JPH01303733A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野）　　゛ 本発明はプローブ装置に関する。

（従来の技術） 周知のように、半導体関連素子は各種産業分野において
幅広く用いられている。特に、低温域から高温域に亘る
様々な環境温度下で用いられるものも多くなってきてい
る。これに伴って、半導体関連素子の製造工程において
半導体ウェハ状態最終の検査工程では、上記使用される
環境温度を想定し、測定することが要求されている。こ
のような測定装置の一種類として、ウェハを測定するプ
ローブ装置がある。

上記プローブ装置に用いて、ウェハを測定する支持体が
特開昭５８−２２０４３８号公報に記載されたものがあ
る。上記公報においては、ウェハを載置する支持体をプ
ローブ装置から電気的に絶縁した構成について記載した
ものであり、この支持体は予め定められた温度に設定す
るための流体が内部を循環する構成のものではない。

従って、環境温度を想定し、測定するプローブ装置につ
いて説明する。

上記プローブ装置は、キャリアに収納されたウェハを一
枚づつ搬送する部分と、この搬送されたウェハを測定す
る測定部とから構成されたものである。

上記測定部の構成は、第５図を参照して説明する。

上記測定部■はヘッドプレート■に内股したすングイン
サート（２ａ）に固定されたプローブカード■と、この
プローブカード■の下側を水平方向移動自在に支持部（
載置部、チャック、ステージともいう）に）が配置され
ている。この支持部（イ）には支持体■を冷却する冷却
された流体が循環する循環系（ハ）が内蔵されている。

この循環系０は、ウェハ０を支持する導電体で形成され
た支持体■を一様に冷却する如く構成されている。

即ち、上記ウェハ０を支持した金属の支持体■の底面に
、金属例えば銅部材で形成された熱交換器ジャケット（
へ）が熱伝導可能に設けられている。

上記熱交換器ジャケット■の鋼管の内部には導電体の冷
媒０が循環系■におけるポンプ（１０）によって容器（
１１）内から送流されるように構成され、さらに上記容
器（１１）は接地電位が得られるようになっている。従
って、ウェハ（０を支持する支持面（７ａ）が熱交換器
ジャケット（へ）、及び冷媒０を介して接地電位に設定
した状態で測定している。

即ち、上記支持面（７ａ）に測定検査されるウェハ０を
支持して、ウェハ表面側からプローブ針（１２）を介し
て各チップ電極パッド間に測定信号交流電圧を印加して
、ウェハチップの電極パッド間に流れる微電流を測定し
てウェハチップの良・不良を判定しているのが一般的で
ある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記構成のプローブ装置から絶縁された
支持体■について、上記ウェハ０はウェハテスタ（１５
）の測定信号交流電圧がプローブ針（１２）を介して、
各チップの電極パッド（１４ａ、　１４ｂ）間に印加さ
れる。この印加によって、上記電極パッド（１４ａ、　
１４ｂ）間に生ずる微少電流の一部が金属の支持面（７
ａ）から、熱交換器ジャケット（８）及び冷媒（９）を
介して接地電位にリークして損失してしまうことが判っ
た。このように損失した状態で、ウェハ０を測定検査し
ても、ウェハチップ（１３）の正確な容量値が測定でき
ず、測定検査不能となる問題があった。

本発明の目的とするところは、上記した従来の問題点に
鑑みなされたもので、リーク電流の発生を防止した構成
のプローブ装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明のプローブ装置は、予め定められた温度に設定す
るための流体が内部を循環する支持体に試料体を載置し
て、電気的特性を測定する装置において、上記支持体の
少なくとも上記試料体が対接する支持面を絶縁部材で構
成したことを特徴としている。

（作用効果） 予め定められた温度に設定するための流体が循環し電気
的に絶縁された支持体上に設ける試料体を絶縁部材で絶
縁した構成なので、上記支持体に支持された試料体は支
持体内部を循環する流体と遮断されることになり、プロ
ーブ装置と電気的に絶縁される。よって、試料体電極に
測定信号電流を印加しても、この試料体の裏面からのリ
ーク電流は極めて微少に改善できる。従って、許容値で
のリーク電流内で上記試料体の電気的特性を測定するこ
とが可能となる。

（実施例） 以下、本発明プローブ装置を半導体ウェハ製造工程に於
ける測定装置に適用した一実施例について図面を参照し
て説明する。

上記説明において、従来と同一部品は、同一符号を用い
て説明する。

上記測定装置は、ウェハに形成されたウェハチップを１
チツプ毎に順次、歩進させて、電気的特性を測定する装
置例えばウエハプローバがある。

このウエハプローバは各ウェハチップに形成した電極パ
ッドに、ウェハ対向面に設けたプローブカードのプロー
ブ針を接触させて電気的特性を測定するものである。

先ず、このウエハプローバの外観構成を第３図を参照し
て説明する。

上記ウエハプローバ（１６）は大別してローダ部（１７
）と、測定部（１８）とから構成され、ローダ部（１７
）から搬送されたウェハを位置決め後、測定部（１８）
で測定するようになっている。

尚、上記測定部（１８）の上方にはスコープ（１９）が
設けられている。このスコープ（１９）はウェハとプロ
ーブ針との針合わせを目視ａ察するものである。

上記ローダ部（１７）は、ウェハ■が収納されたウェハ
カセット（６ａ）からウェハ（０を取出し、これを測定
部（１８）側の支持体（２０）の支持面（２０ａ）に受
は渡される。

上記測定部（１８）は、ローダ部（１７）を介して搬送
されてきたウェハ０を支持体（２０）に真空圧で仮固定
吸着したのち、被測定体であるウェハの平面（ＸＹ軸）
方向、昇降（Ｚ軸）方向及び回転（θ）方向に支持体（
２０）を駆動制御して、ウェハ（０をアライメントする
ようになっている。このアライメント後、上記ウェハ（
０はプローブカード（２１）の下側に移動して、プロー
ブ針（２２）がウェハチップに形成された電極パッドに
接触する。この電極パッドに接触されたプローブ針（２
２）は信号線（２３）を介して、ウェハテスタ（２４）
に接続されている。このウェハテスタ（２４）は、ウェ
ハチップの電流・電圧を測定して、ウェハチップの良・
不良を判定するものである。

上記支持体（２０）は、環境試験のため予め定められた
ウェハ温度状態での性能を測定するための支持面（２０
ａ）を冷却させる。この冷却機構は、この載置体（２０
）内部に設けられた熱交換器ジャケットの銅管内に冷媒
、例えばエチレングリコール（通称不凍液）を循環させ
て上記支持体（２０）を冷却させている。ここで、上記
熱交換器ジャケットは熱伝導性に優れた銅を支持体（２
０）の反対面に密着する如く設けている。このようにし
て冷却機能付支持体が構成きれている。

上記支持体（２０）の構成を、第２図を参照して具体的
に説明する。

上記支持体（２０）の載置面（２０ａ）には、ウェハ０
が載置して真空吸着孔（図示せず）の吸引によって仮固
定されるようになっている。ここで後述するピンが現わ
れるガイド穴（２０ｂ）が複数載置面（２０ａ）と直交
して設けられている。

上記支持面（２０ａ）と反対面（２０ｃ）には、熱交換
器ジャケット０面が最大の冷却熱伝導可能に設けられて
いる。上記熱交換器（ハ）の底面（８ａ）には、ヒータ
板（２５）が密着して設けられ、上記熱交換器ジャケッ
ト（８）の銅部材を加熱して支持体（２０）の高温度調
整を行っている。

上記ヒータ板（２５）はヒータ回路に電気的に接続され
ている。上記ヒータ板（２５）の底面（２５ａ）にはヒ
ータ板（２５）から放出するノイズを遮断するシールド
板（２６）が固着されている。ここで、シールド板（２
６）はフレームグランドに接続されている。

上述したように、支持体（２０）に熱交換器ジャケット
（８）、ヒータ板（２５）及びシールド板（２６）を固
着した支持体（２０）の反対面（２００）にはシールド
部材（２７）で囲むように設けられている。このように
組込まれた機構を支持部（２８）と称する。

上記支持部（２８）底面には、チャンバー（２９）と称
する部材が上記支持体（２０）中心と同心的に押爪（３
０）をビス（３１）等で締め付けて固定されている。

上記チャンバ（２９）はプローブ装置と絶縁させるため
にセラミックで構成されている。

ここで、上記支持部（２８）と、上記チャンバー（２９
）を固定する際に、支持面（２０ａ）からウェハ０を離
すためのスリーピン（３２）と称する部材が設けられて
いる。上記スリービン（３２）は、上記支持体（２０）
が上下動することにより、支持体（２０ａ）からピン（
３２ａ）が現われる機構になっている。

上記支持体（２０）の上下動は図示しないポールスクリ
ュと、このポールスクリュを回転させる駆動モータによ
って行われている。このようなウエハプローバ（１６）
において、ウェハからのリーク電流の防止はウェハ０を
載置した支持体（２０）が熱交換器ジャケット■と絶縁
した状態で上記ウェハ０を測定することがある。

本実施例の特徴的構成は、第１図で示すように上記ウェ
ハ０と熱交換器ジャケット（へ）とが電気的に絶縁する
構成にしたこと１こある。

上記載置体（３３）には、耐熱・耐冷性、絶縁部材、例
えばセラミック部材で構成されている。このセラミック
部材、例えば直径１３５１１ｎ×厚９ｆｌ！１円形セラ
ミック部材で設けられている。この部材はゴミの発生の
ない材質が適用される。

上記支持体（３３）の支持面（３３ａ）にはウェハ０が
載置されるように設けると共に反対面（３３ｃ）には熱
交換器ジャケット■が密着して設けられている。

上記熱交換器ジャケット（ハ）の底面には、ヒータ板（
２５）が設けられている。

さらに、上記ヒータ板（２５）の底面にはシールド板（
２６）が密着して配置されている。このシールド板（２
６）の底面部には、上記熱交換器ジャケット（８）、ヒ
ータ板（２５）及びシールド板（２６）を包囲する如く
シールド部材（２６）を上記支持体（３３）の反対面（
３３ｃ）にビス（３３ｄ）等で固着される如く構成され
ている。

従って、上記支持面（３３ａ）に載置されたウェハ（０
は、プローブカード（２１）のプローブ針ａ　（２２ａ
）及びプローブ針ｂ　（２２ｂ）を介して、ウェハテス
タ（２４）からの交流電源を印加するようになっている
。この印加によって、ウェハパターンの微電流及び微電
圧値により、ウェハチップの良・不良を判定している。

上記支持面（３３ａ）が絶縁されているので、リーク電
流が極めて少ない状態で測定される構成になっている。

次に作用について説明する。

ローダ部（１７）のウェハカセット（６ａ）より一枚づ
つ取出し、これをプリアライメントした後に、測定部（
１８）に受は渡す。この測定部（１８）では、受は渡さ
れたウェハ■を支持体（３３）の支持面（３３ａ）に仮
固定１例えば真空吸着し、平面方向及び周方向に制御駆
動してウェハ■をアライメントする。アライメントされ
たウェハ０は、　プローブカード（２１）の下側に配置
する。この下側に配置されたウェハ０は、対応するプロ
ーブ針ａ　（２２ａ）及びプローブ針ｂ　　（２２ｂ）
を接触させる。この接触したウェハ■は、プローブ針（
２２）と電気的に接続したウェハテスタ（２４）で測定
する。この測定回路中にリーク電流が極めて小さい領内
で測定することができる。

上記、ウェハの種類によっては、ウェハの底面を共通電
極端子として測定する場合がある。この場合は、上記セ
ラミックの支持面（３３ａ）の面粗差を３μｓ乃至８μ
ｓに加工する。この加工した支持面に無電解ニッケルメ
ッキを施す。この無電解ニッケルメッキの上面に金メツ
キ処理する。このようにして、セラミックの支持面（３
３ａ）に金メツキを施した面は良導体となる。この時に
、ウエハプローバ（１６）内のノイズ発生源から発生す
るノイズは、熱交換器ジャケット０の銅部材でノイズが
吸収されるので、この熱交換器ジャケット（８）でノイ
ズが遮断される。よって、熱交換器ジャケット（ハ）よ
り上部に配置された上記金メツキ部には、ノイズがとど
かない。従ってウェハの裏面が共通電極端子であっても
ノイズに影響されない測定が可能になる。

上記、支持体（３３）をセラミック部材を用いたが。

石英またはガラス部材であっても同様な効果を得ること
ができる。

上記支持体（３３）の支持面（３３ａ）には、ウェハ等
が吸引に容易な溝を設け、この溝の底面に吸引孔を設け
て、ウェハを吸引可能に設けられたものであっても良い
。上記溝が同心的に二重または三重に配置して、上記二
重または三重の溝に連なるように十字溝を設けたもので
あっても良い。

本実施例の特徴的効果 ウェハ０が載置される支持面（３３ａ）をセラミック部
材で設け、このセラミック部材面上にウェハ０を載置し
たのち、このウェハ０をウェハテスタ（２４）で測定し
ている。この測定は、ウェハチップの電極パッド間に信
号電流が印加されても、支持面からのリーク電流は極め
て微少である。したがって、許容範囲で正確な測定結果
を得ることができる。

上記ウェハ０を載置する支持体（３３）が、セラミック
部材で構成した支持体を設けているので、この支持体（
３３）の反対面（裏面）　（３３ｃ）に銅部材の熱交換
器ジャケット（８）面を密着させている。

そして、上記熱交換器ジャケット（ハ）面からの温度、
例えば冷却温度をセラミックに熱伝導させているが、上
記セラミックは熱を保持することに優れているが、伝達
することには劣っている。この性質を利用して、熱交換
器ジャケット（ハ）からの冷温をセラミックの支持体（
３３）の反対面（裏面）　（３３ｃ）に密着しているの
で冷温が拡散することが可能である。よって、支持面（
３３ａ）の中央部分の領域には温度伝導機能が無くても
、上記中央部分の領域外の温度伝導機能側から上記支持
面（３３ａ）にゆっくり伝導される。従って、支持面（
３３ａ）の冷温分布を略均−に上記支持面（３３ａ）を
冷却させることが可能である。

上記実施例では絶縁部材がセラミック部材を設けたので
、加除・加温に対する支持面（３３ａ）の熱膨張が小さ
く、また加除・加温におけるウェハ０の熱膨張との差が
小さい。従って、熱膨張による支持面（３３ａ）とウェ
ハ０との擦れる量が小さく、ゴミの発生が極めて少ない
。また、ウェハの位置ズレが極めて少ない状態で測定可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプローブ装置の実施例を説明するため
の載置体構造説明図、第２図は第１図の載置部構造を説
明するための説明図、第３図は第１図のプローブ装置を
ウエハプローバに用いた一実施例を説明するための説明
図、第４図は従来のプローブ装置を説明するための説明
図である。 １．１８・・・測定部、　　　２・・・ヘッドプレート
、３．２１・・・プローブカード、 ６・・・ウェハ、　　　　７・・・支持体、８・・・熱
交換器ジャケット、 ９・・・冷却液、　　　　１２．２２・・・プローブ針
、１７・・・ローダ部、　　　１８・・・測定部、２０
・・支持体、　　　　２０ａ・・・支持面。 ２０ｃ・・・反対面。 特許出願人　東京エレクトロン株式会社第１図 第２図 第３図 第４図 １撞査邪

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　予め定められた温度に設定するための流体が内部を循
   環し電気的に絶縁された支持体に試料体を載置して、電
   気的特性を測定する装置において、上記支持体の少なく
   とも上記試料体が対接する支持面を絶縁部材で構成した
   ことを特徴とするプローブ装置。