JP2008166306A - Inspection apparatus for semiconductor device - Google Patents

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末晴 宮川
Megumi Yamazaki
恵 山崎
Michiyuki Eto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection apparatus for semiconductor device in which total inspection time can be reduced by performing inspection of a large number of semiconductor wafers in parallel. <P>SOLUTION: The inspection apparatus of a semiconductor device comprises a means R1 for holding and transferring a semiconductor wafer W on which a plurality of semiconductor devices D are formed in the directions of X axis, Y axis and Z axis, two or more wafer units 22 for storing semiconductor wafers W sequentially transferred by the wafer transfer means R1 one by one; a means arranged in each wafer unit 22 in order to inspect each semiconductor device D formed on each semiconductor wafer W; a means for detecting storage completion of semiconductor wafer W in the wafer unit 22, and a means 23 for controlling inspection start by the device inspection means, in the order of storage completion of semiconductor wafer W in the wafer unit 22, based on a detection signal from the housing detection means. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体デバイスの検査装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device inspection apparatus.

半導体メモリICやシステムLSIといった半導体デバイスの製造は、バルク結晶から切り出した半導体ウエハの表面に、酸化,フォトリソグラフィ,拡散スパッタリング,ウエハテスト,ダイシング,ボンディング,パッケージ,ファイナルテスト等の各種工程(プロセス)を経て行われる。   Semiconductor devices such as semiconductor memory ICs and system LSIs are manufactured using various processes (processes) such as oxidation, photolithography, diffusion sputtering, wafer testing, dicing, bonding, packaging, and final testing on the surface of a semiconductor wafer cut out from a bulk crystal. It is done through.

ここで、前記ウエハテストは、半導体ウエハ上に形成された多数のチップを数ミリ角に切断(ダイシング)する前に、作製された半導体メモリICやシステムLSI等のICチップの電気特性をチェックし、良品であるか不良品であるかを判定する検査をいう。   Here, the wafer test checks the electrical characteristics of IC chips such as semiconductor memory ICs and system LSIs manufactured before cutting (dicing) many chips formed on a semiconductor wafer into several millimeters square. This refers to an inspection for determining whether a product is non-defective or defective.

具体的には、プローブカードを備えたテスタを用いて、プローブカードのプローブ(探針)を半導体ウエハ上に形成された各ICチップのボンディングパットに当接させて、電気諸特性の測定等のテストを行っている。テスト内容としては、断線・ショートの有無、入出力電圧のチェック、出力電流のチェックを行う直流テスト、出力信号の波形チェックを行う交流テスト、出力パターンのチェック、データ書込みの可否、データ保持時間の測定、データ相互干渉の有無をチェックするファンクションテストなどがある。   Specifically, using a tester equipped with a probe card, the probe (probe) of the probe card is brought into contact with the bonding pad of each IC chip formed on the semiconductor wafer, and various electrical characteristics are measured. I am testing. The test contents include disconnection / short circuit check, input / output voltage check, DC test to check output current, AC test to check output signal waveform, output pattern check, data writing availability, data holding time There is a function test that checks for the presence of measurement and data mutual interference.

ここで、ウエハ上に形成された多数の半導体デバイスであるLSI等の同時測定可能な数(同測数)を増やし、これにより半導体デバイスのテストコストを低減しようとする技術が提案されている。   Here, a technique has been proposed in which the number of semiconductor devices formed on a wafer, such as LSIs, that can be simultaneously measured (the same number) is increased, thereby reducing the test cost of the semiconductor devices.

なお、半導体デバイスの検査装置に関する技術を記載した文献としては、例えば特開2001−349925号公報、特開2003−315405号公報、特開2004−045325号公報などがある。
特開2001−349925号公報 特開2003−315405号公報 特開2004−045325号公報
References describing techniques related to semiconductor device inspection apparatuses include, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-349925, 2003-315405, and 2004-045325.
JP 2001-349925 A JP 2003-315405 A JP 2004-045325 A

しかしながら、前述した従来の装置では、半導体ウエハを1枚ずつテストしているため、半導体デバイスの同測数を高めても、多数の半導体ウエハの総検査時間やコストを低減するには限界があった。   However, since the conventional apparatus described above tests semiconductor wafers one by one, there is a limit to reducing the total inspection time and cost of a large number of semiconductor wafers even if the number of semiconductor devices is increased. It was.

そこで、本発明は、多数の半導体ウエハの検査を並行して行うことにより総検査時間を低減できると共に、装置の設置スペースを小さくしてクリーンルームに要するコストの削減を図ることのできる高効率且つ省スペースの半導体デバイスの検査装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can reduce the total inspection time by performing inspection of a large number of semiconductor wafers in parallel, and can reduce the cost required for a clean room by reducing the installation space of the apparatus. An object of the present invention is to provide an inspection apparatus for semiconductor devices in a space.

上記課題を解決するため、請求項1の発明に係る半導体デバイスの検査装置は、複数の半導体デバイスが形成された半導体ウエハを保持してX軸,Y軸,Z軸の3次元方向に移送可能なウエハ移送手段と、前記ウエハ移送手段によって移送される半導体ウエハが順次1枚ずつ格納される2以上のウエハユニットと、前記各ウエハユニット毎に配設され、前記各半導体ウエハ上に形成されている前記各半導体デバイスの検査を行うデバイス検査手段と、前記ウエハユニットへの半導体ウエハの格納完了を検知する格納検知手段と、当該格納検知手段からの検知信号に基づいて、前記半導体ウエハの前記ウエハユニットへの格納が完了した順に前記デバイス検査手段による検査を開始するように制御する制御手段とを少なくとも備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the semiconductor device inspection apparatus according to the first aspect of the present invention can hold a semiconductor wafer on which a plurality of semiconductor devices are formed and transfer them in the three-dimensional directions of the X, Y, and Z axes. Wafer transfer means, two or more wafer units in which the semiconductor wafers transferred by the wafer transfer means are sequentially stored one by one, and each wafer unit is disposed on each of the semiconductor wafers. Device inspection means for inspecting each of the semiconductor devices, storage detection means for detecting completion of storage of the semiconductor wafer in the wafer unit, and the wafer of the semiconductor wafer based on a detection signal from the storage detection means And at least control means for controlling to start inspection by the device inspection means in the order in which the storage in the unit is completed. To.

また、請求項2の発明に係る半導体デバイスの検査装置は、複数枚の前記半導体ウエハを受け渡し可能に収納する1台または2台以上のカセットローダ・アンローダをさらに備え、前記ウエハ移送手段は、該カセットローダ・アンローダから検査対象としての半導体ウエハを受け取ると共に、該カセットローダ・アンローダに対して前記デバイス検査手段によって検査を完了した半導体ウエハを渡して回収させるように構成されることを特徴とする。   The semiconductor device inspection apparatus according to claim 2 further includes one or more cassette loaders / unloaders for receiving and storing a plurality of the semiconductor wafers, and the wafer transfer means includes A semiconductor wafer to be inspected is received from the cassette loader / unloader, and the semiconductor wafer which has been inspected by the device inspection means is delivered to the cassette loader / unloader and collected.

また、請求項3の発明に係る半導体デバイスの検査装置は、前記デバイス検査手段は、前記各半導体ウエハ上に形成されている前記半導体デバイスと一対一の関係をもって複数設けられ、前記各半導体デバイスに所定のテスト信号を入力するとともに、当該テスト信号に応じて前記半導体デバイスから出力された出力信号に基づいて前記半導体デバイスの検査を行うデバイステスト手段と、前記各半導体デバイスに形成された電極と電気的に接触可能な接触部が複数配列され、当該接触部を介して前記半導体デバイスとこれに対応する前記デバイステスト手段とを電気的に接続する接続手段とを有し、前記デバイステスト手段は、前記半導体デバイスに入力される波形を生成する波形発生手段と、を備えることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device inspection apparatus comprising: a plurality of device inspection means provided in a one-to-one relationship with the semiconductor devices formed on the semiconductor wafers; Device test means for inputting a predetermined test signal and inspecting the semiconductor device based on an output signal output from the semiconductor device in accordance with the test signal, electrodes formed on the semiconductor devices, and electrical A plurality of contact portions that can be contacted to each other, and connecting means for electrically connecting the semiconductor device and the corresponding device test means via the contact portions, the device test means, Waveform generating means for generating a waveform input to the semiconductor device.

また、請求項4の発明に係る半導体デバイスの検査装置は、前記デバイス検査手段による検査が完了したウエハユニットから順に、前記ウエハ移送手段により前記半導体ウエハを回収すると共に、新規の半導体ウエハを当該ウエハユニットに格納するように制御することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device inspection apparatus which, in order from a wafer unit which has been inspected by the device inspection means, collects the semiconductor wafers by the wafer transfer means and removes the new semiconductor wafers from the wafers. Control is performed so as to be stored in the unit.

また、請求項5の発明に係る半導体デバイスの検査装置は、前記ウエハ移送手段が、Z軸方向の昇降手段を備え、且つX軸方向およびY軸方向に水平に移動可能なアームを備えた1または2以上の多関節型のアームロボットで構成されることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device inspection apparatus according to the first aspect, wherein the wafer transfer means includes an elevating means in the Z-axis direction and an arm that can move horizontally in the X-axis direction and the Y-axis direction. Alternatively, it is characterized by being composed of two or more articulated arm robots.

また、請求項6の発明に係る半導体デバイスの検査装置は、前記各ウエハユニットは、前記ウエハ移送手段によって前記半導体ウエハを載置可能なウエハステージを備え、当該ウエハステージは、前記ウエハ移送手段に対してウエハステージ自体を進退させる駆動手段と、各ウエハユニットに収納された状態で、ウエハステージ上に載置された前記半導体ウエハの位置を微調整するアライメント手段と、前記半導体ウエハを載置した状態で、ウエハステージ自体を前記デバイステスト手段に対して昇降させる昇降手段とを備えることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device inspection apparatus, wherein each of the wafer units includes a wafer stage on which the semiconductor wafer can be placed by the wafer transfer means, and the wafer stage is placed on the wafer transfer means. On the other hand, driving means for moving the wafer stage itself back and forth, alignment means for finely adjusting the position of the semiconductor wafer placed on the wafer stage in a state of being accommodated in each wafer unit, and placing the semiconductor wafer And a lifting / lowering means for raising / lowering the wafer stage itself with respect to the device test means.

また、請求項7の発明に係る半導体デバイスの検査装置は、前記ウエハステージの下方に、前記昇降手段への熱の伝導を防止する断熱手段および冷却手段の少なくとも一方が設けられることを特徴とする。   The semiconductor device inspection apparatus according to claim 7 is characterized in that at least one of a heat insulating means and a cooling means for preventing heat conduction to the elevating means is provided below the wafer stage. .

また、請求項8の発明に係る半導体デバイスの検査装置は、前記断熱手段は、前記ウエハステージの下方と前記昇降手段との間に介在されるセラミック板、繊維系断熱材、発泡材料系断熱材で構成されることを特徴とする。   The semiconductor device inspection apparatus according to claim 8 is characterized in that the heat insulating means is a ceramic plate, a fiber heat insulating material, and a foam material heat insulating material interposed between the lower part of the wafer stage and the lifting means. It is characterized by comprising.

また、請求項9の発明に係る半導体デバイスの検査装置は、前記冷却手段は、前記ウエハステージの下方と前記昇降手段との間に介在される冷媒を供給可能な熱回路基板で構成されることを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor device inspection apparatus, wherein the cooling means includes a thermal circuit substrate capable of supplying a refrigerant interposed between the lower part of the wafer stage and the elevating means. It is characterized by.

また、請求項10の発明に係る半導体デバイスの検査装置は、
前記各ウエハユニットは、前記ウエハステージが進出した状態で、前記半導体ウエハの載置位置を決定するための位置決め用撮像手段をウエハユニットの外部に備えることを特徴とする。
A semiconductor device inspection apparatus according to the invention of claim 10 comprises:
Each of the wafer units is provided with positioning imaging means for determining the mounting position of the semiconductor wafer outside the wafer unit in a state where the wafer stage has advanced.

また、請求項11の発明に係る半導体デバイスの検査装置は、前記ウエハステージには、当該ウエハステージに載置された半導体ウエハを所定温度に調節可能な温調手段が設けられていることを特徴とする。   The semiconductor device inspection apparatus according to claim 11 is characterized in that the wafer stage is provided with temperature adjusting means capable of adjusting the semiconductor wafer placed on the wafer stage to a predetermined temperature. And

また、請求項12の発明に係る半導体デバイスの検査装置は、前記波形発生手段は、パターン発生器および波形発生器の少なくとも何れかであることを特徴とする。   The semiconductor device inspection apparatus according to claim 12 is characterized in that the waveform generating means is at least one of a pattern generator and a waveform generator.

また、請求項13の発明に係る半導体デバイスの検査装置は、前記デバイステスト手段は、生成された波形を前記半導体デバイスに入力するドライバをさらに備えることを特徴とする。   The semiconductor device inspection apparatus according to claim 13 is characterized in that the device test means further includes a driver for inputting the generated waveform to the semiconductor device.

また、請求項14の発明に係る半導体デバイスの検査装置は、前記デバイステスト手段は、単一の半導体装置で構成されていることを特徴とする。   The semiconductor device inspection apparatus according to claim 14 is characterized in that the device test means is constituted by a single semiconductor device.

本発明によれば以下の効果を奏することができる。   According to the present invention, the following effects can be obtained.

すなわち、本発明によれば、半導体ウエハの格納が完了した順にデバイス検査手段による検査を開始するように制御されるデバイス検査手段を具備した2以上のウエハユニットを備えており、各ウエハユニットにはウエハ移送手段を介して半導体ウエハが供給されるようになっているので、ウエハテストを並行して効率良く実行することができ、多数のウエハの総検査時間やコストの低減を図ることができる。   That is, according to the present invention, there are provided two or more wafer units including device inspection means controlled to start inspection by the device inspection means in the order in which the storage of the semiconductor wafers is completed, and each wafer unit includes Since the semiconductor wafer is supplied via the wafer transfer means, the wafer test can be executed efficiently in parallel, and the total inspection time and cost of many wafers can be reduced.

また、本発明によれば、デバイステスト手段と半導体デバイスとが一対一の関係で設けられていることから、半導体デバイスの同測数を増加でき、装置を小型化することができるので省スペースと低コスト化を実現することができる。   Further, according to the present invention, since the device test means and the semiconductor device are provided in a one-to-one relationship, the number of measurements of the semiconductor device can be increased, and the apparatus can be reduced in size, thereby saving space. Cost reduction can be realized.

また、本発明によれば、検査が完了したウエハを直ちに回収することができ、さらに新規なウエハをウエハユニットに格納させて検査を開始できるので、より効率的に検査を行うことができる。   Further, according to the present invention, a wafer that has been inspected can be recovered immediately, and a new wafer can be stored in the wafer unit to start the inspection, so that the inspection can be performed more efficiently.

さらに、本発明によれば、ウエハユニットを段方向あるいは横方向に所望の数だけ実装した検査装置を容易に製造することができるので、ユーザーのニーズに合わせた効率的で使い勝手の良い検査装置を提供することができる。   Furthermore, according to the present invention, an inspection apparatus in which a desired number of wafer units are mounted in the step direction or the horizontal direction can be easily manufactured. Therefore, an efficient and easy-to-use inspection apparatus that meets user needs can be provided. Can be provided.

また、本発明によれば、前記ウエハステージの下方に、前記昇降手段への熱の伝導を防止する断熱手段(例えば、前記ウエハステージの下方と前記昇降手段との間に介在されるセラミック板)または冷却手段(例えば、前記ウエハステージの下方と前記昇降手段との間に介在される冷媒(気体,液体の双方を含む)を供給可能な熱回路基板)を設けることができるので、昇降手段、X,Y,θ3軸制御手段の熱による精度低下や、各種機構部品、モータの熱による劣化等の影響を有効に防止することができる。   Further, according to the present invention, heat insulating means for preventing heat conduction to the elevating means below the wafer stage (for example, a ceramic plate interposed between the lower part of the wafer stage and the elevating means) Alternatively, a cooling means (for example, a thermal circuit substrate capable of supplying a refrigerant (including both gas and liquid) interposed between the lower part of the wafer stage and the elevating means) can be provided. It is possible to effectively prevent influences such as a decrease in accuracy due to heat of the X, Y, θ3-axis control means and deterioration due to heat of various mechanical parts and motors.

また、本発明によれば、前記各ウエハユニットは、前記ウエハステージが進出した状態で、前記半導体ウエハの載置位置を決定するための位置決め用撮像手段をウエハユニットの外部に備えるようになっているので、撮像手段の設置スペースを十分に確保できるなど設計の自由度が高まり、比較的安価なCCDカメラ等を採用することができる。従って、ウエハユニット内において超小型カメラやミラー等を配設して位置決めを行う構造に比して装置コストを低廉化することができ、ひいてはテストコストの低減に貢献することができる。   According to the present invention, each of the wafer units is provided with positioning imaging means for determining the mounting position of the semiconductor wafer outside the wafer unit with the wafer stage advanced. Therefore, the degree of freedom in design is increased such that a sufficient installation space for the imaging means can be secured, and a relatively inexpensive CCD camera or the like can be employed. Therefore, the apparatus cost can be reduced as compared with a structure in which positioning is performed by arranging an ultra-small camera, a mirror, or the like in the wafer unit, thereby contributing to a reduction in test cost.

なお、例えば1台の画像処理装置で全ての位置決め用撮像手段を制御するようにした場合には装置構成を簡易にして小型化、低コストを図ることができる。   For example, when all of the positioning imaging means are controlled by a single image processing apparatus, the apparatus configuration can be simplified to reduce the size and cost.

また、本発明によれば、半導体デバイスと一対一の関係で設けられたデバイステスト手段は、半導体デバイスに入力される波形を生成する波形発生手段を備えているので、検査対象である半導体デバイスが相互にアイソレーションされて隣接した半導体デバイスの動作ノイズの影響が大幅に低減されるというメリットもある。   Further, according to the present invention, the device test means provided in a one-to-one relationship with the semiconductor device includes the waveform generation means for generating the waveform input to the semiconductor device, so that the semiconductor device to be inspected is There is also a merit that the influence of the operation noise of the adjacent semiconductor devices which are isolated from each other is greatly reduced.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. Here, in the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same members, and duplicate descriptions are omitted. In addition, since description here is the best form by which this invention is implemented, this invention is not limited to the said form.

図1は本発明の第1の実施形態に係る半導体デバイスの検査装置の概略を示す平面図(A)と正面図(B)、図2は図1の半導体デバイスの検査装置のウエハユニットの構成を示す側面図(A)と平面図(B)、図3はウエハユニットが備えるプローバーユニットの構成を示す底面図(A)と側面図(B)、図4はプローバーユニットが備えるテスタボードの構成を示す平面図(A)と側面図(B)、図5はウエハユニットの構成を示す一部切欠き斜視図、図6は半導体デバイスの検査装置の制御系の概略を示すブロック図、図7は半導体デバイスの検査装置が備えるウエハハンドリングロボットの構成例を示す斜視図、図8は半導体デバイスの検査装置におけるデバイステスト手段(テスト回路モジュール)の機能構成を示すブロック図、図9は半導体デバイスの検査装置の動作処理の処理手順を示すフローチャート、図10は半導体デバイスの検査装置の検査処理の処理手順を示すフローチャート、図11は本発明の第2の実施形態に係る半導体デバイスの検査装置の概略を示す平面図(A)と正面図(B)、図12はウエハステージの断熱構造の実施例を示す概略図である。   FIG. 1A is a plan view schematically showing a semiconductor device inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a front view thereof. FIG. 2 is a configuration of a wafer unit of the semiconductor device inspection apparatus of FIG. FIG. 3 is a bottom view (A) and side view (B) showing the configuration of the prober unit provided in the wafer unit, and FIG. 4 is the configuration of the tester board provided in the prober unit. FIG. 5 is a partially cutaway perspective view showing the configuration of the wafer unit, FIG. 6 is a block diagram showing an outline of a control system of a semiconductor device inspection apparatus, and FIG. FIG. 8 is a perspective view showing a configuration example of a wafer handling robot included in a semiconductor device inspection apparatus, FIG. 8 is a block diagram showing a functional configuration of device test means (test circuit module) in the semiconductor device inspection apparatus, 9 is a flowchart showing a processing procedure of operation processing of the semiconductor device inspection apparatus, FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of inspection processing of the semiconductor device inspection apparatus, and FIG. 11 is a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 12A is a plan view showing the outline of the inspection apparatus, FIG. 12B is a front view thereof, and FIG. 12 is a schematic view showing an embodiment of the heat insulating structure of the wafer stage.

図1に示すように、第1の実施形態における半導体デバイスの検査装置10は、検査装置本体20と付属装置30とから構成されている。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device inspection apparatus 10 according to the first embodiment includes an inspection apparatus body 20 and an attachment apparatus 30.

ここで、付属装置30は、検査装置本体20に対して冷却水を供給するチラーユニット、検査装置本体の各部の駆動電源を供給するシステム電源装置、後述する各ウエハユニットに電源を供給するユニット電源装置等を備え、配管および配線を介して検査装置本体20と接続されている。   Here, the accessory device 30 includes a chiller unit that supplies cooling water to the inspection apparatus main body 20, a system power supply apparatus that supplies driving power to each part of the inspection apparatus main body, and a unit power supply that supplies power to each wafer unit described later. An apparatus or the like is provided, and is connected to the inspection apparatus main body 20 via piping and wiring.

検査装置本体20は、筐体21と、筐体21内に配設され、テスト対象である複数の半導体デバイスD(図2(B)参照)が形成された半導体ウエハWが載置されるウエハステージ(ウエハチャックとも呼称される)Sと検査装置としてのプローバーユニット70(詳細は後述する)をそれぞれ備える複数のウエハユニット22、半導体デバイスDの検査において装置全体の制御を行う主制御部としてのホストコントローラ23、半導体ウエハWを保持してX軸方向(図面上は左右方向),Y軸方向(図面上は奥行き方向),Z軸方向(図面上は上下方向)の3次元方向に移動して各ウエハユニット22に対して半導体ウエハWの脱着を行う移送手段としてのウエハハンドリングロボットR1、ウエハハンドリングロボットR1に対して半導体ウエハWの供給,回収を行うカセットローダ・アンローダ24(1台もしくは2台以上)を備えている。   The inspection apparatus main body 20 is a housing 21 and a wafer on which a semiconductor wafer W disposed in the housing 21 and on which a plurality of semiconductor devices D (see FIG. 2B) to be tested are formed is placed. A plurality of wafer units 22 each provided with a stage (also referred to as a wafer chuck) S and a prober unit 70 (details will be described later) as an inspection apparatus, as a main control unit for controlling the entire apparatus in the inspection of the semiconductor device D The host controller 23 holds the semiconductor wafer W and moves in a three-dimensional direction in the X-axis direction (left-right direction in the drawing), Y-axis direction (depth direction in the drawing), and Z-axis direction (up-down direction in the drawing). The wafer handling robot R1 as a transfer means for detaching / attaching the semiconductor wafer W to / from each wafer unit 22, and the semiconductor to the wafer handling robot R1 Supply of the wafer W, and a cassette loader and unloader 24 for recovery (one or two or more).

ここで、ホストコントローラ23は、中央処理装置、入出力装置および記憶装置を有しており、中央処理装置は、検査プログラムなどのソフトウェアの管理、試験プログラムの編集および翻訳、検査の実行制御、周辺装置の管理、試験結果のデータ処理などを行う。また、入出力装置には、キーボード、プリンタ、ディスプレイなどがあり、制御コマンドの入力、検査プログラムの入出力、試験結果の出力などを行う。そして、記憶装置には、磁気ディスク装置や光ディスク装置,半導体記憶装置などがあり、検査装置のシステムソフトウェア、検査プログラム、検査結果のデータ記憶などを行う。   Here, the host controller 23 has a central processing unit, an input / output device, and a storage device. The central processing unit manages software such as an inspection program, edits and translates a test program, controls execution of inspection, and peripherals. Performs device management and data processing of test results. The input / output devices include a keyboard, a printer, a display, and the like, and input control commands, input / output inspection programs, and output test results. The storage device includes a magnetic disk device, an optical disk device, a semiconductor storage device, and the like, and stores system software of the inspection device, inspection program, inspection result data, and the like.

ホストコントローラ23は、図6のブロック図に示すように、カセットローダ・アンローダ24、ウエハハンドリングロボットR1、ウエハステージS、プローバーユニット70に接続され、検査プログラムに従って各装置の駆動制御を行うようになっている。また、ホストコントローラ23には位置決め用のCCDカメラC1,C2に接続されており、当該CCDカメラC1,C2により撮像された半導体ウエハWのアライメントマーク等に基づいてウエハステージSの各駆動手段を適宜制御して、半導体ウエハWの位置決めおよびプローバーユニット70と半導体デバイスDとの位置決めを行うようになっている。   As shown in the block diagram of FIG. 6, the host controller 23 is connected to the cassette loader / unloader 24, the wafer handling robot R1, the wafer stage S, and the prober unit 70, and performs drive control of each device according to the inspection program. ing. The host controller 23 is connected to CCD cameras C1 and C2 for positioning, and each driving means of the wafer stage S is appropriately selected based on the alignment mark of the semiconductor wafer W imaged by the CCD cameras C1 and C2. By controlling, positioning of the semiconductor wafer W and positioning of the prober unit 70 and the semiconductor device D are performed.

ウエハステージSには、各ウエハステージSが備える進退可能なウエハ載置部40に載置された半導体ウエハWを所定温度に加熱可能なヒータ(温調手段:図示せず)が取り付けられている。したがって、半導体ウエハWを高温にするには、筐体21内の温度を高くして加熱するか、あるいはヒータによりウエハ載置部40を介して加熱するかにより行う。また、半導体ウエハWを冷却する場合には、筐体21内の温度を低くすることにより行う。あるいは、ウエハ載置部40内に流路を形成し、この流路に液体あるいは気体の冷媒(温調手段)を流してウエハ載置部40自体を冷却することにより行う。   The wafer stage S is attached with a heater (temperature control means: not shown) that can heat the semiconductor wafer W mounted on the wafer mounting unit 40 provided in each wafer stage S to a predetermined temperature. . Therefore, the semiconductor wafer W is heated to a high temperature by increasing the temperature in the housing 21 or heating it through the wafer mounting unit 40 with a heater. In addition, when the semiconductor wafer W is cooled, the temperature inside the housing 21 is lowered. Alternatively, a flow path is formed in the wafer mounting section 40, and a liquid or gaseous refrigerant (temperature control means) is passed through the flow path to cool the wafer mounting section 40 itself.

図2に示すように、ウエハユニット22は、前方側にウエハ載置部40が進退可能な開口部22aを有する箱状のユニット本体60と、ウエハ載置部40をウエハハンドリングロボットR1に対するY軸方向(図1上は奥行き方向、図2上は左右方向)に進退させる駆動装置(例えば、ボールねじ送り機構やリニアモータ等)(図示省略)と、ウエハ載置部40を収納した状態でウエハ載置部40自体を垂直方向に例えば20mmのストロークで昇降させる垂直駆動手段(例えば、図には現れないボールねじ送り機構やエアシリンダ等からなるプッシャー機構P)とウエハ載置部40自体を水平内で微少角度だけ回転させて半導体ウエハWの位置決め制御(θ制御)を行う回転機構(例えば、図には現れないボールねじ送り機構等)を備える。   As shown in FIG. 2, the wafer unit 22 includes a box-shaped unit main body 60 having an opening 22a through which the wafer mounting unit 40 can advance and retreat on the front side, and the wafer mounting unit 40 with respect to the wafer handling robot R1. A wafer (with a ball screw feed mechanism, a linear motor, etc.) (not shown) that advances and retreats in the direction (depth direction in FIG. 1 and left-right direction in FIG. 2) and the wafer mounting portion 40 are accommodated. Vertical drive means (for example, a pusher mechanism P composed of a ball screw feed mechanism, an air cylinder, etc., which does not appear in the drawing) and the wafer mounting unit 40 itself are moved horizontally in a vertical direction with a stroke of, for example, 20 mm. A rotation mechanism (for example, a ball screw feed mechanism that does not appear in the figure) that performs positioning control (θ control) of the semiconductor wafer W by rotating it within a small angle is provided.

ユニット本体60は、図2に示すように、高精度に加工された板状のアライメントステージベース61と、当該アライメントステージベース61上に設置される高剛性を備えた一体枠としてのプローブ・テスタ固定用フレーム62とから構成されている。   As shown in FIG. 2, the unit main body 60 has a plate-like alignment stage base 61 processed with high accuracy, and a probe / tester fixed as a single frame having high rigidity installed on the alignment stage base 61. And a frame 62 for use.

固定用フレーム62の上方には、後述するプローバーユニット70を設置して、プロービングコンタクト72を下側に露出させるための開口部(図には現れない)が形成されている。   Above the fixing frame 62, a prober unit 70 (described later) is provided, and an opening (not shown in the figure) for exposing the probing contact 72 to the lower side is formed.

固定用フレーム62の開口部22a側の外部上方には、進出状態にあるウエハ載置部40と半導体ウエハWとの位置決め用カメラ(CCDカメラ等)C1が設置されている。   A positioning camera (CCD camera or the like) C1 for positioning the wafer mounting portion 40 in the advanced state and the semiconductor wafer W is installed above the fixing frame 62 on the opening 22a side.

また、固定用フレーム62の内側(即ち、ウエハユニット22内部)には、ウエハ載置部40が収納された状態においてウエハステージSとプローブカード73との位置決め用カメラ(超小型CCDカメラ等)C2が設置されている。   Further, a camera for positioning the wafer stage S and the probe card 73 (ultra-miniature CCD camera or the like) C2 in a state where the wafer mounting portion 40 is accommodated inside the fixing frame 62 (that is, inside the wafer unit 22). Is installed.

ここで、ウエハ載置部40と半導体ウエハWの位置決め用カメラC1については、上述のようにウエハユニット22の外部に配設するようになっているので、位置決め用カメラC1の設置スペースを十分に確保できるなど設計の自由度を高めることができる。   Here, since the wafer mounting unit 40 and the positioning camera C1 for the semiconductor wafer W are arranged outside the wafer unit 22 as described above, a sufficient installation space for the positioning camera C1 is provided. The degree of freedom of design can be increased, such as securing.

ここで、図2(B)に示すように、検査対象としての各半導体ウエハW上に形成される半導体デバイスDには、トランジスタ、キャパシタ、抵抗などの回路素子、これらの回路素子を接続する配線、および外部との電気的な入出力を行う電極50が形成されている。   Here, as shown in FIG. 2B, a semiconductor device D formed on each semiconductor wafer W to be inspected includes circuit elements such as transistors, capacitors, resistors, and wirings connecting these circuit elements. , And an electrode 50 for performing electrical input / output with the outside.

なお、半導体ウエハWは、特には限定されないが、例えば12インチで約1000ダイのICチップが形成されたものを検査対象とすることができる。   The semiconductor wafer W is not particularly limited. For example, a semiconductor wafer W on which about 1000 dies of IC chips of 12 inches are formed can be an inspection object.

次に、図3を参照して、検査装置としてのプローバーユニット70について説明する。   Next, a prober unit 70 as an inspection apparatus will be described with reference to FIG.

プローバーユニット70は、鋳物あるいはダイキャスト等で作製される矩形状の高剛性のフレーム71と、当該フレーム71の上側に配設されるテスタボード80と、下方表面に多数の突起状のプロービングコンタクト72を形成したプローブカード73と、テスタボード80とプローブカード73とを信号受け渡し可能に接続する挿入,抜去が容易なコネクタ(例えば、ZIFコネクタ等)74とから構成されている。なお、前記ZIFコネクタに代えて、プロービングピン(あるいは、ポゴピン(POGO pinはETC社の商標))を輪状あるいは同心円状に多数配設した、いわゆるポゴタワーを用いてもよい。   The prober unit 70 includes a rectangular high-rigidity frame 71 manufactured by casting or die-casting, a tester board 80 disposed on the upper side of the frame 71, and a number of probing probing contacts 72 on the lower surface. And a connector (for example, a ZIF connector) 74 that connects the tester board 80 and the probe card 73 so as to be able to exchange signals and is easy to insert and remove. Instead of the ZIF connector, a so-called pogo tower in which a number of probing pins (or pogo pins (POGO pin is a trademark of ETC)) are arranged in a ring shape or concentric shape may be used.

なお、図3(A)において、プロービングコンタクト72については微細且つ多数であるため図示を省略してあるが、実際には各半導体ウエハW上に形成される半導体デバイスDの各電極50と対向可能なパターンで作製されている。   In FIG. 3A, the probing contact 72 is fine and numerous and is not shown in the figure, but can actually face each electrode 50 of the semiconductor device D formed on each semiconductor wafer W. It is made with a simple pattern.

テスタボード80は、図4に示すように、ガラスエポキシ樹脂の積層基板等で構成されるテスターマザーボード81の上面に多数のテスト回路モジュール82が搭載され、テスターマザーボード81の下面に配設されるZIFコネクタ74を介してプローブカード73と接続されるようになっている。   As shown in FIG. 4, the tester board 80 has a large number of test circuit modules 82 mounted on the upper surface of a tester motherboard 81 composed of a laminated substrate of glass epoxy resin, and the ZIF disposed on the lower surface of the tester motherboard 81. A probe card 73 is connected via a connector 74.

テスト回路モジュール82は、特に限定されるものではないが、例えば前述のように12インチで約1000ダイのICチップが形成された半導体ウエハWを検査対象とする場合には、1000チップ対応のモジュールが実装されることとなる。   The test circuit module 82 is not particularly limited. For example, when the semiconductor wafer W on which the IC chip of about 1000 dies with 12 inches is formed as described above is to be inspected, the test circuit module 82 is a module corresponding to 1000 chips. Will be implemented.

以上のように構成されるウエハユニット22は、図1(B)に示すように例えば垂直方向に4段、水平方向に2列の計8個が配列される。なお、ウエハユニット22の配列は任意であり、垂直方向の段数および水平方向の列数ともに要望や条件に応じて増減することができることはいうまでもない。   As shown in FIG. 1B, the wafer units 22 configured as described above are arranged in a total of eight, for example, four rows in the vertical direction and two rows in the horizontal direction. Note that the arrangement of the wafer units 22 is arbitrary, and it goes without saying that the number of vertical steps and the number of horizontal columns can be increased or decreased according to demands and conditions.

次に、図1と図7を参照して、ウエハの移送手段としてのウエハハンドリングロボットR1について説明する。   Next, a wafer handling robot R1 as a wafer transfer means will be described with reference to FIGS.

本実施形態におけるウエハハンドリングロボットR1は、いわゆる多関節型のダブルアームロボットで構成される。   The wafer handling robot R1 in this embodiment is a so-called articulated double arm robot.

具体的には、図7に示すように、電動モータおよび変速機構等を内蔵したロボット本体90と、上端側から回動可能に突出する回転軸(図示せず)に接続される第1アーム91と、第1アーム91の先端に配設される小型電動モータMに回動自在に接続される第2アーム92と、第2アーム92の先端側に配設されるウエハのグリップ部93とを備えている。
なお、ロボット本体90は、ロボット本体90をZ軸方向に昇降させる昇降手段として例えばテレスコピック型(いわゆる望遠鏡の鏡筒のような伸縮構造)等の昇降装置(昇降手段)94を下方に備えている。この昇降装置によりロボット本体90は、Z軸方向(上下方向)に例えば1600mm程度のストロークで変位することができるように構成されている。
Specifically, as shown in FIG. 7, a robot main body 90 incorporating an electric motor, a speed change mechanism, and the like, and a first arm 91 connected to a rotary shaft (not shown) that pivotably protrudes from the upper end side. A second arm 92 rotatably connected to a small electric motor M provided at the tip of the first arm 91, and a wafer grip 93 provided on the tip of the second arm 92. I have.
The robot body 90 includes a lifting device (lifting means) 94 such as a telescopic type (a telescopic structure like a telescope barrel) as a lifting means for lifting the robot body 90 in the Z-axis direction. . With this lifting device, the robot body 90 is configured to be displaced in the Z-axis direction (vertical direction) with a stroke of, for example, about 1600 mm.

また、ウエハハンドリングロボットR1の近傍に配設されるカセットローダ・アンローダ24は、複数の半導体ウエハWを収納する収納部24aを備え、ホストコントローラ23の制御により、当該カセットローダ・アンローダ24と対向する位置に到来したウエハハンドリングロボットR1のウエハのグリップ部93に対して検査を行う半導体ウエハWを一枚ずつ供給し、あるいはグリップ部93により移送されて来た検査済みの半導体ウエハWを回収するように動作される。   The cassette loader / unloader 24 disposed in the vicinity of the wafer handling robot R <b> 1 includes a storage unit 24 a that stores a plurality of semiconductor wafers W, and faces the cassette loader / unloader 24 under the control of the host controller 23. The semiconductor wafer W to be inspected is supplied one by one to the wafer grip portion 93 of the wafer handling robot R1 that has arrived at the position, or the inspected semiconductor wafer W transferred by the grip portion 93 is recovered. To be operated.

このウエハハンドリングロボットR1は、ホストコントローラ23によって、ロボット本体90側の電動モータおよび第1アーム先端の電動モータMの動作を制御することによりウエハのグリップ部93に保持される半導体ウエハWをX軸方向およびY軸方向の任意の位置に移送することができる。また、ホストコントローラ23によって、昇降装置94等を制御することによりウエハのグリップ部93に保持される半導体ウエハWをZ軸方向の任意の位置に移送することが可能である。   In this wafer handling robot R1, the host controller 23 controls the operation of the electric motor on the robot body 90 side and the electric motor M at the tip of the first arm, thereby controlling the semiconductor wafer W held on the wafer grip 93 by the X axis. And any position in the Y-axis direction. Further, the semiconductor wafer W held on the grip part 93 of the wafer can be transferred to an arbitrary position in the Z-axis direction by controlling the lifting device 94 and the like by the host controller 23.

これにより、カセットローダ・アンローダ24を介して供給される半導体ウエハWを任意のウエハユニット22まで運んだり、あるいは検査済みの半導体ウエハWを回収することができる。つまり、任意のウエハユニット22においてホストコントローラ23の制御により外部に進出されたウエハ載置部40上に検査する半導体ウエハWを載置したり、あるいは検査が完了した半導体ウエハWをウエハ載置部40上から回収することができる。   Thereby, the semiconductor wafer W supplied via the cassette loader / unloader 24 can be carried to an arbitrary wafer unit 22 or the inspected semiconductor wafer W can be recovered. That is, the semiconductor wafer W to be inspected is mounted on the wafer mounting portion 40 that has been advanced to the outside under the control of the host controller 23 in the arbitrary wafer unit 22 or the semiconductor wafer W that has been inspected is mounted on the wafer mounting portion. 40 can be recovered from above.

何れのウエハユニット22から半導体ウエハWの載置を開始するか、あるいはどのような順序で載置や回収を行うかは、ホストコントローラ23に格納する検査プログラムのプログラミング如何で自在に変更可能であるが、例えば、図1(B)において、まず左側4段の各ウエハユニット22に対して上から順に半導体ウエハWの載置を行い、次いで右側4段の各ウエハユニット22に対して上から順に半導体ウエハWの載置を行うといった順序が考えられる。   From which wafer unit 22 the placement of the semiconductor wafer W is started or in what order the placement or collection is performed can be freely changed depending on the programming of the inspection program stored in the host controller 23. For example, in FIG. 1B, first, the semiconductor wafers W are placed on the left four-stage wafer units 22 in order from the top, and then on the right four-stage wafer units 22 in order from the top. An order in which the semiconductor wafer W is mounted is conceivable.

そして、半導体ウエハWが載置されたウエハユニット22は、CCDカメラC1による半導体ウエハWの検知あるいは別途配設可能なウエハ載置確認用センサ、または所定時間の経過による時間制御に基づいてウエハステージSをウエハユニット22内に収容し、後述する手順により半導体ウエハW上の半導体装置Dの検査を開始する。   Then, the wafer unit 22 on which the semiconductor wafer W is placed is detected by the CCD camera C1, the wafer stage 22 is based on the detection of the semiconductor wafer W or a wafer placement confirmation sensor that can be separately provided, or a time control based on the passage of a predetermined time. S is accommodated in the wafer unit 22, and the inspection of the semiconductor device D on the semiconductor wafer W is started by a procedure described later.

このように、本実施形態によれば、半導体ウエハWが載置された順に各ウエハユニット22において並行して半導体装置Dの検査を行うことができるので、効率良く多数の半導体ウエハWの検査を行うことができ、ひいてはテストコストを低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, since the semiconductor devices D can be inspected in parallel in the respective wafer units 22 in the order in which the semiconductor wafers W are mounted, a large number of semiconductor wafers W can be inspected efficiently. This can be done, and thus the test cost can be reduced.

さらに、検査が完了した順にウエハユニット22から半導体ウエハWの回収を行うと共に、そのウエハユニット22に対して次の半導体ウエハWを直ちに供給することにより、より高効率に検査を進行させることが可能である。   Further, the semiconductor wafers W are collected from the wafer unit 22 in the order in which the inspections are completed, and the next semiconductor wafer W is immediately supplied to the wafer unit 22 so that the inspection can proceed with higher efficiency. It is.

次に、テスト回路モジュール82の機能構成について、図8を用いて説明する。   Next, the functional configuration of the test circuit module 82 will be described with reference to FIG.

デバイステスト手段としてのテスト回路モジュール82は、半導体ウエハW上の半導体デバイスDに所定のテスト信号を入力するとともに、当該テスト信号に応じて半導体デバイスから出力された出力信号に基づいて半導体デバイスDの検査を行うものであり、パターン発生器82−1、ドライバ82−2、コンパレータ82−3、波形発生器82−4、インターフェイスユニット82−5、テストエンジン82−6、メモリ82−7、電圧調整器82−8、および電圧・電流印加計測ユニット82−9を備えている。   The test circuit module 82 as device test means inputs a predetermined test signal to the semiconductor device D on the semiconductor wafer W, and based on the output signal output from the semiconductor device according to the test signal, the test circuit module 82 Inspects, pattern generator 82-1, driver 82-2, comparator 82-3, waveform generator 82-4, interface unit 82-5, test engine 82-6, memory 82-7, voltage adjustment And a voltage / current application measuring unit 82-9.

ここで、複数個(例えば10〜20個)のテスト回路モジュール82に対応して、副制御部としてのサブコントローラ83が設けられている。このサブコントローラ83はホストコントローラ23の制御下におかれ、対応する各テスト回路モジュール82へテストプログラムを送信し、半導体デバイスDのテスト結果の管理を実行したり、ログの管理、ステータス管理などを実行する。   Here, a sub-controller 83 as a sub-control unit is provided corresponding to a plurality of (for example, 10 to 20) test circuit modules 82. This sub-controller 83 is under the control of the host controller 23, transmits a test program to each corresponding test circuit module 82, manages the test results of the semiconductor device D, performs log management, status management, etc. Execute.

また、テスト回路モジュール82およびサブコントローラ83への電源は、検査装置10に隣接される付属装置30から供給される。   Further, power to the test circuit module 82 and the sub-controller 83 is supplied from the accessory device 30 adjacent to the inspection device 10.

そして、テスト回路モジュール82には数種類(±15V、+5Vなど)の電圧が電源30から供給され、半導体ウエハWの半導体デバイスDには、電源30から供給される電圧を、テスト回路モジュール82が高精度に制御して供給する。なお、テスト回路モジュール82は、テスト機能を有している限り、これら以外の機能構成であってもよく、これらの一部の機能構成しか有していなくてもよい。   The test circuit module 82 is supplied with several types of voltages (± 15 V, +5 V, etc.) from the power supply 30, and the semiconductor device D on the semiconductor wafer W is supplied with the voltage supplied from the power supply 30 by the test circuit module 82. Supply with precision control. The test circuit module 82 may have a functional configuration other than these as long as it has a test function, and may have only a part of these functional configurations.

ここで、波形発生手段の一つであるパターン発生器82−1は、テスタ言語から波形用パラメータを抽出して波形をドライバ82−2に入力する。ドライバ82−2は、パターン発生器82−1から入力された波形を所定の電圧にバッファリングし、テスト対象となっている半導体デバイスDに入力する。   Here, the pattern generator 82-1, which is one of the waveform generation means, extracts the waveform parameters from the tester language and inputs the waveform to the driver 82-2. The driver 82-2 buffers the waveform input from the pattern generator 82-1 at a predetermined voltage and inputs the buffered waveform to the semiconductor device D to be tested.

コンパレータ82−3は、半導体デバイスDからの出力波形を所定の基準電圧をベースにして「ハイ」「ロー」にし、テストエンジン82−6に送る。テストエンジン82−6は、コンパレータ82−3からの波形を期待値と比較して半導体デバイスDのパス/フェイル(良否)を判定するとともに、外部コントローラとしてのサブコントローラ83あるいはホストコントローラ23との制御を行う。   The comparator 82-3 makes the output waveform from the semiconductor device D "high" or "low" based on a predetermined reference voltage, and sends it to the test engine 82-6. The test engine 82-6 compares the waveform from the comparator 82-3 with the expected value to determine the pass / fail (good / bad) of the semiconductor device D, and controls the sub controller 83 or the host controller 23 as an external controller. I do.

メモリ82−7は、このようにしてテストエンジン82−6で判定された半導体デバイスDのパス/フェイルの情報および不良の発生した試験パターン毎のアドレス位置などを記憶する。また、半導体デバイスDがメモリLSIの場合には、不良ビット位置の記憶、不良ビットのマスク、不良ビット数の実時間計数、ROM用試験パターンの発生などを行う。   The memory 82-7 stores the pass / fail information of the semiconductor device D determined by the test engine 82-6 in this way, the address position for each test pattern in which a defect has occurred, and the like. Further, when the semiconductor device D is a memory LSI, storage of defective bit positions, masking of defective bits, real-time counting of the number of defective bits, generation of ROM test patterns, and the like are performed.

波形発生手段の他の一つである波形発生器82−4は、サイン波、三角波、矩形波などの任意のアナログ波形を生成して半導体デバイスDに入力する。   A waveform generator 82-4, which is another one of the waveform generating means, generates an arbitrary analog waveform such as a sine wave, a triangular wave, or a rectangular wave and inputs it to the semiconductor device D.

インターフェイスユニット82−5は、ホストコントローラ23とテスト回路モジュール82とのインターフェイスであり、具体的には、シリアルインターフェイスまたはパラレルインターフェイスである。電圧調整器82−8は、ドライバ82−2の入力電源および半導体デバイスDの入力電源であり、所定の電圧の電源を供給する。   The interface unit 82-5 is an interface between the host controller 23 and the test circuit module 82, specifically, a serial interface or a parallel interface. The voltage regulator 82-8 is an input power source for the driver 82-2 and an input power source for the semiconductor device D, and supplies a power source having a predetermined voltage.

そして、電圧・電流印加計測ユニット82−9は、半導体デバイスDに電圧や電流を印加して半導体デバイスDの動作電流や動作電圧を測定したり、半導体デバイスDに形成された配線のオープン/ショートの測定を行う。   Then, the voltage / current application measuring unit 82-9 applies a voltage or current to the semiconductor device D to measure the operating current or operating voltage of the semiconductor device D, or opens / shorts the wiring formed in the semiconductor device D. Measure.

次に、図9に示すフローチャートを参照して本実施形態に係る検査装置の動作処理の処理手順について説明する。   Next, the processing procedure of the operation processing of the inspection apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

この処理が開始されると、まずステップS1でウエハハンドリングロボットR1の初期化処理を行う。具体的には、ウエハハンドリングロボットR1の第1アーム91、第2アーム92の動作確認を行うと共に、ウエハのグリップ部93がカセットローダ・アンローダ24と対向する所定に到来する位置で停止させる処理を行う。   When this processing is started, initialization processing of the wafer handling robot R1 is first performed in step S1. Specifically, a process of checking the operation of the first arm 91 and the second arm 92 of the wafer handling robot R1 and stopping the wafer grip unit 93 at a predetermined position facing the cassette loader / unloader 24 is performed. Do.

次いで、ステップS2に移行して、初期化処理が完了したか否かを判定し、完了していない場合には処理を継続し、完了したと判定された場合にはステップS3に進む。   Next, the process proceeds to step S2, where it is determined whether or not the initialization process has been completed. If it has not been completed, the process is continued. If it is determined that the process has been completed, the process proceeds to step S3.

ステップS3では、カセットローダ・アンローダ24を作動させる。具体的には、検査を行う半導体ウエハWを1枚だけウエハハンドリングロボットR1のウエハのグリップ部93上に送り出す処理を行う。次いで、ステップS4に移行して、ウエハハンドリングロボットR1による半導体ウエハWの移送を行う。具体的には、ウエハハンドリングロボットR1が備える電動モータを制御プログラムに従って制御して第1アームと第2アームを回動させ、予め定められた位置のウエハユニット22(例えば、図1(B)の左段の最上位のウエハユニット22)まで半導体ウエハWを移送し、進出状態にあるウエハステージSのウエハ載置部40上に半導体ウエハWを載置する。   In step S3, the cassette loader / unloader 24 is operated. Specifically, a process of sending only one semiconductor wafer W to be inspected onto the wafer grip portion 93 of the wafer handling robot R1 is performed. Next, the process proceeds to step S4, where the semiconductor wafer W is transferred by the wafer handling robot R1. Specifically, the electric motor included in the wafer handling robot R1 is controlled according to the control program to rotate the first arm and the second arm, and the wafer unit 22 (for example, as shown in FIG. 1B) at a predetermined position is rotated. The semiconductor wafer W is transferred to the uppermost wafer unit 22) on the left side, and the semiconductor wafer W is mounted on the wafer mounting portion 40 of the wafer stage S in the advanced state.

次いで、ステップS5に移行して、位置決め用カメラC1によって半導体ウエハWの載置が確認されたかを判定する。そして、未だ検出されない場合には待機し、検出されたと判定された場合にはステップS6に移行して検査処理のサブルーチンを開始する。   Next, the process proceeds to step S5, and it is determined whether or not the placement of the semiconductor wafer W is confirmed by the positioning camera C1. If it is not detected yet, it waits. If it is determined that it has been detected, the process proceeds to step S6 to start a subroutine for inspection processing.

ここで、検査処理について図10のフローチャートを参照して説明する。   Here, the inspection process will be described with reference to the flowchart of FIG.

検査処理が開始されると、まずステップS601で位置決め用カメラC1によって半導体ウエハWに形成された位置決め用のアライメントマークの取り込みを行い、ステップS602で取り込まれたアライメントマークに基づいて画像処理ソフト等で位置を把握し、予め決められた位置との位置ズレ量を算出する。   When the inspection process is started, first, in step S601, a positioning alignment mark formed on the semiconductor wafer W is captured by the positioning camera C1, and image processing software or the like is used based on the alignment mark captured in step S602. The position is grasped, and a positional deviation amount from a predetermined position is calculated.

次いで、ステップS603に移行して、半導体ウエハWのθ(円周方向の角度)補正を行う。具体的には、位置ズレ量に基づいて、ウエハステージSが備えるボールねじ機構等を適宜制御してウエハ載置部40を微少角度だけ回転させて適正位置への補正を行う。ここで、位置決め用カメラC1については、前述したようにウエハユニット22の外部に配設するようになっているので、位置決め用カメラC1の設置スペースを十分に確保できるなど設計の自由度を高めることができる。   Next, the process proceeds to step S603, and θ (angle in the circumferential direction) of the semiconductor wafer W is corrected. Specifically, based on the positional deviation amount, the ball screw mechanism or the like provided in the wafer stage S is appropriately controlled to rotate the wafer mounting unit 40 by a slight angle to correct to an appropriate position. Here, since the positioning camera C1 is arranged outside the wafer unit 22 as described above, it is possible to increase the degree of design freedom, such as ensuring a sufficient installation space for the positioning camera C1. Can do.

次いで、ステップS604に移行してウエハステージSをウエハユニット22内に収納する処理を行う。具体的には、ウエハステージSが備えるボールねじ送り機構やリニアモータを駆動させてウエハステージS自体の移動を行う。なお、リニアスケールを使用する場合には、より高精度でのセッティングが可能である。   Next, the process proceeds to step S604, and a process of storing the wafer stage S in the wafer unit 22 is performed. Specifically, the wafer stage S itself is moved by driving a ball screw feeding mechanism or a linear motor provided in the wafer stage S. When a linear scale is used, setting with higher accuracy is possible.

次にステップS605に移行して、位置決め用カメラC2によって半導体ウエハWに形成された位置決め用のアライメントマークの取り込みを行い、ステップS606で取り込まれたアライメントマークに基づいて画像処理ソフト等で位置を把握し、予め決められた位置との位置ズレ量を算出する。   In step S605, the positioning alignment mark formed on the semiconductor wafer W is captured by the positioning camera C2, and the position is grasped by image processing software or the like based on the alignment mark captured in step S606. Then, the positional deviation amount from the predetermined position is calculated.

ステップS607では、半導体ウエハWのX軸方向、Y軸方向およびθ補正を行う。具体的にはアライメントマークや、ウエハ上のパターン、ウエハのダイシングライン等の位置ズレ量に基づいて、ウエハステージSが備えるボールねじ機構等を適宜制御してウエハ載置部40を微少距離移動させるなどして、半導体ウエハW上に作製された半導体デバイスDの各電極50と、プローバーユニット70側の各プロービングコンタクト72とが1対1の関係で対向するように高精度(例えば、X,Y軸<1μ,θ軸<1度)の位置合わせを行う。   In step S607, the X-axis direction, the Y-axis direction, and θ correction of the semiconductor wafer W are performed. Specifically, based on the positional deviation amount of the alignment mark, the pattern on the wafer, the wafer dicing line, etc., the ball screw mechanism provided in the wafer stage S is appropriately controlled to move the wafer mounting portion 40 by a small distance. Thus, each electrode 50 of the semiconductor device D fabricated on the semiconductor wafer W and each probing contact 72 on the prober unit 70 side are opposed to each other in a one-to-one relationship (for example, X, Y Alignment of axis <1μ, θ axis <1 degree).

次いで、ステップS608に進んで、ウエハステージSを上昇させる処理が行われる。具体的には、ウエハステージSが備えるボールねじ送り機構やエアシリンダの作動により例えば20mm程度上昇される。これにより、半導体ウエハW上に作製された半導体デバイスDの各電極50と、プローバーユニット70側の各プロービングコンタクト72とが1対1の関係で接触され、テスト信号等の送受信が可能な状態となる。
なお、テスタ機能が有するコンタクトチェックでコンタクト(接触)の可否を確認している。
Next, the process proceeds to step S608, and a process for raising the wafer stage S is performed. Specifically, it is raised by, for example, about 20 mm by the operation of a ball screw feed mechanism or an air cylinder provided in the wafer stage S. As a result, each electrode 50 of the semiconductor device D manufactured on the semiconductor wafer W and each probing contact 72 on the prober unit 70 side are in contact with each other in a one-to-one relationship so that a test signal can be transmitted and received. Become.
In addition, the contact check which a tester function has has confirmed whether the contact (contact) is possible.

次に、ステップS609に移行して、プローバーユニット70側のテスト回路モジュール82を介して予め定められたテストプログラムに基づいて種々の検査が実行される。次いで、ステップS610に移行して、半導体ウエハW上の全ての半導体デバイスDについて検査が完了したか否かが判定され、未だ完了していない場合には処理を継続し、完了したと判定された場合にはステップS611に移行する。   Next, the process proceeds to step S609, and various tests are executed based on a predetermined test program via the test circuit module 82 on the prober unit 70 side. Next, the process proceeds to step S610, where it is determined whether or not the inspection has been completed for all the semiconductor devices D on the semiconductor wafer W. If the inspection has not been completed, the processing is continued, and it is determined that the inspection has been completed. In this case, the process proceeds to step S611.

ステップS611では、ウエハステージSを元の位置に降下させると共に、ウエハステージS自体のウエハユニット22外部への退出を行ってから図9の動作処理にリターンする。   In step S611, the wafer stage S is lowered to the original position, and the wafer stage S itself is moved out of the wafer unit 22 before returning to the operation process of FIG.

動作処理では、ステップS7に移行して、全てのウエハユニット22に半導体ウエハWが格納されたか否かが判定される。具体的には、ホストコントローラ23により何れのウエハユニット22に半導体ウエハWが格納済みかを管理することにより判定を行う。そして、未だ全てのウエハユニット22への格納が済んでいないと判定された場合にはステップS3に戻り、ステップS3〜ステップS7までの処理を繰り返す。一方、ステップS7で全てのウエハユニット22への半導体ウエハWの格納が完了したと判定された場合にはステップS8に移行する。   In the operation process, the process proceeds to step S7, and it is determined whether or not the semiconductor wafers W are stored in all the wafer units 22. Specifically, the determination is made by managing in which wafer unit 22 the semiconductor wafer W has been stored by the host controller 23. If it is determined that all the wafer units 22 have not yet been stored, the process returns to step S3, and the processes from step S3 to step S7 are repeated. On the other hand, if it is determined in step S7 that the storage of the semiconductor wafers W in all the wafer units 22 has been completed, the process proceeds to step S8.

ステップS8では、何れかのウエハユニット22で半導体デバイスDの検査が完了したか否かが判定される。具体的には、各プローバーユニット70のテスト回路モジュール82を介して行われている検査処理の状況をホストコントローラ23で監視することにより判定が行われる。そして、未だ何れのウエハユニット22でも検査が終了していないと判定された場合には待機し、何れかのウエハユニット22で検査が完了したと判定された場合にはステップS9に移行して、該当するウエハユニット22から検査済みの半導体ウエハWの回収をウエハハンドリングロボットR1の作動により行う。具体的には、ステップS4における動作と同様に、ウエハハンドリングロボットR1が備える電動モータを制御プログラムに従って制御して所望の高さまで移動させ、第1アームと第2アームを回動させ、該当する位置のウエハユニット22のウエハステージSのウエハ載置部40に載置されている検査済みの半導体ウエハWをウエハのグリップ部93に載せて、カセットローダ・アンローダ24側の所定位置まで移送する。   In step S8, it is determined whether or not the inspection of the semiconductor device D is completed in any of the wafer units 22. Specifically, the determination is performed by monitoring the status of the inspection process performed through the test circuit module 82 of each prober unit 70 by the host controller 23. If it is determined that the inspection has not been completed for any of the wafer units 22, the process waits. If it is determined that the inspection has been completed for any of the wafer units 22, the process proceeds to step S 9. Recovery of the inspected semiconductor wafer W from the corresponding wafer unit 22 is performed by the operation of the wafer handling robot R1. Specifically, similarly to the operation in step S4, the electric motor included in the wafer handling robot R1 is controlled according to the control program to move to a desired height, and the first arm and the second arm are rotated to correspond to the corresponding positions. The inspected semiconductor wafer W placed on the wafer placement section 40 of the wafer stage S of the wafer unit 22 is placed on the wafer grip section 93 and transferred to a predetermined position on the cassette loader / unloader 24 side.

次いで、ステップS10に移行して、カセットローダ・アンローダ24によりウエハのグリップ部93で保持されている検査済みの半導体ウエハWを所定の収納部へ回収する。そして、ステップS11に移行して、プログラムの制御あるいは人為的な操作により動作処理を終了するか否かが判定され、終了すると判定された場合には処理を終了し、未だ終了しない場合にはステップS3に戻って上記各処理を繰り返して実行する。   Next, the process proceeds to step S10, where the inspected semiconductor wafer W held by the wafer grip portion 93 is collected by the cassette loader / unloader 24 into a predetermined storage portion. Then, the process proceeds to step S11, where it is determined whether or not the operation process is to be ended by program control or human operation. If it is determined that the operation process is to be ended, the process is ended. Returning to S3, the above processes are repeated.

このように、本実施形態に係る検査装置10によれば、半導体ウエハWの格納が完了したウエハユニット22から順にプローバーユニット70による検査を開始するように制御されているので、ウエハテストを並行して効率良く実行することができ、多数の半導体ウエハWの総検査時間やコストの低減を図ることができる。   As described above, according to the inspection apparatus 10 according to the present embodiment, since the inspection by the prober unit 70 is controlled in order from the wafer unit 22 in which the storage of the semiconductor wafer W is completed, the wafer test is performed in parallel. Therefore, the total inspection time and cost of a large number of semiconductor wafers W can be reduced.

また、テスト回路モジュール82と半導体デバイスDとが一対一の関係で設けられていることから、半導体デバイスDの同測数を増加することができ、検査装置の一層の低コスト化を図ることができる。   Further, since the test circuit module 82 and the semiconductor device D are provided in a one-to-one relationship, the number of measurements of the semiconductor device D can be increased, and the cost of the inspection apparatus can be further reduced. it can.

また、検査が完了した半導体ウエハWを直ちに回収することができ、さらに新規な半導体ウエハWをウエハユニット22に格納させて検査を開始できるので、より効率的に検査を行うことができる。   Further, the semiconductor wafer W that has been inspected can be recovered immediately, and the new semiconductor wafer W can be stored in the wafer unit 22 to start the inspection, so that the inspection can be performed more efficiently.

なお、検査処理においては、特性テストの全てのテスト項目を実行してもよいが、例えばACテストなど一部のテスト項目は他の検査装置で行うようにしてもよい。   In the inspection process, all test items of the characteristic test may be executed, but some test items such as an AC test may be performed by another inspection device.

また、半導体ウエハWを85℃程度に加熱して特性テストを行っても良いし、常温あるいは常温以下にして特性テストを行うこともできる。   Further, the characteristic test may be performed by heating the semiconductor wafer W to about 85 ° C., or the characteristic test can be performed at room temperature or below.

さらには、半導体ウエハWを125℃程度の高温に加熱するとともに半導体デバイスDに高電圧を印加して一定時間動作させて初期故障の発生を加速させ、初期故障を引き起こすおそれのある半導体デバイスDを取り除くようにしてもよい。つまり、バーンインテストを行うようにしてもよい。   Further, the semiconductor wafer D is heated to a high temperature of about 125 ° C., and a high voltage is applied to the semiconductor device D to operate for a certain period of time to accelerate the occurrence of the initial failure. You may make it remove. That is, a burn-in test may be performed.

さらに、本実施の形態では、半導体デバイスDにおいて外部との電気的な入出力を行う電極50にプロービングコンタクト72を接触させてテストを行っている(即ち、テスト対象である半導体デバイスDの診断回路をテスト回路モジュール82という外部に構成したものであり、いわゆるBOST(Built−Out Self−Test)であるが、半導体デバイスDの内部に自己診断機能を持つBIST(Built−In Self−Test)回路を構成して当該回路用の電極にプロービングコンタクト72を接触させてテストを行うようにしてもよい。このようにすれば、電極数が削減されるので、結果としてプロービングコンタクト72の数が削減されてピッチが大きくとれることとなり、信頼性を向上させることができる。   Further, in the present embodiment, the test is performed by bringing the probing contact 72 into contact with the electrode 50 that performs electrical input / output with the outside in the semiconductor device D (that is, the diagnostic circuit of the semiconductor device D to be tested). Is a so-called BOST (Built-Out Self-Test), but a BIST (Built-In Self-Test) circuit having a self-diagnosis function is provided inside the semiconductor device D. The test may be performed by contacting the probing contact 72 with the electrode for the circuit, thereby reducing the number of electrodes, and as a result, the number of probing contacts 72 is reduced. The pitch can be increased and the reliability can be improved.

また、1つのテスト回路モジュール82は、複数の半導体デバイスDに対応して設けられていてもよい。また、テスト回路モジュール82としては、図示するような単一の半導体装置ではなく、その半導体装置の有する機能を複数の電子部品で構成したものでもよい。   One test circuit module 82 may be provided corresponding to a plurality of semiconductor devices D. Further, the test circuit module 82 may not be a single semiconductor device as illustrated, but may be configured by a plurality of electronic components having the functions of the semiconductor device.

次に、図11を参照して本発明の第2の実施形態に係る半導体デバイスの検査装置100について説明する。   Next, a semiconductor device inspection apparatus 100 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

但し、本実施形態が上述の第1の実施形態と異なる部分は、半導体ウエハWの移送手段を構成するウエハハンドリングロボットについてが主であり、他の構成は同一であるので同一符号を付して説明は省略する。   However, the difference between the present embodiment and the first embodiment is mainly the wafer handling robot that constitutes the transfer means for the semiconductor wafer W, and the other components are the same. Description is omitted.

本実施形態においては、第1の実施形態に示すようにロボット本体90自体が昇降装置94を備えた構成のウエハハンドリングロボットR1に代えて、図11(A),(B)に示すようにロボット本体90の外部にX軸,Z軸方向の移動手段を備えたウエハハンドリングロボットR2を採用している。   In this embodiment, as shown in FIGS. 11A and 11B, instead of the wafer handling robot R1 having a configuration in which the robot body 90 itself includes the lifting device 94 as shown in the first embodiment, a robot is used. A wafer handling robot R2 having moving means in the X-axis and Z-axis directions outside the main body 90 is employed.

具体的には、検査装置100の筐体21内の左右両端側にZ軸用スライドレール101a,101bが立設され、当該Z軸用スライドレール101aと101bとの間に、X軸用スライドレール102が垂直方向に摺動可能に配設されている。そして、このX軸用スライドレールに多関節型のダブルアームロボットのロボット本体90が水平方向に摺動可能に取り付けられている。X軸用スライドレール102およびロボット本体90は、例えばボールねじ送り機構等の制御によってそれぞれ垂直方向および水平方向に移送されるように構成されている。   Specifically, Z-axis slide rails 101a and 101b are erected on both left and right ends in the casing 21 of the inspection apparatus 100, and an X-axis slide rail is provided between the Z-axis slide rails 101a and 101b. 102 is arranged to be slidable in the vertical direction. A robot body 90 of an articulated double arm robot is attached to the X-axis slide rail so as to be slidable in the horizontal direction. The X-axis slide rail 102 and the robot main body 90 are configured to be transferred in the vertical direction and the horizontal direction, respectively, by control of a ball screw feed mechanism or the like, for example.

なお、多関節型のダブルアームロボットの基本的な構成は図7に示すものとほぼ同様であり、第1アーム91と第2アーム92の駆動によりウエハのグリップ部93に保持した半導体ウエハWを所望のウエハユニット22まで移送できるようになっている。   The basic configuration of the multi-joint type double arm robot is substantially the same as that shown in FIG. 7, and the semiconductor wafer W held on the grip portion 93 of the wafer by driving the first arm 91 and the second arm 92 is provided. The desired wafer unit 22 can be transferred.

尤も、ウエハハンドリングロボットR2は、R1に比してロボット本体90自体が昇降装置94を具備する必要がないので、より軽量で安価なアームロボットを採用することが可能である。   However, the wafer handling robot R2 does not require the robot body 90 itself to include the lifting device 94 as compared with R1, and thus it is possible to employ a lighter and cheaper arm robot.

このように構成されたウエハハンドリングロボットR2を備える検査装置100によっても、第1の実施形態と同様の動作を行うことができる。具体的には、ホストコントローラ23の制御により、X軸用スライドレール102およびロボット本体90を垂直方向および水平方向に所望距離だけ移動させることにより、カセットローダ・アンローダ24から受け渡しされる半導体ウエハWを各ウエハユニット22に対して移送したり、あるいは検査済みの半導体ウエハWを回収することができる。   The operation similar to that of the first embodiment can also be performed by the inspection apparatus 100 including the wafer handling robot R2 configured as described above. More specifically, the semiconductor wafer W delivered from the cassette loader / unloader 24 is moved by moving the X-axis slide rail 102 and the robot main body 90 by a desired distance in the vertical and horizontal directions under the control of the host controller 23. It is possible to transfer to each wafer unit 22 or to collect the inspected semiconductor wafer W.

なお、第1および第2の実施形態においては、図7に示すような第1アーム91と第2アーム92を備えるタイプのアームロボットを用いたが、これに限定されるものではなく、アームの数が1本あるいは3本以上備えるタイプのアームロボットであっても良い。また、アームロボットR1,R2の設置台数は、1台に限らず2台以上設けてもよい。さらにまた、カセットローダ・アンローダ24を2台以上設けるようにしてもよい。   In the first and second embodiments, the type of arm robot provided with the first arm 91 and the second arm 92 as shown in FIG. 7 is used, but the present invention is not limited to this. The type of arm robot may be one or three or more. The number of arm robots R1 and R2 installed is not limited to one, and two or more may be provided. Furthermore, two or more cassette loaders / unloaders 24 may be provided.

例えば図12(a),(b)に示すように、前記第1の実施形態、第2の実施形態において、2台のカセットローダ・アンローダ24A,Bを設ける構成とすることも可能である。この場合、図12(a),(b)の構成では、左側の列のウエハユニット22に対してはカセットローダ・アンローダ24AでウエハWの供給,回収を行い、右側の列のウエハユニット22に対してはカセットローダ・アンローダ24BでウエハWの供給,回収を行うようにでき、より効率的に半導体デバイスDの検査を実施することができる。   For example, as shown in FIGS. 12A and 12B, in the first and second embodiments, two cassette loaders / unloaders 24A and B may be provided. In this case, in the configuration shown in FIGS. 12A and 12B, the wafer W is supplied and recovered by the cassette loader / unloader 24A to the wafer units 22 in the left column, and the wafer units 22 in the right column are supplied. On the other hand, the wafer W can be supplied and recovered by the cassette loader / unloader 24B, and the semiconductor device D can be inspected more efficiently.

また、ロボット本体90を移動させる手段も、第1の実施形態および第2の実施形態に示す構造に限られず、ロボット本体90をX軸方向およびY軸方向に移動できる構造であれば如何なる構成でも採用することが可能である。   The means for moving the robot body 90 is not limited to the structure shown in the first embodiment and the second embodiment, and any structure can be used as long as the robot body 90 can be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction. It is possible to adopt.

次に、図13を参照してウエハステージSが備え得るプッシャー機構と断熱構造の実施例について説明する。なお、前出と同一構成については同一符号を付して説明は省略する。   Next, an embodiment of a pusher mechanism and a heat insulating structure that the wafer stage S can have will be described with reference to FIG. In addition, about the same structure as the above, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

この実施例に示す断熱構造では、まずウエハ載置部40を構成する金属部材内の表面近傍位置に断熱性を有するセラミック板200が埋め込まれている。これにより、検査体としてのウエハWを介してテスタボード80およびウエハステージS側からの熱が、プッシャー機構P側に伝達されるのを抑制することができる。   In the heat insulating structure shown in this embodiment, first, a ceramic plate 200 having heat insulating properties is embedded at a position in the vicinity of the surface in a metal member constituting the wafer mounting portion 40. Thereby, it can suppress that the heat from the tester board 80 and the wafer stage S side is transmitted to the pusher mechanism P side via the wafer W as a test body.

なお、セラミック板200に代えて、繊維系断熱材(例えば、ガラス繊維など)や発泡材料系断熱材(発泡プラスチックなど)を用いることも考えられる。   Instead of the ceramic plate 200, it is also conceivable to use a fiber-based heat insulating material (for example, glass fiber) or a foam material-based heat insulating material (foamed plastic, etc.).

また、本実施例では、ウエハ載置部40の下方側に熱回路基板201が設置され、図示しないポンプ機構により冷媒(例えば、フッ素系不活性液体等)が供給されるようになっている。   In this embodiment, the thermal circuit board 201 is installed below the wafer mounting unit 40, and a refrigerant (for example, a fluorine-based inert liquid) is supplied by a pump mechanism (not shown).

ここで、熱回路基板としては、金属熱伝導体箔が張られた2つの基板の対向する面の所定の部位に、ハーフエッチングして溝を形成し、その後、これら溝が対向するようにして当該2つの基板を接着剤を用いて、当該溝を冷媒の流路として用いるものや、接着剤を用いずに、水素結合、イオン結合またはファンデルワールス結合等の化学結合により部材を接合したものなどを利用可能である。これにより、ウエハステージSのウエハ載置部40を強制的に冷却することができ、ウエハステージS側からの熱が、プッシャー機構P側に伝達されるのをより有効に抑制することができる。   Here, as the thermal circuit board, grooves are formed by half-etching in predetermined portions of the opposing surfaces of the two substrates on which the metal thermal conductor foils are stretched, and then these grooves are opposed to each other. Using the two substrates with an adhesive and using the groove as a coolant flow path, or using a chemical bond such as a hydrogen bond, ionic bond or van der Waals bond without using an adhesive Etc. are available. Thereby, the wafer mounting part 40 of the wafer stage S can be forcedly cooled, and it can suppress more effectively that the heat from the wafer stage S side is transmitted to the pusher mechanism P side.

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。即ち、本発明の技術的な範囲は、上記の実施形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、本実施例では、セラミック板200による断熱構造と、熱回路基板201による冷却構造の両方を設ける場合について説明したが、これに限らず、温度条件等によっては何れか一方のみを設ける構成としてもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the embodiments disclosed in the present specification are examples in all respects and are not limited to the disclosed technology. Should be considered. That is, the technical scope of the present invention should not be construed restrictively based on the description in the above embodiment, but should be construed according to the description of the claims to the last. All modifications within the scope of the claims and the equivalent technology are included.
For example, in the present embodiment, the case where both the heat insulating structure by the ceramic plate 200 and the cooling structure by the thermal circuit board 201 are provided has been described. Also good.

本発明による半導体デバイスの検査装置は、特性テストが必要な様々な半導体デバイスの検査に適用できるものであり、SDRAM、スタティックRAM、フラッシュメモリ、ロジックデバイス、ロジック・アナログ混載デバイスなど、様々な半導体デバイスをテスト対象として適用することができる。   The semiconductor device inspection apparatus according to the present invention can be applied to inspection of various semiconductor devices that require characteristic tests, and includes various semiconductor devices such as SDRAM, static RAM, flash memory, logic device, and logic / analog mixed device. Can be applied as a test target.

本発明の第1の実施の形態である半導体デバイスの検査装置の概略を示す平面図(A)と正面図(B)である。1A and 1B are a plan view and a front view showing an outline of a semiconductor device inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図1の半導体デバイスの検査装置のウエハユニットの構成を示す側面図(A)と平面図(B)である。FIGS. 2A and 2B are a side view and a plan view showing a configuration of a wafer unit of the semiconductor device inspection apparatus of FIG. ウエハユニットが備えるプローバーユニットの構成を示す底面図(A)と側面図(B)である。They are the bottom view (A) and side view (B) which show the structure of the prober unit with which a wafer unit is provided. プローバーユニットが備えるテスタボードの構成を示す平面図(A)と側面図(B)である。It is the top view (A) and side view (B) which show the structure of the tester board with which a prober unit is provided. ウエハユニットの構成を示す一部切欠き斜視図である。It is a partially cutaway perspective view showing a configuration of a wafer unit. 半導体デバイスの検査装置の制御系の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the control system of the test | inspection apparatus of a semiconductor device. 半導体デバイスの検査装置が備えるウエハハンドリングロボットの構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of the wafer handling robot with which the inspection apparatus of a semiconductor device is provided. 半導体デバイスの検査装置におけるデバイステスト手段(テスト回路モジュール)の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the device test means (test circuit module) in the test | inspection apparatus of a semiconductor device. 半導体デバイスの検査装置の動作処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the operation | movement process of the test | inspection apparatus of a semiconductor device. 半導体デバイスの検査装置の検査処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the test | inspection process of the test | inspection apparatus of a semiconductor device. 本発明の第2の実施形態に係る半導体デバイスの検査装置の概略を示す平面図(A)と正面図(B)である。They are the top view (A) and front view (B) which show the outline of the inspection apparatus of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 半導体デバイスの検査装置の他の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the other structural example of the test | inspection apparatus of a semiconductor device. ウエハステージの断熱構造の実施例を示す概略図である。It is the schematic which shows the Example of the heat insulation structure of a wafer stage.

符号の説明Explanation of symbols

10 半導体デバイスの検査装置(第1の実施形態)
W 半導体ウエハ
D 半導体デバイス
21 筐体
22 ウエハユニット
23 ホストコントローラ
R1 ウエハハンドリングロボット(ウエハの移送手段)
24(24A,B) カセットローダ・アンローダ
C1,C2 位置決め用カメラ
30 付属装置
S ウエハステージ
40 ウエハ載置部
50 電極
60 ユニット本体
61 アライメントステージベース
62 プローブ・テスタ固定用フレーム
70 プローバーユニット
71 フレーム
72 プロービングコンタクト
73 プローブカード
74 ZIFコネクタ
80 テスタボード
81 テスターマザーボード
82 テスト回路モジュール(デバイス検査手段)
90 ロボット本体
91 第1アーム
M 電動モータ
92 第2アーム
93 ウエハのグリップ部
94 昇降装置(昇降手段)
100 半導体デバイスの検査装置(第2の実施形態)
R2 ウエハハンドリングロボット(ウエハの移送手段)
101a,101b Z軸用スライドレール
102 X軸用スライドレール
P プッシャー機構
200 セラミック板
201 熱回路基板
202 冷媒
10. Semiconductor device inspection apparatus (first embodiment)
W Semiconductor wafer D Semiconductor device 21 Housing 22 Wafer unit 23 Host controller R1 Wafer handling robot (wafer transfer means)
24 (24A, B) Cassette loader / unloader C1, C2 Positioning camera 30 Attached device S Wafer stage 40 Wafer mounting part 50 Electrode 60 Unit body 61 Alignment stage base 62 Probe / tester fixing frame 70 Prober unit 71 Frame 72 Probing Contact 73 Probe card 74 ZIF connector 80 Tester board 81 Tester motherboard 82 Test circuit module (device inspection means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 90 Robot main body 91 1st arm M Electric motor 92 2nd arm 93 Wafer grip part 94 Lifting device (lifting means)
100 Semiconductor Device Inspection Apparatus (Second Embodiment)
R2 Wafer handling robot (wafer transfer means)
101a, 101b Z-axis slide rail 102 X-axis slide rail P Pusher mechanism 200 Ceramic plate 201 Thermal circuit board 202 Refrigerant

Claims (14)

複数の半導体デバイスが形成された半導体ウエハを保持してX軸,Y軸,Z軸の3次元方向に移送可能なウエハ移送手段と、
前記ウエハ移送手段によって移送される半導体ウエハが順次1枚ずつ格納される2以上のウエハユニットと、
前記各ウエハユニット毎に配設され、前記各半導体ウエハ上に形成されている前記各半導体デバイスの検査を行うデバイス検査手段と、
前記ウエハユニットへの半導体ウエハの格納完了を検知する格納検知手段と、
当該格納検知手段からの検知信号に基づいて、前記半導体ウエハの前記ウエハユニットへの格納が完了した順に前記デバイス検査手段による検査を開始するように制御する制御手段と、
を少なくとも備えることを特徴とする半導体デバイスの検査装置。
A wafer transfer means capable of holding a semiconductor wafer on which a plurality of semiconductor devices are formed and transferring them in a three-dimensional direction of the X axis, Y axis, and Z axis;
Two or more wafer units in which the semiconductor wafers transferred by the wafer transfer means are sequentially stored one by one;
Device inspection means arranged for each of the wafer units and for inspecting the semiconductor devices formed on the semiconductor wafers;
Storage detecting means for detecting completion of storage of the semiconductor wafer in the wafer unit;
Control means for controlling to start inspection by the device inspection means in the order in which the storage of the semiconductor wafer into the wafer unit is completed based on a detection signal from the storage detection means;
An inspection apparatus for semiconductor devices, comprising:
複数枚の前記半導体ウエハを受け渡し可能に収納する1台または2台以上のカセットローダ・アンローダをさらに備え、前記ウエハ移送手段は、該カセットローダ・アンローダから検査対象としての半導体ウエハを受け取ると共に、該カセットローダ・アンローダに対して前記デバイス検査手段によって検査を完了した半導体ウエハを渡して回収させるように構成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイスの検査装置。   The apparatus further comprises one or more cassette loaders / unloaders for receiving and storing a plurality of the semiconductor wafers, and the wafer transfer means receives the semiconductor wafers to be inspected from the cassette loaders / unloaders, and 2. The semiconductor device inspection apparatus according to claim 1, wherein the semiconductor wafer inspection apparatus is configured to deliver and recover a semiconductor wafer that has been inspected by the device inspection means to a cassette loader / unloader. 前記デバイス検査手段は、
前記各半導体ウエハ上に形成されている前記半導体デバイスと一対一の関係をもって複数設けられ、前記各半導体デバイスに所定のテスト信号を入力するとともに、当該テスト信号に応じて前記半導体デバイスから出力された出力信号に基づいて前記半導体デバイスの検査を行うデバイステスト手段と、
前記各半導体デバイスに形成された電極と電気的に接触可能な接触部が複数配列され、当該接触部を介して前記半導体デバイスとこれに対応する前記デバイステスト手段とを電気的に接続する接続手段とを有し、
前記デバイステスト手段は、前記半導体デバイスに入力される波形を生成する波形発生手段と、
を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体デバイスの検査装置。
The device inspection means includes
A plurality of semiconductor devices formed in a one-to-one relationship with each of the semiconductor devices formed on each of the semiconductor wafers, and a predetermined test signal is input to each of the semiconductor devices and output from the semiconductor device according to the test signal Device test means for inspecting the semiconductor device based on an output signal;
A plurality of contact portions that can be electrically contacted with the electrodes formed in each semiconductor device, and a connection means that electrically connects the semiconductor device and the corresponding device test means via the contact portions And
The device test means includes waveform generation means for generating a waveform input to the semiconductor device;
The semiconductor device inspection apparatus according to claim 1, further comprising:
前記制御手段は、前記デバイス検査手段による検査が完了したウエハユニットから順に、前記ウエハ移送手段により前記半導体ウエハを回収すると共に、新規の半導体ウエハを当該ウエハユニットに格納するように制御することを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載の半導体デバイスの検査装置。   The control means performs control so that the semiconductor wafers are collected by the wafer transfer means in order from the wafer units that have been inspected by the device inspection means, and new semiconductor wafers are stored in the wafer units. An inspection apparatus for a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3. 前記ウエハ移送手段は、Z軸方向の昇降手段を備え、且つX軸方向およびY軸方向に水平に移動可能なアームを備えた1または2以上の多関節型のアームロボットで構成されることを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の半導体デバイスの検査装置。   The wafer transfer means is composed of one or two or more articulated arm robots including an elevating means in the Z-axis direction and an arm that can move horizontally in the X-axis direction and the Y-axis direction. The semiconductor device inspection apparatus according to claim 1, wherein the inspection apparatus is a semiconductor device inspection device. 前記各ウエハユニットは、前記ウエハ移送手段によって前記半導体ウエハを載置可能なウエハステージを備え、
当該ウエハステージは、
前記ウエハ移送手段に対してウエハステージ自体を進退させる駆動手段と、
各ウエハユニットに収納された状態で、ウエハステージ上に載置された前記半導体ウエハの位置を微調整するアライメント手段と、
前記半導体ウエハを載置した状態で、ウエハステージ自体を前記デバイステスト手段に対して昇降させる昇降手段と、
を備えることを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載の半導体デバイスの検査装置。
Each wafer unit includes a wafer stage on which the semiconductor wafer can be placed by the wafer transfer means,
The wafer stage is
Drive means for advancing and retracting the wafer stage itself relative to the wafer transfer means;
Alignment means for finely adjusting the position of the semiconductor wafer placed on the wafer stage in a state of being accommodated in each wafer unit;
Elevating means for elevating and lowering the wafer stage itself relative to the device test means with the semiconductor wafer mounted thereon,
The semiconductor device inspection apparatus according to claim 1, further comprising:
前記ウエハステージの下方に、前記昇降手段への熱の伝導を防止する断熱手段および冷却手段の少なくとも一方が設けられることを特徴とする請求項1から請求項6の何れかに記載の半導体デバイスの検査装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein at least one of a heat insulating unit and a cooling unit for preventing heat conduction to the elevating unit is provided below the wafer stage. Inspection device. 前記断熱手段は、前記ウエハステージの下方と前記昇降手段との間に介在されるセラミック板、繊維系断熱材、発泡材料系断熱材で構成されることを特徴とする請求項7に記載の半導体デバイスの検査装置。   The semiconductor according to claim 7, wherein the heat insulating means includes a ceramic plate, a fiber heat insulating material, and a foam material heat insulating material interposed between the lower part of the wafer stage and the lifting / lowering means. Device inspection equipment. 前記冷却手段は、前記ウエハステージの下方と前記昇降手段との間に介在される冷媒を供給可能な熱回路基板で構成されることを特徴とする請求項7に記載の半導体デバイスの検査装置。   The semiconductor device inspection apparatus according to claim 7, wherein the cooling unit includes a thermal circuit substrate capable of supplying a coolant interposed between the lower part of the wafer stage and the elevating unit. 前記各ウエハユニットは、
前記ウエハステージが進出した状態で、前記半導体ウエハの載置位置を決定するための位置決め用撮像手段をウエハユニットの外部に備えることを特徴とする請求項1から請求項9の何れかに記載の半導体デバイスの検査装置。
Each wafer unit is
The positioning imaging means for determining the mounting position of the semiconductor wafer in a state where the wafer stage has advanced is provided outside the wafer unit. Inspection device for semiconductor devices.
前記ウエハステージには、当該ウエハステージに載置された半導体ウエハを所定温度に調節可能な温調手段が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項10の何れかに半導体デバイスの検査装置。   11. The semiconductor device according to claim 1, wherein the wafer stage is provided with temperature adjusting means capable of adjusting a semiconductor wafer placed on the wafer stage to a predetermined temperature. Inspection device. 前記波形発生手段は、パターン発生器および波形発生器の少なくとも何れかであることを特徴とする請求項1から請求項11の何れかに記載の半導体デバイスの検査装置。   12. The semiconductor device inspection apparatus according to claim 1, wherein the waveform generating means is at least one of a pattern generator and a waveform generator. 前記デバイステスト手段は、生成された波形を前記半導体デバイスに入力するドライバをさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項12の何れかに記載の半導体デバイスの検査装置。   The semiconductor device inspection apparatus according to claim 1, wherein the device test unit further includes a driver that inputs a generated waveform to the semiconductor device. 前記デバイステスト手段は、単一の半導体装置で構成されていることを特徴とする請求項1から請求項13の何れかに記載の半導体デバイスの検査装置。   14. The semiconductor device inspection apparatus according to claim 1, wherein the device test means is constituted by a single semiconductor device.
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