JPH05343500A - Wafer transferring apparatus and probe device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To surely transfer a wafer inside a wafer cassette to a prescribed position, e.g. to a wafer holding stand in a probe device, and to make the space of the apparatus small while the apparatus is provided with the alignment function of the wafer. CONSTITUTION:A pair of tweezers 2 which can be advaced and retreated freely and which can be moved freely to the row of wafer cassettes 1 is arranged so as to face the row of the. wafer cassettes 1. A wafer 14 inside each cassette 1 is taken out. An ascending and descending member 3 which can be passed up and down through an opening part 21 in the pair of tweezers 2 and which can be turned freely around the Z-axis is installed. The wafer on the pair of tweezers 2 is pushed up by means of the ascending and descending member 3; it is delivered. The ascending and descending member 2 is turned; the wafer W is aligned. In addition, a rotary arm 4 which can be turned freely in the horizontal direction is made on standby between the pair of tweezers 2 and the wafer W. The ascending and descending member 2 is lowered through the inside of a cutout part 41 in the rotary arm 4. The wafer W is delivered to the rotary arm 4. The wafer W is delivered to a wafer holding stand 5 by means of the rotary arm 4.

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、ウエハ移載装置及びプ
ローブ装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】ウエハ内のチップを測定するプローブ装
置は、ウエハプロセス工程での最終工程にて、ウエハ内
に形成された数多くのチップに対して各々の電気的特性
を測定し、不良チップを区分するための機械的装置であ
り、ウエハ内のチップとテスタとの媒体となる装置であ
る。ウエハ状態で測定を行うことにより、不良チップを
アッセンブリ工程の手前で排除し、コストダウン、及び
生産性の向上に寄与させることができる。 【０００３】プローブ装置の基本的機能は、チップ上の
電極（パッドと称されている）にプローブカードに付さ
れているプローブ針を接触させることである。テスタか
らの測定信号は、プローブカードを経て、測定されるチ
ップに伝えられ、その出力信号もプローブカードを経て
テスタに返送され、テスタにより測定結果の判定が行わ
れる。 【０００４】最近の半導体製造工程は、半導体産業の飛
躍的な伸長により、生産性の向上、歩留りの向上及び品
質の向上が求められ、ウエハの大口径化と製造装置の自
動化が急激に進められている。プローブ装置についても
同様で、単にプローブカードのプローブ針を接触させる
機能だけのものから、ウエハが収納されたウエハカセッ
トをセットするだけで、すべてのウエハを自動的にテス
トできるフルオートプローブ装置に発展改良された現在
に至っている。 【０００５】フルオートプローブ装置は、セミオートプ
ローブ装置の省力化を更に発展させたプローブ装置で、
初期条件の設定とカセットの供給のみオペレータが行え
ば、アライメントも含めて全自動でプロービング（チッ
プにプローブカードのプローブ針を圧接して順番に測定
する行為）が可能となる。ウエハカセット１個につき２
５枚のウエハが収納できるので、一枚当りのテスト時間
を例えば３０分とすれば実に約１２時間以上の無人運転
が可能であり、カセット数を増設すれば、更に長時間運
転ができる。現在の生産ラインでは、ほとんどこのプロ
ーブ装置が利用されている。 【０００６】このようなプローブ装置では、ウエハ保持
台の回転角が小さい場合には、ウエハカセットとウエハ
保持台との間でウエハのプリアライメント（最終的な位
置合わせの前の概略の位置合わせ）を行わなければなら
ず、こうした機能を備えながらできるだけ簡単でかつ確
実な、プローブ装置に適した移載装置を用いることが重
要である。 【０００７】従来プローブ装置に用いられている移載装
置装置としては、例えば特開昭５７−６６６４９号公報
に記載されている技術が知られている。この技術は、ウ
エハカセットをエレベータ上に配置すると共に、ウエハ
カセットの昇降路上に搬送用のベルトを設け、ウエハカ
セットを降下させてウエハがベルトに接触したときにエ
レベータを停止して当該ベルトにウエハを受け渡し、こ
のベルトにより所定位置まで搬送した後Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ
方向に移動自在なベルヌーイチャックによりベルト上の
ウエハの表面を吸引し、ベルヌーイチャックを回転させ
てウエハ保持台にウエハを受け渡すものである。ベルヌ
ーイチャックは、円錐型の吸引室の側壁に沿って空気を
通流して中央部を負圧にし、これによりウエハを上から
保持するものである。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の移
載装置ではベルトを用いてカセット内からウエハを取り
出しているため、ベルトからゴミが発生し、ウエハが汚
染されるという問題がある。このような汚染はデバイス
の集積度がそれ程高くない場合には大きな問題とはなら
ないが、今後デバイスの高集積化が進められていく現状
では歩留りの低下の一因になる。 【０００９】またベルヌーイチャックは、空気を噴射す
るノズルに水滴やチリが付着すると噴出気流が乱れ、ウ
エハを搬送中に落下させて破損することがあり、搬送の
確実性に欠けるという問題がある。 【００１０】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、その目的は、ウエハ収納部からウエハを
取り出して所定位置まで移載するにあたり、確実に搬送
することができ、特にウエハ収納部が横に複数並んで配
列されている場合に、簡単でかつ占有スペースも狭くて
済むウエハ移載装置を提供することにある。 【００１１】本発明の他の目的は、ウエハ収納部とプロ
ーブカードの下に位置するウエハ保持台との間のウエハ
の移載を確実に行うことができ、しかも占有スペースの
狭いプローブ装置を提供することにある。 【００１２】 【課題を解決するための手段】第１の発明は、ウエハを
上下に間隔をおいて収納するウエハ収納部と、ウエハ保
持面に開口部が形成されると共に、進退自在でかつ前記
ウエハ収納部に対して相対的に昇降自在に構成され、ウ
エハ収納部内に進入してウエハを受け取る搬送部材と、
この搬送部材の開口部を通って昇降し、当該搬送部材上
のウエハを受け取って真空吸着する昇降部材と、切り欠
き部を備えると共に、前記昇降部材上のウエハと搬送部
材との間に進入し、昇降部材が切り欠き部内を降下して
昇降部材からウエハを受け取った後、水平方向に回転し
てこのウエハを所定位置に搬送する回転腕と、を具備し
てなることを特徴とするウエハ移載装置。 【００１３】第２の発明は、ウエハを上下に間隔をおい
て収納するウエハ収納部と、ウエハ保持面に開口部が形
成されると共に、進退自在でかつ前記ウエハ収納部に対
して相対的に昇降自在に構成され、ウエハ収納部内に進
入してウエハを受け取る搬送部材と、この搬送部材の開
口部を通って昇降し、当該搬送部材上のウエハを受け取
って真空吸着する昇降部材と、切り欠き部を備えると共
に、前記昇降部材上のウエハと搬送部材との間に進入
し、昇降部材が切り欠き部内を降下して昇降部材からウ
エハを受け取った後、水平方向に回転してこのウエハを
所定位置に搬送する回転腕と、この回転腕により搬送さ
れたウエハを受け取るために当該回転腕の切り欠き部を
通って昇降自在な支持ピンを備え、Ｘ、Ｙ方向に移動自
在なウエハ保持台と、このウエハ保持台の所定の静止位
置に対向して設けられたウエハのテスト用のプローブカ
ードと、を具備してなることを特徴とする。 【００１４】 【作用】搬送部材をウエハ収納部内に進入させてウエハ
をすくい上げ、その後後退させてウエハを取り出す。次
いで搬送部材上のウエハを昇降部材により突き上げ、例
えばこの昇降部材を回転させてウエハの位置合わせを行
う。そして所定のタイミングで回転腕をウエハの下方側
に位置させておき、昇降部材を降下させてウエハを回転
腕に受け渡し、この回転腕により所定位置まで移載す
る。 【００１５】従ってウエハの受け渡しを確実に行うこと
ができ、またウエハを収納部から取り出した後、搬送部
材を移動させて目的とする位置まで搬送するのではな
く、回転腕により搬送しているので、例えばウエハ収納
部が横に複数並んでいて横方向（Ｘ方向）に搬送部材が
移動するものであってもＸ方向と交差する方向に沿って
大きく移動させなくて済むため、移載装置の構成が簡単
でそのスペースも狭くて済む。従ってこのような構成
は、プロ−ブ装置に好適に用いることができる。 【００１６】またウエハの位置合わせをする場合には、
別途位置合わせステージを設けなくて済むので、スペー
スが狭くて済む上、移載の時間も短くて済む。 【００１７】 【実施例】以下に本発明のウエハ移載装置をプローブ装
置に適用した実施例について説明する。先ず図１を参照
してこのプローブ装置の全体の概要について述べると、
このプローブ装置は、カセットステージ１１上に横に一
列に配列されたウエハ収納部例えば４つのウエハカセッ
ト（以下「カセット」という。）１と、このカセット１
内に進入してウエハＷを受け取る搬送部材例えばピンセ
ット２と、このピンセット２に形成された開口部２１を
通ってピンセット２上のウエハＷを突き上げる昇降部材
３と、この昇降部材３上のウエハＷを受け取って所定位
置までウエハＷを搬送するための、切欠部４１を備えた
回転腕４と、この回転腕４からウエハＷを受け取ってウ
エハＷの測定領域まで移動するウエハ保持台５とを備え
ている。 【００１８】またウエハＷの測定領域には、図１では見
えない後述のプローブカードを取り付けるための、ヘッ
ドプレート５１にサポートリング５２を介して保持され
たインサートリング５３などが設けられ、その上方には
プローブカードのプローブ針とウエハＷ上のチップの電
極との位置を観察する光学系ユニット５４が設けられて
いる。 【００１９】なお上述の各移載に関する部分は、カセッ
ト１からウエハ保持台５までウエハＷを移載するものと
して説明しているが、これらはウエハ保持台５からカセ
ット１までの移載も行うものである。 【００２０】次に上述の各部分について詳述する。先ず
前記ピンセット２に関連する機構について図２を参照し
ながら説明する。４つのカセット１がＸ方向に配列され
ているとすると、これらカセット１に対向する位置にＸ
方向に並列して伸びる一対のカイドレール６１に沿っ
て、例えば図示しない車輪により滑動してガイドされる
Ｘ軸板６２が配置されており、このＸ軸板６２は、Ｘ方
向に離れて配置されたプーリ６３ａ、６３ｂの間に掛け
られたベルト６３に取り付けられ、モータＭ１を駆動す
る（正逆転する）ことによりＸ方向に移動するように構
成される。なお１２ａに支台１２に形成された開口部で
ある。 【００２１】前記Ｘ軸板６２を挟んで上下に対向するよ
うにピンセット受台６４及びモータ取付台６５が配設さ
れ、これらの間にはボールネジ６６及び２本のガイド棒
６７が立設されている。前記Ｘ軸板６２は、ボールネジ
６６に図示しないメネジ部を介して螺合すると共にガイ
ド棒６７が図示しないガイド溝を介して貫通されてお
り、従ってモータＭ２を駆動して（正逆転して）ボール
ネジ６６を回転させることにより、ピンセット受台６４
がＸ軸板６２に対して昇降することになる。 【００２２】前記ピンセット受台６４の上面側にはピン
セット基台７１が取り付けられており、このピンセット
基台７１の上には、レール基台７２からＹ方向に並行に
伸びる一対のガイドレール７３が配設されている。ピン
セット２はこのガイドレール７３にガイドされるように
前記基台７１上に滑動自在に取り付けられると共に、Ｙ
方向に沿ってプーリ７４ａ、７４ｂ間に掛けられたベル
ト７４に取り付けられ、モータＭ３を駆動（正逆転）す
ることによりＹ方向に移動自在に即ちカセット１に対し
て進退自在となるように構成されている。 【００２３】前記ピンセット２の進入最終部の位置（前
端位置）と、後退しているときの最後部の位置（後端位
置）とに対応して、図示しないが夫々光電子スイッチ、
例えばピンセット２の通過領域面を介して上下に対向す
る発光部及び受光部よりなる光電子スイッチを設け、ピ
ンセット２の本体通過に伴い、受光部で受光しない場合
にはモータＭ３を停止するように構成すれば、ピンセッ
ト２を予め設定した前端位置及び後端位置にて確実に停
止させることができる。 【００２４】前記ピンセット基台７１の下方側には、当
該ピンセット基台７１に取り付けられたソレノイド３１
によりピンセット基台７１側にガイド棒３２にガイドさ
れながら引き寄せられる（上昇する）昇降板３３が配設
されている。一方前記ピンセット２のウエハ保持面に
は、例えば長穴よりなる開口部２１が形成されており、
前記昇降板３２における前記開口部２１と対向する位置
には、当該開口部２１内を上下に通過する図１にて既述
した昇降部材３がモータＭ４によりベルト３４を介して
鉛直軸（Ｚ軸）のまわりに回転自在に設けられている。
この昇降部材３は、上面にウエハＷの保持面部３０が形
成され、この保持面部３０にはバキューム吸着機能が付
設されており、サブチャックとも呼ばれる。なおこの例
では昇降部材３の上限位置は前記ソレノイド３１のスト
ローク長で決まるが、保持面部３０とピンセット２との
間に前記回転腕４が位置することができるように設定さ
れる。 【００２５】ここでピンセット２のＸ方向（カセット１
の配列方向）の停止位置を設定する部分に関して述べる
と、図３に示すように装置本体側において４個のカセッ
ト１１に対応する位置Ａ〜Ｄに夫々光電子スイッチ１３
を配置すると共に、Ｘ軸板６２に装置本体側の光源１４
を光電子スイッチ１３側に反射するようにミラー１５を
取付け、光源１４からミラー１５を介して反射された光
を光電子スイッチ１３が受光したときに、該当する位置
Ａ〜Ｄに停止して、ピンセット２がカセット１の前面に
対向するように構成される。 【００２６】またこの実施例では、前記昇降部材３上の
ウエハＷをプリアライメントと呼ばれるウエハ保持台５
による最終的な位置合わせの前の前段の位置合わせを行
うための位置検出装置が昇降部材３に関連して設けられ
ている。この位置検出装置に関して述べると、図４
（ａ）に示すように昇降部材３上のウエハを挟んで上下
に対向するように、上側に受光センサ８１、下側に発光
ダイオード８２が夫々配設されており、図５に示すよう
に受光センサ８１には、当該受光センサ８１より出力電
流を電圧に変換するオペアンプ８３が接続されている。
このオペアンプ８３の後段側には低域通過フイルタ８
４、サンプルホールド回路８５及びＡ／Ｄコンバータ８
４がこの順に接続され、このＡ／Ｄコンバータ８４より
の電圧信号がＣＰＵに取り込まれることとなる。 【００２７】前記位置検出装置はこのように構成されて
おり、昇降部材３を上昇させてピンセット２上のウエハ
Ｗを突き上げた後当該昇降部材３によりウエハＷを１回
転させ、これにより得た出力波形にもとづいて図４
（ｂ）に示すようにウエハＷの中心Ｐと昇降部材３の中
心Ｑとの偏心量を求める。なお図６はこの出力波形の一
例を示す図である。その後昇降部材３を降下させてピン
セット２上に載せ、当該ピンセット２及びＸ軸板６２の
移動により前記偏心量を補正し、再び昇降部材３を上昇
させてウエハＷを突き上げて受け取り、ウエハＷを１回
転させて得た出力波形にもとづいてウエハＷのオリフラ
（オリエンテーションフラット）Ｆの位置を演算し、そ
の結果にもとづいて昇降部材３によりウエハＷの向きを
補正し、こうしてウエハＷのプリアライメントが行われ
る。なおウエハＷの受け渡し動作については後で詳述す
るが、昇降部材３の上に（詳しくは保持面部３の上）に
ウエハＷを保持するときにはバキューム吸着する。 【００２８】次に前記回転腕４に関連する構成について
図７を参照しながら述べると、下部側に位置する搬送基
台４２に一対のガイド棒４３を立設し、このガイド棒４
３の上端に固定板４４を嵌着すると共に、搬送基台４２
と固定板４４との間に、下端側のモータＭ５により駆動
されるボールネジ４５を軸着し、更にこのボールネジ４
５に螺合しかつガイド棒４３に嵌合する昇降基台４６を
設けて、回転腕４の昇降機構が構成される。 【００２９】前記昇降基台４６には、モータＭ６により
回転されるウオーム４７及びギア４８を介してＺ軸のま
わりに回転する回転軸４９が設けられており、この回転
軸４９の上端に、前記回転腕４の基端部が取り付けら
れ、こうして回転腕４は水平方向に回動しかつ昇降動作
ができることとなる。また前記回転腕４の先端部の切り
欠き部４１は、昇降部材３が上下に通過して昇降部材３
との間でウエハＷの受け渡しが可能となるように形成さ
れたものである。 【００３０】そして図１に戻ってウエハ保持台５につい
て述べると、このウエハ保持台５は、例えば特開昭６０
−２２６０５号公報に記載されているＸ−Ｙステージ上
に設置される。このようなＸ−Ｙステージ９０は、ボー
ルネジや、ガイドレールを含むＸ軸機構９１、及びボー
ルネジや、ガイドレールを含むＹ軸機構９２などからな
り、更にウエハ保持台５を例えば後述の図１０に示す偏
心カム５８などによりＺ軸方向に移動させ、かつＺ軸ま
わりに回転させる機構が組み合わせられている。 【００３１】またウエハ保持台５には、前記回転腕４の
切り欠き部４１内を通って昇降し、回転腕４との間でウ
エハの受け渡しを行うための例えば正三角形の頂点位置
に夫々配置された３本の支持ピン５０が突出、埋没自在
に設けられている。 【００３２】前記ウエハ保持台５の所定の静止位置（ウ
エハＷの測定領域）には、ウエハ保持台５と対向するよ
うにプローブカードが設けられており、図８に示すよう
にこのプローブカード５５は、プローブ針５６を備え、
例えばネジ５７によりインサートリング５３に取り付け
られている。この例では、インサートリング５３を保持
しているヘッドプレート５１はプローブ装置本体に開閉
自在に取り付けられている。 【００３３】次に上述実施例の装置により、ウエハＷを
カセット１からウエハ保持台５に移載し、測定終了後再
びカセット１まで戻る動作について述べる。先ず複数個
のカセット１をカセットステージ１１の所定の位置に配
置し、オペレータがこれらカセット１の測定順序をＲＯ
Ｍに記憶させる。これによりＲＯＭ内の情報と既述した
光電スイッチ１３からの出力信号とにもとづいて、ピン
セット２の下方側のＸ軸板６２がポジションＡ〜Ｄのう
ちの一つの位置を選択して移動し、これによりピンセッ
ト２が所定のカセット１の前に停止する。 【００３４】続いて当該カセット１からＲＯＭに記憶さ
れている順番に従ってウエハＷが取り出されることにな
るが、この動作を図９を参照しながら説明する。先ず図
９（ａ）に示すようにモータＭ２を駆動してボールネジ
６６を回転させてピンセット２を所定位置まで上昇（あ
るいは降下）させる。カセット１内には例えばウエハＷ
が上下に間隔をおいて２５枚収納されるが、ウエハＷ間
の間隔は予め規定された値であるから、ウエハＷの段数
がわかればウエハＷの収納位置、及びウエハＷ間の中間
位置が把握でき、従ってウエハＷ間の中間位置にピンセ
ット２が位置するようにモータＭ２が制御される。 【００３５】そして図９（ｂ）に示すように既述した如
くモータＭ３を駆動してベルト７４を移動させることに
より（図２参照）ピンセット２を前進させてカセット１
内に進入させ、ピンセット基台７１に取り付けた光電ス
イッチなどの進入確認センサ（図示せず）にて確認信号
を得た後に図９（ｃ）に示すようにモータＭ２を駆動し
てピンセット２を上昇させ、ウエハＷを保持する。ウエ
ハＷはピンセット２のバキューム吸着機能により吸着さ
れ、バキュームセンサ（図示せず）からの吸着完了の出
力後、図９（ｄ）に示すようにピンセット２は元の位置
まで後退する。 【００３６】更に既述した如くソレノイド３１に空気を
注入して昇降板３をピンセット基台７１に引き寄せ（図
２参照）これにより昇降部材３は図９（ｅ）に示すよう
にピンセット２の開口部２１を通って上昇し、ピンセッ
ト２上のウエハＷを突き上げて保持する。ピンセット２
上のバキューム吸着は、昇降部材３がウエハＷを突き上
げる前に解除され、これに代ってウエハＷは昇降部材３
によりバキューム吸着される。その後昇降部材３を回転
させて図４〜図６にて詳述したように、ウエハＷの中心
と向きとについて位置合わせ（プリアライメント）が行
われる。 【００３７】一方回転腕４は、昇降部材３の上昇時には
これよりも図１中時計まわり方向に寄った位置に待機
し、昇降部材３がウエハを受け取った後は図１０（ａ）
に示すようにピンセット２と昇降部材３との中間位置で
あって、回転腕４の切り欠き部４１が昇降部材３を囲む
位置まで回転し、ウエハＷのほぼ真下に待機している。
この状態で昇降部材３は、図１０（ｂ）に示すように前
記切り欠き部４１及びピンセット２の開口部２１を通っ
て降下し、これによりウエハＷは回転腕４に受け渡され
る。この受け渡しの際昇降部材３のバキューム吸着は解
除され、これに代ってウエハＷは回転腕４にバキューム
吸着される。 【００３８】しかる後図１０（ｃ）に示すように回転腕
４は、ウエハ保持台５の上方位置まで水平方向に回転
し、更に回転腕４のバキューム吸着を解除した後ウエハ
保持台５の支持ピン５０が回転腕４の切り欠き部４１内
を通って突出する。これによりウエハＷは支持ピン５０
に一旦支持され、回転腕４が退避した後支持ピン５０が
降下してウエハ保持台５上に受け渡され、バキューム吸
着される。 【００３９】その後ウエハ保持台５は、図１０（ｄ）に
示すようにＸ−Ｙステージ９０により測定領域であるプ
ローブカード５の下方位置まで移動され、図１に示す光
学系ユニット５４によりプローブカード５５の穴を通じ
てウエハＷ表面を観察しながらウエハＷの位置合わせを
正確に行った後例えば偏心カム５８により上昇して、プ
ローブカード５５のプローブ針５６とウエハＷ上のチッ
プの電極（パッド）とを圧接する。圧接後外部のテスタ
によりチップの電気的測定が行われる。 【００４０】全てのチップの測定が終了した後図１０
（ｃ）に示すようにウエハ保持台５はもとの高さまで降
下すると共に矢印と反対方向に移動し、支持ピン５０を
突出させてウエハＷを上昇させて回転腕４に受け渡し、
先述の移載動作と逆の動作で回転腕４→昇降部材３→ピ
ンセット２→カセット１の順にウエハＷがもとの位置ま
で移載される。以上のような動作を繰り返すことにより
すべてのウエハＷが測定される。 【００４１】なおウエハのプリアライメントは、ウエハ
保持台５上で行ってもよい。また本発明のウエハ移載装
置は、プローブ装置に限らず他の装置、例えばウエハに
対して所定の処理を行う処理装置の入出力ポート部分に
適用してもよい。 【００４２】 【発明の効果】本発明によれば、ウエハＷの下面側を保
持して移載するようにしているため、ウエハを確実に移
載することができ、また進退自在な搬送部材と回転腕と
を組み合わせているため、搬送部材を広い領域に亘って
移動させなくてよいので、装置が簡単でかつそのスペー
スも狭くて済む。そしてウエハの位置合わせを行う場合
には、搬送部材と回転腕との間の受け渡しを行うための
昇降部材により行うことができるので、この効果は非常
に大きい。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer transfer device and a probe device. 2. Description of the Related Art A probe device for measuring chips in a wafer measures electrical characteristics of a large number of chips formed in a wafer in a final step of a wafer process. It is a mechanical device for separating defective chips, and is a device that serves as a medium between the chips in the wafer and the tester. By performing measurement in a wafer state, defective chips can be eliminated before the assembly process, which contributes to cost reduction and productivity improvement. The basic function of the probe device is to bring the probe needles attached to the probe card into contact with the electrodes (called pads) on the chip. The measurement signal from the tester is transmitted to the chip to be measured via the probe card, and the output signal is also returned to the tester via the probe card, and the tester determines the measurement result. In recent semiconductor manufacturing processes, due to the rapid growth of the semiconductor industry, it has been required to improve productivity, yield, and quality, and a large wafer diameter and rapid automation of manufacturing equipment have been rapidly promoted. ing. The same applies to the probe device. It has evolved from a function that simply contacts the probe needle of a probe card to a fully automatic probe device that can automatically test all wafers by setting a wafer cassette containing wafers. It has been improved to the present. The full-automatic probe device is a probe device which is a further development of the labor saving of the semi-automatic probe device.
If only the initial conditions are set and the cassettes are supplied by the operator, probing (the action of pressing the probe needles of the probe card onto the chip and sequentially measuring them) is possible, including alignment. 2 per wafer cassette
Since 5 wafers can be stored, if the test time per wafer is, for example, 30 minutes, unattended operation of about 12 hours or more is possible, and if the number of cassettes is increased, it can be operated for a longer time. Most of the current production lines use this probe device. In such a probe device, when the rotation angle of the wafer holder is small, the wafer is pre-aligned between the wafer cassette and the wafer holder (general alignment before final alignment). Therefore, it is important to use a transfer device suitable for the probe device, which has such a function and is as simple and reliable as possible. As a transfer device used in a conventional probe device, for example, a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-66649 is known. In this technology, a wafer cassette is placed on an elevator, a transfer belt is installed on the hoistway of the wafer cassette, and when the wafer cassette is lowered and the wafer comes into contact with the belt, the elevator is stopped and the wafer is transferred to the belt. After handing over and transporting to a predetermined position with this belt, X, Y, Z, θ
The surface of the wafer on the belt is sucked by a Bernoulli chuck movable in any direction, and the Bernoulli chuck is rotated to transfer the wafer to the wafer holder. The Bernoulli chuck allows air to flow along the side wall of the conical suction chamber to create a negative pressure in the central portion, thereby holding the wafer from above. However, in the above-mentioned transfer apparatus, since the wafer is taken out from the cassette by using the belt, there is a problem that dust is generated from the belt and the wafer is contaminated. Such contamination does not cause a big problem when the degree of integration of the device is not so high, but in the present situation where the degree of integration of the device is advanced in the future, it causes a decrease in yield. Further, in the Bernoulli chuck, if water droplets or dust adheres to the nozzle for jetting air, the jetting air flow is disturbed, and the wafer may be dropped during transportation and damaged, and there is a problem that the transportation is not reliable. The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object thereof is to reliably transfer a wafer when it is taken out from the wafer storage section and transferred to a predetermined position, and particularly, An object of the present invention is to provide a wafer transfer device that is simple and requires a small occupied space when a plurality of wafer storage units are arranged side by side. Another object of the present invention is to provide a probe apparatus which can reliably transfer a wafer between a wafer storage section and a wafer holding table located under a probe card and which occupies a small space. To do. According to a first aspect of the present invention, a wafer accommodating portion for accommodating wafers vertically spaced apart from each other and an opening formed in a wafer holding surface are provided and are movable back and forth. A carrier member configured to be movable up and down relatively to the wafer storage unit and to enter the wafer storage unit to receive the wafer;
A lift member that moves up and down through the opening of the transfer member and receives the wafer on the transfer member by vacuum suction, and a notch portion are provided, and enter between the wafer on the lift member and the transfer member. A transfer arm, which comprises a rotating arm for moving the wafer to a predetermined position by rotating in the horizontal direction after the elevating member descends in the notch and receives the wafer from the elevating member. Mounting device. According to a second aspect of the present invention, a wafer accommodating portion for accommodating wafers vertically spaced apart from each other and an opening portion formed on a wafer holding surface are movable and relatively movable relative to the wafer accommodating portion. A carrier member that is configured to be vertically movable, receives a wafer by entering the wafer storage unit, an elevator member that vertically moves through an opening of the carrier member, receives the wafer on the carrier member, and vacuum-adsorbs the wafer, and a notch. The wafer is provided between the wafer on the elevating member and the transfer member, the elevating member descends in the cutout portion to receive the wafer from the elevating member, and then rotates in the horizontal direction to predetermine the wafer. A rotary arm for transporting the wafer to a position, a support pin that can be raised and lowered through a cutout portion of the rotary arm to receive the wafer transported by the rotary arm, and a wafer holder that is movable in X and Y directions. A probe card for testing a wafer disposed opposite to a predetermined rest position of the wafer holder, characterized by comprising comprises a. The transport member is inserted into the wafer storage portion to scoop up the wafer, and then retracted to take out the wafer. Then, the wafer on the transfer member is pushed up by the elevating member and, for example, the elevating member is rotated to align the wafer. Then, the rotating arm is positioned below the wafer at a predetermined timing, the elevating member is lowered to transfer the wafer to the rotating arm, and the rotating arm transfers the wafer to a predetermined position. Therefore, the wafer can be reliably delivered and received, and after the wafer is taken out from the storage portion, it is not moved to the intended position by moving the carrying member but is carried by the rotating arm. For example, even if a plurality of wafer storage units are arranged side by side and the transfer member moves in the horizontal direction (X direction), it is not necessary to move the transfer member largely along the direction intersecting the X direction. The structure is simple and the space is small. Therefore, such a structure can be suitably used for a probe device. When aligning the wafer,
Since there is no need for a separate alignment stage, the space is small and the transfer time is short. EXAMPLE An example in which the wafer transfer device of the present invention is applied to a probe device will be described below. First, referring to FIG. 1, an outline of the entire probe apparatus will be described.
This probe device includes a wafer storage unit, for example, four wafer cassettes (hereinafter referred to as “cassettes”) 1 arranged in a row on a cassette stage 11, and this cassette 1.
A transfer member, such as tweezers 2, that enters the inside to receive the wafer W, an elevating member 3 that pushes up the wafer W on the tweezers 2 through an opening 21 formed in the tweezers 2, and the wafer W on the elevating member 3. And a wafer holding table 5 for receiving the wafer W from the rotating arm 4 and moving it to the measurement area of the wafer W. ing. In the measurement area of the wafer W, an insert ring 53, etc., which is held on the head plate 51 via a support ring 52, is provided for attaching a probe card, which will be described later, which is not visible in FIG. Is provided with an optical system unit 54 for observing the positions of the probe needles of the probe card and the electrodes of the chip on the wafer W. Although the above-mentioned parts relating to the transfer are explained as transferring the wafer W from the cassette 1 to the wafer holder 5, these also transfer the wafer W from the wafer holder 5 to the cassette 1. It is a thing. Next, the above-mentioned parts will be described in detail. First, the mechanism related to the tweezers 2 will be described with reference to FIG. If four cassettes 1 are arranged in the X direction, X is placed at a position facing these cassettes 1.
An X-axis plate 62, which is slidably guided by, for example, a wheel (not shown), is arranged along a pair of guide rails 61 extending in parallel in the direction. The X-axis plates 62 are arranged apart from each other in the X-direction. It is attached to a belt 63 hung between pulleys 63a and 63b, and is configured to move in the X direction by driving (forward / reverse rotation) of the motor M1. The opening 12a is formed in the abutment 12. A tweezers receiving base 64 and a motor mounting base 65 are arranged so as to face each other with the X-axis plate 62 interposed therebetween, and a ball screw 66 and two guide rods 67 are erected between them. There is. The X-axis plate 62 is screwed into the ball screw 66 via a female screw portion (not shown), and the guide rod 67 is penetrated through a guide groove (not shown). Therefore, the motor M2 is driven (forward / reverse rotation). By rotating the ball screw 66, the tweezers support 64
Moves up and down with respect to the X-axis plate 62. A tweezers base 71 is attached to the upper surface side of the tweezers base 64, and a pair of guide rails 73 extending in parallel to the Y direction from the rail base 72 are mounted on the tweezers base 71. It is arranged. The tweezers 2 are slidably mounted on the base 71 so as to be guided by the guide rails 73,
It is attached to a belt 74 that is hung between pulleys 74a and 74b along the direction, and is configured to be movable in the Y direction by driving the motor M3 (forward / reverse rotation), that is, to be movable back and forth with respect to the cassette 1. ing. Corresponding to the position of the last portion of insertion of the tweezers 2 (front end position) and the position of the rearmost portion (rear end position) when the tweezers 2 are retracted, although not shown, photoelectric switches, respectively.
For example, a photoelectric switch including a light emitting portion and a light receiving portion that are vertically opposed to each other through the passage area surface of the tweezers 2 is provided, and the motor M3 is stopped when the light receiving portion does not receive light as the tweezers 2 passes through the main body. By doing so, the tweezers 2 can be reliably stopped at the preset front end position and rear end position. Below the tweezers base 71, a solenoid 31 attached to the tweezers base 71 is provided.
Thus, an elevating plate 33 that is pulled (raised) while being guided by the guide rod 32 is disposed on the tweezers base 71 side. On the other hand, the wafer holding surface of the tweezers 2 has an opening 21 formed of, for example, an elongated hole,
At a position facing the opening 21 in the lift plate 32, the lift member 3 described above with reference to FIG. 1 passing vertically through the opening 21 is driven by the motor M4 via the belt 34 to move the vertical axis (Z-axis). ) Is rotatably provided around.
A holding surface portion 30 of the wafer W is formed on the upper surface of the elevating member 3, and the holding surface portion 30 is additionally provided with a vacuum suction function, which is also called a sub chuck. In this example, the upper limit position of the elevating member 3 is determined by the stroke length of the solenoid 31, but is set so that the rotary arm 4 can be located between the holding surface portion 30 and the tweezers 2. Here, the X direction of the tweezers 2 (the cassette 1
As for the portion for setting the stop position in the arrangement direction), as shown in FIG. 3, the optoelectronic switches 13 are respectively provided at positions A to D corresponding to the four cassettes 11 on the apparatus main body side.
And the light source 14 on the apparatus main body side on the X-axis plate 62.
Is attached to the optoelectronic switch 13 side, and when the photoelectronic switch 13 receives the light reflected from the light source 14 via the mirror 15, the tweezers 2 are stopped at the corresponding positions A to D. Are configured to face the front surface of the cassette 1. Further, in this embodiment, the wafer W on the elevating member 3 is called a pre-alignment wafer holding table 5.
A position detecting device for performing the previous position alignment before the final position alignment is provided in association with the elevating member 3. The position detecting device will be described with reference to FIG.
As shown in (a), a light receiving sensor 81 is arranged on the upper side and a light emitting diode 82 is arranged on the lower side so as to face each other with the wafer on the elevating member 3 interposed therebetween, and as shown in FIG. An operational amplifier 83 that converts an output current from the light receiving sensor 81 into a voltage is connected to the sensor 81.
The low-pass filter 8 is provided on the rear side of the operational amplifier 83.
4. Sample and hold circuit 85 and A / D converter 8
4 are connected in this order, and the voltage signal from the A / D converter 84 is taken into the CPU. The position detecting device is constructed in this way, and after raising and lowering the raising and lowering member 3 to push up the wafer W on the tweezers 2, the raising and lowering member 3 rotates the wafer W once, and the output obtained by this is obtained. Figure 4 based on the waveform
As shown in (b), the amount of eccentricity between the center P of the wafer W and the center Q of the lift member 3 is obtained. FIG. 6 is a diagram showing an example of this output waveform. After that, the elevating member 3 is lowered and placed on the tweezers 2, the eccentricity is corrected by the movement of the tweezers 2 and the X-axis plate 62, and the elevating member 3 is raised again to push up the wafer W to receive the wafer W. The position of the orientation flat (orientation flat) F of the wafer W is calculated based on the output waveform obtained by rotating once, and the elevation member 3 corrects the orientation of the wafer W based on the result, thus pre-aligning the wafer W. Done. The operation of transferring the wafer W will be described in detail later, but when the wafer W is held on the elevating member 3 (specifically, on the holding surface portion 3), the wafer W is sucked by vacuum. Next, the structure relating to the rotary arm 4 will be described with reference to FIG. 7. A pair of guide rods 43 are provided upright on the conveyance base 42 located on the lower side.
The fixing plate 44 is fitted on the upper end of the transfer base 42
A ball screw 45 driven by a motor M5 on the lower end side is axially mounted between the fixing plate 44 and the fixing plate 44.
An elevating / lowering base 46 that is screwed to 5 and fits into the guide rod 43 is provided to constitute an elevating / lowering mechanism for the rotary arm 4. The lifting base 46 is provided with a rotary shaft 49 which rotates around the Z axis via a worm 47 and a gear 48 which are rotated by a motor M6, and the upper end of the rotary shaft 49 is provided with the rotary shaft 49. The base end of the rotary arm 4 is attached, and thus the rotary arm 4 can be horizontally rotated and can be moved up and down. Further, the notch 41 at the tip of the rotary arm 4 allows the elevating member 3 to pass vertically,
The wafer W is formed so that the wafer W can be delivered to and from it. Returning to FIG. 1, the wafer holder 5 will be described below.
It is installed on the XY stage described in JP-A-22605. Such an XY stage 90 includes an X-axis mechanism 91 including a ball screw and a guide rail, a Y-axis mechanism 92 including a ball screw and a guide rail, and a wafer holding table 5 as shown in FIG. A mechanism for moving in the Z-axis direction and rotating around the Z-axis by an eccentric cam 58 or the like is combined. The wafer holding table 5 is arranged at the apex positions of, for example, an equilateral triangle for moving the wafer up and down through the notch 41 of the rotary arm 4 and transferring the wafer to and from the rotary arm 4. The three supported support pins 50 are provided so as to project and be buried. At a predetermined stationary position (measurement area of the wafer W) of the wafer holder 5, a probe card is provided so as to face the wafer holder 5, and as shown in FIG. Comprises a probe needle 56,
For example, it is attached to the insert ring 53 with a screw 57. In this example, the head plate 51 holding the insert ring 53 is openably and closably attached to the probe apparatus main body. Next, the operation of transferring the wafer W from the cassette 1 to the wafer holding table 5 and returning to the cassette 1 again after the measurement is completed by the apparatus of the above embodiment will be described. First, a plurality of cassettes 1 are arranged at predetermined positions on the cassette stage 11, and the operator sets the measurement order of these cassettes 1 to RO.
Store in M. As a result, the X-axis plate 62 on the lower side of the tweezers 2 moves by selecting one of the positions A to D based on the information in the ROM and the output signal from the photoelectric switch 13 described above. This causes the tweezers 2 to stop before the predetermined cassette 1. Subsequently, the wafers W are taken out from the cassette 1 in the order stored in the ROM. This operation will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 9A, the motor M2 is driven to rotate the ball screw 66 to raise (or lower) the tweezers 2 to a predetermined position. In the cassette 1, for example, a wafer W
, 25 are stored at intervals in the vertical direction. Since the distance between the wafers W is a predetermined value, the storage position of the wafers W and the intermediate position between the wafers W can be determined if the number of stages of the wafers W is known. Therefore, the motor M2 is controlled so that the tweezers 2 are located at the intermediate position between the wafers W. As shown in FIG. 9B, the motor M3 is driven to move the belt 74 (see FIG. 2) to move the tweezers 2 forward so that the cassette 1 can be moved.
9C, and after the confirmation signal is obtained by an entrance confirmation sensor (not shown) such as a photoelectric switch attached to the tweezers base 71, the motor M2 is driven to move the tweezers 2 as shown in FIG. 9C. The wafer W is raised and held. The wafer W is attracted by the vacuum attraction function of the tweezers 2, and after the attraction completion output from the vacuum sensor (not shown), the tweezers 2 retracts to the original position as shown in FIG. 9D. Further, as described above, air is injected into the solenoid 31 to draw the lifting plate 3 toward the tweezer base 71 (see FIG. 2), whereby the lifting member 3 is opened in the tweezers 2 as shown in FIG. 9 (e). The wafer W on the tweezers 2 is lifted up through the portion 21 and pushed up and held. Tweezers 2
The upper vacuum suction is released before the lifting member 3 pushes up the wafer W, and instead, the wafer W is lifted by the lifting member 3.
Is absorbed by vacuum. After that, the elevating member 3 is rotated to perform alignment (pre-alignment) with respect to the center and the direction of the wafer W as described in detail with reference to FIGS. On the other hand, the rotating arm 4 stands by at a position closer to the clockwise direction in FIG. 1 when the elevating member 3 is raised, and after the elevating member 3 receives the wafer, it is moved to the position shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the notch 41 of the rotary arm 4 is at an intermediate position between the tweezers 2 and the elevating / lowering member 3, and is rotated up to a position surrounding the elevating / lowering member 3 and stands by just under the wafer W.
In this state, the elevating / lowering member 3 descends through the notch 41 and the opening 21 of the tweezers 2 as shown in FIG. 10B, whereby the wafer W is transferred to the rotating arm 4. At the time of this transfer, the vacuum suction of the elevating member 3 is released, and instead, the wafer W is vacuum suctioned to the rotating arm 4. Thereafter, as shown in FIG. 10 (c), the rotating arm 4 horizontally rotates to a position above the wafer holder 5, and after the vacuum adsorption of the rotating arm 4 is released, the wafer holder 5 is supported. The pin 50 projects through the cutout portion 41 of the rotary arm 4. As a result, the wafer W becomes
Once, the rotary arm 4 is retracted, and then the support pin 50 descends and is transferred onto the wafer holding table 5 for vacuum suction. After that, the wafer holder 5 is moved to a position below the probe card 5 which is a measurement region by the XY stage 90 as shown in FIG. 10D, and the probe card is moved by the optical system unit 54 shown in FIG. After accurately arranging the wafer W while observing the surface of the wafer W through the holes 55, the probe needle 56 of the probe card 55 and the electrode (pad) of the chip on the wafer W are raised by, for example, an eccentric cam 58. Pressure contact. After pressure welding, the chip is electrically measured by an external tester. After the measurement of all the chips is completed, FIG.
As shown in (c), the wafer holder 5 descends to the original height and moves in the direction opposite to the arrow, and the supporting pin 50 is projected to raise the wafer W and hand it over to the rotary arm 4.
The wafer W is transferred to the original position in the order of the rotating arm 4, the elevating member 3, the tweezers 2, and the cassette 1 in the reverse operation of the transfer operation described above. All the wafers W are measured by repeating the above operation. The wafer pre-alignment may be carried out on the wafer holder 5. The wafer transfer device of the present invention is not limited to the probe device, and may be applied to other devices, for example, an input / output port portion of a processing device that performs a predetermined process on a wafer. According to the present invention, since the lower surface side of the wafer W is held and transferred, the wafer can be transferred reliably and the transfer member which can move back and forth. Since the rotary member is combined with the rotary arm, it is not necessary to move the conveying member over a wide area, so that the device is simple and the space thereof is small. When the wafer is aligned, it can be performed by the elevating member for transferring between the transfer member and the rotary arm, and this effect is very large.

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例の全体の概略を示す斜視図であ
る。 【図２】本発明の実施例の一部であるピンセット（搬送
部材に相当する）に関連する部分を示す斜視図である。 【図３】ピンセットをＸ方向に動かすＸ軸板の停止位置
の設定を示す説明図である。 【図４】ウエハの位置合わせ装置及び位置合わせの一例
を示す説明図である。 【図５】ウエハの位置合わせ装置の一部を示すブロック
図である。 【図６】ウエハの位置合わせ装置の出力電流の一例を示
す特性図である。 【図７】回転腕及びこれを駆動する機構を示す斜視図で
ある。 【図８】プローブカードの取り付けの様子を示す斜視図
である。 【図９】本発明の実施例の動作説明図である。 【図１０】本発明の実施例の動作説明図である。 【符号の説明】 １ ウエハカセット ２ ピンセット ２１ 開口部 ３ 昇降部材 ３３ 昇降台 ４ 回転腕 ４１ 切欠部 ５ ウエハ保持台 ５０ 支持ピン ５５ プローブカード ６２ Ｘ軸板 ７１ ピンセット基台 ９０ Ｘ−ＹステージBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing an overall outline of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a portion related to tweezers (corresponding to a carrying member) which is a part of the embodiment of the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram showing setting of a stop position of an X-axis plate that moves tweezers in the X direction. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a wafer alignment device and alignment. FIG. 5 is a block diagram showing a part of a wafer alignment apparatus. FIG. 6 is a characteristic diagram showing an example of an output current of the wafer alignment apparatus. FIG. 7 is a perspective view showing a rotary arm and a mechanism for driving the rotary arm. FIG. 8 is a perspective view showing how the probe card is attached. FIG. 9 is an operation explanatory diagram of the embodiment of the present invention. FIG. 10 is an operation explanatory diagram of the embodiment of the present invention. [Explanation of Codes] 1 Wafer cassette 2 Tweezers 21 Opening 3 Elevating member 33 Elevating table 4 Rotating arm 41 Notch 5 Wafer holding table 50 Support pins 55 Probe card 62 X axis plate 71 Tweezer base 90 XY stage

Claims (1)

【特許請求の範囲】 （１）ウエハを上下に間隔をおいて収納するウエハ収納
部と、 ウエハ保持面に開口部が形成されると共に、進退自在で
かつ前記ウエハ収納部に対して相対的に昇降自在に構成
され、ウエハ収納部内に進入してウエハを受け取る搬送
部材と、 この搬送部材の開口部を通って昇降し、当該搬送部材上
のウエハを受け取って真空吸着する昇降部材と、 切り欠き部を備えると共に、前記昇降部材上のウエハと
搬送部材との間に進入し、昇降部材が切り欠き部内を降
下して昇降部材からウエハを受け取った後、水平方向に
回転してこのウエハを所定位置に搬送する回転腕と、 を具備してなることを特徴とするウエハ移載装置。 （２）昇降部材は、鉛直軸のまわりに回転自在に構成さ
れ、 前記昇降部材によりウエハを回転させてウエハの位置を
検出するためのウエハ位置検出装置を更に設けたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のウエハ移載装
置。 （３）ウエハを上下に間隔をおいて収納するウエハ収納
部と、 ウエハ保持面に開口部が形成されると共に、進退自在で
かつ前記ウエハ収納部に対して相対的に昇降自在に構成
され、ウエハ収納部内に進入してウエハを受け取る搬送
部材と、 この搬送部材の開口部を通って昇降し、当該搬送部材上
のウエハを受け取って真空吸着する昇降部材と、 切り欠き部を備えると共に、前記昇降部材上のウエハと
搬送部材との間に進入し、昇降部材が切り欠き部内を降
下して昇降部材からウエハを受け取った後、水平方向に
回転してこのウエハを所定位置に搬送する回転腕と、 この回転腕により搬送されたウエハを受け取るために当
該回転腕の切り欠き部を通って昇降自在な支持ピンを備
え、Ｘ、Ｙ方向に移動自在なウエハ保持台と、 このウエハ保持台の所定の静止位置に対向して設けられ
たウエハのテスト用のプローブカードと、 を具備してなることを特徴とするプローブ装置。Claims: (1) A wafer accommodating portion for accommodating wafers vertically spaced from each other, and an opening formed in a wafer holding surface, which is movable back and forth and relatively to the wafer accommodating portion. A carrier member that is configured to be vertically movable and that receives a wafer by entering the wafer storage unit; a lift member that moves up and down through an opening of the carrier member, receives the wafer on the carrier member, and vacuum-adsorbs the wafer; The wafer is provided between the wafer on the elevating member and the transfer member, the elevating member descends in the cutout portion to receive the wafer from the elevating member, and then rotates in the horizontal direction to predetermine the wafer. A wafer transfer device, comprising: a rotating arm that conveys the wafer to a position. (2) The elevating member is configured to be rotatable about a vertical axis, and a wafer position detection device for detecting the position of the wafer by rotating the wafer by the elevating member is further provided. A wafer transfer device according to item 1 above. (3) A wafer accommodating portion for accommodating wafers vertically spaced from each other, and an opening formed in the wafer holding surface, which is configured to be movable back and forth and movable up and down relatively to the wafer accommodating portion. A transfer member that enters the wafer storage unit to receive the wafer, an elevating member that moves up and down through an opening of the transfer member, receives the wafer on the transfer member, and vacuum-adsorbs the wafer; and a cutout portion. A rotating arm that enters between the wafer on the elevating member and the transfer member, descends in the notch portion and receives the wafer from the elevating member, and then rotates horizontally to transfer the wafer to a predetermined position. A wafer holder that is movable up and down in the X and Y directions, and is provided with a support pin that can be raised and lowered through a notch in the rotary arm to receive the wafer transferred by the rotary arm; Probe device comprising a given probe card for testing a wafer disposed opposite the rest position, by comprising comprises a.