CN110709972B - 检查系统和检查系统中的温度测定方法 - Google Patents

检查系统和检查系统中的温度测定方法 Download PDF

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Abstract

检查系统(10)具备：检查装置(30)，其具有用于载置基板(W)的载置台(21)，检查装置(30)用于对载置台(21)上的基板(W)进行检查；调温机构(63)，其用于对载置台(21)进行调温；基板收容部(17a)；温度测定基板等待部(17c)，其使温度测定基板(TW)等待；搬送装置(18)，其用于将基板(W)和温度测定基板(TW)搬送至载置台(21)上；以及照相机(16)，其用于载置台(21)上的基板(W)的对准。温度测定基板(TW)在表面具有状态根据温度而变化的温度测定构件(52)，由搬送装置(18)将温度测定基板(TW)搬送至所述载置台，并由照相机(16)拍摄温度测定构件(52)，根据温度测定构件(52)的状态变化来测定温度测定基板(TW)的温度。

Description

检查系统和检查系统中的温度测定方法
技术领域
本发明涉及一种检查形成于半导体晶圆等基板上的器件的电气特性的检查系统和检查系统中的温度测定方法。
背景技术
在半导体器件的制造工艺中，在半导体晶圆(下面仅记作晶圆)中的全部的工艺结束的阶段，对形成于晶圆的多个半导体器件(下面仅记作器件)进行电气检查。作为进行这种检查的检查装置，已知如下一种检查装置(例如专利文献1)：与用于吸附保持晶圆的载置台(卡盘顶部)相向地配置具有用于与形成于晶圆的半导体器件接触的探针的探针卡，向探针卡按压载置台上的晶圆，由此使探针卡的各接触探针与器件的电极接触来检查电气特性。
另一方面，近来，要求对大量的半导体晶圆高速地进行检查，从而提出一种具备多个检查装置、收纳多个晶圆的收纳容器、以及用于从收纳容器向各检查装置搬送晶圆的搬送装置的检查系统(例如专利文献2)。
另外，在这种检查装置、检查系统中，尤其在进行高温检查、低温检查的情况下，晶圆的温度、温度分布是很重要的。因此，在开始检查前等通过接触型或非接触型的温度计来测定载置台表面的温度。
另外，虽然不是进行器件的检查的装置的例子，但在专利文献3中，作为太阳能电池模块的检查装置，公开了具有遮蔽太阳能电池模块的单元以及在遮蔽的状态下探测太阳能电池模块的温度的单元的装置，作为探测温度的单元，记载了使用热敏纸、涂布有根据温度变化而变色的涂料的标签等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-140241号公报
专利文献2：日本特开2013-254812号公报
专利文献3：日本特开2001-24204号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在利用接触型或非接触型的温度计来测定载置台表面的温度的情况下，必须在使装置停止的状态下进行，导致吞吐量下降。另外，不是测定晶圆的实际的温度，因此测定精度未必高。
另外，在专利文献3的技术中，由具有探测温度的单元的检查装置直接安装于测温对象，因此精度高，但即使将该技术应用于器件的检查，也还是在使装置停止的状态下进行。
通过在检查系统中搭载红外线照相机，能够不使装置停止地进行在线的温度测定，但需要新的装置设计，从而成本增高。
因而，本发明的目的在于提供一种能够在线且高精度地、并且不使用新的设备地掌握检查时的被检查基板的温度的检查系统和检查系统中的温度测定方法。
根据本发明的第一观点，提供一种检查系统，该检查系统的特征在于，具备：检查装置，其具有用于载置基板的载置台，该检查装置用于对所述载置台上的基板进行检查；调温机构，其用于对所述载置台进行调温；基板收容部，其用于收容基板；温度测定基板等待部，其使用于载置于所述载置台上来测定温度的温度测定基板等待；搬送装置，其用于将所述基板收容部中收容的基板和在所述温度测定基板等待部等待的温度测定基板搬送至所述载置台上；以及照相机，其用于所述载置台上的基板的对准，其中，所述温度测定基板在表面具有状态根据温度而变化的温度测定构件，由所述搬送装置将所述温度测定基板从所述温度测定基板等待部搬送至所述载置台，并由所述照相机拍摄所述温度测定构件，根据温度测定构件的状态变化来测定所述温度测定基板的温度。
根据本发明的第二观点，提供一种检查系统中的温度测定方法，所述检查系统具备：检查装置，其具有用于载置基板的载置台，该检查装置用于对所述载置台上的基板进行检查；调温机构，其用于对所述载置台进行调温；基板收容部，其用于收容基板；搬送装置，其用于将所述基板收容部中收容的基板搬送至所述载置台上；以及照相机，其用于所述载置台上的基板的对准，所述检查系统中的温度测定方法的特征在于，包括：使在表面具有状态根据温度而变化的温度测定构件的温度测定基板等待；在规定的定时由所述搬送装置将所述温度测定基板搬送至所述载置台；以及由所述照相机拍摄所述温度测定构件，根据所述温度测定构件的状态变化来测定所述温度测定基板的温度。
在上述第一观点和第二观点中，可以是，具有多个所述检查装置，所述搬送装置将所述基板和所述温度测定基板搬送至各检查装置的卡盘顶部。
可以是，所述温度测定基板具有与所述基板同样的形状。另外，可以是，所述温度测定基板是在基材上形成所述温度测定构件而成的。在该情况下，优选所述基材的材质和厚度被调整为使所述温度测定基板的热容量接近所述基板的热容量，优选所述基材的材质与所述基板的材质相同。
能够设为所述照相机拍摄所述温度测定构件的测温部。优选的是，在所述温度测定构件存在多个所述测温部，通过由所述照相机拍摄多个所述测温部来测定所述温度测定基板的温度分布。
所述温度测定构件能够使用颜色根据温度而变化的构件。另外，能够设为所述温度测定构件使用当达到某温度时颜色可逆地变化的示温材料。
能够设为：所述温度测定构件是将被以规定图案施加了在规定的温度下发生反应而发色的发色物质的透明片以使所述发色物质的位置和反应温度不同的方式层叠多个而得到的，利用所述照相机通过图案匹配来识别由温度的差异引起的图案的位置或数量的差异，由此获取温度数据。
能够设为：所述温度测定构件是将被以规定图案施加了在规定的温度下发生反应而发色的发色物质的透明片以使所述发色物质的位置不同的方式层叠多个而得到的，分别施加于多个所述透明片的发色物质为相同的物质，利用所述照相机通过图案匹配来识别基于多个所述透明片的位置的、由温度的差异引起的图案的位置或数量的差异，由此获取温度数据。
根据本发明，能够利用与通常的基板同样的搬送装置将温度测定基板搬送到检查装置的载置台，并利用对准用的照相机来测定温度测定基板的表面温度，因此能够不使系统停止地在线地掌握基板的温度。另外，由于测定模拟了基板的温度测定基板的表面温度，因此能够高精度地掌握载置台上的基板的温度。并且，能够利用原来搭载于系统的对准用的照相机来进行温度测定，因此可以利用现有的设备，不会使成本上升。
附图说明
图1是概要性地示出本发明的一个实施方式所涉及的检查系统的一例的结构的横截面图。
图2是图1的检查系统的II-II′线的纵截面图。
图3是示出检查装置的概要结构图。
图4是示出温度测定晶圆载置于卡盘顶部上的状态的截面图。
图5是示出温度测定构件存在多个测温部分的状态的图。
图6是示出使用温度测定构件的温度测定晶圆的截面图，其中，该温度测定构件是将被以规定图案(点)施加了在规定的温度下发生反应而发色的发色物质55的透明片以使发色物质的位置和反应温度不同的方式层叠多个而得到的。
图7是示出温度测定构件的一例的俯视图，其中，该温度测定构件是将被以规定图案(点)施加了在规定的温度下发生反应而发色的发色物质55的透明片以使发色物质的位置和反应温度不同的方式层叠多个而得到的。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
<检查系统>
首先，对本发明的一个实施方式所涉及的检查系统的整体结构的一例进行说明。
图1是概要性地示出本发明的一个实施方式所涉及的检查系统的一例的结构的横截面图，图2是图1的II-II′线的纵截面图。
在图1和图2中，检查系统10具有壳体11，在壳体11内具有用于对晶圆W的半导体器件的电气特性进行检查的检查区域12、针对检查区域12进行晶圆W等的搬入搬出的搬入搬出区域13、以及设置于检查区域12与搬入搬出区域13之间的搬送区域14。
在检查区域12中，将沿X方向配置有多个(在本例中为6个)检查装置(探针台)30的检查装置列在Z方向(上下方向)上配置3层。另外，与各检查装置列对应地设置有用于识别晶圆W的位置等的对准用的上照相机16。上照相机16沿着所对应的检查装置列水平地移动。
搬入搬出区域13被划分为多个端口，具有：晶圆搬入搬出端口17a，其收容用于收容多个晶圆W的容器、例如FOUP 41；加载器(Loader)端口17b，其收容被搬入以及搬出探针卡23的加载器42；温度测定晶圆等待端口17c，其使模拟了晶圆W的温度测定晶圆(温度测定基板)TW等待；以及控制部收容端口17d，其收容用于控制检查系统10的各结构要素的动作的控制部43。
既可以预先使一个或多个温度测定晶圆TW在温度测定晶圆等待端口17c等待，也可以在温度测定的定时从外部将温度测定晶圆TW插入到温度测定晶圆等待端口17c使其等待。
在搬送区域14配置沿着X方向移动自如的搬送装置18。与各检查装置列对应地设置有3个搬送装置18。从搬入搬出区域13的晶圆搬入搬出端口17a的FOUP 41接受晶圆W并搬送到各检查装置30，并将器件的电气特性的检查结束的晶圆W从所对应的检查装置30搬送到晶圆搬入搬出端口17a的FOUP 41。另外，在进行温度测定时，搬送装置18从搬入搬出区域13的温度测定晶圆等待端口17c接受温度测定晶圆TW并搬送到各检查装置30，并在温度测定后搬送到温度测定晶圆等待端口17c。并且，搬送装置18从各检查装置30将需要维护的探针卡搬送到加载器端口17b的加载器42，另外，将新的探针卡、已完成维护的探针卡搬送到各检查装置30。
控制部43具有主控制部、输入装置(键盘、鼠标等)、输出装置(打印机等)、显示装置(显示器等)、存储装置(存储介质)，其中，所述主控制部具有用于对构成检查系统10的各结构部、例如各检查装置30的各部、搬送装置18等进行控制的CPU(计算机)。控制部43的主控制部例如基于内置于存储装置的存储介质、或安装于存储装置的存储介质中存储的处理制程来使检查系统10执行规定的动作。
如图3所示，检查装置30具有：卡盘顶部(载置台)21，其通过真空吸附来吸附支承晶圆W，并对晶圆W进行调温；对准器22，其通过X-Y工作台机构、Z方向移动机构和θ方向移动机构(均未图示)来使卡盘顶部21在X、Y、Z、θ方向上移动，以将晶圆W定位于规定位置；探针卡23，其与卡盘顶部21相向地设置；支承板24，其用于支承探针卡23；测试母板25，其设置于支承板24上；接触块(Contact block)26，其将测试母板25与探针卡23连接；以及测试头27，其设置于测试母板25上。
由测试母板25和测试头27构成测试器28。探针卡23具有用于与形成于晶圆W的多个器件的电极接触的多个探针23a。另外，在接触块26的上表面和下表面设置有将探针卡23与测试母板25电连接的大量的弹簧针26a。
而且，从内置于测试头27的测试模块板(未图示)经由测试母板25、探针卡23的探针23a来向晶圆W的器件发送电信号，并根据返回至测试模块板的信号来进行电气特性的检查。
此外，在使探针23a与形成于晶圆W的器件的电极接触来进行检查时，可以通过密封件、波纹管来密封支承板24与卡盘顶部21之间的检查空间，并将该空间设为减压状态来使卡盘顶部21吸附于支承板24，在该情况下，能够将一个对准器22共用于各检查装置列的多个检查装置30。另外，在对准器22设置有用于识别探针卡23的下照相机(未图示)。
在像这样构成的检查系统10中，同时并行地连续地进行如下的动作：由搬送装置18将晶圆W从晶圆搬入搬出端口17a搬送至各检查装置30，并由搬送装置18将被进行了电气检查的检查后的晶圆W返回到晶圆搬入搬出端口17a。
而且，在规定的定时，由搬送装置18将温度测定晶圆TW从温度测定晶圆等待端口17c搬送到检查装置30的卡盘顶部21上，如后所述，测定其自身的表面温度。在温度测定后，由搬送装置18将温度测定晶圆TW返回到温度测定晶圆等待端口17c。此时，既可以在特定的检查装置30的卡盘顶部21上进行温度测定，也可以在全部的检查装置30的卡盘顶部21上连续地进行温度测定。
像这样，通过在适当的定时利用温度测定晶圆TW来进行温度测定，能够在线地掌握卡盘顶部21上的晶圆W的温度。
<温度测定晶圆>
接着，说明温度测定晶圆TW。
图4是示出温度测定晶圆TW载置于卡盘顶部21上的状态的截面图。
在卡盘顶部21的周缘部以圆周状形成有真空吸附槽61，在真空吸附槽61以贯通卡盘顶部21的方式设置有排气流路62。而且，经由排气流路62来利用真空泵(未图示)进行抽真空，由此对温度测定晶圆TW进行吸附。此外，在进行检查时，对作为被检查体的晶圆W同样地进行真空吸附。
在卡盘顶部21内设置有调温机构63，从而能够以规定的温度进行器件的检查。例如，在高达120℃左右的高温检查中，使用加热器来作为调温机构63，在-40～-20℃左右的低温检查中，使用制冷剂流通机构来作为调温机构63。在常温检查中有时也进行调温。在像这样进行调温的情况下，在检查时确认卡盘顶部21上的晶圆W的温度是很重要的。
因此，在本实施方式中，在卡盘顶部21上载置温度测定晶圆TW来对其温度进行测定。本实施方式的温度测定晶圆TW具有呈板状的基材51、以及形成于基材51上的、状态根据温度而变化的温度测定构件52。利用用于识别晶圆W的位置等的对准用的上照相机16来拍摄温度测定构件52，由此能够根据温度测定构件52的状态变化来测定温度。
优选温度测定晶圆TW呈与晶圆W同样的圆板状。温度测定晶圆TW的大小可以与卡盘顶部21的大小大致相同。温度测定构件52可以设置于基材51的整个面，也可以只设置于利用上照相机16实际进行测温的测温部分。
测温部分可以只设置于一个部位，但是如图5所示，通过将测温部分53设为多个部位，能够掌握晶圆面内的温度分布。在图5的例子中，将测温部分53设为周缘部的8个部位和中央的、总计9个部位。在测温部分53为多个部位的情况下，利用上照相机16依次拍摄各测温部分53来进行测温即可。
作为温度测定构件52，能够使用热敏标签、热敏片、热敏涂料(均为日油技研工业株式会社的注册商标)等、或者颜色根据温度而变化的构件，其中，热敏标签、热敏片、热敏涂料使用了当达到某温度时颜色可逆地变化的示温材料。在这些情况下，通过颜色获取温度数据，因此优选使用彩色照相机来作为上照相机16。
另外，作为温度测定构件52，如图6所示，也能够使用将被以规定图案(例如点)施加了在规定的温度下发生反应而发色的发色物质55的透明片54以使发色物质55的位置和反应温度不同的方式层叠多个而得到的构件。例如，如图7所示，在测温部分53中，使各透明片54的发色物质55的图案(点)的位置不同，能够通过图案匹配来识别由温度的差异引起的图案的位置或数量的差异，由此获取温度数据。另外，即使是层叠了被施加相同的物质的透明片54的情况，有时也能够根据由多个透明片54的层叠方向上的位置的差异引起的温度的差异，通过同样的图案匹配来获取温度数据。在这些情况下，识别是否发色即可，因此上照相机16可以是黑白照相机。
优选基材51的材质和厚度被调整为使温度测定晶圆TW的热容量接近晶圆W的热容量。如果温度测定构件52薄，则温度测定晶圆TW的热容量几乎接近基材51的热容量。作为基材51的材质，优选是与晶圆W的材质相同的材质，典型的为硅。
像这样，能够利用与通常的晶圆W同样的搬送装置18将温度测定晶圆TW搬送至检查装置30的卡盘顶部21，并利用对准用的上照相机16来测定温度测定晶圆TW的表面温度，因此能够不使装置(系统)停止地在线地掌握晶圆W的温度。另外，由于测定模拟了晶圆W的温度测定晶圆TW的表面温度，因此能够高精度地掌握卡盘顶部21上的晶圆的温度。并且，能够利用原来搭载于系统的对准用的上照相机16来进行温度测定，因此可以利用现有的设备，不会使成本上升。
另外，通过在卡盘顶部21上的温度测定晶圆TW设置多个测温部分来进行测温，也能够掌握卡盘顶部21上的晶圆W的面内温度分布。
并且，调整温度测定晶圆TW的基材51的材质、厚度，以使温度测定晶圆TW的热容量接近晶圆W的热容量，由此能够更高精度地掌握卡盘顶部21上的晶圆W的温度。
<其它应用>
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形。
例如，在上述实施方式中，说明了在具有多个检查装置的检查系统中应用了本发明的情况，但不限于此，可以在检查装置单体的检查系统中应用本发明。
另外，在上述实施方式中，作为温度测定晶圆，示出了使用具有颜色根据温度而变化或发色的物质的温度测定构件的例子，但不限于此，可以是其它状态、例如形状等根据温度而变化。
附图标记说明
10：检查系统；16：上照相机；17a：晶圆搬入搬出端口(基板收容部)；17c：温度测定晶圆等待端口(温度测定基板等待部)；18：搬送装置；21：卡盘顶部；23：探针卡；23a：探针；30：检查装置；51：基材；52：温度测定构件；53：测温部分；54：透明片；55：发色物质；63：调温机构；TW：温度测定晶圆(温度测定基板)；W：半导体晶圆(基板)。

Claims (24)

1.一种检查系统，其特征在于，具备：
检查装置，其具有用于载置基板的载置台，该检查装置用于对所述载置台上的基板进行检查；
调温机构，其用于对所述载置台进行调温；
基板收容部，其用于收容基板；
温度测定基板等待部，其使用于载置于所述载置台上来测定温度的温度测定基板等待；
搬送装置，其用于将所述基板收容部中收容的基板和在所述温度测定基板等待部等待的温度测定基板搬送至所述载置台上；以及
照相机，其用于所述载置台上的基板的对准，
其中，所述温度测定基板在表面具有状态根据温度而变化的温度测定构件，
由所述搬送装置将所述温度测定基板从所述温度测定基板等待部搬送至所述载置台，并由所述照相机拍摄所述温度测定构件，根据温度测定构件的状态变化来测定所述温度测定基板的温度。
2.根据权利要求1所述的检查系统，其特征在于，
具有多个所述检查装置，
所述搬送装置将所述基板和所述温度测定基板搬送至各检查装置的载置台。
3.根据权利要求1或2所述的检查系统，其特征在于，
所述温度测定基板具有与所述基板同样的形状。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的检查系统，其特征在于，
所述温度测定基板是在基材上形成所述温度测定构件而成的。
5.根据权利要求4所述的检查系统，其特征在于，
所述基材的材质和厚度被调整为使所述温度测定基板的热容量接近所述基板的热容量。
6.根据权利要求5所述的检查系统，其特征在于，
所述基材的材质与所述基板的材质相同。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的检查系统，其特征在于，
所述照相机拍摄所述温度测定构件的测温部。
8.根据权利要求7所述的检查系统，其特征在于，
在所述温度测定构件存在多个所述测温部，通过由所述照相机拍摄多个所述测温部来测定所述温度测定基板的温度分布。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的检查系统，其特征在于，
所述温度测定构件的颜色根据温度而变化。
10.根据权利要求1至8中的任一项所述的检查系统，其特征在于，
所述温度测定构件使用当达到某温度时颜色可逆地变化的示温材料。
11.根据权利要求1至8中的任一项所述的检查系统，其特征在于，
所述温度测定构件是将被以规定图案施加了在规定的温度下发生反应而发色的发色物质的透明片以使所述发色物质的位置和反应温度不同的方式层叠多个而得到的，利用所述照相机通过图案匹配来识别由温度的差异引起的图案的位置或数量的差异，由此获取温度数据。
12.根据权利要求1至8中的任一项所述的检查系统，其特征在于，
所述温度测定构件是将被以规定图案施加了在规定的温度下发生反应而发色的发色物质的透明片以使所述发色物质的位置不同的方式层叠多个而得到的，分别施加于多个所述透明片的发色物质为相同的物质，利用所述照相机通过图案匹配来识别基于多个所述透明片的位置的、由温度的差异引起的图案的位置或数量的差异，由此获取温度数据。
13.一种检查系统中的温度测定方法，所述检查系统具备：检查装置，其具有用于载置基板的载置台，该检查装置用于对所述载置台上的基板进行检查；调温机构，其用于对所述载置台进行调温；基板收容部，其用于收容基板；搬送装置，其用于将所述基板收容部中收容的基板搬送至所述载置台上；以及照相机，其用于所述载置台上的基板的对准，
所述检查系统中的温度测定方法的特征在于，包括：
使在表面具有状态根据温度而变化的温度测定构件的温度测定基板等待；
在规定的定时由所述搬送装置将所述温度测定基板搬送至所述载置台；以及
由所述照相机拍摄所述温度测定构件，根据所述温度测定构件的状态变化来测定所述温度测定基板的温度。
14.根据权利要求13所述的检查系统中的温度测定方法，其特征在于，
所述检查系统具有多个所述检查装置，所述搬送装置将所述温度测定基板搬送至各检查装置的载置台来测定所述温度测定基板的温度。
15.根据权利要求13或14所述的检查系统中的温度测定方法，其特征在于，
所述温度测定基板具有与所述基板同样的形状。
16.根据权利要求13至15中的任一项所述的检查系统中的温度测定方法，其特征在于，
所述温度测定基板是在基材上形成所述温度测定构件而成的。
17.根据权利要求16所述的检查系统中的温度测定方法，其特征在于，
所述基材的材质和厚度被调整为使所述温度测定基板的热容量接近所述基板的热容量。
18.根据权利要求17所述的检查系统中的温度测定方法，其特征在于，
所述基材的材质与所述基板的材质相同。
19.根据权利要求13至18中的任一项所述的检查系统中的温度测定方法，其特征在于，
所述照相机拍摄所述温度测定构件的测温部。
20.根据权利要求19所述的检查系统中的温度测定方法，其特征在于，
在所述温度测定构件存在多个所述测温部，通过由所述照相机拍摄多个所述测温部来测定所述温度测定基板的温度分布。
21.根据权利要求13至20中的任一项所述的检查系统中的温度测定方法，其特征在于，
所述温度测定构件的颜色根据温度而变化。
22.根据权利要求13至20中的任一项所述的检查系统中的温度测定方法，其特征在于，
所述温度测定构件使用当达到某温度时颜色可逆地变化的示温材料。
23.根据权利要求13至20中的任一项所述的检查系统中的温度测定方法，其特征在于，
所述温度测定构件是将被以规定图案施加了在规定的温度下发生反应而发色的发色物质的透明片以使所述发色物质的位置和反应温度不同的方式层叠多个而得到的，利用所述照相机通过图案匹配来识别由温度的差异引起的图案的位置或数量的差异，由此获取温度数据。
24.根据权利要求13至20中的任一项所述的检查系统中的温度测定方法，其特征在于，
所述温度测定构件是将被以规定图案施加了在规定的温度下发生反应而发色的发色物质的透明片以使所述发色物质的位置不同的方式层叠多个而得到的，分别施加于多个所述透明片的发色物质为相同的物质，利用所述照相机通过图案匹配来识别基于多个所述透明片的位置的、由温度的差异引起的图案的位置或数量的差异，由此获取温度数据。
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