(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの状態でバーンイン試験を行うに際し、ウェーハとコンタクトボードとの位置決めを行うアライメント装置において、この装置が、  ウェーハを収納している１つ又は２つのカセット部と、
前記カセット部からウェーハを取り出し、次の偏芯補正部にウェーハを受け渡しする搬送アーム部と、
受け渡しされたウェーハの芯出しを行い位置決めする前記偏芯補正部と、
芯出しされたウェーハを上面吸着し、Ｘ軸−Ｙ軸−Ｚ軸及びθ軸方向に移動可能な受け渡しテーブル上のウェーハトレイ上にウェーハを受け渡しするための上面搬送部と、
前記受け渡しテーブル上のウェーハトレイとウェーハとをコンタクトボードに位置合せして、これら３者をクランプするバーンインボードクランプ部と、
を備えていて、かつ
前記偏芯補正部が、外周面から径方向内方に切り込まれ、周面に等間隔で設けた４つの溝をもつウェーハを載置するための円板状の位置決めベースと、軸に回転自在に嵌着されたピニオンと、前記ピニオンにそれぞれ噛合する４つのラックと、前記ラックと共に往復動し、前記溝内を出入する４つの位置決め用ブロックと、前記ラックの１つを駆動する偏芯補正駆動シリンダと、前記位置決めベースを上下動させる昇降機構とを備えていることを特徴とするアライメント装置。
【請求項２】
前記偏芯補正部が、前記位置決めベース上に設けられた３つのピン穴と、前記ピン穴内を上下動する３本のピンを駆動する機構とを更に備えており、前記搬送アーム部からのウェーハを前記ピンで受け、位置決めベース上にウェーハを載くことを特徴とする請求項１に記載のアライメント装置。
【請求項３】
前記上面搬送部が、前記昇降機構によって上げられた位置決めベース上のウェーハを上面吸着によって把持し、回動により搬送することを特徴とする請求項１又は２に記載のアライメント装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハ状態で高温加速試験（以下、バーンインと称す）を行うに際して、ウェーハとコンタクトボード（コンタクタ）との位置合わせを行うための位置決め（アライメント）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体デバイスのスクリーニング方法であるバーンイン試験は、ウェーハからチップを切り出しパッケージした後の完成品の状態で、ソケットにセットして実施されていた。即ちウェーハ加工終了後にウェーハ状態で所望の特性を有しているかを判定するプローブ検査を行って選別して、チップに切断したベアチップを組立封止又は基板へ実装し、その後でバーンイン試験を行い、次いで電気的特性検査を行って、初期故障となる半導体デバイスをスクリーニングしていた。
しかしながら、この方法は、後にスクリーニングされる半導体デバイスに対しても組立封止又は実装を行う等、チップ選別のコストが大巾にかかり、ＬＳＩの高集積化が進むほどバーンイン処理にかかる時間が長くなり、コストが膨らむ一方であった。
【０００３】
そこで近年、ウェーハ状態でバーンイン試験を行うことが注目されてきている。このような方法の１つとして特開平４−３２９６５３号公報による半導体集積装置の製造方法が知られている。
この方法は、従来組立封止工程又は実装工程の後にバーンイン工程を行っていたものを、プローブ検査工程と組立封止工程との間にバーンイン工程と電気的検査工程を入れると共に、プローブ検査工程の結果に基づき、所望の特性を有している半導体集積装置に対してのみバーンイン工程を実施しようとするものである。
【０００４】
また、このようなウェーハ状態でバーンイン試験を行うために、ウェーハテスト用のコンタクトボード（コンタクタ）とウェーハ及びウェーハを支持するウェーハトレイとを真空吸着等により密着させ、その状態のままバーンイン装置に搬送してバーンイン試験を行う方法が一部で試みられている。この場合、コンタクトボードをウェーハに正確に位置付けする必要があるが、従来は、この位置付けをプローバで代用していた（プリアライメント）。これは、ホトセンサを使用して計算により芯出しを行っていたもので、ウェーハの偏芯補正の精度が要求精度（±１mm）以下であり、ウェーハをウェーハトレイ上に正確に載せることができない。
【０００５】
また、バーンイン試験においては、ウェーハは完全密閉が要求されるため、従来プローバで使用しているウェーハをチャックに載せるために必要なステージピンを上昇させるための穴を、ウェーハトレイに形成することができないため、従来のステージピンを使用することができない。更に従来はステージピン上のウェーハをチャックに載せるために裏面吸着型ローダを使用しており、上面吸着型ローダは、基準面となるトレイ等がない場合は、ウェーハの姿勢、アームの剛性等を考慮するとウェーハ搬送の信頼性がおちることから使用されていなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、コンタクトボードとウェーハ及びウェーハトレイの３者を偏芯補正の精度を±０．５mm以内に収めるようにできる全く新規なアライメント（位置決め）装置を提供することである。
また従来使用されなかった上面吸着型ローダを使用しても、ウェーハ搬送の信頼性を損なわないようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載されたアライメント装置を提供する。
請求項１に記載のアライメント装置は、カセット部、搬送アーム部、偏芯補正部、上面搬送部及びバーンインボードクランプ部とよりなっていて、この偏芯補正部が、位置決めベース上のウェーハの芯出しを行うためのラック・ピニオン機構と、位置決めベースを上下動させる昇降機構とを備えている従来にない全く新規なアライメント装置を提供するものであり、これにより、コンタクトボードとウェーハ及びウェーハトレイの３者を正確に位置合せしてバーンインボードを形成でき、ウェーハ状態でのバーンイン試験の改良を図ったものである。また、偏芯補正部にラック・ピニオン機構を採用し、これに連動する位置決め用ブロックを位置決めベース上のウェーハに対して四方向から等分に動かして、ウェーハの芯出しを行うようにしており、精確な芯出しが行える。更に、偏芯補正部に、位置決めベースを上下動させる昇降機構を設けているので、芯出しが終了したウェーハを位置決めベース上に載せたままで、上面吸着で上面搬送部に正確に移すことが可能である。
【０００８】
請求項２に記載のアライメント装置は、偏芯補正部が、ラック・ピニオンによる偏芯補正機構に加え、更にウェーハを位置決めベース上に受け渡しする３本のピンを上下動する機構を備えたものであり、その作用効果は、請求項１のアライメント装置と実質的に同じである。
【０００９】
請求項３に記載のアライメント装置は、上面搬送部がウェーハの上面を吸着する手段を有することにより、従来考えられなかったウェーハの上面吸着搬送を可能とすると共にその信頼性を高めたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に図面に基づき本発明の実施の形態のアライメント装置を説明する。図１は、本発明の実施の形態のアライメント装置１の全体の構成を概略的に示す平面図である。このアライメント装置１は、主にカセット部２、搬送アーム部３、偏芯補正部４、上面搬送部５及びバーンインボードクランプ部６とから構成され、必要に応じバーンインボード搬送部７及び作業テーブル８等が設けられている。
【００１１】
カセット部２は、ウェーハ１０が積層され、収納されている部分であり、図１に２点鎖線で示されるように必要に応じ更に１個所追加することもできる。
搬送アーム部３には、ウェーハ１０をカセット部２から取り出し、次の工程の偏芯補正部４まで把持・搬送する機構が設けられており、これは通常のウェーハ検査装置で用いられる自動ハンドリングロボットと同じである。即ち、この把持・搬送機構には、ウェーハ１０の裏面と真空吸着により把持するハンド部１１が含まれ、このハンド部１１は、前進・後退及び回動ができるように構成されている。
【００１２】
偏芯補正部４には、ウェーハ位置決めベース２０が設けられており、前記搬送アーム部３からのウェーハ１０を３本のピン２１で受け取り、このピン２１の降下の動きによってウェーハ１０を前記ウェーハ位置決めベース２０上に載置するピンの上下動機構２２が設けられている。このピン２１の上下動機構２２は、基本的には図示されていない空気圧によるピストン−シリンダ機構により駆動される。３本のピン２１は、ウェーハ位置決めベース２０上に穿設された３つの穴２３を挿通して上下動するものである。
【００１３】
また偏芯補正部４は、図４，５に示されるように、偏芯補正機構３０を備えている。この偏芯補正機構３０は、主軸３１に対して回転自在に嵌合されたピニオン３２と、このピニオン３２にそれぞれ異なった位置で噛合している４つのラック３３と、これらのラック３３に取り付けられ、ラック３３と共に往復動する位置決め用ブロック３４及び４つのラック３３の内の１つに取り付けられた偏芯補正シリンダ３５とから基本的に構成されている。それぞれのラック３３は、周方向に約９０°ずつ間隔をあけて設けられている。また位置決め用ブロック３４上には爪部３６が設けられ、ラック３３の移動と共に爪部３６が、前記位置決めベース２０上に外周から径方向に切り込まれた４つのそれぞれの長溝２４内を移動して、ウェーハ１０の周面に当接することでウェーハ１０の芯出しが行われる。更にまた位置決め用ブロック３４が一定以上前進しないようにストッパ３７が設けられている。
【００１４】
更にまた偏芯補正部４には、前記位置決めベース２０を昇降させる昇降機構（図示されていない）が設けられている。この昇降機構も空気圧駆動のピストン−シリンダ機構である。芯出しされたウェーハ１０は、位置決めベース２０上に載置された状態で持ち上げられ、次の工程の上面搬送部５の吸着ヘッド４１により真空吸着保持される。
【００１５】
上面搬送部５は、偏芯補正部４の位置決めベース２０上のウェーハ１０を真空吸着保持する吸着ヘッド４１と、この吸着ヘッドを回動する回動機構４０とを備えている。
バーンインボードクランプ部６は、Ｘ軸−Ｙ軸−Ｚ軸及びθ軸の４方向に移動可能な受け渡しテーブル５０と、コンタクトボード５２とウェーハトレイ５３との結合を解除すると共に、コンタクトボード５２とウェーハ１０及びウェーハトレイ５３の３者を真空吸引して密着した状態で３者を一体化して締結保持し、バーンインボード５４にするためのクランプ機構５１とを備えている。
【００１６】
更にアライメント装置１は、前記完成したバーンインボード５４をバーンイン装置（図示されていない）に送るためのバーンインボード搬送部７や、コンタクトボード５２とウェーハトレイ５３の両者を人手によってセットするため及びウェーハのカセットを同じく人手によってセットするため等の作業テーブル８が、バーンインボードクランプ部６の両側に設けられている。
【００１７】
前記した本発明の実施の形態のアライメント装置１の作動工程を、図２，３に基づいて説明する。
図２の（ａ）の工程においては、コンタクトボード５２とウェーハトレイ５３とがバーンインボードクランプ部６にセットされると共にその両者は結合が解除され、ウェーハトレイ５３は上昇してきた受け渡しテーブル５０上に載せられた後、受け渡しテーブル５０は下降する。コンタクトボード５２は、そのままバーンインボードクランプ部６にセットされたままである。
図２の（ｂ）の工程において、ウェーハトレイ５３を載置した受け渡しテーブル５０は、Ｘ−Ｙ方向に移動して、上面搬送部５から搬送されたウェーハ１０を受け取る位置で待機している。また搬送アーム部３のハンド部１１が駆動されて前進し、カセット部２からウェーハ１０の下面を吸着保持して引き出す。
【００１８】
図２の（ｃ）の工程では、ウェーハのオリエンテーションフラットまたはノッチの方向の位置決めと概略の芯出し（従来プローバで行っていたプリアライメント）を行い、ウェーハ１０を吸着保持したハンド部１１が、１８０°回転する。
図２の（ｄ）の工程では、ウェーハ１０を吸着保持したハンド部１１が前進して、偏芯補正部４のウェーハ位置決めベース２０上に対してウェーハ１０を受け渡しする。受け渡し後のハンド部１１は、前の位置に後退する。位置決めベース２０上に載置されたウェーハ１０は、この上で偏芯補正機構３０によってウェーハ１０の芯出しが行われる。芯出しがなされたウェーハ１０は、上面搬送部５の吸着ヘッド５０にその上面で吸着保持される。
【００１９】
図２の（ｅ）の工程では、ウェーハ１０を真空吸着保持した上面搬送部５の吸着ヘッド５０は、回転してバーンインボードクランプ部６の受け渡しテーブル５０上で待機しているウェーハトレイ５３に、ウェーハ１０を引き渡す。
図２の（ｆ）の工程では、受け渡しテーブル５０がＸ−Ｙ方向に移動して、ウェーハ１０のアライメントを行う。その後、ウェーハとコンタクトボードの位置決めを行うために、針合わせ顕微鏡によりコンタクトボードの位置をもとめ、前記アライメントの情報と針合わせ顕微鏡によりもとめた情報により、ウェーハとコンタクトボードの位置が合うように移動する。そこで受け渡しテーブル５０が上昇して、ウェーハ１０が待機された状態のコンタクトボード５２に接するようになる。その後、ウェーハトレイ５３が図示されていない真空吸引機構に接続され、真空吸引が行われ、コンタクトボード５２と、ウェーハ１０及びウェーハトレイ５３の三者が緊密に密着した状態で、クランプ機構５１により締結一体化されバーンインボード５４が形成される。このようにして組み合わされたバーンインボードが、バーンイン試験装置に搬送される。
【００２０】
図３は、特に偏芯補正部４での図２の（ｄ）での作業工程を概略的に縦断面で説明したものである。図３の（１）は、待機状態にある偏芯補正部４の３本のピン２１及び位置決め用ブロック３４の爪部３６の位置を示している。図３の（２）では、搬送アーム部３のハンド部１１の上に吸着保持されたウェーハ１０が、上面搬送部５の吸着ヘッド４１の下方で、ウェーハ位置決めベース２０の上方略中央位置に搬送される。図３の（３）では、ピン上下動機構２２の駆動により３本のピン２１が位置決めベース２０の穴２３を挿通して上昇し、ウェーハ１０をハンド部１１から受け取る。次いで図３の（４）で、ハンド部１１は後退して前の位置に戻る。図３の（５）では、ウェーハ１０を載せた状態でピン２１は下降して、ウェーハ１０を位置決めベース２０上に載置する。続いてこの状態で、図３の（６）のように偏芯補正機構３０が駆動され、ラック３３とピニオン３２の作用で４つの位置決め用ブロック３４の爪部３６がそれぞれ径方向に等距離移動し、ウェーハ１０の外周に当接することによって、ウェーハ１０の芯出しが行われる。芯出し終了後、図３の（７）のように４つの位置決め用ブロック３４の爪部３６が径方向外方に移動し、前の位置に戻る。
【００２１】
芯出し後のウェーハ１０は、図３の（８）に示すように、昇降機構が駆動されて、位置決めベース２０に載置された状態で上昇し、上面搬送部５の吸着ヘッド４１に当接する。図３の（９）は、ウェーハ１０の上面が吸着ヘッド４１に吸着保持されると共に、位置決めベース２０が降下して元の状態に戻ったものが示されている。
その後、図３の（１０）のように吸着ヘッド４１はウェーハ１０を保持した状態で回動し、バーンインボードクランプ部６の受け渡しテーブル５０上のウェーハトレイ５３が待機している位置で停止する。次いで、図３の（１１）では、受け渡しテーブル５０が上昇し、ウェーハ１０がウェーハトレイ５３上に載せられ、図３の（１２）で受け渡しテーブル５０が下降する。最後に図３の（１３）で、吸着ヘッド４１は、前とは逆の方向に回動して元の位置に戻り、一連の偏芯補正部４での作動工程が終る。なおトレイ部２と同じように搬送アーム部３に更にもう１つのハンド部１１を設けて、作動の能率を向上させることも可能である。
【００２２】
更に図４，５に基づき、偏芯補正部４の偏芯動作について説明する。図３の（５）に示されるように、ウェーハ１０が位置決めベース２０上に載置されると、偏芯補正駆動シリンダ３５が作動し、これに取り付けられたラック３３が前進する。そして当該ラックに結合している位置決め用ブロック３４と爪部３６も一緒に前進する。このとき爪部３６は、位置決めベース２０に設けられた長溝２４に沿って、中心に向って前進する。この偏芯補正駆動シリンダ３５のラック３３の動きにより、ピニオン３２が回転し始め、このピニオン３２に同様に噛合している他の３つのラック３３も同時に前進する。これらの３つのラック３３にそれぞれ結合している位置決め用ブロック３４及び爪部３６も同時に一緒に前進する。このように、周方向に９０°ずつ間隔をあけて配置された爪部３６が外方向から中心に向って等距離前進し、ウェーハ１０の外周に４つの爪部３６が当接し、偏心補正駆動シリンダが停止することによってウェーハの芯出しが行われる。爪部が停止する位置は、治具により正確に合わされているので正確な芯出しが行える。その後、偏芯補正駆動シリンダ３５は、逆方向に駆動しラック３３、位置決め用ブロック３４及び爪部３６が一緒に後退し、元の位置に戻る。なお、偏芯補正は、ウェーハ１０のオリエンテーションフラット面を避けて行われるものである。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の実施の形態のアライメント装置においては、従来プローバで行っていたプリアライメントではウェーハの偏芯補正の精度に限界があり、ウェーハをウェーハトレイに正確に載せることができなかったものを、偏芯補正部によって一層精度良く偏芯補正が行え、コンタクトボード、ウェーハ、ウェーハトレイの３者を正確に結合できるようになり、ウェーハでのバーンイン試験を良好に行うことができるようになる。
また、従来においては、ウェーハを上面から吸着して搬送することは、ウェーハ搬送の信頼性から行われていなかったが、本発明のアライメント装置においては、ウェーハを載置したまま位置決めベースを上昇させて、その状態でウェーハの上面を吸着することで、ウェーハの上面吸着によるウェーハ搬送を可能とし、その信頼性を向上させたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のアライメント装置の全体の概略平面図である。
【図２】本発明のアライメント装置の作動工程を説明する図である。
【図３】本発明のアライメント装置の偏芯補正部での作動工程を更に詳細に説明する図である。
【図４】本発明のアライメント装置の偏芯補正部の偏芯補正機構の平面図である。
【図５】図４の偏芯補正機構の一部を断面で示した側面図である。
【符号の説明】
１…アライメント装置
２…カセット部
３…搬送アーム部
４…偏芯補正部
５…上面搬送部
６…バーンインボードクランプ部
１０…ウェーハ
１１…ハンド部
２０…位置決めベース
２１…ピン
２３…穴
２４…長溝
３０…偏芯補正機構
３２…ピニオン
３３…ラック
３４…位置決め用ブロック
３５…偏芯補正駆動シリンダ
３６…爪部
４１…吸着ヘッド
５０…受け渡しテーブル
５１…クランプ機構
５２…コンタクトボード
５３…ウェーハトレイ
【図１】
0004187370.tif 000002
【図２】
0004187370.tif 000003
【図３】
0004187370.tif 000004
【図４】
0004187370.tif 000005
【図５】
0004187370.tif 000006