JP2008147202A - 半導体検査装置およびこれを用いた半導体検査システム - Google Patents

半導体検査装置およびこれを用いた半導体検査システム Download PDF

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Abstract

【課題】メンテナンスを効率的に行うことができ、メンテナンスを行う際の安全性も充分に確保でき半導体ウエハの検査および検査システムを提供する。
【解決手段】搬送ロボットのアームが出入りするように開放されたロボット用ローダ部２１をプローバ１３の筐体の一側部に設けるとともに、プローバ１３の内部をオペレータが外部から操作できるように筐体を他側部から開閉可能に成されたメンテナンス用開閉部２３を設け、そのようにプローバ１３を構成した複数の半導体検査装置とカートリッジとを、これらによって閉空間が形成されるように配置し、ロボット用ローダ部２１が閉空間の内側を向き、メンテナンス用開閉部２３が閉空間の外側を向くように半導体検査装置を配置して、閉空間の内側に搬送ロボット３を配置することで、搬送ロボット３がある閉空間内に入らずにメンテナンスできるようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体検査装置およびこれを用いた半導体検査システムに関し、特に、半導体ウエハ等の半導体デバイスを収納するカートリッジから当該半導体デバイスを搬送ロボットにより取り出し、取り出した半導体デバイスを半導体検査装置の検査ステージに載置して検査を実施する検査システムおよびこれに用いる半導体検査装置に関するものである。
一般に、半導体ウエハ等の基板に代表される半導体デバイスの製造工程では、不良製品を選別するための検査が行われている。この種の検査は、例えば、ウエハ上に構成された半導体ＬＳＩの各出力端子にプローブ針を接触させ、各出力端子から出力される信号値を測定および評価することによって行う。
図８は、従来の半導体検査装置の例を簡略的に示す模式図である。この半導体検査装置は、テスタ本体１０１、テストヘッド１０２、プローブカード１０３、プローバ１０４により構成されている。プローブカード１０３には、複数のプローブ針１０３ａが配設されている。
図９は、従来のプローバ１０４の構成例を示す図である。図９に示すように、プローバ１０４は、１以上の半導体ウエハ５０を収納するカートリッジ２０１と、半導体ウエハ５０の検査を行う検査部２０２（内部の詳細は図示せず）と、カートリッジ２０１と検査部２０２との間で半導体ウエハ５０の受け渡しを行う搬送ロボット２０３とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２００８１０号公報
このようなプローバ１０４では、搬送ロボット２０３の動作によりカートリッジ２０１から半導体ウエハ５０が取り出され、その状態で搬送ロボット２０３が検査部２０２の方向に移動して、半導体ウエハ５０が検査部２０２の検査ステージ上に載置される。そして、半導体ウエハ５０に形成されたＬＳＩの各出力端子にプローブ針１０３ａが当てられて、半導体ウエハ５０の各出力端子からプローブ針１０３ａを介して出力される信号の測定・評価が行われる。
上記特許文献１に記載されたような従来の半導体検査装置（プローバ）では、それ自身がカートリッジと搬送ロボットを備える構成となっている。つまり、カートリッジと搬送ロボットは、特定の半導体検査装置のための専用装置であり、１つのカートリッジに収納された半導体ウエハは１つの半導体検査装置でしか検査されなかった。そのため、１ロット（１カートリッジ）当たりの半導体ウエハの生産性は、半導体検査装置１台の検査能力に限定されていた。
一方、多品種の半導体デバイスを効率よく検査することができるとともに、フロアスペースを削減することができるようにしたテストシステムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に記載のテストシステムでは、カートリッジと搬送ロボットとが複数のテスタ間で共用され、カートリッジから取り出された半導体デバイスが搬送ロボットにより何れかのテスタに搬送されて検査が実施されるようになっている。
特開平７−２０１９９号公報
すなわち、特許文献２に記載のテストシステムでは、２つのストッカの間に搬送ロボットが配置され、搬送ロボットの近傍に複数のテスト用チャンバが配置されている。各テスト用チャンバの近傍にはテストヘッドを備えたテスタが配置されている。そして、ストッカに収納されたテストボードが、テスタからの信号に基づいて搬送ロボットにより取り出され、中央搬送路を通って所定のテストステーションまで搬送され、テスト用チャンバ内に挿入されるようになっている。
上記特許文献２に記載されているテストシステムのように、カートリッジと搬送ロボットとをテスタから独立させて、複数のカートリッジに収納された複数の半導体デバイスを１台の搬送ロボットによって複数のテスタに適当に振り分けて検査を実施する場合、その振り分けの管理を適切に行うことによって、検査の効率を上げることが可能である。その反面、テストシステムの構成が煩雑化するため、メンテナンスの重要性が高まる。搬送ロボットはもちろんのこと、プローバ単体でも充分なメンテナンスを行うことが必要となる。
しかしながら、上記特許文献２に記載の従来技術では、メンテナンスを如何に行うかについては何ら考慮されていない。例えば、半導体ウエハの生産性を上げるためには、システムの稼働を全体としては停止せずに、プローバ単体のメンテナンスを行えるようにすることが好ましい。しかし、それをどのように実現するかについては、特許文献２では何ら触れられていない。また、システムを稼働したまま何れかのプローバのメンテナンスを行うということは、搬送ロボットが移動している中を人間が入っていって作業を行う必要があり、安全性の面でも問題が生じる。
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、半導体ウエハなどに代表される半導体デバイスの検査および検査システムのメンテナンスを効率的に行うことによって、全体として半導体デバイスの生産性を上げることができるとともに、メンテナンスを行う際の安全性も充分に確保することができるようにすることを目的とする。
上記した課題を解決するために、本発明の半導体検査装置では、搬送ロボットのアームが出入りするように開放されたロボット用ローダ部を筐体の一側部に設けるとともに、少なくとも検査部の一部をオペレータが外部から操作できるように筐体の少なくとも一部を筐体の他側部側から開閉可能に成されたメンテナンス用開閉部を設けている。
本発明の他の態様では、オペレータが半導体デバイスを装填できるように、筐体の少なくとも一部を開閉可能に成されたオペレータ用ローダ部を筐体の他側部に設けている。
また、本発明の半導体検査システムでは、上記のように構成した複数の半導体検査装置と、半導体デバイスを収納する１以上のカートリッジとを、これらによって互いに分離された第１の空間と第２の空間とが形成されるように配置するとともに、第１の空間に搬送ロボットを配置する。また、複数の半導体検査装置は、筐体の一側部が第１の空間側を向き、筐体の他側部が第２の空間側を向くように配置する。
上記のように構成した本発明によれば、ロボット用ローダ部に半導体デバイスを搬送する搬送ロボットが移動している第１の空間の中にオペレータが入らずに、ロボット用ローダ部とは異なる場所にあるメンテナンス用開閉部から筐体を開いて、内部にある検査部のメンテナンスを行うことが可能となる。また、ロボット用ローダ部とは異なる場所にあるオペレータ用ローダ部を開いて、オペレータが半導体デバイスを半導体検査装置にロードして動作確認を行うことができる。
そのため、検査システムの稼働中にメンテナンスや動作確認を行っても、搬送ロボットとオペレータとが衝突してしまうなどの危険性を回避することができる。また、複数の半導体検査装置のうち、メンテナンスを行いたいものだけ動作を停止してメンテナンスを実施すれば、他の半導体検査装置および搬送ロボットは稼働し続けることができ、検査システム全体の稼働を停止せずに半導体検査装置のメンテナンスを行うことができる。これにより、検査の稼働率を上げて半導体デバイスの生産性を向上させることができるとともに、検査システムの稼働中にメンテナンスを行う際の安全性も充分に確保することができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による半導体検査システムの全体構成例を概略的に示す機能ブロック図である。図２および図３は、本発明による半導体検査装置を実施したプローバ（図１に示した半導体検査装置の一部）の概略構成例を示す図である。図４は、プローバが内部に備える移送系の構成例を示す図である。図５は、図１に示した半導体検査装置とカートリッジと搬送ロボットとの配置例を示す図である。図６は、図１に示した半導体検査装置の構成例を示す図である。図７は、搬送ロボットの構成例を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の半導体検査システムは、Ｎ個の半導体検査装置１-1〜１-Nと、Ｍ個のカートリッジ２-1〜２-Mと、搬送ロボット３と、半導体検査装置管理サーバ４と、工程管理サーバ５と、ウエハ搬送系コントローラ６とを備えて構成されている。
各々の半導体検査装置１-1〜１-Nは、図６に示すように、テスタ１１、プローブカード１２およびプローバ１３により構成されている。プローブカード１２には、複数のプローブ針１２ａが配設されている。この半導体検査装置１-1〜１-Nでは、カートリッジ２-1〜２-Mから搬送ロボット３により取り出され搬送されてきた半導体ウエハをプローバ１３の検査部に装填する。そして、装填された半導体ウエハ上に形成されている半導体ＬＳＩの各出力端子にプローブカード１２のプローブ針１２ａを接触させて、各出力端子からプローブ針１２ａを介して出力される信号の測定・評価を行うことにより、半導体ウエハの検査を実施する。
各々のカートリッジ２-1〜２-Mは、１つまたは複数の半導体ウエハを収納するためのものである。収納する半導体ウエハは、半導体検査装置１-1〜１-Nによってまだ検査が行われていないもの、半導体検査装置１-1〜１-Nによって既に検査が行われたものの両方を含む。
搬送ロボット３は、半導体検査装置１-1〜１-Nとカートリッジ２-1〜２-Mとの間で半導体ウエハの受け渡しを行う。この搬送ロボット３は、例えば図７のような構造を有していて、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向（上下方向）、θ方向（水平回転方向）にアーム３１を移動可能なように構成されている。また、この搬送ロボット３は、例えばラックピニオン方式の構造を有していて、図５に示すような半導体検査装置１-1〜１-Nの並びに平行な方向に引かれたレール３２上をＹ軸方向に走行可能なように構成されている。
半導体検査装置管理サーバ４は、半導体ウエハの種類に従ったテストプログラムとテスト条件とを管理する。そして、工程管理サーバ５との連携によって動作する搬送ロボット３により半導体検査装置１-1〜１-Nに装填される半導体ウエハの種類に対応したテストプログラムを半導体検査装置１-1〜１-Nにロードする。
工程管理サーバ５は、カートリッジ２-1〜２-M内に収納されている未検査のどの半導体ウエハをどの半導体検査装置１-1〜１-Nにて検査するか、検査済みの半導体ウエハをどのカートリッジ２-1〜２-Mに収納するかを管理する。また、半導体検査装置１-1〜１-Nにおいて行われているそれぞれの検査進捗状況を監視しながら、検査終了の検知に応じて、半導体ウエハを交換するための命令をウエハ搬送系コントローラ６に送る。
ウエハ搬送系コントローラ６は、工程管理サーバ５から与えられる指示に従って、搬送ロボット３の動作を制御する。例えば、半導体検査装置１-1〜１-Nの何れかにおいて検査が終了すると、そのことが工程管理サーバ５に伝えられ、その半導体検査装置について半導体ウエハの交換を行うための命令がウエハ搬送系コントローラ６に与えられる。この命令を受けたウエハ搬送系コントローラ６は、搬送ロボット３をＹ軸方向に走行させて、交換対象の半導体検査装置の前まで移動させる。
この状態で搬送ロボット３は、アーム３１をＸ軸方向、Ｚ軸方向、θ方向に移動させて検査済みの半導体ウエハをプローバ１３から取り出す。その後、搬送ロボット３は、指定されたカートリッジの前まで移動し、そのカートリッジに検査済みの半導体ウエハを移載する。次に、搬送ロボット３は、指定されたカートリッジの前まで移動して未処理の半導体ウエハを取り出し、交換対象の半導体検査装置の前まで再び移動してそれをプローバ１３に移載する。このような搬送ロボット３の一連の動作をウエハ搬送系コントローラ６が制御する。
次に、図２〜図４に基づいてプローバ１３の構成について説明する。図２〜図４に示すように、本実施形態のプローバ１３は、搬送ロボット３のアーム３１が出入りするようにプローバ１３の筐体の一部が開放されたロボット用ローダ部２１を、筐体の一側部（一の側面）に備えている。また、プローバ１３は、オペレータ５１がプローバ１３の内部に半導体ウエハ５０をロードできるように、ローダ用開閉部２２ａによって筐体の少なくとも一部を開閉可能に成されたオペレータ用ローダ部２２を備えている。このオペレータ用ローダ部２２は、ロボット用ローダ部２１が設けられている一側部とは異なる他側部（他の側面）に設けられている。オペレータ５１がローダ用開閉部２２ａを開閉操作可能な位置である他側部は、ロボット用ローダ部２１が設けられている一側部と異なる側面であれば良いが、図２〜図４のように一側部と対向する側面であることが好ましい。
プローバ１３の内部には、半導体ウエハ５０の移送系（図４に示すチャック４１）が備えられている。このチャック４１は、Ｙ軸レール４２の上をＹ軸方向に摺動可能なように構成されている。また、Ｙ軸レール４２自体は、Ｘ軸レール４３に沿ってＸ軸方向に摺動可能なように構成されている。これにより、チャック４１はプローバ１３の内部を２次元で移動可能なようになっている。
搬送ロボット３のアーム３１によってロボット用ローダ部２１からプローバ１３に移載された半導体ウエハ５０は、このチャック４１によって所定の検査位置まで移送される。逆に、検査済みの半導体ウエハ５０は、チャック４１によってロボット用ローダ部２１の付近まで移送され、搬送ロボット３のアーム３１によって取り出される。また、オペレータ用ローダ部２２からオペレータ５１によってプローバ１３に移載された半導体ウエハ５０は、このチャック４１によって所定の検査位置まで移送される。逆に、検査済みの半導体ウエハ５０は、チャック４１によってオペレータ用ローダ部２２の付近まで移送され、オペレータ５１によって取り出される。
また、図３に示すように、本実施形態のプローバ１３は、プローバ１３の内部に搭載されている検査部をオペレータ５１が外部から操作（メンテナンス）できるように、ロボット用ローダ部２１が設けられている一側部とは異なる他側部の方から開閉操作可能に成されたメンテナンス用開閉部２３を備えている。このメンテナンス用開閉部２３は、その開閉動作の支点をプローバ１３の一側部近傍に設けることによって、プローバ１３の他側部の方からプローバ１３の上面のほぼ全体を開閉可能なように構成されている。
次に、半導体検査装置１-1〜１-Nとカートリッジ２-1〜２-Mと搬送ロボット３の配置例を、図５に基づいて説明する。なお、図５では、Ｎ＝Ｍ＝１０の例を示している。図５に示すように、本実施形態では、半導体検査装置１-1〜１-10およびカートリッジ２-1〜２-10を、互いに分離された第１の空間と第２の空間とが形成されるように配置している。具体的には、半導体検査装置１-1〜１-10およびカートリッジ２-1〜２-10を配列して閉空間を形成するようにし、閉空間の内側を第１の空間、閉空間の外側を第２の空間としている。より具体的には、５個の半導体検査装置１-1〜１-5と５個の半導体検査装置１-6〜１-10とを直線状に平行して配置し、その一方端に５個のカートリッジ２-1〜２-5を、他方端に５個のカートリッジ２-6〜２-10を配置することによって、略矩形状の閉空間を形成している。
そして、第１の空間内（閉空間の内側）にレール３２を引いてその上に搬送ロボット３を配置する。また、半導体検査装置１-1〜１-10に関しては、ロボット用ローダ部２１が設けられている筐体の一側部が第１の空間側（閉空間の内側）を向き、オペレータ用ローダ部２２が設けられている筐体の他側部が第２の空間側（閉空間の外側）を向くように配置する。
このような配置をとることにより、半導体検査装置１-1〜１-10とカートリッジ２-1〜２-10との間で搬送ロボット３を用いて行う半導体ウエハ５０の受け渡しは、第１の空間内でのみ実施することが可能となる。また、オペレータ５１による半導体ウエハ５０の受け渡しや半導体検査装置１-1〜１-10のメンテナンスは、第１の空間とは完全に分離された第２の空間内で実施することが可能となる。すなわち、搬送ロボット３による作業領域とオペレータ５１による作業領域とを完全に切り分けることができる。
これにより、オペレータ５１は、搬送ロボット３が移動している閉空間の中に入らずに、閉空間の外側からメンテナンス用開閉部２３を開いて、内部にある検査部のメンテナンスを行うことができる。また、メンテナンス後の動作確認などの際に、ローダ用開閉部２２ａを開いてオペレータ用ローダ部２２からオペレータ５１が半導体ウエハ５０をロードすることもできる。そのため、半導体検査システムの稼働中にメンテナンスや動作確認を行っても、搬送ロボット３とオペレータ５１とが衝突してしまうなどの危険性を回避することができる。
なお、１枚だけあるいは少数ロットの半導体ウエハ５０を検査する際にも、オペレータ用ローダ部２２からオペレータ５１が半導体ウエハ５０をロードすることによって検査を実施することも可能である。
また、複数の半導体検査装置１-1〜１-10のうち、メンテナンスを行いたいものだけ動作を停止してメンテナンスを実施すれば、他の半導体検査装置および搬送ロボット３は稼働し続けることができ、半導体検査システム全体の稼働を停止せずに半導体検査装置１-1〜１-10のメンテナンスを行うことができる。
したがって、検査の稼働率を上げて半導体デバイスの生産性を向上させることができるとともに、半導体検査システムの稼働中にメンテナンスを行う際の安全性も充分に確保することができる。
なお、上記実施形態では、１０個の半導体検査装置１-1〜１-10と１０個のカートリッジ２-1〜２-10とにより矩形状の閉空間を形成する例について説明したが、形成する閉空間は矩形状のものに限定されない。例えば、円形状の閉空間であっても良い。ただし、矩形状の方が、搬送ロボット３は直線状に移動するだけで良く、半導体ウエハ５０を受け渡しする際のアーム３１の位置合わせも比較的簡単なので、円形状より好ましい。また、閉空間は一直線上の矩形領域である必要はなく、十字状などにクロスした矩形領域であっても良い。
また、上記実施形態では、１０個の半導体検査装置１-1〜１-10と１０個のカートリッジ２-1〜２-10とにより閉空間を形成する例について説明したが、閉空間は必ずしも形成する必要はない。少なくとも第１の空間と第２の空間とが分離されていれば良く、第１の空間が閉空間である必要はない。例えば、図５に示したカートリッジ２-1〜２-10も半導体検査装置１-1〜１-10と同じ直線状に並べて配置するようにしても良い。ただし、閉空間を形成した方が、第１の空間と第２の空間とを完全に切り離すことができ、オペレータ５１が第１の空間内に間違って入ってしまう危険性を低減できるので、より好ましい。
また、上記実施形態では、半導体検査装置１-1〜１-Nの一例として、半導体ウエハの上に形成されたＬＳＩの出力端子にプローブ針１２ａを接触させて電気的検査を行うプローバ１３を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、検査ステージに載置された半導体ウエハの表面をカメラにより撮影し、その撮影画像を処理することによって半導体ウエハの傷やゴミの付着などを検査するものであっても良い。また、検査する対象物も半導体ウエハに限定されない。要は、搬送ロボット３によって搬送可能な半導体デバイスであれば良く、検査の手法も特に限定しない趣旨である。
また、上記実施形態では、メンテナンス用開閉部２３の開閉動作の支点をプローバ１３の一側部近傍に設けることによって、プローバ１３の他側部の方からプローバ１３の上面のほぼ全体を開閉可能なように構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、プローバ１３の内部にあるメンテナンスすべき部位が一部に限定されているような場合などには、その部位が少なくともメンテナンスできるように、少なくとも一部を筐体の他側部側から開閉可能なようにメンテナンス用開閉部２３を構成することも可能である。
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明は、半導体デバイスを収納するカートリッジから半導体デバイスを搬送ロボットにより取り出し、取り出した半導体デバイスを半導体検査装置の検査ステージに載置して検査を実施する半導体検査システムおよびこれに用いる半導体検査装置に有用である。
本実施形態による半導体検査システムの全体構成例を概略的に示す機能ブロック図である。 本発明による半導体検査装置を実施したプローバの構成例を示す図である。 本発明による半導体検査装置を実施したプローバの構成例を示す図である。 本実施形態のプローバが内部に備える移送系の構成例を示す図である。 図１に示した半導体検査装置とカートリッジと搬送ロボットとの配置例を示す図である。 図１に示した半導体検査装置の構成例を示す図である。 本実施形態による搬送ロボットの構成例を示す図である。 従来の半導体検査装置の例を簡略的に示す模式図である。 従来のプローバの構成例を示す図である。
符号の説明
１-1〜１-N 半導体検査装置
２-1〜２-M カートリッジ
３ 搬送ロボット
１３ プローバ
２１ ロボット用ローダ部
２２ オペレータ用ローダ部
２２ａ ローダ用開閉部
２３ メンテナンス用開閉部

Claims (7)

  1. カートリッジ内から搬送ロボットにより取り出され搬送されてきた半導体デバイスを上記搬送ロボットから受け取り、受け取った半導体デバイスを検査部に装填して検査を実施する半導体検査装置であって、
    上記搬送ロボットのアームが出入りするように開放されたロボット用ローダ部を筐体の一側部に設けるとともに、少なくとも上記検査部の一部をオペレータが外部から操作できるように上記筐体の少なくとも一部を上記筐体の他側部側から開閉可能に成されたメンテナンス用開閉部を設けたことを特徴とする半導体検査装置。
  2. オペレータが上記半導体デバイスを装填できるように、上記筐体の少なくとも一部を開閉可能に成されたオペレータ用ローダ部を上記筐体の他側部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の半導体検査装置。
  3. カートリッジ内から搬送ロボットにより取り出され搬送されてきた半導体デバイスを上記搬送ロボットから受け取り、受け取った半導体デバイスを検査部に装填して検査を実施する半導体検査装置であって、
    上記搬送ロボットのアームが出入りするように開放されたロボット用ローダ部を筐体の一側部に設けるとともに、オペレータが上記半導体デバイスを装填できるように、上記筐体の少なくとも一部を開閉可能に成されたオペレータ用ローダ部を上記筐体の他側部に設けたことを特徴とする半導体検査装置。
  4. 上記筐体の一側部と上記筐体の他側部は、互いに対向する側面にあることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体検査装置。
  5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の複数の半導体検査装置と、
    半導体デバイスを収納する１以上のカートリッジと、
    上記半導体検査装置と上記カートリッジとの間で上記半導体デバイスを搬送する搬送ロボットとを備え、
    上記複数の半導体検査装置および上記１以上のカートリッジを、互いに分離された第１の空間と第２の空間とが形成されるように配置するとともに、上記第１の空間内に上記搬送ロボットを配置し、
    上記半導体検査装置の筐体の一側部が上記第１の空間側を向き、上記半導体検査装置の筐体の他側部が上記第２の空間側を向くように上記複数の半導体検査装置を配置するようにしたことを特徴とする半導体検査システム。
  6. 上記複数の半導体検査装置および上記１以上のカートリッジを配列して閉空間を形成するようにし、上記閉空間の内側を上記第１の空間、上記閉空間の外側を上記第２の空間としたことを特徴とする請求項５に記載の半導体検査システム。
  7. 上記複数の半導体検査装置を直線状に平行して配置するとともに、その両端に上記カートリッジを配置することによって、略矩形状の閉空間を形成したことを特徴とする請求項６に記載の半導体検査システム。
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