JPH08250558A

JPH08250558A - ウェーハプローバ

Info

Publication number: JPH08250558A
Application number: JP5091695A
Authority: JP
Inventors: Jiro Tsuchishima; 次郎土島; Kazunori Kimura; 和則木村
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】高速高精度の位置決め制御性に優れると共に、
クリーンルーム設置に適したウェーハプローバを提供す
る。【構成】検査対象となるウェーハを検査用テーブル１６
の上面に吸着保持し、該検査用テーブル１６をリニア同
期モータ５２、６０によって、Ｘ─Ｙ方向に水平移動さ
せることにより、ウェーハの検査位置を変更・調整して
いる。リニア同期モータ５２、６０は、直線方向の推進
動力をダイレクトに発生・伝達することができるため、
従来の回転型モータ及びボールネジから成る駆動伝達機
構に比べて剛性が高く、高速応答制御が可能となる。ま
た、リニア同期モータは回転型モータの場合に比べて、
薄型に構成でき、可動質量中心と駆動中心とを近づける
ことができ、偶力による姿勢変化が低減され、位置決め
精度と高速追従性とが向上する。更に、リニア同期モー
タはボールネジのような消耗がなく給油も不要なため、
メンテナンス性にも優れ、クリーンな環境での使用に適
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はウェーハプローバに係
り、特に半導体ウェーハの表面上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ェーハプローバに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハの表面には同一の電気素
子回路が多数形成され、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
るために、ウェーハプローバと称されるウェーハ検査装
置によってその良・不良を判定している。

【０００３】前記ウェーハプローバは、カセットストッ
ク部、ウェーハ搬送部、検査用テーブル、及びウェーハ
検査部等から構成され、複数枚のウェーハを収納したカ
セットストック部からウェーハを１枚づつ取り出し、ウ
ェーハ搬送部によって検査用テーブルに搬送して検査を
行うものである。前記検査用テーブルは、ウェーハを吸
着保持するウェーハ吸着ステージとＸＹＺ移動機構とか
ら成り、電気素子検査時にその素子配列に従ったＸ─Ｙ
方向の水平方向とＺ方向の上下移動を行う。一般に、Ｘ
─Ｙ方向の移動機構は、回転型モータ及び回転運動を直
進変換するボールネジ等から構成されている。

【０００４】また、前記検査用テーブルの構成以外に
も、２軸同時リニアパルスモータを利用した検査用テー
ブルも知られている。この２軸同時リニアパルスモータ
は、１つの永久磁石と２つの電磁石で構成されたＸ軸フ
ォーサとＹ軸フォーサを直交して配置し、透磁率の高い
軟磁鉄板に凹凸の歯を形成したベースプレート上をＸ─
Ｙの２軸方向に自在に走らせるものであり、前記Ｘ軸フ
ォーサとＹ軸フォーサとの上に設けた吸着ステージをＸ
Ｙ平面内で自在に水平移動可能である。尚、前記フォー
サと前記ベースプレートとの間はエアーベアリングによ
ってギャップが保たれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
回転型モータ並びにボールネジ等を使用するウェーハプ
ローバは、ボールネジの危険回転速度、振動等の問題か
ら、最高速度に限界があり、加えて駆動伝達系にカップ
リング、ナット等の種々の部品が介在しているために、
機構の剛性が低く、このため、高速応答制御が困難であ
るという問題がある。しかも、回転型モータとボールネ
ジとを含む構成は装置全体が大型となり、動かされるべ
きテーブルの重心（可動質量中心）と駆動力が加えられ
る点（駆動中心）とが比較的離れていることから、駆動
開始時及び停止時の偶力によってテーブルの姿勢変化が
生じ、位置決め精度が悪いという問題がある。このこと
は、位置決め制定時間が長くなり、電気素子回路を検査
するのに要する時間が長くなることにもつながる。

【０００６】また、高頻度に駆動されるボールネジは寿
命の点でも問題があるとともに、常時給油しなければな
らないので、メンテナンス性の観点からも問題がある。
更に、従来の給油を必要とする駆動系から成るウェーハ
プローバは発塵性の点でクリーンルーム設置には適さ
ず、また、クリーンルームという限られた空間に設置す
る装置としては大型であるという問題もある。

【０００７】他方、従来の２軸同時リニアパルスモータ
を用いた検査用テーブルは、磁力の吸引力とエアベアリ
ングのエアの浮力とで高さ方向のバランスを保つ構造に
なっている為、テーブルの上方から強い力が加わると、
そのバランスが崩れて傾いたり、Ｚ方向に落ち込むとい
う問題がある。従って、特に近年の多ピン化と多数個同
時測定に対応してプローブ針の多針化が進み、プローブ
針に加わる力も大きくなっている関係上、この問題は顕
著となり、２軸同時リニアパルスモータの利用は適して
いない。

【０００８】加えて、従来の２軸同時リニアパルスモー
タは開ループ制御なので位置決め精度が悪いという問題
もある。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、高速高精度の位置決め制御性に優れると共に、クリ
ーンルーム設置に適したウェーハプローバを提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明は前記目的を達成す
るために、半導体ウェーハ上に形成された電気素子回路
の品質を検査するウェーハプローバにおいて、検査対象
のウェーハを吸着保持する検査用テーブルと、前記検査
用テーブルをＸ軸方向に水平移動させる第１のリニア同
期モータと、前記検査用テーブルをＹ軸方向に水平移動
させる第２のリニア同期モータと、を備えたことを特徴
としている。

【００１０】

【作用】本発明によれば、検査対象となる半導体ウェー
ハをウェーハプローバの検査用テーブルの上面に吸着保
持し、該検査用テーブルをリニア同期モータによって、
Ｘ軸，Ｙ軸それぞれの方向に水平移動させて、ウェーハ
の検査位置を変更・調整している。リニア同期モータ
は、直線方向の推進動力をダイレクトに発生・伝達する
ことができるため、従来の回転型モータ及びボールネジ
から成る駆動伝達機構に比べて剛性が高く、高速応答制
御が可能となる。しかも、回転体の場合のような危険速
度による最高速度の限界がなく、制御回路の周波数等に
応じて最高速度を飛躍的に向上させることができる。

【００１１】また、リニア同期モータは回転型モータの
場合に比べて、薄型に構成できるため、検査用テーブル
の薄型化が可能となる。これにより、可動質量中心と駆
動中心とを近づけることができ、駆動開始時及び停止時
の偶力による姿勢変化が低減され、位置決め精度と高速
追従性とが向上すると共に、ウェーハプローバ装置全体
の小型化が可能となる。

【００１２】更に、リニア同期モータはボールネジのよ
うな消耗がなく給油も不要なため、メンテナンス性にも
優れ、クリーンな環境での使用に適している。また、本
発明によれば、リニア同期モータにより移動された前記
検査用テーブルの位置を位置検出手段で検出し、制御手
段でフィードバック又はフィードフォワード制御してい
るので、高速高精度の位置決めが可能となる。

【００１３】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係るウェーハ
プローバの好ましい実施例について詳説する。図１は本
発明に係るウェーハプローバの実施例を示す外観斜視図
である。同図に示すウェーハプローバ１０は、主に、カ
セットストック部１２、ウェーハ搬送ベルト１４、１
４、検査用テーブル１６、及び検査部１８等から構成さ
れている。

【００１４】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２０上にカセット２２が載置され
ており、該カセット２２にはウェーハ２４が複数枚格納
されている。前記カセット２２に格納されたウェーハ２
４は、ロードプッシャー２６によって搬送ベルト１４、
１４に向けて押し出され、搬送ベルト１４、１４で前方
へ運ばれる。そして、該ウエーハ２４は、搬送アーム２
８の先端部に設けられた吸着コレット２９で吸着保持さ
れ、搬送アーム２８によって検査用テーブル１６上に移
動される。

【００１５】検査用テーブル１６は、ＸＹＺ移動機構上
に設けられており、このＸＹＺ移動機構によって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。図２は図１のウェーハプローバに適用される検査用
テーブル１６の構成を説明する為の斜視図である。同図
に示す検査用テーブル１６は、Ｙ軸定盤５０、Ｙ軸用リ
ニア同期モータ５２、Ｙ軸用リニアガイド５５、５５、
Ｙ軸用スケールユニット５６、Ｘ軸定盤５８、Ｘ軸用リ
ニア同期モータ６０、Ｘ軸用リニアガイド６２、６２、
Ｘ軸用スケールユニット６４、及びウェーハ吸着ステー
ジ６６等から構成されている。

【００１６】Ｙ軸用リニア同期モータ５２は、複数の永
久磁石５３ａ、５３ａ…を上下対向して直線状に配置し
た固定子（ステータ）５３と、前記上下の固定子５３の
間隙に挿入される電磁石コイルから成る可動子（ムーバ
ー）５４とから構成されている。こうした両面励磁構造
のリニア同期モータ５２は、上下両側から磁気吸引力を
打ち消すことができるので支持構造に負担がかからず、
また推力リップル（可動子の移動により発生する推力分
布）も滑らかである。

【００１７】前記Ｙ軸用リニア同期モータ５２はＹ軸定
盤５０の上に固着されており、該Ｙ軸用リニア同期モー
タ５２を挟んで両側に、これと平行にＹ軸用リニアガイ
ド５５、５５が配置されている。前記Ｙ軸用リニア同期
モータ５２の可動子５４及びＹ軸用リニアガイド５５、
５５のベアリングガイド５５ａ、５５ａ上にはＸ軸用定
盤５８が搭載されており、Ｙ軸用リニア同期モータ５２
を駆動することによって、リニアレール５５ｂ、５５ｂ
に沿ってＹ軸方向の位置を自在に移動できる。そして、
Ｙ軸用スケールユニット５６はＹ軸方向の位置を検出
し、その位置検出信号を後述するプローバ制御部（不図
示）へ出力している。

【００１８】前記Ｘ軸用定盤５８には、Ｘ軸用リニア同
期モータ６０及びＸ軸用リニアガイド６２、６２とが、
前述したＹ軸の場合と同様に配設されており、Ｘ軸用リ
ニア同期モータ６０の可動子６１及びＸ軸用リニアガイ
ドのベアリングガイド６２ａ、６２ａ、６２ａ上にはウ
ェーハ２４を吸着保持するウェーハ吸着ステージ６６が
搭載されている。尚、Ｘ軸用リニア同期モータ６０の構
成は前述したＹ軸用リニア同期モータ５２の構成と同等
である。

【００１９】そして、Ｘ軸用スケールユニット６４はＸ
軸方向の位置を検出し、その位置検出信号を後述するプ
ローバ制御部へ出力している。前記プローバ制御部は、
前記Ｘ軸上リニア同期モータ５２及びＹ軸用リニア同期
モータ６０に励磁電流を加える駆動回路と、Ｙ軸用スケ
ールユニット５６及びＸ軸用スケールユニット６４から
の位置検出信号を基に可動子５４、６１の位置を高い分
解能で検知するリニアスケール回路と、該リニアスケー
ルの位置情報と指令位置入力との差分をとって前記駆動
回路に誤差信号を印加するフィードバック回路とを含ん
でいる。こうして、検査用テーブル１６は、Ｘ─Ｙ方向
に任意に高精度に移動が可能である。尚、高速・高精度
位置決め制御には、フィードフォーワード制御を行うこ
とも考えられる。

【００２０】また、図２に示すように検査用テーブル１
６のチャックトップ６６ａ中央部には、ウェーハ２４を
真空吸着する吸引口６７、６７、６７が形成されてお
り、この吸引口６７、６７、６７内には真空吸着された
ウェーハ２４を検査用テーブル１６から押し上げるため
のロッド（不図示）が昇降自在に設けられている。図１
に戻って、前記ウェーハ検査部１８は、顕微鏡３０を有
し、この顕微鏡３０の下方にはプローブステージ３２が
形成されている。該プローブステージ３２には、検査対
象となるウェーハ２４に対応したプローブカード（不図
示）を選択して取り付けることができる。

【００２１】検査を終了したウェーハ２４は、アンロー
ドアーム３６によって、検査用テーブル１６上から搬送
ベルト１４、１４上に移動され、アンロードプッシャー
３８によって、前記カセット２２の元の棚に格納され
る。尚、ウェーハ２４のロード、搬送及びアンロードに
ついては上述した方法、手段に限らず、他の方法、手段
で行ってもよい。

【００２２】前記の如く構成されたウェーハプローバ１
０の作用について説明する。先ず、カセット２２からウ
ェーハ２４を取り出し、搬送ベルト１４、１４及び、搬
送アーム２８によってウェーハ２４を検査用テーブル１
６上に搬送し、該ウェーハを吸着ステージ６６に吸着す
る。その後、図示しないＣＣＤカメラによって撮像した
画像データに基づいて前記検査用テーブル１６をプロー
ブカードの方向に移動させ、ファインアライメント調整
を行う。そしてウェーハ２４の電極パッドにプローブカ
ードのプローブニードルを当接させ各素子回路の検査を
順次行うことができる。

【００２３】図３は、従来の回転型モータとボールネジ
を用いた駆動系による検査用テーブルの位置決め精度
と、図２のリニア同期モータによる検査用テーブルの位
置決め精度とを示すグラフである。尚、同図の横軸は位
置決めに要する時間、縦軸は位置を示す。曲線（ａ）は
従来の回転型モータとボールネジを用いた駆動系によっ
て、初期位置Ｐ0 から指令位置Ｐ1 へ移動させた時のグ
ラフである。動力伝達機構による剛性の低下、及び駆動
開始時の偶力による姿勢変化のために、位置決め精度が
悪く、指令位置Ｐ1 に正確な位置決めを完了するには、
時間τ_aを要する。

【００２４】曲線（ｂ）はリニア同期モータによって、
初期位置Ｐ0 から指令位置Ｐ1 へ移動させた時のグラフ
である。リニア同期モータは直線運動変換手段が不要な
ため剛性が高く、薄型の構成により、可動質量中心と駆
動中心とが近いため駆動開始時の偶力による姿勢変化が
小さい。このため位置決め精度が向上し、指令位置Ｐ1
に正確な位置決めを完了する時間τ_bは前記時間τ_aに
比べて極めて短くなる。これにより、ウェーハ検査時間
が大幅に短縮でき、高スループット化が可能となる。

【００２５】このように、検査用テーブル１６の駆動系
にリニア同期モータ５２、６０を直接に組み込んだこと
により、従来の回転型モータのように回転力を推力に変
換する機構部（ボールネジ等）が省略でき、それに要す
るロスがなく、高速応答制御が可能で、部品点数も少な
くなり、信頼性が向上する。また、回転体の場合のよう
な危険速度によって制限される最高速度の限界がなく、
リニア同期モータの最高速度は、制御回路の周波数等に
依存している。従って、適切な制御回路によれば、従来
の数倍〜１０倍の最高速度が可能となる。

【００２６】しかも、リニア同期モータは薄型に構成で
きることから、移動テーブル全体が薄型に設計できる。
これにより、ウェーハ吸着ステージ６６の重心（可動質
量中心）に近いところに駆動力を加えることができ、駆
動開始時及び停止時の偶力による姿勢変化が低減され、
位置決め精度と高速追従性とが向上する。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るウェ
ーハプローバによれば、リニア同期モータによって、検
査用テーブルをＸ─Ｙ方向に水平移動させているので、
位置決め精度と高速追従性とが向上し、高速応答制御が
可能となる。しかも、制御回路の周波数等に応じて最高
速度を飛躍的に向上させることができる。これにより、
高精度、高スループットを実現することができる。

【００２８】また、リニア同期モータはボールネジのよ
うな磨耗・消耗がなく、給油も不要なため、メンテナン
ス性にも優れ、クリーンな環境での使用に適用できる。
更に、リニア同期モータは従来の回転型モータの場合に
比べて薄型に構成できるため、ウェーハプローバ装置全
体の小型化にも貢献する。これにより、設備費の高いク
リーンルームの有効的利用を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウェーハプローバの実施例を示す
外観斜視図

【図２】図１のウェーハプローバの検査用テーブル１６
の構成を説明する為の斜視図

【図３】従来の回転型モータとボールネジを用いた駆動
系による検査用テーブルの位置決め精度（曲線（ａ））
と、リニア同期モータによる検査用テーブルの位置決め
精度（曲線（ｂ））とを比較するためのグラフ

【符号の説明】

１０…ウェーハプローバ１２…カセットストック部１４…搬送ベルト１６…検査用テーブル１８…検査部２４…ウェーハ５２…Ｙ軸用リニア同期モータ５６…Ｙ軸用リニアスケール６０…Ｘ軸用リニア同期モータ６４…Ｘ軸用リニアスケール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウェーハ上に形成された電気素子
回路の品質を検査するウェーハプローバにおいて、検査対象のウェー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をＸ軸方向に水平移動させる第１の
リニア同期モータと、前記検査用テーブルをＹ軸方向に水平移動させる第２の
リニア同期モータと、を備えたことを特徴とするウェー
ハプローバ。
【請求項２】前記第１のリニア同期モータにより移動
された前記検査用テーブルのＸ軸方向の位置を検出する
第１の位置検出手段と、前記第２のリニア同期モータにより移動された前記検査
用テーブルのＹ軸方向の位置を検出する第２の位置検出
手段と、前記第１及び第２の位置検出手段と接続され、前記第１
及び第２のリニア同期モータの駆動をフィードバック又
はフィードフォワード制御する制御手段と、を備えたこ
とを特徴とする請求項１のウェーハプローバ。