专利名称：针尖位置检测装置和探针装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在进行半导体晶片等的被检查体的电特性检查时所使用的校准方法、 针尖位置检测装置以及探针装置，更详细地说，本发明涉及能够高精度地进行被检查体和多个探针的校准以提高检查信赖性的校准方法、针尖位置检测装置以及探针装置。
背景技术：
在使用多个探针进行半导体晶片等的被检查体的电特性检查时，例如，利用照相机对设置在探针卡上的多个探针的针尖进行摄像，从而检测出探针的针尖的位置，使被检查体的电极垫与探针接触进行检查。对于使用照相机进行的探针的针尖位置检测而言，使探针的针尖与照相机的焦点对焦需要花费时间，其结果，因为在被检查体和探针卡的校准过程中不得不花费很多时间，所以，通常并不对全部的探针进行，而只是例如代表性地选择多个探针进行校准。但是，在电极垫细微化的情况下，因为存在全部的探针并不能与各自的电极垫相互吻合的可能性，所以，希望尽可能地检测出全部的探针的针尖的位置。况且，在探针卡的制造过程中还存在偏差，即便是相同规格的探针卡，在制造上也难以避免存在偏差，因此谋求更高精度的针尖检测。此外，为了从多个探针卡开发出各种种类的探针卡，有必要开发每次以三维方式对多个探针进行图像识别的专用的算法(algorithm)。与其相对应，因为耗费大量的消费， 所以只要能够在二维的膜上转写多个探针，则能够容易地进行算法的开发。例如，在专利文献1中，记载有进行探针与晶片的校准的探测方法。在该方法中， 将探针的针迹转写在工作台上的被校准的晶片或者附设在工作台上的片材上，对晶片的朝向与多个探针的朝向进行比较，修正工作台的朝向，之后，使晶片的基准芯片的XY坐标与多个探针的XY坐标一致。此外，在专利文献2中记载有使用转写片材检测探针的针尖的状态的方法。在该方法中，使热膨胀的探针与配置在载置台侧面的支撑台上的转写片材压接，将针迹写在转写片材上，在检测出转写片材上的针迹后，对热膨胀后的探针与晶片进行位置校准。此外，在专利文献3中记载有定位方法。在该方法中，将针尖的针迹写在样本(模拟)晶片上，并利用照相机检测出，由此来识别探针的方向和设定位置。然而，在专利文献1中并没有记载作为校准的重要因素的检测探针的针尖这一方面。此外，在专利文献2的技术中，虽然是根据形成于转写片材上的多个探针的针迹得到多个探针的XY坐标数据，但是，在检测针尖的高度时必需检测出针迹的深度，因此难以高精度地求得针尖高度。此外，在专利文献3的技术中，因为是根据样本晶片的针迹求得多个探针的针尖位置，因此与专利文献2的技术相同，虽然能够得到针尖的XY坐标数据，但是针尖的Z坐标数据不得不依赖于照相机。因此，本申请人在专利文献4中提出有能够高精度地检测出探针的针尖位置的探针前端的检测方法。参照图10(a) (g)对该方法进行简单说明。在该方法中，首先，如图 10(a)所示，对附设在校准机构的校准桥(图未示出)上的上CCD照相机1的焦点和附设在载置台2上的下CCD照相机3的焦点与附设在载置台2上的目标(靶)4进行对焦定位，求得载置台2的基准位置。接着，如该图(b)所示，在载置台2移动期间，利用上照相机1探索出用于检测探针卡5的多个探针5A的针尖的针尖位置检测装置6，利用上照相机1检测出针尖位置检测装置6的上面的位置，根据此时的载置台2的位置求得针尖位置检测装置6 的上面位置(x，y，z)。然后，如该图(c)所示，利用下CCD照相机3检测出附设于校准桥上的虚拟销7的前端位置。接着，如该图(d)所示，使已经检测出上面位置的针尖位置检测装置6与虚拟销7接触，确认针尖位置检测装置6是否动作，在确认动作之后，如该图(e)所示，再次检测针尖位置检测装置6的上面位置。这样在检测出针尖位置检测装置6的上面位置之后，如该图的(f)所示，使探针卡5的多个探针5A与针尖位置检测装置6的上面接触，根据此时的载置台4的位置求得探针5A的针尖位置(X，y，ζ)。然后，以利用针尖位置检测装置6检测出的探针5Α的针尖位置(X，y，ζ)为目标，使载置台4移动，利用CCD照相机2迅速并且高精度地检测出多个探针5A的针尖。此时，因为判断出探针5A的针尖位置， 所以能够简单地对下CCD照相机2的焦点和探针5A的针尖进行对焦。然而，在专利文献4所涉及的技术中，能够高精度地检测出多个探针5A的针尖位置的反面为，至检测出多个探针5A为止需要实施该图的(a) (f)所示的多个工序，因此， 不得不在多个探针5A的针尖位置的检测中耗费较多的时间。专利文献1 日本特公平05-067059号公报专利文献2 日本特开2005-079253号公报专利文献3 日本特开平02_2对沈0号公报专利文献4 日本特开2007-3M340号公报
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够简化检测多个探针的高度的工序、能够短时间且高精度地进行被检查体的检查用的电极和多个探针的校准，而且能够进一步提高检查的信赖性的校准方法、针尖位置检测装置以及探针装置。本发明第一方面记载的校准方法，其特征在于该校准方法在每次使能够移动的载置台上的被检查体和多个探针电接触进行所述被检查体的电特性检查时，使用能够移动地配置在所述载置台的上方并且对所述被检查体进行摄像的第一摄像单元、安装在所述载置台上并且对所述探针进行摄像的第二摄像单元、以及安装在所述载置台上并且检测所述多个探针的针尖的针尖位置检测装置来对所述被检查体和所述多个探针进行校准，其包括:A工序，使用所述针尖位置检测装置检测所述多个探针的针尖位置；B工序，使用所述第二摄像单元对利用所述针尖位置检测装置检测出的所述多个探针的针尖位置进行检测；C 工序，使安装在所述针尖位置检测装置上的软质部件和所述多个探针接触，将所述多个探针的针迹转写在所述软质部件上；D工序，使用所述第一摄像单元对形成于所述软质部件上的所述多个探针的针迹进行检测；和E工序，使用所述第一摄像单元对与所述多个探针对应的所述被检查体的检查用电极进行检测。此外，本发明第二方面记载的校准方法，其特征在于在第一方面记载的发明中， 所述针尖位置检测装置包括检测所述多个探针的针尖的传感器部和属于该传感器部的能够升降的接触体，所述A工序包括第一工序，所述针尖位置检测装置经由所述载置台而移动，使所述接触体与所述多个探针的针尖接触；第二工序，通过所述载置台的进一步移动， 以不使所述多个探针发生挠曲的方式使所述接触体向所述传感器部一侧移动；和第三工序，检测出所述接触体开始移动的位置作为所述多个探针的针尖位置。此外，本发明第三方面记载的校准方法，其特征在于在第二方面记载的发明中， 在所述第二工序中，所述多个探针不会划伤所述软质部件。此外，本发明第四方面记载的校准方法，其特征在于在第二或第三方面记载的发明中，在所述第二工序中，利用位移传感器检测出所述接触体的现在位置。此外，本发明第五方面记载的校准方法，其特征在于在第四方面记载的发明中， 在所述第三工序中，根据所述位移传感器的检测结果检测出所述多个探针的针尖位置。此外，本发明第六方面记载的针尖位置检测装置，其特征在于该针尖位置检测装置在每次使被检查体与多个探针电接触进行所述被检查体的电特性检查时，用于检测所述多个探针的针尖的位置，所述针尖位置检测装置具有检测所述多个探针的针尖的传感器部，并且，所述传感器部具有传感器部主体、能够升降地设置在所述传感器主体上的接触体、以及对所述接触体施加规定压力，使所述接触体与所述传感器主体离开规定距离的压力施加单元，而且，所述传感器部主体具有在由所述压力施加单元施加的所述规定压力下弹性地支撑所述接触体的弹力支撑机构，所述接触体通过在所述规定压力下与所述多个探针接触向所述传感器部主体一侧下降来检测所述多个探针的针尖位置。本发明第七方面记载的针尖位置检测装置，其特征在于在第六方面记载的发明中，所述传感器部具有用于检测所述接触体的现在位置的位移传感器。此外，本发明第八方面的探针装置，其特征在于该探针装置包括载置被检查体的能够移动的载置台；配置在该载置台的上方的多个探针；和设置在所述载置台上用来检测这些探针的针尖位置的针尖位置检测装置，所述针尖位置检测装置具有检测所述多个探针的针尖的传感器部，并且，所述传感器部具有传感器部主体、能够升降地设置在所述传感器部主体上的接触体、以及对所述接触体施加规定压力，使所述接触体与所述传感器部主体离开规定距离的压力施加单元，而且，所述传感器主体具有在由所述压力施加单元施加的所述规定压力下弹性地支撑所述接触体的弹力支撑机构，所述接触体通过在所述规定压力下与所述多个探针接触向所述传感器部主体一侧下降来检测所述多个探针的针尖位置。本发明第九方面记载的探针装置，其特征在于在第八方面记载的发明中，在所述载置台上设置有用于转写所述多个探针的针迹的针迹转写装置。本发明第十方面记载的探针装置，其特征在于在第八或者第九方面记载的发明中，所述传感器部具有用于检测所述接触体的现在位置的位移传感器。本发明第十一方面记载的探针装置，其特征在于在第九或者第十方面记载的发明中，所述针迹转写装置具有自由装卸的软质部件。本发明第十二方面记载的探针装置，其特征在于在第九至第十一方面记载的发明中，所述针迹转写装置具有自由装卸地安装有所述软质部件的接触体和能够升降地支撑所述接触体的升降驱动机构。根据本发明，可以提供一种能够简化检测多个探针的高度的工序、能够短时间且高精度地进行被检查体的检查用的电极和多个探针的校准，而且能够进一步提高检查的信赖性的校准方法、针尖位置检测装置以及探针装置。
图1为表示本发明的探针装置的一个实施方式的构成图。图2为表示在图1的探针装置中所使用的针尖位置检测装置的侧面图。图3(a) (C)分别为表示在实施本发明的校准方法之前进行的对针尖位置检测装置的上面的高度进行检测的工序的工序说明图。图4(a) (C)分别为表示本发明的校准方法的一个实施方式的主要部分的工序说明图。图5(a) (d)分别为按照工序顺序表示接着图4的工序进行的校准方法的工序说明图。图6(a)、(b)分别为表示提出图5的(b)、(c)所示工序的图，(a)为表示图5(b) 所示的形成针迹的工序的截面图，(b)为表示检测图4(c)所示的针迹的XY坐标的工序的截面图。图7为表示图5(a) (d)所示的校准工序的最后工序的工序说明图。图8为表示本发明的探针装置的其它的实施方式的主要部分的立体图。图9(a)、(b)为表示在图1所示的探针装置中所使用的其它的针尖位置检测装置的说明图，(a)为表示接触体上升状态的框图，(b)为表示接触体向传感器部下降的状态的截面图。图10(a) (g)分别为用于按照工序顺序说明现有技术中的校准方法的说明图。符号说明10 探针装置；11 晶片卡盘；12 探针卡；12A 探针；13A 上CXD照相机(第一摄像单元)；13B:下CXD照相机(第二摄像单元)；16、164、26:针尖位置检测装置；168:针迹转写装置；161，升降驱动机构；162 传感器部；162A、271 传感器部主体；162C、162C，、 272:接触体；162D、162D’ 软质部件；271 缸体机构(弹力支撑机构)；273 :电子调节器 (Electronic Regulator)(电子稳压器)(压力施加装置)；W 半导体晶片(被检查体)
具体实施例方式以下。基于图1 图9所示的实施方式对本发明进行说明。其中，在各图中，图1 为表示本发明的探针装置的一个实施方式的构成图；图2为表示在图1的探针装置中所使用的针尖位置检测装置的侧面图；图3(a) (c)为分别表示在本发明的校准方法之前进行的、对针尖位置检测装置的上面的高度进行检测的工序的工序说明图；图4(a) (c)为分别表示本发明的校准方法的一个实施方式的主要部分的工序说明图；图5(a) (d)为按照工序顺序表示接着图4的工序进行的校准方法的工序说明图；图6(a)、(b)为分别表示提出图5的(b)、(c)所示工序的图，(a)为表示图5(b)所示的形成针迹的工序的截面图，(b) 为表示检测图4(c)所示的针迹的XY坐标的工序的截面图；图7为表示图5(a) (d)所示
6的校准工序的最后工序的工序说明图；图8为表示本发明的探针装置的其它的实施方式的主要部分的立体图；图9(a)、(b)为表示在图1所示的探针装置中所使用的其它的针尖位置检测装置的说明图，(a)为表示接触体上升状态的框图，(b)为表示接触体向传感器部下降的状态的截面图。首先，例如参照图1，对本实施方式的探针装置进行说明。如图1所示，本实施方式的探针装置10包括载置作为被检测体的半导体晶片W的能够移动的晶片卡盘11 ；配置在该晶片卡盘11的上方的探针卡12 ；对该探针卡12的多个探针12A与晶片卡盘11上的半导体晶片W进行校准的校准机构13 ；和用来控制晶片卡盘11以及校准机构13等的构成机器的控制装置14，在控制装置14的控制下，校准机构13驱动，对晶片卡盘11上的半导体晶片W的电极垫和探针卡12的多个探针12A进行校准，在此之后，使多个探针12A和与其对应的电极垫电接触，对半导体晶片W的电特性进行检查。晶片卡盘11构成为能够通过在控制装置14的控制下驱动的驱动机构15而在X、 Y、z以及θ方向上移动。在该晶片卡盘11的侧方配置有本实施方式的针尖位置检测装置 16。该针尖位置检测装置16用于检测多个探针12Α的针尖的位置，应用于后述本发明的针尖位置检测方法以及校准方法中。探针卡12通过卡保持器17安装在探针室的顶板18上，在使多个探针12Α和与其对应的半导体晶片W的电极垫电接触的状态下，根据来自于测试设备(图未示出)侧的信号对半导体晶片W的电特性进行检查。此外，如图1所示，校准机构13包括从其上方对半导体晶片W进行摄像的第一摄像单元(上CXD照相机)13Α ；配置在晶片卡盘11的侧面并且从其下方对探针卡12的探针 12Α进行摄像的第二摄像单元(下CXD照相机)13Β ；和支撑上CXD照相机13Α的能够单向移动的校准桥13C，在控制装置14的控制下，上CXD照相机13Α能够通过校准桥13C从待机位置移动至探针卡12的中心的正下方(以下，称为“探针中心”)，并停止在该位置。位于探针中心的上CCD照相机13A在校准时在晶片卡盘11沿X、Y方向移动期间从上方对晶片卡盘11上的半导体晶片W的电极垫进行摄像，在其图像处理部14C中进行图像处理，在显示画面(图未示出)显示摄像图像。下CXD照相机1 在校准时在晶片卡盘11沿X、Y方向移动期间从其正下方对探针卡12的规定探针12A进行摄像，在其图像处理部14C中进行图像处理，在显示画面(图未示出)显示摄像图像。此外，上CXD照相机13A如后所述，对附设安装在晶片卡盘11上的针尖位置检测装置16进行摄像，进行图像处理并显示在显示画面中。此外，如图1所示，控制装置14包括演算处理部14A、存储部14B和上述的图像处理部14C。通过存储在存储部14B中的各种程序对探针装置10进行控制。因此，实施本发明的校准方法的程序被存储在存储部14B中。该校准方法根据从存储部14B中读出的程序而被实施，其结果得到的各种数据被保存在存储部14B中。如图1、图2所示，本发明所使用的针尖位置检测装置16具有气缸等的升降驱动机构161和通过升降驱动机构161进行升降的传感器机构162。在对多个探针12A的针尖位置进行检测时，升降驱动机构161使传感器机构162从待机位置上升至与晶片卡盘11上的半导体晶片W的上面大致相同的高度。例如，如图2所示，传感器机构162包括内置有缸体机构并且起到位移传感器作
7用的传感器部162A ；安装在构成传感器部162A的缸体机构的活塞杆162B的上端并且保持在从传感器部162A浮起的位置的接触体162C ；装卸自如地安装在接触体162C的上面的片状的软质部件162D ；和向构成传感器部162A的缸体内供给压缩空气，通过缸体内的活塞 (图未示出)对接触体162C施加规定压力的压缩空气供给源等的压力施加单元(图未示出)。此外，如图2所示，接触体162C内置有例如加热器162E。该加热器162E对软质部件162D进行加热以使软质部件162D软化，从而如后所述，使得转印在软质部件162D上的多个探针12A的针迹(针尖痕迹)消失。由此，能够反复使用软质部件162D。此外，在活塞杆162B的下端安装有卡止板(图未示出)，接触体162C通过卡止板始终在距离传感器部162A隔开规定距离浮起的位置而弹性地保持在传感器部162A中。在接触体162C与传感器部162A之间形成的间隙为接触体162C的升降范围。该间隙的距离通过传感器部162A检测出，通过该传感器部162A始终对接触体162C的位置进行监视。压力施加单元能够切换第一压力与第二压力来作为规定的压力。第一压力为检测多个探针12A的针尖位置时所设定的压力，被设定为比第二压力低的压力。第二压力为校准时对于多个探针12A而言将针迹转写到软质部件162D的上面时所设定的压力。在传感器部162A设置有将规定的压力保持为一定的定压阀等的压力调整单元 (图未示出)，通过该压力调整单元，在接触体162C向传感器部162A下降时缓缓地排出压缩空气从而保持第一压力为恒定。在接触体162C被保持在第一压力的状态下，即便是通过晶片卡盘11，针尖位置检测装置16上升，该接触体162C经由软质部件162D与多个探针12A接触，多个探针12A也不发生挠曲，在保持初期的针尖位置的状态下接触体162C向传感器部162A侧下降。在接触体162C保持在第一压力的状态下，从多个探针12A向软质部件162D作用平均每个探针 12A为例如0. 5gf的力。软质部件162D由下述材料形成，该材料具有即便软质部件162D在第一压力下与多个探针12A接触时从多个探针12A作用有针压，也不会发生因多个探针12A 突刺等而产生损伤的硬度。作为这种软质部件162D的材料，优选例如为P0、PVC等的树脂。在接触体162C保持在第二压力的状态下，即便软质部件162D从多个探针12A接受到针压，接触体162C也不会向传感器部162A —侧下降而保持在初期位置，通过多个探针 12A将针迹转写到软质部件162D的上面。接着，参照图3 图7，对本发明的校准方法的一个实施方式进行说明。本实施方式的校准方法如图3(a) (c)所示，是在半导体晶片W的电特性检查之前实施的。在该校准方法中，首先使用针尖位置检测装置16进行作为校准方法的一个工序的、探针的针尖位置的检测。在使用尖位置检测装置16检测探针12A的针尖高度时，将传感器机构162设定在第一压力。首先，在晶片卡盘11上接收有半导体晶片W的状态下，使用校准机构13以及针尖位置检测装置16检测出探针卡12的多个探针12A的针尖位置。其中，校准机构13的上 CXD照相机13A通过校准桥13C向探针中心、即探针卡12的中心的正下方移动。接着，当晶片卡盘11在校准桥13C的下方移动期间，针尖位置检测装置16通过升降驱动机构161使传感器机构162从图3 (a)所示的待机状态向该图(b)箭头所示的方向上升，将接触体162C 上的软质部件162D的上面设定在与晶片卡盘11上的半导体晶片W的上面大致位于相同的水平位置(level)。然后，晶片卡盘11向X、Y方向移动，如图3(c)所示，若接触体162C到达上C⑶照相机13Α的正下方，则上CXD照相机13Α检测出软质部件162D的上面的高度。在检测出软质部件162D的上面的高度之后，确认传感器机构162的动作、即针尖位置的检测所必要的接触体162C的下降、软质部件162D的硬度等。在确认传感器机构162正常动作后，进行多个探针12Α的针尖位置的检测。在进行多个探针12Α的针尖位置的检测时，如图4(a)所示，若校准桥13C暂时从待机位置退避后，晶片卡盘11从Z方向的基准位置上升，则针尖位置检测装置16的软质部件162D接近多个探针12Α，如图4(b)所示那样，软质部件162D与所各探针12Α接触。若进一步使晶片卡盘11上升，则接触体162C经由软质部件162D被多个探针12Α 按压而向传感器主体162Α—侧下降。此时，接触体162C通过第一压力被弹性保持，因此即便在多个探针12Α与软质部件162D之间作用有针压，多个探针12Α也不会发生挠曲，此外多个探针12Α也不会对软质部件162D造成损伤(多个探针12Α的针尖不会转写在软质部件162D上)，随着晶片卡盘11的上升，接触体162C在保持在第一压力的状态下仅仅向传感器部162Α侧下降该上升部分，缩短两者162A、162C之间的距离使间隙狭窄。此时，对传感器部162Α与接触体162C的距离进行监视，若因为接触体162C的下降导致间隙变化，则传感器部162Α检测出间隙的距离，向控制装置14发送该检测信号。由此，控制部14在运算处理部14Α中对预先设定的间隙的初期值和传感器部162Α的检测值进行比较，根据至检测值成为初期值以下的瞬间为止的、距离晶片卡盘11的基准位置的上升距离求得软质部件162D的上面的高度，换句话而言为多个探针12Α的针尖位置的高度。 这样，因为多个探针12Α不发生挠曲，此外不会对软质部件162D带来伤害，接触体162C开始下降，所以能够高精度地检测出下降开始的位置作为多个探针12Α的针尖高度。这样检测出的多个探针12Α的针尖高度作为Z坐标数据收纳在控制装置14的存储部14Β中。软质部件162D尽可能形成为均勻的厚度，如上所述，因为该软质部件162D由合成树脂形成，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，在消去探针12Α 的针迹之后的平滑性恶化。况且，对于近期的探针卡12而言，因为随着半导体晶片W的超细微化构造的发展具有细微的配置结构，所以具有易于损伤的倾向。因此，即便是探针卡12Α 的针尖位置的微小误差也与探针卡12的损伤紧密相关。因此，如图4(a)、(b)所示，在利用针尖位置检测装置16检测出探针12A的针尖高度之后，进一步通过附设在晶片卡盘11上的下CCD照相机1 对探针12A的针尖高度进行检测。此时，因为探针12A的针尖高度被针尖位置检测装置16检测出，所以，下CCD照相机 13B的焦点以由针尖位置检测装置16检测出的高度作为目标，搜索探针12A，由此，能够很容易地检测到探针12A。S卩，如图4(a)所示，在预先检测出针尖位置检测装置16的接触体162C上的软质部件162D的上面高度之后，使针尖位置检测装置16经由晶片卡盘11移动至探针卡12的正下方之后，如同图(b)所示，使晶片卡盘11上升，通过软质部件162D检测多个探针12A 的针尖位置。接着，暂时使晶片卡盘11下降并沿水平方向移动，由下CCD照相机1 探测出探针12A。此时，因为已经检测出探针12A的针尖位置(x，y，z)，所以通过使针尖位置与下CCD照相机1 的焦点对焦，能够短时间地检测出探针12A。然后，如同图(c)所示，通过利用下CCD照相机1 检测出例如预先注册的多个(例如4个)探针12A的针尖位置而能够高精度地检测出多个探针12A的针尖高度。然后，在晶片卡盘11暂时向Z方向的基准位置返回后，将施加给接触体162C的压力从第一压力切换至第二压力，使晶片卡盘11再次如图5(a)中的箭头所示那样上升而接近多个探针12A之后，在同图(b)中如箭头所示那样，使软质部件162D与多个探针12A接触进行过压(过载)(overdrive)。晶片卡盘11即便过压，接触体162C也保持在第二压力且并不向传感器部162A侧下降而保持在初期位置，因此，如图6 (a)所示，多个探针12A进入(刺入)软质部件162D，如同图(b)所示，将针迹162F转写在软质部件162D的上面。其中，作为在软质部件162D的上面形成针迹162F的方法，除上述方法以外，也可以在检测出多个探针12A的针尖高度的状态下，通过从第一压力切换至第二压力使接触体 162C向初期位置返回，从而在软质部件162D上形成针迹162F。如上所述，在将针迹162F转写在软质部件162D上之后，若晶片卡盘11下降至基准位置，则上CXD照相机13A经由校准桥13C向探针中心进出之后，晶片卡盘11从基准位置上升，如图5(c)以及图6(b)所示，上CCD照相机13A分别检测出软质部件162D的多个针迹162F。由此，能够检测出多个探针12A的多个场所或者根据需要检测出全部的XY位置，将各自的XY坐标数据收纳在存储部14B中。通过这一连续的操作得到多个探针12A的针尖位置即XYZ坐标数据，并将其提供于半导体晶片W和多个探针12A的校准。在进行校准时，晶片卡盘11向X、Y方向移动，上CXD照相机13Α如图5 (d)所示在半导体晶片W的多个场所检测出与多个探针12A对应的电极垫，将各电极垫的XY坐标数据收纳在存储部14B中。通过这一连续操作，结束多个探针12A和半导体晶片W的电极垫的校准。在校准结束之后，晶片卡盘11向检查开始位置移动，在该位置上升，如图7所示，使最初的芯片的多个电极垫和与其对应的多个探针12A接触，进行电特性的检测。以下，通过晶片卡盘11分度(index)传送半导体晶片W，对半导体晶片W的所有的芯片进行电特性检查。根据以上说明的本实施方式，在使用安装在晶片卡盘11上的针尖位置检测装置来检测多个探针12A的针尖位置的情况下，针尖位置检测装置16包括检测多个探针12A 的针尖的传感器机构162和属于该传感器机构162的能够升降的接触体162C，经由晶片卡盘11，针尖位置检测装置16从Z方向的基准位置上升，接触体162C上的软质部件162D与多个探针12A的针尖接触，进一步，通过晶片卡盘11上升，多个探针12A不发生挠曲而接触体162C向传感器部162A侧下降，将接触体162C开始下降的位置作为多个探针12A的针尖位置检测出，由此，能够在多个探针12A的针尖在保持于初期位置的状态下高精度地检测出针尖高度。此外，即便对于其它任何方式的探针12A也能够可靠地检测出针尖高度。而且，在使用针尖位置检测装置16检测出多个探针12A的针尖位置之后，进一步通过下照相机13B检测出这些探针12A的针尖位置，进行这些探针12A和与其对应的多个电极垫的校准，因此，能够高精度地进行多个探针12A和与其对应的电极垫的校准，能够在检查时使电极垫高精度地在多个探针12A的针尖高度位置接触从而来可靠地以规定的过压进行检查。因此，即便在探针卡12随着半导体晶片W的超细微化结构而具有细微的配置结构时，也能够不损伤探针卡12，进行信赖性高的检查。在接触体162C经由软质部件162D与多个探针12A接触，之后接触体162C向传感器部162A侧下降时，多个探针12A也不会损伤软质部件162D，因此，在进行针尖高度的检测时，多个探针12A的针尖高度不从初期位置变化，能够高精度地检测出。此时，因为能够通过传感器部162A检测出接触体162C的下降动作，所以能够更高精度地检测出针尖高度。此外，在进行校准时，因为以比针尖检测时的压力高的高压力保持在接触体162C 的初期位置，所以通过使多个探针12A与软质部件162D接触，能够可靠地将全部的探针12A 的针迹162F转写在软质部件162D的上面。因此，因为能够将多个探针12A的全部的针迹 162F转写到软质部件162D上，所以，能够得到多个场所或者根据需要基于全部的探针12A 的针迹162F得到这些探针12A的XY坐标数据，能够正确地与对应的电极垫的XY坐标数据进行校准，而且能够正确地使多个场所或者根据需要使全部的探针12A和与其对应的电极垫正确地接触进行信赖性高的检查。此外，在进行校准时，因为多个探针12A的针尖转写到软质部件162D上，所以没有必要复杂的算法，能够降低软件开发的成本。第二实施方式此外，在第一实施方式的探针装置10中，针尖位置检测装置16的软质部件162D 由半透明的合成树脂形成。此外，如上所述，软质部件162D的厚度存在偏差，在形成均勻厚度方面存在界限，此外，针迹消除后的平滑性恶化，而且，在探针12A的针尖检测时有可能发生探针12A的针尖向软质部件162D突刺(刺入)的可能。因此，探针12A的针尖位置的检测精度低下。因此，在本实施方式的探针装置中，如图8所示，其特征在于，分割为用于检测探针12A的针尖高度的缸体机构和转写探针12A的针迹的软质部件(以下，在本实施方式中称为“转写片”)的缸体机构。通过划分成针尖检测部和针迹转写部，能够以更高的精度检测出探针12A的针尖位置。在本实施方式的探针装置中，如图8所示，包括检测探针卡12的多个探针12A的针尖位置的针尖位置检测装置16A ；和与针尖位置检测装置16A邻接并且转写多个探针12A 的针迹的针迹转写装置16B。其它方面构成为与第一实施方式相同。针尖位置检测装置16A包括气缸等的升降驱动机构161和经由升降驱动机构161 升降的传感器机构162，除以下的方面，具有与第一实施方式相同的结构，S卩，构成为始终以规定的压力弹性地与多个探针12A接触。即，在本实施方式中，接触体162C其上面并不是软质部件，而是多个探针12A不能刺进的硬的材料。此外，在本实施方式中，针尖位置检测装置16A并不是如第一实施方式那样构造成能够切换第一压力和第二压力，而是形成为能够通过压力施加单元仅仅设定在相当于第一压力的压力。此外，接触体162C具有加热单元。因此，在接触体162C以规定压力被保持的状态下，经由晶片卡盘11，针尖位置检测装置16A与晶片卡盘11 一起上升，该接触体162C即便与多个探针12A接触，多个探针12A 也不会发生挠曲，在保持在多个探针12A的初期的针尖位置的状态下，接触体162C向传感器部(图未示出)一侧下降，接触体162C开始下降的晶片卡盘11的位置成为探针12A的针尖高度。此外，针迹转写装置16B如图8所示，包括缸体机构161，和经由该缸体机构 161C’的杆升降并且具有软质部件162D’的接触体162C’，构成为接触体162C’经由缸体机构161’在比晶片卡盘11的上面稍微低的待机位置和与晶片卡盘11的上面大致相同的高度之间升降。接触体162C’在到达与晶片卡盘11的上面大致相同高度的位置时，探针12的多个探针12A的针迹被转写在软质部件162D’的上面。其中，接触体162C’内置有加热单元(图未示出)。 因此，根据本实施方式，通过针尖位置检测装置16A检测出多个探针12A的针尖高度，通过针迹转写装置16B转写多个探针12A的针迹，因此，能够通过上CXD照相机13A在针尖位置检测装置16A的不透明的接触体162C的上面可靠并且高精度地检测出多个探针 12A的针尖高度，而且多个探针12A不会进入(刺进)接触体162C，此外，也不会对软质部件的厚度的偏差、上面的凹凸产生影响，能够高精度地检测出多个探针12A的针尖高度。第三实施方式对于本实施方式的探针装置中所使用的针尖位置检测装置沈，例如如图9(a) 所示，检测多个探针12A的针尖的传感器部27构成主体。传感器部27包括传感器部主体271 ；能够升降地设置在传感器部主体271上的接触体272 ；和对接触体272施加规定压力，使接触体272与传感器部主体271隔开规定距离的压力施加单元(电子调节器 (regulator)) 273。该接触体272在规定压力下通过与多个探针12A的接触向传感器部271 一侧移动，由此，检测出多个探针那12A的针尖位置。此外，传感器部主体271构成为通过规定的压力弹性地支撑接触体272的弹力支撑机构(缸体机构)，构成为利用电子调节器 273将缸体机构的弹力设定在规定值。以下，以传感器部主体271作为缸体机构271来进行说明。此处，对缸体机构271以及电子调节器273进行详细说明。如图9(a)所示，缸体机构271以及电子调节器273通过第一配管273A连接。该电子调节器273经由第一配管 273A与第一空气源27 链接，从第一空气源27 经由电子调节器273向缸体271供给压缩空气。因此，电子调节器273从第一空气源27 向缸体机构271的缸体274内进行供给， 将缸体274内的空气压力设定在规定的压力。缸体机构271在通过电子调节器273设定的压力下弹性地支撑接触体272。缸体机构271在晶片卡盘11上升时，与多个探针12A接触， 在维持在规定压力的状态下，即便接触体272经由活塞杆275在缸体274内下降，也能够将缸体274内的压缩空气从电子调节器273的排气孔排出，将缸体274内的压力始终保持在初期的设定压力。此外，缸体机构271如上所述，包括缸体274和在缸体274内在规定范围内沿着轴向往返移动的活塞杆275。缸体274具有形成于下部的收纳活塞杆275的活塞收纳部 274A ；和形成于上部的杆收纳部274B，活塞收纳部274A和杆收纳部274B通过隔壁274C在保持于气密状态(气体密封状态)下而被划分。在隔壁274C的中心部形成有贯通孔，活塞杆275的缩径部(直径缩小部)贯通该贯通孔。该活塞杆275具有活塞部275A和杆部 275B，通过缩径部连接。活塞收纳部274A形成为活塞部275A能够沿着轴向在规定范围内移动的大小。杆部275B被收纳在杆收纳部274B内，在杆收纳部274B内以实质上空气不会泄漏的方式沿着轴向滑动。活塞杆275的缩径部贯通该贯通孔，能够在如上所述的形成于隔壁274C的中心部的贯通孔内以空气不会泄漏的方式滑动。杆部275B形成为在活塞部275A与活塞收纳部274A的底面接触时，至少上端面与缸体274的上端面一致的长度，如图9(a)所示，若活塞部275A与其收纳部274A的上面接触，则杆部275B从缸体274的上端面突出，接触体272与缸体274分离。在杆收纳部274B
12的杆部275B的底面和隔壁274C之间形成有供给用于驱动活塞杆275的压缩空气的驱动用空间。在缸体274的侧面沿着径向形成有到达驱动用空间的第一贯通孔274D，在该第一贯通孔274D上经由第一配管273A连接着电子调节器273。此外，在缸体274的第一贯通孔274D的稍微下方，沿着径向形成有在活塞收纳部 274A开口的第二贯通孔274E，该第二贯通孔274E与用于检测活塞杆275的现在位置的位置检测机构连接。位置检测机构具有流量计276、第二配管276A以及第二空气源276B，流量计276经由第二配管276A与第二贯通孔274E连接，构成为从第二贯通孔274E经由喷嘴 (测定件)(图未示出)向活塞收纳部274A内的活塞部275A的上面喷射压缩空气。流量计 276根据对活塞部275A的上面喷射的压缩空气的流量检测活塞部275A的上面和测定件之间的距离L。即，从测定件供给的压缩空气的流量呈与测定件和活塞部275A之间的距离L 成比例地增减的关系，因此，若通过流量计276测定出压缩空气的流量，则能够根据其流量高精度地求出距离L。即，本实施方式的位置检测机构，构成为空气测微计(micrometer)。 位置检测机构构成为监视缸体机构271的活塞杆275的现在位置。例如，若晶片卡盘11上升，接触体272与多个探针12A接触并向缸体机构271下降，则活塞杆275的活塞部275A的上面从图9(a)所示的状态向同图中的(b)所示的状态开始移动，随着远离测定件，压缩空气的流量增加。此时的压缩空气的流量由流量计276测定，从流量计276向控制装置14输出其测定信号。在控制装置14中预先注册有压缩空气的流量和距离L之间的关系。若来自于流量计276的测定信号输入到控制装置14，则控制装置14在运算处理部14A中根据测定信号求得距离L。此外，对于控制装置14而言，若距离L变化，则将变化开始的位置作为多个探针12A的针尖位置检测出。在以上说明的本实施方式中，与第一实施方式相同，能够利用针尖位置检测装置 16可靠地进行检测。此外，在本实施方式中，因为接触体272的上面硬，所以能够可靠并且高精度地检测出多个探针12A的针尖位置。其中，本发明并不受上述各实施方式的任何限制，能够根据需要适当地变更各构成要素。例如，在上述实施方式中，作为检测接触体的位移的传感器部，例如也可以使用电容传感器或者激光测长期等的测长器，工业可利用性本发明优选应用于对半导体晶片等的被检查体的电特性进行检查的探针装置中。
权利要求
1.一种针尖位置检测装置，其特征在于该针尖位置检测装置在每次使被检查体与多个探针电接触进行所述被检查体的电特性检查时，用于检测所述多个探针的针尖的位置，所述针尖位置检测装置具有检测所述多个探针的针尖的传感器部，并且， 所述传感器部具有传感器部主体、能够升降地设置在所述传感器部主体上的接触体、 以及对所述接触体施加规定压力，使所述接触体与所述传感器主体离开规定距离的压力施加单元，而且，所述传感器部主体具有在由所述压力施加单元施加的所述规定压力下弹性地支撑所述接触体的弹力支撑机构，所述接触体通过在所述规定压力下与所述多个探针接触向所述传感器部主体一侧下降来检测所述多个探针的针尖位置。
2.如权利要求1所述的针尖位置检测装置，其特征在于所述传感器部具有用于检测所述接触体的现在位置的位移传感器。
3.一种探针装置，其特征在于该探针装置包括载置被检查体的能够移动的载置台；配置在该载置台的上方的多个探针；和设置在所述载置台上用来检测这些探针的针尖位置的针尖位置检测装置， 所述针尖位置检测装置具有检测所述多个探针的针尖的传感器部，并且， 所述传感器部具有传感器部主体、能够升降地设置在所述传感器部主体上的接触体、 以及对所述接触体施加规定压力，使所述接触体与所述传感器主体离开规定距离的压力施加单元，而且，所述传感器部主体具有在由所述压力施加单元施加的所述规定压力下弹性地支撑所述接触体的弹力支撑机构，所述接触体通过在所述规定压力下与所述多个探针接触向所述传感器部主体一侧下降来检测所述多个探针的针尖位置。
4.如权利要求3所述的探针装置，其特征在于在所述载置台上设置有用于转写所述多个探针的针迹的针迹转写装置。
5.如权利要求3或4所述的探针装置，其特征在于所述传感器部具有用于检测所述接触体的现在位置的位移传感器。
6.如权利要求4所述的探针装置，其特征在于 所述针迹转写装置具有自由装卸的软质部件。
7.如权利要求4所述的探针装置，其特征在于所述针迹转写装置具有自由装卸地安装有所述软质部件的接触体和能够升降地支撑所述接触体的升降驱动机构。
全文摘要
本发明提供针尖位置检测装置和探针装置，能简化多个探针高度检测工序并以短时间且高精度检测，而且能提高检查信赖性。该针尖位置检测装置在每次使被检查体与多个探针电接触进行被检查体的电特性检查时，用于检测多个探针的针尖的位置，针尖位置检测装置具有检测多个探针的针尖的传感器部，传感器部具有传感器部主体、能够升降地设置在传感器部主体上的接触体、以及对接触体施加规定压力，使接触体与传感器主体离开规定距离的压力施加单元，而且，传感器部主体具有在由压力施加单元施加的规定压力下弹性地支撑所述接触体的弹力支撑机构，接触体通过在规定压力下与多个探针接触向传感器部主体一侧下降来检测多个探针的针尖位置。
文档编号G01B11/02GK102426331SQ201110233928
公开日2012年4月25日 申请日期2009年4月2日 优先权日2008年4月2日
发明者山田浩史, 川路武司, 渡边哲治, 铃木胜 申请人:东京毅力科创株式会社