JP2011002239A - 磁界プローバ - Google Patents

Abstract

【課題】均一磁界範囲に正確にプローブピンを設置することができ、ひいては、磁界印加装置からの磁界を磁性体デバイスのＸ，Ｙ，Ｚ方向に対して精度良く印加させることができ、測定精度が高い磁界プローバを提供する。
【解決手段】本発明に係る磁界プローバ１Ａ（１）は、磁界印加手段２を有する磁界印加装置３と、プローブピン４を有するプローブカード６と、磁界印加手段の下側に配され、被測定物を載置するステージ７と、磁界印加手段とステージとの間に配され、プローブカードをステージの一面と略平行に保持するガイド８と、を少なくとも備えた磁界プローバであって、プローブカードは、ガイドに保持されるとともに、非磁性体からなる固定部材９により、磁界印加装置に直接固定されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁界プローバに関する。

磁性体デバイスをウエハレベルで測定・評価するための装置として、磁界印加装置を搭載したウエハプローバ(磁界プローバ)が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
従来の磁界プローバの構成例を図３に示す。この磁界プローバ１００は、磁界印加手段１０１を有する磁界印加装置１０２の下側に、プローブピン１０３を有するプローブカード１０４が、ガイド１０５に保持されて設置されている。このような磁界プローバ１００は、ステージ１０６上に載置された、磁性体デバイスが形成されたウエハ１１０（被測定物）に対して、磁界を印加する構造となる。

この際、図３に示したような漏れ磁界型の磁界印加装置１０２では、一般的に磁界の均一範囲が１〜数ｍｍレベルと狭く、磁界均一範囲内に正確にプローブピン１０３を設置する必要がある。また、デバイスによっては、磁界の角度(スキュー)が特性に影響を及ぼすため、プローブカード１０４と磁界印加装置１０２のθ方向の精度も重要となる。ここで、θは、ＸＹ平面におけるＸ方向またはＹ方向となす角度を表す。

磁界印加を行わないプローバでは、測定時にプローブカードとウエハの相対位置を補正可能であるため、プローバ本体とプローブカードのＸＹθ方向の位置決め精度は、重要とはならないが、磁界プローバでは、磁界印加装置(固定)、プローブカード(手動設置)、ウエハ(自動アライメント)の３つの位置関係がｍｍ単位で整合が取れていることが必須となる。

プローブカード１０４は、一般的にプローブカードを保持するガイド１０５と、図４に示すように、プローブカード端で測定器との電気的導通を確保するカードエッジコネクタ１０７によって、プローバ本体に取り付けられている。
また、プローブカード１０４は、通常、ＦＲ４等のプリント基板からなる。しかしながら、従来の方法では、ガイド１０５と磁界印加装置１０２との間に設置誤差があること、ガイド１０５とプローブカード１０４、また、カードエッジコネクタ１０７とプローブカード１０４に、設置のための多少の遊びがあること、さらには、カード自体の剛性が不足していることから、均一磁界範囲に正確にプローブピン１０３を設置できないことがあった。

また、例えば、特許文献１乃至特許文献３に記載のように、プローブカード上に磁界印加装置を設ける手法もあるが、磁界印加装置をなすコイルを、プローブカード毎に設置する必要があり、また、ｋＯｅ（キロエルステッド）レベルの強磁界を印加することが困難である。

特開２００７−１４７５６８号公報 特開２００７−５７５４７号公報 特開２００６−２４８４５号公報

http://www.toei-tc.co.jp/top.html

本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、均一磁界範囲に正確にプローブピンを設置することができ、ひいては、磁界印加装置からの磁界を磁性体デバイスのＸ，Ｙ，Ｚ方向に対して精度良く印加させることができ、測定精度が高い磁界プローバを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の磁界プローバは、磁界印加手段を有する磁界印加装置と、プローブピンを有するプローブカードと、前記磁界印加手段の下側に配され、被測定物を載置するステージと、前記磁界印加手段と前記ステージとの間に配され、前記プローブカードを前記ステージの一面と略平行に保持するガイドと、を少なくとも備えた磁界プローバであって、前記プローブカードは、前記ガイドに保持されるとともに、非磁性体からなる固定部材により、前記磁界印加装置に直接固定されていることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の磁界プローバは、磁界印加手段を有する磁界印加装置と、プローブピンを有するプローブカードと、前記磁界印加手段の下側に配され、被測定物を載置するステージと、前記磁界印加手段と前記ステージとの間に配され、前記プローブカードを前記ステージの一面と略平行に保持するガイドと、を少なくとも備えた磁界プローバであって、前記プローブカードは、プローブボード、及び前記プローブピンを有するプローブピン基板を有し、前記プローブボードの一方の面には、前記磁界印加手段の先端と適合する凹部が設けられ、前記磁界印加手段の先端の少なくとも一部が、前記凹部に内在されており、前記プローブピン基板は、前記ステージの一面と略平行になるように前記プローブボードの一方の面に載置されるとともに、前記プローブボードに設けられた開口部を通じて、該プローブボードの一方の面側から他方の面側へ向けて前記プローブピンが突出していることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の磁界プローバは、請求項２において、前記プローブボードが、非磁性金属から構成され、前記プローブピン基板が、プリント基板から構成されたことを特徴とする。

本発明の磁界プローバでは、プローブカードがガイドに保持されるとともに、非磁性体からなる固定部材により磁界印加装置に直接固定されているので、プローブカードのＸ，Ｙ，Ｚ方向に対する設置精度を向上させることができる。これにより、均一磁界範囲に正確にプローブピンを設置することができ、ひいては、磁界印加装置からの磁界を磁性体デバイスのＸ，Ｙ，Ｚ方向に対して精度良く印加させることができる。その結果、本発明では、測定精度が高い磁界プローバを提供することができる。
また、本発明の磁界プローバでは、プローブカードを構成するプローブボードの一方の面に磁界印加手段の先端と適合する凹部が設けられ、該磁界印加手段の先端の少なくとも一部が、前記凹部に内在されているので、プローブカードのＸ，Ｙ，Ｚ方向に対する設置精度を向上させることができる。これにより、均一磁界範囲に正確にプローブピンを設置することができ、ひいては、磁界印加装置からの磁界を磁性体デバイスのＸ，Ｙ，Ｚ方向に対して精度良く印加させることができる。その結果、本発明では、測定精度が高い磁界プローバを提供することができる。

本発明に係る磁界プローバの一構成例を示す模式的な断面図。 本発明に係る磁界プローバの他の構成例を示す模式的な断面図。 従来の磁界プローバの構成例を示す模式的な断面図。 カードエッジコネクタを有するプローブカードの一例を示す模式的な平面図。

以下、本発明に係る磁界プローバの一実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第一実施形態＞
図１は、本発明の磁界プローバの一構成例を模式的に示す断面図である。
この磁界プローバ１Ａ（１）は、磁界印加手段２を有する磁界印加装置３と、プローブピン４及びプローブピン基板５を有するプローブカード６Ａ（６）と、前記磁界印加手段２の下側に配され、被測定物を載置するステージ７と、前記磁界印加手段２と前記ステージ７との間に配され、前記プローブカード６Ａ（６）を前記ステージ７の一面と略平行に保持するガイド８と、を少なくとも備える。
このような磁界プローバ１は、ステージ７上に載置された被測定物であるウエハ２０に対してある磁界を印加したときの出力を測定する。磁界プローバ１は、磁界印加手段２を除いて、外部磁界の影響を抑えるため適宜、非磁性材料で構成される。

そして本発明の磁界プローバ１は、前記プローブカード６は、前記ガイド８に保持されるとともに、非磁性体からなる固定部材９により、前記磁界印加装置３に直接固定されていることを特徴とする。
本発明では、プローブカード６がガイド８に保持されるとともに、非磁性体からなる固定部材９により磁界印加装置３に直接固定されているので、プローブカード６のＸ，Ｙ，Ｚ方向に対する設置精度を向上させることができる。これにより、本発明の磁界プローバ１は、均一磁界範囲に正確にプローブピン４を設置することができ、ひいては、磁界印加装置３からの磁界を磁性体デバイスのＸ，Ｙ，Ｚ方向に対して精度良く印加させることができる。その結果、本発明の磁界プローバ１Ａ（１）は測定精度が高いものとなる。

磁界印加装置３は、磁界印加手段２を有する。磁界印加手段２としては、例えばソレノイドコイルが挙げられる。図１に示す例では、１組(２つ)の磁界印加手段２が配されているが、ＸＹ方向に磁界を印加するため、磁界印加手段２は、２組(４つ)配される場合もある。
プローブカード６Ａ（６）は、プローブピン４と、該プローブピン４が固定されたプローブピン基板５とを有する。プローブピン基板５は、プローブピン部分の絶縁性を確保するため、プリント基板から構成される。

ステージ７は、被測定物であるウエハ２０を載置するものであり、前記磁界印加手段２の下側に配される。
ガイド８は、前記磁界印加手段２と前記ステージ７との間に配され、前記プローブカード６を前記ステージ７の一面と略平行に保持するものである。ガイド８は、例えば断面略Ｌ字形状をなす２本のガイド部材８ａを有するとともに、該２本のガイド部材８ａが対向して配され、レール状に構成されている。

そして特に、本発明では、前記プローブカード６は、前記ガイド８に保持されるとともに、非磁性体からなる固定部材９により、前記磁界印加装置３に直接固定されている。これにより、プローブカード６の設置精度が向上する。
固定部材９は、例えば、プローブカード６の片側で２ケ所ずつ、両側で４ケ所設置される。これにより、プローブカード６の設置精度をさらに向上することができる。

以下、プローブカード６Ａ（６）を磁界印加装置３に直接固定する手順について説明する。
プローブカード６の幅は、例えば４．５インチ（１１４．３１ミリ）である。まず、磁界印加装置３の支持基材に固定可能な位置決め部を形成する。
次に、プローブカード６の基板上に磁界印加装置３の位置決め部とＺ方向上同じ位置に、位置決め兼固定用のネジ穴を形成する。位置決めと固定が可能ならば、ネジ以外の方法でも構わない。

そして、プローブカード６をプローバに装着する際は、まず、プローブカード６をカードエッジコネクタ(図示せず)に挿入して仮位置を決定する。次に、磁界印加装置３の位置決め部とプローブカード６上の位置決め部をネジ等で固定する。

以上のような構成によって、磁界印加装置３とプローブカード６を直接固定することで、プローブカード６を、磁界印加装置３を基準に保持することが可能となり、ＸＹθ方向の設置精度が向上した。具体的には、磁界印加装置３、プローブカード６、ウエハ２０間のＸＹ誤差を１ｍｍ以内とすることができた。また、磁界印加装置３、プローブカード６、ウエハ間のθ誤差を1°以下とすることができ、磁界均一度、また、プローブカード取り外しの際の再現性が向上した。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の磁界プローバ１の第二実施形態について説明する。
図２は、本実施形態の磁界プローバ１Ｂ（１）の一例を示す断面図である。
なお、以下の説明では、上述した第一実施形態と異なる部分について主に説明し、同様の部分についてはその説明は省略する。

本実施形態の磁界プローバ１Ｂ（１）では、プローブカード６Ｂ（６）が、プローブピン４と、該プローブピン４が固定されたプローブピン基板５と、プローブボード１０と、を有する。前記プローブボード１０の一方の面１０ａには、前記磁界印加手段２の先端と適合する凹部１１が設けられ、前記磁界印加手段２の先端の少なくとも一部が、前記凹部１１に内在されている。
そして、前記プローブピン基板５は、前記ステージ７の一面と略平行になるように前記プローブボード１０の一方の面１０ａに載置されるとともに、前記プローブボード１０に設けられた開口部１２を通じて、該プローブボード１０の一方の面１０ａ側から他方の面１０ｂ側へ向けて前記プローブピン４が突出している。

本発明では、プローブカード６Ｂ（６）を構成するプローブボード１０の一方の面１０ａに磁界印加手段２の先端と適合する凹部１１が設けられ、該磁界印加手段２の先端の少なくとも一部が、前記凹部１１に内在されているので、プローブカード６のＸ，Ｙ，Ｚ方向に対する設置精度を向上させることができる。これにより、本発明の磁界プローバ１Ｂ（１）は、均一磁界範囲に正確にプローブピン４を設置することができ、ひいては、磁界印加装置３からの磁界を磁性体デバイスのＸ，Ｙ，Ｚ方向に対して精度良く印加させることができる。その結果、本発明の磁界プローバ１は測定精度が高いものとなる。

プローブボード１０は、非磁性金属から構成され、例えば板厚５ｍｍのアルミニウム（Ａｌ）板を用いることができる。剛性が高い非磁性金属を用いることで、均一磁界範囲に精度良くプローブピン４を設置することができる。なお、プローブボード１０は、非磁性金属に限定されるものではなく、たとえば、樹脂などの非磁性材料で構成してもよい。
前記プローブボード１０の一方の面１０ａには凹部１１が設けられている。この凹部１１は、磁界印加装置３の先端形状とほぼ同一とする。

プローブピン基板５は、プローブピン部分の絶縁性を確保するため、プリント基板から構成される。
プローブピン基板５は、プローブボード１０の一方の面１０ａに載置されるとともに例えばネジ（図示せず）によって、プローブボード１０に固定されている。また、プローブボード１０に設けられた開口部１２を通じて、該プローブボード１０の一方の面１０ａ側から他方の面１０ｂ側へ向けてプローブピン４が突出している。

プローブカード６Ｂ（６）をプローバに装着する際は、まず、該プローブカード６を構成するプローブボード１０をカードエッジコネクタに(図示せず)挿入して仮位置を決定する。このプローブボード１０の一方の面１０ａには、予め、プローブピン基板５が固定されている。
次に、プローブボード１０の凹部１１と、磁界印加手段２の先端部とがぴったりとはまるように調節し、磁界印加手段２の先端の少なくとも一部を、該凹部１１に内在させる。このとき、磁界印加手段２の先端部は、樹脂等で被覆し絶縁する。
最後に、ガイド８にプローブボード１０を固定する。プローブボード１０は、さらに、固定部材によって磁界印加装置３に直接固定されていてもよい。

以上のような構成によって、磁界印加手段２の先端の少なくとも一部を、プローブボード１０の一方の面１０ａに設けられた、該磁界印加手段２の先端と適合する凹部１１に内在させているので、プローブカード６を、磁界印加装置３を基準に保持することが可能となり、ＸＹＺ方向の設置精度が向上した。具体的には、磁界印加装置３、プローブカード６、ウエハ間のＸＹ誤差を１ｍｍ以内とすることができた。また、磁界印加装置３、プローブカード６、ウエハ２０間のθ誤差を1°以下とすることができた。磁界均一度、また、プローブカード取り外しの際の再現性が向上した。さらに、本実施形態の磁界プローバ１Ｂ（１）では、磁界印加装置３とウエハ２０間の距離をより近接させることが可能となるため、同サイズの磁界印加装置に比べて、より強磁界を印加することが可能となった。

以上、本発明の磁界プローバについて説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

本発明は、磁界プローバに広く適用可能である。

１Ａ，１Ｂ（１） 磁界プローバ、２ 磁界印加手段、３ 磁界印加装置、４ プローブピン、５ プローブピン基板、６Ａ、６Ｂ（６）プローブカード、７ ステージ、８ ガイド、８ａ ガイド部材、９ 固定部材、１０ プローブボード、１１ 凹部、１２ 開口部、２０ ウエハ（被測定物）。

Claims (3)

1. 磁界印加手段を有する磁界印加装置と、
   プローブピンを有するプローブカードと、
   前記磁界印加手段の下側に配され、被測定物を載置するステージと、
   前記磁界印加手段と前記ステージとの間に配され、前記プローブカードを前記ステージの一面と略平行に保持するガイドと、を少なくとも備えた磁界プローバであって、
   前記プローブカードは、前記ガイドに保持されるとともに、非磁性体からなる固定部材により、前記磁界印加装置に直接固定されていることを特徴とする磁界プローバ。
2. 磁界印加手段を有する磁界印加装置と、
   プローブピンを有するプローブカードと、
   前記磁界印加手段の下側に配され、被測定物を載置するステージと、
   前記磁界印加手段と前記ステージとの間に配され、前記プローブカードを前記ステージの一面と略平行に保持するガイドと、を少なくとも備えた磁界プローバであって、
   前記プローブカードは、プローブボード、及び前記プローブピンを有するプローブピン基板を有し、
   前記プローブボードの一方の面には、前記磁界印加手段の先端と適合する凹部が設けられ、前記磁界印加手段の先端の少なくとも一部が、前記凹部に内在されており、
   前記プローブピン基板は、前記ステージの一面と略平行になるように前記プローブボードの一方の面に載置されるとともに、前記プローブボードに設けられた開口部を通じて、該プローブボードの一方の面側から他方の面側へ向けて前記プローブピンが突出していることを特徴とする磁界プローバ。
3. 前記プローブボードが、非磁性金属から構成され、
   前記プローブピン基板が、プリント基板から構成されたことを特徴とする請求項２に記載の磁界プローバ。

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