TWI447398B - Substrate inspection device and substrate inspection method - Google Patents

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TWI447398B
TWI447398B TW098132942A TW98132942A TWI447398B TW I447398 B TWI447398 B TW I447398B TW 098132942 A TW098132942 A TW 098132942A TW 98132942 A TW98132942 A TW 98132942A TW I447398 B TWI447398 B TW I447398B
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Hirofumi Katagiri
Satoshi Otsuka
Shinji Fuchigami
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Tokyo Electron Ltd
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Description

基板檢查裝置及基板檢查方法
本發明係關於檢查半導體晶圓等之被檢查體之低溫檢查的檢查裝置以及檢查方法，更詳細係關於可以使檢查室內之露點安定化，執行信賴性高之低溫檢查的基板檢查裝置及基板檢查方法。
以往之檢查裝置具備互相鄰接之裝載室以及探針室，將來自裝載室之被檢查體(例如，半導體晶圓)在探針室中執行電特性檢查。裝載室1具備有以匣盒單位收納多片被檢查體(例如半導體晶圓)之收納部，自匣盒一片一片搬出搬入晶圓W之晶圓搬運機構，和執行半導體晶圓之預對準的預對準機構。探針室具備載置半導體晶圓並且具有將半導體晶圓調節至所期待之溫度之溫度調節機構的載置台，和被配置在載置台之上方並且具有多數探針之探針卡，和執行半導體晶圓之多數電極墊和多數探針之對準的對準機構，構成在控制裝置之控制下，藉由溫度調節機構將載置台上之半導體晶圓調節至所期待之溫度，使半導體晶圓之多數電極墊和多數探針電性接觸而執行被形成在半導體晶圓之多數裝置的電特性檢查。尤其，在負的低溫區域檢查半導體晶圓之時，將探針室密閉，並將室內之空氣維持在特定露點，防止半導體晶圓結霜、結冰。
而且，因在裝載室及探針室具有搬運機構或載置台等 之驅動機器，故有從驅動機器之驅動部產生微粒或油霧等之塵埃，成為檢查不良之情形。因此，一般在檢查裝置安裝FFU(Fan Filter Unit)，使檢查裝置內之空氣循環而除去微粒。
例如，在專利文獻1記載有可適用於檢查裝置之微環境(minienvironment)。該微環境裝置係在收納搬運機構等之框體上部安裝FFU，藉由FFU以降流方式將清淨之空氣供給至框體內，而從地板排氣。再者，在專利文獻2記載有具備有FFU之基板處理裝置。在該基板處理裝置中，具備有包圍處理腔室和包圍此之殼體的二層構造之壁面，從被安裝在殼體之天井的FFU對壁面間之空間供給清淨空氣，從被形成在處理腔室之4個壁面的孔供給清淨之空氣至處理腔室內，並在處理腔室內形成螺旋氣流且自地板側排氣。
[專利文獻1]日本特開2007-220773號公報
[專利文獻2]日本特開2008-034648號公報
但是，於例如在進行例如半導體晶圓之低溫檢查之時，因探針室密閉，故無法採用以往之FFU般清淨空氣以降流方式通過探針室內的形式。因此，採用使用FFU使清淨空氣循環探針室內之形式。但是，FFU因必須要有大設置空間並且風量大，故有探針室內之露點不安定之問 題。
本發明係鑑於解決上述課題而所研究出，其目的在於提供可以使空氣之循環裝置小型化，並且使探針室內之露點安定化，執行信賴性高之低溫檢查的基板檢查裝置以及基板檢查方法。
本發明之申請專利範圍第1項所記載之基板檢查裝置具備將被載置在載置台上之被檢查體調整成低溫區域之特定溫度而執行上述被檢查體之電特性檢查之探針室，和沿著上述探針室之側面而被配置且使上述探針室內之乾燥空氣循環之循環裝置，和控制包含上述循環裝置及上述探針室內之載置台之機器的控制裝置，該基板檢查裝置之特徵為：上述循環裝置具備有使上述探針室內之乾燥空氣循環之送風單元，和自經上述送風單元而循環之乾燥空氣中除去塵埃的過濾器單元。
再者，本發明之申請專利範圍第2項所記載之基板檢查裝置，係在申請專利範圍第1項所記載之發明中，設置有對上述探針室供給乾燥空氣之手段。
再者，本發明之申請專利範圍3所記載之基板檢查裝置，係在申請專利範圍第1或2項所記載之發明中，上述送風單元具有第1過濾器及送風機，上述過濾器單元具有第2過濾器。
再者，本發明之申請專利範圍第4項所記載之基板檢 查裝置係在申請專利範圍第1至3項中之任一項所記載之發明中，上述循環裝置具有散熱機器。
再者，本發明之申請專利範圍第5項所記載之基板檢查方法，係使用具備有將被載置在載置台上之被檢查體調整成低溫區域之特定溫度而執行上述被檢查體之電特性檢查之探針室，和沿著上述探針室之側面而被配置且使上述探針室內之乾燥空氣一面除塵一面循環之循環裝置，和控制包含上述循環裝置及上述探針室內之載置台之機器之控制裝置的檢查裝置，將上述被檢查體冷卻至上述低溫區域而執行電特性檢查，該基板檢查方法之特徵為：具備有使用上述載置台將上述被檢查體冷卻至低溫區域之工程，和使用上述循環裝置使乾燥空氣在上述探針室內循環之工程，和上述乾燥空氣循環期間除去上述乾燥空氣中之塵埃的工程，和使用上述控制裝置控制上述循環裝置之風量的工程。
再者，本發明之申請專利範圍第6項所記載之基板檢查方法，係在申請專利範圍第5項所記載之發明中，將上述循環裝置朝上述探針室的吐出風量設定在146~172L/分。
再者，本發明之申請專利範圍第7項所記載之基板檢查方法，係在申請專利範圍第5或6項所記載之發明中，具備有將乾燥空氣供給至上述探針室內之工程。
若藉由本發明，則可以提供能夠使空氣之循環裝置小 型化，並且使探針室內之露點安定化，執行信賴性高之低溫檢查的基板檢查裝置以及基板檢查方法。
以下，根據第1至5圖所示之實施型態說明本發明。並且，各圖中，第1圖為表示本發明之檢查裝置之一實施型態的構成圖，第2圖為剖斷表示第1圖所示之檢查裝置之正面之一部分的前視圖，第3圖為表示第1圖所示之送風單元之斜視圖，第4圖為表示第3圖所示之送風單元之風扇的斜視圖，第5圖為分解表示第1圖所示之檢查裝置之過濾器單元的斜視圖。
本實施型態之檢查裝置10係如第1圖所示般，具備裝載室11、探針室12以及循環裝置13，在控制裝置14之控制下，一面藉由循環裝置13使探針室12內之乾燥空氣循環，一面在負區域之溫度氛圍下使半導體晶圓W能夠執行電特性檢查。因此，在探針室12連接供給乾燥空氣之配管15，於低溫檢查時，將乾燥空氣供給至探針室12內，以確保特定之露點。於特定乾燥空氣充滿探針室12內之後，循環裝置13在控制裝置14之控制下驅動，使探針室12內之露點保持一定。並且，在第1圖中，15A為排出探針室12內之空氣的配管。
裝載室11如第1、2圖所示般，具備有收納用以收容例如25片半導體晶圓W之匣盒C的匣盒收納部，和自閘盒C內一片一片搬運半導體晶圓W之晶圓搬運機構111，和在藉由晶圓搬運機構111搬運半導體晶圓W之期 間，執行半導體晶圓W之預對準的預對準機構112。
探針室12係如第1、2圖所示般，具備載置半導體晶圓W之載置台121，和被配置在載置台121之上方，並且具有多數探針122A之探針卡122，和執行載置台121上之半導體晶圓W之多數電極墊和多數探針122A之對準的對準機構123，構成在控制裝置14之控制下，載置台121和對準機構123合作，於執行半導體晶圓W之裝置之多數電極墊和探針卡122之多數探針122A之對準之後，執行半導體晶圓W之各裝置之電特性檢查。該探針室12成為保持氣密之構造。
載置台121係如第2圖所示般，經XY工作台124使半導體晶圓W朝X、Y方向移動，並且經升降驅動機構(無圖示)及θ機構使半導體晶圓W朝Z方向以及θ方向移動。該載置台121內藏有溫度調節機構(無圖示)，於低溫檢查時，可以藉由溫度調節機構，冷卻半導體晶圓W而設定成負區域之特定溫度。並且，於高溫檢查時，藉由溫度調節機構，加熱半導體晶圓W而設定成高溫區域之特定溫度。
對準機構123係如第2圖所示，具備在載置台121和探針卡122之間移動之第1攝影機123A，和附設於載置台11側方之第2攝影機123B，和固定第1攝影機123A之對準橋123C，和在探針室12之背面側和探針中心(位於探針卡之中心之延長線上)之間移動引導對準橋123C之左右一對的導軌123D。第1攝影機123A係經對準橋123C及導軌123D從探針室之背面側到探針中心之間移動，在探針中心攝影朝X、Y方向移動之載置台121上之半導體晶圓W。第2攝影機123B係經載置台121朝探針卡122之探針122A之正下方移動，在該位置攝影探針122A。
再者，控制裝置14係被構成以電腦為主體，該電腦具備有例如使循環裝置13驅動之程式或其他程式，還有記憶各種資料之記憶部(無圖示)，和運算處理各種資料之中央運算處理部(無圖示)。
而且，循環裝置13如第1圖所示般，具備自被形成在探針室12之背面的吸引口12A吸引探針室12內之乾燥空氣而使循環之送風單元131，和存在於送風單元131和被形成在探針室12之背面的吐出口12B之間並且在乾燥空氣循環之期間自乾燥空氣除去塵埃之過濾器單元132，被小型化成可以沿著探針室12之背面外側而設置之大小。探針室12之吸引口12A和送風單元131、送風單元131和過濾器單元132以及過濾器單元132和探針室12之吐出口12B中之任一者皆經配管133而被連接。
送風單元131係如第1圖～第3圖所示般，具備有第1過濾器(以下，稱為「前置過濾器」)134、送風機(風扇)135以及收納該些之第1殼體136，被安裝在探針室12之背面。前置過濾器134係由風扇135從探針室12吸引之空氣除去粒子徑比較大之微粒或油霧等之塵埃，並且減輕過濾器132之負荷的過濾器。作為前置過濾器134，使用例如粗塵用空氣過濾器。
第1殼體136係如第3圖、第4圖所示般，係由收納兩台風扇135之矩形狀而上面開口之本體136A，和密閉本體136A之上面開口並且覆蓋被安裝在兩台風扇135之吸引側的前置過濾器134的蓋體136B所構成，成為將內部保持氣密之構造。本體136A係如第3圖所示般，具有矩形狀之框體136C，和可拆裝地安裝於框體136C之上面開口以外之5處的開口的板構件136D。在形成本體136A之一側面之板構件136D安裝有風扇135之吐出側之配管連接構件133A。再者，蓋體136B係如第3圖所示般，在與本體136A之連接側具有收納前置過濾器134之矩形狀部136E，和從矩形狀部136E之上面突出至上方而被連續設置之四角錐台部136F。在四角錐台部136F安裝有風扇135之吸引側之配管連接構件133B。兩台之風扇135係如第4圖所示般，藉由安裝構件136G而並列配置被固定在本體136A之底面的板構件136D上。並且，在第3圖中為了部份性表示本體136A之內部省略一側面之板構件136D。
風扇135係如第1圖所示般經開關電路137連接有電源電路138。開關電路137及電源電路138處於控制裝置14之控制下。然後，藉由控制裝置14控制電源電路138之電壓，控制風扇135之風量。風扇135使用小型之風扇。小型風扇135因風量小，以一台風扇135難以安定地保持探針室12內之負溫度區域的乾燥空氣之露點(例如-70℃)，故在本實施型態中使用兩台風扇135。當風扇135之風量變大時，增加探針室12內之循環空氣量難以確保安定的露點。
送風單元131之前置過濾器134係用以由從探針室12之吸引口12A被吸引之空氣除去粒子徑比較大之微粒或油霧等之塵埃，並且減輕過濾器單元132之負荷的過濾器。作為如此之過濾器，使用例如粗塵用空氣過濾器等。
過濾器單元132係如第1、5圖所示般，具備有第2過濾器(主過濾器)139及收納主過濾器139之第2殼體140，在例如探針室12之背面被配置安裝於送風單元131之下方。主過濾器139為除去殘留在通過送風單元131之乾燥空氣中之粒子徑小的微粒或油霧的過濾器。作為主過濾器139，使用例如HEPA過濾器等。
第2殼體140係如5圖所示般，將形成矩形之漏斗狀之上下的構件140A、140B嵌合分別擴徑之開口側而所形成，成為保持內部氣密之構造。在第2殼體140之中間部形成扁平之矩形狀之空間，在該空間收納有主過濾器139。上側之漏斗狀構件140A係漏斗部被形成在四角錐台上，在其上面安裝有用以連接於連通至兩台風扇135之配管133的連接構件133C。下側之漏斗狀構件140B係漏斗部被形成在較上側者更深之四角錐台上，在其下面安裝有用以連接於連通至探針室12之吐出口12B之配管133的連接構件133D。
再者，可以在送風單元131和過濾器單元132之間設置散熱器(無圖示)。如此一來藉由設置散熱器，即使在乾燥空氣通過送風單元131之期間升溫，亦可以藉由散熱器降低乾燥空氣之溫度而使探針室12內之乾燥空氣溫度安定化。再者，雖然無圖示，但是在探針室12內設置有處於控制裝置14之控制下的露點計，該露點計監視探針室12內之露點，以探針室12內之露點成為略一定之方式，藉由控制裝置14予以控制。
循環裝置13因具有以上之構成，故即使在探針室12內產生微粒或油霧等之塵埃，亦藉由處於控制裝置14之控制下之風扇135使探針室12內之乾燥空氣循環，在乾燥空氣14循環之期間，前置過濾器134及主過濾器139二階段除去該些塵埃，可以常使探針室12內之乾燥空氣清淨化，並且使探針室12內之乾燥空氣之露點保持略一定，並且可以提高檢查之信賴性。
接著，針對使用上述檢查裝置10之本發明之檢查方法之一實施型態予以說明。
首先，在控制裝置14之控制下，裝載室11內之晶圓搬運機構111驅動，自匣盒C搬出一片半導體晶圓W，經預對準機構112而進行預對準之後，搬運至探針室12內，載置在載置台121上。此時，在探針室12內經配管15、15A而被置換成乾燥空氣。該乾燥空氣之露點被調整成例如-70℃。
當在載置台121上載置晶圓W時，載置台121之溫度調節機構冷卻載置台121上之半導體晶圓W，設定成例如-60℃。在該期間，循環裝置13驅動，藉由兩台風扇135以表1所示之風量使探針室12內之乾燥空氣循環。其風量，吸引側以128～150L/分之範圍，吐出側以146～172L/分之範圍為佳。吐出側之風量和吸引側之風量之差，係因前置過濾器134等中之壓力損失所造成者。藉由以上述風量使乾燥空氣循環，可以防止探針室12內之乾燥空氣之漏點之惡化，在所期待之露點安定化。當兩台之風扇135之風量脫離上述範圍時，則有探針室12內之乾燥空氣之露點成為不安定之虞，為不理想。乾燥空氣之循環風量係藉由探針室12內之容積而適當調節。並且，上述風量係探針室12之電容為400L之時。
藉由一面以上述風量使乾燥空氣循環，一面執行半導體晶圓W之電特性檢查，則可以在具有經常安定之露點的清淨乾燥空氣氛圍下執行檢查，並可以執行信賴性高之檢查。
再者，藉由在送風單元131和過濾器單元132間設置散熱器，則可以使探針室12內之露點更安定化。
如上述說明般，若藉由本實施形態時，因使用具備有探針室12，和沿著探針室12之背面而被配置並且使探針室12內之乾燥空氣循環之循環裝置13，和控制包含循環裝置13及探針室12內之載置台121之機器的控制裝置14的檢查裝置10，將半導體晶圓W冷卻至低溫區域而執行電特性檢查之時，具備有使用載置台121之溫度調節機構而使半導體晶圓W冷卻至低溫區域之工程，和使用循環裝置13使探針室12內之乾燥空氣循環之工程，和在乾燥空氣循環之期間除去乾燥空氣中之塵埃的工程，和使用控制裝置14控制循環裝置13之風量的工程，故藉由使循環裝置13小型化，並且防止探針室12內之乾燥空氣之露點之惡化，可以使露點安定化，且在清淨之乾燥空氣氛圍下執行信賴性高之檢查。
再者，若藉由本實施形態，因具有對探針室12內供給乾燥空氣之配管15，故可以在短時間內形成具有探針室12內之特定露點的乾燥空氣氛圍。再者，藉由循環裝置13具備有散熱器，可以使探針室12內之乾燥空氣之露點更安定化。
並且，在上述實施形態中，雖然針對具備有兩台風扇135之送風單元131予以說明。但是可以結合探針室12之容量，適當變更風扇135之設置台數。再者，在上述實施型態中，雖然針對具備有前置過濾器134之送風單元131而予以說明，但是即使在探針室12內難以發塵之時等，不設置前置過濾器134亦可。再者，在上述實施形態中，雖然針對使探針室之空氣循環之時予以說明，但是即使也同時使裝載室內之空氣循環亦可。
 [產業上之利用可行性]
本發明可以適當利用於檢查半導體晶圓等之被檢查體之檢查裝置以及檢查方法。
10．．．檢查裝置
12．．．探針室
13．．．循環裝置
14．．．控制裝置
15．．．供給乾燥空氣之手段
121．．．載置台
131．．．送風單元
132．．．過濾器單元
134．．．前置過濾器(第1過濾器)
139．．．主過濾器(第2過濾器)
W．．．半導體晶圓(被檢查體)
第1圖為本發明之檢查裝置之一實施型態的構成圖。
第2圖為剖斷表示第1圖所示之檢查裝置之正面之一部分的前視圖。
第3圖為第1圖所示之送風單元之斜視圖。
第4圖為第3圖所示之送風單元之風扇之斜視圖。
第5圖為分解表示第1圖所示之檢查裝置之過濾器單元的斜視圖。
10．．．檢查裝置
11．．．裝載室
12．．．探針室
12A．．．吸引口
12B．．．吐出口
13．．．循環裝置
14．．．控制裝置
15．．．配管
15A．．．配管
111．．．晶圓搬運機構
112．．．預對準機構
121．．．載置台
131．．．送風單元
132．．．過濾器單元
133．．．配管
134．．．前置過濾器
135．．．風扇
137．．．開關電路
138．．．電源電路
139．．．主過濾器
W．．．半導體晶圓

Claims (7)

  1. 一種基板檢查裝置，具備將被載置在載置台上之被檢查體調整成低溫區域之特定溫度而執行上述被檢查體之電特性檢查之探針室，和沿著上述探針室之側面而被配置且使上述探針室內之乾燥空氣循環之循環裝置，和控制包含上述循環裝置及上述探針室內之載置台之機器的控制裝置，該基板檢查裝置之特徵為：上述循環裝置具備有使上述探針室內之乾燥空氣循環之送風單元，和自經上述送風單元而循環之乾燥空氣中除去塵埃的過濾器單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之基板檢查裝置，其中，設置有對上述探針室供給乾燥空氣之手段。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之基板檢查裝置，其中，上述送風單元具有第1過濾器及送風機，上述過濾器單元具有第2過濾器。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所記載之基板檢查裝置，其中，上述循環裝置具有散熱機器。
  5. 一種基板檢查方法，使用具備有將被載置在載置台上之被檢查體調整成低溫區域之特定溫度而執行上述被檢查體之電特性檢查之探針室，和沿著上述探針室之側面而被配置且使上述探針室內之乾燥空氣一面除塵一面循環之 循環裝置，和控制包含上述循環裝置及上述探針室內之載置台之機器之控制裝置的檢查裝置，將上述被檢查體冷卻至上述低溫區域而執行電特性檢查，該基板檢查方法之特徵為：具備有使用上述載置台將上述被檢查體冷卻至低溫區域之工程，和使用上述循環裝置使乾燥空氣在上述探針室內循環之工程，和上述乾燥空氣循環期間除去上述乾燥空氣中之塵埃的工程，和使用上述控制裝置控制上述循環裝置之風量的工程。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之基板檢查方法，其中，將上述循環裝置對上述探針室之吐出風量設定在146~172L/分。
  7. 如申請專利範圍第5或6項所記載之基板檢查方法，其中，具備有對上述探針室內供給乾燥空氣之工程。
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