JP2008192812A - プローバ用カセット搬送機構 - Google Patents

Abstract

【課題】回転と直進の２つの動作が必要なプローバ用カセット搬送機構を、低コストで、従来からのソフトウエアを変更せずに容易に実現する。
【解決手段】プローバに設けられ、ウエハカセットを、カセット設置位置とプローバのカセット接続口の間で搬送するプローバ用カセット搬送機構であって、ベース21と、ベース上を直進移動可能なように配置され直進移動する直動部31と、カム溝42を有し、直動部に回転可能に配置される回転部41と、ベースに設けられ、カム溝42に係合するガイド25と、を備え、カム溝は、直動部及び回転部がカセット設置位置に対応する位置から移動すると回転部は所定量回転し、更に移動すると回転部は回転せずに直進移動するように、カム形状が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体チップ（以後ダイという）の電気的特性の検査を行うために、半導体テスタ（以後単にテスタという）の端子をダイの電極パッドに接続するウエハプロービングマシン（以後プローバという）において、ウエハを収容したウエハカセットを搬送するプローバ用カセット搬送機構に関し、特にウエハカセットを設置する部分の形状制限のために、設置されたウエハカセットを回転した後直進するように移動させる必要のあるプローバ用カセット搬送機構に関する。

半導体製造工程では、薄い円板状の半導体ウエハに各種の処理が施されて、半導体装置であるデバイスをそれぞれ有する複数のダイが形成される。各ダイは電気的特性が検査され、その後ダイサーで各個に切り離された後、リードフレーム等に固定されて組み立てられる。このような各ダイの電気的特性の検査は、プローバとテスタを組み合わせたウエハテストシステムで行われる。

プローバは、搭載したプローブカードを経由してテスタに接続され、ウエハチップにプローブニードルを当てることによって各ダイの電気的特性の試験を行うように構成されている。ウエハはウエハチャックに固定され、各ダイの電極パッドにプローブニードルが接触させられる。テスタからは、プローブニードルに接続される端子に、電源および各種の試験信号が供給され、ダイの電極に出力される信号がテスタによって検出され、テスタ側でこの信号が解析されて各ダイが正常に動作するかが確認される。

近年、検査するウエハの汚染を防止するため、プローバもできるだけ密閉に近い状態にされる。また、工程間でウエハを搬送する時のウエハの汚染を防止するため、密閉されたウエハカセットを使用するのが一般的である。ウエハテストシステムで検査するウエハを収容したウエハカセットはオペレータによりプローバに設置され、プローバのカセット搬送機構により、直進移動してプローバのウエハカセット口に対して押し付けられ、その状態で、プローバ内部に設けたカセットカバー取り外し機構によりウエハカセットのカバーが取り外されて、プローバ内からウエハカセット内のウエハが取り出せる状態になる。この状態で１枚ずつウエハを取り出して（ロードして）検査を行い、検査の終了したウエハはウエハカセットの元の位置に戻される（アンロードされる）。ウエハカセット内のすべてのウエハの検査が終了すると、ウエハカセットのカバーが取り付けられ、カセット搬送機構によりウエハカセットは逆の経路で設置位置に戻される。オペレータがウエハカセットを回収して新しく未検査のウエハを収容したウエハカセットを設置する。

カセット搬送機構は、上記のようなウエハカセットの移動を実現するため、アクチュエータ（モータ、エアーシリンダなど）を有し、設置されたウエハカセットをウエハカセット口に対して垂直に移動する機構を有していた。

クリーンルーム内の設置スペースをできるだけ低減するため、プローバは小型化が求められており、カセット搬送機構の設けられる周囲の空間も限定され、ウエハカセットをプローバに設置するためにアクセスする方向が制限されるようになってきた。上記のように、密閉した状態でウエハのロード／アンロードを行うには、ウエハカセットは直進移動してプローバのウエハカセット口に対して押し付けられる必要がある。しかし、プローバの小型化のために、プローバのウエハカセット口がウエハカセットのアクセス方向に垂直に設けることができない場合がある。

図１は、上記のようなウエハカセット口がウエハカセットのアクセス方向に垂直でないプローバを説明する図である。図１に示すように、プローバ１は、上面にプローブカード２が取り付けられ、それにテスタが接続される。プローバ１の内部には、ウエハを保持して搬送するウエハチャック３が設けられている。ウエハのアライメントを行うために、ウエハチャック３はアライメントカメラ４の下にも移動できるようになっている。プローバの構成については、特許文献１などに記載されているので、これ以上の説明は省略する。

プローバ１は周囲から密閉されており、上記のウエハチャック３はアライメントカメラ４などは内部に収容される。図１で、参照番号７は、カセット搬送機構が設けられる部分であり、プローバ内部とは外装９で隔てられている。外装９にはウエハカセット口８が設けられている。プローバ内部のウエハカセット口８の部分には搬送アーム６を有するウエハ搬送機構５が設けられている。

ウエハカセット１０の両側面にはウエハカセット１０を把持するための取っ手１１が設けられている。例えば、オペレータのアクセス方向が、矢印１２に限定されていた場合、取っ手１１を持てウエハカセット１０のカバーがウエハカセット口８に向き合うように設置することはできないので、図示のようにウエハカセット１０のカバーが９０度異なる方向に向いた状態でウエハカセット１０を設置し、カセット搬送機構により、ウエハカセット１０を回転してウエハカセット１０のカバーがウエハカセット口８に向き合うようにした後、右側に直進させてウエハカセット１０のカバーがウエハカセット口８に押し付けることが行われている。ウエハカセット１０を回収する時には逆の動作が行われる。

特開２００５−１５８８０９号公報（全体）

図１に示したカセット搬送機構は、設置されたウエハカセット１０をまず９０度回転した後、直進移動させる必要があり、このような移動を実現するには、回転移動用と直進移動用に２個のアクチュエータを使用することが考えられる。しかし、２個のアクチュエータを設けると、１個のアクチュエータを設けた機構の制御用ソフトウエアは使用できず、２個のアクチュエータを制御するソフトウエアに変更する必要が生じる。

また、アクチュエータの個数を増加させた分装置のサイズも大きくなるという問題が生じる。

更に、アクチュエータはカセット搬送機構のコストの大きな部分を占めており、２個のアクチュエータを使用するため、カセット搬送機構が高コストになるという問題があった。

本発明は、このような問題を解決して、回転と直進の２つの動作が必要なプローバ用カセット搬送機構を、低コストで容易に実現することを目的とする。

上記目的を実現するため、本発明のプローバ用カセット搬送機構は、ベースに対して直進移動可能な直動部に回転可能に回転部を設け、ベースに固定したガイドと係合するカム溝を回転部に設け、１個のアクチュエータにより直動部が直進移動すると、それに伴う回転部の移動で、カム溝とガイドとの係合により回転した後直進するように構成する。

本発明によれば、１個のアクチュエータで直動部に伴って回転部が移動すると、カム溝とガイドとの係合により回転及び直進移動するので、アクチュエータを１個だけ使用すればよい。

本発明によれば、回転と直進の２つの動作が必要なプローバ用カセット搬送機構を、小さなスペースで、低コストで、１個の場合の制御用ソフトウエアの変更なしに実現することができる。

図２は、本発明の実施例のプローバ用カセット搬送機構の構成を示す斜視図である。実際には他に多くの部品が取り付けられるが、このでは本発明に関係する部分のみを示している。

実施例のプローバ用カセット搬送機構は、図１に示したような、プローバ１に設けられ、プローバで検査するウエハを収容したウエハカセット１１を、カセット設置位置とプローバのカセット接続口８の間で搬送して、カセット接続口８に接触させるものであり、設置されたウエハカセット１１を回転移動した後直進移動させるものである。

図２に示すように、実施例のプローバ用カセット搬送機構は、ベース２１と、直動部（板）３１と、回転部（板）４１と、クランプ部５１と、カバー５２と、を有する。カバー５２の上にウエハカセットが設置され、載置されたウエハカセットをクランプ部５１に設けられた部材で固定する。これらの部分は発明に直接関係しないので、説明は省略する。

ベース２１には、２本の直進ガイド２３Ａ、２３Ｂが設けられ、直進ガイド２３Ａ、２３Ｂを移動可能な移動部材２４が直動部３１に取り付けられ、直動部３１は直進ガイド２３Ａ、２３Ｂに沿って直進移動可能である。また、ベース２１には、直進ガイド２３Ａ、２３Ｂの方向に移動するアクチュエータ２２が設けられており、アクチュエータ２２により移動される駆動部材（図示せず）が直動部３１に取り付けられ、アクチュエータ２２により駆動部材が移動すると直動部３１は直進移動する。更に、ベース２１には、ガイド２５、固定側回転ストッパ２６、及び固定側直進ストッパ２７（一方のみ図示）が固定されている。

直動部３１には、回転部４１を回転可能に支持する３個の回転ガイド３２Ａ、３２Ｂ（残り１個は図示せず）が設けられている。直動部３１の中央には、ガイド２５や回転部４１に設けられた部品が接触しないように円形の穴３３が設けられている。また、クランプ部５１との間で回転部４１が回転可能なように、クランプ部５１を、間隔を開けて支持する部材が設けられている。

回転部４１には、カム溝４２が形成され、クランプ部５１を間隔を開けて支持する部材、可動側回転ストッパ４４及び可動側直進ストッパ４５Ａ、４５Ｂなどが設けられている。

図３は、直動部３１の移動に伴う回転部４１の動作を説明する図である。図３では、紙面の上部に実線で示した回転部４１が、ウエハカセット１１がカセット接続口８に押し付けられた状態を示し、下部に実線で示した回転部４１が、ウエハカセット１１が設置位置にある状態を示し、中間に破線で示した回転部４１が、途中の２つの状態を示す。

下に実線で示したように、ウエハカセット１１が設置位置にある時には、回転部４１はカム溝４２の長い部分が横方向に伸び、短い部分が４５度上側に伸びる位置にいる。この時、可動側回転ストッパ４４は、固定側回転ストッパ３４に接触して回転位置を規定している。この状態の時に、カバー５２上にウエハカセット１１が設置が設置される。

この状態から、アクチュエータ２２により直動部３１が直進移動すると、ガイド２５は固定なので、カム溝４２がガイド２５に対して相対的に移動することになり、下側の破線で示すように、回転部４１は、カム溝４２の短い部分が横方向に伸び、長い部分が４５度下側に伸びる位置に回転することになる。

直動部３１がさらに直進移動すると、上側の破線で示すように、回転部４１は、カム溝４２の長い部分が下方向に伸び、短い部分が４５度下側に伸びる位置に回転することになる。

直動部３１がさらに直進移動しても、回転部４１は回転せず、ガイド２５がカム溝４２の長い部分を相対的に移動するようにして、上部に実線で示した状態になる。この時、２個の可動側直進ストッパ４５Ａ、４５Ｂは、固定側直進ストッパ３５Ａ、３５Ｂに接触して直進位置を規定する。

ウエハカセット１１内のすべてのウエハの検査が完了したら、上記と逆の経路でウエハカセット１１を、カセット接続口８に押し付けられた状態から設置位置に移動する。この時には、アクチュエータを逆方向に動作させて、直動部３１を逆方向に移動する。

本発明は、プローバにおいて、ウエハカセットを設置位置からロード/アンロード位置に移動する間に、ウエハカセットを回転及び直進移動する場合に適用可能である。

本発明が適用される、ウエハカセットを設置位置からロード/アンロード位置に移動する間に、ウエハカセットを回転及び直進移動するカセット搬送機構を有するプローバの上面図である。 本発明のカセット搬送機構の構成を示す斜視図である。 回転部の動作を説明する図である。

符号の説明

１ プローバ
８ カセット接続口
１０ ウエハカセット
２１ ベース
２２ アクチュエータ
２３Ａ、２３Ｂ 直進ガイド
２５ ガイド
２６ 固定側回転ストッパ
２７ 固定側直進ストッパ
３１ 直動部
３２Ａ、３２Ｂ 回転ガイド
４１ 回転部
４２ カム溝
４４ 可動側回転ストッパ
４５Ａ、４５Ｂ 可動側直進ストッパ

Claims (1)

1. プローバに設けられ、該プローバで検査するウエハを収容したウエハカセットを、カセット設置位置と前記プローバのカセット接続口の間で搬送して、前記カセット接続口に接触させるプローバ用カセット搬送機構であって、
   ベースと、
   該ベース上を直進移動可能なように配置され、前記ベースに設けられた直動機構により直進移動する直動部と、
   カム溝を有し、前記直動部に回転可能に配置されると共に、前記直動部の直進移動に伴って移動する回転部と、
   前記ベースに設けられ、前記カム溝に係合するガイドと、を備え、
   前記カム溝は、前記直動機構により、前記直動部及び前記回転部が前記カセット設置位置に対応する位置から移動すると前記回転部は所定量回転し、更に移動すると前記回転部は回転せずに前記直動部と共に前記カセット接続口との接触位置に対応する位置まで直進移動するように、カム形状が形成されていることを特徴とするプローバ用カセット搬送機構。

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