JP2719068B2 - 半導体ウエハー等のテスト装置 - Google Patents

半導体ウエハー等のテスト装置

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JP2719068B2 JP4065687A JP6568792A JP2719068B2 JP 2719068 B2 JP2719068 B2 JP 2719068B2 JP 4065687 A JP4065687 A JP 4065687A JP 6568792 A JP6568792 A JP 6568792A JP 2719068 B2 JP2719068 B2 JP 2719068B2
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2831—Testing of materials or semi-finished products, e.g. semiconductor wafers or substrates

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は請求項１の序文に従う、
半導体ウェハー等のテスト装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェハーのテストは−２００℃か
ら＋４００℃までの温度の範囲で行われる。このような
温度は、テストの目的で半導体ウェハーが置かれる検査
台(prober table)を温めたり冷やしたりすることによっ
て得られる。０℃付近およびそれ以下の温度において
は、周囲の空気に含まれる湿気によって、ウェハーや検
査台そのものの上に氷の結晶ができる。このような氷の
結晶の生成を避けるために、手動操作可能な検査機にお
いては検査機上に窒素の噴出口が導かれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では，半導体ウェハー上の、中心部分における氷の生
成は避けられるが、窒素の噴流の端の部分において、周
囲の空気の吸引によって起こる氷の結晶の生成は避けら
れない。本発明は、０℃付近またはそれ以下の温度で操
作する場合には氷の結晶の生成が避けられ、また、０℃
以上の温度で操作する場合には埃や酸化による妨害が避
けられるように、冒頭で述べたような装置を構成するこ
とを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上方
に開口した容器にプローブを通す穴のあいた板をかぶ
せ、その容器内に、空気や気体などの供給源と接続部を
介して接続されている放出部を備えることにより、上記
のような問題を解決している。
【０００５】
【作用】本発明によって、検査台による０℃付近または
それ以下までの冷却の際には氷の結晶の生成を避け、ま
た、０℃以上の温度においてはクリーンルームの状態を
維持し、特定の目的のためにはプローブの先端で起こる
酸化現象を回避するような、半導体ウェハー等のテスト
装置が提供される。
【０００６】本発明に従う装置においては、検査台は上
方に開いた容器の中に置かれており、この検査台は、水
平方向に、容器とともに動くこともできるし、容器に対
して相対的に動くこともできる。この上方に開いた容器
は穴のあいた板でふたをされていて、従って、検査台は
容器と板の間に限定される空間に置かれている。プロー
ブは板の穴を通して、検査すべき半導体と接触する。氷
の結晶の生成や埃の粒子の通過を避けるために、容器内
にある放出部を通じて、必要な温度や好ましい結露点の
気体または空気が容器内に導かれている。層流が確実に
起こり、予め決められた量の空気が板の穴から出るよう
に流速が決められる。
【０００７】本発明の実施例においては、放出部は多孔
性の物体からなっており、例えば、円筒形のチューブの
形状をもっており、その穴からは、気体または空気が、
放出部の全長に渡って容器の内部に均一に出るようにな
っていて、そのため、容器内では気体がかき乱されるこ
とは避けられる．
【０００８】
【実施例】以下に、本発明に従う装置の好適な実施例に
ついて図面を参照してさらに詳しく説明する。図１には
装置の部分的な断面図を模式的に示す。図２には，図１
中の線２−２´に沿った、装置の部分的な断面図を模式
的に示す。図１には，半導体ウェハーやハイブリッド回
路などのテストのための装置を模式的に示している。こ
の装置を構成する検査台１は、半導体ウェハーを置くた
めのものであり、既知の通り、その表面には環状の細い
溝が掘ってある。この溝により、図には示されていない
連絡系を通じて、置かれている半導体ウェハーを吸引す
ることができ、上記の半導体ウェハーを検査台１の上に
保持することができる。検査台１は、さらに、加熱や冷
却のための装置を備えている。このような検査台１は、
水平方向、すなわちＸおよびＹの方向にも動かすことが
できるし、垂直方向にも動かすことができる。図示され
ている装置の例では、検査台１の台座３の上には、上方
に開いた容器２が固定されていて、この実施例において
は、検査台１と共に動くことができ、底部２ａと側壁２
ｂからなっている。側壁２ｂの高さは、検査台１が上記
容器２の内部に位置し、検査台１の上面が側壁２ｂの上
端よりも下に位置するような高さである。検査台１の台
座３と、底部２ａとの間には、適当なシールが施されて
おり、これは図には示されていないが、容器２の内部に
おいて下方に向かう気体または空気が決して逃げないよ
うにしてある。検査台１の横には放出部５，６があっ
て、例えば平行に配置されていて接続部７で接続されて
いる（図２）。放出部５，６は接続部８でお互いに連絡
し合っており、供給源９に接続されている。供給源９は
気体を発生し、この気体は容器２の内部に導かれ、層流
を生じる。図２に示すように、接続部８は側壁２ｂのう
ちの一つを通り抜けているが、空気またはガスが逃げな
いように、接続部８は側壁２ｂに対してシールされてい
る。放出部５，６は、留め金具のようなものによって、
底部２ａまたは側壁２ｂに対して固定することができ
る。
【０００９】上方に開いた容器２の上側には、中央の穴
１２をもった板１０がある。中央の穴１２は、円形で、
同様に円形の検査台１の中心に中心があうように配置さ
れるのが望ましい。板１０は、例えば板金でできている
のであるが、装置全体に対して固定されている。そのた
め、この実施例においては、検査台１は容器２とともに
水平方向に、板１０およびプローブ支持手段１４に対し
て相対的に動くことができる。
【００１０】プローブ支持手段１４は、検査台１を支持
する台座３と同様に図示されていない枠に対して据えつ
けられている。プローブ支持手段１４は枠に対して、複
数の円柱状のコラムガイドによって据えつけられてお
り、可動であってもよい。円柱状のコラムガイドは図１
において１８で表されている。プローブ支持手段１４の
上にはプローブホルダ１５，１６が載せられており、こ
れらが、図１には示されていないが、使用するプローブ
を支持する。
【００１１】プローブホルダ１５，１６に支持されたプ
ローブがテストされる半導体ウェハーと一点で接触でき
るように、板１０の穴１２は配置される。必要ならば、
穴１２は、例えばプレキシガラスでできた環２０で閉じ
ることもできる。この場合、環２０には穴１２よりも小
さい穴２２があいていて、この穴は、穴１２と同様に円
状であるのが望ましい。環２０は穴１２の直径よりもわ
ずかに大きい外径をもつ。
【００１２】環２０により、必要ならば穴の断面を小さ
くできる。環２０は板１０の上に載っていてもよいし、
板１０の穴１２の付近の部分に、穴１２の外側に作られ
た円状の溝の中に挿入されてもよい。図１と図２に示さ
れた実施例においては、検査台１が、プローブ支持部に
対して、またプローブホルダに留められたプローブに対
して動くことができるため、検査台上の半導体ウェハー
を漸次的に走査することができる。図示された実施例に
おいては、検査台１を容器２とともにＸおよびＹ方向に
動かすことにより、キャリヤレイヤーの上に置かれた個
々の半導体ウェハーをテストすることができる。
【００１３】放出部５，６によって、容器２の内部に流
れが生ずる。この流れは、放出部５，６から均一に生
じ、容器２の内部に乱れのない空気の流れを作り出す。
結果として、穴１２の方向に向かって空気または気体の
弱い流れが生ずるが、穴１２からは、空気または気体が
均一な流れとして出る。結局、周囲から容器２の内部へ
の周りの空気や微粒子の侵入が予防される。
【００１４】放出部５，６は、例えばセラミックやプラ
スチックや合成繊維でできた、孔密度が、ほぼ３０μｍ
に１つ程度の、円筒形のチューブであることが望まし
い。図２によると、これらのチューブ状の放出部５，６
は、末端でシールされており、従って、空気または気体
の放出は、放出部５，６から放射状にひろがる方向に向
かうこととなる。上記のような構造をもつ装置を用いる
と、穴１２からは常に一定体積の空気が放出され、しか
も、その空気はテストされる半導体ウェハーの上を通っ
たあとにもわずかに冷却されるのみであるという研究結
果が得られている。検査台１の下においても，検査台１
に起因する冷却効果が観察された。しかし、検査台１の
表面温度がほぼ−５５℃の条件で、検査台１の下の空気
の温度は、放出部５，６を通して供給されたもとの乾燥
空気の温度、例えば２０℃、と比較して、わずかに低い
のみだった。結局、この装置においては、検査台に起因
する冷却効果はテストされる半導体ウェハーのみに限ら
れており、容器２の内部の空間の他の部分は検査台１を
冷却することによって影響を受けていないという点で有
利である。
【００１５】検査台１における半導体ウェハースを保持
するための吸引は、放出部５，６の供給する空気の体積
に対して無視できる程度であり、容器２の内部において
望まれる層流を乱すことはない。従って、検査台１によ
る冷却効果は、上記の装置においては、検査台１に置か
れている半導体ウェハーのみに集中しており、残りの部
分は実質的に放出部５，６を通じて供給される空気の温
度と等しい温度になっている。
【００１６】本発明の装置はクリーンルームの条件を維
持するため、すなわち、０℃以上の温度、例えば、室温
で半導体ウェハーをテストするためにも使用可能であ
る。この目的で使用するには、特定の必要な微粒子純度
の空気が容器２に導かれ、埃の粒子は穴１２を通って上
から侵入しないようになっている。クリーンルーム内
で、上記の装置を使用する場合には、純粋な空気の使用
は絶対的に不可欠ということはなく、そのかわりにフィ
ルタを通した空気を用いることもできる．さらに、上記
の装置は比較的高温で半導体ウェハーをテストするのに
も使用可能である。比較的高温においては、（プローブ
の）針の先端において酸化反応が起こることがある。し
かし、本発明に従う装置を用いれば、この現象は回避で
きる。そのためには、放出部５，６を通して、不活性な
気体（例えばアルゴンや窒素）を容器２の内部に引き込
み、ホルダ１５，１６によって支持されているプローブ
の先端のところに常に不活性な気体が流れているように
する。このようにして、誤った測定結果をもたらす酸化
現象を防止することができる。
【００１７】結露点が例えば−６０℃以下の乾燥空気と
の組み合わせで本発明の装置を使用する場合には、放出
部５，６から容器２の中にはいる前に空気をイオン化す
るためのイオン化装置を容器２の内部に設けることが必
要になる場合がある。空気をイオン化するのは、半導体
ウェハーのテストの最中に、容器２の中で火花が散るの
を避けるためである。
【００１８】図に示されていない、さらに改良された実
施例においては、検査台１は容器２に対する位置、特
に、Ｘ−Ｙ方向の位置を調整することができる。そうす
るためには、底部２ａに相当する大きさの穴を作り、底
部２ａの穴の部分の台座３の周りの部分に可塑性のシー
ルを取付けて、台座３の位置を底部２ａに対して調整で
きるようにする。
【００１９】容器２を板１０の下面に密着させて置くた
めに、図１に示した実施例においては、ばね２５，２６
が取付けられている。これらが付勢力を生じ、容器の側
壁２ｂの上端を板１０の下面に押しつける．板１０に対
して容器２を移動させるときに撃力が起きないようにす
るために、すなわち、側壁２ｂの上端と板１０の間の摩
擦抵抗を実質的に小さくするために、好適な実施例にお
いては側壁２ｂの上側の端は丸くなっている。側壁２ｂ
の端を丸めるかわりに、例えば上方から挿入したスライ
ドピンの端などのようなスライド部材を加えることもで
きる。
【００２０】容器２の中を点検しやすくするために、容
器２はプレキシガラスでできていることが望ましい。図
２においては、放出部５，６は、水平に、実質的にお互
いに平行に配置され、接続チューブ７によって、実質的
にＵ字あるいは環状の構造をとっているが、これは、ひ
とつの可能な構造を示しているに過ぎない。接続部７の
かわりに、相当する放出部品を取付けて、放出部５，６
と接続してもよい。本発明の装置は以下のような使い方
ができる。
【００２１】検査台１の上に置かれている半導体ウェハ
ーに対して、検査台１により、その表面において、−２
００℃から＋４００℃に渡る温度が作り出されるような
テストの操作において、氷の結晶の生成を避けるため
に、供給源９によって、例えば温度２０℃、結露点−６
０℃の、空気の流れを発生する。本発明に従う装置は、
特に手動操作可能な検査機に適しているのだが、その場
合、盆形の容器２は水平面の方向に移動させることがで
きるので、上にある板１０に対して動かすことによっ
て、引出のようにして検査台１を出すことによって、半
導体ウェハーを取り替えることができる。
【００２２】ウェハーのテストにおいては、検査針やニ
ードルエッジの形をしたプローブを、ウェハーやハイブ
リッド回路などと接触させて使うことができる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の半導体ウエ
ハー等のテスト装置によれば、検査台による０℃付近ま
たはそれ以下までの冷却の際には氷の結晶の生成を避
け、また、０℃以上の温度においてはクリーンルームの
状態を維持し、特定の目的のためにはプローブの先端で
起こる酸化現象を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の半導体ウエハー等のテスト装置の一部
を模式的に示した断面図である。
【図２】図１における線２−２′に沿った装置の部分断
面図である。
【符号の説明】
１ 検査台 ２ 容器 ３ 台座 ５，６ 放出部 ７ 接続部 ８ 接続部 ９ 供給源 １０ 板 １２ 穴 １４ プローブ支持手段 １５，１６ プローブホルダ １８ コラムガイド ２０ 環 ２２ 穴 ２５，２６ ばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−11243（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−158372（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−157544（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−171034（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−2144（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−151036（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−106050（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−292748（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−131834（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−75041（ＪＰ，Ｕ)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 テストされるべき半導体ウエハー等を支
    持するための検査台（１）と、プローブ等のホルダーを
    支持するための支持手段（１４）とを具備する半導体ウ
    エハー等のテスト装置であって、 前記検査台（１）は、上方に開口し該検査台（１）の周
    辺を取り囲む容器（２）内に配置されており、 前記上方に開口した容器（２）は、プローブ等を通すた
    めの穴（１２）を有する板（１０）によって覆われてお
    り、 前記容器（２）と前記板（１０）により囲まれた空間内
    に、接続部（８）を介して空気、気体等の供給源（９）
    に接続された放出部（５,６）が配置されており、 前記放出部（５,６）は、空気等の流れが前記穴（１
    ２）の方向に向かうように前記検査台（１）と前記容器
    （２）の間の空間から前記空気等を放出することによ
    り、空気等が前記穴（１２）を通って前記容器（２）か
    ら放出される様に、空気等の流れを生成することを特徴
    とする半導体ウエハー等のテスト装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体ウエハー等のテ
    スト装置において、 前記容器（２）は、前記検査台（１）に対して固定され
    ている。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の半導体ウエハー等のテ
    スト装置において、 前記検査台（１）は、前記容器（２）に対して位置調整
    可能にされている。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
    半導体ウエハー等のテスト装置において、 前記放出部（５,６）は、容器（２）の内部に空気ある
    いは気体の層流が生成される様に、多孔質の材料から形
    成されている。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
    半導体ウエハー等のテスト装置において、 前記放出部（５,６）が接続された前記供給源（９）
    は、温度２０°Ｃ、結露点−１９６°Ｃの空気を発生す
    る。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
    半導体ウエハー等のテスト装置に用いられる供給源であ
    って、 濾過された空気が前記放出部（５,６）に導かれる。
  7. 【請求項７】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
    半導体ウエハー等のテスト装置に用いられる供給源であ
    って、 該供給源（９）から前記放出部（５,６）に不活性な気
    体が導かれる。
  8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の
    装置において、 前記容器（２）の内部には、空気をイオン化する手段が
    配置されている。
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