JPS60239036A - 半導体ウエハプロ−バ - 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】 〔技術分野〕 この発明は、半導体ウェハプローバに関するもので、例
えば、全自動半導体ウェハプローバに利用して有効な技
術に関するものである。

〔背景技術〕

半導体ウェハの最終チェック工程を担う半導体ウェハプ
ローバにおいては、半導体ウェハの大口径化が進むにつ
れて、ピンセットレスあるいは他の工具類を用いた人手
による作業の困難性に伴い、いわゆるピンセットレス化
、言い換えれば、半導体ウェハの自動ロード、アンロー
ド化が「電子材料ｊ誌１９７８年１１月号の頁１３９〜
頁１４３によって公知である。すなわち、複数枚（例え
ば２５枚）の半導体ウェハが収納される収納容器（カセ
ット）からそこに収納されている半導体ウェハを順次１
枚づつ丸ベルトコンベヤにより、ロードステージ（コー
スアライメントステージ）に移送する。そして、この半
導体ウェハをベルヌーイチャック等を使用してブロービ
ングマシン部のウェハチャックトップ（測定台）に搬送
させる。次に、測定が終了した半導体ウェハは、ウェハ
チャックトップからアンロードステージに吹き出し空気
圧等により搬出され、丸ベルトコンベアにより収納容器
に収められる。以上により、半導体ウェハ表面に対して
完全に無接触の状態でブロービングマシン部に半導体ウ
ェハの搬入、＊出がなされる。

ところで、半導体ウェハの製造工程においては、精密な
写真技術によって回路パターンを形成することから、ク
リーンルームで半導体ウェハの取り扱いがなされる。し
かしながら、ブロービング工程においては、コンピュー
タシステムを利用したｒｃ（集積回路）テスター等の一
部を構成する普通紙を用いたプリンター等が設置された
部屋で行ねれる。このため、上記のようにビンセットレ
ス化を図った場合でも、その空気中には比較的多くの埃
を含むものであるため、半導体ウェハに微細な埃が付着
してしまう。この埃自体は半導体ウェハ上に完成された
半導体集積回路装置の回路機能に悪影響を及ぼすことは
ない。

しかしながら、半導体ウェハの表面に微細（数十μ）な
埃が付着してしまうと、半導体ウェハ上に完成された半
導体集積回路のボンディングバソドに細い線条のプロー
ブ針を押し当て信号の授受を行う時に、接触不良の原因
になるものである。

なぜなら、上記プローブ針の接触端は、その径が約５０
μ程度であるので、極めて微細な埃によっても電気的な
接触不良が生じるものとなるからである。このような電
気的な接触不良が生じると、良品の半導体・集積回路を
不良品としてしまうため、マスクドウェハ工程で費やし
た費用がみすみす無駄に、言い換えるならば、半導体集
積回路装置の歩留りを悪化させて、そのコストを高くし
てしまうという問題が生じる。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、測定の高信頼化を実現した半導体ウ
ェハプローバを提供することにある。

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。

すなわち、エアーシャワーを半導体ウェハの移送経路に
設け、その測定に先立って半導体ウェハの表面のクリー
ニングを行うものである。

〔実施例〕

第１図には、この発明が適用された全自動半導体ウェハ
プローバの一実施例の外観図が示されている。

同図の全自動半導体ウェハプローバは、大きく別けると
、ブロービングマシン部と半導体ウェハの移送部に分け
られる。半導体ウェハの移送部は、複数枚の半導体ウェ
ハを縦方向に多段構成に収納するカセットＣＡＬ、ＣＡ
２が設置されるエレベータ機構と、このエレベータ機構
と、上記ブロービングマシン部に対するロードステージ
とアンロードステージとの間で上記半導体ウェハの移送
を行う丸ベルトコンベアＢＣと？こより構成される。

上記ロードステージは、ここに移送されてきた半導体ウ
ェハを回転させて、そのオリエンテーションフラットを
検出する手段が設けられ、半導体ウェハのθ方向の位置
合わせの予備的な動作がなされる。

一方、ブロービングマシン部は、外観上は見えないが、
Ｘ−ＹテーブルＸ−ＹＴＢにより構成される。このＸ−
ＹテーブルＸ−ＹＴＢは、ウェハチャックトップ（半導
体ウェハ載置台）が取り付けられており、パルスモータ
により駆動され、高精密な位置制御がなされる。上記ウ
ェハチャックトップは、半導体ウェハを真空吸着する吸
着孔と、後述するように測定が終了した半導体ウェハを
アンロードステージに搬出させるための吹き出し孔（上
記吸着孔と供用するものであってもよい）が設けられて
いる。また、上記ウェハチップトッフハ、Ｚステージが
設けられており、上記Ｘ−ＹテーブルＸ−ＹＴＢの上部
の開口部に取り付けられた固定プローブボードのプロー
ブ針に対して半導体ウェハを押し上げて、半導体ウェハ
のポンディングパッドとプローブ針の接触端との電気的
接触を行わせる。

顕微鏡ＭＳは、上記開口を通してプローブ針の接触端と
半導体ウェハの表面との位置合わせ（針合わせ）を確認
するためのもの、あるいは後述するような自動位置合わ
せが故障等の時等に予備的なマニアル操作による針合わ
せの観察に使用するためのものである。

なお、上記ロードステージにおいてそのオリエンテーシ
ョンフラットの検出が終了した半導体ウェハは、後述す
るようなトランスファーアームによってロードポジショ
ンに移動させられたウェハチャックトップに搬入される
。このロードポジション上には、自動針合わせを実現す
るため、テレビジョンカメラ等で構成された撮像装置Ｉ
ＴＶが設けられる。この撮像装置ＩＴＶによって形成さ
れた半導体ウェハのディジタル化された回路パターン信
号は、図示しない画像処理装置によってパターン認識が
行われ、そのポンディングパッドの位置の識別が行われ
る。ディスプレイ装置ＣＲＴは、主トシてそのモニター
画面を表示させるものである。

操作パネルＰＮＬは、上記動作の起動や停止等のマニア
ルによる各種制御信号を入力するものである。

また、ブロービングマシン部（Ｘ−ＹテーブルＸ　−Ｙ
　Ｔ　Ｂ　；／）（格納された部分〉の上ｉＰＬは、特
に制限されないが、同図に矢印で示したように上部に開
放できるような構成になっている。これは、この上蓋Ｐ
Ｌを開いた状態にしてプローブ針が固定されたプリント
基板（固定プローブボード）の装填を行うものである。

このため、上記顕微鏡ＭＳは、同図に矢印で示したよう
に前後に回転することができる機能が設けられており、
上記上蓋ＰＬを開’％　ｍｌ　に顕微鏡ＭＳが後方に倒
される。このような構成にしたのは、後述するように半
導体ウェハの移送経路全体の防塵を行うにあたり、この
上蓋ＰＬを外気から遮断させるカバーとしても利用する
ためのものである。

第２図には、上記第１ＦＩ！Ｊに示した全自動半導体ウ
ェハプローバにおける内部の主要機構の概略図が示され
ている。したがって、第１図における顕＠＠ＭＳ、ディ
スプレイ装置ＣＲＴ及び撮像装置ＩＴＶは示されていな
い。

上記ブロービングマシン部は、上述のようにその上面に
載置された半導体ウェハの吸引固定するウェハチャック
トップＣＴをＸ−ＹテーブルＸ−ＹＴＢによりＸ、Ｙ方
向に移動させ、又はθ方向に回転させることにより、固
定されたプローブボード等で構成され、尖端が測定箇所
に対応して配列されたプローブ針（探針）に対してウェ
ハチップ（半導体集積回路）のポンディングパッドに位
置合わせするものである。この位置合わせにあたっては
、特に制限されないが、上記ロードポジションＬＰにお
いて、半導体ウェハをθ方向に回転させてアライニング
、すなわち、半導体ウェハにおけるチップの配列のＸ軸
と、上記Ｘ−Ｙテーブル−Ｘ−ＹＴＢのＸ軸とを一致さ
せる。また、上記パターン認識動作によって、そのポン
ディングパッドの位置検出が行われる。この位置検出デ
ータに基づいて、ウェハチャックトップＣＴを最初に測
定を行う半導体集積回路（チップ）が固定プローブボー
ド上のプローブ針の位置に移動させられた時のポンディ
ングパッドの位置が算出され、自動針合わせが行われる
ものである。これにより、測定すべき最初のウェハチッ
プのポンディングパッドとプローブ針の尖端との自動位
置合わせが行われる。以下、連続してＸ方向又はＹ方向
に１チップ間隔づつ移動させることにより、自動的に他
のウェハチップのポンディングパッドに対する探針の位
置合わせが行われる。これらのＸ−ＹテーブルＸ−ＹＴ
Ｂの移動制御は、パルスモータを用いて高精度に行われ
る。また、ウェハチャックトップＣＴは、エア又はパル
スモータを用いて２方向（アップ／ダウン）に移動させ
られる。すなわち、Ｘ−ＹテーブルＸ−ＹＴＢによる位
置合わせ動作は、ウェハチャックトップＣＴを下げた状
態にして行われ、測定時にはウェハチャックトップＣＴ
を押し上げた状態としてプローブ針とウェハチップのボ
ンディングパソドとを所要の接触圧をもって接触させて
電気的接続を得るものである。

このようなステージ機構は、周知であるのでより詳細な
説明を省略する。

上記トランスファアームＴＢは、例えば、半導体ウェハ
の表面より無接触の下に吸着するベルヌーイチャックが
使用され、これを同図では左右に移動させることにより
、ロードステージＬＳに移送された半導体ウェハをロー
ドボジシッンＬＰまで移動させられたウェハチャックト
ップＣＴに搬入させる。また、測定が終了した半導体ウ
ェハは、ウェハチャックトップＣＴがアン四−ドポジシ
ジンＵＬに移動させられた後、その吸着口から逆にエア
等の吹き出しが行われること等により、移送部のアンロ
ードステージＵＳに搬出される。

このような、半導体ウェハの自動ロード、アンロード機
構を備えたブロービングマシン部（同図では左側の部分
）に対して、半導体ウェハ移送部（同図では右側の部分
）が設けられる。この実施例における半導体ウェハ移送
部はそれぞれ半導体ウェハが収納される第１図に示した
ような収納容器（カセッ））ＣＡＩ、ＣＡ２等が設置さ
れる４個のエレベータ機構Ｅ１〜Ｅ４と、コースアライ
メントステージとしても作動するロードステージＬＳ及
びアンロードステージＵＳとの間をそれぞれ接続する丸
ベルトコンベアＢＣが設けられる。

この丸ベルトコンベアは、同図において移送部の中央を
縦方向に走る一対の丸ベル１−Ｂｌと、この丸ベル１−
Ｂｌに対して、その右側にそれぞれ直角方向に走り、上
記エレベータ機構Ｅ１〜Ｅ４との間を接続する４対の丸
ベル）８２〜Ｂ５と、上記中央を走る丸ベル）Ｂｌに対
して、その左側にそれぞれ直角に走り、上記ロードステ
ージＬＳ、アンロードステージＵＳとの間を接続する２
対の丸ベル１−Ｂ６．Ｂ７とにより構成される。各丸ベ
ルトコンベアＢ１〜Ｂ７は、その両端に駆動用ブー１ リーとフリーなプーリーとが設けられるものであり、駆
動用プーリーを同様な丸ベルトを介してモーター（図示
せず）が駆動することによって、一対の丸ベルトからな
るコンベアが走らされ、その上に載せられた半導体ウェ
ハを移送するものである。これらの一対の丸ベルトの両
側には、ガイド（図示せず）が設けられる。これによっ
て、半導体ウェハが一対の丸ベルトから脱落するのを防
止するものである。また、上記丸ベルトコンベア間にお
ける半導体ウェハの受け渡し点（接続点）には、センサ
ー（図示）が設けらる。特に制限されないが、このセン
サーは、光センサーによって構成され、その上部まで移
送された半導体ウェハを検出するものである。例えば、
中央を走る丸ベルトコンベアＢ１によって上から下に向
かって測定すべき半導体ウェハが移送される場合、上記
センサーによってロードステージＬＳに接続される位置
まで半導体ウェハが移送されたことが検出されると、こ
の中央を走る丸ベルトコンベアＢ１は移送動作が停止さ
せられる。そして、ロードステー２ ジＬＳに接続する丸ベルトコンベアＢ６は、その動作を
開始させられることによって半導体ウェハの受け渡しを
行うとともにそれをロードステージＬＳまで移送する。

他の経路の半導体ウェハの移送動作も上記とはり同様で
あるので、その説明を省略する。また、上記エレベータ
機構Ｅ１等は、例えば特關昭５４−４８４８２号公報等
によって公知であるので、その詳細な説明を省略するも
のである。

この実施例では、特に制限されないが、上記ウェハチャ
ックトップＣＴのロードボジシッンＬＰの左側にエアー
シャワーＡｓが設けられる。このエアーシャワーＡｓは
、第３図の概略断面図を参照して次に説明する。

この実施例のエアーシャワーＡｓは、複数個の小孔から
ドライチッソのようなりリーンな気体を比較的高い気圧
で噴き出させるものである。これによって、ウェハチャ
ックトップＣＴにより真空吸着された半導体ウェハＷの
表面の埃等を吹き払うものである。なお、上記トランス
ファーアームＴＡにより半導体ウェハＷがウェハチャッ
クトップＣＴに搬入された後、ウェハチックトップＣＴ
は、一旦上記エアーシャワーＡｓの下まで移動させられ
、ここで複数回左右に移動させらる。これによって、半
導体ウェハＷは、その全面にエアーシャワーＡＳによる
クリーニングが行われるようにされる。そして、百び、
ウェハチャックトップＣＴは、上記ロードポジションＬ
Ｐまで移動させられ、ここで上記自動針台わせのための
パターン認識動作が行われる。

また、測定中で室内の埃が半導体ウェハの表面に付着し
てしまうのを防止するため、上記半導体ウェハの移送径
路に対して同図に点線で示したように防塵カバー等によ
る防塵手段が設けられる。

この防塵手段の構成は、次に第４図を参照して説明する
。

第４図には、上記防塵手段の要部一実施例の概略断面図
が示されている。

半導体ウェハプローバの内部の全体は、同図に代表とし
て示されているように、上カバーＵＣと下カバーＬＣ及
び側面のカバー（図示せず）によって覆われている（な
お、上記カバーは、本体カバーそのものであってもよい
）。また、特に制限されないが、上カバーＵＣには上記
ドライチッソのようなりリーンな気体を吹き出させる小
孔ＵＨが設けられたパイプＰＰが適当な間隔をもって走
らされるように配置されている。そして、特に制限され
ないが、下カバーＬＣには、上記排気手段としての排気
孔ＬＨが設けられている。上記バイブＰＰの気圧は、室
内の気圧より少しだけ高く設定される。すなわち、ドラ
イチッソの消費量が少なくされるとともに、半導体ウェ
ハプローバの内部の気圧がそれが設置された室内の気圧
より少しだけ高く設定されているものである。これによ
って、例えば、上記排気口ＬＨ又はカセットからの半導
体ウェハが移送させられる丸ベルトの位置に半導体ウェ
ハが通り抜けることができるよう設けられた開口等から
常に排気が行われるので、このような隙間から室内の埃
等がプローバの内部に侵入することを防止できるもので
ある。

５ また、第１図における顕微鏡ＭＳの下の開口ＷＤの部分
及び撮像装置ＩＴＶの対物レンズの位置のカバーは、透
明なカバーを用いるものである。

なお、上記開口ＷＤは、その測定中で半導体ウェハの表
面に光が照射されると、半導体素子特性に悪影響を与え
るので、例えば、スラド式のシャッターが設けられるの
でこれを防塵カバーとして利用するものであうもよい。

〔効　果〕

（１１エアーシヤワーによって測定前の半導体ウェハの
表面に付着した微細な埃、屑等を除去できるため、半導
体ウニへの測定（半導体ウェハ上に形成された半導体集
積回路の機能試験）を行うにあたってのプローブ針とポ
ンディングパッドとの上記埃等による電気的接触不良を
防止することができる。これによって、良品の半導体集
積回路を不良として誤判定することがないから、信頼性
の高い測定を実現できるという効果が得られる。

（２）上記（１１により、１つの半導体ウェハから得ら
れる良品の半導体集積回路の数が多くなり、半導体６ 集積回路装置の歩留りが高くできるから、その製造コス
トの低減を図ることができるという効果が得られる。

（３）パターン認識動作によって自動針台ねせを行う場
合、上記クリーニング装置によって埃等が除去できるか
ら、微細な埃を回路パターンとして認識してしまうとい
う誤動作ないし目的のパターンを探し出すまでの無駄な
動作を防止することができるという効果が得られる。

（４）半導体ウェハプローバの内部に防塵手段を設ける
ことによって、クリーンな状態で半導体ウェハの測定を
行うことができる。これにより、上記（１）の効果と相
俟って室内の埃等により電気的な接触不良の発生が未然
に防止できるから、より高い信頼性の測定試験を実現す
ることができるという効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、上記クリーニ
ング装置は、ロードステージ（コースアライメントステ
ージ）に設けるものであってもよい。この場合、このス
テージには、比較的高圧な気体の噴射を受けて、半導体
ウェハが吹き飛ばされないように、真空吸着手段等を設
けることが望ましい。また、エアーシャワー及び内部を
高圧にさせる気体は、ドライチッソの他、プローブ針の
電気的接触を損なわせるような埃等の不純物を含まなく
、且つ半導体集積回路におけるアルミニュウム等の金属
表面を腐食させないような安定した気体であれば何であ
ってもよい。また、カセットを装着する部分にも防塵の
ためのカバーを設けるものであってもよい。この場合、
このカバーは、カセットをエレベータに装填したり、取
り出したりするために開閉ができるような構成にすれば
よい。

なお、半導体ウェハに対する針合わせは、顕微鏡を用い
た目視による手作業により行うものであってもよい。す
なわち、上記移送部から順次自動的に送られてきた半導
体ウェハがウェハチャックトップに載置された後、目視
によって最初に測定する半導体集積回路のポンディング
パッドとプローブ針の接触端の位置合わせ（針合わせ）
を行うものであってもよい。さらに、半導体ウェハの移
送手段は、上記丸ベルトコンベアの他、エアベアリング
を用いる等何であってもよい。

また、上記ブロービングマシン部の動作制御及び半導体
ウェハ移送の動作制御は、マイクロコンピュータ等を利
用したプログラム制御で行うことがシステムの汎用性を
高める上で望ましいが、これに限定されるものではなく
、いわゆるハードロジック回路により行うものであって
よい。

〔利用分野〕 この発明は、半導体ウェハブローバに広く利用できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る半導体ウェハブローバの外観
図、 第２図は、その内部の概略平面図、 第３図は、そのエアーシャワーの一実施例を示９ す概略断面図、 第４図は、その防塵手段の要部一実施例を示す概略断面
図である。 Ｘ−ＹＴＢ・・Ｘ−Ｙテーブル、ＭＳ・・顕微鏡、ＣＲ
Ｔ・・ディスプレイ装置、ＩＴＶ・・撮像装置、ＣＡＬ
、ＣＡ２・・カセット、ＰＮＬ・・操作パネル、ＣＴ・
・ウェハチャックトップ、ＬＳ・・ロードステージ、Ｕ
Ｓ・・アンロードステージ、ＢＣ，Ｂｌ〜Ｂ７・・丸ベ
ルトコンベア、Ａｓ・・エアーシャワー、ＤＣ・・排気
装置、ＴＢ・・トランスファーアーム、ＵＣ，ＬＣ・・
カバー、ＵＰ・・パイプ、ＵＨ，ＬＨ・・小孔代理人弁
理士　徳若　光政 ０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定半導体ウェハ表面に対して不純物を含まない
   気体を吹き付けるエアーシャワーを上記半導体ウェハの
   移送経路の所定の位置に設け、その測定開始前に上記エ
   アーシャワーにより半導体ウェハの表面のクリーニング
   を行うことを特徴とする半導体ウェハプローバ。 ２、上記気体は、ドライチッソであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の半導体ウェハプローバ。 ３、上記エアーシャワーは、ロードポジション付近の上
   部であって、ウェハチャックトップの移動可能範囲内に
   設けられるものであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１又は第２項記載の半導体ウェハプローバ。 ４、上記半導体ウェハプローバは、カセットからウェハ
   チャックトップに対して被測定半導体ウェハの自動搬入
   ／ＦＩ１．出を行う自動ロード／アンロード機構を備え
   、上記半導体ウニへの移送ルートの全体を室内の埃から
   から遮断させる防塵手段が設けられるものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１、第２又は第３項記載の
   半導体ウェハブローバ。