KR20130018580A - 웨이퍼 반송 장치 - Google Patents

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Abstract

반도체 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 실행하기 위해 복수의 검사실과의 사이에서 하우징체 내에 수납된 상기 반도체 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 반송 장치로서, 상기 하우징체를 수납하는 웨이퍼 수납실과, 상기 웨이퍼 수납실의 상하 방향의 어느 한쪽에 배치되고 상기 전기적 특성 검사에 앞서 상기 반도체 웨이퍼의 프리얼라이먼트를 실행하는 프리얼라이먼트실과, 상기 웨이퍼 수납실과 상기 프리얼라이먼트실을 따라 상하 방향에 배치되고 상기 웨이퍼 수납실로부터 상기 프리얼라이먼트실에 상기 반도체 웨이퍼를 반송하는 제 1 웨이퍼 반송실을 포함하는 웨이퍼 반송 장치가 제공된다. 상기 웨이퍼 반송장치는 상기 제 1 웨이퍼 반송실과의 사이에 상기 프리얼라이먼트실을 사이에 두는 위치에 배치되고 상기 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트를 실행하는 얼라인먼트실과, 상기 제 1 웨이퍼 반송실, 상기 프리얼라이먼트실 및 상기 얼라인먼트실의 배열 방향을 따라 배치되고 상기 프리얼라이먼트실, 상기 얼라인먼트실 및 상기 복수의 검사실과의 사이에서 상기 반도체 웨이퍼를 반송하는 제 2 웨이퍼 반송실을 더 포함한다.

Description

웨이퍼 반송 장치{WAFER TRANSFER DEVICE}
본 발명은 반도체 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 실행하는 웨이퍼 검사 장치에 이용되는 웨이퍼 반송 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 풋프린트(foot print)를 줄일 수 있는 웨이퍼 반송 장치에 관한 것이다．
웨이퍼 검사 장치로서는, 예를 들면, 웨이퍼를 그대로의 상태에서 복수의 디바이스에 대해 전기적 특성 검사를 실행하는 프로브 장치나, 웨이퍼 상태인 채로 가속 검사를 실행하는 번인(burn-in) 검사 장치 등이 있다.
프로브 장치는, 통상, 웨이퍼를 반송하는 로더실과, 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 실행하는 검사실을 구비하고, 로더실 및 검사실 내의 각종 기기를 제어 장치에 의해서 제어하고, 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 실행하도록 구성되어 있다. 로더실은 웨이퍼를 카세트 단위로 탑재하는 카세트 탑재부와, 카세트와 검사실의 사이에서 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 반송 기구와, 웨이퍼 반송 기구에서 웨이퍼를 반송하는 동안에 웨이퍼의 프리얼라이먼트를 실행하는 프리얼라이먼트 기구를 구비하고 있다. 검사실은 로더실로부터의 웨이퍼를 탑재하고, X, Y, Z 및 θ방향으로 이동하는 탑재대와, 탑재대의 위쪽에 배치된 프로브 카드와, 탑재대와 협동해서 프로브 카드의 복수의 프로브와 웨이퍼의 복수의 전극의 얼라인먼트를 실행하는 얼라인먼트 기구를 구비하고, 탑재대와 얼라인먼트 기구가 협동해서 웨이퍼와 프로브 카드의 얼라인먼트를 실행한 후, 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 실행하도록 구성되어 있다.
또한, 번인 검사 장치의 경우에는, 예를 들면, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼 트레이로 유지된 웨이퍼의 복수의 전극과 프로브 시트의 복수의 범프의 위치 맞춤을 실행한 후, 웨이퍼 트레이, 웨이퍼 및 프로브 시트 등을 진공 흡착에 의해 일체화해서 1개의 카드로서 조립하고, 이 카드를 반송해서 번인 유닛 내에 장착하고, 번인 유닛 내에서 소정의 고온하에서 웨이퍼의 가속 검사를 실행한다.
일본 특허공개공보 평성11-186349호
그러나, 종래의 프로브 장치의 경우에는, 예를 들면, 다음과 같은 문제가 있었다. 예를 들면, 프로브 장치의 경우에는 검사실 내의 탑재대가 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트시에 X, Y, Z 및 θ방향으로 이동하는 웨이퍼 반송 기구로서 기능하고 있기 때문에, 하나의 검사실에 대한 웨이퍼 반송 장치로서 로더실 내의 웨이퍼 반송 기구와 검사실 내의 Ｘ, Y, Z 및 θ방향으로 이동 가능한 탑재대를 구비하고 있고, 웨이퍼 반송 장치가 차지하는 공간이 넓게 되어 있다. 디바이스의 생산 능력에 따라 프로브 장치를 복수대 설치하면, 종래의 프로브 장치에서는 웨이퍼 반송 장치의 전용 스페이스가 로더실과 검사실의 쌍방에 미치기 때문에, 프로브 장치의 설치 대수의 증가에 수반해서 웨이퍼 반송 장치로서의 풋프린트가 매우 넓어지고, 설치 비용도 높아진다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로써, 복수의 검사실에 있어서 반도체 웨이퍼의 반송 스페이스를 공유하고, 풋프린트를 매우 줄일 수 있는 웨이퍼 반송 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 반도체 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 실행하기 위해 복수의 검사실과의 사이에서 하우징체 내에 수납된 상기 반도체 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 반송 장치로서, 상기 하우징체를 수납하는 웨이퍼 수납실과, 상기 웨이퍼 수납실의 상하 방향의 어느 한쪽에 배치되고 상기 전기적 특성 검사에 앞서 상기 반도체 웨이퍼의 프리얼라이먼트를 실행하는 프리얼라이먼트실과, 상기 웨이퍼 수납실과 상기 프리얼라이먼트실을 따라 상하 사이에 두고 배치되고 상기 웨이퍼 수납실로부터 상기 프리얼라이먼트실에 상기 반도체 웨이퍼를 반송하는 제 1 웨이퍼 반송실과, 상기 제 1 웨이퍼 반송실과의 사이에 상기 프리얼라이먼트실을 사이에 두는 위치에 배치되고 상기 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트를 실행하는 얼라인먼트실과, 상기 제 1 웨이퍼 반송실, 상기 프리얼라이먼트실 및 상기 얼라인먼트실의 배열 방향을 따라 배치되고 상기 프리얼라이먼트실, 상기 얼라인먼트실 및 상기 복수의 검사실과의 사이에서 상기 반도체 웨이퍼를 반송하는 제 2 웨이퍼 반송실을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 반송 장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 웨이퍼 수납실, 상기 프리얼라이먼트실, 상기 얼라인먼트실 및 상기 제 2 웨이퍼 반송실이 상기 제 1 웨이퍼 반송실을 경계로 해서 좌우 대칭으로 배치된다.
바람직하게, 상기 제 1 웨이퍼 반송실은 상기 웨이퍼 수납실로부터 상기 프리얼라이먼트실에 상기 반도체 웨이퍼를 반송하는 제 1 웨이퍼 반송 기구를 구비한다.
바람직하게, 상기 프리얼라이먼트실은 상기 반도체 웨이퍼의 프리얼라이먼트를 실행하는 프리얼라이먼트 기구를 구비한다.
바람직하게, 상기 제 2 웨이퍼 반송실은 상기 프리얼라이먼트실, 상기 얼라인먼트실 및 상기 복수의 검사실과의 사이에서 상기 반도체 웨이퍼를 반송하는 제 2 웨이퍼 반송 기구를 구비한다.
바람직하게, 상기 프리얼라이먼트실은 상기 프리얼라이먼트 기구에 의해 프리얼라이먼트된 상기 반도체 웨이퍼를 상기 제 2 웨이퍼 반송 기구에 탑재 이송하는 웨이퍼 탑재 이송 기구를 구비한다.
바람직하게, 상기 제 2 웨이퍼 반송 기구는 상기 반도체 웨이퍼를 반송하기 위해 상기 반도체 웨이퍼를 유지하는 유지판을 갖는다.
본 발명에 따르면, 복수의 검사실에 의해서 반도체 웨이퍼의 반송 스페이스를 공유하고, 풋프린트를 현격히 삭감할 수 있는 웨이퍼 반송 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 웨이퍼 반송 장치가 적용된 웨이퍼 검사 장치의 일 실시형태를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 웨이퍼 반송 장치를 나타내는 정면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 웨이퍼 반송 장치를 나타내는 배면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 웨이퍼 반송 장치의 프리얼라이먼트실에 이용되는 웨이퍼 탑재 이송 기구 및 아암의 주요부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 웨이퍼 반송 장치의 제 2 웨이퍼 반송 기구의 아암을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 1에 나타내는 웨이퍼 반송 장치의 얼라인먼트실의 얼라인먼트 기구와 아암의 관계를 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 도 1에 나타내는 웨이퍼 반송 장치에 인접하는 검사실과 반송 아암의 관계를 설명하기 위한 설명도이다.
도 8a～8c는 각각 도 4에 나타내는 웨이퍼 탑재 이송 기구의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 9a 및 9b는 각각 도 6에 나타내는 얼라인먼트실에서의 얼라인먼트 공정을 나타내는 도면이다.
도 10a 및 10b는 각각 도 9a 및 9b에 계속되는 얼라인먼트 공정을 나타내는 도면.
이하, 도 1～도 10b에 나타내는 실시형태에 따라 본 발명을 설명한다.
본 실시형태의 웨이퍼 반송 장치(10)는, 예를 들면, 도 1에 나타내는 바와 같이, 횡방향으로 연장하는 검사 영역(50)을 따라 병설되고, 검사 영역(50) 내에 복수열 및 복수단에 걸쳐 배열된 검사실(51)과의 사이에서 반도체 웨이퍼(W)를 반송하도록 구성되어 있다. 이들 검사실(51)에서는 웨이퍼 반송 장치(10)로부터 반송되는 얼라인먼트 후의 반도체 웨이퍼(W)의 전기적 특성 검사만을 실행하고, 종래와 같은 얼라인먼트시의 반도체 웨이퍼의 반송 스페이스를 생략해서 구성되어 있다.
웨이퍼 반송 장치(10)는 도 1～도 3에 나타내는 바와 같이, 복수의 반도체 웨이퍼(W)가 수용된 FOUP(front opening unified pod) 등의 하우징체(F)를 수납하는 상하 2단의 웨이퍼 수납실(11)과, 웨이퍼 수납실(11)의 아래쪽에 배치된 프리얼라이먼트실(12)과, 상하 2단의 웨이퍼 수납실(11) 및 프리얼라이먼트실(12)을 따라 상하 방향으로 이동 가능하게 인접해서 배치된 제 1 웨이퍼 반송 기구(13)를 갖는 제 1 웨이퍼 반송실(14)과, 제 1 웨이퍼 반송실(14)과의 사이에서 프리얼라이먼트실(12)을 사이에 두는 위치에 배치된 얼라인먼트실(15)과, 제 1 웨이퍼 반송실(14), 프리얼라이먼트실(12) 및 얼라인먼트실(15)의 배열 방향을 따라 이동하는 제 2 웨이퍼 기구(16)를 갖는 제 2 웨이퍼 반송실(17)을 구비하고 있다.
그리고, 상하 2단의 웨이퍼 수납실(11), 그 아래쪽의 프리얼라이먼트실(12) 및, 예를 들어, 그 우측에 인접한 얼라인먼트실(15)은 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 제 1 웨이퍼 반송실(14)을 경계로 좌우 대칭으로 배치되어 있다. 제 2 웨이퍼 반송실(17) 내에는 좌우의 각 실과의 사이에서 반도체 웨이퍼를 반송하는 2개의 제 2 웨이퍼 반송 기구(16)가 마련되어 있다. 제 2 웨이퍼 반송실(17)은 도 3에 나타내는 바와 같이 다른 방으로부터 격벽(P)에 의해서 구획되고, 격벽(P)에는 반도체 웨이퍼를 반출 반입하는 개구부(O)가 형성되어 있다.
웨이퍼 수납실(11)에는 하우징체(F)의 덮개를 개폐하는 개폐 기구(도시하지 않음)가 마련되고, 제 1 웨이퍼 반송실(14) 내의 제 1 웨이퍼 반송 기구(13)가 하우징체(F)와의 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 반출 반입 시에 개폐 기구를 통해 하우징체(F)의 덮개가 열린다.
프리얼라이먼트실(12)은 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 웨이퍼 반송 기구(13)에 의해서 반송되는 반도체 웨이퍼(W)의 프리얼라이먼트를 실행하는 프리얼라이먼트 기구(18)와, 프리얼라이먼트 기구(18)로부터 제 2 웨이퍼 반송 기구(16)에 프리얼라이먼트 후의 반도체 웨이퍼(W)를 탑재 이송하는 웨이퍼 탑재 이송 기구(19)와, 웨이퍼 탑재 이송 기구(19)의 위쪽에 배치된 버퍼실(20)을 구비하고 있다. 버퍼실(20) 내에는 프로브 카드(도시하지 않음)를 연마하는 연마판의 수납 선반 및 반도체 웨이퍼(W)를 일시적으로 수납하는 수납 선반이 마련되어 있다.
따라서, 제 1 웨이퍼 반송 기구(13)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 기대(13A)와, 기대(13A) 상에 회전축을 중심으로 정역회전 가능하게 마련된 회전체(13B)와, 회전체(13B) 상에서 1방향으로 왕복 이동하는 아암(13C)과, 기대(13A)를 승강시키는 승강 기구(13D)를 구비하고, 아암(13C)이 반도체 웨이퍼(W)를 진공 흡착해서 웨이퍼 수납실(11) 및 프리얼라이먼트실(12)에 대해 반도체 웨이퍼(W)를 반출 반입하도록 구성되어 있다. 승강 기구(13D)는, 예를 들면, 제 1 웨이퍼 반송실(14) 내의 좌우 양 벽을 따라 마련된 볼 나사(13D1)와, 각 볼 나사(13D1)와 각각 나사식 결합하도록 기대(13A)의 양측에 고정된 너트 부재(도시하지 않음)와, 각 볼 나사(13D1)를 회전 구동시키는 모터(도시하지 않음)를 구비하고, 기대(13A) 및 아암(13C)을 승강시키도록 구성되어 있다.
프리얼라이먼트실(12) 내에 마련된 프리얼라이먼트 기구(18)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 웨이퍼 반송 기구(13)에 의해서 반송되는 반도체 웨이퍼(W)를 진공 흡착해서 정역 회전하는 서브 척(18A)과, 서브 척(18A)을 정역 회전시키는 구동 기구를 내장하는 기대(18B)와, 서브 척(18A)을 거쳐서 회전하는 반도체 웨이퍼(W)의 오리엔테이션 플랫이나 노치 등의 표식을 검출하는 센서(도시하지 않음)를 구비하고, 서브 척(18A)을 거쳐서 반도체 웨이퍼(W)가 회전하고 있는 동안에 센서로 반도체 웨이퍼(W)의 표식을 검출하고, 서브 척(18A)이 반도체 웨이퍼(W)를 일정한 방향을 향하게 하여 정지시키도록 구성되어 있다.
프리얼라이먼트실(12) 내에 마련된 웨이퍼 탑재 이송 기구(19)는 도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 반도체 웨이퍼를 파지하기 위해 서로 둘레 방향으로 120° 간격으로 방사상으로 마련된 3개의 파지봉(19A)과 3개의 파지봉(19A)의 하측에서 서로 둘레 방향으로 180° 간격으로 마련된 2개의 위치 결정봉(19B)과, 이들 양자에 연결되고 또한 3개의 파지봉(19A)을 신축시키는 신축 기구를 내장하는 구동체(19C)와, 구동체(19C)를 선단부에서 지지하는 아암(19D)과, 아암(19D)을 승강 가능하게 수평으로 지지하는 지지체(19E)(도 2 참조)를 구비하고, 3개의 파지봉(19A)이 신축해서 프리얼라이먼트 후의 반도체 웨이퍼를 파지해서 하강하고, 도 4에 나타내는 제 2 웨이퍼 반송 기구(16)에 반도체 웨이퍼를 탑재 이송하도록 구성되어 있다. 파지봉(19A)의 선단부에는 측면형상이 ‘ㄴ’형상으로 되접힌 지지부(19A1)가 형성되어 있고, 지지부(19A1)에 의해서 반도체 웨이퍼의 바깥둘레가장자리부를 지지한다. 이 지지부(19A1)는 반도체 웨이퍼의 바깥둘레가장자리부를 진공 흡착해서 지지하도록 되어 있다. 따라서, 웨이퍼 탑재 이송 기구(19)는 3개의 파지봉(19A) 선단의 지지부(19A1)로 반도체 웨이퍼를 흡착하고, 수평으로 파지하는 동시에 아암(19D)을 거쳐서 승강할 수 있다. 또한, 2개의 위치 결정봉(19B)의 선단에는 각각 핀(19B1)이 아래로 형성되고, 핀(19B1)을 통해 제 2 웨이퍼 반송 기구(13)에 대해 위치 결정하도록 구성되어 있다.
제 2 웨이퍼 반송 기구(16)는 도 1, 도 3, 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 기대(16A)와, 기대(16A) 상에 회전축을 중심으로 정역 회전 가능하게 마련된 회전체(16B)와, 회전체(16B) 상에서 1방향으로 왕복 이동하는 상하 2개의 아암(16C, 16D)과, 기대(16A) 및 아암(16C, 16D)을 프리얼라이먼트실(12) 및 얼라인먼트실(15)의 배열 방향으로 왕복 이동시키는 이동 기구(16E)와, 기대(16A) 및 아암(16C, 16D)을 승강시키는 승강 기구(16F)를 구비하고, 기대(16A) 및 아암(16C, 16D)이 프리얼라이먼트실(12) 및 얼라인먼트실(15)에 대해 반도체 웨이퍼(W)를 반출 반입하도록 구성되어 있다. 이동 기구(16E)는 제 2 웨이퍼 반송실(17)의 저면의 양단부에 배치된 볼 나사를 갖고, 기대(16A)와 아암(16C, 16D)을 레일(16G)에 따라 횡방향으로 이동시키도록 구성되어 있다. 승강 기구(16E)는 제 1 웨이퍼 반송 기구(13)의 승강 기구(13D)와 마찬가지로 기대(16A) 및 아암(16C)을 상하 방향으로 이동시킨다.
상하 2개의 아암(16C, 16D)은 도 4 및 도 5에 나타내는 미검사의 반도체 웨이퍼를 반송하는 대략 직사각형형상의 상부 아암(16C)과 검사를 마친 반도체 웨이퍼를 반송하는 대략 직사각형형상 하부 아암(16D)으로 이루어진다. 상부 아암(16C)은 도 4에 나타내는 바와 같이 프리얼라이먼트실(12) 내에서 프리얼라이먼트 후의 반도체 웨이퍼를, 웨이퍼 유지판(21)을 거쳐서 흡착 유지하고, 얼라인먼트실(15)에 반송하는 것이다. 상부 아암(16C)으로부터 웨이퍼 유지체(21)를 제거하면, 상부 아암(16C)은 도 5에 나타내는 하부 아암(16D)과 실질적으로 동일 형태로 형성되고, 도 5에 나타내는 하부 아암(16D)을 마찬가지로 중앙에서 선단 부근에 직사각형형상의 큰 구멍(16C1)(도 6 참조)이 형성되어 있다. 상하의 아암(16C, 16D)은 실질적으로 동일 형태를 갖기 때문에, 도 5에 나타내는 하부 아암(16D)에는 상부 아암(16C)에 준한 부호가 붙여져 있다.
웨이퍼 유지판(21)은 도 4에 나타내는 바와 같이 반도체 웨이퍼와 실질적으로 동일 외경으로 형성되어 있다. 웨이퍼 유지판(21)의 바깥둘레가장자리부의 6개소에는 둘레 방향에 등간격을 두고 절결부(21A)가 형성되고, 이들 중 3개소의 절결부(21A)가 반도체 웨이퍼를 파지하는 3개의 파지봉(19A)의 지지부(19A1)가 빠져 나가도록 형성되어 있다. 또한, 아암(16C)에는 웨이퍼 유지판(21)의 절결부(21A)에 대응하는 작은 구멍(16C2)이 형성되어 있다. 따라서, 웨이퍼 탑재 이송 기구(19)는 3개의 파지봉(19A)의 지지부(19A1)로 프리얼라이먼트 후의 반도체 웨이퍼를 파지하고, 서브 척(18A)으로부터 웨이퍼 유지판(21)상에 반도체 웨이퍼를 탑재 이송할 때에 3개의 파지봉(19A)의 지지부(19A1)가 웨이퍼 유지판(21)의 절결부(21A) 및 작은 구멍(16C2)을 빠져 나간다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 유지판(21)의 외주에는 웨이퍼 탑재 이송 기구(19)의 2개의 위치 결정봉(19B)의 핀(19B1)이 각각 끼워 넣어지는 구멍(21B1)을 갖는 돌출부(21B)가 둘레 방향으로 180° 간격으로 형성되어 있다. 한쪽의 구멍(21B1)은 핀보다 약간 대직경의 원형상으로 형성되고, 다른 쪽의 구멍(도시하지 않음)은 웨이퍼 유지판(21)의 직경 방향으로 연장하는 긴 구멍형상으로 형성되어 있다.
얼라인먼트실(15) 내에는, 예를 들면, 도 6에 나타내는 바와 같이 얼라인먼트 기구(22)가 마련되어 있다. 이 얼라인먼트 기구(22)는 동일 도면에 나타내는 바와 같이, 바닥면(도시하지 않음) 상에 마련되고 또한 상하 방향 및 수평 방향으로 이동하도록 구성된 이동체(22A)와, 이동체(22A)를 둘러싸고 바닥면 상에 고정되고 또한 아암(16C)을 소정의 위치에 위치 결정하는 환상의 위치 결정 부재(22B)와, 이동체(22A)와 협동해서 제 2 웨이퍼 반송 기구(16) 상부 아암(16C) 상에 탑재된 웨이퍼 유지체(21)를 거쳐서 반도체 웨이퍼(W)를 얼라인먼트하는 제1, 제 2 카메라(22C1, 22C2)와, 제 1 및 제 2 카메라(22C1, 22C2)가 고정된 브리지(22D)를 구비하고, 제 1 및 제 2 카메라(22C1, 22C2)가 각각의 초점위치(얼라인먼트 높이)에서 반도체 웨이퍼(W)의 상면을 촬상하도록 구성되어 있다. 제 1 카메라(22C1)는 얼라인먼트실(15) 내의 XY 좌표의 중심(XY 좌표의 원점)에 배치되어 반도체 웨이퍼의 중심(도시하지 않음)을 촬상하도록 배치되고, 제 2 카메라(22C2)는 XY좌표의 좌표축 상에 배치되어 반도체 웨이퍼(W)의 둘레가장자리부의 타겟 마크(도시하지 않음)를 촬상하도록 배치되어 있다. 그리고, 제 1 및 제 2 카메라(22C1, 22C2)는 각각 반도체 웨이퍼(W)의 중심과 타겟 마크를 촬상하고, 제어 장치는 이들 위치 정보에 의거하여 반도체 웨이퍼의 중심과 타겟 마크가 연결하는 라인을 구하고, 라인의 좌표축에 대한 기울기를 구하는 동시에 미리 등록되어 있는 프로브 카드의 복수의 프로브에 대응하는 반도체 웨이퍼(W)의 전극으로부터의 위치 어긋남을 보정하도록 하고 있다.
위치 결정 부재(22B)는 도 6에 나타내는 바와 같이 이동체(22A)의 외경보다 큰 내경을 갖는 원환형상의 판부재로서 형성되고, 그 상면에는 둘레 방향으로 소정 간격을 두고 복수(예를 들면, 3개)의 돌기(22B1)가 형성되어 있다. 복수의 돌기(22B1)는 제 1 카메라(22C1)를 중심으로 하는 원주 상에 배치되고, 각각의 XY좌표값이 XY좌표의 원점으로부터 등거리를 둔 위치에 미리 설정되어 있다. 또한, 얼라인먼트실(15)에서는 그 XY좌표가 검사실(51) 내의 프로브 카드의 복수의 프로브의 침 끝의 XY 좌표값에 대응하는 반도체 웨이퍼(W)의 XY좌표가 설정된다. 즉, 얼라인먼트실 내의 XY좌표는 검사실(51) 내의 XY좌표와 동일한 관계로 설정되어 있다.
또한, 상부 아암(16C)의 하면에는 위치 결정 부재(22B)의 복수의 돌기(22B1)와 각각 끼워 맞춰지는 오목부(16C3)가 형성되어 있고, 상부 아암(16C)이 얼라인먼트실(15) 내에 진출하고, 오목부(16C3)를 위치 결정 부재(22B)의 돌기(22B1)에 끼워 맞춰 착석하도록 구성되어 있다. 그리고, 이동체(22A)가 상부 아암(16C)의 구멍(16C1)을 빠져 나가고, 구멍(16C1) 내에서 XY 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다.
웨이퍼 유지체(21)의 중앙부 바로 아래에는 이동체(22A)가 위치하고 있다. 이동체(22A)는 웨이퍼 유지체(21)의 바로 아래로부터 연직 방향으로 상승하고, 웨이퍼 유지체(21)와 접촉하고 상부 아암(16C)의 구멍(16C1)을 빠져 나가 웨이퍼 유지판(21)을 상부 아암(16C)으로부터 얼라인먼트 높이까지 들어 올리도록 되어 있다. 또한, 이동체(22A)는 얼라인먼트 높이에 있어서 상부 아암(16C)의 구멍(16C1)의 범위 내에서 XY 방향으로 이동하고, 제 1 및 제 2 카메라(22C1, 22C2)와 협동해서 반도체 웨이퍼(W)의 얼라인먼트를 실행하도록 되어 있다. 또한, 이동체(22A)는 얼라인먼트 후에는 원래의 위치로 되돌리는 동안에 얼라인먼트 후의 반도체 웨이퍼(W)를 웨이퍼 유지판(21)과 함께 상부 아암(16C) 상으로 되돌리도록 하고 있다. 얼라인먼트 후의 반도체 웨이퍼(W)는 상부 아암(16C)에 의해서 웨이퍼 유지체(21)과 함께 얼라인먼트실(15)로부터 퇴실하고, 검사실(51)에 반송된다.
또한, 검사 영역(50)에는 그 영역(50)을 따라 복수(본 실시형태에서는 5개소)의 검사실(51)이 배열되어 있고, 이들 검사실(51)에서는 제 2 웨이퍼 반송 기구(16)에 의해서 웨이퍼 유지체(21)와 함께 반송되는 얼라인먼트를 마친 반도체 웨이퍼(W)에 대해 전기적 특성 검사를 실행하도록 구성되어 있다. 또한, 검사실(51)은 검사 영역(50)의 각 배열 위치에 있어서 상하 방향으로 복수단에 걸쳐 적층되어 있다. 각 층의 검사실(51)은 모두 동일 구조를 구비하고 있다. 그래서, 이하에서는 하나의 검사실(51)을 예로 들어, 예를 들면, 도 7을 참조하면서 설명한다.
검사실(51)은 도 7에 나타내는 바와 같이, 헤드 플레이트(52)에 원환형상의 고정 링(53)을 거쳐서 고정된 프로브 카드(54)와, 프로브 카드(54)를 테스터(도시하지 않음)에 접속하기 위해 헤드 플레이트(52)로 유지된 복수의 포고핀(Pogo pin) 블럭(55)과, 웨이퍼 유지체(21)를 반도체 웨이퍼(W)와 함께 제 2 웨이퍼 반송 아암(16)의 상부 아암(16C)으로부터 들어 올리는 승강체(56)와, 승강체(56)를 둘러싸고 상부 아암(16C)의 위치 결정을 실행하는 링형상의 위치 결정 부재(57)를 구비하고 있다. 프로브 카드(54)의 바깥둘레가장자리부의 하면에는 복수의 프로브(54A)를 둘러싸는 소정 폭의 링형상으로 형성된 웨이퍼 흡착용 시일 부재(이하, 단지 "시일 부재"라 함)(58)가 배치되고, 프로브 카드(54)의 바깥둘레가장자리부가 그 하면의 시일 부재(58)를 사이에 두고 헤드 플레이트(52)와 고정 링(53)에 의해서 탄력적으로 협지되어 있다.
프로브 카드(54)의 바깥둘레가장자리부에는 시일 부재(58)의 내주면과 복수의 프로브(54A)의 사이에 위치하는 배기 통로(도시하지 않음)의 개구부가 형성되어 있다. 이 배기 통로에는 진공 펌프 등의 배기 수단이 접속되고, 도 7에 화살표로 나타내는 바와 같이 배기 통로를 거쳐서 프로브 카드(54)의 바깥둘레 가장자리부로부터 배기하도록 되어 있다.
또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 위치 결정 부재(57)의 상면에는 검사실(51) 내에 진출하는 상부 아암(16C)의 오목부(16C3)와 끼워 맞춰지는 복수의 돌기(57A)가 둘레 방향으로 소정 간격을 두고 형성되어 있다. 이들 돌기(57A)는 얼라인먼트실(15) 내의 위치 결정 부재(22B)에 형성된 복수의 돌기(22B1)에 대응시켜 동일한 XY좌표로 되는 위치에 배치되어 있다. 즉, 검사실(51) 내의 XY좌표와 얼라인먼트실(15)의 XY좌표가 미러상 관계에 있고, 상부 아암(16C)이 위치 결정 부재(57) 상에 위치 결정되어 착석하고, 얼라인먼트실(15)에 있어서 얼라인먼트된 웨이퍼 유지판(21) 상의 반도체 웨이퍼(W)가 승강체(56)에 의해서 들어 올려지면, 반도체 웨이퍼(W)의 복수의 전극이 프로브 카드(54)의 복수의 프로브(54A)와 확실하게 접촉하도록 되어 있다. 여기서, 승강체(56) 및 위치 결정 부재(57)는 얼라인먼트실(15) 내의 것에 준하여 구성되어 있다.
승강체(56)는 위치 결정 부재(57)의 복수의 돌기(57A)에 있어서 지지하는 상부 아암(16C)으로부터 웨이퍼 유지체(21)를 프로브 카드(54)를 향하게 해서 연직 방향으로 들어 올리고, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레가장자리부를 시일 부재(21)에 접촉시켜 밀폐 공간을 만들 수 있다. 여기서, 진공 펌프가 배기 통로를 거쳐서 밀폐 공간을 진공 배기하는 것에 의해, 반도체 웨이퍼(W)가 시일 부재(21)에 진공 흡착되고, 반도체 웨이퍼(W)의 복수의 전극과 대응하는 프로브 카드(54)의 복수의 프로브(54A)가 서로 접촉한다. 또한, 승강체(56)는 진공 흡착 후의 반도체 웨이퍼(W)를 프로브 카드(54) 측에 남기고 하강해서 웨이퍼 유지체(21)를 반도체 웨이퍼(W)로부터 분리하고, 상부 아암(16C)으로 되돌릴 수 있다. 그 때문에, 상부 아암(16C)이 웨이퍼 유지체(21)를 실어 검사실(51)로부터 퇴출하고, 승강체(56)가 재차 상승해서 반도체 웨이퍼(W)와 복수의 프로브를 압접시키는 것에 의해, 반도체 웨이퍼(W)의 검사를 실행할 수 있다. 검사 후에는 검사를 마친 반도체 웨이퍼(W)가 제 2 웨이퍼 반송 기구(16)의 하부 아암(16D)을 거쳐서 검사실(51)로부터 프리얼라이먼트실(12) 내의 버퍼실(20)에 반송된다. 버퍼실(20) 내의 검사필 반도체 웨이퍼(W)는 제 1 웨이퍼 반송 기구(13)를 거쳐서 버퍼실(20)로부터 웨이퍼 수납실(11) 내의 하우징체(F) 내의 원래의 장소로 반송된다.
다음에, 동작에 대해 설명한다. 우선, 웨이퍼 반송 장치(10)의 각 웨이퍼 수납실(11) 내에 FOUP 등의 하우징체(F)가 탑재된다. 반도체 웨이퍼(W)의 검사를 실행할 때에는 제 1 웨이퍼 반송실(14)에서는 제 1 웨이퍼 반송 기구(13)가 구동하고, 아암(13C)을 거쳐서 하우징체(F)로부터 반도체 웨이퍼(W)를 1개씩 반출하고, 도 8ａ에 나타내는 바와 같이, 프리얼라이먼트실(12) 내의 프리얼라이먼트 기구(18)에 반도체 웨이퍼(W)를 반송하고, 여기서 반도체 웨이퍼(W)의 프리얼라이먼트가 실행된다. 그 후, 웨이퍼 탑재 이송 기구(19)가 작동하고, 도 8b에 나타내는 바와 같이 3개의 파지봉(19A)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)를 파지해서 들어 올린다. 이 때, 제 2 웨이퍼 반송실(17) 내에서 제 2 웨이퍼 반송 기구(16)가 작동하고, 상부 아암(16C)이 웨이퍼 유지체(21)를 흡착한 상태에서 프리얼라이먼트 기구(18)와 웨이퍼 탑재 이송 기구(19)의 사이에 진출하고, 반도체 웨이퍼(W)의 중심과 웨이퍼 유지체(21)의 중심이 일치하는 지점에서 정지한다.
계속해서, 웨이퍼 탑재 이송 기구(19)의 3개의 파지봉(19A)이 아암(19D)을 거쳐서 하강하고, 3개의 파지봉(19A)의 지지부(19A1)가 각각 웨이퍼 유지체(21)의 절결부(21A) 및 상부 아암(16C)의 작은 구멍(16C2)을 빠져 나가고, 반도체 웨이퍼(W)를 웨이퍼 유지체(21) 상에 탑재한다. 3개의 파지봉(19A)은 상부 아암(16C)의 작은 구멍(16C2) 내에서 신장하여 반도체 웨이퍼(W)를 개방한 후, 3개의 파지봉(19A)이 도 8c에 나타내는 바와 같이 아암(19D)을 거쳐서 상승하여 초기 위치로 되돌아온다. 반도체 웨이퍼(W)가 제 2 웨이퍼 반송 기구(16)에 탑재 이송되면, 상부 아암(16C)이 프리얼라이먼트실(14)로부터 퇴출하고, 하부 아암(16D)이 얼라인먼트실(15)과 대치하는 위치까지 이동한다.
제 2 웨이퍼 반송 기구(16)의 상부 아암(16C)이 도 9a에 나타내는 바와 같이 얼라인먼트실(15) 내의 위치 결정 부재(22B)의 바로 위까지 진출하고 하강하면, 상부 아암(16C)의 오목부(16C3)와 위치 결정 부재(22B)의 돌기(22B1)가 끼워 맞춰지고, 얼라인먼트실(15)에 있어서의 상부 아암(16C)의 위치 결정이 자동적으로 실행된다. 위치 결정 후, 도 9b에 화살표로 나타내는 바와 같이 이동체(22A)가 상승한다.
이동체(22A)가 상승해서 웨이퍼 유지판(21)과 접촉하고, 또한 도 10a에 나타내는 바와 같이 얼라인먼트 높이까지 상승해서 정지한다. 이 위치에서 제 1 및 제 2 카메라(22C1, 22C2)가 작동하고, 제 1 카메라(22C1)가 반도체 웨이퍼를 촬상해서 반도체 웨이퍼(W)의 중심을 인식한다. 제 1 카메라(22C1)가 반도체 웨이퍼(W)의 중심을 인식할 수 없을 때에는 상부 아암(16C)의 구멍(16C1)의 범위 내에서 XY 방향으로 이동하는 동안에 제 1 카메라(22C1)가 반도체 웨이퍼(W)의 중심을 찾고, 제 1 카메라(22C1)로 중심을 인식한다. 다음에, 제 2 카메라(22C2)가 반도체 웨이퍼(W)의 둘레가장자리부의 타겟을 촬상하고, 중심과 타겟을 연결하는 라인과 좌표축으로부터 반도체 웨이퍼(W)의 θ방향의 기울기를 인식한다. 제 2 카메라(22C2)가 반도체 웨이퍼(W)의 기울기를 인식하면, 이동체(22A)가 θ방향으로 회전해서 반도체 웨이퍼(W)의 기울기를 보정한다. 계속해서, 제 1 카메라(22C1)가 반도체 웨이퍼(W)의 중심을 재차 확인하고, 반도체 웨이퍼(W)의 중심을 확인한다고 하는 일련의 동작에 의해서 반도체 웨이퍼(W)의 얼라인먼트를 종료한다.
얼라인먼트 후에는 이동체(22A)가 원래의 위치까지 하강하지만, 그 도중에 웨이퍼 유지판(21)이 얼라인먼트 후의 반도체 웨이퍼(W)와 함께 상부 아암(16C) 상에 탑재된다. 그 후, 상부 아암(16C)이 도 10b에 화살표로 나타내는 바와 같이 얼라인먼트 후의 반도체 웨이퍼(W)를 웨이퍼 유지체(21)와 함께 얼라인먼트실(15)로부터 퇴출하고, 소정의 검사실(51)까지 얼라인먼트 후의 반도체 웨이퍼(W)를 반송한다.
제 2 웨이퍼 반송 기구(16)의 상부 아암(16C)이 도 7에 나타내는 바와 같이 검사실(51) 내에 진출하고, 위치 결정 부재(57)를 거쳐서 검사실(51) 내에서 얼라인먼트실(15) 내에서의 얼라인먼트된 XY 좌표 위치를 재현한다. 그 후, 승강체(56)가 상승해서 웨이퍼 유지체(21)를 연직 방향으로 들어 올리면, 반도체 웨이퍼(W)는 바깥둘레가장자리부가 시일 부재(58)와 탄력적으로 접촉하는 동시에 반도체 웨이퍼(W)의 복수의 전극과 프로브 카드(54)의 복수의 프로브(54A)가 일괄해서 접촉하고, 프로브 카드(54)와 반도체 웨이퍼(W)의 사이에 밀폐 공간이 형성된다. 이 때, 배기 수단에 의해서 밀폐 공간을 감압하면 반도체 웨이퍼(W)가 시일 부재(58)와 밀착된 상태가 된다. 이 상태에서 승강체(56)가 웨이퍼 유지체(21)를 유지한 채 하강하고, 상부 아암(16C) 상에 웨이퍼 유지체(21)을 수수한다. 그 후, 상부 아암(16C)이 검사실(51)로부터 퇴출하는 동시에, 승강체(56)가 재차 상승해서 반도체 웨이퍼(W)를 프로브 카드(54) 측에 압압해서 반도체 웨이퍼(W)의 복수의 전극과 복수의 프로브(54A)를 전기적으로 접촉시키면, 반도체 웨이퍼(W)의 전기적 검사가 실행된다.
검사를 종료하면, 배기 수단에 의한 진공 흡착을 해제하고, 밀폐 공간을 상압으로 되돌린 후, 승강체(56)가 검사를 마친 반도체 웨이퍼(W)를 수반해서 원래의 위치로 되돌리는 동안에, 하부 아암(16D)이 승강체(22)로부터 검사를 마친 반도체 웨이퍼(W)를 수취해서 검사실(51)로부터 퇴출하고, 버퍼실(20)에 검사를 마친 반도체 웨이퍼(W)를 수납한다. 계속해서, 제 1 웨이퍼 반송 기구(13)가 구동해서 검사필 반도체 웨이퍼(W)를 버퍼실(20)로부터 웨이퍼 수납실(11) 내의 하우징체(F) 내에 되돌린다. 이들 일련의 동작에 의해서 반도체 웨이퍼(W)의 검사를 종료한다. 다른 반도체 웨이퍼(W)에 대해서도 마찬가지로 검사가 실행된다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의하면, 상하 좌우 방향으로 웨이퍼 수납실(11), 프리얼라이먼트실(12) 및 얼라인먼트실(15)을 배열하고, 상하에 배열된 웨이퍼 수납실(11)과 프리얼라이먼트실(12)을 따라 제 1 웨이퍼 반송 기구(13)를 갖는 제 1 웨이퍼 반송실(14)을 마련하는 동시에, 횡방향으로 배열된 프리얼라이먼트실(12)과 얼라인먼트실(15)을 따라 제 2 웨이퍼 기구(16)를 갖는 제 2 웨이퍼 반송실(17)을 마련해서 웨이퍼 반송 장치(10)를 구성하고, 이 웨이퍼 반송 장치(10)를 복수의 검사실(51)에 의해서 공용하기 때문에, 종래에 비해 웨이퍼 반송 장치(10)의 풋프린트를 현격하게 삭감할 수 있고, 검사 시스템으로서의 비용을 현격히 저감할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 웨이퍼 수납실(11), 프리얼라이먼트실(12), 얼라인먼트실(15) 및 제 2 웨이퍼 반송실(17)이 제 1 웨이퍼 반송실(14)을 경계로 해서 좌우 대칭으로 배치되어 있기 때문에, 검사 시스템을 더욱 콤팩트하게 통합할 수 있고, 풋프린트를 더욱 삭감하며, 비용을 더욱 저감할 수 있다.
또한, 프리얼라이먼트실(12)은 반도체 웨이퍼(W)의 프리얼라이먼트를 실행하는 프리얼라이먼트 기구(18)와, 프리얼라이먼트 기구(18)를 거쳐서 프리얼라이먼트된 반도체 웨이퍼(W)를 제 2 웨이퍼 반송 기구(16)에 탑재 이송하는 웨이퍼 탑재 이송 기구(19)를 구비하고 있기 때문에, 프리얼라이먼트 기구(18)로부터 제 2 웨이퍼 반송 기구(16)에 프리얼라이먼트 후의 반도체 웨이퍼(W)를 정확하고 또한 신속하게 탑재 이송할 수 있다.
또한, 제 1 웨이퍼 반송 기구(13)은 상하 방향으로 이동하는 기대(13A)와, 기대(13A) 상에 수평 방향으로 이동 가능하게 배치된 아암(13B)을 갖고, 아암(13B)을 거쳐서 상하의 웨이퍼 수납실(11)과 프리얼라이먼트실(12)의 사이에서 상기 반도체 웨이퍼를 반송하도록 했기 때문에, 제 1 웨이퍼 반송실(14), 웨이퍼 수납실(11) 및 프리얼라이먼트실(12)의 풋프린트를 삭감할 수 있다.
제 2 웨이퍼 반송 기구(16)는 프리얼라이먼트실(12) 및 얼라인먼트실(15)의 배열 방향을 따라 이동하는 동시에 상하 방향으로 이동하는 기대(16A)와, 기대(16A) 상에 수평 방향으로 이동 가능하게 배치된 상하 2개의 아암(16C, 16D)을 갖고, 적어도 프리얼라이먼트실(12), 얼라인먼트실(15) 및 검사실(51)과의 사이에서 반도체 웨이퍼(W)를 반송하기 위해, 프리얼라이먼트실(12), 얼라인먼트실(15) 및 검사실(51)의 사이에서 반도체 웨이퍼(W)를 효율적으로 반송할 수 있다.
본 발명은 상기 실시형태에 하등 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성요소를 설계 변경할 수 있다.
10 웨이퍼 반송 장치 11 웨이퍼 수납실
12 프리얼라이먼트실 13 제 1 웨이퍼 반송 기구
14 제 1 웨이퍼 반송실 15 얼라인먼트실
16 제 2 웨이퍼 반송 기구 16C 상부 아암
17 제 2 웨이퍼 반송실 19 웨이퍼 탑재 이송 기구
W 반도체 웨이퍼

Claims (7)

  1. 반도체 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 실행하기 위해 복수의 검사실과의 사이에서 하우징체 내에 수납된 상기 반도체 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 반송 장치로서,
    상기 하우징체를 수납하는 웨이퍼 수납실과,
    상기 웨이퍼 수납실의 상하 방향의 어느 한쪽에 배치되고 상기 전기적 특성 검사에 앞서 상기 반도체 웨이퍼의 프리얼라이먼트를 실행하는 프리얼라이먼트실과,
    상기 웨이퍼 수납실과 상기 프리얼라이먼트실을 따라 상하 방향에 배치되고 상기 웨이퍼 수납실로부터 상기 프리얼라이먼트실에 상기 반도체 웨이퍼를 반송하는 제 1 웨이퍼 반송실과,
    상기 제 1 웨이퍼 반송실과의 사이에 상기 프리얼라이먼트실을 사이에 두는 위치에 배치되고 상기 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트를 실행하는 얼라인먼트실과,
    상기 제 1 웨이퍼 반송실, 상기 프리얼라이먼트실 및 상기 얼라인먼트실의 배열 방향을 따라 배치되고 상기 프리얼라이먼트실, 상기 얼라인먼트실 및 상기 복수의 검사실과의 사이에서 상기 반도체 웨이퍼를 반송하는 제 2 웨이퍼 반송실
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 반송 장치.

  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 수납실, 상기 프리얼라이먼트실, 상기 얼라인먼트실 및 상기 제 2 웨이퍼 반송실이 상기 제 1 웨이퍼 반송실을 경계로 해서 좌우 대칭으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 반송 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 웨이퍼 반송실은 상기 웨이퍼 수납실로부터 상기 프리얼라이먼트실에 상기 반도체 웨이퍼를 반송하는 제 1 웨이퍼 반송 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 반송 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리얼라이먼트실은 상기 반도체 웨이퍼의 프리얼라이먼트를 실행하는 프리얼라이먼트 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 반송 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 웨이퍼 반송실은 상기 프리얼라이먼트실, 상기 얼라인먼트실 및 상기 복수의 검사실과의 사이에서 상기 반도체 웨이퍼를 반송하는 제 2 웨이퍼 반송 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 반송 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프리얼라이먼트실은 상기 프리얼라이먼트 기구에 의해 프리얼라이먼트된 상기 반도체 웨이퍼를 상기 제 2 웨이퍼 반송 기구에 탑재 이송하는 웨이퍼 탑재 이송 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 반송 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 웨이퍼 반송 기구는 상기 반도체 웨이퍼를 반송하기 위해 상기 반도체 웨이퍼를 유지하는 유지판을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 반송 장치.
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