JPS592182B2 - 自動半導体ウエハ測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、自動半導体ウエハ測定装置に関するもので
、例えば、全自動半導体ウエハプローバに有効な技術に
関するものである。

〔背景技術〕

半導体ウエハの最終チェック工程を担う半導体ウエハプ
ローバにおいて、半導体ウェハの入口径化が進むにつれ
て、ピンセットレスあるいは他の工具類を用いた人手に
よる作業の困難性に伴い、いわゆるピンセットレス化、
言い換えれば、半導体ウエハの自動ロード、アンロード
化が「電子材料」誌１９７８年１１月号の頁１３９〜頁
１４３によつて公知である。

すなわち、複数枚（例えば２５枚）の半導体ウエ・・を
収納する収納容器（カセット）から順次１枚づつ丸ベル
トコンベヤにより、ロード位置（コースアライメントス
テージ）に移送する。

そして、この半導体ウェハをベルヌーイチヤツク等を使
用してプロービングマシンの吸着テーブル（測定台）に
搬送させる。次に、測定が終了した半導体ウェハは、吸
着テーブルからアンロード位置に吹き出し空気圧等によ
り搬送され、丸ベルトコンベアにより収納容器に収めら
れる。

以上により）半導体ウェハ表面に対して完全に無接触の
状態でプロービングマシンに半導体ウェハの搬入、搬出
がなされる。

しかし、このような半導体ウェハの搬入、搬出において
は、送り側収納容器に対応して、受け側収納容器がそれ
ぞれ対応して設けられるものであるため、例えば、５０
枚の半導体ウェハを連続的に測定する場合、送シ側、受
け側にそれぞれ２個の収納容器が必要となる。

また、これに伴つて、半導体ウエハを順次１枚づつ収納
するためのエレベータ機構が収納容器の数に合わせて必
要になつてしまう。これにより、装置のコストが大幅に
増大するとともに、装置が入型化するという欠点がある
。〔発明の目的〕 この発明の目的は、処理能力の向上と装置の小型化、低
コスト化とを実現した自動半導体ウエハ測定装置を提供
することにある。

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述訃よび添付図面から明らかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

本願に卦いて開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。

すなわち、送り側ルートを構成する半導体ウエ・・の移
送手段と受け側ルートを構成する半導体ウエ・・の移送
手段との間を第３の移送ルートを構成する半導体ウエ・
・の移送手段を設けることによつて、送り側として使用
した収納容器内のすべての半導体ウエ・・を送リ出した
後は受け側の収納容器として利用するものである。〔実
施例〕 第１図には、この発明の一実施例の概略平面図が示され
ている。

この実施例に｝ける自動半導体ウエ・・プローバ１は、
人まかに言うと、プロービングマシン部１ａと半導体ウ
エ・・移送部１ｂとにより構成される。

上記プロービングマシン部１ａは、周知のように、その
上面に載置された半導体ウエ・・の吸引固定する吸着テ
ーブル５をＸ，ＹステージによりＸ，Ｙ方向に移動させ
、θ方向に回転させることにより、固定されたプローブ
ボード等で構成され、尖端が測定箇所に対応して配列さ
れた探針に対してウエハチツプのボンデイングパツドに
位置合わせするものである。この位置合わせにあたつて
は、アライニングを行い、半導体ウエハに訃けるチツプ
の配列のＸ軸と、上記Ｘ，ＹテスージのＸ軸とを吸着テ
ーブル５のθ方向の調整により一致させるものである。
この後、測定すべき最初のウエ・・チツプのボンデイン
グパツドと探針の尖端との位置合わせを行う。以下、連
続してＸ方向又はＹ方向に１チツプ間隔づつ移動させる
ことにより、自動的に他のウエハチツプのポンデイング
パツドに対する探針の位置合わせが行われる。これらの
Ｘ，Ｙステージの移動、θ方向の回転制御は、パルスモ
ータを用いて高精度に行われる。また、吸着テーブル５
は、エア又はパルスモータを用いてｚ方向（アツプ、ダ
ウン）に移動させられる。

すなわち、Ｘ，Ｙステージの制御による位置合わせ動作
は、吸着デーブル５を下げた状態にして行われ、測定時
には吸着テーブル５を押し上げた状態として探針とウエ
ハチツプのボンデイングパツドとを所要の接触圧をもつ
て接続させるものである。この実施例におけるプロービ
ングマシン部１ａは、トランスフアアーム（後述する）
が取り付けられている。

このトランスフアアームは、例えば、半導体ウエ・・の
表面より無接触の下に吸着するベルヌーイチャツクが使
用され、ロード位置３に移送された半導体ウエ・・をロ
ードポジシヨン５ａの吸着テーブル５に搬送する。また
、測定が終了した半導体ウエ・・は、吸着テーブル５が
アンロードポジシヨン５ｂに移動した後、吸着口からエ
ア等の吹き出しにより、アンロード位置４に搬送される
。

このような、半導体ウエハの自動ロード、アンロード機
構を備えたプロービングマシン部１ａに対して、半導体
ウエ・・移送部１ｂが設けられる。

この実施例に訃ける半導体ウエ・・移送部１ｂはそれぞ
れ半導体ウエ・・が収納される収納容器（力セツト）が
設置される４個のエレベータ機構２ａ〜２ｄと、コース
アライメントステージとしても作用するロード位置３及
びアンロード位置４との間をそれぞれ接続する丸ベルト
コンベア６ａ，６ｂ及び７ａ並ひに丸ベルトコンベア６
ｃ，６ｄ及び７ｂの他に新たに丸ベルトコンベア７Ａ，
７ｂ間を接続する丸ベルトコンベア８が設けられる０ロ
ード位置３を構成するコーアライメントステージは、後
述するように、移送された半導体ウエハを回転させてオ
リエンテーシヨンフラツトを検出する手段が設けられ、
半導体ウエハのθ方向の位置合わせの予備的な動作がな
される。

すなわち、トランスフアアームによつて吸着テーブル５
に搬送された半導体ウエ・・のアライメント作業を容易
にし、その針合わせ作業の時間短縮又はその自動化を容
易にする。この実施例では、４個のエレベータ機構２ａ
〜２ｄのうち、例えば、３個のエレベータ機構２ａ〜２
ｃには、送り側収納容器がセツトされ、他の残り１個の
エレベータ機構２ｄに受け側の収納容器（空き力セツト
）がセツトされる。

したがつて、第１のステツプでは、エレベータ機構２ａ
の収納容器を送り側とし、エレベータ機構２ｄの収納容
器を受け側として使用される。

この場合には、エレベータ機構２ａと丸ベルトコンベア
６ａにより、順次１枚づつ半導体ウエ・・が丸ベルトコ
ンベア７ａを介してロード位置３に送り出される。そし
て、その測定終了によつてアンロード位置４に搬出され
た半導体ウエ・・は、丸ベルトコンベア７ｂを介して丸
ベルトコンベア６ｄに移送され、エレベータ機構２ｄの
収納容器に１枚づつ収納される。次に、第２のステツプ
ではエレベータ機構２ｂの収納容器を送り側とし、上記
測定終了によつて空きとなつたエレベータ機構２ａにセ
ツトされている収納容器が受け側として使用される。

この場合には、上記同様にエレベータ機構２ｂと丸ベル
トコンベア６ｂとにより、順次１枚づつ半導体ウエ・・
が丸ベルトコンベア７ａを介してロード位置３に送９出
される。そして、測定終了によつてアンロード位置４に
搬出された半導体ウエ・・は、丸ベルトコンベア７ｂに
より丸ベルトコンベア８の位置まで移送され、丸ベルト
コンベア８によジ丸ベルトコンベア７ａ側に移送される
。そして、半導体ウエハは、この丸ベルトコンベア７ａ
から丸ベルトコンベア６ａに移送され、エレベータ機構
２ａの収納容器に１枚づつ収納される。このように、送
り側と受け側の半導体ウエ・・の移送は、交互に１枚づ
つなされるものである。

このような移送動作は、巳一ド位置３の半導体ウエ・・
が吸着テーブル５に搬入され、アンロード位置４に搬出
されるまでの間（半導体ウエ・・の測定動作）に行われ
る。このとき、吸着テーブル５への搬入動作の短縮化を
図るため、送り側移送動作（収納容器からロード位置３
までの移送動作）を受け側移送動作（アンロード位置４
から収納容器までの移送動作）に対して優先的に行うこ
とが望ましい。なぜなら、測定動作の待ち時間を最小に
できるからである。以下、同様にして、エレベータ機構
２ｃの収納容器を送り側とし、上記ステツプの測定終了
によつて空きとなつたエレベータ機構２ｂにセツトされ
ている収納容器が受け側として使用される。

この場合、送り側移送ルートとして、丸ベルトコンベア
６ｃ−７ｂ−８−７ａが使用され、受け側移送ルートと
して、丸ベルトコンベア７ｂ−８−７ａ−６ｂが使用さ
れる。なお、丸ベルトコンベア相互の受け渡し地点には
、半導体ウエ・・検出用のセンサが設けられてお９、上
述のような丸ベルトコンベア相互の半導体ウエ・・移送
に使用される。すなわち、上記受け渡し地点まで半導体
ウエハが移送されたことを検出して、そこまでの移送を
行つた丸ベルトコンベアの移送動作を停止させ、受け側
の丸ベルトコンベアの移送動作を開始することによつて
、受け渡しが行われる。この実施例に｝いて、１ｂ′は
、拡張用の半導体ウエ・・移送部である。

この拡張用半導体ウエ・・移送部１ｂ′は、上記同様な
エレベータ機構２ａ′，２ｂ′と、半導体ウエ・・の取
ｖ出し又は収納用の丸ベルトコンベア６ａ７，６ｂ／と
、これらの丸ベルトコンベア６ａ′，６ｂ′にそれぞれ
直角方向に配置され、上記丸ベルトコンベア７Ａ，７ｂ
に直線的（延長線上）に接続される丸ベルトコンベア７
ａ′，７ｂ′が設けられている。以下同様の構成の拡張
用半導体ウエ・・移送部１ｂノ等を順次設置することが
できるものである。第２図には、この発明の他の好適な
一実施例の概略平面図が示されている。

この実施例に｝ける半導体ウエ・・移送部１ｂは、４個
のエレベータ機構２ａ〜２ｄが一例に並べられている。

エレベータ機構２ａ〜２ｄにそれぞれ設けられた丸ベル
トコンベア６ａ〜６ｄに対して、直角方向に丸ベルトコ
ンベア８が配置される。そして、この丸ベルトコンベア
８の上記丸ベルトコンベア６ａ〜６ｄと反対方向に、上
記丸ベルトコンベア６ａ〜６ｄと同一方向に向かう丸ベ
ルトコンベア７Ａ，７ｂがロード位置３、アンロード位
置４と丸ベルトコンベア８との間を接続するように設け
られる。この実施例では、前記同様に丸ベルトコンベア
６ａ〜６ｄと丸ベルトコンベア７Ａ，７ｂとが丸ベルト
コンベア８を介して任意の組み合わせにより、半導体ウ
エハを移送できる。

したがつて、４個のエレベータ機構２ａ〜２ｄにセツト
された収納容器のうち、１個を受け側として使用するこ
とができる。この実施例では、丸ベルトコンベア７ａは
、丸ベルトコンベア８から半導体ウエ・・をロード位置
３に移送し、丸ベルトコンベア７ｂは、アンロード位置
４の半導体ウエハを丸ベルトコンベア８に移送するとい
うそれぞれ一方向の移送だけとなるので、制御プログラ
ムが容易に行えるという利点を有する。

第３図には、上記第２図の実施例における丸ベルトコン
ベア７Ａ，６ｂ及び８とロード位置３並びにトランスフ
アアーム９の具体的砿施例の平面図が示されている。

丸ベルトコンベア７ａは、プーリ−Ｐを丸ベルトを介し
てモーター（図示せず）によつて５駆動することによつ
て、一対の丸ベルトからなるコンベアを走らせる。これ
により、その上に半導体ウエ・・１０を載せて移送する
ものである。この一対の丸ベルトの両側には、ガイドＧ
Ｄが設けられる。これによつて、半導体ウエハ１０が丸
ベルト７ａ等から脱落するのを防止するものである。他
の丸ベルトコンベア６ｂ，８も同様な構造によつて構成
される。な｝、丸ベルトコンベア８は、一対の丸ベルト
のみが示されて｝ジ、その両端に上記丸ベルトコンベア
７Ａ，６ｂと同様な駆動用プーリ一とフリーなプーリ一
とが設けられるものである。図示しない他の丸ベルトコ
ンベアも上記同様な構造によつて構成される。また、上
記丸ベルトコンベア８と丸ベルトコンベア７Ａ，６ｂと
の受け渡し点（接続点）には、センサーＳが設けられる
。特に制限されないが、このセンサーＳは、光センサー
によつて構成され、その上部まで移送された半導体ウエ
・・を検出するものである。例えば、丸ベルトコンベア
８によつて右から左に向かつて測定すべき半導体ウエ・
・が移送される場合、上記センサーＳによつてこの地点
まで半導体ウエ・・１０が移送されたことを検出して、
丸ベルトコンベア８の移送動作を停止される。そして、
丸ベルトコンベア７ａの動作を開始することによつてそ
の受け渡しを行うとともに半導体ウエハ１０をロード位
置３まで移送する。ロード位置３に訃いては、その下面
側から同図の上斜め左に向かうエア等の吹き出し口（図
示せず）が設けられている。これにより、上記丸ベルト
コンベア７ａによつて移送された半導体ウエハ１０は、
左側のテーパー状のガイドＧＤに押し当てられながら回
転して移送される。この回転移送動作により半導体ウエ
・・１０のオリエンテーシヨンフラツトが左側のガイド
ＧＤと接触すると回転を停止し、そのθ方向の予備的な
位置合わせが行われる。そして、特に制限されないが、
同図に縦方向に走るベルト駆動部９ｂに取り付けられた
ベルヌーイチヤツク９ａからなるトランスフアアームに
よつて、上記半導体ウエハ１０は、図示しない吸着テー
ブル５への搬入される。

な卦、エレベータ機構２ｂ等は、例えば特開昭５４−４
８４８２号公報等によつて周知であるので、その詳細な
説明を省略する。

〔効果〕

（１）送り側ルートを構成する半導体ウエハ移送ルート
と、受け側を構成する半導体ウエ・・移送ルートとの間
を接続する第３の移送をルートを設けることによつて、
Ｎ個の収納容器に収められる半導体ウエハの連続的なブ
ローピング抑淀に訃いて、Ｎ＋１個のエレベータ機構に
より実現できるという効果が得られる。

すなわち、従来の自動半導体ウエハプローバにあつては
、上述のようにＮ個の収納容器に収められた半導体ウエ
・・の連続的なプロービング測定では２Ｎ個もの多数の
エレベータ機構が必要となるものである。したがつて、
このような従来の移送方式に比べ、本発明によれば、半
導体ウエハの処理能力の向上とこれに対するコストの低
減及ひ装置の大幅な小型化を達成することができるとい
う効果が得られる。（２）上記（１）により、用意する
空き収納容器が１個だけでよいので、半導体ウエハの収
納容器の効率的な使用を図ることができるという効果が
得られる。

（３）第２図のような移送レイアウトを採用することに
よつて、丸ベルトコンベア７ａは、丸ベルトコンベア８
から半導体ウエ・・をロード位置３に移送し、丸ベルト
コンベア７ｂは、アンロード位置４の半導体ウエハを丸
ベルトコンベア８に移送するというそれぞれ一方向の移
送動作だけとなるので、その匍脚プログラムが容易でき
るという効果が得られる。

以上本発明者によつてなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

例えば、上記のような空き収納容器を用意する場合には
、少なくとも３個以上のエレベータ機構が設置されるも
のであればよい。そして、これらのエレベータ機構とロ
ード位置、アンロード位置との接続手段のレイアウトは
、上記第３のルートを含めて種々の変形を採ることがで
きるものである。また、半導体ウエハの移送手段は、上
記丸ベルトコンベアの他、エアベアリングを用いる等何
であつてもよい。さらに、プロービングマシン部は、ア
ライニングを含む針合わせを自動化したもの、又はこれ
らの針合わせを入手により行うものであつてもよい。

上記プロービングマシン部の動作制御及び半導体ウエ・
・移送の動作制御は、マイクロコンピユータ等を利用し
たプログラム制御で行うことがシステムの汎用性を高め
る上で望ましいが、これに限定されるものではなく、い
わゆるハードロジツク回路により行うものであつてよい
。〔利用分野〕 この発明は、半導体ウエ・・の各種自動測定装置、例え
ば、半導体ウエハプローバ、表面検査装置等に広く利用
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す概略平面図、第２
図は、この発明の他の一実施例を示す概略平面図、第３
図は、第２図の実施例の要部具体的一実施例を示す平面
図である。 １・・・・・伯動半導体ウエ・・測定装置、１ａ・・・
・・・プロービングマシン部、１ｂ・・・・・・半導体
ウエ・・移送部、１ｂ′， １ｂ１・・・・・・拡張用
半導体ウエハ移送部、２ａ〜２ｄ・・・・・・エレベー
タ機構、３・・・・・・ロード位置、４・・・・・・ア
ンロード位置、５・・・・・・吸着テーブル、５ａ・・
・・・・口一゛ドポジシヨン、５ｂ・・・・・・アンロ
ードポジシヨン、６ａ〜６ｄ，６ａ′， ６ｂｔ・・・
・・丸ベルトコンベア、７ａ〜７ｂｔ・・・・・丸ベル
トコンベア、８・・・・・・丸ベルトコンベア（第３の
ルート）、９ａ・・・・・・ベルヌーイチヤツク、９ｂ
・・・・・・ベルト駆動部、１０・・・・・半導体ウエ
ハ、ＧＤ・・・゛・・・ガイド、ｓ・・・・・・センサ
ー、Ｐ・・・・・・プーリ一。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被測定半導体ウエハを測定台に対する自動ロード、
   アンロード機構を備えた半導体ウエハ測定手段と、エレ
   ベータ機構上に設置された半導体ウエハ収納容器の半導
   体ウエハを上記半導体ウエハ測定手段のロード位置まで
   移送する第１のルートを構成する半導体ウエハ移送手段
   と、上記半導体ウエハ測定手段のアンロード位置の半導
   体ウェハを他のエレベータ機構上に設置された半導体ウ
   ェハ収納容器に移送する第２のルートを構成する半導体
   ウエハ移送手段と、上記第１及び／又は第２のルートに
   対して設けられた少なくとも１個の半導体ウェハ収納容
   器が設置されるエレベータ機構と、上記第１のルートと
   第２のルートとの間で相互に当導体ウェハを移送する第
   ３のルートを構成する半導体ウエハ移送手段とを含むこ
   とを特徴する自動半導体ウエハ測定装置。