Disc）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等である。

以上のように、本発明によれば、プローブ針が一の電極パッドに複数回接触する場合においてもプローブ針の接触位置の位置ずれを適切に補正することで、プローブ針の接触位置を常に最適に保つことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るプローブ検査装置の構成を示した図である。
同図に示すように、プローブ検査装置１００は、例えばシリコン製の半導体ウェハ１（以下、単にウェハ１とも称する）を保持するウェハテーブル２と、当該ウェハテーブル２を同図Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ方向へ移動させるためのステージ３と、ウェハ１を上方から撮像するＣＣＤカメラ６と、このＣＣＤカメラ６による撮像時にウェハ１を照明する光源７と、複数のプローブ針８ａが設けられたプローブカード８と、これら各部の動作を制御するとともに後述する画像処理を行う画像処理用ＰＣ（Personal Computer）１０とを有する。

ウェハ１は、図示しない搬送アーム等によりウェハテーブル２上へ搬送され、例えば図示しない真空ポンプ等の吸着手段によりウェハテーブル２に吸着され固定される。なお、ウェハ１をウェハテーブル２に直接吸着させるのではなく、例えば別途ウェハ１を保持可能なトレイ（図示せず）を用意して、ウェハ１が当該トレイに保持された状態でトレイを吸着固定するようにしても構わない。ウェハ１に孔が形成されている場合等にはウェハを直接真空吸着させることが困難な場合もあるため、このトレイを用いた吸着方法は有効である。

図３は、ウェハ１の上面図である。同図に示すように、ウェハ１上には、例えば８８個の半導体チップ（ダイ）３０（以下、単にチップ３０と称する）がグリッド状に形成されている。もちろんチップ３０の数は８８個に限られるものではない。

図４は、ウェハ１の各チップ３０の拡大上面図である。同図に示すように、各チップ３０（３０ａ〜３０ｅ）には、例えば周縁部に沿ってバンプ状の複数の電極パッド４０（以下、単にパッドと称する）が設けられている。本実施形態においては、各パッド４０はチップ３０の各辺に１２個、計４８個設けられているが、パッド４０の数はこれに限られない。またパッド４０のレイアウトも、各チップ３０の周縁部に設けられる場合に限られず、各チップ３０の全面に亘って設けられていても構わない。各電極パッド４０は、例えば金、銀、銅、半田、ニッケル、アルミ等の金属でなり、各チップ３０内部に形成された集積回路に接続されている。

上記プローブカード８は、上記各チップ３０の電極パッドの数及びレイアウトに対応した複数のプローブ針８ａを基板上に固定して構成される。例えば本実施形態においては、４８本のプローブ針８ａが上記各チップ３０のレイアウトに従って設けられる。各プローブカード８はテスタ９に接続されており、各プローブ針８ａを各パッド４０にコンタクトさせ、この各プローブ針８ａを介して各パッド４０にテスタ９から種々の条件により電圧をかけ、その出力値を測定し、所定の期待値と比較等することで、各チップ３０の電気的特性を検査することができる。

図１を再度参照し、ＣＣＤカメラ６は、ウェハ１の上方の所定位置に固定されており、レンズやシャッタ（図示せず）等を内蔵している。ＣＣＤカメラ６は、画像処理用ＰＣ１０から出力されるトリガ信号に基づいて、内蔵のレンズにより拡大された、各チップ３０上の各パッド４０の像（各パッド４０に付いた針跡の像）を、光源７により発せられた閃光下において撮像し、撮像画像を画像処理用ＰＣ１０へ転送する。具体的には、ＣＣＤカメラ６は、一のチップ３０に対する電気的特性の検査において、各パッド４０に各プローブ針８ａがコンタクトする前の画像（以下、コンタクト前画像と称する）と、コンタクトした後の画像（以下、コンタクト後画像と称する）とを撮像する。なお、ＣＣＤカメラ６の代わりにＣＭＯＳセンサ等の他の撮像素子を内蔵したカメラを用いても構わない。

光源７は、ウェハ１の上方の所定位置に固定されており、例えば高輝度の白色ＬＥＤやキセノンランプ等からなるフラッシュランプ及び当該フラッシュランプの点灯を制御するフラッシュ点灯回路等を有する。光源７は、画像処理用ＰＣ１０から出力されるフラッシュ信号に基づいて、例えば数μ秒程度の所定時間、高輝度の閃光を発することにより、各チップ３０の各パッド４０を照明する。

ステージ３は、Ｘステージ１１及びＹステージ１２を移動軸１３に沿ってそれぞれ（またはまとめて）Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びθ方向へ移動させるためのモータ４と、当該Ｘステージ１１及びＹステージ１２の各方向への移動距離を判別するためのエンコーダ５を有する。モータ４は例えばＡＣサーボモータ、ＤＣサーボモータ、ステッピングモータ、リニアモータ等であり、エンコーダ５は例えば各種モータエンコーダやリニアスケール等である。エンコーダ５は、Ｘステージ１１及びＹステージ１２がＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向へ単位距離だけ移動する毎に、その移動情報（座標情報）であるエンコーダ信号を生成し、当該エンコーダ信号を画像処理用ＰＣ１０へ出力する。

各チップ３０に対して電気的特性の検査を行う場合には、まず検査対象のチップ３０がプローブカード８の各プローブ針８ａの真下に位置するようにステージ３をＸＹ平面において移動させ、次にステージ３を真上（Ｚ１方向）に移動させることで各パッド４０に各プローブ針８ａをコンタクトさせ、この状態でテスタ９から電圧をかける。検査が終了した場合には、再度ステージ３を真下（Ｚ２方向）に移動させて元の状態に戻す。検査対象のチップ３０を他のチップ３０に変更する場合には、ステージ３をそれらのチップ間の距離の分だけＸＹ平面上で移動させた上で、同様の動作を繰り返す。

また、各チップ３０の各パッド４０をＣＣＤカメラ６により撮像する場合には、ステージ３をＣＣＤカメラ６が撮像対象のパッド４０の真上に位置するようにＸＹ平面上で移動させ、上記光源７からの閃光下で撮像する。なお、プローブカード８による検査時においては、ステージ３の上昇によりウェハ１とＣＣＤカメラ６とが接触することがないよう、ＣＣＤカメラ６は別の位置へ待避させておき、撮像時にのみ同図のようにウェハ１の上方にセットされる。

画像処理用ＰＣ１０は、エンコーダ５から上記エンコーダ信号を入力し、当該エンコーダ信号に基づいて、光源７に対してフラッシュ信号を出力し、一方でＣＣＤカメラ６に対してトリガ信号を出力する。また画像処理用ＰＣ１０は、エンコーダ５から入力したエンコーダ信号を基に、各チップ３０の検査時及び各パッド４０の撮像時において、モータ４の駆動を制御するモータ制御信号をモータ４へ出力する。

図２は、当該画像処理用ＰＣ１０の構成を示したブロック図である。
同図に示すように、画像処理用ＰＣ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、入出力インタフェース２４、ＨＤＤ２５、表示部２６及び操作入力部２７を有し、各部は内部バス２８で相互に電気的に接続されている。

ＣＰＵ２１は、画像処理用ＰＣ１０の各部を統括的に制御し、後述する画像処理等における各種演算を行う。ＲＯＭ２２は、画像処理用ＰＣ１０の起動時に必要なプログラムやその他の書き換え不要のプログラムやデータを記憶する不揮発性のメモリである。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１のワークエリアとして用いられ、ＨＤＤ２５やＲＯＭ２２から各種データやプログラムを読み出して一時的に格納する揮発性のメモリである。

入出力インタフェース２４は、操作入力部２７や、上記モータ４、エンコーダ５、光源７及びＣＣＤカメラ６と内部バス２８とを接続して、操作入力部２７からの操作入力信号の入力や、モータ４、エンコーダ５、光源７及びＣＣＤカメラ６との各種信号のやり取りを行うためのインタフェースである。

ＨＤＤ２５は、ＯＳ（Operating System）や後述する撮像処理及び画像処理を行うための各種プログラム、その他の各種アプリケーション、そして上記ＣＣＤカメラ６で撮像した各パッド４０の画像や、各パッド４０に対して各プローブ針８ａがコンタクトするための目標位置を示すデータ、その他の各種データ等を内蔵のハードディスクへ記憶する。なお、上記撮像処理や画像処理を行うための各種プログラムは、これらを記録した例えばＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ、フラッシュメモリ等の記録媒体からインストールするようにしても構わない。

表示部２６は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等からなり、上記ＣＣＤカメラ６で撮像した画像や画像処理用の各種操作画面等を表示する。操作入力部２７は、例えばキーボードやマウス等からなり、後述する画像処理等におけるユーザからの操作を入力する。

次に、本実施形態におけるプローブ検査装置１００の動作について説明する。このプローブ検査装置１００は、各チップ３０の電気的特性を検査する際に、各パッド４０に対する各プローブ針８ａのコンタクト位置が、予め設定した目標位置とずれている場合に、この位置ずれを補正することが可能である。以下、この位置ずれ補正に係る動作を中心に説明する。

図５は、各チップ３０の電気的特性の検査を行う場合の動作の流れを示したフローチャートである。なお、本実施形態においては、上記図３で示した８８個のチップ３０それぞれについて順次検査が行われる。例えば、図３に示した各チップ３０のうち、最上行（Ｙ座標が最大）の左端のチップ３０から順に例えば行毎に検査が行われる。また、各チップ３０に対して全て検査が終了した場合でも、同一のチップ３０に対して電気的条件を変えて複数回の検査が行われる場合もある。したがって、各チップ３０を検査する際に各チップ３０の各パッド４０に既にプローブ針８ａによる針跡が付いている場合もある。同図においては、各チップ３０のうち一のチップ３０（例えば図４のチップ３０ａ）を検査対象として検査する場合で、かつ、その検査の前に他のチップ３０（例えば図４のチップ３０ｅ）に対して同様の検査が行われていることを前提として説明する。

同図に示すように、まず、プローブ検査装置１００は、今回の検査の一つ前の検査対象となった他のチップ３０の検査において算出された補正量を基に、プローブ針８ａのコンタクト位置の位置ずれを補正する（ステップ１０１）。この動作の詳細については後述する。

続いて、プローブ検査装置１００の画像処理用ＰＣ１０のＣＰＵ２１は、今回の検査対象のチップ３０と同一のチップ３０において、前回の検査時のコンタクト後画像がＨＤＤ２５に記憶されているか否かを判断する（ステップ１０２）。前回のコンタクト後画像が記憶されている場合（ステップ１０２のＹｅｓ）には、当該コンタクト後画像を、今回の検査におけるコンタクト前画像として利用するためにＨＤＤ２５から読み出す（ステップ１０３）。

前回のコンタクト後画像が記憶されていない場合（すなわち、当該一のチップ３０の各パッド４０に対して初めてコンタクトが行われる場合）には、ＣＰＵ２１は、ＣＣＤカメラ６の下方までウェハ１の検査対象のチップ３０を移動させ、各パッド４０のコンタクト前画像をＣＣＤカメラ６に撮像させる（ステップ１０４）。

図６は、一のチップ３０上におけるＣＣＤカメラ６の撮像軌跡を示した図である。同図に示すように、ＣＰＵ２１は、ＣＣＤカメラ６が、チップ３０の各パッド４０のうち、例えば左辺の最上部のパッド４０を始点として、チップ３０上の撮像位置を反時計回り方向の撮像軌跡を描きながら移動させて、全てのパッド４０のコンタクト前画像を連続的に撮像するように、モータ４に対してモータ駆動信号を出力する。なお、撮像時においてＣＣＤカメラ６の位置自体は固定であるため、この場合ステージ３は同図に示した軌跡とは逆方向（時計回り方向）へ移動することとなる。ＣＣＤカメラ６は、この移動に合わせてＣＰＵ２１から出力されるトリガ信号に基づいて、光源７からの閃光下で、各パッド４０を連続的にフラッシュ撮像する。撮像された各コンタクト前画像は、例えばＲＡＭ２３のバッファ領域に保存される。

続いて、ＣＰＵ２１は、ＣＣＤカメラ６を検査対象のチップ３０の上方から待避させた上で、ステージ３をＺ１方向へ移動させるためのモータ駆動信号をモータ４へ出力し、検査対象のチップ３０の各パッド４０にプローブカード８の各プローブ針８ａをコンタクトさせる（ステップ１０５）。そして、この状態でテスタ９からプローブ針８ａを介して各パッド４０へ電圧が印加され、各パッド４０からの出力値が測定される。

コンタクト及び測定が終了すると、ＣＰＵ２１は、検査対象のチップ３０をＣＣＤカメラ６の下方まで再度移動させた上で、各パッド４０のコンタクト後画像を撮像させる（ステップ１０６）。すなわち、上記コンタクト前画像の撮像と同様に、ＣＰＵ２１は、ＣＣＤカメラ６が上記図６に示したように移動しながら、各プローブ針８ａのコンタクト後の各パッド４０を連続的に撮像するように、モータ４へモータ駆動信号を出力するとともに、ＣＣＤカメラ６へトリガ信号を出力する。撮像された各パッド４０の各コンタクト後画像は、ＲＡＭ２３のバッファ領域等に保存される。

次に、ＣＰＵ２１は、各パッド４０のコンタクト前画像とコンタクト後画像との差分を差分画像として抽出する（ステップ１０７）。図７は、各パッド４０のうち一のパッド４０において、この差分画像を抽出する様子を概念的に示した図である。

同図に示すように、コンタクト前画像５１には、パッド４０に一つの針跡４１ａが付いている様子が現れている。この針跡４１ａは、この検査対象のチップ３０に対する前回の検査におけるコンタクトにより付いた針跡である。またコンタクト後画像５２には、パッド４０に、上記針跡４１ａに加えてもう一つの針跡４１ｂが付いている様子が現れている。この針跡４１ｂは、今回の検査におけるコンタクト（上記ステップ１０５）により付いた針跡である。

ＣＰＵ２１は、このコンタクト後画像５２からコンタクト前画像５１の差分を取る画像処理を行うことで、差分画像５３を抽出する。この差分画像５３には、コンタクト後画像５２における針跡４１ｂのみが表れている。すなわち、この差分画像５３の抽出処理により、チップ３０に複数回のコンタクトが行われた場合でも、最新の針跡のみを抽出することができ、今回の検査において位置ずれの補正対象となる針跡を特定することができる。この差分画像５３の抽出処理は、今回の検査対象のチップ３０上の全てのパッド４０について行われる。

続いて、ＣＰＵ２１は、今回の検査対象のチップ３０の全てのパッド４０について、上記抽出した差分画像５３に表れた針跡４１ｂを認識し、この針跡４１ｂと、予め設定した針跡の目標位置との間の位置ずれ量を算出する（ステップ１０８）。なお、この位置ずれは、例えば各プローブ針８ａのコンタクト数の増加による経年劣化等に起因するものである。また、プローブ検査装置１００において例えばテスタ９からプローブ針８ａを介してパッド４０に熱を加えて検査する場合（いわゆる熱的ストレス検査）もあり、この熱によるプローブ針８ａの変異等に起因して位置ずれが発生することもある。

図８は、各パッド４０のうち一のパッド４０において、この位置ずれ量を算出する処理を概念的に示した図である。本実施形態のプローブ検査装置１００においては、例えばパッド４０の中心をコンタクトの目標位置として設定し、この目標位置データ（座標データ）をＨＤＤ２５等に記憶している。一方、同図に示すように、差分画像５３において、今回の検査における針跡４１ｂは、パッド４０の中心を原点とすると、Ｘ座標において＋方向、Ｙ座標において−方向にずれた位置に現れている。したがって、針跡４１ｂと目標位置との間には、同図中のベクトルａ分の位置ずれ量が存在している。ＣＰＵ２１は、差分画像５３中から例えば２値化処理等の画像処理により針跡４１ｂを認識し、上記目標位置データと、針跡４１ｂの中心座標とを比較することでこの位置ずれ量を算出する。ＣＰＵ２１は、この処理を、今回の検査対象のチップ３０の全てのパッド４０について行う。

次に、ＣＰＵ２１は、上記算出した各パッド４０における各位置ずれ量を基に、プローブカード８全体としての補正量を算出する（ステップ１０９）。図９は、チップ３０の複数のパッド４０に最新の針跡４１ｂが付いた様子を示した図である。なお、同図においては、説明の便宜上、前回の検査における針跡４１ａは図示していない。同図に示すように、各パッド４０における各針跡４１ｂの位置ずれ量は、パッド４０毎に異なっている場合がある。これは、プローブカード８の設計上の誤差から生じる場合もあるし、プローブ針８ａ毎に経年劣化等の進み具合が異なることにもよる。ＣＰＵ２１は、このパッド４０毎に異なる位置ずれ量がそれぞれ極力０に近づくように、すなわち、各針跡４１ｂの座標と各目標位置の座標とが極力近似するように、プローブカード８の全体の移動量としての補正量を算出する。この算出は、例えば最小二乗法等の公知の手法を用いることで行なわれる。この補正量は、プローブカード８のＸＹ方向への移動のみならず、θ方向への移動も考慮して算出される。算出された補正量データは、ＨＤＤ２５へ保存される。

続いて、ＣＰＵ２１は、上記コンタクト前画像５１のデータをＲＡＭ２３のバッファ領域から消去する（ステップ１１０）。コンタクト前画像５１は、上記差分画像５３の抽出にのみ必要となるため、差分画像５３の抽出後はこのコンタクト前画像５１を消去することで、ＲＡＭ２３の使用容量を削減することができる。もちろん、この消去処理は、上記各位置ずれ量及び補正量の算出処理の前に行っても構わない。

次に、ＣＰＵ２１は、上記各コンタクト後画像５２のデータをＲＡＭ２３のバッファ領域からＨＤＤ２５へ書き込む（ステップ１１１）。このとき、ＣＰＵ２１は、この各コンタクト後画像５２を、今回の検査対象であるチップ３０を識別するチップＩＤ及びこのチップ３０の各パッド４０を識別するパッドＩＤと対応付けてＨＤＤ２５に記憶させる。これにより、今回の検査対象となったチップ３０が、後に再び検査対象となった場合に、ＨＤＤ２５に記憶したコンタクト後画像５２を上記チップＩＤ及びパッドＩＤを参照して読み出し、その再度の検査におけるコンタクト前画像５１として利用することが可能となる。したがって、上記ステップ１０６におけるコンタクト前画像の撮像処理が不要となり、撮像処理に係る処理負荷が大幅に軽減され、ＲＡＭ２３やＨＤＤ２５等の記憶容量の削減にも繋がる。

なお、各コンタクト後画像は例えばモノクロのＢＭＰ（BitMaP）のデータ形式で保存される。カラーではなくモノクロの画像とすることでＨＤＤ２５の使用容量を極力抑えながら、非圧縮形式とすることでＨＤＤ２５への書き込み時間の短縮を図っている。もちろん、カラー画像であっても構わないし、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）やＧＩＦ（Graphic Interchange Format）等の圧縮形式の画像であっても構わない。

そして、ＣＰＵ２１は、今回の検査対象のチップ３０（例えば図４のチップ３０ａ）の検査が終了し、プローブカード８が次の検査対象となる他のチップ３０（例えば図４のチップ３０ｂ）を検査するようにステージ３が移動した場合に、その検査の前処理として、上記ステップ１０１の処理と同様に、上記ステップ１０９において算出した補正量を基にステージ３を移動させて、位置ずれ補正を行う（ステップ１１２）。この場合、パッド４０単位で見ると、例えば図４に示した今回の検査対象のチップ３０ａ上で、所定の位置（例えば左辺列の上から３つめの位置）に存在するパッド４０ａにおける位置ずれ量が、次の検査対象のチップ３０ｂ上で、パッド４０ａと同一の位置に存在するパッド４０ｂにおいて補正されることとなる。なお、次の検査対象となる他のチップ３０とは、通常、今回の検査対象となったチップ３０に隣接するチップであるが、隣接するチップでなくても構わない。

ＣＰＵ２１は、以上の処理を、検査対象となる全てのチップ３０について繰り返す。これにより、一つ前の検査対象となったチップ３０の検査において算出された補正量を、次のチップ３０の検査においてフィードバック制御的に反映させることができる。また、ＣＰＵ２１は、一のウェハ１の全てのチップ３０に対する検査が終了した場合には、次の検査対象である異なるウェハ１の各チップ３０に対しても同様の処理を行う。

以上説明したように、本実施形態においては、各チップ３０の各パッド４０に複数回プローブ検査が行われて複数の針跡が付いている場合でも、上記コンタクト前画像５１及びコンタクト後画像５２から差分画像５３を抽出し、この差分画像５３中の最新の針跡４１ｂの位置と目標位置との位置ずれ量をパッド４０毎に算出し、この各位置ずれ量からプローブカード８全体としての補正量を算出して、この補正量を次の検査対象のチップ３０の検査において反映させることで、プローブ針８ａのコンタクト位置を常に目標位置に保つことができる。

本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

上述の実施形態においては、パッド４０の中心位置をプローブ針８ａの目標位置としていたが、この位置に限られるものではない。例えば、一つのパッド４０を複数の領域に分けて、異なる電気的条件下の検査において複数回のコンタクト用に使い分ける場合もある。図１０は、この場合の検査におけるコンタクト前画像５１、コンタクト後画像５２及び差分画像５３を示した図である。

同図（ａ）に示すように、コンタクト前画像５１においては、パッド４０の４分割された領域８０ａ〜８０ｄのうち、領域８０ａに針跡４１ａが付いている。これは、このチップ３０に対する前回の検査の検査時に付いた針跡である。この前回の検査時には、領域８０ａの中心位置が目標位置とされている。

同図（ｂ）に示すように、コンタクト後画像５２においては、領域８０ｂと領域８０ｃの境界辺りに針跡４１ｂが付いている。しかし、この検査においては、領域８０ｂの中心位置が目標位置となるため、この目標位置と針跡４１ｂとの間には位置ずれが生じている。

そこで、同図（ｃ）に示すように、ＣＰＵ２１は、このチップ３０の次の検査対象となる他のチップ３０の各パッド４０において、針跡４１ｂが領域８０ｂの中心位置となるような位置ずれ量を算出し、各パッド４０の位置ずれ量を基に補正量を算出する。

上述の実施形態においては、プローブカード８が一のチップの各パッド４０へのコンタクトに対応するようにプローブ針８ａを有していたが、複数のチップ３０の各パッド４０へのコンタクトに一度に対応するようなプローブ針８ａを有するプローブカード８により検査を行う場合にも本発明を適用することができる。この場合、ＣＣＤカメラ６は各チップ３０毎に各パッド４０を連続撮像し、ＣＰＵ２１は各チップ３０毎に各パッド４０における位置ずれ量を算出し、各位置ずれ量が、複数のチップ３０の各パッド４０について極力０に近づくような、プローブカード８全体としての補正量を算出する。

上述の実施形態においては、コンタクト後画像５２をＨＤＤ２５へ保存するようにしていたが、ＲＡＭ２３の容量が十分である場合には、コンタクト後画像５２をＨＤＤ２５に保存せずにＲＡＭ２３に記憶するようにしてもよい。これによりコンタクト後画像５２の書き込み時間及び読み出し時間を短縮して処理効率を向上させることができる。

上述の実施形態においては、チップＩＤ及びパッドＩＤを画像処理用ＰＣ１０のＨＤＤ２５へ保存するようにしていたが、このチップＩＤ及びパッドＩＤを、各ウェハ１を識別するウェハＩＤとともに管理するＩＤ管理用のサーバを別途用意してもよい。

上述の実施形態においては、検査対象のチップ３０の全てのパッド４０についてコンタクト前後画像を用意し、全てのパッド４０における位置ずれ量を基に補正量を算出していたが、全てのパッド４０ではなく、任意の数（例えば４つ）のパッド４０についてのみコンタクト前後画像を撮像し、その任意の数のパッド４０における位置ずれ量を基に補正量を算出しても構わない。これにより、撮像処理や差分画像抽出処理、補正量算出処理等に係る処理負荷を軽減し処理時間を短縮することができる。また、補正量の算出処理の対象とするパッド４０の数を、上記操作入力部２７等を介してユーザが任意に設定できるようにしても構わない。しかしながら、全てのパッド４０を処理対象とした方が、位置ずれ量の補正の精度の向上という点で好ましい。また、このように処理しても、上記ＣＣＤカメラ６により各パッド４０を連続的に高速スキャン撮像することで、処理時間の短縮を図ることができる。

上述の実施形態においては、各チップ３０の各パッド４０にプローブ針８ａがコンタクトする場合のコンタクト前後の画像を撮像して両画像から差分画像を抽出することで最新の針跡を検出していたが、例えばプローブ針８ａのコンタクトの瞬間の各パッド４０の様子を、別途設けたカメラで撮像するようにしてもよい。これにより、それ以前にそのパッド４０に針跡が付いていたとしても、その撮像画像さえあれば最新のコンタクト位置が把握でき、位置ずれ量が算出できるため、コンタクト前後で２回撮像する手間と負担が軽減されることとなる。

本発明の一実施形態に係るプローブ検査装置の構成を示した図である。 本発明の一実施形態における画像処理用ＰＣの構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態におけるウェハの上面図である。 本発明の一実施形態におけるウェハの各チップの拡大上面図である。 本発明の一実施形態において各チップの電気的特性の検査を行う場合の動作の流れを示したフローチャートである。 本発明の一実施形態において、一のチップ上におけるＣＣＤカメラの撮像軌跡を示した図である。 本発明の一実施形態において、差分画像を抽出する様子を概念的に示した図である。 本発明の一実施形態における位置ずれ量の算出処理を概念的に示した図である。 本発明の一実施形態においてチップの複数のパッドに最新の針跡が付いた様子を示した図である。 本発明の他の実施形態において、一のパッドを複数の領域に分けてコンタクトの目標位置を各領域毎に設定した場合のコンタクト前画像、コンタクト後画像及び差分画像を示した図である。

符号の説明

３…ステージ
４…モータ
５…エンコーダ
６…ＣＣＤカメラ
７…光源
８…プローブカード
８ａ…プローブ針
９…テスタ
１０…画像処理用ＰＣ
１４…レンズ
２１…ＣＰＵ
２３…ＲＡＭ
２５…ＨＤＤ
３０…半導体チップ（チップ、ダイ）
４０…電極パッド（パッド）
４１…針跡
５１…コンタクト前画像
５２…コンタクト後画像
５３…差分画像
１００…プローブ検査装置

Claims (9)

1. 被検査体の電極パッドにプローブ針を接触させて前記被検査体の電気的特性を検査するプローブ検査装置であって、
   前記被検査体への前記プローブ針の接触前の前記電極パッドと、前記プローブ針の接触後の前記電極パッドとをそれぞれ撮像する撮像手段と、
   前記撮像された接触前の前記電極パッドの画像を第１の画像として記憶し、前記撮像された接触後の前記電極パッドの画像を第２の画像として記憶する記憶手段と、
   前記記憶された第１の画像と前記第２の画像との差分を差分画像として抽出する差分抽出手段と、
   前記抽出された差分画像中に表れる前記プローブ針の針跡位置と、前記プローブ針を接触させるべき前記電極パッド上の目標位置との位置ずれを補正するための補正量を算出する算出手段と、
   前記算出された補正量を基に前記被検査体と前記プローブ針との相対位置を可変させて前記位置ずれを補正する補正手段と
   を具備することを特徴とするプローブ検査装置。
2. 請求項１に記載のプローブ検査装置であって、
   前記電極パッドに対して複数回に亘って前記プローブ針の接触による前記電気的特性の検査が行われる場合に、一の回の次回の検査において前記撮像手段による前記第１の画像の撮像を規制する規制手段を更に具備し、
   前記記憶手段は、前記一の回の検査において前記第２の画像として記憶された画像を、前記次回の検査における前記第１の画像として記憶する
   ことを特徴とするプローブ検査装置。
3. 請求項２に記載のプローブ検査装置であって、
   前記記憶手段は、前記差分抽出後に前記第１の画像を削除する手段を有することを特徴とするプローブ検査装置。
4. 請求項２に記載のプローブ検査装置であって、
   前記被検査体は、複数の前記電極パッドが設けられた複数の半導体チップを有する半導体ウェハであり、
   前記プローブ針は、前記各半導体チップのうち一の半導体チップの前記各電極パッドに一度に接触可能なように複数存在し、
   前記撮像手段は、前記一の半導体チップの前記各電極パッドの前記第１及び第２の画像をそれぞれ連続的に撮像可能であり、
   前記記憶手段は、前記各電極パッドの前記第２の画像を、前記一の半導体チップを識別する第１の識別情報と、当該一の半導体チップの前記各電極パッドを識別する第２の識別情報と対応付けて記憶し、
   前記算出手段は、前記各プローブ針の針跡位置と前記各電極パッド上の各目標位置との間の各位置ずれを一度に補正するための補正量を算出する
   ことを特徴とするプローブ検査装置。
5. 請求項１に記載のプローブ検査装置であって、
   前記被検査体は、複数の前記電極パッドが設けられた複数の半導体チップを有する半導体ウェハであり、
   前記プローブ針は、前記各半導体チップのうち少なくとも２つの半導体チップのそれぞれの前記各電極パッドに一度に接触可能なように、当該少なくとも２つの半導体チップのそれぞれに対して複数存在し、
   前記撮像手段は、前記少なくとも２つの半導体チップのそれぞれの前記各電極パッドの前記第１及び第２の画像をそれぞれ連続的に撮像可能であり、
   前記記憶手段は、前記各電極パッドの前記第２の画像を、前記少なくとも２つの半導体チップをそれぞれ識別する第１の識別情報と、当該少なくとも２つの半導体チップの前記各電極パッドをそれぞれ識別する第２の識別情報と対応付けて記憶し、
   前記算出手段は、前記少なくとも２つの半導体チップにおいて前記各プローブ針の針跡位置と前記各電極パッド上の各目標位置との間の各位置ずれを一度に補正するための補正量を算出する
   ことを特徴とするプローブ検査装置。
6. 被検査体の電極パッドにプローブ針を接触させて前記被検査体の電気的特性を検査するプローブ検査装置における位置ずれ補正方法であって、
   前記被検査体への前記プローブ針の接触前の前記電極パッドと、前記プローブ針の接触後の前記電極パッドとをそれぞれ撮像するステップと、
   前記撮像された接触前の前記電極パッドの画像を第１の画像として記憶し、前記撮像された接触後の前記電極パッドの画像を第２の画像として記憶するステップと、
   前記記憶された第１の画像と前記第２の画像との差分を差分画像として抽出するステップと、
   前記抽出された差分画像中に表れる前記プローブ針の針跡位置と、前記プローブ針を接触させるべき前記電極パッド上の目標位置との位置ずれを補正するための補正量を算出するステップと、
   前記算出された補正量を基に前記被検査体と前記プローブ針との相対位置を可変させて前記位置ずれを補正するステップと
   を具備することを特徴とする位置ずれ補正方法。
7. 被検査体の電極パッドにプローブ針を接触させて前記被検査体の電気的特性を検査するプローブ検査装置に用いられる情報処理装置であって、
   前記被検査体への前記プローブ針の接触前の前記電極パッドが撮像された第１の画像と、前記プローブ針の接触後の前記電極パッドが撮像された第２の画像とをそれぞれ記憶する記憶手段と、
   前記記憶された第１の画像と前記第２の画像との差分を差分画像として抽出する差分抽出手段と、
   前記抽出された差分画像中に表れる前記プローブ針の針跡位置と、前記プローブ針を接触させるべき前記電極パッド上の目標位置との位置ずれを補正するための補正量を算出する算出手段と
   を具備することを特徴とする情報処理装置。
8. 被検査体の電極パッドにプローブ針を接触させて前記被検査体の電気的特性を検査するプローブ検査装置に用いられる情報処理装置における情報処理方法であって、
   前記被検査体への前記プローブ針の接触前の前記電極パッドが撮像された第１の画像と、前記プローブ針の接触後の前記電極パッドが撮像された第２の画像とをそれぞれ記憶するステップと、
   前記記憶された第１の画像と前記第２の画像との差分を差分画像として抽出するステップと、
   前記抽出された差分画像中に表れる前記プローブ針の針跡位置と、前記プローブ針を接触させるべき前記電極パッド上の目標位置との位置ずれを補正するための補正量を算出するステップと
   を具備することを特徴とする情報処理方法。
9. 被検査体の電極パッドにプローブ針を接触させて前記被検査体の電気的特性を検査するプローブ検査装置に用いられる情報処理装置に、
   前記被検査体への前記プローブ針の接触前の前記電極パッドが撮像された第１の画像と、前記プローブ針の接触後の前記電極パッドが撮像された第２の画像とをそれぞれ記憶するステップと、
   前記記憶された第１の画像と前記第２の画像との差分を差分画像として抽出するステップと、
   前記抽出された差分画像中に表れる前記プローブ針の針跡位置と、前記プローブ針を接触させるべき前記電極パッド上の目標位置との位置ずれを補正するための補正量を算出するステップと
   を実行させるためのプログラム。

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