校準方法、針尖位置檢測裝置和探針裝置的制作方法

文檔序號：6154091閱讀：157來源：國知局

專利名稱：校準方法、針尖位置檢測裝置和探針裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在進行半導體晶片等的被檢査體的電特性檢查時所使用的校準方法、針尖位置檢測裝置以及探針裝置，更詳細地說，本發(fā) 明涉及能夠高精度地進行被檢查體和多個探針的校準以提高檢查信賴性的校準方法、針尖位置檢測裝置以及探針裝置。
背景技術：
在使用多個探針進行半導體晶片等的被檢査體的電特性檢査時，例如，利用照相機對設置在探針卡上的多個探針的針尖進行攝像，從而檢測出探針的針尖的位置，使被檢查體的電極墊與探針接觸進行檢查。對于使用照相機進行的探針的針尖位置檢測而言，使探針的針尖與照相機的焦點對焦需要花費時間，其結果，因為在被檢査體和探針卡的校準過程中不得不花費很多時間，所以，通常并不對全部的探針進行，而只是例如代表性地選擇多個探針進行校準。
但是，在電極墊細微化的情況下，因為存在全部的探針并不能與各自的電極墊相互吻合的可能性，所以，希望盡可能地檢測出全部的探針的針尖的位置。況且，在探針卡的制造過程中還存在偏差，即便是相同規(guī)格的探針卡，在制造上也難以避免存在偏差，因此謀求更高精度的針尖檢測。
此外，為了從多個探針卡開發(fā)出各種種類的探針卡，有必要開發(fā)
每次以三維方式對多個探針進行圖像識別的專用的算法(algorithm)。與其相對應，因為耗費大量的消費，所以只要能夠在二維的膜上轉寫多個探針，則能夠容易地進行算法的開發(fā)。
例如，在專利文獻1中，記載有進行探針與晶片的校準的探測方法。在該方法中，將探針的針跡轉寫在工作臺上的被校準的晶片或者附設在工作臺上的片材上，對晶片的朝向與多個探針的朝向進行比較，修正工作臺的朝向，之后，使晶片的基準芯片的XY坐標與多個探針的XY坐標一致。
此外，在專利文獻2中記載有使用轉寫片材檢測探針的針尖的狀
態(tài)的方法。在該方法中，使熱膨脹的探針與配置在載置臺側面的支撐臺上的轉寫片材壓接，將針跡寫在轉寫片材上，在檢測出轉寫片材上的針跡后，對熱膨脹后的探針與晶片進行位置校準。
此外，在專利文獻3中記載有定位方法。在該方法中，將針尖的
針跡寫在樣本(模擬)晶片上，并利用照相機檢測出，由此來識別探針的方向和設定位置。
然而，在專利文獻1中并沒有記載作為校準的重要因素的檢測探
針的針尖這一方面。此外，在專利文獻2的技術中，雖然是根據形成于轉寫片材上的多個探針的針跡得到多個探針的XY坐標數據，但是，在檢測針尖的高度時必需檢測出針跡的深度，因此難以高精度地求得針尖高度。此外，在專利文獻3的技術中，因為是根據樣本晶片的針跡求得多個探針的針尖位置，因此與專利文獻2的技術相同，雖然能夠得到針尖的XY坐標數據，但是針尖的Z坐標數據不得不依賴于照相機。
因此，本申請人在專利文獻4中提出有能夠高精度地檢測出探針的針尖位置的探針前端的檢測方法。參照圖10 (a) (g)對該方法進行簡單說明。在該方法中，首先，如圖10 (a)所示，對附設在校準機構的校準橋(圖未示出)上的上CCD照相機1的焦點和附設在載置臺2上的下CCD照相機3的焦點與附設在載置臺2上的目標(靶)4 進行對焦定位，求得載置臺2的基準位置。接著，如該圖(b)所示，在載置臺2移動期間，利用上照相機1探索出用于檢測探針卡5的多個探針5A的針尖的針尖位置檢測裝置6，利用上照相機1檢測出針尖位置檢測裝置6的上面的位置，根據此時的載置臺2的位置求得針尖位置檢測裝置6的上面位置(x， y， z)。然后，如該圖(c)所示，利用下CCD照相機3檢測出附設于校準橋上的虛擬銷7的前端位置。接著，如該圖(d)所示，使已經檢測出上面位置的針尖位置檢測裝置6 與虛擬銷7接觸，確認針尖位置檢測裝置6是否動作，在確認動作之后，如該圖(e)所示，再次檢測針尖位置檢測裝置6的上面位置。這樣在檢測出針尖位置檢測裝置6的上面位置之后，如該圖的(f)所示，使探針卡5的多個探針5A與針尖位置檢測裝置6的上面接觸，根據此時的載置臺4的位置求得探針5A的針尖位置(x， y， z)。然后，以利用針尖位置檢測裝置6檢測出的探針5A的針尖位置(x， y， z)為目標，使載置臺4移動，利用CCD照相機2迅速并且高精度地檢測出多個探針5A的針尖。此時，因為判斷出探針5A的針尖位置，所以能夠簡單地對下CCD照相機2的焦點和探針5A的針尖進行對焦。
然而，在專利文獻4所涉及的技術中，能夠高精度地檢測出多個探針5A的針尖位置的反面為，至檢測出多個探針5A為止需要實施該圖的(a) (f)所示的多個工序，因此，不得不在多個探針5A的針尖位置的檢測中耗費較多的時間。
專利文獻1:日本特公平05 — 067059號公報
專利文獻2:日本特開2005 — 079253號公報
專利文獻3:日本特開平02—224260號公報
專利文獻4:日本特開2007—324340號公報

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠簡化檢測多個探針的高度的工序、能夠短時間且高精度地進行被檢査體的檢査用的電極和多個探針的校準，而且能夠進一步提高檢查的信賴性的校準方法、針尖位置檢測裝置以及探針裝置。
本發(fā)明第一方面記載的校準方法，其特征在于該校準方法在每次使能夠移動的載置臺上的被檢查體和多個探針電接觸進行所述被檢査體的電特性檢查時，使用能夠移動地配置在所述載置臺的上方并且對所述被檢査體進行攝像的第一攝像單元、安裝在所述載置臺上并且對所述探針進行攝像的第二攝像單元、以及安裝在所述載置臺上并且檢測所述多個探針的針尖的針尖位置檢測裝置來對所述被檢查體和所述多個探針進行校準，其包括A工序，使用所述針尖位置檢測裝置檢測所述多個探針的針尖位置；B工序，使用所述第二攝像單元對利
用所述針尖位置檢測裝置檢測出的所述多個探針的針尖位置進行檢
測；C工序，使安裝在所述針尖位置檢測裝置上的軟質部件和所述多個探針接觸，將所述多個探針的針跡轉寫在所述軟質部件上；D工序，使用所述第一攝像單元對形成于所述軟質部件上的所述多個探針的針
跡進行檢測；和E工序，使用所述第一攝像單元對與所述多個探針對應的所述被檢査體的檢査用電極進行檢測。
此外，本發(fā)明第二方面記載的校準方法，其特征在于在第一方面記載的發(fā)明中，所述針尖位置檢測裝置包括檢測所述多個探針的針尖的傳感器部和屬于該傳感器部的能夠升降的接觸體，所述A工序包括第一工序，所述針尖位置檢測裝置經由所述載置臺而移動，使所述接觸體與所述多個探針的針尖接觸；第二工序，通過所述載置臺的
進一步移動，以不使所述多個探針發(fā)生撓曲的方式使所述接觸體向所
述傳感器部一側移動；和第三工序，檢測出所述接觸體開始移動的位置作為所述多個探針的針尖位置。
此外，本發(fā)明第三方面記載的校準方法，其特征在于在第二方
面記載的發(fā)明中，在所述第二工序中，所述多個探針不會劃傷所述軟質部件。
此外，本發(fā)明第四方面記載的校準方法，其特征在于在第二或第三方面記載的發(fā)明中，在所述第二工序中，利用位移傳感器檢測出所述接觸體的現在位置。
此外，本發(fā)明第五方面記載的校準方法，其特征在于在第四方面記載的發(fā)明中，在所述第三工序中，根據所述位移傳感器的檢測結果檢測出所述多個探針的針尖位置。
此外，本發(fā)明第六方面記載的針尖位置檢測裝置，其特征在于該針尖位置檢測裝置在每次使被檢查體與多個探針電接觸進行所述被檢查體的電特性檢査時，用于檢測所述多個探針的針尖的位置，所述針尖位置檢測裝置具有檢測所述多個探針的針尖的傳感器部，并且，所述傳感器部具有傳感器部主體、能夠升降地設置在所述傳感器主體上的接觸體、以及對所述接觸體施加規(guī)定壓力，使所述接觸體與所述傳感器主體離開規(guī)定距離的壓力施加單元，而且，所述傳感器部主體具有在由所述壓力施加單元施加的所述規(guī)定壓力下彈性地支撐所述接觸體的彈力支撐機構，所述接觸體通過在所述規(guī)定壓力下與所述多個探針接觸向所述傳感器部主體一側下降來檢測所述多個探針的針尖位置。本發(fā)明第七方面記載的針尖位置檢測裝置，其特征在于在第六方面記載的發(fā)明中，所述傳感器部具有用于檢測所述接觸體的現在位置的位移傳感器。
此外，本發(fā)明第八方面的探針裝置，其特征在于該探針裝置包括載置被檢查體的能夠移動的載置臺；配置在該載置臺的上方的多個探針；和設置在所述載置臺上用來檢測這些探針的針尖位置的針尖位置檢測裝置，所述針尖位置檢測裝置具有檢測所述多個探針的針尖的傳感器部，并且，所述傳感器部具有傳感器部主體、能夠升降地設置在所述傳感器部主體上的接觸體、以及對所述接觸體施加規(guī)定壓力，使所述接觸體與所述傳感器部主體離開規(guī)定距離的壓力施加單元，而且，所述傳感器主體具有在由所述壓力施加單元施加的所述規(guī)定壓力下彈性地支撐所述接觸體的彈力支撐機構，所述接觸體通過在所述規(guī) 定壓力下與所述多個探針接觸向所述傳感器部主體一側下降來檢測所述多個探針的針尖位置。
本發(fā)明第九方面記載的探針裝置，其特征在于在第八方面記載的發(fā)明中，在所述載置臺上設置有用于轉寫所述多個探針的針跡的針跡轉寫裝置。
本發(fā)明第十方面記載的探針裝置，其特征在于在第八或者第九方面記載的發(fā)明中，所述傳感器部具有用于檢測所述接觸體的現在位置的位移傳感器。
本發(fā)明第十一方面記載的探針裝置，其特征在于在第九或者第十方面記載的發(fā)明中，所述針跡轉寫裝置具有自由裝卸的軟質部件。
本發(fā)明第十二方面記載的探針裝置，其特征在于在第九至第十一方面記載的發(fā)明中，所述針跡轉寫裝置具有自由裝卸地安裝有所述軟質部件的接觸體和能夠升降地支撐所述接觸體的升降驅動機構。
根據本發(fā)明，可以提供一種能夠簡化檢測多個探針的高度的工序、能夠短時間且高精度地進行被檢查體的檢査用的電極和多個探針的校準，而且能夠進一步提高檢查的信賴性的校準方法、針尖位置檢測裝置以及探針裝置。

圖1為表示本發(fā)明的探針裝置的一個實施方式的構成圖。
圖2為表示在圖1的探針裝置中所使用的針尖位置檢測裝置的側面圖。
圖3 (a) (c)分別為表示在實施本發(fā)明的校準方法之前進行的對針尖位置檢測裝置的上面的高度進行檢測的工序的工序說明圖。
圖4 (a) (c)分別為表示本發(fā)明的校準方法的一個實施方式的主要部分的工序說明圖。
圖5 (a) (d)分別為按照工序順序表示接著圖4的工序進行的校準方法的工序說明圖。
圖6 (a)、 (b)分別為表示提出圖5的(b)、 (c)所示工序的圖， (a)為表示圖5 (b)所示的形成針跡的工序的截面圖，(b)為表示檢測圖4 (c)所示的針跡的XY坐標的工序的截面圖。
圖7為表示圖5 (a) (d)所示的校準工序的最后工序的工序說明圖。
圖8為表示本發(fā)明的探針裝置的其它的實施方式的主要部分的立體圖。
圖9 (a)、 (b)為表示在圖1所示的探針裝置中所使用的其它的針尖位置檢測裝置的說明圖，(a)為表示接觸體上升狀態(tài)的框圖，(b) 為表示接觸體向傳感器部下降的狀態(tài)的截面圖。
圖10 (a) (g)分別為用于按照工序順序說明現有技術中的校準方法的說明圖。
符號說明
10:探針裝置；11:晶片卡盤；12:探針卡；12A:探針；13A: 上CCD照相機(第一攝像單元)；13B:下CCD照相機(第二攝像單元)；16、 16A、 26:針尖位置檢測裝置；16B:針跡轉寫裝置；161': 升降驅動機構；162:傳感器部；162A、 271:傳感器部主體；162C、
162C'、 272:接觸體；162D、 162D':軟質部件；271:缸體機構(彈力支撐機構)；273:電子調節(jié)器(Electronic Regulator)(電子穩(wěn)壓器) (壓力施加裝置)；W:半導體晶片(被檢查體)
具體實施例方式
以下?；趫D1 圖9所示的實施方式對本發(fā)明進行說明。其中，在各圖中，圖1為表示本發(fā)明的探針裝置的一個實施方式的構成圖；圖2為表示在圖1的探針裝置中所使用的針尖位置檢測裝置的側面圖；圖3 (a) (c)為分別表示在本發(fā)明的校準方法之前進行的、對針尖位置檢測裝置的上面的高度進行檢測的工序的工序說明圖；圖4 (a)
(c)為分別表示本發(fā)明的校準方法的一個實施方式的主要部分的工序說明圖；圖5 (a) (d)為按照工序順序表示接著圖4的工序進行的校準方法的工序說明圖；圖6 (a)、 (b)為分別表示提出圖5的(b)、
(c)所示工序的圖，(a)為表示圖5 (b)所示的形成針跡的工序的截面圖，(b)為表示檢測圖4 (c)所示的針跡的XY坐標的工序的截面圖；圖7為表示圖5 (a) (d)所示的校準工序的最后工序的工序說明圖；圖8為表示本發(fā)明的探針裝置的其它的實施方式的主要部分的立體圖；圖9 (a)、 (b)為表示在圖l所示的探針裝置中所使用的其它的針尖位置檢測裝置的說明圖，(a)為表示接觸體上升狀態(tài)的框圖，(b) 為表示接觸體向傳感器部下降的狀態(tài)的截面圖。
首先，例如參照圖l，對本實施方式的探針裝置進行說明。如圖l 所示，本實施方式的探針裝置10包括載置作為被檢測體的半導體晶片W的能夠移動的晶片卡盤11;配置在該晶片卡盤11的上方的探針卡12;對該探針卡12的多個探針12A與晶片卡盤11上的半導體晶片 W進行校準的校準機構13;和用來控制晶片卡盤11以及校準機構13 等的構成機器的控制裝置14，在控制裝置14的控制下，校準機構13 驅動，對晶片卡盤11上的半導體晶片W的電極墊和探針卡12的多個探針12A進行校準，在此之后，使多個探針12A和與其對應的電極墊電接觸，對半導體晶片W的電特性進行檢査。
晶片卡盤11構成為能夠通過在控制裝置14的控制下驅動的驅動機構15而在X、 Y、 Z以及0方向上移動。在該晶片卡盤11的側方配置有本實施方式的針尖位置檢測裝置16。該針尖位置檢測裝置16用于檢測多個探針12A的針尖的位置，應用于后述本發(fā)明的針尖位置檢測方法以及校準方法中。
探針卡12通過卡保持器17安裝在探針室的頂板18上，在使多個探針12A和與其對應的半導體晶片W的電極墊電接觸的狀態(tài)下，根據
來自于測試設備(圖未示出)側的信號對半導體晶片w的電特性進行檢查。
此外，如圖1所示，校準機構13包括從其上方對半導體晶片W
進行攝像的第一攝像單元(上CCD照相機)13A;配置在晶片卡盤ll 的側面并且從其下方對探針卡12的探針12A進行攝像的第二攝像單元 (下CCD照相機)13B;和支撐上CCD照相機13A的能夠單向移動的校準橋13C，在控制裝置14的控制下，上CCD照相機13A能夠通過校準橋13C從待機位置移動至探針卡12的中心的正下方(以下，稱為"探針中心")，并停止在該位置。位于探針中心的上CCD照相機13A 在校準時在晶片卡盤11沿X、 Y方向移動期間從上方對晶片卡盤11 上的半導體晶片W的電極墊進行攝像，在其圖像處理部14C中進行圖像處理，在顯示畫面(圖未示出)顯示攝像圖像。下CCD照相機13B 在校準時在晶片卡盤11沿X、 Y方向移動期間從其正下方對探針卡12 的規(guī)定探針12A進行攝像，在其圖像處理部14C中進行圖像處理，在顯示畫面(圖未示出)顯示攝像圖像。此外，上CCD照相機13A如后所述，對附設安裝在晶片卡盤11上的針尖位置檢測裝置16進行攝像，進行圖像處理并顯示在顯示畫面中。
此外，如圖1所示，控制裝置14包括演算處理部14A、存儲部14B 和上述的圖像處理部14C。通過存儲在存儲部14B中的各種程序對探針裝置10進行控制。因此，實施本發(fā)明的校準方法的程序被存儲在存儲部14B中。該校準方法根據從存儲部14B中讀出的程序而被實施，其結果得到的各種數據被保存在存儲部14B中。
如圖l、圖2所示，本發(fā)明所使用的針尖位置檢測裝置16具有氣缸等的升降驅動機構161和通過升降驅動機構161進行升降的傳感器機構162。在對多個探針12A的針尖位置進行檢測時，升降驅動機構 161使傳感器機構162從待機位置上升至與晶片卡盤11上的半導體晶片W的上面大致相同的高度。
例如，如圖2所示，傳感器機構162包括內置有缸體機構并且起到位移傳感器作用的傳感器部162A;安裝在構成傳感器部162A的缸體機構的活塞桿162B的上端并且保持在從傳感器部162A浮起的位置的接觸體162C;裝卸自如地安裝在接觸體162C的上面的片狀的軟質部件162D;和向構成傳感器部162A的缸體內供給壓縮空氣，通過缸體內的活塞(圖未示出)對接觸體162C施加規(guī)定壓力的壓縮空氣供給源等的壓力施加單元(圖未示出)。
此外，如圖2所示，接觸體162C內置有例如加熱器162E。該加熱器162E對軟質部件162D進行加熱以使軟質部件162D軟化，從而如后所述，使得轉印在軟質部件162D上的多個探針12A的針跡(針尖痕跡)消失。由此，能夠反復使用軟質部件162D。
此外，在活塞桿162B的下端安裝有卡止板(圖未示出)，接觸體 162C通過卡止板始終在距離傳感器部162A隔開規(guī)定距離浮起的位置而彈性地保持在傳感器部162A中。在接觸體162C與傳感器部162A 之間形成的間隙為接觸體162C的升降范圍。該間隙的距離通過傳感器部162A檢測出，通過該傳感器部162A始終對接觸體162C的位置進行監(jiān)視。
壓力施加單元能夠切換第一壓力與第二壓力來作為規(guī)定的壓力。第一壓力為檢測多個探針12A的針尖位置時所設定的壓力，被設定為比第二壓力低的壓力。第二壓力為校準時對于多個探針12A而言將針跡轉寫到軟質部件162D的上面時所設定的壓力。
在傳感器部162A設置有將規(guī)定的壓力保持為一定的定壓閥等的壓力調整單元(圖未示出)，通過該壓力調整單元，在接觸體162C向傳感器部162A下降時緩緩地排出壓縮空氣從而保持第一壓力為恒定。
在接觸體162C被保持在第一壓力的狀態(tài)下，即便是通過晶片卡盤 11，針尖位置檢測裝置16上升，該接觸體162C經由軟質部件162D與多個探針12A接觸，多個探針12A也不發(fā)生撓曲，在保持初期的針尖位置的狀態(tài)下接觸體162C向傳感器部162A側下降。在接觸體16.2C 保持在第一壓力的狀態(tài)下，從多個探針12A向軟質部件162D作用平均每個探針12A為例如0.5gf的力。軟質部件162D由下述材料形成，該材料具有即便軟質部件162D在第一壓力下與多個探針12A接觸時從多個探針12A作用有針壓，也不會發(fā)生因多個探針12A突刺等而產生損傷的硬度。作為這種軟質部件162D的材料，優(yōu)選例如為PO、 PVC 等的樹脂。在接觸體162C保持在第二壓力的狀態(tài)下，即便軟質部件162D從多個探針12A接受到針壓，接觸體162C也不會向傳感器部162A —側下降而保持在初期位置，通過多個探針12A將針跡轉寫到軟質部件 162D的上面。
接著，參照圖3 圖7，對本發(fā)明的校準方法的一個實施方式進行說明。
本實施方式的校準方法如圖3 (a) (c)所示，是在半導體晶片 W的電特性檢査之前實施的。在該校準方法中，首先使用針尖位置檢測裝置16進行作為校準方法的一個工序的、探針的針尖位置的檢測。在使用尖位置檢測裝置16檢測探針12A的針尖高度時，將傳感器機構 162設定在第一壓力。
首先，在晶片卡盤11上接收有半導體晶片W的狀態(tài)下，使用校準機構13以及針尖位置檢測裝置16檢測出探針卡12的多個探針12A 的針尖位置。其中，校準機構13的上CCD照相機13A通過校準橋13C 向探針中心、即探針卡12的中心的正下方移動。接著，當晶片卡盤ll 在校準橋13C的下方移動期間，針尖位置檢測裝置16通過升降驅動機構161使傳感器機構162從圖3 (a)所示的待機狀態(tài)向該圖(b)箭頭所示的方向上升，將接觸體162C上的軟質部件162D的上面設定在與晶片卡盤11上的半導體晶片W的上面大致位于相同的水平位置 (level )。
然后，晶片卡盤11向X、 Y方向移動，如圖3 (c)所示，若接觸體162C到達上CCD照相機13A的正下方，則上CCD照相機13A檢測出軟質部件162D的上面的高度。在檢測出軟質部件162D的上面的高度之后，確認傳感器機構162的動作、即針尖位置的檢測所必要的接觸體162C的下降、軟質部件162D的硬度等。在確認傳感器機構162 正常動作后，進行多個探針12A的針尖位置的檢測。
在進行多個探針12A的針尖位置的檢測時，如圖4 (a)所示，若校準橋13C暫時從待機位置退避后，晶片卡盤11從Z方向的基準位置上升，則針尖位置檢測裝置16的軟質部件162D接近多個探針12A，如圖4 (b)所示那樣，軟質部件162D與所各探針12A接觸。
若進一步使晶片卡盤11上升，則接觸體162C經由軟質部件162D被多個探針12A按壓而向傳感器主體162A —側下降。此時，接觸體 162C通過第一壓力被彈性保持，因此即便在多個探針12A與軟質部件 162D之間作用有針壓，多個探針12A也不會發(fā)生撓曲，此外多個探針 12A也不會對軟質部件162D造成損傷(多個探針12A的針尖不會轉寫在軟質部件162D上)，隨著晶片卡盤ll的上升，接觸體162C在保持在第一壓力的狀態(tài)下僅僅向傳感器部162A側下降該上升部分，縮短兩者162A、 162C之間的距離使間隙狹窄。
此時，對傳感器部162A與接觸體162C的距離進行監(jiān)視，若因為接觸體162C的下降導致間隙變化，則傳感器部162A檢測出間隙的距離，向控制裝置14發(fā)送該檢測信號。由此，控制部14在運算處理部 14A中對預先設定的間隙的初期值和傳感器部162A的檢測值進行比較，根據至檢測值成為初期值以下的瞬間為止的、距離晶片卡盤ll的基準位置的上升距離求得軟質部件162D的上面的高度，換句話而言為多個探針12A的針尖位置的高度。這樣，因為多個探針12A不發(fā)生撓曲，此外不會對軟質部件162D帶來傷害，接觸體162C開始下降，所以能夠高精度地檢測出下降開始的位置作為多個探針12A的針尖高度。這樣檢測出的多個探針12A的針尖高度作為Z坐標數據收納在控制裝置14的存儲部14B中。
軟質部件162D盡可能形成為均勻的厚度，如上所述，因為該軟質部件162D由合成樹脂形成，所以其厚度存在偏差，在形成均勻的厚度方面存在界限，此外，在消去探針12A的針跡之后的平滑性惡化。況且，對于近期的探針卡12而言，因為隨著半導體晶片W的超細微化構造的發(fā)展具有細微的配置結構，所以具有易于損傷的傾向。因此，即便是探針卡12A的針尖位置的微小誤差也與探針卡12的損傷緊密相關。
因此，如圖4 (a)、 (b)所示，在利用針尖位置檢測裝置16檢測出探針12A的針尖高度之后，進一步通過附設在晶片卡盤11上的下 CCD照相機13B對探針12A的針尖高度進行檢測。此時，因為探針 12A的針尖高度被針尖位置檢測裝置16檢測出，所以，下CCD照相機13B的焦點以由針尖位置檢測裝置16檢測出的高度作為目標，搜索探針12A，由此，能夠很容易地檢測到探針12A。艮口，如圖4 (a)所示，在預先檢測出針尖位置檢測裝置16的接觸體162C上的軟質部件162D的上面高度之后，使針尖位置檢測裝置16 經由晶片卡盤11移動至探針卡12的正下方之后，如同圖(b)所示，使晶片卡盤11上升，通過軟質部件162D檢測多個探針12A的針尖位置。接著，暫時使晶片卡盤11下降并沿水平方向移動，由下CCD照相機13B探測出探針12A。此時，因為已經檢測出探針12A的針尖位置(x， y， z)，所以通過使針尖位置與下CCD照相機13B的焦點對焦，能夠短時間地檢測出探針12A。然后，如同圖(c)所示，通過利用下 CCD照相機13B檢測出例如預先注冊的多個(例如4個)探針12A的針尖位置而能夠高精度地檢測出多個探針12A的針尖高度。
然后，在晶片卡盤11暫時向Z方向的基準位置返回后，將施加給接觸體162C的壓力從第一壓力切換至第二壓力，使晶片卡盤11再次如圖5 (a)中的箭頭所示那樣上升而接近多個探針12A之后，在同圖 (b)中如箭頭所示那樣，使軟質部件162D與多個探針12A接觸進行過壓(過載)(overdrive)。晶片卡盤11即便過壓，接觸體162C也保持在第二壓力且并不向傳感器部162A側下降而保持在初期位置，因此，如圖6 (a)所示，多個探針12A進入(刺入)軟質部件162D，如同圖(b)所示，將針跡162F轉寫在軟質部件162D的上面。
其中，作為在軟質部件162D的上面形成針跡162F的方法，除上述方法以外，也可以在檢測出多個探針12A的針尖高度的狀態(tài)下，通過從第一壓力切換至第二壓力使接觸體162C向初期位置返回，從而在軟質部件162D上形成針跡162F。
如上所述，在將針跡162F轉寫在軟質部件162D上之后，若晶片卡盤11下降至基準位置，則上CCD照相機13A經由校準橋13C向探針中心進出之后，晶片卡盤ll從基準位置上升，如圖5 (c)以及圖6 (b)所示，上CCD照相機13A分別檢測出軟質部件162D的多個針跡162F。由此，能夠檢測出多個探針12A的多個場所或者根據需要檢測出全部的XY位置，將各自的XY坐標數據收納在存儲部14B中。通過這一連續(xù)的操作得到多個探針12A的針尖位置即XYZ坐標數據，并將其提供于半導體晶片W和多個探針12A的校準。
在進行校準時，晶片卡盤11向X、 Y方向移動，上CCD照相機13A如圖5 (d)所示在半導體晶片W的多個場所檢測出與多個探針
12A對應的電極墊，將各電極墊的XY坐標數據收納在存儲部14B中。通過這一連續(xù)操作，結束多個探針12A和半導體晶片W的電極墊的校準。在校準結束之后，晶片卡盤ll向檢查開始位置移動，在該位置上升，如圖7所示，使最初的芯片的多個電極墊和與其對應的多個探針 12A接觸，進行電特性的檢測。以下，通過晶片卡盤ll分度(index) 傳送半導體晶片W，對半導體晶片W的所有的芯片進行電特性檢査。
根據以上說明的本實施方式，在使用安裝在晶片卡盤11上的針尖位置檢測裝置來檢測多個探針12A的針尖位置的情況下，針尖位置檢測裝置16包括檢測多個探針12A的針尖的傳感器機構162和屬于該傳感器機構162的能夠升降的接觸體162C，經由晶片卡盤ll，針尖位置檢測裝置16從Z方向的基準位置上升，接觸體162C上的軟質部件 162D與多個探針12A的針尖接觸，進一步，通過晶片卡盤11上升，多個探針12A不發(fā)生撓曲而接觸體162C向傳感器部162A側下降，將接觸體162C開始下降的位置作為多個探針12A的針尖位置檢測出，由此，能夠在多個探針12A的針尖在保持于初期位置的狀態(tài)下高精度地檢測出針尖高度。此外，即便對于其它任何方式的探針12A也能夠可靠地檢測出針尖高度。
而且，在使用針尖位置檢測裝置16檢測出多個探針12A的針尖位置之后，進一步通過下照相機13B檢測出這些探針12A的針尖位置，進行這些探針12A和與其對應的多個電極墊的校準，因此，能夠高精度地進行多個探針12A和與其對應的電極墊的校準，能夠在檢査時使電極墊高精度地在多個探針12A的針尖高度位置接觸從而來可靠地以規(guī)定的過壓進行檢査。因此，即便在探針卡12隨著半導體晶片W的超細微化結構而具有細微的配置結構時，也能夠不損傷探針卡12，進行信賴性高的檢查。
在接觸體162C經由軟質部件162D與多個探針12A接觸，之后接觸體162C向傳感器部162A側下降時，多個探針12A也不會損傷軟質部件162D，因此，在進行針尖高度的檢測時，多個探針12A的針尖高度不從初期位置變化，能夠高精度地檢測出。此時，因為能夠通過傳感器部162A檢測出接觸體162C的下降動作，所以能夠更高精度地檢此外，在進行校準時，因為以比針尖檢測時的壓力高的高壓力保
持在接觸體162C的初期位置，所以通過使多個探針12A與軟質部件 162D接觸，能夠可靠地將全部的探針12A的針跡162F轉寫在軟質部件162D的上面。因此，因為能夠將多個探針12A的全部的針跡162F 轉寫到軟質部件162D上，所以，能夠得到多個場所或者根據需要基于全部的探針12A的針跡162F得到這些探針12A的XY坐標數據，能夠正確地與對應的電極墊的XY坐標數據進行校準，而且能夠正確地使多個場所或者根據需要使全部的探針12A和與其對應的電極墊正確地接觸進行信賴性高的檢查。此外，在進行校準時，因為多個探針12A 的針尖轉寫到軟質部件162D上，所以沒有必要復雜的算法，能夠降低軟件開發(fā)的成本。第二實施方式
此外，在第一實施方式的探針裝置10中，針尖位置檢測裝置16 的軟質部件162D由半透明的合成樹脂形成。此外，如上所述，軟質部件162D的厚度存在偏差，在形成均勻厚度方面存在界限，此外，針跡消除后的平滑性惡化，而且，在探針12A的針尖檢測時有可能發(fā)生探針12A的針尖向軟質部件162D突刺(刺入)的可能。因此，探針12A 的針尖位置的檢測精度低下。
因此，在本實施方式的探針裝置中，如圖8所示，其特征在于，分割為用于檢測探針12A的針尖高度的缸體機構和轉寫探針12A的針跡的軟質部件(以下，在本實施方式中稱為"轉寫片")的缸體機構。通過劃分成針尖檢測部和針跡轉寫部，能夠以更高的精度檢測出探針 12A的針尖位置。
在本實施方式的探針裝置中，如圖8所示，包括檢測探針卡12 的多個探針12A的針尖位置的針尖位置檢測裝置16A;和與針尖位置檢測裝置16A鄰接并且轉寫多個探針12A的針跡的針跡轉寫裝置16B。
其它方面構成為與第一實施方式相同。
針尖位置檢測裝置16A包括氣缸等的升降驅動機構161和經由升降驅動機構161升降的傳感器機構162，除以下的方面，具有與第一實施方式相同的結構，即，構成為始終以規(guī)定的壓力彈性地與多個探針12A接觸。g卩，在本實施方式中，接觸體162C其上面并不是軟質部件，而是多個探針12A不能刺進的硬的材料。此外，在本實施方式中，針尖位置檢測裝置16A并不是如第一實施方式那樣構造成能夠切換第一壓力和第二壓力，而是形成為能夠通過壓力施加單元僅僅設定在相當于第一壓力的壓力。此外，接觸體162C具有加熱單元。
因此，在接觸體162C以規(guī)定壓力被保持的狀態(tài)下，經由晶片卡盤 11，針尖位置檢測裝置16A與晶片卡盤11 一起上升，該接觸體162C 即便與多個探針12A接觸，多個探針12A也不會發(fā)生撓曲，在保持在多個探針12A的初期的針尖位置的狀態(tài)下，接觸體162C向傳感器部 (圖未示出) 一側下降，接觸體162C開始下降的晶片卡盤11的位置成為探針12A的針尖高度。
此外，針跡轉寫裝置16B如圖8所示，包括缸體機構161'和經由該缸體機構161C'的桿升降并且具有軟質部件162D'的接觸體 162C，，構成為接觸體162C，經由缸體機構161，在比晶片卡盤11的上面稍微低的待機位置和與晶片卡盤11的上面大致相同的高度之間升降。接觸體162C，在到達與晶片卡盤11的上面大致相同高度的位置時，探針12的多個探針12A的針跡被轉寫在軟質部件162D，的上面。其中，接觸體162C'內置有加熱單元(圖未示出)。
因此，根據本實施方式，通過針尖位置檢測裝置16A檢測出多個探針12A的針尖高度，通過針跡轉寫裝置16B轉寫多個探針12A的針跡，因此，能夠通過上CCD照相機13A在針尖位置檢測裝置16A的不透明的接觸體162C的上面可靠并且高精度地檢測出多個探針12A 的針尖高度，而且多個探針12A不會進入(刺進)接觸體162C，此外，也不會對軟質部件的厚度的偏差、上面的凹凸產生影響，能夠高精度地檢測出多個探針12A的針尖高度。
第三實施方式
對于本實施方式的探針裝置中所使用的針尖位置檢測裝置26，例如如圖9 (a)所示，檢測多個探針12A的針尖的傳感器部27構成主體。傳感器部27包括傳感器部主體271;能夠升降地設置在傳感器部主體271上的接觸體272;和對接觸體272施加規(guī)定壓力，使接觸體 272與傳感器部主體271隔開規(guī)定距離的壓力施加單元(電子調節(jié)器(regulator)) 273。該接觸體272在規(guī)定壓力下通過與多個探針12A的接觸向傳感器部271 —側移動，由此，檢測出多個探針那12A的針尖位置。此外，傳感器部主體271構成為通過規(guī)定的壓力彈性地支撐接觸體272的彈力支撐機構(缸體機構)，構成為利用電子調節(jié)器273將缸體機構的彈力設定在規(guī)定值。以下，以傳感器部主體271作為缸體機構271來進行說明。
此處，對缸體機構271以及電子調節(jié)器273進行詳細說明。如圖9 (a)所示，缸體機構271以及電子調節(jié)器273通過第一配管273A連接。該電子調節(jié)器273經由第一配管273A與第一空氣源273B鏈接，從第一空氣源273B經由電子調節(jié)器273向缸體271供給壓縮空氣。因此，電子調節(jié)器273從第一空氣源273B向缸體機構271的缸體274內進行供給，將缸體274內的空氣壓力設定在規(guī)定的壓力。缸體機構271 在通過電子調節(jié)器273設定的壓力下彈性地支撐接觸體272。缸體機構 271在晶片卡盤11上升時，與多個探針12A接觸，在維持在規(guī)定壓力的狀態(tài)下，即便接觸體272經由活塞桿275在缸體274內下降，也能夠將缸體274內的壓縮空氣從電子調節(jié)器273的排氣孔排出，將缸體 274內的壓力始終保持在初期的設定壓力。
此外，缸體機構271如上所述，包括缸體274和在缸體274內在規(guī)定范圍內沿著軸向往返移動的活塞桿275。缸體274具有形成于下部的收納活塞桿275的活塞收納部274A;和形成于上部的桿收納部 274B,活塞收納部274A和桿收納部274B通過隔壁274C在保持于氣密狀態(tài)(氣體密封狀態(tài))下而被劃分。在隔壁274C的中心部形成有貫通孔，活塞桿275的縮徑部(直徑縮小部)貫通該貫通孔。該活塞桿 275具有活塞部275A和桿部275B，通過縮徑部連接。
活塞收納部274A形成為活塞部275A能夠沿著軸向在規(guī)定范圍內移動的大小。桿部275B被收納在桿收納部274B內，在桿收納部274B 內以實質上空氣不會泄漏的方式沿著軸向滑動?；钊麠U275的縮徑部貫通該貫通孔，能夠在如上所述的形成于隔壁274C的中心部的貫通孔內以空氣不會泄漏的方式滑動。
桿部275B形成為在活塞部275A與活塞收納部274A的底面接觸時，至少上端面與缸體274的上端面一致的長度，如圖9 (a)所示，若活塞部275A與其收納部274A的上面接觸，則桿部275B從缸體274 的上端面突出，接觸體272與缸體274分離。在桿收納部274B的桿部 275B的底面和隔壁274C之間形成有供給用于驅動活塞桿275的壓縮空氣的驅動用空間。在缸體274的側面沿著徑向形成有到達驅動用空間的第一貫通孔274D，在該第一貫通孔274D上經由第一配管273A 連接著電子調節(jié)器273。
此外，在缸體274的第一貫通孔274D的稍微下方，沿著徑向形成有在活塞收納部274A開口的第二貫通孔274E，該第二貫通孔274E與用于檢測活塞桿275的現在位置的位置檢測機構連接。位置檢測機構具有流量計276、第二配管276A以及第二空氣源276B，流量計276 經由第二配管276A與第二貫通孔274E連接，構成為從第二貫通孔 274E經由噴嘴(測定件)(圖未示出)向活塞收納部274A內的活塞部 275A的上面噴射壓縮空氣。流量計276根據對活塞部275A的上面噴射的壓縮空氣的流量檢測活塞部275A的上面和測定件之間的距離L。即，從測定件供給的壓縮空氣的流量呈與測定件和活塞部275A之間的距離L成比例地增減的關系，因此，若通過流量計276測定出壓縮空氣的流量，則能夠根據其流量高精度地求出距離L。 g卩，本實施方式的位置檢測機構，構成為空氣測微計(micrometer)。位置檢測機構構成為監(jiān)視缸體機構271的活塞桿275的現在位置。
例如，若晶片卡盤ll上升，接觸體272與多個探針12A接觸并向缸體機構271下降，則活塞桿275的活塞部275A的上面從圖9 (a) 所示的狀態(tài)向同圖中的(b)所示的狀態(tài)開始移動，隨著遠離測定件，壓縮空氣的流量增加。此時的壓縮空氣的流量由流量計276測定，從流量計276向控制裝置14輸出其測定信號。在控制裝置14中預先注冊有壓縮空氣的流量和距離L之間的關系。若來自于流量計276的測定信號輸入到控制裝置14，則控制裝置14在運算處理部14A中根據測定信號求得距離L。此外，對于控制裝置14而言，若距離L變化，則將變化開始的位置作為多個探針12A的針尖位置檢測出。
在以上說明的本實施方式中，與第一實施方式相同，能夠利用針尖位置檢測裝置16可靠地進行檢測。此外，在本實施方式中，因為接觸體272的上面硬，所以能夠可靠并且高精度地檢測出多個探針12A的針尖位置。
其中，本發(fā)明并不受上述各實施方式的任何限制，能夠根據需要適當地變更各構成要素。例如，在上述實施方式中，作為檢測接觸體的位移的傳感器部，例如也可以使用電容傳感器或者激光測長期等的測長器，
工業(yè)可利用性
本發(fā)明優(yōu)選應用于對半導體晶片等的被檢查體的電特性進行檢查的探針裝置中。
權利要求
1.一種校準方法，其特征在于該校準方法在每次使能夠移動的載置臺上的被檢查體和多個探針電接觸進行所述被檢查體的電特性檢查時，使用能夠移動地配置在所述載置臺的上方并且對所述被檢查體進行攝像的第一攝像單元、安裝在所述載置臺上并且對所述探針進行攝像的第二攝像單元、以及安裝在所述載置臺上并且對所述多個探針的針尖進行檢測的針尖位置檢測裝置來對所述被檢查體和所述多個探針進行校準，其包括A工序，使用所述針尖位置檢測裝置檢測所述多個探針的針尖位置；B工序，使用所述第二攝像單元對利用所述針尖位置檢測裝置檢測出的所述多個探針的針尖位置進行檢測；C工序，使安裝在所述針尖位置檢測裝置上的軟質部件和所述多個探針接觸，將所述多個探針的針跡轉寫在所述軟質部件上；D工序，使用所述第一攝像單元對形成于所述軟質部件上的所述多個探針的針跡進行檢測；和E工序，使用所述第一攝像單元對與所述多個探針對應的所述被檢查體的檢查用電極進行檢測。
2. 如權利要求1所述的校準方法，其特征在于所述針尖位置檢測裝置包括檢測所述多個探針的針尖的傳感器部和屬于該傳感器部的能夠升降的接觸體，所述A工序包括第一工序，所述針尖位置檢測裝置經由所述載置臺而移動，使所述接觸體與所述多個探針的針尖接觸；第二工序，通過所述載置臺的進一步移動，以不使所述多個探針發(fā)生撓曲的方式使所述接觸體向所述傳感器部一側移動；和第三工序，檢測出所述接觸體開始移動的位置作為所述多個探針的針尖位置。
3. 如權利要求2所述的校準方法，其特征在于在所述第二工序中，所述多個探針不會劃傷所述軟質部件。
4. 如權利要求2或3所述的校準方法，其特征在于在所述第二工序中，利用位移傳感器檢測出所述接觸體的現在位置。
5. 如權利要求4所述的校準方法，其特征在于在所述第三工序中，根據所述位移傳感器的檢測結果檢測出所述多個探針的針尖位置。
6. —種針尖位置檢測裝置，其特征在于該針尖位置檢測裝置在每次使被檢査體與多個探針電接觸進行所述被檢査體的電特性檢査時，用于檢測所述多個探針的針尖的位置，所述針尖位置檢測裝置具有檢測所述多個探針的針尖的傳感器部，并且，所述傳感器部具有傳感器部主體、能夠升降地設置在所述傳感器部主體上的接觸體、以及對所述接觸體施加規(guī)定壓力，使所述接觸體與所述傳感器主體離開規(guī)定距離的壓力施加單元，而且，所述傳感器部主體具有在由所述壓力施加單元施加的所述規(guī)定壓力下彈性地支撐所述接觸體的彈力支撐機構，所述接觸體通過在所述規(guī)定壓力下與所述多個探針接觸向所述傳感器部主體一側下降來檢測所述多個探針的針尖位置。
7. 如權利要求6所述的針尖位置檢測裝置，其特征在于所述傳感器部具有用于檢測所述接觸體的現在位置的位移傳感器。
8. —種探針裝置，其特征在于-該探針裝置包括載置被檢查體的能夠移動的載置臺；配置在該載置臺的上方的多個探針；和設置在所述載置臺上用來檢測這些探針的針尖位置的針尖位置檢測裝置，所述針尖位置檢測裝置具有檢測所述多個探針的針尖的傳感器部，并且，所述傳感器部具有傳感器部主體、能夠升降地設置在所述傳感器部主體上的接觸體、以及對所述接觸體施加規(guī)定壓力，使所述接觸體與所述傳感器主體離開規(guī)定距離的壓力施加單元，而且，所述傳感器部主體具有在由所述壓力施加單元施加的所述規(guī)定壓力下彈性地支撐所述接觸體的彈力支撐機構，所述接觸體通過在所述規(guī)定壓力下與所述多個探針接觸向所述傳感器部主體一側下降來檢測所述多個探針的針尖位置。
9. 如權利要求8所述的探針裝置，其特征在于在所述載置臺上設置有用于轉寫所述多個探針的針跡的針跡轉寫裝置。
10. 如權利要求8或9所述的探針裝置，其特征在于所述傳感器部具有用于檢測所述接觸體的現在位置的位移傳感器。
11. 如權利要求9所述的探針裝置，其特征在于所述針跡轉寫裝置具有自由裝卸的軟質部件。
12. 如權利要求9所述的探針裝置，其特征在于所述針跡轉寫裝置具有自由裝卸地安裝有所述軟質部件的接觸體和能夠升降地支撐所述接觸體的升降驅動機構。
全文摘要
本發(fā)明提供校準方法、針尖位置檢測裝置和探針裝置，能簡化多個探針高度檢測工序并以短時間且高精度檢測，而且能提高檢查信賴性。該校準方法包括對半導體晶片(W)和多個探針(12A)校準時，使用針尖位置檢測裝置(16)檢測多個探針(12A)的針尖位置的工序；使用下CCD照相機(13B)檢測由針尖位置檢測裝置(16)檢測出的多個探針(12A)的針尖位置的工序；將多個探針(12A)的針跡轉寫在安裝于針尖位置檢測裝置(16)上的軟質部件(162D)上的工序；使用上CCD照相機(13A)檢測軟質部件(162D)的多個探針的針跡162F的工序；和使用上CCD照相機(13A)檢測半導體晶片(W)的電極墊的工序。
文檔編號G01B11/00GK101551231SQ20091013362
公開日2009年10月7日申請日期2009年4月2日優(yōu)先權日2008年4月2日
發(fā)明者山田浩史, 川路武司, 渡邊哲治, 鈴木勝申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社

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