JP2004063486A - プローバのチャック機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータで発生するノイズを完全に遮断し、ｆＡ単位の微小電流測定を高精度で行えることを可能にしたプローバのチャック機構を提供する。
【解決手段】本発明のプローバのチャック機構は、ウェハＷを載置し保持するチャックトップ１と、ウェハを加熱ラバーヒータ４と、この両者１，４間に介在するセラミック製絶縁板２及びラバーヒータを収容しているバックプレート５とを備えていて、これらを固定具８により一体的に固定している。バックプレートと絶縁板とは略同じ外径をしていて、バックプレートの全面及び絶縁板の下面とは導電性メッキが施こされている。従って、ラバーヒータを収容している空間の全面が導電性メッキによって遮蔽される。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェハ上に形成された複数の半導体デバイスをチャック機構上に保持し、その電気的特性検査を行うプローバに関し、特にそのチャック機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程においては、製造効率を向上させるために、ウェハに形成された多数の半導体デバイスの電極パッドに触針を接触させて、ＩＣテスタからの試験信号を印加して半導体デバイスからの出力信号を検出し、正常に動作しないデバイスは後の組み立て工程から除くと共に、その検査結果が速やかにフィードバックされる。この検査に使用されるのがプローバである。
このプローバは、例えば真空吸着等によりウェハを保持するチャック機構を備えており、このチャック機構の上方には、半導体デバイスの電極パッドに対応した、テスタに接続される多数の触針を備えたプローブカードが固定されている。
そしてチャック機構を支持しているステージを駆動機構により３次元方向に移動させ、ウェハの半導体の電極パッドに触針を接触させ、この触針を介してテスタにより試験測定を行うように構成されている。
【０００３】
このプローバのチャック機構は、測定される半導体デバイスに対して温度をコントロールできるようになっているものが多い。これによって測定時の温度条件を変え、半導体デバイスの使用環境に準じた環境での試験、あるいは加速試験等を行えるようになっている。このようなチャック機構を高温チャック機構と一般に呼んでいる。
【０００４】
この高温チャック機構は、半導体デバイス試験を高温で行うため、従来においては、図２に示すようにチャック機構内部にウェハを均一温度にするヒータ回路を実装する構造をしていた。即ち、水盤形状をしたバックプレート５の中にラバーヒータ４、ガード板３及び絶縁板２がこの順に積層されて収容され、その上から蓋のようにチャックトップ１でカバーされ、これらがバックプレート５の下面側からボルト８等により固定され、一体化されていた。また、チャックトップ１と絶縁板２との間に温度センサ７が介装されると共に、バックプレート５の下面には、ボルト８の頭部を覆うためのキャップ６が設けられていた。この場合、ラバーヒータ４、ガード板３及び絶縁板２は、バックプレート５の中に収容されるため、略同径に形成されている。
【０００５】
この従来のチャック機構においては、絶縁板２として０．５ｍｍのシリコンシートを使用しているため絶縁抵抗が低く、また静電容量が大きいためノイズ電流と漏れ電流が大きい。また、シリコンシートは温度を上げると絶縁抵抗が降下するため漏れ電流が増加するという不都合が発生していた。
更にラバーヒータ４からチャックトップ１へのノイズを遮蔽するためにアルミ製のガード板３を設けてはいるが、ラバーヒータ４とチャックトップ１とを完全に遮蔽していないため、ラバーヒータ４から上方へのノイズを遮蔽することができるが、完全にノイズを遮蔽することができなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが近年、半導体デバイス特性評価試験は、半導体デバイスの微細化に伴い高精度の測定が要求されており、従来のチャック機構では、ピコ・アンペア（ｐＡ）のノイズ電流に１００ｐＡ単位の漏れ電流が発生しており、顧客の要求する高精度な測定を行なうことができなかった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、ヒータから発生するノイズを完全に遮蔽することで、高精度パラメトリック・テスタで、１００フェムト・アンペア（ｆＡ）以下の微小電流測定を要するドラムセル等の半導体デバイスの特性評価を実現可能にしたプローバのチャック機構を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記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のプローバのチャック機構を提供する。
請求項１に記載のプローバのチャック機構は、ウェハを載置し保持するチャックトップと、ウェハを加熱するラバーヒータと、この両者間に介在するセラミック製絶縁板及びラバーヒータを収容しているバックプレートとを備えていてこれらを固定具により一体的に固定しており、かつバックプレートと絶縁板の両者の外径が略同径に形成されていて、バックプレートの全面及び絶縁板の下面とに導電性メッキを施したものである。これにより、ラバーヒータを収容している空間の全面が導電性メッキによって遮蔽されることになり、ラバーヒータが発生するノイズを完全に遮蔽することができ、半導体デバイスの高精度な電気的特性の測定が可能となる。
【０００９】
請求項２の該チャック機構は、バックプレートの下面に固定具の頭部を覆うためのキャップを設け、このキャップ内部に固定具を介してノイズが漏れるのを防止するためのガード板を装着したものであり、これにより、ラバーヒータが発生するノイズを一層完全に遮蔽することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態のプローバのチャック機構について説明する。図１は、本発明の実施の形態のプローバのチャック機構の分解図及びその組立図を示している。本発明のプローバのチャック機構は、チャックトップ１、絶縁板２、ラバーヒータ４及びバックプレート５等より構成され、これらはボルト等の固定具８によって一体的に固定されている。
【００１１】
チャックトップ１は、所定の厚さをもった金属で形成されている円盤であり、その表面には、ウェハＷを保持するため、例えば図示しない真空源に接続する吸引空気用の溝（図示略）が形成されていて、これにより、ウェハＷはチャックトップ１表面に吸着保持されるようになっている。
【００１２】
絶縁板２は、チャックトップ１と略同外径の円盤であり、電気的に高絶縁性のセラミックで作られている。これによって、ラバーヒータ４からのリーク電流（漏れ電流）を低減している。この絶縁板２は静電容量を少なくするためと、平面度を数μ（ミクロン）に維持するため或る程度の厚さが必要であるが、ラバーヒータ４の性能を極力維持するのに必要な厚さとの兼ね合いで、絶縁板２の厚さを設定することが好ましい。また、絶縁板２のセラミックはその材質によって温度により絶縁抵抗が降下するためリーク電流が発生するので、その材質の選択は十分に注意することが肝要である。
更に、このセラミック製絶縁板２の下面（ラバーヒータ側）には、導電性メッキ２ａが施される。導電性メッキの材質としては、Ｎｉ、Ａｌ、金、銀等が好適である。
【００１３】
ラバーヒータ３は、通常の円形板状のヒータであり、バックプレート５内に収容される関係で、絶縁板２の外径よりやや小径に形成されている。
バックプレート５は、ラバーヒータ３を収容する凹部５ａが形成された水盤状をしていて、セラミックで作られている。バックプレート５はその外径が絶縁板２の外径と略同径に形成されている。また、バックプレート５は、凹部５ａも含むその全面が導電性メッキが施されている。導電性メッキが施され、凹部５ａ内にラバーヒータ３を収容したバックプレート５は、凹部５ａの開口側が絶縁板２の導電性メッキ２ａに当接して配置されている。
【００１４】
図示されるように、上記したチャックトップ１、絶縁板２、ラバーヒータ３及びバックプレート５は、その略中心部にボルト等の固定具８をバックプレート５の下部から貫挿するようにして一体的に固定される。
また、チャック機構には、バックプレート５の下面に当接して、固定具８の頭部を覆うためのキャップ６が設けられており、このキャップ６内には、ラバーヒータ３のノイズが固定具８を介して漏れないように、ステンレス鋼やＡｌ等からなるガードキャップ９が装入されている。
【００１５】
チャック機構のチャックトップ１内には、温度センサ７が埋め込まれており、この温度センサ７もノイズの影響を排除するためにステンレス製の管内に収納した上でチャックトップ１内に埋め込まれている。
更にこのチャック機構は、図示されるようにチャックトップ１にバイアス電圧を印加する測定があるために三軸コネクター１０が設けられ、チャックトップ１、バックプレート５及び地面（ＦＧ）にそれぞれ接続されている。
なお、チャック機構のラバーヒータ４は、外部の温度コントローラ（図示略）に接続しており、この接続ラインも当然ノイズが漏れないようにガードされている。また、本発明で述べているノイズとは、ラバーヒータに電流を流すことにより生じる磁界等のノイズである。
【００１６】
以上説明したように、本発明のチャック機構では、ラバーヒータが導電性メッキによって完全に包囲されているため、従来のチャック機構では、ノイズ電流及びリーク電流がピアアンペア（ｐＡ）単位であったのが、これらのノイズ電流及びリーク電流をフェムトアンペア（ｆＡ）単位内に収めることができ、高精度パラメトリック・テスタで微小電流測定を高精度で行うことが可能となった。また、本発明では、絶縁板下面に導電性メッキを施こすことで、従来技術では必要とされていたノイズ遮蔽用のガード板を必要としなくなった。
なお、上記の説明では、プローバのチャック機構として説明しているが、半導体や液晶の製造プロセスや検査プロセス等におけるチャック機構にも適宜利用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のプローバのチャック機構の分解図と組立図である。
【図２】従来のプローバのチャック機構の分解図と組立図である。
【符号の説明】
１…チャックトップ
２…絶縁板
３…ガード板
４…ラバーヒータ
５…バックプレート
６…キャップ
７…温度センサ
８…固定具
９…ガードキャップ
Ｗ…ウェハ

Claims (2)

1. ウェハ上に形成された多数の半導体デバイスの電気的特性を検査するために、プローブカードの触針に対してウェハを保持するプローバのチャック機構が、
   ウェハを載置して保持するチャックトップと、
   ウェハを加熱するためのラバーヒータと、
   前記ラバーヒータと前記チャックトップとの間に介在し、両者間を電気的に絶縁保護するセラミック製絶縁板と、
   前記ラバーヒータを内部に収容するための凹部が形成されたバックプレートと、
   とを備えていて、これらがボルト等の固定具によって一体的に固定されており、かつ
   前記バックプレートの外径と前記絶縁板の外径とが略同径に形成されていると共に、前記バックプレートの全面及び前記絶縁板の下面とに、前記ラバーヒータによるノイズを遮蔽するための導電性メッキを施こすことを特徴とするプローバのチャック機構。
2. 前記バックプレートの下面には、前記固定具の頭部を覆うためのキャップが設けられると共に、前記キャップ内にも前記ラバーヒータによるノイズが前記固定具から漏れるのを防止するために、ガード板を装着することを特徴とする請求項１に記載のプローバのチャック機構。

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