探测装置和探测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及应用于对例如半导体晶圆等基板进行检查的探测装置和探测方法。
【背景技术】
[0002]在半导体器件的制造工序中，进行用于评价半导体器件的电特性的探测检查。在探测检查中，使探针与形成于半导体基板的半导体器件的电极相接触，对各个半导体器件分别输入电信号，通过观测相对于此而输出的电信号来进行电特性评价。
[0003]应用于探测检查的探测装置包括:载物台，其用于对形成有成为探测检查的对象的半导体器件的被检查基板进行保持，并能够沿水平方向、铅垂方向移动和进行旋转；以及对准装置，其用于使探针与形成于被检查基板的半导体器件的电极准确地相接触。作为对准装置，提出一种包括用于对探针的位置进行检测的第I照相机和用于对形成于被检查基板的表面的半导体器件的位置进行检测的第2照相机的对准装置(例如，专利文献1、2)。在这样的探测装置中，为了对探针和电极进行对位而实施以下工序:利用第I照相机求出探针的位置作为坐标的工序、利用能够进行移动的机械式靶对第I照相机和第2照相机进行对位的工序、以及利用第2照相机求出被检查基板的电极的位置作为坐标的工序。
[0004]在如所述专利文献1、2那样使用机械式靶对一对照相机进行对位的方式中，需要使靶相对于第I照相机和第2照相机的焦点附近进入或退避的动作。因此，担心出现因误动作使机械式靶与探测装置的其他构件相接触而引起故障或自用于驱动机械式靶的机构产生微粒等问题。另外，由于用于驱动机械式靶的机构复杂，因此，还存在零件件数较多、难以实现小型化且成本高、需要定期的维护等问题。并且，作为机械式靶，使用在玻璃板上形成有靶标的机械式靶，因此，折射量会与玻璃板的厚度相对应地变化。其结果，从单侧的照相机来看，在玻璃板的厚度方向上产生误差，因此还存在导致对位的精度降低这样的问题。
[0005]另一方面，公知有一种替代机械式靶而使用光学部件对一对照相机进行对位的方法(例如，专利文献3、4)。在专利文献3中，提出一种探测装置，其通过使点光(日文:只术、y卜光)沿着一个照相机的光轴行进并利用另一个照相机对此进行识别来进行对位。在专利文献4中，提出一种具有自一个照相机朝向另一个照相机投影二维图案的投影光学系统的探测装置。
[0006]专利文献1:日本特开平8 - 335612号公报(图1等)
[0007]专利文献2:日本特开平7 - 297241号公报(图1等)
[0008]专利文献3:日本特开2003 - 303865号公报(图1等)
[0009]专利文献4:日本特开2010 - 219110号公报(图2等)
【发明内容】
[0010]发明要解决的问题
[0011]在利用光学部件对一对照相机进行对位的所述专利文献3、4中，在进行对位时，不能利用两个照相机来同时识别作为靶标的替代的点光、二维图案。因此，在这些以往技术中，不得不分成多个步骤来进行对位。其结果，存在如下问题:花费对位所需的劳力和时间，使整个探测检查的生产率降低。
[0012]另外，在专利文献3、4的对位方法中，由于不能利用两个照相机同时识别点光、二维图案，因此，需要进行将不透明物体插入到任意一个照相机的光轴上而识别点光、二维图案的动作。因而，在专利文献3、4的对位方法中，要使用可动构件，基本上仍没有解决使用以往的机械式靶的情况下的所述问题点。
[0013]例如，在专利文献3的探测装置中，通过使点光在遮挡点光的光轴的物体面上成像，置于照射点光的那一侧的照相机首次能够对照相机的光轴和点光进行对位。另外，在专利文献4的探测装置中，由于不能利用配置有投影光学系统的一侧的照相机来直接识别二维图案，因此，需要以遮挡该照相机的光的方式插入不透明的板等物体并预先拍摄二维图案的实像，并保存其坐标。
[0014]因而，本发明的目的在于，提供一种能够在不使用机械式靶的情况下利用光学部件在短时间内对一对照相机进行对位的探测装置。
[0015]用于解决问题的方案
[0016]为了解决所述问题，本发明提供一种探测装置，其中，该探测装置包括:载物台，其用于保持被检查基板并能够在水平方向和铅垂方向上移动；第I拍摄装置，其用于对与形成于所述被检查基板的表面的器件的电极相接触的探针进行拍摄；第I拍摄光学部，其具有用于利用所述第I拍摄装置进行拍摄的光学系统；第2拍摄装置，其在所述被检查基板由所述载物台保持着的状态下对所述电极进行拍摄；第2拍摄光学部，其具有用于利用所述第2拍摄装置进行拍摄的光学系统；以及投影光学部，其具有用于将光学式的靶标同时投影于所述第I拍摄装置的成像部和所述第2拍摄装置的成像部的光学系统，该光学式的靶标应用于所述第I拍摄装置与所述第2拍摄装置之间的对位。
[0017]也可以是，本发明的探测装置还包括用于生成所述靶标的靶，所述投影光学部使以下成像位置形成在相对于所述第I拍摄装置的成像部光学共轭的位置，该成像位置为使作为所述靶的像的所述靶标成像的位置。
[0018]也可以是，在本发明的探测装置中，将所述靶、所述成像位置、以及所述第2拍摄装置的成像部配置在互相光学共轭的位置，并将所述靶标同时投影于所述第I拍摄装置的成像部和所述第2拍摄装置的成像部。
[0019]也可以是，在本发明的探测装置中，所述投影光学部包括:投影用光源，其用于向所述靶照射光；分割部件，其用于将通过了所述靶后的、来自所述投影用光源的光分割；以及会聚部件，其用于使被所述分割部件分割后的光线会聚，以便使所述靶标形成于所述第I拍摄装置的所述成像部。
[0020]也可以是，在本发明的探测装置中，所述会聚部件为凹面反射镜。
[0021]本发明提供一种探测方法，其是使用所述任一项探测装置的探测方法，该探测方法的特征在于，该探测方法包括以下步骤:将所述靶标同时投影于所述第I拍摄装置的成像部和所述第2拍摄装置的成像部，根据所述靶标的图像数据对所述第I拍摄装置和所述第2拍摄装置进行对位；利用所述第2拍摄装置对所述被检查基板的多处的所述电极进行拍摄，并存储此时的所述电极的位置坐标；利用所述第I拍摄装置对所述探针进行拍摄，并存储此时的所述探针的位置坐标；以及根据利用以上各步骤获得的位置坐标使所述探针与所述电极相接触，以对形成于所述被检查基板的表面的器件的电特性进行检查。
[0022]发明的效果
[0023]本发明的探测装置包括用于将光学式靶标同时投影于第I拍摄装置的成像部和第2拍摄装置的成像部的投影光学系统。因此，能够在不使用机械式靶的情况下利用设置空间较小且结构简单的光学部件在短时间内对一对拍摄装置进行对位。另外，利用I次对位，不仅能够在X、Y方向上对一对拍摄装置高精度地进行对位，还能够在Z方向上对一对拍摄装置高精度地进行对位。因而，采用本发明的探测装置和探测方法，能够在短时间内准确地测量被形成于被检查基板的器件的电特性。
【附图说明】
[0024]图1是表示本发明的一实施方式的探测装置的外观结构的立体图。
[0025]图2是表示图1的探测装置的内部构造的概略的立体图。
[0026]图3是表示下部拍摄单元和上部拍摄单元的光学结构的说明图。
[0027]图4是表不投影光学部的变形例的说明图。
[0028]图5是表示投影光学部的另一变形例的说明图。
[0029]图6是表示投影光学部的又一变形例的说明图。
[0030]图7是表示控制部的硬件结构的一个例子的说明图。
[0031]图8是本发明的一实施方式的探测方法中的一工序的说明图。
[0032]图9是本发明的一实施方式的探测方法中的另一工序的说明图。
[0033]图10是本发明的一实施方式的探测方法中的又一工序的说明图。
[0034]图11是本发明的一实施方式的探测方法中的再一工序的说明图。
【具体实施方式】
[0035]以下，参照【附图说明】本发明的实施方式。图1是表示本发明的一实施方式的探测装置100的外观结构的立体图。图2是表示图1的探测装置100的内部构造的概略的立体图。
[0036]本实施方式的探测装置100是用于对形成于半导体晶圆(以下，有时仅记作“晶圆”)W的半导体器件等器件(未图示)的电特性进行检查的装置。探测装置100包括:主体1、与该主体I相邻地配置的装载部3、以及以覆盖主体I的方式配置的测试头5。
[0037]主体
[0038]主体I是内部为空洞的壳体，其容纳有用于载置晶圆W的载物台7。在主体I的顶部Ia形成有开口部lb。开口部Ib位于被载置于载物台7的晶圆W的上方，该开口部Ib能与用于保持圆板状的探测卡9的大致圆板状的探测卡保持件(未图示)相卡合。利用该探测卡保持件将探测卡9配置为与载置于载物台7的晶圆W相对。
[0039]装载部
[0040]装载部3用于将容纳于作为输送容器的前开式晶圆传送盒(省略图示)的晶圆W取出并将该晶圆W向主体I的载物台7输送。另外，装载部3用于自载物台7接收完成器件的电特性检查后的晶圆W并将该晶圆W容纳于前开式晶圆传送盒。
[0041]测试头
[0042]测试头5呈长方体形状，并构成为能够通过设于主体I的铰链机构11向上方转动。测试头5在自上方覆盖主体I的状态下经由未图示的接触环与探测卡9电连接。测试头5具有如下功能:将自探测卡9传送过来的、表示器件的电特性的电信号作为测量数据存储，并根据测量数据来判断器件有