JP5517350B2 - 載置台駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、検査装置において、半導体ウエハ等の被検査体を載置し、被検査体の電気的特性検査に使用される載置台を駆動する載置台駆動装置に関し、更に詳しくは、検査装置の省スペース化及び軽量化に資することができる載置台駆動装置に関する。
従来の検査装置は、例えば図４に示すように、互いに隣接するローダ室１及び検査室２を備えている。ローダ室１は、複数枚の半導体ウエハＷをカセット単位で収納するカセット収納部と、カセットから半導体ウエハＷを一枚ずつ搬出入するウエハ搬送機構と、ウエハ搬送機構によって半導体ウエハＷを搬送する間に半導体ウエハＷの予備位置合わせを行うプリアライメント機構と、を備えている。
検査室２は、半導体ウエハＷを保持しＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向で移動可能に構成された載置台３と、この載置台３上に載置された半導体ウエハＷと電気的に接触させるプローブカード４と、このプローブカード４を、カードホルダ（図示せず）を介して固定するクランプ機構５と、プローブカード４とテストヘッドＴとを電気的に接続する接続リング６と、を備え、制御装置の制御下でテストヘッドＴ、接続リング６及びプローブカード４を介して図示しないテスタと半導体ウエハＷとの間でテスト信号を送受信して半導体ウエハＷの電気的特性検査を行なうように構成されている。尚、図４において、７は載置台３と協働して半導体ウエハＷとプローブカード４との位置合わせを行うアライメント機構で、７Ａはアライメントブリッジに設けられた上カメラ、７Ｂは載置台側に設けられた下カメラであり、８はクランプ機構５が固定されたヘッドプレートである。
而して、半導体ウエハＷの電気的特性検査を行う時には、検査に先立って半導体ウエハＷの複数の電極パッドとこれらの電極パッドに対応するプローブカード４のプローブ４Ａのアライメントを行った後、半導体ウエハＷとプローブカード４を電気的に接触させてデバイスの電気的特性検査を行う。この際、載置台３がＸＹテーブル９を介してＸ方向及びＹ方向へ移動し、半導体ウエハＷを検査位置へ移動させる。
また、必要に応じて半導体ウエハＷに形成された全電極パッドとプローブカード４の全プローブ４Ａを一括接触させて半導体ウエハＷの複数のデバイスの電気的特性検査を行うこともある。
しかしながら、従来の検査装置の場合には、検査室２内で載置台３がＸＹテーブル９を介して水平方向で広範囲に移動するため、載置台３の移動領域が広くなり、また、載置台３をミクロンオーダーで駆動制御するため、ＸＹテーブル９を高精度で高剛性に仕上げなくてはならず、ＸＹテーブル９が高重量化し、しかも半導体ウエハＷの大口径化に伴ってＸＹテーブル９の高重量化が更に顕著になる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、検査装置の省スペース化及び軽量化に資する載置台駆動装置を提供することを目的としている。
本発明の請求項１に記載の載置台駆動装置は、被検査体を載置する載置台、上記載置台の上方に配置されたプローブカード、及び上記載置台を支持する支持台を含む検査室の外側から上記載置台を移動させる載置台駆動装置であって、上記載置台を水平方向に移動させる水平方向駆動機構と、上記載置台を上記支持台から浮上させる載置台浮上機構と、上記水平方向駆動機構と上記載置台を連結する連結機構と、を備え、上記水平方向駆動機構と上記載置台を連結し、上記支持台から浮上する上記載置台を水平方向に移動させることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項２に記載の載置台駆動装置は、請求項１に記載の発明において、上記水平移動機構は、Ｘ方向へ移動するＸテーブルと、Ｙ方向へ移動するＹテーブルと、を有することを特徴とするものである。
また、本発明の請求項３に記載の載置台駆動装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記載置台浮上機構は、エアベアリングとして構成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項４に記載の載置台駆動装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記載置台を上記支持台上に固定する真空吸着装置を有することを特徴とするものである。
また、本発明の請求項５に記載の載置台駆動装置は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、上記連結機構は、上記筐体から水平方向に延設される連結体と、上記載置台に設けられ且つ上記連結体を吸着する電磁石と、を有することを特徴とするものである。
また、本発明の請求項６に記載の載置台駆動装置は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、上記載置台へ上記被検査体を搬送する搬送機構を有することを特徴とするものである。
また、本発明の請求項７に記載の載置台駆動装置は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発明において、上記検査室が一列に複数配列されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、検査装置の省スペース化及び軽量化に資する載置台駆動装置を提供することができる。
本発明の載置台駆動装置の一実施形態が適用された検査装置を示す平面図である。 図１に示す載置台駆動装置と検査室との関係を示す図で、（ａ）は載置台駆動装置と検査室内の載置台とが連結された状態を示す側面図、（ｂ）は検査室内の載置台及び支持台を示す平面図である。 図２に示す載置台駆動装置と載置台の連結機構を示す平面図である。 従来の検査装置の一例を示す図で、検査装置の一部を破断して示す正面図である。
本発明の載置台駆動装置は、例えば図１に示すように複数の検査室を備えた検査装置に適用される。そこで、本実施形態の載置台駆動装置を例えば図１〜図３に示す検査装置と共に説明する、
本実施形態の検査装置Ｅは、図１に示すように、Ｘ方向に複数（例えば５室）連設して配列された検査室１０と、これらの検査室１０に沿って移動するように設けられた一台の載置台駆動装置２０と、半導体ウエハＷを一枚ずつ搬送するウエハ搬送装置３０と、を備えている。検査室１０、載置台駆動装置２０及びウエハ搬送装置３０は、統括制御装置（図示せず）の制御下で駆動するように互いに通信回線で結ばれている。
検査室１０は、図１、図２に示すように、半導体ウエハＷを載置する載置台１１と、載置台１１を支持する支持台１２と、載置台１１の上方に配置されたプローブカード１３と、プローブカード１３の複数のプローブ１３Ａと載置台１１上の半導体ウエハＷの複数の電極パッドと位置合わせを行うアライメント機構（図示せず）と、これらを制御する制御装置（図示せず）と、を備え、載置台１１上の半導体ウエハＷとプローブカード１３が一括して接触し、一度の接触で半導体ウエハＷの全デバイスの電気的特性検査を行うように構成されている。
載置台１１は、図２に示すように、半導体ウエハＷを吸着固定するチャックトップ１１Ａと、チャックトップ１１Ａを昇降させる昇降駆動機構１１Ｂと、チャックトップ１１Ａをθ方向へ移動させるθ方向駆動機構（図示せず）と、を有し、半導体ウエハＷの検査時には支持台１２の中心に真空装置を介して固定されている。載置台１１は、例えば、その軸芯と支持台１２の中心との一致点を基準位置として支持台１２上に配置されている。また、プローブカード１３は、半導体ウエハＷ全面に形成された複数の全てのデバイスの電極パッドと接触する本数のプローブを有している。
従って、載置台１１が移動へする間にアライメント機構を介して載置台１１上の半導体ウエハＷの電極パッドとプローブカード１３のプローブ１３Ａとのアライメントを行った後、プローブカード１３と半導体ウエハＷの全てのデバイスの電極パッドが一括して接触し、半導体ウエハＷの全デバイスの電気的特性検査を行う。
本実施形態の載置台駆動装置２０は、検査室１０の外側で５室の検査室１０に沿って移動するように配置され、半導体ウエハＷとプローブカード１３とのアライメント時や半導体ウエハＷの検査時に検査室１０の外側から載置台１１を支持台１２上で移動操作するように構成されている。この載置台駆動装置２０は、図１、図２に示すように、検査室１０内の載置台１１を水平方向に移動させる水平方向駆動機構２１と、水平方向駆動機構２１を支持する基台２２と、圧縮空気を用いて載置台１１を支持台１２から浮上させる載置台浮上機構（例えば、エアベアリング）２３と、水平方向駆動機構２１と載置台１１を連結する連結機構２４と、水平方向駆動機構２１を収納する筐体２５と、を備え、検査室１０との間で通信することによって駆動機構を介して５室の検査室１０に沿ってＸ方向へ移動し、各検査室１０の正面中央で停止するように制御されている。また、筐体２５の上面には半導体ウエハＷを受け渡すアーム機構２６が設けられ、検査室１０との間で半導体ウエハＷを受け渡すように構成されている。
水平方向駆動機構２１は、図２に示すように、Ｘ方向へ移動するＸテーブル２１Ａと、Ｙ方向へ移動するＹテーブル２１Ｂと、を有し、Ｘテーブル２１Ａがモータ（図示せず）を介してＹテーブル２１Ｂ上に設けられたＸ方向レール２１Ｃに従って移動すると共にＹテーブル２１Ｂがモータ（図示せず）を介して基台２２上に設けられたＹ方向レール２１Ｄに従って移動するように構成されている。この水平方向駆動機構２１は、図４に示す従来の検査装置のものに準じて構成されている。
エアベアリング２３は、図２に示すように、載置台１１内の下端部に設けられ、空気供給源（図示せず）から供給される圧縮空気Ａによって作動し、載置台１１を支持台１２から僅かな寸法だけ白抜き矢印方向（Ｚ方向）へ浮上させるように構成されている。従って、載置台１１は、エアベアリング２３が作動して支持台１２の上面から浮上し、水平方向駆動機構２１を介して支持台１２の上面内で水平方向へ移動する。このエアベアリング２３としては従来公知のものを使用することができる。
水平方向駆動機構２１と載置台１１は、図１〜図３に示すように連結機構２４を介して連結され、連結が解除されるように構成されている。連結機構２４は、図３に示すように、例えばＸテーブル２１Ａの幅方向の中心から検査室１０に水平に延設された進退動可能な連結体２４Ａと、載置台１１の周面に設けられて連結体２４Ａを吸着する電磁石２４Ｂと、を有し、連結体２４ＡがＸテーブル２１Ａを基準にして進退動できるように構成されている。連結体２４Ａの先端には三角形状の突起２４Ｃが形成されており、この突起２４Ｃを載置台１１の周面に設けられた電磁石２４Ｂが吸着して水平方向駆動機構２１と載置台１１を連結するように構成されている。そして、水平方向駆動機構２１と載置台１１を連結した時に、連結体２４Ａが水平方向駆動機構２１において載置台１１の浮上に追随して上昇でききるようになっている。また、検査室１０には連結体２４Ａが出入する開口部１０Ａが形成されている。
また、ウエハ搬送装置３０は、図１に示すように検査室１０とで載置台駆動装置２０を挟む位置に配置されている。このウエハ搬送装置３０は、多関節アーム３１と、多関節アーム３１の駆動機構が収納された筐体３２と、を有し、５室の検査室１０と平行に配置されたレール４０に従ってＸ方向で移動するように構成されている。また、レール４０を挟んで載置台駆動装置２０と対向する位置には半導体ウエハＷを一時的に保管するウエハ保管台５０がＸ方向に複数台設けられている。従って、ウエハ搬送装置３０は、レール４０に従ってＸ方向で移動し、多関節アーム３１によってウエハ保管台５０と載置台駆動装置２０のアーム機構２６との間で半導体ウエハＷを受け渡しするように構成されている。
次いで、半導体ウエハＷを検査する時の載置台駆動装置２０の動作について説明する。まず、検査装置Ｅが統括制御装置の制御下で作動すると、図１に示すように、ウエハ搬送装置３０がレール４０に従って移動して所定のウエハ保管台５０の正面で停止した後、多関節アーム３１が駆動してウエハ保管台５０から半導体ウエハＷを一枚搬出する。その後、図１に示すようにウエハ搬送装置３０が所定（例えば図１では一番左側）の検査室１０と対向する位置までレール４０に従って移動する。この間に、載置台駆動装置２０が移動して一番左側の検査室１０の正面で停止する。この時、連結機構２４の連結体２４Ａの延長線上に載置台１１側の電磁石２４Ｂが位置しており、載置台１１は支持台１２の中央に真空吸着により固定されている。
載置台駆動装置２０が検査室１０の正面で停止すると、水平方向駆動機構２１から連結機構２４の連結体２４Ａが検査室１０内へ進出し、突起２４Ｃが載置台１１側の電磁石２４Ｂに吸着されて、水平方向駆動機構２１と載置台１１が連結される。引き続き、ウエハ搬送装置３０の多関節アーム３１が駆動すると共に載置台駆動装置２０のアーム機構２６が駆動し、多関節アーム３１とアーム機構２６の間で半導体ウエハＷの受け渡しを行う。アーム機構２６が多関節アーム３１から半導体ウエハＷを受け取った後、アーム機構２６は検査室１０内へ進出して載置台１１のチャックトップ１１Ａに半導体ウエハＷを引き渡した後、検査室１０から退出する。この際、連結機構２４の連結体２４Ａと載置台１１側の電磁石２４Ｂとの連結が解除され、連結体２４Ａが検査室１０から退出する。
載置台駆動装置２０が一番左側の検査室１０への半導体ウエハＷの引渡しを終了すると、ウエハ要求のある他の検査室１０へ移動し、同様の動作を繰り返してその検査室１０への半導体ウエハＷの引渡しを行う。このように載置台駆動装置２０は、５室の検査室１０を行き来してウエハ保管台５０との間で半導体ウエハＷの受け渡しを効率よく行う。
半導体ウエハＷを受け取った一番左側の検査室１０では半導体ウエハＷの電気的特性検査を実施する。即ち、検査室１０内では、載置台１１のチャックトップ１１Ａがθ方向駆動機構を介して僅かな角度だけ回転して半導体ウエハＷを所定の向きに調整した後、支持台１２上での載置台１１の固定が解除されると共に載置台１１がエアベアリング２３を介して支持台１２から浮上し、支持台１２上の基準位置から自由に移動できる状態になる。この状態で載置台１１が水平方向駆動機構２１を介してＸ方向及びＹ方向へ移動すると共にアライメント機構と協働して載置台１１上の半導体ウエハＷの検査用の電極パッドとプローブカード１３のプローブ１３Ａのアライメントを行う。半導体ウエハＷとプローブカード１３をアライメントした後、アライメント位置で載置台１１が支持台１２上に固定される。引き続き、載置台１１ではチャックトップ１１Ａが昇降駆動機構を介して上昇し、半導体ウエハＷの全電極パッドとプローブカード１３の全プローブ１３Ａが一括して接触し、チャックトップ１１Ａがオーバードライブして全電極パッドと全プローブ１３Ａがそれぞれ電気的に接触し、半導体ウエハＷの全デバイスの電気的特性検査が順次行われる。
半導体ウエハＷの検査が終了すると、一番左側の検査室１０と載置台駆動装置２０との通信を行って載置台駆動装置２０を呼び、載置台駆動装置２０によって検査室１０から検査済みの半導体ウエハＷを受け取る。即ち、載置台駆動装置２０のアーム機構２６が検査室１０内に進出して載置台１１から検査済みの半導体ウエハＷを受け取り、検査室１０の外側へ搬送した後、ウエハ搬送装置３０の多関節アーム３１との間で検査済みの半導体ウエハＷの受け渡しを行う。多関節アーム３１が検査済み半導体ウエハＷを受け取ると、ウエハ搬送装置３０がレール４０に従って移動し所定のウエハ保管台５０の正面で停止し、検査済み半導体ウエハＷを所定のウエハ保管第５０へ戻す。その後、後続の未検査の半導体ウエハＷが上述の工程に従って順次検査される。
以上説明したように本実施形態によれば、検査室１０内の載置台１１を水平方へ移動させる載置台駆動装置２０を検査室１０の外側へ設けたため、検査室１０内の水平方向駆動機構を省略することができ、検査室１０内の駆動機器を軽量化することができると共に検査室１０を省スペース化することができ、延いてはコスト低減を促進することができる。
また、５室の検査室１０があっても、５室の検査室１０で載置台駆動装置２０を共用することができるため、検査装置Ｅのコストを格段に低減することができる。
尚、本発明は上記実施形態に何ら制限されるものではない。例えば、上記実施形態では連結機構として電磁石を用いているが、連結機構としては連結体の先端部を機械的に掴むクランプ機構を用いても良い。また、載置台駆動装置がアーム機構を備えているが、載置台駆動装置のアーム機構を省略し、ウエハ搬送装置の多関節アームと載置台との間で半導体ウエハを直接受け渡すようにしても良い。また、ウエハ搬送装置を省略し、載置台駆動装置に多関節アーム等のアーム機構を設けるようにしても良い。
１０ 検査室
１１ 載置台
１２ 支持台
１３ プローブカード
１３Ａ プローブ
２０ 載置台駆動装置
２１ 水平方向駆動機構
２１Ａ Ｘテーブル
２１Ｂ Ｙテーブル
２３ エアベアリング（載置台浮上機構）
２４ 連結機構
２４Ａ 連結体
２４Ｂ 電磁石
２６ アーム機構
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (7)

  1. 被検査体を載置する載置台、上記載置台の上方に配置されたプローブカード、及び上記載置台を支持する支持台を含む検査室の外側から上記載置台を移動させる載置台駆動装置であって、上記載置台を水平方向に移動させる水平方向駆動機構と、上記載置台を上記支持台から浮上させる載置台浮上機構と、上記水平方向駆動機構と上記載置台を連結する連結機構と、を備え、上記水平方向駆動機構と上記載置台を連結し、上記支持台から浮上する上記載置台を水平方向に移動させることを特徴とする載置台駆動装置。
  2. 上記水平移動機構は、Ｘ方向へ移動するＸテーブルと、Ｙ方向へ移動するＹテーブルと、を有することを特徴とする請求項１に記載の載置台駆動装置。
  3. 上記載置台浮上機構は、エアベアリングとして構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の載置台駆動装置。
  4. 上記載置台を上記支持台上に固定する真空吸着装置を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の載置台駆動装置。
  5. 上記連結機構は、上記筐体から水平方向に延設される連結体と、上記載置台に設けられ且つ上記連結体を吸着する電磁石と、を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の載置台駆動装置。
  6. 上記載置台へ上記被検査体を搬送する搬送機構を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の載置台駆動装置。
  7. 上記検査室が一列に複数配列されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の載置台駆動装置。
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