特許 7190100 プローバおよびウェーハチャック

(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】

(24)【登録日】2022-12-07

(45)【発行日】2022-12-15

(54)【発明の名称】プローバおよびウェーハチャック

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20221208BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20221208BHJP

   B65G 49/07 20060101ALI20221208BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 B

H01L21/68 P

B65G49/07 H

B65G49/07 G

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021104954

(22)【出願日】2021-06-24

(62)【分割の表示】P 2017057266の分割

【原出願日】2017-03-23

(65)【公開番号】P2021158380

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2021-06-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100083116

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲三

(74)【代理人】

【識別番号】100170069

【弁理士】

【氏名又は名称】大原 一樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128635

【弁理士】

【氏名又は名称】松村 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100140992

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲政

(72)【発明者】

【氏名】西田 智哉

(72)【発明者】

【氏名】元山 崇

(72)【発明者】

【氏名】高橋 武孝

(72)【発明者】

【氏名】田中 渉

(72)【発明者】

【氏名】石本 隆

【審査官】堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１１５３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４３３２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｂ６５Ｇ ４９／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェーハ保持面を有するウェーハチャックと、前記ウェーハ保持面に対向する面に複数のプローブが配置されたプローブガードと、を備えたプローバであって、
前記ウェーハ保持面において正圧のエアーを供給する正圧ポートと、
前記ウェーハ保持面の一部の領域であって且つ前記ウェーハ保持面を分割した半円状の領域に開口した複数の供給口群から負圧のエアーを供給する負圧ポートと、
を備え、
前記複数の供給口群が、前記ウェーハ保持面において前記ウェーハ保持面の中心位置を中心とする互いに径の異なる円周上に配置され、且つ前記円周の周方向に沿って等角度間隔に配置されるプローバ。

【請求項2】

ウェーハ保持面を有するウェーハチャックであって、
前記ウェーハ保持面において正圧のエアーを供給する正圧ポートと、
前記ウェーハ保持面の一部の領域であって且つ前記ウェーハ保持面を分割した半円状の領域に開口した複数の供給口群から負圧のエアーを供給する負圧ポートと、
を備え、
前記複数の供給口群が、前記ウェーハ保持面において前記ウェーハ保持面の中心位置を中心とする互いに径の異なる円周上に配置され、且つ前記円周の周方向に沿って等角度間隔に配置されるウェーハチャック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウェーハ上に形成された複数のチップの電気的な検査を行うプローバおよびそのウェーハチャックに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、新しいパッケージの製造手段としてFOWLP(Fan Out Wafer Level Package)が注目されている。この基板は、従来の円形の他、四角い形状で制作される場合がある。また、FOWLPの特徴として、片面は樹脂で成形されるため、どうしても反りが発生する。従来のチャックは、同心円状に溝を掘り、その溝に真空ラインをつないで吸着している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１１５３７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のチャックでは、FOWLPの反ったウェーハを矯正することができず、吸着することが困難である。本発明は、反ったウェーハを矯正してチャックに吸着し、プロービングを可能にするプローバおよびウェーハチャックを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、ウェーハ保持面を有するウェーハチャックと、ウェーハ保持面に対向する面に複数のプローブが配置されたプローブガードと、を備えたプローバであって、ウェーハ保持面において、ウェーハ保持面のウェーハ保持領域の外周部近傍の位置で、ウェーハ保持面の外側に向かって斜めに開口し、正圧のエアーを供給する正圧ポートと、ウェーハ保持面で開口し、負圧のエアーを供給する負圧ポートと、を備えるプローバを提供する。

【0006】

上記プローバにおいて、負圧ポートは、ウェーハチャックのウェーハ保持面に同心円状に形成された溝のうち、ウェーハ保持面の一部の領域内の溝の底部で開口し、負圧のエアーを供給する穴を有することが好ましい。

【0007】

また、一部の領域はウェーハ保持面を分割した半円状の領域であることが好ましい。

【0008】

上記プローバは、正圧ポートに正圧のエアーを供給する正圧エアー供給部と、負圧ポートに負圧のエアーを供給する負圧エアー供給部と、負圧エアー供給部を制御して負圧ポートに負圧のエアーを供給させる間、正圧エアー供給部を制御して正圧ポートに正圧のエアーの供給を開始および終了させる制御部と、をさらに備えることが好ましい。

【0009】

また、負圧エアー供給部は異なる複数の経路で構成されることが好ましい。

【0010】

本発明は、ウェーハ保持面を有するウェーハチャックであって、ウェーハ保持面において、ウェーハ保持面のウェーハ保持領域の外周部近傍の位置で、ウェーハ保持面の外側に向かって斜めに開口し、正圧のエアーを供給する正圧ポートと、ウェーハ保持面で開口し、負圧のエアーを供給する負圧ポートと、を備えるウェーハチャックを提供する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によると、FOWLPの反ったウェーハを矯正し、反ったウェーハを矯正してチャックに吸着することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】プローバ１の構成を示した上面図

【図2】ウェーハチャック２０の上面斜視図

【図3】ウェーハチャック２０の断面図

【図4】反ったウェーハＷの吸着の原理を示す図

【図5】反ったウェーハＷの吸着の流れを示す図

【図6】正圧および負圧供給のオン・オフパターンの組み合わせの一例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面に従って本発明に係るプローバの好ましい実施形態について詳説する。

【0014】

図１は、本発明の実施形態のプローバ１の構成を示した上面図である。

【0015】

〔プローバ１の構成〕
プローバ１は、プローバ本体部２とローダ部３とで構成されており、ウェーハＷを保持するウェーハチャック２０と、ウェーハＷの表面に形成された図示しないダイを電気的に検査するプローブカード１０と、ウェーハＷをウェーハチャック２０に搬送するウェーハ搬送手段１００と、ウェーハＷを収容するウェーハカセット３０と、を備えている。

【0016】

ウェーハチャック２０は、図示しない公知の移動ステージ上に載置されており、プローバ本体部２内を３次元方向に移動することができる。

【0017】

プローブカード１０は、プローブ２１０を介してダイと図示しないテスタとを接続してダイを電気的に検査する。プローブカード１０は、プローバ本体部２内の所定の位置に固定されており、ウェーハＷのプロービングの際には、ウェーハチャック２０が、プローブカード１０の下方に移動し、ウェーハチャック２０が上昇してプローブカード１０に接近することで、プローブ２１０がダイに押し当てられるようになっている。

【0018】

ウェーハ搬送手段１００は、保持アーム１１０と、ロード／アンロードアームとしてのロードアーム１２０とアンロードアーム１３０と、を備えている。

【0019】

保持アーム１１０は、プローバ本体部２の側壁２ａに展開可能に取り付けられており、使用時には水平に展開され、不使用時にはプローバ本体部２の側壁２ａに沿って折り畳まれる。これにより、プローバ本体部２を省スペースで設置することができる。保持アーム１１０は、ロードアーム１２０によってウェーハカセット３０から取り出された検査前のウェーハＷを受け取り、ウェーハチャック２０に受け渡す。また、保持アーム１１０は、検査後のウェーハＷをウェーハチャック２０から受け取り、アンロードアーム１３０に受け渡す。

【0020】

ロードアーム１２０とアンロードアーム１３０とは、ローダ部３内に配置された図示しないロボットの先端に取り付けられており、ロボットの伸縮動作に応じてプローバ本体部２とローダ部３との間を移動することができる。本実施例に係るロードアーム１２０とアンロードアーム１３０とは、互いに独立して設けられているが、一体であっても構わない。ロードアーム１２０とアンロードアーム１３０とを互いに独立して設けることにより、保持アーム１１０が検査後のウェーハＷと検査前のウェーハＷとをスムーズに交換して、ウェーハＷの取り出し、収容を円滑に行うことができる。

【0021】

ロードアーム１２０は、ウェーハカセット３０内に収容されている検査前のウェーハＷを乗載して保持アーム１１０まで搬送する。

【0022】

アンロードアーム１３０は、検査後のウェーハＷを保持アーム１１０から受け取りウェーハカセット３０まで搬送する。

【0023】

〔ウェーハチャック２０の構成〕
図２はウェーハチャック２０の上面斜視図である。ウェーハチャック２０は、５系統の真空経路２３ａ・２３ｂ・２３ｃ・２３ｄ・２３ｅを含む真空経路２３、５系統の真空経路２３ａ・２３ｂ・２３ｃ・２３ｄ・２３ｅにそれぞれ対応する供給口群４０ａ・４０ｂ・４０ｃ・４０ｄ・４０ｅからなる供給口群４０、吸着溝１９、１２インチ用ベルヌーイポート４１、８インチ用ベルヌーイポート４２、１２インチ用ベルヌーイ経路４３、８インチ用ベルヌーイ経路４４を備える。

【0024】

供給口群４０ａ・４０ｂ・４０ｃ・４０ｄ・４０ｅは、ウェーハチャック２０のウェーハＷの保持面１８を半分に分けた半円状の部分領域ＸおよびＹのうち、Ｙのみに配置されている。供給口群４０ａ・４０ｂ・４０ｃ・４０ｄ・４０ｅは、それぞれ径の異なる円周に沿って等間隔で配置されている。これは、反ったウェーハＷを保持面１８に吸着するときに、真空吸着の流量をより多く確保するためである。供給口群４０ｅよりも同心円内側が１２インチウェーハＷの吸着領域となり、供給口群４０ｃよりも同心円内側が８インチウェーハＷの吸着領域となる。

【0025】

供給口群４０はより多い方が流量は多くなるが、ウェーハチャック２０周辺には他の部材も多く配置されているので、上記のような供給口群４０の配置が好適である。

【0026】

１２インチ用ベルヌーイポート４１および８インチ用ベルヌーイポート４２は、ともにベルヌーイ効果を生じさせるための正圧のエアーを保持面１８外側に吹き出す穴である。

【0027】

図３はウェーハチャック２０の断面図である。図３の（ａ）部分に示すように、真空経路２３ｂはウェーハチャック２０に横から穴をあけて、保持面１８に同心円状に形成された吸着溝１９の底部と接続される。吸着溝１９と真空経路２３、バルブ２４および真空源２５とを接続する上下の穴の位置は、真空経路２３ａ～２３ｅで異なる。この図では、供給口群４０ｂの場合を示している。一例として、吸着溝１９の幅は0.8mm程度とすることができる。

【0028】

また、図３の（ｂ）部分に示すように、１２インチ用ベルヌーイ経路４３は、ウェーハチャック２０の保持面１８の内側から外側に向かう斜めの穴４１と接続される。一例として、穴４１の径は直径0.6mm程度、穴４１と保持面１８との角度は22.5°程度とすることができる。１２インチ用ベルヌーイ経路４３は、バルブ２６およびエアー供給源２７とも接続されている。図示は省略するが、８インチ用ベルヌーイポート４２と８インチ用ベルヌーイ経路４４、バルブ２６およびエアー供給源２７とをつなぐ斜め穴も同様にウェーハチャック２０に形成される。真空源２５による負圧の供給およびエアー供給源２７による正圧の供給は、制御部２８により制御される。

【0029】

図４はウェーハチャック２０への反ったウェーハＷの吸着の原理を示す。ベルヌーイポート４１または４２から正圧のエアを吹きだすと、ウェーハＷの下のエアの流れが速くなり、ウェーハＷの下の圧力が上の圧力よりも小さくなって、ウェーハＷに対する下向きの力が発生する（ベルヌーイ効果）。これにより、ウェーハＷの反りが保持面１８に向けて矯正される。

【0030】

図５はウェーハチャック２０への反ったウェーハＷの吸着の流れを示す。まず、図５の（ａ）部分のように、反ったウェーハＷの反りの中心を、真空経路２３から吸着溝１９に供給される負圧により吸着する（段階１）。一例として、負圧は-90kPa程度である。

【0031】

次に、図５の（ｂ）部分のように、ウェーハＷの反りの中心から外側に向かって、真空経路２３から吸着溝１９に供給される負圧により吸着する（段階２）。ただし、反りが強いと、ウェーハＷの外側全てが吸着されるわけではない。

【0032】

そこで、次に、図５の（ｃ）部分のように、ウェーハＷのサイズに応じて、１２インチ用ベルヌーイポート４１または８インチ用ベルヌーイポート４２に0.4MPa程度の正圧を短時間（数十msec程度）供給し、ウェーハＷの外側でベルヌーイ効果を生じさせることによって、ウェーハＷの外側の反りを矯正する（段階３）。この間も真空経路２３からは負圧が供給されているので、矯正とほぼ同時にウェーハＷが保持面１８に吸着される。

【0033】

最後に、図５の（ｄ）および（ｅ）部分のように、１２インチ用ベルヌーイポート４１または８インチ用ベルヌーイポート４２への正圧供給を停止し、ウェーハＷの外側を吸着溝１９に吸着させる（段階４）。実際には、供給口群４０に近いＹ領域の方が吸着溝１９への吸着力が強いため、まず図５の（ｄ）部分のように、Ｙ領域からウェーハＷの吸着が開始し、その後図５の（ｅ）部分のように、Ｘ領域でもウェーハＷの吸着がされる。なお、供給口群４０が保持面１８の全体に渡って均等に配置されている場合は、ウェーハＷのどの場所も同時期に吸着がされる。

【0034】

１２インチ用ベルヌーイポート４１または８インチ用ベルヌーイポート４２のいずれに正圧を供給するかは、ウェーハＷのサイズに応じて制御部２８が制御する。図６は、制御部２８がウェーハＷのサイズに応じた１２インチ用ベルヌーイポート４１または８インチ用ベルヌーイポート４２への正圧供給のオン・オフパターンと、真空経路２３による負圧供給のオン・オフパターンの組み合わせの一例を示す。ウェーハＷのサイズは、ボタン操作などによりユーザによって予め制御部２８に入力される。

【0035】

以上のように、本実施形態のプローバ１およびウェーハチャック２０によると、反ったウェーハＷの外側がベルヌーイ効果で矯正され、反りの矯正されたウェーハＷを保持面１８に吸着することができる。

【符号の説明】

【0036】

１…プローバ、１９…吸着溝、２０…ウェーハチャック、２３…真空経路、４０…供給口、４１…１２インチ用ベルヌーイポート、４２…８インチ用ベルヌーイポート、４３…１２インチ用ベルヌーイ経路、４４…８インチ用ベルヌーイ経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】