JP2011003575A

JP2011003575A - 磁界プローバ及び磁界印加方法

Info

Publication number: JP2011003575A
Application number: JP2009143056A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Itoi; 和久糸井; Takuya Aizawa; 卓也相沢; Satoru Nakao; 知中尾
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2011-01-06

Abstract

【課題】プローブカードをガイドに保持させたときのＺ方向の設置精度を向上し、均一磁界範囲に正確にプローブピンを設置することが可能であり、ひいては、磁界印加装置からの磁界を磁性体デバイス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２０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、磁界印加装置とガイドとの間に配され、ガイドを上下移動させることにより、磁界印加手段とプローブカードの間の距離を変化させることが可能な、非磁性体からなる調節機構１０Ａ（１０）を備えたこと、を特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁界プローバ及び磁界印加方法に関する。

磁性体デバイスをウエハレベルで測定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５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５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。例えば、図６は、所定の位置に１０ｍＴ磁界が印加された際の、磁界印加装置からのＺ方向の距離と磁界の関係を表したグラフである。所定の位置から高さ方向に±０.２ｍｍほど変化すると、磁界の値が約±２％変化することを示している。

ここで、図７に示すように、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、プローブカードエッジ１０４ａ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。

磁界印加を行わないプローバでは、測定時に、アライメントカメラで測定したプローブピンの高さ、もしくは、顕微鏡等の目視によって確認したプローブピンの高さに、ウエハが設置されたステージの高さを合わせるため、プローブピンとプローブカードの絶対高さ精度は重要とはならないが、磁界プローバでは、ステージ高さ（＝ウエハ高さ）の相違により、前述したように磁界の値が変化してしまうため、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Ｚ方向の位置関係がｍｍ単位で整合が取れていることが必須となる。

一般的に、プローブカードにおいて、プローブピンの高さ方向の相対誤差は±５μｍ程度の精度であるが、基板からプローブピン先端までの絶対高さの精度は±０．２ｍｍ程度であり、これまで測定系としての磁界精度を±２％以内に高めることは困難となっていた。
また、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されているように、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、プローブカード毎にコイルが必要であり、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は困難である。

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、プローブカードをガイドに保持させたときのＺ方向の設置精度を向上し、均一磁界範囲に正確にプローブピンを設置することが可能であり、ひいては、磁界印加装置からの磁界を磁性体デバイス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第一の目的とする。
また、本発明は、プローブカードをガイドに保持させたときのＺ方向の設置精度を向上させることができ、ひいては、磁界印加装置からの磁界を磁性体デバイスに対して精度良く印加させることができ、精度の高い特性を得ることができる磁界印加方法を提供することを第二の目的とする。

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、前記磁界印加装置と前記ガイドとの間に配され、前記ガイドを上下移動させることにより、前記磁界印加手段と前記プローブカードの間の距離を変化させることが可能な、非磁性体からなる調節機構を備えたこと、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が、非磁性体からなる調節機構を有すること、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、前記プローブカードは、非磁性金属から構成されたプローブボード、及びプリント基板から構成され、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おり、前記プローブピン基板が、非磁性体からなる調節機構を有すること、を特徴とする。
本発明の請求項４に記載の磁界印加方法は、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を用いた磁界印加方法であって、前記プローブカードをカードエッジコネクタに挿入する工程と、前記プローブカードを前記ガイドに保持させる工程と、前記ステージの一面に前記被測定物を載置する工程と、非磁性体からなる調節機構により、前記プローブカードと前記磁界印加手段との間の距離を調節する工程と、を少なくとも有することを特徴とする。

本発明の磁界プローバでは、ガイドに保持させたプローブカードの高さを変えることにより、プローバ本体を改造することなく、プローブカードをガイドに保持させたときのＺ方向の設置精度を向上することが可能となる。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可能であり、ひいては、磁界印加装置からの磁界を磁性体デバイス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、本発明の磁界印加方法では、調節機構により、前記プローブカードと前記磁界印加手段との間の距離を調節しているので、磁界印加手段、プローブカード、被測定物の位置関係でＺ方向の整合を取ることが可能となる。これにより、磁界印加装置からの磁界を磁性体デバイス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、精度の高い特性を得ることができる磁界印加方法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断面図。本発明に係る磁界プローバの他の一構成例を示す断面図。本発明に係る磁界プローバの他の一構成例を示す断面図。カードエッジコネクタを有するプローブピン基板の一例を示す平面図。従来の磁界プローバの構成例を示す断面図。磁界印加装置からのＺ方向の距離と磁界の関係を表したグラフ。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６と、前記磁界印加手段２の下側に配され、ウエハ２０（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１Ａ（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１Ａ（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１Ａ（１）は、前記磁界印加装置３と前記ガイド８との間に配され、前記ガイド８を上下移動させることにより、前記磁界印加手段２と前記プローブカード６の間の距離を変化させることが可能な、非磁性体からなる調節機構１０を備えたこと、を特徴とする。
本発明の磁界プローバ１Ａ（１）では、ガイド８に保持させたプローブカード６の高さを変えることにより、プローバ本体を改造することなく、プローブカード６をガイド８に保持させたときのＺ方向の設置精度を向上することが可能となる。これにより均一磁界範囲に正確にプローブピン４を設置することが可能であり、ひいては、磁界印加装置３からの磁界を磁性体デバイスに対して精度良く印加させることができる。具体的には磁界均―度を±０．５％以内に制御することが可能となった。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。
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。

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、磁界印加装置３とガイド８との間に配され、ガイド８を上下移動させることにより、磁界印加手段２とプローブカード６の間の距離を変化させることが可能な、非磁性体からなる調節機構１０を備えている。
調節機構１０Ａ（１０）は、例えば、ガイド８の片側で２ケ所ずつ、両側で４ケ所設置される。この調節機構１０Ａ（１０）においては、マイクロメータ付きのレール等で高さを調整することが可能である。これにより、細かい高さ調整が可能となり、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。

次に、このような磁界プローバを用いた磁界印加方法について説明する。
本発明の磁界印加方法は、プローブカード６をカードエッジコネクタに挿入する工程と、プローブカード６をガイド８に保持させる工程と、ステージ７の一面に被測定物（ウエハ２０）を載置する工程と、非磁性体からなる調節機構１０により、プローブカード６と前記磁界印加手段２との間の距離を調節する工程と、を少なくとも有することを特徴とする。
本発明の磁界印加方法では、調節機構１０により、前記プローブカード６と前記磁界印加手段２との間の距離を調節しているので、磁界印加手段２、プローブカード６、被測定物２０の位置関係でＺ方向の整合を取ることが可能となる。これにより、磁界印加装置３からの磁界を磁性体デバイスに対して精度良く印加させることができる。その結果、本発明の磁界印加方法では、精度の高い特性を得ることができる。

以下、本実施形態の磁界プローバ１Ａ（１）において、プローブカード６と磁界印加手段２との間の距離調節方法について説明する。
まず、プローバ本体に備えられたプローブピン用のアライメントカメラ（図示せず）でプローブピン４の先端の高さを測定する。プローブピン用アライメントカメラは予め校正されており、プローブピン４の先端の高さを測定することにより、磁界印加手段２とプローブピン４の先端までの高さが測定可能となる。

次に、最適な高さになるように、調節機構１０Ａ（１０）のマイクロメータによってプローブカード６のガイド８の高さを調整する。
次に、プローバ本体に備えられたプローブピン用のアライメントカメラで、再度、プローブピン４の高さを測定し、磁界印加手段２とプローブピン４の先端までを計測する。必要があれば再度調整を行ってもよい。

以上のような構成によって、プローブカード６と磁界印加装置３の絶対高さを規定できるため、Ｚ方向の設置精度が向上し、結果として磁界均一度を±０．５％以内に制御することが可能となった。また、プローブカード間の誤差を除去することが可能となり、さらには、プローブカード６の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。

上述した第一実施形態では、調節機構１０Ａ（１０）は、磁界印加装置３とガイド８との間に配されていたが、本実施形態の磁界プローバ１Ｂ（１）では、プローブピン４を有するプローブカード６が、非磁性体からなる調節機構１０Ｂ（１０）を有している。この調節機構１０Ｂ（１０）は、例えば、プローブカード６と磁界印加装置３の間に配されている。
本実施形態では、プローブカード６のエッジ部分に高さ調節機構１０Ｂ（１０）を付与している。プローブカード６のエッジ部分下側に可動式のスペーサ１０ｂを設け、マイクロメータ等で調整を行う。本実施形態では、第一実施形態の場合と比較して、プローバ本体の改造が不要という利点がある。
調節機構１０Ｂ（１０）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、本実施形態の磁界プローバ１Ｂ（１）において、プローブカード６と磁界印加手段２との間の距離調節方法について説明する。
まず、プローバ本体に備えられたプローブピン用のアライメントカメラ（図示せず）でプローブピン４の先端の高さを測定する。プローブピン用アライメントカメラは予め校正されており、プローブピン４の先端の高さを測定することにより、磁界印加手段２とプローブピン４の先端までの高さが測定可能となる。

次に、最適な高さになるように、調節機構１０Ｂ（１０）のマイクロメータによってプローブカード６のカードエッジの高さを調整する。このとき、プローブカード６の剛性不足のため、プローブカード６が撓むようであれば、エッジ部分は非磁性金属（Ａｌ等）から構成してもよい。
次に、プローバ本体に備えられたプローブピン用のアライメントカメラで、再度、プローブピン４の高さを測定し、磁界印加手段２とプローブピン４の先端までを計測する。必要があれば再度調整を行ってもよい。

＜第三実施形態＞
次に、本発明の磁界プローバの第三実施形態について説明する。
図３は、本実施形態の磁界プローバ１Ｃ（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１Ｃ（１）では、前記プローブカード６は、非磁性金属から構成されたプローブボード９、及びプリント基板から構成され、前記プローブピン４を有するプローブピン基板５を有する。
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９の一方の面に載置されるとともに、前記プローブボード９に設けられた開口部９ｃを通じて、該プローブボード９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４が突出しており、前記プローブピン基板５が、非磁性体からなる調節機構１０Ｃ（１０）を有する。

本実施形態の磁界プローバ１Ｃ（１）では、プローブカード６を構成するプローブピン基板５が、非磁性体からなる調節機構１０Ｃ（１０）を有している。そして、プローブボード９とプローブピン基板５との間に高さ調節機構１０Ｃ（１０）を配し、プローブボード９とプローブピン基板５間が高さ方向に可変する。
調節機構１０Ｃ（１０）は、例えば、プローブピン基板５の片側で２ケ所ずつ、両側で４ケ所設置される。また、調節機構１０Ｃ（１０）は、例えばネジ構造を有しており、このネジ構造により高さ調整を行う。これにより、細かい高さ調整が可能となり、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。また、本実施形態において、調節機構１０Ｃ（１０）は、プローブピン基板５とプローブボード９との固定機構をも兼ね備えている。
本実施形態では、第一実施形態及び第二実施形態の場合と比較して、プローブカード６の剛性が高いため、高精度を維持しやすい利点がある。また、ブローバ本体の改造が不要である。

プローブボード９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９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。

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９の一方の面９ａに載置されるとともに例えば調整機構１０Ｃによって、プローブボード９に固定されている。また、プローブボード９に設けられた開口部９ｃを通じて、該プローブボード９の一方の面９ａ側から他方の面９ｂ側へ向けてプローブピン４が突出している。
また、図４に示すように、カードエッジコネクタ３０はプローブピン基板５に設けられた接点３１を介して、電気的導通を確保する。

次に、本実施形態における、プローブカード６と磁界印加手段２との間の距離調節方法について説明する。
まず、プローバ本体に備えられたプローブピン用のアライメントカメラ（図示せず）でプローブピン４の先端の高さを測定する。プローブピン用アライメントカメラは予め校正されており、プローブピン４の先端の高さを測定することにより、磁界印加手段２とプローブピン４の先端までの高さが測定可能となる。

次に、最適な高さになるように、マイクロメータによってプローブカード６のカードエッジの高さを調整する。
次に、プローバ本体に備えられたプローブピン用のアライメントカメラで、再度、プローブピン４の高さを測定し、磁界印加手段２とプローブピン４の先端までを計測する。必要があれば再度調整を行ってもよい。

以上、本発明の磁界プローバ及び磁界印加方法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、磁界プローバ及び磁界印加方法に広く適用可能である。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ（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、６プローブカード、７ステージ、８ガイド９プローブボード、９ｃ開口部、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ（１０）調節機構、２０ウエハ（被測定物）。

Claims

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、
前記磁界印加装置と前記ガイドとの間に配され、前記ガイドを上下移動させることにより、前記磁界印加手段と前記プローブカードの間の距離を変化させることが可能な、非磁性体からなる調節機構を備えたこと、を特徴とする磁界プローバ。
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が、非磁性体からなる調節機構を有すること、を特徴とする磁界プローバ。
前記プローブカードは、非磁性金属から構成されたプローブボード、及びプリント基板から構成され、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おり、
前記プローブピン基板が、非磁性体からなる調節機構を有すること、を特徴とする請求項２に記載の磁界プローバ。
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を用いた磁界印加方法であって、
前記プローブカードをカードエッジコネクタに挿入する工程と、
前記プローブカードを前記ガイドに保持させる工程と、
前記ステージの一面に前記被測定物を載置する工陛と、
非磁性体からなる調節機構により、前記プローブカードと前記磁界印加手段との間の距離を調節する工程と、を少なくとも有することを特徴とする磁界印加方法。