JP7054862B2

JP7054862B2 - プローバのウェーハ搬送装置

Info

Publication number: JP7054862B2
Application number: JP2018054826A
Authority: JP
Inventors: 雄太佐藤
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2022-04-15
Anticipated expiration: 2038-03-22
Also published as: JP2019169546A

Description

本発明は、半導体ウェーハに形成された複数のチップの電気的な検査を行うプローバに関し、特にプローバ内で半導体ウェーハを搬送するウェーハ搬送装置に関する。

半導体製造工程では、半導体ウェーハ（以下、ウェーハと称する。）に各種の処理を施して、デバイスを有する複数のチップを形成する。各チップは電気的特性が検査され、その後ダイサーにて分断された後、リードフレーム等に固定されて組み立てられる。電気的特性の検査は、プローバの検査部によって実施される（例えば、特許文献１参照）。検査部では、ウェーハをウェーハチャックに保持させて、各チップの電極パッドにプローブを接触させる。プローバのテスタは、プローブに接続される端子から電源及び各種の試験信号をチップに供給し、チップの電極に出力される信号を解析することにより正常に動作するかを確認する。

プローバにおいて、未検査のウェーハはウェーハカセットに格納されており、この状態から搬送アームの保持部に保持されて、ウェーハカセットから検査部に搬送される。また、検査終了したウェーハは、搬送アームの保持部に保持されて、検査部からウェーハカセットに戻されて格納される。特許文献１では、未検査ウェーハの下面が搬送アームに吸着無しで保持（支持）されることが開示されている。

特開２０１６－１９２４８４号公報

半導体製造装置であるウェーハは、近年の製品軽薄化及び特性向上のため薄化傾向にあり、その製造過程で反りが発生するものがある。反りのあるウェーハを特許文献１に開示された搬送アームによって保持した場合、反りは保持の際に一時的に平坦に矯正されるものの、保持が解除された際には元々の反りがウェーハに再現するので、その際にウェーハが搬送アームに対して跳ねるという現象が生じる。

このような跳ねがウェーハに発生すると、搬送アームにおいてウェーハが位置ずれするので検査部に対するウェーハの位置決め精度が悪化したり、また、ウェーハが他部材に接触して破損したりするという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハの保持を解除した際に生じるウェーハの跳ねを抑制することができるプローバのウェーハ搬送装置を提供することを目的とする。

本発明のプローバのウェーハ搬送装置は、本発明の目的を達成するために、ウェーハを搬送する搬送アームと、搬送アームに設けられるとともに、エアを吐出することによりウェーハを非接触にて保持するチャック部と、圧縮エア供給源と、チャック部と圧縮エア供給源とを接続するエア供給流路と、エア供給流路に設けられたエア圧力制御部であって、圧縮エア供給源からチャック部に供給される圧縮エアの圧力を調整することにより、ウェーハに対するチャック部の保持力を変更可能なエア圧力調整部と、エア圧力調整部に接続されて、圧縮エア供給源からチャック部に供給される圧縮エアの圧力が漸次低下するようにエア圧力調整部を制御する制御部と、を有する。

本発明の一形態は、エア圧力調整部は、圧縮エア供給源からチャック部に供給される圧縮エアの圧力を調整する電空レギュレータであり、制御部は、電空レギュレータに与える電気信号のレベルを漸次低下させる信号制御部であることが好ましい。

本発明の一形態は、エア圧力調整部は、エア供給流路から分岐されてチャック部にそれぞれ接続される複数の分岐流路と、複数の分岐流路に設けられ、それぞれ絞り量が異なる複数の絞り弁と、エア供給流路と複数の分岐流路との間に設けられ、エア供給流路に接続される１本の分岐流路を複数の分岐流路の中から選択的に切り替えるバルブと、を有し、制御部は、絞り量が小さい絞り弁の分岐流路から絞り量が大きい絞り弁の分岐流路へ分岐流路を切り替えるようにバルブを制御するバルブ制御部であることが好ましい。

本発明によれば、ウェーハの保持を解除した際に生じるウェーハの跳ねを抑制することができる。

実施形態のプローバの構成を示した全体斜視図搬送アームの構成を示した要部平面図ベルヌーイチャックの圧縮エア供給装置の空気圧回路を示した説明図実施形態のウェーハ搬送装置によるウェーハの状態を示した説明図他の実施形態の圧縮エア供給装置の空気圧回路を示した説明図

以下、添付図面に従って本発明に係るプローバのウェーハ搬送装置の好ましい実施形態について詳説する。

図１は、実施形態のウェーハ搬送装置が適用されたプローバ１０の概略構成図である。

図１に示すプローバ１０は、プローバ本体１２と、プローバ本体１２に隣接されたローダ部１４と、を備えている。なお、図１では、ローダ部１４の内部の概略構造を示すため、ローダ部１４を透視して示している。

図１に示すローダ部１４は、ウェーハカセット１８が載置されるロードポート１６、ウェーハ搬送装置を構成する搬送アーム２０、及びプリアライメントステージ２２等を備えている。

ウェーハカセット１８に格納された未検査のウェーハＷ（図１では、ウェーハＷを分かり易く説明するためにウェーハカセット１８の上方位置に図示している。）は、矢印Ａ方向に動作された搬送アーム２０によって、その下面が保持される。その後、ウェーハＷは、搬送アーム２０の矢印Ｂ方向の動作によってウェーハカセット１８から取り出され、プリアライメントステージ２２に受け渡される。

プリアライメントステージ２２は、サブチャック２４、プリアライメントセンサ２６、在荷センサ２８、リフト装置（不図示）、及びセンタリング装置（不図示）等を備えており、これらの部材が協働してウェーハＷを所定の位置にプリアライメントする。

プリアライメントされたウェーハＷは、搬送アーム２０によって再び保持された後、搬送アーム２０の矢印Ｃ方向の動作によってプローバ本体１２の検査部３４に受け渡される。ここで、ウェーハＷは、不図示のプローブカードを使用したチップの電気的検査が行われる。そして、電気的検査が終了すると、ウェーハＷは、搬送アーム２０によって再び保持された後、搬送アーム２０の矢印Ｄ方向の動作によってローダ部１４に戻され、その後、搬送アーム２０の矢印Ａ方向の動作によってウェーハカセット１８に格納される。

図２は、搬送アーム２０の構成を示した要部平面図である。

図２に示すように、搬送アーム２０は、その先端部にリング状の保持部３４を有している。この保持部３４の平坦な表面３６には、ウェーハＷを保持するベルヌーイチャック３８を有している。ベルヌーイチャック３８とは、搬送アーム２０に形成されたチャック開口部３８Ａから圧縮エアを吐出することにより、ベルヌーイ効果によってウェーハＷを保持する非接触式のチャック部材である。このベルヌーイチャック３８は、本発明の構成要素であるチャック部の一例である。

ベルヌーイチャック３８は、保持部３４の表面３６において所定の位置に複数個（図２の例では６個）配置されている。また、保持部３４の表面３６にはゴム製のパッド４０が、ベルヌーイチャック３８を囲むように複数個配置されている。これらのパッド４０は、表面３６に対して所定量突出するように表面３６に取り付けられている。

このように構成された搬送アーム２０によれば、ベルヌーイチャック３８のチャック開口部３８Ａから圧縮エアが吐出されると、保持部３４の表面３６とウェーハＷの下面との間の隙間に生じる負圧によってウェーハＷが保持部３４の表面３６に引き付けられてパッド４０に当接される。これにより、実施形態の搬送アーム２０によれば、ウェーハＷをパッド４０に当接した状態で保持することができる。

図３は、ベルヌーイチャック３８を動作させる圧縮エア供給装置５０の空気圧回路を示した説明図である。

図３に示すように、圧縮エア供給装置５０は、コンプレッサ５２からの圧縮エアをベルヌーイチャック３８に供給するエア供給流路５４を備えている。圧縮エア供給装置５０は、一例としてエア供給流路５４に、レギュレータ５６と、電磁弁で構成される方向制御弁５８と、電空レギュレータ６０と、流量計６２と、インラインフィルタ６４とを気流の上流側から下流側に向けて順に備えることにより構成されている。

コンプレッサ５２は、本発明の構成要素の一つである圧縮エア供給源の一例である。また、レギュレータ５６は、コンプレッサ５２からの圧縮エアをベルヌーイチャック３８にとって好適な圧力に調整する機能を有する。また、方向制御弁５８は、Ａポート５８ＡとＢポート５８Ｂとを有しており、Ａポート５８ＡとＢポート５８Ｂとの間で流路を選択的に切り替える機能を有する。方向制御弁５８がＡポート５８Ａ側に切り替えられた場合には、エア供給流路５４が開通されてコンプレッサ５２の圧縮エアがベルヌーイチャック３８に供給される。また、図４の如く、方向制御弁５８がＢポート５８Ｂ側に切り替えられた場合には、エア供給流路５４が方向制御弁５８の位置で遮断されるので、コンプレッサ５２からベルヌーイチャック３８への圧縮エアの供給が停止される。

電空レギュレータ６０は、コンプレッサ５２からベルヌーイチャック３８に供給される圧縮エアの圧力を連続的（無段階的）又は段階的に調整する機能を有する。この電空レギュレータ６０は、本発明の構成要素の一つであるエア圧力調整部の一例である。

また、電空レギュレータ６０は、信号制御部６６に接続されており、この信号制御部６６から与えられる電気信号のレベルに基づいてベルヌーイチャック３８に供給する圧縮エアの圧力を上記の如く調整することができる。この信号制御部６６は、本発明の構成要素の一つである制御部の一例である。

信号制御部６６は、プローバ１０を統括制御する不図示の制御装置の一部として機能し、搬送アーム２０がウェーハＷを保持する際に、また、搬送アーム２０がウェーハＷの保持を解除する際に、前述の制御装置から保持動作を示す信号と解除動作を示す信号とが与えられる。

制御装置から保持動作を示す信号が与えられると、信号制御部６６は、保持に対応したレベルの電気信号を電空レギュレータ６０に与える。また、制御装置から解除動作を示す信号が与えられると、信号制御部６６は、電空レギュレータ６０に与える電気信号のレベルを、前述の保持に対応したレベルから解除に対応したレベルまで漸次低下させる。

なお、電空レギュレータ６０による圧力の変化は、流量計６２にて表示される数値を見ることにより確認することができる。

次に、前記の如く構成された圧縮エア供給装置５０の作用について説明する。図４は、実施形態の搬送アーム２０によって、反りのあるウェーハＷを保持及び解除したときのウェーハＷの状態が示されている。

図４の上段図に示すように、搬送アーム２０の保持部３４にウェーハＷが載置されると、制御装置から信号制御部６６（図４参照）に保持動作を示す信号が与えられる。そして、信号制御部６６は、保持に対応するレベルの電気信号を電空レギュレータ６０に与える。これにより、ベルヌーイチャック３８から保持に対応する圧力の圧縮エアが吐出されて、図４の中段図に示すように、ウェーハＷが弾性変形（反りが矯正）されて保持部３４に保持される。

次に、制御装置から信号制御部６６に解除動作を示す信号が与えられると、信号制御部６６は、電空レギュレータ６０に与えていた電気信号のレベルを、保持に対応したレベルから解除に対応したレベルまで漸次低下させる。これにより、ベルヌーイチャック３８から吐出されていた圧縮エアの圧力が漸次低下するので、保持部３４に弾性変形した状態で保持されていたウェーハＷは、図４の下段図に示すように、保持部３４上で跳ねることなく、二点鎖線で示す形状から元々の反りのある実線で示す形状に緩やかに戻る。

したがって、実施形態のウェーハ搬送装置によれば、搬送アーム２０のベルヌーイチャック３８（チャック部）とコンプレッサ５２（圧縮エア供給源）とを接続するエア供給流路５４に電空レギュレータ３８（エア圧力調整部）を設け、コンプレッサ５２からベルヌーイチャック３８に供給される圧縮エアの圧力が漸次低下するように信号制御部６６（制御部）が電空レギュレータ３８を制御するので、ウェーハＷの保持を解除したときに発生する跳ね現象を抑制することができる。これにより、実施形態のウェーハ搬送装置によれば、搬送アーム２０においてウェーハＷが位置ずれしたり、ウェーハＷが他部材に接触して破損したりするという問題を解消することができる。

次に、圧縮エア供給装置の他の実施形態について説明する。図５は、他の実施形態の圧縮エア供給装置７０の空気圧回路を示した説明図であり、図４に示した圧縮エア供給装置５０と同一の構成要素については同一の符号を付して説明は省略する。

図５に示す圧縮エア供給装置７０は、コンプレッサ５２からの圧縮エアをベルヌーイチャック３８に供給するエア供給流路５４を備えている。圧縮エア供給装置７０は、一例としてエア供給流路５４に、レギュレータ５６とエア圧力調整部７２とを気流の上流側から下流側に向けて順に備えることにより構成されている。

図５に示すエア圧力調整部７２は、複数本（図５では３本）の分岐流路７４、７６、７８を有する。これらの分岐流路７４、７６、７８は、エア供給流路５４から分岐されてベルヌーイチャック３８にそれぞれ接続される。

また、エア圧力調整部７２は、分岐流路７４、７６、７８に各々設けられた絞り弁８０、８２、８４を有する。これらの絞り弁８０、８２、８４は、それぞれ絞り量が異なっており、例えば、絞り弁８０の絞り量が最小で、絞り弁８４の絞り量が最大で、絞り弁８２の絞り量がそれらの中間に設定されている。また、絞り弁８０の絞り量は、ベルヌーイチャック３８によるウェーハＷの保持を可能とする絞り量に設定されているが、絞り弁８２、８４の各絞り量はウェーハＷの解除を可能とする絞り量に設定されている。

また、エア圧力調整部７２は、分岐流路７４、７６、７８に各々設けられた方向制御弁８６、８８、９０と、これらの方向制御弁８６、８８、９０の動作を制御するバルブ制御部９２と、を有する。

方向制御弁８６、８８、９０は、エア供給流路５４に接続される１本の分岐流路（分岐流路７４、７６、７８のうちの１本の分岐流路）を分岐流路７４、７６、７８の中から選択的に切り替え可能なバルブである。このように構成された方向制御弁８６、８８、９０は、エア供給流路５４と分岐流路７４、７６、７８との間に設けられたバルブであって、１本の分岐流路を選択するバルブと実質的に同一の機能を有している。よって、方向制御弁８６、８８、９０によって、本発明の構成要素であるバルブが構成されている。

バルブ制御部９２は、プローバ１０を統括制御する不図示の制御装置の一部として機能し、搬送アーム２０がウェーハＷを保持する際に、また、搬送アーム２０がウェーハＷの保持を解除する際に、前述の制御装置から保持動作を示す信号と解除動作を示す信号とが与えられる。

制御装置から保持動作を示す信号が与えられると、バルブ制御部９２は、保持に対応する絞り弁８０を備えた分岐流路７４を選択し、分岐流路７４がエア供給流路５４と接続されるように方向制御弁８６、８８、９０を動作させる。具体的には、方向制御弁８６のＡポート８６Ａを、方向制御弁８６の下流側の分岐流路７４Ａに接続し、方向制御弁８８、９０のＢポート８８Ｂ、９０Ｂを、方向制御弁８８、９０の下流側の分岐流路７６Ａ、７８Ａに接続する。これにより、エア供給流路５４に分岐流路７４が接続される。なお、分岐流路７４Ａ、７６Ａ、７８Ａは分岐流路７４、７６、７８の一部である。

また、制御装置から解除動作を示す信号が与えられると、バルブ制御部９２は、解除に対応する絞り弁８２、８４を備えた分岐流路７４、７６を選択し、分岐流路７６、７８がエア供給流路５４に順に接続されるように方向制御弁８６、８８、９０を動作させる。具体的には、方向制御弁８６のＢポート８６Ｂを分岐流路７４Ａに接続するとともに、方向制御弁８８のＡポート８８Ａを分岐流路７６Ａに接続する。この後、方向制御弁８８のＢポート８８Ｂを分岐流路７６Ａに接続するとともに、方向制御弁９０のＡポート９０Ａを分岐流路７８Ａに接続する。これにより、エア供給流路５４に分岐流路７６、７８が順に接続される。

次に、図５に示した圧縮エア供給装置７０の作用を、図４を参照して説明する。

図４の上段図に示すように、搬送アーム２０の保持部３４にウェーハＷが載置されると、制御装置からバルブ制御部９２に保持動作を示す信号が与えられる。そして、バルブ制御部９２は、保持に対応する絞り弁８０を備えた分岐流路７４を選択し、分岐流路７４がエア供給流路５４と接続されるように方向制御弁８６、８８、９０を前述の如く動作させる。すなわち、方向制御弁８６のＡポート８６Ａを分岐流路７４Ａに接続し、方向制御弁８８、９０のＢポート８８Ｂ、９０Ｂを分岐流路７６Ａ、７８Ａに接続する。これにより、エア供給流路５４に分岐流路７４が接続されて、ベルヌーイチャック３８から保持に対応する圧力の圧縮エアが吐出されるので、図４の中段図に示すように、ウェーハＷが弾性変形（反りが矯正）されて保持部３４に保持される。

次に、制御装置からバルブ制御部９２に解除動作を示す信号が与えられると、バルブ制御部９２は、解除に対応する絞り弁８２、８４を備えた分岐流路７４、７６を選択し、分岐流路７６、７８がエア供給流路５４に順に接続されるように方向制御弁８６、８８、９０を前述の如く動作させる。すなわち、方向制御弁８６のＢポート８６Ｂを分岐流路７４Ａに接続するとともに、方向制御弁８８のＡポート８８Ａを分岐流路７６Ａに接続する。この後、方向制御弁８８のＢポート８８Ｂを分岐流路７６Ａに接続するとともに、方向制御弁９０のＡポート９０Ａを分岐流路７８Ａに接続する。これにより、ベルヌーイチャック３８から吐出されていた圧縮エアの圧力が段階的に低下するので、保持部３４に弾性変形した状態で保持されていたウェーハＷは、図４の下段図に示すように、保持部３４上で跳ねることなく、二点鎖線で示す形状から元々の反りのある実線で示す形状に緩やかに戻る。

したがって、図５のウェーハ搬送装置によれば、エア供給流路５４から分岐された分岐流路７４、７６、７８に、絞り量が異なる絞り弁８０、８２、８４と方向制御弁８６、８８、９０とを設け、分岐流路７４をベルヌーイチャック３８に接続した状態から、絞り量が大きい絞り弁８２、８４の分岐流路７６、７８へ分岐流路を切り替えるようにバルブ制御部９２が方向制御弁８６、８８、９０を制御するので、ウェーハＷの保持を解除したときに発生する跳ね現象を抑制することができる。これにより、図５のウェーハ搬送装置によれば、搬送アーム２０においてウェーハＷが位置ずれしたり、ウェーハＷが他部材に接触して破損したりするという問題を解消することができる。

以上、実施形態に係るプローバのウェーハ搬送装置について詳細に説明したが、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。

Ｗ…ウェーハ、１０…プローバ、１２…プローバ本体、１４…ローダ部、１６…ロードポート、１８…ウェーハカセット、２０…搬送アーム、２２…プリアライメントステージ、２４…サブチャック、２６…プリアライメントセンサ、２８…在荷センサ、３４…保持部、３６…表面、３８…ベルヌーイチャック、４０…パッド、５０…圧縮エア供給装置、５２…コンプレッサ、５４…エア供給流路、５６…レギュレータ、５８…方向制御弁、６０…電空レギュレータ、６２…流量計、６４…インラインフィルタ、７０…圧縮エア供給装置、７２…エア圧力調整部、７４、７６、７８…分岐流路、８０、８２、８４…絞り弁、８６、８８、９０…方向制御弁、９２…バルブ制御部

Claims

ウェーハを搬送する搬送アームと、
前記搬送アームに設けられるとともに、エアを吐出することにより前記ウェーハを非接触にて保持するチャック部と、
圧縮エア供給源と、
前記チャック部と前記圧縮エア供給源とを接続するエア供給流路と、
前記エア供給流路に設けられたエア圧力制御部であって、前記圧縮エア供給源から前記チャック部に供給される圧縮エアの圧力を調整することにより、前記ウェーハに対する前記チャック部の保持力を変更可能なエア圧力調整部と、
前記エア圧力調整部に接続されて、前記圧縮エア供給源から前記チャック部に供給される前記圧縮エアの圧力が漸次低下するように前記エア圧力調整部を制御する制御部と、
を有する、プローバのウェーハ搬送装置。
前記エア圧力調整部は、前記圧縮エア供給源から前記チャック部に供給される前記圧縮エアの圧力を調整する電空レギュレータであり、
前記制御部は、前記電空レギュレータに与える電気信号のレベルを漸次低下させる信号制御部である、
請求項１に記載のプローバのウェーハ搬送装置。
前記エア圧力調整部は、
前記エア供給流路から分岐されて前記チャック部にそれぞれ接続される複数の分岐流路と、
前記複数の分岐流路に設けられ、それぞれ絞り量が異なる複数の絞り弁と、
前記エア供給流路と前記複数の分岐流路との間に設けられ、前記エア供給流路に接続される１本の前記分岐流路を前記複数の分岐流路の中から選択的に切り替えるバルブと、を有し、
前記制御部は、前記絞り量が小さい前記絞り弁の前記分岐流路から前記絞り量が大きい前記絞り弁の前記分岐流路へ分岐流路を切り替えるように前記バルブを制御するバルブ制御部である、請求項１に記載のプローバのウェーハ搬送装置。