JPH0578935B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、半導体ウエハ測定載置台に関する
もので、例えば、全自動半導体ウエハプローバに
利用して有効な技術に関するものである。

〔背景技術〕

半導体ウエハの最終チエツク工程を担う半導体
ウエハプローバにおいて、半導体ウエハの大口径
化が進むにつれて、ピンセツトあるいは他の工具
類を用いた人手による作業の困難性に伴い、いわ
ゆるピンセツトレス化、言い換えれば、半導体ウ
エハの自動ロード、アンロード化が『電子材料』
誌1978年11月号の頁139〜頁143によつて公知であ
る。

すなわち、複数枚（例えば25枚）の半導体ウエ
ハを収納する収納容器（カセツト）から順次１枚
づつ丸ベルトコンベヤにより、ロード位置（コー
スアライメントステージ）に移送する。そして、
この半導体ウエハをベルヌーイチヤツク等を使用
してプロービングマシンの吸着テーブル（半導体
ウエハ測定載置台）に移送させる。次に、測定が
終了した半導体ウエハは、吸着テーブルからアン
ロード位置に吹き出し空気圧等により搬送され、
丸ベルトコンベアにより収納容器に納められる。
以上により、半導体ウエハ表面に対して完全に無
接触の状態でプロービングマシンに半導体ウエハ
の搬入、搬出がなされる。

しかしながら、上記全自動の半導体ウエハプロ
ーバにあつては、半導体ウエハを上記の吸着テー
ブルからアンロード位置への搬出動作が圧縮空気
圧不足等に行われなかつたり、停電等により測定
が中断した後の再起動時に、吸着テーブル上に未
だ半導体ウエハが載置されているにもかかわら
ず、測定すべき次の半導体ウエハが搬入される虞
れが生じる。このように半導体ウエハが重合わせ
らせると、下側の半導体ウエハの表面に損傷が生
じてしまう。あるいは、アンロード位置に半導体
ウエハを検出するセンサーを設ける等によつて、
次の半導体ウエハの搬送動作を行わせた場合、半
導体ウエハの検出出力が得られないことにより、
全自動半導体ウエハプローバは、信号待ちの状態
を続けることの結果、無駄な時間を費やすことに
なつてしまう。

そこで、本発明者は、半導体ウエハ測定載置台
に半導体ウエハが載置されているか否かを検出す
ることを考えた。すなわち、第４図に示すよう
に、半導体ウエハ測定載置台の表面に設けられた
複数の溝に結合された吸引孔又は吸引孔と真空ポ
ンプを結合させるチユーブの途中に圧力センサー
Ｐを設けて、その圧力の変化から半導体ウエハの
有無を検出するものである。すなわち、半導体ウ
エハがあると、その真空吸着によつて上記吸引孔
内の圧力が低下し、半導体ウエハがないと上記圧
力が上昇するからである。この場合、上記吸引固
定を選択的に行うためバルブＶが設けられ、バル
ブＶが開いた状態においては、上記半導体ウエハ
の有無によつて大きくは２値の圧力を持つように
変化する。しかしながら、測定すべき半導体ウエ
ハの大きさによつて、塞がれる溝の数が異なるこ
とによつてその圧力が微妙に異なるとともに、半
導体ウエハが無いときでも比較的小さい孔を通る
空気抵抗によつて、吸引孔内の圧力は大気圧より
小さくされる。さらに、バルブＶが閉じた状態で
は上記吸引孔内はほヾ大気圧になる。このため、
上記のような方法では、圧力センサーが多値の検
出出力を形成するので、精度の高い半導体ウエハ
の有無の検出出力を得ることが難しいものになつ
てしまう。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、簡単な構成により、高精度
の半導体ウエハの有無の検出機能を持つた半導体
ウエハ測定載置台を提供することにある。

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な
特徴は、この明細書の前述および添付図面から明
らかになるであろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なも
のの概要を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。すなわち、被測定半導体ウエハを吸引固定す
る複数の溝に対する吸引孔とは別に、上記吸引孔
が設けられた位置と異なる溝の一部と圧力センサ
ーとを結合させる小孔を設けるものである。

〔実施例〕

第１図には、この発明の一実施例の概略断面図
が示されている。

この実施例にかかる半導体ウエハ測定載置台
は、特に制限されないが、前記全自動半導体ウエ
ハプローバにおける吸着テーブルとして用いられ
る。すなわち、図示しないが、全自動半導体ウエ
ハプローバは、大まかに言うと、プロービングマ
シン部と半導体ウエハ移送部とにより構成され
る。

上記プロービンクマシン部は、周知のように、
その上面に載置された半導体ウエハを吸引固定す
る吸着テーブルをＸ、ＹステージによりＸ、Ｙ方
向に移動させ、θ方向に回転させることにより、
固定されたプローブボード等で構成され、尖端が
測定箇所に対応して配列された探針に対してウエ
ハチツプのボンデイングパツドに位置合わせする
ものである。この位置合わせにあたつては、アラ
イニングを行い、半導体ウエハにおけるチツプの
配列のＸ軸と、上記Ｘ、ＹテスージのＸ軸とを吸
着テーブル５のθ方向の調整により一致させるも
のである。この後、測定すべき最初のウエハチツ
プのボンデイングパツドと探針の尖端との位置合
わせを行う。以下、連続してＸ方向又はＹ方向に
１チツプ間隔づつ移動させることにより、自動的
に他のウエハチツプのボンデイングパツドに対す
る探針の位置合わせが行われる。これらのＸ、Ｙ
ステージの移動、θ方向の回転制御は、パルスモ
ータを用いて高精度に行われる。

また、吸着テーブルは、エア又はパルスモータ
を用いてＺ方向（アツプ、ダウン）に移動させら
れる。すなわち、Ｘ、Ｙステージの制御による位
置合わせ動作は、吸着テーブルを下げた状態にし
て行われ、測定時には吸着テーブルを押し上げた
状態として探針とウエハチツプのボンデイングパ
ツドとを所要の接触圧をもつて接続させるもので
ある。

上記プロービングマシン部は、トランスフアア
ームが取り付けられている。このトランスフアア
ームは、例えば、半導体ウエハの表面より無接触
の下に吸着するベルヌーイチヤツクが使用され、
ロード位置に移送された半導体ウエハをロードポ
ジシヨンの吸着テーブル上に搬送する。

また、測定が終了した半導体ウエハは、吸着テ
ーブルがアンロードポジシヨンに移動した後、ア
ンロードポジシヨンに向かう斜めの小孔から、エ
ア等の吹き出して、アンロード位置に搬送され
る。

このような、半導体ウエハの自動ロード、アン
ロード機構を備えたプロービングマシン部に対し
て、半導体ウエハ移送部が設けられる。半導体ウ
エハ移送部は、それぞれ半導体ウエハが収納され
る収納容器（カセツト）が設置される複数個のエ
レベータ機構と、コースアライメントステージと
しても作用するロード位置及びアンロード位置と
の間をそれぞれ接続する丸ベルトコンベアにによ
り構成される。このような全自動半導体ウエハプ
ローバは、例えば、特公昭59−2182号公報によつ
て詳しく述べられている。

第１図において、半導体ウエハの測定載置台１
の測定載置面を形作る１つの部品ブロツク２が示
されている。同図において、その中央に垂直方向
に設けられた小孔は、吸引孔３を構成する。すな
わち、その下部には、図示しないチユーブを介し
て真空ポンプに結合される。

上記部品ブロツク２の表面には、第２図に示し
た平面図のように、同心状の複数の溝４ａ〜４ｄ
が設けられる。これらの同心状溝４ａ〜４ｄは、
特に制限されないが、上記吸引孔３を中心として
半径方向に走る２つのＶ字状の溝５ａ，５ｂによ
つてそれぞれ共通に結合される。

また、上記部品ブロツク２の表面には、斜めに
向かう複数の噴射小孔９が設けられる。これらの
噴射小孔９は、部品ブロツク２の下面側に設けら
れた凹部の空洞９ａによつて共通に結合される。
この空洞９ａには、図示しないが、バルブを介し
て選択的に圧縮空気（又はチツソガス）が供給さ
れらことによつて、上記噴射小孔９から矢印で示
した斜め方向に噴き出される。これにより、半導
体ウエハを上述したようにアンロード位置に搬出
させる。なお、第２図において、上記噴射小孔９
は省略されている。

この実施例では、半導体ウエハの有無を検出す
るため、上記吸引孔３は、溝５を介して小孔６と
結合される。この小孔６は、その下部において接
続チユーブ７を介して圧力センサー８と接続され
る。この圧力センサー８は、特に制限されない
が、オランダ国のフイリツプス社から販売されて
いる『KP100A』モノリシツク圧力センサーが利
用される。

なお、上記部品ブロツク２の下側には、他の部
品ブロツクが結合され、全体として半導体ウエハ
測定載置台１を構成する。

この実施例では、圧力センサー８に結合される
小孔６は、上記吸引孔３とは分離して設けるもの
であるので、その表面に半導体ウエハが載置され
ていない場合、吸引孔３の吸引動作とは無関係に
ほヾ大気圧にされる。一方、半導体ウエハが載置
されると、半導体ウエハの下面によつて各溝の上
部が塞がれることの結果、溝が密封されので上記
吸引孔３から行われる吸引動作に従つた低い圧力
にされる。このように、圧力センサー８に伝えら
れる圧力は、半導体ウエハが載置されているか否
かに従つたほヾ２値の圧力とすることができるも
のである。また、上記圧力センサー８に導く小孔
６を中心部に配置することによつて、最も小さな
径の半導体ウエハでも比較的低い圧力にすること
ができる。

第３図には、半導体ウエハの有無の検出信号を
形成する検出回路の一実施例の回路図が示されて
いる。同図において、抵抗R1〜R4で示したブリ
ツジ回路は、上記モノリシツク圧力センサーの等
価回路である。ブリツジ回路で示した圧力センサ
ー８の出力は、演算増幅回路OP1とその利得設定
のための抵抗R5、R6からなる増幅回路によつて
増幅される。この増幅回路の増幅出力における温
度補償又は大気圧の補償を行うため、この実施例
では、同図で点線で示したように、ダミーの圧力
センサー８′と上記同様な増幅回路（OP2、R5、
R6）が設けられる。上記ダミーの圧力センサー
８′は、大気中に置かれるものである。上記一対
の圧力センサー８，８′の増幅出力は、演算増幅
回路OP3の反転入力（−）と非反転入力（＋）と
に差動的に供給される。この演算増幅回路OP3の
差動増幅作用によつて、上記大気圧の変動ないし
増幅回路の温度補償等を行うことができる。

すなわち、半導体ウエハが載置されない場合、
両圧力センサー８，８′は、同じ大気圧に従つた
出力信号を送出するので、その変動を補償するこ
とができる。また、増幅回路OP1とOP2における
温度依存性又は電源電圧依存性等も同様に相殺さ
れる。これにより、半導体ウエハが載置されてな
ければ、演算増幅回路OP3の出力からはほヾ回路
の設置電位のようなロウレベルの出力信号が得ら
れる。これにより、トランジスタQ1はオフ状態
にされる。また、半導体ウエハが載置されていれ
ば、両圧力センサー８，８′から得られた出力信
号の増幅信号の差分が演算増幅回路OP3と、その
抵抗R7、R8によつて設定された利得に従つたハ
イレベルにされる。このハイレベルは、特に制限
されないが、抵抗R9とダイオードD1を介してト
ランジスタQ1のベースに伝えられ、このトラン
ジスタQ1をオン状態にする。

上記トラジスタQ1のオン／オフ状態によつて、
その出力からロウレベル／ハイレベルの検出出力
が得られる。上記トランジスタQ1は、そのエミ
ツタは回路の設置電位に結合され、そのコレクタ
には、負荷としての抵抗R11と発光ダイオード
LEDが設けられる。この発光ダイオードLEDは、
半導体ウエハの有無を表示させるためのものであ
る。

なお、特に制限されないが、上記抵抗R9とダ
イオードD1及びトランジスタQ1のベース、エミ
ツタ間抵抗R10が設けられることによつて、上記
演算増幅回路OP3のロウレベルの出力信号が、回
路の接地電位以上の中間レベルになつていても、
トランジスタQ1はオン状態にならないようにし
ている。すなわち、トランジスタQ1は、演算増
幅回路OPの出力電圧を抵抗R9とR10で分圧した
電圧が、ダイオードD1とトランジスタQ1とを共
にオン状態にするに必要な電圧にならなければオ
ン状態にされない。

〔効果〕

(1) 半導体ウエハの測定表面に設けられた溝を介
して吸引孔に結合される小孔を設けて、これに
圧力センサーを接続させることにより、半導体
ウエハの有無に従つたほヾ２値の圧力の変化を
作り出すことができる。これによつて、精度の
高い半導体ウエハの有無の検出を実現すること
ができるという効果が得られる。

(2) 上記(1)により、ほヾ２値の圧力変化を検出す
るものであるから、比較的感度の悪い安価な圧
力センサーを用いても高精度で半導体ウエハの
有無を検出することができるという効果が得ら
れる。

(3) 検出回路として、大気中に置かれたダミーの
圧力センサーを設けて、差の信号を形成するこ
とによつて、大気圧の差動及び微少なセンサー
出力を増幅する増幅回路におるけ温度補償、電
源電圧依存性等の補償を行うことができる。し
たがつて、上記(1)ないし(2)と相乗的な作用によ
つて、極めて安定し、かつ高い精度での半導体
ウエハの有無の検出を行うことができるという
効果が得られる。

(4) 上記(1)ないし(3)によつて、全自動半導体ウエ
ハプローバに適用した場合には、半導体ウエハ
の有無を確実に検出できるから、半導体ウエハ
の自動ロード／アンロード動作において、半導
体ウエハの損傷や無駄な待ち時間を防止するこ
とができるという効果が得られる。

以上本発明者によつてなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、この発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。例えば、使用する圧力センサーは、上記の
ような気圧の変化を検出できるものであれば何で
あつてもよい。また、吸引孔及び小孔と真空ポン
プ及び圧力センサーとをそれぞれ結合させる手段
は、種々の実施形態を採ることができるものであ
る。さらに、圧力センサーの出力を信号処理する
検出回路は、ダミー圧力センサーを省略して構成
するもの等種々の実施形態を採ることができるも
のである。

〔利用分野〕

この発明は、例えば、全自動半導体ウエハプロ
ーバ等のように半導体ウエハを吸引固定して、そ
の測定を行う各種の半導体半導体ウエハ検査装置
に広く利用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す概略断面
図、第２図は、その概略平面図、第３図は、その
検出回路の一実施例を示す回路図、第４図は、こ
の発明に先立つて検討された半導体ウエハの有無
を検出する方法を示す原理図である。 １……半導体ウエ測定載置台、２……部品ブロ
ツク、３……吸引孔、４ａ〜４ｄ……同心状溝、
５，５ａ，５ｂ……溝、６……小孔、７……接続
チユーブ、８……圧力センサー、９……噴射小
孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定半導体ウエハを吸引固定する複数の溝
   と、上記溝に結合された吸引孔と、上記吸引孔が
   設けられた位置と異なる溝の一部と第１の圧力セ
   ンサーとを結合させる小孔と、上記第１の圧力セ
   ンサーと大気中に置かれる第２の圧力センサーと
   を備え、上記第１と第２の圧力センサーの差分の
   出力信号に基づいて半導体ウエハの有無を検出す
   るようにしてなることを特徴とする半導体ウエハ
   測定載置台。 ２ 上記半導体ウエハ測定載置台は、全自動半導
   体ウエハプローバに設けられ、上記半導体ウエハ
   の検出信号により半導体ウエハ測定載置台に対す
   る半導体ウエハの自動搬入と自動搬出動作の確認
   が行われるものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の半導体ウエハ測定載置台。