JP2010245437A - 半導体検査装置、及びウェハ検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブ装置の省スペース化を実現すると共に、ウェハをテストするテスタの稼働率の低下を防止することができる半導体検査装置を提供することである。
【解決手段】本発明にかかる半導体検査装置は、複数のウェハ１が格納されたロットボックス２がセットされるカセット７と、ロットボックス２からウェハテスト部へウェハを搬送するウェハ搬送部と、カセット７とウェハテスト部との間に複数のウェハのうち所定のウェハを格納するウェハバッファ８と、を備えるプローバを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体検査装置、及びウェハ検査方法に関する。

半導体ＬＳＩ等の半導体集積回路は、技術が進化するにつれて高機能化、多ピン化が進んでいる。半導体ＬＳＩのテスト工程では、ＬＳＩの高機能化に合わせて、高価格な専用ＬＳＩテスタが必要となる。そして、このテスタの稼働率を上げることが生産性向上においても製造コスト削減においても必要不可欠である。

テスタの稼動率を阻害する要因としては、定期点検によるテスタの停止、シリコンウェハを装置内で搬送する時に発生する待ち時間、そして、ロット交換時の作業負荷や人待ちなどがあげられる。半導体集積回路はＰＣや携帯電話をはじめとして、ＡＶ機器や通信機器、そして車載制御など多面的な用途がある。携帯電話やデジタルＴＶ、パソコン等は頻繁にモデルチェンジがある為、半導体製造ラインの多くは多品種少量生産の形態をとっている。このため、製造ラインでは頻繁なロット交換、品種切替を余儀なくされている。

図４は、特許文献１に開示されている半導体検査装置のプローバを説明するための図である。図４に示すように、プローバ１０１は、カセット（１）１２１と、カセット（２）１２２と、ウェハ搬送系１２３と、測定チャック１２４などから構成されている。カセット（１）１２１は、ウェハ処理工程において所定の集積回路が形成された複数枚のウェハ１２５を収納する部材である。この複数枚のウェハ１２５が収納されたカセット（１）１２１は、人手により、または搬送機構により所定の位置にセットされる。カセット（２）１２２についても同様である。

図４に示すプローバ１０１において、カセット（１）１２１に関しては、初期状態で中央部に位置したウェハ搬送系１２３を右方向に移動し、カセット（１）１２１に収納された複数枚のウェハ１２５の１枚目をウェハ搬送系１２３のチャックの伸び縮みにより取り出し、ウェハ搬送系１２３を中央部まで戻した後に時計方向に９０度回転し、ウェハ１２５をウェハ搬送系１２３のチャックの伸び縮みにより測定チャック１２４に引き渡してプローブ検査を行う。プローブ検査の終了後は、測定チャック１２４からウェハ搬送系１２３にチャックの伸び縮みによりウェハ１２５を引き渡し、ウェハ搬送系１２３を反時計方向に９０度回転した後に右方向に移動し、ウェハ搬送系１２３のチャックの伸び縮みによりウェハ１２５をカセット（１）１２１に戻す。続けて、以上の動作を繰り返すことにより、２枚目、３枚目というように、カセット（１）１２１に収納された全てのウェハ１２５のプローブ検査を行うことができる。カセット（２）１２２に関しても同様である。

また、図５は、特許文献１に開示されているウェハテスト工程を説明するための図である。図５に示すように、プローバのロット連続着工時は、まず、カセット（１）側にロットＡ（ＬｏｔＡ）をセットして、このロットＡの処理を開始する。このロットＡの処理中に、カセット（２）側にロットＢ（ＬｏｔＢ）をセットし、このロットＢは待機状態となる。そして、カセット（１）側にセットされたロットＡの処理が完了すると、続けてカセット（２）側にセットされた待機状態のロットＢの処理を開始する。このロットＢの処理中に、カセット（１）側のロットを交換して、ロットＡをロットＣ（ＬｏｔＣ）と入れ替えてセットし、このロットＣは待機状態となる。そして、カセット（２）側にセットされたロットＢの処理が完了すると、続けて同様に、カセット（１）側にセットされた待機状態のロットＣの処理を開始する。

特開２００２−２８０４２５号公報

図４に示すプローバは、カセット（１）１２１とカセット（２）１２２の２つのカセットを設置している。しかしながら、プローバにカセットを２つ設置すると、プローバの製造コストが増大し、また、プローバ装置が大型化する。プローバ装置が大型化すると、プローバ装置を設置するための床面積が大きくなり、工場内に設置できる設備台数を制限する等の問題がある。

また、図４に示すプローバに設置するカセットを１つのみとすることで、プローバ装置の大型化を回避することができる。しかしながら、プローバに設置するカセットを１つのみとすると、カセットにセットするロットをロットＡからロットＢへ交換する際に、ロットＡを取り外した後にロットＢを取り付ける必要がある。そして、このロットの交換の間はウェハのテストをすることができないため、テスタの稼働率が低下する。

本発明にかかる半導体検査装置は、複数のウェハが格納されたロットボックスがセットされるカセットと、前記ロットボックスからウェハテスト部へウェハを搬送するウェハ搬送部と、前記カセットと前記ウェハテスト部との間に前記複数のウェハのうち所定のウェハを格納するウェハバッファと、を備えるプローバを有する。

本発明にかかる半導体検査装置では、所定のウェハをウェハテスト部からロットボックスに格納する前に一時的に格納するウェハバッファを備えているので、ウェハをテストするテスタの稼働率の低下を防止することができる。

本発明にかかる、複数のウェハが格納されたロットボックスがセットされるカセットと、前記複数のウェハのうち所定のウェハを格納するウェハバッファと、を備えるプローバを有する半導体検査装置を用いたウェハ検査方法は、前記所定のウェハのテスト開始後に現在測定中の第１のロットボックスと次にテストする第２のロットボックスとを交換し、前記所定のウェハのテスト終了後に当該所定のウェハを前記ウェハバッファへ移動し、前記第２のロットボックスに格納されているウェハのテストを開始する。

上記半導体検査装置を用いた本発明にかかる半導体ウェハの検査方法では、所定のウェハのテスト終了後に所定のウェハをウェハバッファへ移動し、その後に第２のロットボックスのウェハのテストを開始しているので、ウェハをテストするテスタの稼働率の低下を防止することができる。

本発明によりプローブ装置の省スペース化を実現すると共に、ウェハをテストするテスタの稼働率の低下を防止することができる半導体検査装置及びウェハの検査方法を提供することが可能となる。

実施の形態にかかる半導体検査装置を示す図である。 実施の形態にかかる半導体検査装置を含む半導体生産システムの構成を示す図である。 実施の形態にかかる半導体検査装置を用いた半導体ウェハの検査方法を示すフローチャートである。 背景技術を説明するための図である。 背景技術を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施の形態にかかる半導体検査装置を示す図である。図１に示す半導体検査装置において、半導体シリコンウェハ（以下、単にウェハともいう）１は専用のロットボックス２に収納されており、製造工程間を移動し、製造装置にセットされる。各ロットボックス２には識別用のロットＩＤ番号３が付与されており、当該ロットＩＤ番号３から製造履歴等を検索することができる。ウェハテスト工程においてテストを実施する場合、プローバ４と接続されたテスタ５の測定設備を用いる。

プローバ４は、ＩＤ番号リーダー６を用いてロットボックス２のロットＩＤ番号を取得し、当該ロットＩＤ番号から測定するロットボックス２の情報を取得することができる。テストをする際、ロットボックス２はカセット７にセットされる。また、プローバ４には半導体シリコンウェハ１を少なくとも１枚（典型的には１枚）保持できるウェハバッファ８がカセット７と垂直方向に配列されるように（つまり、カセット７とウェハバッファ８が縦積み構造となるように）設置されている。

ウェハテスト時、カセット７に供給されたロットボックス２内の半導体シリコンウェハ１は、ウェハ供給収納ハンド９のウェハ吸着ユニット１０、又はウェハ吸着ユニット１１により吸着され、ウェハテスト部１２に搬送される。ウェハ吸着ユニット１０とウェハ吸着ユニット１１は、プローバ４内において、省スペースとなるよう上下に配置されたり、表裏に配置されたりすることが可能である。ここで、ウェハ供給収納ハンド９、ウェハ吸着ユニット１０、１１をまとめてウェハ搬送部とも呼ぶ。

ウェハテストはテスタ５のテストヘッド２５にセットされたテスト用治具１３の先端のプローブ検査用針（テスト用治具１３）を用いて実施される。テスト用治具１３の代表例としてプローブカードが存在する。テスト用治具１３は、テスト用治具供給部１４からプローバ４内へ、テスト用治具供給収納ハンド１５にて供給される。テスト用治具供給収納ハンド１５には、テスト用治具吸着ユニット１６とテスト用治具吸着ユニット１７が設けられている。テスト用治具吸着ユニット１６とテスト用治具吸着ユニット１７は、プローバ４内において、省スペースとなるよう上下に配置されたり、表裏に配置されたりすることが可能である。ここで、テスト用治具供給収納ハンド１５、テスト用治具吸着ユニット１６、１７をまとめてテスト用治具搬送部とも呼ぶ。

テスト用治具１３には、識別用のＩＤ番号が付与されており、ＩＤ番号リーダー６を用いてテスト用治具１３の情報を取得することができる。そして、プローバ６内のテスト用治具吸着ユニット１６、テスト用治具吸着ユニット１７を用いて、ＩＤ番号と対応するテスト用治具を交換することができる。また、プローバ４には、各種情報を表示するモニタ１８が設置されている。

次に、図２を用いて本実施の形態にかかる半導体検査装置を含む半導体生産システムの構成について説明する。図２に示すように、プローバ４とテスタ５は専用のネットワークを介して半導体生産システムＰＣ１９や拡散工程設備２０、パッケージ組立工程設備２１にオンライン接続されている。これにより、図１に示すロットボックス２のロット情報を、全ての半導体ウェハの製造工程において共有することができる。

ウェハテスト工程には、ウェハテスト工程ホストＰＣ２２が設置されており、テスタ５において使用するテストプロブラムやプローバ４で使用する品種パラメータファイルが電子データとして保存されている。テストプログラムや品種パラメータファイル、そしてテスト用治具１３は品種毎に異なるので、ロット交換をする際に品種も変更になる場合はこれらも変更する。この品種切り替え作業を短時間で実施することで、テスタ５の稼働率を向上させることができる。また、テスタ５内にはテストプログラムを複数保存でき、ロット毎に関連付けることができる。プローバ４内には品種パラメータファイルを複数保存でき、ロット毎に関連付けることができる。

次に、本実施の形態にかかる半導体検査装置を用いて各ロットを連続的にテストする場合について、図１から図３を用いて説明する。
ウェハテスト開始時、ウェハテスト工程の作業者は、半導体シリコンウェハ１の入ったロットボックス２をカセット７にセットする。まず、１ロット目であるロットボックスＡをカセット７にセットしテストを開始する。そして、ロットボックス２のロットＩＤ番号３をＩＤ番号リーダー６で読み込む。（図３のステップＳ１）。ここで、ロットボックス２のセットやロットＩＤ番号３の読み取りは、自動化してもよい。

半導体生産システムＰＣ１９にはロット情報（品種名、ロット番号、枚数、製造履歴など）が保存されており、ロットボックス２のロットＩＤ番号３をＩＤ番号リーダー６で読み込むことで、ロットボックスＡのロット情報が、プローバ４のモニタ１８に表示される。（ステップＳ２）。

ＩＤ番号リーダー６から読み込まれたロットボックスＡの情報は、ウェハテスト工程ホストＰＣ２２にも配信される。そして、ウェハテスト工程ホストＰＣ２２に保存されているロットボックスＡ用の固有のテストプログラムが、ロットボックスＡを測定するプローバ４に接続されたテスタ５へ自動転送される。（ステップＳ３）。

同時に、プローバ４で使用するロットボックスＡ用の品種パラメータファイルがプローバ４へ自動転送される（ステップＳ４）。

モニタ１８にはロットボックスＡ用のテスト用治具１３の固有ＩＤ番号が表示される。作業者はその固有ＩＤ番号のテスト用治具１３をテスト用治具供給部１４にセットする。同時にその固有ＩＤ番号をＩＤ番号リーダー６で読み込み、所望のテスト用治具１３がセットされたかを照合する。（ステップＳ５）。ここで、テスト用治具のセットやセットされたテスト用治具の照合は、自動化してもよい。

カセット７に供給されたロットボックス２内の半導体シリコンウェハ１は、ウェハ供給収納ハンド９のウェハ吸着ユニット１０、又はウェハ吸着ユニット１１により吸着され、ウェハテスト部１２に供給される。ウェハテストはテスタ５のテストヘッド２５にセットされたテスト用治具１３の先端のプローブ検査用針を用いて実施される。テスト結果は、モニタ１８とウェハテスト工程ホストＰＣ２２の画面上に表示される。半導体生産システムＰＣ１９からウェハテスト工程ホストＰＣ２２とモニタ１８には、ロット情報（品種名、ロット番号、枚数、製造履歴など）が転送されており、プローバ４はロットボックスＡの半導体シリコンウェハ１の枚数を認識している。（ステップＳ６）。

ロットボックスＡの最後の１枚のウェハのテストが開始されると、モニタ１８とウェハテスト工程ホストＰＣ２２に、最後の１枚であることを伝えるためのアラームが発生し、フロア内の作業者に知らせる。（ステップＳ７）。尚、最後の１枚のウェハ（所定のウェハ）は任意に設定することもできる。

作業者はロットボックスＡをカセット７から取り外す。この段階でロットボックスＡの最後の１枚のウェハは、ウェハテスト部１２においてテスト中である。（ステップＳ８）。

作業者はロットボックスＡの次に測定するロットボックスＢを空いているカセット７にセットする。同時にロットボックスＢのロットＩＤ番号３をＩＤ番号リーダー６から読み込む。これにより、モニタ１８にはロットボックスＢのロット情報が表示される。（ステップＳ９）。ここで、ロットボックスＡとロットボックスＢの交換は、自動化してもよい。

ロットボックスＢのロットＩＤ番号が読み込まれることで、ロットボックスＢのテストプログラムがテスタ５に自動転送され、ロットボックスＢの品種パラメータファイルがプローバ４に自動転送される。テストプログラムと品種パラメータファイルはロット情報と関連付けされている。（ステップＳ１０）。

作業者はモニタ１８に表示されているロットボックスＢ用のテスト用治具１３をテスト用治具供給部１４にセットする。同時にその固有ＩＤ番号をＩＤ番号リーダー６で読み込み、所望のテスト用治具１３がセットされたかを照合する。この時点でもウェハテスト部１２ではロットボックスＡの最終のウェハの測定が継続されている。（ステップＳ１１）。ここで、テスト用治具のセットやセットされたテスト用治具の照合は、自動化してもよい。

半導体シリコンウェハ１には複数のチップが存在しており、このチップ単位、またはチップ複数個を同時にテストしている。パッケージ組立工程設備２１ではチップ単位に分割して個々のパッケージに組立てられる。

ロットボックスＡの最後の半導体シリコンウェハ１の全てのチップの測定が終了すると、ロットボックスＡの最後のウェハ１はウェハ供給収納ハンド９によりウェハバッファ８へ収納される。（ステップＳ１２）。なお、このとき最後のウェハ１をウェハ供給収納ハンド９のウェハ吸着ユニット１０、又はウェハ吸着ユニット１１の上で待機させておき、ロットボックスＢの測定が開始された後に、ロットボックスＡの最後のウェハ１をウェハバッファ８へ収納してもよい。

テスタ５は、ステップＳ１０の段階でテスタ５内部のローカル記憶部に自動転送されたロットボックスＢ用のテストプログラムを使うように制御される。同時に、プローバ６は、ステップＳ１０の段階でプローバ４内部のローカル記憶部に自動転送されたロットボックスＢ用の品種パラメータファイルを使うように制御される。ウェハ供給収納ハンド９は、カセット７にあるロットボックスＢの最初のウェハをウェハテスト部１２に供給し、自動的にテストが開始される。テスト結果は、モニタ１８とウェハテスト工程ホストＰＣ２２の画面上に表示される。（ステップＳ１３）。

作業者は、ロットボックスＢのテスト中、ウェハバッファ８内のロットボックスＡの最終ウェハを回収する。また、ロットボックスＡの最終ウェハがウェハ供給収納ハンド９のどちらか一方のウェハ吸着ユニット上に待機している場合は、最終ウェハをウェハバッファ８へ収納し、その後、ウェハバッファ８内の最終ウェハを回収する。（ステップＳ１４）。なお、最終ウェハの回収はウェハ搬送機構等を用いて自動化してもよい。

ロットボックスＢの最後のウェハのテストが始まると、モニタ１８とウェハテスト工程ホストＰＣ２２に、最終ウェハを測定中であることを伝えるためのアラームが発生し、フロア内の作業者に知らせる。（ステップＳ１５）。

作業者はロットボックスＢをカセット７から退避させる。この段階でロットボックスＢの最後のウェハはウェハテスト部１２にてテスト中である。（ステップＳ１６）

作業者はロットボックスＢの次に、プローバ４でテスト予定のロットボックスＣをカセット７にセットする。そして、ロットボックスＣのロットＩＤ番号３をＩＤ番号リーダー６で読み込み、ロットボックスＣのロット情報をモニタ１８に表示させる。（ステップＳ１７）。ここで、ロットボックスＢとロットボックスＣの交換は、自動化してもよい。

ロットボックスＣのテストプログラムがテスタ５へ自動転送され、同時に品種パラメータファイルがプローバ４へ自動転送される。これらは、テスタ５及びプローバ４のローカル記憶部にロット情報と関連づけて記憶されている。（ステップＳ１８）。

作業者はモニタ１８に表示されたロットボックスＣ用の固有ＩＤ番号のテスト用治具１３をテスト用治具供給部１４にセットする。同時にその固有ＩＤ番号をＩＤ番号リーダー６で読み込み、所望のテスト用治具１３がセットされたかを照合する。（ステップＳ１９）。
以上の動作を繰り返すことで、複数のロットの連続テストが可能になる。

以上で説明した本実施の形態にかかる半導体検査装置では、プローブ４に設置されるカセット７を１つとし、更に、半導体シリコンウェハ１を少なくとも１枚保持できるウェハバッファ８がカセット７に対して垂直方向に配置されるように（縦方向で重なるように）設置されているので、プローブ装置の省スペース化を実現できる共に、ウェハをテストするテスタの稼働率の低下を防止することができる。

また、本実施の形態にかかる半導体検査装置では、テスト用治具供給部１４、テスト用治具吸着ユニット１６、１７、テスト用治具供給収納ハンド１５を設けることで、テスト用治具の切り替えを自動化することが可能となり、多品種少量生産に対応した半導体検査装置を実現することができる。

次に、本実施の形態にかかる半導体検査装置を用いたウェハ検査方法について説明する。本実施の形態にかかるウェハ検査方法では、複数のウェハが格納されたロットボックスがセットされるカセットと、前記複数のウェハのうち所定のウェハを格納するウェハバッファと、を備えるプローバを有する半導体検査装置を用いる。そして、本実施の形態にかかる半導体ウェハの検査方法では、（１）前記所定のウェハのテスト開始後に現在測定中の第１のロットボックスと次にテストする第２のロットボックスとを交換し、（２）前記所定のウェハのテスト終了後に当該所定のウェハを前記ウェハバッファへ移動し、（３）前記第２のロットボックスに格納されているウェハのテストを開始する。

上記本発明にかかるウェハ検査方法では、所定のウェハのテスト終了後に所定のウェハをウェハバッファへ移動し、その後に第２のロットボックスのウェハのテストを開始しているので、ウェハをテストするテスタの稼働率の低下を防止することができる。

以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１ 半導体シリコンウェハ（ウェハ）
２ ロットボックス
３ ロットＩＤ番号
４ プローバ
５ テスタ
６ ＩＤ番号リーダー
７ カセット
８ ウェハバッファ
９ ウェハ供給収納ハンド
１０、１１ ウェハ吸着ユニット
１２ ウェハテスト部
１３ テスト用治具
１４ テスト用治具供給部
１５ テスト用治具供給収納ハンド
１６、１７ テスト用治具吸着ユニット
１８ モニタ
１９ 半導体生産システムＰＣ
２０ 拡散工程設備
２１ パッケージ組立工程設備
２２ ウェハテスト工程ホストＰＣ
２５ テストヘッド

Claims (15)

1. 複数のウェハが格納されたロットボックスがセットされるカセットと、
   前記ロットボックスからウェハテスト部へウェハを搬送するウェハ搬送部と、
   前記カセットと前記ウェハテスト部との間に前記複数のウェハのうち所定のウェハを格納するウェハバッファと、を備えるプローバを有する半導体検査装置。
2. 前記ウェハバッファは前記カセットに対して垂直方向に配置される、請求項１に記載の半導体検査装置。
3. 前記ウェハバッファは前記カセットのテスト対象のウェハのうち最終ウェハを格納する、請求項１または２に記載の半導体検査装置。
4. 前記半導体検査装置は更にテスタを備え、
   前記テスタは前記ウェハテスト部に搬送されたウェハの電気的特性をテスト用治具を用いてテストする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体検査装置。
5. 前記プローバは、前記ロットボックスに対応する前記テスト用治具を供給するテスト用治具供給部と、前記テスト用治具を搬送するテスト用治具搬送部と、を有する請求項４に記載の半導体検査装置。
6. 前記プローバおよび前記テスタはネットワークを介してホストＰＣと接続されており、当該ホストＰＣは前記プローバで使用するパラメータファイルおよび前記テスタで使用するテストプログラムを格納している、請求項４または５に記載の半導体検査装置。
7. 前記ロットボックスは識別用のロットＩＤを有し、前記プローバは当該識別用のロットＩＤに基づき前記テスト用治具を交換する、請求項４乃至６のいずれか一項に記載の半導体検査装置。
8. 前記ロットボックスは識別用のロットＩＤを有し、前記テスタは当該識別用のロットＩＤに基づくテストプログラムを用いて前記ウェハの電気的特性をテストする、請求項４乃至７のいずれか一項に記載の半導体検査装置。
9. 前記プローバは前記最終ウェハのテストが開始されるタイミングでアラームを発生する、請求項３乃至８のいずれか一項に記載の半導体検査装置。
10. 複数のウェハが格納されたロットボックスがセットされるカセットと、前記複数のウェハのうち所定のウェハを格納するウェハバッファと、を備えるプローバを有する半導体検査装置を用いたウェハ検査方法であって、
    前記所定のウェハのテスト開始後に現在測定中の第１のロットボックスと次にテストする第２のロットボックスとを交換し、
    前記所定のウェハのテスト終了後に当該所定のウェハを前記ウェハバッファへ移動し、
    前記第２のロットボックスに格納されているウェハのテストを開始する、
    ウェハ検査方法。
11. 前記第２のロットボックスの前記ウェハのテスト開始後、前記ウェハバッファから前記第１のロットボックスへ前記所定のウェハを移動する、請求項１０に記載のウェハ検査方法。
12. 前記第２のロットボックスの識別用のロットＩＤを読み取り、当該識別用のロットＩＤに基づくテストプログラムを用いて前記ウェハの電気的特性をテストする、請求項１０または１１に記載のウェハ検査方法。
13. 前記第２のロットボックスの識別用のロットＩＤを読み取り、当該識別用のロットＩＤに基づくテスト用治具を用いて前記ウェハの電気的特性をテストする、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載のウェハ検査方法。
14. 前記所定のウェハのテストが開始されるタイミングでアラームを発生する、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載のウェハ検査方法。
15. 前記所定のウェハは、前記第１のロットボックスのテスト対象のウェハのうち最終ウェハである、請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載のウェハ検査方法。

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