JP6796782B2 - プローバ - Google Patents

Description

本発明はプローバに係り、特にプローバの内部のクリーン度を向上させるための技術に関する。

プローバの構成においては、プローバ本体（プローバ室）の上部に半導体デバイスを検査するためのテストヘッドが配置されるのが一般的である。このため、プローバ室の上部には、ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）を上部に配置することができないので、プローバ室の側壁にＦＦＵを取り付けて、プローバ室内部に清浄度の高い空気を流すことで、プローバ室内のクリーン度を確保するようになっている。

特許文献１に記載のプローバでは、ローダ室の天井にＦＦＵが配設されており、プローバ室の壁面上部にノズルが配設された内部配管が配設されている（段落［００２１］、［００２７］、図１）。ローダ室の天井に配設されたＦＦＵは、クリーンルーム内の空気を吸引し、吸引した空気をフィルタを介してローダ室内に供給する。プローバ室の側壁の上部に配設された内部配管は、乾燥空気源に接続されており、内部配管に配設されたノズルを介して乾燥空気がプローバ室の内部に供給される。

特開２００３−１７９１０９号公報

図４及び図５は、それぞれプローバにＦＦＵを配設した例を示す正面透視図及び上面透視図であり、図６は、図４及び図５のプローバ室の側面透視図である。

図４から図６に示すプローバ１００では、ローダ室１５０の天井１５０Ａ及びプローバ室１０２の後方側（−Ｘ側）の側壁１０２ＡにそれぞれＦＦＵ（以下、それぞれローダ側ＦＦＵ１５２及び本体側ＦＦＵ１０１という。）が取り付けられている。ローダ側ＦＦＵ１５２及び本体側ＦＦＵ１０１は、それぞれフィルタを備えており、プローバ１００が設置されたクリーンルーム内の空気を吸引してこのフィルタを通すことで除塵を行う。そして、ローダ側ＦＦＵ１５２及び本体側ＦＦＵ１０１は、除塵した空気をそれぞれローダ室１５０及びプローバ室１０２の内部に供給する。

図４に示すように、ローダ室１５０のプローバ室１０２とは反対側の壁面１５０Ｂの下部には、排気口１５４が設けられている。ローダ側ＦＦＵ１５２によりローダ室１５０の内部に供給された空気は、ローダ室１５０の下方に向かって（−Ｚ方向に）流れ、この排気口１５４から排出される。

図６に示すように、プローバ室１０２の前方（＋Ｘ側）の側壁１０２Ｂには、排気口１１４が設けられている。本体側ＦＦＵ１０１によりプローバ室１０２の内部に供給された空気は、プローバ室１０２の前方側に向かって（＋Ｘ方向に）流れ、この排気口１１４から排出される。

図５及び図６に示すように、プローバ室１０２の内部には、ウェーハチャック１０８に吸着されたウェーハＷとテストヘッド１０４のプローブ針１０６がコンタクトするプロービングエリアＡ１００が設けられる。このプロービングエリアＡ１００の後方側（−Ｘ側）には、アラインメントカメラ１１２等の構造物が配置される。また、プロービングエリアＡ１００の前方側（＋Ｘ側）には、プローブカードチェンジャー１１０が配置される。

図５に示すように、プローバ室１０２の後方側（−Ｘ側）の側壁に取り付けられた本体側ＦＦＵ１０１から前方側（＋Ｘ側）に空気を流すと、プロービングエリアＡ１００の後方側の構造物が障害となって、プロービングエリアＡ１００に清浄な空気が流れにくくなるという問題がある。さらに、プロービングエリアＡ１００の前方側（＋Ｘ側）のプローブカードチェンジャー１１０が気流の障害となって、プローバ室１０２の外部に空気を十分に排気することができないという問題があった。また、プローブカードチェンジャー１１０が空気の流れに対する障壁となって、図５の矢印で示すように、空気がプロービングエリアＡ１００に逆流してしまい、プローバ室１０２の内部のクリーン度が低下するという問題があった。

また、図４に示すように、ローダ室１５０においては、ローダ側ＦＦＵ１５２から供給された空気が排気口１５４から十分に排気されず、排気されなかった気流が滞留してしまうという問題がある。このため、図４の矢印で示すように、ウェーハ搬送時に発塵源であるロボットアーム１５６付近で空気が巻き上げられてしまう。このため、ウェーハＷが図４の下方のカセット（不図示）から取り出されて搬送されるときに、この空気の流れによって巻き上げられたパーティクル（塵）によってウェーハＷが汚れてしまうという問題があった。

特許文献１に記載のプローブ装置は、プローバ室と連通するローダ室内において、被検査体の搬送機構を遮蔽するシールドカバーと、このシールドカバー内及びプローバ室内に乾燥空気を供給する手段とを備えている。そして、シールドカバー内をローダ室内よりも加圧気味に設定することで、ローダ室内の空気をシールドカバー内に侵入させず、低露点を維持するようになっている（段落［００２３］）。

特許文献１では、ローダ室内の空気がシールドカバー内に侵入しないようにすることができる。しかしながら、特許文献１では、シールドカバーの外では、ウェーハの汚染を防止することができない。さらに、シールドカバー及びシールドカバー内に乾燥空気を供給するための構成を設ける必要があるため、装置の構造が複雑化し、かつ、コストが上が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、より簡易な構成でプローバのクリーン度を向上させることができ、ウェーハの搬送時における汚染を防止することが可能なプローバを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るプローバは、半導体ウェーハの搬送機構を有するローダ室と、前記ローダ室との間の隔壁に形成されたウェーハ搬送開口部を介して前記ローダ室と連通したプローバ室と、前記ローダ室の天井に配設され、前記ローダ室の内部の上方から下方に向かって除塵したガスを供給する第１のガス供給部と、前記プローバ室の前記隔壁の前記ウェーハ搬送開口部に対して下方に配設され、前記ローダ室の内部に供給されたガスを吸引して除塵し、前記プローバ室の内部に供給する第２のガス供給部とを備える。

第１の態様では、第１のガス供給部をローダ室の天井に配置し、第２のガス供給部をプローバ室とローダ室との間の隔壁のウェーハ搬送開口部の下方に配置する。これにより、ローダ室の下方から巻き上げられるガスがウェーハ搬送開口部に到達する前に、第２のガス供給部によりガスを吸引することができる。これにより、より簡易な構成でウェーハの汚染を防止することができる。また、プローバ室に供給されたガスは、第１及び第２のガス供給部によって２回除塵されるため、プローバ室をよりクリーンに保つことが可能になる。

本発明の第２の態様に係るプローバは、第１の態様において、前記プローバ室の前記第２のガス供給部と対向する壁面に、前記第２のガス供給部から供給されたガスを排気するための排気口を形成したものである。

第２の態様によれば、第２のガス供給部に供給されたガスを排気口を通じてスムースにプローバ室の外に排気することができる。

本発明の第３の態様に係るプローバは、第２の態様において、前記プローバ室の内部に配置され、前記半導体ウェーハが載置されて保持されるウェーハチャックと、前記プローバ室の内部に、前記ウェーハチャックと対向して配置されたプローブカードと、前記プローバ室内に配置された、前記ウェーハチャック及び前記プローブカード以外の構造物とを更に備え、前記ウェーハチャックと前記プローブカードとの間の空間であるプロービングエリアが前記第２のガス供給部と前記排気口との間に配置されており、前記構造物が、前記第２のガス供給部と前記排気口と結ぶ方向から見て、前記プロービングエリアと重ならない位置に配置されるようにしたものである。

第３の態様によれば、第２のガス供給部に供給されたガスを構造物に遮られることなく、プローバ室の内部に流すことができ、かつ、スムースに排気することができる。

本発明の第４の態様に係るプローバは、第１から第３のいずれかの態様において、前記第１のガス供給部により前記ローダ室に供給される前記ガスの供給量が前記第２のガス供給部により前記プローバ室に供給される前記ガスの供給量よりも大きくしたものである。

第４の態様によれば、第１のガス供給部に供給されたガスが第２のガス供給部に吸引されるガスよりも多く、第２のガス供給部では、第１のガス供給部供給されたガスのすべてが吸引されない。このため、第１のガス供給部から供給されたガスを第２のガス供給部よりも下方に導入することができる。また、プローバ室に対してローダ室を加圧気味に保つことができる。

本発明によれば、ローダ室の下方から巻き上げられるガスがウェーハ搬送開口部に到達する前に、第２のガス供給部によりガスを吸引することができる。これにより、より簡易な構成でウェーハの汚染を防止することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るプローバの正面透視図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るプローバの上面透視図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るプローバ室の側面透視図である。 図４は、プローバにＦＦＵを配設した例を示す正面透視図である。 図５は、プローバにＦＦＵを配設した例を示す上面透視図である。 図６は、プローバ室の側面透視図である。

以下、添付図面に従って本発明に係るプローバの実施の形態について説明する。

図１及び図２は、それぞれ、本発明の一実施形態に係るプローバの正面透視図及び上面透視図である。図３は、本発明の一実施形態に係るプローバ室の側面透視図である。なお、以下では、ウェーハチャック１８に平行な面をＸＹ平面とするＸＹＺ直交座標系を用いて説明する。

本実施形態に係るプローバ１０は、不図示のクリーンルーム内に設置され、プローバ室１２とローダ室５０とを備える。図１及び図２に示すように、プローバ室１２とローダ室５０とはＹ方向に並んで設置される。

図１に示すように、ローダ室５０の内部には、ロボットアーム５６を備えたウェーハ搬送ロボット５８が配置される。ウェーハ搬送ロボット５８の下部には、複数のチップ（半導体デバイス）が形成された板状のウェーハＷを立てて（ＺＸ平面に略平行な状態で）格納するためのカセット（不図示）が配置される。

ウェーハ搬送ロボット５８は、ロボットアーム５６を用いて、ローダ室５０内に配置された不図示のカセットからウェーハを取り出す。そして、ウェーハ搬送ロボット５８は、ウェーハＷを回転させてＸＹ平面に略平行な状態で保持し、ローダ室５０とプローバ室１２との間の形成されたウェーハ搬送開口部２６を介してプローバ室１２に搬入する。また、ウェーハ搬送ロボット５８は、ロボットアーム５６を用いて、プローバ室１２からウェーハＷを搬出し、ウェーハＷを立ててカセット内に格納する。

図１及び図３に示すように、プローバ室１２の天井には、テストヘッド１４が配置される。プローバ室１２の内部には、ウェーハチャック１８が配置される。ウェーハチャック１８の前方側（＋Ｘ側）にはプローブカードチェンジャー２０が配置され、ウェーハチャック１８の後方側（−Ｘ側）であって、ウェーハチャック１８より上方側（＋Ｚ側）には、アラインメントカメラ２２が配置される。

ウェーハチャック１８は、プローバ室１２内に設置された基台１７に取り付けられる。基台１７には、ウェーハチャック１８をＸＹＺ３軸方向に移動し、かつ、Ｚ軸周りに回転する移動回転機構を含んでいる。

ウェーハチャック１８は、ウェーハ搬送ロボット５８によってプローバ室１２に搬入されたウェーハＷを真空吸着により保持する。

ウェーハチャック１８の上方（＋Ｚ側）には、プローブカード１５が配置される。プローブカード１５は、プローバ室１２の天井を構成するテストヘッド１４の下面（ヘッドステージ）の開口部（プローブカード取付部）に着脱自在に装着される。

プローブカード１５は、検査するチップの電極配置に対応するプローブ針１６を有する。プローバ１０は、検査するチップの電極配置に応じてプローブ針１６の配置が異なるプローブカード１５が複数格納された格納装置（不図示）を備える。プローブカードチェンジャー２０は、プローブカード１５を搬送するための搬送機構を備える。プローブカードチェンジャー２０は、検査するチップの電極配置に応じたプローブカード１５をこの格納装置の中から取り出して、テストヘッド１４のプローブカード取付部に装着する。また、プローブカードチェンジャー２０は、テストヘッド１４のプローブカード取付部に装着されたプローブカード１５を取り外して上記格納装置に格納する。

アラインメントカメラ２２は、ウェーハＷの画像を撮影して、ウェーハＷ上のチップの電極の位置を検出するために用いられる。

本実施形態に係るプローバ１０では、基台１７の移動回転機構等により、ウェーハチャック１８とプローブカード１５とを相対的に移動させる。そして、プローバ１０では、ウェーハＷ上の電極位置の検出結果に基づいて、ウェーハチャック１８とプローブカード１５とを相対的に移動させる。そして、ウェーハＷの各チップの電極をプローブ針１６に接触させることにより、半導体デバイスの電気的特性の検査が行われる。

ローダ室５０の天井５０Ａには、ローダ側ＦＦＵ５２（第１のガス供給部）が取り付けられる。プローバ室１２のローダ室５０との間の隔壁（側壁１２Ａ）であって、ウェーハ搬送開口部２６の下方（−Ｚ側）には、本体側ＦＦＵ１１（第２のガス供給部）が取り付けられる。

プローバ室１２の側壁１２Ａと対向する側壁１２Ｂには、本体側ＦＦＵ１１からプローバ室１２に供給された空気の排気用の排気口２４が形成される。排気口２４には、プローバ室１２から排気された空気が逆流しないように逆流防止ダンパーが取り付けられていてもよい。

ローダ側ＦＦＵ５２は、クリーンルーム内の空気を吸引してローダ室５０に供給するためのファンと、このファンによって吸引された空気を除塵するためのフィルタとが筐体に組込まれたユニットである。また、本体側ＦＦＵ１１は、ローダ室５０の内部の空気を吸引してプローバ室１２に供給するためのファンと、このファンによって吸引された空気を除塵するためのフィルタとが筐体に組込まれたユニットである。

本体側ＦＦＵ１１としては、パナソニック株式会社製ＢＶ−Ｒ０７ＴＵ２Ｇを用いることができ、ローダ側ＦＦＵ５２としては、パナソニック株式会社製ＢＶ−Ｒ１５ＴＵ２Ｇを用いることができる。これらは、いずれも直流電源駆動で、ＵＬＰＡ（Ultra Low Penetration Air Filter）フィルタを備えたものである。ここで、ＵＬＰＡフィルタとは、日本工業規格ＪＩＳ Ｚ ８１２２によれば、『定格風量で粒径が０．１５μｍの粒子に対して９９．９９９５％以上の粒子捕集率をもち、かつ初期圧力損失が２４５Ｐａ以下の性能を持つエアフィルタ』をいう。なお、ＦＦＵの種類、ＦＦＵの電源及びフィルタの種類は、上記に限定されるものではない。

本実施形態では、本体側ＦＦＵ１１は、プローバ室１２とローダ室５０との間であって、ウェーハＷの搬送時にウェーハ搬送ロボット５８のロボットアーム５６が通るウェーハ搬送開口部２６の直下に配置する。このような配置にすることにより、ローダ側ＦＦＵ５２によってローダ室５０に供給された空気のダウンフロー（下向き気流）が床面又はその他のローダ室内の構造物によって巻き上げられてロボットアーム５６付近に到達する前に、本体側ＦＦＵ１１によって吸い込んでプローバ室１２側へ流すことができる。これにより、ウェーハ搬送ロボット５８の動作に起因する発塵を、ロボットアーム５６上のウェーハＷに到達しないようにすることができる。

本実施形態では、本体側ＦＦＵ１１として、ローダ側ＦＦＵ５２よりも小型のものを用いることが好ましい。あるいは、本体側ＦＦＵ１１によりローダ室５０から吸引されてプローバ室１２に供給される空気の量が、ローダ側ＦＦＵ５２からローダ室５０の内部に供給される空気の量よりも少なくなるように、本体側ＦＦＵ１１及びローダ側ＦＦＵ５２の空気の供給量を調整することが好ましい。これにより、ローダ室５０がプローバ室１２に対して加圧気味に保つことが可能になる。また、ローダ室５０への空気の供給量がプローバ室１２への空気の供給量よりも大きいため、ローダ側ＦＦＵ５２から供給されたガスを、ローダ室５０の本体側ＦＦＵ１１の下方まで到達させることが可能になる。

さらに、本実施形態では、ローダ側ＦＦＵ５２からローダ室５０の内部に供給された空気が、ウェーハ搬送開口部２６の下方に流れた後にウェーハ搬送開口部２６に到達しないように、ローダ側ＦＦＵ５２及び本体側ＦＦＵ１１によるガスの供給量が調整されることが好ましい。換言すれば、ローダ側ＦＦＵ５２から供給される空気が少な過ぎるために、本体側ＦＦＵ１１よりも下方に至る前に、本体側ＦＦＵ１１にすべて吸引されてしまわないように、かつ、巻き上げられる空気の量が多くなり過ぎて、本体側ＦＦＵ１１よりも上方に到達しないように、ローダ側ＦＦＵ５２及び本体側ＦＦＵ１１によるガスの供給量が調整されることが好ましい。このローダ側ＦＦＵ５２及び本体側ＦＦＵ１１によるガスの供給量は、ローダ室５０のサイズ、ローダ室５０内の構造物のサイズ及び配置等によって異なるため、実験的に決定することができる。

また、本実施形態では、プローバ室１２に供給された空気の流れの障害となる構造物（プローブカードチェンジャー２０、アラインメントカメラ２２等）は、ウェーハチャック１８とプローブカード１５との間の空間であるプロービングエリアＡ１０に対してＸ方向に配置されており、Ｙ方向には配置されていない。換言すれば、プロービングエリアＡ１０は、本体側ＦＦＵ１１と排気口２４との間であって、本体側ＦＦＵ１１から供給されるガスが流れる位置に配置される。そして、上記空気の流れの障害となる構造物は、本体側ＦＦＵ１１と排気口２４とを結ぶ方向から見て、プロービングエリアＡ１０と重ならないように配置される。このため、本体側ＦＦＵ１１によりローダ室５０側から−Ｙ方向に清浄空気を流したときに、清浄空気は、プロービングエリアＡ１０に流れるようになる。そして、プローバ室１２内部に供給された空気を、これらの構造物に阻害されることなく、プローバ室１２の外部に排気することができる。

また、プローバ室１２に供給される空気は、ローダ側ＦＦＵ５２と本体側ＦＦＵ１１とによって２度クリーン化（除塵）された空気である。このため、プローバ１０の周りの環境（例えば、プローバ室１２が設置されるクリーンルーム）の影響を受けることなく、プロービングエリアＡ１０のクリーン度を保つことができる。

本実施形態では、本体側ＦＦＵ１１及びローダ側ＦＦＵ５２による空気の供給量を調整することにより、本体側ＦＦＵ１１の１次側は常にローダ側ＦＦＵ５２によって加圧された状態とすることができる。これにより、特に、本体側ＦＦＵ１１で作る必要のある圧力差が軽減されるので省エネルギー化を実現することができる。

さらに、プローバ室１２へ流れる空気は、必ずローダ室５０の内部を通ることになるので、ウェーハ搬送ロボット５８に使用されるモータなどの発熱により温められてから、プローバ室１２の内部へ流入することになる。このため、基台１７の移動回転機構に含まれるモータなどで一から温められるよりも早く本体内部の温度が安定する。

また、本実施形態では、ローダ室５０の内部に本体側ＦＦＵ１１が配置されるので、フットプリントに影響を与えることがない。

本実施形態によれば、より簡易な構成でプローバのクリーン度を向上させることができ、特に、カセットからのウェーハの取り出し及び搬送時における汚染を防止することが可能となる。

なお、本実施形態では、プローバ室１２及びローダ室５０にクリーンな空気を供給するための手段としてＦＦＵを用いたが、本願のガス供給部はこれに限定されるものではない。例えば、空気源又は乾燥空気源（以下、タンクという。）と、このタンクとプローバ室１２及びローダ室５０とをつなぐ配管と、この配管に設けられたフィルタ（例えば、ＵＬＰＡフィルタ）と、この配管のフィルタの下流側に設けられたガス供給口（ノズル）とを備えるガス供給部を用いてもよい。

１０…プローバ、１１…本体側ＦＦＵ、１２…プローバ室、１４…テストヘッド、１５…プローブカード、１６…プローブ針、１７…基台、１８…ウェーハチャック、２０…プローブカードチェンジャー、２２…アラインメントカメラ、２４…排気口、２６…ウェーハ搬送開口部、５０…ローダ室、５２…ローダ側ＦＦＵ、５６…ロボットアーム、５８…ウェーハ搬送ロボット、Ａ１０…プロービングエリア

Claims (4)

1. 半導体ウェーハの搬送機構を有するローダ室と、
   前記ローダ室との間の隔壁に形成されたウェーハ搬送開口部を介して前記ローダ室と連通したプローバ室と、
   前記ローダ室の天井に配設され、前記ローダ室の内部の上方から下方に向かって除塵したガスを供給する第１のガス供給部と、
   前記プローバ室の前記隔壁の前記ウェーハ搬送開口部に対して下方に配設され、前記ローダ室の内部に供給されたガスを吸引して除塵し、前記プローバ室の内部に供給する第２のガス供給部と、
   を備えるプローバ。
2. 前記プローバ室の前記第２のガス供給部と対向する壁面に、前記第２のガス供給部から供給されたガスを排気するための排気口が形成された、請求項１記載のプローバ。
3. 前記プローバ室の内部に配置され、前記半導体ウェーハが載置されて保持されるウェーハチャックと、
   前記プローバ室の内部に、前記ウェーハチャックと対向して配置されたプローブカードと、
   前記プローバ室内に配置された、前記ウェーハチャック及び前記プローブカード以外の構造物とを更に備え、
   前記ウェーハチャックと前記プローブカードとの間の空間であるプロービングエリアが前記第２のガス供給部と前記排気口との間に配置されており、
   前記構造物が、前記第２のガス供給部と前記排気口と結ぶ方向から見て、前記プロービングエリアと重ならない位置に配置された、請求項２記載のプローバ。
4. 前記第１のガス供給部により前記ローダ室に供給される前記ガスの供給量が前記第２のガス供給部により前記プローバ室に供給される前記ガスの供給量よりも大きい、請求項１から３のいずれか１項記載のプローバ。

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