JPS58194348A - ウエハ内チツプの自動種別確認方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体、セラミック等のウェハを検査。

測定、加工等するに際し、位置決めされたウェハ内チッ
プが如何なる種別であるか自動的に確認し得るようにし
たウェハ内チップの自動種別確認方式に関するものであ
る。

集積回路製造において、各種処理工程を終えた半導体ウ
ェハの性能検査を行なう為にチップの移動と試験を繰り
返すウェハプローバが多く使われている。

このウェハの最終チェソク工程を担うウェハプロービン
グ工程において、ウェハの大口径化と共にその取り扱い
の確実化、省力化（自動化）のためにウェハの自動ロー
ド／アンロード化が進められている。

この構成においては、例えば２５枚のウェハを収納でき
るカセットからウェハが順次１枚ずつベルトコンベアに
よりプリアライメントステージに移送される。そして、
例えばベルヌイチャンクを使ってブロービングマシンの
ウェハチャックテーブル（測定台）、上に置かれる。一
方、測定が終了したウェハは、上記ウェハチャックテー
ブルからアンロード位置に搬送され、ベルトコンベアに
より収納カセットに収められる。また、ブロービングマ
シンでは、ＩＴＶ等のイメージセンサからの撮像信号を
デジタルバタン信号に変換し、これをバタン認識するこ
とによって、チップ或いはサブチップを画成する区分線
（スクライブライン）を検出するというアライニング及
びチップに対する針合せを自動的に行なう。

しかしながら、例えば研究試作用のウー・・番モ見られ
るように異なる種類の一チップが形成されたウェハに対
しては、それぞれのチップの種類を判別することが、上
記の全自動ウェハプローバではできないという欠点があ
る。従って、例えば第１図に示すように点線で示された
異なる９種類のチップｉＣ（サブチップ）が実線で示す
ようにチ・ノブ群毎に配列された場合、チップ種別の管
理に対してはＸ、Ｙ軸方向にそれぞれ３サブチップ分ず
つ飛び飛びに測定する等の特別な考慮を必要とするが、
そのようなことが困難であるという欠点があった。

また、本発明者等は、ウェハ上の位置が特定されている
特定チップ及びこの特定チップに対する相対位置が定め
られている（アドレスが管理されている）複数チップを
１枚のウェハ上に形成し、アドレスが管理されている複
数個のチップについて各種の測定を行ない、その測定結
果によりウェハ全体の評価を行なう方法を考えているが
、上記従来の全自動ウェハブローバでは単にウェハチッ
プの針合せだけを目的とするものであったため、チップ
種別対応での多様な測定、試験項目をそれぞれ能率良〈
実施しでウェハ全体を上記方法で評価することが困難で
あった。

本発明はこのような従来の欠点を改善したものであり、
その目的は、所定の処理位置に位置決めされたウェハ内
のチップが如何なる種別のチップであるかを自動的に確
認し得るようにすることにある。以下実施例について詳
細に説明する。

第２図は本発明方式を実施する自動ウェハプローバの一
構成例を示す概略平面図である。この構成例における自
動ウェハブローバｌは、ブロービングマシン部１ａとウ
ェハ移送部１ｂとから成る。

このブロービングマシン部１ａは、ウェハチャックテー
ブル５　（Ｉｉ送器）を水平面内（Ｘ、Ｙ方向）で移動
させられ、且つθ方向の水平面内で回転させられる。こ
れにより、尖端が測定電極に対応して配列されている探
針に対しウェハの相対位置を任意に変えることができる
。

一方、測定時には、ウェハチャックテーブル５が押し上
げられた状態で探針とチップの電極（ポンディングバソ
ト）とが所要の接触圧をもって電気的に接続される。更
にアライニングを含む自動位置合せ並びにチップの種別
判定のために、ウェハ表面を拡大して撮影する読み取り
装置例えば撮像装置ＩＴＶが設けられている。そして、
撮像装置ＩＴＶからの撮像信号を受けて、上記拡大した
画像を表示するディスプレイ装置（図示せず）が設けら
れている。

また、ブロービングマシン部１ａには、トランスファア
ーム（図示せず）が取り付けられている。

このトランスファアームは、ロードステージ３に移送さ
れたウェハを、ロードポジション５ａに移動されたウニ
ハチ中ツクテーブル５上に搬送する。

一方、測定が終了したウェハは、ウェハチャックテーブ
ル５がアンロードポジション５ｂに移動した後、アンロ
ード位置４に搬送される。

ウェハ移送部１ｂは、上述したウェハの自動ロード／ア
ンロード機構を備えたブロービングマシン部１ａに対し
、ウェハが収納されているカセットを設置する４個のエ
レベータ機構（サドル）２ａ、２ｂ並びにプリアライメ
ントステージとしても機能するロード位置３及びアンロ
ード位置４のそれぞれに連なるベルトコンベア６ａ、５
ｂ、７ａ及び７ｂで構成されている。

これらの各機能を有する全自動ウェハプローバの各動作
は、第３図に示すような構成の制御システムの制御プロ
グラムに従って行なわれる。

マイクロプロセッサＣＰＵは、次のような各制御プログ
ラムに従って、信号パスラインＢＵＳを介して接続され
た各制御ユニットを制御する。パネルユニットＰＡＮＬ
はマイクロプロセッサＣＰＵの起動、停止を行なうと共
に、各制御プログラムにおいてｄ・要なプリセント情報
を入力ないし指示し、また必要なプリセント情報の入力
ないし指示及び必要な表示を行なう。またステージ制御
ユニット５ＴＧＣに対するマニュアル制御のための制御
信号を入力するためにも用いら、ｎる。

ローダ部制御ユニットＲＯＤＣは前記エレベータ機構。

ベルトコンベア及びプリアライメントを制御し、またト
ランスファアーム及びウェハチャックテーブル５の制御
を受は持つ。

ステージ制御ユニット５ＴＧＣは、パルス信号（１個の
パルスが所定の移動量と高精度に対応している）を受け
て、パルスモータを駆動するものであり、ｘ、　ｙ−、
ｚステージ制御及びθステージ制御が、各動作モードに
応じて行なわれる。

上記ロードポジション５ａにおいて、ウェハの搬送が行
なわれた後、ウェハチャックテーブル５は一定量移動さ
せられ、撮像装置ＩＴＶ直下の撮像ポジション５ｃで停
止する。

撮像装置ＩＴＶからの撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣ
でデジタル化され、記憶装置ＭＥＭに書き込まれる。こ
の時、撮像装置ＩＴＶで映し出されるウェハの部分は特
に限定しないがｌ　ｔｍ　Ｘ　ｌ　’ｗ程度である。

次いで、この制御システムは、ウェハチャックテーブル
５をステージ制御ユニット５ＴＧＣを介してＸ或いはＹ
方向に移動させてスクライブラインを検出し、更に回転
させてスクライプラインの向きをＸ軸方向に平行となる
ように調整する。これが終ると以後はθ方向の回転は行
なわず、探針直下にチップが正しく位置するように上記
ウェハチャックテーブル５はＸ、Ｙ方向に移動させられ
る。こうしてウェハチャックテーブル５の移動量が公知
の移動量検出手段により検出され、パネルユニットＰＡ
ＮＬからの指示によって記憶装置ＭＥＭに書き込まれる
。以上によってウェハの位置決めが完了する。第２枚目
以降のウェハは＄１枚目のウェハについて実施された位
置決めに必要なウェハチャックテーブル５の移動量に関
する記憶情報に導かれて自動的に位置決めされる。そし
て、位置決めが終ると、ウェハ上の所望チップと検査装
置ＴＳＴとが探針を介して電気的に接続されて各種の測
定、検査が行なわれる。なお以上のような位置決め動作
の詳細は、例えば特願昭５６−１８５９５２号添付明細
書等に記載されているが、他の位置決め方法を採用して
も良いことは勿論のことである。

探針の直下に位置しているチップの種別（チップ名）を
読み取る手順は次のようにして行なわれる。

（Ａ）位置決めを終了した後、最初のウェハに対し手動
動作により以下の手順に従って、探針直下から空間的に
固定されている撮像装置ＩＴＶの読み取り領域内にチッ
プ多用特定パタンを収めることができる位置までウェハ
チャックテーブル５等を移動させ、このウェハチャック
テーブル５の移動量（ステージの移動量）等を検出して
記憶させる。

（１）まず、ジツイスティソクを手動操作して例えば第
４図に示すような探針直下にあるチップ多用特定パタン
ＮＫを含むチップＩＣＭが撮像装置ＩＴＶの視野（ディ
スプレイ画面）内に収まるようにウェハチャックテーブ
ル５を移動させる。チップ多用特定バタンＮＫは、操作
者がディスプレイ画面上で見分けることができる程度の
適当な大きさ１例えば３０Ｘ　３０ドツト位の大きさと
パタン的な特徴を持っている。このチップ多用特定バタ
ンＮＫの実施例は後で詳述する。

（２）チップ多用特定バタンＮＫを含むチップＩＣＭを
撮像装置ＩＴＶの視野内に収めると、探針直下から現在
の位置までのウェハチャックテーブル５の移動量Ｍ１を
検出して記憶装置ＭＥＭに記憶させる。

（３）次にパネルユニットＰＡＮＬの押釦を操作して、
画面上のチップ多用特定パタンＮＫと同一または多少太
き目の枠（読み取り領域）をディスプレイ画面上の特定
位置に表示させる。　　　　　　　　　　　（（４）次
に、チップ多用特定パタンＮＫがその中に納まるように
その枠を移動させる。そして、その移動量Ｍ２を記憶装
置ＭＥＭに書き込む。

（５）以上の操作を終了すると上記子ＩＩ　（２）にお
ける記憶された移動量Ｍｌに基づき該チップ■ＣＭは再
び探針直下に移動される。

なお、ここまで述べた操作は１枚目のウェハについて位
置決めを終了した直後に引き続いて実施しておくだけで
良い。これ以後ウェハの測定評価の実施に入る。

（Ｂ）次に探針直下にあるチップの種別を読み取る手順
を述べる。

（６）操作者からの命令によりチップ名読み取り指令が
測定システムの上位計算機から出力されると、本装置は
上記手順（２）の移動量Ｍ１を記憶装置ＭＥＭから読み
出して、その分だけステージ制御ユニット５ＴＧＣを介
してウェハチャックテーブル５を撮像装置ＩＴＶ直下に
自動的Ｃ：移動させる。

（７）次に枠（読み取り領域）を表出させた後、再び記
憶装置ＭＥＭから上記手順（４）の移動量Ｍ２を読み取
り、その分だけ枠を移動させてチップ多用特定バタンＮ
Ｋをその枠内にとらえる。

（８）　次に、この枠内のパタンは撮像装置ＩＴＶによ
り撮像信号化されたあとＡ／Ｄ変換器ＡＤＣを介して記
憶装置ＭＥＭに明暗の２値化されたチップ名情報として
書き込まれる。

（９）次に、この枠内の所定の場所に対応する場所の明
暗の組合せによりチップ種別の認識を行なう。これは予
め記憶させておいたチップ種別判別資料に基づいて行な
われる。

（１０）最後に再びウェハは元の位置に戻される。

第５図は、チップ種別を表示する特定パタンの実施例を
示す線図である。同図（Ａ）は櫛形パタン、同図（Ｂ）
は点列形バタンを示し、点線が上記小枠によって仕切ら
れた撮像領域を示している。

斜線を施した部分は明度Φ高い撮像信号を発生させる部
分である。このパタンは分割線１００によって２つの領
域４１口に分けられている。領域イはチップ種別ｔＵａ
用信号を構成する部分、口は−ト記小枠に対する合せマ
ーク部分である。即ち、口の部分はチップ種別読み取り
領域を指定するものである。同図（Ｂ）の点列形バタン
では口の部分が両端に設けられているが、どちらか一方
のみであっても良い。領域イは本実施例では更に５分割
されて明暗の組合せが作れるようになっている。

第５図ではこれらの各分割領域にそれぞれ８１〜Ｂ５の
符号を付しである。

第６図はこれらの各分割領域の組合せ、即ち明暗の組合
せによる２６種のチップ多用特定パタンの構成を示す線
図である。この図によれば、第５図のパタンはチップ種
別■を示している。

なお、操作者がチップ種の判別を命令した際に、上記手
順（７）の枠の移動量Ｍ２のみではパタンをその枠内に
とりこめぬ場合には、第５図のパタンの口部分が枠内に
くるように（読み取り領域内にチップ多用特定バタンか
含まれるように）枠若しくはウニへの位置を調整する。

このためには、口部分の撮像信号がすべて明になる方向
に枠を動かせば良い。この際、枠位置調整量に或閾値を
設けておくことは極めて有効である。例えばその閾値と
して探針がパッド部分から外れてしまう量を用いること
ができる。

以上は、画面上のチップ多用特定パタンＮＫと同−又は
多少太き目の枠を表出させて行なうチップ種別の自動確
認方式を説明してきたが、この際用いた枠はチップ種別
を認識すべく適宜に設定されるべき認識領域であって、
その領域の形状は任意のものであって良い。また上記手
順（９）で述ぺたチップ種別の認識に必要な明暗の読み
取り部分は第５図のイ部分内の各分割領域Ｂ１〜ＢＳな
る定義域内の各領域についてそれぞれ必要な明暗情報を
読み取れば足りる。従って、チップ種別の認識に必要な
情報を得るための認識領域は、例えば上記枠の幅を極端
に小さくして（最小の場合は読み取り用走査線１本）、
それを上記各定義域を貫通するように設定することもで
きる。

チップ多用特定バタンとしてはアルファベントのような
文字或いは製品名を示す記号等を用いて定義することも
容易にできる。更にチップに特有　　　　　　　　　ｉ
′な回路や素子のパタンの一部を定義して用いることも
容易にできる。これらの場合には上で説明したような単
に明暗の組合せ情報の読み取りではなく２次元的な広が
りをもったパタン認識を行なう必要がある。従ってその
チップ多用特定パタンを予めチップ種別判別資料として
記憶させておき、この記憶したパタンと現在認識したパ
タンとの一致をとってチップ種別を確認すれば良い。

更に、上述した移動量設定手順において、処理位置にあ
るチップに設けた特定パタンか撮像装置の読み取り領域
に含まれるようにテーブル５を手動で移動させた際の移
動量を記憶させ、枠の移動を省略する構成とすることも
可能である。また、当初位置決めされたウェハ設置場所
から、その場所にあったチップについて設けたチップ多
用特定パタンの一部若しくは全部を読み取る装置のある
場所までの相対位置関係が予め明らかであるときは、そ
の値を移動量設定手段によりメモリに記憶すれば足りる
。

以上説明したように、本発明は、最初のウェハについて
のみ手動操作により探針直下に位置するチップのチップ
多用特定パタンを撮像装置ＩＴＶの視野内におけるパタ
ン認識領域に移す移動量を記憶させておけば、それ以降
の任意の時点に探針直下にあるチップ名を確認できるの
であるから、例えば研究、開発段階のウェハ若しくは異
なったＩＣを含む完成ウェハのように異種の素子や回路
をもったチップから構成されているウェハであっても、
能率良くウェハ評価を行なうことができる。

即ち、予め各チップ種について定められた試験項目にし
たがって必要な試験プログラム名を登録しておけば、チ
ップ種の確認によってこれらプログラムを順序良くスケ
ジュールして各種の測定を自動的に実施できる利点があ
る。

また、測定には探針が正しくパッドに接触していること
が必要であるが、例えば外部からの雑音によってブロー
バが誤動作し１チップ分ずれた場合とか、針がパッドか
ら外れてしまった場合にも対処することができる。この
ことは、何枚ものウェハを人手を介さずに自動的にプロ
ービングする際には試験を中断して無効データをとらず
に済ませたり、素子の電気的破壊を防いだりすることが
可能となるなど特段の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は研究用ウェハの一例を示すチップバタン図、第
Ｆ図は本発明方式を実施する自動ウェハプローバの構成
例を示す平面図、第３図は第２図示自動ウェハプローバ
の制御システムの一実施例を示すブロック図、第４図は
ブローバ動作を説明するためのチップバタン図、第５図
はチップ多用特定パタンの一例を示す線図、第６図は第
５図に示すチップ多用特定パタンのバタン形状の違いに
よる分類を説明する線図である。 １は自動ウェハフ゛ローバ、１ａはブロービングマシン
部、１ｂはウェハ移送部、２ａ、２ｂはエレベータ機構
、３はロード位置、４はアンロード位置、５はウェハチ
ャックテーブル、５ａはロードポジション、５ｂはアン
ロードポジション、５Ｃは撮影ポジション、６ａ、６ｂ
、７ａ、７ｂはベルトコンベア、ＩＴＶは撮像装置、Ｃ
ＰＵはマイクロプロセッサ、ＰＡＮＬはパネルユニ・７
ト、５ＴＧＣはステージ制御ニー３−ソト、ＲＯＤＣは
ローダ部制御ユニット、ＭＥＭは記憶装置、ＡＤＣはＡ
／Ｄ変換器、Ｉｌｏは入出力インターフェイス、ＴＳＴ
は検査装置、ＰＣはプローブカード、１００はバタンの
役割を説明するための分割線、イはバタン種別定義領域
、口はバタン種別ｕｌ識用小枠の位置合せ用領域である
。 特許出願人　日本電信電話公社 代理人弁理士　玉蟲久五部 （外３名） （ 第　１１！！１ 第２図 ｎ 第　３　図 第４図 １１Ｉｌ！！５　　図 Ａ 第６０ −１９９＝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）複数のチップが配列されてなるウェハを搬送器に
   より移動させて予め定めた処理位置にチップの位置決め
   を行ない、所定の処理を終えたウェハは移動させて格納
   する自動ウェハ処理装置におけるウェハ内チップの自動
   種別確認方式において、前記ウェハ内の各チップにチッ
   プ種別を表すチップ冬用特定パタンを設けるとともに、
   該チップ多用特定バタンの一部若しくは全部を読み取る
   空間的に固定された読み取り装置と、前記処理位置にあ
   るチップに設けたチップ冬用特定パタンを前記読み取り
   装置の読み取り領域内に含ませるのに必要な移動量をメ
   モリに記憶させる移動量設定手段と、チップ名読み取り
   指令があったとき前記処理位置にあるチップのチップ多
   用特定バタンか前記読み取り装置の読み取り領域内に含
   まれるように前記メモリに記憶させた移動量に基づいて
   少なくとも前記搬送器を移動させるバタン位置決め手段
   と、前記チップ冬用特定パタンの種別判別用資料を記憶
   させであるバタン認識手段とを設け、前記バタン位置決
   め手段による位置決め後、前記読み取り装置によりその
   チップ多用特定バタンを読み取らせ、該読み取ったバタ
   ン情報から前記バタン認１手段で該チップの種別を判別
   させるようにしたことを特徴とするウェハ内チップの自
   動種別確認方式。 （２、特許請求の範囲第１項記載のウェハ内チップの自
   動種別確認方式において、前記移動量設定手段は、前記
   処理位置にあるチップに設けたチ・ノブ名用特定バタン
   か前記読み取り装置の読み取り領域内に含まれるまで前
   記搬送器を手動操作により移動させた際の移動量を検出
   する移動量検出手段を含むことを特徴とするウェハ内チ
   ップの自動種別確認方式。 （３）特許請求の範囲第１項記載のウェハ内チップの自
   動種別確認方式において、前記移動量設定手段は、前記
   処理位置にあるチップに設けたチソプ名用特定バタンか
   前記読み取り装置の視野内に含まれるまで前記搬送器を
   手動操作により移動させた際の移動量を検出する第１の
   移動量検出手段と、前記読み取り装置の視野内の特定位
   置に読み取り領域を表出させ且つ該読み取り領域を前記
   特定位置から前記チップ多用特定パタンの一部若しくは
   全部をその中に含む位置まで移動させた際の移動量を検
   出する第２の移動量検出手段とを含むことを特徴とする
   ウェハ内チップの自動種別確認方式。 （４）特許請求の範囲第３項記載のウェハ内チップの自
   動種別確認方式において、前記バタン位置決め手段は、
   前記メモリに記憶させた移動量に基づいて前記読み取り
   領域を前記特定位置から移動させたときに、その読み取
   り領域とチップ冬用特定バタンとの間に位置ずれを生じ
   たときは、その読み取り領域内にチップ冬用特定バタン
   か含まれるように所定の許容限界をもって該読み取り領
   域若しくは前記搬送器の位置を調整する位置調整手段を
   有することを特徴とするウェハ内チップの自動種別確認
   方式。