JP3099235B2 - ウエハ検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はウエハ搬送方法とその装
置並びにウエハ検査装置に係り、特に半導体ウエハの表
面に多数形成された電気素子回路の電気特性を検査する
ウエハ検査装置と、このウエハ検査装置に適応される検
査対象ウエハの搬送方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハは、その表面に同一の電気
素子回路が多数形成されており、この電気素子回路を各
チップとして切断する前に各電気素子回路の形成品質を
検査すべく、ウエハプローバと称されるウエハ検査装置
によって電気素子回路毎にその良・不良が判定される。

【０００３】前記ウエハ検査装置は、カセットストック
部、ウエハ取出部、ウエハ搬送部、検査用テーブル、及
びウエハ検査部等から構成される。前記カセットスット
ク部には、検査対象のウエハを多数枚収納したカセット
が取り付けられており、このウエハは前記ウエハ取出部
によってカセットから前記ウエハ搬送部に１枚づつ送り
出されたのち、ウエハ搬送部によって前記検査用テーブ
ルまで搬送される。

【０００４】前記ウエハ搬送部は、コンベア部と吸着搬
送部とから構成され、このコンベア部によってウエハを
前記カセットから前記吸着搬送部の吸着位置まで搬送す
る。そして、吸着位置に位置したウエハの中心を吸着搬
送部で吸着保持したのち、このウエハを前記検査用テー
ブルまで搬送する。検査用テーブルは、吸着搬送部で搬
送された前記ウエハを吸着保持し、素子検査時にその素
子配列に従ったＸ−Ｙ方向の水平移動と、Ｚ方向の上下
移動を行う。

【０００５】前記ウエハ検査部は、プローブステージと
テスタ等から構成される。プローブステージには、検査
対象のウエハに対応したプローブカードが取り付けられ
ており、このプローブカードに設けられたプローブニー
ドルに電気素子回路の各電極パッドを当接させることに
よって、各電気素子回路の形成品質が前記テスタによっ
て順次検査判定される。

【０００６】検査終了したウエハは、不良と判断された
電気素子回路にマークが付されたのち、ウエハ搬送部の
前記吸着搬送部、及びコンベア部によって検査用テーブ
ルから前記カセットまでアンロードされてカセットの元
の棚に戻される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のウエハ検査装置
では、検査対象のウエハが定形のものであれば搬送、検
査、及びアンロードを前述したように自動で行うことが
できる。しかし、ウエハが割れウエハであると、コンベ
ア部による搬送中にウエハがバランスを崩してコンベア
部から脱落したり、吸着搬送部による搬送中にウエハが
バランスを崩して吸着搬送部から落下したりするという
虞がある。

【０００８】そこで、従来、前記割れウエハを検査する
場合には、作業者がウエハを１枚づつ検査用テーブル上
に載置し、そして、検査終了したウエハを検査用テーブ
ルから取り出すようにしている。本発明は、このような
事情に鑑みてなされたもので、割れウエハでも搬送、検
査、及びアンロードを自動で行うことができるウエハ搬
送方法とその装置並びにウエハ検査装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する為に、ウエハが１枚づつ載置されたトレイが複数
枚収納されたトレイ収納部と、前記トレイ収納部に収納
され前記ウエハを載置した前記トレイを、該トレイ収納
部から１枚づつ取り出すトレイ取出手段と、前記トレイ
取出手段で取り出されたトレイ上のウエハの外形形状を
撮像する撮影手段と、前記撮影手段から出力される前記
ウエハの外形形状を示す映像信号を画像処理して該ウエ
ハの重心を検出すると共に、該ウエハの外形形状信号を
出力する画像処理手段と、前記画像処理手段で検出され
た前記ウエハの重心の部分を吸着保持して該ウエハを前
記トレイから取り出してウエハ検査部に搬送するウエハ
の第１の搬送手段と、前記ウエハ検査部に搬送されたウ
エハを吸着保持する検査用テーブルと、前記検査用テー
ブルに吸着保持されたウエハをアライメントするアライ
メント手段と、前記アライメント手段でアライメントさ
れたウエハを、前記画像処理手段から出力されるウエハ
の外形形状信号に基づいてウエハの外形に沿って検査す
るプローブ手段と、前記プローブ手段で検査終了したウ
エハの重心の部分を吸着搬送して該ウエハを前記トレイ
に戻すウエハの第２の搬送手段と、前記ウエハの第２の
搬送手段によってウエハが載置された前記トレイを前記
トレイ収納部に収納するトレイ収納手段と、を備えたこ
とを特徴とする。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【作用】本発明によれば、撮影手段でウエハの外形形状
を撮像し、この撮影手段から出力されるウエハの外形形
状を示す映像信号を画像処理手段によって画像処理して
ウエハの重心を検出する。そして、この重心の部分をウ
エハ搬送手段で吸着保持してウエハを搬送する。これに
より、割れウエハでも、搬送中にバランスが崩れること
はないので、落下することなく円滑に搬送できる。

【００１３】また、本発明のウエハ検査装置によれば、
トレイ収納部に収納されたトレイを、トレイ取出手段に
よってウエハと共にトレイ収納部から１枚づつ取り出
す。次に、取り出されたトレイ上のウエハの外形形状を
撮影手段で撮像し、この撮影手段から出力されるウエハ
の外形形状を示す映像信号を画像処理手段によって画像
処理してウエハの重心を検出する。次いで、この重心の
部分をウエハの第１の搬送手段で吸着保持してウエハを
トレイから取り出してウエハ検査部に搬送し、検査用テ
ーブルで吸着保持する。そして、検査用テーブル上のウ
エハをアライメント手段によってアライメントしたの
ち、前記画像処理手段から出力されるウエハの外形形状
信号に基づいてウエハをウエハの外形に沿って検査す
る。そして、検査終了したウエハの重心の部分を、ウエ
ハの第２の搬送手段によって吸着保持して搬送し前記ト
レイに戻す。そして、ウエハが載置されたトレイを、ト
レイ収納手段によって前記トレイ収納部に収納する。

【００１４】また、前記プローブ手段は、ウエハの重心
を始点として検査する。

【００１５】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係るウエハ搬
送方法とその装置並びにウエハ検査装置の好ましい実施
例を詳説する。図１は本発明に係るウエハ搬送方法とそ
の装置が適用されたウエハ検査装置１０の実施例を示す
斜視図である。

【００１６】前記ウエハ検査装置１０は、カセットスト
ック部１２、ロードプッシャー１４、搬送ベルト１６、
トレイガイド１８、トレイ回転用チャック２０、形状認
識用カメラ２２、プリアライメント用カメラ２４、ウエ
ハ吸着コレット２６、搬送アーム２８、検査用テーブル
３０、検査部３２、アンロードアーム３４、アンロード
チャック３６、及びアンロードプッシャー３８等から構
成される。

【００１７】前記カセットストック部１２は、図示しな
いエレベータ機構を有し、このエレベータ機構の動作に
より昇降移動するプレート４０上にカセット４２が載置
されている。前記カセット４２には図２に示すように、
割れウエハ４６が１枚づつ載置されたトレイ４４が複数
枚収納される。この割れウエハ４６の表面には、多数の
電気素子回路４７、４７…が形成されている。

【００１８】前記トレイ４４は、円板状に形成されると
共にその周縁に突条部４８が形成されて割れウエハ４６
がトレイ４４から脱落するのを防止している。また、ト
レイ４４の表面には、ゴム製のシート材５０が敷かれて
割れウエハ４６がトレイ４４に対して滑るのを防止して
いる。更に、トレイ４４の中央部には、後述する開口部
５２が形成されている。

【００１９】前記ロードプッシャー１４は図１中矢印方
向に往復移動可能に設けられ、前記カセット４２に向け
て駆動された際に、カセット４２の所定の棚に収納され
たトレイ４４をウエハ４６と共にカセット４２から前記
搬送ベルト１６、１６上に向けて押し出すことができ
る。前記搬送ベルト１６、１６は図３に示すように、ト
レイ４４が搬送中にベルト１６から脱落しない間隔で配
設され、図３中矢印で示す搬送方向に駆動されることに
よりトレイ４４を前記トレイガイド１８に向けて搬送す
ることができる。また、搬送ベルト１６、１６は、先に
説明した搬送方向とは逆方向に、即ちアンロード方向に
駆動されることによりトレイ４４を前記カセット４２に
向けてアンロードすることができる。

【００２０】前記トレイガイド１８には、トレイ４４の
搬送方向に対向して弓状のガイド部５４が形成される。
このガイド部５４は、その曲率が前記トレイ４４の外周
曲率と等しく形成されると共に、その曲率中心が前記搬
送ベルト１６、１６の搬送中心線５６上に位置するよう
に配置されている。前記トレイ回転用チャック２０は、
前記トレイガイド１８に当接されたトレイ４４の下方空
間において昇降移動可能に設けられる。また、トレイ回
転用チャック２０は、上昇された際に前記トレイ４４の
下面を吸着保持してトレイ４４を図３中矢印Ａ、Ｂで示
す方向に回動させることができる。

【００２１】前記形状認識用カメラ２２は図１に示すよ
うに、前記トレイガイド１８に当接されたトレイ４４と
割れウエハ４６の全体像を撮像することができる。ま
た、形状認識用カメラ２２は、ウエハ検査装置１０に内
設された画像処理装置（図示せず）に接続されている。
この画像処理装置は、形状認識用カメラ２２から出力さ
れるトレイ４４と割れウエハ４６の映像信号を２値化処
理して割れウエハ４６のみの外形形状を検出すると共
に、割れウエハ４６の面積を算出することができる。そ
して、画像処理装置は、前記割れウエハ４６の面積に基
づいて割れウエハ４６の重心５８を検出し、この重心５
８が図４に示すように前記搬送中心線５６上に位置する
ように、前記トレイ回転チャック２０を回動するモータ
に駆動信号を出力する。また、画像処理装置は、前記割
れウエハ４６の外形形状信号を後述する検査部３２に出
力する。

【００２２】前記プリアライメント用カメラ２４は、重
心５８が搬送中心線５６上に位置された割れウエハ４６
の電気素子回路４７、４７…のうち１つの電気素子回路
４７を高倍率で撮像し、プリアライメントを行う。前記
ウエハ吸着コレット２６は図１に示すように、前記搬送
アーム２８の先端部に上下移動可能に設けられている。
このウエハ吸着コレット２６は、搬送アーム２８によっ
て前記割れウエハ４６の上方に移動されたのち、下降さ
れて前記重心５８の部分を吸着保持することができる。
また、前記搬送アーム２８は、重心５８の部分を吸着保
持した前記ウエハ吸着コレット２６を図５に示すように
検査用テーブル３０上に移動することができる。

【００２３】前記検査用テーブル３０は、Ｘ−Ｙ−Ｚ移
動機構６０上に設けられ、このＸ−Ｙ−Ｚ移動機構６０
によってＸ−Ｙ方向に水平移動されると共に、Ｚ方向に
上下移動される。また、検査用テーブル３０の中央部に
は、ウエハ４６を真空吸着する吸引口６２が開口される
と共に、この吸引口６２内には真空吸着されたウエハ４
６を検査用テーブル３０から押し上げるためのロッド６
４が昇降自在に設けられている。

【００２４】前記ウエハ検査部３２は図１に示すように
顕微鏡６６を有し、この顕微鏡６６の下方にはプローブ
ステージ６８が形成される。プローブステージ６８に
は、前記割れウエハ４６に対応した図示しないプローブ
カードが取り付けられる。前記アンロードアーム３４の
先端には、ウエハ吸着コレット７０が設けられている。
このウエハ吸着コレット７０は、アンロードアーム３４
によって前記検査用テーブル３０に吸着された割れウエ
ハ４６の上方に移動されたのち、重心５８の部分を吸着
保持することができる。また、前記アンロードアーム３
４は、重心５８の部分を吸着保持した前記ウエハ吸着コ
レット７０を図９に示すようにアンロードチャック３６
の上方に移動することができる。

【００２５】前記アンロードチャック３６には、中空の
吸引ロッド７２が伸縮自在に設けられる。このロッド７
２は、上昇された際に前記トレイ４４の開口部５２を介
して前記ウエハ吸着コレット７０に吸着されている割れ
ウエハ４６の下面を吸着保持することができる。前記ア
ンロードプッシャー３８は図１に示すように、搬送ベル
ト１６、１６によってアンロードチャック３６の位置か
らアンロードされたトレイ４４を前記カセット４２の元
の棚に押し込むことができる。

【００２６】次に、前記の如く構成されたウエハ検査装
置１０の作用について説明する。先ず、図１に示したロ
ードプッシャー１４をカセット４２に向けて駆動して、
カセット４２の所定の棚に収納されたトレイ４４を割れ
ウエハ４６と共にカセット４２から搬送ベルト１６、１
６上に押し出す。次に、搬送ベルト１６、１６でトレイ
４４をトレイガイド１８に向けて搬送する。この時、割
れウエハ４６は、トレイ４４上に載置されているので、
搬送中にバランスが崩れて搬送ベルト１６、１６から脱
落することはない。トレイガイド１８のガイド部５４に
トレイ４４が押圧当接されると、このトレイ４４は、前
記ガイド部５４によってトレイ４４の中心４４Ａが搬送
ベルト１６、１６の搬送中心線５６上に位置するように
芯出しされる（図３参照）。

【００２７】次いで、図１に示したトレイ回転用チャッ
ク２０を上昇させてトレイ４４の下面を吸着保持したの
ち、トレイ４４上の割れウエハ４６を形状認識用カメラ
２２によって撮像する。そして、割れウエハ４６の外形
形状を示す映像信号を画像処理装置によって画像処理し
て割れウエハ４６の重心５８を検出し、この重心５８が
前記搬送中心線５６上に位置するように前記トレイ回転
チャック２０を回動させる（図４参照）。

【００２８】そして、プリアライメント用カメラ２４に
よって割れウエハ４６の電気素子回路４７を高倍率で撮
像し、１画面プリアライメントを行う。そして、ウエハ
吸着コレット２６を搬送アーム２８によって前記割れウ
エハ４６の上方に移動させたのち、下降させて前記重心
５８の部分を吸着保持する。そして、重心５８の部分を
吸着保持したウエハ吸着コレット２６を搬送アーム２８
によって移動して割れウエハ４６を検査用テーブル３０
上に搬送する（図５参照）。搬送中の割れウエハ４６
は、重心５８の部分が吸着保持されているので、バラン
スが崩れてウエハ吸着コレット２６から落下することは
ない。また、割れウエハ４６の反りが原因で割れウエハ
４６が検査用テーブル３０に吸着されていないことが図
示しないバキュームセンサで検出されると、検査用テー
ブル３０は、Ｘ−Ｙ−Ｚ移動機構６０によって上昇され
る。これによって、前記割れウエハ４６は、ウエハ吸着
コレット２６と検査用テーブル３０とに挟まれて検査用
テーブル３０上に確実に吸着される（図６参照）。

【００２９】次に、検査用テーブル３０を、Ｘ−Ｙ−Ｚ
移動機構６０によって検査部３２の下方に移動させ、図
示しない容量センサで割れウエハ４４の厚さを１点測定
したのち、形状認識用カメラ２２によって撮像された形
状認識のデータを基にファインアライメントを行う。そ
して、検査用テーブル３０をＸ−Ｙ−Ｚ移動機構６０で
移動させることによって、割れウエハ４６の電気素子回
路４７、４７…を順次検査する。

【００３０】この検査方向は図８に示すように、前記画
像処理装置から出力される割れウエハ４６の外形形状信
号に基づいて割れウエハ４６の外形に沿って、割れウエ
ハ４６の重心５８位置を始点とし図中下半分を矢印Ａ方
向に、上半分を矢印Ｂ方向にそれぞれ検査する。また、
エッジセンサによって割れウエハ４４のエッジを検出し
ながら検査しても良い。これにより、割れウエハ４６の
電気素子回路４７、４７…を効率良く検査できる。

【００３１】検査終了後、検査用テーブル３０を前記Ｘ
−Ｙ−Ｚ移動機構６０によって別エリアマーカー部７４
まで移動して、不良と判断された電気素子回路４７をマ
ーキングする。マーキング工程が終了すると、検査用テ
ーブル３０に設けたロッド６４を図９に示すように上昇
させて割れウエハ４６を検査用テーブル３０から押し上
げると共に、ウエハ吸着コレット７０で割れウエハ４６
の重心５８の部分を吸着保持し、アンロードアーム３４
によって割れウエハ４６を前記アンロードチャック３６
の上方にアンロードする。

【００３２】アンロードチャック３６の上方には、トレ
イガイド１８によって芯出しされたトイレ４４がトレイ
ガイド１８の位置から予め搬送されている。そして、ア
ンロードチャック３６のロッド７２をトレイ４４の開口
部５２を介して伸長させてウエハ４６の下面を吸着保持
する。そして、ロッド７２を収縮させて割れウエハ４６
をトレイ４４上に載置する。これによって、割れウエハ
４６の大きさに関係無く割れウエハ４６をトレイ４４上
に確実に載置することができる。

【００３３】そして、前記トレイ４４をアンロードチャ
ック３６の位置からアンロードプッシャー３８の位置に
アンロードさせたのち、アンロードプッシャー３８を駆
動してトレイ４４を前記カセット４２の元の棚に押し込
む。これにより、割れウエハ４６の搬送、検査、及びア
ンロードが終了する。そして、別の割れウエハ４６の検
査を行う場合には、前述した工程を続けて行えば良い。

【００３４】従って、本実施例では、割れウエハ４６の
重心５８を検出し、この重心５８の部分を吸着保持して
搬送、検査、及びアンロードさせたので、定形のウエハ
に限らず、割れウエハ４６でもフルオートで搬送、検
査、及びアンロードすることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るウエハ
搬送方法とその装置によれば、ウエハの外形形状を撮像
し、該ウエハの外形形状を示す映像信号を画像処理して
ウエハの重心を検出し、この重心の部分をウエハ吸着搬
送手段で吸着保持してウエハを搬送するようにしたの
で、割れウエハでも、搬送中にバランスが崩れることは
ない。これにより、割れウエハでも円滑に搬送できる。

【００３６】また、本発明に係るウエハ検査装置によれ
ば、ウエハの外形形状を撮影手段によって撮像し、該ウ
エハの外形形状を示す映像信号を画像処理手段によって
画像処理してウエハの重心を検出し、この重心の部分を
吸着保持して検査部に搬送し、そして、検査終了したウ
エハの重心の部分を吸着保持してアンロードしたので、
割れウエハでも搬送、検査、及びアンロードを自動で行
うことができる。また、割れウエハをトレイ上に載置す
るので、該ウエハの大きさに関係無くウエハをトレイ上
に確実に載置することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウエハ検査装置の実施例を示す斜
視図

【図２】割れウエハが載置されたトレイの斜視図

【図３】トレイがトレイガイドに当接されて芯出しされ
た状態を示す平面図

【図４】トレイが回動されて割れウエハの重心が位置決
めされた状態を示す平面図

【図５】割れウエハが検査用テーブル上に載置された状
態を示す断面図

【図６】検査用テーブルの上昇により割れウエハが吸着
された状態を示す断面図

【図７】検査終了の割れウエハをトレイに載置する状態
を示す断面図

【図８】割れウエハの電気素子回路の検査方向を示す説
明図

【図９】検査用テーブル上のウエハをピンで押し上げた
状態を示す断面図

【符号の説明】

１０…ウエハ検査装置 １２…カセットストック部 １４…ロードプッシャー １６…搬送ベルト １８…トレイガイド ２０…トレイ回転用チャック ２２…形状認識用カメラ ２４…プリアライメント用カメラ ２６…ウエハ吸着コレット ２８…搬送アーム ３０…検査用テーブル ３２…検査部 ３４…アンロードアーム ３６…アンロードチャック ３８…アンロードプッシャー ４４…トレイ ４６…割れウエハ ５８…割れウエハの重心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/66 G01B 11/00 G01R 31/28 H01L 21/68

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハが１枚づつ載置されたトレイが複
   数枚収納されたトレイ収納部と、 前記トレイ収納部に収納され前記ウエハを載置した前記
   トレイを、該トレイ収納部から１枚づつ取り出すトレイ
   取出手段と、 前記トレイ取出手段で取り出されたトレイ上のウエハの
   外形形状を撮像する撮影手段と、 前記撮影手段から出力される前記ウエハの外形形状を示
   す映像信号を画像処理して該ウエハの重心を検出すると
   共に、該ウエハの外形形状信号を出力する画像処理手段
   と、 前記画像処理手段で検出された前記ウエハの重心の部分
   を吸着保持して該ウエハを前記トレイから取り出してウ
   エハ検査部に搬送するウエハの第１の搬送手段と、 前記ウエハ検査部に搬送されたウエハを吸着保持する検
   査用テーブルと、 前記検査用テーブルに吸着保持されたウエハをアライメ
   ントするアライメント手段と、 前記アライメント手段でアライメントされたウエハを、
   前記画像処理手段から出力されるウエハの外形形状信号
   に基づいてウエハの外形に沿って検査するプローブ手段
   と、 前記プローブ手段で検査終了したウエハの重心の部分を
   吸着搬送して該ウエハを前記トレイに戻すウエハの第２
   の搬送手段と、 前記ウエハの第２の搬送手段によってウエハが載置され
   た前記トレイを前記トレイ収納部に収納するトレイ収納
   手段と、 を備えたことを特徴とするウエハ検査装置。
2. 【請求項２】 前記プローブ手段は、前記ウエハの重心
   を始点として検査することを特徴とする請求項１記載の
   ウエハ検査装置。