JPS63148653A - 基板処理装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、基板処理装置例えば半導体チップの機能検査
を行なうためのウエハブローバに関し、特にオフライン
とインライン両方に共用可能の如く汎用性を高めた基板
処理装置に関する。

［従来技術］ ウエハプロ：バとは、半導体ウェハ上に形成された多数
のＩＣチップを、切断およびパッケージングする前のウ
ェハ状態のままでそのチップの特性を測定する際に用い
られる装置である。実際りテストはＩＣテスタが行うが
、ウエハプローバはこのＩＣテスタと前記ウェハ上の各
ＩＣチップとを電気的に正確にコンタクトするための装
置である。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来、この種の装置は、オフラインまた
はインライン各々専用に構成されており、オフラインか
らインラインあるいはその逆への切換えは煩雑で容易で
はなかった。

ここで、オフラインとはオペレータが独立的にウェハキ
ャリヤおよびウェハの搬送、処理を行なうあるいは無人
で装置単独で独自の処理を行なえることを意味し、イン
ラインは露光装置や現像装置と連結され、ウェハが一貫
して処理されることを意味する。

本発明は、上述従来技術の欠点を除去するためになされ
たもので、ウエハプローバ等の基板処理装置において、
オフラインおよびインライン化に容易に適応可能な基板
処理装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段および作用コ上記問題点
を解決するため本発明では、基板処理装置において、未
処理基板を供給し処理済基板を送出するための手段とし
て、キャリヤの装着および取外しを行なう手段に加え外
部搬送路から基板を受は取る手段の両方の手段を兼備し
ている。

外部搬送路から基板を受は取る場合、基板は一貫キャリ
ャに処理待ち基板として収納されるか、または、処理待
ち基板がない場合に限り直接基板処理部に引き渡される
。

［実施例］ 以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るウェハプローバの概
略構成図を示す。図中、１．１′はウェハキャリヤ出入
口、２はキャリヤ交換のためスライド機構を有するウェ
ハキャリヤ台、３はウェハキャリヤ、４はブロービング
済みのウェハを目視する時にウェハを置く観察ステーシ
ョン、５は観察状態のウェハ、６は操作パネル、７はウ
ェハの粗位置合せを行なうプリアライメントステーショ
ン、８はプリアライメント中のウェハ、１０はクエへを
バキュームによりホールドするウェハチャック、１１は
測定待ち状態ウェハ、１２は内部にプローブカード（図
示せず）をホールドしているヘッドプレート、１３はプ
ローブカードの設定時等に用いる実体顕微鏡、１４はウ
エハプローバに設定されたパラメータ表示およびオート
アライメントに用いる参照画像（以下テンプレートとい
う）の設定等に用いるモニタ、９０はインライン化のた
めのウェハ搬入口である。

第２図は、第１図に示すウエハブローバの内部概略図で
ある。図中、１５はウェハキャリヤ３の任意の位置から
ウェハを引出しまたは挿入可能なパンタグラフハンド、
１６はパンタグラフハンドを上下駆動させるパンタグラ
フハンド上下機構部、１７はプリアライメントステーシ
ョン７からウェハチャックｌＯにウェハを運ぶ搬入ハン
ド、１８はウェハチャック１０を回転させまたは高さ方
向の駆動を行なうθＺＸステージ１９および２０はそれ
ぞれＸステージおよびＹステージ、２１はウェハの外周
計測およびウェハの表面の高さの計測を行なう静電容量
型センサ、２２はクエへの自動位置合せ（以下、オート
アライメントと称す）のためにウニ八表面のパターンを
捕えるオートアライメント用顕微鏡である。

第３図は、第１図のウエハブローバの外観概略図であり
、３０はパラメータ等の設定に用いるフラットキーボー
ド、３１および３２は透明カバーである。フラットキー
ボード３０はカバーを兼ねており、また、透明カバー３
１．３２はキーボードを兼ねても良い。

第４図は、第２図に示すパンタグラフハンド１５の側断
面図である。図中、３はウェハキャリヤ、６０はウェハ
、７０はウェハの有無検知およびウェハの位置計測に光
源として用いるコリメータ付半導体レーザ、７１は平面
ミラー７３によって反射して来たレーザ光を検知するホ
トディテクタ、７２はハーフミラ−１７４はパンタグラ
フハンド１５の伸縮駆動部、７５はパンタグラフハンド
１５全体を回転させる回転駆動部である。

第５および６図はパンタグラフハンドエ５の上面図であ
り、それぞれ伸縮駆動部７４の動作によってパンタグラ
フハンド１５が伸びた状態および縮んだ状態を示す図で
ある。符号は第４図と同一である。

第７図はプリアライメントステーション周りの概略図で
ある。図中、８０は搬入ハンド１７をＹ軸方向に移動さ
せるリニアパルスモータ、８１はリニアパルスモータの
ステータになるスケール、８２は搬入ハンドを上下動さ
せる搬入ハンド上下駆動部、８３はプリアライメント時
にウェハ裏面からウェハの外形を検知するためのウェハ
センサ、８４はパンタグラフハンドフィンガ、８５はプ
リアライメント時にウェハを回転させるためのプリアラ
イメント用ウェハ回転機構部、８６はウェハをウェハチ
ャックからリフトさせるウェハチャックビンである。

第８および９図はプリアライメント動作を説明する図で
あり、第８図はパンタグラフハンド１５上のウェハの外
形をウェハセンサ８３により検出している状態、第９図
はブリア゛ライメントスチージョン７でのプリアライメ
ント実行状態を示す図である。

以下、上記構成に係るウエハプローバの動作を説明する
。

まず、ウェハキャリヤ３の設定について説明する。

第１図を参照して、ウェハキャリヤ３の設定のためには
操作パネル６にあるキャリヤセットスイッチ（図示せず
）を押す。これにより、装置正面にあるウェハキャリヤ
出入口１からウェハキャリヤ台２が手前に出てくる。こ
のウェハキャリヤ台２の移動は、本実施例ではリニアパ
ルスモータにより行なっている。なお、第１図は左側の
ウェハキャリヤ台２が出ている状態を示しているが、右
側のウェハキャリヤ台２も同様な動きが可能となってい
る。ウェハキャリヤ台２にウェハキャリヤ３を設定後、
再度キャリヤセットスイッチを押すことによりこのウェ
ハキャリヤ台２は装置内に移動し、この状態で本装置は
スタート待ち状態となる。

次に、プローブテスト動作について説明する。

上記スタート待ち状態において、操作パネル６のスター
トスイッチが押されるとパンタグラフハンド１５は縮ん
だ状態（第６図参照）のままで、指定されたウェハキャ
リヤの方向を向き、パンタグラフハンド上下機構部１Ｂ
により上から下方向に移動を行なう。パンタグラフハン
ド１５は第４図に示されるように内部にウェハセンス用
の半導体レーザ７０およびホトディテクタ７１を有して
おり、これらによりウェハキャリヤ内のウェハの有無お
よびその正確な位置を検出することが可能となっている
。パンタグラフハンド１５は、このような機能によりウ
ェハキャリヤ３中任意の位置からウェハ６０を引出すこ
とが可能となフている。ウェハキャリヤ３からウェハ６
０を引き出す様子を第５図および第６図に示す。

パンタグラフハンド１５はウェハキャリヤ３からウェハ
６０を引き出した後、パンタグラフハンド上下機構部１
６により上昇し、さらにパンタグラフハンド回転駆動部
１５により回転することによりウェハを第７図に示すよ
うにプリアライメントステーション７の上方に位置させ
る。このとき、パンタグラフハンド１５を上昇させる代
わりにキャリヤ３を下降させる機構としても良い。また
、プリアライメントステーションはキャリヤ３の下方に
設定することも可能である。

ここで、第７〜９図を参照してプリアライメント動作に
ついて説明する。

パンタグラフハンドフィンガ８４上のウェハが、プリア
ライメントステーション７上に位置するとウェハセンサ
８３を有する搬入ハンド１７はこのウェハの下方（パン
タグラフハンドフィンガ８４の下側）でスキャンを始め
る。このスキャン時にウェハセンサ８３はパンタグラフ
ハンドフィンガ８４上のウェハの周辺部のセンスを行な
いＹ軸方向のウェハ周辺位置のデータを得る。この後パ
ンタグラフハンド１５を第７図に示すＸ軸方向に伸縮さ
せ、上記と同様に周辺部のセンスを行ないこのウニへの
Ｘ軸方向の外周位置を検出する。この様子を第８図に示
す。この後、上記のようにして求めたウェハ外周位置デ
ータから、ウェハの中心位置を求めこの中心が第７図に
示すＸ軸方向についてプリアライメント用ウェハ回転機
構部８５の中心と一致するようにパンタグラフハンド１
５の伸縮状態を設定し、この後パンタグラフハンド１５
を下降させることによりウェハをウェハ回転機構部８５
に穆す。なお、この動作の前に搬入ハンド１７は第９図
に示す位置まで移動させておく。パンタグラフハンド１
５はウェハをウェハ回転機構部８５に移した後、第９図
に示すように縮んだ状態になりプリアライメントステー
ション７へのウェハ搬入動作を終了する。

上述においては、本実施例のウェハブローバの主な動作
であるフルオート動作におけるオートローディングにつ
いて説明したが、このウエハブローバはマニュアル操作
によるウェハのローディングおよびアンローディングも
極めて容易かつ高速に可能となっている。本実施例にお
いてマニュアル操作する場合は、ウェハのローディング
は第３図に示す装置右手前のフラットキーボード３０を
上げ、この下に位置するプリアライメントステーション
７上のプリアライメント用ウェハ回転機構部８５上にウ
ェハを置くだけでよい。なお、この時には搬入ハンド１
７は第９図に示すようにプリアライメントステーション
に位置する。

ウェハ回転機構部８５は、ウェハがオートまたはマニュ
アルで載置されると、クエへをバキューム吸着して回転
動作に入る。載置されたウェハが割れウェハまたは変形
ウェハでない場合にはウェハはウェハ回転機構部８５に
よって回転させられ、この時搬入ハンド１７はこのウェ
ハの外周をリニアパルスモータ８０の動作によりトレー
スすることによりオリエンテーションフラット部の検出
を行なう。そしてウェハ回転機構部８５によってこのウ
ェハのオリエンテーションフラット部を所定の方向に向
ける。

なお、もしパンタグラフハンド１５から回転機構部８５
に渡されたクエへの中心位置がウェハ回転機構部８５の
中心に対して第７図に示すＹ軸方向に大きく誤差を有す
る場合には、ウェハ回転機構部８５上のクエへを搬入ハ
ンド１７で再度持ち上げ、この誤差を補正するようにＹ
軸方向に動かした後、再度ウェハ回転機構部８５に降ろ
すことによりこの誤差を取り除くことができる。このよ
うな動作によってウェハの中心をウェハ回転機構部８５
の回転中心と一致させることが可能となりより安定した
回転を実行させることが可能となるばかりでなく、ウェ
ハセンサ８３による前述のオリエンテーションフラット
部の検出を容易に、より高速に精度よく行なうことが可
能となる。

本実施例においてウェハセンサ８３としては反射型の光
センサを用いているが、これは透過型の光センサ、また
は静電容量型センサ等を用いてもよい。

ウェハ回転機構部８５上でオリエンテーションフラット
部の検出が完了すると、ウェハは指定された方向にオリ
エンテーションフラット部が向くようにさらに回転させ
られ、その後搬入ハンド１７によってプリアライメント
ステーション７から持ち上げられ、第７図に示す位置に
待機しているウェハチャック１０の上に搬入される。

ウェハチャックｌＯは、その表面から突出可能な３本の
ウェハチャックピン８６を有しており、搬入ハンド１７
からウェハを受は取る際にはウェハチャックピン８６を
ウェハチャックから突出させている。この状態で搬入ハ
ンド１７は搬入ハンド上下駆動部８２により下降し、こ
のことにより搬入ハンド１７上のウェハはウェハチャッ
ク１０から突出しているウェハチャックピン８６上に渡
される。この後、搬入ハンド１７はプリアライメントス
テーション７側に戻り、さらにウェハチャックｌＯから
突出しているウェハチャックピン８６が下がることによ
りウェハはウェハチャック１０上に渡され、バキューム
吸着により固定される。

なお、本実施例ではウェハを搬入する際にウェハチャッ
クビン８６をウェハチャックｌｏから突出させているが
、ウェハチャックビン８６を固定しておき、ウェハチャ
ックｌＯを下降させても本実施例と同様な動きが可能で
ある。

ここで、第２図を参照してＸＹステージ１９．２０上の
ウェハチャックｌＯ上にウェハが渡された後の動作につ
いて説明する。

ウェハがウェハチャック１０上に渡されると、ウェハチ
ャック１０は静電容量型センサ２１の下でスキャン動作
を行なってウェハの外周位置を検出し、より正確なオリ
エンテーションフラット部の方向合わせを行ないさらに
ウェハの中心を計測する。

なお、この位置でのオリエンテーションフラット部の方
向合わせはθＺステージ１８をθ回転させて行なう。さ
らに上記のより正確なプリアライメント後、ウェハチャ
ック１０は静電容量型センサ２１の下で再度スキャン動
作を行ない、クエへ表面の高さ方向の検出を行なう。こ
の高さ方向の検出はプローブカードのプローブ針とウェ
ハとのコンタクト圧をウェハ上の全ての位置で一定に保
つための補正データを得るためである。

この後、ウェハチャック１０はウェハ上の所定の位置が
オートアライメント用顕微鏡２２の下に位置するように
移動する。この位置では、予め記憶しておいたウェハ上
のテンプレートと、実際にこの位置にクエへが置かれた
時にオートアライメント用顕微鏡２２によって観察され
るパターンとを比較して、チャック上のウェハのパター
ンが予め定めた位置からどれだけＸＹ方向に誤差をもっ
た位置にあるかを検出する。

なお、このＸＹ方向の誤差検出は不図示の装置下部のパ
ターンマツチングによる誤差位置検出装置によって自動
的に行なわれる。この操作はθ方向の誤差検出のためウ
ェハ上の別なもう１点の所定位置においても同様に行な
われる。

以上、２点のＸＹ方向の誤差検出からウェハ上のパター
ンのＸ、Ｙ、θ方向誤差の算出を行ない、θ成分誤差に
ついてはウェハチャックｌＯを回転させることによって
補正し、ＸＹ方向成分誤差についてはブロービングの際
にこの誤差成分を取り除くようにＸＹステージの補正駆
動を行なう。

オートアライメント用顕微鏡２２の下でθ成分誤差の補
正動作およびＸＹ成分誤差の検出が完了すると、ウェハ
上、の最初のＩＣチップ（以下、ファーストチップとい
う）をヘッドプレート１２に固定されているプローブカ
ード（図示せず）の下に移動させる。この動作はＸＹス
テージ１９．２０によって行なわれ、この際には前述の
ようにオートアライメント時に検出したＸＹ成分誤差の
補正も同時に行なわれる。ファーストチップがプローブ
カード下に移動した後θＺステージ１８のＺ駆動機構に
よりウェハチャック１０は所定ストローク上昇し、クエ
へのＩＣチップのポンディングパッドとプローブカード
のプローブ針とのコンタクトが行なわれる。この状態に
おいてウエハブローバが外部のテスタ（図示せず）にテ
ストスタート信号を送信すると、テスタはこのＩＣチッ
プのテストを開始する。このテストの結果ＩＣチップが
良品と判定されると、テスタはテスト終了信号をウエハ
プローバに送信して来る。また、このＩＣチップが不良
品と判定されると、テスタはテスト終了信号と不良を示
す信号を送信して来る。ウエハプローバはこのテスト終
了信号受信時に、不良を示す信号が受信されるか否かに
よりこのＩＣチップの良、不良を判別し不良ならばイン
カー（図示せず）によってこのＩＣチップに印を付ける
。

以上のようにしてファーストチップの検査の一連の動作
が終了すると、ＸＹステージ１９．２０を移動させて順
次未検査のＩＣチップをプローブカードの下に位置させ
ファーストチップと同様に処理する。

ウェハ上の全てのＩＣチップのテストが完了すると、ウ
ェハチャック１０は第２図に示す最初の位置に戻り、バ
キューム吸着を止めウェハチャック１０から３木のウェ
ハチャックビン８６を突出させることによりウェハをウ
ェハチャック１０からリフトさせる。この状態において
、パンタグラフハンド１５は縮んだ状態で第２図に示す
ウェハチャック１０の方向を向き、さらにパンタグラフ
ハンド１５が伸びることによりパンタグラフハンドフィ
ンガ８４をウェハチャック１０とウェハの間に挿入し、
さらにパンタグラフハンド１５が若干上昇した後縮むこ
とによりこのウェハをウェハチャックｌＯから回収する
。

、パンタグラフハンド１５は、もし観察モードが設定さ
れていれば、観察ステーション４にウェハを渡し、さら
に予め設定した時間後または人手によるウェハ収納指示
後このウェハを観察ステーション４から回収して、一方
、もし観察モードが設定されていなければ直接、ウェハ
キャリヤ３内のこのクエへが検査前にあった位置に戻す
。

なお、ウェハチャックｌＯ上のクエへがブロービング動
作中、次のウェハがウェハキャリヤ３内からパンタグラ
フハンド１５により引き出され、プリアライメントステ
ーション７に渡される。この後、プリアライメントステ
ーション７では前述と同様なプリアライメント動作が行
なわれる。つまり、ウェハチャック１０からウェハが搬
出される時には次のクエへがプリアライメントステーシ
ョン７においてプリアライメント完了状態で待機してお
り、次のウェハのウェハチャック１ｏへの搬入はプリア
ライメント等のための無駄時間をかけることなく実行さ
れる。

以上の動作により１ウエハキヤリヤ内の全てのウェハの
テストが終了すると、操作パネル６上のキャリヤセット
スイッチ（図示せず）がブリンク状態となり、１ウエハ
キヤリヤのウェハテストが終了したことをオペレータに
知らせる。もし、オペレータがこの状態でこのキャリヤ
セットスイッチを押せば、ウェハキャリヤ台２が手前に
出て来て、このウェハキャリヤの取り外しおよび交換等
が容易に行なえるようになっている。なお、オペレータ
によるキャリヤ交換待ち時において、もし他方のウェハ
キャリヤ台２にテストすべきウェハが入っているウェハ
キャリヤが設定されていれば、ウエハブローバはこのウ
ェハキャリヤ内のウェハについて上述のプローブテスト
動作を自動的に実行する。

第１０および１１図は本装置を工場内のインライン化に
対応できるようにした例を示す。同図において、２３は
外部からクエへを受取るための搬入トラック、２４は外
部ヘウェハを送り出すための搬出トラックである。搬入
および搬出トラック２３．２４は、各々ステーション７
．４の下でかつキャリヤの上部の挿入口９０に挿入配置
される。６１．６２はそれぞれ搬入ウェハと搬出ウェハ
である。

この場合、ウェハ６１は搬入トラック２３の小穴２３ａ
からの送風により装置外部より本体内に取込まれる。こ
のウェハは第１１図のプリアライメントステーション７
の下部において一部ストップする。次に、ここにウェハ
６１が来たことが検出されると、パンタハンド１５がこ
のウェハを上部のプリアライメントステーション７に搬
送し、プリアライメント動作に移る。ただし、もしプリ
アライメントステーション７上にまだクエへが残ってい
る場合、もしくは人力用バッファキャリヤ３′に測定待
ち状態のウェハがまだ一部残っている場合には、この搬
入トラック２３上のウェハはパンタハンド１５により入
力用バッファキャリヤ３′内の空いている部分に一旦収
納される。そして、順番を待ってから、オフラインの場
合と同様にしてプリアライメントステーション７上に搬
送される。キャリヤ３′は、第２図のオフラインにおけ
る場合のものと同一で、オフラインとオンラインの場合
とで共用される。出力用バッファキャリヤ３も同様に共
用される。

この後、ウェハは、前述と同様の手順でチップテスト等
の処理がなされ、処理終了後、出力用バッファキャリヤ
３に収納される。この出力用バッファキャリヤ３内の任
意のウェハは外部からの要求によりパンタグラフハンド
１５により搬出トラック２４に載せられ、外部に送り出
される。

以上説明したように、本実施例に係るウェハ処理装置は
以下のごとき効果を奏する。

１）入力用バッファキャリヤおよび出力用バッファキャ
リヤとウェハ搬送手段であるウェハ用ハンドをウェハ処
理装置末体正面部に配設し、かつ、ウェハの搬入搬出位
置をこのバッファキャリヤの上部とし、さらにその上部
にプリアライメント機構部と観察部とを配設したため、
装置本体を非常に小型に構成できる。

２）　ウェハ搬入、搬出位置が装置本体の左右にあるた
め、工場内インライン構成に対して配置の自由度が大き
い。

３）　オフラインの装置に必要な機能はすべて有してい
るため、即時にオフラインに切換使用可能である。

４）　ブローバに限らず、露光、現像、レジスト形成等
積々のウェハ処理装置に好適である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、オンラインおよ
びインラインの画処理モードに対し即時かつ容易に対応
可能な汎用性のある基板処理装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るウエハブローバの概
略構成図、 第２図は、第１図のウエハプローバの内部概略図、 第３図は、第１図のウエハブローバの外観概略図、 第４〜６図は、第２図におけるパンタグラフハンドの構
造および動作説明図、 第７図は、第２図におけるプリアライメントステーショ
ンの概略斜視図、 第８および９図は、第７図のプリアライメントステーシ
ョンの動作説明図、 第１０および１１図は工場内のインライン化に対応した
例図である。 １．１’　　：ウエハキャリャ入口、 ２：ウェハキャリヤ台、 ３：ウェハキャリヤ、６：操作パネル、１２：ヘッドプ
レート、 １５：パンタグラフハンド、 １６：パンタグラフハンド上下機構、 ２３：搬入トラック、２４：搬出トラック、６０：ウェ
ハ、６１：搬入ウェハ、 ６２：搬出ウェハ、 ７４：パンタグラフハンド伸縮駆動部、７５：パンタグ
ラフハンド回転駆動部。 第５図 第６図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板処理部と、 該基板処理部に基板を供給するための基板キャリヤと、 該基板キャリヤを基板キャリヤ交換位置と基板供給位置
   との間で移動させるためのキャリヤ交換機構と、 該基板キャリヤ交換位置にある基板キャリヤと上記基板
   処理部との間で基板を受渡しする基板受渡手段と、 外部搬送路上を搬送されてくる基板を上記基板供給位置
   にある基板キャリヤ内に収納しまたは上記基板処理部に
   直接引き渡す収納・引渡手段とを具備することを特徴と
   する基板処理装置。 ２、前記収納・引渡手段がパンタグラフ式ハンドを含む
   特許請求の範囲第１項記載の基板処理装置。 ３、前記基板処理部により処理された基板を外部搬送路
   に引き渡す手段をさらに有する特許請求の範囲第２項記
   載の基板処理装置。 ４、前記外部搬送路に引渡す手段が前記パンタグラフ式
   ハンドを含む特許請求の範囲第３項記載の基板処理装置
   。 ５、前記パンタグラフ式ハンドが前記基板受渡手段を兼
   ねる特許請求の範囲第２項記載の基板処理装置。