JPH0630370B2

JPH0630370B2 - プローブ装置

Info

Publication number: JPH0630370B2
Application number: JP21455787A
Authority: JP
Inventors: 芳彦中村
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1987-08-27
Filing date: 1987-08-27
Publication date: 1994-04-20
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: JPS6457633A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、被搬送体を吸着して搬送する機構を有するプ
ローブ装置に関する。

（従来の技術）この種のプローブ装置は、ウエハの搬送、例えば、半導
体ウエハなどの被検査体の電気的特性を検査する際の被
検査体の搬送機構としてローダ部が準備されている。

このプローブ装置は、第５図に示すように、ローダ部１
と測定部７とから構成されている。そして、前記ローダ
部１とは、ウエハカセット２よりウエハ３を搬送チャッ
ク４によって取り出し搬送し、このウエハ３をアライメ
ントステージ５でプリアライメントするものである。

この後、真空チャック６によって前記ウエハ３を前記測
定部７の測定ステージ８に受渡し、ここで最終的なアラ
イメントを実行して、プローブカード等によって前記ウ
エハ３の電気的特性を検査するようになっている。

ここで、前記搬送チャック４は、同図に示すように略コ
字状に形成され、その載置面に前記ウエハ３を真空吸着
して同図の矢印方向に移動自在となっている。そして、
その中央切欠部を介して前記アライメントステージ５が
上昇することで、前記搬送チャック４よりウエハ３を受
けとるようになっている。

尚、前記搬送チャック４の載置面には、コ字状の外形に
沿って溝４ａが形成され、この溝４ａを介して前記ウエ
ハ３を真空吸着するようになっている。

（発明が解決しようとする問題点）前記ウエハ３は、通常その平面度が極めて高くなってい
るので、前記搬送チャック４上に載置された場合、前記
溝４ａを完全に密閉するので、十分な吸着効果が得ら
れ、この場合には搬送上問題点はない。

しかし、中には平面度が悪く、第６図（Ａ），（Ｂ）に
示すように反り返ったウエハ３もある。

このような反りのあるウエハ３が前記搬送チャック４に
載置された場合、前記溝４ａを完全に密閉することが出
来ず、十分な吸着効果が得られないという問題があっ
た。

このことは、第６図（Ａ）のように上側に反り返ったウ
エハ３の場合に特に問題であり、従来よりこの種のウエ
ハ３をも確実に真空吸着して搬送する吸着搬送機構を備
えたプローブ装置が提供されていなかった。

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来の
問題点を解決し、反りのある被搬送体であっても、十分
な吸着力で吸着して搬送することができる着搬送機構を
備えたプローブ装置を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、被検査体を収納する収納部と、上記収納部内
の被検査体を略コ字状の載置面で真空吸着して搬送する
搬送チャックと、この搬送チャックの搬送経路上で昇降
かつ回動自在に配置され、前記搬送チャックの前記載置
面の中央切欠部を介して上昇して前記被検査体を受け取
り、これを真空吸着して回動することにより、前記被検
査体をアライメントするアライメントステージと、アラ
イメントされた被検査体をプローブ測定する測定ステー
ジとを有するプローブ装置であって、前記搬送チャックは、前記載置面より僅かに高い位置に
吸着面を具備した吸着パッドを略コ字状の載置面の少な
くとも２ヵ所の位置に配置したことを特徴としている。

（作用）本発明では略コ字状の載置面に被検査体を真空吸着する
場合、吸着パッドを略コ字状の載置面の少なくとも２ヵ
所に配置することで、被検査体に対する集中的な吸着が
行われる。つまり、略コ字状の載置面に沿って、長手状
の溝を形成した場合に比べ、吸着領域を小さくすること
ができ、これによって、仮令、第６図（Ａ），（Ｂ）に
示すように被検査体が反り返っていても、局部的な吸着
が可能となり、確実に真空吸着することができる。

また、搬送チャックが、アライメントステージとの干渉
を防ぐために略コ字状に形成されている場合、前記吸着
パッドは、被検査体の中心とは離れた位置で吸着せざる
を得ないので、一つの吸着パッドでは、不安定であり、
このため少なくとも２箇所にこのような吸着パッドを設
けて、確実な吸着を図ることができる。

（実施例）以下、本発明装置を半導体ウエハのプローブ装置におけ
るローダ部に適用した一実施例を、図面を参照して具体
的に説明する。

先ず、本発明が適用されるプローブ装置の全体構成につ
いて、第３図，第４図を参照して説明すると、このプロ
ーブ装置は大別してローダ部１０と測定部４０とから構
成されている。

ローダ部１０の内部構成として、その前面側にはカセッ
ト収納部１１が設けられている。この収納部１１にはモ
ータ１２によって回動可能な例えば４本のガイド軸１３
が垂直に設置され、２つのカセット載置台１４が２本の
ガイド軸１５にそれぞれ支持されている。そして、前記
ガイド軸１５の回動によって載置台１４を昇降移動する
ようになっている。また、このカセット載置台１４には
カセット１６が載置され、このカセット１６には被検査
体であるウエハ１８が各々適当な間隔を設けて２５枚収
納されるようになっている。

このカセット１７からウエハ１８を搬出入するための搬
送チャック３０は、モータ２０に連結した水平に配置さ
れたボルト軸２１にナット部２２を介して支持棒２３を
垂直に設け、ボルト軸２１の回転により該軸方向に沿っ
て移動する支持棒２３に取り付けられている。そして、
この搬送チャック３０は、ウエハ１８の受け渡しの相対
関係から略コ字状に形成されいる。

前記搬送チャック３０のスライド移動経路途上には、ウ
エハ１８を載置可能なアライメントステージ２４が設け
られ、モータ２５の駆動によってＺ方向，θ方向の移動
が可能となっている。尚、前記搬送チャック３０および
前記アライメントステージ２４については詳細を後述す
る。

アライメントステージ２４より前記測定部４０の測定ス
テージ４１にウエハ１８を回転搬送する真空吸着アーム
２６が設けられ、このアーム２６はモータ２７の駆動に
よって水平に３６０°回転可能となっている。

ローダ部１０の筐体上部には、支柱２８ａが垂直に立設
され、この支柱２８ａには水平に回転可能なアーム２８
ｂが懸架されている。そして、このアーム２８ｂの先端
にはチップを拡大して見るためのマイクロスコープ２８
ｃが設置され、垂直方向に例えば２０mm上下動可能とな
っている。また、ローダ部１０の動作を制御するために
ＣＰＵ（図示せず）が内蔵され、ローダ部１０の筐体上
部に着脱自在に配置されたキーボード２９に接続されて
いる。

前記測定ステージ４１は周知の手段によってＸ方向，Ｙ
方向，Ｚ方向及びθ方向の駆動が可能であり、また、測
定位置において、測定ステージ４１と対向した位置に
は、プローブカード（図示せず）が設定されていて、周
知の手段でウエハ１８の電気的特性の測定を行うように
なっている。

次に、前記搬送チャック３０およびアライメントステー
ジ２４について、第１図（Ａ），（Ｂ）および第２図
（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。

前記搬送チャック３０は、前記アライメントステージ２
４の昇降移動時の干渉を防ぐため、中央切欠部３１を具
備した略コ字状の載置面３２を具備し、例えば直角に折
れ曲がる角部に円弧状の逃げ部３３を形成している。

前記載置面３２の内部には、真空通路３４が形成され、
この真空通路３４と連通するピン３５が前記逃げ部３３
の中央に向けて突出形成されている。尚、このピン３５
の先端には多数の小孔（図示せず）が穿設されている。

そして、前記逃げ部３３において前記ピン３５に嵌入さ
れて吸着パッド３６が支持されている。この吸着パッド
３６は、柔軟剤例えばシリコーンゴム等で形成され、前
記ピン３５を嵌合する孔部３７と、この孔部３７に連通
した上面開口部３８とを具備している。尚、前記吸着パ
ッド３６の開口部３８は、前記載置面３２より僅かに高
くなっている。本実施例の場合、前記載置面３２の直径
を１３mmであり、この載置面３２より前記吸着パッド３
６は例えば０．３mm高くなっている。

前記アライメントステージ２４は、第２図（Ａ）（Ｂ）
に示すように真空通路２４ａに連通する上面凹部２４ｂ
と、この凹部２４ｂと連通して円形状に切り欠かれた溝
２４ｃと、この溝２４ｃに嵌入して支持されるＯリング
２４ｄと、前記凹部２４ｂ，溝２４ｃ以外の面に形成し
た梨地面２４ｅとを具備して構成されている。

前記Ｏリング２４ｄは、摩擦計数の高い部材例えはシリ
コーンゴムで形成され、かつ、その硬度は通常の値より
も低い例えば５０度程度のものが選択されている。ま
た、このＯリング２４ｄは、アライメントステージ２４
の前記梨地面２４ｅよりも例えば０．１mm程度高くなっ
ている。

次に、作用について説明する。

ローダ部１０でのウエハ１８の搬送について説明する
と、先ず、アライメントステージ２４を搬送チャック３
０の移動面よりも下方に下降させた状態で、搬送チャッ
ク３０が２つのカセット１６，１６のうちのいずれか一
方に移動して、その載置面３２上にウエハ１８を一枚載
置する。

ここで、前記搬送チャック３０は、２つの吸着パッド３
６によってウエハ１８を吸着することになる。すなわ
ち、搬送チャック３０の開口部３８，ピン３５，載置面
３２内部の真空通路３４によってバキューム経路が形成
されるので、ウエハ１８が前記吸着パッド３６に吸着さ
れて搬送チャック３０に載置固定されることになる。

しかも、前記吸着パッド３６は柔軟材で形成され、その
開口部３８が載置面３２よりも僅かに高くなっているの
で、第６図（Ａ），（Ｂ）に示すような反り返ったウエ
ハであっても、吸着パッド３６はその柔軟性によりウエ
ハ１８の面に追従して変形し、開口部３８が完全に密閉
されることになる。この結果、上述したような反り返っ
たウエハにあっても、十分な吸着力で吸着することがで
きる。

さらに、ウエハ１８は、その中心が搬送チャック３０の
中央切欠部３１の中心と一致するように載置されるの
で、一つの吸着パッド３６だけでは、載置面３２上での
ウエハ１８の載置固定を安定して実行することが困難で
あるが、本実施例のように２箇所の位置に吸着パッド３
６を配置しているので、ウエハ１８を確実に載置固定す
ることが可能となる。

尚、本実施例では、吸着パッド３６は、ピン３５に嵌入
して支持する構成であるので、この吸着パッド３６が摩
擦等によって損傷した場合には、中央切欠部３１に向け
てこれを引き抜くだけで容易に交換可能である。

上述したようにしてカセット１６内の一枚のウエハ１８
を搬送チャック３０に載置固定したら、この搬送チャッ
ク３０をアライメントステージ２４の上方まで移動させ
る。

ここで、前記搬送チャック３０の吸着を解除すると共
に、前記アライメントステージ２４を上昇移動させ、搬
送チャック３０の中央切欠部３１を介して搬送チャック
３０の載置面３２よりも上方の位置で停止する。この結
果、ウエハ１８は搬送チャック３０より離れてアライメ
ントステージ２４上に載置されることになる。

この後、アライメントステージ２４上で、ウエハ１８を
真空吸着する。

ここで、本実施例では、アライメントステージ２４にＯ
リング２４ｄを設けている。この理由は、下記の通りで
ある。

すなわち、ウエハ１８の種類としての外形の小さいもの
があり、これに合わせてアライメントステージ２４の外
形も小さくするというニーズがある。

ここで、外形を小さくすると、ウエハ１８との接続面積
が少なくなり、とくにプリアライメント動作としてウエ
ハ１８を回転させなければならないが、アライメントス
テージ２４との間の摩擦力が小さいため、この回動時に
すべりが生じてウエハ１８が追従して回転しないという
問題があった。

そこで、本実施例では、Ｏリング２４ｄによってアライ
メントステージ２４の口径の小型化に伴う摩擦力の低減
を補償している。従って、Ｏリング２４ｄとしては、摩
擦係数の大きいものほど好ましく、しかも真空吸着時に
はＯリング２４ｄが梨地面２４ｅとほぼ面一にならなけ
れば十分な吸着効果が得られないので、比較的柔軟性の
高い材質を選択することが好ましい。尚、Ｏリング２４
ｄを埋設する溝２４ｃを真空通路２４ａと連通しておけ
ば、この溝２４ｃでもウエハ１８を吸着するので、Ｏリ
ング２４ｄと梨地面２４ｅとを面一とする動作を助長す
ることができる。

尚、このような効果を得るためには、必ずしもＯリング
を接着するものに限らず、摩擦係数の高い部材を接着等
によって張り付けることも可能であるが、摩耗等に起因
する交換の手間を考えれば、Ｏリング２４ｄを嵌入する
構成が優れている。

上記のような動作によって、アライメントステージ２４
でのウエハ１８の吸着およびプリアライメントを実行し
た後、真空吸着アーム２６をウエハ１８下面に移動さ
せ、この状態でアライメントステージ２４を下降するこ
とで、ウエハ１８を真空吸着アーム２６に受け渡す。そ
して、この真空吸着アーム２６を測定部４０の測定ステ
ージ４１上に移動させ、ウエハ１８を測定部４０に受け
渡すことで、ローダ部１０のウエハ供給動作が終了す
る。

そして、測定部４０で測定終了後は、供給ルートとは逆
のルートによってウエハ１８をカセット１６に戻し搬送
し、以降これを繰り返してカセット１６内の全ウエハ１
８の測定を実行することになる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

本発明は、吸着パッド３６を搬送チャック３０に２つ以
上設けるものであればよく、その安定性を高めるのであ
れば３つの吸着パッド３６を配置するものが好ましい。
また、吸着パッド３６の材質および取付け構造は、前記
実施例は一例にすぎず、柔軟性の高い他の材質を別の取
り付け構造により使用することもできる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、たとえ被検査体の
平面度が悪く反り返っていても、このような被検査体を
十分な吸着力で搬送チャックに載置固定して搬送するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は搬送チャックの平面図、第１図（Ｂ）は
吸着パッドの取り付け構造を示す断面図、第２図（Ａ）
はアライメントステージの平面図、第２図（Ｂ）はアラ
イメントステージの断面図、第３図は本発明によるプロ
ーブ装置の一実施例の平面図、第４図は同上装置のロー
ダ部の内部構成図、第５図は従来のプローブ装置を示す
平面図、第６図（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ平面度が悪い
反り返った被検査体の概略説明図である。２４……アライメントステージ、２４ａ……真空通路、２４ｃ……溝、２４ｄ……Ｏリング、３０……搬送チャック、３１……中央切欠部、３２……載置面、３３……逃げ部、３４……真空通路、３５……ピン、３６……吸着パッド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｂ 7377−4Ｍ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査体を収納する収納部と、上記収納部
内の被検査体を略コ字状の載置面に真空吸着して搬送す
る搬送チャックと、この搬送チャックの搬送経路上で昇降かつ回動自在に配
置され、前記搬送チャックの前記載置面の中央切欠部を
介して上昇して前記被検査体を受け取り、これを真空吸
着して回動することにより、前記被検査体をアライメン
トするアライメントステージと、アライメントされた被検査体をプローブ測定する測定ス
テージと、を有するプローブ装置であって、前記搬送チャックは、前記載置面より僅かに高い位置に
吸着面を具備した吸着パッドを略コ字状の載置面の少な
くとも２ヵ所の位置に配置したことを特徴とするプロー
ブ装置。
【請求項２】吸着パッドは略コ字状の載置面における角
部に設けられている特許請求の範囲第１項記載の吸着搬
送装置。
【請求項３】アライメントステージは、その中央部の真
空通路に連通する円形の溝を載置面に具備し、かつ、こ
の溝に摩擦係数の高い部材よりなるＯリングを嵌入して
構成した特許請求の範囲第１項記載の吸着搬送装置。