JP3303968B2 - ウエハと接触子の位置合わせ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハと接触子の
位置合わせ装置に関し、更に詳しくは半導体ウエハ全面
に複数形成されたチップの複数の電極パッドとこれらの
各電極パッドと対応させて検査用接触体に形成された複
数の接触子とを一括して接触させる際に、上記各接触子
と上記各電極パッドとを位置合わせするウエハと接触子
の位置合わせ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程には半導体ウエハ（以
下、「ウエハ」と称す。）表面に多数のＩＣチップを形
成した後、ウエハ状態のまま各ＩＣチップについて種々
の電気的検査を実施する検査工程があり、この検査工程
によりウエハ中の良品を選別し、良品のみを後工程であ
る組み立て工程等へ送り、半導体装置製品としての歩留
の向上を図っている。この検査工程には個々のＩＣチッ
プの電極パッドとプローブカードのプローブ針とを順次
接触させて各ＩＣチップについて検査する工程や、ウエ
ハの全ＩＣチップの電極パッドとこれらの電極パッドと
対応する検査用接触体（以下、「コンタクタ」と称
す。）の複数の接触子（以下、「バンプ」と称す。）と
を一括して接触させて全ＩＣチップを一括して検査する
工程等がある。

【０００３】ウエハの一括検査を行う時にはコンタクタ
及びウエハを互いに対向させて配置し、コンタクタの基
準となる複数のバンプとこれらに対応するウエハの基準
となる電極パッドとを目視によりそれぞれの位置を確認
しながら順次位置合わせ（以下、「アライメント」と称
す。）を行い、両者がアライメントされた時点でこれら
両者を一括して接触させるようにしている。そして、コ
ンタクタとウエハとを一括して接触させた後、所定の検
査装置を用いてその検査を行い、ウエハ中の良品チップ
を選別している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
は、コンタクタのバンプとウエハの電極パッドとを目視
によりアライメントするようにしているため、オペレー
タが基準となるバンプとこれに対応する電極パッドとの
アライメント作業に長時間を費やし、作業効率が悪くオ
ペレータに多大な負荷がかかり、しかもアライメント精
度に個人差があって安定した接触状態を得ることが難し
いという課題があった。

【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、検査用接触体の全接触子とこれらに対応す
るウエハの電極とを迅速且つ高精度にアライメントして
検査用接触体とウエハを一体化することができるウエハ
と接触子の位置合わせ装置を提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のウエハと接触子の位置合わせ装置は、半導体ウエハ全
面に複数形成された全チップに対応する複数の電極とこ
れらの電極と対応して検査用接触体に形成された複数の
接触子とを一括して接触させる際に、上記各接触子とこ
れらに対応する上記各電極とを位置合わせする装置であ
って、上記半導体ウエハを載置し且つ上記検査用接触体
と上記半導体ウエハを一体化するウエハ載置体が設置さ
れた移動体と、この移動体を上記検査用接触体に対して
相対的に移動させる駆動手段とを備え、上記駆動手段を
介して位置合わせして一括接触した上記半導体ウエハと
上記検査用接触体を上記移動体上の上記ウエハ載置体を
介して一体化することを特徴とするものである。また、
本発明の請求項２に記載のウエハと接触子の位置合わせ
装置は、請求項１に記載の発明において、上記ウエハ載
置体に上記検査用接触体を吸着してこれら両者を一体化
する吸着手段を有することを特徴とするものである。

【０００７】また、本発明の請求項３に記載のウエハと
接触子の位置合わせ装置は、請求項１または請求項２に
記載の発明において、上記移動体上に上記ウエハ載置体
を着脱可能に吸着して設置する第２の吸着手段を有する
ことを特徴とするものである。

【０００８】また、本発明の請求項４に記載のウエハと
接触子の位置合わせ装置は、請求項１〜請求項３のいず
れか１項に記載の発明において、複数の上記検査用接触
体及び複数の上記ウエハ載置体をそれぞれ載置する昇降
機構と、この昇降機構から上記位置合わせ装置本体内に
上記検査用接触体及び上記ウエハ載置体をそれぞれ搬送
する搬送装置とを備えたことを特徴とすることを特徴と
するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図８に示す実施形態
に基づいて本発明を説明する。本実施形態のウエハと接
触子の位置合わせ装置（以下、単に「アライメント装
置」と称す。）は、例えば図１に示すように、ウエハＷ
の位置合わせ（アライメント）を行うアライメント装置
本体（以下、単に「装置本体」と称す。）１０と、装置
本体１０に隣接し且つ装置本体１０へウエハ載置体４０
及びコンタクタ５０を搬送する搬送装置６０とを備えて
いる。

【００１０】上記装置本体１０は、図１、図２に示すよ
うに、カセットＣ内に収納されたウエハＷを載置するカ
セット載置部１１及びこのカセット載置部１１のウエハ
Ｗを搬送するピンセット１２とを備えたローダ部１３
と、このローダ部１３のピンセット１２を介して搬送さ
れたウエハＷをアライメントするアライメント部１４
と、このアライメント部１４、ローダ部１３及び搬送装
置６０を所定のプログラムに従って制御するコントロー
ラ１５と、このコントローラ１５を操作する操作パネル
を兼ねる表示装置１６とを備えて構成されている。

【００１１】また、上記ローダ部１３にはオリフラを基
準にしてウエハＷを予備位置合わせ（以下、「プリアラ
イメント」と称す。）するサブチャック１７が配設され
ている。従って、ピンセット１２はローダ部１３におい
てカセットＣからウエハＷを搬送し、サブチャック１７
上でウエハＷをプリアライメントした後、アライメント
部１４へウエハＷを搬送するようにしてある。また、ア
ライメント部１４には、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ方向で移動可
能な移動体１８と、この移動体１８上にウエハ載置体４
０を介して載置されたウエハＷをアライメントするアラ
イメント機構１９とが配設されている。そして、ウエハ
載置体４０は後述するようにピンセット１２から搬送さ
れたウエハＷを収納した状態で移動体１８上に真空吸着
などの手段により固定されるようになっている。

【００１２】上記移動体１８は、図２、図３に示すよう
に、ウエハ載置体４０が設置されるメインチャック２０
と、メインチャック２０を支持し且つＸ方向で移動する
Ｘテーブル２１と、Ｘテーブル２１を支持し且つＹ方向
で移動するＹテーブル２２とを備え、駆動機構２３によ
り基台２４上で移動するようにしてある。駆動機構２３
は、図４に示すように、Ｘテーブル２１を駆動するＸ方
向駆動機構２５と、Ｙテーブル２２を駆動するＹ方向駆
動機構２６と、メインチャック２０をＺ、θ方向で駆動
する昇降回転機構（図示せず）とから構成されている。
また、上記メインチャック２０には昇降可能な３本のピ
ン２０Ａ（図５の（ｂ）参照）が内蔵され、これらのピ
ン２０Ａをメインチャック２０上面から上方へ突出させ
た状態でピンセット１２により搬送されたウエハＷを受
け渡すようにしてある。

【００１３】Ｘ方向駆動機構２５は、Ｘテーブル２１と
係合し且つＸ方向に延設されたガイドレール２５Ａと、
ガイドレール２５Ａに従ってＸテーブル２１を移動させ
るボールネジ２５Ｂと、ボールネジ２５Ｂを駆動するＸ
モータ（図示せず）とを備え、Ｘテーブル２１の移動量
をエンコーダ（図示せず）により検出するようにしてあ
る。Ｙ方向駆動機構２６は、Ｘ方向駆動機構２５と同様
に構成されたガイドレール２６Ａ、ボールネジ２６Ｂ及
びＹモータ２６Ｃを備え、Ｙテーブル２２の移動量をエ
ンコーダ２６Ｄにより検出するようにしてある。また、
メインチャック２０にはこれをＺ方向で移動させるＺ方
向駆動機構（図示せず）及びθ方向で回転させる回転機
構（図示せず）が内蔵されている。

【００１４】また、図４に示すようにメインチャック２
０周面には固定板２７が水平方向に延設され、この固定
板２７上に高倍率と低倍率とを切り換え可能なＣＣＤカ
メラからなる第１撮像手段（以下、「第１カメラ」と称
す）２８が配設され、第１カメラ２８によりコンタクタ
５０を低倍率でコンタクタ５０の広い領域で撮り、ある
いは第１カメラ２８によりコンタクタ５０を高倍率で拡
大して撮り、それぞれの画像を表示装置１６の表示画面
１６Ａに表示するようにしてある。更に、固定板２７上
には第１カメラ２８の光軸と直交し、その焦点を合わせ
るターゲット３０が配設され、このターゲット３０は第
１カメラ２８の焦点位置に対して進退動するようにして
ある。このターゲット３０は例えばガラス板とその表面
に蒸着された直径１４０μの金属薄膜とからなり、この
金属薄膜を基準パターンとして第１カメラ２８により画
像認識し、位置のターゲット３０を合焦面とするように
してある。

【００１５】更に、図２に示すようにアライメント部１
４にはアライメント機構１９を構成するアライメントブ
リッジ１９Ａが配設され、このアライメントブリッジ１
９Ａは例えばＸ方向に延びるガイドレール１９Ｂに従っ
て移動体１８とコンタクタ５０の間で移動するようにし
てある。このアライメントブリッジ１９Ａには高倍率と
低倍率とを切り換え可能なＣＣＤカメラ等からなる第２
撮像手段（以下、「第２カメラ」と称す。）３１が配設
され、第２カメラ３１によりウエハ載置体４０上のウエ
ハＷを低倍率あるいは高倍率で撮像し、それぞれの画像
を表示装置１６の表示画面１６Ａに表示するようにして
ある。また、第２カメラ３１の合焦面は第１カメラ２８
と同様にターゲット３０の金属薄膜を画像認識すること
により得られるようにしてある。尚、上記アライメント
機構１９は、アライメントブリッジ１９Ａ、第２カメラ
３１の他、第１カメラ２８、ターゲット３０等を含めた
アライメント機構である。

【００１６】一方、前記搬送装置６０は、例えば図１〜
図３に示すように、搬送用容器（以下、「搬送用カセッ
ト」と称す。）７０、コンタクタ５０及びウエハ載置体
４０をそれぞれ搬送する装置で、複数の搬送用カセット
７０を昇降させる第１昇降機構６１と、複数のコンタク
タ５０を昇降させる第２昇降機構（図示せず）と、複数
のウエハ載置体４０を昇降させる第３昇降機構（図示せ
ず）とを備えている。更に、この搬送装置６０は、コン
タクタ５０を搬送用カセット７０内へ搬入して収納する
する接触体搬入機構と、ウエハ載置体４０を第３昇降機
構からメインチャック２０上へ移載する載置体移載機構
とを備え、本実施形態では接触体搬入機構と載置体移載
機構は一つの搬送機構６２を併用している。また、上記
搬送用カセット７０の下面には開口が形成され、この開
口を介してウエハ載置体４０が搬送用カセット７０内の
コンタクタ５０と接触するようにしてある。

【００１７】第１昇降機構６１は、例えば図２に示すよ
うに従来公知の昇降機構として構成され、搬送用カセッ
ト７０を支持する支持台６１Ａと、支持台６１Ａを昇降
させるボールネジ６１Ｂと、ボールネジ６１Ｂを歯車列
６１Ｃを介して回転駆動させるモータ６１Ｄとを備え、
モータ６１Ｄにより回転するボールネジ６１Ｂを介して
支持台６１Ａ上の搬送用カセット７０を昇降させるよう
にしてある。第２、第３昇降機構は、図示してないが、
これらの駆動機構も第１駆動機構６１と同様に構成され
ている。また、上記搬送機構６２は、例えば図３に示す
ように、支持ポスト６２Ａで旋回可能に支持された多関
節アーム６２Ｂを主体に構成され、多関節アーム６２を
用いて第２昇降機構上のコンタクタ５０を一枚ずつ第１
昇降機構６１上の搬送用カセット７０内へ搬入すると共
にウエハ載置体４０を第３昇降機構から装置本体１０内
のメインチャック２０上へ移載するようにしてある。支
持ポスト６２ＡはＺ方向で伸縮し、多関節アーム６２Ｂ
をＺ方向に移動させるようにしてある。尚、図１ではウ
エハ載置体４０、搬送用カセット７０及びコンタクタ５
０はいずれも積層して表現されているが、実際にはそれ
ぞれの専用容器内に複数枚ずつ上下方向に所定の隙間を
もって収納されている。

【００１８】また、上記搬送装置６０にはここから搬送
用カセット７０を装置本体１０のヘッドプレートの中央
へ搬入し、ここから搬出するカセット搬出入機構（図示
せず）が配設され、このカセット搬出入機構によりコン
タクタ５０が収納された搬送用カセット７０を装置本体
１０のヘッドプレート中央の開口部へ搬入し、ここで搬
送用カセット７０内のコンタクタ５０とウエハＷとを一
体化した後に第１昇降機構６１の専用容器内の元に場所
へ戻すようにしてある。このカセット搬出入機構は、例
えば、搬送用カセット７０をガイドレールを介して往復
移動させるようにしてある。

【００１９】ところで、上記ウエハ載置体４０は、図５
の（ａ）に示すように、円盤状に形成された本体４１を
主体に構成され、アライメント後のウエハＷを収納した
状態でコンタクタ５０を吸着して一体化するようにして
ある。そして、同図の（ａ）、（ｂ）に示すように本体
４１内には気体のガス流路４１Ａが形成され、この流路
４１Ａの入口（本体周面に開口している）にはガス供給
管４２が接続されている。そして、その出口（本体周面
の入口に隣接して開口している）にはガス排出管４３が
接続され、両配管４２、４３を介して所定のガス（化学
的に不活性なガス、例えば窒素ガス）を給排するように
してある。また、本体４１の上面にはウエハＷの外径よ
りも小さな同心円状の２つのリング溝４１Ｂ、４１Ｃが
それぞれ形成され、これらのリング溝４１Ｂ、４１Ｃに
はガス流路４１Ａに連通する開口（図示せず）が複数箇
所に形成されている。そして、ガス供給管４２から不活
性ガスを供給すると共にガス排出管４３からそのガスを
排出することにより、これらのリング溝４１Ｂ、４１Ｃ
の開口を介してリング溝４１Ｂ、４１Ｃを減圧状態にし
てウエハＷを本体４１上面に真空吸着するようにしてあ
る。また、同図の（ｃ）に示すように本体４１上面の外
周縁にはシリコンゴム等の柔軟性に富んだ弾性部材から
なるＯリング４４が全周の渡って取り付けられ、ウエハ
Ｗを本体４１上に載置した状態でウエハ載置体４０がＯ
リング４４を介してコンタクタ５０と気密を保持した状
態で接触するようにしてある。従って、コンタクタ５０
とウエハ載置体４０が密着した状態で、ガス供給管４２
及びガス排出管４３を介して両者間に不活性ガスによる
減圧状態を作ることにより、これら両者５０、４０が一
体化するようにしてある。また、上記Ｏリング４４に代
えて本体４１上面外周の全周に渡ってシール用突起４１
Ｆを本体４１と一体的に形成し、このシール用突起４１
ＦによってＯリング４４に相当する機能を持たせること
ができる。

【００２０】また、上記本体４１のリング溝４１Ｂ、４
１Ｃの間にはメインチャック２０に装着された３本のピ
ン２０Ａが貫通する貫通孔が形成されている。ガス流路
４１Ａの下側の貫通孔４１Ｄはピン２０Ａの外径よりも
僅かに大きな径に形成され、ガス流路４１Ａの上側の貫
通孔４１Ｅはピン２０Ａの外径よりもかなり大きく形成
されている。そして、大きな貫通孔４１Ｅにはシリコン
ゴム膜４５がパッキング４６を介してネジ止めされ、ま
た、パッキング４６の上面外周にはＯリング４７が装着
され、シリコンゴム膜４５及びＯリング４７によりガス
流路４１Ａ内の気密を保持するようにしてある。このシ
リコンゴム膜４５の中央には円筒状に形成され、この円
筒状の部分にピン２０Ａが嵌入するキャップ４８が収納
されている。このキャップ４８はピン２０Ａが突出する
時にピン２０Ａの上部を被い、シリコンゴム膜４５を傷
つけないようにしている。従って、ピンセット１２とウ
エハ載置台４０との間でウエハＷを授受する時には、メ
インチャック２０の３本のピン２０Ａが上昇してウエハ
載置体４０の貫通孔４１Ｄを貫通すると、ピン２０Ａは
キャップ４８を被り、この状態で貫通孔４１Ｅを介して
本体４１の上面から図５の（ｂ）の仮想線で示すように
突出するようにしてある。

【００２１】また、上記コンタクタ５０は、ウエハＷと
熱膨張率が略等しい材料（例えば石英ガラス）によって
形成された基板と、この基板に形成された複数層の配線
と、各配線に接続されたバンプ５１とからなっている。
バンプ５１は例えば金あるいは金メッキされた導電性に
優れた材料から形成され、配線は例えばアルミニウム等
の導電性に優れた材料によって形成されている。

【００２２】また、前記コントローラ１５は、例えば図
６に示すように、中央処理部３２、画像処理部３３、メ
モリ３４及びモータ制御部３５を備え、アライメント装
置本体１０及び搬送装置６０の第１、第２、第３駆動機
構を駆動制御している。中央処理部３２は、例えばメモ
リ３４内に登録されたプログラムに従ってモータ制御部
３５に制御信号を送信して駆動機構２２のモータを制御
したり、エンコーダからのパルス信号を受信してＸ、
Ｙ、Ｚ、及びθ方向の移動量を算出したり、移動体１８
の位置データ等を算出したり、算出結果等のデータをメ
モリ３４に登録したりするようにしてある。画像処理部
３３は、第１、第２撮像手段２８、３１等の撮像信号を
受信して画像処理し、その処理画像を表示画面１６Ａに
撮像画像として表示したり、画像メモリに画像データと
して登録したり、既に画像メモリに登録されている画像
データと撮像画像とを比較したり、あるいは第１、第２
撮像手段２８、３１の撮像画像の焦点が合っているか否
かを判定したりするようにしてある。

【００２３】次に、本アライメント装置を用いてコンタ
クタ５０とウエハＷとを一括してアライメントする方法
について図７、図８を参照しながら説明する。このアラ
イメント装置を用いたアライメント方法では、コントロ
ーラの制御下で例えば図７（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、アライメント部１４内でウエハＷの５箇所のＩＣチ
ップＴ₁〜Ｔ₅の所定の電極パッドＰと、これらに対応す
るコンタクタ５０のバンプ５１とを逐次アライメントし
た後、コンタクタ５０とウエハＷを一括して接触させ
る。以下でアライメント方法を具体的に説明する。

【００２４】まず、コントローラ１５の制御下で所定の
プログラムに従って駆動する搬送装置６０を用いてウエ
ハ載置体４０及びコンタクタ５０をアライメント装置本
体１０のアライメント部１４の所定の場所に設置する。
例えば、第１昇降機構５１及び第２昇降機構が駆動し、
コンタクタ５０とこのコンタクタ５０を収納すべき搬送
用カセット７０を搬送機構６２の多関節アーム６２Ｂの
高さ合わせると、搬送機構６２が駆動して多関節アーム
６２Ｂによりコンタクタ５０を専用容器から取り出し、
搬送用カセット７０内に収納する。すると、カセット搬
出入機構が駆動して搬送用カセット７０を搬送装置６０
からアライメント部１４のヘッドプレートの開口部まで
搬入してここで停止し、コンタクタ５０が装置本体１０
に設置される。搬送用カセット７０を装置本体１０へ搬
入している間に第３昇降機構と搬送機構６２が駆動し、
ウエハ載置体４０を多関節アーム６２Ｂの高さに合わ
せ、専用容器内のウエハ載置体４０を搬送装置６０から
アライメント部１４内の移動体１８に移載する。移動体
１８のメインチャック２０上では３本のピン２０Ａが突
出しており、これらのピン２０Ａをガイド部材としてウ
エハ載置体４０がメインチャック２０上で真空吸着によ
り固定される。

【００２５】一方、上述の動作と並行してコントローラ
１５の制御下で所定のプログラムに従って駆動する装置
本体１０のローダ部１３内ではカセット載置部１１から
アライメント部１４へのウエハＷの搬送が行われる。即
ち、ローダ部１３内ではピンセット１２が駆動し、図３
に示すようにピンセット１２をカセット載置部１１のカ
セットＣ内へ挿入してウエハＷを真空吸着によりピンセ
ット１２でウエハＷを保持し、カセットＣからウエハＷ
を搬出する。その後、ウエハＷをサブチャック１７上に
移し、サブチャック１７によりウエハＷのプリアライメ
ントを行う。プリアライメント後、再びピンセット１２
によりサブチャック１７からウエハＷを受け取り、アラ
イメント部１４へ搬送し、アライメント部１４内で既に
待機しているメインチャック２０上のウエハ載置体４０
上へ引き渡す。

【００２６】ウエハＷが引き渡される前に、図８の
（ａ）に示すようにアライメント部１４では駆動機構２
３によるメインチャック２０の移動により第１カメラ２
８がコンタクタ５０の下方まで移動し、更に、バンプ５
１が第１カメラ２８の合焦面と一致する位置まで第１カ
メラ２８がメインチャック２０を介して上昇して低倍率
で任意のバンプ５１を認識する。その後、例えば第１カ
メラ２８がコンタクタ５０の下方へ移動し、コンタクタ
５０の予めメモリ３に登録されているＩＣチップＴ₁の
コーナー部の電極パッドＰ₁（図７の（ａ）、（ｂ）参
照）に対応したバンプ５１を第１カメラ２８で確認して
撮像し、メインチャック２０に移動により撮像画像を表
示画面１６Ａの中心に記された＋マークに合わる。その
時のメインチャック２０の移動量に即したエンコーダの
パルス信号に基づいてバンプ５１を中央処理部３２にお
いて計算し、その位置座標（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁）として求
め、この位置座標を中央処理部３２を介してメモリ３４
に登録する。次いで、第１カ メラ２８が他の４箇所の
ＩＣチップＴ₂〜Ｔ₅に対応する４本のバンプ５１の真下
へ反時計方向で順次移動し、それぞれのバンプ５１の位
置座標（Ｘ₂，Ｙ₂，Ｚ₂ ）、（Ｘ₃，Ｙ₃，Ｚ₃）、
（Ｘ₄，Ｙ₄，Ｚ₄）、（Ｘ₅，Ｙ₅，Ｚ₅）として上述した
場合と同様に順次求め、これらの位置座標は中央処理部
３２を介してメモリ ３４に登録する。

【００２７】次いで、第１、第２カメラ２８、３１の光
軸を図８の（ｂ）に示すように一致させ、その基準位置
を求める。即ち、ローダ部１３からピンセット１２によ
りアライメント部１４内のメインチャック２０上のウエ
ハ載置体４０上にウエハＷを載せた後、アライメントブ
リッジ１９Ａがメインチャック２０とコンタクタ５０の
間の領域を移動してコンタクタ５０下方の一定の位置
（プローブセンタ）で停止する。そして、ターゲット３
０が第１カメラ２８の上方へ進出し、第１カメラ２８の
焦点をターゲット３０の中心に合わせて金属薄膜を認識
すると共に、第２カメラ３１の焦点をターゲット３０の
中心に合わせて金属薄膜を認識すると、第１、第２カメ
ラ２８、３１の光軸が一致する。この時の合焦面と光軸
の交点の基準位置座標（Ｘ₀，Ｙ₀，Ｚ₀）をメインチャ
ック２０の位置から計算し、その計算値をメモリ３４に
登録する。この時の第 １カメラ２８の移動量をエンコ
ーダを介して検出することにより上記各バンプ５１の位
置座標と基準座標との位置関係を座標上で求めることが
できる。

【００２８】その後、ウエハＷの中心及び直径を第２カ
メラ３１を用いて求める。即ち、ターゲット３０が第１
カメラ２８の合焦面から後退した後、駆動機構２３によ
りメインチャック２０が移動し、この移動の間に第２カ
メラ３１により例えばウエハＷの端部３点を検出し、こ
の検出結果に基づいてウエハＷの中心及び直径を移動体
１８の移動距離に基づいて中央処理部３２において計算
し、その計算値をメモリ３４に登録する。引き続き第２
カメラ３１により低倍率でウエハＷのスクライブライン
を概観し、ウエハＷのＸ、Ｙ軸をθ方向で回転させて
Ｘ、Ｙテーブル２０、２５のＸ、Ｙ軸に合わせる。これ
によりウエハＷのＩＣチップＴをインデックス送りの方
向に合わせる。

【００２９】更に、駆動機構２３によりメインチャック
２０が移動すると、第２カメラ３１によりメインチャッ
ク２０上のウエハＷを低倍率で画像認識し、画像処理部
３３において撮像画像を予め登録されているアライメン
ト用として特徴のあるチップ画像と比較し、一致するチ
ップ画像を探し出す。一致するチップ画像を探し出した
ら第２カメラ３１を高倍率に切り換えて拡大されたチッ
プ画像を予め登録されている特徴のあるチップ画像（図
７（ａ）、（ｂ）参照）と比較し、一致するチップ画像
を探し出し、その画像をアライメント用のバンプ５１の
画像として画像処理部３３に登録する。一致するチップ
画像を探し出したらその画像から予め判っているチップ
サイズの整数倍でウエハＷの真ん中、上、下、左、右方
向へ移動し、この移動の間に第２カメラ３１でウエハＷ
を撮像しながら予め登録されている特徴のあるチップ画
像と画像処理部３３で比較し、一致するチップ画像を逐
次取り込んで画像処理部３３に登録し、その時のメイン
チャック２０の座標値から各ＩＣチップＴ₁〜Ｔ₅のウエ
ハＷのＸ、Ｙ方向の移動距離とθを中央処理部３２で計
算し、メモリ３４に登録する。

【００３０】上述のようにコンタクタ５０の５個のバン
プ５１の位置座標と５個の電極パッドＰの位置座標を求
めた後、５個のバンプ５１のＸ、Ｙ方向の各位置座標値
（Ｘ，Ｙ）と５個の電極パッドＰのＸ、Ｙ方向の各位置
座標値（Ｘ，Ｙ）とが一致するようにウエハＷを水平方
向で移動させる。即ち、５個のバンプ５１の各位置座標
（Ｘ，Ｙ）と５個のＩＣチップＴの各位置座標（Ｘ，
Ｙ）に基づいて中央処理部３２により両者間の水平距離
を算出し、この算出値に基づいた制御信号を中央処理部
３２からモータ制御部３５へ送信し、モータ制御部３５
を介して駆動機構２３を駆動制御して移動体１８を水平
方向で移動させ、５個のＩＣチップＴとコンタクタ５０
の各位置座標が上下で一致した位置で駆動機構２３を停
止させる。

【００３１】更に、中央処理部３２でコンタクタ５０の
Ｚ方向の座標値とＩＣチップＴのＺ方向の座標値から５
個のバンプ５１が５個の電極パッドＰに接触する高さを
算出し、この算出値に基づいた制御信号を中央処理部３
２からモータ制御部３５へ送信し、モータ制御部３５を
介して駆動機構２３を駆動制御してメインチャック２０
を上方へ移動させ、５個のＩＣチップＴの各電極パッド
Ｐがそれぞれの対応するバンプ５１に接触させる。電極
パッドＰとバンプ５１とが確実に電気的に接触すると、
コンタクタ５０の全バンプ５１がこれらに対応するウエ
ハＷの電極パッドＰとが一括して接触すると共にＯリン
グ４４によりウエハＷをウエハ載置体４０とコンタクタ
５０間に密封する。

【００３２】ウエハＷとコンタクタ５０とが一括して接
触した時点で、ウエハ載置体４０のガス供給管４２から
窒素ガスを供給し、ウエハ載置体４０とコンタクタ５０
間の密封空間を窒素ガス雰囲気にしながらガス排出管４
３から窒素ガスを真空排気すると、ウエハ載置体４０と
コンタクタ５０間の空間が窒素ガスの減圧状態となる。
この状態で各配管４２、４３を図示しないバルブを閉じ
ると、電極パッドＰとバンプ５１が一括接触した状態の
ままコンタクタ５０がウエハ載置体４０に吸着され、こ
れら両者５０、４０が一体化する。その後カセット搬出
入機構が駆動し、一体化したウエハ載置体４０とコンタ
クタ５０を搬送用ケース７０と共に装置本体１０から搬
送装置６０の元の位置へ搬入し、ウエハＷとコンタクタ
５０の一括接触動作を終了する。次いで、残りのウエハ
載置体４０、コンタクタ５０及びウエハＷを上述したよ
うにアライメント部１４内へ順次搬送し、同様のアライ
メント及び一括接触操作を繰り返す。全てのウエハ載置
体４０とコンタクタ５０の一体化操作が終了したら、こ
れらを所定の検査装置へ搬送し、この検査装置で所定の
検査を行う。

【００３３】以上説明したように本実施形態によれば、
アライメント装置本体１０のヘッドプレートに着脱可能
に配置されたコンタクタ５０の各バンプ５１を撮像する
第１カメラ２８と、第１カメラ２８が固定され且つウエ
ハＷをコンタクタ５０と一体化するために載置するウエ
ハ載置体４０が設置された移動体１８と、移動体１８を
Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動させる駆動機構２３と、駆
動機構２３による移動体１８のＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向で
の移動量を制御するコントローラ１５と、コントローラ
１５の制御下で移動する移動体１８上のウエハＷの各電
極パッドＰを撮像する第２カメラ３１と、第１、第２カ
メラ２８、３１による撮像位置を記憶するメモリ３４と
を備え、第１カメラ２８によりウエハＷ上で所定位置に
分散した５箇所のバンプ５１を逐次撮像すると共にこれ
らのバンプ５１の位置座標をそれぞれメモリ３４で記憶
し、且つ、これらのバンプ５１と対応する電極パッドＰ
を第２カメラ３１により撮像すると共にこれらの電極Ｐ
の位置座標をメモリ３４でそれぞれ記憶し、これら両者
５１、Ｐの互いに対応する各位置座標のメモリ３４での
記憶データに基づいて互いに一致する位置までの移動体
１８の移動量を中央処理部３２により逐次算出してアラ
イメントすることにより、コンタクタ５０の全バンプ５
１とこれらに対応するウエハＷの電極パッドＰとを迅速
且つ高精度にアライメントすることができ、ひいてはこ
れら両者５１、Ｐを一括して確実に接触させてコンタク
タ５０、ウエハＷ及びウエハ載置体４０を一体化するこ
とができる。

【００３４】また、コンタクタ５０は装置本体１０に対
して着脱可能な搬送用カセット７０に収納されていると
共にウエハ載置体４０は移動体１８のメインチャック２
０に対して着脱可能に設置され、且つ、ウエハ載置体４
０はコンタクタ５０に対する吸着手段（ガス流路４１
Ａ、ガス供給管４２、ガス排出管４３及びシールリング
４４等からなる）を有するため、ウエハＷとコンタクタ
５０とが一括して接触して一体化した後、一体化したコ
ンタクタ５０、ウエハＷ及びウエハ載置体４０をメイン
チャック２０から取り外して所定の検査工程へ搬送用カ
セット７０内に収納したまま搬送することができる。

【００３５】また、上記搬送用カセット７０、コンタク
タ５０及びウエハ載置体４０をそれぞれ搬送する搬送装
置６０をアライメント装置本体１０に隣接させて設け、
この搬送装置６０は、複数の搬送用カセット７０を昇降
させる第１昇降機構６１と、複数のコンタクタ５０を昇
降させる第２昇降機構と、複数のウエハ載置体４０を昇
降させる第３昇降機構と、コンタクタ５０を搬送用カセ
ット７０内へ搬入すると共にウエハ載置体４０を第３昇
降機構から移動体１８のメインチャック２０上へ移載す
る搬送機構６２とを備えているため、複数のウエハＷを
逐次自動的にアライメントすることができる。

【００３６】尚、上記実施形態は本発明の一例を示すに
過ぎず、ウエハＷ、ウエハ載置体４０等を搬送する機構
は必要に応じて適宜設計することができ、ウエハ載置体
４０の構造も必要に応じて適宜設計することができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の請求項１、２に記載の発明によ
れば、検査用接触体の全接触子とこれらに対応するウエ
ハの電極とを迅速且つ高精度にアライメントして検査用
接触体とウエハを一体化することができるウエハと接触
子の位置合わせ装置を提供することができる。

【００３８】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、請求項１または請求項２に記載の発明において、
位置合わせ後の半導体ウエハと検査用接触体とを一体化
したまま所定の検査工程へ搬送可能なウエハと接触子の
位置合わせ装置を提供することができる。

【００３９】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明
において、検査用接触体、半導体ウエハ及びウエハ載置
体を一体化するために複数の検査用接触体と複数のウエ
ハ載置体とを位置合わせ装置本体内に逐次自動的に搬送
することができるウエハと接触子の位置合わせ装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアライメント装置の一実施形態の全体
を示す斜視図でる。

【図２】図１に示すアライメント装置の内部を示す正面
図である。

【図３】図１に示すアライメント装置の内部を示す平面
図である。

【図４】図１に示すアライメント装置の移動体及びその
駆動機構を中心に示す斜視図である。

【図５】図１〜図４に示すウエハ載置体を拡大して示す
図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡
大して示す断面図、（ｃ）は（ａ）に示すシール構造の
断面を示す図、（ｄ）は他の形態のシール構造の断面を
示す図である。

【図６】図１に示すアライメント装置の制御系を示すブ
ロック図である。

【図７】ウエハを示す図で、（ａ）は位置合わせ用のチ
ップを中心に示すチップの配置図、（ｂ）は（ａ）の一
つにチップを拡大して示す平面図である。

【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はウエハとコンタクタ
のバンプの位置合わせ動作を説明する説明図である。

【符号の説明】

１０ アライメント装置本体 １５ コントローラ（制御手段） １８ 移動体 ２３ Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ方向の駆動機構（駆動手段） ２８ 第１カメラ（第１撮像手段） ３１ 第２カメラ（第２撮像手段） ３２ メモリ ４０ ウエハ載置体 ４１Ａ ガス流路 ４２ ガス供給管（吸着手段） ４３ ガス排出管（吸着手段） ４４ シールリング（吸着手段） ５０ コンタクタ（検査用接触体） ６０ 搬送装置 ６１ 第１昇降機構 ６２ 搬送機構（接触体搬入機構） ７０ 搬送用カセット（搬送用容器、載置体移載機
構） Ｗ ウエハ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−36767（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−115971（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/66

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハ全面に複数形成された全チ
   ップに対応する複数の電極とこれらの電極と対応して検
   査用接触体に形成された複数の接触子とを一括して接触
   させる際に、上記各接触子とこれらに対応する上記各電
   極とを位置合わせする装置であって、上記半導体ウエハ
   を載置し且つ上記検査用接触体と上記半導体ウエハを一
   体化するウエハ載置体が設置された移動体と、この移動
   体を上記検査用接触体に対して相対的に移動させる駆動
   手段とを備え、上記駆動手段を介して位置合わせして一
   括接触した上記半導体ウエハと上記検査用接触体を上記
   移動体上の上記ウエハ載置体を介して一体化することを
   特徴とするウエハと接触子の位置合わせ装置。
2. 【請求項２】 上記ウエハ載置体に上記検査用接触体を
   吸着してこれら両者を一体化する吸着手段を有すること
   を特徴とする請求項１に記載のウエハと接触子の位置合
   わせ装置。
3. 【請求項３】 上記移動体上に上記ウエハ載置体を着脱
   可能に吸着して設置する第２の吸着手段を有することを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載のウエハと接
   触子の位置合わせ装置。
4. 【請求項４】 複数の上記検査用接触体及び複数の上記
   ウエハ載置体をそれぞれ載置する昇降機構と、この昇降
   機構から上記位置合わせ装置本体内に上記検査用接触体
   及び上記ウエハ載置体をそれぞれ搬送する搬送装置とを
   備えたことを特徴とすることを特徴とする請求項１〜請
   求項３のいずれか１項に記載のウエハと接触子の位置合
   わせ装置。