JPWO2018235411A1 - 検査システム - Google Patents

Abstract

検査システムは、被検査体の電気的検査を行うためのテスタとプローブカードとを有するテスタ部が収容される検査室を複数段有する検査モジュールと、被検査体とテスタ部のアライメントを行うアライナーモジュールと、アライナーモジュールを収容するアライメントエリアと、被検査体をアライメントエリアに搬入出するローダ部とを有し、複数の検査モジュールは、アライメントエリアに隣接して設けられている。

Description

本開示は、検査システムに関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、基板である半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）における全てのプロセスが終了した段階で、ウエハに形成されている複数の半導体素子（デバイス）の電気的検査が行われる。このような電気的検査を行う装置は、一般的に、ウエハステージ、デバイスに接触するプローブを有するプローブカード、ウエハの位置合わせを行うアライナー等を有するプローバ部と、デバイスに電気的信号を与え、デバイスの種々の電気特性を検査するためのテスタとを有している。

また、このような電気的検査を多数のウエハに対して効率的に行うため、プローブカードやウエハ保持用のチャックプレート等を有するプローバ部と、テスタを収納したテストヘッドとを有するセルを横方向および高さ方向に複数台並べた検査システムが用いられている（例えば特許文献１）。特許文献１では横方向に４個、高さ方向に３個のセルを有するものが例示されている。また、各セルにおいては、プローバ部の上にテストヘッドが載せられている。

特開２０１４−１７９３７９号公報

本開示は、テスタの実装密度を高くすることができる検査システムを提供する。

本開示の一実施形態に係る検査システムは、被検査体の電気的検査を行うためのテスタとプローブカードとを有するテスタ部が収容される検査室を複数段有する検査モジュールと、被検査体と前記テスタ部のアライメントを行うアライナーモジュールと、前記アライナーモジュールを収容するアライメントエリアと、被検査体を前記アライナーモジュールに搬入出するローダ部とを有し、前記検査モジュールは、前記アライメントエリアに隣接して設けられている。

本開示によれば、テスタの実装密度を高くすることができる検査システムが提供される。

第１の実施形態に係る検査システムの概略構成を示す平面図である。 図１の検査システムを示す縦断面図である。 検査室内でウエハに形成されたデバイスの電気検査を行っている際のテスタ部およびチャックトップの状態を示す図である。 テスタ部にウエハを搬送する際の手順を説明するための図である。 テスタ部にウエハを搬送する際の手順を説明するための図である。 テスタ部にウエハを搬送する際の手順を説明するための図である。 テスタ部にウエハを搬送する際の手順を説明するための図である。 テスタ部にウエハを搬送する際の手順を説明するための図である。 テスタの冷却機構の一例を示す図である。 テスタの冷却機構の他の例を示す図である。 テスタの冷却機構のさらに他の例を示す図である。 図１１Ａの冷却機構において、テスタを冷却部材から切り離した状態を示す図である。 テスタの冷却機構の別の例を示す側面図である。 テスタの冷却機構の別の例を示す平面図である。 テスタの冷却方式の一例を示す図である。 テスタの冷却方式の他の例を示す図である。 検査室に用いられるシャッターを含むシャッターユニットの構造を示す断面図である。 検査室に用いられるシャッターを含むシャッターユニットの構造を示す正面図である。 検査室に用いられるシャッターを含むシャッターユニットのシャッターガイドの構成を示す図である。 第２の実施形態に係る検査システムの概略構成を示す平面図である。 第３の実施形態に係る検査システムの概略構成を示す縦断面図である。 第３の実施形態に係る検査システムにおけるアライメントの際の状態を説明する断面図である。

以下、添付図面を参照して実施の形態について詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は第１の実施形態に係る検査システムの概略構成を示す平面図、図２は図１の検査システムを示す縦断面図である。

本実施形態の検査システム１００は、被検査体であるウエハに形成されたデバイスの電気的特性の検査するものであり、−４０〜−２０℃程度の低温における検査が可能に構成されている。

検査システム１００は、ウエハＷの検査を行う検査部２００と、ウエハの搬入出等を行うローダ部３００とを有する。

検査部２００は、アライナーモジュール６と、アライメントエリア１と、複数（本例では６個）の検査モジュール２とを有する。アライナーモジュール６は、ウエハとテスタとのアライメントを行うためのものであり、アライメントエリア１に収容されている。アライメントエリア１は平面形状が多角形状をなし、複数の検査モジュール２は、アライメントエリア１の周囲に放射状にクラスター形状を有するように設けられている。

ローダ部３００は、載置台１０と、ローダモジュール１２と、搬送部３と、バッファ部４と、プリアライメント部５と、制御部１５とを有する。載置台１０は、複数のウエハＷを収容する容器であるＦＯＵＰ１１が載置され、ロードポートを有する。ローダモジュール１２は、ウエハ等を搬送するローダ１３を有する。搬送部３は、ウエハＷを搬送する搬送機構７を有する。バッファ部４は、ウエハＷを仮置きする。プリアライメント部５は、ウエハＷのプリアライメントを行う。制御部１５は、載置台１０の内部に設けられている。

また、アライメントエリア１、検査モジュール２、および搬送部３の下にはチラーエリア８が設けられている。

検査部２００は、低温での検査の際に、結露しないように、検査に適した環境であるドライ雰囲気に調整される。ドライ雰囲気はドライエアを供給することにより形成することができる。また、ローダ部３００のうち、搬送部３、バッファ部４、プリアライメント部５も、ドライ雰囲気に調整される。ローダ部３００の他の部分は大気雰囲気となっている。

各検査モジュール２は、複数段、本例では５段の検査室２１を有しており、最下段の検査室２１の下には電装部品収納部２６が設けられている。その下のチラーエリア８の検査モジュール２の下側部分にはチラーユニット２７が設けられている。なお、電装部品収納部２６を設ける代わりに検査室２１を設け、検査室２１の段数をさらに増加させてもよい。

各検査室２１にはテスタとプローブカードを含むコンタクト機構とを有するテスタ部２２が収容される。そして、テスタ部２２のコンタクト部にウエハを搭載したチャックトップ２３を吸着させた状態で検査が行われる。検査室２１とアライメントエリア１との間には、開口２４が設けられており、開口２４はシャッター２５により開閉されるようになっている。テスタ部２２およびチャックトップ２３は、図示しない移動機構により、それぞれ別個にアライメントエリア１に引き出すことが可能となっている。なお、シャッター２５およびテスタ部２２の詳細については後述する。

各検査室２１の背面側はメンテナンスエリアとなっており、テスタ部２２をメンテナンスエリアに引き出してテスタ部２２のメンテナンスを行えるようになっている。

搬送部３内の搬送機構７は、例えば、図示するように多関節構造を有しており、搬送機構７は搬送部３内の空間を昇降可能に設けられている。搬送部３の下側にはアライメントエリア１に繋がる開口４１を有しており、開口４１はシャッター４２により開閉可能となっている。そして、開口４１を介して搬送機構７からウエハＷがアライメントエリア１に対して搬入出される。また、搬送機構７は、開口４１の上方位置で、バッファ部４およびプリアライメント部５に対するウエハＷの受け渡しを行う。

アライナーモジュール６は、筐体３１と、アライナー３２と、ファンフィルターユニット（ＦＦＵ）３３と、上カメラ３４と、下カメラ３５とを有している。筐体３１は、Ｚ方向に昇降およびＺ軸回りのθ方向に回転可能に設けられている。アライナー３２は、筐体３１内の底部に設けられている。ファンフィルターユニット（ＦＦＵ）３３は、筐体３１の上面に設けられている。上カメラ３４は、筐体３１の上面中央に上下動可能に設けられている。下カメラ３５は、アライナー３２の側面に設けられている。

筐体３１の昇降は、例えばボールねじ機構により行うことができる。ＦＦＵ３３からは清浄なドライ空気のダウンフローが供給される。また、筐体３１の側面には、搬送部３の搬送機構７によりウエハＷを搬入出するための間口３６と、テスタ部２２およびチャックトップ２３を搬入出するための間口３７とを有している。間口３６および３７は、それぞれシャッター３８および３９により開閉可能となっている。そして、ウエハＷを搬入出する際には、間口３６が搬送部３の間口４１に合うようにアライナーモジュール６を移動させる。また、テスタ部２２および／またはチャックトップ２３を搬入出する際には、間口３７が対応する検査モジュール２の検査室の間口２４に合うようにアライナーモジュール６を移動させる。

ローダ１３は、ローダモジュール１２内の空間を、図中のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、およびＺ軸回りのθ方向に移動可能に設けられている。これにより、ＦＯＵＰ１１内のウエハＷを、ロードポートを介して受け取り、バッファ部４またはプリアライメント部５に搬送するか、または、バッファ部４に搬送された検査済みのウエハＷをＦＯＵＰに戻す。バッファ部４の搬送間口およびプリアライメント部５の搬送間口は、それぞれシャッター４３および４４により開閉可能となっている。

シャッター４３および４４により、大気雰囲気とドライ雰囲気が仕切られるようになっている。また、搬送部３とアライメントエリア１との間にシャッター４２を設けることにより、実際に結露を防止したいアライメントエリア１および検査モジュール２内への大気の侵入を確実に防止するようになっている。また、複数の検査室２１は各々区画されており、各検査室２１のシャッター２５を閉めることで、各検査室２１毎に所望のドライ雰囲気に制御することができる。また、シャッター２５は、メンテナンスを行っている検査室２１からの大気の侵入を防止する機能も有する。なお、各検査室２１の雰囲気制御は一体的に行ってもよい。

次に、テスタ部２２およびチャックトップ２３について説明する。
図３は、検査室２１内でウエハＷに形成されたデバイスの電気的検査を行っている際のテスタ部２２およびチャックトップ２３の状態を示す図である。

テスタ部２２は、テスタ５０と、プローブカード５２と、インターフェイス部５１と、ベローズ５４とを有している。テスタ５０は、ウエハＷに形成された複数のデバイスの電気的検査を行うものである。テスタ５０は、筐体内に、ウエハＷ上のデバイスに対する電力供給、波形入力（ドライバ）、波形測定（コンパレータ）、電圧、電流出力および測定を行うテスタモジュールボード（図示せず）が複数設けられて構成されている。プローブカード５２は、ウエハＷに形成された複数のデバイスの電極に接触する多数のコンタクトプローブ５３を有する。インターフェイス部５１は、テスタ５０とプローブカード５２との間に形成される。ベローズ５４は、ウエハＷを保持したチャックトップ２３をテスタ部２２に真空吸着する際の密閉空間を形成する。

チャックトップ２３は、その表面にウエハＷが吸着保持されるとともに、その内部に温調機構を有しており、低温検査を行う場合は、チラーユニット２７からチラー（冷却液）が供給されて温調されるようになっている。なお、高温検査も行えるようにする場合は、チャックトップ２３内に温調機構としてヒーターも設けられる。

チャックトップ２３は、ベローズ５４内の密閉空間が真空引きされることにより、テスタ部２２に吸着された状態となり、コンタクトプローブ５３がウエハＷに接触する。この状態で、テスタ５０からの電気的信号が、インターフェイス部５１およびプローブカード５２を経てウエハＷの各デバイスに送られ、ウエハＷの各デバイスからの応答信号がプローブカード５２およびインターフェイス部５１を経てテスタ５０に戻る。これにより、デバイスの電気的特性の検査が行われる。

制御部１５は、検査システム１００を構成する各構成部を制御する、ＣＰＵ（コンピュータ）を有する主制御部と、入力装置（キーボード、マウス等）、出力装置（プリンタ等）、表示装置（ディスプレイ等）、記憶装置（記憶媒体）を有している。制御対象である各構成部としては、例えば、各検査室２１のテスタ５０、真空吸着機構、アライナーモジュール６、搬送機構７、ローダ１３、テスタ部２２およびチャックトップ２３の移動機構、アライナー３２等を挙げることができる。制御部１５の主制御部は、例えば、記憶装置に内蔵された記憶媒体、または記憶装置にセットされた記憶媒体に記憶された処理レシピに基づいて、検査システム１００に所定の動作を実行させる。

テスタ部２２にウエハＷを搬送する際には、図４に示すように、チャックトップ２３がアライメントエリア１に搬入されてアライナー３２の上に載置され、吸着された状態とする。このときの位置合わせは、下降した状態の上カメラ３４により行われる。

そして、図５に示すように、間口３６から搬送装置７によりアライナーモジュール６の筐体３１内にウエハＷを搬入し、チャックトップ２３の所定位置に載置し、吸着する。

次いで、図６に示すように、上カメラ３４を戻して間口３７からテスタ部２２をアライナーモジュール６の筐体３１に搬入させ、下カメラ３５でテスタ部２２の位置合わせを行う。

次いで、図７に示すように、アライナー３２のＺブロックによりチャックトップ２３を上昇させ、テスタ部２２のプローブカード５２のコンタクトプローブをウエハに接触させた後、さらにチャックトップ２３を上昇させコンタクトプローブをウエハに押し付ける。その状態でベローズ５４に囲まれた空間を真空引きしてチャックトップ２３をテスタ部２２に吸着させるとともに、ウエハＷがコンタクトプローブに押し付けられた状態を維持する。この際に、筐体３１は、所定の部材を介してテスタ部２２を支持し、ウエハＷへの押しつけ力が逃げないようにする機能を有する。

次いで、図８に示すように、アライナー３２とチャックトップ２３の吸着を解除し、テスタ部２２とそれに吸着されたチャックトップ２３を検査室２１に移動させ、ウエハＷの検査を開始する。

ウエハＷの検査が終了した際には、ウエハＷの搬入の際の動作と逆の動作でウエハＷを搬出する。すなわち、検査が終了したウエハＷが存在する検査室２１のテスタ部とそれに吸着されたチャックトップ２３を、図８とは逆に、検査室２１からアライナーモジュール６の筐体３１内に移動させる。次いで、チャックトップ２３をアライナー３２に載置し、吸着させ、図７に示す状態とする。この状態で、ベローズ５４に囲まれた空間の真空を解除し、チャックトップ２３の吸着を解除し、図６の状態とする。次いで、テスタ部２２を検査室２１に退避させ、チャックトップ２３上のウエハＷを搬送装置７により間口３６を介して搬出する。

そして、図４に示す状態となったチャックトップ２３上に、次の未検査のウエハＷが載置され、図５〜図８の手順でウエハＷが吸着されたチャックトップ２３をテスタ部２２に吸着させた状態で検査室２１に戻し、新たなウエハＷの検査が行われる。

次に、テスタ５０の冷却機構について説明する。
テスタ部２２のテスタ５０を構成する複数のテスタモジュールボードは発熱するため、テスタ５０（テスタモジュールボード）を冷却する必要がある。このため、従来、テスタモジュールボードに熱伝導シートを介して冷却プレートを貼り付け、冷却プレート内に冷却水チューブを介してチラーユニットから冷却水を循環供給していた。冷却水により熱交換し、昇温した冷却水をチラーユニット（熱交換器）により冷却することによりテスタ５０の冷却を行っていた。しかし、本実施形態のようにテスタ５０が移動する場合には、冷却水チューブをテスタ５０とともに移動させる必要があり冷却水チューブの引き回しが複雑となる。

これを回避するテスタ５０の冷却構造として、図９に示すものを挙げることができる。この冷却構造は、チラーユニット５５から検査室２１内のテスタ５０における複数のテスタモジュールボードに冷却水を循環供給するための冷却水チューブ５６および５７を、真空ラインや給電ケーブルとともに多関節式ケーブルダクト５８内に収容する。このような手法を用いることにより、テスタ５０が移動しても冷却水チューブ５６および５７は多関節ケーブルダクト５８内にあるので引き回しの複雑化は生じ難い。もちろん、これに加えて真空ラインや給電ケーブルの引き回しの複雑性も回避することができる。

図９でもなお不十分な場合には、他の冷却機構として図１０に示す冷却機構を用いることができる。図１０の冷却機構は、検査室２１内のテスタ５０の背面側に、冷却水流路６２が設けられた冷却部材６１を配置し、チラーユニットから冷却水チューブを介して冷却水路６２に冷却水を循環供給する。それとともに、テスタ５０を冷却部材６１に対して接離可能とし、検査の際には、テスタ５０を冷却部材６１に接触させて伝熱により冷却し、アライメントの際にはテスタ５０を冷却部材６１から切り離す。テスタ５０内がアライナーモジュール６に移動された際には、冷却の必要性は検査時よりも低いので、テスタ５０内の冷却水流路６３に冷却水を内部循環させればよい。

また、冷却機構のさらに他の例として、図１１Ａに示すように、検査室２１内のテスタ５０の背面側に、内部に２つの冷却水流路７２が形成され、冷却水路７２の接続端部にカプラ７３が設けられた冷却部材７０を配置したものを用いてもよい。本例では、チラーユニットから冷却水チューブを介して冷却水路７２に冷却水を供給するようにする。それとともに、テスタ５０を冷却部材７０に対して接離可能とし、検査の際には、テスタ５０を冷却部材７０に接続し、テスタ５０の内部の冷却水流路７１と、冷却部材７０の冷却水流路７２とをカプラ７３に接続して冷却水が循環するようにする。これにより、検査の際には十分な冷却を確保し、検査時よりも冷却の要求が小さいアライメント時には、図１１Ｂに示すように、テスタ５０が冷却部材７０から切り離されてテスタ５０の冷却水流路７１内に冷却水を循環させるようにすることができる。

なお、図１０、図１１Ａ、図１１Ｂの場合には、テスタ部２２のメンテナンスの際に、冷却部材６１および冷却部材７０を開いて、テスタ部２２がメンテナンスエリアに引き出せるようにすればよい。

さらに、冷却機構の別の例として、図１２Ａ、図１２Ｂに示すようにヒートパイプを用いて冷却することも有効である。図１２Ａはテスタ５０の内部および本例の冷却機構の側面図であり、図１２Ｂはその平面図である。本例では、テスタ５０内の複数のテスタモジュールボード８０のそれぞれに接触するようにヒートパイプ８１が設けられている。ヒートパイプ８１は一つのテスタモジュールボード８０に対して３本設けられている。ただし、ヒートパイプ８１の本数は限定されない。各テスタモジュールボード８０におけるヒートパイプ８１の基端部は、テスタ側冷却部材８２内に挿入されており、図１２Ｂに示すように、テスタ側冷却部材８２は、複数のテスタモジュールボード８１に対応して複数並べて配置されている。複数のテスタ側冷却部材８２は冷却部材８３に接離可能に設けられている。冷却部材８３内には冷却水流路が設けられており、チラーユニットから冷却水チューブを介して冷却水が循環供給されることにより冷却されるようになっている。

本例においては、テスタ５０による検査の際には、テスタ側冷却部材８２を冷却部材８３に接触させて、冷却部材８３の冷熱を、テスタ側冷却部材８２およびヒートパイプ８１を介してテスタ５０に供給して冷却する。より詳しくは、冷熱をテスタ５０内の各テスタモジュールボード８０に供給して冷却する。アライメントの際にはテスタ５０をテスタ側冷却部材８２とともに、冷却部材８３から切り離す。テスタ５０内がアライナーモジュール６に移動された際には、冷却の必要性は検査時よりも低いのでテスタ側冷却部材８２の冷熱をヒートパイプ８１を介してテスタ５０に伝熱させればよい。

ヒートパイプ８１は、両端が閉塞された筒状をなす金属（例えば銅または銅合金）からなり、その中に水などの作動液が充填された密閉構造を有している。そして、内部に充填された作動液の蒸発現象と凝縮現象を利用して、一端から他端に大量の熱を容易に輸送する機能、およびその中に温度の高低がある場合に速やかに熱を輸送して温度を均一化する機能を有する。ヒートパイプ８１は作動液が先端に流れ落ちることができるよう、斜めに配置されている。このヒートパイプ８１の機能により、冷却部材８３の冷熱がテスタ側冷却部材８２およびヒートパイプ８１を介してテスタ５０（テスタモジュールボード８０）に伝達される。したがって、冷却水チューブや冷却水路等を用いない簡易な構造でテスタ５０（テスタモジュールボード８０）を冷却することができる。

なお、本例では、テスタ部２２のメンテナンスの際に、冷却部材８３を開いて、ヒートパイプ８１およびテスタ側冷却部材８２ごとテスタ部２２をメンテナンスエリアに引き出し、その後、ヒートパイプ８１およびテスタ側冷却部材８２を取り外せばよい。

以上のテスタ５０におけるテスタモジュールボードの冷却の説明においては、冷却水で冷却することを前提として記載したが、他の冷却液であってもよい。

テスタを構成するテスタモジュールボードを冷却するためのチラーユニット（熱交換器）として、従来、テスタ専用のものが用いられており、本実施形態でもテスタ専用のものを用いてもよい。しかし、この場合には、チラーユニットの分、検査システムのフットプリントが大きくなり、また、テスタ専用のチラーユニットにおいて冷却水等の熱交換のための電力も必要である。

テスタ専用のチラーユニットを用いる場合のフットプリントの増加および電力の問題を解消可能な冷却方式として、チャックトップ２３のチラーユニット２７の冷却液を利用するものを用いることができる。

図１３は、その場合の冷却方式の一例を説明する図である。
チラーユニット２７は熱交換器として機能し、冷却液供給配管９１および冷却液返戻配管９２が接続されており、冷却液供給配管９１へ所定の温度に冷却された冷却液が供給される。また、冷却液返戻配管９２から冷却に供せられて昇温した冷却液がチラーユニット２７に返戻される。冷却液供給配管９１および冷却液返戻配管９２は中継部材９３に接続される。

中継部材９３には、冷却液供給配管９１に連通するテスタ側冷却液供給路９４および冷却液返戻配管９２に連通するテスタ側冷却液返戻路９５が接続されている。テスタ側冷却液供給路９４にはバルブ９６が介装されている。冷却液の温度は、ウエハのテスト温度、熱量に合わせて上下する可能性があるので、バルブ９６によりテスタ５０に供給される冷却液の流量制御により、テスタ５０内のテスタモジュール温度が所定範囲内に収まるように制御する。テスタ側冷却液供給路９４は、テスタ５０に至り、テスタ５０内で分岐して、各テスタモジュールボードに熱伝導シートを介して貼り付けられた冷却プレート（いずれも図示せず）に接続され、各テスタモジュールボードを冷却する。また、テスタ側冷却水返戻路９５もテスタ５０に至り、テスタ５０内で分岐して、各テスタモジュールボードに熱伝導シートを介して貼り付けられた冷却プレートに接続され冷却に供せられた後の昇温した冷却液がチラーユニット２７に向けて返戻される。

テスタ側冷却液供給路９４からはチャックトップ側冷却液供給路９７が分岐しており、テスタ側冷却液返戻路９５からはチャックトップ側冷却液返戻路９８が分岐している。チャックトップ側冷却液供給路９７にはバルブ９９が介装されており、チャックトップ２３に供給される冷却液の流量を制御するようになっている。チャックトップ側冷却液供給路９７を介してチャックトップ２３内の冷却液流路に冷却液が供給されることにより、チャックトップ２３が所定温度に制御される。また、チャックトップ側冷却液返戻路９８もチャックトップ２３内の冷却液流路に接続され、チャックトップ２３の冷却に供せられた後の昇温した冷却液がチラーユニット２７に向けて返戻される。

このように、チャックトップ２３のチラーユニット２７を用いてテスタ５０内のテスタマザーボードを冷却することにより、テスタ専用のチラーユニットを設ける必要がない。このため、検査システムのフットプリントを小さくすることができ、冷却水等の熱交換のための電力を低減することができる。

また、図１４に示すように、冷却液として工場内で循環水等として用いられる工場内水（市水）をテスタ５０（テスタモジュールボード）の冷却に用いてもよい。ただし、供給可能な水の温度、水質、圧力等は工場によって異なるので、テスタ５０の冷却条件に合致するか否かの確認は必要である。この場合にも、テスタ専用のチラーユニットを設ける必要がないので、検査システムのフットプリントを小さくすることができ、冷却水等の熱交換のための電力を低減することができる。

次に、各検査モジュール２の各段の検査室２１に用いられるシャッター２５について説明する。
図２では、シャッター２５を垂直に描いているが、検査モジュール２が複数配列され、各検査モジュール２の検査室２１は多段に設けられているため、実際には、シャッター２５を垂直に設けるとシャッター２５を上下方向に移動して開口２４を開閉しようとするとシャッターどうしの干渉が問題となる。また、シャッター２５を横方向に開閉すると、検査モジュール２の配置に制限が生じるとともに、検査システム自体のフットプリントが大きくなってしまう。本実施形態ではこのような問題を解消した、以下に説明するようなシャッターユニットを設ける。

図１５は検査室２１に用いられるシャッター２５を含むシャッターユニットの構造を示す断面図、図１６はその正面図、図１７はシャッターガイドの構成を示す図である。
図１５および図１６に示すように、シャッターユニット１１０は、ベースプレート１０１と、シャッター２５と、パッキン１０２と、ガイド部材１０３と、シリンダ機構１０４とを有する。ベースプレート１０１は、検査室２１の前面に設けられている。シャッター２５は、ベースプレート１０１上を移動して検査室２１前面の開口２４を開閉する。パッキン１０２は、シャッター２５を気密にシールする。ガイド部材１０３は、ベース部材１０１に設けられており、シャッター２５をガイドする。シリンダ機構１０４は、シャッター２５をガイド部材１０３に沿って移動させる。

ベースプレート１０１は、その前面が鉛直方向から傾いており、シャッター２５は、その鉛直方向から傾いた前面に沿って上下方向に斜めに移動して、検査室２１の開口２４を開閉するように設けられている。シャッター２５は、複数のカムフォロア１０５を有し、カムフォロア１０５によりガイド部材１０３にガイドされるようになっている。

ベースプレート１０１は、当該検査室２１の下の段の検査室２１の前面側に延びる退避部１０１ａを有しており、シャッター２５が開放される際には、シャッター２５は退避部１０１ａに退避される。退避部１０１ａには開口１１１が形成されており、下の段の検査室２１に対するテスタ部２２およびチャックトップ２３の搬入出が妨げられないようになっている。

このように、前面が鉛直方向から傾いたベースプレート１０１を検査室２１の前面に設け、シャッター２５をその鉛直方向から傾いた前面に沿って上下方向斜めに移動するようにすることにより、以下のような効果が得られる。すなわち、下の検査室２１のシャッタースペースを確保することができ、多段に積層された複数の検査室２１においてシャッター２５を上下方向に移動するのにもかかわらず、シャッター２５の干渉を防止することができる。このため、検査モジュール２の配置の制限や、検査システム自体のフットプリントが大きくなることを解消することができる。

図１７に示すように、ガイド部材１０３の上端には角度が付けられた落とし込み部１０３ａが設けられている。これにより、シャッター２５が閉じられたときにカムフォロア１０５が落とし込み部１０３ａに移動し、シャッター２５がベースプレート１０１に押し付けられて気密性が確保される。ガイド部材１０３の中間部にも落とし込み部１０３ａが設けられており、シャッター２５が開放された時にもカムフォロア１０５が落とし込み部１０３ａに移動し、シャッター２５が位置決めされるようになっている。

以上のように構成された検査システム１００においては、ＦＯＵＰ１１から検査前のウエハＷをローダ１３により取り出し、プリアライメント部５に搬送し、プリアライメント部５でプリアライメントを行う。その後、搬送装置７によりプリアライメント部５のウエハＷを受け取り、搬送装置７上のウエハＷをアライメントエリア１のアライナーモジュール６に搬送する。このとき、アライナーモジュール６の筐体３１内のアライナー３２の上にはチャックトップ２３が装着されており、ウエハＷをチャックトップ２３上に搬送する。チャックトップ２３上でウエハＷは真空吸着される。

そして、上述したように、対応するテスタ部２２を検査室２１からアライナーモジュール６の筐体３１内に移動し、アライナー３２を上昇させて、ウエハＷをプローブカード５２のコンタクトプローブに接触させ、ベローズ５４に囲まれる空間を真空引きすることによりチャックトップ２３をテスタ部２２に吸着させる。その後、テスタ部２２を吸着されたチャックトップ２３とともに検査室２１に戻し、ウエハＷ（デバイス）の電気的検査を開始する。

以上のようなウエハＷの搬送動作を、１つの検査モジュール２あたり５段、６個の検査モジュール２について合計３０個分の検査室に対して行い、セットが完了した検査室から順次検査を実施する。

そして、検査が終了した検査室２１については、上述したように、その中のテスタ部２２を吸着されたチャックトップ２３とともに、アライナーモジュール６の筐体３１内に挿入し、チャックトップ２３をアライナー３２に装着するとともに、チャックトップ２３をテスタ部２２から取り外し、テスタ部２２を検査室２１に戻す。そして、チャックトップ２３上の検査後のウエハＷを搬送装置７により受け取り、バッファ部４に搬送し、バッファ部４のウエハＷをローダ１３によりＦＯＵＰ１１に戻す。

次いで、アライナー３２の上に存在する、ウエハＷが搬送された後のチャックトップ２３の上に、上述したような手順で、検査前のウエハＷを搬送するとともに、上述した手順でチャックトップ２３をテスタ部２２に吸着させることによりウエハＷを装着して、テスタ部２２をチャックトップ２３とともに検査室２１に戻し、次のウエハＷ（デバイス）の検査を実施する。
そして、以上のような動作を繰り返し行う。

上述したように、特許文献１では、複数のウエハに対して効率的な電気的検査を行うために、プローバ部と、テスタを収納したテストヘッドとを有するセルを横方向および高さ方向に複数台並べた検査システムが提案されている。しかし、さらなる効率的な検査が求められ、スループットを高めるためにさらにセル数を増加させることが求められている。しかし、このような検査システムを配置するクリーンルームの高さに制限があり、また、クリーンルームでのシステムのフットプリントを極力抑える必要があることから、特許文献１の技術では限界がある。

これに対し、本実施形態では、検査室２１（テスタ）を複数段有する検査モジュール２を、アライナーモジュール６を収容するアライメントエリア１に隣接して設ける構成とした。これにより、アライメントエリア１の周囲に、検査室２１を多段に積み重ねた検査モジュール２を複数配置することができる。このため、テスタの実装密度を高くすることができる。したがって、装置のフットプリントに対するテスタの数を従来よりも多くすることができ、より効率的でスループットの高い検査を行うことができる。

また、本実施形態では、アライメントエリア１にテスタ部２２を搬入して、アライメントエリア１でアライナー３２によるウエハの位置合わせを行うので、従来のような、テスタの下方位置でのアライナーによるウエハの位置合わせが不要となる。このため、検査室２１（テスタ）の積み重ね段数を従来よりも増加させることができ、テスタの実装密度をより高くすることができる。

さらに、本実施形態では、アライメントエリア１の周囲に複数の検査モジュール２を放射状に配置したクラスター形状を有しているので、ウエハ収納容器であるＦＯＵＰ１１と検査室２１との間のウエハＷの搬送距離を短くすることができ、この点からもスループットを高めることができる。

さらに、チラーユニット２７からのチラーによりチャックトップ２３を低温にして検査を行う際に、検査部２００をドライ雰囲気とされるので、結露が生じることを防止することができる。

さらにまた、以下の（１）〜（３）により、アライメントエリア１および検査室２１への大気の侵入を確実に防止することができる。
（１）ローダ部３００のうち、検査部２００とのインターフェイスとなる搬送部３、バッファ部４、プリアライメント部５もドライ雰囲気とする。
（２）バッファ部４およびプリアライメント部５と大気雰囲気との間をシャッター４３およびシャッター４４で仕切るようにする。
（３）搬送部３とアライメントエリア１との間にシャッター４２を設ける。

さらにまた、各検査室２１にシャッター２５を設けたので、各検査室２１内を個別にまたは一体的に確実に所望のドライ雰囲気にすることができる。また、これに加えて、検査室２１をメンテナンスする際に、メンテナンスしている検査室２１からアライメントエリア１への大気の侵入を防止することができる。

さらにまた、アライナーモジュール６を、ＦＦＵ３３からのドライエアのダウンフローを供給した筐体３１内で、チャックトップ２３およびウエハＷとテスタ部２２とのアライメントを行う構成としたので、アライメントの際にも結露の影響を防止することができる。また、筐体３１のウエハ搬送のための間口３６、およびテスタ部２２およびチャックトップ搬送のための間口３７にシャッター３８および３９を設けたので、アライメントの際の結露の影響をより一層確実に防止することができる。また、ウエハＷをプローブカード５２のコンタクトプローブに押し付ける際に、筐体３１が所定の部材を介してテスタ２２を支持することができるので、ウエハＷへの押しつけ力が逃げないようにすることができる。

さらにまた、本実施形態においては、冷却が必要なテスタ５０（テスタ部２２）が検査室２１とアライナーユニット６との間で移動するので、冷却水チューブで直接冷却水を供給するとチューブの引き回しが複雑になる。これに対して、図９や図１０の例では、検査室２１のテスタ５０の背面に冷却部材６１や冷却水供給部７０を接離可能に設けたので、このような不都合を防止することができる。すなわち、冷却の必要性が高い検査時には、冷却部材６１や冷却水供給部７０をテスタ５０に接触ないしは接続させて伝熱や直接冷却水を流すことで冷却を確保することができる。また、冷却の必要性が比較的低いメンテナンス時には、テスタ５０を冷却部材６１や冷却水供給部７０から切り離して、テスタ５０内で冷却水を循環させて必要な冷却を確保することができる。このため、冷却水チューブの複雑な引き回しが不要となる。

さらにまた、本実施形態では、チラーエリア８を検査部２００の下に設けたので、チラーエリアがフットプリントを増加させることはない。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
図１８は第２の実施形態に係る検査システムの概略構成を示す平面図である。本実施形態において、図１と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。

本実施形態の検査システム１００′は、検査部２００′と、第１の実施形態と同様のローダ部３００とを有する。本実施形態では、検査部２００′は、ローダ部３００のローダ１３が移動するＹ方向と直交するＸ方向に延びる長い直方体状のアライメントエリア１′を有し、その長手方向の両面に沿って複数、本例では６個ずつ合計１２個の検査モジュール２が設けられている。検査モジュール２は第１の実施形態と同様、５段の検査室２１を有しており、合計６０個の検査室２１を有している。

アライメントエリア１′のアライナーモジュール６′は基本構成は第１の実施形態のアライナーモジュール６と同様であるが、昇降および回転の他、Ｘ方向に走行可能な点がアライナーモジュール６とは異なっている。ウエハＷの搬送、チャックトップ２３のアライメント、テスタ部２２とウエハＷとのアライメント等は第１の実施形態と同様に行うことができる。

本実施形態では、アライナーモジュール６′がＸ方向に移動するため、その移動時間の分、スループットに影響が出る可能性がある。しかし、フットプリントに対する、検査室（テスタ）の数を著しく多くすることができ、テスタの実装密度をより一層高くすることができる。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。
図１９は、第３の実施形態に係る検査システムの概略構成を示す縦断面図である。本実施形態では、検査システムの構成は、第１の実施形態と類似しているが、アライナーモジュールの構成が第１の実施形態とは異なり、また、アライメントの位置も第１の実施形態とは異なっている。なお、本実施形態において、図２と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。

本実施形態の検査システム１００″は、検査部２００″と、第１の実施形態と同様のローダ部３００とを有する。本実施形態では、検査部２００″は、アライナーモジュール６″と、アライメントエリア１と、複数（本例では６個）の検査モジュール２′とを有する。アライナーモジュール６″は、ウエハとテスタとのアライメントを行うためのものであり、アライメントエリア１に収容されている。アライメントエリア１は、第１の実施形態と同様、平面形状が多角形状をなし、複数の検査モジュール２′は、アライメントエリア１の周囲に放射状にクラスター形状を有するように設けられている。

各検査モジュール２′は、複数段、本例では３段の検査室２１′を有している。検査室２１′は、第１の実施形態の検査室２１とは異なり、テスタ部２２の下方にアライメントのためのエリアが形成されている。

アライナーモジュール６″は、ベース１１０と、ベース１１０上に支持されたアライナー３２と、上下方向を撮影可能なアライメント用カメラ１１２とを有している。アライナーモジュール６″は、ＡＧＶのように、アライメントエリア１内の上下方向および水平方向、および検査室２１′のテスタ部２２の下方の空間に対して自走可能となっている。アライメントの際には、アライナーモジュール６″が、検査室２１′のテスタ部２２の下方のエリアに侵入するようになっている。

テスタ部２２にウエハＷを搬送する際には、アライナーモジュール６″を検査室２１′のテスタ部２２の下方のエリアに侵入させ、チャックトップ２３をアライナー３２の上に載置した状態とし、アライナーモジュール６″をアライメントエリア１に戻す。そして、アライメントエリア１内にて、間口４１から搬送装置７により搬送されてきたウエハＷを、アライナー３２に保持されたチャックトップ２３上に載置し吸着させる。そして、ウエハＷが吸着されたチャックトップ２３とともにアライナーモジュール６″を検査室２１′に搬入し、アライメントを行う。

アライメントを行う際の状態を図２０を参照して説明する。図２０は、図１９の検査室２１′を示す断面図であり、図１９とは直交する方向の断面を示している。ベース１１０上にはアライナー３２の他に、アライメントカメラ１１２の位置合わせ機構１１４が設けられている。位置合わせ機構１１４は、アライメントカメラ１１２をＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動可能であり、アライメントカメラ１１２が破線で示すホームポジションにあるときに、光軸ずれ合わせおよびフォーカス位置の調整を行う。アライメントカメラ１１２は、図２０に示すように、ホームポジションからプローブカード５２とウエハＷの間の任意の位置に移動可能となっている。

図２０の状態で、アライメントを行う際には、アライメントカメラ１１２でウエハＷを撮影することで、ウエハＷの所定の電極パッドの座標を確認し、また、プローブカード５２を撮影することでそれに対応するコンタクトプローブの座標を確認する。そして、電極パッド／コンタクトプローブの座標差を計算する。このような動作を、さらに例えば３箇所の電極パッドの座標およびコンタクトプローブの座標について行って、電極パッド／コンタクトプローブの座標差を計算する。これら座標差の平均でコンタクト座標を決定する。

本実施形態のアライメントカメラ１１２を用いることにより、アライナー３２がストロークしてアライメントを行う必要がないため、アライナーモジュール６″（アライナー３２）の小型化を実現することが可能となる。これにより、上述した、アライナーモジュール６″のアライメントエリア１内での動きや、検査室２１′のテスタ部２２の下方のエリアへ侵入する動きが可能となる。

なお、本実施形態では、検査システムの基本構成を第１の実施形態とした場合について説明したが、基本構成を第２の実施形態とした場合についても同様である。

＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

例えば、上記実施形態では、チラーユニットを設けて低温で検査することが可能な検査装置を示したが、高温検査用の装置であってもよい。その場合は、チラーエリアが不要となり、検査モジュールの検査室（テスタ）の段数をさらに増加させることができ、また、シャッターを設ける必要もない。

また、上記実施形態では、チラーにより冷却する際の結露を防止するために、大気雰囲気のローダ部に対して検査部をドライ雰囲気に調整したが、他の目的で、検査部の雰囲気を検査に適した他の環境、例えば、減圧雰囲気または他のガス雰囲気等にしてもよい。このように検査部を大気雰囲気と異なる環境に保持するためには、上記実施形態と同様シャッターが必要となる。

さらに、アライナーモジュール６を、筐体内にアライナーを設けた構成としたが、必ずしも筐体を用いる必要はない。

さらに、第１の実施形態および第２の実施形態の検査モジュールの配置は例示に過ぎず、アライメントエリアの周囲に検査モジュールが配置された構成であればよい。また、検査モジュールの数および検査モジュールの検査室（テスタ）の段数も任意である。ただし、従来に対する優位性をより確実なものとするためには、検査室（テスタ）の段数は４段以上であることが好ましい。

１，１′；アライメントエリア、２，２′；検査モジュール、３；搬送部、６，６′６″；アライナーモジュール、１５；制御部、２１，２１′；検査室、２２；テスタ部、２３；チャックトップ、３２；アライナー、３４；上カメラ、３５；下カメラ、５０；テスタ、５１；インターフェイス部、５２；プローブカード、５３；コンタクトプローブ、１００，１００′，１００″；検査装置、２００，２００′，２００″；検査部、３００；ローダ部、Ｗ；ウエハ（被検査体）

Claims (29)

1. 被検査体の電気的検査を行うためのテスタとプローブカードとを有するテスタ部が収容される検査室を複数段有する検査モジュールと、
   被検査体と前記テスタ部のアライメントを行うアライナーモジュールと、
   前記アライナーモジュールを収容するアライメントエリアと、
   被検査体を前記アライナーモジュールに搬入出するローダ部と
   を有し、
   前記検査モジュールは、前記アライメントエリアに隣接して設けられている、検査システム。
2. 前記アライナーモジュールは、昇降および昇降軸回りに回転可能に設けられている、請求項１に記載の検査システム。
3. 前記アライナーモジュールは、アライナーを有し、前記アライナーは被検査体を載置するステージが接続され、前記ステージの上に被検査体が載置される、請求項１または請求項２に記載の検査システム。
4. 前記アライナーモジュールは、前記アライナーを収容し、昇降および昇降軸回りに回転可能に設けられた筐体を有する、請求項３に記載の検査システム。
5. 前記筐体の上面に清浄気体のダウンフローを形成するためのファンフィルターユニットを有する、請求項４に記載の検査システム。
6. 被検査体を前記テスタ部に装着する際に、所定の前記検査室の前記テスタ部が、該検査室から前記アライナーの上方に移動され、前記アライナーが前記ステージを上昇させて、前記被検査体が前記プローブカードのコンタクトプローブに接触された状態で前記ステージを前記テスタ部に密着させ、その状態で前記テスタ部が前記ステージとともに前記検査室に移動される、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の検査システム。
7. 少なくとも前記アライメントエリアおよび前記検査室は、検査に適した環境に保持される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の検査システム。
8. 前記ローダ部は、
   被検査体収納容器から被検査体を搬入出するローダを有するローダモジュールと、
   前記ローダモジュールから搬出された被検査体を前記アライメントエリアに対して搬送する搬送エリアとを有し、
   前記搬送エリアが前記検査に適した環境に保持され、前記搬送エリアと前記アライメントエリアとの間にシャッターを有する、請求項７に記載の検査システム。
9. 前記ローダは、前記被検査体収納容器に対して被検査体を受け渡しする位置と、前記搬送エリアに対して被検査体を受け渡しする位置との間で昇降可能に設けられている、請求項８に記載の検査システム。
10. 前記搬送エリアは、被検査体を仮置きするバッファ部と、被検査体のプリアライメントを行うプリアライメント部と、前記バッファ部および前記プリアライメント部と前記アライメントモジュールとの間で被検査体を搬送する搬送機構を有する搬送部とを有し、
    前記ローダからの被検査体の受け渡しは前記バッファ部および前記プリアライメント部に対して行われ、前記ローダモジュールと前記バッファ部との間、および前記ローダモジュールと前記プリアライメント部との間、および前記搬送部と前記アライメントエリアとの間に前記シャッターが設けられている、請求項８または請求項９に記載の検査システム。
11. 前記搬送機構は前記バッファ部と前記プリアライメント部と前記アライメントモジュールの受け渡し部との間で昇降可能に設けられている、請求項１０に記載の検査システム。
12. 前記複数の検査室は、それぞれ独立して、または一体的に、前記検査に適した環境に制御される、請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の検査システム。
13. 前記複数の検査室のそれぞれと前記アライメントエリアとの間にシャッターが設けられている、請求項７から請求項１２のいずれか１項に記載の検査システム。
14. 前記検査室の前記アライメントエリア側に、前面が鉛直方向から傾いたベースプレートを有し、前記シャッターが前記鉛直方向から傾いた前面に沿って上下方向斜めに移動して、前記検査室の前記アライメントエリア側の開口を開閉する、請求項１３に記載の検査システム。
15. 前記ベースプレートには、前記シャッターをガイドするガイド部材が設けられ、前記シャッターは、複数のカムフォロアを有し、前記カムフォロアにより前記ガイド部材にガイドされ、前記ガイド部材は、前記シャッターが閉じられる際に、前記シャッターが前記ベースプレート側に押し付けられるように角度を付けられた落とし込み部を有する、請求項１４に記載の検査システム。
16. 前記複数の検査室のうち、少なくともメンテナンスされているものの前記シャッターが閉じられている、請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の検査システム。
17. 前記検査は低温で行われ、前記検査に適した環境は、ドライ雰囲気である、請求項７から請求項１６のいずれか１項に記載の検査システム。
18. 前記テスタを冷却する冷却機構を有する、請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の検査システム。
19. 前記冷却機構は、前記テスタ内に冷却液を供給する冷却液チューブを有し、前記冷却液チューブは、真空ラインおよび給電ケーブルとともに、多関節ケーブルダクト内に収容されている、請求項１８に記載の検査システム。
20. 前記冷却機構は、前記テスタの背面に、検査時に前記テスタに接触することで前記テスタを冷却する冷却部材を有し、前記テスタは、前記冷却部材に対して接離可能である、請求項１８に記載の検査システム。
21. 前記冷却部材は伝熱により前記テスタを冷却する、請求項２０に記載の検査システム。
22. 前記冷却機構は、前記テスタに設けられた、冷却媒体が循環する冷却媒体流路を有し、前記テスタが前記冷却部材から離間したときに前記冷却媒体流路を循環する冷却媒体により前記テスタが冷却される、請求項２１に記載の検査システム。
23. 前記冷却部材および前記テスタはそれぞれ冷却媒体流路を有し、
    前記冷却部材が前記テスタに接触している際には、前記冷却部材の冷却媒体流路と前記テスタの冷却媒体流路がカプラにより接続されて、前記冷却部材からの前記冷却媒体が前記テスタに流れて冷却され、
    前記テスタが前記冷却部材から離間したときには、前記冷却媒体が前記テスタの冷却媒体流路を流れて前記テスタが冷却される、請求項２０に記載の検査システム。
24. 前記冷却機構は、冷却部材と、前記冷却部材に対して接離可能に設けられたテスタ側冷却部材と、基端部が前記テスタ側冷却部材に挿入され、先端部が前記テスタ内部の発熱部に接続されたヒートパイプとを有する、請求項１８に記載の検査システム。
25. 前記ヒートパイプは、前記テスタ側の先端部に向けて下側方向に傾斜するように配置されている、請求項２４に記載の検査システム。
26. 前記テスタは、チャックに保持された被検査体に前記プローブカードのプローブが接触されることにより前記被検査体の電気的検査が行われ、前記チャックは、前記チャックに冷却液を循環供給するチャック用チラーユニットにより冷却され、前記冷却機構は、前記チャック用チラーユニットからの冷却液を循環供給することにより前記テスタを冷却する、請求項１８から請求項２５のいずれか１項に記載の検査システム。
27. 前記冷却機構は、前記検査システムが設置される工場の工場内水を循環供給することにより前記テスタを冷却する、請求項１８から請求項２５のいずれか１項に記載の検査システム。
28. 前記検査モジュールは、前記アライメントエリアの周囲に複数放射状に設けられている、請求項１から請求項２７のいずれか１項に記載の検査システム。
29. 前記アライメントエリアは、長い直方体状をなし、前記検査モジュールは前記アライメントエリアの長手方向の両面に沿って複数配列されており、前記アライナーモジュールは、前記アライメントエリアの長手方向にも移動可能に設けられている、請求項１から請求項２７のいずれか１項に記載の検査システム。

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