JPH01125844A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、プローブ装置に関する。

（従来の技術） プローブ装置は、被測定体例えば半導体ウェハに多数形
成されたＩＣチップの夫々の電気的特性を測定し、不良
と判定されたＩＣチップをアセンブリ工程の前で排除す
ることにより、コストダウンや生産性の向上に寄与させ
るための装置である。

近年、高集積化および高速化された高性能ＩＣチップの
需要が増加している。このことに対応して高性能ＩＣチ
ップを測定するプローブ装置も対策が必要である。特に
プローブ測定において、連続自動測定を長時間する必要
がある。このプローブ連続自動測定は、通常ウェハ２５
枚を１キヤリアに収納して、最高４キャリア程度につい
て行なわれ、この４キヤリアの測定が終了すると、オペ
レータがマニュアルでキャリア交換を行なっていた。

（発明が解決しようとする問題点） このためオペレータによる動作が繁雑となり、オペレー
タから塵が大量に発生し、半導体製造工程における無人
化および無塵化に相反するもので、品質および歩留りの
向上は望めず、しいては、生産性の低下を招く恐れがあ
った。

この発明は、上記点に対処してなされたもので、プロー
ブ装置による連続自動測定を長時間可能とし、生産性の
向上を得ることを可能とするプローブ装置を提供するも
のである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） この発明は、予め定められた位置に設けられたキャリア
から被測定体を測定部に搬送し測定するプローブ装置に
おいて、上記キャリアが複数収納されたストッカに設け
られた各キャリアを上記予め定められたキャリアを設置
する位置に設置する手段を具備したことを特徴とするプ
ローブ装置を得るものである。

（作用効果） キャリアが複数収納されたストッカに設けられた各キャ
リアを予め定められたキャリアを設置する位置に設置す
るようにしたことにより、プローブ装置による連続自動
測定をより長時間可能とし、生産性の向上を得ることを
可能とする効果が得られる。

（実施例） 次に本発明プローブ装置の一実施例を図面を参照して説
明する。

このプローブ装置ωは、第３図に示すように。

被測定体例えば半導体ウェハ■を収納するウェハストッ
カ■と、このストッカ■から搬送された半導体ウェハ■
を正確にアライメントし、電気特性試験を行なう測定部
（イ）から構成されている。上記ウェハ収納部であるウ
ェハストッカ０には、第１図に示すように、多数のウェ
ハキャリア０が収納されている。各ウェハキャリア■に
は、第４図に示すように、半導体ウェハ■を板厚方向に
所定の間隔を設けて平行に例えば２５枚縦列状に収納可
能とされている。このように半導体ウェハ■が多数収納
されたウェハキャリア■は、第１図に示すように長方形
状の板状体からなるキャリア載置棚■に載置されている
。この載置は、ウェハキャリア■のウェハ■の搬出入方
向側を前向きとして、横一列に所定の間隔を設けて例え
ば４カセツト載置されている。又、キャリア載置棚（へ
）のキャリア■載置位置には、図示しないマイクロスイ
ッチがネジ止め等で取付けられていて、ウェハキャリア
■が所定の位置に載置されると、マイクロスイッチがオ
ンするので、これによりキャリア載置棚０上の所定の位
置にウェハキャリア■が載置されていることを確実に検
出することが可能となる。尚、ここでウェハキャリア０
の上面および下面の形状を非対称に構成し、なおかつ下
面両端部においても非対称に構成すると、ウェハキャリ
ア■の下部に設けられた端部■がマイクロスイッチ上に
設置された時のみマイクロスイッチがオンし、下面の他
端および上面ではマイクロスイッチがオンしないように
設定可能である。ｍち、キャリア載置棚０上のウェハキ
ャリア■Φ単純な方向を簡単に検出可能とされている。

上記のようにマイクロスイッチが取付けられ、ウェハキ
ャリア■が４キヤリア載置可能なキャリア載ｔａｍｅは
、図示しないモータに係合された回転軸（８）により、
両端部が保持されている。この回転軸（８）には、複数
例えば３つのキャリア載置棚０が所定の間隔を設けて縦
列状に平行に保持可能とされている。又、各キャリア載
置棚■の四角には、ガイド軸（９）が設けられ、キャリ
ア載５！棚０が平行は保たれている。ここで図示しない
モータを正逆方向に選択的に駆動させることにより、各
キャリア載置棚０は同期して上下方向に昇降動作が行な
われる。このことにより、各キャリア載置棚（０は、所
望した高さ位置に設置可能とされている。上記のように
構成されたストッカ■から被測定体である半導体ウェハ
■を測定部（イ）に搬送する。この搬送において、ウェ
ハキャリア■に多数収納された半導体ウェハ■を一枚づ
つ搬出入するための搬出入機構例えばバキュームピンセ
ット（１０）が設けられている。このバキュームピンセ
ット（１０）は、第２図に示すようにウェハキャリア■
のウェハ■搬出入面に対し、ウェハ■と平行にスライド
移動可能である。さらに、バキュームピンセット（１０
）上面先端部のウェハ■載置面には、バキューム孔が設
けられている。又バキュームピンセット（１０）は、上
下方向に移動可能な昇降機構に取付けられている。上記
バキュームピンセット（１０）で搬出されたウェハ■は
、予備位置決めをするためのプリアライメントステージ
（１１）上に載置される。このプリアライメントステー
ジ（１１）のウェハ■載置面には、バキューム孔が設け
られていて、ウェハ■載置面の中心を軸として回転可能
とされている。ここでウェハ■を回転させた時に、ウェ
ハ■の周縁等を検出するために、レーザ光を使用したセ
ンサ例えばフォトインタラプタが設けられている。予備
位置決めされたウェハ■は、搬送機構例えば回転アーム
等で測定部（イ）のウェハ載置台（１２）に搬送される
。このウェハ載置台（１２）のウェハ■載置面には、ウ
ェハ■を真空吸着するためのバキューム孔が設けられて
いる。又、Ｘ方向・Ｙ方向・Ｚ方向・回転方向に移動可
能である。又ウェハ載置台（１２）の移動範囲内には、
ウェハ■を正確に位置決めするためにアライメント部が
設けられており、このアライメント部には、レーザによ
る認識機構又は、ＣＯＤカメラを用いたパターン認ｉ機
構が設置されている。又、ウェハ載置台（１２）の予め
定められた位置の上方向には、ブロービングカード（１
３）が設置されている。このブロービングカード（１３
）には、多数のプローブ針（１４）が装着されている。

この各プローブ針（１４）の先端配列パターンは、測定
対象品種ウェハ■に形成されたＩＣチップの電極パッド
配列パターンに対応した位置に、夫々絶縁状態で装着さ
れている。上記のようなブロービングカード（１３）の
上方向には、顕微鏡（１５）又はＴＶカメラが設置され
ている。この顕微鏡（Ｉ５）を監視しなから、図示しな
いジョイスティック等を操作することにより、ウェハ載
置台（１２）の移動を微調整し１例えばブロービングカ
ード（１３）に装着された各プローブ針（１４）とＩＣ
チップの電極パッド配列パターンの位置合わせ等の測定
動作をティーチングし、このティーチングした内容を、
プローブ装置に内蔵されたメモリ機構に記憶させる。

次に上述したプローブ装置■の動作作用を説明する。

まず、ストッカ■に設けられた各カセット載置棚０の予
め定められた位置に、被測定体である半導体ウェハ■が
例えば２５枚収納されているウェハキャリア■を、夫々
４キヤリアづつ載置する。この載置は、オペレータがマ
ニュアル動作で行なうか又は、ＦＡ対応オートメーショ
ンシステムなどのロボット等により行なっても良い。こ
の時、各ウェハキャリア■が、正確な位置に載置された
かの判断は、予め定められた位置に設けられたマイクロ
スイッチにより検出することが可能である。ここで、各
キャリア載置棚０に、所定のウェハキャリア０の載置が
終了した時点で、このことをプローブ装置（１）に内蔵
されているＣＰＵに合図する。この合図は、オペレータ
がマニュアル操作しても良いが、上記マイクロスイッチ
からの信号を解析制御して自動的に合図することが望ま
しい。次に予め定められたカセット載置棚■例えば最下
段のカセット載置棚０を所定の高さ位置に設置する。即
ち、バキュームピンセット（１０）でウェハ■を搬出入
可能な高さ位置に設置する。この設置は、図示しないモ
ータを正逆方向に選択的に駆動させ、各ガイド軸（９）
でカセット載置棚０の平行を保ちなから、モータに係合
している回転軸により、各キャリア載置棚０を同期して
昇降動作させて設置する。

次にキャリア載置棚■に１１置され予め定められた位置
のウェハキャリア■から被測定体である半導体ウェハ■
を測定部（イ）に搬送する。この搬送は、ストッカ■内
に収納され、予め定められたウェハキャリア■に多数収
納された所定の半導体ウェハ■の裏面の間隙に、搬出入
機構例えばバキュームピンセット（ｌＯ）を挿入する。

ここでバキュームピンセット（１０）を上昇させるか又
は、ウェハキャリア０を下降させて、半導体ウェハ■の
裏面をバキュームピンセット（１０）の上面に設けらた
バキューム孔により真空吸着する。バキュームピンセッ
ト（１０）上に固定されたウェハ■をバキュームピンセ
ット（ｌＯ）をスライドさせて搬出し、予備位置決めす
るためのプリアライメントステージ（１１）上に載置す
る。載置されたウェハ■は、プリアライメントステージ
（１１）に真空吸着固定された後、プリアライメントス
テージ（１１）を例えば３６０°回転し、レーザにより
ウェハ■のオリエンテーションフラット等を検出する。

このようにプリアライメントステージ（１１）で精度±
１°位まで予１１アライメントした後に、搬送機構例え
ば回転アーム等で測定部に）のウェハ載置台（１２）に
ａ［する。このウェハ載置台（１２）は、Ｘ方向・Ｙ方
向・Ｚ方向・回転方向に移動可能であり、ウェハ■を真
空吸着固定した後に、アライメント部に設けられたレー
ザ認識機構又は、　　ＣＯＤカメラを用いたパターン認
識機構により、ウェハ■のスクライブライン等を基準と
して正確にアライメントする。このアライメント後、ウ
ェハ載置台（１２）を移動して、ブロービングカード（
１３）下方向の対向位置にウェハ■を設置する。即ち、
半導体ウェハ■には、ＩＣチップが多数規則的に形成さ
れていて、予め定められた位置に形成されたＩＣチップ
が、ブロービングカード（１３）のプローブ針（１４）
の先端位置に設置されている。

この時、ＩＣチップの電極パッド配列パターンとブロー
ビングカード（１３）のプローブ針（１４）配列パター
ンは上記ティーチング動作により位置合わせされている
。次にウェハ■とブロービングカード（１３）が近接す
る如く相対的に上下方向に移動する。

例えばウェハ■を載置したウェハ載置台（１２）を上昇
させて各プローブ針（１４）をウェハ■に形成されたＩ
Ｃチップの電極パッドに当接させる。ここで電極パッド
に被覆した酸化膜を破壊する目的でさらにウェハ■を連
続動作で上昇させる。即ちオーバードライブを例えば６
０〜１００μｍかけ、プローブ針（１４）で酸化膜を破
壊し、各電極パッドと各プローブ針（Ｉ４）を電気的に
接続し導通可能とする。この接続状態で、テスタから出
力されたテスト信号をＩＣチップの入力電極に接続した
プローブ針（１４）より印加し、このことにより発生す
る電気的信号をＩＣチップの出力電極に接続したプロー
ブ針（１４）からテスタに出力し、テスタで期待される
信号と比較して半導体チップの良否やレベルを判定する
。

上記のような接続測定動作を繰返し、ウェハ■に形成さ
れた全てのＩＣチップの測定を実行する。

測定が終了したウェハ■は、各搬送機構によりウェハキ
ャリア■のもとの位置に搬送する。このように各ウェハ
■の測定動作を繰返し、最下段のキャリア載置ｔｌｌ　
（６９に載置した各ウェハキャリア■に収納したウェハ
■の測定動作を行なう。この最下段のキャリア載置棚０
におけるウェハ■の測定が終了した時点で、各キャリア
載置棚０を下降して。

中段のキャリア載置棚（０が予め定められた高さ位置で
あるバキュームピンセット（１０）でウェハ■を搬出入
可能な高さ位置に設置する。ここで再び。

この中段のキャリア載置棚０に載置したウェハ゛そヤリ
ア■に収納されたウェハ■の測定を、上記同様に繰返し
、中段のキャリア載置棚０におけるウェハ■の測定が終
了した時点で、再び各キャリア載置棚■を下降して、上
段のカセット載置棚０を所定の位置に設置し、ウェハ■
の測定を実施する。

上述したようにプローブ装置に多数のウェハキャリアを
収納可能としたことにより、プローブ装置における長時
間連続測定を可能とし、工場内における無人化システム
にも対応可能とする。

この発明は、上記実施例に限定するものではなく、プロ
ーブ装置に被測定体を収納したキャリアを多数設置でき
るものなら何れでも良い。例えば第５図に示す構成のス
トッカ（１６）をプローブ装置に設置しても良い。この
ストッカ（１６）において、ウェハを収納したウェハキ
ャリア（１７）を例えば４キヤリア載置可能なＬ字状の
キャリア載置棚（１８）の予め定められた位置に載置す
る。このキャリア載置棚（１８）の両側面には、夫々支
持部（１９）が、縦方向に所定の間隔を設けて２個設け
られている。

この各支持部（１９）で、キャリア載置棚（１８）の両
側面において、夫々長方形外枠よりなるガイドレール（
２０）の予め定められた位置に夫々嵌合する。

このことにより、キャリア載置ｍ（１８）は、その位置
に平行に保持される。又ガイドレール（２０）には。

複数例えば４個のキャリア載置棚（１８）が設置可能で
ある。ここでガイドレール（２０）に係合したモータ（
２１）によりガイドレール（２０）を移動して、各キャ
リア載置棚（１８）をガイドレール（２０）に沿って移
動させて、所定のキャリア載置棚（１８）を予め定めら
れた位置に設置する。即ち、所定のキャリア載置棚（１
８）に載置されたウェハキャリア（１７）から、被測定
体であるウェハを搬出入可能な位置にこのキャリア載置
棚（１８）を設置する。次にウェハキャリア（１７）か
らウェハをバキュームピンセット（２２）等で搬出し、
上記実施例と同様なプローブ測定動作を繰返し実行する
。又このキャリア載置棚（１８）におけるすべてのウェ
ハの測定を終了後、各キャリア載置棚（１８）をガイド
レールに沿って移動させ。

所定の位置に他のキャリア載置棚（１８）を設置する。

上記のような動作を繰返し行なうことにより、プローブ
装置における長時間連続自動測定が可能となる。

さらに、プローブ装置に設置する他のストッカの例とし
ては、例えば保持棒を中心に円板状のキャリアａ置棚を
複数所定の間隔を設けて積設する。

この各キャリア載置棚の所定の位置に、ウェハキャリア
を搬出入面を外側に向けて、円形状に載置する。ここで
保持棒をモータ等により回転して、各ウェハキャリアを
所定の位置に設置可能な構成としても良い。

ざらに又、ストッカに収納されたキャリアをロボットア
ーム等により所定の位置に搬送し、この搬送されたキャ
リアからウェハを測定部に搬送するようにしても良い。

又、キャリアを複数同時でなくとも、一つづつ所定の位
置に設置しても良い６ 上記各ストッカの実施例において、駆動系はモータとし
ていたが、シリンダ等を駆動系に使用しても良く、又ス
トッカ内にタウンフローをかけてエアを流通させて、無
塵化をより推進させることが可能となる。

さらに、プローブ装置の測定部構成も何れのものでも良
く、例えば不良ＩＣチップにインク等のマークを付加す
るマーキング専用プローバであっても良い。このマーキ
ング専用プローバは、処理時間が速いので、多数の被測
定体が収納可能となると効果は非常に大きなものとなる
。

さらに又、バキュームピンセットでウェハを搬出入可能
な高さ位置に、順次ウェハキャリアを横スライドさせて
設置し、未検査ウェハを収納したキャリアと、検査済の
キャリアとを所定位置で入れ換えるような構成にしても
かまわない。この場合ウェハを搬出入する位置は一定で
あり、キャリアを１個づつ入れ換えれば良いのでストッ
カは小型となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するためのストッカの
図、第２図は第１図のスｌ−ツカに載置されたウェハキ
ャリアからウェハを搬出する説明図。 第３図は第１図のストッカを設置したプローブ装置の図
、第４図は第１図のストッカに収納されたウェハキャリ
アの図、第５図は第１図の他の実施例を説明するための
図である。 １・・・プローブ装置　　３・・・ストッカ５・・・ウ
ェハキャリア　６・・・キャリア載置棚８・・・回転軸
　　　　　９・・・ガイド軸特許出願人　東京エレクト
ロン株式会社第１図 真　２　図 第３図 第４図 第５図 （Ａ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）予め定められた位置に設けられたキャリアから被
   測定体を測定部に搬送し測定するプローブ装置において
   、上記キャリアが複数収納されたストッカに設けられた
   各キャリアを上記予め定められたキャリアを設置する位
   置に設置する手段を具備したことを特徴とするプローブ
   装置。
2. （２）キャリアを載置した載置板を上下方向に移動して
   、キャリアを予め定められた設置する位置に設置するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプローブ装
   置。
3. （３）予め定められたキャリアを設置する位置にキャリ
   アを１つづつ設置することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のプローブ装置。