JPH05307410A - 被処理体の位置合わせ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の画像認識のものに比して、より少ない
工数によって被処理体１０の位置合わせを精度良く行わ
せることを可能とする。 【構成】 直線状に延在するラインイメージセンサ５２
ａのセンサ部分を、被処理体１０側に設けられた標点１
０ａと交差させることによって、ラインイメージセンサ
５２ａを構成する各微小センサセルの大きさに対応した
分解能の位置検出データをＣＰＵ５２ｊに印加し、ＣＰ
Ｕ５２ｊからの指令によって被処理体１０の位置合わせ
を行うようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被処理体の位置合わせ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種製造装置において、被処理体
を平行及び回転移動させて位置合わせを行い、その後に
所定の処理あるいは検査を行う装置がしばしば採用され
ている。この位置合わせ装置においては、被処理体に設
けられた標的の座標位置が、位置検出装置により検知さ
れて予定位置からのずれ量が算出され、得られたずれ量
を補正するように、被処理体を保持する載置台が水平面
内の直交方向及び鉛直軸回りの方向に移動されるように
なっている。

【０００３】例えば、液晶表示素子基板（以下、ＬＣＤ
基板と略称する）の製造装置や、半導体製造装置に用い
られている検査装置においては、ＬＣＤ基板あるいは半
導体デバイス等の被処理体を保持しているステージが、
水平面内の直交方向（Ｘ−Ｙ方向）に平行移動可能かつ
鉛直軸回り方向（Ｚ軸回り方向）に回転移動可能に設け
られているとともに、上記ＬＣＤ基板あるいは半導体デ
バイスの所定部位を、標的として位置検出するＣＣＤカ
メラ等からなる画像認識手段が設けられている。そして
この画像認識手段から発せられる上記標的の位置検出デ
ータに基づいて、被処理体の予定位置からのずれ量が中
央演算処理装置（以下、ＣＰＵという）で算出され、そ
のずれ量を補正する移動指示信号が、上記ステージの駆
動機構に出力されてステージの位置合わせ、すなわち被
処理体のアライメントが行われるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところがこのような従
来の位置合わせ装置では、ＣＣＤカメラ等の画像認識手
段により位置検出を行うため、低倍率による広い視野の
位置検出段階と、高倍率による狭い視野の位置検出段階
とを要し、位置合わせ手順が多いという改善点がある。
特に、ＬＣＤ基板や半導体デバイスのように標点が極め
て小さいものに対しては、位置合わせ回数が多くなる傾
向がある。

【０００５】そこで本発明は、少ない手順によって被処
理体の位置合わせを精度良く行わせることができるよう
にした被処理体の位置合わせ装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明にかかる手段は、被処理体を保持しつつ、水平面
内における直交方向に平行移動可能かつ鉛直軸回りの方
向に回転移動可能に設けられた載置台と、当該載置台を
所定の方向に移動させる駆動機構と、上記被処理体に設
けられた標点の位置を検出する位置検出装置とを備えた
被処理体の位置合わせ装置において、上記位置検出装置
に、被処理体の標的に対応して出力を行う微小センサセ
ルを直線状にアレイ配列してなるラインイメージセンサ
を設けた構成を有している。

【０００７】

【作用】このような構成を有する手段においては、直線
状に延在するラインイメージセンサのセンサ部分が、被
処理体側に設けられた標点と交差することによって位置
検出信号が出力され、ラインイメージセンサを構成する
各微小センサセルの大きさに対応した分解能の位置検出
データが得られるようになっている。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず本発明を、ＬＣＤプローブ装置に適用
した実施例について図面を参照して説明する。

【０００９】通常の液晶パネルは液晶表示セルの集合体
であり、各セルは液晶パネル周辺に設けられているゲー
ト電極及びドレイン電極に各々配線され、これら電極よ
り各セルに対して電流電圧印加が行われる。この液晶表
示セルの集合体である液晶パネルの検査はゲート電極パ
ッドに電圧をかけながらドレイン電極パッドの漏れ電流
を検出して液晶表示セルの良否を判定する。更に、目視
により表示が正しく行われているか否かを確認する。こ
のようにして、液晶パネルの検査が行われていく。

【００１０】次に装置の説明をする。ＬＣＤプローブ装
置１は、図１に示すように、大別して、被処理体である
ＬＣＤ基板１０の電気的特性検査を実行する検査部２
と、この検査部２にＬＣＤ基板１０を搬送するための搬
送部３とから構成されている。搬送部３は、未検査ＬＣ
Ｄ基板１０を収納したキャリアＡをセットするための収
納部３１と、検査済ＬＣＤ基板１０を収納したキャリア
Ｂをセットするための収納部３２を有し、更に前記キャ
リアＡから未検査ＬＣＤ基板１０を取り出して前記検査
部２に搬送し、かつ検査済ＬＣＤ基板１０をキャリアＢ
に搬送するためのバキュームピンセット３３と、このバ
キュームピンセット３３によって搬送されたＬＣＤ基板
１０を一時載置し、所定の位置合わせを実行するプリア
ライメントステージ３４が備えられている。このプリア
ライメントステージ３４は、Ｚ軸方向の上下動及びＺ軸
回りのθ回転が可能であり、載置されたＬＣＤ基板１０
を回転させ、透過性センサ例えばフォトインタラプタ等
を利用して予備アライメントする。このようにＬＣＤ基
板１０の位置決めを予め実行することで、後述する検査
部２でのアライメントを軽減し、かつ相当の大きさを有
するＬＣＤ基板１０が搬送される場合の周囲機構への衝
突等の弊害を防止することが可能となる。

【００１１】次に、本実施例装置の特徴的構成である前
記検査部２の構成について、図１、図２、図３及び図４
を参照して説明する。前記検査部２には、ＬＣＤ基板１
０を例えば真空吸着して支持する載置台２０が設けられ
ている。この載置台２０は、水平面すなわち載置面上の
直交軸方向であるＸ軸及びＹ軸方向、上下方向であるＺ
軸方向、及びＺ軸の周方向であるθ方向にそれぞれ移動
自在となっており、図４に示されているようなアライメ
ント制御機構と位置検出装置とからなる位置合わせ装置
を用いて、ＬＣＤ基板１０の載置台２０を、上述した
Ｘ、Ｙ、θの各方向に移動することでＬＣＤ基板１０の
位置合わせ、すなわちアライメントを行うように構成さ
れているとともに、プローブ電極にＬＣＤ基板１０を接
触させるように載置台２０をＺ方向に駆動させる構成に
なされている。位置合わせ装置の詳細構造については後
述する。

【００１２】上記ＬＣＤ基板１０は、例えば縦４５０ｍ
ｍ横４５０ｍｍで、Ｘ−Ｙマトリックス配線回路やＴＦ
Ｔ技術により形成された液晶表示駆動回路からなる例え
ば対角長１０インチの長方形液晶パネル１５が同間隔の
距離をおいて複数形成され、更に、ＬＣＤ基板１０の角
周辺には、図７に示されているような位置検出用の標点
となるアライメントマーク１０ａが設けられている。本
実施におけるアライメントマーク１０ａは、ＬＣＤパタ
ーンの焼き付け時における外形を表示する平面Ｌ字形状
のマスクマークからなるものであって、ＬＣＤ基板１０
における四隅の角部近傍に設けられている。このＬ字形
状のアライメントマーク１０ａは、１００〜２００μm
の幅を有しているとともに、１辺が１〜２mmの長さにわ
たって延在している。

【００１３】また上記液晶パネル１５の周辺の３辺に
は、多数の電極パッドが、同ピッチ間隔例えば２００μ
ｍで直線状に形成されており、対向する長手方向の２辺
にはドレイン電極１７が例えば各辺に８００個形成さ
れ、他の辺にはゲート電極２５が例えば２００個形成さ
れている。このような液晶パネル１５の電気的特性の測
定例えば導通チェックを実行し、ＬＣＤ基板１０内すべ
ての液晶パネル１５の検査を行っていく。また検査部２
は、上記液晶パネル１５の測定に対応する如く構成され
ている。すなわち検査部２には、プローブ機構１６が設
けられている。次にこのプローブ機構１６の構成を説明
する。

【００１４】プローブ機構１６には、図２及び図３に示
すように、被処理体である液晶パネル１５の検査時に、
ドレイン電極パッド１７と接続するドレインプローブユ
ニット１８ａ，１８ｂが固定支持台２２ａ，２２ｂに固
定されている。又、ゲート電極パッド２５と接続するゲ
ートプローブユニット２６が可動支持台２７に固定され
ている。上記ドレインプローブユニット１８ａ，１８ｂ
にはドレインプローブ電極１９ａ，１９ｂが液晶パネル
１５上のドレイン電極パッド１７の配列状態と同じ配列
で例えば４００個形成され、同様にゲートプローブユニ
ット２６にもゲートプローブ電極２８が例えば２００個
形成されており、ドレインプローブ電極１９ａ，１９ｂ
とゲートプローブ電極２８はそれぞれケーブル等を介し
てテスタ（図示せず）に電気的に接続されている。

【００１５】上記可動支持台２７は、図中Ａ，Ｂで示さ
れている１軸方向へ駆動機構３０により所望の距離移動
可能になっており、ガイドシャフト３３により方向が固
定され、各々の固定支持台２２ａ，２２ｂと可動支持台
２７はドレインプローブ電極１９ａ，１９ｂ及びゲート
プローブ電極２８が液晶パネル１５上のドレイン電極パ
ッド及びゲート電極パッド２５のそれぞれに接触するよ
うに所定の距離に調整された後に設置固定されている。
液晶パネル１５の検査開始時には可動支持台２７はゲー
トプローブ電極２８とドレインプローブ電極１９が液晶
パネル１５内の電極パッドと同じ位置関係になるように
配置移動されている。

【００１６】このようなプローブ機構１６には、図４に
示されているようなアライメント制御機構５１及び位置
検出装置５２からなる位置合わせ装置が付設されてい
る。まずアライメント制御機構５１は、Ｘ−Ｙ移動ステ
ージ５１ａ、Ｚ回転シャフト５１ｂ及びＺ移動ステージ
５１ｃからなる移動機構を備えており、この移動機構の
動作によって、前述したようにＬＣＤ基板１０の載置台
２０を、Ｘ、Ｙ、θの各方向に移動させて位置合わせ、
すなわちアライメントを行うように構成されているとと
もに、またプローブ電極にＬＣＤ基板１０を接触させる
ように載置台２０をＺ軸方向に駆動させるように構成さ
れている。

【００１７】上記Ｘ−Ｙ移動ステージ５１ａは、移動機
構の最下部においてレール上を移動するように配置され
ており、水平面内の直交方向であるＸ−Ｙ方向に平行移
動可能に設けられている。また上記Ｚ回転シャフト５１
ｂは、前記Ｘ−Ｙ移動ステージ５１ａの上面部において
鉛直方向軸であるＺ軸を中心として回転可能に設けられ
ている。さらにＺ移動ステージ５１ｃは、上記Ｚ回転シ
ャフト５１ｂの上端部においてＺ軸方向に上下動するよ
うに構成されている。このＺ移動ステージ５１ｃの上面
には、ＬＣＤ基板１０を保持する載置台２０が取り付け
られている。

【００１８】これらの各Ｘ−Ｙ移動ステージ５１ａ、Ｚ
回転シャフト５１ｂ及びＺ移動ステージ５１ｃには、駆
動機構を構成する駆動モータ５１ｄ，５１ｅ，５１ｆの
出力軸が、図示を省略した動力伝達機構を介してそれぞ
れ連結されており、これら各駆動モータ５１ｄ，５１
ｅ，５１ｆは、各々のドライバー回路５１ｇ，５１ｈ，
５１ｉを介して中央演算処理装置（以下、ＣＰＵとい
う）５１ｊに接続されている。上記ＣＰＵ５１ｊから
は、所定の移動指示信号が各駆動モータ５１ｄ，５１
ｅ，５１ｆ側に出力される。

【００１９】一方、前記Ｚ移動ステージ５１ｃの上方部
分すなわちＬＣＤ基板１０を保持する載置台２０の上方
部分には、位置検出装置５２を構成するラインイメージ
センサ５２ａが配置されている。このラインイメージセ
ンサ５２ａは、前述したＬＣＤ基板１０のアライメント
マーク１０ａの位置を検出するものであって、図５に示
されているように、Ｘ軸センサー５２ｂとＹ軸センサー
５２ｃとから構成されている。これら両センサー５２
ｂ，５２ｃは、Ｌ字形状をなすアライメントマーク１０
ａに対応して、互いに直交する一定の位置関係に配置さ
れており、アライメントマーク１０ａに対応して光電変
換出力を行う微小なセンサセルが、直線状にアレイ配列
されている。このラインイメージセンサ５２ａを構成す
る微小センサセルは、アライメントマーク１０ａの境界
線における濃淡変化すなわち白黒反転を、光学的に検知
して出力を行うホトセンサからなり、例えば７μm ×７
μm 角のものが１μm 以内の精度で、Ｘ方向及びＹ方向
にそれぞれ２mm〜３mm程度にわたって延在するように配
置されている。

【００２０】図４に戻って、上記ラインイメージセンサ
５２ａからの検出信号は、増幅器５２ｄを介して変換器
５２ｅに入力されており、この変換器５２ｅから発せら
れる位置検出データが、前述したアライメント制御機構
５１のＣＰＵ５１ｊに印加されている。ＣＰＵ５１ｊ
は、上記位置検出データ基づいてアライメントマーク１
０ａの予定位置からのずれ量を、後述するようにして算
出する機能を有しているとともに、求められたずれ量か
ら、前記各ステージ５１ａ，５１ｂ，５１ｃにおける
Ｘ、Ｙ、θの各方向への必要移動量を算出し、ＬＣＤ基
板１０の位置合わせすなわちアライメントを行うための
移動指示信号を、前記駆動機構のドライバー回路５１
ｇ，５１ｈ，５１ｉに出力する機能を有している。

【００２１】次に上記プローブ装置１で被処理体である
ＬＣＤ基板１０に形成された液晶パネル１５を測定する
動作作用について説明する。まず未検査ＬＣＤ基板１０
が収納されたキャリアＡからバキュームピンセット３３
によりＬＣＤ基板１０がプリアライメントステージ３４
上に搬送され、プローブ機構１６内のＸ軸、Ｙ軸にそれ
ぞれ平行になるようにＬＣＤ基板１０の方向が粗調整さ
れる。

【００２２】その後にＬＣＤ基板１０は、載置台２０へ
平行搬送されて載置台２０上にセットされる。この時Ｌ
ＣＤ基板１０に設けられたアライメントマーク１０ａの
位置が、位置合わせ装置５２のラインイメージセンサ５
２ａにより検出される。より具体的には、図６に示され
ているように、ラインイメージセンサ５２ａの各微小セ
ンサセルのうち、アライメントマーク１０ａの両境界線
上に位置している２体のもの（黒丸印）から、アライメ
ントマーク１０ａによる濃淡変化すなわち白黒反転によ
る検知信号がそれぞれ発せられ、これらの両検知信号
は、アライメントマーク１０ａの両境界線の各座標が、
位置検出データとして前記ＣＰＵ５１ｊに取り込まれ
る。ＣＰＵ５１ｊでは、上記位置検出データに基づいて
Ｘ、Ｙ、θ方向の必要移動量が算出され、ＬＣＤ基板１
０の位置合わせ、すなわちアライメントが実行される。
このときのセンサ初期位置は、基板情報によりアライメ
ントマーク１０ａとターゲット位置を、初めの基板のみ
センサーの中心付近になるような座標を手動により記憶
させる。２枚目からは、自動的にその位置に基板が移動
されてアライメントが実行される。

【００２３】アライメントマークの位置検出は、例えば
図７に示されているように、ＬＣＤ基板１０上に距離Ｌ
だけ離して対称的に設けられた一対のアライメントマー
ク１０ａ，１０ａの各点Ａ，Ｂのそれぞれに対して行わ
れ、各点Ａ，ＢのＹ座標がまず検出される。すなわち図
６において、アライメントマーク１０ａのライン幅内は
黒と認識され、ライン幅外は白と認識される。したがっ
て上記各点Ａ，ＢにおけるＹ座標Ａｙ，Ｂｙは、アライ
メントマーク１０ａにおける両境界線の各座標Ａｙ1 ，
Ａｙ2 ，Ｂｙ1 ，Ｂｙ2 に対して、 Ａｙ＝（Ａｙ1 −Ａｙ2 ）／２ Ｂｙ＝（Ｂｙ1 −Ｂｙ2 ）／２ と表される。したがってＬＣＤ基板１０のθ方向におけ
る必要移動量θは、 θ＝tan^-1[( Ａｙ−Ｂｙ）／Ｌ］ となり、この分だけ、ＬＣＤ基板１０がθ方向に位置補
正される。

【００２４】このようなθ補正後が完了した後にＸ，Ｙ
方向の位置補正が行われる。θ補正後の状態では、Ｘ軸
センサー５２ｂとＹ軸センサー５２ｃとが図５に示され
ているような位置関係となっており、まずＡ点のＹ座標
がそのまま読み取られる。ついでＸ座標が求められる
が、初期設定点からＸ軸センサー５２ｂの中心までの距
離Ａｘが判っているので、ｄｘ分だけ無条件にステージ
移動を行わせてアライメントマーク１０ａのＸ座標が読
み取られる。

【００２５】次に図７Ｂ点のアライメントマーク１０ａ
の上にＹ軸センサー５２ｃが来るようにステージ移動が
行われ、Ｂ点のＹ座標が読み取られる。読み取られたＢ
点のＹ座標が、Ａ点のＹ座標と異なる場合には、θ方向
の位置補正にエラーがあることとなり、再度θ方向の位
置補正が実行される。Ｂ点のＸ座標は、基板中心位置に
対してＡ点と対称な位置となるが、Ｘ座標の位置ずれ
は、パネルのマークの期待値との差として求められる。
Ａ点の読取が完了した時点でＢ点のアライメントも完了
しているのが理想的であるが、確認の意味でＢ点に一旦
戻されて座標が読み取られる。座標にずれがなければ再
びＡ点に戻され、求められたＡ，Ｂの各座標値をターゲ
ットマークに合わせるために必要なＸ方向及びＹ方向の
移動量が算出される。このときの移動点の座標は、（Ａ
ｘ−ｄｘ，ｄｙ）となる。Ｂ点において座標ずれが確認
された場合には、補正後にＡ点にステージ移動を行わせ
て同様のアライメント操作が繰り返される。そしてこの
操作を３回繰り返しても集束しない場合には、エラーと
して操作が中断される。

【００２６】このようにして載置台２０は、Ｘ軸、Ｙ軸
及びθ軸の各方向へ所定量移動され、これによりＬＣＤ
基板１０内のＸ，Ｙ，θの各軸は、プローブ機構１６内
のＸ，Ｙ，θの各軸の方向と同じになるように微調整さ
れる。

【００２７】上述のように本実施例においては、直線状
に延在するラインイメージセンサ５２ａのセンサ部分
が、ＬＣＤ基板１０側に設けられたアライメントマーク
１０ａと交差することによってθ方向、Ｘ方向及びＹ方
向の必要なアライメント移動量が直ちに求められ、迅速
なアライメントが可能になっている。またこのときのア
ライメント精度は、ラインイメージセンサを構成する各
微小センサセルの大きさに対応しているため高精度に維
持される。

【００２８】またこのθ方向、Ｘ方向及びＹ方向のアラ
イメント時において、Ｚ軸方向はプローブ電極への接触
ストロークのために所定の距離間隔がおかれている。Ｌ
ＣＤ基板１０内の液晶パネル１５の位置情報は、予めプ
ローブ装置１に入力されており、該情報に基づいて載置
台２０が駆動され、１番目に検査される液晶パネル１０
がプローブ機構の所定位置へ移動させる。

【００２９】プローブ機構の所定位置に移動された液晶
パネル１５は、図２に示された状態であり、載置台２０
をＺ方向上方へ駆動してゲートプローブ電極２８とドレ
インプローブ電極１９ａ，１９ｂを液晶パネル１５のゲ
ート電極パッド２５とドレイン電極パッド１７のそれぞ
れに接触させ、テスト信号を印加する。この時点では液
晶パネル１５の左方側領域３４の検査が行われる。該検
査終了後に、載置台２０をＺ方向下方に下げ、更に、図
中の駆動機構３０の軸方向と同じ方向であるＡ方向に載
置台２０を所定距離Ｌ、例えば本実施例では液晶パネル
１５のドレイン電極側の辺長２分の１と同じ距離Ｌだけ
移動させ、更に、可動支持台２７を駆動機構３０を用い
て同じ長さＬの距離だけＡ方向へ移動させる。次に、前
記と同様に、載置台２０を上方へ上げると、ゲートプロ
ーブ電極２８は再度ゲート電極パッド２５に、ドレイン
プローブ電極１９は新たに液晶パネル１５の右方領域３
５のドレイン電極パッド１７に接触する。次に、テスタ
（図示せず）から予め定められたテスト信号を印加し液
晶パネル１５の右方領域３５の検査を行う。以上で１個
の液晶パネル１５の検査が終了する。大型液晶パネルの
場合は再度所定距離Ｌ移動することにより被検査液晶パ
ネルの分割検査を行うことができる。

【００３０】以下同様にＬＣＤ基板１０内のすべての液
晶パネル１５を順次検査を行いＬＣＤ基板１０の検査を
終了する。検査を終了したＬＣＤ基板１０は、バキュー
ムピンセット３３により検査部２より収納部３へ搬送さ
れ、キャリアＢに収納される。

【００３１】上記述べた一連の動作はすべてＣＰＵで自
動制御され、ＬＣＤ基板１０の位置情報を入力すれば該
情報に基づいて、位置合わせ制御、検査等を自動で行っ
ていく。

【００３２】以上は１個の可動ゲートプローブ電極ユニ
ットを設けた実施例装置の説明であるが、この場合の液
晶パネル１５には３辺に電極パッドが配列されていた。
しかし、他の液晶パネルでは４辺に電極パッドが設けら
れたものもあり、該液晶パネルの対向する各辺にゲート
電極パッド及びドレイン電極パッドが設けられている。
この様な液晶パネルの場合には２個の可動ゲートプロー
ブ電極ユニットを設けると同様な作用効果が得られる。
その時の構成は図３に示すように、図２における可動支
持台２７及びガイドシャフト３３等を対向する位置にそ
れぞれ設け、動作はゲートプローブ電極２８間の距離が
たえず液晶パネル１５のゲート電極パッド２５列間の距
離に等しくなるように動作すれば良く、対向するゲート
プローブユニットＡ４１とゲートプローブユニットＢ４
３をそれぞれ保持する可動支持台Ａ４０と可動支持台Ｂ
４２同士を連結する支持体４４によりゲートプローブユ
ニット間距離を調整固定しておけば、一方の駆動機構３
０により２個のプローブユニットが互いの距離を保ちつ
つ移動することによって、液晶パネル１５内の領域を分
割して検査を行っていくことが可能である。

【００３３】本実施例では、被処理体としてＬＣＤ基板
を用いたが、これに限定されるものでは無く、被処理体
としてセラミック基板等を用いても同様な効果を得るこ
とができる。

【００３４】またアライメント用の標点としては、上記
実施例のようなアライメントマーク１０ａのほかに、パ
ターン焼き付け時の外形を表示するために設けられたマ
スクマークも同様に用いることができ、また位置関係が
採られている他のマークも採用することができる。さら
にマークの形状も、種々のものを採用することができ
る。上記マスクマークは比較的大形であるので、エラー
を生じることなく少ない工数で確実に位置検出を行うこ
とができる。

【００３５】一方ラインイメージセンサは、上記実施例
のようにＸ軸センサーとＹ軸センサーとを別個に設けて
もよいが、これら両センサーを一体化したＬ字形状のも
のや、十字形状のものを用いれば、読取動作を迅速に行
なうことができる。特に十字形状のラインイメージセン
サによれば、丸形等、どのようなマーク形状に対して
も、またマークの数や設置場所にかかわらず読取りが可
能となる。さらにラインイメージセンサを複数箇所に配
置すれば、より確実にアライメントを行わせることが可
能となる。例えば対角線上に配置された一対のマークに
対してもアライメントが可能となる。

【００３６】次に本発明を半導体デバイスプローバに適
用した実施例について図面を参照して説明する。図８及
び図９に示されているように、デバイスプローバは、被
処理体としての、例えば半導体デバイス２００の搬送部
４００と検査部６００とにより主に構成されており、こ
れら搬送部４００と検査部６００は防振機構を有する接
続部材８００にて連結されている。

【００３７】上記搬送部４００には、未検査の半導体デ
バイス２００を供給する供給部１２０と、検査後あるい
は不良品等の半導体デバイス２００の取出部１４０が設
けられており、複数個の半導体デバイス２００を収容す
るトレイ１６０から未検査の半導体デバイス２００を１
つ或いは複数ずつ取り出し、他方、検査終了後の半導体
デバイス２００を空きトレイ１６０に順次収容する構成
になされている。供給部１２０の最初のトレイ１６０に
は、半導体デバイス２００が収容されており、半導体デ
バイス２００が検査部６００側に搬送されるようになっ
ている。

【００３８】この場合、上記供給部１２０には、未検査
の半導体デバイス２００をマトリックス状に複数個収容
するトレイ１６０が複数段にわたって積層されており、
これらの各トレイ１６０は、上下方向に昇降可能に配設
されている。図１０に示されているように、各トレイ１
６０の表面には、矩形状の収容凹部１８０が適宜間隔を
おいてマトリックス状に設けられている。そしてこれら
の各収容凹部１８０には、半導体デバイス２００が収容
されている。

【００３９】図８及び図９に戻って、供給部１２０に配
置された最上段のトレイ１６０の上方には、当該トレイ
１６０から上記半導体デバイス２００を、プリセットス
テージ１９０に搬送する吸着搬送機構２０２が設けられ
ている。本実施例における吸着搬送機構２０２は、搬送
体２０８の先端部分に、被搬送物としての半導体デバイ
ス２００を負圧力によって真空吸着させつつ移動させる
ものであって、半導体デバイス２００の２つずつを搬送
するように一対の搬送体２０８，２０８を並設した構造
になされている。

【００４０】前記供給部１２０の側部上方には、Ｘ方向
に延在するＸレール２０６が配置されているとともに、
このＸレール２０６に対して搬送腕２０４がＸ方向に移
動可能に取り付けられている。上記搬送腕２０４は、供
給部１２０の上方においてＹ方向に延在しており、当該
搬送腕２０４から垂下するようにして上記一対の搬送体
２０８，２０８が取り付られている。上記Ｘレール２０
６は、例えばＬＭガイドとボールネジまたはタイミング
ベルト等で構成されている。上記一対の搬送体２０８，
２０８は、図示を省略した負圧発生手段に接続されてお
り、同時に２つの半導体デバイス２００を真空吸着し
て、トレイ１６０から取り出すとともに、これを保持し
つつプリセットステージ１９０まで移送する機能を有し
ている。

【００４１】上述したプリセットステージ１９０は、図
示するように一度に４つの半導体デバイス２００を載置
するように４つの矩形状の収容凹部２０１を有してお
り、各収容凹部２０１は底部側に向かって順次縮径され
て、いわゆる摺り鉢状に形成されている。そしてこの収
容凹部２０１内に、上述した搬送機構２０２により搬送
してきた２つの半導体デバイスを落とし込むことによっ
て、当該半導体デバイスのＸＹ方向の向きが機械的に規
制されプリセットが行われる。

【００４２】また上記取出部１４０は、検査済みの半導
体デバイス２００をアンロードテーブル３０２から搬出
機構３０４によって空のトレイ１６０に移送するもので
ある。搬出機構３０４は、上記搬送機構２０２と同様
に、Ｘレール３０６に沿ってＸ方向に移動可能な搬送腕
３０８と、この搬送腕３０８に沿ってＹ方向に移動可能
な単体の搬送体３０９とで構成されており、アンロード
テーブル３０２上に載置された検査済み或いは不良品の
半導体デバイス２００を一体づつ真空吸引して保持する
とともに、取出部１４０の最上段のトレイ１６０の空い
ている場所に移送するように構成されている。

【００４３】上記取出部１４０側のトレイ１６０は、良
品の半導体デバイスを収容する良品トレイ１６０Ａ、不
良品の半導体デバイスを収容する不良品トレイ１６０Ｂ
及び再テストが必要な半導体デバイスを収容する再テス
トトレイ１６０Ｃの３つのエリアに区分けされており、
これら各トレイの上方を掛け渡すようにして上記搬送腕
３０８が伸びている。

【００４４】上記のように構成された供給部１２０と取
出部１４０との間には、基台４０４が架設されており、
この基台４０４には半導体デバイスダブル移送機構４０
６がＹ方向及びＺ方向に移動可能に取り付けられてい
る。そして、この半導体デバイスダブル移送機構４０６
には、プリセットステージ１９０とアンロードテーブル
３０２との間の距離の１／２の距離を隔てて、真空吸着
により半導体デバイス２００を吸着して保持する吸着搬
送機構が一対取り付けられている。これらの各吸着搬送
機構は、前述したものと同様に、負圧によって半導体デ
バイス２００を真空吸着させつつ搬送移動を行わせるも
のであって、それぞれ４体の搬送体４０８，４０８，４
０８，４０８を備えている。

【００４５】プリセットステージ１９０とアンロードテ
ーブル３０２との間の中間位置に設けられる検査用ステ
ージ５００に対して、プリセットステージ１９０上の未
検査の半導体デバイス２００と検査用ステージ５００上
の検査済み或いは不良品の半導体デバイス２００を同時
にそれぞれ４つ吸着保持して、上記１／２の距離だけＹ
方向に移送することにより、未検査の半導体デバイス２
００は検査用ステージ５００に、検査済み或いは不良品
の半導体デバイス２００はアンロードテーブル３０２
に、それぞれ移送可能に構成されている。

【００４６】一方前記検査部６００には、半導体デバイ
スを載置する検査用ステージ５００と、このステージ５
００を載置保持する載置台５０２と、この載置台５０２
を水平及び垂直すなわちＸ、Ｙ、Ｚ及びθ（Ｘ、Ｙ平面
上における回転）方向に位置調整するアライメント制御
機構及び位置検出装置からなる位置合わせ装置が付設さ
れている。上記載置台５０２は、図８及び図９で一点鎖
線で示す半導体デバイス２００のロード・アンロード位
置Ｐ１、点線で示す位置合わせ良否検査位置Ｐ２及び実
線で示す検査位置Ｐ３に移動可能となっている。

【００４７】アライメント制御機構は、Ｘ−Ｙ移動ステ
ージ、Ｚ回転シャフト及びＺ移動ステージからなる移動
機構５０４を備えており、この移動機構５０４の動作に
よって、前述したように載置台５０２をＸ、Ｙ、θの各
方向に移動させて位置合わせ、すなわちアライメントを
行い、またプローブ電極に半導体デバイス２００を接触
させるように載置台５０２をＺ方向に駆動させるように
構成されている。上記Ｘ−Ｙ移動ステージは、水平面内
における直交方向であるＸ−Ｙ方向に平行移動可能に設
けられているとともに、Ｚ回転シャフトは、鉛直軸であ
るＺ軸を中心として回転可能に設けられ、さらにＺ移動
ステージは、Ｚ軸方向に上下動するように設けられてい
る。

【００４８】これらの各Ｘ−Ｙ移動ステージ、Ｚ回転シ
ャフト及びＺ移動ステージには、駆動機構５０５が連結
されており、この駆動機構５０５は、ドライバー回路を
介してＣＰＵ５０６に接続されている。上記ＣＰＵ５０
６からは、所定の移動指示信号が駆動機構５０５に出力
される。

【００４９】上記検査用ステージ５００は、図１１に示
すように、その表面に半導体デバイス２００を所定の位
置に載置する４つの載置凹部６０２が中心に関して対称
な同心円上に設けられ、少なくとも載置凹部６０２の底
面は鏡面６０４となっている。従って４つの半導体デバ
イス２００を同時に収容することができる。そして、こ
の底部中心には、吸引口６０６が設けられ、ここに載置
された半導体デバイス２００を真空吸着するように構成
されている。

【００５０】一方図９に示すように、上記検査位置Ｐ３
の上方にはテストヘッド６０８が配設されており、この
テストヘッド６０８の下部に取り付けられるプローブカ
ード７００から下方に向って検査針７０２が突出してい
る。

【００５１】また上記位置合わせ良否検査位置Ｐ２に
は、位置検出装置５０６が配置されており、当該位置検
出装置５０６には、図１２に示されているようなライン
イメージセンサ５０６ａが設けられている。このライン
イメージセンサ５０６ａは、半導体デバイス２００のリ
ード２００ａの位置を検出するものであって、直線状に
延在するセンサー部を有している。このセンサー部は、
半導体デバイス２００のリード２００ａに対応して光電
変換出力を行う微小なセンサセルが直線状にアレイ配列
されており、この微小センサセルは、半導体デバイス２
００のリード２００ａの境界線における濃淡変化すなわ
ち白黒反転を光学的に検知して出力を行うホトセンサか
らなるものであって、例えば７×７μm 角のものが１μ
m 以内の精度で直線状に配列されている。

【００５２】図４及び図 に戻って、上記ラインイメー
ジセンサ５０６ａを備えた位置検出装置５０６からの検
出信号は、増幅器を介して変換器に入力されており、変
換器から発せられる位置検出データが、前記ＣＰＵ５０
６に印加されている。ＣＰＵ５０６は、上記位置検出デ
ータから、半導体デバイス２００におけるリード２００
ａの予定位置からのずれ量を算出する機能を有している
とともに、このずれ量から、前記各ステージのＸ，Ｙ，
θ方向の必要移動量を算出し、半導体デバイス２００の
位置合わせ、すなわちアライメントを行うための移動指
示信号を前記駆動機構５０５に出力する機能を有してい
る。

【００５３】以上のように構成された本実施例の動作に
ついて説明する。まず搬送部４００の供給部側にセット
されたトレイ１６０に収容された半導体デバイス２００
が搬送体２０８により吸着保持され、搬送機構２０２に
よりプリセットステージ１９０上に移送されると、プリ
セットステージ１９０の位置において摺り鉢状の収容凹
部２１内に落とし込まれ、その位置が粗調整される。

【００５４】次に、半導体デバイスダブル移送機構４０
６の搬送体４０８にて上記半導体デバイス２００が再び
吸着保持されてロード・アンロード位置Ｐ１に待機する
検査用ステージ５００の載置凹部６０２にプリアライメ
ントされた状態で載置される。

【００５５】プリアライメントが完了すると、載置台５
０２は位置合わせ良否検査位置Ｐ２に移動され、ここで
半導体デバイス２００のリード２００ａの位置が、位置
検出装置５０６のラインイメージセンサ５０６ａにより
検出される。具体的には、上記ラインイメージセンサ５
０６ａに設けられた微小センサセルのうち、リード２０
０ａの境界線に位置している２体のものから、濃淡変化
（白黒反転）による検知信号がそれぞれ発せられ、これ
らからリード２００ａの両境界線の各座標が、位置検出
データとしてＣＰＵ５０６に取り込まれる。ＣＰＵ５０
６では、Ｘ，Ｙ，θ方向の必要移動量が算出され、半導
体デバイス２００の位置合わせ、すなわちアライメント
が実行される。

【００５６】例えば図１２に示されているような１cm×
１cm角のＱＦＰデバイス２００のリード２００ａを位置
検出する場合において、ラインイメージセンサ５０６ａ
における各微小センサセルのサイズ７μm ×７μm角に
対して、θ方向の精度は、 θ＝tan^-1[７／１００００］ であり、これに読取誤差等を考慮しても、０．１°以内
のθ方向位置補正が可能である。

【００５７】このように本実施例においては、直線状に
延在するラインイメージセンサ５０６ａのセンサ部分
が、半導体デバイス２００のリード２００ａと交差する
ことによってθ方向、Ｘ方向及びＹ方向の必要アライメ
ント移動量が直ちに求められ、迅速なアライメントが可
能になっている。またこのときのアライメント精度は、
ラインイメージセンサを構成する各微小センサセルの大
きさに対応して高精度に維持される。

【００５８】このようなθ方向、Ｘ方向及びＹ方向の必
要アライメント後、検査用ステージ５００は、位置合わ
せ良否検査位置Ｐ２から検査位置Ｐ３に移動されて、半
導体デバイス２００のリード２００ａにプローブカード
７００の検査針７０２を正確に接触して、素子の電気的
諸持性を測定する。

【００５９】このようにして検査が終了すると、移動機
構５０４によって検査用ステージ５００が下降し、この
ステージ５００はロード・アンロード位置Ｐ１に戻る。
そして、半導体デバイスダブル移送機構４０６の４つの
搬送体４０８によって、４つの半導体デバイス２００は
一度にアンロードテーブル３０２へ搬送されると同時
に、供給部側から次の４つの半導体デバイス２００がロ
ード・アンロード位置Ｐ１に移送され、以下同様の操作
を繰り返すことによって４つずつ半導体デバイス２００
は順次位置合わせされた後、検査される。テーブル３０
２へ移載された４つの半導体デバイス２００は、搬出機
構３０４の搬送体４００により正常素子、欠陥素子、再
テスト素子に分類されてそれぞれ対応する良否トレイ１
６０Ａ、不良品トレイ１６０Ｂ、再テストトレイ１６０
Ｃへ搬出されることになる。

【００６０】本発明の適用範囲は、上述したＬＣＤプロ
ーバやデバイスプローバに限定されることはなく、平行
及び回転移動させて位置合わせを行う種々の装置に対し
ても同様に適用することができる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、直線状に
延在するラインイメージセンサのセンサ部分を、被処理
体側に設けられた標点と交差させることによって、ライ
ンイメージセンサを構成する各微小センサセルの大きさ
に対応した分解能の位置検出データを得、この位置検出
データに基づいて位置合わせを行うようにしたものであ
るから、従来の画像認識のものに比して少ない手順によ
って被処理体の位置合わせを精度良く行わせることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したＬＣＤプローブ装置の概要を
表した斜視説明図である。

【図２】図１に表されたＬＣＤプローブ装置のプローブ
機構を表した平面説明面図である。

【図３】プローブ機構の他の例を表した平面説明面図で
ある。

【図４】本発明の一実施例における位置合わせ装置の構
成を表した側面説明図である。

【図５】図４に表された位置合わせ装置に用いられてい
る位置検出装置の構成を表し た平面説明図である。

【図６】位置検出の原理を説明するための拡大平面説明
図である。

【図７】ＬＣＤ基板に設けられたアライメントマークを
表した平面説明図である。

【図８】本発明を適用したデバイスプローバを示す平面
図である。

【図９】図８に示すデバイスプローバの側面図である。

【図１０】トレイを示す平面図である。

【図１１】検査用ステージを示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ ＬＣＤ基板 １０ａ アライメントマーク １６ プローブ機構 ２０ 載置台 ５１ アライメント制御機構 ５１ｊ，５０６ ＣＰＵ ５２，５０６ 位置検出装置 ５２ａ，５０６ａ ラインイメージセンサ ２００ 半導体デバイス ２００ａ リード

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年３月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用したＬＣＤプローブ装置の概要
を表した斜視説明図である。

【図２】 図１に表されたＬＣＤプローブ装置のプロー
ブ機構を表した平面説明面図である。

【図３】 プローブ機構の他の例を表した平面説明面図
である。

【図４】 本発明の一実施例における位置合わせ装置の
構成を表した側面説明図である。

【図５】 図４に表された位置合わせ装置に用いられて
いる位置検出装置の構成を表した平面説明図である。

【図６】 位置検出の原理を説明するための拡大平面説
明図である。

【図７】 ＬＣＤ基板に設けられたアライメントマーク
を表した平面説明図である。

【図８】 本発明を適用したデバイスプローバを示す平
面図である。

【図９】 図８に示すデバイスプローバの側面図であ
る。

【図１０】 トレイを示す平面図である。

【図１１】 検査用ステージを示す斜視図である。

【図１２】 本発明装置により検査される半導体デバイ
スの一例を表した平面図である。

【符号の説明】 １０ ＬＣＤ基板 １０ａ アライメントマーク １６ プローブ機構 ２０ 載置台 ５１ アライメント制御機構 ５１ｊ，５０６ ＣＰＵ ５２，５０６ 位置検出装置 ５２ａ，５０６ａ ラインイメージセンサ ２００ 半導体デバイス ２００ａ リード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平面内の直交方向に平行移動可能かつ
   鉛直軸回り方向に回転移動可能に設けられた被処理体の
   載置台と、当該載置台を所定の方向に移動させる駆動機
   構と、被処理体に設けられた標点の位置を検出する位置
   検出装置とを備えた被処理体の位置合わせ装置におい
   て、 上記位置検出装置には、被処理体の標的に対応して出力
   を行う微小センサセルを直線状にアレイ配列してなるラ
   インイメージセンサが設けられていることを特徴とする
   被処理体の位置合わせ装置。