JP2006190816A - 検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 各種のプロセス後に大きな変形が生じたウエハや厚みが薄くて自動搬送が困難なウエハのような平板状の検査体であっても連続的に検査できる検査装置および検査方法を得る
【解決手段】 検査位置に検査台１２を、待機位置に平板状の検査体３を真空吸着して保持する吸着台６を設け、検査体３を吸着したままこの吸着台６を移送機構１１により検査台１２に搬送し、検査台１２に設けた吸着機能により吸着台６を介して検査体３を吸着するようにした。
【選択図】 図２

Description

この発明は、厚みが薄くて自動搬送が困難なウエハや、各種のプロセス後に大きな変形が生じたウエハのような平板状の検査体に対して、電気特性などを検査することができる検査装置および検査方法に関するものである。

従来の平板状の検査体の検査装置および検査方法においては、同心円状に配置された複数の保持ヘッドと、保持ヘッドにより保持されたバンプピッチの狭いＩＣをＩＣ供給位置および検査位置の間で移動させるとともに、ＩＣの向きを移動させる過程で反転させる保持ヘッド送り装置と、プローブ本体とを具備し、検査位置へ移動したＩＣをプローブ本体に重ねてＩＣに通電するＩＣ検査装置があった。（たとえば、特許文献１参照。）

特開平７−１２８９５号公報（第４頁、第２図）

従来の検査装置では、厚みが薄くて自重で変形してしまうことにより自動搬送が困難なＩＣや、厚膜形成された膜の応力によるひずみが残存したり、膜の部分エッチングにより膜応力開放が生じて局所ひずみが発生したことなどが原因で大きな変形が生じたＩＣでは、ＩＣの吸着面の平坦性が悪いために、真空吸着などの方式で保持ヘッドに保持させる際に吸着エラーが発生してＩＣの検査ができず、吸着エラーを解除するために装置を停止させて手動でＩＣを待機中の保持ヘッドに保持させねばならないといった問題点があった。

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、厚みが薄くて自動搬送が困難なウエハや、各種のプロセス後に大きな変形が生じたウエハのような平板状の検査体であっても検査できる検査装置を得るものである。

この発明に係わる検査装置においては、検査位置に検査台を、待機位置に平板状の検査体を真空吸着して保持する吸着台を設け、検査体を吸着したままこの吸着台を移送機構により検査台に搬送し、検査台に設けた吸着機能により吸着台を介して検査体を吸着するようにしたものである。

この発明は、待機位置にある吸着台にあらかじめ検査体を吸着させておき、検査体を吸着したまま吸着台を検査台に搬送できるため、途中で吸着エラーが生じることなく検査体を検査することが可能になる。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における検査装置を示す全体図である。図１において、検査装置１のテーブル面には検査機構２が設けられ、検査機構２には検査体３を検査機構２の内部の検査台に受け入れるための窓４が開口されている。さらにテーブル面には検査体３を収納するためのカセット５、待機位置に設けられた吸着台６を複数保持するための吸着台ステーション７、吸着台６を搬送するために吸着台ステーション７および検査機構２間で一軸移動可能とした移送アーム８、移送アーム８を回転自在に保持するとともに高さ方向に昇降自在な昇降回転機構９、および移送アーム８と昇降回転機構９を吸着台ステーション７に載置されている個々の吸着台６の位置に対応して一軸移動させる位置決め機構１０が設けられており、移送アーム８、昇降回転機構９および位置決め機構１０で移送機構１１を構成する。

図２は図１における上記検査装置の平面図であり、検査機構２についてはその内部を透視して示している。図２において、符号１〜１１は図１と同一であり、検査台１２はその可動範囲内においてＸおよびＹ方向に移動自在で、検査位置に検査プローブ１３が設けられている。なお、移送アーム８の移動方向は図２のＸ方向であり、位置決め機構１０の移動方向はＹ方向である。

図３は検査装置を構成する吸着台６の平面図である。図において、内溝２０および外溝２１が吸着台６に設けられており、内溝２０および外溝２１のそれぞれの底部に検査体３を吸着するための内側吸着穴２２および外側吸着穴２３が複数個開口しており、外溝２１の外周部には検査体３と吸着台６間の気密を維持するために例えばゴム材料または樹脂材料から成る弾性材２４が環状に設けられている。また吸着台６には、移送アーム８が吸着台６を保持するための保持穴２５ａおよび２５ｂが設けられている。

図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。図４において、弾性材２４は弾性材保持溝３０に内設されている。内側吸着穴２２と外側吸着穴２３は吸着台６の内部で吸着台内部吸着穴３１ａを介して連通されており、吸着台内部吸着穴３１ａは吸着台内部吸着穴３１ａの気密を維持するための逆止弁３２を介して蓋３３に開口した吸着台内部吸着穴３１ｂに接続されている。この逆止弁３２は、吸着台内部吸着穴３１ａから吸着台内部吸着穴３１ｂの方向への空気流のみを通過させることができ、吸着台内部吸着穴３１ａからの空気漏れを防止する機能を有するものである。

図５は、図２における吸着台ステーション７のＶ−Ｖ線における断面図である。図５において、吸着台ステーション７の表面には吸着台６を保持するための吸着台ステーション受部３４が設けられ、吸着台６と吸着台ステーション７間の気密を維持するために例えばゴム材料または樹脂材料から成る環状の弾性材３５が弾性材保持溝３６に内設されており、また個々の吸着台６の吸着台内部吸着穴３１ｂに対向する位置に、工場の真空動力系統に接続あるいは真空ポンプにて真空吸引するための吸着台ステーション吸着穴３７がそれぞれ設けられており、吸着台ステーション吸着穴３７の真空吸引はそれぞれ独立して制御される。

図６は、図２における移送アーム８のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。図６において、移送アーム８が吸着台６を保持するために、移送アーム８の一端には、吸着台６の保持穴２５ａおよび２５ｂに挿入・固定可能な保持棒４０ａおよび４０ｂが、他端には保持棒４０ｃおよび４０ｄが設けられている。

図７は、図２における検査台１２のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。図７において、検査台１２の表面には吸着台６を保持するための検査台受部４１が設けられ、吸着台６と検査台１２間の気密を維持するために例えばゴム材料または樹脂材料から成る環状の弾性材４２が弾性材保持溝４３に内設されており、吸着台６の吸着台内部吸着穴３１ｂに対向する位置に、検査台受部４１で開口する検査台吸着穴４４が設けられており、検査台吸着穴４４の他端開口部は工場の真空動力系統に接続されるか、あるいは真空ポンプにて真空吸引されるようになっている。

次に、このように構成された検査装置の動作を説明する。検査体３が収納されたカセット５から検査体３を取り出して吸着台６の所定の位置に載置するが、検査体３の厚みが０．１ｍｍ程度と薄い場合や検査体３に変形が生じている場合にはその吸着面の平坦性が悪いために、吸着機構を有するロボットアームなどでは自動搬送が困難であり、手動にてこの載置を行う。吸着台６に載置された検査体３は、吸着台６に設けられた内側吸着穴２２および外側吸着穴２３、吸着台内部吸着穴３１ａ、逆止弁３２、吸着台内部吸着穴３１ｂ、および吸着台６が載置された吸着台ステーション７に設けられた吸着台ステーション吸着穴３７が真空吸引されることにより吸着台６に吸着・保持される。検査体３が吸着台６に保持された後は、吸着台６の吸着台内部吸着穴３１ａと吸着台内部吸着穴３１ｂの間に、吸着台内部吸着穴３１ａからの空気漏れ防止機能を持つ逆止弁３２が設けられているために、継続して真空吸引しなくても吸着台６は所定の時間、検査体３を保持し続けるので、吸着台ステーション７に載置されている複数の吸着台の内のこの吸着台６に対応する真空吸引を停止する。

次に、移送機構１１（移送アーム８、昇降回転機構９および位置決め機構１０）を適宜駆動することによって、移送アーム８を検査体３が吸着された吸着台６の内の１台に対してＸ方向、Ｙ方向、高さ方向に位置決めした後、吸着台６の保持穴２５ａおよび２５ｂに移送アーム８の保持棒４０ａおよび４０ｂを挿入して吸着台６を保持し、昇降回転機構９を上昇させることによって吸着台６を吸着台ステーション７から脱着せしめる。その後、昇降回転機構９を１８０度回転させ、移送アーム８を検査台１２の方向に摺動させて、検査機構２に設けられた窓４を通して吸着台６を所定の原点位置にある検査台１２の上方まで搬送し、昇降回転機構９を降下させることにより吸着台６を検査台１２の所定の位置の検査台受部４１に載置する。吸着台６を検査台受部４１に載置した後、移送アーム８は所定の位置に戻り、次の作業に備えて待機する。

検査台１２に吸着台６が載置されると、検査台１２の検査台吸着穴４４に対して真空吸引を動作させることにより、吸着台６に設けられている内側吸着穴２２、外側吸着穴２３、吸着台内部吸着穴３１ａ、逆止弁３２および吸着台内部吸着穴３１ｂを介して吸着台６は検査体３を吸着・保持する。

検査台１２をＸ方向およびＹ方向に適切な量だけ駆動することによって、検査台１２に保持された吸着台６上の検査体３を検査プローブ１３の位置に搬送する。検査プローブ１３のプローブ針を検査体３の検査端子に押圧して、所定の電気特性検査を実施する。電気特性検査が終了して検査プローブ１３のプローブ針を検査体３から離脱させると、検査台１２は吸着台６を載置した原点位置に帰る。

検査台１２の真空吸引を停止させた後、移送機構１１は吸着台６を検査台１２に載置した時と逆の動作を行うことによって、吸着台６を吸着台ステーション７の所定の位置の吸着台ステーション受部３４に返却する。次に、位置決め機構１０を駆動して未検査の検査体３を保持している吸着台６に対応した位置に移送アーム８を移動させ、移送機構１１は未検査の検査体３が吸着・保持された吸着台６について同様の動作を繰り返すことにより所定の数量の検査体３を検査する。なお、検査体３を吸着台６から脱着するには、吸着台内部吸着穴３１ａに接続された図示していない開放弁などの手段をとればよい。

このように、厚みが薄くて自動搬送が困難なウエハや、各種のプロセス後に大きな変形が生じたウエハのような平板状の検査体を、あらかじめ待機位置にある吸着台に吸着させておき、検査体を吸着したままこの吸着台を検査台に搬送するようにしたので、途中で吸着エラーが生じることなく検査体を検査することが可能になる。

実施の形態２．
実施の形態１では吸着台６の吸着台内部吸着穴３１ａからの空気漏れを防止するための機能を逆止弁３２で実現したが、この逆止弁３２を三方弁に換えるとともに移送アーム８に吸着機能を持たせても、検査体３を吸着したまま吸着台６を待機位置から検査台１２まで搬送できる。

図８は、この発明を実施するための実施の形態２における吸着台６の断面図（実施の形態１における図４に相当する）である。図８において、三方弁５０が吸着台内部吸着穴３１ａと吸着台内部吸着穴３１ｂの間に設けられるとともに、この三方弁５０は吸着台内部吸着穴３１ｃに接続されており、吸着台内部吸着穴３１ｃの他端は移送アーム８に保持される箇所で開口している。また、吸着台ステーション７と接する吸着台６の下面には可動性接触ピン５１ａが摺動筒５２ａ内に摺動可能なように設けられており、可動性接触ピン５１ａは吸着台６とは絶縁された状態で接続線５３ａを介して三方弁５０の弁方向切換え端子に接続されている。同様に、吸着台６が移送アーム８に保持される箇所に可動性接触ピン５１ｂが摺動筒５２ｂ内に摺動可能なように設けられており、可動性接触ピン５１ｂは吸着台６とは絶縁された状態で接続線５３ｂを介して三方弁５０の弁方向切換え端子に接続されている。

ここでは、三方弁として電磁式に弁切換えを行うものを用いており、可動性接触ピン５１ａに通電した時は吸着台内部吸着穴３１ａと吸着台内部吸着穴３１ｂとが接続状態となるように、可動性接触ピン５１ｂに通電した時は吸着台内部吸着穴３１ａと吸着台内部吸着穴３１ｃとが接続状態となるように三方弁５０の弁方向が切換わるようになっている。

図９は、実施の形態２における吸着台ステーション７の断面図（実施の形態１における図５に相当する）である。図９において、吸着台６と接する吸着台ステーション７の吸着台ステーション受部３４に通電端子５４が設けられ、通電端子５４は吸着台ステーション７とは絶縁状態で通電線５５に接続されており、また個々の吸着台６の吸着台内部吸着穴３１ｂに対向する位置に、工場の真空動力系統に接続あるいは真空ポンプにて真空吸引するための吸着台ステーション吸着穴３７がそれぞれ設けられており、吸着台ステーション吸着穴３７の真空吸引はそれぞれ独立して制御される。

図１０は、実施の形態２における移送アーム８の断面図（実施の形態１における図６に相当する）である。図１０において、移送アーム８の一方側の端面には、吸着台６と移送アーム８間の気密を維持するために例えばゴム材料または樹脂材料から成る環状の弾性材６０ａが弾性材保持溝６１ａに内設されており、吸着台６を吸着するための移送アーム吸着穴６２ａが吸着台６の吸着台内部吸着穴３１ｃと対向する位置に設けられており、通電端子６３ａが移送アーム８の吸着台６を保持する面に設けられ、通電端子６３ａは移送アーム８とは絶縁状態で通電線６４ａに接続されている。移送アーム吸着穴６２ａは電磁弁６５ａを介して移送アーム吸着穴６２ｃに接続されている。移送アーム８の他方側の端面にも同様に弾性材６０ｂ、通電端子６３ｂおよび移送アーム吸着穴６２ｂが設けられており、移送アーム吸着穴６２ｂは電磁弁６５ｂを介して移送アーム吸着穴６２ｃに接続されている。

図１１は、実施の形態２における検査台１２の断面図（実施の形態１における図７に相当する）である。図１１において、通電端子６６が検査台１２の検査台受部４１に設けられ、通電端子６６は検査台１２とは絶縁状態で通電線６７に接続されており、また吸着台６の吸着台内部吸着穴３１ｂに対向する位置に、検査台受部４１で開口する検査台吸着穴４４が設けられており、検査台吸着穴４４の他端開口部は工場の真空動力系統に接続されるか、あるいは真空ポンプにて真空吸引されるようになっている。

このように構成された検査装置の動作を次に説明する。吸着台ステーション７に載置された吸着台６に設けられている三方弁５０は、外部の電源から吸着台ステーション７の通電線５５、通電端子５４、この通電端子５４と通電可能に接触している吸着台６の可動性接触ピン５１ａおよび接続線５３ａを経由して通電されるので、吸着台内部吸着穴３１ａと吸着台内部吸着穴３１ｂとが接続状態となるように弁方向が設定される。

吸着台６に載置された検査体３は、吸着台６に設けられた内側吸着穴２２および外側吸着穴２３、吸着台内部吸着穴３１ａ、三方弁５０、吸着台内部吸着穴３１ｂ、および吸着台６が載置された吸着台ステーション７に設けられた吸着台ステーション吸着穴３７を介して真空吸引されるので吸着台６に吸着・保持される。検査体３が吸着台６に保持された後は吸着台６の吸着台内部吸着穴３１ａは負圧状態にあり、継続して真空吸引しなくても吸着台６は所定の時間、検査体３を保持し続けるので、吸着台ステーション７の通電線５５への通電を停止する。

次に、移送機構１１を適宜駆動することによって、移送アーム８を検査体３が吸着された吸着台６の内の１台に対してＸ方向、Ｙ方向、高さ方向に位置決めした後、吸着台６の吸着台内部吸着穴３１ｃおよび可動性接触ピン５１ｂのそれぞれと、移送アーム８の移送アーム吸着穴６２ａおよび通電端子６３ａのそれぞれが互いに接触するように、吸着台６の保持穴２５ａおよび２５ｂに保持棒４０ａおよび４０ｂを挿入して吸着台６を保持する。

吸着台６に設けられている三方弁５０は、外部の電源から移送アーム８の通電線６４ａ、通電端子６３ａ、この通電端子６３ａと通電可能に接触している吸着台６の可動性接触ピン５１ｂおよび接続線５３ｂを経由して通電されるので、吸着台内部吸着穴３１ａと吸着台内部吸着穴３１ｃとが接続状態となるように弁方向が切換わる。吸着台６に載置された検査体３は、吸着台６に設けられた内側吸着穴２２、外側吸着穴２３、吸着台内部吸着穴３１ａ、三方弁５０、吸着台内部吸着穴３１ｃ、移送アーム８に設けられた移送アーム吸着穴６２ａ、電磁弁６５ａおよび移送アーム吸着穴６２ｃを介して真空吸引することにより吸着台６に吸着・保持される。

移送アーム８によって吸着台６の保持が完了すると、昇降回転機構９を上昇させることによって吸着台６を吸着台ステーション７から脱着させるが、検査体３は移送アーム８によって吸着台６に吸着・保持されているために、搬送途中で検査体３が吸着台６から脱落することはない。昇降回転機構９を１８０度回転させ、移送アーム８を検査台１２の方向に摺動させ、昇降回転機構９を降下させて吸着台６を検査台１２の所定の位置の検査台受部４１に載置し、移送アーム８の通電線６４ａへの通電を停止する。

検査台１２に吸着台６が載置された後、検査台１２の通電線６７へ通電することにより、吸着台６に設けられている三方弁５０は、検査台１２の通電端子６６、この通電端子６６と通電可能に接触している吸着台６の可動性接触ピン５１ａおよび接続線５３ａを経由して通電されるので、吸着台内部吸着穴３１ａと吸着台内部吸着穴３１ｂとが接続状態となるように弁方向が切換わる。この状態で検査台吸着穴４４に対して真空吸引を動作させることにより、吸着台６に設けられている内側吸着穴２２、外側吸着穴２３、吸着台内部吸着穴３１ａ、三方弁５０および吸着台内部吸着穴３１ｂを介して吸着台６は検査体３を吸着・保持する。

検査台１２をＸ方向およびＹ方向に適切な量だけ駆動することによって、検査台１２に保持された吸着台６上の検査体３を検査プローブ１３の位置に搬送する。検査プローブ１３のプローブ針を検査体３の検査端子に押圧して、所定の電気特性検査を実施する。電気特性検査が終了して検査プローブ１３のプローブ針を検査体３から離脱させると、検査台１２は吸着台６を載置した原点位置に帰る。

検査台１２の真空吸引を停止させた後、移送機構１１は吸着台６を検査台１２に載置した時と逆の動作を行うことによって、吸着台６を吸着台ステーション７の所定の位置の吸着台ステーション受部３４に返却する。次に、位置決め機構１０を駆動して未検査の検査体３を保持している吸着台６に対応した位置に移送アーム８を移動させ、移送機構１１は未検査の検査体３が吸着・保持された吸着台について同様の動作を繰り返すことにより所定の数量の検査体３を検査する。なお、検査体３を吸着台６から脱着するには、吸着台内部吸着穴３１ａに接続された図示していない開放弁などの手段をとればよい。

以上のように吸着台の逆止弁に換えて三方弁を使用しても、厚みが薄くて自動搬送が困難なウエハや、各種のプロセス後に大きな変形が生じたウエハのような平板状の検査体を、途中で吸着エラーが生じることなく検査できる。

なお、上記説明では検査台を検査プローブの位置に搬送するものとしているが、検査プローブを検査台の位置に搬送してもその効果は同様である。

また、上記説明では吸着台ステーションから１台ずつ吸着台を搬送しているが、検査体の検査中に、この検査体を搬送した移送アームの他端に設けられた通電端子６３ｂおよび移送アーム吸着穴６２ｂを用いて未検査の他の吸着台をあらかじめ吸着しておいても良く、この場合、吸着台を検査台に入れ替える時間が短縮されて、全検査時間が短くなるという効果を奏する。

また、上記説明では検査台に１台ずつ吸着台を載置しているが、検査台に複数の吸着台を載置するようにしても良く、この場合、吸着台を検査台に入れ替える時間が短縮されて、全検査時間が短くなるという効果を奏する。

また、上記説明では吸着台ステーション上に平面的に吸着台を配置しているが、これに限定されるものではなく、吸着台を吸着台吸着機構を介して積層するような立体的な配置も可能であり、この場合、吸着台ステーションの設置面積が少なくなるという効果を奏する。

また、上記説明では平板状の検査体としてウエハを検査する場合を例示的に示したが、これに限定されるものではなく、大きな変形が生じた液晶表示装置用のガラス基板や樹脂基板等の平板状の検査体を検査する場合にも適用可能であり、上記と同様、吸着エラーが生じることなく検査できるという効果を奏する。

また、上記説明では移送アームの吸着台保持機構として保持棒および保持穴による場合を示したが、これに限定されるものではなく、吸着台の搬送時に移送アームから脱落しない程度の保持力を有する機械的あるいは電気的手段であれば良い。

さらに、上記説明では検査体を吸着台に吸着したまま搬送する機構として逆止弁や電磁式の三方弁を用いているが、電磁弁を含むこれらの弁機構の組み合わせや空気圧駆動の弁機構の組み合わせでも同様の検査体吸着機構が実現できる。

この発明の実施の形態１を示す検査装置の全体図である。 この発明の実施の形態１を示す検査装置の平面図である。 この発明の実施の形態１を示す吸着台の平面図である。 この発明の実施の形態１を示す吸着台のＩＶ−ＩＶ断面図である。 この発明の実施の形態１を示す吸着台ステーションのＶ−Ｖ断面図である。 この発明の実施の形態１を示す移送アームのＶＩ−ＶＩ断面図である。 この発明の実施の形態１を示す検査台のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 この発明の実施の形態２を示す吸着台のＩＶ−ＩＶ断面図である。 この発明の実施の形態２を示す吸着台ステーションのＶ−Ｖ断面図である。 この発明の実施の形態２を示す移送アームのＶＩ−ＶＩ断面図である。 この発明の実施の形態２を示す検査台のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。

符号の説明

３ 検査体
６ 吸着台
７ 吸着台ステーション
１１ 移送機構
１２ 検査台
３２ 逆止弁
５０ 三方弁
６５ａ、ｂ 電磁弁

Claims (6)

1. 検査位置に設けられた検査台と、待機位置で平板状の検査体を真空吸着して保持する吸着機能を有した吸着台と、この吸着台を、平板状の検査体を吸着したまま上記検査台に搬送する移送機構と、上記検査台に設けられ、上記吸着台を介して平板状の検査体の吸着を可能とした吸着機能を備えたことを特徴とする検査装置。
2. 吸着台は、検査体の吸着圧力を一定に保つ空気漏れ防止機能を有することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 移送機構は、吸着台を介して検査体を吸着する機能を有し、吸着台が待機位置から検査台に搬送されて保持されるまで検査体を吸着することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
4. 待機位置で吸着台を介して検査体を保持および脱着する吸着台ステーションを備え、この吸着台ステーションに２台以上の吸着台が固定・切離し自在に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の検査装置。
5. 検査体が吸着された吸着台を移送機構により待機位置から検査台へ搬送して検査台に保持させ、検査位置にて検査台上の吸着台に吸着された検査体を検査し、検査終了後に吸着台を検査台から脱着し、移送機構により吸着台を待機位置に搬送した後、次の未検査の検査体が吸着された吸着台に対して同様の動作を繰り返して所定の数量の検査体の検査を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の検査装置を用いた検査方法。
6. 検査体が吸着された吸着台を移送機構により吸着台ステーションから検査台へ搬送して検査台に保持させ、検査位置にて検査台上の吸着台に吸着された検査体を検査し、検査終了後に吸着台を検査台から脱着し、移送機構により吸着台を吸着台ステーションに搬送した後、次の未検査の検査体が吸着された吸着台に対して同様の動作を繰り返して所定の数量の検査体の検査を行うことを特徴とする請求項４に記載の検査装置を用いた検査方法。
   

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