JP2022183460A - プローバ - Google Patents

Abstract

【課題】搬送アームからウエハチャックへのウエハの受け渡し位置又はウエハチャックから搬送アームへの受け渡し位置の調整を自動にし、高速化かつ高精度化するプローバを提供する。
【解決手段】ウエハを搬送する搬送アームと、ウエハを搬送アームから受け取って保持するウエハチャックと、ウエハチャックとの相対的な第１の位置関係が既知のカメラと、第１の位置関係とカメラによって撮影された搬送アームの画像データとに基づいて、ウエハチャックにウエハを受け渡す際の搬送アームの第１の位置とウエハチャックがウエハを受け取る際のウエハチャックの第２の位置との相対的な第２の位置関係を算出する算出部と、第２の位置関係に基づいて、第１の位置及び第２の位置の少なくとも一方を補正する制御部と、を備えるプローバによって上記課題を解決する。
【選択図】図７

Description

本発明は、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体装置（チップ）の電気的特性の検査を行うプローバに関する。

半導体製造工程は、多数の工程を有し、品質保証及び歩留まりの向上のために、各種の製造工程で各種の検査が行われる。例えば、半導体ウエハ上に半導体装置の複数のチップが形成された段階で、各チップの半導体装置の電極パッドをテストヘッドに接続し、テストヘッドから電源及びテスト信号を供給し、半導体装置の出力する信号をテストヘッドで測定して、正常に動作するかを電気的に検査するウエハレベル検査が行われている。

ウエハレベル検査の後、ウエハはフレームに貼り付けられ、ダイサで個別のチップに切断される。切断された各チップは、正常に動作することが確認されたチップのみが次の組み立て工程でパッケージ化され、動作不良のチップは組み立て工程から除かれる。更に、パッケージ化された最終製品は、出荷検査が行われる。

ウエハレベル検査は、ウエハチャックに保持されたウエハ上の各チップの電極パッドにプローブを接触させるプローバを使用して行われる。プローブはテストヘッドの端子に電気的に接続され、テストヘッドからプローブを介して各チップに電源及びテスト信号が供給されると共に各チップからの出力信号をテストヘッドで検出して正常に動作するかを測定する。

ところで、プローバでウエハを検査する場合、検査するウエハをウエハチャックに供給（ロード）し、検査済みのウエハをウエハチャックから回収（アンロード）する必要がある。ウエハの供給および回収はローダ部で行われる。なお、本明細書では、プローバとローダ部とを含めた全体を「プローバ」と称することにする。

一般に、プローバにおけるローダ部は、ウエハカセットが載置されるロードポートと、ウエハチャックとウエハカセットとの間でウエハを搬送するウエハ搬送ユニットとを備えている。ウエハ搬送ユニットは、搬送アームを有しており、搬送アームの先端をウエハカセット内に挿入してウエハを取り出し、ウエハチャックに搬送する。

近年では、複数の測定部を備えたマルチステージ式のプローバが登場してきている。マルチステージ式のプローバでは、各測定部（ステージ）にそれぞれウエハチャックが配置されており、各測定部においてウエハチャックに保持されたウエハの検査を同時に行うことができる。このようにステージ同士が隣り合って連結しているプローバでの搬送アームとウエハチャックの受け渡し調整は、スペースが少なく作業の負担となっている。

このような課題に対し、特許文献１には、ウエハチャックにロードしたウエハをアライメントカメラで外形測定し、ウエハチャックの中心位置とウエハの中心位置の差とを求めることで受け渡し位置を調整するプローバが記載されている。

特開２０１９－１６１１８５号公報

しかしながら、特許文献1に記載されたプローバは、ウエハチャックからウエハがはみ出さない程度に事前に受け渡し位置が調整されていることが前提となっている。このため、装置の組立直後は作業者の目視による受け渡し位置の調整が必要であるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、搬送アームからウエハチャックへのウエハの受け渡し位置又はウエハチャックから搬送アームへの受け渡し位置の調整を自動にし、高速化かつ高精度化するプローバを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、以下の発明を提供する。

本発明の第１態様に係るプローバは、ウエハを搬送する搬送アームと、ウエハを搬送アームから受け取って保持するウエハチャックと、ウエハチャックとの相対的な第１の位置関係が既知のカメラと、第１の位置関係とカメラによって撮影された搬送アームの画像データとに基づいて、ウエハチャックにウエハを受け渡す際の搬送アームの第１の位置とウエハを受け取る際のウエハチャックの第２の位置との相対的な第２の位置関係を算出する算出部と、第２の位置関係に基づいて、第１の位置及び第２の位置の少なくとも一方を補正する制御部と、を備える。

本発明の第２態様に係るプローバは、ウエハを搬送する搬送アームと、ウエハを搬送アームから受け取って保持するウエハチャックと、ウエハチャックとの相対的な第１の位置関係が既知のカメラと、第１の位置関係とカメラによって撮影された搬送アームの画像データとに基づいて、ウエハチャックからウエハを受け取る際の搬送アームの第１の位置とウエハを受け渡す際のウエハチャックの第２の位置との相対的な第２の位置関係を算出する算出部と、第２の位置関係に基づいて、第１の位置及び第２の位置の少なくとも一方を補正する制御部と、を備える。

本発明の第３態様に係るプローバは、第１態様又は第２態様において、搬送アームには基準マークが配置され、算出部は、カメラによって撮影された基準マークの位置に基づいて第２の位置関係を算出する。

本発明の第４態様に係るプローバは、第３態様において、搬送アームには複数の基準マークが配置され、算出部は、カメラによって撮影された複数の基準マークの位置に基づいて第２の位置関係を算出する。

本発明の第５態様に係るプローバは、第４態様において、算出部は、複数の基準マークの水平方向の位置の平均値に基づいて水平方向の第２の位置関係を算出する。

本発明の第６態様に係るプローバは、第４態様又は第５態様において、算出部は、複数の基準マークの垂直方向の位置の最小値に基づいて垂直方向の第２の位置関係を算出する。

本発明の第７態様に係るプローバは、第１態様から第６態様のいずれか１つの態様において、複数のプローブを有するプローブカードを備え、カメラは、プローブの先端位置を検出するための針合わせカメラである。

本発明によれば、搬送アームからウエハチャックへのウエハの受け渡し位置又はウエハチャックから搬送アームへの受け渡し位置の調整を自動にし、高速化かつ高精度化することができる。

プローバの平面概略図 プローバの側面概略図 搬送アームの下面図 プローバの制御装置の要部構成を示した機能ブロック図 受け渡し調整処理の手順を示したフローチャート 受け渡し調整処理を説明するための図 受け渡し調整処理を説明するための図 搬送アームの撓み量を説明するための図

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について説明する。

〔プローバの構成〕
図１及び図２は、本実施形態に係るプローバ１０の平面概略図と側面概略図である。なお、図１では、ウエハ搬送ユニット２２の構成を簡略的に記載している。

図１及び図２に示すように、プローバ１０は、検査するウエハＷ（図２参照）を供給及び回収するローダ部１４と、ローダ部１４に隣接して配置された測定ユニット１２とを備えている。測定ユニット１２は、複数の測定部１６を有しており、ローダ部１４から各測定部１６にウエハＷが供給されると、各測定部１６でそれぞれウエハＷの各チップの電気的特性の検査（ウエハレベル検査）が行われる。そして、各測定部１６で検査されたウエハＷはローダ部１４により回収される。なお、プローバ１０は、後述する制御装置５０（図４参照）を備えている。

ローダ部１４は、ウエハカセット２０が載置されるロードポート１８と、測定ユニット１２の各測定部１６とウエハカセット２０との間でウエハＷを搬送するウエハ搬送ユニット２２とを有する。

ウエハ搬送ユニット２２は、搬送アーム２４を備えている（図２参照）。搬送アーム２４は、多関節のロボットアームにより構成される。搬送アーム２４の吸着面（保持面）には図示しない吸着パッドが設けられている。搬送アーム２４は、この吸着パッドでウエハＷを吸着保持しながら搬送する。なお、本実施形態において、搬送アーム２４はツインアームタイプのものが用いられるが、これに限らず、例えば、シングルアームタイプのものであってもよい。

搬送アーム２４の下面（吸着面の反対面）の１ヶ所、あるいは複数個所には、アライメント用の基準マークが設置されている。図３は、搬送アーム２４の下面図である。図３に示す例では、搬送アーム２４の下面には、Ｎ個の基準マークＭ_１、Ｍ_２、…Ｍ_Ｎが配置されている。ここでは基準マークＭ_１、Ｍ_２、…Ｍ_ＮはＺ方向視でそれぞれ十字形（＋形、十字架形ともいう）であるが、基準マークＭ_１、Ｍ_２、…Ｍ_Ｎの形状は十字形に限定されず、基準マークとして認識可能な形状であれば、円形、矩形等であってもよい。

基準マークＭ１、Ｍ２、…Ｍ_Ｎは、搬送アーム２４の基準位置が特定可能に配置されている。ここでは、基準マークＭ１、Ｍ２、…Ｍ_Ｎは、基準マークＭ１、Ｍ２、…Ｍ_Ｎの位置の平均が搬送アーム２４の中心位置となるように配置されている。搬送アーム２４の中心位置とは、ウエハをずれのない状態で搬送アーム２４に載せた場合にウエハＷの中心位置と一致する位置である。なお、搬送アーム２４の基準位置は中心位置に限定されず、搬送アーム２４に載置されるウエハＷの位置が特定可能な位置であればよい。基準マークＭ_１、Ｍ_２、…Ｍ_Ｎのそれぞれの搬送アーム２４における位置は、メモリ部５２に記憶されている。

図１及び図２の説明に戻り、搬送アーム２４は、回転昇降部材２８を介してＸステージ２６上に支持されている。Ｘステージ２６は、Ｘ駆動機構（不図示）によりＸ方向に移動可能に構成される。したがって、Ｘ駆動機構によりＸステージ２６をＸ方向に移動させると、Ｘステージ２６と一体となって搬送アーム２４をＸ方向に移動させることができる。なお、Ｘ駆動機構については公知であるので、その詳細な説明を省略する。

回転昇降部材２８は、Ｘステージ２６とウエハ搬送ユニット２２との間に配置されている。回転昇降部材２８は、回転昇降機構（不図示）により、θ方向（Ｚ方向周り）に回転可能であるとともに、Ｚ方向に移動可能（昇降可能）に構成される。したがって、回転昇降部材２８の上部に支持された搬送アーム２４は、回転昇降部材２８の回転及び昇降に応じて、回転昇降部材２８と一体となって回転及び昇降可能となっている。なお、回転昇降機構については公知であるので、その詳細な説明を省略する。

かかる構成により、ウエハ搬送ユニット２２は、Ｘ駆動機構及び回転昇降機構により、ロードポート１８と任意の測定部１６との間で３次元的に移動可能であり、搬送アーム２４がそれぞれの位置にアクセス可能となっている。これにより、ウエハカセット２０内のウエハＷは、ウエハ搬送ユニット２２の搬送アーム２４によって取り出され、搬送アーム２４の吸着面に保持された状態で測定ユニット１２の各測定部１６に搬送される。また、検査の終了した検査済みのウエハＷは逆の経路で各測定部１６からウエハカセット２０に戻される。

測定ユニット１２は、複数の測定部１６を備えている。なお、本実施形態の測定ユニット１２を構成する複数の測定部１６はそれぞれ同様の構成であるため、そのうちの１つを代表して説明する。

図２に示すように、測定部１６は、ヘッドステージ３０と、プローブカード３２と、ウエハチャック３４と、アライメントカメラ４６と、針合わせカメラ４８とを備えている。

ヘッドステージ３０は、測定部１６の筐体の上板を構成するものである。ヘッドステージ３０には、プローブカード３２を取り付けるための開口部が形成されており、この開口部にプローブカード３２が着脱自在に装着固定されるようになっている。なお、プローブカード３２は、検査するウエハＷ（デバイス）に応じて交換される。

ヘッドステージ３０の上面には、テストヘッド３６を所定の位置に固定するために複数のドッキングプレート３８が設けられている。各ドッキングプレート３８は、エアシリンダなどで構成される駆動シリンダと、駆動シリンダの伸縮に応じて昇降自在なピン部材とを備えて構成される。これにより、複数のドッキングプレート３８上にテストヘッド３６が載置された状態において、各ドッキングプレート３８は、駆動シリンダ及びピン部材を用いて、テストヘッド３６をヘッドステージ３０に接近させた位置（装着位置）と、テストヘッド３６をヘッドステージ３０から離反させた位置（非装着位置）との間で、テストヘッド３６を移動させることが可能となっている。なお、各ドッキングプレート３８によりテストヘッド３６を装着位置に移動させたときに、テストヘッド３６のコンタクト部３６ａとプローブカード３２との間が電気的に接続されるように構成されている。

プローブカード３２には、検査するウエハＷの各チップの電極パッドの位置に対応して配置された、カンチレバーやスプリングピン等の複数のプローブ４０が設けられている。各プローブ４０は、テストヘッド３６の端子に電気的に接続され、テストヘッド３６から各プローブ４０を介して各チップに電源及びテスト信号が供給されると共に各チップからの出力信号をテストヘッドで検出して正常に動作するかを測定する。なお、プローブカード３２とテストヘッド３６との接続構成については、本発明の要部ではないため、詳細な説明を省略する。

プローブ４０は、バネ特性を有し、プローブ４０の先端位置より接触点を上昇させることにより、電極パッドに所定の接触圧で接触する。また、プローブ４０は、電気的検査を行うときに、電極パッドがオーバードライブの状態で接触されると、プローブ４０の先端が電極パッドの表面にのめり込み、その電極パッドの表面にそれぞれ針跡を形成するようになっている。なお、オーバードライブとは、ウエハＷとプローブ４０の先端の配列面との傾き、及び、プローブ４０の先端位置のばらつきなどを考慮して、電極パッドとプローブ４０が確実に接触するように、プローブ４０の先端位置より高い位置までウエハＷの表面を所定の距離（この距離を「オーバードライブ量」ともいう。）だけ上昇させた状態をいう。

ウエハチャック３４は、ウエハＷを保持するものである。ウエハチャック３４は、検査するウエハＷが載置される保持面３４ａを有しており、保持面３４ａには複数の吸引口（不図示）が設けられている。各吸引口は、図示しない吸引管路を介して真空ポンプなどの吸引装置（不図示）に接続されている。したがって、吸引装置を用いて各吸引口に負圧を付与することにより、ウエハチャック３４（保持面３４ａ）上に載置されたウエハＷが真空吸着により保持される。

ウエハチャック３４の内部には、検査するウエハＷを高温状態（例えば、最高で１５０℃）、又は低温状態（例えば最低で－４０℃）で電気的特性の検査が行えるように、加熱／冷却源としての加熱冷却機構（不図示）が設けられている。加熱冷却機構としては、公知の適宜の加熱器／冷却器が採用できるものであり、例えば、面ヒータの加熱層と冷却流体の通路を設けた冷却層との二重層構造にしたものや、熱伝導体内に加熱ヒータを巻き付けた冷却管を埋設した一層構造の加熱／冷却装置など、様々のものが考えられる。また、電気加熱ではなく、熱流体を循環させるものでもよく、またペルチエ素子を使用してもよい。

ウエハチャック３４は、回転昇降部材４２を介してＸＹステージ４４に支持されている。回転昇降部材４２は、回転昇降機構（不図示）により、θ方向（Ｚ方向周り）に回転可能であるとともに、Ｚ方向に移動可能（昇降可能）に構成される。したがって、回転昇降部材４２の上部に支持されたウエハチャック３４は、回転昇降部材４２の回転及び昇降に応じて、回転昇降部材４２と一体となって回転及び昇降可能となっている。なお、回転昇降機構については公知であるので、その詳細な説明を省略する。

ＸＹステージ４４は、ＸＹ駆動機構（不図示）により、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能に構成される。したがって、回転昇降部材４２を介してＸＹステージ４４に支持されたウエハチャック３４は、ＸＹステージ４４と一体となってＸ方向及びＹ方向に移動可能となっている。なお、ＸＹ駆動機構については公知であるので、その詳細な説明を省略する。

アライメントカメラ４６は、ウエハチャック３４上のウエハＷのアライメントを行うために設けられたものである。アライメントカメラ４６は、ヘッドステージ３０の下面に取り付けられており、プローブカード３２から水平方向（Ｙ方向）にずれた位置に配置されている。

針合わせカメラ４８は、プローブ４０の位置を検出するために設けられたものである。針合わせカメラ４８は、ＸＹステージ４４上に設けられ、ＸＹステージ４４と一体となってＸ方向及びＹ方向に移動可能となっている。また、針合わせカメラ４８は、不図示の昇降機構によりＺ方向に移動可能に構成され、撮像対象物に対して針合わせカメラ４８の焦点位置を合わせることが可能となっている。針合わせカメラ４８は、その基準位置である焦点位置とウエハチャック３４との相対的な第１の位置関係が既知である。

以上のように構成されるプローバ１０において、ウエハレベル検査を行う場合には、針合わせカメラ４８がプローブ４０の下に位置するように、ＸＹステージ４４を移動させ、針合わせカメラ４８でプローブ４０の先端位置を検出する。プローブ４０の先端の水平面内の位置（Ｘ座標及びＹ座標）は、針合わせカメラ４８の座標により検出され、プローブ４０の先端の高さ位置（Ｚ座標）は針合わせカメラ４８の焦点位置で検出される。このプローブ位置の検出処理は、プローブカード３２を交換したときには必ず行う必要があり、プローブカード３２を交換しない時でも所定個数のチップを測定する毎に適宜行われる。なお、プローブカード３２には、多数本のプローブ４０が設けられているため、全てのプローブ４０の先端位置を検出せずに、通常は作業効率を考慮して、特定のプローブ４０の先端位置を検出する。

次に、ローダ部１４から所定の測定部１６のウエハチャック３４にウエハＷを受け渡すウエハ受け渡し処理（ウエハロード）が行われる。ウエハ受け渡し処理では、搬送アーム２４によってウエハカセット２０内のウエハＷを取り出し、搬送アーム２４の吸着面に保持した状態でウエハＷを所定の測定部１６のウエハチャック３４に搬送して受け渡す。このとき、ウエハチャック３４は、ＸＹステージ４４の移動により所定の受け渡し位置（図２に２点鎖線で示した位置）に移動する。そして、その受け渡し位置に移動したウエハチャック３４には搬送アーム２４からウエハＷが受け渡され、ウエハチャック３４にウエハＷが保持される。

搬送アーム２４からウエハチャック３４へのウエハＷの受け渡しは、例えばウエハチャック３４に設けられた不図示の複数のチャックピンが、ウエハチャック３４から上昇して搬送アーム２４によって搬送されたウエハＷを下面から支持し、さらに搬送アーム２４の退避後に複数のチャックピンが下降することで保持面３４ａにウエハＷが載置される。また、ウエハＷを吸着面に保持した状態で搬送アーム２４を反転させて、保持面３４ａにウエハＷを載置してもよい。このように、搬送アーム２４によって搬送されるウエハＷの位置は、ウエハチャック３４の受け渡し位置から水平方向及び垂直方向に一定の範囲内の位置である必要がある。

ウエハチャック３４にウエハＷが保持されると、アライメントカメラ４６によりウエハＷの各チップの電極パッドの位置を検出する。１チップのすべての電極パッドの位置を検出する必要はなく、いくつかの電極パッドの位置を検出すればよい。また、ウエハＷ上のすべてのチップの電極パッドを検出する必要はなく、いくつかのチップの電極パッドの位置が検出される。そして、チップの電極パッドの配列方向とプローブ４０の配列方向が一致するように、回転昇降部材４２によりウエハチャック３４を回転させた後、電極パッドが対応するプローブ４０の真下に位置するように、ＸＹステージ４４によりウエハチャック３４を移動させた後、回転昇降部材４２によりウエハチャック３４を上昇させて、電極パッドをプローブ４０に接触させる。そして、テストヘッド３６から、コンタクト部３６ａを介して電極パッドに電源及びテスト信号を供給し、電極パッドに出力される信号を検出して正常に動作するかを確認する。

プローバ１０は、ローダ部１４とウエハチャック３４との間でウエハＷが受け渡されるときの受け渡し位置を自動的に調整する受け渡し調整処理を行う機能を備えている。この受け渡し調整処理では、針合わせカメラ４８を利用して搬送アーム２４の受け渡し位置とウエハチャック３４の受け渡し位置との位置ずれ量を算出し、その位置ずれ量が許容範囲となるように搬送アーム２４の受け渡し位置及びウエハチャック３４の受け渡し位置の少なくとも一方を自動的に調整するものである。

〔制御装置の構成〕
図４は、プローバ１０の制御装置５０の要部構成を示した機能ブロック図である。なお、図４では、本発明の要部である受け渡し調整処理に関する構成要素のみを図示している。

制御装置５０は、例えばパーソナルコンピュータやマイクロコンピュータなどの汎用のコンピュータによって実現されるものである。制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ、その他の周辺回路等を含んで構成され、これらを用いて所定の動作プログラムを実行することで、図４に示す制御装置５０の各部の機能を実現する処理を行う。

図４に示すように、制御装置５０は、メモリ部５２と、算出部５４と、制御部５８として機能する。

メモリ部５２は、プローバ１０における各種設定情報を記憶するものである。具体的には、メモリ部５２には、受け渡し位置として搬送アーム２４の設定位置とウエハチャック３４の設定位置（基準位置）が記憶されるとともに、後述の算出部５４で算出された位置ずれ量が記憶される。さらに、メモリ部５２には、搬送アーム２４に配置された基準マークの設置位置が記憶される。

算出部５４は、針合わせカメラ４８が撮影した搬送アーム２４の画像データを取得する。そして、算出部５４は、針合わせカメラ４８が撮影した画像データに基づいて、ウエハの受け渡し位置とウエハチャック３４の受け渡し位置との間の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出処理を行う。また、算出部５４は、位置ずれ量算出処理により算出した位置ずれ量をメモリ部５２に記憶させる書き込み処理を行う。

制御部５８は、プローバ１０の各部の動作を制御するものである。また、制御部５８は、メモリ部５２に記憶された位置ずれ量（すなわち、算出部５４が算出した位置ずれ量）に基づいて、搬送アーム２４の受け渡し位置（設定位置）及びウエハチャック３４の受け渡し位置（設定位置）の少なくとも一方を補正する補正処理を行う。

〔受け渡し調整処理〕
次に、プローバ１０で実行される受け渡し調整処理について詳細に説明する。図５は、受け渡し調整処理の手順を示したフローチャートである。なお、受け渡し調整処理は、プローバ１０の出荷前の製造段階、あるいは出荷後のメンテナンス段階等において実行される処理である。

受け渡し調整処理が開始されると、まず、搬送アーム移動処理が行われる（ステップＳ１）。搬送アーム移動処理では、制御部５８は、ウエハ搬送ユニット２２の各部（Ｘステージ２６、回転昇降部材２８、及び搬送アーム２４）の動作を制御して、搬送アーム２４をウエハ受け渡し位置の設計値に移動させる。その際、制御部５８は、メモリ部５２に記憶された搬送アーム２４の設定位置を読み出して、その設定位置に搬送アーム２４が移動するように制御を行う。

次に、搬送アーム２４の基準位置の算出処理が行われる（ステップＳ２）。搬送アーム２４の基準位置の算出処理では、まず、制御部５８は、ＸＹステージ４４の動作を制御して、ウエハ受け渡し位置にある搬送アーム２４の基準マークが針合わせカメラ４８の撮影画角に入るように移動させる。また、制御部５８は、不図示の昇降機構を制御して、針合わせカメラ４８の焦点位置を基準マークに合わせる。これにより、基準マークの水平方向の位置、及び垂直方向の高さを測定することができる。ここでは、針合わせカメラ４８は、基準マークＭ１、Ｍ２、…Ｍ_Ｎの水平方向の位置、及び垂直方向の高さをそれぞれ測定する。

続いて、算出部５４は、基準マークの水平方向の位置、及び垂直方向の高さから、搬送アーム２４がウエハチャック３４にウエハＷを受け渡す際の搬送アーム２４の基準位置である中心位置（第１の位置の一例）の水平方向の位置、及び垂直方向の高さを算出する。ここでは、算出部５４は、基準マークＭ１、Ｍ２、…Ｍ_Ｎの水平方向の位置、及び垂直方向の高さから、搬送アーム２４の中心位置の水平方向の位置、及び垂直方向の高さを算出する。

次に、受け渡し位置の補正処理が行われる（ステップＳ３）。受け渡し位置の補正処理では、算出部５４は、ウエハチャック３４のウエハ受け渡し位置と、搬送アーム２４のウエハ受け渡し位置とのずれ量（相対的な第２の位置関係の一例）を算出する。ここで、ウエハチャック３４の中心位置と針合わせカメラ４８の焦点位置との水平方向、及び垂直方向の相対位置（相対的な第１の位置関係の一例）は既知であり、ウエハチャック３４がウエハＷを受け取る際のウエハチャック３４のウエハ受け渡し位置のウエハチャック３４の保持面３４ａの中心位置（第２の位置の一例）も既知である。したがって、算出部５４は、これらの既知の値に基づいて、ウエハチャック３４のウエハ受け渡し位置と搬送アーム２４のウエハ受け渡し位置とのずれ量として、搬送アーム２４の中心位置とウエハチャック３４の保持面３４ａの中心位置とのずれ量を水平方向と垂直方向についてそれぞれ算出する。

また、制御部５８は、ウエハ受け渡し位置を補正する。ここでは、制御部５８は、搬送アーム２４の伸ばし量もしくは、ウエハチャック３４のウエハ受け渡し位置に対するずれ量を補正する。これにより、ウエハ受け渡し処理時の搬送アーム２４の中心位置とウエハチャック３４の保持面３４ａの中心位置とのずれを解消することができる。

以上の実施形態では、搬送アーム２４からウエハチャック３４にウエハＷを受け渡す場合について説明したが、これに限らない。搬送アーム２４がウエハチャック３４からウエハＷを受け取る際の搬送アーム２４の基準位置である中心位置（１の位置の一例）と、既知であるウエハチャック３４がウエハＷを受け渡す際のウエハチャック３４のウエハ受け渡し位置のウエハチャック３４の保持面３４ａの中心位置（第２の位置の一例）とのずれ量（相対的な第２の位置関係の一例）を算出する。このずれ量に基づいて、制御部５８は、搬送アーム２４の伸ばし量もしくはウエハチャック３４のウエハ受け渡し位置を補正する。

この方法でも、ウエハ受け渡し時のウエハチャック３４の保持面３４ａの中心とウエハＷの中心とのずれを解消することができる。

図６及び図７は、受け渡し調整処理を説明するための図であり、それぞれ搬送アーム２４、ウエハチャック３４、及び針合わせカメラ４８の側面概略図、及び上面概略図である。図６に示すＣ_Ｚは、針合わせカメラ４８の基準位置である焦点位置とウエハチャック３４の保持面３４ａの垂直方向の距離であり、既知の値である。図６に示すＡ_１、Ａ_２、…Ａ_Ｎは、それぞれ針合わせカメラ４８の焦点位置と基準マークＭ_１、Ｍ_２、…Ｍ_Ｎの垂直方向の距離であり、針合わせカメラ４８の焦点距離Ｆ_Ｚと基準マークＭ_１、Ｍ_２、…Ｍ_Ｎのそれぞれに針合わせカメラ４８が合焦した位置における不図示の昇降機構のＺ方向の位置により求められる値である。図６に示すＡ_Ｚは、算出部５４で算出された搬送アーム２４の高さ（Ａ_１～Ａ_Ｎの最小値）である。また、図６に示すＬ_Ｚは、ウエハチャック３４の保持面３４ａと搬送アーム２４との垂直方向の距離であり、以下の式１によって求めることができる。

Ｌ_Ｚ＝Ａ_Ｚ－Ｃ_Ｚ …（式１）
図７に示すベクトルＣ_ＸＹ→（図７では「Ｃ_ＸＹ」の上に「→」）は、針合わせカメラ４８の基準位置からウエハチャック３４の保持面３４ａの中心Ｏへの水平方向のベクトルであり、既知の値である。図７に示すＢ_１、Ｂ_２、…Ｂ_Ｎは、それぞれ針合わせカメラ４８で検出した搬送アーム２４の基準マークＭ_１、Ｍ_２、…Ｍ_Ｎの水平方向の位置である。図７に示すベクトルＤ_ＸＹ→（図７では「Ｄ_ＸＹ」の上に「→」）は、針合わせカメラ４８の基準位置から搬送アーム２４の基準位置への水平方向のベクトルであり、ここでは針合わせカメラ４８の基準位置からＢ_１～Ｂ_Ｎの平均値により求められる搬送アーム２４の中心位置Ｂ_ＸＹへのベクトルである。また、図７に示すベクトルＬ_ＸＹ→（図７では「Ｌ_ＸＹ」の上に「→」）は、ウエハチャック３４の保持面３４ａの中心Ｏから搬送アーム２４の中心位置Ｂ_ＸＹへの水平方向のベクトルであり、以下の式２によって求めることができる。

Ｌ_ＸＹ→＝Ｄ_ＸＹ→－Ｃ_ＸＹ→ …（式２）
制御部５８は、Ｌ_ＸＹ→及びＬ_Ｚが許容範囲内となるように搬送アーム２４の中心位置とウエハチャック３４の保持面３４ａの中心位置との少なくとも一方を調整する。また、算出部５４は、Ｌ_ＸＹ→及びＬ_Ｚをメモリ部５２に記憶させる。

図５の説明に戻り、最後に、特許文献１に記載された受け渡し位置の補正処理が行われる（ステップＳ４）。すなわち、ステップＳ３で補正された受け渡し位置でウエハＷをウエハチャック３４に受け渡し、ウエハＷのエッジ測定（外径測定）を行い、ウエハＷの中心位置を求める。さらに、ウエハチャック３４の保持面３４ａの中心とのずれ量を計算し、搬送アーム２４の伸ばし量もしくは、ウエハチャック３４のウエハ受け渡し位置に対してずれ量を補正する。これにより、ウエハ受け渡し時のウエハチャック３４の保持面３４ａの中心とウエハＷの中心とのずれを解消することができる。

本実施形態によれば、針合わせカメラ４８によって撮影された搬送アーム２４の画像データに基づいて、搬送アーム２４の受け渡し位置とウエハチャック３４の受け渡し位置との相対的な第２の位置関係を算出し、算出した第２の位置関係に基づいて、搬送アーム２４の受け渡し位置とウエハチャック３４の受け渡し位置との少なくとも一方を補正する。ここで、複数の基準マークＭ_１、Ｍ_２、…Ｍ_Ｎの水平方向の位置の平均値に基づいて水平方向の第２の位置関係を算出し、複数の基準マークＭ_１、Ｍ_２、…Ｍ_Ｎの垂直方向の位置の最小値に基づいて垂直方向の第２の位置関係を算出する。ウエハチャック３４の保持面３４ａの中心Ｏの位置と針合わせカメラ４８の基準位置との相対的な位置関係は予め分かっているため、ウエハ受け渡し時のウエハチャック３４に対する搬送アーム２４の適切な位置を高速かつ高精度に算出することができる。

本実施形態によれば、搬送アーム２４に基準マークを付与することで治具を必要としないため、客先に納品後も定期メンテナンスや部品交換時の調整の際に実施することが容易になる。

また、装置稼働中にも測定を実施できることを利用して、定期的に測定して調整時からの変化量を求めることにより、搬送アーム２４の駆動不良を早期に察知することができる。

さらに、装置稼働中にも測定を実施できることを利用し、様々な質量のウエハを搬送する際の搬送アーム２４の撓み量を測定し、撓み量と同じ高さだけ受け渡し位置のウエハチャック３４の高さ（第２の位置）を下げることができる。図８は、搬送アーム２４の撓み量を説明するための図である。図８に示す１００は、相対的に質量の小さいウエハＷ_１を搬送している状態を示しており、撓み量も相対的に小さい。一方、図８に示す１０２は、相対的に質量の大きいウエハＷ_２を搬送している状態を示しており、撓み量も相対的に大きい。このように、搬送するウエハの質量が異なることで、基準マークＭ_Ｍの垂直方向の位置が異なってくる。本発明によれば、針合わせカメラ４８において基準マークＭ_Ｍの高さを測定し、測定した基準マークの高さに応じて受け渡し位置のウエハチャック３４の高さを調整することで、ウエハチャック３４と搬送アーム２４の距離を適切に保つことができ、ウエハＷとウエハチャック３４の接触等の事故を防止しつつ高速な搬送が可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

１０…プローバ
１２…測定ユニット
１４…ローダ部
１６…測定部
１８…ロードポート
２０…ウエハカセット
２２…ウエハ搬送ユニット
２４…搬送アーム
２６…Ｘステージ
２８…回転昇降部材
３０…ヘッドステージ
３２…プローブカード
３４…ウエハチャック
３４ａ…保持面
３６…テストヘッド
３６ａ…コンタクト部
３８…ドッキングプレート
４０…プローブ
４２…回転昇降部材
４４…ＸＹステージ
４６…アライメントカメラ
４８…針合わせカメラ
５０…制御装置
５２…メモリ部
５４…算出部
５８…制御部
Ａ_１…針合わせカメラの焦点位置と基準マークＭ_１との垂直方向の距離
Ａ_２…針合わせカメラの焦点位置と基準マークＭ_２との垂直方向の距離
Ａ_Ｎ…針合わせカメラの焦点位置と基準マークＭ_Ｎとの垂直方向の距離
Ａ_Ｚ…搬送アームの高さ
Ｂ_１…基準マークＭ_１の水平方向の位置
Ｂ_２…基準マークＭ_２の水平方向の位置
Ｂ_Ｎ…基準マークＭ_Ｎの水平方向の位置
Ｂ_ＸＹ…搬送アームの中心位置
Ｃ_ＸＹ→針合わせカメラの基準位置とウエハチャックの保持面の中心との水平方向のベクトル量
Ｄ_ＸＹ→…針合わせカメラの基準位置と搬送アームの基準位置との水平方向のベクトル量
Ｌ_ＸＹ→…ウエハチャックの保持面の中心と搬送アームの中心位置との水平方向のベクトル量
Ｌ_Ｚ…ウエハチャックの保持面と搬送アームとの垂直方向の距離
Ｍ_１…基準マーク
Ｍ_２…基準マーク
Ｍ_Ｍ…基準マーク
Ｍ_Ｎ…基準マーク
Ｏ…中心
Ｓ１～Ｓ４… 受け渡し調整処理の各ステップ
Ｗ…ウエハ

Claims (7)

1. ウエハを搬送する搬送アームと、
   前記ウエハを前記搬送アームから受け取って保持するウエハチャックと、
   前記ウエハチャックとの相対的な第１の位置関係が既知のカメラと、
   前記第１の位置関係と前記カメラによって撮影された前記搬送アームの画像データとに基づいて、前記ウエハチャックに前記ウエハを受け渡す際の前記搬送アームの第１の位置と前記ウエハを受け取る際の前記ウエハチャックの第２の位置との相対的な第２の位置関係を算出する算出部と、
   前記第２の位置関係に基づいて、前記第１の位置及び前記第２の位置の少なくとも一方を補正する制御部と、
   を備える、プローバ。
2. ウエハを搬送する搬送アームと、
   前記ウエハを前記搬送アームから受け取って保持するウエハチャックと、
   前記ウエハチャックとの相対的な第１の位置関係が既知のカメラと、
   前記第１の位置関係と前記カメラによって撮影された前記搬送アームの画像データとに基づいて、前記ウエハチャックから前記ウエハを受け取る際の前記搬送アームの第１の位置と前記ウエハを受け渡す際の前記ウエハチャックの第２の位置との相対的な第２の位置関係を算出する算出部と、
   前記第２の位置関係に基づいて、前記第１の位置及び前記第２の位置の少なくとも一方を補正する制御部と、
   を備える、プローバ。
3. 前記搬送アームには基準マークが配置され、
   前記算出部は、前記カメラによって撮影された前記基準マークの位置に基づいて前記第２の位置関係を算出する、
   請求項１又は２に記載のプローバ。
4. 前記搬送アームには複数の基準マークが配置され、
   前記算出部は、前記カメラによって撮影された前記複数の基準マークの位置に基づいて前記第２の位置関係を算出する、
   請求項３に記載のプローバ。
5. 前記算出部は、前記複数の基準マークの水平方向の位置の平均値に基づいて水平方向の前記第２の位置関係を算出する、
   請求項４に記載のプローバ。
6. 前記算出部は、前記複数の基準マークの垂直方向の位置の最小値に基づいて垂直方向の前記第２の位置関係を算出する、
   請求項４又は５に記載のプローバ。
7. 複数のプローブを有するプローブカードを備え、
   前記カメラは、前記プローブの先端位置を検出するための針合わせカメラである、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のプローバ。

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