KR20130033395A - 프로브 카드의 프리 히트 방법 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 웨이퍼 검사 장치의 설치 공간을 삭감할 수 있는 동시에 설치 비용을 저감할 수 있는 웨이퍼 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 웨이퍼 검사 장치(10)는, 웨이퍼를 1매씩 반송하도록 제1 반송 영역(S2)에 설치된 제1 웨이퍼 반송 기구(12)와, 제1 반송 영역의 단부에 있는 얼라인먼트 영역(S3) 내에서 웨이퍼 보유 지지체(15)를 통해 제1 웨이퍼 반송 기구(12)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)를 검사 위치에 얼라인먼트하는 얼라인먼트 기구(14)와, 제1 반송 영역(S2) 및 얼라인먼트 영역(S3)을 따르는 제2 반송 영역(S4) 내에서 웨이퍼 보유 지지체(15)를 통해 웨이퍼(W)를 반송하는 제2 웨이퍼 반송 기구(16)와, 제2 반송 영역을 따르는 검사 영역(S5)에 배열되고 또한 웨이퍼 보유 지지체(15)를 통해 제2 웨이퍼 반송 기구(16)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)의 전기적 특성 검사를 행하는 복수의 검사실(17)을 구비하고, 검사실(17)에서는 얼라인먼트 후의 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 행한다.

Description

프로브 카드의 프리 히트 방법 {METHOD FOR PRE-HEATING PROBE CARD}
본 발명은, 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 행하는 웨이퍼 검사 장치 및 프로브 카드의 프리 히트 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공간 절약화하여 비용을 삭감할 수 있는 웨이퍼 검사 장치 및 단시간에 프로브 카드를 프리 히트할 수 있는 프로브 카드의 프리 히트 방법에 관한 것이다.
웨이퍼 검사 장치로서는, 예를 들어 웨이퍼를 그대로의 상태로 복수의 디바이스에 대해 전기적 특성 검사를 행하는 프로브 장치나, 웨이퍼 상태 그대로 가속 검사를 행하는 번인(burn-in) 검사 장치 등이 있다.
프로브 장치는 통상, 웨이퍼를 반송하는 로더실과, 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 행하는 검사실을 구비하고, 로더실 및 검사실 내의 각종 기기를 제어 장치에 의해 제어하여, 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 행하도록 구성되어 있다. 로더실은, 웨이퍼를 카세트 단위로 적재하는 카세트 적재부와, 카세트와 검사실 사이에서 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 반송 기구와, 웨이퍼 반송 기구에 의해 웨이퍼를 반송하는 동안에 웨이퍼의 예비 위치 정렬(프리 얼라인먼트)을 행하는 프리 얼라인먼트 기구를 구비하고 있다. 검사실은, 로더실로부터의 웨이퍼를 적재하고, X, Y, Z 및 θ 방향으로 이동하는 온도 조절 가능한 적재대와, 적재대의 상방에 배치된 프로브 카드와, 적재대와 협동하여 프로브 카드의 복수의 프로브와 웨이퍼의 복수의 전극 패드의 위치 정렬(얼라인먼트)을 행하는 얼라인먼트 기구를 구비하고, 적재대와 얼라인먼트 기구가 협동하여 웨이퍼와 프로브 카드의 얼라인먼트를 행한 후, 필요에 따라서 소정의 온도로 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 행하도록 구성되어 있다.
웨이퍼를 가열하여 고온하에서 검사를 하는 경우에는, 가열 후의 웨이퍼는 열팽창되어 있으므로, 가열 후의 웨이퍼의 전극 패드와 가열되어 있지 않은 프로브 카드의 프로브 사이에 위치 어긋남이 발생하여 전극 패드와 프로브를 정확하게 접촉시킬 수 없어, 신뢰성을 확보할 수 없을 우려가 있다. 그로 인해, 종래부터 웨이퍼의 검사에 앞서 프로브 카드를 프리 히트하여 전극 패드와 프로브의 접촉을 확보하도록 하고 있다.
또한, 번인 검사 장치의 경우에는, 예를 들어 특허 문헌 1에 있어서 개시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼 트레이에 의해 보유 지지된 웨이퍼의 복수의 전극 패드와 프로브 시트의 복수의 범프의 위치 정렬을 행한 후, 웨이퍼 트레이, 웨이퍼 및 프로브 시트 등을 진공 흡착에 의해 일체화하여 1매의 카드로서 조립하여, 이 카드를 반송하여 번인 유닛 내에 장착하고, 번인 유닛 내에서 소정의 고온하에서 웨이퍼의 가속 검사를 행한다.
일본 특허 출원 공개 평11-186349호 공보
그러나 종래의 프로브 장치의 경우에는, 예를 들어 다음과 같은 문제가 있었다. 예를 들어 프로브 장치의 주요부인 검사실은, 적재대를 XY 방향으로 이동시키면서 얼라인먼트 기구의 카메라를 사용하여, 웨이퍼의 복수의 전극 패드와 프로브 카드의 복수의 프로브를 얼라인먼트하기 위해, 적재대가 이동할 공간과 얼라인먼트 기구의 카메라가 이동할 공간이 필요하므로, 검사실만으로도 입체적으로 상당히 큰 공간을 차지하게 된다. 또한, 로더실에도 카세트로부터 검사실까지 웨이퍼를 반송하기 위한 공간이 필요했다. 그로 인해, 디바이스의 생산 능력에 따라서 프로브 장치를 다수 설치하면, 종래의 프로브 장치에서는 평면적으로 복수 배열하여 설치할 수밖에 없어, 설치 공간이 넓어져, 고비용으로 되어 있다. 또한, 번인 장치는, 번인 유닛과는 별도로, 웨이퍼와 프로브 시트 등을 진공 흡착시켜 일체화하기 위해 독자적인 웨이퍼 반송 기구나 카드를 일체화하는 기기가 필요하다.
또한, 웨이퍼의 고온 검사를 행하는 경우에는, 웨이퍼를 소정의 온도(예를 들어, 150℃)까지 가열하여 행하지만, 가열되어 열팽창된 웨이퍼의 전극 패드와 가열되어 있지 않은 프로브 카드의 위치 어긋남을 억제하기 위해, 적재대를 사용하여 프로브 카드를 프리 히트하여 열팽창시켜, 웨이퍼의 전극 패드와 프로브의 위치 어긋남을 억제하고 있다. 그러나 이때, 프로브 카드의 프로브가 손상되지 않도록 적재대를 프로브 카드의 바로 근처까지 접근시켜, 웨이퍼와 프로브 카드의 프로브가 비접촉 상태에서 프리 히트하므로, 프리 히트에 필요로 하는 시간이 길어진다. 또한 프로브 카드를 프리 히트한 후, 열팽창 후의 웨이퍼와 프로브 카드의 얼라인먼트를 행해야 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 웨이퍼 검사 장치의 설치 공간을 삭감할 수 있는 동시에 설치 비용을 저감할 수 있는 웨이퍼 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 또한, 단시간에 프로브 카드를 프리 히트할 수 있는 프로브 카드의 프리 히트 방법을 아울러 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 청구항 1에 기재된 프로브 카드의 프리 히트 방법은 웨이퍼를 전기적 특성 검사의 검사 위치에 위치 정렬하는 위치 정렬 기구를 갖는 얼라인먼트실과, 상기 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 행하는 검사실을 구비하고, 상기 검사실은, 복수의 프로브를 갖는 프로브 카드와, 상기 복수의 프로브를 주위로부터 둘러싸는 시일 부재와, 상기 웨이퍼를 들어올려 상기 시일 부재에 상기 웨이퍼를 접촉시키는 온도 조절 가능한 승강체와, 상기 웨이퍼, 상기 시일 부재 및 상기 프로브 카드로 형성되는 밀폐 공간을 진공화하는 배기 기구를 구비하고, 상기 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 행할 때에, 상기 검사실 내에서 상기 승강체를 사용하여 상기 프로브 카드를 프리 히트하는 방법이며, 상기 승강체를 통해 상기 웨이퍼를 들어올려 상기 웨이퍼를 상기 시일 부재에 접촉시키는 제1 공정과, 상기 배기 기구를 통해 상기 밀폐 공간 내를 감압하여 상기 웨이퍼를 상기 시일 부재에 흡착하는 제2 공정과, 상기 웨이퍼의 상면과 상기 복수의 프로브가 접촉하는 상기 프로브 카드를 상기 승강체에 의해 프리 히트하는 제3 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 청구항 2에 기재된 프로브 카드의 프리 히트 방법은 청구항 1에 기재된 발명에 있어서, 상기 얼라인먼트실에 있어서 상기 웨이퍼를 얼라인먼트하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 청구항 3에 기재된 프로브 카드의 프리 히트 방법은 청구항 2에 기재된 발명에 있어서, 상기 웨이퍼를, 웨이퍼 보유 지지체를 통해 상기 얼라인먼트실과 상기 검사실 사이에서 반송하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 청구항 4에 기재된 프로브 카드의 프리 히트 방법은 청구항 3에 기재된 발명에 있어서, 상기 제2 공정 후에 상기 웨이퍼 보유 지지체를 상기 검사실로부터 반출하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼 검사 장치의 설치 공간을 삭감할 수 있는 동시에 설치 비용을 저감할 수 있는 웨이퍼 검사 장치를 제공할 수 있다. 또한, 단시간에 프로브 카드를 프리 히트할 수 있는 프로브 카드의 프리 히트 방법을 아울러 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 웨이퍼 검사 장치의 일 실시 형태를 도시하는 평면도.
도 2의 (a), (b)는 각각 도 1에 도시하는 웨이퍼 검사 장치를 도시하는 도면으로, (a)는 정면측으로부터의 사시도, (b)는 배면측으로부터의 사시도.
도 3은 도 1에 도시하는 웨이퍼 검사 장치의 위치 정렬 기구의 주요부를 도시하는 개념도.
도 4는 도 1에 도시하는 웨이퍼 검사 장치의 검사실의 주요부를 도시하는 개념도.
도 5는 도 4에 도시하는 검사실의 배기 기구를 구체적으로 도시하는 단면도.
도 6의 (a), (b)는 각각 도 3에 도시하는 위치 정렬 기구를 사용하는 위치 정렬 공정을 도시하는 공정도.
도 7의 (a), (b)는 각각 도 3에 도시하는 위치 정렬 기구를 사용하는 위치 정렬 공정으로, 도 6에 도시하는 공정에 이어지는 공정도.
도 8은 도 3에 도시하는 위치 정렬 기구를 사용하는 위치 정렬 공정에 있어서의 웨이퍼를 도시하는 사시도.
도 9의 (a), (b)는 각각 도 4에 도시하는 검사실에서의 검사 공정을 도시하는 공정도.
도 10의 (a), (b)는 각각 도 4에 도시하는 검사실에서의 검사 공정을 도시하는 공정도로, 도 9에 도시하는 공정에 이어지는 공정도.
도 11의 (a), (b)는 각각 도 4에 도시하는 검사실에서의 검사 공정을 도시하는 공정도로, 도 10에 도시하는 공정에 이어지는 공정도.
도 12의 (a), (b)는 각각 본 발명의 검사 장치의 다른 실시 형태를 도시하는 도면으로, (a)는 그 평면도, (b)는 그 정면도
도 13은 도 12에 도시하는 검사 장치의 적재 기구의 상측에 배치된 웨이퍼 이동 탑재 기구를 포함하는 평면도.
도 14는 도 12에 도시하는 검사 장치에 이용되는 반송 기구의 상부 아암과 웨이퍼의 보유 지지판을 도시하는 평면도.
도 15의 (a) 내지 (c)는 각각 도 12에 도시하는 검사 장치에 있어서의 웨이퍼의 프리 얼라인먼트를 행할 때의 공정도.
도 16의 (a), (b)는 각각 도 12에 도시하는 얼라인먼트실에서의 얼라인먼트를 행할 때의 공정도.
도 17은 도 12에 도시하는 검사 장치의 검사실과 반송 기구의 관계를 설명하기 위한 설명도.
도 18의 (a), (b)는 각각 도 16에 도시하는 공정에 이어지는 공정도.
이하, 도 1 내지 도 18에 도시하는 실시 형태에 기초하여 본 발명을 설명한다.
본 실시 형태의 웨이퍼 검사 장치(10)는, 예를 들어 도 1, 도 2의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 장치 본체의 정면에 웨이퍼(W)를 카세트 단위로 반출입하는 가늘고 길게 형성된 반출입 영역(S1)과, 반출입 영역(S1)을 따라 웨이퍼(W)를 반송하기 위해 형성된 제1 반송 영역(S2)과, 제1 반송 영역(S2)의 양단부에 형성된 얼라인먼트 영역(S3)과, 제1 반송 영역(S2)을 따라 웨이퍼(W)를 반송하기 위해 형성된 제2 반송 영역(S4)과, 제2 반송 영역(S4)을 따라 형성된 웨이퍼(W)의 검사 영역(S5)으로 구획되고, 도 2의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이 하우징 내에 수납되어 있다. 이들 영역(S1 내지 S5)은, 각각의 영역이 독립된 공간으로서 형성되어 있다. 그리고 이들 영역(S1 내지 S5) 내에는 각각 전용의 기기가 설치되고, 이들 전용의 기기가 제어 장치에 의해 제어되어 있다.
반출입 영역(S1)에는 도 1, 도 2의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이 복수의 웨이퍼(W)가 수납된 FOUP 등의 하우징(F)을 적재하는 적재 기구(11)가 4개소에 설치되어 있고, 이들 적재 기구(11)가 자동 반송 장치(도시하지 않음) 등에 의해 반송되는 하우징(F)을 적재하여, 고정하도록 구성되어 있다. 반출입 영역(S1)에 인접하는 제1 반송 영역(S2)에는 각 적재 기구(11)에 각각 적재된 하우징(F) 내의 웨이퍼(W)를 반송하는 제1 웨이퍼 반송 기구(12)가 설치되어 있고, 제1 웨이퍼 반송 기구(12)가 제1 반송 영역(S2) 내에서 웨이퍼(W)를 반송하도록 구성되어 있다. 제1 웨이퍼 반송 기구(12)는, 웨이퍼(W)를 진공 흡착하거나, 혹은 후술하는 웨이퍼 보유 지지체를 지지하기 위해 수평 방향으로 선회하는 동시에 상하 방향으로 승강하도록 구성된 아암(12A)과, 아암(12A)을 선회, 승강시키는 구동 기구를 내장하는 몸통체(12B)와, 몸통체(12B)를 이동시키는 이동 기구(도시하지 않음)를 구비하고, 이동 기구를 통해 제1 반송 영역(S2) 내를 이동하여 웨이퍼(W)를 반송하도록 구성되어 있다.
도 1, 도 2의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 반송 영역(S2)의 양단부에 형성된 얼라인먼트 영역(S3)에는, 웨이퍼(W)의 프리 얼라인먼트실(도시하지 않음)과, 웨이퍼(W)의 얼라인먼트실(13)(도 3 참조)과, 버퍼실(도시하지 않음)이 설치되고, 프리 얼라인먼트실, 얼라인먼트실(13) 및 버퍼실이 서로 상하로 배치되어 있다. 프리 얼라인먼트실에는 웨이퍼(W)의 프리 얼라인먼트를 행하는 프리 얼라인먼트 기구가 설치되고, 얼라인먼트실(13)에는 웨이퍼(W)의 얼라인먼트를 행하는 얼라인먼트 기구(14)(도 3 참조)가 설치되어 있다. 또한, 버퍼실은 웨이퍼(W)를 수납하는 수납 기구가 설치되어 있다. 버퍼실은, 검사 종료 후의 웨이퍼(W)의 임치 배치 장소로서, 또한 프로브 연마용 웨이퍼의 수납 장소로서도 사용된다.
그리고 얼라인먼트 기구(14)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 얼라인먼트실(13)의 바닥면(도시하지 않음) 상에 설치되고 또한 상하 방향 및 수평 방향으로 이동하도록 구성된 통 형상의 이동체(14A)와, 이동체(14A)를 둘러싸 얼라인먼트실(13)의 바닥면 상에 고정되고 또한 웨이퍼 보유 지지체(15)를 일정 방향으로 위치 결정하는 환 형상의 위치 결정 부재(14B)와, 이동체(14A)와 협동하여 웨이퍼 보유 지지체(15) 상의 웨이퍼(W)를 얼라인먼트하는 제1, 제2 카메라(14C1, 14C2)와, 제1, 제2 카메라(14C1, 14C2)가 고정된 브리지(14D)를 구비하고, 제1, 제2 카메라(14C1, 14C2)가 각각의 초점 위치(얼라인먼트 높이)에서 웨이퍼(W)의 상면을 촬상하도록 구성되어 있다. 제1 카메라(14C1)는, 얼라인먼트실(13) 내의 XY 좌표의 위치(0, 0)(XY 좌표의 원점)에 배치되어 웨이퍼(W)의 중심(C)(도 8 참조)을 촬상하도록 배치되고, 제2 카메라(14C2)는 XY 좌표의 위치(x, y) 상에 배치되어 웨이퍼(W)의 주연부의 타깃 마크(T)(도 8 참조)를 촬상하도록 배치되어 있다. 그리고 제1, 제2 카메라(14C1, 14C2)는, 각각 웨이퍼(W)의 중심(C)과 타깃 마크(T)를 촬상하고, 제어 장치는, 이들의 위치 정보에 기초하여 웨이퍼(W)의 중심(C)과 타깃 마크(T)가 연결되는 라인(L)(도 8 참조)을 구하여, 라인(L)의 좌표축에 대한 기울기를 구하는 동시에 미리 등록되어 있는 프로브 카드의 복수의 프로브에 대응하는 웨이퍼(W)의 전극 패드로부터의 위치 어긋남을 보정하도록 되어 있다.
위치 결정 부재(14B)는, 도 3에 도시하는 바와 같이 이동체(14A)의 외경보다 큰 내경을 갖는 원환상의 판 부재로서 형성되고, 그 상면에는 주위 방향으로 소정 간격을 두고 복수(예를 들어, 3개)의 돌기(14B1)가 형성되어 있다. 복수의 돌기(14B1)는, 제1 카메라(14C1)를 중심으로 하는 원주 상에 배치되고, 각각의 XY 좌표값이 XY 좌표의 원점으로부터 등거리 이격된 둔 위치에 미리 설정되어 있다. 또한, 얼라인먼트실(13)에서는, 그 XY 좌표에 있어서 후술하는 프로브 카드의 복수의 프로브의 프로브 선단 끝의 XY 좌표값이 설정되어 있다.
또한, 웨이퍼 보유 지지체(15)는, 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 보유 지지판(15A)과, 보유 지지판(15A)을 착탈 가능하게 지지하는 환상의 지지체(15B)와, 지지체(15B)의 하면에 위치 결정 부재(14B)의 복수의 돌기(14B1)와 각각 끼워 맞추어지는 오목부(15C1)를 갖는 복수의 위치 결정부(15C)를 구비하고, 위치 결정 부재(14B)에 의해 대략 수평하게 지지되어, 항상 일정한 위치에 배치하도록 구성되어 있다. 또한, 도 3에 도시하는 바와 같이 지지체(15B)에는 이동체(14A)보다 대직경의 관통 구멍이 형성되고, 이 관통 구멍을 이동체(14A)가 빠져나가, 관통 구멍 내에서 XY 방향으로 이동할 수 있도록 형성되어 있다.
위치 결정 부재(14B)에 의해 지지된 웨이퍼 보유 지지체(15)의 중앙부 바로 아래에는 이동체(14A)가 위치하고 있다. 이동체(14A)는, 웨이퍼 보유 지지체(15)의 바로 아래로부터 연직 방향으로 상승하여 보유 지지판(15A)과 접촉하여 지지체(15B)의 관통 구멍을 통해 빠져나가 보유 지지판(15A)을 지지체(15B)로부터 얼라인먼트 높이까지 들어올리도록 되어 있다. 또한, 이동체(14A)는, 얼라인먼트 높이에 있어서 지지체(15B)의 관통 구멍의 범위 내에서 XY 방향으로 이동하여, 제1, 제2 카메라(14C1, 14C2)와 협동하여 웨이퍼(W)의 얼라인먼트를 행하도록 되어 있다. 또한, 이동체(14A)는, 얼라인먼트 후에는 원래의 위치로 복귀되는 동안에 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)를 보유 지지한 보유 지지판(15A)을 얼라인먼트 시의 XY 좌표값을 유지한 상태로 지지체(15B) 상으로 복귀시키도록 되어 있다. 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)는, 후술하는 바와 같이 웨이퍼 보유 지지체(15)와 함께 검사 영역(S5)으로 반송된다.
도 1, 도 2의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 반송 영역(S2) 및 얼라인먼트 영역(S3)에 인접하는 제2 반송 영역(S4)에는 제2 웨이퍼 반송 기구(16)가 설치되어 있고, 제2 웨이퍼 반송 기구(16)가 제2 반송 영역(S4) 내를 이동하여, 웨이퍼(W)를 얼라인먼트 영역(S3)과 검사 영역(S5) 사이에서 웨이퍼 보유 지지체(15)를 통해 반송하도록 구성되어 있다. 이 제2 웨이퍼 반송 기구(16)는, 제1 웨이퍼 반송 기구(12)와 마찬가지로 아암(16A), 몸통체(16B) 및 이동 기구(도시하지 않음)를 구비하여 구성되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 제2 반송 영역(S4)에 인접하는 검사 영역(S5)에는, 그 영역(S5)을 따라 복수(본 실시 형태에서는 5개소)의 검사실(17)이 소정 간격을 두고 배열되어 있고, 이들 검사실(17)에서는 제2 웨이퍼 반송 기구(16)에 의해 웨이퍼 보유 지지체(15)를 통해 반송되는 얼라인먼트 완료된 웨이퍼(W)에 대해 전기적 특성 검사를 행하도록 구성되어 있다. 또한, 검사실(17)은, 도 2의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이 검사 영역(S5)의 각 배열 위치에 있어서 상하 방향으로 복수 적층된 적층 구조로서 형성되어 있다. 각 층의 검사실(17)은, 모두 동일 구조를 구비하고 있다. 따라서, 이하에서는 하나의 검사실(17)을 예로 들어, 예를 들어 도 4를 참조하면서 설명한다.
검사실(17)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 복수의 전극 패드에 대응하는 복수의 프로브(18A)를 갖는 프로브 카드(18)와, 프로브 카드(18)가 고정된 헤드 플레이트(19)와, 헤드 플레이트(19)의 하면에 설치된 원환상의 고정 링(20)을 통해 외주연부가 고정되고 또한 복수의 프로브(18A)를 둘러싸는 소정 폭의 링 형상으로 형성된 웨이퍼 흡착용 시일 부재(이하, 단순히 「시일 부재」라 칭함)(21)와, 웨이퍼 보유 지지체(15)를 일체적으로 승강시키고 또한 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 냉각, 가열하는 온도 조절 기구를 내장하는 승강체(22)와, 승강체(22)에 의해 시일 부재(21)에 외주연부에서 탄성 접촉한 웨이퍼(W)와 프로브 카드(18) 사이에 형성되는 밀폐 공간을 진공화하여 웨이퍼(W)의 복수의 전극 패드와 복수의 프로브(18A)를 일괄 접촉시키는 배기 수단(예를 들어, 진공 펌프)(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 헤드 플레이트(19)에는, 복수의 포고핀을 직사각 형상의 블록에 의해 묶어 보유 지지하는 포고핀 블록(19A)이 보유 지지되는 관통 보유 지지부가 프로브 카드(18)의 이면의 단자 전극에 대응하여 복수 개소에 매트릭스 형상으로 배열되어 형성되어 있다. 이들 포고핀 블록(19A)의 포고핀이 프로브 카드(18)와 테스터(도시하지 않음)를 접속하고 있다. 헤드 플레이트(19)와 프로브 카드(18)의 외주연부에는 각각 도 4에 화살표로 나타내는 방향으로 배기하는 배기 통로가 형성되고, 이들 배기 통로의 출구에는 배관을 통해 진공 펌프에 접속되어 있다. 배기 수단 및 배기 통로를 구비한 배기 기구에 대해서는 후술한다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 승강체(22)의 하면에는 플랜지부(22A)가 형성되고, 이 플랜지부(22A)의 상면에는 웨이퍼 보유 지지체(15)의 위치 결정 부재(15C)의 오목부(15C1)와 끼워 맞추어지는 복수의 돌기(22B)가 주위 방향으로 소정 간격을 두고 형성되어 있다. 이들 돌기(22B)는, 얼라인먼트실(13) 내의 위치 결정 부재(14B)에 형성된 복수의 돌기(14B1)에 대응시켜 동일한 XY 좌표로 되는 위치에 배치되어 있다. 즉, 검사실(17) 내의 XY 좌표와 얼라인먼트실(13)의 XY 좌표가 동일한 좌표 위치 관계에 있어, 얼라인먼트실(13)에 있어서 얼라인먼트된 보유 지지판(15A) 상의 웨이퍼(W)는, 검사실(17) 내에서 수평 방향(X, Y, θ 방향)의 위치 좌표가 재현되어, 복수의 전극 패드가 프로브 카드(18)의 복수의 프로브(18A)와 확실하게 접촉되도록 얼라인먼트되어 있다. 또한, 승강체(22)의 플랜지부(22A) 및 복수의 돌기(22B)가 얼라인먼트실(13) 내의 위치 결정 부재(14B)에 상당한다.
승강체(22)는, 플랜지부(22A)의 복수의 돌기(22B)에 있어서 지지하는 웨이퍼 보유 지지체(15)를 그대로 프로브 카드(18)를 향해 들어올려, 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)의 주연부를 시일 부재(21)에 탄성 접촉시켜 밀폐 공간을 만들 수 있다. 밀폐 공간은 배기 기구를 통해 감압되어, 웨이퍼(W)가 시일 부재(21)에 진공 흡착되도록 되어 있다. 또한, 승강체(22)는 진공 흡착 후의 웨이퍼(W)를 프로브 카드(18)측에 남기고 하강하여 웨이퍼 보유 지지체(15)를 웨이퍼(W)로부터 분리하고, 제2 웨이퍼 반송 기구(16)에 의해 웨이퍼 보유 지지체(15)를 검사실(17)로부터 반출한 후, 다시 상승시켜 웨이퍼(W)와 복수의 프로브를 압접시키고, 소정의 온도로 웨이퍼(W)의 전기적 특성 검사를 행하도록 구동한다. 검사 후에, 검사 완료된 웨이퍼(W)는, 반대의 경로를 거슬러 올라가 검사실(17)로부터 반출된다.
이와 같이, 본 실시 형태의 검사실(17)의 공간은, 웨이퍼 보유 지지체(15)가 반출입되는 공간과, 웨이퍼 보유 지지체(15)에 의해 보유 지지된 웨이퍼(W)를 프로브 카드(18)에 접촉시키기 위해 승강체(22)가 승강하는 공간이 있으면 충분하다. 그로 인해, 검사실(17)은, 종래와 비교하여 현격히 높이를 낮게 할 수 있어, 상술한 바와 같이 적층 구조를 채용하여 검사실의 설치 공간을 현격히 삭감할 수 있다. 또한, 승강체(22)는, XY 방향으로 이동할 필요가 없으므로, 검사실(17)의 점유 면적도 현격히 삭감할 수 있다. 또한, 얼라인먼트 기구(14)는, 각 검사실(17)에서 공유할 수 있으므로, 종래와 같이 고가의 얼라인먼트 기구(14)를 검사실(17)마다 설치할 필요가 없어, 대폭적인 비용 삭감을 실현할 수 있다.
또한, 도 1, 도 2의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 각 검사실(17)에는 각각 냉각 덕트(23)가 부설되어, 각각의 냉각 장치(도시하지 않음)를 통해 검사 중에 발열하는 웨이퍼(W)를 냉각시켜 항상 일정한 온도를 유지하도록 하고 있다.
여기서, 웨이퍼(W)의 전기적 특성 검사를 행할 때에 웨이퍼(W)를 시일 부재(21)에 진공 흡착시키는 배기 기구(24)에 대해 예를 들어 도 5를 참조하면서 설명한다. 배기 기구(24)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 프로브 카드(18)의 외주연부의 1개소에 형성된 제1 배기 통로(24A)와, 제1 배기 통로(24A)에 연통되도록 헤드 플레이트(19)에 상하 방향으로 형성된 제2 배기 통로(24B)와, 이 제2 배기 통로(24B)의 주위면의 1개소로부터 헤드 플레이트(19) 내에 직경 방향으로 연장되어 헤드 플레이트(19)의 외주면에서 개방되는 제3 배기 통로(24C)와, 제3 배기 통로(24C)에 배관(도시하지 않음)을 통해 접속된 진공 펌프(도시하지 않음)를 구비하고 있다.
제1 배기 통로(24A)는, 도 5에 도시하는 바와 같이 프로브 카드(18)의 외주연부 상면에 형성된 얕은 오목 함몰부(24A1)와, 오목 함몰부(24A1)의 저부를 관통하는 구멍(24A2)과, 오목 함몰부(24A1)의 상부 개구를 폐색하는 구멍이 구비된 금속 부재(24A3)를 구비하고 있다. 또한, 제2 배기 구멍(24B)은, 헤드 플레이트(19)에 상하 방향으로 형성된 관통 구멍에 장착된 중공 형상의 배기 통로를 갖는 볼트(24B1)와, 이 중공 볼트(24B1)를 헤드 플레이트(19)에 고정하는 너트(24B2)를 구비하고, 중공 볼트(24B1)의 배기 통로의 축심과 금속 부재(24A3)의 구멍의 축심이 일치하도록 헤드 플레이트(19)에 장착되어 있다. 이 중공 볼트(24B1)의 상단부에는 제2 배기 통로(24B)를 밀봉하는 덮개 부재(24D)가 장착되어 있다. 또한, 중공 볼트(24B1)의 주위면에는 배기 통로와 제2 배기 통로(24C)를 연통하는 구멍이 형성되어 있다.
또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, 시일 부재(21)는, 프로브(18A)의 길이와 대략 동일한 두께로 형성되어 있다. 그로 인해, 시일 부재(21)가 승강체(22)에 의해 들어올려진 웨이퍼(W)와 접촉함으로써, 웨이퍼(W)의 상면과 프로브(18A) 사이에 근소한 간극이 형성되도록 되어 있다. 이와 같이 웨이퍼(W)가 시일 부재(21)에 접촉한 상태에서 진공 펌프가 구동되면, 웨이퍼(W)와 프로브 카드(18) 사이에 형성되는 밀폐 공간이 감압되어, 웨이퍼(W)가 시일 부재(21)에 흡착되어 탄성 접촉하므로, 웨이퍼(W)의 복수의 전극 패드와 복수의 프로브(18A)가 가볍게 접촉하여, 상술한 바와 같이 승강체(22)가 하강해도 웨이퍼(W)는 시일 부재(21)와의 흡착 상태를 유지할 수 있다.
다음에, 동작에 대해 도 6 내지 도 11을 참조하면서 설명한다.
우선, 자동 반송 장치에 의해 반출입 영역(S1)의 각 적재 기구(11)에 FOUP 등의 하우징(F)을 적재한다. 제1 반송 영역(S2)에서는 제1 웨이퍼 반송 기구(12)가 구동되어, 아암(12A)을 통해 하우징(F)으로부터 웨이퍼(W)를 1매씩 반출하여, 얼라인먼트 영역(S3)의 프리 얼라인먼트실 내의 프리 얼라인먼트 기구에 웨이퍼(W)를 반송하면, 여기서 웨이퍼(W)의 프리 얼라인먼트가 행해진다. 그 후, 제1 웨이퍼 반송 기구(12)는, 아암(12A)을 통해 프리 얼라인먼트실로부터 웨이퍼(W)를 반출하여, 아암(12A)을 통해 웨이퍼(W)를 웨이퍼 보유 지지체(15)와 함께 얼라인먼트실(13)로 반송한다.
그 후, 제1 웨이퍼 반송 기구(12)는, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 보유 지지체(15)를 통해 웨이퍼(W)를 얼라인먼트실(13) 내로 반송하고, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 보유 지지체(15)를 위치 결정 부재(14B)로 전달한다. 이때, 웨이퍼 보유 지지체(15)는, 위치 결정부(15C)의 오목부(15C1)가 위치 결정 부재(14B)의 돌기(14B1)와 끼워 맞추어져, 얼라인먼트실(13)에 있어서의 웨이퍼 보유 지지체(15)의 위치 결정이 자동적으로 행해진다. 위치 결정 후, 도 6의 (b)에 화살표로 나타내는 바와 같이 이동체(14A)가 상승한다.
이동체(14A)가 상승하여 보유 지지판(15A)과 접촉하고, 또한 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이 얼라인먼트 높이까지 상승하여 정지한다. 이 위치에서 제1, 제2 카메라(14C1, 14C2) 및 이동체(14A)가 제어 장치의 제어하에서 작동한다. 즉, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 카메라(14C1)가 웨이퍼(W)를 촬상하여 웨이퍼(W)의 중심(C)을 인식한다. 제1 카메라(14C1)가 웨이퍼(W)의 중심(C)을 인식할 수 없을 때에는, 이동체(14A)가 웨이퍼 보유 지지체(15)의 지지체(15B)의 관통 구멍의 범위 내에서 XY 방향으로 이동하는 동안에 제1 카메라(14C1)가 보유 지지판(15A) 상의 웨이퍼(W)의 중심(C)을 찾아, 제1 카메라(14C1)로 중심(C)을 인식한다. 계속해서, 제2 카메라(14C2)가 웨이퍼(W)의 주연부의 타깃(T)을 촬상하여, 중심(C)과 타깃(T)을 연결하는 라인(L)과 좌표축으로부터 웨이퍼(W)의 θ 방향의 기울기를 인식한다. 제2 카메라(14C2)가 웨이퍼(W)의 기울기를 인식하면, 이동체(14A)가 θ 방향으로 회전하여 웨이퍼(W)의 XY 좌표축에 대한 기울기 편차을 보정한다. 계속해서, 제1 카메라(14C1)가 웨이퍼(W)의 중심을 다시 확인하고, 웨이퍼(W)의 중심(C)을 인식한다고 하는 일련의 동작에 의해 웨이퍼(W)의 얼라인먼트를 종료한다.
얼라인먼트 후에는, 이동체(14A)가 원래의 위치까지 하강하지만, 그 도중에서 보유 지지판(15A)이 지지체(15B) 상에 적재된다. 그 후, 제2 반송 영역(S4)에서는 제2 웨이퍼 반송 기구(16)가 구동되어, 도 7의 (b)에 화살표로 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)를 웨이퍼 보유 지지체(15)와 함께 얼라인먼트실(13)로부터 검사 영역(S5)의 소정의 검사실(17)까지 반송한다.
제2 웨이퍼 반송 기구(16)는, 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이 검사 영역(S5)에 있는 소정의 검사실(17) 내로 반송하고, 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 보유 지지체(15)를 승강체(22)로 전달한다. 이때, 웨이퍼 보유 지지체(15)의 위치 결정부(15C)의 복수의 오목부(15C1)와 승강체(22)의 복수의 돌기(22B)가 끼워 맞추어져, 검사실(17) 내에 있어서 웨이퍼 보유 지지체(15)가 자동적으로 위치 결정되어, 얼라인먼트실(13)에서의 얼라인먼트 상태를 유지한다. 승강체(22)는, 도 9의 (b)에 화살표로 나타내는 바와 같이 웨이퍼가 얼라인먼트 위치로부터 웨이퍼 보유 지지체(15)를 지지한 상태로 시일 부재(21)에 탄성 접촉할 때까지 연직 방향으로 상승한다.
승강체(22)가 상승하면, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 주연부가 시일 부재(21)에 접촉하여, 웨이퍼(W), 시일 부재(21) 및 프로브 카드(18)에 의해 밀폐 공간이 형성된다. 여기서 배기 기구(24)의 진공 펌프가 작동하여 제1, 제2, 제3 배기 통로(24A, 24B, 24C)(도 5 참조)로부터 밀폐 공간 내의 공기를 도 10의 (a)에 화살표로 나타내는 바와 같이 배기하여 웨이퍼(W)를 시일 부재(21)에 대해 진공 흡착시킨다. 웨이퍼(W)가 시일 부재(21)에 진공 흡착되면, 승강체(22)가 도 10의 (a)에 백색의 화살표로 나타내는 바와 같이 웨이퍼 보유 지지체(15)를 지지한 상태로 원래의 위치까지 하강한다. 이 동안에, 제2 웨이퍼 반송 기구(16)가 웨이퍼 보유 지지체(15)를 승강체(22)로부터 분리하여, 도 10의 (b)에 백색의 화살표로 나타내는 바와 같이 검사실(17)로부터 얼라인먼트 영역(S3)의 버퍼실로 웨이퍼 보유 지지체(15)를 복귀시킨다. 웨이퍼 보유 지지체(15)는 다음 웨이퍼(W)의 검사에 대비한다.
웨이퍼 보유 지지체(15)가 검사실(17)로부터 반출되면, 도 11의 (a)에 백색의 화살표로 나타내는 바와 같이 승강체(22)가 다시 연직 방향으로 상승하고, 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이 승강체(22)에 의해 프로브 카드(18)에 진공 흡착되어 있는 웨이퍼(W)를 압박하여 웨이퍼(W)의 복수의 전극 패드와 프로브 카드(18)의 복수의 프로브(18A)를 일괄하여 전기적으로 접촉시킨다. 웨이퍼(W)와 프로브 카드(18)가 전기적으로 접촉한 상태에서 웨이퍼(W)의 전기적 특성 검사를 실행한다.
웨이퍼(W)의 고온 검사를 행하는 경우에는, 승강체(22)의 온도 조절 기구를 통해 승강체(22)를 통해 웨이퍼(W)를 소정의 온도(예를 들어, 150℃)까지 가열한다. 가열된 웨이퍼(W)와 프로브 카드(18) 사이에 온도차가 있다. 그로 인해, 가열 후의 웨이퍼(W)를 프로브 카드(18)에 접촉시키면, 웨이퍼(W)의 전극 패드와 프로브(18A)의 얼라인먼트를 행하였음에도 불구하고, 전극 패드와 프로브(18) 사이에 위치 어긋남이 발생하여, 신뢰성이 있는 검사를 확보하는 것이 어렵다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 도 5, 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이 검사실(17)로부터 웨이퍼 보유 지지체(15)를 반출한 후, 시일 부재(21)에 진공 흡착된 웨이퍼(W)에 승강체(22)를 접촉시키고, 이 상태에서 웨이퍼(W)를 가열(프리 히트)한다. 이때, 웨이퍼(W)는, 시일 부재(21)에 탄성 접촉하는 동시에 프로브 카드(18)의 모든 프로브(18A)와 접촉하고 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)를 가열하면, 웨이퍼(W)와 접촉하는 모든 프로브(18A)를 통해 웨이퍼(W)로부터 프로브 카드(18)까지의 직접적인 열전달과 웨이퍼(W)로부터의 복사열에 의해 프로브 카드(18)를 소정 온도까지 단시간에 가열할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)와 프로브(18A)는 얼라인먼트시의 접촉 상태를 유지한 채 열팽창되어, 위치가 어긋나는 일 없이 거의 동일한 검사 온도까지 프리 히트할 수 있다. 프리 히트한 직후로부터 연속해서, 그대로의 상태로 웨이퍼(W)의 고온 검사를 실행할 수 있어, 검사의 신뢰성을 확보할 수 있다.
검사를 종료하면, 승강체(22)가 하강하여 원래의 위치로 복귀된다. 이 동안에 제2 웨이퍼 반송 기구(16)가 웨이퍼 보유 지지체(15)를 검사실(17) 내로 반입하여, 승강체(22)에 웨이퍼 보유 지지체(15)를 전달한 후, 제2 웨이퍼 반송 기구(16)가 검사실(17)로부터 일단 퇴출된다. 한편, 승강체(22)는 웨이퍼 보유 지지체(15)를 동반하여 상승하여, 보유 지지판(15A)을 검사 완료된 웨이퍼(W)에 접촉시킨다. 이때, 배기 기구(24)의 진공 펌프에 의한 진공 흡착을 멈추고, 밀폐 공간을 상압으로 복귀시킨 후, 승강체(22)가 원래의 위치로 복귀되는 동안에, 제2 웨이퍼 반송 기구(16)가 웨이퍼 보유 지지체(15)를 승강체(22)로부터 수취하여 검사실(17)로부터 퇴출시키고, 버퍼실에 웨이퍼 보유 지지체(15)를 복귀시킨다. 계속해서, 제1 웨이퍼 반송 기구(12)가 구동되어 웨이퍼 보유 지지체(15)로부터 적재 기구(11)의 하우징(F) 내로 웨이퍼(W)를 복귀시킨다. 이들 일련의 동작에 의해 웨이퍼(W)의 검사를 종료한다. 다른 웨이퍼(W)에 대해서도 하우징(F)으로부터 검사 영역(S5)의 복수의 검사실(17)에 각각 반송되어, 마찬가지로 검사가 행해진다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, 반출입 영역(S1)에 하우징(F)을 적재하고, 제1, 제2 반송 영역(S2, S4)에 각각 설치된 제1, 제2 웨이퍼 반송 기구(12, 16)를 사용하여, 얼라인먼트 영역(S3)의 얼라인먼트 기구(14)에 의해 얼라인먼트된 웨이퍼(W)를 웨이퍼 보유 지지체(15)를 통해 검사 영역(S5)에 설치된 검사실(17)로 반송하여, 검사실(17)에서는 웨이퍼 보유 지지체(15)에 의해 보유 지지된 웨이퍼(W)를 얼라인먼트하는 일 없이 웨이퍼(W)의 전기적 특성 검사를 행할 수 있도록 하였으므로, 웨이퍼 검사 장치(10)의 설치 공간을 현격히 삭감할 수 있는 동시에 설치 비용을 현격히 저감할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)의 고온 검사를 행하는 경우에는, 웨이퍼(W)와 프로브 카드(18)의 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)와 프로브 카드(18)를 진공 흡착시키고, 이 상태에서 웨이퍼(W)와 접촉하는 승강체(22)에 의해 웨이퍼(W)를 소정의 온도까지 프리 히트하므로, 웨이퍼(W)와 프로브 카드(18)는 얼라인먼트된 상태를 그대로 유지할 수 있어, 프리 히트 후에 다시 웨이퍼(W)와 프로브 카드(18)의 얼라인먼트를 할 필요가 없고, 또한 웨이퍼(W)의 전극 패드와 프로브(18A)를 위치가 어긋나는 일 없이 고온 검사를 행할 수 있어, 고온 검사에서의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 검사실(17)에서는 웨이퍼(W)를 승강시키는 것만으로 전기적 특성 검사를 행할 수 있으므로, 검사실(17)의 공간 절약화를 실현할 수 있다. 또한, 검사 영역(S5)에 있어서 복수 개소에 다단 구조의 검사실(17)을 구비할 수 있으므로, 검사 효율을 현격히 높일 수 있다.
제2 실시 형태
본 실시 형태의 웨이퍼 검사 장치는, 도 12 내지 도 18에 도시하는 바와 같이, 기본적으로는 제1 실시 형태의 웨이퍼 검사 장치(10)에 있어서의 제1 반송 영역(S1)을 삭감함으로써 검사 장치를 공간 절약화하는 동시에, 웨이퍼의 반송 기구를 간소화한 것이다. 따라서, 이하에서는, 본 실시 형태의 특징 부분을 중심으로 하여 설명한다.
즉, 본 실시 형태의 웨이퍼 검사 장치(110)는, 예를 들어 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이, 장치 본체의 정면에 웨이퍼(W)를 카세트 단위로 반출입하는 가늘고 길게 형성된 반출입 영역(S10)과, 이 반출입 영역(S10)의 우측 단부에 형성된 얼라인먼트 영역(S20)과, 반출입 영역(S10) 및 얼라인먼트 영역(S20)을 따라 웨이퍼(W)를 반송하기 위해 형성된 반송 영역(S30)과, 반송 영역(S20)을 따라 형성된 웨이퍼(W)의 검사 영역(S40)으로 구획되어 있다. 이들 영역(S10 내지 S40)은, 제1 실시 형태와 마찬가지로 각각의 영역이 독립된 스페이스로서 형성되어 있다.
도 12의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 반출입 영역(S10), 얼라인먼트 영역(S20), 반송 영역(S30) 및 검사 영역(S40)에는, 각각 적재 기구(111), 얼라인먼트실(112), 웨이퍼 반송 기구(113) 및 검사실(114)이 각각 설치되어 있다. 또한, 도 12의 (b) 및 도 13에 도시하는 바와 같이 적재 기구(111)의 상단에는 웨이퍼(W)의 프리 얼라인먼트 기구(115) 및 웨이퍼 이동 탑재 기구(116)가 설치되어 있다. 따라서, 웨이퍼 반송 기구(113)가 하우징(F)으로부터 미검사 웨이퍼(W)를 프리 얼라인먼트 기구(115)로 반송하고, 프리 얼라인먼트 기구(115)에 있어서 프리 얼라인먼트를 행한다. 웨이퍼 이동 탑재 기구(116)는 프리 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)를 프리 얼라인먼트 기구(115)로부터 웨이퍼 반송 기구(113)로 이동 탑재한다. 웨이퍼 반송 기구(113)는, 그 웨이퍼(W)를 얼라인먼트실(112)로 반송하고, 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)를 검사실(114)로 반송한다. 또한, 웨이퍼 반송 기구(113)는 검사 완료된 웨이퍼(W)를 검사실(114)로부터 적재 기구(111)의 좌측 단부의 침적(針跡) 검사 영역(S50) 내에 설치된 침적 검사 장치(117)를 경유하여 적재 기구(111) 상의 하우징(F) 내의 원래의 장소까지 반송한다.
이리하여, 웨이퍼 반송 기구(113)는, 도 12의 (b)에 도시하는 바와 같이, 베이스(113A)와, 베이스(113A) 상에 회전축을 통해 정역회전 가능하게 설치된 회전체(113B)와, 회전체(113B) 상에서 각각 개별로 일방향으로 왕복 이동하는 상하 2매의 아암(113C, 113D)과, 베이스(113A) 및 아암(113C, 113D)을 승강시키는 승강 기구(113E)와, 이들 기구를 반송 영역(S30)을 따라 왕복 이동시키는 이동 기구(113F)를 구비하고 있다. 승강 기구(113E)는, 볼 나사(113E1)를 통해 베이스(113A) 및 아암(113C, 113D)을 상하 방향으로 이동시키도록 구성되어 있다. 이동 기구(113E)는, 볼 나사(도시하지 않음)를 통해 베이스(113A)와 아암(113C, 113D)을 레일(113F1)에 따라서 횡방향으로 왕복 이동시키도록 구성되어 있다. 웨이퍼 반송 기구(113)와 프리 얼라인먼트 기구(115) 및 웨이퍼 이동 탑재 기구의 관계를 이하에 설명한다.
프리 얼라인먼트 기구(115)는, 도 12의 (b)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 반송 기구(113)의 하부 아암(113D)에 의해 반송되는 미검사 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여 정역회전하는 서브 척(115A)과, 서브 척(115A)을 정역회전시키는 구동 기구를 내장하는 베이스(115B)와, 서브 척(115A)을 통해 회전하는 웨이퍼(W)의 오리엔테이션 플랫이나 노치 등의 표식을 검출하는 센서(도시하지 않음)를 구비하고, 서브 척(115A)을 통해 웨이퍼(W)가 회전하고 있는 동안에 센서에 의해 웨이퍼(W)의 표식을 검출하여, 서브 척(115A)이 웨이퍼(W)를 일정 방향을 향해 정지시키도록 구성되어 있다.
또한, 웨이퍼 이동 탑재 기구(116)는, 도 12의 (b), 도 13 및 도 15의 (b), (c)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 파지하기 위해 지지 막대(116A)의 주위면으로부터 서로 주위 방향으로 120°이격시켜 방사상으로 설치된 3개의 파지 막대(116B)와, 지지 막대(116A)를 통해 3개의 파지 막대(116B)를 승강시키는 승강 기구(116C)를 갖고, 이들 파지 막대(116B)가 신축하여 프리 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)를 파지하여 하강하고, 도 15의 (b), (c)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 반송 기구(113)의 상부 아암(113C)에 웨이퍼(W)를 이동 탑재하도록 구성되어 있다. 파지 막대(116B)의 선단부에는 도 13에 도시하는 바와 같이 측면 형상이 역ㄷ자 형상으로 되꺾인 지지부(116B1)가 형성되어 있고, 지지부(116A1)에 의해 웨이퍼(W)의 외주연부를 지지한다. 이 지지부(116B1)는, 웨이퍼(W)의 외주연부를 진공 흡착하여 지지하도록 되어 있다. 따라서, 웨이퍼 이동 탑재 기구(116)는, 3개의 파지 막대(116B) 선단의 지지부(116B1)에서 웨이퍼를 흡착하고, 수평으로 파지하는 동시에 승강할 수 있다.
웨이퍼 이동 탑재 기구(116)로부터 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)를 수취하는 웨이퍼 반송 기구(113)의 상부 아암(113C)은, 도 14에 도시하는 바와 같이 프리 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)를, 웨이퍼 보유 지지판(118)을 통해 흡착 유지하여, 얼라인먼트실(112), 검사실(114)로 반송한다. 이 상부 아암(113C)에는, 중앙으로부터 선단 부근에 직사각 형상의 큰 구멍(113C1)이 형성되어 있다. 또한, 하부 아암(113D)은, 하우징(F)으로부터 프리 얼라인먼트 기구(115)까지 미검사 웨이퍼(W)를 반송한다.
웨이퍼 보유 지지판(118)은, 도 14에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)와 실질적으로 동일 외경으로 형성되어 있다. 웨이퍼 보유 지지판(118)의 외주연부의 6개소에는 주위 방향으로 등간격을 두고 절결부(118A)가 형성되고, 이들 중 3개소의 절결부(118A)가 웨이퍼를 파지하는 3개의 파지 막대(116B)의 지지부(116B1)가 빠져나가도록 형성되어 있다. 또한, 상부 아암(16C)에는 웨이퍼 보유 지지판(118)의 절결부(118A)에 대응하는 작은 구멍(16C2)이 형성되어 있다. 따라서, 웨이퍼 이동 탑재 기구(116)는, 3개의 파지 막대(116B)의 지지부(116B1)에서 프리 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)를 파지하고, 프리 얼라인먼트 기구(115)의 서브 척(115A)으로부터 웨이퍼 보유 지지판(118) 상에 웨이퍼(W)를 이동 탑재할 때에, 3개의 파지 막대(116B)의 지지부(116B1)가 웨이퍼 보유 지지판(118)의 절결부(118A) 및 작은 구멍(16C2)을 빠져나간다.
얼라인먼트실(112) 내에는, 예를 들어 도 16의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이 얼라인먼트 기구(119)가 설치되어 있다. 이 얼라인먼트 기구(119)는, 도 16의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 이동체(119A), 복수의 돌기부(119B1)를 갖는 위치 결정 부재(119B), 제1, 제2 카메라(119C1, 119C2), 브리지(119D)를 구비하고, 제1 실시 형태의 웨이퍼 검사 장치(10)의 얼라인먼트 기구(14)와 동일한 구성을 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 보유 지지체(118)가 웨이퍼 반송 기구(113)의 상부 아암(113C)에 의해 얼라인먼트실(112) 내로 반송되고, 상부 아암(113C)이 얼라인먼트실(112) 내의 소정 위치에 위치 결정된 상태에서 머무른 채 웨이퍼(W)의 얼라인먼트가 행해지는 점에서, 제1 실시 형태와는 다르다. 즉, 상부 아암(113C)이 제1 실시 형태의 웨이퍼 보유 지지체(15)의 지지체(15B)에 상당한다.
얼라인먼트실(112) 내에서는, 상부 아암(113C)이 위치 결정 부재(119B)에 의해 소정의 위치에 위치 결정된다. 그로 인해, 상부 아암(113C)의 하면에는 위치 결정 부재(119B)의 복수의 돌기(119B1)와 각각 끼워 맞추어지는 오목부(113C3)가 형성되어 있고, 상부 아암(113C)이 얼라인먼트실(112) 내에 진출하여, 복수의 오목부(113C3)를 이들에 대응하는 돌기(119B1)에 끼워 맞추어 착좌하도록 구성되어 있다. 그리고 이동체(119A)가 상부 아암(113C)의 구멍(113C1)을 빠져나가, 구멍(113C1) 내에서 XY 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다. 이동체(119A)는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 웨이퍼 보유 지지체(118)의 바로 아래로부터 연직 방향으로 상승하고, 웨이퍼(W)의 얼라인먼트 후에는 원래의 위치로 복귀되도록 되어 있다. 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)는, 상부 아암(113C)에 의해 웨이퍼 보유 지지체(118)와 함께 얼라인먼트실(15)로부터 퇴실하여, 검사실(114)로 반송된다.
또한, 검사실(114)은, 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)를 전달하는 기구가 제1 실시 형태와 다른 것 이외에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 구성되어 있다. 즉, 검사실(114)은, 도 17에 도시하는 바와 같이 제1 실시 형태와 동일한 헤드 플레이트(120), 프로브 카드(121), 포고핀 블록(122), 고정 링(123) 및 시일 부재(124)를 구비하고 있다. 제1 실시 형태와 다른 웨이퍼를 전달하는 기구는, 검사실(114) 내에 진출한 웨이퍼 반송 기구(113)의 상부 아암(113C)으로부터 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)를 웨이퍼 보유 지지체(118)와 함께 수직 방향으로 승강시키는 승강체(125)와, 승강체(125)를 둘러싸고 상부 아암(113C)의 위치 결정을 행하는 링 형상의 위치 결정 부재(126)를 구비하고 있다. 위치 결정 부재(126)의 상면에는 검사실(114) 내에 진출하는 상부 아암(113C)의 오목부(113C3)와 끼워 맞추어지는 복수의 돌기(126A)가 주위 방향으로 소정 간격을 두고 형성되어 있다. 이들 돌기(126A)는, 얼라인먼트실(112) 내의 위치 결정 부재(119B)의 복수의 돌기(119B1)에 대응시켜 동일한 XY 좌표로 되는 위치에 배치되어 있다. 이에 의해, 얼라인먼트실(112)에서의 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)의 XY 좌표값이 검사실(114)에 있어서 재현된다.
즉, 검사실(114) 내의 XY 좌표와 얼라인먼트실(15)의 XY 좌표가 경상 관계에 있고, 상부 아암(113C)이 위치 결정 부재(57) 상에 위치 결정되어 착좌하고, 얼라인먼트실(112)에 있어서 얼라인먼트된 웨이퍼 보유 지지판(118) 상의 웨이퍼(W)가 승강체(125)에 의해 들어올려지면, 웨이퍼(W)의 복수의 전극이 프로브 카드(121)의 복수의 프로브(1212A)와 확실하게 접촉하도록 되어 있다.
다음에, 동작에 대해 설명한다. 우선, 웨이퍼 검사 장치(110)의 각 적재 기구(111) 상에 FOUP 등의 하우징(F)이 적재된다. 웨이퍼(W)의 검사를 행할 때에는, 웨이퍼 반송 기구(113)가 구동되어, 하부 아암(13D)을 통해 하우징(F)으로부터 웨이퍼(W)를 1매씩 반출하고, 도 15의 (a)에 도시하는 바와 같이 프리 얼라인먼트 기구(115)로 웨이퍼(W)를 반송하고, 여기서 웨이퍼(W)의 프리 얼라인먼트가 행해진다. 그 후, 웨이퍼 이동 탑재 기구(116)가 구동되어, 도 15의 (b)에 도시하는 바와 같이 3개의 파지 막대(116B)에 의해 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)를 파지하여 들어올린다. 이때, 웨이퍼 반송 기구(113)가 구동되어, 상부 아암(16C)이 웨이퍼 보유 지지체(118)를 흡착한 상태에서 프리 얼라인먼트 기구(115)와 웨이퍼 이동 탑재 기구(116) 사이로 진출하고, 웨이퍼(W)의 중심과 웨이퍼 보유 지지체(118)의 중심이 일치하는 위치에서 정지한다.
계속해서, 웨이퍼 이동 탑재 기구(116)의 3개의 파지 막대(116B)가 하강하고, 3개의 파지 막대(116B)의 지지부(116B1)가 각각 웨이퍼 보유 지지체(118)의 절결부(118A) 및 상부 아암(113C)의 작은 구멍(113C2)을 빠져나가, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 보유 지지체(118) 상에 적재한다. 3개의 파지 막대(116B)는 상부 아암(113C)의 작은 구멍(113C2) 내에서 신장되어 웨이퍼(W)를 개방한 후, 3개의 파지 막대(116B)가 도 15의 (c)에 도시하는 바와 같이 상승하여 초기 위치로 복귀된다. 웨이퍼(W)가 제2 웨이퍼 반송 기구(113)의 상부 아암(113C) 상에 이동 탑재되면, 상부 아암(113C)이 프리 얼라인먼트 기구(115)로부터 초기 위치로 복귀된다.
웨이퍼 반송 기구(113)의 상부 아암(113C)이 도 16의 (a)에 도시하는 바와 같이 얼라인먼트실(112) 내의 위치 결정 부재(119B)의 바로 위까지 진출하고, 하강하면, 상부 아암(113C)의 오목부(113C3)와 위치 결정 부재(119B)의 돌기(119B1)가 끼워 맞추어져, 얼라인먼트실(112)에 있어서의 상부 아암(113C)의 위치 결정이 자동적으로 행해진다. 위치 결정 후, 도 16의 (b)에 화살표로 나타내는 바와 같이 이동체(119A)가 상승한다. 이동체(119A)가 상승하여, 제1 실시 형태와 마찬가지로 하여 제1, 제2 카메라(119C1, 119C2)를 통해 웨이퍼(W)의 얼라인먼트를 행한 후, 이동체(119A)가 하강하는 동안에, 웨이퍼 보유 지지체(118)를 상부 아암(113C) 상으로 인도하고, 이동체(119A)가 초기 위치로 복귀되어, 웨이퍼(W)의 얼라인먼트를 종료한다. 얼라인먼트 후에는, 상부 아암(113C)이 도 18의 (b)에 화살표로 나타내는 바와 같이 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)를 웨이퍼 보유 지지체(118)와 함께 얼라인먼트실(112)로부터 퇴출하여, 소정의 검사실(114)까지 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)를 반송한다.
웨이퍼 반송 기구(113)의 상부 아암(113C)이 도 17에 도시하는 바와 같이 검사실(114) 내에 진출하고, 상부 아암(113C)의 오목부(113C3)와 위치 결정 부재(126)의 돌기(126A)를 통해 검사실(114) 내에서 얼라인먼트실(112) 내에서의 얼라인먼트된 XY 좌표 위치를 재현한다. 그 후, 승강체(125)가 상승하여 웨이퍼 보유 지지체(118)를 수직 방향으로 들어올리면, 웨이퍼(W)는 외주연부가 시일 부재(124)와 탄력적으로 접촉하여, 프로브 카드(121)와 웨이퍼(W) 사이에 밀폐 공간을 형성한다. 그 후에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 배기 수단을 통해 밀폐 공간을 감압함으로써 웨이퍼(W)가 시일 부재(124)에 대해 진공 흡착된다. 이 상태에서 승강체(125)가 웨이퍼 보유 지지체(118)를 보유 지지한 채 하강하여, 상부 아암(113C) 상에 웨이퍼 보유 지지체(118)를 인도한다. 그 후, 상부 아암(113C)이 검사실(114)로부터 퇴출되는 동시에, 승강체(125)가 다시 상승하여 웨이퍼(W)를 프로브 카드(121)측으로 압박하여 웨이퍼(W)의 복수의 전극과 복수의 프로브(121A)를 전기적으로 접촉시키면, 웨이퍼(W)의 전기적 검사가 행해진다.
검사를 종료하면, 배기 수단에 의한 진공 흡착을 해제하고, 밀폐 공간을 상압으로 복귀시킨 후, 승강체(125)가 검사 완료된 웨이퍼(W)를 수반하여 원래의 위치로 복귀하는 동안에, 웨이퍼 반송 기구(113)의 하부 아암(113D)이 승강체(125)로부터 검사 완료된 웨이퍼(W)를 수취하여 검사실(114)로부터 퇴출하고, 침적 검사실(117)로 반송하고, 침적 검사 후, 하부 웨이퍼(113D)를 통해 적재 기구(111) 상의 하우징(F)의 원래의 위치까지 웨이퍼(W)를 반송한다. 이에 의해 일련의 웨이퍼(W)의 검사를 종료하고, 후속의 웨이퍼(W)의 검사를 동일 요령으로 행한다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태에 비해 반송 영역을 삭감하여, 가일층의 공간 절약화를 달성할 수 있다. 또한, 반송 영역의 삭감에 수반하여 웨이퍼 반송 기구가 삭감되고, 기구적으로도 가일층의 간소화를 달성할 수 있다.
본 발명은, 상기 실시 형태에 전혀 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라서 각 구성 요소를 설계 변경할 수 있다. 상기 실시 형태에서는, 예를 들어 웨이퍼의 검사 중에도 웨이퍼를 진공 흡착하고 있지만, 승강체에 의해 웨이퍼를 시일 부재에 압접하고 있는 한, 이 동안에는 진공화를 정지시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 웨이퍼 검사 장치는, 그 구조상 번인 검사 장치에도 적용할 수 있다.
10, 110 : 웨이퍼 검사 장치
11, 111 : 적재 기구
12, 16, 113 : 웨이퍼 반송 기구
13, 112 : 얼라인먼트실
14, 119 : 얼라인먼트 기구
14A, 119A : 이동체
14B, 119B : 위치 결정 부재
15, 118 : 웨이퍼 보유 지지체
15A : 보유 지지판
15B : 지지체
15C : 위치 결정부
17, 114 : 검사실
18, 121 : 프로브 카드
18A, 121A : 프로브
21, 124 : 시일 부재
22, 125 : 승강체
24 : 배기 기구
S1, S10 : 반출입 영역
S2, S4, S30 : 반송 영역
S3, S20 : 얼라인먼트 영역
S5, S40 : 검사 영역
W : 웨이퍼

Claims (4)

  1. 웨이퍼를 전기적 특성 검사의 검사 위치에 위치 정렬하는 위치 정렬 기구를 갖는 얼라인먼트실과, 상기 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 행하는 검사실을 구비하고, 상기 검사실은, 복수의 프로브를 갖는 프로브 카드와, 상기 복수의 프로브를 주위로부터 둘러싸는 시일 부재와, 상기 웨이퍼를 들어올려 상기 시일 부재에 상기 웨이퍼를 접촉시키는 온도 조절 가능한 승강체와, 상기 웨이퍼, 상기 시일 부재 및 상기 프로브 카드로 형성되는 밀폐 공간을 진공화하는 배기 기구를 구비하고, 상기 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 행할 때에, 상기 검사실 내에서 상기 승강체를 사용하여 상기 프로브 카드를 프리 히트하는 방법이며, 상기 승강체를 통해 상기 웨이퍼를 들어올려 상기 웨이퍼를 상기 시일 부재에 접촉시키는 제1 공정과, 상기 배기 기구를 통해 상기 밀폐 공간 내를 감압하여 상기 웨이퍼를 상기 시일 부재에 흡착하는 제2 공정과, 상기 웨이퍼의 상면과 상기 복수의 프로브가 접촉하는 상기 프로브 카드를 상기 승강체에 의해 프리 히트하는 제3 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 프로브 카드의 프리 히트 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 얼라인먼트실에 있어서 상기 웨이퍼를 얼라인먼트하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 프로브 카드의 프리 히트 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 웨이퍼를, 웨이퍼 보유 지지체를 통해 상기 얼라인먼트실과 상기 검사실 사이에서 반송하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 프로브 카드의 프리 히트 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 공정 후에 상기 웨이퍼 보유 지지체를 상기 검사실로부터 반출하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 프로브 카드의 프리 히트 방법.
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