JP2023141421A - 半導体処理装置及びウエハ載置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウエハがチャックステージに載置される際に、チャックステージの載置面に対して半導体ウエハの面が傾くことを抑制可能な技術を提供することを目的とする。【解決手段】半導体処理装置は、チャックステージと、チャックステージの周囲に設けられたアウターリングとを備える。アウターリングが、半導体ウエハの内側部分以外の外縁部を吸着している間に、チャックステージ及びアウターリングの一方が他方に対して相対的に移動することにより、半導体ウエハの内側部分がチャックステージに載置される。【選択図】図８

Description

本開示は、半導体処理装置及びウエハ載置方法に関する。

半導体デバイスの製造工程では、半導体ウエハ（以下、ウエハと記すこともある）に設けられた半導体デバイスの電気特性を測定する電気的検査を行うために、当該半導体デバイスの電極パッドにプローブを接触させるプローブ装置が用いられる。

例えば、格納部に格納されたウエハが、搬送アームでプリアライメント部に搬送され、プリアライメント部によってプリアライメントされ、搬送アームでチャックステージに搬送され、チャックステージによって吸着保持される。そして、駆動機構でチャックステージを移動させ、プローブ装置のプローブと、ウエハの半導体デバイスの電極パッドとを接触させることによって、半導体デバイスとテスタとを電気的に接続させる。このような電気的接続を行うことによって、半導体デバイスの電気的な検査が行われる（例えば特許文献１参照）。

一方、半導体デバイスの特性向上のためウエハは薄厚化している。しかし薄厚化することで、ウエハの割れや反りによる不良が急激に増加する。その対策としてＴＡＩＫＯプロセスと呼ばれる方法が知られている（例えば特許文献２参照）。ＴＡＩＫＯプロセスでは、ウエハの裏面のうち、外縁部を研削せずに残し、内側部分を研削して凹部を形成する。これにより、ウエハの外縁部は元の厚さを保持し、ウエハ全体の機械的強度がある程度維持されるので、ウエハの割れや反りが低減される。

上記ＴＡＩＫＯプロセスで作られたウエハを積載するためのチャックステージとして、ウエハの内側部分（つまり薄厚部）が載置される載置面と、ウエハの外縁部（つまり突出部）が配置される段差部とを有する構造が提案されている（例えば特許文献３参照）。

特開２０１０－８０７７５号公報 特開２００７－３３５６５９号公報 特開２０１３－２４３３２６号公報

しかしながら、チャックステージにウエハを載置する際に、上記チャックステージの載置面に対する、ＴＡＩＫＯプロセスで作られたウエハの面の傾きが大きいと、載置面の端部と、ウエハの内側部分とが接触して、不具合が生じる場合があった。

そこで、本開示は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、半導体ウエハがチャックステージに載置される際に、チャックステージの載置面に対して半導体ウエハの面が傾くことを抑制可能な技術を提供することを目的とする。

本開示に係る半導体処理装置は、半導体ウエハに処理が行われる場合に、前記半導体ウエハの内側部分が載置されるチャックステージと、前記チャックステージの周囲に設けられたアウターリングとを備え、前記アウターリングが、前記半導体ウエハの前記内側部分以外の外縁部を吸着している間に、前記チャックステージ及び前記アウターリングの一方が他方に対して相対的に移動することにより、前記半導体ウエハの前記内側部分が前記チャックステージに載置される。

本開示によれば、アウターリングが、半導体ウエハの外縁部を吸着している間に、チャックステージ及びアウターリングの一方が他方に対して相対的に移動することにより、半導体ウエハの内側部分がチャックステージに載置される。このような構成によれば、半導体ウエハがチャックステージに載置される際に、チャックステージの載置面に対して半導体ウエハの面が傾くことを抑制可能な技術を提供することを目的とする。

実施の形態１に係るプローブ装置の構成を示す平面図である。 実施の形態１に係る半導体ウエハの構成を示す平面図及び断面図である。 対比プローブ装置の構成を示す断面図である。 対比プローブ装置の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係るアウターリングの構成を示す平面図及び断面図である。 実施の形態１に係るアウターリングの構成を示す平面図及び断面図である。 実施の形態１に係るプローブ装置の動作を説明するための断面図である。 実施の形態１に係るプローブ装置の動作を説明するための断面図である。 実施の形態３に係るプローブ装置の動作を説明するための断面図である。 実施の形態３に係るプローブ装置の動作を説明するための断面図である。 実施の形態３に係るプローブ装置の動作を説明するための断面図である。

以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の各実施の形態で説明される特徴は例示であり、すべての特徴は必ずしも必須ではない。また、以下に示される説明では、複数の実施の形態において同様の構成要素には同じまたは類似する符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「表」または「裏」などの特定の位置及び方向は、実際の実施時の位置及び方向とは必ず一致しなくてもよい。

＜実施の形態１＞
以下では、半導体処理装置がプローブ装置である場合を主に説明する。プローブ装置は、半導体ウエハの電気特性の測定処理、例えば半導体ウエハに設けられた半導体デバイスの電気特性の測定処理を行う装置である。

図１は、本実施の形態１に係るプローブ装置の構成を示す平面図である。図１のプローブ装置は筐体１を備える。プローブ装置の筐体１内部には、半導体ウエハ３を収納する半導体ウエハキャリア２と脱着可能な図示しないロードポートが設けられている。半導体ウエハ３には、プローブ装置で電気特性が測定される半導体デバイス９が設けられている。半導体デバイス９は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＲＣ－ＩＧＢＴ（Reverse Conducting - IGBT）、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）、ＰＮＤ（PN junction diode）などである。半導体デバイス９の材料は、通常の珪素（Ｓｉ）であってもよいし、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、及び、ダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体であってもよい。半導体デバイス９の材料がワイドバンドギャップ半導体である場合には、高温下及び高電圧下の安定動作、及び、スイッチ速度の高速化が可能となる。

図２は、本実施の形態１に係る半導体ウエハ３の構成を示す平面図及び断面図である。なお図２では、半導体デバイス９の図示は省略されている。

半導体ウエハ３の裏面は、薄厚部である内側部分２１と、内側部分２１以外の外縁部である裏面外縁部２２とを有する。裏面外縁部２２は、厚み方向に突出し、内側部分２１よりも厚い突出部２２ａを含む。半導体ウエハ３には、例えばＴＡＩＫＯプロセスで作成されたＴＡＩＫＯウエハが適用される。

例えば、半導体ウエハ３の直径は１５０ｍｍであり、内側部分２１の厚さは１００μｍ程度であり、突出部２２ａの横幅は数ｍｍであるが、これらの数値に限ったものではない。なお以下の説明では、半導体ウエハ３の表面の外縁部を、裏面外縁部２２と区別するために表面外縁部２３と記し、裏面外縁部２２と表面外縁部２３との間の半導体ウエハ３の側部を外周部と記す。裏面外縁部２２と表面外縁部２３とを区別しない場合に、それらを外縁部と記す。

図１のプローブ装置は、筐体１だけでなく、搬送アーム４と、サブチャック５と、アウターリング６と、チャックステージ７と、位置決め機構８と、図示しないプローブカードとを備える。以下、図１のプローブ装置の概要について説明する。

図１の搬送アーム４は、図１の紙面の面内方向であるＸ方向及びＹ方向と、図１の紙面の面外方向であるＺ方向と、図１の紙面の面内で回転する方向であるθ方向とに移動可能な駆動機構を有する。このように構成された搬送アーム４は、半導体ウエハキャリア２に収納された半導体ウエハ３を搬出及び搬入したり、半導体ウエハ３を半導体ウエハキャリア２からサブチャック５、チャックステージ７の順に搬送したりする。

サブチャック５は、半導体ウエハ３を吸着保持した状態で半導体ウエハ３を回転させる回転機構を有する。サブチャック５が、回転されている半導体ウエハ３の外縁部または外周部を測定することにより、半導体ウエハ３の偏芯量の補正と、ノッチまたはオリフラの角度の検出とが行われる。

アウターリング６は、チャックステージ７の周囲、つまりチャックステージ７の外周部に設けられている。アウターリング６は、サブチャック５で偏芯量が補正された半導体ウエハ３の突出部２２ａを吸着する。また、アウターリング６は、チャックステージ７に対して図１の紙面の面外方向であるＺ方向に移動可能な駆動機構を有する。アウターリング６が、突出部２２ａを吸着している間に、チャックステージ７に対してＺ方向に移動することによって、半導体ウエハ３の内側部分２１がチャックステージ７に載置される。

チャックステージ７は、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ方向に移動可能な駆動機構を有する。半導体ウエハ３に電気特性の測定処理が行われる場合、チャックステージ７は、チャックステージ７に載置された半導体ウエハ３の内側部分２１を吸着する。プローブ装置は、チャックステージ７と、プローブカードのプローブとを介して、チャックステージ７に載置された半導体ウエハ３の電気特性を測定する。

アウターリング６が半導体ウエハ３の突出部２２ａの吸着を停止して当該半導体ウエハ３の突出部２２ａと接する間に、位置決め機構８は、半導体ウエハ３の外周部と接する。これにより、位置決め機構８は、半導体ウエハ３の平面方向（図１の紙面の面内方向）の位置を制限する。図１の位置決め機構８は、半導体ウエハ３の外周部の少なくとも３か所を挟むことが可能な機構であるが、これに限ったものではない。

図示しないプローブカードは、半導体デバイス９の半導体ウエハ３の表面に設けられた図示しない電極パッドと接触されるプローブを有する。プローブカードは、プローブ装置のクランプ機構によってプローブ装置に固定される。

次に、図１のプローブ装置の詳細について説明する。

プローブ装置は、処理開始のための操作を受けると、半導体ウエハ３が、ロードポートにセットされた半導体ウエハキャリア２内のスリットに収納されているか否かを、例えば光学センサの遮光または反射により検出する。

搬送アーム４は、上記駆動機構でＸ，Ｙ方向に移動することによって、半導体ウエハキャリア２内に移動し、検出された半導体ウエハ３を吸着する。搬送アーム４は、図示しない真空回路に接続された溝または穴から空気を吸い込むことによって裏面外縁部２２または表面外縁部２３を吸着してもよい。または、搬送アーム４は、図示しない圧空回路に接続された溝または穴から空気を排出することによって旋回流で真空を発生させる効果（サイクロン効果）を利用して、半導体ウエハ３の裏面外縁部２２または表面外縁部２３をベルヌーイ吸着してもよい。ベルヌーイ吸着は、吸着対象物を非接触で吸着可能であるため、接触による発塵及び汚染の発生を避けたい半導体プロセスで用いられる。なお、ベルヌーイ吸着する機構として、例えばベルヌーイチャックなどがある。

搬送アーム４は、半導体ウエハ３を吸着した状態で搬送する。例えば、搬送アーム４は、上記駆動機構でＸ，Ｙ方向に移動して半導体ウエハキャリア２外に移動し、上記駆動機構でθ方向に旋回し、上記駆動機構でＸ，Ｙ方向に移動して半導体ウエハ３をサブチャック５の直上に搬送する。そして、搬送アーム４は、上記駆動機構でＺ方向に移動して半導体ウエハ３をサブチャック５上に載置する。

サブチャック５は、半導体ウエハ３の裏面を、図示しない環状の吸着溝または吸着孔から空気を吸引して吸着して保持するか、ベルヌーイチャックによって非接触でベルヌーイ吸着して保持する。

サブチャック５は、サブチャック５に吸着された半導体ウエハ３を上記回転機構によって回転させながら、半導体ウエハ３の外縁部または外周部を光学センサの遮光または反射で検出する。サブチャック５は、その検出結果に基づいて、半導体ウエハ３の偏芯量を検出し、かつ、ノッチまたはオリフラの位置を検出する。

半導体ウエハ３の偏芯量が、予め設定された設定値よりも大きい場合、偏芯量が設定値以下になるように偏芯量の補正が行われる。例えば、サブチャック５は、半導体ウエハ３の吸着を解除し、搬送アーム４は、サブチャック５に載置された半導体ウエハ３を吸着してサブチャック５から受け取る。搬送アーム４は、上記駆動機構でＸ，Ｙ方向に移動して、半導体ウエハ３の偏芯量を０にする位置としてサブチャック５に規定された位置に半導体ウエハ３を搬送し、サブチャック５は半導体ウエハ３を吸着する。サブチャック５は、上記と同様に、回転機構及び光学センサによって半導体ウエハ３の偏芯量を検出し、かつ、ノッチまたはオリフラの位置を検出する。以上のような、サブチャック５による偏芯量の検出と、搬送アーム４による半導体ウエハ３の搬送とが、半導体ウエハ３の偏芯量が設定値以下になるまで繰り返されることによって、偏芯量の補正が行われる。

なお、半導体ウエハ３の偏芯量の補正は、搬送アーム４の搬送によって行われるのではなく、サブチャック５がＸ，Ｙ方向に移動可能な駆動機構を有している場合には、当該駆動機構の搬送によって行われてもよい。また、半導体ウエハ３の偏芯量の補正は、搬送アーム４の搬送によって行われるのではなく、半導体ウエハ３の外周部の少なくとも３か所を挟む機構によって行われてもよい。

半導体ウエハ３の偏芯量が設定値以下である場合、半導体ウエハ３の中心に対するノッチまたはオリフラの角度がプローブ装置で予め設定された角度となるように上記回転機構でサブチャック５または半導体ウエハ３を回転させる。

サブチャック５は、偏芯量が補正され、ノッチまたはオリフラの角度が予め設定された角度になった半導体ウエハ３の吸着を解除し、搬送アーム４は、当該半導体ウエハ３を吸着してサブチャック５から受け取る。

搬送アーム４は、半導体ウエハ３の表面外縁部２３を吸着した状態で、上記駆動機構でθ方向に旋回し、上記駆動機構でＸ，Ｙ方向に移動して半導体ウエハ３をアウターリング６及びチャックステージ７の直上に搬送する。搬送アーム４は、上記駆動機構でＺ方向に移動し、チャックステージ７の周囲に設けられたアウターリング６は、半導体ウエハ３の突出部２２ａを吸着する。

ここで、半導体ウエハ３の偏芯量は、上述したサブチャック５によって設定値以下となっている。しかしながら、半導体ウエハ３の偏芯量の補正以降の様々な動作によって、アウターリング６上の半導体ウエハ３の偏芯量は大きくなる。様々な動作としては例えば、サブチャック５から搬送アーム４への受け渡し時のサブチャック５の吸着解除及び搬送アーム４の吸着と、搬送アーム４による半導体ウエハ３の旋回時の半導体ウエハ３にかかる遠心力と、搬送アーム４の上記駆動機構の停止位置精度と、チャックステージ７の上記駆動機構の停止位置精度と、搬送アーム４からチャックステージ７への受け渡し時の搬送アーム４の吸着解除とが想定される。以上のような半導体ウエハ３の偏芯量の補正以降の様々な動作によって、半導体ウエハ３の偏芯量は、例えば０．５ｍｍから１ｍ程度になる場合がある。

例えば半導体ウエハ３の直径が３００ｍｍであり、半導体ウエハ３の内側部分２１の直径が２９３ｍｍであり、チャックステージ７において半導体ウエハ３の内側部分２１が載置される平面部の直径が２９１ｍｍである場合を想定する。この場合、半導体ウエハ３がチャックステージ７から１ｍｍ以上ずれてチャックステージ７に搭載されると、チャックステージ７の平面部の端部と、半導体ウエハ３の内側部分２１とが接触して、ウエハが割れてしまうという問題がある。

上記問題を解決する構成として、チャックステージ７の平面部の直径寸法を小さくする構成が考えられる。しかしながら、この構成では、半導体ウエハ３の内側部分２１とチャックステージ７の平面部とが接触する面積が小さくなるので、半導体ウエハ３に半導体デバイス９が設けられる面積が小さくなり、半導体デバイス９の生産性が悪くなる。

上記問題を解決する別の構成として、図３及び図４に示すように、チャックステージ７の外周に、半導体ウエハ３の外周部と接触することによって半導体ウエハ３の偏芯量を補正する３以上または環状のガイド部４１を設ける構成が考えられる。なお、図３及び図４のガイド部４１には、この補正の実効性を高めるためにテーパ部４２が設けられている。

しかしながらこのような構成では、図３に示すように、半導体ウエハ３の外縁部または外周部と、テーパ部４２とが接触して擦れることによって、発塵やチッピングが生じる場合がある。この場合、塵埃やチッピング片が、チャックステージ７の平面部７ａと、半導体ウエハ３の内側部分２１との間に挟まれ、半導体ウエハ３の電気特性を正常に測定できなくなってしまうことがある。また、半導体ウエハ３に割れが生じてしまうこともある。また図４に示すように、チャックステージ７の平面部７ａの端部と、半導体ウエハ３の内側部分２１とが接触して擦れることによって、発塵やチッピングが生じる場合がある。この場合、上記と同様に、電気特性を正常に測定できなくなったり、半導体ウエハ３に割れが生じたりすることがある。

また、ガイド部４１の有無に関わらず、搬送アーム４からチャックステージ７への受け渡し時の状態次第で、チャックステージ７の平面部７ａに対する、半導体ウエハ３の面の傾きが大きい場合があり、そのような場合には図４の現象と同様の現象が生じる。

これに対して本実施の形態１に係るプローブ装置では、後述するように、半導体ウエハ３の内側部分２１がチャックステージ７の平面部７ａに載置される際に、チャックステージ７の平面部７ａに対して半導体ウエハ３の面が傾くことを抑制可能となっている。

チャックステージ７は、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ方向に移動可能な駆動機構を有する。また、チャックステージ７は、半導体ウエハ３の内側部分２１が載置される平面部を有する。この平面部は、電気伝導率の高い導体、例えば金メッキからなり、半導体ウエハ３の裏面に設けられたドレイン電極と接触して電気的に接続される。チャックステージ７は、平面部に載置された半導体ウエハ３の内側部分２１を真空で吸着する環状の吸着溝または吸着孔を有する。

図１に示すように、アウターリング６はチャックステージ７の周囲に設けられている。図５（ａ）及び図５（ｂ）はそれぞれ、アウターリング６の構成を示す平面図、及び、当該平面図のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）はそれぞれ、アウターリング６の別構成を示す平面図、及び、当該平面図のＡ－Ａ線に沿った断面図である。

アウターリング６は、半導体ウエハ３の突出部２２ａを吸着する図示しない真空回路に接続された吸着溝３１（図５参照）または吸着孔３２（図６参照）を有する。また、この吸着溝３１または吸着孔３２は、図示しない切換え弁で高圧エアーを排気する圧空回路に接続されており、アウターリング６は、吸着溝３１または吸着孔３２から気体を排出することで、半導体ウエハ３をアウターリング６から浮上させる機能を備える。

本実施の形態１では、吸着溝３１または吸着孔３２が、切換え弁で真空回路及び圧空回路と選択的に接続されるが、アウターリング６の構成はこれに限ったものではない。例えば、気体吸引専用の溝または孔と、気体排出専用の溝または孔とがそれぞれ設けられたアウターリング６であってもよい。

アウターリング６が、突出部２２ａを吸着している間にチャックステージ７に対してＺ方向に移動することによって、半導体ウエハ３の内側部分２１が、チャックステージ７に載置される。これにより、半導体ウエハ３の内側部分２１がチャックステージ７の平面部に載置される際に、チャックステージ７の平面部に対して半導体ウエハ３の面が傾くことを抑制することが可能となっている。

＜動作＞
図７及び図８は、本実施の形態１に係るプローブ装置の動作を説明する断面図である。以下、アウターリング６の構成が図５の構成である場合について説明するが、図６の構成である場合も以下と同様である。

図７（ａ）に示すように、搬送アーム４は、チャックステージ７上方に搬送された半導体ウエハ３の突出部２２ａをアウターリング６に載置し、アウターリング６は、突出部２２ａを吸着溝３１で吸着する。この時点では、アウターリング６のうち、半導体ウエハ３の突出部２２ａと接触する面は、チャックステージ７の平面部７ａよりも上側に位置する。このため、半導体ウエハ３の内側部分２１と、チャックステージ７の平面部７ａとは接触していない。

図７（ｂ）に示すように、搬送アーム４は、半導体ウエハ３の吸着を解除し、半導体ウエハ３から離れる。

図７（ｃ）に示すように、位置決め機構８が、位置決め機構８の図示しない駆動機構によって、半導体ウエハ３の外周部の少なくとも３か所と接するように移動して挟むことで、半導体ウエハ３の偏芯量を補正する。位置決め機構８が偏芯量を補正する間、アウターリング６は、半導体ウエハ３の突出部２２ａの吸着を停止し、吸着溝３１から圧空を排出して半導体ウエハ３をアウターリング６の表面から浮上させる。この浮上により、半導体ウエハ３の突出部２２ａとアウターリング６の表面との擦れが抑制されるので、半導体ウエハ３の偏芯量の補正の際に、発塵の発生、及び、突出部２２ａの傷の発生が抑制される。また、半導体ウエハ３の内側部分２１とチャックステージ７の平面部７ａとは接触しないので、半導体ウエハ３の偏芯量の補正の際に、発塵の発生、及び、内側部分２１の傷の発生が抑制される。

図７（ｃ）の補正が終了すると、図８（ａ）に示すように、アウターリング６は、半導体ウエハ３の突出部２２ａを吸着溝３１で吸着し、位置決め機構８は、位置決め機構８の上記駆動機構によって半導体ウエハ３の外周部から離れる。

図８（ｂ）に示すように、アウターリング６は、半導体ウエハ３の突出部２２ａを吸着溝３１で吸着したまま、アウターリング６の上記駆動機構により－Ｚ方向に移動する。それから、アウターリング６の載置面が、チャックステージ７の載置面（つまり平面部７ａ）よりも下側に位置する間に、半導体ウエハ３の内側部分２１がチャックステージ７に載置される。

半導体ウエハ３の内側部分２１が、チャックステージ７の平面部７ａに載置される直前または載置される時に、アウターリング６は半導体ウエハ３の突出部２２ａの吸着を停止する。それと並行して、チャックステージ７は、平面部７ａに設けられた吸着溝または吸着孔によって半導体ウエハ３の内側部分２１を吸着する。

プローブ装置は、チャックステージ７に載置された半導体ウエハ３の外縁部または外周部を図示しないカメラで３か所以上撮影して当該縁の位置情報を生成し、当該位置情報に基づいて、半導体ウエハ３の中心を算出する。半導体ウエハ３に設けられた半導体デバイス９を図示しないカメラで撮影して、半導体デバイス９のθ方向のずれがゼロになるように、チャックステージ７は、チャックステージ７の上記駆動機構でθ方向に移動する。これにより、半導体ウエハ３のアライメントが終了する。

プローブ装置は、図示しない別のカメラでアライメントされたプローブの先を、半導体ウエハ３の表面に設けられた半導体デバイス９の電極パッドに接触させる。これにより、プローブ装置の図示しないテスタなどの測定部は、チャックステージ７及びプローブを介して、半導体デバイス９と電気的に導通される。測定部は、電気的に導通された半導体デバイス９の電気特性を測定する。半導体ウエハ３に設けられた半導体デバイス９の測定が終了した後、搬送アーム４は、チャックステージ７上の半導体ウエハ３を回収し、半導体ウエハキャリア２に収納して処理を終了する。

＜実施の形態１のまとめ＞
以上のような本実施の形態１によれば、アウターリング６が、半導体ウエハ３の突出部２２ａを吸着している間にチャックステージ７に対して移動することによって、半導体ウエハ３の内側部分２１が、チャックステージ７に載置される。このような構成によれば、半導体ウエハ３の内側部分２１がチャックステージ７の平面部７ａに載置される際に、チャックステージ７の平面部７ａに対して半導体ウエハ３の面が傾くことを抑制することができる。この結果、電気特性を正常に測定できなくなったり、半導体ウエハ３に割れが生じたりすることを抑制することができる。

また本実施の形態１によれば、アウターリング６が半導体ウエハ３の突出部２２ａの吸着を停止して突出部２２ａと接する間に、位置決め機構８は半導体ウエハ３の外周部と接する。このような構成によれば、半導体ウエハ３の偏芯量の補正以降の様々な動作によって、アウターリング６上の半導体ウエハ３の偏芯量は大きくなっていても、位置決め機構８によって偏芯量を補正することができる。

また本実施の形態１によれば、アウターリング６は、位置決め機構８が半導体ウエハ３の外周部と接する間に、半導体ウエハ３の突出部２２ａに気体を排出する。このような構成によれば、半導体ウエハ３をアウターリング６の表面から浮上させることができるので、半導体ウエハ３の偏芯量の補正の際に、半導体ウエハ３の突出部２２ａとアウターリング６の表面との擦れを抑制することができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態１では、アウターリング６が、半導体ウエハ３の突出部２２ａを吸着している間にチャックステージ７に対して移動することによって、半導体ウエハ３の内側部分２１が、チャックステージ７の平面部７ａに載置された。

これに対して本実施の形態２では、アウターリング６が、半導体ウエハ３の突出部２２ａを吸着している間に、チャックステージ７が、チャックステージ７の上記駆動機構によってアウターリング６に対して移動する。この移動によって、半導体ウエハ３の内側部分２１が、チャックステージ７の平面部７ａに載置される。

このような本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、半導体ウエハ３の内側部分２１がチャックステージ７の平面部に載置される際に、チャックステージ７の平面部７ａに対して半導体ウエハ３の面が傾くことを抑制することができる。この結果、電気特性を正常に測定できなくなったり、半導体ウエハ３に割れが生じたりすることを抑制することができる。

また本実施の形態２によれば、チャックステージ７に載置された半導体ウエハ３に設けられた半導体デバイス９の電極パッドとプローブ先端とをコンタクトさせるのに用いられるチャックステージ７の駆動機構と併用することができる。このためプローブ装置の低コスト化が期待できる。

なお、アウターリング６の吸着面と、チャックステージ７の平面部７ａとの高さの差が変更されるように、チャックステージ７及びアウターリング６の一方が他方に対して相対的に移動すれば、半導体ウエハ３の内側部分２１がチャックステージ７に載置される。このため、チャックステージ７及びアウターリング６の両方が移動することによって、半導体ウエハ３の内側部分２１がチャックステージ７に載置されてもよい。

＜実施の形態３＞
図９～図１１は、本実施の形態３に係るプローブ装置の動作を説明する断面図である。 本実施の形態３では、チャックステージ７の平面部７ａに３か所以上の貫通孔が設けられ、チャックステージ７は、当該３か所以上の貫通穴に通された３本以上のピンを有するリフトピン６１と、リフトピン６１を上下に移動させる図示しない上下機構とを含む。以下、アウターリング６の構成が図５の構成である場合について説明するが、図６の構成である場合も以下と同様である。

図９（ａ）に示すように、搬送アーム４は、チャックステージ７上方に半導体ウエハ３を搬送する。実施の形態１に係る搬送アーム４は、半導体ウエハ３の表面を吸着したのに対して、本実施の形態３に係る搬送アーム４は、半導体ウエハ３の裏面を吸着する。

図９（ｂ）に示すように、搬送アーム４が、半導体ウエハ３の吸着を解除し、リフトピン６１が、搬送アーム４から突出するように移動することで、搬送アーム４上の半導体ウエハ３が、リフトピン６１に載置される。このとき、搬送アーム４は、例えばリフトピン６１の３本以上のピンの間の隙間に位置する。

図９（ｃ）に示すように搬送アーム４は、半導体ウエハ３から離れる。

図１０（ａ）に示すように、リフトピン６１は、リフトピン６１の上記駆動機構により－Ｚ方向に移動し、半導体ウエハ３の突出部２２ａをアウターリング６に載置する。

図１０（ｂ）に示すように、位置決め機構８が、位置決め機構８の図示しない駆動機構によって、半導体ウエハ３の外周部の少なくとも３か所と接するように移動して挟むことで、半導体ウエハ３の偏芯量を補正する。位置決め機構８が偏芯量を補正する間、アウターリング６は、半導体ウエハ３の突出部２２ａの吸着を停止し、吸着溝３１から圧空を排出して半導体ウエハ３をアウターリング６の表面から浮上させる。この浮上により、半導体ウエハ３の突出部２２ａとアウターリング６の表面との擦れが抑制されるので、半導体ウエハ３の偏芯量の補正の際に、発塵の発生、及び、突出部２２ａの傷の発生が抑制される。また、半導体ウエハ３の内側部分２１とチャックステージ７の平面部７ａとは接触しないので、半導体ウエハ３の偏芯量の補正の際に、発塵の発生、及び、内側部分２１の傷の発生が抑制される。

図１０（ｂ）の補正が終了すると、図１０（ｃ）に示すように、アウターリング６は、半導体ウエハ３の突出部２２ａを吸着溝３１で吸着し、位置決め機構８は、位置決め機構８の上記駆動機構によって半導体ウエハ３の外周部から離れる。

図１１に示すように、アウターリング６は、半導体ウエハ３の突出部２２ａを吸着溝３１で吸着したまま、アウターリング６の上記駆動機構により－Ｚ方向に移動する。それから、アウターリング６の載置面が、チャックステージ７の載置面（つまり平面部７ａ）よりも下側に位置する間に、半導体ウエハ３の内側部分２１がチャックステージ７に載置される。

半導体ウエハ３の内側部分２１が、チャックステージ７の平面部７ａに載置される直前または載置される時に、アウターリング６は半導体ウエハ３の突出部２２ａの吸着を停止する。それと並行して、チャックステージ７は、平面部７ａに設けられた吸着溝または吸着孔によって半導体ウエハ３の内側部分２１を吸着する。

その後、実施の形態１と同様に、チャックステージ７がθ方向に移動して半導体ウエハ３のアライメントが終了し、プローブの先が半導体デバイス９の電極パッドに接触して、図示しない測定部が、半導体デバイス９の電気特性を測定する。半導体ウエハ３に設けられた半導体デバイス９の測定が終了した後、リフトピン６１が、リフトピン６１の上記駆動機構により＋Ｚ方向に移動して、半導体ウエハ３がリフトピン６１に載置される。搬送アーム４は、リフトピン６１上の半導体ウエハ３を回収し、半導体ウエハキャリア２に収納して処理を終了する。

＜実施の形態３のまとめ＞
以上のような本実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、半導体ウエハ３の内側部分２１がチャックステージ７の平面部７ａに載置される際に、チャックステージ７の平面部７ａに対して半導体ウエハ３の面が傾くことを抑制することができる。この結果、電気特性を正常に測定できなくなったり、半導体ウエハ３に割れが生じたりすることを抑制することができる。また本実施の形態３によれば、半導体ウエハ３の裏面を吸着可能な搬送アーム４を用いることができる。

＜変形例＞
以上の説明では、プローブ装置は、搬送アーム４及びサブチャック５を備えたが、搬送アーム４及びサブチャック５は必須ではない。また以上の説明では、半導体処理装置はプローブ装置であったがこれに限ったものではない。半導体処理装置は、チャックステージに載置された半導体ウエハに処理を行う装置であればよく、例えば半導体ウエハにドライエッチング処理を行うドライエッチング装置などであってもよい。また、半導体ウエハ３には突出部２２ａが設けられなくてもよい。

なお、各実施の形態及び各変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態及び各変形例を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

３ 半導体ウエハ、６ アウターリング、７ チャックステージ、７ａ 平面部、８ 位置決め機構、２１ 内側部分、２２ 裏面外縁部、２２ａ 突出部、６１ リフトピン。

Claims (7)

1. 半導体ウエハに処理が行われる場合に、前記半導体ウエハの内側部分が載置されるチャックステージと、
   前記チャックステージの周囲に設けられたアウターリングと
   を備え、
   前記アウターリングが、前記半導体ウエハの前記内側部分以外の外縁部を吸着している間に、前記チャックステージ及び前記アウターリングの一方が他方に対して相対的に移動することにより、前記半導体ウエハの前記内側部分が前記チャックステージに載置される、半導体処理装置。
2. 請求項１に記載の半導体処理装置であって、
   前記チャックステージに載置された前記半導体ウエハの電気特性が、前記チャックステージを介して測定される、半導体処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の半導体処理装置であって、
   前記半導体ウエハの前記外縁部は、厚み方向に突出する突出部を含み、
   前記アウターリングの載置面が、前記チャックステージの載置面よりも下側に位置する間に、前記半導体ウエハの前記内側部分が前記チャックステージに載置される、半導体処理装置。
4. 請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の半導体処理装置であって、
   前記アウターリングが前記半導体ウエハの前記外縁部の吸着を停止して当該半導体ウエハの前記外縁部と接する間に、前記半導体ウエハの外周部と接する位置決め機構をさらに備える、半導体処理装置。
5. 請求項４に記載の半導体処理装置であって、
   前記アウターリングは、前記位置決め機構が前記半導体ウエハの前記外周部と接する間に、前記半導体ウエハの前記外縁部に気体を排出する、半導体処理装置。
6. 請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の半導体処理装置であって、
   前記チャックステージはリフトピンを含む、半導体処理装置。
7. チャックステージの周囲に設けられたアウターリングが、半導体ウエハの内側部分以外の外縁部を吸着している間に、前記チャックステージ及び前記アウターリングの一方が他方に対して相対的に移動することにより、前記半導体ウエハの前記内側部分が前記チャックステージに載置される、ウエハ載置方法。

Images