特許 6861580 検査装置および検査システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6861580

(24)【登録日】2021年4月1日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】検査装置および検査システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20210412BHJP

   G01R 31/28 20060101ALI20210412BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/66 B

   G01R31/28 K

【請求項の数】11

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-110744(P2017-110744)

(22)【出願日】2017年6月5日

(65)【公開番号】特開2018-206948(P2018-206948A)

(43)【公開日】2018年12月27日

【審査請求日】2020年1月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099944

【弁理士】

【氏名又は名称】高山 宏志

(72)【発明者】

【氏名】藤原 潤

(72)【発明者】

【氏名】上田 真徳

(72)【発明者】

【氏名】小西 顕太朗

【審査官】 小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０６９４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１６２８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０９２６７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１８６９９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｒ ３１／２８

Ｇ０１Ｒ ３１／２６

Ｇ０１Ｒ １／０７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検査体に接触される複数のコンタクトプローブを有し、被検査体の電気的検査を行うためのテスターに接続されるプローブカードと、
前記被検査体を前記プローブカードへ向けて搬送する搬送ステージと
を備え、
前記搬送ステージは、
前記被検査体が載置されるチャックトップと、
前記チャックトップに接離可能に設けられ、前記チャックトップを移動させるアライナーと、
前記チャックトップと前記アライナーとの位置合わせを行う位置合わせ機構と
を有し、
前記位置合わせ機構は、前記チャックトップの下面および前記アライナーの上面の一方の複数箇所に設けられた拡径可能な位置決めピンと、前記チャックトップの下面および前記アライナーの上面の他方の、前記位置決めピンと対応する位置に設けられ、拡径していない前記位置決めピンの径よりも大きなピン挿通孔を有するピン挿通部材とを有し、
前記アライナーを前記チャックトップに向けて移動させて、前記位置決めピンを前記ピン挿通孔に挿通させ、前記位置決めピンを拡径させることにより前記チャックトップと前記アライナーとが位置合わせされることを特徴とする検査装置。

【請求項2】

拡径していない状態の前記位置決めピンを前記ピン挿通孔に挿通させた際に、前記チャックトップの下面と前記アライナーの上面とが当接して垂直方向の位置合わせがなされ、前記位置決めピンが拡径することで水平方向の位置合わせがなされることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記位置決めピンは、中空状の本体と、本体内に収容された拡径部と、前記拡径部を本体の外側に突出させて拡径する駆動部とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査装置。

【請求項4】

前記位置決めピンおよび前記ピン挿通部材は２つ有し、前記位置決めピンの一方の拡径部は径方向に突出し、前記位置決めピンの他方の拡径部は円周方向に突出することを特徴とする請求項３に記載の検査装置。

【請求項5】

前記位置決めピンおよび前記ピン挿通部材は、同一円周上に３つ有することを特徴とする請求項３に記載の検査装置。

【請求項6】

前記３つの位置決めピンにおいて、前記拡径部はいずれも同一の円周方向に突出することを特徴とする請求項５に記載の検査装置。

【請求項7】

前記３つの位置決めピンにおいて、前記拡径部はいずれも径方向内側に突出することを特徴とする請求項５に記載の検査装置。

【請求項8】

前記３つの位置決めピンにおいて、前記拡径部はいずれも径方向外側に突出することを特徴とする請求項５に記載の検査装置。

【請求項9】

前記ピン挿通部材は円筒状をなし、その内壁は垂直な円周面であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の検査装置。

【請求項10】

前記ピン挿通部材は、円筒状をなし、その内壁は垂直な円周面である垂直部と、前記垂直部における前記位置決めピンの挿通口側に設けられ、前記位置決めピンの挿通口が前記垂直部の径よりも大きく形成され、その内壁が前記垂直部に至る傾斜面となっていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の検査装置。

【請求項11】

被検査体に接触される複数のコンタクトプローブを有し、被検査体の電気的検査を行うためのテスターに接続されるプローブカードを有する複数の検査部と、
前記複数の検査部に被検査体を搬送し、前記被検査体を前記プローブカードの前記コンタクトプローブに接触させる搬送ステージと
を備え、
前記搬送ステージは、
前記被検査体が載置されるチャックトップと、
前記チャックトップに接離可能に設けられ、前記チャックトップを移動させるアライナーと、
前記チャックトップと前記アライナーとの位置合わせを行う位置合わせ機構と
を有し、
前記被検査体を前記検査部に搬送する際には、前記チャックトップと前記アライナーとは接続され、
前記検査部の一つにおいて、前記アライナーにより前記チャックトップ上の前記被検査体が前記プローブカードの前記コンタクトプローブに接触され、前記チャックトップはその状態に保持され、
前記アライナーは、前記チャックトップから分離され、他の前記検査部のチャックトップと接続されて、検査後の被検査体を搬送し、
前記位置合わせ機構は、前記チャックトップの下面および前記アライナーの上面の一方の複数箇所に設けられた拡径可能な位置決めピンと、前記チャックトップの下面および前記アライナーの上面の他方の、前記位置決めピンと対応する位置に設けられ、拡径していない前記位置決めピンの径よりも大きなピン挿通孔を有するピン挿通部材とを有し、
前記アライナーを前記チャックトップに向けて移動させて、前記位置決めピンを前記ピン挿通孔に挿通させ、前記位置決めピンを拡径させることにより前記チャックトップと前記アライナーとが位置合わせされることを特徴とする検査システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被検査体の電気的特性を検査する検査装置および検査システムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、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デバイス（以下単にデバイスと記す）の電気的検査が行われる。このような検査を行う検査装置（プローバ）は、複数の接触端子であるコンタクトプローブを有するプローブカードを備え、ウエハをプローブカードへ当接させることにより、各コンタクトプローブをデバイスの電極パッドや半田バンプと接触させ、各コンタクトプローブから各電極に接続されたデバイスの電気回路へ電気を流すことによって該電気回路の導通状態等の電気的特性をテスターにより検査する（例えば特許文献１参照）。

【0003】

近時、検査効率を向上させるために、プローブカードとテスターを有する検査装置を複数備え、アライナーとチャックトップからなる搬送ステージによって一の検査装置へウエハを搬送中に他の検査装置でウエハに形成されたデバイスを検査可能なウエハ検査システムが提案されており、このウエハ検査システムでは、各検査装置のプローブカードへウエハを接触させる際、ウエハを吸着保持するチャックトップとプローブカードとの間の空間を減圧することによって、チャックトップを吸着させた状態でウエハに形成されているデバイスの電極とプローブカードのコンタクトプローブとを接触させる構造を有している（特許文献２参照）。

【0004】

そして、特許文献２に記載された検査システムにおいては、チャックトップとアライナー（チャックベース）とを連結させた状態で搬送ステージを構成し、ウエハＷをチャックトップに載置して吸着保持し、アライナーによりチャックトップの位置合わせを行い、アライナーによりチャックトップを上昇させて、チャックトップを吸着させた後、アライナーがチャックトップから切り離され、他の検査装置（テスター）に移動して検査後のウエハを載置したチャックトップを接続し、検査後のウエハの搬送に用いられる。

【0005】

この場合、アライナーとチャックトップとを接続する際に、アライナーに対してチャックトップを、精度良く、平面方向、垂直方向、回転方向に位置合わせすることが求められる。

【0006】

そこで、特許文献３には、アライナーとチャックトップとが接離可能な検査装置において、アライナーの上面に設けられた複数の位置決めピンと、これら複数の位置決めピンにそれぞれ対応してチャックトップの下面に設けられたＶ溝を有する複数の位置決めブロックとを有する位置規定機構を設け、各位置決めピンを各位置決めブロックに係合させてこれらの位置合わせを行う技術が提案されている（特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００９−２０４４９２号公報

【特許文献2】特開２０１４−７５４２０号公報

【特許文献3】特開２０１７−６９４２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上記特許文献３に記載された技術で、アライナーとチャックトップの位置合わせを行う場合、位置決めピンが位置決めブロックのＶ溝の傾斜面で位置合わせされてしまい、アライナーとチャックトップの平行度等にばらつきが生じる場合がある。これを防止するために、チャックトップをアライナーへ載置した後にアライナーのチャックベースを揺動させる位置規定動作を実行することが記載されているが、それでも不十分な場合がある。

【0009】

したがって、本発明は、プローブカードのコンタクトプローブに接触させる被検査体を保持するチャックトップと、チャックトップの位置合わせを行うアライナーとが接離可能に設けられている場合に、チャックトップとアライナーとを高精度で位置合わせすることができる技術を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、被検査体に接触される複数のコンタクトプローブを有し、被検査体の電気的検査を行うためのテスターに接続されるプローブカードと、前記被検査体を前記プローブカードへ向けて搬送する搬送ステージとを備え、前記搬送ステージは、前記被検査体が載置されるチャックトップと、前記チャックトップに接離可能に設けられ、前記チャックトップを移動させるアライナーと、前記チャックトップと前記アライナーとの位置合わせを行う位置合わせ機構とを有し、前記位置合わせ機構は、前記チャックトップの下面および前記アライナーの上面の一方の複数箇所に設けられた拡径可能な位置決めピンと、前記チャックトップの下面および前記アライナーの上面の他方の、前記位置決めピンと対応する位置に設けられ、拡径していない前記位置決めピンの径よりも大きなピン挿通孔を有するピン挿通部材とを有し、前記アライナーを前記チャックトップに向けて移動させて、前記位置決めピンを前記ピン挿通孔に挿通させ、前記位置決めピンを拡径させることにより前記チャックトップと前記アライナーとが位置合わせされることを特徴とする検査装置を提供する。

【0011】

上記第１の観点において、拡径していない状態の前記位置決めピンを前記ピン挿通孔に挿通させた際に、前記チャックトップの下面と前記アライナーの上面とが当接して垂直方向の位置合わせがなされ、前記位置決めピンが拡径することで水平方向の位置合わせがなされるようにすることができる。

【0012】

前記位置決めピンは、中空状の本体と、本体内に収容された拡径部と、前記拡径部を本体の外側に突出させて拡径する駆動部とを有する構成とすることができる。

【0013】

この場合に、前記位置決めピンおよび前記ピン挿通部材は２つ有し、前記位置決めピンの一方の拡径部は径方向に突出し、前記位置決めピンの他方の拡径部は円周方向に突出する構成とすることができる。

【0014】

また、前記位置決めピンおよび前記ピン挿通部材は、同一円周上に３つ有してもよく、この場合に、前記３つの位置決めピンにおいて、前記拡径部はいずれも同一の円周方向に突出してもよく、いずれも径方向内側に突出してもよく、いずれも径方向外側に突出してもよい。

【0015】

前記ピン挿通部材は、円筒状をなし、その内壁は垂直な円周面である垂直部と、前記垂直部における前記位置決めピンの挿通口側に設けられ、前記位置決めピンの挿通口が前記垂直部の径よりも大きく形成され、その内壁が前記垂直部に至る傾斜面となっている構成とすることができる。

【0016】

本発明の第２の観点は、被検査体に接触される複数のコンタクトプローブを有し、被検査体の電気的検査を行うためのテスターに接続されるプローブカードを有する複数の検査部と、前記複数の検査部に被検査体を搬送し、前記被検査体を前記プローブカードの前記コンタクトプローブに接触させる搬送ステージとを備え、前記搬送ステージは、前記被検査体が載置されるチャックトップと、前記チャックトップに接離可能に設けられ、前記チャックトップを移動させるアライナーと、前記チャックトップと前記アライナーとの位置合わせを行う位置合わせ機構とを有し、前記被検査体を前記検査部に搬送する際には、前記チャックトップと前記アライナーとは接続され、前記検査部の一つにおいて、前記アライナーにより前記チャックトップ上の前記被検査体が前記プローブカードの前記コンタクトプローブに接触され、前記チャックトップはその状態に保持され、前記アライナーは、前記チャックトップから分離され、他の前記検査部のチャックトップと接続されて、検査後の被検査体を搬送し、前記位置合わせ機構は、前記チャックトップの下面および前記アライナーの上面の一方の複数箇所に設けられた拡径可能な位置決めピンと、前記チャックトップの下面および前記アライナーの上面の他方の、前記位置決めピンと対応する位置に設けられ、拡径していない前記位置決めピンの径よりも大きなピン挿通孔を有するピン挿通部材とを有し、前記アライナーを前記チャックトップに向けて移動させて、前記位置決めピンを前記ピン挿通孔に挿通させ、前記位置決めピンを拡径させることにより前記チャックトップと前記アライナーとが位置合わせされることを特徴とする検査システムを提供する。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、チャックトップの下面およびアライナーの上面の一方の複数箇所に設けられた拡径可能な位置決めピンと、チャックトップの下面およびアライナーの上面の他方の、位置決めピンと対応する位置に設けられ、拡径していない位置決めピンの径よりも大きなピン挿通孔を有するピン挿通部材とを有する位置合わせ機構を設け、アライナーをチャックトップに向けて移動させて、位置決めピンをピン挿通孔に挿通させ、位置決めピンを拡径させることにより前記チャックトップと前記アライナーとが位置合わせされるので、チャックトップとアライナーとを高精度で位置合わせすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】検査システムの一例の構成を概略的に示す水平断面図である。

【図2】図１のII-II′線による縦断面図である。

【図3】図１の検査システムにおける検査装置および搬送ステージの構成を、検査装置中心に説明する断面図である。

【図4】搬送ステージを詳細に説明する断面図である。

【図5】搬送ステージのチャックトップとアライナーとが接続された状態を示す図である。

【図6】図５のVI-VI′線による断面図である。

【図7】チャックトップとアライナーとが接続される際に用いられる拡径可能な位置決めピンの一例を示す図であり、（ａ）は拡径される前の状態を示し、（ｂ）は拡径された後の状態を示す。

【図8】搬送ステージのチャックトップとアライナーとが接続された後、位置決めピンが拡径された状態を示す断面図である。

【図9】プローブカード交換の際に用いる空圧回路を説明するための断面図である。

【図10】プローブカード交換の際に用いる空圧回路が取り外された状態を示す断面図である。

【図11】チャックトップにウエハを搭載した状態の搬送ステージを検査装置に搬送し、チャックトップを検査装置に吸着させ、アライナーを切り離すまでの一連の工程を説明するための工程断面図である。

【図12】従来の位置決め機構を説明するための断面図である。

【図13】位置決めピンおよびピン挿通部材をそれぞれ３つずつ設けた場合の拡径部の突出方向の例を説明するための図である。

【図14】位置決めピンおよびピン挿通部材をそれぞれ２つずつ設けた場合の拡径部の突出方向の例を説明するための図である。

【図15】ピン挿通部材の他の例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態につい説明する。

【0022】

＜検査システム＞
まず、検査システムの一例の全体構成の一例について説明する。
図１は、検査システムの一例の全体構成を概略的に示す水平断面図であり、図２は図１のII-II′線による縦断面図である。

【0023】

図１および図２において、検査システム１０は筐体１１を有し、筐体１１内には、ウエハＷの半導体デバイスの電気的特性の検査を行う検査領域１２と、検査領域１２に対するウエハＷ等の搬入出を行う搬入出領域１３と、検査領域１２及び搬入出領域１３の間に設けられた搬送領域１４とを有する。

【0024】

検査領域１２は、図１のＹ方向に沿って複数（本例では６つ）のウエハ検査用インターフェースとしてのテスター１５が配置されたテスター列がＺ方向（上下方向）に３段に配置されている。また、テスター列の各々に対応して１つのテスター側カメラ１６（傾斜確認機構）が配置される。各テスター側カメラ１６は対応するテスター列に沿って水平に移動し、テスター列を構成する各テスター１５の前に位置して後述する搬送ステージ１８が搬送するウエハＷ等の位置や後述するチャックトップ２９の傾斜の程度を確認する。各テスター１５には、後述するようにプローブカード１９が装着され、後述するチャックトップ２９上のウエハＷをプローブカード１９のコンタクトプローブ２５に接触させる機構により検査部３０が構成される。

【0025】

搬入出領域１３は、複数のポートに区画され、複数のウエハを収容する容器であるＦＯＵＰを収容するウエハ搬入出ポート１７ａ、ウエハの位置合わせを行うアライナーを収容するアライナーポート１７ｂ、プローブカード１９が搬入されかつ搬出されるローダを収容するローダポート１７ｃ、ウエハ検査装置１０の各構成部の動作を制御する制御部７０を収容する制御部収容ポート１７ｄを有する。

【0026】

搬送領域１４には、Ｙ方向に沿って移動自在であるとともに、検査領域１２や搬入出領域１３へも移動自在な搬送ステージ１８が配置されている。搬送ステージ１８は各テスター列に対応して１つずつ設けられ、搬入出領域１３のウエハ搬入出ポート１７ａからウエハＷを受け取って各テスター１５へ搬送し、また、半導体デバイスの電気的特性の検査が終了したウエハＷを各テスター１５からポート１７ａへ搬送する。

【0027】

このウエハ検査システム１０においては、各検査部３０（テスター１５）に搬送されたウエハＷのデバイスの電気的特性を行うが、後述するように、搬送ステージ１８が一の検査部３０へ向けてウエハＷを搬送している間に、他の検査部３０では他のウエハＷのデバイスの電気的特性を行うことができるようになっている。

【0028】

制御部７０は、検査システム１０を構成する各構成部、例えば、各検査部３０のテスター１５、搬送ステージ１８、真空機構等を制御する、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。制御部８０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１０に所定の動作を実行させる。

【0029】

＜検査部および搬送ステージの一実施形態＞
次に、検査部３０および搬送ステージ１８の一実施形態について説明する。
図３は、検査部３０および搬送ステージ１８の構成を、検査部３０を中心に説明する断面図であり、図４は、搬送ステージ１８を詳細に説明する断面図であり、図５は、搬送ステージのチャックトップ２９とアライナー３２とが接続された状態を示す図であり、図６は、その際のVI-VI′線による断面図である。なお、図３、４において、左右方向がＸ方向、奥行き方向がＹ方向、上下方向がＺ方向、Ｚ方向の軸回りの回転方向がθ方向である。

【0030】

図３は、搬送ステージ１８がウエハＷをプローブカード１９へ当接させた状態を示し、主にテスター１５およびプローブカード１９等を含む検査部３０の構成を示す。

【0031】

図３に示すように、検査部３０は、テスター１５を体的に組み込んでおり、テスター１５はその下端部にマザーボード２１を有している。なお、テスター１５は、マザーボード２１に垂直姿勢で嵌め込まれる複数の検査回路ボード（図示せず）を有している。

【0032】

テスター１５の下には、装置フレーム（図示せず）に固定されるようにポゴフレーム２０が設けられている。ポゴフレーム２０の下部にはプローブカード１９が装着される。ポゴフレーム２０に対して上下方向に関して移動自在な円筒状をなすフランジ２２が当該ポゴフレーム２０に係合される。ポゴフレーム２０およびフランジ２２の間には円筒状のベローズ２３が介在している。

【0033】

プローブカード１９は、円板状の本体２４と、本体２４の上面のほぼ一面に配置される多数の電極（図示せず）と、本体２４の下面から図中下方へ向けて突出するように配置される多数のコンタクトプローブ２５（接触端子）とを有する。各電極は対応する各コンタクトプローブ２５と接続され、各コンタクトプローブ２５は、ウエハＷに形成された各デバイスの電極パッドや半田バンプと接触する。

【0034】

ポゴフレーム２０は、略平板状の本体２６と、該本体２６の中央部近辺に穿設された複数の貫通穴であるポゴブロック挿嵌穴２７とを有し、各ポゴブロック挿嵌穴２７には多数のポゴピンが配列されて形成されるポゴブロック２８が挿嵌される。ポゴブロック２８はテスター１５が有する検査回路（図示せず）に接続されるとともに、ポゴフレーム２０へ装着されたプローブカード１９における本体２４の上面の多数の電極へ接触し、該電極に接続されるプローブカード１９の各コンタクトプローブ２５へ電流を流すとともに、ウエハＷの各半導体デバイスの電気回路から各コンタクトプローブ２５を介して流れてきた電流を検査回路へ向けて流す。

【0035】

フランジ２２は円筒状の本体２２ａと、該本体２２ａの下部に形成された円環状部材からなる当接部２２ｂとを有し、プローブカード１９を囲むように配される。後述するようにフランジ２２へチャックトップ２９が当接するまでは、フランジ２２は自重によって当接部２２ｂの下面がプローブカード１９の各コンタクトプローブ２５の先端よりも下方に位置するように下方へ移動する。ベローズ２３は金属製の蛇腹構造体であり、上下方向に伸縮自在に構成される。ベローズ２３の下端及び上端はそれぞれフランジ２２の当接部２２ｂの上面およびポゴフレーム２０の下面に密着する。

【0036】

ポゴフレーム２０およびマザーボード２１の間の空間３１がシール部材３１ａで封止されており、該空間が真空引きされることによってポゴフレーム２０がマザーボード２１に装着される。ポゴフレーム２０およびプローブカード１９の間の空間もシール部材２７ａで封止され、その空間が真空引きされることによってプローブカード１９がポゴフレーム２０に装着される。これらの真空引きは、第１のバキューム機構６１により行われる。

【0037】

搬送ステージ１８は、厚板部材のチャックトップ２９およびアライナー３２から構成され、チャックトップ２９の上面にウエハＷが載置される。ウエハＷは第４のバキューム機構６４によりチャックトップ２９に真空吸着される。ウエハＷの搬送時は、チャックトップ２９がアライナー３２に接続され、チャックトップ２９は第５のバキューム機構６５によりアライナー３２に真空吸着される。したがって、搬送ステージ１８が移動する際、ウエハＷが搬送ステージ１８に対して相対的に移動するのを防止することができる。チャックトップ２９の上面の周縁部には段差２９ａが形成され、該段差２９ａにはシール部材３３が配置される。

【0038】

チャックトップ２９とアライナー３２は接離可能に設けられており、これらを分離する際には、第５のバキューム機構６５による吸着が解除される。チャックトップ２９は各検査部３０に設けられており、後述するように、検査部３０による検査の際には、チャックトップ２９がアライナー３２から分離され、ウエハＷを搬送する際にいずれかのチャックトップ２９がアライナー３２に接続されて搬送ステージ１８を構成する。

【0039】

なお、チャックトップ２９やウエハＷの保持方法は真空吸着に限られず、チャックトップ２９やウエハＷのアライナー３２に対する相対的な移動を防止できる方法であればよく、例えば、電磁吸着やクランプによる保持であってもよい。

【0040】

搬送ステージ１８は移動自在であるため、搬送ステージ１８が検査部３０のプローブカード１９の下方へ移動してチャックトップ２９に載置されたウエハＷをプローブカード１９へ対向させることができるとともに、検査部３０へ向けて移動させることができる。チャックトップ２９がフランジ２２の当接部２２ｂへ当接し、ウエハＷがプローブカード１９へ当接した際に形成される、チャックトップ２９、フランジ２２、ポゴフレーム２０及びプローブカード１９が囲む空間Ｓはベローズ２３およびシール部材３３によって封止され、空間Ｓが第２のバキューム機構６２により真空引きされ、シール部材３３内が第３のバキューム機構６３によって真空引きされることによって、チャックトップ２９がプローブカード１９に保持され、チャックトップ２９に載置されるウエハＷがプローブカード１９へ当接する。このとき、ウエハＷの各デバイスにおける各電極パッドや各半田バンプと、プローブカード１９の各コンタクトプローブ２５とが当接する。なお、ウエハ検査システム１０では、搬送ステージ１８の移動は制御部７０によって制御され、制御部７０は搬送ステージ１８の位置や移動量を把握する。

【0041】

図４は、搬送ステージ１８を、チャックトップ２９がアライナー３２から離間された状態で描いた図であるが、この図に示すように、アライナー３２は、板状部材のＸベース３４と、Ｘベース３４上においてＸ方向に延伸するレール状のＸガイド３５と、Ｘガイド３５と係合してＸ方向に移動可能な複数のＸブロック３６と、各Ｘブロック３６によって支持される板状部材のＹベース３７と、Ｙベース３７上においてＹ方向に延伸するレール状のＹガイド３８と、Ｙガイド３８と係合してＹ方向に移動可能な複数のＹブロック３９と、各Ｙブロック３９によって支持される板状部材のＺベース４０と、Ｚベース４０を貫通して上下方向に移動するＺブロック４１と、Ｚブロック４１上に設けられたチャックベース４２とを備える。

【0042】

各Ｘブロック３６がＸ方向に移動することによってＹベース３７はＸベース３４に対してＸ方向に移動可能であり、各Ｙブロック３９がＹ方向に移動することによってＺベース４０はＹベース３７およびＸベース３４に対してＹ方向に移動可能であり、Ｚブロック４１はボールねじ機構等の図示しない複数の昇降機構によりチャックベース４２を昇降可能であり、チャックベース４２は図示しない回転機構によりθ方向に回転可能である。

【0043】

チャックベース４２は上面の中心部分にチャックトップ吸着面５２を有する。また、チャックトップ２９は底部にボトムプレート５３を有する。チャックトップ２９は、ボトムプレート５３の下面、およびチャックベース４２のチャックトップ吸着面５２が合わさった状態で真空吸着される。これにより、チャックトップ２９がアライナー３２へ載置されて装着される。

【0044】

また、チャックベース４２の上面の周縁部には複数のハイトセンサ５４が配置され、チャックトップ２９の下面の周縁部には、各ハイトセンサ５４と対応する位置に複数の検出用プレート５６が設けられている。

【0045】

チャックベース４２の上面のハイトセンサ５４のさらに外側には、複数（本例では３つ（図６参照））の拡径可能な位置決めピン５５が設けられており、チャックトップ２９の下面の検出用プレート５６の外側には、位置決めピン５５と対応する位置に複数（３つ）のピン挿通部材５７が設けられている。位置決めピン５５およびピン挿通部材５７は、それぞれ前記チャックベース４２および前記チャックトップ２９の中心を中心として描かれた円周上に等間隔で設けられている。位置決めピン５５とピン挿通部材５７により位置合わせ機構が構成される。ピン挿通部材５７は円筒状をなし、拡径していない状態の位置決めピン５５の径よりも大きな径の挿通孔５７ａが垂直に設けられている。すなわち、ピン挿通部材５７の内壁は垂直な円周面となっている。そして、チャックトップ２９にアライナー３２を接続させるとき、位置決めピン５５とピン挿通部材５７により、チャックトップ２９とアライナー３２との位置合わせが行われる。

【0046】

このとき、チャックベース４２が上昇して、拡径していない状態の位置決めピン５５がピン挿通部材５７の挿通孔５７ａに挿通され、その状態でさらにチャックベース４２が上昇することにより、図５に示すように、ボトムプレート５３とチャックトップ吸着面５２が当接されてチャックトップ２９とアライナー３２の垂直方向の位置合わせがなされた状態となる。

【0047】

図７は位置決めピンの一例を示す図である。位置決めピン５５は、図７（ａ）に示すように、中空構造をなす本体５８と、本体５８内に収容された拡径部５９を有しており、本体５８内にエアライン（エア供給機構）５５ａを介してエアを供給することにより、図７（ｂ）に示すように、拡径部５９が本体５８に形成された切り欠き部（図示せず）から外側に突出し、位置決めピン５５が拡径されるようになっている。また、エアの供給を停止した際には、拡径部５９は、バネ等の弾性部材により本体５８の内部に戻るようになっている。縮径した状態の位置決めピン５５が、ピン挿通部材５７の挿通孔５７ａに挿通された後、図８に示すように、拡径部５９が突出されることにより位置決めピン５５が拡径されることにより、チャックベース４２とチャックトップ２９との水平方向および回転方向の位置合わせがなされる。

【0048】

また、アライナー３２は、図４に示すように、プローブカード１９やポゴフレーム２０の傾斜の程度を確認するための上方確認カメラ７２を有する。上方確認カメラ６２はＺブロック４１に取り付けられる。また、アライナー３２は、上述したようにチャックベース４２を昇降する昇降機構を複数有しており、上方確認カメラ６２の情報に基づいてこれらのリフト量を調整することにより、チャックベース４２の傾斜を調整することができる。

【0049】

＜プローブカード交換の際に用いる構成＞
検査システム１０においては、プローブカード１９を交換する際に、搬送ステージ１８を用いてローダポート１７ｃに従前のプローブカード１９を戻し、新しいプローブカード１９を装着するが、この際に、プローブカード１９のコンタクトプローブ２５を保護するために、図９に示すように、装着治具８０を用いる。装着治具８０は、プローブカード１９よりも大きな径を有するプレート８１と、プレート８１の下面の周縁部に取り付けられた円筒状の脚部８２と、プレート８１の上面の周縁部に取り付けられた円筒状のプローブカード支持部８３とを有する。

【0050】

このとき、プローブカード１９をポゴプレート２０に正確な位置で装着するため、脚部８２をチャックトップ２９上で位置決めした後、真空吸着して固定し、また、プローブカード１９をプローブカード支持部８３に真空吸着して固定する。脚部８２を真空吸着する空圧回路は、チャックトップ２９に設けられた排気流路９１と、アライナー３２側に設けられた排気流路９５と、排気流路９１と排気流路９５とを接続するカプラ９３と、排気流路９５に接続された第６のバキューム機構６６とを有する。また、プローブカード１９をプローブカード支持部８３に吸着する空圧回路は、プローブカード支持部８３からプレート８１および脚部８２の下面まで延びる排気流路８４と、チャックトップ２９に排気流路８４と連続するように設けられた排気流路９２と、アライナー３２側に設けられた排気流路９６と、排気流路９２と排気流路９６とを接続するカプラ９４と、排気流路９６に接続された第７のバキューム機構６７とを有する。

【0051】

カプラ９３および９４は、それぞれ排気流路９５および９６が接続された際には開かれて真空引き可能となり、排気流路９５および９６が外された際には閉じられるようになっている。

【0052】

これらの空圧回路においては、第６のバキューム機構６６および第７のバキューム機構６７がいずれもアライナー３２側に設けられており、図１０に示すように、チャックトップ２９がフランジ２２に吸着されてアライナー３２がチャックトップ２９から切り離された際、カプラ９３および９４から排気流路９５および９６が外され、カプラ９３および９４は閉じられるので、第２のバキューム機構６２による空間Ｓの真空引きへの影響はない。

【0053】

従来は、プローブカード交換の際に用いる２つの空圧回路は、チャックトップ側に持たせていたため、複数の検査部３０に対応する数のチャックトップにこれらの空圧回路を設けなくてはならなかったが、本例では、これらの空圧回路をアライナー側に設けて、チャックトップ側の排気流路とアライナー側の排気流路とをカプラにより接離可能としたので、各段における空圧回路の数を減少させることができる。例えば、本例のように各段の検査部３０の数が６つの場合には、従来、検査部３０に対応して１２個の空圧回路が必要であったが、本例の場合は２個に削減することができる。

【0054】

＜検査システムの動作＞
次に、本実施形態に係る検査システムの動作について説明する。
ウエハ搬入出ポート１７ａのＦＯＵＰから、搬送ステージ１８によりウエハＷを受け取り、チャックトップ２９上にウエハＷが載せられた搬送ステージ１８を、所定の検査部３０（テスタ１５）の下方位置に移動させる。

【0055】

この状態で、まず、図１１（ａ）に示すように、アライナー３２によりチャックトップ２９の水平方向の位置合わせを行う。その後、図１１（ｂ）に示すように、アライナー３２のＺブロック４１によりチャックベース４２を上昇させてウエハＷをプローブカード１９のコンタクトプローブ２５へ当接させ、チャックトップ２９、フランジ２２、ポゴフレーム２０およびプローブカード１９に囲まれた空間Ｓを真空引きしてチャックトップ２９をフランジ２２の当接部２２ｂに吸着させる。これによりチャックトップ２９およびプローブカード１９の位置関係が維持され、ウエハＷがプローブカード１９のコンタクトプローブ２５へ当接されたままの状態となる。このとき、空間Ｓの真空引きに起因してチャックトップ２９がウエハＷに付与される押圧力が、ベローズ２３の圧縮によりチャックトップ２９におよぼされる反力よりも大きくなるように、真空度が調整される。

【0056】

次いで、図１１（ｃ）に示すように、空間Ｓを真空引きした状態のまま、アライナー３２とチャックトップ２９の真空吸着を解除し、アライナー３２をチャックトップ２９から離間させる。この状態で、ウエハＷに形成されたデバイスの電気的検査が行われる。このとき、チャックトップ２９の存在によりウエハＷには真空引きによる負圧が付与されないので、ウエハＷの反りは発生しない。

【0057】

チャックトップ２９から切り離されたアライナー３２は、ウエハの検査が終了した別の検査部３０（テスタ１５）の下方に移動され、チャックベース４２を上昇させて、検査部３０に吸着保持されているチャックトップ２９にアライナー３２を接続させる。これにより、搬送ステージ１８が構成され、チャックトップ２９上のウエハＷをウエハ搬入出ポート１７ａのＦＯＵＰへ搬出する。そして、搬送ステージ１８のチャックトップ２９上には新たなウエハＷを載置し、同じ検査部３０に搬送して同様の動作でチャックトップ２９を上昇させ、ウエハＷをプローブカード１９のコンタクトプローブ２５に当接させるとともに、チャックトップ２９を吸着させて電気的検査を行う。そして、以上の動作をＦＯＵＰ内のウエハＷの数だけ繰り返す。

【0058】

このとき、チャックトップ２９とアライナー３２を接続する際には、これらを高精度で位置合わせする必要があり、従来は、図１２（ａ）に示すように、アライナー３２のチャックベース４２の上面に複数の位置決めピン１５５を設け、チャックトップ２９の下面にこれら複数の位置決めピン１５５にそれぞれ対応してＶ溝を有する複数の位置決めブロック１５７を設け、各位置決めピン１５５を各位置決めブロック１５７に係合させることにより、垂直方向と水平方向および回転方向の位置合わせを同時に行っていた。

【0059】

しかし、このような手法は効率よく位置合わせができるものの、位置決めピン１５５が位置決めブロック１５７のＶ溝の傾斜面で位置合わせされてしまい、アライナー３２とチャックトップ２９の平行度等にばらつきが生じる場合があった。これを防止するために、チャックトップ２９をアライナー３２へ載置した後にアライナー３２のチャックベース４２を揺動させることも行われているが、それでも不十分な場合があった。

【0060】

そこで、本実施形態では、アライナー３２におけるチャックベース４２の上面周縁部に複数の拡径可能な位置決めピン５５を設け、チャックトップ２９の下面の周縁部の位置決めピン５５に対応する位置に、拡径していない状態の位置決めピンの径よりも大きな径の挿通孔５７ａを有する、複数のピン挿通部材５７を設けて、これらにより、チャックトップ２９とアライナー３２の位置合わせを行う。

【0061】

具体的には、制御部７０の座標に基づいてアライナー３２の大まかな水平方向の位置合わせを行った後、アライナー３２のチャックベース４２を上昇させ、拡径していない状態の位置決めピン５５を、それよりも径が大きいピン挿通部材５７の挿通孔５７ａに挿通させ、その状態でさらにチャックベース４２を上昇させて、図５で説明したように、そのチャックトップ吸着面５２を、チャックトップ２９におけるボトムプレート５３の下面に当接させる。これにより、チャックトップ２９とアライナー３２の垂直方向の位置合わせがなされる。

【0062】

次いで、図７（ｂ）および図８で説明したように、位置決めピン５５の本体５８から拡径部５９が本体５８の外側に突出され、位置決めピン５５の径が拡径される。これにより、アライナー３２の水平位置がずれていても、位置決めピン５５が拡径されることにより、そのずれが矯正され、チャックトップ２９とアライナー３２の水平方向および回転方向の位置合わせがなされる。

【0063】

このように、チャックトップ２９とアライナー３２の位置合わせを、垂直方向の位置合わせを行った後、水平方向および回転方向の位置合わせを行う手法で実行することにより、従来の、位置決めピン１５５と位置決めブロック１５７により垂直方向と水平方向の位置合わせを同時に行う場合のような、アライナー３２とチャックトップ２９の平行度等にばらつきが生じる等の問題を防止することができ、アライナー３２とチャックトップ２９を確実に高精度で位置合わせすることができる。

【0064】

この場合、拡径部５９の突出方向が問題となるが、位置決めピン５５およびピン挿通部材５７を同一円周状に等間隔でそれぞれ３つずつ設けた場合、拡径部５９の突出方向としては、図１３の（ａ），（ｂ），（ｃ）に例示したものを挙げることができる。（ａ）の例は３つの位置決めピン５５の拡径方向が外側の場合、（ｂ）は拡径方向が内側の場合、（ｃ）は拡径方向が周方向の場合である。これらいずれも高精度で位置合わせ可能であるが、これらの中では（ｃ）が最も好ましい。位置決めピン５５を拡径する場合、拡径するタイミングを同一に設定しても、そのタイミングがわずかにずれる場合があるが、（ｃ）の場合はその場合でもより確実に位置合わせを行うことができる。なお、３つの位置決めピン５５の拡径部５９の突出方向は、少なくとも一つが他と異なっていてもよい。

【0065】

なお、位置決めピン５５およびピン挿通部材５７の数は２つでも位置決めが可能である。ただし、この場合は、拡径部５９の突出方向が限定的である。例えば、２つの位置決め部材５５における拡径部５９の突出方向が両方とも径方向の場合、および両方とも周方向の場合、位置が決まらないが、図１４に示すように、拡径部５９の突出方向が、一方が径方向で他方が周方向の場合には位置決めが可能である。また、位置決めピン５５とピン挿通部材５７の個数は４つ以上であってもよい。

【0066】

位置決めピン５５における拡径部５９を突出させる手段は、エアに限らず、機械的なものや電気的なものであってもよい。機械的なものとしては、ばね等の弾性体を圧縮した状態の保持手段により拡径部５９を本体５８内に保持しておき、保持手段を解除することにより拡径部を本体５８の外側に突出させるものを挙げることができる。

【0067】

また、図１５に示すように、ピン挿入部材５７の挿通孔５７ａの下端部、すなわち位置決めピンの挿通口の径をその上の垂直部よりも大きくしてピン挿入部材５７の下端部に傾斜部５７ｂを形成するようにしてもよい。これにより、位置決めピン５５の位置のずれが大きくても、位置決めピン５５が傾斜部５７ｂに沿って上昇して確実に挿通孔５７ａに挿通することができる。

【0068】

＜他の適用＞
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

【0069】

例えば、上記実施の形態では、位置決めピンとして、本体内部に収容されている拡径部を本体の外側に突出させることにより拡径するものを例示したが、これに限らず、他の手法で拡径するものを用いることができる。例えば、位置決めピンの外面を縦方向に複数に分割し、分割された部材が機械的に外側に移動してピン全体が拡径する構造であってもよい。

【0070】

また、上記実施の形態では、アライナーの上面（チャックベースの上面）に位置決めピンを設け、チャックトップの下面にピン挿通部材を設けた例を示したが、アライナーの上面にピン挿通部材を設け、チャックトップの下面に位置決めピンを設けてもよい。

【0071】

さらに、上記実施の形態では、プローブカードとテスターを有する検査装置を複数備え、アライナーとチャックトップからなる搬送ステージによって一の検査装置へウエハを搬送中に他の搬送装置でウエハに形成されたデバイスを検査可能な検査システムに本発明を適用した場合について示したが、チャックトップとアライナーが接離可能な搬送ステージを有する検査装置であれば適用可能である。

【符号の説明】

【0072】

１０；ウエハ検査システム
１５；テスター
１６；テスター側カメラ
１８；搬送ステージ
１９；プローブカード
２９；チャックトップ
３０；検査装置
３２；アライナー
４２；チャックベース
５５；位置決めピン
５５ａ；エアライン（エア供給機構）
５７；ピン挿通部材
５７ａ；ピン挿通孔
５８；本体
５９；拡径部
Ｓ；空間
Ｗ；ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】