JP2002026088A

JP2002026088A - ウエハ検査装置

Info

Publication number: JP2002026088A
Application number: JP2000203915A
Authority: JP
Inventors: Takashi Oishi; 高史大石; Naoya Toragai; 直也寅貝; Toshio Nakanishi; 利男中西
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2002-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】３００ｍｍ以上のサイズのウエハ上の離れた
チップを順次プロービングする際に、ウエハ直径の半分
以下の移動距離でプロービングでき、移動時間を短縮で
き、移動機構部を小さくできるウエハ検査装置を提供す
る。【解決手段】ウエハ検査装置は、検査するウエハ１２
をセットするためのウエハステージ８と、ウエハステー
ジ移動手段１０と、ウエハ上のデバイスチップに対応さ
せるプローブカード１１と、デバイスチップにプローブ
カードを介してプロービングするためのプローブ９と、
デバイスチップの画像を得る顕微鏡７と、顕微鏡移動手
段１３ａと、ウエハステージ移動手段と顕微鏡移動手段
とを相互に連動して動作させる連動機構１４とからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハをプロービ
ングして検査する際に利用する検査装置、殊に、ウエハ
検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエハの寸法は次第に大きくなり、近
年、３００ｍｍウエハが登場し始めてきた。ウエハ上に
形成されるデバイスチップの検査は、通常、各チップご
とに分離される前に行なわれる。各デバイスチップが正
常に動作するかの検査は、デバイスチップに対応するプ
ローブカードを介してプロービングすることにより行な
われる。これによって、不良チップを半導体装置の製造
工程から早期に除去することができ、生産性の向上を図
ることができる。なお、プロービング方法には、ウエハ
ステージの傾きを検出して補正量を算出し、該補正量に
基づいてウエハステージを触針に対して、例えば、Ｚ軸
方向に相対移動させるものがある（特開平１０−１５０
０８１号公報）。

【０００３】図１に従来のウエハ検査装置の正面図を示
し、その側面図を図２に示す。従来のウエハ検査装置
は、通常、下部機構と上部機構とに分けることができ
る。下部機構として、検査しようとするウエハ６を置く
ウエハステージ２は、その底部のＸＹテーブル４に支持
されている。ＸＹテーブル４は、ウエハ上の各デバイス
チップを顕微鏡１直下でプロービングするためにＸＹ方
向に移動させることができるように、前後左右への移動
用マニュピレータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを備えてい
る。一方、上部機構として、検査対象のデバイスチップ
の種類ごとに選択できるプローブカード５と、プローブ
カード５を介してウエハ６上のデバイスチップをプロー
ビングするプローブ３を備えている。さらに、ウエハ６
上のプロービングする位置を拡大して確認するために顕
微鏡１を備えており、顕微鏡の視野の微調整用に上下・
前後・左右移動用のマニュピレータ１ａ、１ｂ、１ｃを
備えている。

【０００４】従来のウエハ検査装置でウエハ６をプロー
ビングする場合には、図１に示すように、ウエハステー
ジ２をマニュピレータ４ａで手前の作業者側に移動させ
てウエハ６を載せ、ウエハ６を真空吸着させてウエハス
テージ２に固定する。次いで、ウエハ６上の解析しよう
とするデバイスチップをマニュピレータ４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄで顕微鏡１の直下に移動させる。そして顕微鏡
１でデバイスチップを観察しながらプローブカード５の
プローブピンをデバイスチップのボンディングパッドの
真上に移動させる。次に、マニュピレータ２ａでウエハ
ステージ２を上昇させてプローブピンをボンディングパ
ッドに接触させる。さらに、顕微鏡１の倍率を上げてチ
ップ内の解析しようとする配線を見つけてマニュピレー
タ３ａ，３ｂ，３ｃでウエハステージ２の位置を調整し
て解析しようとする配線にプローブを接触させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、３００ｍｍウ
エハのように大きなウエハサイズになるほどプロービン
グするための移動距離が大きくなる。たとえば、ウエハ
の端にあるチップにプロービングしていた場合、反対側
の端にあるチップにプロービングしようとすると、端部
にあるチップから反対側の端部にあるチップまで移動さ
せるためには最大３００ｍｍのストロークが必要とな
る。このため、マニュピレータでの移動では時間がかか
る。また、ストロークはウエハ直径に依存するため、移
動機構部の平面方向における寸法が大きくなってしま
う。また、従来のウエハ検査装置では、ウエハをウエハ
ステージにセットしようとすると、ＸＹテーブルを最大
限手前に移動した状態で、ウエハ検査装置の上部機構と
下部機構の境界の定盤とウエハステージの隙間からウエ
ハを斜めから挿入してセットしなければならなかった。
そのため、ウエハにダメージを与えることがあり、セッ
ト時間もかかっていた。

【０００６】そこで、本発明の目的は、ウエハサイズが
３００ｍｍ以上等の大きなウエハであっても、容易に検
査できるウエハ検査装置を提供することである。また、
本発明の目的は、ウエハのセットが容易であって、セッ
ト時にウエハにダメージを与えることなく、セット時間
を短縮できるウエハ検査装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るウエハ検査
装置は、検査するウエハをセットするためのウエハステ
ージと、前記ウエハステージを移動させるウエハステー
ジ移動手段と、前記ウエハ上における検査対象のデバイ
スチップに対応させるプローブカードと、前記デバイス
チップに前記プローブカードを介してプロービングする
プローブと、前記デバイスチップの画像を得る顕微鏡
と、前記顕微鏡を移動させる顕微鏡移動手段と、前記ウ
エハステージ移動手段と前記顕微鏡移動手段とを相互に
連動して動作させる連動機構とからなるウエハ検査装
置。

【０００８】また、本発明に係るウエハ検査装置は、前
記ウエハ検査装置であって、前記連動機構は、ボールス
クリュ機構、ギア機構及びベルト機構の中の少なくとも
一つの機械的機構を含むことを特徴とする。

【０００９】また、本発明に係るウエハ検査装置は、前
記ウエハ検査装置であって、前記連動機構は、前記ウエ
ハステージ移動手段と前記顕微鏡移動手段との動作を電
気信号によって相互に伝達する電気的機構を含むことを
特徴とする。

【００１０】さらに、本発明に係るウエハ検査装置は、
前記ウエハ検査装置であって、前記連動機構は、前記ウ
エハステージ移動手段と前記顕微鏡移動手段とに、前記
ウエハステージと前記顕微鏡を相互に反対方向に移動さ
せることを特徴とする。

【００１１】またさらに、本発明に係るウエハ検査装置
は、前記ウエハ検査装置であって、前記ウエハステージ
移動手段は、前記ウエハステージを回転させるウエハス
テージ回転手段を備えると共に、前記顕微鏡移動手段
は、前記顕微鏡を回転させる顕微鏡回転手段を備えるこ
とを特徴とする。

【００１２】また、本発明に係るウエハ検査装置は、前
記ウエハ検査装置であって、前記連動機構は、前記ウエ
ハステージ移動手段と前記顕微鏡移動手段とに、前記ウ
エハステージと前記顕微鏡を同一方向に回転させること
を特徴とする。

【００１３】さらに、本発明に係るウエハ検査装置は、
前記ウエハステージの上方を開放するまで前記ウエハス
テージを引き出すウエハステージ引出し機構をさらに設
けたことを特徴とする。

【００１４】本発明に係るウエハ検査装置は、検査する
ウエハをセットするためのウエハステージと、前記ウエ
ハステージを移動させるウエハステージ移動手段と、前
記ウエハ上における検査対象のデバイスチップに対応さ
せるプローブカードと、前記デバイスチップに前記プロ
ーブカードを介してプロービングするプローブと、前記
デバイスチップの画像を得る顕微鏡と、前記顕微鏡を移
動させる顕微鏡移動手段と、前記ウエハステージの上方
を開放するまで前記ウエハステージを引き出すウエハス
テージ引出し機構とからなるウエハ検査装置。

【００１５】また、本発明に係るウエハ検査装置は、前
記ウエハ検査装置であって、前記顕微鏡の画像出力は、
ＣＣＤカメラを介して外部モニタに画像出力することを
特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の理解を容易にす
るために添付図面を用いて各実施の形態について説明す
る。

【００１７】実施の形態１．図３に実施の形態１に係る
ウエハ検査装置の正面図を示す。図４の（ａ）に実施の
形態１に係るウエハ検査装置の側面図を示す。図３、図
４において、７は顕微鏡、８はウエハステージ、９はプ
ローブ、１０はＸＹテーブル、１１はプローブカード、
１２はウエハ、１３は顕微鏡保持用上部ＸＹテーブル、
１３ａは顕微鏡保持用下部ＸＹテーブル、１４は方向反
転ユニットである。

【００１８】このウエハ検査装置は、下部機構と上部機
構とに分けることができる。まず、下部機構として、検
査しようとするウエハ１２を置くウエハステージ８は、
底面部にあるＸＹテーブル１０の上に載置されている。
ＸＹテーブル１０は、ウエハ上の各デバイスチップを顕
微鏡７直下でプロービングするためにＸＹ方向に移動さ
せることができるように、前後左右への移動用マニュピ
レータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを備えている。
また、ウエハ１２上のプロービングする位置を拡大して
確認する顕微鏡７を顕微鏡保持用下部ＸＹテーブル１３
ａによって下部で保持する。さらに、この顕微鏡保持用
下部ＸＹテーブル１３ａとＸＹテーブル１０とを相互に
反対方向に移動させる連動機構として、方向反転ユニッ
ト１４を備えている。一方、上部機構として、検査対象
のデバイスチップの種類ごとに選択できるプローブカー
ド１１と該プローブカード１１を介してウエハ１２上の
デバイスチップをプロービングするプローブ９を備えて
いる。さらに、顕微鏡７はその上方で顕微鏡保持用上部
ＸＹテーブル１３によって保持される。従って、顕微鏡
７は、上部は顕微鏡保持用上部ＸＹテーブル１３で保持
され、下部は顕微鏡保持用下部ＸＹテーブル１３ａで保
持される。顕微鏡保持用上部ＸＹテーブル１３は、枠組
みに支持されている。また、顕微鏡７は、視野の微調整
用に上下・前後・左右移動用のマニュピレータ７ａ、７
ｂ、７１ｃを備えている。

【００１９】このウエハ検査装置でウエハ１２をプロー
ビングする場合には、図３に示すように、ウエハステー
ジ８をマニュピレータ１０ａで手前の作業者側に移動さ
せてウエハ１２を載せ、ウエハ１２を真空吸着させてウ
エハステージ８に固定する。次いで、ウエハ１２上の解
析しようとするデバイスチップをマニュピレータ１０
ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄで顕微鏡７の直下に移動さ
せる。そして顕微鏡７でデバイスチップを観察しながら
プローブカード１１のプローブピンをデバイスチップの
ボンディングパッドの真上に移動させる。次に、マニュ
ピレータ８ａでウエハステージ８を上昇させてプローブ
ピンをボンディングパッドに接触させる。さらに、顕微
鏡７の倍率を上げてチップ内の解析しようとする配線を
見つけてマニュピレータ９ａ，９ｂ，９ｃでウエハステ
ージ８の位置を調整して解析しようとする配線にプロー
ブを接触させている。

【００２０】このウエハ検査装置では、ウエハステージ
８を載せているＸＹテーブル１０を手前から奥側に移動
させた場合、顕微鏡７を保持している顕微鏡用ＸＹテー
ブルは、ＸＹテーブル１０とは逆方向に移動して手前側
に移動する。その機構について以下に説明する。図４の
（ｂ）に方向反転ユニット１４におけるタイミングベル
ト１５のテンション維持機構の正面図を示し、（ｃ）に
その側面図を示す。図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示
すように、ＸＹテーブル１０を前後に移動させると、Ｘ
Ｙテーブル１０と顕微鏡保持用下部ＸＹテーブル１３ａ
とを貫いている前後移動用ボールスクリュ１６ａが回転
する。前後移動用ボールスクリュ１６ａでは、ＸＹテー
ブル１０の部分と顕微鏡保持用下部ＸＹテーブル１３ａ
の部分で同一ピッチであるが逆方向にネジが切られてい
るので顕微鏡保持用下部ＸＹテーブル１３ａはＸＹテー
ブル１０とは逆方向の奥側から手前に移動する。

【００２１】一方、図４の（ａ）に示すように、ウエハ
ステージ８を載せているＸＹテーブル１０を左側から右
側に移動させた場合、顕微鏡用ＸＹテーブル１３ａはＸ
Ｙテーブル１０とは反対に右側から左側に移動する。こ
の機構について以下に説明する。図３と図４の（ａ）、
（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ＸＹテーブル１０を左
右に移動させる左右移動用ボールスクリュ１６ｂの回転
は、側面のギア１６ｄからタイミングベルト１５を介し
てギア１６ｅに伝達されて、さらにギア１６ｅは、かみ
合わされているギア１６ｆをギア１６ｄとは逆方向に回
転させる。ギア１６ｆは、顕微鏡保持用下部ＸＹテーブ
ル１３ａの左右移動用ボールスクリュ１６ｃ（図示して
いない）の側面に設けられているので、ギア１６ｆの回
転はそのまま左右移動用ボールスクリュ１６ｃの回転と
なる。なお、左右移動用ボールスクリュ１６ｃは図示し
ていないが、ギア１６ｆから図４（ａ）の紙面について
垂直下向きに延在し、ＸＹテーブル１０の左右移動用ボ
ールスクリュ１６ｂと平行に延在している。これによっ
て、ＸＹテーブル１０の左側から右側への移動は、左右
移動用ボールスクリュ１６ｂの回転となり、タイミング
ベルト１５を介して顕微鏡保持用下部ＸＹテーブル１３
ａの左右移動用ボールスクリュ１６ｃに伝達される。こ
のとき、左右移動用ボールスクリュ１６ｃの回転はＸＹ
テーブルの左右移動用ボールスクリュ１６ｂとは逆方向
に回転するので、顕微鏡保持用下部ＸＹテーブル１３ａ
はＸＹテーブルとは逆に右側から左側に移動する。な
お、ギア１６ｅを設けずに直接ギア１６ｆに回転を伝え
てもよく、この場合には、左右移動用ボールスクリュ１
６ｃのネジの切り方を左右移動用ボールスクリュ１６ｂ
のネジの切り方とは逆にしておくことによって顕微鏡保
持用下部ＸＹテーブル１３ａをはＸＹテーブルとは逆に
右側から左側に移動させることができる。また、顕微鏡
用ＸＹテーブル１３ａの移動距離は、ギア１６ｄ、１６
ｅ、１６ｆのギア比で適宜調節してもよく、ＸＹテーブ
ル１０の移動距離と同じとしてもよい。

【００２２】また、方向反転ユニット１４は、前後移動
用ボールスクリュ１６ａ、ＸＹテーブル１０の左右移動
用ボールスクリュ１６ｂ、顕微鏡保持用下部ＸＹテーブ
ル１３ａの左右移動用ボールスクリュ１６ｃ、それにギ
ア１６ｄ、１６ｅ、１６ｆとその回転を伝達するタイミ
ングベルト１５、タイミングベルト１５のテンションを
一定に保つテンション用プーリ１４ｆ、１４ｇ、プーリ
上下用ボールスクリュ１４ｅとから構成される。ここ
で、ＸＹテーブル１０と顕微鏡保持用下部ＸＹテーブル
１３ａが互いに逆方向に移動すると、各ギアの相互距離
が変わる。ギア１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ間で回転の伝達
にタイミングベルト１５を用いているため、各ギアの相
互距離が変わっても回転を確実に伝達するためにはタイ
ミングベルト１５のテンションを一定に保つ必要があ
る。そこで、前後移動用ボールスクリュ１６ａの回転を
ベベルギア１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを通じて伝達し、プ
ーリ上下用ボールスクリュ１４ｅを回転させ、タイミン
グベルトの上下に設けたテンション用プーリ１４ｆ、１
４ｇを上下に移動させる。これによって、タイミングベ
ルト１５が緩んだり過度に緊張することを防止して、テ
ンションを一定に保つことができる。なお、プーリ上下
用ボールスクリュ１４ｅは、ベベルギア１４ｄの上下で
ネジの切り方を反対にしており、テンション用プーリ１
４ｆ、１４ｇは同一軸上で互いに反対方向に移動する。

【００２３】なお、ＸＹテーブル１０は、本発明におけ
るウエハステージ移動手段の具体例である。また、顕微
鏡保持用下部ＸＹテーブル１３ａは、本発明における顕
微鏡移動手段の具体例である。さらに、方向反転ユニッ
ト１４は、ウエハステージ移動手段と顕微鏡移動手段と
の連動機構の一部の具体例である。さらに、このウエハ
検査装置の上部機構において、ウエハ１２上における検
査対象のデバイスチップに対応させるプローブカード１
１は、顕微鏡７と共に移動するように上部機構に保持さ
れている。また、プローブカード１１は、上部機構の底
部に設けられたスリット内を移動させることができる。
これによって常に顕微鏡７の観察レンズの真下にプロー
ブピンを置くことができる。

【００２４】なお、本発明における方向反転ユニット１
４は、上記実施の形態のようにボールスクリュ機構、ギ
ア機構及びベルト機構を全て組み合わせる場合には限ら
れず、ボールスクリュ機構、ギア機構及びベルト機構の
中の少なくとも一つの機械的機構を含んでいてもよい。
また、方向反転ユニット１４は、ＸＹテーブル１０の動
作と顕微鏡保持用下部ＸＹテーブル１３ａの動作を電気
信号によって相互に伝達する電気的機構を含んでいても
よい。この実施の形態１に係るウエハ検査装置における
方向反転ユニット１４は、ボールスクリュ機構とギア機
構とベルト機構を全て組み合わせて構成しており、ＸＹ
テーブル１０と顕微鏡保持用下部ＸＹテーブル１３ａを
滑らかに連動して動作させている。

【００２５】実施の形態１に係るウエハ検査装置によっ
て、ウエハサイズが３００ｍｍ以上のウエハ１２であっ
ても、ウエハ１２の両端にあるチップを少ない移動距離
で検査することができる。つまり、ウエハ１２の端にあ
るチップから相対する端にあるチップの検査において、
ウエハステージ８と顕微鏡７を上述のように前後移動用
ボールスクリュ１６ａ、左右移動用ボールスクリュ１６
ｂ，１６ｃによって互いに反対方向に移動させ、それぞ
れの移動距離をウエハ１２の直径の半分とすることがで
きる。これによって、移動機構部の占有面積が小さいウ
エハ検査装置を提供することができる。なお、このウエ
ハ検査装置を半導体装置の製造工程のウエハ検査工程に
おいて用いることによって、迅速に検査することができ
るので検査工程に要する時間を短縮することができるこ
とから半導体の製造工程全体の時間を短縮することがで
き、半導体装置の信頼性を向上させることができるとと
もに、製造コストを低減させることができる。

【００２６】実施の形態２．図５に実施の形態２に係る
ウエハ検査装置の正面図を示す。図６に、図５のＡ−
Ａ’線断面図を示す。また、図７に実施の形態２に係る
ウエハ検査装置の側面図を示す。図５から図７におい
て、１７はＣＣＤカメラ、１８はウエハステージ、１９
はプローブ、２０はＸＹテーブル、２１はプローブカー
ド、２２はウエハ、２３はＣＣＤカメラ保持用ＸＹテー
ブル、２４は回転ユニット保持機構、２５は回転ユニッ
ト、２６は回転伝達機構、４０は円形定盤である。

【００２７】このウエハ検査装置は、実施の形態１に係
るウエハ検査装置と比較して、方向反転ユニット１４は
ないが、回転ユニット２５と回転伝達機構２６とを有し
ている点で相違する。また、実施の形態１に係るウエハ
検査装置における顕微鏡７は、このウエハ検査装置にお
いてはＣＣＤカメラ１７である点で相違する。

【００２８】このウエハ検査装置は、図５と図７に示す
ように、下部機構と上部機構とに分けることができる。
まず、下部機構として、検査しようとするウエハ２２を
置くウエハステージ１８は、底面部にあるＸＹテーブル
２０の上に載置されている。ＸＹテーブル２０は、ウエ
ハ２２上の各デバイスチップを、ウエハ２２上のプロー
ビングする位置を拡大して確認するＣＣＤカメラ１７直
下でプロービングするためにＸＹ方向に移動させること
ができるように、前後・左右への移動用マニュピレータ
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを備えている。またウ
エハステージ１８は、ウエハステージ１８を回転させる
機構を備えると共にウエハステージ１８の回転を伝達す
るための回転伝達機構２６を備えている。さらに、図７
に示すように、この回転伝達機構２６から上部機構のＣ
ＣＤカメラ１７を回転させる回転ユニット２５に回転を
伝達する回転軸２９が下部機構から上部機構を貫いて設
けられている。一方、上部機構として、ウエハ上の検査
対象のデバイスチップに対応させるプローブカード２１
と、該プローブカード２１を介してウエハ２２上のデバ
イスチップをプロービングするプローブ１９を備えてい
る。また、ＣＣＤカメラ１７は、これを回転させる回転
ユニット２５とその保持機構２４により枠組みに上方か
ら支持されている。さらに、上部機構は、ＣＣＤカメラ
１７とプローブ１９とを釣支しており、底部に円形定盤
４０を有している。上部機構を上方から支持すると相当
の重量となるため、底部の円形定盤４０は、回転に関与
しない外部枠組みの定盤に取り付けられたローラベアリ
ングを介して回転自在に支持されている。また、ＣＣＤ
カメラ１７は、視野の微調整用に上下・前後・左右移動
用のマニュピレータ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを備えてい
る。

【００２９】このウエハ検査装置では、図５に示すよう
に、ウエハステージ１８を上から見て時計方向に回転さ
せた場合、回転ユニット２５もまた時計方向に回転し
て、回転ユニット２５にＣＣＤカメラ保持用ＸＹテーブ
ル２３で保持されているＣＣＤカメラ１７も同様に時計
方向に回転させることができる。同様に、ウエハステー
ジ１８を上から見て反時計方向に回転させた場合、ＣＣ
Ｄカメラ１７も反時計方向に回転させることができる。
このとき、ＣＣＤカメラ１７もウエハステージ１８と同
一角度回転させるのが望ましい。

【００３０】次に、このウエハ検査装置の各部分の動作
について説明する。まず、図６に示すように、回転伝達
機構２６において、ウエハステージ１８の内部にはギア
２６ａがあり、ギア２６ａは、ウエハステージ１８の回
転と同期して回転する。さらに、ギア２６ａの回転は、
ギア２６ｂ，２６ｃに伝達され、タイミングベルト３０
ａを通じてギア２６ｄに伝達される。次いで、ギア２６
ｄを貫く回転軸２９を回転させ、回転軸２９の上部に備
えたギア２６ｅからギア２６ｆ，２６ｇに伝達され、さ
らにタイミングベルト３０ｂを通じて回転ユニット２５
に伝達される機構となっている。リンク２７ａは、ＸＹ
テーブル２０が前後に移動した場合も常に一定のテンシ
ョンをタイミングベルト３０ａに与えることができる機
構としている。同様に、リンク２７ｂ、２７ｃは、ＸＹ
テーブル２０が左右に移動した場合も常に一定のテンシ
ョンをタイミングベルト３０ａに与えることができる機
構としている。従って、ＸＹテーブル２０の回転を高精
度で回転ユニット２５に伝達することができる。一方、
回転ユニット２５は、上部機構を上方から支持しながら
ＣＣＤカメラ１７、プローブ１９、プローブカード２１
を回転させることができる。回転ユニット２５の底部の
円形定盤４０は回転自在に支持されている。また、顕微
鏡の画像出力をＣＣＤカメラ１７を介して外部モニタ
（図示せず）で確認することができるので、検査する対
象のデバイスチップを容易に選択できる。

【００３１】これによって、検査用のデバイスチップの
画像は、ウエハステージ１８の回転にかかわらず常に一
定方向で外部モニタ上に映し出すことができる。また、
プローブカード２１は、ＣＣＤカメラ１７に連結されて
いる定盤４０に固定されているので、ウエハステージ１
８と同一方向に同一角度で回転させることができる。こ
こで、検査されるウエハ２２の斜視図を図１０に示す。
図１０に示すように、検査対象のデバイスチップ３９ａ
は長方形状をしており、ウエハ３９を回転させるとデバ
イスチップ３９ａも回転してしまい、通常の固定された
プローブカード３８ではプローブピン３８ｂの位置が合
わなくなってしまうためプロービングできなくなる。こ
れに対して、この実施の形態２に係るウエハ検査装置で
は、プローブカード３８もウエハ３９と同一方向に同一
角度の回転をさせることができるので、ウエハ３９の回
転にかかわらず検査しようとするデバイスチップ３９ａ
の回転に対応してプローブピン３８ｂをセットすること
ができる。なお、この場合、プローブカード２１の回転
の中心軸は、ウエハステージ１８の回転の中心軸と異な
っていることが好ましい。これによって、ウエハステー
ジ１８を回転させることにより、ウエハ２２上の同一半
径上にあるデバイスチップは、ＸＹテーブル２０のわず
かな移動だけでプロービングすることができる。そのた
めウエハサイズが３００ｍｍ以上であっても、直径の半
分以内の移動距離でウエハ２２上の各デバイスチップを
プロービングすることができ、移動にかかる時間を短縮
し、移動機構部の寸法が小さいウエハ検査装置を提供で
きる。

【００３２】実施の形態３．図８に実施の形態３に係る
ウエハ検査装置の正面図を示し、図９に実施の形態３に
係るウエハ検査装置の側面図を示す。図８、図９に示す
ように、３１は顕微鏡、３２はウエハステージ、３３は
プローブ、３４はＸＹテーブル、３５はプローブカー
ド、３７はテーブル引出しユニット、５０は前面であ
る。

【００３３】このウエハ検査装置は、実施の形態１に係
るウエハ検査装置と比較して、方向反転ユニット１４は
ないが、テーブル引出しユニット３７を有している点で
相違する。また、実施の形態２に係るウエハ検査装置と
比較して、回転ユニット２５、回転伝達機構２６とを有
しないが、テーブル引出しユニット３７を有している点
で相違する。さらに、実施の形態２に係るウエハ検査装
置におけるＣＣＤカメラ１７は、このウエハ検査装置で
は顕微鏡３１である点で相違する。

【００３４】このウエハ検査装置は、図８と図９に示す
ように、下部機構と上部機構とに分けることができる。
まず、図８と図９に示すように、下部機構として、検査
しようとするウエハ３６を置くウエハステージ３２は、
底面部にあるＸＹテーブル３４の上に載置されている。
ＸＹテーブル３４は、ウエハ３６上の各デバイスチップ
を、ウエハ３６上のプロービングする位置を拡大して確
認する顕微鏡３１直下でプロービングするためにＸＹ方
向に移動させることができるように、前後左右への移動
用マニュピレータ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを備
えている。さらに、ＸＹテーブル３４の下にテーブル引
出しユニット３７を設けており、テーブル引出しユニッ
ト３７は、引出しテーブル保持機構３７ｂにより保持さ
れており、引出しハンドル３７ａを持って手前の作業者
側へ引き出すことができる。一方、上部機構として、ウ
エハ３６上における検査対象のデバイスチップに対応さ
せるプローブカード３５を介してウエハ３６上のデバイ
スチップをプロービングするプローブ３３を備えてい
る。さらに、顕微鏡３１は、顕微鏡の視野の微調整用に
上下・前後・左右移動用のマニュピレータ３１ａ、３１
ｂ、３１ｃを備えている。

【００３５】また、図８に示すように、このウエハ検査
装置では、テーブル引出しユニット３７は、引出しテー
ブル保持機構３７ｂにローラで支持されており、さらに
テーブル引出しユニット３７の上にＸＹテーブル３４を
載せている。ウエハ３６をウエハステージ３２にセット
する時には、引出しハンドル３７ａを手前に引き出すと
テーブル引出しユニット３７とその上のＸＹテーブル３
４、ウエハステージ３２が前面５０よりも手前の作業者
側に引き出されて、ウエハをセットする部分の上方を開
放することができる。これによって、ウエハ３６をウエ
ハステージ３２の真上よりセットすることができる。な
お、テーブル引出しユニット３７は、ＸＹテーブル３４
の下部に設ける場合に限られず、ウエハステージ３２と
その移動用マニュピレータ３４ａ，３４ｂ，３４ｃとの
間、又は、移動用マニュピレータ３４ａ，３４ｂ，３４
ｃとＸＹテーブル３４との間のいずれの箇所に設けても
よい。

【００３６】従来のウエハ検査装置では、上部機構とウ
エハステージとの間からウエハを斜めに挿入してセット
していたのに対して、実施の形態３に係るウエハ検査装
置では、ウエハ３６をウエハステージ３２の上方からセ
ットすることができる。好ましくは、ウエハ３６をウエ
ハステージ３２の真上からセットできるものである。こ
のテーブル引出しユニット３７によって、ウエハのセッ
ト時にウエハステージの上方を開放することができ、ウ
エハ３６をウエハステージ３２に上方からセットするこ
とが容易になり、セット時にウエハ３６に与えるダメー
ジの可能性を少なくするとともに、セット時間を短縮す
ることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明に係るウエ
ハ検査装置によれば、ウエハステージ移動手段と顕微鏡
移動手段とを相互に連動して動作させる連動機構を備え
ることから、ウエハサイズが３００ｍｍ以上のウエハで
あっても、少ない移動距離でウエハの両端にあるチップ
を検査することができる。

【００３８】また、本発明に係るウエハ検査装置によれ
ば、連動機構としてボールスクリュ機構、ギア機構及び
ベルト機構より選ばれた少なくとも一つの機械的機構を
含むことから、使用態様に応じた機構構成を採ることが
できる。

【００３９】さらに、本発明に係るウエハ検査装置によ
れば、連動機構として電気的機構を含むことから、連動
機構の占めるスペースを小さくすることができる。

【００４０】またさらに、本発明に係るウエハ検査装置
によれば、ウエハステージと顕微鏡を互いに反対方向に
移動させることにより、ウエハサイズが３００ｍｍ以上
のウエハであっても、少ない移動距離でウエハの両端に
あるチップを検査することができる。即ち、ウエハの端
にあるチップから相対する端にあるチップの検査におい
て、ウエハステージと顕微鏡のそれぞれを互いに反対方
向に移動させ、それぞれの移動距離をウエハの直径の半
分とすることができる。これによって、移動機構部の占
有面積を小さくできるウエハ検査装置を提供することが
できる。

【００４１】また、本発明に係るウエハ検査装置によれ
ば、ウエハステージ移動手段と顕微鏡移動手段に共に回
転手段を備えていることから、ウエハを回転させること
によって、従来より少ない移動距離でウエハの両端にあ
るチップを検査することができる。

【００４２】さらに、本発明に係るウエハ検査装置によ
れば、ウエハステージと顕微鏡を同一方向に回転させる
ことができる。これによって、検査用のデバイスチップ
の画像は、ウエハステージの回転にかかわらず常に一定
方向でモニタ上に映し出すことができる。また、プロー
ブカードは、顕微鏡に連結されている円形定盤に固定さ
れているので、ウエハステージと同一方向に同一角度で
回転させることができる。これによって、ウエハの回転
にかかわらず検査しようとするデバイスチップの回転に
対応してプローブピンをセットすることができる。

【００４３】また、本発明に係るウエハ検査装置によれ
ば、ウエハをウエハステージの上方からセットすること
ができるので、ウエハをウエハステージにセットするこ
とが容易になり、セット時にウエハに与えるダメージの
可能性を少なくするとともに、セット時間を短縮するこ
とができる。

【００４４】本発明に係るウエハ検査装置によれば、ウ
エハのセット時にウエハステージの上方を開放できるの
で、ウエハをウエハステージに上方からセットすること
が容易になり、セット時にウエハに与えるダメージの可
能性を少なくするとともに、セット時間を短縮すること
ができる。

【００４５】また、本発明に係るウエハ検査装置によれ
ば、顕微鏡の画像出力をＣＣＤカメラから外部モニタで
確認することができ、検査する対象のチップを容易に選
択できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のウエハ検査装置の正面図である。

【図２】従来のウエハ検査装置の側面図である。

【図３】（ａ）本発明の実施の形態１に係るウエハ検
査装置の正面図と、（ｂ）方向反転ユニットにおけるタ
イミングベルトのテンション維持機構の正面図と、
（ｃ）その側面図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係るウエハ検査装置
の側面図である。

【図５】本発明の実施の形態２に係るウエハ検査装置
の正面図である。

【図６】図５のＡ−Ａ’線断面図である。

【図７】本発明の実施の形態２に係るウエハ検査装置
の側面図である。

【図８】本発明の実施の形態３に係るウエハ検査装置
の正面図である。

【図９】本発明の実施の形態３に係るウエハ検査装置
の側面図である。

【図１０】ウエハ検査時のプローブカードを示す斜視
図である。

【符号の説明】

１、７、３１顕微鏡、１ａ、７ａ、３１ａ顕微鏡
上下移動用マニュピレータ、１ｂ、７ｂ、３１ｂ顕
微鏡前後移動用マニュピレータ、１ｃ、７ｃ、３１ｃ
顕微鏡左右移動用マニュピレータ、２、８、１８、
３２ウエハステージ、２ａ、８ａ、１８ａ、３２ａ
ウエハステージ上下移動用マニュピレータ、３、
９、１９、３３プローブ、３ａ、９ａ、１９ａ、３
３ａプローブ上下移動用マニュピレータ、３ｂ、９
ｂ、１９ｂ、３３ｂプローブ前後移動用マニュピレー
タ、３ｃ、９ｃ、１９ｃ、３３ｃプローブ左右移動
用マニュピレータ、４、１０、２０、３４ＸＹテー
ブル、４ａ、１０ａ、２０ａ、３４ａＸＹテーブル
前後用マニュピレータ（粗調整）、４ｂ、１０ｂ、２
０ｂ、３４ｂＸＹテーブル左右用マニュピレータ（粗
調整）、４ｃ、１０ｃ、２０ｃ、３４ｃＸＹテーブ
ル前後用マニュピレータ（微調整）、４ｄ、１０ｄ、
２０ｄ、３４ｄＸＹテーブル左右用マニュピレータ
（微調整）、５、１１、２１、３５プローブカー
ド、６、１２、２２、３６ウエハ、１３顕微鏡
保持用上部ＸＹテーブル、１３ａ顕微鏡保持用下部Ｘ
Ｙテーブル、１４方向反転ユニット、１４ａベベ
ルギア１、１４ｂベベルギア２、１４ｃベベル
ギア３、１４ｄベベルギア４、１４ｅプーリ上
下用ボールスクリュ、１４ｆテンション用プーリ
１、１４ｇテンション用プーリ２、１５タイミ
ングベルト、１６ａ前後移動用ボールスクリュ、１
６ｂＸＹテーブル左右移動用ボールスクリュ、１６
ｃ顕微鏡保持用ＸＹテーブル左右移動用ボールスクリ
ュ、１６ｄギア１、１６ｅギア２、１６ｆギ
ア３、１７ＣＣＤカメラ、１７ａＣＣＤカメラ
上下移動用マニュピレータ、１７ｂＣＣＤカメラ前
後移動用マニュピレータ、１７ｃＣＣＤカメラ左右移
動用マニュピレータ、２４回転ユニット保持機構、
２５回転ユニット、２６回転伝達機構、２６ａ
ギア１、２６ｂギア２、２６ｃギア３、２
６ｄギア４、２６ｅギア５、２６ｆギア６、
２６ｇギア７、２７ａテンション用リンク１、
２７ｂテンション用リンク２、２７ｃテンショ
ン用リンク３、２８ａテンション用プーリ１、２
８ｂテンション用プーリ２、２８ｃテンション用
プーリ３、２８ｄテンション用プーリ４、２９
回転軸、３０ａタイミングベルト１、３０ｂタ
イミングベルト２、３７テーブル引出しユニット、
３７ａ引出しハンドル、３７ｂ引出しテーブル保
持機構、３７ｃストッパ、３８プローブカード、
３８ａケーブル、３８ｂプローブピン、３９
ウエハ、３９ａデバイスチップ、４０円形定
盤、５０前面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中西利男兵庫県伊丹市荻野１丁目132番地大王電機株式会社内Ｆターム(参考） 2G011 AA02 AA15 AB06 AC06 AD01 AE03 AF07 2G032 AA00 AE04 AF04 AL03 4M106 AA01 BA01 CA01 DD03 DD10 DD30 DJ02 DJ04 DJ06 DJ07 DJ23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査するウエハをセットするウエハステ
ージと、前記ウエハステージを移動させるウエハステージ移動手
段と、前記ウエハ上における検査対象のデバイスチップに対応
させるプローブカードと、前記デバイスチップに前記プローブカードを介してプロ
ービングするプローブと、前記デバイスチップの画像を得る顕微鏡と、前記顕微鏡を移動させる顕微鏡移動手段と、前記ウエハステージ移動手段と前記顕微鏡移動手段とを
相互に連動して動作させる連動機構とからなるウエハ検
査装置。
【請求項２】前記連動機構は、ボールスクリュ機構、
ギア機構及びベルト機構の中の少なくとも一つの機械的
機構を含むことを特徴とする請求項１に記載のウエハ検
査装置。
【請求項３】前記連動機構は、前記ウエハステージ移
動手段と前記顕微鏡移動手段との動作を電気信号によっ
て相互に伝達する電気的機構を含むことを特徴とする請
求項１又は２に記載のウエハ検査装置。
【請求項４】前記連動機構は、前記ウエハステージ移
動手段と前記顕微鏡移動手段とに、前記ウエハステージ
と前記顕微鏡を相互に反対方向に移動させるさせること
を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のウ
エハ検査装置。
【請求項５】前記ウエハステージ移動手段は、前記ウ
エハステージを回転させるウエハステージ回転手段を備
えると共に、前記顕微鏡移動手段は、前記顕微鏡を回転
させる顕微鏡回転手段を備えることを特徴とする請求項
１から４のいずれか一項に記載のウエハ検査装置。
【請求項６】前記連動機構は、前記ウエハステージ移
動手段と前記顕微鏡移動手段とに、前記ウエハステージ
と前記顕微鏡を同一方向に回転させることを特徴とする
請求項５に記載のウエハ検査装置。
【請求項７】前記ウエハステージの上方を開放するま
で前記ウエハステージを引き出すウエハステージ引出し
機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１から６の
いずれか一項に記載のウエハ検査装置。
【請求項８】検査するウエハをセットするウエハステ
ージと、前記ウエハステージを移動させるウエハステージ移動手
段と、前記ウエハ上における検査対象のデバイスチップに対応
させるプローブカードと、前記デバイスチップに前記プローブカードを介してプロ
ービングするプローブと、前記デバイスチップの画像を得る顕微鏡と、前記顕微鏡を移動させる顕微鏡移動手段と、前記ウエハステージの上方を開放するまで前記ウエハス
テージを引き出すウエハステージ引出し機構とからなる
ウエハ検査装置。
【請求項９】前記顕微鏡の画像出力は、ＣＣＤカメラ
を介して外部モニタに画像出力することを特徴とする請
求項１から８のいずれか一項に記載のウエハ検査装置。