JPH05343486A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 載置手段の前段で被検査体の予加熱或いは予
冷却を行うようにした検査装置を提供する。 【構成】 被検査体Ｗを収容する収容手段４と載置手段
２０との間に温度調整手段１８を設ける。搬送手段１０
により搬送される被検査体Ｗは、温度調整手段１８によ
り目的とする検査温度或いはその近傍の温度まで予加熱
或いは予冷却される。そして、被検査体は載置手段１０
にて目的とする検査温度に設定されて、検査手段３８に
より電気的特性が検査される。これにより、被検査体と
載置手段の温度差に起因する待ち時間を短縮化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ等を検査
する検査装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製品の製造工程においては、半導
体が使用される温度環境を想定し、ウエハ状態で各チッ
プの温度特性試験が行われている。そして、特性試験
は、ウエハ内のチップのパッドにテストヘッドのプロー
ブ針を接触させてテスト信号を流すことにより行われる
が、この場合、高温試験を行うときにはウエハ自体の温
度を例えば３００℃程度まで加熱した状態で行い、また
低温試験を行うときにはウエハ自体の温度を例えば−３
０℃程度まで冷却した状態で行わなければならない。半
導体ウエハを試験のための目的温度に加熱或いは冷却す
るためには、特性試験時にウエハを載置するための載置
台自体に加熱・冷却機構を設けておき、搬送アーム等に
より搬送されてきた常温状態のウエハを載置台上に載置
し、ファインアライメントを行いつつウエハを所定の目
的温度まで加熱或いは冷却するようになっている。そし
て、ウエハが目的温度に到達したところで実際にプロー
ブ針を用いてテスト信号が各チップに導通されることに
なる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に温度特性試験を行うためには、測定目的温度に設定さ
れた資料台に常温状態のウエハを載置していることから
これらの間の温度差によりウエハ自体が伸長或いは縮小
することとなるので測定前にこのウエハ伸縮を安定させ
る必要があり、そのためにウエハを載置台に載置した状
態での待ち時間が発生してしまう。このために、１枚当
たりのウエハの特性試験を完了するに要する時間が長く
なってしまい、測定効率を向上させることができないと
いう改善点を有していた。また、上記した待ち時間内で
一般的にはウエハの位置調整を迅速に行ってしまうが、
最近の技術革新によりウエハの位置調整を行うアライメ
ント操作に要する時間が上記待ち時間と比較して極端に
短くなってきており、ロス時間が一層増大するという改
善点を有していた。本発明は、以上のような問題点に着
目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。
本発明の目的は、載置手段の前段で被検査体の予加熱或
いは予冷却を行うようにした検査装置を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、温度制御機構を有して被検査体を載置
する載置手段と、前記載置手段に載置されて所定の温度
になされた被検査体を検査するための検査手段と、前記
被検査体を収容するための収容手段と、前記収容手段と
前記載置手段との間で被検査体の搬送を行う搬送手段
と、前記載置手段に載置される前記被検査体の温度を検
査温度に近づけるための温度調整手段とを備えるように
したものである。

【０００５】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、被検査
体は収容手段から搬送手段により搬送されてまず温度調
整手段に受け渡され、ここで目的とする検査温度または
この近傍の温度まで予加熱或いは予冷却される。この間
においては、先に搬送された被検査体が載置手段上にて
検査手段により特性試験が行われている。そして、先に
搬送された被検査体が搬送手段により載置手段上から搬
送された後に、温度調整手段上の後から搬送された被検
査体が載置手段上へ移載され、目的とする検査温度にな
った後に検査手段によって特性試験が行われることにな
る。このように、温度調整手段による予加熱或いは予冷
却により被検査体を検査温度に近づけることができるの
で、載置手段上における待ち時間を短くすることがで
き、測定効率の向上が可能となる。

【０００６】

【実施例】以下に、本発明に係る検査装置の一実施例を
添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る検査
装置を示す斜視図、図２は図１に示す装置の要部を示す
要部拡大図、図３は本発明に用いる温度調整手段を示す
断面図である。本実施例においては、検査装置として半
導体ウエハの特性試験を行うプローブ装置を例にとって
説明する。図示するように検査装置としてのプローブ装
置２は、被検査体としての半導体ウエハＷを収容する収
容手段４を有しており、この収容手段４は、複数例えば
２５枚のウエハを収容する４つのカセット６により構成
されている。このカセット６の前方には、ウエハピンセ
ット８と搬送用アーム１０とよりなる搬送手段１２が設
けられており、上記カセット６内のウエハＷを一枚ずつ
保持して搬送したり或いは検査後のウエハＷをカセット
６内へ戻すように構成される。このために、ウエハピン
セット８は、相互に並設されたカセット６に沿って移動
し得るようにピンセット搬送機構１４に取り付けられて
いる。

【０００７】また、上記搬送用アーム１０は、その一端
を中心として回転可能に支持されており、その回転によ
って形成される同心円上には、プリアライメント手段１
６、本発明の特長とする温度調整手段１８及び載置手段
２０が順次配置されている。上記プリアライメント手段
１６は、例えば光学的撮像ユニット２２及び真空チャッ
ク部２４を有しており、ここに保持されたウエハＷに対
してＸ・Ｙ・Ｚ及びθ方向のプリアライメントを施すよ
うに構成される。また、載置手段２０は、Ｘ方向案内レ
ール２６上に摺動自在に搭載されるＸステージ２８と、
このＸステージ２８上にＸ方向と直角に設けられるＹ方
向案内レール３０上に摺動自在に搭載されるＹステージ
３２と、このＹステージ上の上部に昇降（Ｚ方向）及び
水平回転（θ方向）可能に搭載されるチャック付きの載
置部３４とにより主に構成されており、この載置部３４
の上面にウエハＷを吸着保持し得るように構成されてい
る。この載置部３４には、例えばウエハを加熱する場合
には高温熱媒体を流し、逆にウエハを冷却する場合には
液体窒素などの低温熱媒体を流すための温度制御機構３
６を有しており、この載置部３４を目的とする検査温度
に維持し得るように構成されている。

【０００８】そして、載置台２０の側部には、これに対
して起倒可能になされた検査手段としてのテストヘッド
３８が設けられており、このテストヘッド３８に取り付
けたプローブ針４０を載置部３４上に保持したウエハＷ
の電極パッドに接触させてテスト信号を流すことによ
り、各チップの検査を行い得るように構成されている。
尚、図中４１はマイクロスコープである。そして、この
載置手段２０とプリアライメント手段１６との間に形成
される本発明の特長とする温度調整手段１８は、例えば
半導体素子のペルチェ効果を利用してウエハを予加熱或
いは予冷却するものであり、具体的にはこの温度調整手
段は図３に示すように熱伝導体の良好な載置台４２を有
しており、この載置台４２の下面には電気的絶縁体４４
を介して平板状の上部電気伝導体４６が設けられてい
る。そして、この上部電気伝導体４６と第１の下部電気
伝導体４８との間に例えばＮ型半導体５０を介在させ、
他方、上記電気伝導体４６と第２の下部電気伝導体５２
との間に前記半導体５０と反対のタイプのＰ型半導体５
４を介在させる。

【０００９】周知のように、２つの異なる金属もしくは
半導体を直列に接続して電流を流すと、一方の接合部は
発熱し、他方の接合部は吸熱するというペルチャ効果が
発揮される。従って、上記半導体５０、５４の直列接続
にリード５８を介して直流電源５６を接続して電流を流
すことにより、各半導体５０、５４の接合部の一方、例
えば上部が発熱すると他方、すなわち下部は吸熱するこ
とになる。また、発熱と吸熱を上下逆にさせるには、直
流電源５６を逆に接続して、電流を上記の場合と逆方向
に流すようにする。ウエハＷの加熱温度或いは冷却温度
は、例えば電流を変化させるべく直流電源５６に接続さ
れた温度制御部５７により行うように構成する。

【００１０】そして、各半導体５０、５４の上部で十分
な発熱或いは吸熱を行わせるためには各半導体５０、５
４の下部において発生する冷熱或いは温熱を排除する必
要がある。そのために各半導体５０、５４の下部には、
電気的絶縁体６０を介して熱交換ジャケット６２が設け
られており、これに形成される熱媒体流路６４に加熱液
或いは冷却液を流すことにより、各半導体５０、５４の
下部に発生している冷熱或いは温熱を系外へ運ぶように
構成されている。ここで熱媒体としては、凍りにくくし
かも加熱しても状態変化が生じ難い例えばエチリングリ
コール水溶液等を用いるが、これに限定されないのは勿
論である。また、ウエハＷを加熱するときの補助或いは
主熱源として載置台４２に熱源として例えばセラミック
ヒータ６６等を埋め込んでおいてもよい。そして、載置
台４２上に載置されるウエハＷを迅速に且つ面内均一に
予加熱或いは予冷却するために載置台４２の面積は、例
えば８インチウエハＷの面積よりも大きく設定するのが
望ましい。

【００１１】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について図４及び図５も参照しつつ説明する。図４
は検査時の搬送用アームの動きを説明する説明図、図５
は検査時の流れを示す説明図であり、図５中実線で示す
矢印は検査前の流れを示し、破線は検査後の流れを示
す。まず、収容手段４のカセット６に収容されている未
検査のウエハＷはピンセット搬送機構１４によって走行
されるウエハピンセット８によって１枚ずつ保持されて
プリアライメント手段１６まで搬送され、ここに載置保
持される。

【００１２】ウエハＷは、このプリアライメント手段１
６によりＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向のプリアライメントすな
わち位置調整がなされ、次に、このウエハＷは搬送用ア
ーム１０により保持されて、本発明の特長とする温度調
整手段１８の載置台４２上に載置され、ここで目的とす
る検査温度近傍まで予加熱或いは予冷却される。この温
度調整手段１８においては、これを構成するＮ型及びＰ
型半導体５０、５４に直流電源５６から所定の方向に電
流が流されており、ペルチェ効果によって各半導体の上
部を発熱或いは吸熱状態に維持し、載置台４２を介して
ウエハＷを加熱或いは冷却することになる。加熱と冷却
の切り換えは直流電源５６の極性を図３中の仮想線に示
すように切り換えて電流を逆方向に流せばよく、また、
その時の載置台４２の温度制御は、温度制御部５７によ
り電流を制御して行ってもよく、また、加熱時の場合に
は載置台４２に埋め込んで形成したセラミックヒータ６
８の発熱量を制御するようにしてもよい。

【００１３】また、各半導体５０、５４の上部を発熱さ
せるときには、この発熱乃至加熱効率を促進させるため
に各半導体５０、５４の下部に発生する冷熱を効率的に
排除する目的で熱交換ジャケット６２の熱媒体通路６４
には熱媒体として加熱液を流し、逆に、各半導体５０、
５４の上部を吸熱させるときには、この吸熱乃至冷却効
率を促進させるために、各半導体５０、５４の下部で発
生する温熱を効率的に排除する目的で熱交換ジャケット
６２の熱媒体通路６０には冷却液が流される。このよう
にして予加熱或いは予冷却されたウエハＷは、搬送用ア
ーム１０によって更に載置手段２０の載置部３４、すな
わちチャックトップに載置され、図示されない吸引チャ
ックによって吸引保持される。この載置部３４はこの部
分に設けられた温度制御機構３６によりウエハＷの目的
とする検査温度に予め高い精度、例えば±２℃程度の範
囲内で温度設定されており、これに載置されたウエハＷ
は瞬時に、例えば１秒程度で目的とする検査温度になさ
れて熱伸縮が完了し、寸法的に安定する。従って、寸法
的に安定したところで直ちにウエハのファインアライメ
ントが行われ、その後、検査手段としてウエハＷ側に倒
してある状態のテストヘッド３８のプローブ針４０をウ
エハＷのチップの電極パッドに接触させてテスト信号を
流すことにより電気的特性の検査を行う。

【００１４】そして、テスト信号を流してウエハの電気
的特性の検査を行っている間には、次に検査すべきウエ
ハが上記温度調整手段１８の載置台４２上に載置されて
待ち状態となっており、この待ち状態の間に予加熱或い
は予冷却が上述のように行われている。電気的特性の検
査が終了したウエハＷは、再び搬送用アーム１０に保持
されて、上記した経路を逆に戻されて行き、最終的に検
査済みのウエハＷを収容するカセット内へ収容されるこ
とになる。検査済みのウエハＷを戻す場合には、上記し
た温度調整手段１８をスキップさせてウエハＷを載置手
段２０の載置部３４からプリアライメント手段１６まで
直接搬送するようにし（図５参照）、検査の効率化を図
るようにする。このように、ウエハの温度特性を検査す
る前に、検査を行うための載置手段の直前にてウエハＷ
の温度を目的の検査温度またはこの近傍まで予加熱或い
は予冷却するようにしたので、目的温度に設定されてい
る載置部３４とウエハＷ自体の温度差が僅かとなり、温
度差に起因する寸法安定化までの待ち時間を短縮させる
ことができる。従って、ウエハＷの検査効率を大幅に向
上させることができる。

【００１５】温度調整手段１８の載置部４２の面積は、
これとウエハＷの表面全域が接触し得るだけの面積を有
して、ウエハＷの面内均熱加熱或いは均熱冷却を行い得
るように構成するのが望ましい。また、この載置部４２
の温度制御の精度は、検査を行う載置手段２０の載置部
３４の温度制御程には高くなくても良く、例えば目的と
する検査温度の±５℃程度の範囲に設定されればよい。
更に、温度調整手段１８として、２つの半導体５０、５
４を組み合わせてペルチェ効果を発揮させる構造とした
が、これに限定されず、ウエハＷを予加熱或いは予冷却
させるためにどのような加熱手段或いは冷却手段を用い
てもよい。また、温度調整手段１８は、検査を行う載置
手段２０の直前に設けるようにしたが、この位置に限定
されず、この載置手段２０とウエハの収容手段４との間
の搬送経路途中ならば、どこに設けてもよい。尚、上記
実施例にあっては被検査体として半導体ウエハの電気的
特性を検査する場合について説明したが、これに限定さ
れず、本発明は例えばＬＣＤ基板等を検査する場合にも
適用し得るのは勿論である。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の検査装置
によれば、次のような優れた作用効果を発揮することが
できる。被検査体を所定の温度に設定して特性試験を行
った場合に、被検査体を予加熱或いは予冷却するように
したので、検査時において被検査体が熱的に安定するま
でに要する時間を短縮させることができる。従って、被
検査体の検査前における待ち時間を短くすることができ
るので、検査効率を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る検査装置を示す斜視図である。

【図２】図１に示す検査装置の要部を示す要部拡大図で
ある。

【図３】本発明に用いる温度調整手段を示す断面図であ
る。

【図４】検査時の搬送用アームの動きを説明するための
説明図である。

【図５】検査時の全体の流れを示す説明図である。

【符号の説明】

２ プローブ装置 ４ 収容手段 ６ カセット ８ ウエハピンセット １０ 搬送用アーム １２ 搬送手段 １６ プリアライメント手段 １８ 温度調整手段 ２０ 載置手段 ３４ 載置部 ３８ テストヘッド（検査手段） ４０ プローブ針

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度制御機構を有して被検査体を載置す
   る載置手段と、前記載置手段に載置されて所定の温度に
   なされた被検査体を検査するための検査手段と、前記被
   検査体を収容するための収容手段と、前記収容手段と前
   記載置手段との間で被検査体の搬送を行う搬送手段と、
   前記載置手段に載置される前記被検査体の温度を検査温
   度に近づけるための温度調整手段とを備えたことを特徴
   とする検査装置。