(57)【要約】【課題】スループットの低下及びメンテナンスコストが小さく且つステージ表面を常に正常な状態に保持できる半導体製造装置の実現。【解決手段】ウエハを固定して搬送するステージ１１と、ステージにウエハを搬送する搬送機構１７と、制御部１４とを備える半導体製造装置であって、ウエハと類似の形状を有し、表面に粘着剤層を有する清掃用プレート２０を収容するトレイ１８，１９を備え、記制御部１４は、トレイ１９に収容された清掃用プレート２０をステージ１１に搬送し、所定の清掃動作を行った後、清掃用プレート２０をトレイに戻す清掃動作を自動的に行うように制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを固定して搬送するステージと、
前記ステージに前記ウエハを搬送する搬送機構と、
各部の動作を制御する制御部とを備える半導体製造装置であって、
ウエハと類似の形状を有し、表面に粘着剤層を有する清掃用プレートを収容するトレイを備え、
前記制御部は、前記搬送機構が前記トレイに収容された前記清掃用プレートを前記ステージに搬送し、所定の清掃動作を行った後前記清掃用プレートを前記トレイに戻す清掃動作を自動的に行うように制御することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記清掃動作を行う周期は外部から設定可能であり、
前記制御部は、設定された周期を計数して、設定された周期が経過すると自動的に前記清掃動作を行う請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記ウエハ搬送機構は、前記ウエハを前記ステージに固定する吸着機構を有し、
前記制御部は、前記清掃動作において、前記清掃用プレートを前記ステージに吸着するように前記吸着機構を制御する請求項１又は２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記制御部は、１回の前記清掃動作において、前記清掃用プレートを前記ステージに複数回吸着するように前記吸着機構を制御する請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記１回の清掃動作において、前記清掃用プレートを前記ステージに吸着する回数は、外部から設定可能である請求項４に記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記清掃用プレートを前記ステージに吸着する時間は、外部から設定可能である請求項３から５のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記清掃用プレートを使用した回数を記憶し、使用した回数が所定数に達した時に、前記清掃用プレートの交換時期であることをオペレータに報知する請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記ウエハの中心位置及び方向を所定の位置及び方向に調整するプリアライメント動作を行うプリアライメント機構を備え、
前記清掃用プレートを、前記ウエハと同様に前記プリアライメント動作を行うか中心位置の調整のみを行うかが、あらかじめ設定されており、
前記制御部は、清掃動作時に、前記設定条件に基づいて、前記清掃用プレートを、前記ウエハと同様の前記プリアライメント動作を行うか、前記中心位置の調整のみを行うかの動作を選択的に行うように前記プリアライメント機構を制御する請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエハを保持するステージを有する半導体製造装置に関し、特にステージの表面の清掃に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程では、薄い円板状の半導体ウエハに各種の処理を施して、半導体回路を有する複数のチップ（ダイ）を形成する。すべての半導体回路が形成された各チップは検査され、その後ダイサーで切り離なされた後、リードフレームなどに固定されて組み立てられる。上記の半導体回路の形成工程及び検査工程では、ウエハをステージに固定した上で各種の処理が行われることが多い。例えば、ステッパにおいてパターンを露光する露光工程や、完成したチップの電気的特性を検査する検査工程である。このような工程において、ウエハを固定するステージは重要な部分であり、周囲環境や前工程で裏面が汚れたウエハを載置することにより、ステージ表面に塵などの汚れ（コンタミネーション）が付着すると各種の悪影響がある。例えば、別のウエハを汚したり、ウエハとステージの間の汚れがウエハの平面度を低下させるなどの問題である。近年、半導体装置は一層微細化されており、小さな汚れや平面度の少しの低下も歩留まりに大きく影響する。そのため、ステージの表面は常時清浄な状態に保持する必要があり、定期的に清掃される。
【０００３】
本発明は、ウエハを固定するステージを有する半導体装置であれば、どのようなものにも適用可能であるが、ここでは完成したウエハ上の各チップの電気特性を測定する検査工程で使用されるプローバを例として以下の説明を行う。プローバは、ウエハをステージに固定し、各チップの電極パッドにテスタの端子に接続されたプローブを接触させることにより、テスタの端子と各チップの電極パッドを電気的に接続した状態にする装置である。この状態でテスタから電源および各種の試験信号が供給され、チップの電極に出力される信号をテスタで解析して正常に動作するかが確認される。
【０００４】
プローバのステージを清掃する場合には、搭載されているテスタのテストヘッドをプローバから離し、テストヘッドとプローバの接続のためのヘッドプレートを開放し、手作業でステージ表面を清掃する。そのため、清掃作業は煩雑で、清掃作業の間は動作を停止する必要があり、スループットを低下させるという問題がある。さらに、清掃作業において高価なヘッドプレートを損傷するといった問題もあった。また、プローバにステージを高温にする機構を設け、ウエハを加熱した状態で検査することも行われているが、そのような場合にはステージ表面の温度を安全な温度まで低下させてから清掃作業を行う必要があり、スループットはさらに低下する。
【０００５】
そこで、裏面に粘着性のテープを貼り付けた清掃用プレートをステージに搭載し、粘着性のテープに汚れを付着させた後清掃用プレートを回収することにより、ステージの表面を清掃することが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。従来の装置においては、清掃作業はオペレータが手動で行う操作であり、清掃用プレートをステージ上に載せ、その後回収する作業はすべてマニュアル操作により行われていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１４２４４０号公報（段落００１８から００２９、図１か
ら図４）
【特許文献２】
特開平８−２７４０５８号公報（段落０００６）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来は清掃用プレートを使用してステージの清掃を行う場合、通常のウエハに対する動作とは異なるため、すべてオペレータによるマニュアル動作で行われていた。そのため、清掃サイクルに合わせてオペレータが装置を操作する必要があり、メンテナンスコストを増加させるという問題があった。また、オペレータによるマニュアル動作であるため、個人差によるばらつきがあり、十分に清掃させない場合があるという問題があった。さらに、作業速度にも個人差によるばらつきがあり、必要以上にスループットを低下させる場合があった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するもので、ステージを有する半導体製造装置において、スループットの低下及びメンテナンスコストを最小限に維持しながら、常にステージ表面を正常な状態に保持できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するため、本発明の半導体製造装置は、裏面に粘着剤層を有する清掃用プレートをステージ上に搬送して載置した後回収する清掃作業を自動的に行うようにする。
【００１０】
すなわち、本発明の半導体製造装置は、ウエハを固定して搬送するステージと、前記ステージに前記ウエハを搬送する搬送機構と、各部の動作を制御する制御部とを備える半導体製造装置であって、ウエハと類似の形状を有し、裏面に粘着剤層を有する清掃用プレートを収容するトレイを備え、前記制御部は、前記搬送機構が前記トレイに収容された前記清掃用プレートを前記ステージに搬送し、所定の清掃動作を行った後前記清掃用プレートを前記トレイに戻す清掃動作を自動的に行うように制御することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、清掃用プレートを使用した清掃作業が自動化されるので、スループットの低下及びメンテナンスコストを最小限に維持しながら、常にステージ表面を正常な状態に保持できる。
【００１２】
清掃動作を行う周期は外部から設定可能であるようにし、制御部は、設定された周期（サイクル）を計数して、設定された周期が経過すると自動的に清掃動作を行う。これにより、清掃動作時もオペレータが装置に付いている必要がなくなり、メンテナンスコストを低減できる。また、オペレータが清掃動作の実行を失念してステージの汚れが悪化することがなくなり、ステージの表面を常に正常な状態に保持できる。
【００１３】
ウエハ搬送機構は、ウエハをステージに固定する真空吸着又は静電吸着などの吸着機構を有する。清掃動作時には、吸着機構により清掃用プレートをステージに一旦固定することにより、ステージ表面の汚れをより確実に除去できる。従って、制御部は、清掃動作において、清掃用プレートをステージに吸着するように吸着機構を制御する。
【００１４】
また、１回の清掃動作において、清掃用プレートをステージに複数回吸着するようにし、その回数を外部から設定可能にすることが望ましく、さらに吸着する時間も外部から設定可能にすることが望ましい。
【００１５】
以上のような清掃条件を外部から設定可能にすることにより、周囲環境や処理するウエハの汚れ具合に応じて適切な清掃条件を設定できる。
【００１６】
１枚の清掃用プレートを複数回の清掃動作に使用する場合には、制御部で使用した回数を記憶し、使用した回数が所定数に達した時に、清掃用プレートの交換時期であることをオペレータに報知するようにする。
【００１７】
ウエハをステージに載置する場合には、その中心位置と方向を所定の位置及び方向に合わせる必要があり、ウエハの中心位置及び方向を検出して所定の位置及び方向に調整するプリアライメント動作を行うプリアライメント機構が設けられている。清掃用プレートをステージに載置する場合には、中心位置は合わせる必要があるが方向を合わせる必要はない。ウエハには方向を検出するために、オリエンテーションフラット（オリフラと略称する。）又はノッチが設けられている。ウエハの裏面に粘着性テープを貼り付けて清掃用プレートとする場合、テープによりノッチの部分が覆われ、ノッチが識別できない場合がある。従来の装置では、プリアライメント機構がノッチを識別できない場合には不適切なウエハであるとしてトレイに戻すように動作するのが一般的であり、ノッチが識別できない清掃用プレートはステージに載置できない。そこで、ウエハと同様のプリアライメント動作を行うか中心位置の調整のみを行うかについてあらかじめ設定しておき、制御部は、清掃動作時に、設定条件に基づいて、清掃用プレートを、ウエハと同様のプリアライメント動作を行うか、中心位置の調整のみを行うかの動作を選択的に行うようにプリアライメント機構を制御する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用したプローバを有するウエハテストシステムの実施例の全体構成を示す図である。図示のように、プローバ１は、ウエハ５を固定して搬送するステージ１１と、触針１３を有するプローブカード１２と、各部の制御を行う制御部１４と、ウエハの中心位置およびオリフラ又はノッチを検出してウエハの位置および方向を調整するプリアライメント機構１５と、ウエハを収容したカセット１６からウエハを取り出してステージ上に搬送し、検査終了後ステージ上のウエハをカセット１６に戻すウエハ搬送機構１７と、調整用のウエハや清掃用プレート２０などの特殊なものを収容する第１と第２のトレイ１８，１９とを有する。従って、清掃用プレート２０は第１と第２のトレイ１８，１９のいずれかを選択して収容することができ、ここでは第２のトレイ１９に収容されるものとする。プローブカード１２には、ばねで付勢されたポゴピンと呼ばれる接続機構により、テストヘッド２のパフォーマンスカードが接続される。これによりテストヘッド２の端子と触針１３が接続状態になる。テストヘッド２は、回転軸３の周りに回転可能に保持されている。テスタ４は、テストヘッド２と電気的に接続されており、テスタ４で発生したテスト信号がテストヘッド２に送られ、それに応じてテストヘッド２ではチップに印加する信号が生成される。これらの信号は、プローブカード１２と触針１３を介してダイの電極パッドに印加される。なお、電源電圧などもテストヘッド２からプローブカード１２と触針１３を介してダイの電極パッドに印加される。ダイの電極パッドに出力された信号は、触針１３とプローブカード１２を介してテストヘッド２へ送られ、何らかの処理の後テスタ３に送られて解析され、所定の信号が得られているか確認される。
【００１９】
図１のウエハテストシステムは、清掃用プレート２０を収容する第２のトレイ１９が設けられている点を除けば、現在使用されている一般的なウエハテストシステムと同様の構成を有する。従って、テスタやプローバについての詳しい説明は省略し、本発明に関係する部分のみを説明する。
【００２０】
清掃用プレート２０は、ウエハの裏面に両面が粘着性のテープを貼り付けたもので、プリアライメント機構１５はウエハのノッチを識別することはできない。なお、ノッチの部分にはテープがないようにすることも可能であり、またウエハを使用せずに他の板状部分に両面が粘着性のテープを貼り付けたり、板状物の裏面が粘着性を有するように処理したものを使用することも可能である。
【００２１】
ステージ１１は、真空吸着機構を有しており、載置されたウエハ又は清掃用プレート２０を固定することができる。ステージ１１は、上下方向に移動可能な複数のピンを有しており、ピンを上方に位置した状態でウエハ又は清掃用プレート２０を受け取り、ピンを下方に移動してウエハ又は清掃用プレート２０をステージ上に載置する。ウエハ又は清掃用プレート２０を戻す時には、載置したウエハ又は清掃用プレート２０をピンを上方へ押し上げる。これにより、粘着性テープによりステージ表面に付いている清掃用プレート２０でもステージから引き剥がすことができる。なお、装置の用途によっては真空吸着機構の替わりに静電吸着機構を使用したステージであってもよい。
【００２２】
図２から図４は、本実施例における制御部１４による清掃（クリーニング）処理１００の制御を示すフローチャートである。ここでは、ウエハはロット単位で処理されるものとする。
【００２３】
ステージのクリーニング処理１００は、ステップ１０１でクリーニング処理が手動モードであるか自動モードであるか判定し、自動モードであればステップ１０２に進み、手動モードであればステップ１０３に進む。自動モードについては後述する。
【００２４】
ステップ１０３では、ウエハのロットの処理が開始される前又はステージに残留ウエハがないことを確認する。ロットの処理中又はステージに残留ウエハがあるとクリーニング処理を行うことはできないので、ステップ１０４に進んで、オペレータにロットの処理を終了させ且つ残留ウエハを回収するように指示するメッセージを図示していないディスプレイに表示する。これに応じてオペレータが回復処理（オペレータリカバリー）を行い、その旨指示するとステップ１０５に進む。ステップ１０３でウエハのロットの処理が開始される前又はステージに残留ウエハがないことを確認した場合には、ステップ１０５に進む。
【００２５】
ステップ１０５では、清掃用プレート２０がどのトレイであるか確認し、そのトレイに清掃用プレート２０が収容されていることを確認する。ここでは、第２のトレイ１９に清掃用プレート２０が収容されていることを確認する。なお、指定された第２のトレイ１９に清掃用プレート２０が収容されていない場合には、ステップ１０６に進んでオペレータにメッセージを表示する。この場合も、オペレータの回復処理を待ってステップ１０７に進む。
【００２６】
ステップ１０７では、ウエハ搬送機構１７が、第２のトレイ１９から清掃用プレート２０を取り出し、プリアライメント機構１５のところに搬送する。ステップ１０８では、プリアライメントを行うかを判定する。プリアライメントを行うか行わないかはあらかじめ処理フラグニ設定されている。プリアライメントを行う場合にはステップ１０９に進み、行わない場合にはステップ１１０に進む。ステップ１０９に進むのは、清掃用プレートにオリフラ又はノッチが設けられている場合である。ステップ１０９では、プリアライメント機構１５は、ウエハの場合に行うオリフラ又はノッチの検出を行って清掃用プレート２０の向きを調整する。前述のように、清掃用プレート２０の場合にはどのような向きでもよいので、基本的にはステップ１０９は必要ないが、ウエハの場合との処理の統一性を維持するために、ここではこのようなステップを設けている。なお、ステップ１０９では、当然中心位置の検出も行い、中心位置を調整して再びウエハ搬送機構１７に渡す。
【００２７】
ステップ１１０が清掃時の処理であり、そこでは、清掃用プレート２０の中心位置の検出を行い、中心位置を調整して再びウエハ搬送機構１７に渡す。従って、プリアライメント機構１５がオリフラ又はノッチの検出及び向きの調整を行わず、中心位置の調整のみを行うように制御する。
【００２８】
ステップ１０９及び１１０の次には、ステップ１１１で、ウエハ搬送機構１７が清掃用プレート２０をステージ１１上に搬送する。この後、クリーニング処理Ｂ１２０を開始する。
【００２９】
クリーニング処理Ｂでは、ステップ１２１でウエハ受け渡しピンを上昇させた状態で清掃用プレート２０を受取り、ピンを降下させて清掃用プレート２０をステージ上に載置する。ステップ１２２では、ステージの真空吸着以降を動作させて清掃用プレート２０をステージに吸着する。これにより、清掃用プレート２０はステージ１１に強く押し付けられ、ステージ表面の汚れは確実に清掃用プレート２０に付着する。その後、ステップ１２２´で、吸着した状態が所定時間経過したかが判定され、所定時間経過するまで吸着状態が維持される。この吸着時間は、図１では図示していない入力手段を使用して外部から設定される。
【００３０】
さらに、本実施例では、所定時間の吸着の後、ピンを上昇させて清掃用プレート２０を一旦ステージから離した後、再びピンを降下させて清掃用プレート２０をステージ上に載置して吸着を行う動作を所定回数繰り返す。そのため、ステップ１２３は、所定回数繰り返したかを判定し、所定回数に達していなければステップ１２１に戻って吸着動作を繰り返す。この酔うな吸着動作を繰り返すことにより、ステージ表面の汚れはより確実に清掃用プレート２０に付着する。繰返し回数も同様に入力手段を使用して外部から設定される。
【００３１】
次に、ステップ１２４で、清掃用ウエハの使用回数を計数するカウンタの値を１だけ増加し、ステップ１２５でカウンタの値があらかじめ設定されている使用限度数に達したかを判定し、達していなければステップ１２７に進み、達していればステップ１２６で清掃用プレート２０を使用限度数だけ使用したので交換するように指示するメッセージを表示して、ステップ１２７に進む。
【００３２】
ステップ１２７では、ウエハ搬送機構１７がピンで押し上げられた清掃用プレート２０を受取り第２のトレイ１９に戻すアンロードを行う。
【００３３】
ステップ１２８で自動モードであるか手動モードであるかを判定し、手動モードの場合には、ステップ１２９で、ステージの清掃が終了したことを表示し、自動モードの場合にはステップ１３０で、次のウエハの処理に進む。
【００３４】
ステップ１０２の自動モードＣでは、ステップ１４１で、該当トレイ（ここでは第２のトレイ１９）に清掃用プレートが収容されているかを検出し、ステップ１４２でその結果を判定する。清掃用プレートが収容されていなければ、ステップ１４３でオペレータにメッセージを表示する。この場合も、オペレータの回復処理を待ってステップ１４４に進む。
【００３５】
ステップ１４４では、清掃を行う設定条件に達したかを判定する。ここでは、所定枚数のウエハの処理を行うとステージ清掃処理を自動的に行うように設定されている。ウエハの処理枚数の替わりに前回の清掃からの経過時間は所定値に達したら自動的に清掃処理を行うようにしてもよい。清掃を行う設定条件に達しない時には、ステップ１４５で、通常のウエハの処理、すなわち、ウエハのロード、アライメント、プロービング、テスト、アンロードの処理を行い、前の清掃処理が終了してから処理したウエハの枚数のカウンタの値を１だけ増加する。そして、ステップ１０１に進む。清掃を行う設定条件である処理ウエハの枚数や経過時間は、入力手段を使用して外部から設定できる。
【００３６】
清掃を行う設定条件に達した時には、ステップ１４６で、搬送機構により指定されたトレイ（ここでは第２のトレイ１９）から清掃用プレートをロードし、ステップ１４７で、ステップ１０８から１１０と同じプリアライメント処理を行い、ステージ清掃処理Ｂ１２０へ進む。
【００３７】
ステージ清掃処理Ｂでは前述の処理を行い、ステップ１２８では自動モードであるから、ステップ１３０に進む。この時、処理したウエハの枚数のカウンタの値をリセットする。
【００３８】
以上、本発明をプローバに適用した実施例を説明したが、他の半導体装置に適用する場合も同様である。清掃を行う設定条件である処理ウエハの枚数や経過時間、吸着時間、１回の清掃動作における吸着回数などは、ステージの使用環境などを考慮して適宜決定すればよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スループットの低下及びメンテナンスコストを最小限に維持しながら、常にステージ表面を正常な状態に保持できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のウエハテストシステムの概略構成を示す図である。
【図２】実施例におけるステージ清掃処理を示すフローチャートである。
【図３】実施例におけるステージ清掃処理を示すフローチャートである。
【図４】実施例におけるステージ清掃処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…プローバ
２…テストヘッド
３…テスタ
５…ウエハ
１１…ステージ
１３…触針
１４…制御部
１５…プリアライメント機構
１７…搬送機構
１８，１９…トレイ
２０…清掃用プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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